JP5316816B2

JP5316816B2 - 入力装置およびプログラム

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Publication number: JP5316816B2
Application number: JP2010231055A
Authority: JP
Inventors: 労雄山内
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2030-10-14
Also published as: US20120090448A1; US8525006B2; JP2012083630A; CN102456339B; CN102456339A

Description

本発明は、例えば電子打楽器に用いて好適な入力装置およびプログラムに関する。

動作を検出して操作入力を発生する入力装置が知られている。例えば特許文献１には、角加速度を検出する圧電ジャイロセンサをスティックに設け、ユーザがこのスティックを把持して下向きに振ったり右向きに振ったりすると、その動作を検出したセンサ出力（角加速度）の下向き／右向きの各成分でスネアドラム音／シンバル音を指定し、センサ出力レベルで音量を指定する操作入力を発生する技術が開示されている。

特開平０６−７５５７１号公報

ところで、上記特許文献１に開示の技術のように、単にスティックの動きを検出して操作入力を発生する態様であると、例えばスティック同士を打ち鳴らすクロススティック奏法など実際のドラム演奏に即した操作入力を発生することが出来ないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、実際のドラム演奏に即した操作入力を発生することができる入力装置およびプログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ユーザに把持される一方のスティックに設けられ、当該スティックの動きに応じて変化する加速度を検出する第１の動作検出手段と、ユーザに把持される他方のスティックに設けられ、当該スティックの動きに応じて変化する加速度を検出する第２の動作検出手段と、前記第１および第２の動作検出手段がそれぞれ検出する加速度に基づき、一方および他方のスティックにおいて重力方向に対して互いに方向の異なる急激な加速度変化が同時に生じた場合に、スティック同士の衝突と判別する衝突判別手段と、前記衝突判別手段によりスティック同士が衝突したと判別された場合に、一方および他方のスティック同士が衝突して生じる固有音の発生を指示する指示手段とを具備することを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明では、一方のスティックに設けられ、当該スティックの動きに応じた加速度を検出する第１の動作検出手段と、他方のスティックに設けられ、当該スティックの動きに応じた加速度を検出する第２の動作検出手段と、前記第１の動作検出手段および又は前記第２の動作検出手段により各々検出される加速度からスティックのノートオン動作の有無を判別するノートオン動作判別手段と、前記第１の動作検出手段および前記第２の動作検出手段において互いに方向の異なる急激な加速度変化が同時に生じたことを検出した場合に、スティック同士の衝突と判別する第１の衝突判別手段と、前記第１の衝突判別手段によりスティック同士が衝突したと判別された場合に、一方および他方のスティック同士の衝突に対応した、前記ノートオン動作により発音される音とは異なる音の発生を指示する指示手段と、を具備することを特徴とする。
さらに、請求項６に記載の発明では、コンピュータに、一方のスティックの動きに応じた加速度を検出する第１の動作検出処理と、他方のスティックの動きに応じた加速度を検出する第２の動作検出処理と、前記第１の動作検出処理および前記第２の動作検出処理において互いに方向の異なる急激な加速度変化が同時に生じたことを検出した場合に、スティック同士の衝突と判別する衝突判別処理と、前記衝突判別処理によりスティック同士が衝突したと判別された場合に、一方および他方のスティック同士の衝突に対応した音の発生を指示する指示処理と、を実行させることを特徴とする。

本発明では、実際のドラム演奏に即した操作入力を発生することができる。

実施の一形態による電子打楽器１００の全体構成を示すブロック図である。スティック部２０の構成を示すブロック図である。スティック部２０が実行するスティック処理の動作を示すフローチャートである。本体部１０が実行する本体処理の動作を示すフローチャートである。本体処理の動作を説明するための図である。重力方向に対して略平行な方向でスティック同士を打ち鳴らす動作を示す図である。重力方向に対して略直交する方向で先端が上向きのスティック同士を打ち鳴らす動作を示す図である。重力方向に対して略直交する方向で先端が下向きのスティック同士を打ち鳴らす動作を示す図である。

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．構成
図１は、実施の一形態による入力装置を備えた電子打楽器１００の全体構成を示すブロック図である。この図に示す電子打楽器１００は、本体部１０およびユーザの左右の手に各々把持されるスティック部２０−１、２０−２に大別される。以下、本体部１０の構成と、スティック部２０の構成とに分けて説明を進める。

（１）本体部１０の構成
本体部１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、操作部１４、表示部１５、通信部１６、音源部１７およびサウンドシステム１８から構成される。ＣＰＵ１１は、後述する本体処理（図４参照）を実行することによって、実際のドラム演奏に即した操作入力を発生させる入力装置の機能を具現する。具体的には、スティック部２０−１、２０−２からそれぞれ無線送信される加速度データを受信復調してＲＡＭ１３に格納し、格納されたスティック部２０−１、２０−２の一連の加速度データが所定の関係になった場合にスティック同士を打ち鳴らすクロススティック奏法が為されたと判断して、そのクロススティック奏法で生じる固有音（打撃音）の発音を音源部１７に指示する。

ＲＯＭ１２には、ＣＰＵ１１にロードされる各種プログラムデータや制御データなどが記憶される。各種プログラムとは、後述する本体処理（図４参照）を含む。ＲＡＭ１３は、ワークエリアおよびデータエリアを備える。ＲＡＭ１３のワークエリアには、ＣＰＵ１１の処理に用いられる各種レジスタ・フラグデータが一時記憶される。ＲＡＭ１３のデータエリアには、後述する通信部１６を介して受信復調したスティック部２０−１、２０−２の加速度データが格納される。なお、ＲＡＭ１３のデータエリアに格納される加速度データには、スティック部２０−１、２０−２の何れに対応するのを識別する識別データが付与される。

操作部１４は、本体部１０のパワーオン／パワーオフする電源スイッチや、演奏の開始／終了を指示する演奏スイッチなどを備え、スイッチ操作に応じたイベントを発生する。操作部１４が発生するイベントはＣＰＵ１１により取り込まれる。表示部１５は、ＣＰＵ１１から供給される表示制御信号に応じて、本体部１０の動作状態や設定状態を画面表示する。

通信部１６は、ＣＰＵ１１の制御の下に、スティック部２０−１、２０−２から無線送信される加速度データ（含む識別データ）を受信し、受信した加速度データをＲＡＭ１３の所定エリアに格納する。音源１７は、周知の波形メモリ読み出し方式にて構成され、ユーザにより音色指定された楽音（打楽器音又は打撃音）の波形データを、ＣＰＵ１１から供給されるノートオンイベントに従って再生する。サウンドシステム１８は、音源１７から出力される打楽器音の波形データをアナログ信号形式に変換した後、不要ノイズ除去やレベル増幅を施してからスピーカから発音させる。

（２）スティック部２０の構成
次に、図２を参照してスティック部２０−１、２０−２の構成を説明する。スティック部２０−１、２０−２は、図２に図示する通り、筐体であるスティックの内部に構成要素２０ａ〜２０ｆを備える。ＣＰＵ２０ａは、後述するスティック処理（図３参照）を実行する。スティック処理では、演奏スイッチがオン操作されると、加速度センサ部２０ｄの出力をサンプリングしてなる加速度データをＲＡＭ２０ｃにストアすると共に、ＲＡＭ２０ｃにストアされた加速度データを読み出して通信部２０ｅから本体部１０側へ無線送信する。

ＲＯＭ２０ｂには、ＣＰＵ２０ａにロードされる各種プログラムデータや制御データなどが記憶される。各種プログラムとは、後述するスティック処理（図３参照）を含む。ＲＡＭ２０ｃは、ワークエリアおよびデータエリアを備える。ＲＡＭ２０ｃのワークエリアには、ＣＰＵ２０ａの処理に用いられる各種レジスタ・フラグデータが一時記憶される。ＲＡＭ２０ｃのデータエリアには、加速度センサ部２０ｄの出力をサンプリングしてなる加速度データが一時記憶される。

加速度センサ部２０ｄは、例えば静電容量型で構成され、直交三軸成分の加速度を検出する加速度センサと、この加速度センサの出力をＡ／Ｄ変換して加速度データを発生するＡ／Ｄ変換部とから構成される。通信部２０ｅは、ＲＡＭ２０ｃのデータエリアにストアされる加速度データを所定の方式で変調して本体部１０側に無線送信する。なお、無線送信される加速度データには、スティック部２０−１、２０−２の何れが発生したデータであるかを識別する識別データが付加される。操作部２０ｆは、パワーオン／パワーオフする電源スイッチや、演奏の開始／終了を指示する演奏スイッチなどを備え、スイッチ操作に応じたイベントを発生する。操作部２０ｆが発生するイベントはＣＰＵ２０ａにより取り込まれる。

Ｂ．動作
次に、図３〜図８を参照して上記構成による電子打楽器１００の動作を説明する。以下では、電子打楽器１００の動作として、スティック２０側のＣＰＵ２０ａが実行するスティック処理の動作と、本体部１０側のＣＰＵ１１が実行する本体処理の動作とについて説明する。

（１）スティック処理の動作
電源スイッチ操作によりスティック部２０がパワーオンされると、ＣＰＵ２０ａは図３に図示するスティック処理を実行してステップＳＡ１に進み、演奏スイッチが演奏の開始を表すオン状態に設定されるまで待機する。そして、ユーザが演奏スイッチをオン状態にセットすると、ステップＳＡ１の判断結果が「ＹＥＳ」になり、ステップＳＡ２に進み、加速度センサ部２０ｄの出力をＡ／Ｄ変換して得た加速度データをＲＡＭ２０ｃにストアし、続くステップＳＡ３では、ＲＡＭ２０ｃから読み出した加速度データに、スティック部２０−１、２０−２の何れが発生したデータであるかを識別する識別データを付加して通信部２０ｅから本体部１０側へ無線送信する。以後、演奏スイッチが演奏の終了を表すオフ状態に設定されるまで上記ステップＳＡ１〜ＳＡ３を繰り返し、ユーザのスティック操作に応じて変化する加速度データを発生して無線送信する。

（２）本体処理の動作
電源スイッチ操作により本体部１０がパワーオンされると、ＣＰＵ１１は図４に図示する本体処理を実行してステップＳＢ１に進み、スティック部２０−１、２０−２からそれぞれ無線送信される加速度データ（含む識別データ）を受信復調してＲＡＭ１３の所定エリアに格納する。

続いて、ステップＳＢ２では、取得した加速度データに基づき発音指示するノートオン処理を実行する。ノートオン処理では、前回取得した加速度データの極性と今回取得した加速度データの極性とが正から負に変化したか、つまりスティック部２０を振り下ろし終えて上方へ切り返すノートオン動作であるかどうかを判断し、ノートオン動作が為されたならば、ノートオンイベントを発生して音源部１７に供給する。

例えば図５に図示するタイミングｔ１のように、スティック部２０−１、２０−２が共に振り下ろされてから上方へ切り返されるノートオン動作が為された場合には、今回取得したスティック部２０−１の加速度データを含むノートオンイベントと、今回取得したスティック部２０−２の加速度データを含むノートオンイベントとを発生して音源部１７に供給する。

これにより、スティック部２０−１に対応付けられた音色（例えばスネアドラム音）が加速度データの大きさに応じた音量で発音されると共に、スティック部２０−２に対応付けられた音色（例えばシンバル音）が加速度データの大きさに応じた音量で発音される。また、図５に図示するタイミングｔ２の場合には、スティック部２０−１のみが振り下ろされてから上方へ切り返されるノートオン動作となる為、スティック部２０−１に対応付けられた音色（例えばスネアドラム音）が加速度データの大きさに応じた音量で発音される。

次いで、ステップＳＢ３では、ＲＡＭ１３の所定エリアに格納され、今回取得した加速度データを含む過去複数サンプル分の加速度データを用いて直近の移動平均を算出し、算出した移動平均に基づきそれぞれのスティック部２０−１、２０−２から見た重力方向を抽出する。抽出したスティック部２０−１、２０−２毎の重力方向はＲＡＭ１３に一時記憶される。続いて、ステップＳＢ４では、スティック部２０−１、２０−２の内、一方側に急激な加速度変化が有ったか否かを判断する。該当する加速度変化が無ければ、判断結果は「ＮＯ」になり、上記ステップＳＢ１に処理を戻して両スティックの加速度データを取得する。

これに対し、一方側のスティック部２０に急激な加速度変化が有った場合には、上記ステップＳＢ４の判断結果が「ＹＥＳ」になり、ステップＳＢ５に進み、その急激な加速度変化の方向（第１の打撃方向）と重力方向との関係を算出する。次に、ステップＳＢ６では、他方側のスティック部２０に急激な加速度変化が有ったか否かを判断する。該当する加速度変化が無ければ、判断結果は「ＮＯ」になり、上記ステップＳＢ１に処理を戻して両スティック部２０−１、２０−２の加速度データを取得するが、他方側のスティック部２０に急激な加速度変化が有った場合には、上記ステップＳＢ６の判断結果が「ＹＥＳ」になり、ステップＳＢ７に進み、その急激な加速度変化の方向（第２の打撃方向）と重力方向との関係を算出する。

そして、ステップＳＢ８では、上記ステップＳＢ５において算出した重力方向に対する第１の打撃方向と、上記ステップＳＢ７において算出した重力方向に対する第２の打撃方向とが互いに反対方向であるか否かを判断する。重力方向に対する第１の打撃方向と第２の打撃方向とが共に順方向だったならば、判断結果は「ＮＯ」になり、上述のステップＳＢ１に処理を戻す。

一方、例えば図５のタイミングｔ３に図示するように、重力方向に対する第１の打撃方向と第２の打撃方向とが互いに反対方向の場合、つまり図６に図示するように、振り下ろしたスティック部２０−１がスティック部２０−２に衝突する、所謂スティック同士を打ち鳴らすクロススティック奏法が為された場合には、上記ステップＳＢ８の判断結果が「ＹＥＳ」になり、ステップＳＢ９に進む。

そして、ステップＳＢ９では、スティック同士の衝突で生じる固有音（打撃音）の発音を指示するノートオンイベントを発生して音源部１７に供給する。これにより、振り下ろしたスティック部２０−１がスティック部２０−２に衝突するクロススティック奏法に対応付けられた打撃音が、両スティック部２０−１、２０−２の加速度データの大きさに応じた音量で発音される。

なお、本実施形態では、重力方向に対する第１の打撃方向と第２の打撃方向とが互いに反対方向の場合の一例として、振り下ろしたスティック部２０−１がスティック部２０−２に衝突するクロススティック奏法（第１のクロススティック）を検出する態様としたが、これに限らず、振り下ろしたスティック部２０−２がスティック部２０−１に衝突するクロススティック奏法（第２のクロススティック）を検出することも可能であり、第２のクロススティックを検出した場合には、第１のクロススティックとは異なる打撃音の発音を指示するノートオンイベントを発生させる。

こうして、スティック同士を打ち鳴らすクロススティック奏法に対応した発音指示を終えると、ステップＳＢ１０に進み、演奏スイッチ操作により演奏終了が指示されたか否かを判別する。演奏終了が指示されていなければ、ここでの判断結果は「ＮＯ」になり、上述のステップＳＢ１に処理を戻す。一方、演奏スイッチ操作により演奏終了が指示されたならば、上記ステップＳＢ１０の判断結果が「ＹＥＳ」となり、本処理を終える。

以上のように、本実施形態では、スティック部２０−１、２０−２がそれぞれ個別にユーザのスティック操作に応じて変化する加速度データを発生して無線送信し、本体部１０側がそれを受信する。本体部１０では、先ず前回取得した加速度データの極性と今回取得した加速度データの極性とが正から負に変化するノートオン動作（スティック部２０を振り下ろし終えて上方へ切り返す動作）の有無を検出し、ノートオン動作を検出したならば、当該ノートオン動作が為されたスティック部２０の加速度データを含むノートオンイベントを発生するノートオン処理を実行する。これにより、ノートオン動作されたスティック部２０に対応付けられた音色（例えばスネアドラム音）が加速度データの大きさに応じた音量で発音される。

ノートオン処理が完了すると、今回取得した加速度データを含む過去複数サンプル分の加速度データを用いて直近の移動平均を算出し、算出した移動平均に基づきそれぞれのスティック部２０−１、２０−２から見た重力方向を抽出すると共に、抽出した重力方向に対し、互いに方向の異なる打撃（急激な加速度変化）をスティック部２０−１．２０−２から同時に検出したか、すなわちスティック同士を打ち鳴らすクロススティック奏法が為された否かを判断し、クロススティック奏法が為された場合には、スティック同士を打ち鳴らす打撃音の発音を指示するので、実際のドラム演奏に即した操作入力を発生することが可能になる。

なお、上述した実施形態では、重力方向に対する第１の打撃方向と第２の打撃方向とが互いに反対方向の場合の一例として、振り下ろしたスティック部２０−１がスティック部２０−２に衝突するクロススティック奏法（第１のクロススティック）もしくは振り下ろしたスティック部２０−２がスティック部２０−１に衝突するクロススティック奏法（第２のクロススティック）を判別する態様としたが、これに加えて、重力方向と略直交する方向において両スティック部２０に同時に打撃が生じたか否かを検出する手段を更に設け、例えば図７に図示するように両スティック部２０を上向きに把持している時に、スティック部２０−１でスティック部２０−２を叩くクロススティック奏法（第３のクロススティック）又はスティック部２０−２でスティック部２０−１を叩くクロススティック奏法（第４のクロススティック）や、図８に図示するように両スティック部２０を下向きに把持している時に、スティック部２０−１でスティック部２０−２を叩くクロススティック奏法（第５のクロススティック）又はスティック部２０−２でスティック部２０−１を叩くクロススティック奏法（第６のクロススティック）の何れかを判別する態様とすれば、判別したクロススティック奏法（第１〜第６のクロススティック）の種別に応じた打撃音の発音を指示することが可能になる。

さらに、検出したクロススティック奏法（第１〜第６のクロススティック）の種別に応じた打撃音の発音を指示するのに替えて、ノートオン処理で発音する楽音の音色を選択させたり、付与するエフェクト種類を選択させたりする等、スティック部２０−１、２０−２を両手に把持したままで各種演奏パラメータを設定させる態様にすることも可能である。また、上述した実施形態では、本体部１０とスティック部２０−１、２０−２とは無線接続する態様としたが、これに替えて、本体部１０とスティック部２０−１、２０−２とを有線接続する態様であっても構わない。

１０本体部
１１ＣＰＵ
１２ＲＯＭ
１３ＲＡＭ
１４操作部
１５表示部
１６通信部
１７音源部
１８サウンドシステム
２０−１、２０−２スティック部
２０ａＣＰＵ
２０ｂＲＯＭ
２０ｃＲＡＭ
２０ｄ加速度センサ部
２０ｅ通信部
２０ｆ操作部
１００電子打楽器

Claims

一方のスティックに設けられ、当該スティックの動きに応じた加速度を検出する第１の動作検出手段と、
他方のスティックに設けられ、当該スティックの動きに応じた加速度を検出する第２の動作検出手段と、
前記第１の動作検出手段および前記第２の動作検出手段において互いに方向の異なる急激な加速度変化が同時に生じたことを検出した場合に、スティック同士の衝突と判別する第１の衝突判別手段と、
前記第１の衝突判別手段によりスティック同士が衝突したと判別された場合に、一方および他方のスティック同士の衝突に対応した音の発生を指示する指示手段と、
を具備することを特徴とする入力装置。
前記第１の衝突判別手段は、
一方および他方のスティックにおいて重力方向と略平行する方向で互いに方向の異なる急激な加速度変化が同時に生じたことを検出した場合に、スティック同士の衝突と判別することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
前記第１の衝突判別手段は、
一方および他方のスティックにおいて重力方向と略直交する方向で互いに方向の異なる急激な加速度変化が同時に生じたことを検出した場合に、スティック同士の衝突と判別することを特徴とする請求項１記載の入力装置。
前記第１の動作検出手段および前記第２の動作検出手段により各々検出される加速度から移動平均を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出した移動平均に基づき、一方および他方のスティックにおいての重力方向を特定する特定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の入力装置。
一方のスティックに設けられ、当該スティックの動きに応じた加速度を検出する第１の動作検出手段と、
他方のスティックに設けられ、当該スティックの動きに応じた加速度を検出する第２の動作検出手段と、
前記第１の動作検出手段および又は前記第２の動作検出手段により各々検出される加速度からスティックのノートオン動作の有無を判別するノートオン動作判別手段と、
前記第１の動作検出手段および前記第２の動作検出手段において互いに方向の異なる急激な加速度変化が同時に生じたことを検出した場合に、スティック同士の衝突と判別する第１の衝突判別手段と、
前記第１の衝突判別手段によりスティック同士が衝突したと判別された場合に、一方および他方のスティック同士の衝突に対応した、前記ノートオン動作により発音される音とは異なる音の発生を指示する指示手段と、
を具備することを特徴とする入力装置。
コンピュータに、
一方のスティックの動きに応じた加速度を検出する第１の動作検出処理と、
他方のスティックの動きに応じた加速度を検出する第２の動作検出処理と、
前記第１の動作検出処理および前記第２の動作検出処理において互いに方向の異なる急激な加速度変化が同時に生じたことを検出した場合に、スティック同士の衝突と判別する衝突判別処理と、
前記衝突判別処理によりスティック同士が衝突したと判別された場合に、一方および他方のスティック同士の衝突に対応した音の発生を指示する指示処理と、
を実行させることを特徴とするプログラム。