(57)【要約】【課題】打撃装置に基づいて楽音のパラメータを制御する楽音制御装置に関し、簡単なセンサ構成で、打撃対象物の違いによって楽音パラメータを多彩に変更可能とする。【解決手段】加速度センサ手段１０１は、打撃装置に設置され、その打撃装置の打撃の加速度を検出する。加速度変化度算出手段１０２は、打撃装置の打撃開始後に加速度の時間的な変化度を算出する。例えば、打撃装置の打撃開始後に加速度の差の絶対値を計算して累算し、この累算値を、打撃速度で正規化した値を、加速度の時間的な変化度として算出する。楽音パラメータ制御手段１０３は、加速度の時間的な変化度に応じて楽音の発音を制御するための楽音パラメータのうちの少なくとも１つ、例えば音色データを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
打撃装置に設置され、該打撃装置の打撃の加速度を検出する加速度センサ手段と、
前記打撃装置の打撃開始後に前記加速度の時間的な変化度を算出する加速度変化度算出手段と、
前記加速度の時間的な変化度に応じて楽音の発音を制御するための楽音パラメータのうちの少なくとも１つを制御する楽音パラメータ制御手段と、
を備えることを特徴とする楽音制御装置。
【請求項２】
前記加速度変化度算出手段は、
前記打撃装置の打撃開始後に前記加速度の差の絶対値を計算して累算し、
前記打撃装置の打撃開始後に前記加速度センサ手段が取得する加速度に基づいて前記打撃時の打撃速度を計算し、
前記加速度の差の絶対値を累算した値を前記打撃速度で正規化した値を、前記加速度の時間的な変化度として算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の楽音制御装置。
【請求項３】
前記加速度変化度算出手段は、
前記加速度の差の絶対値が所定の閾値より大きくなる回数を計数し、
所定の期間内で前記計数した回数を、前記加速度の時間的な変化度として算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の楽音制御装置。
【請求項４】
前記加速度変化度算出手段は、
前回計測された加速度が前記加速度センサ手段のキャリブレーション値よりも小さく、かつ今回計測された加速度が前記キャリブレーション値よりも大きい場合、または、前回計測された加速度が前記キャリブレーション値よりも大きく、かつ今回計測された加速度が前記キャリブレーション値よりも小さい場合のいずれかとなる場合の回数を計数し、
所定の期間内で前記計数した回数を、前記加速度の時間的な変化度として算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の楽音制御装置。
【請求項５】
前記楽音パラメータは、楽音の音色を制御するパラメータ、楽音の音程を制御するパラメータ、楽音のサスティーンを制御するパラメータ、または楽音の波形のエンベロープを制御するパラメータのうちの少なくとも１つである、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の楽音制御装置。
【請求項６】
打撃装置の打撃開始後に該打撃装置に設置され該打撃装置の打撃の加速度を検出する加速度センサが検出する加速度の時間的な変化度を算出し、
前記加速度の時間的な変化度に応じて楽音の発音を制御するための楽音パラメータのうちの少なくとも１つを制御する、
ことを備えることを特徴とする楽音制御方法。
【請求項７】
楽音の発音を制御するコンピュータに、
打撃装置の打撃開始後に該打撃装置に設置され該打撃装置の打撃の加速度を検出する加速度センサが検出する加速度の時間的な変化度を算出し、
前記加速度の時間的な変化度に応じて楽音の発音を制御するための楽音パラメータのうちの少なくとも１つを制御する、
処理を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打撃装置に基づいて楽音のパラメータを制御する楽音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
机やクッション等を打撃することで楽音の発音を行う楽音制御装置が知られている。
しかし、従来は、例えば打撃により楽音の音色を制御するために複数のセンサを必要としていた（例えば特許文献１に記載の技術）。
【０００３】
また、従来は、操作部材の揺動力を電気的に検出して楽音の特性を制御するための接点部材、導電性部材等の機械的な構造を必要としていた（例えば特許文献２に記載の技術）。
【０００４】
さらに、従来は、打撃対象物の違いによって楽音の音色を変える等のきめ細かい制御を行うことはできなかった（例えば特許文献３に記載の技術）。
【０００５】
音色を変更するにはスイッチで切りかえる方法がある。しかし、この方法では操作が煩わしくなるばかりか例えば机、クッション、机、クッション・・・と連打した場合、スイッチで音色を切り替えることはかなり困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５６７３６号公報
【特許文献２】特許２５７０６９０号公報
【特許文献３】実公昭５９−５９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、簡単なセンサ構成で、打撃対象物の違いによって楽音パラメータを多彩に変更可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
態様の一例では、打撃装置に設置され、その打撃装置の打撃の加速度を検出する加速度センサ手段と、打撃装置の打撃開始後に加速度の時間的な変化度を算出する加速度変化度算出手段と、加速度の時間的な変化度に応じて楽音の発音を制御するための楽音パラメータのうちの少なくとも１つを制御する楽音パラメータ制御手段とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単なセンサ構成で、打撃対象物の違いによって楽音パラメータを多彩に変更させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る楽音制御装置の機能構成図である。
【図２】机を打撃したときの加速度の変化特性例を示した図である。
【図３】クッションを打撃したときの加速度の変化特性例を示した図である。
【図４】打撃装置の外観例を示した図である。
【図５】本実施形態に係る打撃装置および楽音発生装置のハードウェア構成である。
【図６】本実施形態に係る楽音制御処理を示すフローチャートである。
【図７】机を連打したときの加速度の変化特性例を示した図である。である。
【図８】クッションを連打したときの加速度の変化特性例を示した図（その１）である。
【図９】クッションを連打したときの加速度の変化特性例を示した図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る楽音制御装置の機能構成図である。
【００１２】
加速度センサ手段１０１は、打撃装置に設置され、その打撃装置の打撃の加速度を検出する。
【００１３】
加速度変化度算出手段１０２は、打撃装置の打撃開始後に加速度の時間的な変化度を算出する。
【００１４】
この加速度変化度算出手段１０２は例えば、打撃装置の打撃開始後に加速度の差の絶対値を計算して累算する。次に、加速度変化度算出手段１０２は、打撃装置の打撃開始後にセンサ手段が取得する加速度に基づいて打撃時の打撃速度を計算する。そして、加速度変化度算出手段１０２は、加速度の差の絶対値を累算した値を打撃速度で正規化した値を、加速度の時間的な変化度として算出する。
【００１５】
楽音パラメータ制御手段１０３は、加速度の時間的な変化度に応じて楽音の発音を制御するための楽音パラメータのうちの少なくとも１つを制御する。
【００１６】
楽音パラメータは例えば、楽音の音色を制御するパラメータ、楽音の音程を制御するパラメータ、楽音のサスティーンを制御するパラメータ、または楽音の波形のエンベロープを制御するパラメータのうちの少なくとも１つである。
【００１７】
以上図１に示した機能構成により、本実施形態では、単純な構成を有する加速度センサ手段１０１が出力する加速度に基づいて、加速度変化度算出手段１０２が、打撃装置の打撃開始後に加速度の時間的な変化度を算出する。加速度の時間的な変化度は、加速度の時間的な変化の激しさを示している。
【００１８】
図２は机を打撃したときの加速度の変化特性例を示した図であり、図３はクッションを打撃したときの加速度の変化特性例を示した図である。
２つの図とも、縦軸は加速度（ｍＮ：ミリニュートン）、横軸は時間（ｍｓ：ミリ秒）である。図２または図３において、２０１または３０１で示される線が加速度センサ手段１０１が出力する加速度値をプロットしたもの、２０２または３０２で示される線がキャリブレーション値である。キャリブレーション値２０２または３０２は、一定の時間打撃装置を静止しその時に加速度センサ手段１０１から得られる加速度の値を平均したものであり、加速度値２０１または３０１がキャリブレーション値２０２または３０２を上回るか下回るかで、打撃装置の打撃方向が異なることになる。
図２からわかるように、机等の硬いものを打撃した後の破線領域２０３で示される時間範囲では、打撃の衝撃が打撃装置のケース、基盤、センサ等に伝わりそれぞれが振動してしまうことで、加速度センサ手段１０１が検出する加速度値２０１が激しく上下する。
一方、図３からわかるように、クッション等の柔かいものを打撃した後の破線領域３０３で示される時間範囲では、衝撃がクッション等で吸収されるので打撃装置のケース、基盤、センサ等は振動せず、加速度センサ手段１０１が検出する加速度値３０１は連続して上昇し、センサ感度の最大値を計測した後連続して減少している。
このため現在測定されている測定値と直前に測定された測定値の差の絶対値は、図２の机の場合のように、硬いものを打撃した方が大きくなる。この差の絶対値を規定回数累算することで、更に打撃対象物の違いによる加速度の値の変化が明確になる。
【００１９】
以上の事実に基づいて、楽音パラメータ制御手段１０３が、加速度変化度算出手段１０２で算出される上記加速度の時間的な変化度に応じて楽音の例えば音色を制御することにより、簡単なセンサ構成で、打撃対象物の違いによって楽音パラメータを多彩に変更させることが可能となる。
【００２０】
図４は、本実施形態による打撃装置の外観例を示した図である。内部に、少なくとも一軸（二軸あるいは三軸等であってもよい）の加速度センサが設置されている。この打撃装置が演奏者によって図４の矢印の方向に動かされることによって、打撃装置あるいは打撃装置を保持した手や足等を机や床、クッション等に打撃することで発音を行う。
今回は便宜的に矢印の方向が重力方向に一致している場合を考える。つまり打撃の方向は真下方向になる。この方向の加速度が測定できるようにセンサの軸を合わせる。また、この打撃装置は、手などで保持、またはベルト等を使って手や足に固定して使用される。
【００２１】
図５は、図４の外観例を有する打撃装置５００と、それと通信を行うことによって楽音の発音制御を行う楽音発生装置５１０のハードウェア構成を示す図である。
【００２２】
打撃装置５００は、加速度センサ５０１（図１の加速度センサ手段１０１に対応する）、ＣＰＵ（中央演算処理装置）５０２、ＲＯＭ５０３、ＲＡＭ５０４、および無線送信部５０５を備える。ＣＰＵ５０２は、ＲＯＭ５０３に記憶された制御プログラムに従って、ＲＡＭ５０４をワークメモリとして用いながら、加速度センサ５０１が順次検出する加速度の計測データを、無線送信部５０５を介して楽音発生装置５１０に順次送信する処理を実行する。
【００２３】
楽音発生装置５１０は、無線受信部５１１、ＣＰＵ５１２、ＲＯＭ５１３、ＲＡＭ５１４、音源５１５、およびサウンドシステム５１６を備える。ＣＰＵ５１２は、ＲＯＭ５１３に記憶された楽音制御プログラムに従って、ＲＡＭ５１４をワークメモリとして用いながら、後述する図６に示される楽音制御処理を実行する。このとき、ＣＰＵ５１２は、無線受信部５１１にて受信した加速度の計測データを取得し、楽音パラメータの少なくとも１つである音色データを生成し、打撃の開始に合わせて生成したノートオンデータとともに、音源５１５に通知する。音源５１５は、例えば公知の波形メモリ読み出し方式にて構成され、複音同時発音可能な複数の発音チャンネルを備える。音源５１５は、ＣＰＵ５１２から通知されたノートオンデータおよび音色データに従って、楽音の発音を行う。サウンドシステム５１６は、音源５１５から出力される楽音波形を、アナログ信号形式に変換した後、不要ノイズ除去やレベル増幅等を行ってから、スピーカを介して発音を行う。
楽音発生装置５１０は例えば、専用の電子楽器として実現されてもよいし、パーソナルコンピュータに組み込まれて実現されてもよい。
【００２４】
図６は、本実施形態に係る楽音発生装置５１０の楽音制御処理を示すフローチャートである。この楽音制御処理は、図５の楽音発生装置５１０において、ＣＰＵ５１２が、ＲＡＭ５１４をワークメモリとして用いながら、ＲＯＭ５１３に記憶された楽音制御プログラムを実行する処理として実現される。この楽音制御プログラムは、図５の打撃装置５００から加速度センサ５０１の計測データが無線受信部５１１にて取得されるごとに、割込み処理、スレッド処理等によって繰り返し実行される。
【００２５】
まず、加速度センサ５０１からの計測データが取得される（図６のステップＳ６０１）。
この処理は、図１の加速度センサ手段１０１の機能を実現する。
【００２６】
次に、加速度の変化が発音前に一度でも所定の閾値を上回ったか否かが判定される（図６のステップＳ６０２）。この判定処理により、加速度の急激な変化つまり打撃があったかどうかが監視される。より詳しくは、例えば、加速度センサ５０１で計測された加速度データが、まず一旦キャリブレーション値を下回る振り上げ動作があったとき、あるいは、前回の発音後に所定の時間が経過したような場合等に、「発音前」と判断され、その後、加速度センサ５０１で計測された加速度データが、初めて所定のしきい値を超えた場合に、Ｓ６０２の判定がＹＥＳとなる。このときを「打撃開始」という。
【００２７】
ステップＳ６０２の判定がＮＯならば、このまま図６のフローチャートで示される楽音制御処理を終了する。
【００２８】
加速度の急激な変化があってステップＳ６０２の判定がＹＥＳになると、前回のステップＳ６０１の処理で取得されている加速度の計測データと、今回のステップＳ６０１の処理で取得された加速度の計測データの差の絶対値が計算される（図６のステップＳ６０３）。
【００２９】
次に、ステップＳ６０３の計算処理が規定回数以上繰り返されたか否かが判定される（図６のステップＳ６０４）。
【００３０】
ステップＳ６０４の判定がＮＯならば、ステップＳ６０３の計算結果が図５のＲＡＭ５１４に蓄積されて、図６のフローチャートで示される楽音制御処理を終了する。
【００３１】
ステップＳ６０４の判定がＹＥＳになると、音種パラメータの計算が実行される（図６のステップＳ６０５）。ここでは、ＲＡＭ５１４に蓄積された規定回数の加速度の計測データの差の絶対値が累算され、その累算値が音種パラメータとして算出される。
【００３２】
上記ステップＳ６０２からステップＳ６０５までの処理は、図１の加速度変化度算出手段１０２の機能を実現する。
【００３３】
次に、ステップＳ６０５で算出された音種パラメータの値が規定値を上回ったか否かが判定される（図６のステップＳ６０６）。
【００３４】
ステップＳ６０５で算出された音種パラメータの値が規定値を上回った場合には、固いものを打撃した時に出力する音に対応する音色データとノートオンデータを、音源５１５に通知し、発音指示する（図６のステップＳ６０７）。
【００３５】
逆に、ステップＳ６０５で算出された音種パラメータの値が規定値を上回らなかった場合には、柔らかいものを打撃した時に出力する音に対応する音色データとノートオンデータを、音源５１５に通知し、発音指示する（図６のステップＳ６０８）。
【００３６】
上記ステップＳ６０６からステップＳ６０８までの処理は、図１の楽音パラメータ制御手段１０３の機能を実現する。
【００３７】
ここで、打撃の強弱により、差の絶対値の合計は影響される。強く打撃を行うと衝撃が強くなるので、差の絶対値の値は増加する。従って、音種パラメータを決定する際には打撃の強度、すなわち打撃速度を考慮する必要がある。
【００３８】
そこで、本実施形態では、あらかじめ、弱い打撃、強い打撃、両者の中間の打撃等、強度が異なる打撃を机のような硬いものと、クッションのように柔かいものについて行っておき、この時の加速度の計測データの差の絶対値を累算した値を実測しておく。この実測値にも基づいて、ステップＳ６０６で音種パラメータを判定するときの既定値を変化させる。
【００３９】
あるいは、今回の打撃開始後にステップＳ６０３で計測された加速度の計測データが積分されることにより、打撃速度が算出される。そして、打撃強度が変わっても音種パラメータの値が一定の値になるよう、前述した加速度の計測データの差の絶対値の累算値が打撃速度によって正規化される。あるいはまた、瞬間的な最大加速度の値をしきい値と比較して、打撃強度を判別しても良い。
【００４０】
このような処理により、どのような打撃強度（打撃速度）でも正しく打撃対象物の違いが判り、打撃対象物に合わせた音種の音を発音することができる。
【００４１】
図７は、机を連打したときの加速度の変化特性例を示した図、図８は、クッションを連打したときの加速度の変化特性例を示した図（その１）、図９は、クッションを連打したときの加速度の変化特性例を示した図（その２）である。
このような連打に対しても、打撃対象物を正しく判定可能とするために、上述した実施形態における加速度の差の絶対値の累算値による判定方法のほかに、図５のＣＰＵ５０２または図１の加速度変化度算出手段１０２の機能として、以下のような判定方法を採用することもできる。
【００４２】
まず、加速度の差の絶対値が所定の閾値より大きくなる回数が計数される。そして、所定の期間内で計数された回数によって、音色データが決定される。
【００４３】
あるいは、前回計測された加速度が加速度センサ５０１（加速度センサ手段１０１）のキャリブレーション値よりも小さく、かつ今回計測された加速度がキャリブレーション値よりも大きい場合、または、前回計測された加速度がキャリブレーション値よりも大きく、かつ今回計測された加速度がキャリブレーション値よりも小さい場合のいずれかとなる場合の回数が計数される。そして、所定の期間内で計数された回数によって、音色データが決定される。
【００４４】
上述の実施形態では、加速度センサ５０１が計測する加速度の時間的な変化度によって楽音の音色データが制御されたが、本実施形態はこれに限られるものではなく、楽音の音程を制御するパラメータ、楽音のサスティーンを制御するパラメータ、または楽音の波形のエンベロープを制御するパラメータ等の様々な楽音パラメータのうちの少なくとも１つが制御されるようにしてもよい。また、上記の実施形態では打撃装置を図４に記載の形状のもので説明したが、これに限られず、打撃装置は、例えばドラムのスティック状の形状や木琴などのマレットのような形状等であってもよく、また重力方向と長手方向が一致していない場合であっても、打撃方向をセンサ等で検出できるものであれば良い。
以上の実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
打撃装置に設置され、該打撃装置の打撃の加速度を検出する加速度センサ手段と、
前記打撃装置の打撃開始後に前記加速度の時間的な変化度を算出する加速度変化度算出手段と、
前記加速度の時間的な変化度に応じて楽音の発音を制御するための楽音パラメータのうちの少なくとも１つを制御する楽音パラメータ制御手段と、
を備えることを特徴とする楽音制御装置。
（付記２）
前記加速度変化度算出手段は、
前記打撃装置の打撃開始後に前記加速度の差の絶対値を計算して累算し、
前記打撃装置の打撃開始後に前記加速度センサ手段が取得する加速度に基づいて前記打撃時の打撃速度を計算し、
前記加速度の差の絶対値を累算した値を前記打撃速度で正規化した値を、前記加速度の時間的な変化度として算出する、
ことを特徴とする付記１に記載の楽音制御装置。
（付記３）
前記加速度変化度算出手段は、
前記加速度の差の絶対値が所定の閾値より大きくなる回数を計数し、
所定の期間内で前記計数した回数を、前記加速度の時間的な変化度として算出する、
ことを特徴とする付記１に記載の楽音制御装置。
（付記４）
前記加速度変化度算出手段は、
前回計測された加速度が前記加速度センサ手段のキャリブレーション値よりも小さく、かつ今回計測された加速度が前記キャリブレーション値よりも大きい場合、または、前回計測された加速度が前記キャリブレーション値よりも大きく、かつ今回計測された加速度が前記キャリブレーション値よりも小さい場合のいずれかとなる場合の回数を計数し、
所定の期間内で前記計数した回数を、前記加速度の時間的な変化度として算出する、
ことを特徴とする付記１に記載の楽音制御装置。
（付記５）
前記楽音パラメータは、楽音の音色を制御するパラメータ、楽音の音程を制御するパラメータ、楽音のサスティーンを制御するパラメータ、または楽音の波形のエンベロープを制御するパラメータのうちの少なくとも１つである、
ことを特徴とする付記１ないし４のいずれかに記載の楽音制御装置。
（付記６）
打撃装置の打撃開始後に該打撃装置に設置され該打撃装置の打撃の加速度を検出する加速度センサが検出する加速度の時間的な変化度を算出し、
前記加速度の時間的な変化度に応じて楽音の発音を制御するための楽音パラメータのうちの少なくとも１つを制御する、
ことを備えることを特徴とする楽音制御方法。
（付記７）
楽音の発音を制御するコンピュータに、
打撃装置の打撃開始後に該打撃装置に設置され該打撃装置の打撃の加速度を検出する加速度センサが検出する加速度の時間的な変化度を算出し、
前記加速度の時間的な変化度に応じて楽音の発音を制御するための楽音パラメータのうちの少なくとも１つを制御する、
処理を実行させるためのプログラム。
【符号の説明】
【００４５】
１０１  加速度センサ手段
１０２  加速度変化度算出手段
１０３  楽音パラメータ制御手段
５００  打撃装置
５０１  加速度センサ
５０２、５１２  ＣＰＵ
５０３、５１３  ＲＯＭ
５０４、５１４  ＲＡＭ
５０５  無線送信部
５１１  無線受信部
５１５  音源
５１６  サウンドシステム
【図１】
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【図６】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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