(57)【要約】【課題】  所望のタイミングでの発音やごく短い音の発音が可能な管楽器の演奏システムを提供すること。【解決手段】  本発明にかかる演奏システムは、リード２０２を有する管楽器（例えば、サックス）を演奏するものである。この演奏システムの演奏用アクチュエータ１００には、マウスピース２０１を内側に挿入する人工口腔部３と、タンギング指令信号に応じてタンギング動作を実行するタンギング機構３３と、空気圧指令信号に応じて人工口腔部３内の空気圧を制御する空気圧制御弁２等と、音楽情報に基づいてタンギング指令信号及び空気圧指令信号を生成し、出力する演算装置４００を備えている。演算装置４００は、所定の空気圧に高める空気圧指令信号を、音楽情報により特定される発音タイミングよりも前の時点で空気圧制御弁２に出力し、当該発音タイミングにタンギングの解除を示すタンギング指令信号をタンギング機構３３に出力する。【選択図】  図１
2007322467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードを有する管楽器の演奏システムであって、
前記管楽器のリードを含むマウスピースを内側に挿入する人工口腔部と、
前記人工口腔部内に少なくとも一部が設けられ、タンギング指令信号に応じて前記リードに対するタンギング動作を実行するタンギング手段と、
空気圧指令信号に応じて前記人工口腔部内の空気圧を制御する空気圧制御手段と、
音楽情報に基づいて前記タンギング指令信号及び空気圧指令信号を生成し、それぞれタンギング手段及び空気圧制御手段に出力する演算制御手段とを備え、
前記演算制御手段は、所定の空気圧に高める空気圧指令信号を、前記音楽情報により特定される発音タイミングよりも前の時点で前記空気圧制御手段に出力し、当該発音タイミングにタンギングの解除を示すタンギング指令信号を前記タンギング手段に出力する演奏システム。
【請求項２】
前記発音タイミングよりも前の時点で前記空気圧制御手段に出力される空気圧指令信号により指定される空気圧は、発音タイミング時に前記空気圧制御手段に出力される空気圧指令信号により指定される空気圧と実質的に同等か又はそれ以下の圧力であることを特徴とする請求項１記載の演奏システム。
【請求項３】
前記発音タイミングよりも前の時点で前記空気圧制御手段に出力される空気圧指令信号により指定される空気圧は、段階的に又は連続的に発音タイミング時に前記空気圧制御手段に出力される空気圧指令信号により指定される空気圧に近づくことを特徴とする請求項１又は２記載の演奏システム。
【請求項４】
前記人工口腔部内に、リード押えを調整するリード押え機構が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の演奏システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管楽器の演奏システムに関し、特にリードを有する管楽器に対してタンギングを行なうことによって演奏を行なう演奏システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
実際の管楽器を演奏するための演奏システムが提案されている（例えば、特許文献１）。この特許文献１では、トランペットを演奏する演奏システムが提案されており、トランペットの唇接触部を覆って配置される可撓性の膜を様々な振動数で振動させることによって演奏する技術が開示されている。
【０００３】
トランペット以外にもサクソフォン（以下、サックス）を演奏するための演奏システムの開発も行われている。サックスは、演奏者がマウスピースに口を当てて演奏する。マウスピースは、マウスピース本体と薄板状のリードより構成されている。マウスピースに対して演奏者が口から空気を送り込み、このリードを振動させることによって音が発生する。演奏の際には、舌をリードに接触させて、リードの振動を止めて音を分割するタンギングが行なわれる。
【特許文献１】特開２００４−２５８４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願の発明者等が開発したサックスの演奏システムは、音楽情報を元に作成された空気圧指令信号及びタンギング指令信号を空気圧制御システム及びタンギング機構に入力することによって、サックスのマウスピースに与える空気圧を制御し、かつタンギングを制御して演奏を実現している。ここで、サックスが音を発するのは、リード押さえ機構によってリードが適切に押えられた状態で空気圧がある値を超えたときである。
【０００５】
図６（ａ）に示される音楽情報に従ってサックスを発音させる場合には、音楽情報に定める発音タイミングにて、図６（ｂ）に示す空気圧指令信号を空気圧制御システムに入力し、そして、タンギング指令信号をタンギング機構に入力していた。このようなタイミングにて制御すると、図７で示されるように、空気圧の応答特性により空気圧がある値に達するまで時間がかかるため、音楽情報による発音タイミングから約２００ｍｓ遅延して実際の音が発生していた。このため、リズムにずれが生じたり、短い音が発音できないという問題があった。
【０００６】
本願の発明者等の分析によれば、このような発音タイミングの遅れる主な要因は、人工口腔部内の空気圧の応答遅延によるものである。ここで、空気圧の応答速度を向上させる方法として、一つに人工口腔部内の容積を可能な限り小さくする方法が考えられる。しかしながら、人工口腔部内には、タンギング機構やリード押え機構が配置されているため、構造上その容積を小さくすることは難しい。もう一つの方法として、流量を増やす方法が考えられる。しかしながら、流量を増やすために容量の大きな制御弁を用いると、圧力制御の精度が低下する。その結果、サックス演奏に必要な圧力制御の精度を得ることができず、演奏の質を低下させる問題が発生する。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、所望のタイミングでの発音やごく短い音の発音が可能な管楽器の演奏システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる演奏システムは、リードを有する管楽器の演奏システムであって、前記管楽器のリードを含むマウスピースを内側に挿入する人工口腔部と、前記人工口腔部内に少なくとも一部が設けられ、タンギング指令信号に応じて前記リードに対するタンギング動作を実行するタンギング手段と、空気圧指令信号に応じて前記人工口腔部内の空気圧を制御する空気圧制御手段と、音楽情報に基づいて前記タンギング指令信号及び空気圧指令信号を生成し、それぞれタンギング手段及び空気圧制御手段に出力する演算制御手段とを備え、前記演算制御手段は、所定の空気圧に高める空気圧指令信号を、前記音楽情報により特定される発音タイミングよりも前の時点で前記空気圧制御手段に出力し、当該発音タイミングにタンギングの解除を示すタンギング指令信号を前記タンギング手段に出力するものである。このような構成により、所望のタイミングでの発音やごく短い音の発音を実現できる。
【０００９】
ここで、前記発音タイミングよりも前の時点で前記空気圧制御手段に出力される空気圧指令信号により指定される空気圧は、発音タイミング時に前記空気圧制御手段に出力される空気圧指令信号により指定される空気圧と実質的に同等またはそれ以下の圧力であることが望ましい。これにより、マウスピースへの空気の流入音の発生を抑制できる。
【００１０】
さらに、前記発音タイミングよりも前の時点で前記空気圧制御手段に出力される空気圧指令信号により指定される空気圧は、段階的に又は連続的に発音タイミング時に前記空気圧制御手段に出力される空気圧指令信号により指定される空気圧に近づくようにしてもよい。
【００１１】
また、前記人工口腔部内に、リード押えを調整するリード押え機構が設けるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、所望のタイミングでの発音やごく短い音の発音が可能な管楽器の演奏システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
まず、図１及び図２を用いて、本発明にかかるサックスの演奏システムについて、その一部である人工口腔部を中心に説明する。
【００１４】
図１に示されるように人工口腔部３には、サックス２００のマウスピースを構成するマウスピース本体２０１、リード２０２、リガチャー２０３が挿入されている。マウスピース本体２０１に対してリード２０２がリガチャー２０３によって固定されている。
【００１５】
さらに、人工口腔部３には、リード押さえ機構３１、空気圧センサ３２、タンギング機構３３が内蔵され、空気流入口３４が設けられている。人工口腔部３は、基本的に密閉構造を有し、この空気流入口３４より空気が流入された場合には、当該人工口腔部３の空気圧が高まり、マウスピースの口から空気がサックス２００に流入する。サックス２００への空気の流量は、人工口腔部３の空気圧によって決まる。
【００１６】
リード押え機構３１は、リード２０２を押えてリード２０２の振動を調整し、所望の音を発音させる機能を有する。図１では、リード押え機構３１のうち、シャフト３１４及びシリコンゲル３１５が示されている。シャフト３１４が演奏者の下の歯に相当し、粘弾性体であるシリコンゲル３１５が下唇に相当する。
【００１７】
シリコンゲル３１５は、人の下唇と同程度の粘性摩擦を持つ。空気圧センサ３２は、人工口腔部３内の空気圧を測定し、空気圧情報を示すセンサ信号を出力する。タンギング機構３３は、タンギング指令信号に応じてリード２０２の振動を停止させるタンギング動作を行う。空気流入口３４には、後述する空気圧源３００から、レギュレータ１及び空気圧制御弁２を介して、空気（エア）が流入される。
【００１８】
図２（ａ）はタンギングがオン状態にある様子を示し、図２（ｂ）はタンギングがオフ状態にある様子を示す。図に示されるように、この例にかかるタンギング機構３３は、ソレノイド３３１、可動片３３２、回転板３３３を有する。ソレノイド３３１は、電気信号に応じて磁力を発生させ、可動片３３２の一端に対して離間動作又は引付動作を行う。回転板３３３は、中央部において軸支され、その端部にリード２０２の先端を押さえる弾性部材等からなる押え部材が設けられている。回転板３３３は、板バネ等の付勢部材によって端部に設けられた押え部材がリード２０２の先端に接触するように付勢されている。
【００１９】
図２（ａ）に示すタンギングオン状態では、ソレノイド３３１には磁力が発生しておらず、付勢部材によって端部に設けられた押え部材がリード２０２の先端に接触している。図２（ｂ）に示すタンギングオフ状態では、ソレノイド３３１に磁力が発生し、これによって可動片３３２が当該ソレノイド３３１より離間する。そして、可動片３３２によって、回転板３３３は、押え部材が設けられた端部とは反対の端部が押されて回転し、当該押え部材がリード２０２から離間し、タンギングオフ状態となる。
【００２０】
なお、タンギング機構３３のタンギング動作については、付勢部材によってタンギングオフ状態に保たれ、ソレノイド３３１の引き付け動作によってタンギングオン状態に制御するようにしてもよい。
【００２１】
本発明にかかるサックスの演奏システムでは、図３（ａ）で示す発音タイミングの時刻ｔ１よりも予め定められた時間分だけ前の時刻ｔ０に、図３（ｂ）で示す空気圧指令信号ＰＰが後述する空気圧制御手段に与えられ、人工口腔部３内の空気圧が高められる。本例では、発音タイミングにおいて与えられる空気圧指令信号Ｐにより指定される空気圧よりも低い空気圧を指定する空気圧指令信号ＰＰが時刻ｔ０から時刻ｔ１まで与えられ、発音タイミングである時刻ｔ１から空気圧指令信号Ｐが与えられる。図３（ｃ）に示すタンギング指令信号については、発音タイミングの時刻ｔ１にオン状態からオフ状態に切り替わる。時刻ｔ０よりも前の時刻（例えば、時刻ｔ０から時刻ｔ１）においては、リード２０２はタンギング機構により押えられているため、リード２０２の振動は止められており、音は発生しない。
【００２２】
図３で示される制御を行った場合の空気圧変化の様子を図４に示す。図４における空気圧の変化は空気圧センサ３２によって検出されたものである。音楽情報により特定される発音タイミングから約３５ｍｓ遅れて発音した。従来の制御においては約２００ｍｓ遅れていたので、本発明による制御によって、その遅れは１６５ｍｓ短縮され、著しく発音特性が改善された。また、発音タイミング時に空気圧指令信号を与えるようにした従来の制御では、信号を与えた直後に人工口腔部３内の空気圧の変動が大きくなり、一定値に収束するまで時間を要するという問題があったが、本発明の制御では、発音タイミング時の空気圧の変動が小さく、一定値に収束するまでの時間が短くなり、発音の質が高めることができた。
【００２３】
ここで、発音タイミング前の空気圧を、発音タイミング以後の空気圧と同じかそれ以上とした場合には、発音タイミング前にはタンギングされているためリード２０２自体は振動しないが、マウスピースに流入する空気の速度が高いため、空気の流入音が聞こえる場合があるが、本例では、図４で示されるように、発音タイミング前の空気圧を発音タイミング以降の空気圧よりも低くしたので、空気の流入音が抑制された。
【００２４】
なお、図３に示す制御では、発音タイミング前の空気圧は、一定の空気圧となるよう空気圧指令信号を与えたが、複数段に亘って段階的に空気圧を高めるような空気圧指令信号を与えるようにしてもよく、連続的に空気圧を高めるような空気圧指令信号を与えるようにしてもよい。また、発音タイミング前の空気圧は、発音タイミング以降の空気圧よりも低くなるように空気圧指令信号を与えたが、これに限らず、発音タイミング以降の空気圧と同じかそれ以上とすることも可能である。
【００２５】
続いて、図５を用いて、本発明にかかるサックスの演奏システムの構成について説明する。
【００２６】
図に示されるように、本発明にかかる演奏システムは、演奏用アクチュエータ１００、空気圧源３００、演算装置４００を備えており、楽器（サックス）２００を演奏することができる。
【００２７】
演奏用アクチュエータ１００は、レギュレータ１、空気圧制御弁２、人工口腔部３、サーボコントローラ４、サーボコントローラ５、空気圧センサコントローラ６及びタンギング駆動回路７を備えている。
【００２８】
空気圧源３００は、例えば、加圧された空気を貯蔵したボンベである。演算装置４００は、演奏用アクチュエータ１００の空気圧センサ３２等により得られた情報や音楽情報に基づいて、演奏用アクチュエータ１００の制御を実行するパーソナルコンピュータである。演算装置４００は、Ｄ／Ａボード４０１、モータ制御ボード４０２、Ａ／Ｄボード４０３、Ｄ／Ｏボード４０４を搭載している。
【００２９】
演算装置４００は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段を備えている。ハードディスクには、サックスの演奏を実現するためのアプリケーションソフトウェアプログラムがインストールされており、これが適宜ＲＡＭ上に展開されてＣＰＵが実行することによってサックスの演奏を実現する。例えば、演算装置４００は、ハードディスクに格納された音楽情報、演奏用アクチュエータ１００から入力されたリード押え力情報及び空気圧情報に基づいて、空気圧指令信号、リード押え力指令信号、リード押え位置指令信号、タンギング指令信号を生成し、演奏用アクチュエータ１００に対して出力し、これを制御する。
【００３０】
Ｄ／Ａボード４０１は、ディジタル信号をアナログ信号に変換し出力する手段であり、この例では、演算装置本体から入力されたディジタル信号からなる空気指令信号やリード押え力指令信号をアナログ信号に変換してそれぞれ空気圧制御弁２及びサーボコントローラ４に対して出力する。モータ制御ボード４０２は、演算装置本体から入力されたリード押え位置指令信号に対して所定の変換を行なってサーボコントローラ５に出力し、リード押え機構３１のサーボモータ３１２から入力した位置情報に対して所定の変換を行なって演算装置本体に対して出力する。Ａ／Ｄボード４０３は、ロードセル３１３から入力したリード押え力情報及び空気圧センサコントローラ６から入力した空気圧信号をそれぞれアナログ信号からディジタル信号に変換して演算装置本体に対して出力する。Ｄ／Ｏボード４０４は、演算装置本体から入力したタンギング指令信号に対して所定の変換を行なってタンギング駆動回路７に対して出力する。
【００３１】
演奏用アクチュエータ１００のレギュレータ１は、空気圧源３００から供給された加圧空気（エア）を減圧調整する。空気圧制御弁２は演算装置４００から出力された空気圧指令信号に基づいて人工口腔部３に流入させる空気の空気圧を調整する。
【００３２】
人工口腔部３は、図１及び図２において説明した通りであり、より具体的には、図５で示されるようにリード押え機構３１、空気圧センサ３２及びタンギング機構３３を備え、さらに、リード押え機構３１は、サーボモータ３１１、サーボモータ３１２及びロードセル３１３を備えている。サーボモータ３１１は、シャフト３１４をマウスピース側方向への移動させる手段であり、これによりリード押え力を制御する。サーボモータ３１２は、シャフト３１４をリード２０２の長手方向に移動させる手段であり、これによりリード押え位置を制御する。ロードセル３１３は、シャフト３１４とリード２０２間の押圧力、即ちリード押え力を検出する。
【００３３】
サーボコントローラ４は、リード押え機構３１のサーボモータ３１１をリード押え力指令信号に基づいて制御する。サーボコントローラ５は、リード押え機構３１のサーボモータ３１２をリード押え位置指令信号に基づいて制御する。空気圧センサコントローラ６は、空気圧センサ３２を制御し、空気圧センサ３２の出力した空気圧情報を演算装置４００に出力する。タンギング駆動回路７は、タンギング指令信号に基づいてタンギング機構３３を駆動制御する。
【００３４】
このような構成を有する演奏システムにおいて、タンギング駆動回路７及びタンギング機構３３によってタンギング手段を構成し、サーボコントローラ４、サーボコントローラ５及びリード押え機構３１によってリード押え手段を構成し、空気圧源３００、レギュレータ１、空気圧制御弁２、空気圧センサ３２及び空気圧センサコントローラ６によって空気圧制御手段を構成し、タンギング手段、リード押え手段及び空気圧制御手段との間で信号のやり取りを行ない、これらの制御を行う演算手段４００によって演算制御手段を構成する。
【００３５】
図５に示す構成を有する演奏システムに図３で示される音楽情報について空気圧指令信号及びタンギング指令信号が生成された場合の処理動作について説明する。初期段階において、演奏用アクチュエータ１００に対してサックス２００が取り付けられている。また、空気圧源３００から演奏用アクチュエータ１００に対して加圧空気が供給されている。演算装置４００は、起動状態にある。図３（ａ）に示す音楽情報は、演算装置４００のハードディスク等の記憶手段に格納されている。初期段階において、演算装置４００は、タンギング指令信号によりタンギング機構３３をタンギングオン状態に制御する。
【００３６】
最初に操作者の指示入力に応じて記憶手段に格納された音楽情報に基づき演奏を開始する。演算装置４００は、音楽情報により発音タイミング情報を取得すると、この発音タイミング情報により特定される発音タイミングよりも予め定められた時間だけ前の時刻ｔ０において空気圧指令信号ＰＰを空気圧制御弁２に対して出力する。空気圧制御弁２は、かかる空気圧指令信号ＰＰに応じて人口口腔部３がこれにより指定される空気圧となるように弁を調整する。このとき、タンギング機構３３は、タンギングオン状態を維持しているため、リード２０２は振動せず、発音しない。
【００３７】
次に演算装置４００が発音タイミングである時刻ｔ１であると判定した場合には、空気空気圧指令信号Ｐを空気圧制御弁２に対して出力する。空気圧制御弁２は、かかる空気圧指令信号Ｐに応じて人口口腔部３がこれにより指定される空気圧となるように弁を調整する。さらに、同じ時刻ｔ１で演算装置４００は、タンギング駆動回路７を介してタンギング機構３３に対して、タンギング指令信号を出力し、タンギングオン状態からタンギングオフ状態に制御する。また、同じ時刻ｔ１で演算装置４００は、リード押え力指令信号をサーボコントローラ４を介してリード押え機構３１に出力し、かつリード押え位置指令信号をサーボコントローラ５を介してリード押え機構３１に出力する。これらのリード押さえ指令信号及びリード押え位置指令信号は、上記音楽情報に基づいて生成される。
【００３８】
このようにして、人工口腔部３の空気圧が高まって音が鳴るのに十分な空気圧となり、かつ、リード２０２の振動の静止状態が解除されると、リード押え機構３１のリード押え制御に応じて、リード２０２が即座に振動し、発音を開始する。
【００３９】
なお、上述の例では、管楽器の一例としてサックスを示したが、これに限らず、クラリネット、オーボエ等のリードを有する他の管楽器にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる管楽器の演奏システムの一部の構成を示す構成図である。
【図２】本発明にかかる管楽器の演奏システムのタンギング動作を説明するための図である。
【図３】本発明にかかる管楽器の演奏システムの制御を説明するための音楽情報を示す図及び信号波形図である。
【図４】本発明にかかる管楽器の演奏システムによる空気圧変動を示すグラフである。
【図５】本発明にかかる管楽器の演奏システムのブロック図である。
【図６】従来の管楽器の演奏システムの制御を説明するための音楽情報を示す図及び信号波形図である。
【図７】従来の管楽器の演奏システムによる空気圧変動を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１００  演奏用アクチュエータ
２００  サックス
３００  空気圧源
４００  演算装置
３  人工口腔部
３１  リード押え機構
３２  空気圧センサ
３３  タンギング機構
２０１  マウスピース
２０２  リード
【図１】
2007322467.tif 000003
【図２】
2007322467.tif 000004
【図３】
2007322467.tif 000005
【図４】
2007322467.tif 000006
【図５】
2007322467.tif 000007
【図６】
2007322467.tif 000008
【図７】
2007322467.tif 000009