JP6703304B2 - 楽音制御装置、電子管楽器、楽音制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ビギナーユーザでも簡単にサブトーンやタンギングを吹奏可能な楽音制御装置、電子管楽器、楽音制御方法およびプログラムに関する。

一般に電子管楽器では、アコースティック管楽器と同様のキー位置に音高指定用のスイッチ（音高キー）を設けておき、そのスイッチ操作によって楽音の音高を指定すると共に、マウスピース内に吹き込む息の息圧を検出する圧力センサを設け、この圧力センサにより検出される息圧に応じて楽音の音量を決定するように構成されている。

この種の楽器として、例えば特許文献１には、マウスピースに接触するユーザの上唇および下唇の位置を検出し、検出した上唇位置および下唇位置に応じて生成されるパラメータに従って楽音形成することで例えばユーザの頬や咽の動きに従って発生楽音の音色を制御する技術が開示されている。

特開２０００−１２２６４１号公報

ところで、上述した特許文献１に開示の技術では、マウスピースに接触するユーザの上唇および下唇の位置を検出して得たパラメータに基づきユーザの頬や咽の動きに応じた音色制御を実現するが、息が漏れるような音を含んだ柔らかなサウンドとして知られるサブトーンや、舌でリードの振動を一瞬止めて音を区切るタンギングをビギナーユーザが簡単に吹奏することが出来ない、という問題がある。

また、タンギング奏法を検知するには、マウスピースに接触するユーザの下唇位置や下唇圧を検出する必要があるが、下唇圧を検出するには別途に圧力検出する素子を設けなければならず、製品コスト高を招致してしまう、という問題もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、製品コスト高を招致せず、ビギナーユーザでも簡単にサブトーンやタンギングを吹奏することが出来る楽音制御装置、電子管楽器、楽音制御方法およびプログラムを提供することを目的としている。

本発明の楽音制御装置は、マウスピースに接触する下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度を検出し、前記検出される前記下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度が第１の条件を満たすかを判別し、前記第１の条件を満たすと判別された場合に、第１の奏法に対応する楽音の生成状態から前記第１の奏法とは異なる第２の奏法に対応する息が漏れる音を生成する楽音の生成状態に切り替えるように音源部を制御する、処理部を備えることを特徴とする。

本発明の楽音方法は、楽音制御装置が、マウスピースに接触する下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度を検出し、前記検出される前記下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度が第１の条件を満たすかを判別し、前記第１の条件を満たすと判別された場合に、第１の奏法に対応する楽音の生成状態から前記第１の奏法とは異なる第２の奏法に対応する息が漏れる音を生成する楽音の生成状態に切り替えるように音源部を制御することを特徴とする。

本発明のプログラムは、コンピュータに、マウスピースに接触する下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度を検出する処理と、前記検出される前記下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度が第１の条件を満たすかを判別する処理と、前記第１の条件を満たすと判別された場合に、第１の奏法に対応する楽音の生成状態から前記第１の奏法とは異なる第２の奏法に対応する息が漏れる音を生成する楽音の生成状態に切り替えるように音源部を制御する処理と、を実行させることを特徴とする。

本発明では、製品コスト高を招致せず、ビギナーユーザでも簡単にサブトーンやタンギングを吹奏することが出来る。

本発明の第１実施形態による電子管楽器１００の全体構造を示す外観図およびマウスピース６の構造を示す断面図である。 電子管楽器１００の電気的構成を示すブロック図である。 ＲＡＭ１３の構成および下唇圧識別テーブルＲＰＴの構成を示す図である。 パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の出力例を示す図である。 ＣＰＵ１１が実行するメインルーチンの動作を示すフローチャートである。 ＣＰＵ１１が実行する下唇圧検出処理の動作を示すフローチャートである。 ＣＰＵ１１が実行する第２実施形態による下唇圧検出処理の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
Ａ．構造
図１を参照して本発明の第１実施形態による電子管楽器１００の全体構造について説明する。図１（ａ）は、アコースティック管楽器の「サックス」形状を模した電子管楽器１００の全体構造を示す外観図、図１（ｂ）はマウスピース６の構造を示す断面図である。

図１（ａ）において、サックス形状を為す本体１の正面には、運指操作（音高を指定する演奏操作）される音高キー２が配設される。本体１の開口端３側の内部には、楽音を放音するスピーカ４が設けられる。また、本体１の側面側には、電源をパワーオン・オフする電源スイッチの他、各種操作スイッチを有する操作部５が設けられる。

本体１の基端には、マウスピース６が嵌着されると共に、このマウスピース６を介して吹きこまれるユーザ（吹奏者）の息圧を検出する息圧センサ８が配設される。マウスピース６は、図１（ｂ）に図示するように、アコースティック管楽器のリードに相当する箇所にセンシングパッド７を備える。

セ図１（ｂ）に図示するンシングパッド７は、静電容量方式により接触検出するパッドＴＰおよびパッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０から構成される。なお、本実施形態では、パッドＴＰおよびパッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０を一体成形したセンシングパッド７を用いているが、これに限らず、パッドＴＰと、パッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０とを別体に構成する態様であっても構わない。パッドＰＯＳ１がティップ側であり、パッドＰＯＳ１０がヒール側である。

パッドＴＰおよびパッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０は、接触検出する領域であり、それぞれマトリクス配置された複数の検出素子から構成される。パッドＴＰは、ユーザ（吹奏者）の舌の接触状態（接触の有無および接触面積）を検出する。一方、パッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０は、それぞれユーザ（吹奏者）の下唇の接触状態（接触面積）を検出する。これらパッドＴＰおよびパッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０の各検出出力は、後述する入力部９に供給され、パッドデータＴＰＤおよびパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０（後述する）に変換される。

Ｂ．構成
次に、図２を参照して電子管楽器１００の電気的構成について説明する。図２は、電子管楽器１００の電気的構成を示すブロック図である。図２において、センシングパッド７（検出部）は、上述したように、それぞれマトリクス配置された複数の検出素子から構成されるパッドＴＰおよびパッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０を備える。入力部９は、パッドＴＰおよびパッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０の各検出出力を、接触面積（接触検出した検出素子の数）に対応したパッドデータＴＰＤおよびパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０に変換する。

すなわち、入力部９では、パッドＴＰの検出出力を、マウスピース６を咥えるユーザの舌がリードに接触する状態（接触面積）を表すパッドデータＴＰＤに変換する。また、入力部９では、パッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０の各検出出力を、それぞれマウスピース６を咥えるユーザの下唇がリードに接触する状態（接触面積）を表すパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０に変換する。これらパッドデータＴＰＤおよびパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０は、８ビット長で表現される場合、各々の出力範囲は「０」〜「２５５」となる。

ユーザの下唇がリードに接触する状態（接触面積）を表すパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０は、下唇位置を算出する重心計算に用いられる。すなわち、一次元配列されるパッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０の位置をそれぞれｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_１０とし、これらパッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０の検出出力に対応するパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値ｍ_１、ｍ_２、…、ｍ_１０を重み付け係数とした場合、重心ＸＧは（ｍ_１・ｘ_１＋ｍ_２・ｘ_２＋…＋ｍ_１０・ｘ_１０）／（ｍ_１＋ｍ_２＋…＋ｍ_１０）で算出される。この重心算出は、後述のＣＰＵ１１により行われ、算出された重心ＸＧはリードに接触するユーザの下唇位置として扱われる。

また、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０は、後述する下唇圧識別テーブルＲＰＴの入力パラメータとしても用いられ、当該テーブルＲＰＴによってユーザがマウスピース６を「咥えていない状態」、「強く咥えている状態」および「緩やかに咥えた状態」の何れであるかを識別する。具体的には、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値合計と、各パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の内、閾値ＴＨ１を超えるパッド数とに応じて、上記３状態の何れであるかを識別するものであり、これについては追って詳述する。

息圧センサ８は、マウスピース６から吹き込まれる息圧を検出して息圧信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部１０は、息圧センサ８から出力される息圧信号をレベル増幅した後、ＣＰＵ１１の制御の下にＡ／Ｄ変換して息圧データＤｐを発生する。このＡ／Ｄ変換部１０が出力する息圧データＤｐおよび入力部９が発生するパッドデータＴＰＤ、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０は、ＣＰＵ１１の制御の下に、後述するＲＡＭ１３のバッファエリアに一時記憶される。

本体１の正面に配列される音高キー２（図１（ａ）参照）は、ユーザの運指操作（音高を指定する演奏操作）に応じた音高データＰを発生する。発音音高を表す音高データＰは、ＣＰＵ１１に取り込まれる。操作部５は、電源をパワーオン・オフする電源スイッチの他、発生楽音の音色を選択する音色選択スイッチ等の各種操作スイッチを有し、操作されるスイッチ種に応じたスイッチイベントを発生する。操作部５が発生するスイッチイベントは、ＣＰＵ１１に取り込まれる。

ＣＰＵ１１（処理部）は、操作部５が発生する各種スイッチイベントに基づき楽器各部の動作状態を設定する他、音高キー２の運指操作に応じて発生する音高データＰにより指定される音高の楽音を発生するよう音源１４に指示する。本発明の要旨に係るＣＰＵ１１の特徴的な処理動作については追って詳述する。ＲＯＭ１２には、上記ＣＰＵ１１にロードされる各種プログラムデータが記憶される。各種プログラムとは、後述するメインルーチンおよび当該メインルーチンからコールされる下唇位置検出処理を含む。

ＲＡＭ１３は、図３（ａ）に図示するように、バッファエリアＢＡ、下唇圧識別テーブルＲＰＴおよびワークエリアＷＡを備える。ＲＡＭ１３のバッファエリアＢＡは、ＣＰＵ１１が指示する循環アドレスに従ってリングバッファとして用いられ、上述した入力部９から出力されるパッドデータＴＰＤ、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０およびＡ／Ｄ変換部１０から出力される息圧データＤｐを時系列順に取り込んで一時記憶する。なお、必ずしもリングバッファを用いなくても良く、所定タイミング時毎に出力される息圧データＤｐを、その時その時で一時的に記憶できるメモリであれば良い。

ＲＡＭ１３に格納される下唇圧識別テーブルＲＰＴは、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値合計と、各パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の内、閾値ＴＨ１を超えるパッド数とに応じて、ユーザがマウスピース６を「咥えていない状態」、「強く咥えた状態」および「緩やかに咥えた状態」の何れであるかを識別する２次元データテーブルである。なお、「緩やかに咥えた状態」とは、サブトーン奏法を行うときのようなマウスピース６の咥え具合（咥える強度）である。マウスピース６の咥え具合（マウスピースと唇の接触程度）を通常の演奏時の状態よりも緩め、唇とマウスピースの間に隙間を設け、その隙間から息が漏れるようにする。このように、サブトーン奏法を行うときのマウスピース６の咥え具合を「緩やかに咥えた状態」とする。

ここで、図３（ｂ）および図４（ａ）〜（ｄ）を参照して下唇圧識別テーブルＲＰＴについて説明する。図４（ａ）は、ユーザがマウスピース６を強く咥えた際に発生するパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の出力例を示す図である。この例では、パッドデータＰＤ１は「５３」、パッドデータＰＤ２は「８５」、パッドデータＰＤ３は「２０２」、パッドデータＰＤ４は「２２４」、パッドデータＰＤ５は「２３２」、パッドデータＰＤ６は「２２８」、パッドデータＰＤ７は「２２０」、パッドデータＰＤ８は「１５２」、パッドデータＰＤ９は「５８」、パッドデータＰＤ１０は「３２」となり、これをバーグラフで示すと図４（ｂ）の出力分布（ヒストグラム）となる。

この出力分布において、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値合計は「１４８６」となり、閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッドの数は「６」となる。そして、これらを入力パラメータとすると、図３（ｂ）に図示した下唇圧識別テーブルＲＰＴから「強く咥えた状態」（状態Ｓｔｒｏｎｇ）と識別される。

同様に、ユーザがマウスピース６を緩やかに咥えた際に発生するパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の出力例（図４（ａ）参照）では、パッドデータＰＤ１は「３４」、パッドデータＰＤ２は「４３」、パッドデータＰＤ３は「７８」、パッドデータＰＤ４は「２０２」、パッドデータＰＤ５は「２３２」、パッドデータＰＤ６は「２０８」、パッドデータＰＤ７は「９６」、パッドデータＰＤ８は「５４」、パッドデータＰＤ９は「４１」、パッドデータＰＤ１０は「３８」となり、これをバーグラフで示すと図４（ｃ）の出力分布（ヒストグラム）となる。

この出力分布において、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値合計は「１０２６」となり、閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッドの数は「３」となる。これらを入力パラメータとすると、図３（ｂ）に図示した下唇圧識別テーブルＲＰＴから「緩やかに咥えた状態」（状態Ｌｏｏｓｅ）と識別される。

また、ユーザがマウスピース６を咥えていない状態で発生するパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の出力例（図４（ａ）参照）では、パッドデータＰＤ１は「１２」、パッドデータＰＤ２は「１６」、パッドデータＰＤ３は「１０」、パッドデータＰＤ４は「１８」、パッドデータＰＤ５は「１４」、パッドデータＰＤ６は「１２」、パッドデータＰＤ７は「１６」、パッドデータＰＤ８は「１８」、パッドデータＰＤ９は「１４」、パッドデータＰＤ１０は「１７」となり、これをバーグラフで示すと図４（ｄ）の出力分布（ヒストグラム）となる。

このノイズレベルの出力分布において、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値合計は「１４７」となり、閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッドの数は「０」となる。これらを入力パラメータとすると、図３（ｂ）に図示した下唇圧識別テーブルＲＰＴから「咥えていない状態」（状態Ｎｏｔ＿ｓｅｔ）と識別される。

このように、下唇圧識別テーブルＲＰＴでは、マウスピース６の咥え方に応じてユーザの下唇がリードに接触する面積が変化し、その接触面積の変化に伴って下唇がリードに接触ずる圧力も変化するという知見に基づきパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値合計および閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッドの数を入力パラメータとして、「強く咥えた状態」（状態Ｓｔｒｏｎｇ）、「緩やかに咥えた状態」（状態Ｌｏｏｓｅ）および「咥えていない状態」（状態Ｎｏｔ＿ｓｅｔ）の何れかであるかを識別する。つまり、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値及び各出力値の合計値が大きくなるほど接触面積が大きくなるため、下唇を強い力でリードに接触させていると判断することができる。反対に、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値及び各出力値の合計値が小さくなるほど接触面積が小さくなるため、下唇を弱い力でリードに接触させていると判断することができる。

こうした下唇圧識別テーブルＲＰＴを設けることによって、下唇圧を検出する素子を別途に備えること無く、マウスピース６の咥え方を識別し得る結果、製品コスト高を回避することが出来るという効果も奏する。

再び図３を参照して実施形態の構成について説明を進める。図３（ａ）において、ＲＡＭ１３のワークエリアＷＡは、ＣＰＵ１１の作業領域として用いられ、各種レジスタ・フラグが一時記憶される。各種レジスタの内には、上述した下唇圧識別テーブルＲＰＴで識別された状態変数を保持するレジスタとなる状態Ｓｔａｔｅが含まれる。すなわち、状態Ｓｔａｔｅは、下唇圧識別テーブルＲＰＴで識別された「強く咥えた状態」を表す状態Ｓｔｒｏｎｇ、「緩やかに咥えた状態」を表す状態Ｌｏｏｓｅおよび「咥えていない状態」を表す状態Ｎｏｔ＿ｓｅｔ）の何れかを保持する。

次に、再び図２を参照して実施形態の構成について説明を進める。図２において、音源１４は、周知の波形メモリ読み出し方式にて構成される複数の発音チャンネル（ＭＩＤＩチャンネル）を備え、ＣＰＵ１１から供給されるＭＩＤＩイベントに従って楽音波形データを発生する。

具体的には、サブトーン状態が解除され、通常の奏法が為されている場合、音源１４ではユーザ選択された音色（管楽器音）の波形データを、音高データＰに応じた読み出し速度で再生し、再生した波形データを息圧データＤｐに応じて音量制御した楽音波形データを発生する。

また、サブトーン奏法が為されてサブトーン状態へ移行した場合、音源１４ではパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０から算出した下唇位置（重心ＸＧ）に対応付けられたサブトーン波形データを再生し、これを発生中の楽音波形データに加算合成してサブトーンを含む楽音波形データを形成する。なお、下唇位置（重心ＸＧ）に対応付けられたサブトーン波形データとは、実際のアコースティック管楽器で発生するサブトーンをＰＣＭサンプリングしたものであり、下唇位置に応じてノイズ含有具合が変化する実際のサブトーンに合わせて下唇位置（重心ＸＧ）毎にサンプリングされたサブトーン波形データを指す。なお、サブトーン波形データはサンプリングしたものでなくてもよく、例えば、演算によって求められたサブトーン波形でもよい。

さらに、パッドデータＴＰＤに基づきユーザの舌がリードに接触する状態を検出した場合、音源１４ではユーザの舌がリードに接触したタイミングで発生中の楽音波形データを短時間内にノートオフ・ノートオンさせて発音中の楽音を一瞬止めるタンギング効果を付加する。

サウンドシステム１５は、音源１４から出力される楽音波形データをアナログ形式の楽音信号に変換し、当該楽音信号から不要ノイズを除去する等のフィルタリングを施した後、これを増幅してスピーカ４から放音させる。なお、必ずしも不要ノイズを除去する等のフィルタリングをしなくてもよい。

Ｃ．動作
次に、図５〜図６を参照して上記構成による電子管楽器１００のＣＰＵ１１が実行するメインルーチンおよび下唇位置検出処理の各動作について説明する。なお、以下の動作説明では、ことわりが無い限り動作の主体はＣＰＵ１１である。

（１）メインルーチンの動作
図５は、ＣＰＵ１１が実行するメインルーチンの動作を示すフローチャートである。電源スイッチ操作により電子管楽器１００がパワーオンすると、ＣＰＵ１１は図５に図示するステップＳＡ１に処理を進め、電子管楽器１００の各部を初期化するイニシャライズを行う。イニシャライズが完了すると、ステップＳＡ２に進み、下唇位置検出処理を実行する。

下唇位置検出処理では、後述するように、取得したパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０から下唇位置（重心ＸＧ）を算出すると共に、当該パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値合計と、閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッド数とに応じて下唇圧識別テーブルＲＰＴ（図３（ｂ）参照）から状態Ｓｔａｔｅを識別し、識別した状態Ｓｔａｔｅが「状態Ｌｏｏｓｅ（緩やかに咥えた状態）」であって、なお且つ下唇位置（重心ＸＧ）が「４」未満のサブトーン奏法が為されていれば、サブトーン奏法の条件（第１の条件）を満たすと判別され、サブトーン状態へ移行し、サブトーン奏法が為されていなければ、サブトーン状態を解除する（非サブトーン状態に設定する）。

次に、ステップＳＡ３では、センシングパッド７のパッドＴＰによりマウスピース６を咥えるユーザの舌がリードに接触する状態（接触面積）を検出し、それを入力部９で変換したパッドデータＴＰＤを取得してＲＡＭ１３のバッファエリアＢＡに一時記憶する舌検出処理を実行する。

続いて、ステップＳＡ４では、マウスピース６を介して吹きこまれるユーザ（吹奏者）の息圧を息圧センサ８により検出し、当該息圧センサ８の検出出力をＡ／Ｄ変換して取得した息圧データＤｐをＲＡＭ１３のバッファエリアＢＡに一時記憶する息圧検出処理を実行する。次に、ステップＳＡ５では、音高キー２の運指操作（音高を指定する演奏操作）に応じた音高データＰを発生する音高キースイッチ処理を実行する。

そして、ステップＳＡ６では、上記ステップＳＡ２の下唇位置検出処理によってサブトーン状態が解除されている場合には、ユーザ選択された音色（管楽器音）の波形データを、音高データＰに応じた読み出し速度で再生し、再生した波形データを息圧データＤｐに応じて音量制御した楽音波形データを発生するよう音源１４に指示する発音処理を実行する。

また、ステップＳＡ６では、上記ステップＳＡ２の下唇位置検出処理によってサブトーン状態へ移行した場合には、取得したパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０から算出した下唇位置（重心ＸＧ）に対応付けられたサブトーン波形データを再生し、これを発生中の楽音波形データに加算合成してサブトーンを含む楽音波形データを形成する。

さらに、ステップＳＡ６では、上記ステップＳＡ３で取得したパッドデータＴＰＤに基づきユーザの舌がリードに接触したタイミングで発生中の楽音波形データを短時間内にノートオフ・ノートオンさせて発音中の楽音を一瞬止めるようなタンギング効果を付加する（タンギング音の発生形態を設定する）。続いて、ステップＳＡ７では、例えば操作部５の音色選択スイッチ操作に応じて発生する楽音の音色を選択する等の、その他の処理を実行する。そして、以後は電源スイッチ操作で電源がパワーオフされるまで上述のステップＳＡ２〜ＳＡ７を繰り返し実行する。

（２）下唇位置検出処理の動作
図６は、ＣＰＵ１１が実行する下唇位置検出処理の動作を示すフローチャートである。前述したメインルーチンのステップＳＡ２（図５参照）を介して本処理が実行されると、ＣＰＵ１１は図６に図示するステップＳＢ１に処理を進め、入力部９が発生するパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０を取得してＲＡＭ１３のバッファエリアＢＡに一時記憶する。

次に、ステップＳＢ２では、上記ステップＳＢ１で取得したパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０に基づいて下唇位置（重心ＸＧ）を算出する。すなわち、一次元配列されるパッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０の位置をそれぞれｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_１０とし、これらパッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０の検出出力に対応するパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値ｍ_１、ｍ_２、…、ｍ_１０を重み付け係数として、重心ＸＧ＝（ｍ_１・ｘ_１＋ｍ_２・ｘ_２＋…＋ｍ_１０・ｘ_１０）／（ｍ_１＋ｍ_２＋…＋ｍ_１０）で算出する。また、ステップＳＢ２では、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値合計を算出すると共に、当該パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の内、閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッドの数を計数する。

続いて、ステップＳＢ３では、上記ステップＳＢ２で取得したパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値合計と閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッドの数とに応じて下唇圧識別テーブルＲＰＴ（図３（ｂ）参照）から状態Ｓｔａｔｅを識別する。

例えば、取得したパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０が図４（ｂ）のバーグラフで示される出力分布であれば、各出力値合計が「１４８６」となり、閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッドの数が「６」となる。そして、これを入力パラメータとして、図３（ｂ）に図示した下唇圧識別テーブルＲＰＴから識別される状態Ｓｔａｔｅは、「強く咥えた状態」を表す状態Ｓｔｒｏｎｇとなる。

同様に、取得したパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０が図４（ｃ）のバーグラフで示される出力分布であれば、各出力値合計が「１０２６」となり、第１の閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッドの数が「３」となる。そして、これを入力パラメータとして、図３（ｂ）に図示した下唇圧識別テーブルＲＰＴから識別される状態Ｓｔａｔｅは、「緩やかに咥えた状態」を表す状態Ｌｏｏｓｅとなる。

さらに、取得したパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０が図４（ｄ）のバーグラフで示される出力分布であれば、各出力値合計が「１４７」となり、第１の閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッドの数が「０」となる。そして、これを入力パラメータとして、図３（ｂ）に図示した下唇圧識別テーブルＲＰＴから識別される状態Ｓｔａｔｅは、「咥えていない状態」を表す状態Ｎｏｔ＿ｓｅｔとなる。

このようにして、下唇圧識別テーブルＲＰＴによって現在の状態、すなわちマウスピース６の咥え方が識別されると、ステップＳＢ４に進み、識別された状態Ｓｔａｔｅが「状態Ｌｏｏｓｅ（緩やかに咥えた状態）」であって、なお且つ上記ステップＳＢ２で算出した下唇位置（重心ＸＧ）が「４」未満であるか否か、つまりサブトーン奏法が為されているか否かを判断する。

識別された状態Ｓｔａｔｅが「状態Ｌｏｏｓｅ（緩やかに咥えた状態）」であって、なお且つ下唇位置（重心ＸＧ）が「４」未満のサブトーン奏法が為されているとする。そうすると、判断結果は「ＹＥＳ」になり、ステップＳＢ５に進み、サブトーン状態へ移行して本処理を終える。

一方、識別された状態Ｓｔａｔｅが「状態Ｌｏｏｓｅ（緩やかに咥えた状態）」であって、なお且つ下唇位置（重心ＸＧ）が「４」未満ではない通常の奏法が為されていると、上記ステップＳＢ４の判断結果は「ＮＯ」になり、ステップＳＢ６に進み、非サブトーン状態（サブトーン状態で無い状態、サブトーン状態が解除されている状態）に設定して本処理を終える。

以上のように、下唇位置検出処理では、取得したパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０から下唇位置（重心ＸＧ）を算出すると共に、当該パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値合計と閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッド数とに応じて下唇圧識別テーブルＲＰＴ（図３（ｂ）参照）から状態Ｓｔａｔｅを識別し、識別した状態Ｓｔａｔｅが「状態Ｌｏｏｓｅ（緩やかに咥えた状態）」であって、なお且つ下唇位置（重心ＸＧ）が「４」未満のサブトーン奏法が為されていれば、サブトーン状態へ移行し、一方、サブトーン奏法が為されていなければ、サブトーン状態を解除する。

以上説明したように、本実施形態では、マウスピース６に設けたセンシングパッド７によって当該マウスピース６の咥え方を表すパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０を取得し、取得したパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０から下唇位置（重心ＸＧ）を算出すると共に、これらパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値合計と、第１の閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッド数とに応じて下唇圧識別テーブルＲＰＴ（図３（ｂ）参照）から状態Ｓｔａｔｅを識別する。

識別した状態Ｓｔａｔｅが「状態Ｌｏｏｓｅ（緩やかに咥えた状態）」であって、なお且つ下唇位置（重心ＸＧ）が「４」未満のサブトーン奏法が為されていれば、サブトーン状態へ移行し、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０から算出した下唇位置（重心ＸＧ）に対応付けられたサブトーン波形データを再生して発生中の楽音波形データに加算合成してサブトーンを含む楽音波形データを形成したり、パッドデータＴＰＤに基づきユーザの舌がリードに接触したタイミングで発生中の楽音波形データを短時間内にノートオフ・ノートオンさせて発音中の楽音を一瞬止めるタンギング効果を付加するので、ビギナーユーザでも簡単にサブトーンやタンギングを吹奏することが出来る。

また、下唇圧識別テーブルＲＰＴを設けることによって、下唇圧を検出する素子を別途に備えること無くマウスピース６の咥え方を識別し得る為、製品コスト高を回避し得るという効果も奏する。

［第２実施形態による下唇位置検出処理の動作］
次に、図７を参照して第２実施形態による下唇位置検出処理の動作について説明する。図７は、ＣＰＵ１１が実行する第２実施形態による下唇位置検出処理の動作を示すフローチャートである。上述した第１実施形態と同様、メインルーチンのステップＳＡ２（図５参照）を介して本処理が実行されると、ＣＰＵ１１は図７に図示するステップＳＣ１に処理を進め、入力部９が発生するパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０を取得してＲＡＭ１３のバッファエリアＢＡに一時記憶する。

次に、ステップＳＣ２では、上記ステップＳＣ１で取得したパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０に基づいて下唇位置（重心ＸＧ）を算出する。すなわち、一次元配列されるパッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０の位置をそれぞれｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_１０とし、これらパッドＰＯＳ１〜ＰＯＳ１０の検出出力に対応するパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値ｍ_１、ｍ_２、…、ｍ_１０を重み付け係数として、重心ＸＧ＝（ｍ_１・ｘ_１＋ｍ_２・ｘ_２＋…＋ｍ_１０・ｘ_１０）／（ｍ_１＋ｍ_２＋…＋ｍ_１０）で算出する。また、ステップＳＣ２では、パッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の内、閾値ＴＨ１（「１００」）を超えるパッドの出力値合計Σを算出する。

続いて、ステップＳＣ３では、次式（１）に基づき混合比ｍ（％値）を算出する。
ｍ＝１００×（出力値合計Σ−ＴＨ４）／（ＴＨ３−ＴＨ４）…（１）
なお、上記（１）式において、閾値ＴＨ３および閾値ＴＨ４は予め設定される定数である。

具体的には、閾値ＴＨ３は、マウスピース６を強く咥えた場合に取得されるパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値の内、閾値ＴＨ１（「１００」）を超える出力値から当該閾値ＴＨ１を減算した値の累算値である。例えば図４（ａ）において、マウスピース６を強く咥えた場合に取得されるパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の出力例の場合には、（２０２−１００）＋（２２４−１００）＋（２３２−１００）＋（２２８−１００）＋（２２０−１００）＋（１５２−１００）から閾値ＴＨ３は「６５８」となる。

また、閾値ＴＨ４は、マウスピース６を緩やかに咥えた場合に取得されるパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値の内、閾値ＴＨ１（「１００」）を超える出力値から当該閾値ＴＨ１を減算した値の累算値である。例えば図４（ａ）において、マウスピース６を緩やかに咥えた場合に取得されるパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の出力例の場合には、（２１２−１００）＋（２３２−１００）＋（１９８−１００）から閾値ＴＨ４は「３４２」となる。

すなわち、マウスピース６を強く咥え、出力値合計Σが閾値ＴＨ３に相当する場合には、上記（１）式から混合比ｍが１００％となり、通常の奏法で発生する楽音のみとなる。なお、ここで言う楽音とは、ユーザ選択された音色（管楽器音）の波形データを、音高データＰに応じた読み出し速度で再生し、再生した波形データを息圧データＤｐに応じて音量制御した楽音波形データを指す。

一方、マウスピース６を穏やかに咥え、出力値合計Σが閾値ＴＨ４に相当する場合には、上記（１）式から混合比ｍが０％となり、サブトーン奏法で発生するサブトーンのみとなる。なお、ここで言うサブトーンとは、取得したパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０から算出した下唇位置（重心ＸＧ）に対応付けられたサブトーン波形データを指す。

そして、ステップＳＣ４では、上記ステップＳＣ３で算出した混合比ｍ［％］を、ＭＩＤＩデータ（コントロールチェンジ）として音源１４に送付する。これにより、音源１４ではＭＩＤＩデータ（コントロールチェンジ）として受信した混合比ｍ［％］に従い、通常の奏法に対応して発生する楽音波形データと、サブトーン奏法に対応して発生するサブトーン波形データとを加算合成する。

このように、第２実施形態による下唇位置検出処理では、マウスピース６の咥え方に応じて、強く咥えた場合と穏やかに咥えた場合との間を内挿補間する混合比ｍ［％］を算出し、算出した混合比ｍ［％］に応じて、通常の奏法で発生する楽音とサブトーン奏法で発生するサブトーンとを加算合成するよう音源１４に指示するので、ビギナーユーザでも簡単にサブトーンを吹奏することが出来る。第２実施形態では、混合比を算出するためにマウスピース６を強く咥えた場合のパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値及び、マウスピース６を緩やかに咥えた場合のパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値が必要となる。したがって、上記２つの場合のパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値を得るために、例えば、操作部５の操作によって混合比を求めるモードに切替えた場合に、初期処理として、強く咥える（緩やかに咥える）ように音声等で指示をして、上記２つの場合のパッドデータＰＤ１〜ＰＤ１０の各出力値を得ることとしても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、本願出願の特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
なお、本発明の実施形態では、図３（ｂ）に図示したように、閾値ＴＨ１を超えるパッド数の数が０、１〜３、４以上かに分けてマウスピース６の咥え具合を識別したが、これに限られず、例えば、０、１〜２、３以上か、０、１〜４、５以上か等、センシングパッド７に含まれるパッドＰＯＳの数に応じて、変更しても良い。

以下では、本願出願当初の特許請求の範囲に記載された各発明について付記する。
（付記）
［請求項１］
マウスピースに接触する下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度を検出する検出部と、
前記検出部から検出される前記下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度が第１の条件を満たすかを判別する判別処理と、
前記判別処理により前記第１の条件を満たすと判別された場合に、サブトーン奏法に対応する楽音を生成するように音源部に指示する音源指示処理と、を実行する処理部と、
を具備することを特徴とする楽音制御装置。

［請求項２］
前記検出部は、下唇の接触を検出する複数の検出パッドを前記マウスピースに備えることを特徴とする請求項１記載の楽音制御装置。

［請求項３］
前記処理部は、更に、前記複数の検出パッドの夫々から得られる検出値に基づいて、前記マウスピースに前記下唇が接触する面の重心位置を前記下唇の位置として取得する取得処理を実行すること特徴とする請求項１又は２に記載の楽音制御装置。

［請求項４］
前記処理部は、更に、前記複数の検出パッドの夫々から得られる検出値の合計値と、前記複数の検出パッドのうち前記検出値が第１の閾値を超える検出パッドの数と、に基づいて前記マウスピースを咥える強度を識別する識別処理を実行することを特徴とする請求項２又は３に記載の楽音制御装置。

［請求項５］
前記識別処理は、前記合計値と、前記第１の閾値を超える検出パッドの数とに応じて、前記マウスピースを咥える強度が、マウスピースを咥えていない状態である第１の状態、マウスピースを強く咥えた状態である第２の状態及び、マウスピースを緩やかに咥えた状態である第３の状態の何れの状態にあるかを識別することを特徴とする請求項４に記載の楽音制御装置。

［請求項６］
前記判別処理は、前記第３の状態と判別した場合で、且つ前記重心位置が第２の閾値未満であるときに、前記第１の条件を満たすと判別することを特徴とする請求項５に記載の楽音制御装置。

［請求項７］
マウスピースに接触する下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度を検出する検出部と、
楽音を生成する音源部と、
請求項１乃至６のいずれかに記載の楽音制御装置と、
を具備することを特徴とする電子管楽器。

［請求項８］
楽音制御装置で実行され、
マウスピースに接触する下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度を検出し、
検出された前記下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度が第１の条件を満たすかを判別し、
前記第１の条件を満たすと判別された場合に、サブトーン奏法に対応する楽音を生成するように音源部に指示する
ことを特徴とする楽音発生方法。

［請求項９］
楽音制御装置に搭載されるコンピュータに、
マウスピースに接触する下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出される前記下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度が第１の条件を満たすかを判別する判別ステップと、
前記判別ステップにより前記第１の条件を満たすと判別された場合に、サブトーン奏法に対応する楽音を生成するように音源部に指示する音源指示ステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。

１ 本体
２ 音高キー
３ 開口端
４ スピーカ
５ 操作部
６ マウスピース
７ センシングパッド
８ 息圧センサ
９ 入力部
１０ Ａ／Ｄ変換部
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ 音源
１５ サウンドシステム
１００ 電子管楽器

Claims (11)

1. マウスピースに接触する下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度を検出し、
   前記検出される前記下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度が第１の条件を満たすかを判別し、
   前記第１の条件を満たすと判別された場合に、第１の奏法に対応する楽音の生成状態から前記第１の奏法とは異なる第２の奏法に対応する息が漏れる音を生成する楽音の生成状態に切り替えるように音源部を制御する、
   処理部を備える楽音制御装置。
2. 前記第２の奏法はサブトーン奏法である、請求項１に記載の楽音制御装置。
3. 前記処理部は、前記第２の奏法に対応する楽音の生成状態において、前記検出される前記下唇の位置に対応付けられている波形データに基づいて前記音源部に楽音を生成させるように制御する、請求項１または２に記載の楽音制御装置。
4. 下唇の接触を検出する複数の検出パッドを前記マウスピースに備え、
   前記処理部は、前記複数の検出パッドの夫々から得られる検出値に基づいて、前記マウスピースに前記下唇が接触する面の重心位置を前記下唇の位置として取得する取得処理を実行する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の楽音制御装置。
5. 前記処理部は、更に、前記複数の検出パッドの夫々から得られる検出値の合計値と、前記複数の検出パッドのうち前記検出値が第１の閾値を超える検出パッドの数と、に基づいて前記マウスピースを咥える強度を識別する識別処理を実行することを特徴とする請求項４に記載の楽音制御装置。
6. 前記識別処理は、前記合計値と、前記第１の閾値を超える検出パッドの数とに応じて、前記マウスピースを咥える強度が、マウスピースを咥えていない状態である第１の状態、マウスピースを強く咥えた状態である第２の状態及び、マウスピースを緩やかに咥えた状態である第３の状態の何れの状態にあるかを識別することを特徴とする請求項５に記載の楽音制御装置。
7. 前記識別処理は、前記第３の状態と判別した場合で、且つ前記重心位置が第２の閾値未満であるときに、前記第１の条件を満たすと判別することを特徴とする請求項６に記載の楽音制御装置。
8. マウスピースに接触する下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度を検出する検出部と、
   楽音を生成する音源部と、
   請求項１乃至７のいずれかに記載の楽音制御装置と、
   を具備することを特徴とする電子管楽器。
9. 楽音制御装置が、
   マウスピースに接触する下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度を検出し、
   前記検出される前記下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度が第１の条件を満たすかを判別し、
   前記第１の条件を満たすと判別された場合に、第１の奏法に対応する楽音の生成状態から前記第１の奏法とは異なる第２の奏法に対応する息が漏れる音を生成する楽音の生成状態に切り替えるように音源部を制御する、
   ことを特徴とする楽音発生方法。
10. コンピュータに、
    マウスピースに接触する下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度を検出する処理と、
    前記検出される前記下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度が第１の条件を満たすかを判別する処理と、
    前記第１の条件を満たすと判別された場合に、第１の奏法に対応する楽音の生成状態から前記第１の奏法とは異なる第２の奏法に対応する息が漏れる音を生成する楽音の生成状態に切り替えるように音源部を制御する処理と、
    を実行させることを特徴とするプログラム。
11. マウスピースに接触する下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度を検出し、
    前記検出される前記下唇の位置及び前記マウスピースを咥える強度が第１の条件を満たすかを判別し、
    前記第１の条件を満たすと判別された場合に、第１の奏法に対応する楽音の生成状態から前記第１の奏法とは異なる第２の奏法に対応する楽音の生成状態に切り替えるように音源部を制御する、
    処理部を備える楽音制御装置であって、
    さらに下唇の接触を検出する複数の検出パッドを前記マウスピースに備え、
    前記処理部は、
    前記複数の検出パッドの夫々から得られる検出値に基づいて、前記マウスピースに前記下唇が接触する面の重心位置を前記下唇の位置として取得する取得処理を実行し、
    前記複数の検出パッドの夫々から得られる検出値の合計値と、前記複数の検出パッドのうち前記検出値が第１の閾値を超える検出パッドの数と、に基づいて前記マウスピースを咥える強度を識別する識別処理を実行する
    ことを特徴とする楽音制御装置。

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