JP7750495B1 - 電子アコーディオン、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】アコースティック・アコーディオンの演奏法を精緻に模擬できる電子アコーディオンを提供する。
【解決手段】電子アコーディオンの蛇腹内の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサのセンサ値の時間変化または前記センサ値に基づく値である表現制御信号の時間変化に基づいて前記蛇腹内の圧力変化を検出する圧力変化検出部と、前記検出された圧力変化が大きいほど短い補間時間を設定する補間部と、前記センサ値または前記表現制御信号に基づいて定まる所定時刻の音響レベルを所定時刻から前記補間時間過去の時刻までの時間区間内の前記音響レベルの平均値に基づいて調整する音響レベル制御部を含む。
【選択図】図１

Description

本開示は、電子アコーディオン、プログラムに関する。

電子アコーディオンの従来技術として例えば非特許文献１がある。

ローランド株式会社、"Keyboardsキーボード、鍵盤楽器、Vアコーディオン"、［online］、［令和6年7月24日検索］、インターネット〈URL：https://www.roland.com/jp/categories/keyboards/v-accordion/〉

従来の電子アコーディオンでは、アコーディオン奏者が蛇腹の動きを一定に保っているにもかかわらず楽音の音響レベルが安定しない場合があった。また蛇腹を速く動かす奏法では表現が損なわれてしまうことがあった。

そこで本開示では、アコースティック・アコーディオンの演奏法を精緻に模擬できる電子アコーディオンを提供することを目的とする。

本開示の電子アコーディオンは、圧力センサと、圧力変化検出部と、補間部と、音響レベル制御部を含む。

圧力センサは、電子アコーディオンの蛇腹内の圧力を検出する。圧力変化検出部は、圧力センサのセンサ値の時間変化またはセンサ値に基づく値である表現制御信号の時間変化に基づいて蛇腹内の圧力変化を検出する。補間部は、検出された圧力変化が大きいほど短い補間時間を設定する。音響レベル制御部は、センサ値または表現制御信号に基づいて定まる所定時刻の音響レベルを所定時刻から補間時間過去の時刻までの時間区間内の音響レベルの平均値に基づいて調整する。

本開示の電子アコーディオンによれば、アコースティック・アコーディオンの演奏法を精緻に模擬できる。

実施例１の電子アコーディオンの機能構成を示すブロック図。 実施例１の電子アコーディオンのサウンドジェネレータの動作を示すフローチャート。 様々な奏法における表現制御信号の値の変化の例を示す図。 実施例１の電子アコーディオンの補間時間設定動作を示すフローチャート。 表現制御信号の値が最小値からゼロに変化する場合の音響レベルの補正について示す図。 コンピュータの機能構成例を示す図。

以下、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

以下、図１を参照して実施例１の電子アコーディオンの機能構成を説明する。同図に示すように、本実施例の電子アコーディオン１は、波形記憶部５１と、オシレータ５２と、音響レベル制御部５３と、スピーカ５４と、蛇腹１００と、圧力センサ１０と、ＡＤ変換回路１１と、圧力変化検出部１２と、補間部１３を含む。同図に示すように５１、５２、５３、５４をサウンドジェネレータ５と呼ぶ。

以下、各構成要件の動作および制御に使用される信号、パラメータについて説明する（図２も併せて参照）。

＜波形記憶部５１＞
波形記憶部５１には、オシレータ５２で連続音を生成するために必要な波形テーブル（複数の異なる波形を１つのグループにまとめたもの）などが記憶されている。

＜オシレータ５２＞
オシレーター５２は波形テーブルから音のサンプルを連続的に読み込み、サウンド・パッチ・パラメーターを使用してサウンドのピッチとサウンドの振幅を変更することにより、音響信号を生成する（Ｓ５２）。また、オシレーター５２は、ＭＩＤＩ入力から受信するＭＩＤＩ制御信号に基づいて音響信号を変更する。

＜表現制御信号＞
オシレーター５２から出力される信号に作用する主要なＭＩＤＩ制御信号の一つである表現制御信号について説明する。

表現制御信号は、蛇腹１００の挙動を表現するために、電子アコーディオン１の蛇腹１００内の圧力を電気的なアナログ信号（電圧信号）に変換した値をＡＤ変換することによって得られる。

表現制御信号は音響信号の振幅を変化させるＭＩＤＩ制御信号である。そのため、表現制御信号の値が大きい時は音響信号の音響レベルは大きくなり、表現制御信号の値が小さい時は音響信号の音響レベルは小さくなる。また、表現制御信号の値が０になると音響信号は無音となる。また、表現制御信号はサウンド・フィルターの制御にも影響し、音響信号の音色制御にも関与する。

＜音響レベル制御部５３＞
音響レベル制御部５３は、表現制御信号に基づいて定まる所定時刻の音響レベルを所定時刻から所定時間過去の時刻までの時間区間内の音響レベルの平均値に基づいて調整する（Ｓ５３）。所定時間は補間時間とも呼ばれる。補間時間については後述する。なお、音響レベル制御部５３は表現制御信号に基づいて音響レベルを定めてもよいし、蛇腹１００内の圧力センサ（後述）のセンサ値に基づいて音響レベルを定めてもよい。

＜補間時間＞
以下、図３を参照して補間時間について説明する。同図は、電子アコーディオンの演奏の変化に伴う表現制御信号の値の変化の例を示すグラフである。同図の例では、蛇腹１００をゆっくり開きながら所定の負圧に保つ操作（同図の「一定の動作」と示した箇所）の後、蛇腹１００を素早く大きく開き、その後にやや速い速度で蛇腹の閉開を繰り返す操作（同図の「高速遷移」と示した箇所）があり、蛇腹１００をゆっくり開きながら所定の負圧に保つ操作（同図の「一定の動作」と示した箇所）の後、蛇腹１００の閉開を素早く繰り返す操作（同図の「ベローズシェイキング」と示した箇所）が行われる。

補間時間は、所定時間内の蛇腹１００内の圧力の最大値と最小値から定まる所定時間内の圧力変化が大きければ大きいほど短く設定される。なお、圧力と表現制御信号は対応した値であるため、圧力変化と表現制御信号の値の変化とは対応している。

例えば、最初の「一定の動作」として示した操作の状況においては圧力の変化が小さいため、この時間区間に対応する補間時間ｐ１は長く設定される。例えば所定時刻ｔ１の音響レベルは所定時刻ｔ１から補間時間ｐ１過去の時刻ｔ１－ｐ１までの時間区間内の音響レベルの平均値に基づいて調整される。ｐ１は圧力変化が小さい状況に応じて長い時間に設定されているため、この間に生じた圧力変化は平均を取ることにより平滑化され、細かな圧力変化によって生じるノイズを取り除くことができる。なお、このように長い補間時間により圧力変化が平滑化される状況を「追従が遅い」、「追従速度が遅い」等とも表現する。

一方、「高速遷移」として示した操作の状況においては圧力の変化が大きいため、この時間区間に対応する補間時間ｐ２は短く設定される。例えば所定時刻ｔ２の音響レベルは所定時刻ｔ２から補間時間ｐ２過去の時刻ｔ２－ｐ２までの時間区間内の音響レベルの平均値に基づいて調整される。補間時間ｐ２が短いためこの平均値は所定時刻ｔ２における瞬時値とほとんど同じになる。なお、このように短い補間時間により圧力変化が平滑化される状況を「追従が速い」、「追従速度が速い」等とも表現する。

同図において「ベローズシェイキング」として示した操作の状況において圧力の変化は非常に大きいため、対応する補間時間ｐ３≒０となる場合もある。この場合、補間時間ｐ３による平滑化はほとんど行われず、所定時刻ｔ３における瞬時値がほとんどそのまま音響レベルとして使用される。このような状況も「追従が速い」、「追従速度が速い」等と表現される。

＜スピーカ５４＞
スピーカ５４は、ステップＳ５２で生成され、ステップＳ５３で制御された音響信号を再生する（Ｓ５４）。

＜蛇腹１００＞
アコースティック・アコーディオンでは、楽音の大きさはアコーディオン奏者が蛇腹に加える圧力によってコントロールされる。蛇腹にかける圧力が高ければ高いほどリードを通過する空気の流れが大きくなり、リードの振動によって生み出される音も大きくなる。アコーディオンの蛇腹は非常に高い表現力を有し、アコーディオン奏者は大きな音でも小さな音でも演奏することができる。このため、アコースティック・アコーディオンは非常に広い音のダイナミクスを持つ特徴的な楽器である。

本実施例の電子アコーディオン１はアコースティック・アコーディオンと同様の蛇腹１００を備え、蛇腹１００の動作は後述する圧力センサ１０などで正確にシミュレーションされる。

以下、図４を参照して補間時間を求めるための動作を説明する。

＜圧力センサ１０＞
圧力センサ１０は、電子アコーディオン１の蛇腹１００に接続され、蛇腹１００内の圧力を検出する（Ｓ１０）。圧力センサ１０は、蛇腹１００筐体内の空気圧を電気的なアナログ信号（電圧信号）に変換する。圧力センサ１０は、蛇腹１００内部の圧力と蛇腹１００外部の大気圧の差を測定する。そのため、蛇腹が閉じているときは圧力センサ１０は正圧を測定し、蛇腹が開いているときは圧力センサ１０は負圧を測定する。この符号の情報を使って、蛇腹が開いているのか閉じているのかを区別することができる。圧力の符号を削除すれば、圧力の絶対値を抽出できる。圧力の絶対値と蛇腹の方向は音響信号を制御するために用いられる。

＜ＡＤ変換回路１１＞
ＡＤ変換回路１１は、圧力センサ１０のセンサ値であるアナログ信号（電圧信号）をデジタル信号に変換する。このデジタル信号は蛇腹１００の状態を表現する信号である。ＡＤ変換回路１１はこのデジタル信号を表現制御信号（ＭＩＤＩメッセージ）に変換する（Ｓ１１）。表現制御信号はサウンドジェネレーター５に送られ、音響レベルの制御に使用される。またＡＤ変換回路１１は符号の情報に基づいて蛇腹が開いているか閉じているかを認識し、その情報（オープン／クローズ情報）をサウンドジェネレーター５に送信する。

＜圧力変化検出部１２＞
圧力変化検出部１２は、圧力センサ１０のセンサ値の時間変化またはセンサ値に基づく値である表現制御信号の時間変化に基づいて蛇腹１００内の圧力変化を検出する（Ｓ１２）。例えば圧力変化検出部１２は、表現制御信号の局所的な最小値と最大値をすべて検出し、その間の時間を計算することにより圧力変化を検出すればよい。圧力変化の大きさは、蛇腹１００の動きがどれだけ速いか、あるいはどれだけ遅いかを表現している。圧力変化に関する情報は、補間時間の最適値を決定するために使用される。

＜補間部１３＞
補間部１３は、検出された圧力変化が大きいほど短い補間時間を設定する（Ｓ１３）。別の表現では、補間部１３は検出された圧力変化が小さいほど長い補間時間を設定する。前述したように補間時間とは、表現制御信号などの、すべての振幅コントローラーによって要求された振幅の変化に対して、音の振幅をどれだけ速く／遅く追従させるかを示す指標である。

補間時間が短ければ、音の振幅は非常に速く追従し、音響レベルがジャンプする傾向となるため出力音がノイズになる可能性がある。

一方、補間時間が長ければ前述した平滑化の効果により音響レベルが均一になる。しかし補間時間が長ければ、演奏のアクセントやトレモロ効果によって楽音を急激に変化させたい場合には、出力振幅が演奏に正しく反応しなくなる。

そのため、演奏において変化を付けずに一定の出力を期待するような場合には、音の振幅を遅く追従させるために補間時間を長く設定して、出力音のノイズを平滑化によりカットするのが好適であり、演奏のアクセントなどを重視したい場合には音の振幅を速く追従させるために補間時間を短く設定する必要がある。

例えば、アコーディオンが非常に小さな音量で演奏されているような場合、表現制御信号の値は０に近く（空気圧付近）、わずかな表現制御信号の値の変化で出力振幅が大きく変化することがある。例えば、表現制御信号の値が４から３に変化した場合は約５ｄＢ、３から２に変化した場合約７ｄＢ、２から１に変化した場合約１２ｄＢの変動がある。このような場合、蛇腹１００のわずかな動き、センサの精度、アナログ信号に含まれるノイズ、アナログ信号からデジタル信号への変換の誤差などが全てノイズとなる可能性がある。ノイズを減らすには、補間時間を長く設定して、表現制御信号の値の過渡変化に音の振幅を遅く追従（スロー補間）させる必要がある。この場合補間時間による音響レベルの調整はローパスフィルターとして機能し、音響レベルは非常に安定して連続的変化になる。

また例えば、蛇腹１００に一定の圧力をかけながら演奏する場合は、アコーディオンは安定した音量で演奏することが期待されるため、この場合も補間時間を長く設定する必要がある。

また例えば、アコーディオン奏者が音楽的なアクセントをつけて演奏している場合や、ベローズシェイク奏法で演奏している場合には圧力の変化に速く追従するために補間時間を短く設定する必要がある。

なお補間部１３は、補間時間の最大値と最小値のみを設定するのではなく、蛇腹１００がどのような状態であっても最良の音質が得られるように補間時間の値を連続的に設定すれば好適である。

＜変形例１（表現制御信号の値が最小値からゼロに変化する場合の補正）＞
表現制御信号が小さなレンジで表現されている場合には、表現制御信号の最小値とゼロとの間のギャップが大きくなりノイズの原因になる場合がある。例えば表現制御信号が８ｂｉｔの情報で表される場合、表現制御信号は０～１２８の値で管理されるが、表現制御信号値＝１と表現制御信号値＝０の２つの値の間で音響レベルに大きなギャップが生じてしまう。

補間部１３は、表現制御信号の値が最小値からゼロに向かって変化する場合の補間時間を最大値に設定する。これにより図５に示すように、表現制御信号が最小値＝１であるときの音響レベルＳ１から音響レベル０への移行が滑らかになる。これにより、演奏が人工的な響きとなることを防ぎ、自然な音響の響きを保ったまま音量０に移行することができる。

＜変形例２（オーケストラ楽器のシミュレーション）＞
本実施例の電子アコーディオン１は、アコーディオン以外の楽器をシミュレーションすることも可能である。例えば弦楽器などのオーケストラ楽器のシミュレーションも可能である。

例えば本実施例の電子アコーディオン１でオーケストラ楽器をシミュレーションする場合、蛇腹の動きによって余韻の音が変化することは音楽的に違和感がある。例えば蛇腹１００を反転（オープン→クローズ、またはクローズ→オープン）する場合、表現制御信号の値が反転の瞬間にゼロになり音響レベルもゼロになるが、弦楽器をシミュレーションする場合には、この余韻が不自然になる場合がある。

この場合、電子アコーディオン１は、表現制御信号の値が所定の閾値以下となってから所定時間が経過した場合に余韻音が開始したと判断し、余韻音が開始した時刻の表現制御信号の値をサンプリングし、余韻音の開始から表現制御信号の値が０となった状態が所定時間継続するまでの間、サンプリングした表現制御信号の値に基づく音響レベルを維持すれば好適である。これにより、オーケストラ楽器の余韻として自然な余韻を再現することができる。

＜補記＞
本明細書中に記載されている構成要素により実現される機能は、当該記載された機能を実現するようにプログラムされた、汎用プロセッサ、特定用途プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣｓ(Application Specific Integrated Circuits)、ＣＰＵ(a Central Processing Unit)、従来型の回路、および／又はそれらの組合せを含む、circuitry又はprocessing circuitryにおいて実装されてもよい。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含み、 circuitry又はprocessing circuitryとみなされる。プロセッサは、メモリに格納されたプログラムを実行する、programmed processorであってもよい。

本明細書において、circuitry、ユニット、手段は、記載された機能を実現するようにプログラムされたハードウェア、又は実行するハードウェアである。当該ハードウェアは、本明細書に開示されているあらゆるハードウェア、又は、当該記載された機能を実現するようにプログラムされた、又は、実行するものとして知られているあらゆるハードウェアであってもよい。

当該ハードウェアがcircuitryのタイプであるとみなされるプロセッサである場合、当該circuitry、手段、又はユニットは、ハードウェアと、当該ハードウェア及び又はプロセッサを構成する為に用いられるソフトウェアの組合せである。

上述の各種の処理は、図６に示すコンピュータの記録部１００２０に、上記方法の各ステップを実行させるプログラムを読み込ませ、制御部１００１０、入力部１００３０、出力部１００４０などに動作させることで実施できる。

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。

このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記録媒体に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（Application Service Provider）型のサービスによって処理を実行する構成としてもよい。さらには、サーバコンピュータの一部をプログラムと共にユーザに使用させる、いわゆるＳａａＳ（Software as a Service）型のサービスを利用して、端末の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。

また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、本装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。

Claims (4)

1. 電子アコーディオンの蛇腹内の圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサのセンサ値の時間変化または前記センサ値に基づく値である表現制御信号の時間変化に基づいて前記蛇腹内の圧力変化を検出する圧力変化検出部と、
   前記検出された圧力変化が大きいほど短い補間時間を設定する補間部と、
   前記センサ値または前記表現制御信号に基づいて定まる所定時刻の音響レベルを所定時刻から前記補間時間過去の時刻までの時間区間内の前記音響レベルの平均値に基づいて調整する音響レベル制御部を含む
   電子アコーディオン。
2. 請求項１に記載の電子アコーディオンであって、
   前記補間部は、
   前記表現制御信号の値が最小値からゼロに向かって変化する場合に、前記補間時間を最大値に設定する
   電子アコーディオン。
3. 請求項１に記載の電子アコーディオンであって、
   前記表現制御信号の値が所定の閾値以下となってから所定時間が経過した場合に余韻音が開始したと判断し、前記余韻音が開始した時刻の前記表現制御信号の値をサンプリングし、前記余韻音の開始から表現制御信号の値が０となった状態が所定時間継続するまでの間、サンプリングした前記表現制御信号の値に基づく音響レベルを維持する
   電子アコーディオン。
4. コンピュータを請求項１から３の何れかに記載の電子アコーディオンとして機能させるプログラム。