JPH09237087A

JPH09237087A - 電子楽器

Info

Publication number: JPH09237087A
Application number: JP8067419A
Authority: JP
Inventors: Gen Izumisawa; 玄和泉沢
Original assignee: Kawai Musical Instruments Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawai Musical Instruments Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09
Anticipated expiration: 2016-02-29
Also published as: JP3574264B2

Abstract

(57)【要約】【課題】演奏者が基本的な音高情報以外の演奏情報を
容易に入力可能な、新規な演奏情報入力機能を備えた電
子楽器を提供すること。【解決手段】電子楽器において、演奏者の姿勢あるい
は姿勢変化を検出する姿勢検出手段と、姿勢検出手段に
よって検出された姿勢情報に応じて、発生する楽音信号
の音高、音色、レベル等を変化させる楽音信号変更手段
とを備える。姿勢検出手段は、演奏者と電子楽器との距
離あるいは距離の変化のいずれかを測定するものであっ
てもよい。このような構成により、演奏者が演奏しなが
ら感情に応じて体を動かすことによって、電子楽器が音
楽表現である演奏姿勢を検知し、発生させる楽音に反映
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子楽器に関し、特
に演奏者の姿勢により楽音を制御する機能を有する電子
楽器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のシンセサイザー、電子ピアノ、電
子オルガン、シングルキーボード等の電子楽器において
は、所望の楽音を得るために、様々な演奏情報入力手段
が提案されている。例えば電子ピアノの場合には、鍵盤
のタッチ感をピアノに近づけ、鍵盤スイッチによって打
鍵強さを検出して、楽音の音色等を制御している。また
シンセサイザーの場合には、ベンダーと呼ばれる操作子
を搭載し、音色やピッチを変化可能に構成されている。
また、打鍵後のアフタータッチを検出して楽音を制御す
るものもある。その他、足で操作するフットペダル、エ
クスプレッションペダル、息のスピード、圧力、マウス
ピースをくわえる力等によって楽音を制御する電子楽器
もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の電子楽器におけ
る演奏情報入力方式においては、手、足、口等を使用す
るので、その操作には限界があり、例えば鍵盤楽器や吹
奏楽器は通常両手で演奏するために、ベンダーなどの手
で操作する操作子は使用しにくいという問題点があっ
た。また、ペダルを使用する場合には、例えば本体と分
離してペダル装置を設ける必要があり、演奏時には設置
場所が必要であり、演奏姿勢も制限されるというような
問題点があった。

【０００４】本発明の目的は、前記のような従来技術の
問題点を解決し、演奏者が基本的な音高情報以外の演奏
情報を容易に入力可能な、従来に無い演奏情報入力機能
を備えた電子楽器を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子楽器にお
いて、演奏者の姿勢あるいは姿勢変化を検出する姿勢検
出手段と、姿勢検出手段によって検出された姿勢情報に
応じて、発生する楽音信号を変化させる楽音信号変更手
段とを備えたことを特徴とする。また、姿勢検出手段
は、演奏者と電子楽器との距離あるいは距離の変化のい
ずれかを測定するものであるところにも特徴がある。

【０００６】演奏者は通常、演奏中には、音楽に対する
感情に応じて体が大きく動き、演奏姿勢が音楽表現の一
部になっている。本発明は前記したような構成により、
例えば演奏者が鍵盤楽器を演奏する場合には、両手で鍵
盤を演奏しながら、感情に応じて体を動かすことによ
り、電子楽器が音楽表現である演奏姿勢を検知して、発
生させる楽音に反映させることができる。そして、演奏
者は鍵盤の演奏以外に演奏情報を入力するために手や足
で操作を行う必要がなく、演奏に対する負担も無い。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図２は、本発明を適用した
電子ピアノの構成を示すブロック図である。ＣＰＵ２０
は、ＲＯＭ２３に格納されている制御プログラムに基づ
き、電子ピアノ全体の制御を行う中央処理装置である。
また、予め設定された所定の周期でＣＰＵ２０に割り込
みをかけるタイマ回路、パネル２１との接続のためのパ
ラレルポート、ＭＩＤＩインターフェース回路２２との
接続のためのシリアルポートを内蔵している。パネル回
路２１は、パネルにある音色選択、自動演奏曲選択など
のための各種スイッチ、液晶やＬＥＤにより文字等を表
示する表示装置、ペダルスイッチおよびそれらのインタ
ーフェース回路からなる。

【０００８】ＭＩＤＩインターフェース回路２２は、外
部のＭＩＤＩインターフェース回路を備えた機器との間
でＭＩＤＩ信号の送受信を行う。ＲＯＭ２３には制御プ
ログラム、音色データ、自動演奏データ等が記憶されて
いる。ＲＡＭ２４はワークエリアおよびバッファとして
使用される。また、バッテリ等によりバックアップされ
ていてもよい。キーボード２５は、例えばそれぞれ２つ
のスイッチを有する複数の鍵からなる鍵盤であり、キー
ボードインターフェース回路２６は、キーボードの各鍵
のスイッチをスキャンし、状態変化情報やタッチ情報を
検出してＣＰＵ２０に通知する。

【０００９】楽音発生回路２９は、例えば波形読み出し
方式により所望の楽音信号を発生する回路であり、デジ
タル楽音波形情報が記憶されている波形メモリから、発
音すべき音高に比例したアドレス間隔で順次楽音波形を
読み出し、補間演算等を行って楽音波形信号を発生させ
る。また、エンベロープ信号発生回路を有し、設定され
たエンベロープパラメータに基づいて発生したエンベロ
ープ信号を楽音波形信号に乗算してエンベロープを付与
し、楽音信号を出力する。楽音発生回路８は、複数の楽
音発生チャネルを有しているが、実際には、１つの楽音
発生回路を時分割多重動作させることにより、同時に複
数の楽音信号を独立して発生可能に構成されている。

【００１０】Ｄ／Ａ変換器３０はデジタル楽音信号をア
ナログ信号に変換し、アンプ３１によって増幅された楽
音信号はスピーカ３２によって発音される。バス３３は
電子ピアノ内の各回路を接続している。なお、必要に応
じて、メモリカードインターフェース回路、フロッピィ
ディスク装置等を備えていてもよい。

【００１１】距離センサ１は、電子ピアノ本体と演奏者
の間の距離あるいは動き（距離の変化）を測定するため
のセンサであり、任意のものを採用可能である。例え
ば、超音波を発射し、受信した反射波の到達時間により
距離を検出するセンサであってもよいし、入射した赤外
線電力の変化に応じた電圧を出力する焦電型赤外線セン
サを使用してもよい。焦電型赤外線センサの場合には、
人間の放射する赤外線電力の変化に応じた出力電圧を生
じるので、人が近づいたり遠ざかったりする動きを検出
可能である。焦電型赤外線センサの構成および動作は、
例えば「トランジスタ技術」１９９３年７月号第２４４
〜２４９頁に記載されているように周知である。Ａ／Ｄ
変換器２は、距離センサの出力する、演奏者の距離や動
きに応じた出力電圧を例えば８ビットのデジタル信号に
Ａ／Ｄ変換する。

【００１２】図３は、本発明を適用した電子ピアノを示
す斜視図であり、図４は、電子ピアノと演奏者の位置関
係を示す説明図である。距離センサ１は、例えば電子ピ
アノの本体中央部のカバー部分に、演奏者と対向するよ
うに設置される。そして、焦電型赤外線センサーの場合
には、演奏者の胸部あるいは頭部から放射される赤外線
の変化を検出する。また、超音波の反射により距離を測
定するセンサーの場合には、演奏者の胸部あるいは頭部
に向かって超音波を発射し、その反射波を検出する。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施例の動作を説
明するための機能ブロック図である。距離センサ部１に
おいて検知／測定された電子ピアノと演奏者との距離／
動きに対応した電圧は、Ａ／Ｄ変換器２によってデジタ
ル信号に変換される。この信号はＣＰＵ２０に読み込ま
れ、これ以降の機能ブロック（３〜１２）はソフトウェ
アにより処理される。

【００１４】変化幅最適化変換テーブル３は、Ａ／Ｄ変
換器２の出力信号をフルスケールでほぼリニアに変化す
る信号に変換する。距離センサ部１の出力電圧は、測定
方式やセンサ素子の特性に依存して、Ａ／Ｄ変換器の入
力電圧範囲に対してセンサ出力電圧範囲が狭かったり、
出力特性がリニアでない場合がある。この変化幅最適化
変換テーブル３は、距離センサ部１固有の特性を補正
し、フルスケールでほぼリニアに変化する信号に変換す
る。ピッチ変化テーブル４、フィルタ変化テーブル５、
レベル変化テーブル６は、それぞれ変化幅最適化変換テ
ーブル３によってリニアに変換された信号をそれぞれ所
望の特性に変換する。

【００１５】乗算器７、８、９は、ピッチ変化テーブル
４、フィルタ変化テーブル５、レベル変化テーブル６の
出力信号に所定の定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３をそれぞれ乗算
する。この係数は、ピッチ、カットオフ、レベル等のパ
ラメータに測定された距離の影響をどの程度与えるかを
決定する。ピッチ情報発生手段１０は、押鍵されたキー
ボードのノートナンバーを周波数ナンバーに変換し、更
に乗算器７の出力信号を乗算することによってピッチ
（周波数）を修正する。フィルター情報発生手段１１
は、例えばパネルから設定されてる音色情報や、ノート
ナンバーの音域情報に基づき、例えばフィルタのカット
オフ周波数情報を求め、この情報に、更に乗算器８の出
力信号を乗算することによってフィルタのカットオフ周
波数情報を修正する。

【００１６】レベル情報発生手段１２は、例えばパネル
から設定されてる音色情報や、ノートナンバーの音域情
報に基づき、例えばエンベロープパラメータを求め、こ
のパラメータに、更に乗算器９の出力信号を乗算するこ
とによってアタックレベル等のエンベロープパラメータ
を修正する。

【００１７】楽音波形発生部１３、フィルタ部１４、振
幅制御部１５は楽音発生回路２９の内部にある回路であ
り、ＣＰＵから各種のパラメータを設定されて、楽音信
号を発生する。楽音波形発生部１３は、ＣＰＵから設定
された周波数ナンバーを累算することにより、楽音信号
波形を記憶している波形メモリの読み出しアドレスを発
生する。そして、内蔵する波形メモリからキーナンバー
に対応する間隔で波形データを読み出し、補間演算処理
を行って楽音波形信号を出力する。フィルタ部１４は、
ＣＰＵから設定されたカットオフ周波数等のパラメータ
に基づいて楽音波形信号をフィルタリングし、振幅制御
部１５は、ＣＰＵから設定されたパラメータに基づき、
内蔵するエンベロープ信号発生器によって発生したエン
ベロープ信号を楽音波形信号に乗算して、振幅制御を行
う。

【００１８】図８は、本発明の第２の実施例の動作を説
明するための機能ブロック図である。第１の実施例の図
１と同じものには同じ番号が付与されている。この実施
例はタッチ情報によりピッチ、フィルタ特性、レベルを
制御する電子ピアノに本発明を適用した例である。図８
の上部は図１と同じ構成であるので説明は省略する。図
８の下部はタッチ情報を検出し、修正係数を発生させる
部分であり、まずタッチ検出部４１はキーボード２５の
各鍵のスイッチの状態をスキャンし、タッチ情報を発生
する。鍵盤タッチカーブテーブル４２は、後段での制御
がしやすいように、タッチ情報を例えば８ビットのフル
スケールで直線的に変化するデータに変換する。

【００１９】ピッチ変化タッチカーブテーブル４３は変
換されたタッチデータに基づき、ピッチ変化係数を発生
する。この係数は、乗算器４６によって所定の定数Ｋ１
と乗算され、更に乗算器７によって距離に基づく係数と
乗算される。そして、ピッチ情報発生手段１０に入力さ
れ、ピッチがタッチ情報および距離情報の双方の影響を
受けて変化する。フィルタのカットオフ周波数情報、レ
ベル情報についても同様にタッチ情報および距離情報の
双方の影響を受けて変化する。

【００２０】図５は、図８の本発明の第２の実施例に対
応するＣＰＵ２０のメイン処理を示すフローチャートで
ある。ステップＳ１においては、ＣＰＵ、ＲＡＭ、楽音
発生回路のＬＳＩ等の初期化を行う。ステップＳ２にお
いては、パネルイベント処理が行われ、パネルのスイッ
チ等の状態情報を取り込み、状態変化を検出して、対応
する処理を行う。ステップＳ３においては、ペダルイベ
ント処理が行われ、ペダルの状態情報を取り込み、状態
変化を検出して、対応する処理を行う。

【００２１】ステップＳ４においては、オンイベントが
発生した、即ちキーボードの鍵が押下されたか否かが判
定され、判定結果が肯定の場合にはステップＳ５に移行
する。ステップＳ５においては、後述するセンサデータ
取り込み処理が行われる。その後、ステップＳ６、７、
８においては、図１の番号４から１２に対応する、ピッ
チ情報発生処理、フィルタ情報発生処理、レベル情報発
生処理が行われる。これらの処理については後述する。
ステップＳ９においては、ステップＳ６〜８において決
定された各種パラメータを楽音発生回路２９の割り当て
られた楽音発生チャネルに設定し、発音を開始させる。

【００２２】ステップＳ４における判定結果が否定の場
合にはステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０にお
いては、オフイベントが発生したか否かが判定され、結
果が肯定であればステップＳ１１に移行する。ステップ
Ｓ１１においては、ダンパーペダルがオンであるか否か
が判定され、結果が肯定の場合にはキーオフを無視して
ステップＳ２に戻るが、否定の場合にはステップＳ１２
に移行する。ステップＳ１２においては、楽音発生回路
２９を含む音源ＬＳＩにエンベロープパラメータの１つ
であるリリーススピードパラメータを設定し、該当する
発音を所定のスピードで減衰させる。そして楽音信号レ
ベルが所定値以下に減衰すると、該当する発音チャネル
が開放される。

【００２３】図６（ａ）は、図５のステップＳ５のセン
サデータ取り込み処理を示すフローチャートである。ス
テップＳ２０においては、Ａ／Ｄ変換された距離センサ
部の出力値ＳＤをＡ／Ｄ変換器２から読み込む。ステッ
プＳ２１においては、変化幅最適化変換テーブルを使用
してＳＤをＳＤＣに変換する。ステップＳ２２において
は、キーボードインターフェース回路２６に含まれるタ
ッチ検出回路の出力値ＴＤを読み込む。ステップＳ２３
においては、鍵盤タッチカーブテーブル４２を用いてＴ
ＤをＴＤＣに変換する。

【００２４】図６（ｂ）は、図５のステップＳ６のピッ
チ情報発生処理を示すフローチャートである。ステップ
Ｓ３０においては、ピッチ変化テーブル４を使用してＳ
ＤＣをＳＤＰに変換する。ステップＳ３１においては、
ピッチ変化タッチカーブテーブル４３を用いてＴＤＣを
ＴＤＰに変換する。ステップＳ３２においては、現在指
定されている音色におけるキーオンの音域に対応する波
形メモリのピッチパラメータＭＰＰ（楽音波形のサンプ
リング周期等に関するパラメータ）を図示しない音色パ
ラメータテーブルから読み出す。ステップＳ３３におい
ては、音高情報（ノートナンバー）、ＳＤＰ、ＴＤＰ、
ＭＰＰ、定数Ｋ１に基づき、ピッチ情報（周波数ナンバ
ー）を計算する。ステップＳ３４においては、楽音発生
回路２９内の楽音波形発生部１３にピッチ情報を設定す
る。

【００２５】図７（ａ）は、図５のステップＳ７のフィ
ルタ情報発生処理を示すフローチャートである。ステッ
プＳ４０においては、フィルタ変化テーブル５を使用し
てＳＤＣをＳＤＦに変換する。ステップＳ４１において
は、フィルタ変化タッチカーブテーブル４４を用いてＴ
ＤＣをＴＤＦに変換する。ステップＳ４２においては、
現在指定されている音色におけるキーオンの音域に対応
するフィルタパラメータＭＰＦを図示しない音色パラメ
ータテーブルから読み出す。ステップＳ４３において
は、ＳＤＦ、ＴＤＦ、ＭＰＦ、定数Ｋ２に基づき、フィ
ルタ情報（カットオフ周波数データ）を計算する。ステ
ップＳ４４においては、楽音発生回路２９内のフィルタ
部１４にフィルタ情報を設定する。

【００２６】図７（ｂ）は、図５のステップＳ８のレベ
ル情報発生処理を示すフローチャートである。ステップ
Ｓ５０においては、レベル変化テーブル６を使用してＳ
ＤＣをＳＤＬに変換する。ステップＳ５１においては、
レベル変化タッチカーブテーブル４５を用いてＴＤＣを
ＴＤＬに変換する。ステップＳ５２においては、現在指
定されている音色におけるキーオンの音域に対応するレ
ベルパラメータＭＰＬを図示しない音色パラメータテー
ブルから読み出す。ステップＳ５３においては、ＳＤ
Ｌ、ＴＤＬ、ＭＰＬ、定数Ｋ３に基づき、レベル情報
（エンベロープのアタックレベルパラメータ等）を計算
する。ステップＳ５４においては、楽音発生回路２９内
の振幅制御部１５にレベル情報を設定する。

【００２７】図９は、変化幅最適化変換テーブル３の特
性例を示す説明図である。（ａ）は、入力と出力が１対
１に対応している場合であって、距離センサからのデー
タを変換する必要のない場合に使用される。（ｂ）は距
離センサからのデータのレンジが狭く、特定の範囲の値
しかとらない場合に使用され、変換によって最小値から
最大値まで変化するようになる。（ｃ）、（ｄ）は変化
の仕方を変換した場合であって、距離の変化（センサの
出力）に対して楽音がどの程度制御されるかがテーブル
に設定される。（ｅ）は（ａ）と全く逆の値を出力す
る。（ｆ）は距離が特定の範囲内にあるときにのみ楽音
が変化する。

【００２８】前記のように、変化幅最適化変換テーブル
３の特性を任意に設定することにより、距離の変化に対
する楽音の変化の仕方を様々に調整することができる。
また、ピッチ変化テーブル４、フィルタ変化テーブル
５、レベル変化テーブル６の特性をそれぞれ独立して設
定することにより、距離の変化に対するピッチ、フィル
タ、レベルへの変化の仕方をそれぞれ独立して制御する
ことができる。

【００２９】図１０は、第３の実施例である可搬型電子
楽器の構成を示す正面図である。この電子楽器５０は、
キーボード５１を備え、ベルト５４を使用して楽器本体
を肩に掛けて使用するものである。ネック部５２には、
音色設定や効果付与等のためのスイッチ５３が設けられ
ている。ネック部５２の先端には距離センサ５５が備え
られており、この距離センサによって床までの距離
（ａ）あるいは演奏者までの距離（ｂ）を測定し、その
測定結果によって楽音を制御する。回路構成としては第
１の実施例と同じである。

【００３０】演奏者はネック部５２をつかんで演奏を行
うので、ネック部の先端を容易に移動可能であり、自然
にあるいは意図してネック部５２を振り回すことによ
り、床あるいは演奏者との距離が変化し、例えば楽音の
音色が変化することになる。

【００３１】なお可搬型電子楽器としては、キーボード
以外に、ギター、ベース、バイオリン等の電子弦楽器、
トランペット、クラリネット等の電子管楽器においても
同様に実施可能である。また、第３実施例の場合には楽
器の動きそのものを検出して、楽音を制御することも可
能であり、例えばセンサ５５として加速度センサを使用
し、該センサの出力によって楽音を制御してもよい。セ
ンサの位置はネックの頭部以外であってもよく、例えば
床との距離であれば楽器の底部でもよい。

【００３２】以上、実施例を説明したが、次のような変
形例も考えられる。実施例ではセンサ出力がアナログ信
号であるのでＡ／Ｄ変換器２を用いているが、センサ出
力がデジタル信号の場合にはＡ／Ｄ変換器２は不要であ
る。

【００３３】実施例においては１個のセンサにより距離
もしくは動きを検出しているが、２個のセンサを使用し
て、前後の動きと左右の動き（ある方向と、それと９０
度異なる方向）を分離して検出するようにしてもよく、
検出された２方向の位置あるい動きに応じて、例えばレ
ベルとピッチというようにそれぞれ別のパラメータを制
御するようにしてもよい。

【００３４】焦電型赤外線センサのように動きの変化に
対応した出力を生じるようなセンサの場合には、後段に
積分器を挿入してもよく、また距離そのものを出力する
ようなセンサの場合には微分器を挿入してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
例えば鍵盤楽器の場合には、両手で鍵盤を演奏しながら
感情に応じてあるいは意図して体を動かすことにより、
電子楽器が音楽表現である演奏姿勢を検知して、発生さ
せる楽音の音色等に反映させることができるので、表現
力の豊かな電子楽器を提供することができるという効果
がある。そして、演奏者は鍵盤の演奏以外に演奏情報を
入力するために手や足で操作を行う必要がなく、演奏に
対する負担が無いので演奏に集中することができるとい
う効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の動作を説明するための機
能ブロック図である。

【図２】本発明を適用した電子ピアノの構成を示すブロ
ック図である。

【図３】本発明を適用した電子ピアノを示す斜視図であ
る。

【図４】電子ピアノと演奏者の位置関係を示す説明図で
ある。

【図５】本発明のＣＰＵのメイン処理を示すフローチャ
ートである。

【図６】センサデータ取り込み処理およびピッチ情報発
生処理を示すフローチャートである。

【図７】フィルタ情報発生処理およびレベル情報発生処
理を示すフローチャートである。

【図８】第２の実施例の動作を説明するための機能ブロ
ック図である。

【図９】変化幅最適化変換テーブル３の特性例を示す説
明図である。

【図１０】第３実施例である可搬型電子楽器の構成を示
す正面図である。

【符号の説明】

１…距離センサ部、２…Ａ／Ｄ変換器、３…変化幅最適
化変換テーブル、４…ピッチ変化テーブル、５…フィル
タ変化テーブル、６…レベル変化テーブル、７、８、９
…乗算器、１０…ピッチ情報発生手段、１１…フィルタ
情報発生手段、１２…レベル情報発生手段、１３…楽音
波形発生部、１４…フィルタ部、１５…振幅制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】演奏者の姿勢あるいは姿勢変化を検出す
る姿勢検出手段と、姿勢検出手段によって検出された姿勢情報に応じて、発
生する楽音信号を変化させる楽音信号変更手段とを備え
たことを特徴とする電子楽器。
【請求項２】前記姿勢検出手段は、演奏者と電子楽器
との距離あるいは距離の変化のいずれかを測定するもの
であることを特徴とする請求項１に記載の電子楽器。
【請求項３】楽音信号変更手段は、前記姿勢情報に応
じて、発生する楽音信号のピッチ、フィルタのカットオ
フ周波数、信号レベルの内の少なくとも１つを制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電子楽器。