JPH0772831B2

JPH0772831B2 - 電子楽器

Info

Publication number: JPH0772831B2
Application number: JP1300756A
Authority: JP
Inventors: 栄一郎青木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPH03161799A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は電子楽器に関し、擦弦楽器等に対応した電子
音を発生する電子楽器の電子音作成パラメータ制御用入
力装置に関するものである。

［従来の技術］従来、ジョイスティックの２軸制御出力に応じて楽音を
制御する電子楽器が知られている（例えば、実開昭55−
68192号公報）。

［発明が解決しようとする課題］前記従来の電子楽器においては、ジョイスティックのＸ
出力およびＹ出力をそのまま楽音制御のパラメータとし
て用いるようにしていたので、例えば、擦弦楽器に対応
した電子音を制御する場合に、ジョイスティックの操作
態様は実際の擦弦楽器における弓の操作態様と全く異な
るものとならざるを得ず、電子音の制御が難しかった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであって、従来
にない操作態様で楽音を制御することができる電子楽器
の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］前記目的を実現するため、この発明に係る電子楽器は、操作棒を有するジョイスティックと、楽音信号を発生する楽音形成手段と、前記ジョイスティックの操作棒の操作移動速度を検出
し、該検出された値に応じて前記楽音形成手段で発生さ
れる楽音信号を制御する制御手段とを具備している。

［作用］ジョイスティック操作棒の操作移動速度が検出され、こ
の速度に応じて楽音信号が制御される。

［実施例］以下、添付図面を参照してこの発明の実施例について説
明する。

第１図はこの発明に係るジョイスティック機構からなる
入力操作子の一例の斜視図である。筐体１内にＸ方向ガ
イドアーム２およびＹ方向ガイドアーム３が回転可能に
装着されている。各ガイドアーム２、３に設けた長孔の
交差部内にジョイスティック操作棒４が挿入される。操
作棒４の先端には操作用把持部５が形成される。操作棒
４は自在回転体６を介して筐体１に対し自在回転可能に
装着される。Ｘ方向およびＹ方向の各ガイドアーム２、
３の回転軸受け部には、ロータリーボリュウムからなる
Ｘ方向およびＹ方向の回転位置検出器７、８が装着され
る。

操作棒４の把持部５には握り圧力を検出する圧力センサ
ー（後述）が設けられている。

Ｘ方向回転位置検出器７、Ｙ方向回転位置検出器８およ
び把持部５の圧力センサーは制御回路９に接続される。
この制御回路９は、例えば後述する電子楽器の音源等の
電子楽器の駆動装置10に接続される。

上記構成の入力用制御装置において、入力操作子である
操作棒４は通常のジョイスティック機構と同様にＸ方向
およびＹ方向に自在回転し、各方向の回転位置がＸ方向
およびＹ方向の回転位置検出器７、８のロータリーボリ
ュウムの抵抗変化として検出される。この発明ではさら
に、ジョイスティック機構の操作棒４の握り圧力等の操
作圧力が検出される。検出された圧力信号は、Ｘ方向お
よびＹ方向の位置検出信号とともに制御回路９に入力さ
れる。制御回路９は、操作棒４のＸ位置、Ｙ位置および
操作圧力の各検出信号に基づいて駆動装置10の制御に必
要なパラメータに対する所定の演算処理を行い、制御対
象となるこの駆動装置10に対し各制御パラメータの制御
信号を入力する。

第２図は、この発明の別の実施例の要部斜視図である。

この実施例では、前述の操作用圧力の検出センサーに加
えてさらに、操作棒４の軸廻りの回転を検出するための
ロータリーボリュウムからなる回転センサー13を操作棒
４に装着している。ジョイスティック機構の操作棒４は
自在回転部６に装着され、この自在回転部６はリング11
に対しＹ方向の軸廻りに回転可能に装着される。このリ
ング11は筐体底面に固定された支持アーム12に対しＸ方
向の軸廻りに回転可能に装着される。このような構成に
より自在回転部６が筐体１（第１図参照）に対し自在回
転可能となる。回転センサー13は操作棒４の根本部に装
着され、操作棒４の軸廻りの回転（矢印Ａ）をロータリ
ーボリュウムの抵抗変化として検出する。操作棒４は、
回転操作を止めて手を離せば図示しないスプリングによ
り元の位置（回転角度が０となる基準位置）に戻る。操
作棒４をこの基準位置に位置決め保持するためのストッ
パ手段を設けてもよい。

このような構成においては、操作棒４の操作によって、
Ｘ方向およびＹ方向の回転位置検出器７、８により操作
棒４のＸ位置およびＹ位置が検出されるとともに、操作
圧力および軸廻り回転位置の検出信号が得られる。これ
らの合計４つの検出信号を制御パラメータの制御入力信
号として用いることができる。

操作棒４の回転検出手段は、ロータリーボリュウムに限
らず、操作棒側に磁気パターン、白黒パターンあるいは
透孔パターンを設けたリングを固定し、これらのパター
ンを検出する磁気センサーや反射型または透過型の光学
センサーを用いてもよい。

第３図（ａ）および（ｂ）はこの発明に係る制御装置の
入力操作子である操作棒４の把持部５の構成の一例を示
す。

操作棒４の先端部に、第３図（ａ）に示すように、握り
片14が固定される。この握り片14は、同図（ｂ）に示す
ように、スプリング16（または握り片自体の弾性）によ
り、操作棒４の外周面にある程度近づくとこの外周面か
ら離れる方向に付勢される。この握り片14の内面には、
圧力センサ15が設けられる。図示したように、この把持
部５を手で握ると、握り強さに応じて握り片14が内側に
変形し、この変形量に応じて圧力センサ15が検知出力を
発生させる。これにより、操作棒４の握り強さが検出さ
れる。

操作棒４の操作圧力検出手段は、前述の握り圧力検出手
段に代えてまたはこれとともに、操作棒の軸方向の押圧
力の検出手段を用いてもよい。

第４図（ａ）および（ｂ）はこのような操作棒軸方向の
押圧力検出手段の一例を示す。

操作棒４の把持部５の端部に押圧ボタン17が装着される
（第４図（ａ））。この押圧ボタン17は、同図（ｂ）に
示すように、把持部５内に設けた圧力センサー18を押圧
するように装着される。19はスプリングであり、押圧ボ
タン17の押圧力が解除されたときにこの押圧ボタン17を
押し上げて元の位置に復帰させる。

このような構成において、把持部５を握りながら押圧ボ
タン17を押すことにより、押圧力に応じて押圧ボタン17
が押し下げられ、圧力センサー18がこの押圧力を検出す
る。検出された圧力信号は所定の演算処理後、制御対象
の制御パラメータの制御入力信号として用いられる。

第５図は、操作棒の軸方向の押圧力検出手段の別の例を
示す。

この例は、操作棒４の下端部の自在回転体６にスリーブ
20を装着し、このスリーブ20内に操作棒４を挿入すると
ともに圧力センサー18を設けた構成である。操作棒４を
その軸方向に沿って下端部側に押圧することにより、こ
の押圧力が圧力センサー18により検出される。

なお、第５図の実施例において、圧力センサー18は、操
作棒４の下端部ではなく中間部に設けてもよい。

第６図は、操作棒４の軸廻りの回転検出手段の別の例を
示す。

この例は、第２図の実施例における操作棒４の下端部に
装着したロータリーボリュウムからなる回転検出器13
を、操作棒４の上端の把持部５内に設けたものである。
21は回転復帰用スプリングを示す。その他の構成、作用
効果は前記実施例と同様である。

次に、上記各実施例で示した構成のジョイスティック型
入力操作子を鍵盤とともに電子音発生用音源への入力装
置として用いた場合の電子楽器について説明する。

第７図はこのような電子楽器の全体構成を示すブロック
図である。前述のジョイスティックの操作棒４からなる
演奏操作子22は検出器23を介してマイコン（CPU）24に
接続される。マイコン24にはさらにキーボード（鍵盤）
25が押鍵検出器26を介して接続される。マイコン24の出
力側は音源27に接続される。この音源27はスピーカから
なるサウンドシステム28に接続される。

前述の演奏操作子22のＸ位置、Ｙ位置、握り圧力等は、
例えばバイオリン等の擦弦楽器の弓速度、弓圧力等の各
演奏機能の制御パラメータとして各々の検出器（図では
全体として検出器23として示す。）により検出される。
図の信号ラインＸ、Ｙ、θ、Ｐは各々、操作棒４のＸ位
置、Ｙ位置、回転量および握り圧力の検出信号を示す。
各検出信号は、例えばD/Aコンバータ等により位置デー
タとして使用可能な信号に変換され、マイコン（CPU）2
4に入力される。さらにキーボード（鍵盤）25の操作に
より押鍵された鍵が押鍵検出器26により検出される。こ
の押鍵された鍵の検出信号は所定のトーンナンバーの周
波数に変換されてマイコン24に入力される。信号ライン
Ｋは押鍵された鍵のキーコードの検出信号を示す。

各検出信号に基づきマイコン24が所定の演算処理を行
い、擦弦楽器の弓に対応した弓速信号a,弓圧信号b,ピッ
チ信号ｃおよび減衰係数等その他のパラメータｄを算出
し音源27に入力する。演奏操作子22の操作により制御さ
れた各パラメータに基づき音源27内で物理音が合成さ
れ、この合成音はサウンドシステム28よりバイオリン等
の擦弦楽器の演奏音として出力される。

以下、演奏操作子の検出信号と音源の制御用入力パラメ
ータとの関係についてさらに詳しく説明する。

第８図は、擦弦楽器の弦と弓のモデルを示す。37は弦、
38は指の位置、39は駒、40は弓の位置を示す。指38と弓
40間の距離をD1、駒39と弓40間の距離をD2とする。キー
コードによりD1＋D2が定まる。D1,D2は弓40の両側の弦
の各々の共振周波数に対応する楽音合成遅延回路（後
述）の遅延時間に相当する。

前記ジョイスティック機構の操作棒のＸ方向およびＹ方
向の位置データの変化ΔＸ、ΔＹから操作速度がＶ＝
（ΔX²＋ΔY²）^1/2とし演算される。また、これらの位
置データの変化の符号からジョイスティックの操作方向
（右廻りか左回りか）が識別される。このようなＸ位
置、Ｙ位置、操作速度、操作方向、および前述の軸廻り
回転角θと握りまたは押し付け圧力Ｐの各データが、そ
れぞれ擦弦楽器の弓速度、弓位置、擦弦位置、弓圧力等
に対応した楽音制御パラメータとして用いられる。検出
演算データと制御パラメータとの対応関係は電子楽器の
種類、音源構成等に応じ適宜組合せることができる。

このような弦と弓のモデルに対応する電子音を合成する
ための物理音源の回路の一例を第９図に示す。E,Rは加
算器を示し擦弦点（第８図弓40）に対応する。Q,Sは各
々乗算器を示し、擦弦点両側の弦端（第８図の指38およ
び駒39の位置）に対応する。加算器Ｅ、遅延回路41、ロ
ーパスフィルタ（LPF）42、減衰器43および乗算器Ｑか
らなる閉ループは擦弦点の片側の弦に対応し、閉ループ
の遅延時間はその弦の共振周波数に対応する。同様に、
加算器Ｒ、遅延回路44、LPF45、減衰器46および乗算器
Ｓからなる閉ループは擦弦点の他の一方の側の弦に対応
する。

Ｔは非線形関数発生装置である。この非線形関数発生装
置には、前記擦弦点の両側の閉ループの出力を加算器Ｗ
で合成した信号に、弓速度に対応した信号を加算し、さ
らに固定ヒステリシス用ローパスフィルタＵからの信号
および乗算器Ｖに入力するゲインＧを加算した信号が入
力される。また、非線形関数発生装置Ｔのヒステリシス
コントロールは弓圧に対応した信号により行われる。

上記構成の音源回路において、弓速度信号は演奏操作子
の操作棒の位置検出信号の演算処理によって求まり、弓
圧信号は操作棒の握り圧力検出信号から求められる。遅
延回路41、44による遅延時間は、弓位置（即ちD1,D2
（第８図））に対応し、この弓位置は例えば操作棒の回
転量検出信号θから求められる。LPF42、45のパラメー
タであるカットオフ周波数は楽音の音色を定めるもので
あり、例えば操作棒の位置Ｘの検出信号から求められ
る。また、操作棒の位置Ｙの検出信号から減衰スピード
が求まる。

以上のように、演奏操作子の操作棒の各検出信号を音源
の各回路のパラメータとして入力させることにより、擦
弦楽器の擦弦態様に応じた電子音を作成することができ
る。

第10図はこの発明に係る電子楽器の制御機構のブロック
図である。前述のように、演奏操作子（ジョイスティッ
ク）22および鍵盤25からの信号が検出回路23および鍵盤
スイッチ回路26を介してバスラインからCPU24に入力さ
れる。CPU24は、各ルーチンプログラムを格納したプロ
グラムROM49、演算処理に必要なデータを格納したデー
タROM50および演算処理中の各計算結果等を格納したワ
ークRAM51から必要なデータを読み出して前述のように
楽音制御用パラメータを演算する。機能操作子47は、通
常は音色、ビブラート等の選択や各種モード切換えを行
うものである。この実施例においては、弓位置検出と弓
速度検出の検出モード切換え等を行う。タイマ48は、CP
U24によるメインルーチンに対し、数ms程度の固定周期
で割り込みルーチンを行なう。

第11図は基本メインルーチンを示す。ステップ52で各演
算回路が初期化され、また各音源パラメータが所定の初
期値に設定される。続いて鍵盤の押鍵スイッチ処理（ス
テップ53）およびその他のスイッチ処理（ステップ54）
が繰り返される。このようなメインルーチンに対し前記
タイマ48（第10図）による一定周期で割り込みルーチン
（後述）が実行され前記各制御用入力パラメータが演算
される。

第12図はモード切換えルーチンを示す。ステップ55で検
出モード等のモード切換えが行われるとともに検出結果
等が次回の検出演算処理のためにレジスタに格納され
る。検出データに基づき処理される各パラメータはステ
ップ56で初期化される。即ち、前回の角度Ｘ、角度Ｙの
データが角度変化演算処理等のために設定され（ANGXO
←ANGX、ANGYO←ANGY）、またフィルタ係数（FCOEF）が
標準値に設定される。

第13図はキーオン時のルーチンを示す。まず押鍵された
キーのキーコードがキーコードレジスタ（KCD）に記憶
される（ステップ57）。次に音源の発音チャンネルが割
り当てられる。割り当てられたチャンネルはアサインチ
ャンネルレジスタ（ACH）に記憶される（ステップ5
8）。次に音源の割り当てられたチャンネルにチャンネ
ルオン（CHON）信号を送る（ステップ59）。次に、第14
図に示すようなチャンネルテーブルの割当チャンネル
（ACH）にキーコードを登録する（ステップ60）。この
ときキーコードを登録したチャンネルのフラッグに信号
“1"を入力させる。

第15図はキーオフ時のルーチンを示す。まず離鍵された
キーのキーコードがKCDに記憶される（ステップ61）。
次にチャンネルテーブルを用いてキーコードが割当られ
ている音源の発音チャンネルをサーチする（ステップ6
2）。ステップ63でこのようなチャンネルが有るかない
かが判別される。なければルーチンを終了し、あれば音
源の発音チャンネルにチャンネルオフ信号を送りこのチ
ャンネルの音をカットする（ステップ64）。このときカ
ットされた音の減衰がスタートする。続いてチャンネル
オフされたチャンネルテーブルのチャンネルフラッグに
信号“0"を入力する（ステップ65）。

第16図はメインルーチンに対し固定クロックにより一定
間隔で割り込ませる割り込みルーチンを示す。まず演奏
操作子の各検出値、即ち操作棒の操作圧力Ｐ、角度（位
置）Ｘ、角度（位置）Ｙおよび回転量θを各々対応する
レジスタ、PRES、ANGX、ANGY、ROTに記憶させる（ステ
ップ66）。次にステップ67で圧力データPRESが所定の閾
値（THRL）より大きいか否かが判別される。圧力が閾値
より低いときはノイズとして無視する。YESであればス
テップ68でMODレジスタが“1"かどうか判別される。
“1"であれば予め作成して記憶させたテーブルを用い
て、前記操作棒の位置データから直接弓速度ｖおよびそ
の方向（DIR）を得る（ステップ69）。さらに別のルー
チンＢに従って他の音源パラメータを演算し音源の各チ
ャンネルに送出する。

ステップ68でMODが“0"であればステップ70に進み、今
回と前回の位置データの差から角度Ｘと角度Ｙの変化速
度を求める。このとき検出のタイミング間隔が一定であ
るため位置の差がそのまま変化速度に対応する。さらに
後述のルーチンＡに従って他の音源パラメータを演算し
音源の各チャンネルに送出する。

第17図は前記割込みルーチン（第16図）のステップ69で
の音源への入力ルーチンＢを示す。ステップ71で角度Ｘ
のデータから直接テーブルを用いて速度ｖおよび方向DI
Rを求める。これらの速度ｖおよび方向DIRは擦弦楽器の
弓の速度および方向に相当するデータである。

この実施例では音源のチャンネル数はバイオリンの弦数
に合わせて４つである。このように音源を複数個設ける
ことにより、あるチャンネルから他のチャンネルにキー
オン信号が移ったとき元の音源の残響効果が得られる。
ステップ72でチャンネルを１つづつチェックするために
番号ｉを設定する。ステップ73でチャンネルフラッグが
“1"か否か、即ちキーコードが入力された発音チャンネ
ル（キーオン）か否かが判別される。NOであればチャン
ネル番号を１つ上げてチェックを繰り返す（ステップ7
7）。YESであればチャンネルのキーコード（CHKCD）を
キーコードレジスタ（KCD）に入力する（ステップ7
4）。次にステップ75において、複数の音色データ群TCD
2のうちキーコード（KCD）および弓の方向（DIR）のデ
ータに基づき楽音制御パラメータを求める。このときDI
Rによりパラメータが変わるため弓の方向により音色が
変わることになる。角度Ｙのデータによりディレイ長D
1,D2を求める。このときキーコード（D1＋D2に相当）が
与えられているためD1,D2は容易に得られる。また、回
転角θのデータからLPF42,45（第９図）のフィルタ係数
を求める。次にこのキーオンされたｉ番目のチャンネル
に弓速度ｖ、弓圧PRES、ディレイ長D1、D2、フィルタ係
数FCOEFを送出する（ステップ76）。続いて番号ｉを１
つ上げ（ステップ77）、４チャンネル全てのチェックを
行なう（ステップ78）。

第18図は前記割込みルーチン（第16図）のステップ70で
の音源への入力ルーチンＡを示す。まず、ステップ79で
角度Ｘのデータと前回の角度Ｘのデータとの差から角度
Ｘの変化量ΔＸを求める。同様に角度Ｙの変化量ΔＹを
求める。これらのデータから（ΔX²＋ΔY²）^1/2を演算
して速度VELを求める（ステップ80）。次にテーブル（V
VTBL）を用いて速度VELを弓速度ｖに変換する（ステッ
プ81）。次に角度X,Y（ANGX,ANGY）およびそれらの変化
量（ΔX,ΔＹ）からANGY×ΔＸ−ANGX×ΔＹを演算して
方向データＤを求める（ステップ82）。この方向データ
はジョイスティックが右廻りに回転しているか左廻りに
回転しているかの移動方向を示す。この方向データＤの
符号を検出することにより弓の方向DIRを得る（ステッ
プ83）。角度Ｘおよび角度Ｙのデータ（ANGX,ANGY）は
次回の演算のためにレジスタANGXO,ANGYOにそれぞれ記
憶させる（ステップ84）。

次に、前述のように音源の４つのチャンネルについて、
ステップ85でチャンネルを１つづつチェックするために
番号ｉを設定する。ステップ86でチャンネルフラッグが
“1"か否か、即ちキーコードが入力された発音チャンネ
ル（キーオン）か否かが判別される。NOであればチャン
ネル番号を１つ上げてチャックを繰り返す（ステップ9
0）。YESであればチャンネルのキーコード（CHKCD）を
キーコードレジスタ（KCD）に入力する（ステップ8
7）。次にステップ88において、複数の音色データ群TCD
1のうちキーコード（KCD）および弓の方向（DIR）のデ
ータに基づき楽音制御パラメータを求める。このときDI
Rによりパラメータが変わるため弓の方向により音色が
変わることになる。回転角θのデータによりディレイ長
D1,D2を求める。これにより弓の位置が定まる。このと
きキーコード（D1＋D2に相当）が与えられているためD
1,D2は容易に得られる。次にこのキーオンされたｉ番目
のチャンネルに弓速度ｖ、弓圧PRES、ディレイ長D1,D2
を送出する（ステップ89）。続いて番号ｉを１つ上げ
（ステップ90）、４チャンネル全てのチェックを行なう
（ステップ91）。

なお、上記実施例において、音源は第９図に示した回路
に限定されず、演算タイプ（FM音源、高周波合成音源）
や波形メモリタイプの音源あるいは両者の複合型の音源
を用いても良い。

また、実施例ではソフトウエアによる楽音パラメータ制
御の例を示したが、専用のハードウエアにより制御して
も良い。また、実施例では弓を用いた弦楽器に対応した
電子楽器を説明したが、本発明は弦楽器に限定されな
い。また制御すべき音源は複音に限らず単音でもよい。
また、実施例では鍵盤の押鍵離鍵により発音制御を行な
っていたが、鍵盤は単なる音高指定のみ行ない発音制御
は入力操作子からの出力により直接制御しても良い。

［発明の効果］以上説明したように、この発明の請求項１記載の電子楽
器によれば、ジョイスティックの操作棒の操作移動速度
を検出し、この速度に応じて楽音信号を制御するように
したので、従来にない操作態様で楽音を制御することが
でき、例えば、擦弦楽器に対応した電子音を制御する場
合に、ジョイスティックの操作態様を実際の擦弦楽器に
おける弓の操作態様に類似したものとすることができ、
電子音の制御を容易に行うことができる。

また、請求項２記載の電子楽器によれば楽音形成手段と
して遅延手段を少なくとも有するループ手段を有するも
のを採用するようにしたので、擦弦楽器の発音原理を忠
実に模倣できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る電子楽器の入力制御装置の外
観図、第２図は、この発明に係る入力制御装置の別の例の要部
斜視図、第３図（ａ）および（ｂ）は、この発明に係る入力用操
作棒の構成の一例の説明図、第４図（ａ）および（ｂ）は、入力用操作棒の押圧力検
出手段の一例の構成説明図、第５図は、操作棒の押圧力検出手段の別の例の断面図、第６図は、操作棒の回転検出手段の別の例の要部説明
図、第７図は、この発明に係る入力操作子を用いた電子楽器
のブロック構成図、第８図は、弦と弓の位置関係の説明図、第９図は音源の
一例を示す回路図、第10図は、この発明に係る楽音制御機構のブロック図、第11図は、メインルーチンのフローチャート、第12図は、モード切換えルーチンのフローチャート、第13図は、キーオン時のルーチンのフローチャート、第14図は、チャンネルテーブルの説明図、第15図は、キーオフ時のルーチンのフローチャート、第16図は、割込みルーチンのフローチャート、第17図は、第16図のルーチンの１ステップにおける入力
パラメータ作成送出ルーチンのフローチャート、第18図は、第16図のルーチンの別のステップにおける入
力パラメータ作成送出ルーチンである。 4:操作棒、5:把持部、 7:X位置検出器、8:Y位置検出器、 13:回転検出器、15、18:圧力センサー 22:演奏操作子、25:鍵盤、 27:音源、37:弦、 40:弓。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操作棒を有するジョイスティックと、楽音信号を発生する楽音形成手段と、前記ジョイスティックの操作棒の操作移動速度を検出
し、該検出された値に応じて前記楽音形成手段で発生さ
れる楽音信号を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする電子楽器。
【請求項２】前記楽音形成手段は、遅延手段を少なくと
も有するループ部と、該ループ部に波形信号を入力する
波形信号発生部とからなることを特徴とする請求項１記
載の電子楽器。
【請求項３】請求項１乃至２記載の電子楽器において、さらに、音高を指定する音高指定手段を有し、前記楽音形成手段は、該音高指定手段で指定された音高
に対応する周波数の楽音信号を発生するものであること
を特徴とする電子楽器。