JP6515863B2

JP6515863B2 - 楽器

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Publication number: JP6515863B2
Application number: JP2016085055A
Authority: JP
Inventors: 英昭竹久
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2036-04-21
Also published as: US20190051271A1; JP2017194585A; EP3447759A4; EP3447759A1; CN109074793A; WO2017183431A1; CN109074793B; US10748514B2; EP3447759B1

Description

本発明は、電子的な音を発生可能な楽器に関する。

従来、アコースティック楽器は、音程の調節のほか、演奏音色や演奏感触を好みのものにするために発音部材に対する振動特性の調節機構を有する。電子楽器においても、アコースティック楽器の物理的な調節機構をそのまま流用あるいは模倣した構造を有したものが知られている。しかし、電子楽器においては、調節機構における調節結果が音源から発する音に影響せず、調節機構が単なる装飾目的となっているものも多い。そのような構成の例として、例えば、ハイハットの上シンバルの傾きを調整することで下シンバルの当たり具合を変化させるボルトをシンバルスタンドに設けた構成がある。しかし、電子シンバルとして使う場合、シンバルの傾きは変わっても、音源から発せられる音には直接影響しない。

また、アコースティック楽器においては、調整のみを目的とするものではなく、発音部材の発音等の調整を兼ねた取付機構を有するものがある。そのような構成の例として、例えば、アコースティックドラムの打面をフープにひっかけてチューニングボルトで取り付けつつ、打面の張力の大きさを調整することで、打感や音を変化させるものがある。

特許第４６０６１８２号公報

電子楽器において、例えば、アコースティックのスネアドラムを模してシェルにメッシュヘッドを張った打楽器がある。この楽器では、チューニングキーを回転させるとヘッドのテンションは変化し、打感に影響が生じる。しかし音色のピッチが変化するわけではない。

一方、特許文献１の電子シンバルでは、調節ナットを調節することで、クローズ状態であることを示す所定値がばらつくのを調節できるようにしている。しかし、調節ナットを調節しても、それが音色等の楽音効果に反映されるわけではない。従って、電子楽音についても、調節操作と発生楽音との関係がアコースティック楽器に近い形となれば、豊かな音響を実現できる可能性がある。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、物理的な調節を楽音発生部から発生する楽音に反映させることができる楽器を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の請求項１の楽器は、演奏操作によって振動する振動部材（２１、２２、ＴＳ、ＢＳ）と、物理的な調節によって、演奏時における前記振動部材の振動の態様を変化させる調節機構（１１）と、前記調節機構における調節状態を検出する検出手段（１２）と、演奏操作に基づき楽音を発生させる楽音発生部（２０）と、前記検出手段により検出された調節状態に基づいて、前記楽音発生部による楽音の発生の態様を制御する制御手段（５）と、を有することを特徴とする。

なお、上記括弧内の符号は例示である。

本発明の請求項１によれば、物理的な調節を楽音発生部から発生する楽音に反映させることができる。

請求項２によれば、アコースティック音と電子楽音とを混合した音響に物理的な調節を反映させることができる。請求項３によれば、調節によって音色等の変化に多様性を持たせることができる。請求項４によれば、電子楽器に適用した場合であっても、アコースティック楽器で物理的な調節が行われた場合と近似した楽音の変化を実現することが可能となる。請求項５によれば、各種の楽器に適用できる。請求項６によれば、豊かな楽音制御を行える。

第１の実施の形態に係る楽器の斜視図である。打楽器の側面図である。バターヘッドの模式的な平面図（図（ａ）、（ｂ））、レゾナンスヘッドの模式的な底面図（図（ｃ））である。打楽器の全体構成を示すブロック図である。第２の実施の形態におけるハイハットシンバルの主要部を示す側面図（図（ａ））、変形例の側面図（図（ｂ））である。楽器の変形例を示す模式図（図（ａ）〜（ｃ））である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る楽器の斜視図である。本実施の形態では、楽器として、スネアドラムである打楽器１００を例示する。図２は、打楽器１００の側面図であり、一部を切り欠いて断面で示している。この打楽器１００は、アコースティック楽器であると共に、演奏操作を検出して電子的な音を発生させる電子楽器としても用いることができる。

打楽器１００は、シェル２６を有し、シェル２６の円筒形状における一方の開口にバターヘッド２１が配置されると共に、他方の開口にレゾナンスヘッド２２が配置される。以降、打楽器１００につき上下方向に言及する場合は、バターヘッド２１が上側に位置する姿勢を基準として上下方向を呼称する。レゾナンスヘッド２２は、バターヘッド２１と上下対称に同様に保持される。シェル２６の外周面に、複数のワンピースタイプのラグ４０が等間隔に固定される。シェル２６の開口のうちバターヘッド２１、レゾナンスヘッド２２が配置される側の開口には、それぞれ、円環状のフープ２７、２８が配置される。

バターヘッド２１の上面に近接してマイク１８Ａが設けられる。また、レゾナンスヘッド２２の下面に近接してマイク１８Ｂが設けられる。マイク１８Ａ、１８Ｂはそれぞれ、バターヘッド２１、レゾナンスヘッド２２から発する音声信号を取得する。シェル２６の内周面には、振動検出センサ２５が配設される。振動検出センサ２５としては例えば圧電素子を用いることができるが、振動を検出できるものであれば他のものでもよい。振動検出センサ２５は主に、シェル２６の振動検出によってヘッド打撃やリムショット等のスティック打撃を検出するのに用いられる。

図２に一部を断面で示したように、ラグ４０にはチューニングボルト４１、４４が螺合される。チューニングボルト４１を回転させて軸線方向に移動させると、バターヘッド２１の張力を調節でき、チューニングボルト４４を回転させて軸線方向に移動させると、レゾナンスヘッド２２の張力を調節できる。従って、ラグ４０のチューニングボルト４１、４４の締め付け量を調節することで、バターヘッド２１、レゾナンスヘッド２２の各々のテンションを調節可能である。これにより、打撃時のアコースティックの発音音色が変化すると共に、打撃感触も変化する。チューニングボルト４１、４４に螺合されたロックナットを締め付けることで、チューニングボルト４１、４４の締め付け位置が固定される。

ラグ４０にはまた、チューニングボルト４１の下端側にクッション４２及びセンサ４３が設けられると共に、チューニングボルト４４の上端側にクッション４５及びセンサ４６が設けられる。センサ４３、４６は、ラグ４０に対して固定されている。センサ４３、４６は、例えば感圧センサであり、それらの出力信号は後述するＣＰＵ５（図４）に供給される。チューニングボルト４１を締めていくと、クッション４２を介してセンサ４３に加わる押圧力が大きくなり、チューニングボルト４１の締め付け量に応じた出力が得られる。これと同様に、センサ４６によって、チューニングボルト４４の締め付け量に応じた出力が得られる。従って、センサ４３、４６の出力からヘッド２１、２２の張力の程度を検出できる。このようなチューニングボルトによるヘッド２１、２２の張力の調節量を検出するための機構は、１つ以上のラグ４０に実装され、全てのラグ４０に実装されてもよい。

レゾナンスヘッド２２の表側（下側）には、通常、スネアワイヤ２９が配設される。スネアワイヤ２９はドラム用響線（スナッピー）である。シェル２６の外周面において、シェル２６の直径方向に沿った対称位置に、一対のスネアワイヤ取り付け部３０、３０が固定される。この取り付け部３０、３０は、固定側及び可動側ストレイナで構成され、ラグ４０を避けた位置に配置される。取り付け部３０はレバー３４を備える。スネアワイヤ２９は、その両端が取り付け部３０、３０に取り付けられ、レバー３４の操作により、レゾナンスヘッド２２の下面に対して選択的に離接可能に張設される。

図２に一部を断面で示したように、一方の取り付け部３０には、調節ボルト３１が螺合される。調節ボルト３１を回転させて軸線方向に移動させ、締め付け量を調節することで、スネアワイヤ２９の張力を調節可能である。これにより、打撃時のアコースティックの発音音色が変化する。調節ボルト３１の下端側にクッション３２及びセンサ３３が設けられる。センサ３３は、取り付け部３０に対して固定されている。センサ３３は、例えば感圧センサであり、その出力信号は後述するＣＰＵ５に供給される。調節ボルト３１を締めていくと、クッション３２を介してセンサ３３に加わる押圧力が大きくなり、調節ボルト３１の締め付け量に応じた出力が得られる。従って、センサ３３の出力からスネアワイヤ２９の張力の程度を検出できる。なお、取り付け部３０、３０は一対の構成として例示したが、単一構成であってもよい。

図３（ａ）は、バターヘッド２１の模式的な平面図である。図３（ｂ）は、バターヘッド２１の一部の模式的な平面図である。図３（ｃ）は、レゾナンスヘッド２２の模式的な底面図である。まず、図３（ａ）に示すように、バターヘッド２１の外縁付近において、円周方向にセンサ４７が配設される。このセンサ４７は、バターヘッド２１の上面にミュートを目的として設置されるジェル等のミュート材を検知するためのもので、感圧センサ等で構成される。センサ４７により、ミュート材が載置されたこと、及び載置されたミュート材の量が検出される。あるいは、図３（ｂ）に示すように、センサ４７（４７Ａ、４７Ｂ、４７Ｃ）を同心円状に複数配設し、半径方向におけるミュート材の載置位置まで検出できるようにしてもよい。

一方、図３（ｃ）に示すように、レゾナンスヘッド２２の下面において、配設されるスネアワイヤ２９に対向する位置に、センサ４８が配設される。このセンサ４８は、レバー３４の操作によりレゾナンスヘッド２２の下面に対してスネアワイヤ２９が当接したか否かを検出するためのもので、感圧センサ等で構成される。

図４は、打楽器１００の全体構成を示すブロック図である。打楽器１００は、検出部３、４、１２、１９、ＲＯＭ６、ＲＡＭ７、タイマ８、表示装置９、記憶装置１０、各種Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１７、音源回路１３及び効果回路１４が、バス１６を介してＣＰＵ５にそれぞれ接続されて構成される。検出部３、４、１２、１９はＡ／Ｄ変換器を含むものである。演奏操作子１にはヘッド２１、２２が含まれ、検出部３には、振動検出センサ２５が含まれる。その他操作子２には、各種情報を入力するための設定操作子等（図示せず）が含まれる。調節機構１１には、ラグ４０、取り付け部３０が含まれ、検出部１２には、センサ４３、４６、３３、４７、４８が含まれる。従って、検出部１２は、ラグ４０、取り付け部３０における調節状態を検出する。マイク１８（１８Ａ、１８Ｂ）で取得された音声信号は、検出部１９によってデジタル信号に変換されてＣＰＵ５に供給される。

表示装置９は各種情報を表示する。ＣＰＵ５にはタイマ８が接続される。音源回路１３には効果回路１４を介してサウンドシステム１５が接続されている。音源回路１３、効果回路１４及びサウンドシステム１５で楽音発生部２０が構成される。各種Ｉ／Ｆ１７には、ＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）Ｉ／Ｆ、通信Ｉ／Ｆが含まれる。ＣＰＵ５は、本楽器全体の制御を司る。ＲＯＭ６は、ＣＰＵ５が実行する制御プログラムや各種テーブルデータ等を記憶する。ＲＡＭ７は、各種入力情報、各種フラグやバッファデータ及び演算結果等を一時的に記憶する。記憶装置１０は、例えば不揮発性のメモリであり、上記制御プログラムや各種楽曲データ、各種データ等を記憶する。音源回路１３は、演奏操作子１から入力された演奏データや予め設定された演奏データ等を楽音信号に変換する。効果回路１４は、音源回路１３から入力される楽音信号に各種効果を付与し、ＤＡＣ（Digital-to-Analog Converter）やアンプ、スピーカ等で構成されるサウンドシステム１５は、効果回路１４から入力される楽音信号等を音響に変換する。

楽音制御は次のようにしてなされる。まず、ＣＰＵ５は、検出部１９及び検出部３から供給されるデジタル信号に基づいて、制御信号を音源回路１３に入力する。音源回路１３は、制御信号の入力タイミングでその信号に応じた楽音信号を生成する。従って、マイク１８及び振動検出センサ２５の出力信号は、発音トリガとして用いられる。なお、これらの出力信号の全てを用いることは必須でなく、いずれか１つだけを用いるようにしてもよい。効果回路１４は、楽音信号に効果を付与し、サウンドシステム１５が楽音信号を増幅して音響に変換することで打撃音を発生させる。

ここで、ＣＰＵ５は、楽音発生部２０（音源回路１３、効果回路１４及びサウンドシステム１５）による楽音発生の態様を、調節機構１１における調節状態（検出部１２による検出結果）に基づいて制御する。例えば、効果回路１４により付与される効果は、従来のようなユーザの指定によるものとは別に、調節機構１１における調節状態によっても変化する。そのような制御例は各種考えられ、限定されるものではないが、具体例をいくつか挙げる。

例えば、ＣＰＵ５は、センサ４３、４６により検出されるラグ４０の調節状態（チューニングボルト４１、４４の締め付け状態）に応じて、発生する音のピッチ、音量の減衰時間（ｄａｃａｙ）、音色等を制御する。例えば、締め付けが強いほど、ピッチを高くする。なお、打楽器音を発音するための波形データを複数記憶しておき、ラグ４０の調節状態に応じて、用いる波形データをＣＰＵ５が選択するようにしてもよい。なお、チューニングボルト４１、４４の締め付け状態の双方を用いる場合に、それらの平均を用いてもよいし、所定の重み付けをして用いてもよい。また、チューニングボルト４１、４４の各々は複数あるが、楽音制御に、それぞれ複数あるチューニングボルト４１、４４のうち全てまたは一部の締め付け状態を用いてもよく、どれを用いるかも問わない。

また、ＣＰＵ５は、センサ３３により検出される取り付け部３０の調節状態（調節ボルト３１の締め付け状態）に応じて、発生する音の音色等を制御する。例えば、ＣＰＵ５は、センサ３３の出力に応じて、楽音制御パラメータ（ゲインやフィルタのカットオフ周波数等）を設定する。なお、用いる波形データを取り付け部３０の調節状態に応じてＣＰＵ５が選択するようにしてもよい。また、センサ４８によりレゾナンスヘッド２２にスネアワイヤ２９が当接していることが検出された場合にだけ、センサ３３の出力が楽音制御に反映されるようにしてもよい。

また、ＣＰＵ５は、センサ４７により検出される、バターヘッド２１の振動の調節状態（載置されるミュート材の状態）に応じて、発生する音の音色等を制御する。例えば、ＣＰＵ５は、ミュート材の載置の有無、載置の量、載置の位置の少なくともいずれかに応じて、楽音制御パラメータ（ゲインやフィルタのカットオフ周波数等）を設定する。

本実施の形態によれば、検出部１２により検出された調節機構１１における調節状態に基づいて楽音発生部２０による楽音の発生の態様が制御される。これにより、打楽器１００における物理的な調節を楽音発生部２０から発生する楽音に反映させることができる。従って、一般のアコースティック楽器で通常行われるような調節によって、アコースティック楽器で得られるような効果の変化を電子楽音にも適用し、豊かな音響を実現することができる。

また、演奏操作によって振動する振動部材として例示したヘッド２１、２２は発音体であるので、アコースティック音と電子楽音とを混合した音響に物理的な調節を反映させることができる。特に、物理的な調節によってヘッド２１、２２の発音音色が直接に変化するので、調節によって音色等の変化に多様性を持たせることができる。また、チューニングボルト４１の締め付け状態とチューニングボルト４４の締め付け状態の双方に基づいて楽音の発生の態様を制御すれば、一層豊かな楽音制御を行える。

なお、センサ４３、４６、３３、４７、４８の少なくとも１つの出力に応じて楽音を制御するようにしてもよい。また、出力を用いるセンサだけを設けるようにしてもよい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、楽器としてスネアドラムが例示されたが、本発明の第２の実施の形態では、楽器としてハイハットシンバルを例示する。図５（ａ）は、ハイハットシンバルの主要部を示す側面図である。

このハイハットシンバル（以下、ＨＨシンバル）は、トップシンバルＴＳとボトムシンバルＢＳとを有し、不図示のペダルの操作によって上下動するロッド６０と連動してトップシンバルＴＳが上下動する。トップシンバルＴＳの上面に近接してマイク１８Ｃが設けられる。なお、ボトムシンバルＢＳの下面に近接してマイクを設けてもよい。マイク１８Ｃによる検出信号をトリガとして楽音が発生する。従って、このＨＨシンバルも、アコースティック楽器であると共に、演奏操作を検出して電子的な音を発生させる電子楽器としても用いることができる。

トップシンバルＴＳがボトムシンバルＢＳと離接する際、全周一斉の密着や離間が生じないよう、ボトムシンバルＢＳには、傾斜角度を調節する調節機構１１が設けられている。調節機構１１においてまず、パイプ５０の上端に、筒状のリテーナ５１が固定されている。リテーナ５１には、平板状の受け皿５２が、軸５３を中心に回動可能に支持されている。受け皿５２の上面には、ボトムシンバルＢＳの振動を吸収する緩衝部材５４が配置されている。リテーナ５１の、軸５３とは反対側の端部には、ナット５６が取り付けられている。ナット５６には、調節ネジ５５が、その先端を上方に向けて螺合されている。調節ネジ５５の上端側には、クッション５８及びセンサ５９が配置される。クッション５８及びセンサ５９は受け皿５２に固定されている。調節ネジ５５の先端は、受け皿５２の下面に当接している。調節ネジ５５を回転させて下方に進退させることにより、受け皿５２が軸５３を中心に回動し、ボトムシンバルＢＳの傾斜角度が調節される。そして、調節ネジ５５に螺合されたロックナット５７をリテーナ５１に締め付けることで、ボトムシンバルＢＳの傾斜角度が固定される。

クッション５８及びセンサ５９の構成は、クッション４２及びセンサ４３（図２）と同様である。本実施の形態では、検出部１２にはセンサ５９が含まれる。センサ５９により検出される調節機構１１における調節状態は、ボトムシンバルＢＳの姿勢、具体的には傾斜角度である。しかし、調節ネジ５５の締め付け状態によってボトムシンバルＢＳの姿勢が変わると、いずれも振動部材であるトップシンバルＴＳとボトムシンバルＢＳとの当接・離間の態様が変わるため、センサ５９により検出される調節状態には、トップシンバルＴＳとボトムシンバルＢＳの状態が含まれる。

本実施の形態においても、ＣＰＵ５は、楽音発生部２０（音源回路１３、効果回路１４及びサウンドシステム１５）による楽音発生の態様を、調節機構１１における調節状態（検出部１２による検出結果）に基づいて制御する。例えば、ＣＰＵ５は、センサ５９により検出されるボトムシンバルＢＳの傾斜状態（調節ネジ５５の締め付け状態）に応じて、発生する音のピッチ、音量の減衰時間（ｄａｃａｙ）、音色等を制御する。例えば、締め付けが強いほど、減衰時間を長くする。なお、締め付け状態に応じて、楽音制御パラメータ（ゲインやフィルタのカットオフ周波数等）を設定してもよい。また、用いる波形データを、調節ネジ５５の締め付け状態に応じてＣＰＵ５が選択するようにしてもよい。そのようにすれば、いわゆるバフ音や音のこもり方を調節できる。なお、締め付け状態に応じてスプラッシュ奏法時のサスティンの伸びや音色の調整を行えると、よりリアルな変化を実現できる。

本実施の形態によれば、楽器における物理的な調節を楽音発生部２０から発生する楽音に反映させることに関し、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

ところで、ボトムシンバルＢＳの傾斜を検出する構成は、図５（ａ）に示したものに限られない。例えば、図５（ｂ）に変形例を示したように、パイプ５０に固定したステイ６４とボトムシンバルＢＳの裏面とに、一対の距離検出機構６２、６３を設け、両者間の距離の変化からボトムシンバルＢＳの傾斜状態を検出するようにしてもよい。距離検出機構６２、６３の構成は問わないが、例えば、レーザ光を用いた三角測距方式が適用可能である。

なお、本実施の形態の楽器を、純粋な電子楽器として構成し、アコースティック音が発生しない構成としてもよい。その場合、第１の実施の形態においては、ヘッド２１、２２はゴム等の弾性材で構成する。そして、図６（ａ）、（ｂ）に変形例を示すように、バターヘッド２１の下面には、不図示の補強板を介して振動検出センサ３５Ａを配設する。レゾナンスヘッド２２の上面には、不図示の補強板を介して振動検出センサ３５Ｂを配設する。振動検出センサ３５Ａ、３５Ｂはそれぞれ、バターヘッド２１、レゾナンスヘッド２２の振動を検出する。振動検出センサ２５（図２）、３５Ａ、３５Ｂの出力信号の少なくとも１つが発音トリガとして用いられる。なお、ヘッド２１、２２に着目すれば、振動部材は演奏操作される部材でもあるので、仮に当該変形例のように、電子楽器に本発明を適用したとしても、アコースティック楽器で物理的な調節が行われた場合と近似した楽音の変化を実現することが可能となる。

また、第２の実施の形態においては、図６（ｃ）に変形例を示すように、ゴム等の弾性材で構成したトップシンバルＴＳの裏面に、トップシンバルＴＳの振動を検出する振動検出センサ３５Ａを設ける。振動検出センサ３５Ａの検出信号をトリガとして楽音が発生する。振動検出センサ３５Ａ、３５Ｂは、検出部３に含まれる。

なお、上記各実施の形態及び変形例において、調節機構１１における調節状態を検出する機構は、感圧センサに限られず、調節機構１１において変位する部材の変位量を直接に検出する機構であってもよい。例えば、調節機構１１において回転変位する部材の回転量をロータリーエンコーダで検出する機構であってもよい。

なお、上記各実施の形態及び変形例において、演奏操作によって振動する振動部材の例は例示したものに限られない。振動部材は、発音体であることや、演奏操作される部材であることは必須でない。また、調節機構１１は、物理的な調節によって、結果として、演奏時における振動部材の振動の態様を変化させる機能を有したものであればよく、例示したものに限定されない。従って、振動部材は、直接的に調節される部材に限られず、間接的に調節されて状態が変化するものであってもよい。調節機構１１による調節で変化する振動部材の状態には、テンションや締め付け状態だけでなく、位置や姿勢も含まれる。

なお、本発明は、スネアドラム以外の例えばタムタム、バスドラムにも適用可能であるし、ドラムやシンバルに限らず、パーカッションやその他の各種の打楽器にも適用可能である。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

５ＣＰＵ（制御手段）、１１調節機構、１２検出部、２０楽音発生部、２１バターヘッド（振動部材）、２２レゾナンスヘッド（振動部材）、３３、４３、４６、４７、４８センサ、ＴＳトップシンバル（振動部材）、ＢＳボトムシンバル（振動部材）

Claims

演奏操作によって振動する振動部材と、
物理的な調節によって、演奏時における前記振動部材の振動の態様を変化させる調節機構と、
前記調節機構における調節状態を検出する検出手段と、
演奏操作に基づき楽音を発生させる楽音発生部と、
前記検出手段により検出された調節状態に基づいて、前記楽音発生部による楽音の発生の態様を制御する制御手段と、を有することを特徴とする楽器。
前記振動部材は、発音体であることを特徴とする請求項１に記載の楽器。
前記調節機構は、物理的な調節によって前記発音体の発音音色を変化させることを特徴とする請求項２に記載の楽器。
前記振動部材は、演奏操作される部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の楽器。
前記調節機構は、前記振動部材の状態を変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の楽器。
前記振動部材及び前記調節機構は互いに対応してそれぞれ複数存在し、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された複数の前記調節機構における調節状態に基づいて、前記楽音発生部による楽音の発生の態様を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の楽器。