(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
演奏入力手段における演奏操作に基づいて楽音発生手段で楽音を発生する電子楽器において、
前記演奏入力手段と別体に設けられ外部から与えられる物理的衝撃を感知する衝撃センサと、
該衝撃センサで感知した衝撃に基づいた自由振動の波形に基づいて、前記楽音発生手段で発生する楽音の要素を変調する楽音要素変調手段と、
を備えたことを特徴とする電子楽器。
【請求項２】
前記演奏入力手段が楽音の音高を指定する鍵盤であり、前記衝撃センサが該鍵盤の近傍に配設されたパッド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、鍵盤等の演奏入力手段から入力される演奏情報に基づいて楽音発生手段で楽音を発生し、この発生する楽音に対して演奏者の操作によりピッチや音色等をリアルタイムに変化させる電子楽器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子楽器として、操作パネルに配設されたモジュレーションホイールやピッチベンドホイールの操作、あるいは足下に配設されたフットペダルの操作に応じて、ピッチや音色等の楽音の要素を制御するものがある。また、鍵盤内に配設されたアフタータッチセンサで押鍵圧力を検出することで鍵盤操作に応じてビブラートや音色を制御するものもある。
【０００３】
これらの技術は、例えばエレキギターのトレモロアームを使った奏法や、ギターのチョーキングの奏法、あるいは各種楽器のビブラートの奏法などをシミュレートすることで、電子楽器の演奏効果を高めるようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようなモジュレーションホイール、ピッチベンドホイールあるいはフットペダル等の操作を、演奏と同時行うには熟練を要するという問題がある。また、上記のような各種操作子やアフタータッチセンサを用いた鍵盤では、楽音の変化のしかたが操作子の操作量や押鍵圧力に応じて決まってしまい、表現が単調になりがちである。
【０００５】
本発明は、発音している楽音に対して演奏者の操作によりピッチや音色等をリアルタイムに変化させる電子楽器において、簡単な操作で表現力豊かに楽音の要素を変化できるようにすることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の電子楽器は、演奏入力手段における演奏操作に基づいて楽音発生手段で楽音を発生する電子楽器において、前記演奏入力手段と別体にもうけられ外部から与えられる物理的衝撃を感知する衝撃センサと、該衝撃センサで感知した衝撃に基づいた自由振動の波形に基づいて、前記楽音発生手段で発生する楽音の要素を変調する楽音要素変調手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記のように構成された請求項１記載の電子楽器によれば、演奏入力手段における演奏操作に基づいて楽音発生手段は楽音を発生し、衝撃センサで外部から与えられる物理的衝撃を感知すると、楽音要素変調手段はこの衝撃に基づいた自由振動の波形に基づいて、前記楽音発生手段が発生する楽音の要素を変調する。
したがって、楽音の要素を変調する際は、衝撃センサに対して例えば打撃を加える等の簡単な操作でよい。また、変調の基となる波形（変調信号）もこの打撃の強さや打撃の与え方に応じて毎回変化するので、打撃の強さや打撃の与え方を変えることにより、表現力豊かに楽音の要素が変化する。
【０００８】
なお、請求項２記載の電子楽器は、前記演奏入力手段が楽音の音高を指定する鍵盤であり、前記衝撃センサが該鍵盤の近傍に配設されたパッドであることを特徴とし、衝撃センサとしてのパッドが演奏入力手段としての鍵盤の近傍に配設されているので、演奏および操作がしやすい。
なお、従来、パッドを用いてドラムの演奏をシミュレートするエレクトロニック・ドラムがあるが、このエレクトロニック・ドラムは、パッドを敲くとそのパッドに予めアサインされている音色の音を発音するものである。しかし、本発明の電子楽器は発音されている楽音を衝撃波形に基づいて変調するものであり、エレクトロニック・ドラムとは基本構成が異なるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態を示す電子楽器の入力部と音源の概念図である。入力部は、鍵盤等により指定されるキーコードとイニシャルタッチセンサ等から検出されるベロシティをそれぞれ音源に出力する。これにより、音源は、キーコードに基づいて例えばキースケーリングを行うとともに該キーコードに対応するピッチの楽音をベロシティに応じた初期音量で発生する。
【００１０】
また、入力部にはブレスコントローラ、アフタータッチセンサ、フットボリューム、モジュレーションホイール、ピッチベンドホイールなどを用いることができ、これらのセンサ出力や操作量に応じて変調深さのデータを制御する。なお、これらのセンサ出力や操作量に応じた変調深さは、例えば図６のような特性となる。そして、この変調深さのデータを音源に出力することで、楽音を変調することができる。
【００１１】
すなわち、音源には、ピッチ、フィルター特性、振幅、パンニングに変調を施すためにＬＦＯ（低周波発振器）およびＥＧ（エンベロープジェネレータ）を備えており、入力部からの変調深さのデータに基づいてＬＦＯの出力信号の特徴（波高値、ピーク・トゥ・ピーク、周波数等）や、ＥＧが出力するのエンベロープ形状が制御され、このＬＦＯの出力信号あるいはＥＧのエンベロープによってピッチ、フィルター特性、振幅、パンニングが変調される。
【００１２】
変調の一例としては次のようなものがある。ピッチをＬＦＯで変調することで例えばビブラートとなり、ピッチをＥＧで変調することで例えばオートベンドやドラムの皮振動のシミュレーション等を行える。フィルタ特性をＬＦＯやＥＧで変調することで音色を変化させることができる。振幅をＬＦＯで変調することで例えばトレモロとなり、振幅をＥＧで変調することで楽音波形のエンベロープ形状を変化させることができる。また、パンニングをＬＦＯで変調することで音像定位を振動させることができ、パンニングをＥＧで変調することにより、音像定位を移動させることができる。なお、これらの変調の他に、エフェクター等によって効果を付与できる。
【００１３】
以上のように、各種センサ出力や操作量に応じて楽音を変調することができるが、本発明の特徴として入力部に衝撃センサを備えており、上記の各種センサ出力や操作量による変調深さの制御とは別に、この衝撃センサで感知される衝撃の衝撃波形あるいはその包絡線の信号を変調深さに変換して音源に出力する。そして、この衝撃センサで得られる変調深さに基づいて、ピッチ、フィルター特性、振幅、パンニングを変調することができる。
【００１４】
なお、本発明は、上記のようにブレスコントローラ、アフタータッチセンサ、フットボリューム、モジュレーションホイール、ピッチベンドホイールなどの各種センサや操作子、あるいはこれらの組み合わせと共に上記衝撃センサを備えていてもよいが、衝撃センサだけでもよい。また、入力部でキーコードを入力する演奏入力手段としては、鍵盤に限らず、吹奏式電子楽器のキー、トーンホールの開閉センサ、ピストンバルブ等でもよい。
【００１５】
図４は本発明の一実施例の電子楽器の外観を示す斜視図であり、この電子楽器は、演奏入力手段として鍵盤１を備えるともに、この鍵盤１の横に衝撃センサとしてのパッド２を備えている。また、鍵盤１およびパッド２の後部には、モジュレーションやピッチベンド等を行うために操作するホイール３、音量やパンニング等を手動で設定するスライドスイッチ４、液晶表示パネル５、各種操作スイッチ群６および音色選択スイッチ群７等を備えている。なお、音色選択スイッチ群７で選択する「音色」とは楽器の種類等に対応するものであり、変調等によって楽音が変化する際の「音色」とは異なる意味である。
【００１６】
図５（Ａ）  は実施例のパッド２の平面図、図５（Ｂ）  は図５（Ａ）  のＡ−Ａ断面図である。なお、図５（Ｂ）  では簡単のために斜線を省略してある。パッド２は、鉄板２１の表面をゴムパッド２２で覆うとともに、鉄板２１の裏面にピエゾ素子２３を配設した構造になっており、ピエゾ素子２３の裏面（鉄板２１と反対側の面）が図示しないフレーム等に固定されている。そして、パッド２の表面（ゴムパッド２２）に手あるいはスティック等で打撃を加えると、この打撃による衝撃力により鉄板２１が上下振動あるいは揺動し、これによってピエゾ素子２３に歪みが加わり、ピエゾ素子２３はその歪みに応じた電圧信号を出力する。
【００１７】
図２は実施例の電子楽器の要部ブロック図であり、鍵盤１で発生するキーイベントは鍵スキャン回路１０で検出され、鍵スキャン回路１０はキーイベントのあった鍵のキーコードに対応するピッチデータとキーオン／オフ信号をチャンネル割当回路２０に出力する。ここで、音源回路３０は複数チャンネルで時分割多重処理を行って複数音を実質的に同時発音可能としたものである。そこで、チャンネル割当回路２０は音源回路３０の空きチャンネルの検索またはトランケート処理により発音チャンネルの割り当てを行ってチャンネルデータを生成し、鍵スキャン回路１０からのキーオン信号に対応して、そのピッチデータと共にチャンネルデータをラッチ出力する。このラッチ出力のうちチャンネルデータは音源回路３０に供給され、ピッチデータは演算回路７０に供給される。
【００１８】
なお、チャンネル割当回路２０は、チャンネルデータとピッチデータのラッチ出力時に、ノートオンを音源回路３０に出力して発音指示を行う。また、キーオフ信号に対しては、発音中のチャンネルのチャンネルデータと共にキーオフを音源回路３０に出力して消音指示を行う。
【００１９】
一方、パッド２で発生する電圧信号は検出回路４０に入力され、検出回路４０は電圧信号を増幅するとともにこの増幅された電圧信号をＡ／Ｄ変換し、このＡ／Ｄ変換で得られたデジタルデータを包絡線回路５０とセレクタ６０に順次出力する。すなわち、検出回路４０からは、パッド２におけるピエゾ素子２３に加えられる衝撃の衝撃波形をＡ／Ｄ変換の変換サイクルでサンプリングした時系列な衝撃波形データ（デジタルデータ）が出力される。包絡線回路５０は、検出回路４０からの衝撃波形データに基づいて衝撃波形の包絡線に対応する包絡線波形データを生成し、この包絡線波形データをセレクタ６０に出力する。セレクタ６０は、操作スイッチ群７の切換えスイッチ７１の状態に応じて、包絡線回路５０および検出回路４０からの入力データを選択的に切り換えて演算回路７０に出力する。
【００２０】
すなわち、チャンネル割当回路２０からラッチ出力されているピッチデータが被変調信号として演算回路７０に供給され、また、セレクタ６０から出力される衝撃波形データまたは包絡線波形データが変調信号として演算回路７０に供給される。演算回路７０は、ピッチデータに対して衝撃波形データまたは包絡線波形データに基づいて所定の演算を行い、変調されたピッチデータを音源回路３０に出力する。そして、音源回路３０はチャンネル割当回路２０から入力されるチャンネルデータが示すチャンネルにおいて変調されたピッチデータに応じた楽音信号を発生し、サウンドシステム８０で楽音が発生される。
【００２１】
なお、ホイール３でピッチベンドを行うための構成としては、例えば図２に一点鎖線で示したようにチャンネル割当回路２０と演算回路７０との間にコントローラ３１を配設し、ホイール３の操作量に応じてコントローラ３１でピッチデータを変調するように構成することができるが、ホイール３が操作されていないときはコントローラ３１はピッチデータに対して実質的に変調を施さないので、前記の説明ではコントローラ３１を省略した。
【００２２】
図３は、演算回路７０での変調の深さの一例を示す図であり、図３（Ａ）  は衝撃波形データによる変調深さを示し、図３（Ｂ）  は包絡線波形データによる変調深さを示している。例えば衝撃波形データの振幅が“０”のとき変調深さを“１”とし、この変調深さの値をピッチデータに乗算することで、ピッチを変調する。なお、衝撃波形は従来のコントローラ等では得られなかった鋭い立ち上がりの波形となる。また、一回の衝撃の持続時間は略０．１ｓｅｃ  のオーダーであり、衝撃波形データではこの短い時間内で激しく揺れるのが特徴である。
【００２３】
さらに、パッドの中心に打撃を加える場合とパッドの縁の部分に打撃を加える場合とで衝撃波形が異なったり、また、手で衝撃を加える場合とスティック等で衝撃を加える場合とで衝撃波形が異なるように、衝撃の加え方によって波形が異なってくる。このため、例えば図示した３種類の衝撃波形データ（および包絡線波形データ）のように、衝撃の加え方によって多様な波形が得られ、変調のしかたも多様になる。
【００２４】
なお、パッド２の鉄板２１の質量や減衰特性を変えて、例えば衝撃を加えたときに可聴領域より周波数が低い振動の衝撃波を得るようにすることができ、このような衝撃波に基づいて変調を行うこともできる。
【００２５】
以上の実施例では、ピッチを変調する場合について説明したが、前掲の図１について説明したように、音色、振幅、パンニング等の楽音の他の要素あるいは複数の要素を変調してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１記載の電子楽器によれば、楽音の要素を変調するために、衝撃センサに対して、例えば打撃を加える等の簡単な操作でよく、また、楽音の要素を変調する変調信号の基となる衝撃に基づいた自由振動の波形もこの打撃の強さや打撃の与え方に応じて毎回変化するので、打撃の強さや打撃の与え方を変えることにより、表現力豊かに楽音の要素を変化させることができる。
【００２７】
また、請求項２記載の電子楽器によれば、鍵盤の横に衝撃センサを備えているので、演奏操作および変調操作が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す電子楽器の入力部と音源の概念図である。
【図２】本発明実施例の電子楽器の要部ブロック図である。
【図３】本発明実施例における変調の深さの一例を示す図である。
【図４】本発明実施例の電子楽器の外観を示す斜視図である。
【図５】本発明実施例におけるパッドの平面図および断面図である。
【図６】各種センサ出力や操作子の操作量に応じた変調深さの特性を示す図である。
【符号の説明】
１…鍵盤（演奏入力手段）、２…パッド（衝撃センサ）、３０…音源回路、５０…包絡線回路、７０…演算回路。
【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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