JP6273751B2 - ドラム - Google Patents

Description

本発明は、ドラムに関する。

従来、ドラムによる演奏が行われている際の音を増幅、調整等するために、ドラムから出力された音をセンシングする技術が開発されている。例えば、特許文献１には、ドラムの内部に紐で吊られたマウントユニットにマイクを取り付ける構成が開示されている。また、特許文献２には、打撃が行われても発音しない網状ドラムヘッドを備えた電気スネアドラムにおいて、シェルに対して防振構造を介して振動ピックアップを取り付けてリムショットに伴う衝撃を検出することが開示されている。

米国特許第７７２３５９６号公報 特許第３７４９７８８号公報

従来の技術においては、ドラムの内部に設置されたセンサによって、高い音質でドラムの音を集音することが困難であった。すなわち、ドラムの内部で高音質に集音するためには、ドラムヘッドの振動によってドラムの内部の空間に励起される音波の他、フープをたたくリムショットにおけるシェルの振動に起因する音波やドラムヘッドの振動によって励起されるシェルの振動に起因する音波を集音する必要がある。

しかし、特許文献１のように、紐でマウントユニットを吊った状態とすることにより、紐が防振構造として機能してシェルの振動がマウントユニット上のマイクに伝達されない場合には、シェルの振動に起因する音波がマイクによって集音されず、高い音質で集音することができない。なお、シェルの振動には、不要な振動、特にシェルの固有振動の低次の振動が含まれるため、特許文献１のようにドラムの内部にマイクを設置する構成において、防振構造を構成せずにシェルに対してマイクを取り付けた場合には、シェルの不要な振動がマイクによって検出され、高い音質で集音することができない。

また、特許文献２においては、打撃が行われても発音しない網状ドラムヘッドが備えられているため、ドラムの原音に忠実な高音質での集音を行うことはそもそも想定されていない。また、ドラムヘッドの振動によってシェルに振動が励起されることはないため、シェルに取り付けられた振動ピックアップの検出結果を使用してもドラムの原音に忠実な高音質での集音を行うことはできない。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたもので、ドラムの内部に設置されたセンサによって、高い音質でドラムの音を集音する技術を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、筒状のシェルと、シェルの一方の開口端に取り付けられるドラムヘッドと、ドラムヘッドおよびシェルの内側の音波を示す音波信号を検出するドラム音センサと、シェルの振動を示す振動信号を検出するシェル振動センサと、振動信号から所定の周波数の振動信号を抽出する振動抽出手段と、音波信号と所定の周波数の振動信号とを混合した信号に基づいてドラムの演奏音を取得する演奏音取得手段と、を備えるドラムを構成する。

すなわち、打撃によって実際に発音されるドラムヘッドを備えたアコースティックドラムにおいて、ドラム音センサによってドラムの内部（ドラムヘッドおよびシェルの内側）の音波信号を取得し、シェル振動センサによってシェルの振動を示す振動信号を検出する。ここで、ドラム音センサが検出する音波信号には、ドラムヘッドの振動によってドラムの内部の空間に励起される音波を示す信号（以下、打撃音信号と呼ぶ）と、フープをたたくリムショットにおけるシェルの振動に起因する音波を示す信号（以下、リムショット音信号と呼ぶ）と、ドラムヘッドの振動によって励起されるシェルの振動に起因する音波を示す信号（以下、ヘッド−シェル振動音信号と呼ぶ）と、シェルの固有振動に起因する音波を示す信号（以下、固有振動音信号と呼ぶ）が含まれ得る。すなわち、ドラム音センサが検出する音波信号には、ドラムの原音に忠実な高音質での集音を行うために集音されるべき打撃音信号とリムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号と、不要な音である固有振動音信号が含まれ得る。

一方、シェル振動センサが検出する振動には、フープをたたくリムショットにおけるシェルの振動を示す振動信号（以下、リムショット振動信号と呼ぶ）と、ドラムヘッドの振動によって励起されるシェルの振動を示す振動信号（以下、ヘッド−シェル振動信号と呼ぶ）と、シェルの固有振動を示す振動信号（以下固有振動信号と呼ぶ）が含まれ得る。従って、振動信号から所定の周波数の振動信号を抽出するフィルタ処理を行えば、振動信号から必要な振動信号（リムショット振動信号、ヘッド−シェル振動信号）と不要な振動（固有振動信号）とのいずれかまたは双方を抽出することができる。

そこで、シェルの振動に起因する音波とシェルの振動の周波数特性がほぼ同一であると見なせば、抽出された所定の周波数の振動信号とドラム音センサによって取得された音波信号とを混合することにより、集音されるべき打撃音信号とリムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号とをドラムの演奏音として取得することができる。例えば、不要な振動を示す振動信号を所定の周波数の振動信号として取得し、ドラム音センサによって取得された音波信号から当該不要な振動を示す振動信号を減じるように混合を行う構成を採用可能である。また、必要な振動を示す振動信号を所定の周波数の振動信号として取得し、ドラム音センサによって取得された音波信号から振動信号を除外しておき、さらに、当該必要な振動信号を加算するように混合を行う構成を採用可能である。以上の構成によれば、ドラムの内部に設置されたセンサによって、高い音質でドラムの音を集音することが可能である。

ここで、シェルは筒状の部材であり、少なくとも一方の開口端にドラムヘッドを所定の張力で保持することができればよい。ドラムヘッドをシェルに対して取り付けるための構成としては種々の構成を採用可能であり、例えば、シェルの外周に取り付けられるラグおよび当該ラグに取り付けられるフープによってドラムヘッドの保持部材を構成し、ラグにフープを取り付け、フープにドラムヘッドを取り付ける構成等を採用可能である。なお、筒の形状は円筒であっても良いし、他の形状（例えば、開口部が多角形の筒）であってもよい。

ドラムヘッドはシェルの一方の開口端に取り付けられる振動膜である。従って、当該ドラムヘッドがスティック等で打撃されることにより、ドラムの演奏音が生成されれば良い。むろん、ドラムヘッドが取り付けられるシェルの開口端と逆側の開口端に対して他のヘッド（レゾナンスヘッド）を取り付ける構成であっても良いし、他のヘッドを取り付けない構成であっても良い。

ドラム音センサは、ドラムヘッドおよびシェルの内側の音波を示す音波信号を検出することができればよい。従って、マイクであっても良いしダイナミックスピーカであってもよい。なお、同一周波数の音を集音するマイクとダイナミックスピーカとを比較した場合に、一般的にはダイナミックスピーカの方が小型であるため、ダイナミックスピーカを使用すれば、マイクを使用するよりもドラム内の音場形成を阻害する程度が抑制される。ドラム音センサはドラムの内部に設置されれば良く、ドラム音センサをドラムの内部に設置するための構成としては、種々の構成を採用可能である。例えば、シェルの内壁やラグに対して保持部材を取り付けるとともに、当該保持部材に対してドラム音センサを取り付ける構成等を採用可能である。むろん、ドラムの内部におけるドラム音センサの設置位置は任意であり、種々の位置とすることができる。また、保持部材の形状や材質も任意であり、弾性のある材料で保持部材の少なくとも一部を構成することにより、保持部材を介してドラム音センサに対して振動が伝達されないように構成しても良い。

シェル振動センサは、シェルの振動を示す振動信号を検出することができればよい。従って、各種の振動センサ、例えば、圧電素子、ひずみゲージ、フィルム状の圧電素子等を採用可能である。なお、シェルの振動には、上述の必要な振動と不要な振動とが含まれるが、振動抽出手段によって所定の周波数の振動信号を抽出する信号処理が行われるため、シェル振動センサによって振動信号を検出する際には、可能な限り広帯域で振動信号を検出することが好ましい。例えば、シェル振動センサに対して防振せず、シェルに対して直接的に取り付けることが好ましい。なお、ドラム音センサがドラムの内部の音波を示す音波信号を検出する構成であるため、シェル振動センサもシェルの内側に取り付けることが好ましい。

振動抽出手段は、シェルの振動を示す振動から所定の周波数の振動信号を抽出することができればよい。例えば、信号処理（フィルタリング等）によって、振動信号から所定の周波数の振動信号を抽出することができればよい。この構成によれば、防振構造を利用して周波数を限定する構成と比較して、簡易な構成によって所望の周波数の振動信号を抽出することができる。むろん、所定の周波数は、特定の値の周波数であっても良いし、複数の値の周波数であっても良いし、所定の帯域に渡る周波数であっても良い。

演奏音取得手段は、ドラム音センサで検出した音波信号と所定の周波数の振動信号とを混合してドラムの演奏音を取得することができればよい。従って、少なくともドラム音センサで検出した音波信号と所定の周波数の振動信号とを加算または減算（または加算かつ減算）することによってドラムの演奏音を取得することができればよい。むろん、演奏音取得手段を構成する機器は、ドラム内に設置されても良いし、ドラム外に設置されても良い。また、ドラム音センサで検出した音波信号と所定の周波数の振動信号とに対して混合以外の信号処理を実施しても良く、例えば、信号に対して所定のゲインをかけて増幅あるいは減衰させて混合しても良い。

さらに、防振機構を介してドラム音センサがシェルの内壁に取り付けられる構成において、振動抽出手段が、振動信号からシェルの固有振動を示す固有振動信号を除外した振動信号を所定の周波数の振動信号として抽出し、演奏音取得手段が、振動信号から固有振動信号を除外した振動信号を音波信号に対して加算して演奏音を取得する構成としても良い。

すなわち、防振機構を介してドラム音センサがシェルの内壁に取り付けられる場合、ドラム音センサが検出する音波信号の主な成分は打撃音信号であり、リムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号は取得されないか、または抑制されている。そこで、ドラム音センサが検出した音波信号に対して、振動信号からシェルの固有振動を示す固有振動信号を除外した振動信号、すなわち、リムショット振動信号とヘッド−シェル振動信号とを加算すれば、高音質での集音を行うために集音されるべき打撃音信号とリムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号とを再現することができる。むろん、ドラム音センサが検出した音波信号に対して、振動信号から固有振動信号を除外した振動信号を加算する際には、ドラム音センサが検出した音波信号と振動信号から固有振動信号を除外した振動信号とのいずれか一方または双方に対して所定のゲインをかける処理や所定の周波数を抽出する処理等の信号処理を実施しても良い。

さらに、ドラム音センサが検出する音波信号に打撃音信号とリムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号と固有振動音信号とが含まれる場合（防振機構を使用しない場合、または防振機構による音の抑制の程度が小さい場合）において、各種の信号処理によって演奏音を取得することが可能である。例えば、振動抽出手段が、固有振動信号を所定の周波数の振動信号として抽出し、演奏音取得手段が、ドラム音センサが検出した音波信号から固有振動信号を減じて演奏音を取得する構成を採用しても良い。すなわち、ドラム音センサが検出する音波信号に打撃音信号とリムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号と固有振動音信号とが含まれる場合、不要な音は固有振動音信号である。そこで、振動抽出手段によって固有振動信号を取得し、ドラム音センサが検出した音波信号から当該固有振動信号を減じれば、ドラムの演奏音のみを残すことができる。

なお、シェルの固有振動信号は、ドラムの音に悪影響を与える音を誘発する振動の信号であれば良く、人間の聴覚によって知覚されやすい振動信号が該当する。従って、例えば、固有振動のうち、最も低次の振動モードや、最も低次の振動モードを含む低次の振動モードを対象とする構成等を採用可能である。また、ドラム音センサが検出した音波信号から固有振動信号を減じる際には、ドラム音センサが検出した音波信号と固有振動信号とのいずれか一方または双方に対して所定のゲインをかける処理や所定の周波数を抽出する処理等の信号処理を実施しても良い。

さらに、ドラム音センサが検出する音波信号に打撃音信号とリムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号と固有振動音信号とが含まれる場合において、振動抽出手段が、振動信号からシェルの固有振動を示す固有振動信号を除外した振動信号を所定の周波数の振動信号として抽出し、演奏音取得手段が、ドラム音センサが検出した音波信号から振動信号を減じ、さらに、振動信号から固有振動信号を除外した振動信号を加算して演奏音を取得する構成を採用しても良い。すなわち、振動信号にはリムショット振動信号とヘッド−シェル振動信号と固有振動信号が含まれ、これらの振動はドラム音センサが検出する音波信号のうち、打撃音信号以外の音波信号とほぼ等しい。また、振動信号から固有振動信号を除外すると、必要な振動を示すリムショット振動信号とヘッド−シェル振動信号とが残る。

そこで、ドラム音センサが検出した音波信号から振動信号を減じれば、ドラム音センサが検出した音波信号から打撃音信号のみを残すことができる。従って、さらに、振動信号からシェルの固有振動信号を除外した信号を加えれば、打撃音信号とリムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号とからなるドラムの演奏音を生成することができる。むろん、ここでも、ドラム音センサが検出した音波信号と振動信号と振動信号からシェルの固有振動信号を除外した振動信号との少なくとも１個に対して所定のゲインをかける処理や所定の周波数を抽出する処理等の信号処理を実施しても良い。

さらに、ドラム音センサが検出する音波信号に打撃音信号とリムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号と固有振動音信号とが含まれる場合において、振動抽出手段が、固有振動信号と振動信号から固有振動信号を除外した振動信号とを所定の周波数の振動信号として抽出し、演奏音取得手段が、ドラム音センサが検出した音波信号から、固有振動信号に第１のゲインをかけた振動信号を減じ、さらに、振動信号から固有振動信号を除外した振動信号に第２のゲインをかけた振動信号を減じ、さらに、振動信号からシェルの固有振動信号を除外した振動信号に第３のゲインをかけた振動信号を加算して演奏音を取得する構成としても良い。

すなわち、ドラム音センサが検出する音波信号に打撃音信号とリムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号と固有振動音信号とが含まれる場合、不要な音は固有振動音信号である。従って、ドラム音センサが検出した音波信号からリムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号と固有振動音信号とを減じれば、打撃音信号のみを残すことができる。振動信号にはリムショット振動信号とヘッド−シェル振動信号と固有振動信号が含まれており、これらの振動はドラム音センサが検出する音波信号のうち、打撃音信号以外の音波信号とほぼ等しいが厳密には異なっている。そこで、振動信号に含まれるリムショット振動信号とヘッド−シェル振動信号と固有振動信号とを、ドラム音センサが検出する音波信号から減じるにあたり、周波数毎に異なるゲインをかけた後にドラム音センサが検出した音波信号から減じる構成とする。

すなわち、シェルの固有振動信号に第１のゲインをかけ、振動信号から固有振動信号を除外して得られたリムショット振動信号とヘッド−シェル振動信号とに第２のゲインをかける。そして、ドラム音センサが検出した音波信号から各ゲインをかけた振動信号を減じる構成とする。この構成によれば、ドラム音センサが検出した音波信号から打撃音信号をより正確に抽出することができる。そこで、得られた打撃音信号に対して必要な振動（振動信号からシェルの固有振動信号を除外した振動信号）に第３のゲインをかけた振動信号を加算すれば演奏音を取得することができる。むろん、ここでも、各振動の少なくとも１個に対して所定のゲインをかける処理や所定の周波数を抽出する処理等の信号処理を実施しても良い。

（１Ａ）は本発明の一実施形態にかかるドラムの断面図、（１Ｂ）（１Ｃ）（１Ｄ）は混合処理の例を示す図である。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）ドラムの構成：
（２）他の実施形態：

（１）ドラムの構成：
図１Ａは本発明の一実施形態にかかるドラム１を示す断面図であり、シェル１０およびドラムヘッド２０ａで切断した状態を示している。シェル１０は内径がほぼ一定の筒状の部材である。シェル１０の外壁には複数の位置にラグ１０ｃが取り付けられる。本実施形態において、ラグ１０ｃは、円周方向に沿って複数の位置（例えば６カ所）に取り付けられる。ラグ１０ｃにはシェル１０の高さ方向に平行に延びるチューニングピン１０ｂが取り付けられる。

チューニングピン１０ｂには、フープ１０ａが取り付けられる。フープ１０ａは筒形の部材であり、当該フープ１０ａの内径はシェル１０の外径より大きく、フープ１０ａの外径はシェル１０の直径の延長線上に配置された２個のチューニングピン１０ｂの距離より小さい。従って、フープ１０ａを、シェル１０の外周とチューニングピン１０ｂとの間に配置することができる。さらに、チューニングピン１０ｂに対してフープ１０ａを取り付けた状態でチューニングピン１０ｂを調整することにより、フープ１０ａの高さ方向の位置を調整することができる。

ドラムヘッド２０ａは、薄い円形の部材であり、縁をフープ１０ａに取り付けることができる。従って、ドラムヘッド２０ａをフープ１０ａに取り付けた状態でチューニングピン１０ｂによってフープ１０ａの高さ方向の位置を調整することにより、ドラムヘッド２０ａに作用している張力を調整しつつドラムヘッド２０ａをシェル１０の開口端に取り付けることができる。なお、本実施形態においては、シェル１０の開口端の一方にスティック等によって打撃される面（バターヘッド）となるドラムヘッド２０ａを取り付けているが、むろん、シェル１０の開口端の他方にスティック等によって打撃されない面となるレゾナンスヘッドを取り付けても良い。

シェル１０およびドラムヘッド２０ａの内側には、ドラム音センサ３０ａとシェル振動センサ３０ｂとが設置される。本実施形態においては、シェル１０の内壁に屈曲された板状の保持部材３１ａが取り付けられ、保持部材３１ａの一面（ドラムヘッド２０ａ側の面）に防振部材３４ａが取り付けられる。また、防振部材３４ａにドラム音センサ３０ａが取り付けられる。本実施形態において、防振部材３４ａは弾性体であることによってシェル１０からドラム音センサ３０ａに対して振動が伝達されることを防止することができればよく、例えば、各種の弾性体（ゴム、板バネ、コイルバネ等）によって構成可能である。

本実施形態においては、演奏のためにドラムヘッド２０ａに対して打撃が加えられた場合におけるドラムヘッド２０ａの最大可動範囲と干渉せず、当該最大可動範囲に最も近い位置にドラム音センサ３０ａが配置される。すなわち、ドラム音センサ３０ａは、ドラムヘッド２０ａの動作と干渉しない範囲において、できるだけドラムヘッド２０ａに近くなるように配置されている。

ドラム音センサ３０ａは、音によって励起されるダイヤフラムの振動を電気信号に変換する装置であり、電気信号の出力端子に配線３２ａが接続されている。従って、ドラムヘッド２０ａに対する打撃によってドラム１の内部に音波が励起されるとダイヤフラムが振動し、音波に応じた音波信号が配線３２ａに出力される。なお、防振部材３４ａを利用することなくドラム音センサ３０ａが保持部材３１ａに取り付けられている場合、ドラム音センサ３０ａにおいては、ドラムヘッド２０ａの振動によってドラム１の内部の空間に励起される音波を示す音波信号である打撃音信号と、フープ１０ａをたたくリムショットにおけるシェル１０の振動に起因する音波を示す音波信号であるリムショット音信号と、ドラムヘッドの振動によって励起されるシェルの振動に起因する音波を示す音波信号であるヘッド−シェル振動音信号と、シェルの固有振動に起因する音波を示す音波信号である固有振動音信号とを検出し得る。

しかし、本実施形態においては、ドラム音センサ３０ａが防振部材３４ａを介して保持部材３１ａに取り付けられているため、ドラム音センサ３０ａにおいてシェル１０の振動に起因するリムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号と固有振動音信号は検出されない（または極めて小さい）。そこで、本実施形態においては、ドラム音センサ３０ａによって打撃音信号のみが検出されると見なしている。

配線３２ａは、シェル１０の内壁および外壁を貫通するコネクタ３３ａに接続されており、当該コネクタ３３ａに対して所定の信号処理機能を備えたアンプ４０を接続することにより、配線３２ａに出力された電気信号を演奏音出力として取り出すことができる。従って、本実施形態においては、ドラム音センサ３０ａによって検出した打撃音信号を演奏者出力として取り出すことができる。なお、本実施形態において、ドラム音センサ３０ａのダイヤフラムは、ドラムヘッド２０ａの方向に向けられている。従って、ドラム音センサ３０ａにおいては、ドラムヘッド２０ａによって励起された音を効果的に集音することができる。

シェル振動センサ３０ｂは、板状の外形を有する圧電素子を備えたセンサであり、板の一面に加えられる振動を電気信号に変換して出力する。また、本実施形態においては、シェル振動センサ３０ｂの外形を構成する板の一面がシェル１０の内壁に接触するように、当該シェル振動センサ３０ｂがシェル１０に取り付けられている。さらに、本実施形態においては、シェル振動センサ３０ｂの電気信号の出力端子に配線３２ｂが接続されている。従って、ドラムヘッド２０ａに対する打撃またはフープ１０ａに対する打撃が行われることによってシェル１０が振動すると、圧電素子が振動し、振動に応じた振動信号が配線３２ｂに出力される。すなわち、シェル振動センサ３０ｂにおいては、フープをたたくリムショットにおけるシェルの振動を示すリムショット振動信号と、ドラムヘッドの振動によって励起されるシェルの振動を示すヘッド−シェル振動信号と、シェルの固有振動を示す固有振動信号とを配線３２ｂに出力する。

配線３２ｂは、シェル１０の内壁および外壁を貫通するコネクタ３３ｂに接続されており、当該コネクタ３３ｂに対して所定の信号処理機能を備えたアンプ４０を接続することにより、配線３２ｂに出力された信号を演奏音出力として取り出すことができる。従って、本実施形態においては、シェル振動センサ３０ｂによって検出したリムショット振動信号とヘッド−シェル振動信号と固有振動信号とを演奏音出力として取り出すことができる。

コネクタ３３ｂに接続されるアンプ４０は、アンプ４０に対する入力信号毎に信号処理を行う回路を備えており、当該信号処理には、信号にゲインをかける増幅処理と信号から所定の周波数を抽出するフィルタリング処理が含まれている。本実施形態においては、シェル振動センサ３０ｂによって検出されたシェルの振動を示す振動信号に対してシェル１０の振動を示す振動信号からシェル１０の固有振動信号を除外するフィルタリング処理を行う。ここでは、固有振動信号のうち、少なくとも最も低次の振動モードを除外するため、シェル１０の振動を示す振動信号にローパスフィルタを作用させて０〜８００Ｈｚの振動成分を除外する。この結果、シェル１０の振動を示す振動信号から人間の耳で認識されやすい固有振動信号が除外されて、リムショット振動信号とヘッド−シェル振動信号とが残る。

さらに、アンプ４０においては、ドラム音センサ３０ａによって検出された打撃音信号に当該固有振動信号が除外された振動信号を加算することによって演奏音出力を取得する。従って、当該演奏音出力に基づいてスピーカ等を駆動することにより、ドラム１の原音を忠実に再現することができる。すなわち、ドラム１の内部に設置されたセンサによって、高い音質でドラム１の音を集音することが可能である。

（２）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、振動信号から所定の周波数の振動信号を抽出し、ドラム音センサによって検出した音波信号と混合することで演奏音を取得する限りにおいて、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、ドラムの内部に設置するドラム音センサ３０ａの数は１個に限定されず、２個以上であっても良い。また、ドラムヘッド２０ａにおけるアタック音はボディ音よりも高い周波数の音であるため、相対的に高い周波数で感度が良いドラム音センサによってアタック音を検出し、相対的に低い周波数で感度が良いドラム音センサによってボディ音を検出する構成であっても良い。さらに、スネアドラムにおいて、スネアワイア（スナッピーとも呼ばれる）に起因するスネアワイア音は、一般的にはアタック音よりも高い周波数の音であるため、アタック音とボディ音を検出するドラム音センサに加え、アタック音を検出するためのドラム音センサよりも相対的に高い周波数で感度が良いドラム音センサを追加し、当該ドラム音センサによってスネアワイア音を検出する構成としても良い。

むろん、広帯域に渡って感度がよいドラム音センサを使えば、１個のドラム音センサによってボディ音とアタック音とスネアワイア音とを検出するように構成可能であり、この場合、ドラム音センサの位置は図１Ａに示す例よりも下側（スネアサイド側）に存在する方が好ましい。また、各ドラム音センサの向きとしても各種の向きを採用可能であり、ドラム音センサ３０ａをドラムヘッド２０ａに対して傾斜させるように設置することで、ドラム音センサ３０ａをドラムヘッド２０ａの中央に向ける構成としても良い。

さらに、図１Ａに示す構成において、防振部材３４ａを利用することなくドラム音センサ３０ａが保持部材３１ａに取り付けられる構成としても良い。この場合、シェル１０の振動が保持部材３１ａを介してドラム音センサ３０ａに伝達されるため、打撃音信号とリムショット音信号とヘッド−シェル振動音信号と固有振動音信号とがドラム音センサ３０ａによって検出される。従って、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号には不要な音である固有振動音信号が含まれている。そこで、シェル振動センサ３０ｂによって検出された信号に対してアンプ４０によって信号処理を行って、ドラム音センサ３０ａによって検出された信号と混合すれば、ドラム１の原音により忠実な演奏音を取得することができる。

図１Ｂは、アンプ４０における信号処理の１例を示すブロック図である。同図１Ｂにおいては、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号を打撃音信号ｆd、リムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆs、固有振動音信号ｆnとして示し、シェル振動センサ３０ｂによって検出される振動をリムショット振動信号Ｆr、ヘッド−シェル振動信号Ｆs、固有振動信号Ｆnとして示している。

図１Ｂに示す例において、アンプ４０においては混合器Ｍとローパスフィルタ（ＬＰＦ）Ｌと増幅器Ａとイコライザ（ＥＱ）Ｅとによって処理を行う。すなわち、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号（打撃音信号ｆd、リムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆs、固有振動音信号ｆn）は混合器Ｍに入力され、シェル振動センサ３０ｂによって検出される振動（リムショット振動信号Ｆr、ヘッド−シェル振動信号Ｆs、固有振動信号Ｆn）は、ローパスフィルタＬに入力される。また、ローパスフィルタＬの出力は増幅器Ａに入力され、増幅器Ａの出力が混合器Ｍに入力される。混合器Ｍの出力はイコライザＥに入力され、イコライザＥの出力が演奏音出力ｆoutとされる。

本例において、ローパスフィルタＬは、シェル１０の固有振動信号を抽出するフィルタであり、例えば、０〜８００Ｈｚの振動信号を抽出するフィルタによって構成可能である。ローパスフィルタＬに入力された振動信号からはリムショット振動信号Ｆrおよびヘッド−シェル振動信号Ｆsが除外され、固有振動信号Ｆnが抽出されて出力される。抽出された当該固有振動信号Ｆnは、増幅器Ａによって所定のゲインがかけられて増幅器Ａから出力される。ここで、ゲインは、固有振動信号Ｆnの強度を固有振動音信号ｆnの強度に合わせるための値として設定（１以上であっても良いし１以下であっても良い）される。

図１Ｂに示す例においては、固有振動信号Ｆnと固有振動音信号ｆnとは発生原因が同一であるため、振動特性がほぼ同一の特性であると見なし、固有振動信号Ｆnのゲインを調整することで固有振動音信号ｆnとほぼ同一の信号にすることができると見なしている。そこで、図１Ｂにおいては、増幅器Ａの出力が固有振動音信号ｆnとほぼ同一の振動信号であることを、増幅器Ａの出力線に（ｆn）と併記することによって示している。

混合器Ｍは、入力された信号同士を加算し、あるいは一方の信号から一方の信号を減じて出力する回路であり、図１Ｂにおいては、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号から増幅器Ａの出力信号を減じて出力する。ここで、増幅器Ａの出力信号は固有振動音信号ｆnとほぼ同一であるため、混合器Ｍからは、ドラム音センサ３０ａによって検出された信号（打撃音信号ｆd、リムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆs、固有振動音信号ｆnが重畳された信号）から固有振動音信号ｆnが減じられた音波信号が出力される。すなわち、図１Ｂに示す例においては、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号からシェル１０の固有振動信号が減じられて出力される。従って、ドラム音センサ３０ａによって検出された音波信号から不要な音波信号を除去した状態で出力することができ、ドラム１の原音に忠実な音を生成することができる。

なお、図１Ｂに示す例において、混合器Ｍの出力は、イコライザＥによって調整可能であるため、打撃音信号ｆd、リムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆsからなる信号において所定の周波数の音波信号を強調し、または減衰させることができる。この結果、よりドラム１の原音に忠実な音を生成することができる。

さらに、シェル振動センサ３０ｂの出力からシェル１０の固有振動信号を除外した振動信号に基づいて演奏音出力を生成する図１Ｃのような構成としても良い。図１Ｃに示す例において、アンプ４０においては混合器Ｍ₁，Ｍ₂とハイパスフィルタ（ＨＰＦ）Ｈと増幅器Ａ₁，Ａ₂とイコライザＥ₁，Ｅ₂とによって処理を行う。すなわち、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号（打撃音信号ｆd、リムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆs、固有振動音信号ｆn）は混合器Ｍ₁に入力され、シェル振動センサ３０ｂによって検出される振動（リムショット振動信号Ｆr、ヘッド−シェル振動信号Ｆs、固有振動信号Ｆn）は、増幅器Ａ₁およびハイパスフィルタＨに入力される。また、増幅器Ａ₁の出力は混合器Ｍ₁に入力され、ハイパスフィルタＨの出力はイコライザＥ₁に入力される。さらに、イコライザＥ₁の出力は増幅器Ａ₂に入力され、増幅器Ａ₂の出力が混合器Ｍ₂に入力される。さらに、混合器Ｍ₁の出力はイコライザＥ₂に入力され、イコライザＥ₂の出力が混合器Ｍ₂に入力される。そして、混合器Ｍ₂の出力が演奏音出力ｆoutとされる。

本例において、シェル振動センサ３０ｂによって検出される振動信号（リムショット振動信号Ｆr、ヘッド−シェル振動信号Ｆs、固有振動信号Ｆn）は、増幅器Ａ₁によって所定のゲインがかけられて増幅器Ａ₁から出力される。ここで、ゲインは、リムショット振動信号Ｆr、ヘッド−シェル振動信号Ｆs、固有振動信号Ｆnの強度をリムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆs、固有振動音信号ｆnの強度に合わせるための値として設定（１以上であっても良いし１以下であっても良い）される。

図１Ｃに示す例においては、シェル１０の振動を示す振動信号とシェル１０の振動に起因する音波信号の特性とがほぼ同一であると見なし、シェル振動センサ３０ｂによって検出される振動信号のゲインを調整することでリムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆs、固有振動音信号ｆnとほぼ同一の信号にすることができると見なしている。そこで、図１Ｃにおいては、増幅器Ａ₁の出力がリムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆs、固有振動音信号ｆnとほぼ同一の振動信号であることを、増幅器Ａ₁の出力線に（ｆr、ｆs、ｆn）と併記することによって示している。

混合器Ｍ₁，Ｍ₂は、入力された信号同士を加算し、あるいは一方の信号から一方の信号を減じて出力する回路であり、混合器Ｍ₁においては、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号から増幅器Ａ₁の出力信号を減じて出力する。ここで、増幅器Ａ₁の出力信号はリムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆs、固有振動音信号ｆnとほぼ同一であるため、混合器Ｍ₁からは、ドラム音センサ３０ａによって検出された信号（打撃音信号ｆd、リムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆs、固有振動音信号ｆnが重畳された信号）からリムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆs、固有振動音信号ｆnが減じられた音波信号が出力される。すなわち、図１Ｃに示す例においては、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号からシェル１０の振動を示す振動信号が減じられる。なお、図１Ｃに示す例において、混合器Ｍ₁の出力は、イコライザＥ₂によって周波数毎に強調、減衰させることが可能である。

ハイパスフィルタＨは、シェル１０の固有振動信号を除外した振動信号を抽出するフィルタであり、例えば、８００Ｈｚより大きい周波数の振動信号を抽出するフィルタによって構成可能である。ハイパスフィルタＨに入力された振動信号からは固有振動信号Ｆnが除外され、リムショット振動信号Ｆrおよびヘッド−シェル振動信号Ｆsが抽出されて出力される。抽出された当該リムショット振動信号Ｆrおよびヘッド−シェル振動信号Ｆsは、イコライザＥ₁に入力され、イコライザＥ₁の出力は増幅器Ａ₂に入力される。

すなわち、図１Ｃにおいては、リムショット振動信号Ｆrおよびヘッド−シェル振動信号Ｆsの強度比とリムショット音信号ｆrおよびヘッド−シェル振動音信号ｆsの強度比は若干異なると見なし、イコライザＥ₁によって周波数毎に強調または減衰を行った後に増幅器Ａ₂にてゲインをかけることで、リムショット音信号ｆrとヘッド−シェル振動音信号ｆsとが混合された状態を生成する。図１Ｃにおいては、生成された信号がリムショット音信号ｆrとヘッド−シェル振動音信号ｆsとほぼ同一の振動信号であることを、増幅器Ａ₂の出力線に（ｆr、ｆs）と併記することによって示している。

混合器Ｍ₂においては、イコライザＥ₂の出力信号に増幅器Ａ₂の出力信号を加算して出力する。すなわち、図１Ｃに示す例においては、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号からシェル１０の振動を示す振動信号が減じられた後に、シェル振動センサ３０ｂによって検出された振動信号から固有振動信号が除外された振動信号が加算される。

ここで、増幅器Ａ₂の出力信号はリムショット音信号ｆrとヘッド−シェル振動音信号ｆsとほぼ同一であり、イコライザＥ₂の出力は打撃音信号ｆdを周波数毎に調整した結果であるため、混合器Ｍ₁からは、打撃音信号ｆd、リムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆsが周波数毎に調整されて混合された音波信号が出力される。従って、ドラム１の原音に忠実な音を生成することができる。

図１Ｂに示す例においては、固有振動信号Ｆnと固有振動音信号ｆnとの振動特性がほぼ同一の特性であると見なしているが、前者はシェル１０の振動を示す振動信号であり、後者はドラム音センサ３０ａで検出される音波を示す音波信号であるため、厳密には両者は異なっている。例えば、後者における固有振動音信号ｆnには、保持部材３１ａを介してシェル１０から伝達される振動を示す振動信号とシェル１０の振動によってドラム１内の空気が振動することによってドラム音センサ３０ａで検出される振動信号とが含まれる。そして、シェル振動センサ３０ｂの検出信号には、ドラム１内の空気が振動することによってドラム音センサ３０ａで検出される信号が含まれない。従って、この点で固有振動信号Ｆnと固有振動音信号ｆnとの振動特性は異なり得る。

そこで、各音波信号や振動信号をより詳細に調整できるように図１Ｄのような構成を採用しても良い。図１Ｄに示す例において、アンプ４０においては混合器Ｍa，ＭbとローパスフィルタＬaとハイパスフィルタＨaと増幅器Ａa，Ａb，ＡcとイコライザＥa，Ｅbとによる処理を行う。すなわち、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号（打撃音信号ｆd、リムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆs、固有振動音信号ｆn）は混合器Ｍaに入力され、シェル振動センサ３０ｂによって検出される振動（リムショット振動信号Ｆr、ヘッド−シェル振動信号Ｆs、固有振動信号Ｆn）は、ローパスフィルタＬaおよびハイパスフィルタＨaに入力される。また、増幅器Ａaおよび増幅器Ａbの出力は混合器Ｍaに入力され、増幅器Ａbの出力はイコライザＥaに入力される。さらに、イコライザＥaの出力は増幅器Ａcに入力され、増幅器Ａcの出力が混合器Ｍbに入力される。さらに、混合器Ｍaの出力はイコライザＥbに入力され、イコライザＥbの出力が混合器Ｍbに入力される。そして、混合器Ｍbの出力が演奏音出力ｆoutとされる。

本例において、ローパスフィルタＬaは、シェル１０の固有振動信号を抽出するフィルタであり、例えば、０〜８００Ｈｚの振動信号を抽出するフィルタによって構成可能である。ローパスフィルタＬに入力された振動信号からはリムショット振動信号Ｆrおよびヘッド−シェル振動信号Ｆsが除外され、固有振動信号Ｆnが抽出されて出力される。抽出された当該固有振動信号Ｆnは、増幅器Ａaによって所定のゲインがかけられて増幅器Ａaから出力される。ここで、ゲインは、固有振動信号Ｆnの強度を固有振動音信号ｆnの強度に合わせるための値として設定（１以上であっても良いし１以下であっても良い）される。

ハイパスフィルタＨaは、シェル１０の固有振動信号を除外した振動信号を抽出するフィルタであり、例えば、８００Ｈｚより大きい周波数の振動信号を抽出するフィルタによって構成可能である。ハイパスフィルタＨaに入力された振動信号からは固有振動信号Ｆnが除外され、リムショット振動信号Ｆrおよびヘッド−シェル振動信号Ｆsが抽出されて出力される。抽出された当該リムショット振動信号Ｆrおよびヘッド−シェル振動信号Ｆsは、増幅器Ａbにて所定のゲインがかけられた後、混合器ＭaおよびイコライザＥaに入力され、イコライザＥaの出力は増幅器Ａcに入力される。ここで、ゲインは、リムショット振動信号Ｆrおよびヘッド−シェル振動信号Ｆsの強度をリムショット振動音信号ｆrおよびヘッド−シェル振動音信号ｆsの強度に合わせるための値として設定（１以上であっても良いし１以下であっても良い）される。

混合器Ｍa，Ｍbは、入力された信号同士を加算し、あるいは一方の信号から一方の信号を減じて出力する回路であり、混合器Ｍaにおいては、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号から増幅器Ａa，Ａbの出力信号を減じて出力する。ここで、固有振動信号Ｆnと固有振動音信号ｆnとは若干異なるものの、増幅器Ａaにおいて固有振動信号Ｆnのゲインを調整することで固有振動音信号ｆnとほぼ同一の信号を出力できると見なされる。そこで、図１Ｄにおいては、増幅器Ａaの出力が固有振動音信号ｆnとほぼ同一の振動を示すことを、増幅器Ａaの出力線に（ｆn）と併記することによって示している。

また、リムショット振動信号Ｆrおよびヘッド−シェル振動信号Ｆsと、リムショット振動音信号ｆrおよびヘッド−シェル振動音信号ｆsとは若干異なるものの、増幅器Ａbによってリムショット振動信号Ｆrおよびヘッド−シェル振動信号Ｆsのゲインを調整することでリムショット振動音信号ｆrおよびヘッド−シェル振動音信号ｆsとほぼ同一の信号を出力できると見なされる。そこで、図１Ｄにおいては、増幅器Ａbの出力がリムショット振動音信号ｆrおよびヘッド−シェル振動音信号ｆsとほぼ同一の振動信号を示すことを、増幅器Ａbの出力線に（ｆr，ｆs）と併記することによって示している。

混合器Ｍaによって、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号から増幅器Ａa，Ａbの出力信号が減じられると、打撃音信号ｆdが出力される。すなわち、図１Ｄに示す例においては、ドラム音センサ３０ａによって検出される音波信号から、シェル１０の固有振動信号Ｆnに増幅器Ａaによって第１のゲインをかけた振動信号を減じ、さらに、シェル１０の振動を示す振動信号からシェル１０の固有振動信号を除外した振動信号Ｆr，Ｆsに増幅器Ａbによって第２のゲインをかけた振動信号を減じることになる。

なお、図１Ｄに示す例においては、増幅器Ａaの出力が固有振動音信号ｆnとほぼ同一であり、かつ、増幅器Ａbの出力がリムショット振動音信号ｆrおよびヘッド−シェル振動音信号ｆsとほぼ同一であるため、混合器Ｍaによる混合によって打撃音信号ｆdを正確に抽出することができる。一方、図１Ｃに示す例においては、増幅器Ａ₁の出力がリムショット音信号ｆr、ヘッド−シェル振動音信号ｆs、固有振動音信号ｆnとほぼ同一であるため、混合器Ｍ₁による混合によって打撃音信号ｆdを正確に抽出することができる。しかし、図１Ｄに示す例と図１Ｃに示す例とを比較すると、図１Ｄに示す例においては、固有振動音信号ｆnと他の信号（リムショット振動音信号ｆrおよびヘッド−シェル振動音信号ｆs）とを区別して混合処理を行っているため、より正確に打撃音信号ｆdを抽出することができる。

さらに、図１Ｄに示す例おいては、イコライザＥaによって、リムショット振動音信号ｆrおよびヘッド−シェル振動音信号ｆsに対して周波数毎に強調または減衰を行った後に増幅器Ａcにてゲインをかけることができる。さらに、図１Ｄに示す例おいては、打撃音信号ｆdに対してもイコライザＥbによって周波数毎に強調または減衰を行うことができる。従って、打撃音信号ｆdと、リムショット振動音信号ｆrおよびヘッド−シェル振動音信号ｆsとを区別して高音質化した後に混合器Ｍbで混合して演奏音出力を取得することができる。従って、ドラム１の原音に忠実な音を生成することができる。

以上のように、図１Ｄに示す例においては、シェル振動センサ３０ｂによって検出された振動信号から固有振動信号が除外された振動に対して増幅器Ａb，Ａcによるゲインをかけた信号と混合器Ｍaの出力信号とが加算されることになる。すなわち、増幅器Ａb，Ａcによるゲインの和を第３のゲインと見なせば、シェル１０の振動を示す振動信号からシェル１０の固有振動信号を除外した振動信号に第３のゲインをかけた信号と混合器Ｍaの出力信号とを加算することになる。

なお、上述の図１Ｂ〜図１Ｄに示す構成は一例であり、その構成要素の一部を省略し、また、他の構成を追加することも可能である。例えば、各例における増幅器やイコライザは省略しても良いし、増幅器やイコライザを追加しても良い。

１…ドラム、１０…シェル、１０ａ…フープ、１０ｂ…チューニングピン、１０ｃ…ラグ、２０ａ…ドラムヘッド、３０ａ…ドラム音センサ、３０ｂ…シェル振動センサ、３１ａ…保持部材、３２ａ，３２ｂ…配線、３３ａ，３３ｂ…コネクタ、３４ａ…防振部材、４０…アンプ、Ａ，Ａ₁，Ａ₂，Ａa，Ａb，Ａc…増幅器、Ｅ，Ｅ₁，Ｅ₂，Ｅa，Ｅb…イコライザ、ｆd…打撃音信号、Ｆn…固有振動信号、ｆn…固有振動音信号、ｆout…演奏音出力、ｆr…リムショット音信号、Ｆr…リムショット振動信号、ｆr…リムショット振動音信号、Ｆs…ヘッド−シェル振動信号、ｆs…ヘッド−シェル振動音信号、Ｈ，Ｈa…ハイパスフィルタ、Ｌ，Ｌa…ローパスフィルタ、Ｍ，Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍa，Ｍb……混合器

Claims (4)

1. 筒状のシェルと、
   前記シェルの一方の開口端に取り付けられるドラムヘッドと、
   防振機構を介して前記シェルの内壁に取り付けられ、前記ドラムヘッドおよび前記シェルの内側の音波を示す音波信号を検出するドラム音センサと、
   前記シェルの振動を示す振動信号を検出するシェル振動センサと、
   前記振動信号から前記シェルの固有振動を示す固有振動信号を除外した信号を抽出する振動抽出手段と、
   前記振動信号から前記固有振動信号を除外した信号を前記音波信号に対して加算してドラムの演奏音を取得する演奏音取得手段と、
   を備えるドラム。
2. 筒状のシェルと、
   前記シェルの一方の開口端に取り付けられるドラムヘッドと、
   前記ドラムヘッドおよび前記シェルの内側の音波を示す音波信号を検出するドラム音センサと、
   前記シェルの振動を示す振動信号を検出するシェル振動センサと、
   前記振動信号から前記シェルの固有振動を示す固有振動信号を抽出する振動抽出手段と、
   前記音波信号から前記固有振動信号を減じてドラムの演奏音を取得する演奏音取得手段と、
   を備えるドラム。
3. 筒状のシェルと、
   前記シェルの一方の開口端に取り付けられるドラムヘッドと、
   前記ドラムヘッドおよび前記シェルの内側の音波を示す音波信号を検出するドラム音センサと、
   前記シェルの振動を示す振動信号を検出するシェル振動センサと、
   前記振動信号から前記シェルの固有振動を示す固有振動信号を除外した信号を抽出する振動抽出手段と、
   前記音波信号から前記振動信号を減じ、さらに、前記振動信号から前記固有振動信号を除外した信号を加算してドラムの演奏音を取得する演奏音取得手段と、
   を備えるドラム。
4. 筒状のシェルと、
   前記シェルの一方の開口端に取り付けられるドラムヘッドと、
   前記ドラムヘッドおよび前記シェルの内側の音波を示す音波信号を検出するドラム音センサと、
   前記シェルの振動を示す振動信号を検出するシェル振動センサと、
   前記振動信号から前記シェルの固有振動を示す固有振動信号を抽出し、前記振動信号から前記固有振動信号を除外した信号を抽出する振動抽出手段と、
   前記音波信号から、前記固有振動信号に第１のゲインをかけた信号を減じ、さらに、前記振動信号から前記固有振動信号を除外した信号に第２のゲインをかけた信号を減じ、さらに、前記振動信号から前記固有振動信号を除外した信号に第３のゲインをかけた信号を加算してドラムの演奏音を取得する演奏音取得手段と、
   を備えるドラム。

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