JP4180524B2 - ソフトウエア・シンセサイザ及びこれに用いるコントローラ - Google Patents

Description

この発明はコンピュータをシンセサイザとして動作させるソフトウエア・シンセサイザに関する。

ソフトウエアによりコンピュータをシンセサイザとして動作させるソフトウエア・シンセサイザが実用されている。このソフトウエア・シンセサイザによればＳＭＦ（スタンダード・ミディ・ファイル）と呼ばれる演奏データを読み取って自動演奏したり、或は鍵盤装置を外部に接続し、外部から鍵信号を入力すれば鍵信号に従って演奏することができる（非特許文献１）。
その一例を図５を用いて説明する。図中１００はコンピュータ、２００はモニタ表示器、３００は拡声装置、４００は入力手段として動作するマウス、５００は鍵盤装置をそれぞれ示す。
コンピュータ１００はよく知られているように、ＣＰＵ等と呼ばれている中央演算処理装置１０１と、コンピュータの起動及び終了動作を制御する基本ソフトを格納した読出専用メモリ（ＲＯＭ）１０２と、書き換え可能なメモリ（ＲＡＭ）１０３と、磁気ディスクドライブ或はハードディスクドライブのような外部記憶装置１０４と、入力ポート１０５及び出力ポート１０６等により構成される。

書き換え可能なメモリ１０３にはコンピュータをシンセサイザとして動作させるための各種プログラムがコンピュータ１００の起動時に外部記憶装置１０４から読み込まれて格納される。この書き換え可能なメモリ１０３に格納された各プログラムによってコンピュータ１００に以下に列記する手段が構築される。
１．コンピュータ１００の演算処理機能の一部を用いて楽音信号を発生する音源１０３Ａ、
２．音源１０３Ａの動作条件を決定する複数のパラメータを設定する設定手段１０３Ｂ、
３．この設定手段１０３Ｂの各設定状態をモニタ表示器２００に表示する設定状態表示手
段１０３Ｃ、
４．設定状態表示手段１０３Ｃによって表示された各設定手段１０３Ｂの各設定状態を表
わす表示画像にアクセスし、その各設定状態を任意に変更操作する操作手段１０３Ｄ、
５．演奏データを解読し、演奏データに従って音源１０３Ａを制御し、自動演奏を実行す
る自動演奏手段１０３Ｅ、
６．外部に接続した鍵盤装置５００から入力される鍵信号に従って音源１０３Ａを制御し、
鍵信号により演奏を行なう演奏制御手段１０３Ｆ、
等である。ここに列記した各手段はこの発明を説明する上で必要最小限を列記したので、必ずしもこれらの構成がソフトウエア・シンセサイザの必須要件ではない。

音源１０３Ａは演算機能の一部を使って、演奏データ又は鍵信号によって指定された周波数を持つ正弦波部、三角波、鋸歯状波等の各種の波形を発生し、設定手段１０３Ｂに設定された設定条件に従って各種の楽器の音色を持つ楽音信号を生成する。
設定手段１０３Ｂには発音を希望する楽器音の設定、音量の設定、音の立上がり時間（アタックタイム）の設定、音の減衰時間（ディケイタイム）の設定、音に強弱の変調を掛ける周波数の設定等各種のパラメータが設定できるように複数の設定手段が用意される。
パラメータの数はシンセサイザの規模によりまちまちであるが、一般的には１０〜６０程度の範囲に存在する。

設定状態表示手段１０３Ｃは設定手段１０３Ｂに設定した状態を表示する。表示の一例を図６に示す。２０１は設定状態の表示画面の一例を示す。設定状態表示画面２０１は複数の設定状態表示欄２０２に区画され、区画された各設定状態表示欄２０２にパラメータ名の表示欄２０２Ａ及び設定状態表示欄２０２Ｂが設けられ、各パラメータの設定状態が表示される。設定状態表示欄２０２Ｂに隣接して切替用押釦２０２Ｃが設けられ、この切替用押釦２０２Ｃをカーソル（画面に映出されるマークでマウス４００でその位置を目的とする位置に移動させる）で指定し、クリック（マウス４００の押釦を押す）することにより設定状態が切替えられる。
この設定状態の切替は操作手段１０３Ｄを構成するプログラムが実行する。
Ｋｅｙｂｏａｒｄ ｍａｇａｚｉｎｅ（ソフトウエア・シンセサイザ特集号）第２１巻Ｓ号１９９９年５月１日、株式会社リットーミュージック発行

実用化されているソフトウエア・シンセサイザでは設定手段の設定状態は図６に示した表の状態に表示されているため、設定状態を変更するには変更したい設定手段を表わすパラメータ名を画面上で見付け、そのパラメータ名をクリック操作して、設定状態を変更したいことを入力すると共に切替用押釦２０２Ｃをクリック操作して設定状態を切替えている。
このために、各パラメータの状態を設定変更する操作が面倒である欠点がある。特に設定手段の数、つまりパラメータの数が多い場合には図６に示した設定状態表示画面２０１が数ページにわたって用意されているため、目的とするパラメータを見付ける作業は更に面倒になる。
この発明の目的はソフトウエア・シンセサイザにおいて、各設定手段の設定を簡素に変更操作することができる構成としたソフトウエア・シンセサイザと、これに用いるコントローラを提案しようとするものである。

この発明の請求項１ではコンピュータの演算処理機能の一部を用いて各種の音色、音高、音量を持つ楽音信号を発生する音源と、この音源の動作条件を設定する複数の設定手段と、この複数の設定手段の設定状態をモニタ表示器に表示する設定状態表示手段と、各上記設定手段の設定状態を変更操作する操作手段と、演奏データを読み取って上記音源を制御し、演奏データに従って自動演奏を実行する自動演奏手段と、外部に設けられた鍵盤装置から入力される鍵信号に応じて上記音源を制御する演奏制御手段とを具備して構成されるソフトウエア・シンセサイザにおいて、設定状態表示手段に外部に設けたパッチボードを含むコントローラの操作パネルを表示するための画像データを用意すると共に、上記操作手段に外部からの制御信号を受信し、その制御信号により操作手段が応動可能とした制御信号着信用インターフェースを設け、上記複数の設定手段にパラメータを設定するモード又は設定状態を変更するモードで上記画像データによりモニタ表示器に上記コントローラの操作パネルを表示させ、上記コントローラから送られて来る制御信号により上記操作手段が上記各設定手段の設定状態を変更し、更に上記設定状態表示手段が表示されている上記コントローラの操作パネルの表示状態を変更する構成とし、上記制御信号は、上記コントローラにおいてどの操作が行われたのかを識別するためのアドレスを含むことを特徴とするソフトウエア・シンセサイザを提案する。
この発明の請求項２では請求項１記載のソフトウエア・シンセサイザにおいて、設定状態表示手段の一部に外部出力用インターフェースを設け、複数の設定手段の一部の設定状態をコントローラに表示できる構造としたことを特徴とするソフトウエア・シンセサイザを提案する。

この発明の請求項３では請求項１記載のソフトウエア・シンセサイザに外部から制御信号を入力するコントローラであって、モニタ表示器に表示された操作パネルの画像に対応付けされた複数の操作器が実装され、各操作器の設定状態を操作することができる操作パネルと、この操作パネルに実装された各操作器の設定状態を位置信号として発信する位置信号発信手段と、この位置信号発信手段が発信する位置信号を時分割して読み取り、時分割された各位置信号にアドレスを割り当て、上記制御信号として上記ソフトウエア・シンセサイザに送信する送信手段とによって構成したことを特徴とするコントローラを提案する。
この発明の請求項４では請求項３記載のコントローラにおいて、ソフトウエア・シンセサイザが出力する外部出力信号を受信する受信手段と、この受信手段が受信した外部出力信号により上記設定手段に設定された設定状態を表示する表示器を設けた構造としたことを特徴とするコントローラを提案する。

この発明の請求項１及び３で提案するソフトウエア・シンセサイザ及びコントローラによれば、設定手段に各種パラメータを設定するモード或は設定状態を変更するモードではモニタ表示器にコントローラの操作パネルが表示される。つまり、コントローラの操作パネルに実装した各操作器と、モニタ表示器に表示された操作パネルの各設定手段の設定状態とが１対１で対応し、コントローラの操作パネルに実装されている各操作器を操作すると、ソフトウエア・シンセサイザでは、その操作によって発生した制御信号を操作手段がインターフェースを通じて受信し、各設定手段の設定状態を変更することができる。

この結果、コントローラを従来から用いられているシンセサイザのパネル構造と同等に作ることにより、現実に存在したシンセサイザと同じ操作感でパラメータを設定することができることになる。従って利用者としては現実に存在したシンセサイザと同じ操作感でソフトウエア・シンセサイザを取り扱うことができることになり、ソフトウエア・シンセサイザの使い勝手を向上することができる。
この発明で提案するコントローラは操作パネルに例えば回動式の可変抵抗器或は、直線摺動式の摺動抵抗器等を操作器として実装し、その回転角位置或は直線摺動位置に対応した電圧信号を発生させ、その電圧信号により設定状態を発信させれば済むから、コントローラの製造コストを廉価にすることができるため、現実のシンセサイザと比較して安価に利用者に提供することができ、安価なコントローラを用いて現実に存在するシンセサイザと同等の機能を持つソフトウエア・シンセサイザを提供することができる。

コントローラとしては既に販売され多くの利用者に愛用されたシンセサイザと同じ形式の操作パネルを用意する。コントローラの操作パネルに回転式の可変抵抗器、或は直線摺動式の可変抵抗器を操作器として実装する。可変抵抗器に直流電圧を印加し、摺動子から操作位置に対応した電圧信号を取り出し、操作位置を表わす位置信号を発信させる。
各操作器が発信する位置信号はアナログ−デジタル変換器で時分割してＡＤ変換され、時分割の時刻毎にアドレスが割当られ、ソフトウエア・シンセサイザに送信される。尚、コントローラでは起動時は全ての操作器の設定位置信号を全てソフトウエア・シンセサイザに送信するが、その後は変化が生じた場合のみ制御信号をソフトウエア・シンセサイザに送信する。

ソフトウエア・シンセサイザではコントローラから送られて来る制御信号を操作手段に設けたインターフェースを通じて操作手段に取り込み、この制御信号に付加されているアドレスにより、どの設定手段の制御信号かを解読し、アドレスによって指定される設定手段の設定状態を変更する。
設定手段の設定状態が変更されると、設定状態表示手段はモニタ表示器に表示している操作パネルの各操作器の画像を修正し、設定状態の変更を行なう。従って、コントローラの操作器を操作すると、これに追従してモニタ表示器に表示されている対応する操作器の操作位置もコントローラ側の操作器の操作位置に一致して移動し、各設定手段の設定状態が常時最新の状態に更新される。従って利用者は旧来からの愛用しているシンセサイザと同じ操作感でソフトウエア・シンセサイザを利用することができることになる。

図１及び図２を用いてこの発明によるソフトウエア・シンセサイザ及びこのソフトウエアシンセサイザに接続してソフトウエア・シンセサイザの状態を制御するコントローラの一実施例を説明する。図１はソフトウエア・シンセサイザの内部の構成と、このソフトウエア・シンセサイザに接続されたコントローラとモニタ表示器の様子を示す。図５と対応する部分には同一符号を付し、その重複説明は省略するが、この発明ではコンピュータ１００の外部にコントローラ６００を接続すると共に、このコントローラ６００の操作パネルと同一の画像をモニタ表示器２００に表示させる。このために設定状態表示手段１０３Ｃに設けられている画像データ格納部１１にコントローラ６００の操作パネルと同一の画像を表示するための画像データを格納する。この画像データはソフトウエア・シンセサイザの動作状態を設定手段１０３Ｂに設定を行なうモード或は設定手段１０３Ｃの設定状態を変更するモードで読み出され、モニタ表示器２００に表示される。

モニタ表示器２００に表示される画像は外部に接続したコントローラ６００の操作パネルに一致し、コントローラ６００の操作パネルに実装した操作器６０１_１，６０１_２，６０１_３，…６０１_ｎと、モニタ表示器２００に表示された操作器の画像６０１_１，６０１_２，６０１_３，…６０１_ｎは互に１対１で対応付けされる。この実施例ではコントローラ６００の操作パネルに操作器６０１_１，６０１_２，６０１_３，…６０１_ｎの他にパッチボードＰＢを装備したシンセサイザを模したコントローラとした場合を示す。パッチボードＰＢは周知のように複数のジャック孔を具備し、このジャック孔にコードの両端に接続したプラグを挿入し、ジャック孔同士を接続する組合せを自由に変更できる手段を構成し、この接続変更により、例えば発振器の出力信号を高域フィルタに通したり、或は低域フィルタに通したり、その接続関係を自由に設定し、利用者が希望する音の発生を可能とするために設けられる。このパッチボードＰＢもモニタ表示器２００に表示する。更に鍵盤ＫＢも同様にモニタ表示器２００に表示する。

各操作器６０１_１〜６０１_ｎはこの例では回転操作型の可変抵抗器を用いた場合を示す。図２に示すように、回転操作型の可変抵抗器に電圧を印加し、摺動子から操作位置に対応した直流電圧を取り出す。つまり、摺動子により位置信号発振手段６０２が構成される。位置信号発振手段６０２から取り出した直流電圧信号（位置信号に対応する）をアナログ−デジタル変換器６０３に入力し、アナログ−デジタル変換器６０３で時分割して各操作器６０１_１〜６０１_ｎの電圧をデジタル信号に変換する。各操作器６０１_１〜６０１_ｎから発信された位置信号を時分割してデジタル信号に変換する場合、デジタル信号に変換する順番に対応して各位置信号にアドレスが付加され、アドレス付のデジタルデータとしてマイクロコンピュータ６０４に入力される。

マイクロコンピュータ６０４にはパッチボードＰＢからの接点信号と鍵盤ＫＢからの接点信号も入力される。パッチボードＰＢから入力される接点信号及び鍵盤ＫＢから入力される接点信号はジャック孔に設けられた接触スイッチの接点信号であり、プラグの挿入により例えば閉成信号を出力する。各ジャック孔に設けられた接触スイッチ及び鍵盤ＫＢの各鍵毎に設けた接触スイッチは例えばマトリックス回路に接続され、どの接触スイッチが
閉成し、どの接触スイッチが開局しているかが時間の経過に従って検知することができ、パッチボードＰＢのどのジャック孔にプラグが差し込まれたかと及び鍵盤ＫＢのどの鍵が押下されたかをコンピュータ１００に知らせることができる。

操作器６０１_１〜６０１_ｎとパッチボードＰＢから出力される位置信号は設定手段１０３Ｂの設定状態を変更するための信号であるため、常時コンピュータ１００に送り続ける必要はない。従って、マイクロコンピュータ６０４は操作器６０１_１〜６０１_ｎが出力する位置信号及びパッチボードＰＢから出力する位置信号の状態が変化した場合に限ってコンピュータ１００にその変化分のみを送り込む。但し、起動時は全ての操作器６０１_１〜６０１_ｎの状態と、パッチコードＰＢのプラグの接続状態は一度だけ全てコンピュータ１００に送られ、コンピュータ１００に構築されているソフトウエア・シンセサイザの設定手段１０３Ｂに設定される。
ここでこの発明では操作手段１０３Ｄに制御信号着信用インターフェース１３（図１参照）を設け、この制御信号着信用インターフェース１３でコントローラ６００から送られて来る制御信号を着信し、制御信号に従って設定手段１０３Ｂに初期設定した状態を変更する制御を実行する。

つまり、コントローラ６００からコンピュータ１００に送り込まれる制御信号にはコントローラ６００の各操作器６０１_１〜６０１_ｎにアドレスを付加し、更に、パッチボードＰＢのジャック孔にもアドレスを付加したから、どの操作器６０１_１〜６０１_ｎを操作しても、その制御信号にはアドレスが付加されてコンピュータ１００に送り込まれる。操作手段１０３Ｄに設けた制御信号着信用インターフェース１３はこのアドレスを解読することにより、どの操作器６０１_１〜６０１_ｎが操作されたかを知ることができる。そのアドレスに従って、対応する設定手段１０３Ｂの設定状態を変更する。この場合、コントローラ６００から送られて来る制御信号は各操作器６０１_１〜６０１_ｎが発信する位置信号であるから、制御信号着信用インターフェース１３には位置信号を対応する設定内容に変換するための変換表が用意される。変換表はコントローラ６００側の各操作器６０１_１〜６０１_ｎが設定手段１０３Ｂのどのパラメータを設定し、変更するかの対応付けと、各操作器６０１_１〜６０１_ｎの各回転角位置とパラメータの数値との対応付けとで構成される。

制御信号着信用インターフェース１３に設けた変換表によりコントローラ６００から送られて来た制御信号を設定手段１０３Ｂに設けた複数のパラメータ設定部に設定するパラメータに変換することにより、操作手段１０３Ｄはそのパラメータに従って設定手段１０３Ｂの各設定部のパラメータを設定し、また設定されているパラメータの値を変更する。
この変更に伴なって、設定状態表示手段１０３Ｃはモニタ表示器２００に表示しているコントローラ６００の操作パネルの各操作器６０１_１〜６０１_ｎの回転角位置をコントローラ６００から送られて来た回転角位置に合致するように表示の変更を行なう。従って、コントローラ６００側の操作器６０１_１〜６０１_ｎを回動操作すると、モニタ表示器２００に表示されている操作器６０１_１〜６０１_ｎも同期して回動し、モニタ表示器２００側でも設定状態を確認することができる。

一方、パッチボードＰＢでもジャック孔にプラグを差し込み、一対のジャック孔同士をコードで接続すると、プラグが挿入されたジャック孔が接点信号を出力し、どのジャック孔同士が電気的に接続されたかを接点信号と、その接点信号に付加されたアドレスによってコンピュータ１００に知らせることができる。共通に接続されるジャック孔の対は一対に限らず複数対になる場合が多い。パッチボードＰＢに関しても、各ジャック孔の接続条件が現実のシンセサイザの回路の組合せに制御信号着信用インターフェース１３で変換され、その変換された条件が設定手段１０３Ｂに設定され、モニタ表示器２００に表示されているパッチボードＰＢにも接続の様子が表示される。

この発明では更に、設定状態表示手段１０３Ｃに外部出力用インターフェース１２を設ける。この外部出力用インターフェース１２は出力ポート１０６を通じて表示信号を出力し、この実施例ではコントローラ６００の操作パネルに設けた発光素子ＬＥＤを点滅制御するように構成した場合を示す。
発光素子ＬＥＤの点滅は例えば低周波発振器の発振周波数で点滅させ、この低周波発振器の発振信号で発音中の音に強弱の変調を掛けることにより、音が強弱に変わる速度を点滅速度で表示することができる。モニタ表示器２００にも発光素子ＬＥＤの像を表示することによりコントローラ６００側でもモニタ表示器２００側でも何れでも変調速度を視覚表示することができる。

図３及び図４にこの発明の実施例２を示す。この実施例２ではコントローラ６００側に識別子６０５（図４参照）を設け、この識別子６０５をコンピュータ１００が読み取り、正常な識別子であることを確認するとコンピュータ１００にインストールされたソフトウエア・シンセサイザを構成するプログラムが正常に動作することができるように構成した場合を示す。
このために、コンピュータ１００には図３に示すように識別子解読手段１０３Ｇを設け、この識別子解読手段１０３Ｇによりコントローラ６００側に設けた識別子６０５の内容を解読し、識別子６０５が正しい識別子であるか否かを判定する。判定結果が正であればコンピュータ１００はソフトウエア・シンセサイザを正常に動作させる。否であれば動作を中止する。

このようにコントローラ６００に識別子６０５を設けることによりコンピュータ１００にインストールしたソフトウエア・シンセサイザを構成するソフトウエアを不正にコピーしたとしても、正常なコントローラ６００が存在しない限り、正規の利用方法でソフトウエア・シンセサイザを動作させることはできない。換言すればソフトウエアの不正コピーを防ぐ手立ては無に等しいものと考え、商品の販売価格をコントローラ６００の価格に設定すればコントローラ６００だけでも正常に購入した者に対しては、正規の利用者として認めればよく、正規の購入者と不正なコピーを行なった者との間に不公平が生じることが無いようにすることができる。

汎用性の高いコンピュータをシンセサイザに転用し、然も従来から存在し、使い慣れたシンセサイザと同じ操作感でソフトウエア・シンセサイザを操作することができるから、演奏活動或は作曲等の分野に利用することができる。

この発明の実施例１を説明するためのブロック図。 図１に示したコントローラ内部の構成を説明するためのブロック図。 この発明の実施例２を説明するためのブロック図。 図３に示したコントローラの内部の構成を説明するためのブロック図。 従来のソフトウエア・シンセサイザを説明するためのブロック図。 図５に示したモニタ表示器の表示の一例を説明するための図。

符号の説明

１１ 画像データ格納部 １２ 外部出力用インターフェース
１３ 制御信号着信用インターフェース １００ コンピュータ
１０１ 中央演算処理装置 １０２ 読出専用メモリ
１０３ 書き換え可能なメモリ １０３Ａ 音源
１０３Ｂ 設定手段 １０３Ｃ 設定状態表示手段
１０３Ｄ 操作手段 １０３Ｅ 自動演奏手段
１０３Ｆ 演奏制御手段 １０３Ｇ 識別子解読手段
１０４ 外部記憶装置 １０５ 入力ポート
１０６ 出力ポート ２００ モニタ表示器
３００ 拡声装置 ４００ マウス
５００ 鍵盤装置 ６００ コントローラ
６０１_１〜６０１_ｎ 操作器 ６０２ 位置信号発信手段
６０３ アナログ−デジタル変換器 ６０４ マイクロコンピュータ
６０５ 識別子

Claims (4)

1. コンピュータの演算処理機能の一部を用いて各種の音色、音高、音量を持つ楽音信号を発生する音源と、
   この音源の動作条件を設定する複数の設定手段と、
   この複数の設定手段の設定状態をモニタ表示器に表示する設定状態表示手段と、
   各上記設定手段の設定状態を変更操作する操作手段と、
   演奏データを読み取って上記音源を制御し、演奏データに従って自動演奏を実行する自動演奏手段と、
   外部に設けられた鍵盤装置から入力される鍵信号に応じて上記音源を制御する演奏制御手段と、
   を具備して構成されるソフトウエア・シンセサイザにおいて、
   上記設定状態表示手段に外部に設けたパッチボードを含むコントローラの操作パネルを表示するための画像データを用意すると共に、上記操作手段に外部からの制御信号を受信し、その制御信号により上記操作手段が応動可能とした制御信号着信用インターフェースを設け、上記複数の設定手段にパラメータを設定するモード又は設定状態を変更するモードで上記画像データによりモニタ表示器に上記コントローラの操作パネルを表示させ、上記コントローラから送られて来る制御信号により上記操作手段が上記各設定手段の設定状態を変更し、更に上記設定状態表示手段が表示されている上記コントローラの操作パネルの表示状態を変更する構成とし、
   上記制御信号は、上記コントローラにおいてどの操作が行われたのかを識別するためのアドレスを含むことを特徴とするソフトウエア・シンセサイザ。
2. 請求項１記載のソフトウエア・シンセサイザにおいて、上記設定状態表示手段の一部に外部出力用インターフェースを設け、上記複数の設定手段の一部の設定状態をコントローラに表示できる構造としたことを特徴とするソフトウエア・シンセサイザ。
3. 請求項１記載のソフトウエア・シンセサイザに外部から制御信号を入力するコントローラであって、
   上記モニタ表示器に表示された操作パネルの画像に対応付けされた複数の操作器が実装され、各操作器の設定状態を操作することができる操作パネルと、
   この操作パネルに実装された各操作器の設定状態を位置信号として発信する位置信号発信手段と、
   この位置信号発信手段が発信する位置信号を時分割して読み取り、時分割された各位置信号にアドレスを割り当て、上記制御信号として上記ソフトウエア・シンセサイザに送信する送信手段と、
   によって構成したことを特徴とするコントローラ。
4. 請求項３記載のコントローラにおいて、ソフトウエア・シンセサイザが出力する外部出力信号を受信する受信手段と、この受信手段が受信した外部出力信号により上記設定手段に設定された設定状態を表示する表示器を設けた構造としたことを特徴とするコントローラ。

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