JP5320786B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

この発明は、アコースティック楽器の操作感を再現する電子楽器に関する。

これまでに、アコースティック楽器、例えばアコースティックピアノの鍵操作時の感触を模した電子鍵盤楽器が様々考えられている。
代表的なものとしては、鍵の回動動作に連動する擬似ハンマーアームを各鍵の下方や後方に設けることによって、押鍵時に荷重を与えるというものである。

また、特許文献１に記載のように鍵の構造を部分的に変更したり、特許文献２に記載のように鍵と擬似ハンマーアームとの連動機構を複雑にしたり、特許文献３に記載のように専用の部材を設けることによって、押鍵ストロークの途中で急激に荷重が軽くなって抜ける感じ（レットオフ）やクリック感を与えるというものもある。
これらは、いずれもアコースティックピアノの打弦機構（ハンマーやジャックなどから構成される）の構造に起因する操作感を模したものである。
特開平０６−２８９８５０号公報 特開平０７−１６８５６９号公報 特開平０６−２３０７７０号公報

しかし、アコースティックピアノにおいては、打弦機構によって叩かれる弦が存在し、この弦の振動も鍵やペダルといった演奏操作子に伝わる。
この弦の振動は、押鍵操作の強さが強いほど大きく、また低音（弦が太い）ほどよく伝わるものである。
アコースティックピアノに習熟した者は、音を耳で聴くことに加えて、鍵やペダルに伝わる弦の振動を指先や足先で感じ取りながら、離鍵のタイミングを測ったりペダルの操作量を変化させたりすることがある。

ところが、従来の電子鍵盤楽器では、この点が全く顧みられておらず、アコースティックピアノの操作感を完全に再現できていなかった。
したがって、アコースティックピアノだけを演奏してきた者が初めて電子鍵盤楽器を演奏したときには違和感を覚え、ピアノを弾いているという実感が湧かない、といった問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、アコースティックピアノに代表されるアコースティック楽器の操作感を極めて忠実に再現することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明では、楽器本体に設けられた鍵盤部と、前記鍵盤部に対する押鍵操作に応じた音高の楽音を生成する音源と、前記楽器本体の両側端にそれぞれ取り付けられた脚板と、前記両脚板下端に取り付けられ、中空部を有する底板と、前記底板の中央部分に載置されたペダルと、前記楽器本体、脚板及び底板で囲われる部分に取り付けられた第１の背板と、前記第１の背板の前側に所定の空隙をおいて取り付けられ、かつ左右上部には開口部が形成された第２の背板と、前記開口部に取り付けられ、前記音源にて生成された楽音を放音するためのスピーカと、前記第１及び第２の背板の間に設けられ、前記スピーカ背面と前記ペダル後端部とをつなぐダクトを形成するための隔壁と、を有することを特徴とする。

アコースティック楽器の操作感を極めて忠実に再現できるようになり、アコースティック楽器だけを演奏してきた者に違和感を与えることがなくなる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
Ａ．第１実施形態
図１は、本発明を適用した電子鍵盤楽器の第１実施形態の外観図であり、図１（ｂ）は正面外観図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）におけるＡ−Ａ矢視の断面図である。
楽器本体１は、複数の白鍵と黒鍵とからなる鍵盤部２を有し、この鍵盤部２に対する演奏者の押鍵操作に応じて、押鍵位置に対応した音高の楽音信号を電気的に生成する音源を内蔵している（図示省略）。

この楽器本体１の長手方向、つまり図１（ｂ）における左右方向の両側端にはそれぞれ脚板３が取り付けられており、両脚板３の下端には少なくとも中央部分に中空部を有する底板４が両脚板３に亘って取り付けられ、その中央部分には複数のペダル５が載置されており、さらに、このペダル５の操作状態が楽器本体１に伝達可能なように楽器本体１と電気的または機構的に接続されている（図示省略）。

楽器本体１、左右の脚板３および底板４で囲われる部分には第１の背板６が取り付けられ、この第１の背板６の前側、つまり図１（ａ）における右方向には所定の空隙をおいて第２の背板７が取り付けられている。
この第２の背板７の左右上部には円形の開口部が形成され、その開口部には音源にて生成された楽音信号を放音するためのスピーカ８がそれぞれ取り付けられている。
そして、第１の背板６と第２の背板７の間には、スピーカ８背面とペダル５後端部とをつなぐダクト９を形成する隔壁１０が設けられている。

このように構成された電子鍵盤楽器において演奏が行われると、音源にて生成された楽音信号がアンプ（図示省略）にて増幅されてスピーカ８に供給される。スピーカ８は、演奏者側、つまり図１（ａ）における右方向に楽音を放音すると同時に、背面からも楽音を放音する。このスピーカ８背面から放音される楽音は低周波成分を多く含んでおり、この低周波成分の空気振動がダクト９を通ってペダル５の後端部（図１（ａ）における左端）に伝達される。そして、ペダル５後端部に伝わった振動は、ペダル５前端部（図１（ａ）における右端）に伝わり、さらに演奏者の足裏に伝わる。
これにより、演奏者は、あたかもアコースティックピアノの弦振動がペダル５に伝わっているような感触を得ることができる。

Ｂ．第２実施形態
図２は、本発明を適用した電子鍵盤楽器の第２実施形態の外観図であり、図２（ｂ）は上面外観図であり、図２（ａ）は図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ矢視の断面図である。
楽器本体１の楽器ケース１１の手前側（図２における右方向）には上方に向けた長方形の開口部が形成されており、この開口部から露出するように複数の白鍵と黒鍵とからなる鍵盤部２が載置されている。さらに、楽器本体１には、この鍵盤部２に対する演奏者の押鍵操作に応じて、押鍵位置に対応した音高の楽音信号を電気的に生成する音源が内蔵されている（図示省略）。

楽器ケース１１の奥側（図２における左方向）に位置する上面板１２の長手方向の両端には、円形の開口部が形成され、その開口部には音源にて生成された楽音信号を放音するためのスピーカ８がそれぞれ取り付けられている。
そして、楽器ケース１１の上面板１２と下面板１３との間には、スピーカ８背面と鍵盤部２の後端部とをつなぐダクト９を形成する隔壁１０が設けられている。

このように構成された電子鍵盤楽器において演奏が行われると、音源にて生成された楽音信号がアンプ（図示省略）にて増幅されてスピーカ８に供給される。スピーカ８は、上方向に楽音を放音すると同時に、背面からも楽音を放音する。このスピーカ８背面から放音される楽音は低周波成分を多く含んでおり、この低周波成分の空気振動がダクト９を通って鍵盤部２の後端部（図２（ａ）における左端）に伝達される。そして、鍵盤部２の後端部に伝わった振動は、鍵盤部２の前端部（図２（ａ）における右端）に伝わり、さらに演奏者の指先に伝わる。
これにより、演奏者は、あたかもアコースティックピアノの弦振動が鍵盤部２に伝わっているような感触を得ることができる。

Ｃ．第３実施形態
図３は、本発明を適用した電子鍵盤楽器の第３実施形態の外観断面図である。
上述した第１実施形態と同様に、楽器本体１は鍵盤部２を有し、この鍵盤部２の下方にはペダル５が載置されている。鍵盤部２およびペダル５の後端部（図３における左端）には、図示しない音源からの楽音信号に応答して振動する振動素子１４が取り付けられている。
なお、この振動素子１４は、ソレノイドやモータのように電気信号に応じて駆動するものであればどのようなものでもよい。

図４は、第３実施形態の電気的構成を示すブロック図である。
ＣＰＵ１５は電子鍵盤楽器全体の動作を制御するものであり、ＲＯＭ１６はＣＰＵ１５を動作させるためのプログラムや後述する音源にて処理される楽音波形やエンベロープ波形の元データなどを記憶するものであり、ＲＡＭ１７はＣＰＵ１５の動作時にデータを一時的に記憶するものである。
演奏操作子は鍵盤部２とペダル５とからなり、音源１８は演奏操作子の操作に応じてＲＯＭ１６から読み出された楽音波形およびエンベロープ波形の元データを用いてＣＰＵ１５の指示に従って楽音信号を電気的に生成する。この音源１８での楽音信号生成の動作は周知の手法であるので詳細な説明は省略する。そしてこれら、ＣＰＵ１５、ＲＯＭ１６、ＲＡＭ１７、演奏操作子、音源１８は、バスライン１９を介して接続されている。

音源１８からの楽音信号は、アンプ２０にて増幅された後にスピーカ８から放音出力されるとともに、振動素子１４を駆動させるための駆動回路２１に供給され、振動素子１４はこの駆動回路２１からの駆動信号に応じて振動する。

鍵盤部２にて押鍵が行われると、ＣＰＵ１５はその押鍵された鍵の位置（音高）を認識し、この押鍵位置が所定の位置よりも高いか低いかを判定する。この所定の位置は、鍵盤部２の高音域と中低音域とを分け隔てるものであり、固定値であってもよいし、演奏者が任意に設定できるものであってもよい。
ＣＰＵ１５は、押鍵された鍵の位置が所定位置よりも低いときは、生成された楽音信号の全てを駆動回路２１に送出するよう音源１８に指示する。これによって、駆動回路２１は発音開始から消音終了までの全区間において駆動信号を振動素子１４に送出する。一方、押鍵された鍵の位置が所定位置よりも高いときは、生成された楽音信号の一部のみを駆動回路２１に送出するよう音源１８に指示する。これによって、駆動回路２１は発音開始から消音終了までの区間の一部分においてのみ駆動信号を振動素子１４に送出する。

具体的に図５を参照して説明する。図５は、一般的なピアノ音のエンベロープ波形を示したものであり、縦軸に振幅、横軸に経過時間を取ったものである。
押鍵操作による発音開始時においては、打弦直後ということで振幅が急激に立ち上がり（アタック部）、その直後に少し減衰し（ディケイ部）、その後に安定した状態となり（サスティン部）、離鍵操作などによって減衰して消音される（リリース部）。

押鍵された鍵の位置が所定位置よりも低いとき、つまり中低音域のときは、音源１８にて生成されたアタック部からリリース部に至る全区間の楽音信号が駆動回路２１に供給され、押鍵された鍵の位置が所定位置よりも高いとき、つまり高音域のときは、音源１８にて生成された楽音信号のアタック部とディケイ部のみが駆動回路２１に供給され、サスティン部とリリース部の楽音信号は駆動回路２１に供給されない。
このように構成した理由は、アコースティックピアノは、押鍵直後は楽音の高低に関係なく鍵盤部２やペダル５が振動し、その後は中低音の楽音であれば弦の振動が継続して鍵盤部２やペダル５に伝わり、高音の楽音であれば弦の振動は鍵盤部２やペダル５に殆ど伝わらないからである。

このように構成された電子鍵盤楽器において演奏が行われると、音源１８にて生成された楽音信号がアンプ２０にて増幅されてスピーカ８に供給されて放音される。それと同時に中低音域での演奏では、放音期間中に鍵盤部２やペダル５が振動し、高音域での演奏では、放音開始直後のみ鍵盤部２やペダル５が振動して演奏者の指先や足裏に伝わる。
これにより、演奏者は、あたかもアコースティックピアノの弦振動が鍵盤部２やペダル５に伝わっているような感触を得ることができる。

なお、上記説明では、高音域においてはアタック部とディケイ部とを駆動回路２１に供給するようにしたが、アタック部のみとしても構わない。
また、押鍵時の押鍵強度に基づいてエンベロープ波形の振幅を制御するようにし、この振幅の大きさに応じて駆動回路２１の出力する駆動信号を変化させて、振動素子１４の振動の大きさを制御するようにすれば、リアルなアコースティックピアノの演奏感触が得られるようになる。
さらに、鍵盤部２とペダル５とで振動の大きさを異ならせるようにすれば、よりリアルなアコースティックピアノの演奏感触が得られるようになる。

なお、ここまでは電子鍵盤楽器について説明してきたが、本発明は電子ギターなどにも適用可能である。この場合、電子ギターのネック部やボディ部を振動させるようにすれば、アコースティックギターのような感触を演奏者に与えることができる。

本発明を適用した電子鍵盤楽器の第１実施形態を示す外観図である。 本発明を適用した電子鍵盤楽器の第２実施形態を示す外観図である。 本発明を適用した電子鍵盤楽器の第３実施形態を示す外観断面図である。 第３実施形態の電気的構成を示すブロック図である。 第３実施形態の発音と振動との関係を示す図である。

符号の説明

２ 鍵盤部
５ ペダル
６ 第１の背板
７ 第２の背板
８ スピーカ
９ ダクト
１０ 隔壁
１４ 振動素子
１５ ＣＰＵ
１８ 音源
２１ 駆動回路

Claims (1)

1. 楽器本体に設けられた鍵盤部と、
   前記鍵盤部に対する押鍵操作に応じた音高の楽音を生成する音源と、
   前記楽器本体の両側端にそれぞれ取り付けられた脚板と、
   前記両脚板下端に取り付けられ、中空部を有する底板と、
   前記底板の中央部分に載置されたペダルと、
   前記楽器本体、脚板及び底板で囲われる部分に取り付けられた第１の背板と、
   前記第１の背板の前側に所定の空隙をおいて取り付けられ、かつ左右上部には開口部が形成された第２の背板と、
   前記開口部に取り付けられ、前記音源にて生成された楽音を放音するためのスピーカと、
   前記第１及び第２の背板の間に設けられ、前記スピーカ背面と前記ペダル後端部とをつなぐダクトを形成するための隔壁と、
   を有することを特徴とする電子楽器。

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