JPS6035676B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 特顔昭５１−３９７８８号（特開昭５１−１４６２２ぴ
号）において、所定の音の高さの音感および所定の音量
感に相応した振幅／周波数特性を有する音響信号を発生
する回路装置と演奏者によって操作可能な２つの制御装
置とを有し、この２つの制御装置のうちの一方の制御装
置で音響信号の音の高さを制御しかつ他方の制御装置で
音響信号の音量を制御するように電子楽器が提案されて
いる。

斯様な電子楽器を用いると先ずキーによって音の高さが
制御される音響信号の振幅は、演奏者によって形成され
た空気流に依存して変化するので、管楽器の音響を非常
に忠実にシミュレートできる。また前述の電子楽器を用
いて原理的に弦楽器の音響をシミュレートできるが、前
述の装置は弦楽器の特徴である（ビブラートなどの）微
細な変調過程および過渡過程（ビルドアップ特性）をシ
ミュレートする際不十分である。

それはその場合空気流によって発生可能な振幅変化は弦
楽器の場合と同じ形ではないからである。それ故本発明
の基礎とする課題は、弦楽器の音響を忠実にシミュレー
トでき、このために実際の弦楽器の演奏の際必要な技量
を要しない電子楽器を提供することである。

本発明によればこの課題は、音響信号発生器を有し、ま
た音響信号発生器に接続されていてその音響発生器で生
じる音響信号の音の高さを制御する第１の装置を有し、
また音響信号の振幅を制御する第２の装置を有し、第２
の装置は蓮弓またはつまびきによって偏位可能な弾性部
材を有し、更に弾性部材に接続されかつ制御されて音響
信号の振幅を変化させる振幅変調装置を有する、所定の
音の高さを音感および所定の音量感を有する音響信号を
発生する電子楽器において、弾性部材を、振動可能に支
承されかつ所定の固有振動周波数を有する弦として構成
し、振幅変調装置は弦に接続されかつ弦の振動に応動す
る少なくとも１つの機械−電気変換器を有し、音響信号
の径路に接続された振幅変調器を有し、また周波数選択
装置を有し、周波選択装置は弦の固有振動周波数を阻止
するように構成されておりかつ周波数選択装置を介して
機械−電気変換器の出力側を振幅変調器の変調信号入力
側に接続したことによって解決される。

周波数選択装置に低域フィル夕および／または高城フィ
ル夕を設けることができる。音の高さの音感を制御する
信号を、大きな音量において音響信号の音の高さを僅か
に減少する回路装置の、運弓またはつまびきによって操
作される装置から供孫舎するようにすると有利である。

また本発明の実施例において蓮弓またはつまびきによっ
て操作される装置で励振位置に相応する信号を発生し、
かっこの信号を音響信号の周波数スペクトルに影響を与
えるために用いている。本発明の楽器において音響信号
発生のために袴開昭５１−１４６２２ぴ号公開公報に記
載された回路技術を用いると有利である。この回路技術
によれば電子音響発生技術において電気信号に相応する
可変な音の高さと所定の音色とを有する音響を発生する
電子的な方法であって、前記所定の音色を、ホルマント
特性を有しかつ音の高さに相応する基本周波数の上部で
少なくとも１つの振幅−最４・値を有する振幅／周波数
一関数によって決め、その場合音の高さに対して逆関数
の周期を有する周期的なパルス列を発生するようにした
電子式音響発生方法において、少なくとも所定の音の高
さの範囲即ち少なくとも５度の音の高さの範囲を有する
それぞれのパルス列の周期で個々のパルス持続時間また
は個々のパルス休止時間を一定にして音の高さに無関係
にし、かつそれぞれの周期が複数のパルスまたはパルス
休止時間を有する場合、順次連続する音のパルス分布ま
たはパルス休止時間分布を等しくしたのである。なお所
望の場合パルス列を有する音響のスペクトルをフィル夕
を用いることができ、その場合フィル夕を別個にホルマ
ントフィルタとして構成でき、然も一般に楽器の音をシ
ミュレートする際当該の楽器の伝達関数等をシミユレー
トするようにしている。またこのフィル夕を、楽器の音
をシミュレートする際ビルドアップ過程をシミュレート
するために用いると有利である。フィル夕は当該関数の
一般的な変化に相応して、低域および高城を減衰するよ
うに作用し、かつピルドアップ時定数に関してフィル夕
の出力信号が当該の楽器の自然な音響にできるだけ類似
のビルドアップ特性を有するようにフィル夕を構成する
と有利である。さらに付言すれば当該回路技術にて用い
られる音響信号発生器は、音の高さに相応する繰返し周
波数を有する所定のパルス列、例えば方形波パルス列を
発生する。

音の高さを変化した場合、パルス持続時間（パルス幅）
は所定の音の高さの範囲（例えば１オクターブ）内で一
定に保持されるので、この音の高さの範囲で同じ調波ス
ペクトルが生ずる。また過渡振動する音響の音色の変化
および微細な変調を行う際これを、部分音を不連続に移
相しないでパルス幅、パルスの周期およびパルスの形を
、統計的に変化するか、または蓮弓またはつまびきによ
って操作される装置で得られる信号によって変化するこ
とができる。

統計的な変化を統計的に分布するノイズ電圧からフィル
夕を介して取出される信号によって制御することができ
る。音響信号用増幅路に、制御電圧によって増幅率を変
化できる増幅器を設けると有利である。増幅率を制御す
る信号用の入力側に、本発明による冒頭に述べた装置か
ら信号を供給することができる。またこの増幅器の出力
側を、帰還ループを介して増幅率を制御する信号用の入
力側に接続すると有利である。この帰還ループは周波数
特性および／または過渡振動過程に影響を与える所定の
フィルタ回路を有する。本発明による電子弦楽器におい
て、演奏者は調音および運弓の問題を相応して十分に解
決することができ、しかも音は変調可能に保持されてい
る。

それ故蓮弓の変化に含まれるピッチカート、ビブラート
および弦楽器の特徴であるダイナミックな音の強弱およ
び音色の変化を忠実にシミュレートすることができる。
次に本発明を図示の実施例につき詳しく説明する。

第１図に示した本発明の電子弦楽器の実施例は、実際の
楽器の場合のよいに端部で固定されかつ端部間で上駒１
２ならぴに駒１４によって張られた１つの弦１０を有す
る。

この場合弦１０は電子弦楽器によって生ずる音響の基本
周波数に直接に影響を与えないので、弦１０の長さ、張
力および種類は実際の楽器に比してそれ程重要でない。
図示の実施例においてそれぞれ上駒１２と駒１４に機械
−電気変換器１６または１８が組込まれている。また上
駒１２および駒１４は弱音村２０を有する。また弦の端
部の取付装置に、（図示されていない）振動減衰装置を
設けることができる。演奏者は弦１０を蓮弓かまたはつ
まびきによって機械的弾性横振動な励振することができ
る。

通常励振位置は、上駒と駒との間の中間にはなく駒に接
近しており、発生する音響の特性に所定の影響を与える
。図示の電子弦楽器において変換器１６，１８を用いて
、発生する音響の音量に相応する弦振動の振幅に関する
情報と同時に、弦の励振方法に依存して変化しかつ発生
する音響の調波成分ならびに微細な変調過程に関する情
報が得られる。

本発明の電子弦楽器において、音の高さは弦とは無関係
の制御装置２２によって制御され、その場合制御装置を
、鍵盤即ちキー鍵盤、またはフレットを有するかまたは
有しないクラヴィコード鍵盤とすることができる。

制御装置２２は、例えば矩形パルス列から成る未調整の
音響信号を発生する音響信号発生器２４の周波数を変調
器２６によって変調され、更に音響信号に最終的な振幅
／周波数特性を与えるパルス成形回路２８ならびにフィ
ルタ回路３０‘こ伝送される。また音響信号は出力増幅
器３２によって所要の出力に増幅されかつスピーカ装置
３４によって再生する。弦１０Ｇま運弓かまたはつまび
きによって矢印３６によって示した位置で励振されると
、理想状態において破線１０′で示すように弦の３角形
のふれが生ずる。

励振位置３６によって弦の上駒側の部分に対する駒側の
部分の分割比ａ／Ａが定まる。弦の弾かれると、公知の
ように弦の張力によって、励振位置として屈曲個所がな
くなるような方向の力の働きが生じ、かつその波動は弦
波動の速度ｃで上駒１２および駒１４の方向に伝わる（
例えばＦ．Ｔｒｅｎｄ−ｌｅｎｂｕｒｇ著、“音響学入
ＦＴ、ベルリン３．１９６１年版第７４頁参照）。弦の
振動する長さＬ＝Ａ＋ａは上駒１２と駒１４との間の距
離間隔によって定められておりこの上駒１２と駒１４に
設けられた機械電気変換器に及ぼされる力はその時間的
経過が、当該変換器の個所における弦の引張方向ないし
角度の時間関数によって定まるのであるから、上記の変
換器に及ぼされる力の時間関数は弦のどの位置で励振さ
れるかにより変る上記角度と引張り方向に従い、その信
号量の微分により求め得る。

すなわち弦の分割比ａ／（Ａ＋ａ）はその、音響スペク
トルに対する作用の点で定性的にヤングの法則によって
表わされ、音響の振幅／周波数関数のェンベロープ曲線
に対して当該分割比が及ぼす作用はパルス列のデューテ
ィレシオ７／Ｔにより及ぼされる（Ｔ：周期、７：パル
ス持続時間）作用と等価的である。

図示された本発明の実施例において、分割比ａ／（Ａ＋
ａ）に関する情報は、減結合抵抗３８，４０を介して回
路装置４２に接続された２つの変換器１６，１８を用い
て得られ、その場合回路装置４２は例えば変換器出力信
号によって切換えられるフリツプフロツプ回路とフリツ
プフロツブ回路の出力信号を積分する積分器とを有し、
かつ分割比に比例する直流電圧を音響信号発生器２４に
供給する。

その場合直流電圧により音響信号発生器で生ずる音響信
号パルスのデューテイレシオが定める、ないしそれから
作用を受ける。実際の弦楽器において種々の高さの基音
を発生する場合、音の響きまたはダイナミックな強弱の
変動を意図しない限り運弓個所を変化しない。これは１
つの弦で演奏される種々の高さの音のパルス持続時間７
が実際に一定に保持されることを意味する。また実際に
弦の長さＬ＝Ａ十ａを短縮した場合、運弓個所即ち励振
位置３６、よってａ従って７＝松／ｃも実質的に保持さ
れるが、Ｔ＝２（Ａ＋ａ）／ｃはＡと共に相応して短縮
される。（ｃは弦の横方向に伝播する音波の音速である
。）実際の弦楽器において５度の間隔で調律された同じ
長さの弦に移行した場合、３：２の比で７の急激な短縮
が生ずる。例えばＧ−弦からＤ−弦に０移行した場合：
７Ｇ＝後／ｃＧ ３ Ｃ。

／ＣＧ：委７ｏ＝ね／ｃＤ ７Ｇ／７Ｄ考 前述のように指での押えによって短縮されない１つの弦
または別の“運弓またはつまびき変換器”を用いる本発
明の電子弦楽器において、変換器から取出されたパルス
の持続時間７が上述の理由から有利に、所定の音の高さ
の範囲で制御装置によって決まる周期Ｔの範囲に応じて
一定に保持され、かつ弦の切換えないし移行に相応する
５度の間隔での音域の限界の際３：２の比で急激に変化
している。

これら制御装置２２を回路装置４２に接続することによ
って行う。例えば振動する弦１０の振幅情報は変換器１
８の出力信号から、後層後続された低域フィル夕４４を
有する周波数選択装置を介して得ることができる。

その場合低域フィル夕の通過城が弦１０の固有振動周波
数より著しく下回ったところで終るようにすると有利で
ある。例えばこの場合５仇ｈｓの時定数を有する。低域
フィル夕４４を有する周波数選択装置の出力信号は振幅
変調器２６の変調信号入力側に供給される。また振動す
る弦１０からは弦の振動に関する情報が、弦をひくかま
たはつまびし、た場合そこに設けられた機械電気変換器
に作用する力を介して取出され得る。

例えばこの情報は変換器１８の出力信号から取出すこと
もでき、その際は弦の固有振動周波数より上例で始まり
従って比較的高い周波数のみを通過させ得、よって微細
な変調過程に係る通過城を持つ高域フィルタまたは帯域
フィル夕を有する回路装置４６に供給される。回路装置
４６の出力信号は音響信号発生器２４ならびにパルス成
形回路２８に供給されて、パルス幅またはパルス形状の
ごくわずかな変化が生ぜしめられらる。通常の弦楽器に
低音の弦の過渡振動過程は、低音の弦で音波の伝播が高
音のそれにおけるより緩慢であるのに相応して、高音の
弦の過渡振動過程より長い。

それ故電子弦楽器に設けられた唯１つの弦から取出され
る過渡振動過程が、有利にそれぞれの音域ごとに？につ
いて係数ｑ分だけ短縮されるか、またはこの逆に増加さ
れ得る。５度の調律の場合ｑ＝２／３にし得る。

例えば増幅率制御信号が供給される増幅器の応動限界値
を高めることによって、また場合によっては音の高さに
依存して切襖可能な時定数により電子的に短縮を行うこ
とができる。振幅変調器２６またはそれとは別の個所に
、限界値素子を設けて、該素子により、弦振動の振幅が
所定の限界値を上回らない場合音響信号路を遮断するこ
とができる。

それ故弦が運弓されるかまたは別の仕方で励振された場
合はじめて音響が発生され始めるようになる。変換器１
６，１８を圧力または加速度で応動する変換器か、また
はマイクロホンで構成することができる。

また場合によっては例えば駒１４に設けられた唯１つの
変換器で十分である。また前述に変換器の代りにストレ
ィンゲージのような伸び−変換器４８を用いることもで
きるが、その場合伸び−変換器から弦のふれに応答する
変換器の２倍の周波数の信号が送出されるようにすると
よい。な・お、振幅変調器２６は低域フィル夕４４と変
換器１８と弦１０と共動して、音響信号発生器２４から
の音響信号が、弦１０の過渡振動過程やビブラートなど
に相応して変調せしめられる。

一方弦１０の固有振動は阻止される。それは弦の固有振
動は余り重要ではなくて場合によっては不所望なうなり
が生ずることになるからである。電気的に発生された音
響の、弦への音響的帰還結合をできるだけわずかにする
ために、弱音材を有しかつ励振用切取部分を除いて閉鎖
されたケーシング内に弦１０を収容すると有利である。

また僅かの音域で音の高さに影響を与えるために弦の振
動の振幅に相応する低域フィル夕４４の出力信号を音響
信号発生器２４に供聯合し、かつ実際の弦楽器のように
大きな振幅において音の高さを幾分低減するようにする
と有利である。電子弦楽器に種々の回路装置、例えば音
響信号発生器２４、パルス成形回路２８、（ホルマント
フィル夕を有する）フィルタ回路３０およびデューテイ
レシオに影響を与える回路装置４２のパラメータを調節
するように構成されたレジスタ５０を設けることができ
る。

前述の実施例を、本発明の範囲内で種々に変形できる。

例えば第２図に示すように“運弓変換器”は振動しない
抵抗線６０（または抵抗榛または層状の接触路、即ち中
間に抵抗を接続しかつ相互に絶縁された導電性簿板層）
を有する。そして斯様な装置を導電性の被覆６４を有す
る弓６２でひく。そこで蓮弓個所は、弓とそれぞれの抵
抗線などの端部との間の抵抗比によって求められ、また
第２図に示すように弓の圧力の変化の場合および弓を斜
にする場合抵抗線などの多くのまたは僅かな部分を橋絡
することによって生ずる抵抗変化を検出することができ
る。抵抗線６０と抵抗６６とはバイアス電圧Ｂとアース
間に接続された分圧器を構成しており、その場合例えば
分圧器のタップ６８を、第１図の低域フィル夕４４の入
力側に接続することができる。また弓の圧力および弓の
傾斜に相応する信号を、導電性の弓の外被と抵抗線など
との間の橋絡抵抗から求めるか、または弓の外被を、弓
の圧力に応じた信号を発生する引張力に応動する変換器
の接続することができる。蓮弓変換器のまた別の実施例
において、弓の圧力および弓の速度は例えば支承圧力お
よび横方向の力を応動しかつ２つの力の成分に対する相
応する変換器を有する弾性的に支承されたヨークによっ
て検出される。この場合運弓個所を光学的または機械的
に検出できる。例えば蓮弓個所を機械的に検出する場合
弓の位置を調節抵抗などによって検出する案内部で、弓
を動かすようにする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子弦楽器の第１の実施例を示すブロ
ック図、第２図は本発明の電子楽器に用いられる蓮弓変
換器の第２の実施例を示す略線図である。 １０・・…・弦、１２・・・・・・上駒、１４・・…・
駒、１６，１８・・・・・・機械−電気変換器、２０・
・・・・・弱音材、２２・・・・・・制御装置、２４・
・…・音響信号発生器、２６・・・・・・振幅変調器、
２８・・・・・・パルス成形回路、３０・・・・・・フ
ィルタ回路、３２…・・・出力増幅器、３４……スピー
カ装置、４４・・・・・・低域フィル夕、４６・・・・
・・高城フィル夕、４８・・・・・・伸び−変換器、５
０・・・・・・レジスタ、６０・・・・・・抵抗線、６
２・・・・・・弓。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 音響信号発生器を有し、前記音響信号発生器に接続
   されていて前記音響信号発生器で生じる音響信号の音の
   高さを制御する第１の装置を有し、また前記音響信号の
   振幅を制御する第２の装置を有し、前記第２の装置は運
   弓またはつまびきによつて偏位可能な弾性部材を有し、
   更に前記弾性部材に接続されかつ制御されて前記音響信
   号の振幅を変化させる信号の振幅変調装置を有する、所
   定の音の高さの音感および所定の音量感を有する音響信
   号を発生する電子楽器において、弾性部材を、振幅可能
   に支承されかつ所定の固有振動周波数を有する弦１０と
   して構成し、前記振幅変調装置は前記弦に接続されかつ
   前記弦の振動に応動する少なくとも１つの機械−電気変
   換器を有し、前記音響信号の径路に接続された振幅変調
   器２６を有し、また周波数選択装置４４を有し、前記周
   波数選択装置は前記弦の固有振動周波数を阻止するよう
   に構成されておりかつ前記周波数選択装置を介して前記
   機械−電気変換器の出力側を振幅変調器２６の変調信号
   入力側に接続したことを特徴とする電子楽器。 ２ 周波数選択装置は弦１０の固有振動周波数の下側の
   通過範囲を有する特許請求の範囲第１項記載の電子楽器
   。 ３ 周波数選択装置は弦１０の固有振動周波数の上側の
   通過範囲を有する特許請求の範囲第１項記載の電子楽器
   。 ４ 音響信号発生器を有し、前記音響信号発生器に接続
   されていて前記音響信号発生器で生じる音響信号の音の
   高さを制御する第１の装置を有し、また前記音響信号の
   振幅を制御する第２の装置を有し、前記第２の装置は運
   弓またはつまびきによつて偏位可能な弾性部材を有し、
   更に前記弾性部材に接続されかつ制御されて前記音響信
   号の振幅を変化させる振幅変調装置を有する、所定の音
   の高さの音感および所定の音量感を有する音響信号を発
   生する電子楽器であつて、弾性部材を、振動可能に支承
   されかつ所定の固有振動周波数を有する弦として構成し
   、前記振幅変調装置は前記弦に接続されかつ前記弦の振
   幅に応動する少なくとも１つの機械−電気変換器を有し
   、前記音響信号の径路に接続された振幅変調器を有し、
   また周波数選択装置を有し、前記周波数選択装置は前記
   弦の固有振動周波数を阻止するように構成されておりか
   つ前記周波数選択装置を介して前記機械−電気変換器の
   出力側の振幅変調器の変調信号入力側に接続し、さらに
   弦の振動の振幅が大きい場合前記音響信号発生器から発
   生され前記音響信号の振動の高さを僅かに低減するため
   前記機械−電気変換器１６，１８の出力信号によつて制
   御される装置を設けたことを特徴とする電子楽器。