JPH087581B2 - 楽音制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、演奏者の身体の動き、特に指の動きを検出
して楽音要素を制御する楽音制御装置に関する。

［従来技術］ 従来、この種の装置は、例えば、特開昭63−127773号
公報に示されるように、関節の曲げや捻り（回転）量を
ポテンショメータやロータリエンコーダ、あるいは超音
波を利用した圧電素子からなる距離計測手段や手袋内の
指先に設けられた感圧素子によって検出し、検出された
曲げ角度や回転角度によって楽音要素を制御している。

このため、ダンスやリズム体操をしながら身体の関節
を曲げたり回転させることによって楽音要素を制御する
ことが可能となっていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、電子オルガンやシンセサイザなどの電子楽
器では、アフタータッチ（アフタータッチレスポンス）
やイニシャルタッチ（イニシャルタッチレスポンス）で
楽音要素を制御している。ここで、アフタータッチと
は、鍵盤を押鍵する際における押鍵の深さ（位置）や圧
力など位置の制御要素であり、イニシャルタッチとは、
押鍵する速さ、すなわち、速度の制御要素である。

しかるに、上述した従来の楽音制御装置では、関節な
どを曲げたり回転させたりしたときの角度に基づいて楽
音要素を制御していたため、いわゆるアフタータッチの
制御に留まり、イニシャルタッチで楽音要素を制御する
ことができなかった。このため、演奏者によるより微妙
な演奏表現を楽音に反映することはなし得なかった。

本発明は、上記課題に対処するためになされたもの
で、演奏者の指の動きを検出して楽音を制御するにあた
り、イニシャルタッチを検出して楽音要素を制御せしめ
ることを可能とし、演奏者のより微妙な演奏表現に対応
することができる楽音制御装置を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴
は、手に装着され指の曲げ量を検出して同指の曲げ量を
表す検出信号を出力するセンサと、互いに異なりかつ大
小に変更可能な第１及び第２所定値をそれぞれ表す第１
及び第２基準信号を発生する基準信号発生手段と、前記
検出信号により表された指の曲げ量が前記第１基準信号
により表された第１所定値から前記第２基準信号により
表された第２所定値まで変化する時間を計測する時間計
測手段とを備え、前記計測された時間に対応した制御信
号を楽音制御信号として出力するようにしたことにあ
る。

［作用］ 上記のように構成した本発明においては、センサ指の
曲げ動作に伴う曲げ量を検出して同曲げ量を表す検出信
号を出力するとともに、基準信号発生手段が互いに異な
りかつ大小に変更可能な第１及び第２所定値をそれぞれ
表す第１及び第２基準信号を発生する。一方、時間計測
手段は前記検出信号により表された指の曲げ量が第１基
準信号により表された第１所定値から第２基準信号によ
り表された第２所定値まで変化する時間を計測する。そ
して、この計測時間に対応した制御信号が楽音制御信号
として出力されるので、指の曲げ動作における動作速度
を表す楽音制御信号が出力されることになる。

［発明の効果］ 上記作用説明のように、本発明によれば、指の曲げ動
作における動作速度を表す楽音制御信号が出力されるの
で、イニシャルタッチによる楽音制御が可能となり、セ
ンサを装着した演奏者はイニシャルタッチによるより細
やかな演奏表現を行うことができる。また、第１及び第
２所定値は変更可能に構成されているので、本願発明に
よる楽音制御装置を種々の指に適用しても、指の曲げ量
と同指の曲げ動作速度を指毎に調整することができ、演
奏者は楽器を演奏し易くなる。

［実施例］ 以下、図面にもとづいて本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る楽音制御装置の概
略構成を示しており、第２図は、この楽音制御装置で指
の曲げ量を検出する際に使用する可動部材を示してい
る。

本実施例では、センサ10は指に沿って装着された可動
部材を有しており、手の平と指の付け根を結ぶ直線と指
の付け根と指先を結ぶ直線の二つの直線がなす角度をも
って指の曲げ量としている。すなわち、この角度を検出
して電気量に変換せしめ、指の曲げ量を表すアナログ信
号としてA/D変換回路11に出力している。

センサ10が有する可動部材のより具体的な構造は、第
２図にも示すように、二重構造の手袋20の内部に、手の
平に沿って配置される基部30と、一端にて基部30に固定
された連結部40と、連結部40の他端にて横方向に回動可
能に支持されるとともに各指に沿って設けられた回転部
50とを備えた構成となっている。また、その細部におい
て、連結部40は回転部材41と42が貫通軸43を介して結合
され、いわゆる蝶番の構造となっている。さらに、この
回転部材41と42の間には回転摺動材を使用した可変抵抗
器が備えられており、リード線44a〜ｅを介して可変抵
抗器が示す抵抗値を検出することにより、回転部材41と
42の相対角度を検出することができる。

かかる構成とすることにより、回転部50は連結部40を
支点として基部30に対して回動自在となり、その回転角
度を可変抵抗器によって検出できるようになっている。
むろん回転部材50は指の曲げに追従して回動する。

従って、各センサ10ではリード線44を介して可変抵抗
器に電流を供給し、その際生じる電圧降下を利用して検
出信号としている。なお、この可動部材の場合、五つま
でのセンサ10に対応することができる。また、各センサ
10の出力は、指の曲げ量に比例したものとなっている。

さて、センサ10から出力されるアナログ信号の検出信
号はA/D変換回路11に入力されており、A/D変換回路11は
この検出信号をA/D変換したディジタル信号の検出信号
を出力している。そして、A/D変換回路11から出力され
たディジタル信号の検出信号は、第１および第２の比較
器12a,12bにおける一方の入力端子に入力されている。
一方、第１および第２の比較器12a,12bにおける他の入
力端子には、基準信号発生回路13が出力する二つの基準
信号A1,A2がそれぞれ入力されている。この第１および
第２の比較器12a,12bは、それぞれA/D変換回路11から出
力される検出信号と基準信号発生回路13から出力される
基準信号A1,A2とを比較し、A/D変換回路11の検出信号が
大きいと判断した時点でそれぞれ第１および第２の判定
信号を出力する。

ところで、この際の基準値となる基準信号A1,A2は、
それぞれ異なる値を持つよう基準信号発生回路13におい
て設定されている。また、その値は、指の曲げ始めにお
ける僅かな曲げ量に応じてセンサ10から出力される検出
信号に対応する二値、すなわち、この検出信号が示す範
囲内のある小さな二値となっている。従って、第１およ
び第２の比較器12a,12bによって指の曲げ量を表す検出
信号と二つの基準信号A1,A2とを比較するということ
は、とりもなおさず、指の曲げ始めの二位置を基準とし
て指の曲げ状態を判定することになる。この場合、基準
信号A1は基準信号A2より小さく設定されているので、検
出信号が基準信号A1を越えない状態（これを第１段階と
いうことにする。）と、検出信号が基準信号A1より大き
く基準信号A2より小さい状態（これを第２段階というこ
とにする。）と、基準信号A2より大きい状態（これを第
３段階ということにする。）という第１〜第３段階の三
つの位置状態として判定することができる。

第１および第２の比較器12a,12bから出力される第１
および第２の判定信号は、それぞれ第１および第２のワ
ンショット回路（単安定マルチバイブレータ）14a,14b
に入力されており、それぞれのワンショット回路14a,14
bは第１および第２の判定信号の立上がりタイミングを
検出している。

これらのワンショット回路のうち第１のワンショット
回路14aの出力信号は、カウンタ15のリセット入力とし
て入力され、一方で、このカウンタ15のカウント入力に
は、クロックパルスφが入力されている。従って、カウ
ンタ15は、通常時、クロックパルスをカウントし、第１
のワンショット回路14aが第１の判定信号の立上がりを
検出した時点でカウント内容をリセットする。

このカウンタ15のカウント出力はレジスタ16のデータ
入力として入力されており、また、このレジスタ16のロ
ード端子（LD）には、上記ワンショット回路のうち第２
のワンショット回路14bの出力信号が入力されている。
従って、レジスタ16にはクロックパルスφに従って常に
変化しているカウンタ15のカウントデータが入力されて
いるが、レジスタ16は第２のワンショット回路14bにお
いて第２の判定信号の立上がりを検出した時点のカウン
トデータだけを保持することになる。

レジスタ16の保持データは、変換回路17に入力され、
この変換回路17内部の変換テーブルに従って所定の値に
変換された後、イニシャルタッチレスポンス信号（以
下、ITR信号という。）としてトーンジェネレータ18に
出力される。なお、この変換はトーンジェネレータ18の
入力特性に起因するものであり、詳細は後述する。

ITR信号が入力されるトーンジェネレータ18は楽音信
号を形成出力する回路であり、変換回路17から出力され
るITR信号の他、第２の比較器12bから出力される第２の
判定信号がキーオン信号（以下、KON信号という。）と
して入力され、また、A/D変換回路11が出力する指の曲
げ量を表す検出信号がアフタータッチレスポンス信号
（以下、ATR信号という。）として入力されている。そ
して、このトーンジェネレータ18においては、KON信号
により楽音信号の発生が制御されるとともに、ITR信号
とATR信号とにより該発生楽音信号のピッチ、音色、音
量などの楽音要素が制御されるようになっている。

次に、上記構成からなる本実施例の楽音制御装置につ
いて、その作用を説明する。

演奏者が、第２図に示す可動部材を手に装着した状態
で指を曲げると、センサ10はその曲げ量を検出し、その
曲げ量を表す検出信号を出力する。そして、この検出信
号はA/D変換回路11によってディジタルの検出信号に変
換され、第１および第２の比較器12a,12bとトーンジェ
ネレータ18に入力される。

ここで、第３図を参照すると、同図は、指を曲げる動
作を行なう際の経過時間（ほぼ曲げ量に比例していると
する。）と、時間の経過にともなって検出される曲げ量
を表す検出信号の出力値との関係を示している。

前述したように、二つの基準信号A1,A2を基準とし
て、指は第１段階の位置状態から徐々に第２段階を経て
第３段階の位置状態へと移行する。そして、第１の比較
器12aは指の曲げ量の検出信号と基準信号A1とを比較
し、検出信号が大きくなった時点（t1）、すなわち、第
１段階から第２段階へ移行する時点で第１の判定信号を
出力する。すると、第１のワンショット回路14aがこの
第１の判定信号の立上がりを検出し、カウンタ15はその
立上がりが検出されたタイミングでリセットされる。リ
セットされたカウンタ15は「０」からカウントをし直す
ため、これは、カウンタ15が時刻t1の時点から経過時間
を計測し始めることを意味する。

一方、指がさらに曲げられ、第２段階から第３段階の
位置状態へ移行すると、第２の比較器12bが指の曲げ量
を表す検出信号と基準信号A2との比較において、これを
検知する。すると、第２の比較器12bからは第２の判定
信号が出力され、第２のワンショット回路14bがこの第
２の判定信号の立上がりタイミング（t2）を検知する。
この結果、同タイミングでレジスタ16のロード端子に信
号が入力され、そのときにおけるカウンタ15のカウント
データがレジスタ16にロードされる。

従って、時刻t2の時点でレジスタ16にロードされるカ
ウントデータは、（t2−t1）の時間を示すデータとな
り、これは指が基準信号A1,A2で示される二位置間を通
過する時間である。例えば、指が速く曲げられればこの
時間は短くなり、ゆっくり曲げられれば長い時間とな
る。

しかし、イニシャルタッチレスポンスとして考える場
合、速ければ値が大きく、遅ければ値を小さくして制御
信号とするのが普通であり、本実施例のトーンジェネレ
ータ18におけるITR信号の入力特性もそのようになって
いる。このため、変換回路17がレジスタ16の値を変換し
ている。すなわち、入力値が大きければ小さな値を出力
し、入力値が小さければ大きな値を出力する。なお、こ
の変換の様子を第４図のグラフで示している。但し、ト
ーンジェネレータ18におけるITR信号の入力特性が、大
きな値に対して小さなイニシャルタッチレスポンスと認
識し、小さな値に対して大きなイニシャルタッチレスポ
ンスと認識する場合は、当然にこの変換を要しない。

以上のようにして変換回路17からITR信号が得られる
ため、演奏者としてはイニシャルタッチレスポンスを活
かした演奏表現を行なうことができる。

一方、第２の判定信号は、KON信号としてトーンジェ
ネレータ18に入力されている。このため、トーンジェネ
レータ18は、指が第３段階の位置状態まで曲げられた時
点、すなわち、第２の判定信号が出力された時点で、楽
音の発生開始タイミングと認識する。また、その後にお
いては、A/D変換回路11の検出信号がATR信号としてトー
ンジェネレータ18に入力されているため、このATR信号
で所定の楽音要素が制御される。

すなわち、トーンジェネレータ18は、KON信号の立上
がりタイミングで楽音信号の発生を開始するとともに、
ITR信号とATR信号とによって楽音要素の制御された楽音
信号を、前記KON信号の立下がりタイミングまで発生し
続ける。

なお、上記実施例においては、センサ10が回転摺動材
からなる可変抵抗器でアナログ信号を得ているが、延ば
したり、圧縮されたりすることによって抵抗値が変化す
る部材を指に沿って設置する構成とすることもできる。
また、センサ10は、指の曲げ具合いを示すためにアナロ
グ信号を出力しているが、デジタル信号を出力するディ
ジタルエンコーダとしてA/D変換回路11を省略する構成
とすることもできる。

さらに、A/D変換回路11から出力されるディジタル信
号をデコーダに入力せしめ、このデコーダの出力のうち
二つの出力線から上記実施例における第１および第２の
判定信号を得る構成とすることもできる。かかる構成に
おいては、センサ10の出力はA/D変換回路11で数ビット
のディジタル信号に変換された後、デコーダに入力さ
れ、当該ディジタル値に対応するデコーダの出力線に信
号が出力されることになる。従って、デコーダの出力線
のうち指の曲げ始め付近に対応する二つの出力線を選択
することにより、第１および第２の判定信号に相当する
信号が得られ、比較器12と基準信号発生回路13が不要と
なる。

また、センサ10として、曲げ角度に対応する複数の出
力線を備えたものを使用し、この出力線のうち二つの出
力線からの信号を選んで上記第１および第２の判定信号
を得る構成とすることもできる。かかる構成において
は、曲げ角度がそのままいずれかの出力線に反映される
ため、A/D変換回路11や比較器12、並びに基準信号発生
回路13が不要となる。

さらに、上記実施例における変換回路17では、第４図
に示すように入力値と出力値とをほぼ逆比例とするよう
に変換しているが、前述したように、この変換はトーン
ジェネレータ18の入力特性によって適宜決定する。ま
た、変換の比を変更可能とすれば、演奏者ごとに相違す
る指の曲げ速度に合わせて調整することができる。な
お、身体の移動速度を示すべくITR信号を得る場合、移
動速度とITR信号の出力値とが比例する場合のみなら
ず、逆比例する場合も含み、両者間に一定の対応関係さ
えあれば良い。

また、基準信号A1,A2について両者の差を変更するこ
となく共に大きくしたり小さくしたりできるようにすれ
ば、キーオンとなる指の曲げ量を調整することができ、
演奏し易くなる。

さらに、KON信号を基準信号発生回路13に入力せし
め、KON信号が出力されている期間中は基準信号A2を少
し小さな値とするように構成すれば、楽音信号の発生タ
イミングを検出する際にヒステリシス特性を与えること
ができる。すなわち、KON信号がオフからオンになると
きの基準値よりオンからオフになるときの基準値がやや
小さくなり、誤判断が少なくなる。

また、上記実施例では、二つの位置を基準とし、その
間を通過する速度だけを検出しているが、より多くの位
置を基準として速度の変化状態を検出する構成とするこ
ともできる。例えば、基準の位置を三つとして、それぞ
れ第１の位置、第２の位置、第３の位置とし、指が第１
および第２の位置を通過する時間差から当該区間の速度
を検出し、同様に第２および第３の位置を通過する時間
差から当該区間の速度を検出する。そして、両区間の速
度差から加速度を検出し、当該加速度によって楽音要素
の制御を行なうようにしてもよい。

その他、上記実施例では、各指ごとにセンサを設けて
以上の回路からなる装置を構成しており、五本の指に対
応する場合はこの回路を五つ並列に並べて対処すること
になるが、複数のセンサの出力を時分割多重せしめ、以
後の判断を時分割処理で行なう一つの処理回路で構成す
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る楽音制御装置のブロッ
ク図、第２図は指の曲げ量を検出する際に使用する可動
部材の上面図、第３図は指を曲げる際の経過時間と指の
曲げ量に応じて検出される検出信号の出力値との関係を
示す経過時間−検出信号関係図、第４図は第１図に示す
変換回路における変換状態を示す入力値−出力値関係図
である。 符号の説明 10:センサ、12:比較器 15:カウンタ、16:レジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】手に装着され指の曲げ量を検出して同指の
   曲げ量を表す検出信号を出力するセンサと、 互いに異なりかつ大小に変更可能な第１及び第２所定値
   をそれぞれ表す第１及び第２基準信号を発生する基準信
   号発生手段と、 前記検出信号により表された指の曲げ量が前記第１基準
   信号により表された第１所定値から前記第２基準信号に
   より表された第２所定値まで変化する時間を計測する時
   間計測手段と を備え、前記計測された時間に対応した制御信号を楽音
   制御信号として出力することを特徴とする楽音制御装
   置。