JP2993068B2 - 電子楽器用入力装置及び電子楽器 - Google Patents

電子楽器用入力装置及び電子楽器

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JP2993068B2 JP2201654A JP20165490A JP2993068B2 JP 2993068 B2 JP2993068 B2 JP 2993068B2 JP 2201654 A JP2201654 A JP 2201654A JP 20165490 A JP20165490 A JP 20165490A JP 2993068 B2 JP2993068 B2 JP 2993068B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電子楽器に関し、特に電子楽器用の演奏入力
装置に関する。
[従来の技術] 電子楽器の演奏入力装置としては、鍵盤が多く用いら
れている。電子楽器用鍵盤は、自然楽器用鍵盤と同様に
音高を指定する多くの鍵を有し、押鍵・離鍵を検出する
スイッチないしセンサや、押鍵速度、押鍵圧力等を検出
するセンサないしスイッチを備えている。
また、ウィンドコントローラやギターシンセサイザは
管楽器やギター類似の構成を有し、それぞれの楽器に対
応する演奏操作が行なわれた時、それらを検出する機構
を有する。
電子楽器は種々の音色を作り出すことができる。鍵盤
型電子楽器においても、ヴァイオリン、チェロのような
弦楽器の楽音を発生できる。
音源回路としては、最近物理モデル音源と呼ばれるも
のが開発された。共鳴体の動作を近似する閉ループ回路
に振動源を近似する非線形回路から入力信号を供給す
る。この物理モデル音源を用いて、たとえば擦弦楽器の
楽音を発生させる時は、楽音パラメータとして弓速信号
や弓圧信号が必要となる。
そこで、これらの楽音のパラメータを任意に発生する
ことのできる演奏入力装置の研究開発が進められてい
る。
[発明が解決しようとする課題] 擦弦楽器は指板において、指で弦を押さえ、擦弦部弦
を弓の毛で擦ることによって演奏を行なう。擦弦楽器の
楽音を発生できる電子楽器においても、このような擦弦
楽器の演奏法を身に付けた演奏者は、演奏を行なえるこ
とが望ましい。
本発明の目的は、擦弦楽器の演奏と同様の演奏感覚で
演奏を行なうことのできる電子楽器用演奏入力装置を提
供することである。
本発明の他の目的は、自然楽器の擦弦楽器用弓を用
い、そのまま演奏操作を行なうことのできる電子楽器用
演奏入力装置を提供することである。
[課題を解決するための手段] 本発明の電子楽器用演奏入力装置は、回転可能な回転
部材と、この回転部材に加えられる圧力に基づき、同一
回転部材上の異なる複数の位置で圧力の大きさに応じた
値を出力する出力手段であって、それぞれの位置での圧
力の大きさに応じた値を出力するものと、前記回転部材
の回転角を検出し、回転角に応じた値を出力する回転モ
ニタ手段とを有する。
[作用] 回転可能な回転部材を圧力を検出することのできる支
持手段で支持することにより、好適な楽音パラメータを
形成することができる。
自然楽器の擦弦楽器に用いる弓を、回転部材と係合さ
せて演奏操作を行なうことにより、弓の移動に比例した
回転が生じ、弓の圧力に比例した圧力が支持手段に伝え
られる。この回転部材の回転と、支持手段に与えられた
圧力を検出することによって、弓速信号、弓圧信号を形
成することができる。また、擦弦位置信号も必要に応じ
て形成することもできる。
[実施例] 第1図に本発明の実施例による電子楽器の要部を示
す。
電子楽器の楽器本体1は、自然楽器のヴァイオリンと
類似した外形を有する。楽器本体1は、胴部2と、棹部
3を有する。胴部2には自然楽器同様の顎あて5、テー
ルピース6等が設けられているが、共鳴体を形成する必
要はない。棹部3は、音高を指定できる指板部9を表側
に有する。楽器本体1には、実際には弦が張られておら
ず、駒付近には擦弦部8が設けられている。また、指板
部9は、弦に相当した機能を果たすため、押指位置から
音高を指定する信号を発生する機構を有する。
弓11は、自然楽器の弓と同等のものであり、木部12と
毛13を有する。自然楽器の弓をこの電子楽器用の弓とし
て、そのまま用いることができる。また、任意の代替品
を用いることもできる。
演奏者は、自然楽器のヴァイオリン同様にこの楽器本
体1を顎の下に挾み、左手で指板部9を押指して音高を
指定すると共に、右手で弓11を操作して擦弦部8を擦る
ことによって演奏を行なう。この演奏形態は、自然楽器
のヴァイオリンと同様のものである。したがって、自然
楽器のヴァイオリンの演奏技術を習得したものは、ただ
ちにこの電子楽器の演奏を行なうことができる。
なお、類似の構成で他の擦弦楽器、たとえばチェロ、
コントラバス、ビオラ等を構成することができる。
なお、音源回路およびサウンドシステムは、楽器本体
1の胴部2内に設けてもよく、別体として構成してもよ
い。
第2図は、第1図に示した電子楽器の擦弦部をより詳
細に示す。
擦弦部8は、丸棒状の回転部材21を有し、この回転部
材21は回転自在に保持されている。この回転部材21の支
持機構中に圧力センサ23、24を有する軸受けが含まれ
る。第1図に示す弓11で、回転部材21を擦ると、回転部
材21は回転する。また、弓11が与える圧力は、回転部材
21から圧力センサ23、24に与えられ、それぞれ圧力に応
じた信号を発生する。回転部材21の回転は、ロータリー
エンコーダ26によって検出される。ロータリーエンコー
ダ26は、回転角度に応じたパルス信号を発生する。ま
た、圧力センサ23、24は、A/D変換器を含むものとす
る。このようにして、形成された回転信号、圧力信号
は、インターフェイス回路27を介して、マイクロコンピ
ュータ28に供給され、処理された後、音源回路29に楽音
パラメータとして供給される。
圧力センサ23、24の信号は、加算ないしは平均化され
て弓圧信号を形成すると共に、その違いを利用して回転
部材21のどの位置に弓11が接触しているかを検出する。
すなわち、回転部材21上の接触位置を検出することによ
って、自然楽器における駒からの擦弦位置までの距離に
相当する信号を発生する。この信号により、音色を変化
させ、スル・タスト、スル・ポンティッチェロ等の奏法
を実現することができる。ロータリーエンコーダ26は、
回転部材21の回転角度に比例した信号を発生する。
第3図は、弓速信号の形成を示す回路図である。ロー
タリーエンコーダ26からは、回転角度に比例したパルス
信号が発生し、カウンタ回路14に供給される。カウンタ
回路14は、供給されたパルス信号を計数し、その和に比
例するパルス数信号を発生する。カウンタ回路14は、一
定間隔で発生するクロック信号をそのリセット端子に受
ける。すなわち、パルス数信号は、一定時間間隔ごとに
更新される。一定の時間の間に回転部材21がどれだけ回
転したかを示すパルス数は、そのまま回転速度を表わす
量であり、回転速度は弓11の弓速に比例する。このよう
にして、弓速信号が形成される。なお、必要に応じてパ
ルス数信号を処理する回路を設けてもよい。このような
機能的回路は、第2図におけるマイクロコンピュータ28
内において実現することができる。その他、2つの圧力
センサから受ける信号から弓圧信号および擦弦部までの
距離を示す信号を得る回路もマイクロコンピュータ28内
において実現できる。
第4図は、指板部9において音高信号を発生する回路
を概略的示す。
擦板部9には各弦に対応してリボンコントローラが設
けられている。リボンコントローラは、第4図に示すよ
うに、抵抗線15と、それに平行に配置された導線16を有
する。抵抗線15の一端には、+Vの電圧が印加され、他
端は開放状態にされている。抵抗線15に平行に配置され
た導線16は、その一端が出力端子19に接続され、他端は
抵抗18を介して接地されている。指板上で演奏者が指を
押すことにより、導線16の一部が抵抗線15と接触する。
この電気的接触を回路的には接点17で示す。この接点17
は指の移動につれて、図中矢印のように自由に動かすこ
とができる。すなわち、指板上で指を押すことにより、
抵抗18と抵抗15の一部で分圧された電圧信号が出力端子
19に発生する。この出力電圧から押指位置をテーブル等
を利用して知ることができ、押指位置に対応した音高信
号を発生する。この電圧信号の構成、音高信号の発生等
は第2図に示すマイクロコンピュータ28内において実現
することができる。
また、ロータリーエンコーダからの信号を符号付きで
利用することにより、弓11のどの部分が擦弦部8と接触
しているかの弓位置を表わす信号を形成することもでき
る。
このようにして形成された楽音パラメータは、音源回
路に供給される。
第5図は、物理モデル音源の要部を示す回路である。
この音源回路には、上述のように掲載された楽音パラ
メータである弓速信号、音高(ピッチ)信号、弓位置信
号、弓圧信号等が供給される。弓速信号は加算回路52に
入力される。管楽器の場合は、息圧または唇の構えを表
わすアンブシュアが弓速信号に対応する。この弓速信号
は、起動信号であり、加算回路53、除算回路54を介して
非線形回路55に供給される。非線形回路55はバイオリン
の弦の非線形特性等を表す非線形特性の回路である。非
線形回路55の特性は、弓位置の関数としてもよい。
非線形回路55の非線形特性は、原点からある範囲まで
のほぼ線形な領域とそれよりも外側の特性の変化した領
域との2つの部分を含む。バイオリン等の擦弦楽器の弦
を弓で擦る場合、弓速が遅い間は、弦の変位はほぼ弓の
変位と同等であり、弦の運動を静摩擦係数によって表わ
すことができる。この場合、ほぼ線形の特性が表われ
る。弓の弦に対する相対速度がある値を越えると、弓の
速度と弦の変位速度とは同一ではなくなる。すなわち、
静摩擦係数に代わって動摩擦係数が運動を支配するよう
になる。この静摩擦係数から動摩擦係数への切り替えに
より、非線形特性が生じる。
第5図において、このような非線形特性を有する非線
形回路55の出力は、乗算回路56を経て2つの加算回路4
4、45に供給される。
非線形回路55の入力側の除算回路54、出力の乗算回路
56は、弓圧信号を受けて、非線形回路55の特性を変更さ
せる。弓圧信号は、管楽器の場合はアンブシュアまたは
息圧に対応する。入力側の除算回路54は、入力信号を除
算することによって、小さな値に変更する。除算回路54
がある場合、大きな入力を受けても小さな入力を受けた
かのような出力を与える。出力側の乗算回路56は、非線
形回路55の出力を増大させる役割を果たす。除算回路54
と非線形回路55で形成される特性63aを出力側に増大し
た特性を作る。なお、同一の弓圧信号を受けて、入力を
初めに除算し、後で出力を乗算することは、除算回路54
で係数C0で除算し、乗算回路56で同一の係数C0を乗算す
ることを表す。この場合は、総合特性は非線形回路55の
みの時の特性を横軸、縦軸にC0倍した形状を有する。乗
算回路の係数を除算回路の係数と異なるように変化させ
ることにより、異なる形状を作るようにさせてもよい。
非線形特性は弓位置信号を受けて修飾される。弓移動の
向きによってさらに変化させてもよい。
加算回路44、45は半循環信号路31a、31bの内に設けら
れている。2つの半循環信号路を合わせた循環信号路31
は、擦弦楽器の弦に対応して楽音信号を循環させる閉ル
ープを構成する。すなわち、弦においては振動が両端で
反射して往復する。また、管楽器においては、共鳴体中
を振動が往復する。これを信号が循環する閉ループで近
似する。この循環信号路内には、2つの遅延回路32、3
3、2つのLPF(ローパスフィルタ)34、35、2つの減衰
回路38、39、2つの乗算回路42、43を含む。遅延回路2
2、23は音高を表すピッチ信号と係数αないし(1−
α)との積を受け、所定の遅延時間を与える。係数αは
前記2つの圧力センサ23、24の比に基づいて決定され
る。
循環信号路31a、31bを信号が循環し、元の位置に戻る
までの全遅延時間によって、楽音の基本ピッチが定ま
る。すなわち、主として2つの遅延回路32、33の遅延時
間の和、ピッチ×[α+(1−α)]=ピッチ、が基本
ピッチを定める。一方の遅延回路は、弓と弦との接触す
る位置から駒までの距離、他方の遅延回路は弓と弦の接
触する位置から押指位置までの距離に対応する。
なお、遅延回路32、33によってピッチがほぼ決定する
が、この循環信号路中に含まれる他の要素、たとえばLP
F34、35、減衰コントロール38、39等によっても遅延が
発生する。厳密には、発生する楽音のピッチを定めるの
はこれらのループ中に含まれる全遅延時間の和である。
LPF34、35は循環している波形信号の伝達特性を変更
することにより、種々の弦の振動特性をシミュレートす
る。楽器本体上の音色スイッチの選択等によって、音色
信号を発生させ、LPF34、35に供給して、その特性を切
り替え、所望の擦弦楽器の楽音をシミュレートする。
弦を振動が伝搬する際に、振動は次第に減衰する。減
衰コントロール38、39はこの弦を伝わる振動が減衰する
減衰量をシミュレートするものである。
乗算器42、43は弦固定端での振動の反射に対応して反
射係数−1を乗算するものである。すなわち、減衰なし
の固定端での反射を想定して弦の振幅を逆位相に変化さ
せる。係数−1がこの逆相反射を示す。反射における振
幅の減衰は、減衰コントロール38、39の減衰量に組み込
んである。
このようにして、弦に相当する循環信号路31a、31bの
上を振動が循環することによって擦弦楽器の運動をシミ
ュレートする。
また、擦弦楽器の弦の運動はヒステリシス特性を有す
る。これをシミュレートするための乗算回路56の出力
は、LPF58と、乗算回路59を介して非線形回路55の入力
側にフィードバックされている。LPF58はフィードバッ
クループの発振を防止するためのものである。
今、加算回路52から加算回路53への入力をuとし、フ
ィードバック路から加算回路53への入力をvとし、除算
回路54、非線形回路55、乗算回路56を合わせた増幅率を
Aとすると、乗算回路56の出力wは、(u+v)A=w
で表される。LPF58と乗算回路59を含む負帰還回路のゲ
インがB(負の値)であるとすると、帰還量vはv=wB
で表される。これらの2つの式を整理すると、(u+w
B)A=w、∴w=uA/(1−AB)となる。
フィードバックなし、すなわち、B=0の場合は、w
=uAであり、入力uが単に係数A倍されて出力する。ゲ
インBの負帰還をかけた場合、同じ出力を得るには、B
=0の場合の(1−AB)倍(Bは負)の入力を印加しな
ければならない。
一旦入力が閾値を越してから、再び減少する場合に
は、出力wが小さいので、フィードバックされる量v=
Bwも小さい。すなわち、非線形回路55に入力する信号の
大きさが同じでも、静摩擦係数領域の場合と比べて、動
摩擦係数領域の場合は、負のフィードバック量が小さい
ので、加算回路52から加算回路53への入力uは小さな値
となる。
非線形回路55の入力が、閾値になる時の加算回路52か
らの入力uの大きさを考えると、入力増大時には静摩擦
係数が支配し、大きい出力に対応して強い負帰還を受け
るので、より大きな入力でこの切り替えが起るが、入力
減少時には動摩擦係数が支配し、小さな出力に対応して
負帰還量が小さいので、より小さな入力uの値で切り替
えが起る。ヒステリシスの大きさは、乗算回路59のゲイ
ンによって制御される。
このようにして、第5図に示す楽音信号形成回路によ
れば、擦弦楽器の弦の運動がシミュレートでき、楽音の
基本波形を作ることができる。
第5図に示すように、循環信号路31のいずれかの点か
ら出力を取り出して、擦弦楽器の胴の特性をシミュレー
トするフォルマントフィルタ61を介して出力信号をサウ
ンドシステムに供給する。フォルマントフィルタ61も音
色信号を受けてその特性を変化させるようにすることが
できる。
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこ
れらに制限されるものではない。たとえば、指板部には
4本のリボンコントローラを配置する構成を説明した
が、リボンコントローラを1本とし、弦切り替えをスイ
ッチ等で実現してもよい。回転部材を複数個備えてもよ
い。回転部材21は、丸棒状の形状を有する場合を図示し
たが、その他、中央部で径を絞ったもの、逆に中央部で
径を大きくしたもの、円柱状でなく多角形の各柱状のも
の等、種々の形状を採用することもできる。回転角度の
検出も、ロータリーエンコーダの他、種々の構成によっ
て実現することができる。弓速信号の形成も、位置信号
を微分すること等によって形成してもよい。その他、種
々の変形、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、擦弦楽器の楽
音を形成するのに好適な楽音パラメータを発生すること
ができる。
自然楽器の弓を加工せずにそのまま演奏手段として用
いることができる。このため、擦弦楽器の演奏に習熟し
たものは、そのまま電子楽器の演奏を行なうことができ
る。
自然楽器同等の演奏により、より自然楽器の擦弦楽器
に近似した楽音を形成することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の実施例による電子楽器を示す斜視
図、 第2図は、第1図の電子楽器の擦弦部を説明するための
ブロック図、 第3図は、弓速信号の形成部分を示す回路図、 第4図は、指板部の等価回路を示す回路図、 第5図は、音源回路の要部を示す回路図である。 図において、 1……楽器本体、2……胴部 3……棹部、5……顎あて 6……テールピース 8……擦弦部、9……指板部 11……弓 12……木部 13……毛 21……回転部材 23、24……圧力センサ 26……ロータリーエンコーダ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G10H 1/00 G10H 1/053 G10H 1/32 - 1/34

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転可能な回転部材と、 この回転部材に加えられる圧力に基づき、同一回転部材
    上の異なる複数の位置で圧力の大きさに応じた値を出力
    する出力手段であって、それぞれの位置での圧力の大き
    さに応じた値を出力するものと、 前記回転部材の回転角を検出し、回転角に応じた値を出
    力する回転モニタ手段と を備えたことを特徴とする電子楽器用演奏入力装置。
  2. 【請求項2】回転可能な回転部材と、 この回転部材に圧力が加えられたときに、その回転部材
    上の圧力が加えられた位置を検出する手段と を備えたことを特徴とする電子楽器用演奏入力装置。
  3. 【請求項3】操作者の操作によって楽音信号を発生する
    電子楽器において、 回転可能な回転部材と、 この回転部材に加えられる圧力に基づき、同一回転部材
    上の異なる複数の位置で圧力の大きさに応じた値を出力
    する出力手段であって、それぞれの位置での圧力の大き
    さに応じた値を出力するものと、 前記回転部材の回転角を検出し、回転角に応じた値を出
    力する回転モニタ手段と、 楽音信号を発生する楽音信号発生手段とを備え、 前記出力手段による複数の位置での出力と前記回転モニ
    タ手段からの出力とに応じて、前記楽音信号発生手段に
    よって発生される楽音信号の発生態様を制御することを
    特徴とする電子楽器。
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