JP3343956B2 - 楽音制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

【０００１】この発明は、例えば、鍵盤の弾き方に応じ
て選択される奏法に基づいて楽音を制御する楽音制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、近年の電子ピアノや電子
オルガン等では、ある音高から他の音高へ音程を運ぶ押
鍵操作がなされた場合、これら音高（音程）を連続的に
変化させるポルタメント奏法、あるいはスラー奏法を実
現できるように構成されている。なお、このポルタメン
トおよびスラーとは、共に「ひとつの音から他の音へ」
音程を移す時の音高変化を滑らかにするものである。こ
れら両者の差異は、音程を連続的に変化させる度合いが
異なり、「ポルタメント」は「スラー」に比べ、より滑
らかに変化するものである。

【０００３】ところで、このような奏法を選択する場
合、例えば、電子オルガンにおいては、鍵盤下面に「ニ
ーレバー」と呼ばれる操作子が配設されており、演奏操
作中にこの「ニーレバー」を操作することによって、発
生された音高の楽音にポルタメント効果を付与するよう
にしている。また、フットスイッチ等の操作子に応じて
ポルタメントを付与したり解除する形態もある。そし
て、こうした操作子によって、ポルタメント付与が指定
されると、楽音制御装置は周知のレート補間などを行
い、先に形成された楽音の音高を滑らかに変化させ、次
の音高に繋げる楽音制御を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の楽音制御装置においては、奏法の選択が操作子
でなされるため、実際の演奏操作に即した形態にならず
不自然な演奏形態となる。すなわち、ポルタメントを付
与する演奏操作と上述したような「ニーレバー」や「フ
ットスイッチ」等の操作とは、音楽的に全く関連がない
動作である。このため、演奏者にとってみれば、「鍵盤
を弾く」という通常の演奏動作に加え、奏法を選択する
操作も行わなければならず、極めて煩雑な動作となり、
演奏上好ましい形態ではなかった。結局、従来の楽音制
御装置では、鍵盤の弾き方に応じてポルタメント奏法や
スラー奏法を選択すると共に、選択した奏法に基づく楽
音制御を行うことができないという問題がある。この発
明は上述した事情に鑑みてなされたもので、演奏操作に
応じて奏法を選択すると共に、選択した奏法に従って楽
音を制御することができる楽音制御装置を提供すること
を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、演奏操作に
伴って鍵に与えられる力の内、該鍵の横方向に加わる応
力を検出し、該応力に対応した押鍵力信号を発生する鍵
盤と、予め前記押鍵力信号と奏法とを対応づけておき、
該押鍵力信号に相当する奏法を判定し、この奏法を選択
する選択信号を発生する奏法判定手段と、前記演奏操作
に応じて形成される楽音を、前記選択信号に対応した音
高変化率で制御する制御手段とを具備することを特徴と
している。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、鍵盤が演奏操作に対応した
押鍵力信号を発生し、奏法判定手段がこの押鍵力信号に
対応する奏法を判定すると共に、判定された奏法を選択
する選択信号を発生する。制御手段は、この選択信号が
指定する音高変化率で発生楽音を制御する。これによ
り、演奏操作に応じた奏法が選択されると共に、選択し
た奏法に従って楽音が制御される。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。 Ａ．実施例の構成 図１はこの発明による一実施例の全体構成を示すブロッ
ク図である。この図において、１は装置各部を制御する
ＣＰＵであり、その動作については後述する。２はＣＰ
Ｕ１の各種演算結果や、レジスタ値が一時記憶されるＲ
ＡＭである。３はＣＰＵ１にロードされる各種制御プロ
グラム、あるいはこれらプログラムで用いられる各種デ
ータが記憶されるＲＯＭである。４はタイマであり、一
定周期毎（例えば、１ｍｓ毎）に割込み信号を発生し、
これをＣＰＵ１に供給する。なお、ＣＰＵ１は、この割
込み信号を受けて発音処理（後述する）を実行する。

【０００８】５は各鍵毎の押離鍵を検出すると共に、押
鍵の力（変位量）および離鍵の力（変位量）を検出する
機能を有し、キーオン／キーオフおよび押離鍵力に対応
した信号を生成する鍵盤である。また、この鍵盤５は、
鍵が押離鍵に従って上下に変位すると共に、各鍵毎に左
右に横揺れする構成をなしており、押鍵の際に当該鍵の
横方向に加わる力も検出するようになっている。

【０００９】ここで、図２を参照し、鍵盤５の概略構成
について説明する。この図において、５０は基台、５１
は基台５０上に配置されるフレームである。このフレー
ム５１は、鍵５２を支持する鍵支持部５１ａと、検出部
５１ｂとから構成されている。検出部５１ｂには、伸縮
に応じてその抵抗値が変化する歪みセンサ５３〜５８が
配設されており、鍵５２の押鍵操作に応じてフレーム端
部に加わる応力を検出する。つまり、鍵５２が押下され
ると、検出部５１ｂは下方向にたわみ、これによって歪
みセンサ５４，５６が伸び、歪みセンサ５３，５５が縮
むことから、歪みセンサの組（５３，５４）および（５
５，５６）毎に対向するセンサの出力の差をとることに
よって、その部位の応力が検出される訳である。また、
鍵５２が横方向に押された場合、フレーム５１は左また
は右方向に変位し、この時に生じるフレーム側面のたわ
みが歪みセンサ５７，５８によって下方向の応力の検出
と同様にして検出される。

【００１０】これら歪みセンサ５３〜５８の出力から鍵
５２に加えられる押鍵力Ｆ_Zと押鍵力Ｆ_Xとを算出する関
係について説明する。まず、押鍵力Ｆ_Zとは、鍵５２が
下方向に押下される際の力を表わしており、次式（１）
に示す関係から求まる。 Ｆ_Z＝Ｋ₂・（β−Ｋ₄・α） …（１） ここで、αは歪みセンサ（５３，５４）の組が発生する
センサ出力を表わし、βは歪みセンサ（５５，５６）の
組が発生するセンサ出力を表わす。次に、押鍵力Ｆ_Xと
は、鍵５２の横方向に加えられる力を表わしており、次
式（２）に示す関係から求まる。 Ｆ_X＝Ｋ₃・γ …（２）

【００１１】上記（２）式において、横方向の押鍵力Ｆ
_Xは音階が上がる向き（鍵盤上で右方向）の力となった
時に「正」の値を取り、これとは逆に音階が下がる向き
（鍵盤上で左方向）の力となった時に「負」の値を取
る。また、γは歪みセンサ（５７，５８）の組が発生す
るセンサ出力を表わしている。なお、上記（１），
（２）式におけるＫ₂，Ｋ₃，Ｋ₄はそれぞれ比例係数で
ある。このように、上記構造による鍵盤５によれば、演
奏操作に応じて各鍵毎に加えられる押鍵力Ｆ_Zと押鍵力
Ｆ_Xとが独立して検出される。

【００１２】次に、再び図１を参照し、実施例の構成に
ついて説明を続ける。５ａは鍵盤インタフェースであ
り、鍵盤５から供給されるセンサ出力α，β，γに基づ
き、キーオン／キーオフ、キーコードＫＣ等の演奏情報
を生成すると共に、このセンサ出力α，β，γをディジ
タルデータとしてバスに供給する。６は操作子であり、
例えば、操作パネルに配設され、発生楽音の音色を指定
する音色スイッチ等から構成される。この操作子６は、
設定操作に応じたスイッチ信号を発生する。６ａは操作
子インタフェースであり、操作子６から供給されるスイ
ッチ信号をバスに供給する。

【００１３】７はＬＣＤ（液晶表示素子）等から構成さ
れる表示回路であり、ＣＰＵ１から供給される各種デー
タを表示する。８は周知の波形メモリ読み出し方式によ
り構成される音源回路であり、その詳細な構成について
は後述する。音源回路８は、ＣＰＵ１から供給される各
種音源パラメータに基づいて楽音合成し、この結果を楽
音信号Ｗとして出力するものである。

【００１４】なお、ここで言う音源パラメータとは、主
としてキーオン／キーオフ信号、音量データＤｖ、ピッ
チデータＤｐである。音量データＤｖは、押鍵されてい
る鍵が発生する下方向の押鍵力Ｆ_Zの総和（ΣＦ_Z）に対
応する。また、ピッチデータＤｐは、キーコードＫＣに
て発音中にある鍵の横方向の押鍵力Ｆ_Xと、その他押鍵
中にある鍵の下方向の押鍵力Ｆ_Zとの和によって算出さ
れる。上記キーコードＫＣは、複数の鍵が押鍵されてい
る場合、その中で最大の押鍵力Ｆ_Zを発生している鍵に
相当するものである。

【００１５】上記ピッチデータＤｐは、押鍵操作に応じ
て次のように変化する。例えば、キーコードＫＣの音高
が発音している時に、他の鍵も押鍵されている場合、キ
ーコードＫＣの音高を他の鍵の下方向の押鍵力Ｆ_Zに応
じて上昇させる。また、キーコードＫＣの音高の鍵が右
または左へ変位している場合は、その押鍵力Ｆ_Xに応じ
てキーコードＫＣの音高を上昇または下降させる。こう
した制御態様を指示するピッチデータＤｐは、次式
（３）の関係で表わすことができる。 Ｄｐ＝Ｋｐ＋Ｆ_X・Ｃ_X＋Ｆ_Z・Ｃ_Z …（３） 上記（３）式において、Ｋｐは発音鍵の基本ピッチであ
り、キーコードＫＣの音高に相当する。また、Ｃ_Xは押
鍵力Ｆ_Xに寄与するピッチ感度係数、Ｃ_Zは押鍵力Ｆ_Zに
寄与するピッチ感度係数である。なお、これ以後、
（３）式における「Ｆ_X・Ｃ_X＋Ｆ_Z・Ｃ_Z」をピッチ制御
データＤｐｃと称す。

【００１６】これら音源パラメータに基づいて楽音を形
成する音源回路８は、楽音信号Ｗをサウンドシステム９
に供給する。サウンドシステム９では、楽音信号Ｗに対
してフィルタリングを施して不要ノイズを除去したり、
あるいは効果音を付与した後、Ｄ／Ａ変換を行い、この
後にＤ／Ａ変換出力を増幅してスピーカＳＰに与え、楽
音として発音させる。

【００１７】次に、図３は上述した音源回路８の構成を
示すブロック図である。この図において、１０はローパ
スフィルタ等から構成される補間回路であり、上述した
ピッチ制御データＤｐｃ（Ｆ_X・Ｃ_X＋Ｆ_Z・Ｃ_Zに相当）
を補間して出力する。１１は加算回路であり、キーコー
ドＫＣに対応する基本ピッチＫｐと補間回路１０の出力
とを加算し、これを出力する。したがって、加算回路１
１の出力は、上述したピッチデータＤｐに相当するもの
になる。１２は変換回路であり、与えられたピッチデー
タＤｐを周波数ナンバＦに変換して出力する。この変換
回路１２は、ピッチデータＤｐに対応させた周波数ナン
バＦが予めデータテーブルとして記憶されており、該ピ
ッチデータＤｐに応じて周波数ナンバＦが読み出され
る。

【００１８】１３は周波数ナンバＦのピッチ変化をレー
ト補間する補間回路であり、選択信号ＳＥＬに応じて補
間レートが設定される。例えば、選択信号ＳＥＬが「ス
ラー」を指定する場合には、図４（イ）に示す態様でピ
ッチデータを変化させる。また、「ポルタメント」が指
定される場合には同図（ロ）に示すように、さらに滑ら
かなピッチ変化となるレートが設定される。さらに、こ
れら奏法が選択されない通常のピッチ変化は、同図
（ハ）に示すように、レート補間がなされず、不連続な
ピッチ変化となる。このようなピッチ変化を指示する選
択信号ＳＥＬは、後述するＣＰＵ１の動作に基づき生成
される。

【００１９】１４は累算回路であり、補間回路１３から
出力される周波数ナンバＦを所定時間毎に累算し、波形
メモリ１５の読み出しアドレスを発生する。この累算回
路１４は、キーオン信号が供給された時点で周波数ナン
バＦの累算を開始し、キーオフ信号が供給された時点で
周波数ナンバＦの累算を停止すると共に、累算値をリセ
ットする。したがって、波形メモリ１５からは周波数ナ
ンバＦに応じた位相で波形データが読み出される。１６
はエンベロープジェネレータであり、音量データＤｖに
応じた振幅レベルのエンベロープ信号ＥＮＶを発生す
る。１７は乗算器であり、波形メモリから読み出される
波形データと上記エンベロープ信号ＥＮＶとを乗算し、
この結果を楽音信号Ｗとして出力する。

【００２０】Ｂ．実施例の動作 次に、図５を参照し、上記構成による実施例の動作につ
いて説明する。ここでは、特に、タイマ４からＣＰＵ１
に供給される割込み信号に従って、該ＣＰＵ１が行う単
音発音処理の動作について説明する。なお、この割込み
信号は、例えば、１ｍｓ毎にタイマ４からＣＰＵ１へ供
給されるものとする。まず、この実施例による楽音制御
装置に電源が投入され、装置各部のリセット、あるいは
初期設定がなさると、ＣＰＵ１は上記割込み信号を受け
て図５に示す発音処理ルーチンを起動する。これによ
り、ＣＰＵ１の処理がステップＳ１に進む。

【００２１】ステップＳ１に進むと、押鍵力Ｆ_Zが最大
となる鍵、つまり、最も強く押鍵されている鍵Ｋ₁を検
出し、次のステップＳ２に進む。ステップＳ２では、こ
の検出された鍵Ｋ₁の押鍵力Ｆ_Z1がキーオン状態を識別
するキーオンレベルＯｎＴＨＤ以上であるか否かを判断
する。ここで、押鍵力Ｆ_Z1がキーオンレベルＯｎＴＨＤ
以下となり、鍵Ｋ₁がキーオフ状態と見做される時に
は、判断結果が「ＮＯ」となり、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、鍵Ｋ₁が既に発音鍵となっているか
否かを判断する。

【００２２】そして、この鍵Ｋ₁が発音中であれば、判
断結果が「ＹＥＳ」となり、ステップＳ４に進む。ステ
ップＳ４では離鍵処理がなされ、この処理においては、
ＣＰＵ１が音源回路８に対しキーオフ信号を送出し、鍵
Ｋ₁の発音を消音させる。これに対し、鍵Ｋ₁が発音中で
ない場合には、ステップＳ３の判断結果が「ＮＯ」とな
り、発音処理は行われない。このように、押鍵力Ｆ_Z1が
キーオンレベルＯｎＴＨＤ以下の時にはキーオフ状態と
判断され、この状態で対応鍵Ｋ₁が発音中であると、音
源回路８はキーオフされる。

【００２３】一方、上述したステップＳ２の判断結果が
「ＹＥＳ」となった場合、すなわち、押鍵力Ｆ_Z1がキー
オンレベルＯｎＴＨＤ以上となり、鍵Ｋ₁がキーオン状
態となると、ＣＰＵ１の処理はステップＳ５に進む。ス
テップＳ５では、前回処理時に鍵Ｋ₁がキーオン状態で
あったか否かを判断する。ここで、前回、鍵Ｋ₁がキー
オン状態でない時には、判断結果が「ＮＯ」となってス
テップＳ６に進み、ニューキーオン処理が行われる。

【００２４】このニューキーオン処理とは、キーオン信
号と、鍵Ｋ₁のキーコードＫＣに対応する基本ピッチＫ
ｐと、ピッチ制御データＤｐｃ（前述したＦ_X・Ｃ_X＋Ｆ
_Z・Ｃ_Zに相当）と、音量データＤｖ（前述したΣＦ_Zに
相当）とからなる音源パラメータを音源回路８に供給
し、該パラメータに基づいた楽音を新たに発音させる処
理である。なお、このニューキーオン処理では、前述し
た選択信号ＳＥＬが通常の補間レートを指示するので、
この際のピッチ変化は図４（ハ）に示すように、不連続
な形態となる。

【００２５】これに対し、前回の鍵Ｋ₁に続いて今回押
鍵された鍵Ｋ₁がキーオン状態である時には、ステップ
Ｓ５の判断結果が「ＹＥＳ」となり、ステップＳ７に進
む。ステップＳ７では、鍵Ｋ₁が前回から変化したか否
か、つまり、前キーオン状態であった鍵が今回キーオン
された鍵Ｋ₁と同一であるか否かを判断する。ここで、
鍵Ｋ₁が前キーオン時の鍵と同一である場合には、判断
結果が「ＮＯ」となり、ステップＳ８に進む。ステップ
Ｓ８では、上述した各音源パラメータの内、ピッチ制御
データＤｐｃおよび音量データＤｖを音源回路８に供給
する。この結果、前キーオン時と同じ鍵に対応した音高
の楽音が持続発音される。

【００２６】次に、前キーオン時の鍵が今回キーオンさ
れた鍵Ｋ₁と異なる場合には、上記ステップＳ７の判断
結果が「ＹＥＳ」となり、ＣＰＵ１の処理はステップＳ
９に進む。ステップＳ９では、前回キーオンされた鍵の
横方向に加えられる押鍵力Ｆx’と、今回キーオンされ
た鍵の横方向に加えられる押鍵力Ｆ_xとの両方、または
いずれか一方がポルタメント検出レベルｐｏｒｔＴＨＤ
を超えているか否かを判断する。ここで、例えば、演奏
者が鍵を押下しつつ横方向にも移動させるポルタメント
奏法を行うと、上記押鍵力Ｆ_x’，Ｆ_xの両方、あるいは
いずれか一方がポルタメント検出レベルｐｏｒｔＴＨＤ
を超える。これにより、こうした鍵の弾き方が「ポルタ
メント奏法」対応するとして判断結果が「ＹＥＳ」とな
り、ステップＳ１０に進む。

【００２７】ステップＳ１０に進むと、ＣＰＵ１は音源
回路８に対して鍵Ｋ₁に対応する基本ピッチＫｐと、ピ
ッチ制御データＤｐｃと、ポルタメントを指示する選択
信号ＳＥＬとを供給する。この結果、図４（ロ）に示す
ように、前回キーオンされた楽音と、今回キーオンされ
た鍵Ｋ₁の楽音とを連続的であって、しかも滑らかな変
化として繋げ、ポルタメント効果を付ける。こうしたポ
ルタメント効果が付与された場合のピッチ変化例を図６
に示す。なお、この図に示すピッチ変化は次のことを表
わすものである。すなわち、前回の基本ピッチから横方
向の押鍵力Ｆ_xに従ってピッチを上昇させている途中
で、前回の鍵よりも高い音高の鍵に新たなキーオンが発
生すると、「新たな鍵に対応する基本ピッチ＋横方向の
押鍵力Ｆ_x」からなる目標ピッチへ向ってピッチを徐々
に変化させ、やがて基本ピッチに収束するようになって
いる。

【００２８】一方、上記押鍵力Ｆ_X’，Ｆ_Xのいずれか一
方、あるいは両方がポルタメント検出レベルｐｏｒｔＴ
ＨＤを超えない場合には、ステップＳ９の判断結果が
「ＮＯ」となり、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１
１では、上記ステップＳ１０と同様に目標音高を指示す
る音源パラメータを音源回路８に与えると共に、該回路
８にスラーを指示する選択信号ＳＥＬを供給する。この
場合、先の押鍵に基づくピッチと今回の押鍵に基づくピ
ッチとを図４（イ）に示す態様で変化させる。

【００２９】このように、上述した実施例によれば、鍵
の下方向および横方向に加えられる押鍵力Ｆ_Z，Ｆ_Xをそ
れぞれ検出し得る鍵盤を備えると共に、この鍵盤の弾き
方に対応した押鍵力Ｆ_Z，Ｆ_Xに基づいて「ポルタメン
ト」奏法あるいは「スラー」奏法に合致するピッチ変化
を与えるようにしたので、演奏操作に応じて奏法が選択
でき、選択した奏法に従った楽音制御がなされる訳であ
る。

【００３０】なお、上記実施例においては、鍵の横方向
に加えられる押鍵力Ｆ_Xに応じてピチ変化レートを替え
るようにしたが、この押鍵力Ｆ_Xに従って発生楽音の音
高を直接制御する態様としても良く、この場合、鍵盤の
弾き方に応じてピッチベンドやビブラート等の効果を与
えることも可能である。また、上述した実施例は、波形
メモリ方式による音源回路８を用いているが、これに限
らず、例えば、周知のＦＭ音源や、自然楽器の発音メカ
ニズムをシミュレートする物理モデル音源にも適用する
ことも可能である。特に、金管楽器の発音メカニズムを
シミュレートする物理モデル音源を用いる場合、管長が
連続的で滑らかに変化するトロンボーンの発音メカニズ
ムによって、上述した「ポルタメント」に対応するピッ
チ変化を得ることができ、また、トランペットのように
管長が素速く変化する発音メカニズムでは「スラー」が
実現可能である。

【００３１】さらに、上述した実施例においては、押鍵
力Ｆ_Xに応じてポルタメント／スラーを切り換えるよう
にしたが、これに替えて、ポルタメントのオンオフを制
御する形態としても良い。この場合、ポルタメントをオ
フ状態にすると、通常のピッチ変化を与えることにな
る。また、上記実施例において、スラーを選択した時に
新たなキーオンがなされた時、前キーオンによる楽音
と、この新たなキーオンによる楽音とをクロスフェード
させる形態とすることも可能である。

【００３２】なお、上述した実施例では、鍵盤５は各鍵
が独立して下方向および横方向に加えられる押鍵力
Ｆ_Z，Ｆ_Xを検出する構成であるが、これに替えて、例え
ば、鍵盤５を複数の鍵域に分割し、分割した鍵域毎に、
あるいは鍵全体を１ユニットとして、それに加えられる
押鍵力Ｆ_Xを検出する構成としても良い。加えて、上記
実施例では、鍵盤の弾き方に応じてピッチ変化のレート
を制御する選択信号ＳＥＬを音源に対して与えている
が、これに限らず、音源に送出するピッチ情報自体をポ
ルタメント制御／スラー制御することもできる。このよ
うにすることで、ＭＩＤＩ楽器にも対応可能となる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、鍵盤が演奏操作に対応した押鍵力信号を発生し、奏
法判定手段がこの押鍵力信号に対応する奏法を判定し、
これを選択する選択信号を発生する。そして、制御手段
は、この選択信号が指定する音高変化率で発生楽音を制
御するため、演奏操作に応じて奏法が選択されると共
に、選択した奏法に従って楽音を制御することができ、
自然な奏法で楽音制御態様を切替えることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による一実施例の全体構成を示すブ
ロック図。

【図２】 同実施例における鍵盤５の概略構造を示す断
面図。

【図３】 同実施例における音源回路８の構成を示すブ
ロック図。

【図４】 同実施例におけるピッチ変化レートを説明す
るための図。

【図５】 同実施例における発音処理ルーチンの動作を
示すフローチャート。

【図６】 同実施例によるポルタメント時のピッチ変化
例を示す図。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…ＲＡＭ、３…ＲＯＭ、５…鍵盤、５ａ
…鍵盤インタフェース、８…音源回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−50025（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−163799（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−163497（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−237495（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−149896（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−131794（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−148196（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10H 1/00 - 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 演奏操作に伴って鍵に与えられる力の
   内、該鍵の横方向に加わる応力を検出し、該応力に対応
   した押鍵力信号を発生する鍵盤と、 予め前記押鍵力信号と奏法とを対応づけておき、該押鍵
   力信号に相当する奏法を判定し、この奏法を選択する選
   択信号を発生する奏法判定手段と、 前記演奏操作に応じて形成される楽音を、前記選択信号
   に対応した音高変化率で制御する制御手段とを具備する
   ことを特徴とする楽音制御装置。