JP3082278B2 - 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、電子楽器に関し、特
に擦弦タイプの物理モデル音源を有する電子楽器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、擦弦タイプの楽器を物理モデ
ルとして、その楽器の楽音をシミュレートしたり生の擦
弦タイプの楽器では発音できないような楽音を発生でき
るようにした電子楽器が知られている。これは音源に速
度データや圧力データなどを与えて発音制御するもので
ある。この速度データや圧力データは、生楽器（例え
ば、バイオリンなど）の弓の速度や圧力に相当する。か
かる電子楽器においては、擦弦音に対する速度データを
指定するために操作子を備えていた。そして、擦弦トレ
モロ音を発生させるときには、演奏者などがその速度を
与える操作子を細かく反転させるように動かしていた。
すなわち、生楽器のトレモロと同様の操作をして、擦弦
トレモロ音を発生させていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような方式で擦弦
トレモロ音を発生させているため、トレモロ音を安定し
たスピードで発音したり、これを長時間持続させたりす
る場合も、上記の操作子の操作で対処するしかない。ま
た、トレモロ効果を非常に高速に付与したり、スピード
を滑らかに変化させたりする場合も同様である。しか
し、このような操作子の操作は非常に困難であり、求め
るトレモロ効果を得ることができなかった。この発明
は、上述の従来例における問題点に鑑み、擦弦タイプの
楽器を物理モデルとして楽音信号を発生する音源を備え
た電子楽器において、それ程困難な操作をすることなし
に多様なトレモロ効果を付与した擦弦音を発生させるこ
とができるようにすることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、操作部と、この操作部の操作に応じて
操作情報を得る操作情報出力手段と、前記操作情報出力
手段で得た操作情報を変更制御するか否か判別するため
のパラメータを入力するパラメータ入力手段と、前記操
作部での操作状態が、前記パラメータ入力手段で入力さ
れたパラメータに基づく所定の条件を満たしているか否
かを判別する判別手段と、この判別結果に応じて、前記
操作情報を変更制御し、変更制御したものを操作情報と
する変更制御手段と、前記変更制御手段で変更制御され
たときには変更制御された操作情報に基づいて楽音信号
を発生するとともに、変更制御されなかったときには前
記操作情報出力手段からの操作情報に基づいて楽音信号
を発生する物理モデル音源とを備えたことを特徴とす
る。

【０００５】パラメータの入力は所定の操作子により行
い、その操作子の操作量を前記パラメータとしてもよ
い。また、楽音制御手段はその操作子の操作量に応じて
前記速度データの符号を強制反転するようにしてもよ
い。

【０００６】

【作用】速度データ自体を変化させなくとも、入力した
パラメータにより速度データを補正でき、トレモロ効果
を付与できる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。

【０００８】図１は本発明の一実施例に係る電子楽器の
構成を示すブロック図である。同図の電子楽器は、操作
子としてタブレット１およびスティック２を有する。３
はスティック２をタブレット１に押付ける圧力（弓圧に
相当する）を検出するための圧力検出回路、４はスティ
ック２に設けられた第１の圧力センサ（弓圧を変更制御
するためのセンサ）の押圧を検出する第１の押圧検出回
路、５はスティック２に設けられた第２の圧力センサ
（弓速を変更制御するためのセンサ）の押圧を検出する
第２の押圧検出回路、６はスティック２のタブレット１
上の位置を検出する位置検出回路を示す。また、７は音
高指定のための鍵盤、８は鍵盤の各鍵（キースイッチ）
のオン／オフを検出するキースイッチ回路、９は楽音信
号を発生する音源、１０は音源からの楽音信号に基づい
て楽音を発音するサウンドシステム、１１はこの電子楽
器全体の制御を行う中央処理装置（ＣＰＵ）、１２はワ
ークレジスタなどに用いるランダムアクセスメモリ（Ｒ
ＡＭ）、１３はＣＰＵ１１が実行するプログラムや各種
のテーブルデータなどを格納したリードオンリーメモリ
（ＲＯＭ）、１４はＣＰＵにタイマ割込みをかけるため
のタイマを示す。１５はこれらの各回路などを接続する
双方向のバスラインである。

【０００９】図２は、この実施例の電子楽器の外観を示
す。鍵盤７の上にタブレット１が傾けられて載置されて
いる。演奏者は、タブレット１上にスティック２を付け
たり離したり、また弾ませたり叩き付けたりして、演奏
する。発音する楽音の音高の指定は鍵盤７の鍵を押下す
ることにより行う。タブレット１の表面は適度な摩擦感
を持たせてもよい。タブレット１は一般的に使用されて
いるものを用いればよい。ここでは、一般的に磁気誘導
型と呼ばれるデジタイザを用いた。

【００１０】図３は、スティック２の詳細な内部構造を
示す。スティック２は、適当な長さおよび太さを有し、
また適当なしなりを持たせてよい。ここでは、径が細い
先端部２０７と径が太い後端部（握り部分）２０８を有
し、長さ３０ｃｍで細い部分２０７の直径が８ｍｍ程度
の大きさのものとした。スティック２には、その先端に
コイル２０１が埋め込まれている。タブレット１はこの
コイル２０１の位置を検出することができる。検出した
位置の単位時間当りの変化を算出することにより、弓速
に相当する速度データが得られる。この速度データは擦
弦アルゴリズムにしたがう物理モデル音源９に送出され
る。また、スティック２にはこのスティック２の曲げを
検出するための歪みゲージ２０２が張付けられている。
この歪みゲージ２０２からの曲げデータは所定の処理の
後、弓圧に相当する圧力データとして音源９に送出され
る。

【００１１】さらに、スティック２の握り部分には、操
作子として値が連続的に変化する２個の第１および第２
の圧力センサ（ロードセンサ）２０３，２０４が埋め込
まれている。第１の圧力センサ２０３を指で押さえた圧
力にしたがい、第１のパラメータが出力される。第１の
パラメータは、弓圧に相当する圧力データに付加するノ
イズの量を制御するためのパラメータである。第１の圧
力センサ２０３を弱い圧力で押さえたときはノイズの少
ない「コォー」という微かなこすれ音、強く押さえたと
きは通常ありえないような「ジャー」というような音が
出力される。

【００１２】第２の圧力センサ２０４を指で押さえた圧
力にしたがい、第２のパラメータが制御される。第２の
パラメータは、弓速に相当する速度データに付加するト
レモロのスピードを制御するためのパラメータである。
第２の圧力センサ２０４を小さい圧力で押さえたときは
ゆっくりしたトレモロ音、大きな圧力で制御したときは
非常に高速なトレモロ音が出力される。これらの圧力セ
ンサ２０３，２０４はスティック２上で互いに近い位置
に取付けられているので、１つの指で同時に操作でき
る。したがって、スティック２の操作を行いつつトレモ
ロ効果を付与することが簡単に行える。２０５はコイル
２０１のための電気回路、２０６は歪みゲージ２０２の
ためのブリッジ回路である。

【００１３】この実施例の電子楽器は擦弦タイプの物理
モデル音源を有する。図４に音源の擦弦アルゴリズムの
一例を示す。４１Ａ，４１Ｂは弦の振動の伝搬特性をシ
ミュレートする遅延フィルタである。ディジタルで構成
するとすれば、遅延フィルタ４１Ａ，４１Ｂは、シフト
レジスタ、乗算器、低域通過・帯域通過・広域通過など
のフィルタから構成される。非線形フィルタ４２は、弓
と弦の間の摩擦特性をシミュレートするフィルタであ
る。非線形フィルタ４２に、弓速に相当する速度データ
ＶＢと弓圧に相当する圧力データＦＢとを入力すると、
これらの入力データにしたがって擦弦タイプの楽器をシ
ミュレートする。出力信号は、例えば遅延フィルタ４１
Ａ，４１Ｂの出力位置から取出す。このような音源の擦
弦アルゴリズムは、ハードウエアによって実現してもよ
いし、ソフトウエアによって実現してもよい。

【００１４】次に、この実施例の電子楽器において用い
ているレジスタなどにつき説明する 。（１）ＫＣＤｉ：発音用キーコードレジスタである。
ｉをチャンネルとし、そのチャンネルｉで発音するキー
コードを格納する。チャンネルの数をＮとすれば、発音
用キーコードレジスタＫＣＤｉはｉ＝１〜ＮとしてＮ個
設けられている。 （２）ＫＯＮｉ：チャンネルｉの発音／消音を示すキー
オンフラグである。ＫＯＮｉ＝“０”のときチャンネル
ｉを消音し、ＫＯＮｉ＝“１”のときチャンネルｉを発
音することを示す。 （３）ＫＣＤ：消音すべきキーコードを格納する消音用
キーコードレジスタである。 （４）ＰＲＥＳＳ：圧力データを格納する圧力データレ
ジスタである。 （５）ＶＥＬＴＹ：速度データを格納する速度データレ
ジスタである。 （６）ＰＯＳＴＮ１：タイマ割込みがあった時点のステ
ィック２の位置を示す位置データレジスタである。 （７）ＰＯＳＴＮ２：タイマ割込みがあった時点で、前
回の割込み時におけるスティック２の位置を示す位置デ
ータレジスタである。 （８）ＤＩＦＦ：速度を算出するために現割込み時にお
けるスティック２の位置と前回割込み時におけるスティ
ック２の位置との差を格納する位置差データレジスタで
ある。 （９）ＮＯＩＳＥ：圧力データを変更制御するためのパ
ラメータ（第１の圧力センサ２０３に基づく第１のパラ
メータ）を格納する弓圧ノイズレジスタである。 （１０）ＣＥＬＬＰＲＳ１：第１の圧力センサ２０３の
押圧値を格納する第１押圧値レジスタである。 （１１）ＣＥＬＬＰＲＳ２：第２の圧力センサ２０４の
押圧値を格納する第２押圧値レジスタである。 （１２）ＴＲＥＭＬ：トレモロのスピードを格納するト
レモロスピードレジスタである。 （１３）ＣＯＵＮＴ：タイマ割込みごとにカウントアッ
プされ、トレモロ効果のための速度データの符号反転を
行うタイミングに至ったか否かを判別するために用いら
れるカウンタレジスタである。

【００１５】なお、説明の簡単化のため、上記のレジス
タを示す記号は、記憶領域としてのレジスタそのものを
示すとともに、そのレジスタに記憶されたデータをも示
すものとする。例えば、ＣＯＵＮＴはカウンタレジスタ
を示すとともに、このレジスタに記憶されたデータをも
示すものとする。

【００１６】次に、図５〜９のフローチャートを参照し
て、この実施例の電子楽器の動作を説明する。

【００１７】図５のメインルーチンにおいて、まずこの
電子楽器の電源がオンされると、ステップＳ１で各種の
レジスタなどをイニシャライズする。次に、ステップＳ
２で押鍵処理を行い、ステップＳ３で押圧処理を行い、
ステップＳ４でその他の処理を行い、再びステップＳ２
に戻る。これを繰り返す。ステップＳ２の押鍵処理で
は、鍵盤７の各鍵のオン／オフを検出して所定の発音／
消音処理を行う。ステップＳ３の押圧処理では、第１お
よび第２の圧力センサ２０３，２０４の押圧状況を検出
して所定のレジスタの設定処理を行う。

【００１８】図６のフローチャートを参照して図５の押
鍵処理Ｓ２を説明する。まず、ステップＳ１１で鍵盤７
のキーオンイベントがあるか否かを判別する。キーオン
イベントがなければ、ステップＳ１６へ分岐する。ステ
ップＳ１１でキーオンイベントがある場合は、ステップ
Ｓ１２でチャンネルの割り当てを行い、ステップＳ１３
でキーオンイベントがあったキーコードを割り当てられ
たチャンネルｉに対応する発音用キーコードレジスタＫ
ＣＤｉに格納する。また、ステップＳ１４でそのチャン
ネルｉに対応するキーオンフラグＫＯＮｉを“１”にセ
ットする。そして、ステップＳ１５でキーコードＫＣＤ
ｉおよびキーオンフラグＫＯＮｉを音源に送出する。こ
れにより、鍵盤７のキーオンにしたがった音高の楽音が
発生される。

【００１９】次に、ステップＳ１６で鍵盤７のキーオフ
イベントがあるか否かを判別する。キーオフイベントが
なければ、リターンする。ステップＳ１６でキーオフイ
ベントがある場合は、ステップＳ１７でキーオフイベン
トがあったキーコードを消音用キーコードレジスタＫＣ
Ｄに格納し、ステップＳ１８でそのキーコードＫＣＤで
発音中のチャンネルをサーチする。ステップＳ１９で該
当チャンネルがあるか否かを判別し、もしなければリタ
ーンする。該当チャンネルがある場合は、ステップＳ２
０でそのチャンネルｉに対応するキーオンフラグＫＯＮ
ｉを“０”にリセットする。そして、ステップＳ２１で
キーオンフラグＫＯＮｉを音源に送出する。これによ
り、鍵盤７のキーオフにしたがって消音処理が行われ
る。

【００２０】図７のフローチャートを参照して図５の押
圧処理Ｓ３を説明する。まず、ステップＳ３１でスティ
ック２の第１の圧力センサ２０３の押圧値を第１押圧値
レジスタＣＥＬＬＰＲＳ１に格納する。次に、ステップ
Ｓ３２でこの圧力センサ２０３の押圧値データＣＥＬＬ
ＰＲＳ１を参照して、テーブル処理しノイズデータを得
る。このノイズデータはレジスタＮＯＩＳＥに格納され
る。さらに、ステップＳ３３でスティック２の第２の圧
力センサ２０４の押圧値を第２押圧値レジスタＣＥＬＬ
ＰＲＳ２に格納する。そして、ステップＳ３４でこの圧
力センサ２０４の押圧値データＣＥＬＬＰＲＳ２を参照
して、テーブル処理しトレモロスピードデータを得る。
このトレモロスピードデータはレジスタＴＲＥＭＬに格
納される。その後、リターンする。

【００２１】次に、図８のフローチャートを参照して、
タイマ割込み処理について説明する。なお、この実施例
の電子楽器ではタイマ１４により４ｍｓｅｃごとにタイ
マ割込みが発生し、以下に説明するタイマ割込み処理が
実行される。

【００２２】タイマ割込み処理では、まずステップＳ４
１で現時点においてスティック２の歪みゲージ２０２で
検出した圧力データを圧力データレジスタＰＲＥＳＳ
に、タブレット１で検出したスティック２の位置データ
を位置データレジスタＰＯＳＴＮ１に、それぞれ格納す
る。次に、ステップＳ４２でいずれかのキーオンフラグ
ＫＯＮｉが“１”か否かすなわち発音中の音があるか否
かを判別する。発音中の音がなければ圧力や速度のデー
タを音源に送出する必要はないので、リターンする。発
音中の音がある場合は、ステップＳ４３で圧力データＰ
ＲＥＳＳが“０”でないかどうかを判別する。圧力デー
タＰＲＥＳＳが“０”ならば、スティック２はタブレッ
ト１に押付けられていないということであるから、リタ
ーンする。

【００２３】ステップＳ４３で圧力データＰＲＥＳＳが
“０”でない場合は、ステップＳ４４で現時点のスティ
ック２の位置ＰＯＳＴＮ１から前回の割込み時における
スティック２の位置ＰＯＳＴＮ２を減算し位置差データ
レジスタＤＩＦＦに格納する。そして、ステップＳ４５
でこの位置差データレジスタＤＩＦＦを参照してテーブ
ル処理し、速度データを得る。得られた速度データは速
度データレジスタＶＥＬＴＹに格納する。次回の割込み
処理のため、ステップＳ４６で現時点の位置ＰＯＳＴＮ
１を前回位置データレジスタＰＯＳＴＮ２に格納してお
く。

【００２４】次に、ステップＳ４７で自動トレモロ処理
を行う。そして、ステップＳ４８で圧力データＰＲＥＳ
Ｓに弓圧ノイズレジスタＮＯＩＳＥを加算し、ステップ
Ｓ４９で圧力データＰＲＥＳＳおよび速度データＶＥＬ
ＴＹを音源に送出する。これにより、前述したキーコー
ドデータＫＣＤｉとキーオンフラグＫＯＮｉおよびこれ
らの圧力データＰＲＥＳＳ速度データＶＥＬＴＹにした
がった楽音が発音される。具体的には、圧力データＰＲ
ＥＳＳにノイズＮＯＩＳＥ（第１の圧力センサ２０３の
押圧にしたがう値が格納されている）が加算されている
ので、圧力センサ２０３の押圧力に応じた擦弦ノイズが
付与され、多彩な音色変化を実現できる。また、後述す
る自動トレモロ処理（ステップＳ４７，図９）で速度デ
ータＶＥＬＴＹの符号が所定周期で反転されるので、そ
の周期でトレモロ効果が付与される。ステップＳ４９の
後はリターンする。

【００２５】次に、図９のフローチャートを参照して、
自動トレモロ処理について説明する。自動トレモロ処理
では、まずステップＳ５１でカウンタレジスタＣＯＵＮ
Ｔをカウントアップする。ステップＳ５２でこのレジス
タＣＯＵＮＴの値が“１２７”を超えたか否か判別し、
超えている場合は、ステップＳ５３で上限値としてレジ
スタＣＯＵＮＴに“１２７”を格納し、ステップＳ５４
に進む。超えていない場合は、ステップＳ５４に分岐す
る。

【００２６】次に、ステップＳ５４でトレモロスピード
ＴＲＥＭＬが（１２７−ＣＯＵＮＴ）を超えたか否かを
判別する。超えている場合はステップＳ５５に進み、超
えていない場合はそのままリターンする。このステップ
Ｓ５４の判別により、ステップＳ５５への分岐は、トレ
モロスピードＴＲＥＭＬが小さいほど多くの回数の割込
み（つまりステップＳ５１を経る回数）を要した後すな
わち遅くステップＳ５５へ分岐し、トレモロスピードＴ
ＲＥＭＬが大きい程早くステップＳ５５に分岐する。ス
テップＳ５５以降は速度データの符号を反転させる処理
である。したがって、トレモロスピードＴＲＥＭＬが小
さいほど（第２の圧力センサ２０４の押圧が弱いほど）
長い周期のゆっくりしたトレモロがかかり、トレモロス
ピードＴＲＥＭＬが大きいほど（第２の圧力センサ２０
４の押圧が強いほど）短い周期の早いトレモロがかかる
こととなる。

【００２７】次に、ステップＳ５５でカウンタレジスタ
ＣＯＵＮＴを“０”クリアする。そして、ステップＳ５
６で速度データＶＥＬＴＹの符号を反転させてリターン
する。

【００２８】図１０は第１の圧力センサ２０３の押圧力
を弓圧ノイズの量との関係を人間の感覚に合せるための
テーブルである。具体的には、図７のステップＳ３２で
用いるテーブルであり、このテーブルにより押圧力ＣＥ
ＬＬＰＲＳ１に対応する弓圧ノイズＮＯＩＳＥを得るこ
とができる。

【００２９】図１１は第２の圧力センサ２０４の押圧力
をトレモロスピードとの関係を人間の感覚に合せるため
のテーブルである。具体的には、図７のステップＳ３４
で用いるテーブルであり、このテーブルにより押圧力Ｃ
ＥＬＬＰＲＳ２に対応するトレモロスピードＴＲＥＭＬ
を得ることができる。

【００３０】なお、上記実施例では音源の駆動用の操作
子としてタブレットおよびスティック（特に歪みゲー
ジ）を用いているがこれに限らず、リアルタイム操作に
応じて圧力データと速度データとを出力するものであれ
ばどのようなものを用いてもよい。例えば、圧力センサ
付のスライドボリュームなどを用いてもよい。また、自
動トレモロ（あるいは弓圧ノイズ）を制御するためのセ
ンサとして第２の圧力センサ２０４を用いたが、圧力セ
ンサに限らず、その出力が連続的に変化するようなもの
であればどのようなものも用いることができる。センサ
を設置する位置も実施例に限らず、任意の位置に配置で
きる。鍵盤のアフタタッチにより制御するようにしても
よい。

【００３１】実施例ではセンサの出力をテーブルを参照
して適当な値に変換しているが、テーブル参照に限ら
ず、計算によりあるいは補間演算により求めるようにし
てもよい。また、何も処理せずセンサ出力をそのまま用
いるようにしてもよい。

【００３２】さらに、上記実施例では速度データや圧力
データの変更制御をソフトウエアで実現しているが、ハ
ードウエアで行うようにしてもよい。また、自動トレモ
ロを速度データの符号を反転することにより行っている
が、これに限らず、速度データの値や圧力データの値を
自動的に補正することによりトレモロ効果を付与するこ
ともできる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
擦弦タイプの楽器を物理モデルとして楽音信号を発生す
る音源を備えた電子楽器において、所定のパラメータを
入力し、このパラメータにより速度データまたは圧力デ
ータを変更制御するようにしているので、それ程困難な
操作をすることなしに多様なトレモロ効果を付与した擦
弦音を発生させることができる。特に、パラメータの入
力を所定の操作子で行うようにすれば、操作性がよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例に係る電子楽器の構成を
示すブロック図

【図２】 実施例の電子楽器の外観図

【図３】 スティックの詳細な内部構造図

【図４】 擦弦タイプの物理モデル音源の擦弦アルゴリ
ズムの一例を示すブロック図

【図５】 実施例の電子楽器のメインルーチンを説明す
るためのフローチャート

【図６】 実施例の電子楽器の押鍵処理を説明するため
のフローチャート

【図７】 実施例の電子楽器の押圧処理を説明するため
のフローチャート

【図８】 実施例の電子楽器のタイマ割込み処理を説明
するためのフローチャート

【図９】 実施例の電子楽器の自動トレモロ処理を説明
するためのフローチャート

【図１０】 圧力センサの押圧力と弓圧ノイズの量との
関係を示すグラフ

【図１１】 圧力センサの押圧力とトレモロスピードと
の関係を示すグラフ

【符号の説明】

１…タブレット、２…スティック、３…圧力検出回路、
４…第１の押圧検出回路、５…第２の押圧検出回路、６
…位置検出回路、７…鍵盤、８…キースイッチ回路、９
…音源、１０…サウンドシステム、１１…ＣＰＵ、１２
…ＲＡＭ、１３…ＲＯＭ、１４…タイマ、１５…バスラ
イン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ１０Ｈ 7/08 Ｇ１０Ｈ 7/00 ５３１ (56)参考文献 特開 平３−48895（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−48891（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−208097（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−44790（ＪＰ，Ｕ) 特許2787691（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10H 1/00 - 7/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操作部と、 この操作部の操作に応じて操作情報を得る操作情報出力
   手段と、 前記操作情報出力手段で得た操作情報を変更制御するか
   否か判別するためのパラメータを入力するパラメータ入
   力手段と、 前記操作部での操作状態が、前記パラメータ入力手段で
   入力されたパラメータに基づく所定の条件を満たしてい
   るか否かを判別する判別手段と、 この判別結果に応じて、前記操作情報を変更制御し、変
   更制御したものを操作情報とする変更制御手段と、 前記変更制御手段で変更制御されたときには変更制御さ
   れた操作情報に基づいて楽音信号を発生するとともに、
   変更制御されなかったときには前記操作情報出力手段か
   らの操作情報に基づいて楽音信号を発生する物理モデル
   音源とを備えた ことを特徴とする電子楽器。