JPH10198364A - 電子打楽器装置の打点位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成により製造コストの上昇を招来する
ことなしに、打面が広い場合であっても打面上の打点位
置を正確に検出し、打点位置の変化に応じて発音される
楽音の特性を適正に制御する。 【解決手段】打面への打撃を電気信号として検出し、検
出した電気信号に基づいて楽音を生成する電子打楽器装
置の打点位置検出装置において、打面の中央に配置さ
れ、打面への打撃を電気信号として検出する打撃検出手
段と、打撃検出手段により検出された電気信号を入力
し、電気信号の波形の立ち上がりから第１の所定時間内
の正または負の波形のピーク値と、電気信号の波形の立
ち上がりから第２の所定時間内の最大値とを検出する検
出手段と、検出手段により検出されたピーク値と最大値
とに基づいて打点位置情報を演算する演算手段とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子打楽器装置の
打点位置検出装置に関し、さらに詳細には、演奏者がス
ティックなどで打撃することにより楽音を発音するアコ
ースティック・ドラムのような打楽器を模擬した電子打
楽器装置の打点位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、アコースティック・ドラムを模
擬した電子ドラムのような電子打楽器装置が知られてお
り、こうした電子打楽器装置では、ヘッドと称される打
撃体の打面への打撃を電気信号として検出し、検出した
電気信号に基づいて楽音を生成するようになされてい
る。

【０００３】ここで、アコースティック・ドラムにおい
ては、同一の打面を打撃する場合であっても、打面上に
おける打点位置を変化させると、打面上の打点位置に応
じて打面における振動の伝達の態様が変化し、発音され
る楽音の音色などの特性が変化するものであった。

【０００４】こうした点を模擬するために、従来の電子
打楽器装置においては、ヘッドの打面への打撃を電気信
号として検出するセンサーの他に、ヘッドの打面上にお
ける打点位置を検出するための専用のセンサーを打面に
配設し、このセンサーにより出力される打点位置情報に
応じて、発音すべき楽音の音色などの特性を制御するよ
うになされていた。

【０００５】しかしながら、ヘッドの打面上に打撃を電
気信号として検出するセンサーの他に打点位置を検出す
るための専用のセンサーを配設した従来の電子打楽器装
置においては、構造が複雑化するとともに、製造コスト
が上昇するという問題点があった。

【０００６】ところで、こうした問題点を解決するもの
として、特開平５−１４３０７１号公報に開示された発
明が提案されており、この特開平５−１４３０７１号公
報に開示された発明においては、ヘッドの打面への打撃
に応じた電気信号の波形の立ち上がりの極性を検出する
極性検出手段を用いて、発音すべき楽音の特性を制御す
るようになされている。

【０００７】こうした特開平５−１４３０７１号公報に
開示された発明によれば、ヘッドの打面が狭い場合には
正確な打点位置の検出を行うことが可能であるが、ヘッ
ドの打面が広い場合には正確な打点位置の検出を行うこ
とができないという問題点があった。

【０００８】即ち、本願出願人は、図１（ａ）（ｂ）
（ｃ）に示すように、ヘッド１０の円形状の広面積の打
面（本実験においては、打面の直径は９インチとし
た。）１２の底面中央に打面１２への打撃を電気信号と
して検出する打撃検出手段としてのセンサー１４を配設
し、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）上の矢印の示す位置で当該
矢印方向に打面１２を打撃した場合において、当該打撃
をセンサー１４が検出して出力する電気信号の波形を観
察する実験を行った。

【０００９】この実験の結果によれば、打面１２の中心
を叩いた場合（図１（ａ）の場合）には波形は負（マイ
ナス）の極性側から立ち上がり、打面１２の中心と外周
との間の中間を叩いた場合（図１（ｂ）の場合）には波
形は正（プラス）の極性側から立ち上がり、打面１２の
外周を叩いた場合（図１（ｃ）の場合）には波形は負
（マイナス）の極性側から立ち上がるものであった。

【００１０】従って、特開平５−１４３０７１号公報に
開示された発明のように、極性検出手段を用いてヘッド
の打面への打撃に応じた電気信号の波形の立ち上がりの
極性を検出するだけでは、ヘッドの打面が広い場合に
は、打面の中心を叩いたときと打面の外周を叩いたとき
とを区別することができず、正確な打点位置の検出を行
うことができないという問題点があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、簡単な構成により製造コストの上昇を招来
することなしに、打面が広い場合であっても打面上の打
点位置を正確に検出し、打点位置の変化に応じて発音さ
れる楽音の特性を適正に制御することを可能にした電子
打楽器装置の打点位置検出装置を提供しようとするもの
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、以下の特性に鑑みてなされたものであ
る。

【００１３】即ち、上記した図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に
示す実験において、センサー１４から出力される波形を
詳細に観察すると、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すよう
に（なお、図１（ａ）と図２（ａ）とが対応し、図１
（ｂ）と図２（ｂ）とが対応し、図１（ｃ）と図２
（ｃ）とが対応する。）、波形の立ち上がりから所定の
時間（図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す例においては、
「０．３ｍｓ（ミリ秒）」である。）の間において、打
面１２の中心を叩いた場合（図２（ａ）の場合）には
「第１半波（極性は負（マイナス））」の波形が含ま
れ、打面１２の中心と外周との間の中間を叩いた場合
（図２（ｂ）の場合）には「第１半波（極性は正（プラ
ス））」の波形と「第２半波（極性は負（マイナ
ス））」の波形とが含まれ、打面１２の外周を叩いた場
合（図２（ｃ）の場合）には「第１半波（極性は負（マ
イナス））」の波形と「第２半波（極性は正（プラ
ス））」の波形とが含まれている。

【００１４】このように、波形の立ち上がりから所定の
時間（図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す例においては、
「０．３ｍｓ」である。）の間において、ヘッド１０の
打面１２の中心を叩いた場合には負の半波のみが現出
し、ヘッド１０の打面１２の中心と外周との間の中間お
よびヘッド１０の打面１２の外周を叩いた場合には正の
半波と負の半波とが現出することがわかる。

【００１５】さらに、ヘッド１０の打面１２上の打点位
置が中心から外周へ移動するに従い、これら正の半波と
負の半波とのレベルはそれぞれ大きくなっていることが
わかる。

【００１６】また、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）からは、セ
ンサー１４から出力される波形の最大値は、ヘッド１０
の打面１２の中心を叩いた場合が最も大きく、ヘッド１
０の打面１２の打点位置が中心から外周へ移動するに従
い小さくなっていることがわかる。ここで、センサー１
４から出力される波形は、所定時間を経過とともに徐々
に減衰していくので、センサー１４から出力される波形
の最大値を検出するには、波形の立ち上がりから所定時
間内における波形を検出すればよい。

【００１７】従って、「波形の立ち上がりから第１の所
定時間内の正または負の波形のピーク値」と「波形の立
ち上がりから第２の所定時間内の最大値」をパラメータ
として、ヘッド１０の打面１２を打撃した際の打点位置
を検出することができるようになる。

【００１８】ここで、上記した最大値とは、波形の絶対
値の最大値も含んでいる。

【００１９】従って、本発明のうち請求項１に記載の発
明は、打面への打撃を電気信号として検出し、検出した
電気信号に基づいて楽音を生成する電子打楽器装置の打
点位置検出装置において、打面の中央に配置され、上記
打面への打撃を電気信号として検出する打撃検出手段
と、上記打撃検出手段により検出された電気信号を入力
し、上記電気信号の波形の立ち上がりから第１の所定時
間内の正または負の波形のピーク値と、上記電気信号の
波形の立ち上がりから第２の所定時間内の最大値とを検
出する検出手段と、上記検出手段により検出されたピー
ク値と最大値とに基づいて打点位置情報を演算する演算
手段とを有するようにしたものである。

【００２０】ここで、上記第１の所定時間は、請求項２
に記載の発明のように、上記打面の外周部位を打撃した
際に、上記電気信号の波形の立ち上がりから最初の半波
と次の半波とを現出させる時間とすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面に基づいて、本
発明による電子打楽器装置の打点位置検出装置の実施の
形態の一例を詳細に説明するものとする。

【００２２】図３には、本発明による電子打楽器装置の
打点位置検出装置の実施の形態の一例を示すブロック構
成図が示されている。

【００２３】この電子打楽器装置の打点位置検出装置
は、マイクロ・コンピューターによってその全体の制御
が行われており、ヘッド（図示せず）の円形状の広面積
の打面（図示せず）の底面中央に配設された打面への打
撃を電気信号として検出する打撃検出手段としての圧電
素子よりなるセンサー２０と、センサー２０から出力さ
れたアナログ波形をデジタル波形に変換するＡ／Ｄ（ア
ナログ／デジタル）変換器２２と、Ａ／Ｄ変換器２２か
ら出力されたデジタル波形の直流成分を取り除くハイ・
パス・フィルターより構成されるＤＣ（直流）カット・
フィルター２４と、ＤＣカット・フィルター２４から出
力されるデジタル波形に関して過去の入力レベルと比較
して波形の立ち上がりを検出する立ち上がり検出回路２
６と、立ち上がり検出回路２６から出力されたデジタル
波形を入力して当該入力されたデジタル波形の立ち上が
りから０．３ｍｓ間の極性が正の波形（以下、「＋波
形」と称する。）をピーク・ホールドする＋波形ホール
ド回路２８と、立ち上がり検出回路２６から出力された
デジタル波形を入力して当該入力されたデジタル波形の
立ち上がりから一定時間（例えば、１ｍｓのように、
０．３ｍｓでなくてよい。）内の最大値を検出する最大
値検出回路３０と、＋波形ホールド回路２８から出力さ
れたデジタル波形の立ち上がりから０．３ｍｓ間の＋波
形レベルと最大値検出回路３０から出力された波形の最
大値とに基づいて打点位置情報と打撃力情報とを演算す
る演算回路３２とを有している。

【００２４】なお、図３の最大値検出回路３０では、単
に入力信号の最大値を検出するようになっているが、波
形の絶対値の最大値を検出する場合には、入力信号を整
流して、その整流された信号の最大値を検出するように
すればよい。

【００２５】そして、上記した演算回路３２から出力さ
れる打点位置情報と打撃力情報ととに基づいて音源を制
御することにより、ヘッドの打面上の打点位置の変化な
らびに打撃力の変化に応じて、発音される楽音の特性を
適正に制御することができるようになる。

【００２６】ここで、演算回路３２によって行われる処
理は、「波形の立ち上がりから０．３ｍｓ間の＋波形レ
ベル」と「波形の最大値」と「ヘッドの打面上の打点位
置」との相関を予め測定した結果から作成した、図４
（ａ）（ｂ）にその一例を示す変換テーブルを参照して
行われる。この変換テーブルは、図４（ａ）に示すテー
ブル１（「波形の最大値」と「ヘッドの打面上の打点位
置」との関係を示すテーブル）と図４（ｂ）に示すテー
ブル２（「波形の立ち上がりから０．３ｍｓ間の＋波形
レベル」と「ヘッドの打面上の打点位置」との関係を示
すテーブル）とよりなり、ヘッドの打面への打撃力の強
さに対応した特性を有している。

【００２７】なお、図４（ａ）（ｂ）に示すテーブル１
およびテーブル２よりなる変更テーブルの打撃力は、
「強」、「中」および「弱」の３種類に設定されてい
る。

【００２８】以下に、図５に示す演算回路３２における
処理内容を示すフローチャートを参照しながら、演算回
路３２における処理内容を詳細に説明すると、まず、テ
ーブル１を参照し、最大値検出回路３０から出力された
波形の最大値から、打撃力が「強」のとき、即ち、ヘッ
ドの打面を強打したときのヘッドの打面上の打点位置を
算出し、その結果をＰｈｔ１として所定のレジスタに記
憶する（ステップＳ５０２）。

【００２９】次に、テーブル２を参照し、＋波形ホール
ド回路２８から出力されたデジタル波形の立ち上がりか
ら０．３ｍｓ間の＋波形レベルから、打撃力が「強」の
とき、即ち、ヘッドの打面を強打したときのヘッドの打
面上の打点位置を算出し、その結果をＰｈｔ２として所
定のレジスタに記憶する（ステップＳ５０４）。

【００３０】次に、Ｐｈｔ１とＰｈｔ２との差の絶対値
をとり、それをＰｈとして所定のレジスタに記憶する
（ステップＳ５０６）。即ち、Ｐｈは、打撃力が「強」
のときにおける、テーブル１から得られたヘッドの打面
上の打点位置とテーブル２から得られたヘッドの打面上
の打点位置との差を表すことになる。

【００３１】次に、テーブル１を参照し、最大値検出回
路３０から出力された波形の最大値から、打撃力が
「中」のとき、即ち、ヘッドの打面を中打したときのヘ
ッドの打面上の打点位置を算出し、その結果をＰｍｔ１
として所定のレジスタに記憶する（ステップＳ５０
８）。

【００３２】次に、テーブル２を参照し、＋波形ホール
ド回路２８から出力されたデジタル波形の立ち上がりか
ら０．３ｍｓ間の＋波形レベルから、打撃力が「中」の
とき、即ち、ヘッドの打面を中打したときのヘッドの打
面上の打点位置を算出し、その結果をＰｍｔ２として所
定のレジスタに記憶する（ステップＳ５１０）。

【００３３】次に、Ｐｍｔ１とＰｍｔ２との差の絶対値
をとり、それをＰｍとして所定のレジスタに記憶する
（ステップＳ５１２）。即ち、Ｐｍは、打撃力が「中」
のときにおける、テーブル１から得られたヘッドの打面
上の打点位置とテーブル２から得られたヘッドの打面上
の打点位置との差を表すことになる。

【００３４】次に、テーブル１を参照し、最大値検出回
路３０から出力された波形の最大値から、打撃力が
「弱」のとき、即ち、ヘッドの打面を弱打したときのヘ
ッドの打面上の打点位置を算出し、その結果をＰｓｔ１
として所定のレジスタに記憶する（ステップＳ５１
４）。

【００３５】次に、テーブル２を参照し、＋波形ホール
ド回路２８から出力されたデジタル波形の立ち上がりか
ら０．３ｍｓ間の＋波形レベルから、打撃力が「弱」の
とき、即ち、ヘッドの打面を弱打したときのヘッドの打
面上の打点位置を算出し、その結果をＰｓｔ２として所
定のレジスタに記憶する（ステップＳ５１４）。

【００３６】次に、Ｐｓｔ１とＰｓｔ２との差の絶対値
をとり、それをＰｓとして所定のレジスタに記憶する
（ステップＳ５１８）。即ち、Ｐｓは、打撃力が「弱」
のときにおける、テーブル１から得られたヘッドの打面
上の打点位置とテーブル２から得られたヘッドの打面上
の打点位置との差を表すことになる。

【００３７】次に、ＰｈがＰｍより小でありかつＰｈが
Ｐｓより小であるか否かを判断する（ステップＳ５２
０）。

【００３８】ここで、ＰｈがＰｍより小でありかつＰｈ
がＰｓより小であると判断された場合には、Ｐｈ、Ｐｍ
およびＰｓの中で、Ｐｈがテーブル１から得られた打点
位置とテーブル２から打点位置との差が最も小さいもの
となり、ステップＳ５０４で得たｐｈｔ２を打点位置情
報として出力するとともに、最大値検出回路３０から出
力された波形の最大値を打撃力情報として出力し（ステ
ップＳ５２２）、このフローチャートの処理を終了す
る。

【００３９】一方、ステップＳ５２０において、Ｐｈが
Ｐｍより小でありかつＰｈがＰｓより小であるとは判断
されなかった場合には、ステップＳ５２４へ進み、Ｐｍ
がＰｓより小でありかつＰｍがＰｈより小であるか否か
を判断する。

【００４０】ここで、ＰｍがＰｓより小でありかつＰｍ
がＰｈより小であると判断された場合には、Ｐｈ、Ｐｍ
およびＰｓの中で、Ｐｍがテーブル１から得られた打点
位置とテーブル２から打点位置との差が最も小さいもの
となり、ステップＳ５１０で得たｐｍｔ２を打点位置情
報として出力するとともに、最大値検出回路３０から出
力された波形の最大値を打撃力情報として出力し（ステ
ップＳ５２６）、このフローチャートの処理を終了す
る。

【００４１】一方、ステップＳ５２４において、Ｐｍが
Ｐｓより小でありかつＰｍがＰｈより小であるとは判断
されなかった場合には、Ｐｈ、ＰｍおよびＰｓの中で、
Ｐｓがテーブル１から得られた打点位置とテーブル２か
ら打点位置との差が最も小さいものとなり、ステップＳ
５１６で得たｐｓｔ２を打点位置情報として出力すると
ともに、最大値検出回路３０から出力された波形の最大
値を打撃力情報として出力し（ステップＳ５２８）、こ
のフローチャートの処理を終了する。

【００４２】ここで、具体的な動作例として、例えば、
最大値検出回路３０から出力された波形の最大値が「４
５」であり、＋波形ホールド回路２８から出力されたデ
ジタル波形の立ち上がりから０．３ｍｓ間の＋波形レベ
ルが「５」である場合を説明する。

【００４３】この場合には、ヘッドの打面への打撃力が
「強」のときのヘッドの打面上の打点位置として、テー
ブル１からはＰｈｔ１として「外周」が得られ（ステッ
プＳ５０２）、テーブル２からはＰｈｔ２として「中間
よりやや中心より」が得られる（ステップＳ５０４）。

【００４４】また、ヘッドの打面への打撃力が「中」の
ときのヘッドの打面上の打点位置として、テーブル１か
らはＰｍｔ１として「中間」が得られ（ステップＳ５０
８）、テーブル２からはＰｍｔ２として「中間」が得ら
れる（ステップＳ５１０）。さらに、ヘッドの打面への
打撃力が「弱」のときのヘッドの打面上の打点位置とし
て、テーブル１からはＰｓｔ１として「中心」が得られ
（ステップＳ５１４）、テーブル２からはＰｓｔ２とし
て「外周よりやや中間より」が得られる（ステップＳ５
１６）。

【００４５】そして、ヘッドの打面への打撃力が
「強」、「中」および「弱」のときの、テーブル１とテ
ーブル２とから得られた打点位置の差分の絶対値をそれ
ぞれとり（ステップＳ５０６、ステップＳ５１２、ステ
ップＳ５１８）、その結果を比較すると（ステップＳ５
２０、ステップＳ５２４）、ヘッドの打面への打撃力が
「中」のときがその差が最も小さくなるので（この場合
には、テーブル１とテーブル２との値が「中間」で一致
している。）、打点位置情報としてＰｍｔ２の「中間」
を出力し、打撃力情報として波形の最大値を出力する
（ステップＳ５２６）。また、例えば、最大値検出回路
３０から出力された波形の最大値が「４５」であり、＋
波形ホールド回路２８から出力されたデジタル波形の立
ち上がりから０．３ｍｓ間の＋波形レベルが「１５」で
ある場合を説明する。

【００４６】この場合には、ヘッドの打面への打撃力が
「強」のときのヘッドの打面上の打点位置として、テー
ブル１からはＰｈｔ１として「外周」が得られ（ステッ
プＳ５０２）、テーブル２からはＰｈｔ２として「外
周」が得られる（ステップＳ５０４）。

【００４７】また、ヘッドの打面への打撃力が「中」の
ときのヘッドの打面上の打点位置として、テーブル１か
らはＰｍｔ１として「中間」が得られ（ステップＳ５０
８）、テーブル２からはＰｍｔ２として「外周」が得ら
れる（ステップＳ５１０）。さらに、ヘッドの打面への
打撃力が「弱」のときのヘッドの打面上の打点位置とし
て、テーブル１からはＰｓｔ１として「中心」が得られ
（ステップＳ５１４）、テーブル２からはＰｓｔ２とし
て「外周」が得られる（ステップＳ５１６）。

【００４８】そして、ヘッドの打面への打撃力が
「強」、「中」および「弱」のときの、テーブル１とテ
ーブル２とから得られた打点位置の差分の絶対値をそれ
ぞれとり（ステップＳ５０６、ステップＳ５１２、ステ
ップＳ５１８）、その結果を比較すると（ステップＳ５
２０）、ヘッドの打面への打撃力が「強」のときがその
差が最も小さくなるので（この場合には、テーブル１と
テーブル２との値が「外周」で一致している。）、打点
位置情報としてＰｈｔ２の「外周」を出力し、打撃力情
報として波形の最大値を出力する（ステップＳ５２
２）。

【００４９】なお、上記した実施の形態においては、図
４（ａ）（ｂ）に示すテーブル１およびテーブル２より
なる変更テーブルの打撃力は、「強」、「中」および
「弱」の３種類に分けられて設定されているが、これに
限られることなく、より細かく分けるように設定しても
よいことは勿論である。

【００５０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、簡単な構成により製造コストの上昇を招来
することなしに、打面が広い場合であっても打面上の打
点位置を正確に検出し、打点位置の変化に応じて発音さ
れる楽音の特性を適正に制御することができるという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】底面中央に打面への打撃を電気信号として検出
する打撃検出手段としてのセンサーを配設した円形状の
広面積の打面を備えたヘッドを打撃した場合における、
ヘッドの打面の振動とセンサーが検出して出力する電気
信号の波形との関係を示す説明図であり、（ａ）は打面
の中心を叩いた場合を示し、（ｂ）は打面の中心と外周
との間の中間を叩いた場合を示し、（ｃ）は打面の外周
を叩いた場合を示す。

【図２】図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す波形の立ち上が
りから０．３ｍｓ（ミリ秒）の間における波形形状を説
明するための説明図であって、（ａ）は図１（ａ）と対
応し、（ｂ）は図１（ｂ）と対応し、（ｃ）は図１
（ｃ）と対応する。

【図３】本発明による電子打楽器装置の打点位置検出装
置の実施の形態の一例を示すブロック構成図である。

【図４】変換テーブルを示し、（ａ）はテーブル１
（「波形の最大値」と「ヘッドの打面上の打点位置」と
の関係を示すテーブル）であり、（ｂ）はテーブル２
（「波形の立ち上がりから０．３ｍｓ間の＋波形レベ
ル」と「ヘッドの打面上の打点位置」との関係を示すテ
ーブル）である。

【図５】演算回路における処理内容を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１０ ヘッド １２ 打面 １４ センサー ２０ センサー ２２ Ａ／Ｄ変換器 ２４ Ｄ／Ｃカット・フィルター ２６ 立ち上がり検出回路 ２８ ＋波形ホールド回路 ３０ 最大値検出回路 ３２ 演算回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 打面への打撃を電気信号として検出し、
   検出した電気信号に基づいて楽音を生成する電子打楽器
   装置の打点位置検出装置において、 打面の中央に配置され、前記打面への打撃を電気信号と
   して検出する打撃検出手段と、 前記打撃検出手段により検出された電気信号を入力し、
   前記電気信号の波形の立ち上がりから第１の所定時間内
   の正または負の波形のピーク値と、前記電気信号の波形
   の立ち上がりから第２の所定時間内の最大値とを検出す
   る検出手段と、 前記検出手段により検出されたピーク値と最大値とに基
   づいて打点位置情報を演算する演算手段とを有すること
   を特徴とする電子打楽器装置の打点位置検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電子打楽器装置の打点位
   置検出装置において、 前記第１の所定時間は、前記打面の外周部位を打撃した
   際に、前記電気信号の波形の立ち上がりから最初の半波
   と次の半波とを現出させる時間であることを特徴とする
   電子打楽器装置の打点位置検出装置。