JP4448378B2 - 電子管楽器 - Google Patents

Description

本発明は、トランペット、ホルン、ユーホニウム、チューバなどの管楽器のように、複数のバルブからなる演奏操作子を備え、この複数のバルブからなる演奏操作子の操作の組み合わせに応じて発生楽音の音高を決定する自然楽器を電子的に構成した電子管楽器に関する。

従来、前記のような管楽器においては３、４本のバルブの操作入力とアンプッシュア入力との２入力で楽音の音高が決まる。このような管楽器に対しては、全くの初心者は、上記２入力を入力したとしても簡単には発音されない。まず、アンプッシュア入力に困難性がある。仮に発音したとしても、楽曲を奏でるまでにはもう１つのハードルがある。例えば３バルブ操作の組み合わせにて音階の１つ（特に倍音関係の音高列）が決定され、かつ、アンプッシュア入力とバルブ操作との組み合わせによって音高が決定されるので、同一バルブ操作であっても音高が異なる場合がたくさんあるからである。そこで、本出願人は、このような管楽器の練習装置となるような演奏制御装置を提案している（特開２００３−９１２８５号公報）。
特開２００３−９１２８５号公報

前記特開２００３−９１２８５号公報の演奏制御装置にあっては、アンプッシュアの困難性を解消する程度であり、特に初心者用の練習装置としては改良の余地がある。トランペット、ホルン、ユーホニウム、チューバなどのような運指組み合わせ入力楽器にあっては、音高候補が３、４バルブ操作子の押圧操作の組み合わせによって決まるため、演奏操作が複雑になっている。すなわち、鍵盤楽器のように１キーで１音高を決定するような操作に比べてスムーズな楽器演奏をさせることが難しい。したがって、特に初心者には、この種の運指組み合わせ入力楽器を気軽に楽しむことができないとともに、練習のきっかけすら掴みにくいという問題があった。

本発明は、複数の演奏操作子の操作の組み合わせに応じて発生楽音の音高を決定するような楽器において、特に初心者でも簡易演奏できるようにして、楽器を気軽に楽しむことができ、練習のきっかけを掴めるようにすることを課題とする。

第１の発明Ｉ（請求項１）の電子管楽器は、複数のバルブからなる演奏操作子と、演奏者の口によって発生される音声信号を入力するための口入力部とを有し、前記複数のバルブからなる演奏操作子の組み合わせと前記口入力部に入力される音声信号に基づくピッチとに応じた楽音を発生することが可能な電子管楽器において、楽音の音高を表す第１演奏データを順次出力する補助演奏部と、前記補助演奏部から順次出力された第１演奏データに基づいて、前記第１演奏データにより表された音高を指定するための情報から、操作されるべき前記バルブからなる演奏操作子の組み合わせを表す組み合わせ情報を自動的に生成する組み合わせ情報生成部と、前記口入力部に入力された音声信号に基づきピッチ情報を検出するピッチ情報検出部と、前記第１演奏データに基づいて生成された組み合わせ情報および前記検出されたピッチ情報に基づいて、発生されるべき楽音の音高を決定する音高決定部とを設けたことを特徴とする。

第２の発明（請求項２）の電子管楽器は、第１の発明において、さらに、前記決定された音高を有する楽音を生成する楽音生成部を設けたことを特徴とする。

これら第１及び２の発明により、実質的に口入力部よりのピッチ情報のみで演奏進行が可能なので、知っている曲で歌える曲の演奏データであれば、トランペット、ホルン、ユーホニウム、チューバ等の運指組み合わせ入力楽器の、簡易演奏、並びに正統演奏への練習のステップとすることができる。さらに、複数のバルブからなる演奏操作子の操作の組み合わせに対応する組み合わせ情報により演奏を進行するので、鍵盤楽器等の１キーで音高決定するような場合と違って、上記運指組み合わせ入力楽器に特有な演奏操作の運指ガイド指示をすることも容易になる。また、該運指組み合わせ入力楽器に特有な、演奏操作子の組み合わせ情報による音高候補と口入力部よりの入力ピッチ情報とから音高を決定し、この音高と演奏データの音高との一致によって演奏を進行するなど、指組み合わせ入力楽器に適した処理を行うことも容易になる。

第３の発明（請求項３）の電子管楽器は、第１の発明において、さらに、前記音高決定部により決定された音高と前記補助演奏部から出力された第１演奏データによって表された音高との一致を判定して、前記判定結果により前記補助演奏部からの当該第１演奏データに後続する第１の演奏データを出力させるか否かを判定する演奏データ出力判定部を設けたことを特徴とする。

これにより、第１の発明と同様な作用効果が得られるとともに、演奏者の演奏意思（演奏テンポや発音タイミングが演奏者にゆだねられている）によって、自由に演奏可能である。また、実質的に口入力部よりのピッチ情報のみで演奏進行が可能なので、知っている曲で歌える曲の演奏データであれば、トランペット等の運指組み合わせ入力楽器の、簡易演奏、並びに正統演奏への練習のステップとすることができる。すなわち、単に歌って楽器音を発生する玩具ではなく、間違った音高データに対応したピッチ音を口入力したとしても演奏は進行しないので、上達の意思がある者のみに対して、演奏補助をしてくれる楽器である。

第４の発明（請求項４）の電子管楽器は、第１の発明において、前記音高決定部は、前記生成された組み合わせ情報と前記検出されたピッチ情報との関係に基づいて、前記口入力部に入力される信号に応じた楽音を発生すべきであるか否かを判定する機能も有し、楽音を発生すべきであると判定したときにのみ、前記生成された組み合わせ情報および前記検出されたピッチ情報に応じて発生楽音の音高を決定するものであり、さらに、前記楽音を発生すべきであると判定したときのみ、前記補助演奏部からの当該第１演奏データに後続する第１の演奏データを出力させるか否かを判定する演奏データ出力判定部を設けたことを特徴とする。

これにより、第１の発明と同様な作用効果が得られるとともに、口によって発生されるピッチ情報がある程度に正確であって楽音を発生すべきである場合には、演奏の進行は止まらない。これに対し、口によって発生させるピッチ情報があまりにも不正確であって楽音を発生すべきでない場合には、演奏の進行が止められる。そして、この場合には、口によって発生されるピッチ情報を修正して、正しいピッチ情報を入力すれば、演奏はふたたび進行する。その結果、前記反復練習により、楽器演奏における高い練習効果を期待できる。

第５の発明（請求項５）の電子管楽器は、第１の発明において、さらに、前記口入力部に入力された信号のレベルが所定レベル以上であるとき、前記補助演奏部からの当該第１演奏データに後続する第１の演奏データを出力させるか否かを判定する演奏データ出力判定部を設けたことを特徴とする。

これにより、第１の発明と同様な作用効果が得られるとともに、口によって発生されるピッチ情報が誤っていても、口入力部に所定レベル以上の信号を入力する限り、演奏の進行は止まらずに進行する。その結果、初心者でも、この楽器の練習に飽きてしまうことなく、練習を続けることができる。また、演奏の進行が止まらないことにより、他の者と同時に演奏練習する場合に好適である。

第６の発明（請求項６）の電子管楽器は、第１の発明において、前記音高決定部は、前記生成された組み合わせ情報と前記検出されたピッチ情報との関係に基づいて、前記口入力部に入力される信号に応じた楽音を発生すべきであるか否かを判定する機能も有し、さらに、前記口入力部から入力された信号のレベルが所定レベル以上であるかを判定するレベル判定部と、前記音高決定部によって楽音を発生すべきであると判定され、かつ前記レベル判定部によって口入力部に入力された信号のレベルが所定レベル以上であると判定されたとき、前記補助演奏部からの第１演奏データの出力を制御する演奏データ出力制御部を設けたことを特徴とする。

これにより、第１の発明と同様な作用効果が得られるとともに、所定レベル以上の口入力で且つ口入力の音高判定（演奏データとの一致の度合い）が良好であれば、その条件だけで歩進（演奏進行）することもでき、入力音高を間違うと演奏進行されず、間違えても探り弾きなどによって正解音高へ瞬時に達すれば、演奏進行を大きく乱さないようにでき、より音楽的な演奏練習ができる。

第７の発明（請求項７）の電子管楽器は、第１の発明において、前記補助演奏部は、前記第１演奏データと異なる第２演奏データを前記第１演奏データと連動して出力し、前記第２演奏データに対応した楽音を発生させる第２演奏データ出力機能も有することを特徴とする。

これにより、第１の発明と同様な作用効果が得られるとともに、例えば前記第１演奏データはメロディ音、前記第２演奏データは伴奏音とすることができる。

第８の発明（請求項８）の電子管楽器は、第７の発明において、前記第１演奏データはメロディ音を表し、前記第２演奏データは伴奏音を表すことを特徴とする。

これにより、第１及び第７の発明と同様な作用効果が得られるとともに、演奏者は番号音を聞きながら演奏練習することができる。

第９の発明（請求項９）の電子管楽器は、第１の発明において、前記補助演奏部から出力される演奏データを用いて、操作されるべき複数の演奏操作子の組み合わせをユーザに指示する演奏ガイド部を設けたことを特徴とする。

第１０の発明（請求項１０）の電子管楽器は、第９の発明において、前記演奏ガイド部は、複数の演奏操作子の各近傍の発光により操作されるべき演奏操作子をユーザに指示する発光器を有することを特徴とする。

第９及び第１０発明により、第１の発明と同様な作用効果が得られるとともに、演奏練習者は、演奏進行の各段階（各音符ごと）で演奏操作子の操作の組み合わせを学習できる。このとき、演奏練習者は、単に演奏操作子を見ているだけではなく、操作の練習もす
れば、高い練習効果が期待される。

請求項１及び請求項２の電子管楽器によれば、知っている曲で歌える曲の演奏データであれば、トランペット、ホルン、ユーホニウム、チューバ等の運指組み合わせ入力楽器の、簡易演奏、並びに正統演奏への練習のステップとすることができ、特に初心者でも簡易演奏できるようにして、楽器を気軽に楽しむことができ、容易に練習のきっかけを掴むことができる。さらに、鍵盤楽器等の１キーで音高決定するような場合と違って、上記運指組み合わせ入力楽器に特有な演奏操作の運指ガイド指示や、演奏操作子の組み合わせ情報による音高候補と口入力部よりの入力ピッチ情報とから音高を決定するなど、指組み合わせ入力楽器に適した処理を行うように拡張することも容易になる。

請求項３の電子管楽器によれば、演奏者の演奏意思によって、自由に演奏可能であり、また、実質的に口入力部よりのピッチ情報のみで演奏進行が可能なので、知っている曲で歌える曲の演奏データであれば、トランペット等の運指組み合わせ入力楽器の、簡易演奏、並びに正統演奏への練習のステップとすることができる。したがって、第１〜第４発明（請求項１〜請求項３）と同様に、特に初心者でも簡易演奏できるようにして、楽器を気軽に楽しむことができ、容易に練習のきっかけを掴むことができる。

請求項４の電子管楽器によれば、口によって発生されるピッチ情報がある程度に正確であって楽音を発生すべきである場合には、演奏の進行は止まらない。これに対し、口によって発生させるピッチ情報があまりにも不正確であって楽音を発生すべきでない場合には、演奏の進行が止められる。そして、この場合には、口によって発生されるピッチ情報を修正して、正しいピッチ情報を入力すれば、演奏はふたたび進行する。その結果、前記反復練習により、楽器演奏における高い練習効果を期待できる。

請求項５の電子管楽器によれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、口によって発生されるピッチ情報が誤っていても、口入力部に所定レベル以上の信号を入力する限り、演奏の進行は止まらずに進行する。その結果、初心者でも、この楽器の練習に飽きてしまうことなく、練習を続けることができる。また、演奏の進行が止まらないことにより、他の者と同時に演奏練習する場合に好適である。

請求項６の電子管楽器によれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、所定レベル以上の口入力で且つ口入力の音高判定（演奏データとの一致の度合い）が良好であれば、その条件だけで歩進（演奏進行）することもでき、入力音高を間違うと演奏進行されず、間違えても探り弾きなどによって正解音高へ瞬時に達すれば、演奏進行を大きく乱さないようにでき、より音楽的な演奏練習ができる。

請求項７の電子管楽器によれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、例えば前記第１演奏データはメロディ音、前記第２演奏データは伴奏音とすることができる。

請求項８の電子管楽器によれば、請求項１及び請求項８と同様な効果が得られるとともに、演奏者は番号音を聞きながら演奏練習することができる。

請求項９及び請求項１０の電子管楽器によれば、請求項１と同様な効果が得られるとともに、演奏練習者は、演奏進行の各段階（各音符ごと）で演奏操作子の操作の組み合わせを学習できる。このとき、演奏練習者は、単に演奏操作子を見ているだけではなく、操作の練習もすれば、高い練習効果が期待される。

図１は本発明の実施形態の電子楽器の外観図である。この電子楽器はトランペット型の電子楽器であり、胴体部１０の演奏者側にはマウスピースに相当する口入力部２０を備え、その反対側にベル部に相当する楽音発生部３０を備えている。また、胴体部１０の下部には操作部４０と把持部５０を備えている。さらに、胴体部１０の中央部には、口入力部２０側から順に、第１バルブ操作子１１、第２バルブ操作子１２及び第３バルブ操作子１３が配設されている。この第１〜第３バルブ操作子１１〜１３はトランペットのピストンバルブ（及びキー）に相当するものであり、各バルブ操作子１１〜１３は請求項における「複数の演奏操作子」に相当する。

また、口入力部２０内には演奏者の音声を検出するマイクロホンあるいは薄板に貼着されたピエゾ素子等の空気の振動を検出する振動検出器２０ａが配設され、楽音発生部３０内には楽音を発生するスピーカ３０ａが配設されている。さらに、操作部４０には後述のモード選択などを行うための各種の設定操作子４０ａが配設され、胴体部１０内にはこの楽器の作動を制御するための電子回路装置が収容されている。また、胴体部１０の側部には各種モード状態などの表示を行う表示器６０が配設されている。

図２はバルブ操作子１１〜１３の詳細を示す図であり、バルブ操作子１１〜１３は、上下に延設されたロッド１１ａ〜１３ａと、ロッド１１ａ〜１３ａの上端に固着されて指で押圧操作される円盤状の操作部１１ｂ〜１３ｂとをそれぞれ備えている。ロッド１１ａ〜１３ａは、胴体部１０及び把持部５０内に進退可能にそれぞれ侵入している。ロッド１１ａ〜１３ａの各下端部は、把持部５０内に設けた図示しないスプリングとストッパ機構により上方に付勢されており、下方への押圧により胴体部１０内に押し下げられて図示しないスイッチがオンとなり、下方への押圧解除により図示の上端位置に停止してスイッチがオフとなる。

ロッド１１ａ〜１３ａの胴体部１０の上面の胴体部１０への侵入口周囲には、リング１７〜１９がそれぞれ固着されている。これらのリング１７〜１９の下方には、発光ダイオード、ランプなどで構成した発光素子２１〜２３がそれぞれリング１７〜１９に対応して胴体部１０内に収容されている。リング１７〜１９の下部は透明の樹脂で形成されている。これにより、発光素子２１〜２３の点灯による光がリング１７〜１９の上面から漏れないようにして、リング１７〜１９全体がそれぞれ独立して発光するようにしている。

図３は実施形態における前記電子回路装置のブロック図であり、この電子回路装置は、バス１００に接続された音声信号入力回路３１、スイッチ回路３２、表示制御回路３３、楽音信号発生部３４、コンピュータ本体部３５、メモリ装置３６および発光制御回路３７を備えている。

音声信号入力回路３１は振動検出器２０ａから入力した音声信号のピッチ（周波数）を検出するピッチ検出回路３１ａと、同音声信号の音量レベル（振幅エンベロープ）を検出するレベル検出回路３１ｂとを備えている。スイッチ回路３２は、第１〜第３バルブ操作子１１〜１３及び複数の設定操作子４０ａの操作に連動するスイッチを有し、第１〜第３バルブ操作子１１〜１３及び複数の設定操作子４０ａの操作を検出する。表示制御回路３３は表示器６０の表示状態を制御する。楽音信号発生部３４は、コンピュータ本体部３５から入力設定される音高データ、キーオンデータ、及びキーオフデータに基づいて楽音信号を発生する回路であり、メロディの楽音信号を発生する第１楽音信号発生回路３４ａと、伴奏の楽音信号を発生する第２楽音信号発生回路３４ｂとで構成されている。これらの楽音信号はアンプ３８を介してスピーカ３０ａに出力される。なお、音高データは発生楽音の周波数（ピッチ）を表すものであり、キーオンデータ及びキーオフデータは楽音の発生開始及び発生停止をそれぞれ指示するものである。

コンピュータ本体部３５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマなどからなり、プログラムの実行により、この電子楽器の各種動作を制御する。メモリ装置３６は、メモリカードなどのような小型かつ比較的大容量の記録媒体を備え、各種プログラム及び各種演奏データを記憶している。この演奏データは、音高データ、キーオンデータ、キーオフデータなどを時系列に記憶した楽曲の自動演奏データを構成している。発光制御回路３７は、前記発光素子２１，２２，２３の点灯を制御する。

また、バス１００には、外部機器用インターフェース回路４１及び通信用インターフェース回路４２も接続されている。外部機器用インターフェース回路４１は、図示しない接続端子に接続される外部の各種音楽機器と交信して、外部の各種音楽機器に対して各種プログラム及びデータの入力及び出力を可能とする。通信用インターフェース回路４２は、図示しない接続端子に接続される通信ネットワーク（例えば、インターネット）を介して外部と交信して、外部（例えば、サーバ）に対して各種のプログラム及びデータの入力及び出力を可能とする。

ここで、この楽器の演奏方法について簡単に説明する。演奏者は、一方の手で把持部５０を握ることにより楽器を保持し、他方の手の指で第１〜第３バルブ操作子１１〜１３を押圧操作する。この操作は音高を指定するための操作であるが、トランペットなどと同様に、第１〜第３バルブ操作子１１〜１３の非操作状態と操作状態の組み合わせによって、１つの音高ではなく複数の音高候補が同時に指定される。そして、第１〜第３バルブ操作子１１〜１３を必要に応じた組み合わせで操作した状態で、演奏者は、口入力部２０に向かって、発生させようとする楽音の音高周波数に近い周波数を有する音声を発生する。この場合の音声は、例えば「アー」、「ウー」などの単純なものでよく、要は音声が特定の周波数（以後、「音声ピッチ」という。）を有していればよい。この音声の発生により、第１〜第３バルブ操作子１１〜１３の操作によって指定された複数の音高候補のうちから、入力された音声ピッチに最も近い周波数の音高が、後述のモードに応じて楽音発生の音高あるいは入力音高として決定される。そして、決定された音高に応じて、楽音（例えば、トランペット音）あるいは自動演奏データに応じた楽音が入力音声に同期して発生される。

この音高の決定について図４を用いて具体的に説明する。図４は音高と運指（操作状態の組み合わせ）との関係を示す運指図であり、図中の「バルブ操作子」と示した左欄は、縦方向に、第１〜第３バルブ操作子１１〜１３の非操作状態と操作状態との組み合わせからなる８通りの操作の組み合わせを示している。このうち、数字「１」、「２」、「３」は操作されるべきバルブ操作子を、第１、第２および第３バルブ操作子１１〜１３にそれぞれ対応させて示しており、「−」印は操作されるべきでないバルブ操作子を示している。一方、図中の「決定音高」と示した下欄は、横方向に、発音等のために決定されるべき楽音の音名を示している。

そして、「決定音高」の上方と「バルブ操作子」の右方の交点位置の「○」印が、決定されるべき楽音の音高と操作されるべき第１〜第３バルブ操作子１１〜１３の組み合わせとを対応付けている。したがって、第１〜第３バルブ操作子１１〜１３の操作の組み合わせにより、決定される楽音の音高候補として複数の音高が指定される。例えば、第１〜第３バルブ操作子１１〜１３のいずれも操作されなければ決定される楽音の音高候補は「Ｃ4 」，「Ｇ4 」，「Ｃ5 」，「Ｅ5 」，「Ｇ5 」，「Ｃ6 」である。また、第２バルブ操作子１２だけが操作されれば「Ｂ3 」，「Ｆ♯4」，「Ｂ4 」，「Ｄ♯5」，「Ｆ♯5」，「Ｂ5 」である。

また、図中の「○」印の下部の矢印は、口入力部２０から入力された音声ピッチのずれの許容範囲を示している。この許容範囲は、図中の「入力音高」と示した上欄に、横方向に示した音名の周波数に対応している。なお、図中の上欄の「入力音高」の音名と、図中の下欄の「決定音高」との音名とが１オクターブずれているのは、人間の声の音域（男性）とトランペットの発音音域とのずれを補正するためである。また、図中に示した「無音」は、楽音が決定（あるいは発生）されないことを意味してる。したがって、例えば、第１〜第３バルブ操作子１１〜１３のいずれも操作されない状態で、「Ａ♯2」と「Ｄ♯3」の間の周波数域の音声を入力すれば「Ｃ4 」の音高が決定される。「Ｅ3 」と「Ａ3 」の間の周波数域の音声を発生すれば「Ｇ4 」の音高が決定される。なお、この音声信号の周波数のずれの許容範囲を、設定操作子４０ａの操作によって種々に変更することも可能である。

次に、実施形態の電子楽器の具体的動作について、図５の機能ブロック図を用いて説明する。なお、この機能ブロック図中のコンピュータ処理部は、前記コンピュータ本体部３５のプログラム処理を機能的に表したものであるが、もちろん、同図のような電子回路で構成することもできる。

この実施形態では６つの動作モードを備えており、前記設定操作子４０ａに含まれる手動／自動スイッチ６１とモードスイッチ６２により第１〜第６モードを選択できる。手動／自動スイッチ６１とモードスイッチ６２とは連動しており、手動／自動スイッチ６１がＭ側（マニュアル）のときモードスイッチ６２は「１」端子に接続されて第１モードとなり、手動／自動スイッチ６１がＡ側（オート側）のときモードスイッチ６２は「２〜６」端子のうちのセレクトされた端子に接続され、それぞれ第２〜第６モードとなる。また、モードスイッチ６２に連動するスイッチ６２ａが設けられ、このスイッチ６２ａは、モードスイッチ６２が「６」端子に接続されたときのみオン（ハイレベル出力）となる。

（第１モード）第１モードでは手動／自動スイッチ６１がＭ側になるのでメモリ装置３６のイネーブル端子がローレベルとなり、メモリ装置３６、演奏データ読出し処理部５１及び運指変換処理部５２が実質非動作となって、後述の自動演奏の動作を行われない。また、手動／自動スイッチ６１がＭ側になるのでゲート回路６３の反転入力端子がローレベルとなり、このゲート回路６３が導通する。また、セレクタ６４はセレクト端子ＢがハイレベルのときＢ入力が選択されるので、この第１モードではセレクタ６４はＡ入力を選択出力する。一方、使用者によるマニュアル操作に基づく第１〜第３バルブ操作子１１〜１３の操作状態がスイッチ回路３２で検出され、このスイッチ回路３２からバルブ状態信号が出力される。なお、このバルブ状態信号は第１〜第３バルブ操作子１１〜１３にそれぞれ１ビットを対応させ、操作子状態を“１”、非操作状態を“０”として構成した３ビットの信号である。

したがって、この第１モードでは、スイッチ回路３２からのバルブ状態信号がゲート回路６３を介して発光制御回路３７に入力され、発光制御回路３７はバルブ状態信号の各ビット状態に対応して各バルブ操作子１１〜１３に対応する発光素子２１〜２３をそれぞれ点灯制御する。また、スイッチ回路３２からのバルブ状態信号がセレクタ６４を介して音高候補抽出処理部５３に入力される。音高候補抽出処理部５３は、音高候補テーブル５３ａを備えている。この音高候補テーブル５３ａは、例えば図４の運指図をテーブル化したものであり、図４の左欄の「バルブ操作子」の組み合わせ（「−，２，３」等）をバルブ状態信号の３ビットに対応させ、指定された組み合わせに対して「○」印の位置に対応する下欄の「決定音高」の音高データを複数の音高候補データとして出力する。そして、この音高候補抽出処理部５３からの音高候補データは音高判定処理部５４に入力される。

一方、振動検出器２０ａから入力される音声信号の音声ピッチがピッチ検出回路３１ａで検出されて音高判定処理部５４に入力される。音高判定処理部５４は入力される音高候補データから、入力される音声ピッチに応じた音高データを抽出して第１楽音信号発生回路３４ａに出力する。なお、この音高データの抽出の際に、入力音声ピッチに対する前述した許容範囲を考慮してもよいし、考慮しなくてもよい。また、振動検出器２０ａから入力される音声信号の音量レベルがレベル検出回路３１ｂで検出されて発音制御データ生成処理部５５に入力される。なお、音高判定処理部５４からの音高データは後述の一致検出回路６５とワンショット回路６８にも出力され、レベル検出回路３１ｂからの音量レベルはワンショット回路６９にも出力されるが、この第１モードでは、これらの回路の動作は影響しない。発音制御データ生成処理部５５は、音量レベルのデータから、発生する楽音の音量パラメータ（ベロシティ）や音色パラメータ等の発音制御データを第１楽音信号発生回路３４ａに出力する。そして、第１楽音信号発生回路３４ａは、音高判定処理部５４で判定された音高データと楽音制御データに基づいて楽音信号（メロディ）を発生し、アンプ３８及びスピーカ３０ａで楽音が発生される。

このように、第１モードでは、バルブ操作子１１〜１３の操作状態と振動検出器２０ａ（口入力部２０）からの音声ピッチに応じて発音する楽音の音高が決定され、また、振動検出器２０ａからの音量レベル（アンプッシュア）に応じた音量等が決定され、楽音が発生される。したがって、マニュアル演奏（通常のトランペットと同様な演奏）を行うことができる。また、発光素子２１〜２３により、バルブ操作子１１〜１３の操作状態に応じて、操作されているバルブ操作子に対応して操作確認用の発光表示が行われ、演奏操作を確認することができる。

（第２モード）この第２モードが本発明の要部の好適な実施例となっている。手動／自動スイッチ６１がＡ側（オート側）になると自動演奏に関する動作を行う。また、手動／自動スイッチ６１がＡ側のときはモードスイッチ６２は「２〜６」端子を選択可能となり、「２」端子を選択して第２モードとなる。なお、このモードスイッチ６２の「２〜６」端子の接続切換により、演奏データ読出し処理部５１への歩進信号として出力する信号が選択切換される。

演奏データ読出し処理部５１、運指変換処理部５２、メロディ音高マーク検出部５１ａは、メモリ装置３６から自動演奏データを読み出し、その自動演奏データからのメロディデータの読出し及び停止、伴奏データの１シーケンス読出し及び停止、及びバルブ状態信号の生成を制御する機能である。自動演奏データは、例えば図６に示したように、メロディ音の音高を示すメロディ音高データ、メロディ音の符長を示すメロディ符長データ、伴奏音の音高を示す伴奏音高データ、伴奏音の符長を示す伴奏符長データを含んでいる。また、各データにはメロディ音高マーク、メロディ符長マーク、伴奏音高マーク、伴奏符長マークがそれぞれ付けられている。演奏データ読出し処理部５１は、自動演奏用メモリと読出し部とからなり、手動／自動スイッチ６１がＡ側になると、メモリ装置３６から演奏データを読出して自動演奏用メモリに一旦格納するとともに、メロディ音高データを読み出す。

メロディ音高データは運指変換処理部５２と後述の一致検出回路６５に出力される。運指変換処理部５２はメロディ音高データから運指テーブル５２ａによりバルブ状態信号を自動生成し、そのバルブ状態信号を発光制御回路３７に出力する。なお、運指テーブル５２ａは、音高候補テーブル５３ａの逆変換に相当するテーブルであり、図４の下欄の「決定音高」（この場合メロディ音高データに相当）に対して図４の「○」印の位置に対応する「バルブ操作子」の組み合わせ（「−，２，３」等）を３ビットで表現したデータに変換し、バルブ状態信号として出力するものである。すなわち、この運指変換処理部５２から出力されるバルブ状態信号は、自動演奏データ中のメロディ音高データによって自動生成されるものであり、前記バルブ操作子１１〜１３の操作状態から検出したものとは異なる。発光制御回路３７は、バルブ状態信号により各バルブ操作子１１〜１３に対応する発光素子２１〜２３をそれぞれ点灯制御するとともに、そのバルブ状態信号をスルーで後述のシフトレジスタ６６に出力する。

メロディ音高マーク検出部５１ａは、次のメロディ音高データのメロディ音高マークを検出すると停止信号を演奏データ読出し処理部５１に出力し、これによって演奏データ読出し処理部５１はメロディ音高データの読出しを一時停止する。また、演奏データ読出し処理部５１は、後述の歩進信号が入力されると次のメロディ音高データの読出しを行う。すなわち、演奏データ読出し処理部５１とメロディ音高マーク検出部５１ａは、自動演奏メモリのメモリアドレスを１メロディ音高データに対応する伴奏を含む１セット分歩進しながら、メロディ音高データを１つずつ先読みするような動作をする。

なお、演奏データ読出し処理部５１はメロディ音高データの読出しを一時停止しても、内部の自動シーケンス処理により伴奏音高データ及び伴奏符長データについては次のメロディ音高データ直前までを読み出して第２楽音信号発生回路３４ｂに出力し、伴奏符長データに応じて所定の伴奏の楽音を発生する。

一方、この第２モードでは手動／自動スイッチ６１がＡ側になるのでゲート回路６３が非導通となるとともにセレクタ６４はＢ入力を選択出力する。また、セレクタ６７のセレクト端子には、モードスイッチ６２の「６」端子の接続に連動するスイッチ６２ａが接続されており、この第２モードではモードスイッチ６２が「２」端子に接続されているので、スイッチ６２ａの出力はローレベルとなって、セレクタ６７はＢ入力を選択出力する。前記発光制御回路３７からのバルブ状態信号はシフトレジスタ６６に出力されるとともに、オア回路６６ａを介してセレクタ６７のＢ入力に出力される。したがって、このバルブ状態信号は、メロディ音高データが読み出されるとセレクタ６７，６４を介して音高候補抽出回路５３に瞬時に入力される。

音高候補抽出処理部５３は、前記同様にバルブ状態信号に対応する複数の音高候補データを音高判定処理部５４に出力し、音声信号の音声ピッチがピッチ検出回路３１ａで検出されて音高判定処理部５４に入力される。そして、音高判定処理部５４は、前記同様に音高候補データから音声ピッチに相当する音高データを抽出して第１楽音信号発生回路３４ａに出力する。また、音声信号の音量レベルを示す音量レベルデータもレベル検出回路３１ｂから発音制御データ生成処理部５５に入力され、発音制御データ生成処理部５５は発音制御データを第１楽音信号発生回路３４ａに出力する。これにより、入力される音声ピッチと音高候補とで最終的に音高が決定され、その音高によりメロディ用の第１楽音信号発生回路３４ａからメロディの楽音信号が発生される。

この第２モードでは、一致検出回路６５の出力はモードスイッチ６２の「２」端子を介して演奏データ読出し処理部５１に入力される。そして、一致検出回路６５は、演奏データ読出し処理部５１から出力されるメロディ音高データと音高判定処理部５４で決定された音高データとが一致すると一致信号を出力し、この一致信号は歩進信号として演奏データ読出し処理部５１に入力される。すなわち、自動演奏データのメロディ音高データでバルブ状態信号が自動生成され、このバルブ状態信号に応じて抽出された音高候補データの中から振動検出器２０ａにおいて入力された音声ピッチに応じて決定された音高と、メロディ音高データとが一致すると、演奏データ読出し処理部５１でメモリアドレスが歩進し、次のメロディ音高データを読み出すようになる。

このように、音高候補抽出処理部５３にバルブ状態信号が瞬時に入力され、あたかもバルブ状態信号が決定された状態となり、この状態で振動検出器２０ａからの口入力の待ち状態となる。そして、首尾よく口入力された音声ピッチがメロディ音高データに合って入れば、一致信号が出力されて、この一致信号によりメモリアドレスが歩進する。一方、口入力された音声ピッチとメロディ音高データが一致していない場合、この一致信号は出力されない。振動検出器２０ａからの口入力待ち状態となって、入力された音声ピッチがメロディ音高データと一致した後（一致信号が出力された後）は、その音高の発音を持続すべき状態である。

ここで、メロディ音高データの読出し時に音高候補抽出回路５３に瞬時に入力されたバルブ状態信号は、上記の一致信号後の歩進により次のメロディ音高データに対応するものになってしまう。しかし、その前のバルブ状態信号はシフトレジスタ６６に保持されており、このシフトレジスタ６６は停止信号によりシフトするので、そのバルブ状態信号が依然として音高候補抽出回路５３に入力されることになる。すなわち、音声ピッチがメロディ音高データに合った後も、その音声ピッチに対応する音高データが第１楽音信号発生回路に出力されることになり、発音の持続が可能となる。そして、演奏データ読出し処理部５１の内部処理でそのメロディ音高データの符長分だけ処理を消化すると消化信号が出力され、これによってシフトレジスタ６６がシフトして、先読みされているメロディ音高データに対応するバルブ状態信号が音高候補抽出処理部５３に入力される。これにより、次のメロディ音高データについて同様の処理が行われる。

このように、第２モードでは、自動演奏データにより伴奏の楽音が発生される。また、メロディ音高データから自動生成したバルブ状態信号（バルブ操作子１１〜１３の操作入力によるものではない）により、メロディ音高データに対応して操作すべきバルブ操作子１１〜１３の組み合わせが、発光素子２１〜２３により、バルブ操作子１１ａ〜１３ａに対応して発光表示される。また、自動生成したバルブ状態信号と振動検出器２０ａからの音声ピッチとにより、自動演奏データのメロディ音高と一致する音高が決定されるとメロディが進行する。なお、このバルブ状態信号が請求項の「組み合わせ情報」に相当する。

（第３モード）第３モードでは、手動／自動スイッチ６１がＡ側となって、演奏データ読出し処理部５１、運指変換処理部５２及びメロディ音高マーク検出部５１ａによる自動演奏データの処理動作、その他、音高決定の動作等は、第２モードと同様である。この第３モードでは、モードスイッチ６２が「３」端子に接続され、演奏データ読出し処理部５１への歩進信号として、ワンショット回路６８の出力信号が入力される。ワンショット回路６８は、音高判定処理部５４から音高データが出力されるとトリガ信号を出力し、このトリガ信号が演奏データ読出し処理部５１の歩進信号となる。すなわち、振動検出器２０ａから入力される音声ピッチとメロディ音高データから自動生成したバルブ状態信号とにより、音高データが決定されると、第２モードと同様にして演奏が進行する。

このように、第３モードでは、演奏としては第２モードより高度な操作を要する。すなわち、振動検出器２０ａからの音声ピッチと前記自動生成したバルブ状態信号とにより何らかの音高が決定されると、その音高がメロディ音高データと一致しなくてもその決定された音高（例えば、メロディの音高の倍音等）でメロディが進行する。したがって、メロディ音高データとは異なる音声のピッチを、誤って入力したとしても、その間違ったままの音高でメロディが再生される。

上述のように、図４の矢印で示す音声信号の周波数のずれの許容範囲は、種々に変更することが可能である。特に、この第３モードおよび後述する第５モードでは、音声信号の周波数のずれの許容範囲が図４の矢印で示すとおりであると、演奏者が口入力部２０ａにいかなるピッチの音声信号を入力しても、図４の破線矢印で示す以外の部分では何らかの楽音信号が発生される。そこで、音声信号の入力の練習を行う場合には、図４の矢印の幅を狭くしておくとよい。このようにすれば、矢印の範囲外となるピッチを有する音声信号が口入力部２０ａに入力されても、音高判定処理部５４は音高データを出力しなくなる。その結果、ワンショット回路６８は演奏データ読出し処理部５１へ歩進信号を出力しなくなるので、次の演奏データが読み出されることがなくなって演奏の進行が停止する。

このことは、音高を決定するための音高決定部である音高判定処理部５４がが、ピッチ検出回路３１ａからの音声ピッチと音高候補抽出処理部５３からの音高候補との関係に基づいて、楽音信号を発生すべきでないと判定したことを意味する。すなわち、演奏データ読出し処理部５１によって読み出された演奏データに基づいて運指変換処理部５２が生成したバルブ操作子１１〜１３の組み合わせに対して、前記入力された音声ピッチが不適当であったことを意味する。そして、この場合には、楽音信号が発生されないとともに、演奏データ読出し処理部５１の歩進もないので、適切なピッチを有する音声信号を口入力部３０ａに入力するための演奏者の練習にとって効果的である。まお、この音声信号の周波数のずれの許容範囲を図４の矢印の幅より狭くすることは、他のモードにも当然に適用され得る。

（第４モード）第４モードにおいても、上記自動演奏データの処理動作、その他、音高決定の動作等は、第２，第３モードと同様である。この第４モードでは、モードスイッチ６２が「４」端子に接続され、演奏データ読出し処理部５１への歩進信号として、第２のワンショット回路６９の出力信号が入力される。このワンショット回路６９は、レベル検出回路３１ｂから出力された音量レベル信号が入力され、この音量レベル信号が所定の閾値以上となるとトリガ信号を出力し、このトリガ信号が演奏データ読出し処理部５１の歩進信号となる。すなわち、振動検出器２０ａから入力される音声の音量（あるいはブレスレベル）が所定以上となると、第２モードと同様にして演奏が進行する。

このように、第４モードでは、第２モードより演奏が進行するための条件が緩和されている。振動検出器２０ａからの音量（ブレスレベル）が所定レベル（閾値）以上あれば、音声ピッチが検出できなかったとしても演奏が進行する。もちろん音声ピッチが検出できたとしても、演奏は進行する。この場合、例えばブレス音のみ入力すると演奏タイミングのみでコントロールされ、メモリから読み出された自動演奏データに基づく伴奏音の演奏がメロディ音なしのまま進行し、伴奏の促進としてはたらく。このとき、ブレス音に含まれる音高情報によって音高判定処部５４からメロディ音高データが発生すると、メロディ音も加わって演奏が進行する。

（第５モード）第５モードにおいても、上記自動演奏データの処理動作、その他、音高決定の動作等は、第２〜４モードと同様である。この第５モードでは、モードスイッチ６２が「５」端子に接続され、アンド回路７１を介してワンショット回路６８と第２のワンショット回路６９のトリガ信号が演奏データ読出し処理部５１へ歩進信号として入力される。すなわち、この第５モードでは、音声ピッチと自動生成したバルブ状態信号とにより何らかの音高（例えば、メロディ音高の倍音等）が決定され（第３モードと同様）、かつ、音量（ブレスレベル）が所定レベル以上（第４モードと同様）であれば、メロディ音の演奏が進行する。自動演奏用としてメモリ装置３６に伴奏データが含まれていると伴奏データと共にメロディ音が進行する。

（第６モード）第６モードでは、上記自動演奏データの処理動作は第２〜４モードと同様であるが、音高決定の動作は第１モードと同様となる。この第６モードでは、モードスイッチ６２が「６」端子に接続され、第２モードと同様に、演奏データ読出し処理部５１への歩進信号として一致検出回路６５の一致信号が入力される。しかし、モードスイッチ６２の「６」端子への接続と連動するスイッチ６２ａがオンとなり、その出力がハイレベルとなって、セレクタ６７はＡ入力を選択出力する。また、セレクタ６４は第２〜５モードと同様にＢ入力を選択出力するので、音高候補抽出処理部５３には、スイッチ回路３２から出力されるバルブ状態信号が入力される（第１モードと同様）。

したがって、この第６モードでは、振動検出器２０ａからの音声ピッチと、バルブ操作子１１〜１３の演奏操作によるバルブ状態信号（メロディ音高データから自動生成したものではない）とで、自動演奏データのメロディ音高データと一致する音高が決定されるとメロディが進行する。なお、このバルブ状態信号が請求項の「組み合わせ情報」に相当する。

なお、レベル検出回路３１ｂにおいて音量レベルを検出する閾値を、可変抵抗３１ｃにより調性可能にしてもよい。これにより、第４及び第５モードにおいて、演奏が進行するためのブレスレベルを適宜設定することができる。

以上の実施形態では、演奏を歩進して停止するときの停止指示を、次のメロディ音高データ（あるいはメロディ音高マーク）の検出により得るようにしているが、次のタイミングデータ（時刻）や符長（時間）あるいはそれらのマークを検出したら停止指示を出すようにしてもよい。また、次のメロディ音高データなどの音符データが停止指示とならなくても、次の休符までの演奏、フレーズ単位あるいは小節単位など所定の（あるいは何らかのルールで決まる）演奏長さの単位で停止指示を出すようにしてもよい。すなわち、本発明における演奏の歩進、停止のインターバルは、前記実施形態の様な１つの音符単位とは限らず、上記のような単位、あるいはその他の単位でもよい。また、演奏データは実施形態（図６）のものに限らずその他各種のフォーマットでもよいことはいうまでもない。

なお、実施形態のように、演奏指示部をさらに設け、前記補助演奏部からの演奏データのうち、前記組み合わせ情報を用いて、演奏進行の指示として、前記演奏指示部で発光指示（振動指示でも可）させるようにしてもよい。これにより、演奏進行の各段階（各音符毎）で押さえるべき運指を学習することができる。この時単に、バルブを見ているだけでなく、演奏のための指を動かすようにできるので、さらに上達が早くなること請け合いである。ただし、実施例ではこのときの実際に操作したときの指情報は、無視され演奏に反映されない。

また、実施形態の第４モードのように、所定レベル以上の口入力があれば、歩進（演奏進行）するようにしてもよい。これにより、入力音高が間違っていても演奏進行は止まらない。間違えると、間違った音高の楽音を発生しつつ演奏進行がなされる。演奏ストップしないで演奏しやすくなるので、アンサンブル演奏練習に適している。音楽的に一番やってはいけないことは演奏がストップすることであるからである。

また、実施形態の第５モードのように、所定レベル以上の口入力で且つ口入力の音高判定（演奏データとの一致の度合い）が良好であれば、その条件だけで歩進（演奏進行）するようにしてもよい。これにより、入力音高を間違うと演奏進行されない。間違えても探り弾きなどによって正解音高へ瞬時に達すれば、演奏進行を大きく乱さないようにでき、より音楽的な演奏練習ができる。しかし、探り弾きを推奨するものではない。

また、実施形態では第１〜第３バルブ操作子１１〜１３のうちで操作すべき操作子を発光素子２１〜２３の点灯によって視覚的に表示するようにした。しかし、これに代えてまたは加えて、操作すべきバルブ操作子を上方または下方に若干変位させ、または同操作子を振動させて、操作すべきバルブ操作子を演奏者に対して触覚的に認識させるような運指ガイド指示を行うようにしてもよい。この場合、図２に破線で示したように、把持部５０内に、第１〜第３バルブ操作子１１〜１３を駆動する小型電磁アクチュエータ、小型電圧アクチュエータなどの駆動装置８１〜８３を内蔵させるとともに、発光制御回路３７に代えてまたは加えて、操作すべきバルブ操作子を表すバルブ状態信号に基づいて前記駆動装置８１〜８３を駆動制御する駆動制御回路を設ければよい。

実施形態では、「補助演奏部」あるいは「自動演奏部」として自動演奏データをメモリ装置３６から入力するような構成とした例について説明したが、「補助演奏部」はこの例に限らず、例えばプロや熟練者の演奏による演奏データを入力するようにしてもよい。また、有線あるいはインターネットのサーバなどから演奏データの信を受けるようにしてもよい。

また、実施形態ではトランペット型の楽器の場合について説明したが、ホルン、ユーホニウム、チューバなどの、複数の演奏操作子を備え、この複数の演奏操作子の操作の組み合わせに応じて、発生される楽音の音高を決定するような管楽器を模した管楽器型の形状をした電子楽器に適用することもできる。

また、音声ピッチを入力する手段としてマイク等の振動検出器を用いた場合について説明したが、人体の「のど」に接触させて振動を検出する骨伝導ピックアップを用いてもよい。このような検出器を用いると声帯を悪くしたひとでも口空気流型楽器の演奏が可能となる道がこの発明によって開かれることにもなる。

本発明の実施形態の電子楽器の外観図である。 本発明の実施形態の電子楽器におけるバルブ操作子の詳細を示す図である。 本発明の実施形態における前記電子回路装置のブロック図である。 本発明の実施形態における音高と運指との関係を示す運指図である。 本発明の実施形態における機能ブロック図である。 本発明の実施形態における自動演奏データのフォーマットを示す図である。

符号の説明

１１，１２，１３…バルブ操作子（演奏操作子）、２０…口入力部、５１…演奏データ読出し処理部（補助演奏部、自動演奏部）、５１ａ…メロディ音高マーク検出部（補助演奏部、自動演奏部）

Claims (10)

1. 複数のバルブからなる演奏操作子と、演奏者の口によって発生される音声信号を入力するための口入力部とを有し、前記複数のバルブからなる演奏操作子の組み合わせと前記口入力部に入力される音声信号に基づくピッチとに応じた楽音を発生することが可能な電子管楽器において、
   楽音の音高を表す第１演奏データを順次出力する補助演奏部と、
   前記補助演奏部から順次出力された第１演奏データに基づいて、前記第１演奏データにより表された音高を指定するための情報から、操作されるべき前記バルブからなる演奏操作子の組み合わせを表す組み合わせ情報を自動的に生成する組み合わせ情報生成部と、
   前記口入力部に入力された音声信号に基づきピッチ情報を検出するピッチ情報検出部と、
   前記第１演奏データに基づいて生成された組み合わせ情報および前記検出されたピッチ情報に基づいて、発生されるべき楽音の音高を決定する音高決定部と
   を設けたことを特徴とする電子管楽器。
2. 請求項１に記載した電子管楽器において、さらに、
   前記決定された音高を有する楽音を生成する楽音生成部を設けたことを特徴とする電子管楽器。
3. 請求項１に記載した電子管楽器において、さらに、
   前記音高決定部により決定された音高と前記補助演奏部から出力された第１演奏データによって表された音高との一致を判定して、前記判定結果により前記補助演奏部からの当該第１演奏データに後続する第１の演奏データを出力させるか否かを判定する演奏データ出力判定部を設けたことを特徴とする電子管楽器。
4. 請求項１に記載した電子管楽器において、
   前記音高決定部は、前記生成された組み合わせ情報と前記検出されたピッチ情報との関係に基づいて、前記口入力部に入力される信号に応じた楽音を発生すべきであるか否かを判定する機能も有し、楽音を発生すべきであると判定したときにのみ、前記生成された組み合わせ情報および前記検出されたピッチ情報に応じて発生楽音の音高を決定するものであり、さらに、
   前記楽音を発生すべきであると判定したときのみ、前記補助演奏部からの当該第１演奏データに後続する第１の演奏データを出力させるか否かを判定する演奏データ出力判定部を設けたことを特徴とする電子管楽器。
5. 請求項１に記載した電子管楽器において、さらに、
   前記口入力部に入力された信号のレベルが所定レベル以上であるとき、前記補助演奏部からの当該第１演奏データに後続する第１の演奏データを出力させるか否かを判定する演奏データ出力判定部を設けたことを特徴とする電子管楽器。
6. 請求項１に記載した電子管楽器において、
   前記音高決定部は、前記生成された組み合わせ情報と前記検出されたピッチ情報との関係に基づいて、前記口入力部に入力される信号に応じた楽音を発生すべきであるか否かを判定する機能も有し、さらに、
   前記口入力部から入力された信号のレベルが所定レベル以上であるかを判定するレベル判定部と、
   前記音高決定部によって楽音を発生すべきであると判定され、かつ前記レベル判定部によって口入力部に入力された信号のレベルが所定レベル以上であると判定されたとき、前記補助演奏部からの第１演奏データの出力を制御する演奏データ出力制御部を設けたこと
   を特徴とする電子管楽器。
7. 請求項１に記載した電子管楽器において、
   前記補助演奏部は、前記第１演奏データと異なる第２演奏データを前記第１演奏データと連動して出力し、前記第２演奏データに対応した楽音を発生させる第２演奏データ出力機能も有することを特徴とする電子管楽器。
8. 請求項７に記載した電子管楽器において、
   前記第１演奏データはメロディ音を表し、前記第２演奏データは伴奏音を表すことを特徴とする電子管楽器。
9. 請求項１に記載した電子管楽器において、
   前記補助演奏部から出力される演奏データを用いて、操作されるべき複数の演奏操作子の組み合わせをユーザに指示する演奏ガイド部を設けたことを特徴とする電子管楽器。
10. 請求項９に記載した電子管楽器において、
    前記演奏ガイド部は、複数の演奏操作子の各近傍の発光により操作されるべき演奏操作子をユーザに指示する発光器を有することを特徴とする電子管楽器。

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