(57)【要約】【課題】実際の管楽器に装着して用いることによって管楽器から楽音を発生させるアクチュエータを実現する。【解決手段】管楽器の唇接触部に装着されて使用される演奏用アクチュエータ２を、管楽器の唇接触部３０を覆って配置される可撓性の膜３２と、その膜３２を振動させる振動装置３８，４０とで構成する。振動装置によって唇接触部を覆う膜を積極的に振動させると、管楽器から安定的に楽音が発生する。楽音の音高は振動装置の振動数によって決定され、管楽器のインピーダンスによって決定される共鳴振動数と一致していなくても楽音が安定的に発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管楽器の唇接触部に装着されて使用される演奏用アクチュエータであり、
唇接触部を覆って配置される可撓性の膜と、
その膜を振動させる振動装置とを有し、
その振動装置の振動数が可変であることを特徴とする演奏用アクチュエータ。
【請求項２】
管楽器の唇接触部に装着されて使用される演奏用アクチュエータであり、
唇接触部を覆って配置される可撓性の膜と、
その膜と唇接触部の間に加圧空気を導入する導入路と、
その膜を振動させる振動装置とを有し、
その振動装置の振動数が可変であることを特徴とする演奏用アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または２の演奏用アクチュエータと、
その演奏用アクチュエータの振動装置に、演奏中の管楽器の唇接触部内圧力の経時的変化を示す信号から生成された駆動電力を加える装置を備えている管楽器の演奏装置。
【請求項４】
管楽器の共鳴振動数を変化させる操作部と、
駆動電力の振動数に対応して操作部の操作を制御する制御装置とをさらに有する請求項３の演奏装置。
【請求項５】
奏者が管楽器を演奏しているときに生じる唇接触部内圧力の経時的変化を検出する工程と、
請求項１または２の演奏用アクチュエータの振動装置に、検出された経時的変化に対応する駆動電力を加える工程を備えている演奏方法。
【請求項６】
管楽器に取り付けた消音装置内に配置されているマイクを利用して、唇接触部内圧力に対応する圧力の経時的変化を検出することを特徴とする請求項５の演奏方法。
【請求項７】
奏者が演奏している楽音の経時的変化を示す信号をマイクを利用して検出する工程と、
請求項１または２の演奏用アクチュエータの振動装置に、検出された経時的変化を示す信号に対応する駆動電力を加える工程を備えている演奏方法。
【請求項８】
奏者が演奏している楽音の経時的変化を示す信号をマイクを利用して検出する工程と、
請求項２の演奏用アクチュエータの振動装置に、検出された経時的変化を示す信号に対応する駆動電力を加える工程と、
前記の駆動電力印加工程と同時に、人が請求項２の演奏用アクチュエータに加える加圧空気の圧力を増減調整する工程を備えている演奏方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、管楽器を演奏するアクチュエータと、それを利用して管楽器を演奏する装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばトランペットの場合、未熟練者は楽音を発生させるだけで苦労し、それを代行するアクチュエータはいまだ開発されていない。
特許文献１には、人工声帯や人工舌体とその制御装置を備えた発声装置が提案されているし、特許文献２には、電子楽器を用いて例えばトランペットの奏者が唇の締め具合を変化させたときに生じる楽音を合成する技術が提案されているが、いずれも実際の管楽器に装着して楽音を発生させるものでない。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２―３１１９７４号公報
【特許文献２】
特開平５−１９７７０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では、実際の管楽器に装着して用いることによって管楽器から楽音を発生させるアクチュエータを実現する。さらには、そのアクチュエータ利用することで可能となる演奏装置と演奏方法を提供する。
【０００５】
例えばトランペットの唇接触部（マウスピース）に装着して楽音を発生するアクチュエータを開発しようとすれば、普通には、奏者の上唇に相当する部材と、下唇に相当する部材を備え、その部材間の隙間に加圧された空気を通過させるアクチュエータを想定する。上下の唇に相当する部材の硬さを調整することによって、発生する楽音の音高まで変化できるものと想定する。本発明者らも試みた。しかしながら実際には、上下の唇に相当する部材間を通過する空気によって安定した振動を得ることが困難であり、楽音を安定して発生させることが難しい。また意図した音高を得ることが難しい。特に上下の唇に相当する部材の固有振動数と管楽器の共鳴振動数を一致させることが非常に困難であり、きれいな楽音を発生することがひどく難しい。
管楽器に装着することによって楽音を発生させるアクチュエータを実現するためには、全く別のアプローチが必要とされることが判明した。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用】本発明で創作されたアクチュエータは、管楽器の唇接触部に装着されて使用される演奏用アクチュエータであり、請求項１に記載されているように、唇接触部を覆って配置される可撓性の膜と、その膜を振動させる振動装置とを有している。その振動装置の振動数が可変であり、その振動数を変化させることによって発生する楽音の音高を調整する。
【０００７】
多くの管楽器では、管楽器のインピーダンスによって唇の振動数が決定されるのに対応して、唇の締め具合等を調節して唇の固有振動数を一致させる技巧が必要とされる。この調節がなかなか困難であって、楽音を安定的に発生させるアクチュエータはまだ実現されていない。
本発明のアクチュエータでは、管楽器のインピーダンスによって唇に相当する部材の振動数が決定される現象を利用せず、振動装置によって膜を積極的に振動させる。このアクチュエータを管楽器の唇接触部に装着して使用すると、管楽器から安定的に楽音が発生することが確認された。この場合、楽音の音高は振動装置の振動数によって決定され、管楽器のインピーダンスによって決定される共鳴振動数と一致していなくても楽音が安定的に発生する。
【０００８】
唇接触部を覆って配置される可撓性の膜と、その膜を振動させる振動装置によって演奏用アクチュエータを実現すると、案に相違して、振動膜と唇接触部の間に加圧空気を導入しなくても、管楽器から楽音が発生する。但し、その楽音の音量が十分とはいえないことがある。大きな音量を得るためには、振動膜と唇接触部の間に加圧空気を導入することが有効であり、演奏用アクチュエータの振動膜と唇接触部の間に加圧空気を導入する導入路を設けることが好ましい。
この演奏用アクチュエータによると、管楽器から大音量の楽音を発生させることができる。
【０００９】
本発明で創作された演奏用アクチュエータを利用すると、全く新しい演奏装置が実現される。この演奏装置は、演奏用アクチュエータと、演奏中の管楽器の唇接触部内圧力の経時的変化を示す信号から生成された駆動電力を演奏用アクチュエータの振動装置に加える装置とで構成される。
演奏中の管楽器の唇接触部内圧力の経時的変化を示す信号は、リアルタイムで収集してもよい。奏者Ａが管楽器Ｂを演奏している間に管楽器Ｂの唇接触部内圧力の経時的変化を示す信号を収集し、これから生成される駆動信号を、管楽器Ｃに装着されているアクチュエータの振動装置に加えると、管楽器Ｃから奏者Ａが演奏する楽音を発生させることができる。この現象はリアルタイムで得られ、奏者Ａが管楽器Ｂを演奏している間に、管楽器Ｃから奏者Ａが演奏する楽音を発生させることができる。
管楽器Ｂと管楽器Ｃを遠隔の地において信号を送信すれば、遠隔の地で管楽器Ｃを用いて奏者Ａが演奏する楽音を聞くことができる。信号を記憶しておけば、奏者Ａの楽音を後から再生することができる。この場合管楽器Ｂを用いれば、より正確に楽音を再生することができる。管楽器Ｃを多数用意し、それぞれに演奏用アクチュエータを装着し、それぞれの演奏用アクチュエータに同時に駆動電力を加えると、奏者Ａが同時に複数の管楽器を演奏する楽音を得ることができる。
【００１０】
前記したように、本発明のアクチュエータを用いると、管楽器のインピーダンスによって決定される共鳴振動数と一致していなくても楽音が発生し、振動装置の振動数によって決定される音高の楽音が得られる。しかしながら、振動装置の振動数によって決定される音高に、管楽器のインピーダンスによって決定される共鳴振動数を一致されることが好ましい。そのためには、管楽器の共鳴振動数を変化させる操作部と、駆動電力の振動数に対応して操作部の操作を制御する制御装置を付加することが好ましい。
管楽器の共鳴振動数を変化させる操作は、管楽器の種類によって相違し、トランペットの場合であればピストンを操作することによって共鳴振動数が変化し、トロンボーンの場合であれば管の長さを増減することによって共鳴振動数が変化する。操作部は、管楽器の種類に応じた操作をして共鳴振動数を変化させる。
アクチュエータに加える駆動電力の振動数に対応して操作部によって管楽器の共鳴振動数を変化させると、きれいに共鳴した大音量の楽音が得られる。
【００１１】
本発明で創作された演奏用アクチュエータを利用すると、全く新しい演奏方法が実現される。この演奏方法は、奏者が管楽器を演奏しているときに生じる唇接触部内圧力の経時的変化を検出する工程と、請求項１または２の演奏用アクチュエータの振動装置に、検出された経時的変化に対応する駆動電力を加える工程を実施する。
奏者が管楽器を演奏しているときに生じる唇接触部内圧力の経時的変化は、リアルタイムで検出してもよい。奏者Ａが管楽器Ｂを演奏している間に管楽器Ｂの唇接触部内の圧力の経時的変化を検出し、その経時的変化に対応する駆動信号を管楽器Ｃに装着されている演奏用アクチュエータの振動装置に加えると、奏者Ａが管楽器Ｂを演奏している間に、管楽器Ｃから奏者Ａが演奏する楽音を発生させることができる。
管楽器Ｂと管楽器Ｃを遠隔の地においておけば、遠隔の地で奏者Ａの楽音を聞くことができる。検出された信号を記憶しておけば、奏者Ａの楽音を後から聞くことができる。管楽器Ｃを多数用意しておけば、奏者Ａが同時に複数の管楽器を演奏する楽音を得ることができる。
【００１２】
唇接触部内圧力（トランペットの場合であればマウスピース内圧力）を直接に検出してもよいが、管楽器に消音装置を取り付けると、消音装置内圧力は唇接触部内圧力に連動して増減する。そこで、消音装置内に配置されたマイクを利用して、唇接触部内圧力に対応する圧力の経時的変化を検出するようにしてもよい。
【００１３】
興味深いことに、アクチュエータの振動装置に加える駆動電力を管楽器の楽音以外から生成しても、管楽器から楽音を発生させることができる。
例えば、ピアノを演奏することで得られる楽音の経時的変化を示す信号から駆動電力を生成すると、管楽器からピアノ音に近い楽音が得られる。声楽家の楽音の経時的変化を示す信号から駆動電力を生成すると、管楽器から人の声に近い楽音が得られる。
奏者が演奏している楽音の経時的変化を示す信号をマイクを利用して検出する工程と、演奏用アクチュエータの振動装置に、検出された経時的変化を示す信号に対応する駆動電力を加える工程を実行すると、マイクを利用して収録した楽音に近い楽音を得ることができる。
【００１４】
前記したように、振動膜と唇接触部の間に加圧空気を導入しなくても管楽器から楽音が発生するが、振動膜と唇接触部の間に加圧空気を導入することによって楽音の音量が大きくなる。請求項２のアクチュエータを用いると、管楽器が発生する楽音の音高はアクチュエータで制御し、その音量は人が制御する演奏方法が可能となる。即ち、奏者が演奏している楽音の経時的変化を示す信号をマイクを利用して検出する工程と、検出された経時的変化を示す信号に対応する駆動電力を加圧空気の導入路を有する演奏用アクチュエータの振動装置に加える工程と、駆動電力を印加しながら人が演奏用アクチュエータに加える加圧空気の圧力を増減調整する工程を実行することによって管楽器を演奏することができる。
この演奏方法によると、管楽器が発生する楽音の音高はアクチュエータで制御し、その音量は人が制御することが可能となる。
【００１５】
【実施の形態】以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（形態１）メンブレンフィルムによって可撓性の膜を構成する。
（形態２）メンブレンフィルムは、振動することによって、振動膜と唇接触部間の間隙を閉じたり開いたりする。
（形態３）メンブレンフィルムは、振動することによって、振動膜と唇接触部間の間隙の通過面積を増減する。
（形態４）加圧空気を収容したボンベから、アクチュエータに加圧空気を供給する。
（形態５）アクチュエータ本体に固定された電磁石と、膜に固定されたコイルによって振動装置を構成する。
【００１６】
【実施例】以下、図を参照しつつ、実施例を説明する。図１は、演奏用アクチュエータ２の断面図を示し、図２は、マウスピース３０側から見た演奏用アクチュエータ２の外観図を示している。
アクチュエータ２は、上板４と円筒１４と底板２４が、ねじ６とねじ２２で結合されて構成されたケーシング内に収容されている。底板２４には、複数本のボルト１８が埋設されている。複数本のボルト１８が通過する複数の穴が周縁に形成されている可撓性の膜（メンブレンフィルム）３２が、リング２０とナット１９によって、底板２４の上面に沿って張られている。筒部と円板部を有するコアホルダ１０が、ナット１６とナット１７によってボルト１８に固定されている。コアホルダ１０に、底付円筒型のコア１２が固定されている。コア１２の上部には、ヨーク８が固定されている。底付円筒形のコア１２の中央部には、永久磁石４０が固定されている。永久磁石４０とコア１２間の円筒形のスペースに、コイル３８が上下動可能に収容されている。コイル３８の下端は、メンブレンフィルム３２に接着されている。コイル３８の図示されていないリード線は、アクチュエータ２外に引出されている。
底板２４の上面には窪みが設けられ、メンブレンフィルム３２との間に空間２５が確保される。その空間２５に、マウスピース（管楽器の唇接触部）３０の上部フランジ３０ａが収容される。ねじ穴２８に図示しないねじをねじ込んでマウスピース３０と底板２４の位置関係を固定する。図中２６はシムであり、厚いシム２６を用いるとメンブレンフィルム３２とマウスピース３０の上面が強く接触し、薄いシム２６を用いるとメンブレンフィルム３２とマウスピース３０の上面との接触圧が弱まり、さらに薄いシム２６を用いるとメンブレンフィルム３２とマウスピース３０の上面が離反する。
底板２４の下面には、加圧された空気の供給ホースに接続するポート３６が設けられ、導入路３４がポート３６と空間２５を連通させている。
【００１７】
コイル３８に交流を印加すると、コイル３８が上下方向に振動し、メンブレンフィルム３２が振動する。メンブレンフィルム３２が振動すると、マウスピース３０（管楽器の唇接触部）内の圧力が時間的に変動する（振動する）。また、加圧された空気を空間２５に供給しながらコイル３８に交流を印加すると、メンブレンフィルム３２の下面とマウスピース（管楽器の唇接触部）３０の上面間に形成される間隙の通過面積が時間的に変動する（振動する）。通過面積が振動するために、空間２５からマウスピース３０内に流れ込む空気の単位時間あたりの流量も振動する。
永久磁石４０とコア１２は振動せず、軽量なコイル３８とメンブレンフィルム３２のみが振動する構造であるために、振動部の慣性が小さく、周波数応答性が高い。コイル３８に印加する交流の周波数とメンブレンフィルム３２の振動周波数はよく一致する。
【００１８】
実際の演奏時には、図３に示すように、アクチュエータ２に固定されたマウスピース３０を管楽器（例えばトランペット）４０に装着する。そしてコイル３８に所定振動数の交流電力を印加する。すると、その振動数で、コイル３８が上下方向に振動し、メンブレンフィルム３２が振動し、マウスピース３０（管楽器の唇接触部）内の圧力が時間的に変動する（振動する）。マウスピース３０内の圧力が前記振動数で振動するために、管楽器４０からその振動数の楽音が発生する。
実際にやってみると、ポート３６から空気を導入しなくても管楽器４０から楽音が発生する。また管楽器４０の共鳴振動数を変化させるピストン４０ａ〜４０ｃの操作状態に係わりなく、コイル３８に印加した交流電力の振動数の楽音が発生する。
【００１９】
ポート３６から加圧された空気を導入して、振動するメンブレンフィルム３２とマウスピース３０間の隙間に加圧された空気を通過させると、管楽器４０から発生する楽音の音量が増大する。
加圧空気を貯蔵しているボンベ６０とアクチュエータ２のポート３６をチューブで接続し、間に設けられた切換え弁５８と絞り５６と減圧弁５４をＣＰＵ４６で制御することによって、振動するメンブレンフィルム３２とマウスピース３０間の隙間を通過する空気量を増大させると音量が増大し、空気量を減少させると音量が減少する。
人が息を吹きこむことによってチューブからポート３６に吹きこむ空気量を増減することができ、強く吹き込めば大音量で演奏でき、弱く吹き込めば小音量で演奏できる。
【００２０】
コイル３８に印加する交流電力の振動数に合わせて管楽器４０の共鳴振動数を変化させると、きれいに共鳴した音色が大音量で得られる。トランペット４０の３つのピストン４０ａ〜４０ｃを操作する３本の人工指６８ａ〜６８ｃを用意し、それを作動させるソレノイド弁６６ａ〜６６ｃをＣＰＵ４６で制御し、３つのピストン４０ａ〜４０ｃで調節されるトランペット４０の共鳴振動数を、コイル３８に印加する交流電力の振動数に一致させると、きれいに共鳴した音色が大音量で得られる。
【００２１】
人工的に創り出した交流電力をコイル３８に印加して管楽器４０から楽音を発生させることができるが、人が演奏した楽音を再現することもできる。
このためには、最初にマウスピース３０からアクチュエータ２を外して管楽器４０を利用して奏者が実際に演奏する。奏者が実際に演奏する場合には、管楽器に消音機（図４参照。ミュートともいう）６２を取付け、消音機６２の中に配置しておいたマイク４２で、マイク４２の存在箇所における圧力の経時的変化を検出して記憶する。このために、フィルタ＆アンプ５０とＡ／Ｄ変換機４８とＣＰＵ４６を用い、収録された圧力の経時的変化（振動）を示す信号をＲＡＭ４７に記憶する。
【００２２】
消音機（ミュート）６２のマイク４２の存在部位は、図４に示すように、振動の腹と節の関係から、管楽器４０の唇接触部（マウスピース）３０内の圧力に対応して変動する。消音機６２内に配置されたマイク４２を利用することによって奏者が管楽器を演奏しているときに生じる唇接触部内圧力に対応する圧力の経時的変化を検出することができる。
【００２３】
ＲＡＭ４７に、奏者が管楽器を演奏しているときに生じた唇接触部内圧力の経時的変化を示す信号が記憶されると、アクチュエータ２を用いることによって、演奏を再現することができる。この場合には、マウスピース３０にアクチュエータ２を装着し、管楽器４０から消音機６２を取り外す。アクチュエータ２を利用して演奏する場合には、マイク４２とフィルタ＆アンプ５０とＡ／Ｄ変換機４８は不要である。代わりにアンプ４４が必要とされる。
アクチュエータ２を利用して演奏する場合、ＣＰＵ４６は、ＲＡＭ４７に記憶されている唇接触部内圧力の経時的変化を示す信号から、そこに含まれている振動数を反映した駆動電力信号を生成してアンプ４４に出力する。アンプ４４は、指示された駆動電力を生成してアクチュエータ２のコイル３８に通電する。この結果、メンブレンフィルム３２は、奏者が演奏したときと同様に振動し、管楽器４０から奏者の演奏時と同じ楽音が発生する。
このとき、コイル３８に通電する駆動電力の振動数に合わせてＣＰＵ４６がソレノイド弁６６ａ〜６６ｃを制御して、管楽器４０の共鳴振動数を変化させることが好ましい。駆動電力の振動数と管楽器の共鳴振動数を一致させつづけると、きれいに共鳴した楽音で演奏することができる。
また、収録された演奏の音量変化に追従して、ＣＰＵ４６が減圧弁５４を制御して、管楽器４０に吹きこむ空気量を増減させることが好ましい。収録された演奏の音量変化にあわせて吹き込み空気量を増減させると音量の強弱まで再演することができる。なお５２は、インターフェイスである。
【００２４】
上記したように、奏者Ａによる演奏を記録しておいて、後からアクチュエータを利用して再演することもできるが、演奏中の管楽器の唇接触部内圧力の経時的変化を示す信号を検出しながらリアルタイムで再演することもできる。例えば、図５に示すように、奏者Ａが管楽器Ｂを演奏している間に管楽器Ｂの唇接触部内圧力の経時的変化を示す信号を収集し、これから生成される駆動信号を、管楽器Ｃに装着されているアクチュエータ２の振動装置に加えると、管楽器Ｃから奏者Ａが管楽器Ｂを用いて演奏する楽音を発生させることができる。この場合、信号を一時記憶しておく必要は必ずしもない。
管楽器Ｂと管楽器Ｃを遠隔の地において信号を送受信すれば、遠隔の地で管楽器Ｃを用いて奏者Ａの楽音を聞くことができる。アクチュエータ２で演奏する管楽器Ｃ、Ｄを複数用意しておけば、奏者Ａが同時に複数の管楽器Ｃ、Ｄを演奏する実在しない楽音を得ることができる。
【００２５】
演奏用アクチュエータと管楽器を利用して再演できる楽音は、管楽器から得られる楽音に限られず、ピアノ等の楽音あるいは人が歌ったり話したりする楽音を作成することもできる。図６に示すように、奏者Ｅが管楽器以外の楽器Ｆを用いて演奏した楽音をマイクとフィルタ＆アンプを利用して記憶装置に記憶し、それから得られる駆動電力をアクチュエータに加えると、楽器Ｆから得られた楽音を管楽器Ｇから再生することができる。例えばトランペットからピアノ音を発生させることができる。人が歌ったり話したりした楽音から駆動電力を生成すると、管楽器を歌わせたり話させたりすることができる。
【００２６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示であり、特許請求の範囲を限定するものではない。また、本発明はいくつかの目的を解決するものであり、全部の目的を同時に解決するときに限って有意義なものではなく、一または二の目的を解決するだけで有意義なものである。
【００２７】
【発明の効果】本発明で創作された演奏用アクチュエータを用いると、管楽器から安定的に楽音を発生させることが可能となり、演奏ロボットを実現することができる。また、種々の演奏方法が可能となり、著名な演奏家の楽音を実楽器から再生したり、遠隔地で実楽器を演奏することが可能となる。また、一人の演奏家が複数の実楽器を同時に演奏することや、熟練した奏者の楽音を利用して自己の好みの音の強弱で演奏させることなど、従来では実現不能な演奏をさせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】演奏用アクチュエータの断面図。
【図２】演奏用アクチュエータの底面図。
【図３】演奏用アクチュエータを用いる演奏再演装置の構成例を示す図。
【図４】消音機のマイクで唇接触部内圧力に対応する圧力が検出できることを示す図。
【図５】遠隔地で演奏を再演するための構成例を示す図。
【図６】管楽器以外の楽音を再演するための構成例を示す図。
【符号の説明】
１２：コア
３８：コイル
４０：永久磁石
以上によって振動装置が構成される
３０：マウスピース（唇接触部）
３２：可撓性の膜（メンブレンフィルム）
３６：加圧空気導入ポート
【図１】
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【図２】
2004258443.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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