JP3262625B2 - 電子楽器 - Google Patents
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Description
ことに利用する電子楽器に関する。
スティック楽器と電気電子楽器とに大別することができ
る。アコースティック楽器は自然な機械的振動体を音源
とするものであり、電気電子楽器は電気回路により構成
される発振回路を音源とするか或いは記憶器に楽音波形
を記憶し、これを読み出すことにより楽音信号を生成す
る方式の楽器を指す。
プを取付け、アコースティック楽器の音を電気的に増幅
し、拡声装置から音として放音する方式の楽器もある
が、この方式の楽器はアコースティック楽器の一種とし
て考えられる。
回路で構成され楽音は電気信号として出力される。この
ため波形整形回路等により任意の波形を生成することが
できるため、多種多様の音色を持つ音を発生させること
ができる点で優れている。しかしながら、演奏表現力の
点ではアコースティック楽器より劣る欠点を持ってい
る。つまりアコースティック楽器では奏者の奏法に応じ
て感情の表現が可能であるが、電気電子楽器では例えば
鍵盤式の電子楽器ではキィー操作に応じてそのキィーに
対応した音高を持つ音が放音されるが、その音量はキィ
ーの操作力に関係なく、一様な音量で放音され、感情の
表現に欠ける欠点がある。
の例では電子打楽器を例示して説明し、その感情表現の
乏しい理由を説明する。図15に示す1はパッドを示
す。パッド1は例えば枠体に皮、或いは合成樹脂材から
成るシート等を張って構成され、皮或いはシート等の裏
側に例えばピエゾ素子或いは感圧素子のような振動−電
気変換用センサ2を取付け、パッド1に与えられる衝撃
を電気信号に変換する。センサ2から出力される襲撃波
形信号3はエンベロープフォロワー4に与えられ、エン
ベロープフォロワー4からトリガ信号5を取り出す。
る演算処理装置6に入力され、演算処理装置6からリー
ドオンリーメモリー(以下ROMと称す)7の指定され
たアドレス領域に書込まれている音色データを読み出
す。つまりROM7には各種の打楽器の音のデータが記
憶されており、この音のデータを読み出してDA変換器
8でDA変換してアナログ信号を取り出すことにより各
種の打楽器の音に対応した電気信号を出力端子11に得
ることができる。この各楽器の音に対応した電気信号を
拡声装置12に入力することにより拡声装置12のスピ
ーカ12Aから打楽器の音を発音させることができる。
ROM7に書込まれた各種の音のデータは演算処理装置
6に付設した設定器13に設定した設定値によって選択
され、任意の打楽器の音が選択されて読み出される。
増幅器9はエンベロープフォロワー4から出力されるト
リガ信号5のピーク値の大小に応じて演算処理装置6に
よって利得が制御される。つまりパッド1を打つ強さに
応じて可変利得増幅器9の利得が制御され、打つ強さに
応じて音に強弱を再現できる構造とされる。従来の電子
打楽器は、予めROM7に各種の打楽器の音のデータを
集録しておき、この音のデータを打撃動作に同期して読
み出すことにより、音を発生させている。
れている音色データによって決まるため、奏者の意図す
る音を再現することはできない。一方アコーステック打
楽器ではパッド1を打つ位置を変えたり、パッド1を打
つ物の材質を変えたり、或いはパッド1を手で抑えなが
ら打つと音色が変わったり、共振時間を変えることがで
きる。従ってこれらを適宜組合せることにより同一の打
楽器であっても各種の音を再現することができる。しか
しながら図15に示した従来の電子打楽器ではそのよう
な融通はなく、設定手段13に設定された通り一遍の音
しか出ない欠点がある。この欠点は電子打楽器に限らず
電子楽器がもつ共通の欠点とすることができる。
アコースティック楽器と同等の演奏方法により感情表現
を実現することができる電子楽器を提供しようとするも
のである。
打楽器の発音構造体と形状及び材質が似た振動可能な振
動体と、その振動体に付けられ、その振動体に衝撃が加
えられると、その振動体に生じた振動を検出する少なく
とも1つのセンサとより成る信号源を設け、この信号源
から発生する衝撃波信号の中から所望の周波数の信号を
共振回路によって選択的に取り出し、共振回路によって
選択して取り出した信号を楽音信号として出力する。
撃の強弱及び衝撃の与え方に応じて信号源から発生する
衝撃波信号のレベル及び接続時間、周波数スペクトラム
が変化し、放音される音に強弱の表現及び音色の表現を
付けることができる。またドラムのような打楽器を構成
した場合には、信号源を構成する物体の叩く位置や叩く
物の材質を変えることにより、音色や音量を変えること
ができる。また物体に手を当てて叩く等することによ
り、振動の減衰時間を変えることができ、奏者の意図す
る音を発生させることができる。
す。図1乃至図11に示す実施例はこの発明を電子打楽
器に応用した例を示す。図1にこの発明の基本的な実施
例を示す。図中1はパッド、2はこのパッド1に取付け
た振動を検出するセンサを示す。この発明ではパッド1
とセンサ2とによって信号源10を構成するものであ
る。つまりセンサ2から出力される衝撃波信号に含まれ
る任意の周波数成分を抽出して、目的とする打楽器音を
得る構造とするものである。このためにこの発明ではセ
ンサ2から出力される衝撃波信号3を共振回路15に与
える。共振回路15はこの実施例では可変遅延回路16
と、この可変遅延回路16で遅延した信号を増幅する可
変利得増幅器17と、この可変利得増幅器17で増幅し
た信号を元の信号系路の信号に加える加算回路18と、
によって構成した場合を示す。
うに櫛形フィルタとして良く知られた回路である。イン
パルス応答は図2に示すように可変遅延回路16の遅延
時間をTとしたとき、Tの周期と、可変利得増幅器17
の利得gによって定まる対数のエンベロープGLを持
つ。従ってこの共振回路15に衝撃波信号を与えること
により、衝撃波信号の持っている周波数成分内の共振回
路の共振周波数に合致する周波数成分がTの周期で定ま
る音程と、利得gによって定まる減衰特性GLとで楽音
として取出される。この減衰特性GLはアコースティッ
ク打楽器の減衰特性によく近似しており、入力される衝
撃波信号の振幅の大小と周波数成分によって変化する。
ここで可変遅延回路16の遅延時間Tを変更すると、共
振周波数の基本周波数f0 が図3Bに示すようにfO が
f01に変化し、以下同様に2f01,3f01,4f01……
…のように変化し、共振周波数を任意の周波数に設定す
ることができる。 一方可変利得増幅器17の利得gを
変化させると、図2に示した減衰特性GLが変化し、減
衰時間を設定することができる。
位置に拡声装置12を接続することにより、拡声装置1
2から共振回路15で共振する信号の音を再現すること
ができる。この例では加算回路18と可変遅延回路16
との間から信号を取出し、拡声装置12からループを還
流する信号の音を放音させるように構成した場合を示
す。
0から与えられる衝撃波信号3に含まれる信号の中の共
振回路15の共振周波数に合致した信号が取り出され
る。共振回路15の共振周波数及び減衰時間を適当な値
に設定することにより各種の打楽器の音を再現すること
ができる。また例えば信号源10を構成するパッド1を
打つ位置を変える、或いはパッド1を手で抑えて打つ、
またはスティックでなく手でパッド1を打つ等して、振
動検知センサ2から出力される衝撃波信号に含まれる周
波数成分を変化させた場合は、共振回路15の共振特性
に入る周波数の信号の波の数(高調波)が増加または減
少し、これにより音色をリアルタイムに変化させること
ができる。よって奏者の意図する音を作り出すことがで
きる利点が得られる。
は共振回路15を構成するループ内に移相器19を介挿
した場合を示す。移相器19としてはオールパスフィル
タを用いることができる。オールパスフィルタとは周波
数特性は平坦であるが、位相を変化させる特性を持って
いる。このオールパスフィルタの位相を変化させること
により、図3A及び図3Bに示した共振周波数f0 ,2
f0 ,3f0 ………及びf01,2f01,3f01…を非整
数倍の関係に変化させることができ、倍音構造を変化さ
せることができる。従って移相器の位相を調整すること
により音色を調整することができ、非整数倍音の音を持
つ打楽器(特に金属音)の音を出すことができる。なお
移相器19の他にローパスフィルタを用いて高周波領域
の減衰特性をシュミレートすることができる。また閉ル
ープ内においてローパスフィルタと移相器を直列に接続
して構成してもよい。
の変形実施例を示す。この実施例では共振回路15を複
数並設し、複数の共振信号を取出すように構成した場合
を示す。このために各共振回路15から取り出した共振
信号をミクシング手段21で混合し、その混合出力を拡
声装置12に与えるように構成することができる。図6
はこの発明を適用した更に他の変形実施例を示す。この
例では複数の共振回路15をジャンクションJを介して
直列に接続した場合を示す。ジャンクションJの結合係
数kは音響管シュミレーションによる反射係数としてよ
く知られている。この反射係数Kは物理的表現では音響
管の径の各変化点における反射係数である。各共振回路
15の遅延時間と共に可変利得増幅器17の減衰時間及
び音響管の高音域の減衰特性をシュミレートする移相器
19の値を設定することによって任意の周波数特性を持
つ打楽器音を得ることができる。
に他の実施例を示す。この実施例では、音色を多彩に設
定することができる電子打楽器を提供しようとするもの
である。このためこの例では図8及び図9に示すように
同一のパッド1に対して場所を異ならせてセンサ2A,
2B,2C,2D,2Eを複数取付ける。センサ2Aと
2Bはパッド1を構成する皮1Aの裏側に取付けたセン
サを示す。センサ2Cは例えば木製の裏板1Cの裏面に
取付けたセンサ示す。裏板1Cには皮1Aとわずかな間
隔を開けてゴムのような弾性体1Bが張り付けられてお
り、弾性体1Bの存在により裏板1Cのビリ付き等を抑
え、皮1Bの振動そのものをセンサ2Cがひろいやすく
している。更にセンサ2Dはパッド1を構成する胴1D
の内周面に取付けたセンサを示す。更にセンサ2Eは胴
1Dの外側に取付けた金具1Eに取付けたセンサを示
す。
置を異ならせることにより、衝撃に対して含まれる周波
成分が異なる衝撃波信号を出力する。この複数の衝撃波
信号を図7の例では選択スイッチ23で選択できるよう
に構成し、この選択スイッチ23で選択した衝撃波信号
を共振回路15に入力し、共振回路15で共振した周波
数の信号を、拡声装置12から放音させるように構成し
た場合を示す。
ッチ23によってセンサ2A〜2Eを選択することによ
り取付位置の違いに応じた音色が異なる打撃音を得るこ
とができる。特に金具1Eに取付けたセンサ2Eを選択
することにより金属打楽器の音を得ることができる。図
10は更に他の実施例を示す。この例では図8及び図9
で説明したように位置を異ならせて取付けた複数のセン
サ2A〜2Eの出力をミキサ24で混合し、その混合比
を制御信号25で制御し、ミキサ24で混合した信号を
共振回路15に入力するように構成した場合を示す。
をそれぞれ共振回路15A〜15Eに入力し、各共振回
路15A〜15Eの出力をミキサ24で混合し、その混
合比を制御信号25で制御し、拡声装置12で音として
放音させるように構成した場合を示す。図10及び図1
1のようにミキサ24を用いた場合には、ミキサ24の
混合比を制御することにより音色を変えることができ
る。
要件でなく、拡声装置12に信号を出力する出力端子ま
でをこの発明の電子楽器とする。図12以下に、この発
明を他の電子楽器に応用した実施例を示す。図12では
電子鍵盤楽器にこの発明を適用した場合を示す。つま
り、音名選択手段(鍵盤)26を構成するキィー27を
打鍵操作することにより信号源10を構成する物体28
に衝撃を与える。物体28はキィー27の配列方向に架
設した金属棒或いは木製の棒等によって構成することが
できる。センサ2から衝撃波信号3を取り出し、この衝
撃波信号3を共振回路15に与える。各キィー27には
打鍵操作を検出するためにスイッチ29が付加されてい
る。このスイッチ29によってどのキィーが操作された
かを制御器31が読み込む。制御器31は打鍵操作によ
って選択された音名の周波数を共振回路15の共振周波
数に設定する。つまり共振回路15を構成する可変遅延
手段16(図1参照)の遅延時間を目的の共振周波数に
なる遅延時間に設定し、共振回路15から打鍵した音名
の周波数を持つ楽音信号を得て出力端子11から出力す
る。この場合、必要に応じて共振回路15と出力端子1
1との間に波形整形回路32を配置し、共振回路15か
ら与えられる楽音信号の波形をピアノの音の波形に整形
したり、或いはギター、吹奏楽器、打楽器等の音の波形
に整形する等の任意の楽器の音の波形に整形することが
できる。
は音名選択手段26の各キィー27に対応して設けるか
或いはキィー27の数個に対して1個のセンサ2を設け
るか、任意に選択することができる。また、共振回路1
5は図13に示すように複数の共振回路15A〜15N
で構成し、キィー27の打鍵に応じて何れかの共振回路
が選択されて各キィー27の音名の周波数に共振するよ
うに制御される。従って共振回路は少なくとも10個は
必要とされ、10本の指で同時に打鍵されても、各打鍵
されたキィーの音を出すことができるように構成され
る。この点の技術は既に電子鍵盤楽器において、キィー
スキャン等として確立されており、制御器31にキィー
スキャン機能を付加することがてきる。キィースキャン
によって共振回路を選択し、共振回路の共振周波数を目
的とする周波数となるように制御することができる。
す。この例では共振回路15に信号源10から与えられ
る衝撃波信号3に加えて、従来技術で説明した疑似音源
からの信号を与える構造にした場合を示す。つまり信号
源10から出力される衝撃波信号3をエンベロープフォ
ロワー4に与え、このエンベロープフォロワー4からト
リガ信号5を取出す。トリガ信号5は演算処理装置6に
入力し、演算処理装置6からROM7の指定されたアド
レス領域に書込まれている音のデータを読出す。読出さ
れた音のデータをDA変換器8でDA変換し、アナログ
信号を取出し、必要に応じて増幅器9で増幅し、共振回
路15の加算手段18に供給し衝撃波信号3に加算す
る。増幅器9から加算手段18に与える信号としては各
種の音の立上がり部分のごく短い信号でよい。また増幅
器9の増幅度を適当に設定することにより衝撃波信号3
との混合比を適宣に設定することができる。
から与えられる衝撃波信号3に加えてROM7から読出
した任意の音の立上がり部分の信号が与えられ、この信
号の共振信号成分が生成される。よって衝撃波信号3で
は再現できない音色の信号を生成することがきる。特に
ROM7には多種の音のデータを用意することができる
から、多くの種類の打楽器音を再現することができる。
またこの方式を図12又は図13で説明した鍵盤楽器の
実施例に適用することにより、鍵盤楽器の音色を多彩に
することができる。
物体に与える衝撃を電気信号に変換し、その衝撃波信号
の中から共振回路で共振する信号成分を抽出し、楽音信
号として利用するから、衝撃の与え方によって音の強弱
及び音色を表現することができる。また打楽器のように
叩く物体(パッド)が外部に存在する場合は、パッドを
手で抑えながら叩く、或いは叩く位置を変える等すれば
音色を変えることができ、奏者の意図する音を容易に表
現することができる。
DSP(デジタルシグナルプロセッサ)とメモリ等によ
っても構成することができる。
図。
続図。
図。
するための断面図。
の側面図。
断面図。
統図。
するための接続図。
図。
Claims (12)
- 【請求項1】 信号源と共振回路とを備え、 上記信号源は振動体と複数のセンサとを具備し、 上記振動体は枠体の一端面に皮又はシートが張られた振
動可能なものであり、 上記センサは、上記枠体の内面および上記皮又はシート
の裏側に取り付けられ、その振動体に衝撃が加えられる
とその振動体に生じた振動を電気的な衝撃波信号として
検出するものであり、 上記共振回路は、上記センサが検出する衝撃波信号中
の、その共振回路の共振周波数の信号を取り出し、楽音
信号として出力するものであることを特徴とする電子楽
器。 - 【請求項2】請求項1記載の電子楽器において、 上記 共振回路の共振周波数を任意の周波数に設定し、変
更する共振周波数調整手段と、 上記共振回路の共振減衰時間を調整する減衰時間調整手
段とを備えることを特徴とする電子楽器。 - 【請求項3】請求項2記載の電子楽器において、 上記 共振回路は複数設けられ、 これら複数の共振回路に上記共振周波数調整手段と、上
記減衰時間調整手段とがそれぞれ設けられ、 上記複数の共振回路の共振信号を合成して取り出すミク
シング手段とを備えることを特徴とする電子楽器。 - 【請求項4】 請求項1記載の電子楽器において、 上記 複数のセンサの出力信号が与えられてその混合比を
制御し、音色を変化させることができ、その混合した信
号を上記共振回路へ入力するミキサと、上記 共振回路で取り出した共振信号を音として放音させ
る拡声装置とを備えることを特徴とする電子楽器。 - 【請求項5】 打楽器の発音構造体と形状及び材質が似
た振動可能な振動体と、その振動体の任意の複数の位置
にそれぞれ付けられ、その振動体に衝撃が加えられる
と、その振動体に生じた振動を検出して衝撃波信号を出
力する複数のセンサとより成る信号源と、 これら複数のセンサの衝撃波信号を選択して取り出す選
択スイッチと、 この選択スイッチで選択した衝撃波信号から共振信号を
取り出す共振回路と、 この共振回路で取り出した共振信号を音として放音させ
る拡声装置と、 によって構成した電子楽器。 - 【請求項6】 請求項1乃至請求項5の何れかに記載の
電子楽器において、 可変遅延手段と、可変利得増幅器と、オールパスフィル
タ又はローパスフィルタと、一方の入力を上記衝撃波信
号とする加算回路とを直列に接続する閉回路によって上
記共振回路が構成されていることを特徴とする電子楽
器。 - 【請求項7】 請求項1乃至請求項5の何れかに記載の
電子楽器において、 可変遅延手段と、可変利得増幅器と、一方の入力を上記
衝撃波信号とする加算回路とを直列に接続する閉回路に
よって上記共振回路が構成され、上記可変遅延手段によ
って上記共振回路の共振周波数設定手段が構成され、上
記可変利得増幅器によって減衰時間調整手段が構成され
ていることを特徴とする電子楽器。 - 【請求項8】 請求項1記載の電子楽器において、上記 共振回路が複数設けられ、複数の楽音信号を同時に
出力する構造とされていることを特徴とする電子楽器。 - 【請求項9】 音名選択手段のキーに対応して設けら
れ、金属棒又は木製棒で構成された複数の振動体と、そ
の複数の振動体のそれぞれに付けられ、上記キーの操作
により対応する振動体に衝撃が加えられると、その振動
体に生じた振動を検出して衝撃波信号を出力する複数の
センサとより成る信号源と、 上記キーに対応して共振周波数が制御され、上記信号源
から発生する衝撃波信号の中から上記共振周波数に合致
した信号を取り出す共振回路とを設け、 その共振回路で取り出した信号を楽音信号として出力す
る構造とした電子楽器。 - 【請求項10】 請求項8又は請求項9記載の電子楽器
において、 複数の共振回路の共振周波数をそれぞれ選択した音名に
よって制御する音名選択手段が設けられ、選択した音名
に対応した周波数の複数の楽音信号を同時に出力するこ
とができることを特徴とする電子楽器。 - 【請求項11】 請求項9記載の電子楽器において、 上記 信号源は音域別に複数設けられ、これら複数の信号
源から出力される衝撃波信号はそれぞれ共振回路に供給
され、各共振回路の共振周波数が音名選択手段によって
制御され、音域別に信号源が分散させて設けられること
を特徴とする電子楽器。 - 【請求項12】 信号源と共振回路とを備え、 上記信号源は振動体とセンサとを具備し、 上記振動体は打楽器の発音構造体と形状及び材質が似た
振動可能なものであり、 上記センサは、上記振動体に付けられ、その振動体に衝
撃が加えられるとその振動体に生じた振動を電気的な衝
撃波信号として検出するものであり、 上記共振回路は、上記センサが検出する、衝撃波信号中
のその共振回路の共振周波数の信号を取り出し、楽音信
号として出力するものであり、 上記 信号源から出力される衝撃波信号からトリガ信号を
生成し、このトリガ信号により記憶手段に記憶した音の
データを読出し、この音のデータをDA変換してアナロ
グ信号に変換し、このアナログ信号を上記衝撃波信号と
共に上記共振回路に入力するように構成したことを特徴
とする電子楽器。
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