JP5857564B2 - 音響効果付与装置およびピアノ - Google Patents
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Description
本発明は、アコースティックピアノの自然な感じを残しつつ、その発音に音響効果を付与することを目的とする。
また、別の好ましい態様において、前記信号伝達手段は、振動特性の周波数依存性が互いに異なる複数の振動部を具備し、前記信号出力手段は、前記第1の正弦波信号および前記第2の正弦波信号を、前記複数の振動部のうち、前記第1周波数および前記第2周波数において効率的に振動する振動部に出力することを特徴とする。
また、別の好ましい態様において、前記信号伝達手段は、振動特性の周波数依存性が互いに異なる複数の振動部を具備し、前記信号出力手段は、前記第1の正弦波信号および前記第2の正弦波信号を、前記複数の振動部のうち、前記第1周波数および前記第2周波数において効率的に振動する振動部に出力することを特徴とする。
[全体構成]
図1は、本発明の実施形態におけるグランドピアノ1の外観を示す斜視図である。グランドピアノ1は、その前面に演奏者によって演奏操作がなされる鍵2が複数配列された鍵盤、およびペダル3を有する。また、グランドピアノ1は、前面部分に操作パネル13を有する音源装置10、および譜面台部分に設けられたタッチパネル60を有する。ユーザの指示は、操作パネル13およびタッチパネル60が操作されることにより、音源装置10に対して入力可能になっている。
図2は、本発明の実施形態におけるグランドピアノ1の内部構造を説明する図である。この図においては、各鍵2に対応して設けられている構成については、1つの鍵2に着目して示し、他の鍵2に対応して設けられている部分については記載を省略している。
また、響板7には、振動部50が接続されている。振動部50は、響板7に対して振動を伝達するアクチュエータと、アクチュエータを駆動する駆動回路とを有する。この駆動回路は、音源装置10から出力される駆動波形信号を増幅してアクチュエータに供給することにより、アクチュエータを駆動波形信号が示す波形で振動させる。また、振動部50は、直支柱9に接続された支持部55によって支持されて、響板7に接続されている。なお、振動部50は、支持部55を用いずに響板7によって支持されるようにしてもよい。この場合には、振動部50は、駆動波形信号に応じた振動を慣性力によって響板7に伝達する。
図4は、本発明の実施形態における音源装置10の構成を示すブロック図である。音源装置10は、制御部11、記憶部12、操作パネル13、通信部14、信号発生部15、およびインターフェイス16を有する。これらの各構成はバスを介して接続されている。
制御部11は、CPU(Central Processing Unit)などの演算装置、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)などの記憶装置を有する。制御部11は、記録装置に記憶されている制御プログラムに基づいて、音源装置10の各部およびインターフェイス16に接続された各構成を制御する。この例においては、制御部11は、制御プログラムを実行することにより、音源装置10および音源装置10に接続された構成の一部を、音響効果付与装置100(図5参照)として機能させる。
インターフェイス16は、音源装置10と外部の各構成とを接続するインターフェイスである。インターフェイス16に接続される各構成は、この例においては、鍵センサ22、ペダルセンサ23、ハンマセンサ24、鍵駆動部30、振動部50およびタッチパネル60である。インターフェイス16は、鍵センサ22、ペダルセンサ23、ハンマセンサ24から出力される検出信号、およびタッチパネル60から出力される操作信号を、制御部11に出力する。また、インターフェイス16は、制御部11から出力された制御信号を鍵駆動部30に出力し、信号発生部15から出力された駆動波形信号を振動部50に出力する。
続いて、制御部11が制御プログラムを実行することにより機能する音響効果付与装置100について説明する。
図5は、本発明の実施形態における音響効果付与装置100の機能構成を示すブロック図である。音響効果付与装置100は、特定部110、検出部120、信号出力部130および信号伝達部140を有する。図5に示すように、鍵2が操作されると、ハンマ4が弦5を打撃し、弦5が振動する。また、鍵2の操作、ペダル3の操作によりダンパ8が動作する。ダンパ8の動作により、弦5の振動の抑制状態が変化する。
続いて、信号出力部130における詳細な機能構成について図6を用いて説明する。
図6は、本発明の実施形態における信号出力部130の機能構成を示すブロック図である。信号出力部130は、制御部11によって実現される発音制御部131、信号発生部15により実現される正弦波発生部132、エンベロープ調整部133、および合成部134を有する。この例においては、正弦波発生部132は、基音OSC(Oscillator)、2倍音OSC、3倍音OSCおよび4倍音OSCを有する。基音OSC、2倍音OSC、3倍音OSCおよび4倍音OSCは、それぞれ、発音制御部131の制御にしたがって正弦波信号を出力する。
発音制御部131は、特定部110によって特定された設定情報、および検出部120によって出力された楽音制御情報に基づいて、正弦波発生部132およびエンベロープ調整部133の動作を制御する。すなわち、発音制御部131によってエンベロープ調整部133から出力される正弦波信号の周波数、振幅などが制御される。
なお、このパラメータは、ずれ量を周波数で表したものであってもよいし、ピッチの周波数そのものによって定められていてもよい。
ベロシティ調整については、適用されるベロシティカーブを示すパラメータ(va1、va2、・・・)として定められている。
倍数については、基音OSCにおいて発生させる正弦波信号の周波数と、上記基音ピッチとの関係とを定めるパラメータ(mp1、mp2、・・・)として定められている。通常は、基音OSC鍵テーブルにおいては、全てのキーナンバに対して「1倍」として定められ、2倍音OSC鍵テーブル、3倍音OSC鍵テーブル、4倍音OSC鍵テーブルにおいては「2倍」、「3倍」、「4倍」として定められる。
ピッチについては、基音OSCにおいて発生させる正弦波信号の周波数を、基本特性鍵テーブルによって決められる周波数からシフトさせるパラメータ(ps1、ps2、・・・)として定められている。
なお、基音OSC鍵テーブルにより規定される基音OSCから出力される正弦波信号は、これらのパラメータの組み合わせで定められる場合に限らず、様々な態様で定めることができる。
なお、基音AEG鍵テーブルにより規定されるエンベロープは、これらのパラメータの組み合わせで定められる場合に限らず、様々な態様で定めることができる。
以上が、音響効果付与装置100の機能構成についての説明である。
続いて、本発明の実施形態におけるグランドピアノ1の動作例について説明する。まず、ユーザは、タッチパネル60を操作して、演奏モードを通常演奏モードとし、発音モードを音響効果付与モードとして設定する。また、ユーザは、タッチパネル60を操作して、記憶部12に記憶された複数の設定情報のうち、ユーザが所望する内容が規定された設定情報を選択する。
以下の説明においては、選択された設定情報は、駆動波形信号が実際の弦5に近い振動を示すように規定されているものとする。例えば、基本特性鍵テーブルにおける基音ピッチについては、弦5の基本周波数と一致するように定められている。また、不調和度についても、弦5の2倍音、3倍音、4倍音の周波数の正弦波信号が駆動波形信号に含まれるように定められている。また、駆動波形信号(または各正弦波信号)の振幅のエンベロープも、弦5の振動の減衰態様に概ね一致するように、各パラメータが定められている。
この駆動波形信号は、ハンマ4によって打撃された弦5についての基本周波数、およびインハーモニシティを考慮した2倍音の周波数、3倍音の周波数、および4倍音の周波数の正弦波信号を合成した信号である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
[変形例1]
上述した実施形態においては、音響効果付与装置100をグランドピアノに用いた例を説明したが、アップライトピアノに用いてもよい。
このように、音響効果付与装置100については、グランドピアノ、アップライトピアノなどのアコースティックピアノにおいて用いることができる。
上述した実施形態においては、駆動波形信号を弦5に伝達する信号伝達部140は、振動部50、響板7および駒6により構成していたが、別の態様で構成してもよい。例えば、振動部50を駒6に取り付け、駒6を振動させて弦5に駆動波形信号を伝達してもよい。この場合には、信号伝達部140は、振動部50と駒6により構成されることになる。
また、駆動波形信号が直接弦5に伝達されるようにしてもよい。この場合には、以下の構成にすればよい。
上述した実施形態においては、記憶部12には設定情報が複数種類記憶されていたが、1種類の設定情報のみが記憶されていてもよい。この場合には、記憶部12に記憶された設定情報を信号出力部130において用いればよいから、特定部110は不要である。
上述した実施形態において、記憶部12に記憶されている複数種類の設定情報は、音律が対応付けられていてもよい。例えば、平均律用の設定情報、純正律用の設定情報として記憶されていればよい。純正律用の設定情報については、基本音毎に存在するようにすればよい。このようにすれば、ユーザは、ピアノを調律した場合には、調律後の音律に対応する設定情報を選択するようにすればよい。
上述した実施形態においては、正弦波発生部132は、基音OSC、2倍音OSC、3倍音OSCおよび4倍音OSCを有していたが、より多くのOSCを有していていてもよいし、より少ないOSCを有していてもよい。すなわち、正弦波発生部132は、n倍音OSC(nは1以上の整数)を有する構成であればよい。また、基音OSCのみであってもよい。基音OSCのみの場合には、駆動波形信号は弦5の基本周波数の正弦波信号となるが、駆動波形信号が伝達された弦5は、基本周波数の振動成分のみが増加するのではなく、駆動波形信号のエネルギにより倍音成分についても増加する。
上述した実施形態においては、動作例の説明において選択された設定情報は、弦5の基本周波数の正弦波信号、およびインハーモニシティを考慮した2倍音、3倍音、4倍音の周波数の正弦波信号を発生させるものであった。設定情報は、このような態様で正弦波信号を発生させるものに限られない。これによっては、実施形態における動作例で説明した音響効果とは異なる効果が付与されることになるが、ユーザは所望の音響効果に応じて適宜設定情報を選択すればよい。以下、設定情報により発生させる正弦波信号について例示する。
第2の例として、各正弦波信号の周波数を全体的に数セントシフトさせたものであってもよい。
第3の例として、基音OSCからの正弦波信号の出力をせず、2倍音OSC、3倍音OSCおよび4倍音OSCからの正弦波信号の出力のみとしてもよい。この場合には、ハンマ4に打撃された弦5に伝達される駆動波形信号は、基本周波数の正弦波信号は含まれない。なお、2倍音OSC、3倍音OSCおよび4倍音OSCから出力される正弦波信号の周波数については、第1の例のように、インハーモニシティを考慮しない周波数であってもよい。
上述した実施形態においては、複数設けられた振動部50は、それぞれ同じ駆動波形信号により振動するように構成されていたが、異なる駆動波形信号により振動するように構成されてもよい。例えば、複数の振動部50は、振動特性の周波数依存性が互いに異なるアクチュエータを有する構成にする。そして、信号出力部130は、正弦波発生部132から出力される正弦波信号を、その正弦波信号の周波数において効率的に振動するアクチュエータを有する振動部50に出力するようにすればよい。
上述した実施形態においては、エンベロープ調整部133は、基音OSC、2倍音OSC、3倍音OSCおよび4倍音OSCに対応した基音AEG、2倍音AEG、3倍音AEGおよび4倍音AEGを有し、各周波数の正弦波信号に対応してエンベロープの調整が可能であったが、各AEGが同じエンベロープの調整を行うようにしてもよい。この場合には、エンベロープ調整部133を用いず、合成部134から出力される駆動波形信号のエンベロープを調整する構成を設けてもよい。
上述した実施形態においては、設定情報は、テーブルの形式で正弦波信号の周波数などの各パラメータを規定していたが、キーナンバを変数とした演算式など他の形式でパラメータを規定するものであってもよい。
上述した実施形態においては、検出部120は、鍵2またはハンマ4の挙動を検出して、ハンマ4による弦5の打撃タイミングを特定していたが、別の態様により検出してもよい。例えば、検出部120は、ハンマ4の打撃による弦5の振動を、各弦5に対応して設けたピエゾピックアップ、マグネティックピックアップなどにより検出し、振動が検出された弦5に対応する鍵2の番号を特定し、検出されたタイミングを弦5の打撃タイミングとして特定すればよい。また、検出部120は、マイクロフォンなどにより弦5の振動による音を検出し、その音の周波数分布を解析することにより振動した弦5を特定し、鍵2の番号および打撃タイミングを特定してもよい。
上述した実施形態における各プログラムは、磁気記録媒体(磁気テープ、磁気ディスクなど)、光記録媒体(光ディスクなど)、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供し得る。また、グランドピアノ1は、各プログラムをネットワーク経由でダウンロードしてもよい。
Claims (4)
- 複数の鍵、前記鍵に対応して設けられた弦、および前記鍵の操作により当該鍵に対応する弦を打撃するハンマを有するピアノに用いられる音響効果付与装置であって、
前記ハンマによる前記弦への打撃を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記打撃された弦の基本周波数に対応する第1周波数の第1の正弦波信号および第2周波数の第2の正弦波信号を出力する信号出力手段と、
前記出力された第1の正弦波信号および第2の正弦波信号を合成した合成信号を前記弦に伝達する信号伝達手段と
を具備し、
前記第1周波数は、前記打撃された弦の基本周波数よりも予め決められた値だけ高く、
前記第2周波数は、前記打撃された弦の基本周波数のn倍(nは2以上の整数)よりも前記予め決められた値だけ高い
ことを特徴とする音響効果付与装置。 - 前記信号伝達手段は、振動特性の周波数依存性が互いに異なる複数の振動部を具備し、
前記信号出力手段は、前記第1の正弦波信号および前記第2の正弦波信号を、前記複数の振動部のうち、前記第1周波数および前記第2周波数において効率的に振動する振動部に出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の音響効果付与装置。 - 複数の鍵と、
前記鍵に対応して設けられた弦と、
前記鍵の操作により当該鍵に対応する弦を打撃するハンマと、
前記ハンマによる前記弦への打撃を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記打撃された弦の基本周波数に対応する第1周波数の第1の正弦波信号および第2周波数の第2の正弦波信号を出力する信号出力手段と、
前記出力された第1の正弦波信号および第2の正弦波信号を加算した加算信号を前記弦に伝達する信号伝達手段と
を具備し、
前記第1周波数は、前記打撃された弦の基本周波数よりも予め決められた値だけ高く、
前記第2周波数は、前記打撃された弦の基本周波数のn倍(nは2以上の整数)よりも前記予め決められた値だけ高い
ことを特徴とするピアノ。 - 前記信号伝達手段は、振動特性の周波数依存性が互いに異なる複数の振動部を具備し、
前記信号出力手段は、前記第1の正弦波信号および前記第2の正弦波信号を、前記複数の振動部のうち、前記第1周波数および前記第2周波数において効率的に振動する振動部に出力する
ことを特徴とする請求項3に記載のピアノ。
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