(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鍵と、
張設された複数の弦と、
前記弦と前記鍵との間に介装され、鍵が押鍵されるに応じてハンマーが弦を打撃する打弦機構と、
前記弦に対して接したり離れたりするよう設けられたダンパーと、
前記ダンパーを作動させる操作子と、
前記ハンマーが前記弦を打撃することを規制する消音機構と、
前記鍵および前記操作子の動作を検出する検出手段と備えた鍵盤楽器に用いられ、前記検出手段により検出された前記鍵および前記操作子の動作に応じて楽音を発生する音源において、
前記鍵が押鍵されるに応じて楽音を発生させる楽音発生手段と、
前記鍵が押鍵されるに応じて複数の弦の共鳴音を発生する共鳴音発生手段と、
前記操作子のオフ操作時に、前記共鳴音の止音を行い、その際に、低音域の弦に対応した共鳴音の止音を高音域の弦に対応した共鳴音の止音より遅く行う共鳴音制御手段と
を具備することを特徴とする鍵盤楽器用音源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はピアノ等の鍵盤楽器に用いられ、打弦音および共鳴音を発生することが可能な音源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、楽音を制御するダンパーペダル等のダンパー操作子を備えた電子楽器が実用化されている。その機能は、たとえば、持続音系の楽音が発生中にダンパー操作子を操作すると発音操作を停止しても同一の発音レベルで発音が持続したり、減衰系の楽音が発生中にダンパー操作子を操作すると発音操作を停止しても減衰発音（残響）が継続するといったものである。ところで、自然楽器、たとえばアコースティックピアノでは、ダンパーペダルを操作（オン）したときに、上述したような楽音の継続に加えて独特の響きが生じる。この響きは、ダンパーペダルのオンによって、打弦された発音中の弦に加え、打弦されない弦に対するダンパーも外れるので、共振が生じ共鳴音として発生する等の原因による。
【０００３】
そこで、この共鳴音に基づく独特の響きを電子楽器で再現するための種々の提案がなされている。たとえば、特開平３−２６９４９２号公報には、楽音にリバーブ等の効果を付与する効果回路が設けられ、ペダルの踏み込み度合いに応じて出力される複数（０〜７）のデータに基づいて効果回路のリバーブの減衰比率を調整することが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に記載の技術では、ペダルの踏み込み度合い、すなわちペダルの位置に応じて、発生される楽音信号の特性を制御するものに過ぎず、ペダルの操作に応じてアコースティックピアノ特有の多彩な楽音の発生を忠実に模倣するような制御は不可能と想定される。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ペダル操作で発生する自然楽器特有の多彩な楽音の再生を忠実に模倣可能とする鍵盤楽器用音源を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数の鍵と、張設された複数の弦と、前記弦と前記鍵との間に介装され、鍵が押鍵されるに応じてハンマーが弦を打撃する打弦機構と、前記弦に対して接したり離れたりするよう設けられたダンパーと、前記ダンパーを作動させる操作子と、前記ハンマーが前記弦を打撃することを規制する消音機構と、前記鍵および前記操作子の動作を検出する検出手段と備えた鍵盤楽器に用いられ、前記検出手段により検出された前記鍵および前記操作子の動作に応じて楽音を発生する音源において、前記鍵が押鍵されるに応じて楽音を発生させる楽音発生手段と、前記鍵が押鍵されるに応じて複数の弦の共鳴音を発生する共鳴音発生手段と、前記操作子のオフ操作時に、前記共鳴音の止音を行い、その際に、低音域の弦に対応した共鳴音の止音を高音域の弦に対応した共鳴音の止音より遅く行う共鳴音制御手段とを具備することを特徴とする鍵盤楽器用音源を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鍵盤楽器の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態であるアップライトピアノ（鍵盤楽器）の構成を示す断面図である。この図において２０１は鍵盤を構成する鍵である。各鍵２０１は棚板２０２上に筬中２０３を支点として上下方向に揺動自在に支持されている。また、各鍵２０１毎の後端部の上方にはアクション（楽音発生手段、打弦機構）２１０がそれぞれ配設されている。
【０００８】
このアクション２１０は、鍵２０１の後端部上面に立設されたキャプスタン２１１と、キャプスタン２１１により突き上げられるウイペン２１２の上方に設けられたジャック２１３と、回動自在に支持されたハンマーシャンク２１４およびハンマー２１５等と、を有している。演奏者が鍵２０１を押圧することにより、ハンマーシャンク２１４が回動し、ハンマー２１５が弦（楽音発生手段）２０４を打撃するものである。
【０００９】
ハンマーシャンク２１４と弦２０４との間には、ストッパ（消音機構）３０が配設されている。ストッパ３０は、後述するように、紙面に垂直方向に延設された回動自在な軸と、その軸に固着されたクッション等とを備えている。軸の一端はモータ（未図示）の回動軸に固着されている。
【００１０】
ストッパ３０のクッション（未図示）がハンマーシャンク２１４に対向する位置において、軸の回動が停止したとする。この場合には、打鍵によりハンマーシャンク２１４が弦２０４の方向に回動すると、ハンマーシャンク２１４はストッパ３０のクッションに当接し、ハンマー２１５が打弦する直前にハンマーシャンク２１４は停止する。よって、ハンマー２１５が打弦するのを阻止できるものである。
【００１１】
ストッパ３０の軸を回動させるモータにはモータ駆動回路２３５が接続されている。このモータ駆動回路２３５は、スイッチ２２０の操作に対応した出力信号をモータに印加し、ストッパ３０を所定の位置まで回動させるものである。
【００１２】
スイッチ２２０は、打弦によりピアノ音を発するモード（以下、打弦モードという）、あるいは、打弦することなく電子音源により発音するモード（以下、非打弦モードという）のいずれかを選択するためのものである。スイッチ２２０から出力された信号は、ピアノ内部に配設された制御手段（共鳴音遅延手段、共鳴音制御手段）７０に入力されている。
【００１３】
そして、上記各鍵２０１の下方には打鍵された鍵２０１およびその打鍵速度を検出するためのキーセンサ２３０（検出手段）が配設されている。これらのキーセンサ２３０は非打弦モードに電子音源を用いてピアノ音等を発する際に使用されるものである。キーセンサ２３０は、フォトインタラプタ等の光センサにより構成されている。
【００１４】
なお、例えば、鍵２０１の下部にシャッタを設け、そのシャッタ表面に鍵２０１のストローク方向に沿って４種類のパターンを記録する。そして、打鍵時にそれぞれのシャッタが光センサを通過する時刻を検出することにより、打鍵速度および打弦時刻を推定するものでもよい。また、例えば、４種類のパターンを用いたシャッタのかわりに、明度が連続的に変化するグレイスケールを用い、その透過光量を検出してもよい。この場合、打鍵速度および打弦時刻を高精度に検出することが可能となる。なお、キーセンサ２３０に光センサを用いるかわりに電気接点を備えたスイッチを使用しても差し支えない。
【００１５】
ピアノの下部には３個のペダル２４０が配設されている。図１では、ラウドペダルが図示されている。各ペダル２４０は、シャフト２４１を介して弦２０４の近傍に配設されたダンパー（共鳴音発生手段）２０５等に接続されている。そして、各ペダル２４０の近傍にはペダルセンサ２４２が設けられている。このペダルセンサ２４２は各ペダル２４０の位置を検出して、所定の信号を出力するものである。
【００１６】
スイッチ２２０、キーセンサ２３０、ペダルセンサ２４２のそれぞれから出力された信号は制御手段７０に入力されている。制御手段７０は、打弦モードあるいは非打弦モードのいずれかに対応した処理を行うものである。すなわち、打弦モード時には、制御手段７０はストッパ３０を所定位置に回動させ、ハンマーシャンク２１４が回動する際、ハンマーシャンク２１４がストッパ３０に当接しないようにする。そして、この打弦モードにおいては、制御手段７０は電子音源等の回路の動作を停止させるため、打弦による通常のアコースティックピアノの音が発せられるものである。
【００１７】
一方、非打弦モード時には、打弦直前にハンマーシャンク２１４がストッパ３０に当接するよう、制御手段７０はストッパ３０を所定位置に回動させる。さらに、制御手段７０は、電子音源等の回路を動作させることにより、キーセンサ２３０から出力された信号に対応した信号を生成するものである。そして、この信号は、ボリューム２５０ａに応じて音量を可変にするアンプ２５０を介して、スピーカ２５１またはヘッドフォン２５６から出力される。
【００１８】
アンプ２５０は、電力増幅回路等により構成され、制御手段７０から出力された信号を増幅するものである。スピーカ２５１はピアノ本体に固着されており、スピーカ２５１の背面にはスピーカボックス２５２が配設されている。なお、スピーカ２５１を複数用意し、いわゆるマルチウェイの構成とすることも可能である。
【００１９】
鍵盤棚板の下部にはヘッドフォンジャック２５５が配設されている。このヘッドフォンジャック２５５にヘッドフォン２５６のプラグを挿入すると、アンプ２５０からの信号はスピーカ２５１に出力されることなく、ヘッドフォン２５６に出力される構成となっている。すなわち、ヘッドフォン２５６使用時には、スピーカ２５１から音が発せられることはないものである。
【００２０】
図２は、上述したストッパ３０を示す斜視図である。シャフト３１は鉄、アルミニウム等の金属またはプラスチック、木材等より構成されている。シャフト３１はその所定位置３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄにおいて、低音アクションブラケット、低中音セクション割部、次高音セクション割部、高音アクションブラケット、によってそれぞれ軸支されている。これらの低音アクションブラケット、低中音セクション割部、次高音セクション割部、高音アクションブラケットは上部はアクションボルトを介してピン板に、下部はアクション台を介して棚板にそれぞれ固着されている。また、シャフト３１の一端は例えばモータ３４の回動軸に連結されている。モータ３４には、例えばステップモータのほか、超音波モータを用いることが可能である。超音波モータを用いた場合には、非通電時においても回動軸の回転角を保持でき、また、バッククラッシュなくシャフト３１を回動させることが可能となるものである。さらに、超音波モータは雑音を発することなく低速度で回動するため、演奏に支障をきたすことがないという利点もある。
【００２１】
そして、シャフト３１の周面には３個のクッション支持部材３２が固着され、それぞれのクッション支持部材３２にはフェルト、ウレタン等よりなるクッション３３が固着されている。クッション３３の表面にはハンマーシャンク２１４の当接による耐久性を増すため、人工皮革等を設けてもよい。非打弦モードにおいては、このクッション３３にハンマーシャンク２１４が当接するものである。また、シャフト３１周面におけるクッション支持部材３２の反対側には、同様にフェルト、ウレタン等よりなるダンパーワイヤ用のクッション３５が配設されている。このクッション３５にはダンパーワイヤ２０６が当接するものである。
【００２２】
図４はストッパ３０、アクション２１０等を示す図である。打弦モード時においては、ストッパ３０は実線にて示された位置に停止している。この場合には、打鍵により回動したハンマーシャンク２１４はストッパ３０のクッション３３に当接することなく弦２０４を打撃する。よって、ハンマー２１５により打撃された弦２０４は振動し、通常のアコースティックピアノの音が発せられるものである。
【００２３】
また、非打弦モードにおいては、ストッパ３０は破線にて示された位置に停止している。ハンマーシャンク２１４が打鍵動作により回動し、ハンマー２１５が弦の近傍に達すると、ハンマーシャンク２１４はストッパ３０のクッション３３に当接する。よって、非打弦モードにおいては打弦音の発生を防止することができるものである。また、非打弦モードにおいても、打鍵によりアクション２１０が実際に作動するため、キータッチが損なわれることはない。なお、打弦モードと非打弦モードとの中間の位置にストッパ３０を回転固定させると、弱音打弦も可能になる。なお、弱打時、クッション３３にシャンク２１４が当接し始め、次第に押し込み脱進するときには、グランドピアノのアクションのアフタータッチと呼称する軽いクリック感を感じる。従って、アップライトピアノのアクションでグランドピアノのアクションのタッチに近似したキータッチが得られる。
【００２４】
なお、上記ストッパ３０のかわりに、図３に示されるストッパ４０を用いてもよい。ストッパ４０は、図３に示すように、鍵盤配列方向に沿って延設された所定の長さ、幅、厚さを有する長板４１を備えている。この長板４１の一方の面（ハンマーシャンク側の面）はハンマーシャンクが面により当接するように所定角度だけ傾斜して形成され、この面にはハンマーシャンク用のクッション４３が固着されている。長板４１の他方の面にはダンパーワイヤ用のクッション４４が固着されている。長板４１の長手方向の両端部には一対のスプリング４５の各一端が固着されており、各他端は親板に配設されたピン４６に巻き付けられている。また、この長板４１の一端はパイプ２４５を介してピアノ下部に配設されたペダル２４０Ａにワイヤーで連結されている。また、長板４１の他端の直下にはコの字形のガイド４７が配設されている。演奏者がペダル２４０Ａを踏み込むことにより、ストッパ４０は下方に移動するものである。このとき、長板４１の他端部はガイド４７に嵌合するため、その位置が固定される。また、演奏者がペダル２４０Ａを踏み込んだ後、ペダル２４０Ａを側方にずらすと（水平方向に移動する）、その踏み込み状態が保持されるよう、当該ペダル２４０Ａは構成されている。
【００２５】
図５はストッパ４０、アクション２１０等を示す図である。打弦モードにおいては、ストッパ４０は実線にて示された位置に停止している。打鍵によりハンマー２１５は図中時計回り方向に回動して弦２０４を打撃する。この場合、ハンマーシャンク２１４はハンマー２１５とともに回動するが、ストッパ４０のクッション４３に当接することはない。ハンマー２１５により打撃された弦２０４は振動し、通常のアコースティックピアノの音が発せられるものである。
【００２６】
また、非打弦モードにおいては、ストッパ４０は図中破線にて示された位置（打弦モード位置よりも下方位置）に停止している。打鍵動作によりハンマー２１５が弦２０４に接近すると、ハンマーシャンク２１４はストッパ４０のクッション４３に当接する。よって、非打弦モードにおいては打弦音の発生を防止することができるものである。この非打弦モードにおいても、打鍵によりアクション２１０が実際に動作するため、キータッチが損なわれることはない。なお、ストッパ４０を打弦モードと非打弦モードとの間の位置に固定すると弱音打弦も可能になる。
【００２７】
なお、打弦モードと非打弦モードとを切り替える際に、上記ストッパ３０、４０はハンマーシャンク２１４と弦２０４との間において水平方向に移動させても差し支えない。
【００２８】
続いて、図６を参照しながら、制御手段７０等を説明する。図６は制御手段７０等を示すブロック図である。この鍵盤楽器では、上記スイッチ２２０、キーセンサ２３０、ペダルセンサ２４２からの各出力信号がデータバス７００を介してコントローラ７０６に入力されている。コントローラ７０６は、データバス７００を介して打弦音ＲＯＭ７０７、共鳴音ＲＯＭ７０８、ＦＤＣ（フロッピディスクドライブ用コントローラ）７０９、弦スペクトル演算部７１２、オーディオ信号送出部７１３、共鳴音演算部７１６、打弦音演算部７１１、および、ＲＡＭ７１７に接続されている。
【００２９】
そして、コントローラ７０６はこれらのセンサからの入力信号に基づいて所定の処理を行い駆動信号を生成し、オーディオ信号送出部７１３からイコライザ７１９、アンプ２５０を介して駆動信号をスピーカ２５１に出力してこれを駆動することとなる。
【００３０】
打弦音ＲＯＭ７０７には、予めサンプラーで記録した打弦音のＰＣＭデータ、または、予め弦スペクトル演算部７１２で算出したピアノ音を主体にした信号を８８鍵の打弦音データとして格納しておくものである。これらの打弦音データの周波数スペクトルはハンマースピードに応じてそのインテンシティが決定される。一般に、強打時には高周波が強調される。なお、押鍵とハンマースピードとに応じて打弦音演算部７１１で信号を演算することもできる。また、例えば、打弦音ＲＯＭ７０７に記憶されている信号をハンマースピードに応じて打弦音演算部７１１で補正しても良い。
【００３１】
共鳴音ＲＯＭ７０８は、ペダルセンサ２４２がアクティブなとき（踏み込まれているとき）にアクセスされるものである。この共鳴音ＲＯＭ７０８には、ラウドペダル（操作子）２４０を踏み込んだ場合における打鍵時の各弦毎の共鳴音データが格納されている。このデータは、予めサンプラーで記録した共鳴音のＰＣＭデータ、または、予め共鳴音演算部７１６で算出しておいた周波数スペクトルデータである。この共鳴音データとしては、例えば１つのキーについて最大で６個のキーについての弦が共鳴するものと考えれば十分に実用性があるものである。低音部の１オクターブ上の弦は２倍音だけでなく３倍音、４倍音、６倍音まで考慮するとよい。Ｎｏ．１３キーよりも高音の場合は、その１オクターブ下のキーの弦についても配慮する必要がある。
【００３２】
また、ピアノのダンパー２０５は通常７１個（６６個、６９個のものも有る）とされている。さらに、周波数スペクトルのインテンシティは機種とハンマースピードとにより設定される。なお、共鳴音データは、予め共鳴音ＲＯＭ７０８に記憶しておいても良く、また例えば、共鳴演算部７１６で演算して求めても良く、さらに例えば、共鳴音ＲＯＭ７０８に記憶されているデータを打弦状況に応じて共鳴音演算部７１６で補正演算して求めても良い。
【００３３】
弦スペクトル演算部７１２は、打鍵にしたがってリアルタイムで周波数スペクトルを算出して発音データを生成するようにしてもよい。また、このデータを上記打鍵音ＲＯＭ７０７に格納しておいてもよい。この共鳴音データとしては、アコースティックピアノのそれを測定してメモリに格納しておくこともできる。この共鳴音の大きさは打鍵音（打弦音）に比べて−１０〜−２０ｄＢの程度である。また、共鳴音の立ち上がりは数秒〜数１００ｍｓｅｃの遅れである。すなわち、共鳴音は、押鍵した時より所定の時間遅延してから発生する。また、共鳴音の立ち下がりは、ラウドペダル２４０をＯＦＦしない限り数秒程度持続する。ラウドペダル２４０のＯＦＦ時の処理は、ペダルセンサ２４２とオーディオ信号送出部７１３とにより行っている。このように、共鳴音が押鍵時（打弦時）よりも遅延して発生すると、アコースティックピアノで生じる共鳴音の遅れが忠実に再現されることになる。
【００３４】
また、弦スペクトル演算部７１２はキーセンサ２３０からのＯＦＦ信号にしたがい打弦音を減衰させ、ペダルセンサ２４２からの信号にしたがい共鳴音を減衰させる。但し、ハーフペダルでラウドペダル２４０がゆっくりと戻されたときは、この戻り速度に応じてゆっくりとした減衰とする。すなわち、共鳴音は、ラウドペダル２４０の操作速度（この場合戻り速度）に応じて制御される。ラウドペダル２４０をＯＦＦしたときは一斉にダンパー２０５が接弦して止音される。但し、演奏者によっては低音の止音を遅目に調整する希望があるため、以下の制御を行う。例えば、一斉接弦においても、急速止音、普通、ゆっくり止音の３通りの止音がある。また、傾斜接弦では低音は遅目に、高音になるにしたがって速く止音する制御を行う。さらに、ラウドペダル２４０がきわめてゆっくりと戻されたときには、きわめてゆっくりとした止音を行うのである。すなわち、連続的な止音である。なお、所謂ハーフペダル領域では、基音、倍音比率を補正し、高次倍音を早く減衰させる等の補正を行っても良い。また、例えば、フレームノイズ等副次的に発生する他の周波数比率を補正するように構成しても良い。このように、共鳴音がラウドペダル２４０の戻り速度に応じて減衰すると、アコースティックピアノで生じるラウドペダルの戻り速度に応じた共鳴音の減衰が、忠実に再現されることになる。
【００３５】
オーディオ信号送出部７１３は、上記ＲＯＭ７０７、７０８または各音信号演算部７１２、７１６からの音データに対してデジタルフィルタリング処理を行った後、Ｄ／Ａ変換するものである。デジタルフィルタリング処理はスピーカ２５１およびスピーカボックス２５２の振動特性を考慮して、出力された音の周波数特性がフラットになるよう補正するものである。なお、このデジタルフィルタはＦＩＲ型に限られることなくＩＩＲ型であってもよい。さらに、この後オーバーサンプリングデジタルフィルタリング処理を行うことにより量子化ノイズを低減することが可能である。このような処理を行った後にＤ／Ａ変換をし、さらにバタワース型のローパスフィルタ等によるフィルタリング処理を行う。このように、バタワース型のローパスフィルタを用いることにより群遅延特性を改善することが可能である。そして、この信号はアンプ２５０に入力される。アンプ２５０は電力増幅を行い、スピーカ２５１を駆動するものである。
【００３６】
また、本鍵盤楽器はＦＤＣ７０９により制御されるＦＤＤ（フロッピーディスクドライバ）７１０を備えている。ＦＤＤ７１０はディスクに記録されたＭＩＤＩデータを読み取るほか、ＭＩＤＩデータをディスクに記録するものである。よって、ＦＤＤを介して例えば種々の音源データを入出力できるため、非打弦モードにおいては、ピアノ音に限らずにハープシコード、パイプオルガン、リード楽器等の楽音を発することも可能となる。
【００３７】
モータ駆動回路２３５はモータ３４を駆動する信号を生成する機能を有している。このモータ駆動回路２３５は、打弦モードと非打弦モードを切り換える毎にモータ３４を駆動させるものである。
【００３８】
このようにして構成された本鍵盤楽器の演奏時における動作を図７、図８のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３９】
まず、演奏者等は本実施形態に係る鍵盤楽器の電源を投入する。すると、制御手段７０はＲＡＭ７１７に記憶されていたモードフラグを読み出す（ステップＳ８０１）。このモードフラグは電源遮断時における鍵盤楽器が打弦モードまたは非打弦モードのいずれであるかを表すフラグである。
【００４０】
モードフラグが打弦モードを表す場合（ステップＳ８０２でＹＥＳ）、モータ駆動回路２３５はモータ３４に所定の信号を出力し、ストッパ３０を回動させる（ステップＳ８０６）。よって、ストッパ３０は図４において実線で示される位置に停止する。この状態で演奏者が打鍵すると、ハンマーシャンク２１４はストッパ３０に当接することなく回動し、ハンマー２１５は弦２０４を打撃する。したがって、通常のアコースティックピアノの音が発せられる。
【００４１】
そして、夜間等において弱音で演奏する必要がある場合、または、ピアノ音以外の楽音を用いて演奏する場合等には、演奏者はスイッチ２２０を操作する（ステップＳ８０７でＹＥＳ）。スイッチ２２０の操作の結果、非打弦モードが選択された場合（ステップＳ８０２でＮＯ）には、ステップＳ８０３に進む。すなわち、モータ駆動回路２３５はモータ３４に所定の信号を送出し、ストッパ３０を回動させる（ステップＳ８０３）。ストッパ３０は図４において破線にて示される位置に移動する。このとき同時に、上記モードフラグは非打弦モードに書き換えられる。
【００４２】
非打弦モードの状態において、演奏者が打鍵すると、ハンマー２１５が打弦する直前にハンマーシャンク２１４はストッパ３０に当接するため、打弦音が発せられることはない。そして、打鍵と同時にステップＳ８０４の発音処理に従い電子音源による楽音がスピーカ２５１から発せられる。非打弦モードにおいても、打鍵により実際にアクションが動作するため、アコースティックピアノ特有のキータッチが損なわれることはない。演奏者がスイッチ２２０を操作しない限り、非打弦モードは変わらず（ステップＳ８０５でＮＯ）、打鍵により電子音源による発音処理（ステップＳ８０４）が行われる。
【００４３】
演奏者が再度アコーステックのピアノの音色を望む場合には、スイッチ２２０を操作する（ステップＳ８０５でＹＥＳ）。そして、打弦モードが選択されると（ステップＳ８０２でＹＥＳ）、モードフラグは書き換えられ、ステップＳ８０６を実行する。
【００４４】
このようにして、演奏者の選択により、打鍵モードまたは非打鍵モードのいずれかが選択され、選択されたモードに従った処理がなされるものである。
【００４５】
図８は上記ステップＳ８０４の発音処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【００４６】
非打弦モードにおいて、演奏者が打鍵すると、キーセンサ２３０は打鍵されたキー番号、打鍵速度等を検出し、キーセンス信号を出力する。このキーセンス信号はデータバス７００を介してコントローラ７０６に入力される（ステップＳ９０１）。次に、演奏者によるラウドペダル２４０の操作が有ったか否かを判断する（ステップＳ９０２）。操作（踏み込み）がない場合は、その打鍵に対応する打弦音信号を打弦音ＲＯＭ７０７から読み込むか、または、弦スペクトル演奏部７１２において所定の演奏を行う（ステップＳ９０３）。
【００４７】
そして、この打弦音信号についての出力時期制御処理を行う（ステップＳ９０４）。例えばキー番号、ハンマー速度、発音時期等の相互関係を定めたルックアップテーブルにしたがって、検出したキー番号、ハンマー速度に対応して適切な発音時期を算出し発音タイミングを調整するものである。
【００４８】
さらに、このようにして算出した発音時期に、スピーカ２５１に上記打鍵音信号（発音信号）を出力する（ステップＳ９０５）。この結果、スピーカ２５１からピアノ音、または、他の楽音が発せられるものである。そして、図７のステップＳ８０５に戻る。
【００４９】
一方、ステップＳ９０２において、ラウドペダル２４０の操作が有った場合は（ステップＳ９０２でＹＥＳ）、さらにラウドペダル２４０は踏み込まれているか否かを判断する（ステップＳ９０６）。踏み込まれている場合には、上記と同様に当該打鍵に対応する打鍵音信号の読込または弦スペクトルの演算処理により打弦音信号を得る（ステップＳ９０７）。また、共鳴音信号の共鳴音ＲＯＭ７０８からの読み込み、または、共鳴音演算部７１６において共鳴音信号の演算を行う（ステップＳ９０８）。そして、信号出力時期の制御処理を行い、打弦音信号の出力タイミング、共鳴音信号の出力タイミングを算出する（ステップＳ９０９）。信号出力処理（ステップＳ９０５）により所定タイミングで打鍵音を、これから所定時間だけ遅れて共鳴音の発音がなされるようにスピーカ２５１に出力する。そして、図７のステップＳ８０５に戻る。
【００５０】
上記ステップＳ９０６にてラウドペダル２４０が踏み込まれていない（ペダル解放）と判断されると、減衰止音処理がなされ（ステップＳ９１０）、信号が出力される。ラウドペダル２４０の解放速度に対応して例えば既述した３種類の一斉接弦、傾斜接弦、きわめてゆっくりした止音のいずれかが選択されて止音を行うものである。ここでの減衰は、算出した共鳴音信号について所定の減衰時間補正処理により実現されるものである。
【００５１】
したがって、以上述べたように、本実施形態に係る鍵盤楽器によれば、非打弦モード時においては、ハンマー２１５が打弦直前で停止するため、打弦音が発せられることはないものである。よって、電子音源によるピアノのみが発せられるため、打弦音が当該電子音源による楽音を妨げるのを防止することができる。このため、電子音源によるピアノ音の音量を変更することにより、ピアノ音を任意の音量に設定することが可能となるものである。例えば、夜間等においては、スピーカ２５１から発せられる音量をボリューム２５０ａ等により調整することにより、十分にその音量を減衰することができるものである。また、ヘッドフォン２５６を用いた場合には、演奏音が外部に漏れるので防止することができる。
【００５２】
また、非打弦モード時においては、打鍵によりアクションが実際に動作するため、キータッチが損なわれることもないという利点もある。打弦モードにおいては、ストッパ３０がハンマーシャンク２１４の回動を妨げない位置に移動するため、本鍵盤楽器は通常のアコースティックピアノと同様に使用することができるものである。
【００５３】
なお、非打弦モードにおいて、上記スピーカ２５１を用いるかわりに、ピアノの響板を加振エネルギー可変型のアクチュエータにより直接振動しても差し支えない。この場合、響板が振動するため、リアルな拡がり感のあるアコースティックピアノの音を得ることが可能となる。
【００５４】
図９は本発明のその他の実施形態に係る鍵盤楽器のストッパ９０およびアクション２１０Ａを表す図である。低音側アクションブラケットと高音側アクションブラケット２１７との間には、断面が略コの字型のレール２１７Ａが橋渡されている。このレール２１７Ａ上には、ハンマーシャンク２１４の速度を検出するハンマーセンサ９７２が各ハンマーシャンク毎に配設されている。ハンマーセンサ９７２は、ＬＥＤ等の発光素子とフォトトランジスタ等の受光素子を備えたフォトインタラプタにより構成されている。ハンマーシャンク２１４には、被検出部９７０が取り付けられ、この被検出部２７０にはスリット９７１が穿設されている。ハンマーシャンク２１４の回動に伴い、被検出部９７０がハンマーセンサ９７２の発光素子および受光素子間の光路を横切る。このとき、ハンマーセンサ９７２はオン・オフを繰り返す。したがって、例えばハンマーセンサ９７２がオフからオン、そしてさらにオフになるまでの時間に基づき、ハンマーの速度を検出することが可能となるものである。
【００５５】
キャッチャー２１６の上方の位置にはストッパ９０が配設されている。このストッパ９０は細長状をなし、低音側のアクションから高音側のアクションに亘って延設されている。図１０、図１１に示されるように、ストッパ９０は、軸部９０１、台９０２、クッション９０３、保護材９０４を備えたものである。軸部９０１は棒状をなし、キャッチャー２１６に衝突した際に容易に湾曲しないよう、木材、金属、樹脂等の十分な強度を備えた部材を用いるのが好ましい。この軸部９０１上には、その長手方向に沿って台９０２が配設され、台９０２にはウレタン等よりなるクッション９０３が固着されている。さらに、クッション９０３表面はエクセーヌ等の保護材９０４により覆われ、保護材９０３にキャッチャー２１６が当接する構成となっている。また、台９０２、クッション９０３、保護材９０４は、軸部９０１の長手方向に亘って、アクション割部に対応して複数に分割されている。
【００５６】
図１０に示されるように、軸部９０１は軸受９２０に回動自在に軸支され、軸受９０２はＬ字金具９２１を介してア低音側のクションブラケット２１７の側壁に取り付けられている。軸部９０１の他方の端部も同様に高音側のアクションブラケットに取り付けられた軸受けに軸支されている。
【００５７】
図１１に示す軸部９０１の一端には矩形の長板状のレバー９１０が固着されている。レバー９１０には円形の穴９１１が穿設され、この穴９１１にはバネ９３０の一端が係止されている。バネ９３０の他端は孔付き木ネジ（ヒートン）９３５により鍵盤楽器本体に取り付けられており、レバー９１０は、バネ９３０が縮む方向に付勢された状態となっている。また、レバー９１０には切り欠き９１２が形成され、その内表はフェルト等の被覆部９１３により覆われている。これにより、トラップワーク９４５と切り欠き９１２との間に生ずる摺動音を低減することができるものである。
切り欠き９１２には、棒状をなすトラップワーク９４５の一端が係止され、このトラップワーク９４５が上下することにより、レバー９１０が軸部９０１を中心として回動する構成となっている。トラップワーク９４５の他端はリンク９５１に係止され、さらにリンク９５０はトラップワーク９５５、リンク９６０、トラップワーク９６５、ペダル２４０Ａに連結されている。リンク９５０、９６０はＬ字型をなし、それぞれ軸９５１、９６１を中心として回動自在に構成されている。
【００５８】
演奏者がペダル２４０Ａを下方に踏み込むことにより、トラップワーク９６５が下方に引き下げられ、リンク９６０が軸９６１を中心として反時計回りに回動する。そして、リンク９６０の回転運動は、トラップワーク９５５、リンク９５０を介してトラップワーク９４５に伝わり、トラップワーク９４５が下方に移動する。この結果、レバー９１０が軸部９０１を中心に回転し、軸部９０１に配設されたクッション９０３等が下方に向き（図９の実線で示された位置）、本鍵盤楽器が非打弦モードの状態となる。なお、ユーザがペダル２４０Ａを左側に移動させることにより、この状態を保持することができる。
【００５９】
ユーザがペダル２４０Ａを上方に持ち上げた場合には、リンク９５０、９６０は時計回りに回転し、トラップワーク９４５は上方に持ち上がる。すると、バネ９３０の弾性力により、レバー９１０は軸部９０１を中心としてバネ９３０の方向に回転する。この結果、軸部９０１に配設されたクッション９０３が横方向に向き（図９で破線で示された位置）、本鍵盤楽器は打弦モードの状態となる。
【００６０】
以上のように構成された本実施形態に係る鍵盤楽器の作用を図９を参照しながら説明する。図９に示されるアクションにおいて、非打弦モード（消音）時（ストッパ９０が実線で示された位置にある場合）に、演奏者が打鍵すると、キャプスタン２１１はウイペン２１２を突き上げ、ハンマーシャンク２１４が回動する。ところが、ハンマー２１５が弦２０４を打弦する直前に、キャッチャー２１６がストッパ９０の保護部９０４に当接するため、ハンマーシャンク２１４は図中の破線で示された位置で停止する。よって、打弦が行われることなく、電子音によるピアノ音が発せられるものである。また、打鍵によりアクションが実際に動作するため、キータッチが損なわれるのを防止することができる。さらに、キャッチャー２１６の真上でハンマーシャンク２１４の回動を阻止するので、打鍵を確実に制止することが可能となる。
【００６１】
打弦モード時（ストッパ９０が破線で示された位置にある場合）においては、キャッチャー２１５はストッパ９０に当接することがないため、打鍵により回動したハンマー２１５は弦に当接し、通常のアコースティックピアノの音色が発せられる。
【００６２】
また、本実施形態に係る鍵盤楽器にあっては、静止手段であるストッパ９０を、キャッチャー２１６の上方に配設したため、ハンマーシャンク２１４とダンパーワイヤ２１８との間にハンマーセンサ９７２、または、ハンマーセンサ９７２と略同じ位置にダンパーワイヤーレール（未図示）を配設することができる。すなわち、自動ピアノとしての機能と消音ピアノとしての機能を一台のピアノにおいて実現することができる。さらに、ダンパーワイヤー２１８を曲げることにより、その位置の微調整を行う際に、ストッパ９０が邪魔になることもない。よって、ダンパーワイヤー２１８の微調整を通常のピアノと同様に行うことが可能となるものである。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、操作子の動作に応じて共鳴音発生手段から発生する共鳴音を、押鍵時より遅延させて発生させたり、操作子の動作速度に応じて減衰速度等の特性を変化させたり、減衰速度等の特性を音域毎に変化させるので、自然楽器特有の多彩な共鳴音の再生が忠実に模倣できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る鍵盤楽器の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るストッパの斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るストッパの斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るストッパおよびアクションを表す側面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るストッパおよびアクションを表す側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る制御手段等のブロック図である。
【図７】本発明の実施形態に係る鍵盤楽器の動作を表すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態に係る発音処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】本発明のその他の実施形態に係るストッパおよびアクションを表す断面図である。
【図１０】本発明のその他の実施形態に係るストッパの側面図である。
【図１１】本発明のその他の実施形態に係るストッパ等の斜視図である。
【符号の説明】
３０…ストッパ（消音機構）、７０…制御手段（共鳴音遅延手段、共鳴音制御手段）、２０１…鍵、２０４…弦（楽音発生手段）、２０５…ダンパー（共鳴音発生手段）、２１０…アクション（楽音発生手段、打弦機構）、２１４…ハンマーシャンク、２１５…ハンマー、２３０…キーセンサ（検出手段）、２４０…ラウドペダル（操作子）。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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