JPH07271374A - 電子楽器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自然楽器とともにアンサンブル演奏を行っても
不自然にならないような従来に増して自然楽器により近
い電子楽器を得る。 【構成】環境効果スイッチ２ｂがオンの動作モードを行
う。音色選択スイッチ２ａで選択された音色の音源パラ
メータを音色メモリ７から読み出す。自然楽器の楽音と
環境との関係に基づく補正データを、温度、湿度、気圧
の情報に対応させてパラメータ補正メモリ８に記憶して
おく。音色情報と温度センサ４で検出した温度、湿度セ
ンサ５で検出した湿度、気圧センサ６で検出した気圧と
に応じた補正データをパラメータ補正メモリ８から読み
出し、音源パラメータを変調する。変調した音源パラメ
ータを音源回路９に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自然楽器の楽音をシミ
ュレートするようにした電子楽器に関し、特に、自然楽
器とともにアンサンブル演奏を行うのに適した電子楽器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子楽器の分野において、自然楽
器の楽音波形をサンプリングした波形データに基づいて
楽音を発生する所謂ＰＣＭ音源や、搬送波と変調波とし
てデジタルの波形信号を用いて各種パラメータで変調の
度合いを設定するようにした所謂ＦＭ音源、あるいは、
実際の自然楽器における音波や振動等をデジタル波形の
共鳴、反射等によってシミュレートする所謂物理音源等
が開発されており、自然楽器の音色に極めて近い音色の
楽音を発生できるようになっている。

【０００３】ところで、自然楽器の多くのものは、温
度、湿度、気圧などの環境の要因に左右されて音が変化
することがある。例えば、バイオリンなどの弦楽器で
は、温度の上昇により、弦が膨張して張力が下がり、ピ
ッチが下がるという現象がある。また、管楽器などで
は、温度が上昇すると音波の伝播速度が上がるため、ピ
ッチが上がるという現象がある。

【０００４】さらに、湿度が変化すると、木製の共鳴胴
を持つ自然楽器は音色に影響が現れ、例えば、湿度が下
がった場合は、よく響き、冴えた音になる。また、気圧
が上がると音が大きくなる。このように、自然楽器は、
楽器の構造、材質等に応じて環境から様々な影響を受
け、楽音が微妙に変化する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方、従来の電子楽
器、特に前記のようなデジタル化された音源を用いたも
のは、環境の要因に影響されないことが特徴であった。
このため、例えば電子楽器と自然楽器とで合奏する場
合、電子楽器だけピッチや音色が変化せず、全体の調和
を崩すという欠点があった。

【０００６】本発明は、上記の欠点を改善するためにな
されたものであり、前記のような環境の要因に対する自
然楽器の特徴をシミュレートし、従来に増して自然楽器
により近い電子楽器を得ることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになした本発明の電子楽器は、外界の物理的環境を検
出するセンサと、楽音を発生する楽音発生手段と、自然
楽器で発生される楽音の要素と該自然楽器がおかれた物
理的環境との対応関係に基づいて前記センサで検出され
た物理的環境に応じて前記楽音発生手段で発生する楽音
の要素を制御する楽音制御手段と、を備えたことを特徴
とする。

【０００８】

【作用】本発明の電子楽器において、楽音制御手段は、
センサで検出された物理的環境に応じて、楽音発生手段
で発生する楽音の要素を制御する。上記センサが検出す
る物理的環境とは、例えば、温度、湿度あるいは気圧等
であり、楽音の要素とは、例えば、楽音のピッチや音色
等である。

【０００９】また、楽音制御手段による制御時の物理的
環境とこれに対応する楽音の要素との対応関係は、自然
楽器で発生される楽音の要素と、その自然楽器がおかれ
た物理的環境との対応関係に基づいている。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の電子楽器のブロ
ック図である。この実施例の電子楽器は鍵盤式の電子楽
器であり、制御部１の制御により、パネル操作部２で選
択された楽器の種類等の音色や鍵盤部３から入力される
キーコード等の演奏情報に基づいて、ＰＣＭ音源、ＦＭ
音源等のデジタルの音源に各種の音源パラメータを設定
することにより各種楽器の楽音を発生する。

【００１１】パネル操作部２は、音色を選択する音色選
択スイッチ２ａ、楽音に環境に応じた効果を付与するか
しないかを選択する環境効果スイッチ２ｂおよびその他
のスイッチを備えており、操作されたスイッチに応じた
信号を発生する。また、鍵盤部３は、押鍵または離鍵さ
れた鍵に対応するキーコードを発生するとともに、押鍵
された鍵の速度や圧力に対応するイニシャルタッチやア
フタータッチ等のタッチデータを発生する。

【００１２】温度センサ４、湿度センサ５および気圧セ
ンサ６は、この電子楽器がおかれている環境の温度、湿
度および気圧をそれぞれ検出するセンサであり、この温
度センサ４、湿度センサ５および気圧センサ６は、それ
ぞれインターフェース４ａ，５ａ，６ａを介して制御部
１に接続されている。

【００１３】音色メモリ７は、楽器の種類等の各種音色
について、各音色毎に複数の音源パラメータをセットに
して記憶しているメモリであり、制御部１により、現在
選択されている音色に対応する音源パラメータがこの音
色メモリ７から読み出される。

【００１４】パラメータ補正メモリ８は、自然楽器にお
ける環境に応じたピッチや音色等の微妙な変化をシミュ
レートするために、現在選択されている音色に対応する
音源パラメータを僅かに変調するための補正データを記
憶しているメモリであり、各音色毎の音源パラメータの
補正データが音源パラメータの種類に応じて温度、湿度
および気圧に対応して記憶されている。

【００１５】音源回路９はＰＣＭ音源とＦＭ音源を備え
ており、制御部１から供給されるキーコード、ノートオ
ン／ノートオフおよび音源パラメータに基づいて、音源
パラメータに応じた音色（楽器）の楽音信号を発生す
る。この楽音信号の波形データはサウンドシステム１０
に出力され、サウンドシステム１０はＤ／Ａ変換、増幅
等を行って楽音を発生する。

【００１６】制御部１は、図示しないメモリに記憶され
ている制御プログラムに基づいて動作し、パネル操作部
２、鍵盤部３およびインターフェース４ａ，５ａ，６ａ
を走査して、パネル操作部２と鍵盤部３の操作イベント
およびインターフェース４ａ，５ａ，６ａの出力データ
に基づいて電子楽器全体の制御を行う。

【００１７】詳細には、パネル操作部２の走査により、
音色選択スイッチ２ａの操作イベントと環境効果スイッ
チ２ｂのオン／オフ状態を検出し、音色選択スイッチ２
ａの操作イベントが検出されるとこの音色選択スイッチ
２ａで指定された音色の音色番号を取り込んでこの音色
番号に対応する音源パラメータを音色メモリ７から読み
出して記憶する。また、環境効果スイッチ２ｂのオン／
オフ状態に応じて動作モードを切り換える。

【００１８】また、鍵盤部３の走査により、キーイベン
トのあった鍵のキーコードとタッチデータおよびキーオ
ン／キーオフ信号を取り込み、さらに、インターフェー
ス４ａ，５ａ，６ａの走査により、環境の温度情報、湿
度情報および圧力情報をそれぞれ取り込む。

【００１９】そして、環境効果スイッチ２ｂがオフの動
作モードのときは、鍵盤部３のキーイベントに応じたキ
ーコード、タッチデータおよびキーオフ／キーオンに応
じたノートオン／ノートオフ信号を現在の音色の音源パ
ラメータとともに音源回路９に出力する。これにより、
通常の電子楽器と同様に、選択した音色に応じた楽音に
ついて、鍵盤演奏に応じた発音および消音処理が行われ
る。

【００２０】一方、環境効果スイッチ２ｂがオンの動作
モードのときは、インターフェース４ａ，５ａ，６ａを
走査して、温度センサ４で検出される温度情報、湿度セ
ンサ５で検出される湿度情報および気圧センサ６で検出
される気圧情報をそれぞれ取り込み、この温度情報、湿
度情報、気圧情報に応じて、現在設定されている音色の
音源パラメータをパラメータ補正メモリ８に記憶されて
いる補正データに基づいて変調する。

【００２１】そして、鍵盤部３でキーイベントが検出さ
れると、そのキーイベントに応じたキーコード、タッチ
データおよび変ノートオン／ノートオフ信号を変調した
音源パラメータをとともに音源回路９に出力する。これ
により、環境の温度、湿度および気圧に応じてピッチや
音色等が変化した楽音が発生される。

【００２２】図２はパラメータ補正メモリ８に記憶され
ている補正データの一例を示す図であり、この補正デー
タは、例えばバイオリン、トランペット、…その他の楽
器など各種の音色毎に、各楽器の特性を考慮して音源パ
ラメータの変化分（変調量）をその音源パラメータの種
類に応じて温度、湿度、気圧の値に対応させて記憶され
いている。なお、この補正データは、音色選択スイッチ
１ａで選択されている音色に対応する標準の音源パラメ
ータに加算される。

【００２３】例えば、バイオリンでは、ピッチに関する
音源パラメータは温度に対応付けられ、温度が低温にな
るほどピッチを高くするような変化分（＋２，＋１等）
とし、高温になるほどピッチを低くするような変化分
（−１，−２等）として記憶されている。

【００２４】また、フィルタのカットオフ周波数に関す
る音源パラメータは湿度に対応付けられ、湿度が低くな
るほどカットオフ周波数を高くするような変化分（＋
２，＋１等）とし、湿度が高くなるほどカットオフ周波
数を低くするような変化分（−１，−２等）として記憶
されている。

【００２５】さらに、音量に関する音源パラメータは気
圧に対応付けられ、気圧が低くなるほど音量を小さくす
るような変化分（−２，−１等）とし、気圧が高くなる
ほど音量を大きくするような変化分（＋１，＋２等）と
して記憶されている。

【００２６】また、トランペットの場合もピッチに関す
る音源パラメータは温度に対応付けられているが、バイ
オリンの場合とは逆に、温度が低温になるほどピッチを
低くするような変化分（−２，−１等）とし、高温にな
るほどピッチを高くするような変化分（＋１，＋２等）
として記憶されている。

【００２７】このような、温度、湿度および気圧と各音
源パラメータの補正データの関係は、実際の自然楽器を
演奏するときの環境とそのときのピッチ、音色および音
量を基に予め求められたものであり、上記のように補正
データで音源パラメータを変調すると、例えば、バイオ
リンの音色では、湿度が下がるとフィルタのカットオフ
が下がって音色が丸くなり、湿度が高いとカットオフ周
波数が上がって冴えた音になるなど、自然楽器の環境の
影響をシミュレートした楽音となる。

【００２８】図３は本発明の第２実施例の電子楽器のブ
ロック図である。この実施例の電子楽器は弦楽器をシミ
ュレートする物理モデル音源を用いたものであり、制御
部１１の制御により、パネル操作部１２で選択された音
色や演奏操作部１３から入力されるキーコード等の演奏
情報に基づいて物理モデル音源の音源パラメータを設定
することにより弦楽器の楽音を発生する。

【００２９】物理音源は、波形発生器１４と、加算器１
５、シフトレジスタ１６およびローパスフィルタ１７を
ループに接続したループ回路と、このループ回路の信号
に共鳴効果を付与する共鳴系１８とで構成されている。

【００３０】波形発生器１４は各種弦の振動を含む波形
の振幅の瞬時値を示す波形データを所定のクロックに同
期して順次出力し、この波形データは加算器１５を介し
てシフトレジスタ１６に供給される。

【００３１】シフトレジスタ１６は多段シフトを行うと
ともにそのシフト段数が可変なものであり、このシフト
段数は発生すべき楽音のピッチに応じて制御部１１によ
って設定され、シフトレジスタ１６は加算器１５から供
給される波形データを設定されたシフト段数だけ遅延し
てローパスフィルタ１７に出力する。

【００３２】ローパスフィルタ１７はフィルタ特性が可
変なのもであり、そのフィルタ特性は制御部１１から設
定されるフィルタ係数に応じたものとなり、シフトレジ
スタ１６から出力される波形データにフィルタをかけて
加算器１５に出力する。そして、加算器１５は波形発生
器１４から出力される波形データとローパスフィルタ１
７から出力される波形データを加算し、加算した波形デ
ータを前記シフトレジスタ１６の他に共鳴系１８に出力
する。

【００３３】上記の動作により、加算器１５、シフトレ
ジスタ１６およびローパスフィルタ１７は櫛形フィルタ
を構成し、弦の振動のピッチに応じた基音および倍音成
分を抽出する。すなわち、加算器１５から出力される波
形データは、シフトレジスタ１６のシフト段数が多いと
低いピッチの波形データとなり、シフト段数が少ないと
高いピッチの波形データとなる。

【００３４】共鳴系１８は弦楽器の木製の共鳴胴に対応
しており、制御部１１からの効果パラメータに基づいて
リバーブの残響時間が設定される。そして、共鳴系１８
は加算器１５から出力される波形データに対して設定さ
れた残響時間に応じたリバーブを付与してサウンドシス
テム１９に出力し、サウンドシステム１９はＤ／Ａ変
換、増幅等を行って楽音を発生する。

【００３５】制御部１１は、パネル操作部１２で設定さ
れる各種音色に対応するフィルタ係数と効果パラメー
タ、演奏操作部１３から入力されるキーコードの各々に
対応するシフト段数をそれぞれ記憶しており、制御部１
１は、これらのフィルタ係数、効果パラメータおよびシ
フト段数を基に、演奏操作に応じた音高および指定され
た音色に対応する楽音を発生するように、シフトレジス
タ１６、ローパスフィルタ１７および共鳴系１８を制御
する。

【００３６】制御部４には環境の温度を検出する温度セ
ンサ２０と湿度を検出する湿度センサ２１が接続されて
おり、制御部１１はこの温度センサ２０で検出される温
度と湿度センサ２１で検出される湿度に応じて上記シフ
ト段数、フィルタ係数および効果パラメータを変調して
出力する。

【００３７】すなわち、弦楽器では、温度が上がると弦
が膨張して張力が下がり、ピッチが下がるので、温度セ
ンサ２０で検出される温度が上がるとシフトレジスタ１
６のシフト段数を多くし、温度が下がるとシフト段数を
少なくするように、シフトレジスタ１６に出力するシフ
ト段数を温度に応じて変調する。

【００３８】さらに、弦楽器では、湿度が上がると弦の
はりがなくなり、音色はまるくなり、ピッチは下がり、
音量も少なくなる。また、湿度が下がると木製の共鳴胴
はよく響き、冴えた音になる。そこで、湿度センサ２１
で検出される湿度が上がるとシフトレジスタ１６のシフ
ト段数を多くし、湿度が下がるとシフト段数を少なくす
るようにシフト段数を湿度に応じて変調する。また、ロ
ーパスフィルタ１７のフィルタ特性、共鳴系１８の残響
時間を湿度に応じた効果となるようにフィルタ係数と効
果パラメータを変調する。

【００３９】このようなシフト段数、フィルタ係数およ
び効果パラメータの各変調の度合いは、実際の弦楽器に
ついての温度変化および湿度変化とピッチ変化および音
色変化の関係から予め設定されており、以上のような制
御により、弦楽器の温度と湿度によるピッチ変化、湿度
による音色変化がシミュレートされる。

【００４０】なお、環境に応じて変調する音源パラメー
タは、自然楽器の特徴を示すものであればなんでもよ
く、例えば、タッチデータに基づいて音量を制御する場
合のタッチ感度等でもよい。

【００４１】第１実施例では、環境効果スイッチを設け
たことにより、温度、湿度、気圧などの環境要因を音色
に作用させたり、させなかったりできるので、演奏者の
好みや状況に応じて選択することができる。

【００４２】また、パラメータ補正メモリは音色ごとに
適当なパラメータ補正値を記憶し、選択されている音色
に応じて補正パラメータを出力するようにしているた
め、その音色が表現しようとする自然楽器の物理的特性
と環境要因との関係をシミュレートすることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電子楽器に
よれば、センサにより温度、湿度、気圧など外界の物理
的環境を検出し、このセンサで検出した物理的環境に応
じて、自然楽器で発生される楽音の要素と該自然楽器が
おかれた物理的環境との対応関係に基づいて、楽音発生
手段で発生する楽音のピッチや音色等の要素を制御する
ようにしたので、環境の要因に対する自然楽器の楽音の
特徴をシミュレートすることができ、従来に増して自然
楽器により近い電子楽器を得ることができる。

【００４４】特に、楽音発生手段に物理モデル音源を用
いた場合には、自然楽器の材質や構造の特性を変化させ
るパラメータを持っているので、それらを環境要因で変
化させることによって音色を変化させることができ、よ
り正確な自然楽器のシミュレートが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の電子楽器のブロック図で
ある。

【図２】第１実施例における音源パラメータの補正デー
タの一例を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例の電子楽器のブロック図で
ある。

【符号の説明】

１，１１…制御部、２ｂ…環境効果スイッチ、４，２０
…温度センサ、５，２１…湿度センサ、６…気圧セン
サ、７…音色メモリ、８…パラメータ補正メモリ、９…
音源回路、１４…波形発生器、１６…シフトレジスタ、
１７…ローパスフィルタ、１８…共鳴系。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 満 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内 (72)発明者 加藤 充美 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内 (72)発明者 宮森 秀生 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外界の物理的環境を検出するセンサと、 楽音を発生する楽音発生手段と、 前記センサで検出された物理的環境に応じて前記楽音発
   生手段で発生する楽音の要素を制御する楽音制御手段
   と、 を備えたことを特徴とする電子楽器。
2. 【請求項２】 前記センサの出力に応じてパラメータ補
   正を行うパラメータ補正手段を備えることを特徴とする
   請求項１記載の電子楽器。
3. 【請求項３】 前記楽音発生手段は物理モデル音源であ
   ることを特徴とする請求項１記載の電子楽器。