JP4768651B2 - 演奏補助装置及び管楽器 - Google Patents

Description

本発明は、管楽器の吹奏を補助する技術に関する。

機械によって自動的に楽器を演奏する技術は広く知られており、例えば、自動的に演奏を行う自動オルガンや自動ピアノなどは古くから生産されている。近年においては、鍵盤楽器だけでなく、吹奏楽器を自動的に演奏する機械も開発されており、特許文献１〜３では金管楽器を自動的に演奏するロボットが開示されている。
特開２００４−２５８４４３号公報 特開２００４−１７７８２８号公報 特開２００４−３１４１８７号公報

ところで、従来の自動オルガン、自動ピアノあるいは特許文献１〜３に記載の技術においては、全ての演奏を機械が自動的に行うものであり、利用者は演奏を聴くだけであった。一方、演奏をしてみたいという要求を持つ人も多く、たとえ演奏技術が未熟であっても自分の演奏によって楽器を奏でて楽しみたいという要望も多い。
しかしながら、上述した従来の技術においては、このような楽器を演奏したいという要望に対応することができなかった。

本発明は上述した背景に鑑みてなされたものであり、たとえ演奏技術が未熟であっても、自分の操作によって楽器を良好に奏でることができるように、吹奏者の演奏を補助する技術を提供することを目的とする。

本発明の好適な態様である演奏補助装置は、管楽器のマウスピースのスロート部とシャンク部との間の位置に設けられ、該マウスピースの吹込み口に吹奏者の呼気が吹入されることによって発生する音圧を検出し、検出結果を示す信号を出力する音圧検出手段と、前記管楽器の朝顔端に設けられ、供給される駆動信号に応じて前記管楽器の管内に音圧を発生させるアクチュエータと、前記音圧検出手段から出力される信号に基づいた駆動信号を前記アクチュエータに供給する駆動信号供給手段とを具備することを特徴とする。

上述の態様において、前記駆動信号供給手段は、前記音圧検出手段から出力される信号の正負を反転させて、前記アクチュエータに供給してもよい。
また、上述の態様において、吹奏者の操作内容を検出する操作検出手段と、前記音圧検出手段から出力される信号を、前記操作検出手段により検出された操作内容に応じた遅延時間だけ遅延させる遅延手段と、を備え、前記駆動信号供給手段は、前記遅延手段により遅延された信号を前記アクチュエータに供給してもよい。

また、本発明の好適な態様である管楽器は、上述の演奏補助装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、吹奏者の演奏技術が未熟であっても、自分の操作によって楽器を良好に奏でることができるように、吹奏者の演奏を補助することができる。

＜構成＞
図１はこの発明の実施形態である演奏補助装置１の構成を示す図である。演奏補助装置１は、トランペットなどの金管楽器２に装着されて用いられ、吹奏者による金管楽器２の吹奏を補助する装置である。図において、アクチュエータ１１は、金管楽器２の管路に音波を発生させる装置である。アクチュエータ１１は、図示のように、金管楽器２の朝顔部２５に装着されている。吹奏者は、金管楽器２に装着されたマウスピース２１に唇５をつけ、呼気を吹入することによって吹奏を行う。

次に、マウスピース２１の構成について、図２を参照しつつ説明する。図２は、マウスピース２１の構成を示す図である。マウスピース２１は、カップ部２１１と、スロート部２１２と、シャンク部２１３と、吹込管２１４とで構成されている。図において、センサ２１６は、マウスピース２１のスロート部２１２とシャンク部２１３との間の位置に、図中上側を貫通して設けられ、マウスピース２１の上部の中空部に露出している。センサ２１６は、マウスピース２１の吹込み口２１５から吹奏者の呼気が吹入されることによって発生する音圧を検出するセンサである。

図１の説明に戻る。図１において、アクチュエータ１１は、金管楽器２の管内に音圧を発生させるとともに、吹奏者の唇にバックプレッシャを与えるアクチュエータである。バックプレッシャとは、管楽器内を発振（発音）部から音波が伝わり、管の先端で反射して戻ってきて元の発振部に与える影響（圧力的作用）のことをいう。この戻りの音波の振幅位相が発振部の振幅位相と同期するときには発振部の振動を安定、増幅させる。逆に反同期の場合には発振部の振動の安定性を乱し、また振幅を抑制する働きがある。

アクチュエータ１１は、電磁型等のスピーカを備えており、制御部１９から供給される信号に応じてスピーカの振動板（図示略）を振動させる。振動板が振動することによってマウスピース２１の吹込み口２１５にバックプレッシャを発生させる。

図１の説明に戻る。センサ２１６から出力される信号は、制御部１９のオペレーションアンプ１２に出力される。オペレーションアンプ１２は、センサ２１６から出力される信号を増幅する。雑音低減回路１３は、オペレーションアンプ１２から出力される信号の所定レベル以下の信号を０にすることによって雑音を低減し、遅延制御回路１５に出力する。

スイッチ１６１，１６２，１６３は、金管楽器２の第１ピストンバルブ２３１，第２ピストンバルブ２３２，第３ピストンバルブ２３３にそれぞれ設けられており、吹奏者の第１ピストンバルブ２３１，第２ピストンバルブ２３２，第３ピストンバルブ２３３に対する操作を検出し、検出結果を示す信号を遅延制御回路１５に出力する。遅延制御回路１５は、スイッチ１６１，１６２，１６３から供給される信号に基づいて、雑音低減回路１３から供給される信号を遅延させ、グラフィックエコライザ１７に出力する。

図３は、遅延制御回路１５が行う遅延制御処理の内容を説明するための図である。遅延制御回路１５のＢＢＤ遅延制御回路１５１は、センサ２１６から出力される信号の遅延制御を行う。遅延制御回路１５のＢＢＤ素子１５２には、金管楽器２の管の長さに応じた遅延時間Δｔが予め設定されているとともに、スイッチ１６１，１６２，１６３に対応する遅延時間Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３がそれぞれ予め設定されている。遅延時間Δｔは、金管楽器２の朝顔部２５からマウスピース２１のスロート部までの管長を音波が往復するのに要する時間の半分の時間が設定されている。遅延時間Δｔ１は、第１ピストンバルブ２３１が押下された際に増加する管長を音波が往復するのに要する時間の半分の時間が設定されている。遅延時間Δｔ２，Δｔ３も、遅延時間Δｔ１と同様に、それぞれ、第２ピストンバルブ２３２，第３ピストンバルブ２３３が押下された際に増加する管長を音波が往復するのに要する時間の半分の時間が設定されている。

遅延制御回路１５は、スイッチ１６１，１６２，１６３からの信号に応じて、センサ２１６からの信号を遅延させ、アクチュエータ１１に出力する（図４参照）。具体的には、例えば、第１ピストンバルブ２３１のみが押下されている場合には、遅延制御回路１５は、（Δｔ＋Δｔ１）だけ信号を遅延させて出力する。また、例えば、第２ピストンバルブ２３２と第３ピストンバルブ２３３とが吹奏者によって押下されている場合には、遅延制御回路１５は、センサ２１６からの信号を（Δｔ＋Δｔ２＋Δｔ３）だけ信号を遅延させて出力する。なお、図３においては、説明を簡略にするため、オペレーションアンプ１２、雑音低減回路１３、パワーアンプ１８、グラフィックエコライザ１７の図示を省略している。

図１の説明に戻る。グラフィックエコライザ１７は、遅延制御回路１５から供給される信号の特定の周波数成分のレベル調整を行い、パワーアンプ１８に出力する。パワーアンプ１８は、グラフィックエコライザ１７からの信号を増幅させ、アクチュエータ１１に供給する。アクチュエータ１１は、パワーアンプ１８から供給される信号に基づいた圧力の空気振動を発生させる。
このとき、パワーアンプ１８からの出力は、位相が１８０°反転する方向でアクチュエータ１１に接続される。すなわち、パワーアンプ１８から出力される信号は、その信号の正負が反転されて、アクチュエータ１１に供給される。このことにより、朝顔端での開端反射と同じことをアクチュエータ１１の出力で実現できる。
また、アクチュエータ１１の出力は、朝顔端から前方へ漏れるので、本来の吹奏による放射音響を強める働きもする。また、このアクチュエータ１１は、朝顔開口部を完全に覆う構造のものではないので、本来の金管楽器の音響放射（鳴り）を防げるものではない。

＜動作＞
上述した構成によるこの実施形態の動作は以下のとおりである。まず、吹奏者がマウスピース２１に唇５をつけ、息を吹き込むと、マウスピース２１に取り付けられたセンサ２１６によってこのときの音圧が検出される。オペレーションアンプ１２は、センサ２１６から出力される信号を増幅し、雑音低減回路１３に出力する。雑音低減回路１３は、オペレーションアンプ１２から出力される信号から一定レベル以下の信号を０にすることで雑音を低減し、遅延制御回路１５に出力する。

遅延制御回路１５は、スイッチ１６１，１６２，１６３から供給される信号に基づいて、雑音低減回路１３から供給される信号を遅延させ、グラフィックエコライザ１７に出力する。グラフィックエコライザ１７は、遅延制御回路１５から供給される信号の特定の周波数成分のレベル調整処理を行い、パワーアンプ１８に出力する。パワーアンプ１８は、グラフィックエコライザ１７からの信号を増幅させ、アクチュエータ１１に供給する。アクチュエータ１１は、パワーアンプ１８から供給される電気信号に基づいた圧力の空気振動を発生させる。

これにより、金管楽器２の朝顔部２５には、吹奏者の吹奏によりマウスピース２１内に発生した音圧に応じた音波が発生する。発生した音波は、朝顔部２５から前方（図中右側）へ漏れ、これにより、金管楽器２からは、吹奏者の実際の吹奏により発せられる音に加えて、アクチュエータ１１により発生する音が放音される。このとき、雑音低減回路１３で雑音成分の除去がされたり、また、パワーアンプ１８で音波が増幅されたりすることにより、吹奏者の吹奏技術が未熟である場合であっても、良好な演奏音を奏でることができる。

また、マウスピース２１の管内には、アクチュエータ１１から発された圧力が発生する。これにより、吹奏者は、唇５において、あたかも本物の金管楽器を演奏しているかのようなバックプレッシャを感じることができる。

ここで、アクチュエータ１１の位置とマウスピース２１内部の音圧との関係について、図５に示す他の構成の演奏補助装置と比較しながら説明する。図５は、演奏補助装置１Ｂの構成を示す図である。図５に示す演奏補助装置１Ｂと図１に示す演奏補助装置１とが異なる点は、アクチュエータ１１が設けられている位置が異なる点である。なお、図５に示す他の構成要素については図１に示すそれと同様であり、ここではその詳細な説明を省略する。

図１に示す演奏補助装置１では、アクチュエータ１１が金管楽器２の朝顔部２５に設けられているのに対し、図５に示す演奏補助装置１Ｂでは、アクチュエータ１１Ｂが金管楽器２のスロート部２１２付近に設けられている。図５に示す演奏補助装置１Ｂでは、マウスピース２１のスロート部２１２付近にアクチュエータ１１Ｂを設ける構成としているが、管楽器のマウスピース内部での音圧は１６０〜１７５ｄＢにも及び、それだけの音圧を発生するアクチュエータは実現が困難である場合があった。また、図５に示す構成の場合は、センサ２１６とアクチュエータ１１Ｂとの間の距離が近いため、ハウリングが生じ易いという問題があった。また、図５に示す構成の場合は、本来の金管楽器の管壁に孔をあけてアクチュエータ１１Ｂと接続する必要があり、吹奏感が損なわれる場合があり得るという問題があった。

これに対し、図１に示すこの実施形態に係る演奏補助装置１においては、アクチュエータ１１を金管楽器２の朝顔部２５の内壁に設けるから、金管楽器の管壁に孔をあけるといった構成をとる必要がなく、シンプルな構成で実現することができる。このように構成がシンプルであるから、この実施形態では、本来の金管楽器の特性、雰囲気を全く損なわない。また、アクチュエータ１１を設ける朝顔部２５は開空間であるから、その音圧は最大でも１４０ｄＢを超えることはない。そのため、アクチュエータを設計、製造し易い。さらに、この実施形態では、センサ２１６とアクチュエータ１１との距離が極めて長いので、ハウリングすることは実質的に起こり難い。

このように、この実施形態では、アクチュエータ１１をマウスピース２１ではなく管の朝顔端に設置するから、これにより、アクチュエータをマウスピース２１に設けた場合と比較して、アクチュエータの必要出力音圧を２０ｄＢ以上低減し、通常レベルのスピーカでもアシスト金管構成が可能となる。

＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその一例を示す。
（１）上述した実施形態では、トランペット等の金管楽器に本発明を適用した例を示したが、本発明は金管楽器に限らず、木管楽器等の他の管楽器についても適用することができる。例えば、サクソフォンなどの木管楽器の場合には、上述した実施形態と同様に、マウスピースのスロート部付近に、音圧を検出するためのセンサを設けるとともに、朝顔部にアクチュエータを設ける構成とすればよい。

（２）上述した実施形態では、アナログ回路を用いて遅延処理を行ったが、遅延回路はこれに限定されず、例えば、Ａ／Ｄ変換器を用いて信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号で遅延処理を行い、Ｄ／Ａ変換器でアナログ信号に戻してもよい。
なお、上述の実施形態では、パワーアンプ１８から出力される信号の正負を反転させてアクチュエータ１１に供給するようにしたが、必ずしも反転させる必要はなく、センサ２１６から出力される信号に応じた駆動信号をアクチュエータ１１に供給すればよい。
また、上述の実施形態では、遅延制御回路１５が、スイッチ１６１，１６２，１６３から出力される信号に応じた遅延時間だけ信号を遅延させたが、信号を遅延させない構成としてもよい。

（３）上述した実施形態では、金管楽器２に装着されて用いられる演奏補助装置について説明した。演奏補助装置は、管楽器に装着可能な装置として管楽器と別体として構成されていてもよく、また、管楽器と演奏補助装置とが一体となって構成されていてもよい。

（４）上述した実施形態では、センサ２１６は、吹奏者の吹奏により発生する音圧を検出し、検出結果を示す信号を出力したが、センサ２１６が検出するものは音圧に限らず、例えば、演奏者の唇の緊張（スティッフィネス）や、唇の開口（アパチュア）サイズなどであってもよく、要するに、吹奏者の吹奏の態様を検出するものであればどのようなものであってもよい。例えば、アパチュアサイズを検出する場合には、マウスピースの吹き込み口と吹奏者の唇とが接する面に光センサを設けてこの検出値からアパチュアサイズを算出してもよい。また、例えば、スティッフィネスを検出する場合には、接触面積センサと圧力センサとを設けて、これらの検出値に基づいてスティッフィネスを算出してもよい。

演奏補助装置の構成の一例を示す図である。 マウスピースの構成の一例を示す図である。 遅延制御回路が行う遅延処理を説明するための図である。 遅延制御回路が行う遅延処理を説明するための図である。 演奏補助装置の他の構成の一例を示す図である。

符号の説明

１…演奏補助装置、２…金管楽器、５…唇、１１…アクチュエータ、１２…オペレーションアンプ、１３…雑音低減回路、１５…遅延制御回路、１７…グラフィックエコライザ、１８…パワーアンプ、２１…マウスピース、２５…朝顔部、１５１…ＢＢＤ遅延制御回路、１５２…ＢＢＤ素子、１６１，１６２，１６３…スイッチ、２１１…カップ部、２１２…スロート部、２１３…シャンク部、２１４…吹込管、２１５…吹き込み口、２１６…センサ、２３１…第１ピストンバルブ、２３２…第２ピストンバルブ、２３３…第３ピストンバルブ。

Claims (4)

1. 管楽器のマウスピースのスロート部とシャンク部との間の位置に設けられ、該マウスピースの吹込み口に吹奏者の呼気が吹入されることによって発生する音圧を検出し、検出結果を示す信号を出力する音圧検出手段と、
   前記管楽器の朝顔端に設けられ、供給される駆動信号に応じて前記管楽器の管内に音圧を発生させるアクチュエータと、
   前記音圧検出手段から出力される信号に基づいた駆動信号を前記アクチュエータに供給する駆動信号供給手段と
   を具備することを特徴とする演奏補助装置。
2. 請求項１に記載の演奏補助装置において、
   前記駆動信号供給手段は、前記音圧検出手段から出力される信号の正負を反転させて、前記アクチュエータに供給する
   ことを特徴とする演奏補助装置。
3. 請求項１又は２に記載の演奏補助装置において、
   吹奏者の操作内容を検出する操作検出手段と、
   前記音圧検出手段から出力される信号を、前記操作検出手段により検出された操作内容に応じた遅延時間だけ遅延させる遅延手段と、
   を備え、
   前記駆動信号供給手段は、前記遅延手段により遅延された信号を前記アクチュエータに供給する
   ことを特徴とする演奏補助装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１に記載の演奏補助装置を備える管楽器。

Images