JPH06332463A

JPH06332463A - 電子鍵盤楽器

Info

Publication number: JPH06332463A
Application number: JP5141179A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Shioda; 和明塩田
Original assignee: Kawai Musical Instruments Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawai Musical Instruments Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1994-12-02
Anticipated expiration: 2014-05-24
Also published as: JP2895349B2

Abstract

(57)【要約】【目的】打弦音およびアクションノイズを打鍵速度に
応じた最適なタイミングで発音させることにより、アコ
ースティックピアノの発音特性をより正確に再現できる
ようにした電子鍵盤楽器を提供することである。【構成】鍵盤３の打鍵速度を検出する打鍵速度検出手
段５と、検出された打鍵速度に応じてアコースティック
ピアノの打弦音を発音する打弦音発音手段２０と、打鍵
速度に応じてアクションノイズを発音するアクションノ
イズ発音手段２０と、打弦音の発音タイミングを、打鍵
速度に応じて、アクションノイズの発音タイミングより
も遅延させる発音タイミング遅延手段３５とを備えたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ピアノなどの電子
鍵盤楽器に関し、特にアコースティックピアノの発音特
性をより忠実に再現するようにした電子鍵盤楽器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電子鍵盤楽器、特に電子ピアノでは、ア
コースティックピアノの発音特性をより正確に再現する
ことが、重要なテーマの１つである。このため、従来の
電子ピアノでは一般に、各鍵盤の下側に、鍵盤の打鍵速
度を検出する鍵盤スイッチが設けられている。この鍵盤
スイッチは、鍵盤によって直接、押され、長短２つの押
鍵ストローク位置でＯＮするように構成されており、そ
のＯＮ時間差から打鍵速度（ベロシティー）が検出され
る。そして、押鍵時、検出された打鍵速度に応じて、発
音手段が、あらかじめ記憶されたアコースティックピア
ノの波形データを読み出し、この読み出した波形データ
に基づいて、楽音信号を生成して出力することにより、
アコースティックピアノの音を再現するようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、アコースティッ
クピアノでは、打鍵に伴うアクションの機械的な動作に
よってハンマーを回動させ、ハンマーヘッドで弦を叩く
ことにより、発音が行われる。このため、アコースティ
ックピアノでは、打鍵速度によってハンマーヘッドの移
動時間が大きく異なり、それに伴い、発音応答時間（鍵
盤を押し始めてから発音が開始されるまでの時間）が、
打鍵速度によって大きく変化するという特性がある（図
５の実線参照）。これに対して、従来の電子ピアノで
は、鍵盤スイッチを鍵盤で直接、押すことにより作動さ
せて発音を行うものであるため、打鍵速度に応じた発音
応答時間の変化の度合いは、比較的小さい（同図の破線
参照）。このため、従来の電子ピアノでは、その発音応
答時間を、打鍵速度の全範囲にわたって、アコースティ
ックピアノのそれに合致させることは困難であり、発音
タイミングのずれにより違和感が生じてしまうという問
題がある。図５の例では、電子ピアノの発音応答時間
は、アコースティックピアノのそれと比較し、高打鍵速
度側では比較的一致するものの、低打鍵速度側で非常に
短くなり、違和感が顕著になってしまう。

【０００４】また、アコースティックピアノでは、アク
ションの機械的な動作によってハンマーを移動させて発
音を行うため、ハンマーヘッドが弦を打つことにより生
じる本来の音（以下、「打弦音」という）だけでなく、
アクションの機械的な動作による音（以下、「アクショ
ンノイズ」という）が不可避的に発生する。このアクシ
ョンノイズは、打弦前に発生して、アコースティックピ
アノの発音特性に微妙な影響をもたらすものである。し
かし、従来の電子ピアノでは、このようなアクションノ
イズをも再現する装置構成にはなっておらず、ピアノ音
として打弦音だけを再現する構成であるため、アコース
ティックピアノの発音特性を十分に再現することができ
ないという問題がある。

【０００５】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、打弦音およびアクションノイズ
を打鍵速度に応じた最適なタイミングで発音させること
により、アコースティックピアノの発音特性をより正確
に再現できるようにした電子鍵盤楽器を提供することを
目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の電子鍵盤楽器は、鍵盤の打鍵速度を検出す
る打鍵速度検出手段と、検出された打鍵速度に応じてア
コースティックピアノの打弦音を発音する打弦音発音手
段と、打鍵速度に応じてアクションノイズを発音するア
クションノイズ発音手段と、打弦音の発音タイミング
を、打鍵速度に応じて、アクションノイズの発音タイミ
ングよりも遅延させる発音タイミング遅延手段とを備え
たことを特徴としている。

【０００７】この場合、発音タイミング遅延手段は、打
鍵速度が小さいほど、打弦音の発音タイミングをより大
きく遅延させるように構成されていることが好ましい。

【０００８】

【作用】上述した電子鍵盤楽器によれば、打鍵速度検出
手段により検出された打鍵速度に応じて、打弦音発音手
段がアコースティックピアノの打弦音を発音するととも
に、アクションノイズ発音手段がアコースティックピア
ノのアクションノイズを発音する。これにより、打弦音
とともにアクションノイズを再現することが可能にな
る。また、発音タイミング遅延手段が、打弦音の発音タ
イミングを、打鍵速度に応じて、アクションノイズの発
音タイミングよりも遅延させることにより、打弦前に生
じるアクションノイズを、より早いタイミングで発音
し、打弦音を、打鍵速度に応じた遅いタイミングで発音
するので、アクションノイズおよび打弦音の発音タイミ
ングは、アコースティックピアノのそれに合致したもの
となり、アコースティックピアノの発音応答特性が良好
に再現される。

【０００９】また、請求項２に記載の電子鍵盤楽器で
は、発音タイミング遅延手段は、打鍵速度が小さいほ
ど、打弦音の発音タイミングをより大きく遅延させるの
で、打弦音を、打鍵速度の全範囲にわたって、アコース
ティックピアノのそれに合致した最適なタイミングで発
音させることができ、アコースティックピアノの発音応
答特性がより良好に再現される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を、図面を参
照しながら、詳細に説明する。図３は、本発明を適用し
た電子ピアノの鍵盤装置を示す側面図であり、同図
（ａ）は離鍵状態を、（ｂ）は押鍵状態を、それぞれ示
している。図３に示すように、この鍵盤装置は、横シャ
ーシ１と、横シャーシ１の後端に起立状態で取り付けら
れた縦シャーシ２と、横シャーシ１に取り付けられた鍵
盤３と、縦シャーシ２に取り付けられたハンマー４とを
備えている。

【００１１】鍵盤３は、前後方向に延びる鍵盤本体１１
と、鍵盤本体１１の前半部上面に形成された鍵部１２
と、鍵盤本体１１の後端部上面に取り付けられた当て板
１３と、鍵盤本体１１の前部に埋め込まれた鍵錘１４と
によって構成されている。鍵盤３は、中央よりやや後ろ
側の位置で、横シャーシ１にバランスピン１５を介して
シーソー様に回動自在に支持されており、バランスピン
１５は、横シャーシ１に固定されたピンホルダ１６に立
設されている。また、鍵盤３の回動角度を規制するため
に、横シャーシ１の前部上面にはストッパ１７が、後部
上面には鍵盤枕１８が取り付けられている。鍵盤３は、
離鍵状態では、後部下面が鍵盤枕１８に当接するととも
に、鍵部１２が持ち上がっている一方、押鍵状態では、
前部下面がストッパ１７に当接するとともに、当て板１
３がハンマー４を跳ね上げるようになっている。また、
横シャーシ１の前部上面には、ピン１９、１９が前後し
て立設され、押鍵の際の鍵盤３の横ぶれを防止するよう
になっている。

【００１２】ハンマー４は、前端部にハンマー錘８が埋
め込まれ、後端部が縦シャーシ２に回動自在に取り付け
られている。ハンマー４は、鍵盤３が離鍵状態にある場
合には、鍵盤３の当て板１３にほぼ水平に支持されてお
り、押鍵状態では、鍵盤３によりはね上げられて、上方
のハンマークッション７に突き当たることにより、良好
な鍵タッチ感が得られるようになっている。

【００１３】ストッパ１７とピンホルダ１６の中間位置
には、横シャーシ１の上面に、打鍵速度検出手段として
の鍵盤スイッチ５が取り付けられている。この鍵盤スイ
ッチ５は、図４に示すようなゴムスイッチで構成されて
おり、上面付近から下方に延びる第１および第２スイッ
チ素子Ｓ₁ 、Ｓ₂ を有している。各スイッチ素子Ｓ₁、
Ｓ₂ の下端部は、導電ゴムで構成された接点Ｃ₁ 、Ｃ₂
となっている。各接点Ｃ₁ 、Ｃ₂ は、離鍵状態におい
て、下方に配設された基板（図示せず）に、若干の間隙
を存して臨むようになっており、この間隙の長さは、接
点Ｃ₁ よりも接点Ｃ₂ の方が長くなるように配置されて
いる。

【００１４】一方、鍵盤本体１１の下面にはスイッチ押
え６が、鍵盤スイッチ５との間に若干の間隙を存して設
けられている。そして、鍵盤３の押鍵時、スイッチ押え
６が鍵盤スイッチ５の上面を押したときに、接点Ｃ₁ 、
Ｃ₂ が、異なる押鍵ストロークで順次、基板に接触して
導通することにより、第１および第２スイッチ素子Ｓ
₁ 、Ｓ₂ が時間差をもってＯＮされ、これによって、鍵
盤３の打鍵状態が検出されるようになっている。各スイ
ッチ素子Ｓ₁ 、Ｓ₂ のＯＮ／ＯＦＦ信号は、発音装置２
０のＣＰＵ２３に入力される。

【００１５】図１は、この発音装置２０の構成を示すブ
ロック図である。発音装置２０は、本実施例において、
打弦音発音手段およびアクションノイズ発音手段を構成
するものである。発音装置２０は、同図に示すように、
鍵盤スイッチ５からの押鍵情報に従って楽音信号を生成
する楽音生成部２１と、生成された楽音信号を再生・出
力する再生部２２とに大別される。

【００１６】楽音生成部２１は、ＣＰＵ２３、打弦音波
形ＲＯＭ２４、アクションノイズ波形ＲＯＭ２５、遅延
回路３５、打弦音生成回路２６、アクションノイズ生成
回路２７、第１および第２の乗算器２８、２９、加算器
３０、およびＤ／Ａ部３１などを有して構成されてい
る。

【００１７】ＣＰＵ２３は、楽音生成部２１全体の作動
の制御を司るものであり、図示しないＲＯＭに記憶され
た制御プログラムに基づき、鍵盤スイッチ５から入力さ
れた検出信号に応じて、鍵盤３の打鍵の有無を判別する
とともに、その打鍵速度（ベロシティー）を演算する。
ＣＰＵ２３はまた、演算した打鍵速度に従って、打弦音
の発音タイミングの遅延時間Ｔ_d 、および第１および第
２の乗算器２８、２９の乗算係数Ｍ₁ 、Ｍ₂ を決定する
とともに、打弦音生成回路２６およびアクションノイズ
生成回路２７を作動させるためのキーＯＮ信号の出力な
どを行う。

【００１８】打弦音波形ＲＯＭ２４は、アコースティッ
クピアノの打弦音の波形データを記憶するものである。
この打弦音波形データは、アコースティックピアノの現
実の打弦音をサンプリングし、これをデジタル信号に変
換することにより、作成される。一方、アクションノイ
ズ波形ＲＯＭ２５には、アコースティックピアノの前述
したアクションノイズの波形データが記憶されており、
このアクションノイズ波形データもまた、アコースティ
ックピアノの現実のアクションノイズをサンプリング
し、これをデジタル信号に変換することにより、作成さ
れる。

【００１９】遅延回路３５は、発音タイミング遅延手段
を構成するものであり、ＣＰＵ２３から出力されるキー
ＯＮ信号を所定時間だけ遅延させる。遅延回路３５は、
例えば、遅延制御用のＣＰＵで構成されており、キーＯ
Ｎ信号、およびその鍵盤の打鍵速度に基づく遅延時間デ
ータをＣＰＵ２３から入力し、その遅延時間データに対
応する時間だけ待機した後、キーＯＮ信号を打弦音生成
回路２６に出力する。

【００２０】打弦音生成回路２６およびアクションノイ
ズ生成回路２７は、いずれもＤＣＯ（Digital Controll
ed Oscillator）で構成されている。打弦音生成回路２
６は、ＣＰＵ２３から遅延回路３５を介してキーＯＮ信
号が入力されたときに、打弦音波形ＲＯＭ２４から打弦
音波形データを読み出し、この打弦音波形データに基づ
いて、打弦音信号を生成する。アクションノイズ生成回
路２７は、ＣＰＵ２３からのキーＯＮ信号の入力によ
り、アクションノイズ波形ＲＯＭ２５から読み出したア
クションノイズ波形データに基づいて、アクションノイ
ズ信号を生成する。

【００２１】第１の乗算器２８は打弦音レベル調整手段
を、第２の乗算器２９はアクションノイズレベル調整手
段をそれぞれ構成するものである。第１および第２の乗
算器２８、２９は、打弦音生成回路２６およびアクショ
ンノイズ生成回路２７でそれぞれ生成された打弦音信号
およびアクションノイズ信号に、ＣＰＵ２３で決定され
た乗算係数Ｍ₁ 、Ｍ₂ をそれぞれ乗算して、打弦音信号
およびアクションノイズ信号を、打鍵速度に応じた出力
レベルに調整する。

【００２２】また、加算器３０は、第１および第２の乗
算器２８、２９からそれぞれ出力された打弦音信号およ
びアクションノイズ信号を互いに加算し、Ｄ／Ａ部３１
は、加算器３０から出力されたデジタル信号をアナログ
信号に変換する。

【００２３】再生部２２は、楽音生成部で生成された楽
音信号を増幅する増幅器３２と、増幅された楽音信号を
音声として出力するスピーカ３３とで構成されている。

【００２４】次に、上述した発音装置２０の動作を、Ｃ
ＰＵ２３で実行される図２のフローチャートを参照して
説明する。まず、鍵盤スイッチ５の検出信号に基づい
て、鍵盤３が押鍵されたか否か、すなわち第１および第
２スイッチ素子Ｓ₁ 、Ｓ₂ がともにＯＮされたか否かを
監視する（ステップ２０１）。

【００２５】鍵盤３が押鍵された場合には、ステップ２
０２〜２０６に進み、一連の発音動作を行う。まず、鍵
盤スイッチ５の第１スイッチ素子Ｓ₁ がＯＮされてから
第２スイッチ素子Ｓ₂ がＯＮされるまでのタイムラグΔ
ｔを算出する（ステップ２０２）。このタイムラグΔｔ
は、鍵盤３の打鍵速度を反映するものであり、Δｔ値が
小さいほど、打鍵速度が大きいことを意味する。

【００２６】次いで、ステップ２０２で求めたタイムラ
グΔｔから、打弦音の発音タイミングの遅延時間Ｔ_d を
決定する（ステップ２０３）。この場合、遅延時間Ｔ_d
は、例えば、図５に示すアコースティックピアノの発音
応答特性が得られるように、Δｔ値が大きいほど、すな
わち打鍵速度が小さいほど、大きな値に設定される。ま
た、この遅延時間Ｔ_d の決定は、例えば、タイムラグΔ
ｔと遅延時間Ｔ_d との関係を設定した変換テーブルをあ
らかじめＲＯＭ（図示せず）に記憶しておき、この変換
テーブルからタイムラグΔｔに対応する遅延時間Ｔ_d を
読み出すことによって行われる。

【００２７】次に、タイムラグΔｔから、第１の乗算器
２８の乗算係数Ｍ₁ すなわち打弦音の発音レベルと、第
２の乗算器２９の乗算係数Ｍ₂ すなわちアクションノイ
ズの発音レベルを決定する（ステップ２０４、２０
５）。この場合、乗算係数Ｍ₁ 、Ｍ₂ は、タイムラグΔ
ｔが小さいほど、すなわち鍵盤３の打鍵速度が大きいほ
ど、大きな値に設定される。このような設定により、鍵
盤３の打鍵速度が大きいほど、打弦音およびアクション
ノイズの発音レベルを、より大きな値に適切に設定する
ことができる。また、乗算係数Ｍ₁ 、Ｍ₂ の決定は、例
えば、図示しないＲＯＭにあらかじめ記憶された変換テ
ーブルから、タイムラグΔｔに対応する値を読み出すこ
とによって行われる。

【００２８】次に、上述した演算処理結果に基づいて、
発音動作を行う（ステップ２０６）。すなわち、ＣＰＵ
２３は、遅延回路３５に、キーＯＮ信号およびステップ
２０３で求めた遅延時間Ｔ_d に基づく遅延時間データ信
号を出力し、アクションノイズ生成回路２７にキーＯＮ
信号を出力するとともに、第１および第２の乗算器２
８、２９に、ステップ２０４、２０５で決定した乗算係
数Ｍ₁ 、Ｍ₂ のデータ信号をそれぞれ出力する。キーＯ
Ｎ信号の入力により、アクションノイズ生成回路２７
は、アクションノイズ波形ＲＯＭ２５からアクションノ
イズ波形データを読み出し、このアクションノイズ波形
データに基づいて、アクションノイズ信号を生成して、
第２の乗算器２９に出力する。第２の乗算器２９は、こ
のアクションノイズ信号に乗算係数Ｍ₂ を乗算して、そ
の発音レベルを調整する。

【００２９】一方、ＣＰＵ２３から遅延回路３５に入力
されたキーＯＮ信号を、入力後、遅延時間Ｔ_d だけ待機
した後、打弦音生成回路２６に出力される。キーＯＮ信
号の入力により、打弦音生成回路２６は、打弦音波形Ｒ
ＯＭ２４から打弦音波形データを読み出し、この打弦音
波形データに基づいて、打弦音信号を生成して、第１の
乗算器２８に出力する。第１の乗算器２８は、打弦音信
号に乗算係数Ｍ₁ を乗算して、その発音レベルを調整す
る。

【００３０】以上のようにして発音レベルを調整された
打弦音信号およびアクションノイズ信号は、加算器３０
で互いに加算された後、Ｄ／Ａ部３１でデジタル信号か
らアナログ信号に変換され、増幅器３２を経て、スピー
カ３３から出力され、発音が行われる。

【００３１】次いで、鍵盤３が離鍵されたか否か、すな
わち第１および第２のスイッチ素子Ｓ₁ 、Ｓ₂ 、がとも
にＯＦＦになったか否かを監視する（ステップ２０
７）。鍵盤３が離鍵されていない場合には、ステップ２
０６の監視を繰り返し行い、この間、ステップ２０６に
よる発音を継続する。鍵盤３が離鍵された場合には、消
音動作を行う（ステップ２０８）。すなわち、打弦音生
成回路２６およびアクションノイズ生成回路２７に、キ
ーＯＦＦ信号がそれぞれ出力されることによって、打弦
音生成回路２６およびアクションノイズ生成回路２７
が、打弦音波形ＲＯＭ２４およびアクションノイズ波形
ＲＯＭ２５からの波形データの読出しを停止することに
より、消音を行い、本プログラムを終了する。

【００３２】以上のように、本実施例では、鍵盤３が押
鍵されたときに、打弦音生成回路２６によってアコース
ティックピアノの打弦音を生成するとともに、アクショ
ンノイズ生成回路２７によってアクションノイズを生成
して、これらを発音するので、アコースティックピアノ
の音色を正確に再現することができる。また、鍵盤スイ
ッチ５の作動後、まずアクションノイズの発音が開始さ
れ、次いで、遅延回路３５により、遅延時間Ｔ_d だけ遅
れて、打弦音の発音が開始される。また、この遅延時間
Ｔ_d は、ＣＰＵ２３により、打鍵速度が小さいほど、大
きな値に設定される。したがって、アクションノイズを
より早いタイミングで発音させるとともに、打弦音を、
そのときの打鍵速度に応じ、かつ打鍵速度の全範囲にわ
たって、図５の実線に示すアコースティックピアノの発
音応答特性に合致するタイミングで発音させることがで
き、アコースティックピアノの発音応答特性を良好に再
現することができる。

【００３３】なお、実施例では、生成した打弦音および
アクションノイズを加算器で合成した後、発音するよう
にしているが、両者をそれぞれ独立して発音するように
してもよい。また、実施例では、互いに異なる押鍵スト
ロークでＯＮする鍵盤スイッチ３のＯＮ時間差から、打
鍵速度を求めるようにしているが、これを、他の適当な
手段で検出できることはもちろんである。

【００３４】さらに、実施例では、発音タイミング遅延
手段として、遅延制御用のＣＰＵを用いているが、これ
に代えて、多段のシフトレジスタおよびタイミングクロ
ック発生回路を採用し、タイミングクロック発生回路の
タイミングクロックの立上がりに同期させて、順次、次
段以降のレジスタにその記憶内容をシフトさせることに
より、遅延時間分、キーＯＮ信号の出力を遅延させるよ
うにしてもよい。この場合、タイミングクロック発生回
路を省略し、ＣＰＵ２３から遅延同期用のクロック信号
を出力することによって、シフトレジスタを制御するこ
とも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で、細部の構成を任意に変更することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明の電子鍵盤楽器
は、押鍵時、アクションノイズを早いタイミングで、打
弦音を打鍵速度に応じた遅延時間だけ遅延したタイミン
グで、それぞれ発音させることができ、したがって、ア
クションノイズおよび打弦音の発音タイミングを最適化
することによって、アコースティックピアノの発音特
性、特に発音応答特性を忠実に再現することができるな
どの効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子ピアノの発音装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】発音装置の動作を示すフローチャートである。

【図３】電子ピアノの鍵盤装置を示す側面図である。

【図４】鍵盤スイッチの断面図である。

【図５】アコースティックピアノおよび従来の電子ピア
ノの発音応答特性を示す図である。

【符号の説明】

３鍵盤５鍵盤スイッチ２０発音装置２３ＣＰＵ２４打弦音波形ＲＯＭ２５アクションノイズ波形ＲＯＭ２６打弦音生成回路２７アクションノイズ生成回路３５遅延回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１０Ｈ 1/053 Ｄ 9379−5Ｈ 1/34 9379−5Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鍵盤の打鍵速度を検出する打鍵速度検出
手段と、検出された当該打鍵速度に応じてアコースティ
ックピアノの打弦音を発音する打弦音発音手段と、前記
打鍵速度に応じてアクションノイズを発音するアクショ
ンノイズ発音手段と、前記打弦音の発音タイミングを、
前記打鍵速度に応じて、前記アクションノイズの発音タ
イミングよりも遅延させる発音タイミング遅延手段とを
備えたことを特徴とする電子鍵盤楽器。
【請求項２】前記発音タイミング遅延手段は、前記打鍵
速度が小さいほど、前記打弦音の発音タイミングをより
大きく遅延させるように構成されていることを特徴とす
る、請求項１に記載の電子鍵盤楽器。