以下、本発明の一実施形態における電子鍵盤楽器について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号(数字の後にA、B等を付しただけの符号)を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率(各構成間の比率、縦横高さ方向の比率等)は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
<第1実施形態>
[電子鍵盤楽器の構成]
図1は、本発明の第1実施形態における電子鍵盤楽器の構成を示す図である。電子鍵盤楽器1は、演奏操作子として複数の鍵70を有する電子楽器の一例である。ユーザが鍵70を操作すると、スピーカ60L、60Rから音が発生する。発生する音の種類(音色)は、操作部21を用いて変更される。また、電子鍵盤楽器1は、ユーザによる鍵70の操作以外にも、筐体50に衝撃を加えると、衝撃に応じた音をスピーカ60L、60R(以下、単にスピーカ60という場合がある)から発生させる。続いて、電子鍵盤楽器1の各構成について、詳述する。
電子鍵盤楽器1は、複数の鍵70、筐体50およびペダル装置90を備える。複数の鍵70は、筐体50に回動可能に支持されている。筐体50には、操作部21、表示部23、スピーカ60が配置されている。筐体50の内部には、制御部10、記憶部30、振動測定部55L、55R(以下まとめて振動測定部55という場合がある)、鍵挙動測定部75および音源部80が配置されている。ペダル装置90は、ダンパペダル91、シフトペダル93およびペダル挙動測定部95を備える。筐体50内部に配置された各構成は、バスを介して接続されている。このバスには、ペダル挙動測定部95も接続される。なお、電子鍵盤楽器1は、外部装置と信号の入出力をするためのインターフェイスを含んでいてもよい。インターフェイスとしては、例えば、音信号を出力する端子、MIDIデータの送受信をするためのケーブル接続端子などである。
制御部10は、CPUなどの演算処理回路、RAM、ROMなどの記憶装置を含む。制御部10は、記憶部30に記憶された制御プログラムをCPUにより実行して、各種機能を電子鍵盤楽器1において実現させる。操作部21は、操作ボタン、タッチセンサおよびスライダなどの装置であり、入力された操作に応じた信号を制御部10に出力する。表示部23は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等の表示装置であり、制御部10による制御に基づいた画面が表示される。
記憶部30は、不揮発性メモリ等の記憶装置である。記憶部30は、制御部10によって実行される制御プログラムを記憶する。また、記憶部30は、音源部80において用いられるパラメータ、波形データ等を記憶してもよい。
振動測定部55(55L、55R)は、筐体50の振動を検出する振動センサである。振動測定部55は、筐体50の所定の位置の振動を測定し、測定結果を示す測定データを出力する。この測定データは波形を示す情報(Fv1、Fv2)を含む。この例では、振動測定部55Lは、ユーザ(演奏者)側から見た場合における筐体50の左側(鍵70の低音側)の第1位置に配置され、第1位置の振動波形を示す情報Fv1を出力する。振動測定部55Rはユーザ側から見た場合における筐体50の右側(鍵70の高音側)の第2位置に配置され、第2位置の振動波形を示す情報Fv2を出力する。なお、この例では、振動波形を測定する位置を2つの位置としているが、1つの位置であってもよいし、3つ以上の位置であってもよい。
スピーカ60(60L、60R)は、制御部10または音源部80から出力される音信号を増幅して出力することによって、音信号に応じた音を発生する。この例では、スピーカ60Lは、ユーザ側から見た場合における筐体50の左側(鍵70の低音側)に配置されている。スピーカ60Rは、ユーザ側から見た場合における筐体50の右側(鍵70の高音側)に配置されている。
鍵挙動測定部75は、複数の鍵70のそれぞれの挙動を測定し、測定結果を示す測定データを出力する。この測定データは、情報(KC、KS、KV)を含む。すなわち、複数の鍵70のそれぞれに対する押込操作に応じて、情報(KC、KS、KV)が出力される。情報KCは操作された鍵70を示す情報(例えば鍵番号)である。情報KSは鍵70の押込量を示す情報である。情報KVは鍵70の押込速度を示す情報である。情報KC、KS、KVが関連付けられて出力されることにより、操作された鍵70とその鍵70に対する操作内容とが特定される。
ペダル挙動測定部95は、ダンパペダル91およびシフトペダル93のそれぞれの挙動を測定し、測定結果を示す測定データを出力する。この測定データは、情報(PC、PS)を含む。情報PCは操作されたペダルがダンパペダル91であるかシフトペダル93であるかを示す情報である。情報PSはペダルの押込量を示す情報である。情報PC、PSが関連付けられて出力されることにより、操作されたペダル(ダンパペダル91またはシフトペダル93)とそのペダルに対する操作内容(押込量)が特定される。
音源部80は、入力された情報(Fv1、Fv2、KC、KS、KV、PC、PS)に基づいて音信号を生成してスピーカ60に出力する。音源部80において生成される音信号は、鍵70の操作に応じた音または筐体50への衝撃に応じた音を含むものとなる。音源部80の構成について詳述する。
[音源部の構成]
図2は、本発明の第1実施形態における音源部の機能構成を示す図である。音源部80は、変換部88、音信号生成部111、波形データ記憶部151および出力部180を備える。変換部88は、入力される情報(Fv1、Fv2、KC、KS、KV、PC、PS)を音信号生成部111において用いられるフォーマットの制御データに変換する。すなわち、それぞれ異なる意味を持つ情報が共通のフォーマットの制御データに変換される。制御データは、発音内容を規定するデータである。この例では、変換部88は、入力される情報をMIDI形式の制御データに変換する。
変換部88は、鍵挙動測定部75から入力される情報(KC、KS、KV)に基づいて、制御データを生成する。この場合に生成される制御データは、操作された鍵70の位置を示す情報(ノートナンバ)、押鍵したことを示す情報(ノートオン)、離鍵したことを示す情報(ノートオフ)および押鍵速度(ベロシティ)等を含む。また、変換部88は、ペダル挙動測定部95から入力される情報(PC、PS)に基づいて、ダンパペダル91の押込量を示す制御データおよびシフトペダル93の押込量を示す制御データを生成する。
変換部88は、振動測定部55から入力される情報(Fv1、Fv2)に基づいて、制御データを生成する。この場合に生成される制御データは、予め決められた波形を読み出すための情報(例えば、特定の音色における特定のノートナンバ)、押鍵したことを示す情報(ノートオン)および押鍵速度(ベロシティ)を含む。この例では、制御データは、情報Fv1、Fv2のそれぞれに対応して生成される。情報Fv1に基づいて生成される制御データと、情報Fv2に基づいて生成される制御データとは、ノートナンバが異なるものとし、ノートオンとベロシティとの生成方法については同様である。したがって、情報Fv1について説明し、情報Fv2については説明を省略する。
ベロシティについては、情報Fv1が示す振動の振幅に基づいて決定される。この例では、ノートオンのタイミングについても、この振動の振幅に基づいて決定される。
図3は、本発明の第1実施形態におけるノートオンの出力処理を示すフローチャートである。まず、電子鍵盤楽器1に電源が供給され、音源部80において情報の入力が受け付けられると、変換部88は、振動測定部55から入力される情報Fv1が示す振動の振幅を検出する(ステップS101)。変換部88は、検出した振動の振幅が予め決められたVth以上になるまで待つ(ステップS101、S103;No)。変換部88は、振動の振幅がVth以下からVth以上に変化すると(ステップS103;Yes)、その後の所定時間内の振幅のピーク値を検出する(ステップS105)。そして、変換部88は、検出したピーク値に基づいてベロシティを決定し(ステップS107)、ノートオンを出力する(ステップS109)。
情報Fv2に関しても、情報Fv1と同様の処理が行われる。なお、情報Fv1、Fv2に基づいて、1つの制御データが生成されるようにしてもよい。この場合には、情報Fv1、Fv2のそれぞれが示す振動の振幅に対して、所定の演算を施して、上記のステップS101において検出される振幅としてもよい。
図2に戻って説明を続ける。音信号生成部111は、変換部88から入力される制御データに基づいて、音信号を生成して出力する。具体的には、音信号生成部111は、制御データに基づいて、波形データ記憶部151から波形データを選択して読み出し、この波形データに対して所定の加工をすることによって音信号を生成する。出力部180は、音信号生成部111によって生成された音信号を、音源部80の外部に出力する。この例では、スピーカ60に音信号が出力されて、ユーザに聴取される。
波形データ記憶部151は、少なくとも、ピアノ音波形データおよび衝撃音波形データを記憶している。ピアノ音波形データは、アコースティックピアノの音(押鍵に伴う打弦によって生じた音)をサンプリングした波形データである。衝撃音波形データは、ピアノ本体に衝撃を与えた場合に得られる波形データである。
変換部88が鍵挙動測定部75から入力された情報(KC、KS、KV)を変換して得られた制御データによれば、ピアノ音波形データが音信号生成部111に読み出される。一方、変換部88が振動測定部55から入力された情報(Fv1、Fv2)を変換して得られた制御データによれば、衝撃音波形データが音信号生成部111に読み出される。言い換えれば、変換部88は、振動測定部55から入力された情報(Fv1、Fv2)を制御データに変換するときには、その制御データが波形データ記憶部151から衝撃音波形データを読み出す指示を含むデータになるように変換する。
波形データ記憶部151に記憶されている衝撃音波形データは、例えば、グランドピアノの側板等の本体部に対して、手等での打撃等によって衝撃を与え、その結果として生じる音をサンプリングして得られる。このサンプリングの際には、ダンパは弦を制振している状態(ダンパペダルが押し込まれていない状態、および押鍵をしていない状態)とする。なお、全ダンパが弦を解放している状態(ダンパペダルを押し込んだ状態)における衝撃音についてサンプリングされてもよい。また、一部の鍵について押鍵した状態(その鍵に対応するダンパが弦を解放している状態)における衝撃音についてサンプリングされてもよい。ダンパの状況に応じてそれぞれサンプリングした場合には、波形データに対して、ダンパの状況を示す情報を関連付けておく。
このような場合において、音信号生成部111は、筐体50へ与えられた衝撃に伴って生成された制御データだけでなく、鍵70の操作に伴って生成された制御データをさらに用いて、読み出す対象となる衝撃音波形データを選択してもよい。また、音信号生成部111は、衝撃音波形データを読み出すときに、筐体50へ与えた衝撃に伴って生成された制御データだけでなく、ダンパペダル91の操作に伴って生成された制御データをさらに用いて、読み出す対象となる衝撃音波形データを選択してもよい。
例えば、前者の場合、それぞれの鍵が押し込まれた状態で作られた複数の衝撃音波形データを記憶するとともに、それぞれの衝撃音波形データは押し込まれた鍵を示す情報が対応付けられて記憶されている。そして、衝撃音波形データを読み出すときに、ある鍵70が押し込まれた状態であれば、その鍵70の音高に対応するグランドピアノの鍵が押し込まれた状態を示す情報が対応付けられた衝撃音波形データが選択されるようにすればよい。一方、後者の場合、全ダンパが弦を解放している状態の衝撃音波形データと全ダンパが弦を制振している状態の衝撃音波形データを記憶しておく。そして、ダンパペダル91が押し込まれた状態であれば、全ダンパが弦を解放している状態を示す情報が対応付けられた衝撃音波形データが選択されて読み出される。一方、ダンパペダル91が押し込まれていない状態であれば、全ダンパが弦を制振している状態の衝撃音波形データが選択されて読み出される。もちろん、複数の衝撃音波形データが選択されて同時(または、所定期間内)に読み出される場合があってもよい。
このように、第1実施形態に係る電子鍵盤楽器1によれば、筐体50に衝撃を与えることによって、グランドピアノの本体に衝撃を与えたときに得られる音がスピーカ60から出力される。
<第2実施形態>
筐体50へ与えられた衝撃に伴って生成される音信号は、第1実施形態では衝撃音波形データを読み出すことによって得られたのに対し、第2実施形態では筐体50の振動を示す情報(Fv1、Fv2)に対する演算によって得られる。このような音信号を得るための音源部80Aについて説明する。
図4は、本発明の第2実施形態における音源部の機能構成を示す図である。音源部80Aは、変換部88A、音信号生成部111A、音信号演算部112、波形データ記憶部151A、パラメータ記憶部152および出力部180を備える。
変換部88Aは、振動測定部55から入力される情報(Fv1、Fv2)がない点で第1実施形態と異なる。それ以外の情報(KC、KS、KV、PC、PS)に基づいて制御データを生成する点では、第1実施形態と第2実施形態とでは共通している。したがって、変換部88Aについての詳細の説明は省略する。
波形データ記憶部151Aは、衝撃音波形データが記憶されていなくてもよい点で第1実施形態と異なる。ピアノ音波形データが記憶されている点では、第1実施形態と第2実施形態とでは共通している。したがって、波形データ記憶部151Aについての詳細の説明は省略する。
音信号生成部111Aは、波形データ記憶部151から衝撃音波形データを読み出さなくてもよい点で第1実施形態と異なる。変換部88Aから入力される制御データに基づいてピアノ音波形データを読み出す点では、第1実施形態と第2実施形態とでは共通している。したがって、音信号生成部111Aについての詳細の説明は省略する。
音信号演算部112は、振動測定部55から入力される情報(Fv1、Fv2)が示す振動波形信号に対して、予め決められたインパルス応答を畳み込む演算処理を施すことによって、音信号を生成する。この演算処理に必要なパラメータ(例えば、インパルス応答信号のデータ)は、パラメータ記憶部152から読み出される。
パラメータ記憶部152に記憶されているインパルス応答信号データは、例えば、グランドピアノの側板等の本体部に対してインパルス信号を入力し、グランドピアノの周囲の所定位置でのインパルス応答信号をサンプリングして得られる。このサンプリングの際には、ダンパは弦を制振している状態(ダンパペダルが押し込まれていない状態、および押鍵をしていない状態)とする。このようにして得られたインパルス応答信号が、情報Fv1、Fv2に畳み込まれることにより、グランドピアノの本体に衝撃を与えたときに得られる音に相当する音信号が得られる。
このとき、グランドピアノの演奏者側から見て左側(低音側)の側板にインパルス信号を入力した場合と、右側(高音側)の側板にインパルス信号を入力した場合とで、それぞれインパルス応答信号をサンプリングしてもよい。この場合には、情報Fv1の振動波形信号に対しては、左側(低音側)の側板にインパルス信号を入力して得られたインパルス応答信号データを畳み込む演算を行う。一方、情報Fv2の振動波形信号に対しては、右側(高音側)の側板にインパルス信号を入力して得られたインパルス応答信号データを畳み込む演算を行う。
なお、全ダンパが弦を解放している状態(ダンパペダルを押し込んだ状態)におけるインパルス応答信号についてサンプリングされてもよい。また、一部の鍵(1または複数の鍵)について押鍵した状態(その鍵に対応するダンパが弦を解放している状態)におけるインパルス応答信号についてサンプリングされてもよい。ダンパの状況に応じてそれぞれサンプリングした場合には、インパルス応答信号データに対して、ダンパの状況を示す情報を関連付けておく。
このような場合において、音信号演算部112は、インパルス応答信号データを読み出すときに、鍵70の操作に伴って生成された制御データに基づいて、読み出す対象となるインパルス応答信号データを選択してもよい。また、音信号演算部112は、インパルス応答信号データを読み出すときに、ダンパペダル91の操作に伴って生成された制御データに基づいて、読み出す対象となるインパルス応答信号データを選択してもよい。
例えば、前者の場合、インパルス応答信号データを読み出すときに、ある鍵70が押し込まれた状態であれば、その状態を示す情報が対応付けられたインパルス応答信号データが選択されるようにすればよい。その状態とは、その鍵70の音高に対応するグランドピアノの鍵が押し込まれた状態である。一方、後者の場合、インパルス応答信号データを読み出すときに、ダンパペダル91が押し込まれた状態であれば、その状態を示す情報が対応付けられたインパルス応答信号データが選択されるようにすればよい。その状態とは、全ダンパが弦を解放している状態である。なお、複数のインパルス応答信号データが選択されて読み出される場合があってもよい。この場合には、複数のインパルス応答信号データを考慮した畳み込み演算を行う。
出力部180Aは、音信号生成部111Aから出力される音信号と、音信号演算部112から出力される音信号とを合成して音源部80の外部に出力する。この例では、スピーカ60に音信号が出力されて、ユーザに聴取される。
このように、第2実施形態に係る電子鍵盤楽器1によれば、筐体50に衝撃を与えることによって、グランドピアノの本体に衝撃を与えたときに得られる音がスピーカ60から出力される。
<第3実施形態>
筐体50へ与えられた衝撃に伴う音信号を生成するために、特許5664185号公報に開示される物理モデルを用いた演算処理を用いる例を、第3実施形態として説明する。
図5は、本発明の第3実施形態における音源部の機能構成を示す図である。音源部80Bは、変換部88B、物理モデル演算部100および出力部180を備える。変換部88Bは、鍵挙動測定部75から入力される情報(KC、KS、KV)およびペダル挙動測定部95から入力される情報(PC、PS)を、物理モデル演算部100において用いられる信号に変換して出力する。物理モデル演算部100は、特許5664185号公報に開示される楽音信号合成部100に対応する。
物理モデル演算部100に入力される信号は、離散時間軸(t=nΔt;n=0,1,2,・・・)上で表される入力信号1〜5を含む。入力信号1(ek(nΔt))は、鍵の押込量に対応する信号であり、情報KC、KSに基づいて生成される。入力信号2(VH(nΔt))は、ハンマ速度に対応する信号であり、情報KC、KVに基づいて生成される。入力信号3(ep(nΔt))は、ダンパペダルの押込量(踏込量)に対応する信号であり、情報PC、PSに基づいて生成される。入力信号4(es(nΔt))は、シフトペダルの押込量(踏込量)に対応する信号であり、情報PC、PSに基づいて生成される。入力信号1〜4は、変換部88Bから出力される。入力信号1〜4は、特許5664185号公報に開示されているものと同じである。一方、入力信号5(Fv(nΔt))は、筐体50の所定の位置における振動波形信号を示し、振動測定部55から出力され、物理モデル演算部100に入力される。なお、上述した実施形態のように複数箇所の振動測定部が存在していてもよい。
図6は、本発明の第3実施形態における変換部の処理例を示す図である。この例では、情報KCによって指定される鍵に対応する入力信号1(ek(nΔt))に、情報KSが変換される場合を示す。具体的には、ある特定のタイミングにおける情報KSが示す鍵の位置(レスト位置(rest)からエンド位置(end)の範囲)と、ekの値との関係を示している。この変換テーブルによれば、ekは、鍵がレスト位置から一定量押し込まれると、「1」から減少し始め、エンド位置に至る一定量前の段階で「0」に至るように決められている。このような変換テーブルは、入力信号1〜4に対応して設けられている。
物理モデル演算部100は、入力信号1〜5に基づいて、グランドピアノを想定した複数のモデル(ダンパモデル、ハンマモデル、弦モデル、本体モデル、空気モデル)を含む物理モデルにより演算し、疑似ピアノ音を示す音信号を生成する。生成された音信号は、出力部180に出力され、音源部80Bの外部に出力される。物理モデル演算部100の構成について説明する。
図7は、本発明の第3実施形態における物理モデル演算部の機能構成を示す図である。物理モデル演算部100は、比較部101、ダンパモデル計算部102−1、102−2、ハンマモデル計算部103、弦モデル計算部104−1、104−2、本体モデル計算部105、空気モデル計算部106および化粧音生成部200を備える。ダンパモデル計算部102−1、102−2を区別しない場合には、ダンパモデル計算部102という。弦モデル計算部104−1、104−2を区別しない場合には、弦モデル計算部104という。いずれも特定の鍵において、対応する弦が2本(iw=1、2)である場合の物理モデルを想定している。弦が3本以上であれば、本体モデル計算部105に対して並列に接続される弦モデル計算部104およびダンパモデル計算部102を増やせばよい。
以下に各構成についての説明をする。なお、ダンパモデル計算部102、ハンマモデル計算部103、弦モデル計算部104、本体モデル計算部105および空気モデル計算部106における物理モデル演算方法は、特許5664185号公報に開示されているものと同じである。また、物理モデル演算に用いられるパラメータを含む様々な計算上のパラメータについても特許5664185号公報に開示されているものと同じである。したがって、本明細書においては、その説明については、特許5664185号公報が参照されることによって、詳細の説明を省略する。
比較部101は、入力信号1(ek(nΔt))および入力信号3(ep(nΔt))を取得する。比較部101は、小さい方の値をeD(nΔt)として、ダンパモデル計算部102−1、102−2に出力する。
ダンパモデル計算部102は、ダンパについて計算する。ダンパモデル計算部102は、比較部101から出力されるeD(nΔt)および弦モデル計算部104から出力されるuk(xD,nΔt)(k=1,3)を取得する。u1(xD,nΔt)は、止音点における弦中心軸のz方向変位を示す。u3(xD,nΔt)は、止音点における弦中心軸のy方向変位を示す。ここで、z方向(k=1)は、ハンマ重心の打弦時運動方向である。x方向(k=2)とは弦の中心軸に沿った方向である。y方向(k=3)はx方向およびz方向に垂直な方向である。以下の説明においても同じである。ダンパモデル計算部102は、これらの情報を用いてfDk(nΔt)を計算して、弦モデル計算部104に出力する。fDk(nΔt)は、ダンパの抵抗力を示す。
ハンマモデル計算部103は、ハンマについて計算する。ハンマモデル計算部103は、比較部101から出力される入力信号2(VH(nΔt))および入力信号4(es(nΔt))を取得する。ハンマモデル計算部103は、これらの情報を用いて、fH(nΔt)を計算して、弦モデル計算部104に出力する。fH(nΔt)は、ハンマ先端が弦表面に及ぼす力を示す。
弦モデル計算部104は、弦の振動について計算する。弦モデル計算部104は、ダンパモデル計算部102から出力されるfDk(nΔt)、ハンマモデル計算部103から出力されるfH(nΔt)および本体モデル計算部105から出力されるuBk(nΔt)(k=1,2,3)を取得する。uBk(nΔt)は、弦支持端のz方向(k=1)、x方向(k=2)、y方向(k=3)の変位を示す。弦モデル計算部104は、これらの情報を用いて、uk(xD,nΔt)(k=1,3)、u1(xH,nΔt)、fBk(nΔt)(k=1,2,3)を計算する。fBk(nΔt)は、弦が弦支持端に及ぼすz方向(k=1)、x方向(k=2)、y方向(k=3)の力を示す。u1(xH,nΔt)は、打弦点における弦中心軸のz方向変位を示す。uk(xD,nΔt)(k=1,3)は、ダンパモデル計算部102に出力される。u1(xH,nΔt)は、ハンマモデル計算部103に出力される。fBk(nΔt)(k=1,2,3)は、本体モデル計算部105に出力される。
本体モデル計算部105は、本体の振動について計算する。本体モデル計算部105は、弦モデル計算部104から出力されるfBk(nΔt)(k=1,2,3)を取得する。このfBk(nΔt)(k=1,2,3)には、化粧音生成部200から出力されるFBk(nΔt)(k=1,2,3)が加算されている。FBk(nΔt)(k=1,2,3)は、化粧音により弦支持端に及ぼすz方向(k=1)、x方向(k=2)、y方向(k=3)の力を示す。本体モデル計算部105は、これらの情報を用いて、Ac(nΔt)、uBk(nΔt)(k=1,2,3)を計算する。Ac(nΔt)は、本体の固有振動モードのモード座標上での変位を示す。Ac(nΔt)は、空気モデル計算部106に出力される。uBk(nΔt)(k=1,2,3)は、弦モデル計算部104に出力される。
空気モデル計算部106は、音響放射について計算する。空気モデル計算部106は、本体モデル計算部105から出力されるAc(nΔt)を取得し、P(nΔt)を計算して出力する。P(nΔt)は、物理モデル演算部100において生成される音信号に対応する。したがって、この音信号は、出力部180に出力される。
化粧音生成部200は、入力信号2(VH(nΔt))、入力信号4(es(nΔt))および入力信号5(Fv(nΔt))を取得する。化粧音生成部200は、これらの情報を用いてFBk(nΔt)(k=1,2,3)を計算し、fBk(nΔt)(k=1,2,3)に加算する。なお、k=2,3については、fBk(nΔt)=0として、k=1のみ加算の対象としてもよい。また、単純に加算するのではなく、減算、重み付けをした加算、積算、除算などにより合成するようにしてもよい。
なお、化粧音生成部200は、特許5664185号公報に開示される化粧音生成部200と比べて、さらに生成制御部210に入力信号5(Fv(nΔt))が入力される点で異なっている。そのため、入力信号2(VH(nΔt))および入力信号4(es(nΔt))に基づいて、棚板音に相当するFBk(nΔt)(k=1,2,3)が出力される点では、特許5664185号公報に開示された化粧音生成部200と同様である。一方、この例においては、FBk(nΔt)(k=1,2,3)には、入力信号5(Fv(nΔt))に基づいて生成される、本体部への衝撃音に相当する情報も含まれる。以下、化粧音生成部200について詳細を説明する。
図8は、本発明の第3実施形態における化粧音生成部の機能構成を示す図である。化粧音生成部200は、生成制御部210、波形データ読出部220、DCA(Digital Controlled Amplifier)230、DCF(Digital Controlled Filter)240および波形データ記憶部252を備える。
生成制御部210は、入力信号2(VH(nΔt))、入力信号4(es(nΔt))および入力信号5(Fv(nΔt))を取得し、これらの信号に基づいて、波形データ読出部220、DCA230およびDCF240を制御する。なお、化粧音生成部200は、これらの信号ではなく、振動測定部55、鍵挙動測定部75およびペダル挙動測定部95から取得される情報(Fv、KC、KS、KV、PC、PS)を取得するようにしてもよい。
波形データ読出部220は、波形データ記憶部252に記憶されている波形データのうち、生成制御部210の制御により選択される波形データを読み出して出力する。波形データ記憶部252に記憶されている波形データは、棚板音に相当する波形データ(以下、棚板音波形データ)、および本体部への衝撃音に相当する波形データ(衝撃音波形データ)を含む。
棚板音波形データは、グランドピアノにおいて鍵を押下したときに生じる棚板音の振動波形を示すデータである。棚板音波形データは、例えば、以下のように生成される。鍵を押下したときに弦が振動しない状態にしておき、特定の鍵を特定の速度で押下したときに生じた棚板音を、全ての鍵について弦支持端における変位として検出する。検出した変位から離散時間軸上における弦支持端に与える力FBk(nΔt)(k=1,2,3)が算出される。この情報は、上記の特定の鍵が特定の速度で押下された場合の棚板音波形データに対応する。なお、鍵の押下位置は、シフトペダルの踏み込みによって変化する。したがって、各鍵に対応する棚板音波形データについては、シフトペダルの押込量(踏込量)との組み合わせとして記憶されている。
衝撃音波形データは、グランドピアノにおいて本体部に衝撃を与えたときに生じる衝撃音の振動波形を示すデータである。衝撃音波形データは、例えば、以下のように生成される。本体部に所定の衝撃を与えたときに生じた衝撃音を、全ての鍵について弦支持端における変位として検出する。検出した変位から離散時間軸上における弦支持端に与える力FBk(nΔt)(k=1,2,3)が算出される。この情報は、本体部に対して上記の衝撃を与えられた場合の衝撃音波形データに対応する。グランドピアノの本体部に与えられた衝撃と同じ衝撃を電子鍵盤楽器1の筐体50に与えることによって得られた情報Fvと、算出されたFBk(nΔt)(k=1,2,3)に基づく衝撃音波形データと、が関連付けられて、波形データ記憶部252に記憶されている。
波形データ読出部220は、生成制御部210の制御により、入力信号2(VH(nΔt))および入力信号4(es(nΔt))に基づいて棚板音波形データSbを読み出してDCA230に出力する。一方、波形データ読出部220は、生成制御部210の制御により、入力信号5(Fv(nΔt))に基づいて衝撃音波形データScを読み出してDCA230に出力する。このとき、第1実施形態における図3で説明したように、入力信号5(Fv(nΔt))が示す振動の振幅がVth以下からVth以上に変化すると、衝撃音波形データが読み出される。
DCA230は、生成制御部210の制御により、入力信号2(VH(nΔt))に応じた増幅率で棚板音波形データを増幅する。この例では、入力信号2(VH(nΔt))が示すハンマ速度が速いほど、この増幅率が大きくなるように制御される。
また、DCA230は、生成制御部210の制御により、入力信号5(Fv(nΔt))に応じた増幅率で棚板音波形データを増幅する。この例では、入力信号5(Fv(nΔt))が示す振動の振幅のピーク値が大きいほど、この増幅率が大きくなるように制御される。入力信号5(Fv(nΔt))が示す振動の振幅のピーク値とは、第1実施形態における図3で説明したものと同様に、振動の振幅がVth以下からVth以上に変化した後所定時間内の振幅のピーク値を示している。
DCF240は、生成制御部210の制御により、入力信号2(VH(nΔt))に応じたカットオフ周波数で棚板音波形データの高周波成分を減衰させる。この例では、入力信号2(VH(nΔt))が示すハンマ速度が速いほど、このカットオフ周波数が高周波数になるように制御される。
また、DCF240は、生成制御部210の制御により、入力信号5(Fv(nΔt))に応じたカットオフ周波数で衝撃音波形データの高周波成分を減衰させて出力する。この例では、入力信号5(Fv(nΔt))が示す振動の振幅のピーク値が大きいほど、このカットオフ周波数が高周波数になるように制御される。DCF240で処理された棚板音波形データと衝撃音波形データとが合成されて、FBk(nΔt)として化粧音生成部200から出力される。
このように出力される。FBk(nΔt)は、弦モデル計算部104から出力されたfBk(nΔt)に加算されることにより、弦支持端に及ぼす力には,弦の振動による力だけなく、棚板音および衝撃音の振動による力が含まれることになる。その結果、衝撃音の振動の要素が、本体モデル計算部105から出力されるAc(nΔt)、さらに空気モデル計算部106から出力されるP(nΔt)にも含まれて、出力部180から出力される音信号にも衝撃音が含まれるものとなる。
<第4実施形態>
第4実施形態では、第3実施形態における化粧音生成部200に対して、別の方法で、衝撃音の要素が含まれるFBk(nΔt)を生成する化粧音生成部200Aについて説明する。
図9は、本発明の第4実施形態における化粧音生成部の機能構成を示す図である。化粧音生成部200Aは、生成制御部210A、波形データ読出部220A、DCA230、DCF240、波形データ記憶部252A、音信号演算部250およびパラメータ記憶部260を備える。
生成制御部210Aは、入力信号2(VH(nΔt))および入力信号4(es(nΔt))を取得し、これらの信号に基づいて、波形データ読出部220A、DCA230およびDCF240を制御する。この部分については、第3実施形態および特許5664185号公報に開示された化粧音生成部と同様である。この結果、上記の棚板音に相当するFBk(nΔt)が得られる。したがって、この部分についての説明は省略する。
一方、入力信号5(Fv(nΔt))に基づいて生成される衝撃音については、音信号演算部250およびパラメータ記憶部260が用いられる。音信号演算部250は、第2実施形態における音信号演算部112と同様の機能を有する。また、パラメータ記憶部260は、第2実施形態におけるパラメータ記憶部152と同様の機能を有する。しかしながら、記憶されているインパルス応答信号データの取得方法が異なる。
この例では、グランドピアノの側板等の本体部に対してインパルス信号を入力し、全ての鍵について弦支持端におけるインパルス応答信号を測定する。このように測定したインパルス応答信号のデータがパラメータ記憶部260に記憶されている。音信号演算部250において入力信号5(Fv(nΔt))に対して、インパルス応答信号データを畳み込む演算を用いることによって、離散時間軸上における弦支持端に与える力に相当する波形データが算出される。なお、音信号演算部250において、さらに増幅処理、フィルタ処理等の演算が行われてもよい。DCF240で処理された棚板音波形データと音信号演算部250において演算して得られた波形データとが合成されて、FBk(nΔt)として化粧音生成部200から出力される。
このように出力される。FBk(nΔt)は、弦モデル計算部104から出力されたfBk(nΔt)に加算されることにより、弦支持端に及ぼす力には,弦の振動による力だけなく、棚板音および衝撃音の振動による力が含まれることになる。その結果、衝撃音の振動の要素が、本体モデル計算部105から出力されるAc(nΔt)、さらに空気モデル計算部106から出力されるP(nΔt)にも含まれて、出力部180から出力される音信号にも衝撃音が含まれるものとなる。
<変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は以下のように、様々な態様で実施可能である。
(1)上記の実施形態では、電子鍵盤楽器に本発明を適用した場合の説明であったが、電子鍵盤楽器以外の電子楽器にも適用される。すなわち、鍵70以外の演奏操作子を用いた電子楽器であってもよい。例えば、演奏操作子は、ギターシンセサイザ(ギター型のコントローラ)の弦であってもよいし、ウインドシンセサイザ(管楽器型のコントローラ)のキーであってもよい。そして、筐体50は、このような演奏操作子を支持する筐体であればよい。
(2)第3実施形態および第4実施形態において、特許5664185号公報に開示された物理モデル演算方法の一例に、本体部への衝撃音を生成する構成を適用する場合について説明した。特許5664185号公報に開示された物理モデル演算方法は、その他にも複数の例が開示されているが、いずれの例に対しても化粧音生成部を利用した方法により適用可能である。また、同様の思想(衝撃音を本体部に与える力として加える思想)を用いれば、その他の公知となっている物理モデル演算に対しても、本体部への衝撃音を生成する構成を適用することができる。
(3)鍵挙動測定部75と振動測定部55を個別に設けるようにしたが、鍵挙動測定部75の出力で振動測定部55の測定結果が推定できるようにしてもよい。例えば、鍵挙動測定部75が検出する鍵70の挙動として、鍵タッチ(押込量、押込速度等)の検出に加えてアフタータッチ(押鍵後のさらなる移動(押込、揺動等))の検出もできる構成とする。アフタータッチを検出する構成によって筐体の振動についても測定することも可能になっている。そして、アフタータッチ検出に応じた測定結果を示す信号と、鍵タッチの有無との関係から筐体の振動が推定されるようにしてもよい。例えば、鍵タッチがない(または押込速度が遅い)にもかかわらず、アフタータッチ検出に応じた信号がある場合には筐体の振動であると推定できる。推定された筐体の振動に基づいて、音信号を出すようにしてもよい。この場合には、アフタータッチを検出する構成が振動測定部の機能を兼ねているともいうこともできる。
(4)音源部80、80Aは、鍵挙動測定部75からの測定データに応じた音信号と、振動測定部55からの測定データに応じた音信号との双方を生成していたが、それぞれの音信号を別々の音源部によって生成してもよい。また、鍵挙動測定部75からの測定データに応じた音信号を特許5664185号公報に開示された物理モデル演算方法による音源部で生成し、振動測定部55からの測定データに応じた音信号を音源部80、80Aにおいて説明した方法で生成してもよい。