JP6803062B2 - Clavichord - Google Patents

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Description

本発明は、クラヴィコードに関する。 The present invention relates to a clavichord.

クラヴィコードは、14世紀頃に誕生し、16世紀から18世紀にかけて主にドイツ語圏で愛好された鍵盤楽器であり、ピアノなどの他の鍵盤楽器とは異なる特徴的な音色を奏でることから、現在でも多くの愛好家が存在する。 The Clavichord was born around the 14th century and was a favorite keyboard instrument mainly in the German-speaking world from the 16th century to the 18th century. It plays a distinctive tone that is different from other keyboard instruments such as the piano. There are still many enthusiasts.

クラヴィコードの特徴的な音色は、その発音機構に因る。ピアノでは、キーと連動したハンマーで打弦することで発音するところ、クラヴィコードでは、キーと連動したタンジェントと呼ばれる棒状の部品で弦を突くように打弦することにより発音する。そして、発音直後にハンマーが弦から離脱するピアノと異なり、クラヴィコードでは、発音中、タンジェントが弦との接触を維持するため、発音中にキーを押し込むことによって、ピッチ(音高)を変化させることができる。 The characteristic tone of the clavichord depends on its sounding mechanism. On the piano, it is pronounced by striking the strings with a hammer linked to the keys, while on the clavichord, it is pronounced by striking the strings with a rod-shaped part called a tangent linked to the keys. And unlike a piano where the hammer separates from the strings immediately after pronunciation, in the Clavichord, the pitch (pitch) is changed by pressing a key during pronunciation in order for the tangent to maintain contact with the strings during pronunciation. be able to.

ただし、従来のクラヴィコードは、キーの押し込みに伴うピッチの変動量を制御する仕組みを持っていなかったため、そのピッチ可変機構は、専ら、ビブラートのような音の表現を奏でるのに利用されるに留まり、積極的な音楽表現のために活用されるまでには至らなかった。 However, the conventional clavichord did not have a mechanism to control the amount of pitch fluctuation due to key pressing, so the pitch variable mechanism is used exclusively for playing vibrato-like sound expressions. It did not stay and was not used for active musical expression.

特開2002−221960号公報JP-A-2002-221960

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、キーの押し込みに伴うピッチの変動量が制御されたクラヴィコードを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a clavichord in which the amount of pitch fluctuation due to key pressing is controlled.

本発明者は、キーの押し込みに伴うピッチの変動量が制御されたクラヴィコードの構成につき鋭意検討した結果、以下の構成に想到し、本発明に至ったのである。 As a result of diligent studies on the configuration of the clavichord in which the amount of pitch fluctuation due to key pressing is controlled, the present inventor has come up with the following configuration and arrived at the present invention.

すなわち、本発明によれば、キーの押し下げに連動して、該キーに固定されたタンジェントが打弦することによって発音するクラヴィコードにおいて、キーの押し下げ量に対するピッチの変動率が所定の値に設計されていることを特徴とする、クラヴィコードが提供される。 That is, according to the present invention, in a clavichord sounded by striking a tangent fixed to a key in conjunction with the key pressing, the pitch fluctuation rate with respect to the key pressing amount is designed to be a predetermined value. A clavichord is provided, which is characterized by being.

上述したように、本発明によれば、キーの押し込みに伴うピッチの変動量が制御されたクラヴィコードが提供される。 As described above, according to the present invention, there is provided a clavichord in which the amount of pitch fluctuation due to key pressing is controlled.

クラヴィコードの内部構造を示す模式図。Schematic diagram showing the internal structure of the clavichord. クラヴィコードの設計に使用する基本式を説明するための図。Diagram to illustrate the basic formula used to design the clavichord. キーの押し込み量を制御する機構を示す図。The figure which shows the mechanism which controls the pressing amount of a key. 検証実験の結果を示す図。The figure which shows the result of the verification experiment.

以下、本発明を図面に示した実施の形態をもって説明するが、本発明は、図面に示した実施の形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜、その説明を省略するものとする。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings. In each of the figures referred to below, the same reference numerals are used for common elements, and the description thereof will be omitted as appropriate.

本実施形態は、クラヴィコードにおいて、キーの押し込みに伴うピッチの変動量を制御する方法を開示する。具体的には、クラヴィコードにおいて、キーの押し下げ量に対するピッチの変動率を所定の値に設計する方法を開示する。 The present embodiment discloses a method of controlling the amount of pitch fluctuation accompanying key pressing in a clavichord. Specifically, in the Clavichord, a method of designing a pitch fluctuation rate with respect to a key pressing amount to a predetermined value will be disclosed.

本実施形態は、キーの押し下げ量に対するピッチの変動率が全てのキーにおいて等しくなるようにクラヴィコードを設計する方法を開示する。 The present embodiment discloses a method of designing a clavichord so that the volatility of the pitch with respect to the amount of key pressing is equal for all keys.

また、本実施形態は、キーを押し込む際の押し心地が全てのキーにおいて同じように感じられるようにクラヴィコードを設計する方法を開示する。 The present embodiment also discloses a method of designing a clavichord so that the feeling of pressing a key feels the same for all keys.

さらに、本実施形態は、クラヴィコードにおいて、キーの押し下げ量を制御するための制限手段を開示する。 Further, the present embodiment discloses a limiting means for controlling the amount of key pressing in the clavichord.

ここで、本実施形態のクラヴィコードの説明に入る前に、前提事項として、一般的なクラヴィコードの基本構造について説明する。 Here, before starting the explanation of the clavichord of the present embodiment, the basic structure of a general clavichord will be described as a premise.

一般的なクラヴィコードは長方形の箱型構造を有しており、長方形の一方の長辺に沿って鍵盤が並設され、長辺とほぼ平行に弦が張られている。図1は、クラヴィコードの内部構造を模式的に示す。図1に示すように、クラヴィコードでは、キーを押し下げることにより、キーの先端に固定され、キーに連動するタンジェントと呼ばれる金属製の棒が上昇して、キーの直上に水平に張られた弦を突くようにして打弦する。このとき、タンジェントと弦の接触点を節とする弦振動が生じ、発音に至る。一方、打弦点から見てブリッジ(駒)とは反対側に位置する弦の部分にはミュート用のフェルトが巻かれており、キーから手を離すと、弦振動の節となっていたタンジェントが弦から離脱する結果、弦振動がフェルトに到達して音が止まる。 A typical clavichord has a rectangular box-shaped structure, with keyboards arranged side by side along one long side of the rectangle, and strings stretched almost parallel to the long side. FIG. 1 schematically shows the internal structure of the clavichord. As shown in FIG. 1, in the clavichord, when the key is pressed down, a metal rod called a tangent, which is fixed to the tip of the key and interlocked with the key, rises and is a string stretched horizontally directly above the key. Strike the strings as if piercing. At this time, string vibration occurs with the contact point between the tangent and the string as a node, leading to pronunciation. On the other hand, the felt for mute is wrapped around the part of the string located on the opposite side of the bridge (piece) when viewed from the string striking point, and when you release the key, the tangent that was a node of string vibration As a result of the string being separated from the string, the string vibration reaches the felt and the sound stops.

以上、クラヴィコードの基本構造について説明したので、本実施形態のクラヴィコードの説明を始める。 Since the basic structure of the clavichord has been described above, the explanation of the clavichord of the present embodiment will be started.

ここでは、まず、本実施形態のクラヴィコードの設計に用いる3つの基本式について説明する。なお、以下の説明においては、適宜、図2を参照するものとする。 Here, first, three basic equations used in the design of the clavichord of the present embodiment will be described. In the following description, FIG. 2 will be referred to as appropriate.

<基本式(1):弦の寸法と基本周波数に関する基本式>
弦の寸法と基本周波数に関する基本式(1)は、以下のように導出される。
<Basic formula (1): Basic formula for string dimensions and fundamental frequency>
The basic equation (1) relating to the string size and the fundamental frequency is derived as follows.

弦の基本周波数fと張力Tの関係は下記式(1−1)で表される。なお、下記式(1−1)において、Lは弦の全長を示し、aは弦の固定端から打弦点(弦とタンジェントの接触点)までの距離を示し、L‐aは弦の発音部分の長さを示し、μは弦の線密度を示す。(以下に挙げる別式においても同様。) The relationship between the fundamental frequency f of the string and the tension T is expressed by the following equation (1-1). In the following equation (1-1), L indicates the total length of the string, a indicates the distance from the fixed end of the string to the striking point (contact point between the string and the tangent), and La indicates the pronunciation of the string. It indicates the length of the part, and μ indicates the linear density of the string. (The same applies to the other formulas listed below.)

ここで、弦の線密度μは下記式(1−2)で表される。なお、下記式(1−2)において、ρは弦の芯線の体積密度を示し、ρは弦が巻線であった場合に芯線に巻き付ける細い線(以下、細線という)の体積密度を示し、Aは芯線の断面積を示し、Aは巻線の全断面積のうち細線の占める部分の断面積を示す。(以下に挙げる別式においても同様。) Here, the linear density μ of the string is expressed by the following equation (1-2). In the following equation (1-2), ρ c indicates the volume density of the core wire of the string, and ρ w indicates the volume density of the thin wire (hereinafter referred to as the thin wire) wound around the core wire when the string is a winding. shown, a c represents the cross-sectional area of the core wire, a w represents a cross-sectional area of a portion occupied by the thin line of the total cross-sectional area of the winding. (The same applies to the other formulas listed below.)

そして、上記式(1−1)と式(1−2)を整理すると、下記式(1−3)が求まる。 Then, by rearranging the above equations (1-1) and (1-2), the following equations (1-3) can be obtained.

ここで、張力Tと、芯線の応力σおよび細線の応力σとの関係は、下記式(1−4)で表される。 Here, the relationship between the tension T, the stress σ c of the core wire, and the stress σ w of the thin wire is expressed by the following equation (1-4).

また、芯線の断面積Aに対する細線部分の断面積Aの比率qは下記式(1−5)で表される。 The ratio q of the cross-sectional area A w of the thin line portion to the cross-sectional area A c of the core is represented by the following formula (1-5).

そして、上記式(1−4)および式(1−5)に基づいて上記式(1−3)を変形することによって、弦の寸法と基本周波数fに関する基本式(1)が下記のように導出される。 Then, by modifying the above equation (1-3) based on the above equations (1-4) and (1-5), the basic equation (1) relating to the string size and the fundamental frequency f becomes as follows. Derived.

ここで、上記基本式(1)において、sは芯線の応力σに対する細線の応力σの比率(σ/σ)を意味し、uは芯線の体積密度ρに対する細線の体積密度ρの比率(ρ/ρ)を意味する(以下に挙げる別式においても同様)。また、上記基本式(1)における芯線の断面積Aは芯線の直径dを用いた下記式(1−6)で表される。 Here, in the above basic equation (1), s means the ratio of the thin wire stress σ w to the core wire stress σ cw / σ c ), and u is the volume density of the thin wire with respect to the core wire volume density ρ c. means [rho w ratio of (ρ w / ρ c) (also in another type listed below). Further, the cross-sectional area A c of the core wire in the basic formula (1) is represented by the following formula using the diameter d of the core wire (1-6).

また、上記基本式(1)における細線の実効的な断面積Aは芯線の直径dと細線の直径tを用いた下記式(1−7)で表すことができる。ここで、巻線の全断面積を直径d+2tの円の面積で近似している。 Also, the basic equation (1) the effective cross-sectional area A w of the thin line in can be expressed by the following equation using the diameter d and fine wire diameter t of the core wire (1-7). Here, the total cross-sectional area of the winding is approximated by the area of a circle having a diameter of d + 2t.

以上、弦の寸法と基本周波数に関する基本式(1)を説明したので、続いて、基本式(2)について説明する。 Since the basic equation (1) relating to the string dimensions and the fundamental frequency has been described above, the basic equation (2) will be described next.

<基本式(2):弦の横剛性に関する基本式>
本実施形態では、弦の軸方向に対する垂直方向の荷重(横荷重)を打弦点(荷重作用点)における垂直方向の変位で割ったばね定数を、弦の横剛性kcpと定義する。本実施形態では、弦の横剛性kcpを当該弦に対応するキーの押し心地の指標として用いてクラヴィコードを設計する。
<Basic formula (2): Basic formula for lateral rigidity of strings>
In this embodiment, the spring constants divided by the vertical displacement load in a direction perpendicular to the axial direction of the chord (the lateral load) in Datsuruten (load application point) is defined as the lateral stiffness k cp strings. In the present embodiment, the clavichord is designed by using the lateral rigidity kcp of the string as an index of the key pressing comfort corresponding to the string.

弦の横剛性kcpに関する基本式(2)は、以下のように導出される。 The basic equation (2) relating to the lateral rigidity kcp of the string is derived as follows.

タンジェントが弦に接触する打弦点(荷重作用点)における、弦に作用する集中力Fと弦の張力Tのつり合いから、下記式(2−1)が成り立つ。 The following equation (2-1) holds from the balance between the concentration force F acting on the string and the tension T of the string at the striking point (load action point) where the tangent contacts the string.

ここで、上記式(2−1)におけるθ、θは微小量なので、打弦点における垂直方向の変位をδとすると、弦に作用する集中力Fは下記式(2−2)で近似することができる。 Here, since θ 1 and θ 2 in the above equation (2-1) are minute quantities, if the vertical displacement at the string striking point is δ, the concentration force F acting on the string is given by the following equation (2-2). Can be approximated.

一方、弦に作用する集中力Fは、下記式(2−3)に示すように、弦の横剛性kcpと変位δの積として表される。 On the other hand, the concentration force F acting on the string is expressed as the product of the lateral rigidity kcp of the string and the displacement δ as shown in the following equation (2-3).

よって、上記式(2−2)に上記式(2−3)を代入して整理すれば、下記式(2−4)が得られる。 Therefore, by substituting the above equation (2-3) into the above equation (2-2) and rearranging it, the following equation (2-4) can be obtained.

さらに、先に挙げた式(1−4)および式(1−6)に基づいて上記式(2−4)を変形すると、弦の横剛性kcpに関する基本式(2)が下記のように導出される。 Further, when the above equation (2-4) is modified based on the equations (1-4) and (1-6) mentioned above, the basic equation (2) relating to the lateral rigidity kcp of the string is as follows. Derived.

以上、弦の横剛性と変位に関する基本式(2)を説明したので、続いて、基本式(3)について説明する。 Since the basic equation (2) relating to the lateral rigidity and displacement of the string has been described above, the basic equation (3) will be described next.

<基本式(3):打弦点における変位とピッチ変動率に関する基本式>
打弦点における変位とピッチ変動率に関する基本式(3)は、以下のように導出される。
<Basic formula (3): Basic formula for displacement and pitch volatility at the striking point>
The basic equation (3) relating to the displacement at the striking point and the pitch volatility is derived as follows.

タンジェントが接触する打弦点における押し込みによる引き張りひずみの増加量Δεは下記式(3−1)で表される。なお、下記式(3−1)において、δは打弦点における変位を示す。 The amount of increase in tensile strain Δε due to pushing at the string striking point where the tangent contacts is expressed by the following equation (3-1). In the following equation (3-1), δ indicates the displacement at the chord striking point.

ここで、上記式(3−1)の分子第一項目の括弧内の2つの項は下記式(3−2)および式(3−3)で近似することができる。 Here, the two terms in parentheses of the first molecular item of the above formula (3-1) can be approximated by the following formulas (3-2) and (3-3).

よって、上記式(3−1)の分子第一項目の括弧内は下記式(3−4)のように表すことができる。 Therefore, the parentheses of the first molecular item of the above formula (3-1) can be expressed as the following formula (3-4).

そこで、上記式(3−1)の分子第一項目に上記式(3−4)を代入して整理すると、引き張りひずみの増加量Δεは下記式(3−5)で表される。 Therefore, when the above formula (3-4) is substituted into the first item of the molecule of the above formula (3-1) and arranged, the amount of increase in tensile strain Δε is expressed by the following formula (3-5).

そして、打弦点における押し込みによる芯線の引き張り応力の増加量をΔσとすると、ΔσとΔεの関係から下記式(3−6)が導出される。なお、下記式(3−6)において、Eは芯線の縦弾性係数を示す。(以下に挙げる別式においても同様。) Then, assuming that the amount of increase in the tensile stress of the core wire due to pushing at the string striking point is Δσ c , the following equation (3-6) is derived from the relationship between Δσ c and Δε. In the following formula (3-6), E c represents the Young's modulus of the core wire. (The same applies to the other formulas listed below.)

ここで、細線についても上記式(3−6)と同様の式が成立するので、打弦点における押し込みによる張力Tの増加量をΔTとすると、ΔTは、芯線および細線のひずみの増加量Δεが等しいとの仮定のもとで、芯線の引き張り応力の増加量Δσ、芯線の断面積A、細線の引き張り応力の増加量Δσ、細線部分の断面積Aを用いて下記式(3−7)で表すことができる。ただし、E(_)は細線の等価縦弾性係数であり、s=(σ/σ)により、E(_)=sEである。 Here, since the same equation as the above equation (3-6) holds for the thin wire, if the amount of increase in tension T due to pushing at the chord striking point is ΔT, ΔT is the amount of increase in strain of the core wire and thin wire Δε. Under the assumption that they are equal, the amount of increase in tensile stress of the core wire Δσ c , the cross-sectional area of the core wire A c , the amount of increase in the tensile stress of the thin wire Δσ w , and the cross-sectional area A w of the thin wire portion are used as follows. It can be expressed by the formula (3-7). However, E (_) w is the equivalent Young's modulus of the thin line, and E (_) w = sE c by s = (σ w / σ c ).

ここで、打弦点における押し込みによる基本周波数の増加量をΔfとすれば、弦の基本周波数fと張力Tの関係を示す先に挙げた上記式(1−1)に基づいて下記式(3−8)が成立する。 Here, assuming that the amount of increase in the fundamental frequency due to pushing at the string striking point is Δf, the following equation (3) is based on the above equation (1-1) showing the relationship between the fundamental frequency f of the string and the tension T. -8) holds.

さらに、打弦点における押し込みによる基本周波数の変化率(f+Δf)/fは、式(1−1)、式(3−7)、式(3−8)を用いて、下記式(3−9)で表わされる。 Further, the rate of change (f + Δf) / f of the fundamental frequency due to pushing at the string striking point is determined by the following equation (3) using equations (1-1), (3-7), and (3-8). It is represented by -9).

そして、上記式(3−9)を整理することにより、ピッチ変動率r(=Δf/f)が下記式(3−10)で表わされる。 Then, by rearranging the above equation (3-9), the pitch volatility r (= Δf / f) is expressed by the following equation (3-10).

さらに、先に挙げた式(1−4)に基づいて上記式(3−10)を変形することにより、打弦点における変位δとピッチ変動率rに関する基本式(3)が下記のように導出される。 Further, by modifying the above equation (3-10) based on the equation (1-4) mentioned above, the basic equation (3) regarding the displacement δ and the pitch volatility r at the chord striking point is as follows. Derived.

以上、基本式(1)〜(3)の導出過程について説明してきたので、続いて、基本式(1)〜(3)を利用したクラヴィコードの発音機構の設計方法について説明する。 Since the derivation process of the basic equations (1) to (3) has been described above, the design method of the sounding mechanism of the clavichord using the basic equations (1) to (3) will be described next.

下記表1は、上述した基本式(1)〜(3)に登場する13個の変数(3つの材料定数、5つの形状パラメータ、5つの特性パラメータ)をまとめて示す。 Table 1 below summarizes the 13 variables (3 material constants, 5 shape parameters, 5 characteristic parameters) appearing in the above-mentioned basic equations (1) to (3).

ここで、クラヴィコードの発音機構の設計にあたり、上記表1に挙げた13個の変数のうち、5つの変数(f、kcp、δ、r、s)の値は以下のように与えることができる。 Here, in designing the sounding mechanism of the clavichord, the values of five variables (f, k cp , δ, r, s) among the 13 variables listed in Table 1 above can be given as follows. it can.

まず、基本周波数fは、それぞれの弦(キー)が受け持つ音高に対応する値を与える。例えば、注目する弦(キー)が受け持つ音高を「中央のラ(A)」とし、fの値として「440Hz」を与える。 First, the fundamental frequency f gives a value corresponding to the pitch of each string (key). For example, the pitch of the string (key) of interest is set to "center la (A)", and "440 Hz" is given as the value of f.

次に、弦の横剛性kcpは、実現したいキーの押し心地に応じた適切な値を与える。なお、本実施形態では、演奏性を考慮して、キーを押し込む際の押し心地が全てのキーにおいて同じように感じられるように、弦の横剛性kcpは、全ての弦(キー)に対して共通の値を与える。 Next, the lateral rigidity kcp of the string gives an appropriate value according to the pressing comfort of the key to be realized. In this embodiment, in consideration of playability, the lateral rigidity kcp of the strings is set with respect to all the strings (keys) so that the feeling of pressing the keys feels the same for all the keys. Give a common value.

同様に、キーの押し下げ量に対するピッチの変動率が全てのキーにおいて等しくなるように、打弦点における変位δとピッチ変動率rについても、全ての弦(キー)に対して共通の値を与える。なお、変位δは、キーの押し下げ量に正比例する値なので、キーの押し下げ量の設計値に基づいて、これに比例する変位δ(例えば、10mm)を算出して与える。また、ピッチ変動率rは、キーの押し下げ量の設計値(すなわち、変位δに設定する値)に対して実現したいピッチ変動c(例えば、半音:100セント)を下記式(4)に代入して得た計算値を与える。 Similarly, the displacement δ at the striking point and the pitch volatility r are given common values for all strings (keys) so that the pitch volatility with respect to the key pressing amount is equal for all keys. .. Since the displacement δ is a value directly proportional to the amount of pressing the key, the displacement δ (for example, 10 mm) proportional to the design value of the amount of pressing the key is calculated and given. Further, for the pitch fluctuation rate r, the pitch fluctuation c (for example, a semitone: 100 cents) to be realized with respect to the design value of the key pressing amount (that is, the value set in the displacement δ) is substituted into the following equation (4). Give the calculated value obtained.

また、弦が巻線でない場合、または、弦が巻線であるが細線に張力が作用しない場合には、s=0とする。一方、弦が巻線であり、且つ、細線に張力が作用する場合には、sとして、芯線の縦弾性係数に対する細線の等価な縦弾性係数の比率を与える。 Further, when the string is not a winding, or when the string is a winding but tension does not act on the thin wire, s = 0 is set. On the other hand, when the string is a winding and tension acts on the thin wire, the ratio of the equivalent Young's modulus of the thin wire to the Young's modulus of the core wire is given as s.

クラヴィコードの発音機構の設計にあたっては、実現したい仕様(キーの押し込み量に対するピッチの変動率、キーの押し心地)に応じて、上記表1に挙げた13個の変数のうち、5つの変数(f、kcp、δ、r、s)の値を事前に与えることができるので、さらに、残り8個の変数(E、ρ、ρ、L、a、d、t、σ)の中から、5個の変数を任意に選出して、その値を決めれば、残った3個の変数の値を、上述した基本式(1)〜(3)を用いて導出することができる。なお、クラヴィコードの発音機構の設計にあたり、8個の変数(E、ρ、ρ、L、a、d、t、σ)のうち、どの変数に対して予め値を与え、どの変数を上述した基本式(1)〜(3)を用いて導出するかは自由であり、様々な態様を想定することができるが、以下では、設計の具体例として、2つのケースを説明する。 In designing the sounding mechanism of the clavi chord, 5 variables (5 variables) out of the 13 variables listed in Table 1 above, depending on the specifications to be realized (pitch fluctuation rate with respect to the key pressing amount, key pressing comfort). Since the values of f, k cp , δ, r, s) can be given in advance, the remaining eight variables (E c , ρ c , ρ w , L, a, d, t, σ c ) can be given in advance. If five variables are arbitrarily selected from the variables and their values are determined, the values of the remaining three variables can be derived using the above-mentioned basic equations (1) to (3). .. In designing the sounding mechanism of the clavichord, which of the eight variables (E c , ρ c , ρ w , L, a, d, t, σ c ) is given a value in advance and which one It is up to you to derive the variables using the above-mentioned basic equations (1) to (3), and various modes can be assumed. However, two cases will be described below as specific examples of the design. ..

(ケース1)
ケース1では、上述した8個の変数のうち、E、ρ、ρ、L、aの値を予め与えた上で、d、t、σを基本式(1)〜(3)を用いて導出する。
(Case 1)
In Case 1, of the eight variables described above, the values of E c , ρ c , ρ w , L, and a are given in advance, and then d, t, and σ c are given in the basic equations (1) to (3). Is derived using.

まず、上述した基本式(3)を変形して得られる下記式(5)において、δ、r、E、L、a、sに与えられた値を代入することにより、σを導出する。 First, σ c is derived by substituting the values given to δ, r, E c , L, a, and s in the following formula (5) obtained by modifying the above basic formula (3). ..

続いて、上述した基本式(1)を変形して得られる下記式(6)において、f、ρ、ρ、L、aに与えられた値を代入し、σに上記式(5)で導出した値を代入することによって、qを導出する。 Subsequently, in the following equation (6) obtained by modifying the above-mentioned basic equation (1), the values given to f, ρ c , ρ w , L, and a are substituted, and the above equation (5) is assigned to σ c. ) Is substituted to derive q.

続いて、上述した基本式(2)を変形して得られる下記式(7)において、kcp、L、a、sに与えられた値を代入し、σに上記式(5)で導出した値を代入することによって、dを導出する。 Subsequently, in the following equation (7) obtained by modifying the above-mentioned basic equation (2), the values given to k cp , L, a, and s are substituted, and σ c is derived by the above equation (5). D is derived by substituting the obtained value.

続いて、下記式(8)に示す関係式に、上記式(7)で導出したdと、上記式(6)で導出したqを代入してAを求める。 Subsequently, d derived from the above equation (7) and q derived from the above equation (6) are substituted into the relational expression shown in the following equation (8) to obtain A w .

最後に、下記式(9)に示す関係式に、上記式(7)で導出したdと、上記式(8)で導出したAを代入してtを導出する。 Finally, t is derived by substituting d derived by the above equation (7) and A w derived by the above equation (8) into the relational expression shown in the following equation (9).

上述したケース1では、各弦(キー)について得られたd、tに基づいて、弦の芯線の直径と細線の直径を設計することにより、キーの押し下げ量に対するピッチの変動率と、キーを押し込む際の押し心地が、全てのキーにおいて揃ったクラヴィコードが提供される。なお、d、tの解が存在しない場合には、事前の設定値を変更する必要がある。 In Case 1 described above, by designing the diameter of the core wire and the diameter of the thin wire of the string based on the d and t obtained for each string (key), the volatility of the pitch with respect to the amount of key depression and the key can be obtained. A clavichord is provided that has the same pressing comfort for all keys. If the solutions of d and t do not exist, it is necessary to change the preset values.

(ケース2)
ケース2では、弦に巻線を使用しない前提で、E、ρ、ρ(=0)、t(=0)、s(=0)、σを予め与えた上で、基本式(1)〜(3)を用いて、L、a、dを導出する。この場合、芯線の応力σには、弦の破断応力を照らして、キーを押し下げたときに弦が破断しない適切な値を与える。
(Case 2)
In case 2, on the premise that no winding is used for the strings, E c , ρ c , ρ w (= 0), t (= 0), s (= 0), and σ c are given in advance, and then the basic equation is given. L, a, and d are derived using (1) to (3). In this case, the stress σ c of the core wire is given an appropriate value so that the string does not break when the key is pressed in light of the breaking stress of the string.

まず、上述した基本式(1)を変形して得られる下記式(10)において、f、ρ、σに与えられた値を代入することによって、L-aを導出する。 First, in the following equation (10) obtained by modifying the above-mentioned basic equation (1), La is derived by substituting the values given to f, ρ c , and σ c .

次に、上述した基本式(3)を変形して得られる下記式(11)において、E、δ、r、σに与えられた値を代入し、L-aに上記式(10)で導出した値を代入することによりaを導出する。 Next, in the following equation (11) obtained by modifying the above-mentioned basic equation (3), the values given to E c , δ, r, and σ c are substituted, and the above equation (10) is assigned to La. A is derived by substituting the value derived in.

これにより,弦の長さLが、上記式(10)で導出したL-aと、上記式(11)で導出したaの和として導出される。 As a result, the length L of the chord is derived as the sum of La derived by the above equation (10) and a derived by the above equation (11).

最後に、上述した基本式(2)を変形して得られる下記式(12)において、kcpに与えられた値を代入し、L、aに先に導出した値を代入することによって、dを導出する。 Finally, in the following equation (12) obtained by modifying the above-mentioned basic equation (2), the value given to kcp is substituted, and the previously derived value is substituted for L and a to d. Is derived.

上述したケース2では、各弦(キー)について得られたL、a、dに基づいて、弦の芯線の直径、弦の長さ、タンジェントの固定位置を設計することにより、キーの押し下げ量に対するピッチの変動率と、キーを押し込む際の押し心地が、全てのキーにおいて揃ったクラヴィコードが提供される。 In the above-mentioned case 2, the diameter of the core wire of the string, the length of the string, and the fixed position of the tangent are designed based on the L, a, and d obtained for each string (key), so that the key is pressed down. A clavichord is provided in which the fluctuation rate of the pitch and the feeling of pressing the keys are the same for all keys.

以上、クラヴィコードの発音機構の設計方法について説明したので、次に、キーの押し下げ量を制御するための制限手段について説明する。 Now that the design method of the sounding mechanism of the clavichord has been described, the limiting means for controlling the amount of key pressing will be described next.

図3は、キーの押し下げ量を制御するための制限手段の一例を示す。図3に示す制限手段10は、レバー12と、レバー12にリンク14を介して連結されるテーパ状のくさび16を含んで構成されている。制限手段10では、くさび16がキー18の先端に向かって斜面が形成される台座19とキー18の間に挿入されることで、全てのキー18の押し下げ量が等しく制限されるようになっている。これにより、演奏者は、キーの押しすぎによる弦の破断を心配することなく、演奏に没頭できるので、演奏性が向上する。これに加えて、制限手段10が制限する押し下げ量を、所望のピッチ変動(半音、全音)に対応した押し下げ量とすれば、演奏者は、1つのキーを限界まで押し下げる操作で、2種類の音高を表現できるようになる。 FIG. 3 shows an example of limiting means for controlling the amount of key pressing. The limiting means 10 shown in FIG. 3 includes a lever 12 and a tapered wedge 16 connected to the lever 12 via a link 14. In the limiting means 10, the wedge 16 is inserted between the pedestal 19 and the key 18 on which a slope is formed toward the tip of the key 18, so that the pressing amount of all the keys 18 is equally limited. There is. As a result, the performer can immerse himself in the performance without worrying about the strings breaking due to excessive key pressing, which improves playability. In addition to this, if the pressing amount limited by the limiting means 10 is a pressing amount corresponding to a desired pitch fluctuation (semitone, whole tone), the performer can perform two types of pressing operations by pressing one key to the limit. You will be able to express the pitch.

さらに、制限手段10では、図3(a)に示すように、レバー12を持ち上げると,くさび16が台座19の斜面を上がって、キー18の押し下げ深さをD1に制限し、図3(b)に示すように、レバー12を押し下げると、くさび16が台座19の斜面を下って、キー18の押し下げ深さをD2に制限するようになっており、レバー12を上下することにより、キー18の押し下げ量の限界値が可変制御されるようになっている。これにより、演奏者は、演奏中にレバー12を操作することによって、弦のピッチの変動範囲を変化させることができるので、多彩な演奏が可能となる。 Further, in the limiting means 10, as shown in FIG. 3A, when the lever 12 is lifted, the wedge 16 rises on the slope of the pedestal 19 and limits the pressing depth of the key 18 to D1. ), When the lever 12 is pushed down, the wedge 16 goes down the slope of the pedestal 19 and limits the pressing depth of the key 18 to D2. By moving the lever 12 up and down, the key 18 is pushed down. The limit value of the amount of pushing down is variably controlled. As a result, the performer can change the fluctuation range of the pitch of the strings by operating the lever 12 during the performance, so that various performances are possible.

以上、説明したように、本実施形態によれば、キーの押し下げ量に対するピッチの変動率が全てのキーにおいて等しく、且つ、キーを押し込む際の押し心地が全てのキーにおいて同じように感じられるクラヴィコードが提供される。 As described above, according to the present embodiment, the fluctuation rate of the pitch with respect to the amount of pressing the key is equal for all the keys, and the feeling of pressing the key is felt to be the same for all the keys. Code is provided.

なお、上述した実施形態では、全ての弦(キー)の3つのパラメータ(kcp、δ、r)に対して共通の値を与える設計方法を説明したが、他の実施形態では、3つのパラメータ(kcp、δ、r)の少なくとも1つが弦ごとに異なるように設計してもよい。例えば、キーの押し下げ量に対するピッチの変動率rがキーの配列方向においてなだらかに変化するように設計してもよいし、キーに対応する弦の横剛性kcpがキーの配列方向においてなだらかに変化するように設計してもよい。 In the above-described embodiment, a design method for giving a common value to the three parameters ( kcp , δ, r) of all the strings (keys) has been described, but in other embodiments, the three parameters have been described. At least one of (k cp , δ, r) may be designed to be different for each string. For example, the pitch fluctuation rate r with respect to the amount of key pressing may be designed so as to change gently in the key arrangement direction, or the lateral rigidity kcp of the string corresponding to the key changes gently in the key arrangement direction. It may be designed to do so.

以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうるその他の実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the present invention has been described above with embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the actions and effects of the present invention can be exhibited within the scope of other embodiments that can be conceived by those skilled in the art. As long as it works, it is included in the scope of the present invention.

弦の変位δとピッチ変動率γに関する基本式(3)の妥当性を検証すべく、実際のクラヴィコードを使用して検証実験を行った。 In order to verify the validity of the basic equation (3) regarding the displacement δ of the strings and the pitch volatility γ, a verification experiment was conducted using an actual clavichord.

(1)実験方法
基本周波数 f=440HzのA4弦を対象弦とし、キーの押し下げによる対象弦の変位δをダイヤルゲージで測定すると共に、基本周波数の変化をチューナーで測定した。なお、対象弦の形状パラメータは、以下の通りである。
弦の全長L : 532mm
固定端から弦とタンジェントの接触点までの距離a : 70mm
弦の芯線の直径d : 0.33mm
巻線における細線の直径t : 0mm
(1) Experimental method A4 string with a fundamental frequency of f = 440Hz was used as the target string, and the displacement δ of the target string due to the pressing of the key was measured with a dial gauge, and the change in the fundamental frequency was measured with a tuner. The shape parameters of the target string are as follows.
Overall length of the string L: 532mm
Distance from the fixed end to the contact point between the string and the tangent a: 70mm
Diameter of the core wire of the string d: 0.33mm
Diameter of thin wire in winding t: 0mm

(2)実験結果
図4は、対象弦の変位δ(mm)とピッチ変動c(cents)の関係について、測定値と基本式(3)に基づく理論値を併せて示す(ピッチ変動cとピッチ変動率rの関係は、先出の式(4)を参照のこと)。なお、理論値は、芯線の体積密度ρ=7.8×103kg/m3、弦の縦弾性係数E=2.0×1011Pa、弦の張力T=110.2Nとして算出した。図4に示すように、測定値と理論値は概ね一致しており、基本式(3)の妥当性が確認された。
(2) Experimental results Fig. 4 shows the relationship between the displacement δ (mm) of the target string and the pitch fluctuation c (cents) by combining the measured value and the theoretical value based on the basic formula (3) (pitch fluctuation c and pitch). For the relationship of the volatility r, refer to the above equation (4)). The theoretical values were calculated assuming that the volume density of the core wire ρ c = 7.8 × 10 3 kg / m 3 , the Young's modulus of the string E = 2.0 × 10 11 Pa, and the tension T of the string T = 110.2 N. As shown in FIG. 4, the measured value and the theoretical value are almost the same, and the validity of the basic equation (3) is confirmed.

10…制限手段、12…レバー、14…リンク、16…くさび、18…キー、19…台座 10 ... limiting means, 12 ... lever, 14 ... link, 16 ... wedge, 18 ... key, 19 ... pedestal

Claims (9)

キーの押し下げに連動して、該キーに固定されたタンジェントが打弦することによって発音するクラヴィコードにおいて、
各キーの押し下げ量に対するピッチの変動率が全てのキーにおいて略等しくなるように設計されていることを特徴とする、
クラヴィコード。
In the clavichord, which is pronounced by striking the tangent fixed to the key in conjunction with the pressing of the key.
It is characterized in that the fluctuation rate of the pitch with respect to the amount of pressing of each key is designed to be substantially equal for all keys.
Clavichord.
キーの押し下げに連動して、該キーに固定されたタンジェントが打弦することによって発音するクラヴィコードにおいて、
キーの押し下げ量に対するピッチの変動率がキーの配列方向においてなだらかに変化するように設計されていることを特徴とする、
ラヴィコード。
In the clavichord, which is pronounced by striking the tangent fixed to the key in conjunction with the pressing of the key.
It is characterized in that the volatility of the pitch with respect to the amount of key pressing is designed to change gently in the key arrangement direction.
Clavichord.
各キーに対応する弦の横剛性が所定の値に設計されていることを特徴とする、
請求項1または2に記載のクラヴィコード。
The lateral rigidity of the strings corresponding to each key is designed to a predetermined value.
The clavichord according to claim 1 or 2.
キーに対応する弦の横剛性が全てのキーにおいて略等しくなるように設計されていることを特徴とする、
請求項3に記載のクラヴィコード。
It is characterized in that the lateral stiffness of the strings corresponding to the keys is designed to be approximately equal for all keys.
The clavichord according to claim 3.
キーに対応する弦の横剛性がキーの配列方向においてなだらかに変化するように設計されていることを特徴とする、
請求項3に記載のクラヴィコード。
It is characterized in that the lateral stiffness of the strings corresponding to the keys is designed to change gently in the key arrangement direction.
The clavichord according to claim 3.
全てのキーの押し下げ量を略等しく制限する制限手段を含む、
請求項1〜5のいずれか一項に記載のクラヴィコード。
Includes limiting measures that limit the amount of key presses approximately equally,
The clavichord according to any one of claims 1 to 5.
前記制限手段は、前記押し下げ量の限界値を可変制限することを特徴とする、
請求項6に記載のクラヴィコード。
The limiting means is characterized in that the limit value of the pushing down amount is variably limited.
The clavichord according to claim 6.
各キーに対応する弦の芯線の直径dおよび細線の直径tが下記式(1)〜(5)を満たすように設計されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載のクラヴィコード。
(上記式において、Tは弦の張力を示し、Eは芯線の縦弾性係数を示し、ρは芯線の体積密度を示し、Aは芯線の断面積を示し、dは芯線の直径を示し、ρは細線の体積密度を示し、Aは細線部分の断面積を示し、tは細線の直径を示し、Lは弦の全長を示し、aは弦の固定端から打弦点までの距離を示し、σは芯線の応力を示し、sは芯線の応力σに対する細線の応力の比率を示し、uは芯線の体積密度ρに対する細線の体積密度ρの比率を示し、qは芯線の断面積Aに対する細線部分の断面積Aの比率を示し、fは弦の基本周波数を示し、kcpは弦の横剛性を示し、δは打弦点における変位を示し、rはピッチ変動率を示す。)
Any one of claims 1 to 7, characterized in that the diameter d of the core wire of the string corresponding to each key and the diameter t of the thin wire are designed to satisfy the following equations (1) to (5). Clavichord described in.
(In the above formulas, T is indicated string tension, E c represents the longitudinal elastic modulus of the core wire, [rho c represents the volume density of the core, A c represents the cross-sectional area of the core wire, d is the diameter of the core wire Indicated, ρ w indicates the volume density of the thin wire, A w indicates the cross-sectional area of the thin wire portion, t indicates the diameter of the thin wire, L indicates the total length of the string, and a indicates the string striking point from the fixed end of the string. Σ c indicates the core wire stress, s indicates the ratio of the thin wire stress to the core wire stress σ c , and u indicates the ratio of the thin wire volume density ρ w to the core wire volume density ρ c . q is the ratio of cross-sectional area a w of the thin line portion to the cross-sectional area a c of the core, f is shown the fundamental frequency of the string, k cp denotes the lateral stiffness of the string, [delta] represents the displacement in the string striking point, r indicates the pitch fluctuation rate.)
各キーに対応する弦の全長Lおよび弦の固定端から打弦点までの距離aが下記式(1)〜(3)を満たすように設計されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載のクラヴィコード。
(上記式において、Tは弦の張力を示し、Eは芯線の縦弾性係数を示し、ρは芯線の体積密度を示し、Aは芯線の断面積を示し、dは芯線の直径を示し、ρは細線の体積密度を示し、Aは細線部分の断面積を示し、Lは弦の全長を示し、aは弦の固定端から打弦点までの距離を示し、σは芯線の応力を示し、sは芯線の応力σに対する細線の応力の比率を示し、uは芯線の体積密度ρに対する細線の体積密度ρの比率を示し、qは芯線の断面積Aに対する細線部分の断面積Aの比率を示し、fは弦の基本周波数を示し、kcpは弦の横剛性を示し、δは打弦点における変位を示し、rはピッチ変動率を示す。)
Claims 1 to 1, characterized in that the total length L of the string corresponding to each key and the distance a from the fixed end of the string to the striking point are designed to satisfy the following equations (1) to (3). The clavichord described in any one of 7.
(In the above formulas, T is indicated string tension, E c represents the longitudinal elastic modulus of the core wire, [rho c represents the volume density of the core, A c represents the cross-sectional area of the core wire, d is the diameter of the core wire Indicated, ρ w indicates the volume density of the thin line, A w indicates the cross-sectional area of the thin line portion, L indicates the total length of the string, a indicates the distance from the fixed end of the string to the striking point, and σ c indicates. shows the stress of the core wire, s is the ratio of fine wire stress to stress sigma c of the core wire, u is the ratio of fine line volume density [rho w to the volume density [rho c of the core, q is the core of the cross-sectional area a c The ratio of the cross-sectional volume A w of the thin line portion to to is indicated, f indicates the basic frequency of the string, kcp indicates the lateral rigidity of the string, δ indicates the displacement at the striking point, and r indicates the pitch fluctuation rate. )
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