JPH03184095A

JPH03184095A - 電子楽器

Info

Publication number: JPH03184095A
Application number: JP1324628A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Usa; 聡史宇佐; Tetsuo Okamoto; 岡本　徹夫; Eiichiro Aoki; 栄一郎青木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1989-12-14
Publication date: 1991-08-12
Also published as: US5265516A

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】［産業上の利用分野］本発明は電子楽器に関し、特に弦楽器、管楽器の楽音制
御パラメータを形成するのに適した電子楽器に関する。

［従来の技術］従来の電子楽器のリアルタイム操作子のほとんどは！！
盤を用いていた。鍵盤には各音高に対応した複数の鍵が
設けられている。鍵を押ｔＩＡ操作すると、キースイッ
チが閉成（メイク）すること等によりその鍵の音高に対
応したピッチ信号を出すことができる。ツーメイクスイ
ッチの場合、押鍵速度に対応した速さで第１および第２
のキースイッチが閉成（メイク）する、これらの２つの
スイッチのメイク動作によって鍵に対応したｆ高信号と
、第１、第２のキースイッチのメイク時間差から押ａ操
作の速度に対応したタッチ信号が発生する。

このような鍵盤装置を備えた電子楽器は、ピアノ、オル
ガン等のｍ盤楽器の音をシミュレートするのに遇してい
る。

電子楽器としては、他にギターシンセサイザやウィンド
コントローラ等がある。ギターシンセサイザはギターの
楽音を、ウィンドコントローラは管楽器の楽音をシミュ
レートするのに適している。

ところで、ヴァイオリン等の擦弦楽器は弦を擦る弓の速
度や弦を押す弓の圧力によって楽音を表情豊かに変化さ
せる。

電子楽器でこれらの擦弦楽器の楽音をシミュレートシよ
うとする場合、大きく分けて２つの方法が考えられる。

１つは弓、弦、指板という擦弦楽器の基本演奏操作子を
そのまま用い、たとえば弦の振動を電気信号に変換して
電子的に処理する方法であり、他は、基本演奏操作子と
して自然擦弦楽器の弓、弦、指板等を用いず、これらと
興なる鍵盤等を用いた演奏に基づいて楽音をシミュレー
トする方法である。

第１の方法による場合、演奏操作子として自然楽器同機
の弓、弦、指板を用いて実際に弦を振動させれば、表情
豊かな演奏をすることのできる擦弦童子楽器を実現でき
る。しかし、自然擦弦楽器同様の；’ｊ４賽操作子を用
いた演奏は、高度の技術を必要とし、その習得には長期
の練習を必要とする。

従って、演奏技術に熟練していない者は、擦弦楽器の演
奏を楽しめないことになる。

他の方法による場合、たとえばヴァイオリンの基本的音
色の倍音構成等を調べ、基本的楽音を電子的に合成でき
るようにしておき、ａ盤操作に応じてヴァイオリン等の
音を発生させるようにする。

しかし、ヴァイオリンの音は、弓が弦に接している間、
その９速、９圧等に応じてその音楽的表情を豊かに変化
させられるのに対し、！盤入力ではこれらの表情を与え
る手段がなく、演奏は単調で表情に乏しいものになり易
い。

また、特、開昭６３−４０１９９号公報に開示された、
吹奏圧、アンプジュール（唇の横え、締め等を表わす〉
に応じて楽音を形成する管楽器についても同機のことが
言える。

′Ｌ発明がｊｌｆ決しようとする課題３以上説明したよ
うに、従来の技術によれば、鍵盤式電子楽器は発生でき
る制御情報の種類が少なく、擦弦楽器等の演奏には不適
であり、ギターシンセサイザ、ウィンドコントローラ等
はそれぞれギター、゛管楽器の演奏には向いていても、
他の楽器の演奏を行う上では制限があった。

本発明の目的は、新規な演奏操作により楽音制御パラメ
ータを形成することが可能な電子楽器を提供することで
ある。

本発明の他の目的は、表情豊かな擦弦楽器の楽音発生を
容易とする電子楽器を提供することである。

［１ｉｉ１１１１を解決するための手段］本発明によれ
ば、２次元以上の操作領域を画定し、その内で演奏操作
するための操作手段であり、操作領域内に基準点を設定
することのできる操作手段と、演奏操作の位置の前記基
準点からの距離を検出する手段と検出した基準点からの
距離を楽音制御パラメータとして楽音信号を形成するこ
とのできる楽音信号形成手段とを含む電子楽器が提供さ
れる。

また、操作領域内での演奏操作の位置の時間変化から速
度情報を検出する手段を含み、楽音信号形成手段が検出
した速度情報と検出した基準点からの距離を楽音制御パ
ラメータとして楽音信号を形成することのできる電子楽
器が提供される。

また、２次元以上の操作領域を画定し、その内で演奏操
作するための操作手段であり、操作領域内に基準点と基
準点を原点とする１つの軸方向を設定することのできる
操作手段と、演奏操作の位置の基準点からの距離を検出
する手段と、操作領域内での演奏操作の位置と原点とを
結ぶ方向が軸方向となす角度の時間変化を検出する手段
と、検出した基準点からの距離と角度の時間変化を楽音
制御パラメータとして楽音信号を形成することのできる
楽音信号形成手段とを含むな子楽器が提供される。

また、楽音形成手段は、少なくとも９速と弓圧を楽音形
成パラメータとして入力して擦弦楽器音を形成するもの
である電子楽器が提供される。

［作用］擦弦楽器においては、弓を弦に擦り付けながら上下させ
ることで楽音を発生する。すなわち、９速、弓圧等が楽
音を表情豊かに変化させる。電子楽器において、このよ
うな擦弦楽器の楽音をシミュレートしようとする時、楽
音制御パラメータとしてこれらの９速、弓圧等の情報が
望まれる。

同様に、管楽器においては、吹奏圧、アンプジュール等
の情報がｃｌまれる。

２次元以上の操作領域を画定し、その内で演奏操作する
ための操作手段を用い、操作領域内の基準点から演奏操
作の位置までの距離を楽音制御パラメータとして利用す
ることにより、楽音の制御が容易になる。たとえば、弓
圧データとして利用することにより、任意に変化する弓
圧データを作製することが容易になる。操作領域内での
演奏操作の位置の時間変化を検出して速度情報を得、擦
弦楽器の９速を表わす楽音制御パラメータとし、基準点
から演奏位置までの距離を弓圧を表わす楽音制御パラメ
ータとして楽音信号を形成することにより、擦弦楽器の
表情豊かな楽音を作製することが容易となる。

基準点から演奏操作の位置までの距離を弓圧情報として
用いることにより、操作手段としては圧力検出機能を有
さずに圧力情報を発生することもできる。従って、簡単
な構成によって擦弦楽器をシミュレートする電子楽器を
構成することもできる。

また、演奏操作の位置の角度を定義することによって角
度の変化からさらに他の楽音制御パラメータを作成する
ことができる。たとえば、角度変化の正負から擦弦楽器
の弓の移動の方向に関する情報を作ることができる。

Ｅ実縄例］第１図に本発明の実縄例による電子楽器のハードウェア
構成を示す１面操作子１は平面状の操作領域（タブレッ
ト、？＆操作子）ｌａを、たとえはペン状の手許操作子
１ｂで操作するものである。

ペン先が接触した位置やペン先が押圧している圧力等の
手許演奏操作子の指定する位置や与える圧力を検出でき
る機能を備えている。ペン先等の手許操作子が接触して
いる位置の操作面内の座標情報、手許操作子１ｂが操作
子面１ａを押圧する圧力情報等を座標検出器４、圧力検
出器５等を介してバス７に供給する。−星検出された座
標情報は、演算処理によって速度情報、距離情報、方向
情報等のパラメータを形成することができる。距離情報
は、たとえば圧力情報として利用できる。１盤２は音高
を指定する多数の！２ａと、楽器名等の音色を指定する
音色パッド２ｂと、その他の操作のための操作子２Ｃと
を含み、それぞれの情報をバス７に供給する。タイマ３
はタイマインタラ１トをかけるためのタイミング情報を
バス７に供給する。

モードスイッチ６は、圧力情報として面操作子１の圧力
検出機能が検出したものを用いるか、後に述べる演奏操
作の位置から演算によって算出したものを用いるかを選
択するためのスイッチである。

バス７には、さらに所定の演算処理を行うＣＰＵ９、Ｃ
ＰＵで実行するプログラム等を記憶するＲＯＭＩ　Ｏ、
プログラムの実行に使用する種々の情報を格納する種々
のレジスタ、ワーキングメモリ等を有するＲＡＭＩＩ、
及び楽音信号形成回路８が接続されている。

なお、ＲＯＭｌ０は楽音形成のプログラムを記憶してお
り、ＣＰＵ９はこのプログラムに従ってＲＡＭＩＩ中の
レジスタ等を利用して楽音合成処理を行う。

楽音信号形成回Ｆ＃Ｉ８はバス７から速度情報を受けと
る速度情報バッファＶＢ１２ａ、圧力情報を受けとる圧
力情報バッファＰＢ１２ｂ、方向情報を受けとる方向情
報バッファＤＩＲＢ１２ｃ、奏法、音色等のその他情報
を受けとるバッファ１２ｄを有し、速度情報、圧力情報
、方向情報、その他情報を音源１９ａ、１９ｂ、１９ｃ
、１９ｄに供給する。なお、９Ｒが複ｎ設けられている
構成を示したが、管楽器のような単音楽器では１つでも
よいし、時分割を行うことによって１つの音源で同様の
効果を得ることもできる。

鍵！１２の鍵２ａを操作することによって与えられる音
高（ピッチ）情報は、キーバッファＫＹＢ１３ａ、１３
ｂ、１３ｃ、１３ｄに格納される。

ヴァイオリン、ヴィオラのような慣性楽器が４本の弦を
有することに対応させて、キーバッフＴは４つ設けであ
る。キーバッファＫＹＢ１３ａ〜１３ｄに記憶されるデ
ータは、鍵のオン／オフを表すＭＳＢビットと、ピッチ
を表すピッチデータとを含む０Ｍ５Ｂ検出回路１４ａ〜
１４ｄはキーデータのＭＳＢを検出し、ＭＳＢ＝”１°
゛　（キーオン）であれば、キーデータをキーバッフｙ
１３ａ〜１３ｄに格納させる。なお、この時ＭＳＢは除
外してもよい、ピッチデータは、それぞれ対応する遅延
段数変換回路１５ａ〜１５ｄに送られ、乗算回路１６ａ
〜１６ｄ、１７ａ〜１７ｄを介して音源１９ａ〜１９ｄ
に供給される。遅延段数変換回路１５ａ〜１５ｄはピッ
チが高ければ、遅延段数を少なくし、ピッチが低ければ
遅延段数を多くして一定時間に楽音信号が後述する回路
を循環する回数（周波数）を変化させる０乗算回路１６
ａ〜１６ｄにおいては、入力であるピッチに一定の係数
αが乗算され、乗算回路１７ａ〜１７ｄにおいては、入
力であるピッチに一定の係数（１−α）が乗算される。

この２つの乗算は、慣性楽器の弦は、弓が弦を擦る位置
から固定端となる駒および指板状の押弦位置までの２つ
の弦部分に分けて考えられることを表している。すなわ
ち、両係数を加算するとｌになることが、押弦位置から
駒までのピッチを決定する基本長に対応し、一方の係数
αがたとえば慣性位置から駒までの距離に対応するとす
れば、他方の係数（１−α）は慣性位置から押弦位置ま
での距離に対応する。このようにしてピンチを表す情報
が音’Ｊｌ　１９　ａ〜１９ｄに供給される。速度１報
バツフア１２ａは面操作子１の手許操作子１ｂを操作面
ｌａ上で移動させる速度から得た速度情報を一時的に格
納するレジスタである。圧力情報バッファ１２ｂは、手
許操作子１ｂが操作面１ａを押し付ける圧力から得た圧
力情報、または操作面ｌａ内の基準位置から操作位置ま
での距離から得た圧力情報を一時的に格納するレジスタ
、である、方向情報バッファＤＩＲＢ１２Ｃは操作位置
の角度変化から得た方向情報を一時的に格納する。

ピッチ情報と速度情報、圧力情報、方向情報等に基づい
て音源１９ａ〜１９ｄで楽音信号が形成され、サウンド
システム２０に送られて楽音を発生する。なお、音源回
Ｐ＠１９ａ〜１９ｄは、慣性楽器の胴の＃ｉ舞いをシミ
ュレートするフォルマントフィルタを含む０．ｔた、サ
ウンドシステム２０はデジタル楽音信号をアナログ信号
に変換し、増幅し、電気信号を音響信号に変換する手段
を含む。

このようにして、弓速、弓圧に応じて多彩に表情を変化
させることのできる慣性楽器の楽音が発生される。

なお、ＲＡＭに含まれるレジスタの内、主なものを以下
に説明する。

モードレジスタ　ＭＤ）モードスイッチ６で切り換える圧力情報作成モードの情
報を表すデータを収納するレジスタである。圧力情報と
して面操作子１から実際の圧力を検出したものと操作位
置から演算によって創出したもののいずれを選んでいる
かを表すデータである。

イベントバッフアレシス　　ＩＶＴＢＵＦＩＭ盤の１１
１２　ａの押鍵、離鍵等に対応する鍵イベントデータを
収納するレジスタであり、オン／オフのデータと音高を
表すキーデータとを含む、擦弦楽器用の場合、たとえば
同時に４弦とも演奏した場合を考慮して４つのキーイベ
ントを収納することのできる４つのイベントバッファレ
ジスタが設けられる。これらは音高データを１時的に格
納する役割を果たす。

×１　レジスタ（Ｘ）被操作面であるタブレット１ａ面内での手許演奏操作子
１ｂの現在の操作位置のＸ軸方向の位置ｘｐを記憶する
レジスタである。

×１　レジスタ（ｘｎ前回のタイマインタラ１ト時の手許演奏操作子１ｂのＸ
方向位置を記憶するレジスタである。

なお、現在のＸ方向位置Ｘｐと前回のタイマインタラブ
ド時のＸ方向位置ｘｎの２つの値からＸ方向の移動距離
が算出できる。

Ｙ　　レジスタ（Ｙ）タブレット１ａ内の手許演奏操作子１ｂの現在の操作位
置のＹ＠方向の位置ｙｐを記憶するレジスタである。

！立」１こ２２：１上ヱ１」− 前回のタイマインタラブド時の手許演奏操作子１ｂのＹ
方向位置を記憶するレジスタである。

現タイマインタラ１ト時のＹ方向位置ｙｏと、前回のタ
イマインタラ１ト時のＹ方向位置ｙｎの２つの値からＹ
方向の移動距離が算出できる。

レジスタ（Ｖ）弓速を表す速度を格納するＲＡＭｐＪレジスタである。

上述のＸ方向移動距離とＹ方向移動距離から移動距離を
求めて（時間で割ることによって）得た速度情報である
。

圧　レジスタ（Ｐ）面操作子１内に設けられた圧力センサの出力ＰＯから得
た圧力データか演奏操作の位置から演算によって創出さ
れた圧力データを格納するＲＡＭ１ｍレジスタである。

一レジスタ（θ 面操作子１の演奏操作の位置から演算によって算出され
た角度データを格納するレジスタである。

声レジスタ（θｎ）前回のタイマインタラブド時の角度データを格納するレ
ジスタである。

レジスタ（ｄｉｒ角度データの変化から演算によって算出した方向データ
を格納するレジスタである。

セお、楽音信号形成回路８内には別個に速度情報バッフ
ァＶＢ、圧力情報バッファＰＢ、方向情報バッファＤＩ
ＲＢ等が設けられている。

フラグＯＬＤレジスタフラグＯＬＤが立っているが否がを１が０で格納するレ
ジスタである。このフラグが１である時は、その事象が
既に検出されているものであり、２ｒｇＪ目以後のタイ
マインタラブトであることを示す。

その他、種々の定数、変数を格納するレジスタが設けら
れるが、説明を省略する。

第２図は擦弦楽器用の音源モデルであり、楽音信号形成
回Ｆ！＠８の要部を等価回路的に示す図面である。弓で
慣性楽器の弦を擦ることに対応して、弓速信号が作られ
、加算回路４２に入力される。

この弓速信号は、起動信号であり、加算回路４３、除算
回路４４を介して非線形回Ｆ！＠４５に供給される。非
線形回路４５はヴァイオリンの弦の非線形特性を表す回
路である。非線形回Ｆ！＠４５は、下向きに弓が移動す
る時の特性を表わすｉＦ；ｌ非線形回路ＮＬａ４５ａと
、上向きに弓が移動する時の特性を表わす第２非線形回
ＦＩ＠ＮＬｂ４５ｂと、２つの非線形回路の出力のうち
いずれを採るがを選択するセレクタ回路４５ｃを含む、
セレクタ回路４５ｃは方向信号によって制御される。

非線形回路４５ａ、４５ｂの非線形特性は、第３図（Ａ
）にまとめて示すように、原点からある範囲までのほぼ
線形な領域とそれよりも外側の特性の変化した領域との
２つの部分を含む、ヴァイオリン等の擦弦楽器の弦を弓
で擦る場合、４遠が遅い間は、弦の変位はほぼ弓の変位
と同等であり。

弦の運動は静摩擦係数によって表すことができる。

これが原点を中心としたほぼ線形の範囲の特性で表され
る。弓の弦に対する相対速度がある値を越えると、弓の
速度と弦の変位速度とは同一ではなくなる。すなわち、
静摩擦係数に代わって動摩擦係数が運動を支配するよう
になる。この静摩擦係数から動摩擦係数への切り替えが
、段差部分で表される。

第２図において、非線形回路４５の出力は、乗算回路４
６を経て２つの加算回路３４．３５に供給される。

非線形回路４５の入力側の除算回路４４、出力側の乗算
回Ｎ１４６は、弓圧信号を受けて、非線形回路４５の特
性を変更させる。入力側の除算回路４４は、入力信号を
除算することによって、小さな値に変更する。すなわち
、第３図（Ａ）の破線５３ａで示すように、除算回路４
４がある場合、大きな入力を受けても小さな入力を受け
たかのような出力を与える。出力側の乗算回路４６は、
非線形回路４５の出力を増大させる役割を果たす。

すなわち、第３図（Ａ）の１点ａ線特性５３ｂで示すよ
うに、除算回１１’１４４と非線形回８４５で形式され
る特性５３ａを出力側に増大した特性を作る。なお、同
一の弓圧信号を受けて、入力を初めに除算し、後で出力
を乗算することは、除算回路４４で係数ＣＯで除算し、
乗算回路４６で同一の係数ＣＯを乗算することを表す、
この場合は、１点鎖線の総合特性５３ｂは非線形回路４
５のみの特性５３の延長線上にあり、それを横軸、縦軸
に００倍した形状を有する０乗算回路の係数を除算回路
の係数と具なるように変化させることにより、興なる形
状を作るようにさせてもよい。

加算回路３４．３５は循環信号路２１ａ、２１ｂの内に
設けられている。この循環信号路２１は、擦弦楽器の弦
に対応して楽音信号を循環させる閉ループを構成する。

すなわち、弦においては振動が両端で反射して往復する
。これを信号が循環する閉ループで近似する。この循環
信号路内には、２つの遅延回Ｆ＃１２２．２３．２つの
ＬＰＦ　（ローパスフィルタ）２４．２５．２つの減衰
回路２８．２９．２つの乗Ｘ回Ｆ＆３２．３３を含む、
遅延回Ｆｔ＠２２．２３は音高を表すピッチ信号と係数
αないしくｌ−α）との積を受け、所定の遅延時間を与
える。循環信号路２１ａ、２１ｂを信号が循環し、元の
位置に戻るまでの全遅延時間によって、楽音の基本ピッ
チが定まる。すなわち、主として２つの′Ｍ延回路２２
．２３の遅延時間の和、ピッチ×［α十（１−α）］＝
ピッチ、が基本ピッチを定める。一方の遅延回路は、弓
と弦との接触する位置から駒までの距離、ｅ方のＭ延回
路は弓と弦の接触する位置から押指位置までの距離に対
応する。

なお、遅延回路２２．２３によってピッチがほぼ決定す
るが、この循環信号路中に含まれる他の要素、たとえば
ＬＰＦ２４．２５、減衰コントロール２８．２９等によ
っても遅延が発生する。１１密には、発生する楽音のピ
ッチを定めるのはこれらのループ中に含まれる全遅延時
間の和である。

ＬＰＦ２４．２５は循環している波形信号の伝達特性を
変更することにより、種々の弦の振動特性をシミュレー
トする。ａｍ上の音色パッド２ｂの選択等によって、音
色信号を発生させ、ＬＰＦ２４．２５に供給して、その
特性を切り替え、所望の擦弦楽器の楽音をシミュレート
する。

弦を振動が伝搬する際に、振動は次第に減衰する。減衰
コントロール２８．２９はこの弦を伝わる振動が減衰す
る減衰量をシミュレートするものである。

乗Ｘ８３２．３３は弦固定端での振動の反射に対応して
反射体Ｒ−１を乗算するものである。すなわち、減衰な
しの固定端での反射を想定して弦の振幅を逆位相に変化
させる。係数−１がこの逆相反財を示す０反射における
振幅の減衰は、減衰コントロール２８．２９の減衰量に
組み込んである。

このようにして、弦に相当する循環信号路２１ａ、２１
ｂの上を振動が循環することによって慣性楽器の弦の運
動をシミュレートする。

また、慣性楽器の弦の運動はヒステリシス特性を有する
。これをシミュレートするため乗算回路４６の出力は、
ＬＰＦ４８と、乗算回路４９を介して非線形回路４５の
入力側にフィードバックされている。ＬＰＦ４８はフィ
ードバックループの発振を防止するためのものである。

今、加算回路４２から加算回Ｆ！＠４３への入力をＵと
し、フィードバック路から加算回路４３への入力をＶと
し、除算回路４４、非線形回路４５、乗算回路４６を合
わせた増幅率をＡとすると、乗算回路４６の出力Ｗは、
（ｕ＋ｖ）Ａ＝ｗで表される。ＬＰＦ４８と乗算回路４
９を含む負帰還回路のゲインがＢであるとすると、帰還
量Ｖはｖ＝ｗＢで表される。これらの２つの式を整理す
ると、（ｕ十ｗＢ）Ａ＝ｗ、°、ｗ＝ｕＡ／　（Ｉ　　　ＡＢ）となる。

フィードバックなし、すなわち、Ｂ＝Ｏの場合は、ｗ　
＝　ｕ　Ａであり、入力Ｕが単に係ｆｉＡ倍されて出力
する。ゲインＢの負帰還をかけた場合、同じ出力を得る
には、Ｂ＝Ｏの場合の（１−ＡＢ）倍（Ｂは負）の入力
を印加しなければならない。

このように、フィードバックがある場合の入力増大時の
特性を、第３図（Ｂ）の特性５３ｃで示す、入力がある
大きさに達すると静摩擦係数から動摩擦係数への切り替
えが起り、出力が階段的に減少する。この入力の開俵を
Ｔｈｌで示す。

−旦入力が開俵Ｔｈｌを越してから、再び減少する場合
には、出力Ｗが小さいので、フィードバックされる量ｖ
＝Ｂｗも小さい、すなわち、非線形回路４５に入力する
信号の大きさが同じでも、畔摩擦係数領域の場合と比べ
て、動摩ｌＩ！係数領域の場合は、負のフィードバック
量が小さいので、加算回Ｆ＃１４２から加算回路４３へ
の入力Ｕは小さな値とむる。

非線形回路４５の入力が、間値になる時の加算回Ｆ＃Ｉ
４２からの入力Ｕの大きさを考えると、入力増大時には
静摩擦係数が支配し、大きな出力に対応して強い［４還
を受けるので、より大きな入力Ｔｈｌでこの切り替えが
起るが、入力減少時には動摩擦係数が支配し、小さな出
力に対応して負帰還量が小さいので、より小さな入力Ｕ
の値で切り替えが起る。従って、入力Ｕと出力Ｗとの関
係を入力が次第に増大するときと次第に減少する時とで
求めると、第３図（Ｂ）の曲線５３ｃと曲線５３ｄに示
すようなヒステリシス特性が得られる。

ヒステリシスの大きさは、乗算回路４９のゲインによっ
て制御される。

このようにして、第２図に示す楽音信号形成回路によれ
ば、慣性楽器の包の運動がシミュレートでき、楽音の基
本波形を作ることができる。

第２図に示すように、循環信号路２１ａ、２１ｂのいず
れかの点から出力を取り出して、慣性楽器の胴の特性を
シミュレートするフォルマントフィルタ５１を介して出
力信号をサウンドシステムに供給する。フォルマントフ
ィルタ５１も音色信号を受けてその特性を変化させるよ
うにすることができる。

第２図に示す楽音信号形成回路においては、楽音発生の
起動力となる信号が弓速によって与えられている。また
、非線狭口Ｆ！＠４５の特性を制御する信号として弓圧
が用いられている。また、非線形回路４５の特性自体が
弓の移動方向によって制御される。すなわち、慣性楽器
の楽音をシミュレートする基本的パラメータとして弓速
と弓圧と方向とが与えられることが望ましい、これらの
パラメータは演奏者の意志ないし演奏操作に基づいて制
御できることが好ましい、ピッチを指定するパラメータ
は、鍵盤２の１２ａを操作することによって得られるが
、９速情報と４圧情報と方向情報はｆｌ！盤からは得ら
れない、そこで、第１図の構成においては、面操作子１
が用いられている９面操作子１は、たとえばタブレ・ｙ
ト１ａと手許操作子ｌｂとを含んでいる。

第４図（Ａ）〜（Ｂ）は面操作子の構成例を示す。

第４図（Ａ）は、面操作子の操作形態を示す概略平面図
である。タブレット５２はその平面ないのｔｆｌｙｌを
検出することのできる操作面を有する。

このタブレット５２と組み合わせて用いるペン操作子５
３は、タブレット５２と接触させて操作するペン先５４
を有し、さらにスイッチ５５を有する。また、タブレッ
ト５２の操作面内には座標（ｘＣ、ｙＣ）を有する基準
点が設定される。また、基準点を通るある方向が基準軸
方向として設定される。ペン操作子５３をタブレット５
２の操作面上で演奏操作することにより、後に述べるよ
うに、移動路Ａｔｄから速度情報、基準点の距Ｍｒ、か
ら圧力情報、基準軸方向からの角度θがら方向情報が作
成される。

このような面操作子の内に組み込まれる電気回路の例を
第４図（Ｂ）に示す。

第４図（Ｂ）は電磁誘揮型の位置検出型面操作子を示す
、ペン操作子は周波数ｆ１の交流量１６２ａと、周波数
ｆ２の交流電源６２ｂと、コイル６１と、スイ・ｙチ５
Ｗ５５とを有し、周波数ｆ１かｆ２の交流磁界を発生さ
せる。コイル６１をタブレットに近付けることによって
タブレット面内に交流磁界を形成する。タブレット内に
はＸ方向に並んでｌｒ４を共通に接続された複数のＸ方
向検出線６３と、Ｙ方向に並んで配置され、１端を共通
に接続された複数のＹ方向検出線６４とが設けられてい
る。これらの開放端において、検出器６５．６６がそれ
ぞれＸ方向の隣接する検出線、Ｙ方向の隣接する検出線
に接続され、走査される。

すなわち、ペン操作子のコイル６１の近傍では、交流磁
界が発生しているので、その下部の検出線には誘導を流
が生じる。この誘導電流を検出器６５．６６で検出する
ことによってペン操作子のコイル６１の発生する交流磁
界の周波数と操作位置が検出される０周波′ｉ！Ｌｆｔ
とｆ２との切換えは、たとえばアルコ奏法とピッチカー
ト奏法との切換えを表わす、操作位置の情報は以下に述
べる処理により速度情報、圧力情報、方向情報を作り出
す。

なお、位置検出手段の下に感圧導電シートのような圧力
センサを設けて実際の操作の圧力も検出する。すなわち
、圧力情報としては、２ｆｆｌ類のものが得られる。操
作子５３のペン先５４をタブレット５２の操作面を接触
させて移動させると、タイマインタラブドに従って時系
列的に操作位置が検出される。現在のペン先５４の位置
が（ＸＤ　、　ｙｐ）であり、前回のタイマインタラブ
ド時の位置が（ｘｎ　、　ｙｎ　）とあるとする、する
と、ｖｉ回のタイマインタラブド時の位置から今回のタ
イマインタラ１ト時の位置までの距Ｍｄおよび、基準点
（ｘｃ　、ｙｃ　）から今回の位置（ｘＤ　、　ｙＤ　
）までの距１ｔｒか算出される。また、基準点（ＸＣ１
ｙＣ）から図中右方向に示す基準軸が設定され、基準点
（ｘＣ、ｙＣ）から操作位置（ＸＤ　、ｙｐ）を結ぶ線
と基準軸との間の角度θが算出される。

角度データθも前回のタイマインタラブド時の位置につ
いての角度θｎも記憶されており、その差から角度変化
の方向が導出される。これらのパラメータを用いて、速
度情報、圧力情報、方向情報を形成することができる。

次に、以上説明したような構成を用いて、慣性楽器の演
奏を行う場合の楽音形成のフローチャートを説明する。

圧力情報検出のモードを選択するモードスイッチ６とし
ては、操作すると２状態が相互に繰り返し現れる循環型
のスイッチを考える。

まず第５図にメインルーチンを示す、メインルーチンが
スタートすると、まずステップＳｌｌによって初期設定
を行う、たとえば、各レジスタのクリア等を行う０次の
ステップＳ１２では鍵盤の押鍵、離鍵の情報および面操
作子等の各操作子の操作情報を検出し、入力する。

演奏操作情報を入力したら、次のステップＳ１３でイベ
ントがあるかないかを調べる。

イベントがあれば、ステップＳ１４に移る。Ｓ１４では
鍵イベントがあるかどうか、モードスイッチが操作され
たかどうか、その他操作子が操作されたかどうかを調べ
る。１イベントがあれば、ステップＳ１５の鍵イベント
ルーチンに移る。モ−ドスイッチが操作された時はステ
ップｓ１６のフラグ処理を行う、また、その他操作子が
操作された時は、それぞれに対応する処理（ステップ５
１７）を行う。

第６図は鍵イベントルーチンを示す、鍵イベントルーチ
ンがスタートするとステップＳ２１において同時に生じ
た鍵イベントデータをイベントバッファレジスタＩＶＴ
ＢＵＦに取り込んで、番号ｎにＯを設定する。

次に、ステップＳ２２において、ｎ番目（初めはＯ番目
）イベントバッファレジスタのＭＳＢが°°１１か否か
を調べる０Ｍ５Ｂが°１１であることは、鍵が押された
押鍵状態を示す、　　ＭＳＢが”ｏ”であることは、Ｍ
鍵された状態を示す０Ｍ５Ｂが°゛１１であれば、Ｙの
矢印にしたがって次のステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３においては、押鍵データを入力するため
空チャンネルをサーチして空いているキーバッファＫＹ
Ｂ　（Ｎ）にイベントバッファレジスタＩＶＴＢＵＦ　
（ｎ）のキーデータを取り込む。

本実施例では、空チャンネルが存在しない場合は、割当
てを行わないようにしているが、後述するように最古に
割当てられたチャンネルをサーチし、順に押鍵データを
書換えていくようにしてもよい。

続いて、キーデータの取り込みが終わったイベントバッ
ファレジスタＩＶＴＢＵＦ　（ｎ）をクリアする６次に
番号ｎを１つカウントアツプし、ｎ十１とする（ステラ
７Ｓ２４）。

次のステップＳ２５でイベントバッファレジスタの残り
イベントデータがあるかないがを調べる。

残りデータがなければ、処理を終了するため数ｎに０を
設定して（ステップ５２６）、リターンする（ステラ７
３２７）。

イベントバッファレジスタの残りイベントがある場合は
、ステップ３２５からステップＳ’２に戻る。

ステップＳ２２において、ｎ番目のイベントバッファレ
ジスタのＭＳＢがＯ°゛である場合、ステップＳ２８に
移り、同じキーデータが割り当てられているチャンネル
をサーチする。すなわちＭＳＢ＝　’“０１はＭ鍵を意
味し、離鍵がされるためには、その前に押鍵がされてい
るからその押鍵したデータを収納しているキーバッファ
を捜すわけである０割り当てられているチャンネルをサ
ーチしたら、Ｍｌｌに対応させて対応するキーバッファ
ＫＹＢ　（Ｎ）をクリアし、対応する楽音を消音させる
。

本実施例では、楽音を発生するには、＃盤のいずれかの
鍵が押圧され、かつ面操作子上で手許操作子が操作面に
接触していることが必要な条件となっている。このよう
に、押鍵と手許操作子の操作の２条件を発ｆｇｋ件とす
る童子楽器においては、鍵がＭ鍵されれば楽音が消音す
る。ＫＹＢをクリアすることがＭ鍵に対応する。

なお、後述する最古に割当てられた押鍵データから順に
書換えて−いく割当て方式を採用している場合には、離
鍵イベントに対応した処理を省略し、楽音発生を手許操
作子の操作のみを条件にしてもよい。

第７図にモードスイッチの処理ルーチンを示す。

ペンスイッチが操作された場合は、ステップ８１８でオ
ンイベントかどうかを調べる。オンイベントであればス
テップＳ１９でレジスタＭＤに１−　Ｍ　Ｄ　”を立て
る。すなわち、状態を反転させる。

オンイベントでなければステップＳ１９を飛び越す、そ
の後リターンする（ステップ５２７）。

次に、第８図を参照してタイマインタラブドのルーチン
を説明する。まずタイマインタラブドが生じると、ステ
ップＳ３１で圧力バッファに収納された圧力データＰＢ
が所定の圧力Ｐ１よりも大きく、かつキーバッファＫＹ
Ｂのいずれかにデータがあるか否かを調べる。この状態
では、面掻作子で検出された圧力そのものが圧力情報バ
ッフＴＰＢに格納されている。ＰＯはごく小さい値の圧
力に設定する。すなわち、面操作子に圧力が加えられて
おり、ａａのいずれかの鍵が押圧されていれば、楽音を
発生させる決まりとなる。言い換えると、押鍵のみまた
は面操作子のみの操作では楽音を発生させないようにし
て、誤動作による誤発音を防止している。

両条件を満す時、Ｙの矢印に従う次のステップＳ３２に
おいて、面操作子ｌの出力であるＪｉｌｘＤ、３ＦＤお
よび圧力ＰＯをそれぞれのレジスタＸ、Ｙ、Ｐに取り込
む、また、Ｘ軸を基準軸として操作位置（Ｘ、Ｙ）の基
準点に対する角度θをｊａｎの値（（Ｙ−ｙＣ）　／　
（Ｘ−ｘＣ）　）から求める。

次にステップＳ３３において、レジスタＭＤのデータが
°°１°°かどうかを判断する。

ＭＤが°°１°゛でない場合は、圧力センサが検出した
圧力を使用しないモードであり、以下に説明する演算で
算出したデータを楽音形成時の圧力データとして用いる
。すなわち、Ｎの矢印に従ってステップＳ３４に移行し
、フラグＯＬＤが”０″か否かを見る。新しいイベント
であればフラグは末だ°°Ｏ“であるので、ステップＳ
４３に移行し、”１”をフラグＯＬＤに立てる。既にフ
ラグが立っていれば、ステップＳ３５に移行し、基準点
（ｘＣ、ｙＣ）から操作位置（Ｘ、Ｙ）までの距２　　
　　　　　２　１／２離、（（Ｘ−ｘＣ）　＋（Ｙ　ｙＣ）　ｌを圧力データ
としてレジスタＰに格納する。すなわち、先にレジスタ
Ｐに格納されていた面操作子で検出した圧力ｐｏが新た
な圧力データによって更新される。

ステップＳ３３でＭＤが°゛１°゛である場合は、面操
作子で検出した圧力をそのまま使用するモードであるの
で、フラグＯＬＤが°゛Ｏ′か否かをステップＳ４２で
調べ、”ｏ”でなけれはステップＳ３５の次に合流する
。すなわち、圧力レジスタＰには検出した圧力ｐｏが残
る。ステップ３４２でフラグＯＬＤが０′°であれば、
最初の事象であるのでステップＳ４３に進み、フラグ０
Ｌｒ）に”１“を立てる。

ステップＳ３５に続いて、次のステップＳ３６では速度
データと方向データを設定する。すなわち、前回のタイ
マインタラブド時の位置（ｘｎ、ｙｎ）の位置から今回
の位置（Ｘ、Ｙ）までの距Ｋ　（（Ｘ−ｘｎ　）　２＋
　（Ｙ−ｙｎ　）　２１　”２をレジスタＶに格納する
。タイマインタラブドは、たとえば３１ｓｅｃというよ
うな一定周期で生じるのでこの移動距離は速度に比例す
る。また、前回の角度データθｎと今回の角度位置θと
の差（θ−θｎ）をレジスタｄｉｒに方向データとして
格納する。この角度差は角速度に比例する６次に、ステ
ップＳ３７でレジスタｄｉｒのデータが正またはＯか否
かを調べる。正またはＯであれば、左回りであり、Ｙの
矢印に従って、　ステップ３３８で”１”をレジスタＤ
ＩＲに立てる。また、ｄｉｒが負であれば右回りであり
、Ｎの矢印に従ってステｙ　７　Ｓ　３９で”Ｏ°゛を
ＤＩＨに立てる。

続いて、ステップ５４０でＶレジスタの速度データとＰ
レジスタの圧力データをテーブル変換し、変換データと
ＤＩＲの方向データとをＶＢ、ＰＢ、ＤＩＲＢへ出力す
る。このようにして、楽音信号形成回路の速度情報バッ
ファ、圧力情報バッファ、方向バッファにデータが格納
される。

続いて、ステップ５４１で現在の位！（Ｘ、Ｙ）を前回
の位置（ｘｎ　、ｙｎ　）に格納する。すなわち、座標
位置を更新する。同様に、角度データθｎを新たな値θ
に更新する。その後ステップＳ４６でリターンする。

また、ステップＳ３１で２つの条件の内いずれかが成り
立たない場合には、Ｎの矢印に従ってステップＳ４５で
速度情報バッファＶＢ、圧力情報バッファＰＢ、フラグ
ＯＬＤ等をクリアする。その後ステップＳ４６でリター
ンする。

タイマインタラブドは、たとえＲ３ＱＳｅＣ毎に起る。

一定時間間隔の移動距離は速さに比例するので、上述の
処理においては、タイマインタラブド間の移動距離を速
度データとして利用している。

モードスイッチを操作することによって、面操作子の圧
力センサの圧力か、または面操作子上の演奏操作の位置
から算出した圧力データを圧力情報として利用し、慣性
楽器の楽音を発生させる。

たとえば、初心者にとっては、実際にベン掻作子に圧力
を加えるよりも基準点の周囲をどのような半径で円を描
くかの方が操作しやすいことがある。

このような場合には、圧力センサが検出した圧力データ
は圧力情報としては用いず、基準点からの距離を圧力情
報として利用して慣性楽器の演奏を行うことができる。

上述の実施例においては、面操作子上での圧力の存在と
いずれかの鍵の押鍵を楽ｆ発生の条件とした。しかし、
鍵盤で演奏を行う場合、音高が大きく飛ぶ場合には演奏
する押鍵の指が瞬間的に離れてしまうことは避は難い、
ところが、擦弦楽器の演奏においては、隣合う弦を慣性
することによって離れた音高め音を連続的に演奏するこ
ともある。このような状態に対応する他の変形実施例を
第９図（Ａ）、（Ｂ）に示す。

まず、第６図に説明した鍵イベントルーチンにおいて、
鍵イベントの数が多く、空きチャンネルがない場合に行
う鍵イベントルーチンの変形例を第９図（Ａ）に示す、
すなわち、ステップ３２３の代わりに、ステップ５２３
ａを用いる。空チャンネルをサーチして空いているキー
バッファＫＹＢ（Ｎ）があればそこにキーデータを取り
込むが、キーバッファに空きがない場合、最古のチャン
ネルをサーチし、そのキーバッファＫＹＢ　（Ｎ）にキ
ーイベントバッファＩＶＴＢＵＦのキーデータを取り込
む。

第６図のステップＳ２２において、　ＭＳＢが”Ｏ゛で
ある場合、ステップＳ２８以下の代わりに第９図（Ｂ）
に示すステップ５２８ａ以下の処理を用いる。すなわち
、ＭＳＢが°０１で鍵盤の鍵が離されている時は、同じ
キーデータが割り当てられているチャンネルをサーチし
、対応するキーバッフｙＫＹＢ　（Ｎ）　のＭｓＢを”
ｏ”にする。

これによって離鍵がされたことが登録される。

続いて、ステップＳ２９として全チャンネルのキーバッ
フｙＫＹＢ　（Ｎ）　のＭＳＢが°’ｏ”か否かを調べ
る。

全チャンネルのＭＳＢがｏ１であれば、Ｙの矢印に従っ
て次にステップＳ３０として最新チャンネルのキーバッ
フγＫＹＢ　（Ｎ）のキーデータ以外をクリアする。す
なわち、最新のキーバッファＫＹＢ　（Ｎ）の情報は残
る。これによって、最新のＭｇ１情報に従って楽音が発
生し続ける。すなわち、鍵盤の離れた位置を連続的に操
作しようとした時、指が止むを得ず離れても、擦弦楽器
の楽音は連続して発生する。

ステップＳ２９においていずれかのキーバッフｙＫＹＢ
（Ｎ）のＭＳＢが”ｏ”でなく、１°゛であれば、Ｎの
矢印に従ってステップｓ３ｏをスキップしてリターンす
る（ステップ５２７）。

以上、主としてヴァイオリンの場合を例にとって擦弦楽
器の演奏を説明したが、同機の電子楽器を用いて他の楽
器の楽音を発生させることもできる。

たとえば、管楽器音を発生させる場合は、吹奏圧を圧力
データに、アンプジュールを速度データに対応させると
よい。

また、楽音制御パラメータと面操作子または手許操作子
から検出（Ｘ出）した情報との対応関係は任意でよい。

なお、面操作子が圧力センサを備え、モードスイッチに
よって実際の圧力と操作位置から算出する圧力を択一的
に選択する場合を示したが、圧力センサがペン操作子に
組み込まれたものでもよい。

圧力センサを備えず、操作位置から算出する圧力データ
のみを用いるものでもよい、この場合、モードスイッチ
は不要である。

また、電磁結合型２次元操作領域を有する操作子を説明
したが、これらに限定されるものではない、たとえば、
ライトペンと光感知性デイスプレィ面を用いるもの、極
座標を用いて３次元入力を行うもの等を用いてもよい、
基準点は固定のものでも任意に設定できるものでもよい
。

また、手許操作子としてペン型以外のものを用いてもよ
い。

また、音源として上述した物理モデルの他、波形メモリ
、ＦＭＲＢ等を用いることもできる。ＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭの代りに各プログラムを実行する専用回路を用い
てもよい。

以上実施例に沿って説明したが、本発明はこれらに制限
されるものではない、たとえば、種々の変更、改良、組
み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、２次元以上の操
作領域を有する操作子を用い、操作領域内に基準点を設
定し、操作位置の基準点がらの距離を算出して利用する
ことにより、楽音制御用の新たなパラメータを得ること
ができる。

この情報によって、たとえば、慣性楽器の弓が弦に対し
て与える圧力の情報を与えることができる。

たとえば、操作領域内で手許操作子を移動させる位置の
制御のみによって速度情報と圧力情報の両方を与えるこ
とができる。

さらに、移動方向を検出して弓の移動方向等のパラメー
タを創出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子楽器のハードウェアを示すブロック図、第２図は第１図の電子楽器において形成される楽音信号
形成回路の要部を示す回路ダイアダラム、第３図（Ａ）
、（Ｂ）は非線形回路の特性を説明するための図であり
、第３図（Ａ）は非線形回路４５の特性を変更する除算
回路４４、乗算回路４６の機能を説明するグラフ、第３
図（Ｂ）はフィードバックルー１によって与えられるヒ
ステリシス特性を示すグラフ、第４図（Ａ）、（Ｂ）は面操作子の１例の形態と機能を
説明するための概略図、第５図はメインルーチンのフローチャート、第６図は鍵
イベントルーチンのフローチャート、第７図はモードス
イッチルーチンのフローチャート、第８図はタイマインタラブドルーチンのフローチャート
、第９図は変形実施例を示すフローチャートである。図において、１　　　　　面操作子（操作手段）１ａ　　　　操作領域　ｂａｂＣａ　ｂＣｄ手許操作子鍵盤鍵音色パッドそのａ操作子タイマ座標検出器圧力検出器モードスイッチバス楽音信号形成回路（楽音信号形成生ｌ！１）ＣＰＵＯＭＡＭ速度情報バッファ圧力情報バッファ方向情報バッファその他情報バッファキーバッファ４５１６、　Ｓ９０Ｍ５Ｂ検出回路遅延段数変換回路乗算回路係数回路音源サウンドシステム

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、２次元以上の操作領域を画定し、その内で演奏
操作するための操作手段であり、操作領域内に基準点を
設定することのできる操作手段と、演奏操作の位置の前
記基準点からの距離を検出する手段と、検出した基準点からの距離を楽音制御パラメータとして
楽音信号を形成することのできる楽音信号形成手段とを含む電子楽器。
（２）、さらに、前記操作領域内での演奏操作の位置の
時間変化から速度情報を検出する手段を含み、前記楽音
信号形成手段が検出した速度情報と検出した基準点から
の距離を楽音制御パラメータとして楽音信号を形成する
ことのできる請求項１記載の電子楽器。
（３）、２次元以上の操作領域を画定し、その内で演奏
操作するための操作手段であり、操作領域内に基準点と
該基準点を原点とする１つの軸方向を設定することので
きる操作手段と、演奏操作の位置の前記基準点からの距離を検出する手段
と、前記操作領域内での演奏操作の位置と原点とを結ぶ方向
が前記軸方向となす角度の時間変化を検出する手段と、検出した前記基準点からの距離と前記角度の時間変化を
楽音制御パラメータとして楽音信号を形成することので
きる楽音信号形成手段とを含む電子楽器。
（４）、前記楽音信号形成手段は、少なくとも弓速と弓
圧を楽音制御パラメータとして入力して擦弦楽器音を形
成するものである請求項１〜３のいずれかに記載の電子
楽器。