JP3042183B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、操作子の操作力に応
じて楽音の音量を制御する電子楽器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子楽器は、操作子の操作力に応
じて発生する楽音の音量を制御できるようにしたものが
ある。たとえば、鍵盤型の電子楽器の場合、実開昭６１
−１３５３９４号に示すように、各鍵に２段の接点を有
するスイッチを設け、その複数の接点におけるオンイベ
ントの時間間隔をもとに演奏者の鍵操作速度を検出し、
楽音の制御を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の鍵盤のような操
作子では、２個の接点の接／断の時間間隔を計測するこ
とにより、操作力を検出するようにしているので、ゆっ
くりと押鍵した場合は演奏者の望む発音タイミングより
かなり遅れて発音が始まってしまうことがあった。した
がって、強いアタック部を有する減衰系の楽音には適し
ているが、持続系の楽音を弱いアタックで発音する場合
などに問題があった。

【０００４】さらに、それぞれの接点が固定されている
ので、持続系の楽音などにおいて、操作子を弱く操作す
ることにより小音量の楽音を演奏しようとした場合な
ど、接点の位置に到達せずに楽音が発生されないことが
あった。

【０００５】また、鍵のアフタータッチを検出して、持
続音の音量を制御することができる電子楽器も実用化さ
れているが、上記のように楽音を発音するためには２つ
の接点を一定時間以内にオンした場合、そのとき加えら
れるアフタータッチも一定以上の強度であり不必要に大
きな音が発生してしまう欠点があった。

【０００６】この発明は、操作子に対する演奏者の操作
力に基づいて弱音を的確に発音することのできる電子楽
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の発
明は、操作子に対する演奏者の操作力を検出する検出手
段と、操作子の操作開始後、所定タイミングの操作力に
基づいてキーオンのスレッショルドを設定する設定手段
と、前記検出手段で検出された操作力が前記スレッショ
ルドを越えたことをもって楽音の発生を指示する指示手
段と、を設けたことを特徴とする。

【０００８】この出願の請求項２の発明は、操作子に対
する演奏者の操作力を検出する手段と、前記操作子に対
応する音高の楽音を発生する楽音発生手段と、前記操作
子の同時操作数を検出する手段と、前記同時操作数が２
以上であったとき前記操作子の操作力の合計に対応する
音量で前記操作力の最も大きな操作子に対応する音高の
楽音のみを発生させる手段と、を設けたことを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】この発明では、楽音の発生を指示（キーオン）
するためのスレッショルドを操作子の操作開始後の操作
力情報に基づいて決定する。たとえば、操作力が大きい
場合にはスレッショルドを高くし、操作力が小さいとき
にはスレッショルドを低くする。このように、操作子が
操作されたときの操作力に基づいてキーオンのスレッシ
ョルドを設定するようにしたことにより、演奏者の操作
態様に応じた音量およびタイミングで楽音を発音するこ
とができる。

【００１０】また、操作されている鍵が複数であったと
きは、そのそれぞれの操作力の和を操作力情報とし、最
も操作力の大きい操作子に対応する音高情報をその際の
音高情報とする。２個の操作子がオーバーラップして操
作されたときは、操作力の移行に従って音高が移行す
る。

【００１１】

【実施例】図１はこの発明の実施例である電子楽器の一
部構成図である。この電子楽器は鍵盤型の電子楽器であ
る。鍵１は６１鍵程度の鍵盤を構成する１つの鍵であ
る。

【００１２】鍵は支持部７に固定されている。鍵１は支
持部７に固定されているため殆ど揺動せず、上方からの
演奏操作があっても鍵１自体の弾性によって微小長さた
わむのみである。鍵１の支持部７付近にはひずみセンサ
２が設けられている。ひずみセンサ２は鍵１の押鍵によ
る下方向への歪みを検出する。ひずみセンサ２の検出値
はアンプ３で増幅されたのちＡ／Ｄ変換器４に入力され
る。Ａ／Ｄ変換器４は入力されたひずみセンサ２の検出
値を８ビットのディジタルデータＶＡＬに変換してＣＰ
Ｕ５に入力する。ＣＰＵ５はこのデータに基づいて楽音
の発音／消音を制御する（図４〜図１１）。ＣＰＵ５に
は楽音合成回路６が接続されている。

【００１３】図２に前記楽音合成回路６の構成を示す。
楽音合成回路６は波形形成回路１０，フィルタ回路１１
および音量調整回路１２で構成されている。波形形成回
路１０にはＣＰＵ５からキーコードＫＣおよびキーオン
信号ＫＯＮ／キーオフ信号ＫＯＦＦが入力される。キー
オン信号ＫＯＮは前記ひずみセンサ２の検出値がＴＨ２
（後述）を越えたときＣＰＵ５が出力し、キーオフ信号
ＫＯＦＦはひずみセンサ２の検出値がＴＨ３（後述）よ
り小さくなったときＣＰＵ５が出力する。また、キーコ
ードＫＣはキーオン／オフが検出されたキーによって指
示される音高のコードである。波形形成回路１０はキー
オン信号ＫＯＮが入力されると、そのとき入力されてい
るキーコードＫＣに基づいて楽音波形信号を形成する。
形成した楽音はフィルタ回路１１に入力される。フィル
タ回路１１にはＣＰＵ５からカットオフ周波数ＣＦが入
力される。このカットオフ周波数ＣＦは前記ひずみセン
サ２の検出値の変化速度に応じて設定される。フィルタ
回路１１はローパスフィルタであり入力された楽音波形
信号の高域をカットする。ろ過された楽音波形信号は音
量調整回路１２に入力される。音量調整回路１２にはＣ
ＰＵ５から音量制御信号（センサの検出値）ＶＡＬが入
力される。音量調整回路１２では音量制御信号ＶＡＬに
応じて入力された楽音波形信号のレベルを調整する。

【００１４】図３は同電子楽器におけるキーオン（ＫＯ
Ｎ）タイミングとキーオフ（ＫＯＦＦ）タイミングを説
明するための図である。この電子楽器では、押鍵力（ひ
ずみセンサ２の検出値）が第１のスレッショルドＴＨ１
から第２のスレッショルドＴＨ２へ移行時間に基づいて
キーオンタイミングを決定する。ここで、ＴＨ１は固定
されているが、ＴＨ２は押鍵力がＴＨ１を通過したのち
微小時間ｔを経過したときの変化量δに基づいて決定さ
れる。同図では、ＴＨ２＝ＴＨ１＋２δの関係となるよ
うに決定されている。すなわち、速い（強い）押鍵の場
合には高いスレッショルドを越えたとき発音し、遅い
（弱い）押鍵の場合には低いスレッショルドで発音する
ようになっている。これにより、大きい楽音の強いアタ
ック感および小さい楽音の柔らかな感じを出すことがで
きる。また、消音のための第３のスレッショルドＴＨ３
はＴＨ２よりも小さい値に設定される。

【００１５】なお、この電子楽器の制御においては、鍵
の操作段階に応じた値がステータスレジスタＳＴにセッ
トされる。ＳＴ＝０は鍵が操作されない状態を表す。Ｓ
Ｔ＝１は第１の鍵の操作状態がＴＨ１未満の状態を表
す。ＳＴ＝２は操作状態がＴＨ１以上になったのち微小
時間ｔを経過していない状態を表す。ＳＴ＝３は前記微
小時間ｔを経過したのち操作状態がＴＨ２未満の状態を
表す。ＳＴ＝４は操作状態がＴＨ２を越えて発音中の状
態を表す。

【００１６】図４〜図１１は同電子楽器の動作を示すフ
ローチャートである。図４はメインルーチンを示す。電
源投入後ｎ１においてイニシャライズ動作を実行する。
イニシャライズ動作はレジスタのリセット等の動作であ
る。こののちルーチン動作（ｎ２〜ｎ８）を繰り返し実
行する。ｎ２ではそのとき操作されている操作子（鍵）
の数を検出しＫＮレジスタにセットする（ｎ２）。つぎ
にこのＫＮの値に対応する動作を実行する。ＫＮ＝０の
場合には、全く演奏操作がされていないためステータス
レジスタＳＴに０をセットする（ｎ３→ｎ４）。つぎに
ＫＮ＝１の場合には、１鍵のみ操作されているため単音
の操作子処理（ｎ５→ｎ６）を実行する。一方、ＫＮ≧
２の場合には複数の鍵が操作されているため複数操作子
処理（ｎ７）を実行する。こののちその他処理（ｎ８）
を実行する。

【００１７】図５は１鍵が操作されたときの操作子処理
を示すフローチャートである。まず、操作されている鍵
の番号をＮにセットする（ｎ１０）。つぎにその鍵の操
作力値をＶＡＬにセットする（ｎ１１）。つぎにＮ番目
の鍵に対応するキーコードをＫＣにセットし（ｎ１
２）、ステータスレジスタＳＴの値に対応する処理を実
行する（ｎ１３）。

【００１８】図６〜図１０は操作子処理を示すフローチ
ャートである。この動作はそのときのステータスレジス
タＳＴに応じて実行される。

【００１９】図６はＳＴ＝０処理を示すフローチャート
である。ＳＴ＝０の場合には操作の開始であるためＳＴ
に１をセットして（ｎ１４）リターンする。

【００２０】図７はＳＴ＝１処理を示すフローチャート
である。ＳＴ＝１の場合にはＶＡＬがＴＨ１以上になっ
たか否かを判断する（ｎ１５）。ＴＨ１になっていない
場合にはそのままリターンする。ＴＨ１以上になった場
合にはステータスレジスタＳＴを２にし（ｎ１６）、待
ち時間レジスタＷＴに０をセットして（ｎ１７）リター
ンする。

【００２１】図８はＳＴ＝２処理を示すフローチャート
である。まず、ＶＡＬを判断する（ｎ２０）。ＶＡＬが
ＴＨ１よりも小さくなっていれば微小時間ｔを経過する
まえに押鍵が中止されたことを意味するためステータス
レジスタＳＴを１に戻して（ｎ２１）リターンする。Ｖ
ＡＬがＴＨ１以上であればｎ２２以下の動作を実行す
る。ｎ２２ではＷＴに１を加算する。ＳＴ＝２処理は、
ほぼ同じ時間間隔で起動されるので微小時間ｔの計測に
支障はないが、厳密に計測するためにはＷＴの加算をタ
イマインタラプト処理によって所定時間毎に行うように
すればよい。この加算によってＷＴが微小時間ｔになっ
た場合には、発音開始のためのスレッショルドＴＨ２お
よび消音のためのスレッショルドＴＨ３をセットし（ｎ
２５，ｎ２６）、ＴＨ２の大きさに応じてフィルタ回路
１１のカットオフ周波数ＣＦをセットして（ｎ２７）リ
ターンする。ＴＨ２は図３で説明したように（ＴＨ１＋
２δ）で算出され、ＴＨ３は所定の算出方式によりＴＨ
２よりも小さい値が設定される。また、カットオフ周波
数ＣＦはＴＨ２が大きいほど高い値が設定される。これ
は強い打鍵ほど高次倍音成分が大きいことを表現するた
めである。

【００２２】図９はＳＴ＝３処理を示すフローチャート
である。まず、ＶＡＬを判断する（ｎ３０）。ＶＡＬが
ＴＨ１よりも小さくなった場合にはＴＨ２に達するまえ
に押鍵が中止されたことを意味するためステータスレジ
スタＳＴを１に戻して（ｎ３１）リターンする。ＶＡＬ
がＴＨ２以上になっていれば発音開始であるため（ｎ３
２）、ステータスレジスタＳＴに４をセットし（ｎ３
３）、楽音合成回路にＫＯＮ信号，ＶＡＬ，ＫＣ，ＣＦ
を出力する（ｎ３４）。ＶＡＬがＴＨ１ＪＴＨ２の間に
あるときはそのままリターンする。

【００２３】図１０はＳＴ＝４処理を示すフローチャー
トである。この動作では継続して楽音信号を形成するた
めの処理を行うとともに、ＶＡＬの変化に応じて消音を
判断する。まずオンされている鍵が移行しキーコードに
変更があった場合にはそのＫＣを楽音合成回路に出力し
て音高を変更する（ｎ４０）。逐次検出されるＶＡＬを
楽音合成回路（音量調整回路１２）に音量情報として送
出する（ｎ４１）。一方、ＶＡＬがＴＨ３よりも小さく
なった場合には（ｎ４２）、消音するためステータスレ
ジスタＳＴに１をセットし（ｎ４３）、楽音合成回路に
ＫＯＦＦ信号を送出する（ｎ４４）。

【００２４】図１１は複数操作子処理動作を示すフロー
チャートである。まず、操作されている全ての鍵のうち
で最も強く操作されている鍵の番号をＮにセットする
（ｎ５０）。つぎに全鍵の操作力の合計値をＶＡＬにセ
ットする（ｎ５１）。つぎにＮ番目の鍵に対応するキー
コードをＫＣにセットし（ｎ５２）、ステータスレジス
タＳＴの値に対応する処理を実行する（ｎ５３）。各ス
テータス処理は上記操作子処理と同様である。

【００２５】この複数操作子処理によりレガート演奏が
可能になる。すなわち、第１の音高（鍵）から第２の音
高（鍵）に滑らかに移行するために、第２の鍵をオンし
たのち第１の鍵をオフしたとき、この動作が実行され
る。ＶＡＬは両鍵の操作力の合計値として算出されるた
め、操作力が第１の鍵から第２の鍵に移行していっても
不自然な音量変化がない。また、この操作力の移行によ
り、第２の鍵が第１の鍵よりも強く操作されるようにな
ったときキーコードが第２の鍵（第２の音高）に移行す
る。

【００２６】また、この実施例では、キーオン時のスレ
ッショルドＴＨ２を押鍵の強さに応じて変化させても、
キーオフ時のスレッショルドＴＨ３をＴＨ２に応じてこ
れよりも低い位置に設定することにより、ＫＯＮのチャ
タリングを防ぐようにしている。

【００２７】さらに、この実施例では、鍵の初期操作に
よる鍵操作速度情報は発音開始のタイミングの指示に用
いるのみでなく、フィルタの制御にも用いている。すな
わち、鍵を強く操作した場合はフィルタのカットオフ周
波数を高く設定することにより倍音の多い楽音を発生さ
せることができる。

【００２８】

【発明の効果】この発明によれば、最初の操作力に応じ
て発音開始のスレッショルドを上下するようにしたこと
により、演奏者が発音させようとする音量に応じて発音
開始時のアタック部を形成することができる。また、複
数の操作子が操作されるときにはそれらの操作子の操作
力の合計を操作力情報とし、操作力の最も大きい操作子
の音高で発音するようにしたことにより、レガート演奏
を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である電子楽器の概略構成図

【図２】同電子楽器の楽音合成回路の構成図

【図３】同電子楽器の鍵操作力に基づく発音／消音制御
を説明する図

【図４】同電子楽器の動作を示すフローチャート

【図５】同電子楽器の動作を示すフローチャート

【図６】同電子楽器の動作を示すフローチャート

【図７】同電子楽器の動作を示すフローチャート

【図８】同電子楽器の動作を示すフローチャート

【図９】同電子楽器の動作を示すフローチャート

【図１０】同電子楽器の動作を示すフローチャート

【図１１】同電子楽器の動作を示すフローチャート

【符号の説明】

１−鍵 ２−ひずみセンサ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作子に対する演奏者の操作力を検出す
   る検出手段と、操作子の操作開始後、所定タイミングの操作力に基づい
   てキーオンの スレッショルドを設定する設定手段と、前記検出手段で検出された 操作力が前記スレッショルド
   を越えたことをもって楽音の発生を指示する指示手段
   と、 を設けたことを特徴とする電子楽器。
2. 【請求項２】 操作子に対する演奏者の操作力を検出す
   る手段と、 前記操作子に対応する音高の楽音を発生する楽音発生手
   段と、 前記操作子の同時操作数を検出する手段と、 前記同時操作数が２以上であったとき、前記操作子の操
   作力の合計に対応する音量で前記操作力の最も大きな操
   作子に対応する音高の楽音のみを発生させる手段と、 を設けたことを特徴とする電子楽器。