JPH04191893A - Keyboard musical instrument - Google Patents

Keyboard musical instrument

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JPH04191893A
JPH04191893A JP2323754A JP32375490A JPH04191893A JP H04191893 A JPH04191893 A JP H04191893A JP 2323754 A JP2323754 A JP 2323754A JP 32375490 A JP32375490 A JP 32375490A JP H04191893 A JPH04191893 A JP H04191893A
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JP
Japan
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string
sound
vibration state
virtual
tensed
Prior art date
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Pending
Application number
JP2323754A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Kawamura
潔 河村
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
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Publication of JPH04191893A publication Critical patent/JPH04191893A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve timbres and sound volume by calculating the vibration state of a tensed string and a virtual string of the same interval as this tensed string in accordance with the line spectrum indicating the vibration state of the tensed string, converting this state to a sound and producing the sound after the prescribed time set shorter than the audible identification time from the sounding time of the tensed string. CONSTITUTION:The sound corresponding to the tensed string 11 is produced if this string 11 is struck. A detecting means 12 simultaneously detects the vibration state of the tensed string 11 and a calculating means 13 calculates the vibration state of the virtual string of the same interval as the interval of this tensed string 11 in accordance with the ray spectra indicating this vibration state. The sound producing means 14 produces the sound by converting the vibration state of the virtual string to the sound. The sound producing means 14 produces the sound within the time shorter than the audible identification time after the sound producing by the striking of the tensed string 11 in such a case. The sound produced by the tensed string and the sound produced by the virtual string are eventually simultaneously audible to a listener. Both the timbres and sound volume of the sound produced by a key touch are improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は単弦鍵盤楽器tこ関し、依設弦打弦時の振動状
態に基づいてこの張設弦と同一音程の仮想弦の振動状態
を算出し、打弦音に重ねて発音することにより、単弦鍵
盤楽器の音色を向上させるものである。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a single-string keyboard instrument, in which the vibration state of a virtual string having the same pitch as the stretched string is determined based on the vibration state when the attached string is struck. This method improves the timbre of a single-string keyboard instrument by calculating the sound and superimposing it on the sound of the strings being struck.

〈従来の技術〉 従来、この種の鍵盤楽器として、各鍵について弦が1本
(または2本)だけ張設しであるモノコードピアノ(ま
たはダブルコードピアノ)が知られていた。すなわち、
通常の3本弦のピアノとは異なり、各鍵について弦が1
本だけフレームに張設しであるものである。
<Prior Art> Conventionally, as this type of keyboard instrument, a monochord piano (or double chord piano), in which only one (or two) strings are attached to each key, has been known. That is,
Unlike a regular three-string piano, there is one string for each key.
Only the book is mounted on a frame.

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来のモノコードピアノ2こ
おいては、通常の3本弦のピアノに対して音色が劣り、
音量も少ないという課題があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, such conventional monochord pianos have inferior tone quality compared to ordinary three-string pianos.
There was also the issue of low volume.

すなわち、通常のピアノにおいて音が豊かであるのは、
音源としての弦が3本(まれに4本)あり、それぞれが
微妙に音程、線スペクトル、減衰等が異なるからである
In other words, the rich sound of a normal piano is due to
This is because there are three (rarely four) strings that act as sound sources, and each string has slightly different pitches, line spectra, attenuation, etc.

そこで、本発明は、打弦量を構成する部分音をリアルタ
イムに近い短時間で補正処理して追加発音させることに
より、音色に優れ、音量を大きくした単弦の鍵盤楽器を
提供することを、その目的としている。
Therefore, the present invention aims to provide a single-string keyboard instrument with excellent tone color and increased volume by correcting the partial tones that make up the amount of strings struck in a short period of time close to real time and producing additional sounds. That is the purpose.

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、第1図を参照し・で説明すると、押鍵に応じ
て振動する張設値11の振動状態を検出する検出手段1
2と、少なくともこの検出手段12により検出された張
設値11の振動状態を示す線スペクトルに基づいて、こ
の張設値11と同一音程の仮想弦の振動状態を算出する
算出手段13と、この算出手段13により算出された俄
想弦の振動状態を音響に変換し、上記張設値11の発音
時から、可聴識別時間より短く設定された所定時間後に
発音する発音手段14と、を備えた鍵盤楽器である。
<Means for Solving the Problems> The present invention will be described with reference to FIG. 1. The present invention will be described with reference to FIG.
2, a calculation means 13 for calculating the vibration state of a virtual string having the same pitch as the tension value 11 based on a line spectrum indicating the vibration state of the tension value 11 detected by the detection means 12; Sound generation means 14 converts the vibration state of the imaginary string calculated by the calculation means 13 into sound, and generates the sound after a predetermined time set shorter than the audible identification time from the sound generation of the tension value 11. It is a keyboard instrument.

く作用〉 本発明に係る鍵盤楽器では、張設値11を打弦すること
により、その弦11に応じた発音がなされる。同時に、
検出手段12は、この張設値11の振動状態を検出し、
この振動状態を示す線スペクトルに基づいて、算出手段
13は、この張設値11と同一音程の仮想弦の振動状態
を算出する。
Effect> In the keyboard instrument according to the present invention, by striking a string with a tension value of 11, a sound corresponding to the string 11 is produced. at the same time,
The detection means 12 detects the vibration state of this tension value 11,
Based on the line spectrum indicating this vibration state, the calculating means 13 calculates the vibration state of the virtual string having the same pitch as this tension value 11.

そして、発音手段14が、この仮想弦の振動状態を音響
に変換して発音する。
Then, the sound generating means 14 converts the vibration state of the virtual string into sound and generates sound.

この場合、発音手段14は、張設値11の打弦発音後、
可聴識別時間より短い時間内に発音する。
In this case, the sound generating means 14, after sounding the string with the tension value 11,
Pronounce the sound within a time shorter than the audible identification time.

その結果、張設値による発音と、仮想弦による発音とは
同時に聴者に間こえる(同−音として開こえる)ことと
なり、押鍵による発音について、その音色、音量がとも
に向上し・、3本弦のピアノの場合と同様またはそれ以
上の音色、音tを得ることができる。
As a result, the sound produced by the tension value and the sound produced by the virtual strings are heard by the listener at the same time (they are heard as the same sound), and the tone and volume of the sound produced by pressing the keys are both improved. It is possible to obtain a tone similar to or better than that of a string piano.

より詳しくは第1図ここ示すように、この鍵盤楽器では
、押鍵によってハンマー15が回動して、フレームに張
設した弦11を打弦する。圧電素子等で構成される検出
手段12は、この弦】1の振動状態を、例えば弦振動を
表す時間波形として検出する。
More specifically, as shown in FIG. 1, in this keyboard instrument, when a key is pressed, a hammer 15 rotates and strikes a string 11 stretched on a frame. The detection means 12, which is composed of a piezoelectric element or the like, detects the vibration state of the string 1 as a time waveform representing string vibration, for example.

この弦振動は、その検出信号が例えばFFT (高速フ
ーリエ変換器)16によりフーリエ変換されて(第2図
参照)、また、データ補正回路17.18により補正処
理されることにより、張設値11と同一音程の2本の仮
想弦の振動状態を示す線スペクトルとして表される。す
なわち、1本の弦1】の振動を検出することにより他の
2本の仮想弦について振動状態を算出するものである。
This string vibration is generated when the detected signal is Fourier-transformed by, for example, an FFT (fast Fourier transformer) 16 (see FIG. 2) and corrected by a data correction circuit 17. It is expressed as a line spectrum showing the vibration state of two virtual strings with the same pitch. That is, by detecting the vibration of one string 1, the vibration state of the other two virtual strings is calculated.

これらのFFT 16、データ補正回路17.18は上
記算出手段13を構成している。
These FFT 16 and data correction circuits 17 and 18 constitute the calculation means 13.

そして、各データ補正回路】7.18からの出力信号は
、それぞれディジタル/アナログ変換器19.20にお
いてアナログ信号に変換されて発音手段14を構成する
アンプ21に入力される。
The output signals from each data correction circuit 7.18 are converted into analog signals by digital/analog converters 19 and 20, respectively, and input to the amplifier 21 constituting the sound generation means 14.

このアンプ21からの出力は、響板22に固定されて響
板22を振動させることにより発音を得る響板駆動アク
チュエータ23、または、外部スピーカ24に供給され
る。
The output from the amplifier 21 is supplied to a soundboard drive actuator 23 that is fixed to the soundboard 22 and generates sound by vibrating the soundboard 22, or to an external speaker 24.

すなわち、発音手段14は、アンプ21、響板駆動アク
チュエータ23、外部スピーカ24により構成されてい
る。
That is, the sound generating means 14 is composed of an amplifier 21, a soundboard drive actuator 23, and an external speaker 24.

そして、この場合、この発音手段14は、弦11の振動
による発音から一定の時間内に発音させるものである。
In this case, the sound generating means 14 generates the sound within a certain period of time after the sound is generated by the vibration of the string 11.

すなわち、FFT16等により高速で信号処理を行い、
可聴識別時間内に発音する構成である。
In other words, signal processing is performed at high speed using FFT16 etc.
The structure is such that the sound is generated within the audible identification time.

なお、25は弦11の振動を響板22に伝達するための
駒である。
Note that 25 is a piece for transmitting vibrations of the strings 11 to the soundboard 22.

第2図は、上記算出手段13による仮想弦の振動状態算
出処理を説明するための線スペクトルのグラフである。
FIG. 2 is a graph of a line spectrum for explaining the process of calculating the vibration state of the virtual string by the calculation means 13.

例えば時間t8においてFFT 16から出力された信
号により線スペクトルはSgのグラフで示される。この
線スペクトルで表される弦振動は、時間の経過とともに
するどく立ち上がった後、徐々に′$5衰することとな
る。時間t1、t2ては、それぞれSl、S2て線スペ
クトルが表示されることとな二のように、時間の経過と
ともに張段弦11の振動状態は変化している。したがっ
て、仮想弦の振動状態の算出についても所定の補正処理
が必要となっている。
For example, the signal output from the FFT 16 at time t8 causes a line spectrum to be represented by a graph of Sg. The string vibration represented by this line spectrum rises sharply with the passage of time, and then gradually decays by $5. At times t1 and t2, the line spectra of Sl and S2 are displayed, respectively.As shown in Figure 2, the vibration state of the strung string 11 changes with the passage of time. Therefore, a predetermined correction process is also required for calculation of the vibration state of the virtual string.

また、張段弦】1と同一音程の2本の弦に対応し・で算
出される仮想弦の振動状態は、ごくわずかに高音側およ
びごくわずかに低音側に異なるもので、その張設弦11
の振動の線スペクトルとはそれぞれ異なるものである。
In addition, the vibration state of the virtual string calculated by ・corresponding to two strings with the same pitch as ``Strung Strings】1 is slightly different on the treble side and very slightly on the bass side, and the strung strings 11
The line spectra of vibrations are different from each other.

したがって、この点からも各仮想弦の振動状態を張設弦
11のそれに基づいて算出する場合には、それぞれ補正
処理が必要である。
Therefore, also from this point of view, when calculating the vibration state of each virtual string based on that of the stretched string 11, a correction process is required for each virtual string.

このような補正は、同図に示すように、周波数の補正A
1と、強さ(インテンシテイ)の補正A2と、を含むも
のである。例えは、時刻t2ての線スペクトルS2中の
ある周波数の強度■oはこれらの補正により周波数、強
度の異なるIQとし・で算出されることとなる。
As shown in the figure, this kind of correction is performed by frequency correction A.
1 and intensity correction A2. For example, the intensity ■o of a certain frequency in the line spectrum S2 at time t2 is calculated by IQ with different frequency and intensity by these corrections.

そして、この補正値に基ついて発音がなされることどな
る。
Then, the sound is produced based on this correction value.

例えば上述した各弦の調律が微妙に異なることにより生
じる音色上の効果は、上記補正において電気信号による
振動の周波数を例えば、0,2セント〜0. 3セント
異ならせて再生(発音)することにより達成することが
できる。
For example, the tonal effect caused by the slight difference in the tuning of each string mentioned above can be achieved by adjusting the frequency of vibration caused by the electrical signal in the above correction, for example, from 0.2 cents to 0.2 cents. This can be achieved by reproducing (pronunciation) with a difference of 3 cents.

つまるような音の補正は、特定の有力な部分音が早く減
衰することがそのつまりの大きな原因であるから、その
特定の部分音が近傍の部分音より減衰が早い場合には線
スペクトルで示される強度を持ち上げる。
When correcting a sound that is clogged, the major cause of the blockage is that a particular dominant partial attenuates quickly, so if that particular partial attenuates faster than its neighboring partials, it is indicated by a line spectrum. Increase strength.

過度のインハーモニシティ(非調和性)による音質の劣
化については、線スペクトルにおける周波数を補正する
ことにより行う。例えば、1,000[H2]の2倍音
について2,005 [Hz:1から2,002 [H
z]に補正する。なお、この過度のインハーモニシティ
の場合、倍音毎に補正の値が異なるものである。
Deterioration in sound quality due to excessive inharmonicity is corrected by correcting frequencies in the line spectrum. For example, for the second overtone of 1,000 [H2], 2,005 [Hz: 1 to 2,002 [H
z]. Note that in the case of this excessive inharmonicity, the correction value differs for each overtone.

更に、減衰が全体として早い場合には時間が経過するに
したがって一律に線スペクトルの強度を持ち上げるよう
に補正する。
Furthermore, if the attenuation is fast overall, correction is made to uniformly increase the intensity of the line spectrum as time passes.

また、張設弦の張力が低く、チェンバロ的な音となって
いる場合は、高次倍音の線スペクトル強度を減少させ、
低次倍音のそれを増加させるように補正する。この場合
は、生成量について一定のエンベロープ補正でよいから
、これをアナログフィルタで行うこともできる。
In addition, if the tension of the strings is low and the sound is harpsichord-like, the line spectrum intensity of the higher harmonics will be reduced.
Correct to increase the lower harmonics. In this case, since a fixed envelope correction is sufficient for the amount of generation, this can also be performed using an analog filter.

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
<Examples> Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第3図は本発明の一実施例に係る鍵盤楽器の概略の構成
を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the general configuration of a keyboard instrument according to an embodiment of the present invention.

この図において、31は竪型ピアノここおけるフレーム
であって、1鍵について1本の弦32がチューニングビ
ン、ヒツチピン等により張設されている。33はこのフ
レーム3】の裏面側に配設された響板であり、34は駒
である。このフレーム31としては、張設した弦の数が
少ない(通常は6鍵について3本であるのに対して1本
である)ため、作用する張力は全体として大幅に低減さ
れることとなり、小型、軽量化されたものを使用してい
る。
In this figure, reference numeral 31 denotes a frame in which a vertical piano is placed, and one string 32 for each key is stretched with a tuning pin, hitch pin, or the like. 33 is a sound board arranged on the back side of this frame 3], and 34 is a piece. This frame 31 has a small number of tensioned strings (one string instead of the usual three for six keys), so the overall tension that acts on it is significantly reduced, making it compact. , using lightweight ones.

その他の構成部品、構成機構は従来からの3本弦の竪型
ピアノと同様の構成である。例えば6鍵35についてア
クション36が配設され、アクション36のハンマー3
7により上記単一の弦32を;丁撃するt葺成である。
The other components and mechanisms are the same as those of a conventional three-string vertical piano. For example, an action 36 is arranged for 6 keys 35, and the hammer 3 of the action 36 is
7 is a t-shaped structure that strikes the single string 32.

そし・て、この弦32の振動状態を検出するための圧電
素子38がフレーム31の上側部分の弦受は山に(駒で
もよい)取り付けられている。圧電素子38は全ての弦
32(例えば88本の弦)に対応してそれぞれ配設され
ているものである。なお、この圧電素子38は弦32の
振動を拾うものであれはよく、その他の機械−電気変換
素子で構成することもてきる。
A piezoelectric element 38 for detecting the vibration state of the string 32 is attached to the string rest (or a bridge) in the upper part of the frame 31. The piezoelectric elements 38 are arranged corresponding to all the strings 32 (for example, 88 strings). Note that this piezoelectric element 38 may be anything that picks up the vibrations of the strings 32, and may be constructed from other mechanical-electrical conversion elements.

また、キャッチャ−39の木口面に対向し・て反射型の
光センサ40が配設されており、この光センサ40はハ
ンマー37による打弦速度および打弦タイミングを検出
するものである。
Further, a reflective optical sensor 40 is disposed opposite the end surface of the catcher 39, and this optical sensor 40 detects the speed and timing of string striking by the hammer 37.

さらに、6鍵35の下方の棚板41にはキーセンサ42
が配設されている。これらのキーセンサ42は反射光型
の光センサて構成しである。
Furthermore, a key sensor 42 is mounted on the shelf board 41 below the six keys 35.
is installed. These key sensors 42 are configured as reflected light type optical sensors.

また、上記響板33の裏面には電磁駆動されて響板33
を振動させるアクチュエータ43が配設されている。
Further, the sound board 33 is electromagnetically driven on the back surface of the sound board 33.
An actuator 43 that vibrates is provided.

そし、て、44はこのピアノ本体に内蔵された外部スピ
ーカであって後述する駆動回路によって音を発生する。
And, 44 is an external speaker built into the main body of the piano, which generates sound by a drive circuit to be described later.

ここて、この竪型ピアノにあっては、弦32の振動状態
を検出し、この振動状態を示す線スペクトルに基づいて
仮想弦の振動状態を算出するとともに、ハンマー37に
よる打弦発音から所定の時間(概ね5m5ec)内ζこ
アクチュエータ43または外部スピーカ44を介して発
音することができる構成を有している。
Here, in this vertical piano, the vibration state of the string 32 is detected, the vibration state of the virtual string is calculated based on the line spectrum indicating this vibration state, and the predetermined vibration state is calculated from the sound produced by the hammer 37 when the string is struck. It has a configuration that allows sound to be generated via the actuator 43 or the external speaker 44 within a time period (approximately 5 m5 ec).

すなわち、押鍵に応じてハンマー37により打弦された
弦32の振動は、圧電素子38て検出され、この弦振動
信号は、ハイカットフィルタ45て、例えば、8,00
0 [Hz]以上の高周波成分がノイズとして徐々に減
衰除去される。
That is, the vibration of the string 32 struck by the hammer 37 in response to the key depression is detected by the piezoelectric element 38, and this string vibration signal is filtered by the high-cut filter 45, for example,
High frequency components of 0 [Hz] or higher are gradually attenuated and removed as noise.

さらに、このノイズ除去後の弦振動信号は、A/D変換
器46で所定時間毎にサンプリングされ、ディジタル信
号化される。
Further, the string vibration signal after noise removal is sampled at predetermined time intervals by an A/D converter 46 and converted into a digital signal.

そして、このディジタル振動信号はFFT (高速フー
リエ変換器)47に入力される構成である。
This digital vibration signal is then input to an FFT (fast Fourier transformer) 47.

FFT47は、このディジタル信号をフーリエ変換し・
て線スペクトルを算出し、2つのDSP (ディジタル
シグナルプロセッサ)48.49に送出する。
FFT47 performs Fourier transform on this digital signal.
A line spectrum is calculated and sent to two DSPs (digital signal processors) 48.49.

MPU(主制御部)50の指示にしたがっていずれかが
選択されるこれらの2つのD S P 48゜49は、
その入力される線スペクトルに対し・て、以下の演算処
理を行うものである。
These two DSPs 48°49, one of which is selected according to instructions from the MPU (main control unit) 50, are as follows:
The following arithmetic processing is performed on the input line spectrum.

すなわち、非調和性補正演算であり、仮想弦振動データ
算出処理であり、部分音レベルおよび減衰補正演算であ
り、第1、第2仮想弦データを、各々逆フーリエ変換し
、第1、第2仮想弦振動信号を演算するものである。
That is, it is an anharmonicity correction calculation, a virtual string vibration data calculation process, a partial tone level and attenuation correction calculation, and the first and second virtual string data are inversely Fourier transformed, respectively. This is to calculate a virtual string vibration signal.

この演算処理は、打弦から止音または消音されるまての
間、例えば5[m5ecl毎に繰り返して実行される。
This arithmetic processing is repeatedly executed, for example, every 5 [m5ecl] from when the string is struck until the sound is stopped or muted.

異なる2音の人間の時間的識別限界は、5m5ec程度
であり、この時間を演算時間として使用するものである
The human temporal discrimination limit for two different sounds is approximately 5 m5 ec, and this time is used as the calculation time.

DSP48または49から、打弦後、5[m5ec]毎
に出力される上記第11.第2仮想弦振動信号は、D/
A変換器51または52てアナログ信号に変換され、各
々、第1、第2仮想弦振動信号として駆動回路53また
は54に出力される。
The above-mentioned 11th. The second virtual string vibration signal is D/
The signals are converted into analog signals by an A converter 51 or 52, and outputted to a drive circuit 53 or 54 as first and second virtual string vibration signals, respectively.

駆動回路53は上記響板駆動用のアクチュエータ43を
駆動するものである。また、駆動回路54は外部スピー
カ44を駆動するものである。
The drive circuit 53 drives the actuator 43 for driving the soundboard. Further, the drive circuit 54 drives the external speaker 44.

したがって、出力切換スイッチ55の設定に応じたMP
U50からの指令により有効となっている側の駆動回路
53または54が作動し、響板33または外部スピーカ
44から発音させることができろこととなる。
Therefore, the MP according to the setting of the output selector switch 55
The drive circuit 53 or 54 on the enabled side operates according to the command from U50, and sound can be generated from the sound board 33 or external speaker 44.

M P tJ 50は、周知のマイクロコンピュータ等
により構成されるものであって、CPU56、ROM5
7、RA M 5 B、入出力部(Ilo)59がハス
により接続されている。よって、押鍵されたキ一番号が
キーセンサ42により、ハンマー速度が光センサ40に
より、発音時期は圧電素子38(もしくは、光センサ4
0)により、それぞれ入出力部59に入力されるもので
ある。MPU50は、これらのデータを各センサ38.
40.42によって検出し、MIDIID上してM I
 D I端子60にも出力することができる構成である
The M P tJ 50 is composed of a well-known microcomputer, etc., and includes a CPU 56, a ROM 5, etc.
7, RAM 5 B and input/output section (Ilo) 59 are connected by a lotus. Therefore, the pressed key number is determined by the key sensor 42, the hammer speed is determined by the optical sensor 40, and the timing of the sound is determined by the piezoelectric element 38 (or the optical sensor 40).
0) are respectively input to the input/output section 59. The MPU 50 sends these data to each sensor 38.
Detected by 40.42 and added to MIDIID
The configuration is such that it can also be output to the DI terminal 60.

また、上記DSP48.49はそれぞれROM61.6
2、RA M 63.64を有して構成されている。R
OM61.62に格納したプログラムに基づいて上記線
スペクトルに対する演算処理を行うものである。RAM
63.64はこの演算処理における一時記憶装置としし
て機能するものである。これらのDSP48.49は、
所定時刻における所定の倍音についての周波数とインテ
ンシテイ(強度)とを所望の値に演算するものである。
In addition, each of the above DSP48.49 has a ROM61.6
2. It is configured with RAM 63.64. R
Arithmetic processing is performed on the above line spectrum based on a program stored in OM61.62. RAM
63 and 64 function as temporary storage devices in this arithmetic processing. These DSP48.49 are
The frequency and intensity of a predetermined overtone at a predetermined time are calculated to desired values.

ここに、第4図は上記M P U 50により実を丁さ
れるフローチャートを示している。
Here, FIG. 4 shows a flowchart executed by the MPU 50.

このプログラムは、MPU(主制御部)50への電源投
入に伴い、起動され、所定時間毎に繰り返して実行され
るものである。
This program is started when power is turned on to the MPU (main control unit) 50, and is repeatedly executed at predetermined time intervals.

まず、切換スイッチ55の設定を示す切換スイッチ信号
が入力され(ステップSl)、この切換スイッチ55の
設定に応じて駆動回路53または54の作動信号が出力
される(S2)。アクチュエータ43または外部スピー
カ44のいずれに出力するかを設定するものである。
First, a changeover switch signal indicating the setting of the changeover switch 55 is inputted (step Sl), and an activation signal for the drive circuit 53 or 54 is outputted in accordance with the setting of the changeover switch 55 (S2). This is for setting which of the actuator 43 or the external speaker 44 the output is to be output to.

次いて、キーセンサ42、ハンマー速度検出用の光セン
サ40からの各検出信号が入力される(S3)。そして
、押鍵されたキ一番号と、ハンマー速度とに基づいて信
号処理に必要なり5P48または49を選択する(S4
)。このDSP選択処理サブルーチンは、キ一番号と対
応するDSPとの関係を定めたマツプここし・たがって
定める。二のマツプは予めROM57に記憶されている
Next, detection signals from the key sensor 42 and the optical sensor 40 for hammer speed detection are input (S3). Then, based on the pressed key number and the hammer speed, 5P48 or 49 is selected as required for signal processing (S4
). This DSP selection processing subroutine establishes a map that defines the relationship between the key number and the corresponding DSP. The second map is stored in the ROM 57 in advance.

そし・で、M P L’ 50は、選択されたDSP4
8または49だけが有効に作動する指令をそのDSP4
8また!、t49に出力する(S5)。
Then, M P L' 50 is the selected DSP4.
A command that only 8 or 49 operates effectively is sent to that DSP4.
8 again! , t49 (S5).

この結果、DSP48または49は上述した線スペクト
ルに基づいて補正処理等の演算を行い、補正値を駆動回
路53または54に出力するものである。
As a result, the DSP 48 or 49 performs calculations such as correction processing based on the above-mentioned line spectrum, and outputs a correction value to the drive circuit 53 or 54.

次に、キ一番号、ハンマー速度に基づいて打弦音に対応
するMIDI信号を、予めROM57に記憶されている
マツプにしたがって生成する(S6)。このMIDI信
号はMIDI端子60に出力される(S7)。
Next, a MIDI signal corresponding to the string striking sound is generated based on the key number and hammer speed according to a map stored in advance in the ROM 57 (S6). This MIDI signal is output to the MIDI terminal 60 (S7).

以下、第5図(A)〜(E)を参照してDSP48また
は49における演算処理を説明する。
Hereinafter, the arithmetic processing in the DSP 48 or 49 will be explained with reference to FIGS. 5(A) to 5(E).

第5図(A)は張設弦32(実値)振動データの非調和
性補正を説明するための線スペクトルのグラフである。
FIG. 5(A) is a graph of a line spectrum for explaining the anharmonicity correction of the vibration data of the tensioned string 32 (actual value).

この補正は、線スペクトルに示す高次倍音成分の周波数
について、例えば第n次倍音の周波数を適度な非調和性
となる周波数ここ補正するものである。グラフにて、・
は実値の振動データ、○は非調和性補正後の振動データ
、をそれぞれ示している。
This correction is to correct the frequency of the high-order harmonic component shown in the line spectrum, for example, the frequency of the n-th harmonic to a frequency that causes appropriate anharmonicity. In the graph,
○ indicates actual vibration data, and ○ indicates vibration data after anharmonicity correction.

発音時(tiりの基音1日とすると、第n次倍音nfs
は補正後nfi!’で表される周波数になる。
At the time of pronunciation (if the fundamental tone of ti is 1 day, the nth overtone nfs
is nfi after correction! ' The frequency is expressed as '.

この場合、強度は同しである。また、5m5ec後のt
lにおける補正も、その5m5ec後のt2における高
次側倍音の補正も同様に周波数を低くする補正である。
In this case, the strength is the same. Also, t after 5m5ec
The correction at 1 and the correction of the higher harmonics at t2 5m5ec later are corrections that lower the frequency.

例えば、適度な非調和性(インハーモニシティ)を定量
的に定めるものとして、キ一番号とパラメータb値との
相互関係を規定する演算式(式■)もしく;虚マツプが
、予めROM61または62に記憶されているものとす
る。
For example, as a method for quantitatively determining appropriate inharmonicity, an arithmetic expression (formula ■) that defines the correlation between the key number and the parameter b value or an imaginary map may be stored in advance in the ROM61 or 62.

そして、今回読み込んだ実値の振動データ・のキ一番号
に応して、上記R0M61 (または62)に保持した
演算式またはマツプにしたがって、適度な非調和性を示
すパラメータb値を求める。
Then, in accordance with the key number of the actual vibration data read this time, a parameter b value indicating appropriate anharmonicity is determined according to the arithmetic expression or map held in the R0M61 (or 62).

このようにし・で求めたパラメータb値に基づいて、第
n次倍音と適度なピッチ(音高)の差となるように、実
値振動データの特に高次側倍音の周波数を減少する補正
を行うことここより、非調和性補正後データを得る。こ
のデータは時刻t1以降のデータとなる。
Based on the parameter b value obtained in this way, a correction is made to reduce the frequency of the actual vibration data, especially the higher-order harmonics, so that there is an appropriate pitch (pitch) difference from the n-th harmonic. What to do From here, obtain the anharmonicity corrected data. This data becomes data after time t1.

1200・10g2(fo/n−fe)=b−n2・・
・・・・・・・・・・・■ ここに、f、[Hzコは倍音の周波数、nfs[Hzコ
は第n次倍音の周波数である。なお、nは整数、右辺の
単位はセントとなる。
1200・10g2(fo/n-fe)=b-n2...
・・・・・・・・・・・・■ Here, f, [Hz] is the frequency of the harmonic overtone, and nfs [Hz] is the frequency of the n-th overtone. Note that n is an integer, and the unit on the right side is cents.

以上のように、第n次倍音の周波数を、f、とするよう
に減少補正するものである。
As described above, the frequency of the n-th overtone is corrected to decrease to f.

第5図(B)は、第1仮想弦振動データ、第2仮想弦振
動データの算出を説明するためのグラフである。図中、
口は第1仮想弦振動データ(右側の弦)、△は第2仮想
弦振動データ(左側の弦)、・およびOは非調和性補正
後のデータをそれぞれ示している。
FIG. 5(B) is a graph for explaining calculation of the first virtual string vibration data and the second virtual string vibration data. In the figure,
The mouth indicates first virtual string vibration data (right string), Δ indicates second virtual string vibration data (left string), and O indicates data after anharmonicity correction, respectively.

この補正は、非調和性補正後データの基音f8、倍音2
fe〜nfe”〜の周波数を増減する補正をし、例えは
、0.2セント低い第1仮想弦振動データの基音f1、
倍音2f1〜nf1′〜、および、例えば、0.3セン
ト高い第2仮想弦振動データの基音f2、倍音2f2〜
nf2′〜を算出するものである。
This correction is based on the fundamental tone f8 and overtone 2 of the data after anharmonicity correction.
For example, the fundamental tone f1 of the first virtual string vibration data is 0.2 cents lower.
Overtones 2f1~nf1'~ and, for example, fundamental tone f2 of the second virtual string vibration data that is 0.3 cent higher, overtones 2f2~
This is to calculate nf2'~.

まず、1つの鍵に対して3本の弦を有するピアノの音を
創成するため、実在する1弦(中央の弦)の打弦により
得られた実弦振動データに、非調和性補正を施した非調
和性補正後データに基づいて、第1仮想弦振動データ(
右側弦)、第2仮想弦振動データ(左側弦)を算出する
First, in order to create the sound of a piano with three strings for one key, anharmonicity correction is applied to the actual string vibration data obtained by hitting the first string (center string). The first virtual string vibration data (
right string) and second virtual string vibration data (left string).

ここでは、右側弦の音高が中央弦の音高よりも0.2セ
ント低く、一方、左側弦の音高が中央弦のそれよりも0
.3セント高く、設定する場合を例示する。なお、中央
弦に対する左、右両弦の音高差は一律でなくてもよい。
Here, the pitch of the right string is 0.2 cents lower than the pitch of the center string, while the pitch of the left string is 0.2 cents lower than that of the center string.
.. An example of setting the price 3 cents higher is shown below. Note that the pitch difference between the left and right strings with respect to the center string does not have to be uniform.

その音高を定める音高差パラメータは、各キ一番号に対
応して、予めROM61(62)に記憶されているもの
とする。
It is assumed that a pitch difference parameter that determines the pitch is stored in advance in the ROM 61 (62) in correspondence with each key number.

そして、非調和性補正後データ(fe、  2fe。Then, the data after anharmonicity correction (fe, 2fe.

・・・・nfs・・・)を0. 2セント低くして第・
1仮想弦振動データ(f+、’2f+、  ・・・・・
nfl・・・・)を算出する。基音f1の周波数は、関
係式(−0,2=I20QIog2(f+/fe))か
ら算出する。倍音2f+・・・の周波数も以下同様にし
て算出する。
...nfs...) to 0. 2 cents lower
1 virtual string vibration data (f+, '2f+, ...
nfl...) is calculated. The frequency of the fundamental tone f1 is calculated from the relational expression (-0,2=I20QIog2(f+/fe)). The frequencies of the overtones 2f+... are calculated in the same manner.

さらに、非調和性補正後データ(fs、  2fi!。Furthermore, the anharmonicity corrected data (fs, 2fi!

・・・・nfe・・・)を0. 3セント高くして第2
仮想弦振動データ(f2. 2f2.  ・・・・・n
f2・・・・)を算出する。基音f2の周波数は、関係
式(0,3= 1200 l o g2 (f2/ f
e) )から算出する。倍音2f2・・・の周波数も以
下同様にし・て算出する。
...nfe...) to 0. 3 cents more and 2nd
Virtual string vibration data (f2. 2f2. ... n
f2...) is calculated. The frequency of the fundamental tone f2 is determined by the relational expression (0,3=1200 l o g2 (f2/ f
e) Calculated from ). The frequencies of the overtones 2f2... are calculated in the same manner.

第5図(C)は、時間経過に伴う強度の減衰補正を説明
するための線スペクトルのグラフである。
FIG. 5(C) is a graph of a line spectrum for explaining intensity attenuation correction over time.

図中、口は第1仮想弦振動データ、■は減衰補正後の第
1仮想弦データ、△は第2仮想弦振動データ、ムは減衰
補正後の第2仮想弦データである。
In the figure, the opening indicates first virtual string vibration data, ■ indicates first virtual string data after damping correction, Δ indicates second virtual string vibration data, and M indicates second virtual string data after damping correction.

二の補正は、第1仮想弦振動データ、第2仮想弦振動デ
ータの時間経過:こ伸′ら線スペクトルの強度の減衰が
所望の減衰となるようユニ、発音(↑e)後経過時間(
t+、  t2)に応し・てその強度を増減補正し、第
1、第2仮想弦データを算出するものである。
The second correction is to make sure that the time elapsed time of the first virtual string vibration data and the second virtual string vibration data: the elapsed time after pronunciation (↑e) and the elapsed time (
t+, t2), the intensity is corrected to increase or decrease, and the first and second virtual string data are calculated.

まず、第1仮想弦振動データ、第2仮想弦振動データが
有している実弦振動データの減衰特性を補正する。一般
に、弦から駒を介して響板へエネルギ伝達される過程で
のエネルギ損失により、時刻上の強度I (t)は、好
適な目標値よりも小さい。逆に、特定倍音成分のみ、減
衰が遅く、他の倍音とのバランスがくずれる場合もある
First, the damping characteristics of the actual string vibration data included in the first virtual string vibration data and the second virtual string vibration data are corrected. Generally, the intensity I (t) over time is smaller than a suitable target value due to energy loss in the process of energy transfer from the strings to the soundboard via the bridge. On the other hand, only a specific overtone component may decay slowly and lose its balance with other overtones.

この場合、基音、各倍音毎の経過時間毎の強度補正率Δ
I(t、)が予めROM61(62)に記憶されている
In this case, the intensity correction factor Δ for each elapsed time for the fundamental tone and each overtone
I(t,) is stored in advance in the ROM 61 (62).

打弦による発音後、時刻tにおける強度補正値DI (
t)を、発音時の強度■ (0)に基づいて次式のよう
に算出する。
After the string is struck, the intensity correction value DI (
t) is calculated as shown in the following formula based on the intensity at the time of pronunciation (0).

DI (t)=I  (o)XΔI  (t)発音後、
時刻tにおける基音、各倍音毎の強度補正は、次式によ
り行う。
DI (t)=I (o)XΔI (t) After pronouncing,
The intensity correction for the fundamental tone and each harmonic at time t is performed using the following equation.

■ ぐt)=r  (t) 十DI  (t)左辺のI
 (t)は減衰補正後の強度を、右辺の1(t)は補正
前の強度を、DI(t)は時刻tにおける強度補正値を
、それぞれ示している。
■ Gut)=r (t) 10DI (t) I on the left side
(t) indicates the intensity after attenuation correction, 1(t) on the right side indicates the intensity before correction, and DI(t) indicates the intensity correction value at time t.

そして、基音、各倍音毎に、また、各時刻毎に、二の補
正演算をするものである。
Then, two correction calculations are performed for each fundamental tone, each overtone, and each time.

第5図(D)、 (E)は、それぞれ以上のようにして
算出した第1仮想弦データ、第2仮想弦データを線スペ
クトルで示している。
FIGS. 5(D) and 5(E) respectively show the first virtual string data and the second virtual string data calculated in the above manner as line spectra.

なお、本発明は、複数弦のピアノについても適用するこ
とができる。
Note that the present invention can also be applied to a multi-string piano.

また、その電気系を作動させないようにすることにより
、容易に単弦ピアノとして使用することができ、音量が
少ない練習用のピアノとして用いることができる。
Furthermore, by disabling the electrical system, it can be easily used as a single-string piano, and can be used as a low-volume practice piano.

さらに、M I D I端子を介してMIDI信号を出
力することができ、他の電子楽器、MIDI機器(ミュ
ージックコンピュータ等)等とのアンサンプル演奏がで
きる。また、MIDI信号に遅延処理[500m5ec
]を施せば、自動ピアノでの合奏も実現できる。
Furthermore, MIDI signals can be output via the MIDI terminal, allowing unsampled performances with other electronic musical instruments, MIDI devices (music computers, etc.), and the like. Also, delay processing [500m5ec
], it is possible to play an ensemble on a player piano.

〈発明の効果〉 以上説明してきたように、本発明に係る鍵盤楽駈戸し砧
?−F 併立小工11− k’−マlげト←ベア屹段に
音色が向上している。また、音量も向上している。さら
に、その音量は増幅率等により調整が可能である。そし
て、音量が増加することから、弱音演奏が可能になって
いる。
<Effects of the Invention> As explained above, the keyboard music according to the present invention is simple. -F Juxtaposition 11- k'-marugeto ← The tone has improved to the bare stage. The volume has also been improved. Furthermore, the volume can be adjusted by adjusting the amplification factor and the like. Since the volume increases, it becomes possible to perform at a lower tone.

これらの音色、音量は、3本弦を有するピアノのそれと
同等またはそれ以上のレベルにまで高めることができる
The timbre and volume of these can be increased to a level equal to or higher than that of a three-string piano.

また、3本弦のピアノに比へてこの単弦ピアノはフレー
ムに作用する弦力が小さいため、フレームの軽量化、小
型化を実現することができる。
Furthermore, compared to a three-string piano, a single-string piano has a smaller string force acting on the frame, so the frame can be made lighter and smaller.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る鍵盤楽器の概略構成を示すブロッ
ク図、 第2図は本発明に係る鍵盤楽器における仮想弦の振動状
態の算出処理を説明するための線スペクトルを示すグラ
フ、 第3図は本発明の一実施例に係る鍵盤楽器を示すブロッ
ク図、 第4図は一実施例に係る発音処理の手順を示すフローチ
ャート、 第5図(A)〜(E)は一実施例に係る仮想弦の振動状
態の算出処理を説明するための線スペクトルを示すグラ
フである。 11・・・・・・・・・弦、 12・・・・・・・・・圧電素子(検出手段)、13・
・・・・・・・・算出手段、 14・・・・・・・・・発音手段。 特許出願人   ヤマハ株式会社 代理人     弁理士 桑井 清− 第1図 本発明のgt磐楽器のブロック図 1n4ensijy JI2図 本発明の算出処理を説明するクラフ 第5図(、Al −実施例のグラフ 一実旋夕)の2ラフ 第S図(D) 一実!!i!例の2°ラフ
1 is a block diagram showing a schematic configuration of a keyboard instrument according to the present invention; FIG. 2 is a graph showing a line spectrum for explaining the calculation process of the vibration state of a virtual string in a keyboard instrument according to the present invention; FIG. 4 is a block diagram showing a keyboard instrument according to an embodiment of the present invention; FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for sound generation processing according to an embodiment; FIGS. It is a graph showing a line spectrum for explaining the calculation process of the vibration state of a virtual string. 11... String, 12... Piezoelectric element (detection means), 13.
...... Calculation means, 14... Pronunciation means. Patent Applicant Yamaha Corporation Representative Patent Attorney Kiyoshi Kuwai Figure 1 Block diagram of the GT Iwa instrument of the present invention 1n4ensijy JI2 Figure 5 A graph explaining the calculation process of the present invention Kazumi! ! i! Example 2° rough

Claims (1)

【特許請求の範囲】 押鍵に応じて振動する張設弦の振動状態を検出する検出
手段と、 少なくともこの検出手段により検出された張設弦の振動
状態を示す線スペクトルに基づいて、この張設弦と同一
音程の仮想弦の振動状態を算出する算出手段と、 この算出手段により算出された仮想弦の振動状態を音響
に変換し、上記張設弦の発音時から、可聴識別時間より
短く設定された所定時間後に発音する発音手段と、 を備えたことを特徴とする鍵盤楽器。
[Scope of Claims] Detection means for detecting the vibration state of a tensioned string that vibrates in response to a key press; a calculation means for calculating the vibration state of a virtual string having the same pitch as the set string; and a calculation means for converting the vibration state of the virtual string calculated by the calculation means into sound, and from the time when the set string is sounded, the vibration state is shorter than the audible identification time. A keyboard instrument characterized by comprising: a sounding means that produces a sound after a set predetermined time;
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014109708A (en) * 2012-12-03 2014-06-12 Yamaha Corp Piano

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