JP2730549B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はダンパーペダル等
のダンパー操作子を備えた電子楽器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ダンパーペダル等のダンパー
操作子を備えた電子楽器が実用化されている。持続音系
の楽音の発音中にダンパー操作子を操作すると、発音操
作を停止（キーオフやブレスオフ）しても同一の発音レ
ベルで発音が継続する。また、減衰系の楽音の発音中に
ダンパー操作子を操作すると、発音操作を停止しても減
衰発音（残響）が継続する。

【０００３】ところで、自然楽器、たとえば、ピアノで
は、ダンパーペダルをオンしたとき、上述したような楽
音の継続に加えて、独特の響きが生じる。この響きは、
ダンパーペダルのオンによって、発音中の弦だけでなく
発音していない（打鍵されていない）弦のダンパーも外
されるため、共振が生じるなどの原因による。

【０００４】従来から、この響きを電子楽器で再現する
ため種々の提案がされている。たとえば、特開昭６４−
９１１９３号には、ダンパーペダルがオンされたとき、
通常の楽音（ダンパーペダルがオフされているときに発
音する楽音）とともに、この楽音に基づいて形成された
共鳴音を混合して発音することより、上記響きを再現す
ることが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
方式では、楽音合成装置によって発生された通常の楽音
に基づいて共鳴音を形成し、これを通常の楽音と混合し
て発音するため、複雑で変化のある楽音を形成できない
欠点があった。一方、ペダル操作子の操作に応じて楽音
のピッチを変更するものもあったが、このピッチずれ量
は演奏者が任意に設定するようになっていたために、自
然楽器の模倣が容易でなかった。

【０００６】この発明は、ダンパーペダル等ダンパー操
作子が操作されたとき、楽音発生手段で発生される楽音
そのもののピッチを変更させるとともに、そのピッチを
音色に応じて変えることにより、複雑で広がりがあり、
複数の自然楽器のそれぞれにより忠実な楽音を選択的に
発生することができる電子楽器を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１に係
る発明は、楽音の発生および発生停止を指示する楽音発
生指示手段と、前記楽音発生指示手段の指示に従って楽
音を発生する楽音発生手段と、踏み込み可能であって、
踏み込まれている間に前記楽音発生指示手段から発生停
止が指示されたときは発生している楽音の発音を維持
し、踏み込み解除されたときにその発音を消音するダン
パ操作子と、を具えた電子楽器において、前記楽音発生
手段が発生する楽音の音色を選択する音色選択手段と、
前記楽音発生手段は、前記音色選択手段で選択された音
色の楽音を発生し、前記ダンパ操作子が操作されたとき
発生する楽音のピッチを該楽音の音色に対応する量だけ
変更するピッチ制御手段を有することを特徴とする。

【０００８】また、この出願の請求項２に係る発明は、
前記楽音発生手段は、複数系列の楽音を発生し、前記ピ
ッチ制御手段は、各系列の楽音のピッチを変更すること
を特徴とする。

【０００９】この発明の電子楽器では、ダンパー操作子
が操作されたとき、楽音発生手段が、発音する楽音に微
少なピッチずれを生じさせることにより、効果的に楽音
に広がりをもたせることができるとともに、そのピッチ
ずれは選択された音色に応じて異なるため、例えば、ダ
ンパー操作子が操作されたときのグランドピアノの共鳴
やアップライトピアノの共鳴を選択的に模倣することが
出来る。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施形態である
電子鍵盤楽器のブロック図である。この電子鍵盤楽器は
いわゆる電子ピアノといわれるピアノ型の電子鍵盤楽器
であり、楽音の合成方法は波形メモリ読出方式である。
波形メモリ読出方式とは、サンプリングされた楽音波形
をディジタル化してＲＯＭに書き込んでおき、キーオン
されたとき、そのキーの音高に対応するテンポクロック
に基づいてこのデータを読み出していく方式である。こ
の電子楽器は、左側（Ｌ),右側（Ｒ）２チャンネルのス
テレオサンプリングされた波形メモリを有しており、ス
テレオ発音することができる。さらに、この電子楽器
は、モノラルサンプリングされたフォルティッシモ(ff)
波形の波形メモリを有しており、キーオンのタッチに応
じて、左右チャンネルにこのフォルティッシモ波形でク
ロスフェードをかけるようにしている。この電子楽器
は、同時に１６音を発音可能であり、Ｌ，Ｒ，ffの各チ
ャンネルにはこの１６音を独立して形成するため、クロ
ックで同期した１６の時分割チャンネルが設定される。
また自然楽器のピアノ同様ダンパーペダルを有してお
り、このペダルの踏み具合に応じて上記３系列の楽音の
チューニングを微妙にずらす動作（デチューン）を行
い、ダンパーペダルを踏み込んだときの楽音の独特の広
がり感を出すようにしている。さらに、トレモロやビブ
ラート等の自然楽器にない効果を付加する機能も有して
おり、これらの機能が指定された時にはＬＦＯ（低周波
発振器）によって各時分割チャンネル毎にＦナンバを変
調することによってこれらの効果を与えるようにしてい
る。

【００１１】図１のブロック図において、鍵盤１は８８
鍵のキーを有しており、各キーはキーオン／キーオフと
ともに少なくともイニシャルタッチを検出できるような
構成になっている。イニシャルタッチを検出する機構
は、例えばオンする深さが異なる２つのスイッチを設
け、これらのスイッチのオンの時間差に基づいて押鍵の
速度を検出する機構等が考えられる。その他種々の方式
がすでに提案されているが、押鍵の速度や圧力を検出で
きるものであればどのような方式のものでもよい。

【００１２】鍵盤１はタッチ検出回路２および押鍵検出
発音割当回路３に接続されている。タッチ検出回路２は
オンされたキーのイニシャルタッチ信号ＴＤを検出し、
時分割タイミングに同期させて出力する回路である。押
鍵検出発音割当回路３は鍵盤１の各キーを常時スキャン
することによって現在押されているキーを判定する。こ
の押鍵検出発音割当回路３が新たな押鍵を検出したとき
オンされたキーに対応するキーコードＫＣの楽音を発音
する時分割チャンネルを割り当てる。発音割当は、該当
する時分割チャンネルのタイミングにキーコードＫＣお
よびキーオン信号ＫＯＮを出力する動作として行われ
る。上述のＴＤが出力されるタイミングもこれと同期し
ている。

【００１３】ダンパーペダル５は、電子鍵盤楽器の脚
部、演奏者の足元に設けられており、演奏者が手で鍵盤
１を操作しているとき、足（通常は右足）で踏み込むこ
とによって操作される。ダンパーペダル５が操作される
とダンパーペダル踏込信号ＤＰが出力され、この信号は
後述の楽音合成回路１５（１５Ｌ，１５Ｒ，１５ｆ）に
対してデチューンを指示するほか、エンベロープ形状を
制御する等の機能を有している。なお、ダンパーペダル
５は、その踏み込み度合に応じて０〜７のデータ（３ビ
ット）を出力する。また、この電子鍵盤楽器の操作パネ
ル上には音色切換スイッチ１４およびビブラート指示操
作子１６が設けられている。これらのスイッチ，操作子
の出力信号ＴＳ，ＬＦは後述する楽音合成回路１５に出
力される。

【００１４】この電子鍵盤楽器には、楽音合成回路１５
として、左チャンネル用楽音合成回路１５Ｌ，右チャン
ネル用楽音合成回路１５Ｒおよびフォルティッシモ用楽
音合成回路１５ｆの３個が設けられており、各楽音合成
回路には前記ＴＳ，ＬＦおよびＴＤ，ＤＰが入力される
とともに、押鍵検出発音割当回路３からキーコードＫＣ
およびキーオン信号ＫＯＮが入力される。楽音合成回路
１５はこれら入力された信号に基づいて所定の楽音波形
を出力アキュムレータ１０に出力する。アキュムレータ
１０はエンベロープ処理を施された時分割の楽音信号Ｅ
ＷＤ（楽音合成回路１５から出力される楽音信号）をア
キュムレートし、時分割状態を解除し、Ｌ／Ｒの信号を
対応チャンネルに振り分け、ＳＬ，ＳＲとして出力す
る。アキュムレートはＬ，Ｒ，ｆｆ３系列の楽音のクロ
スフェードと、各時分割チャンネルの楽音の合成との双
方が行われる。合成された楽音ＳＬ，ＳＲは左右両チャ
ンネルの効果回路１１（１１ｌ，１１ｒ）に出力され
る。この効果回路１１はダンパーペダル踏込信号ＤＰに
応じて、楽音にリバーブ等の効果を付与する回路であ
る。ダンパーペダルの踏込状態に応じてリバーブの減衰
比率を調整する。以上の動作はディジタル信号処理（補
間されていない信号）の処理として行われる。サウンド
システム１２（１２ｌ，１２ｒ）は入力された楽音信号
のＤ／Ａ変換およびアナログ変換された信号の増幅等を
行う。増幅時のゲインは図示しないボリューム等によっ
て設定される。サウンドシステム１２によって増幅され
た楽音信号はスピーカー１３（１３ｌ，１３ｒ）から音
響として出力される。

【００１５】図２は前記楽音合成回路１５のブロック図
である。この図は１５Ｌ，１５Ｒ，１５ｆの３個設けら
れている楽音合成回路のうち一つの回路構成を示す。他
の楽音合成回路の回路構成もこれと同様である。この楽
音構成回路は周波数ナンバ発生回路１５１，デチューン
テーブル１５２，ＬＦＯ１５３，アキュムレータ１５
４，波形メモリ１５５，波形選択回路１５６，フィルタ
１５７，乗算回路１５８およびエンベロープ信号発生回
路１５９からなっている。押鍵検出発音割当回路３から
入力されたキーコードＫＣは周波数ナンバ発生回路１５
１およびデチューンテーブル１５２に入力される。周波
数ナンバ発生回路１５１は、入力されたキーコードＫＣ
をデコードしてアドレスを合成し、そのアドレスによっ
て周波数ナンバ発生回路中のＲＯＭから対応する周波数
ナンバ（Ｆナンバ）を出力する。このＦナンバが後述の
波形メモリ読出用アドレス信号の変化速度を決定する。
デチューンテーブル１５２も周波数ナンバ発生回路１５
１と略同様の構成を有しており、ダンパーペダル押下信
号ＤＰに基づいてデチューン信号（微少周波数補正信
号）を回路中に出力する。このデチューンテーブル１５
２においてはダンパーペダルの踏み込み度合を考慮せ
ず、踏み込まれているか否かによって信号出力の有無を
決定する。ＬＦＯ１５３はＦナンバに変調をかけるため
の低周波信号を出力する回路である。Ｆナンバに変調を
かけることによって発音される楽音にビブラートやトレ
モロ等の効果を生じさせることができる。なお、この実
施形態ではＬチャンネル，ＲチャンネルのみにＬＦＯの
変調をかけて、ｆｆチャンネルにはＬＦＯの変調をかけ
ないようにしている。即ち図１における楽音合成回路１
５ｆはこのＬＦＯ１５３を持たない構成になっている。
ＬＦＯ１５３は各時分割チャンネル毎に独立して動作
し、各々の時分割チャンネルにおいてＫＯＮの立ち上が
り時点で、初期位相がＬ＝０°，Ｒ＝９０°にセットさ
れ、ＬＦＯの周期に合わせて位相が回転してゆく。ただ
し、ビブラート指示操作子１６の出力ＬＦ＝０の場合に
はＬ＝０°，Ｒ＝０°に設定される。これは効果を全く
かけない場合にはＬＲ両系統の位相を合わせるためであ
る。

【００１６】アキュムレータ１５４は上記のように、デ
チューン信号，ＬＦＯの効果信号で補正されたＦナンバ
を、各時分割チャンネル別に受け付け、各時分割チャン
ネル毎に累算して、波形メモリ１５５をアクセスするた
めのアドレス信号ＡＤを演算する機能を有している。波
形メモリ１５５には楽音波形の立ち上がりから消滅まで
のサンプリングタイミング毎の瞬時値がディジタルで記
憶されており、この瞬時値を前記アドレス信号ＡＤに基
づいて順次読み出していくことにより楽音波形を形成す
ることができる。この読出速度を変化させることにより
形成される楽音の音高を変化させることができる。

【００１７】また、音高により音色が微妙に変化する自
然楽器の特性をより良く表現するため、複数の音高の楽
音をサンプリングしておき、発音すべき音高に合わせて
これらのサンプリングデータを混合（クロスフェード）
して楽音を形成するようにしている。更に、複数の楽器
の音色を発音することができる電子楽器の場合にはそれ
らの音色に対応したサンプリング波形の組みを持ってい
る。

【００１８】波形メモリ１５５には、バンク選択信号Ｗ
Ｓを出力する波形選択回路１５６が接続されている。波
形選択回路１５６にはキーコードＫＣ，音色切換信号Ｔ
Ｓ，タッチ検出信号ＴＤが入力されており、これらのデ
ータに対応して読み出すべき波形を決定する。すなわ
ち、波形メモリ１５５には音高により音色が微妙に変化
する自然楽器の特性をより良く表現するため、複数の音
高の楽音がサンプリング・記憶されており、キーコード
ＫＣに合わせてこれらのサンプリングデータを混合（ク
ロスフェード）するようにしている。また、波形メモリ
１５５には音色切換スイッチ１４で指定できる音色毎に
波形が記憶されており、波形選択回路１５６は音色切換
信号ＴＳに基づいて対応する音色のバンクに切り換え
る。バンク選択信号ＷＳを出力するバンク選択信号ＷＳ
はある波形信号の先頭アドレスを示す信号であり、この
アドレスをスタートとして前記アキュムレータが出力す
るＡＤに従ってメモリを読んでいけば指定される楽音波
形が形成されることになる。

【００１９】フィルタ１５７は例えばローパスフィルタ
（ＬＰＦ）である。自然楽器においては発音レベルが小
さいと高次倍音が少なく、発音が大きいほど高次倍音の
占める比率が高いという特徴がある。これを電子楽器に
おいてシュミレーションするため、鍵盤１のタッチデー
タＴＤに基づいて高域をカットするフィルタがここに挿
入されている。したがってこのフィルタはＴＤに基づい
て通過特性が変化するアクティブフィルタである。乗算
器１５８はフィルタ１５７を通過した波形データＷＤに
対してエンベロープ信号ＥＤを付加する回路である。エ
ンベロープ信号ＥＤはエンベープ信号発生回路１５９に
よって形成される。この回路はキーコードＫＣ，キーオ
ン信号ＫＯＮ，タッチデータＴＤおよびダンパーペダル
踏込信号ＤＰに応じて時分割で各チャンネル毎にエンベ
ロープ信号ＥＤを出力する。エンベロープ信号は一般的
にキーオン直後のアタック部，徐々に減衰する持続音の
ディケイ部およびダンパーペダルを踏み込まないでキー
オフされた時のリリース部からなっており、キーオン，
キーオフからのタイミングに応じてこれらの波形が生成
される。また、この回路１５９は、キーオン中にダンパ
ーペダルが踏み込まれた場合には、キーオフしてもダン
パーペダルが踏み込まれている間はキーオン中と同様の
エンベロープ信号を発生し、そしてダンパーペダルの踏
み込みが解除されると、リリース部のエンベロープ信号
を発生する。乗算回路からはエンベロープをかされた波
形信号ＥＷＤが出力されアキュムレータ１０に入力され
る。

【００２０】上記電子鍵盤楽器でダンパーペダル５を踏
み込むと、キーオフしても発音中の楽音の発音が継続す
るとともに、周波数（ピッチ）が微妙にずれて楽音に広
がりを持たせることができる。

【００２１】図３はこの発明の他の実施形態である電子
鍵盤楽器のブロック図である。この電子鍵盤楽器は図１
に示す電子鍵盤楽器が３個の楽音合成回路を備え、Ｌチ
ャンネル，Ｒチャンネルおよびｆチャンネルの３チャン
ネルを平行して処理しているのに対し、この３チャンネ
ルの各発音チャンネル（１６×３）を全て時分割にシリ
アルに処理している点で異なっている。前記図１に示し
た電子鍵盤楽器と構成において同一の部分は同一番号を
付してその説明を省略する。

【００２２】アドレス信号発生回路４はＫＣ，ＫＯＮお
よびダンパーペダル踏込信号ＤＰに応じて時分割でアド
レス信号ＡＤを出力する。ここで、この実施例にいては
各キーに対し、Ｌ，Ｒ，ｆｆの３つの波形を生成するた
め、アドレスを３つ出力しなければならない。したがっ
て、アドレス信号ＡＤはキーコードの時分割タイミング
（１６の発音チャンネル毎のタイミング）を更に３分割
してＬ，Ｒ，ｆｆそれぞれに対して出力されている。即
ち一つのキーコードに対して３つのアドレスが時分割で
出力される。またダンパーペダルの踏み込みに応じて
Ｌ，Ｒ，ｆｆの各系列間のデチューンを行うため、Ｌ，
Ｒチャンネルのピッチをダンパーペダルの踏み込み量に
応じて高くまたは低くずらすような構成になっている。
また、前述のようにデチューン量は、設定された音色に
応じて変わるようになっている。具体的な回路構成は図
２に示すようなデチューンテーブルを用いる方式でもよ
く、また実公昭63-6796 号公報に示されるようなアドレ
ス信号ＡＤの歩進速度を各系列毎に微妙にずらす方式で
もよい。このアドレス信号発生回路４にはダンパーペダ
ル５からＤＰ信号が入力されるとともに、押鍵検出発音
割当回路３からキーコードＫＣおよびキーオン信号ＫＯ
Ｎが入力されている。アドレス信号発生回路４はアドレ
ス信号ＡＤを出力し、このアドレス信号ＡＤは波形メモ
リ６に入力される。波形メモリ６は図２に示す波形メモ
リ１５５と同様の構成であり、波形選択回路７はバンク
切換信号ＷＳをこの波形メモリ６に入力する回路であ
り、図２に示す波形選択回路１５６と同様の構成になっ
ている。但し、この波形メモリ６および波形選択回路７
はＬ，Ｒ，ｆｆの３チャンネルの波形に対して時分割で
順次処理する機能を有しており、アドレス信号発生回路
４等と同期してクロック信号に基づいて動作する。乗算
器８は波形のエンベロープを制御する。また、ここでは
各系列の混合度合の制御もエンベロープの振幅という形
で行っている。本実施形態では、メゾフォルテ程度の音
をサンプリングしたＬ，Ｒの信号と、フォルテシィッモ
でサンプリングしたｆの信号とをタッチに応じてクロス
フェードすることによりタッチ方向の自然なつながりを
実現している。エンベロープ信号発生回路９はキーコー
ドＫＣ，キーオン信号ＫＯＮ，タッチデータＴＤおよび
ダンパーペダル踏込信号ＤＰに応じて時分割でエンベロ
ープ信号ＥＤを変化させて出力する回路である。アキュ
ムレータ１０はエンベロープ処理を施された時分割の楽
音信号ＥＷＤをアキュムレートし、時分割状態を解除し
てＬ信号とＲ信号とを生成し対応するチャンネルに振り
分ける機能を有している。

【００２３】この実施形態の時分割動作状態を図４に示
す。ＡＤ信号のＬ，Ｒ，ｆｆの３個のタイミングが１つ
のキーコードに対応している。信号Ａ１は、各時分割チ
ャンネルにおけるＬ，Ｒ系統の波形値とｆｆ系統の波形
値を演算（クロスフェード）した時分割チャンネルのス
テレオ信号が得られるタイミングである。このタイミン
グ（Ａ１）が、ＡＤとＡ１は１キーコードサイクルだけ
づれているのは、Ｌ，Ｒ，ffの各信号がアキュムレータ
１０内に取り込まれなければ計算ができないためであ
る。信号ＳＬとＳＲはＡ１のタイミングで得られる全時
分割チャンネルのＬ，Ｒ信号を加算することによって得
ることができる。

【００２４】なお、この実施形態ではハードウェアによ
る回路構成を主に説明したが、鍵盤その他からのデータ
の入力および楽音を合成するためのデータの出力までを
ＣＰＵが行うソフトウェアによる構成も可能である。ま
たダンパーペダルによって各系列のデチューンを行うの
みでなく、その他の操作子によってデチューンを行うよ
うにしてもよい。さらに、この実施形態ではフォルティ
ッシモ信号はモノラルサンプリングで行ったが、フォル
ティッシモ波形もＬ，Ｒそれぞれに独立に持つようにし
てもよい。また、この実施形態では通常の楽音（メゾフ
ォルテ）以外にフォルティッシモ信号をサンプリングし
たが、ピアニッシモ信号をもサンプリングしてタッチの
強弱に応じてクロスフェードをかけるようにしてもよ
い。またこの実施形態ではダンパーペダル５の踏み込み
量に応じてＤＰ信号が０〜７の３ビットの値を有するよ
うに構成したが、デチューン量もこの信号に応じてその
大きさを変化させるようにしてもよい。また、ビブラー
トやトレモロの効果を付加するＬＦＯはＬ，Ｒのチャン
ネルのみに付加したが、ｆｆチャンネルにも付加するよ
うにしてもよい。更にこの実施形態ではＬＦＯは常時動
作しており、発音が開始された時のＬＦＯの位相からビ
ブラート，トレモロ等の効果の付加が開始されるように
なっているが、ＬＦＯの初期位相を全ての発音チャンネ
ル（発音タイミング）に亘って一定になるようにするこ
とも可能である。

【００２５】また、複数の音色を同時発音可能な音源に
対応する場合、特定の音色には、ダンパーペダルによる
効果がかからないような構成にしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のようにこの発明の電子楽器によれ
ばダンパーペダル等のダンパー操作子を操作することに
よりキーオフ後もピッチのずれた楽音を発音することが
できるため、例えば、自然楽器のピアノのダンパーペダ
ルを踏み込んだときのような広がりのある独特の響きを
シミュレーションすることができる。また、設定された
音色に応じてデチューン量を変えているため、例えば、
グランドピアノの共鳴とアップライトピアノの共鳴をそ
れぞれ模倣出来るなど、自然楽器の共鳴をより忠実に再
現出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

図１はこの発明の実施形態である電子鍵盤楽器のブッロ
ク図である。図２は同電子鍵盤楽器の楽音合成回路のブ
ロック図である。図３はこの発明の他の実施形態ある電
子鍵盤楽器のブロック図である。図４は同他の実施形態
である電子鍵盤楽器の時分割タイミングを示すタイミン
グチャートである。

【符号の説明】

５−ダンパーペダル、 １５（１５Ｌ, １５Ｒ，１５ｆ）−楽音合成回路 １５２−デチューンテーブル。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 楽音の発生および発生停止を指示する楽
   音発生指示手段と、 前記楽音発生指示手段の指示に従って楽音を発生する楽
   音発生手段と、 踏み込み可能であって、踏み込まれている間に前記楽音
   発生指示手段から発生停止が指示されたときは発生して
   いる楽音の発音を維持し、踏み込み解除されたときにそ
   の発音を消音するダンパ操作子と、 を具えた電子楽器において、 前記楽音発生手段が発生する楽音の音色を選択する音色
   選択手段と、 前記楽音発生手段は、前記音色選択手段で選択された音
   色の楽音を発生し、前記ダンパ操作子が操作されたとき
   発生する楽音のピッチを該楽音の音色に対応する量だけ
   変更するピッチ制御手段を有することを特徴とする電子
   楽器。
2. 【請求項２】 前記楽音発生手段は、複数系列の楽音を
   発生し、前記ピッチ制御手段は、各系列の楽音のピッチ
   を変更することを特徴とする請求項１記載の電子楽器。