JP6207113B1 - 電子打楽器 - Google Patents

Abstract

【課題】叩打時に打面全体が撓み変形しない非可撓性の打面または撓み変形を阻害した演奏形態においても演奏者による叩打位置を正確に特定して楽音を発生させることができる電子打楽器を提供する。【解決手段】電子打楽器１００は、ヘッド１０１を支持する筒状のシェル１０３にフープ１０６、第２叩打部１１４およびリムセンサ１２２を備えている。フープ１０６の上縁部には、エラストマ材で構成された第１叩打部１０７が設けられている。第２叩打部１１４は、フープ１０６の上縁部に沿って湾曲する木製の板状体で構成されている。リムセンサ１２２に電気的に接続される信号処理装置２００は、第１叩打部１０７の叩打によって生じた振動と第２叩打部１１４の叩打によって生じた振動との単位時間当たりの振動数の差を用いて第１叩打部１０７の叩打と第２叩打部１１４の叩打とを判別する。【選択図】 図２

Description

本発明は、手、スティックまたはビータなどで叩かれた打面の衝撃を検出して電子的な楽音を発生させる電子打楽器に関する。

従来から、手、スティックまたはビータなどで叩かれた打面の衝撃を検出して電子的な楽音を発生させる電子打楽器がある。例えば、下記特許文献１には、網状ヘッドへの叩打位置を打撃検出手段が出力する電気信号の立ち上り部の半波に基づいて特定して楽音を派生させる電子ドラムからなる電子打楽器装置が開示されている。

特開平１０−２０８５４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された電子打楽器装置においては、テンションが張られた網状ヘッドの叩打時に叩打位置を中心として網状ヘッド全体が錘状に撓み変形することに着目して叩打位置を検出しているため、叩打時に打面全体が撓み変形しない打面または演奏時に手を打面に置いて撓み変形を阻害した演奏形態などでは叩打位置を正確に特定することができないという問題がある。

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、叩打時に打面全体が撓み変形しない非可撓性の打面または撓み変形を阻害した演奏形態においても演奏者による叩打位置を正確に特定して楽音を発生させることができる電子打楽器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、演奏者によって叩打される第１叩打部と、第１叩打部とは異なる位置に同第１叩打部とは異なる固有振動数を有して設けられて演奏者によって叩打される第２叩打部と、第１叩打部および第２叩打部に物理的に繋がった状態で共に支持する叩打部支持体と、叩打部支持体に設けられて第１叩打部および第２叩打部の各叩打によって生じる振動を検出して同振動に対応する検出信号を出力する共通叩打センサと、前記検出信号を用いて第１叩打部および第２叩打部の各叩打にそれぞれ対応する楽音信号を生成する制御部とを有し、制御部は、第１叩打部の叩打によって生じた振動と第２叩打部の叩打によって生じた振動とにおける周期、波長または単位時間当たりの振動数の差を用いて第１叩打部または第２叩打部の叩打を特定して同特定した叩打に応じた楽音信号を生成することにある。

この場合、共通叩打センサは、叩打部支持体に直接設けられた構成のほか、第１叩打部および第２叩打部の各振動が伝達されるように構成されていれば他の部品を介して間接的に設けられた場合も含むものである。また、電子打楽器には、電子的なバスドラム、スネアドラム、タムタムおよびフロアタムなどの電子ドラム、電子シンバルまたは電子ハイハットなどがある。

このように構成した本発明の特徴によれば、電子打楽器においては、第１叩打部と第２叩打部とを互いに異なる固有振動数を有して構成して第１叩打部へ叩打と第２叩打部への叩打とを叩打によって生じた振動における周期、波長または単位時間当たりの振動数の差を用いて判別しているため、叩打時に打面全体が撓み変形しない非可撓性の打面または撓み変形を阻害した演奏形態においても演奏者による叩打位置を正確に特定して楽音を発生させることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記電子打楽器において、叩打部支持体は、ドラムにおけるヘッドを支持する筒状のシェルを構成していることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、電子打楽器は、叩打部支持体がドラムにおけるヘッドを支持する筒状のシェルを構成しているため、シェルに物理的に繋がった打面となる部品、例えば、ヘッドまたはフープを第１叩打部または第２叩打部として互いに判別することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記電子打楽器において、第１叩打部および第２叩打部は、互いに異なる硬度で構成されていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、電子打楽器は、第１叩打部および第２叩打部が互いに異なる硬度で構成されているため、第１叩打部と第２叩打部との間で明確な固有振動数の違いを簡単に与えることができるとともに、演奏者に第１叩打部の叩打時と第２叩打部の叩打時とで互いに異なる叩打感を与えて演奏感を高めることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記電子打楽器において、第１叩打部および第２叩打部は、互いに異なる材質で構成されていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、電子打楽器は、第１叩打部および第２叩打部が互いに異なる材質で構成されているため、第１叩打部と第２叩打部との間で明確な固有振動数の違いを簡単に与えることができるとともに、第１叩打部と第２叩打部とを視覚的に異ならせて両者間での叩打の間違いを防止して演奏し易くすることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記電子打楽器において、第１叩打部および第２叩打部は、互いに異なる厚さで形成されていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、電子打楽器は、第１叩打部および第２叩打部が互いに異なる厚さで構成されているため、第１叩打部と第２叩打部とが互いに同一の材質で構成されている場合には材料点数を減らして効率的に第１叩打部および第２叩打部をそれぞれ構成できるとともに、第１叩打部と第２叩打部とが互いに異なる材質で構成されている場合には固有振動数の違いをより顕著にすることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記電子打楽器において、第１叩打部は、ドラムのヘッドの周囲に設けられたフープの少なくとも一部を構成しており、第２叩打部は、フープにおける他の一部を構成していることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、電子打楽器は、第１叩打部がドラムのヘッドの周囲に設けられたフープの少なくとも一部を構成しているとともに第２叩打部がフープにおける他の一部を構成しているため、同一のフープ内で楽音の鳴らし分けを行うことができ楽器としての表現力を向上させることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記電子打楽器において、第１叩打部は、ドラムのヘッドの周囲に設けられたフープの少なくとも一部を構成しており、第２叩打部は、板状に形成されてフープに隣接して設けられていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、電子打楽器は、第１叩打部がドラムのヘッドの周囲に設けられたフープの少なくとも一部を構成しているとともに第２叩打部が板状に形成されてフープに隣接して設けられているため、フープとの叩き間違いを防止しながらフープと近い感覚で第２叩打部を叩打でき自然な演奏感で楽器としての表現力を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る電子打楽器の外観構成の概略を示す斜視図である。 図１に示す電子打楽器の内部構成の概略を示す一部破断断面図である。 図１示す電子打楽器に電気的に接続される信号処理装置の構成を示すブロック図である。 図３に示す信号処理装置が実行する楽音信号生成プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 （Ａ），（Ｂ）は、第１叩打部および第２叩打部からそれぞれ出力される検出信号が表す振動波形を示しており、（Ａ）は第１叩打部から出力される検出信号が表す振動波形を示しており、（Ｂ）は第２叩打部から出力される検出信号が表す振動波形を示している。 本発明の変形例に係る電子打楽器の外観構成の概略を示す斜視図である。 本発明の他の変形例に係る電子打楽器の外観構成の概略を示す斜視図である。 本発明の他の変形例に係る電子打楽器の外観構成の概略を示す斜視図である。

以下、本発明に係る電子打楽器の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る電子打楽器１００の外観構成の概略を示した斜視図である。また、図２は、図１に示す電子打楽器１００の内部構成の概略を示す一部破断断面図である。また、図３は、図１示す電子打楽器１００に電気的に接続される信号処理装置２００の構成を示すブロック図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この電子打楽器１００は、演奏者（図示せず）がスティック（図示せず）を介して叩いた打面１０１ａの衝撃を検出して電子的な楽音を発生させるスネアドラム型の電子ドラムである。

（電子打楽器１００の構成）
電子打楽器１００は、ヘッド１０１を備えている。ヘッド１０１は、演奏者によるスティック操作で叩かれることで振動および弾性変形する部品であり、布材または樹脂材をシート状または薄板状に形成して構成されている。具体的には、ヘッド１０１は、透明または半透明の樹脂製のシート材または薄板材、またはメッシュ状に形成した布材または樹脂材で構成されている。本実施形態においては、ヘッド１０１は、メッシュ状のシート体を平面視で円形に形成して構成されている。このヘッド１０１は、外縁部がヘッド枠１０２によって保持されている。

ヘッド枠１０２は、ヘッド１０１をシェル１０３上にテンションを張った状態で配置するために部品であり、金属材または樹脂材を環状に形成して構成されている。このヘッド枠１０２は、ヘッド１０１の外縁部を保持した状態でシェル１０３の外周部に嵌合している。この場合、ヘッド枠１０２は、環状の上面がフープ１０６によって押さえられている。

シェル１０３は、ヘッド１０１、センサ支持体１２０および覆い体１３０をそれぞれ支持する部品であり、金属材、樹脂材または木材を円筒状に形成して構成されている。このシェル１０３は、一方（図示上側）の端部がヘッド１０１によって閉塞されているとともに、他方（図示下側）の端部がシェルカバー１１０によって閉塞されている。これにより、ヘッド１０１は、シェル１０３の外側に露出する面が打面１０１ａを構成するとともにシェル１０３の内側に面する面が裏面１０１ｂを構成する。このシェル１０３の外周面には、ラグ１０４、カバーラグ１０５および第２叩打部１１４がそれぞれ設けられている。

ラグ１０４は、フープ１０６をヘッド枠１０２の上面に押し付けるための部品であり、シェル１０３の外周面上に張り出した状態で設けられている。より具体的には、ラグ１０４は、シェル１０３の径方向外側に張り出した状態で軸方向に延びる金属製のブロック体で構成されており、このブロック体におけるヘッド枠１０２側（図示上側）の端面にシェル１０３の軸方向に延びる穴内に雌ネジ（図示せず）が形成されている。すなわち、ラグ１０４は、前記雌ネジにフープ１０６を貫通するテンションボルト１０８が捩じ込まれることでフープ１０６を固定的に支持している。

また、ラグ１０４は、シェル１０３に対向する面にシェル１０３の側面に嵌合する円筒状の２つボス部（図示せず）を有しており、このボス部を介してセンサ支持体１２０が支持されている。このラグ１０４は、本実施形態においては、ラグ１０４は、シェル１０３の周方向に沿って互いに略均等な間隔で８つ形成されている。

カバーラグ１０５は、ラグ１０４と同様に、後述するカバーフープ１１２をカバー枠１１１の上面に押し付けるための部品であり、シェル１０３の外周面上に張り出した状態で設けられている。より具体的には、カバーラグ１０５は、シェル１０３の径方向外側に張り出した状態で軸方向に延びる金属製のブロック体で構成されており、このブロック体におけるカバー枠側（図示上側）の端面にシェル１０３の軸方向に延びる穴内に雌ネジ（図示せず）が形成されている。本実施形態においては、カバーラグ１０５は、ラグ１０４に隣接した位置にシェル１０３の周方向に沿って互いに略均等な間隔で８つ形成されている。

フープ１０６は、ヘッド枠１０２の上面を押してヘッド１０１をシェル１０３上で張るための部品であり、金属材を段付きの円筒状に形成して構成されている。より具体的には、フープ１０６は、一方（図示上側）の端部側がヘッド１０１の上面から図示上方に突出して延びるとともに、他方（図示下側）の端部側が径方向外側に張り出してヘッド枠１０２の外側面を覆う円筒状に形成されている。そして、フープ１０６の上部には、第１叩打部１０７が設けられている。このフープ１０６は、前記他方の端部側における径方向外側に張り出した部分がテンションボルト１０８を介してラグ１０４に取り付けられている。

第１叩打部１０７は、フープ１０６の上縁部を覆うとともに演奏者のスティック操作によって叩打される部品であり、ヘッド１０１より上方のフープ１０６の上縁部が嵌合する凹部を有した円環状に形成されている。この第１叩打部１０７は、本実施形態においては、弾力性を有したエラストマ材で構成されている。すなわち、第１叩打部１０７は、フープ１０６の上縁部に弾性的に嵌め込まれている。

また、第１叩打部１０７を構成するエラストマ材は、演奏者がスティックなどで叩打した際に弾性変形する弾力性を有するゴム材または樹脂材であり、より具体的には、熱硬化性エラストマ材（例えば、加硫ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなど）、熱可塑性エラストマ材（例えば、スチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ウレタン系またはアミド系の各樹脂など）がある。なお、このフープ１０６の環状の上端部および第１叩打部１０７が演奏者によって叩打されるリムである。

テンションボルト１０８は、フープ１０６をヘッド枠１０２の上面に押さえ付けるとともに第２叩打部１１４をシェル１０３に取り付けるための部品であり、金属製の軸体の外周部に雄ネジが形成されたボルトで構成されている。このテンションボルト１０８は、フープ１０６における外径が張り出した部分を貫通した状態でラグ１０４の雌ネジ部分に締め付けられている。これにより、ヘッド１０１は、ヘッド枠１０２がラグ１０４側に引っ張られることによりシェル１０３の端部に押し付けられて平らな膜状に張られた状態となる。

シェルカバー１１０は、シェル１０３におけるヘッド１０１側とは反対側を覆うための部品であり、布材または樹脂材をシート状または薄板状に形成して構成されている。本実施形態においては、シェルカバー１１０は、ヘッド１０１と同様に、メッシュ状のシート体を平面視で円形に形成して構成されている。このシェルカバー１１０は、外縁部がカバー枠１１１によって保持されている。

カバー枠１１１は、前記ヘッド枠１０２と同様に、シェルカバー１１０をシェル１０３上にテンションを張った状態で配置するために部品であり、金属材または樹脂材を環状に形成して構成されている。このカバー枠１１１は、シェルカバー１１０の外縁部を保持した状態でシェル１０３の外周部に嵌合している。この場合、カバー枠１１１は、環状の下面がカバーフープ１１２によって押さえられている。

カバーフープ１１２は、前記フープ１０６と同様に、カバー枠１１１の下面を押してシェルカバー１１０をシェル１０３上で張るための部品であり、金属材を段付きの円筒状に形成して構成されている。より具体的には、カバーフープ１１２は、一方（図示下側）の端部側がシェルカバー１１０の下面から図示下方に突出して延びるとともに、他方（図示上側）の端部側が径方向外側に張り出してカバー枠１１１の外側面を覆う円筒状に形成されている。このカバーフープ１１２は、前記他方の端部側におけり径方向外側に張り出した部分がカバーテンションボルト１１３を介してカバーラグ１０５に取り付けられている。

カバーテンションボルト１１３は、前記テンションボルト１０８と同様に、カバーフープ１１２をカバー枠１１１の下面に押さえ付けるための部品であり、金属製の軸体の外周部に雄ネジが形成されたボルトで構成されている。このカバーテンションボルト１１３は、カバーフープ１１２における外径が張り出した部分を貫通した状態でカバーラグ１０５の雌ネジ部分に締め付けられている。これにより、シェルカバー１１０は、カバー枠１１１がカバーラグ１０５側に引っ張られることによりシェル１０３の端部に押し付けられて平らな膜状に張られた状態となる。

第２叩打部１１４は、演奏者のスティック操作によって叩打される部品であり、第１叩打部１０７と異なる位置に同第１叩打部１０７とは異なる固有振動数を有して構成されている。具体的には、第２叩打部１１４は、第１叩打部１０７の外側の位置にシェル１０３およびフープ１０６に沿う円弧状に湾曲した木製の板状体で構成されている。この場合、第２叩打部１１４は、第１叩打部１０７の上面よりも上方に張り出して形成されている。この第２叩打部１１４は、金属製の取付具１１５を介してテンションボルト１０８によってフープ１０６に取り付けられている。

これにより、第２叩打部１１４は、取付具１１５、テンションボルト１０８、フープ１０６およびラグ１０４を介してシェル１０３に取り付けられている。すなわち、シェル１０３は、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４に物理的に繋がった状態でこれらを共に支持しており、本発明に係る叩打部支持体に相当する。

一方、シェル１０３の内周面には、センサ支持体１２０および覆い体１３０がそれぞれ設けられている。センサ支持体１２０は、シェル１０３内でリムセンサ１２２を支持するための部品であり、金属材（鋼板または非鉄金属など）または樹脂材を平板リング状に形成して構成されている。本実施形態においては、センサ支持体１２０は、フープ１０６からの振動の伝達性が良好な金属材を用いて構成されている。このセンサ支持体１２０は、外径がシェル１０３の内径よりも小さく形成されてセンサ支持体１２０の外周部がシェル１０３の内周面に接しない大きさに形成されている。

また、センサ支持体１２０の内径は、ヘッド１０１の中央部分に達しない大きさに形成されている。この場合、ヘッド１０１の中央部とは、ヘッド１０１における演奏者が主に叩打する部分であり、ヘッド１０１の中心を中心としてヘッドの外径（直径）の２／３の直径の円内の領域である。このセンサ支持体１２０は、取付具１２１を介してシェル１０３を挟んだ状態でラグ１０４に連結されている。

取付具１２１は、センサ支持体１２０および覆い体１３０をそれぞれシェル１０３を挟んだ状態でラグ１０４に連結するための部品であり、金属製（鋼板または非鉄金属など）または樹脂製の板状体の両端部をそれぞれ屈曲させた形状（換言すれば、断面がコ字状）に形成して構成されている。この場合、取付具１２１は、金属製のネジ１２１ａを介してラグ１０４に取り付けられている。また、センサ支持体１２０および覆い体１３０は、金属製のネジ（図示せず）を介して取付具１２１に取り付けられている。

すなわち、センサ支持体１２０は、取付具１２１を介してラグ１０４とともにシェル１０３を挟んだ状態でシェル１０３の内側に取り付けられている。この場合、センサ支持体１２０は、ヘッド１０１と平行な姿勢で取り付けられている。本実施形態においては、センサ支持体１２０は、８つのラグ１０４に対してそれぞれ取付具１２１を介して連結されてシェル１０３の内周面に取り付けられている。この場合、センサ支持体１２０は、シェル１０３の内周面とは非接触の状態で設けられる。

リムセンサ１２２は、演奏者がリムである第１叩打部１０７および第２叩打部１１４をそれぞれ叩打した振動を検出するための検出器であり、センサ支持体１２０の振動に応じた電気信号からなるリムセンサ検出信号を信号処理装置２００に出力する。すなわち、リムセンサ１２２は、本発明に係る共通叩打センサに相当する。このリムセンサ１２２は、本実施形態においては、圧電セラミックスの両面にそれぞれ電極を配置するとともに、これらの電極の一方に金属板を配置したピエゾ素子によって構成されている。

このリムセンサ１２２は、センサ支持体１２０におけるヘッド１０１に対向する面に周方向に沿って均等な間隔で３つ設けられている。この場合、各リムセンサ１２２は、図示しない両面テープまたは接着剤などによってセンサ支持体１２０上に固着されている。そして、これら３つのリムセンサ１２２は、図示しない配線を介して各リムセンサ検出信号の総和信号を出力するためのフォーン端子１２３に接続されている。フォーン端子１２３は、リムセンサ１２２の３つのリムセンサ検出信号の総和信号および後述するヘッドセンサ１３３の３つのヘッドセンサ検出信号の総和信号をそれぞれ信号処理装置２００などの外部機器に出力するための部品であり、シェル１０３の外側に露出した状態でシェル１０３に取り付けられている。

覆い体１３０は、シェル１０３内でセンサ支持体１２０を覆うとともにヘッドセンサ１３３を支持するための部品であり、金属材（鋼板または非鉄金属など）または樹脂材を平板リング状に形成して構成されている。より具体的には、覆い体１３０は、センサ支持体１２０と平行に延びる平板リング状の支持部１３１と、この支持部１３１の内周部からセンサ支持体１２０側に屈曲して延びる壁状の側壁部１３２とが一体的に形成されて構成されている。本実施形態においては、覆い体１３０は、ヘッド１０１以外からの振動がヘッドセンサ１３３に伝達されることを抑制するため樹脂材で構成されている。

この覆い体１３０は、外径および内径はセンサ支持体１２０と同じ大きさに形成されている。この覆い体１３０は、センサ支持体１２０に対してヘッド１０１側であってヘッドセンサ１３３がヘッド１０１に接触するとともにセンサ支持体１２０におけるリムセンサ１２２の支持面を覆うように取付具１２１を介してシェル１０３の内周面に取り付けられている。この場合、覆い体１３０は、シェル１０３の内周面およびセンサ支持体１２０とは非接触の状態で設けられる。

ヘッドセンサ１３３は、ヘッド１０１の振動を検出する検出器であり、ヘッド１０１の振動に応じた電気信号からなるヘッドセンサ検出信号を前記フォーン端子１２３に出力する。本実施形態においては、ヘッドセンサ１３３は、ピエゾ素子によって構成されているが、光センサなど他の検出素子を用いることもできる。このヘッドセンサ１３３は、クッション体１３４を介してヘッド１０１の裏面１０１ｂを押圧した状態で支持部１３１上に図示しない両面テープまたは接着剤などによって固着されている。この場合、本実施形態においては、ヘッドセンサ１３３は、前記３つのリムセンサ１２２の各真上の支持部１３１上に配置されている。

クッション体１３４は、ヘッド１０１の振動からヘッドセンサ１３３を保護しつつ振動を精度良くヘッドセンサ１３３に伝達するための部品であり、ゴム材または弾性を有する樹脂材を円錐台形状に形成して構成されている。この場合、クッション体１３４は、小径の先端部がヘッド１０１の裏面１０１ｂに押圧されているとともに大径の下面部分にヘッドセンサ１３３が図示しない両面テープまたは接着剤を介して取り付けられている。

信号処理装置２００は、図３に示すように、ヘッドセンサ１３３およびリムセンサ１２２からそれぞれ出力される各検出信号を用いて楽音信号を出力する電子回路で構成された音源あり、電子打楽器１００とは別体で構成されている。この信号処理装置２００は、主として、電源部２０１、Ａ／Ｄ変換器２０２、制御部２０３、ＰＣＭ音源部２０４、Ｄ／Ａ変換器２０５および増幅器２０６をそれぞれ備えて構成されている。これらのうち、電源部２０１は、電力供給源（例えば、家庭用１００Ｖ電源）から図示しない電源コードを介して電力の供給を受けて信号処理装置２００の各電気回路に電力を供給する電気回路である。

Ａ／Ｄ変換器２０２は、ヘッドセンサ１３３およびリムセンサ１２２がそれぞれ出力するアナログの検出信号をデジタル信号に変換して制御部２０３にそれぞれ出力する電子回路である。制御部２０３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、ＲＯＭなどの記憶装置に予め記憶された制御プログラムを実行することによってヘッドセンサ１３３およびリムセンサ１２２からそれぞれ出力される各検出信号およびＰＣＭ音源部２０４を用いて楽音を表す楽音信号を生成する。この制御部２０３には、演奏者からの指示を入力するための操作パネル２０３ａも設けられている。

ＰＣＭ音源部２０４は、ＰＣＭ（pulse code modulation）方式で予め録音した実際の楽器（「生楽器」ともいう）の楽音を表す信号を記憶した電子回路である。本実施形態においては、ＰＣＭ音源部２０４には、ヘッド１０１を叩打した際にスネアドラムのヘッドを叩打した際のヘッド楽音、第１叩打部１０７を叩打した際にスネアドラムのリムを叩打した際の第１楽音、および第２叩打部１１４を叩打した際に前記ヘッド楽音および第１楽音とは異なる第２楽音の各楽音を表し楽音信号がそれぞれ記憶されている。

この場合、ヘッド楽音は、ヘッド１０１の叩打力に応じた楽音を含んでいる。また、第１楽音は、ヘッド１０１と第１叩打部１０７とを同時に叩打した所謂オープンリムショットの楽音および打面１０１ａに手を置きながら第１叩打部１０７のみを叩打した所謂クローズドリムショットの楽音までを含んでいる。また、第２楽音は、ヘッド１０１と第２叩打部１１４とを同時に叩打したオープンリムショットに相当する演奏手法の楽音および打面１０１ａに手を置きながら第２叩打部１１４のみを叩打したクローズドリムショットに相当する演奏手法の楽音までを含んでいる。

Ｄ／Ａ変換器２０５は、制御部２０３から出力されるデジタルの楽音信号をアナログ信号に変換して増幅器２０６に出力する電子回路である。増幅器２０６は、Ｄ／Ａ変換器２０５から出力されたアナログの楽音信号を増幅して出力する電気回路である。これらにより、信号処理装置２００は、生楽器の楽音に近い楽音を発するための楽音信号を生成することができる。この場合、増幅器２０６には、前記楽音信号を取り出すための出力端子（図示せず）が設けられており、外部スピーカ２０７に対して電気的に接続することができるようになっている。

外部スピーカ２０７は、アナログの電気信号からなる楽音信号を楽音に変換する機器であり、信号処理装置２００とは別体で構成される。これにより、信号処理装置２００は、外部スピーカ２０７に対して電気的に接続されることにより楽音を発生させることができる。

（電子打楽器１００の作動）
次に、このように構成した電子打楽器１００の作動について説明する。まず、演奏者は、電子打楽器１００、信号処理装置２００および外部スピーカ２０７をそれぞれ用意した後、電子打楽器１００と信号処理装置２００とを電気的に接続するとともに、信号処理装置２００と外部スピーカ２０７とを電気的に接続する。次いで、演奏者は、信号処理装置２００の電源をＯＮにした後、操作パネル２０３ａを操作して信号処理装置２００を演奏を行なえる演奏モードに設定する。これにより、信号処理装置２００は、ヘッド１０１、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４の各振動を検出して楽音を出力可能な状態となる。具体的には、制御部２０３は、図４に示す楽音信号生成プログラムの実行をステップＳ１００にて開始する。

次に、制御部２０３は、ステップＳ１０２にて、ヘッド１０１、第１叩打部１０７または第２叩打部１１４の叩打を待つ。具体的には、制御部２０３は、ヘッドセンサ１３３およびリムセンサ１２２からそれぞれ出力される各検出信号の波高値を監視して、各波高値がそれぞれ予め設定された所定値以上であるか否かを判定する。

一方、演奏者は、電子打楽器１００を演奏する。具体的には、演奏者は、スティックを用いてヘッド１０１、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４のうちの少なくとも１つを叩く。これにより、ヘッドセンサ１３３およびリムセンサ１２２は、受けた振動に応じた各検出信号をフォーン端子１２３を介して信号処理装置２００に出力する。したがって、制御部２０３は、ヘッドセンサ１３３およびリムセンサ１２２からそれぞれ出力される各検出信号の波高値を監視して、各波高値のいずれかが所定値以上となるまでの間、この判定処理にて「Ｎｏ」と判定し続け、各波高値のいずれかが所定値以上である場合にこの判定処理で「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１０４に進む。

次に、制御部２０３は、ステップＳ１０４にて、ヘッド１０１が叩打された否かを判定する。具体的には、制御部２０３は、ヘッドセンサ１３３から出力されたヘッドセンサ検出信号の波高値とリムセンサ１２２から出力されたリムセンサ検出信号の波高値とを比較してヘッドセンサ検出信号の波高値がリムセンサ検出信号の波高値以上である場合には、この判定処理にて「Ｙｓｅ」と判定してステップＳ１０６に進む。すなわち、ヘッドセンサ検出信号の波高値がリムセンサ検出信号の波高値以上である場合とは、ヘッド１０１が第１叩打部１０７および第２叩打部１１４よりも強く叩打された場合である。

一方、制御部２０３は、ヘッドセンサ検出信号の波高値がリムセンサ検出信号の波高値未満である場合には、この判定処理にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ１０８に進む。すなわち、ヘッドセンサ検出信号の波高値がリムセンサ検出信号の波高値未満である場合とは、第１叩打部１０７または第２叩打部１１４がヘッド１０１よりも強く叩打された場合である。なお、この判定処理においては、リムセンサ検出信号の振幅がヘッドセンサ検出信号の振幅よりも小さい場合には、リムセンサ検出信号の波高値に「１」を超える係数を掛けて比較判定処理を行ってもよい。

次に、制御部２０３は、ヘッド１０１が叩打されたと判定した場合には、ステップＳ１０６にて、ヘッド楽音を表す楽音信号を生成して出力する。具体的には、制御部２０３は、ヘッドセンサ検出信号の振幅の大きさに応じたヘッド楽音を表す楽音信号を生成して外部スピーカ２０７に出力する。これにより、外部スピーカ２０７は、ヘッド１０１の叩打に応じた楽音を発音する。そして、制御部２０３は、ステップＳ１０２に戻る。

一方、制御部２０３は、第１叩打部１０７または第２叩打部１１４が叩打されたと判定した場合には、ステップＳ１０８にて、リムセンサ信号の所定時間Ｔ内での振動数Ａをカウントする。具体的には、制御部２０３は、図５（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ示すように、リムセンサ信号における第１叩打部１０７または第２叩打部１１４の叩打を検出した時点から所定時間Ｔ内における所定値Ｈ以上の波形の頂点の数を振動数Ａとしてカウントして記憶する。なお、所定時間Ｔは、１ｍｓ〜２０ｍｓが適当であり、所定値Ｈおよび振動数Ａは第１叩打部１０７および第２叩打部１１４の各固有振動数によって適宜設定される。

次に、制御部２０３は、ステップＳ１１０にて、第１叩打部１０７が叩打された否かを判定する。具体的には、制御部２０３は、前記振動数Ａを用いて第１叩打部１０７の叩打であったか否かを判定する。この判定処理は、第１叩打部１０７と第２叩打部１１４とが互いに異なる固有振動数を有して形成されていることに着目して第１叩打部１０７または第２叩打部１１４の叩打を判別するものである。

すなわち、第１叩打部１０７と第２叩打部１１４とは、互いに異なる固有振動数を有して形成されているため、所定時間Ｔ内における所定値以上の波形の頂点の数が異なる。したがって、制御部２０３には、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４の各叩打時における振動波形の所定時間Ｔ内での所定値Ｈ以上の波形の頂点の数を踏まえて両者を判別するための所定の閾値が記憶されている。

そして、制御部２０３は、この閾値と前記ステップＳ１０８にて算出した振動数Ａとを比較して振動数Ａが閾値以下である場合には、第１叩打部１０７が叩打されたものとしてこの判定処理にて「Ｙｅｓ」と判定してステップＳ１１２に進む。一方、制御部２０３は、振動数Ａが閾値以上である場合には、第２叩打部１１４が叩打されたものとしてこの判定処理にて「Ｎｏ」と判定してステップＳ１１４に進む。

次に、制御部２０３は、第１叩打部１０７が叩打されたと判定した場合には、ステップＳ１１２にて、第１楽音を表す楽音信号を生成して出力する。具体的には、制御部２０３は、リムセンサ検出信号の振幅の大きさに応じた第１楽音を表す楽音信号を生成して外部スピーカ２０７に出力する。これにより、外部スピーカ２０７は、第１叩打部１０７の叩打に応じた楽音を発音する。そして、制御部２０３は、ステップＳ１０２に戻る。

また、制御部２０３は、第２叩打部１１４が叩打されたと判定した場合には、ステップＳ１１４にて、第２楽音を表す楽音信号を生成して出力する。具体的には、制御部２０３は、リムセンサ検出信号の振幅の大きさに応じた第２楽音を表す楽音信号を生成して外部スピーカ２０７に出力する。これにより、外部スピーカ２０７は、第２叩打部１１４の叩打に応じた楽音を発音する。そして、制御部２０３は、ステップＳ１０２に戻る。

この楽音信号生成プログラムは、信号処理装置２００が演奏モードに設定されている間、継続的に実行される。したがって、演奏者は、信号処理装置２００が演奏モードに設定されている間、電子打楽器１００におけるヘッド１０１、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４を自由に選択して叩打することによりヘッド楽音、第１楽音および第２楽音を発生させて演奏を行うことができる。この場合、電子打楽器１００は、ヘッド１０１のテンションが変化した場合、または演奏者が第１叩打部１０７または第２叩打部１１４を手で触りながら叩打した場合であっても第１叩打部１０７および第２叩打部１１４の固有振動数は変化しないため、第１叩打部１０７の叩打と第２叩打部１１４の叩打とを正確に判別して楽音を発生させることができる。

そして、演奏者は、電子打楽器１００と信号処理装置２００との電気的な接続を解消するとともに、信号処理装置２００と外部スピーカ２０７との電気的な接続を解消することにより、電子打楽器１００の演奏を終了することができる。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、電子打楽器１００においては、第１叩打部１０７と第２叩打部１１４とを互いに異なる固有振動数を有して構成して第１叩打部１０７へ叩打と第２叩打部１１４への叩打とを叩打によって生じた振動における単位時間当たりの振動数の差を用いて判別しているため、叩打時に打面全体が撓み変形しない非可撓性の打面または撓み変形を阻害した演奏形態においても演奏者による叩打位置を正確に特定して楽音を発生させることができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記各変形例において、上記実施形態と同様の構成部分については同じ符号を付して、その説明を省略する。

例えば、上記実施形態においては、第１叩打部１０７の叩打と第２叩打部１１４の叩打とを判別するために、リムセンサ信号における第１叩打部１０７または第２叩打部１１４の叩打を検出した時点から所定時間Ｔ内における所定値Ｈ以上の波形の頂点の数をカウントした振動数Ａを用いた。しかし、第１叩打部１０７の叩打と第２叩打部１１４の叩打との判別は、第１叩打部１０７の叩打によって生じた振動と第２叩打部１１４の叩打によって生じた振動とにおける単位時間当たりの振動数の差以外にも周期または波長の差を用いることもできる。この場合、制御部２０３は、例えば、振動波形が０Ｖを通過した回数をカウントしたり、第１叩打部１０７または第２叩打部１１４の振動波形に対してフーリエ変換を行ってピークとなる基本周波数の抽出を行なったりして判別することもできる。

また、上記実施形態においては、第１叩打部１０７をフープ１０６の上縁部とするとともに第２叩打部１１４をフープ１０６に隣接する木製の板状体で構成した。しかし、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４は、演奏者による演奏中に叩打される部分であればよく、上記実施形態に限定されるものではない。したがって、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４は、例えば、第１叩打部１０７をフープ１０６とするとともに第２叩打部１１４をヘッド１０１とすることもできる。この場合、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４は、上記実施形態も含めて、フープ１０６およびヘッド１０１の全体で構成されていてもよいし、フープ１０６およびヘッド１０１の一部で構成されていてもよい。また、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４は、例えば、図６に示すように、１つのフープ１０６上にそれぞれ設けることもできる。

また、上記実施形態においては、第１叩打部１０７をエラストマ材で構成するとともに第２叩打部１１４を木材で構成した。しかし、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４は、互いに異なる固有振動数を有して構成されていればよい。したがって、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４は、互いに異なる材質のほかに、例えば、互いに異なる硬度または互いに異なる厚さで構成することができる。この場合、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４を構成する材質としては、金属材、樹脂材、ゴム材、木材、セラミック材およびフェルトなどの繊維材を単体でまたは適宜組み合わせて採用することができる。

例えば、図６に示す電子打楽器３００は、フープ１０６の環状の上縁部の一部に第１叩打部３０１を有するとともに、同フープ１０６の環状の上縁部の他の一部に第２叩打部３０２を有して構成されている。より具体的には、第１叩打部３０１および第２叩打部３０２は、上記実施形態における第１叩打部１０７と同様に、エラストマ材をフープ１０６の環状の上縁部に嵌め込み可能な凹部を有した断面形状が逆Ｕ字状の長尺体でそれぞれ構成されている。

この場合、第１叩打部３０１および第２叩打部３０２は、打面の大きさ（面積）を互いに同じ大きさとしてもよいが、一方が他方よりも打面の大きさを大きく形成するとよい。本変形例においては、第１叩打部３０１はフープ１０６の環状の上縁部の９割の周長を覆うようにＣ字状に曲げられて嵌め込まれている。また、第２叩打部３０２は、第１叩打部３０１と同じ断面形状でフープ１０６の環状の上縁部の残余の１割の周長を覆うように円弧状に曲げられて嵌め込まれている。

また、第２叩打部３０２は、第１叩打部３０１とは異なる硬度を有するエラストマ材で構成されている。この場合、第１叩打部３０１を構成するエラストマ材と第２叩打部３０２を構成するエラストマ材との硬度差は、デュロメータ硬度（温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％）で少なくともＨＤＡ２０以上、好ましくはＨＤＡ３０以上、より好ましくはＨＤＡ５０以上がよい。

また、これらの場合、オープンリムショットを行う第１叩打部３０１の硬度を第２叩打部３０２の硬度よりも低く設定することでノイズを抑えることができる。また、これらの場合、第１叩打部３０１と第２叩打部３０２とは、互いに離間して設けてもよいが、互いに接触して設けるとよい。

また、例えば、図７に示す電子打楽器４００は、フープ１０６の環状の上縁部の一部に第１叩打部３０１を有するとともに、同フープ１０６の環状の上縁部の他の一部が露出した第２叩打部４０１を有して構成されている。すなわち、第２叩打部４０１は、フープ１０６の環状の上縁部によって直接構成されている。これによれば、電子打楽器４００は、簡単に構成できるとともに組立作業も容易にすることができる。

また、例えば、図８に示す電子打楽器５００は、フープ１０６の環状の上縁部の一部に第１叩打部５０１を有するとともに、同フープ１０６の環状の上縁部の他の一部に第２叩打部５０２を有して構成されている。この場合、第１叩打部５０１および第２叩打部５０２は、互いに同じ材質のエラストマ材で一体的に構成されているが、第２叩打部５０２の上面が第１叩打部５０１の上面よりも低く形成されている。すなわち、第２叩打部５０２は、第１叩打部５０１よりもフープ１０６の上縁部上の厚さが薄く形成されている。

この場合、第１叩打部５０１と第２叩打部５０２との厚さの差は、２倍以上が好ましい。これによれば、電子打楽器５００は、第１叩打部５０１と第２叩打部５０２とが一つの材料で一体的に形成されているため、叩打による振動の周波数の差を安定させることができる。なお、第１叩打部５０１と第２叩打部５０２とは、互いに別体で構成してもよいことは当然である。

また、上記実施形態においては、電子打楽器１００は、ヘッドセンサ１３３およびリムセンサ１２２をそれぞれ３つずつ備えて構成した。しかし、ヘッドセンサ１３３およびリムセンサ１２２は、それぞれ少なくとも１つずつ設けられていればよい。

また、上記実施形態においては、信号処理装置２００は、電子打楽器１００とは別体で設けた。しかし、信号処理装置２００は、電子打楽器１００に内蔵されていてもよい。

また、上記実施形態においては、リムセンサ１２２をセンサ支持体１２０を介してシェル１０３に間接的に設けた。しかし、リムセンサ１２２は、シェル１０３の内壁面などに直接設けてもよい。すなわち、共通叩打センサは、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４からの各振動が伝わるように物理的に繋がった状態で第１叩打部１０７および第２叩打部１１４を共に支持する叩打部支持体に設けられていればよい。

また、上記実施形態においては、楽音信号生成プログラムは、ステップＳ１０４にてヘッド１０１の叩打の有無を判定した後にステップＳ１１０にて第１叩打部１０７の叩打の有無を判定するように構成した。しかし、楽音信号生成プログラムは、ヘッド１０１の叩打の有無の判定処理よりも前に上記ステップＳ１０８による振動数Ａのカウント処理を実行した後、上記ステップＳ１１０を実行して振動数Ａが閾値以上である場合には、第２叩打部１１４が叩打されたものとして第２楽音を表す楽音信号を生成して出力するようにする。

そして、この後、楽音信号生成プログラムは、第２叩打部１１４の叩打を判定しない場合には、ヘッド１０１の叩打の有無または第１叩打部１０７の叩打の有無を判定してヘッド楽音または第１楽音を表す楽音信号をそれぞれ生成して出力するようにする。これによれば、楽音信号生成プログラムは、ヘッドセンサ１３３から出力されるヘッドセンサ検出信号およびリムセンサ１２２から出力されるリムセンサ検出信号の各波高値の差が顕著でない場合（例えば、弱打による演奏）の場合においても各叩打をより正確に判定することができる。

また、上記実施形態においては、楽音信号生成プログラムは、ステップＳ１１０にて第１叩打部１０７の叩打の判定しない場合にステップＳ１１４にて第２叩打部１１４が叩打されたものとして第２楽音を発音するように構成した。しかし、楽音信号生成プログラムは、第１叩打部１０７の叩打の判定および第２叩打部１１４の叩打の判定をそれぞれ独立して行うこともできる。

具体的には、制御部２０３は、第１叩打部１０７および第２叩打部１１４の各叩打時における振動波形の所定時間Ｔ内での所定値Ｈ以上の波形の頂点の数を許容範囲とともに想定値としてそれぞれ記憶しておく。そして、楽音信号生成プログラムは、この第１叩打部１０７の想定値と上記ステップＳ１０８にて算出した振動数Ａとを比較して振動数Ａが想定値に含まれる場合には、第１叩打部１０７が叩打されたものと判定して第１楽音を表す楽音信号を生成して出力するようにする。

一方、楽音信号生成プログラムは、振動数Ａが想定値に含まれない場合には、第１叩打部１０７が叩打されていないと判定する。そして、楽音信号生成プログラムは、第２叩打部１１４の想定値と前記ステップＳ１０８にて算出した振動数Ａとを比較して振動数Ａが想定値に含まれる場合には、第２叩打部１１４が叩打されたものと判定して第２楽音を表す楽音信号を生成して出力するようにする。また、楽音信号生成プログラムは、第２叩打部１１４が叩打されていない判定した場合には上記ステップＳ１０２に戻る。これにより、楽音信号生成プログラムは、より正確に第１楽音および第２楽音を発声させることができる。

また、上記実施形態においては、電子打楽器１００は、スネアドラム型の電子ドラムで構成した。しかし、電子打楽器１００は、手やスティックなどで叩かれたり擦られたりした際の打面の振動や圧力変化を検出して電子的な楽音を発生させる電子楽器に広く適用できるものである。したがって、電子打楽器１００は、電子的なシンバル、ハイハット、バスドラム、タムタム、フロアタムまたはパーカッションとして構成することもできる。

Ａ…振動数、Ｈ…所定値、Ｔ…所定時間、
１００，３００，４００，５００…電子打楽器、１０１…ヘッド、１０１ａ…打面、１０１ｂ…裏面、１０２…ヘッド枠、１０３…シェル、１０４…ラグ、１０５…カバーラグ、１０６…フープ、１０７…第１叩打部、１０８…テンションボルト、
１１０…シェルカバー、１１１…カバー枠、１１２…カバーフープ、１１３…カバーテンションボルト、１１４…第２叩打部、１１５…取付具、
１２０…センサ支持体、１２１…取付具、１２１ａ…ネジ、１２２…リムセンサ、１２３…フォーン端子、
１３０…覆い体、１３１…支持部、１３２…側壁部、１３３…ヘッドセンサ、１３４…クッション体、
２００…信号処理装置、２０１…電源部、２０２…Ａ／Ｄ変換器、２０３…制御部、２０３ａ…操作パネル、２０４…ＰＣＭ音源部、２０５…Ｄ／Ａ変換器、２０６…増幅器、２０７…外部スピーカ、
３０１，５０１…第１叩打部、３０２，４０１，５０２…第２叩打部。

Claims (7)

1. 演奏者によって叩打される第１叩打部と、
   前記第１叩打部とは異なる位置に同第１叩打部とは異なる固有振動数を有して設けられて前記演奏者によって叩打される第２叩打部と、
   前記第１叩打部および前記第２叩打部に物理的に繋がった状態で共に支持する叩打部支持体と、
   前記叩打部支持体に設けられて前記第１叩打部および前記第２叩打部の各叩打によって生じる振動を検出して同振動に対応する検出信号を出力する共通叩打センサと、
   前記検出信号を用いて前記第１叩打部および前記第２叩打部の各叩打にそれぞれ対応する楽音信号を生成する制御部とを有し、
   前記制御部は、
   前記第１叩打部の叩打によって生じた振動と前記第２叩打部の叩打によって生じた振動とにおける周期、波長または単位時間当たりの振動数の差を用いて前記第１叩打部または前記第２叩打部の叩打を特定して同特定した叩打に応じた前記楽音信号を生成することを特徴とする電子打楽器。
2. 請求項１に記載した電子打楽器において、
   前記叩打部支持体は、
   ドラムにおけるヘッドを支持する筒状のシェルを構成していることを特徴とする電子打楽器。
3. 請求項２に記載した電子打楽器において、
   前記第１叩打部および前記第２叩打部は、
   互いに異なる硬度で構成されていることを特徴とする電子打楽器。
4. 請求項２または請求項３に記載した電子打楽器において、
   前記第１叩打部および前記第２叩打部は、
   互いに異なる材質で構成されていることを特徴とする電子打楽器。
5. 請求項２ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載した電子打楽器において、
   前記第１叩打部および前記第２叩打部は、
   互いに異なる厚さで形成されていることを特徴とする電子打楽器。
6. 請求項２ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した電子打楽器において、
   前記第１叩打部は、
   ドラムのヘッドの周囲に設けられたフープの少なくとも一部を構成しており、
   前記第２叩打部は、
   前記フープにおける他の一部を構成していることを特徴とする電子打楽器。
7. 請求項２ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した電子打楽器において、
   前記第１叩打部は、
   ドラムのヘッドの周囲に設けられたフープの少なくとも一部を構成しており、
   前記第２叩打部は、
   板状に形成されて前記フープに隣接して設けられていることを特徴とする電子打楽器。

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