(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子楽器における圧電ピックアップから出力される信号を補償する回路であって、
前記圧電ピックアップからの信号が入力される入力部と、補償された前記信号を出力する出力部と、
補償された前記信号を出力する前記出力部へ結合された出力部を有する加算回路と、
前記入力部と前記加算回路との間の第１の経路と、
前記入力部と前記加算回路との間の、バンドパス・フィルタを含む第２の経路と、
ノッチ・フィルタを構成するように前記第２の経路の信号の位相を前記第１の経路の信号の位相に対して180度シフトする位相シフト手段と
を備え、
前記位相シフト手段が、前記第２の経路の信号の位相を前記第１の経路の信号の位相に対して180度シフトするために、前記入力部へ印加される信号の極性を反転させるための前記第２の経路における反転器を備え、
前記第２の経路が、前記加算回路に結合された出力を有する減衰器を含み、
前記減衰器が可変利得増幅器を含み、
前記可変利得増幅器に結合され、前記圧電ピックアップからの信号が入力される前記入力部における信号が所定の振幅を超過した場合に、前記可変利得増幅器の利得を増大させるためのレベル検出器を含む、
回路。
【請求項２】
請求項１記載の回路において、前記レベル検出器が、前記圧電ピックアップからの信号が入力される前記入力部に結合された入力部と、前記可変利得増幅器への信号が出力される出力部とを含む、回路。
【請求項３】
電子楽器における圧電ピックアップから出力される信号を補償する回路であって、
前記圧電ピックアップからの信号が入力される入力部と、補償された前記信号を出力する出力部と、
補償された前記信号を出力する前記出力部へ結合された出力部を有する加算回路と、
前記入力部と前記加算回路との間の第１の経路と、
前記入力部と前記加算回路との間の、バンドパス・フィルタを含む第２の経路と、
ノッチ・フィルタを構成するように前記第２の経路の信号の位相を前記第１の経路の信号の位相に対して180度シフトする位相シフト手段と
を備え、
前記位相シフト手段が、前記第２の経路の信号の位相を前記第１の経路の信号の位相に対して180度シフトするために、前記入力部へ印加される信号の極性を反転させるための前記第２の経路における反転器を備え、
前記第２の経路が、前記加算回路に結合された出力を有する減衰器を含み、
前記減衰器が可変利得増幅器を含み、
前記可変利得増幅器に結合され、前記可変利得増幅器の出力信号が所定の振幅を超過した場合に、前記可変利得増幅器の利得を増大させるためのレベル検出器を含み、前記レベル検出器は、前記可変利得増幅器から出力される信号の大きさをフィードバック制御するために、前記可変利得増幅器の出力が入力される入力部と、前記可変利得増幅器への信号が出力される出力部とを含む、
回路。
【請求項４】
電子楽器における圧電ピックアップから出力される信号を補償する回路であって、
前記圧電ピックアップからの信号が入力される入力部と、補償された前記信号を出力する出力部と、
補償された前記信号を出力する前記出力部へ結合された出力部を有する加算回路と、
前記入力部と前記加算回路との間の第１の経路と、
前記入力部と前記加算回路との間の、バンドパス・フィルタを含む第２の経路と、
ノッチ・フィルタを構成するように前記第２の経路の信号の位相を前記第１の経路の信号の位相に対して180度シフトする位相シフト手段と
を備え、
前記位相シフト手段が、前記第２の経路の信号の位相を前記第１の経路の信号の位相に対して180度シフトするために、前記入力部へ印加される信号の極性を反転させるための前記第２の経路における反転器を備え、
前記第２の経路が、前記加算回路に結合された出力を有する減衰器を含み、
前記減衰器が可変利得増幅器を含み、
前記バンドパス・フィルタからの出力信号が所定のレベルを超過した場合に、前記可変利得増幅器の利得を増大させるためのレベル検出器を含み、前記レベル検出器は、前記可変利得増幅器から出力される信号の大きさをフィードフォワード制御するために、前記バンドパス・フィルタの出力が入力される入力部と、前記可変利得増幅器への信号が出力される出力部とを含む、
回路。
【請求項５】
電子楽器における圧電ピックアップから出力される信号を補償する回路であって、
前記圧電ピックアップからの信号が入力される入力部と、補償された前記信号を出力する出力部と、
補償された前記信号を出力する前記出力部へ結合された出力部を有する加算回路と、
前記入力部と前記加算回路との間の第１の経路と、
前記入力部と前記加算回路との間の、バンドパス・フィルタを含む第２の経路と、
ノッチ・フィルタを構成するように前記第２の経路の信号の位相を前記第１の経路の信号の位相に対して180度シフトする位相シフト手段と
を備え、
前記位相シフト手段が、前記第２の経路の信号の位相を前記第１の経路の信号の位相に対して180度シフトするために、前記入力部へ印加される信号の極性を反転させるための前記第２の経路における反転器を備え、
前記第２の経路が、前記加算回路に結合された出力を有する減衰器を含み、
前記第２の経路が、前記バンドパス・フィルタの出力部と前記加算回路の入力部との間に２つの経路を備え、
前記２つの経路において、一方の経路に、該一方の経路の信号の位相を他方の経路の信号の位相に対して対して180度シフトする第２の位相シフト手段と、前記減衰器とを含み、
前記第２の位相シフト手段が、前記入力部へ印加される信号の極性を反転させるための前記第２の経路における反転器を備え、
前記減衰器が可変利得増幅器を含み、
前記可変利得増幅器に結合され、前記可変利得増幅器の出力信号が所定のレベルを超過した場合に、前記可変利得増幅器の利得を減少させるためのレベル検出器を含み、前記レベル検出器は、前記可変利得増幅器から出力される信号の大きさをフィードバック制御するために、前記可変利得増幅器の出力が入力される入力部と、前記可変利得増幅器への信号が出力される出力部とを含む、
回路。
【請求項６】
音響振動を電気信号に変換する圧電ピックアップを有する電子楽器と、
前記ピックアップに結合され、前記音響振動のレベルに応答してノッチの深さを変える可変深度ノッチ・フィルタと、
前記可変深度ノッチ・フィルタに結合された電力増幅器と、
を備える装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、前記信号が第１のレベルと第２のレベルとの間の範囲内の振幅を有し、前記第２のレベルが前記第１のレベルよりも高く、前記可変深度ノッチ・フィルタが、前記信号が前記第１のレベル付近にある場合にノッチの深さを減少させるためのレベル検出回路を含む、装置。
【請求項８】
請求項６または７記載の装置において、前記電子楽器が電気アコースティック・ギターである、装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、電子楽器に関し、特に、圧電素子を用いてギターの弦の振動を検出する電気アコースティック・ギターに関するものである。
電気ギターは大きく分けると、ソリッドの（中の詰まった）ギター本体を有するものと中空の本体を有するものとがあり、後者は、弦の振動を電気信号に変換する変換器（トランスジューサ）を追加することを除いて、アコースティック・ギターと本質的に等しく構成されている。電気アコースティック・ギターにおける変換器は典型的には圧電素子であり、圧電素子は弦とギター本体との接合部において弦に結合される。ソリッドの本体を有するギターでは、変換器は典型的には磁気式であり、弦とギター本体との接合部付近に配置される。
表面的な類似性は幾つかあるものの、これら２種類のギターは全く異なる目的に供するものであり、実際に全く異なる楽器である。一般的に、アコースティック・ギターの音を忠実に再生するための電気アコースティック・ギター用の増幅器が要求される。ソリッドの本体を有するギターは一般的に増幅器に結合され、磁気変換器からの電気信号に対して様々な種類および量の歪みを生成する。このように、電気アコースティック・ギターはそれ自体が楽器であるのに対して、電気ギターは増幅器との組み合わせによって楽器となる。
電気アコースティック・ギターに伴う問題の１つに、圧電変換器がある。変換器からの電気信号の振幅は応力と周波数の非線形関数である。したがって、静かに弾いた楽節は、激しく弾いた同一の楽節とは異なる音となる。何年もの間、音楽家は、増幅器の利得を調節して期待される演奏レベルに一致させてきた。１つの作品が大きい音の楽節および小さい音の楽節の双方を含む場合、音楽家は、双方の範囲に最も良く適合する中間の設定を見つけようとした。通常、その結果は満足いくものではなく、小さい音の楽節は不明瞭となり、大きい音の楽節は「明瞭」過ぎてしまう。単に自動利得制御を備えるだけでは、高周波数のロール・オフを用いてもまたは用いなくても、問題の解決にはなっていない。
当技術分野では、オーディオの記録および放送において歯擦音を減少させるために、可変深度フィルタ（variable depth filter）を用いることが知られている。これらの回路は典型的に高周波数ロール・オフを含み、「デエッシング（de−essing）」回路として知られている。高周波数の減衰を得るには、典型的に、高周波成分を180゜反転即ち位相シフトし、反転した成分を元の信号と組み合わせる。
前述の問題に鑑み、本発明の目的は、したがって、電気アコースティック・ギターにおける圧電変換器のための補償回路を提供することである。
本発明の他の目的は、増幅器がアコースティック・ギターの音を忠実に再生することができるようにする補償回路を提供することである。
本発明の更に他の目的は、電気アコースティック・ギター用の増幅器の手動の同調または手動の調節をしなくても済むようにすることである。
発明の概要
本発明では、圧電変換器からの信号は可変深度ノッチ・フィルタによって補正可能であることを発見し、前述の目的を達成する。ノッチ・フィルタは、入力と加算回路との間に２つの経路を含む。２つの経路における信号は位相が180゜ずれており、これらの経路の一方はバンドパス（帯域通過）・フィルタを含む。ノッチは約5khzに位置する。本発明の一態様によれば、ノッチの深さは、変換器からの信号の広帯域振幅または狭帯域振幅のいずれかに依存する。本発明の他の態様によれば、ノッチの深さは、フィードバックまたはフィードフォワード制御のいずれかを用いて制御される。
【図面の簡単な説明】
本発明の一層完全な理解は、以下の詳細な説明を添付図面と関連付けて検討することによって得ることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態にしたがって構成された補償回路のブロック図である。
図２は、本発明にしたがって構成された補償回路の動作を示すグラフである。
図３は、フィードフォワード信号を用いる補償回路のブロック図である。
図４は、レベル検出に広帯域ソースを用いる本発明の代替実施形態を示す。
図５は、ノッチ・フィルタの深さを制御するために２つの反転器を用いる補償回路のブロック図である。
図６は、本発明の好適な実施形態にしたがって構成された補償回路の概略図である。
発明の詳細な説明
図１は、電気アコースティック・ギター５と電力増幅器８との間に結合された補償回路10を示す。ギター５は、圧電ピックアップと、電池給電式の前置増幅器とを含む。回路10は前置増幅器の出力に結合される。回路10の物理的な位置は、用途によってまたは都合を考慮して決定される。この回路は、ギター５内または電力増幅器８内に配置することができ、あるいはケーブルによって回路に結合される別個のエレメントとすることもできる。
回路10は、入力12と加算回路13との間に直接経路11を含む。加算回路13からの出力は出力14に結合される。加算回路13への第２の経路は、反転増幅器16、バンドパス・フィルタ17、および減衰器18を含む。減衰器18は、レベル検出器19からの出力によって制御される可変利得回路である。図１では、レベル検出器19への入力は、閉ループまたはフィードバック制御のために、減衰器18の出力から取られる。
反転増幅器、バンドパス・フィルタ、および加算回路の組み合わせは、共に働いてノッチ・フィルタとして機能する。バンドパス・フィルタ17は約5khzを中心とする通過帯域を有することが好ましい。増幅器16は、入力信号を180゜反転させ、即ち、位相シフトさせ、回路13に、直接経路11上の信号からパスバンド成分を減算させる。
反転信号の大きさはレベル検出器19および減衰器18によって制御される。図２は、回路10の周波数応答特性のグラフである。例えば、−28dbの低振幅を有する入力信号は補償回路によって本質的に影響されず、この回路の応答曲線は、曲線21で示すように、平坦である。0dbにおける入力信号は、曲線22によって示すように、多少影響される。5khzでは、パス・バンド（通過帯域）信号は、点23において、数db減衰される。
厳しくかき鳴らすことによって生ずる比較的大きい入力信号は曲線25で表される。これは、約30dbの減衰に対応するノッチ26を含む。ノッチ26の深さ（深度）および中心周波数は、特定の圧電ピックアップ、弦の組、または楽器に適するように調節することができる。本発明に従って構成された補償回路を装備した電気アコースティック・ギターでは、知覚（perception）されるのは、全ての演奏レベルにおけるアコースティック・ギターの音の忠実な再生の１つである。本発明はノッチ・フィルタを用いるにも拘らず、ギターの音の忠実な再生が行われる。
図３は本発明の代替の実施形態を示し、この実施形態では、レベル検出器への入力を、図１におけるように減衰器の出力からではなく、バンドパス・フィルタの出力から取る。図１では、レベル検出器19および減衰器18が、加算回路13に印加されるフィルタリングされた信号の大きさを制御するフィードバック・ループを形成する。図３は、ノッチの深度のフィードフォワード即ちオープン・ループ制御を示す。
バンドパス・フィルタ17の出力は、ライン31によってレベル検出器19の入力に結合される。フィルタリングされた信号の大きさに応答して、レベル検出器19は、減衰器18に、フィルタ17からの信号を、大きい音の楽節を静かな音の楽節よりも少なく減衰させる。したがって、より大きな反転された信号が加算ネットワーク13に印加され、より大きな成分が元の信号から減算され、より深いノッチを生成する。
図４は、同様にフィードフォワードの設計の本発明の代替実施形態を示し、この場合、フィルタリングされない入力信号がレベル検出器に印加され、ノッチの深さを制御する。即ち、入力12がライン33によってレベル検出器19に結合される。この実施形態では、図３の実施形態におけるようにパス・バンド成分の大きさだけではなく、広帯域信号の大きさを用いてノッチの深さを制御する。その他では、この回路は前述の実施形態と同様に動作する。
図５は本発明の好適な実施形態であり、この実施形態では、元の信号および２つの成分を組み合わせてノッチの深さを制御する。補償回路50は、入力52と加算回路53との間に直接経路51を含む。加算回路53の出力は出力54に結合される。加算回路53への第２の経路は、反転増幅器56およびバンドパス・フィルタ57を含む。
フィルタ57の出力はライン59によって加算回路53の第２の入力に結合され、且つ反転増幅器61の入力に結合される。増幅器61は、入力信号の位相を反転即ち逆転する。増幅器56が直接に増幅器61に結合されているとするならば、増幅器61の出力は直接経路51上の信号と本質的に同一となるであろう。殆どの増幅器は幾分かの周波数依存位相シフトを呈し、増幅器における多少の位相シフトは補償回路に悪影響を与えることはない。当技術分野では、ゼロ位相シフト増幅器が公知であり、代わりに用いることもできるが、回路のコストを不必要に増大させるであろう。
増幅器61の出力は、減衰器62を介して、加算回路53の第３の入力に結合され、且つ経路65を通じてレベル検出器66の入力にフィードバックされ、減衰器62による減衰のレベルを制御する。３つの成分、即ち、元の成分、逆位相成分、および同相成分を組み合わせることにより、補償回路は、実施がいくらか容易となり、且つ信号に対してより良い制御を行う。
経路63上に信号がない場合、元の信号のいずれかのパス・バンド成分が、加算回路53において元の信号から減算され、回路50は深いノッチを有するノッチ・フィルタとして作用する。経路63からパス・バンド信号の調節可能量を加算することにより、経路59上の逆位相信号の効果は、パス・バンド成分の大きさに比例して減少する。
図６は図５にブロック形態で示した補償回路の回路図である。抵抗72、フィードバック・コンデンサ73、フィードバック抵抗74、およびコンデンサ75が、バンドパス・ネットワークにおいて、増幅器71の反転入力に接続される。増幅器71の非反転入力は接地される。増幅器71の出力は、抵抗78および79を含む分圧器を介して、可変利得増幅器81の反転入力に結合される。抵抗83は、利得制御信号を増幅器81に結合する。
入力86上の信号は、加算回路87における抵抗の１つに直接に結合される。増幅器71からの出力は、加算回路87における別の抵抗に直接に結合され、増幅器81からの出力は、加算回路87における第３の抵抗に直接に結合される。加算回路87の出力は、結合コンデンサ92によって、加算増幅器91に結合される。加算増幅器91は、電力増幅器に結合するための適切な信号を供給する。
増幅器101および102は、レベル検出および利得制御を行う。増幅器101の非反転入力は、ポテンショメータ104のタップに結合され、増幅器81からの同相のフィルタリングされた信号の一部を受け取る。この電圧を反転入力の電圧と比較し、差信号を、ダイオード105および分離抵抗106を介して、増幅器102の非反転入力に結合する。フィードバック・ネットワーク103は、増幅器101の利得を制御し、多少の高周波数ロール・オフを与え、スプリアス信号による誤ったトリガの可能性を低下させる。
ポテンショメータ104は利得制御回路の感度の調節を可能にする。ダイオード105は、増幅器101からの出力信号を整流し、フィルタ・コンデンサ107を充電する。抵抗108は、フィルタ・コンデンサのための高抵抗放電経路を与える。抵抗111および112は増幅器102の利得を決定する。
電気アコースティック・ギターを静かに弾く場合には、ダイオード105は遮断し、増幅器81は最大利得で動作して、増幅器71からの信号と大きさが同じで位相が逆の信号を生成する。これらの同相信号および逆位相信号は加算回路87において互いに相殺し、元の信号は影響を受けないままとなる。ギターを激しく弾く場合には、ダイオード105は導通し、増幅器81の利得は減少し、それにより、逆位相のパス・バンド成分の大きさが増大する。これは、回路87において元の信号から減算される。その結果、図２における曲線25で示すように、回路の周波数応答における著しいノッチとなる。
このように、本発明は、電気アコースティック・ギターや、圧電ピックアップを用いる他の楽器における圧電変換器のための補償回路を提供するものである。この補償回路は、演奏の間に手動で調節する必要なく、増幅器がアコースティック楽器の音を忠実に再生することを可能とする。
以上本発明について説明したが、本発明の範囲内において種々の変更が可能であることを当業者は認めよう。例えば、前述のように、レベル検出器への入力はいくつかのソースの１つから取ることができる。例えば、図６では、ポテンショメータ104を、増幅器71の出力または入力86に結合することができる。反転器は、バンドパス・フィルタの前でなく後ろに置くことができ、あるいはそれと組み合わせることも可能である。本発明の一実施形態では、増幅器81は、型番CA3080集積回路であり、残りの増幅器は型番TL072集積回路であった。他のデバイスを代わりに用いることもできる。物理的に一層堅牢な回路とするために、ポテンショメータ104を固定の分圧器における一対の抵抗と置換することができる。逆に、バンドパス・フィルタのフィルタ素子を可変とし、バンドパス・フィルタの中心周波数を調節することも可能である。経路11および51は「直接」と記載したが、この経路に緩衝増幅器を使用可能であることは理解されよう。意図しようとするのは、直接経路の信号とバンドパス・フィルタを含む経路の信号が180゜位相ずれとなるようにすることである。本発明は、楽器の音の忠実な再生を望む、あらゆる電子楽器における圧電ピックアップと共に用いることができる。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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【図６】
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