JP3757626B2

JP3757626B2 - 楽音制御用打撃操作検出装置および楽音制御信号出力装置

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Publication number: JP3757626B2
Application number: JP18443298A
Authority: JP
Inventors: 直太片田; 靖宏日名子; 徹夫岡本; 修久伊藤
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP2000020064A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、楽音制御信号出力装置、および、この楽音制御信号出力装置に用いて好適な楽音制御用打撃操作検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、スティックに加速度センサや振動センサを取り付けて楽音の発生や楽音特性の制御をするスティック型の楽音制御信号出力装置が知られている。
このようなスティック型の楽音制御信号出力装置においては、操作性のよいものがなかった。例えば、スティックの１度の振りにより発生する正負の加速度により出力が２回発生するものや、スティックを空中で振ったときにセンサ出力の発生タイミングが手で感じ取れないといったものがある。
また、打撃をセンサで検出し、この出力が閾値を超えたときに発音させる場合、この閾値の設定が非常に難しく、低く設定すれば誤発音しやすく、高く設定されれば発音されにくくなるという問題があった。
【０００３】
また、このようなスティック型演奏操作子において、スティックに感度や周波数特性の異なる振動センサを設けて、スティックの異なる操作によって異なる楽音制御を行なうものが、例えば、実公昭５９−５９１２号公報等で知られている。しかし、どのような操作をすれば所望の楽音制御がなされるのかが明確でない。スティックにＸ方向，Ｙ方向，Ｚ方向別の加速度センサを取付け、スティックを振る方向によって異なる楽音制御を行なうものが、例えば、特公平７−８２３２３号公報等で知られている。しかし、振る方向を制御することがむずかしい。したがって、思い通りの演奏制御をすることがむずかしく、演奏性が悪いという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、誤動作しにくい楽音制御用打撃操作検出装置、演奏性のよい楽音制御信号出力装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１に記載の発明においては、楽音制御用打撃操作検出装置において、打撃を受ける本体部に取り付けられる振動センサ、前記振動センサの出力の包絡線出力を生成する包絡線を抽出する包絡線抽出部、抽出された包絡線出力に基づいて前記打撃を検出する打撃検出部、および、打撃が検出されたのに応じて、前記包絡線出力の最大値の検出が開始され、所定の検出期間の間に前記最大値が更新されるごとに前記検出期間を更新し、前記検出期間の終了により、前記打撃を受ける動作に応じた第１の楽音制御信号を出力する制御部を有するものである。
したがって、打撃の大きさが最大値になった時点を認識した上で打撃を受ける動作に応じた楽音制御信号を出力することができる。
請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の楽音制御用打撃操作検出装置において、前記検出期間の終了時における前記最大値に基づいて,前記打撃の大きさに応じた強度データを出力するものである。
したがって、打撃の大きさに応じた楽音制御を行なうことができる。
請求項３に記載の発明においては、請求項１に記載の楽音制御用打撃操作検出装置において、前記打撃検出部は、さらに、前記包絡線出力の差分値を算出する差分算出部を含み、前記打撃検出部は、前記振動センサの出力の包絡線出力の値および該包絡線出力の差分値の大きさに基づいて前記打撃を検出するものである。
したがって、単に前記振動センサの出力の包絡線出力の値の大きさを検出するのに比べ、振動センサの出力の包絡線出力から打撃をより正確に検出することができるようになり、誤出力や無出力が少なくなる。
【０００８】
請求項４に記載の発明においては、楽音制御信号出力装置において、請求項１に記載の楽音制御用打撃操作検出装置に、さらに、前記本体部の振り操作を振動として検出する振り操作検出センサを有し、前記制御部は、さらに、前記振動センサにより打撃が検出されないときの前記振り操作検出センサによる振り操作の検出に応じて第２の楽音制御信号を出力するものである。
したがって、打撃および振り操作という明確に区別される操作のそれそれに応じた楽音制御を行うことができ、演奏性がよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の楽音制御信号出力装置の第１の実施の形態の全体構成の説明図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は平面図である。図中、１はスティック、２は第１の取付部、３は第１の振動センサ、４は取り付けねじ、５はリード線、６は第２の取付部、７は制御部、８は振り操作検出器、９は第１の振動センサ、１０は第３の取付部、１０ａは係合突起部、１１はスイッチ、１２は出力線、１３は第４の取付部である。
【００１０】
スティック１には、ドラムを叩くのに通常使用される略丸棒状のスティックそのものを使用する。第１の取付部２により第１の振動センサ３が、第２の取付部６により制御部７および振り操作検出器８が、第３の取付部１０により複数のスイッチ１１が、第４の取付部１３により出力線１２が取り付けられる。なお、リード線５は第１の振動センサ３のリード線である。第１の振動センサは、図示の第１の振動センサ３のようにスティック１の先端部寄りに取り付けられても、あるいは、第１の振動センサ９として図示したように、第２の取付部６によって振り操作検出器８とともに取り付けられてもよい。
【００１１】
第１の取付部２は、リング状であり内側に第１の振動センサ３が設けられ、切り欠き部からスティック１にはめ込まれ、結合部が取り付けねじ４で締結される。第２の取付部は、スティック１を囲む上下２個の部材からなり、上の部材の内側に制御部７が設けられ、下の部材の内側に振り操作検出器８が設けられ、上下の部材の結合部同士が取り付けねじ４で締結される。第３の取付部１０は、係合突起部１０ａを有し、第２の取付部６の上側部材の溝に係合するように取り付けられ、上部に３個のスイッチ１１、下部に１個のスイッチ１１が固定されている。スイッチ１１は、押す組み合わせによって音色等の選択を行うものである。出力線１２は、図示しない外部機器から電源供給を受けるとともに、楽音制御信号としてＭＩＤＩ（Musical Instrument digital Interface）データを出力する。
【００１２】
上述したように、この実施の形態の楽音制御信号出力装置は、スティック１に取り外し自在に取り付けるものであるため、取り付けおよび取り外しが容易である。したがって、操作者は、自分の好みのスティック１に、この装置を取り付けて演奏操作子とすることができる。なお、図示の例では、制御部７やスイッチ１１もスティック１に取り付けるようにしたが、第１の振動センサ３および振り操作検出器８のみをスティック１に取り付け、制御部７やスイッチ１１は、スティック１に取り付けない状態で使用するような構造としてもよい。
【００１３】
図２は、本発明の楽音制御信号出力装置の第２の実施の形態の全体構成の説明図である。図中、図１と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。２１はスティック、２２は取付カバーである。この実施の形態は、専用のスティック２１に各部材を接着その他の方法により固定的に取り付け、楽音制御用演奏操作子としたものである。制御部７は取付カバーに覆われて取り付けねじ４で取り付けられる。この例においても、制御部７やスイッチ１１は、スティック１に取り付けられない状態で使用するような構造としてもよい。
【００１４】
図３は、図１，図２に示した第１の振動センサの一例の説明図である。第１の振動センサ３は、振動伝達ゴム３１を介してスティック１，２１に接着その他の方法により取り付けられている。振動伝達ゴム３１は、スティック１に加えられた打撃により発生する振動を振動センサ３に伝えやすくするもので、一具体例として、振動をよく伝えかつ変形可能なゲル状のゴムを用いている。第１の振動センサ３は、スティック１に衝撃を与える打撃操作に応じた楽音制御信号を生成するための信号を出力する。
【００１５】
第１の振動センサ３の一具体例としては、小型マイク、テープレコーダ内蔵マイクとして、通常使用されているコンデンサマイクを使用する。空気振動を振動板に受け入れるマイク開口部を接着剤で塞いで空気振動の検出を遮断し、マイク本体に伝わる振動だけを検出するようにしている。このコンデンサマイクは、振動を検知する際の応答が後述する第２の振動センサの一具体例であるピエゾ（圧電）センサよりも速いという特徴がある。
第１の振動センサとしては、ダイナミック型（動電型）マイク、マグネチックマイク等の電気音響変換器を、上述したコンデンサマイクと同様な方法で用いることができる。また、ピエゾ（圧電）型センサを用いることもできる。
【００１６】
図４は、図１，図２に示した振り操作検出器の実施の一形態の説明図である。図４（ａ）は正面から見た説明用の断面図、図４（ｂ）は側面から見た説明用の断面図、図４（ｃ）は裏面の説明図、図４（ｄ）は振り操作状態の説明図である。図中、４１は重り、４２はクッション材、４３は板バネ、４４は第２の振動センサ、４５は支持体、４６はクッション材である。
支持体４５は箱状であり、支持体４５の箱内部の壁面に弾性を有する板バネ４３が片持ち梁の形態で取り付けられている。板バネ４３の自由端には重り４１が設けられている。支持体４５の箱内部の上部壁面にはクッション材４２が振動吸収部材として取り付けられ、上部壁面に相対向する下部壁面は衝突部となっている。支持体４５は、クッション材４６を介してスティック１，２１に取り付けられている。
【００１７】
重り４１は、支持体４５が振られる動作に応じて、上方に変位して振動吸収用のクッション部材４２を押圧するとともに、下方に変位して支持体４５の衝突部に衝突する。第２の振動センサ４４は、重り４１の衝突時の振動を検出することにより、スティック１に取り付けられた支持体４５が振られる動作に応じた楽音制御信号を生成するための信号を出力する。
重り４１はほぼ砲弾型をしており、下方向に丸み帯びた突起形状として衝撃を強くするとともに、上面は平面状としてクッション材４２への押圧力を分散させている。
【００１８】
なお、第２の振動センサ４４の取付位置は、衝突時の振動を検出できる位置であればよく、衝突部の位置でもよい。板バネ４３の一具体例として、ニクロム合金製で弾性力の弱い弾性体を使用しているが、重り４１を変位自在に支持体４５に取り付けることができれば、材質は特に限定されない。両端支持の板バネで重り４１を上下に変位させてもよく、また、弾性体の形状も特に限定されない。２本のコイルバネを用いて重り４１を上下から支持して変位させてもよい。クッション材４の一具体例としてはスポンジを用いている。重り４１を弾性体と同一材料で一体に形成してしてもよい。第２の振動検出センサ４４の一具体例として、、ピエゾ（圧電）型センサを用いることができる。
【００１９】
次に、この振り操作検出器８の動作を説明する。図４（ａ），図４（ｂ）に示すように、重り４１は、静止状態においてその上面がクッション材４２に接触している。スティック１を振り下げる動作時に、重り４１は慣性により、クッション材４２に押し付けられる。図４（ｄ）に示すように、振り下げ終了時に、重り４１はクッション材４２を離れて、下方向に変位して支持体４５の下の衝突部に衝突する。この衝突による振動を第２の振動センサ４４が検出する。振動の大きさは振り下げ時の加速度に応じた大きさとなる。同時に、この振動は、スティック１を伝わり、振り下げ操作により、振り操作検出器８から出力が発生するタイミングを直接に手で操作者に感じ取らせることができるために操作性がよい。
その後、板バネ４３の作用により、重り４１は図４（ａ），図４（ｂ）に示す静止位置に復帰する。その際の衝撃はクッション材４２により吸収されるため、第２の振動センサ４４は僅かな振動しか検出しない。
【００２０】
振り下げ終了後、スティック１を振り下げ動作の開始位置に戻すときには、戻し始めに重り４１に下向きの力が加わる。これは振り下げ動作に比較すると弱い力であり、かつ、板バネ４３の付勢する方向とは逆方向の力である。したがって、この力によって重り４１がクッション材４２から離れたとしても、支持体４５の衝突部には衝突しないか、あるいは、衝突したとしても小さな振動しか発生しない。後述する閾値ＡＤ_thの働きにより、この小さな振動に応じた発音は行なわれない。
上述した振り操作検出器８は、振り操作時の一種の加速度を検出するものであり、振り操作検出器としては、ピエゾ（圧電）素子に重りを付けた圧電型加速度センサ、半導体式加速度センサなど、一般的な加速度センサでもよい。ただし、振動を検知する際の応答は、第１の振動センサ３よりも遅いほうがよい。また、重りが支持体に衝突しなものでは、振られたときの出力発生タイミングを操作者に感じ取らせるものとはならない。
【００２１】
振り操作検出器８の長さは約２ｃｍとしたが、１ｃｍ〜１０ｃｍの範囲が好適である。重り４１の質量は１ｇとしたが、数１００ｍｇ〜数ｇの範囲が好適である。板バネ４３の弾性係数は、重り４１の質量および板バネ４３の長さに応じて決められるものであり、重り４１が上述したような所期の動作を行うような値に設定される。
【００２２】
図５は、本発明の楽音制御信号出力装置の実施の一形態のブロック構成図である。図中、図１と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。５１，５３はセンサアンプ、５２，５４はエンベロープ抽出部、５５は１チップマイコンＬＳＩ、５６は音源および電源部であり、図１の出力線１２によって接続される外部機器に対応する。また、５７はサウンドシステムである。
第１の振動センサ３、第２の振動センサ４４は、それぞれ、センサアンプ５１，５３により増幅され、エンベロープ抽出部５２，５４に入力される。エンベロープ抽出部５２，５４は、振動波形の包絡線検出器であり、例えば、ダイオードとコンデンサ、抵抗器を用いた半波整流回路で実現される。各エンベロープ抽出器５２，５４の出力は、１チップマイコンＬＳＩ５５に入力され、内部で所定のサンプルクロック周期でＡ／Ｄ変換されディジタル信号処理される。
【００２３】
制御部７内のワンチップマイコン５５は、第１の振動センサ３のエンベロープ抽出出力により、演奏者がスティック１で何かを打撃する動作を検出して第１の楽音制御信号を出力するとともに、第１の振動センサ３により打撃が検出されないときの、スティック１を空中で振る動作を検出する振り操作検出器８の第２の振動センサ４４のエンベロープ抽出出力により、第２の楽音制御信号を出力する。
【００２４】
第２の振動センサ４４は、重り４１の衝突による振動を検出するだけでなく、演奏者がスティック１で何かを打撃したときにも、スティック１を伝わる振動を検出してしまう。そのため、上述したように、第１の振動センサ３により打撃が検出されないことを条件として、第２の楽音制御信号を出力するようにしている。第１の振動センサ３は、第２の振動センサ４４よりも応答が速いものを用いているので、第２の振動センサ４４がスティック１を伝わる振動を検出する前に、第１の振動検出センサ３がこの振動を検出する。
逆に、重り４１の打撃による振動はさほど強くなく、また、この振動はクッション材４６が介在することもあって、第１の振動センサ３に伝わる振動が小さく、かつ、図９を参照して後述するように、第１の振動検出センサ３による打撃検出には、ＶＤ_TH，ＶＳ_THという閾値が設定されている。したがって、重り４１の衝突による振動を第２の振動センサ４４が検出したときに、第１の振動センサ３の出力によって、第２の態様の楽音発生を指示する楽音制御信号の出力が阻止されることはない。
【００２５】
このようにして、ワンチップマイコン５５は、スティック１で何かを打撃する動作とスティック１を空中で振る動作とを明確に区別して、それぞれに応じた楽音制御信号を出力している。複数のスイッチ１１のオンオフ状態はパラレルポートを経て１チップマイコン５５に入力される。上述した２つの動作のそれぞれに指定される制御対象、例えば、音色は、複数のスイッチ１１を押す組み合わせによって設定される。楽音を制御する信号として、例えば、ＭＩＤＩデータを用い、これを音源および電源部５６に出力する。
【００２６】
楽音制御信号出力装置自体に電池等を内蔵させてもよいが、図示の例では、音源および電源部５６から電源の供給を受ける。音源および電源部５６は、入力されたＭＩＤＩデータにより制御されて楽音を生成してサウンドシステム５７に出力し、サウンドシステム５７はスピーカから楽音を発生する。音源および電源部５６、サウンドシステム５７は、演奏者が身につけてもよい。また、電池を内蔵させた場合には、ＭＩＤＩデータを無線電波あるいは赤外線で音源および電源部５６に送信するようにしてもよい。あるいは、音源と電池を内蔵させて、この音源で生成された楽音を無線電波でラジオ受信機等に送信するようにしてもよい。
【００２７】
図６ないし図１０は、本発明の楽音制御信号出力装置の動作を説明するためのフローチャートである。図５に示した１チップマイコンＬＳＩ５５によって実行される。図６は、メインのフローチャートである。図７は、スイッチのオンイベントのフローチャートである。図８は、タイマ割込イベント処理のフローチャートである。図９は、図８における第１の振動センサのエンベロープ抽出出力の処理ステップのフローチャートである。図１０は、図８における第２の振動センサのエンベロープ抽出出力の処理ステップのフローチャートである。
【００２８】
図１１は、第１の振動センサのエンベロープ抽出出力の処理を説明するための波形図である。説明用の波形図であって、実際の振動検出波形を示したものではない。図中、横軸は時間、縦軸は振幅である。１２１は第１の振動センサの出力であり、１２２はそのエンベロープ抽出出力である。１２３は、エンベロープ抽出出力の微分値である。
【００２９】
図６に示すメインのフローチャートにおいて、Ｓ６１においては初期設定を行い、Ｓ６２に処理を進める。Ｓ６２においてはイベントの検出を行いＳ６３に処理を進める。Ｓ６３においては、イベントがあるか否かを判定し、イベントがあるときにはＳ６４に処理を進め、ないときにはＳ６２に処理を戻す。Ｓ６４においては各イベントに応じた処理ルーチンを実行してＳ６２に処理を戻す。各イベントに応じた具体的な処理ルーチンとして、スイッチのオンイベントを図７に、タイマ割込イベントの処理を図８に示す。
【００３０】
図７のＳ７１においては、同時にオンされている、図５にＳＷ１〜ＳＷ４として示したスイッチ１１のオン状態の組み合わせに応じて音色グループナンバＴＧＮの値を設定する。音色グループナンバＴＧＮの値により、スティック１で何かを打撃する動作とスティック１を空中で振る動作とのそれぞれに、同じか、または、異なる音色ＴＣ（ＴＧＮ，１）と音色ＴＣ（ＴＧＮ，２）を与える。なお、音色グループナンバＴＧＮを与える代わりに、スティック１で何かを打撃する動作とスティック１を空中で振る動作のそれぞれに、個別に音色ＴＣを指定するようにしてもよい。
【００３１】
図８のタイマ割込イベント処理は、所定時間間隔で行われる。Ｓ８１においてはＴ０＝０であるか否かを判定し、０であればＳ８２に処理を進め、０でなければＳ８３に処理を進める。Ｓ８３においては、Ｔ０の値をデクリメントしてＳ８２に処理を進める。ここで、Ｔ０とは、図６のＳ６１の初期設定時に０にセットされ、後述する図９のＳ１０２において初期値ＷＴ０がセットされる時間変数である。その意味するところは、先に第１の振動センサ３の出力によってスティック１で打撃する動作に対応した発音指示がなされた後に、所定時間ＷＴ０を経過するまで、後述するＳ８７の第２の振動センサ４４のエンベロープ抽出出力の処理ステップをスキップさせるものである。
【００３２】
Ｓ８２においては、Ａ／Ｄ入力の取り込みを行い、Ｓ８４に処理を進める。図５のＡ／Ｄ入力１の端子に入力された第１の振動センサ３のエンベロープ抽出出力を取り込み、サンプリングしてディジタル化する。この値を、以後ＶＤ（バイブレーションデータ）とする。
図１１に示した波形において、エンベロープ抽出出力１２２を所定の割込周期でサンプリングされた値が、このＶＤに相当する。
一方、図５のＡ／Ｄ入力２の端子に入力された第２の振動センサ４４のエンベロープ抽出出力も取り込み、サンプリングしてディジタル化する。この値を、以後ＡＤ（アクセラレーションデータ）とする。第２の振動センサ４４のエンベロープ抽出出力については図示を省略している。
【００３３】
Ｓ８４においては、第１の振動センサ３のエンベロープ抽出出力に関して、差分を取り、以後この値をＶＳ（バイブレーションスピード）とする。ここで、ＶＤ０は前回割り込み時のＶＤの値である。
図１１に示した波形において、エンベロープ抽出出力の微分値１２３を所定の割込周期でサンプリングされた値が、この差分値ＶＳにほぼ対応するものとなる。ただし、ＶＳは、サンプル出力であるＶＤの差分で行っており、図示のようなエンベロープ抽出出力の微分値１２３を直接にサンプリングしているのではない。
【００３４】
図８に再び戻り、Ｓ８５においては第１の振動センサ３のエンベロープ抽出出力の処理が行われる。Ｓ８６においてはＴ０＝０、かつ、Ｔ１＝０であるか否かが判定され、この条件を満足するときにはＳ８７の第２の振動センサ４４のエンベロープ抽出出力の処理に進み、満足しないときにはタイマ割込イベント処理を終了する。
【００３５】
ここで、Ｔ０については、先にＳ８１において説明した時間変数である。Ｔ１は、図６のＳ６１の初期設定時に０にセットされ、後述する図９のＳ９４およびＳ９８においてＷＴ１にセットされる時間変数である。その意味するところは、第１の振動センサ３のエンベロープ抽出出力のピーク値を検出する動作を行う残り時間を示す変数である。したがって、Ｓ８６のステップによって、Ｓ８７に処理を進めるのは、スティック１で打撃する動作に対応した発音指示がなされた後所定時間ＷＴ０を経過した後であって、かつ、第１の振動検出センサ３のエンベロープ抽出出力のピーク値検出期間が終了しているときである。
【００３６】
図９に示す第１の振動センサ３のエンベロープ抽出出力の処理においては、Ｓ９１においてＴ１＝０であるか否かが判定され、０であるときにはＳ９２に処理を進め、０でないときにはＳ９５に処理を進める。最初はピーク値を検出するための検出時間が与えられていないのでＳ９２に処理が進む。Ｓ９２においては、ＶＤ＞ＶＤ_thか否かを判定し、この条件を満足するときにはＳ９３に処理を進め、満足しないときには図８のＳ８６に処理を戻す。ここで、ＶＤ_thは、ＶＤの閾値を意味し、図１１に示したアナログ波形を用いた説明図では、（ＶＤ_th）と示したレベルに対応する。すなわち、この条件は、第１の振動センサ３のエンベロープ抽出出力１２２が所定の閾値を超えたか否かを判定する条件である。
【００３７】
Ｓ９３においては、ＶＳ＞ＶＳ_thか否かを判定し、この条件を満足するときにはＳ９４に処理を進め、満足しないときには図８のＳ８６に処理を戻す。ここで、ＶＳ_thはＶＳの閾値を意味し、図１１に示したアナログ波形を用いた説明図に（ＶＳ_th）として示したレベルに対応する。この判定条件は、第１の振動センサ３のエンベロープ抽出出力の微分値１２３（差分値）が所定の閾値を超えたか否かを判定する条件である。ステップＳ９２，Ｓ９３の両条件を満足したときに初めてＳ９４に処理を進め、ピーク検出動作を開始させ、図８のＳ８６に処理を戻す。検出時間ＷＴ１をピーク値を検出する動作を行う残り時間Ｔ１にセットし、ピーク値の初期設定として、ＶＤをＶＤＰ（ＶＤのピーク値）にセットし、ＶＳをＶＳＰ（ＶＳのピーク値）にセットする。
【００３８】
第１の振動センサ３は、コンデンサマイクなど具体例によっては、振動といえない揺らぎなどにより閾値を超える出力を発生する。そのため、単に第１の振動センサ３のエンベロープ抽出出力値のレベルが閾値を超えているかの判定だけでは、この揺らぎ等も検出してしまう。そのため、上述したように、このエンベロープ抽出出力値の微分値（差分値）が閾値を超えていることも判定条件に加えている。その結果、第１の振動センサ３の出力の包絡線出力から打撃の有無をより正確に検出することができるようになる。
【００３９】
Ｓ９１においてＴ１＝０でないとして、Ｓ９５に処理が進むのは、ピーク検出動作を開始し、まだ検出時間ＷＴ１が経過していないときである。Ｓ９５においてはＴ１の値をデクリメントし、Ｓ９６に処理を進める。Ｓ９６においては、ＶＤＰ≧ＶＤであるか否かを判定し、この条件を満足するときにはＳ９７に処理を進め、満足しないときにはＳ９８に処理を進めた後にＳ９７に処理を進める。ＶＤＰは前回のタイマ割込イベントまでにおけるＶＤのピーク値であるから、今回のＶＤがＶＤＰを上回るときには、ピーク値を更新するためにＳ９８の処理を行う。Ｓ９８においては、今回のＶＤの値をＶＤＰにセットするとともに、Ｔ１に再びＷＴ１をセットする。
【００４０】
Ｓ９４におけるＴ１へのＷＴ１のセット時点は、図１１の▲１▼に示す時点である。Ｓ９８においてＴ１へのＷＴ１の再セットが行われる処理は、タイマ割込イベントごとに繰り返し行われ、次にＳ９６からＳ９７に処理が進むときが図１１の▲２▼に示す時点である。その後、ＶＤの値がＶＤＰより小さくなった後、図１１の▲３▼の時点以後、再びＶＤの値がＶＤＰより大きくなって、タイマ割込イベントごとにＳ９８に処理が進むようになり、最後に図１１に示した▲４▼の時点以後は、ＶＤの値がＶＤＰよりも小さくなる。
この▲１▼から▲２▼の期間、▲３▼から▲４▼の期間は、Ｓ９８に処理が進むため、Ｔ１の値がＷＴ１に再セットされる。また、▲４▼の時点以後は、ＶＤＰの値が更新されることなく保持される。このような処理によって、第１の振動センサ３のエンベロープ抽出出力の新たなピークが検出されてからＷＴ１の時間経過を待って、その間に、新たなピークがなければ、以後ピークが来ないものとして、後述するように、図１１の▲５▼の時点で発音を行うようになっている。
【００４１】
Ｓ９７においては、ＶＳＰ≧ＶＳであるか否かを判定し、この条件を満足するときにはＳ１００に処理を進め、満足しないときにはＳ９９に処理を進める。ＶＳＰは前回のタイマ割込イベントまでにおけるＶＳのピーク値であるから、今回のＶＳがＶＳＰを上回るときには、ピーク値を更新するためにＳ９９の処理を行う。Ｓ９９においてはＶＳの値をＶＳＰにセットして、Ｓ１００に処理を進める。Ｓ１００においては、Ｔ１＝０であるか否かを判定し、この条件を満足するときにはＳ１０１に処理を進めるが、満足しないときには図８のＳ８６に処理を戻す。
【００４２】
ピーク検出時間ＷＴ１が経過する図１１に示した▲５▼の時点で、Ｓ１０１に処理が進む。Ｓ１０１においては強度データＴＤ（タッチデータ）を作成する。例えば、ＶＤＰの値に重み計数ａを乗算した値とＶＳＰの値に重み計数ｂを乗算した値との和をＴＤにセットする。この演算式は単なる一例であり、ＶＤＰに重み計数を乗算した値のみをＴＤにセットしたり、ＶＤＰやＶＳＰを羃乗した値をセットするなど、種々の特性を持たせることが可能である。演算に代えてルックアップテーブルを用いてＴＤを出力してもよい。
また、ＶＤＰとＶＳＰとでＴＤを生成するのではなく、ＶＤＰで１つのパラメータ、例えば上述したＴＤを生成し、ＶＳＰで他のパラメータ、例えば音高を制御するようにしてもよい。これによれば、打撃操作に応じた発音に対するＶＤＰとＶＳＰによるバリエーションに富んだ楽音制御が可能である。
次に、Ｓ１０２に処理を進め、発音指示を行う。強度がＴＤであり音色がＴＣ（ＴＧＮ，１）の楽音発生を指示するＭＩＤＩデータを出力する。次に、Ｓ１０３に処理を進め、発音指示後のマスク期間を設定するために、ＷＴ０をＴ０にセットする。また、後述するＴ２を０にセットする。
【００４３】
図１０に示す第２の振動センサ４４のエンベロープ抽出出力の処理においては、図９に示した第１の振動センサ３のピーク検出処理と同様な処理が行われる。Ｓ１１１においてＴ２＝０か否かを判定し、Ｔ２が０のときにはＳ１１２に処理を進め、Ｔ２が０でないときにはＳ１１４に処理を進める。ここで、Ｔ２は、第２の振動センサ４４のエンベロープ抽出出力のピーク値を検出する動作の残り時間を示す変数である。図６のＳ６１の初期設定、および、図９に示したＳ１０３において０にセットされている。Ｓ１０３でＴ２に０をセットしているのは、第１の振動センサ３によって打撃操作が検出開始される前に、第２の振動センサ４４による振り操作の検出を開始していた場合でも、振り操作の検出を終了して、この振り操作に応じた楽音の発生を禁止するためである。Ｔ２は、Ｓ１１３においてＷＴ２にセットされ、Ｓ１１６において再度ＷＴ２にセットされる。
【００４４】
最初はＴ２＝０であるので、Ｓ１１２に処理が進む。Ｓ１１２においては、ＡＤ＞ＡＤ_thか否かを判定し、この条件を満足するときにはＳ１１３に処理を進め、満足しないときにはタイマ割込イベント処理を終了する。ここで、ＡＤ_thは、ＡＤの閾値を意味する。この条件は、図示を省略するが、第２の振動センサ４４のエンベロープ抽出出力が所定の閾値ＡＤ_thを超えたか否かを判定する条件である。
Ｓ１１３においては、ピーク検出動作を開始させた後にタイマ割込イベント処理を終了する。検出時間ＷＴ２をピーク値を検出する動作を行う残り時間Ｔ２にセットし、ピーク値の初期設定として、ＡＤをＡＤＰ（ＡＤのピーク値）にセットする。
【００４５】
Ｓ１１１においてＴ２＝０でないとして、Ｓ１１４に処理が進むのは、ピーク検出動作を開始し、まだ検出時間ＷＴ２が経過していないときである。Ｓ１１４においてはＴ２の値をデクリメントし、Ｓ１１５に処理を進める。Ｓ１１５においては、ＡＤＰ≧ＡＤであるか否かを判定し、この条件を満足するときにはＳ１１７に処理を進め、満足しないときにはＳ１１６に処理を進めた後にＳ１１７に処理を進める。ＡＤＰは前回のタイマ割込イベントまでにおけるＡＤのピーク値であるから、今回のＡＤがＡＤＰを上回るときには、ピーク値を更新するためにＳ１１６の処理を行う。Ｓ１１６においては、今回のＡＤの値をＡＤＰにセットするとともに、Ｔ２に再びＷＴ２をセットする。Ｓ１１７においては、Ｔ２＝０であるか否かを判定し、この条件を満足するときにはＳ１１８に処理を進めるが、満足しないときにはタイマ割込イベント処理を終了する。
【００４６】
このような処理によって、第２の振動センサ４４のエンベロープ抽出出力についても、第１の振動センサ３のエンベロープ抽出出力と同様に、新たなピークが検出されてからＷＴ２の時間経過を待って、その間に、新たなピークがなければ、以後ピークが来ないものとして、Ｓ１１８に処理を進める。Ｓ１１８においては強度データＴＤを作成する。例えば、ＡＤＰの値に重み計数ｃを乗算した値をＴＤにセットする。この演算式は単なる一例であり、ＡＤＰを羃乗した値をセットするなど、種々の特性を持たせることが可能である。演算に代えてＡＤＰでタッチカーブテーブルを参照してＴＤを生成するようにしてもよい。
次に、Ｓ１１９に処理を進め、発音指示を行う。強度がＴＤであり音色がＴＣ（ＴＧＮ，２）の楽音発生を指示するＭＩＤＩデータを出力して、タイマ割込イベント処理を終了する。
【００４７】
上述した説明では、図８のＳ８６において、第１の振動センサ３のピーク検出動作時間中（Ｔ１≠０）およびピーク検出後の発音指示後のマスク期間中（Ｔ０≠０）において、第２の振動センサ４４のエンベロープ抽出出力の処理を禁止していた。すなわち、打撃操作の検出開始時点（図９のステップＳ９４）から、この打撃操作に応じた発音開始の所定時間後までの期間において、第２の振動センサ４４を用いた振り操作検出器８による振り操作の検出を禁止していた。
この条件を変更して、第１の振動センサ３のエンベロープ抽出出力の値が所定値以下に低下するまでの間、第２の振動センサ４４のエンベロープ抽出出力の処理を禁止するようにしてもよい。すなわち、打撃を検出する第１の振動センサ３の出力レベルが所定値以下に低下するまでの間、振り操作の検出を禁止するようにしてもよい。あるいは、単純に、上述した打撃操作の検出開始時点から所定時間を禁止期間としてもよい。要するに、打撃操作に応じた振動が、第２の振動センサ４４で検出されている間、第２の振動センサ４４による発音を禁止することができれば、その禁止期間はどのように決めてもよい。
【００４８】
上述した禁止期間は、打撃により発生したスティック１の振動を第２の振動センサ４４でも検出してしまうことによって、振り操作の誤検出とならないようにするためである。第１の振動センサ３として、打撃の振動に対して第２の振動センサ４４よりも応答が速いものを用いたり、図１０におけるＳ１１２のＡＤ_thを高くすることによって、さらに、振り操作の誤検出のおそれを少なくすることができる。
以上をもって、図８ないし図１１を参照した本発明の楽音制御信号出力装置の動作説明を終了する。
【００４９】
図１２は、本発明の楽音制御信号出力装置とともに用いる演奏補助具の説明図である。図中、１３１は打撃パッド、１３２は長方形リング、１３３は波状ボードである。図１，図２に示したスティック１，２１で打撃パッド１３１を叩くと、第１の振動センサ３により打撃が検出されて強度ＴＤ，音色ＴＣ（ＴＧＮ，１）の楽音発生を指示する楽音制御信号が出力される。同様に、長方形リング１３２のリングの中にスティック１，２１を差し込んで早打ちするときにも打撃が検出されて強度ＴＤ，音色ＴＣ（ＴＧＮ，１）の楽音発生を指示する楽音制御信号が出力される。波状ボード１３３の表面をスティック１，２１でこすったときにも、強度ＴＤ，音色ＴＣ（ＴＧＮ，１）の楽音発生を指示する楽音制御信号が出力され、自然楽器の「ギロ」のような演奏が可能となる。また、スティック１，２１を空中で振ると強度ＴＤ，音色ＴＣ（ＴＧＮ，２）の楽音発生を指示する楽音制御信号が出力され
【００５０】
上述した説明では、楽音制御信号として、強度ＴＤと音色ＴＧを指定した発音指示信号を出力するようにした。この強度ＴＤとしては、音量（楽音のエンベロープレベル）あるいはピッチシフト量（楽音の音高の公称値からのずれ）等でもよい。楽音の音色ＴＧの指定に代えて、楽音の他の態様を指定するするようにしてもよい。また、発音指示信号に代えて、発音中のあるいは他の入力手段で発音される楽音に対して、態様を指定するようにしてもよい。例えば、打撃操作検出時に、ＴＤに応じて楽音のピッチを異ならせ、振りの操作の検出時に、ＴＤに応じて楽音の音量を異ならせる楽音制御信号とすることもできる。
【００５１】
上述した説明では、楽音制御信号出力装置に、振り操作検出器８および第１の振動センサ３の２つを同時に用いたが、いずれか一方を用いるものとしてもよい。また、上述した説明では振り操作検出器８、第１の振動センサ３を演奏者が手で把持するスティックに取り外し可能にあるいは固定的に取り付けた。それ以外に、これらを演奏者の手足に直接取り付けたり、演奏者の靴やサポータに取り付けて使用してもよい。
【００５２】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、本発明の楽音制御用打撃操作検出装置は、誤動作しにくいという効果がある。さらにまた、本発明の楽音制御信号出力装置は、打撃操作および振り操作という明確に異なる操作のそれぞれに応じて、楽音制御信号、例えば、音色の異なる楽音発生指示信号を出力することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の楽音制御信号出力装置の第１の実施の形態の全体構成の説明図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は平面図である。
【図２】本発明の楽音制御信号出力装置の第２の実施の形態の全体構成の説明図である。
【図３】図１，図２に示した第１の振動センサの一例の説明図である。
【図４】図１，図２に示した振り操作検出器の実施の一形態の説明図である。
【図５】本発明の楽音制御信号出力装置の実施の一形態のブロック構成図である。
【図６】本発明の楽音制御信号出力装置の動作を説明するためのメインのフローチャートである。
【図７】本発明の楽音制御信号出力装置の動作を説明するためのスイッチのオンイベントのフローチャートである。
【図８】本発明の楽音制御信号出力装置の動作を説明するためのタイマ割込イベント処理のフローチャートである。
【図９】図８における第１の振動センサのエンベロープ抽出出力の処理ステップのフローチャートである。
【図１０】図８における第２の振動センサのエンベロープ抽出出力のフローチャートである。
【図１１】第１の振動センサのエンベロープ抽出出力の処理を説明するための波形図である。
【図１２】本発明の楽音制御信号出力装置とともに用いる演奏補助具の説明図である。
【符号の説明】
１スティック、２第１の取付部、３第１の振動センサ、４取り付けねじ、５リード線、６第２の取付部、７制御部、８振り操作検出器、９第１の振動センサ、１０第３の取付部、１１スイッチ、１２出力線、１３第４の取付部、２１スティック、２２取付カバー、３１振動伝達ゴム、４１重り、４２クッション材、４３板バネ、４４第２の振動センサ、４５支持体

Claims

打撃を受ける本体部に取り付けられる振動センサ、
前記振動センサの出力の包絡線出力を生成する包絡線を抽出する包絡線抽出部、
抽出された包絡線出力に基づいて前記打撃を検出する打撃検出部、および、
打撃が検出されたのに応じて、前記包絡線出力の最大値の検出が開始され、所定の検出期間の間に前記最大値が更新されるごとに前記検出期間を更新し、前記検出期間の終了により、前記打撃を受ける動作に応じた第１の楽音制御信号を出力する制御部
を有することを特徴とする楽音制御用打撃操作検出装置。
前記検出期間の終了時における前記最大値に基づいて、前記打撃の大きさに応じた強度データを出力すること
を特徴とする請求項１に記載の楽音制御用打撃操作検出装置。
前記打撃検出部は、さらに、前記包絡線出力の差分値を算出する差分算出部を含み、
前記打撃検出部は、前記振動センサの出力の包絡線出力の値および該包絡線出力の差分値の大きさに基づいて前記打撃を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の楽音制御用打撃操作検出装置。
請求項１に記載の楽音制御用打撃操作検出装置に、さらに、
前記本体部の振り操作を振動として検出する振り操作検出センサを有し、
前記制御部は、さらに、前記振動センサにより打撃が検出されないときの前記振り操作検出センサによる振り操作の検出に応じて第２の楽音制御信号を出力する
ことを特徴とする楽音制御信号出力装置。