JP6525068B2 - 付加的振動音を発生可能な楽器及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、付加的振動音を発生可能な楽器及び楽器において付加的振動音を付加する方法に関し、特に、加振器（電気／振動トランスジューサ）を用いて楽器（例えばアコースティックギター）のボディに機械的振動を与えることにより付加的振動音を発生する技術に関する。

ピアノの響板に対してボイスコイル型のアクチュエータ（スピーカ）を取り付け、該アクチュエータの物理的振動を響板に伝達することにより、該響板から機械的振動音を発生する技術が知られている（例えば下記特許文献１、２等）。この技術においては、アクチュエータに供給する電気的波形信号の音源は、電子的音源であり、ピアノで演奏された生の音ではない。すなわち、ピアノの或る鍵がオンされたことを検出し、該オンされた鍵に対応するピッチを持つ電気的波形信号を電子的音源から発生し、この電気的波形信号によりアクチュエータを駆動する構成である。故に、生の演奏音がアクチュエータによる機械的振動音のループにフィードバックされることにより生じるハウリング等の問題を考慮する必要がなかった。

また、下記特許文献３は、ギターのような弦楽器において弦振動を電気的にピックアップし、ピックアップした弦振動信号を増幅し、該弦振動信号によりアクチュエータを駆動することにより楽器ボディから機械的振動音を発生させることを開示している。しかし、演奏された弦振動信号がアクチュエータによる機械的振動音のループにフィードバックされることにより生じるハウリングの問題が生じる。特許文献３においては、そのようなハウリングの問題が考慮されていなかった。一方、特許文献３においては、ピックアップした弦振動信号に対してその音程（音高）を変化させるための信号処理を施し、該信号処理した電気的振動信号によってアクチュエータを駆動することにより楽器ボディから調性を制御した機械的振動音を発生させることも開示されている。しかし、特許文献３に示された信号処理は、弦振動音とは異なる調性（音程又は音高）の音をボディ振動により発生させることを主眼としているため、ハウリングの問題を考慮する必要がなく、よって、ハウリングに対する解決策を教示するものではなかった。

一方、コンパクトな加振装置として、セラミックスピーカーが知られており、例えば、硬い物体に該セラミックスピーカーを取り付け、該物体を振動させることで振動音を発生するようにしている（例えば下記非特許文献１）。出願人の知る限り、このようなセラミックスピーカーを楽器用の機械的振動源として使用した先例はまだない。しかし、ピアノに対して適用される前記特許文献１、２のような先行技術を考慮すると、前記セラミックスピーカーのようなコンパクトな加振装置は、ギターのような比較的小型の楽器に対して適用するのに適していると思われる。なお、下記特許文献４は、ゲーム装置において、同一の音声データに基づき、エフェクト処理を施した第１音声信号とエフェクト処理を施さない第２音声信号とを並行して生成・発音し、音響効果を高めることを開示している。しかし、このようなエフェクト処理を、楽器における機械的振動音の付加のために応用することについては、何の示唆もない。

特表平４−５００７３５号公報 国際公開第ＷＯ２０１３／０８９２３９号公報 特開２００３−２９５８６５号公報 特開２０１４−０５７８０９号公報

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ところで、加振装置に供給する電気的波形信号のソースとして、前記特許文献１、２に示されたような専用の電子的音源を用いたのではコストアップにつながるので、安価な機器を提供することを企画する場合には好ましくない。また、実際の楽器演奏音における機微が機械的振動音に反映されないという不利もある。そこで、ギター等の楽器の生の演奏音をピックアップで検出し、これを加振装置に供給する電気的波形信号のソースとして使用することが、コスト的に有利であり、また、実際の楽器演奏音における機微を機械的振動音に反映させるためにも有利である。しかし、そうすると、楽器演奏音が加振装置による機械的振動音のループにフィードバックされることにより生じるハウリング等の問題が生じる。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、安価であり、実際の楽器演奏音における機微を生かすこともでき、また、ハウリング等の問題も解決することのできる付加的振動音を発生可能な楽器及び方法を提供使用とするものである。

本発明に係る楽器は、該楽器の演奏音に応じた電気的音信号を取得するピックアップと、前記ピックアップで取得した電気的音信号に対してエフェクトを掛けるエフェクターと、前記楽器のボディに取り付けられ、前記エフェクトが掛けられた音信号に応じた機械的振動を生成する加振器と、前記楽器の基音周波数領域を抑制した特性で、前記加振器による前記機械的振動を前記楽器のボディに伝達するように構成された伝達装置とを備える。

本発明によれば、楽器の演奏音に応じた電気的音信号に対してエフェクトが掛けられ、このエフェクトが掛けられた音信号によって加振器が駆動され、これに応じた機械的振動音が楽器のボディから発生され、これが演奏音に対する付加的な振動音となり、従来にない演奏感を体験することができる。このように楽器の演奏音に応じた電気的音信号を加振器の音源として用いるので、専用の電子的音源が不要であり、安価であり、また、実際の楽器演奏音における機微を生かした機械的振動音を楽器のボディから発生することができる。また、楽器の基音周波数領域を抑制した特性で、加振器による機械的振動を楽器のボディに伝達するように構成しているので、基音周波数領域とする演奏音に対して加振器による機械的振動に基づく振動音は該基音周波数領域が抑制された特性を持つので、ハウリングを抑制することができる。更に、楽器の演奏音に加えて、付加的振動音が該楽器のボディから発生されるので、楽器に熟練していないユーザや十分な強度で演奏できないユーザであっても、全体的な演奏音量を増されることにより、良好な演奏感を体験できる。

アコースティックギターにおける本発明の一実施例を示すブロック図。 図１におけるエフェクターの内部構成の一例を示すブロック図。 図１におけるイコライザーによって実現されるイコライジング特性（アコースティックギターの基音周波数領域を抑制する特性）の一例を示す図。 本発明の別の実施例を説明するために、機械的振動を単純化して示す物理モデルの一例を示す図。 該別の実施例における加振器の配置を説明する図。 図１に対する種々の変形例を示すブロック図。 図１に対する更に別の変形例を示すブロック図。

図１に示す実施例において、楽器１０はアコースティックギターであり、該アコースティックギターの弦の振動をピックアップするためのピックアップ１１を装備している。このピックアップ１１により、楽器１０の演奏音に応じた電気的音信号を取得する。ピックアップ１１の出力はイコライザー１９を介してエフェクター１２に供給される。エフェクター１２は、ピックアップ１１で取得した電気的音信号をエフェクト処理することにより、音楽的若しくは音響的なエフェクトが施された音信号（いわゆるウェット音）を生成する。エフェクター１２それ自体は、公知のエフェクト処理回路を適宜使用してよい。例えば、エフェクター１２は、ディストーション、ワウワウ、リバーブ、フランジャー等複数のタイプのエフェクトのうち任意のタイプのエフェクトをユーザが選択でき、かつ、該選択したエフェクトの程度（パラメータ）をユーザ操作によって調整できるように構成されていてよい。なお、エフェクター１２の出力信号には、ピックアップ１１により発生した電気的信号（いわゆるドライ音）とエフェクター１２により発生したウエット音を任意の割合で混ぜられるように構成されていてよい。

図２は、エフェクター１２の内部構成の一例を示すブロック図であり、ディストーション、ワウワウ、リバーブ、フランジャー等異なるタイプのエフェクトをそれぞれ実現する複数のエフェクター１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，・・・を並列的に備えており、混合回路１２ｅにより各エフェクター１２ａ〜１２ｄの各出力信号（ウエット音）とエフェクト処理されていないドライ音信号とを任意の割合で混合若しくは選択できるように構成されている。

エフェクトが掛けられた電気的音信号は、アンプ１３を介して加振器（電気／振動トランスジューサ）１４に入力される。加振器１４は、前記エフェクトが掛けられた電気的音信号（ウェット音）に応じた機械的振動を生成し、該機械的振動を楽器１０のボディに伝達するように、楽器１０のボディ１０ａ（アコースティックギターの共鳴胴）の適宜箇所に取り付けられている。一例として、加振器１４は、ギターのボディ１０ａの内側面に取り付けられてよい。また、エフェクター１２から加振器１４に至る全ての回路要素もボディ１０ａの内部に収納してよい。加振器１４としては、公知のボイスコイルタイプあるいはその他任意のタイプの電気／振動トランスジューサを用いてよい。

イコライザー１９は、加振器１４に入力される電気的音信号の周波数特性を楽器１０の基音周波数領域を抑制した特性に調整する電気的回路である。一例として、アコースティックギターからなる楽器１０の基音周波数領域は略８０Ｈｚ乃至１ｋＨｚ程度の範囲であり、イコライザー１９は、そのような基音周波数領域を抑制するイコライジング特性（例えば図３）に設定される。ピックアップ１１で取得した電気的音信号の周波数特性がイコライザー１９において調整され、該基音周波数領域よりも高域側の成分（倍音成分）が相対的に強調された周波数特性からなる信号がイコライザー１９から出力され、エフェクター１２に入力される。結果的に、加振器１４に入力されるエフェクトが掛けられた電気的音信号は、エフェクター１２によって付与されたエフェクト特性を持つのみならず、イコライザー１９によって調整された楽器１０の基音周波数領域を抑制した特性を持つものとなる。イコライザー１９は、エフェクター１２の手前に限らず、ピックアップ１１から加振器１４までの信号経路のどの位置に挿入されてもよい。

以上の構成において、ユーザがエフェクター１２において所望のエフェクト及びそのパラメータを選択・設定した上で、楽器（ギター）１０を演奏すると、生の演奏音が該楽器（ギター）１０から発生されると同時に、該演奏音に応じた電気的音信号がピックアップ１１により取得され、イコライザー１９によって楽器１０の基音周波数領域を抑制した特性に調整されると共に、エフェクター１２でエフェクトが掛けられ、このエフェクトが掛けられた音信号によって加振器１４が駆動され、これに応じた機械的振動音が楽器（ギター）１０のボディ１０ａから音響的に発生される。これにより、生の演奏音の基音周波数領域を抑制した特性を持ち且つエフェクトが掛けられた機械的振動音（付加的振動音）が、ボディ１０ａから音響的に発生され、これが生の演奏音に対して付加されることで、従来にない演奏感を体験することができる。

このように、楽器（ギター）１０の演奏音に応じた電気的音信号を加振器１４の音源として用いるので、専用の電子的音源が不要であるから安価であり、また、実際の楽器演奏音における機微を生かした機械的振動音を楽器（ギター）１０のボディ（響板）１０ａから発生することができる。また、この機械的振動音は、楽器（ギター）１０の基音周波数領域を抑制した特性に調整されるので、該楽器（ギター）１０の演奏音に対するハウリングを抑制することができる。更に、楽器の演奏音に加えて、付加的振動音が該楽器のボディから発生されるので、楽器（ギター）１０に熟練していないユーザや、十分な強度で演奏できないユーザ（例えば年少者）であっても、全体的な演奏音量が増されることにより、良好な演奏体験を体感できる。

イコライザー１９は、楽器１０の基音周波数領域を抑制した特性で、加振器１４による機械的振動を該楽器１０のボディ１０ａに伝達するように構成された伝達装置として機能する。別の実施例において、このような伝達装置は、イコライザー１９のような電気的回路を含むものに限らず、加振器１４の機械的配置を工夫することにより同等の機能を実現するように構成したものからなっていてもよい。この点につき、図４及び図５により説明する。図４は、機械的振動を単純化して示す物理モデルの一例である。図４（ａ）は、両端が固定された弦３０の基本振動の腹（節（端）から１／２の長さの位置、つまり中央部）に対して励振力を加えたときの該弦の振動をモデルする図であり、弦３０の長さに対応する波長λ／２からなる基本振動を生じることを示す。図４（ｂ）は、同じ弦３０の端（節）から１／４の長さの位置に対して励振力を加えたときの該弦の振動をモデルする図であり、弦３０の長さの１／２に対応する波長λ／４からなる２倍振動を生じることを示す。図４（ｃ）は、同じ弦３０の端（節）から１／６の長さの位置に対して励振力を加えたときの該弦の振動をモデルする図であり、弦３０の長さの１／３に対応する波長λ／６からなる３倍振動を生じることを示す。図４に示したモデルから理解できることは、（ａ）のように振動体の基本振動の腹（中央部）を加振点とするとその基本振動成分を強く持つ機械的振動が起こり易く、（ｂ）あるいは（ｃ）のように振動体の基本振動の腹（中央部）から外れた位置を加振点とするとその基本振動以外の倍音振動成分を強く持つ機械的振動が起こり易い、ということである。このことから、加振器１４の機械的配置を工夫することにより、楽器１０の基音周波数領域を抑制した特性で、該加振器１４による機械的振動を該楽器１０のボディ１０ａに伝達するように構成できることが理解できる。この知見に従い、本発明の別の実施例においては、該加振器１４を、楽器１０のボディ（共鳴体）１０ａの中央から外れた部位に取り付けることにより、該楽器１０の基音周波数領域を抑制した特性で、該加振器１４による機械的振動を該楽器１０のボディ１０ａに伝達するように構成する。例えば、図５においていくつかの矢印で示すように、ギター１０のボディ（共鳴体）１０ａの周縁寄りの適宜の１部位に加振器１４を取り付ける構造を採用することにより、前記伝達装置としての機能を実現することができる。この別の実施例においては、前記イコライザー１９を省略してよいし、あるいは省略することなく両者を組み合わせて実施してもよい。

図６は、図１の実施例に対する種々の変形例を示す。変形例の一形態として、エフェクター１２とアンプ１３との間にミキシング回路１５を挿入してよい。ミキシング回路１５は、エフェクター１２からの出力信号と外部入力端子１６からの任意の電気的音信号とを混合する。これにより、エフェクター１２からの出力信号のみならず、外部入力端子１６から入力する任意の電気的音信号によっても、加振器１４を駆動することができる。この場合、ユーザが楽器（ギター）１０で演奏する曲に関連した旋律又はハーモニー又はリズムの電気的音信号を外部入力端子１６から入力すれば、楽器（ギター）１０の演奏音とのアンサンブルを１台の楽器（ギター）１０で実現できる。この変形例のオプションとして、エフェクター１２とミキシング回路１５との間にスイッチ１７を設けてもよい。この場合、スイッチ１７をオフすることで、外部入力端子１６から入力する任意の電気的音信号のみによって加振器１４を駆動することができる。

変形例の別の一形態として、ピックアップ１１から加振器１４に至る経路の適宜の箇所にフィードバックキャンセラー１８を挿入してもよい。この場合、使用環境及び／又は経年による特性変化によってフィードバックする周波数特性が変化すると予測されるので、適応可能なフィードバックキャンセラーを使用するとよい。変形例の更なる一形態として、ピックアップ１１から加振器１４に至る経路の適宜の箇所に、ハウリング抑制用の前記イコライザー１９とは異なるタイプのイコライザー（図示せず）を挿入してもよい。例えば、ピックアップ１１において、複数の異なる音域毎に（各弦毎に）異なる特性で音信号を増幅してピックアップを行うような場合には、該異なるタイプのイコライザーによって音域毎の振幅特性をイコライズしてから加振器１４を駆動するのが好ましい。その他、図２に示したような各種エフェクターのタイプ毎に異なる特性のイコライザーをそれぞれ挿入してもよい。

変形例の更に別の一形態として、エフェクター１２との間で無線又は有線で通信可能なディスプレイ２０（例えば携帯端末であってもよい）を設け、エフェクター１２で現在選択されているエフェクトのタイプ及びエフェクトのかかり具合などを、ディスプレイ２０上で文字及び／又は図形などによって可視表示するようにしてもよい。その場合のオプションとして、ディスプレイ２０がタッチパネル式ＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インターフェース）機能を持つように構成し、ＧＵＩによってエフェクター１２におけるエフェクトの選択及びそのパラメータの調整・設定を行うことができるようにしてもよい。

図７は、図１の実施例に対する更に別の変形例を示す。この変形例においては、図１〜６に示されたような加振器１４に加えて、追加の（第２の）加振器１４Ｂが楽器（ギター）１０のボディ１０ａの適宜部位に設置され、該第２の加振器１４Ｂに対応して、ピックアップ１１の出力信号を処理するためのイコライザー１９Ｂ、エフェクター（第２のエフェクター）１２Ｂ、アンプ１３Ｂ等からなる追加の回路が設けられている。これらの第２のエフェクター１２Ｂを含む追加の回路と第２の加振器１４Ｂとによって追加の加振系列が構成される。イコライザー１９Ｂ及びエフェクター１２Ｂは、それぞれ、前記イコライザー１９及びエフェクター１２と同様の構成からなっていてよいが、そのイコライジング特性あるいはエフェクト処理特性は適宜異ならせるようにしてよい。特に、エフェクター（第２のエフェクター）１２Ｂにおけるエフェクト処理の設定内容をエフェクター（第１のエフェクター）１２におけるエフェクト処理の設定内容とは異ならせることにより、メインの加振器１４による加振特性とは異なる加振特性をサブの（第２の）加振器１４Ｂによって付加することができるので、多様性に富んだ演奏効果を実現することができる。なお、イコライザー１９Ｂを設けることなく、ピックアップ１１の出力信号をエフェクター１２Ｂに直接入力する、あるいは、イコライザー１９の出力をエフェクター１２Ｂに入力するようにしてもよい。また、ピックアップ１１から第２のエフェクター１２Ｂを経て第２の加振器１４Ｂに至る追加の回路の適宜の箇所において、図６に示したミキシング回路１５及び／又はフィードバックキャンセラー１８と同様のものを挿入してもよい。更に、メインのピックアップ１１とは別のサブのピックアップ（図示せず）を楽器（ギター）１０に設け、このサブのピックアップ（図示せず）の出力信号を前記第２のエフェクター１２Ｂを経て前記第２の加振器１４Ｂに至る前記追加の回路に入力するようにしてもよい。なお、楽器（ギター）１０のボディ１０ａにおける第２の加振器１４Ｂの設置部位は、必ずしも該楽器１０の基音周波数領域を抑制できるような部位（図５のような部位）でなくてもよい。また、第２の加振器１４Ｂ及び第２のエフェクター１２Ｂ等からなる追加の加振系列は、１つに限らず、２以上設けてもよい。

上述した変形例の種々の形態は、そのうち１つのみを適用してもよいし、複数を組み合わせて適用してもよい。また、上述した本発明の実施例及び変形例を構成する回路要素は、専用のディスクリート回路又はＩＣ若しくはＬＳＩ（集積回路）あるいはＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）等によって構成してもよいし、コンピュータ若しくはプロセッサユニット（ＣＰＵ）を使用して処理できる機能はその一部又は全部をコンピュータ若しくはプロセッサユニットによって実装してもよい。コンピュータ若しくはプロセッサユニットを使用する場合は、上述した本発明の実施例及び変形例における少なくとも一部の機能を具現化するためのプログラムを記憶するメモリ及びデータ記憶又はワーキング用のメモリが付属して設けられる。

本発明が適用可能な楽器１０のタイプは、上述したアコースティックギターに限らず、ウクレレ、ベース、バイオリン、チェロ等の弦楽器は勿論のこと、管楽器、打楽器、ピアノ等、共鳴体を持つ任意のタイプの楽器であってよい。また、自然楽器に限らず、電子的音源を持つ電子楽器でもよい。また、ピックアップ１１は、楽器の演奏音に応じた電気的音信号を取得する構成からなるものであれば、どのような構成のものを使用してもよく、適用する楽器のタイプに応じて、例えば、電磁式ピックアップ、ピエゾ式ピックアップ、小型マイクロホン等を適宜使用することができる。

Claims (9)

1. 楽器の演奏音に応じた電気的音信号を取得するピックアップと、
   前記ピックアップで取得した電気的音信号に対してエフェクトを掛けるエフェクターと、
   前記楽器のボディに取り付けられ、前記エフェクトが掛けられた音信号に応じた機械的振動を生成する加振器と、
   前記楽器の基音周波数領域を抑制した特性で、前記加振器による前記機械的振動を前記楽器のボディに伝達するように構成された伝達装置と
   を備える楽器。
2. 前記伝達装置は、前記加振器に入力される前記音信号の周波数特性を前記楽器の基音周波数領域を抑制した特性に調整する電気的回路を含む、請求項１の楽器。
3. 前記電気的回路はイコライザーである、請求項２の楽器。
4. 前記伝達装置は、前記楽器の基音周波数領域を抑制した特性で前記加振器による前記機械的振動を前記楽器のボディに伝達するような配置で、前記加振器を前記楽器のボディに取り付けた構造からなる、請求項１乃至３のいずれかの楽器。
5. 前記楽器は共鳴体を持つ楽器であり、前記ボディは前記共鳴体であり、前記伝達装置は、前記加振器を前記共鳴体の基本振動の腹から外れた部位に取り付けた構造からなる、請求項４の楽器。
6. 前記エフェクターからの出力信号と外部入力端子から供給される電気的音響信号とを混合するミキシング回路を更に備え、前記加振器は該ミキシング回路の出力信号に応じた機械的振動を生成する、請求項１乃至５のいずれの楽器。
7. 前記ピックアップで取得した電気的音信号に対してエフェクトを掛ける第２のエフェクターと、
   前記楽器のボディに取り付けられ、前記エフェクトが掛けられた音信号に応じた機械的振動を生成する第２の加振器と
   を更に備える請求項１乃至６の楽器。
8. 前記楽器の基音周波数領域を抑制した特性で、前記第２の加振器による前記機械的振動を前記楽器のボディに伝達するように構成された第２の伝達装置
   を更に備える請求項７の楽器。
9. 楽器の演奏音に応じた電気的音信号を取得するステップと、
   前記取得された電気的音信号に対してエフェクトを掛けるステップと、
   前記楽器のボディに取り付けられた加振器によって、前記エフェクトが掛けられた音信号に応じた機械的振動を発生するステップと
   前記楽器の基音周波数領域を抑制した特性で、前記加振器による前記機械的振動を前記楽器のボディに伝達するステップと
   を備え、前記加振器によって発生された前記機械的振動に応じた振動音を、前記楽器の基音周波数領域を抑制した特性で、前記楽器のボディから発生することを特徴とする方法。

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