情報処理学会 インタラクション 2019
IPSJ Interaction 20192B-23
2019/3/6

EWI wind-synthesizer のためのトーキングボックス的ヴォコーダの設計とセンサのアサイン
安藤 大地1,a)

概要：本稿では，AKAI 社の EWI という管楽器シンセサイザ製品でヴォコーダをトーキングモジュレーションのように身体的演奏表現と直結させて使用することを目的とした，パラメータとセンサのアサインについて述べる．
トーキングモジュレーションは，現代ではそれをフィルタによって行うヴォコーダに取って代わられているが，マイクを通した声の入力音のみならず演奏者の身体的動作が出力音に直結していることからライブパフォーマンスとして有効性が高い．また，EWI は，音量と音高を決定する管楽器としての最低限のセンサの他に，元となった管楽器では存在し得ないアサインになっているモジュレーション量を取るためのリップセンサと，やはり元となったサックスやリコーダには存在しない右手親指のピッチベンドセンサを持つ．これらのセンサを用いて，実際に音楽表現として用いることができる，動作に直結したヴォコーダ
すなわちトーキングモジュレーションを EWI のために設計・実装を行った．そのためにリップセンサのヴォコーダのパラメータへのアサイン手法，ピッチベンドの有効活用について，実験を元に考察を行った．

1. はじめに1.1 木管型ウィンドシンセサイザのセンサ則っている．
実際のウィンドシンセサイザの演奏はこれらの追加セン
サをフル活用して行われており，アコースティック楽器に木管楽器型のシンセサイザーコントローラ (ウィンドシ匹敵する音楽表現力を求めるために，シンセサイザの音作ンセサイザ) では，現在 AKAI 社の EWI という製品群が独りそのものが追加センサの存在を前提に行われていること占的な状態にある*1 ．現行の EWI 製品である 4000，5000がわかる．

はサックス&リコーダ型の運指で操作する静電タッチ検知

右手親指のピッチベンドへの固定のアサインが一般的な型のピッチ決定センサ列と，管を通過する息の量を検出すのに対して，リップセンサの方は音源の特性に応じてアサるブレスセンサを備え，管楽器のようにシンセサイザをコイン方法が異なる．例えば YAMAHA のウィンドシンセサントロールすることができる．

イザコントローラ WX シリーズはシングルリード型の 1 次

ウィンドシンセサイザは一般的には専用の非 PCM 音源

元リップセンサを持ち，これがピッチベンドとして機能す（もしくはアナログシンセサイザのようにコントロールでる*2 ．すなわち YAMAHA WX のリップセンサは，シングきる PCM 音源）が使用され，鍵盤型シンセサイザが音量

ルリード楽器の演奏そのまま，唇でリードを締めることにの代わりに使っているベロシティではなくブレスコントよりピッチが上がり，緩めることによりピッチが下がる，ロールという専用のコントロールチェンジを用いて，管楽という形であり，通常の楽器と同様に唇を締めたり緩めた器特有のの演奏表情を演出できるようになっている．

りを短時間で繰り返すことでビブラートをかける．

しかしながら，現実的にはブレスコントロールだけではそれに対して AKAI EWI のリップセンサは 1 次元のセ演奏表情の演出には不十分であり，それを補完する意味で，ンサなのは同様だが，ピッチの上下ではなくモジュレーショ

1 次元リップセンサと，クラリネットを除く木管楽器ではンデプスにアサインされている*3 ．しかし通常の MIDI コ

基本的に操作がアサインされていない右手親指にピッチベンドセンサが用意されていることが多く，EWI もその例に
1a)*1

首都大学東京システムデザイン学部
dandou@tmu.ac.jp
他に Roland が Aerophone という製品を販売しているが，本格的な演奏用とは考えられていない© 2019 Information Processing Society of Japan*2*3

特許が同じであることから，初の市販木管楽器型ウィンドシンセサイザである Lyricon も同じ方式を取っている．また同時期の1975 年に初のプロトタイプが完成した金管楽器型ウィンドシンセサイザである Steiner EVI は，トランペットの小指によるピッチ調整をモチーフにしたピッチベンド操作が実装されている．
モジュレーションデプスは鍵盤型シンセサイザではホイールにアサインされている

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Mic.

Outputted

Voice asElectronic Signal

Pitch-Bend
Value

EWI
To P.A.
Vocoder

Deformation

Instrumented Sound
as Electronic Signal

Amounttime

AKAI EWI のリップセンサの変形量とモジュレーションのPerformer

Sound Generator(Synthesizer)

Lip Sensor

図 1

Pitch Information
as MIDI

図 2 「管楽器を演奏している，管楽器が喋る」感じの演奏にはならない点で問題がある，Seamus Blake や Mike Philippes のかかり方．YAMAHA のように変形量がそのままピッチベン

EWI ヴォコーダパフォーマンス．EWI のピッチ決定センサ

ド量にアサインされるのではなく，ピッチベンドを駆動するだけを使い，鍵盤系のシンセサイザを駆動してサウンドを発生

LFO の振幅にアサインされる．

させ，マイクから入力した声とともにヴォコーダに入力する．

ントロールのモジュレーションデプスとは異なり，リップGuitar Soundas Sound Wave

センサを噛んで緩めるパルス 1 回で LFO が自動的に駆動

Guitar-Voice asSound WaveMic.

Talking...

され 1 周期分のビブラート（ピッチビブラート）がかかる
to P.A.

ようになっている（図 1）．リップセンサの変形量は LFO

Talking Modulatorの振幅にアサインされる．
そのような歴史的背景からか，デジタル化されリップセ

Guitar Sound
as Electronic Signal

ンサの値を楽器外に取り出すことができるようになった

Text

EWI4000s 以降でもリップセンサそのものの値は独立した値としては取り出せず，ピッチベンドの値かブレスセンサの値を 1 周期分波打たせる形で出力される.*4
リズムに合わせてリップセンサを噛む動作を繰り返せばビブラートをかけ続けることができるため，演奏が楽である反面「あらかじめ音源にプログラムされたビブラートしかGuitarist

図 3

エレキギターを弾きながら口を動かすという身体表現が「演奏表現」に直結しているエレキギターのトーキングボックス．
ギターからの電気信号出力がトーキングボックスで音波に変換され，ホースを通じてギタリストの口の中へ送り込まれ，その状態でギタリストが喋ると，ギターが喋るような音響を得られる．

使用することができない」と言うことができる．アコース
ティック楽器並みの音楽表現力を得るためには YAMAHA

上記の Philippes のパフォーマンスも EWI をヴォコーダ

WX シリーズのリップセンサをピッチベンドに補助的に使のピッチにのみ使用しており管楽器的使用とは言い難く，う方が有効であり，EWI のリップセンサのモジュレーショ

さらにこの使用法では，EWI が持つウィンドシンセサイザ

ンデプスへのアサインは，クリティカルに音楽表現に結び独特のアナログシンセサイザ的な音を活かすことができなついているとは言い難かったと著者は考えている．

いため，ライブパフォーマンスの飛び道具的な意図であったと著者は推測している．

1.2 EWI とヴォコーダ
2008 年に Seamus Blake や Mike Philipps が AKAI EWI

1.3 トーキングボックスを使用する際にヴォコーダを使用したことが話題になっ

一方エレキギターでは，トーキングボックスというヴォた [1], [2]．この手法はブレスコントローラは使用せず，コーダに似たエフェクトが古くから用いられてきた．トー

ピッチ検出タッチセンサのみを使用して，声の入力はマイ

キングボックスは人間の口腔にホースを通じてエレキギクで行なっている (図 2)．

ターのスピーカからの空気振動を送り込み，その状態で喋当然ながらウィンドシンセサイザはブレスコントローラるように口を動かすことで周波数フィルタを働かせ「人間を使用する関係上，喋りながら演奏することはできない*5 ．

がギターの音で喋っている」ような印象を与えるエフェク*4*5

ブレスセンサの値を用いた場合に，はピッチビブラートではな
く，音量ビブラートすなわち Amplitude Modulation 的なビブラートになる
過去の EWI はブレスセンサに吹き込んだ息が抜けない構造になっていたため，吹き込みながら喋ることも原理的には可能ではあるが，その奏法は非常に難しいと推測される．またサックスには Growl 奏法と呼ばれる母音を発音しながら演奏する奏法がある．

© 2019 Information Processing Society of Japanトである (図 3)．
トーキングボックスは，マイクに向かって喋り DSP 内部で処理されるヴォコーダに対して，人間の動作が直接音響の変化を生み出すという点で強い印象を与えることができる．これは「演奏による音楽表現」として非常に強力であると著者は考えている．

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Value fromLip Sensor
0-127

EWI

Cross Synthesis

Lip Sensor
Information
as MIDI

Recorded Vowel Voiceas Electronic SignalÊ

42127"O""E""I"

Cross-FadeRange

EWI Soundas Electronic Signal

To P.A.

0

図 5 リップセンサへの刺激を元に LFO 的に動くピッチベンド値かPerformer

Prepared Recorded
Perfomer's Voice
Selecting from Vowel"O - E - I"

ら，母音を出力する際の値のマッピングとクロスフェード．演
奏家の実験を元に値を変更可能に設計してあるが，著者の場合「え」をかなり低い値に，クロスフェード幅をかなり狭く (5 から 10) に設定すると，扱いやすいことがわかった．

図 4 提案する「身体表現と演奏表現が結びつきやすい」EWI 用の新たなヴォコーダ．あらかじめ演奏者の母音「え，い，お」を録音しておき，リップセンサからの MIDI 信号で出力する母音を切り替え，EWI のサウンドとクロスシンセシスを行う．

形は，リップセンサへの 1 回の刺激で刺激量を振幅とした

1 周期分の LFO 的な出力を行うため，「え」を中心として「お」と「い」の母音を LFO に応じて短時間で移動するこ

2. 提案する EWI トーキングボックス的ヴォコーダ
2.1 概要
著者は，トーキングボックスをモチーフにし，EWI のとになり，歌っているというよりも「喋っている」という印象を与えることができる．
著者が EWI4000s にて実験を行った所，著者の場合，噛みしめる方向すなわちリップセンサの値が大きくなる方向，すなわち LFO の振幅が大きくなる方向にはコントロール

1 次元リップセンサを使ってヴォコーダの周波数フィルタがしづらく，「え」の母音を中央値 64 に設定すると「え」とを変化させる手法を考案した (図 4)．これにより EWI を「い」の間の切り替えが難しくなってしまうことがわかっ

演奏しながら喋っているような効果を出すことが可能であた．そのため「え」の母音は中央よりかなり低い値に設定り，既存手法の問題点である「パフォーマンスの身体性」した．の問題を解決することができる．

さらにクロスフェードについて実験を行ったところ，クEWI は通常のアナログシンセサイザ的なウィンドシンロスフェードする幅は狭い方がコントロールがしやすい，セサイザの音を出力する (図 4 中の「EWI Sound」) 他に，

LFO の移動によりはっきり母音の移り変わりが聴こえる

ピッチベンド情報を MIDI で出力する (図 4 中 Lip Sensor

ことがわかった．現状ではクロスフェードの値は 5 から 10Information)．ピッチベンド情報はあらかじめ演奏者の声程度にして調整を行っている．の母音を録音しておいたサンプラに回され，ピッチベンド値に応じて，「お」「え」「い」の母音のどれかを出力する．

EWI のサウンドとサンプラの出力でクロスシンセシスを行い，最終的な出力とする．
クロスシンセシスは，FFT-逆 FFT を用いるものの単なる乗算を行うだけで，ほぼチャネルヴォコーダと同じ動作をする演算である．
この手法では，演奏者が口を動かすことが直接音の変化

2.3 右手親指ベンドセンサのアサイン先母音を変化させるのと同時にピッチベンド操作を行うことで，母音の変化がより強く印象付けられる表現を行うことができ，非常に有効であることがわかった．
さらに，クロスシンセシスを行うため，右手親指ベンドセンサによるピッチベンドを母音出力サンプラ側すなわちモジュレーション側にも適用するかの検討を行った．に結びつくことから，ライブパフォーマンスとしてはヴォクロスシンセシスと同様の操作を行うチャネルヴォコー

コーダというよりトーキングボックスに近いものであり，ダの運用では，一般的にモジュレーション側波形にはピッ演奏者にとってのライブパフォーマンスの音楽表現になりチの変化を求めない．人間の話し言葉がそのまま抑揚を持うると著者は考えている．

ちフォルマントが変化することでピッチ変化と同じような効果を出すことができることがその最大の理由である．ま2.2 サンプラからの母音の出力とリップセンサの値のマッ
ピング
サンプラは，演奏家の母音を録音しておいたものを，グラニュラーサンプリングで鳴らし続けている．ピッチベンド値でこの出力母音をクロスフェードして出力する．

たキャリア側とモジュレーション側の双方の基底周波数が完全に同一でなければ，ピッチが定められている楽器での音楽的効果は薄いと言われている．
しかし，本提案手法ではグラニュラーサンプリングを用いて伸ばし続けている母音をモジュレーション側波形に用

図 5 に，1 次元リップセンサの値から生成される LFO 的いていており，またキャリア側の基底周波数もリップセンなピッチベンド波形から出力する母音のマッピング，クロサ・ベンド情報とともに MIDI の形で既に得られているたスフェード幅を示す．前述のように EWI ピッチベンド波め，フォルマントの変化などにも用いることが可能である© 2019 Information Processing Society of Japan555

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ように思われる．

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3.3 子音が存在しないことによる独特な音楽表現

そこで，グラニュラーサンプリング自体のピッチ変化を提案手法では，ヴォコーダと言いつつも子音が存在しな利用して，ベンドセンサの情報をサンプラ側にもアサインいことから，ヴォコーダというよりどちらかといえば「持してみた所，現状では効果が薄いことがわかった．一般的続音のジューズハープ」のような「発音体+口腔フィルタにフォルマント変化がないまま歌声を低域高域間で移動さ変調」の演奏に近い表現が得られた．これは管楽器の演奏せると違和感を感じることがあり，その違和感をヴォコー表現としては非常に独特であり，さらに「本来なら口腔操ダを音楽表現としてポジティブに利用する方法があるが*6 ，作で行うことを，1 次元のリップセンサのみで行う」こと

今回の実験手法ではそのような違和感を演出することがでによりピッチベンドの併用も含め，大きな音色変化を「明きなかった．これは，(1) ピッチベンドの幅が狭いこと，確な操作」で LFO により頻繁に行うことが可能になった．

(2) サンプラが現状では母音のみを出力していることから提案手法が新たな音楽表現の可能性を示したことから，ピッチの高低によるフォルマント変化が元々あまりないこ

今後子音の単純なセンサへのアサインも含め，積極的に検と，の 2 つが原因ではないかと著者は推測している．

討する価値があると著者は考えている．

ピッチベンドに関しては，音楽表現として有効に機能する形でより良いアサインを今後検討していく．

3. ライブパフォーマンスとしての考察と展望
3.1 噛みしめる身体動作に対する音色変化への違和感

4. おわりに
本項では「身体表現として実際に口を動かす」ことと「管楽器を演奏する」ことの両立を目指したヴォコーダを，リップセンサの情報により発生させた母音と EWI 本体の一般的に管楽器奏者は，「良い音を出す」ことを目的とし音色のクロスシンセシスにより実現した．またピッチベンて，ビブラートを除いてはアンブシュアと呼ばれるマウスドセンサを併用して様々な表現ができることを確認した．

ピースの咥え方や吹き込み方を演奏中一定に保つ訓練を受

現在は母音だけであるが，かえってこれまでの管楽器になけており，特に持続音の最中に積極的にアンブシュア変化い演奏表現を得ることができた．これは提案手法の可能性させることには違和感を持つ．実際にリップセンサを積極の高さを示している．

的に大きく変化させる提案手法は慣れないとかなり難しい動作である．
ただし，アコースティック管楽器と電子楽器では条件が異なると著者は考えている．アコースティック管楽器は今後は多くの EWI 奏者に利用してもらい，フィードバックを得ていく必要がある．
謝辞 本研究は，ジャズサックス演奏家の尾崎朝子氏の依頼によって行われた．

リードへの入力情報量が非常に膨大な次元となり，身体表現としては小さい変化でも大きな音色変化動きがついた演

参考文献

奏表情を得ることができる．EWI のリップセンサは 1 次[1]元であるため，積極的に大きく頻繁に身体を動かしていかないと大きな動きを得ることができない．
この点について，今後は提案ヴォコーダの利用者を増やし，口の身体動作の違和感について，様々なフィードバッ

[2]

Blake, S.: seamus blake boris kozlov and jonathan
blake in japan, https://www.youtube.com/watch?v=
2nUWXKsnC1o (2018 年 12 月 20 日閲覧).
Phillipes, M.:
EWI used to control a vocoderMike Phillips, https://www.youtube.com/watch?v=
w3ftNajVHcg(2018 年 12 月 20 日閲覧).

クを得ていく必要がある．

3.2 母音マッピングとクロスフェード
今回は，「お」「え」「い」の 3 つの母音についてのみ検討を行った．リッップセンサを元に出力されるピッチベンドが 1 次元であることから，音色が似ている「あ」「う」を落とした形になったため，母音というよりもフィルタの変化であるように聞こえるようになった．中間母音（今回の「え」）の位置やクロスフェード幅については，LFO をコントロール可能な個人差が大きいため，今後複数の演奏家に演奏してもらい，フィードバックを集めていく．

*6

いわゆる「ケロケロ声」© 2019 Information Processing Society of Japan556