JP5194231B2 - 電子楽器及びそのプログラム - Google Patents

Description

この発明は、押鍵に応じた音を電子的に発生させる電子楽器に関する。

まず、図４から図６を参照して、アップライトピアノのアクション機構について説明する。

鍵１１を矢印Ａ１の方向に押すと、鍵１１の後端に設けられたキャプスタン１２は押し上げられ、矢印Ａ２の方向に動く。キャプスタン１２は、ウィペン１３及びウィペン１３に回動自在に支持されたジャック１４を押し上げる。ジャック１４は、ジャック１４に当接するハンマーバット１５を押し上げる。ハンマーバット１５はメインレール１６に回動自在に支持されており、ハンマーバット１５に固定されたハンマーシャンク１７及びハンマーシャンク１７の一端に設けられたハンマー１８を、矢印Ａ３の方向に回動させる。

押鍵量がある量を超えると、図５に示すようにジャック１４の小ジャック１４ａがレギュラティングボタン２０に当たり、ジャック１４とハンマーバット１５は離れる。これ以降は、鍵１１からの力はハンマー１８に伝わらなくなり、ハンマー１８は慣性力によって動く。このようにハンマー１８が打ち出されることをレットオフと呼ぶ。このようにして、押鍵力が伝わることによりハンマー１８が動き、弦１９を叩く。

ハンマー１８は弦１９を叩くとその反動で戻り、すなわち図６の矢印Ａ４のように動き、バックチェック２１により受け止められる。具体的には、ハンマーバット１５に固定されたバックストップ２２がバックチェック２１に当たり、これによりハンマー１８は停止する。

このようなアップライトピアノにより生じる音を電子的に発生させる電子楽器として、例えば特許文献１に記載された電子楽器が知られている。特許文献１に記載された電子楽器は、一対の発光素子と受光素子との間に設けられた固定スリット孔と、鍵に連動し押鍵深さに応じて大きさが変化する可動スリット孔との、重なりでできる光通過孔の面積を利用して、受光素子が受け取る光量の変化をみる。この変化から時間を計測することで押鍵速度を算出し、押鍵に応じた音を発生させていた（例えば、特許文献１参照。）
特開平１０−０２６９８３号公報

アップライトピアノのアクション機構の特性として、短い時間間隔で鍵１１を連打すると、図７に例示するように、アクション機構の各部が連動しなくなり、押鍵動作に追従しなくなる。短い時間間隔とは、具体的には、約１／７秒から約１／１０秒以下の時間間隔である。

すなわち、短い時間間隔で鍵１１を連打すると、ハンマーバット１５が戻る前にジャック１４が押し上げられる場合があり、この場合には、ジャック１４はハンマーバット１５に対して空打ちするため、音は発生しない。また、短い時間間隔で鍵１１を連打すると、キャプスタン１２とウィペン１３が離れる場合があり、この場合には、ハンマー１８に伝わる押鍵力がこの離れた距離の分だけ減衰する。

このため、アップライトピアノにおいて、短い時間間隔で鍵１１を連打すると、音が発生しないか、発生したとしても小さな音が発生するのみである。

しかし、特許文献１に記載された電子楽器は、短い時間間隔で鍵１１を連打した場合にも、上述のアップライトピアノの特性を考慮せずにその連打に応じた音を発生させていた。このため、特許文献１に記載された電子楽器においては、短い時間間隔で鍵１１を連打すると、演奏者の意図しない音が発生し、自然な演奏感を得ることができないという問題があった。

この発明は、上記問題に鑑み、自然な演奏感を得ることができる電子楽器及びそのプログラムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の電子楽器によれば、鍵の押下量を測定する押下量測定部と、押下量を用いて、ハンマーの打弦速度を推定する押鍵処理部と、押下量が予め定められた押下量まで戻ったかどうかを確認する復帰確認部と、打弦速度に応じた音を発生させる発音処理部と、前回の発音からの経過時間と、予め定められた時間とを比較する時間比較部と、を含み、発音処理部は、復帰確認部において押下量が予め定められた押下量まで戻ったと前回の発音から確認されていない場合には、音を発生させず、復帰確認部において押下量が予め定められた押下量まで戻ったと前回の発音から確認された場合であって、時間比較部において前回の発音からの経過時間が予め定められた時間よりも短いと判断された場合には、打鍵速度に応じた音よりも小さい音を発生させる、又は、音を発生させない。

押下量が予め定められた押下量まで戻ったと前回の発音から確認されていない場合には音を発生させないため、短い時間間隔で鍵を連打しても演奏者の意図しない音は発生せず、自然な演奏感を得ることができる。

以下、図面を参照して、この発明の一実施例について説明する。
この発明の一実施例による電子楽器は、図１に例示するように、押下量測定部３１、押下量監視部３２、押鍵処理部３３、発音処理部３４、復帰確認部３５、離鍵処理部３６及び消音処理部３７を含む。この発明の一実施例による電子楽器は、図２に例示するステップＳ１からステップＳ７の処理を行う。

＜ステップＳ１＞
押下量測定部３１は、鍵の押下量を測定する（ステップＳ１）。測定された押下量は、押下量監視部３２に送られる。具体的には、押下量測定部３１は、鍵位置測定部３１１及び補正部３１２を含み、下記のステップＳ１１及びステップＳ１２の処理を行う。

≪ステップＳ１１≫
鍵位置測定部３１１は、フォトトランジスタ等の受光素子であり、発光素子から出射され鍵の裏面で反射された光を受け取り、その光量に応じた電気信号を出力する（ステップＳ１１）。これにより、鍵の押込量が、電気信号の電圧や電流に変換して表される。電気信号は補正部３１２に送られる。

≪ステップＳ１２≫
鍵ごとに、発光素子及び鍵位置測定部３１１である受光素子が配置されるが、受光素子には個体差があるため、その個体差を補正する必要がある。そこで、押下量測定部３１の補正部３１２は、電気信号を補正して、受光素子に依存しない補正後の押下量を求める（ステップＳ１２）。求まった補正後の押下量は、押下量監視部３２に送られる。

例えば、鍵ｋ（ｋ＝１，…Ｋ、Ｋは鍵の総数）の押下量が電子信号の電圧ｖ_ｋに変換して表されている場合には、押下量測定部３１は、下記式に基づいて補正後の押下量を求める。

補正後の押下量ｖ_ｋ’＝電圧ｖ_ｋ×（上限電圧ｍａｘｖ_ｋ−下限電圧ｍｉｎｖ_ｋ）／１２７
ここで、上限電圧ｍａｘｖ_ｋは鍵ｋが完全に押し下げられたときの電子信号の電圧であり、下限電圧ｍｉｎｖ_ｋは鍵ｋが押し下げられていないときの電子信号の電圧であり、これらの上限電圧ｍａｘｖ_ｋ及び下限電圧ｍｉｎｖ_ｋは予め測定されたものである。

例えば、上記式に基づいて補正後の押下量を求めることにより、補正後の押下量を１２８段階で表すことができる。以下、「押下量」と言った場合には、「補正後の押下量」を原則として意味する。

＜ステップＳ２１＞
押下量監視部３２は、押下量を監視して、予め定められた変化量を超えて変化したかどうかを判定する（ステップＳ２１）。予め定められた変化量を超えて変化したと判定された場合には、ステップＳ２２の処理を行う。

＜ステップＳ２２＞
予め定められた変化量を超えて変化したと判定された場合は、押下量監視部３２は、その変化が増加方向であるか、減少方向であるかを判定する（ステップＳ２２）。

増加方向である場合には、押鍵処理を行う旨の信号及び押下量測定部３１から受け取った押下量を、押鍵処理部３３に送る。この場合、押下量測定部３１から受け取った押下量は、復帰確認部３５にも送られる。

減少方向である場合には、離鍵処理を行う旨の信号及び押下量測定部３１から受け取った押下量を、離鍵処理部３６に送る。

＜ステップＳ３＞
予め定められた変化量を超えた変化が増加方向である場合には、押鍵処理部３３は、押下量を用いて、ハンマーの打弦速度を推定する（ステップＳ３）。具体的には、押下量を用いてハンマーの打弦速度に関連する情報を生成し、その情報を発音処理部３４に送る。

例えば、押下量についての第一の閾値Ｓ１と、閾値Ｓ１よりも大きい、押下量についての第二の閾値Ｓ２とを予め定めておく。押鍵処理部３３は、押下量が第一の閾値Ｓ１を超えた時刻と、押下量が第二の閾値Ｓ２を超えた時刻との時間差を求める。この時間差が小さい程、ハンマーの打弦速度は速いと推定することができるのである。例えばこの時間差が、ハンマーの打弦速度に関連する情報として発音処理部３４に送られる。

＜ステップＳ４＞
復帰確認部３５は、押下量が予め定められた押下量（第三の閾値Ｓ３とする。）まで戻ったかどうかを確認する（ステップＳ４）。確認された場合には、復帰確認信号が発音処理部３４に送られる。予め定められた押下量は、求める仕様に応じて異なるが、例えば、上記閾値Ｓ１以下の押下量とする。すなわち、予め定められた押下量を第三の閾値Ｓ３とすれば、図３に例示するように、閾値Ｓ３≦閾値Ｓ１＜閾値Ｓ２となる。

＜ステップＳ５＞
発音処理部３４は、前回の発音から押下量が閾値Ｓ３まで戻ったと確認された場合には、すなわち前回の発音から復帰確認信号を受け取っている場合には、上記推定されたハンマーの打弦速度に応じた音を発生させる（ステップＳ５）。ハンマーの打弦速度に応じた音とは、例えば打鍵速度が速いほど大きな音である。例えば、上記時間差が小さいほど大きな音を発生させる。ハンマーの打弦速度に応じた音を発生させることを、通常の発音処理と言う。その後、ステップＳ１の処理に戻る。

一方、前回の発音から押下量が閾値Ｓ３まで戻ったと確認されていない場合には、すなわち前回の発音から復帰確認信号を受け取っていない場合には、上記の音を発生させない。この場合、ステップＳ１の処理に戻る。

＜ステップＳ６＞
予め定められた変化量を超えた変化が減少方向である場合には、離鍵処理部３６は、押下量を用いて、離鍵速度を推定する（ステップＳ６）。具体的には、押下量を用いて離鍵速度に関連する情報を生成し、その情報を消音処理部３７に送る。

例えば、離鍵処理部３６は、押鍵処理部３３と同様に、押下量が第二の閾値Ｓ２を下回った時刻と、押下量が第一の閾値Ｓ１を下回った時刻との時間差を求める。この時間差が大きい程、離鍵速度は遅いと推定することができるのである。この時間差が、離鍵速度に関連する情報として消音処理部３７に送られる。

＜ステップＳ７＞
消音処理部３７は、上記推定された離鍵速度に応じて消音処理を行う。例えば、発生した音を上記時間差が大きい程ゆっくりと小さくして、最終的に消音する。その後、ステップＳ１の処理に戻る。

このように、発音処理部３４は、押下量が閾値Ｓ３まで戻ったと前回の発音から確認されていない場合には音を発生させないため、短い時間間隔で鍵を連打しても演奏者の意図しない音は発生しない。このため、自然な演奏感を得ることができる。

なお、図７の状態においては、ジャック１４とハンマーバット１５とが離れていることに起因して、及び／又は、キャプスタン１２とウィペン１３とが離れていることに起因して、鍵１１を押下するときに生じる抵抗が少なくなるため、押下した鍵１１は通常よりも速く動くことになる。したがって、アップライトピアノに特許文献１に記載された電子楽器を取り付けた場合には、この通常よりも速い鍵の動きに起因して、より大きな音が発生し得る。しかし、この発明による電子楽器においては、そのようなより大きな音を発生させない。したがって、アップライトピアノにこの発明による電子楽器を取り付けたときの効果は大きいと言える。

［変形例］
押鍵の仕方によっては、鍵自体がバウンド運動等することにより、演奏者が意図せずに、押鍵量が短い時間内で閾値Ｓ３まで戻る場合がある。上記の実施例によれば、この場合にも通常の発音処理（ステップＳ５参照）が行われる。しかし、アコースティックのアップライトピアノにおいては、発明が解決しようとする課題の欄に記載したように、約１／７秒から約１／１０秒の短い時間で鍵を連打すると、音が発生しないか、発生したとしても小さな音が発生するのみである。

したがって、押鍵量が短い時間内で閾値Ｓ３まで戻った場合には、小さな音を発生させる、または、音を発生させない処理を行うとよい。言い換えれば、音を発生させようとするときに、前回の発音からの経過時間が予め定められた時間よりも短いと判断された場合には、打鍵速度に応じた音よりも小さい音を発生させる、又は、音を発生させない処理を行うとよい。

このために、図１に一点鎖線で示すように、前回の発音からの経過時間を測定する経過時間測定部３８と、前回の発音からの経過時間と、予め定められた時間とを比較する時間比較部３４１を設けて、図２に一点鎖線で示すステップＳ８からステップＳ１０の処理を行わせるとよい。他の処理は上記の実施例と同様であるため重複説明を略する。

＜ステップＳ８＞
発音処理部３４が押下量が閾値Ｓ３まで戻ったことを確認した後（ステップＳ４においてＹＥＳと判定された後）、発音処理部３４の時間比較部３４１は、前回の発音からの経過時間と、予め定められた時間とを比較する。予め定められた時間とは、アコースティックピアノのアクション機構の各部の連動が取れなくなる程度の打鍵間隔の時間であり、例えば約１／７秒から約１／１０秒である。前回の発音からの経過時間は、経過時間測定部３８が測定した時間を用いる。

時間比較部３４１において、前回の発音からの経過時間の方が予め定められた時間よりも長いと判断された場合、すなわち前回の発音から予め定められた時間を経過したと判断された場合、発音処理部３４は、上記の実施例と同様に通常の発音処理を行う（ステップＳ５参照）。

＜ステップＳ９＞
一方、時間比較部３４１において、前回の発音からの経過時間の方が予め定められた時間よりも短いと判断された場合、すなわち前回の発音から予め定められた時間を経過していないと判断された場合、発音処理部３４は、打弦速度に応じた音よりも小さい音、又は、音を発生させない（ステップＳ９）。打弦速度に応じた音よりも小さい音とは、演奏者が自然な演奏感を得ることができる程度に小さな音であり、例えば打弦速度に応じた音のｋ（０＜ｋ＜１）倍の音量を持つ音である。ｋは例えば１／２である。その後、ステップＳ１の処理に戻る。

＜ステップＳ１０＞
発音処理部３４は、ステップＳ５、ステップＳ９において、音を発生させた後に計測制御信号を経過時間測定部３８に送る。計測制御信号を受け取った経過時間測定部３８は、経過時間をリセットし、経過時間の測定を再度始める（ステップＳ１０）。このようにして、経過時間測定部３８は前回の発音からの経過時間を測定する。

このように、音を発生させようとするときに、前回の発音からの経過時間が予め定められた時間よりも短いと判断された場合には、打鍵速度に応じた音よりも小さい音を発生させる、又は、音を発生させない処理を行うことにより、より自然な演奏感を得ることができる。

以上の説明において、アップライトピアノに取り付けることを前提にしてこの発明による電子楽器を説明した部分があったが、この発明による電子楽器は必ずしもアップライトピアノに取り付けられるわけではない。

ステップＳ６（図２）の処理を行わなくても良い。すなわち、離鍵処理部３６は、離鍵速度を計算せずに、離鍵速度とは独立した予め定められた関数に基づいて消音処理を行ってもよい。

上述の構成をコンピュータによって実現する場合、電子楽器の各部が有する機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記各部の機能がコンピュータ上で実現される。

すなわち、ＣＰＵがプログラムを逐次読み込んで実行することにより、押下量測定部３１、鍵位置測定部３１１、補正部３１２、押下量監視部３２、押鍵処理部３３、発音処理部３４、時間比較部３４１、復帰確認部３５、離鍵処理部３６、消音処理部３７、経過時間測定部３８の機能がそれぞれ実現される。この場合、電子楽器の各部として機能するＣＰＵは、メモリ、ハードディスク等の補助記憶装置から読み込み込んだデータに対して処理を行い、処理を行った後のデータを、メモリ、補助記憶装置に格納する。

また、この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。

また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、本装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。

また、上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。

この発明の電子楽器の機能ブロック図の例。 この発明の電子楽器の処理の流れを例示するフローチャート。 押鍵量と閾値Ｓ１から閾値Ｓ３の関係を説明するための図。 アップライトピアノのアクション機構の特性を説明するための図。 アップライトピアノのアクション機構の特性を説明するための図。 アップライトピアノのアクション機構の特性を説明するための図。 アップライトピアノのアクション機構の特性を説明するための図。

符号の説明

３１ 押下量測定部
３３ 押鍵処理部
３４ 発音処理部
３５ 復帰確認部
３４１ 時間比較部

Claims (2)

1. 鍵の押下量を測定する押下量測定部と、
   上記押下量を用いて、ハンマーの打弦速度を推定する押鍵処理部と、
   上記押下量が予め定められた押下量まで戻ったかどうかを確認する復帰確認部と、
   上記打弦速度に応じた音を発生させる発音処理部と、
   前回の発音からの経過時間と、予め定められた時間とを比較する時間比較部と、
   を含み、
   上記発音処理部は、上記復帰確認部において上記押下量が上記予め定められた押下量まで戻ったと前回の発音から確認されていない場合には、上記音を発生させず、上記復帰確認部において上記押下量が上記予め定められた押下量まで戻ったと前回の発音から確認された場合であって、上記時間比較部において上記前回の発音からの経過時間が上記予め定められた時間よりも短いと判断された場合には、上記打鍵速度に応じた音よりも小さい音を発生させる、又は、音を発生させない、
   ことを特徴とする電子楽器。
2. 請求項１に記載の電子楽器の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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