JPS59176783A - フレツトボ−ドとシンセサイザ−間のインタ−フエ−ス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 良【１１ 本発明は楽器装置に関し、さらに詳述すればギターもし
くは他のフレットボードを備えた楽器の演秦家がいずれ
の１つ、または複数のノートを選択したかを検出する回
路に関する。この種回路は、特に電子シンセサイザーに
制御信号を送るのに用いられる。

Ｌ１１ 従来から、万能なギターとシンセサイザー間のインター
フェース装置の開発が種々試みられている。今日におい
て、シンセサイザーそれ自身は、かなり開発が進んでい
るので、上述の試みの多くはギター自身の分野において
行なわれている。最も大きな問題は如何にしてギタリス
トが演奏しているノートを正確に決め、対応するノート
をシンセサイザーに演奏さけるかである。今日まで、２
つの方法が、ある程度の成果を上げている。すなわち、
位置検出方法および時間抜取り方法である。

位置検出方法は、金属ストリングおよび金属フレットの
スイッチ・マトリックスを通常利用し、フレットに対し
て押圧されている特定のストリングが、どの位置にある
かを決定する。多音ノート（同時に発生する複数のノー
ト）の判別を容易にするため、この方法によれば、各金
属フレットは絶縁された６つのセグメントに分りられる
必要があり、各フレッ１〜において１つの絶縁セグメン
１〜に対し、１本のストリングが割当てられる（米国特
許第３，４８２．０２９号明細＠参照）。この方法は高
価であるとともに構造的に不十分な点があるが、この方
法の種々の変形例は実用化されている。

時間抜取り方法は典型的な時間測定技術を用いるもので
、ストリングの実際の振動出力はフィルターされ、さら
に処理されて引抜かれたノートに対応する電圧を発生さ
せるものである。この方法は、例えば線間相互作用によ
る悪影響、ノートを判別するためにかかる＠間が長いこ
と、そして種々の雑音から引起こされる好ましくない現
象等、多くの問題を受は易い。しかし、この方法は例え
ばストリングベンディング、ハンマ、スライド等の音楽
的な微妙な音色を制御するのに誰でも簡単にできるので
、実用的にはもつとも成功していると言える。この方法
では、個々のノーｌ〜のトラッキングの信頼性に、最も
大きな問題があり、そのため、シンセサイザーによるギ
ター制御に対する抵抗感が使用者にあった。

一般に、ギターはネックとボディとの間に張られた６本
の金属ストリングからなる。これらのストリングは、そ
の直径が０．００９インチから０゜０４３インチ（最も
高い周波数のス１〜リングからベースストリングまで）
と変化している。通常、これらのストリングは電気的に
は純粋の導体としてみなされるので、その抵抗はＯとみ
なされる。

しかし、正しいやり方では、その測定値がらストリング
の抵抗は実際Ｏでないことが示される。実際、技術者用
の本などには、多くの種類の金属ワイヤの抵抗値が、基
本的なデータとして表に示されている。そのような試料
に示されるデータによれば、ギターに用いられる程度の
直径を有する鉄線の抵抗値は、その線の全長で高々数１
／１００００オームである。

そこで、本発明者は、このストリングの抵抗値を利用し
て、金属フレッ１〜に対して押えられているストリング
の位置的情報か得られることに気イ」いたのである。弦
のブリッジから特定のフレットに接触されている点まで
の長さの抵抗値を測定することは、理論的には可能であ
る。そして、その弦の１インチに対する抵抗値を予め求
めておけは、ブリッジとそのフレット間の長さを知るこ
とができ、従って、押されたノー１〜も知ることができ
る。

しかしながら、実際には多くの点から、この方法を利用
することかできない。第１に、弦自身の抵抗値は非常に
小さいので、フレッ１〜と弦の間の接触抵抗を無視づる
ことができない。また、弦か古くなり、汚れが付着した
り、引伸ばされたりすれば、その抵抗値は予測できない
ような変化を示す。

さらに、弦の直径は、全ていくらかの差があるので、弦
を張替える毎に回路の調整が必要とされる。

又、通常１本以上の弦が同時に押されるので、複数本の
弦により並列回路が構成され、測定した抵抗値は低くな
り、従って、特定の弦の抵抗値を求めることは非常に困
難である。

従って、弦の抵抗値を用いて位置情報を判別する方法に
おいては、弦の大きさ、弦の古さ、押された弦の本数、
ネックにｄ５ける指のトポロジー等から影戦！を受けな
いようにしなければならない。

Ｕ吠圧江 本発明の目的は抵抗値測定において、閾値比較を行なう
［実行／不実行Ｊ　　（ｇｏ７　ｎｏ−ｇｏ＞方法を用
いて上述の全ての要求を満足する装置を提案することに
ある。本発明の他の目的は、信頼性の高い位置検出の利
用により、従来の位置検出方法で必要とされた大幅なギ
ターの変造や価格の高騰を招くことなく、多音のギター
のノートを正確に再生Ｊることができる装置を提供Ｊる
ことである。

本発明のさらに他の目的は、演奏したノートの周波数の
芸術的制御を最大限に可能とすることである。

足置１」ｕ訂 本発明によれば、微小電流がギターの弦１本づつ、順番
に流れる。電流は特定の弦を流れているので、一番高い
音に対応する２つのフレット間から順次開放の位置に向
って一対のフレットの間に電圧測定手段が置かれている
。電圧測定手段の出力が、所定の値よりも大きい電圧に
なれは、順次走査は中止され、フレット番号および弦番
号が記憶され、その後、次の弦について順次走査を行な
う。この走査は数ミリ秒の周期で繰返し行なわれ、絶え
ず新しい情報を提供するようにしている。

本発明の１実施例においては、電圧検出手段に差動増幅
器を用い、さらに［短絡ストリング（Ｓ１１０ｒ目ｎｇ
　　５ｔｒｉｎｑ）　Ｊを用いて以下に説明する回路の
動作の信頼性を保証する。

１ｉ九 以下添付図に従い、本発明の詳細な説明する。

第１図はギターネックの位置検出の機構を示し、２つの
２進数信号を出力する。２つの出力信号の内の一方は、
６本の弦の内のいずれが走査されたかを示し、他方の信
号は、その走査時に最初に見つけられた弦の押圧位置に
対応するフレットの番号を承り。これら２つの信号は、
夫々カウンター１１および１３の出力端子に現われてい
る。各弦にｄ３ける走査は一番高いノートから一番低い
ノートに向って行なわれる。カウンター出力を制御する
ための回路構成を先ず説明し、その後でその動作を詳細
に説明する。

本発明の好ましい実施例を第１図に示づ。ギターには複
数のギターフレットＦ１・・・Ｐａが設けられており、
その上に複数のギター弦Ｓ１・・・Ｓ６が張られている
。この場合、フレッ１〜Ｆ１・・・Ｆｆ］および弦Ｓ１
・・・Ｓ６は、従来のギター用のものと同じものを用い
る。尚、フレットＦ１はギターのブリッジに一番近いフ
レットであり、又、弦ｓ６のフレットＦ＋　、Ｆ２間で
決まるノートは全フレットボードにおいて一番高い周波
数のノートである。

さらに、弦Ｓ１・・・ｓ６は全てキターの両端において
電気的に絶縁されている。ギターの頭部分では通常独立
した金ｉｇのチューニング用の糸巻になっているので絶
縁されている。しかしながら、他端にａ３いて金属製の
ブリッジや尾部である場合には、手を加える必要がある
。これは単に金属製のブリッジのサドル部分を市販され
ているプラスチック製のものに代え、尾部にプラスチッ
ク製のスリーブを挿入づればよい。さらに、各フレット
Ｆ１・・・Ｆｒ、および各弦Ｓ１・・・Ｓ６の両端に、
例えば導電性のエポキシを用いて複数本の導線を接続す
る必要がある。

第１図に示す如く、６出力を有する１：６マルチブレク
ザ１７に電流源１５が接続されている。６出力の夫々は
対応する６本の弦Ｓ１から８６に接続されている。キー
ボードの他方の終端においては、６つの入力を有する６
：１マルチプレクサ１９が設けてあり、その６つの入力
は夫々６本の弦に接続され、マルチプレクサ１９の出力
は接地されている。

マルチプレクサ１７．１９には、例えば市販されている
ＣＤ４０５１を用いる。

各マルチプレクサには４ヒツトストリングカウンタ１３
から制御コードが送られる。このカウンタ１３は２進法
的ルこ１０から１５までカウントする。

このカウンタ１３には例えば５Ｎ７４１６３カウンタを
用い、そのキャリー出力をそのロード・イネーブル入力
に接続する。カウンタ１３は発振器２１およびＯＲゲー
ト２３から入力を受け、以下に説明する如くカウントを
制御する。カウンタ１３のカウント値は、マルチプレク
サ１７および１９の制御コードを構成し、弦、例えばＳ
ｌからマルチプレクサ１７゜１９を介してアースに電流
を流す。カウンタ１３が順次カウントを行なうことによ
り、６本の弦Ｓ１からＳ’６の夫々に順次電流が流れる
。

１６本のフレットＦ１・・・Ｆｓの夫々には、導電出力
端ＦＣｈ・・・ＦＯゎが設けられており、それらはデュ
アル型１６：１マルチプレクサ２５に接続されている。

このマルチプレクサ２５には市販されているＣ　Ｄ　４
．０５１が適当である。フレットＦ１・・・Ｆｓは、各
導体ＦＯ＋・・・ＦＯゎに共通に接続された導線２７に
より接地されている。デュアル型マルチプレクサ２５は
２つの出力２６．２８　　（例えばピン番号３，３）を
有している。

デュアル型マルチプレクサ２５の２つの出力２６゜２８
は、差動増幅器２９の入力に接続されている。又、差動
増幅器２９の出力３１は、比較器３３の非反転入力に接
続されている。比較器３３の他方の入力は、適当な基準
電圧３５に接続されている。差動増幅器においＣは、共
通モードの雑音信号が増幅器の差動機能により効果的に
除かれるので、遠方からの信号を大きく増幅り−るのに
適している。

比較器の出力３７は、ＯＲグー１へ２３を介してストリ
ングカウンタ１３に接続され、比較器３３の非反転入力
の電圧が１１１ｔ−電圧を越えるとストリングカウンタ
１３は加算される。差動増幅器２９は、例えば２つのＬ
Ｎ４５５８ユニットで構成され、一対の入力が同じであ
ればゼロレベルを出力する、共通モード拒絶を行なう。

また、比較器３１は、例えば市販されているｌＮ３１１
ユニツトを用いる。ＯＲゲート２３の第２人力はフレッ
トカウンタ１１のキャリ一端子に接続されている。フレ
ットカウンタ１１は、導線３９を介して送られて来る発
振器２１からのパルス（こ応答して、２進法でＯから１
５までカウントする。またフレットカウンタ１１は、Ｏ
Ｒゲートの２３の出力から導線４１を介してロード・イ
ネーブル信号を受ける。そして、フレットカウンタ１１
は、４ビツトのカウンタ値をテユアル型マルチプレクサ
２５に出力刃る。

フレットラッチ４３およびストリングラッチ４５はそれ
ぞれカウント数をラッチし、どの弦のどのフレットが用
いられて今のノートが演奏されたかを示すものである。

フレットラッチ４３は、フレットカウンタ１１から、４
本の線が束になった導線４７を介して４ヒツト出力を受
ける。一方ストヂングラッチ４５は、ストリングカウン
タ１３から導線４９を介（〕て３ビット出力を受ける。

これらのラッチ４３゜４５は、ＯＲゲート２３から導線
４１を介して出力信号があると駆動され、夫々フレット
カウンタ１１およびストリングカウンタ１３の出力をラ
ッチする。

最後に、［短絡ス］〜リング２７」が各フレット出力Ｆ
Ｏ＋・・・ＦＯｔａに接続され、さらに接地Δれている
。このストリングは、例えば第１弦Ｓ１と同様な０．０
０９インテストリングであってもよい。

この短絡ストリングは、小さな抵抗値を各フレット間、
例えばフレットＦｌ−Ｆ２間に与える。各フレット間に
結ばれている短絡ストリグの長さは実際のフレット間の
長さに略等しい。

次に、上述の好ましい実施例の回路の動作を詳しく説明
づる。

第１図において、発振器２３は残りの回路部分にタイミ
ングパルスを供給する。この発振器の周波数は、例えば
１５から２０ｋＨｚ・に設定されてｄ５す、フレッ１〜
ボードを完全に走査するのに５または６ミリ秒もしくは
それ以下で行なうようにしている。また発振器２３はフ
レットカウンタ１１を増加Ｊるのに“も用いられ、それ
はさらにストリングカウンタ１３を増加りるのに用いら
れる。

動作説明に際して、カウンタ１１，１３は初期状態く全
出力はＯに設定されている状態）に設定されているもの
とする。この最初の状態により、ストリングカウンタ１
３からの２進数コードは１：６マルチプレクサ１７を駆
動し、電流諒１５からの電流を第１弦Ｓ１に供給する。

これと同曲に、６：１マルチプレクサ１９も、１：６マ
ルチプレクサ１７が受【プているストリングコードと同
じストリングコードを受け、第１弦を接地し、電流をア
ースに逃がす。この電流は例えば１００ミリアンペア程
度のものである。

最初の状態（全でかＯの状態）にお、いて、フレットカ
ウンタ１１からのコードは、デュアル１６：１マルチプ
レクサ２５を駆動し、第１フレツトＦ１からの線を差動
増幅器２９の一方の入力２６に接続するとともに、第２
フレツトＦ２からの線を差動増幅器２９の他方の入力２
８に接続する。もし、第１弦Ｓ＋がフレットＦ＋　、Ｆ
２間で押圧されていれば、差動増幅器２９からは、比較
器３３の閾値を越えるような電圧が出力される。好まし
くは、比較器の基準電圧を約０．２ボルト程度に設定す
る一方、差動増幅器の増幅率を１０００の位に取り、差
動増幅器の出ノ〕信号を数ポル］〜とする。閾値を越え
る電圧が与えられれば、比較器３３はパルスを出力し、
そのクロックの立ち下がりのタイミングで、ストリング
カウンタ１３のカウント（直をストリングラッチ４３に
保持させるとともに、フレッ１〜カウンタ１１のカラン
］〜（直をフレットラッチ４５に保持させる。

又、このパルスは、フレッ１〜カウンタ１１を全てＯに
設定して初期状態に戻す一方、ストリングカウンタ１３
を増加させ、次の状態に設定する。

もし、カウンタ１３の最初の状態時に、弦Ｓ１がフレッ
１〜Ｆ＋　、Ｆ２間で押圧されていな（プれば、次のク
ロックによりフレットカウンタは増加され、フレッｈ　
Ｆ　２の出力線が差動増幅器２９の入〕〕２６に、そし
てフレットＦ　３の出力線が差動増幅器２９の他方の入
力２８に接続されるように、デュアル型１６：１マルチ
ブレクザ２５が駆動される。第１弦Ｓ１上のこのような
走査は、いずれかのフレット間での押圧が見つかるまで
、もしくは全てのフレットＦ１・・・Ｆｖ３に対して走
査が終了するまで続けられる。もし、いずれのフレット
に対しても押圧されていないことが判別されると、フレ
ットカウンタ１１はキャリーパルス今導線５３に出力し
、それによりフレットラッチ４３に１開放ノート」を表
わす数が取込まれる。又、このキャリーパルスは、スト
リングカウンタのカウント値を増加させ、第２弦Ｓ２を
表わすカウント値がストリングカウンタから出力される
。この動作は、第６弦Ｓ６まで繰返し行なわれ、それが
終了するとストリングカウンタ１３は、再度カウントが
最初から開始され、再び第１弦Ｓ１が走査される。

短絡スｌ−リング２７は、２つの機能を備えている。

第１に、増幅率の高い差動増幅器２９の入力に何ら信号
が送られていない場合、いずれかの入力への微小な変動
（例えばいずれかのフレットに指が触れた場合）は、誤
った信号を出力させる原因となる。いずれのフレット間
が押圧されていようとも関係なく、差動増幅器２９の入
力間に短絡ストリング２７の部分が接続されているので
、全ての走査位置について、誤った信号を出すことなく
差動増幅器の出力を効果的に安定に保つ。もし弦ｓ１か
ら８６のいずれかが押圧されていれば、短絡ス１〜リン
グの抵抗と押圧された弦の抵抗とは並列的な関係になり
、回路は上述の検出動作を行なう。

第２に、短絡ストリング２７は、特定の場合、交流もし
くは変動する電流路として機能する。ギターによっては
、全ての弦の全てのネック上の位置において、「フレッ
ト対」の考察が必ずなされるという保証はない。ずなわ
ら、場合によっては１、ある位置では単に１つのフレッ
ｉ〜だりが弦に触れる場合もある。しかしながら、短絡
ストリング２７を設けることにより、それを介して電流
をアースに逃がし、増幅器２９に望み通りの差分入力を
与える。

実際、比較器３３に自動ゼロ設定を行なわさせることが
有益であることが判る。動作時において、差動増幅器２
９の出力が理想的な値から微小に変動するからである。

自動ゼロ設定補償は、当業者にはよく知られている技術
である。この技術を要約して説明すれば、マルチプレク
サから１対のフレット間の信号が差動増幅器に加えられ
る前に、差動増幅器の出力電圧をサンプルし、そのサン
プル電圧を比較器３３に加えられる基準電圧に加算する
技術である。

本発明は、上述の実施例限らず種々の変形例が考えられ
る。例えば、各フレット対間に夫々差動増幅器を接続し
、各差動増幅器に比較器を接続するようにしてもよい。

この場合、比較器の出力は、マルチプレクサを介して接
続するようにすればＪ：い。そして、短絡ストリングは
差動増幅器の入力の全てに接続するとともに、接地され
る。他の変形例として周波数の異なる６つの交流電流を
用いて、各弦に異なる周波数の交流電流を供給づるよう
にしてもよい。この場合、調整された複数の差動増幅器
を用いることにより、６本の弦は、同時にモニターする
ことができる。

以上詳述した如く、本発−明は所期の目的を達成する有
益なものであり、上述の説明に限定されることなく、多
くの実施例や変形例が考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい実施例のブロック線図である
。 １１．１３・・・カウンタ、１５・・・電流源、１７，
１９．２５・・・マルチプレクサ、２９・・・差動増幅
器、３３・・・比較器、４３　、４５　・・・ラッチ、
Ｓ＋〜Ｓ６−弦、Ｆ＋〜Ｆ＋ｅ−フレット。 特　許　出　願　人　レロイ・ディ・ヤング・ジュニア

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数のフレッｌ−とその上に伸張した複数本の弦か
   らなるフレットボードに用いるフレットボードとシンセ
   サイザー間のインターフェース装置であって、 上記値に連続的に電流を供給する手段と、上記フレット
   ボードの一連のフレッ（・配列の内一対のフレッｌ〜間
   の位置で弦を押圧したとき、該一対のフレッ１〜間で囲
   まれる弦の押圧位置に対応する電圧を検出する一方、検
   出時に応答した制御信号を出力する手段と、 該検出手段により審査され、上記一対のフレットの位置
   を表わすカウント値を維持し、上記制御信号によりカウ
   ント値をラッチする手段とからなることを特徴としたフ
   レットボートとシンセサイザー間のインターフェース装
   置。 ２、上記電圧検出手段は各フレットを夫々接地する導電
   体を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   装置。 ３、ギターとシンセサイザー間の装置であって、ギター
   の弦に連続的に電流を供給する手段と、差動増幅手段と
   、 上記ギターの一連のフレット対を電気的に上記差動増幅
   手段に接続する手段と、 上記電流供給手段により電流供給を受けている弦を表わ
   ずカウント値を維持する一方、上記差動増幅手段に接続
   されている一対のフレットを表わすカウント値を維持す
   るカウント手段と、上記差動増幅手段の出力と基準レベ
   ルとを比較し、差動増幅手段の出力が基準レベルを越え
   たとき上記カウンタのカウント値をラッチするための制
   御信号を出力する比較手段とからなることを特徴とする
   ギターとシンセサイザー間のインターフェース装置。 ４、上記各フレットを接地するための短絡ストリング手
   段をさらに設けたことを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の装置。 ５．ギターのフレットボード上で選択されたノートを検
   出する装置であって、 電流源と、 差動増幅手段と、 カラン１〜値がギター弦に対応して変わるカウンタとカ
   ウント値がフレット位置に対応して変わるカウンタを備
   えたカウンタ手段と、 該カウンタ手段のカウント値に基づき上記ギターの弦に
   連続的に電流を供給する一方、上記値の一連のフレット
   スリ間の電圧を表わす一連の電圧を上記差動増幅手段に
   供給する手段と、 上記差動増幅手段の出力に基づぎ、特定の対のフレッ１
   〜間のノートを選択したことを表わす電圧を検出すると
   ともに、選んだ弦およびフレット位置を表わすカウンタ
   手段のカウント値をラッチする手段からなることを特徴
   とするギターとシンセサイザー間のインターフェース装
   置。 ６、複数のフレットからなるフレットボード上で選んだ
   ノートを検出する装置であって、微小で有限な抵抗値を
   上記各フレットとアース間に与える短絡ストリング手段
   と、 複数のフレット対から入力を受けるとともに、選択され
   たフレット対を表わす信号を出ノＪする差動増幅手段と
   からなることを特徴とするフレットボードとシンセサイ
   ザー間のインターフェース装置。