JP4609219B2 - 電子鍵盤楽器 - Google Patents

Description

本発明は、響板を振動させて楽音を発生させる電子鍵盤楽器に関する。

従来、電子鍵盤楽器は、発生させる楽音が、アコースティック楽器のような広がり感のある自然な楽音に近づくように改良され続けているが、未だに、聴感上、アコースティック楽器とは差があるものである。

これは、自然楽器では、弦等の振動部材による発音ばかりではなく、鍵等の操作子の駆動によって楽器内の部品の当接音や、それぞれの部品や響板で共鳴することで聞こえてくる音等が複雑に作用しあって発生する音が多く、既存の電子鍵盤楽器ではそのような複雑な音の表現を十分に表しきれないからである。

例えば、演奏操作に応じて発音される箇所の音をそれぞれ作り出して、それを演奏音としてスピーカから発音するものがあるが、状況（鍵盤やペダルの操作状態及びそれらの操作タイミング等）による複雑な作用環境での発音の再現には、限界があり、表現が不足することがあった。

一方、響板にトランスデューサ（加振器）を装着し、響板を振動させて複雑な共鳴音を出力する電子鍵盤楽器も知られている（下記特許文献１、２）。
特許２９１７６０９号公報 特開平５−８０７４８号公報

しかしながら、上記特許文献１、２のようなトランスデューサを用いた電子鍵盤楽器は、開発途上であり、十分な発音量を得たり、音質を自由に制御したりできるようにする上で、トランスデューサの数、特性、配置等に関し、改善の余地があった。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、トランスデューサ別の出力による微妙な響板振動制御を可能として、豊かな音量の自然な音響を実現すると共に音質調節を容易にすることができる電子鍵盤楽器を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の請求項１の電子鍵盤楽器は、板状部材から成る響板を有し、該響板を振動させて楽音を発生させる電子鍵盤楽器であって、音高情報を入力するための操作子であって音高順に配列された複数の演奏操作子と、同一響板に取り付けられた第１、第２の加振器と、前記複数の演奏操作子の操作に応じた演奏信号を生成し、該演奏信号を前記入力された音高情報に応じた周波数に基づいた出力バランスに分配するような前記第１の加振器用の第１の駆動信号及び前記第２の加振器用の第２の駆動信号をそれぞれ生成し出力する信号生成出力手段とを有し、前記複数の演奏操作子の配列方向において、前記第１の加振器は、前記第２の加振器よりも低音側の位置に配置され、前記響板の奥行きは、前記複数の演奏操作子の配列方向において前記第１の加振器が配置されている位置よりも前記第２の加振器が配置されている位置の方が短く、前記第１の加振器は前記第２の加振器よりも大きく且つ担当音域が低く、前記第１の加振器は前記信号生成出力手段により出力された前記第１の駆動信号によって駆動されて前記響板を振動させ、前記第２の加振器は前記信号生成出力手段により出力された前記第２の駆動信号によって駆動されて前記響板を振動させ、前記信号生成出力手段は、前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号との出力バランスに関して、前記第２の加振器の担当音域においては前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号のうち前記第２の駆動信号の出力レベルが高くなるようにする一方、前記第１の加振器の担当音域においては前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号のうち前記第１の駆動信号の出力レベルが高くなるようにすることを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、トランスデューサ別の出力による微妙な響板振動制御を可能として、豊かな音量の自然な音響を実現すると共に音質調節を容易にすることができる。

請求項２によれば、より適切な出力配分によってより音量豊かで自然な音響を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る電子鍵盤楽器の全体構成を示すブロック図である。図２は、本電子鍵盤楽器の平面図である。図３（ａ）は、本電子鍵盤楽器の正面図、図３（ｂ）は、響板のフレームに対する１つの取付部の断面図である。

本電子鍵盤楽器１は、図１に示すように、検出回路３、検出回路４、ＲＯＭ６、ＲＡＭ７、タイマ８、表示装置９、記憶装置１０、外部インターフェイス（外部Ｉ／Ｆ）１１、音源回路１３及び効果回路１４が、バス１６を介してＣＰＵ５にそれぞれ接続されて構成される。

さらに、検出回路３には、演奏操作子１５が接続され、演奏操作子１５には、音高情報を入力するための複数の鍵からなる鍵盤１７、及び足で演奏操作されるダンパペダル（以下、「ペダル」と称する）１８が含まれる。検出回路４には、各種情報を入力するための複数のスイッチを含むパネル操作子２が接続されている。表示装置９は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等で構成され、楽譜や文字等の各種情報を表示する。ＣＰＵ５にはタイマ８が接続され、外部Ｉ／Ｆ１１には外部演奏機器１００が接続されている。効果回路１４には、サウンドシステム１９を介して発音部２０が接続されている。サウンドシステム１９には、ＤＡＣ（Digital-to-Analog Converter）やアンプ等が含まれる。

検出回路３は演奏操作子１５の操作状態を検出し、検出回路４はパネル操作子２の操作状態を検出する。ＣＰＵ５は、電子鍵盤楽器１全体の制御を司る。ＲＯＭ６は、ＣＰＵ５が実行する制御プログラムや各種テーブルデータ等を記憶する。ＲＡＭ７は、演奏データ、テキストデータ等の各種入力情報、各種フラグやバッファデータ及び演算結果等を一時的に記憶する。タイマ８は、タイマ割り込み処理における割り込み時間や各種時間を計時する。記憶装置１０は、上記制御プログラムを含む各種アプリケーションプログラムや各種楽曲データ、各種データ等を記憶する。

外部Ｉ／Ｆ１１は、ＭＩＤＩＩ／Ｆや各種の通信Ｉ／Ｆを有し、例えば、外部演奏機器１００等の外部装置からのＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）信号を入力したり、ＭＩＤＩ信号を外部装置に出力したりする。音源回路１３は、演奏操作子１５から入力された演奏データや予め設定された演奏データ等を楽音信号に変換する。効果回路１４は、音源回路１３から入力される楽音信号に各種効果を付与する。

記憶装置１０は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）を備えるが、このほか、記憶装置１０は、外部の記憶媒体１２に対してデータを読み書きすることができる。記憶媒体１２としては、例えば、フレキシブルディスクドライブ（ＦＤＤ）、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、光磁気ディスク（ＭＯ）ドライブ等を挙げることができる。

発音部２０は、複数（例えば３つ）のトランスデューサ２１（トランスデューサ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）を含み、演奏データまたは演奏操作子１５の操作に基づいて、図２に示す響板３３を加振（励振）することで、音響を発生させる。すなわち、この電子鍵盤楽器１では、スピーカを備えず、専ら響板３３の振動によって発音がなされる。

図３（ａ）に示すように、ペダル１８は、脚体３０の下部前部に設けられ、脚体３０の上部には、フレーム３１が固定されている。図２に示すように、奏者側（前側）には、グランドピアノと同じように鍵盤１７が配設される。響板３３は、鍵盤１７の後方に配設される。響板３３は、図２に示すように、グランドピアノにおける弦の下に配設される響板と同じような平面視形状を有する。響板３３は、厚み１ｃｍ程度の木製の板で一様の厚みに形成され、響板３３の奥行きは、高音側（図２右側）の方が低音側（図２左側）より短い。なお、響板３３は、振動して発音するのに適していれば、材料は問わず、厚みも、設計において適宜変更することができる。

フレーム３１の平面視形状は、響板３３の周縁部をほぼかたどった枠状の形状をしている。具体的には、フレーム３１の外郭は響板３３の周縁部よりやや小さく、響板３３の相似形をしている。図２、図３（ｂ）に示すように、響板３３は、適当な間隔を保った複数のネジ３４で、ゴム製板部材３２を介して、フレーム３１の上端に固定保持されている。

トランスデューサ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、響板３３の上面に互いに離間して配設される。トランスデューサ２１Ａは、響板３３の低音側に配置され、トランスデューサ２１Ｂは、響板３３の中音域に配置され、トランスデューサ２１Ｃは、響板３３の高音側の、奥行きが短い領域に配置される。前後方向の位置は、トランスデューサ２１Ｃが最も前方に位置し、トランスデューサ２１Ｂが最も後方に位置する。各トランスデューサ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、響板３３を効率よく加振できる位置に配置されるが、その具体的な配置箇所の決定手法については後述する。

各トランスデューサ２１は、響板３３に直接取り付けられる。響板３３に対する取り付けについては、ネジ止め、接着等、手段は問わない。トランスデューサ２１の構造は、ラジオ技術１９７１年３月号第２６６頁の第１図または第２図に記載されているような公知の構造であり、電気信号（演奏信号乃至駆動信号）により自身が振動して、自身の重みによる反作用によって響板３３を振動させる。なお、トランスデューサ２１は、電気信号により響板３３を加振して発音させることができる構造であれば、どのような構造であってもよい。

本実施の形態では、トランスデューサ２１Ａ、２１Ｂは同一構成のものを用いる。トランスデューサ２１Ａ、２１Ｂは、大型で、対応可能な周波数が低く、周波数２５０Ｈｚ近辺での振動効率が特に良く、それより高い周波数については、発生させる振動が微小となる。また、発生可能な振動の強さも強く、主に低音域の発音を担当する。

一方、トランスデューサ２１Ｃは、トランスデューサ２１Ａ、２１Ｂとは特性（能力）、すなわち、入力信号に対する振動効率が異なる。トランスデューサ２１Ｃは、トランスデューサ２１Ａ、２１Ｂよりも小型で、対応可能な周波数が高く、周波数１０００Ｈｚ以上の加振も効率良くできる。また、発生可能な振動の強さはトランスデューサ２１Ａ、２１Ｂほど強くなく、主に高音域の発音を担当する。

図４は、電子鍵盤楽器１の機能を示すブロック図である。同図に示す信号処理部４０は、機能部として、第１、第２演奏信号生成２２、２３、第１、第２演奏データ２４、２５、効果処理２６、遅延処理２７、加算器２８及び出力分配２９を有する。これら、信号処理部４０の各機能部の機能は、図１に示すＣＰＵ５、ＲＯＭ６、ＲＡＭ７、タイマ８、記憶装置１０、外部インターフェイス１１、音源回路１３、効果回路１４及びサウンドシステム１９等の構成要素の協働によって実現される。

第１演奏データ２４は、アコースティックグランドピアノにおいて、ダンパペダルを踏まないで各鍵を操作したときに発音される楽音を、音高別にサンプリングした波形データである。一方、第２演奏データ２５は、ダンパペダルを踏みながら各鍵を操作したときに発音される楽音を、音高別にサンプリングしたものから、第１演奏データ２４に相当するデータを差し引いた波形データである。すなわち、第１演奏データ２４は、通常演奏音を再現するためのデータである。第２演奏データ２５は、アコースティックピアノにおけるダンパペダル操作時の、打弦された弦以外の弦の共鳴等による広がり感のあるダンパ音を再現するためのデータである。これらは、例えば、ＲＯＭ６に記憶されている。

第１演奏信号生成２２は、鍵盤１７の各鍵の押離鍵操作に応じて、第１演奏データ２４を用いて第１演奏信号を生成し、効果処理２６に送る。一方、第２演奏信号生成２３は、ペダル１８及び鍵盤１７の操作に応じて、第２演奏データ２５を用いて第２演奏信号を生成し、遅延処理２７に送る。効果処理２６に送られた第１演奏信号は、効果処理２６で、設定されている効果が施される一方、遅延処理２７に送られた第２演奏信号は、遅延処理２７で所定の遅延処理がなされ、これら処理後の第１、第２演奏信号が、加算器２８で加算・混合されて、出力分配２９に送られる。

出力分配２９は、供給された混合信号に基づいて、トランスデューサ２１に出力を分配する。すなわち、トランスデューサ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの各々用に、アナログの駆動信号を生成し増幅して出力する。具体的には、音高に応じた周波数、ベロシティに応じた強さで振動するような駆動信号を生成・出力する。その際、出力バランスに関しては、音高の高い混合信号については、３つのトランスデューサ２１のうち、トランスデューサ２１Ｃの出力レベルを高くし、音高の中／低の混合信号については、トランスデューサ２１Ａ／２１Ｂの出力レベルを高くすることで、音場定位を、操作された鍵に極力合致させる。

また、ある鍵操作によって生成される第１演奏信号に基づく駆動信号と第２演奏信号に基づく駆動信号の出力バランスは、各トランスデューサ２１間で同じとするが、トランスデューサ２１毎に別々のバランスで出力してもよい。

図５は、メイン処理のフローチャートである。本処理は、電源オン時に開始される。

まず、初期化を実行、すなわち所定プログラムの実行を開始し、ＲＡＭ７等の各種レジスタに初期値を設定して初期設定を行う（ステップＳ１０１）。次いで、パネル操作子２の入力を確認し（ステップＳ１０２）、その入力に対応する機器の設定（音量、音色、効果設定等）等を実行する（ステップＳ１０３）。そして、演奏操作子１５の入力があったか否かを判別し（ステップＳ１０４）、入力がない場合は、ステップＳ１０５に進む一方、入力があった場合は、それが押鍵指示（鍵盤１７の鍵の押下）であるか否かを判別する（ステップＳ１０６）。

その判別の結果、押鍵指示でない場合は、離鍵指示であるか否かを判別し（ステップＳ１１０）、離鍵指示でもない場合は、ペダル１８のオン操作であるか否かを判別し（ステップＳ１１３）、ペダル１８のオン操作でもない場合は、ペダル１８のオフ操作であるので、ステップＳ１１５に進む。従って、演奏操作子１５の入力が、押鍵指示である場合は、ステップＳ１０７〜Ｓ１０９を実行し、離鍵指示である場合は、ステップＳ１１１、Ｓ１１２を実行し、ペダル１８のオン操作である場合は、ステップＳ１１４を実行し、ペダル１８のオフ操作である場合は、ステップＳ１１５を実行して、それぞれステップＳ１０５に進む。

まず、前記ステップＳ１０７では、現在、ペダル１８がオン状態であるか否かを判別する。そして、ペダル１８がオン状態でない場合は、ステップＳ１０９に進み、押鍵鍵（押鍵された鍵）の音高に応じた第１演奏データ２４をＲＯＭ６から読み出して、第１演奏データ２４に基づき、押鍵ベロシティに応じたエンベロープを有する第１演奏信号を生成する。一方、ペダル１８がオン状態である場合は、ステップＳ１０８に進み、押鍵鍵の音高に応じた第２演奏データ２５を読み出して、押鍵ベロシティに応じたエンベロープを有する第２演奏信号を生成してから、前記ステップＳ１０９を実行する。

前記ステップＳ１１１では、現在、ペダル１８がオン状態であるか否かを判別する。そして、ペダル１８がオン状態でない場合は、ステップＳ１１２に進み、離鍵鍵（離鍵された鍵）の演奏信号を停止させる。すなわち、対応する発音中の楽音を消音処理するべく、消音用の信号を生成する。この処理では、第１演奏データ２４を読み出して、離鍵操作に応じたエンベロープを有する消音用の第１演奏信号を生成する。一方、ペダル１８がオン状態である場合は、演奏信号を停止させることなく前記ステップＳ１０５に進む。

前記ステップＳ１１４では、押鍵状態であって発音中の音がある場合は、押鍵状態の鍵に応じた第２演奏信号を、ペダル１８のオン操作に応じて生成する。すなわち、押鍵状態の鍵の音高に応じた第２演奏データ２５を読み出して、発音処理中の音の減衰状態に合致したエンベロープを有する第２演奏信号を生成する。

前記ステップＳ１１５では、押鍵状態にある鍵以外に対応する音高で発音中の音がある場合は、それらに対応する演奏信号を停止させる。すなわち、対応する発音中の楽音を消音処理するべく、消音用の信号を生成する。この処理では、押鍵状態にある鍵以外に対応する音高であって発音中の音高に応じた第１演奏データ２４及び第２演奏データ２５を読み出して、ペダル１８のオフ操作に応じたエンベロープを有する消音用の第１演奏信号及び第２演奏信号を生成する。

前記ステップＳ１０５では、上記生成された第１演奏信号及び第２演奏信号に基づいて、音高に応じた定位となるように、各トランスデューサ２１の特性及び配置を考慮して、個別に、駆動信号を生成し、出力する。これにより、響板３３が音高に応じた周波数で振動し、演奏音、あるいはこれに加えてダンパ音の楽音が発生する。その後、前記ステップＳ１０２に戻る。

響板３３の振動による楽音は、スピーカによる楽音に比べれば、鍵盤１７やペダル１８の操作状態及びそれらの操作タイミング等による複雑な作用環境での発音の再現に近いものとなり、良好な音質で、自然な音響となる。特に、響板３３は、グランドピアノの響板と同じような形状であるので、その音響も生のピアノに近いものとなる。特に、フレーム３１の平面視形状は、響板３３の周縁部をほぼかたどった枠状の形状であるので、フレーム３１の内側領域では、響板３３が大きく（十分に低い周波数で）振動することが可能であるので、低音域での発音及びダンパ音を良好に再現できる。しかも、トランスデューサ２１が、響板３３を効率良く加振できる位置に配置されていることで、十分な発音量を得ることができる。

ここで、音質制御については、例えば、同じ音高、音量の発音であっても、各トランスデューサ２１へ出力する駆動信号を変えることで、音質をある程度変えることができる。音質の設定については、図５のステップＳ１０２において、パネル操作子２によって入力が受け付けられる。

次に、トランスデューサ２１の配置箇所の決定手法について説明する。

図６（ａ）〜（ｄ）は、響板３３をある固有周波数で振動させたときに生じる節線を示す図である。同図（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ異なる固有周波数で響板３３を振動させた場合における、響板３３の外郭に対応する外郭線３３ｘ及び節線を、モニタ画面上に表したものである。

トランスデューサ２１の配置箇所の決定は、次のようなステップ（ｉ）〜（Ｖ）でなされる。
（ｉ）響板３３の上に砂等の細かい粒状物を散布して、周波数を徐々に変化させながら響板３３を自由振動させる。
（ii）響板３３の固有周波数と一致すると、響板３３上の粒状物が節線に集まってくるので、その際の粒状物の集合状態から、節線の位置を各固有周波数毎に把握する。
（iii）響板３３に対応する平面上に各固有周波数毎の節線を重畳させる。
（iV）重畳された節線の密度が「粗」となっている場所を特定する。
（Ｖ）節線の密度が「粗」となっている場所を、トランスデューサの配置位置として決定する。

上記ステップ（ｉ）では、例えば、周波数５０〜４００Ｈｚ程度まで、周波数を徐々に、段階的に変えて、響板３３を振動させる。その際、響板３３の構成及び固定状態は定まっているものとし、周波数以外の条件は変えないものとする。上記ステップ（ｉ）〜（iii）は、前述のように響板３３を実際に振動させ、目視や検出によって節線を把握してもよい。しかし、本実施の形態では、響板３３を現実に振動させる代わりに、上記ステップ（ｉ）〜（iii）をコンピュータ解析により行なう。

コンピュータ解析において、上記ステップ（ｉ）では、固定的な条件として、響板３３の大きさ、形状、板厚、材質、材質の密度、ヤング率、ポアソン比、ネジ３４の位置等の情報を予め入力しておく。そして、上記ステップ（ii）では、コンピュータのモニタ画面を、響板３３に対応する平面として、外郭線３３ｘと、解析により得た各固有周波数における節線とをモニタ画面に表示する。図６（ａ）〜（ｄ）では、それらの一部を例示しており、それらの振動の固有周波数は、例えば、５０、１４０、２６０、３６０Ｈｚである。

そして、上記ステップ（iii）では、図７に示すように、上記各固有周波数における節線を重畳させたものをコンピュータのモニタ画面上に表示する。そして、上記ステップ（iV）では、図７に示す重畳された節線群を目視で見て、節線の密度が粗の部分と密の部分がわかるので、粗の部分を特定する（例えば、同図に白丸で示す箇所）。次に、上記ステップ（Ｖ）では、モニタ画面上で粗となっている位置に対応する、響板３３上の位置を特定し、該位置を、トランスデューサ２１の配置候補位置とする。ここで、配置候補位置は、３つより十分多い数が特定されることが想定されるが、その後は、各トランスデューサ２１を配置候補位置に設置して、実際に響板３３を振動させて、最も良好な位置の組み合わせを選択すればよい。

ただし、トランスデューサ２１の配置決定に関して、いくつか留意点がある。まず、各トランスデューサ２１の特性に合った位置に配置する。すなわち、大きい（低音用の）トランスデューサ２１（２１Ａ等）は、響板３３の左半部、小さい（高音用の）トランスデューサ２１（２１Ｃ等）は右半部に配置するのが望ましい。また、音場定位を適切に制御できるようにするためには、トランスデューサ２１の少なくとも２つは、左右方向に互いに離間させる必要がある。

また、前後方向に関し、中、低音用のトランスデューサ２１は、響板３３の前側に配置しないようにする。すなわち、これらは、周波数が低いことから揺れが大きく、ユーザに振動が過度に伝わるとむずがゆいような不快な感じを与えるおそれがある。一方、高音用のトランスデューサ２１ではそのおそれが小さい。しかも、高音用のトランスデューサ２１は、定位を明瞭にする観点からも、奏者に近い側にあった方がよい。従って、複数のトランスデューサ２１のうち、最前部のものが最高音側（右側）に配置されるのが望ましい。

上記した、図２に示すトランスデューサ２１の配置態様は、これらを考慮してなされたものである。トランスデューサ２１の位置は、平面視において、フレーム３１の内側において、フレーム３１及びネジ３４の位置を避けた位置となっている。ある固有周波数で響板３３を振動させたとき、節線が生じるが、同じ周波数で振動させる上で、その節線位置を加振するのは非効率的である。多種類の周波数で振動させた結果、節線群が粗となる箇所は、あらゆる周波数の振動を起こす上でも、比較的効率良く振動させることができる位置であるから、その位置にトランスデューサ２１を配置したものである。

次に示すように、上記コンピュータ解析に対して、節線群が粗となる箇所の特定をより簡素化するために、ネジ３４乃至フレーム３１の位置を条件とした幾何的な特定手法も採用可能である。

図８（ａ）は、ネジ３４位置と節線が通る通過点を示す模式図である。図８（ｂ）は、フレーム３１位置と節線が通る通過点を示す模式図である。

まず、同図（ａ）に示すように、一例として、ネジ３４（１）とネジ３４（２）との中間点（１／２）である点Ｑ１、及び、ネジ３４（１）とネジ３４（２）との間でネジ３４（１）からそれぞれ１／３、２／３の距離にある点Ｑ２、Ｑ３を求める。これら点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は、ネジ３４（１）及びネジ３４（２）の距離を整数で割り切った位置にある。

同様に、ネジ３４（１）とネジ３４（３）との間においても、点Ｑ４〜Ｑ６が求められる。また、他の２つのネジ３４の各組み合わせにおいても、点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３と同様の点が求められる。これらの処理は、コンピュータ処理によっても行うことができる。

ここで、節線は上下に振動しないところであるから、節線位置を加振しても、響板３３を効率良く振動させることができない。ネジ３４の位置は、いずれの周波数による振動においても節線が通るが、上記のような整数で割り切れる点Ｑの位置にも、各周波数において節線が通りやすいと考えられる。従って、ネジ３４の位置はもちろんのこと、これらの点Ｑを避けた位置を、節線密度が粗となる位置と判断して、トランスデューサ２１の配置候補として定める。ところで、フレーム３１上の位置は、ネジ３４が存在しない位置であっても、隣接するネジ３４間において上記点Ｑが多数存在することになるので、節線が通りやすい。

一方、図８（ｂ）は、フレーム３１上端面全体が響板３３に当接状態となる場合、例えば、ゴム製板部材３２（図３（ｂ）参照）がフレーム３１上端全体に亘って設けられるような場合を想定したものである。この場合は、フレーム３１上の任意の点Ｐ１と、フレーム３１上において、点Ｐ１に対向する点（例えば、フレーム３１内領域の面積を２分する点）Ｐ２との間で、上記図８（ａ）の例と同様に、整数で割り切れる点Ｑ（Ｑ７、Ｑ８、Ｑ９）を求める。同様に、次の任意の点Ｐ３とそれに対向する点Ｐ４との間でも、点Ｑ（Ｑ１０、Ｑ１１、Ｑ１２）を求める。このようにして、極力多数の任意の点とそれに対向する点との間で上記点Ｑを求める。そして、上記と同様に、これらの点Ｑを避けた位置を、トランスデューサ２１の配置候補として定める。

図８（ａ）、（ｂ）の例では、２点間の１／２、１／３、２／３の位置を点Ｑとしたが、より精度を高めるためには、２点間を４以上に分割した位置（１／４、３／４等）を点Ｑに加えてもよい。

ところで、響板３３の振動は、低音域ではピストン振動に近く、節線を加振したとき、響板３３の振動は弱いものとなってしまう。一方、高音域では点加重的で複雑な振動となり、加振位置が上記配置候補位置から多少ずれても、振動効率が著しく低下するものではない。従って、特に、低音を担当するトランスデューサ２１については、配置位置を、上記配置候補位置に厳格に設定するのが望ましい。

豊かな周波数帯域で発音させるためには、ネジ３４位置及びフレーム３１位置を避けて配置されたトランスデューサ２１が存在していることが必要であり、より好ましくは、節線密度が粗となる位置に配設されたトランスデューサ２１が存在していることが重要である。

本実施の形態によれば、トランスデューサ２１は、響板３３の平面視において、ネジ３４位置及びフレーム３１位置のいずれでもない位置に配置され、特に、響板３３を自由振動させたときに生じる各固有周波数における節線群の密度が粗となるような位置に配設されたので、響板を効率的に振動させて、良好な音質で豊かな周波数帯域の自然な音響を実現することができる。

また、トランスデューサ２１Ａ、２１Ｂとトランスデューサ２１Ｃとで特性が異なり、これらを、その特性に応じた位置に配置し、各トランスデューサ２１の特性及び配置位置と演奏操作子１５の操作とに応じて、各トランスデューサ２１毎に個別に駆動信号を生成し出力するようにしたので、トランスデューサ別の出力による微妙な響板振動制御を可能として、豊かな周波数帯域の自然な音響を実現すると共に音質調節を容易にすることができる。

また、響板３３は、グランドピアノの響板と同じような形状であるので、グランドピアノに近い自然な音響を実現できる。特に、板を振動させて低音を発音させる場合は、高音発音に比し、広い面積が必要であるので、響板３３の形状は、ピアノ音の再生において理想的である。

なお、本実施の形態では、ピアノ音をより適切に再生するために、響板３３をピアノの響板形状としたが、響板３３の形状は、単に発音させる上では、どのような形状でもよく、より適切な音を発音させるためには、発音させたい音の種類に応じて適宜採択すればよい。例えば、バイオリン音の再生には、バイオリンの形状に構成すれば理想的な発音が期待できる。

なお、本実施の形態では、駆動信号の生成において、まず、第１、第２演奏信号が生成され（図５のステップＳ１０９、Ｓ１１２、Ｓ１１４、Ｓ１１５）、それらが効果処理２６、遅延処理２７で処理された後、出力分配２９（図４参照）によって、各トランスデューサ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃにそれぞれ出力される３つの駆動信号として生成される（図５のステップＳ１０５）とした。しかし、これに限るものでなく、効果処理２６、遅延処理２７の処理前の段階で、出力分配の機能を持たせ、各トランスデューサ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ毎に個別に、鍵盤１７の操作に基づく駆動信号とペダル１８に基づく駆動信号とを生成してもよい。

なお、本実施の形態では、トランスデューサ２１は、響板３３の上面に取り付けたが、下面に取り付けてもよい。なお、トランスデューサ２１Ａ、２１Ｂは互いに異なる特性としてもよい。また、トランスデューサ２１の数は、音場定位制御を行わず、単に発音させるだけであるならば、最低１つでもよいが、良好な音質を求める観点からは、少なくとも２つ以上設けるのが好ましく、４つ以上であってもよい。

本発明の一実施の形態に係る電子鍵盤楽器の全体構成を示すブロック図である。 本電子鍵盤楽器の平面図である。 電子鍵盤楽器の正面図（図（ａ））、響板のフレームに対する１つの取付部の断面図（図（ｂ））である。 電子鍵盤楽器の機能を示すブロック図である。 メイン処理のフローチャートである。 響板をある固有周波数で振動させたときに生じる節線を示す図である。 響板を振動させたときの各周波数における節線をモニタ画面上に重畳表示させた図である。 ネジ位置と節線が通る通過点を示す模式図（図（ａ））、フレーム位置と節線が通る通過点を示す模式図（図（ｂ））である。

符号の説明

１ 電子鍵盤楽器、 １５ 演奏操作子、 ２１ トランスデューサ（加振器）、 ３１ フレーム、 ３３ 響板、 ４０ 信号処理部（信号生成出力手段）

Claims (2)

1. 板状部材から成る響板を有し、該響板を振動させて楽音を発生させる電子鍵盤楽器であって、
   音高情報を入力するための操作子であって音高順に配列された複数の演奏操作子と、
   同一響板に取り付けられた第１、第２の加振器と、
   前記複数の演奏操作子の操作に応じた演奏信号を生成し、該演奏信号を前記入力された音高情報に応じた周波数に基づいた出力バランスに分配するような前記第１の加振器用の第１の駆動信号及び前記第２の加振器用の第２の駆動信号をそれぞれ生成し出力する信号生成出力手段とを有し、
   前記複数の演奏操作子の配列方向において、前記第１の加振器は、前記第２の加振器よりも低音側の位置に配置され、前記響板の奥行きは、前記複数の演奏操作子の配列方向において前記第１の加振器が配置されている位置よりも前記第２の加振器が配置されている位置の方が短く、
   前記第１の加振器は前記第２の加振器よりも大きく且つ担当音域が低く、前記第１の加振器は前記信号生成出力手段により出力された前記第１の駆動信号によって駆動されて前記響板を振動させ、
   前記第２の加振器は前記信号生成出力手段により出力された前記第２の駆動信号によって駆動されて前記響板を振動させ、
   前記信号生成出力手段は、前記第１の駆動信号と前記第２の駆動信号との出力バランスに関して、前記第２の加振器の担当音域においては前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号のうち前記第２の駆動信号の出力レベルが高くなるようにする一方、前記第１の加振器の担当音域においては前記第１の駆動信号及び前記第２の駆動信号のうち前記第１の駆動信号の出力レベルが高くなるようにすることを特徴とする電子鍵盤楽器。
2. 前記信号生成出力手段は、前記第１、第２の各加振器の特性及び配置位置に応じて前記駆動信号を生成し出力することを特徴とする請求項１記載の電子鍵盤楽器。

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