JPH04166897A - 演奏情報入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、演奏者の唇の状態によって楽音の変化する自
然楽器をシミュレートする電子楽器の演奏情報の収集に
用いて好適な演奏情報入力装置に関する。

「従来の技術」 自然楽器の発音メカニズムをシミュレートすることによ
り得られたモデルを動作させ、これにより、自然楽器の
楽音を合成する方法が知られている。特に、クラリネッ
ト等の管楽器の最も基本的なモデルとしては、リードの
弾性特性をシミュレートシた非線形増幅素子と、共鳴管
をシミュレートした双方向伝送回路とを接続した閉ルー
プ構造のモデルが知られている。このモデルでは、非線
形増幅素子から信号が出力されると、この信号は後退波
信号が加算された後、進行波信号として双方向伝送回路
に入力される。次に、この進行波信号は双方向伝送回路
の終端部で反射され、双方向伝送回路を逆方向に伝搬さ
れる。しかる後に反射波信号は進行波信号に加算され、
非線形増幅素子（励振回路）に帰還される。このように
、非線形増幅素子と双方向伝送回路とからなる閉ループ
回路によって、管楽器における空気圧力波の伝播が忠実
にシミュレートされる。

また、実際の管楽器には、音高操作用の孔、いわゆるト
ーンホールが設けられているものもあるが、このトーン
ホールをも含めて管楽器をシミュレートしたモデルも知
られている。このモデルでは、トーンホールに対応し、
各双方向伝送回路間に信号散乱ジャンクション（以下、
ジャンクションと略す）と呼ばれる信号処理回路が介挿
される。

そして、各ジャンクションにより、隣接する双方向伝送
回路からの各入力信号に対し係数乗算等の演算処理が行
われ、演算結果が隣接する双方向伝送回路に供給される
。この演算処理における乗算係数等は当該トーンホール
の開閉状態に対応し切り換えられる。

この場合、非線形増幅素子に帰還される信号は、各ジャ
ンクションにおいて折り返された成分の総和となる。し
かも、上述したように、各ジャンクションにおける演算
用の乗算係数は当該トーンホールの開閉状態に対応して
切り換えるので、結局、非線形増幅素子から双方向伝送
回路側を見た場合の伝送量周波数特性はトーンホールの
開閉状態に対応して切り換えられる。

この伝送量周波数特性は、非線形増幅素子の出力信号が
開放状態のトーンホールに対応したジャンクションにお
いて折り返されて非線形増幅素子に帰還されるまでの遅
延時間に対応した周波数（１次）、およびそのほぼ整数
倍の各周波数（高次）に共振周波数を有する多峰性の特
性となる。なお、この種の技術は、例えば特開昭６３−
４０１９９号公報に開示されている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述の技術においては、主に木管楽器をシミ
ュレートすることを主眼としていたため、演奏者の唇の
開き具合、押し付は具合、あるいは緊張のさせ具合（口
の廻りの筋肉の張り具合）等のパラメータに基づいた楽
音を発生させる機能を有しておらず、このような唇の状
態を検出し得る構成も具備していなかった。したがって
、上述の技術においては、唇の状態によって楽音が決定
される金管楽器をシミュレートすることがきわめて困難
であった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、金
管楽器が演奏される際の唇の状態を忠実に検出すること
ができる演奏情報入力装置を提供することを目的として
いる。

「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するため請求項１に記載の構成にあって
は、演奏者の唇に対向可能に設けられたマウスピースと
、このマウスピースに設けられ前記唇が接触可能に配置
されるとともに前記唇の接触面積を検出する接触面積セ
ンサとを具備することを特徴としている。

また、請求項２に記載の構成にあっては、演奏者の唇に
対向可能に設けられたマウスピースと、このマウスピー
スに設けられ前記唇が接触可能に配置された唇接部と、
この唇接部における前記唇の押圧力を検出する圧力セン
サとを具備することを特徴としている。

また、請求項３に記載の構成にあっては、演奏者の唇に
対向可能に設けられたマウスピースと、このマウスピー
スに設けられ前記唇の開口面積を検出するアパチュアセ
ンサとを具備することを特徴としている。

また、請求項４に記載の構成にあっては、演奏者の唇に
対向可能に設けられたマウスピースと、このマウスピー
スに設けられ前記唇が押圧可能に配置され前記唇の接触
面積を検出するとともに前記唇が押圧された際に撓む接
触面積センサと、この接触面積センサに層状に重ねられ
前記接触面積センサの撓みに沿って撓むことによって前
記唇の前記接触面積センサに対する押圧力を検出する圧
力センサとを具備することを特徴としている。

また、請求項５に記載の構成にあっては、特許請求の範
囲第１項、第２項、第３項または第４項記載の演奏情報
入力装置において、前記マウスピースは演奏者の唇を介
して息の吹込みが可能に形成されていることを特徴とし
ている。

「作用」 請求項１に記載の発明にあっては、演奏者が唇を接触面
積センサに当接させると、この接触面積センサにおける
唇の接触面積が接触面積センサによって検出される。し
たがって、自然楽器の吹奏状態と同様の状態下における
唇の接触面積が接触面積センサによって検出される。

また、請求項２に記載の発明にあっては、演奏者が唇を
唇接部に当接させると、この唇接部における唇の押圧力
が圧力センサによって検出される。

したがって、自然楽器の吹奏状態と同様の状態下におけ
る唇の押圧力が圧力センサによって検出される。

また、請求項３に記載の発明にあっては、演奏者がマウ
スピースに唇を対向させて唇を開けると、この唇の開口
面積がアパチュアセンサによって検出される。したがっ
て、自然楽器の吹奏状態と同様の状態下における唇の開
口面積がアパチュアセンサによって検出される。

また、請求項４に記載の発明にあっては、演奏者が唇を
接触面積センサに押圧すると、この接触面積センサに対
する唇の接触面積が接触面積センサによって検出される
。また、接触面積センサが唇の押圧によって撓むと、こ
れに沿って圧力センサが撓み、この撓みに基づいて前記
唇の前記接触面積センサに対する押圧力が圧力センサに
よって検出される。したがって、自然楽器の吹奏状態と
同様の状態下における唇の接触面積および押圧力が検出
される。

また、請求項５に記載の構成にあっては、演奏者がマウ
スピースに息を吹込みつつある状態における唇の接触面
積、押圧力あるいは開口面積が測定されるから、−層自
然楽器の吹奏状態に近い状態での測定が可能である。

「実施例」 次に本発明の一実施例の電子金管楽器を図面を参照し説
明する。

本実施例の電子金管楽器は、金管楽器の発音機構をシミ
ュレートするものである。そこで、実際の金管楽器の物
理モデルを第２図（イ）、（ロ）を参照し説明する。な
お、第２図（イ）、（ロ）に示す物理モデルは、マツキ
ンタイヤ−らによる木管楽器のモデル（Ｍ、Ｅ、　ｈｌ
ｃｉｎｔｙｒｅ、　Ｒ，Ｔ、　Ｓｃｈｕｍａｃｈｅｒ、
　Ｊ、Ｗｏｏｄｈｏｕｓｅ　　“Ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｓｃ
ｉｌｌａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｍｕｓｉｃａｌ　ｉｎｓｔ
ｒｕｍｅｎｔｓ”、　Ｊ、Ａｃｏｕｓｔ、Ｓｏｃ、Ａｍ
、７４（５）、Ｎ＝９− ｏｖｅｍｂｅｒ　　１９８３　０００１−４９６６／８
３／１１１３２５−２１＄００．８８　０１９８３　Ａ
ｃｏｕｓｔｉｃ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃ
ａ）に、金管楽器（リップリード楽器）における唇の動
作を適用したものである。

第２図（イ）において２０は金管楽器の共鳴管、２１は
共鳴管２１に挿入されたマウスピースである。３は演奏
者の唇であり、マウスピース２１に押し当てられている
。演奏者がマウスピース２１に息を吹き込むと、唇３の
直下部分の圧力が変化し、唇３の非線形特性により流量
ｆが発生する。

この流量ｆによる圧力変化は、この瞬間における圧力後
退波Ｒ１が加算され圧力進行波Ｆ、となって共鳴管２０
の終端部２０ｅに向かって伝搬される。

次に、圧力進行波Ｆ、は共鳴管２０の各部で反射されつ
つ伝搬され、時間の経過とともに進行波Ｆ２、Ｆ８に変
化する。次に、圧力進行波Ｆ８は終端部２０ｅで反射さ
れ反射波Ｒ２として唇３に向って伝搬する。この反射波
Ｒ２も共鳴管２ｏの各部で反射されつつ伝搬され、時間
の経過とともに反射波Ｒ８、Ｒ４に変化し、唇３の直下
に帰還される。

この反射波Ｒ４と、この瞬間における進行波Ｆ４との加
算結果が、唇３の直下部分における圧力ｑとなる。また
、口腔内部の空気圧（吹奏圧）ｐとマウスピース１内部
の空気圧（反射波Ｒに基づく圧力）ｑとの差が大きい程
、大きな流入速度が得られる。

また、第２図（ロ）に同図（イ）におけるＡ−Ａ°断面
図を示す。図において網目を付した部分の面積が開口面
積Ｓである。

ここで、フレッチャーの論文（Ｎ、■Ｆｌｅｔｃｈｅｒ
。

”Ａｉｒ　ｆｌｏｗ　ａｎｄ　５ｏｕｎｄ　ｇｅｎｅｒ
ａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｍｕｓｉｃａｌ　ｗｉｎｄ　ｉｎｓ
ｔｒｕｍｅｎｔｓ”、　Ａｎｎ、Ｒｅｖ、Ｆｌｕｉｄ　
Ｍｅｃｈ、　１９７９１１：１２３−４６　Ｃｏｐｙｒ
ｉｇｈｔ◎１９７９　ｂｙ　Ａｎｎｕａｌ　Ｒｅｖｉｅ
ｗｓＩｎｃ、　Ａｌｌ　ｒｉｇｈｔ　ｒｅｓｅｒｖｅｄ
）によれば、木管楽器のリードと金管楽器のリード（リ
ップリード）との最大の相異点は、吹奏圧を増やした際
、前者はリードを閉じるのに対して、後者はリードを開
くことにある。すなわち、吹奏圧ｐとマウスピース内部
の空気圧ｑとの差をΔｑとすると（Δｑ＝ｑ−ｐ）、開
口面積ＳはＳ（Δｑ）なる関数とじて表現することがで
きる。以下、関数Ｓ（Δｑ）をスリット関数という。こ
こで、スリット関数Ｓ（Δｑ）は、概ね第３図（イ）あ
るいは（ロ）に示すような特性を有する。すなわち、演
奏者がマウスピース２１に息を吹き込むと、吹奏圧ｐが
空気圧ｑよりも大となることによって圧力差Δｑが負値
となる。この場合、圧力差Δｑが小となるにつれて唇３
が徐々に広がってゆき、ある程度法がったところで飽和
する。逆に、演奏者が息を吸い込んだ場合には、圧力差
Δｑは正値となり、圧力差Δｑが大となるにつれて唇３
が閉じてゆき、同様の飽和特性を呈する。

ここで、グレアム（Ｇｒａｈａｍ）の法則によれば、ｐ
≧ｑの場合において、単位面積を単位時間に流れる流量
（空気速度Ｖ）は、次式（Ａ１）で表わされる。

Ｖ＝　　（２（ｐ−ｑ）／ρ）１／２ 、＝Ｌ（Δｑ）　　　　　　　　　　　　　・・・・・
・（Ａ１）ただし、ρは空気密度である。また、体積流
量ｆは、空気速度Ｖに開口面積Ｓを乗じたものに等しい
。

ス１ット　　とアンプシュアとの　、 スリット関数Ｓ（Δｑ）は圧力差Δｑのみによって一律
に決定するものではなく、唇３の構え（アンプシュア）
によっても種々異なる。ここで、アンプシュアはアパチ
ュア（唇の開き具合）と、ストレイン（唇の緊張度）と
の二種類に大別することができる。以下、アパチュアお
よびストレインの各々の変化に対するスリット関数Ｓ（
Δｑ）の変化を説明する。

（ｉ）アパチュアに対するスリット関数Ｓ（Δｑ）の変
化 アパチュアとは、息を吹き込まないときの開口面積Ｓで
あり、Δｑ＝Ｑとした場合のスリット関数Ｓ（Δｑ）に
等しい。第３図（イ）は、ストレインを一定とし、アパ
チュアを変化させた場合のスリット関数Ｓ（Δｑ）の特
性の変化を示している。図において曲線ＡＩ、Ａ２およ
びＡ３は、順次アパチュアを大とした場合のスリット関
数Ｓ（Δｑ）の特性である。図から明らかなように、各
市線Ａ１〜Ａ３の形状は近似しており、同じ曲線を順次
右方向にシフトしたものに略等しい。

ここで、第３図（イ）における各曲線Ａ１〜Ａ３は、第
４図に示す関数δ（ａ　ｐ）を用いて近似することがで
きる。ここで、変数ａｐはアパチュアである。

第４図の関係を式で表現すると、次式（Ａ２）の通りと
なる。

ただし、Ｘ＝Δｑ　／　ｓ　ｔ＋δ（ａ　ｐ）である。

式（Ａ２）をδについて解くと、 ・・・・・・（Ａ３） となる。ただし、式（Ａ３）右辺の士の符号は、０＜ａ
ｐ＜１のときは“＋”、１くａｐく２のときは“−”と
なる。式（Ａ３）に示すδ（ａ　ｐ）は、第４図から明
らかなように、 ａｐ→０　のとき　δ→十■、 ａ　ｐ＝１　　のとき　　Ｏ、−−−−−・（Ａ４）ａ
ｐ→２　のとき　δ→−ω となる単調減少関数である。すなわち、アパチュアａｐ
を大きくする場合は、δを小さくすればよいことが判る
。なお、関数δ（ａ　ｐ）は式（Ａ３）に基づいて与え
られるが、例えば下式（Ａ５）および（Ａ６）に示すよ
うに一次式あるいは三次式等によって近似してもよい。

δ（ａｐ）吋−ｍ（ａｐ−１）　　−・−・−（Ａ５）
δ　（ａ　ｐ）　＃−ｍ　（ａ　ｐ−１）　３−・−・
−（Ａ６）ただし、ｍは比例定数である。式（Ａ５）お
よび（八６）の近似式で得られる関数δ（ａ　ｐ）の近
似値を第４図（ロ）の特性Ｃ３およびＣ２に示す。

（ｉｆ）ストレインに対するスリット関数Ｓ（Δｑ）の
変化 次に、第３図（ロ）は、アパチュアを一定としストレイ
ンをを変化させた場合のスリット関数Ｓ（Δｑ）の特性
の変化を示している。図において曲線Ｂｌ、Ｂ２および
Ｂ３は、順次ストレインを大とした場合のスリット関数
Ｓ（Δｑ）の特性を示す。ストレインの大きな（緊張し
た）唇は息を吹き込んでも開口面積Ｓはあまり変化しな
い一方、ストレインの小さな（緩んだ）唇は、前者に比
較してスリット面積Ｓの変化が大きいことが解る。

第３図（ロ）に示す曲線を近似すると、スリット関数Ｓ
（Δｄ）は下式（Ａ７）で表現することができる。

ここで、 γ−八へ　／　ｓ　を十δ（ａ　ｐ）　　　　・・・・
・・（八８）であり、変数ｓｔはストレインを示す。種
々のストレインｓｔ、、ｓｔ、およびｓ　ｔｓ（但しｓ
ｔ、＜ｓｔ２＜ｓｔ、）に対するスリット関数Ｓ（Δｑ
）のグラフを第５図に示す。

基音のさまざまな倍音を唇によって選択して演奏する。

これは、唇がある種のフィルタとして動作し、唇の締め
具合あるいは張り具合によってフィルタ特性が変化する
ことに基づくものである。本発明者の解析によれば、唇
の実効振動質量ｍ１減衰定数μ、バネ定数におよび実効
振動面積ＳＢによって、唇が成すフィルタの振幅上昇比
Ｑ、力・ソトオフ周波数ｆｃおよびコンプライアンス（
ゲイン）Ｃが決定されることが判明した。その詳細を以
下説明する。なお、実効振動質ｆｆｋｍおよび実効振動
面積Ｓｌｌとは、唇３（第２図（イ）、（ロ）参照）の
うち振動に供される部分の質量および面積である。

まず、唇３の変位をＸとすると、唇３の運動方程式は下
式（Ａ９）によって与えられる。なお、変位Ｘの時間ｔ
による微分をｘ′、時間ｔに対する２階微分をＸ”と表
記する。

ｍｘ″十μ＞Ｈ’＋ｋｘ−Δｑ−８ｎ　　−−（Ａ９）
式（Ａ９）をラプラス変換し、伝達関数Ｈ（ｓ）を求め
ると、 が得られる。さらに式（Ａｌ０）を変形すると、ＳＲ−
、，１− が得られる。また、一般にピークゲインが「１」（ＤＣ
ゲインがｑ）、カットオフ周波数がｆ　ｃ−。

振幅上昇比がＱであるアナログフィルタの伝達関数は、
ａ＝２πｆｃＳｂ＝１／Ｑとしたとき、であることが知
られている。

これを式（ＡＩＯ）の伝達関数Ｈ（ｓ）と比較すると、 ａ　＝　　ｑ己ＴＷ−−−−−（Ａ　１４　）および ＝１８− 周波数ｆｃは ｎこ７惰− Ｑ＝□　　　　　・・・・・・（Ａ１６）μ および となる。ここで、伝達関数Ｈ（ｓ）の分子がｓＲ／ｍ＝
ａ”ｂ−Ｃとなったとすると、伝達関数Ｈ（Ｓ）のピー
クゲインはコンプライアンスＣに等しくなることが判る
（なお、ＤＣゲインはＣ−ｂ＝ＳＲ／にである）。

ここで、このコンプライアンスＣを求めると、・・・・
・・（Ａ１８） となる。

第２図（イ）において、唇３を緊張させると、マウスピ
ースに接する唇３の筋肉が薄くなり、減衰定数μ、実効
振動質量ｍおよび実効振動面積Ｓ８が小となる。したが
って、式（Ａ１６）および式（Ａ１７）によれば、振幅
上昇比Ｑは小となり、カットオフ周波数ｆｅは大となる
ように見える。しかし、唇を緊張させることによって同
時にバネ定数ｋが大となり、結局は振幅比Ｑとカットオ
フ周波数ｆ。とが共に大となる。この場合、バネ定数に
は、木管楽器のシングルリード等に比較してきわめて大
きくなるから、振幅比Ｑも木管楽器に比較してきわめて
大きくなる。これにより、金管楽器においては、唇の緊
張度のみによって特定の発音モードを設定することがで
きる。また、式（Ａ１８）によれば、唇３を緊張させる
際に、なるべく実効振動面積ＳＢや実効振動質量ｍが小
さくなり過ぎないようにアパチュアを小さくシ、バネ定
数にのみが大となるようにすれば、ピークゲインが大と
なり、所望の音が発音されやすくなることも判る。

また、唇３をマウスピース２１に押し付けた場合には、
外力によって唇３を緊張させたこととほぼ等価であるか
ら、唇３を緊張させた場合と類似の現象を呈する。

一方、唇３を弛緩させた場合あるいは唇３のマウスピー
ス２１への押圧力を緩めた場合には、上述の現象と逆の
現象を呈する。

ストレインｓｔの　　　′ 上述のように、ストレインｓｔは楽音の特性を決定する
ための重要なパラメータであるが、これは口の廻りの筋
肉（日輪筋）の緊張の度合いであるから、直接検出する
ことは困難である。

しかし、唇を弛緩させて平板に軽く押圧した状態を考え
ると、その押圧力が比較的小さい場合においても平板に
おける唇の接触・面積が比較的大きいのに対し、唇を緊
張させた場合には接触面積が小さくなることが経験上明
らかである。また、唇の緊張度を一定に保ったまま唇の
押圧力を大とすると、平板における唇の接触面積も大と
なることも明らかである。

そこで、本実施例は、上述の原理に基づいてマウスピー
スに接触面積センサと圧力センサとを設け、これらの検
出値に基づいてストレインｓｔを算出することとする。

これらセンサの詳細については後述するが、接触面積セ
ンサは平板状に形成され、その−面に唇３が接触すると
、その接触面−積Ｓ、を検出゛して出力する。また、圧
力センサは、上記接触面積センサの他面に設けられ、唇
３によって接触面積センサを介して押圧されると、その
押圧力ＰＬを検出して出力する。

ここで、押圧力Ｐ、を一定値（Ｐ　Ｌｌ）としストレイ
ンｓｔを変化させた場合の接触面積ＳＬは、第６図（イ
）に示すような、飽和特性を有する単調減少関数となる
。また、押圧力ＰＬを大きくして一定値（ｐ　Ｌ、）と
して同様に接触面積ＳＬを求めると、同図（ロ）に示す
ような特性が得られる。

そして、同図（ロ）の特性は、同図（イ）の特性を上方
向に所定のシフト量だけシフトしたものに略等しくなる
ことが判る。

さらに圧力Ｐｔ、を増加させると、このシフト量がある
値に飽和する。したがって、このシフト量を関数Ｆ（Ｐ
Ｌ）と表記すると、関数Ｆ（ｐｔ、）は、同図（ハ）に
示すように飽和特性を有する関数となることが判る。

而して、同図（イ）、（ロ）に示された接触面積Ｓ、の
特性は、下式（Ａ１９）で近似される。

また、同図（ハ）に示された関数Ｆ（ＰＬ）は下式（Ａ
２０）で近似される。

なお、式（Ａ１９）および（Ａ２０）において、θ１．
θ２゜Ｋ、およびに２は、各々正の定数である。

次に、式（Ａ１９）および（Ａ２０）をストレインｓｔ
について解けば、下式（Ａ２１）が得られる。

ｓ　ｔ　＝Ｇ　（ｐＬ、ｓｚ、） 従って、ストレインｓｔは、接触面積ＳＬおよび押圧ツ
ノＰＬが判明すれば、式（Ａ２１）によって求められる
。

Ｂ、−の全一１」” 次に、上記前提理論に基づく本実施例の全体構成を第１
図を参照し説明する。

図において１は電子金管楽器の本体部、２はこれに差し
込まれたマウスピースである。マウスピース２の内部に
おいて４は接触面積センサであり、演奏者の唇３が押し
当てられると、唇３の接触面積を検出して出力する。次
に、５は圧力センサであり、唇３が接触面積センサ４に
押し当てられる際の押圧力を検出するものである。次に
、６はアパチュアセンサであり、唇３の開口面積を検出
するものである。また、７は本体部１の内部に設けられ
た空気圧センサであり、演奏者によって吹き込まれた息
圧を測定する。これらセンサ４〜７の出力信号は、それ
ぞれＡ／Ｄ変換器８〜１１を介してデジタル信号に変換
される。すなわち、Ａ／Ｄ変換器８からは唇３の接触面
積を示す信号ＳＬが出力され、Ａ／Ｄ変換器９からは唇
の押圧力を示す信号ＰＬが出力され、Ａ／Ｄ変換器１０
がらは唇の開口面積を示す信号ＡＰ、が出力され、Ａ／
Ｄ変換器１１からは息圧を示す息圧信号Ｐ、が出力され
る。

次に、１２は演算回路であり、上記信号ＳＬおよびＰＬ
と、式（Ａ２１）とに基づいて、唇の緊張度を示す信号
ｓｔを出力する。

また、１３は演算回路であり、上記信号ＡＰＩに所定の
補正を施し、信号Ａ、□として出力する。これは、後述
するアパチュアセンサ６の特性により信号Ａ４．が唇３
の開口面積に正確に比例しないため、開口面積に正確に
比例する信号Ａｐｚに補正するものである。この補正は
、第１７図に示すような単調増加関数に基づいて行われ
る。なお、演算回路１３は、第１７図に示すような入出
力特性を有するテーブルでもよいことは勿論である。

次に、１４はパラメータ変換回路であり、唇３の状態に
対応する」１記各信号ｓｔおよびＡｐｔを楽音の特性に
対応する各パラメータδ、Ｃ，ｆｃおよびＱに変換して
出力する。なお、パラメータδは式（Ａ３）において説
明した通り、アパチュアａｐに対して一義的に決定され
るパラメータである。また、各パラメータＣ，ｆｃおよ
びＱは、式（Ａ１６）〜（Ａ１８）において説明した通
り、それぞれ楽音のピークゲイン、カットオフ周波数お
よび振幅上昇比を示すパラメータである。

次に、１５は流量演算部であり、上記各パラメータδ、
Ｃ，ｆｏおよびＱと、減算器１６から出力される圧力差
信号Δｑ（詳細は後述する）とに基づいて、励振信号Ｓ
、を出力する。ここで、励振信号Ｓ、は、第２図（イ）
のモデルにおいて、マウスピース２１の入口において発
生する空気の圧力変化（粗密波）に相当する信号である
。

励振信号Ｓ、は、ジャンクション１７により後退波圧力
Ｒと加算され進行波Ｆとなって管体実現回路１８に供給
入力される。管体実現回路１８は、管体における振動の
伝搬遅延をシミュレートする遅延回路、管体の損失をシ
ミュレートするローパスフィルタ、および終端部２０ｅ
における振動の反射をシミュレートする反転回路等を閉
ループ接続して成るものであり、全体として第２図（イ
）のモデルにおける本体部２０をシミュレートする＝２
６− ものである。すなわち、管体実現回路１８内の閉ループ
にあっては、第２図における進行波Ｆに対応する進行波
信号Ｓ、が伝搬される。この進行波信号Ｆは、サウンド
システム１９を介して取り出され、楽音信号として出力
される。また、終端部をシミュレートする反転回路にお
いては進行波信号Ｆが反射されることによって反射波信
号Ｒが発生する。この反射波信号Ｒは、進行波信号Ｆの
伝搬方向の逆方向に伝搬され、ジャンクション１７で進
行波信号Ｆに加算され、圧力ＳＲとなって減算器１６に
供給される。なお、このようなジャンクション１７およ
び管体実現回路１８については、木管楽器をシミュレー
トするために使用される周知のジャンクションおよび管
体実現回路と同様のものを使用すればよく、例えば、特
願平１−１０１３０８、特願平１−２５９７８５あるい
は特願平１−２５８２２９等において、本出願人によっ
て開示された種々の回路を使用すると好適である。

減算器１６においては、反射波信号ＳＢから息圧信号Ｐ
、が減算され、減算結果が圧力差信号Δｑとして、上述
したように励振回路１５に供給される。

以下、上述の全体構成における各部の詳細を説明する。

Ｃセンサ。の　Ｊ まず、マウスピース２に設けられた各センサ４゜５．６
の詳細を第７図を参照し説明する。

１マウスピース２にお番る　センサの 図において、マウスピース２は絶縁材料を略漏斗状に形
成して成るものであり、その広口部２ａは、内周壁が軸
方向に沿って順次大径となる同心円の階段状に切り欠か
れ、そのうち最も大径である第１段目には雌ねじ部２ｂ
が形成されている。

また、３０はリムカンタ−であり、金属または樹脂が略
円筒状に形成されて成るものであり、その一端３０ａか
ら他端３０ｂに向かって内径が小となっている。また、
他端３０ｂ付近は外周壁の全周が軸方向に沿って切り欠
かれ、雌ねじ部２ｂに螺合する雄ねじ部３０ｃが形成さ
れている。

次に、階段状の切欠部の第２段目には、接触面積センサ
４と、圧力センサ５とが嵌めこまれている。接触面積セ
ンサ４は、同心状の貫通孔４ａが設けられるとともに、
その外径が階段状の切欠部の第２段目に等しい円盤状に
形成されている。圧力センサ５は、その外径が接触面積
センサ４に等しく、かつ、貫通孔４ａと同径の同心状の
貫通孔５ａが設けられた円盤状に形成されている。

次に、階段状の切欠部の第３段目には、独立気泡型の弾
性体３１が設けられている。弾性体３１は、その外径が
切欠部の第３段目に等しく、かつ、孔４ａと同径の同心
状の貫通孔３１ａが設けられた円盤状に形成されている
。

次に、アパチュアセンサ６は、その半径が孔４ａの半径
よりもやや小さな円柱状に形成され、貫通孔４Ｂ、５ａ
、３１ａの中央部を挿通し、略漏斗状の支持部材３２に
よって固定されている。また、支持部材３２の側壁には
空気抜き用の貫通孔３２ａが設けられている。

次に、３３〜３７は電極であり、リード線３８を介して
接触面積センサ４、圧力センサ５およびアパチュアセン
サ６に接続されている。また、本体部１には、それぞれ
が上記電極８３〜３７に接触する電極（図示せず）が設
けられている。また、マウスピース２には軸方向にガイ
ド用突条２Ｃが設けられており、本体部１にはこれに嵌
合する四部１ａが形成されている。

センサ４の 次に、接触面積センサ４の構成を第８図（イ）、（ロ）
を参照し説明する。

同図（イ）において４０は導体板であり、接触面積セン
サ４の上面を覆うような円環状に形成されている。また
、４１は抵抗皮膜であり、導体板４０の下面に接合され
ている。また、４４は導体板４０と同様に形成された導
体板であり、所定の微少距離を隔てて抵抗皮膜４１に対
向している。

また、４２および４３はリング状のスペーサであり、抵
抗皮膜４１と導体板４４との間の周縁部に挟まれている
。

次に、同図（ロ）に、導体板４０の上面に唇３が押圧さ
れた場合の断面図を示す。図において、導体板４０にお
ける唇３が押圧されると、導体板４０と抵抗皮膜４１と
が撓み、抵抗皮膜４１が導体板４４に接触する。そして
、この接触面積は導体板４０における唇３の接触面積Ｓ
Ｌに略等しい。

従って、導体板４０と導体板４４との間の抵抗値の逆数
は接触面積ＳＬに比例することになり、この抵抗値の逆
数を測定すれば接触面積ＳＬを検出することが可能であ
る。

３　　センサ５の構成 次に、圧力センサ５の構成を第９図（イ）、（ロ）を参
照し説明する。

同図（イ）において圧力センサ５は、円環状の絶縁板４
６と、絶縁板４６の下面に形成された抵抗皮膜４７〜５
０とから構成されている。なお、絶縁板４６は、例えば
ポリエステルフィルムベースあるいはポリプロピレンフ
ィルムベースを使用すると好適である。ここで、抵抗皮
膜４７〜５０の抵抗値は、絶縁板４６が撓んでいない状
態において同一値Ｒになるように形成されている。また
、接触面積センサ４と圧力センサ５とを重ね合わ也接触
面積センサ４に唇３を押圧した状態の断面図を同図（ロ
）に示す。図示のように絶縁板４６が撓むことにより、
抵抗皮膜４８．４９は半径方向に広がるように変形する
から、これら抵抗皮膜の抵抗値が大となる。一方、抵抗
皮膜４７．５０は半径方向に縮むように変形するから、
これら抵抗皮膜の抵抗値が小となる。そして、唇３の押
圧力が大となるほど抵抗皮膜４７〜５０の抵抗値の変化
分が大となるから、これら抵抗皮膜４７〜５０の抵抗値
に基づいて唇３の押圧力を測定することが可能である。

その具体的回路構成を第１０図に示す。

図において各抵抗皮膜４９，４７，４８．５０は順次環
状に接続され、ブリッジを成している。

そして、抵抗皮膜４９．５０の接続点と抵抗皮膜４７．
４８の接続点との間には、定電圧源５１を介して所定電
圧ＶＢが印加される。ここで、圧力センサ５が撓んでい
ない状態においては、各抵抗皮膜４７〜５０の抵抗値は
一定値Ｒになるから、抵抗皮膜４７．４９の接続点と抵
抗皮膜４８，５０の接続点との間の電圧ＶＣは「０」ボ
ルトになる。

次に、第９図（ロ）に示すように圧力センサ５が撓むと
、抵抗皮膜４７〜５０の抵抗値が変化するが、ここで抵
抗皮膜４７．５０の抵抗値がＲ，−ΔＲ１抵抗皮膜４８
．４９の抵抗値がＲ十ΔＲになったとすると、電圧ｖ０
は次式（Ｃ１）に示す通りとなる。

次に、５２は差動増幅器であり、」１記電圧ｖ０を増幅
し電圧Ｖ。ＵＴとして出力する。差動増幅器５２の増幅
率は、その内部に設けられた抵抗器５３〜５６の抵抗値
によって決定される。すなわち、抵抗器５５．５６の抵
抗値をｒ、とし、抵抗器５３．５４の抵抗値をｒ２とす
ると、差動増幅器５２の増幅率はｒ　、／　ｒ　２とな
る。また、差動増幅器５２には、オペアンプ５８、抵抗
器５９．６１および可変抵抗器６０から成るゼロ電位調
節回路が設けられている。

従って、差動増幅器５２の出力電圧Ｖ。ＬＩＴは、次式
（Ｃ２）に示す通りとなる。ここで、抵抗の変位量ΔＲ
が唇３の押圧力に比例するものとすると、唇３の押圧力
に比例した電圧Ｖ。ＬＩＴが出力されることが判る。

次に、アパチュアセンサ６の構成を第１１図を参照し説
明する。

図においてアパチュアセンサ６の上面には、光６５を放
射する発光素子６３と、光６５が入射するとその抵抗値
が小となるｃｄｓ等の受光素子６４とが設けられている
。また、６６は定電流源であり、受光素子６４と並列に
接続されている。また、６７は加算回路であり、受光素
子６４の光量に応じて決定される抵抗を抵抗Ｒとすると
、定電流源６６から出力された電流を■としたとき、受
光素子６４の両端にＥ−ＩＲなる電圧Ｅが発生し、これ
が加算回路６７に印加される。従って、光６５が受光素
子６５に入射した場合には加算回路６７に印加される電
圧が小となることが判る。

また、アパチュアセンサ６の上面には、発光素子６３と
同様に構成された多数の発光素子と、受光素子６４と同
様に構成された発光素子と同数の受光素子とが設けられ
ている。そして、各受光素子は、受光素子６４と同様に
、対応する定電流源を介して加算回路６７に接続されて
いる。そして、加算回路６７は、各受光素子の両端に現
れた電圧を加算し、加算結果を出力する。

上記構成によれば、唇３が受光素子に近接して存在する
と、発光素子から放射された光が唇３に反射され、当該
受光素子に入射し、加算回路６７に印加される電圧が小
となる。逆に、唇３が受光素子から近接して存在してい
ない場合には、加算回路６７に印加される電圧が大とな
る。従って、開口面積Ｓ（第２図（ロ）参照）が大とな
るほど加算回路６７の出力レベルが大となることが判る
。

ように種々の変形が可能である。

（ｉ）変形例１ 第９図における圧力センサ５には、４素子の抵抗皮膜４
７〜５０が設けられているが、第１２図（イ）、（ロ）
に示すように、抵抗皮膜の数は２素子であってもよく、
１素子であってもよい。

また、第９図（ロ）においては、抵抗皮膜４７〜５０の
設けられる面を下面としているが、これら抵抗皮膜を上
面（接触面積センサ４に対向する面）に設けても良い。

（ｉｆ）変形例２ 各センサ４，５の配置は、第１３図（イ）に示すように
変形してもよい。図において弾性体３１は、接触面積セ
ンサ４と圧力センサ５との間に介挿されている。

（ｉｆｆ）変形例３ 各センサ４，５の配置は、第１３図（ロ）に示すように
変形してもよい。図において弾性体３１は内側に向かっ
てテーパー状に形成されており、接触面積センサ４およ
び圧力センサ５もこれに反ってテーパー状になっている
。また、マウスピース２の内壁面には、抵抗皮膜５０に
当接する弾性強化リング６８が固着されている。

上記構成によれば、唇３（図示せず）が接触面積センサ
４に押圧された際、抵抗皮膜５０が大きく曲がることに
より、その感度が高くなることが判る。

また、弾性強化リング６８を設ける代わりに、同図（ハ
）に示すように、マウスピース２を内側に向かって厚く
形成し、その内壁を抵抗皮膜５゜に当接させることによ
っても同様の効果が得られる。

（ｖｉ）変形例４ 各センサ４，５．６の配置は、第１４図に示すように変
形してもよい。図において接触面積センサ４と圧力セン
サ５とは所定距離隔てて設けられており、両者の間にば
ばね保持部材７０．コイルばね７１およびばね保持部材
７２が順次隔てて設けられている。ばね保持部材７０は
接触面積センサ４に固着されるとともに、コイルばね７
１の一端を保持している。同様に、ばね保持部材７２は
圧力センサ５に固着されるとともに、コイルばね７１の
他端を保持している。また、図において圧力センサ５の
下方には、弾性体７３が充填されている。次に、７４は
アパチュアセンサ６を支持する支持部材であり、円筒状
に形成されるとともにするとともに、その外壁から内壁
に貫通する貫通孔７４ａが設けられ、マウスピース２の
内壁面に固着されている。

上記構成によれば、唇３（図示せず）が接触面積センサ
４に押圧されると、コイルばね７１を介して圧力センサ
５が押圧され、その押圧力が検出される。ここで、唇３
の押圧力に微小なゆらぎがあった場合、このゆらぎがコ
イルばね７１で吸収され、圧力センサ５には伝達されな
い。したがって、コイルばね７１はノイズ吸収手段とし
て機能することが判る。

なお、ばね保持部材７０および７２は、それぞれ接触面
積センサ４および圧力センサ５と一体成型してもよいこ
とは言うまでもない。

（ｖ）変形例５ 圧力センサ５に使用される絶縁板４６は平板でなくても
よく、例えば第１５図（イ）に示すように、抵抗皮膜４
７〜５０が接合される箇所の裏側に円環状の溝４６ａ〜
４６ｄを形成してもよい。

上記構成によれば、唇３（図示せず）が接触面積センサ
４に押圧されると、絶縁板４６において溝４６ａ〜４６
ｄの形成された箇所における曲率が大となるから、圧力
検出の感度が向上する。また、図示のように、マウスピ
ース２の内壁が抵抗皮膜５０の中央付近に位置するよう
に形成すると、この効果が一層顕著になる。

また、第１５図（イ）における絶縁板４６は、同図（ロ
）に示すように構成してもよい。図において、絶縁板４
６には環状の絶縁板７５〜７７が所定間隔隔てて固着さ
れている。そして、これら絶縁板７５〜７７間における
絶縁板４６の露出箇所が、抵抗皮膜４７〜５０の接合さ
れた箇所の裏面になっている。

（ｖＤ変形例６ アパチュアセンサ６は、第１６図に示すように構成して
もよい。図においてアパチュアセンサ６は、支持金具７
８ａに取り付けられたＬＥＤ７８と、このＬＥ０７８か
ら放射された光を検出するｃｄｓ等の受光素子７９とか
ら構成されている。

そして、演奏者の口腔内にＬＥＤ７８を挿入すると、唇
３（図示せず）の開口面積に応じて受光素子７９へ入射
する光量が決定されるから、この光量を検出することに
よってアパチュアを検出することができる。

Ｄ、パラメータ・　口　の）１ 次に、第１図におけるパラメータ変換回路１４の構成に
ついて説明する。パラメータ変換回路１４は、第１８図
に示すように、演算回路８０〜８５から構成されている
。

演算回路８０は、アパチュアを示す信号Ａ　ｐ２が供給
されると、これを式（Ａ３）　（あるいは式（Ａ５）ま
たは（Ａ６））に基づいてパラメータδに変換する。

また、演算回路（またはテーブル）８１は、ストレイン
を示す信号ｓｔとアパチュアを示す信号Ａ、とが供給さ
れると、２変数関数（またはテーブル）に基づいて唇の
実効振動面積を示すパラメータＳＲを出力する。ここで
、実際の金管楽器のマウスピースに唇を当接させて演奏
する場合を想定すると、アパチュアＡｐｘが一定のとき
、唇を弛緩させた場合においては唇が厚く丸みを帯びて
おり、唇を緊張させるほど唇が薄く平になりマウスピー
スの内にあって振動する唇の表面積ＳＲが小となること
が明らかである。従って、アパチュア八□を一定に保つ
とき、パラメータＳＢは信号Ｓｔに対する単調減少関数
になる。

一方、ストレインｓｔを一定に保つとき、アパチュアを
小さくすると、マウスピースの中にあって振動し得る唇
の表面積ＳＲは大きくなる。よってパラメータＳ、はス
トレインｓｔが一定のとき、アパチュアＡＰ２の単調減
少関数である。

また、演算回路（またはテーブル）８２は、信号ｓｔを
、唇の減衰定数を示すパラメータμに変換する。ここで
、実際の演奏者の唇に振動を与えた場合を想定すると、
唇を緊張させるほど唇が固くなり、唇の振動が減衰しに
くくなるから、減衰定数が小となる。従って、パラメー
タμは、信号ｓｔに対する単調減少関数になる。

また、演算回路（またはテーブル）８３は、信号ｓｔを
、唇のバネ定数を示すパラメータｋに変換する。ここで
、実際の演奏者の唇は、緊張させるほど固くなり、バネ
定数が大となるから、パラメータには信号ｓｔに対する
単調増加関数になる。

また、演算回路（またはテーブル）８４は、信号ｓｔと
信号ＡＰ２とが供給されると、２変数関数（またはテー
ブル）に基づいて唇の実効振動質量を示すパラメータｍ
を出力する。上述したように、アパチュアＡｐ２が一定
である場合における実際の演奏者の唇は、唇を緊張させ
るほど唇が薄く平になり、マウスピースの内において振
動し得る唇の質ｆｉ１ｍが小となる。従って、パラメー
タｍは信号ｓｔに対するｌ４ｉｔａ減少関数になる。一
方、ストレインｓｔを一定に保っとき、アパチュアを小
さくするとマウスピースの内において振動し得る唇の質
量ｍは大きくなる。従って、パラメータｍは、ストレイ
ンｓｔが一定のときは、アパチュアＡｐ２の単調減少関
数である。

これら演算回路８１〜８４によって得られた各パラメー
タＳ　ｌ＋　μ、におよびδは、演算回路８５に供給さ
れる。演算回路８５は、式（Ａ１６）〜（Ａｔ８）に基
づいて、それぞれ楽音の振幅上昇比、カットオフ周波数
およびピークゲインを示すパラメータＱ、ｆ、およびＣ
を算出し、出力する。

次に、励振回路１５の構成を第１９図を参照し説明する
。

まず、減算器１６（第１図参照）から出力される圧力差
信号Δｑは、フィルタ８７を介してダイナミックスフィ
ルタ８８およびグレアム関数テーブル９２に供給される
。ここで、フィルタ８７は、圧力差信号Δｑから高調波
成分を除去することによって寄生発振を防止するもので
ある。また、９２はグレアム関数テーブルであり、フィ
ルタ８７を介して圧力差信号Δｑが供給されると、これ
に式（Ａ１）の演算（グレアム関数）を施し、その結果
を速度信号Ｖとして乗算器９１に供給する。

一方、ダイナミックスフィルタ８８は、圧カ差信号Δｑ
１パラメータＱ、ｆゎおよびＣに基づいて、唇３の変位
を示す変位信号Ｘを出力する。なお、ダイナミックスフ
ィルタ８８の詳細は後述する。

次に、変位信号Ｘは、加算器８９においてパラメータδ
と加算され、パラメータδ１としてスリット関数テーブ
ル９０に供給される。スリット関数テーブル９０は、パ
ラメータδ１に なる変換を施し、変換結果たるパラメータＳを乗算器９
１に供給する。ここで、式（Ｅｌ）は式（Ａ２）と同形
であるから、式（Ａ３）の逆関数である。したがって、
δ、＝δとした場合、すなわちＸ＝Ｏである場合にはパ
ラメータＳはアパチュアを示すパラメータＡｐ２に等し
くなる。しがし、パラメータδ。

は、パラメータδに変位信号Ｘが加算されたちのである
から、変位信号Ｘの増減に応じてパラメータＳが増減さ
れる。これにより、パラメータＳは、第２図（ロ）に示
す実際の金管楽器の演奏における唇の開口面積Ｓをシミ
ュレートするものであることが判る。

次に、乗算器９１は、速度信号ＶとパラメータＳとを乗
算し、乗算結果を流量信号ｆとして出力する。流量信号
ｆは乗算器９３において定数２と乗算される。ここで、
定数２は、第２図（イ）の物理モデルにおいてマウスピ
ース２１および共鳴管２０の空気流に対する抵抗、すな
わち空気流量と空気圧との比例定数である。したがって
、乗算器３からは、空気圧変化を示す信号ＳＦが出力さ
れる。そして、信号Ｓ、は、ジャンクション１７で後退
波Ｒと加算され、進行波信号Ｆとして管体実現回路１８
を介して伝搬される。

ダイナミックスフィルタ８８の 次に、ダイナミックスフィルタ８８の構成についてさら
に詳細に説明するが、説明の都合上、まず、参考となる
アナログフィルタの構成を第２０図を参照し説明する。

（ｉ　　　アナ口　）　ル夕の 第２０図に示すアナログフィルタ（ダイナミックスフィ
ルタ）は、式（Ａｌｌ）をアナログ回路で表現したもの
であり、図において１１０は減算器、１１１．１１２は
積分器、１１３〜１１５は、それぞれ入力された信号に
パラメータμ／ｍ、に／ｍおよびＳＢ／ｍを乗算して出
力する乗算器である。

（ｉｉダイナミックスフィルタ８８の″″′ｉＭ′ｉＭ
理計、第２０図のダイナミックスフィルタはパラメータ
Ｓ　ＩＩ、　μ、におよびｍを直接入力することによっ
て唇３の変位を示す変位信号Ｘを出力するように構成し
たものであるが、楽音そのものの特性たるパラメータＱ
、ｆｅおよびＣに基づいて変位信号Ｘを出力するように
ダイナミックスフィルタを構成すると、楽音の制御を一
層容易に行うことができる。そこで、パラメータＱ、ｆ
ｅおよびＣに基づく伝達関数を求める。まず、第２０図
に示すダイナミックスフィルタの伝達関数Ｈ（ｓ）を、 ・・・・・・（Ｅ３） とする。但し、式（Ｅ３）において、ｂ＝　１　／　Ｑ
　、　ａ−２πｆｅである。ここで、式（Ｅ３）の振幅
特性たるＩＨ（ｓ）ｌをプロットすると、第２２図のよ
うになり、このダイナミックスフィルタが２次のローパ
スフィルタの特性を示すことが判る。

次に、アナログフィルタの伝達関数をデジタルフィルタ
で近似するための変換手法として整合２変換が知られて
いるが、−膜内に Ａ−ＩＴ　　（ｓ−ｓい） Ｈ（ｓ　）＝□　　　・・・・・・（Ｅ４）ｒＩ　　（
ｓ−ｓｋ） なる形の伝達関数を整合２変換すると、Ａ　−、Ｄ、　
　Ｔ−’（１−ｅｘｐ（ｓ、−Ｔ）ｚ−’）（１＋ｚ−
、）Ｌ２Ｌ　ｎ　　Ｔ−’（１−ｅｘｐ（ｓｈ４）ｚす
）・・・・・・（Ｅ５） なる形になることが知られている。従って、式（Ｅ５）
においてＬ　＝　１として式（Ｅ３）を整合２変換する
と、 ＋ｅｘｐ（−ａＴｂ）　−ｚ−２”’　”’　（Ｅ６）
が得られる。さらに、式（Ｅ６）において。

と近似すると、式（Ｅ６）の分母は以下の通りとなる。

分母＝　１−２（１−ａＴｂ／２）（１−ａ２Ｔ２（１
−ｂ”／４）／２）ｚ−’＋（１−ａＴｂ／２）” −１−２（１−ａＴｂ／２＋ａ２Ｔ２（１−ｂ２／４）
／２＋ａ８Ｔ”ｂ（１−ｂ２／４）／４）ｚ−’＋（−
ａＴｂ＋ａ２Ｔ”ｂ２／４）ｚ−２・・・・・・（Ｅ８
） ここで、ａＴ＜＜　１−　とじて“ａＴ”の３次以降を
無視すると、 分母＃　１−２ｚ−’＋（ａＴｂ＋ａ２Ｔ２（１−ｂ２
／４））ｚ−’＋ｚ−２＋（−ａＴｂ→ａ２Ｔ２ｂ２／
４）ｚ−２・＝　−（Ｅ９）となる。従って、伝達関数
Ｈ（ｚ）は以下の通り近似される。

第１９図におけるダイナミックスフィルタ８８は、式（
ＥＩＯ）に基づいて構成されたものである。

図において９５．９８は乗算器であり、それぞれ通過す
る信号に２πｆ、／ｌｓ（ただしＦｓは標本化周波数）
を乗算して出力する。また、９６、−４９　＝ １０１．１０２．１０４．１０６および１０７は乗算器
であり、それぞれ通過する信号に”２”、”１／２”、
”１／２”、１／２Ｑおよび１／２Ｑを乗算して出力す
る。次に、９４．９９．１０５および１２８は減算器、
９７．１００および１２７は加算器、１０８および１０
９は標本化周期と同一の遅延時間を有する遅延回路であ
る。ダイナミックススフィルタ８８のうち、減算器９４
から加算器１２７に至る部分が式（ＥＩＯ）に対応する
部分である（式（Ｅ３）〜（ＥＩＯ）においてはピーク
ゲインは「１」である。）。そして、加算器１２７の出
力信号は乗算器１０８に供給され、ピークゲインＣと乗
算され、変位信号又として出力される。

■囲 上述の励振回路１５は、例えば以下のように変形が可能
である。

（ｉ）変形例１ ダイナミックスフィルタ８８は、第２０図において説明
したダイナミックスフィルタと同様の動作を行うデジタ
ルフィルタに置き換えてもよい。

＝　５０− なお、この変形例が採用される場合においては、第１８
図における演算回路８５を省略することができることは
勿論である。以下、第２１図を参照しこのデジタルフィ
ルタの詳細を説明する。

図において１１６は減算器であり、信号Δｑから乗算器
１２１の出力信号を減算して出力する。

次に、１１７は加算器であり、１２４はデジタル信号の
供給されるサイクルタイムと同一の遅延時間を有する遅
延回路である。加算器１１７から出力された信号は、遅
延回路１２４に入力され、１サイクルタイムだけ遅延さ
れ、加算器１１７に供給される。そして、加算器１１７
においては減算器１１６の出力信号と遅延回路１２４の
出力信号とが加算され、加算結果が再び遅延回路１２４
に供給される。すなわち、加算器１１７と遅延加算器１
２４とは積分回路を構成し、加算器１１６の出力の積分
値が出力されることが判る。

また、これと同様に、加算器１１８と遅延回路１２５と
によって積分回路が構成され、加算器１１７の出力の積
分値が出力される。加算器１１８の出力信号は、乗算器
１１９を介して１／ｍ倍され、さらに乗算器１２０を介
してＳＢ倍され、信号Ｘとして出力される。

一方、加算器１１７の出力信号は、遅延回路１２４を介
して乗算器１２２に供給され、ここでμ倍された後、加
算器１２６に供給される。同様に、加算器１１８の出力
信号は、遅延回路１２５を介して乗算器１２３に供給さ
れ、ここでに倍された後、加算器１２６に供給される。

次に、乗算器１２２．１２３の出力信号が加算器１２６
を介して加算され、加算結果が乗算器１２１を介して１
７ｍ倍され、減算器１１６に供給される。減算器１１６
においては１．圧力差信号Δｑから乗算器１２１の出力
信号が減算され、減算結果が加算器１１７に供給される
。すなわち、減算器１１６においてフィードバック操作
が行われ、その伝達関数Ｈ（ｚ）＝Ｘ　（ｚ）／ΔＱ　
（ｚ）は式（Ａｌｌ）に示されるアナログの伝達関数を
近似的にデジタルに置き換えたものに等しいとみなされ
る。

Ｆ、　　　のＩＣ 次に、第１図を参照し上記実施例の動作を説明する。

まず、接触面積センサ４に演奏者の唇３が押し当てられ
ると、唇３の接触面積に対応する信号が接触面積センサ
４から出力される。この信号は、Ａ／Ｄ変換器８を介し
て、デジタル信号Ｓ　％　に変換され、演算回路２２に
供給される。この演算回路２２は、Ａ／Ｄ変換器８の出
力レベルが接触面積に正確に比例しないことに鑑みて設
けられた演算回路であり、例えば、 （ただしαは比例定数） なる計算式に基づいて信号ＳＬを算出し演算回路１２に
供給する。また、これと同時に、唇３が接触面積センサ
４に押し当てられる際の押圧力を示す信号が圧力センサ
５から出力される。この信号は、Ａ／Ｄ変換器９を介し
てデジタル信号ＰＬに変換され、演算回路１２に供給さ
れる。また、唇３の開口面積（アパチュア）を示す信号
がアバチー　５３　＝ ュアセンサ６から出力され、Ａ／Ｄ変換器１０を介して
デジタル信号Ａｐｌに変換され、演算回路１３に供給さ
れる。さらに、演奏者によって吹き込まれた息の息圧を
示す信号が空気圧センサ７を介して出力され、Ａ／Ｄ変
換器１１を介してデジタル信号Ｐ、に変換される。

次に、演算回路１２において、上記信号Ｓ、、およびＰ
Ｌと、式（Ａ２１）とに基づいて、唇の緊張度を示す信
号ｓｔが出力される。また、演算回路１３においては、
上記信号Ａｐｌが唇３の開口面積に正確に比例するよう
に補正され、信号Ａｐ２として出力される。

次に、上記信号ｓｔおよびＡｐｌがパラメータ変換回路
に供給されると、ここで各パラメータδ。

Ｃ，ｆ、およびＱが算出され、励振回路１５に供給され
る。また、息圧信号ＰＩｌは減算器１６に供給され、減
算器１６において反射波信号ＳＲから息圧信号ＰＲが減
算され、減算結果が圧力差信号Δｑとして励振回路１５
に供給される。なお、初期状態においては、反射波信号
ＳＲのレベルはｒＯＪであるから、息圧信号ＰＩｌの符
号を反転したものが圧力差信号Δｑとして励振回路１５
に供給される。

次に、励振回路１５においては、フィルタ８７（第１９
図参照）を介して圧力差信号Δｑがグイナミクスフィル
タ８８およびグレアム関数テーブル９２に供給される。

グイナミクスフィルタ８８においては、上記各パラメー
タδ、Ｃ，ｆ、およびＱと、圧力差信号Δｑとに基づい
て、唇３の変位をシミュレートする変位信号Ｘが出力さ
れ、加算器８９を介してパラメータδと加算される。こ
の加算結果はパラメータδ、としてスリット関数テーブ
ル９０に供給され、唇３の開口面積を示す信号Ｓが出力
される。

一方、グレアム関数テーブル９２においては、圧力差信
号Δｑに基づいて速度信号Ｖが算出され、この速度信号
Ｖが乗算器９１に供給される。乗算器９１においては、
速度信号ＶとパラメータＳとが乗算され、乗算結果が流
量信号ｆとして出力される。そして、この流量信号ｆは
乗算器９３において定数２と乗算され、進行波信号ＳＦ
としてジャンクション１７を介して管体実現回路１８に
供給入力される。

管体実現回路１８においては、その内部に設けられた遅
延回路およびローパスフィルタ等（図示せず）を介して
進行波信号Ｓ、が伝搬され、反転回路（図示せず）にお
いて反射波信号ＳＲが発生する。そして、反射波信号Ｓ
Ｒは、上記遅延回路およびローパスフィルタ等を介して
逆方向に伝搬され、ジャンクション１７を介して減算器
１６に供給される。

次に、減算器１６において反射波信号ＳＲから息圧信号
ＰＲが減算され、減算結果が圧力差信号Δｑとして励振
回路１５に供給される。そして、この圧力差信号Δｑに
基づいて新たな進行波信号Ｓ、が出力され、上述の動作
と同様の動作が繰り返される。

そして、進行波信号ＳＦは、サウンドシステム１９を介
して出力され、金管楽器の楽音がシミュレートされる。

「発明の効果」 以上説明した通り本発明の演奏情報入力装置によれば、
マウスピースに接触面積センサ、圧力センサあるいはア
パチュアセンサを設けたから、金管楽器が演奏される際
の唇の状態を忠実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電子金管楽器の全体構成の
ブロック図、第２図（イ）、（ロ）は自然金管楽器の発
音機構の物理モデルの説明図、第３図（イ）、（ロ）は
唇３のスリット関数の特性図、第４図は関数δおよび近
似式の特性図、第５図はストレインに対するスリット関
数の特性図、第６図（イ）、（ロ）は唇３のストレイン
ｓｔに対する接触面積ＳＬの特性図、同図（ハ）は関数
Ｆ（ＰＬ）の特性図、第７図はマウスピース２の一部切
欠斜視図、第８図（イ）、（ロ）は接触面積センサ４の
断面図、第９図（イ）は圧力センサ５の平面図、同図（
ロ）はその動作説明図、第１０図は圧力センサ５の付帯
回路の回路図、第１１図はアパチュアセンサ６の動作説
明図、第１２図（イ）、（ロ）は圧力センサ５の変形例
の平面図、第１３図（イ）〜（ハ）は、マウスピース２
の変形例の要部の断面図、第１４図はマウスピース２の
変形例の一部切欠斜視図、第１５図（イ）、（ロ）は圧
力センサ５の変形例の断面図、第１６図はアパチュアセ
ンサ６の変形例の正□゛面図、第１７図は演算回路１３
の特性図、第１８図はパラメータ変換回路１７のブロッ
ク図、第１９図は励振回路１５のブロック図、第２０図
および第２１図は励振回路１５中のダイナミックスフィ
ルタ８８の変形例のブロック図、第２２図はダイナミッ
クスフィルタ８８の周波数特性図である。 ２・・・・・・マウスピース、４・・・・・・接触面積
センサ、５・・・・・・圧力センサ、６・・・・・・ア
パチュアセン、す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）演奏者の唇に対向可能に設けられたマウスピース
   と、このマウスピースに設けられ前記唇が接触可能に配
   置されるとともに前記唇の接触面積を検出する接触面積
   センサとを具備することを特徴とする演奏情報入力装置
   。
2. （２）演奏者の唇に対向可能に設けられたマウスピース
   と、このマウスピースに設けられ前記唇が接触可能に配
   置された唇接部と、この唇接部における前記唇の押圧力
   を検出する圧力センサとを具備することを特徴とする演
   奏情報入力装置。
3. （３）演奏者の唇に対向可能に設けられたマウスピース
   と、このマウスピースに設けられ前記唇の開口面積を検
   出するアパチュアセンサとを具備することを特徴とする
   演奏情報入力装置。
4. （４）演奏者の唇に対向可能に設けられたマウスピース
   と、このマウスピースに設けられ前記唇が押圧可能に配
   置され前記唇の接触面積を検出するとともに前記唇が押
   圧された際に撓む接触面積センサと、この接触面積セン
   サに層状に重ねられ前記接触面積センサの撓みに沿って
   撓むことによって前記唇の前記接触面積センサに対する
   押圧力を検出する圧力センサとを具備することを特徴と
   する演奏情報入力装置。
5. （５）前記マウスピースは演奏者の唇を介して息の吹込
   みが可能に形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項、第２項、第３項または第４項記載の演奏情
   報入力装置。