JP6795102B2 - 音信号生成装置、鍵盤楽器およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、音信号を生成する技術に関する。

電子ピアノからの音をアコースティックピアノの音にできるだけ近づけるために、様々な工夫がなされている。例えば、特許文献１には、アコースティックピアノにおけるダンパの影響をより音に反映するために、仮想的なダンパの位置に基づいてリリース制御をする技術が開示されている。

特開２０１０−１１３０２４号公報

特許文献１に開示される技術によれば、ダンパペダルを途中まで押し下げた状態（以下、ハーフペダルという）での演奏も再現することができる。ハーフペダルは、ダンパペダルの効果を残しつつ、メロディを際立たせる演奏表現に用いられることがある。このような演奏をする場合、アコースティックピアノで演奏した場合との違いが生じる場合があった。

本発明の目的の一つは、特定の演奏において、アコースティックピアノのダンパの影響をより精度よく反映することが可能な処理を提供することある。

本発明の一実施形態によると、鍵への操作に応じた第１操作データに基づいて、音信号を生成する信号生成部と、前記第１操作データおよびペダルへの操作に応じた第２操作データに基づいて、前記音信号の減衰速度を第１速度および当該第１速度よりも速い第２速度のいずれかに制御する減衰制御部であって、前記減衰速度を前記第２速度に制御するときに、前記第１操作データが示す前記鍵への操作速度に基づいて当該第２速度の値を変化させる減衰制御部と、を備える信号生成装置が提供される。

本発明の一実施形態によると、鍵への操作に応じた第１操作データに基づいて、音信号を生成する信号生成部と、前記第１操作データおよびペダルへの操作に応じた第２操作データに基づいて、前記音信号の減衰速度を少なくとも第１速度および当該第１速度よりも速い第２速度のいずれかに制御する減衰制御部であって、前記減衰速度を前記第２速度に制御するときに、前記音信号の出力レベルに基づいて当該第２速度の値を変化させる減衰制御部と、を備える信号生成装置が提供される。

前記ペダルは、レスト位置とエンド位置との範囲で操作可能であり、前記減衰制御部は、前記ペダルへの操作がレスト位置とエンド位置とを除く第１位置に操作されたことを前記第２操作データが示す場合に、前記減衰速度を前記第２速度に制御してもよい。

前記鍵は、レスト位置とエンド位置との範囲で操作可能であり、前記減衰制御部は、さらに、前記鍵が所定位置よりもレスト位置に近いことを前記第１操作データが示す場合に、前記減衰速度を前記第２速度に制御してもよい。

前記減衰制御部は、前記第１操作データおよび前記第２操作データに基づいて、前記第１速度と前記第２速度との間の第３速度、前記第１速度および前記第２速度のいずれかに制御し、前記減衰速度を前記第３速度に制御するときに、前記操作速度に基づいて当該第３速度の値を変化させ、前記第３速度の値の変化量は、前記第２速度の値の変化量よりも大きくなるように制御してもよい。

前記減衰制御部は、前記第１操作データおよび前記第２操作データに基づいて、前記第１速度と前記第２速度との間の第３速度、前記第１速度および前記第２速度のいずれかに制御し、前記減衰速度を前記第３速度に制御するときに、前記出力レベルに基づいて当該第３速度の値を変化させ、前記第３速度の値の変化量は、前記第２速度の値の変化量よりも大きくなるように制御してもよい。

前記減衰制御部は、さらに操作された前記鍵の音高に基づいて前記第２速度を変化させてもよい。

前記減衰制御部は、押鍵されている状態の場合の前記減衰速度、および前記ペダルの操作がエンド位置に操作されている場合の前記減衰速度を、前記第１速度に制御してもよい。

前記第２速度は、前記ペダルの操作がされていない状態で離鍵されたときの減衰速度よりも遅くてもよい。

本発明の一実施形態によると、上記記載の信号生成装置と、前記鍵と、前記鍵の操作に応じた前記第１操作データを生成する第１操作データ生成部と、を備える鍵盤楽器が提供される。

鍵盤楽器は、前記ペダルと、前記ペダルの操作に応じた前記第２操作データを生成する第２操作データ生成部と、をさらに備えてもよい。

本発明の一実施形態によると、鍵への操作に応じた第１操作データに基づいて、音信号を生成し、前記第１操作データおよびペダルへの操作に応じた第２操作データに基づいて、前記音信号の減衰速度を第１速度および当該第１速度よりも速い第２速度のいずれかに制御することを含み、前記減衰速度を前記第２速度に制御するときに、前記第１操作データが示す前記鍵への操作速度に基づいて当該第２速度の値を変化させること、をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。

本発明の一実施形態によると、鍵への操作に応じた第１操作データに基づいて、音信号を生成し、前記第１操作データおよびペダルへの操作に応じた第２操作データに基づいて、前記音信号の減衰速度を少なくとも第１速度および当該第１速度よりも速い第２速度のいずれかに制御することを含み、前記減衰速度を前記第２速度に制御するときに、前記音信号の出力レベルに基づいて当該第２速度の値を変化させること、をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。

本発明によれば、特定の演奏において、アコースティックピアノのダンパの影響をより精度よく反映することが可能な処理を提供することができる。

本発明の第１実施形態における鍵盤楽器の構成を示す図である。 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ブロック図である。 本発明の第１実施形態における信号生成部の機能構成を示すブロック図である。 一般的なエンベロープ波形の定義を説明する図である。 ピアノの音のエンベロープ波形の例を説明する図である。 本発明の第１実施形態における減衰制御テーブルに規定される減衰係数とベロシティとの関係を説明する図である。 本発明の第１実施形態における減衰制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における音信号生成部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態における減衰制御テーブルに規定される減衰係数と出力レベルとの関係を説明する図である。 本発明の第２実施形態における減衰制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態における音信号生成部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態における減衰制御テーブルに規定される第２減衰係数とノートナンバとの関係を説明する図である。 本発明の第５実施形態における減衰制御テーブルに規定される減衰係数とベロシティとの関係を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態における鍵盤楽器について、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。

＜第１実施形態＞
［鍵盤楽器の構成］
図１は、本発明の第１実施形態における鍵盤楽器の構成を示す図である。鍵盤楽器１は、例えば、電子ピアノ等の電子鍵盤楽器であって、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６０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。この例において、鍵盤楽器１は、ピアノの音色を用いて発音する場合に、アコースティックピアノに近い発音をすることができる。特に、鍵盤楽器１は、ハーフペダルを用いた演奏において、ダンパの影響をより精度よく反映した発音をすることができる。続いて、鍵盤楽器１の各構成について、詳述する。

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、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。

この例では、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る。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。この例では、インターフェイスにペダル装置９０が接続されることによって、ペダル挙動測定部９５が筐体５０内部に配置された各構成と上述したバスを介して接続される。

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、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。スピーカ６０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。

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。なお、ペダル装置９０のペダルがダンパペダル９１のみである場合には、情報ＰＣは不要である。

音源部８０は、鍵挙動測定部７５およびペダル挙動測定部９５から入力された情報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が生成する音信号は、鍵７０への操作毎に得られる。そして、複数の押鍵によって得られた複数の音信号は、合成されて音源部８０から出力される。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８００（音信号生成装置）、減衰制御テーブル１３５、波形データ記憶部１５１および出力部１８０を備える。音信号生成部８００は、信号生成部１１１および減衰制御部１３１を含む。

変換部８８は、入力される情報（ＫＣ、ＫＳ、ＫＶ、ＰＣ、ＰＳ）を音信号生成部８００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、生成した制御データを音信号生成部８００（信号生成部１１１および減衰制御部１３１）に出力する。

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、鍵７０への操作に応じた制御データ（以下、第１操作データという）を生成する。この例では、第１操作データは、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）および鍵７０への操作速度すなわち押鍵速度（ベロシティ：この例では０〜１２７）等を含む。このように、変換部８８は、第１操作データを生成する第１操作データ生成部としても機能する。

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の操作（押込量）に応じた制御データ（以下、第２操作データという）を生成する。第２操作データは、アコースティックピアノにおいてダンパが完全に上がっていること（ペダルがエンド位置にあること）を示す情報（ダンパオン）、ダンパが完全に下がっていること（ペダルがレスト位置にあること）を示す情報（ダンパオフ）、および、レスト位置およびエンド位置を除いた中間の位置の状態（ハーフペダル）になっていることを示す情報（ハーフダンパ）等を含む。なお、ペダルはレスト位置からエンド位置の範囲で操作可能である。

この例では、ダンパオンはダンパが完全に上がっている状態（ダンパペダル９１がエンド位置にある状態）のみに対応するのではなく、エンド位置からの所定の範囲（その状態と同等であるとして予め設定）にダンパペダル９１が位置している状態に対応している。ダンパオフはダンパが完全に下がっている状態（ダンパペダル９１がレスト位置にある状態）のみに対応するのではなく、レスト位置からの所定の範囲（その状態と同等であるとして予め設定）にダンパペダル９１が位置している状態に対応している。このように、変換部８８は、第２操作データを生成する第２操作データ生成部としても機能する。なお、シフトペダル９３に応じた制御データについても生成されてもよいが、ここでは、その説明を省略する。

変換部８８は、生成した制御データを音信号生成部８００（信号生成部１１１および減衰制御部１３１）に出力する。具体的には、変換部８８は、第１操作データを信号生成部１１１および減衰制御部１３１に出力し、第２操作データを減衰制御部１３１に出力する。

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。

信号生成部１１１は、変換部８８から入力される第１操作データに基づいて、音信号を生成して出力する。このとき、減衰制御部１３１によって、音信号のエンベロープが調整される。

減衰制御部１３１は、減衰制御テーブル１３５を参照し、変換部８８から入力される第１操作データおよび第２操作データに基づいて、信号生成部１１１において生成される音信号のエンベロープを制御する。特に、音信号が減衰するときのエンベロープが制御される。この例では、減衰制御部１３１は、ダンパペダル９１の操作（すなわち第２操作データ）に基づいて減衰速度を制御し、特にハーフペダルの操作がされているときには、第１操作データにおけるベロシティに基づいてさらに減衰速度を制御する。

減衰制御テーブル１３５は、ハーフペダルのときにおけるベロシティと減衰係数ｋとの関係を規定するテーブルである。減衰係数ｋは、ダンパオンのときの減衰速度に対して変化させる割合を示す係数である。この例では減衰係数ｋは、１以上の値である。ｋ＝１であれば、設定値（ディケイレートＤＲ）から変化させない減衰速度を意味する。一方、ｋが１より大きくなるほど音信号の減衰速度を速めることを意味している。なお、減衰制御テーブル１３５が規定する関係および減衰係数ｋについての詳細については、後述する。

出力部１８０は、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。続いて、信号生成部１１１の詳細の構成について説明する。

［信号生成部の構成］
図３は、本発明の第１実施形態における信号生成部の機能構成を示すブロック図である。信号生成部１１１は、波形読出部１１３（波形読出部１１３−１、１１３−２、・・・１１３−ｎ）、ＥＶ（エンベロープ）波形生成部１１５（１１５−１、１１５−２、・・・、１１５−ｎ）、乗算器１１７（１１７−１、１１７−２、・・・１１７−ｎ）および波形合成部１１９を備える。上記の「ｎ」は、同時に発音できる数（同時に生成できる音信号の数）に対応し、この例では３２である。すなわち、この信号生成部１１１によれば、３２回の押鍵まで発音した状態が維持され、３３回目の押鍵があった場合には、最初の発音に対応する音信号が強制的に停止される。

波形読出部１１３−１は、変換部８８から得られた第１操作データに基づいて、波形データ記憶部１５１から読み出すべき波形データを選択して読み出して、ノートナンバに応じた音高の音信号を生成する。この例では、ピアノ音波形データが読み出される。ＥＶ波形生成部１１５−１は、変換部８８から得られた第１操作データおよび予め設定されたパラメータに基づいて、エンベロープ波形を生成する。生成されるエンベロープ波形は、減衰制御部１３１によって一部が調整される。エンベロープ波形の生成方法およびその調整方法については、後述する。乗算器１１７−１は、波形読出部１１３−１において生成された音信号に対して、ＥＶ波形生成部１１５−１において生成されたエンベロープ波形を乗算する。

ｎ＝１の場合について例示したが、乗算器１１７−１から音信号が出力されているときに次の押鍵がある度に、ｎ＝２、３、４・・・と順に押鍵に応じた第１操作データが適用されていく。例えば、次の押鍵であれば、ｎ＝２の構成に第１操作データが適用されて、上記と同様に乗算器１１７−２から音信号が出力される。波形合成部１１９は、乗算器１１７−１、１１７−２、・・・、１１７−３２から出力される音信号を合成して出力部１８０に出力する。

［エンベロープ波形］
ＥＶ波形生成部１１５において生成されるエンベロープ波形について説明する。まず、一般的なエンベロープ波形およびパラメータについて説明する。

図４は、一般的なエンベロープ波形の定義を説明する図である。図４に示すように、エンベロープ波形は、複数のパラメータで規定される。複数のパラメータは、アタックレベルＡＬ、アタックタイムＡＴ、ディケイタイムＤＴ、サスティンレベルＳＬおよびリリースタイムＲＴを含む。なお、アタックレベルＡＬは最大値（例えば１２７）に固定としてもよい。この場合、サスティンレベルＳＬは、０〜１２７の範囲で設定される。

ノートオンがあると、アタックタイムＡＴの時間でアタックレベルＡＬまで上昇する。その後、ディケイタイムＤＴの時間でサスティンレベルＳＬまで減少し、サスティンレベルＳＬを維持する。ノートオフがあると、サスティンレベルＳＬから消音状態（レベル「０」）まで、リリースタイムＲＴの時間で減少する。サスティンレベルＳＬまで到達する前、すなわち、アタックタイムＡＴの期間およびディケイタイムＤＴの期間においてノートオフがあると、その時点からリリースタイムＲＴの時間で消音状態に至る。なお、サスティンレベルＳＬをリリースタイムＲＴで除算した減衰率で消音状態に至るようにしてもよい。

ディケイレートＤＲは、上述のパラメータから算出できる値であって、アタックレベルＡＬとサスティンレベルＳＬとの差をディケイタイムＤＴで除算することによって得られる。このパラメータ（ディケイレートＤＲ）は、ノートオン後のディケイ期間における音の自然減衰の程度（減衰速度）を示している。なお、ディケイ期間においてディケイレートＤＲの減衰速度は一定（傾斜が直線）である例を示したが、必ずしも一定でなくてもよい。すなわち、減衰速度が予め決められた変化をすることで、傾斜が直線以外で定義されてもよい。

図５は、ピアノの音のエンベロープ波形の例を説明する図である。一般的なピアノの音は、例えば、サスティンレベルＳＬは「０」に設定され、ディケイタイムＤＴは比較的長く（ディケイレートＤＲは小さく）設定される。この状態は、ダンパが弦から離れた状態（ダンパオン）を示している。ディケイタイムＤＴにおいてノートオフがあると、ダンパが弦に接触した状態（ダンパオフ）となり、リリースタイムＲＴの設定にしたがって点線のとおり急激に減衰する。この例におけるＥＶ波形生成部１１５は、図５に示すエンベロープ波形を生成し、減衰制御部１３１によってディケイレートＤＲが調整される。例えば、ハーフダンパであるときには、減衰制御部１３１は、ディケイレートＤＲ（減衰速度）を、ダンパオンのときよりも速く制御する一方、ダンパオフのときの減衰速度よりも遅く制御する。

これらのパラメータはエンベロープ波形を規定する設定値としての説明であって、アタックレベルＡＬ等の各レベルは相対的な値である。したがって、ＥＶ波形生成部１１５から出力されるエンベロープ波形、すなわち、乗算器１１７において音信号に乗算されるエンベロープ波形では、ベロシティに応じて出力レベルの絶対値が調整されている。なお、出力レベルの調整は、増幅回路により実現されてもよい。

減衰制御部１３１は、ハーフダンパであるときに、各音に対応するベロシティ（鍵７０の押鍵速度）に基づいてディケイレートＤＲを調整する。上述したように減衰速度の調整に関するパラメータとして、減衰係数ｋが用いられる。この例では、調整後のディケイレートをＤＲｆとすると、ＤＲｆ＝ＤＲ×ｋとして算出される。すなわち、減衰係数ｋが大きくなるほど、減衰速度が速くなる。このように減衰速度を調整する制御について説明する。まず、減衰制御部１３１によって参照される減衰制御テーブル１３５について説明する。

［減衰制御テーブル］
図６は、本発明の第１実施形態における減衰制御テーブルに規定される減衰係数とベロシティとの関係を説明する図である。横軸にベロシティ（Ｖｅｌ）が示され、縦軸に減衰係数ｋが示されている。減衰係数ｋは、１以上ＵＬ未満に設定される。ＵＬは、ノートオフの後の減衰速度に対応した値である。

減衰係数ｋ＝１のときの減衰速度（第１速度）は、ディケイレートＤＲに対応し、ノートオン（押鍵）の状態の減衰速度、およびダンパオンの状態の減衰速度に対応する。一方、減衰係数ｋ＝ＵＬのときの減衰速度は、ノートオフの後（かつダンパオフ）の減衰速度に対応する。図６に示す減衰制御テーブル１３５の例では、減衰係数ｋは、ベロシティが最小値「０」のときに最大値ｋ１となり、ベロシティの増加に伴って一定割合で単調減少し、ベロシティが最大値「１２７」のときに最小値ｋ２となるように規定されている。

減衰制御部１３１は、この減衰制御テーブル１３５を参照することにより、ハーフダンパであるときの各音の減衰速度（第２速度）すなわちディケイレートＤＲｆを、各音に対応するベロシティ（押鍵速度）に応じてＤＲ×ｋ１からＤＲ×ｋ２までの範囲で調整するように制御する。続いて、減衰制御部１３１による減衰制御処理について説明する。

［減衰制御処理］
図７は、本発明の第１実施形態における減衰制御処理を示すフローチャートである。減衰制御処理は、第１操作データによりノートオンが検出されて波形データが読み出されると（より詳細にはディケイ期間に到達すると）、それぞれのノートオンに対応して実行される。したがって、図３に示すように、同時に発音できる数が３２であれば、最大で３２の減衰制御処理が並列に実行される。

まず、減衰制御部１３１は、前回の判定から今回の判定までの間に、第１操作データに基づいてノートオフが検出されたかどうか（ステップＳ１０１）、および第２操作データに基づいてダンパオフの状態であるかどうか（ステップＳ１０３）を判定する。ノートオフが検出されていない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、押鍵されている状態に対応するため、ダンパペダルの状態にかかわらず、減衰係数ｋ＝１に設定する（ステップＳ１１５）。すなわち、通常のディケイレートＤＲｆ（＝ＤＲ×１）のままの減衰速度に設定される。減衰制御部１３１は、単位時間の減衰処理を実行して（ステップＳ１２１）、再びステップＳ１０１に戻って処理を繰り返す。単位時間とは、所定の処理単位に対応する時間であり、例えば、１クロックでの処理時間に対応する。

続いて、ノートオフが検出された場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）かつダンパオフの状態である場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）には、ダンパペダル９１が操作されていない状態かつ離鍵された状態に対応するため、リリースに移行し（ステップＳ１２３）、減衰制御処理を終了する。すなわち、減衰制御部１３１は、ディケイレートＤＲｆでの減衰速度からリリース期間に対応する減衰速度に切り替えるように制御する。

一方、ノートオフが検出された場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）かつダンパオフの状態ではない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）には、第２操作データに基づいてハーフダンパの状態であるかどうかを判定する（ステップＳ１０５）。ハーフダンパの状態でない場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）には、ダンパオンの状態であるから、離鍵されていたとしても押鍵されている状態と同様にして、減衰制御部１３１は、減衰係数ｋ＝１に設定する（ステップＳ１１５）。

ハーフダンパの状態である場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、減衰制御部１３１は、第１操作データに基づいて処理に対応するノートナンバのベロシティを取得し（ステップＳ１１１）、このベロシティに対応した減衰係数ｋを設定する（ステップＳ１１３）。ベロシティに対応した減衰係数ｋは、減衰制御テーブル１３５にしたがって設定される。すなわち、上述したように、ベロシティが大きいほど、減衰速度ｋが小さくなるように設定される。そして、減衰制御部１３１は、設定した減衰係数ｋにより決まるディケイレートＤＲｆ（ＤＲ×ｋ）により単位時間の減衰処理を実行して（ステップＳ１２１）、再びステップＳ１０１に戻って処理を繰り返す。

このような減衰制御処理によると、ハーフダンパの状態ではダンパオンの状態（およびノートオンの状態）よりも減衰速度が速くなるように制御される。さらにハーフダンパのときの減衰速度は、押鍵速度が小さい音ほど減衰速度が速くなるように制御される。このように減衰制御をすることによって、アコースティックピアノにおけるハーフペダル操作をしたときの音の減衰をより精度よく再現することができる。より詳述すると以下のとおりである。

アコースティックピアノの演奏において、ハーフペダル操作をすると、適度な発音長での余韻を得ることができるため、メロディを響かせながら発音させたいときに用いられる。このとき、各音に対するダンパの効き方は、必ずしも一定ではない。例えば、音が小さい弦は振動エネルギが小さく、ダンパの影響により減衰する速度は、音が大きい弦よりも速い。これによって、メロディを響かせるときに重要ではない音が残ってしまい不自然な残響が残ってしまうことを抑制することできる。

ハーフペダル操作をしたときの減衰速度を演奏状態によらず一定に制御する電子ピアノによれば、このようなダンパの効き方の違いを考慮していないため、余韻が均一的であった。そのため、演奏の内容によっては不自然な残響が残ってしまい、メロディを際立たせる演奏表現が難しい場合があった。一方、本発明による鍵盤楽器によれば上述のように、ハーフペダル操作をしたときの減衰速度を押鍵速度に応じて変化させることができる。大きい音ほど余韻を長くしつつ、小さい音は余韻を短くすることにより、アコースティックピアノにおけるハーフペダル操作をしたときのダンパの影響をより精度よく反映することが可能となる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、ハーフペダル操作をしたときに押鍵速度に応じて各音の減衰速度を変化させていたが、第２実施形態では、ハーフペダル操作をしたときの各音の大きさに応じて各音の減衰速度を変化させる鍵盤楽器を説明する。以下の説明においては、第２実施形態における構成のうち、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態の場合と比べて、信号生成部、減衰制御部および減衰制御テーブルが異なる。

図８は、本発明の第２実施形態における音信号生成部の機能構成を示すブロック図である。第２実施形態における信号生成部１１１Ａでは、ＥＶ波形生成部１１５Ａ（１１５Ａ−１、１１５Ａ−２、・・・、１１５Ａ−ｎ）が第１実施形態と異なっている。ＥＶ波形生成部１１５Ａは、乗算器１１７に出力しているエンベロープ波形の出力レベルを、減衰制御部１３１Ａに対して出力する。減衰制御部１３１Ａは、ハーフダンパであるときに、各音に対応する音信号の出力レベル（音量）に基づいてディケイレートＤＲを調整する。減衰制御部１３１Ａは、第１実施形態と同様に、減衰制御テーブルを参照して、減衰係数ｋを設定することによってディケイレートＤＲを調整する。

図９は、本発明の第２実施形態における減衰制御テーブルに規定される減衰係数と出力レベルとの関係を説明する図である。横軸に出力レベル（ＥＬ）が示され、縦軸に減衰係数ｋが示されている。図９に示す減衰制御テーブルの例では、減衰係数ｋは、出力レベルが最小値「Ｍｉｎ」のときに最大値ｋ１となり、出力レベルの増加に伴って一定割合で単調減少し、出力レベルが最大値「Ｍａｘ」のときに最小値ｋ２となるように規定されている。

減衰制御部１３１Ａは、この減衰制御テーブルを参照することにより、ハーフダンパであるときの各音のディケイレートＤＲｆを、各音に対応する出力レベル（音量）に応じてＤＲ×ｋ１からＤＲ×ｋ２までの範囲で調整するように制御する。続いて、減衰制御部１３１Ａによる減衰制御処理について説明する。

図１０は、本発明の第２実施形態における減衰制御処理を示すフローチャートである。第２実施形態における減衰制御処理は、第１実施形態におけるステップＳ１１１、Ｓ１１３に代えて、ステップＳ２１１、Ｓ２１３の処理を実行する点で異なっている。第２実施形態における減衰制御処理では、それ以外の処理は第１実施形態と同様の処理であるため、その説明を省略する。第２実施形態における減衰制御処理では、ハーフダンパの状態である場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、減衰制御部１３１Ａは、処理に対応する音の出力レベルを、対応するＥＶ波形生成部１１５Ａから取得し（ステップＳ２１１）、この出力レベルに対応した減衰係数ｋを設定する（ステップＳ２１３）。なお、出力レベルは、ハーフダンパの状態を検出した時点での出力レベルに限られず、所定時間前の出力レベルであってもよい。

出力レベルに対応した減衰係数ｋは、上述したように、出力レベルが大きいほど、減衰速度ｋが小さくなるように設定される。このように、各音の減衰速度は、第１実施形態のように押鍵速度によって制御される場合に限られず、第２実施形態のようにハーフペダル操作をしたときの出力レベルによって制御されてもよい。

＜第３実施形態＞
第１実施形態および第２実施形態では、ハーフペダル操作をしたときの各音の減衰速度を、エンベロープ波形（特にディケイレート）を変化させることによって制御していたが、第３実施形態では、残響を付加する程度を制御することによって各音の減衰速度を制御する鍵盤楽器を説明する。なお、第３実施形態においては、第１実施形態の場合と比べて、信号生成部および減衰制御部が異なる。

図１１は、本発明の第３実施形態における音信号生成部の機能構成を示すブロック図である。第３実施形態における信号生成部１１１Ｂでは、ＥＶ波形生成部１１５Ｂ（１１５Ｂ−１、１１５Ｂ−２、・・・、１１５Ｂ−ｎ）が第１実施形態と異なっている。この例では、ＥＶ波形生成部１１５Ｂは、減衰制御部１３１Ｂからのエンベロープ波形の調整を受けないようになっている。すなわち、乗算器１１７に対しては、設定されたパラメータに対応したエンベロープ波形を出力する。一方、信号生成部１１１Ｂは、減衰制御部１１３Ｂからの制御を受ける残響付加部１２１Ｂ（１２１Ｂ−１、１２１Ｂ−２、・・・、１２１Ｂ−ｎ）を含んでいる。減衰制御部１３１Ｂは、第１実施形態における減衰制御部１３１と同様の処理をするが、減衰係数ｋに基づいてＥＶ波形生成部１１５を制御するのではなく残響付加部１２１Ｂを制御する点で異なっている。

残響付加部１２１Ｂは、乗算器１１７と波形合成部１１９との間に挿入されている。例えば、残響付加部１２１Ｂ−１は、乗算器１１７−１と波形合成部１１９との間に設けられている。一般的なエフェクト制御に用いられるリバーブ等の残響は、波形合成部１１９によって合成された音信号に対して付加される。一方、この例では、残響は、各音に対して個別に付加される。残響付加部１２１Ｂは、残響を付加しつつ残響時間を変更可能な構成であれば、公知のどのような構成を採用することもできるが、例えば、フィードバックディレイを用いるコムフィルタによって実現することができる。特許第３２６９１５６号公報に開示された技術を用いてもよい。

残響付加部１２１Ｂにおいて付加される残響の時間は、減衰制御部１３１Ｂによって制御される。例えば、上記に例示したコムフィルタを用いる場合、減衰制御部１３１Ｂは、減衰係数ｋに応じてフィードバックゲインを変更することによって、音信号に対する残響時間の長さを調整することができる。減衰制御部１３１Ｂは、減衰係数ｋが大きくなるほど、フィードバックゲインが小さくして減衰速度が速くなるように制御する。例えば、減衰係数ｋの逆数がフィードバックゲインとして設定されてもよい。

このように、第１実施形態のようにエンベロープ波形を調整する代わりに、残響付加部１２１Ｂにおける残響時間を調整することによって、押鍵速度に応じて各音の減衰速度を制御するようにしてもよい。なお、残響時間の調整とエンベロープ波形の調整とを併用することによって、各音の減衰速度が制御されるようにしてもよい。もちろん、第２実施形態と同様に、音量に応じて各音の残響時間を調整することによって減衰速度が制御されてもよい。

＜第４実施形態＞
上述した実施形態、例えば第１実施形態においては、減衰制御部１３１は、ベロシティに応じて設定される減衰係数ｋにより、減衰速度を制御していたが、さらに別のパラメータに応じて設定される減衰係数を併用することによって減衰速度を制御してもよい。第４実施形態では、各音に対応するノートナンバ（音高）に応じて設定される第２減衰係数ｋｐを用いる例について説明する。なお、第２、第３実施形態に適用する場合も同様であるが、説明を省略する。

図１２は、本発明の第４実施形態における減衰制御テーブルに規定される第２減衰係数とノートナンバとの関係を説明する図である。横軸にノートナンバ（Ｎｏｔｅ Ｎｏ．）が示され、縦軸に第２減衰係数ｋｐが示されている。この例では、第２減衰係数ｋｐは、ノートナンバが「２１」のときに最小値ｋｐ１となり、ノートナンバが「１０８」のときに最大値ｋｐ２となる。なお、ノートナンバの範囲は、８８鍵のピアノを想定した場合の例である。図１２に示す減衰制御テーブルによれば、音高が高いほど、減衰速度を速くする第２減衰係数が規定されている。なお、ノートナンバ毎に異なる第２減衰係数ｋｐが設定される場合に限らず、所定の音域に区分して、段階的に規定されてもよい。例えば、弦の種類または本数が同じである音高の範囲を同じ第２減衰係数ｋｐになるように規定されていてもよい。

第２減衰係数ｋｐは、減衰係数ｋに乗算する係数として用いられる。例えば第１実施形態におけるディケイレートＤＲの調整に用いられる場合には、ディケイレートＤＲｆは、ＤＲ×ｋ×ｋｐとして設定される。このように減衰速度が設定されることにより、音高に対する弦の違い（種類、本数、張力等）および音高に対するダンパの違い（フェルト形状、構造等）等に起因するダンパの効き方を減衰速度に反映することもできる。

＜第５実施形態＞
第１実施形態では、ハーフダンパの状態は１つであったが、ダンパペダル９１への操作量に応じて複数のハーフダンパの状態を取り得るようにしてもよい。第５実施形態では、ハーフダンパの状態が２つである場合について説明する。この例では、ダンパペダル９１への操作量が大きく弦への影響が少ない第１ハーフダンパの状態と、これよりも操作量が少なく弦への影響が大きい第２ハーフダンパの状態とがあるものとして説明する。なお、第２、第３実施形態に適用する場合も同様であるが、説明を省略する。

図１３は、本発明の第５実施形態における減衰制御テーブルに規定される減衰係数とベロシティとの関係を説明する図である。図１３に示す減衰制御テーブルは、第１実施形態に示す減衰制御テーブルと縦軸および横軸の関係は同じであるが、減衰係数ｋが第１ハーフダンパの場合と第２ハーフダンパの場合とで異なる値が規定されている。すなわち、第１ハーフダンパのときの減衰速度（第３速度）と第２ハーフダンパの時の減衰速度（第２速度）とが異なっている。

まず、第１ハーフダンパの場合、ベロシティが最小値「０」のときに最大値ｋｕ１となり、ベロシティの増加に伴って一定割合で単調減少し、ベロシティが最大値「１２７」のときに最小値ｋｕ２となるように規定されている。一方、第２ハーフダンパの場合、ベロシティが最小値「０」のときに最大値ｋｄ１（＞ｋｕ１）となり、ベロシティの増加に伴って一定割合で単調減少し、ベロシティが最大値「１２７」のときに最小値ｋｄ２（＞ｋｕ２）となるように規定されている。なお、この例では、ｋｄ２＞ｋｕ１の関係を満たしているが、この関係を満たさなくてもよい。

また、図１３に示す例では、第１ハーフダンパの場合の減衰係数の変化量「ｋｕ１−ｋｕ２」は、第２ハーフダンパの減衰係数の変化量「ｋｄ１−ｋｄ２」よりも大きい。これは、弦に対するダンパの効き方が小さいほど、押鍵速度の違いによる減衰速度の変化に与える影響が大きくなることを示している。このように、ハーフダンパの状態を複数の段階に区分して、弦に対するダンパの効き方を細かく制御し、さらに押鍵速度等による減衰速度の変化をさせてもよい。このときには、減衰係数が小さくなる区分ほど、押鍵速度の違いによる減衰係数の変化量が大きくなるようにしてもよい。これにより、ハーフペダル操作をしたときのダンパの影響をより精度よく反映することが可能となる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、それぞれの実施形態は、互いに組み合わせたり置換したりした実施形態を採用してもよい。また、本発明の一実施形態は、以下のように様々な形態に変形することもできる。また、以下に説明する変形例は互いに組み合わせて適用することもできる。

（１）上述した実施形態において、減衰制御テーブルに規定される減衰係数ｋと各パラメータとの関係は、アコースティックピアノの弦とダンパとの関係をより精度よく再現することを目的として、規定されていた。例えば、第１実施形態では、減衰係数ｋは、ベロシティの増加に伴って一定の割合で減少するように規定されていた。一方、減衰制御テーブルに規定される関係は、その目的とする効果に応じて適宜設定されればよい。例えば、減衰係数ｋは、ベロシティの増加に伴って減少するときに一定の割合の変化でなくてもよい。また、減衰係数ｋは、ベロシティの増加に伴って単調減少となっているが、単調減少と単調増加が組み合わされていてもよいし、全体が単調増加になっていてもよい。いずれにしても、押鍵速度またはハーフダンパになったときの音量（出力レベル）等のパラメータ値に対して、減衰係数ｋが変化するように規定されていればよい。

なお、目的とする効果によって様々に変更可能なものであるから、波形データについても必ずしもアコースティックピアノの音をサンプリングしたものに限られない。すなわち、波形データは、エレクトリックピアノの音をサンプリングしたものであってもよいし、その他の楽器の音をサンプリングしたものであってもよい。また、所定の波形データを合成したり変調したりして生成したものであってもよい。

（２）上述した実施形態において、減衰速度の制御するためにエンベロープ波形のディケイレートが調整されていたが、別のパラメータを用いることによって、そのパラメータが調整されるようにしてもよい。例えば、リリースレート、サスティンレート等を用いた場合には、そのパラメータを調整してもよい。また、ディケイレートが第１ディケイ期間およびこれに続く第２ディケイ期間に対して定められていれば、いずれか一方（例えば第２ディケイ期間）または双方のディケイレートを調整するようにしてもよい。

（３）上述した実施形態において、減衰速度ｋは、減衰制御テーブルによって規定されていたが、所定の演算式によってベロシティ等から算出されるようにしてもよい。

（４）上述した実施形態において、ダンパペダル９１以外のペダル、例えばシフトペダル９３への操作によって、さらに減衰係数が変更されるようにしてもよい。これによれば、打弦数の変化によって弦の振動が変化した場合に、ダンパと弦との関係が変わったとしても、音の減衰を精度よく再現することもできる。

（５）上述した実施形態では、減衰制御処理においてノートオフが検出されていない場合（図７、ステップＳ１０１；Ｎｏ）は押鍵されている状態に対応する。したがって、この場合には、ダンパペダルの状態にかかわらず、減衰係数ｋ＝１に設定されていた。すなわち、処理の簡易化のために押鍵状態と離鍵状態との２つの状態を前提としてダンパペダルの影響の有無を切り替える処理が適用されていた。一方、実際のアコースティックピアノの動作にさらに近づけるために、押鍵状態と離鍵状態との間の中間状態についても、減衰制御処理に反映されるようにしてもよい。

ここで、鍵７０の操作可能な範囲をレスト位置とエンド位置との間として定義すると、中間状態は、レスト位置とエンド位置とを含まない第１の位置から第２の位置までの間の範囲に鍵７０が操作されていることに対応する。なお、第１の位置は、第２の位置よりもエンド位置に近い位置である。この場合、押鍵状態は鍵７０がエンド位置と第１の位置との間にあることに対応する。また、離鍵状態は鍵７０が第２の位置とレスト位置との間にあることに対応する。第１の位置と第２の位置とは、予め設定される。中間状態によれば、ダンパペダル９１を操作していない状態（ダンパオフ）であっても、ダンパが弦から少し離れた状態となるため、ハーフダンパの状態となる。

例えば、以下のようにして中間状態のときの処理を規定する。図７のステップＳ１０１の判定処理において、押鍵状態（ノートオン）または離鍵状態（ノートオフ）である場合には、上述した実施形態における処理と同様である。一方、中間状態であることが判定されると、ステップＳ１０３においてダンパオフと判定される状態（ダンパペダル９１がレスト位置にある状態）であったとしても、ハーフダンパの状態であると判定され、ステップＳ１１１、Ｓ１１３、Ｓ１２１に対応する処理が実行される。すなわち、鍵７０が中間状態であるときには、ダンパオンと判定される状態（ダンパペダル９１がエンド位置にある状態）である場合を除き、ハーフダンパの状態として判定されることになる。

このようにすると、ダンパペダル９１を操作していなくても、鍵７０が中間状態に操作されたときのハーフダンパの状態を再現することができる。したがって、この例における減衰制御処理は、鍵７０が第１の位置よりもレスト位置に近い位置（中間状態または離鍵状態）であるときに、ダンパペダル９１の状態に応じて、ハーフダンパの処理をすることができる。

（６）上述した実施形態では、鍵盤装置１を実施の一例として説明したが、鍵盤装置１に含まれる音信号生成部８００、すなわち音信号生成装置としても実施可能であり、また、音信号生成部８００を含む音源部８０としても実施可能である。この場合には、鍵盤を有する入力デバイスおよびダンパペダルを有する入力デバイスから、第１操作データおよび第２操作データを取得してもよいし、第１操作データおよび第２操作データを生成するための情報を取得するようにしてもよい。

（７）上述した実施形態における鍵盤楽器１では、筐体５０とペダル装置９０とが互いに着脱可能に構成されていたが、一体の筐体に収められ着脱可能でなくてもよい。

（８）上述した音源部８０の各機能の全部または一部を、制御部１０のＣＰＵによる制御プログラムの実行によって実現してもよい。この場合、減衰制御処理を制御部１０（コンピュータ）に実行させるためのプログラムが、記録媒体またはネットワークを介したダウンロードによって提供されてもよい。また、パーソナルコンピュータ等にこのプログラムをダウンロードして実行することで、このコンピュータを音信号生成装置として用いてもよい。

１…鍵盤楽器、１０…制御部、２１…操作部、２３…表示部、３０…記憶部、５０…筐体、６０…スピーカ、７３…圧力測定部、７５…鍵挙動測定部、８０…音源部、８８…変換部、９０…ペダル装置、９１…ダンパペダル、９３…シフトペダル、９５…ペダル挙動測定部、１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ…信号生成部、１１３…波形読出部、１１５，１１５Ａ，１１５Ｂ…ＥＶ波形生成部、１１７…乗算器、１１９…波形合成部、１２１Ｂ…残響付加部、１３１，１３１Ａ，１３１Ｂ…減衰制御部、１３５…減衰制御テーブル、１５１…波形データ記憶部、１８０…出力部、８００…音信号生成部（音信号生成装置）

Claims (13)

1. 鍵への操作に応じた第１操作データに基づいて、音信号を生成する信号生成部と、
   前記第１操作データおよびペダルへの操作に応じた第２操作データに基づいて、前記音信号の減衰速度を第１速度および当該第１速度よりも速い第２速度のいずれかに制御する減衰制御部であって、前記減衰速度を前記第２速度に制御するときに、前記第１操作データが示す前記鍵への操作速度に基づいて当該第２速度の値を変化させる減衰制御部と、
   を備える音信号生成装置。
2. 鍵への操作に応じた第１操作データに基づいて、音信号を生成する信号生成部と、
   前記第１操作データおよびペダルへの操作に応じた第２操作データに基づいて、前記音信号の減衰速度を少なくとも第１速度および当該第１速度よりも速い第２速度のいずれかに制御する減衰制御部であって、前記減衰速度を前記第２速度に制御するときに、前記音信号の出力レベルに基づいて当該第２速度の値を変化させる減衰制御部と、
   を備える音信号生成装置。
3. 前記ペダルは、レスト位置とエンド位置との範囲で操作可能であり、
   前記減衰制御部は、前記ペダルへの操作がレスト位置とエンド位置とを除く第１位置に操作されたことを前記第２操作データが示す場合に、前記減衰速度を前記第２速度に制御する、請求項１または請求項２に記載の音信号生成装置。
4. 前記鍵は、レスト位置とエンド位置との範囲で操作可能であり、
   前記減衰制御部は、さらに、前記鍵が所定位置よりもレスト位置に近いことを前記第１操作データが示す場合に、前記減衰速度を前記第２速度に制御する、請求項１または請求項２に記載の音信号生成装置。
5. 前記減衰制御部は、
   前記第１操作データおよび前記第２操作データに基づいて、前記第１速度と前記第２速度との間の第３速度、前記第１速度および前記第２速度のいずれかに制御し、
   前記減衰速度を前記第３速度に制御するときに、前記操作速度に基づいて当該第３速度の値を変化させ、
   前記第３速度の値の変化量は、前記第２速度の値の変化量よりも大きくなるように制御する、
   請求項１に記載の音信号生成装置。
6. 前記減衰制御部は、
   前記第１操作データおよび前記第２操作データに基づいて、前記第１速度と前記第２速度との間の第３速度、前記第１速度および前記第２速度のいずれかに制御し、
   前記減衰速度を前記第３速度に制御するときに、前記出力レベルに基づいて当該第３速度の値を変化させ、
   前記第３速度の値の変化量は、前記第２速度の値の変化量よりも大きくなるように制御する、
   請求項２に記載の音信号生成装置。
7. 前記減衰制御部は、さらに操作された前記鍵の音高に基づいて前記第２速度を変化させる、請求項１から請求項６のいずれかに記載の音信号生成装置。
8. 前記減衰制御部は、押鍵されている状態の場合の前記減衰速度、および前記ペダルの操作がエンド位置に操作されている場合の前記減衰速度を、前記第１速度に制御する、請求項１から請求項７のいずれかに記載の音信号生成装置。
9. 前記第２速度は、前記ペダルの操作がされていない状態で離鍵されたときの減衰速度よりも遅い、請求項１から請求項８のいずれかに記載の音信号生成装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の音信号生成装置と、
    前記鍵と、
    前記鍵の操作に応じた前記第１操作データを生成する第１操作データ生成部と、
    を備える鍵盤楽器。
11. 前記ペダルと、
    前記ペダルの操作に応じた前記第２操作データを生成する第２操作データ生成部と、
    をさらに備える請求項１０に記載の鍵盤楽器。
12. 鍵への操作に応じた第１操作データに基づいて、音信号を生成し、
    前記第１操作データおよびペダルへの操作に応じた第２操作データに基づいて、前記音信号の減衰速度を第１速度および当該第１速度よりも速い第２速度のいずれかに制御することを含み、
    前記減衰速度を前記第２速度に制御するときに、前記第１操作データが示す前記鍵への操作速度に基づいて当該第２速度の値を変化させること、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
13. 鍵への操作に応じた第１操作データに基づいて、音信号を生成し、
    前記第１操作データおよびペダルへの操作に応じた第２操作データに基づいて、前記音信号の減衰速度を少なくとも第１速度および当該第１速度よりも速い第２速度のいずれかに制御することを含み、
    前記減衰速度を前記第２速度に制御するときに、前記音信号の出力レベルに基づいて当該第２速度の値を変化させること、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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