JP3134438B2

JP3134438B2 - 楽音制御装置

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Publication number: JP3134438B2
Application number: JP03351060A
Authority: JP
Inventors: 元一田邑
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1991-12-11
Filing date: 1991-12-11
Publication date: 2001-02-13
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: US5396025A; JPH05165465A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は楽音制御装置に関し、特
に弓等の可動演奏部材を用いて演奏を行なう擦弦楽器を
シミュレートするのに適した電子楽器の楽音制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】弓を用いて演奏を行なう自然楽器の運弓
楽器としてはヴァイオリン、ヴィオラ、チェロ、コント
ラバスなどが知られている。またそれぞれのミニチュア
サイズもある。

【０００３】自然楽器の運弓擦弦楽器の楽音は弓の速
度、弓の圧力等の種々の楽音要素によってその表現を様
々に変化させる。電子楽器において運弓擦弦楽器の楽音
を形成する場合、この弓速、弓圧等の楽音要素を制御す
るために従来から種々の技術が提案されている。

【０００４】たとえば特開平３−４８８９４号公報に開
示されている装置においては、本体の弦相当部と可動演
奏部材との相対運動を光センサ等により検出することに
より弓速を検出し、可動演奏部材の把持部に握りセンサ
を設けこの握りセンサの出力信号を弓圧として楽音形成
に利用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、より
自然楽器に近い演奏形態および発音の可能な擦弦楽器用
楽音制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、楽音制御装置は、弦相当部材と、弓と、前記弦相当
部材と弓とを摩擦させることにより発生する摩擦音を検
出する摩擦音検出手段と、通過帯域変更可能なフィルタ
とそのフィルタの通過帯域を設定する手段とを含み、前
記摩擦音検出手段の出力から弓圧及び弓速の楽音制御信
号を生成する信号処理手段とを有する。

【０００７】本発明の他の観点によれば、楽音制御装
置は、弦相当部材と、弓と、前記弦相当部材と弓とを摩
擦させることにより発生する摩擦音を検出する摩擦音検
出手段と、入力される摩擦音の時間変化から上記摩擦の
方向を検出し、その検出された方向により上記入力され
た摩擦音に符号を付与する手段を含み、前記摩擦音検出
手段の出力から弓圧及び弓速の楽音制御信号を生成する
信号処理手段とを有する。

【０００８】信号処理手段は、たとえば通過帯域の異な
る複数のフィルタを備え、これらのフィルタに上記摩擦
音を導いて弓速および弓圧の楽音制御信号を生成するこ
とができる。

【０００９】また、信号処理手段は、たとえば通過帯域
変更可能なフィルタとそのフィルタの通過帯域を設定す
る手段とを含んで構成することができる。また、摩擦音
検出手段は、たとえば物体同志等を擦り合わせることに
よって生じる摩擦音を検出することができる。

【００１０】信号処理手段は、たとえば入力される摩擦
音の時間変化から上記擦り合わせる方向を検出し、その
検出された方向により上記入力された摩擦音に符号を付
与することができる。

【００１１】本発明のさらに他の観点によれば、楽音
制御装置は、弦相当部材と、弓と、前記弦相当部材と弓
とを摩擦させることにより発生する摩擦音を検出する摩
擦音検出手段と、通過帯域変更可能なフィルタとそのフ
ィルタの通過帯域を設定する手段と、入力される摩擦音
の時間変化から上記摩擦の方向を検出し、その検出され
た方向により上記入力された摩擦音に符号を付与する手
段とを含み、前記摩擦音検出手段の出力から弓圧及び弓
速の楽音制御信号を生成する信号処理手段とを有する。

【００１２】

【作用】弓で物体を擦ることにより発生する摩擦音を測
定した結果、低い周波数成分が弓圧に、高い周波数成分
が弓速に、それぞれ対応することが分った。本発明はこ
れを利用し、摩擦音から弓速（および弓圧）の楽音制御
信号を生成するものである。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）本発明者は、弓で物体を擦ることにより発
生する摩擦音と弓速、弓圧の関係を調べるため、発泡ス
チロールを弓で擦ったときの摩擦音をＦＦＴアナライザ
で測定した。その結果を図１に示す。

【００１４】図１（Ａ）は弓圧および弓速が普通の場
合、図１（Ｂ）は弓圧を大、弓速を小にした場合、図１
（Ｃ）は弓圧を小、弓速を大にした場合を示す。これら
の図から、低い周波数成分が弓圧に、高い周波数成分が
弓速に、それぞれ対応することが見いだされた。

【００１５】本発明の第１の実施例による楽音制御装置
はこれを利用し、摩擦音から弓速および弓圧の楽音制御
信号を生成するものである。図２は本実施例の全体構成
図を示す。図において、１は入力部、２は信号処理部、
３は音源部である。

【００１６】入力部１において、演奏者がたとえば弓４
等の可動演奏部材を楽器本体と有機的に結合させ、相対
的に運動させることによって演奏を行なう。このとき発
生する摩擦音に基づいて、信号処理部２が弓速と弓圧の
演奏パラメータを形成する。音源部３は、たとえば物理
モデル音源を含み、これらの演奏パラメータに基づいた
楽音信号を発生させる。

【００１７】図３は入力部１の構造を示す。図におい
て、弓４と本体に固定された弦相当部材５とによって発
生する摩擦音をマイク（摩擦音検出手段）６で検出す
る。指板７の上で指定するピッチ（音高）はリボン型可
変抵抗８によって検出される。

【００１８】さらにペダル９を踏むと角度センサ（図示
せず）によってその踏み込み角が検出されて自然楽器に
おける複数の弦の切換えに相当する処理を行なうための
信号を発生する。弦相当部材５にはたとえばアルミ（Ａ
ｌ）を用いる。マイク６にはたとえば圧電素子型ショッ
クセンサを用いることができる。

【００１９】図２に示すように、信号処理部２はリボン
型可変抵抗８、ペダル９からの信号を弦および弦長を表
す音高制御信号に変換し、マイク６からの信号を弓圧お
よび弓速を表す楽音制御信号に変換する。

【００２０】信号処理部２の弓圧信号、弓速信号処理部
は図４に示すように第１処理部１０と第２処理部１１の
２つの部分を含む。第１処理部１０はマイク６からの信
号を低域バンドパスフィルタ１２および高域バンドパス
フィルタ１３に通した後絶対値化を行なって、弓圧と弓
速の原形信号を生成する。これらの信号は不規則に変化
する成分（不要雑音成分）をなお多く含み、そのまま楽
音駆動信号として用いるには不十分であるので、さらに
フィルタリング処理を施して不規則に変化する成分を除
去する必要がある。この処理は第２処理部１１で行な
う。

【００２１】第２処理部１１は動作検出手段１４、方向
付加手段１５、フィルタ係数設定手段１６および係数可
変ローパスフィルタ１７，１８から構成される。第１処
理部１０でのサンプリング周波数は５０ｋＨｚ、第２処
理部１１でのサンプリング周波数は２００Ｈｚとするこ
とができる。

【００２２】図５は第１処理部１０のハードウェア構成
を示す。図において、１９はバスラインで、マイク６か
らの信号はＡ／Ｄ変換ボード２０を介してバスライン１
９に接続され、信号処理用ボード２１へ伝達される。こ
の信号処理用ボード２１は信号処理部２の第１処理部１
０の機能を実現するものであり、ここで処理された信号
はバスライン１９、Ｄ／Ａ変換ボード２２を介してアナ
ログ値として第２処理部１１へ送られる。２３は第１処
理部１０が使用するマイクロプログラムであり、バスラ
イン１９を介して信号処理用ボード２１へ送られる。

【００２３】なお、本実施例のマイク６に用いたショッ
クセンサは起電力がかなり大きいので、アンプを介在さ
せることなく直接にＡ／Ｄ変換ボード２０へ接続した。
勿論、アンプを挿入してもよい。

【００２４】図６に第１処理部のより詳細な構成をブロ
ック図で示す。まずキャパシタ等の直流成分除去手段１
２１で摩擦音の直流成分を除去する。ショックセンサ
（マイク６）の出力にはＤＣオフセット電圧が伴うため
である。

【００２５】直流除去した摩擦音を３２倍したのち、弓
圧および弓速用のバンドパスフィルタ１２，１３に通
す。ここでは、弓圧用の低域バンドパスフィルタ１２と
して中心周波数０．５ｋＨｚ、バンド幅±０．２６ｋＨ
ｚ、弓速用の高域バンドパスフィルタ１３として中心周
波数３．５ｋＨｚ、バンド幅±１．０ｋＨｚの特性の２
次バンドパスフィルタを用いた。これらの値は、入力部
１から出力される摩擦音信号のスペクトルを考慮した上
で決定した。

【００２６】バンドパスフィルタを通過した信号をそれ
ぞれ１６倍したのち、全波整流回路等で構成した絶対値
回路１２５、１２６で絶対値をとる。以上で弓圧と弓速
の原形ができる。

【００２７】絶対値回路１２５、１２６に接続したロー
パスフィルタ２５，２６は、エイリアシング（aliasin
g）防止のためである。その後、小信号時のＳ／Ｎ比を
改善するためにデータ圧縮部２７においてデータ圧縮を
行なう。この圧縮部２７への入力信号をｘ、出力信号を
ｙとし、定義域、値域を共に［０，１］とすると、入出
力の関係を、ｙ＝１〜（１〜ｘ）⁴としてある。これに
より、小信号時のノイズが１／４になる。

【００２８】このようにして第１処理部１０で得られた
出力信号の例を図７（Ａ），７（Ｂ）に示す。図７
（Ａ）は弓圧信号の強度を示し、図７（Ｂ）は弓速信号
の強度を示す。それぞれ横軸が時間、縦軸が信号の強度
を表わす。

【００２９】第２処理部１１では、第１処理部１０から
の信号にＡ／Ｄ変換処理を施し、５ｍｓ毎にサンプリン
グした後に、信号の不規則成分を平滑する等の処理す
る。このとき、以下の点に留意する必要がある。

【００３０】（１）与えられた信号を単にローパスフィ
ルタに通した場合、雑音成分と共に音の頭部分や弓の返
しの瞬間における本来の急激な値の変化までも除去する
ことになり、好ましくない。たとえば図８（Ａ）のよう
な信号を単にローパスフィルタに通すと図８（Ｂ）のよ
うな信号となる。

【００３１】（２）第１処理部１０で得られた２つの信
号は互いに完全に独立というわけではない。たとえば図
９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すような弓圧、弓速を入力部
１に与えた場合、得られる弓圧信号および弓速信号は図
９（Ｃ）、図９（Ｄ）に示すようなものとなり、弓圧信
号が実際の弓圧に一致しない。これは一定の弓圧を加え
ていても、弓を動かさない限り雑音が発生しないため、
弓圧信号が得られないからである。

【００３２】これらの問題を解決するため、次のような
方法を用いた。（１）時間によってそのカットオフ周波数を変化させ得
るローパスフィルタを用い、音の頭等の、値が急激に変
化する部分では高域信号を余り除去しないようにする。

【００３３】（２）弓速データ処理については、たとえ
ば図１０（Ａ）に示すような入力信号について、弓の返
し毎に弓速信号の符号が反転するように符号情報を付加
（方向付加）して図１０（Ｂ）に示すような信号を出力
する。これにより、絶対値のデータに含まれていた、弓
の返し部分付近での鋭いＶ字型の波形を正負にまたがる
滑らかな曲線に変える。

【００３４】以上を実現するため、図１１に示すように
第２処理部では、弓速相当の入力量から、弓の動作の状
態を検出する動作検出手段１４と、その結果をもとに弓
速の方向付加を行なう方向付加手段１５を用いることに
加え、係数可変ローパスフィルタ１７，１８と、上記動
作検出手段１４の出力結果に基づいて係数可変ローパス
フィルタ１７，１８のカットオフ周波数を決定するフィ
ルタ係数設定手段１６を用いている。

【００３５】係数可変ローパスフィルタ１７，１８は、
時刻によってカットオフ周波数を変化させ得るものであ
り、音の頭等の、急激に変化する部分では高域成分を余
り除去しないようにする。すなわち、動作開始、停止、
反転部分での特徴を消さずに、入力に含まれる不規則成
分を平滑化する。

【００３６】方向付加手段１５により、絶対値に含まれ
ていた弓の返し部分付近での鋭いＶ字型の波形を、正負
にまたがる滑らかな曲線に変えるために弓の返し毎に弓
速値の符号を反転させる。独立でない弓圧、弓速入力を
加工して情報を付加し、音源を安定に駆動できるものに
する。

【００３７】次に各部分の動作について詳しく説明す
る。動作検出手段１４では、弓速のデータをもとに弓の
動作状態を判断・出力する。この部分が判断する動作状
態は、動作開始（弓を動かし始めた瞬間）、動作停止
（弓を止めた瞬間或いは弓を弦相当部材５から離した瞬
間）および動作反転（弓を返した瞬間）の３種類であ
る。

【００３８】このいずれの動作でもない場合には「空」
を返す。動作検出手段１４はこの他に、現在弓を動かし
ているかどうか（発音状態）、現在弓速値が急激に減少
中かどうか（減少状態）の２つの状態を内部的に保持す
る。

【００３９】動作検出のフローチャートを図１２に示
す。ステップＳ１で、初期設定としてまず、１時刻前の
弓の状態および値を設定する。すなわち１時刻前の弓の
各動作状態、発音状態、減少状態の各レジスタをそれぞ
れ「空」、「非発音」、「緩やか」に設定し、また、値
のレジスタに０を設定する。

【００４０】ステップＳ２で現在値に現在の値を代入し
た後、４つの条件分岐を経てステップＳ２へ戻る。ステ
ップＳ３は最初の条件分岐であり、動作開始かどうかを
判断する。１時刻前の発音状態レジスタの内容が「非発
音」であり、かつ現在値が動作開始閾値以上か否かを判
定する。イエスの場合にはＹの矢印に従ってステップＳ
４に進み、動作状態レジスタの内容に「動作開始」を登
録しかつ発音状態レジスタの内容に「発音中」を登録し
てステップＳ１０へ進む。

【００４１】ステップＳ３の判定がノーの場合はステッ
プＳ５へ進む。なお、ステップＳ３の動作開始閾値はノ
イズレベルよりもある程度高く設定し、あまり敏感に反
応しないようにしている。

【００４２】ステップＳ５は２つめの条件分岐であり、
動作停止かどうかを判断する。１時刻前の発音状態レジ
スタの内容が「発音中」であり、かつ現在値が動作停止
閾値未満か否かを判定する。イエスの場合にはＹの矢印
に従ってステップＳ６に進み、動作状態レジスタの内容
に「動作停止」を登録し、かつ発音状態レジスタの内容
に「非発音」を登録してステップＳ１０へ進む。

【００４３】ステップＳ５の判定がノーの場合はステッ
プＳ７へ進む。なお、ステップＳ５の動作開始閾値は少
し低めに設定し、音が容易に途切れないようにする。図
１３に動作開始と動作停止の閾値を説明するための図を
示した。入力の最大値を１に正規化した場合、動作開始
閾値はたとえば０．００８、動作停止閾値はたとえば
０．０００５とする。

【００４４】ステップＳ７は３つめの条件分岐であり、
動作反転かどうかを判断する。弓をゆっくりと返した場
合には、まず動作停止し、次に再び動作開始するが、弓
を早く返した場合には値が動作停止閾値よりも小さくな
らない場合があるため動作停止が検出できないことがあ
り、問題となる。この条件分岐はこの問題に対処するた
めのものである。図１４に示すように、１時刻前に値が
急激に減少していて、今回逆に値が増加した場合を動作
反転の瞬間と判断する。

【００４５】すなわち、ステップＳ７では１時刻前の発
音状態レジスタの内容が「発音中」、１時刻前の減少状
態レジスタの内容が「急激」かつ現在の値が１時刻前の
値よりも大きいか否かを判定する。イエスの場合にはＹ
の矢印に従ってステップＳ８に進み、動作状態レジスタ
の内容に「動作反転」を登録しかつ発音状態レジスタの
内容に「発音中」を登録してステップＳ１０へ進む。

【００４６】ステップＳ７の判定がノーの場合には、Ｎ
の矢印に従ってステップＳ９に進む。ステップＳ９では
動作状態レジスタの内容に「空」を登録し、１時刻前の
発音状態を発音状態レジスタに書き込んでステップＳ１
０へ進む。

【００４７】ステップＳ１０は最後の条件分岐であり、
値が急激に減少しているかどうかを判断し、その結果を
ステップＳ１１、Ｓ１２で減少状態レジスタに登録す
る。急激な値の減少は、弓を返す直前や、弓を弦から離
す直前に生じる。急激減少かどうかの判断は、図１５に
示すように、生信号の現在値Ａと、ローパスフィルタ通
過後の値Ｂとを比較し、Ａ／Ｂが一定値（たとえば０．
４）未満の場合、急激減少、それ以上なら緩やかな減少
と判断することにより行なう。このローパスフィルタ
は、たとえば１次のＩＩＲで、係数が０．１（カットオ
フ値は約３．４Ｈｚ）のもので構成することができる。

【００４８】その後、ステップＳ１３で動作状態レジス
タの内容をフィルタ係数設定手段１６および方向付加手
段１５に出力する。なお、動作開始、動作反転の時刻付
近では値の不規則さが特に問題となり、一種のチャタリ
ングのように短い間隔で何度も動作開始や動作反転状態
レジスタの判断が発生することがある。この問題を軽減
するため、動作開始、動作反転の直後の一定時間（たと
えば５０ｍｓ）は動作状態レジスタの内容を出力しない
ようにするのが好ましい。

【００４９】ステップＳ１４で現在の動作状態、発音状
態、減少状態および値をそれぞれ１時刻前の動作状態レ
ジスタ、発音状態レジスタ、減少状態レジスタおよび値
レジスタに書き込んで内容を更新し、ステップＳ２に戻
る。

【００５０】方向付加手段１５では、動作検出手段１４
の出力信号に応じて弓速値に符号情報を付加する。符号
は「動作開始」、「動作反転」のたびに反転させる。次
にフィルタ係数設定手段１６について説明する。

【００５１】実際に自然楽器の擦弦楽器を演奏する場
合、動作開始時には図１６（Ａ）に示すように弓圧が弓
速より先に値が増加する場合が多く、動作停止時には図
１６（Ｂ）に示すように弓圧が先に０になる場合も弓速
から先に０になる場合もある。また、動作反転時には図
１６（Ｃ）に示すように弓圧が０にならない場合が多
い。

【００５２】ところが第１処理部によって得られる弓
圧、弓速信号は、動作開始、停止、反転時においてほぼ
同時に増減しており、実際の物理量を正確には反映せ
ず、動作開始、停止、反転部分での特徴が消される。す
なわち第１処理部１０で得られる信号を単にフィルタに
通した場合、雑音成分の他に本来必要な急激な値の変化
も除去してしまう。

【００５３】そこでフィルタ係数設定手段１６では、不
規則成分を平滑すると同時に、消去された動作開始、停
止、反転部分での特徴の情報を付け加えるために、弓の
動作に応じてフィルタのカットオフ周波数を決定し、弓
速の方向付加を行なう。すなわちフィルタ係数設定手段
１６は、動作検出手段１４の出力信号に応じて次のよう
な処理を行なう。

【００５４】動作開始時：動作開始時およびその後しば
らくの間は、急激な値の（絶対値的）増加がそのまま出
力にも反映されるよう、弓圧用、弓速用の係数可変ロー
パスフィルタ１７，１８のカットオフ周波数が共に高く
なるようにフィルタ係数を設定する。さらに弓圧が弓速
よりも先に値が増加するよう、弓圧用フィルタのカット
オフ周波数の方を弓速用フィルタのカットオフ周波数よ
り高くする。

【００５５】動作開始後：動作を開始してしばらくたっ
た後は、２つのフィルタのカットオフ周波数を共に低く
設定し、不規則な値の変動を小さくする。動作停止時：
動作停止時には再び２つの係数可変ローパスフィルタ１
７，１８のカットオフ周波数を高くし、速やかに値が減
少するように設定する。この時、弓圧用フィルタのカッ
トオフ周波数の方をより高くすればするほど、弓を離し
て音を止める動作になり、逆により低くすればするほ
ど、弓を押し付けたまま音を止める動作になる。また、
両係数可変ローパスフィルタ１７，１８のカットオフ周
波数を高くすればするほど早く音が減衰し、逆に低くす
ればするほど余韻をもって減衰する。以上の特徴をふま
えて最適な値を設定すればよい。ただし、この方法では
音の消し方のバリエーションが１つしか選べないという
限界がある。

【００５６】動作反転時：動作反転時およびその後しば
らくの間は動作開始時と同様、急激な値の絶対値的増加
がそのまま出力に反映するようにする。ただし、弓圧用
の係数可変ローパスフィルタ１７のカットオフ周波数
は、動作開始時ほどには高くせず、直前の出力値とある
程度滑らかにつながるようにするとよい。

【００５７】動作開始時においては、とにかく弓圧をで
きるだけ早く立ち上げなければならないため、カットオ
フ周波数をかなり高く設定する必要があったが、動作反
転時直前はすでにある程度の弓圧値が得られているの
で、その値に滑らかにつなげるほうが重要だからであ
る。

【００５８】弓速用の係数可変ローパスフィルタ１８の
カットオフ周波数についても、動作開始時ほど厳密に考
える必要はない。なぜなら、入力となる弓速値は方向付
加されているので、カットオフ周波数がたとえ低くても
それなりに値が急激に変化するからである。

【００５９】フィルタ係数設定手段１６により、係数可
変ローパスフィルタ１７，１８の特性を図１７に示すよ
うに設定した場合の出力結果の例を図１８（Ａ），図１
８（Ｂ）に示す。これらの図において、細線はフィルタ
通過前の信号を表し、太線は通過後の信号を表す。

【００６０】図から明らかなようにフィルタ通過後の信
号は、動作開始直後はフィルタ通過前の信号をほとんど
そのまま反映し、動作開始後しばらくたってからは不規
則な値の変動が小さくなり、動作反転時には動作開始直
後と同様フィルタ通過前の信号をほとんどそのまま反映
し、動作停止時には速やかに値が減少している。

【００６１】なお、弓を返す場合には、できれば弓圧値
はそのままで弓速値だけが変化するような設定にするの
が望ましいので、動作中の弓圧用フィルタ係数を小さく
して、カットオフ周波数を低くしておきたい。

【００６２】ところがあまり小さくすると、図１９
（Ａ）に示すように、動作反転時（図の１３０ａ点）の
信号の変化は望ましいが、他の時点（たとえば図の１３
０ｂ点）での入力値への追従性が悪くなるため、１音中
の強弱変化などが付けにくくなる。なお、図１９（Ｂ）
は、フィルタ係数を大きくした場合の弓圧信号を示す。
たとえば信号変化時１３１ｂの追従性は良好であるが動
作反転時３１ａの信号の変化が大きすぎる。

【００６３】そこで、動作反転の直前だけ弓圧用の可変
ローパスフィルタ１７の係数を小さくすれば、この問題
を解決できる。動作反転の直前は減少状態が急激である
はずなので、新たに減少状態も出力するように動作検出
手段１４を変更し、出力された減少状態が急激である場
合に弓圧用の係数可変ローパスフィルタ１７の係数をた
とえば０．０８と小さくするとよい。

【００６４】（実施例２）図２０は本発明による楽音制
御装置の他の実施例の信号処理部を示す。本実施例の他
の部分は図２に示した実施例と同様であるので説明を省
略する。

【００６５】図において、本実施例の信号処理部は第１
処理部１１０と第２処理部１１１とから構成され、第２
処理部１１１は動作検出手段１４、方向付加手段１５、
フィルタ係数設定手段１６および係数可変ローパスフィ
ルタ１７，１８から構成される。

【００６６】本実施例の場合、同図に示すように、第１
処理部１１０の構成を単純にして、摩擦音を検出するマ
イクからの信号の絶対値をとるだけにしている。そして
この出力（１次元の時系列データ）を第２処理部１１１
の弓圧用の係数可変ローパスフィルタ１７と弓速用の係
数可変ローパスフィルタ１８の両方に供給する。

【００６７】信号処理部としてこのような処理部を用い
た場合、演奏者の与える弓圧、弓速のバランスが無視さ
れ、音量という単なる１次元パラメータとして扱われて
しまうので、音源から生成される出力音に音量以外の表
情を付け難い。しかしながら出力音自体は十分擦弦楽器
的であり、誰でも簡単に音が出せる擦弦楽器の楽音制御
機器として用いることができる。

【００６８】このように１次元パラメータから弓圧、弓
速を生成する場合、普通に構成すると図２１（Ａ）に示
すように弓圧、弓速の両方が同時に増減するため、単な
る音量の変化にしか聞こえない。ところが本物の擦弦楽
器において、１音中でダイナミックスを大きく変化させ
るときの演奏法に注目してみると、たとえば図２１
（Ｂ）に示すように急激なクレッシェンドを演奏する場
合、まず弓圧を大きくし、そのあとに弓速を大きくす
る。

【００６９】逆に急激なディミニュエンドを演奏する場
合には、まず弓圧を小さくし、そのあとに弓速を小さく
する。そこで、係数可変ローパスフィルタの係数値を、
弓圧用と弓速用で変え、動作開始後しばらくして採用さ
れる係数、すなわち動作中の弓速用係数を弓圧用係数よ
りも大きくしておけば、弓圧よりも弓速の方が遅れて変
化するので本物の擦弦楽器に近くなる。なお、実施例１
でもそのように設定しておくのが好ましい。

【００７０】１次元パラメータから擦弦らしい特徴を持
った音を生成する方法としてはこの他に、音量が大きく
なるにつれて音を硬くする方法がある。これは、たとえ
ば図２２に示すように弓圧値が弓速値の二乗となるよう
に弓圧値と弓速値の出力の比率を変えることで実現でき
る。

【００７１】（実施例３）図２３は本発明の更に他の実
施例による楽音制御装置の全体構成を示し、図２４は図
２３の実施例に用いる入力部の各センサを概略的に示
す。

【００７２】本実施例は、弓で物体を擦ることにより発
生する摩擦音から弓速を生成し、弓圧は弦相当部材に設
けられた歪ゲージによって生成するものであり、４本の
弦相当部材を用いた電子擦弦楽器に適用した例を示して
ある。

【００７３】図において、楽音制御装置は、入力部３
１、信号処理部（信号処理手段）３２、および音源３３
等から構成されている。入力部３１において、演奏者が
たとえば弓３４等の可動演奏部材を楽器本体に設けられ
た弦相当部材３５に接触させ、相対的に運動させること
によって演奏を行なう。このとき発生する摩擦音を各弦
相当部材３５に１個ずつ設けられたマイク（摩擦音検出
手段）３６によって検出して弓速が生成される。

【００７４】指板３７の上での押指位置は４本のリボン
型可変抵抗３８によって検出される。また、各弦相当部
材３５に２個ずつ設けられた歪ゲージ３９によって弓圧
が検出される。入力部３１において検出されたこれら信
号はアナログ信号であり、信号処理部３２に入力され
る。

【００７５】信号処理部３２は入力部３１からのアナロ
グ信号を加工してアナログ電圧値を出力するアナログ処
理部（第１処理部）４０と、このアナログ電圧値をディ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ボード４１と、このＡ
／Ｄ変換ボード４１からの信号を加工して弦長、弓圧、
擦弦点、および弓速等の楽音制御信号を計算し出力する
演算処理部（第２処理部）４２から構成される。

【００７６】アナログ処理部４０は、リボン型可変抵抗
３８に接続されて押指位置を検出する押指位置検出回路
４３と、歪ゲージ３９に接続される歪ゲージアンプ４４
と、マイク３６に接続される弓速検出回路４５とから構
成される。

【００７７】演算処理部４２は押指位置検出回路４３か
らの信号を基にして弦長を計算する弦長計算手段４６、
歪ゲージアンプ４４からの信号を基にして弓圧および擦
弦点を計算する弓圧・擦弦点計算手段４７、および弓速
検出回路４５からの信号を基にして弓速を計算する弓速
計算手段４８とから構成される。

【００７８】信号処理部３２から出力された楽音制御信
号は音源用インターフェース４９を介して物理モデル音
源３３へ入力される。物理モデル音源３３はこれらの楽
音制御信号に基づき、対応する楽音信号を形成する。こ
のような物理モデル音源は自然楽器の楽音発生機構をシ
ミュレートするもので、たとえば特開平３−２０６４９
３号に開示されている。

【００７９】図２５は入力部３１の構造を示し、図２５
（Ａ）は入力部３１の正面図、図２５（Ｂ）は同側面
図、図２５（Ｃ）は同裏面図である。図に示すように入
力部３１は土台５０、この土台５０の一端に固定された
指板３７、他端に固定された支持ピン５１を備えてい
る。演奏の際に入力部３１を固定しやすいように、土台
５０にはひざ当て５２、弓板には胸当て５３が固定され
ている。

【００８０】図２６は押し指位置を検出するリボン型可
変抵抗３８を模式的に示す図であり、２枚のベースフィ
ルム５５，５６の一方に導線５７、他方にリボン抵抗５
８を印刷し、穴の開いたスペーサ５９を挟んで向い合わ
せに張り付けたものである。たとえばリボン抵抗５８両
端に電圧を印加し、演奏者がベースフィルム５５の導体
を押圧すると、導線５７がベースフィルム５６のリボン
抵抗５８に接触し、接触した点の電位信号が取り出され
る。

【００８１】弦らしさを付加するためには、たとえばこ
の上にビニール被覆導線の芯線を抜いたものをおき、黒
のドラフティングテープでその上を覆うことができる。
図２７は押指位置検出回路４３を示す図である。本実施
例の押指位置検出回路４３は、抵抗Ｒ１（リボン抵抗５
８）、Ｒ２を直列に接続し、抵抗Ｒ３を接続した導線５
７で抵抗Ｒ１と接触させ、接触点の電位を出力する。

【００８２】図２８は弓圧弓速センサ部の断面図であ
る。図は弦相当部材１本あたりの構造を示している。弦
相当部材３５の両端をフェルト６０を介して土台５０に
取付ける。マイク３６として、たとえば２端子のコンデ
ンサマイクを用い、弦相当部材３５へ接着している。歪
ゲージ３９は図示のように弦相当部材３５へ２個接着し
ている。

【００８３】マイク３６の取付け位置は、図示した例に
おいては弦相当部材３５を軽くするため押指板３７側
（図面左側）の端に接着してある。なおマイク３６を取
付ける位置はこれに限らず、弓３４と弦相当部材３５の
間の摩擦音を検出できる場所であればどこでもよい。

【００８４】弦相当部材３５はある程度の幅を有する金
属板を用いることにより、弓３４で擦った際の横方向の
振動の発生を止めることができる。この弦相当部材３５
の材質はたとえば鋼を用い、弦らしい形状を出すために
その上にＡＢＳ製の突起６２を接着した。したがって、
弦相当部材３５をコの字状に曲げる必要はなく、細長い
板状のものとすることができる。

【００８５】歪ゲージ３９はたとえば抵抗値１２０Ωの
半導体歪ゲージを用いることができる。各センサの出力
は、土台５０の裏に取り付けた基板（図示せず）を経由
して出力する。歪ゲージ３９とリボン型可変抵抗３８の
出力はそのまま、コンデンサマイク３６の出力はオペア
ンプで増幅し、低インピーダンスにしてから出力する。

【００８６】図２９にコンデンサマイク用のアンプを１
回路分示す。図において抵抗Ｒ４、Ｒ５およびオペアン
プＡ１から構成される定電圧回路６３から約１０Ｖの電
圧が、抵抗Ｒ６を介してコンデンサマイク３６に供給さ
れる。コンデンサマイク３６からの信号は、コンデンサ
Ｃ１を介してローパスフィルタの機能も有する増幅回路
６４へ出力される。

【００８７】増幅回路６４内のオペアンプＡ２の出力信
号は、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ７，Ｒ８が構成する回路
を介してオペアンプＡ２の反転端子に帰還されている。
増幅回路６４のゲインはたとえば約１１倍のものを用い
る。

【００８８】図３０は歪ゲージアンプ４４の回路図であ
り、歪ゲージ１つ分を示す。図において、歪ゲージアン
プは、ブリッジ回路６５、差動入力用非反転アンプ６
６、差動アンプ６７およびローパスフィルタ６８から構
成される。

【００８９】ブリッジ回路６５は歪ゲージ３９、抵抗Ｒ
９〜Ｒ１２により形成され、歪ゲージ３９の抵抗変化を
検出している。歪ゲージ３９はたとえば、歪がない状態
で１２０Ωの抵抗値のものを用いる。この歪ゲージは最
も歪ませた状態でたとえば１１２Ωとなる。ブリッジ回
路の抵抗Ｒ１１は、歪ゲージ３９の抵抗値にバラツキが
あるため、個々のゲージにとって最適な値に調節する。
このブリッジ回路６５の出力は、差動入力用非反転アン
プ６６を介して差動アンプ６７へ入力される。

【００９０】差動入力用非反転アンプ６６内には２つの
オペアンプＡ３，Ａ４が設けられ、これらオペアンプＡ
３，Ａ４の出力端子はそれぞれ抵抗Ｒ１３，Ｒ１４を介
して帰還されている。

【００９１】作動アンプ６７はオペアンプＡ５、オペア
ンプＡ５の出力端子と反転端子間の抵抗Ｒ１５、オペア
ンプＡ４の非反転端子とアース間の抵抗Ｒ１６を備え、
差動入力用非反転アンプ６６の出力信号が入力抵抗Ｒ１
７，Ｒ１８を介してそれぞれ反転端子および非反転端子
に入力される。差動入力用非反転アンプ６６はたとえば
ゲイン約７．３のものを用い、差動アンプ６７はたとえ
ばゲイン約２５．６のものを用いる。

【００９２】ローパスフィルタ６８は、エイリアシング
（aliasing）防止のためのもので、オペアンプＡ６を有
し、このオペアンプＡ６の非反転端子および出力端子は
それぞれコンデンサＣ４およびＣ５を介して接地され、
出力端子はさらにコンデンサＣ３、抵抗Ｒ２０を介して
非反転端子に帰還されている。差動アンプ６７からの信
号は入力抵抗Ｒ１９を介して抵抗Ｒ２０とコンデンサＣ
３の接続点へ入力されている。このローパスフィルタ６
８はたとえばカットオフ周波数約１９Ｈｚのものを用い
る。

【００９３】弓圧弓速センサ部を実際に弓で擦って調べ
た結果、摩擦音の１０ＫＨｚから２０ＫＨｚ位の周波数
成分が、弓圧の影響を余り受けずに弓速値として使用で
きることが分った。ただ、この場合かなり急峻な特性を
もつハイパスフィルタを用いなければ、望みの周波数成
分のみを取り出すことは難しい。そこで、ハイパスフィ
ルタとして、図３１に示すような５次のチェビシェフハ
イパスフィルタ７０を用いた。

【００９４】図３１においてチェビシェフハイパスフィ
ルタ７０は、オペアンプＡ７とオペアンプＡ８を有す
る。オペアンプＡ７の出力端子は抵抗Ｒ２２、コンデン
サＣ８により構成される回路を介して非反転端子へ帰還
されている。非反転端子はさらにＲ２３を介して接地さ
れている。入力信号はコンデンサＣ６、Ｃ７、抵抗Ｒ２
１によって構成された回路とキャパシタＣ８を介してオ
ペアンプＡ７の非反転端子に入力される。

【００９５】オペアンプＡ８の出力端子は抵抗Ｒ２４、
コンデンサＣ１０により構成される回路を介して非反転
端子へ帰還されている。非反転端子はさらに抵抗Ｒ２５
を介して接地されている。オペアンプＡ７の出力信号は
コンデンサＣ９、Ｃ１０を介してオペアンプＡ８の非反
転端子に供給される。

【００９６】チェビシェフハイパスフィルタ７０への入
力信号はコンデンサＣ６，Ｃ７、抵抗Ｒ２１により構成
される回路を介して第１段７０ａへ入力される。第１段
フィルタ７０ａの出力はコンデンサＣ９を介して第２段
フィルタ７０ｂに入力される。

【００９７】以上のように構成されたチェビシェフハイ
パスフィルタ７０の各コンデンサの容量を０．００１μ
Ｆとし、各抵抗値として、Ｒ２１＝２．７９ＫΩ、Ｒ２
２＝１．２３ＫΩ、Ｒ２３＝４３．１６ＫΩ、Ｒ２４＝
０．９４９ＫΩ、Ｒ２５＝１１７．２３ＫΩのものを用
いたときの特性を図３２に示した。図３２には１段目の
特性、２段目の特性およびチェビシェフハイパスフィル
タ７０の総合特性を示してある。

【００９８】図３３は弓速検出回路の機能ブロック図で
ある。弓圧弓速センサ部からの摩擦音をアンプ７１およ
びチェビシェフハイパスフィルタ７０に通した後、アン
プ７２により増幅する。その後、絶対値化回路７３によ
り絶対値化し、最後に弓速出力のダイナミックレンジを
上げるため折れ線圧縮回路７４にて圧縮を行なう。

【００９９】図３４にアンプ７２、絶対値化回路７３お
よび折れ線圧縮回路７４の回路図を示す。図においてア
ンプ７２のオペアンプＡ１８の出力信号は、コンデンサ
Ｃ１１および抵抗Ｒ２６から構成される回路を介して反
転入力端子に帰還される。オペアンプＡ１８の出力信号
はまた、抵抗Ｒ２７、コンデンサＣ１２および抵抗Ｒ２
８からなる回路を介して絶対値化回路７３への入力信号
となる。

【０１００】絶対値化回路７３はオペアンプＡ９，Ａ１
０、抵抗Ｒ２９〜Ｒ３２から成る回路を備えている。オ
ペアンプＡ９の出力端子はダイオードＤ１を介して抵抗
Ｒ３０と抵抗Ｒ３１間に接続され、反転端子は抵抗Ｒ２
９と抵抗Ｒ３０間に接続され、非反転端子は接地されて
いる。抵抗Ｒ２９と抵抗Ｒ３０の接続点は順方向ダイオ
ードＤ２を介して、ダイオード１に接続されている。

【０１０１】オペアンプＡ１０の出力信号はコンデンサ
Ｃ１３および抵抗Ｒ３３から構成される回路を介して反
転端子へ帰還される。オペアンプＡ１０の非反転端子
は、抵抗Ｒ３４，Ｒ３５およびＲ３６から構成される回
路に接続されている。

【０１０２】アンプ７２からの入力信号は、ダイオード
Ｄ１、Ｄ２、抵抗Ｒ２９〜Ｒ３２およびオペアンプＡ９
から構成される回路を介してオペアンプＡ１０の反転端
子へ入力される。

【０１０３】折れ線圧縮回路７４はオペアンプＡ１１，
Ａ１２、抵抗Ｒ３７〜Ｒ４１から成る回路を備えてい
る。オペアンプＡ１１の出力端子はダイオードＤ３を介
して抵抗Ｒ３８と抵抗Ｒ３９間に接続され、反転入力端
子は抵抗Ｒ４２、コンデンサＣ１４および可変抵抗Ｒ４
４から構成される回路に接続され、非反転端子は接地さ
れている。抵抗Ｒ３７とダイオードＤ３の間には順方向
ダイオードＤ４が設けられている。オペアンプＡ１２の
出力信号は抵抗Ｒ４５，Ｒ４６から成る回路を介して反
転端子へ帰還されている。

【０１０４】絶対値化回路７３からの入力信号はダイオ
ードＤ３、Ｄ４、抵抗Ｒ３７〜Ｒ４１およびオペアンプ
Ａ１１から構成される回路を介してオペアンプＡ１２の
反転端子へ入力される。

【０１０５】図３５に折れ線圧縮回路７４の圧縮特性例
を示す。この図において、入力信号が０〜−０．６２５
Ｖの時のゲインは約８、−０．６２５Ｖ〜−５Ｖの時の
ゲインは約１．１倍であり、入力信号の絶対値の高い範
囲が圧縮され、範囲が広くなっていることが分る。

【０１０６】図２３において、演算処理部４２は本実施
例においてはパーソナルコンピュータ（たとえば日本電
気株式会社製のＰＣ９８０１シリーズ）上で動くプログ
ラムにより実現した。アナログ処理部４０が出力する１
６種類のアナログ信号はパーソナルコンピュータ４２に
１６チャンネルのＡ／Ｄ変換ボード４１（たとえばカノ
ープス社製ＡＮＡＬＯＧーＰＲＯＩ）を介して入力し、
信号を演算処理した後、音源用インターフェースボード
４９を介して音源ボード３３に送られる。

【０１０７】なお、音源ボード３３は２枚用い、それぞ
れの音源ボード３３に別々に信号を送るため、音源用イ
ンターフェースボード４９も２枚使用している。この２
枚のインターフェースボードのうち１枚は外部クロック
で動作するように構成している。

【０１０８】さらにＭＩＤＩボード（たとえばローラン
ド社製のＭＰＵーＰＣ９８）をパーソナルコンピュータ
４２に接続すると、専用のチューニング操作子の出力す
るＭＩＤＩイベントを受信して様々な調弦を行なうこと
ができる。このチューニング操作子はＭＩＤＩモニタと
しても使用でき、調弦としてのモードとＭＩＤＩモニタ
としてのモードのいずれか一方のモードで使用する。

【０１０９】次に演算処理部４２での信号処理について
説明する。図３６は演算処理部４２で行なう処理の大ま
かな流れを示す。初期設定後は無限ループになってい
る。ループ自体は時間管理をしていない。

【０１１０】ステップＳ２１において外部からＭＩＤＩ
イベントが入力されているか否かを判断し、入力されて
いるときにはステップＳ２２に進んでその処理を行なっ
た後、ステップＳ２１へ戻る。ＭＩＤＩイベントが入力
されていない場合はステップＳ２３に進み、パーソナル
コンピュータ４２のキーボードが押されているか否かを
判断する。

【０１１１】キーボードが押されているときにはステッ
プＳ２４に進み、押されたキーの種類を調べ、しかるべ
き処理を行なった後ステップＳ２５へ進む。キーボード
が押されていない場合は直接ステップＳ２５に進む。ス
テップＳ２５では、前回の信号処理を行なってから５ｍ
ｓ以上経過しているか否かを判断し、５ｍｓ以上経過し
ている場合はステップＳ２６に進んで弦相当部材１本分
の処理を４回行なう。

【０１１２】図３７は弦相当部材１本分の処理を更に細
かく示した図である。弦相当部材１本分の処理を更に細
かくみると、弓圧・擦弦点計算、弓速計算、弦長計算、
および楽音制御信号送出の４段階となる。このうち、弦
長計算までの３つの処理は各々独立であり、どの順序で
行なってもよい。

【０１１３】Ａ／Ｄ変換は各処理の最初で行なってい
る。すなわち弓圧・擦弦点計算手段４７は２つの歪値を
必要とするため２回のＡ／Ｄ変換を、弓速計算手段４５
では１回のＡ／Ｄ変換を、そして弦長計算手段４６でも
１回のＡ／Ｄ変換をその場で行なっている。

【０１１４】以下に演算処理部４２の弦長計算手段４
６、弓圧・擦弦点計算手段４７および弓速計算手段４５
における各処理について述べる。弓圧・擦弦点計算手段４７：弓圧・擦弦点計算手段４７は２枚の歪ゲージ３９からの
出力から弓圧と擦弦点を計算する。

【０１１５】歪ゲージ３９の出力は温度による影響を受
けやすく、周囲の温度が高くなるほど出力値が小さくな
る。また、アナログ処理部４０中の歪ゲージアンプ４４
自体も温度が高くなるほど出力値が小さくなるので、放
置しておくと出力値は負になる。Ａ／Ｄ変換ボードは０
〜１０Ｖモードで使用しているのでこれは都合が悪い。

【０１１６】そこで図３０に示した歪ゲージアンプの抵
抗Ｒ１０〜Ｒ１２を調節して、弓圧が０の時にある程度
大きな正の値を出力するようにしておき、プログラム中
でその分オフセットを引くようにした。演奏中もオフセ
ットが少しづつドリフトしていくことがあるので、所定
のキーボード入力によりオフセット再計算するようにし
た。

【０１１７】こうして得られた値は周囲の振動やケーブ
ルに混入するノイズ等によってわずかに不規則に変動す
るため、弓圧０の時はＳ／Ｎ比が非常に悪くなる。そこ
で閾値を設定し、値がその閾値以下の場合には値を０に
する。値が閾値を超えた場合はそのままにする。

【０１１８】こうして得られた２つの値から弓圧と擦弦
点を計算するには次のようにして行なう。たとえば４本
の弦相当部材３５のうちの第１弦に１５０ｇ重の力を加
えた位置（擦弦点）に対する、２つの歪ゲージ３９の出
力Ａ、Ｂの値の変化はたとえば図３８のようになる。ｘ
軸は弓圧弓速センサ上に力を加えた位置（単位はｃｍ）
で、中央が０、駒側が＋でネック側が−である。ｙ軸は
出力値である。

【０１１９】加える力の大きさを変えたときも、ほぼこ
のグラフに比例する。したがって、各出力が折れ線で近
似できることが分る。但し、歪ゲージ３９の貼り付け位
置の誤差、センサ部の板の個体差、歪ゲージアンプのゲ
イン差等により、各弦相当部材毎に折れ点Ｐ１，Ｐ２の
位置が若干異なる。

【０１２０】そこで好ましくは、出力値をスカラー倍し
てゲイン補正を行なうことにより折れ点のｙ座標を揃え
る。図３８に示した例の場合、ゲイン補正値は出力Ａに
対して９００／９００、出力Ｂに対して９００／９６０
とした。さらにｘ軸方向の補正を行なうのが好ましい
が、余り大きなずれがないので本実施例では省略した。

【０１２１】以上の補正の結果を図３９に示す。図３９
において、折れ点Ｐ’１，Ｐ’２のｘ座標は±４ｃｍで
あり、また、直線Ｌ１〜Ｌ４は次の式で表される。Ｌ１：ｙ＝２１０ｘ＋１７４０Ｌ２：ｙ＝−７２．７ｘ＋６０９Ｌ３：ｙ＝７２．７ｘ＋６０９Ｌ４：ｙ＝−２１０ｘ＋１７４０従って、出力Ａ≧出力Ｂの時、すなわち擦弦点ｘ≦０の
時、出力Ａ／出力Ｂは、（２１０ｘ＋１７４０）／（７２．７ｘ＋６０９）（ｘ≦−４）（−７２、７ｘ＋６０９）／（７２．７ｘ＋６０９）（ｘ≦−４）となる。

【０１２２】出力Ａ＜出力Ｂの時には、出力Ａ／出力Ｂ
を考えればよい。ｘ≦０の時の出力Ａ／出力Ｂを図４０
に示す。なお出力Ａ／出力Ｂ或いは出力Ｂ／出力Ａの逆
関数は一意対応ではない。従って、擦弦点が±４ｃｍを
超えると出力値の比から位置を求められない。これを解
決するため歪ゲージ３９を張る位置を両端にすればよい
と思われるが、本実施例においては歪ゲージ３９の位置
は図２８に示したように両端にはせず、±４cmを超える
位置に圧力を加えることはないと仮定した。この時、逆
変換は、ｘ＝８．３８×（１〜ｙ）／（１＋ｙ）となる。但し、ｙはゲイン、ｘは擦弦点（中心からの隔
たり）である。

【０１２３】また、弓圧値は、出力ＡをＨａ、出力Ｂを
Ｈｂとすると、６０９・Ｈａ／（−７２．７ｘ＋６０９）および、６０９・Ｈｂ／（７２．７ｘ＋６０９）となる。

【０１２４】両者は同じ値になるはずであるが、実際に
は誤差の影響で同じにならないので、平均をとる。擦弦
点の値は簡単なローパスフィルタを通して、あまり急激
に変化しないようにしてある。

【０１２５】弓速計算手段４８：弓速計算手段４８への
入力信号は、マイク３６で検出した摩擦音をアナログ処
理部４０においてある程度アナログ処理したものであ
る。

【０１２６】この入力信号も多少不規則に変動するの
で、弓圧・擦弦点計算手段４７の場合と同じように閾値
を設定する。その後、折れ線圧縮の逆変換を行なう。

【０１２７】入力信号から弓速を計算する方法は、実施
例１の場合と同様である。ただし本実施例では弓圧を計
算する必要はないので、図１１における弓圧用の係数可
変ローパスフィルタ１７，１８に相当するものは不要で
ある。

【０１２８】弦長計算手段４６：弦長計算手段４６への
入力信号は、図２７の弓押位置検出回路の出力そのもの
である。この入力値からまず押指位置（ネック上端から
の距離( ｃｍ) ）を求め、さらに押指位置から実数キー
コードを求める。

【０１２９】リボン型可変抵抗３８の抵抗値のばらつ
き、押える位置と抵抗値とが正比例しないこと等を考慮
して、予め押指位置と入力値との対応表を作成してお
き、その表を用いて入力値から押指位置を求める。対応
表は弦相当部材４本分あり、端からたとえば５ｃｍ刻み
の押指位置毎にその入力値を記録してある。

【０１３０】押指位置から実数キーコードへの変換は次
のような対数計算になり、これもテーブル化してある。ＫＣ＝１２・ｌｏｇ₂〔ＳｔｒＬｅｎ／（ＳｔｒＬｅｎーｐｏｓ）〕＋ＯｐｅｎＫＣここで、ＫＣは実数キーコード、ＳｔｒＬｅｎは開放弦
の長さ、ｐｏｓは押指位置、ＯｐｅｎＫＣは開放弦のキ
ーコードである。

【０１３１】以上に述べたように弓圧・擦弦点計算手段
４７、弓速計算手段４８および弦長計算手段４６の各々
において求めた楽音制御信号は、図３７に示したように
楽音制御信号送出処理により、音源３３に送る。ただ
し、弓圧値が０の場合は送らない。音源３３では、入力
された楽音制御信号に基づいて音を発生する。

【０１３２】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、
種々の変更、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。

【０１３３】

【発明の効果】本発明によれば、弓と弦相当部とを摩擦
させることによって発生する摩擦音中の周波数分布の変
化等を利用することにより、同時に複数の楽音制御信号
を生成することができる。すなわち、ひとつの摩擦音検
出手段により複数の楽音制御信号を生成することができ
る。

【０１３４】また、弓を加工する必要がないので市販の
弓を使うことができる。さらに本発明によれば、弓と弦
相当部の摩擦音によって弓速の楽音制御信号を生成し、
弓圧の楽音制御信号を弦の歪によって生成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】摩擦音の周波数分布を示す図であり、図１
（Ａ）は弓圧および弓速が中程度の場合、図１（Ｂ）は
弓圧を大、弓速を小にした場合、図１（Ｃ）は弓圧を
小、弓速を大にした場合を示す。

【図２】本発明の実施例１の全体構成図である。

【図３】本発明の実施例１の入力部の構造を示す図で
ある。

【図４】本発明の実施例１の信号処理部を示す図であ
る。

【図５】本発明の実施例１の信号処理部の第１処理部
のハードウェア構成を示す図である。

【図６】図５に示した第１処理部のブロック図であ
る。

【図７】図５に示した第１処理部で得られる出力信号
の例を示す図であり、図７（Ａ）は弓圧信号の強度を示
し、図７（Ｂ）は弓速信号の強度を示す。

【図８】図５に示した第１処理部で得られる出力信号
を単にローパスフィルタに通した場合の出力信号の例を
示すための図であり、図８（Ａ）は入力信号を示し、図
８（Ｂ）は出力信号を示す。

【図９】図５に示した第１処理部で得られる出力信号
の例を示す図であり、図９（Ａ）、図９（Ｂ）はそれぞ
れ弓圧、弓速の入力信号を示し、図９（Ｃ）、図９
（Ｄ）はそれぞれ図９（Ａ）、図９（Ｂ）の信号に対す
る出力信号を示す。

【図１０】弓速の信号の符号を反転して出力した例を
示す図であり、図１０（Ａ）は弓速の入力信号を示し、
図１０（Ｂ）はその出力信号を示す。

【図１１】実施例１の信号処理部の第２処理部を示す
図である。

【図１２】図１１に示した第２処理部における動作検
出のフローチャートである。

【図１３】図１２に示した動作検出における動作開始
と動作停止の閾値を説明するための図である。

【図１４】図１２に示した動作検出における動作反転
を説明するための図である。

【図１５】図１２に示した動作検出における急激減少
を説明するための図である。

【図１６】実際に自然楽器の擦弦楽器を演奏する場合
の弓圧と弓速の関係を示す図であり、図１６（Ａ）は動
作開始時、図１６（Ｂ）は動作停止時、は図１６（Ｃ）
は動作反転時における関係をそれぞれ示す。

【図１７】図１１に示した第２処理部のフィルタ係数
設定手段により設定する係数可変ローパスフィルタの特
性を示す図である。

【図１８】係数可変ローパスフィルタの特性を図１７
に示すように設定した場合の出力結果の例を示す図であ
り、図１８（Ａ）は弓圧信号の出力結果、図１８（Ｂ）
は弓圧信号の出力結果をそれぞれ示す。

【図１９】図１１に示した第２処理部からの弓圧信号
の出力結果を示す図であり、図１９（Ａ）は係数可変ロ
ーパスフィルタのフィルタ係数を小さくした場合の出力
信号を示し、図１９（Ｂ）はフィルタ係数を大きくした
場合の出力信号を示す。

【図２０】本発明の他の実施例の信号処理部を示す図
である。

【図２１】弓速信号および弓圧信号の例を示す図であ
り、図２１（Ａ）は両方が同時に増減する場合を示し、
図２１（Ｂ）は本物の擦弦楽器における例である。

【図２２】図２０に示した実施例の信号処理部の出力
信号の例を示す図である。

【図２３】本発明の更に他の実施例の全体構成図であ
る。

【図２４】図２３の実施例に用いる各センサを概略的
に示す図である。

【図２５】図２３に示した実施例の入力部の構造を示
す図であり、図２５（Ａ）は正面図、図２５（Ｂ）は側
面図、図２５（Ｃ）は裏面図である。

【図２６】図２３に示した実施例のリボン型可変抵抗
の構成を示す図である。

【図２７】図２３に示した実施例の押指位置検出回路
４３を示す図である。

【図２８】図２３に示した実施例の弓圧弓速センサ部
の断面図である。

【図２９】図２３に示した実施例のマイク用のアンプ
の回路構成図である。

【図３０】図２３に示した実施例の歪ゲージアンプの
回路図である。

【図３１】図２３に示した実施例の弓速検出回路に用
いるチェビシェフハイパスフィルタの回路図である。

【図３２】図３１に示したチェビシェフハイパスフィ
ルタの特性を示す図である。

【図３３】図２３に示した実施例の弓速検出回路の機
能ブロック図である。

【図３４】図２３に示した実施例の弓速検出回路に用
いるアンプ、絶対値化回路および折れ線圧縮回路の回路
図である。

【図３５】図３４に示した折れ線圧縮回路の圧縮特性
を示す図である。

【図３６】図２３に示した実施例の演算処理部で行な
う処理の全体の流れを示す図である。

【図３７】図２３に示した実施例の演算処理部で行な
う弦１本分の処理を示す図である。

【図３８】図２３に示した実施例の歪ゲージの出力例
を示す図である。

【図３９】図３８に示した出力例の補正後を示す図で
ある。

【図４０】図３９に示した補正後の出力Ａ／出力Ｂを
示す図である。

【符号の説明】

１入力部、２信号処理部（信号処理手段）、３
音源部、４弓、５弦相当部材、６マイク
（摩擦音検出手段）、７指板、８リボン型可変
抵抗、９ペダル、１０第１処理部、１１第
２処理部、１２低域バンドパスフィルタ、１３
高域バンドパスフィルタ、１４動作検出手段、１
５方向付加手段１６フィルタ係数設定手段、１
７，１８係数可変ローパスフィルタ、１９信号線、
２０Ａ／Ｄ変換ボード、２１信号処理用ボード、
２２Ｄ／Ａ変換ボード、２５，２６ローパスフ
ィルタ、２７データ圧縮部、３１入力部、３
２信号処理部（信号処理手段）、３３音源、３
４弓、３５弦相当部材、３６マイク（摩擦音
検出手段）、３７指板、３８リボン型可変抵
抗、３９歪ゲージ（歪検出手段）、４０アナロ
グ処理部、４１Ａ／Ｄ変換ボード、４２演算処理
部、４３押指位置検出回路、４４歪ゲージアン
プ、４５弓速検出回路、４６弦長計算手段、
４７擦弦点計算手段、４８弓速計算手段、４９
音源用インターフェース、５０土台、５１支持
ピン、５２ひざ当て、５３胸当て、５５，５６
ベースフィルム、５７導線、５８リボン抵
抗、５９スペーサ、６０フェルト、６２突
起、６３定電圧回路、６４増幅回路、６５ブ
リッジ回路、６６差動入力用非反転アンプ、６７
差動アンプ、６８ローパスフィルタ、７０チェ
ビシェフハイパスフィルタ、７１，７２アンプ、
７３絶対値化回路、７４線圧縮回路、１１０第
１処理部、１１１第２処理部、Ａ１〜Ａ１２オ
ペアンプ、Ｃ１〜Ｃ１４コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４
ダイオード、Ｒ１〜Ｒ４５抵抗

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】弦相当部材と、弓と、前記弦相当部材と弓とを摩擦させることにより発生する
摩擦音を検出する摩擦音検出手段と、通過帯域変更可能なフィルタとそのフィルタの通過帯域
を設定する手段とを含み、前記摩擦音検出手段の出力か
ら弓圧及び弓速の楽音制御信号を生成する信号処理手段
とを有する楽音制御装置。
【請求項２】弦相当部材と、弓と、前記弦相当部材と弓とを摩擦させることにより発生する
摩擦音を検出する摩擦音検出手段と、入力される摩擦音の時間変化から上記摩擦の方向を検出
し、その検出された方向により上記入力された摩擦音に
符号を付与する手段を含み、前記摩擦音検出手段の出力
から弓圧及び弓速の楽音制御信号を生成する信号処理手
段とを有する楽音制御装置。
【請求項３】弦相当部材と、弓と、前記弦相当部材と弓とを摩擦させることにより発生する
摩擦音を検出する摩擦音検出手段と、通過帯域変更可能なフィルタとそのフィルタの通過帯域
を設定する手段と、入力される摩擦音の時間変化から上
記摩擦の方向を検出し、その検出された方向により上記
入力された摩擦音に符号を付与する手段とを含み、前記
摩擦音検出手段の出力から弓圧及び弓速の楽音制御信号
を生成する信号処理手段とを有する楽音制御装置。
【請求項４】さらに、前記楽音制御信号を入力して楽音
を生成する音源を有する請求項１〜３のいずれかに記載
の楽音制御装置。
【請求項５】前記信号処理手段は、通過帯域の異なる
複数のフィルタに上記摩擦音を導いて弓速及び弓圧の楽
音制御信号を生成する請求項１〜３のいずれかに記載の
楽音制御装置。
【請求項６】前記摩擦音検出手段は、物体同志を擦り合
わせることによって生じる摩擦音を検出する請求項１記
載の楽音制御装置。