JP3861802B2 - 管楽器自動演奏装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）等の楽音発生用データに基づいて、管楽器を自動演奏させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に、演奏用のデータに従って、リコーダを自動的に演奏させる技術が開示されている。この技術によれば、演奏データに示される各音高に合わせて、リコーダの各指穴を開閉させると共に、マウスピースに圧縮空気を供給する。更に、この圧縮空気の流量とその方向を調節して供給することにより、リコーダから良好な音を発生させ得る。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２６９７７１号公報
【０００４】
しかしながら、この技術によって、トランペットなどのように、唇を振動させて音を出す管楽器（いわゆるリップリードの管楽器）を、自動演奏させることはできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、以上のような事情を鑑みてなされたものであり、唇の振動によって音を出す管楽器を、楽音発生用データに従って自動演奏させる管楽器自動演奏装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、管楽器のマウスピースに装着され、流入する空気に応じて人間の唇を模写した振動を発生する人工唇と、空気流を吐出し、吐出した前記空気流を前記人工唇に流入させる空気流吐出手段と、楽音の音高と強さを示す楽音発生用データに応じて、前記人工唇における空気の流路の断面積および前記空気流吐出手段の流量を制御する制御手段とを具備することを特徴とする管楽器自動演奏装置を提供する。
【０００７】
この管楽器自動演奏装置によれば、管楽器のマウスピースに装着され、流入する空気に応じて人間の唇を模写した振動を発生する人工唇に、空気流を流入させ、楽音の音高と強さを示す楽音発生用データに応じて、前記人工唇における空気の流路の断面積および空気流の流量を制御することにより、楽音発生用データに示される音を管楽器から発生させる。
【０００８】
好ましい態様において、前記制御手段は、楽音の音高と強さを示す楽音発生用データに応じて、前記管楽器に設けられた演奏用の操作子を操作する演奏操作手段をさらに具備するようにしても良い。
【０００９】
【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。
（１）構成
▲１▼機械的構成
図１はこの発明の実施形態に係る管楽器自動演奏装置１の機械的構成を示す概略構成図である。管楽器自動演奏装置１は、一点鎖線に囲まれている部分であり、２はトランペットである。
【００１０】
図において、エアコンプレッサ６は、圧縮空気を生成するものであり、エア配管４は、エアコンプレッサ６にて生成された圧縮空気をトランペット２に向けて流すための、空気の流路である。このエア配管４の中途には、電磁弁５が配設されている。
【００１１】
図１０，図１１、図１２は電磁弁５の断面を示す図である。
図において、５１は、ソレノイド５０のプランジャと一体になっているピストンであり、シリンダー５１ｃ内を上下方向に移動可能になっている。シリンダー５１ｃの側面には入り側のエア配管４が連通しており、この側面に対向する側面には出側のエア配管４および排出管５２が連通している。出側のエア配管４と排出管５２は、上下方向に所定距離隔てて設けられている。
【００１２】
また、ピストン５１には２つのフランジ５１ａ，５１ｂが設けられている。これらのフランジ５１ａ，５１ｂの間隔は出側のエア配管４と排出管５２との間隔より広く設定されている。ピストン５１はバネ５１ｄによって下方に付勢されており、ソレノイド５０が通電されていない状態では、ピストン５１は下方に移動し、フランジ５１ａが出側のエア配管４を塞ぐ状態になる（図１０に示す状態）。一方、ソレノイド５０が通電されると、その電流値に応じてピストン５１はバネ力に逆らって上方に移動する。ピストン５１が上方に移動すると、出側のエア配管４を塞いでいたフランジ５１ａも上方に移動し、出側のエア配管４とシリンダー５１ｃとが連通する状態となる（図１２参照）。この場合、連通路の開度は、ソレノイド５０の通電量に応じて変化する。また、ソレノイド５０が通電されてピストン５１が上方に移動するときは、フランジ５１ｂも上方に移動し、排出管５２を徐々に塞ぐ状態となり、通電電流値が所定値になると排出管５２を完全に塞ぐ状態になる（図１１参照）。すなわち、ソレノイド５０への通電量により、排出管５２から外部へ逃げる空気の量が調節され、これにより、入側のエア配管４から出側のエア配管４へ流入する空気流量が調整される。
【００１３】
図に示す人工唇３は、可撓性を有するゴム、プラスチックなどの素材で構成され、エア配管４とトランペット２との間に配設される。
なお、この人工唇３は、人間が息を吹いて唇を振動させる状態を再現可能なものであり、従って、この人工唇３に空気を送ると、この空気の流速に応じた人間の唇の振動状態が再現される。
人工唇３は、たとえば、弾性部材を用いて人間の唇の振動を発生するような構造として、これに送り込む空気の流量や流速によって、振動の状態が変化するようなっていればよい。一例としては、米国特許３，３３９，４４４号公報に示されるようなものがある。
【００１４】
図２は、人工唇３及びトランペット２のマウスピース２１の断面図である。
人工唇３の一端は、図２に示されるように、トランペット２のマウスピース２１と同程度又はそれよりやや大きめの開口を有する筒部３０を有している。この筒部３０が、マウスピース２１に対して密着して覆い被さっている。また、この筒部３０から人工唇３の他端にかけて、筒部３０よりも細長く平たい管状に管部３１が形成されている。この管部３１は、エア配管４の先端外周に密着して覆い被さっている。
【００１５】
また、管部３１には、筒部３０に程近い位置の上部及び下部に、それぞれ人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂが配設されている。この人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂは、管部３１に垂直に且つそれぞれが対向するよう配設されている。そして、人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂが同時に、管部３１に向かって押圧動作可能に構成されている。また、人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂは、人工唇３を上下から挟むように配置されており、人工唇用ソレノイド３２ｂは、スタンド１Ｂによって支持されている。
【００１６】
トランペット２は、人工唇３を介してエア配管４と連結されている。トランペット２は、マウスピース２１の他に、第１ピストンバルブ２０ａ、第２ピストンバルブ２０ｂ、第３ピストンバルブ２０ｃの３つのピストンバルブを備えている。
第１ピストンバルブ２０ａ、第２ピストンバルブ２０ｂ、第３ピストンバルブ２０ｃの各上部には、それぞれピストン用ソレノイド２２ａ、２２ｂ、２２ｃが配設されており、プランジャの移動方向がそれぞれ対応するピストンバルブと同一方向に配設されている。これにより、ピストン用ソレノイド２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、それぞれ対応するピストンバルブを押下可能に構成されている。このピストン用ソレノイド２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、第１ピストンバルブ２０ａ、第２ピストンバルブ２０ｂ、第３ピストンバルブ２０ｃにそれぞれ対向するように配置されている。また、トランペット２は、スタンド１Ｃによって支持されている。
なお、このトランペット２は、一般的に使用されるトランペットであるため、その他の各部構成について、説明は省略する。
【００１７】
図１に示す筐体１Ａは、ＦＤ等のメディアを駆動するメディア駆動装置１０と、操作部１３とを備える。ユーザは、このメディア駆動装置１０に、所望のＭＩＤＩデータが記録されたＦＤをセットし、操作部１３を操作することにより、ＦＤに記録されたＭＩＤＩデータに従って、トランペット２の自動演奏を開始させることができる。
【００１８】
以上説明したように、エア配管４、人工唇３、マウスピース２１がこの順番で連結され、図１に示す矢印のように、エアコンプレッサ６にて生成された圧縮空気が、この順番で流れるような構成となっている。そして、人工唇３の振動による空気振動がマウスピース２１を介してトランペット２内を通過することによって、トランペット２から音が発生する。また、ピストンバルブが押下されたり、管部３１の一部が押圧されることにより、発生する音の音高が調節される。
【００１９】
▲２▼電気的構成
次に管楽器自動演奏装置１の電気的構成について、説明する。図３は、管楽器自動演奏装置１の電気的構成を示したブロック図である。
メディア駆動装置１０は、コントローラ１１からの指令に従い、自動演奏の制御のためのＭＩＤＩデータを、ＦＤから読み出してコントローラ１１に供給する。ここで、ＭＩＤＩデータは、図４に示すように、音の発音あるいは消音といった演奏制御を指示するイベントと、先行するイベントと後発のイベントとの発生時間間隔を示すデルタタイムとからなる時系列の楽音発生用データである。このイベントには、音高や、音量、音響効果を指示するものが含まれている。コントローラ１１は、メディア駆動装置１０から供給されたＭＩＤＩデータの各イベントに対し、そのイベントの後のデルタタイムによって示される時間だけ待機し、後続のイベントの読み出しを行う、という処理を繰り返す。
【００２０】
自動演奏電子回路１２は、コントローラ１１からイベントを受け取り、トランペット２の自動演奏のための制御を行う回路である。コントローラ１１から受け取ったイベントに従って、記憶部１４に記憶されている情報を参照して、電磁弁５、人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂ、ピストン用ソレノイド２２ａ、２２ｂ、２２ｃに対して駆動制御を行う。
【００２１】
記憶部１４は、ＲＯＭ(Read Only Memory)などで構成され、自動演奏電子回路１２において用いられるデータやテーブルなどの情報を記憶している。
【００２２】
＜トランペットの奏法と、発音の関係＞
ここで、トランペット２の奏法と、トランペット２から発せられる音との関係について説明する。
人間がトランペット２を吹奏する場合、トランペット２のマウスピース２１に息を吹き込みながら、唇を振動させる。これによって、トランペット２内に空気の振動が伝わり、音が出るという仕組みになっている。そして、息を吹く口の形、大きさによって、音高が変わる。更に、押下する第１ピストンバルブ２０ａ、第２ピストンバルブ２０ｂ、第３ピストンバルブ２０ｃの組合せによっても、音高が変化する。
また、吹く息の量によって、発生する音の音量が変化する。吹く息の量が多いほど、大きな音が出て、吹く息が小さいほど、小さな音が出る。従って、吹く息の量に応じて、発生する音の音量が決定される。
【００２３】
本実施形態においては、振動する唇の状態を人工唇３によって実現し、口の開け具合を、人工唇３の断面積を変化させることによって調整し、吹く息の量を、電磁弁５によって調整する。
【００２４】
次に、自動演奏電子回路１２の各電磁弁、人工唇用ソレノイド３２ａ，３２ｂ、ピストン用ソレノイド２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対する駆動制御ついてそれぞれ説明する。
＜電磁弁５に対する制御＞
自動演奏電子回路１２は、イベントのうち、発音を指示するイベントに指示される音量値に従って、マウスピース２１に流すべき空気の流量を決定する。そして、空気がマウスピース２１に流れるよう、電磁弁５のピストン５１を駆動する。
【００２５】
なお、この音量値に対応した電磁弁５の駆動電流の値は、実験により予め定めておき、これを記憶部１４のテーブルに記憶させておく。なお、本実施形態においては、駆動電流量＝０のときに、空気が流れないよう初期設定されている。
一方、消音を指示するイベントについては、マウスピース２１に空気が流れないよう、電磁弁５に電流を流さないようにする。
以上のようにして、電磁弁５に対する通電制御が行われることにより、エアコンプレッサ６からトランペット２へ流れる圧縮空気の流量が調節される。
【００２６】
＜人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂに対する制御＞
自動演奏電子回路１２は、イベントのうち、発音を指示するイベントが示す音量値、音高に従って、人工唇用ソレノイド３２ａ，３２ｂの突出量を制御する。この突出量が制御されることにより、人工唇３における空気の流路の断面積が制御される。なお、音量値、音高に対応した人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂの駆動電流の値は、実験により予め定めておき、これを記憶部１４のテーブルに記憶させておく。本実施形態においては、駆動電流量＝０のときに、管部３１の断面積は最大面積となるようにする。
【００２７】
次に、図６に従って、人工唇用ソレノイド３２ａ，３２ｂの具体的な動作状態について、説明する。図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、管部３１の断面を示す図である。ここでは、説明を簡潔にするために、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において、管部３１には同量の空気が流れるものとする。人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂが突出していないと、図５（Ａ）に示されるように、管部３１は押圧されず、その断面積は最大となっている。人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂの突出量が小さいと、図５（Ｂ）に示されるように、管部３１は少し押圧されて少し撓み、従ってその断面の面積が小さくなり、トランペット２に流れる空気の速度が速くなる。人工唇用ソレノイド３２ａ、３２の突出量が大きくなると、図５（Ｃ）に示されるように、管部３１はかなり押圧されて平たくなる。
従って、同じ流量の空気がトランペット２に流れる場合、図５（Ａ）の状態の時には、高い音が発音可能であり、図５（Ｃ）の状態の時には、低い音が発音可能であり、図５（Ｂ）の状態の時には、高い音と低い音の間の音高の音が発音可能である。
【００２８】
以上のようにして、人工唇３の管部３１の断面積を変化させることにより、音高を調節する。
【００２９】
＜ピストン用ソレノイド２２ａ、２２ｂ、２２ｃに対する制御＞
自動演奏電子回路１２は、発音を指示するイベントが示す音高に従って、トランペット２の第１ピストンバルブ２０ａ、第２ピストンバルブ２０ｂ、第３ピストンバルブ２０ｃのうち押下すべきピストンバルブを決定する。音高に対応して、どのピストンバルブを押下すべきなのかは、記憶部１４のテーブルに予め記憶されている。そして、決定したピストンバルブに対応するピストン用ソレノイド２２ａ〜２２ｃに駆動電流を流し、当該ピストンバルブを押下させる。
【００３０】
（２）動作
図６は本実施形態に係る管楽器自動演奏装置１の動作を示すフローチャートである。
ユーザは、所望するＭＩＤＩデータが記録されたＦＤを、メディア駆動装置１０にセットし、操作部１３を操作して、トランペット２の自動演奏を指示する。そして、エアコンプレッサ６の電源を入れて、圧縮空気を生成させる。
管楽器自動演奏装置１のコントローラ１１は、トランペット２の自動演奏の指示を操作部１３から受け取ると、この指示に従って、ＭＩＤＩデータの転送を指示する（ステップＳ１０）。コントローラ１１は、ＦＤから転送されたＭＩＤＩデータを一旦記憶し、各イベントを順次読み出す（ステップＳ１１）。この結果、ＭＩＤＩデータ中のイベントが順次自動演奏電子回路１２に供給される（ステップＳ１３）。自動演奏電子回路１２は、供給されたイベントを解析する処理を行う（ステップＳ１４）。
【００３１】
このイベント解析処理のフローチャートを図７に示す。まず、このイベントが発音を指示するイベントか否かを判定し、この判定結果が肯定的である場合には、ステップＳ１４１に移行する。ステップＳ１４１では、イベントに指示される音量値に対応する流量の空気が、エア配管４に流れるよう、電磁弁５に対して流すべき駆動電流量を決定する。
【００３２】
次に、イベントに指示される音高に対応する駆動電流量を決定する（ステップＳ１４２）。これにより、人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂに対して流すべき駆動電流量が決定される。
【００３３】
また、イベントに指示される音高に対応して、トランペット２の第１ピストンバルブ２０ａ、第２ピストンバルブ２０ｂ、第３ピストンバルブ２０ｃのうち押下すべきピストンバルブを決定する（ステップＳ１４３）。そして、決定したピストンバルブに対応するピストン用ソレノイドに流すべき駆動電流量を決定する（ステップＳ１４４）。次いで、図６に示すステップＳ１５へ移行する。
【００３４】
ステップＳ１５では、自動演奏電子回路１２は、ステップＳ１４１において決定した量の駆動電流を電磁弁５に流し、ステップＳ１４２において決定した量の駆動電流を人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂに流し、ピストン用ソレノイド２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対して、ステップＳ１４４において決定した量の駆動電流を流す。
これにより、トランペット２から、当該イベントに対応する音が、空気の振動によって発せられる。
【００３５】
なお、ステップＳ１４０において、判定結果が否定的である場合、即ち供給されたイベントが消音を指示するイベントであった場合は、ステップＳ１４８に移行する。ステップＳ１４８では、電磁弁５に流すべき駆動電流量を０とする（ステップＳ１４５）。
【００３６】
以上のようにして、自動演奏電子回路１２が、順次供給されるイベントに従って、電磁弁５，人工唇用ソレノイド３２ａ，３２ｂ、ピストン用ソレノイド２２ａ、２２ｂ、２２ｃをそれぞれ駆動制御することにより、トランペット２によるＭＩＤＩデータに従った楽曲の演奏が行われる。
【００３７】
従って、演奏家がいなくても、トランペット２を自動演奏させることができ、しかも電子音ではなく楽器本来の音を自動的に発生させることができる。
【００３８】
（３）変形例
以上この発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまでも例示であり、以下のような様々な態様で実施することができる。
【００３９】
＜１＞管楽器自動演奏装置１は、トランペット２と一体に形成されても良い。また、自動演奏される楽器は、トランペットに限らず、コルネット、テューバ、ユーフォニアム、バス、トロンボーン、フルート等の管楽器であっても良い。
【００４０】
＜２＞本実施形態においては、ＦＤに記録されるＭＩＤＩデータを用いて楽曲の自動演奏を行ったが、本発明はこれに限らない。例えば、ＣＤや、メモリーカード等の記憶媒体に記憶されたＭＩＤＩデータを用いても良い。また、これらの記憶媒体を用いず、管楽器自動演奏用装置本体に、ＲＯＭ等の記憶手段を設け、この記憶手段に記憶されるＭＩＤＩデータに従って、管楽器を自動演奏させるようにしても良い。
【００４１】
＜３＞自動演奏電子回路１２は、空気の流量決定、人工唇３に対する押圧調節、押下すべきピストンバルブの決定は、この順番で行ったが、この順番でなくても良いし、同時に行っても良い。
【００４２】
＜４＞楽音発生用データはＭＩＤＩデータに限らず、音高、音量、発音時間などを指示するデータであれば良い。
【００４３】
＜５＞上述の実施形態において、エアコンプレッサ６にて生成された空気の流量を調節するものは、電磁弁５に限らず、その他の構成であっても良い。また、電磁弁５の構成は、上述の構成に限らない。
【００４４】
＜６＞キーボードからリアルタイムで入力される楽音発生用データを用いて、トランペット２を自動演奏させるようにしても良い。例えば、図８に示されるように、上述の実施形態におけるメディア駆動装置１０に代えて、キーボード１５をコントローラ１１に接続させる。このキーボード１５を演奏することにより、その演奏に対応したＭＩＤＩデータのイベントを、リアルタイムでコントローラ１１に供給する。コントローラ１１は、供給されたイベントを、自動演奏電子回路１２に供給する。以降は、上述の実施形態と同様にして、トランペット２から、キーボード１５から入力されたＭＩＤＩデータに対応する音が発せられる。
このような構成によれば、トランペット２が吹けない人であっても、キーボード１５を弾くだけで、トランペット２から自由に音を出すことができる。
【００４５】
＜７＞人工唇用ソレノイド３２ａ，３２ｂの配設位置は、上述の実施形態に限らない。例えば、人工唇３の管部３１の横方向左右に配設しても良い。また、管部３１内の空気の流れる方向に対して垂直ではなく、ある傾斜角度を有するように傾斜させるように配設しても良い。
また更に、人工唇用ソレノイド３２ａ，３２ｂを、管部３１内の空気の流れる方向に対して傾斜角度を有するように動作させても良い。
このような構成において、傾斜角度に対応する音高を予め実験により定めておく。
【００４６】
＜８＞人工唇用ソレノイドやピストン用ソレノイドに代えて、その他のアクチュエータを用いても良い。例えば、ギアドモータ、超音速モータ等であっても良い。
【００４７】
＜９＞また、人工唇用ソレノイドは、図９に示されるように、人工唇３の管部３１に複数配設しても良い。例えば、人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂは、速い動きをするもので構成され、人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂは、遅い動きをするもので構成されるようにしても良い。なお、動きの速さは、ソレノイドを構成するコイル、鉄心などの大きさや、ソレノイドに流す電流の量等によって調節される。
また、上下１組の人工唇用ソレノイドは、管部３１内の空気の流れる方向に対して垂直に配設し、他の１組の人工唇用ソレノイドは、管部３１内の空気の流れる方向に対してある傾斜角度を有するように傾斜させて配設しても良い。更に、他の１組の人工唇用ソレノイドを、管部３１内の空気の流れる方向に対して傾斜角度を有するように動作させても良い。このような構成においては、傾斜角度と音高との対応関係を予め実験により求めておくと良い。
【００４８】
＜１０＞上述の実施形態においては、自動演奏回路１２に、消音を指示するイベントが供給された場合に、電磁弁５を制御して、トランペット２に空気を流すのを止めた。この消音を指示するイベントとは、ＭＩＤＩ規格においては、通常、ノートオフメッセージのことである。しかし、イベントに、任意の処理を指示できるエクスクルーシブメッセージを含ませ、このクスクルーシブメッセージに、息継ぎ即ち空気を流すことを一時的に止める指示をさせるようにしても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、楽音発生用データに従って、管楽器から当該楽音発生用データに対応する楽音を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る管楽器自動演奏装置１の機械的構成を示すブロック図である。
【図２】 同実施形態に係る人工唇３及びトランペット２のマウスピース２１の断面図である。
【図３】 同実施形態に係る管楽器自動演奏装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】 同実施形態に係るＭＩＤＩデータを模式的に示した図である。
【図５】 同実施形態に係る人工唇３の管部３１の断面図である。
【図６】 本実施形態に係る管楽器自動演奏装置１の動作を示すフローチャートである。
【図７】 本実施形態に係る管楽器自動演奏装置１のイベント解析動作を示すフローチャートである。
【図８】 本実施形態の変形例に係る管楽器自動演奏装置１の構成を示すブロック図である。
【図９】 同実施形態の変形例に係る人工唇３及びトランペット２のマウスピース２１の断面図である。
【図１０】 本発明の一実施形態に係る電磁弁５の断面図である。
【図１１】 本発明の一実施形態に係る電磁弁５の断面図である。
【図１２】 本発明の一実施形態に係る電磁弁５の断面図である。
【符号の説明】
１・・・管楽器自動演奏装置、１Ａ・・・筐体、１Ｂ・・・スタンド、１Ｃ・・・スタンド、２・・・トランペット、２０ａ・・・第１ピストンバルブ、２０ｂ・・・第２ピストンバルブ、２０ｃ・・・第３ピストンバルブ、２１・・・マウスピース、２２ａ・・・ピストン用ソレノイド、２２ｂ・・・ピストン用ソレノイド、２２ｃ・・・ピストン用ソレノイド、３・・・人工唇、３０・・・筒部、３１・・・管部、３２ａ・・・人工唇用ソレノイド、３２ｂ・・・人工唇用ソレノイド、４・・・エア配管、５・・・電磁弁、５０・・・ソレノイド、５１・・・ピストン、５１ａ・・・フランジ、５１ｂ・・・フランジ、５１ｃ・・・シリンダ、５１ｄ・・・バネ、５２・・・排出管、６・・・エアコンプレッサ、１０・・・メディア駆動装置、１１・・・コントローラ、１２・・・自動演奏電子回路、１３・・・操作部、１４・・・記憶部、１５・・・キーボード。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）等の楽音発生用データに基づいて、管楽器を自動演奏させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１に、演奏用のデータに従って、リコーダを自動的に演奏させる技術が開示されている。この技術によれば、演奏データに示される各音高に合わせて、リコーダの各指穴を開閉させると共に、マウスピースに圧縮空気を供給する。更に、この圧縮空気の流量とその方向を調節して供給することにより、リコーダから良好な音を発生させ得る。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２６９７７１号公報
【０００４】
しかしながら、この技術によって、トランペットなどのように、唇を振動させて音を出す管楽器（いわゆるリップリードの管楽器）を、自動演奏させることはできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、以上のような事情を鑑みてなされたものであり、唇の振動によって音を出す管楽器を、楽音発生用データに従って自動演奏させる管楽器自動演奏装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、管楽器のマウスピースに装着され、流入する空気に応じて人間の唇を模写した振動を発生する人工唇と、空気流を吐出し、吐出した前記空気流を前記人工唇に流入させる空気流吐出手段と、楽音の音高と強さを示す楽音発生用データに応じて、前記人工唇における空気の流路の断面積および前記空気流吐出手段の流量を制御する制御手段とを具備することを特徴とする管楽器自動演奏装置を提供する。
【０００７】
この管楽器自動演奏装置によれば、管楽器のマウスピースに装着され、流入する空気に応じて人間の唇を模写した振動を発生する人工唇に、空気流を流入させ、楽音の音高と強さを示す楽音発生用データに応じて、前記人工唇における空気の流路の断面積および空気流の流量を制御することにより、楽音発生用データに示される音を管楽器から発生させる。
【０００８】
好ましい態様において、前記制御手段は、楽音の音高と強さを示す楽音発生用データに応じて、前記管楽器に設けられた演奏用の操作子を操作する演奏操作手段をさらに具備するようにしても良い。
【０００９】
【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。
（１）構成
▲１▼機械的構成
図１はこの発明の実施形態に係る管楽器自動演奏装置１の機械的構成を示す概略構成図である。管楽器自動演奏装置１は、一点鎖線に囲まれている部分であり、２はトランペットである。
【００１０】
図において、エアコンプレッサ６は、圧縮空気を生成するものであり、エア配管４は、エアコンプレッサ６にて生成された圧縮空気をトランペット２に向けて流すための、空気の流路である。このエア配管４の中途には、電磁弁５が配設されている。
【００１１】
図１０，図１１、図１２は電磁弁５の断面を示す図である。
図において、５１は、ソレノイド５０のプランジャと一体になっているピストンであり、シリンダー５１ｃ内を上下方向に移動可能になっている。シリンダー５１ｃの側面には入り側のエア配管４が連通しており、この側面に対向する側面には出側のエア配管４および排出管５２が連通している。出側のエア配管４と排出管５２は、上下方向に所定距離隔てて設けられている。
【００１２】
また、ピストン５１には２つのフランジ５１ａ，５１ｂが設けられている。これらのフランジ５１ａ，５１ｂの間隔は出側のエア配管４と排出管５２との間隔より広く設定されている。ピストン５１はバネ５１ｄによって下方に付勢されており、ソレノイド５０が通電されていない状態では、ピストン５１は下方に移動し、フランジ５１ａが出側のエア配管４を塞ぐ状態になる（図１０に示す状態）。一方、ソレノイド５０が通電されると、その電流値に応じてピストン５１はバネ力に逆らって上方に移動する。ピストン５１が上方に移動すると、出側のエア配管４を塞いでいたフランジ５１ａも上方に移動し、出側のエア配管４とシリンダー５１ｃとが連通する状態となる（図１２参照）。この場合、連通路の開度は、ソレノイド５０の通電量に応じて変化する。また、ソレノイド５０が通電されてピストン５１が上方に移動するときは、フランジ５１ｂも上方に移動し、排出管５２を徐々に塞ぐ状態となり、通電電流値が所定値になると排出管５２を完全に塞ぐ状態になる（図１１参照）。すなわち、ソレノイド５０への通電量により、排出管５２から外部へ逃げる空気の量が調節され、これにより、入側のエア配管４から出側のエア配管４へ流入する空気流量が調整される。
【００１３】
図に示す人工唇３は、可撓性を有するゴム、プラスチックなどの素材で構成され、エア配管４とトランペット２との間に配設される。
なお、この人工唇３は、人間が息を吹いて唇を振動させる状態を再現可能なものであり、従って、この人工唇３に空気を送ると、この空気の流速に応じた人間の唇の振動状態が再現される。
人工唇３は、たとえば、弾性部材を用いて人間の唇の振動を発生するような構造として、これに送り込む空気の流量や流速によって、振動の状態が変化するようなっていればよい。一例としては、米国特許３，３３９，４４４号公報に示されるようなものがある。
【００１４】
図２は、人工唇３及びトランペット２のマウスピース２１の断面図である。
人工唇３の一端は、図２に示されるように、トランペット２のマウスピース２１と同程度又はそれよりやや大きめの開口を有する筒部３０を有している。この筒部３０が、マウスピース２１に対して密着して覆い被さっている。また、この筒部３０から人工唇３の他端にかけて、筒部３０よりも細長く平たい管状に管部３１が形成されている。この管部３１は、エア配管４の先端外周に密着して覆い被さっている。
【００１５】
また、管部３１には、筒部３０に程近い位置の上部及び下部に、それぞれ人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂが配設されている。この人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂは、管部３１に垂直に且つそれぞれが対向するよう配設されている。そして、人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂが同時に、管部３１に向かって押圧動作可能に構成されている。また、人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂは、人工唇３を上下から挟むように配置されており、人工唇用ソレノイド３２ｂは、スタンド１Ｂによって支持されている。
【００１６】
トランペット２は、人工唇３を介してエア配管４と連結されている。トランペット２は、マウスピース２１の他に、第１ピストンバルブ２０ａ、第２ピストンバルブ２０ｂ、第３ピストンバルブ２０ｃの３つのピストンバルブを備えている。
第１ピストンバルブ２０ａ、第２ピストンバルブ２０ｂ、第３ピストンバルブ２０ｃの各上部には、それぞれピストン用ソレノイド２２ａ、２２ｂ、２２ｃが配設されており、プランジャの移動方向がそれぞれ対応するピストンバルブと同一方向に配設されている。これにより、ピストン用ソレノイド２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、それぞれ対応するピストンバルブを押下可能に構成されている。このピストン用ソレノイド２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、第１ピストンバルブ２０ａ、第２ピストンバルブ２０ｂ、第３ピストンバルブ２０ｃにそれぞれ対向するように配置されている。また、トランペット２は、スタンド１Ｃによって支持されている。
なお、このトランペット２は、一般的に使用されるトランペットであるため、その他の各部構成について、説明は省略する。
【００１７】
図１に示す筐体１Ａは、ＦＤ等のメディアを駆動するメディア駆動装置１０と、操作部１３とを備える。ユーザは、このメディア駆動装置１０に、所望のＭＩＤＩデータが記録されたＦＤをセットし、操作部１３を操作することにより、ＦＤに記録されたＭＩＤＩデータに従って、トランペット２の自動演奏を開始させることができる。
【００１８】
以上説明したように、エア配管４、人工唇３、マウスピース２１がこの順番で連結され、図１に示す矢印のように、エアコンプレッサ６にて生成された圧縮空気が、この順番で流れるような構成となっている。そして、人工唇３の振動による空気振動がマウスピース２１を介してトランペット２内を通過することによって、トランペット２から音が発生する。また、ピストンバルブが押下されたり、管部３１の一部が押圧されることにより、発生する音の音高が調節される。
【００１９】
▲２▼電気的構成
次に管楽器自動演奏装置１の電気的構成について、説明する。図３は、管楽器自動演奏装置１の電気的構成を示したブロック図である。
メディア駆動装置１０は、コントローラ１１からの指令に従い、自動演奏の制御のためのＭＩＤＩデータを、ＦＤから読み出してコントローラ１１に供給する。ここで、ＭＩＤＩデータは、図４に示すように、音の発音あるいは消音といった演奏制御を指示するイベントと、先行するイベントと後発のイベントとの発生時間間隔を示すデルタタイムとからなる時系列の楽音発生用データである。このイベントには、音高や、音量、音響効果を指示するものが含まれている。コントローラ１１は、メディア駆動装置１０から供給されたＭＩＤＩデータの各イベントに対し、そのイベントの後のデルタタイムによって示される時間だけ待機し、後続のイベントの読み出しを行う、という処理を繰り返す。
【００２０】
自動演奏電子回路１２は、コントローラ１１からイベントを受け取り、トランペット２の自動演奏のための制御を行う回路である。コントローラ１１から受け取ったイベントに従って、記憶部１４に記憶されている情報を参照して、電磁弁５、人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂ、ピストン用ソレノイド２２ａ、２２ｂ、２２ｃに対して駆動制御を行う。
【００２１】
記憶部１４は、ＲＯＭ(Read Only Memory)などで構成され、自動演奏電子回路１２において用いられるデータやテーブルなどの情報を記憶している。
【００２２】
＜トランペットの奏法と、発音の関係＞
ここで、トランペット２の奏法と、トランペット２から発せられる音との関係について説明する。
人間がトランペット２を吹奏する場合、トランペット２のマウスピース２１に息を吹き込みながら、唇を振動させる。これによって、トランペット２内に空気の振動が伝わり、音が出るという仕組みになっている。そして、息を吹く口の形、大きさによって、音高が変わる。更に、押下する第１ピストンバルブ２０ａ、第２ピストンバルブ２０ｂ、第３ピストンバルブ２０ｃの組合せによっても、音高が変化する。
また、吹く息の量によって、発生する音の音量が変化する。吹く息の量が多いほど、大きな音が出て、吹く息が小さいほど、小さな音が出る。従って、吹く息の量に応じて、発生する音の音量が決定される。
【００２３】
本実施形態においては、振動する唇の状態を人工唇３によって実現し、口の開け具合を、人工唇３の断面積を変化させることによって調整し、吹く息の量を、電磁弁５によって調整する。
【００２４】
次に、自動演奏電子回路１２の各電磁弁、人工唇用ソレノイド３２ａ，３２ｂ、ピストン用ソレノイド２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対する駆動制御ついてそれぞれ説明する。
＜電磁弁５に対する制御＞
自動演奏電子回路１２は、イベントのうち、発音を指示するイベントに指示される音量値に従って、マウスピース２１に流すべき空気の流量を決定する。そして、空気がマウスピース２１に流れるよう、電磁弁５のピストン５１を駆動する。
【００２５】
なお、この音量値に対応した電磁弁５の駆動電流の値は、実験により予め定めておき、これを記憶部１４のテーブルに記憶させておく。なお、本実施形態においては、駆動電流量＝０のときに、空気が流れないよう初期設定されている。
一方、消音を指示するイベントについては、マウスピース２１に空気が流れないよう、電磁弁５に電流を流さないようにする。
以上のようにして、電磁弁５に対する通電制御が行われることにより、エアコンプレッサ６からトランペット２へ流れる圧縮空気の流量が調節される。
【００２６】
＜人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂに対する制御＞
自動演奏電子回路１２は、イベントのうち、発音を指示するイベントが示す音量値、音高に従って、人工唇用ソレノイド３２ａ，３２ｂの突出量を制御する。この突出量が制御されることにより、人工唇３における空気の流路の断面積が制御される。なお、音量値、音高に対応した人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂの駆動電流の値は、実験により予め定めておき、これを記憶部１４のテーブルに記憶させておく。本実施形態においては、駆動電流量＝０のときに、管部３１の断面積は最大面積となるようにする。
【００２７】
次に、図６に従って、人工唇用ソレノイド３２ａ，３２ｂの具体的な動作状態について、説明する。図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、管部３１の断面を示す図である。ここでは、説明を簡潔にするために、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において、管部３１には同量の空気が流れるものとする。人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂが突出していないと、図５（Ａ）に示されるように、管部３１は押圧されず、その断面積は最大となっている。人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂの突出量が小さいと、図５（Ｂ）に示されるように、管部３１は少し押圧されて少し撓み、従ってその断面の面積が小さくなり、トランペット２に流れる空気の速度が速くなる。人工唇用ソレノイド３２ａ、３２の突出量が大きくなると、図５（Ｃ）に示されるように、管部３１はかなり押圧されて平たくなる。
従って、同じ流量の空気がトランペット２に流れる場合、図５（Ａ）の状態の時には、高い音が発音可能であり、図５（Ｃ）の状態の時には、低い音が発音可能であり、図５（Ｂ）の状態の時には、高い音と低い音の間の音高の音が発音可能である。
【００２８】
以上のようにして、人工唇３の管部３１の断面積を変化させることにより、音高を調節する。
【００２９】
＜ピストン用ソレノイド２２ａ、２２ｂ、２２ｃに対する制御＞
自動演奏電子回路１２は、発音を指示するイベントが示す音高に従って、トランペット２の第１ピストンバルブ２０ａ、第２ピストンバルブ２０ｂ、第３ピストンバルブ２０ｃのうち押下すべきピストンバルブを決定する。音高に対応して、どのピストンバルブを押下すべきなのかは、記憶部１４のテーブルに予め記憶されている。そして、決定したピストンバルブに対応するピストン用ソレノイド２２ａ〜２２ｃに駆動電流を流し、当該ピストンバルブを押下させる。
【００３０】
（２）動作
図６は本実施形態に係る管楽器自動演奏装置１の動作を示すフローチャートである。
ユーザは、所望するＭＩＤＩデータが記録されたＦＤを、メディア駆動装置１０にセットし、操作部１３を操作して、トランペット２の自動演奏を指示する。そして、エアコンプレッサ６の電源を入れて、圧縮空気を生成させる。
管楽器自動演奏装置１のコントローラ１１は、トランペット２の自動演奏の指示を操作部１３から受け取ると、この指示に従って、ＭＩＤＩデータの転送を指示する（ステップＳ１０）。コントローラ１１は、ＦＤから転送されたＭＩＤＩデータを一旦記憶し、各イベントを順次読み出す（ステップＳ１１）。この結果、ＭＩＤＩデータ中のイベントが順次自動演奏電子回路１２に供給される（ステップＳ１３）。自動演奏電子回路１２は、供給されたイベントを解析する処理を行う（ステップＳ１４）。
【００３１】
このイベント解析処理のフローチャートを図７に示す。まず、このイベントが発音を指示するイベントか否かを判定し、この判定結果が肯定的である場合には、ステップＳ１４１に移行する。ステップＳ１４１では、イベントに指示される音量値に対応する流量の空気が、エア配管４に流れるよう、電磁弁５に対して流すべき駆動電流量を決定する。
【００３２】
次に、イベントに指示される音高に対応する駆動電流量を決定する（ステップＳ１４２）。これにより、人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂに対して流すべき駆動電流量が決定される。
【００３３】
また、イベントに指示される音高に対応して、トランペット２の第１ピストンバルブ２０ａ、第２ピストンバルブ２０ｂ、第３ピストンバルブ２０ｃのうち押下すべきピストンバルブを決定する（ステップＳ１４３）。そして、決定したピストンバルブに対応するピストン用ソレノイドに流すべき駆動電流量を決定する（ステップＳ１４４）。次いで、図６に示すステップＳ１５へ移行する。
【００３４】
ステップＳ１５では、自動演奏電子回路１２は、ステップＳ１４１において決定した量の駆動電流を電磁弁５に流し、ステップＳ１４２において決定した量の駆動電流を人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂに流し、ピストン用ソレノイド２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対して、ステップＳ１４４において決定した量の駆動電流を流す。
これにより、トランペット２から、当該イベントに対応する音が、空気の振動によって発せられる。
【００３５】
なお、ステップＳ１４０において、判定結果が否定的である場合、即ち供給されたイベントが消音を指示するイベントであった場合は、ステップＳ１４８に移行する。ステップＳ１４８では、電磁弁５に流すべき駆動電流量を０とする（ステップＳ１４５）。
【００３６】
以上のようにして、自動演奏電子回路１２が、順次供給されるイベントに従って、電磁弁５，人工唇用ソレノイド３２ａ，３２ｂ、ピストン用ソレノイド２２ａ、２２ｂ、２２ｃをそれぞれ駆動制御することにより、トランペット２によるＭＩＤＩデータに従った楽曲の演奏が行われる。
【００３７】
従って、演奏家がいなくても、トランペット２を自動演奏させることができ、しかも電子音ではなく楽器本来の音を自動的に発生させることができる。
【００３８】
（３）変形例
以上この発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまでも例示であり、以下のような様々な態様で実施することができる。
【００３９】
＜１＞管楽器自動演奏装置１は、トランペット２と一体に形成されても良い。また、自動演奏される楽器は、トランペットに限らず、コルネット、テューバ、ユーフォニアム、バス、トロンボーン、フルート等の管楽器であっても良い。
【００４０】
＜２＞本実施形態においては、ＦＤに記録されるＭＩＤＩデータを用いて楽曲の自動演奏を行ったが、本発明はこれに限らない。例えば、ＣＤや、メモリーカード等の記憶媒体に記憶されたＭＩＤＩデータを用いても良い。また、これらの記憶媒体を用いず、管楽器自動演奏用装置本体に、ＲＯＭ等の記憶手段を設け、この記憶手段に記憶されるＭＩＤＩデータに従って、管楽器を自動演奏させるようにしても良い。
【００４１】
＜３＞自動演奏電子回路１２は、空気の流量決定、人工唇３に対する押圧調節、押下すべきピストンバルブの決定は、この順番で行ったが、この順番でなくても良いし、同時に行っても良い。
【００４２】
＜４＞楽音発生用データはＭＩＤＩデータに限らず、音高、音量、発音時間などを指示するデータであれば良い。
【００４３】
＜５＞上述の実施形態において、エアコンプレッサ６にて生成された空気の流量を調節するものは、電磁弁５に限らず、その他の構成であっても良い。また、電磁弁５の構成は、上述の構成に限らない。
【００４４】
＜６＞キーボードからリアルタイムで入力される楽音発生用データを用いて、トランペット２を自動演奏させるようにしても良い。例えば、図８に示されるように、上述の実施形態におけるメディア駆動装置１０に代えて、キーボード１５をコントローラ１１に接続させる。このキーボード１５を演奏することにより、その演奏に対応したＭＩＤＩデータのイベントを、リアルタイムでコントローラ１１に供給する。コントローラ１１は、供給されたイベントを、自動演奏電子回路１２に供給する。以降は、上述の実施形態と同様にして、トランペット２から、キーボード１５から入力されたＭＩＤＩデータに対応する音が発せられる。
このような構成によれば、トランペット２が吹けない人であっても、キーボード１５を弾くだけで、トランペット２から自由に音を出すことができる。
【００４５】
＜７＞人工唇用ソレノイド３２ａ，３２ｂの配設位置は、上述の実施形態に限らない。例えば、人工唇３の管部３１の横方向左右に配設しても良い。また、管部３１内の空気の流れる方向に対して垂直ではなく、ある傾斜角度を有するように傾斜させるように配設しても良い。
また更に、人工唇用ソレノイド３２ａ，３２ｂを、管部３１内の空気の流れる方向に対して傾斜角度を有するように動作させても良い。
このような構成において、傾斜角度に対応する音高を予め実験により定めておく。
【００４６】
＜８＞人工唇用ソレノイドやピストン用ソレノイドに代えて、その他のアクチュエータを用いても良い。例えば、ギアドモータ、超音速モータ等であっても良い。
【００４７】
＜９＞また、人工唇用ソレノイドは、図９に示されるように、人工唇３の管部３１に複数配設しても良い。例えば、人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂは、速い動きをするもので構成され、人工唇用ソレノイド３２ａ、３２ｂは、遅い動きをするもので構成されるようにしても良い。なお、動きの速さは、ソレノイドを構成するコイル、鉄心などの大きさや、ソレノイドに流す電流の量等によって調節される。
また、上下１組の人工唇用ソレノイドは、管部３１内の空気の流れる方向に対して垂直に配設し、他の１組の人工唇用ソレノイドは、管部３１内の空気の流れる方向に対してある傾斜角度を有するように傾斜させて配設しても良い。更に、他の１組の人工唇用ソレノイドを、管部３１内の空気の流れる方向に対して傾斜角度を有するように動作させても良い。このような構成においては、傾斜角度と音高との対応関係を予め実験により求めておくと良い。
【００４８】
＜１０＞上述の実施形態においては、自動演奏回路１２に、消音を指示するイベントが供給された場合に、電磁弁５を制御して、トランペット２に空気を流すのを止めた。この消音を指示するイベントとは、ＭＩＤＩ規格においては、通常、ノートオフメッセージのことである。しかし、イベントに、任意の処理を指示できるエクスクルーシブメッセージを含ませ、このクスクルーシブメッセージに、息継ぎ即ち空気を流すことを一時的に止める指示をさせるようにしても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、楽音発生用データに従って、管楽器から当該楽音発生用データに対応する楽音を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る管楽器自動演奏装置１の機械的構成を示すブロック図である。
【図２】 同実施形態に係る人工唇３及びトランペット２のマウスピース２１の断面図である。
【図３】 同実施形態に係る管楽器自動演奏装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】 同実施形態に係るＭＩＤＩデータを模式的に示した図である。
【図５】 同実施形態に係る人工唇３の管部３１の断面図である。
【図６】 本実施形態に係る管楽器自動演奏装置１の動作を示すフローチャートである。
【図７】 本実施形態に係る管楽器自動演奏装置１のイベント解析動作を示すフローチャートである。
【図８】 本実施形態の変形例に係る管楽器自動演奏装置１の構成を示すブロック図である。
【図９】 同実施形態の変形例に係る人工唇３及びトランペット２のマウスピース２１の断面図である。
【図１０】 本発明の一実施形態に係る電磁弁５の断面図である。
【図１１】 本発明の一実施形態に係る電磁弁５の断面図である。
【図１２】 本発明の一実施形態に係る電磁弁５の断面図である。
【符号の説明】
１・・・管楽器自動演奏装置、１Ａ・・・筐体、１Ｂ・・・スタンド、１Ｃ・・・スタンド、２・・・トランペット、２０ａ・・・第１ピストンバルブ、２０ｂ・・・第２ピストンバルブ、２０ｃ・・・第３ピストンバルブ、２１・・・マウスピース、２２ａ・・・ピストン用ソレノイド、２２ｂ・・・ピストン用ソレノイド、２２ｃ・・・ピストン用ソレノイド、３・・・人工唇、３０・・・筒部、３１・・・管部、３２ａ・・・人工唇用ソレノイド、３２ｂ・・・人工唇用ソレノイド、４・・・エア配管、５・・・電磁弁、５０・・・ソレノイド、５１・・・ピストン、５１ａ・・・フランジ、５１ｂ・・・フランジ、５１ｃ・・・シリンダ、５１ｄ・・・バネ、５２・・・排出管、６・・・エアコンプレッサ、１０・・・メディア駆動装置、１１・・・コントローラ、１２・・・自動演奏電子回路、１３・・・操作部、１４・・・記憶部、１５・・・キーボード。
Claims (2)
- 管楽器のマウスピースに装着され、流入する空気に応じて人間の唇を模写した振動を発生する人工唇と、
空気流を吐出し、吐出した前記空気流を前記人工唇に流入させる空気流吐出手段と、
楽音の音高と強さを示す楽音発生用データに応じて、前記人工唇における空気の流路の断面積および前記空気流吐出手段の流量を制御する制御手段
とを具備することを特徴とする管楽器自動演奏装置。 - 前記制御手段は、楽音の音高と強さを示す楽音発生用データに応じて、前記管楽器に設けられた演奏用の操作子を操作する演奏操作手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の管楽器自動演奏装置。
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