JPH0631965B2

JPH0631965B2 - 楽音制御装置

Info

Publication number: JPH0631965B2
Application number: JP62037293A
Authority: JP
Inventors: 秀雄鈴木; 守金原
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1994-04-27
Anticipated expiration: 2009-04-27
Also published as: JPS63204298A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、人体や物体が何かに衝突したことを検出
し、この衝突の状態に応じて楽音を制御する楽音制御装
置に関する。

「従来の技術」近年、人体の動きによって楽音を制御する装置が開発さ
れており、従来の楽器では得られない新規な演奏効果を
達成している。

この種の装置の一例としては、人体やスティックに設け
られた加速度センサの出力信号を処理して衝突時の衝撃
強さを検出し、この衝突強さに応じて楽音を制御するも
の等が開発されており（特願昭61-259805号（特開昭63-
115064号公報））、ハンドクラップや床とのステップシ
ョック等を楽音に変換し得る効果を達成している。

「発明が解決しようとする問題点」しかしながら、上述した従来の装置にあっては、単に衝
撃の強さに応じて発音を行うという構成であるため、音
の変化の態様が乏しいという欠点があった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、衝
撃の検出に基づく楽音制御において、極めて多様な楽音
変化を得ることができる楽音制御装置を提供することを
目的としている。

「問題点を解決するための手段」上述した問題点を解決するために、第１の発明において
は、衝突状態に応じた信号を出力するセンサと、このセ
ンサの出力信号から衝突があったかどうかを検出する衝
突検出手段と、「振る」という動作の特徴を検出する動
作検出手段と、この動作検出手段の検出結果に基づいて
楽音信号を発生する楽音信号発生手段と、前記衝突検出
手段の検出結果に基づいて前記楽音信号発生手段を制御
する制御手段とを具備し、また、第２の発明においては、衝突状態に応じた信号を
出力するセンサと、このセンサ出力信号に基づいて衝突
対象物の状態を検出する状態検出手段と、この状態検出
手段の検出結果に基づいて楽音を制御する状態対応制御
手段とを具備している。

「作用」第１の発明にあっては、「振る」という動作の特徴に応
じた楽音信号が楽音信号発生手段によって作成されると
ともに、衝突検出手段の検出結果に応じて前記楽音信号
発生手段が制御される。すなわち、楽音が「振る」とい
う動作と、衝突状態とによって２重に制御される。

第２の発明にあっては、状態検出手段によって検出され
た衝突対象物の状態に応じて楽音が制御される。この結
果、衝突対象物の状態（硬さ、質量等）に応じて楽音が
変化する。

「実施例」以下、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図
である。図において、１は加速度センサであり、圧電特
性を有する物質が振動子として用いられ、この振動子か
ら加速度に応じた加速度信号Ｖａ（第２図（イ）参照）
が出力されるようになっている。この加速度センサ１
は、細長いスティック（図示略）に収納されており、人
がこのスティックを持って振ることにより、「振る」動
作に対応した加速度信号Ｖａが得られるようになってい
る。加速度センサ１の出力信号は、アンプ２およびコン
トロール信号作成回路３の各入力端に供給されるように
なっている。

アンプ２の出力信号は、ローパスフィルタ５に供給さ
れ、ここで高域成分がカットされた後にピーク検出回路
６に供給される。また、アンプ２の出力信号は、ハイパ
スフィルタ７に供給され、ここで、低域成分がカットさ
れた後にピーク検出回路８に供給される。ピーク検出回
路６，８は、各々ローパスフィルタ５およびハイパスフ
ィルタ７の出力信号のピークを検出し、ピーク検出時に
おいてパルス信号を出力する回路である。

９は、ピーク検出回路８の出力信号によりトリガされる
モノステーブルマルチバイブレータであり、トリガされ
る毎に一定幅（５〜５０ｍｓ程度）のパルス信号を出力
する。このモノステーブルマルチバイブレータ９の出力
パルスはアンドゲート１０の一方の入力端に供給され
る。このアンドゲート１０の他方の入力端には、ピーク
検出回路６の出力信号が供給されるようになっており、
また、アンドゲート１０の一方の入力端は反転入力端と
なっている。アンドゲート１０の出力信号Ｓａは、コン
トロール信号作成回路３に供給されるようになってい
る。

コントロール信号作成回路３は、加速度センサ１から供
給される加速度信号Ｖａに基づき、加速度増加期間、加
速度ピーク値等を検出し、これにより、「振る」動作の
特徴を抽出する。そして、抽出した動作に対応して、楽
音の音量、アタッチ期間、ディケイ期間等を指示するコ
ントロール信号を作成して、発音源４に供給する。発音
源４は、供給されたコントロール信号に基づいて楽音信
号を発生する。また、コントロール信号作成回路３は、
アンドゲート１０から信号Ｓａが供給された場合は、コ
ントロール信号の作成を行わず、発音源４の発音処理を
指示しないようになっている。

なお、加速度センサにより人の「振る」という動作の特
徴を検出し、この動作の特徴に応じた楽音を発生する装
置としては、本出願人による特願昭61-280426号（特開
昭63-132295号公報）がある。

次に、上記構成によるこの実施例の動作について説明す
る。

まず、加速度センサ１が組み込まれたステックを人が持
って振ると、加速度センサ１からは第２図（イ）に示す
ように、「振る」動作に対応した加速度信号Ｖａが出力
される。なお、第２図はステックを２度振った場合の加
速度信号Ｖａの波形を示している。ここで、一般に人の
振るという動作は、一旦逆方向に振られた後に所望の方
向に振られる動作となることが知られており、第２図
（イ）に示す期間Ｔａ，Ｔｂは、各々上記逆振れ期間で
ある。したがって、期間Ｔａ，Ｔｂにおいては、加速度
信号Ｖａが負方向に出力される。

第２図に示す時刻ｔ₁は、第１回目の「振る」動作にお
ける正方向への振りの開始時刻であり、この時刻ｔ₁以
後は、振る速さに応じて加速度信号Ｖａが上昇する。次
に、時刻ｔ₂には、振っていたステック等が誤って壁や
机などに衝突した時刻である。このように衝突がある
と、スティックと壁との接触状態が安定するまでの期間
（ｔ₂〜ｔ₃）において加速度信号Ｖａには同図に示すよ
うな高域成分が含まれる。そして、時刻ｔ₃以後は、加
速度信号Ｖａは急激に減少していき、一旦逆方向に振れ
た後に０となる。そして、時刻ｔ₅以後においては、２
回目めの振りに対応した加速度信号Ｖａが出力される。
この２回目の振りにおいては、壁等への衝突はなく加速
度信号Ｖａに高域成分は含まれない。

加速度信号Ｖａが第２図（イ）に示すように変化する
と、ローパスフィルタ５の出力信号は第２図（ロ）に示
すようになり、時刻ｔ₂〜ｔ₃において発生した高調波成
分は除去される。そして、ピーク検出回路６は、ローパ
スフィルタ５の出力信号がピークとなる時刻ｔ₄，ｔ₆に
おいて、同図（ハ）に示すようにパルス信号を出力す
る。

一方、ハイパスフィルタ７の出力信号は、第２図（ホ）
に示すように、時刻ｔ₂〜ｔ₃において含まれた高調波成
分のみを抽出して出力する。そして、ピーク検出回路８
はハイパスフィルタ７の出力信号がピークとなる時刻に
おいて、モノステーブルマルチバイブレータ９にトリガ
パルスを出力する。この結果、モノステーブルマルチバ
イブレータ９からは、第２図（ホ）に示すように、時刻
ｔ₄とほぼ同時刻において、所定幅のパルス信号が出力
される。これにより、アンドゲート１０は、時刻ｔ₆に
おいて出力信号Ｓａを出力する。

そして、コントロール信号作成回路３は、アンドゲート
１０から信号Ｓａが供給された時刻ｔ₆においてのみ楽
音コントロール信号を作成し、アンドゲート１０から信
号Ｓａが供給されない時刻ｔ₄においては、「振る」動
作がなされても楽音コントロール信号の作成は行わな
い。したがって、第２図（ト）に示すように、「振る」
動作において衝突がなかった場合だけ楽音が発せられ
る。

このように、衝突発生時に楽音発生を行わないのは、
「振る」という動作の過程において、手もしくはスティ
ック等が何かに衝突するということが、一般にミス動作
であることが多いためであり、衝突発生時に不測の音を
発音させないようにするためである。このように、上記
実施例によれば、単に「振る」動作のみでなく、衝突を
も検出して楽音の制御を行うので、多様な演奏効果を奏
することができる。

一方、加速度センサ１を組み込んだスティック等を、故
意に壁、机等にぶつけ、これにより変化をつけた演奏を
行いたい場合もある。このような場合においては、例え
ば、アンドゲート１０から信号Ｓａが出力されなかった
際には、コントロール信号作成回路３が第２図（チ）に
示すように発音出力を大きくするような制御を行えばよ
い。そして、第２図（チ）に示す制御を行えば、スティ
ック等を何かにぶつけることにより、任意にアクセント
を付けることができ、より多様な演奏効果を得ることが
できる。

なお、加速度センサ１を「振り」の動作検出専用とし、
衝突検出用のセンサ（例えば、衝撃センサ等）を別個に
設けても良い。

次に、この発明の他の実施例について説明する。第３図
は、この発明の他の実施例において用いられるスティッ
ク１０の構成を示す概略構成図である。

第３図に示すように、スティック１０は、細長く円柱状
に形成されており、その内部に加速度センサ１１および
衝撃センサ１２が設けられている。また、スティック１
０の右部の外周には、導電ゴム等の感圧素材１３が取り
付けられている。人がスティック１０を持って振ると、
加速度センサ１１からは第４図（イ）に示すように振り
の動作に対応した加速度信号Ｖｂが出力され、また、ス
ティック１０が机等の固定物１４に衝突すると、衝撃セ
ンサ１２からは第４図（ハ）に示すように衝突時の衝撃
に応じた衝撃信号Ｖｃが出力される。この場合、加速度
センサ１１の周波数特性は、衝突時に発生する高域成分
に不感となるように比較的低い帯域で設定され、衝撃セ
ンサ１２は衝撃時に発生する高域成分のみを検出する帯
域に設定されている。また、衝突時には感圧素材１３か
らは、第４図（ハ）に示すように衝撃強さに対応した圧
力信号Ｖｄが出力される。この場合、感圧素材１３は、
同一の振り加速度に対しては同じ値の圧力信号Ｖｄを出
力するように構成されている。すなわち、同じ振り加速
度であっても、衝突時の接触面が広い場合と狭い場合と
では、感圧素材１３の歪かたが異なるが、これを是正す
るために歪量の総和に対応する圧力信号Ｖｄが出力され
るようになっている。

次に、第５図はこの実施例の電気的構成を示すブロック
図であり、前述した衝撃センサ１２の圧力出力Ｖｄは、
アンプ２０によって増幅された後、バンドパスフィルタ
２１，２２，２３に供給されるようになっている。バン
ドパスフィルタ２１，２２，２３は、各々５００Ｈｚ，
１ｋＨｚ，１０ｋＨｚを中心周波数とするフィルタであ
り、その出力信号は各々アナログ／デジタル変換器２
５，２６，２７に供給されるようになっている。

加速度センサ１１の加速度信号Ｖｂは、アンプ３０によ
って増幅された後にピーク検出回路３２に供給され、加
圧センサ１３の出力信号Ｖｄはアンプ３１によって増幅
された後にピーク検出回路３３に供給される。ピーク検
出回路３２は、加速度信号Ｖｂのピーク値（第４図
（イ）に示すＦ_B参照）を検出し、アナログ／デジタル
変換器３５に供給する。ピーク検出回路３３は、圧力信
号Ｖｄのピーク値（第４図（ハ）に示すＦ_D参照）を検
出し、アナログ／デジタル変換器３６に供給する。４０
はマルチプレックス回路であり、アナログ／デジタル変
換器２５〜２７，３５，３６の出力信号のいずれかをサ
イクリックに選択してコントロール信号作成回路４５に
供給する。コントロール信号作成回路４５は、ＣＰＵ、
プログラムメモリおよび各種インターフェイス等から構
成されており、マルチプレックス回路４０を介して供給
されるアナログ／デジタル変換器２５，２６，２７の各
出力信号に基づき、これらの信号が立ち上がってから減
衰（最大値の1/10程度）するまでの期間（持続期間）、
すなわち、第６図（イ）、（ロ）、（ハ）に示す期間Ｔ
ｃ₁，Ｔｃ₂，Ｔｃ₃を計測するとともに、各信号の最大
波高値(peak-peak)Ｆｃ₁，Ｆｃ₂，Ｆｃ₃を検出する。そ
して、コントロール信号作成回路４５は、計測した期間
Ｔｃ₁，Ｔｃ₂，Ｔｃ₃、最大波高値Ｆｃ₁，Ｆｃ₂，Ｆ
ｃ₃、およびアナログ／デジタル変換器３５，３６を介
して供給されるピーク値Ｆ_B，Ｆ_Dの各値と判定テーブル
４６内のデータに基づいて、固定物１４の状態、すなわ
ち硬さや質量等を解析するようになっている。

ここで、コントロール信号作成回路４５の解析処理につ
いて説明する。

衝撃センサ１２の出力の低域成分であるバンドパスフ
ィルタ２１の出力信号の最大波高値Ｆｃ₁が大きい場合
は、固定物１４の材質が柔らかいと判定し、衝撃センサ
１２の出力の高域成分であるバンドパスフィルタ２３の
出力信号の最大波高値Ｆｃ₃が大きい場合は、固定物１
４の材質が硬いと判定する処理を行う。この処理におい
ては、判定テーブル４６内に最大波高値Ｆｃ₁，Ｆｃ₂，
Ｆｃ₃の各値と固定物１４の硬さとの関係を示す変換デ
ータが予め用意されており、この変換データに基づいて
上記処理が行なわれる。

バンドパスフィルタ２１の出力信号の持続期間Ｔｃ₁
が長い場合は固定物１４の質量が小さいと判定し、バン
ドパスフィルタ２３の出力信号の持続期間が長い場合は
固定物１４の質量が大きいと判定する。この処理におい
ても、上記の処理と同様に、期間Ｔｃ₁、Ｔｃ₂、Ｔｃ
₃の各値と固定物１４の質量との関係が判定テーブル４
６内に記憶されており、コントロール信号作成回路４５
は、判定テーブル４６内のデータに基づいて固定物１４
の質量を判定する。

加速度信号Ｖｂのピーク値Ｆｂと、圧力信号Ｖｄのピ
ーク値Ｆｄとの比により、固定物１４の硬さを検出す
る。この場合、圧力信号Ｖｄは振りの速さに比例し、ま
た、固定物１４が柔らかい程小さな値になる。したがっ
て、ピーク値Ｆｂとピーク値Ｆｄとの比をとるこによ
り、固定物１４の硬さが判定できる。また、判定テーブ
ル４６内には、予め（Ｆｂ／Ｆｄ）の値と固定物１４の
硬さとの関係を示すデータを用意しておく。

以上〜がコントロール信号作成回路４５における固
定物１４の状態解析処理である。そして、コントロール
信号作成回路４５は、上記解析結果に応じて音色、音
量、楽器種類（フルート、ピアノ等）等を指定するコン
トロール信号を作成し、発音源４に供給する。

発音源４は、上記コントロール信号によって指定された
楽器に対応する楽音波形を発生するとともに、この波形
に対して指定された音量、音色となるような処理を行っ
た後、スピーカ４７に供給し、楽音の発生を行う。

上述した構成によれば、スティック１０が打ち付けられ
る固定物１４の材質、質量等によってピーク値Ｆ_D，Ｆ
Ｃ₁〜ＦＣ₃および期間ＴＣ₁〜ＴＣ₃が種々変化するか
ら、楽音が多様に変化する。

なお、上記実施例におけるコントロール信号作成回路４
５を、前述した〜の解析処理のいずれか１つを行う
ように構成してもよい。

「発明の効果」以上説明したように、第１の発明によれば、衝突状態に
応じた信号を出力するセンサと、このセンサの出力信号
から衝突があったかどうかを検出する衝突検出手段と、
「振る」という動作の特徴を検出する動作検出手段と、
この動作検出手段の検出結果に基づいて楽音信号を発生
する楽音信号発生手段と、前記衝突検出手段の検出結果
に基づいて前記楽音信号発生手段を制御する制御手段と
を具備したので、楽音が「振る」という動作と、衝突状
態とによって２重に制御され、極めて多様な楽音制御を
行うことができる。

また、第２の発明においては、衝突状態に応じた信号を
出力するセンサと、このセンサ出力信号に基づいて衝突
対象物の状態を検出する状態検出手段と、この状態検出
手段の検出結果に基づいて楽音を制御する状態対応制御
手段とを具備したので、衝突対象物の状態（硬さ、質量
等）に応じて楽音が変化し、打つ対象を変えることによ
って楽音が多様に変化する利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、第２図は同実施例における回路各部の波形を示す波形
図、第３図はこの発明の他の実施例におけるスティックの構
成を示す概略構成図、第４図は同実施例において用いられるセンサの出力信号
を示す波形図、第５図は同実施例の電気的構成を示すブロック図、第６図は第５図に示すバンドパスフィルタ２１，２２，
２３の出力信号を示す波形図である。１……加速度センサ、３……コントロール信号作成回路
（動作検出手段：楽音信号発生手段）、４……発音源
（楽音信号発生手段）、７……ハイパスフィルタ（衝突
検出手段）、８……ピーク検出回路（衝突検出手段）、
１０……アンドゲート（制御手段）、１１……加速度セ
ンサ（センサ）、１２……衝撃センサ（センサ）、１３
……感圧素材（センサ）、２１〜２２……バンドパスフ
ィルタ（状態検出手段）、４５……コントロール信号作
成手段（状態検出手段：状態対応制御手段）、４６……
判定テーブル（状態検出手段：状態対応検出手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】衝突状態に応じた信号を出力するセンサ
と、このセンサの出力信号から衝突があったかどうかを検出
する衝突検出手段と、加速度を検出する加速度センサの出力信号に基づき「振
る」という動作の特徴を検出する動作検出手段と、この動作検出手段の検出結果に基づいて楽音信号を発生
する楽音信号発生手段と、前記衝突検出手段の検出結果に基づいて前記楽音信号発
生手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする楽音制御装置。
【請求項２】前記センサとして前記加速度センサを共用
し、前記衝突検出手段は前記加速度センサの出力信号に
高域成分が含まれているか否かによって衝突検出を行う
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の楽音制御
装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記衝突検出手段が衝突
を検出すると前記楽音信号発生手段の楽音信号発生を停
止することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の楽
音制御装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記衝突検出手段が衝突
を検出すると前記楽音信号発生手段の楽音信号発生に対
し音量を大きくするように制御することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の楽音制御装置。
【請求項５】衝突状態に応じた信号を出力するセンサ
と、このセンサ出力信号に基づいて衝突対象物の状態を検出
する状態検出手段と、この状態検出手段の検出結果に基づいて楽音を制御する
状態対応制御手段とを具備することを特徴とする楽音制
御装置。
【請求項６】前記センサは衝突時に発生する振動成分を
検出する衝撃センサであり、前記状態検出手段は前記衝
撃センサの出力信号を複数の周波数帯に分け、前記各周
波数帯における信号の振幅値に基づいて衝突対象物の状
態を検出することを特徴とする特許請求の範囲第５項記
載の楽音制御装置。
【請求項７】前記センサは衝突時に発生する振動成分を
検出する衝撃センサであり、前記状態検出手段は前記衝
撃センサの出力信号を複数の周波数帯に分け、前記各周
波数帯における信号の持続期間に基づいて衝突対象物の
状態を検出することを特徴とする特許請求の範囲第５項
記載の楽音制御装置。
【請求項８】前記センサは、加速度を検出する加速度セ
ンサと衝突における圧力を検出する圧力センサとから成
り、前記状態検出手段は前記加速度センサの出力ピーク
値と前記圧力センサの出力ピーク値の比から衝突対象物
の状態を検出することを特徴とする特許請求の範囲第５
項記載の楽音制御装置。