(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、
前記本体部に脚部を介して立設された駒と、
前記駒に支持されて前記本体部上に張り渡された弦と、
前記弦の振動に応じた前記駒の縦振動成分を検出してその検出結果を検出信号として出力すべく、前記脚部と前記本体部の間に配置された縦振動検出用圧電センサと、
前記弦の振動に応じた前記駒の横振動成分を検出してその検出結果を検出信号として出力すべく、前記脚部と前記本体部の間に配置された横振動検出用圧電センサと、
前記縦振動検出用圧電センサによって出力される検出信号の周波数特性を調整する第１の周波数特性調整手段と、
前記横振動検出用電圧センサによって出力される検出信号の周波数特性を調整する手段であって、前記第１の周波数特性調整手段とは異なる周波数特性の調整を行う第２の周波数特性調整手段と
を備えた擦弦楽器。
【請求項２】
本体部と、
前記本体部に脚部を介して立設された駒と、
前記駒に支持されて前記本体部上に張り渡された弦と、
前記弦の振動に応じた前記駒の縦振動成分を検出してその検出結果を検出信号として出力すべく、前記脚部と前記本体部の間に配置された縦振動検出用圧電センサと、
前記弦の振動に応じた前記駒の横振動成分をそれぞれ検出して各々の検出結果を検出信号として出力する一対のセンサであって、一方のセンサの分極方向を前記脚部から前記本体部へ向けると共に他方のセンサの分極方向を前記本体部から前記脚部へ向けるように前記脚部と前記本体部の間に配置された横振動検出用圧電センサと、
前記縦振動検出用圧電センサによって出力される検出信号の周波数特性を調整する第１の周波数特性調整手段と、
前記横振動検出用電圧センサによって出力される検出信号の周波数特性を調整する手段であって、前記第１の周波数特性調整手段とは異なる周波数特性の調整を行う第２の周波数特性調整手段と
を備えた擦弦楽器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の擦弦楽器において、
前記第１の周波数特性調整手段は、
前記縦振動検出用圧電センサによって出力される検出信号の高周波成分を通過させるフィルタを有し、
前記第２の周波数特性調整手段は、
前記横振動検出用電圧センサによって出力される検出信号の低周波成分を通過させるフィルタを有する
擦弦楽器。
【請求項４】
請求項１に記載の擦弦楽器において、
前記縦振動検出用圧電センサは、
２つの前記脚部の各々と前記本体部との間にそれぞれ配置される一対の振動検出用圧電センサを有する
擦弦楽器。
【請求項５】
本体部と、
前記本体部に脚部を介して立設された駒と、
前記駒に支持されて前記本体部上に張り渡された弦と、
前記弦の振動に応じた前記駒の振動成分をそれぞれ検出して各々の検出結果を検出信号として出力する一対のセンサであって、一方のセンサの分極方向を前記脚部から前記本体部へ向けると共に他方のセンサの分極方向を前記本体部から前記脚部へ向けるように前記脚部と前記本体部の間に配置された振動検出用圧電センサと、
前記振動検出用センサを成す一対のセンサのうち一方から出力される検出信号の高周波成分を通過させる第１の周波数特性調整手段と、
前記振動検出用センサを成す一対のセンサの各々からそれぞれ出力される検出信号の低周波成分を通過させる第２の周波数特性調整手段と
を備えた擦弦楽器。
【請求項６】
本体部と、
前記本体部に脚部を介して立設され、前記脚部と接する面の反対側の面に溝が形成された駒と、
前記駒の溝に支持されて前記本体部上に張り渡された弦と、
前記弦の振動に応じた前記駒の振動成分を検出してその検出結果を検出信号として出力すべく、前記駒の溝に埋め込まれた第１の振動検出用圧電センサと、
前記弦の振動に応じた前記駒の振動成分をそれぞれ検出して各々の検出結果を検出信号として出力する一対のセンサであって、それらの両センサの分極方向が共に前記脚部と前記本体部のうち一方から他方へ向くように前記脚部と前記本体部の間に配置された第２の振動検出用圧電センサと、
前記第１の振動検出用圧電センサによって出力される検出信号の低周波成分を通過させる第1の周波数特性調整手段と、
前記第２の振動検出用圧電センサによって出力される検出信号の高周波成分を通過させる第２の周波数特性調整手段と
を備えた擦弦楽器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、擦弦操作に応じた振動を検出する機能を備えた擦弦楽器、擦弦操作に応じた振動を検出する信号検出装置、および検出した振動に応じた音響信号を生成する音響信号生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、バイオリン等の自然弦楽器を模倣した電気弦楽器が用いられている。この電気弦楽器は、弦の振動をピックアップで検出し、その検出信号を増幅して出力するというものである。このような電気弦楽器では、検出信号をヘッドフォン等に出力する、いわゆる消音演奏が可能であり、大きな楽音等を発生させることができない環境下で行う練習に用いる楽器として非常に便利である。
【０００３】
また、自然弦楽器にあるべき共鳴体等、アコースティックの構成を有するアコースティック弦楽器における駒にピックアップを装着し、このような自然楽器においても楽音を電気的増幅手段を使用して出力させるようにした楽器も用いられている。
【０００４】
上記のようなピックアップを備えた電気バイオリンの外観構成例を図１に示す。同図に示すように、この電気バイオリン１Ａは、弦４を支持する台座であるボディ（本体部）２Ａ、ネック３および胴部５を備えた構成である。弦４は、ボディ２Ａの底部に固定されたテールピース６から駒７を経てネック３の先端にわたり４本張られている。ネック３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スクリュー３ａが装着されている。
【０００５】
なお、この明細書においては、電気バイオリンであっても、上記のように本体部に設けられる弦４を支持する部材、すなわちアコースティックバイオリンにおける駒に相当する部材を駒と称することとする。
【０００６】
この電気バイオリン１Ａでは、通常の自然楽器バイオリンのように、胴部の音響放射機能は必要ないので、胴部５は演奏者が身体（顎）で支持する側とは反対側にデザイン的に形成され、その胴部５の反対側におけるボディ２Ａの底部に、実際に顎に挟んで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。
【０００７】
上記のように擦弦操作による振動を検出するピックアップは駒７とボディ２Ａとの間に設けられており、その近傍の構成を図２に示す。同図に示すように、駒７の２つの脚部１８ａ，１８ｂと、ボディ２Ａの表面部との間には、各々ピックアップ２０ａ，２０ｂが配置されている。そして、演奏操作によって振動する弦１５から駒７に伝達される振動による機械エネルギーが、これらの圧電素子等から構成されるピックアップ２０ａ，２０ｂによって電気エネルギーに変換され、脚部１８ａ，１８ｂの振動に応じた電気信号を取得することができるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のピックアップ２０ａ，２０ｂを設けた電気バイオリンでは、演奏操作によって駒７が主として弦の配列方向の振動（以下、横振動という）した場合に、その横振動を検出するように構成されている。具体的には、駒７が横振動した際のある一時点においては、脚部１８ａ，１８ｂおよびピックアップ２０ａ，２０ｂが図３中矢印で示すように逆方向（図示の例では脚部１８ａおよびピックアップ２０ａは上向き、脚部１８ｂおよびピックアップ２０ｂは下向き）に振動しており、このように振動をした際にピックアップ２０ａ，２０ｂの分極方向を同一とした場合には、各々のピックアップ２０ａ，２０ｂにおいて逆の特性を有する電気信号が得られるとになる。したがって、これらのピックアップ２０ａ，２０ｂから得られる電気信号を足し合わせると、お互いの特性を打ち消しあった電気信号が出力され、正確な振動検出を行うことができない。したがって、図３に示すように、ピックアップ２０ａ，２０ｂの分極方向を逆方向とすることにより、両者によって生成される電気信号がお互いの特性を打ち消し合わないようにし、これにより駒７の横振動をより正確に検出した電気信号を取得することができるようにしている。
【０００９】
しかしながら、演奏操作によって駒７に生じる振動は上記のような横振動だけではなく、弦とボディ２Ａとを結ぶ方向である縦方向の振動モードも存在しており、この縦振動モードでは脚部１８ａ，１８ｂおよびピックアップ２０ａ，２０ｂが図４中矢印で示すように同方向に振動することになる。このような駒７の縦振動は、上記のような分極方向を逆にしたピックアップ２０ａ，２０ｂでは正確に検出することができない。すなわち、ピックアップ２０ａ，２０ｂの分極方向を逆にすることで、両者によって取得される電気信号の特性がお互いの特性を打ち消し合うように作用してしまい、その結果、縦振動を正確に検出、つまり各々のピックアップ２０ａ，２０ｂで得られた電気信号の特性を正確に検出することができなくなってしまう。
【００１０】
以上のように従来のピックアップを備えた電気弦楽器やアコースティックバイオリン等の擦弦楽器においては、演奏操作による駒７の挙動を正確に検出することができない場合もある。この結果、この検出結果に基づいてヘッドフォン等から放音される楽音が、演奏操作に対して鈍感になることもある。
【００１１】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、演奏操作による駒等の振動をより正確に検出することができる擦弦楽器、擦弦楽器において演奏操作による駒等の振動をより正確に検出することができる信号検出装置、擦弦楽器に対する演奏操作をより正確に反映させた音響信号を生成することができる音響信号生成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る擦弦楽器は、本体部と、前記本体部に脚部を介して立設された駒と、前記駒に支持されて前記本体部上に張り渡された弦と、前記弦の振動に応じた前記駒の縦振動成分を検出してその検出結果を検出信号として出力すべく、前記脚部と前記本体部の間に配置された縦振動検出用圧電センサと、前記弦の振動に応じた前記駒の横振動成分を検出してその検出結果を検出信号として出力すべく、前記脚部と前記本体部の間に配置された横振動検出用圧電センサと、前記縦振動検出用圧電センサによって出力される検出信号の周波数特性を調整する第１の周波数特性調整手段と、前記横振動検出用電圧センサによって出力される検出信号の周波数特性を調整する手段であって、前記第１の周波数特性調整手段とは異なる周波数特性の調整を行う第２の周波数特性調整手段とを備える。
【００１３】
また、本発明に係る別の擦弦楽器は、本体部と、前記本体部に脚部を介して立設された駒と、前記駒に支持されて前記本体部上に張り渡された弦と、前記弦の振動に応じた前記駒の縦振動成分を検出してその検出結果を検出信号として出力すべく、前記脚部と前記本体部の間に配置された縦振動検出用圧電センサと、前記弦の振動に応じた前記駒の横振動成分をそれぞれ検出して各々の検出結果を検出信号として出力する一対のセンサであって、一方のセンサの分極方向を前記脚部から前記本体部へ向けると共に他方のセンサの分極方向を前記本体部から前記脚部へ向けるように前記脚部と前記本体部の間に配置された横振動検出用圧電センサと、前記縦振動検出用圧電センサによって出力される検出信号の周波数特性を調整する第１の周波数特性調整手段と、前記横振動検出用電圧センサによって出力される検出信号の周波数特性を調整する手段であって、前記第１の周波数特性調整手段とは異なる周波数特性の調整を行う第２の周波数特性調整手段とを備える。
【００１４】
上記の擦弦楽器において、前記第１の周波数特性調整手段は、前記縦振動検出用圧電センサによって出力される検出信号の高周波成分を通過させるフィルタを有し、前記第２の周波数特性調整手段は、前記横振動検出用電圧センサによって出力される検出信号の低周波成分を通過させるフィルタを有してもよい。
また、前記縦振動検出用圧電センサは、２つの前記脚部の各々と前記本体部との間にそれぞれ配置される一対の振動検出用圧電センサを有してもよい。
【００１５】
本発明に係る別の擦減楽器は、本体部と、前記本体部に脚部を介して立設された駒と、前記駒に支持されて前記本体部上に張り渡された弦と、前記弦の振動に応じた前記駒の振動成分をそれぞれ検出して各々の検出結果を検出信号として出力する一対のセンサであって、一方のセンサの分極方向を前記脚部から前記本体部へ向けると共に他方のセンサの分極方向を前記本体部から前記脚部へ向けるように前記脚部と前記本体部の間に配置された振動検出用圧電センサと、前記振動検出用センサを成す一対のセンサのうち一方から出力される検出信号の高周波成分を通過させる第１の周波数特性調整手段と、前記振動検出用センサを成す一対のセンサの各々からそれぞれ出力される検出信号の低周波成分を通過させる第２の周波数特性調整手段とを備える。
【００１６】
本発明に係る別の擦弦楽器は、本体部と、前記本体部に脚部を介して立設され、前記脚部と接する面の反対側の面に溝が形成された駒と、前記駒の溝に支持されて前記本体部上に張り渡された弦と、前記弦の振動に応じた前記駒の振動成分を検出してその検出結果を検出信号として出力すべく、前記駒の溝に埋め込まれた第１の振動検出用圧電センサと、 前記弦の振動に応じた前記駒の振動成分をそれぞれ検出して各々の検出結果を検出信号として出力する一対のセンサであって、それらの両センサの分極方向が共に前記脚部と前記本体部のうち一方から他方へ向くように前記脚部と前記本体部の間に配置された第２の振動検出用圧電センサと、前記第１の振動検出用圧電センサによって出力される検出信号の低周波成分を通過させる第1の周波数特性調整手段と、前記第２の振動検出用圧電センサによって出力される検出信号の高周波成分を通過させる第２の周波数特性調整手段とを備える。
【００１７】
【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。
Ａ．第１実施形態
第１実施形態に係る電気バイオリンの全体構成は図１に示した電気バイオリンと同様であり、本実施形態に係る電気バイオリンは駒７の振動を検出する振動検出ユニット（信号検出装置）および検出した振動に応じて楽音をヘッドフォン等から放音させる音響信号生成ユニットを有しており、その振動検出ユニットに特徴を有している。したがって、バイオリンの一般的な構成の説明は省略することとし、図５を参照しながら、駒７近傍の振動検出構成について説明する。
【００１８】
同図に示すように、駒７の脚部１８ａ，１８ｂとボディ２Ａとの間には、擦弦操作によって生じる駒７の縦振動（図中上下方向の振動）と横振動（図中左右方向）といった２つの異なるモードの振動を個別に検出することができる振動検出ユニット５０が配置されている。
【００１９】
振動検出ユニット５０は、主として縦振動を検出する横振動検出用圧電センサ５１ａ，５１ｂと、絶縁層５２と、縦振動検出用圧電センサ５３ａ，５３ｂとを有しており、これらの各構成要素が駒７とボディ２Ａとの間に図の上下方向に積層された構造となっている。
【００２０】
横振動検出用圧電センサ５１ａ，５１ｂは、各々脚部１８ａ，１８ｂの下面のほぼ全面に面接触させられる薄板状の圧電素子等から構成されており、各々脚部１８ａ，１８ｂの機械的振動を電気エネルギーに変換して振動に応じた電気信号を出力する。ここで、横振動検出用圧電センサ５１ａ，５１ｂは、その分極方向が逆方向（図中矢印で示す方向）となるように配置されている。そして、横振動検出用圧電センサ５１ａ，５１ｂの各々の絶縁層５２に接する面（図中下）側、つまり同一面側に設けられた電極に出力線５５が接続され、横振動検出用圧電センサ５１ａ，５１ｂの他方の面（図の上側）の面に接地線５６が接続されている。このように横振動検出用圧電センサ５１ａ，５１ｂの分極方向が逆方向となるよう配置するとともに同一側の面に出力線５５を結線することによって、駒７に生じる振動の横振動成分をより正確に検出することができる。すなわち、駒７の横振動成分、つまりある一時点における脚部１８ａ，１８ｂの振動方向は逆方向（一方が下から上の場合、他方は上から下となる）となる振動成分を検出した際に横振動検出用圧電センサ５１ａ，５１ｂから出力線５５に供給される信号が、お互いの特性を打ち消し合うことがないので、横振動成分をより正確に検出することができるのである。
【００２１】
縦振動検出用圧電センサ５３ａ，５３ｂは、各々脚部１８ａ，１８ｂの下方側に対応する部位に、絶縁層５２の下面のほぼ全面に面接触させられる薄板状の圧電素子等から構成されており、各々横振動検出用圧電センサ５１ａ，５１ｂおよび絶縁層５２を介して伝達される脚部１８ａ，１８ｂの機械的振動を電気エネルギーに変換して振動に応じた電気信号を出力する。ここで、縦振動検出用圧電センサ５３ａ，５３ｂは、その分極方向が同一方向（図中矢印で示す方向）となるように配置されている。そして、縦振動検出用圧電センサ５３ａ，５３ｂの各々の絶縁層５２に接する面（図中下）側、つまり同一面側に設けられた電極に出力線５７が接続され、縦振動検出用圧電センサ５３ａ，５３ｂの他方の面（図の上側）の面に接地線５８が接続されている。このように縦振動検出用圧電センサ５３ａ，５３ｂの分極方向が同一方向となるように配置するとともに同一側の面に出力線５５を結線することにより、駒７に生じる振動の縦振動成分をより正確に検出することができる。すなわち、駒７の縦振動成分、つまりある一時点における脚部１８ａ，１８ｂの振動方向は同一方向（一方が上から下に変位しているときは、他方も上から下に変位する）となる振動成分を検出した際に、横振動検出用圧電センサ５１ａ，５１ｂから出力線５５に供給される信号がお互いの特性を打ち消し合うことがないので、縦振動成分をより正確に検出することができるのである。
【００２２】
以上のような構成の振動検出ユニット５０が脚部１８ａ，１８ｂとボディ２Ａとの間に設けられており、擦弦操作に応じた駒７の縦振動および横振動を各々個別に検出することができ、各々の振動に応じた電気信号を個別に出力することができる。
【００２３】
次に、上記構成の振動検出ユニット５０が各々個別に検出した駒７の縦振動に対応する電気信号および横振動に対応する電気信号に基づいて音響信号を生成し、ヘッドフォン等の放音装置から放音するための音響信号生成ユニットの構成について図６を参照しながら説明する。
【００２４】
同図に示すように、音響信号生成ユニット６０は、プリアンプ６１ａ，６１ｂと、周波数特性調整フィルタ６２ａ，６２ｂと、アンプ６３ａ，６３ｂと、加算回路６４とを備えている。
【００２５】
プリアンプ６１ａ，６１ｂの各々には、上記構成の振動検出ユニット５０によって検出された横振動に対応する信号Ｙ、および縦振動に対応する信号Ｔが供給されるようになっている。プリアンプ６１ａ，６１ｂの各々に供給された信号Ｙ，Ｔは、それぞれ周波数特性調整フィルタ６２ａ，６２ｂに供給される。
【００２６】
周波数特性調整フィルタ６２ａ，６２ｂは、各々異なる特性を有するフィルタであり、そのフィルタ特性の一例を図７に示す。図７上段に示すように、横振動に対応する信号Ｙが供給される周波数特性調整フィルタ６２ａは、低周波成分を通過させ、高周波成分をカットする特性となっているのに対し、図７下段に示すように、縦振動に対応する信号Ｔが供給される周波数特性調整フィルタ６２ｂは、高周波成分を通過させ、低周波成分をカットする特性となっている。すなわち、周波数特性調整フィルタ６２ａを通過させられた信号Ｙに対して、その高周波成分がカットされるといった周波数特性調整が施され、周波数特性調整フィルタ６２ｂを通過させられた信号Ｔに対して、その低周波成分がカットされるといった周波数特性調整が施され、周波数特性調整後の信号が各々アンプ６３ａ，６３ｂに出力されるのである。
【００２７】
アンプ６３ａ，６３ｂは、周波数特性調整フィルタ６２ａ，６２ｂから供給される周波数特性調整後の信号Ｙ，Ｔを、予め各々個別に設定された増幅率で増幅し、増幅後の信号Ｙ，Ｔを加算回路６４に出力する。加算回路６４では、アンプ６３ａ，６３ｂから供給される信号Ｙ，Ｔが加算され、音響信号としてヘッドフォンやスピーカ等から構成される放音装置６８に出力される。なお、図示はしないが、加算回路６４から出力される信号をディジタル信号に変換し、残響付与等のディジタル信号処理を施してから放音装置６８に出力するようにしてもよい。
【００２８】
音響信号生成ユニット６０は上記の構成を有しており、振動検出ユニット５０によって独立して検出される駒７の横振動に対応する信号Ｙおよび縦振動に対応する信号Ｔに対し、各々異なる周波数特性調整を施すといった信号処理を施して音響信号を生成するようになっている。
【００２９】
以上のように振動検出ユニット５０が擦弦操作時における駒７の横振動および縦振動を独立に検出し、検出した各々の振動に対応する信号に対して異なる信号処理を施すことによって、上記擦弦操作をより正確に反映した音響信号を生成することができ、以下、この理由について説明する。
【００３０】
図８は、バイオリンの「Ｅ弦」を弓によって擦弦操作した時に得られる横振動成分の周波数スペクトル（図の上段）と、縦振動成分の周波数スペクトル（図の下段）との一例を示す。同図上段に示すように、横振動成分は２５００Ｈｚ以下の低周波領域で大きな信号強度が得られる以外、高周波領域の成分がほとんど存在していない。すなわち、横振動成分には発音される音の基音成分（および低次の倍音成分）が主として含まれており、微妙な音色表現等に影響を与える高次の倍音成分が含まれていない。一方、同図下段に示すように、縦振動成分には２５００Ｈｚを越える高周波領域においてもある程度の信号強度が得られており、高次倍音成分が含まれているが、基音成分をなす低周波成分は上記横振動成分よりも少ない。なお、図上段および下段における信号強度の単位は同一の所定の単位であり、この図から横振動成分と縦振動成分とで得られる信号強度のレベルが異なっていることが分かる。
【００３１】
したがって、基音成分が主として含まれる横振動成分のみを検出し、該検出結果を基にして音響信号を生成した場合、生成される音響信号に対応する音には擦弦操作に応じた音高の音が比較的明瞭に表現されることになるが、微妙な擦弦操作に応じて変動する高次倍音成分等に起因する微妙な音色等が表現されないことになる。一方、高次倍音成分が含まれる縦振動成分のみを検出し、該検出結果を基にして音響信号を生成した場合、生成される音響信号に対応する音には微妙な擦弦操作に応じた音色等は表現されるものの、含まれる基音成分が少ないため、ピッチが不明瞭となり、線の細い、やせた印象を与えてしまうものとなる。
【００３２】
本出願人は、駒７の横振動および縦振動の各成分が発音される音に以上のような影響を与えることに注目し、横振動成分および縦振動成分を独立して検出し、各々検出した横振動成分および縦振動成分を活用することによって、演奏者による擦弦操作をより正確に反映した楽音を発生させることができると考えた。そこで、上述したように横振動検出用圧電センサ５１ａ，５１ｂおよび縦振動検出用圧電センサ５３ａ，５３ｂを備える振動検出ユニット５０を設け、擦弦操作の際の横振動成分および縦振動成分を独立して検出することができるようにし、両成分を音響信号に反映させることによって、演奏者による擦弦操作をより正確に反映した楽音を発生させることができるようにしたのである。
【００３３】
また、上述したように独立して検出した横振動成分に対応する信号Ｙと、縦振動成分に対応する信号Ｔとは各々異なる特性を有する周波数特性調整フィルタ６２ａ，６２ｂに供給され、各々異なる信号処理が施されることになる。上述したように横振動成分に対応する信号Ｙには、基音成分や低次倍音成分が主として含まれており、この低周波成分を有効利用することで基音成分や低次倍音成分を楽音に反映させることができる。したがって、この横振動成分に対応する信号Ｙは、上記のように低周波成分を通過させる特性（図７上段参照）を有する周波数特性調整フィルタ６２ａを用いるようにしているのである。一方、縦振動成分に対応する信号Ｔには、高次倍音成分が含まれており、この高周波成分を有効利用することで微妙な音色等を楽音に反映させることができる。したがって、この縦振動成分に対応する信号Ｔは、上記のように高周波成分を通過させる特性（図７下段参照）を有する周波数特性調整フィルタ６２ｂを用いるようにしているのである。以上のように各々独立して検出した横振動成分に対応する信号Ｙ、および縦振動成分に対応する信号Ｔの有効利用できる帯域の成分を主として抽出し、抽出した成分を用いて音響信号を生成することで、擦弦操作をより正確に反映した楽音を発生させることができるのである。
【００３４】
なお、上述した第１実施形態においては、駒７とボディ２Ａとの間に積層配置された横振動検出用圧電センサ５１ａ，５１ｂ、絶縁層５２および縦振動検出用圧電センサ５３ａ，５３ｂを有する振動検出ユニット５０を用いて、横振動成分と縦振動成分を独立して検出するようにしていたが、他の手法によって両者を独立して検出するようにしてもよく、その検出構成の一例を図９および図１０に示す。
【００３５】
図９に示すように、この変形例においては、脚部１８ａ，１８ｂとボディ２Ａとの間に振動検出ユニット９０が配置されている。振動検出ユニット９０は、脚部１８ａ，１８ｂの下面に各々面接触させられる薄板状の圧電センサ９１ａ，９１ｂを有しており、各々脚部１８ａ，１８ｂの機械的振動を電気エネルギーに変換して振動に応じた電気信号を出力する。ここで、圧電センサ９１ａ，９１ｂは、その分極方向が逆方向（図中矢印で示す方向）となるように配置されている。そして、圧電センサ９１ａ，９１ｂのボディ２Ａ側（図中下）側の面、つまり同一面側に設けられた電極に出力線９５ａ，９５ｂが接続され、他方の面（図の上側）の面に接地線９６が接続されている。振動検出ユニット９０においては、このように圧電センサ９１ａ，９１ｂの分極方向が逆方向となるよう配置するとともに同一側の面に出力線９５ａ，９５ｂを結線している。
【００３６】
このように圧電センサ９１ａ，９１ｂの分極方向が逆方向となるよう配置するとともに同一側の面に出力線９５ａ，９５ｂを結線することによって、駒７に生じる振動の横振動成分をより正確に検出することができる。すなわち、横振動成分、つまりある一時点における脚部１８ａ，１８ｂの振動方向は逆方向（一方が下から上の場合、他方は上から下となる）となる振動成分を各々検出した際に圧電センサ９１ａ，９１ｂから出力線９５ａ，９５ｂに供給される信号が、お互いの特性を打ち消し合うことがないので、これらの２つの信号ｙ２，ｙ１を用いることで横振動成分をより正確に検出することができるのである。一方、圧電センサ９１ｂから出力される信号ｔを単独で用いることで、駒７に生じる縦振動成分を検出することができる。
【００３７】
以上のような構成の振動検出ユニット９０によって検出される信号ｔ、ｙ１，ｙ２は出力線９５ａ，９５ｂから図１０に示す音響信号生成ユニット１１０に供給される。同図に示すように、この音響信号生成ユニット１１０は、プリアンプ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃと、ボリューム１１２と、周波数特性調整フィルタ１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃと、ボリューム１１４と、加算回路１１５とを備えている。
【００３８】
プリアンプ１１１ａ，１１１ｂには圧電センサ９１ｂから出力線９５ｂを介して駒７の振動に応じた信号ｔ，ｙ１が供給され、プリアンプ１１１ｃには圧電センサ９１ａから出力線９５ａを介して駒７の振動に応じた信号ｙ２が供給されるようになっている。なお、信号ｔ，ｙ１は圧電センサ９１ｂによって検出された同一の信号である。プリアンプ１１１ａに供給された信号ｔは周波数特性調整フィルタ１１３ａに供給され、プリアンプ１１１ｂ，１１１ｃに供給された信号ｙ１．ｙ２は、ボリューム１１２によって所定の増幅率に調整された後、それぞれ周波数特性調整フィルタ１１３ｂ，１１３ｃに供給される。
【００３９】
周波数特性調整フィルタ１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃは、各々異なる特性を有するフィルタであり、そのフィルタ特性の一例を図１１に示す。図１１上段に示すように、縦振動に対応する信号ｔが供給される周波数特性調整フィルタ１１３ａは、高周波分を通過させ、低周波成分をカットする特性となっているのに対し、図１１下段に示すように、横振動に対応する信号ｙ１，ｙ２が供給される周波数特性調整フィルタ１１３ｂ、１１３ｃは、低周波成分を通過させ、高周波成分をカットする特性となっている。すなわち、周波数特性調整フィルタ１１３ａを通過させられた信号ｔに対して、その低周波成分がカットされるといった信号処理が施され、周波数特性調整フィルタ１１３ｂ，１１３ｃを通過させられた信号ｙ１，ｙ２に対して、その高周波成分がカットされるといった信号処理が施されるのである。
【００４０】
なお、この例においては、周波数特性調整フィルタ１１３ｂが周波数特性調整フィルタ１１３ｃよりも若干高周波成分を通過させる特性となっている。このような特性としたのは以下の理由による。すなわち、周波数特性調整フィルタ１１３ｂに供給される信号ｙ１が高音側の弦が支持される側の脚部１８ｂの下面に取り付けられている圧電センサ９１ｂであり、当該圧電センサ９１ｂの検出信号には高周波成分が圧電センサ９１ｂの検出信号よりも多く含まれているので、この高周波成分を音響信号に反映させるためである。このように周波数特性調整フィルタに各々独立の特性を持たせることによって、楽器の音色を様々に設定することが可能となる。
【００４１】
以上のような周波数特性調整を信号ｔ，ｙ１，ｙ２に対して実施することにより、周波数上述した実施形態と同様、基音成分や低次倍音成分（低周波領域）が主として含まれる横振動成分についてはその低周波領域を通過させて音響信号の成分として利用し、高次倍音成分（高周波領域）が含まれる縦振動成分についてはその高周波領域を通過させて音響信号の成分として利用するようにしている。
【００４２】
ボリューム１１４は、周波数特性調整フィルタ１１３ａから供給された周波数特性調整後の信号ｔを所定の振幅率に調整する。これは横振動成分については圧電センサ９１ａ，９１ｂの両者から得られた信号を用いるのに対し、縦振動成分については圧電センサ９１ｂのみから得られた信号を用いており、両者間の振幅調整を行うためである。
【００４３】
加算回路１１５には、周波数特性調整フィルタ１１３ａから信号ｔが、周波数特性調整フィルタ１１３ｂ，１１３ｃから信号ｙ１，ｙ２が供給され、加算回路１１５はこれらの各信号を加算して音響信号としてヘッドフォンやスピーカ等から構成される放音装置６８に出力する。
【００４４】
上記実施形態における振動検出ユニット５０に限らず、以上のような構成により駒７に生じる振動の縦振動成分と横振動成分を独立して検出することができ、各々検出した横振動成分および縦振動成分を利用する比率等を適宜調整することにより、擦弦操作をより正確に反映させた音響信号を生成することができる。
【００４５】
Ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係る音響信号生成装置を備えた電気バイオリンについて図１２を参照しながら説明する。なお、第２実施形態において、上述した第１実施形態と共通する構成要素には、同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００４６】
図１２に示すように、この音響信号生成装置は、電気バイオリンの駒７に取り付けられる振動検出センサユニット１２１および振動検出センサユニット１２２といった複数の振動検出センサユニットを有している。振動検出センサユニット１２１は、駒７における４本の弦４が支持される溝部分に埋め込まれた圧電素子１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄを有しており、擦弦操作による弦４の振動に起因して振動する駒７の上部の振動を検出し、該検出信号を音響信号生成ユニット１２５に出力する。ここで、上記のような位置に取り付けられた振動検出センサユニット１２１によって検出される検出信号には、基音成分および低次倍音成分が多く含まれている。
【００４７】
振動検出センサユニット１２２は、駒７の脚部１８ａ，１８ｂと図示せぬ響胴との間に取り付けられる薄板状の圧電素子１２２ａ，１２２ｂを有している。圧電素子１２２ａ，１２２ｂは、その分極方向が同一方向（図中矢印で示す方向）となるように配置されている。そして、圧電素子１２２ａ，１２２ｂの同一面側に設けられた電極に出力線が接続されている。上述したように圧電素子１２２ａ，１２２ｂの分極方向が同一方向となるように配置するとともに同一側の面に出力線を結線することにより、駒７に生じる振動の縦振動成分をより正確に検出することができる。したがって、振動検出センサユニット１２２は駒７に生じる振動の縦振動成分（高次倍音成分を含む成分）を主として検出し、該検出信号を音響信号生成ユニット１２５に出力しているのである。
【００４８】
音響信号生成ユニット１２５は、プリアンプ１２６ａ，１２６ｂと、周波数特性フィルタ１２７ａ，１２７ｂと、アンプ１２８ａ，１２８ｂと、加算回路１２９とを備えている。
【００４９】
プリアンプ１２６ａ，１２６ｂの各々には、上記構成の振動検出センサユニット１２１および振動検出センサユニット１２２によって検出された振動に対応する信号が供給されるようになっている。プリアンプ１２６ａ，１２６ｂの各々に供給された信号は、それぞれ周波数特性フィルタ（信号処理手段）１２７ａ，１２７ｂに供給される。
【００５０】
周波数特性フィルタ１２７ａ，１２７ｂは、各々異なる特性を有するフィルタである。周波数特性フィルタ１２７ａが低周波領域を通過させて高周波領域をカットする特性のフィルタであり（例えば、図７上段参照）、周波数特性フィルタ１２７ｂが高周波領域を通過させて低周波領域をカットする特性である（例えば、図７下段参照）。すなわち、周波数特性フィルタ１２７ａを通過させられた信号に対して、その高周波成分がカットされるといった信号処理が施され、周波数特性フィルタ１２７ｂを通過させられた信号に対して、その低周波成分がカットされるといった信号処理が施され、信号処理後の信号が各々アンプ１２８ａ，１２８ｂに出力されるのである。
【００５１】
アンプ１２８ａ，１２８ｂは、周波数特性フィルタ１２７ａ，１２７ｂから供給される信号を、各々個別に設定された増幅率で増幅し、増幅後の信号を加算回路１２９に出力する。加算回路１２９では、アンプ１２８ａ，１２８ｂの各々から供給される信号が加算され、音響信号としてヘッドフォンやスピーカ等から構成される放音装置６８に出力される。
【００５２】
以上のように各々異なる部位に取り付けられた振動検出センサユニット１２１および振動検出センサユニット１２２の検出信号に対し、各々検出信号に含まれる成分に応じた信号処理を施すことにより、上述した第１実施形態と同様、演奏者による擦弦操作をより正確に反映させた音響信号を生成することができる。
【００５３】
なお、上述した第２実施形態では、駒７の弦４を支持する部分近傍に取り付けられた振動検出センサユニット１２１と、脚部１８ａ，１８ｂ下面に取り付けられた振動検出センサユニット１２２とを用い、各々のセンサユニットの検出信号に対して異なる信号処理を施すことにより音響信号を生成したが、センサユニットの取り付け位置やセンサユニットの構成は上記第２実施形態で説明したものに限定されるものではない。
【００５４】
例えば、図１３に示すように、電気バイオリンのテールピース６に小型のマイクロホンユニット（振動検出センサ）１３０を取り付けるとともに、バイオリンのボディ２Ａの一部（図示の例では、裏面側の一部）に小型のマイクロホンユニット（振動検出センサ）１３１を取り付けるようにしてもよい。そして、各々のマイクロホンユニット１３０およびマイクロホンユニット１３１は、擦弦操作によって生じる弦の振動に起因する振動（音圧変化）を検出し、該検出結果を上記構成の音響信号生成ユニット１２５（図１２参照）に出力するようにしてもよい。この場合、テールピース６に取り付けられたマイクロホンユニット１３０は高次倍音成分を多く含んだ検出信号を出力することができるので、この検出信号は高周波領域を通過させて低周波領域をカットする特性のフィルタ（周波数特性フィルタ１２７ｂ）を通過させるようにすればよい。一方、マイクロホンユニット１３１は基音成分や低次倍音成分を多く含んだ検出信号を出力することができるので、この検出信号は低周波領域を通過させて高周波領域をカットする特性のフィルタ（周波数特性フィルタ１２７ａ）を通過させるようにすればよい。
【００５５】
Ｃ．変形例
なお、本発明は、上述した第１実施形態および第２実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形が可能である。
【００５６】
（変形例１）
上述した各実施形態においては、本発明を電気バイオリンに適用した場合について説明したが、弦と、弦を支持する部材（駒）とを有し、該弦を弓等によって擦ることにより演奏を行う擦弦楽器に適用することが可能であり、例えばチェロ、ビオラ、コントラバス等に適用することができる。
【００５７】
（変形例２）
また、上述した各実施形態においては、本発明を電気バイオリンに適用した場合について説明したが、アコースティックな発音機能を有する擦弦楽器に適用することができる。例えば、図１４に示すようなアコースティックバイオリンにも本発明を適用することができる。
【００５８】
同図に示すように、このバイオリンは、通常のバイオリンと同様に共鳴体である響胴（本体部）１１と、響胴１１から延出するネック１２とを有しており、ネック１２に設けられた糸巻１３と響胴１１に設けられた緒止板１４とで４本の弦１５を張力を与えた状態で支持している。響胴１１およびネック１２の上面（紙面手前側）には、指盤１６が弦１５とほぼ平行に配置されている。響胴１１には駒１８が立設されており、弦１５との間で挟持されている。これにより弦１５の振動が駒１８を介して響胴１１に伝達されるようになっている。これらの各構成要素は、通常のアコースティックバイオリンと同様の機能を有している。このような構成のバイオリンの駒１８に、上記各実施形態と同様の振動検出ユニットを取り付けるようにすればよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、擦弦楽器において、演奏操作による駒等の振動をより正確に検出することができ、演奏操作をより正確に反映させた音響信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電気バイオリンの外観構成を示す正面図である。
【図２】  前記電気バイオリンの駒近傍の構成を示す図である。
【図３】  前記駒の振動を検出するためのセンサの構成を示す図である。
【図４】  前記駒の振動を検出するためのセンサの構成を示す図である。
【図５】  本発明の第１実施形態に係る電気バイオリンの駒の振動を検出するための振動検出ユニットの構成を示す図である。
【図６】  前記振動検出ユニットによって検出された検出信号に基づいて音響信号を生成する音響信号生成ユニットの構成を示す図である。
【図７】  前記音響信号生成ユニットの構成要素である周波数特性調整フィルタのフィルタ特性を説明するための図である。
【図８】  擦弦操作した時に、前記電気バイオリンの駒に生じる振動の横振動成分と縦振動成分の周波数スペクトルを示す図である。
【図９】  前記第１実施形態に係る電気バイオリンの変形例における振動検出センサユニットの構成を示す図である。
【図１０】  前記第１実施形態に係る電気バイオリンの変形例における振動検出センサユニットによって検出された検出信号に基づいて音響信号を生成する音響信号生成ユニットの構成を示す図である。
【図１１】  前記変形例における前記音響信号生成ユニットの構成要素である周波数特性フィルタのフィルタ特性を説明するための図である。
【図１２】  本発明の第２実施形態に係る電気バイオリンの振動検出ユニットおよび音響信号生成ユニットの構成を示す図である。
【図１３】  前記第２実施形態に係る電気バイオリンの変形例を示す側面図である。
【図１４】  前記各実施形態に係るバイオリンの変形例の外観を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ……電気バイオリン、２Ａ……ボディ、３……ネック、４……弦、５……胴部、７……駒、１１……響胴、１２……ネック、１３……糸巻、１４……緒止板、１５……弦、１６……指盤、１８……駒、１８ａ，１８ｂ……脚部、５０……振動検出ユニット、５１ａ，５１ｂ……横振動検出用圧電センサ、５２……絶縁層、５３ａ，５３ｂ……縦振動検出用圧電センサ、６０……音響信号生成ユニット、６２ａ，６２ｂ……周波数特性調整フィルタ、６３ａ，６３ｂ……アンプ、６４……加算回路、６８……放音装置、９０……振動検出ユニット、９１ａ，９１ｂ……圧電センサ、１１０……音響信号生成ユニット、１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ……周波数特性調整フィルタ、１１４……アンプ、１１５……加算回路、１２１……振動検出センサユニット、１２２……振動検出センサユニット、１２５……音響信号生成ユニット、１２７ａ，１２７ｂ……周波数特性フィルタ、１２９……加算回路、１３０……マイクロホンユニット、１３１……マイクロホンユニット
【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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【図１３】
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【図１４】
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