JPS5832B2 - 電子楽器のタツチレスポンス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はコンピュータオルガンその他の鍵盤電子楽器
におけるタッチレスポンス制御に関する。

通常のピアノでは、各音の最大振幅は、鍵がたたかれる
時の力または速さあるいは両者に依存する。

一般に、鍵が強く押されるほど最大振幅が増大するもの
である。

弱いタッチが用いられると最大振幅が小さくなる。

この発明の目的は電子楽器においてそのようなタッチレ
スポンスを実現させることである。

ここで開示するタッチレスポンス装置は、米国特許第３
，８０９，７８６号で開示されているコンピュータオル
ガンで使用される。

そのようなコンピュータオルガンでは、楽音のフーリエ
成分の振幅が、各高調波次数ｎに関連する高調波係数Ｃ
ｎにより個々に制御される。

この発明は、そのようなコンピュータオルガンにおいて
、振幅のタッチレスポンス制御を実現することである。

しかし、この発明はそのようなコンピュータオルガンで
の使用に限定されるものではなく、振幅エンベロープが
振幅目盛係数により制御されるような他の電子楽器にも
用いることができる。

また、この発明は米国特許第３，５１５，７９２号に開
示されているような種類のデジタルオルガンにも使用で
きる。

このデジタルオルガンでは、メモリに記憶した波形を操
返し読み出すことにより楽音が発生されるようになって
いる。

このような目的は、メモリに一組の振幅目盛係数を記憶
し、それらの目盛係数を順次読み出して、ピアノに似た
、または他のアタック／ディケイ振幅エンベロープを形
成することにより達成される。

最初に読み出される目盛係数のアドレスは、選択された
鍵に関連するタッチレスポンストランスデユーサにより
制御される。

鍵が最大の力または最高の速度で押されたとすると、目
盛係数群に含まれる全ての目盛係数が読み出されるから
、振幅は最大となる。

弱いタッチの場合、目盛係数の読み出しは後のアドレス
から始められるから、アタック／ディケイ振幅エンベロ
ープは低いレベルからスタートする。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図のタッチレスポンス装置１０は、前記米国特許第
３，８０９，７８６号に開示されているような形式のコ
ンピュータオルガンに関連して示しである。

そのようなコンピュータオルガンでは、音は鍵が押され
た時に、その鍵に対応する鍵盤スイッチ１２によって選
択される。

発生される音の基本周波数は、メモリ１４からライン１
３に与えられる周波数ナンバＲにより設定される。

このメモリ１４は鍵盤スイッチ１２の閉成に応じて読み
出される。

コンピュータオルガンは構成フーリエ成分を別々に計算
し、それらを累算器で加え合わせて、連続するサンプル
点における波形振幅を得ることにより楽音波形を発生す
る。

これらのサンプル点振幅は、計算の実行にともなって実
時間的に楽音に変換される。

各構成フーリエ成分の相対的な振幅は、メモリ１５から
与えられる高調波係数Ｃｎにより設定される。

メモリ１５は、コンピュータオルガンにより現在計算さ
れているフーリエ成分の次数ｎを表わしているライン１
７の信号に応じてメモリ読み出し制御回路３５により読
み出される。

読み出された係数Ｃｎはライン１９に送出され、以下に
説明するように利用される。

この発明によれば、発生される各音の振幅エンベロープ
は鍵のタッチに応じて制御される。

このために、各鍵にはタッチ応答トランスデユーサ３６
ａ、３６ｂ・・・がそれぞれ設けられており、各トラン
スデユーサ３６ａ、３６ｂ・・・はそれに対応する鍵の
押された力に比例する出力を発生する。

あるいは、各トランスデユーサ３６の出力は、鍵が下へ
向って動かされる時のある指定された点における速度に
比例したものであってもよい。

各トランスデユーサ３６はそれぞれのゲート３７ａ、３
７ｂ・・・にデジタル出力を与える。

これらのゲートは対応する鍵盤スイッチ１２により開放
される。

たとえば、音Ｃ２の鍵が押されたとすると、その鍵に対
応するトランスデユーサ３６ａの出力が、開かれている
ゲート３７ａを介してストレージレジスタ３８に加えら
れる。

鍵が押されると、「鍵押圧」信号がライン３９に与えら
れ、それによりトランスデユーサ３６の出力がストレー
ジレジスタ３８に読み込まれる。

この「鍵押圧」信号は、全ての鍵盤スイッチ１２に接続
されているオアゲート４１の出力によりトリガされるワ
ンショット・マルチバイブレータ４０から得られる。

希望の振幅エンベロープは、メモリ４３に記憶されてい
る１組のアタック／ディケイ目盛係数Ａ（ｔ）により定
められる。

これらの目盛係数は第２図のカーブ４４で示すような、
ピアノに似た振幅エンベロープを定めることもできる。

第２図で横軸はメモリ４３のアドレスを示し、縦軸は対
応するメモリアドレスに記憶されている相対振幅目盛係
数Ａ（ｔ）を示す。

目盛係数Ａ（ｔ）は連続するメモリアドレス箇所から規
則的な時間間隔で読み出され、以下に説明するようにし
て利用されるものとすると、発生音は第２図に示すよう
な振幅エンベロープ４４を呈する。

この発明によれば、タッチレスポンス振幅制御は、タッ
チレスポンストランスデユーサ３６の出力により制御さ
れる最初のアドレスから始めて、メモリ４３から目盛係
数を読み出すことにより行われる。

したがって、鍵が最大の力で押されたとすると、それに
対応するトランスデユーサ３６の出力は、アドレス「１
」から始めてすべての目盛係数Ａ（ｔ）群全部をメモリ
４３から読み出させる。

そうすると最大の振幅（音量）の音が発生される。

より弱いタッチの場合、目盛係数メモリ４３の読み出し
は、より後のアドレスから始められる。

たとえば、タッチレスポンス用トランスデユーサ３６の
出力が、目盛係数メモリ４３をアドレス「４」から読み
出させる。

その結果得られる振幅エンベロープは、第２図の４４ａ
で示す点から始まり、最初の振幅はＡ４である。

目盛係数Ａ（ｔ）をメモリ４３から順番に読み出す速さ
は、スイッチ４６の接点４６ａを介してライン４７へタ
イミングパルスを与えるクロック４５によって制御する
ことができる。

これらのタイミングパルスは、鍵が押された時からアン
ドゲート４８を介してカウンタ４９へ与えられる。

このために、ライン３９に与えられる「鍵押圧」信号は
、フリップフロップ５０を「１」状態にセットし、アン
ドゲート４８を動作可能にする。

カウンタ４９は最初は０にリセットされ、その内容はク
ロック４５のレートで１ずつ増加される。

第１図に示す実施例では、各トランスデユーサ３６は、
鍵の速度または鍵を押す力に逆比例するデジタル数Ｔを
内容とする出力を発生する。

したがって、鍵が最大の力で押された場合には、レジス
タ３８の内容は値Ｔ＝０となる。

鍵が最小の力でたたかれた場合には、レジスタ３８の内
容はＴｍＴｍという値となる。

０とＴｍの中間のＴの値は、鍵が比例的な中間の力で押
されたことを示す。

ストレージレジスタ３８の内容Ｔはライン５１を介して
加算器５２に供給され、そこでカウンタ４９の内容と加
算される。

目盛係数メモリ４３の読み出しアドレスを示すこの和は
読み出し制御回路５３に加えられる。

その結果、対応するアタック／ディケイ目盛係数Ａ（ｔ
）がメモリ４３から読み出され、ライン５４を介して高
調波係数スケーラ５５に与えられる。

鍵が最大の力で押されたとすると、Ｔ＝０であるから最
初の読み出しアドレスは「１」であり、これはカウンタ
４９の最初に増加させられた内容に対応する。

しかし、中間の力で押されて、トランスデユーサ３６が
たとえばＴ＝３の出力を生じたとすると、加算器５２か
ら与えられる最初のアドレスは（１＋３）＝４であるか
ら、最初に目盛係数Ａ４が読み出される。

高調波係数スケーラ５５において、ライン１９に現在供
給されている高調波係数Ｃｎに対して読み出された目盛
係数Ａ（ｔ）が乗算され、その積は高調波振幅掛算器３
３に加えられる。

そこでは目盛られた高調波係数値Ａ（ｔ）Ｃｎが、コン
ピュータオルガンにより現在計算されているｎ番目のフ
ーリエ成分の振幅を設定するために使用される。

この振幅設定の結果、発生音はメモリ４３から読み出さ
れたアタック／ディケイ目盛係数Ａ（ｔ）の一組により
定められる振幅エンベロープを呈する。

メモリ４３の最初の読み出しアドレスはタッチレスポン
ストランスデユーサ３６により定められるから、発生音
は鍵が押されたタッチに応答する振幅を示す。

カウンタ４９のカウントが目盛係数メモリ４３の最後の
読み出しアドレスに対応するあるプリセット値まで増加
すると、カウンタ４９からライン５７へ出力信号が与え
られる。

この信号はフリップフロップ５０を「０」状態にリセッ
トし、カウンタ４９を０にリセットする。

第３図に関連して示すように、スイッチ４６が接点４６
ｂへセットされると、選択された音のサイクルのある一
部が発生されるたびに、カウンタ４９のカウントは増加
させられる。

第３図で、装置１０Ａは第１図の装置１０と同様にタッ
チレスポンス振幅制御を行う。

更に、装置１０Ａは鍵のタッチに応じて、発生音の高調
波成分も変調する。

とくに、各波形振幅計算に含まれるフーリエ成分の数は
、鍵盤のタッチが減少するにつれて減少する。

鍵が最大の力で押されたとすると、最大数Ｗ個のフーリ
エ成分が発生音中に含まれる。

鍵が軽く押されると、高次のフーリエ成分がなくなる。

作動されたタッチレスポンストランスデユーサの出力は
、発生音に含まれる最高次ｎｍａｘのフーリエ成分を設
定するために使われる。

つまり、現在計算されているフーリエ成分の次数ｎが、
クロック２０からライン２１を介してタイミングパルス
ｔｃｐを受けるカウンタ２２により設定される。

カウンタ２２はモジュロＷである。ここで、Ｗは任意の
波形振幅計算に含ませることができるフーリエ成分の最
大数である。

値Ｗ＝１６はほとんどの楽音合成にとって満足すべきも
のである。

カウンタ２２の内容は現在求められているフーリエ成分
の次数ｎを示す。

この値はライン１７を介してメモリ読み出し制御器３５
に与えられる。

引算器６０は作動されたタッチレスポンストランスデユ
ーサ３６の出力Ｔをライン５１を介して受け、一定値Ｗ
を表わす信号をライン６１を介して受ける。

引算器６０は演算（Ｗ−Ｔ）を行ない、その差をライン
６２を介して比較器６３に与える。

この比較器６３では差（Ｗ−Ｔ）がライン１７に与えら
れている現在のフーリエ成分次数ｎと比較される。

もしｎ≦（Ｗ−Ｔ）であれば、比較器６３はライン６４
を介してゲート６５に出力を与えて、このゲート６５を
開かせる。

その結果、現在の次数ｎに対応する高調波係数Ｃｎが、
メモリ１５から高調波係数スケーラ５５に与えられる。

このようにして、対応するｎ番目のフーリエ成分が波形
計算の中に含まれる。

一方、ｎ＞（Ｗ−Ｔ）の場合には、比較器６３は出力を
発生しないから、ゲート６５は開かれない。

その結果、対応する高調波係数Ｃｎは高調波係数スケー
ラ５５に与えられず、したがってこのスケーラ５５は出
力０を発生する。

したがって、これに対応するｎ番目のフーリエ成分は波
形振幅計算中には含まれない。

このようにして、引算器６０と、比較器６３と、ゲート
６５とは音の高調波成分を制御する。

鍵を押す力が最大の時には、レジスタ３８に記憶される
トランスデユーサ３６の出力の値はＴ＝０である。

その結果、値（Ｗ−０）＝Ｗがライン６２を介して比較
器６３に加えられる。

したがって、ｎの全ての値に対して、ゲート６５を開く
信号がライン６４に与えられる。

そうすると全ての高調波係数値Ｃｎが開かれているゲー
ト６５を通って高調波係数スケーラ５５に与えられ、全
部でＷ個のフーリエ成分が発生音中に含まれることにな
る。

一方、鍵を押す力が弱いと、レジスタ３８は０よりも大
きい値Ｔを記憶する。

Ｗ＝１６よりも小さいある数（Ｗ−Ｔ）が比較器６３に
加えられる。

その結果、ｎ＞ｎｍａｘ＝（Ｗ−Ｔ）の時にはゲート６
５を開く信号が比較器６３から常に与えられず、ゲート
６５は閉じられたままである。

ｎ＞ｎｍａｘ次の高調波係数は高調波係数スケーラ５５
に与えられず、そのためにｎｍａｘよりも大きな次数の
フーリエ成分は波形振幅計算には含まれない。

先に説明したように、アタック／ディケイ目盛係数メモ
リ４３は、発生される音の基本周波数に関連するレート
で読み出すことができる。

このために、スイッチ４６が接点４６ｂにセットされる
。

この位置では、カウンタ４９は発生される音の各サイク
ルごとに、またはサイクルの一部ごとにカウントを増加
する。

カウントを増加させるパルスは、コンピュータオルガン
で使用される音訓算器２５からライン６７と、スイッチ
６８を介して加えられる。

前記米国特許第３８０９７８６号明細書中で述べられて
いるように、音訓算器２５はモジュロ２Ｗである。

ここに、Ｗは波形振幅計算に含まれる最高次のフーリエ
成分の次数である。

メモリ１４から読み出される周波数ナンバＲは、各成分
計算間隔ｔｃｐごとにゲート２４によりゲート制御され
て音訓算器２５に与えられる。

したがって、音訓算器２５の内容は、発生される音の基
本周波数の１回の周期で、０と２Ｗ＝３２の間の範囲に
およぶ。

音訓算器２５は、その内容が３２に達するごとに、すな
わち、発生されこる音の各サイクルごとに、ライン６９
に出力パルスを与える。

したがって、スイッチ６８が位置６８ａにセットされる
と、発生される音の完全な１サイクルが生ずるたびに、
カウンタ４９のカウントが増加する。

カウンタ４９は、スイッチ６８を位置６８ｂにセットす
ることにより、音の半サイクルごとにカウントを増すこ
とができる。

この場合には、音訓算器２５が１６カウントまたは３２
カウントに達するたびに、ライン６７にパルスが与えら
れる。

加算器２５のこれらの出力はオアゲート７０を介してス
イッチ接点６８ｂに与えられる。

同様に、オアゲート７１は発生にパルスを与え、この時
に音訓算器２５は８，１６゜２４または３２カウントに
達する。

音訓算器２５の内容は、波形振幅が現在計算されている
サンプル点を定める値ｑＲに一致する。

この値はライン２６と、ライン２３を介して与えられる
計算間隔パルスｔｘにより開かれるゲート２７とを介し
て、高調波加算器２８に与えられる。

このパルスｔｘはカウンタ２２のリセットパルスを遅延
回路７２で少し遅延させることにより、カウンタ２２か
ら取り出される。

別のタッチレスポンス装置７５を第４図に示す。

この装置では、各鍵はアナログ・タッチレスポンストラ
ンスデユーサ７６を有する。

これらのトランスデユーサ７６はマルチプレクサ７８を
介してＡ−Ｄ変換器７７に接続される。

このような構成により、ただ１台のＡ−Ｄ変換器を使用
するだけでよく、それにより装置のコストは、各アナロ
グ・トランスデユーサに個々にＡ−Ｄ変換器を要する場
合のコストよりも、かなり低下する。

Ａ−Ｄ変換器７７の出力は、選択された音のための発生
回路に関連するストレージレジスタ３８´に与えられる
。

複音楽器では、第４図の破線７９の右側に示すタッチレ
スポンス用回路を含むこの音発生回路は、同時に演奏で
きるいくつかの音のために増設される。

マルチプレクサ７８は各トランスデユーサ７６の出力を
、そのトランスデユーサが取りつけられている選択され
た鍵に関連する音発生回路に確実に割当てる。

装置７５では、レジスタ３８′に記憶されるデジタル化
されたトランスデユーサの出力Ｔ′は、第１図、第３図
の実施例と同様に、ライン５１を介して加算器５２に供
給される。

このようにして、発生される各音について個々にタッチ
レスポンス振幅制御が行われる。

第５図は電子楽器の鍵８６に組合わされるタッチレスポ
ンストランスデユーサ８５を示す。

鍵８６はピボット８７により支持され、鍵８６を通常の
静止位置に維持する復帰ばね８８を有する。

トランスデユーサ８５はピストン９０を含む空気シリン
ダ８９を有する。

ピストン９０は軸９１により鍵８６の前端部に連結され
る。

鍵８６が矢印９２で示す下向きに押されると、圧縮空気
がシリンダ８９からチューブ９３と出口９４を通って押
し出される。

出口９４から押し出される空気の力は、鍵８６が押され
た力に比例する。

シリンダ８９から押し出された空気は、コード輪９７を
その軸９８を中心として回転させるために使用される。

この目的のために、コード輪９７に固定されているバー
９９は出口９４のすぐ下の位置に端部９９ａを有する。

コード輪９７はコイルばね１００の力に抗して回転する
。

このような構成により、鍵８６が押されると、シリンダ
８９から押しだされた空気は、鍵８６が押された力に比
例する角度だけコード輪９７を回転させる。

コード輪９７には選択的に透明にされた円弧状のコード
セグメント１０１ａ〜１０１ｄが形成される。

これらのコードセグメントは電球１０２により照明され
る。

この電球１０２と電源１０３はコード輪９７の一方の側
に設けられる。

コード輪９７の他方の側には１組のオプティカル・ファ
イバー１０４ａ〜１０４ｄが、コードセグメント１０１
ａ〜１０１ｄにそれぞれ向い合うように配置される。

これらのオプティカル・ファイバーはそれらに対応する
１組の光検出器１０５まで光を導く。

コードセグメント１０１ａ〜１０１ｄは、透明領域の形
式によってコード輪９７の回転量を示す２進コードを含
んでいる。

したがって、鍵８６が押されてコード輪９７が回転させ
られると、光検出器１０５はコード輪９７の回転量、し
たがって鍵８６が押された力を示す２進出力コードを発
生する。

この２進出力コードはライン１０６を介してストレージ
レジスタ１０７に加えられ、そこに関連している音発生
装置により利用できるようにそこに記憶される。

以上説明したように、この発明によれば押鍵タッチを検
出するタッチレスポンスデューサの出力で目盛係数メモ
リの読始めアドレスを指定するようにしたので、簡単な
構成で鍵タッチに応じた音量制御を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る電子楽器のタッチレスポンス装
置の一実施例を示すブロック図、第２図はピアノに類似
する典型的な振幅エンベロープと第１図に示す装置で採
用できる相対的なアタック／ディケイ目盛係数値を示す
グラフ、第３図は発生される楽音の振幅エンベロープと
高調波成分とが鍵のタッチにより制御されるようにした
この発明のタッチレスポンス装置の他の実施例を示すブ
ロック図、第４図はデジタル電子楽器に関連してアナロ
グ・タッチレスポンストランスデユーサと１台のアナロ
グ−デジタル変換器とを使用したこの発明の更に他の実
施例を示すブロック図、第５図はデジタル出力を発生す
るタッチレスポンストランスデユーサの一構成例を簡略
化して示す構造略図である。 １２・・・楽器の鍵盤スイッチ、３６・・・タッチレス
ポンストランスデユーサ、３８・・・ストレージレジス
タ、４３・・・アタック／ディケイ目盛係数メモリ、４
９・・・カウンタ、５２・・・加算器、５３・・・メモ
リ読出し制御器、７６・・・アナログ・タッチレスポン
ストランスデユーサ、７７・・・アナログ−デジタル変
換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鍵に組合わされたタッチレスポンストランスデユー
   サと、一組の振幅目盛係数を予め記憶したメモリと、前
   記目盛係数を所定の順序で前記メモリから読み出す読み
   出し装置と、前記トランスデユーサの出力に応じて前記
   メモリの読み出し開始アドレスを制御する制御装置とを
   具え、前記目盛係数を発生音の振幅エンベロープ制御に
   用い、この振幅エンベロープが鍵を操作したときのタッ
   チに応答することを特徴とする電子楽器のタッチレスポ
   ンス装置。