JP2019078991A - 電子管楽器 - Google Patents

Abstract

【課題】自然管楽器の吹奏感を電子管楽器で再現する【解決手段】複数の演奏操作子９の状態及び管体部２に設置された風速検出手段７の出力を基に制御を行う制御部８によって任意の共振特性に詳細に設定される楽音生成部４に、マウスピース１０を介し管体部２に加えられた唇の振動を振動センサ３で電気信号に変換したものを入力し、楽音生成部４の出力を楽音出力とする。楽音出力のうち一部をアンプ５を介して管体部２に設けられた振動体６に帰還し振動を発生させることにより、管体部２の内部の空気を介して唇を励振し、自然管楽器の吹奏感を再現する。制御部８が制御に用いる設定値は取り外し可能な記憶媒体８−２に記録されており、これを異なる設定値が保存されているものに交換することによって奏者が吹奏感を変更できる。【選択図】図１

Description

本発明は、自然管楽器を電子的に構成した電子管楽器に関するものである。

金管楽器は、自然楽器である管楽器の中、奏者の唇を振動させて発音体とするリップ・リード系のものの総称とされている。唇及び呼気圧の倍音操作と演奏操作子の操作とを組み合わせて所望の音高を持つ楽音を発生させている。

従来、金管楽器を模した電子管楽器では、楽器本体に演奏操作子とマウスピースが設けられ、呼気圧、唇の振動、演奏操作子の状態等に基づき楽音を出力する仕組みを持つ。自然楽器である金管楽器と同様に奏者がマウスピースに唇を密着させ、唇及び呼気圧の倍音操作と演奏操作子の操作とを組み合わせて所望の音高を持つ楽音を発生させるのである。

特公平８−２３７４７号公報 特許第２９７３４３５号公報

ところで、自然楽器である管楽器では、奏者がリードや唇を振動させて発音すると、管楽器の共振特性がリードや唇に影響を与え、フィードバックを形成する。具体的には、管楽器内で発生した定常波が空気及びマウスピースを通じてリードや唇にまで伝わり励振する。これによりリードや唇の振動数は管楽器の共振ピークの周波数に引き寄せられ、演奏はエネルギー効率の高い方へ移行していく傾向をもち、奏者はより体力を消耗せずに演奏をすることができる。
しかし、前記のような、金管楽器を模した電子管楽器では、唇を励振する手段が存在しないためフィードバックは形成されておらず、その吹奏感が自然楽器である金管楽器の吹奏感と大きく異なるという問題があった。

本発明は、自然楽器である管楽器と同様の吹奏感を実現した電子管楽器の提供を課題とする。

請求項１の電子管楽器は、唇にて操作されるマウスピースと、当該マウスピースが一端側に嵌着される管体部と、複数の演奏操作子と、前記管体部に設置された振動センサと、前記管体部に設置された振動体と、前記演奏操作子の状態と前記振動センサの出力に基づいて楽音を出力する楽音生成部と、当該楽音生成部の出力の一部を前記振動体へ帰還するアンプとを有することを特徴とする。

請求項２の電子管楽器は、請求項１に記載した電子管楽器において、前記楽音生成部は、任意の共振周波数とＱ値と利得とに設定される複数の共振回路と、当該複数の共振回路の出力を一つの信号に加算合成する加算器とを有することを特徴とする。Ｑ値は共振のピークの鋭さを示し、次式で定義される。

ここで、ｆ０、ｆ１、ｆ２はそれぞれ共振ピークでの共振周波数、共振ピークの周波数より低い周波数において振動エネルギーが共振ピークの半値となる周波数、共振ピークの周波数より高い周波数において振動エネルギーが半値となる周波数である。

請求項３の電子管楽器は、請求項２に記載した電子管楽器において、前記管体部に流れる呼気流の風速を検出する風速検出手段と、当該風速検出手段の出力に応じて前記共振回路の共振周波数とＱ値と利得とを変化させる処理手段とを有することを特徴とする。

請求項４の電子管楽器は、請求項２に記載した電子管楽器において、さらに、前記共振回路の共振周波数とＱ値と利得との設定処理と、前記アンプの増幅率の設定処理とを行う処理装置と、当該処理装置が前記処理に用いる設定値が保存されている取り外し可能な記憶媒体とを有することを特徴とする。

請求項１の電子管楽器によれば、奏者の唇を励振することが可能になり、自然楽器である管楽器の吹奏感を再現することが可能になる。

請求項２の電子管楽器によれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、電子管楽器が唇に与える振動の周波数特性を詳細に設定可能になり、吹奏感を詳細に設定することが可能になる。

請求項３の電子管楽器によれば、請求項２と同様な効果が得られるとともに、自然楽器である管楽器の、呼気流による共振特性の変化とそれに伴う吹奏感の変化を再現することが可能になる。

請求項４の電子管楽器によれば、請求項２と同様な効果が得られるとともに、本発明と複数の記憶媒体の使用により、電子管楽器が唇に与える振動の周波数特性を、奏者が容易に選択することが可能になる。

本発明を適用する電子管楽器の全体的な構成を示すブロック図

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下に示す実施例は、この発明の技術思想を具体化するための方法を例示するものであって、構成を下記のものに特定するものでない。
図１は、本発明を適用する電子管楽器の全体的な構成を示すブロック図である。
以下、「管楽器」と表記した場合は「自然楽器である管楽器」のことを指す。

図１に示すように、この電子管楽器１には、押しボタンスイッチ等で構成され奏者が操作をする複数の演奏操作子９が設けられており、請求項１の「複数の演奏操作子」にあたる。これは管楽器のキーに相当するもので、スライド式可変抵抗器を用いて管楽器のスライドに相当させてもよい。
また、この電子管楽器１には、マウスピース１０をその一端側に嵌着される管体部２と、管体部２に設置された振動体６と、マウスピース１０を介し管体部２に加えられる唇の振動音Ｖｌを検出する手段として管体部２に設置された振動センサ３とが設けられている。管体部２は、請求項１の「管体部」にあたるもので、剛性の高い素材で作られ、マウスピース１０が嵌着される一端側には、マウスピース１０との間に空気漏れがないように、マウスピース１０の形状に合わせて内側にテーパーが設けられている。マウスピース１０は請求項１の「マウスピース」にあたるものである。振動センサ３は、請求項１の「振動センサ」にあたり、音響ないし振動を検出するコンデンサマイクロホン等の振動電気変換手段で構成され、唇の周波数及びレベルを表す電気信号Ｓｍを発生する。この電気信号Ｓｍは、その周波数成分は唇の振動、その振幅は唇の振動振幅に応じるところから、奏者の唇の振動の加減によって任意の波形、即ち、周波数及びレベルに調整される。

振動センサ３にて得られた電気信号Ｓｍは、請求項１の「楽音生成部」にあたる楽音生成部４に入力される。楽音生成部４は、請求項２の「複数の共振回路」にあたりそれぞれ任意の共振周波数、任意のＱ値、任意の利得に設定される、第１バンドパスフィルタ４−１、第２バンドパスフィルタ４−２、…、および第ｎ（ｎは２以上の整数）バンドパスフィルタ４−Ｎと、請求項２の「加算器」にあたる加算器４−（Ｎ＋１）とによって構成されている。楽音生成部４に入力される電気信号は、第１バンドパスフィルタ４−１、第２バンドパスフィルタ４−２、…、および第ｎバンドパスフィルタ４−Ｎの入力に分配され、第１バンドパスフィルタ４−１、第２バンドパスフィルタ４−２、…、および第ｎバンドパスフィルタ４−Ｎから出力された信号は、加算器４−（Ｎ＋１）にて加算合成され楽音生成部４の出力となる。よって、楽音生成部４に入力される電気信号は、任意の周波数成分を任意の割合に設定され出力される。つまり、楽音生成部４は、詳細に設定可能な共振特性を持つ。楽音生成部４の出力はこの電子管楽器１の楽音出力として出力される。再生ユニットを内蔵してもよい。

楽音生成部４から出力される楽音のうち一部は、請求項１の「アンプ」にあたるアンプ５を介して電気信号Ｓａとして振動体６に加えられ、振動体６にて振動音Ｖｅに変換され管体部２に加えられる。振動体６は、請求項１の「振動体」にあたるもので、スピーカー等電気振動変換手段で構成される。管体部２に加えられた振動音Ｖｅは、内部の空気を通じて奏者の唇に伝わり、唇を励振する。つまり、上記の、楽音生成部４の出力の一部を振動体６へ帰還する構成において、振動体６が発生する振動音Ｖｅによって、管楽器内で発生する定常波の働きを模している。よって、楽音生成部４の共振特性を、管楽器の共振特性に似せることによって、管楽器の吹奏感を再現することを可能にしている。
又、この時振動体６から発生された振動音Ｖｅは、管体部２を通じて振動センサ３にも伝わる。つまり、楽音生成部４には、出力の一部が入力に戻る経路として、振動センサから管体部２を介して奏者の唇に伝わり再び管体部２を介して振動センサ３へと伝わる経路と、振動体６から管体部２を介して振動センサ３へと伝わる経路との、２つが存在する。よってこれらを考慮して、振動センサ３に加えられる振動音のエネルギーを１とした時、振動体６から出力する振動音のエネルギーが１未満の任意の値になるようにアンプ５の利得を設定して、この電子管楽器１の楽音の余韻とそれに伴う吹奏感を制御する。

さらに、この電子管楽器１には、風速検出手段７が設けられている。風速検出手段７は、請求項３の「風速検出手段」にあたるもので、管体部２にマウスピース１０を介して吹き込まれた奏者の呼気流Ｖｗの風速を計測する風速計測手段で構成される。風速検出手段７の出力を基にして、楽音生成部４のバンドパスフィルタの共振周波数、Ｑ値、利得を設定することによって、呼気流による管楽器の共振特性の変化と、それによる吹奏感の変化を再現する。演奏の支障になる音を発さず呼気の温度に影響を受けない風速計測手段として超音波式風速計が望ましい。

さらに、この電子管楽器１には、制御部８が設けられている。制御部８は、前記アンプ５の利得の設定処理と、前記楽音生成部４の設定処理とに用いられるもので、処理装置８−１と取り外し可能な記憶媒体８−２とで構成される。処理装置８−１は請求項４の「処理装置」及び請求項３の「処理手段」にあたるもので、コンピュータで構成される。取り外し可能な記憶媒体８−２は請求項４の「取り外し可能な記憶媒体」にあたるもので、処理装置８−１が前記設定処理の際に読み出して用いる設定値が保存されている。この取り外し可能な記憶媒体８−２を異なる設定値が保存されているものと交換することにより、前記設定処理の詳細を知らない者でも、本電子管楽器の設定値を変更可能であり、電子管楽器の吹奏感を変化させることを可能にしている。

さらに、演奏操作子９の押し込まれる角度を検出し、押されていない状態と、完全に押された状態との移行期間を検出し、その期間はバンドパスフィルタのＱ値を通常よりも極端に低くしそれによって唇への励振が弱い状態を作ることによって、管楽器のバルブが中途半端な位置にあり、共振周波数がはっきりしない状態を再現してもよい。
さらに、自然楽器である金管楽器のうちフレンチホルン等では、朝顔（音量を増大させるために円錐状に開いた音の出口の部分）に手を挿入し音程を操作するが、朝顔状の部品で内部に超音波距離計等を有するものを設置し、そこへ挿入される手との距離を計測しそれを基に前記楽音生成部４の設定を変化させることによって再現してもよい。

１…電子管楽器、２…管体部、３…振動センサ、４…楽音生成部、４−１…第１バンドパスフィルタ、４−２…第２バンドパスフィルタ、４−Ｎ…第ｎバンドパスフィルタ、４−（Ｎ＋１）…加算器、５…アンプ、６…振動体、７…風速検出手段、８…制御部、８−１…処理装置、８−２…取り外し可能な記憶媒体、９…複数の演奏操作子、１０…マウスピース

Claims (4)

1. 唇にて操作されるマウスピースと、
   当該マウスピースが一端側に嵌着される管体部と、
   複数の演奏操作子と、
   前記管体部に設置された振動センサと、
   前記管体部に設置された振動体と、
   前記演奏操作子の状態と前記振動センサの出力に基づいて楽音を出力する楽音生成部と、
   当該楽音生成部の出力の一部を前記振動体へ帰還するアンプと
   を有することを特徴とする電子管楽器。
2. 請求項１に記載した電子管楽器において、
   前記楽音生成部は、
   任意の共振周波数とＱ値と利得とに設定される複数の共振回路と、
   当該複数の共振回路の出力を一つの信号に加算合成する加算器と
   を有することを特徴とする電子管楽器。
3. 請求項２に記載した電子管楽器において、
   前記管体部に流れる呼気流の風速を検出する風速検出手段と、
   当該風速検出手段の出力に応じて前記共振回路の共振周波数とＱ値と利得とを変化させる処理手段と
   を有することを特徴とする電子管楽器。
4. 請求項２に記載した電子管楽器において、さらに、
   前記共振回路の共振周波数とＱ値と利得との設定処理と、前記アンプの増幅率の設定処理とを行う処理装置と、
   当該処理装置が前記処理に用いる設定値が保存されている取り外し可能な記憶媒体と
   を有することを特徴とする電子管楽器。

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