JP2009003273A - 電子鍵盤楽器 - Google Patents

Abstract

【課題】電子鍵盤楽器において、演奏時に自然鍵盤楽器で発生されるのと同様の振動をペダルを通じて演奏者に体感させることができるようにする。
【解決手段】音源装置２１は、押鍵の操作に対応した直接音の楽音信号を発生する。楽音信号はＤＳＰ２５を通り、ＤＡＣ２６でアナログ信号に変換された後、ハイパスフィルタ２７１、２７２、並びにアンプ２８１、２８２をそれぞれ通って中高音用スピーカ７〜１０と高音用スピーカ１１、１２とに入力される。さらに楽音信号は響板用加振器６とペダル用加振器３７に入力うされる。響板用加振器６は響板３に固定されており、楽音信号によって響板３を振動させ、楽音を発生させる。ペダル用加振器３７は、ペダル２４を支持するペダルユニットケース３５をカバーしているペダル土台に取り付けられる。ペダル用加振器３７は楽音信号で振動され、ペダル土台２０やペダルユニットケースを通じてペダルを振動させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子鍵盤楽器に関し、特に、自然楽器を演奏しているのと同様の振動感覚を得ることができる電子鍵盤楽器に関する。

電子鍵盤楽器では、押鍵状態をスイッチで検出し、その検出結果を演算処理して楽音信号を生成し、スピーカによって発音させるものが一般的である。しかし、スピーカによる発音のみでは自然楽器による楽音を十分に再現できない。例えば、アコースティックピアノには響板が備えられていて、鍵盤が押されると、押された鍵に応答した弦が叩かれ、その弦の振動が駒を介して響板に伝達されて楽音を発生する。スピーカのみで楽音を発生する電子鍵盤楽器では、響板の振動による独特の音響効果を再現できない。そこで、アコースティックピアと同様、響板を備えた電子鍵盤楽器が考えられている。

例えば、特開昭５３−６９６２４号公報には、響板を設けた電動ピアノにおいて、アコースティックピアにおける響板上の弦受駒に沿った位置に相当する位置に複数の加振器を取り付け、該加振器を楽音信号で駆動して楽音を発生させるものが提案されている。
特開昭５３−６９６２４号公報

響板とスピーカを併用することで広範囲の楽音を電子鍵盤楽器で再現することができる。一方、演奏者は、耳から入ってくる楽音以外に低周波数の振動を体感して演奏している。例えば、ペダルを有するアコースティックピアノを演奏する場合、演奏者はペダルを介して足に伝達される振動を感じている。

しかし、従来の響板付き電子鍵盤楽器では、響板の振動がペダルを介して演奏者に伝達されて演奏者に振動を体感させることはできなかった。そこで、アコースティックピアノの演奏中にペダルに伝達される振動をより良く模擬できる電子鍵盤楽器が要望される。

本発明は、上記課題に鑑み、楽音の発生に伴ってペダルを振動させ、演奏者がアコースティックピアを弾いている感触を体感できる電子鍵盤楽器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、演奏効果を高めるためのペダルと、音源装置と、前記音源装置から出力される楽音信号で駆動されるサウンドシステムとしてのスピーカとを有する電子鍵盤楽器において、前記ペダルを支持する支持部を少なくとも収容したペダルユニットケース、および該ペダルユニットケースを取り付けたペダル土台のいずれか一方に取り付けられたペダル用加振器と、前記楽音信号を前記スピーカおよび前記ペダル用加振器に入力する信号系統を有する回路とを具備している点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記サウンドシステムとして、響板用加振器で振動される響板をさらに備えるとともに、前記回路が前記響板用加振器に楽音信号を入力する信号系統をさらに有している点に第２の特徴がある。

第１の特徴を有する本発明によれば、音源装置で発生される楽音信号によってスピーカが駆動され、スピーカによって楽音が発生させられるとともに、楽音信号によってペダル用加振器が駆動され、その振動がペダル土台またはペダルユニットケースを通じてペダルに伝達される。したがって、演奏者は、演奏に伴う楽音発生に伴ったペダルの振動を足で感じることができ、自然楽器を演奏時と同様の振動を体感できる。

また、第２の特徴を有する本発明によれば、響板用加振器にも楽音信号が入力されるので、この響板用加振器で響板が振動されて楽音信号に応じた楽音が発生される。したがって、スピーカからの楽音と併せて幅広い周波数帯域の楽音を発生させることができる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電子鍵盤楽器である電子ピアノの後面図、図２は同右側面図である。図１、図２において、アップライト型の電子ピアノ１は、本体２と本体２の後面に取り付けられた響板３とを有する。響板３は横長長方形の木製板であり、４辺が響板フレーム４に接合されている。響板３には複数本（この例では５本）の響棒５が取り付けられている。響棒５は振動を瞬時に響板３全体に伝達する機能と、響板３に所望の強度を与える機能とを有する。響板３の裏面つまり電子ピアノ１の内側に面する面には、響板用加振器６が固定される。響板用加振器６は、例えば、磁気空隙にボイスコイルを配置したボイスコイル型式のものや圧電素子を用いた型式のものが好適である。響板用加振器６は響板３の中央部から横方向および上下方向に偏った位置に設けられる。響板３の中央部に響板用加振器６を固定すると、音域の一部分（中央部）で他の部分よりも極端に大きい音を発生することがあり、楽音の均一さに欠けるからであり、響板３の角に偏り過ぎると、響板３に大きい振幅を与えることができずに所望の音圧を得られないからである。

響板３が低音域の楽音発生に適した振動数で振動するように響板用加振器６の仕様が設定される。また、電子ピアノ１の上部には、左右二対の中高音スピーカ７、８、９、１０と、左右一対の高音用スピーカ１１、１２とが設けられる。中高音スピーカ７、８、９、１０は電子ピアノ１の後部で、上方に指向させて配置される。グランドピアノにおいて、上方に向けて楽音が発音される状態を再現するためである。中高音スピーカ７、８、９、１０は、例えば７ｃｍのフルレンジスピーカである。また、高音用スピーカ１１、１２は、例えば２ｃｍドームツイータであり、電子ピアノ１の前方つまり演奏者側に指向して配置される。

図３は、本発明の一実施形態に係る電子ピアノの下部正面図であり、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。図３および図４において、電子ピアノ１の下部には、該電子ピアノ１の幅方向（間口方向）にペダル土台３０が延びており、ペダル土台３０の上部には下前板３１が立設されている。ペダル土台３０には、ペダル２４ａ、２４ｂ、２４ｃ（以下、統合して「ペダル２４」と呼ぶ）を上下揺動自在に支持する支持軸３３と、ペダル２４の操作状態を検知するセンサ（図示しない）と、ペダル２４を上方に押し上げているバネ３４とを収容するペダルユニットケース３５が取り付けられている。ペダル土台３０は、上面部３０Ｕ、前面部３０Ｆおよび背面部３０Ｒからなる下面開放筐体を構成する。前面部３０Ｆにはペダル２４が貫通する孔３６が設けられている。ペダル土台３０の上面部３０Ｕには、ペダル用加振器３７が取り付けられている。ペダル２４は、ダンパペダル、ソフトペダル、ソステヌートペダル等である。ペダルユニットケース３５は、ペダル支持軸、センサおよびバネ等を含む周知のものを使用でき、ペダル土台３０は、前面部３０Ｆのみが電子ピアノ１の間口方向において長く延び、上面部３０Ｕおよび背面部３０Ｒは少なくともペダルユニットケース３５のみをカバーするペダルカバーとしてもよい。

図５は、響板およびスピーカで発音される楽音の周波数帯域の例を示す図である。同図に示すように、響板用加振器６を固定した響板３では、５０Ｈｚ以上１８０Ｈｚ未満の周波数帯域をカバーし、中高音用スピーカ７、８、９、１０では１８０Ｈｚ以上６ｋＨｚ未満をカバーする。そして、高音用スピーカ１０、１１では６ｋＨｚ以上１５ｋＨｚ未満の周波数帯域をカバーする。なお、響板加振器６、中高音スピーカ７、８、９、１０並びに高音用スピーカ１１、１２によって発音される楽音の、「低音」、「中高音」、「高音」の意味は相対的なものであり、響板用加振器６で発生される楽音の周波数帯域よりも中高音スピーカ７、８、９、１０で発生される楽音の周波数帯域が相対的に高く、中高音スピーカ７、８、１９、１０で発生される楽音の周波数帯域よりも高音用スピーカ１１、１２によって発音される楽音の周波数帯域が相対的に高いという意味である。

なお、ペダル土台３０に取り付けたペダル用加振器３７は、ペダル土台３０とペダル２４とを通じて演奏者が感じることができる程度の振動数で振動されるように振動特性が設定される。例えば、４０Ｈｚ〜４００Ｈｚの周波数域の信号で駆動されてペダル土台３０を振動させるようにするのが好ましい。

図６は、電子ピアノ１のシステム構成図である。電子ピアノ１は、ＣＰＵ１３、プログラムメモリ１４、楽音波形メモリ１５、ＲＡＭ１６、パネルインタフェース回路１７、鍵盤インタフェース回路１８、自動演奏データメモリ１９、ペダルインタフェース回路２０、および音源装置２１を有している。

パネルインタフェース回路１７には操作パネル表示装置２２が、鍵盤インタフェース回路１８には鍵盤２３が、ペダルインタフェース回路２０にはペダル２４が接続される。また、音源装置２１には、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）２５、デジタル・アナログ・コンバータ（ＤＡＣ）２６、フィルタ２７、およびアンプ２８が直列に接続される。アンプ２８の出力はサウンドシステム２９とペダル用加振器３３に接続される。サウンドシステム２９は響板用加振器６で振動される響板３と、中高音スピーカ７、８、９、１０並びに高音用スピーカ１１、１２とからなる。

プログラムメモリ１４にはＣＰＵ１３で処理されるプログラムが格納され、楽音波形メモリ１５には楽音波形データが格納され、自動演奏データメモリ１９には自動演奏データが格納される。なお、楽音波形メモリ１５には、通常のピアノ音の波形データと、ストリングレゾナンスの波形データとが記憶されている。これらのメモリ１４、１５、１９はＲＯＭによって構成できる。ＲＡＭ１６はＣＰＵ１３がプログラムを実行する際の各種データを一時記憶するワークエリアや、操作パネル表示装置２２の操作によって設定される音色や効果、並びにレジストレーションの記憶エリアとして使用される。

操作パネル表示装置２２はタッチパネルやレジストレーションスイッチ等各種スイッチおよびボリューム、ならびにＬＥＤなどの表示灯からなり、例えば、鍵盤２３に隣接して設けられるコントロールパネル上に配置される。

図７は、図６の要部詳細図である。図７において、音源装置２１、ＤＳＰ２５、およびＤＡＣ２６はそれぞれ左チャネルＬｃｈおよび右チャンネルＲｃｈを備えている。ＤＳＰ２５およびＤＡＣ２６は、さらにペダル用チャンネルＰｃｈを備えている。音源装置２１は、通常のピアノ音の楽音波形データに基づいて通常楽音信号を左のチャンネルＬｃｈおよび右のチャンネルＲｃｈに出力する機能を有する。ＤＳＰ２５は左のチャンネルＬｃｈおよび右のチャンネルＲｃｈの楽音信号を合成してペダル用チャンネルＰｃｈに入力する。

ＤＡＣ２６の左チャンネルＬｃｈの出力側はハイパスフィルタ２７１およびアンプ２８１を介して左の高音用スピーカ１１および中高音用スピーカ７、８に接続され、ＤＡＣ２６の右チャンネルＲｃｈの出力側はハイパスフィルタ２７２およびアンプ２８２を介して右の高音用スピーカ１２および中高音用スピーカ９、１０に接続される。さらに、ＤＡＣ２６の左チャンネルＬｃｈはの出力はローパスフィルタ２７３およびアンプ２８３を介して響板用加振器６に接続される。

また、ＤＡＣ２５のペダル用チャンネルＰｃｈはローパスフィルタ２７４およびアンプ２８４を介してペダル用加振器３７に接続される。ローパスフィルタ２８４は、ローパスフィルタ２８３で抽出される信号よりも広い周波数域の信号（４０〜４００Ｈｚ）を抽出してアンプ２８４に入力するフィルタ特性を有する。

上記構成において、ＣＰＵ１３は前記プログラムならびに鍵盤２３から入力されたキー情報および操作パネル表示装置２２から入力された音色、テンポ、リズム等に基づいて楽音発生部としての音源装置２１を制御し、楽音波形メモリ１５から読み出した波形データに基づいて楽音信号を発生させる。自動演奏モードでは、鍵盤２３から入力されるキー情報に代えて、自動演奏データメモリ１９に格納された自動演奏データが使用される。

音源装置２１で発生された楽音信号はＤＳＰ２５に入力される。ＤＳＰ２５は音源装置２１から入力された楽音信号に周知の効果を付与してＤＡＣ２６の左チャンネルＬｃｈおよび右チャンネルＲｃｈに入力する。

ＤＳＰ２５から出力される各楽音信号は、ＤＡＣ２６でアナログ信号に変換される。ＤＡＣ２６の出力信号のうち、左チャンネルＬｃｈの出力はハイパスフィルタ２７１に入力され、右チャンネルＲｃｈの出力はハイパスフィルタ２７２に入力される。さらに、左チャンネルＬｃｈの出力はローパスフィルタ２７３に入力される。ハイパスフィルタ２７１、２７２は、入力された楽音信号の中高音成分を抽出し、ローパスフィルタ２７３は、入力された低音成分を抽出する。

ハイパスフィルタ２７１の出力信号はアンプ２８１で増幅されて左の高音用スピーカ１１並びに中高音用スピーカ７、８に入力される。ハイパスフィルタ２７２の出力信号はアンプ２８２で増幅されて右の高音用スピーカ１２並びに中高音用スピーカ９、１０に入力される。ローパスフィルタ２７３の出力信号はアンプ２８３で増幅されて低音発生のため響板用加振器６に入力される。さらに、ローパスフィルタ２７４の出力信号はアンプ２８４で増幅されてペダル用加振器３７に入力される。

こうして、楽音信号によって４つのスピーカ７、８、９、１０並びに２つの高音用スピーカ１１、１２から楽音が発生されるとともに、楽音信号によって響板用加振器６が駆動され、響板用加振器６で発生した振動が響板３に伝搬されて低音域の楽音が発生される。また、楽音信号によってペダル用加振器３３が駆動され、ペダル土台３０とともにペダル２４が振動される。

上述のように、楽音信号によってスピーカや響板から楽音が再生されるとともにペダルが振動させられるので、演奏者は足から伝わる振動によってアコースティックピアの演奏をより良く疑似体感できる。

本実施形態は、本発明の最良の形態に関するものであり、特許請求の範囲に記載した範囲を逸脱することなく種々変形は可能である。例えば、低音域の楽音を発生させるための加振器は一つに限らず、複数の加振器で単一の響板を振動させるようにしてもよい。また、響板の形状は長方形に限らず、グランドピアノの響板の形状を模擬したものであってもよい。また、高音用スピーカや中高音スピーカの形状、数量、および配置は実施形態に限定されず、種々選択できる。

なお、響板を省略して、スピーカによってのみ楽音を発生させ、かつ、ペダル用加振器でペダルを振動させるだけでもよい。また、ペダルの数は３つに限らず、少なくともダンパペダルだけ、あるいは、ダンパペダルとソフトペダルだけであってもよい。

また、ペダル用加振器３７は、ペダル土台３０の上面部３０Ｕに取り付けた例を示したが、取り付け位置はペダル土台３０上に限らず、ペダル土台３０の内側や、ペダル２４を支持するペダルユニットケース３５に取り付けてもよい。

本発明の一実施形態に係る電子ピアノの後面図である。 本発明の一実施形態に係る電子ピアノの側面図である。 本発明の一実施形態に係る電子ピアノの下部前面図である。 本発明の一実施形態に係る電子ピアノの下部断面図である。 スピーカおよび響板で発生される楽音がそれぞれカバーする周波数帯域を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電子ピアノのシステム構成を示すブロック図である。 システム構成の要部詳細図である。

符号の説明

１…電子ピアノ、 ３…響板、 ４…響板フレーム、 ５…響棒、 ６…響板用加振器、 ７〜１０…中高音用スピーカ、 １１、１２…高音用スピーカ、 １５…楽音波形メモリ、 ２１…音源装置、 ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ…ペダル、 ２５…ＤＳＰ、 ３０…ペダル土台、 ３５…ペダルユニットケース、 ３７…ペダル用加振器

Claims (2)

1. 演奏効果を高めるためのペダルと、音源装置と、前記音源装置から出力される楽音信号で駆動されるサウンドシステムとしてのスピーカとを有する電子鍵盤楽器において、
   前記ペダルを支持する支持部を少なくとも収容したペダルユニットケース、および該ペダルユニットケースを取り付けたペダル土台のいずれか一方に取り付けられたペダル用加振器と、
   前記楽音信号を前記スピーカおよび前記ペダル用加振器に入力する信号系統を有する回路とを具備していることを特徴とする電子鍵盤楽器。
2. 前記サウンドシステムとして、響板用加振器で振動される響板をさらに備えるとともに、
   前記回路が前記響板用加振器に楽音信号を入力する信号系統をさらに有していることを特徴とする請求項１記載の電子鍵盤楽器。

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