JPH0432897A - 電子楽器の楽音制御情報入力用操作子 - 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］ 本発明は電子楽器に関し、特に電子楽器の楽音制御情報
入力用操作子に関する。

「従来の技術］ 弦楽器や管楽器の楽音を発生させる音源として出願人は
先に非線形楽音合成法を用いるものを出動した。これは
、たとえば、擦弦楽器モテルとしては、弓圧、弓速を入
力して非線形出力を発生させ、ティレイ長を入力して音
高を定めるものである。

弓圧、弓速情報に関しては、弓圧は演奏操作子に与える
圧力によって与え、弓速は演奏操作子の位置や移動速度
によって与える等、弓速と弓圧を全く独立に入力する操
作子や、鍵盤のみを入力す；電子として弓遠と弓圧のど
ちらか一方に優先度を持たせ、ある相関関数によって計
算処理を行なうというものか提案されてきなか、自然擦
弦楽器の演奏においては、弓で弦を擦ることによって楽
音を発生させるが弦を擦る弓の位置、すなわち売場、中
弓、元弓等によって弓が弦に与える影響は微妙に変化す
るため、上で述べたような方法によって、自然さをもっ
て本物の運弓を表現するにはある限界が生じる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の技術においては、擦弦の位置、弓圧を自然さをも
って演奏、変化させることができる演奏操作子はなかっ
た。

本発明の目的は、自然擦弦楽器の運弓と同様の感覚で演
奏情報を入力することのできる電子楽器の楽音制御情報
入力用操作子を提供することである。

本発明の他の目的は、自然擦弦楽器の運弓と同様の感覚
で弓圧情報、弓速情報を入力することのできる電子楽器
の楽音制御情報入力用操作子を提供することである。

［課題を解決するための手段〕 本発明は、「てこ」を利用して演奏操作子を構成する。

本発明の電子楽器の楽音制御情報入力用操作子は、支持
部材と、前記支持部材に対して回転可能に取り付けられ
た操作子本体と、前記操作子本体を所定の安定位置へと
駆動する力を発生する復帰部材と、前記操作子本体上に
スライド可能に取り付けられたスライド操作子と、前記
スライド操作子を介して演奏者か与える圧力を検出する
圧力センサとを有する。

「作用コ 自然擦弦楽器の運弓においては利き腕の手で弓の端部を
保持し、弓の毛を弦に当てる。ここで弓を保持している
手の内に支点と力点かあり、弦と接する部分に作用点か
あると考えられる。

ここで特に問題となるのは、弓の端部における力点と弦
と弓とが接する作用点との間の距離か変化すると音色か
変化するということである１光り、中弓、売場という弓
の位置と無関係に弓圧情報を作成すると、本物の運弓を
表現することは極めて離しくなる。

てこの原理を応用して操作子本体を回転可能に取り付け
、その操作子本体上にスライド可能にスライド操作子を
取り′封け、復帰部材と操作子の回転位置を検出する検
出装置を操作子本体に取り付け、操作子の回転位置を検
出することにより、演奏者がスライド操作子を操作しな
がら与える力を弓圧として検出することにより、自然楽
器の運弓同様の演奏情報を作成することが可能となる。

たとえば操作子本体の一端を回転可能な支点とし、他端
をバネで弾性的に支持し、操作子本体上にスライド操作
子を設けた場合、スライド操作子が支点の近くにあると
きは売場と同様の演奏感覚となり、スライド操作子を他
端に近づけるにしたかって中弓さらには元弓の演奏感覚
となる。すなわち、スライド操作子が支点近傍にあると
きは大きな力を与えても作用点におよぼす影響は小さく
、スライド操作子か他端に近くなるにしたがって同一の
力でもその作用点におよぼす影響力は大きくなる。

このように、てこの原理を用いているため、売場を弾い
ているとか元弓を弾いているといったような情報も電気
制御的につくるのではなく、自然な手の動きによって楽
音の演奏情報として出力することかできる。

［実施例］ 第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の基本実施例を示す。

第１図（Ａ）は、弓圧データ作成用の操作子の概略図で
ある。固定された支持部材１の表面上に回転可能な操作
子本体２かその一端を回転軸３に回転可能に支持されて
配置されている。操作子本体２の他端にはバネ４か結合
され、バネの＠端は支持部材ｌに設けた圧力センサ８上
に配置されている６操作子本体２上にはスライド可能な
スライド操作子６か配置されている。演奏者はスライド
操作子６を手で持ち、その位置を図中左右に変化させつ
つ、下方に押し下げて圧力情報を作成する。

スライド操作子６が回転軸３の近傍にあるときは、支点
から作用点までの距離と較べて支点から力点までの距離
が短いので同じ効果を与えるのに大きな力を必要とする
。一方スライド操作子６がバネ４の近傍に移動したとき
には、同一の効果をバネ４に与えるのに小さな力で済む
、すなわち、スライド操作子６を弓の端部と同様に扱う
ことにより自然楽器同様の圧力データ、すなわち電圧情
報を作成することができる。

第１図（Ｂ）は他の基本実施例である電圧、弓位置デー
タ作成用操作子を示す、操作子本体２の中にスライド抵
抗９が配置され、スライド操作子６はスライド抵抗９の
スライド端子に結合されている。スライド抵抗の両端に
は一定の電位が印加され、スライド操作子６はスライド
端子の位置の電圧を検出する。その他の構成は第１図（
Ａ）と同様である。スライド操作子６から位置Ｘの情報
を検出することにより、弓位置データを得ることができ
る。

この弓位置データの変化を知ることにより、弓速データ
を作成することができる。たとえば一定の時間間隔で発
生するクロック信号により弓位置データを作成する場合
、弓位置データの変化をそのまま弓速データとして用い
ることができる。

このようにして作成した電圧情報、ないしは電圧情報と
弓速情報は、たとえば第２図に示すような楽音信号形成
回路のパラメータとして利用される。

第２図は非線形楽音合成の擦弦モデルを実現する楽音信
号形成回路の概略を示す回路図である。

弓で擦弦楽器の弦を擦ることに対応して、弓速信号が加
算回路４２に入力される。この弓速信号は、起動信号で
あり、加算回路４３、除算回路４４を介して非線形回路
４５に供給される。非線形回路４５はヴァイオリンの弦
の非線形特性を表す回路である。

第３図（Ａ）に示すように、非線形回路４５の特性５３
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、ヴ
ァ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
動は静電擦係数によって表すことができる４これが原点
を中心としたほぼ線形の範囲の特性で表される。弓の弦
に対する相対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が、段差部分
で表される。

第２図において、非線形回路４５の出力は、乗算回路４
６を経て２つの加算回路３４．３５に供給される。

非線形回路４５の入力側の除算回路４４、出力側の乗算
回路４６は、電圧信号を受けて、非線形回＃Ｉ４５の特
性を変更させる。入力側の除算回路４４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。すなわち
、第３図（Ａ）の破線５３ａで示すように、除算回路４
４がある場合、大きな入力を受けても小さな入力を受け
なかのような出力を与える。出力側の乗算回路４６は、
非線形回路４５の出力を増大させる役割を果たす。

すなわち、第３図（Ａ＞の１点鎖線特性５３ｂで示すよ
うに、除算回路４４と非線形回路４５で形成される特性
５３ａを出力側に増大した特性を作る。なお、同一の電
圧信号を受けて、入力を始めに除算し、後で出力を乗算
することは、除算回路４４で係数ＣＯで除算し、乗算回
Ｆ＃Ｉ４６で同一の係数ＣＯを乗算することを表す、こ
の場合は、１点鎖線の総合特性５３ｂは非線形回＃Ｉ４
５のみの特性５３の延長線上にあり、それを横軸、縦軸
に００倍した形状を有する４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、加算回路３４．３５は循
環信号路２１ａ、２１ｂの内に設けられている。この循
環信号Ｒ２１は、擦弦楽器の弦に対応して楽音信号を循
環させる閉ループを構成する。この循環信号路内には、
２つの遅延回路２２．２３．２つのＬＰＦ　（ローパス
フィルタ）２４．２５．２つの減衰回路２８．２９．２
つの乗算回路３２．３３を含む、遅延回路２２．２３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。循環信号路２１ａ、
２１ｂ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、楽音の基本ピッチか定まる。すなわち、主
として２つの遅延回路２２．２３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２２．２３によってピッチかほぼ決定す
るが、この循環信号路中に含まれる他の要素、たとえば
ＬＰＦ２４．２５、減衰コントロール２８．２９等によ
っても遅延が発生する。厳密には発生する楽音のピンチ
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
和である。

ＬＰＦ２４．２５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０ｍ盤上等に設けられた音色パッドの選択によっ
て、音色信号を発生させ、ＬＰＦ２４．２５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２８．２９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３２．３３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か逆位相に変化
する。係数−１かこの逆相反射を示す９反射における振
幅の減衰は、減衰コントロール２８．２９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２１ａ、２１
ｂの上を振動か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４６の出力は、
ＬＰＦ４８と、乗算回路４９を介して非線形回路４ヲの
入力側にフィードバックされている。ＬＰＦ４８はフィ
ードバックルーズの発振を防止するためのらのである。

今、加算回路４２から加算回１１８４３への入力をＵと
し、フィードバック路から加算回＃１４３への入力をＶ
とし、除算回＃１４４、非線形回路４５、乗算回路４６
を合わせた増幅率をＡとすると、乗算器＃１４６の出力
Ｗは、（ｕ＋　ｖ　）　Ａ　＝　Ｗで表される。ＬＰＦ
４８と乗算回路４９を含む負帰還回路のゲインかＢ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＝ｗ 、’、ｗ＝　ｕ　Ａ／　　（１−Ａ　Ｂ　）となる。

フィードバンクなし、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＝０の場合の１／（１−ＡＢ）の入力を印加しな
ければならない。

このように、フィードバックかある場合の特性を、第３
図（Ｂ）の特性５３ｃで示す、入力かある大きさに達す
ると静摩擦係数から動摩擦係数への切り替えが起り、出
力か階段的に減少する。この開鎖をＴｈで示す。

一旦入力が開鎖Ｔｈ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４５に入力する信
号の大きさか同じでも、靜牽擦係数領域の場合と比べて
、動牽擦係数領域の場合は、負のフィードバック量か小
さいので、加算回路４２から加算回路４３への入力Ｕは
小さな値となる。

非線形回路４５の入力か、開鎖になる時の加算回＃Ｉ４
２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、大きな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Ｔｈでこの切り替えか起る
か、入力減少時には動摩擦係数か支配し、小さな出力に
対応して負帰還量か小さいので、より小さな入力Ｕの値
で切り替えか起る。従って、入力Ｕと出力Ｗとの関係を
入力が次第に増大するときと次第に減少する時とで求め
ると、第３図（Ｂ）の曲線５３ｃと曲線５３ｄに示すよ
うなヒステリシス特性が得られる。ヒステリシスの大き
さは、乗算回Ｆ＃１４９のゲインによって制御される。

このようにして、第２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がシミュレートでき、楽音の基
本波形を作ることかできる。

第２図に示すように、循環信号路２１ａ、２１ｂ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５１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５１も音色信号を受けてその特性を変化させるよ
うにすることかできる。

第２図に示す楽音信号形成回路においては、楽音発生の
起動力となる信号か馬連によって与えられている。また
、非線形回１ｉ４５の特性を制御する信号として弓圧か
用いられている。すなわち、擦弦楽器の楽音をシミュレ
ートする基本的パラメータとして馬連と弓圧とか必要で
ある。ピッチを指定するパラメータは、鍵盤の鍵を操作
することによって得られるか、馬連情報と弓圧情報は鍵
盤から自由には得られない（タッチから適当に演算する
ことは可能）、これらのパラメータ、特に弓圧は演奏者
の意志ないし演奏操作に基づいて制御できることが好ま
しい、第１図（Ａ）、（Ｂ）に示すような操作子を用い
ることにより、自然楽器の運弓と類似した自然な感覚で
弓圧、もしくは弓圧と馬連のデータを作成することがで
きる。

第４図は他の実施例による演奏操作子を示す。

操作子本体２はその一端で支持部材１に蝶番的に結合さ
れている。支持部材１には孔１０か設けられており、操
作子本体２から延びる上限ストッパ１１か孔１０を通り
支持部材１の裏側に係合して操作子本体２の１尿を画定
している。操作子本体２の他端にはバネ４が結合され、
そのバネの下端には圧力センサ８が設けられている。ま
たスライド操作子６はスライド抵抗のスライド端子と結
合されており、出力する電圧からスライド操作子６の位
置を求めることかできる。スライド操作子６は、支点３
の近くに配置されたときには、バネ４を押圧するのに大
きな力を必要とするか、スライド操作子６がバネ４の近
傍に移動したときには、バネ４を押圧するのにより小さ
な力で済む。このようなてこの原理を利用したスライド
操作子の操作は擦弦楽器の弓の運弓に類似するものであ
る。

スライド操作子６のスライド端子から得られる信号は、
スライド操作子の位置を表わすが、その位置の変化を検
出することによって、馬連信号を形成することができる
。

また、特に初心者に対してはスライド操作子６の位置そ
のものか馬連を表わすようにモードを設定することもで
きる。

第５図は上限ストッパの他の形態を示す斜視図である０
図中上部に示したものか操作子本体であり、操作子本体
は中空状とされ、その側面にわずかに円弧を描いた窓１
２か設けられている。支持部材１に上限ストッパの下側
部材１３が固定される。下側部材１３の側面には、弾性
を有する係合突起部材１１か設けられている。

操作子本体２を押下げ、その窓１２に下側部材１３の係
合突起部材１１を挿入すると、窓１２の上端下端によっ
て操作子本体２の可動範囲か制限される。これにより操
作子本体２の上限および下限か画定される。

第６図は上限ストッパの他の例を示す、第５図において
は操作子本体２に窓を設け、ｆ果合突起部材１１を有す
る下側部材１３を用いたが、本実施例においては操作子
本体２に結合すべき上側部材１５に係合突起部材１１を
形成し、支持部材１に固定すべき下側部材１４に窓を形
成した。

第５図、第６図に示す構造を採用すると、支持部材１に
孔を設ける必要はなくなる。

第４図の実施例においては、弓圧情報はバネ４の下に配
置された圧力センサ８によって得たか、他の方法で圧力
情報を得ることもできる。

第７図は本発明の他の実施例による操作子を示す。支持
部材】上にスライド操作子６を設けた操作子本体２か配
置され一操電子本体２と支持部材１間にバネ４か結合さ
れている点は、第４図の実施例と同様である６本実施例
においては操作子本体２の可動端に結合機構１６が結合
され、その端部を可動範囲の狭いスライドボリューム１
７に結合している。操作子本体２はバネ４によって押上
げられているが、演奏者がスライド操作子６を把持し、
押下けることにより結合機構１６が回転しようとし、ス
ライドボリューム１７のスライド端子が移動する。この
スライド型ボリューム１７からの信号によって弓圧信号
を形成することができきる。

第８図は本発明の他の実施例による操作子を示す、支持
部材１上に操作子本体２が配置され、操作子本体２にス
ライド操作子６およびバネ４が結合されている点は前述
の実施例同様である。操作子本体２の上端には第７図の
実施例同様結合機構１６が結合され、その作動端が回転
型ボリューム１８に結合している。

スライド端子６を演奏者か把持し、下に押しさげる力を
作用させると一結合［１１６が軸を中心に回転し、回転
型ボリューム１８のスライド端子が角度を変化させる。

この変化を信号として取り出すことにより弓圧信号を形
成することができる。

第９図は本発明の他の実施例による操作子を示す０本実
施例においては、操作子本体２は支持部材１上に支点３
で支持される０図中支点３よりも右側にある部分には錘
２０が収容されており、操作子本体２を放置すると錘の
重さにより操作子本体は右下りの状態をとる６本実施例
においては、操作子本体２をバイアスするためのバネは
用いていない、バネを用いる代わりに錘２０が用いられ
ている。操作子本体２の上端には結合機構１６が結合さ
れ、結合機構１６の作動端は圧力センサ１９に結合して
いる。すなわち、演奏者がスライド端子６を把持して操
作子本体２を下方に押し下げようとすると、圧力センサ
１９がその下方に押し下げる圧力を検出する。演奏者か
スライド端子６を押下ける力を弱めると、錘２０の重力
によって操作子本体２は左上りの形態をとる。

以上説明した実施例において、操作子本体はてこの原理
を用いて支持されているため、支点から遠い所を操作し
ている時と、支点に近い所を操作している時とでは同じ
弓圧を生じさせるための力か異なる。つまり、本物の１
弓と同機の演奏操作となる。支点から遠い所を操作する
ときは力があまりいらない北馬奏法に対応し、支点に近
い所を操作しているときには力が必要になる売場奏法に
対応する。

圧力センサは上述したようにボリュームとバネ等の弾性
材料との組み合わせによって構成することかできるが、
弾性材料の代わりに錘等を用いてもよい。

スライド操作子の位置を検出し、微分することによって
馬連情報が得られるが、スライド操作子の位置を直接馬
連と対応づけしてもよい、これら２つのモードを選択的
に用いることかできるようにしてもよい。

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、たとえば、種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、てこの原理を利
用した操作子が提供され、操作子の位置によって同じ効
果を発生するのに要する力が異なる。この同一の出力を
発生させるのに必要な力か操作子の位置によって変化す
る形態は擦弦楽器の遅場類似のものとなり、演奏操作が
自然になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の２つの基本実施例を示
す該略図、 第２図は楽音信号形成回路の要部を示す回路図、第３図
（Ａ）、（Ｂ）は非線形回路の特性を説明するためのグ
ラフ、 第４図、第５図、第６図は、本発明の実施例による上限
ストッパ付操作子を説明するための図、第７図、第８図
、第９図は、本発明の他の実施例による操作子の構成を
説明するための概略図である。 図において、 支持部材 回転可能操作子本体 回転軸 バネ スライド操作子 圧力センサ スライド抵抗 孔 上限ストッパ（係合突起部材） 窓 下側部材 下側部材 上側部材 結合ｉ楕 スライド型ボリューム 回転型ボリューム 圧力センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、支持部材と、 前記支持部材に対して回転可能に取り付けられた操作子
   本体と、 前記操作子本体を所定の安定位置へと駆動する力を発生
   する復帰部材と、 前記操作子本体上にスライド可能に取り付けられたスラ
   イド操作子と、 前記スライド操作子を介して演奏者が与える圧力を検出
   する圧力センサと を有する電子楽器の楽音制御情報入力用操作子。
2. （２）、請求項１において、さらに前記操作子本体に取
   り付けられ、前記スライド操作子と係合し、前記スライ
   ド操作子の位置または移動速度を検出することのできる
   センサを有する電子楽器の楽音制御情報入力用操作子。