JPH04166997A - 擦弦型電子楽器用演奏入力装置 - Google Patents

擦弦型電子楽器用演奏入力装置

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JPH04166997A
JPH04166997A JP2293952A JP29395290A JPH04166997A JP H04166997 A JPH04166997 A JP H04166997A JP 2293952 A JP2293952 A JP 2293952A JP 29395290 A JP29395290 A JP 29395290A JP H04166997 A JPH04166997 A JP H04166997A
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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、擦弦型電子楽器に関し、特に擦弦型電子楽器
に用いる演奏入力装置に関する。
[従来の技術] 電子楽器の演奏入力装置としては、鍵盤が多く用いられ
ている。電子楽器用鍵盤は、自然楽器用鍵盤と同様に音
高を指定する多くの鍵を有し、押鍵・離鍵を検出するス
イッチないしセンサや、押鍵速度、押鍵圧力等を検出す
るセンサないしスイッチを備えている6 また、ウィンドコントローラやギターシンセサイザは管
楽器やギター類似の構成を有し、それぞれの楽器に対応
する演奏操゛作が行なわれた時、それらを検出する機構
を有する。
電子楽器は種々の音色を作り出すことができる。
鍵盤型電子楽器においても、ヴァイオリン、チエ口のよ
うな弦楽器の楽音を発生できる。
音源回路としては、最近物理モデル音源と呼ばれるもの
か開発された。共鳴体の動作を近似する閉ループ回路に
振動源を近似する非線形回路から入力信号を供給するに
の物理モデル音源を用いて、たとえば擦弦楽器の楽音を
発生させる時は、楽音パラメータとして弓速信号や弓圧
信号が必要となる。
そこで、これらの楽音パラメータを任意に発生すること
のできる演奏入力装置の研究開発が進められている。
擦弦楽器の楽音発生に適した演奏入力装置の1つのタイ
プは、自然擦弦楽器の弓もしくはそれに類似する構造の
演奏操作子を用いて、弦に相当する被操作部材上で演奏
操作するものである。
たとえば、拙技部の弦の代わりにローラを配し、弓でロ
ーラを回すことにより発電機を駆動して起電力より弓速
に対応する信号を得、ローラ支持機構に圧力センサを組
込んで弓圧に対応する信号を得る提案がある(たとえは
、特開平2−148097号)。
また、本出願人は自然擦弦楽器類似の構造を有する拙技
型電子楽器を構成し、弓と楽器本体との相対的運動によ
って楽音制御パラメータを発生させ、楽音信号を制御す
る拙技型電子楽器を提案した。
「発明が解決しようとする課題] 電子楽器においては一般に、演奏操作によって電気的楽
音信号を発生することができれば足りる。
自然楽器においては、演奏操作に基づき、弦やリード等
の振動体が振動し、音源を構成している。
演奏者は自然楽器を演奏すると、振動源の振動等により
弓等の演奏操作子に弾きごたえを感じる。
また、発生する楽音か聴覚等を通してフィードバックさ
れ、臨場感を得る。
電子楽器においては、機械的な振動かなく、サウンドシ
ステムを介して楽音が発生されてもサウンドシステムは
通常、楽器本体とは離して置かれるため、自然楽器にお
ける弾きこたえや臨場感を得ることが離しい、。
電子鍵盤楽器においては、電子楽器の演奏感をピアノ等
の自然楽器の演奏感と近付けるため、種々の提案がなさ
れている。拙技型電子楽器においても、弾きごたえや臨
場感を提供するための技術が要望される。
本発明の目的は、拙技型電子楽器の演奏操作において、
弾きごなえを与えるのに適した演奏入力装置を提供する
ことである。
[課題を解決するための手段] 本発明の演奏入力装置は、本体上の拙技領域を通って演
奏操作子を往復させることにより、演奏動作を行なう拙
技型電子楽器に用いる演奏入力装置であって、拙技領域
に配置され、演奏操作子の演奏操作に対して制動力を作
用させることのできる制動手段と、演奏操作に基づいて
形成される楽音信号形成パラメータに基づいて制動信号
を形成する制動信号形成手段と、制動信号を用いて制動
力を制御するフィードバック手段とを有する。
= 5− [作用] 拙技型電子楽器の演奏操作において、演奏操作に基づい
て演奏操作子に制動力か作用するので、演奏者は反力に
より弾きこたえを感じることかできる。
また、楽器本体が振動すれは、振動、音等を体感するこ
とにより、さらに強い弾きこたえや臨場感を得ることが
できる。
[実施例] 第1図に本発明の実施例による拙技型電子楽器の要部を
示す。
拙技型電子楽器の楽器本体1は、自然楽器のバイオリン
と類似した外形を有する。楽器本体1は、胴部2と棹部
3を有する。胴部2には、自然楽器同様のアゴ当て5、
テールピース6等が設けられているか、特に共鳴体を形
成する必要はない。棹部3は、音高を指定できる指板部
9を表側に有する。楽器本体1には、実際には弦が張ら
れておらす、駒が存在すべき領域の近傍に拙技部8が設
はられている、また、指板部9は、弦に相当した機能を
果たすため、ポテンシオメータ構成等により押指位置を
検出し、音高を指定する信号を発生する機構を有する。
すなわち、指板部9は演奏者の左手情報検出部を構成す
る。
弓11は、自然楽器の弓と同等の構成を有し、木部12
と毛13を有する。自然楽器の弓をこの電子楽器用の弓
として、そのまま用いることもできる。また、任意の代
替品を用いることもできる。
演奏者は自然楽器のバイオリン同様に、この楽器本体1
をアゴの下に挾み、左手で指板部9を押指して音高を指
定すると共に、右手で弓11を操作して毛13で拙技部
8を擦る。拙技部8は、弓の移動する速さおよび弓が拙
技部8を押圧する圧力を検出し、馬連信号、弓圧信号を
発生させる。
上述の演奏形態は、自然楽器のバイオリンと同様のもの
である4したかって、自然楽器のバイオリンの演奏技術
を習得した者は、ただちにこの電子楽器の演奏を行なう
ことができる。
なお、類似の構成で他の拙技楽器、たとえばチエ口、コ
ントラパス、ビオラ等を構成することもできる。
このようにして、楽音信号形成に必要な基本的パラメー
タを発生させ、音源回路およびサウンドシステムを介し
て楽音を発生させる。
なお、拙技部8は、弓11の演奏操作に応じて所定の反
力(抵抗)を示し、演奏者に弾きこたえを与える。
第2図に、第1図に示した電子楽器の拙技部をより詳細
に示す。
拙技部8は、丸棒状の回転部材21を有し、この回転部
材21は回転自在に保持されている。この回転部材21
を両端で支持する支持機構中に、圧力センサ23.24
か組込まれている。第1図に示す弓11で、回転部材2
1の表面を擦ると、回転部材21は回転する。この時、
弓11か与える圧力は、回転部材21から軸受けを介し
て圧力センサ23.24に与えられ、それぞれ圧力に応
じた信号を発生ずる。これら2つの圧力の和が弓圧を表
わし、2つの圧力の違いか弓が弦のどこに当接している
かの擦弦点位置情報を与える。
一方、回転部材21の回転は、ロータリーエンコーダ2
6に伝達され、ロータリーエンコーダ26の軸を回転さ
せることによって、回転角度に応じたパルス信号が発生
する。
このようにして、形成された回転信号、圧力信号は、楽
音信号、制動信号を制御するパラメータとして送出され
る。
なお、回転部材21の軸には、さらに制動装置22が結
合されている。制動装置22は、制御回路から与えられ
る電気信号にしたがって制動力を発生させる。すなわち
、演奏者は制動装置22の発生する制動力を回転部材2
1の回転に対する抵抗感として受取り、弾きこたえを感
じる。
第3図は、第1図、第2図に示した拙技型電子楽器の電
気回路の要部を示す。
指板部が構成する左手情報検出部9は押指位置および押
指力を検出し、それぞれの信号をA/D(アナログ−デ
ジタル)変換器10a、10bに供給する。デジタル化
された押指位置、押指力の信号は信号処理回路7に送ら
れる。拙技部が構成する右手情報検出部8は、弓か拙技
部上を移行する速度および弓が拙技部の回転部材の両端
に与える圧力(圧力A、圧力B)を検出する。これらの
信号はそれぞれA/D変換器10c、10d、10eに
よってデジタル信号に変換される。速度信号は、そのま
ま信号処理回路7に供給される。圧力A信号、圧力B信
号は弓圧・擦弦点検出回路4に供給され、2つの圧力信
号から弓圧信号と擦弦点の位置を表わす擦弦点信号を発
生させる。この弓圧および擦弦点の検出は、数式による
演算で行なってもよく、テーブルを用いて検出するもの
でもよい。
このようにして、信号処理回路7は、指板上の押指位置
、押指力、弓の移動する速度を表わす馬連信号、弓が弦
に与える圧力を表わす弓圧信号、弓が弦のどの位置に当
接するかを示す擦弦点信号等を楽音形成パラメータとし
て入力し、変換回路15で音源回路16の制御に適した
信号に変換させる。この変換は、数式による計算を行な
ってもio  − よく、テーブルによる演算を行なってもよい。また、両
者の組合わせを用いることもできる。変換回路15から
供給された楽音信号パラメータを入力した音源回路16
は、これらのパラメータに応じた楽音信号を発生させ、
サウンドシステムを介して発音させる。
一方、音源回路16が発生する楽音信号および、変換回
路15に入力される各演奏操作パラメータは、制動力演
算回路17に供給され、数式、テーブル等による演算に
よって制動力信号を発生させる。この制動力信号は、制
動力発生装置22に印加され、弓の動きに対する制動力
を発生させる。
演奏者は制動力発生装置22の発生する制動力を弾きご
たえとして感じる6 第4図(A)〜(D)は、演奏操作に基づいて制動力を
制御する特性の例を示す。
第4図(A)は、擦弦点位置による制動力の変化の例を
示すグラフである。横軸が擦弦点の位置を示し、縦軸か
制動力を示す。
弓が弦の棟部側を擦っている時、制動力は低く一擦弦点
か弦の固定端である駒組に移動するにしたかって、制動
力は増大する。演奏者は、擦弦点の変化によりスル・タ
スト、スル・ボンティッチェロ等の奏法を行なう時、拙
技部より明確な弾きこたえを感ることができる。
第4図(B)は、弓圧による制動力の変化の例を示す2
横軸が弓圧を示し、縦軸か制動力を示す。
弓はその移動速度が遅い間は、静止摩擦係数によってそ
の特性がm11御され、馬連かある稈屑以上速くなると
、動摩擦係数か静止摩擦係数に変わる。
いずれの場合においても、弓圧が大きい時、その摩擦力
は大きくなる。したがって、弓圧による制動力は弓圧に
比例して、大きな制動力が動くように設定される。なお
、馬連の変化により、特性を破線ないし一点鎖線のよう
に変化させることもできる。また、リニアな特性を示し
たが、弓圧の変化により、ノンリニアな制動力を発生さ
せるようにしてもよい。
第4図(C)は、棟部上の左手指の指位置による制動力
の変化の例を示す。
指位置が糸巻側にある時には、弦の長さか長く、弓に感
じる制動力は相対的に低く設定される。指位置が駒組に
近付くと、弦の長さが短くなり、それに対応して制動力
か増大するように設定されている。なお、この特性に限
らす、糸巻側でも制動力が増大するような特性等を設定
することも自由である。
第4図(D)は、演奏操作に基づき、発音が開始された
後の時間による制動力の変化の例を示す。
拙技楽器は一般的に持続音を発生させる。この時、発音
開始に必要な力と、いったん発音が開始した後、同一の
楽音を持続させるのに必要な力とは一般的に異なる。こ
の弓のタッチを実現するように、制動力は時間の経過と
共に低下するように設定されている。
以上説明のために、いつくかの特性を図示したが、これ
らの特性は自然楽器の所定の性質を再現するように設定
することかでき、また独自の演奏感を与えるように自由
に設定することもできる。
各パラメータの変化に応じて、制動力を演算す−1貴 
  − る回路は、たとえはリニアな変化に対しては数式に基づ
く演算を行ない、ノンリニアな複雑な変化に対してはテ
ーブルを用いることができる。また、多次元のマトリッ
クスによるテーブルを構成してもよい。
第5図は、第3図に示す音源回1?816の1つの例で
ある物理モデル音源の要部を示す回路図である。
この音源回路には、上述のように形成された楽音パラメ
ータである馬連信号、音高(ピッチ)信号、弓位置信号
、馬用信号等が供給される。馬連信号は加算回路52に
入力される。管楽器の場合は、点圧まなは唇の構えを表
わすアンプシュアが馬連信号に対応する。この馬連信号
は、起動信号であり、加算回路53、除算回路54を介
して非線形回路55に供給される。非線形回路55はバ
イオリンの弦の非線形特性等を表す非線形特性の回路で
ある。非線形回路55の特性は、弓位置の関数としても
よい。
非線形回路55の非線形特性は、原点からある範囲まで
のほぼ線形な領域とそれよりも外側の特性の変化した領
域との2つの部分を含む。バイオリン等の擦弦楽器の弦
を弓で擦る場合、弓速か遅い間は、弦の変位はほぼ弓の
変位と同等であり、弦の運動を静摩擦係数によって表わ
すことができる。この場合、はぼ線形の特性が表われる
。弓の弦に対する相好速度がある値を越えると、弓の速
度と弦の変位速度とは同一ではなくなる。すなわち、静
摩擦係数に代わって動摩擦係数か運動を支配するように
なる。この静摩擦係数から動摩擦係数への切り替えによ
り、非線形特性が生じる。
第5図において、このような非線形特性を有する非線形
量1?855の出力は、乗算回路56を経て2つの加算
回路44.45に供給される。
非線形回路55の入力側の除算回路54、出力の乗算回
路56は、弓圧信号を受けて、非線形回路55の特性を
変更させる。弓圧信号は、管楽器の場合はアンプシュア
または点圧に対応する。入力側の除算回路54は、入力
信号を除算することによって、小さな値に変更する。除
算回路54が−15−、 ある場合、大きな入力を受けても小さな入力を受けたか
のような出力を与える。出力側の乗算回路56は、非線
形回路55の出力を増大させる役割を果たす4除算回路
54と非線形量#155で形成される特性63aを出力
側に増大した特性を作る。
なお、同一の弓圧信号を受けて、入力を初めに除算し、
後で出力を乗算することは、除算回路54で係数COで
除算し、乗算回路56で同一の係数COを乗算すること
を表す。この場合は、総合特性は非線形回路55のみの
時の特性を横軸、縦軸にCo倍した形状を有する。乗算
回路の係数を除算回路の係数と異なるように変化させる
ことにより、異なる形状を作るようにさせてもよい。非
線形特性は弓位置信号を受けて修飾される。弓移動の向
きによってさらに変化させてもよい。
加算回路44.45は半循環信号路31a、31bの内
に設けられている。2つの半循環信号路を合わせた循環
信号路31は、擦弦楽器の弦に対応して楽音信号を循環
さぜる閉ループを構成する。
すなわち、弦においては振動が両端で反射して往復する
。また、管楽器においては、共鳴体中を振動か往復する
。これを信号が循環する閉ループで近似する。この循環
信号路内には、2つの遅延回路32.33.2つのLP
F (ローパスフィルタ)34.35.2つの減衰量#
I38.39.2つの乗算回路42.43を含む。遅延
回路32.33は音高を表すピッチ信号と係数αないし
く1−α)との積を受け、所定の遅延時間を与える。係
数αは前記2つの圧力センサ23.24の比に基づいて
決定される6 循環信号路31a、31bを信号が循環し、元の位置に
戻るまでの全遅延時間によって、楽音の基本ピッチが定
まる。すなわち、主として2つの遅延回路32.33の
遅延時間の和、ピッチ×[α十(1−α)]−ピッチ、
が基本ピッチを定める。一方の遅延回路は、弓と弦との
接触する位置から駒までの距離、他方の遅延回路は弓と
弦の接触する位置から押指位置までの距離に対応する。
なお、遅延回路32.33によってピッチがほぼ決定す
るが、この循環信号路中に含まれる他の要素、たとえば
LPF34.35、減衰コントロール38.39等によ
っても遅延か発生ずる。厳密には、発生する楽音のピッ
チを定めるのはこれらのループ中に含まれる全遅延時間
の相である。
LPF34.35は循環している波形信号の伝達特性を
変更することにより、種々の弦の振動特性をシミュレー
トする。楽器本体上の音色スイッチの選択等によって、
音色信号を発生させ、LPF34.35に供給して、そ
の特性を切り替え、所望の擦弦楽器の楽音をシミュレー
トする。
弦を振動が伝搬する際に、振動は次第に減衰する。減衰
コントロール38.39はこの弦を伝わる振動が減衰す
る減衰量をシミュレートするものである。
乗算器42.43は弦固定端での振動の反射に対応して
反射係数−1を乗算するものである。すなわち、減衰な
しの固定端での反射を想定して弦の振幅を逆位相に変化
させる。係数−1かこの逆相反射を示す。反射における
振幅の減衰は、減衰コントロール38.39の減衰量に
組み込んである。
このようにして、弦に相当する循環信号路31a、31
bの上を振動が循環することによって擦弦楽器の弦の運
動をシミュレートする。
また、擦弦楽器の弦の運動はヒステリシス特性を有する
。これをシミュレートするため乗算回路56の出力は、
LPF58と、乗算回路59を介して非線形回路55の
入力側にフィードバックされている。LPF58はフィ
ードバックループの発振を防止するためのものである。
今、加算回路52から加算回路53への入力をUとし、
フィードバック路から加算回路53への入力をVとし、
除算回路54、非線形量1?855、乗算回路56を合
わせた増幅率をAとすると、乗算回路56の出力Wは、
(u+v、)A=wで表される。LPF58と乗算回路
59を含む負帰還回路のゲインがB(負の値)であると
すると、帰還、量Vはv = w Bで表される。これ
らの2つの式を整理すると、(u+wB)A=W5.°
、 w = u A /(1−AB )となる。
フィードバックなし、すなわち、B=Oの場合は、w 
= u Aであり、入力Uか単に係数A倍されて出力す
る。ゲインBの負帰還をかけた場合、同じ出力を得るに
は、B=Oの場合の(1−AB)倍(Bは負)の入力を
印加しなければならない。
−旦入力が開鎖を越してから、再び減少する場合には、
出力Wが小さいので、フィードバックされる量v=Bw
も小さい。すなわち、非線形回路55に入力する信号の
大きさが同じでも、静摩擦係数領域の場合と比べて、動
摩擦係数領域の場合は、負のフィードバック量が小さい
ので、加算回路52から加算回路53への入力Uは小さ
な値となる。
非線形回路55の入力か、開鎖になる時の加算回路52
からの入力Uの大きさを考えると、入力増大時には静摩
擦係数が支配し、大きい出力に対応して強い負帰還を受
けるので、より大きな入力でこの切り替えが起るが、入
力減少時には動摩擦係数が支配し、小さな出力に対応し
て負帰還址が小さいので−より小さな入力Uの値で切り
替えが起る。ヒステリシスの大きさは、乗算回路5つの
ゲインによって制御される。
このようにして、第5図に示す楽音信号形成回路によれ
ば、擦弦楽器の弦の運動かシミュレ−1〜でき、楽音の
基本波形を作ることができる。
第5図に示すように、循環信号路31のいずれかの点か
ら出力を取り出して、擦弦楽器の胴の特性をシミュレー
トするフォルマントフィルタ61を介して出力信号をサ
ウンドシステムに供給する。
フォルマントフィルタ61も音色信号を受けてその特性
を変化させるようにすることができるにのようにして、
音源回路16で楽音信号を発生し、サウンドシステムに
供給して楽音を発生させる一方、楽音信号は第3図の回
路図に示すように、制動力演算回路17に送られ、演奏
操作を表わす各パラメータと共に、制動力演算のパラメ
ータとして使用される。たとえば、発生する楽音の音量
によって制動力を変化させる。
以上説明した実施例においては、弓の移動に対して拙技
部が制動力を発揮し、演奏者に弾きごたえを与えるもの
であった。ところで、自然楽器における弾きごたえ、臨
場感は、弓に与えられる抵抗感のみには限らない。
第6図は、本発明の他の実施例による拙技型電子楽器の
構成を概略的に示す一部破断側面図である。
電子楽器本体1は、胴部2と棟部3を有する。
棹部3上面には指板部9が構成され、前述の実施例同様
に機能する。また、胴部2」二面には拙技部8が構成さ
れ、前述の実施例同様の機能を果たす。
本実施例においては、胴部2の表板裏面に振動発生mm
19が設けられている。また、この胴部2は、自然楽器
同様、共鳴体を構成するように作成されている。音源回
路16で発生された楽音信号は、振動発生機構1つに供
給され、振動を発生させる。この振動発生機構19が発
生した振動は、胴部2を共鳴させ、胴部より特有の楽音
を発生させる。すなわち、演奏者は振動発生機構19か
発生し、胴部2か共鳴した振動および楽音を直接感じる
ことにより、臨場感を得る。
なお、振動発生機構19に供給する信号は、そのままサ
ウンドシステムを駆動することのできる楽音信号であっ
ても、より簡単な電気信号であってもよい。また、これ
に伴って、胴部2か発生する楽音は、それのみでこの電
子楽器の出力楽音を構成するものであっても、サウンド
システムと平行に楽音を発生させるものであっても、演
奏者にのみ実効を持つものであってもよい。拙技部8は
、第1図、第2図に示す実施例同様、演奏操作パラメー
タおよび楽音信号によって制動力を制御する機構を有す
ることか好ましい。
以上実施例に沿って本発明を説明したか、本発明はこれ
らに制限されるものではない。たとえは、拙技部に1つ
の回転部材を有する構成を示したが、自然楽器の4本等
の弦に対応させて、4つの回転部材を配置してもよい。
この場合には、各回転部材に制動力発生装置を設けるの
が好ましい6また、指板部9において、4本の弦に対応
させて音高信号を形成しても、弦を1本とし、弦切替ス
イッチを設け、スイッチによって弦切替を指示してもよ
い。回転部材の回転角度の検出も、ロータリーエンコー
タの他、種々の構成によって実現することができる。た
とえは、回転部材の回転に伴って、渦電流を発生させ、
その渦電流を検出することによって馬連信号を発生させ
るようにしてもよい。
また、弓位置信号を形成し、弓位置信号を微分すること
によって弓う■信号を形成してもよい。その他、種々の
変形、改良、組み合わぜ等が可能なことは当業者に自明
であろう。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、自然楽器類似の
弾きこたえのある拙技型電子楽器か得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例による電子楽器を示す斜視図
、 第2図は、第1図に示す電子楽器の拙技部をより詳細に
示す概略側面図、 第3図は、第1図に示す電子楽器の電気回路の要部を示
す回路図、 第4図(A)〜(D)は、第1図に示す電子楽器の弓の
移動に対する制動力制御の特性例を示すグラフ、 第5図は、第1図の電子楽器に用いる物理モデル音源の
要部を示す回路図、 第6図は、本発明の他の実施例による電子楽器を概略的
に示す一部破断側面図である。 図において、 1     楽器本体 2  胴部 3  棟部 4     馬用・擦弦点検出回路 7     信号処理回路 8     拙技部(右手情報検出部)9     指
板部(左手情報検出部)10’A/D変換器 11弓 12   木部 13毛 15     変換回路 16     音源回路 17     制動力演算回路 1つ     振動発生機構 21     回転部材 22     制動力発生装置 23.24  圧力センサ 26     ロータリーエンコータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、本体上の擦弦領域を通って演奏操作子を往復さ
    せることにより、演奏動作を行なう擦弦型電子楽器に用
    いる演奏入力装置であって、 前記擦弦領域に配置され、前記演奏操作子の演奏操作に
    対して制動力を作用させることのできる制動手段と、 演奏操作に基づいて形成される楽音信号形成パラメータ
    に基づいて制動信号を形成する制動信号形成手段と、 前記制動信号を用いて前記制動力を制御するフィードバ
    ック手段と を有する演奏入力装置。
  2. (2)、請求項1記載の演奏入力装置であって、さらに
    楽器本体に結合され、楽音信号に基づいて駆動される振
    動発生装置を含む演奏入力装置。
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