JP3632491B2 - 楽音制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子楽器等における楽音の音色、ピッチ、音量、音像など、各種の楽音要素を制御するのに適した楽音制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子楽器の楽音の音色やピッチなどを制御するための操作子として、ホイール、ジョイスティック、パッドあるいはリボンコントローラなど様々なものがある。これらの操作子は一つ一つ独立した楽音パラメータを制御するものであるので、一度の発音に複数の楽音パラメータを制御する場合には適しておらず、例えば、特開平６−５９７９６号公報に一度の操作で複数の楽音パラメータを制御する入力装置が開示されている。この入力装置は、１つの押圧動作から位置と圧力の２つの検出データを入力して、複数のパラメータをリアルタイムで制御できるようにしたものである。
【０００３】
一方、例えばシンセサイザー音楽などでは、演奏者の発想をも超えるような多彩な表現が好まれることもあり、このような場合、斬新な態様の楽音発生を制御できるような操作子が必要となる。しかし、前記従来の操作子あるいは入力装置は、演奏者の操作に忠実な楽音を発生することに主眼をおいて開発されるのが一般的であり、斬新な態様の楽音発生を制御するというものではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、斬新な態様の楽音発生を制御できるような楽音制御装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の楽音制御装置は、押圧により該押圧部分以外の他の部分も変位するような弾性を有する放射状の板状体と、該板状体に対向して配置された操作ノブとを備え、前記板状体の中央を固定部に固着することで該板状体の中央より外周側が変位可能にされ、前記操作ノブの中央を支持することで該操作ノブを前記固定部に対して揺動可能にされるとともに、該操作ノブの揺動により前記板状体の一部を押圧可能とされ、前記板状体の前記変位可能な部分に複数の歪み検出手段が固着され、前記操作ノブの揺動による前記板状体の周辺部への押圧にて得られる前記複数の歪み検出手段の出力に基づいて複数の楽音要素を制御するようにしたことを特徴とする。なお、楽音要素としては、例えば、音色、ピッチ、音量、音像などがある。また、放射状の板状体とは、例えば、円形、略円形、正多角形、略正多角形などのように所定の中心に対して略回転対称な形状の板状体である。
【０００６】
上記のように構成された請求項１の楽音制御装置によれば、板状体は中央が固定部に固着さてその外周側が変位可能となっており、操作ノブによるこの板状体の周辺部への押圧により板状体が変位する。そして、板状体の変位によりこの板状体に固着された複数の歪み検出手段で出力が得られ、この出力により複数の楽音要素が制御される。ここで弾性を有する板状体は、その板状体の平面形状、断面形状あるいはその断面２次モーメントなどに応じて、押圧に対する変形の度合いや反発の仕方などの特性（以後、「振動特性」という。）により、例えば一箇所を押圧しただけでも、他の部分にも変位が生じる。すなわち、板状体は、押圧により該押圧部分以外の他の部分も変位するような弾性を有する。したがって、ある一つの楽音要素を制御するための一つの歪み検出手段の出力と、他の楽音要素を制御するための一つの歪み検出手段の出力とが、実質的に互いに干渉し合うようになる。したがって、斬新な態様の楽音発生を制御できる。
【０００７】
ところで、自然楽器においては、楽器の各部の構造や演奏操作（例えば擦弦楽器の弓速や弓圧、吹奏楽器の息圧やアンブシュアなど）の物理的な条件が複雑に相互依存して、実際に楽音が発生される。したがって、このような自然楽器の楽音を電子楽器でシミュレーションするには、一度に複数の楽音パラメータを制御する上で、各楽音パラメータを相互に干渉させることができることが有効であり、本発明の楽音制御装置は、歪み検出手段の出力を楽音パラメータに適宜反映させることにより自然楽器のシミュレーションにも適用できる。
【０００８】
請求項１の構成において、前記複数の歪み検出手段の少なくとも１つをピエゾ素子とするようにしてもよい。
【０００９】
このようにすると、請求項１の作用効果に加え、次のような作用効果が得られる。歪み検出手段として用いるピエゾ素子によれば、板状体の変位時に変位の時間微分（変位の変動量）を出力として得ることができる。例えば、板状体を押圧して板状体を変位させると、その変位開始から所定の位置で変位が止まるまでに、ピエゾ素子から所定の極性の信号が出力され、変位が止まると出力も止まる。その状態から押圧を無くすと、板状体の変位が戻り、そのときピエゾ素子から極性の異なる信号が出力される。したがって、このピエゾ素子の出力で楽音パラメータを制御すると、さらに斬新な態様の楽音を得ることができる。
【００１０】
また、請求項１の構成において、前記複数の歪み検出手段を、前記板状体の変位による異なる物理量を検出する複数種類のセンサとしてもよい。
【００１１】
このようにすると、請求項１と作用効果に加えて、例えば、板状体の変位量と変位の時間微分のように異なる物理量で楽音要素を制御するので、変化に富んだ斬新な態様の楽音が得られる。また、制御対象となる複数の楽音要素に対して、楽音要素の種類に適した物理量で制御することもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図５は本発明の実施形態の楽音制御装置を用いた電子楽器の概観平面図、図６は同電子楽器の要部ブロック図である。この電子楽器は、鍵盤１を備えるとともに楽音制御装置を構成する操作部２が配設されており、パネル面３の鍵盤１の横に形成された円形の透孔３１には、操作部２の操作ノブ２１が配置されている。また、パネル面３には音色選択スイッチなど各種のスイッチ群４が配設されている。
【００１３】
制御回路１０は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路で構成されており、鍵盤１による演奏、操作部２からの信号に応じて楽音の制御を行う。通常は、鍵盤１からの検出信号に応じたキーコード、キーオン／キーオフ、ベロシティ等の各種のデータを生成して音源２０に出力する。また、操作部２の操作時には、操作部２の出力信号に基づいて、効果回路３０にフィルタデータ出力し、効果回路３０のフィルタ特性を制御する。また、操作部２の出力信号に基づいて、ピッチを変調するピッチベンドデータ、音像定位を制御するパンニングデータ等を生成し、それぞれＭＩＤＩ規格のパラメータに変換して、それぞれのパラメータをそのパラメータの種類を示すデータとともに音源２０に出力する。なお、サウンドシステム（ＳＳ）４０は効果回路３０から出力される楽音信号に対してＤ／Ａ変換や増幅等を行ってスピーカーでステレオ発音する。
【００１４】
図１は実施形態の楽音制御装置の操作部２の一部断面正面図（図５のＡ−Ａ矢視図）、図２は操作部２の板状体２２の下面図である。電子楽器の内部にはフレーム５が固定されており、このフレーム５の操作部２の中央位置には、ボルト状の支持ロッド２３がフレーム５の裏側からのネジ止めによりパネル面３側に立設されている。支持ロッド２３は径の太い台座部２３ａと径の細い支持部２３ｂとを有している。そして、アルミニウムや鉄等の弾性を有する金属板でできた円盤状の板状体２２が、その中央の孔２２ａ（図２参照）に支持部２３ｂを貫通し、ナット２５でネジ止めすることにより、台座部２３ａ上に固定されている。すなわち、板状体２２は、中央を固定部である台座部２３ａに固着することで該板状体の中央の周囲が変位可能にされている。
【００１５】
操作ノブ２１はドーム型の形状であり、その内部中央に上部から下方に延びるボス部２１ａが形成されている。このボス部２１ａの中は中空にされるとともに、ボス部２１ａの下端側内部には、支持ロッド２３の支持部２３ｂと係合する保持部２１ｂが嵌合されて接着されている。
【００１６】
保持部２１ｂと支持部２３ｂの構造は図３のようになっている。図３（Ａ） は保持部２１ｂの断面図、図３（Ｂ） は保持部２１ｂの底面図、図３（Ｃ） は支持部２３ｂの先端部の側面図であり、保持部２１ｂは、略円筒状で、内面周囲に内側に突出する爪部２１ｂ−１が形成され、保持部２１ｂの側面にはその下端から爪部２１ｂ−１を越えて割溝２１ｂ−２が形成されている。一方、支持部２３ｂの先端は保持部２１ｂの内径より僅かに小さな半球状にされ、その下の外周には係合溝２３ｂ−１が形成されている。
【００１７】
以上の構成により、支持部２３ｂの先端に保持部２１ｂを圧入して、爪部２１ｂ−１を係合溝２３ｂ−１に係合させる。そして、操作ノブ２１のボス部２１ａを保持部２１ｂに嵌合して接着することにより、操作ノブ２１が支持ロッド２３に中央を支持された状態で保持される。なお、ボス部２１ａ内でも保持部２１ｂの割溝２１ｂ−２が開閉自在になるような構造にすれば、ボス部２１ａ内に保持部２１ｂを嵌合接着してから、この保持部２１ｂに支持部２３ｂを圧入するようにしてもよい。
【００１８】
また、図１に示したように、操作ノブ２１の下端周縁部は櫛歯状にされ、複数の突片２１ｃが等間隔に形成されている。そして、操作ノブ２１が支持ロッド２３に支持された状態でこの突片２１ｃの下端は板状体２２の外周と僅かに隙間を開けて対向するようになっている。板状体２２の下面には、周囲４カ所に歪み検出手段としての、歪みゲージ２６が固着されており、この歪みゲージ２６の出力は前記制御回路１０に入力される。
【００１９】
以上の構成により、操作ノブ２１は支持ロッド２３の支持部２３ｂ近傍を支点として外周側の任意の方向に揺動可能となっており、操作ノブ２１を揺動操作することにより、その揺動方向にある突片２１ｃが板状体２２の外周に当接し、さらに板状体２２に変位を与える。このとき、板状体２２には、突片２１ｃにより押圧されている部分だけではなく、前記のような板状体２２の振動特性により特にその近傍にも変位が生じる。これにより、各歪みゲージ２６は、その歪みゲージ２６が存在する部分の変位に応じた信号を出力する。そして、その出力信号に基づいて制御回路１０が以下の後述各実施例のように各種の楽音要素を制御する。
【００２０】
ここで、操作ノブ２１の突辺２１ｃは櫛歯状に配置されているので、操作ノブ２１を首振り操作させると、順次隣り合う突辺２１ｃが順次板状体２２の周囲に当接していき、操作ノブ２１を首振り操作して近づけていく方向の歪みゲージ２６に対して段階的に変位が増加し、離れていく方向の歪みゲージ２６に対しては段階的に変位が減少するようになる。これにより、段階的な制御を行うことができる。なお、操作ノブ２１の突辺２１ｃの下端と板状体２２との間には僅かな隙間が設けられているが、これは操作ノブ２１の操作開始時の節度感（手に当たる感触）を得るためであり、この隙間はなくてもよい。
【００２１】
図４は操作ノブの支持構造の他の例を示す図である。図４では支持構造部分だけを図示しているが、その他の部分は図１と同じである。また、図４において図１と同じ要素には同符号を、対応する要素には図１の符号にダッシュを付した符号を付記してある。操作ノブ２１′のボス部２１ａ′の中は中空にされるとともに、ボス部２１ａ′の下端側内部には保持部２１ｂ′がネジ構造により螺合されている。保持部２１ｂ′には内面をテーパ面とされた嵌合孔２１ｂ−１′が形成されており、この嵌合孔２１ｂ−１′には下バネ２４ａを介して固定軸２６が貫通され、この固定軸２６の下端は前記同様な支持ロッドの支持部２３ｂ′の上部に螺合されている。また、固定軸２６の頭部２６ａとボス部２１ａ′の内天井部との間には上バネ２４ｂが配設されている。
【００２２】
固定軸２６は前記フレーム５と固定関係にあり、操作ノブ２１′は、下バネ２４ａの弾性力により固定軸２６に対して下方に付勢されるとともに、上バネ２４ｂの弾性力により固定軸２６に対して上方に付勢される。そして、この下バネ２４ａの付勢力と上バネ２４ｂの付勢力および操作ノブ２１′の自重の釣り合いにより、操作ノブ２１′と支持部２３ｂ′との間に隙間（２ｍｍ程度）が形成されている。なお、この状態で、操作ノブ２１′の周縁の突辺（図示は省略するが、前記櫛歯状に配置された突辺２１ｃに同じ）の下端と板状体２２との間には僅かな隙間が設けられている。
【００２３】
以上の構成により、操作ノブ２１′は保持部２１ｂ′の嵌合孔２１ｂ′１の下端と固定軸２６との接触部を支点として外周側の任意の方向に揺動可能となっており、前記同様に板状体２２に変位を与えることができる。また、操作ノブ２１′は、上バネ２４ｂの付勢力に抗して下方に押し下げることができ、これにより、操作ノブ２１′の周縁の突辺により、板状体２２の外周部を全周にわたって押圧することができ、複数の歪みゲージ２６（図１，図２参照）にほぼ同じくらい変位を与えることができる。また、なお、操作ノブ２１′から手を放せば、操作ノブ２１′は下バネ２４ａの付勢力により図４の状態に戻る。
【００２４】
次に、楽音制御の各実施例について説明する。
（第１実施例）
第１実施例は、４つの歪みゲージ２６を全てピエゾ素子で構成した例であり、各歪みゲージ２６は、板状体２２の変位時の変位の時間微分（変位の変動量）に対応する信号を出力する。そして、制御回路１０では、この歪みゲージ２６から出力される信号のエンベロープを検出し、そのエンベロープに応じて次のように楽音要素を制御する。なお、以下の説明で４つの歪みゲージ２６を区別するときには図２に示したようにそれぞれ「Ａ」〜「Ｄ」として区別する。そして、４つの歪みゲージ「Ａ」〜「Ｄ」から出力される出力信号のそれぞれに対応して第１〜第４の４種類の制御を行う。
【００２５】
第１の制御では、効果回路３０のフィルタ特性を制御する。この効果回路３０のフィルタとは、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ等のいずれのフィルタでもよく、そのカットオフ周波数を制御する。例えば、この第１制御に対応する歪みゲージが押圧された場合に相当する信号により、カットオフ周波数を基準値から上げるように制御する。これにより、操作ノブ２１を、特にこの第１の制御に対応して予め決められた方向に押圧すると、カットオフ周波数が上がって、明るい音となるように制御される。
【００２６】
第２の制御では、ピッチベンドデータを生成し、この第２の制御に対応する歪みゲージの位置が押圧された場合に場合に相当する信号により、鍵盤で指定されたキーコードのピッチよりも数セント〜半音程度の範囲でピッチを上げるように制御する。これにより、操作ノブ２１を、特にこの第２の制御に対応して予め決められた方向に押圧すると、ピッチが上がって、例えばギターのチョーキング奏法のような効果を得ることができる。なお、最大１オクターブ上げるように制御するようにしてもよく、ポルタメントの効果が得られる。
【００２７】
第３の制御では、効果回路３０のフィルタのＱ値（ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）を制御する。第３の制御に対応する歪みゲージの位置が押圧された場合に相当する信号により、フィルタのＱ値を上げるように制御する。これにより、操作ノブ２１を、特にこの第３の制御に対応して予め決められた方向に押圧すると、特定周波数や特定周波数帯域（バンドパスフィルタ）での共振特性（レゾナンス）が上がって高音色に変化を与えることができる。
【００２８】
第４の制御では、パンニングを制御する。第４の制御に対応する歪みゲージの位置が押圧された場合に相当する信号により、音像定位を左右どちらかに移動するようにパンニングデータを制御する。これにより、操作ノブ２１を、特にこの第４の制御に対応して予め決められた方向に押圧すると、音像定位が移動して、音場が移動するような効果を得ることができる。
【００２９】
以上の、第１〜第４の制御による各楽音要素の変化は、操作ノブ２１を各制御に対応する位置に押圧したときにそれに対応する楽音要素が特に変化するが、板状体２２の前記振動特性により、操作ノブ２１の押圧方向に応じて複数の楽音要素の変化が混合して現れる。これにより、斬新な態様の楽音が発生する。
【００３０】
以上の第１実施例では、４つの歪みゲージ２６を全てピエゾ素子で構成した例であるが、歪みゲージ２６として、板状体２２の変位に対応する信号を出力するような素子と、ピエゾ素子とを混在して用いるようにすると、さらに斬新な態様の楽音を発生することができる。なお、板状体２２の変位に対応する信号を出力するような素子としては次のようなものがある。
【００３１】
例えば、人の身振りに応じて楽音を制御するために、指の関節や肘の関節にリボン状の感圧抵抗を配置し、関節の曲がり度合い（変位）を感圧抵抗の抵抗値の変化から検出するような感圧抵抗素子が広く用いられている。そこで、このような感圧抵抗素子を歪みゲージ２６に用いることができる。例えば、２つの歪みゲージ２６，２６がピエゾ素子、残り２つの歪みゲージ２６，２６が感圧抵抗素子であってもよいし、一つの歪みゲージ２６のみがピエゾ素子で、その他が感圧抵抗素子であってもよい。
【００３２】
（第２実施例）
第２実施例は、４つの歪みゲージ「Ａ」〜「Ｄ」の出力信号をパンニングの制御に用いる。なお、パンニングによる音像定位の方向は、演奏者側からみて前後左右とする。そして、Ａ−Ａ矢視図の背面図である図２において、歪みゲージ「Ａ」の出力で音像定位を後ろに移動し、歪みゲージ「Ｂ」の出力で音像定位を前に移動し、歪みゲージ「Ｃ」の出力で音像定位を左に移動し、歪みゲージ「Ｄ」の出力で音像定位を右に移動する。
【００３３】
ここで、各歪みゲージ２６としてピエゾ素子を用いると、板状体２２の変位の時間微分（変位の変動量）に対応する信号で制御するので、操作ノブ２１を操作した時に音像が一旦移動してすぐに元に戻り、操作ノブ２１の操作をやめると今度は逆方向に音像が移動してすぐに元に戻るような制御ができる。これに対し、前述のような感圧抵抗素子を歪みゲージ２６として用い、板状体２２の変位に相当する信号をこの感圧抵抗素子で検出し、この変位に対応する出力でパンニングを制御すると、操作ノブ２１の操作に対応する任意の位置に音像を移動した状態を保つこともできる。
【００３４】
（第３実施例）
第３実施例は、歪みゲージ２６の内の２つの歪みゲージ２６，２６の出力により、物理モデル音源を制御する例である。この例では、音源２０は、例えば擦弦楽器あるいは吹奏楽器をシミュレートする物理モデル音源であり、ＭＩＤＩ規格のパラメータにより楽音を制御して発音する。例えば、擦弦楽器の物理モデル音源であれば、制御回路１０から出力される速度情報のパラメータを弓速のパラメータとし、力情報のパラメータを弓圧のパラメータとして処理する。また、吹奏楽器の物理モデル音源であれば、制御回路１０から出力される速度情報のパラメータを息圧のパラメータとし、力情報のパラメータをアンブシュアのパラメータとして処理する。これらの各パラメータの制御により、楽音の立ち上がり時のピッチすなわちアタックピッチの制御もできる。このようなアタックピッチの制御により、自然楽器の特に強発音時の高音側へのピッチの変調などをシミュレートすることができる。
【００３５】
また、制御回路１０は、一つの歪みゲージ２６の出力を速度情報のパラメータに変換して音源２０に出力し、他の一つの歪みゲージ２６の出力を力情報のパラメータに変換して音源２０に出力する。ただし、音源２０に出力するパラメータとして発音中にある程度の値を保持する必要があるパラメータに対しては、対応する歪みゲージ２６に前記のように板状体２２の変位に対応する信号を出力するような素子（例えば前記感圧抵抗素子）を用いるようにする。すなわち、制御対象となる複数の楽音要素に対して、楽音要素の種類に適した物理量で制御することができる。
【００３６】
なお、このように物理モデル音源を制御するには、発音すべき楽音の特性、板状体２２の振動特性および歪みゲージ２６の特性を考慮して、歪みゲージ２６の出力をどのようなパラメータ値に変換するかを予め設定しておく必要がある。しかし、板状体２２の振動特性により一つの操作ノブ２１の一度の操作で複数のパラメータを制御することができるので、実施形態の操作部２の構成は、物理モデル音源の制御に適したものであるといえる。
【００３７】
本発明は以上の実施形態および各実施例に限定されるものではなく、歪みゲージの個数は４個に限らず複数あればよい。また、歪みゲージとして用いるピエゾ素子と感圧素子の個数は任意であってよい。
【００３８】
実施例では、音色（フィルタのカットオフ周波数、Ｑ値）の制御、ピッチの制御、音像定位の制御等について説明したが、その他の楽音要素を制御するようにしてもよい。
【００３９】
また、実施形態では、板状体２２は円盤状であるが、正多角形あるいはそれに近い多角形であってもよい。
【００４０】
また、実施形態では、操作ノブ２１がドーム型をしているが、この操作ノブは他の形状でもよい。
【００４１】
また、実施形態では電子楽器を例に説明したが、操作部が別体の装置として構成され、この操作部を他の電子楽器あるいはパーソナルコンピュータ等に接続し、この操作部の出力に基づいて他の電子楽器やパーソナルコンピュータ等により楽音を制御するようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１の楽音制御装置によれば、押圧により該押圧部分以外の他の部分も変位するような弾性を有する放射状の板状体を用い、この一つの板状体に固着した複数の歪み検出手段により、ある一つの楽音要素を制御するための一つの歪み検出手段の出力と、他の楽音要素を制御するための一つの歪み検出手段の出力とが、実質的に互いに干渉し合うようになり、斬新な態様の楽音発生を制御することができる。また、歪み検出手段の出力を楽音パラメータに適宜反映させることにより自然楽器のシミュレーションにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の楽音制御装置の操作部の一部断面正面図である。
【図２】本発明の実施形態における操作部の板状体の下面図である。
【図３】本発明の実施形態における操作部の操作ノブの支持機構を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態における操作部の操作ノブの支持機構の他の例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の楽音制御装置を用いた電子楽器の概観平面図である。
【図６】同電子楽器の要部ブロック図である。
【符号の説明】
２…操作部、２１，２１′…操作ノブ、２２…板状体、２３…支持ロッド（固定部）、２６…歪みゲージ（歪み検出手段）、１０…制御回路、２０…音源、３０…効果回路

Claims (1)

1. 押圧により該押圧部分以外の他の部分も変位するような弾性を有する放射状の板状体と、該板状体に対向して配置された操作ノブとを備え、
   前記板状体の中央を固定部に固着することで該板状体の中央より外周側が変位可能にされ、
   前記操作ノブの中央を支持することで該操作ノブを前記固定部に対して揺動可能にされるとともに、該操作ノブの揺動により前記板状体の一部を押圧可能とされ、
   前記板状体の前記変位可能な部分に複数の歪み検出手段が固着され、
   前記操作ノブの揺動による前記板状体の周辺部への押圧にて得られる前記複数の歪み検出手段の出力に基づいて複数の楽音要素を制御するようにしたことを特徴とする楽音制御装置。

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