JP5949879B2 - タッチ検出装置、タッチ検出方法及び電子楽器 - Google Patents
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Description
その後即座に、電子ピアノは、このベロシティ情報に基づいて、音源から発音させる。
このため、電子ピアノの発音開始タイミングは、ベロシティ情報を検出した直後、即ち、ほぼ第2接点のオンタイミングとなる。この第2接点は、鍵の下限よりも幾分上側に設置される。つまり、従来の電子ピアノは、鍵が下限まで押し切られる前に発音が開始される。
図18に示すように、従来の電子ピアノは、第2接点がオンとなると発音処理を開始するため、鍵が下限まで押し切られる前に発音されていた。
また、電子ピアノとアコースティックピアノとの発音タイミングの相違は、発音される音の音高、或いは押鍵の強さによっても異なる。
図19は、従来の電子ピアノにおける発音タイミングとアコースティックピアノにおける発音タイミングとの相違を説明する図である。
図19は、電子ピアノとアコースティックピアノとにおいて、同じ強さで押鍵した場合における、両者の発音タイミングを示している。
上記のとおり、電子ピアノは、アコースティックピアノと比べ鍵の重さが軽く押鍵時における鍵の慣性モーメントが低いため、アコースティックピアノと同じ強さで押鍵された場合でも、より早く押し切られてしまう。このため、電子ピアノの発音タイミングは、目指すべきアコースティックピアノの発音タイミングより早くなってしまう。
また、特許文献2には、CPUが実行する発音タイミング補正処理により、ベロシティと遅延時間とが対応付けられたテーブルを用いて、遅延時間を設定し、当該遅延時間の経過後に発音する電子ピアノが提案されている。
特許文献1の電子楽器や特許文献2の電子ピアノによれば、CPUがソフトウェアによる処理を実行することで、押鍵されてから発音するまでの時間を調整できる。
図20は、ソフトウェアによる処理で発音タイミングを遅延させる従来の電子ピアノにおける、押鍵されてから発音されるまでのタイミングを説明する図である。
ソフトウェアによる処理で発音タイミングを遅延させる従来の電子ピアノは、第2接点がオンされてから、発音タイミングを遅延させるための補正時間をカウントし、補正時間経過後に発音する。
ところが、当該電子ピアノのCPUの処理負担は、同一タイミングで発生させる音の数によって増減する。このため、CPUの処理負担の増減により、図20に示すように、補正時間のカウントにぶれが生じ、結果として、発音タイミングもぶれが生じる。この「ぶれ」は、CPUの処理負担の増減により変動するので、演奏者が調整できず、演奏の妨げになる。
押鍵操作に応答して順次オンされる第1接点及び第2接点のうち、前記第1接点がオンされてから予め定められたバイアス時間経過後から前記第2接点がオンされるまでのベロシテイ時間に対応するカウント値をカウントする第1カウンタと、
前記第2接点がオンされた時点からカウントを開始する第2カウンタと、
前記第2カウンタでカウントされたカウント値が、前記第1カウンタのカウント値に応じて設定された設定値に一致した時に、前記第1カウンタのカウント値に応じたタッチ情報を含み、発音制御部に対して発音を指示する発音情報を送信するコントローラと、
を有することを特徴とする。
図1において、電子楽器1は、CPU11と、ROM(Read Only Memory)12と、RAM(Random Access Memory)13と、バス14と、入出力インターフェース15と、入力部16と、出力部17と、記憶部18と、MIDI(Musical Instrument Digital Interface)インターフェース部19と、ドライブ20と、タッチ検出装置50と、を備えている。
RAM13には、CPU11が各種の処理を実行する上において必要なデータ等が適宜記憶される。
鍵スイッチマトリクス160は、タッチ検出装置50から送信されたコモン側スイッチ入力信号(KC)に応じて、オンされた第1接点160a又は第2接点160bを検出する。そして、鍵スイッチマトリクス160は、オンされた第1接点160aを示す第1接点オン信号又はオンされた第2接点160bを示す第2接点オン信号をタッチ検出装置50に送信する。
一方、鍵スイッチマトリクス160は、鍵が押切られた状態からの離鍵操作に応じて、第2接点160b、第1接点160aの順にオフされたことを検出する。そして、鍵スイッチマトリクス160は、オフされた第1接点160aを示す第1接点オフ信号又はオフされた第2接点160bを示す第2接点オフ信号をタッチ検出装置50に送信する。
出力部17は、ディスプレイや、スピーカ及びD/A変換回路等を有しており、画像や音声を出力する。
記憶部18は、ハードディスク或いはDRAM(Dynamic Random Access Memory)等で構成され、電子楽器1の制御のための各種プログラムを記憶する。
図2は、本発明の一実施形態に係るタッチ検出装置50のハードウェア構成を示すブロック図である。
タッチ検出装置50は、制御回路としてのコントローラ51と、イベントフラグセット回路52(以下、「EVフラグセット回路52」とも呼ぶ)と、ステータス増加回路53と、第1カウンタ54と、第2カウンタ55と、カウンタメモリ56と、到達時間メモリ57と、比較回路58と、反転回路59と、ベロシティレジスタ61と、ノートナンバレジスタ62と、を備える。
また、コントローラ51は、タッチ検出装置50におけるその他のハードウェアを制御し、発音制御部としてのCPU11による発音の契機となる発音情報を生成し、バス14を介して発音制御部に送信する。
なお、発音制御部としてのCPU11は、発音情報を受信したときには、音源41と協働して、当該発音情報に含まれるノートナンバに対応する音を、ベロシティに応じた強さで発音する制御を実行する。
本実施形態において、EVの値としては、“0”又は“1”が取り得る。
EVの値“0”は、いずれの鍵も押鍵又は離鍵されていない状態であることを示す。
EVの値“1”は、いずれかの鍵が押鍵又は離鍵されている状態であることを示す。
STの値“0”は、押鍵待ち状態であることを示す。
STの値“1”は、後述するバイアス時間をカウント中であることを示す。
STの値“2”は、後述するベロシティ測定値をカウント中であることを示す。
STの値“3”は、後述する補正時間用カウンタ値をカウント中であることを示す。
STの値“4”は、離鍵待ちの状態であることを示す。
カウンタメモリ56は、複数の鍵の夫々対応した複数のアドレス、具体的には本実施形態では88個の鍵の夫々に対応した88個のアドレスを有する。各アドレスには、対応付けられた鍵におけるEVの値、STの値、第1カウンタ値としてのベロシティカウンタ値、及び第2カウンタ値としての補正時間用カウンタ値が記憶されている。詳しくは後述するが、ベロシティカウンタ値(以下、「VC」とも呼ぶ)は第1カウンタ54により加算され、補正時間用カウンタ値(以下、「TC」とも呼ぶ)は第2カウンタ55により加算される。
また、各アドレスには、鍵に対応付けられたノートナンバ(図示せず)が記憶せれている。
ステータス増加回路53は、コントローラ51の制御により、カウンタメモリ56に記憶されたSTの値を更新する。
ここで、カウンタメモリ56のVCは、STの値“1”のときはバイアス時間を示し、STの値“2”のときはベロシティ測定値を示す。即ち、ベロシティ測定値は、第1接点160aがオンされてから第2接点160bがオンされるまでの時間から、予め設定されたバイアス時間が除外された時間を示す値である。
比較回路58は、到達時間メモリ57に記憶された到達時間値とTCとを比較し、到達時間値とTCとが一致した時に、一致信号をコントローラ51に送信する。
反転回路59は、カウンタメモリ56に記憶されたVC(ベロシティ測定値)を読み込み、反転処理によりベロシティ値を算出し、ベロシティレジスタ61に格納する。
図4は、本実施形態に係るタッチ検出装置50を構成するハードウェアの動作タイミングを説明する図である。
まず、図4に示すグラフの左下において、演奏者による鍵の押鍵操作が開始される。このとき、カウンタメモリ56に記憶されたEVの値は、“0”である。
更に押鍵され、第1接点160aがオンされると、鍵スイッチマトリクス160は、第1接点オン信号をコントローラ51に送信する。
そして、コントローラ51は、第2接点オン信号を受信すると、ステータス増加回路53にSTの値“3”をセットさせ、第1カウンタ54にVCのカウントを終了させ、第2カウンタ55にTCをリセットさせてからカウントを開始させTCを加算させる。この間におけるTCは、補正時間を示す。
また、この間において、反転回路59は、カウンタメモリ56に記憶されたVC(ベロシティ測定値)を読み込み、反転処理によりベロシティ値を算出し、ベロシティレジスタ61に格納する。そして、コントローラ51は、割り込み信号、ノートナンバレジスタ62に格納されたノートナンバ及びベロシティレジスタ61に格納されたベロシティ値を含む発音情報を生成する。
そして、CPU11は、コントローラ51から送信された発音情報に基づく音を発音する発音処理を実行する。
なお、以上のタッチ検出装置50が実行する一連の処理を、以下、「タッチ検出動作処理」と呼ぶ。
図4に示すタイミングで、タッチ検出装置50の各ハードウェアが動作することで、電子楽器1は、図5に示すように発音する。詳細には、押鍵され第1接点160aがオンされると、バイアス時間が加算され、次にベロシティ測定値が加算される。そして、更に押鍵され第2接点160bがオンされると、ベロシティ測定値に応じた補正時間が加算され、この補正時間経過後に発音制御部において発音処理が実行される。これにより、鍵が押し切られたタイミングで発音される。
図6乃至図10は、本実施形態に係るタッチ検出装置50のタッチ検出動作処理の流れを説明するフローチャートである。
ステップS4において、EVフラグセット回路52は、カウンタメモリ56に記憶されたEVの値を“0”に更新する。
ステップS8において、第1カウンタ54は、カウンタメモリ56のVCをリセットする。
ステップS9において、第1カウンタ54は、カウンタメモリ56のVC(バイアス時間)の加算を開始する。
ステップS14において、第2カウンタ55は、カウンタメモリ56のTCをリセットする。
ステップS15において、第2カウンタ55は、カウンタメモリ56のTCの加算を開始する。
ステップS18において、第1カウンタ54は、カウンタメモリ56のVCをリセットする。
ステップS20において、第1カウンタ54は、カウンタメモリ56のVCの加算を継続する。
ステップS24において、ステータス増加回路53は、カウンタメモリ56に記憶されたSTの値を“0”に更新する。
ステップS28において、第2カウンタ55は、カウンタメモリ56のTCの加算を継続する。
ステップS32において、ステータス増加回路53は、カウンタメモリ56に記憶されたSTの値を“0”に更新する。
コントローラ51は、鍵スイッチマトリクス160の第1接点160a及び第2接点160bと接続され、第1接点オン信号又は第2接点オン信号を受信する。
第1接点160a及び第2接点160bは、複数の鍵毎に設けられ、押鍵操作に応じて、順次オンされる。
第1カウンタ54は、第1接点160aがオンされてから第2接点160bがオンされるまでの時間を、カウンタメモリ56のVCにおいて加算する。
第2カウンタ55は、第1カウンタ54による加算が完了してからの時間を、カウンタメモリ56のTCにおいて加算する。
カウンタメモリ56は、複数の鍵毎に夫々対応したアドレスを有する。各アドレスには、対応付けられた鍵における第1カウンタ値としてのベロシティカウンタ値及び第2カウンタ値としての補正時間用カウンタ値が記憶されている。
比較回路58は、到達時間メモリ57に記憶された到達時間値とTCとを比較し、到達時間値とTCとが一致した時に、一致信号をコントローラ51に送信する。
そして、コントローラ51は、一致信号を受信すると、発音制御部としてのCPU11に、ベロシティ値を含む発音情報を送信する。
このため、発音制御部としてのCPU11とは別に設けられたタッチ検出装置50により、ベロシティ値を含む発音情報を、正確な発音タイミングで、発音制御部としてのCPU11に送信できる。
従って、電子楽器において、同一のタイミングで多くの音を発生させる場合でも、鍵の押鍵に対して正確なタイミングで発音が可能となる。
更に、発音制御部(CPU11)とは別にタッチ検出装置50が設けられているので、発音制御部としてはCPU11等の従来のものをそのまま流用できるため、開発にかかる工数やコストを削減できる。また、カウンタメモリ56において、ベロシティカウンタ値及び補正時間用カウンタ値を記憶するので、これらの値を夫々別のメモリに記憶した場合に比べ、メモリを含む部品数を抑えることができる。
比較回路58は、到達時間メモリ57に記憶された到達時間値とTCとを比較する。
これにより、到達時間メモリに記憶された到達時間値を書き換えることで、発音するまでの補正時間を調整できる。このため、ユーザの趣向や、音色によって、補正時間の変更が適宜可能となる。
第1応用例の電子楽器1Aは、発音時間を延長するダンパー機能を有する。電子楽器1Aは、このダンパー機能をオフ(以降、ダンパーオフとも言う)にすることで、鍵が連打されても各音を消音せずに、連続して発音する。また、電子楽器1Aは、ダンパー機能をオン(以降、ダンパーオンとも言う)にすることで、全音消音する。
図11は、本発明の実施形態の第1応用例に係るタッチ検出ユニット500における、第1タッチ検出装置50Aと第2タッチ検出装置50Bとの接続を示すブロック図である。
図11において、KCは、コモン側のスイッチ入力を示し、FIは鍵スイッチマトリクスからの第1接点から出力された信号を示し、SIは鍵スイッチマトリクスからの第2接点から出力された信号を示す。
図12に示すように、電子楽器1Aは、第2タッチ検出装置50Bが第3接点から出力された信号を受信することでダンパーオフとなる。そして、電子楽器1Aは、第1タッチ検出装置50Aにより、ベロシティ値を測定し、補正時間のカウントを行い、鍵が押し切られたタイミングで音を発音する。そして、図12に示すように、第1接点と第2接点のオンとオフが繰り返された場合、夫々鍵が押し切られたタイミングで音を発音するが、ダンパーオフなので、各音を消音せずに、連続して発音する。そして、電子楽器1Aは、第2タッチ検出装置50Bが再度第3接点から出力された信号を受信することでダンパーオンとなり、全音が消音する。
第1タッチ検出装置50Aは、発音情報を生成し、発音情報を発音制御部としてのCPU11に送信する。
第2タッチ検出装置50Bは、第1接点又は前記第2接点と接続が切断され、第1接点及び第2接点とショートされ、第3接点と接続されている。
これにより、例えば、第3接点がダンパーのオン又はオフのスイッチであれば、同じタイミングで多くの音を発生させる場合でも、鍵の押鍵に対して正確なタイミングで発音可能な電子楽器において、ダンパーのオン又はオフが可能となる。
第2応用例の電子楽器1Bは、タッチ検出ユニット501によりオフベロシティ値を測定し、このオフベロシティ値に基づき、適切なタイミングで発音した音を消音する。
図13において、KCは、コモン側のスイッチ入力を示し、FIは鍵スイッチマトリクスからの第1接点から出力された信号を示し、SIは鍵スイッチマトリクスからの第2接点から出力された信号を示す。
図14に示すように、電子楽器1Bは、第1タッチ検出装置50Aにより、ベロシティ値を測定し、補正時間のカウントを行い、鍵が押し切られたタイミングで発音する。そして、電子楽器1Bは、第2タッチ検出装置50Bにより、オフベロシティ値を測定し、補正時間のカウントを行い、離鍵操作に伴う適宜なタイミングで消音する。
第1タッチ検出装置50Aは、発音情報を生成し、発音情報を発音制御部としてのCPU11に送信する。
第2タッチ検出装置50Bは、第1接点又は第2接点からの信号を夫々反転した信号に基づき消音情報を生成し、この消音情報を発音制御部としてのCPU11に送信する。
これにより、同じタイミングで多くの音を発生させる場合でも、鍵の押鍵に対して正確なタイミングで発音可能な電子楽器において、鍵の離鍵に対して正確なタイミングで消音可能となる。
第3応用例の電子楽器1Cは、タッチ検出ユニット503を備える。
図15は、本発明の実施形態の第3応用例に係るタッチ検出ユニット503における、第1タッチ検出装置50Aと第2タッチ検出装置50Bとの接続を示すブロック図である。
第3応用例のタッチ検出ユニット503は、第1タッチ検出装置50Aと、第2タッチ検出装置50Bと、電子楽器1CのCPU11(図1参照)により制御され、押鍵操作に応じて、順次オンされる上記第1接点及び第2接点を含む4つの接点と第1タッチ検出装置50Aと第2タッチ検出装置50Bとの接続を適宜切り替えるスイッチユニット165を備える。
スイッチユニット165は、CPU11により制御され、最大4つの接点のいずれか2つの接点からの信号を第1タッチ検出装置50Aに送信し、他の2つの接点を第2タッチ検出装置50Bに送信するように、回路を切り替える。第1タッチ検出装置50A又は第2タッチ検出装置50Bに送信される接点からの2つの信号の組み合わせは、CPU11の制御により決定される。なお、スイッチユニット165は、回路をショートすることで、例えば、第1応用例の電子楽器1Aにように、第1タッチ検出装置50Aには2つの接点からの信号を送信可能とし、第2タッチ検出装置50Bには1つの接点から信号を送信可能とすることができる。
図17に示す例では、スイッチユニット165は、第3接点及び第4接点と第1タッチ検出装置50Aとを接続し、第1接点及び第2接点と第2タッチ検出装置50Bとを接続している。これにより、電子楽器1Cは、第1タッチ検出装置50Aにより、ベロシティ測定値1を測定し、第2タッチ検出装置50Bにより、ベロシティ測定値2を測定し、ベロシティ測定値1及びベロシティ測定値2からベロシティ値を算出し、補正時間のカウントを行い、鍵が押し切られたタイミングで発音する。
スイッチユニット165は、第1タッチ検出装置50A及び第2タッチ検出装置50Bと第1接点及び第2接点を含む4つの接点との接続を切り替える。
これにより、同じタイミングで多くの音を発生させる場合でも、鍵の押鍵に対して正確なタイミングで発音可能な電子楽器において、1つのハードウェア構成で、第1応用例に係る電子楽器1Aのようにダンパーのオン又はオフが可能であり、第2応用例に係る電子楽器1Bのように鍵の離鍵に対して正確なタイミングで消音可能であり、図17に示す例のように、複数のベロシティ測定値からベロシティ値を算出可能となる。
例えば、本発明は、タッチ検出機能を有する電子機器一般に適用することができる。具体的には、例えば、本発明は、ノート型のパーソナルコンピュータ、プリンタ、テレビジョン受像機、ビデオカメラ、携帯型ナビゲーション装置、携帯電話機、ポータブルゲーム機等に適用可能である。
換言すると、図1のハードウェア構成は例示に過ぎず、特に限定されない。
[付記1]
複数種類の音が夫々対応付けられた複数の鍵と、前記複数の鍵毎に設けられ、押鍵操作に応じて、順次オンされる第1接点及び第2接点と、前記鍵の押鍵操作に応じて所定種類の音を発音させる発音制御部と、を備えた電子楽器のタッチ検出装置であって、
前記第1接点又は前記第2接点のオン検出信号を受信する制御回路と、
前記制御回路の制御により、前記第1接点及び前記第2接点の夫々のオン検出信号に基づいて、前記第1接点がオンされてから前記第2接点がオンされるまでの時間をカウントする第1カウンタと、
前記制御回路の制御により、前記第1カウンタによるカウントが完了してからの時間をカウントする第2カウンタと、
複数の前記鍵に夫々対応した複数のアドレスを有し、前記複数のアドレスに、前記第1カウンタによりカウントされた時間を示す第1カウンタ値と、前記第2カウンタによりカウントされた時間を示す第2カウンタ値と、を記憶するカウンタメモリと、
予め設定された到達時間値と前記第2カウンタ値とを比較し、前記到達時間値と前記第2カウンタ値とが略一致した時に、一致信号を前記制御回路に送信する比較回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記比較回路から前記一致信号を受信した時に、前記第1カウンタ値に応じたタッチ情報を含み、前記発音制御部による発音を指示する発音情報を、前記発音制御部に送信する、
ことを特徴とするタッチ検出装置。
[付記2]
前記第1カウンタ値に応じて、予め設定された前記第2カウンタによるカウント終了時間を示す到達時間値を記憶する到達時間メモリを、更に備え、
前記比較回路は、前記到達時間メモリに記憶された前記到達時間値と前記第2カウンタ値とを比較する、
ことを特徴とする付記1に記載のタッチ検出装置。
[付記3]
付記1又は2に記載のタッチ検出装置を2つ備えるタッチ検出ユニットであって、
一方の前記タッチ検出装置は、前記発音情報を生成し、前記発音情報を前記発音制御部に送信し、
他方の前記タッチ検出装置は、前記第1接点又は前記第2接点と接続が切断され、前記電子楽器に設けられた第3接点と接続される、
ことを特徴とするタッチ検出ユニット。
[付記4]
付記1又は2に記載のタッチ検出装置を2つ備えるタッチ検出ユニットであって、
一方の前記タッチ検出装置は、前記発音情報を生成し、前記発音情報を前記発音制御部に送信し、
他方の前記タッチ検出装置は、前記第1接点又は前記第2接点からの信号を夫々反転した信号に基づき消音情報を生成し、前記消音情報を前記発音制御部に送信する、
ことを特徴とするタッチ検出ユニット。
[付記5]
付記1又は2に記載のタッチ検出装置を2つと、
2つの前記タッチ検出装置と前記電子楽器に設けられた前記第1接点及び前記第2接点を含む4つの接点との接続を切り替えるスイッチユニットと、
を備えることを特徴とするタッチ検出ユニット。
[付記6]
複数種類の音が夫々対応付けられた複数の鍵と、前記複数の鍵毎に設けられ、押鍵操作に応じて、順次オンされる第1接点及び第2接点と、前記鍵の押鍵操作に応じて所定種類の音を発音させる発音制御部と、を備えた電子楽器のタッチ検出装置が実行するタッチ検出方法において、
前記第1接点及び前記第2接点の夫々のオン検出信号に基づいて、前記第1接点がオンされてから前記第2接点がオンされるまでの時間をカウントする第1カウンタステップと、
前記第1カウンタステップの処理によるカウントが完了してからの時間をカウントする第2カウンタ加算ステップと、
複数の前記鍵に夫々対応した複数のアドレスを有し、前記複数のアドレスに、前記第1カウンタステップの処理により加算された時間を示す第1カウンタ値と、前記第2カウンタステップの処理により加算された時間を示す第2カウンタ値と、を記憶するカウンタメモリを用いて、予め設定された到達時間値と前記第2カウンタ値とを比較し、前記到達時間値と前記第2カウンタ値とが略一致した時に、一致信号を送信する比較ステップと、
前記比較ステップの処理によって前記一致信号が送信されたときに、前記第1カウンタ値に応じたタッチ情報を含み、前記発音制御部による発音を指示する発音情報を、前記発音制御部に送信する送信ステップと、
を含むことを特徴とするタッチ検出方法。
Claims (4)
- 押鍵操作に応答して順次オンされる第1接点及び第2接点のうち、前記第1接点がオンされてから予め定められたバイアス時間経過後から前記第2接点がオンされるまでのベロシテイ時間に対応するカウント値をカウントする第1カウンタと、
前記第2接点がオンされた時点からカウントを開始する第2カウンタと、
前記第2カウンタでカウントされたカウント値が、前記第1カウンタのカウント値に応じて設定された設定値に一致した時に、前記第1カウンタのカウント値に応じたタッチ情報を含み、発音制御部に対して発音を指示する発音情報を送信するコントローラと、
を有することを特徴とするタッチ検出装置。 - 前記第1カウンタはさらに、前記第1接点がオンされてからカウントを開始し、前記バイアス時間到達時に当該カウントをリセットしてから再度カウントを開始する、請求項1に記載のタッチ検出装置。
- 第1カウンタと、第2カウンタと、コントローラとを備えたタッチ検出回路にて用いられるタッチ検出方法であって、
押鍵操作に応答して順次オンされる第1接点及び第2接点のうち、前記第1接点がオンされてから予め定められたバイアス時間経過後から前記第2接点がオンされるまでのベロシテイ時間に対応するカウント値を前記第1カウンタでカウントし、
前記第2接点がオンされた時点から前記第2カウンタのカウントを開始し、
前記コントローラが、前記第2カウンタでカウントされたカウント値が、前記第1カウンタのカウント値に応じて設定された設定値に一致した時に、前記第1カウンタのカウント値に応じたタッチ情報を含み、発音制御部に対して発音を指示する発音情報を送信する、タッチ検出方法。 - 請求項1に記載のタッチ検出装置と、
複数の鍵と、
前記複数の鍵毎に設けられ、押鍵操作に応じて順次オンされるとともに、当該オン検出信号を前記タッチ検出装置に出力する第1接点及び第2接点と、
前記タッチ検出装置から送信された発音情報に基づいて発音するための発音制御を実行する発音制御部と、
を備えたことを特徴とする電子楽器。
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