JP2808617B2

JP2808617B2 - 電子楽器

Info

Publication number: JP2808617B2
Application number: JP63271834A
Authority: JP
Inventors: 聡史宇佐
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1988-10-27
Filing date: 1988-10-27
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: JPH02118598A; US5054361A

Description

【発明の詳細な説明】（ａ）産業上の利用分野この発明は、演奏中に振動の伝わってくる電子楽器に
関する。

（ｂ）従来の技術楽器を大別すると、電子楽器と自然楽器とに分けるこ
とができる。両者の主な違いは音源にある。すなわち、
電子楽器の音源は電子回路で構成されるが、自然楽器の
音源は弦やリード等の振動体である。例えば、ピアノや
ギターでは弦の振動が音源となり、クラリネットなどの
木管楽器ではリードの振動が音源となり、トランペット
などの金管楽器では唇の振動が音源となっている。

（ｃ）発明が解決しようとする課題上記のように電子楽器と自然楽器とでは音源に本質的
な相違を有するが、この相違のために電子楽器では演奏
中に自然楽器のような振動感を得ることができず、演奏
していても自分で弾いている感じがしないという不都合
がある。もとより演奏者にとっては、スピーカーから演
奏音が聞こえてくることとは別に、指先や唇に振動感を
得た方が演奏を行う上においてより好ましい。しかし、
自然楽器ではこのような振動感を得ることができるが、
電子楽器ではこの振動感を得ることができない。この原
因は、電子楽器の音源が機械的な振動を発することのな
い電子回路で構成されているからである。さらに、音
源，スピーカーを具備しない演奏情報入力装置からなる
電子楽器では、外部装置としてサウンドシステムを付け
ない限り信号の流れが、人間→入力装置→（外部）メモ
リ（又は他の電子楽器）という方向に一方通行であり、
耳への演奏者のフィードバックが全くないために演奏実
感を得ることがさらに困難となってくる。

このように、従来の電子楽器では、自分で演奏してい
る実感に乏しく、弾きごたえや吹きごたえが十分でない
欠点があった。

この発明の目的は、電子楽器本体の適所に振動体を設
けることにより、演奏に応じて振動感を得ることのでき
る電子楽器を提供することにある。

（ｄ）課題を解決するための手段この発明に係る電子楽器では、演奏者が操作する演奏
操作子と、該演奏操作子を振動させる振動体と、該演奏
操作子の操作により生成される演奏信号に基づいて前記
振動体を駆動する駆動体駆動手段と、を備えている。

（ｅ）作用この発明の電子楽器では、鍵盤などの操作により演奏
信号が生成されると、その演奏信号に基づいて電子楽器
本体の適所に設けられている振動体が駆動される。する
と、その振動体により電子楽器本体が微妙に振動し、人
間がその振動を指先などから感じることができる。この
ため、スピーカーのない電子楽器では演奏者に対する振
動のフィードバック系を形成することができ、スピーカ
ーのある電子楽器では、演奏者に対する音のフィードバ
ック系と振動のフィードバック系の二つのフィードバッ
ク系を形成することができる。このため、演奏者にとっ
ては、自分で演奏しているという実感を持つことがで
き、弾きごたえや吹きごたえのあるものとなる。

（ｆ）実施例第１図はこの発明の実施例である電子ピアノの概念図
を示している。鍵盤１の下方には振動板２が配置されて
いる。この振動板２は鍵盤１の下方全体を覆う一枚の薄
い金属板からなり、その左右両端の適所には、上記振動
板２を振動させるに十分な駆動力を有するドライバ３が
取り付けられている。このドライバ３は、例えば第２図
に示すように、スピーカーに設けられているボイスコイ
ルに似た構成を有している。すなわち、中央部に上下動
自在に支持されているボビン34にコイル32が巻回されて
いるとともに、その外側にマグネット30とヨーク31とが
配置されている。なお、スピーカーのコーン紙に代えて
ウェイト33をボビン34の上部に取り付けている。このよ
うな構造のドライバ３に交流の駆動信号を与えると、ウ
ェイト33と固定部材35とが相対的に振動する。したがっ
て、ウェイト33または固定部材35を振動板２に取り付け
てドライバ３を演奏信号により駆動すると、演奏信号に
応じて振動板２が振動する。一方、押鍵されたキーは、
その下面が振動板２に当たるために、押鍵時に振動板３
が振動していると、押鍵したキーを通じて指先から振動
が伝わってくる。

上記鍵盤１は、その中の任意のキーが押鍵されたとき
に、押鍵されたキーのキーコードを音源回路４に出力す
る。この音源回路４は、上記キーコードに対応した楽音
信号を形成する。そして、鍵盤１の連続的な操作によ
り、音源４の出力には上記楽音信号が連続する演奏信号
として表れ、この演奏信号がアンプ５を通過してスピー
カー６から出力される。また、この演奏信号はアンプ７
を通過して上記ドライバ３に出力される。したがって、
ドライバ３は演奏信号により駆動される。

以上の構成によって、鍵盤１で演奏操作を行うと、ス
ピーカー６から演奏音が聞こえてくるとともに、演奏操
作により生成される演奏信号に基づいて振動板２が振動
するから、押鍵したキーより指先に振動感を得ることが
できる。

第３図（Ａ），（Ｂ）は各々上記振動板２の例を示し
ている。同図（Ａ）は、第１図のように鍵盤１の下方全
体に対向するように配置した振動板を示し、同図（Ｂ）
は、鍵盤１全体を音域別に４つの区域に分け、それぞれ
の区域に振動板２を配置するとともに、それらの振動板
を鍵盤１の下方全体に対向するように配置した一枚の振
動フレームに取りつけた例を示している。振動板２を同
図（Ｂ）に示すように配置する場合には、４つの振動板
それぞれにドライバ３を取り付ける。そして、押鍵され
たキーの下方に位置する振動板を駆動する。

第４図は上記電子ピアノの制御部のブロック図であ
る。鍵盤１の各キーは第５図に示す構成を有している。
すなわち、鍵盤10の下方には２つのスイッチSW1とSW2が
配置され、押鍵することによって最初にスイッチSW1が
オンし、続いてスイッチSW2がオンするようになってい
る。各スイッチSW1,SW2の出力は押鍵検出回路11とキー
タッチ検出回路12に導かれる。押鍵検出回路11はこれら
のスイッチ出力を見ることによって押鍵されたキーを判
定し、そのキーに対応するキーコードKCと、押鍵されて
いる状態を表すキーオン信号KONを出力する。また、キ
ータッチ検出回路12は、上記スイッチSW1がオンしてか
らスイッチSW2がオンするまでの時間を計数し、その計
数値から押鍵速度、すなわち押鍵の強さを検出してキー
タッチ情報として出力する。

上記押鍵検出回路11から出力されたキーコードKCとキ
ーオン信号KONは、発音チャンネル割当回路13に入力
し、この回路で発音チャンネルの割り当てを行う。もち
ろん、この発音チャンネル割当回路13に、公知のトラン
ケート処理回路を含ませることもできる。

前記発音チャンネル割当回路13からは、割当られた発
音チャンネル毎にキーコードKCとキーオン信号KONが時
分割で音源回路14、キータッチ検出回路12、および制御
回路15に送出される。音源回路14は波形メモリを含む楽
音波形発生回路と、この楽音波形発生回路が発生する楽
音波形の周波数を決定する位相データを発生する位相デ
ータ発生回路を含む。位相データ発生回路は、発音チャ
ンネル割当回路13から出力される情報の中のキーコード
KCに対応して位相データを発生する。また、この音源回
路14内の楽音波形発生回路には前記キータッチ検出回路
12で検出されるキータッチ情報が入力され、また音色選
択回路16から音色情報が入力する。この楽音波形発生回
路では、上記位相データ発生回路で発生した位相データ
に従って波形メモリから楽音データを読み出し、さらに
その楽音データに対してキータッチ情報と音色情報によ
って振幅変調を行い、後段のD/A変換器17に出力する。

D/A変換された信号は、演奏信号としてサウンドシス
テム18に送出され、ここで楽音とし音響出力される。な
お、発音チャンネル割当回路13からは割当られた発音チ
ャンネル毎に時分割で押鍵情報（キーコードKCとキーオ
ン信号KON）が出力されるために、音源回路14において
も上記の処理が時分割で行われる。

一方、上記制御回路15には、前記キータッチ検出回路
12からキータッチ情報が、また、発音チャンネル割当回
路13から押鍵情報が入力し、さらに音色選択回路16から
音色情報が入力する。制御回路15ではこれらの情報に基
づいて、後述のフィルタに対する制御信号を形成する。

前記D/A変換器17から出力される演奏信号は、サウン
ドシステム18に送出されるとともに、バッファ19を通過
して、例えばローパスフィルタLPFからなるフィルタ20
に送出される。演奏信号はこのフィルタ20によって例え
ば高域分が除去され、後段の電力増幅回路21へ出力さ
れ、ここで適当な大きさの振動板駆動信号に変換されて
振動体２を駆動するドライバ３に送出される。前記フィ
ルタ20は、前記制御回路15の出力によってフィルタ量の
制御を受けるが、この制御方法は、押鍵位置やキータッ
チまたは音色によって指先に伝わる振動感が異なってく
るようにフィルタの遮断周波数を変えるようにする。例
えば押鍵位置が高域であれば、それに応じてフィルタの
遮断周波数を高域にシフトして、通過周波数帯域を広く
する。フィルタ20を通過した信号は電力増幅回路21でド
ライバ３を振動するに十分な信号に変換される。そして
ドライバ３を通じて振動板２を振動させる。

第６図は第３図（Ｂ）に示すように振動板２を４個に
分け、それぞれ個別のドライバで駆動する場合の制御部
のブロック図である。構成において第４図に示す制御部
と相違する点は、４個の振動板２に対応して、それぞれ
独立したフィルタと電力増幅回路およびドライバを設け
た点である。第７図は押鍵および振動板の位置とフィル
タ特性との対比を示している。フィルタ20（F1）は低域
の音を通過させ、フィルタ22（F2）は低域から中域にか
けての音を通過させる。フィルタ23（F3）は中域から高
域にかけての音を通過させ、フィルタF4は高域の音を通
過させる。したがって、鍵盤の低域のキーが押鍵された
ときには、ちょうどその下方に位置する振動板２（図の
一番左側の振動板）が振動し、高域のキーが押鍵された
ときには、ちょうどその下方に位置する振動板２（図の
一番右側の振動板）が振動する。また、低域から中域に
かけてのキーが押鍵されたときにはその下方に位置する
振動板２（図の左側から２番目の振動板）が振動し、中
域から高域にかけてのキーが押鍵されたときには、その
下方に位置する振動板２（図の右側から２番目の振動
板）が振動する。したがって、例えば図の一番左側の振
動板２が振動したときには振動フレーム８の左側端部が
最も強く振動するから、その付近で押鍵しているキーか
ら強い振動感が得られる。制御部15は、押鍵されたとき
のキータッチや選択されている音色、さらに押鍵されて
いるキーのキーコードに応じてこれらのフィルタの遮断
周波数を微妙に制御する。このフィルタの微妙な制御に
よって、第４図に示す装置よりも、より一層実際のピア
ノに近い自然な振動感を得ることが可能になる。

第８図はこの発明の他の実施例を示している。構成に
おいて第４図に示す装置と相違する点は、アナログのフ
ィルタ20に代えてデジタルフィルタ30を設けた点であ
る。すなわち、この実施例では、フィルタ処理をD/A変
換する前に行うようにしている。また、本実施例では、
音源回路14から出力されるデータは８ビット長とし、そ
のうちデジタルフィルタ30に送出されるデータを上位６
〜８ビットの３ビット長にしている。ドライバ３に送出
する信号成分は、振幅情報のうち大雑肥な分だけでよい
と考えられるために、デジタルフィルタ30に与える情報
としてはこの程度のもので十分である。なお、本実施例
のようにフィルタ処理をデジタルフィルタによって行う
ことにより、制御部15でのフィルタ制御をよりきめ細か
なものにすることができる。

第９図はこの発明のさらに他の実施例を示している。
この実施例では、デジタル音源またはアナログ音源40を
設け、この音源によってドライバ３を駆動するようにし
ている。第４図および第８図に示す装置では、演奏信号
によって直接ドライバ３を駆動してるが、本実施例では
演奏信号に基づいてデジタル音源またはアナログ音源40
を駆動し、この音源によってドライバ３を駆動するもの
である。音源としてデジタル音源を使用する場合には、
実際のピアノの鍵盤に生ずる振動の波形をピックアップ
して記憶してあるメモリを用いる。すなわち、実際のピ
アノの各キーを押鍵したときの鍵盤の振動をセンサで検
出し、その振動情報をメモリに記憶しておく。この場
合、振動板として第１図（Ｂ）に示すように複数個使用
する場合には、複数箇所の振動情報をそれぞれ記憶して
おく。そしてこのメモリを音源として用い、押鍵された
キーに対応する振動情報を読み出してドライバ３を駆動
する。また、音源としてアナログ音源を使用する場合に
は、実際のピアノの振動と同じような振動となるように
オシレータの波形の種類およびそれらの組み合わせを予
め選択しておく。波形としてはサイン波や三角波、さら
に方形波やパルスなどを使用することができる。

以上のようにデジタル音源やアナログ音源によってド
ライバ３を駆動するようにすれば、音源を適切なものに
することによって、第４図および第８図に示す装置に比
較して実際のピアノにより一層近似した振動感を得るこ
とが可能になる。

振動板の取付位置とその駆動方法には、さらに応用が
考えられる。例えば、第10図に示すように、振動板２を
鍵盤１の左右に配置し、これらの２つの振動板２をステ
レオ信号で駆動することもできる。また、この発明は上
記の電子ピアノに限らず、他の電子楽器にも適用するこ
とができる。第11図（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれショル
ダー型MIDI型コントローラ、MIDIウィンドコントロー
ラ、エレキギター、ギター型MIDIコントローラにこの発
明を適用した例を示している。なお、同図（Ｂ）に示す
ような電子楽器に使用する小型の振動体としては、圧電
素子などが適当である。

（ｇ）発明の効果以上のようにこの発明によれば、演奏操作に応じて演
奏操作子が微妙に振動するために、演奏者はその振動を
指先や唇から感じることができる。このため、演奏者に
とっては自分で演奏しているという実感を持つことがで
き、弾きごたえや吹きごたえのあるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である電子ピアノの概念図を
示している。第２図はドライバの構造図であり、第３図
（Ａ），（Ｂ）は振動板の配置例をそれぞれ示してい
る。第４図は上記電子ピアノの制御部のブロック図であ
り、第５図は鍵盤の構成図、第６図は制御部の他の構成
例、第７図は第６図のフィルタの特性と鍵盤および振動
板の位置との対比を示す図、第８図，第９図は制御部の
他の構成例をそれぞれ示している。また、第10図は振動
板の他の配置例およびその駆動方法を示し、第11図
（Ａ）〜（Ｄ）は各種電子楽器に本発明を適用した例を
示している。１……鍵盤、２……振動板、３……ドライバ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】演奏者が操作する演奏操作子と、該演奏操
作子を振動させる振動体と、該演奏操作子の操作により
生成される演奏信号に基づいて前記振動体を駆動する振
動体駆動手段と、を有することを特徴とする電子楽器。