JP3147490B2

JP3147490B2 - 電子楽器

Info

Publication number: JP3147490B2
Application number: JP13787792A
Authority: JP
Inventors: 利文国本
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JPH05307388A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子楽器に関し、特に
鍵盤を用いて演奏操作を行なう鍵盤型電子楽器に関す
る。

【０００２】鍵盤型自然楽器のピアノにおいては、鍵盤
の鍵を押下すると、ハンマが駆動され、ハンマがピアノ
線の弦を叩くことによって楽音が発生する。

【０００３】

【従来の技術】まず、図１０を参照して、自然楽器のグ
ランドピアノの鍵機構を説明する。図１０（Ａ）はグラ
ンドピアノの鍵１個分のアクション機構の側面図であ
る。

【０００４】鍵５１は、右側部分が演奏部分であり、演
奏者が指で押下げる部分である。鍵５１の中央部には支
点が設けられており、鍵５１は支点を中心としてシーソ
的に回転することができる。鍵５１の左側部分の上には
レバー体５２が配置されており、鍵５１の押下操作によ
って持ち上げられる。

【０００５】レバー体５２の上部にはアクチュエータが
配置されており、ハンマ５３と係合している。アクチュ
エータによってハンマ５３が上方に駆動されると、ハン
マ５３は勢いをつけて弦５４に衝突する。この衝突によ
って弦５４は振動し、楽音を発生させる。

【０００６】なお、鍵５１の左端はダンパ５５に係合し
ている。押鍵時は鍵５１によってダンパ５５が持ち上げ
られ、上部のフェルト部が弦５４から離れる。弦５４に
振動を発生させた後、鍵５１を離鍵すると、ダンパ５５
は元の位置に降下し、フェルト部が弦５４と接触して弦
の振動を減衰させる。

【０００７】ハンマ５３が弦５４を叩く動作は、押鍵速
度によって変化する。ハンマ５３は鍵５１の押鍵動作に
よって駆動され、次第に速度を増やしてやがてレバー体
５２を離れ、自由運動的に弦５４に向かい、弦５４と衝
突する。

【０００８】図１０（Ｂ）は、ハンマの位置ｄｈとハン
マの速度ｖｈの時間変化を押鍵速度をパラメータとして
概略的に示す。図１０（Ｂ）中、上から下に向かうに従
って押鍵速度は速くなるものとする。

【０００９】図１０（Ｂ）最上段のグラフにおいては、
比較的ゆっくりした速度で押鍵操作がなされる。ハンマ
は押鍵操作に伴って比較的ゆっくり駆動され、やがて鍵
（レバー体）を離れ、ほぼ一定速度で上昇を続け、やが
て弦と衝突する。弦との衝突位置をｄ_thで示す。

【００１０】打鍵速度が小さいときは、ハンマ速度ｖｈ
も小さく、その積分量であるｄｈの傾きも小さい。この
ためハンマ位置ｄｈが打弦位置ｄ_thに達するのには比較
的長い時間がかかる。鍵がボトムに到達して加速を停止
した後、大分時間が経ってからハンマが弦に当たり音が
発生する。

【００１１】打弦速度を次第に速くしていくと、図１０
（Ｂ）２段目、３段目のグラフに示すように、鍵がボト
ムに達してハンマの加速を停止してからハンマと弦の衝
突が起きるまでの時間は次第に短くなる。３段目のグラ
フでは鍵がボトムに達するのとほぼ同時に音が発生す
る。

【００１２】図１０（Ｂ）最下段のグラフにおいては、
打鍵中にハンマの速度ｖｈが大きくなり、鍵から離れて
弦に向かい、鍵がボトムに到達する前に弦に衝突する。
このように、弦とハンマとが衝突する位置を一定とした
場合でも打鍵速度を変えることにより、ハンマが弦に衝
突するタイミングは変化する。

【００１３】その他、自然楽器のグランドピアノにおい
ては、早引きの弱いタッチや途中までそっと押してから
強く押し込んだタッチ等において、それぞれに対応した
楽音が発生する。

【００１４】電子楽器においては、楽音は電子的に合成
される。このため、ピアノの音色を発生させるときに
も、弦やハンマは必要ない。しかしながら、ピアノの演
奏と同様の演奏を電子楽器で可能とするためには、ピア
ノと同様のタッチ感を鍵盤に持たせ、押鍵操作に応じて
発生する楽音を種々に変化させることが望まれる。たと
えば、タッチの強弱に拘らず、鍵を一定位置まで押し下
げた時に楽音が発生すると、ピアノの演奏に習熟した演
奏者には違和感を与える。

【００１５】ハンマアクションを有する鍵盤の操作感を
電子楽器においても実現するためには、機能上は必ずし
も必要ないハンマを備えた鍵盤を用いたり、バネ部材等
によってハンマアクションを備えた鍵盤と同様のタッチ
感を実現することが提案されている。

【００１６】また、演奏操作に応じて発生する楽音を変
化させるために、押鍵速度を検出する手段が設けられて
いる。押鍵速度を検出する最も簡単な機構は２段スイッ
チであり、押鍵操作に応じて初め第１のスイッチが閉
じ、やがて第２のスイッチが閉じる。２つのスイッチの
閉成時間の差を検出し、押鍵速度に換算することによっ
て発生楽音の音量エンベロープ等を制御する。

【００１７】しかしながら、このような方式によって
は、早引きの弱いタッチの演奏や、途中まではそっと押
した後、強く押し込んだタッチの演奏等を自然楽器のピ
アノ同様に再現することができない。

【００１８】これらの点を改良するため、押鍵操作の全
工程に亘って、多数のパルス信号を発生させ、押鍵操作
の全工程をモニタする方式が提案されている（たとえ
ば、特開平２−２１４８９７号公報）。押鍵操作量に応
じて多数のパルスを発生させるためには、積層マグネッ
トやホトセンサを用いることが提案されている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】自然楽器のピアノにお
いては、押鍵操作に応じて鍵がハンマを駆動し、ハンマ
が弦を叩くことによって楽音が発生する。ハンマを有さ
ない鍵盤を用いた電子楽器においては、このような自然
楽器のピアノのタッチ感と楽音を忠実に再現することが
難しい。

【００２０】本発明の目的は、比較的簡単な構成で自然
楽器のピアノと同様の演奏を可能とする電子楽器を提供
することである。本発明の他の目的は、ハンマを設ける
ことなく、ハンマを用いたのと同様の演奏を可能とする
電子楽器を提供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、鍵によって駆動されるハンマを有する楽器の楽音を
発生させるのに適した電子楽器は、演奏操作を行うため
の複数の鍵を有する鍵盤と、前記鍵の押下動作を多数の
位置で検出し、押鍵速度信号を発生する手段と、前記押
鍵速度信号を微分し、正の押鍵加速度信号のみを発生す
る手段と、前記正の押鍵加速度信号を、想定するハンマ
の加速度を表す疑似ハンマ加速度信号に変換する手段
と、前記疑似ハンマ加速度信号を積分し、疑似ハンマ速
度信号を発生する手段と、前記疑似ハンマ速度信号を用
いて楽音要素の少なくとも１つを制御する手段とを有す
る。

【００２２】なお、本発明において、疑似ハンマ速度信
号を積分して疑似ハンマ位置を求め、この疑似ハンマ位
置が所定値に達したときの疑似ハンマ速度信号によって
楽音要素の少なくとも１つを制御するようにしてもよ
い。

【００２３】

【作用】鍵の押し下げ動作を多数の位置で検出し、押鍵
速度信号を発生させることにより、押鍵操作を全体的に
ほぼ忠実に把握することができる。

【００２４】押鍵速度信号を微分して押鍵加速度信号を
得ることにより、ハンマに働く力を知ることができる。
このハンマに働く力に基づき、想定した一定のハンマが
どのように運動するかを演算し、疑似ハンマ加速度信号
を得ることができる。疑似ハンマ加速度信号を得たとき
は、その信号を積分することにより、疑似ハンマ速度信
号を得ることができる。

【００２５】したがって、自然楽器のピアノにおいてハ
ンマが弦を叩く動作に対応して、疑似ハンマ速度信号を
用いて楽音要素の少なくとも１つを制御すれば表情豊か
な楽音を発生させることが可能になる。

【００２６】

【実施例】図１は、本発明の実施例による電子楽器の構
成を概略的に示す。図１（Ａ）は、電子楽器の回路構成
をブロック図で示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の回路で
行なっている演算処理の概念的内容を示す。

【００２７】図１（Ａ）において、鍵盤の各鍵に設けら
れたエンコーダから押鍵状態に応じたエンコーダ出力が
供給される。エンコーダは、たとえばロータリエンコー
ダであって鍵の回転軸に設けられ、押鍵位置を多段階に
設定し、鍵の位置が各段階に達したときにパルス信号を
発生させる。

【００２８】インターバル検出回路１１は、エンコーダ
出力のパルス間の時間Δｔを検出する。すなわち、所定
距離を移動するのに要した時間（インターバル）Δｔが
判る。押鍵速度が速ければ、Δｔは小さく、押鍵速度が
ゆっくりしてしればΔｔは大きくなる。変換テーブル１
２は、インターバル検出回路１１から供給されるインタ
ーバルΔｔに基づき、ほぼ逆数変換に対応する変換を行
なうことによって速度信号ｖを発生する。微分回路１３
は、速度信号ｖを入力し、微分を行なうことによって加
速度信号ａを発生する。

【００２９】ここで得た加速度信号ａは、エンコーダが
離散的な出力を与えるため、離散的な値をとるパルス的
信号である。そこで、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４
が加速度信号ａの平滑化を行ない、滑らかに変化する加
速度信号ａ＊を発生する。このようにして、鍵に働いて
いる力が判り、鍵からハンマに伝えられる力を知ること
ができる。

【００３０】しかしながら、鍵の操作は様々であり、加
速度信号ａ＊は正になることもあれば負になることもあ
る。ハンマが受ける力は、鍵の加速度ａ＊が正のときの
みと考えてもよいそこで、半波整流回路１５は半波整流
を行ない、正の加速度のみを検出し、正加速度信号ａｐ
を発生する。この鍵の正加速度信号ａｐに基づき、変換
回路１６はハンマ機構を想定した一定の変換を行なって
ハンマらしさを加味し、ハンマの加速度信号ａｈを発生
する。

【００３１】ハンマの加速度信号ａｈは、積分回路１７
で積分されてハンマの速度信号ｖｈを発生する。このハ
ンマの速度信号ｖｈは、さらに積分回路１８で積分さ
れ、ハンマの位置信号ｄｈを発生する。このハンマの位
置信号ｄｈによって想定したハンマ機構においてハンマ
がどの程度弦に近づいたかを推定することができる。

【００３２】比較回路１９は、ハンマの位置信号ｄｈ
と、ハンマが弦に衝突する位置を示す閾値信号ｄ_thを入
力し、両信号が等しくなったときに出力信号を発生し、
ラッチ２０にそのときのハンマの速度信号ｖｈをラッチ
させる。このようにして、ラッチ２０が格納し、発生す
る速度信号ｖｔは、ハンマが弦に衝突するときのハンマ
の速度を表す。

【００３３】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の回路が行なっ
ている演算の概念的内容を説明するためのピアノの鍵の
模式図である。鍵２５を演奏者の指３２が押し下げる
と、鍵２５は支点２６を中心にして回転運動を行なう。

【００３４】鍵２５の他の側には、作用点２７が形成さ
れており、ハンマ２８の作用点３０と係合している。鍵
２５を押し下げると、作用点２７は上方に移動し、作用
点３０を介してハンマ２８を上方に駆動する。ハンマ２
８は回転軸２９を中心にして回転運動を行なう。

【００３５】自然楽器のピアノにおいては、鍵２５を押
鍵操作すると、作用点２７がハンマ２８を持ち上げ、あ
る時点でハンマ２８は鍵２５から離れてほぼ自由運動的
に運動を継続し、弦に衝突する。このような動作をシミ
ュレーションするためには、鍵の位置のみによってハン
マが弦を叩く時間を推定することは困難である。

【００３６】図１（Ａ）の回路においては、押鍵操作か
ら押鍵速度を検出し、微分を行なうことによって一旦鍵
の加速度信号を得た後、鍵がハンマに与える力を得るこ
とにより、自然楽器におけるハンマアクション付鍵盤の
ハンマの動作を忠実にシミュレーションすることができ
る。

【００３７】図２は、図１に示した電子楽器の押鍵操作
を説明するためのグラフである。この電子楽器の鍵盤
は、ハンマアクション付鍵盤の操作感覚を再現するため
に、図２最上段に示すように自然に押鍵すると、押鍵操
作の途中で一旦クリック感を与えた後、再び押し下げら
れるような機構を有している。このような押鍵操作に基
づく鍵の変位において、縦軸に示した多数の点において
鍵の通過が検出され、次段に示すエンコーダ出力が与え
られる。

【００３８】図１（Ａ）に示すインターバル検出回路１
１は、引き続くエンコーダ出力を受け、隣接するエンコ
ーダ出力間のインターバルΔｔを検出する。インターバ
ル信号の例を図２の３段目に示す。なお、エンコーダ出
力は位相のずれた２種類の信号を含み、鍵が上向きに移
動しているか下向きに移動しているかを判断することが
できる。図中、＋の記号は鍵が下向きに移動しているこ
と（押鍵中）を表す。

【００３９】図１（Ａ）に示す変換テーブル１２は、所
定距離を通過するのに要したインターバルΔｔからその
間を鍵が移動する平均速度ｖを算出し（論理演算、テー
ブル変換のいずれも含む）、速度信号ｖを発生する。な
お、ここで発生する速度信号は、インターバルΔｔが常
に正であることから正の値であり、より正確には｜ｖ｜
となる。速度信号｜ｖ｜の例を図２の４段目に示す。

【００４０】図１（Ａ）の微分回路１３は、速度信号ｖ
を微分し、加速度信号ａを発生する。この微分は、ステ
ップ状に変化する速度信号ｖの各段落における変化分を
とることによって行なわれる。加速度信号の例を図２の
５段目に示す。

【００４１】なお、エンコーダ出力が離散的な情報であ
り、その後の演算もこの離散的情報に基づいて行なわれ
るため、ここで得られた加速度信号ａはパルス状の信号
となる。

【００４２】このパルス状の加速度信号を滑らかな加速
度信号にするために、図１（Ａ）のローパスフィルタＬ
ＰＦ１４が設けられている。このローパスフィルタＬＰ
Ｆは、たとえばデジタルコントロールドフィルタＤＣＦ
によって実現することができる。ＬＰＦ１４の発生する
加速度信号ａ＊は、図２中下から２段目に示すように連
続的な信号となる。

【００４３】なお、押鍵操作においては、ハンマが受け
る力は主に鍵がハンマを押し上げる力であり、鍵がハン
マを押し上げる力が弱まったときはハンマは鍵から離れ
て自由運動的に運動を継続する。このため、加速度信号
ａ＊の負の部分は、ハンマの運動に影響を与えない。

【００４４】したがって、斜線を付した負の加速度の部
分は無視し、重力加速度、その他の要素も加味してハン
マが受ける加速度を変換回路１６によって発生させる。
このハンマの加速度信号を積分回路１７で積分すること
により、図２最下段に示すようなハンマの速度信号ｖｈ
を得ることができる。

【００４５】このようにして、図１に示す実施例によれ
ば、実際にハンマアクションを有していないにも拘ら
ず、あたかもハンマを備えているかのような鍵の動作を
再現することが可能となる。

【００４６】図３、図４は、図１に示した電子楽器の回
路をより詳細に示す回路図である。図３において、ロー
タリエンコーダから位相のずれた２つの信号Ａ、Ｂが供
給される。この２つのロータリエンコーダの信号は、鍵
の押鍵位置と共に押鍵の方向を表す。

【００４７】ロータリエンコーダの２つの出力Ａ、Ｂ
は、遅延回路Ｄ１に供給され、１クロック前の信号Ａ
Ｐ、ＢＰを発生する。この１クロック前のロータリエン
コーダ出力は、テーブルＴＢＬ１、排他的オア回路ＥＸ
−ＯＲ１、ＥＸ−ＯＲ２に供給される。

【００４８】テーブルＴＢＬ１は、ロータリエンコーダ
の出力Ａ、Ｂを受け、鍵が上向きに移動中か下向きに移
動中かを判断する。このテーブルを図５を参照して説明
する。鍵が下向きに運動しているとき、図５（Ａ）に示
すように、信号Ａが先行し、信号Ｂがある位相遅れて同
じパターンで変化するとする。ある時刻において、２つ
の信号Ａ、Ｂおよびその１クロック前の信号ＡＰ、ＢＰ
をテーブル化すると、図５（Ａ）右側のようになる。

【００４９】すなわち、時刻ｔ１においては、信号Ａ、
Ｂは共に１であり、その前のクロックにおいては信号
Ａ、Ｂは１、０である。したがって、これらをまとめる
と、（Ａ、ＡＰ、Ｂ、ＢＰ）＝（１、１、１、０）とな
る。同様に時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４についてロータリエン
コーダの出力を求めると、図示のようになる。

【００５０】鍵が上昇時には、ロータリエンコーダから
の２つの信号Ａ、Ｂの関係が反転し、ＢがＡに先行す
る。この様子を図５（Ｂ）に示す。図５（Ａ）同様に、
図５（Ｂ）の場合についても信号Ａ、Ｂの変化をテーブ
ル化すると、図中右側のようになる。

【００５１】このように、ロータリエンコーダからの２
つの出力をその１つ前の出力と共に判断すると、鍵が上
向きに移動中か下向きに移動中かを判断することができ
る。鍵が移動方向を反転したときは、図５（Ｃ）に示す
ような信号が得られる。たとえば、信号Ａが信号Ｂに先
行していた期間に続き、信号Ｂが信号Ａに先行するよう
になったときは、鍵の移動方向が反転していることが判
る。

【００５２】図３に示すテーブルＴＢＬ１は、図５に示
すような信号変化に基づいて鍵が上向きに移動中か下向
きに移動中かを判断する。ＴＢＬ１が発生する上向き信
号Ｕ、下向き信号Ｄは、ラッチＬ１に供給され、上向き
の場合はそのまま排他的オア回路ＥＸ−ＯＲ３に供給さ
れる。

【００５３】すなわち、離鍵中においては、上向き信号
Ｕが発生するため、排他的オア回路ＥＸ−ＯＲ３は他方
の入力を阻止する働きを行なう。このため、図３に示す
回路は押鍵中の動作のみをモニタする。

【００５４】上向き信号Ｕ、下向き信号Ｄは、アップダ
ウンカウンタＵ／ＤＣＮＴにも供給される。Ｕ／ＤＣＮ
Ｔは、入力信号に基づいてカウントを行なうことによ
り、鍵の位置を算出し、比較器ＣＯＭ１のＡ端子に鍵の
位置信号を供給する。

【００５５】比較器ＣＯＭ１のＢ端子には、離鍵位置を
示す閾値ｄ_thｏｆｆが供給され、Ａ端子に入力された鍵
の位置が離鍵位置に達したときには、離鍵を表す信号を
アンド回路ＡＮＤ１に供給する。鍵が上向き移動中であ
るときにこの信号が与えられると、アンド回路ＡＮＤ１
は出力信号を発生し、離鍵に応じた消音操作を行なう。

【００５６】排他的オア回路ＥＸ−ＯＲ１は、ロータリ
エンコーダのＡ出力および１クロック前の出力ＡＰを受
け、微分操作に対応する出力を形成する。同様、排他的
オア回路ＥＸ−ＯＲ２はロータリエンコーダＢの出力に
対して微分操作を行なう。これらの微分操作により、ロ
ータリエンコーダの出力が変化する時点でパルス信号が
発生する。これらのパルス信号は、オア回路ＯＲ１によ
って統合されてカウンタＣＮＴ、ラッチＬ２、Ｌ３に供
給される。

【００５７】カウンタＣＮＴは、高周波のクロック信号
φをカウントし、オア回路ＯＲ１から供給されるロータ
リエンコーダ出力によってリセットされる。すなわち、
カウンタ回路ＣＮＴは、隣接するロータリエンコーダ出
力間の時間差を計数する。

【００５８】カウンタ回路ＣＮＴの出力は、比較器ＣＯ
Ｍ２に供給される一方、ラッチＬ２、Ｌ３を介して比較
器ＣＯＭ２のＡ入力端子に供給される。ラッチＬ２、Ｌ
３は、オア回路ＯＲ１から供給されるパルス信号によっ
てトリガされるため、比較器ＣＯＭ２のＡ入力端子には
２タイミング前のインターバル信号Δｔが供給される。

【００５９】比較器ＣＯＭ２は、Ｂ入力端子に供給され
る現在のインターバル信号と、Ａ入力端子に供給される
２タイミング前のインターバル信号とを比較し、現在の
インターバル信号Ｂの方が２タイミング前のインターバ
ル信号Ａより大きくなったときに出力をインバータＩ１
を介してアンド回路ＡＮＤ２に供給する。

【００６０】現在のインターバル信号の方が前のインタ
ーバル信号よりも大きいことは、鍵の移動速度が遅くな
った減速状態を表し、ハンマが鍵を離れて運動すること
をモニタするものである。

【００６１】インターバル信号Δｔは、ラッチＬ２から
テーブルＴＢＬ２にも供給され、速度信号ｖに変換され
る。すなわち、テーブルＴＢＬ２は、図６に示すような
ほぼ逆数変換に対応する変換を行なう。

【００６２】すなわち、インターバルΔｔが大きいとき
は速度ｖが遅く、インターバルΔｔが小さいときは速度
ｖが大きいため、Δｔからｖへの変換を行なう。なお、
ここで、Δｔが特に大きい領域においては、押鍵速度を
ハンマ速度に反映させる必要が少ないため、図示のよう
に速度ｖの値を低く設定してもよい。

【００６３】アンド回路ＡＮＤ２は、鍵が加速中の場合
のみ、速度信号ｖを出力側に伝える。排他的オア回路Ｅ
Ｘ−ＯＲ３は、さらに鍵が上向きに移動している時に速
度信号ｖの通過を禁止する。このようにして、鍵が下向
きに加速中の時のみ、ＥＸ−ＯＲ３は出力｜ｖ｜を発生
する。

【００６４】このようにして形成された速度信号ｖは、
図３の回路から図４の回路に供給される。図４におい
て、微分回路１３は、アンプＡＭＰ１、加算器ＡＤ１、
遅延回路Ｄ２で構成されている。

【００６５】すなわち、遅延回路Ｄ２によって遅延され
た前回の速度信号を今回の信号から加算器ＡＤ１で減算
することにより、微分操作が行なわれる。このようにし
て、微分回路１３は、加速度信号ａを発生する。この加
速度信号ａは、ローパスフィルタＬＰＦ１４に供給され
て平滑化される。

【００６６】なお、このＬＰＦは、デジタルコントロー
ルフィルタ（ＤＣＦ）によって形成されている。ＬＰＦ
１４は、加算器ＡＤ２、ＡＤ３、アンプＡＭＰ２、遅延
回路Ｄ３によって構成されている。このようにして、Ｌ
ＰＦ１４は平滑化された加速度信号ａ＊を半波整流回路
ＲＥＣ１５に供給する。

【００６７】半波整流回路１５は、加速度信号ａ＊の正
成分のみを取出し、正の加速度信号ａｐを発生する。こ
の加速度信号ａｐは、加算器ＡＤ４において負の重力加
速度−ｇと加算され、ハンマの加速度信号ａｈを形成す
る。

【００６８】すなわち、ハンマ２には重力加速度ｇが下
向きに印加されており、鍵が与える上向きの加速度ａｐ
は重力加速度ｇと相殺される。このようにして、ハンマ
に働く真の加速度ａｈを求める。

【００６９】このハンマの加速度ａｈは、積分回路ＩＴ
Ｇ１によって積分されてハンマの速度信号ｖｈを形成す
る。ハンマの速度信号ｖｈは、他の積分回路ＩＴＧ２に
供給されて位置信号ｄｈを形成する一方、ラッチＬ４に
も供給される。

【００７０】位置信号ｄｈは、比較器ＣＯＭ３のＡ入力
端子に供給され、Ｂ入力端子に供給される閾値ｄ_thと比
較され、ｄ_thを越えたときに出力信号を発生し、ラッチ
Ｌ４に速度信号ｖｈをラッチする。この時点がハンマが
弦に衝突する時刻を示す。

【００７１】図４の回路においては、ハンマに働く真の
加速度を求めるため、半波整流回路１５で正の加速度を
求めた後、加算器ＡＤ４で重力加速度を減算した。図７
は、このような加速度変換を１つのテーブルで行なう場
合を示す。このテーブルは、平滑化した加速度信号ａ＊
を入力し、ハンマ加速と信号ａｈを出力する。この際、
変換特性をハンマ加速度信号ａｈ軸において−ｇずらす
ことにより、重力加速度の取込みを同時に行なってい
る。

【００７２】なお、図８に示すように、加速度変換テー
ブルは急激に立ち上がるのではなく、滑らかに立ち上が
るようにしてもよい。図９は、本発明のさらに他の実施
例を示す。上述の実施例においては、ハンマに働く加速
度を一定値ｇとした。しかしながら、ハンマは回転軸を
中心に回転運動を行なうものであり、ハンマに働く重力
加速度は回転角に応じて変化する。本実施例はこの重力
加速度の変化を考慮したものである。

【００７３】実効的鍵の加速度ａｐが加算器ＡＤ４に印
加され、乗算器ＭＬから供給される実効重力加速度を減
算され、ハンマの加速度信号ａｈを発生する。このハン
マの加速度信号ａｈは、積分回路ＩＴＧ１に供給されて
積分され、速度信号ｖｈを発生する。

【００７４】速度信号ｖｈは、さらに積分回路ＩＴＧ２
に供給され、積分されて位置信号ｄｈを発生する。この
位置信号に基づき、テーブルＴＢＬ５でハンマに働く重
力加速度の実効成分を示す系数が得られる。この系数が
乗算器ＭＬに供給され、重力加速度−ｇに乗算されて実
効重力加速度が形成される。

【００７５】図９（Ｂ）は、テーブルＴＢＬ５の内容を
例示する。ハンマが移動を開始すると、初め僅かに傾い
た位置から水平位置に近づいて重力加速度が最大とな
り、さらに運動することによって傾いた位置となり、重
力加速度成分は減少する。このような回転運動を考慮し
た重力加速度を取り入れることにより、より忠実なハン
マアクションをシミュレーションすることができる。

【００７６】なお、上述の実施例においては、鍵の位置
を検出するのにロータリエンコーダを用いたが、他の検
出器によって鍵の位置を検出することもできる。また、
鍵の位置を検出することをせず、直接鍵の移動速度を検
出してもよい。

【００７７】ハンマに実際に働く加速度を求めるため、
重力加速度を考慮する場合を説明したが、重力加速度以
外にハンマに働く力をさらに考慮することもできる。た
とえば、摩擦力等を考慮してもよい。

【００７８】また、ハンマの移動速度からハンマの位置
を算出し、ハンマが弦を叩く速度を求めたが、ハンマの
移動速度から予め発生する楽音の高調波成分を求め、波
形メモリから波形を選択すること等を行なってもよい。
たとえば、ハンマの速度ｖが一定となったときにはその
後速度は変化することはほとんどないので、予めこのよ
うな準備を行なうことが有効である。

【００７９】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ハンマを備えた鍵盤を用いて演奏操作を行なう自然楽器
の楽音を電子楽器でより忠実に再現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による電子楽器の構成を示す
ブロック図および概念的内容を示す概念図である。

【図２】図１の電子楽器の押鍵操作を説明するための
グラフである。

【図３】図１に電子楽器の回路を示すブロック図であ
る。

【図４】図１に電子楽器の回路を示すブロック図であ
る。

【図５】図３の回路におけるテーブルＴＢＬ１を説明
するための概念図である。

【図６】図３の回路における変換テーブルＴＢＬ２の
内容を示すグラフである。

【図７】図４の回路の一部変更実施例を説明するため
のグラフである。

【図８】図４の回路の一部変更実施例を説明するため
のグラフである。

【図９】本発明の他の実施例を示すブロック図および
グラフである。

【図１０】従来の技術によるグランドピアノの鍵を説
明するための側面図およびグラフである。

【符号の説明】

１１インターバル検出回路、１２変換テーブ
ル、１３微分回路、１４ローパスフィルタ
（ＬＰＦ）、１５半波整流回路、１６変換回
路、１７、１８積分回路、１９比較回路、
２０ラッチ、２５鍵、２６支点、
２７、３０作用点、２８ハンマ、２９
回転軸、ＴＢＬテーブル、Ｌラッチ、
Ｄ遅延回路、ＣＮＴカウンタ、ＣＯＭ比
較器、ＯＲオア回路、ＡＮＤアンド回路、
ＥＸ−ＯＲ排他的オア回路、Ｉインバータ、Ｉ
ＴＧ積分回路、ＡＭＰアンプ、ＡＤ加算
器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10H 1/32 - 1/34 G10H 1/053 - 1/057 G10H 7/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】演奏操作を行なうための複数の鍵を有す
る鍵盤と、前記鍵の押下動作を多数の位置で検出し、押鍵速度信号
を発生する手段と、前記押鍵速度信号を微分し、正の押鍵加速度信号のみを
発生する手段と、前記正の押鍵加速度信号を、想定するハンマの加速度を
表す疑似ハンマ加速度信号に変換する手段と、前記疑似ハンマ加速度信号を積分し、疑似ハンマ速度信
号を発生する手段と、前記疑似ハンマ速度信号を用いて楽音要素の少なくとも
１つを制御する手段とを有する、鍵によって駆動される
ハンマを有する楽器の楽音を発生させるのに適した電子
楽器。