(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動部材を備えた電気楽器が演奏されたときに当該振動部材に生じる振動に基づいて楽音信号を生成し、この楽音信号を、楽音信号に応じた音を出力する音出力装置に供給する楽音信号生成装置において、
前記振動部材における第１の方向の振動に応じた第１の信号、および前記第１の方向とは異なる第２の方向の振動に応じた第２の信号のうち、いずれか一方の信号によって他方の信号を周波数変調して楽音信号を生成する信号処理手段
を具備することを特徴とする楽音信号生成装置。
【請求項２】
前記振動部材は長手方向を有する部材であり、
前記第１の方向は前記振動部材の長手方向であり、前記第２の方向は前記振動部材の長手方向と略直交する方向である
ことを特徴とする請求項１に記載の楽音信号生成装置。
【請求項３】
前記信号処理手段は、
前記第１の信号および前記第２の信号のうち一方の信号を保持するメモリと、
前記第１の信号および前記第２の信号のうち他方の信号に基づいてアドレス信号を生成するとともに、前記メモリに保持された信号のうち、当該アドレス信号によって指定されたアドレスに保持された信号を前記楽音信号として出力する読出手段と
を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の楽音信号生成装置。
【請求項４】
前記第１の信号と前記第２の信号とをミキシングして出力する第１ミキシング手段と、
前記第１ミキシング手段から出力された信号と前記信号処理手段から出力された信号とをミキシングして得られた楽音信号を前記音出力装置に出力する第２ミキシング手段と
を具備することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の楽音信号生成装置。
【請求項５】
振動部材と、
前記振動部材における第１の方向の振動を検出する第１の検出手段と、
前記振動部材における前記第１の方向とは異なる第２の方向の振動を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段によって検出された振動に応じた第１の信号、および前記第２の検出手段によって検出された振動に応じた第２の信号のうちいずれか一方の信号によって他方の信号を周波数変調して楽音信号を生成する楽音信号生成手段と、
前記楽音信号生成手段によって生成された楽音信号に応じた音を出力する音出力手段と
を具備することを特徴とする電気楽器。
【請求項６】
前記振動部材は長手方向を有する部材であり、
前記第１の検出手段は、前記振動部材の長手方向の振動を検出する一方、
前記第２の検出手段は、前記振動部材の長手方向と略直交する方向の振動を検出する
ことを特徴とする請求項５に記載の電気楽器。
【請求項７】
前記振動部材は弦である
ことを特徴とする請求項５または６に記載の電気楽器。
【請求項８】
楽器本体部と、
前記楽器本体部と前記振動部材たる弦との間に設けられた駒であって、前記第１の検出手段および前記第２の検出手段が内蔵された駒と
を備えることを特徴とする請求項７に記載の電気楽器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気楽器が備える振動部材の振動に応じて楽音信号を生成する楽音信号生成装置、およびこの楽音信号生成装置を備えた電気楽器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自然楽器に類似した形状の電気楽器が従来から提供されている。この種の電気楽器は、利用者による演奏動作に応じた楽音信号を生成するとともに、この楽音信号に応じた音を出力する構成となっているのが一般的である。例えば、自然弦楽器のバイオリンを模した電気バイオリンにおいては、演奏者の擦弦動作によって生じた弦の振動が検出され、この検出結果に応じた楽音信号が生成されるとともに、生成された楽音信号に基づいて楽音が出力されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電気バイオリンにあっては、演奏者が擦弦のほかに例えばビブラートなどの技法を用いて演奏したとしても、この微妙な演奏表現が検出されない。このため、出力される楽音に演奏者が意図する多様な演奏表現を反映させるのには限界があるのが現状であった。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、演奏者の演奏動作をより精緻に反映させた楽音信号を生成することができる楽音信号生成装置、およびこの楽音信号生成装置を備えた電気楽器を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、振動部材を備えた電気楽器が演奏されたときに当該振動部材に生じる振動に基づいて楽音信号を生成し、この楽音信号を、楽音信号に応じた音を出力する音出力装置に供給する楽音信号生成装置において、前記振動部材における第１の方向の振動に応じた第１の信号、および前記第１の方向とは異なる第２の方向の振動に応じた第２の信号のうち、いずれか一方の信号によって他方の信号を周波数変調して楽音信号を生成する信号処理手段を設けたことを特徴としている。
【０００６】
この構成によれば、振動部材に生じた振動のうち複数の異なる方向の振動に応じた信号に応じて楽音信号が生成される。このため、単に振動部材の一方向の振動に応じて楽音信号を生成する場合と比較して、演奏者の微妙な演奏動作をより精緻に反映させた楽音信号が得られる。
【０００７】
上記振動部材として長手方向を有する部材（長尺状の部材）を用いた場合には、前記第１の方向を前記振動部材の長手方向とし、前記第２の方向を前記振動部材の長手方向と略直交する方向とすることが望ましい。こうすれば、演奏者が振動部材を押さえつける動作を第１の信号に反映させることができるから、これに基づいて生成された楽音信号は、演奏者の微妙な演奏動作がさらに精緻に反映されたものとなる。
【０００８】
なお、この発明における前記信号処理手段は、前記第１の信号および前記第２の信号のうち一方の信号を保持するメモリと、前記第１の信号および前記第２の信号のうち他方の信号に基づいてアドレス信号を生成するとともに、前記メモリに保持された信号のうち、当該アドレス信号によって指定されたアドレスに保持された信号を前記楽音信号として出力する読出手段とから構成することが考えられる。さらに、前記第１の信号と前記第２の信号とをミキシングして出力する第１ミキシング手段と、前記第１ミキシング手段から出力された信号と前記信号処理手段から出力された信号とをミキシングして得られた楽音信号を前記音出力装置に出力する第２ミキシング手段とを設けた構成とすれば、より多様な楽音信号を生成することができる。
【０００９】
また、本発明は、上述した楽音信号生成装置を備えた電気楽器としても実施され得る。すなわち、この電気楽器は、長手方向を有する振動部材と、前記振動部材の長手方向の振動を検出する第１の検出手段と、前記振動部材の長手方向と略直交する方向の振動を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段によって検出された振動に応じた第１の信号、および前記第２の検出手段によって検出された振動に応じた第２の信号のうちいずれか一方の信号によって他方の信号を周波数変調して楽音信号を生成する楽音信号生成手段と、前記楽音信号生成手段によって生成された楽音信号に応じた音を出力する音出力手段とを具備するものである。この電気楽器によっても、楽音信号生成装置について上述したのと同様の効果が得られる。
【００１０】
なお、この電気楽器における振動部材は、例えば弦である。この種の電気弦楽器に本発明を適用した場合には、楽器本体部と、前記楽器本体部と前記振動部材たる弦との間に設けられた駒であって、前記第１の検出手段および前記第２の検出手段が内蔵された駒とを設けた構成が望ましい。こうすれば、第１および第２の検出手段が駒に内蔵されているため、電気楽器の外観を損なうことがない。もっとも、振動部材の態様がこれに限られるものでないことは言うまでもない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。
【００１２】
＜Ａ−１：実施形態の構成＞
まず、本発明を電気バイオリンに適用した形態について説明する。図１は、この電気バイオリンの全体構成を示す図である。同図に示すように、この電気バイオリンは、バイオリン本体１Ａ、弓１Ｂ、楽音信号生成装置１００、アンプ２００および音出力装置２０１を有する。このうちバイオリン本体１Ａは、弦４を支持する台座であるボディ（本体部）２と、ボディ２から延設されたネック３と、ボディ２に固定された胴部５とを備えている。弦４は、ボディ２の底部に固定されたテールピース６からネック３の先端にわたって４本張られている。ネック３の先端には、弦４の端部が巻回されて弦４に張力を与えるペッグ３ａが弦４ごとに設けられており、これにより、弦４がテールピース６とペッグ３ａとの間に張設される。
【００１３】
また、弦４とボディ２との間には駒７が間挿されている。この駒７は、自然楽器のバイオリンが備える駒と近似した形態を有するものであり、図２に示すように、ボディ２方向への押圧力を弦４から受けることによって一定位置に固定される。詳細は後述するが、本実施形態における駒７には振動検出装置（いわゆるピックアップ装置）が内蔵されている。この振動検出装置は、演奏者による演奏動作に応じて弦４に生じた振動を検出するためのものである。
【００１４】
次に、図１に示す楽音信号生成装置１００は、駒７の振動検出装置によって検出された振動に基づいて楽音信号を生成し、この楽音信号をアンプ２００に出力する装置である。この楽音信号生成装置１００は、各種のキーや摘みなどからなる操作部１５０を備えている。利用者は、この操作部１５０を操作することによって、楽音信号を生成するときに用いられる各種の係数を任意に調整することができる。一方、アンプ２００は、楽音信号生成装置１００から出力された楽音信号を増幅して出力する。音出力装置２０１は、アンプ２００から出力された楽音信号に応じた音を発するための装置であり、例えばスピーカやヘッドホンなどである（ただし図１においてはスピーカが図示されている）。このように、本実施形態に係る電気バイオリンにおいては弦４の振動に応じた楽音が発せられるため、自然楽器のバイオリンのように胴部の音響放射機能は不要である。このため、バイオリン本体１Ａの胴部５は、ネック３からみて図面右側にデザイン的に設けられているに過ぎない。また、ネック３からみて図面左側のボディ２の底部には、実際に演奏者が顎に挟んでボディ２を支持する部分として顎当てパッド８が取り付けられている。
【００１５】
次いで、振動検出装置が内蔵された駒７の構成について説明する。図３は、駒７の分解斜視図である。同図に示すように、駒７は、木材を板状に形成してなるブリッジ本体７０と、このブリッジ本体７０を挟持する２枚の板状のブリッジカバー６０ａおよび６０ｂとを備えている。図４は、ブリッジ本体７０のみを拡大して示す斜視図である。同図に示すように、ブリッジ本体７０下部の両端側には、ブリッジカバー６０ａおよび６０ｂを取り付けるための貫通孔７６が形成されている。一方、ブリッジカバー６０ａおよび６０ｂの各々には、固定用のボス６２（図８参照）が形成されている。そして、ブリッジカバー６０ａおよび６０ｂは、それぞれブリッジ本体７０の両側にあてがわれた状態で、ボス６２が貫通孔７６に嵌合されることによって、ブリッジ本体７０に固定される。
【００１６】
また、ブリッジ本体７０は、図４に示すように、弦４に対応した各位置において図面上方に向けてＵ字型に開口した開口部７１を有する。各開口部７１の図面下方の底部は窪んだ球状となっているが、これについては後述する。また、各開口部７１の下端から図面下方へ至るように縦溝７２が設けられている。
【００１７】
図３に示すように、開口部７１には振り子片２０が挿入される。振り子片２０は、図面における下半分が開口部７１の内壁にほぼ対応するＵ字型形状となっている。この振り子片２０は、上部をブリッジ本体７０から突出させた状態で開口部７１に挿入され、この突出した部分において弦４を支持するようになっている（図２参照）。ここで、図５（ａ）は振り子片２０の構成を拡大して示す正面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＩ−Ｉ’線からみた断面図である。図５（ａ）に示すように、振り子片２０の中央部は、図面上下方向に延びて下方へ開いた空所２１となっている。振り子片２０の空所２１による開放端は、振り子片２０の厚さ方向（図５（ａ）における垂直方向）の一方において結合部２２によって閉じられ、振り子片２０の強度が確保されている。
【００１８】
また、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、振り子片２０の下端の縁は、振り子片２０の正面および側面において下方に凸な曲率を有する形状（すなわち円弧状）となっている。そして、振り子片２０は、その円弧状の下端部がブリッジ本体７０の開口部７１における球状の底部に沿って滑り接触するように支持される。したがって、振り子片２０は、開口部７１の下端部の円弧に沿って揺動可能である。より具体的には、振り子片２０は、ブリッジ本体７０の厚さ方向と幅方向の各々に揺動可能となっている。なお、振り子片２０の空所２１の天井には孔部２３が設けられているが、これについては後述する。
【００１９】
次いで、図３に示すように、ブリッジ本体７０の縦溝７２内には振動検出装置４０が取り付けられる。図６は、振動検出装置４０の構成を示す斜視図である。同図に示すように、振動検出装置４０は、保持部４２と、この保持部４２に保持される振動センサ４４とを備えている。このうち振動センサ４４は、例えばＡＢＳ複合材などの比較的軟質な材質からなる四角柱形状の支柱部４４ａを備えており、この支柱部４４ａの上下方向の側端面を除く４つの側面の各々には、長板状のピエゾ素子（圧電素子）４４ｂが接着材などで貼り付けられている。ピエゾ素子４４ｂは、長手方向に歪み変形が生じると、その変形量に応じた電位が両側面に発生するものであり、例えば、チタン酸バリウム結晶などを用いることができる。
【００２０】
支柱部４４ａの一方の端面（図６における上側の端面）には、中心軸と同軸に、硬質部材からなる円柱状のカンチレバー４４ｃが取り付けられている。一方、支柱部４４ａの図面下方の底面は、保持部４２に固定されている。保持部４２には、ねじ孔４２ａが設けられており、このねじ孔４２ａと、ブリッジ本体７０に設けられたねじ孔７４（図４参照）とによって、保持部４２がブリッジ本体７０にねじ止め固定される。
【００２１】
上述したように、振り子片２０の空所２１の天井には孔部２３が形成されており、振動検出装置４０が取り付けられたブリッジ本体７０に振り子片２０を取り付けた場合、この孔部２３とカンチレバー４４ｃとが係合するようになっている。したがって、振り子片２０が揺動すると、この揺動がカンチレバー４４ｃを介して支柱部４４ａに伝達され、これにより支柱部４４ａに曲げ変形が生じる。そして、この曲げ変形が振動センサ４４によって検出されるようになっている。
【００２２】
図７は、振動センサ４４の構成を示す図であり、支柱部４４ａにおける長手方向に直交する断面を当該支柱部４４ａの上方向から下方向に向かってみたときの構成を示している。なお、この図には、振動センサ４４の電気的構成も併せて示されている。また、図７において矢印で示すように、同図における上下方向が弦４の延在方向に相当するものとする。
【００２３】
同図に示すように、４つのピエゾ素子４４ｂの各々は、その自発分極方向Ｐが支柱部４４ａの中心からみて外側を向くように設けられている。詳述すると、支柱部４４ａの周側面には、例えば金属膜などの導電性膜が張られており、ピエゾ素子４４ｂの各々は、導電性膜の上に貼り付けられている。導電性膜の電位は、ピエゾ素子４４ｂの支柱部４４ａとの接触面を接地電位とすべく、接地電位となっている。なお、各圧電素子４４ｂに接続される電気配線は、ブリッジ本体７０の底部に設けられた穴部７５（図４参照）から引き出され、上述の楽音信号生成装置１００に接続される。
【００２４】
この構成において、互いに対向する一対のピエゾ素子４４ｂ同士の表面（支柱部４４ａとの接触面と反対側の面）間には、その対向する方向への支柱部４４ａの曲げ変形に応じた電位差が発生する。したがって、この振動検出装置４０は、互いに直交する２方向への曲げ変形を検出できるようになっている。より具体的には、支柱部４４ａが弦４の延在方向（図７における上下方向）に変形したときには、当該方向において対向する一対のピエゾ素子４４ｂの表面に電位差Ｖ１が発生し、この電位差Ｖ１に応じた信号（以下、「延在方向検出信号」という）が楽音信号生成装置１００に出力される。これに対し、支柱部４４ａが弦４の延在方向と直交する方向に変形したときには、当該直交方向において対向する一対のピエゾ素子４４ｂの表面に電位差Ｖ２が発生し、この電位差Ｖ２に応じた信号（以下、「直交方向検出信号」という）が楽音信号生成装置１００に出力される。
【００２５】
さて、図３に示すように、ブリッジ本体７０に振動検出装置４０と振り子片２０とが取り付けられた後、このブリッジ本体７０を挟んで対向するようにブリッジカバー６０ａおよび６０ｂを固定することによって駒７が組み立てられる。図８は、ブリッジカバー６０ａの外観構成を示す斜視図である。同図に示すように、ブリッジカバー６０ａの図面上方には、浅い凹部６１がブリッジ本体７０の開口部７１に対応した位置に設けられている。
【００２６】
図９は、組立て後の駒７の構成を示す正面図である。ただし、同図においては紙面に対して最も手前側に位置すべきブリッジカバー６０ａの図示が省略されている。また、図１０（ａ）は駒７のうち１本の弦４に対応する箇所のみを拡大して示す正面図であり、図１０（ｂ）はその側断面図である。図１０（ａ）に示すように、ブリッジ本体７０の開口部７１の内壁と振り子片２０の側壁との間には隙間が形成されるようになっており、この隙間によって、振り子片２０が図１０（ａ）における左右方向に揺動するのが許容される。また、図１０（ｂ）に示すように、ブリッジカバー６０ａおよび６０ｂと振り子片２０との間にも隙間が形成されるようになっており、この間隙によって、振り子片２０が図１０（ｂ）における左右方向へ揺動するのが許容される。
【００２７】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、ブリッジ本体７０の開口部７１と振り子片２０との隙間、およびブリッジカバー６０ａおよび６０ｂの凹部６１と振り子片２０との隙間には、粘性材５０が充填されている。この粘性材５０は、振り子片２０の振動に抵抗を与える役割を担うものである。ここで、弦４に加えられる振動エネルギーが小さいときに振り子片２０が大きく揺動し過ぎると、振動検出装置４０から不要に大きな出力が発生してしまう。このため、振動検出装置４０のダイナミックレンジが小さくなり、音楽的なリニアリティ（すなわち、低音部から高音部にかけてのリニアリティ）を実現し得る検出のダイナミックレンジが得られなくなってしまう。そこで、粘性材５０は、振り子片２０の揺動に抵抗を与えることにより、実際に加えられる振動エネルギーに対応して、大きなダイナミックレンジにて音楽的なリニアリティを実現するのである。
【００２８】
なお、粘性材５０としては、ゴム状弾性を有する材料が好ましく、硬度が約１１〜３０（ＪＩＳＡ）の範囲のものが好ましい。また、間隙に挿入する部材としては、粘性材に代えて、例えばばねやゴムなどの弾性体を用いることもでき、これらによっても同様な効果を得ることができる。また、間隙の大きさは、片側で０．１〜０．２５ｍｍとするのが望ましい。間隙がこの範囲より小さいと、弦振動の振幅が大きいときに振り子片２０が凹所１１側壁に当接してしまい、振り子片２０の振動が不安定となる。また、間隙がこの範囲より大きいと、粘性材による振動抵抗が十分に得られず、振り子片２０が過剰に揺動してピエゾ素子４４ｂが破損したりする。
【００２９】
以上示した構成のもと、演奏者が弓１Ｂにより擦弦したり指で弦４をはじいたりすることにより、弦４が加振される。この弦４の振動は、弦４を支持する振り子片２０から支柱部４４ａに伝達される。すなわち、演奏者による擦弦がされたとき、弦４は主としてその延在方向と直交する方向（以下、単に「直交方向」という）に振動し、これに伴なって支柱部４４ａは直交方向に変形する。この結果、直交方向に対向する一対のピエゾ素子４４ｂから楽音信号生成装置１００に対し、この変形に応じた直交方向検出信号が与えられる。これに対し、演奏者によって弦４が抑えられたとき、弦４は主として延在方向に張力を受け、これに伴なって支柱部４４ａは弦４の延在方向に変形する。この結果、延在方向に対向する一対のピエゾ素子４４ｂから楽音信号生成装置１００に対し、この変形に応じた延在方向検出信号が与えられるのである。
【００３０】
次に、図１１を参照して、楽音信号生成装置１００の詳細な構成について説明する。本実施形態に係る楽音信号生成装置１００は、図１１に示す回路を複数の弦４の各々に対応する数だけ備えている。すなわち、各弦４について得られた直交方向検出信号と延在方向検出信号とが、当該弦４に対応する回路（図１１に示すもの）に入力されるようになっている。もっとも、図１１に示す回路をすべての弦４について共用する構成としてもよい。すなわち、各弦４について得られた直交方向検出信号と延在方向検出信号とを、図１１に示す単一の回路に時分割にて入力する構成としてもよい。
【００３１】
同図に示すように、楽音信号生成装置１００は、タイミング信号発生回路１０１、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ１１１および１２１、ＢＰＦ（帯域フィルタ）１１２および１２２、オーバーサンプリング部１１３および１２３、メモリ１０４、オーバーフローリミット部１２７、ＬＰＦ（低域フィルタ）１０８、ダウンサンプリング部１０９、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ１１０、乗算器１１４、１２４、１１５、１２５、１２８および１０６、加算器１０５、１０７、１２９および１３０、除算器１２６、アドレスカウンタ１０２ならびにセレクタ１０３により構成されている。
【００３２】
タイミング信号発生回路１０１は、各種のタイミング信号やクロック信号などを生成して出力する装置である。ここで、図１２を参照して、このタイミング信号発生回路１０１によって生成される信号について説明する。
【００３３】
ａ．サンプリングクロック信号ＳＣＫ
サンプリングクロック信号ＳＣＫは、オーバーサンプリング部１１３および１２３に供給され、サンプリングのタイミングを指定する信号である。また、このサンプリングクロック信号ＳＣＫは、アドレスカウンタ１０２にも供給される。なお、以下では、図１２に示すように、サンプリングクロック信号ＳＣＫの１周期をサンプリング周期ＴＳと表記する。
ｂ．セレクタ制御信号ＳＳ
セレクタ制御信号ＳＳは、セレクタ１０３に供給される信号である。このセレクタ制御信号ＳＳは、図１２に示すように、上記サンプリング周期ＴＳの前半部分においてＨレベルとなる一方、後半部分においてＬレベルとなる。
ｃ．書込指示信号ＳＷ
書込指示信号ＳＷは、メモリ１０４に供給され、当該メモリ１０４へのデータ書込みのタイミングを指定するための信号である。この書込指示信号ＳＷは、図１２に示すように、サンプリング周期ＴＳの前半部分においてＨレベルとなる部分を有する。
ｄ．読出指示信号ＳＲ
読出指示信号ＳＲは、メモリ１０４に供給され、当該メモリ１０４からのデータ読出しのタイミングを指定するための信号である。この読出指示信号ＳＲは、図１２に示すように、サンプリング周期ＴＳの前半部分においてＬレベルとなる一方、後半部分においてＨレベルとなる。以上がタイミング信号発生回路１０１によって生成される信号の概要である。
【００３４】
再び図１１において、Ａ／Ｄコンバータ１１１および１２１は、振動検出装置４０から与えられた直交方向検出信号および延在方向検出信号をそれぞれ所定のサンプリング周波数でデジタル信号に変換する。ＢＰＦ１１２および１２２は、入力される信号のうち、予め設定された帯域幅に属する周波数成分のみを通過させる。オーバーサンプリング部１１３および１２３は、ＢＰＦ１１２および１２２の出力信号を、供給されるサンプリングクロック信号ＳＣＫによって指定されるタイミングでサンプリングして出力する。ここで、上述したサンプリングクロック信号ＳＣＫは、オーバーサンプリング部１１３および１２３におけるサンプリングが、上記Ａ／Ｄコンバータ１１１および１２１のサンプリング周波数よりも高いサンプリング周波数（例えば、Ａ／Ｄコンバータ１１１および１２１のサンプリング周波数の８倍の周波数）で行われるように設定されている。
【００３５】
各乗算器１１４、１２４、１１５、１２５、１２８および１０６は、入力された信号に対して所定の係数を乗じて出力するためのものである。上述したように、利用者は、操作部１５０を操作することにより、これらの乗算器において用いられる係数をそれぞれ独立に調整することができる。
【００３６】
次に、乗算器１２５、除算器１２６、オーバーフローリミッタ部１２７、乗算器１２８ならびに加算器１２９および１３０は、データを読み出すべきメモリ１０４のアドレスを指定する読出アドレス信号ＡＲを生成するためのものである。
【００３７】
このうち乗算器１２５は、オーバーサンプリング部１２３からの出力信号に対して係数ＭＳを乗算して出力する。ここで、係数ＭＳは、延在方向検出信号が周波数変調に寄与する程度を決定するための係数である。また、除算器１２６は、入力されたデータを、係数ＭＲで除算してオーバーフローリミット部１２７に出力する。オーバーフローリミット部１２７は、除算器１２６から供給されるデータを「１」〜「−１」の範囲内のデータとなるように調節する。具体的には、オーバーフローリミット部１２７は、「１」を超える信号をクリップして「１」とし、「−１」〜「１」の範囲にある信号はそのまま出力し、「−１」よりも小さい信号をクリップして「−１」とする。乗算器１２８は、このオーバーフローリミット部１２７からの出力信号に対して係数Ｔ／２を乗算して出力する。加算器１２９は、この出力信号に係数Ｔ／２を加算して出力する。
【００３８】
アドレスカウンタ１０２は、タイミング信号発生回路１０１から出力されるサンプリングクロック信号ＳＣＫを順次カウントし、そのカウント値に応じたアドレス信号ＡＷを出力する。すなわち、このアドレス信号ＡＷは、サンプリングクロック信号ＳＣＫの発生タイミングに同期して変化する。このアドレス信号ＡＷは、セレクタ１０３および加算器１３０に出力される。
【００３９】
加算器１３０は、アドレスカウンタ１０２から出力されるアドレス信号ＡＷと加算器１２９から出力される信号とを加算し、読出アドレス信号ＡＲとして出力する。
【００４０】
セレクタ１０３は、タイミング信号発生回路１０１から供給されるセレクタ制御信号ＳＳに基づいて、アドレスカウンタ１０２から供給されるアドレス信号ＡＷおよび加算器１３０から供給される読出アドレス信号ＡＲのうちのいずれかを選択して出力する。
【００４１】
メモリ１０４には、乗算器１１５から供給されるデータ（すなわち直交方向検出信号をサンプリングしたもの）が、タイミング信号発生回路１０１から供給される書込指示信号ＳＷによって指定されるタイミングで順次書込まれる。一方、メモリ１０４に書込まれたデータは、タイミング信号発生回路１０１から供給される読出指示信号ＳＲに従って順次読み出される。データの書込みおよび読出しを行うメモリ１０４内のアドレスは、セレクタ１０３から出力されるアドレス信号ＡＷまたは読出アドレス信号ＡＲによって指定される。
【００４２】
乗算器１０６は、メモリ１０４から読み出された信号に対して係数ＯＳを乗算して出力する。加算器１０７は、加算器１０５および乗算器１０６からの出力信号を加算して出力する。
【００４３】
ＬＰＦ１０８は、供給された信号のうち、遮断周波数以下の周波数成分のみを通過させる。これにより、楽音として不要な周波数成分を除去することができる。ダウンサンプリング部１０９は、ＬＰＦ１０８からの出力信号を、上記オーバーサンプリング部１１３によるサンプリング周波数よりも低いサンプリング周波数でサンプリングして出力する。この出力信号は、Ｄ／Ａコンバータ１１０を介してアナログ信号に変換された後、上述したアンプ２００に出力される。
【００４４】
＜Ａ−２：実施形態の動作＞
次に、本実施形態に係る電気バイオリンの動作を説明する。
まず、演奏者が弓１Ｂを用いて弦４を擦弦し、または弦４を指で抑えたりはじいたりすると、これらの演奏動作に伴なって弦４が振動する。この弦４に生じた振動は、駒７に設置された振動検出装置４０によって検出される。具体的には、弦４の延在方向の振動に応じた延在方向検出信号と、当該延在方向に直交する方向の振動に応じた直交方向検出信号とが、楽音信号生成装置１００に供給される。
【００４５】
一方、楽音信号生成装置１００は、直交方向検出信号および延在方向検出信号が振動検出装置４０から供給されると、このうち直交方向検出信号によって延在方向検出信号を周波数変調して出力する。具体的には、以下の通りである。
【００４６】
まず、直交方向検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ１１１によって所定のサンプリング周波数でデジタル信号に変換されてＢＰＦ１１２に供給される。そして、ＢＰＦ１１２によって所定の帯域幅に属する周波数成分のみがオーバーサンプリング部１１３に出力される。オーバーサンプリング部１１３は、タイミング信号発生回路１０１から供給されるサンプリングクロック信号ＳＣＫによって指定されるタイミング（例えば、サンプリングクロック信号ＳＣＫの立ち上がりタイミング）で、ＢＰＦ１１２から供給される信号をサンプリングし直して出力する。この出力信号は、乗算器１１４および１１５に供給される。乗算器１１４は供給された信号に対して係数ＣＭＳを乗算して出力する。乗算器１１５は、供給された信号に対して係数ＣＳを乗算してメモリ１０４に出力する。
【００４７】
一方、延在方向検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ１２１により所定のサンプリング周波数でデジタル信号に変換された後、ＢＰＦ１２２に供給される。そして、ＢＰＦ１２２によって所定の帯域幅に属する周波数成分のみがオーバーサンプリング部１２３に出力される。オーバーサンプリング部１２３は、タイミング信号発生回路１０１から供給されるサンプリングクロック信号ＳＣＫによって指定されるタイミングで、ＢＰＦ１２２から供給される信号をサンプリングし直して出力する。このように、オーバーサンプリング部１１３において直交方向検出信号を、オーバーサンプリング部１２３において延在方向検出信号を、それぞれ高いサンプリング周波数でサンプリングするのは、この後に直交方向検出信号および延在方向検出信号を用いて行われる周波数変調によって生じる高調波成分が折り返しノイズとならないように、サンプリング周波数を十分に高くするためである。
【００４８】
オーバーサンプリング部１２３から出力された信号は、乗算器１２４および１２５に供給される。乗算器１２４は、供給された信号に対して係数ＭＭＳを乗算して出力する。加算器１０５は、この乗算器１２４からの出力信号と、上述した乗算器１１４からの出力信号を加算して加算器１０７に出力する。つまり、上述した係数ＣＭＳおよびＭＭＳは、それぞれ延在方向検出信号と直交方向検出信号とのミキシングレベルを指定する係数である。
【００４９】
一方、乗算器１２５は、供給された信号に対して係数ＭＳを乗算して除算器１２６に出力する。除算器１２６は、供給された信号を係数ＭＲによって除算して出力する。除算器１２６からの出力信号は、オーバーフローリミット部１２７において「１」〜「−１」の範囲となるように調節される。具体的には、オーバーフローリミット部１２７は、除算器１２６から供給されたデータが「１」よりも大きい場合には、当該データを「１」として出力し、供給されたデータが「−１」〜「１」の範囲内にある場合には、当該データをそのまま出力し、供給されたデータが「−１」よりも小さい場合には、当該データを「−１」として出力する。このオーバーフローリミット部１２７からの出力信号は、乗算器１２８によってＴ／２が乗算された後、加算器１２９においてＴ／２が加算されて出力される。
【００５０】
一方、アドレスカウンタ１０２は、タイミング信号発生回路１０１から供給されるサンプリングクロック信号ＳＣＫを順次カウントし、このカウント値に応じたアドレス信号ＡＷを出力する。このアドレス信号ＡＷは、セレクタ１０３および加算器１３０に供給される。加算器１３０は、加算器１２９からの出力信号にアドレス信号ＡＷを加算した読出アドレス信号ＡＲをセレクタ１０３に出力する。
【００５１】
セレクタ１０３は、セレクタ制御信号ＳＳの信号レベルに応じて、アドレス信号ＡＷおよび読出アドレス信号ＡＲのうちのいずれかを選択して出力する。具体的には、タイミング信号発生回路１０１からＨレベルのセレクタ制御信号ＳＳが供給されている間は、アドレス信号ＡＷを選択して出力する一方、Ｌレベルのセレクタ制御信号ＳＳが供給されている間は、読出アドレス信号ＡＲを選択して出力する。前掲図１２に示したように、セレクタ制御信号ＳＳは、サンプリング周期ＴＳの前半部分においてＨレベルとなり、後半部分においてＬレベルとなる。したがって、図１２に示すように、サンプリング周期ＴＳの前半部分においては、アドレス信号ＡＷがメモリ１０４に出力される一方、後半部分においては読出アドレス信号ＡＲがメモリ１０４に出力される。
【００５２】
さて、上述した乗算器１１５からの出力信号は、書込指示信号ＳＷに従って順次メモリ１０４に書込まれる。一方、メモリ１０４に書込まれたデータは、読出指示信号ＳＲに従って順次メモリ１０４から読み出される。以下、データ書込み動作およびデータ読出し動作について詳述する。
【００５３】
ａ．データ書込み動作
メモリ１０４には、乗算器１１５から供給されるデータが、書込指示信号ＳＷによって指定されるタイミングで順次書込まれる。このデータを書込むアドレスは、セレクタ１０３からの出力信号によって指定される。詳述すると、以下の通りである。上述したように、セレクタ１０３は、サンプリング周期ＴＳの前半部分においてはアドレス信号ＡＷを選択してメモリ１０４に出力する。一方、メモリ１０４に供給される書込指示信号ＳＷは、前掲図１２に示したように、サンプリング周期ＴＳの前半部分においてＨレベルとなる部分を有している。結局、オーバーサンプリング部１１３からサンプリングクロック信号ＳＣＫに従ってメモリ１０４に順次供給される信号は、サンプリング周期ＴＳの前半部分において、メモリ１０４内のアドレス信号ＡＷによって指定されるアドレスに順次書込まれることとなる。
【００５４】
ｂ．データ読出しメモリ１０４に書込まれたデータは、読出指示信号ＳＲによって指定されるタイミングで順次読み出される。この読出アドレスは、セレクタ１０３から供給される信号によって指定される。詳述すると、以下の通りである。上述したように、セレクタ１０３は、サンプリング周期ＴＳの後半部分においては読出アドレス信号ＡＲを選択してメモリ１０４に出力する。一方、メモリ１０４に供給される読出指示信号ＳＲは、前掲図１２に示したように、サンプリング周期ＴＳの後半部分においてＨレベルとなる。結局、サンプリング周期ＴＳの後半部分においては、読出アドレス信号ＡＲによって指定されるアドレスに記憶された情報がメモリ１０４から読み出されることとなる。
【００５５】
ここで、読出アドレス信号ＡＲは、オーバーフローリミット部１２７からの出力信号（「１」〜「−１」）に係数Ｔ／２を乗算し、Ｔ／２を加算した後、アドレス信号ＡＷを加算することによって得られる信号である。したがって、この読出アドレス信号ＡＲによって指定されるアドレスは、アドレス信号ＡＷによって指定されるアドレスからＴ／２で示される値だけ離れたアドレスを中心とし、かつ、係数Ｔによって指定される幅を有する範囲内において、延在方向検出信号に応じて決定されるアドレスとなる。
【００５６】
具体的には、オーバーフローリミット部１２７から出力された信号が「１」である場合、読出アドレス信号ＡＲは、１×Ｔ／２＋Ｔ／２＋ＡＷ＝ＡＷ＋Ｔとなるから、当該時点における書込アドレスＡＷからＴで示される値だけ離れたアドレスを指定することとなる。また、オーバーフローリミット部１２７からの出力信号が「０」である場合、読出アドレス信号ＡＲは、０×Ｔ／２＋Ｔ／２＋ＡＷ＝ＡＷ＋Ｔ／２となるから、当該時点における書込アドレスＡＷからＴ／２で示される値だけ離れたアドレスを指定することとなる。同様に、オーバーフローリミット部１２７から出力された信号が「−１」である場合、読出アドレス信号ＡＲは、（−１）×Ｔ／２＋Ｔ／２＋ＡＷ＝ＡＷとなるから、当該時点における書込アドレスと同じアドレスを指定することとなる。
【００５７】
この結果、メモリ１０４から読み出された信号は、直交方向検出信号を、延在方向検出信号によって周波数変調した信号となる。なお、乗算器１２５における係数ＭＳおよび除算器１２６における係数ＭＲは、オーバーフローリミット部１２７によって「１」または「−１」にクリップされるデータの範囲を決定することとなる。したがって、係数ＭＳおよびＭＲは、周波数変調の深さを決定する係数ということができる。
【００５８】
メモリ１０４から読み出されたデータは、乗算器１０６において係数ＯＳが乗算され、加算器１０７に出力される。加算器１０７は、この乗算器１０６からの出力信号と、加算器１０５からの出力信号（すなわち、直交方向検出信号と延在方向検出信号とをミキシングした信号）とを加算して出力する。
【００５９】
加算器１０７からの出力信号は、折り返しノイズ発生防止のため、後述するダウンサンプリング部１０９のサンプリング周波数の１／２よりも低い遮断周波数を有するＬＰＦ１０８によって高域周波数成分がカットされる。そして、ＬＰＦ１０８の出力信号は、ダウンサンプリング部１０９においてオーバーサンプリング部１１３におけるサンプリング周波数よりも低いサンプリング周波数によってサンプリングされて出力される。
【００６０】
ダウンサンプリング部１０９からの出力信号は、Ｄ／Ａコンバータ１１０によってアナログ信号に変換された後、アンプ２００によって増幅され、音出力装置２０１から楽音として出力される。
【００６１】
このように、本実施形態によれば、直交方向検出信号を延在方向検出信号によって周波数変調して出力するようになっている。ここで、延在方向検出信号は、弦４を指で抑える動作（つまり弦４に張力を与える動作）などを反映した信号であるから、直交方向検出信号のみに基づいて楽音を出力する場合と比較して、演奏者の意図を精緻に反映させた楽音を発生させて豊かな演奏表現を実現することができる。また、楽音信号生成装置１００において用いられる各係数をユーザが任意に調節することができるから、ユーザの好みにより合った楽音を出力することができる。
【００６２】
＜Ｂ：変形例＞
以上この発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまでも例示であり、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００６３】
＜Ｂ−１：変形例１＞
上記実施形態においては、直交方向検出信号を延在方向検出信号によって周波数変調して出力するようにしたが、逆に、延在方向検出信号を直交方向検出信号によって周波数変調して出力するようにしてもよい。この場合、例えば、図１１において、延在方向検出信号をＡ／Ｄコンバータ１１１に入力するとともに、直交方向検出信号をＡ／Ｄコンバータ１２１に入力するようにすればよい。
【００６４】
さらに、直交方向検出信号および延在方向検出信号のうち、いずれを変調信号（すなわち、読出アドレス信号ＡＲを生成するための信号）として用い、いずれを被変調信号（すなわち、メモリ１０４に書込まれる信号）として用いるのかを、ユーザが任意に切り替えることができるようにしてもよい。この場合には、例えば、振動検出装置４０から入力される延在方向検出信号および直交方向検出信号の出力先を、Ａ／Ｄコンバータ１１１および１２１のうちのいずれかに切り替えるスイッチを設ければよい。
【００６５】
また、直交方向検出信号および延在方向検出信号のうち一方によって他方を周波数変調するための構成が、図１１に示したものに限られるものではないことはもちろんである。
【００６６】
＜Ｂ−２：変形例２＞
上記実施形態においては、直交方向検出信号と延在方向検出信号とを弦４の同一の位置にて検出するようにしたが、それぞれを弦４の異なる位置において検出する構成としてもよい。また、上記実施形態においては、弦４の延在方向の振動とその直交方向の振動とをそれぞれ検出する構成としたが、検出すべき振動の方向はこれに限られない。すなわち、弦４における複数の異なる方向の振動を検出してこれに応じた複数種類の信号を検出するようになっていれば、その方向については不問である。具体的には、弦４における所定方向（「第１の方向」という）の振動に応じた第１の信号と、第１の方向とは異なる第２の方向の振動に応じた第２の信号とが検出されれば、第１の方向と第２の方向とが相互に直交していなくてもよい。
【００６７】
＜Ｂ−３：変形例３＞
上記実施形態および各変形例においては、本発明を電気バイオリンに適用した場合を例に説明したが、弓を用いて弦を振動させるその他の楽器、例えば、ビオラ、チェロまたはコントラバス等に本発明を適用してもよいし、駒の上に張設された弦の振動を当該駒を経て電気的に検出する種々の電気楽器にも本発明を適用できる。具体的には、振動部材として弦を備える電気楽器のひとつである電気ピアノにも本発明を適用できる。本発明を電気ピアノに適用すれば、ハンマによって打弦されたときの弦の振動に加えて、ダンパで弦が抑えられたときの弦の動きを反映した楽音信号を生成することができる。
【００６８】
また、電気楽器が備える振動部材は弦に限られない。例えば、長手方向を有する振動部材としてリードを備える電気管楽器にも本発明を適用可能である。この場合、リードの長手方向への振動に応じた信号、およびこの長手方向と直交する方向への振動に応じた信号のうちいずれか一方の信号によって他方の信号が周波数変調されることとなる。この構成においても、演奏者の演奏動作をより細緻に反映させた楽音信号を生成できる点は上記実施形態と同様である。
【００６９】
＜Ｂ−４：変形例４＞
上記実施形態および各変形例においては、振動センサとしてピエゾ素子４４ｂを用いた構成を例示したが、振動部材に発生した振動を検出する手段はこれに限られない。すなわち、弦４などの振動部材の長手方向の振動と、この長手方向と直交する方向への振動とを独立して検出できればよく、例えばフォトトランジスタなどを組合わせた構成としてもよい。
【００７０】
＜Ｂ−５：変形例５＞
上記実施形態および各変形例においては、直交方向検出信号および延在方向検出信号をＤ／Ａコンバータ１１１によってデジタル信号に変換してから各種処理（周波数変調および各信号の乗算等）を行うようにしたが、これに限らず、アナログ信号のまま処理を行うようにしてもよいことはもちろんである。
【００７１】
＜Ｂ−６：変形例６＞
上記実施形態および各変形例においては、楽音信号生成装置１００がバイオリン本体１Ａとは別体に設けられた場合を例示したが、この楽音信号生成装置１００がバイオリン本体１Ａに内蔵された構成としてもよい。加えて、アンプ２００および音出力装置２０１がバイオリン本体１Ａに内蔵された構成としてもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、演奏者の演奏動作をより精緻に反映させた楽音信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る電気バイオリンの外観構成を示す図である。
【図２】  同電気バイオリンにおける駒の外観構成を示す斜視図である。
【図３】  同駒の分解斜視図である。
【図４】  同電気バイオリンにおけるブリッジ本体の構成を示す斜視図である。
【図５】  （ａ）は同電気バイオリンにおける振り子片の構成を示す正面図であり、（ｂ）は同振り子片の側断面図である。
【図６】  同電気バイオリンにおける振動検出装置の構成を示す斜視図である。
【図７】  同振動検出装置の構成を電気的構成とともに示す断面図である。
【図８】  同電気バイオリンにおけるブリッジカバーの構成を示す斜視図である。
【図９】  同駒の組立て後の構成を示す正面図である。
【図１０】  （ａ）は、同駒のうち１本の弦に対応する箇所のみを拡大して示す正面図であり、（ｂ）は、その側断面図である。
【図１１】  同電気バイオリンにおける楽音信号生成装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】  同電気バイオリンのタイミング信号発生回路において生成される各信号のレベル変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
４……弦、７……駒、２０……振り子片、４０……振動検出装置、４２……保持部、４４……振動センサ、４４ａ……支柱部、４４ｂ……ピエゾ素子、４４ｃ……カンチレバー、７０……ブリッジ本体、７１……開口部、１００……楽音信号生成装置、１０４……メモリ、１０５……加算器（第１ミキシング手段）、１０７……加算器（第２ミキシング手段）。
【図１】
0003812497.tif 000002
【図２】
0003812497.tif 000003
【図３】
0003812497.tif 000004
【図４】
0003812497.tif 000005
【図５】
0003812497.tif 000006
【図６】
0003812497.tif 000007
【図７】
0003812497.tif 000008
【図８】
0003812497.tif 000009
【図９】
0003812497.tif 000010
【図１０】
0003812497.tif 000011
【図１１】
0003812497.tif 000012
【図１２】
0003812497.tif 000013