(57)【要約】【課題】ダンパペダル操作時のピアノのキータッチをシミュレーションする。【解決手段】第１基準値記憶部２６には鍵の押し下げ量の第１基準値が記憶される。第２基準値発生部２７は踏み込み量検出部２８で検出したペダルの踏み込み量に応じた第２基準値（＜第１基準値）を発生する。ペダル検出部３０でダンパペダルが操作されたことが検出されたときに切り替え部２９は第２基準値発生部２７側に切り替わる。比較部２５では、鍵の押し下げ量を第１基準値または第２基準値と比較して、押し下げ量がこれらの基準値を超えたときにそれぞれ楽音発生指示を出力する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍵盤装置と、ペダルとを有する電子ピアノにおいて、
前記ペダルの踏み込みを検出する踏み込み検出手段と、
前記鍵盤装置の打鍵を検出するキーセンサとを備え、
前記キーセンサによる打鍵検出に基づいて楽音発生指示をするとともに、
前記踏み込み検出手段でペダルの踏み込みが検出されている場合の方が、ペダルの踏み込みが検出されていない場合よりも、前記キーセンサによる打鍵検出の時期が早まるように前記キーセンサの打鍵検出基準値を設定したことを特徴とする電子ピアノ。
【請求項２】
前記キーセンサが、前記鍵盤装置の各鍵の押し下げ量を検出するように構成され、
前記打鍵検出基準値が鍵の押し下げ量の基準値として設定され、前記踏み込み検出手段でペダルの踏み込みが検出された場合の方が、ペダルの踏み込みが検出されていない場合よりも前記押し下げ量の基準値を小さく設定したことを特徴とする請求項１記載の電子ピアノ。
【請求項３】
前記ペダルの踏み込み量を検出する踏み込み量検出手段を備え、
前記押し下げ量の基準値が、前記踏み込み量検出手段で検出されたペダルの踏み込み量に応じて大きくなるように、該踏み込み量の関数として決定されたことを特徴とする請求項１または２記載の電子ピアノ。
【請求項４】
鍵盤装置と、ペダルとを有する電子ピアノにおいて、
前記ペダルの踏み込みを検出する踏み込み検出手段と、
前記鍵盤装置の打鍵を検出するキーセンサと、
前記キーセンサの出力に基づいてベロシティを決定する手段とを備え、
前記踏み込み検出手段でペダルの踏み込みが検出されている場合の方が、ペダルの踏み込みが検出されていない場合よりも、大きいベロシティが決定されるように、前記ベロシティの決定手段を構成したことを特徴とする電子ピアノ。
【請求項５】
前記ペダルの踏み込み量を検出する踏み込み量検出手段を備え、
前記踏み込み量検出手段で検出されたペダルの踏み込み量に応じてベロシティが大きくなるように構成したことを特徴とする請求項４記載の電子ピアノ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ピアノの鍵盤装置に関し、特に、ダンパペダルやソステヌートペダルを踏んで打鍵したときのアコースティックピアノの「聴こえ」を再現するのに好適な電子ピアノに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ピアノにおいては、打鍵つまり鍵盤の鍵の押し下げに応答して楽音発生指示を出力する。打鍵の検出のために上下方向に設置位置をずらせた２個１組のセンサが用いられる。これらのセンサの出力時間差でベロシティつまり打鍵強さを検出する一方、両センサのうち下方のセンサがオンになったのをトリガとして楽音発生指示を出力している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アコースティックピアノにおいてダンパペダルを操作した場合、打鍵に先立って、すべての弦からダンパが一斉に離される。つまり、打鍵に追随するアクションの動きでダンパを上げるのではない。そのため、打鍵感つまりキータッチが、ダンパペダルを使用しないときより軽くなる。図５は、アコースティックピアノにおける鍵の押し下げ量（鍵と棚板との間隔）の変化を示すグラフである。曲線Ｃ１はダンパペダルを操作した演奏時、曲線Ｃ２はダンパペダルを操作しない演奏時の、鍵と棚板との間隔の変化をそれぞれ示す。同図に示すように、鍵の押し下げ量の変化は、ペダル操作をしないときより、ペダル操作をしたときの方が急である。すなわち、ペダルを操作した演奏では、キータッチが軽いために短時間で鍵が大きく押し下げられる。ソステヌートペダルを使用したときにも同様にキータッチは軽くなる。
【０００４】
このタッチの違いは演奏上の表現力を大きく変えるし、タッチの違いによって弦に伝わるエネルギも変化する。したがって、発音される音にも違いが出てくる。
【０００５】
特開平６−３５４５４号公報には、アコースティックピアノのダンパペダル効果を再現するため、ダンパペダル操作時の音像定位を経時的に移動させるようにした電子ピアノが開示されている。
【０００６】
ペダルを操作したときのキータッチの違いによる「聴こえ」を電子ピアノで再現することが望まれるが、従来は、タッチが軽くなることによる楽音変化は考慮されていなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、ダンパペダルやソステヌートペダルの踏み込みによるキータッチの変化を考慮して楽音を発生させることができる電子ピアノを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し、目的を達成するための本発明は、ペダルの踏み込みを検出する踏み込み検出手段と、鍵盤装置の打鍵を検出するキーセンサとを備え、前記キーセンサによる打鍵検出に基づいて楽音発生指示をするとともに、前記踏み込み検出手段でペダルの踏み込みが検出されている場合の方が、ペダルの踏み込みが検出されていない場合よりも、前記キーセンサによる打鍵検出の時期が早まるように前記キーセンサの打鍵検出基準値を設定した点に第１の特徴がある。
【０００９】
また、本発明は、前記キーセンサが、前記鍵盤装置の各鍵の押し下げ量を検出するように構成され、前記打鍵検出基準値が鍵の押し下げ量の基準値として設定され、前記踏み込み検出手段でペダルの踏み込みが検出された場合の方が、ペダルの踏み込みが検出されていない場合よりも前記押し下げ量の基準値を小さく設定した点に第２の特徴がある。
【００１０】
また、本発明は、前記ペダルの踏み込み量を検出する踏み込み量検出手段を備え、前記押し下げ量の基準値が、ペダルの踏み込み量に応じて大きくなるように、該踏み込み量の関数として決定された点に第３の特徴がある。
【００１１】
第１〜第３の特徴によれば、ペダルが踏み込まれた場合、打鍵検出が早められ、ペダルが踏み込まれていない場合よりも早いタイミングで楽音発生指示が出力される。
【００１２】
また、本発明は、前記ペダルの踏み込みを検出する踏み込み検出手段と、前記鍵盤装置の打鍵を検出するキーセンサと、前記キーセンサの出力に基づいてベロシティを決定する手段とを備え、前記踏み込み検出手段でペダルの踏み込みが検出されている場合の方が、ペダルの踏み込みが検出されていない場合よりも、大きいベロシティが決定されるように、前記ベロシティの決定手段を構成した点に第４の特徴がある。
【００１３】
さらに、本発明は、前記ペダルの踏み込み量を検出する踏み込み量検出手段を備え、前記踏み込み量検出手段で検出されたペダルの踏み込み量に応じてベロシティが大きくなるように構成した点に第５の特徴がある。
【００１４】
第４および第５の特徴によれば、ペダルが踏み込まれた場合、ベロシティが大きくなり、ペダルが踏み込まれていない場合と比べて、軽いキータッチながら強く打鍵したときのような楽音信号が生成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図２は本発明の一実施形態に係る電子ピアノのハード構成を示すブロック図である。同図において、バスライン４０には、ＣＰＵ１、ＲＡＭ２、ＲＯＭ３、プログラムメモリ４、楽音波形メモリ５、音源装置６、鍵盤インタフェース７、ペダルインタフェース８、パネルインタフェース９およびＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）１０が接続される。鍵盤インタフェース７には鍵盤装置１１が、ペダルインタフェース８にはペダル装置１２が、パネルインタフェース９には操作パネル１３がそれぞれ接続される。鍵盤装置１１は、複数（例えば８８鍵）の鍵（キー）と、各鍵の押し下げ量を検出するためのキーセンサ（詳細は後述する）とを備える。鍵盤インタフェース７は、キーセンサの出力信号に基づいてキーイベント情報やタッチ情報を生成し、これらの情報はキーナンバに対応づけられてＲＡＭ２に記憶される。
【００１６】
ペダル装置１２は、ダンパペダルやソステヌートペダル、およびこれらペダルの踏み込み量を検出するペダルセンサ（ボリューム）からなる。ペダル装置１２は、アコースティックピアノにおけるペダル踏み込みによる効果を該電子ピアノで再現させるために設けられる。ＤＡＣ１０にはアンプやスピーカを含むサウンドシステム１４が接続される。
【００１７】
ＣＰＵ１は、プログラムメモリ４に格納されている制御プログラムに従って、各構成要素を制御する。楽音波形メモリ５には複数の音色に対応した波形データが記憶され、ＲＯＭ３には、楽音波形データを処理して楽音を生成するためのパラメータが記憶される。ＲＡＭ２はＣＰＵ１がプログラムを実行する際の各種データを一時記憶するワークエリアとして使用される。操作パネル１３はＬＣＤスクリーンやレジストレーションスイッチ等各種スイッチおよびボリューム、ならびにＬＥＤなどの表示灯からなり、例えば、鍵盤装置１１に隣接して設けられるコントロールパネル上に配置される。
【００１８】
演奏時、鍵盤装置１１から入力されるキーオンに応答して楽音波形メモリ５から音源装置６へ楽音波形データが読み出される。楽音波形データは、キーオンナンバに応じた周波数で読み出される。音源装置６は、読み出された楽音波形データに対して、ベロシティに応じたアタック部の形成を含むエンベロープ制御および効果の付加等の処理がなされ、楽音信号が形成される。楽音信号はＤＡＣ１０でアナログ楽音信号に変換された後、サウンドシステム１４に供給される。サウンドシステム１４ではアナログ楽音信号をアンプで増幅した後、スピーカで発音する。ＣＰＵ１は、さらに、ペダル装置１２から入力される制御信号（センサによるペダル踏み込み信号）の有無によって、後述するように楽音発生指示時期を変えることができる。
【００１９】
図３は、電子ピアノの鍵盤装置の構造を示す断面側面図である。鍵盤装置１１の各鍵１５は、支点となるバランスピン１６で支持されていて、バランスピン１６の右側つまり鍵１５の奥方向の端部近くに上方に突出したキャプスタンねじ１７が設けられる。フレーム１８には、ほぼ水平に延びて、該フレーム１８近くに設けられた軸１９の周りで上下に揺動自在なハンマ２０が設けられる。ハンマ２０の先端寄りにはアクションウェイト２１が設けられる。一方、鍵１５の、バランスピン１６から左寄りの位置つまり鍵１５の手前方向端部近くには、カウンタウェイト２２が吊り下げ状態で設けられる。さらに、フレーム１８には、前記アクションウェイト２１が上方に跳ね上がりすぎるのを抑止するストッパ２３が設けられる。鍵１５は、押鍵されていないときは、カウンタウェイト２２が設けられた側が持ち上がった位置にある。
【００２０】
演奏時に鍵１５が押されると、鍵１５の前端部は、バランスピン１６を中心に下がり、逆に鍵１５の奥側端部は持ち上げられる。そのとき、キャプスタンねじ１７はアクションウェイト２１が設けられたハンマ２０を押し上げるので、演奏者はこの押し上げ力の反力をタッチとして感じる。
【００２１】
フレーム１８の底板１８１には、鍵１５の上下方向における変位量を検出するためのキーセンサとしての位置検出センサ２４が設けられる。鍵１５の下面に設けられた前記カウンタウェイト２２を鉄等の磁性体で構成し、磁性体を感知して出力を生ずる磁気センサを位置検出センサ２４として使用するのがよい。磁気センサは感知部と磁性体との距離に応じて出力が変化するので、この出力に基づいてカウンタウェイト２２と位置検出センサ２４との距離、つまり底板１８１、ないしは底板１８１の前端にあって、その上面が鍵１５の前端下面と対向する棚板１８２と鍵１５との間隔を検出することができる。なお、位置検出センサ２４は磁気センサに限らず、光センサや振動センサ等、各種位置検出センサであってもよい。そして、選択するセンサによってカウンタウェイト２２の、少なくとも位置検出センサ２４との対向面の形状や材質を変形するのはもちろんである。
【００２２】
この実施形態では、上記（図５）のような鍵の押し下げ量に鑑み、ペダルを操作した演奏と、ペダルを操作しない演奏とで、楽音発生指示の時期を変化させた。
【００２３】
図４は、楽音発生指示制御のフローチャートであり、ＣＰＵ１によって処理される。ステップＳ１では、キーオンつまり鍵１５が押されたか否かを判断する。キーオンが検出されたならば、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、鍵盤装置１１の位置検出センサ２４からその出力を読み込む。ステップＳ３では、ペダルが踏み込まれたか否かをペダルセンサの値に基づいて判断する。この判断は、例えば、該ペダルセンサの値が予め設定した値を超えているか否かによって行う。ペダルが踏み込まれていない場合は、ステップＳ４に進む。位置検出センサ２４の出力は鍵１５の押し下げ量を代表する。ステップＳ４では、位置検出センサ２４の出力で代表される鍵１５の押下げ量が、第１基準値α１以上になったか否かが判断される。鍵１５の押し下げ量が第１基準値α１以上になったならば、ステップＳ６に進んで楽音発生指示を出力する。この楽音発生指示に応答して楽音波形データの読み出しや音源装置の各種パラメータ設定等、発音の処理が開始される。
【００２４】
ステップＳ３でペダルが踏み込まれたと判断された場合は、ステップＳ５に進み、位置検出センサ２４の出力で代表される鍵１５の押し下げ量が、第２基準値α２（＜α１）以上になったか否かが判断される。鍵１５の押し下げ量が第２基準値α２以上になったならば、ステップＳ６に進んで楽音発生指示を出力する。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、ペダルを踏み込んだ時に軽くなるアコースティックピアノのキータッチに倣って、ペダルを踏み込んだ時には、ペダルを踏まないときより早いタイミングで楽音を発生させる指示が出力される。その結果、演奏者は、ペダルを踏んだときに、ペダルを踏まないときと比べてキータッチが変化したような感覚を受ける。この感覚はアコースティックピアノのダンパペダルやソステヌートペダルを使用時と同様のものであり、電子ピアノの演奏を、より一層アコースティックピアノの演奏に近づけることができる。
【００２６】
なお、前記第１基準値α１と第２基準値α２との差Δαを、固定値に限らず、ペダルの踏み込み量の関数としてもよい。ダンパが弦を押している強さは、ペダルの踏み込み量つまり踏み込み深さによって変化するからである。つまり、踏み込み深さが大きくなるほど、ダンパが弦を押している力は小さくなり、キータッチは徐々に軽くなる。ペダルの踏み込み量と前記第２基準値α２との関係を設定したテーブルを準備し、ペダルの踏み込み量を入力して第２基準値α２を出力させ、その第２基準値α２を前記ステップＳ５の判断で使用すればよい。なお、第１基準値α１と第２基準値α２との差Δαと、ペダルの踏み込み量との関係を、テーブルを使って求めるのに代えて計算によって求めるようにしてもよい。
【００２７】
図１は、本実施形態の要部機能を示すブロック図である。比較部２５の一方の入力として、位置検出センサ２４で検出された鍵１５の押し下げ量を表す信号が供給される。比較部２５の他方の入力として、第１基準値記憶部２６に記憶された第１基準値α１と第２基準値発生部２７から出力される第２基準値α２とが供給される。
【００２８】
踏み込み量検出部２８は、ペダルの踏み込み量を検出するボリュームで構成できるペダルセンサである。第２基準値発生部２７は、ペダルの踏み込み量の関数として第２基準値α２を発生するテーブルである。第２基準値発生部２７は、上述のようにペダルの踏み込み量の関数としての第２基準値α２を算出する演算手段で構成してもよい。第１基準値α１と第２基準値α２は切り替え部２９を介して比較部２５に入力される。ペダル検出部３０は、踏み込み量検出部２８の出力が予定値を超えたらペダル操作検出信号を出力する。前記切り替え部２９は、ペダル操作検出信号が出力されているときには第２基準値α２を選択するように切り替えられる。
【００２９】
比較部２５は、位置検出センサ２４で検出された鍵１５の押し下げ量を表す信号を第１基準値α１または第２基準値α２と比較し、前記押し下げ量を表す信号が第１基準値α１および第２基準値α２を超えたときに、楽音発生指示を出力する。
【００３０】
なお、前記位置検出センサ２４による鍵１５の押し下げ量に代えて、打鍵された後の所定時間後の鍵１５の高さ位置、鍵１５の下降速度、または鍵１５の下降時の加速度を使用して、楽音発生指示のタイミングを決定してもよい。鍵１５の高さ位置は、鍵１５の最大押し下げ量から鍵１５の押し下げ量を減算することで算出でき、速度は押し下げ量の微分で、加速度は速度の微分で算出できる。この変形の場合、第１基準値α１、および第２基準値α２は、それぞれ、鍵１５の高さ位置、速度、および加速度が基準となるのはもちろんである。
【００３１】
また、上述の実施形態では、アコースティックピアノに倣ってキータッチを変えたが、ペダルの操作の有無によって、ベロシティを変化させてもよい。この場合、ペダルの操作が検出された場合、一義的にベロシティを大きい値に変えるのであってもよいし、打鍵された後の所定時間後の鍵１５の高さ位置、下降速度、または下降時の加速度の関数としてのベロシティを決定するのであってもよい。さらに、ペダルの踏み込み量の関数としてもよい。ベロシティを変化させることによって、ペダル操作時に軽くなるキータッチの軽さによってベロシティが大きくなりがちなアコースティックピアノに倣うことができる。
【００３２】
また、ペダル操作によって機械的にキータッチを変化させることができる鍵盤装置が考えられる。例えば、アクションウェイトのモーメントを変化させることでキータッチが変えることが考えられるが、そのような鍵盤装置を有する電子ピアノに対しても本発明を適用できる。すなわち、上述の位置検出センサの出力やダンパペダル踏み込み量に基づく楽音発生指示のタイミングの変更やベロシティの決定手法を加味することができる。
【００３３】
また、上記実施形態では、ダンパペダルおよびソステヌートペダルの双方を有する電子ピアノを想定したが、これらのうち一方のみ（例えばダンパペダルのみ）を有する電子ピアノにも本発明は適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１〜３の発明によれば、ペダル操作時には、打鍵開始から早い時期に楽音発生指示が出力され、打鍵開始から早期に発音させられる。したがって、アコースティックピアノでペダルを操作した時と同様の、キータッチが軽くなったような感覚を演奏者に与えることができる。特に、請求項３の発明によれば、ペダルの踏み込み量が大きくなるほど、より一層打鍵開始から早い時期で楽音発生指示が出力される。これは、ペダルの踏み込み量に応じて弦をダンパで押している力が変化するアコースティックピアノに倣ったものである。また、請求項４，５の発明によれば、ペダル操作時には、ベロシティを大きくできるので、キータッチが軽くなったような感覚を演奏者に与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子ピアノの要部機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電子ピアノのハード構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電子ピアノの鍵盤構造を示す側面断面図である。
【図４】楽音発生指示制御のフローチャートである。
【図５】アコースティックピアノにおける鍵の押し下げ量の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ＣＰＵ、  １１…鍵盤装置、  １２…ペダル装置、  １５…鍵、  ２４…位置検出センサ、  ２５…比較部、  ２６…第１基準値記憶部、  ２７…第２基準値発生部、  ２８…踏み込み量検出部、  ２９…切り替え部、  ３０…ペダル検出部
【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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