JPWO2019220623A1 - 信号処理装置、信号処理方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態における信号処理装置は、操作子の変位に応じた第１のパラメータにより特定される第１の音信号の一部の帯域のレベルを、第１のパラメータとは異なる変位に応じた第２のパラメータに基づいて変化させた第２の音信号を生成する生成部と、第２の音信号を出力する出力部と、を有する。

Description

本発明は、操作に応じて音を変化させるための技術に関する。

特許文献１は、打弦音に加え、鍵の押下に伴って生じる棚板衝突音を再現した音を発生させる電子ピアノを開示している。特許文献１の技術においては、音源の内部の波形メモリに、ハンマー打弦音を発生させる楽音波形データ、および棚板衝突音を発生させる衝突波形データがそれぞれ複数記憶されている。

特許第６０４０６６２号

特許文献１の電子ピアノは、サンプリングにより得られたハンマー打弦音および棚板衝突音の各音の波形データを分けて記憶する。この電子ピアノは、記憶したハンマー打弦音の波形データと棚板衝突音の波形データとに基づいて、音信号を生成する。特許文献１の技術では、あらかじめ、ハンマー打弦音と棚板衝突音とを分けてサンプリングしておく必要がある。

これに対し、本発明の目的の一つは、複数の音の各音の波形データを用いない場合でも、操作子の操作に応じて発生する音に変化を与えることである。

本発明の一実施形態によれば、操作子の変位に応じた第１のパラメータにより特定される第１の音信号の一部の帯域のレベルを、前記第１のパラメータとは異なる前記変位に応じた第２のパラメータに基づいて変化させた第２の音信号を生成する生成部と、前記第２の音信号を出力する出力部と、を有する信号処理装置が提供される。

前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータは、前記操作子の変位に基づいて互いに異なる計算方法で計算されてもよい。

前記第１のパラメータは、前記操作子の速度であってもよい。

前記第２のパラメータは、前記操作子の加速度であってもよい。

前記生成部は、第１の操作子と第２の操作子とで、前記レベルの変化の大きさを異ならせてもよい。

前記生成部は、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータとに基づいて前記レベルを変化させてもよい。

本発明の一実施形態によれば、操作子の変位に応じた第１のパラメータにより特定される第１の音信号の一部の帯域のレベルを、前記第１のパラメータとは異なる前記変位に応じた第２のパラメータに基づいて変化させた第２の音信号を生成する信号処理方法が提供される。

前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータは、前記操作子の変位に基づいて互いに異なる計算方法で計算されてもよい。

前記第１のパラメータは、前記操作子の速度であってもよい。

前記第２のパラメータは、前記操作子の加速度であってもよい。

第１の操作子と第２の操作子とで、前記レベルの変化の大きさが異なっていてもよい。

前記第１のパラメータと前記第２のパラメータとに基づいて前記レベルが変化されてもよい。

本発明の一実施形態によれば、コンピュータに、操作子の変位に応じた第１のパラメータにより特定される第１の音信号の一部の帯域のレベルを、前記第１のパラメータとは異なる前記変位に応じた第２のパラメータに基づいて変化させた第２の音信号を生成する処理を実行させるためのプログラムが提供される。

本発明によれば、複数の音の各音の波形データを用いない場合でも、操作子の操作に応じて発生する音に変化を与えるための技術を提供することができる。

本発明の一実施形態における電子鍵盤楽器の構成を示す図である。 本発明の一実施形態における電子鍵盤楽器の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における電子鍵盤楽器の内部（鍵盤アセンブリ）の構成を示す図である。 本発明の一実施形態における制御部および音源の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における各ノート番号に対する打弦音および衝突音の音高の関係を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるゲインテーブル群の構成を例示する図である。 本発明の一実施形態における複数の押鍵速度についての押鍵加速度とゲイン値との関係を例示するグラフである。 本発明の一実施形態における信号生成部の機能構成を例示する図である。 本発明の一実施形態におけるイコライザの処理を例示する図である。 本発明の一実施形態における制御部の制御を示すフローチャートである。 本発明の一変形例における音高と重み値との関係を例示するグラフである。 本発明の一変形例における電子鍵盤楽器の内部（鍵盤アセンブリ）の構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態における電子鍵盤楽器について、図面を参照しながら説明する。以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂ等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

図１は、本発明の一実施形態における電子鍵盤楽器１の構成を示す図である。電子鍵盤楽器１は、複数の鍵７０を有する鍵盤楽器の一例である。鍵７０は、発音を指示するためにユーザにより操作される操作子の一例である。ユーザが鍵７０を押す操作（つまり、押鍵）をすると、鍵７０は変位し、スピーカ６０から音が発生する。複数の鍵７０の各々は、打弦音の互いに異なる音高に対応している。発生する音の種類（音色）は、操作部２１を用いて変更される。電子鍵盤楽器１は、例えば電子ピアノである。電子鍵盤楽器１は、ピアノの音色で発音する場合、アコースティックピアノに近い発音をすることができる。特に、電子鍵盤楽器１は、打弦音に加え、アコースティックピアノにおいて押鍵時にストロークエンドに到達したときの衝撃が棚板に伝わって発生する音、いわゆる棚板衝突音を再現することができる。

複数の鍵７０は、筐体５０に回動可能に支持されている。操作部２１、表示部２３、およびスピーカ６０は、筐体５０によって支持されている。制御部１０、記憶部３０、検出部７５、および音源８０は、筐体５０の内部に配置されている。電子鍵盤楽器１は、さらに、外部装置と信号の入出力をするためのインターフェースを含んでもよい。インターフェースは、例えば、外部装置に音信号を出力する端子、ＭＩＤＩ（登録商標）形式のデータの送受信をするためのケーブル接続端子を含んでもよい。

図２は、電子鍵盤楽器１の構成を示すブロック図である。電子鍵盤楽器１は、電子鍵盤楽器１の動作を制御する制御部１０を備える。制御部１０は、バス（データバスおよびアドレスバス）４０を介して、記憶部３０と、通信部２２と、操作部２１と、表示部２３と、音源８０と、検出部７５との各々と電気的に接続する。音源８０は、スピーカ６０と電気的に接続する。

制御部１０においてＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１が実行する各種のコンピュータプログラム、ＣＰＵ１１が所定のコンピュータプログラムを実行する際に参照する各種のテーブルデータなどを読み出し可能に記憶する。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１が所定のコンピュータプログラムを実行する際に発生する各種データなどを一時的に記憶するワーキングメモリとして使用される。あるいは、ＲＡＭ１３は、実行中のコンピュータプログラムやそれに関連するデータを一時的に記憶するメモリなどとして使用される。

操作部２１は、例えば、操作ボタン、タッチセンサおよびスライダを含む。表示部２３は、例えば液晶表示装置または有機ＥＬを含む。表示部２３は、電子鍵盤楽器１の制御状態、操作部３１を用いて行われた設定および制御に関する情報などを表示する。スピーカ６０は、音源８０からの音信号に応じた音を発する。通信部２２は、電子鍵盤楽器１と図示せぬ外部機器（例えば、サーバやＭＩＤＩ機器など）との間で制御プログラムや、それに関連する各種データ、演奏操作に対応したイベント情報などを送受信するためのインターフェースである。通信部２２は、例えば、ＭＩＤＩインターフェース、ＬＡＮ、インターネット、電話回線などのインターフェースであってもよい。また、通信部２２は、有線のインターフェースでもよいし、無線のインターフェースでもよい。

記憶部３０は、各種のアプリケーションプログラムやそれに関連する各種のデータなどを記憶する。記憶部３０は、制御プログラムのほか、例えば、音源８０において用いられるテーブル、およびパラメータを記憶する。波形データは、音の波形を示すデータ（デジタルデータ）である。パラメータは、波形データに基づき生成される音信号に変化を与えるためのパラメータである。記憶部３０は、例えば、不揮発性のメモリである。音源８０は、発音のための信号処理を行う信号処理装置の一例である。スピーカ６０は、音源８０から出力される音信号に応じて発音する。

検出部７５は、複数の鍵７０の各々の位置（すなわち、押下範囲における位置）を検出する。検出部７５は、複数の鍵７０の各々の位置に対応して設けられたセンサを含む。検出部７５は、押下された鍵７０を示す情報と、鍵７０の位置を示す情報とを対応付けて出力する。

図３は、電子鍵盤楽器１の内部（鍵盤アセンブリ）の構成を示す図である。図３には、複数の鍵７０が配列する方向に交差する平面で電子鍵盤楽器１を切断したときの、電子鍵盤楽器１の断面が示されている。なお、図３には、複数の鍵７０のうちの白鍵に関する構成が示してある。

棚板５８は、筐体５０の一部を構成する部材である。フレーム７８は、棚板５８の上面に固定されている。鍵支持部材７８１は、フレーム７８の上板部に配置され、フレーム７８から上方に突出する。鍵支持部材７８１は、軸７８２を中心として鍵７０を回動可能に支持する。ハンマー支持部材７８５は、フレーム７８の上板部に配置され、下方に突出する。ハンマー７６は、フレーム７８の上板部を挟んで鍵７０の反対側に配置されている。ハンマー支持部材７８５は、軸７６５を中心としてハンマー７６を回動可能に支持する。ハンマー７６は、軸７６５における一端に鍵接続部７６１を有する。

ハンマー接続部７０６は、鍵７０の下面に配置され、鍵７０の下方に突出する。ハンマー接続部７０６は、下端部に連結部７０７を備える。連結部７０７と鍵接続部７６１とは、摺動可能に接続されている。ハンマー７６は、軸７６５における他端に錘７６８を備える。鍵７０が操作されていないとき、錘７６８は、その自重により下限ストッパ７９１に載置されている。

鍵７０が押下されると、鍵接続部７６１が下方に移動する。鍵接続部７６１の移動に応じてハンマー７６が回動し、錘７６８が上方に移動する。錘７６８が上限ストッパ７９２に衝突すると、ハンマー７６の回動が制限されるので、鍵７０をそれ以上は押下できない。鍵７０が強く押下されると、ハンマー７６（錘７６８）が上限ストッパ７９２に衝突し、そのときに衝突音が発生する。この衝突音はフレーム７８を介して棚板５８に伝達されもよい。なお、電子鍵盤楽器１の内部は、図３に示す構成に限らない。電子鍵盤楽器１は、例えば、衝突音を生じない構成または衝突音が生じにくい構成であってもよい。

上述した検出部７５は、第１センサ７５−１、第２センサ７５−２および第３センサ７５−３を含む。第１センサ７５−１、第２センサ７５−２および第３センサ７５−３は、フレーム７８と鍵７０との間に配置されている。第１センサ７５−１、第２センサ７５−２および第３センサ７５−３は、例えば感圧スイッチである。第１センサ７５−１、第２センサ７５−２および第３センサ７５−３は、鍵７０の押下範囲（レスト位置からエンド位置まで）の異なる位置に配置されている。

第１センサ７５−１、第２センサ７５−２および第３センサ７５−３は、鍵７０が通過したことを検出すると、検出信号を出力する。具体的には、ユーザにより鍵７０が押下されると、まず、第１センサ７５−１が第１検出信号ＫＰ１を出力する。鍵７０がさらに深く押下されると、第２センサ７５−２が第２検出信号ＫＰ２を出力する。鍵７０がさらに深く押下されると、第３センサ７５−３が第３検出信号ＫＰ３を出力する。一方、押下された鍵７０が元の位置（レスト位置）に戻るときには、第３検出信号ＫＰ３、第２検出信号ＫＰ２、および第１検出信号ＫＰ１の順に、検出信号の出力が停止する。

図４は、制御部１０および音源８０の機能構成を示すブロック図である。制御部１０は、検出部７５から出力される鍵番号ＫＣ、第１検出信号ＫＰ１、第２検出信号ＫＰ２および第３検出信号ＫＰ３に基づいて、音源８０を制御する。音源８０は、波形メモリ８１０と、出力部８２０と、信号生成部８３０とを含む。鍵番号ＫＣは、互いに重複しないように複数の鍵７０の各々に割り当てられた番号である。信号生成部８３０は、波形メモリ８１０から波形データＳＷを読み出して音信号Ｓｏｕｔを生成する。信号生成部８３０は、音信号Ｓｏｕｔを出力部８２０に出力する。すなわち、信号生成部８３０は、出力すべき音信号を生成する生成部の一例である。出力部８２０は、音信号Ｓｏｕｔをスピーカ６０に出力する。

波形メモリ８１０は、複数の波形データを記憶している。波形データは、本実施形態では、アコースティックピアノの音をサンプリングした波形データである。複数の波形データは、鍵７０が押下されたときに読み出される波形データとして、打弦音と押鍵に伴う棚板衝突音とを含む音の波形データを含む。波形メモリ８１０は、複数の打弦音の音高ごとに波形データを記憶している。波形データは、例えば、打弦音の音高ごとに割り当てられるノート番号に対応付けられる。打弦音は、ノート番号によって音高が変化する。一方、棚板衝突音は、本実施形態においてはノート番号によって音高は変化しないものとしている。すなわち、棚板衝突音は、ノート番号にかかわらず共通の音を示す。

図５は、各ノート番号に対応する打弦音および棚板衝突音の音高の関係を説明する図である。図５は、ノート番号と音高との関係を示している。図５においては、打弦音の音高ｐ１と衝突音の音高ｐ２とを対比して示している。ノート番号が変化すると、打弦音の音高ｐ１が変化する。一方、ノート番号が変化しても、衝突音の音高ｐ２は変化しない。言い換えると、打弦音の音高ｐ１は、ノート番号がＮ１である場合とＮ２である場合とでは異なる。一方、衝突音の音高ｐ２は、ノート番号がＮ１である場合とＮ２である場合とで同じである。なお、図５に示す打弦音の音高ｐ１と衝突音の音高ｐ２とは、それぞれのノート番号に対する変化の傾向を示したものであって、互いの大小関係を示したものではない。

制御部１０は、制御信号生成部１２０と、押鍵速度算出部１３０と、音量決定部１４０と、加速度算出部１６０と、ゲイン決定部１７０と、を含む。

制御信号生成部１２０は、検出部７５から出力される信号（鍵番号ＫＣ、ＫＰ１，ＫＰ２，ＫＰ３）に基づいて、発音を制御する制御信号を生成する。制御信号は、本実施形態ではＭＩＤＩ形式のデータで、ノート番号Ｎｏｔｅ、ノートオンＮｏｎおよびノートオフＮｏｆｆを含む。制御信号生成部１２０は、鍵７０が押下されたときに、ノートオンＮｏｎを出力する。具体的には、制御信号生成部１２０は、検出部７５から第３検出信号ＫＰ３が出力されると、ノートオンＮｏｎを生成して出力する。制御信号生成部１２０は、対象となるノート番号Ｎｏｔｅを、第３検出信号ＫＰ３に対応して出力された鍵番号ＫＣに基づいて決定する。

制御信号生成部１２０は、押下された鍵７０がレスト位置に戻るときに、ノートオフＮｏｆｆを出力する。具体的には、制御信号生成部１２０は、ノートオンＮｏｎを生成した後に、対応する鍵番号ＫＣの第１検出信号ＫＰ１の出力が停止されると、ノートオフＮｏｆｆを生成して出力する。

押鍵速度算出部１３０は、検出部７５から供給された信号に基づいて、押鍵速度Ｖを算出する。押鍵速度は、鍵７０が押下されたときの速度で、第１のパラメータの一例である。押鍵速度算出部１３０は、例えば、ＫＰ１とＫＰ２との出力の時間差に基づいて押鍵速度Ｖを算出する。

音量決定部１４０は、音量テーブル１５０を参照して、押鍵速度Ｖに基づいて音量ＶｏＤを決定する。音量テーブル１５０は、例えば、記憶部３０に記憶されている。音量テーブル１５０は、押鍵速度と音量との関係を指定するテーブルである。音量テーブル１５０は、例えば、押鍵速度が大きいほど音量が大きくなる関係を指定する。押鍵速度の増加に対して音量が線形増加してもよいし、曲線的に変化（例えば、下に凸または上に凸となる曲線的な変化）してもよい。音量決定部１４０は、音量ＶｏＤを信号生成部１１０に出力する。

加速度算出部１６０は、検出部７５から出力される信号に基づいて、押鍵加速度αを算出する。押鍵加速度αは、鍵７０が押下されたときの加速度で、第２のパラメータの一例である。押鍵加速度が正の値の場合、鍵７０が押下されている間に徐々に加速していることを示す。押鍵加速度が負の値の場合、鍵７０が押下されている間に徐々に減速していることを示す。加速度算出部１６０は、例えば、ＫＰ１とＫＰ２との出力の時間差およびＫＰ２とＫＰ３との出力の時間差に基づいて押鍵加速度αを算出する。なお、押鍵速度Ｖおよび押鍵加速度αは、どちらも鍵７０の変位に応じたパラメータであるが、互いに計算方法により計算されたパラメータである。

ゲイン決定部１７０は、ゲインテーブル群１８０のうちから選択した一のゲインテーブルを参照して、押鍵加速度αに応じたゲイン値ＶｏＧを決定する。ゲインテーブル群１８０は、例えば、記憶部３０に記憶されている。図６は、ゲインテーブル群１８０の構成を例示する図である。ゲインテーブル群１８０は、ゲインテーブル１８０−１，１８０−２，１８０−３，１８０−４，・・・，１８０−ｍ（ただし、ｍは自然数）を含む。ゲインテーブル１８０−１，１８０−２，１８０−３，１８０−４，・・・，１８０−ｍは、それぞれ押鍵加速度とゲイン値との関係を指定するテーブルである。ゲインテーブル１８０−１，１８０−２，１８０−３，１８０−４，・・・，１８０−ｍは、互いに異なる押鍵速度に対応する。すなわち、ゲイン決定部１７０は、ゲインテーブル群１８０のうちから押鍵速度Ｖに応じたゲインテーブルを選択する。ゲイン決定部１７０は、ゲイン値ＶｏＧを信号生成部８３０に出力する。信号生成部８３０は、制御信号生成部１２０、音量決定部１４０、およびゲイン決定部１７０の各々から供給されるパラメータに基づいて、音信号Ｓｏｕｔを生成する。

押鍵加速度とゲイン値との関係の一例を説明する。図６に示すゲインテーブル１８０−１の場合、押鍵加速度が負の値またはゼロ付近である範囲を含む範囲Ａでは、ゲイン値は負の方向に比較的大きな値をとる。また、範囲Ａでは、押鍵加速度の変化に対するゲイン値の変化は比較的小さい。範囲Ａよりも押鍵加速度が正の方向に大きい範囲Ｂにおいては、範囲Ａよりも、押鍵加速度の正の方向への変化に対するゲイン値の正の方向への変化が大きい。図６の例では、範囲Ｂにおいて押鍵加速度の増加に対してゲイン値が概ね線形増加しているが、この関係に限られない。範囲Ｂよりもさらに押鍵加速度が正の方向に大きい範囲Ｃにおいては、ゲイン値は正の値である。範囲Ｃにおいては、範囲Ｂよりも、押鍵加速度の変化に対するゲイン値の変化が小さい。

ゲインテーブル１８０−２，１８０−３，１８０−４，・・・，１８０−ｍは、ゲインテーブル１８０−１と同様の傾向の押鍵加速度とゲイン値との関係を指定するが、具体的な値の関係は異なる。

図７は、押鍵速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４についての押鍵加速度とゲイン値との関係を例示するグラフである。ここでは、押鍵速度Ｖ４，Ｖ３，Ｖ１，Ｖ１の順で、押鍵速度が大きい。図７に示すように、典型的には、押鍵加速度に対するゲイン値は押鍵速度が大きい場合ほど大きい。例えば、押鍵加速度が図７に示すα２である場合、押鍵速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の場合におけるゲイン値は、それぞれＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４（ただし、Ｇ４＞Ｇ３＞Ｇ２＞Ｇ１）である。

図８は、信号生成部８３０の機能構成を例示するブロック図である。信号生成部８３０は、音信号生成部１１００と、合成部１１１２と、を含む。音信号生成部１１００は、検出部７５から出力される信号に基づいて、音信号を生成する。合成部１１１２は、音信号生成部１１００において生成される音信号を合成して、音信号Ｓｏｕｔとして出力する。

音信号生成部１１００は、波形読出部１１１（波形読出部１１１−ｋ；ｋ＝１〜ｎ）と、ＥＶ（エンベロープ）波形生成部１１２（ＥＶ波形生成部１１２−ｋ；ｋ＝１〜ｎ）と、乗算器１１３（乗算器１１３−ｋ；ｋ＝１〜ｎ）と、イコライザ（ＥＱ）１１５（イコライザ１１５−ｋ；ｋ＝１〜ｎ）と、増幅器１１６（１１６−ｋ；ｋ＝１〜ｎ）と、を有する。上記の「ｎ」は、同時に発音できる数（すなわち、同時に生成できる音信号の数）に対応し、この例では「３２」である。すなわち、この音信号生成部１１００によれば、３２回の押鍵まで発音した状態が維持され、全てが発音している状態で３３回目の押鍵があった場合には、最初の発音に対応する音信号が強制的に停止される。

波形読出部１１１−１は、制御信号生成部１２０から得られた制御信号（例えばノートオンＮｏｎ）、ノート番号Ｎｏｔｅ、および押鍵速度Ｖに基づいて、波形メモリ１６１から読み出すべき波形データＳＷ−１を特定して、これを読み出す。波形読出部１１１−１は、波形データＳＷ−１で示される音信号Ｓａ−１を乗算器１１３−１に出力する。音信号Ｓａ−１は、第１の音信号の一例である。

ＥＶ波形生成部１１２−１は、制御信号生成部１２０から得られた制御信号およびあらかじめ設定されたパラメータに基づいて、エンベロープ波形を生成する。例えば、エンベロープ波形は、アタックレベル、アタックタイム、ディケイタイム、サスティンレベルおよびリリースタイムのパラメータによって特定される。

乗算器１１３−１は、波形読出部１１１−１からの音信号Ｓａ−１に対して、ＥＶ波形生成部１１２−１において生成されたエンベロープ波形を乗算し、イコライザ１１５−１に出力する。

イコライザ１１５−１は、ゲイン決定部１７０により設定されたゲイン値ＶｏＧに基づいてゲイン調整を行い、音信号Ｓｂ−１を生成する。ゲイン調整は、本実施形態では、音信号の一部の帯域（周波数帯域）のレベルを変化させる処理である。イコライザ１１５−１は、音信号Ｓｂ−１を増幅器１１６−１に出力する。

図９は、イコライザ１１５−１の処理を例示する図である。図９は、音信号の周波数［Ｈｚ］と、ゲイン調整に用いられるゲイン値［ｄＢ］（デシベル）との関係を示すグラフである。図９には、図８に示す押鍵速度Ｖ２のときの加速度がα１，α２，α３，α４のそれぞれの場合のゲイン値が示されている。ゲイン値がゼロである場合、音信号のゲインが変化しない、つまり、その周波数のレベル（音圧）は変化しないことを意味する。ゲイン値が正の値の場合、レベルを高くすることを意味し、その値が大きいほどよりレベルが高くなる。ゲイン値が負の値の場合、レベルを低くすることを意味し、その値が大きいほどレベルはより低くなる。

図９に示すように、イコライザ１１５−１は、周波数ｆ０を中心とした幅Ｗの帯域（つまり、ｆ０−Ｗ／２〜ｆ０＋Ｗ／２）においてレベルを変化させる。ゲイン値ＶｏＧは、周波数ｆ０におけるゲイン値を示す。図９の例では、周波数ｆ０において、押鍵加速度がα１の場合はゲイン値Ｇ１、押鍵加速度がα２の場合はゲイン値Ｇ２、押鍵加速度がα３の場合はゲイン値Ｇ３、押鍵加速度がα４の場合はゲイン値Ｇ４が用いられる。該帯域においてゲイン値は滑らかに変化し、周波数ｆ０−Ｗ／２およびｆ０＋Ｗ／２においてゼロとなる。

周波数ｆ０は、例えば、１５０〜２００Ｈｚの範囲内に属する周波数である。周波数ｆ０は、棚板衝撃音の周波数の成分と一致する。このため、ゲイン値ＶｏＧが大きいほど、棚板衝撃音を相対的に強調させるゲイン調整が行われ、反対に、ゲイン値ＶｏＧが小さいほど、棚板衝撃音を相対的に弱めるゲイン調整が行われる。図９に示したように、ゲイン値ＶｏＧが、押鍵加速度の広い範囲で負の値をとっている理由は、波形データＳＷ−１（音信号Ｓａ−１）に含まれていた棚板衝突音の成分に基づいて、棚板衝突音の強弱を再現するためである。

増幅器１１６−１は、設定された増幅率に応じて音信号Ｓｂ−１を増幅させて、合成部１１１２に出力する。増幅率は、音量決定部１４０において決定された音量ＶｏＤに基づいて設定される。音量決定部１４０は、音量ＶｏＤに基づいて音信号の出力レベルを調整する。

なお、ｋ＝１の場合（ｋ＝１〜ｎ）について例示したが、波形読出部１１１−１から打弦音波形データＳＷ−１が読み出されているときに次の鍵７０を押す操作が行われるたびに、ｋ＝２，３，４，・・・という順に、制御信号生成部１２０から得られた制御信号が適用されていく。例えば、次の押鍵であれば、ｋ＝２の構成に制御信号が適用されて、波形読出部１１１−２が波形データＳＷ−２を読み出して、音信号Ｓａ−２（第１の音信号）を乗算器１１３−２に出力する。イコライザ１１５−２は、乗算器１１３−２からの音信号のゲイン調整を行い、音信号Ｓｂ−２を生成する。次の押鍵であれば、ｋ＝３の構成に制御信号が適用される。すなわち、ｋ＝ｉ（ただし、１≦ｉ≦３２）の構成に制御信号が適用された場合は、波形読出部１１１−ｉが波形データＳＷ−ｉを読み出して、音信号Ｓａ−ｉ（第１の音信号）を乗算器１１３−ｉに出力する。イコライザ１１５−ｉは、乗算器１１３−ｉからの音信号のゲイン調整を行い、音信号Ｓｂ−ｉを生成する。すなわち、信号生成部１１０は、複数の鍵７０が押下された場合には、各鍵７０に対応する指定されたノート番号ごとに、音信号を出力する。

合成部１１１２は、音信号生成部１１００から出力される音信号を合成して、音信号Ｓｏｕｔとして出力部８２０に出力する。音信号Ｓｏｕｔは、第２の音信号の一例である。以上が、音源８０の構成についての説明である。

図１０は、制御部１０の制御を示すフローチャートである。図１０の処理は、制御部１０において鍵番号ＫＣ（ノート番号Ｎｏｔｅ）ごとに実行される。例えば、制御部１０は、第１検出信号ＫＰ１が出力されると、その出力に対応した鍵番号ＫＣに対応して開始される。まず、制御部１０は、第３検出信号ＫＰ３の出力が開始されるか、第１検出信号ＫＰ１の出力が停止するまで待機する（ステップＳ１：ＮＯ、ステップＳ２：ＮＯ）。ステップＳ１、Ｓ２では、制御部１０は、いずれかの鍵７０が発音開始位置まで押下されたかどうかを判断する。第１検出信号ＫＰ１の出力が停止した場合（ステップＳ２；ＹＥＳ）、図１０の処理は終了する。

ステップＳ１で「ＹＥＳ」と判断した場合、制御部１０は、第３検出信号ＫＰ３の出力タイミングと第２検出信号ＫＰ２の出力タイミングとの時間差から押鍵速度Ｖを算出し、第１検出信号ＫＰ１、第２検出信号ＫＰ２および第３検出信号ＫＰ３の出力タイミングの時間差から押鍵加速度αを算出する（ステップＳ３）。次に、制御部１０は、音量テーブル１５０を参照して、押鍵速度Ｖに対応付けられた音量を、音量ＶｏＤに決定する（ステップＳ４）。

次に、制御部１０は、ゲインテーブル群１８０のうちから、押鍵速度Ｖに応じた一のゲインテーブルを選択する（ステップＳ５）。次に、制御部１０は、選択したゲインテーブルにおいて押鍵加速度αに対応付けられたゲイン値を、ゲイン値ＶｏＧに決定する（ステップＳ６）。次に、制御部１０は、音源８０に音信号の生成および出力（すなわち、発音）を開始させる（ステップＳ７）。ステップＳ７において、制御部１０は、例えば、ＲＡＭ１３または記憶部３０に記憶した発音状態フラグＳＴを「１」にセットし、ノートオンＮｏｎを生成して音源８０に出力する。ノートオンＮｏｎに応じて、音源８０は、第３検出信号ＫＰ３の出力が開始された鍵７０に対応するノート番号Ｎｏｔｅ、および押鍵速度Ｖにより特定される波形データＳＷを、波形メモリ８１０から読み出す。また、音源８０は、ゲイン値ＶｏＧに基づいて、波形データＳＷに基づき生成した音信号のゲイン調整を行う。音源８０は、ゲイン調整により生成した音信号を音量ＶｏＤに応じた増幅率で増幅し、音信号Ｓｏｕｔをスピーカ６０に出力する。

次に、制御部１０は、第１検出信号ＫＰ１の出力が停止したかどうかを判断する（ステップＳ８）。ステップＳ８は、発音状態フラグＳＴが「１」であり、かつ第１検出信号ＫＰ１の出力中の状態が継続しているかどうかを判断する処理であってもよい。ステップＳ８で「ＮＯ」と判断される場合、いずれかの鍵７０が発音開始位置まで押下された後、その押下された状態が継続していることを意味する。よって、ステップＳ８で「ＮＯ」と判断される期間は、音源８０は、該鍵７０の鍵番号ＫＣによって特定される音信号をスピーカ６０に出力して発音を継続する。ここにおいて、棚板衝突音は発せられないので、音源８０は、棚板衝突音の成分を含まない音を発する。音源８０は、例えば、棚板衝突音の成分を含まない音の波形データの一部をループ出力してもよいし、あるいは棚板衝突音の成分を含まない音の波形データを波形メモリ８１０に記憶しておき、この波形データに基づいて生成した音信号をスピーカ６０に出力してもよい。

ステップＳ８で「ＹＥＳ」と判断した場合、制御部１０は音源８０に音信号の生成および出力を停止させる（ステップＳ９）。ステップＳ９において、制御部１０は、例えば、発音状態フラグＳＴを「０」にリセットし、ノートオフＮｏｆｆを生成して音源８０に出力する。ステップＳ９で「ＮＯ」と判断される場合、鍵７０の操作が止音開始位置に到達したことを意味する。ノートオフＮｏｆｆに応じて、音源８０は、波形データに乗算するエンベロープをリリース波形に変更する。そして、音源８０は、読み出した波形データにエンベロープ波形を乗算するエンベロープ処理を行って、音信号を出力する。ここにおいても、棚板衝突音は発せられないので、ステップＳ８で「ＹＥＳ」と判断される期間と同様の処理が行われる。なお、エンベロープ処理には、公知のＡＤＳＲ（Ａｔｔａｃｋ、Ｄｅｃａｙ、Ｓｕｓｔａｉｎ、Ｒｅｌｅａｓｅ）制御が施される。制御部１０は、ステップＳ９の処理により音源８０の発音を停止させると、図１０の処理を終了する。

以上説明したように、電子鍵盤楽器１によれば、波形メモリ８１０に打弦音と棚板衝突音とを含む音の波形データを記憶し、鍵７０が押下されたときは、ゲイン調整を行って、棚板衝突音に相当する成分のレベルを調整する。例えば、強く鍵７０が押下された場合は、棚板衝突音に相当する成分を相対的に強調するゲイン調整が行われ、弱く鍵７０が押下された場合は、棚板衝突音に相当する成分を相対的に弱め、または発音しないゲイン調整が行われる。これにより、電子鍵盤楽器１は、あらかじめ、打弦音および棚板衝突音の各音分けてサンプリングした波形データを記憶しておかなくとも、操作に応じて変化する打弦音および棚板衝突音を再現した音を発することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の一実施形態は、以下のように様々な形態に変形することもできる。また、上述した実施形態および以下に説明する変形例は、それぞれ互いに組み合わせて適用することもできる。

制御部１０は、操作された鍵７０（換言すると、ノート番号）に応じたゲイン値ＶｏＧを決定してもよい。すなわち、音源８０は、ある鍵７０（第１の操作子）とそれとは別の鍵７０（第２の操作子）とで、ゲイン調整におけるレベルの変化の大きさを異ならせる。

例えば、およそ１００Ｈｚ付近の帯域において音信号のレベルを下げた場合、低音域の音が細くなってしまうことがある。このため、音源８０は、所定の音高以下の音域ではゲイン調整を行わない、または該所定の音よりも高い音域よりもゲイン値を正の方向の値とする。具体的には、ゲイン決定部１７０は、ゲインテーブルに基づいて特定したゲイン値に、操作された鍵７０に応じた重み値を乗じて得た値を、ゲイン値ＶｏＧに決定してもよい。

図１１は、ノート番号と重み値Ｐとの関係を例示するグラフである。図１１に示すように、所定のノート番号（ここでは、Ａ３）以下の音域においては、重み値Ｐはゼロである。すなわち、重み値Ｐがゼロである場合、ゲイン値ＶｏＧはゼロとなる。よって、イコライザ１１５によるゲイン調整でレベルは変化せず、実質的にゲイン調整が行われていないことになる。

一方、所定のノート番号（ここでは、Ａ３）よりも高い音域においては、重み値Ｐは正の値である。また、ここでは、重み値Ｐは、音高が高いほど大きな値である。なお、図１１では、重み値Ｐは上に凸の曲線的に増大しているが、例えば下に凸の曲線的に増大してもよいし、線形増加してもよい。これにより、比較的高い音域では、打弦音と棚板衝撃音とが発音され、低い音域では打弦音の質が低下することが抑制される。

音源８０（イコライザ１１５）は、或る押鍵加速度に対応するゲイン値を時間的に変化させてもよい。音源８０は、例えば、ゲイン調整を行う幅Ｗを、中心周波数ｆ０を中心としたまま時間の経過とともに拡大し、または縮小してもよい。

上述した実施形態の構成および動作の一部が省略または変更されてもよい。例えば、音源８０は、押鍵速度によってはゲイン値を変更せずに、押鍵加速度のみによってゲイン決定をしてもよい。上述した実施形態では、音源８０は、音量テーブル１５０に基づいて音量を決定し、ゲインテーブルに基づいてゲイン決定していた。テーブルを参照する方法に限られず、例えば、音源８０は、所定の計算式による計算によって音量またはゲイン値を決定してもよい。また、合成部１１１２が省略されてもよい。すなわち、音信号Ｓｏｕｔは、少なくともゲイン調整が行われた音信号であればよい。

第１センサ７５−１、第２センサ７５−２、および第３センサ７５−３は、感圧スイッチに代えて磁気センサ、静電容量センサまたはその他のセンサであってもよい。また、押鍵速度および押鍵加速度は、第１センサ７５−１、第２センサ７５−２、および第３センサ７５−３を用いて検出される方法に限られない。

電子鍵盤楽器１は、鍵７０の位置を連続的に検出するセンサを用いてもよい。図１２は、一変形例における電子鍵盤楽器の内部（鍵盤アセンブリ）の構成を示す図である。この例では、電子鍵盤楽器は、ストロークセンサ７５Ａによってハンマーの動作を検出する。ストロークセンサは、第１実施形態における検出部７５に対応し、センサ部７５２と、反射部７５４と、壁７５６とにより構成されている。フレーム７８の上板部の上面には、発光および受光を行うセンサ部７５２が設けられている。鍵７０の下面であってセンサ部７５２と対向する部位には、センサ部７５２から発光された光を反射する反射部７５４が設けられている。また、鍵７０の下面と上板部の上面との間には、センサ部７５２および反射部７５４の周囲を囲むように壁７５６が設けられている。壁７５６は、外来光がセンサ部７５２に侵入しないようにするための部材であり、軟質ゴムなどの可撓性材料により形成されている。

センサ部７５２から発光された光は反射部７５４において反射し、その反射光はセンサ部７５２により受光される。押鍵操作により鍵７０が下降すると、センサ部７５２と反射部７５４との距離が小さくなり、センサ部７５２の受光量が増加する。つまり、鍵７０の下降量に応じてセンサ部７５２の受光量が連続して変化する。センサ部７５２は受光量に応じた電気信号をＡ／Ｄ変換部（図示略）に出力し、そのＡ／Ｄ変換部によってデジタルデータに変換された信号が押鍵速度算出部１３０および加速度算出部１６０へ出力される。

また、鍵７０に連動するハンマー７６（連動部材）にセンサを設け、音源８０は、各センサから出力される信号に基づいて押鍵速度Ｖおよび押鍵加速度αを計算してもよい。すなわち、押鍵速度は、鍵７０の速度、および鍵７０の移動に伴い移動する部位の速度のどちらであってもよい。押鍵加速度は、鍵７０の加速度、および鍵７０の移動に伴い移動する部位の加速度のどちらであってもよい。

上述した実施形態では、音のサンプリング対象のアコースティック楽器は、アコースティックピアノであったが、チェレスタ、チェンバロ（ハープシコード）、グロッケンシュピールなどのアコースティック楽器、管楽器であってもよい。また、電子鍵盤楽器以外の電子楽器にも本発明を適用できる。電子楽器にあっては、発音を指示する操作子は、操作に応じて変位する操作子である。

第１のパラメータ、および第２のパラメータは、それぞれ速度、加速度以外のパラメータでもよい。第１のパラメータ、および第２のパラメータは、鍵７０の変位に基づいて互いに異なる計算方法で計算されたパラメータであればよい。第２のパラメータは、加速度ではなく、鍵７０の速度の変化、例えば鍵７０の前半の移動と後半の移動の速度比であってもよい。

上述した実施形態では、電子鍵盤楽器１において鍵７０と音源８０とは筐体５０において一体の楽器として構成されていたが、別々の構成であってもよい。この場合には、例えば、音源８０は、外部装置と接続するインターフェースを介して、検出部７５における複数のセンサからの検出信号を取得してもよいし、このような検出信号を時系列に記録したデータから、当該検出信号を取得してもよい。

また、電子鍵盤楽器１が発する棚板衝突音は、ノート番号にかかわらず共通の音としたが、音高に応じてあるいは所定の音域に応じて、ある周波数帯域内（例えば、周波数ｆ０−Ｗ／２およびｆ０＋Ｗ／２の間の範囲内）で異なっていてもよい。この場合、イコライザ１１５は、音高に応じてあるいは所定の音域に応じて、該周波数帯域内におけるゲイン調整を変化させる。

上述した実施形態では、音源８０は、波形メモリから読み出した波形データに基づいて音信号を生成していたが、別の方法で加工する波形データ（音信号）を取得してもよい。例えば、特許５６６４１８５号公報に開示されるような物理モデル演算によって、波形データ（音信号）を取得してもよい。

図１０に示す処理の実行の順番は一例に過ぎない。例えば、制御部１０は、ゲインテーブルを選択してゲイン値ＶｏＧを決定した後、音量ＶｏＤを決定してもよい。

上述した実施形態で説明した制御部１０の機能のうちの一部の機能を音源８０が有してもよい。例えば、音源８０が、押鍵速度算出部、音量決定部、加速度算出部またはゲイン決定部を有してもよい。上述した実施形態で説明した音源８０の機能のうちの一部の機能を制御部１０が有してもよい。例えば、制御部１０のＲＯＭ１２が波形メモリとして機能してもよい。

以上説明した制御部１０または音源８０の機能がプログラムを用いて実現される場合、このプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスク等）、光記録媒体、光磁気記録媒体、半導体メモリ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供されてもよいし、ネットワークを介して配信されてもよい。また、本発明は、コンピュータで実現可能な信号処理方法の発明として把握することも可能である。

また、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１：電子鍵盤楽器、１０：制御部、１１：ＣＰＵ、１２：ＲＯＭ、１３：ＲＡＭ、２１：操作部、２２：通信部、２３：表示部、３０：記憶部、５０：筐体、５８：棚板、６０：スピーカ、７０：鍵、７５：検出部、７５−１：第１センサ、７５−２：第２センサ、７５−３：第３センサ、７５Ａ：ストロークセンサ、７６：ハンマー、７８：フレーム、８０：音源、１１０：信号生成部、１１１：波形読出部、１１２：波形生成部、１１３：乗算器、１１５：イコライザ、１１６：増幅器、１２０：制御信号生成部、１３０：押鍵速度算出部、１４０：音量決定部、１５０：音量テーブル、１６０：加速度算出部、１６１：波形メモリ、１７０：ゲイン決定部、１８０：ゲインテーブル群、１８０−１，１８０−２，１８０−３，１８０−４，・・・，１８０−ｍ：ゲインテーブル、７０６：ハンマー接続部、７０７：連結部、７５２：センサ部、７５４：反射部、７５６：壁、７６１：鍵接続部、７６５：軸、７６８：錘、７８１：鍵支持部材、７８２：軸、７８５：ハンマー支持部材、７９１：下限ストッパ、７９２：上限ストッパ、８１０：波形メモリ、８２０：出力部、８３０：信号生成部、１１００：音信号生成部、１１１２：合成部

Claims (13)

1. 操作子の変位に応じた第１のパラメータにより特定される第１の音信号の一部の帯域のレベルを、前記第１のパラメータとは異なる前記変位に応じた第２のパラメータに基づいて変化させた第２の音信号を生成する生成部と、
   前記第２の音信号を出力する出力部と、
   を有する信号処理装置。
2. 前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータは、前記操作子の変位に基づいて互いに異なる計算方法で計算される請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記第１のパラメータは、前記操作子の速度である請求項１または請求項２に記載の信号処理装置。
4. 前記第２のパラメータは、前記操作子の加速度である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
5. 前記生成部は、第１の操作子と第２の操作子とで、前記レベルの変化の大きさを異ならせる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の信号処理装置。
6. 前記生成部は、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータとに基づいて前記レベルを変化させる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の信号処理装置。
7. 操作子の変位に応じた第１のパラメータにより特定される第１の音信号の一部の帯域のレベルを、前記第１のパラメータとは異なる前記変位に応じた第２のパラメータに基づいて変化させた第２の音信号を生成する
   信号処理方法。
8. 前記第１のパラメータおよび前記第２のパラメータは、前記操作子の変位に基づいて互いに異なる計算方法で計算される請求項７に記載の信号処理方法。
9. 前記第１のパラメータは、前記操作子の速度である請求項７または請求項８に記載の信号処理方法。
10. 前記第２のパラメータは、前記操作子の加速度である請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の信号処理方法。
11. 第１の操作子と第２の操作子とで、前記レベルの変化の大きさを異ならせる請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の信号処理方法。
12. 前記第１のパラメータと前記第２のパラメータとに基づいて前記レベルを変化させる請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の信号処理方法。
13. コンピュータに、
    操作子の変位に応じた第１のパラメータにより特定される第１の音信号の一部の帯域のレベルを、前記第１のパラメータとは異なる前記変位に応じた第２のパラメータに基づいて変化させた第２の音信号を生成する
    処理を実行させるためのプログラム。

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