JP4855202B2

JP4855202B2 - 電子鍵盤楽器

Info

Publication number: JP4855202B2
Application number: JP2006275585A
Authority: JP
Inventors: 哲也平野
Original assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2026-10-06
Also published as: JP2008096526A

Description

本発明は電子鍵盤楽器に関し、特に、ハンマー系における弦に近い位置で速度検出と発音タイミングの検出とを行う電子鍵盤楽器に用いて好適な技術に関するものである。

従来、電子鍵盤楽器において、ハンマー系における弦に近い位置で速度検出と発音タイミングの検出とを行い、実際のピアノ（アコースティックピアノ）に近い連打性などが得られるようにした電子鍵盤楽器や消音ピアノのタッチ検出装置が実用化されている。

このようなタッチ検出装置のキーオフ検出点は、鍵盤やハンマーの初期位置に比較的近い場所に配設されていることが多いため、キーオフを検出することなくキーオンが連続して検出される。このため、深い位置で行われる連打を確実に検出することができ、トリル演奏などが行われた場合においても音抜けすることなく検出を行うことが可能となっている。

また通常、打弦後にハンマーはバックチェックにて捕らえられ、あるいはバックチェックに寄りかかるようにしてハンマーの運動が停止するが、強打時にはバックチェックで跳ね返るような運動（ハンマーバウンド）をすることもある。

このとき、一旦オンした後で、バウンドにて再び速度検出手段にまで跳ね返り、第２のキーオン情報が発生する。この第２のキーオン情報の強度は、第１のキーオン情報（最初のキーオン情報）の強度と比較して小さい特徴がある。

このとき、同一キーである第１のオン情報での楽音を急速リリースさせ、第２のオン情報を通常通りに発音させる方法では、音源の発音チャンネルを他のキーの発音にまわせる利点があるが、このキーにおいては第２のキーオン情報に基く発音が残り、演奏とは対応しない音量となってしまう問題点があった。

また、オンが連続するタイプのタッチ検出装置ではないが、このような不具合を解消するために、例えば、特許文献１に記載の電子楽器では、第２のキーオン情報に基いて発音を行うときに、第１のキーオン情報での打弦強度を利用するため、音量感の違和感を無くす工夫が施されている。

特開平２−２５９７９８号公報

しかしながら、前記特許文献１の技術を利用して音量感の違和感を無くすようにした場合、エンベロープのピークが本来の第１のオン位置ではなく、第２のオン位置にずれてしまう問題点があった。

また、同一キーであるオンを常に別のチャンネルに割り当てる方法では、音量感やエンベロープのピーク位置などは概ね問題なくなるが、通常の連打であっても別のチャンネルに割り当てるため、発音チャンネルに不足が生じる恐れがあるという問題点があった。

本発明は前述の問題点にかんがみ、所定の時間内に同一キーがオンされた際に、音量感の違和感を無くすこと、及び発音チャンネルを効率良く使用することの両方を調和良く達成できるようにすることを目的とする。

本発明の電子鍵盤楽器は、ハンマー系でハンマーの速度検出と発音タイミングの検出を行い、キーオフを検出することなくキーオンを連続して検出可能なタッチ検出手段と、前記タッチ検出手段により検出されるキーオンに基いて発音処理を行い、キーオフに基いて消音処理を行う楽音発生手段と、ある音程・ある時刻において最後に発音処理をしたキーオンを１回目のキーオン、その後同じ音程で検出されたキーオンを２回目のキーオンとする場合、１回目のキーオンが検出されてから２回目のキーオンが検出されるまでの時間を計測するキーオン間隔管理手段と、前記キーオン間隔管理手段により計測されるキーオン間隔に基いて前記楽音発生手段の動作を制御する発音制御手段とを有する電子鍵盤楽器において、前記発音制御手段は、１回目のキーオンが検出されてから２回目のキーオンが検出されるまでの間隔が所定時間内であると前記キーオン間隔管理手段により検出された場合には、前記２回目のキーオン検出に基く発音処理を新規チャンネルで行うように前記楽音発生手段を制御し、前記１回目のキーオンが検出されてから２回目のキーオンが検出されるまでの間隔が所定時間以上経過していると前記キーオン間隔管理手段により検出された場合には、前記１回目のキーオン検出に基いて行われている発音を消音処理してから前記２回目のキーオンに基く発音処理を新規チャンネルで行うように前記楽音発生手段を制御することを特徴とする。

本発明によれば、１回目のキーオンが検出されてから２回目のキーオンが検出されるまでの間隔が所定時間内であるとキーオン間隔管理手段により検出された場合には、前記２回目のキーオン検出に基く発音処理を新規チャンネルで行うように楽音発生手段を制御し、前記１回目のキーオンが検出されてから２回目のキーオンが検出されるまでの間隔が所定時間以上経過しているとキーオン間隔管理手段により検出された場合には、前記１回目のキーオン検出に基いて行われている発音を消音処理してから前記２回目のキーオンに基く発音処理を新規チャンネルで行うように楽音発生手段を制御するようにしたので、１回目のキーオン検出に基いて行われている発音の音量・エンベロープをそのまま残すことができ、聴感上の違和感を生じさせないようにすることができる。
また、通常の演奏・連打では発音チャンネルを速やかに開放することができるので、頻度が少ないバウンドが発生した時にのみ発音チャンネルを使用するだけで済む。

（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した電子ピアノの第１の実施形態を示すブロック図である。
図１に示される電子ピアノの構成は、システムバス１００上に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、パネルスキャン回路１０４ａを介して接続された操作パネル部１０４、タッチ検出回路１０５ａを介して接続されたセンサ１０５、及び音源ＬＳＩ１０６が、各々接続されており、前記システムバス１００を通じてこれらのデバイスに各種命令やデータの受け渡しが行なわれるように構成されている。

また、前記音源ＬＳＩ１０６には、そこから出力された楽音信号を処理するＤＳＰ（Digital Signal Processor）１２０と、そこで処理された楽音信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路１２１と、それを増幅するメインアンプ１２２が設けられている。そして、前記メインアンプ１２２から出力される原音系列信号を外部に発音するスピーカ１２３が設けられている。

前記ＣＰＵ１０１は、前記ＲＯＭ１０２のプログラムメモリ記憶部に記憶されている制御プログラムに従って前記電子ピアノの各部を制御するものである。また、前記プログラムメモリ記憶部に記憶されたアプリケーションプログラムを実行し、必要に応じて、ＲＡＭ１０３を作業領域として使用し、さらにＲＯＭ１０２に記憶された種々の固定データを使用しながらデータ処理を行う。

前記ＲＯＭ１０２は、前述のように、電子ピアノ全体を制御するプログラムを格納している他に、前記ＣＰＵ１０１が使用する種々の固定データが記憶されている。

前記ＲＡＭ１０３は、装置のステータス情報を記憶したり、ＣＰＵ１０１の作業領域として使用したりするものである。なお、前記電子ピアノを制御するための各種レジスタやフラグ等は、ＲＡＭ１０３に定義されており、このＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１により、システムバス１００を介してアクセスされる。

前記操作パネル部１０４は、電源スイッチ、音色選択スイッチなど各種スイッチ及び所定の情報を表示する表示器などが設けられている。この操作パネル部１０４とシステムバス１００との間に介在するパネルスキャン回路１０４ａは、前記操作パネル部１０４に設けられた各スイッチ（図示せず）のセット／リセット状態を調べ、ＯＮ状態になっているパネルスイッチデータを検出してＣＰＵ１０１に送出する。

前記センサ１０５は、後述するようにハンマー系における弦に近い位置で速度検出と発音タイミングの検出とを行い、実際のピアノ（アコースティックピアノ）に近い連打性などが得られるようにするために設けられている。このセンサ１０５とシステムバス１００との間に介在するタッチ検出回路１０５ａは、センサ１０５から出力される信号に基いて鍵盤の操作状態を調べ、鍵盤タッチの強さ（速さ）を示すタッチデータを生成するとともに、ＯＮ又はＯＦＦ情報とその鍵盤ナンバーを出力するものである。このＯＮ／ＯＦＦ情報及び鍵盤ナンバー、タッチデータは、システムバス１００を介してＣＰＵ１０１に送られる。

前記音源ＬＳＩ１０６は、ＣＰＵ１０１から出力される信号に対応する原音波形データを波形メモリ１０７から読み出し、その楽音波形データにエンベロープを乗算し、楽音信号として出力する。

次に、図２を参照しながら本実施形態のキーオン／キーオフ検出構成について説明する。図２に示したように、本実施形態のハンマー系１はハンマー２、ハンマシャンク３、キャッチャ４及びバット５等から成り、センタピン６によってフレンジ７に回動自在に軸支されている。

また、第１のスイッチ１０、第２のスイッチ１１及び第３のスイッチ２１を有し、これらのスイッチ１０、１１及び２１は、図２に示したように、筐体１２内に、ハンマー系１の回動方向に沿って所定の間隔で配設されている。シャッタ９は扇形に形成されており、キャッチャ４に固定されている。これらの第１のスイッチ１０、第２のスイッチ１１及び第３のスイッチ２１は、いずれもシャッタ９を挟んで対向配置された発光部（図示せず）と対になって構成される光電スイッチである。

第１のスイッチ１０は、離鍵時に発光部からの光を受光し、打鍵されてハンマー系１が回動を始め、ダンパ１３が弦１４から離れ始める時点でシャッタ９により発光部からの光が遮光される。そして、離鍵してダンパ１３が弦１４に接触した時点で、シャッタ９により再び発光部からの光を遮光される。

第２のスイッチ１１は、離鍵時に発光部からの光を受光し、打鍵されてハンマー系１が回動を始め、ハンマー系１が任意の角度だけ回動した時点でシャッタ９によって発光部からの光が遮光される。そして、打弦が行われ、その反動でハンマー系１が逆向きの回動を始め、或る時点において発光部からの光を再び受光するようになっている。

第３のスイッチ２１は、離鍵時に発光部からの光を受光し、打鍵されてハンマー系１が回動を始め、ハンマー２が弦１４を打弦する寸前に発光部からの光がシャッタ９によって遮光される。そして、引き続いて回動した時点で打弦が行われ、その反動でハンマー系１が逆向きの回動を始め、前記或る時点よりも前の時点で再び発光部からの光を受光するようになっている。

次に、前述のように構成されたハンマー系１におけるキーオン検出時の制御について説明する。先ず、図３のフローチャートを参照しながら全体処理を説明する。
図３に示したように、処理が開始されるとステップＳ３１においてイニシャル処理が行われる。この処理により、例えば、メモリ等の状態が予め決められた所定の方式に合致するように設定される。

次に、ステップＳ３２においてパネルイベント処理が行われる。これにより、操作パネル部１０４のスキャン処理が行われ、パネルスキャン回路１０４ａにより、前記操作パネル部１０４に設けられた各スイッチ（図示せず）のセット／リセット状態が調べられ、ＯＮ状態になっているパネルスイッチデータを検出してＣＰＵ１０１に送出される。

次に、ステップＳ３３において、タッチイベント処理が行われる。この処理は、後述するように鍵盤にイベントが発生した場合に行われる処理である。
次に、ステップＳ３４において、ＭＩＤＩイベント処理が行われる。この場合は、鍵盤操作に係るイベント処理が行われ、「鍵盤を弾く（ノートオン）」、「鍵盤から指を離す（ノートオフ）」等のＭＩＤＩイベント処理が行われる。次に、ステップＳ３５において、その他の処理が行われた後でステップＳ３２に戻り、前述したステップＳ３２〜ステップＳ３５の処理が繰り返し行われる。

図４は、図３のステップＳ３３で行われるタッチイベント処理の一例を説明するフローチャートである。
図４に示したように、タッチイベント処理においては、最初にオンイベント処理が行われる（ステップＳ４１）。次に、ステップＳ４２に進んでオフイベント処理が行われ、最後にその他の処理が行われる（ステップＳ４３）。

次に、図５及び図６のフローチャートを参照しながら、図４のステップＳ４１で行われるオンイベント処理について説明する。
図５は、本実施形態の処理を採用していない場合、すなわち、一般的に行われているオンイベント処理を示している。

図５に示したように、オンイベント処理においては、最初のステップＳ５１においては「同一音程が発音中？」であるか否かが判定される。この判定の結果、「同一音程が発音中」であった場合にはステップＳ５２に進んで同一音程を消音処理し、その後、ステップＳ５３に進む。また、「同一音程が発音中？」でなかった場合にはステップＳ５３に直接進む。ステップＳ５３においては、「新規チャンネルでの発音処理を行う」。次に、ステップＳ５４において発音・カウンタＴａｂｌｅ処理を行う。前述したステップＳ５１〜ステップＳ５４で行われる各処理の内容は、図６のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。

次に、図６を参照しながら本実施形態で行われるオンイベント処理について説明する。
最初に、ステップＳ６１においては「同一音程が発音中？」であるか否かが判定される。この判定は、図７に示す発音・カウンタＴａｂｌｅに記録されている音程（ＫｅｙＮｏ）を調べ、一致したものがあるか否かに基いて行われる。

ステップＳ６１の判定の結果、「同一音程が発音中？」でなかった場合にはステップＳ６５に直接進む。また、「同一音程が発音中」であった場合にはステップＳ６２に進み、同一音程のカウント数が所定値以上であるか否かを判定する。この判定は、発音・カウンタＴａｂｌｅに記録されているカウント数を読み出し、その値が所定値以上であるか否かに基いて行われる。

ステップＳ６２の判定の結果、カウント数が所定値以上であった場合にはステップＳ６３に進み、同一音程の消音処理を行う。この処理は、同一の音程を発音させている音源のチャンネルに、リリースフェーズ用のパラメータを転送・セットし、発音を強制的に終わらせる処理である。また、カウント数が所定値以下であった場合にはステップＳ６５に進む。

次に、ステップＳ６４に進み、発音・カウンタＴａｂｌｅから消去する処理を行う。この処理は、消音処理した音程があったＴａｂｌｅの音程（ＫｅｙＮｏ）部分を"０"にして行う。その後、ステップＳ６５に進んで「新規チャンネルでの発音処理を行う」。この処理においては、発音に必要な各種パラメータを音源ＬＳＩ１０６にセットして発音を開始させる。

次に、ステップＳ６６において発音・カウンタＴａｂｌｅに記録する処理を行う。これは、発音・カウンタＴａｂｌｅの音程（ＫｅｙＮｏ）が"０"の場所に、今回の音程（１〜８８）を記録し、カウント値を"０"にリセットする。なお、カウント値は、この処理とは別に、ＣＰＵ１０１のタイマにより随時カウントアップされ、所定時間に相当するカウント値になったら、カウントアップをせずにその値を維持させるようにしている。

図７に、発音・カウンタＴａｂｌｅの一例を示す。この例の場合は、「音程（ＫｅｙＮｏ）」と「カウント値」とを記録する例を示しており、発音時には「１〜８８」を記録し、消音時には"０"を記録するようにしている。

（第２の実施形態）
次に、図８のフローチャートを参照しながら本発明の第２の実施形態を説明する。
図８におけるステップＳ８１〜ステップＳ８６の各工程の処理内容は、図６におけるステップＳ６１〜ステップＳ６６の各工程の処理内容と同様である。

図６のフローチャートとの違いは、ステップＳ８２において、同一音程のカウント数が所定値以上であるか否かを判定した結果、同一音程のカウント数が所定値以上でなかった場合にはリターンすることである。これは、キーイベントは発生してから所定の時間内に同一音程において発生した第２のキーオンイベントを無視することを示している。

このように処理することにより、所定の時間内に同一音程でキーオンイベントが２回発生した場合、２回目のキーオンイベントに基いた発音処理は行われなくなる。これにより、第１のキーオンイベントによる音量・エンベロープがそのまま残ることになるので、聴感上の違和感がない処理を行うことができる。また、発音チャンネルの消費を押さえることができる。

（第３の実施形態）
次に、図９のフローチャートを参照しながら本発明の第３の実施形態を説明する。
図９におけるステップＳ９３以外の各工程の処理内容は、図６におけるステップＳ６１〜ステップＳ６６の各工程の処理内容と同様である。

本実施形態においては、ステップＳ９２において、同一音程のカウント数が所定値以上であるか否かを判定した結果、同一音程のカウント数が所定値以上でなかった場合にはステップＳ９３に進み、ベロシティ差が大きいか否かを判定する。この判定は、発音・カウンタＴａｂｌｅにおける該当する音程に記録されているベロシティを読み出し、今回のベロシティと比較して行う。

この比較の結果、例えば、その差が「４０」以上あれば差が大きいと判定する。また、この他の比較の仕方としては、元のベロシティの「５０％」以下であれば差が大きいと判定するようにする判定方法も考慮することができる。

次に、前述のような処理を行った結果を、図１０の波形図を参照しながら説明する。
図１０（ａ）に示すように、第１の検出信号Ｓ１、第２の検出信号Ｓ２及び第３の検出信号Ｓ３の全てが"Ｌ"レベルに反転すると「キーオンイベント」であると検出される。図１０（ａ）に示した例では、第１のキーオンＯＮ１及び第２のキーオンＯＮ２の２回が検出された例を示している。また、第１の検出信号Ｓ１、第２の検出信号Ｓ２及び第３の検出信号Ｓ３の全てが"Ｈ"レベルに反転すると「キーオフイベント」であると検出される。

図１０（ａ）に示した検出信号Ｓ１〜Ｓ３が入力された場合において、図１０（ｂ）は本実施形態の処理を何も施さなかった場合の例（従来例）を示している。
図１０（ｂ）に示すように、「第１のキーオンイベント」で生成された第１のエンベローブｂ１は、「第２のキーオンイベント」が発生した時点で消音処理され、第２のエンベローブｂ２が生成される。

前述したように、「第２のキーオンイベント」は誤って検出されたキーイベントであるので第２のエンベローブｂ２は、本来の「キーオンイベント」である「第１のキーオンイベント」で生成されるべきエンベローブ（破線で示したエンベローブｂ１´）と比較して小さくなっている。

図１０（ｃ）は、前述した第１の実施形態の処理を施した例を示している。図１０（ｃ）に示したように、第１のキーオンＯＮ１が発生してから所定時間Ｔ１内に第２のキーオンＯＮ２が発生した場合においても、第１のキーオンＯＮ１に基く発音をリリースせずにそのまま残し、第２のキーオンＯＮ２に基く発音処理も通常通りに行う。

このようにすることにより、（イ）第１のキーオンＯＮ１に基く発音の音量・エンベロープがそのまま残ることにより、聴感上の違和感が生じないようにすることができる。
また、（ロ）通常の演奏・連打では発音チャンネルを速やかに開放することができ、頻度の少ないバウンドによる第２のキーオンＯＮ２のときのみ発音チャンネルが多く使用されるだけで済む。

図１０（ｄ）は、第２のキーオンＯＮ２を検出した際に、第１のキーオン情報でＯＮ１で検出した打弦強度を利用するようにした例（特許文献１に記載の技術）を示している。この場合、前述したように、本来は破線で示した位置に存在するピークＰ１が、実線で示したピーク位置Ｐ２に移動してしまう。

図１０（ｅ）は、第２の実施形態及び第３の実施形態を施した場合の波形を示す図である。
図１０（ｅ）に示したように、第１のキーオンＯＮ１が発生してから所定時間Ｔ１内に第２のキーオンＯＮ２が発生した場合には、前述したように第２のキーオンＯＮ２を無視して発音処理をしないようにしている。
これにより、（イ）第１のキーオンＯＮ１に基く発音の音量・エンベロープがそのまま残ることにより、聴感上の違和感が生じないようにすることができる。
また、（ロ）発音チャンネルの消費を押さえることができる、等の利点が得られる。

（本発明の他の実施形態）
前述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、前記各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、前記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。

また、この場合、前記ソフトウェアのプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、およびそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、前述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して前述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。

さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。

本発明の実施形態を示し、電子鍵盤楽器の全体構成を示すブロック図である。本発明の実施形態を示し、鍵盤とは一体となって動作しないアクション系（ハンマー系）の構成例を示す図である。本発明の実施形態を示し、全体処理を説明するフローチャートである。タッチイベント処理手順の一例を説明するフローチャートである。従来のオンイベント処理の一例を説明するフローチャートである。本発明の実施形態を示し、オンイベント処理の一例を説明するフローチャートである。本発明の実施形態を示し、発音・カウンタＴａｂｌｅの一例を示す図である。オンイベント処理の第２の実施形態を示すフローチャートである。オンイベント処理の第３の実施形態を示すフローチャートである。実施形態の処理を行った結果を説明する波形図である。

符号の説明

１００システムバス
１０１ＣＰＵ（Central Processing Unit）
１０２ＲＯＭ（Read Only Memory）
１０３ＲＡＭ（Random Access Memory）
１０４操作パネル部
１０４ａパネルスキャン回路
１０５センサ
１０５ａタッチ検出回路
１０６音源ＬＳＩ
１２１Ｄ／Ａ変換回路
１２２メインアンプ
１２３スピーカ

Claims

ハンマー系でハンマーの速度検出と発音タイミングの検出を行い、キーオフを検出することなくキーオンを連続して検出可能なタッチ検出手段と、
前記タッチ検出手段により検出されるキーオンに基いて発音処理を行い、キーオフに基いて消音処理を行う楽音発生手段と、
ある音程・ある時刻において最後に発音処理をしたキーオンを１回目のキーオン、その後同じ音程で検出されたキーオンを２回目のキーオンとする場合、１回目のキーオンが検出されてから２回目のキーオンが検出されるまでの時間を計測するキーオン間隔管理手段と、
前記キーオン間隔管理手段により計測されるキーオン間隔に基いて前記楽音発生手段の動作を制御する発音制御手段とを有する電子鍵盤楽器において、
前記発音制御手段は、１回目のキーオンが検出されてから２回目のキーオンが検出されるまでの間隔が所定時間内であると前記キーオン間隔管理手段により検出された場合には、前記２回目のキーオン検出に基く発音処理を新規チャンネルで行うように前記楽音発生手段を制御し、
前記１回目のキーオンが検出されてから２回目のキーオンが検出されるまでの間隔が所定時間以上経過していると前記キーオン間隔管理手段により検出された場合には、前記１回目のキーオン検出に基いて行われている発音を消音処理してから前記２回目のキーオンに基く発音処理を新規チャンネルで行うように前記楽音発生手段を制御することを特徴とする電子鍵盤楽器。