JP3952061B2 - 電子鍵盤楽器 - Google Patents

Description

本発明は、鍵盤演奏で押鍵直後に行われる鍵のアフタタッチ操作に応じて楽音の効果制御をするようにした電子鍵盤楽器に関する。

従来、電子鍵盤楽器において、楽曲を奏でながら楽曲にさらに表情をつけることができるようにした技術として、鍵の押圧力等を検出するアフタセンサを用いこのセンサ出力に応じて例えばビブラート等の効果を楽音に付与するものなどがある。このアフタセンサは、近年までは全鍵共通の一つのセンサを用いるのが主流であったが、各鍵に独立して種々の表情が付けられるように各鍵毎にアフタセンサを設ける技術がある（例えば特開平４−１４６４９３号公報）。なお、この技術では例えばビブラート制御に使用すると、圧力を増せばビブラートが深くなり、左右動の動かす速さがビブラートの速さになる。
特開平４−１４６４９３号公報

しかしながら、全鍵共通のセンサを用いたものでも、各鍵毎にセンサを設けたものでも、跳躍が多くある曲では演奏中に鍵あるいはキーボード全体が不用意に振れるので、効果制御をしたくないところでも効果制御がかかってしまうことがあるという問題がある。

本発明は、演奏者の意思に則した効果制御が行える電子鍵盤楽器を提供することを課題とする。

本発明の請求項１の電子鍵盤楽器は、複数の鍵の各押下操作により各鍵に対応した音高の楽音を発生するとともに、鍵のアフタタッチ操作に応じて楽音の効果制御を行うようにした電子鍵盤楽器において、前記鍵を押下操作する奏法様式を検出する手段であって、前記効果制御で楽音に変化を付けるための効果制御用センサであって押圧力に応じた出力を発生するとともに鍵下のセンサ押圧部で押鍵終了位置近傍で押圧力が加わる効果制御用センサ（いわゆるアフタタッチセンサ）と、前記鍵のイニシャルタッチを検出するイニシャルタッチ検出手段と、上記効果制御用センサのセンサ出力と上記イニシャルタッチ検出手段で検出されたイニシャルタッチとに応じて前記奏法様式を検出する検出手段とで構成された奏法検出手段を備え、前記奏法検出手段で検出された奏法様式に応じて、前記鍵のアフタタッチ操作で行われる前記各鍵対応の音高を有する楽音の効果制御を禁止または可能にするようにしたことを特徴とする。

本発明の請求項２の電子鍵盤楽器は、複数の鍵の各押下操作により各鍵に対応した音高の楽音を発生するとともに、鍵のアフタタッチ操作に応じて楽音の効果制御を行うようにした電子鍵盤楽器において、前記鍵を押下操作する操作速度を検出する操作速度検出手段と、前記鍵を押圧する押圧力を検出する押圧力検出手段と、前記検出した操作速度に基づいて閾値を算出する演算手段と、前記検出した押圧力と前記算出した閾値とを比較して、前記鍵を押下操作した奏法様式を検出する奏法検出手段とを備え、前記奏法検出手段で検出された奏法様式に応じて、前記鍵のアフタタッチ操作で行われる前記各鍵対応の音高を有する楽音の効果制御を禁止または可能にするようにしたことを特徴とする。

ところで、ピアノ演奏時の奏法には、鍵から指を所定距離離して打鍵して弾く標準的な奏法（以後、「標準弾き」という。）や、鍵に指を添えて鍵を押すように弾くいわゆる「押し引き」という奏法がある。この「押し弾き」は例えばＰ奏法（「Ｐ奏法」の“Ｐ”は強弱記号の「ピアノ」の意味であり、以下同様に表記する。）においてはテンポの遅い曲（あるいはテンポが遅い部分）でテヌート奏法として繊細なコントロールを行い易い反面、Ｐ以上特にｆｆ（フォルテッシモ）等の強いタッチはこの奏法の方がより強いタッチが表現できるといわれている。

一方、「標準弾き」はスタッカート的な奏法を含むのでテンポの速い曲（あるいはテンポが速い部分）を演奏するのに適しているが、話を電子楽器に移した場合、鍵の左右動でビブラート等の効果制御ができる従来の電子楽器ではこのようなスタッカート的な奏法（特に跳躍部分の演奏）で不用意に効果制御がかかり易かった。

そこで、このような奏法の違いに応じて効果制御の禁止または可能を制御すると、演奏者は奏法に注意するだけで演奏者の意思に則した効果制御が行える。ところが、従来技術において、有効な奏法判別が精度よく行える技術が確立していなかったが、最近、本出願人において有効な奏法判別技術を確立したのにともない、本発明が有効になった。

また、本発明の電子鍵盤楽器の実施態様として好ましいものは、効果制御用センサが鍵押下方向に対して直角な方向に１鍵に対し２個並設されていることを特徴とするものである。この特徴により鍵タッチ操作で楽音の効果制御をするに際し、鍵表面を指変化圧操作するだけで、きめ細かな制御が可能となる。

請求項１の電子鍵盤楽器によれば、複数の鍵の各押下操作により各鍵に対応した音高の楽音を発生するとともに、鍵のアフタタッチ操作に応じて楽音の効果制御を行うようにした電子鍵盤楽器において、効果制御用センサのセンサ出力とイニシャルタッチとに応じて鍵を押下操作する奏法様式を検出する奏法検出手段を備え、この奏法検出手段で検出された奏法様式に応じて、前記鍵のアフタタッチ操作で行われる前記各鍵対応の音高を有する楽音の効果制御を禁止または可能にするようにしたので、例えば押し弾きのときにビブラートをかけることができ、かつ、標準弾きのときに不用意にビブラートがかかるのを防止できるなど、演奏者の意思に則した効果制御を行うことができる。

請求項２の電子鍵盤楽器によれば、複数の鍵の各押下操作により各鍵に対応した音高の楽音を発生するとともに、鍵のアフタタッチ操作に応じて楽音の効果制御を行うようにした電子鍵盤楽器において、鍵を押下操作する操作速度を検出するとともに検出した操作速度に基づいて閾値を算出し、検出した押圧力と算出した閾値とを比較して、鍵を押下操作した奏法様式を検出する奏法検出手段を備え、この奏法検出手段で検出された奏法様式に応じて、前記鍵のアフタタッチ操作で行われる前記各鍵対応の音高を有する楽音の効果制御を禁止または可能にするようにしたので、例えば押し弾きのときにビブラートをかけることができ、かつ、標準弾きのときに不用意にビブラートがかかるのを防止できるなど、演奏者の意思に則した効果制御を行うことができる。

図７は本発明実施例の電子鍵盤楽器における鍵盤装置の断面図であり、図に向かって左側を演奏者側として図示したものである。楽器本体に固定された底板１の手前側（図７の左側）には前面カバー２が取り付けられ、底板１の奥側には図示しないパネル面で覆われるフレーム３が立設されている。また、底板１上にはフレーム３と支柱４とで支えられた支持台５が配設されている。

支持台５には白鍵６と黒鍵７が奥側端部の鍵支持部８にそれぞれ支持されており、白鍵６と黒鍵７はそれぞれ鍵支持部８を軸にして図７の丸付き数字１および丸付き数字２のように回動自在になっている。白鍵６の下にはハンマ支持部９で支持された白鍵用ハンマアーム１１が、また、黒鍵７の下にはハンマ支持部９で支持された黒鍵用ハンマアーム１２がそれぞれ並設されており、白鍵用ハンマアーム１１と黒鍵用ハンマアーム１２はそれぞれハンマ支持部９を軸にして白鍵６および黒鍵７と同様に回動自在になっている。

底板１上の白鍵６の先端側下部には白鍵６の先端部を内側からガイドする白鍵用キーガイド１３が立設されるとともに、支持台５上の黒鍵７の先端側下部には黒鍵７の先端部を内側からガイドする黒鍵用キーガイド１４が立設されている。白鍵用キーガイド１３の近傍に白鍵用の上限ストッパ１５と下限ストッパ１６が設けられ、支持台５の端部裏面には黒鍵およびハンマ用の上限ストッパ１７が取り付けられている。また、支持台５の端部の上面（黒鍵用キーガイド１４の前部）には、白鍵６および黒鍵７の左右方向（鍵の並び方向）への振れを検出するためのアフタコントロールセンサユニット１８が配設されている。

白鍵６は先端部近傍から下方に延びるＬ型のストッパ片６ａを備えており、このストッパ片６ａの先端と白鍵６の先端との間に上限ストッパ１５および下限ストッパ１６が配置されている。そして、白鍵６の先端下面が下限ストッパ１６に当接して下への回動が規制されるとともに、ストッパ片６ａの先端上面が上限ストッパ１５に当接して上への回動が規制され、白鍵６は図７の実線で示した位置と二点鎖線で示した位置の範囲内に回動範囲が規制される。

同様に、黒鍵７も先端部近傍から下方に延びるＬ型のストッパ片７ａを備えており、このストッパ片７ａに対向して支持台５の下面に上限ストッパ１７が、支持台５の上面にアフタコントロールセンサユニット１８が配置されている。そして、黒鍵７の先端下面７ｂがアフタコントロールセンサユニット１８に当接して下への回動が規制されるとともに、ストッパ片７ａの先端上面が上限ストッパ１７に当接して上への回動が規制され、黒鍵７は図７の実線で示した位置と二点鎖線で示した位置の範囲内に回動範囲が規制される。

また、白鍵用ハンマアーム１１および黒鍵用ハンマアーム１２の先端部の下方には、ハンマ用の下限ストッパ１９が配設されており、白鍵用ハンマアーム１１および黒鍵用ハンマアーム１２は、この下限ストッパ１９と上限ストッパ１７との範囲内に回動範囲が規制される。

鍵支持部８とハンマ支持部９との間には、各鍵に対応する復帰用バネ２１が配設されている。なお、図７では復帰用バネ２１は黒鍵７および黒鍵用ハンマアーム１２について図示してあり、この復帰用バネ２１は一方がアーム１２の点Ｐ１に他方が黒鍵７の点Ｐ２に付勢されて設けられ、主にＰ１側を時計方向に回転させる弾性力（回転ベクトル）により黒鍵７は上に回動するように付勢されている。

なお、図には現れていないが、白鍵６および白鍵用ハンマアーム１１についても同様の復帰用バネによってそれぞれ上に回動するように付勢されている。

黒鍵７の側面には係合部７ｃが形成されるとともに、黒鍵用ハンマアーム１２の側面には突起部１２ａが形成されており、黒鍵７を押鍵すると係合部７ｃで黒鍵用ハンマアーム１２の突起部１２ａを押下するので黒鍵用ハンマアーム１２は黒鍵７と共動して押し下げられる。なお、白鍵６と白鍵用ハンマアーム１１も同様の構成になっており、白鍵６を押鍵すると白鍵用ハンマアーム１１は白鍵６と共動して押し下げられる。このように、白鍵６とともに共動する白鍵用ハンマアーム１１および黒鍵７とともに共動する黒鍵用ハンマアーム１２はそれぞれ質量体として作用し、アコースティックピアノの鍵のタッチをシミュレートしたものとなっている。

ハンマ支持部９よりも手前側で支持台５の裏面近傍には、樹脂の２色押出成形にて形成され、一対の平行な弾性パイプと接点とで構成された時間差スイッチである２メークのイニシャルタッチセンサ２２が配設されており、このイニシャルタッチセンサ２２は、黒鍵用ハンマアーム１２に取り付けられたアクチュエータ２３によって第１メークスイッチ２２ａと第２メークスイッチ２２ｂがオンオフする。なお、図ではイニシャルタッチセンサ２２およびアクチュエータ２３は黒鍵用ハンマアーム１２について示してあるが、白鍵用ハンマアーム１１についても同様にイニシャルタッチセンサとアクチュエータが配設されている。また、図７ではアクチュエータ２３は押鍵状態、イニシャルタッチセンサ２２は非押鍵状態を示している。

図１１はアクチュエータ２３とイニシャルタッチセンサ２２の動作を説明する図であり、図１１(A) は非押鍵時、図１１(B) は押鍵時を示している。アクチュエータ２３は第１メークスイッチ２２ａと第２メークスイッチ２２ｂに対応する押圧部２３ａ，２３ｂを備えている。そして、第２メークスイッチ２２ｂおよび第１メークスイッチ２２ａは、押圧部２３ｂおよび押圧部２３ａでそれぞれ押されると時間差を有してａ，ｂの順にオンとなり、押圧部２３ｂおよび押圧部２３ａが離れると時間差を有してｂ，ａの順にそれぞれオフとなる。

そして、第２メークスイッチ２２ｂのオンをキーオンと判定し、第１メークスイッチ２２ａ（第２メークスイッチ２２ｂでも可）のオフをキーオフと判定する。なお、第１メークスイッチ２２ａのオンから第２メークスイッチ２２ｂのオンまでの時間情報が押鍵速度すなわちイニシャルタッチのデータとして用いられる。

図７に示したように、支持台５の下方にはアフタタッチセンサ２４が配設されており、黒鍵用ハンマアーム１２および白鍵用ハンマアーム１１が押下されるとアフタタッチセンサ２４で押圧力が検出され、この押圧力の情報がアフタタッチの制御に用いられる。

白鍵６のアフタコントロールセンサユニット１８に対応する位置には白鍵用押圧部６ｂが形成され、黒鍵７のアフタコントロールセンサユニット１８に対応する位置には黒鍵用押圧部７ｂが形成されている。この白鍵用押圧部６ｂは白鍵６が押鍵されたときに、また、黒鍵用押圧部７ｂは黒鍵７が押鍵されたときに、それぞれアフタコントロールセンサユニット１８に当接し、さらに、各鍵を押圧することによりアフタコントロールセンサユニット１８に押圧力を加える。なお、上限ストッパ１５，１７、下限ストッパ１６はフェルトで形成されており、白鍵６が押下されて下限ストッパ１６に当接してもこの白鍵６でアフタコントロールセンサユニット１８を押圧できるようになっている。

図８はアフタコントロールセンサユニット１８の拡大断面図である。このアフタコントロールセンサユニット１８は、フェルト製のダンパー１８１、ダンパー１８１の下層に配設されたゴム製のパッド１８２およびセンサ部１８３で構成されており、パッド１８２には、センサ部１８３側にやや突状に形成した押圧部１８２ａが形成されている。

また、センサ部１８３は、基板１８３ａ上に電極１８３ｂとスペーサ１８３ｃを形成するとともに、フレキシブル膜１８３ｄに感圧インク層１８３ｅとスペーサ１８３ｆを形成したもので、スペーサ１８３ｃ，１８３ｆを突き合わせて電極１８３ｂに対向してこの電極１８３ｂの上部に僅かに間隙を隔てて感圧インク層１８３ｅを配設したものである。なお、電極１８３ｂも感圧インク層の電極としてもよい。また、電極１８３ｂおよび感圧インク層１８３ｅ以外の部分にはレジストが形成されており、このレジストを形成する同一工程でスペーサ１８３ｃ，１８３ｆを形成するようにしている。

以上の構成により、白鍵６または黒鍵７が押下されるとダンパー１８１で衝撃が吸収されるとともに押圧力がパッド１８２に加えられ、パッド１８２の押圧部１８２ａがセンサ部１８３の感圧インク層１８３ｅに押圧されて、感圧インク層１８３ｅが電極１８３ｂに押圧される。そして、この押圧力に応じて感圧インク層１８３ｅの導電性が著しくなりその抵抗値を減少させる。

図９はセンサ部１８３の電極１８３ｂと感圧インク層１８３ｅの部分の平面図であり、感圧インク層１８３ｅ、白鍵６および黒鍵７は想像線（二点鎖線）で示してある。アフタコントロールセンサユニット１８は、白鍵６および黒鍵７の下に黒鍵７の先端と白鍵６の幅広部基端部とを中心として鍵の並ぶ方向に敷設されたものであり、電極１８３ｂは、白鍵６および黒鍵７の各鍵の左右端の直下に各鍵毎に一対づつ形成されている。また、各電極１８３ｂに対向するように感圧インク層１８３ｅが形成されている。

以上のように、電極１８３ｂと感圧インク層１８３ｅは各鍵に対して左右一対づつ配設された効果制御用センサとしての感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒを構成しており、この感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒは、図示しないスキャン回路から所定電圧が印加されると感圧インク層１８３ｅの抵抗値に応じて各押圧力に対応する信号を出力する。また、各感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒは鍵押下方向に対して直角な方向（この実施例では鍵の長さ方向に対しても直角な方向）に設けられている。すなわち、該センサ対は鍵並び方向に連設されている。

各感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒは同一鍵のものを一組にして各鍵について一組ずつスキャン回路によってスキャンされる。図１０は任意の鍵に対応する一組の感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒがスキャン回路によって選択された状態に相当する等価回路を示す回路図である。感圧センサ１８３Ｌの出力はアンプ２０１で増幅された後、差分値演算回路２０２で感圧センサ１８３Ｒの出力との差がとられて差分信号として出力される。

また、和分値演算回路２０３で感圧センサ１８３Ｌおよび１８３Ｒの和がとられて和分信号として出力され、さらに、各感圧センサン１８３Ｌ，１８３Ｒの出力値が出力される。

上記差分信号の絶対値は、押鍵して指を振らしたときの鍵の左右端部の押圧力の差に相当し、この差分信号の絶対値が大きいときは指の傾き（鍵の各センサ押圧部が各センサに及ぼす力のアンバランス）が大きいときであり、差分信号の絶対値が小さいときは指の傾きが小さいときである。そして、この差分信号の変化の周期に基づいてビブラートの効果制御を行う。

なお、この実施例では、各鍵に対応する一対の感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒの出力信号の差分値からこの一対の感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒの差の基準値を求め、この基準値を更新設定しながら出力信号の差分値の基準値からの偏差を求め、この偏差をビブラート制御のセントずれのデータ（ピッチのずれ分）とする。これにより、感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒのバラツキを補正してビブラートの効果制御を行うことができる。

ここで、白鍵６を奏法様式を変えて押鍵したときのイニシャルタッチと感圧センサの出力値の関係を測定すると図２のようになることが判明した。横軸は図７におけるイニシャルタッチセンサ２２の各接点が押鍵にてメークする時間差から算出される押鍵速度を表しており、縦軸は感圧センサ（１８３Ｌ，１８３Ｒ）のいずれか一方または両方の和分出力値をｐｐからｆｆまでにリニア変換（正比例させて変換）したものである。また、図２に表れた各ドットは被験者が各奏法を意識して図７の鍵盤装置を押下した場合のイニシャルタッチと感圧センサとの両出力を２次元で１ドットとしてプロットしたものである。

すなわち、図２は押し弾き（テヌート奏法）と標準弾きとについて測定を行ったものであり、イニシャルタッチを固定した場合の２異種奏法での感圧センサの出力値にかなりのレベル差が生じたことを示している。つまり、イニシャルタッチ（Ｔｏｕｃｈ）の値が同じでも押し弾きの方が標準弾きよりも感圧センサの出力値（ＡＤ）が大きくなっていることが判る。そこで、感圧センサの出力値（ＡＤ）に対してＩＴの関数である所定の判定基準値ＴＨ（閾値）を設定すると、出力値（ＡＤ）がこの判定基準値ＴＨを越えた場合に押し弾きとして検出し、越えなかった場合に標準弾きとして検出することができる。上記関数は、例えばＴＨ＝ａ×ＩＴ＋ｂ（ａは横軸値に対する縦軸値の値（傾き）を表す定数，ｂは定数であって、実験データから求められる。）である。

そして、押し弾きの場合にはビブラートの効果制御を可能とし、標準弾きの場合はビブラートの効果制御を禁止する。このようにすると、押し弾きでは効果制御が可能となり、逆に標準弾きでは効果制御が不可となる。したがって、押し弾きで演奏しているときはビブラートをかけることができ、かつ、標準弾きのときに不用意にビブラートがかかることがない。

図１は本発明実施例の電子鍵盤楽器の要部を示すブロック図であり、ＣＰＵ１０には、システムバス（データバス，アドレスバス，コントロールバス）を介してワーキングＲＡＭ２０、プログラムＲＯＭ３０、割込信号発生回路４０、操作パネル５０、感圧センサ群１８３Ｌ，１８３Ｒに対するスキャン回路６０、イニシャルタッチ群２２に対するスキャン回路７０および制御回路８０ａを含む楽音発生回路８０が接続されている。

ＣＰＵ１０、ワーキングＲＡＭ２０およびプログラムＲＯＭ３０はマイクロコンピュータを構成しており、ＣＰＵ１０はプログラムＲＯＭ３０に格納されている制御プログラムに基づいてワーキングＲＡＭ２０のワーキングエリアを使用して楽器全体の制御を行う。

割込信号発生回路４０は、この実施例では１μｓ周期の割込信号TINT１と２ｍｓ周期の割込信号TINT２をそれぞれ発生する回路であり、ＣＰＵ１０は、割込信号TINT１による割込処理でイニシャルタッチセンサ群２２におけるオン／オフイベントの発生時刻などの時間を管理するための時刻をカウントし、割込信号TINT２による割込処理でスキャン回路６０を介して感圧センサ群１８３Ｌ，１８３Ｒを走査してその検出信号に基づく効果制御の処理を行う。

操作パネル５０は音色を選択するための音色スイッチ等の各種操作スイッチを備えたものであり、ビブラート深さを変更設定するアップダウンスイッチ等のこれに属する。ＣＰＵ１０はこの操作パネル５０とイニシャルタッチセンサ群２２を制御プログラムのメインルーチンのループで走査し、操作パネル５０における操作イベント、イニシャルタッチ群２２におけるオン／オフイベントを検出して各イベントに応じた処理を行う。

楽音発生回路８０は、制御回路８０ａと音源（ＴＧ）８０ｂを備えており、制御回路８０ａはＣＰＵ１０から供給されるキーコードとビブラートにおけるピッチの変化を示す効果制御データとを基に演算を行ってピッチ指示データとしての音高データを生成し、音源８０ｂに出力する。また、制御回路８０ａは操作パネル５０で設定された音色データに基づいて複数のパラメータを変更設定する。さらに、押鍵時のイニシャルタッチセンサ，感圧センサのデータからＣＰＵ１０により算出された奏法決定データB(k)が入力されることにより、このデータに応じてビブラート等の効果制御を禁止または有効にするかどうかも制御回路８０ａにより制御される。そして、音源８０ｂは制御回路８０ａから出力されるデータに基づいて楽音信号を発生し、この楽音信号はＤ／Ａ変換器９０でアナルグ信号に変換され、サウンドシステム１００で増幅されて楽音として発生される。

図３は制御プログラムのメインルーチンのフローチャート、図４は時刻をカウントする割込処理ルーチンのフローチャート、図５は効果制御を行う割込処理ルーチンのフローチャートであり、各フローチャートに基づいて実施例の動作を説明する。なお、以下の説明および各フローチャートにおいて、制御に用いられる各レジスタおよびフラグを下記のラベルで表記し、それらの記憶内容は特に断らない限り同一のラベルで表す。

T ：時刻をカウントするレジスタ
k ：１番から８８番までの各鍵の鍵番号を格納するレジスタ
KC：イベントの有った鍵のキーコードを格納するレジスタ
IT(k) ：鍵番号k についての接点時間差スイッチ（イニシャルタッチセンサ）の各スイッチメイク時間間隔から算出されるイニシャルタッチデータを格納するレジスタ
SL(k) ：鍵番号k についての左側の感圧センサ１８３Ｌの出力値を格納するレジスタ
SR(k) ：鍵番号k についての右側の感圧センサ１８３Ｒの出力値を格納するレジスタ
SDI(k)：鍵番号k についての感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒの差分値を格納するレジスタ
SSA(k)：鍵番号k についての感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒの和分値を格納するレジスタ
A(k)：和分値SSA(k)についての極大値検出を示すフラグ
B(k)：鍵番号k についての効果制御を有効とするか無効（禁止）とするかを判別するフラグ
SSa(K)：和分値SSA(k)の前の極大値を退避するレジスタ
TH(k) ：鍵番号k についてのイニシャルタッチを関数とする変数であって、TH(k) ＝ａ×IT(k) ＋ｂで表される。ａ，ｂは定数。
SDIREF(k) ：差分値SDI(k)に対する基準値を格納するレジスタ
SDITRM(k) ：基準値SDIREF(k) に対する差分値SDI(k)の偏差（感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒのバラツキを補正した差分値）を格納するレジスタ

電源の投入によって図３のメインルーチンの処理を開始すると、ステップＳ１で各レジスタのリセット等の初期設定を行い、ステップＳ２で鍵盤のイニシャルタッチ処理および／またはキーオフ処理を行う。すなわち、全鍵のイニシャルタッチセンサ２２の第１メークスイッチ２２ａおよび第２メークスイッチ２２ｂをスキャンし、オン／オフイベントのある鍵のキーコードKCと、第１メークスイッチ２２ａのオン／オフ（１Ｍ／１Ｒ）および第２メークスイッチ２２ｂのオン／オフ（２Ｍ／２Ｒ）の種別と各イベントの発生時刻T とをバッファレジスタに一時取り込んだ後、２Ｍ（第２メークスイッチ２２ｂのオンイベント）発生時に１ＭのＴ，２ＭのＴから各鍵のイニシャルタッチデータIT（時間の逆数値）を算出し、バッファレジスタ中にあるキーデータのセット（KC，IT，KON ）を楽音発生回路８０に送出するとともに、１Ｒ（第１メークスイッチ２２ａのオフイベント）発生時にレジスタ中にあるキーデータのセット（KC，KOF ）を楽音発生回路８０に送出し、各レジスタ（KC，IT，KOF ）をクリアする。

ステップＳ２で処理が終了すると、ステップＳ３でその他の処理を行い、例えば、操作パネルの音色スイッチ等がオンされたらどの音色の音色スイッチが押されたかを示す種別信号を楽音発生回路８０に送出して音色を設定変更する。また、他の操作スイッチが操作されたその操作に応じた処理を行う。なお、この操作パネルの処理で、アップダウンスイッチ等の操作に応じてビブラート深さの最大値の設定等を行い、このビブラート深さの最大値に応じて楽音発生回路８０に出力する効果制御データに重みをつけるようにするとよい。これらのその他の処理が終了するとステップＳ２に戻る。

以上、ステップＳ２の処理により、楽音発生回路８０は設定された音色で、押鍵された鍵に対応する音高の楽音信号を発生して発音処理を行うとともに、離鍵された鍵に対応する楽音信号を停止して消音処理を行う。

図４の割込み処理は割込信号発生回路４０からの割込信号TINT１により１μｓ周期で起動され、先ず、ステップＳ１１で時刻をカウントするレジスタT の内容をインクリメントし、ステップＳ１２でレジスタT の記憶内容が所定値に達しているか否かを判定し、所定値に達していなければ元のルーチンに復帰し、所定値に達していればステップＳ１３でレジスタT を“０”にリセットして元のルーチンに復帰する。

図５の割込み処理は割込信号発生回路４０からの割込信号TINT２により２ｍｓ周期で起動され、ステップＳ２１での鍵番号k のインクリメントが行われ、ステップＳ２４以降の処理が全鍵８８鍵分行われるとステップＳ２２の判定処理においてk が８８を越えるのでステップＳ２３によりk をリセット処理し、元のルーチンに復帰する。k が小さい間は、ステップＳ２４にてk ＝1 の鍵から順にイニシャルタッチIT(k) が存在するかどうかを判定し、存在するときのみステップＳ２５以降の処理を行う。

すなわち、イニシャルタッチデータが、各鍵につき存在しているかの判定を行い、該データがゼロであればその鍵をステップＳ２１，Ｓ２２を介してスキップし、該データの存在を検知すると次のステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、現在の鍵番号k に対応する感圧センサ１８３Ｌの出力値をレジスタSL(k) に取り込むとともに感圧センサ１８３Ｒの出力値をレジスタSR(k) に取り込む。また、ステップＳ２６で現在の鍵番号k に対応する感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒの差分値をレジスタSDI(k)に取り込み、さらに、ステップＳ２７で、現在の鍵番号k に対応する感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒの和分値をレジスタSSA(k)に取り込みステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８では、感圧センサ１８３Ｌの出力値SL(k) の絶対値または感圧センサ１８３Ｒの出力値SR(k) の絶対値が所定値を越えているか否かを判定する。この判定は感圧センサに力が加えられているか否かを判定するものである。

ステップＳ２８で絶対値“｜SL(k) ｜”および絶対値“｜SR(k) ｜”のどちらも所定値を越えていなければステップＳ２９に進み、ステップＳ２９で極大値が検出されていないことを示すフラグA(k)を“０”に，効果制御有効フラグB(k)を“０”にしてステップＳ２１に戻る。このA(k)フラグは感圧センサ非押圧状態であることも同時に示している。すなわち、感圧センサ非押圧状態では効果制御を禁止している。

感圧センサが押圧されるとステップＳ２０１で和分値SSA(k)が極大値であるか否かを判定し、極大値であればステップＳ２０２に進み、極大値でなければステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２０２では極大値が検出されたのでフラグA(k)を“１”にし、ステップＳ２０３で和分値SSA(k)が前回極大値と判定された和分値SSa(k)（初回は“０”）より大きいか否かを判定し、大きくなければステップＳ２１０に進み、大きければ、ステップＳ２０４でレジスタSSa(k)の内容を和分値SSA(k)で書き換え、ステップＳ２０５でそのときの差分値SDI(k)を基準値としてレジスタSDIREF(k) に格納してステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６では感圧センサの和分値SSA(k)が、押鍵初期時の最初の極大値を向かえたか否かが判定され、向かえていなければステップＳ２１０に進む。和分値SSA(k)がが最初の極大値になると判定基準値TH(k) の計算がステップＳ２０７でTH(k) ＝ａ×IT(k) ＋ｂの計算式にて計算される。その結果ステップＳ２０８で和分値SSA(k)が該TH(k) の値より小さければ、標準奏法と判定され、大きければ押し弾き奏法と判定され、ステップＳ２０９にて押し弾き奏法であったことを示すフラグB(k)を“１”とする。そして、このデータを楽音発生回路の制御回路８０ａに送る。ステップＳ２０８の判定においてSSA(k)の代わりにＬ，Ｒ感圧センサのいずれかの出力値であってもよい。

なお、この実施例では、以上のステップＳ２０２〜ステップＳ２０５の処理により、検出される和分値SSA(k)の極大値が最大値となったときの差分値SDI(k)が基準値としてレジスタSDIREF(k) に格納され、ステップＳ２１１以降で、この基準値SDIREF(k) を基に差分値SDI(k)を補正してビブラート制御のセントずれのデータが生成される。

ステップＳ２１０では、フラグ A(k) が“１”であるか否かを判定し、このフラグ A(k) が“１”でなければ和分値SSA(k)の極大値が検出されていないので、ステップＳ２１に戻り、フラグ A(k) が“１”であれば和分値SSA(k)の極大値が検出された後で基準値SDIREF(k) が設定されているので、ステップＳ２１１に進む。

そして、ステップＳ２１１では、現在の差分値SDI(k)と基準値SDIREF(k) との差分の絶対値が所定値より大きいか否かを判定し、大きくなければ和分値が極大値をとったときの差分値と現在の差分値があまり変化していない、すなわち左右に鍵が振られていないことを意味するので差分値データはそのままにして、ステップＳ１３で和分値のみSSA(k)／２として楽音発生回路８０に送り、ステップＳ２１に戻る。なお、このセンサ出力の平均値は楽音発生回路８０においてビブラートの深さの値として制御に用いられる。

ステップＳ２１１の判定が肯定的（Ｙ）であればステップＳ２１２で、差分値SDI(k)と基準値SDIREF(k) との差分をレジスタSDITRM(k) に格納し、この差分SDITRM(k) を楽音発生回路８０に送り、ステップＳ２１３でSSA(k)／２を楽音発生回路８０に送り、ステップＳ２１に戻る。なお、この差分SDITRM(k) は基準値SDIREF(k) に対する差分値SDI(k)の偏差であり、楽音発生回路８０はこの偏差をビブラート制御のセントずれのデータとしてピッチの制御を行う。すなわち、左右の感圧センサの感度が例えば少し異なっていたとしても、この誤差は、ステップＳ２１１，Ｓ２１２の処理により相殺され、表面上表れないメリットがある。

図６は実施例における感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒの出力である出力値SL(k),SR(k) の変化を折れ線で示した一例を示す図である。この例では左側の感圧センサ１８３Ｌの方が右側の感圧センサ１８３Ｒよりも感度が高い場合を示している。このように各センサ出力がアンバランスになることが多い。これは、現在のセンサ製造技術もさることながら、鍵盤装置も含めたアセンブル体として見た場合に、各々の部品精度、部品組込精度を上げることがむづかしい、というよりは、精度を上げることによるコスト高より、本件開示の制御技術で解決した方がコストを抑えることができることに起因している。

押鍵前は両感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒの出力はいずれも“０”であるが、鍵を直下に押鍵すると、両感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒの出力値が増加してある深さの所まで達するが、両感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒの感度（上記アセンブル体の影響も否定できないが、説明簡単のためセンサ感度とする。）の違いにより感圧センサ１８３Ｌの出力値の方が感圧センサ１８３Ｒの出力値より大きく増加する。

そして、鍵を振らないで両感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒに対して同時に同じ方向に力が加わる場合は、押圧力が僅かに変化しても両感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒの出力の差は略一定の値を保つが、時刻ｔ１以降に鍵を振って両感圧センサ１８３Ｌ，１８３Ｒへの力が逆方向となる場合は、感圧センサ１８３Ｌの出力と感圧センサ１８３Ｒの出力とは逆方向に変化する。

このとき、例えば感圧センサ１８３Ｌの出力値から感圧センサ１８３Ｒの出力値を減算した値が差分値SDI(k)であるとすると、この差分値SDI(k)は図６の折れ線αのように変化し、その絶対値は鍵に対して左に振ったときの方が右に振ったときよりかなり大きくなる。このため、この差分値SDI(k)をそのままビブラート制御のセントずれのデータとすると、効果の付き方が左に偏ることになる。

しかし、この実施例のように、和分値SSA(k)の最初の極大値が検出されたときの差分値SD₀(k)を基準値SDIREF(k) として、この基準値SDIREF(k) に対する差分値SDI(k)の偏差である差分SDITRM(k) を求めると、この差分SDITRM(k) は図６の折れ線βのようになり、この差分SDITRM(k) をビブラート制御のセントずれの効果制御データとしてピッチの制御を行うと、効果の付き方が左右片方に偏らなくなる。この実施例では、最初の和分値SSA(k)のピークの差分値を基準値に選んだが、複数回おとずれる極大値を更新して最も新しい極大値になった時（ｔ２）の差分値SD₁ を基準に選んでもよい。また、上記の基準値SDIREF(k) は、いずれか一方の感圧センサの出力値が極大値となったときに更新するようにしてもよい。

また、このような差分値の基準値は各鍵毎に記憶されるので、各感圧センサのバラツキによる影響を低減して一対の感圧センサの差分を効果制御に適用することができる。

以上実施例について説明したが、白鍵および黒鍵は回動自在に支持されたものに限らず、鍵全体が上下に平行移動する所謂パンタグラフ型の鍵あるいは鍵の長手方向にスライドするようなものでもよい。

また、上記の各実施例では効果制御の対象としてビブラートについて説明したが、トレモロ，リバーブなどその他の効果を対象にすることもできる。

さらに、上記の実施例ではイニシャルタッチと感圧センサの出力値とに基づいて奏法様式を検出したが、感圧センサの出力値と判定基準値（定数）とを比較して奏法様式を検出するようにしても、通常タッチの演奏においては支障なく奏法検出ができるので、この検出結果に基づいて効果制御の禁止と可能を制御するようにしてもよい。

また、前記実施例において、奏法様式を検出するのに鍵下に配設され押鍵終了近傍から鍵下面７ｂの押圧によってセンスされる感圧センサが重要な役割を果たしたが、これに代わって、鍵連動ハンマアーム１１（１２）の支点部９から離れたところにもうけられたグレースケールフィルムＧＳとこのフィルムの濃淡をセンスするフォトセンサＳＲとからなるアーム変位態様監視検出記（フィルムは上下に連続して濃度（透光率）が変化している。）で逐次変化するハンマアームの動きを検出し、この変化態様をもとに奏法を検出し、これにて効果制御するようにしてもよい（図７参照）。

本発明の出願人において奏法のちがいでこの態様が変化することを実験でつきとめた。すなわち、特に押し弾きにおいてハンマアームから動き始めてから２〜１０ｍｓ付近で非線型変化（横軸時刻，縦軸ストローク）を起こすことがわかった。これは押し弾きにおけるハンマアーム加速度（速度）の変化が著しいことおよびアームの突起部１２ａがゴム等の弾性部材をを当接部の下に介在させていること等で、押鍵初期に非線型を起こすものと思われる。この非線型変化は標準弾きではかなり強い領域まで表れない。また表れたとしてもそのパターンが押し弾きと異なる。一言で表現するなら、押し弾きパターンはＳ字カーブになるのに対し、標準弾きパターンはほとんどが直線で強いタッチにおいて下に凸の曲線となる。このパターンもしくはパターンの一部の特徴を検出することにより、押鍵のかなり早い段階で奏法検出が可能となり、これにより効果制御も早い段階で可能となる。

本発明の実施例の電子鍵盤楽器の要部を示すブロック図である。 実施例における奏法に応じたイニシャルタッチと感圧センサの出力値の関係を示す図である。 実施例における制御プログラムのメインルーチンのフローチャートである。 実施例における時刻をカウントする割込処理ルーチンのフローチャートである。 実施例における効果制御を行う割込処理ルーチンのフローチャートである。 実施例における感圧センサの出力の一例を示す図である。 実施例の電子鍵盤楽器における鍵盤装置の断面図である。 実施例におけるアフタコントロールセンサユニットの拡大断面図である。 実施例における電極と感圧インク層の部分の平面図である。 実施例における感圧センサがスキャンされた状態に相当する等価回路を示す回路図である。 実施例におけるアクチュエータとイニシャルタッチセンサの動作を説明する図である。

符号の説明

６…白鍵、７…黒鍵、１０…ＣＰＵ、２０…ワーキングメモリ、３０…プログラムメモリ、１８３Ｌ，１８３Ｒ…感圧センサ

Claims (2)

1. 複数の鍵の各押下操作により各鍵に対応した音高の楽音を発生するとともに、鍵のアフタタッチ操作に応じて楽音の効果制御を行うようにした電子鍵盤楽器において、
   前記鍵を押下操作する奏法様式を検出する手段であって、前記効果制御で楽音に変化を付けるための効果制御用センサであって押圧力に応じた出力を発生するとともに鍵下のセンサ押圧部で押鍵終了位置近傍で押圧力が加わる効果制御用センサと、前記鍵のイニシャルタッチを検出するイニシャルタッチ検出手段と、上記効果制御用センサのセンサ出力と上記イニシャルタッチ検出手段で検出されたイニシャルタッチとに応じて前記奏法様式を検出する検出手段とで構成された奏法検出手段を備え、
   前記奏法検出手段で検出された奏法様式に応じて、前記鍵のアフタタッチ操作で行われる前記各鍵対応の音高を有する楽音の効果制御を禁止または可能にするようにしたことを特徴とする電子鍵盤楽器。
2. 複数の鍵の各押下操作により各鍵に対応した音高の楽音を発生するとともに、鍵のアフタタッチ操作に応じて楽音の効果制御を行うようにした電子鍵盤楽器において、
   前記鍵を押下操作する操作速度を検出する操作速度検出手段と、
   前記鍵を押圧する押圧力を検出する押圧力検出手段と、
   前記検出した操作速度に基づいて閾値を算出する演算手段と、
   前記検出した押圧力と前記算出した閾値とを比較して、前記鍵を押下操作した奏法様式を検出する奏法検出手段とを備え、
   前記奏法検出手段で検出された奏法様式に応じて、前記鍵のアフタタッチ操作で行われる前記各鍵対応の音高を有する楽音の効果制御を禁止または可能にするようにしたこと
   を特徴とする電子鍵盤楽器。

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