JPH08146949A - 電子楽器の音源音響装置 - Google Patents
電子楽器の音源音響装置Info
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- JPH08146949A JPH08146949A JP6307120A JP30712094A JPH08146949A JP H08146949 A JPH08146949 A JP H08146949A JP 6307120 A JP6307120 A JP 6307120A JP 30712094 A JP30712094 A JP 30712094A JP H08146949 A JPH08146949 A JP H08146949A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来のスピーカのような空気へのピストン振
動的電気音響変換器とは異なり、有弦自然楽器の固有共
鳴輻射音を利用することにより、自然楽器らしい音響発
生が可能な電子楽器の音源音響装置を提供することを目
的とする。 【構成】 固定部と板状振動体との間に電磁駆動ユニッ
トを取り付けた電気音響変換器と、有弦楽器の主共鳴弦
の両端または主共鳴振動体側の弦端振動体駆動力に相当
する電気波形信号を記憶する電気信号記憶手段および音
圧信号に相当する電気信号を記録する波形信号記録手段
とを有する音源システムと、前記電気音響変換器におけ
る入力伝達特性と逆特性の伝達関数を有するイコライザ
と、を有し、前記記録信号を前記イコライザを介して前
記電気音響変換器に印加することにより有弦自然楽器音
の音響をリアルに再生する電子楽器の音源音響装置であ
る。
動的電気音響変換器とは異なり、有弦自然楽器の固有共
鳴輻射音を利用することにより、自然楽器らしい音響発
生が可能な電子楽器の音源音響装置を提供することを目
的とする。 【構成】 固定部と板状振動体との間に電磁駆動ユニッ
トを取り付けた電気音響変換器と、有弦楽器の主共鳴弦
の両端または主共鳴振動体側の弦端振動体駆動力に相当
する電気波形信号を記憶する電気信号記憶手段および音
圧信号に相当する電気信号を記録する波形信号記録手段
とを有する音源システムと、前記電気音響変換器におけ
る入力伝達特性と逆特性の伝達関数を有するイコライザ
と、を有し、前記記録信号を前記イコライザを介して前
記電気音響変換器に印加することにより有弦自然楽器音
の音響をリアルに再生する電子楽器の音源音響装置であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子楽器、特に有弦電
子楽器に適する音源音響装置に関する。
子楽器に適する音源音響装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子楽器は、発生される、または
記憶されている音源を基礎として得られる電気信号をス
ピーカによって音響再生している。
記憶されている音源を基礎として得られる電気信号をス
ピーカによって音響再生している。
【０００３】通常、広く使用されるマグネチックスピー
カは、ボイスコイルに供給される可聴周波電流の強弱お
よび周波数に対応してコーン（振動体）により直接空気
を振動させ、電気・音響変換を行うものである。そのた
め、音像が一点に定位して楽器としての豊かな広がり感
に欠けることが指摘されている。
カは、ボイスコイルに供給される可聴周波電流の強弱お
よび周波数に対応してコーン（振動体）により直接空気
を振動させ、電気・音響変換を行うものである。そのた
め、音像が一点に定位して楽器としての豊かな広がり感
に欠けることが指摘されている。
【０００４】一方、有弦自然楽器における楽器本来の音
響は、気中共鳴または振動体共鳴による広がりをもった
音響であり、スピーカのようなコーン振動体による音響
とは性質が異なっている。
響は、気中共鳴または振動体共鳴による広がりをもった
音響であり、スピーカのようなコーン振動体による音響
とは性質が異なっている。
【０００５】このような問題点を可能なかぎり解決する
ために、サラウンドシステムやステレオ録音波形の利用
等によって再生が行われている。
ために、サラウンドシステムやステレオ録音波形の利用
等によって再生が行われている。
【０００６】しかしながら、電子楽器の音響出力を従来
のスピーカによって得る発音システムはオーディオシス
テムの模倣に過ぎない。
のスピーカによって得る発音システムはオーディオシス
テムの模倣に過ぎない。
【０００７】すなわち、通常のオーディオシステムは、
リスナー・ポイントにおける音圧信号を電気信号に変換
記録し、その信号を適当に処理してスピーカシステムに
入力し、その周囲の空気をピストン強制駆動させ、リス
ナー・ポイントにおいて記録前と同じような音圧信号を
再生するものである。
リスナー・ポイントにおける音圧信号を電気信号に変換
記録し、その信号を適当に処理してスピーカシステムに
入力し、その周囲の空気をピストン強制駆動させ、リス
ナー・ポイントにおいて記録前と同じような音圧信号を
再生するものである。
【０００８】そのため、有弦自然楽器の発生する音響と
従来の電子楽器における発音との間では、以下のような
問題点があった。
従来の電子楽器における発音との間では、以下のような
問題点があった。
【０００９】（１）電子楽器の再生システムが有弦自然
楽器の発音原理とは異なるオーディオシステムを模倣し
た方式であり、全域において皮相的な再生が可能である
反面、楽器本来のもつ個性的で豊かな響きが得られな
い。
楽器の発音原理とは異なるオーディオシステムを模倣し
た方式であり、全域において皮相的な再生が可能である
反面、楽器本来のもつ個性的で豊かな響きが得られな
い。
【００１０】（２）スピーカは、低機械インピーダンス
により、空気負荷をピストン駆動するため、ボイスコイ
ルが大きな振動変位となり、低域になるほど大きくな
り、磁束密度変化の非線形領域に到ることから高調波歪
みが発生しやすく、大出力を得ることが困難である。
により、空気負荷をピストン駆動するため、ボイスコイ
ルが大きな振動変位となり、低域になるほど大きくな
り、磁束密度変化の非線形領域に到ることから高調波歪
みが発生しやすく、大出力を得ることが困難である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のスピ
ーカのような空気へのピストン振動的電気音響変換器と
は異なり、有弦自然楽器の固有共鳴輻射音を利用するこ
とにより、自然楽器らしい音響発生が可能な電子楽器の
音源音響装置を提供することを目的とする。
ーカのような空気へのピストン振動的電気音響変換器と
は異なり、有弦自然楽器の固有共鳴輻射音を利用するこ
とにより、自然楽器らしい音響発生が可能な電子楽器の
音源音響装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、固定部１１と
板状振動体１２との間に電磁駆動ユニット１３を取り付
けた電気音響変換器１０と、有弦楽器の主共鳴弦の両端
または主共鳴振動体側の弦端振動体駆動力に相当する電
気波形信号を記憶する電気信号記憶手段２および音圧信
号に相当する電気信号を記録する波形信号記録手段３と
を有する音源システム１と、前記電気音響変換器１０に
おける入力伝達特性と逆特性の伝達関数を有するイコラ
イザ４とを有し、前記波形信号記録手段３の記録する記
録信号を前記イコライザ４を介して前記電気音響変換器
１０に印加することにより有弦自然楽器音の音響をリア
ルに再生できる電子楽器の音源音響装置である。
板状振動体１２との間に電磁駆動ユニット１３を取り付
けた電気音響変換器１０と、有弦楽器の主共鳴弦の両端
または主共鳴振動体側の弦端振動体駆動力に相当する電
気波形信号を記憶する電気信号記憶手段２および音圧信
号に相当する電気信号を記録する波形信号記録手段３と
を有する音源システム１と、前記電気音響変換器１０に
おける入力伝達特性と逆特性の伝達関数を有するイコラ
イザ４とを有し、前記波形信号記録手段３の記録する記
録信号を前記イコライザ４を介して前記電気音響変換器
１０に印加することにより有弦自然楽器音の音響をリア
ルに再生できる電子楽器の音源音響装置である。
【００１３】前記音源システム１に含まれる前記電気信
号記憶手段２が、有弦楽器の主共鳴弦の両端または主共
鳴振動体側の弦端振動体駆動力を電気信号に変換した信
号を記憶することを特徴とする。
号記憶手段２が、有弦楽器の主共鳴弦の両端または主共
鳴振動体側の弦端振動体駆動力を電気信号に変換した信
号を記憶することを特徴とする。
【００１４】前記音源システム１に含まれる前記電気信
号記憶手段２が、有弦楽器の主共鳴弦の両端または主共
鳴振動体側の弦端振動体駆動力に相当する電気信号を合
成した信号を記憶することを特徴とする。
号記憶手段２が、有弦楽器の主共鳴弦の両端または主共
鳴振動体側の弦端振動体駆動力に相当する電気信号を合
成した信号を記憶することを特徴とする。
【００１５】前記音源システム１に含まれる前記波形信
号記録手段３が、音圧信号を電気信号に変換した波形を
記録することを特徴とする。
号記録手段３が、音圧信号を電気信号に変換した波形を
記録することを特徴とする。
【００１６】前記音源システム１に含まれる前記波形信
号記録手段３が、音圧信号に相当する電気信号を合成し
た波形を記録することを特徴とする。
号記録手段３が、音圧信号に相当する電気信号を合成し
た波形を記録することを特徴とする。
【００１７】
【作用】本発明にかかる電子楽器の音源音響装置によれ
ば、自然有弦楽器の弦端駆動力に相当する電気信号を、
電気音響変換器１０のボイスコイル駆動信号として印加
している。同様にマイクロホンによる音圧信号に相当す
る電気信号を電気音響変換器１０における入力伝達特性
と逆特性の伝達関数を有するイコライザ４を介してイコ
ライジングした後、電気音響変換器１０のボイスコイル
駆動信号として印加している。
ば、自然有弦楽器の弦端駆動力に相当する電気信号を、
電気音響変換器１０のボイスコイル駆動信号として印加
している。同様にマイクロホンによる音圧信号に相当す
る電気信号を電気音響変換器１０における入力伝達特性
と逆特性の伝達関数を有するイコライザ４を介してイコ
ライジングした後、電気音響変換器１０のボイスコイル
駆動信号として印加している。
【００１８】このようなイコライジングを行うのは、ボ
イスコイル１５から振動板１２を介してマイクロホンに
受ける音響放射を含めた伝達特性によって、マイクロホ
ン音圧波形を検出記録して、その波形をボイスコイルに
入力して再生させる時、波形が変化してしまう事態を回
避するためである。
イスコイル１５から振動板１２を介してマイクロホンに
受ける音響放射を含めた伝達特性によって、マイクロホ
ン音圧波形を検出記録して、その波形をボイスコイルに
入力して再生させる時、波形が変化してしまう事態を回
避するためである。
【００１９】この場合の音源音響装置における板状振動
体１２による共鳴振動は、有弦楽器本来の共鳴音響出力
に近似するものであるため、電子楽器、特にピアノ、チ
ェンバロ、ギター、バイオリン、琴等の形態を採る有弦
電子楽器の音響システムとして利用することができる。
体１２による共鳴振動は、有弦楽器本来の共鳴音響出力
に近似するものであるため、電子楽器、特にピアノ、チ
ェンバロ、ギター、バイオリン、琴等の形態を採る有弦
電子楽器の音響システムとして利用することができる。
【００２０】この音源音響装置における発音は板状振動
体１２の共鳴振動であるため、振動体面積を大きくして
も、小さな駆動力により音響出力を得ることができる。
体１２の共鳴振動であるため、振動体面積を大きくして
も、小さな駆動力により音響出力を得ることができる。
【００２１】また、ピアノの響鳴板や電子ピアノの下前
板等の駆動点機械インピーダンスは、約３０００機械オ
ーム(m/(N ・sec)）で、スピーカの場合の約１００倍程
度振動面積が大きいため、スピーカの約１／１００位の
小振幅で音響出力が得られる。したがって、スピーカの
ような低域側における振幅歪みは発生し難い。
板等の駆動点機械インピーダンスは、約３０００機械オ
ーム(m/(N ・sec)）で、スピーカの場合の約１００倍程
度振動面積が大きいため、スピーカの約１／１００位の
小振幅で音響出力が得られる。したがって、スピーカの
ような低域側における振幅歪みは発生し難い。
【００２２】上述したような電気音響変換器における発
音原理から、板状振動体単体によって可聴体域全域にわ
たる再生が可能となる。
音原理から、板状振動体単体によって可聴体域全域にわ
たる再生が可能となる。
【００２３】上述した電気音響変換器における発音原理
は、有弦自然楽器本来の共鳴音響出力形態に近似できる
ので、電子楽器等の音響システムとして有利に使用する
ことが可能である。
は、有弦自然楽器本来の共鳴音響出力形態に近似できる
ので、電子楽器等の音響システムとして有利に使用する
ことが可能である。
【００２４】
【実施例】以下、本発明に係る好適な実施例を添付図を
参照しながら詳述する。図１は本発明にかかる電子楽器
音源音響装置の概略構成を示すブロック図である。本装
置は、音源システム１、イコライザ４、面音源として機
能する電気音響変換器１０から構成される。
参照しながら詳述する。図１は本発明にかかる電子楽器
音源音響装置の概略構成を示すブロック図である。本装
置は、音源システム１、イコライザ４、面音源として機
能する電気音響変換器１０から構成される。
【００２５】音源システム１は、有弦楽器の音響波形信
号またはこれに近似するように合成した信号波形を記憶
する電気信号記憶手段２と、音圧信号波形を記録する波
形信号記録手段３とを包含する。
号またはこれに近似するように合成した信号波形を記憶
する電気信号記憶手段２と、音圧信号波形を記録する波
形信号記録手段３とを包含する。
【００２６】なお、有弦自然楽器の主共鳴弦の両端また
は主共鳴振動体側の弦端振動体駆動力を電気信号に変換
するには、弦の中間を支承する駒の近傍に配設された力
検出用のセンサであるフォースゲージや加速度検出用の
加速度ピックアップによって行うことができる。これら
センサやピックアップには、圧電素子を利用することが
できる。
は主共鳴振動体側の弦端振動体駆動力を電気信号に変換
するには、弦の中間を支承する駒の近傍に配設された力
検出用のセンサであるフォースゲージや加速度検出用の
加速度ピックアップによって行うことができる。これら
センサやピックアップには、圧電素子を利用することが
できる。
【００２７】ここで、上記イコライザ４は、後述するよ
うに電気音響変換器１０における入力伝達特性と逆の伝
達特性を有するものである。このようなイコライザを使
用することにより、電気音響変換器１０における音響再
生時に発生する振動板音響放射伝達特性の変化を補償
し、有弦楽器本来の個性的な音響を得ることができる。
うに電気音響変換器１０における入力伝達特性と逆の伝
達特性を有するものである。このようなイコライザを使
用することにより、電気音響変換器１０における音響再
生時に発生する振動板音響放射伝達特性の変化を補償
し、有弦楽器本来の個性的な音響を得ることができる。
【００２８】この場合、前述の電気音響変換器１０は、
同一出願人にかかる平成６年１０月１２日付け特許出
願、平成６年特許願第２７１８５１号の（発明の名称：
電気音響変換器）の構造を好適に採用することができ
る。
同一出願人にかかる平成６年１０月１２日付け特許出
願、平成６年特許願第２７１８５１号の（発明の名称：
電気音響変換器）の構造を好適に採用することができ
る。
【００２９】また、前記電気信号記憶手段２及び／又は
前記波形信号記録手段３において記憶または記録する波
形信号等は、自然楽器の実際の振動体駆動力や音圧信号
等を電気的に変換したものとすることができる。またこ
れらに相当する電気信号等を合成したものとすることも
できる。
前記波形信号記録手段３において記憶または記録する波
形信号等は、自然楽器の実際の振動体駆動力や音圧信号
等を電気的に変換したものとすることができる。またこ
れらに相当する電気信号等を合成したものとすることも
できる。
【００３０】図２は、電気音響変換器１０の構成例を示
すものである。電気音響変換器１０は基本的には、固定
部１１と振動板１２との間に、電磁駆動ユニット１３を
配設し機能させているものである。電磁駆動ユニット１
３は、永久磁石１４とボイスコイル１５とから構成され
るが、両者は相互置換が可能である。
すものである。電気音響変換器１０は基本的には、固定
部１１と振動板１２との間に、電磁駆動ユニット１３を
配設し機能させているものである。電磁駆動ユニット１
３は、永久磁石１４とボイスコイル１５とから構成され
るが、両者は相互置換が可能である。
【００３１】ここでは、振動板１２には、ボイスコイル
１５が、取り付け具１６を介して取り付けられる。
１５が、取り付け具１６を介して取り付けられる。
【００３２】固定部１１には、永久磁石１４およびヨー
ク（継鉄）１７およびポールピース１８からなるマグネ
ット系が固定される。ポールピース１８の固定位置はボ
イスコイル１５の内部に位置する部分で、永久磁石１４
の先端である。このポールピース１８は、磁極を延長す
るとともに、磁気作用をボイスコイル１５に対して有効
に及ぼしめる機能を有する。
ク（継鉄）１７およびポールピース１８からなるマグネ
ット系が固定される。ポールピース１８の固定位置はボ
イスコイル１５の内部に位置する部分で、永久磁石１４
の先端である。このポールピース１８は、磁極を延長す
るとともに、磁気作用をボイスコイル１５に対して有効
に及ぼしめる機能を有する。
【００３３】ボイスコイル１５には、電気信号用リード
線１９を介して、電気信号が供給される。
線１９を介して、電気信号が供給される。
【００３４】その結果、電磁駆動ユニット１３の一方を
形成するボイスコイル１５に供給される可聴周波電気信
号により、電磁駆動ユニット１３の他方を形成する永久
磁石１４の先端のポールピース１８およびヨーク１７と
の間に、周波数の高低ならびに信号の強弱に応じた吸引
・反発力が作用する。
形成するボイスコイル１５に供給される可聴周波電気信
号により、電磁駆動ユニット１３の他方を形成する永久
磁石１４の先端のポールピース１８およびヨーク１７と
の間に、周波数の高低ならびに信号の強弱に応じた吸引
・反発力が作用する。
【００３５】図２の構成では、永久磁石１４、ヨーク１
７ならびにポールピース１８からなるマグネット系は、
固定部１１に固定されており、可動コイル形として構成
されている。したがって、電磁ユニット間に生ずる吸引
・反発力は、ボイスコイル１５への反作用力として、ほ
とんど全て振動板１２を振動させるための駆動力とな
る。
７ならびにポールピース１８からなるマグネット系は、
固定部１１に固定されており、可動コイル形として構成
されている。したがって、電磁ユニット間に生ずる吸引
・反発力は、ボイスコイル１５への反作用力として、ほ
とんど全て振動板１２を振動させるための駆動力とな
る。
【００３６】この場合の振動板１２の特性を考慮するこ
とにより、面状音源として自然楽器に近似する音響出力
を得ることができる。なお、可動部を形成する振動板１
２、ボイスコイル１５ならびに取り付け具１６は、総体
的に音響発生源に相応しい構成となるよう配慮すること
が望ましい。
とにより、面状音源として自然楽器に近似する音響出力
を得ることができる。なお、可動部を形成する振動板１
２、ボイスコイル１５ならびに取り付け具１６は、総体
的に音響発生源に相応しい構成となるよう配慮すること
が望ましい。
【００３７】図１において、音源システム１を構成する
一方の要素である電気信号記憶手段２は、有弦楽器の主
共鳴弦の両端または主共鳴振動体における弦端振動体駆
動力を電気信号に変換したもの、又はこれに合わせて合
成した電気信号の波形を記憶するものである。
一方の要素である電気信号記憶手段２は、有弦楽器の主
共鳴弦の両端または主共鳴振動体における弦端振動体駆
動力を電気信号に変換したもの、又はこれに合わせて合
成した電気信号の波形を記憶するものである。
【００３８】また、音源システム１の他方の要素である
波形信号記録手段３は、音圧信号を電気信号に変換した
波形、又はこれに合わせて合成した波形を記録するもの
である。
波形信号記録手段３は、音圧信号を電気信号に変換した
波形、又はこれに合わせて合成した波形を記録するもの
である。
【００３９】図１におけるイコライザ４が保有すべき伝
達関数は、電磁駆動ユニット１３により面音源として機
能する新規の電気音響変換器１０の入力伝達特性と逆特
性を有する必要があり、以下のようにして特定される。
その説明に先立ち、電気音響変換の一般的説明を記述す
る。単位は、ＭＫＳＡ有理系を使用する。
達関数は、電磁駆動ユニット１３により面音源として機
能する新規の電気音響変換器１０の入力伝達特性と逆特
性を有する必要があり、以下のようにして特定される。
その説明に先立ち、電気音響変換の一般的説明を記述す
る。単位は、ＭＫＳＡ有理系を使用する。
【００４０】振動板と電磁駆動による電気音響変換は、
電流の磁気作用によって振動を発生させるものである。
したがって、電磁現象の基礎となるファラディの誘導
則：Ｅ＝αＶおよびローレンツ力：Ｆ＝αＩが基本原理
となる。
電流の磁気作用によって振動を発生させるものである。
したがって、電磁現象の基礎となるファラディの誘導
則：Ｅ＝αＶおよびローレンツ力：Ｆ＝αＩが基本原理
となる。
【００４１】ここに、Ｅは誘導起電力（Ｖ）、αは電磁
力変換係数：α＝Ｂｌ（Ｗｂ／ｍ）で、ここにＢは磁束
密度（Ｗｂ／ｍ2 ）、ｌは導体の長さ（ｍ）、また、Ｆ
は力（Ｎ）、Ｉは導体を流れる電流（Ａ）、Ｖは磁束中
における導体の運動速度（ｍ／ｓ）である。
力変換係数：α＝Ｂｌ（Ｗｂ／ｍ）で、ここにＢは磁束
密度（Ｗｂ／ｍ2 ）、ｌは導体の長さ（ｍ）、また、Ｆ
は力（Ｎ）、Ｉは導体を流れる電流（Ａ）、Ｖは磁束中
における導体の運動速度（ｍ／ｓ）である。
【００４２】磁界中を閉じた導体が運動するとき、導体
の運動と導体内の電流とは、相互に電磁的かつ制動的に
作用しつつ平衡している。すなわち、磁界中で導体に外
力を加えて運動させる発電機現象の場合、この導体運動
による起電力電流の発生は、ファラディ誘導則によって
表されるが、その起電力電流はまた導体に対して最初の
外力とは反対の、制動的に作用するローレンツ力をも発
生させる。
の運動と導体内の電流とは、相互に電磁的かつ制動的に
作用しつつ平衡している。すなわち、磁界中で導体に外
力を加えて運動させる発電機現象の場合、この導体運動
による起電力電流の発生は、ファラディ誘導則によって
表されるが、その起電力電流はまた導体に対して最初の
外力とは反対の、制動的に作用するローレンツ力をも発
生させる。
【００４３】これとは逆に、静止導体に外部から電流を
流す電動機現象（スピーカその他の音響変換器も同じ）
の場合、ローレンツ力による導体運動が発生し、その導
体運動はファラディの誘導則に基づく電流を発生する。
流す電動機現象（スピーカその他の音響変換器も同じ）
の場合、ローレンツ力による導体運動が発生し、その導
体運動はファラディの誘導則に基づく電流を発生する。
【００４４】この電流は流れる方向が最初の外部電流と
は逆向きであるため、制動的となる。すなわち、両者の
電磁現象は互いに負帰還平衡により発散しないように常
に併存し作用しあっている。
は逆向きであるため、制動的となる。すなわち、両者の
電磁現象は互いに負帰還平衡により発散しないように常
に併存し作用しあっている。
【００４５】なお、磁界、電流、導体運動の向きは互い
に直交し、両現象のベクトル方向は著名なフレミングの
右手発電則および同左手電動則によって容易に知ること
ができる。
に直交し、両現象のベクトル方向は著名なフレミングの
右手発電則および同左手電動則によって容易に知ること
ができる。
【００４６】かかる電磁現象の原則を前提として、電磁
誘導則と振動体の機械インピーダンス負荷との関係を考
察する。
誘導則と振動体の機械インピーダンス負荷との関係を考
察する。
【００４７】図３は、ボイスコイルの電気等価回路であ
る。図において、１００はボイスコイルの電気インピー
ダンスＺec＝Ｒec＋ｊωＬec（Ω）であり、１０１は機
械振動系モーショナル電気インピーダンスＺem＝α2/Ｚ
mt（Ω）である。なお、ｊは虚数単位（ｊ2 ＝−１）、
ωは角周波数（＝２πｆ） (rad/s)である。
る。図において、１００はボイスコイルの電気インピー
ダンスＺec＝Ｒec＋ｊωＬec（Ω）であり、１０１は機
械振動系モーショナル電気インピーダンスＺem＝α2/Ｚ
mt（Ω）である。なお、ｊは虚数単位（ｊ2 ＝−１）、
ωは角周波数（＝２πｆ） (rad/s)である。
【００４８】図３の構成にキルヒホッフの法則を適用す
ると、次式が成立する。 Ｅ0 ＝Ｅc ＋Ｅm ＝ＩＺec＋αＶ＝ＩＺec＋α2 ／ＺmtＩ ＝Ｉ（Ｚec＋α2 ／Ｚmt）＝Ｉ（Ｚec＋α2 Ｙmt） （V) ここに、Ｅm ＝αＶ、Ｖ＝Ｆmt／Ｚmt 、Ｆmt＝αＩ、
Ｅm ＝α2 Ｉ／Ｚmt Ｚmt＝ＲV ＋ｊ（ωＭV −ＳV ／ω）＋Ｒma＋ｊωＭa
(N ・ sec/cm) 、 Ｙmt＝１／Ｚmt である。
ると、次式が成立する。 Ｅ0 ＝Ｅc ＋Ｅm ＝ＩＺec＋αＶ＝ＩＺec＋α2 ／ＺmtＩ ＝Ｉ（Ｚec＋α2 ／Ｚmt）＝Ｉ（Ｚec＋α2 Ｙmt） （V) ここに、Ｅm ＝αＶ、Ｖ＝Ｆmt／Ｚmt 、Ｆmt＝αＩ、
Ｅm ＝α2 Ｉ／Ｚmt Ｚmt＝ＲV ＋ｊ（ωＭV −ＳV ／ω）＋Ｒma＋ｊωＭa
(N ・ sec/cm) 、 Ｙmt＝１／Ｚmt である。
【００４９】したがって、ボイスコイル入力点から振動
板をみた全電気インピーダンスＺeoは、次式のようにな
る。 Ｚeo＝Ｅo ／Ｉ＝Ｚec＋α2 Ｙmt＝Ｚec＋Ｚem
板をみた全電気インピーダンスＺeoは、次式のようにな
る。 Ｚeo＝Ｅo ／Ｉ＝Ｚec＋α2 Ｙmt＝Ｚec＋Ｚem
【００５０】この式から明らかなように、ボイスコイル
の入力点での総合電気インピーダンスは、ボイスコイル
自身の電気インピーダンスＺecと、ボイスコイルと空気
音響インピーダンスを含んだ総合機械インピーダンスの
逆数である総合アドミッタンスが電磁変換係数の２乗(=
α2 ) 倍された値が加算されて、総合電気インピーダン
スとして実測されている。
の入力点での総合電気インピーダンスは、ボイスコイル
自身の電気インピーダンスＺecと、ボイスコイルと空気
音響インピーダンスを含んだ総合機械インピーダンスの
逆数である総合アドミッタンスが電磁変換係数の２乗(=
α2 ) 倍された値が加算されて、総合電気インピーダン
スとして実測されている。
【００５１】ここで、上記のようにモーショナル電気イ
ンピーダンスＺemは以下のように定義されている。 Ｚem＝α2 ／Ｚmt＝α2 Ｙmt
ンピーダンスＺemは以下のように定義されている。 Ｚem＝α2 ／Ｚmt＝α2 Ｙmt
【００５２】図４は、振動系機械等価回路を示すもので
ある。１０２は電気回路の等価機械インピーダンスで、
Ｚme＝α2 Ｚec (N ・ sec/cm)である。
ある。１０２は電気回路の等価機械インピーダンスで、
Ｚme＝α2 Ｚec (N ・ sec/cm)である。
【００５３】図中、１０３は機械振動系総合インピーダ
ンスＺmtであり、振動板インピーダンス１０４と音響イ
ンピーダンス１０５とを含んでおり、次式のようにな
る。 Ｚmt＝ＲV ＋Ｒma＋ｊ（ω（ＭV ＋Ｍa ）−ＳV ／ω） (N ・ sec/cm)
ンスＺmtであり、振動板インピーダンス１０４と音響イ
ンピーダンス１０５とを含んでおり、次式のようにな
る。 Ｚmt＝ＲV ＋Ｒma＋ｊ（ω（ＭV ＋Ｍa ）−ＳV ／ω） (N ・ sec/cm)
【００５４】上記等価回路にキルヒホッフの法則を適用
すると、次式のようになる。 Ｆmo＝Ｆmt＋Ｆme＝ＶＺmt＋αＩ＝ＶＺmt＋α2 Ｖ／ＺeC ＝Ｖ（Ｚmt＋α2 ／Ｚec）＝Ｖ（Ｚmt＋α2 Ｙec） (N) ここに、Ｆme＝αＩ、 Ｉ＝Ｅc ／Ｚec 、 Ｅc ＝α
Ｖ、Ｆme＝α2 Ｖ／Ｚc 、 Ｙec＝１／Ｚecである。
すると、次式のようになる。 Ｆmo＝Ｆmt＋Ｆme＝ＶＺmt＋αＩ＝ＶＺmt＋α2 Ｖ／ＺeC ＝Ｖ（Ｚmt＋α2 ／Ｚec）＝Ｖ（Ｚmt＋α2 Ｙec） (N) ここに、Ｆme＝αＩ、 Ｉ＝Ｅc ／Ｚec 、 Ｅc ＝α
Ｖ、Ｆme＝α2 Ｖ／Ｚc 、 Ｙec＝１／Ｚecである。
【００５５】したがって、ボイスコイル入力点から振動
板をみた全機械入力インピーダンスＺmoは、次式のよう
になる。 Ｚmo＝Ｆmo／Ｖ＝Ｚmt＋α2 ／Ｚec＝Ｚmt＋α2 Ｙec ここで、ボイスコイルのモーショナル機械インピーダン
スは以下のように定義される。 Ｚme＝α2 ／Ｚec＝α2 Ｙec
板をみた全機械入力インピーダンスＺmoは、次式のよう
になる。 Ｚmo＝Ｆmo／Ｖ＝Ｚmt＋α2 ／Ｚec＝Ｚmt＋α2 Ｙec ここで、ボイスコイルのモーショナル機械インピーダン
スは以下のように定義される。 Ｚme＝α2 ／Ｚec＝α2 Ｙec
【００５６】次いで、振動板による音圧特性を概観す
る。まず、スピーカの場合について述べる。無限大バッ
フル板に取り付けられた半径ａの振動板から距離ｒでの
音圧Ｐは、振動板の加速度Ａに比例する。ρは空気密度
（ｋｇ／ｍ2 ）である。 Ｐ＝ρａ2 Ａ／（２ｒ）＝ρａ2 ωＶ／（２ｒ）＝Ｋω
Ｖ ただし、Ａ＝ωＶ、またＫ＝ρａ2 ／（２ｒ）である。
る。まず、スピーカの場合について述べる。無限大バッ
フル板に取り付けられた半径ａの振動板から距離ｒでの
音圧Ｐは、振動板の加速度Ａに比例する。ρは空気密度
（ｋｇ／ｍ2 ）である。 Ｐ＝ρａ2 Ａ／（２ｒ）＝ρａ2 ωＶ／（２ｒ）＝Ｋω
Ｖ ただし、Ａ＝ωＶ、またＫ＝ρａ2 ／（２ｒ）である。
【００５７】振動板の単位駆動力あたりの音圧特性Ｐf
（Ｐa ／Ｎ）について考察する。 Ｐf ＝Ｐ／Ｆmt＝ＫωＶ／Ｆmt＝ＫωＶ／（ＶＺmt）＝Ｋω／Ｚmt ＝ＫωＹmt （Ｐa ／Ｎ）
（Ｐa ／Ｎ）について考察する。 Ｐf ＝Ｐ／Ｆmt＝ＫωＶ／Ｆmt＝ＫωＶ／（ＶＺmt）＝Ｋω／Ｚmt ＝ＫωＹmt （Ｐa ／Ｎ）
【００５８】Ｐf は振動板駆動点アドミッタンスＹmtに
よって以下のようになる。なお、Ｓmtは駆動点スティフ
ネス (N/m)である。
よって以下のようになる。なお、Ｓmtは駆動点スティフ
ネス (N/m)である。
【００５９】（１）共振周波数以下のスティフネス制御
領域では、Ｙmt＝ω／Ｓmtとなる。 したがって、Ｐf ＝Ｋω2 ／Ｓmt (−１２dB/oct :オク
ターフ゛ 当たり12dB) ここに振動変位Ｄ (m)は、Ｄ＝Ｖ／ω＝ＦmtＹmt／ω＝
Ｆmt／Ｓmtとなり、低スティフネスのスピーカ振動板で
は大振幅となり、磁束密度Ｂが一定にならず、非線形歪
みが発生する。これに対し、ピアノ響鳴板では、スピー
カ振動板のスティフネスよりも約６００倍大きいため、
振動板変位は逆に１／６００となり、スピーカにおける
ような低域振幅歪みは生じにくい。
領域では、Ｙmt＝ω／Ｓmtとなる。 したがって、Ｐf ＝Ｋω2 ／Ｓmt (−１２dB/oct :オク
ターフ゛ 当たり12dB) ここに振動変位Ｄ (m)は、Ｄ＝Ｖ／ω＝ＦmtＹmt／ω＝
Ｆmt／Ｓmtとなり、低スティフネスのスピーカ振動板で
は大振幅となり、磁束密度Ｂが一定にならず、非線形歪
みが発生する。これに対し、ピアノ響鳴板では、スピー
カ振動板のスティフネスよりも約６００倍大きいため、
振動板変位は逆に１／６００となり、スピーカにおける
ような低域振幅歪みは生じにくい。
【００６０】（２）共振周波数付近での抵抗制御領域で
は、Ｙmt＝１／Ｒmtとなり、以下の式の付近が低域再生
限界となる。ここにＲmtは駆動点抵抗である。 Ｐf ＝Ｋω／Ｒmt (−６dB/oct)
は、Ｙmt＝１／Ｒmtとなり、以下の式の付近が低域再生
限界となる。ここにＲmtは駆動点抵抗である。 Ｐf ＝Ｋω／Ｒmt (−６dB/oct)
【００６１】（３）共振周波数以上での慣性質量制御領
域では、Ｙmt＝１／（ωＭmt）となる。ここにＭmtは駆
動点慣性質量抵抗である。 Ｐf ＝Ｋ／Ｍmt (０dB/oct)
域では、Ｙmt＝１／（ωＭmt）となる。ここにＭmtは駆
動点慣性質量抵抗である。 Ｐf ＝Ｋ／Ｍmt (０dB/oct)
【００６２】このように、さらに高域になると振動板の
分割共振、エッジ共振、ネック共振（ボイスコイルと振
動板との結合点共振）の影響を受け、その挙動は上記
（１）ないし（３）と同様のパターンとなる。
分割共振、エッジ共振、ネック共振（ボイスコイルと振
動板との結合点共振）の影響を受け、その挙動は上記
（１）ないし（３）と同様のパターンとなる。
【００６３】ネック共振以上の周波数になると、ボイス
コイルだけの振動となって、振動板に駆動力が伝わらな
くなり、高域再生限界となる。
コイルだけの振動となって、振動板に駆動力が伝わらな
くなり、高域再生限界となる。
【００６４】次に、ボイスコイルに単位入力電圧当たり
の音圧特性Ｐe （Ｐa ／Ｖ）は以下のようになる。 Ｐe ＝Ｐ／Ｅ0 ＝ＫωＶ／Ｅ0 ＝ＫωＦm ／（Ｅ0 Ｚmt） ＝ＫωαＥ0 Ｙeo／（Ｅ0 Ｚmt）＝ＫωαＹeoＹmt ＝αＹeoＰf （Ｐa ／Ｖ）
の音圧特性Ｐe （Ｐa ／Ｖ）は以下のようになる。 Ｐe ＝Ｐ／Ｅ0 ＝ＫωＶ／Ｅ0 ＝ＫωＦm ／（Ｅ0 Ｚmt） ＝ＫωαＥ0 Ｙeo／（Ｅ0 Ｚmt）＝ＫωαＹeoＹmt ＝αＹeoＰf （Ｐa ／Ｖ）
【００６５】上記関係は基本的には上記Ｐf と同様であ
るが、Ｐe は単位加振力当たりの音圧特性Ｐf にボイス
コイル入力点アドミッタンス特性が重畳されている。
るが、Ｐe は単位加振力当たりの音圧特性Ｐf にボイス
コイル入力点アドミッタンス特性が重畳されている。
【００６６】本発明の弾性振動板による電気音響変換器
のＰf とＰe は、スピーカと同様な関係式である。ただ
し、Ｐf とＰe の周波数特性は、スピーカの場合と多少
異なる。
のＰf とＰe は、スピーカと同様な関係式である。ただ
し、Ｐf とＰe の周波数特性は、スピーカの場合と多少
異なる。
【００６７】つまり、本発明のような高インピーダンス
系の弾性振動板では、各共鳴振動モードに応じた共振、
反共振が表れ、音圧特性Ｐf は山谷を生じる。
系の弾性振動板では、各共鳴振動モードに応じた共振、
反共振が表れ、音圧特性Ｐf は山谷を生じる。
【００６８】一方、Ｙeo＝１／Ｚeo＝１／（Ｚec ＋α
2 Ｙmt）≒１／Ｚec （∵ ｜ＺeC｜＞＞｜α2 Ｙmt｜）より、弾性振動板の
Ｐe は次式のようになる。
2 Ｙmt）≒１／Ｚec （∵ ｜ＺeC｜＞＞｜α2 Ｙmt｜）より、弾性振動板の
Ｐe は次式のようになる。
【００６９】 Ｐe ≒（α／Ｚec）Ｐf （Ｐa ／Ｖ） 周波数ｆに対して、αは一定で、Ｚecは｜ＺeC｜＝Ｒec
2 ＋（２πｆＬec）2 にて直線的な変化である。従っ
て、Ｐe はＰf と同様な山谷を生じる特性となる。
2 ＋（２πｆＬec）2 にて直線的な変化である。従っ
て、Ｐe はＰf と同様な山谷を生じる特性となる。
【００７０】以上により、本発明ではフォースゲージ
（圧電センサ）等によって検出された弦端駆動力電圧波
形または駆動力合成波形をボイスコイルに入力して振動
板を駆動してやれば、有弦楽器系の楽音を再生すること
ができる。さらに、ボイスコイル電気インピーダンスの
逆特性を演算して入力波形に重畳してもよい。
（圧電センサ）等によって検出された弦端駆動力電圧波
形または駆動力合成波形をボイスコイルに入力して振動
板を駆動してやれば、有弦楽器系の楽音を再生すること
ができる。さらに、ボイスコイル電気インピーダンスの
逆特性を演算して入力波形に重畳してもよい。
【００７１】同様にマイクロフォンによる音圧特性また
は合成音圧波形を上述のＰe の関係式で表される伝達特
性の逆特性を、ボイスコイルに入力する前に重畳してや
れば、リアルな音響特性を得ることができる。
は合成音圧波形を上述のＰe の関係式で表される伝達特
性の逆特性を、ボイスコイルに入力する前に重畳してや
れば、リアルな音響特性を得ることができる。
【００７２】まず電気音響変換器の入力伝達特性を求
め、さらに上述のような手法により逆特性の伝達関数を
付与したイコライザを構成することにより、本発明の目
的を達成することができる。
め、さらに上述のような手法により逆特性の伝達関数を
付与したイコライザを構成することにより、本発明の目
的を達成することができる。
【００７３】
【発明の効果】本発明にかかる電子楽器の音響音源装置
によれば、上述のように、自然楽器に極めて近似する自
然な楽音を発生する電子楽器を実現することができる。
によれば、上述のように、自然楽器に極めて近似する自
然な楽音を発生する電子楽器を実現することができる。
【００７４】ここに採用する電気音響変換器の振動板
は、従来の点音源に対して十分な広がりのある面音源を
構成することができる。さらに、従来のスピーカシステ
ムにおけるような周波数に依存する音響特性の不利な点
が除かれ、自然楽器に近い音響システムを構成すること
ができる。
は、従来の点音源に対して十分な広がりのある面音源を
構成することができる。さらに、従来のスピーカシステ
ムにおけるような周波数に依存する音響特性の不利な点
が除かれ、自然楽器に近い音響システムを構成すること
ができる。
【００７５】電気音響変換器の特性に応じて適宜のイコ
ライザを設計することにより、電子楽器の発生する楽音
を自然楽器に限りなく近づけることができる。
ライザを設計することにより、電子楽器の発生する楽音
を自然楽器に限りなく近づけることができる。
【図１】本発明にかかる電子楽器の音響音源装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる電子楽器の音響音源装置に適す
る電気音響変換器の構成例を示す断面図である。
る電気音響変換器の構成例を示す断面図である。
【図３】電気音響変換器のボイスコイルの電気等価回路
である。
である。
【図４】電気音響変換器の振動系の機械等価回路であ
る。
る。
１ 音源システム ２ 電気信号記憶手段 ３ 波形信号記録手段 ４ イコライザ １０ 電気音響変換器 １１ 固定部 １２ 振動板 １３ 電磁駆動ユニット １４ 永久磁石 １５ ボイスコイル １６ 取り付け具 １７ ヨーク（継鉄） １８ ポールピース １９ 電気信号リード線 １００ ボイスコイルの電気インピーダンス １０１ 機械振動系モーショナル電気インピーダンス １０２ 電気回路の等価機械インピーダンス １０３ 機械振動系総合インピーダンス １０４ 振動板インピーダンス １０５ 音響インピーダンス
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１２月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５２】図４は、振動系機械等価回路を示すもので
ある。１０２は電気回路の等価機械インピーダンスで、
Ｚｍｅ＝α２／Ｚｅｃ （Ｎ・ｓｅｃ／ｃｍ）である。
ある。１０２は電気回路の等価機械インピーダンスで、
Ｚｍｅ＝α２／Ｚｅｃ （Ｎ・ｓｅｃ／ｃｍ）である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００６４】次に、ボイスコイルに単位入力電圧当たり
の音圧特性Ｐｅ（Ｐａ／Ｖ）は以下のようになる。 Ｐｅ＝Ｐ／Ｅ０＝ＫωＶ／Ｅ０＝ＫωＦｍｔ／（Ｅ０Ｚｍｔ） ＝ＫωαＥ０Ｙｅｏ／（Ｅ０Ｚｍｔ）＝ＫωαＹｅｏＹｍｔ ＝αＹｅｏＰｆ （Ｐａ／Ｖ）
の音圧特性Ｐｅ（Ｐａ／Ｖ）は以下のようになる。 Ｐｅ＝Ｐ／Ｅ０＝ＫωＶ／Ｅ０＝ＫωＦｍｔ／（Ｅ０Ｚｍｔ） ＝ＫωαＥ０Ｙｅｏ／（Ｅ０Ｚｍｔ）＝ＫωαＹｅｏＹｍｔ ＝αＹｅｏＰｆ （Ｐａ／Ｖ）
Claims (5)
- 【請求項１】 固定部と板状振動体との間に電磁駆動ユ
ニットを取り付けた電気音響変換器と、 有弦楽器の主共鳴弦の両端または主共鳴振動体側の弦端
振動体駆動力に相当する電気波形信号を記憶する電気信
号記憶手段および音圧信号に相当する電気信号を記録す
る波形信号記録手段とを有する音源システムと、 前記電気音響変換器における入力伝達特性と逆特性の伝
達関数を有するイコライザと、を有し、 前記波形信号記録手段に記録された記録信号を前記イコ
ライザを介して前記電気音響変換器に印加することによ
り、有弦自然楽器音の音響をリアルに再生することを特
徴とする電子楽器の音源音響装置。 - 【請求項２】 前記音源システムに含まれる前記電気信
号記憶手段が、有弦楽器の主共鳴弦の両端または主共鳴
振動体側の弦端振動体駆動力を電気信号に変換した信号
を記憶することを特徴とする請求項１に記載の電子楽器
の音源音響装置。 - 【請求項３】 前記音源システムに含まれる前記電気信
号記憶手段が、有弦楽器の主共鳴弦の両端または主共鳴
振動体側の弦端振動体駆動力に相当する電気信号を合成
した信号を記憶することを特徴とする請求項１に記載の
電子楽器の音源音響装置。 - 【請求項４】 前記音源システムに含まれる前記波形信
号記録手段が、音圧信号を電気信号に変換した波形を記
録することを特徴とする請求項１に記載の電子楽器の音
源音響装置。 - 【請求項５】 前記音源システムに含まれる前記波形信
号記録手段が、音圧信号に相当する電気信号を合成した
波形を記録することを特徴とする請求項１に記載の電子
楽器の音源音響装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6307120A JPH08146949A (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 電子楽器の音源音響装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6307120A JPH08146949A (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 電子楽器の音源音響装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08146949A true JPH08146949A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17965277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6307120A Pending JPH08146949A (ja) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | 電子楽器の音源音響装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08146949A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007309957A (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-29 | Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd | 楽音装置及び楽音制御方法。 |
| US7459615B2 (en) | 2006-05-31 | 2008-12-02 | Kawai Musical Instruments Mfg. Co., Ltd. | Musical tone apparatus and method for manufacturing or altering musical tone apparatus |
| US7678988B2 (en) | 2006-12-05 | 2010-03-16 | Kawai Musical Instruments Mfg. Co., Ltd. | Musical tone apparatus |
-
1994
- 1994-11-17 JP JP6307120A patent/JPH08146949A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007309957A (ja) * | 2006-05-15 | 2007-11-29 | Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd | 楽音装置及び楽音制御方法。 |
| JP4528280B2 (ja) * | 2006-05-15 | 2010-08-18 | 株式会社河合楽器製作所 | 楽音装置及び楽音制御方法。 |
| US7459615B2 (en) | 2006-05-31 | 2008-12-02 | Kawai Musical Instruments Mfg. Co., Ltd. | Musical tone apparatus and method for manufacturing or altering musical tone apparatus |
| US7678988B2 (en) | 2006-12-05 | 2010-03-16 | Kawai Musical Instruments Mfg. Co., Ltd. | Musical tone apparatus |
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