JP6500533B2 - 電子楽器、電子楽器の発音制御方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電子楽器と、その発音制御方法およびプログラムに関する。

管楽器を電子技術によって実現する電子楽器において、演奏者の個人差を吸収しながら、伝統的な管楽器（例えばサクソホーン）における演奏者の息の強さや吹口部を噛む強さ等を楽音パラメータとしてその特性値に従って吹奏演奏を行なうことができる従来技術が知られている（例えば特許文献１に記載の技術）。

また、電子楽器において、演奏者の舌の位置と動き、いわゆるタンギング奏法を検出して、発音中の管楽器音を制御する従来技術が知られている（例えば特許文献２または３に記載の技術）。

特許第２６０５７６１号公報 特許第２７１２４０６号公報 特許第３３８９６１８号公報

ここで、伝統的な管楽器には、ただ吹いたりタンギングしたりするだけでなく、演奏時に「ウーーーーーッ」と実際に声を出しながら吹奏を行い、音に濁りを与える特殊奏法「グロウリング音」がある。

しかし、従来の電子管楽器においては、通常の管楽器の楽音であるノーマル楽音と上述のグロウリング音とは個別の音色とされ、両者は音色切り替え操作で使い分けを行う必要があった。そのため、演奏／発音中に両音色間のシームレスな音色変化を行うことができなかった。

また、従来のアコースティック管楽器においては、ノーマル楽音とグロウリング音との音程関係などスキルを要するものであった。
この問題を解決するには、グロウリング音を予めメモリに記憶しておき、それを演奏に応じて必要なときにメモリから読み出す方式が考えられるが、奏法等を変更しても画一的なグロウリング音しか発音させることができない問題がある。

さらに、吹奏者がマウスピースを咥えながらグロウリング音を発音できるようにすることも考えられるが、その場合には、マウスピースにグロウリング音を拾うためのマイクが必要になってしまうという問題がある。

本発明は、専用のマイク等を必要とせずに、吹奏者の発声動作に基づいてノーマル楽音と特殊奏法の楽音をシームレスに発音可能とするとともに、より変化の富んだ楽音を発音できるようにすることを目的とする。

態様の一例では、呼気の圧力を検知する呼気センサと、呼気センサからの出力信号を、吹奏に伴う呼気の圧力を示す吹圧信号と人声による呼気の圧力を示す人声信号とに分離する分離部と、音高指定キーの操作状態に基づいて音高情報を出力する音高出力部と、吹圧信号と音高情報とに基づいて楽器音を生成する楽器音生成部と、人声信号に基づいて特殊奏法音を生成する特殊奏法音生成部と、を備える。

本発明によれば、専用のマイク等を必要とせずに、吹奏者の発声動作に基づいてノーマル楽音と特殊奏法の楽音をシームレスに発音可能とするとともに、より変化の富んだ楽音を発音することが可能となる。

実施形態におけるマウスピースの構成例を示す断面図である。 電子楽器の実施形態のハードウェア構成例を示す図である。 ＣＰＵのブロック構成例を示す図である。 普通に吹いた場合のセンサ出力信号と人声信号の波形例を示す図である。 特殊奏法を意識して吹いた場合のセンサ出力信号と人声信号の波形例を示す図である。 境界値による単純な制御のみで楽器音信号と特殊奏法音信号を切り替えた場合の、センサ出力信号と人声信号と楽音信号の波形例を示す図である。 本実施形態による楽器音信号と特殊奏法音信号の切替え制御を行った場合の、センサ出力信号と人声信号と楽音信号の波形例を示す図である。 ＣＰＵが実行する制御動作の処理例を示す全体フローチャートである。 ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンの処理例を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明による電子楽器の一実施形態におけるマウスピースの構成例を示す断面図である。マウスピース１００は、マウスピース本体１０２と、吹き込み口１０３と、呼気センサ１０１を備える。本実施形態においては、呼気センサ１０１は、演奏者の吹奏に伴う呼気の圧力及びその呼気の流量の少なくとも一方を検知する圧力センサである。呼気センサ１０１は、吹奏時に吹き込み口１０３から混入する唾液等により濡れてしまわないように、保護壁１０４により保護されており、穴１０５を介して流入する呼気の例えば圧力を検知する。

図２は、電子楽器２００の実施形態のハードウェア構成例を示す図である。吹奏者の吹く息は図１のマウスピース１００内の呼気センサ１０１でセンサ出力信号２１０として検出される。このセンサ出力信号２１０は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部２０２によってデジタル信号に変換された後、ＡＣ（交流）カット素子２０３により、人声の基本周波数以上の周波数成分をカットした吹圧信号２１１に変換されてＣＰＵ（中央演算処理装置）２０１に入力される。なお、ＡＣカット素子２０３は、Ａ／Ｄ変換部２０２の手前にアナログ回路として配置されてもよい。

また、センサ出力信号２１０は、コンデンサ等のＤＣ（直流）カット素子２０４によって人声の基本周波数よりも十分に低い直流成分付近がカットされた後に、Ａ／Ｄ変換部２０５によってデジタル信号に変換されて人声信号２１２としてＣＰＵ２０１に入力される。本実施形態においては、このＡ／Ｄ変換部２０２、２０５、ＡＣカット素子２０３、およびＤＣカット素子２０４により、分離部２１５を構成している。

波形ＲＯＭ（リードオンリーメモリ：読出し専用メモリ）２０６は、波形情報２１４を記憶しており、ＣＰＵ２０１が楽器音を生成するときに、波形ＲＯＭ２０６から波形情報２１４を読み込む。

操作キー２０７は、吹奏者が音高を指定するためのキーであり、吹奏者が操作キー２０７を押さえることで、音高情報２１３としてＣＰＵ２０１に取り込まれて、楽器音の音高を決める要素となる。

ＣＰＵ２０１は、波形情報２１４と吹圧信号２１１と音高情報２１３とに基づいて楽器音信号を生成する。また、ＣＰＵ２０１は、人声信号２１２に基づいて特殊奏法音信号を生成する。そして、ＣＰＵ２０１は、楽器音信号と特殊奏法音信号とから楽音信号２１５を生成して出力する。

出力されたデジタルの楽音信号２１５は、Ｄ／Ａ変換部２０８によってアナログ音声信号に変換され、音響システム２０９で吹奏者達に聴こえる音量にまで増幅されて、特には図示しないスピーカから放音される。

図３は、図２のＣＰＵ２０１のブロック構成例を示す図である。ＣＰＵ２０１は、例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）によって構成され、図３に示される各機能部分はＤＳＰのデジタル信号処理機能として実現される。なお、これらの機能部分は、プロセッサが制御プログラムを実行する通常のソフトウェア処理として実現されてもよい。

Ｗａｖｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（発音ブロック）３０１は、図２の波形ＲＯＭ２０６からの波形情報２１４と、図２の操作キー２０７からの音高情報２１３と、図２の吹圧信号２１１とから、楽器音信号３０９を生成する。本実施形態では、Ｗａｖｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ３０１と、波形ＲＯＭ２０６とによりサンプリング音源を構成するが、正弦波合成方式等の音源であってもよい。Ｗａｖｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ３０１が出力する楽器音信号３０９は、ＡＭＰ（増幅ブロック）３０４にて、吹圧信号２１１に基づいて増幅制御された後、楽器音信号３１０としてＳＥＬＥＣＴＯＲ（スイッチブロック）３０３に入力される。

特殊奏法音生成ブロック３０２は、Ｗａｖｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ３０１が出力する楽器音信号３０９を図２の人声信号２１２により変調することで、特殊奏法音信号３１１を生成してＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３に入力させる。まず、人声信号２１２が、複数のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）群３０７でフィルタリングされることで、周波数帯域ごとの人声周波数帯域成分が出力される。次に、各人声周波数帯域成分がそれぞれ個別の整流部（ＲＥＣＴＩＦＩＥＲ）３０８で整流されることにより、周波数帯域ごとの倍音強度成分が得られる。この倍音強度成分が、人声の特徴を示すデータとなる。一方、Ｗａｖｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ３０１から出力される楽器音信号３０９も、複数のＢＰＦ群３０５でフィルタリングされることで、周波数帯域ごとの楽器音周波数帯域成分が出力される。次に、各楽器音周波数帯域成分は、周波数帯域ごとに、それぞれ個別のＶＣＡ（電圧制御増幅ブロック）３０６で、同じ周波数帯域の倍音強度成分によって振幅変調される。そして、各ＶＣＡ３０６の出力が混合されることにより、人声の特徴が反映された楽器音信号、いわゆる特殊奏法音信号３１１が生成される。

ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３は、吹奏者の吹き方によって決定される人声信号２１２の強度と吹圧信号２１１の強度との関係に基づいて、楽器音信号３１０または特殊奏法音信号３１１を切り替えて選択し、その選択結果を楽音信号２１５として出力する。ここで、人声信号２１２の強度としては、いずれかのＲＥＣＴＩＦＩＥＲ３０８から出力されるいずれか１つの周波数成分の倍音強度成分か、または複数のＲＥＣＴＩＦＩＥＲ３０８から出力される各周波数成分の倍音強度成分の和を使用することができる。吹圧信号２１１の強度としては、吹圧信号２１１が交流成分を含まず十分に平滑であるため、吹圧信号２１１そのものの値を使用することができる。

以上の構成を有する電子楽器２００の実施形態の動作について、以下に説明する。まず、吹奏者が吹き込み口１０３で吹いた人声波形について説明する。図４は、吹奏者が普通に吹いた場合の図２のセンサ出力信号２１０（図４（ａ））と人声信号２１２（図４（ｂ））の波形例を示す図である。一方、図５は、特殊奏法を意識して「ウ〜」と唸りながら吹いた場合のセンサ出力信号２１０（図５（ａ））と人声信号２１２（図５（ｂ））の波形例を示す図である。両図とも、縦軸は各信号の振幅波形の大きさを表し、横軸は時間を表す。また、４０１は、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３が楽器音信号３１０と特殊奏法音信号３１１を切り替える際に参照する所定の吹圧信号境界値である。後述する図５、図６、図７についても同様である。図４と図５との関係から読み取れるように、図１のマウスピース１００内に専用のマイクを設置しなくても、図２に示されるＤＣカット素子２０４とＡ／Ｄ変換器２０２を組み合わせた回路により、図５（ｂ）に示されるように、圧力センサ１０１の波形から人声信号２１２を検出できることがわかる。そして、ＣＰＵ２０１内のデジタル信号処理として実現される図３の特殊奏法音生成ブロック３０２が、Ｗａｖｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ３０１が出力する楽器音信号３０９に上述の人声信号２１２で変調をかけることにより、マイクや専用の回路を用意する必要なく、特殊奏法音信号３１１を生成することが可能となる。

次に、図３のＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３の動作について説明する。図６は、境界値による単純な制御のみで楽器音信号３０９と特殊奏法音信号３１１を切り替えた場合の波形例を示す図であり、図６（ａ）は図４（ａ）と同様のセンサ出力信号２１０の波形例、図６（ｂ）は図４（ｂ）と同様の人声信号２１２の波形例であり、図６（ｃ）はＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３が出力する楽音信号２１５に相当する波形例（本実施形態ではない）。図３において、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３が、ＲＥＣＴＩＦＩＥＲ３０８から出力される人声信号２１２の倍音強度成分について単純に、所定の境界値と比較して大きくなったときに特殊奏法音信号３１１に切り替え、小さくなったときに楽器音信号３０９に切り替える制御を行う場合を考える。

この場合、図６（ｃ）の期間Ｔ１の開始タイミングで、図６（ｂ）の人声信号２１２の強度が大きくなって境界値を超えるため、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３にて特殊奏法音信号３１１が選択されて楽音信号２１５として出力されることになる。そして、期間Ｔ１の終了タイミングで、図６（ｂ）の人声信号２１２の強度が小さくなって境界値を下回るため、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３での選択が特殊奏法音信号３１１から楽器音信号３０９に切り替わる。このため、期間Ｔ１からＴ２に移行するタイミングで、特殊奏法音信号３１１が減衰していった後に突然楽器音信号３０９に切り替わり、期間Ｔ２で楽器音信号３０９が楽音信号２１５として出力されることになる。この結果、期間Ｔ１とＴ２の境界のタイミングで異音が聞こえてしまう。ここで、吹奏者は、例えばグロウリング奏法で特殊奏法音を発音させた後にその発音を減衰させるときは、特殊奏法音のまま無音まで減衰させるのが普通であるため、特殊奏法音信号３１１が減衰していった後の期間Ｔ２で楽器音信号３０９が発音されてしまうのは不自然である。

また、例えば図４に示されるように、普通に吹いている時にも、吹奏者が吹奏を終了する間際等において、例えば図６（ａ）の時点Ｔ３のタイミングでセンサ出力信号２１０に比較的大きな信号レベルの変化が発生することがある。この場合、図６（ｂ）に示されるように、同じ時点Ｔ３で、人声信号２１２にも比較的大きな信号レベルの変化が発生する。この結果、図６（ｃ）の時点Ｔ３のタイミングで、図６（ｂ）の人声信号２１２の強度が大きくなって境界値を超えるため、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３にて特殊奏法音信号３１１が瞬間的に選択されて楽音信号２１５として出力されてしまい、異音となって聞こえることになる。

以上のようなＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３において発生し得る不具合を回避するために、本実施形態では、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３において、次のような制御が行われる。図７は、本実施形態においてＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３が楽器音信号３０９と特殊奏法音信号３１１の切替え制御を行った場合の、センサ出力信号２１０と人声信号２１２と楽音信号２１５の波形図である。図７（ａ）は図４（ａ）と同様のセンサ出力信号２１０の波形例、図７（ｂ）は図４（ｂ）と同様の人声信号２１２の波形例であり、図７（ｃ）は本実施形態においてＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３が出力する楽音信号２１５の波形例である。

まず、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３は、１つの倍音強度成分または複数の倍音強度成分の和として検出される人声信号２１２の強度が、継続的に一定時間所定の人声信号境界値に比較して大きくなったと判定した場合に、楽器音信号３０９から特殊奏法音信号３１１に切り替えて選択し楽音信号２１５として出力する。これにより、吹奏者が吹奏を終了する間際等において、例えば図７（ａ）の時点Ｔ３のタイミングでセンサ出力信号２１０に比較的大きな信号レベルの変化が発生し、図７（ｂ）の同じ時点Ｔ３で人声信号２１２にも比較的大きな信号レベルの変化が瞬間的に発生して人声信号２１２の強度が大きくなって所定の人声信号境界値を超える。しかし、この状態はすぐに解消されて一定時間は継続しないため、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３は、楽器音信号３０９から特殊奏法音信号３１１への切替えは行わない。従って、時点Ｔ３のタイミングで楽音信号２１５に異音が発生することを回避することができる。

次に、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３は、１つの倍音強度成分または複数の倍音強度成分の和として検出される人声信号２１２の強度が、人声信号２１２の強度が継続的に一定時間所定の人声信号境界値に比較して小さくなり、かつ吹圧信号２１１の強度も継続的に一定時間所定の吹圧信号境界値に比較して小さくなったと判定した場合に、特殊奏法音信号３１１から楽器音信号３１０に切り替えて選択し楽音信号２１５として出力する。いま、吹奏者が特殊奏法音の演奏を開始して、図７（ｂ）の人声信号２１２の強度が大きくなって所定の人声信号境界値を超える状態が一定時間継続すると、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３が楽器音信号３０９から特殊奏法音信号３１１に切り替えて選択し楽音信号２１５として出力するようになる。この結果、図７（ｃ）の期間Ｔ１では、特殊奏法音信号３１１が楽音信号２１５として出力されることになる。その後、吹奏者が特殊奏法音の演奏を徐々に減衰させてゆくと、期間Ｔ１とＴ２の境界のタイミングで、図７（ｂ）の人声信号２１２の強度が小さくなって所定の人声信号境界値を下回る状態となる。しかし、この時点では、図７（ａ）に示されるように、吹圧信号２１１の強度はまだ強く所定の吹圧信号境界値に比較して小さくはなっていないため、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３は、特殊奏法音信号３１１を楽器音信号３０９にはすぐには切り替えない。この結果、図７（ｃ）の期間Ｔ２では、楽音信号２１５の出力は特殊奏法音信号３１１が減衰した状態のほぼ無音となり、特殊奏法音が自然に減衰してゆく状態となる。そして、図７（ａ）の時点Ｔ３以降で吹圧信号２１１の強度が十分に小さくなって一定時間継続的に所定の吹圧信号境界値を下回る状態が続くと、その時点で初めてＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３は特殊奏法音信号３１１から楽器音信号３０９に切り替える。

以上のようにして、本実施形態では、アコースティック管楽器が実際に吹奏された場合と同様の自然な切替えが行われるように、通常の楽器音信号３０９と特殊奏法音信号３１１との間の切替えの制御を実現することが可能となる。

図８は、以上の制御動作を実現するためにＣＰＵ２０１が実行する制御動作の処理例を示す全体フローチャートである。この処理は、ＣＰＵ２０１が、特には図示しないＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等のメモリに記憶されている制御プログラムを実行する動作として実現され、図３に示される各機能部分はＤＳＰのデジタル信号処理により実現されている。ステップＳ８０１からＳ８１１までの大きく１周する周期は、図２のＤ／Ａ変換部２０８のサンプリング周波数（４４．１キロヘルツ）であり、約２２マイクロ秒の時間を要する。

まず、ＣＰＵ２０１は、図２の操作キー２０７の状態を読み取る（ステップＳ８０１）。

次に、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ８０１で読み取った操作キー値から、音高を決め、その音高が設定された音高情報２１３を出力する（ステップＳ８０２）。

次に、ＣＰＵ２０１は、図１または図２の圧力センサ１０１からのセンサ出力信号２１０に基づいてＣＰＵ２０１に入力される吹圧信号２１１と人声信号２１２を読み取る（ステップＳ８０３）。

次に、ＣＰＵ２０１は、内部のレジスタ等に保持しているサーチカウンタの値を判定し（ステップＳ８０４）、そのサーチカウンタの値が０より大きなときにはその値を順次デクリメントさせながら（ステップＳ８０７）、その値が０になったらＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンを実行し（ステップＳ８０５）、サーチカウンタの値を１６に再度セットする（ステップＳ８０６）。これにより、サーチカウンタの値が１６カウントする約２２マイクロ秒×１６＝約３５２マイクロ秒ごとに、ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンの処理が実行され、楽器音信号３０９と特殊奏法音信号３１１の切替えが行われる。

その後、ＣＰＵ２０１は、ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンによって切替え設定されるＳＥＬＥＣＴＯＲフラグのレジスタ値が０であるか１であるかを判定する（ステップＳ８０８）。

ＣＰＵ２０１は、ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値が０の場合には、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３を実現する機能として、楽器音信号３０９を選択し（ステップＳ８０９）、楽音信号２１５をＤ／Ａ変換部２０８に出力する。

ＣＰＵ２０１は、ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値が１の場合には、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３を実現する機能として、特殊奏法音信号３１１を選択し（ステップＳ８１０）、楽音信号２１５をＤ／Ａ変換部２０８に出力する。

以上により、ＣＰＵ２０１は、１サンプリング周期の処理を終了し、次のサンプリング周期のタイミングでステップＳ８０１の処理に戻る。

図９は、図８のステップＳ８０５のＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンの処理例を示すフローチャートであり、ＳＥＬＥＣＴＯＲ３０３の機能を実現する。

ＣＰＵ２０１はまず、１つの倍音強度成分または複数の倍音強度成分の和として検出される人声信号２１２の強度（図９中では「声エンベロープ」と記載）が、所定の人声信号境界値よりも大きいか（図９中では「声エンベ境界値より大きい」と記載）、その値以下であるか（図９中では「声エンベ境界値以下」と記載）を判定する（ステップＳ９０１）。

人声信号２１２の強度が所定の人声信号境界値よりも大きい場合には、ＣＰＵ２０１は次に、ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値が０であるか１であるかを判定する（ステップＳ９０２）。ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値が０であるときは、楽音信号２１５として楽器音信号３０９が選択され、その値が１であるときは、楽音信号２１５として特殊奏法音信号３１１が選択されている。

すでに特殊奏法音信号３１１への切替えが完了しておりＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値が１であるときには、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ９０６の処理に移行して後述するフラグ変更カウンタの値を０にクリアし、図９のフローチャートの処理を終了して図８のステップＳ８０５の今回のＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンの処理を終了する。

いままで楽器音信号３０９が選択されておりＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値が０のときには、ＣＰＵ２０１は、フラグ変更カウンタのレジスタ値をインクリメントし（ステップＳ９０３）、その値が１０よりも大きくなったか否かを判定する（ステップＳ９０４）。この場合のフラグ変更カウンタは、人声信号２１２の強度が所定の人声信号境界値よりも大きくなる状態がカウンタ値＝１０に相当する一定時間継続するかを判定するためのカウンタである。

フラグ変更カウンタの値が１０以下であれば、ＣＰＵ２０１は、そのまま図９のフローチャートの処理を終了して図８のステップＳ８０５の今回のＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンの処理を終了する。

ステップＳ９０４の判定でフラグ変更カウンタの値が１０よりも大きくなったと判定されると、ＣＰＵ２０１は、ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値を１にセットする。前述したように、ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンは約３５２マイクロ秒ごとに実行されるため、フラグ変更カウンタの値が０から１０に達するまでは、約３５２マイクロ秒×１０＝約３．５２ミリ秒の時間を要する。すなわち、本実施形態では、人声信号２１２の強度が所定の人声信号境界値よりも大きくなる状態が約３．５２ミリ秒継続したら、ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値が１にセットされて、楽器音信号３０９から特殊奏法音信号３１１への切替えが行われることになる。

その後、ＣＰＵ２０１は、フラグ変更カウンタの値を０にクリアし（ステップＳ９０６）、図９のフローチャートの処理を終了して図８のステップＳ８０５の今回のＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンの処理を終了する。

ステップＳ９０１の判定で人声信号２１２の強度が所定の人声信号境界値以下となった場合には、ＣＰＵ２０１はさらに、吹圧信号２１１の強度（図９中では「吹圧」と記載）が、所定の吹圧信号境界値（図９中では「吹圧境界値」と記載）以下となっているか否かを判定する（ステップＳ９０７）。

吹圧信号２１１の強度が所定の吹圧信号境界値以下になっていない場合には、前述したように、特殊奏法音信号３１１から楽器音信号３０９への切替えは行うべきではないため、ＣＰＵ２０１は、そのまま図９のフローチャートの処理を終了して図８のステップＳ８０５の今回のＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンの処理を終了する。

吹圧信号２１１の強度が所定の吹圧信号境界値以下になった場合には、ＣＰＵ２０１は次に、ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値が０であるか１であるかを判定する（ステップＳ９０８）。

すでに楽器音信号３０９への切替えが完了しておりＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値が０であるときには、ＣＰＵ２０１は、ステップＳ９１２の処理に移行してフラグ変更カウンタの値を０にクリアし、図９のフローチャートの処理を終了して図８のステップＳ８０５の今回のＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンの処理を終了する。

いままで特殊奏法音信号３１１が選択されておりＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値が１のときには、ＣＰＵ２０１は、フラグ変更カウンタのレジスタ値をインクリメントし（ステップＳ９０９）、その値が５よりも大きくなったか否かを判定する（ステップＳ９１０）。この場合のフラグ変更カウンタは、人声信号２１２の強度が所定の人声信号境界値以下となる状態がカウンタ値＝５に相当する一定時間継続するかを判定するためのカウンタである。

フラグ変更カウンタの値が５以下であれば、ＣＰＵ２０１は、そのまま図９のフローチャートの処理を終了して図８のステップＳ８０５の今回のＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンの処理を終了する。

ステップＳ９１０の判定でフラグ変更カウンタの値が５よりも大きくなったと判定されると、ＣＰＵ２０１は、ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値を０にセットする。前述したように、ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンは約３５２マイクロ秒ごとに実行されるため、フラグ変更カウンタの値が０から５に達すまでは、約３５２マイクロ秒×５＝約１．７６ミリ秒の時間を要する。すなわち、本実施形態では、人声信号２１２の強度が所定の人声信号境界値以下となり（ステップＳ９０１）、かつ吹圧信号２１１の強度が所定の吹圧信号境界値以下となる（ステップＳ９０７）状態が約１．７６ミリ秒継続したら、ＳＥＬＥＣＴＯＲフラグの値が０にセットされて、特殊奏法音信号３１１から楽器音信号３０９への切替えが行われることになる。

その後、ＣＰＵ２０１は、フラグ変更カウンタの値を０にクリアし（ステップＳ９１２）、図９のフローチャートの処理を終了して図８のステップＳ８０５の今回のＳＥＬＥＣＴＯＲフラグ設定サブルーチンの処理を終了する。

以上のようにして、本実施形態によれば、専用のマイク等を必要とせずに、吹奏者の発声動作に基づいて意図したように特殊奏法音と楽器音を切り替えて発音を行わせることが可能になるとともに、より変化の富んだ楽音を発音することが可能となる。

より具体的には、圧力センサで取り込んだ吹奏者の吹き圧を、直流成分と交流成分に分離して２つの要素とするので、専用のマイク等を必要とせずに圧力センサを効果的に利用することが可能となり、電子楽器のコストダウンに寄与できる。

また、電子楽器において、吹奏者が息を吹き出しながら声を発した事を認識できるので、グロウリング音等の管楽器特有の特殊奏法音を、電子楽器で実現して鳴らすことが可能となる。

さらに、電子楽器において、吹奏者が息を吹き出しただけのことを認識できるので、管楽器特有の特殊奏法音から管楽器音に切り替えて、電子楽器を鳴らせる効果がある。

以上の実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
呼気の圧力を検知する呼気センサと、
前記呼気センサからの出力信号を、吹奏に伴う呼気の圧力を示す吹圧信号と人声による呼気の圧力を示す人声信号とに分離する分離部と、
音高指定キーの操作状態に基づいて音高情報を出力する音高出力部と、
前記吹圧信号と前記音高情報とに基づいて楽器音を生成する楽器音生成部と、
前記人声信号に基づいて特殊奏法音を生成する特殊奏法音生成部と、
を備える電子楽器。
（付記２）
前記分離部は、前記呼気センサからのセンサ出力信号を、人声の基本周波数以上の周波数成分をカットした吹圧信号と、前記人声の基本周波数よりも十分に低い周波数成分をカットした人声信号に分離する、付記１に記載の電子楽器。
（付記３）
前記特殊奏法音生成部は、前記楽器音を前記人声信号により変調して前記特殊奏法音を生成する、付記１または２に記載の電子楽器。
（付記４）
前記特殊奏法音生成部は、前記楽器音を第１の帯域通過フィルタ群によってフィルタリングして得られる各楽器音周波数帯域成分を、前記人声信号を前記第１の帯域通過フィルタ群と同じフィルタ特性の第２の帯域通過フィルタ群によってフィルタリングして得られる各人声周波数帯域成分をそれぞれ整流して得られる各倍音強度成分で振幅変調することにより、前記特殊奏法音を生成する、付記１乃至３のいずれかに記載の電子楽器。
（付記５）
前記電子楽器はさらに、前記人声信号の強度と前記吹圧信号の強度との関係に基づいて、前記楽器音信号または前記特殊奏法音信号のいずれかを選択して出力する出力部を有する、付記１乃至４のいずれかに記載の電子楽器。
（付記６）
前記人声信号の強度は、前記人声信号を帯域通過フィルタ群によってフィルタリングして得られる各人声信号周波数帯域成分をそれぞれ整流して得られる各倍音強度成分のうちの１つの倍音強度成分、または複数の倍音強度成分の和である、付記５に記載の電子楽器。
（付記７）
前記出力部は、前記人声信号の強度が継続的に予め定められた人声信号境界値に比較して大きくなったと判定した場合に、前記特殊奏法音を選択する、付記５または６に記載の電子楽器。
（付記８）
前記出力部は、前記人声信号の強度が継続的に予め定められた人声信号境界値に比較して小さくなり、かつ前記吹圧信号の強度が継続的に予め定められた吹圧信号境界値に比較して小さくなったと判定した場合に、前記楽器音を選択する、付記５乃至７のいずれかに記載の電子楽器。
（付記９）
呼気の圧力を検知する呼気センサと、前記呼気センサからの出力信号を、吹奏に伴う呼気の圧力を示す吹圧信号と人声による呼気の圧力を示す人声信号とに分離する分離部と、音高指定キーとを有する電子楽器の発音制御方法であって、前記電子楽器は、
前記音高指定キーの操作状態に基づいて音高情報を出力し、
前記吹圧信号と前記音高情報とに基づいて楽器音を生成し、
前記人声信号に基づいて特殊奏法音を生成する、発音制御方法。
（付記１０）
呼気の圧力を検知する呼気センサと、前記呼気センサからの出力信号を、吹奏に伴う呼気の圧力を示す吹圧信号と人声による呼気の圧力を示す人声信号とに分離する分離部と、音高指定キーとを有する電子楽器として用いられるコンピュータに、
前記音高指定キーの操作状態に基づいて音高情報を出力するステップと、
前記吹圧信号と前記音高情報とに基づいて楽器音を生成するステップと、
前記人声信号に基づいて特殊奏法音を生成するステップと、
を実行させるプログラム。

１００ マウスピース
１０１ 呼気センサ
１０２ マウスピース本体
１０３ 吹き込み口
１０４ 保護壁
１０５ 穴
２００ 電子楽器
２０１ ＣＰＵ
２０２、２０５ Ａ／Ｄ変換部
２０３ ＡＣカット素子
２０４ ＤＣカット素子
２０６ 波形ＲＯＭ
２０７ 操作キー
２０８ Ｄ／Ａ変換部
２０９ 音響システム
２１０ センサ出力信号
２１１ 吹圧信号
２１２ 人声信号
２１３ 音高情報
２１４ 波形情報
２１５ 楽音信号
３０１ Ｗａｖｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
３０２ 特殊奏法音生成ブロック
３０３ ＳＥＬＥＣＴＯＲ
３０４ ＡＭＰ
３０５、３０７ ＢＰＦ群
３０６ ＶＣＡ
３０８ ＲＥＣＴＩＦＩＥＲ
３０９、３１０ 楽器音信号
３１１ 特殊奏法音信号
４０１ 吹圧信号境界値

Claims (10)

1. 呼気の圧力を検知する呼気センサと、
   前記呼気センサからの出力信号を、吹奏に伴う呼気の圧力を示す吹圧信号と人声による呼気の圧力を示す人声信号とに分離する分離部と、
   音高指定キーの操作状態に基づいて音高情報を出力する音高出力部と、
   前記吹圧信号と前記音高情報とに基づいて楽器音を生成する楽器音生成部と、
   前記人声信号に基づいて特殊奏法音を生成する特殊奏法音生成部と、
   を備える電子楽器。
2. 前記分離部は、前記呼気センサからのセンサ出力信号を、人声の基本周波数以上の周波数成分をカットした吹圧信号と、前記人声の基本周波数よりも十分に低い周波数成分をカットした人声信号に分離する、請求項１に記載の電子楽器。
3. 前記特殊奏法音生成部は、前記楽器音を前記人声信号により変調して前記特殊奏法音を生成する、請求項１または２に記載の電子楽器。
4. 前記特殊奏法音生成部は、前記楽器音を第１の帯域通過フィルタ群によってフィルタリングして得られる各楽器音周波数帯域成分を、前記人声信号を前記第１の帯域通過フィルタ群と同じフィルタ特性の第２の帯域通過フィルタ群によってフィルタリングして得られる各人声周波数帯域成分をそれぞれ整流して得られる各倍音強度成分で振幅変調することにより、前記特殊奏法音を生成する、請求項１乃至３のいずれかに記載の電子楽器。
5. 前記電子楽器はさらに、前記人声信号の強度と前記吹圧信号の強度との関係に基づいて、前記楽器音信号または前記特殊奏法音信号のいずれかを選択して出力する出力部を有する、請求項１乃至４のいずれかに記載の電子楽器。
6. 前記人声信号の強度は、前記人声信号を帯域通過フィルタ群によってフィルタリングして得られる各人声信号周波数帯域成分をそれぞれ整流して得られる各倍音強度成分のうちの１つの倍音強度成分、または複数の倍音強度成分の和である、請求項５に記載の電子楽器。
7. 前記出力部は、前記人声信号の強度が継続的に予め定められた人声信号境界値に比較して大きくなったと判定した場合に、前記特殊奏法音を選択する、請求項５または６に記載の電子楽器。
8. 前記出力部は、前記人声信号の強度が継続的に予め定められた人声信号境界値に比較して小さくなり、かつ前記吹圧信号の強度が継続的に予め定められた吹圧信号境界値に比較して小さくなったと判定した場合に、前記楽器音を選択する、請求項５乃至７のいずれかに記載の電子楽器。
9. 呼気の圧力を検知する呼気センサと、前記呼気センサからの出力信号を、吹奏に伴う呼気の圧力を示す吹圧信号と人声による呼気の圧力を示す人声信号とに分離する分離部と、音高指定キーとを有する電子楽器の発音制御方法であって、前記電子楽器は、
   前記音高指定キーの操作状態に基づいて音高情報を出力し、
   前記吹圧信号と前記音高情報とに基づいて楽器音を生成し、
   前記人声信号に基づいて特殊奏法音を生成する、発音制御方法。
10. 呼気の圧力を検知する呼気センサと、前記呼気センサからの出力信号を、吹奏に伴う呼気の圧力を示す吹圧信号と人声による呼気の圧力を示す人声信号とに分離する分離部と、音高指定キーとを有する電子楽器として用いられるコンピュータに、
    前記音高指定キーの操作状態に基づいて音高情報を出力するステップと、
    前記吹圧信号と前記音高情報とに基づいて楽器音を生成するステップと、
    前記人声信号に基づいて特殊奏法音を生成するステップと、
    を実行させるプログラム。