JPS5832388B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はコンピュータオルガンその他の鍵盤電子楽器
におけるタッチレスポンス制御に関する。

通常のピアノでは、各音の高調波成分は、鍵がたたかれ
る時の力または速さあるいは両者に依存する。

一般に、鍵が強く押されるほど高調波成分が増大するも
のである。

弱いタッチが用いられると、発生された音のスペクトラ
ムには高次の高調波成分含有量が少なくなる。

この発明の目的は電子楽器においてそのようなタッチレ
スポンスを実現させることである。

ここで開示するタッチレスポンス装置は、米国特許第３
８０９７８６号で開示されているコンピュータオルガン
で使用される。

そのようなコンピュータオルガンでは、楽音のフーリエ
成分の振幅が、各高調波次数ｎに関連する高調波係数Ｃ
ｎにより個々に制御される。

この発明は、コンピュータオルガンのような高調波合成
方式の電子楽器において、高調波成分のタッチレスポン
ス制御を実現することである。

この発明によれば、タッチレスポンストランスデユーサ
の出力は発生音の高調波成分を制御する。

これはコンピュータオルガンにおいて、トランスデユー
サの信号を用いて、楽音合成に含まれる最高次のフーリ
エ成分の値ｎｍａＸを設定することにより達成される。

鍵がより強い力で押されると、弱いタッチが用いられた
場合に比較して、発生音の中にはより多くのフーリエ成
分が含まれる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図のタッチレスポンス装置１０は、前記米国特許第
３８０９７８６号に開示されているような形式のコンピ
ュータオルガンに関連して示しである。

そのようなコンピュータオルガンでは、音は鍵が押され
た時に、その鍵に対応する鍵盤スイッチ１２によって選
択される。

発生される音の基本周波数は、メモリ１４からライン１
３に与えられる周波数ナンバＲにより設定される。

このメモリ１４は鍵盤スイッチ１２の閉成に応じて読み
出される。

コンピュータオルガンは構成フーリエ成分を別々に計算
し、それらを累算器で加え合わせて、連続するサンプル
点における波形振幅を得ることにより楽音波形を発生す
る。

これらのサンプル点振幅は、計算の実行にともなって実
時間的に楽音に変換される。

各構成フーリエ成分の相対的な振幅は、メモリ１５から
与えられる高調波係数Ｃｎにより設定される。

メモリ１５は、コンピュータオルガンにより現在計算さ
れているフーリエ成分の次数ｎを表わしているライン１
７の信号に応じてメモリ読み出し制御回路３５により読
み出される。

読み出された係数Ｃｎはライン１９に送出され、以下に
説明するように利用される。

この実施例によれば、発生される各音の振幅エンベロー
プは鍵のタッチに応じて制御される。

このために、合鍵にはタッチ応答トランスデユープ３６
ａ ＞ ３６ ｂ・・・・・・がそれぞれ設けられて
おり、各トランスデユーサ３・６ａ 、３６ｂ・・・・
・・はそれに対応する鍵の押された力に比例する出力を
発生する。

あるいは、各トランスデユーサ３６の出力は、鍵が下へ
向って動かされる時のある指定された点における速度に
比例したものであってもよい。

各トランスデユーサ３６はそれぞれのゲート３７ａ。

３７ｂ・・・・・・にデジタル出力を与える。

これらのゲートは対応する鍵盤スイッチ１２により開放
される。

たとえば、音Ｃ２の鍵が押されたとすると、その鍵に対
応するトランスデユーサ３６ａの出力が、開かれている
ゲート３７ａを介してストレージレジスタ３８に加えら
れる。

鍵が押されると、「鍵押圧」信号がライン３９に与えら
れ、それによりトランスデユーサ３６の出力がストレー
ジレジスタ３８に読み込まれる。

この「鍵押圧」信号は、全ての鍵盤スイッチ１２に接続
されているオアゲート４１の出力によりトリガされるワ
ンショット・マルチバイブレータ４０から得られる。

希望の振幅エンベロープは、メモリ４３に記憶されてい
る１組のアタック／ディケイ目盛係数Ａ（ｔ）により定
められる。

これらの目盛係数は第２図のカーブ４４で示すような、
ピアノに似た振幅エンベロープを定めることもできる。

第２図で横軸はメモリ４３のアドレスを示し、縦軸は対
応するメモリアドレスに記憶されている相対振幅目盛係
数Ａ（ｔ）を示す。

目盛係数Ａ（ｔ）は連続するメモリアドレス箇所から規
則的な時間間隔で読み出され、以下に説明するようにし
て利用されるものとすると、発生音は第２図に示すよう
な振幅エンベロープ４４を呈する。

この実施例によれば、タッチレスポンス振幅制御は、タ
ッチレスポンストランスデユーサ３６の出力により制御
される最初のアドレスから始めて、メモリ４３から目盛
係数を読み出すことにより行われる。

したがって、鍵が最大の力で押されたとすると、それに
対応するトランスデユーサ３６の出力は、アドレス「１
」から始めてすべての目盛係数Ａ（ｔ）群全部をメモリ
４３から読み出させる。

そうすると最大の振幅（音量）の音が発生される。

より弱いタッチの場合、目盛係数メモリ４３の読み出し
は、より後のアドレスから始められる。

たとえば、タッチレスポンス用トランスデユーサ３６の
出力が、目盛係数メモリ４３をアドレス「４」から読み
出させる。

その結果得られる振幅エンベロープは、第２図の４４ａ
で示す点から始まり、最初の振幅はＡ１ である。

目盛係数Ａ（ｔ）をメモリ４３から順番に読み出す速さ
は、スイッチ４６の接点４６ａを介してライン４７ヘタ
イミングパルスを与えるクロック４５によって制御する
ことができる。

これらのタイミングパルスは、鍵が押された時からアン
ドゲート４８を介してカウンタ４９へ与えられる。

このために、ライン３９に与えられる「鍵押圧」信号は
、フリップフロップ５０を「１」状態にセットし、アン
ドゲート４８を動作可能にする。

カウンタ４９は最初はＯにリセットされ、その内容はク
ロック４５のレートで１ずつ増加される。

第１図に示す実施例では、各トランスデユーサ３６は、
鍵の速度または鍵を押す力に逆比例するデジタル数Ｔを
内容とする出力を発生する。

したがって、鍵が最大の力で押された場合には、レジス
タ３８の内容は値Ｔ＝０となる。

鍵が最小の力でたたかれた場合には、レジスタ３８の内
容はＴｍＴｍという値となる。

０とＴｍの中間のＴの値は、鍵が比例的な中間の力で押
されたことを示す。

ストレージレジスタ３８の内容Ｔはライン５１を介して
加算器５２に供給され、そこでカウンタ４９の内容と加
算される。

目盛係数メモリ４３の読み出しアドレスを示すこの和は
読み出し制御回路５３に加えられる。

その結果、対応するアタック／ディケイ目盛係数Ａ（ｔ
）がメモリ４３から読み出され、ライン５４を介して高
調波係数スケーラ５５に与えられる。

鍵が最大の力で押されたとすると、Ｔ＝Ｏであるから最
初の読み出しアドレスは「１」であり、これはカウンタ
４９の最初に増加させられた内容に対応する。

しかし、中間の力で押されて、トランスデユーサ３６が
たとえばＴｍ３の出力を生じたとすると、加算器５２か
ら与えられる最初のアドレスは（１＋３）−４であるか
ら、最初に目盛係数Ａ１ が読み出される。

高調波係数スケーラ５５において、ライン１９およびゲ
ート６５を介して現在供給されている高調波係数Ｃｎに
対して読み出された目盛係数Ａ（ｔ）が乗算され、その
積は高調波振幅掛算器３３に加えられる。

そこでは目盛られた高調波係数値Ａ（ｔ）Ｃｎが、コン
ピュータオルガンにより現在計算されているｎ番目のフ
ーリエ成分の振幅を設定するために使用される。

この振幅設定の結果、発生音はメモリ４３から読み出さ
れたアタック／ディケイ目盛係数Ａ（ｔ）の−組により
定められる振幅エンベロープを呈する。

メモリ４３の最初の読み出しアドレスはタッチレスポン
ストランスデユーサ３６により定められるから、発生音
は鍵が押されたタッチに応答する振幅を示す。

カウンタ４９のカウントが目盛係数メモリ４３の最後の
読み出しアドレスに対応するあるプリセット値まで増加
すると、カウンタ４９からライン５７へ出力信号が与え
られる。

この信号はフリップフロップ５０を「Ｏ」状態にリセッ
トし、カウンタ４９を０にリセットする。

装置１０は鍵のタッチに応じて、発生音の高調波成分も
変調する。

とくに、各波形振幅計算に含まれるフーリエ成分の数は
、鍵盤のタッチが減少するにつれて減少する。

鍵が最大の力で押されたとすると、最大数Ｗ個のフーリ
エ成分が発生音中に含まれる。

鍵が軽く押されると、高次のフーリエ成分がなくなる。

作動されたタッチレスポンストランスデユーサの出力は
、発生音に含まれる最高次ｎｍａＸのフーリエ成分を設
定するために使われる。

つまり、現在計算されているフーリエ成分の次数ｎが、
クロック２０からライン２１を介してタイミングパルス
ｔｃｐを受けるカウンタ２２により設定される。

カウンタ２２はモジュロＷである。ここで、Ｗは任意の
波形振幅計算に含ませることができるフーリエ成分の最
大数である。

値Ｗ＝１６はほとんどの楽音合成にとって満足すべきも
のである。

カウンタ２２の内容は現在求められているフーリエ成分
の次数ｎを示す。

この値はライン１７を介してメモリ読み出し制御器３５
に与えられる。

引算器６０は作動されたタッチレスポンストランスデユ
ーサ３６の出力Ｔをライン５１を介して受け、一定値Ｗ
を表わす信号をライン６１を介して受ける。

引算器６０は演算（Ｗ−Ｔ）を行ない、その差をライン
６２を介して比較器６３に与える。

この比較器６３では差（Ｗ−Ｔ）がライン１７に与えら
れている現在のフーリエ成分次数ｎと比較される。

もしｎ≦（Ｗ−Ｔ）であれば、比較器６３はライン６４
を介してゲート６５に出力を与えて、このゲート６５を
開かせる。

その結果、現在の次数ｎに対応する高調波係数Ｃｎが、
メモリ１５から高調波係数スケーラ５５に与えられる。

このようにして、対応するｎ番目のフーリエ成分が波形
計算の中に含まれる。

一方、ｎ＞（Ｗ−Ｔ）の場合には、比較器６３は出力を
発生しないから、ゲート６５は開かれない。

その結果、対応する高調波係数Ｃｎは高調波係数スケー
ラ５５に与えられず、したがってこのスケーラ５５は出
力Ｏを発生する。

したがって、これに対応するｎ番目のフーリエ成分は波
形振幅計算中には含まれない。

このようにして、引算器６０と、比較器６３と、ゲート
６５とは音の高調波成分を制御する。

鍵を押す力が最大の時には、レジスタ３８に記憶される
トランスデユーサ３６の出力の値はＴ＝Ｏである。

その結果、値（Ｗ−Ｏ）−Ｗがライン６２を介して比較
器６３に加えられる。

したがって、ｎの全ての値に対して、ゲート６５を開く
信号がライン６４に与えられる。

そうすると全ての高調波係数値Ｃｎが開かれているゲー
ト６５を通って高調波係数スケーラ５５に与えられ、全
部でＷ個のフーリエ成分が発生音中に含まれることにな
る。

一方、鍵を押す力が弱いと、レジスタ３８はＯよりも大
きい値Ｔを記憶する。

Ｗ−１６よりも小さいある数（Ｗ−Ｔ）が比較器６３に
加えられる。

その結果、ｎ ＞ ｎｒｎａＸ ＝（Ｗ Ｔ ）の時
にはゲート６５を開（信号が比較器６３から常に与えら
れず、ゲート６５は閉じられたままである。

ｎ〉ｎｒｎａＸ次の高調波係数は高調波係数スケーラ５
５に与えられず、そのためにｎｍａＸよりも大きな次数
のフーリエ成分は波形振幅計算には含まれない。

アタック／ディケイ目盛係数メモリ４３は、発生される
音の基本同波数に関連するレートで読み出すことができ
る。

このために、スイッチ４６が接点４６ｂにセットされる
。

この位置では、カウンタ４９は発生される音の各サイク
ルごとに、またはサイクルの一部ごとにカウントを増加
する。

カウントを増加させるパルスは、コンピュータオルガン
で使用される音用算器２５からライン６７と、スイッチ
６８を介して加えられる。

前記米国特許第３８０９７８６号明細書中で述べられて
いるように、音用算器２５はモジュロ２Ｗである。

ここに、Ｗは波形振幅計算に含まれる最高次のフーリエ
成分の次数である。

メモリ１４から読み出される周波数ナンバＲは、各成分
計算間隔ｔｃｐごとにゲート２４によりゲート制御され
て音用算器２５に与えられる。

したがって音用算器２５の内容は発生される音の基本周
波数の１回の周期で、Ｏと２Ｗ＝３２の間の範囲におよ
ぶ。

音用算器２５は、その内容が３２に達するごとに、すな
わち、発生される音の各サイクルごとに、ライン６９に
出力パルスを与える。

したがって、スイッチ６８が位置６８ａにセットされる
と、発生される音の完全な１サイクルが生ずるたびに、
カウンタ４９のカウントが増加する。

カウンタ４９は、スイッチ６８を位置６８ｂにセットす
ることにより、音の半サイクルごとにカウントを増すこ
とができる。

この場合には、音用算器２５が１６カウントまたは３２
カウントに達するたびに、ライン６７にパルスが与えら
れる。

加算器２５のこれらの出力はオアゲート７０を介してス
イッチ接点６８ｂに与えられる。

同様に、オアゲートγ１は発生される音の１／４サイク
ルごとにスイッチ接点６８ｃにパルスを与え、この時に
音用算器２５は８、Ｉ６．２４または３２カウントに達
する。

音用算器２５の内容は、波形振幅が現在計算されている
サンプル点を定める値ｑＲに一致する。

この［直はライン２６と、ライン２３を介して与えられ
る計算間隔パルスｔｘ により開かれるゲート２７とを
介して、高調波加算器２８に与えられる。

このｔｘハルスはカウンタ２２のリセットパルスを遅延
回路７２で少し遅延させることにより、カウンタ２２か
ら取り出される。

別のタッチレスポンス装置７５を第３図に示す。

この装置では、各錘はアナログ・タッチレスポンストラ
ンスデユーサ７６を有する。

これらのトランスデユーサ７６はマルチプレクサ７８を
介してＡ−Ｄ変換器７７に接続される。

このような構成により、ただ１台のＡ−Ｄ変換器を使用
するだけでよく、それにより装置のコストは、各アナロ
グ・トランスデユーサに個々にＡ−Ｄ変換器を要する場
合のコスＩ・よりも、かなり低下する。

Ａ−Ｄ変換器７７の出力は、選択された音のための音発
生回路に関連するストレージレジスタ３８′に与えられ
る。

福音楽器では、第３図の破線７９の右側に示すタッチレ
スポンス用回路を含むこの音発生回路は、同時に演奏で
きるいくつかの音のために増設される。

マルチプレクサ７８は各トランスデユーサ７６の出力を
、そのトランスデユーサが取りつげられている選択され
た鍵に関連する音発生回路に確実に割当てる。

装置７５では、レジスタ３８′に記憶されるデジタル化
されたトランスデユーサの出カフは、第１図の実施例と
同様に加算器５２、引算器６０へ供給される。

このようにして、発生される各音について個々にタッチ
レスポンス制御が行われる。

第４図は電子楽器の鍵８６に組合わされるタッチレスポ
ンストランスデユーサ８５を示す。

鍵８６はピボット８７により支持され、鍵８６を通常の
静止位置に維持する復帰ばね８８を有する。

トランスデユーサ８５はピストン９０を含ム空気シリン
ダ８９を有する。

ピストン９０は軸９１により鍵８６の前端部に連結され
る。

鍵８６が矢印９２で示す下向きに押されると、圧縮空気
がシリンダ８９からチューブ９３と出口９４を通って押
し出される。

出口９４から押し出される空気の力は、鍵８６が押され
た力に比例する。

シリンダ８９から押し出された空気は、コード輪９７を
その軸９８を中心として回転させるために使用されろ。

この目的のために、コード輪９７に固定されているバー
９９は出口９４のすぐ下の位置に端部９９ａを有する。

コード輪９γはコイルばね１００の力に抗して回転する
。

このような構成により、鍵８６が押されると、シリンダ
８９から押しだされた空気は、鍵８６が押された力に比
例する角度だけコード輪９７を回転させる。

コード輪９７には選択的に透明にされた円弧状のコード
セグメンｔ１０１ａ〜１０１ｄが形成される。

これらのコードセグメントは電球１０２により照明され
る。

この電球１０２と電源１０３はコード輪９７の一方の側
に設けられる。

コード輪９７の他方の側には１組のオプティカル・ファ
イバー１０４ａ〜１０４ｄが、コードセグメント１０１
ａ〜１０１ｄにそれぞれ向い合うように配置される。

これらのオプティカル・ファイバーはそれらに対応する
１組の光検出器１０５まで光を導く。

コードセグメント１０１ａ〜１０１ｄは、透明領域と不
透明領域の形式によってコード輪９７の回転量を示す２
進コードを含んでいる。

したがって、鍵８６が押されてコード輪９７が回転させ
られると、光検出器１０５はコード輪９Ｔの回転量、し
たがって鍵８６が押された力を示す２進出力コードを発
生する。

この２進出力コードはライン１０６を介してストレージ
レジスタ１０７に加えられ、そこに関連している音発生
装置により利用できるようにそこに記憶される。

以上説明したように、この発明によれば、押鍵タッチに
応じて発生音の高調波成分を制御できるので、ピアノの
ような自然楽器と同様の楽音が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明に係る電子楽器の実施例を示すブロッ
ク図、第２図はピアノに類似する典型的な振幅エンベロ
ープと、第１図に示す装置で採用できる相対的なアタッ
ク／ディケイ目盛係数値を示すグラフ、第３図はデジタ
ル電子楽器に関連してアナログ・タッチレスポンストラ
ンスデユーサと１台のアナログ−デジタル変換器とを使
用した他の実施例を示すブロック図、第４図はデジタル
出力を発生するタッチレスポンストランスデユーサの一
構成例を簡略化して示す構造略図である。 １２・・・・・・楽器の鍵盤スイッチ、１４・・・・・
・周波数ナンバメモリ、１５パ・・・・・高調波係数メ
モリ、２２・・・・・・カウンタ、３３・・・・・・高
調波振幅掛算器、３５゜５３・・・・・・メモリ読み出
し制御器、３６・・・・・・タッチレスポンストランス
デユーサ、４３・・・・・・アタック／ディケイ目盛係
数メモリ、５５・・・・・・高調波係数スケーラ、６０
・・・・・・引算器、６３・・・・・・比較器、６５・
・・・・・ゲート、７６・・・・・・アナログ・タッチ
レスポンストランスデユーサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各構成フーリエ成分を個々に形成しこれらを合算す
   ることにより発生音を算出する方式の電子楽器において
   、鍵に組合わされたタッチレスポンストランスデユーサ
   と、成る最大次数よりも高次のフーリエ成分を前記発生
   音から削除する第■の回路と、前記トランスデユーサの
   出力に応じて前記最大次数を設定する第２の回路とを具
   えてなる電子楽器。