JP3585058B2 - Electronic musical instrument - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は電子楽器に関し、特に揺動可能な鍵盤を備えた楽音制御機構の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子鍵盤楽器において、演奏表現力を豊かにするために鍵盤を楽器本体に対し横方向(左右方向、即ち鍵の並び方向)に移動可能に構成し、押鍵ストローク中あるいは押鍵ストローク後に鍵盤を横方向に移動あるいは振動させてその移動量(変位量)を検出し、この検出結果に応じて例えば音色、音量やピッチあるいはリバーブ、パン、ビブラートその他の各種楽音を制御し、演奏の幅を広げ表現力を豊かにする技術が開発されている。
【0003】
従来の横方向に移動可能な鍵盤構造が実開平5−90592号公報に開示されている。この公報に開示された鍵盤構造においては、楽器本体側に固定された鍵フレームに対し、各鍵を連結する鍵ガイド部材を全体的に移動可能に構成し、鍵ガイド部材と鍵フレームとの間に鍵ガイド部材の移動量および移動速度を検出するための感圧センサーからなる検出手段を設け、各鍵を横方向に押圧操作することにより鍵ガイド部材全体を鍵フレームに対し移動させて検出手段によりその移動量を検出する楽音制御機構の構成が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術に係る鍵盤構造においては、楽器本体に対し外部から衝撃等が作用した場合、楽器本体が振動するとともにその楽音制御機構の検出手段が動作して検出信号を発信し、この検出信号に基づいて楽音が変化する。この結果演奏者の意図しない楽音制御が行われてしまう。
【0005】
このような不具合を防止するためには、楽器本体の重量を非常に大きくして衝撃等により楽器本体が振動しないようにするか、あるいは鍵や鍵ガイド部材等の楽器本体に対し移動可能に構成されたものの質量を非常に小さくして外乱振動が演算結果にほとんど影響しないようにする必要がある。
【0006】
しかしながら、楽器本体の重量を外乱振動が起きない程重くすることは、大型の据え置き楽器であれば可能であるがシンセサイザー等の持運びを前提とした楽器では困難である。また、一般に電子鍵盤楽器のキーボードスタンドは立設状態でさほど剛性の高いものではなく強い外力を加えれば揺れ動くものであり、外乱による衝撃振動は避けられない。ましてショルダーキーボードにおいては、楽器本体は常に揺れ動かされた振動状態と考えられ検出手段を誤動作させる外乱振動を防止することはほとんど不可能である。
【0007】
また、鍵や鍵ガイド部材等の質量を小さくすることは、構造的に強度が弱まり強度を高めようとすれば構造が複雑になり好ましくない。さらに、検出結果の信頼性を高めるためには鍵や鍵ガイド部材等の移動可能部材の質量は大きい方がよく、また楽器重量感による製品付加価値を考慮しても質量を極度に小さくすることは好ましくない。
【0008】
この発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであって、鍵盤部分を楽器本体に対し移動可能に構成してこの移動量の検出結果に基づいて楽音制御信号を発生する鍵盤装置において、演奏者の意図しない外乱による振動の影響を除いた楽音制御信号が得られる鍵盤装置の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項1に係る発明では、楽器本体に対し変位可能に支持された鍵盤と、この鍵盤の変位に応じて弾性変形する第1の弾性部材と、この前記鍵盤の前記楽器本体に対する変位又は第1の弾性部材の変位を検出する第1のセンサーと、この第1のセンサーの検出出力に応じて楽音を制御する楽音制御手段(例えば演算回路と演算に必要なデータを記憶したメモリ等)を具備した電子楽器において、上記楽器本体に第2の弾性部材を介して質量体を設け、この質量体の前記楽器本体に体する変位又は第2の弾性部材の変位を検出する第2のセンサーを設け、この第2のセンサーを上記第1のセンサーとともに上記楽音制御手段に連結したことを特徴とする電子楽器を提供する。
【0010】
また、請求項2に係る発明では、前記第1および第2の弾性部材のそれぞれに対し制動用のダンパーを設けたことを特徴としている。
【0011】
さらに、請求項3に係る発明では、前記鍵盤の固有振動数が前記質量体の固有振動数と一致し、前記楽音制御手段は前記第2のセンサーの出力に基づいて鍵盤に対する外乱振動を演算するとともに、鍵盤移動による前記第1のセンサーの出力から上記外乱振動分を補正して楽音制御信号を作成するように構成したことを特徴としている。
【0012】
【作用】
請求項1の発明によれば、楽器本体に外乱による衝撃等が加わった場合、楽器本体が振動して鍵盤が振動し第1の弾性部材が振動するとともに質量体が振動して第2の弾性部材が振動する。鍵盤の楽器本体に対する変位又は第1の弾性部材の振動が第1のセンサーにより検出され楽音制御手段に入力されるとともに質量体の楽器本体に対する変位又は第2の弾性部材の振動が第2のセンサーにより検出され同様に楽音制御手段に入力される。これにより、楽音制御手段は、第2のセンサーからの信号により外乱振動を演算し、この外乱振動と本来の演奏者の意図による動きを検出するための第1のセンサーからの信号とに基づいて楽音制御信号を発生することができる。
【0013】
請求項2に係る発明によれば、各弾性部材に対し制動用のダンパーが設けられる。このダンパーの作用により弾性部材を過制動の状態で復帰させ振動を抑制することができる。これにより弾性部材の運動特性を示す振動変位曲線(弾性部材の時間に対する復帰変位のグラフ)がシンプルになりセンサー出力に基づく演算が簡単になる。また、左右方向の変位に対し別の楽音制御を行う場合や左右の変位をビブラート制御等に対応させる場合等に、弾性部材が振動しないで過制動の状態で復帰するため、楽音制御のための演奏者の意志を確実に検出することが可能になる。
【0014】
請求項3に係る発明によれば、第1および第2の弾性部材に連結された鍵盤および質量体の固有振動数が等しいため、外乱による振動は第1および第2の弾性部材ともに同じ位相で同じ周期の正弦波とみなすことができ、第1の弾性部材の検出出力から第2の弾性部材の検出出力に基づいて外乱振動の補正を容易に行うことができる。
【0015】
【実施例】
図1は本発明の実施例に係る電子楽器の楽音制御機構の構成を示すブロック図である。楽器本体1に鍵盤2が横方向(鍵の並び方向、即ち図の左右方向)に揺動可能に取付けられる。楽器本体1と鍵盤2との間には第1の弾性部材3が装着される。この第1の弾性部材3の弾性変形の範囲内で鍵盤2は楽器本体1に対し矢印Aのように横方向に揺動(振動)する。楽器本体1にはさらに第2の弾性部材5を介して質量体4が取付けられる。この質量体4も鍵盤2と同様に第2の弾性部材5の弾性変形の範囲内で矢印Aのように横方向に揺動可能である。
【0016】
第1の弾性部材3の弾性変位aは例えば部材3に貼着された歪センサーもしくは部材3の本体1に対する変化を図2のセンサー32で示すような光センサー等からなる第1の変位センサー6−1により検出される。また第2の弾性部材5の弾性変位bは前記第1の変位センサー6−1と同様構成からなる第2の変位センサー6−2により検出される。第1の変位センサー6−1はA/D変換器7−1を介して演算部8に接続され、第1の弾性部材3の変位検出量がS1信号として演算部8に入力される。同様に第2の変位センサー6−2はA/D変換器7−2を介して演算部8に接続され、第2の弾性部材5の変位検出量がS2信号として演算部8に入力される。さらに該演算部8には鍵盤からの音高データがラインLを介して入力される。演算部8には各種楽音制御に必要なデータを記憶したROM等からなるパラメータテーブルメモリ群9が接続される。このパラメータテーブルメモリ群9には、制御すべき楽音に応じた検出データに対する変換テーブルや制御条件に応じた演算処理用の数式や係数等が格納されている。演算部8は、パラメータテーブルメモリ群9から必要なデータを読み出してS1信号、S2信号および音高データに基づいて後述のように外乱振動の影響を除去して演奏者の意志に応じた楽音制御信号を合成する。従って、この演算部8およびパラメータテーブルメモリ群9により請求項1でいう楽音制御手段が構成される。この楽音制御手段により作成された楽音制御信号は音源回路10に入力されスピーカ等の音声回路11から音声として出力される。
【0017】
図2は本発明に係る電子楽器の別の構成例を示す図である。鍵26は鍵ガイド28に沿って縦方向(上下方向)に矢印Bのように揺動可能であり演奏者により押鍵演奏操作される。各鍵26に係合する鍵ガイド28は鍵盤フレーム24に固定される。この鍵盤フレーム24は横方向(矢印A方向)に弾性変形可能な第1の板バネ22を介して楽器本体である棚板20に連結される。従って、鍵盤フレーム24は第1の板バネ22の弾性変形の範囲内で矢印Aのように揺動動作が可能である。従って、演奏者は鍵盤26を矢印Cのように横方向に振らせることにより(一方の方向に付勢したりあるいは両方向に交互に振動させる場合を含む)、第1の板バネ22を弾性変形させて矢印Aのように揺動させることができる。この第1の板バネ22は鍵盤フレーム24の左右両端部に設けられる。
【0018】
この第1の板バネ22(一方の板バネのみでよい)に対向して棚板20上に剛体30が固定される。第1の板バネ22と剛体30との間には板バネ22の弾性変形の動きを制動するためのダンパー34および板バネ22の弾性変形によって剛体30と板バネ22との変位(距離)を検出するための光学的センサー32が設けられる。センサー32としては、例えば図示したような反射型センサーを用いる。この反射型センサーは、弾性材料からなるケース32a内に発光素子32bおよび受光素子32cを設け、ケース内面に白色の反射面32dを形成して板バネ22の弾性変形に応じてケース32aを弾性変形させこれによりケース32a内の反射面32dを変位させて受光量を変化させることにより板バネ22の変位量を検出するものである。なお、この反射型センサーは、そのケース形状を伏椀状とした鍵スイッチの可動部と同様な形状であってもよい。
【0019】
棚板20上にはさらに第2の板バネ38が第1の板バネ22と同様に横方向に弾性変形するように取付けられる。この第2の板バネ38の上端部には所定の質量を有する質量体36が支持される。第2の板バネ38に対向して棚板20上に、第1の板バネ22に対する場合と同様に、剛体40が固定され、この剛体40と第2の板バネ38との間にダンパー42および光学的センサー44が装着される。ダンパー42およびセンサー44の構成および作用は前述の第1の板バネ22に対応して設けたダンパー34およびセンサー32と同様である。
【0020】
図3は上記実施例をモデル化した図である。この図3を参照して上記実施例に係る鍵盤装置の作用について以下に説明する。
【0021】
図1の鍵盤2(図2では鍵26、鍵ガイド26および鍵盤フレーム24に相当)は図3において質量M1の質量体として表され、第1の弾性部材3(図2では第1の板バネ22に相当)のバネ定数はK1で表されている。これらの鍵盤2および第1の弾性部材3により演奏者の操作による楽音制御のための第1の系X1が構成される。
【0022】
同様に図1の質量体4(図2では質量体36に相当)の質量は図3においてM2で表され、第2の弾性部材5(図2では第2の板バネ38に相当)のバネ定数はK2で表されている。これらの質量体4および第2の弾性部材5により外乱振動除去のための第2の系X2が構成される。第1の系X1および第2の系X2はともに同じ楽器本体1(図2では棚板20に相当)の上に設けられる。
【0023】
この場合、第2の系X2の質量M2およびバネ定数K2は、第1の系X1のそれぞれに対し、K1/M1=K2/M2となるように設定される。これにより、各系X1およびX2がもつ固有の角振動数はω=(K1/M1)1/2 =(K2/M2)1/2 となり両者は等しくなる。
【0024】
演奏操作により楽音を制御するときには、静止状態の楽器本体に対し例えば鍵26(図2)を矢印Cのように横方向に揺らせる。これにより第1の板ばね22(第1の弾性部材3(図1))が矢印Aのように揺動し、この弾性変位をセンサー32(第1の変位センサー6−1(図1))が検出する。検出された変位量の信号はデジタルのS1信号(図1)として演算部8に入力される。このとき質量体4(36)は静止状態に保たれるため第2の弾性部材5(第2の板バネ38)は揺動せず変位は検出されない。従って図1のS2信号はゼロであり演算部8は演奏者の意図に基づくS1信号によってのみ楽音制御信号を作成しこれを音源に入力する。
【0025】
一方、楽器本体に衝撃等の外乱が作用した場合、即ち図3で楽器本体1に対し外乱力Fが作用した場合には、楽器本体1(20)が振動して第1の系X1の鍵盤2(24,26,28)が振動するとともに第2の系X2の質量体4(36)が振動する。従って、第1の変位センサー6−1による検出信号S1とともに第2の変位センサー6−2による第2の弾性部材5(38)の変位検出信号S2が演算部8に入力される。ここで、前述のように、第1の系X1と第2の系X2の固有振動数が等しいため、S1信号およびS2信号はともに同位相、同周期の正弦波とみなすことができる。従って、楽音制御信号を時間tの関数S(t)とすれば、S(t)=S1(t)−G×S2(t) (Gは定数)と表すことができる。従って、演奏操作中に外乱振動が作用した場合には、演算部8において、パラメータテーブルメモリ群9から制御条件に応じて読み出したGを用いて、演奏操作に係る第1の系X1の信号S1から外乱振動に係る第2の系X2の信号S2の成分を除去して演奏者の意志による制御操作に正確に対応した楽音制御信号を作成することができる。
【0026】
なお、外乱振動をさらに正確に検出するために、複数の外乱振動除去のための系を(例えばX、Y、Z方向のそれぞれについて)設けてもよい。
【0027】
また、各系における弾性部材のセンサーは光学的センサーに限らず、感圧センサー等の力を検出するセンサーや2メイク式の速度を検出するセンサーあるいは歪ゲージ等の抵抗変化検出センサーその他適当な位置検出センサーであってもよい。いずれのセンサーであっても実質上弾性部材の変位に基づいて検出が行われるものである。
【0028】
次に上記実施例における各系X1およびX2に設けたダンパーの作用について説明する。ダンパーを設けることにより、速度に比例した抵抗をもつ系となる。x軸上のある質点(質量m)が原点に引戻されるときの力は−kxであり、速度に比例した抵抗は−λx’である。従って、運動方程式は
mx”=−kx−λx’
と表される。ここで抵抗(−λx’)があまり大きくなければ単なる減衰振動の式とみなせるため、各系X1とX2における減衰比を合わせるだけで外乱振動除去のための演算が可能になる。
【0029】
一方、実際に各系を楽器に搭載して楽音制御操作を行う場合には、振動を伴わずに減衰する過制動の状態が好ましい場合がある。即ち、演奏操作子(例えば鍵盤の各鍵)を押圧操作した後任意の位置で放置した場合に次にその操作子を使用するときまでには物理的に中立の位置に復帰していることが望ましい。この場合、復帰動作は迅速でかつ振動しないものであることが望ましい。これは、鍵の左右方向の押圧力を検出してビブラート制御に利用する場合や左右方向のそれぞれについて別の楽音を対応させて制御する場合等に、中立位置に復帰していない鍵を検出してエラー信号を発生するおそれをなくすためである。
【0030】
図4は上記演奏操作子の復帰動作のグラフである。(A)は減衰振動を示し、ダンパーを設けない場合のグラフである。(B)(C)(D)の3つのグラフがダンパーを設けた場合の過制動の減衰動作を示すものであり、実質上振動を伴わない非周期運動となる。このような過制動の場合、各系X1、X2の構成を機械的に整合させることにより運動特性を合わせることができ、演算処理についても単純な差分の式で行うことができる。また制動による中立復帰が迅速に行われるため、突発的な衝撃が作用した場合に楽音を乱さずに演奏を行うことが可能になる。
【0031】
以下、楽音制御信号作成のための演算処理の例についてさらに説明する。
【0032】
前述の楽音制御信号をS、第1の系X1からA/D変換した信号をS1、第2の系X2からA/D変換した信号をS2とすれば、複合演算によるSは
S=f(S1,S2)
となる。この信号Sを表すさらに具体的な例を以下に説明する。
【0033】
第1の例として前述のように、S=S1−GS2 (Gは定数)がある。この場合、外乱振動が作用したとき、各系の固有振動数および位相は一致しているが、各系の振幅は異なっている。従って、定数Gを調整して外乱振動が作用したときにS=0となるようにGを設定する。このようなGを予め設定してメモリに格納しこれに基づいて演算処理を行うことにより、外乱振動が作用したときに誤って楽音制御信号を発生することが防止され、また楽音制御操作中に外乱振動が加わったときにこの外乱振動成分を除去して演奏者の意志のみに基づいて楽音を制御することができる。
【0034】
第2の例として、予め設定したパラメータa,bを用いて
S=aS1−bS2
で表される式を用いることができる。この式において、a,bの値を適宜設定することにより以下の例に示すように各種制御特性の楽音制御信号を得ることができる。
【0035】
(i)a=1,b=0とすれば、第2の系X2からの信号が無視されるため従来の楽器と同じ作用になる。
【0036】
(ii)a=0,b<0とすれば、第1の系X1からの信号が無視され第2の系X2からの信号のみによって楽音が制御される。これにより、鍵盤の揺動操作では楽音は変化しないが楽器本体を意図的に揺らせることにより楽音が変化するような制御特性とすることができる。
【0037】
(iii)a>0,b<0とすれば、第1および第2の両方の系X1、X2からの信号が合算されるため、鍵盤の横方向揺動操作により楽音を変化させることができかつ楽器本体を横方向に揺動させても楽音を変化させることができる。
【0038】
なお、a=1,b=Gとすれば前述の第1の例と同じになる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、楽器本体に外乱による衝撃等が加わった場合、楽器本体が振動して鍵盤が振動し第1の弾性部材が振動するとともに質量体が振動して第2の弾性部材が振動し、第1の弾性部材の振動が第1のセンサーにより検出され楽音制御手段に入力されるとともに第2の弾性部材の振動が第2のセンサーにより検出され同様に楽音制御手段に入力されるため、楽音制御手段は、第2のセンサーからの信号により外乱振動を演算し、この外乱振動と本来の演奏者の意図による動きを検出するための第1のセンサーからの信号とに基づいて外乱振動分を補正あるいは除去して楽音制御信号を発生することができる。これにより、外乱振動が作用したときに誤って楽音制御信号を発生することが防止され、また楽音制御操作中に外乱振動が加わったときにこの外乱振動成分を除去して演奏者の意志のみに基づいて楽音を制御することができる。
【0040】
請求項2に係る発明によれば、各弾性部材に対し制動用のダンパーが設けられ、このダンパーの作用により弾性部材を過制動の状態で復帰させ振動を抑制することができるため、弾性部材の運動特性を示す振動変位曲線がシンプルになりセンサー出力に基づく演算が簡単になる。また、左右方向の変位に対し別の楽音制御を行う場合や左右の変位をビブラートに対応させる場合等に、弾性部材が振動しないで過制動の状態で復帰するため、楽音制御のための演奏者の意志を確実に検出することが可能になる。
【0041】
請求項3に係る発明によれば、第1および第2の弾性部材に連結された鍵盤および質量体の固有振動数が等しいため、外乱による振動は第1および第2の弾性部材ともに同じ位相で同じ周期の正弦波とみなすことができ、第1の弾性部材の検出出力から第2の弾性部材の検出出力に基づいて外乱振動の補正を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る鍵盤装置の要部構成および楽音制御機構のブロック回路を示す構成図である。
【図2】本発明の実施例に係る鍵盤装置のさらに具体的な構成を示す要部構成図である。
【図3】本発明の実施例に係る鍵盤装置の各構成部分をモデル化して表示した説明図である。
【図4】本発明の実施例に係る鍵盤装置の制動用ダンパーの減衰曲線の例を示すグラフである。
【符号の説明】
1:楽器本体、2:鍵盤、3:第1の弾性部材、4:質量体、5:第2の弾性部材、6ー1:第1の変位センサー、6ー2:第2の変位センサー、7ー1、7ー2:A/D変換器、8:演算部、9:パラメータテーブルメモリ群、10:音源、20:棚板(楽器本体)、22:第1の板バネ、24:鍵盤フレーム、26:鍵、28:鍵ガイド、30:剛体、32:光学的センサー、34:ダンパー、36:質量体、38:第2の板バネ、40:剛体、42:ダンパー、44:光学的センサー。[0001]
[Industrial applications]
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
In an electronic keyboard instrument, the keyboard is configured to be movable in a lateral direction (left / right direction, that is, a direction in which keys are arranged) with respect to the main body of the instrument in order to enhance performance expression. By moving or vibrating in the horizontal direction, the amount of movement (displacement) is detected, and for example, tone, volume, pitch, or various musical sounds such as reverb, pan, vibrato, etc. are controlled in accordance with the detection result to expand the range of performance. Technologies that enhance expressiveness have been developed.
[0003]
A conventional keyboard structure which can be moved in the horizontal direction is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-90592. In the keyboard structure disclosed in this publication, a key guide member connecting each key is configured to be entirely movable with respect to a key frame fixed to the musical instrument main body side, and the key guide member and the key frame are disposed between the key guide member and the key frame. Detecting means comprising a pressure-sensitive sensor for detecting the moving amount and moving speed of the key guide member, and pressing the respective keys in the lateral direction to move the entire key guide member with respect to the key frame, thereby detecting means. Describes a configuration of a tone control mechanism for detecting the amount of movement.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the keyboard structure according to the prior art, when an external impact or the like acts on the musical instrument main body, the musical instrument main body vibrates, and the detecting means of the musical tone control mechanism operates to transmit a detection signal. The tone changes based on the signal. As a result, tone control not intended by the player is performed.
[0005]
In order to prevent such problems, the weight of the instrument body is made very large so that the instrument body does not vibrate due to impact or the like, or it is configured to be movable with respect to the instrument body such as keys and key guide members. However, it is necessary to make the mass very small so that disturbance vibration hardly affects the calculation result.
[0006]
However, it is possible for a large stationary instrument to make the weight of the instrument main body so large that disturbance vibration does not occur, but it is difficult for a musical instrument to be carried around such as a synthesizer. In general, a keyboard stand of an electronic keyboard instrument is not very rigid in an upright state, but swings when a strong external force is applied, and impact vibration due to disturbance is inevitable. Furthermore, in the case of the shoulder keyboard, it is almost impossible to prevent disturbance vibration which causes the detection means to malfunction due to the vibrating state of the instrument body which is always shaken.
[0007]
In addition, reducing the mass of the key, the key guide member, and the like is not preferable because the strength is structurally weakened and the strength is increased because the structure becomes complicated. Furthermore, to increase the reliability of the detection results, the mass of movable members such as keys and key guide members should be large, and the mass should be extremely small considering the added value of the product due to the weight of the instrument. Is not preferred.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and has been described in a keyboard apparatus which is constructed such that a keyboard portion is movable with respect to a musical instrument main body and generates a tone control signal based on a detection result of the movement amount. It is an object of the present invention to provide a keyboard device capable of obtaining a tone control signal excluding the influence of vibration due to disturbance unintended by a user.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention according to
[0010]
The invention according to
[0011]
Further, in the invention according to
[0012]
[Action]
According to the first aspect of the present invention, when an impact or the like due to disturbance is applied to the instrument body, the instrument body vibrates, the keyboard vibrates, the first elastic member vibrates, and the mass body vibrates, and the second elastic body vibrates. The member vibrates. The displacement of the keyboard with respect to the instrument body or the vibration of the first elastic member is detected by the first sensor and input to the musical tone control means, and the displacement of the mass body with respect to the instrument body or the vibration of the second elastic member is detected by the second sensor. And similarly input to the tone control means. Accordingly, the musical tone control means calculates disturbance vibration based on a signal from the second sensor, and based on the disturbance vibration and a signal from the first sensor for detecting a movement originally intended by the player. A tone control signal can be generated.
[0013]
According to the invention according to
[0014]
According to the third aspect of the present invention, since the natural frequencies of the keyboard and the mass body connected to the first and second elastic members are equal, the vibration caused by disturbance has the same phase in both the first and second elastic members. It can be regarded as a sine wave having the same period, and it is possible to easily correct the disturbance vibration based on the detection output of the first elastic member and the detection output of the second elastic member.
[0015]
【Example】
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a tone control mechanism of an electronic musical instrument according to an embodiment of the present invention. A
[0016]
The elastic displacement a of the first
[0017]
FIG. 2 is a diagram showing another configuration example of the electronic musical instrument according to the present invention. The key 26 is swingable in the vertical direction (up and down direction) along the
[0018]
A
[0019]
A
[0020]
FIG. 3 is a diagram modeling the above embodiment. The operation of the keyboard device according to the above embodiment will be described below with reference to FIG.
[0021]
The
[0022]
Similarly, the mass of the
[0023]
In this case, the mass M2 and the spring constant K2 of the second system X2 are set such that K1 / M1 = K2 / M2 for each of the first systems X1. As a result, the unique angular frequency of each of the systems X1 and X2 is ω = (K1 / M1) 1/2 = (K2 / M2) 1/2 , and both are equal.
[0024]
When the musical tone is controlled by the performance operation, for example, the key 26 (FIG. 2) is swung in the horizontal direction as shown by the arrow C with respect to the stationary musical instrument body. Thereby, the first leaf spring 22 (the first elastic member 3 (FIG. 1)) swings as shown by the arrow A, and the elastic displacement is detected by the sensor 32 (the first displacement sensor 6-1 (FIG. 1)). Is detected. The signal of the detected displacement amount is input to the arithmetic unit 8 as a digital S1 signal (FIG. 1). At this time, since the mass body 4 (36) is kept stationary, the second elastic member 5 (the second leaf spring 38) does not swing and no displacement is detected. Accordingly, the S2 signal in FIG. 1 is zero, and the calculation unit 8 creates a tone control signal only by the S1 signal based on the intention of the player and inputs this to the sound source.
[0025]
On the other hand, when a disturbance such as an impact acts on the instrument body, that is, when a disturbance force F acts on the
[0026]
In order to more accurately detect disturbance vibration, a plurality of systems for removing disturbance vibration (for example, in each of the X, Y, and Z directions) may be provided.
[0027]
In addition, the sensor of the elastic member in each system is not limited to an optical sensor, but a sensor for detecting a force such as a pressure sensor, a sensor for detecting a speed of a two-make system, a resistance change detecting sensor such as a strain gauge, or any other suitable position. It may be a detection sensor. Regardless of the type of sensor, the detection is performed based on the displacement of the elastic member.
[0028]
Next, the operation of the dampers provided in the systems X1 and X2 in the above embodiment will be described. By providing a damper, a system having a resistance proportional to the speed is obtained. When a mass point (mass m) on the x-axis is pulled back to the origin, the force is -kx, and the resistance proportional to the velocity is -λx '. Therefore, the equation of motion is mx ″ = − kx−λx ′
It is expressed as Here, if the resistance (−λx ′) is not too large, it can be regarded as a simple equation of damped vibration, so that calculation for removing disturbance vibration can be performed only by adjusting the damping ratios in the respective systems X1 and X2.
[0029]
On the other hand, when the musical tone control operation is performed by actually mounting each system on a musical instrument, an overbraking state in which the system is attenuated without vibration may be preferable. That is, if a performance operation element (for example, each key of the keyboard) is pressed and left at an arbitrary position, the element is returned to a physically neutral position by the time the operation element is used next time. desirable. In this case, the return operation is desirably quick and does not vibrate. This is because a key that has not returned to the neutral position is detected when detecting the key pressing force in the left and right direction and using it for vibrato control, or when controlling with different musical tones in each of the left and right directions. This is to eliminate the possibility of generating an error signal.
[0030]
FIG. 4 is a graph of the return operation of the performance operator. (A) shows a damped vibration, and is a graph when no damper is provided. The three graphs (B), (C), and (D) show the damping operation of overbraking in the case where the damper is provided, and the movement is aperiodic motion substantially without vibration. In the case of such overbraking, the motion characteristics can be matched by mechanically matching the configurations of the systems X1 and X2, and the arithmetic processing can be performed using a simple difference equation. In addition, since the neutral return is quickly performed by the braking, the performance can be performed without disturbing the musical sound when a sudden impact is applied.
[0031]
Hereinafter, an example of arithmetic processing for generating a tone control signal will be further described.
[0032]
Assuming that the aforementioned tone control signal is S, the signal A / D-converted from the first system X1 is S1, and the signal A / D-converted from the second system X2 is S2, then S = F ( S1, S2)
It becomes. A more specific example representing the signal S will be described below.
[0033]
As a first example, as described above, there is S = S1−GS2 (G is a constant). In this case, when the disturbance vibration acts, the natural frequency and the phase of each system match, but the amplitude of each system is different. Therefore, the constant G is adjusted so that S = 0 when disturbance vibration acts. By setting such G in advance and storing it in a memory and performing arithmetic processing based thereon, it is possible to prevent a tone control signal from being erroneously generated when a disturbance vibration is applied, and to prevent a tone control signal from being generated during a tone control operation. When disturbance vibration is applied, the disturbance vibration component is removed, and the musical tone can be controlled based only on the player's will.
[0034]
As a second example, S = aS1−bS2 using preset parameters a and b.
Can be used. In this equation, by appropriately setting the values of a and b, tone control signals having various control characteristics can be obtained as shown in the following examples.
[0035]
(I) If a = 1 and b = 0, the signal from the second system X2 is ignored, so that the operation is the same as that of a conventional musical instrument.
[0036]
(Ii) If a = 0 and b <0, the signal from the first system X1 is ignored and the tone is controlled only by the signal from the second system X2. Thus, it is possible to obtain a control characteristic in which the musical tone does not change by the rocking operation of the keyboard, but the musical tone changes by intentionally shaking the musical instrument body.
[0037]
(Iii) If a> 0 and b <0, the signals from both the first and second systems X1 and X2 are added up, so that the musical tone can be changed by the lateral swing operation of the keyboard. Further, the musical tone can be changed even when the musical instrument body is swung in the lateral direction.
[0038]
If a = 1 and b = G, the result is the same as that of the first example.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, when an impact or the like due to disturbance is applied to the musical instrument main body, the musical instrument main body vibrates, the keyboard vibrates, the first elastic member vibrates, and the mass body vibrates. Then, the second elastic member vibrates, the vibration of the first elastic member is detected by the first sensor and input to the musical tone control means, and the vibration of the second elastic member is detected by the second sensor. Is input to the musical tone control means, the musical tone control means calculates a disturbance vibration based on a signal from the second sensor, and detects the disturbance vibration and a movement originally intended by the player by a first sensor. The tone control signal can be generated by correcting or removing the disturbance vibration based on the signal from the CPU. This prevents a tone control signal from being erroneously generated when disturbing vibration is applied, and removes the disturbing vibration component when disturbing vibration is applied during the tone control operation, thereby limiting the player's will only. The musical tone can be controlled based on the musical tone.
[0040]
According to the second aspect of the present invention, a damper for braking is provided for each elastic member, and the elastic member can return to an over-braking state by the action of the damper, thereby suppressing vibration. The vibration displacement curve indicating the motion characteristics is simplified, and the calculation based on the sensor output is simplified. Also, when performing another tone control for the displacement in the left and right direction or when making the left and right displacement correspond to vibrato, the elastic member returns to the over-braking state without vibrating. Can be reliably detected.
[0041]
According to the third aspect of the present invention, since the natural frequencies of the keyboard and the mass body connected to the first and second elastic members are equal, the vibration caused by disturbance has the same phase in both the first and second elastic members. It can be regarded as a sine wave having the same period, and the disturbance vibration can be easily corrected based on the detection output of the first elastic member and the detection output of the second elastic member.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a main part configuration of a keyboard device and a block circuit of a musical tone control mechanism according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a main part configuration diagram showing a more specific configuration of the keyboard device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram in which each component of the keyboard device according to the embodiment of the present invention is modeled and displayed.
FIG. 4 is a graph showing an example of an attenuation curve of a damper for braking of the keyboard device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Instrument main body, 2: Keyboard, 3: First elastic member, 4: Mass body, 5: Second elastic member, 6-1: First displacement sensor, 6-2: Second displacement sensor, 7-1, 7-2: A / D converter, 8: arithmetic unit, 9: parameter table memory group, 10: sound source, 20: shelf board (instrument body), 22: first leaf spring, 24: keyboard Frame, 26: key, 28: key guide, 30: rigid body, 32: optical sensor, 34: damper, 36: mass body, 38: second leaf spring, 40: rigid body, 42: damper, 44: optical sensor.
Claims (3)
上記楽器本体に第2の弾性部材を介して質量体を設け、この質量体の前記楽器本体に体する変位もしくは前記第2の弾性部材の変位を検出する第2のセンサーを設け、この第2のセンサーを上記第1のセンサーとともに上記楽音制御手段に連結したことを特徴とする電子楽器。A keyboard supported to be displaceable with respect to the instrument body, a first elastic member elastically deformed in accordance with the displacement of the keyboard, and detecting a displacement of the keyboard with respect to the instrument body or a displacement of the first elastic member. An electronic musical instrument comprising a first sensor and a musical tone control means for controlling a musical tone according to a detection output of the first sensor,
A mass body is provided on the musical instrument body via a second elastic member, and a second sensor for detecting a displacement of the mass body with respect to the musical instrument body or a displacement of the second elastic member is provided. An electronic musical instrument, characterized in that said sensor is connected to said musical tone control means together with said first sensor.
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