JPH0836381A

JPH0836381A - 電子弦楽器

Info

Publication number: JPH0836381A
Application number: JP2295406A
Authority: JP
Inventors: Akio Iba; 章雄伊庭; Yoshiyuki Murata; 嘉行村田; Hiroshi Manabe; 啓真鍋
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1990-11-02
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】電子出願以前の出願であるので要約・選択図及び出願人の識別番号は存在しない。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、指定されている音高をチューニング操作子の操作により変更可能な電子弦楽器に関する。

［従来技術］従来のこの種の電子弦楽器のひとつとしてギターシンセサイザと称されるものが開発されている。このギターシンセサイザは、一般に、ギター本体に設けられた各弦独立型のピックアップ装置からのピックアップ信号に基づいて、そのピックアップ信号から基本波周波数情報（ピッチ情報）をピッチ抽出装置にて抽出し、その基本波周波数情報を、外部に配置した信号変更装置にてデジタル処理して所定のデジタルデータを得、このデジタルデータをＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interfaceの略、楽器同士の相互接続のための国際規格）のフォーマットに従ったＭＩＤＩデータとして出力し、このＭＩＤＩデータにより、シンセサイザと称される外部音源装置を制御し、これにより、前記各弦独立型ピックアップ装置から得られたギターの音色以外の多種多様な音色をもつ楽音で、増幅器、スピーカを介して放音するようにしている。

［従来技術の問題点］ところで、こうした従来のギターシンセサイザでは、前述したように、ギター本体に設けた各弦独立型ピックアップ装置からのピックアップ信号を、外部に配置したピッチ抽出装置、信号変換装置、外部音源装置等に入力して、所定の音色をもつ楽音を得るようにしているため、ピッチ抽出装置や信号変換装置の機材を別個独立に保管管理しなければならず、したがって、それらの機材分管理が煩雑となるばかりでなく、ギターの演奏の際に、直ちに、多種多様な音色をもつ楽音を誰でもたやすく演奏することができないものであった。

しかしながら、最近は、ＬＳＩの集積度の向上やハイブリッドＩＣ等の技術の応用などにより、ピッチ抽出装置や信号変換装置なども充分に小型軽量化することが可能となっており、したがって、ギター本体内にこれら装置を組み込むことが可能となっている。

一方、ギター演奏形態の中には、弦を弾弦操作して所定の音高の楽音を放音した直後に、その弾弦操作した弦を指で、たとえば、フィンガーボード（ネックとも称される。）と直交する方向に押し上げ、これにより、その弦のテンションを高めて、発生中の楽音の音高を、所定の音高分上げる、いわゆるチョーキング奏法というものがある。このチョーキング奏法は、どの指を用いてどの弦を押し上げるかで、種々の区別があるほか、どの音高まで上げるかで種々の区別がある。初めに発音させた元の楽音の音高とチョーキングすることで上げた音高との差の小さい方から順に、クォーター・チョーキング（半音の４分の１音の音高分上げること。）、半音チョーキング、全音（１音）チョーキング、１音半チョーキング、２音チョーキングなどの区別があり、ギター演奏を楽しむ上で、このような各種のチョーキング奏法を確実かつ正確に行うことが望まれている。しかしながら、初心者にとっては、このような種々の区別のあるチョーキング奏法を、種々の区別ができる形で、正確かつ確実に行うのは、極めて困難なことである。また、前述したチョーキング奏法は、弾弦操作直後に、その弾弦された弦をチョーキングしなければならないので、太く、しかもテンションの強い弦をチョーキングする場合は、指が痛くなり、初心者にとっては、チョーキング奏法を行い難いことが多い。

また、ギター演奏形態の中には、前述したチョーキング奏法のほかに、アーミング奏法なるギター特有の奏法がある。このアーミング奏法は、弦の一端が支持されたブリッジに取り付けられているトレモロ・アームを所定の方向に回動操作することで、発生中の楽音の周波数を上下させ、音高を変化させる奏法であり、このアーミング奏法には、種々の形態がある。たとえばトレモロ・アームを下方向に押し下げ弦のテンションを弱めることで、音高を下げるアーム・ダウン奏法、トレモロ・アームを上方向に引き上げ、弦のテンションを強めることで、音高を上げるアーム・アップ奏法、アーム・ダウン奏法にて音高の下がっている楽音の音高を、アームをもどすことで、本来の音高まで上げる（チョーキング奏法的効果）アーム・リターン奏法、トレモロ・アームを細かく動かすことで、弦のテンションの強弱を細かく変化させ、発生中の楽音の周波数を変更させて、ビブラート効果を作り出すアーミング・ビブラート奏法などがある。しかしながら、こうしたアーミング奏法は、トレモロ・アームを正確に、かつ、所定のタイミングで上下動させなければならず、初心者にとっては、極めて困難なことであるばかりでなく、トレモロアームはブリッジ全体を傾斜動させることで、全弦のテンションの強弱を均一に、しかも同時に変化させるものであり、各弦ごとに、そのテンションの強弱を変えることはできず、したがって、各弦ごとに、アーミング効果を得ることはできないものであった。

さらに、従来、各弦が適正なチューニング状態で張設されている場合において、各弦のテンションを均一かつ同時に高める方法として、カポと称される調律器を用いることがある。このカポを使用すると、フィンガーボードの長手方向に移動させ、所定のフレット位置で、締め付け部材を締め付け操作することで、各弦のテンションを均一かつ同時に高めることができる利点がある反面、チューニング状態を全体的に移調させる必要がある都度、締め付け部材を、一旦、ゆるめ、カポをフィンガーボードの長手方向に移動させ、所定のフレット位置で、今度は、締め付け部材を締め付けるという操作を行わなければならず、移調させるための操作が煩雑であるという問題点がある。

［発明の目的］この発明は、こうした従来の問題点および最近の技術状況に鑑みてなされたものであり、ギター特有のチョーキング奏法、アーミング奏法等を、チューニング操作子に対する簡単な操作で、確実かつ正確に行いうる電子弦楽器を提供することを目的とする。

［発明の要点］この発明は、こうした目的を達成させるために、複数の弦ごとに独立してチューニング設定可能なチューニング操作子の操作状態に応じて、前記各弦ごとに指定された音高を変更するように制御手段により制御するようにしたことを要点とする。

［実施例］以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１Ａ図はこの発明をギターシンセサイザに適用した場合の第１実施例を示す全体構成図、第１Ｂ図は同ギターシンセサイザに適用された回路構成を示すブロック図である。

第１Ａ図に示すように、本実施例に係るギターシンセサイザ６０を構成しているギター本体６１は、ネックと称されるフレットボード６２と胴部６３とからなり、これらフレットボード６２および胴部６３に亘って、６本の弦６４……が張設されている。これら各弦６４……の一端は、フレットボード６２のヘッド６５に設けたペッグ６６に調節可能に支持され、その他端は、胴部６３上に固着されているブリッジ６７に固定されている。

前記各弦６４……と対向した胴部６３上位置には、フロント・リヤの一対の汎用型ピックアップ装置（以下、「汎用ピックアップ」という。）６８ａ、６８ｂおよび各弦独立型ピックアップ装置（以下、「各弦独立ピックアップ」という。）６９が固着されている。前者の汎用ピックアップ６８ａ、６８ｂは、各弦６４……の共通の弦振動をピックアップして、アナログのピックアップ信号（楽音信号）を出力するものであり、また、後者の各弦独立ピックアップ６９は、各弦６４…… ごとの独自の弦振動をマイクロホンまたは圧電素子を用いて別個独立にピックアップして、それぞれ独立したアナログのピックアップ信号（楽音信号）を出力するものである。

前記胴部６３の内部には、各弦独立ピックアップ６９から検出されたピックアップ信号から基本周波数情報を抽出するピッチ抽出装置５０と、このピッチ抽出装置５０から抽出された基本波周波数情報をデジタル処理して所定のデジタルデータを得、このデジタルデータを出力するデータ変換装置４０と、このデータ変換装置４０から出力されたデジタルデータに基づいて駆動制御される音源装置３０とが設けられている。また、胴部６３の所定位置には、後述する２つのサウンドシステム１０ａ、１０ｂから出力される出力楽音の特性、例えば音色、エンベロープ等を決定する操作子３０ａが設けられていて、演奏前、演奏途中において、出力音の特性がそれらの操作子３０ａの操作で指示される。

一方、ギター本体６１の所定位置（この例では、胴部６３に設けたブリッジ６７の下部の位置）に、各弦６４……ごとの弾弦操作に伴って発生した各楽音信号の出力周波数を、各楽音信号ごと、または全楽音信号を一律に、手動操作で可変制御するためのチューニング操作子７０ａ……および７０ｂが配設されている。このチューニング操作子７０ａ……および７０ｂは、第１Ｃ図に示すように、軸７０ｃを中心として、回転可能で、かつ元の静止位置にばね（図示せず）のばね力で自己復帰するようになっている。なお前記フレットボード６２上には、所定の間隔を置いて多数のフレット６２ａ……が突設されている。

また、ギター本体６１の胴部６３およびヘッド６５の位置には、前記音源装置３０から出力された所定の音色をもつ楽音信号と前記一対の汎用ピックアップ６８ａ、６８ｂから出力されたピックアップ信号（楽音信号）とをミックスして増幅放音する低音再生用および高温再生用のサウンドシステム１０ａ、１０ｂが配置されている。なお、この実施例の場合とは異なり、音源装置３０からの楽音信号を一方のサウンドシステム１０ａから出力し、他方、汎用ピックアップ６８ａ、６８ｂからの楽音信号を他方のサウンドシステム１０ｂから出力するようにし、これらサウンドシステム１０ａ、１０ｂからの楽音信号の音量を、操作子３０ａの操作で、別個独立に制御できるようにしてもよい。

次に、本実施例に用いられる全体回路構成を、第１Ｂ図に基づいて設明する。

すなわち、前記各弦独立ピックアップ６９…… から出力された６つのピックアップ信号（楽音信号）は入力端子１……に入力される。これら入力端子１……からの楽音信号は、夫々アンプ２…… で増幅され、そして、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３……で高周波成分がカットされて基本波形が抽出され、さらに、この基本波形から基本波周波数を抽出する前記ピッチ抽出装置５０に相当するピッチ抽出回路５０Ａを構成している最大ピーク検出回路（ＭＡＸ）４……、最小ピーク検出回路（ＭＩＮ）５……、ゼロクロス点検出回路（Ｚｅｒｏ）６……およびフリップフロップ１４ ……に与えられる。ローパスフィルタ３……は、第２図に示すように、各弦６４……の開放弦の振動音周波数ｆの４倍の４ｆにカットオフ周波数が設定されている。最大ピーク検出回路４……では、楽音信号の最大ピーク点が検出され、その検出パルス信号の立上りで後段に接続されているフリップフロップ１４……のＱ出力がHighレベルとなり、このフリップフロップ１４……の出力とゼロクロス点検出回路６……のインバータ３０…… の反転出力とのアンド出力がアンドゲート２４… …を介して割り込み指令信号ＩＮＴ_a1〜ＩＮＴ_a6 としてＣＰＵ１００に与えられ、同様に最小ピーク検出回路５……でも、楽音信号の最小ピーク点が検出され、その検出パルス信号の立上りで後段に接続されているフリップフロップ１５……のＱ出力がHighレベルとなり、このフリップフロップ１５……の出力とゼロクロス点検出回路６……の出力とのアンド出力がアンドゲート２５……を介して割り込み指令信号ＩＮＴ_b1〜ＩＮＴ_b6としてＣＰＵ１００に与えられる。

即ち、最大ピーク点が検出されてフリップフロップ１４がHighレベルになっているときに、波形が正から負へ横切ったとき割り込み指令信号ＩＮＴ_a1〜ＩＮＴ_a6がＣＰＵ１００に与えられ、逆に最小ピーク点が検出されてフリップフロップ１５がHighレベルになっているときに、波形が負から正に変化したとき割り込み指令信号ＩＮＴ_b1 〜ＩＮＴ_b6がＣＰＵ１００に入力する。

そして、ＣＰＵ１００は、これらの割込み信号を受付けた直後に、対応するフリップフロップ１４……、１５……に対しクリア信号ＣＬ_a1〜ＣＬ_a6、ＣＬ_b1〜ＣＬ_b6を発生してリセットする。従って、次に最大ピーク点あるいは最小ピーク点を検出するまで何度ゼロクロス点を通過しても対応するフリップフロップ１４……、１５…… はリセット状態であるので、ＣＰＵ１００には割り込みがかからないことになる。

さて、ＣＰＵ１００では、上記割り込み指令信号のうち、最大ピーク点検出直後のゼロクロス点の割り込み指令信号ＩＮＴ_a1〜ＩＮＴ_a6が与えられた時に、それ以前に同様にして検出された最大ピーク点直後のゼロクロス点時のカウンタ値との差が求められ、また最小ピーク点検出直後のゼロクロス点の割り込み指令信号ＩＮＴ_b1〜ＩＮＴ_b6 発生時にそれ以前に同様にして検出されたカウンタ値との差が求められる。この両信号ＩＮＴ（ＩＮＴ_a1〜ＩＮＴ_a6、ＩＮＴ_b1〜ＩＮＴ_b6）が与えられる都度カウンタ７のカウント値は夫々対応する最大時メモリ１０１、最小時メモリ１０２に記憶される。

この求められたカウンタ７のカウント値の差のタイムカウントデータは、前記データ変換装置４０の働きも行うＣＰＵ１００のデジタル処理により、所定のデジタルデータに信号変換され、このデジタルデータが後述する変換回路等を介して、音源装置３０に入力される。この音源装置３０に入力されたデジタルデータに基づき、この音源装置３０を構成している周波数ＲＯＭ３０Ａに入力される。したがって、このデジタルデータに基づき、発生すべき楽音の周波数を示す周波数データがこの周波数ＲＯＭ３０Ａから読み出され、音源回路３０Ｂに送られて、各操作子３０ａで指示された所定の音色をもつ楽音信号が生成出力される。生成出力された楽音信号は、前述した汎用ピックアップ６８ａ、６８ｂから検出されたピックアップ信号（楽音信号）とともに、増幅器およびスピーカからなるサウンドシステム１０ａ、１０ｂを経て所望の出力量で放音出力される。

一方、上記ローパスフィルタ３……からの６つの楽音信号は、夫々トランスファゲートＴを介してＡ／Ｄコンバータ１１に与えられ、その波形レベルに応じたデジタルデータに変換されてＣＰＵ１００に与えらえる。ＣＰＵ１００ではＡ／Ｄコンバータ１１より与えられる波形レベルを示すデータの絶対値が、予め決められた一定値以上になった時には、カウンタ７の値より求めたカウントデータを周波数ＲＯＭ３０Ａに送り込んで放音を開始させ、このデータが上記一定値以下になった時には、消音指示をして放音を終了させる。この波形レベルを示すデータは、ＣＰＵ１００より上記音源回路３０Ｂにも与えられて、楽音の放音レベル（音量）が制御される。

上記トランスファゲートＴには、タイミングの順次ずれたチャンネルタイミング信号ｔ_１〜ｔ_６が夫々与えられ、６つの楽音信号（６弦に対応する）の放音レベル制御がタイムシェアに行われ、これに応じて、周波数ＲＯＭ３０Ａ、音源回路３０Ｂには時分割処理により６チャンネルの楽音生成系が形成されている。ピッチ抽出回路５０の具体的構成第３図は、最大ピーク検出回路４の具体的構成を示すもので、ローパスフィルタ３からの楽音信号は、オペアンプ４−１の＋端子に入力され、オペアンプ４−１の出力端子は、ダイオードＤ１のアノード側に接続され、ダイオードＤ１のカソード側は並列に接続されたコンデンサＣ及び抵抗Ｒ１を介して接地されるとともに、オペアンプ４− １の−端子に接続され、オペアンプ４−１の出力は抵抗Ｒ２を介し、アンプ４−２を介して、上記最大ピーク点検出の割り込み指令信号ＩＮＴ_a1〜ＩＮＴ_a6として出力される。

オペアンプ４−１の＋端子に、第４図（ａ）のような波形が与えられたとすると、コンデンサＣは波形レベルが上昇する時に充電され、波形レベルが下降する時には放電され、第４図（ｂ）のような波形がオペアンプ４−１の−端子に入力され、波形レベルの上昇時のみ、＋端子と一端子の差分値が出力され、これが第４図（ｃ）に示す割り込み指令信号ＩＮＴ_ａとして出力される。この（ｃ）に示すパルス状信号の立下り地点で割り込み処理が開始される。

また、最大ピーク検出回路としては、第５図のようにすることもできる。なお、第３図のそれと同一箇所には同一符号を付す。即ち、第３図のダイオードＤ１とは逆の向きに接続されたダイオードＤ２があり、また、オペアンプ４−１の＋端子には、オペアンプ４−３が接続され、入力信号in はオペアンプ４−３の−端子に抵抗Ｒ４を介して与えられ、また、この−端子には、その出力が抵抗Ｒ３を介して帰還している。この第５図の最大ピーク検出回路４′の動作は、次に述べる最小ピーク検出回路５の動作とほぼ同じで入力側に信号反転のためのオペアンプ４−３が接続されているだけであるので省略する。

第６図は、最小ピーク検出回路５の具体的構成を示し、この最小ピーク検出回路５は最大ピーク検出回路４とほぼ同じであるが、ダイオードＤ２の向きが逆となっており、コンデンサＣは、第４図（ｄ）に示すような逆向の充放電を繰り返し、第４図（ｅ）に示すような割り込み指令信号ＩＮＴ_ｂが得られることになる。

また第７図は、ゼロクロス点検出回路６の具体的構成を示し、オペアンプ６−１の＋端子にはローパスフィルタ３からの楽音信号が与えられ、 −端子にはグランドレベルが接続され、このオペアンプ６−１の出力は抵抗Ｒ５、アンプ６−２を介して出力する。従って、正レベルの入力信号があるときは、アンプ６−２でHigh出力となり、負レベルの入力信号があるときは、アンプ６−２で Low出力となる。つまりゼロクロス点を通過する都度その出力レベルが反転する。ピッチ抽出回路５０の動作次に、ピッチ抽出回路５０、ＣＰＵ１００の動作について説明する。第８図はＣＰＵ１００のメインフローであって、先ずステップＡ１で初期設定を行った後、ステップＡ２でＡ／Ｄコンバータ１１の値を読み込んで、一定レベルとならない限り、楽音のオフ処理を続ける（ステップＡ３、Ａ４）。いま、弦操作によって、第９図（ａ）に示すような一定レベル以上の楽音信号がＡ／Ｄコンバータ１１に入力されれば（ステップＡ３）、ステップＡ５に進んで周波数制御処理すなわちカウンタ７からのデータを周波数ＲＯＭ３０Ａに与える楽音放音処理を行い、楽音信号レベルが一定レベル以上である限りこの放音処理を続ける（ステップＡ２、Ａ３、Ａ５）。このカウンタ７のカウントデータは次述する割り込み処理で設定される。

次に、弦操作によって楽音波形が立上り、第９図（ａ）のＭＡＸ１に示す最初の最大ピーク点（図中ＭＡＸ１）に波形レベルが達したとすると、最大ピーク検出回路４より第９図（ｂ）に示すような信号が発生し、フリップフロップ１４が Highレベルとされる（同図（ｄ）参照）。そして、ゼロクロス点検出回路６から第９図（ａ）の Zero１の点でゼロクロス点検出出力が反転する（同図（ｃ）参照）と、アンドゲート２４よりＣＰＵ１００に対し割り込み指令信号ＩＮＴ_ａが与えられ、ＣＰＵ１００は第１０図の割り込み処理を開始する。まず、ＣＰＵ１００はステップＢ１でカウンタ７のカウント値を読み込み、波形が１波目か否かを判断する（ステップＢ２）。いま、楽音波形は立上ったばかりで、１波目なので、ステップＢ５に進んでフラグ「１」を立てて、最大時メモリ１０１に上記ステップＢ１で読み出したカウンタ７のカウント値をセットする。

このフラグ「１」は、最大ピーク点の次のゼロクロス点が既に検出されたことを示すフラグであり、このフラグがクリアされていると、最小ピーク点が検出されたことを示すことになる。なお、このフラグの機能は後述するとおりである。

さて、第９図（ａ）のような波形が入力された場合は、続けてゼロクロス点Zero２、Zero３が検知される都度、ゼロクロス点検出回路６からは同図（ｃ）に示すように反転出力が得られる。

しかしながら、フリップフロップ１４の出力はリセットされており（ステップＢ１にて）、何ら割り込み指令信号ＩＮＴ_ａは発生しない。勿論フリップフロップ１５もリセットされたままであるから、割り込み指令信号ＩＮＴ_ｂは発生しない。

そして次に、第９図（ａ）のＭＩＮ１に示す最小ピーク点に達すると、今度は最小ピーク検出回路５よりピーク検出信号が出力し、フリップフロップ１５がセットされる。そして、次のゼロクロス点（Zero４）にて、ゼロクロス点検出回路６出力は反転し、その結果アンドゲート２５よりＣＰＵ１００に対し、割り込み指令信号ＩＮＴ_ｂが与えられ、ＣＰＵ１００は第１１図の割り込み処理を開始する。まず、ＣＰＵ１００はステップＣ１でフリップフロップ１６をリセットし、更にカウンタ７のカウント値を読み込み、波形が１波目か否か判断する（ステップＣ２）が、最小ピーク点の次のゼロクロス点についてはいまの場合１波目であるので、ステップＣ５に進んでフラグをクリアして「０」とし、最小時メモリ１０２に上記ステップＣ１で読み出したカウンタ７のカウント値をセットする。

このステップＣ２、上記ステップＢ２の１波目か否かの判断は、例えばＡ／Ｄコンバータ１１からの波形レベルデータが一定以上となった時に、１波目フラグＡ、Ｂを立て、最大ピーク点直後のゼロクロス点検出の割り込み指令信号ＩＮＴ_ａが与えられた時ステップＢ２の後ステップＢ５の前に、この１波目フラグＡをクリアし、最小ピーク点直後のゼロクロス点検出の割り込み指令信号ＩＮＴ_ｂが与えられた時ステップＣ２の後ステップＣ５の前に、この１波目フラグＢをクリアし、ステップＢ２、Ｃ２で１波目フラグＡ、Ｂが立っているか否かを判断することで達成される。

そして、第９図（ａ）のＭＡＸ２に示す最大ピーク点に続くゼロクロス点（Zero５）に到達すると、最大ピーク点直後のゼロクロス点検出の割り込み指令信号ＩＮＴ_ａが与えられ、ＣＰＵ１００はステップＢ１でカウンタ７のカウント値を読み込み、ステップＢ２で波形がもう１波目でないことを判断して、ステップＢ３でフラグが「０」か否か判断する。フラグは、すぐ前の最小ピーク点ＭＩＮ１の次のゼロクロス点（Zero４）で「０」になっているから、ＣＰＵ１００はステップＢ４に進み１周期前の最大ピーク点ＭＡＸ１の直後のゼロクロス点（Zero１）で最大時メモリ１０１にセットしたタイムカウントデータを読み出して上記ステップＢ１で読み出した今回のタイムカウントデータより減算し、この結果データを得る。その結果、上述のスチェップＡ５では、上記結果データを周波数ＲＯＭ８に与えて、ゼロクロス点（Zero１）からゼロクロス点（Zero５）までの時間間隔（ｔ_１）がピッチ抽出データとなり、この時間間隔（ｔ_１）を１周期とする周波数の楽音を放音するように制御することになる。上述の処理にひき続いて、ＣＰＵ１００はフラグ「１」を立て、上記今回のタイムカウントデータ値を最大時メモリ１０１にセットする（ステップＢ５）。

このように、ステップＣ５、Ｂ３で最大ピーク点のすぐ次のゼロクロス点が判別され、このゼロクロス点間だけの時間（ｔ_１）が計測され、ステップＢ４で周期計算が行われてゆく。

同様にして、ゼロクロス点（Zero６、Zero７）は、無視されて最小値検出直後のゼロクロス点（Zero８）の検出によって発生されるアンドゲート２５からの割り込み指令信号ＩＮＴ_ｂの入力に応じて、ＣＰＵ１００は、第１１図に示すフローの処理を行い、今回は、前のゼロクロス点（Zero ４）から今回のゼロクロス点（Zero８）までの時間間隔（ｔ_２）がピッチ抽出データとなる。

従って、本実施例では、最大値検出直後発生するゼロクロス点どうしの時間間隔（ｔ_１：つまり Zero１←→Zero５）と、最小値検出直後発生するゼロクロス点どうしの時間間隔（ｔ_２：つまりZero ４←→Zero８）とが求まり、一周期に２回周波数変更の処理が行え、入力信号の周波数変化に応答できるようになっている。

ところで、本実施例においては、上述した第１０図、第１１図フローのフラグの機能によって第１２図に示すような波形が入力されても、図のゼロクロス点Zero１２、Zero１４は、無視されることになる。

つまり、割り込み指令信号ＩＮＴ_ａとしてゼロクロス点Zero１２、Zero１４に対応する信号が入ってきても、フラグは、ゼロクロス点Zero １１、Zero１３の到来時に１にセットしてあり（ステップＢ３）、従ってステップＢ３のジャッジはＮＯとなり、何ら周期計算を行わないことになる。このようにして、本実施例ではこのフラグによって最大値検出後あるいは最小値検出後にゼロクロス点が連続して複数回検出されてもそれを無視することで、倍音の影響を更に取り除くことを可能としている。

なお、第８図のステップＡ５での処理として前回の記憶されているタイムカウントデータと今回得たタイムカウントデータとの平均値をとって出力したり、前回とのデータ差が大きい場合例えば２０％以上の差があれば前回のものを出力するようにした場合は、さらに周波数の安定性が図れる。また、最大ピーク点直後のゼロクロス点検出に基づく周期計算と、最小ピーク点直後のゼロクロス点検出に基づく周期計算とを、楽音波形の始点が立上り波形であれば、最大ピーク点直後のゼロクロス点に基づく周期計算を行い、楽音波形の始点が立下り波形であれば、最小ピーク点直後のゼロクロス点に基づく周期計算を行うように、選択的に実行するようにしてもよい。このようにすれば、発音開始時の応答速度が早くなる。

このように、本実施例にあっては、ＣＰＵ１００が第８図に示したステップＡ５の処理として適当なものを実行でき、しかもこの処理の変更はＣＰＵ１００の外部回路の変更を行うことなく、単にＣＰＵ１００のプログラムの変更で行えるために汎用性が増し、インテリジェント化に適している。

なお、上記実施例では、最大ピーク点検出直後のゼロクロス点間の時間間隔（ｔ_１）と、最小ピーク点検出直後のゼロクロス点間の時間間隔（ｔ_２）との双方を求めるようにしたが、必ずしも双方を算出する必要はなく、仮に一方のみで回路構成をした場合は、第２図に示した最大ピーク検出回路４、フリップフロップ１４、アンドゲート２４、インバータ３０の組か、最小ピーク検出回路５、フリップフロップ１５、アンドゲート２５の組の一方が不要となり回路の簡略化ができる。

次に、本実施例の特徴であるチューニング変更回路８０を中心として、その構成、作用について説明する。

まず、チューニング変更回路８０を説明するに先立って、前述したチューニング操作子７０ａ… …、７０ｂの周辺の構成について説明すると、前述した通り、各チューニング操作子７０ａ……、７０ｂは、手動操作で可動操作可能であるが、各チューニング操作子７０ａ……、７０ｂを適宜手動操作すると、その操作量に応じたチューニングデータは、Ａ／Ｄ変換器８１……によりデジタルデータに変換されたのち、ＣＰＵ１００に入力される。このデジタルデータは、チューニングデータとして、ＣＰＵ１００から各ラッチ８２……に入力される。このチューニングデータは、少なくとも半音以上に亘って、出力楽音の音高を可変しうるデジタルデータであり、このチューニングデータは、ラッチ８２……を介して、各変換回路８３……に入力される。

一方、ＣＰＵ１００からは、ピッチ抽出回路５０から入力された所定の楽音デジタルデータ（所定のセント単位で表現されたキーコード情報）が各弦６４……に対応した各レジスタ８４… …を介して、前記各変換回路８３……に入力される。この各変換回路８３……に入力されたキーコードデータは、各操作子７０ａ……および７０ｂの操作量に応じた各チューニングデータに基づいて、所定の値のキーコード情報に変換されて、周波数ＲＯＭ３０Ａにそれぞれ入力される。したがって、この周波数ＲＯＭ３０Ａからは、前記キーコード情報に対応した周波数データが読み出され、この周波数データに基づいて各音源回路３０Ｂが駆動制御され、その結果、サウンドシステム１０ａ、１０ｂから、前記各チューニング操作子７０ａ……、７０ｂの操作量に応じた周波数の楽音信号が放音される。

次に、本実施例の動作について説明する。

まず、通常のギター演奏の場合は、弦６４…… を弾弦操作すると、ＣＰＵ１００からセント単位のキーコード情報が各弦６４……ごとに出力され、各レジスタ８４……を介して変換回路８３… …に入力されるが、チューニング操作子７０ａ… …および７０ｂは操作されておらず、そのため、これら変換回路８３……にチューニングデータは入力されていないので、前記セント単位のキーコード情報はそのまま周波数ＲＯＭ３０Ａに入力される。したがって、そのキーコード情報に対応した周波数データが周波数ＲＯＭ３０Ａから読み出され、そのため、各音源回路３０Ｂ……およびサウンドシステム１０ａ、１０ｂから所定の楽音が生成放音されることとなる。

一方、ギター演奏中に、チューニング操作子７０ａ……および７０ｂを操作した時にあっては、前記変換回路８３……に対し、セント単位のキーコード情報が入力されるほかに、各操作子７０ａ……または７０ｂの操作量に応じた各弦６４……ごとのチューニングデータが入力されるため、これら変換回路８３……において前記キーコード情報のデータ値が変更され、したがって、各弦６４……の弾弦操作で発生されている楽音信号の周波数が変更されることとなる。そのため、各楽音信号の周波数を、チューニング操作子７０ａ……および７０ｂの操作量に応じて可変制御することができる。

このように構成した場合には、弦６４……の弾弦操作により発生した楽音信号の周波数を、各弦６４……ごとに設けたチューニング操作子７０ａ、または各弦６４……の共通に設けたチューニング操作子７０ｂの操作量に応じて適宜、変更することができる。したがって、弾弦直後に、その弦を押し上げて発生中の楽音信号の周波数を高くするチョーキング奏法を行った場合と同様な効果を、前記各チューニング操作子７０ａ……、７０ｂを手動操作を行うのみで、容易かつ確実に行うことができる。また、各チューニング操作子７０ａ……、７０ｂの操作量は、適宜、加減して操作することができるので、クォーター・チョーキング、半音チョーキング等を互いに区別できる状態に、容易に、加減操作することができる。さらに、本実施例によれば、太く、しかもテンションの強い弦が張設されているギターにおいても、各チューニング操作子７０ａ……、７０ｂを操作すれば、チョーキング効果が得られるので、指を痛めることなく、容易に、チョーキング奏法を行った場合と同様な効果を得ることができる。さらにまた、本実施例によれば、各弦共通のチューニング操作子７０ｂを操作した場合には発生中の各楽音信号の周波数を均一に、しかも同時に変更することができるので、トレモロ・アームを用いて行っていたアーミング奏法で得られる効果と同様な効果を、簡単な操作で、確実かつ正確に行うことができる。

次に、この発明の第２実施例を、第１３Ａ図および第１３Ｂ図に基づいて説明する。なお、前記第１実施例において説明した構成要素と同一構成要素には、同一の指示符号を付して、それの説明は割愛する。

この実施例の場合は、ギター本体６１に設けたブリッジ６７の近傍位置に、各弦６４……ごとに、チューニング操作子７０ｄ……がそれぞれ配設されているとともに、各弦６４……の共通のチューニング操作子７０ｅが１つ配設されている。これらチューニング操作子７０ｄ……および７０ｅは、第１３Ｂ図に示すように、時計または反時計方向に回動可能（一方向にスライド可能でもよい。）で、かつ、適当な位置に可動設定後は、その位置に静止されるように、ギター本体６１に支持されている。これら各チューニング操作子７０ｄ……および７０ｅと対応したギター本体６１のパネル上には、同図に示すように、目盛部６１ａが施こされている。この目盛部６１ａは、フィンガーボード６２上に配置されたフレット６２ａの数の目盛が等間隔に付されている。

なお、前記各チューニング操作子７０ｄ……および７０ｅは、前記第１実施例の場合と同様、Ａ／Ｄ変換器を介してＣＰＵに接続されている。

また、他の回路構成も、第１実施例の場合と同じである。

このような構成において、例えば、各弦共通のチューニング操作子７０ｅを回動操作すると、前記第１実施例の場合と同様、その操作量に応じたチューニングデータがＡ／Ｄ変換器を介してＣＰＵに入力され、そのＣＰＵにおいて所定のデジタル処理され、チューニング変換回路に入力される。したがって、このチューニング変換回路において、弾弦操作時に出力されるキーコード情報が前記チューニングデータに応じて適宜変更され、音源装置に入力されるので、前記チューニング操作子７０ｄ……および７０ｅの操作量に応じた楽音信号の周波数で、前記音源装置、サウンドシステムから出力放音することができる。そのため、従来のカポを用いて移調を行った場合と同様なカポ効果を、チューニング操作子７０ｅと回動操作を行うという簡単な操作で、迅速かつ確実に行うことができる。また、各チューニング操作子７０ｄ……を個別に回動操作することにより、各弦６４……ごとにその弾弦操作により生ずる楽音信号の周波数を変更することができるので、たとえば、特定の弦６４……のみが所定の音高分、他の弦６４……の音高と異なっていた場合でも、特定の弦６４……に対応したチューニング操作子７０ｄ……を操作することで、容易に他の弦６４ ……の音高と同一音高となるように調律させることができるとともに、仮に、フィンガーボード６２上に同一の太さの弦６４……を、同一のテンションをもって張設した場合でも、前記各チューニング操作子７０ｄ……を適当に手動操作して、音源回路３０の周波数ＲＯＭに対し、所定のデジタルデータが入力されるように構成すれば、各弦ごとに所定の太さの弦を張設した場合と同様な楽音を放音させることができる。

なお、前記実施例では、各チューニング操作子７０ａ〜７０ｅを、胴部６３の所定位置に設けているが、これに限られるものではなく、操作の行い易い位置、見易い位置であれば、他の位置に設けてもよい。また、上記実施例では、ピッチ抽出装置として、入力波形信号の最大値または最小値間の時間間隔を計測するいわゆるピーク比較方式と入力波形信号のゼロクロス点間の時間間隔を計測するいわゆるゼロクロス点検出方式との両方式を併用したピッチ抽出装置を一例に挙げて説明したが、必ずしもそれに限られず、例えば、前記ピーク比較方式またはゼロクロス点検出方式のみを採用したもの、いわゆる波形クリップ方式を採用したものでもよい。さらに、上記実施例においては、本発明をギターシンセサイザに適用したものであったが、必ずしもそれに限られるものではなく、例えばバイオリンや琴などを電子化したものにも同様に適用できる。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、この発明によれば、複数の弦ごとに設けられたチューニング変更操作子に対する外部操作により、前記各弦ごとに指定された音高を変更するように音高変更制御手段により制御するようにしたので、各チューニング変更操作子に対する外部操作で、弦楽器特有のチョーキング奏法やアーミング奏法等を行った場合に奏出される音高変更と同様な音高変更を、確実かつ容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図および第１Ｃ図はこの発明の第１実施例を示す全体構成図、全体回路構成図およびチューニング操作子の要部平面図、第２図は第１Ｂ図中のローパスフィルタのカットオフ周波数を示す図、第３図は最大ピーク検出回路の構成図、第４図は、最大ピーク検出回路と最小ピーク検出回路の各部の動作波形を示す図、第５図は最大ピーク検出回路の他の例を示す回路構成図、第６図は最小ピーク検出回路の構成図、第７図はゼロクロス点検出回路の構成図、第８図はＣＰＵのメインフローチャートを示す図、第９図は入力波形とそれに伴う各部の動作を示すタイムチャート図、第１０図は最大ピーク点直後のゼロクロス点検出時の割り込み処理フローチャートを示す図、第１１図は最小ピーク点直後のゼロクロス点検出時の割り込み処理フローチャートを示す図、第１２図は別の入力波形とそれに伴う各部の動作を示すタイムチャート図、第１３Ａ図および第１３Ｂ図はこの発明の第２実施例を示す全体構成図およびチューニング操作子の要部平面図である。１０ａ、１０ｂ……サウンドシステム、３０ ……音源装置、４０……データ変換装置（ＣＰＵ）、５０……ピッチ抽出装置、６０……ギターシンセサイザ、６８ａ、６８ｂ……汎用ピックアップ、６９……各弦独立ピックアップ、７０ａ、７０ｂ、７０ｄ、７０ｅ……チューニング操作子、８０……チューニング変更回路、８２…… ラッチ、８３……変換回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者真鍋啓東京都西多摩郡羽村町栄町３丁目２番１号カシオ計算機株式会社羽村技術センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】張設されている複数の弦の振動を検出する
弦振動検出手段と、前記複数の弦と対応するフィンガーボード上の各フィンガリング操作領域内のいずれかの位置へのフィンガリング操作に基づき、そのフィンガリング操作した位置に対応した音高を指定する音高指定手段と、この音高指定手段により指定された音高をもつ楽音を、前記弦振動検出手段により検出された弦振動に基づき発生させるように指示する楽音発生指示手段と、前記複数の弦ごとに独立してチューニング設定可能なチューニング操作子と、このチューニング操作子の操作状態に応じて、前記各弦ごとに前記音高指定手段により指定された音高を変更するように制御する音高変更制御手段と、を備えていることを特徴とする電子弦楽器。
【請求項２】前記音高指定手段は、前記弦振動検出手段
により検出された弦振動に対応するピックアップ信号から、当該ピックアップ信号の基本周波数情報を抽出するピッチ抽出手段と、このピッチ抽出手段により抽出された基本周波数情報に基づき、対応する音高を決定する音高決定手段とから構成されている特許請求の範囲第１項記載の電子弦楽器。
【請求項３】前記音高変更制御手段は、前記チューニン
グ操作子の外部操作量または外部操作角度に応じて、半音単位よりも細かい周波数単位ごとに、前記音高指定手段により指定された音高を変更するように制御するものである特許請求の範囲第１項記載の電子弦楽器。
【請求項４】前記チューニング操作子は、自動復帰手段
を備えており、この自動復帰手段により、元の静止位置に自動的に復帰可能に支持されている特許請求の範囲第１項記載の電子弦楽器。
【請求項５】前記チューニング操作子は、移動可能であり、移動後は、当該移動位置に静止されるように支持されている特許請求の範囲第１項記載の電子弦楽器。