JP4986287B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

本発明は、中高年の演奏初心者でも簡単に演奏できる電子楽器に関する。

演奏者の呼気を用いて演奏できる電子楽器としては、人の呼気圧で音量制御を行う電子楽器のためのブレスコントローラ装置が知られている（特許文献１など参照）。

また、中高年者のＱＯＬ改善を目的として、中高年の演奏初心者でも簡単に演奏できる電子楽器システムがある（特許文献２、特許文献３など参照）。
特許第２９５６３９３号公報（第１頁、１図） 特開２００４−２７１７８３号公報（第１頁、１図） 特開２００７−３４１１５号公報（第１頁、１図）

しかしながら、廃用症候群の一種である加齢によって呼吸機能が低下した中高年の演奏初心者にとって、呼吸リハビリテーションをしながら演奏を楽しむことは、上記の特許文献１のようなブレスコントローラ装置を用いた電子管楽器では、困難である。上記の特許文献１のようなブレスコントローラ装置では、演奏者がブレスコントローラ装置内部の空洞に管楽器のように呼気を流入させることによって、上記ブレスコントローラ装置内部の空洞の呼気圧を変化させ、それに伴って、演奏における音量を主に変化させるが、上記ブレスコントローラ装置内部の空洞は、密閉されており、演奏者の呼吸機能に合わせて負荷を変化させることができないという問題があった。上記の特許文献１のようなブレスコントローラ装置に示されている排気バルブは、あくまでも呼吸機能がある一定レベル以上の演奏者が、当該ブレスコントローラ装置を用いて演奏する場合、呼気圧のある一定レベル以上の微妙な圧力調整によって、演奏音の音量・音程などを微妙に調整することを目的としており、呼吸リハビリテーションが行える構造とはなっていない。すなわち、演奏者が、呼吸リハビリテーションをしながら、演奏を楽しむには、演奏者の呼吸機能に応じた広範囲な負荷が調整できる構造でなければならない。従って、演奏者の呼気の状況を検出する呼気検出部において、演奏者の呼吸機能に応じて、呼吸による演奏の負荷を軽減でき、呼吸機能が低下した中高年の演奏初心者であっても簡便に演奏できる電子楽器の実現が望まれる。また、呼吸による演奏の負荷を徐々に高めることによって、中高年者の呼吸リハビリテーション効果を実現できる電子楽器を提供することも課題である。演奏者の呼気圧を検出する呼気圧、あるいは、演奏者の呼気流量あるいは呼気流速、あるいは、その両方を検出し、演奏者の呼吸機能に合わせて広範囲に負荷調整が可能であるようにすることも課題である。更に、中高年の初心者が演奏困難な、呼気によるビブラートやタンギング、スクリームなどの特殊奏法も簡便に行えるようにすることも課題である。

上記の課題を解決するために、本発明の電子楽器は、以下のような手段を採用する。
（１）演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサと呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサとを具備し、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報と前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報の内、どちらか一、あるいは、大きい方の呼気情報を出力する呼気検出部と、前記大きい方の呼気情報において最大値と最小値を検知し、前記最大値に対して最大音量を割り当て、前記最小値に対して最小音量を割り当てることにより音量制御範囲を設定し、かつ、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部と、を具備する電子楽器とする。更に、演奏者の肺機能の能力によって、演奏者の呼気圧負荷を調整できる呼気圧負荷調整手段を具備してもよい。

このようにすれば、中高年者の呼吸リハビリテーション効果を実現できる電子楽器を提供することができる。
（２）演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサと呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサとを具備し、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報と前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報を出力する呼気検出部と、前記第１の呼気情報と第２の呼気情報の内、どちらか一、あるいは、大きい方の呼気情報において最大値と最小値を検知し、前記最大値に対して最大音量を割り当て、前記最小値に対して最小音量を割り当てることにより音量制御範囲を設定し、かつ、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部と、を具備する電子楽器とする。更に、演奏者の肺機能の能力によって、演奏者の呼気圧負荷を調整できる呼気圧負荷調整手段を具備してもよい。

このようにすれば、中高年者の呼吸リハビリテーション効果を実現できる電子楽器を提供することができる。
（３）演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサと、呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサと、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報と前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報に対して予め決められた演算式による演算を施して取得した呼気情報を出力する呼気検出部と、前記取得した呼気情報に基づき最大値と最小値を検知し、前記最大値に対して最大音量を割り当て、前記最小値に対して最小音量を割り当てることにより音量制御範囲を設定し、かつ、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部を具備する電子楽器とする。更に、演奏者の肺機能の能力によって、演奏者の呼気圧負荷を調整できる呼気圧負荷調整手段を具備してもよい。

このようにすれば、呼気情報を確実に取得可能になり、中高年者の呼吸リハビリテーション効果を実現できる電子楽器を提供することができる。
（４）演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサと、呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサと、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報と前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報を出力する呼気検出部と、前記第１の呼気情報と第２の呼気情報に対して予め決められた演算式による演算を施して取得した呼気情報において最大値と最小値を検知し、前記最大値に対して最大音量を割り当て、前記最小値に対して最小音量を割り当てることにより音量制御範囲を設定し、かつ、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部を具備する電子楽器とする。更に、演奏者の肺機能の能力によって、演奏者の呼気圧負荷を調整できる呼気圧負荷調整手段を具備してもよい。

このようにすれば、呼気情報を確実に取得可能になり、中高年者の呼吸リハビリテーション効果を実現できる電子楽器を提供することができる。
（５）演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサを具備し、更に、演奏者の肺機能の能力によって、演奏者の呼気圧負荷を調整できる呼気圧負荷調整手段を具備し、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報を出力する呼気検出部と、前記第１の呼気情報において最大値と最小値を検知し、前記最大値に対して最大音量を割り当て、前記最小値に対して最小音量を割り当てることにより音量制御範囲を設定し、かつ、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部と、を具備する電子楽器。

このようにすれば、中高年者の呼吸リハビリテーション効果を実現できる電子楽器を提供することができ、かつ、呼気検出部が簡単である。
（６）演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサを具備し、更に、演奏者の肺機能の能力によって、演奏者の呼気圧負荷を調整できる呼気圧負荷調整手段を具備し、前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報を出力する呼気検出部と、前記第２の呼気情報において最大値と最小値を検知し、前記最大値に対して最大音量を割り当て、前記最小値に対して最小音量を割り当てることにより音量制御範囲を設定し、かつ、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部と、を具備する電子楽器。

このようにすれば、中高年者の呼吸リハビリテーション効果を実現できる電子楽器を提供することができ、かつ、呼気検出部が簡単である。なお、上記（１）から（４）および（６）において、本発明の電子楽器は、流量を流速と読み替えた構成でもよい。
また、中高年者の演奏初心者でも簡単に演奏できる電子楽器の実現を可能にするための構成は、例えば、以下である。
つまり、演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサと呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサとを具備し、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報と前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報の内、どちらか一の呼気情報を選択して、出力する呼気検出部と、前記選択された呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部と、を具備する電子楽器である。
また、演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサと呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサとを具備し、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報と前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報を出力する呼気検出部と、前記第１の呼気情報と第２の呼気情報の内、どちらか一の呼気情報を選択し、当該選択された呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部と、を具備する電子楽器である。
また、上記の電子楽器において、前記選択されるどちらか一の呼気情報は、前記第１の呼気情報と第２の呼気情報の内、値が、予め設定または格納されている閾値より大きい呼気情報であることは好適である。
また、上記の電子楽器において、前記選択されるどちらか一の呼気情報は、前記第１の呼気情報と第２の呼気情報の内、値の大きい方であることは好適である。
また、演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサと、呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサとを具備し、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報と前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報に対して予め決められた演算式による演算を施して取得した呼気情報を出力する呼気検出部と、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部を具備する電子楽器である。
また、演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサと、呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサとを具備し、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報と前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報を出力する呼気検出部と、前記第１の呼気情報と第２の呼気情報に対して予め決められた演算式による演算を施して取得した呼気情報において、最大値と最小値を検知し、前記最大値に対して最大音量を割り当て、前記最小値に対して最小音量を割り当てることにより音量制御範囲を設定し、かつ、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部を具備する電子楽器である。
また、演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサを具備し、更に、演奏者の肺機能の能力によって、演奏者の呼気圧負荷を調整できる呼気圧負荷調整手段を具備し、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報を出力する呼気検出部と、前記第１の呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部と、を具備する電子楽器である。
また、演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサを具備し、更に、演奏者の肺機能の能力によって、演奏者の呼気圧負荷を調整できる呼気圧負荷調整手段を具備し、前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報を出力する呼気検出部と、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部と、を具備する電子楽器である。
また、上記の電子楽器において、前記呼気情報変換部は、前記選択された呼気情報において最大値と最小値を検知し、前記最大値に対して最大音量を割り当て、前記最小値に対して最小音量を割り当てることにより音量制御範囲を設定し、かつ、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力することは好適である。

本発明によれば、中高年者の演奏初心者でも簡単に演奏できる電子楽器の実現が可能になる。また、音楽を演奏しながら、呼吸機能のリハビリテーションを行える。

以下、本発明の電子楽器、の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。また、以下の説明において、流量（流速）と記しているのは、流量の代りに流速を扱うようにしてもよいことを示す。
（実施の形態１）

図１は、本発明の電子楽器の一例の外観図である。図１において、本発明の電子楽器は、本体部である電子楽器１００と電子楽器１００を操作するための呼気検出部５０とより成る。電子楽器１００の表面には、例えば、液晶タッチパネル１０が具備される。液晶タッチパネル１０は、後述するような所定の画像の表示ができるとともに、演奏者が表面をタッチすると、タッチした位置の座標情報が得られるようになった周知のパネルである。本発明の電子楽器１００では、液晶タッチパネル１０の表面に以下のような画像を表示するエリアが設けられる。楽譜エリア１１には、後述する楽譜の画像が表示される。楽譜エリア１２には、演奏中の１小節の楽譜の画像が表示される。楽譜エリア１３には、その次の１小節の楽譜の画像が表示される。拍子エリア１４には、メトロノームのような画像が表示され、演奏者に拍子を示す。楽器名エリア１５には、フルートやクラリネットなどの楽器名が文字により表示される。矢印エリア１１ａと矢印エリア１１ｂには、左右方向の矢印画像が表示される。矢印エリア１１ａと矢印エリア１１ｂの何れかを押さえると、楽器名が次々変わり、楽器名が変更できる。ビブラートエリア１７、タンギングエリア１８、スクリームエリア１９は、管楽器などの特殊奏法を選択するためのスイッチの画像が表示される。

図２は、電子楽器１００の内部に具備された音楽演奏のための電子回路のブロック構成図である。電子楽器１００は、楽曲データ記憶部２０、読み出し制御部２１、表示制御部２２、液晶タッチパネル１０、座標検出部２３、演奏拍子検出部２４、楽器検知部２５、タッチ軌跡検知部２６、呼気情報変換部２７、奏法検知部２８、および、楽音発生部２９を具備する。楽曲データ記憶部２０は、好みの楽曲の楽譜情報を記憶格納している。楽曲情報は、インターネット回線などを通じて外部から、好みの楽曲の楽譜情報を入手して、楽曲データ記憶部２０に格納する方式としてもよい。楽曲データ記憶部２０自身をＩＣメモリなどの交換可能な記憶媒体の形態として、楽曲データ記憶部２０のコネクタなどに挿入するようにしてもよい。ＩＣメモリには、好みの楽曲の楽譜情報をパソコンなどにより書き込んであるものとする。

読み出し制御部２１は、楽曲データ記憶部２０に格納されている楽譜情報を小節単位で読み出して表示制御部２２に供給する。表示制御部２２は、供給された楽譜情報を元に、小節単位の楽譜情報から楽譜の画面である楽譜画面情報を生成して、液晶タッチパネル１０に供給する。読み出し制御部２１は、楽譜エリア１１用として、６小節分の楽譜情報を表示制御部２５に供給し、表示制御部２２は、６小節分の楽譜画像の形の楽譜画面情報を図１の楽譜エリア１１の位置に生成する。また、読み出し制御部２１は、楽譜エリア１２用として、１小節分の楽譜情報を表示制御部２５に供給し、表示制御部２２は、その１小節分の楽譜画像情報を図１の楽譜エリア１２の位置に生成する。また、読み出し制御部２１は、楽譜エリア１３用として、次の１小節分の楽譜情報を表示制御部２５に供給し、表示制御部２２は、その１小節分の楽譜画像情報を図１の楽譜エリア１３の位置に生成する。表示制御部２２は、楽譜エリア１１の６小節分の楽譜画像情報のうち、演奏中の小節については、明るく表示する楽譜画像情報になるように楽譜画像情報を生成する。楽譜エリア１２の楽譜は演奏中の１小節である。

また、表示制御部２２は、図１に示した拍子エリア１４、楽器名エリア１５、矢印エリア１１ａ、矢印エリア１１ｂ、呼気調整エリア１６、ビブラートエリア１７、タンギングエリア１８、スクリームエリア１９の各画像の形態の画像情報を生成して、上記の楽譜エリア１１、楽譜エリア１２、楽譜エリア１３よりなる楽譜画像情報に付け加えて、図１の液晶タッチパネル１０の表面に示したような画像情報を生成して、液晶タッチパネル１０に供給する。液晶タッチパネル１０は、楽譜エリア１１、楽譜エリア１２、楽譜エリア１３、拍子エリア１４、楽器名エリア１５、矢印エリア１１ａ、矢印エリア１１ｂ、呼気調整エリア１６、ビブラートエリア１７、タンギングエリア１８、スクリームエリア１９の各画像を表示する。また、表示制御部２２には、楽器検知部２５から楽器名情報が供給され、表示制御部２２は、楽器名の文字画像を楽器名エリア１５に生成する。液晶タッチパネル１０は、楽器名エリア１５に楽器名の文字を表示する。

座標検出部２３は、液晶タッチパネル１０上で、演奏者がタッチした位置を検出して、その座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）を出力する。複数のタッチがあった場合は、それらの位置を識別してそれぞれの座標情報（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）などを出力する。座標情報（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）などは、演奏拍子検出部２４、楽器検知部２５、タッチ軌跡検知部２６、奏法検知部２８に供給される。

楽器検知部２５は、電子楽器１００の電源をＯＮにしたときには、デフォルト値の楽器名としてフルートを選択するものとする。このとき、楽器検知部２５は、フルートを表す楽器名情報を表示制御部２５に供給する。楽器検知部２５は、入力された（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）などの座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）が、矢印エリア１１ａ、矢印エリア１１ｂの左右方向の矢印画像の位置を示す矢印座標エリア内にあるかどうかを判定している。座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）が、矢印座標エリア内にある場合、フルートを別の楽器名、例えば、クラリネットに変更する。座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）が矢印座標エリア内であると判定されるたびに、楽器名情報が変更される。楽器名情報の変更は、視認し易いように、１秒毎に１回程度のペースで行うようにしてもよい。楽器名情報は、楽音発生部２９と表示制御部２５に供給される。表示制御部２２では、変更された楽器名の文字が生成され、先に説明したように、液晶タッチパネル１０の楽器名エリア１５に表示される。また、楽器検知部２５は、楽器名情報を楽音発生部２９に供給する。

演奏者は、電子楽器１００を演奏する場合、楽譜エリア１２を見ながら表示されている音符を順番に押さえてゆく演奏形態を取る。演奏者は、拍子に合わせて、各音符に応じたタイミングで、音符の長さに対応した時間だけ各音符を押さえてゆく。この場合、座標検出部２３は、押さえられた音符の位置を示す座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）を検出して出力する。タッチ軌跡検知部２６は、演奏者がどの音高を演奏したかの判定を行う。このために、タッチ軌跡検知部２６は、座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）が楽譜エリア１２内の座標であるかどうか判定する。楽譜エリア１２の外側の座標である場合は、音符を選択していないと判定して、その座標情報を無視する。タッチ軌跡検知部２６は、座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）が楽譜エリア１２内の座標であると判定した場合、次に、座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）のＸｉが五線のどの座標位置にあるかを判定して音高を決定し、その音高を表す音高情報を楽音発生部２９に供給する。タッチ軌跡検知部２６は、音高を検知する機能を実行するので、音高検知部と呼ぶことも出来る。

演奏者が、楽譜エリア１２の任意の音符にタッチしている間は、Ｘｉ座標値に基づき音高情報が楽音発生部２９に供給される。演奏者がその音符のタッチを止めると、それまでの座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）がなくなり、音高情報は、楽音発生部２９に供給されなくなるが、楽音発生部２９は、直前の音高情報を記憶しており、Ｘｉ座標値に基づく音高の楽音信号の生成が可能になっているものとする。従って、音符へのタッチがなくなっても、楽音発生部２９では、楽音信号が途切れるということは無いように出来る。なお、このような操作とは異なる動作方式もあるが、異なる動作方式については、後述する。

奏法検知部２８は、座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）がビブラートエリア１７、タンギングエリア１８、スクリームエリア１９のどのエリア内にあるかを判定する。座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）がビブラートエリア１７、タンギングエリア１８、スクリームエリア１９のどのエリア内にもない場合は、座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）を無視する。座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）がビブラートエリア１７内にある場合、奏法検知部２８はビブラート指示情報を楽音発生部２９に供給する。座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）がタンギングエリア１８内にある場合、奏法検知部２８はタンギング指示情報を楽音発生部２９に供給する。座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）がスクリームエリア１９内にある場合、奏法検知部２８はスクリーム指示情報を楽音発生部２９に供給する。ビブラート指示情報、タンギング指示情報、スクリーム指示情報は、奏法制御情報である。

呼気検出部５０の出力情報である呼気情報は、呼気情報変換部２７において音量制御情報に変換されて、楽音発生部２９に供給される。楽音発生部２９は、楽器名情報、音高情報、音量制御情報、奏法制御情報に従って、指示された楽器の音色、音高、音量、奏法による楽音信号を生成して出力する。

図３は、本発明による呼気検出部５０の詳細な構造を示す図である。呼気検出部５０において、歌口３０は、リコーダの歌口のような中空形状をしている。演奏者は、中空形状の一端である吹き込み口３１から呼気を吹き込み、他端である排出口３２から呼気が流出する。その呼気の経路の途中には、圧力センサ３４、および、流量（流速）センサ３３が設けられる。なお、以下の記載において、流量は流速と読み替えてもよい。流量（流速）の記載は、流量でも流速でもよいことを示す。圧力センサ３４、および、流量（流速）センサ３３は呼気の圧力や流量、流速などの状態変化を検知する。圧力センサ３４の出力信号である呼気圧力信号は、マイコン３５内部のＡＤ変換回路により２５６階調、５１２階調などのデジタル符号に変換された後に、第１の呼気情報として呼気情報変換部２７に供給される。また、流量（流速）センサ３３の出力信号である呼気流量（流速）信号は、マイコン３５内部のＡＤ変換回路により２５６階調、５１２階調などのデジタル符号に変換された後に、第２の呼気情報として呼気情報変換部２７に供給される。

演奏者の呼気圧の負荷調整用として、呼気検出部５０の排出口３２には、呼気圧負荷調整手段３６が設置される。呼気圧負荷調整手段３６は、呼気検出部５０の排出口３２の開口率を変えることができ、呼気の排出量を減らし、歌口３０の内部の圧力を高めることのできる構造を有しており、演奏者が呼気を吹き込む負担を調整することができる。本実施例の呼気圧負荷調整手段３６では、弁構造を用い、いくつかの剛性をもつ弁を取り替えることによって、排気圧を高めることができ、かつ、弁の取り付け位置を可変にし、排出口３２の開口率が調整可能となっている。従って、呼吸機能が大幅に異なるような演奏者であっても、呼気圧負荷調整手段３６により、演奏者個々の呼吸機能に適した呼気検出部５０の特性が設定でき、演奏者は、呼吸機能に応じた負荷による演奏が可能となる。

図４は、図３に示した呼気検出部５０に配置された圧力センサ３４の呼気圧力時間変化（＝第１の呼気情報）、および、流量（流速）センサ３３の呼気流量（流速）時間変化（＝第２の呼気情報）の出力例を示している。ここで（ａ）および（ｂ）は、呼気圧負荷調整手段３６によって演奏者にとって適度な呼気圧負荷となるよう調整された場合の出力例であり、（ｃ）は、呼気圧負荷調整手段３６によって呼気検出部５０の排気口３２を全開した場合の出力例、（ｄ）は、呼気圧負荷調整手段３６によって排出口３２を閉鎖して呼気検出部５０内部の空洞を密閉した場合の出力例である。（ａ）は、比較的短い時間で呼気の流入と停止を繰り返した場合、（ｂ）は、呼気の強さを徐々に増やすようにした場合の呼気圧力時間変化および呼気流速（流量）時間変化である。呼気流速（流量）時間変化出力の高調波成分を取り除けば、呼気圧力時間変化と呼気流速（流量）時間変化は、ほぼ比例関係にあることがわかる。従って、演奏者にとって適度な呼気圧負荷となるように、呼気圧負荷調整手段３６が調整された場合は、呼気圧力時間変化と呼気流速（流量）時間変化のどちらを音量制御のための時間変化情報として計測しても問題ないことが判る。しかしながら、（ｃ）のように、呼気検出部５０の排気口が全開された場合では、圧力センサ３４の出力値はなく、流量（流速）センサ３３の出力しか音量制御に使えないことが判る。逆に、（ｄ）のように呼気圧負荷調整手段３６によって呼気検出部５０内部の空洞が密閉された場合は、流量（流速）センサ３３の出力はなく、圧力センサ３４の出力しか音量制御に使えないことが判る。

一般に、呼気圧負荷調整手段３６によって調整される排気口３２の開口率が大きければ、適当な圧力を圧力センサ３４に加えるためには、大量の呼気を吹き込む必要があり、演奏者の呼吸機能に対する負担は大きくなる。本実施例による呼気検出部５０では、排気口３２が全開された場合でも、密封された場合でも演奏を行うことができ、個人差の大きい中高年者の呼吸機能に合わせた呼気の吹き込みの範囲で、幅広く演奏を楽しみながら、呼吸リハビリテーションが行える。この時、圧力センサ３４、および、流量（流速）センサ３３のどちらの出力を優先して音量制御に使用するかは、ゲイン判定によりマイコン７３が自動判定するが、予め、圧力センサ３４および流量（流速）センサ３３のどちらかを選択して、どちらの出力を音量制御に使用するか固定することも可能である。ゲイン判定については、後述する。

また、圧力センサ３４、および、流量（流速）センサ３３の出力ゲインは、演奏者の呼吸機能に合わせてキャリブレーションをする必要があるが、本実施例では、図１に示された電子楽器本体の呼気調整エリア１６をタッチして、キャリブレーションを開始し、もう一度呼気調整エリア１６をタッチして、キャリブレーションを終了するまでの間に演奏者に呼気検出部５０に強い呼気流入と弱い呼気流入をしてもらい、各センサのピーク出力の最大値及び最小値を、音量制御の最大値及び最小値としてキャリブレーションを実施する。本発明においては、このようなキャリブレーションを図２の呼気情報変換部２７において行う。

図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、キャリブレーションを行った結果の呼気圧力または呼気流量（流速）に基づく呼気情報と楽音信号の音量との変換特性の一例である。図９は、呼気情報変換部２７が行うキャリブレーション動作のフローチャートの一例である。呼気情報変換部２７は、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。キャリブレーション動作の処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。

呼気情報変換部２７には、座標検出部２３から座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）が供給される。呼気情報変換部２７は、内部のメモリに呼気調整エリア１６の矩形座標領域を表す呼気調整エリア情報（Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂ）を格納している。呼気情報変換部２７は、通常、座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）と呼気調整エリア情報（Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂ）を比較しており、かつ（ステップＳ１０）のように呼気調整エリア１６のタッチの割り込み待ち状態にある。座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）が、Ｘａ＜Ｘｉ＜Ｘｂ、および、Ｙａ＜Ｙｉ＜Ｙｂ、を満足する場合、演奏者が呼気調整エリア１６の矩形内をタッチしたものと判定し、（ステップＳ１０）において、呼気調整エリア１６のタッチ割り込みが発生する。呼気情報変換部２７は（ステップＳ１１）に進み、呼気検出部５０から供給される呼気情報により呼気圧力または呼気流量（流速）の大きさを計測する。具体的には、演奏者は、吹き込み口３１に空気を演奏者が制御可能な範囲で出来る限り強く吹き込んだ後、吹込みを一旦停止し、つぎに、演奏者が制御可能な範囲で十分に弱く吹き込む。呼気情報変換部２７は、このような動作に基づき変化する呼気情報の値をメモリに格納する。呼気情報変換部２７は、（ステップＳ１１）での呼気圧力計測の合間に、（ステップＳ１２）において、座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）を調べ、呼気調整エリア１６に対するタッチの有無を調べる。演奏者が上記の強い吹き込みと弱い吹き込みの両方を終えてから、呼気調整エリア１６をタッチすると、（ステップＳ１２）においてＹｅｓになり、呼気情報変換部２７は、（ステップＳ１３）に進む。呼気情報変換部２７は、（ステップＳ１３）において、メモリに格納した呼気情報の値から強いピーク値と弱いピーク値を取り出し、それぞれ、演奏者における最大の呼気情報Ｅｈ（ｈ＝ｈｉｇｈを示す。）、および、最小の呼気情報Ｅｌ（ｌ＝ｌｏｗを示す。）とする。つぎに、呼気情報変換部２７は（ステップＳ１４）に進み、呼気情報Ｅｈに最大の音量１００％を割り当て、呼気情報Ｅｌに音量１０％を割り当てて、図８（Ａ）に示すような折れ線形状の呼気情報−音量の変換特性を生成し、（ステップＳ１０）の割り込み待ちに戻る。演奏者が呼気を吹き込まない状態では、楽音が発生しないように、Ｅｌ以下の小さな呼気情報の値では音量が０％になるようにするのが好ましい。図８（Ａ）の変換特性によれば、演奏者は、２０ｄＢの音量制御範囲で演奏表現が出来ることになる。なお、２０ｄＢの音量制御範囲の値は、他の値に変更してもよい。

図８（Ｂ）では、呼気情報Ｅｈに最大の音量である＋１０ｄＢを割り当て、呼気情報Ｅｌに−２０ｄＢを割り当てて、ＥｈとＥｌの間で３０ｄＢの音量制御を行う呼気情報−音量の変換特性の例である。この例では、呼気情報のリニアな変化に対して音量はｄＢ単位で変化するようにしている。なお、３０ｄＢの音量制御範囲の値は、他の値に変更してもよい。Ｅｌ以下の小さな呼気情報の値では音量が０％になるようにするのが好ましいので、呼気情報の値が０の場合、すなわち、吹き込み口３１から呼気が吹き込まれない場合は、音量は−１００ｄＢとし、実質的に無音状態になるようにしている。−１００ｄＢではなく、−∞ｄＢとしてもよい。

なお、呼気情報Ｅｈ、Ｅｌは、呼気の圧力に基づく呼気圧力情報、または、呼気の流量または流速に基づく呼気流速（流量）情報の何れかである。呼気圧力情報と呼気流速（流量）情報のどちらであるかについては、後述する。

なお、図８（Ａ）、図８（Ｂ）の変換特性は、Ｅｈ、Ｅｌ、呼気情報＝０などの間を直線で結ぶような特性としたが、曲線形状としてもよい。また、音量制御情報の値を求める方法としては、メモリ内部に、図８（Ａ）、図８（Ｂ）などの変換特性に相当する変換テーブルを形成して、この変換テーブルを参照するようにしてもよい。また、上記の図８（Ａ）、図８（Ｂ）などの変換特性を、呼気情報を変数とする音量方程式の形式として、呼気情報から音量制御情報を求めるようにしてもよい。

つぎに、ゲイン判定の考え方について説明する。ゲイン判定とは、呼気の吹込みに対して得られる第１および第２の呼気情報の大きさの判定、いわば、呼気ゲインの判定をいう。図３の呼気検出部５０の場合、呼気情報としては、圧力センサ３４の出力信号が表す圧力に基づく呼気圧力情報（＝第１の呼気情報）、または、流量（流速）センサ３３の出力信号が表す流量または流速に基づく呼気流速（流量）情報（＝第２の呼気情報）の何れかである。基本的には、呼気圧力情報と呼気流速（流量）情報の大きい方を選択する。

圧力センサ３４の出力信号は一般的に電気信号であり、演奏者が加える呼気圧の大きさの変化に応じて変化するが、気圧の単位を最早持たない。この出力信号は、既に説明したように、ＡＤ変換されて８ビットから１０ビット程度の分解能を有するデジタル符号形式の情報に変換される。従って、呼気圧力情報である第１の呼気情報は、電気信号である場合も、デジタル符号情報の場合も、気圧の単位を持たず、単に大きさのみを有する。流量（流速）センサ３３の出力信号である電気信号、または、そのデジタル符号情報である呼気流速（流量）情報（＝第２の呼気情報）も同様に、流量や流速の単位を持たず、単に大きさのみを有する。これら第１の呼気情報、第２の呼気情報の大きさは、呼気の吹き込みの強弱だけでなく、圧力センサ３４や流量（流速）センサ３３の感度、圧力センサ３４や流量（流速）センサ３３の後段に必要に応じて設けられる増幅器の増幅度、ＡＤ変換器の入力感度などによっても影響される。このように、第１の呼気情報と第２の呼気情報は、物理的な単位を持っていないので、大きさの比較が可能である。

図３のような形状の呼気検出部５０をある開口率に設定しておき、ある呼気の強さで吹き込んだ場合でも、第１の呼気情報と第２の呼気情報、それぞれの大きさの相対的関係は、使用する圧力センサ３４や流量（流速）センサ３３の感度、増幅器の増幅度、ＡＤ変換器の入力感度などの設計パラメータによって変わる。従って、第１の呼気情報と第２の呼気情報との大小関係は、一概には規定しにくく、設計によっては大小関係が逆転するが、どのような設計を行っても、大きい方の呼気情報は、楽音信号を制御するのに有効な情報として使用できる。言い換えると、小さいほうの呼気情報は、次に説明するように楽音制御に使用できないほど小さい恐れがある。

排出口３２の開口率が小さい場合、演奏者の呼気機能に対する負荷は大きく、かつ、呼気圧力情報が、呼気流速（流量）情報に比べて大きくなる。開口率を０％にすると、呼気流速（流量）情報の値は０になる。排出口３２の開口率が大きい場合、演奏者の呼気機能に対する負荷は軽くなり、かつ、呼気圧力情報が、呼気流速（流量）情報に比べて小さくなる。開口率を１００％にすると、呼気圧力情報の値は、殆ど０になる。従って、呼気圧負荷調整手段３６により開口率を０％から１００％まで調節可能な場合、呼気圧力情報と呼気流速（流量）情報の一方が０となり、有効な呼気情報が得られない事態が起きる。

このために、マイコン３５は、圧力センサ３４の出力信号と流量（流速）センサ３３の出力信号をＡＤ変換した後に比較し、呼気圧力情報と呼気流速（流量）情報の大きい方を選択して、呼気情報として出力する。

大きさの比較によらず、第１の呼気情報、第２の呼気情報の内で、所定の大きさ以上の呼気情報を出力している方を選択してもよい。つまり、選択されるどちらか一の呼気情報は、前記第１の呼気情報と第２の呼気情報の内、値が、予め格納されている閾値より大きい呼気情報であっても良い。この場合、第１の呼気情報、第２の呼気情報の両方が予め格納されている閾値より大きい場合、どちらか一方をランダムに選択されても良いし、予め決められた一の呼気情報が選択されても良い。なぜなら、最終的には、図８において示し、かつ、図９の呼気調整処理手順で説明したように、呼気調整処理手順の過程での呼気情報の最大値と最小値が、予め決められた音量制御範囲の最大音量と最小音量に対応するように変換されるから、選択される呼気情報がどちらであっても、音量制御範囲に違いは生じないからである。閾値は、第１の呼気情報、第２の呼気情報のそれぞれについて別の値を設定してもよい。また、演奏者が吹き込む呼気の強さに関わらず、第１の呼気情報、第２の呼気情報の少なくとも一方の値が、閾値を越えているように、大きすぎない閾値にすることが好ましい。

第１の呼気情報が殆ど０になるのは、排出口３２の面積が吹き込み口３１の面積に比較して大きく、開口率が１００％の場合である、排出口３２の面積を適度に小さく設計しておけば、どんな開口率であっても、ある程度以上の大きさの呼気圧力情報すなわち第１の呼気情報を得ることが可能である。また、第２の呼気情報が殆ど０になるのは、開口率を０％とした場合である。呼気が適度に排出されていれば、ある程度以上の大きさの呼気流速（流量）情報すなわち第２の呼気情報を得ることが可能である。従って、開口率などが極端な状態でなく、呼気検出部５０の内部の形状が極端でない限り、第１の呼気情報と第２の呼気情報の一方が０になることはないようにできる。第１の呼気情報と第２の呼気情報が、ある程度以上の大きさ（閾値を超える大きさ）の情報である場合は、第１の呼気情報と第２の呼気情報の一方を選択するようにしてもよい。ある程度以上の大きさの情報とは、演奏者が、強い呼気を吹き込んだ場合に、１０ビットの情報の最大値である１０２４に対して、例えば、１００から２００程度以上の値の情報であればよい。このような場合は、第１の呼気情報と第２の呼気情報の内、大きい方でない呼気情報を選択してもよく、何れか一方を選択すればよい。要点は、第１の呼気情報、第２の呼気情報の内で、値が常に０でない呼気情報、あるいは、実質的に０でないような呼気情報を選択すればよいことになる。

しかし、増幅器やＡＤ変換器の雑音の影響を少なくするには、第１の呼気情報と第２の呼気情報の内、大きい方を選択するのが好ましい。

第１の呼気情報や第２の呼気情報がアナログの電気信号の場合は、上記閾値は、所定のアナログ電圧値やアナログ電圧源として電圧比較回路などに設定または格納しておき、第１の呼気情報や第２の呼気情報と閾値の比較を行うことができる。

第１の呼気情報や第２の呼気情報がデジタル符号情報の場合は、上記閾値は、デジタル値としてメモリなどにおいて設定または格納しておき、デジタル比較回路やマイコンの比較処理により、第１の呼気情報や第２の呼気情報と閾値の比較を行うことができる。

マイコン３５は、圧力センサ３４の出力信号と流量（流速）センサ３３の出力信号をＡＤ変換した後に、両方の情報を呼気情報変換部２７に供給し、呼気情報変換部２７が、（ステップＳ１３）において、圧力に基づく呼気圧力情報と流量（流速）に基づく呼気流速（流量）情報とをメモリより読み出して比較し、大きい方の呼気情報を選択し、その呼気情報に関して、最大値と最小値を検出するようにしてもよい。

ゲイン判定としては、入力値の微小変化が、なるべく詳しく出力値に反映するように判定するために、演奏中の呼気圧力の最大圧力値と最小圧力値の出力差（＝呼気圧ゲイン）と、呼気流量の最大流入値と最小流入値の出力差（＝呼気流量ゲイン）の大きい方を選択するようにしてもよい。

また、圧力センサ３４と流量（流速）センサ３３の両センサが一定時間、無出力状態の場合を非演奏状態とし、演奏開始直後の一定時間内において試し吹きをしてゲイン判定を行うことも可能である。また、演奏が上達するにつれ、演奏中に呼気圧負荷調整装置７４で排気口の開口率を変化させたり、演奏者の指などで、演奏者自身が排気口を抑えたりしてより高度な演奏を行う場合でも演奏途中でゲイン判定を行って、どちらのセンサの出力で音量制御を行うかも判定できる。この時、楽曲の連続性を考慮して、センサ出力切り替え時に大きな音量変動が起きないようにする。また、呼気圧力情報の値と呼気流速（流量）情報の値に大きな差が無い場合、呼気圧力情報を選択したり、呼気流速（流量）情報を選択したり、頻繁に切り替わる恐れがあるが、一方が十分に大きくならない限り、呼気情報の選択を切り替えないようにしてもよい。

本発明の電子楽器１００のように呼気検出部５０によって楽音信号を制御する場合、排出口３２の開口率を０％として、演奏者が吹き込み口３１より加える圧力をほぼ静止圧力とし、この圧力を増減して楽音の音量を変化させる方法の方が、演奏者の負担は少ない。なぜなら、開口率が０％の場合は、吹き込み口３１を舌で塞ぐか、舌を上口蓋に当てて、歌口３０内部の圧力を保ったままにすれば、鼻で息を肺に吸い込むことが出来、息切れが起こすことなく演奏が継続出来るからである。排出口３２が空いている場合は、呼吸能力に障害があって、息継ぎが素早く適正に行えない場合、息の吹込みが途切れることにより、楽音信号の音量が小さくなって音楽が途切れる恐れがある。演奏者が、吹き込み口３１から排出口３２へ息を連続的に吹き込むには、適当な体力を必要とする。また、フルート、クラリネット、トランペットなどの自然楽器では、音響的振動を持続的に発生させるために、空気をマウスピースに持続的かつ安定的に吹き込むことが必要であるが、電子楽器の場合は、持続的振動が電子楽器の内部で電気的に生成されるため、吹き込み口３１から空気を持続的に吹き込む動作は、本来必要がない。ただし、演奏者が、自然楽器を駆使する肉体的感覚を疑似体験したい場合には、空気を持続的に吹き込む動作が意味を持つ場合も有り得る。

一方、中高年者にとっては、演奏での長時間の呼気はかなりの負担になる。排気口３２の開口率が大きいと負荷が大きいが、開口率が小さいと負荷は小さい。つまり、排気口３２の開口率が小さい方が、楽に楽器を演奏できる。中高年者のためには、特に、この楽器を使用する初心者にとっては、排気口３２の開口率が小さい方が望ましい。そして排気口３２の開口率が小さい場合は圧力センサ３４の信号の振幅が大きいので、この信号のみで音量制御は可能である。なお、呼吸リハビリテーションを行うことを目的として、患者が本発明の電子楽器を使用する場合、適切な呼気の負荷が必要であるが、軽い負荷、すなわち、小さな開口率から開始するのが望ましい。

上記説明では、呼気圧負荷と表現しているが、演奏者の負担になるのは、呼気を吹き込み続けることである場合が多い。この観点から言うと、呼気圧負荷の代りに、呼気流負荷と呼んでもよい。呼気圧負荷も呼気流負荷も演奏者に対する負荷であることには変わりがない。

排出口３２に設ける呼気圧負荷調整手段３６の構造としては、種々の構造が適用可能である。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）に一例を示す。図１０（Ａ）の呼気圧負荷調整手段３６ａでは、歌口３０の下面４０の排出口３２に対して呼気遮蔽板４１ａを当てがう構造にする。呼気遮蔽板４１ａの板材は左右にスライドする構造とし、開口率を可変できるようにする。板材を柔軟性のある材料として、呼気が強い場合に、排出口３２から反るようにして、開口率が大きくなるようにしてもよい。図１０（Ｂ）の呼気圧負荷調整手段３６ｂでは、扇形状の呼気遮蔽板４１ｂを歌口下面４０にあてがい、呼気遮蔽板４１ｂが回転軸４２を中心に回転可能な構造とする。つまみ４２を回転軸４２の周りに回すと、呼気遮蔽板４１ｂが排出口３２を覆う度合いが調整でき、開口率を調整できる。図１０（Ｃ）の呼気圧負荷調整手段３６ｃでは、外形が円形形状の呼気遮蔽板４１ｃに、図のように半径方向の開口距離が徐々に小さくなるような形状の穴を設けておき、呼気遮蔽板４１ｃが、回転軸４２を中心に回転可能な構造とする。呼気圧負荷調整手段３６ｃによれば、開口率が小さい領域で、開口率を微細に調整しやすい構造になる。

なお、呼気情報変換部２７は、（ステップＳ１０）において割り込みを受けたときに、表示制御部２２に指示して、呼気調整エリア１６を点滅させて、キャリブレーションの処理中であることを演奏者に知らせ、（ステップＳ１４）の後では、呼気情報変換部２７は、表示制御部２５に指示して、上記の点滅を終了するようにしてもよい。また、呼気情報変換部２７は、呼気検出部５０に内蔵するようにしても良い。

次に、楽譜表示を１小節毎に更新する方法について説明する。表示制御部２２は、楽譜エリア１２の１小節における最後の音符のエリアを示す最終音符エリア座標情報を演奏拍子検出部２４に供給する。演奏拍子検出部２４は、座標検出部２３から供給される座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）と最終音符エリア座標情報とを比較し、両者が音符の音頭の直径程度に十分に近い位置にあると判定すると、小節の最後の音符が演奏されたと判断する。この判断に従い、演奏拍子検出部２４は、読み出し制御部２１に、次の小節を読み出すよう指示情報を発行する。読み出し制御部２１は、この指示情報に基づき、これまでより１小節分進めた楽譜情報を楽曲データ記憶部２０から読み出して表示制御部２５に供給する。表示制御部２２は、矢印エリア１１ｂの楽譜において、次の小節を明るく表示し、楽譜エリア１３に表示していた小節を楽譜エリア１２の位置に配置し、楽譜エリア１３の位置に新たな小節を配置する。

楽音発生部２９は、特殊奏法のビブラート、タンギング、スクリームを発生するために、内部に、ビブラートの振動に対応する数Ｈｚ程度の低周波数の正弦波振動波形発生部、タンギングのアタック波形を生成するアタック波形生成部、スクリームに対応するうなり波形を生成するスクリーム波形発生部を備える。ビブラート指示情報が、楽音発生部２９に供給されると、正弦波振動波形発生部の出力信号が、楽音信号の音程を変動させて、ビブラート効果を生成する。タンギング指示情報が、楽音発生部２９に供給されると、アタック信号発生部の出力信号が、楽音信号の音量を変動させて、タンギング効果を生成する。アタック信号発生部の出力信号が、楽音信号の音色も変動させて、より効果的なタンギング効果を生成するようにしてもよい。スクリーム指示情報が、楽音発生部２９に供給されると、スクリーム信号発生部の出力信号が、楽音信号の音色を変動させて、スクリーム効果を生成する。このような楽音信号の音量や音色の種々の変調効果自体は、電子楽器の楽音信号合成技術の分野で周知であるので、これ以上の詳しい説明は省く。

すなわち、ビブラート、タンギング、スクリームなどの特殊奏法による演奏効果を生成するために、音高、音量、音色を変化させるための時系列変化を伴う特殊奏法効果用の制御情報が電子楽器１００において記憶されており、演奏者の意図したタイミングや期間で、前記特殊奏法に対応する演奏効果音が自動的に発生することになる。

なお、本実施の形態では、既に説明したように、演奏者がその音符のタッチを止めると、それまでの座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）がなくなり、音高情報は、楽音発生部２９に供給されなくなるが、楽音発生部２９は、直前の音高情報を記憶しており、Ｘｉ座標値に基づく音高の楽音信号の生成が可能になっている。従って、音符へのタッチがなくなっても、楽音発生部２９では、楽音信号が途切れるということは無いように出来る。一方、このような状態で、呼気検出部５０に呼気を吹き込むと、演奏者は、記憶している音高の楽音信号を、呼気の強さに応じた音量で、呼気のタイミングに発生させることが出来る。楽器名を打楽器とすれば、打楽器の演奏が出来る。打楽器の音高は、通常の打楽器では一定であるから、演奏者は、楽譜エリア１２の音符をタッチしなくともよい。また、打楽器演奏では、楽譜エリア１１、楽譜エリア１２、楽譜エリア１３の楽譜表示がなくとも演奏は可能である。逆に、楽譜エリア１２の五線の位置を選択することにより、打楽器の音高を変化させて打楽器演奏に面白さを加えるようにしてもよい。
（実施の形態２）

上記実施の形態１では、第１の呼気情報と第２の呼気情報の一方を選択する、あるいは、第１の呼気情報と第２の呼気情報の内の大きいほうを選択する例について説明したが、別の方法でもよい。本実施の形態では、第１の呼気情報と第２の呼気情報に対して予め決められた演算式による演算を施して取得した呼気情報に従って、楽音信号の音量を制御する。なお、演算式の例は、加算である。ただし、演算式は、平均値や、加重平均や、重み付けした加算等でも良い。以下、主として、第１の呼気情報と第２の呼気情報を線形演算式により加算して、呼気情報を取得する例について説明する。

すなわち、圧力センサ３４の出力信号と流量（流速）センサ３３の出力信号の段階で加算した後、必要に応じて増幅し、ＡＤ変換してデジタル符号情報に変換する方法により、第１の呼気情報と第２の呼気情報を加算した呼気情報とする。

あるいは、圧力センサ３４の出力信号を必要に応じて増幅し、流量（流速）センサ３３の出力信号を必要に応じて増幅し、増幅後の２つの信号を加算した後、ＡＤ変換してデジタル符号情報に変換する方法により、第１の呼気情報と第２の呼気情報を加算した呼気情報とする。

あるいは、圧力センサ３４の出力信号を必要に応じて増幅した後、ＡＤ変換し、流量（流速）センサ３３の出力信号を必要に応じて増幅した後、ＡＤ変換し、ＡＤ変換した２つのデジタル符号情報を加算する方法により、第１の呼気情報と第２の呼気情報を加算した呼気情報とする。

なお、必要に応じて増幅するとは、圧力センサ３４の出力信号や流量（流速）センサ３３の出力信号が小さすぎる場合に、ＡＤ変換器の入力感度に合わせた適正な信号レベルに増幅することを言う。このように、第１の呼気情報と第２の呼気情報を加算するようにすれば、一方の呼気情報の大きさが０あるいは実質的に０である場合、他方は十分に大きな値であるので、加算した呼気情報が０になることがない。なお、第１の呼気情報と第２の呼気情報の加算の際のそれぞれの重みは、多少異なってもよい。すなわち、加算とは、重みを呼気情報に付加して加算することを含む概念である。

上記加算の処理には、呼気検出部５０において、アナログ信号の加算回路、デジタル符号情報のための２進数の加算回路、マイコン３５などによる２進数加算の手順など周知の加算方法を適用すればよい。呼気情報変換部２７において加算する場合には、前記２進数の加算回路、マイコンなどによる２進数加算の手順などを適用すればよい。

演算式は、上記説明したような線形加算演算式の他に、第１の呼気情報と第２の呼気情報に対する非線形の加算演算でもよい。例えば、第１の呼気情報と第２の呼気情報を２乗、３乗、１／２乗などしてから加算するような演算式などでもよい。第１の呼気情報と第２の呼気情報を変数とする２次や３次などの多項式でもよい。言い換えると、上記演算式は、第１の呼気情報、または、第２の呼気情報の増加に応じて、絶対値が増加するような関数式（増加関数の関数式）であればよい。演算処理は、このような関数式において、第１の呼気情報と第２の呼気情報を変数として代入する処理になる。

また、第１の呼気情報と第２の呼気情報がアナログの電気信号の場合の演算式は、アナログコンピュータのようなアナログ回路によって構成される演算回路による演算式、抵抗を２本設けた回路のような簡単なアナログ加算回路により形成されるアナログの演算式などを用いればよい。第１の呼気情報と第２の呼気情報がデジタル符号情報の場合は、演算式は、デジタル演算回路により実現できる。また、演算式は、マイコンのプログラムによるデジタル演算処理によっても実現できる。

なお、上記の加算などの演算を行う点以外は、実施の形態１で説明したのと同様であるので、説明は繰り返さない。
（実施の形態３）

上記実施の形態１では、音符へのタッチがなくなっても、楽音発生部２９では、楽音信号が途切れるということがないようにした。呼気情報変換部２７では、図８（Ａ）、図８（Ｂ）で説明したように、呼気情報の値が極めて小さい場合は、音量が０％になるようにした。従って、演奏を終えて、演奏者が液晶タッチパネル１０から手を離し、呼気の吹込みを終えた状態で、楽器の音が出っ放しになるはない。

演奏者が、楽譜エリア１２の任意の音符にタッチしている間は、Ｘｉ座標値に基づき音高情報が楽音発生部２９に供給される。演奏者がその音符のタッチを止めると、それまでの座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）がなくなり、音高情報は、楽音発生部２９に供給されなくなる。このときに、楽音発生部２９は、楽音信号の生成を停止するようにしてもよい。このためには、音高情報の供給がなくなると、楽音発生部２９の内部で、楽音信号の音量レベルを０％に変調するようにすればよい。また、タッチ軌跡検知部２６は、音高情報の生成処理だけでなく、楽譜エリア１２の座標情報（Ｘｉ，Ｙｉ）がなくなった場合に、呼気情報変換部２７が出力する音量制御情報を０％や−１００ｄＢに変更させるようにしてもよい。

このような方式の場合は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示した変換特性は、ＥｈとＥｌの間の領域の変換特性だけがあればよい。Ｅｌ以下の領域の変換特性は不要である。

本実施の形態では、音符にタッチしていれば、呼気を吹き込まずとも、最低の音量の楽音信号が発生することになる。また、音符にタッチしていない状態では、呼気をどのように吹き込んでも、楽音信号は発生しないことになる。休符の演奏は、呼気検出部５０によらず、音符のタッチの仕方により決定される。ただし、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示した変換特性において、Ｅｌに対する音量を０％や−１００ｄＢになるような変換特性にすれば、呼気検出部５０によっても休符区間の生成が可能になるが、呼気による音量の変化が大きすぎることになり、演奏は難しさが増す。
（実施の形態４）

図５の呼気検出部５０ａは、図３の検出部から流量（流速）センサ３３を取り除いて、圧力センサ３４からの呼気圧力信号のみで音量制御を行うものである。呼吸機能が低下した中高年者が、初めて本発明による電子楽器を演奏するような場合は、負担の少ないような呼気圧負荷調整手段３６での排気口３２の開口率調整を行った後、調整を固定し、圧力センサ３４からの出力信号のみで音量制御を行ってもよい。本実施の形態の場合、開口率が大きすぎると、図５（Ｃ）のように、呼気圧力信号が小さくなりすぎるので、余り大きな開口率にならないように、排出口３２の面積を吹き込み口３１よりも小さめにしておくのがよい。なお、上記のように、呼吸機能が低下した中高年者が、初めて本発明による電子楽器を演奏するような場合は、開口率を小さめに設定するので、実質的に、排出口３２の面積を吹き込み口３１よりも小さめにした状態となる。
（実施の形態５）

図６は、図３で示した呼気検出部５０に対して、ビブラート、タンギング、スクリームの３つの特殊奏法の開始、終了を楽音発生部２９に指示できる特殊奏法スイッチ３７を呼気検出部５０の側面に具備している。特殊奏法スイッチ３７を押さえると、その間、ビブラート指示情報、タンギング指示情報、スクリーム指示情報が、マイコン３５から楽音発生部２９の奏法制御端子宛に供給される。

特殊奏法に関しては、管楽器や弦楽器、打楽器のように種類によって異なるが、何れの効果も演奏音の音程、音量、音色の微細な時間変化であり、楽器演奏の熟練者でないと上手に演奏できない。本実施の形態の呼気検出部５０ｂを使用すると、特殊奏法スイッチ３７を押さえることにより、ビブラート指示情報、タンギング指示情報、スクリーム指示情報が楽音発生部２９に供給される。従って、特殊演奏効果の加味に関しては、電子楽器１００の液晶タッチパネル１０上の特殊奏法指定部であるビブラートエリア１７、タンギングエリア１８、スクリームエリア１９をタッチすることによって、特殊演奏の演奏期間を指定する場合と同じように、熟練者でなくとも、特殊奏法による楽音信号が生成できる。

図６の呼気検出部５０ｂの実施例では、前記呼気情報やビブラート指示情報、タンギング指示情報、スクリーム指示情報を無線通信によって呼気情報変換部２７や楽音発生部２９に送信するための無線送信部３８を具備している。呼気情報変換部２７や楽音発生部２９では、これらの情報を受信するための無線受信回路を内蔵するようにする。

実施の形態１においては、特殊奏法効果用の正弦波振動波形、アタック波形、スクリーム波形などの時系列変化を伴う制御情報は、楽音発生部２９の内部に格納しておいたが、本実施の形態では、特殊奏法効果用の制御情報を呼気検出部５０ｂのマイコン３５に記憶しておき、特殊奏法入力スイッチ３７の操作に従って、特殊奏法効果用の制御情報を読み出して、楽音発生部２９に供給し、楽音発生部２９は、供給された特殊奏法効果用の制御情報に従って、音高、音量、音色を変化させるようにしてもよい。

（その他の実施の形態および補足）

上記呼気検出部５０における流量センサまたは流速センサは、前記空気の経路の途中に設けられた片持ち梁構造の弾性抵抗体が、演奏者によって吹き込まれる呼気流による歪みを検出するセンサにより実現できる。

呼気圧負荷調整手段３６は、歌口３０の下面でなく、歌口３０の下部側面に設けてもよい。呼気圧負荷調整手段３６は、演奏者の指であってもよい。

図２で説明した読み出し制御部２１、表示制御部２２、座標検出部２３、表示制御部２２、楽器検知部２５、タッチ軌跡検知部２６、奏法検知部２８などは、通常、ＭＰＵやメモリ等から実現され得る。読み出し制御処理、座標情報の生成処理、座標情報の比較処理などの各処理手順は、通常、ソフトウェアで実現され、当該ソフトウェアはＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。但し、ハードウェア（専用回路）で実現しても良い。

楽音発生部２９は、ＭＩＤＩ音源などの名称で周知の楽音発生装置やミュージックシンセサイザ装置などで実現できる。また、楽音発生用のソフトウェアを内蔵したパソコンが知られている。このようなパソコンを使用する場合、読み出し制御部２１、表示制御部２２、座標検出部２３、表示制御部２２、楽器検知部２５、タッチ軌跡検知部２６、呼気情報変換部２７、奏法検知部２８なども、パソコン内部のＭＰＵまたはＣＰＵとメモリとにより実現することが出来る。

上記実施の形態では、呼気検出部５０の操作により得られる呼気情報は、音量制御を行うようにしたが、音量制御と共に、音色制御も行うようにしてもよい。音色制御の方法は、電子楽器の楽音合成の技術分野において周知であり、説明は省く。

上記実施の形態では、図１に示したように、楽譜上の音符をタッチして、音高を変えるようにした。特許文献２、特許文献３のように、五線紙の表示画像上を指がなぞることにより、音高と音長を決めるようにしてもよい。また、管楽器であるレコーダの演奏操作ように、円筒や棒の表面に設けたスイッチを両手で操作して、音高を選択する形態の電子楽器としてもよい。この場合、レコーダの歌口の位置に本発明の呼気検出部５０を設置することになる。

また、上記の実施の形態において説明した電子楽器では、演奏者はタッチパネルをタッチすることにより、音高を変えるようにした。しかし、タッチパネルは必須ではない。つまり、演奏者は、画面上のＧＵＩボタンや、マウスのボタンや、キーボードのキーやテンキーのキーなどの、入力手段を用いた指示（これを、タッチとも言う、こととする）をすることで、音高を変えるようにしても良い。かかる場合、ディスプレイは、ＣＲＴや、液晶ディスプレイや、有機ＥＬや、投影型のプロジェクタなど、何でも良い。また、入力手段は、画面上のＧＵＩボタンや、マウスや、キーボードやテンキーなど、演奏者が、音の発生タイミングを入力する手段であれば何でもよい。また、ディスプレイも必須ではない。
また、上記の実施の形態において説明した電子楽器は、音高を、白鍵、黒鍵よりなる鍵盤で選択する電子楽器などにも適用できることは言うまでもない。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

本発明にかかる電子楽器は、楽器として音楽演奏に活用するだけでなく、中高年者のような呼吸機能に障害がある人に呼吸機能を回復させるためのリハビリテーション装置として活用可能である。

本実施形態による電子楽器の外観図 本実施形態による電子楽器のブロック構成図 本実施形態による電子楽器の呼気検出部の例を示す図 本実施形態による電子楽器の特性の例を示す図 本実施形態による電子楽器の特性の別の例を示す図 本実施形態による電子楽器の呼気検出部の別の例を示す図 本実施形態による電子楽器の呼気検出部の別の例を示す図 本実施形態による電子楽器の呼気情報変換特性の例を示す図 本実施形態による電子楽器の呼気調整のフローチャート 本実施形態による電子楽器の呼気圧負荷調整手段の構造の一例を示す図

符号の説明

１００ 電子楽器
５０、５０ａ、５０ｂ 呼気検出部
１０ 液晶タッチパネル
１１ 楽譜エリア
１２ 楽譜エリア
１３ 楽譜エリア
１４ 拍子エリア
１５ａ 矢印エリア
１５ 楽器名エリア
１５ｂ 矢印エリア
１６ 呼気調整エリア
１７ ビブラートエリア
１８ タンギングエリア
１９ スクリームエリア
２０ 楽曲データ記憶部
２１ 読み出し制御部
２２ 表示制御部
２３ 座標検出部
２４ 演奏拍子検出部
２５ 楽器検知部
２６ タッチ軌跡検知部
２７ 呼気情報変換部
２８ 奏法検知部
２９ 楽音発生部
３０ 歌口
３１ 吹き込み口
３２ 排出口
３３ 流量（流速）センサ
３４ 圧力センサ
３５ マイコン
３６ 呼気圧負荷調整手段
３７ 特殊奏法入力スイッチ７
３８ 無線送信部
４０ 歌口下面
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 呼気遮蔽板
４２ 回転軸
４３ つまみ

Claims (12)

1. 演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサと呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサとを具備し、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報と前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報の内、どちらか一の呼気情報を選択して、出力する呼気検出部と、
   前記選択された呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、
   前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部と、を具備する電子楽器。
2. 演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサと呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサとを具備し、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報と前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報を出力する呼気検出部と、
   前記第１の呼気情報と第２の呼気情報の内、どちらか一の呼気情報を選択し、当該選択された呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、
   前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部と、を具備する電子楽器。
3. 前記選択されるどちらか一の呼気情報は、前記第１の呼気情報と第２の呼気情報の内、値が、予め設定または格納されている閾値より大きい呼気情報である請求項１、請求項２いずれか記載の電子楽器。
4. 前記選択されるどちらか一の呼気情報は、前記第１の呼気情報と第２の呼気情報の内、値の大きい方である請求項１、請求項２いずれか記載の電子楽器。
5. 演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサと、呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサとを具備し、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報と前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報に対して予め決められた演算式による演算を施して取得した呼気情報を出力する呼気検出部と、
   前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、
   前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部を具備する電子楽器。
6. 演奏者が呼気を吹き込む吹込み口と、吹き込んだ呼気を排出する排出口と、前記吹き込み口から前記排出口までの呼気の経路の途中に、呼気による前記経路の圧力に応じた呼気圧力信号を出力する圧力センサと、呼気の流量に応じた呼気流量信号を出力する流量センサとを具備し、前記呼気圧力信号に基づく第１の呼気情報と前記呼気流量信号に基づく第２の呼気情報を出力する呼気検出部と、
   前記第１の呼気情報と第２の呼気情報に対して予め決められた演算式による演算を施して取得した呼気情報において、最大値と最小値を検知し、前記最大値に対して最大音量を割り当て、前記最小値に対して最小音量を割り当てることにより音量制御範囲を設定し、かつ、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する呼気情報変換部と、
   前記音量制御情報に対応する音量の楽音信号を生成する楽音発生部を具備する電子楽器。
7. 演奏者の呼気圧負荷を調整できる呼気圧負荷調整手段をさらに具備する請求項１から請求項６いずれか記載の電子楽器。
8. 前記呼気圧負荷調整手段は、前記開口部の面積を増減する手段である請求項７記載の電子楽器。
9. 前記流量センサの代りに、呼気の流速に応じた呼気流速信号を出力する流速センサを具備し、前記第２の呼気情報は前記呼気流速信号に基づく情報である請求項１から請求項８いずれか記載の電子楽器。
10. 音高、音量、音色の何れかを変化させるための時系列変化を伴う特殊奏法効果用の制御情報を記憶しており、演奏者の意図したタイミングや期間で、前記特殊奏法効果用の制御情報に従い音高、音量、音色の何れかを変化させて、ビブラート、タンギング、スクリームなどの特殊奏法の演奏効果音を生成する請求項１から請求項９いずれか記載の電子楽器。
11. 前記呼気情報変換部は、
    前記選択された呼気情報において最大値と最小値を検知し、前記最大値に対して最大音量を割り当て、前記最小値に対して最小音量を割り当てることにより音量制御範囲を設定し、かつ、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する請求項１または請求項２記載の電子楽器。
12. 前記呼気情報変換部は、
    前記取得した呼気情報に基づき最大値と最小値を検知し、前記最大値に対して最大音量を割り当て、前記最小値に対して最小音量を割り当てることにより音量制御範囲を設定し、かつ、前記呼気情報を音量制御情報に変換して出力する請求項５または請求項６記載の電子楽器。