(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弦の振動を抑制するダンパを有した鍵盤楽器の発音を模倣する電子楽器において、
前記ダンパを動かすためのダンパ操作子の操作状況に応じて前記ダンパの位置を仮想的に求めるダンパ位置検出手段と、
前記ダンパ位置検出手段が検出したダンパ位置と発音中の楽音のエンベロープの大きさを逐次比較することにより、前記ダンパが前記弦の振動を抑制している状態にあるか否かを判定し、その判定結果に応じてエンベロープの減衰レートを制御するエンベロープレート制御手段と
を具備することを特徴とする電子楽器。
【請求項２】
弦の振動を抑制するダンパを有した鍵盤楽器の発音を模倣するとともに、打弦された弦以外の弦の共鳴を模倣するために、共鳴音の楽音をも生成する共鳴音生成手段を有した電子楽器において、
前記ダンパを動かすためのダンパ操作子の操作状況に応じて前記ダンパの位置を仮想的に求めるダンパ位置検出手段と、
前記ダンパ位置検出手段が検出したダンパ位置と前記共鳴音を含む全ての発音中の楽音のエンベロープの大きさを逐次比較することにより、前記ダンパが前記弦の振動を抑制している状態にあるか否かを判定し、その判定結果に応じて各音のエンベロープの減衰レートを制御するエンベロープレート制御手段と
を具備することを特徴とする電子楽器。
【請求項３】
前記ダンパ操作子は、ペダルおよび鍵の少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項１記載の電子楽器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ピアノのダンパペダル操作に応じたエンベロープ変化を模倣することができる電子楽器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピアノは押鍵により、その鍵に対応する弦が弾かれて音を発し、離鍵により当該弦がダンパフェルトに抑えられて止音される。この場合、ダンパフェルトによる止音の程度は、ペダル操作によって調整することができる。例えば、ペダルが踏まれていない場合は、離鍵後にダンパフェルトが直ちに弦を抑えて止音するが、ペダルが踏まれていれば離鍵後でもダンパフェルトは弦から離れているので、弦の音量はゆっくりと自然減衰される。さらに、ペダルの踏み込み量に応じてダンパフェルトの位置を操作することにより、弦に対するダンパフェルトの接触状態を変えることができ、音量の減衰度合いを調整することができる。
【０００３】
このように、ダンパペダルは、その踏み込み量により楽音の減衰の仕方を調整することができる。一方、アコースティックピアノの楽音を電子的に模倣する電子鍵盤楽器においても、ダンパペダルが備えられている場合がある。この種の電子楽器においては、ダンパペダルの操作があったときは電気的にキーオフの処理を保留し、このペダルの踏み込み量に応じた減衰速度で音量を制御するようにしており、例えば、図５に示すように、音量減衰のレートを変えている。
図５に示すＳＲは、ペダルオン時のレート（以下、サステインレートと呼ぶ）によるエンベロープの減衰を示している。このサステインレートＳＲによる音量減衰は、弦の振幅が自然減衰するときに対応している。また、ＲＲはペダルオフ時のレート（以下、リリースレートと呼ぶ）によるエンベロープの減衰を示しており、弦の振幅がダンパによって強制的に抑制される場合に対応している。図５に示すＨＲ（Ｐ（ｘ））、サステインレートＳＲとリリースレートＲＲの中間的なレートであり、ペダルの踏み込み量が大きくなるほど、ゆるやかにエンベロープが減衰するように、ペダルの踏み込み位置Ｐ（Ｘ）に応じてレートの値が変更される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アコースティックピアノにおいては、キーオフ後、ダンパペダルの踏み込み量によっては、音量が小さくなった後に長い響きが得られるといった現象が発生する。
この現象について、図６を参照して説明する。いま、時刻ｔ１において、弦Ｓが振幅Ａで振動しているとする。この時、ダンパフェルトＤＦは弦Ｓの上方にあり、弦Ｓには接していない。この状態において、弦Ｓは、自然減衰によりその振幅がやや小さくなる。
そして、時刻ｔ２において、離鍵が開始され、ダンパフェルトＤＦが下降して弦Ｓに時刻ｔ３で接する。その後、離鍵が継続されて鍵の押下げ量が減少すると、ダンパフェルトＤＦの位置がさらに下がり、弦Ｓの振動をさらに抑制し、鍵が完全に離されると、ダンパフェルトＤＦは弦Ｓの静止位置まで下がり、これにより、弦Ｓの振動が完全に抑制される。この結果、離鍵されると、弦の振幅が強制的に小さくなり、音量が急激に減衰する。
【０００５】
ここで、離鍵される前にペダルが中途まで踏まれ、ダンパフェルトＤＦの下降が図６の時刻ｔ４の位置で止められるとすると、弦ＳはダンパフェルトＤＦの下端までの空間においてだけ自由に振動することができる。したがって、時刻ｔ３から時刻ｔ４までは、上述したように、音量が急激に減衰し、時刻ｔ４以降は、弦Ｓは自然減衰を続け（時刻ｔ５）、音量がゆっくりと小さくなり、やがて停止する（時刻ｔ６）。
ここで、時刻ｔ４からｔ６の間の弦Ｓの挙動をみると、ダンパフェルトＤＦが下がった位置にあるにも関わらず、自然減衰をしている。したがって、全体を通して音量の減衰を観察すると、時刻ｔ１からｔ３までは自然減衰（サステインレートＳＲによる減衰）、時刻ｔ３からｔ４までは強制減衰（リリースレートＲＲによる減衰）、時刻ｔ４からｔ６までは自然減衰（サステインレートＳＲによる減衰）となっていることが判る。以上のようにして、弦Ｓの音量が小さくなってから発音持続時間が延びるという現象が発生する。
【０００６】
しかしながら、従来の電子楽器においては、ダンパペダルの踏み込み量に応じて単純に減衰速度（すなわち、レートＨＰ（Ｐ（ｘ）））を定めているので、例えば、離鍵が検出された時点（通常の電子楽器においては、時刻ｔ３のダンパフェルトＤＦの位置に対応する位置まで鍵が離されたとき）において、踏み込み量に応じたレートが一旦設定されると、以後そのレートで強制的に減衰して消音してしまうため、図６の時刻ｔ４〜ｔ６のような自然減衰は再現することができなかった。
以上のように、従来の電子楽器においては、アコースティックピアノのダンパペダル効果を正確には再現することができないという欠点があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、アコースティックピアノのダンパペダルの効果を良好に再現できる電子楽器を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、請求項１に記載の電子楽器は、弦の振動を抑制するダンパを有した鍵盤楽器の発音を模倣する電子楽器において、前記ダンパを動かすためのダンパ操作子の操作状況に応じて前記ダンパの位置を仮想的に求めるダンパ位置検出手段と、前記ダンパ位置検出手段が検出したダンパ位置と発音中の楽音のエンベロープの大きさを逐次比較することにより、前記ダンパが前記弦の振動を抑制している状態にあるか否かを判定し、その判定結果に応じてエンベロープの減衰レートを制御するエンベロープレート制御手段とを具備することを特徴とする。
また、請求項２に記載の電子楽器は、弦の振動を抑制するダンパを有した鍵盤楽器の発音を模倣するとともに、打弦された弦以外の弦の共鳴を模倣するために、共鳴音の楽音をも生成する共鳴音生成手段を有した電子楽器において、前記ダンパを動かすためのダンパ操作子の操作状況に応じて前記ダンパの位置を仮想的に求めるダンパ位置検出手段と、前記ダンパ位置検出手段が検出したダンパ位置と前記共鳴音を含む全ての発音中の楽音のエンベロープの大きさを逐次比較することにより、前記ダンパが前記弦の振動を抑制している状態にあるか否かを判定し、その判定結果に応じて各音のエンベロープの減衰レートを制御するエンベロープレート制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
（１）実施形態の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る電子楽器の要部の構成を示すブロック図である。図に示す回路においては、不図示の鍵盤装置で鍵が押下されると、キーオンが検出されて、押された鍵を示すキーコードＫＣとキーオンを示すキーオン信号ＫＯＮとが発音器１に供給される。発音器１は、キーオン信号ＫＯＮが供給されると、キーコードＫＣに応じた音高の波形信号を発生し、さらに、この波形信号にエンベロープ制御を施した後サウンドシステム２に供給する。一方、不図示の鍵盤装置で離鍵されると、キーオフが検出されて、離された鍵を示すキーコードＫＣと、キーオフ信号ＫＯＦとが発音器１に供給される。発音器１は、キーオフ信号ＫＯＦが供給されると、エンベロープを減衰させて消音する。
【００１０】
ここで、図２は、発音器１の要部を示すブロック図であり、図示の１０は波形メモリ、１１は乗算器、１２はエンベロープ信号発生回路である。波形メモリ１０には、ピアノの楽音波形が例えば、ＰＣＭ方式によって記録されており、キーオン信号ＫＯＮが供給されるとキーコードＫＣに応じた速度で波形が読み出され、これにより、キーコードＫＣの音高に対応した波形信号が生成される。また、キーオン信号が供給されるタイミングに同期して、エンベロープ波形発生回路１２からエンベロープ信号ＥＮＶが出力され、波形メモリ１０から読み出された波形信号に乗算器１１において乗算される。この場合のエンベロープ信号は、前述した図５に示す一定の傾きを持った直線的に増加・減少する信号であり、その傾きのレートは、アタックレートＡＲ、ディケイレートＤＲ、サステインレートＳＲ、リリースレートＲＲ等である。乗算器１１の出力信号は、サウンド信号ＳＳとしてサウンドシステム２に供給される。
【００１１】
ここで、図３は、エンベロープ波形発生回路１２の構成を示すブロック図である。図において、２０はレートデータ発生回路であり、エンベロープ信号ＥＮＶの変化に応じたアタック、ディケイ、サステイン、リリースの各レートの切り換え、および後述するエンベロープレート指示信号Ｅｒに従ったリリースレートＲＲからサスティンレートＳＲへの切り換えなどを行う。そして、このレートデータを加算器２１とレジスタ２２によって累算することにより、エンベロープ信号ＥＮＶを生成するようになっている。また、比較器２５は、エンベロープ信号ＥＮＶの値と目標値発生回路２６が出力する目標値とを比較し、一致する毎に切換指示信号を出力する。目標値発生回路２６は、キーオン後にアタック部の終了目標値を出力し、次に、切換指示信号が供給されるとディケイ部の終了目標値を出力するようになっている。
【００１２】
一方、レートデータ発生回路２０は、基本的に、キーオン後にアタックレートＡＲに対応する値を出力し、次に、切換指示信号が供給されるとディケイレートＤＲに対応する値を出力し、再び切換指示信号が供給されるとサステインレートＳＲに対応する値を出力する。以上により、アタック、ディケイ、サステインの各部のエンベロープが形成される。また、キーオフがあった場合は、ペダルが踏まれていなければ、リリースレートＲＲに対応する値を出力し、エンベロープを急激に減衰させる。なお、ペダルが踏まれていた場合の処理については後述する。
【００１３】
次に、図１に示すダンパフェルト位置計算器３は、キーオン信号ＫＯＮ、キーオフ信号ＫＯＦ、およびダンパペダル（図示略）のペダル位置Ｐ（ｘ）に基づいて、ダンパフェルトの位置を検出する。より詳細に言えば、ダンパフェルト位置計算器３は、ペダル位置Ｐ（ｘ）からアコースティックピアノにおけるダンパフェルト位置を仮想し、ダンパペダルが全く踏み込まれていない状態を“０”として、その位置を算出する。ただし、アコースティックピアノにおいて、鍵が押された状態では、ダンパペダルが踏み込まれていても、ダンパフェルト位置は弦と充分離間した位置となるから、ダンパフェルト位置計算器３は、供給されるキーオン信号ＫＯＮおよびキーオフ信号ＫＯＦに基づき、キーオンされてからキーオフされるまで（押鍵中）は、ダンパフェルト位置としてペダル位置にかかわらずアタック部の終了目標値よりも大きい一定値を出力し、キーオフ後においてのみダンパフェルト位置としてペダル位置に応じた値ＤＦ（ｘ）を出力する。なお、ペダル位置Ｐ（ｘ）は、ダンパペダルまたはダンパペダルに連動するロッド等に取り付けられたセンサによって検出される。
【００１４】
音量指示器４は、ダンパフェルト位置計算器３から出力されるダンパフェルト位置ＤＦ（ｘ）および発音器１から出力されるエンベロープ信号ＥＮＶに基づいてエンベロープ波形のレートを指示するエンベロープレート指示信号Ｅｒを生成し発音器１に供給する。
【００１５】
（２）実施形態の動作
次に、上述した構成による本実施形態の動作を説明する。
鍵がオンされると、その鍵に対応する発音指示が発音器１に供給され、キーオンされた鍵に対応する楽音がサウンドシステム２から発生する。このとき、キーオンに応答して、アタック、ディケイ、サステインの各レートで順次エンベロープが制御され、また、キーオフがあると直ちにリリースレートＲＲによるエンベロープ制御がなされる。
【００１６】
ここで、音量指示器４は、ダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）の値をエンベロープ信号ＥＮＶの値を常時比較しているが、キーオフ信号が発生される前は、ダンパフェルト位置計算器３からアタック部の終了目標値よりも大きい一定値がダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）として出力されるため、ダンパフェルトＤＦが弦に接する状態にないと判断して、ダンパペダルが踏まれているか否かに関わらず、特段の指示は行わない。したがって、キーオフ信号が発生する前は、アタック、ディケイ、サスティンの各レートで順次エンベロープが制御される。
【００１７】
一方、キーオフ信号が発生された後においては、ダンパフェルト位置計算器３からペダル位置に応じたダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）が出力される。
ここで、ダンパベダルが全く踏まれていない状態では、ダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）の値は、“０”であるため、エンベロープ信号ＥＮＶの値の方が常に大きいので、音量指示器４は、特段の指示を行わない。これによりエンベロープはリリースレートで急速に減衰する。
【００１８】
一方、ダンパベダルが完全に踏込まれた状態では、ダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）の値は、アタック部の終了目標値よりも大きい値となるため、エンベロープ信号ＥＮＶの値の方が小さいので、音量指示器４は、ダンパフェルトＤＦが弦Ｓの振動を抑制しない位置にあると判断して、発音器１のレートデータ発生回路２０に対してサスティンレートＳＲを指示するエンベロープ指示信号Ｅｒを出力する。これにより、エンベロープはサスティンレートでゆっくり減衰する。
【００１９】
また、ダンパペダルが中途に踏込まれた状態（＝ハーフペダルの状態）では、音量指示器４は、ダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）の値とエンベロープ信号ＥＮＶの値を比較し、ダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）の値よりもエンベロープ信号ＥＮＶの値の方が大きい間は、特段の指示を行わず、ダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）の値よりもエンベロープ信号ＥＮＶの値の方が小さくなると、ダンパフェルトＤＦが弦Ｓの振動を抑制しない位置にあると判断して、発音器１のレートデータ発生回路２０に対してサスティンレートＳＲを指示するエンベロープ指示信号Ｅｒを出力する。これにより、キーオフ直後はリリースレートで急速減衰し、その後サスティンレーンでゆっくり減衰するようになる。
【００２０】
以上のように、音量指示器４はダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）とエンベロープ信号ＥＮＶとを常に比較してダンパフェルトＤＦが弦の振動を抑制する位置にあるか否かを判定しているため、弦の振動が抑制されている場合はリリースレートＲＲが設定され、一方、弦の振動が抑制されていない場合はサステインレートＳＲによる自然減衰が選択される。したがって、ダンパペダルの操作が、キーオフ前に行われても、また、キーオフ後に行われても、さらに、キーオフ前に踏み込まれ、その後、キーオフ後に少し戻されても、常に、適切なエンベロープ制御が行われ、アコースティックピアノのペダル操作に伴う音量変動を極めて忠実に再現することができる。
ここで、図４（イ）に、本実施形態におけるエンベロープ制御の一例を示す。この場合、図４（ロ）は、同図（イ）に対応したアコースティックピアノのダンパフェルトＤＦと弦Ｓの関係を示している。なお、図４（ロ）は図６と同じ状態を示している。
【００２１】
図４（イ）に示す例においては、時刻ｔ０にキーオンが検出され、時刻ｔ１までアタックレートＡＲによるエンベロープ制御が行われ、時刻ｔ１からｔ２までディケイレートＤＲおよびサスティンレートＳＲによるエンベロープ制御がなされている。そして、時刻ｔ３でキーオフが検出され、これにより、イキの戻し位置に応じてダンパフェルトＤＦが下降して弦Ｓの振動を抑制する。エンベロープ制御は、リリースレートＲＲによる制御となり、音量が急激に減衰する。また、ダンパフェルトＤＦと弦Ｓとの関係が同図（ロ）に示す状態になるようなペダル操作がされていると、時刻ｔ３以降については、ダンパフェルトＤＦが弦Ｓの振動を抑制しない状態になる。本願においては、音量指示器４がダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）とエンベロープ信号ＥＮＶとを常に比較しているから、時刻ｔ３以降はダンパフェルトＤＦが弦Ｓの振動を抑制しない状態にあると判断することができる。そこで、時刻ｔ３以降はサステインレートＳＲによる自然減衰となるようにエンベロープを制御する。
【００２２】
（４）変形例
▲１▼なお、上記においては、１つの鍵が単独で押された場合について説明したが、複数の鍵が並列して押された場合には、発音器１で複数の楽音信号を並列して発生するとともに、音量指示器４で各楽音信号毎にエンベロープ波形の傾きを制御することになる。
上記実施形態では、ダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）の値よりもエンベロープ信号ＥＮＶの値の方が大きい間は、ダンパペダルの踏込み量に関わらず、一律にリリースレートでエンベロープを制御するようにしたが、ダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）の値とエンベロープ信号ＥＮＶの値との差に応じてレートを制御するようにしてもよい。すなわち、エンベロープ信号ＥＮＶの値が示す現音量とダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）の値が示す指示音量との差が大きいほど、弦の振幅が一度にダンパによって抑えられるので、音量の減衰が早いという現象に基づき、エンベロープ信号ＥＮＶの値とダンパフェルト位置信号ＤＦ（ｘ）との差が大きいほどレートを大きくして急速にエンベロープを減衰させるようにすればよい。
また、ダンパペダルの戻し速度が大きいほどリリースレートを大きくするような制御をするようにしてもよい。
【００２３】
▲２▼上記実施形態では、ダンパペダルを用いた場合のエンベロープ制御について説明したが、この発明は、離鍵時のエンベロープ制御にも適用することが可能である。すなわち、離鍵を行うとダンパフェルトが降下して弦を抑えるが、この時のダンパフェルトの位置は鍵の位置（押し下げ位置）に応じて決まるから、鍵の位置を検出してダンパフェルトの位置を求め、これとエンベロープ波形を比較することによって、上記実施形態と同様の制御を行うことが可能である。この場合には、以下のような効果を奏することができる。
例えば、アコースティックピアノにおいては、演奏者が離鍵後に鍵を完全に戻さずに中間位置で止めておくと、やがて弦の振動が小さくなり、ダンパフェルトがその振動を抑制しない状態になる。この状態は、本願発明においては、上記実施形態と同様に、ダンパフェルト位置とそのときのエンベロープ信号の値によって検出することができるから、以後はサステインレートに切り換えてエンベロープ波形を制御することにより、アコースティックピアノと同様の効果を奏することができる。
なお、この場合、リリースレートを、ダンパフェルト位置とエンベロープとの差および／または離鍵速度に応じて制御してもよいことは勿論である。
さらに、上記実施形態で説明したダンパペダルによる制御を併せて行うようにしてもよい。すなわち、ダンパペダル位置に応じてダンパフェルト位置を求めるとともに、鍵位置に応じてダンパフェルト位置を求め、どちらが大きいかを判別して大きい方のダンパフェルト位置とエンベロープ信号とを比較してレートを制御するようにすればよい。
【００２４】
▲３▼電子楽器の中には、アコースティックピアノにおいてダンパペダルを踏んだときに発生する共鳴音を模倣するため、共鳴音付加器を有したものがある。共鳴音は、ペダルを踏んだ状態で押鍵を行うと、弾いてない弦であっても共鳴によって鳴り響くことによって発生される。この現象を模倣するため、電子楽器では、弾かれた弦に共鳴する弦に対応する音高の複数の楽音（＝共鳴音）を弾かれた弦の音量よりも低音量で発生するようにしている。
このような電子楽器に本願発明を適用し、個々の共鳴音について、各共鳴音の振幅とダンパの位置関係に応じたエンベロープ制御を行うようにしてもよい。
これにより、ハーフペダルとした場合、弾かれた弦に対応する楽音は音量が大きいため、リリースレートで減衰しペダル位置に応じたタイミングでサスティンレートとなる。一方、共鳴音は、弾かれた弦に対応する楽音よりも音量が小さいため、最初からサスティンレートで減衰する。この結果、共鳴音は複数発生されるため、トータルとしての音量が弾かれた弦に対応する楽音よりも大きくなり、共鳴音だけが鳴り響くことになり、自然楽器の同様の現象を良好に模倣することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ダンパの位置と発音音量に応じたエンベロープ制御を行うようにしているので、アコースティックピアノのダンパ操作の効果を充分に再現することができる。（請求項１、２）
また、共鳴音の音量についても、上記制御を行えば、アコースティックピアノ特有の、共鳴音だけが鳴り響くという状況を模倣することができる。（請求項２）
さらに、ダンパは、アコースティックピアノにおいては、ペダルを操作しても鍵を操作しても駆動されるが、本願発明によれば、いずれか一方の操作子を用いた場合でも、また、双方の操作子を用いた場合でも、良好にエンベロープ制御を行うことができ、アコースティックピアノのダンパ操作効果を極めて精度良く模倣することができる。（請求項３）
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る電子楽器の要部の構成を示すブロック図である。
【図２】  図１に示す発音器１の構成を示すブロック図である。
【図３】  図２に示すエンベロープ発生回路１２の構成を示すブロック図である。
【図４】  一実施形態におけるエンベロープ制御の一例を示す説明図である。
【図５】  一般的なエンベロープの種類を示す説明図である。
【図６】  弦の音量が小さくなってから響きの持続時間が長くなる場合を示す説明図である。
【符号の説明】
１…発音器、２…サウンドシステム、３…ダンパフェルト位置計算器（ダンパ位置検出手段）、４…音量指示器（エンベロープレート制御手段）、２０……レートデータ発生回路（エンベロープレート制御手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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