(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鍵と、
ダンパペダルと、
響板と、
各鍵ごとに設けられたアクションハンマおよび擬似弦からなる打撃機構と、
前記アクションハンマの前記擬似弦への打撃状態を、打撃の強弱および各周波数成分を含む打撃信号として抽出する打撃信号抽出手段と、
前記鍵あるいは前記ダンパペダルの操作に応答してダンパ信号を生成するダンパ信号生成手段と、
前記打撃信号および前記ダンパ信号を入力とし、操作された鍵に応じた音程の響板駆動信号を生成する響板駆動信号生成手段と、
前記響板駆動信号に従って前記響板を駆動する響板駆動手段を備え、
前記響板駆動信号生成手段は、前記打撃信号が入力される加算器、前記加算器の出力を遅延させる遅延手段、前記遅延手段の出力に位相特性および振幅特性を付与して前記加算器に与えるフィルタ手段を有し、
前記フィルタ手段を前記ダンパ信号により制御し、
前記位相特性によりアコースティックピアノでの基音に対する倍音の周波数ずれを与え、前記振幅特性により倍音ごとに異なる減衰特性を与えることを特徴とする鍵盤楽器。
【請求項２】
前記フィルタ手段は、前記遅延手段の出力が入力されるＦＩＲフィルタと該ＦＩＲフィルタの出力に前記ダンパ信号を乗算して前記加算器に出力する乗算器を有することを特徴とする請求項１に記載の鍵盤楽器。
【請求項３】
前記フィルタ手段は、前記遅延手段の出力が入力されるＦＩＲフィルタと該ＦＩＲフィルタの出力をフィルタリングして前記加算器に出力するＩＩＲローパスフィルタを有し、前記ＩＩＲローパスフィルタのカットオフ周波数が前記ダンパ信号により制御されることを特徴とする請求項１に記載の鍵盤楽器。
【請求項４】
前記ＦＩＲフィルタは、予めテーブルに登録されたインパルス応答波形のデータを使用して前記遅延手段の出力を畳み込み処理することを特徴とする請求項２または３に記載の鍵盤楽器。
【請求項５】
前記ＦＩＲフィルタは、予めテーブルに登録されたインパルス応答波形のデータおよびその補間データを使用して前記遅延手段の出力を畳み込み処理することを特徴とする請求項２または３に記載の鍵盤楽器。
【請求項６】
前記擬似弦は、前記鍵に応じてスティフネスあるいは固有振動数が異なることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の鍵盤楽器。
【請求項７】
前記ダンパ信号生成手段は、前記鍵と前記ダンパペダルの操作に従って稼働するダンパの位置を検出するダンパ位置検出手段を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の鍵盤楽器。
【請求項８】
前記ダンパ信号生成手段は、前記鍵の押鍵深さを検出する押鍵検出手段および前記ダンパペダルの操作深さを検出するダンパペダル検出手段を有し、鍵の押鍵深さとダンパペダルの操作深さからダンパ信号を生成することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の鍵盤楽器。
【請求項９】
さらに、ソステヌートペダルを備え、前記ダンパ信号生成手段は、前記鍵あるいは前記ダンパペダルあるいは前記ソステヌートペダルの操作に応答してダンパ信号を生成することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の鍵盤楽器。
【請求項１０】
各鍵ごとに複数の響板駆動信号生成手段を備え、該複数の響板駆動信号生成手段は、倍音の周波数ずれおよび倍音ごとに減衰特性が互いに異なることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の鍵盤楽器。
【請求項１１】
各鍵ごとの響板駆動信号生成手段で生成された響板駆動信号を重み付け加算して前記響板駆動手段に与える響板駆動信号割振り手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の鍵盤楽器。
【請求項１２】
前記アクションハンマは、針刺しにより、その硬さが調整されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の鍵盤楽器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍵盤楽器に関し、特に、アコースティックピアノの弦およびフレームで構成されている共振メカニズム部分のみを電子技術で置き換えることにより軽量小型化を可能にした鍵盤楽器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アコースティックピアノに電子技術を導入する試みは、自動演奏ピアノや消音ピアノでなされている。これらの鍵盤楽器は、打弦機構などのメカ的に楽音を発生する手段に対し打鍵時間と打鍵強さのみを電気的に制御することにより、あるいは打鍵機構などのメカ的に楽音を発生する手段と電気的に楽音を発生する手段の双方を具備させることにより、実現される。
【０００３】
電気ピアノや電子ピアノと称される鍵盤楽器があり、電気ピアノでは、弦や棒状体などが打撃されたときの振動を電気的にピックアップし、ピックアップされた電気信号をフィルタなどの電子回路により処理してスピーカから楽音として放音させる。電子ピアノでは、アコースティックピアノの音をサンプリングしてPCM録音しておき、PCM録音されたデータを元に鍵操作に応じたピアノ波形を再生して放音させるものが主流となっている。 
【０００４】
特許文献１には、弦を持たない鍵盤楽器において、鍵タッチ感を十分に再現するために、被打撃部を緩衝材と弾性部材の多層構造とすることが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、打弦時の鍵タッチ感をリアルに再現するために、被打弦部を緩衝材と弾性部材の多層構造とすることが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２０８１７８号公報
【特許文献２】特開平５−８０７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
メカ的な機構技術を駆使して完成されたアコースティックピアノでは、微妙な奏法の違いで音色を変えることができ、ピアノ演奏者は、演奏することによって放音されるピアノ音を聴き、所望とする音色に修正を加えながら演奏することができる。
【０００７】
アコースティックピアノの歴史は、大音量化への改良の歴史といってもよく、高張力に耐えるピアノ線の開発とその高張力を支えるフレーム構造の開発の歴史であった。このため、ピアノの重量は増大し、ピアノ線の長さ(弦長)が長大化しているが、このようなメカ的な構造には限界がある。
【０００８】
一方、アコースティックピアノの音をPCM録音し、それからピアノ波形を再生して楽音を生成する電子ピアノでは、奏法の違いで微妙な音色制御を可能にすることが難しい。なぜならば、微妙な奏法の違いを表現するためには膨大な数の音色パターンが要求されるが、サンプリングによりPCM録音するデータには限界があり、このような要求に応えることが難しいからである。
【０００９】
特許文献１，２では、打弦時の鍵タッチ感の再現についての問題を解決するものであり、これでは、アコースティックピアノの音響出力を擬似することが可能な音色制御を問題にしていない。
【００１０】
本発明の目的は、アコースティックピアノのメカ的限界を超えた軽量小型化が可能であり、さらにアコースティックピアノのような微妙な音色制御が可能な鍵盤楽器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、複数の鍵と、ダンパペダルと、響板と、各鍵ごとに設けられたアクションハンマおよび擬似弦からなる打撃機構と、前記アクションハンマの前記擬似弦への打撃状態を、打撃の強弱および各周波数成分を含む打撃信号として抽出する打撃信号抽出手段と、前記鍵あるいは前記ダンパペダルの操作に応答してダンパ信号を生成するダンパ信号生成手段と、前記打撃信号および前記ダンパ信号を入力とし、操作された鍵に応じた音程の響板駆動信号を生成する響板駆動信号生成手段と、前記響板駆動信号に従って前記響板を駆動する響板駆動手段を備え、前記響板駆動信号生成手段は、前記打撃信号が入力される加算器、前記加算器の出力を遅延させる遅延手段、前記遅延手段の出力に位相特性および振幅特性を付与して前記加算器に与えるフィルタ手段を有し、前記フィルタ手段を前記ダンパ信号により制御し、前記位相特性によりアコースティックピアノでの基音に対する倍音の周波数ずれを与え、前記振幅特性により倍音ごとに異なる減衰特性を与える点に第１の特徴がある。
【００１３】
また、本発明は、前記フィルタ手段が、前記遅延手段の出力が入力されるＦＩＲフィルタと該ＦＩＲフィルタの出力に前記ダンパ信号を乗算して前記加算器に出力する乗算器を有する点に第２の特徴がある。
【００１４】
また、本発明は、前記フィルタ手段が、前記遅延手段の出力が入力されるＦＩＲフィルタと該ＦＩＲフィルタの出力をフィルタリングして前記加算器に出力するＩＩＲローパスフィルタを有し、前記ＩＩＲローパスフィルタのカットオフ周波数が前記ダンパ信号により制御される点に第３の特徴がある。
【００１５】
また、本発明は、前記ＦＩＲフィルタが、予めテーブルに登録されたインパルス応答波形のデータを使用して前記遅延手段の出力を畳み込み処理する点に第４の特徴がある。
【００１６】
また、本発明は、前記ＦＩＲフィルタが、予めテーブルに登録されたインパルス応答波形のデータおよびその補間データを使用して前記遅延手段の出力を畳み込み処理する点に第５の特徴がある。
【００１７】
また、本発明は、前記擬似弦が、前記鍵に応じてスティフネスあるいは固有振動数が異なる点に第６の特徴がある。
【００１８】
また、本発明は、前記ダンパ信号生成手段が、前記鍵と前記ダンパペダルの操作に従って稼働するダンパの位置を検出するダンパ位置検出手段を有する点に第７の特徴がある。
【００１９】
また、本発明は、前記ダンパ信号生成手段が、前記鍵の押鍵深さを検出する押鍵検出手段および前記ダンパペダルの操作深さを検出するダンパペダル検出手段を有し、鍵の押鍵深さとダンパペダルの操作深さからダンパ信号を生成する点に第８の特徴がある。
【００２０】
また、本発明は、さらに、ソステヌートペダルを備え、前記ダンパ信号生成手段は、前記鍵あるいは前記ダンパペダルあるいは前記ソステヌートペダルの操作に応答してダンパ信号を生成する点に第９の特徴がある。
【００２１】
また、本発明は、各鍵ごとに複数の響板駆動信号生成手段を備え、該複数の響板駆動信号生成手段は、倍音の周波数ずれおよび倍音ごとに減衰特性が互いに異なる点に第１０の特徴がある。
【００２２】
また、本発明は、各鍵ごとの響板駆動信号生成手段で生成された響板駆動信号を重み付け加算して前記響板駆動手段に与える響板駆動信号割振り手段を備えた点に第１１の特徴がある。
【００２３】
また、本発明は、前記アクションハンマが、針刺しにより、その硬さが調整される点に第１２の特徴がある。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、アコースティックピアノの弦とフレームで構成される共振メカニズム部分のみを電子技術で置き換えているので、アコースティックピアノのメカ的限界を超えた軽量小型化が可能となる。
【００２５】
また、響板駆動信号生成手段は、アコースティックピアノでの基本波に対する倍音の周波数ずれおよび倍音ごとに異なる減衰特性を擬似した響板駆動信号を生成するので、アコースティックピアノのような音色での微妙な演奏表現が可能となる。
【００２６】
また、予めテーブルに登録されたインパルス応答波形のデータからその補間データを計算して求めることにより、テーブルに登録するデータ量を少なくでき、それでも基本波に対する倍音の周波数ずれおよび倍音ごとに異なる減衰特性を高精度に擬似した響板駆動信号を生成することができる。
【００２７】
また、擬似弦のスティフネスあるいは固有振動数を鍵に応じて異ならせることにより、音色と共に鍵タッチ感をアコースティックピアノに近づけることができる。
【００２８】
さらに、アクションハンマの硬さを針刺しにより調整することにより、音色や音量を微妙に調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明に係る鍵盤楽器の一実施形態の構成を示すブロック図である。この鍵盤楽器は、打撃信号抽出手段11、ダンパ信号発生手段12、響板駆動信号生成手段13および響板駆動手段14を備える。打撃信号抽出手段11および響板駆動信号生成手段13は、各鍵ごとに設けられ、ダンパ信号発生手段12は、各鍵あるいはダンパペダルなどに対して設けられる。
【００３０】
この鍵盤楽器は、複数の鍵、ダンパペダル、響板、各鍵ごとに設けられたアクションハンマおよび擬似弦からなる打撃機構も備えるが、図示省略している。擬似弦は、ピアノの弦と同様なスティフネスや固有振動数を有する片持ち梁状あるいは両持ち梁状の棒状体あるいは板状体の弾性体でよい。
【００３１】
演奏者の押鍵操作に従って所望のエネルギのハンマアクションが引き起こされると、擬似弦は、このエネルギで打撃される。打撃信号抽出手段11は、ハンマにより打撃された擬似弦の打撃信号SWを抽出する。打撃信号SWは、打撃の強弱のみでなく、各周波数成分(スペクトル)を含む。この打撃信号SWの抽出は、例えば、擬似弦に圧力センサあるいは歪センサを配置することにより可能である。
【００３２】
図２は、強打時の打撃信号SWの具体例を示し、同図(a)は、打撃信号SWの波形、同図(b)は、打撃信号SWのスペクトルを示す。また、図３は、弱打時の打撃信号SWの具体例を示し、同図(a)は、打撃信号SWの波形、同図(b)は、打撃信号SWのスペクトルを示す。強打時と弱打時を比較すると、強打時の方がパワーが大きく、かつスペクトルの帯域が広い。なお、スペクトルは離散的なものである。また、疑似弦が打撃されない時にもノイズ成分が存在している。
【００３３】
ダンパ信号発生手段12は、鍵とダンパペダルの操作などに応じて移動するダンパの位置を検出し、ダンパ信号(止音制御信号)DPを発生する。鍵の操作時には該鍵についての音響出力に対し、また、ダンパペダルやソステヌートペダルの操作時には全ての鍵についての音響出力に対してダンパ信号DPが発生する。
【００３４】
ダンパ信号生成手段12は、鍵の押鍵深さやダンパペダルの操作深さを検出するものであってもよい。また、ソステヌートペダルを備える場合には、さらにソステヌートペダルの操作に応答してダンパ信号を生成する。
【００３５】
響板駆動信号生成手段13は、打撃信号抽出手段11により抽出された打撃信号SWおよびダンパ信号発生手段12により発生されたダンパ信号DPを入力とし、響板駆動信号KDSを生成する。響板駆動信号生成手段13の詳細は、後述する。
【００３６】
響板駆動手段14は、響板駆動信号生成手段13により生成された響板駆動信号KDSで響板を駆動する。響板は、アコースティックピアノに備えられているものと同様のものでよく、例えば駒を介して響板駆動信号KDSにより駆動され、音響出力を送出する。
【００３７】
図４は、響板駆動信号生成手段13の第１実施形態を示すブロック図である。第１実施形態の響板駆動信号生成手段は、フォルマント補正処理部41、ディレイRAM42、フィルタ手段43および加算器44を備える。
【００３８】
打撃信号抽出手段11により抽出された打撃信号SWは、フォルマント補正処理部41に入力される。フォルマント補正処理部41は、操作された鍵に対応するピアノ音のフォルマント特性に打撃信号SWのフォルマント特性を合わせるような周波数特性のディジタルフィルタ、例えばFIRフィルタあるいはIIRフィルタで構成される。この周波数特性により、打撃信号SWは対応するピアノ音のフォルマントに整形される。
【００３９】
フォルマント補正処理部41でフォルマント補正された打撃信号SWは、加算器44に与えられ、フィルタ手段43からフィードバックされる信号と加算される。加算器44の出力は、響板駆動信号KDSとして送出されるとともにディレイRAM42に入力される。
【００４０】
ディレイRAM42で遅延された信号DWは、フィルタ手段43に入力される。フィルタ手段43の出力は、加算器44に与えられる。また、フィルタ手段43はダンパ信号DPにより制御され、これによりダンパ機能が実現される。
【００４１】
以上の構成において、加算器44、ディレイRAM42、フィルタ手段43は、閉ループを形成し、この閉ループによりフィードバックされる遅延時間に応じたピッチの響板駆動信号KDSが生成される。
【００４２】
また、フィルタ手段43は、響板駆動信号KDSに位相特性および振幅特性を付与する。これにより、基音に対する倍音の周波数ずれおよび倍音ごとに異なる減衰特性が実現される。すなわち、フィルタ手段43には、打撃信号SWにピッチを与える以外に以下の２つの機能がある。
【００４３】
その第１は、鍵ごとに異なる弦の物性(芯線直径,巻弦直径,有効弦長など)によって決定されるB値による倍音の周波数ずれを実現するために、響板駆動信号KDSに位相特性を付与する機能である。つまり、基音の周波数をf０、n倍音の周波数をf０ｎとしたとき、アコースティックピアノではf０ｎ=nf０(1+Bn２)１／２の関係に従ってn倍音の周波数にずれが生じている。第１の機能は、響板駆動信号KDSに位相特性を付与し、倍音における周波数のずれをアコースティックピアノのそれに擬似させる機能である。
【００４４】
第２は、倍音ごとに異なる減衰特性を付与する機能である。つまり、アコースティックピアノでは、打鍵時に発生される楽音において、減衰特性は倍音ごとに異なる。第２の機能は、響板駆動信号KDSに振幅特性を付与し、倍音ごとに異なる減衰特性をアコースティックピアノのそれに擬似させる機能である。
【００４５】
図５は、図４のフィルタ手段43をFIRフィルタと乗算器で構成した場合の構成を示すブロック図である。なお、図５において、図４と同一あるいは同等部分には同じ符号を付してある。
【００４６】
ディレイRAM42で遅延された信号DWは、例えば畳み込み処理回路で構成されるFIRフィルタ43-1に入力される。FIRフィルタ43-1の出力CWは、乗算器43-2でダンパ信号発生手段12からのダンパ信号DPと乗算された後、加算器44に与えられる。乗算器43-2は、信号CWにダンパ信号DPを乗算することにより、離鍵時の高速減衰波形(止音制御波形)を生成する。
【００４７】
図６は、図４のフィルタ手段43をFIRフィルタとIIRフィルタで構成した場合の構成を示すブロック図である。なお、図６において、図４と同一あるいは同等部分には同じ符号を付してある。
【００４８】
ディレイRAM42で遅延された信号DWは、FIRフィルタ43-1に入力される。FIRフィルタ43-1の出力CWは、IIRフィルタ43-3に入力される。IIRフィルタ43-3は、ローパスフィルタであり、そのカットオフ周波数がダンパ信号DPにより制御される。IIRフィルタ43-3の出力が加算器44に与えられる。IIRフィルタとしては、例えば特開平5-35277号公報に記載されたデジタルフィルタ回路を利用できる。
【００４９】
図７は、FIRフィルタ43-1として利用できる畳込み処理回路の構成を示すブロック図である。この構成の畳込み処理回路は、遅延素子71-1〜71-n、乗算器72-1〜72-nおよび加算器73-2〜73-nで構成され、n次FIRフィルタとして機能する。
【００５０】
遅延素子71-1〜71-nは、ディレイRAM42で遅延された響板駆動信号DWをシステムサンプリング周波数の1サンプリング周期(1クロック)分ずつ順次遅延する。乗算器72-1〜72-nは、遅延素子71-1〜71-nで遅延された響板駆動信号にそれぞれ、インパルス応答波形から得られる値ir(j)(j=1〜n)を乗算する。加算器73-2〜73-nは、乗算器72-1〜72-nの出力を加算する。加算器73-nから畳み込み処理後の信号CWが送出される。
【００５１】
図８は、畳込み処理で使用されるインパルス応答波形の具体例を示す波形図である。この波形に従い、横軸の整数値j(j=0〜50)に対して縦軸の値ir(j)が予めテーブルに登録されているものとする。インパルス応答波形のデータの小数部は0であり、n=50である。なお、響板駆動信号KDSに付与する位相特性および振幅特性は、鍵ごとに異なるので、鍵ごとにインパルス応答波形を用意する。畳み込み処理に際しては、テーブルからir(j)を読み出し、図７のir(j)として用いる。響板駆動信号KDSに付与される位相特性および振幅特性は、このインパルス応答波形のデータ(乗算器72-1〜72-nで乗算されるir(j)の値)によって決定される。
【００５２】
上記の小数部が0であるインパルス応答波形のデータを用いて実現される響板駆動信号KDSの周波数は、システムサンプリング周波数で離散化されたものとなる。したがって、このままでは微妙な周波数制御を行うことができない。
【００５３】
響板駆動信号KDSに要求される周波数をf０としたとき、fｓ/(n+1)＜f０＜fｓ/nの関係の周波数f０は、fｓ/f０の整数値を遅延長とし、その小数部に2πを掛けた群遅延特性を有するインパルス応答波形で畳み込み処理を施すことにより実現できる。群遅延特性は、所望の傾きを持ったリニアな位相特性を与えることにより実現できる。
【００５４】
このような関係の周波数f０は、例えばチューニングされたことによって必要になる場合がある。この周波数f０に対するインパルス応答波形のデータを小数部0のインパルス応答波形のデータから計算して得るものとすると、実時間での計算で得ることが困難となる。また、このような関係の周波数f０に対するインパルス応答波形のデータも予め用意しておくものとすると、チューニングでの周波数精度に応じた大量のデータを登録しておく必要があり、現実的でない。
【００５５】
以下に、インパルス応答波形をサンプリングして得られる少量のデータを予めテーブル(インパルス応答波形テーブル)TBLに登録しておき、これを元にして高精度の周波数を得るためのデータを得る手法について説明する。
【００５６】
ここで、図９のインパルス応答波形のデータがインパルス応答波形テーブルTBLに予め登録されているものとする。図９のインパルス応答波形のデータは、図８のインパルス応答波形のサンプリングポイント間(横軸の整数値間)を16分割した、より細かいポイント0,1,2,・・・,800に対する値を有する。
【００５７】
ポイント間の16分割により周波数分解能div=16となる。ここで、例えば、畳み込み処理の次数n=50、インパルス応答長irl=50、システムサンプリング周波数fｓ=50kHz、要求される周波数をf０=440Hzとすると、fｓ/f０=113.6363となる。
【００５８】
畳み込み処理による遅延時間は、50/2=25となる。したがって、ディレイRAM42ではfｓ/f０の整数部「113」から「25」を減算して得られる値「88」の遅延量を与える。すなわち、響板駆動信号KDSは、ディレイRAM42により88サンプリング周期分だけ遅延された信号DWとなる。次に、信号DWは、畳込み処理で25サンプリング周期分だけ遅延され、トータルで113サンプリング周期分だけ遅延された信号CWとなる。
【００５９】
インパルス応答波形のデータは、以下の手順に従って計算することができる。ここでは、インパルス応答波形テーブルTBLに予め登録されている周波数分解能div=16のデータを利用し、そこに登録されていないデータを線形補間により得る。
int = INT(div*(fｓ/f０-INT(fｓ/f０)))                                  (1)
frac = div*(fｓ/f０-INT(fｓ/f０))-int                                  (2)
for j=1 to n
ir(j) = frac*TBL(div*j-int-1)+(1-frac)*TBL(div*j-int)             (3)
next j
【００６０】
ここで、INTは、整数部を求めることを表し、fracは、小数部を求めることを表す。また、TBL(・・)は、インパルス応答波形テーブルTBLから「・・」をアドレスとしてデータを得ることを表す。
【００６１】
上記(1),(2)では、周波数分解能div上での整数部、小数部を求めている。また、上記(3)では、該小数部に対する位相変化を与えるir(j)を、「div*j-int-1」ポイントと「div*j-int」ポイントのデータの線形補間で算出している。本例の場合、int=10、frac=0.1818となる。
【００６２】
上記の手法によれば、大量のデータを予め登録することなく、高精度の周波数を得るためのデータを実時間で得ることができる。上記の手法は、打鍵信号DWに対するピッチを時間経過に従って変化させるのにも有効である。
【００６３】
図１０は、響板駆動信号生成手段13の第２実施形態を示すブロック図である。なお、図１０において、図４と同一あるいは同等部分には同じ符号を付してある。第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、打撃信号SWに重み付け係数V1を乗算する乗算器101、閉ループを形成するフィルタ手段43の出力に重み付け係数V2を乗算する乗算器102および乗算器101,102の出力を加算する加算器103を設け、加算器103の出力を響板駆動信号KDSとした点である。
【００６４】
この構成によれば、打撃信号SWと閉ループから得られる減衰信号とのバランスを重み付け係数V1,V2で調整することができる。
【００６５】
上記において、鍵盤楽器は、響板駆動手段14を１つだけ備えればよいが、複数の響板駆動手段を設け、響板駆動信号生成手段により生成された響板駆動信号を任意の響板駆動手段に割り振るようにすることもできる。また、各鍵ごとに響板駆動手段を設けることもできる。図１１は、複数の響板駆動手段を設け、それらに響板駆動信号を割り振る響板駆動信号割振り回路を設けた実施形態を示すブロック図である。
【００６６】
各鍵ごとに、打撃信号抽出手段、ダンパ信号発生手段および響板駆動信号生成手段A0,A#0,B0,・・・,C7を設け、また、複数の響板駆動手段111,112,113,・・・,11nを設け、それらの間を駆動信号割振り回路110で接続する。
【００６７】
駆動信号割振り回路110は、各鍵ごとに生成された響板駆動信号を予め決められた手法に従って響板駆動手段111,112,113,・・・,11nに割り振る。この構成によれば、例えば、各鍵に対応した駆動位置で響板を駆動させることができ、演奏時の音像を忠実に再現できる。
【００６８】
以上、実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態は、ピアノの弦が１本であるとしてそれを擬似するものであるが、実際のピアノには２本弦や３本弦を持つ鍵もある。図１２は、３本弦に対応する本発明の実施形態を示すブロック図である。
【００６９】
この実施形態の響板駆動信号生成手段13は、３つの響板駆動信号生成回路13-1,13-2,13-3を備える。これらの響板駆動信号生成回路13-1,13-2,13-3に共通にダンパ信号DPを入力する。打撃信号抽出手段11からの打撃信号SWをソフトペダルの操作に応じて異ならせ、打撃信号SW1,SW2,SW3として入力することによりソフトペダル効果を得ることができる。響板駆動信号生成回路13-1,13-2,13-3により生成された響板駆動信号KDS1,KDS2,KDS3を加算し、これにより得られた響板駆動信号KDSを響板駆動手段14に与えることにより３本弦対応した音響出力を得ることができる。
【００７０】
なお、響板駆動信号KDS1,KDS2,KDS3のうちの１つを他の響板駆動信号から得ることもできる。ソフトペダルの操作量に応じて例えば響板駆動信号KDS3を響板駆動信号KDS1+KDS2にフィルタ処理を施して得ることができる。また、３本弦のそれぞれの弦に対応させて打撃信号抽出手段を設け、それぞれ独立に打撃信号を抽出することによってもソフトペダル効果を得ることができる。
【００７１】
また、ピアノの弦が１本であるとする場合であっても、振動モード(縦振動，横振動，回転振動モード)まで考慮することにより、ピアノの音響出力により精度よく擬似させることができる。
【００７２】
さらに、好みの音色へ調整したり音量を変えたりする整音効果を得るために、ハンマへの針刺しが有効である。一般的に、ハンマはフェルトにより構成されており、内硬外柔構造(内部が硬く、外側が柔らかい構造)であるが、これに針を刺すことにより、その硬さを調整してハンマアクションの衝撃度を変えることができ、これにより音色や音量を微妙に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る鍵盤楽器の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】強打時の打撃信号(波形,スペクトル)の具体例を示す図である。
【図３】弱打時の打撃信号(波形,スペクトル)の具体例を示す図である。
【図４】響板駆動信号生成手段の第１実施形態を示すブロック図である。
【図５】図４のフィルタ手段をFIRフィルタと乗算器で構成した場合の構成を示すブロック図である。
【図６】図４のフィルタ手段をFIRフィルタとIIRフィルタで構成した場合の構成を示すブロック図である。
【図７】FIRフィルタとして利用できる畳込み処理回路の構成を示すブロック図である。
【図８】畳込み処理で使用されるインパルス応答波形の具体例を示す波形図である。
【図９】図６のインパルス応答波形をポイント間16分割で求めたインパルス応答波形の具体例を示す波形図である。
【図１０】響板駆動信号生成手段の第２実施形態を示すブロック図である。
【図１１】響板駆動信号割振り回路を設けた実施形態を示すブロック図である。
【図１２】３本弦に対応する本発明の実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７４】
11・・・打撃信号抽出手段、12・・・ダンパ信号発生手段、13,13-1,13-2,13-3・・・響板駆動信号生成手段、14,111〜11n・・・響板駆動手段、41・・・フォルマント補正処理部、42・・・ディレイRAM、43・・・フィルタ手段、43-1・・・FIRフィルタ、43-2,72-1〜72-n,101,102・・・乗算器、43-3・・・IIRフィルタ、44,73-2〜73-n,103・・・加算器、71-1〜71-n・・・遅延素子、110・・・響板駆動信号割振り回路
【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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【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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【図１２】
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