JP5067458B2

JP5067458B2 - 演奏装置および電子楽器

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Publication number: JP5067458B2
Application number: JP2010173266A
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Inventors: 宏毅高橋
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
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Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2012-11-07
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Description

本発明は、演奏者が手で保持して、振ることにより楽音を発生させる演奏装置および電子楽器に関する。

従来、スティック状の部材にセンサを設け、演奏者が部材を手で保持して振ることで、センサが、当該部材の動きを検出し、楽音を発音するように構成された電子楽器が提案されている。特に、この電子楽器では、スティック状の部材は、ドラムのスティックや太鼓の撥のような形状を備え、演奏者があたかもドラムや太鼓をたたくような動作に応じて、打楽器音が発声されるようになっている。

たとえば、特許文献１には、スティック状の部材に加速度センサを設け、加速度センサからの出力（加速度センサ値）が、所定の閾値に達した後、所定時間が経過すると、楽音を発音するように構成された演奏装置が提案されている。

特許第２６６３５０３号特願２００７−２５６７３６号公報

特許文献１に開示された演奏装置では、スティック状の部材の加速度センサ値に基づいて楽音の発音が制御されるだけであり、演奏者の所望のような楽音の変化を実現するのが容易ではないという問題点があった。

特許文献２には、複数の音色を発音可能として、地磁気センサを用いて、スティック状の部材が向けられる方向にしたがって、複数の音色のうち、何れかを発音する装置が提案されている。特許文献２に提案された装置では、演奏開始時、つまり、スティック状の部材を振るときの方向で、楽音を変化させる。特許文献２に開示された装置では、演奏開始時、つまり、スティック状の部材を振る時点で変化させる楽音は決まってしまう。

本発明は、スティック状の部材を振っている一定期間の動作で、演奏者による所望の楽音の変化が実現できる演奏装置および電子楽器を提供することを目的とする。

本発明の目的は、演奏者が手で保持するための長手方向に延びる保持部材と、
前記保持部材内に配置された加速度センサと、
前記保持部材の前記長手方向の軸まわりの回転に伴う角速度を検出する角速度センサと、
所定の楽音を発音する楽音発生手段に対して発音の指示を与える制御手段と、を備え、
前記制御手段が、前記加速度センサ値に基づき取得した発音タイミングにて前記楽音発生手段に対して発音の指示を与える発音指示手段と、
前記加速度センサ値が上昇して所定の第１の値に達し、その後、下降して所定の第２の値に達するまでの、前記角速度センサ値の変化に基づき、前記軸まわりの回転角を算出する第１の回転角算出手段と、
前記軸まわりの回転角に基づき、前記発音すべき楽音の音量レベルを算出して、当該算出された音量レベルを前記発音指示手段に与える音量レベル算出手段と、を有することを特徴とする演奏装置により達成される。

また、本発明の目的は、演奏者が手で保持するための長手方向に延びる保持部材と、
前記保持部材内に配置された加速度センサと、
前記保持部材の向けられた方向にしたがった直交する３つの軸のそれぞれの磁気センサ値を検出する３軸磁気センサと、
所定の楽音を発音する楽音発生手段に対して発音の指示を与える制御手段と、を備え、
前記制御手段が、前記加速度センサ値に基づき取得した発音タイミングにて前記楽音発生手段に対して発音の指示を与える発音指示手段と、
前記加速度センサ値が上昇して所定の第１の値に達したときの前記磁気センサ値と、その後、下降して所定の第２の値に達したときの前記磁気センサ値とに基づき、前記第１の値に達したタイミングから前記第２の値に達したタイミングにおける、保持部材の前記長手方向の軸まわりの回転角を算出する第２の回転角算出手段と、
前記軸まわりの回転角に基づき、前記発音すべき楽音の音量レベルを算出して、当該算出された音量レベルを前記発音指示手段に与える音量レベル算出手段と、を有することを特徴とする演奏装置により達成される。

好ましい実施態様においては、前記音量レベル算出手段は、前記回転角が、前記軸まわりの一方の方向への回転を示す場合に、前記音量レベルを所定の基準値から増大させ、前記回転角が、前記軸まわりの他方の方向への回転を示す場合に、前記音量レベルを前記所定の基準値から減少させる。

より好ましい実施態様においては、前記音量レベル算出手段は、前記回転角が前記一方の方向への回転を示す場合に、前記回転角の絶対値が大きくなるのに従って、前記所定の基準値からの増加量が大きくなるように音量レベルを算出し、前記回転角が前記他方の方向への回転を示す場合に、前記回転角の絶対値が大きくなるのに従って、前記所定の基準値からの減少量が大きくなるように音量レベルを算出する。

別の好ましい実施態様においては、前記発音指示手段は、前記加速度センサ値が、所定の第１の閾値を超えて、その後、前記第１の閾値より小さい第２の閾値より小さくなったタイミングを発音タイミングとして、前記楽音発生手段に対して発音の指示を与える。

また、好ましい実施態様においては、前記所定の第１の値が前記第１の閾値であり、前記所定の第２の値が前記第２の閾値である。

また、本発明の目的は、上記演奏装置と、
前記楽音発生手段を備えた楽器部と、を備え、
前記演奏装置と、前記楽器部とが、それぞれ、通信手段を備えたことを特徴とする電子楽器により達成される。

本発明によれば、スティック状の部材を振っている一定期間の動作で、演奏者による所望の楽音の変化が実現できる演奏装置および電子楽器を提供することが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる電子楽器の構成を示すブロックダイヤグラムである。図２は、本実施の形態にかかる演奏装置本体の構成を示すブロックダイヤグラムである。図３は、本実施の形態にかかる演奏装置本体の外観を概略的に示す図である。図４は、本実施の形態にかかる演奏装置本体において実行される処理の例を示すフローチャートである。図５は、本実施の形態にかかる発音タイミング検出処理の例を示すフローチャートである。図６は、本実施の形態にかかるノートオンイベント生成処理の例を示すフローチャートである。図７は、本実施の形態にかかる楽器部において実行される処理の例を示すフローチャートである。図８は、演奏装置本体の加速度センサにより検出される加速度センサ値の例を模式的に示したグラフである。図９は、第２の実施の形態にかかる演奏装置本体において実行される処理の例を示すフローチャートである。図１０は、第２の実施の形態にかかる発音タイミング検出処理の例を示すフローチャートである。図１１は、第２の実施の形態にかかるノートオンイベント生成処理の例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる電子楽器の構成を示すブロックダイヤグラムである。図１に示すように、本実施の形態にかかる電子楽器１０は、演奏者が手に持って振るための、長手方向に延びるスティック状の演奏装置本体１１を有している。また、電子楽器１０は、楽音を発生するための楽器部１９を備え、楽器部１９は、ＣＰＵ１２、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１３、ＲＯＭ１４、ＲＡＭ１５、表示部１６、入力部１７およびサウンドシステム１８を有する。演奏装置本体１１は、後述するように、演奏者が保持する根元側と反対側である先端側の付近に加速度センサ２３と、角速度センサ２２とを有する。

楽器部１９のＩ／Ｆ１３は、演奏装置本体１１からのデータ（たとえばノートオンイベント）を受け入れて、ＲＡＭ１５に格納するとともに、ＣＰＵ１２にデータの受け入れを通知する。本実施の形態においては、たとえば、演奏装置本体１１の根元側（図２の符号２１１参照）の端部に赤外線通信装置２４が設けられ、Ｉ／Ｆ１３にも赤外線通信装置３３が設けられている。したがって、楽器部１９は、演奏装置本体１１の赤外線通信装置２４が発した赤外線を、Ｉ／Ｆ１３の赤外線通信装置３３が受信することで、演奏装置本体１１からのデータを受信することができる。

ＣＰＵ１２は、電子楽器１０全体の制御、特に、電子楽器の楽器部１９の制御、入力部１７を構成するキースイッチ（図示せず）の操作の検出、Ｉ／Ｆ１３を介して受信したノートオンイベントに基づく楽音の発生など、種々の処理を実行する。

ＲＯＭ１４は、電子楽器１０全体の制御、特に、電子楽器の楽器部１９の制御、入力部１７を構成するキースイッチ（図示せず）の操作の検出、Ｉ／Ｆ１３を介して受信したノートオンイベントに基づく楽音の発生など、種々の処理プログラムを格納する。また、ＲＯＭ１４は、種々の音色の波形データ、特に、バスドラム、ハイハット、スネア、シンバルなど打楽器の波形データを格納する波形データエリアを含む。無論、打楽器の波形データに限定されず、ＲＯＭ２２には、フルート、サックス、トランペットなどの管楽器、ピアノなどの鍵盤楽器、ギターなどの弦楽器の音色の波形データが格納されていても良い。

ＲＡＭ１５は、ＲＯＭ１４から読み出されたプログラムや、処理の過程で生じたデータやパラメータを記憶する。処理の過程で生じたデータには、入力部１７のスイッチの操作状態、Ｉ／Ｆ１３を介して受信したノートイベントや、楽音の発音状態などが含まれる。

表示部１６は、たとえば、液晶表示装置（図示せず）を有し、選択された音色などを表示することができる。また、入力部１７は、スイッチ（図示せず）を有し、音色の指定などを指示することができる。

サウンドシステム１８は、音源部３１、オーディオ回路３２およびスピーカ３５を備える。音源部３１は、ＣＰＵ１２からの指示にしたがって、ＲＯＭ１５の波形データエリアから波形データを読み出して、楽音データを生成して出力する。オーディオ回路３２は、音源部３１から出力された楽音データをアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を増幅してスピーカ３５に出力する。これによりスピーカ３５から楽音が出力される。

図２は、本実施の形態にかかる演奏装置本体の構成を示すブロックダイヤグラムである。図２に示すように、演奏装置本体１１は、演奏者が保持する根元側（符号２１１参照）の反対側である先端側（符号２１２参照）に、角速度センサ２２および加速度センサ２３を有する。角速度センサ２２の位置は、先端側に限定されず、根元側に配置されていても良い。角速度センサ２２は、たとえば、ジャイロスコープを備えたセンサであり、演奏装置本体１１の長手方向の軸（図２の符号２００参照）を中心とした回転（符号２０１参照）における角速度を検出することができる。加速度センサ２３は、たとえば、静電容量型或いはピエゾ抵抗素子型のセンサであり、生じた加速度を示すデータ値を出力することができる。本実施の形態にかかる加速度センサ２３は、たとえば、演奏装置本体１１の軸（符号２００参照）方向の加速度センサ値を出力する。

演奏者が実際にドラムを演奏するときには、スティックの一端（根元側２１１）を手に持って、スティックに手首などを中心とした回転運動を生じさせる。したがって、この実施の形態では、回転運動に伴う遠心力を検知すべく、演奏装置本体１１の軸２００方向の加速度センサ値を取得する。無論、加速度センサとして３軸センサを用いても良い。また、本実施の形態においては、角速度センサ２２により、演奏装置本体１１の軸２００まわりの変位（回転角）が取得される。

図３は、本実施の形態にかかる演奏装置本体の外観を概略的に示す図である。図３では、根元側（符号２１１参照）を奥に、先端側（符号２１２参照）を手前となるように演奏装置本体１１が描かれている。図３に示すように、先端側２１１から見て左回転（反時計まわりの回転：矢印Ａ参照）のときの角速度ωを正としている。その一方、先端側２１１からみて右回転（時計まわりの回転：矢印Ｂ参照）のときの角速度ωを負としている。以下、演奏装置本体１１の軸まわりの回転方向は、演奏装置本体１１の先端側１１０２から見たときの回転方向を指す。上記定義は、本明細書における軸まわりの回転方向を明確にすることを意図している。同様に、演奏装置本体１１の軸２００まわりの変位（回転角）θについても、先端側２１１から見て左回転（反時計まわりの回転：矢印Ａ参照）のときの変位θを正、右回転（矢印Ｂ）のときの変位θを負としている。本実施の形態においては、後述するように、軸２００周りの変位（回転角）が正であるときに音量レベルが増大し、変位（回転角）が負であるときに音量レベルが減少する。

また、演奏装置本体１１は、ＣＰＵ２１、赤外線通信装置２４、ＲＯＭ２５、ＲＡＭ２６、インタフェース（Ｉ／Ｆ）２７および入力部２８を有する。ＣＰＵ２１は、演奏装置本体１１における加速度センサ値および角速度センサ値の取得、加速度センサ値にしたがった楽音の発音タイミングの検出、ノートオンイベントの生成、角速度センサ値にしたがった音量レベル修正値の算出、Ｉ／Ｆ２７および赤外線通信装置２４を介したノートオンイベントの送信制御などの処理を実行する。

ＲＯＭ２５には、演奏装置本体１１における加速度センサ値および角速度センサ値の取得、加速度センサ値にしたがった楽音の発音タイミングの検出、ノートオンイベントの生成、角速度センサ値にしたがった音量レベル修正値の算出、Ｉ／Ｆ２７および赤外線通信装置２４を介したノートオンイベントの送信制御などの処理プログラムが格納される。ＲＡＭ２６には、センサ値など、処理において取得され或いは生成された値が格納される。Ｉ／Ｆ２７は、ＣＰＵ２１からの指示にしたがって赤外線通信装置２４にデータを出力する。また、入力部２８は、スイッチ（図示せず）を有する。

図４は、本実施の形態にかかる演奏装置本体において実行される処理の例を示すフローチャートである。図４に示すように、演奏装置本体１１のＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６のデータのクリアなどを含むイニシャライズ処理を実行する（ステップ４０１）。イニシャライズ処理（ステップ４０１）が終了すると、ＣＰＵ２１は、加速度センサ２３のセンサ値（加速度センサ値）を取得して、ＲＡＭ２６に格納する（ステップ４０２）。上述したように、本実施の形態においては、加速度センサ値として、演奏装置本体１１の軸方向のセンサ値が採用される。また、ＣＰＵ２１は、角速度センサ２２のセンサ値（角速度センサ値ω）を取得して、ＲＡＭ２６に格納する（ステップ４０３）。

次いで、ＣＰＵ２１は、発音タイミング検出処理を実行する（ステップ４０４）。図５は、本実施の形態にかかる発音タイミング検出処理の例を示すフローチャートである。図５に示すように、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６に格納された加速度センサ値および角速度センサ値ωを読み出す（ステップ５０１）。次いで、ＣＰＵ２１は、加速度センサ値が、所定の第１の閾値αより大きいかを判断する（ステップ５０２）。ステップ５０２でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６中の加速度フラグが「０」であるかを判断する（ステップ５０３）。ステップ５０３でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６中の加速度フラグに「１」をセットする（ステップ５０４）。また、ＣＰＵ２１は、回転角θを「０」に初期化する（ステップ５０５）。

次いで、ＣＰＵ２１は、角速度センサ値ωに基づいて軸まわりの変位Δθを算出する（ステップ５０６）。この変位Δθは、たとえば、前回の変位Δθの算出時刻と今回の変位Δθの算出時刻との時間差と、角速度センサ値ωとを用いて算出することが可能である。ＣＰＵ２１は、ステップ５０５で算出された変位Δθを、回転角θに加算する（ステップ５０７）。前述したように、演奏装置本体１１を先端側２１１から見て左回転（反時計まわりの回転：図２の矢印Ａ参照）のときにΔθは正、右回転（時計回りの回転：図２の矢印Ｂ参照）のときのΔθは負となる。

ステップ５０２でＮｏと判断された場合には、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６中の加速度フラグが「１」であるかを判断する（ステップ５０８）。ステップ５０８でＮｏと判断された場合には、発音タイミング検出処理が終了される。ステップ５０８でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ２１は、加速度センサ値が所定の第２の閾値βより小さいかを判断する（ステップ５０９）。ステップ５０９でＮｏと判断された場合には、ステップ５０６に進む。ステップ５０９でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ２１は、ノートオンイベント生成処理を実行する（ステップ５１０）。

図６は、本実施の形態にかかるノートオンイベント生成処理の例を示すフローチャートである。図６に示すノートオンイベント生成処理により、ノートオンイベントが楽器部１９に送信され、その後、楽器部１９において発音処理（図７のステップ７０４）が実行されることにより、楽音データが生成され、スピーカ３５から楽音が発音される。

ここに、ノートオンイベント生成処理の説明に先立ち、本実施の形態にかかる電子楽器１０における発音タイミングについて説明する。図８は、演奏装置本体の加速度センサにより検出される加速度センサ値の例を模式的に示したグラフである。演奏者が、演奏装置本体１１の一端（根元側）を持って振ることは、手首、ひじ、肩などを支点とした回転運動を演奏装置本体１１に生じさせる。この回転運動に伴って、特に、遠心力により、演奏装置本体１１の軸方向に加速度が生じる。

演奏者が、演奏装置本体１１を振ると、加速度センサ値は、次第に大きくなる（図８の曲線８００における符号８０１参照）。演奏者がスティック状の演奏装置本体１１を振るときに、一般には、ドラムを打つ動作と同様に動作する。したがって、演奏者は、仮想的に設定されたドラムの面にスティックを打ちつける寸前に、スティック（つまりスティック状の演奏装置本体１１）の動作をとめていく。したがって、ある時刻から加速度センサ値は徐々に減少する（符号８０２参照）。演奏者は、仮想的なドラムの面にスティックを打ちつけた瞬間に楽音が発生することを想定している。したがって、演奏者が想定するタイミングで楽音を発生できるのが望ましい。

本発明では、演奏者が仮想的なドラムの面にスティックを打ちつける瞬間或いはそのわずかに前に楽音を発生すべく、以下に述べるようなロジックを採用する。発音タイミングは、加速度センサ値が減少して、「０」よりわずかに大きい第２の閾値βより小さくなったときとする。しかしながら、演奏者が予期していない動作により、加速度センサ値が振動して、上述した第２の閾値β前後に達する可能性もある。したがって、予期しない振動を排除するために、いったん、加速度センサ値が上昇して、所定の第１の閾値α（αはβより十分に大きい）を越えることを条件としている。すなわち、加速度センサ値がいったん第１の閾値αより大きくなり（時刻ｔ_α参照）、その後、加速度センサ値が減少して、第２の閾値βより小さくなったとき（時刻ｔ_β参照）、時刻ｔ_βを発音タイミングとしている。上述したような発音タイミングが到来したと判断されると、演奏装置本体１１においてノートオンイベントが生成され、楽器部１０に送信される。また、これに応答して、楽器部１９において、発音処理および音源処理が実行されて、楽音が発生する。

また、本実施の形態においては、加速度センサ値が上昇して第１の閾値αより大きくなったタイミング（時刻ｔ_α）と、加速度センサ値が下降して第２の閾値βより小さくなったタイミング（時刻ｔβ）との期間Ｔにおける、演奏装置本体１１の軸２００まわりの回転角θに基づいて、発音すべき楽音の音量レベルが調整される。

図６に示すように、ノートオンイベント生成処理においては、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６に格納された音量レベルの初期値を取得する（ステップ６０１）。次いで、ＣＰＵ２１は、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６に格納された回転角θに基づき、音量レベル修正値ΔＬｅｖを算出する（ステップ６０２）。たとえば、ΔＬｅｖは、以下のように求めることができる。

ΔＬｅｖ＝ｂ・θ （ただし、ｂは所定の正の係数）
回転角θが正であれば、ΔＬｅｖも正となり、回転角θが負であれば、ΔＬｅｖも負となる。ＣＰＵ２１は、音量レベルの初期値に上記音量レベル修正値ΔＬｅｖを加算し、加算された値を音量レベルＶｅｌとする（ステップ６０３）。なお、音量レベルの初期値＋ΔＬｅｖ≧Ｖｍａｘ（Ｖｍａｘ：音量レベルの最大値）のときには、音量レベルＶｅｌはＶｍａｘとなる。これにより、音量レベルＶｅｌは、演奏者による演奏装置本体１１の軸２００まわりの回転を考慮して値が増減されたものとなる。

ＣＰＵ２１は、算出された音量レベル（ベロシティ）、所定の音色を示す情報を含むノートオンイベントを生成する（ステップ６０４）。なお、ノートオンイベント中に、音高を示す情報として所定値を含めても良い。

ＣＰＵ２１は、生成されたノートオンイベントをＩ／Ｆ２７に出力する（ステップ６０５）。Ｉ／Ｆ２７は、赤外線通信装置２４にノートオンイベントを赤外線信号として送信させる。赤外線通信装置２４からの赤外線信号は楽器部１９の赤外線通信装置３３に受信される。その後、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６中の加速度フラグを「０」にリセットする（ステップ６０６）。

発音タイミング検出処理（ステップ４０４）が終了すると、ＣＰＵ２１は、パラメータ通信処理を実行する（ステップ４０５）。パラメータ通信処理（ステップ４０５）については、後述する楽器部１９におけるパラメータ通信処理（図７のステップ７０５）とともに説明する。

次に、本実施の形態にかかる楽器部において実行される処理について説明する。図７は、本実施の形態にかかる楽器部において実行される処理の例を示すフローチャートである。楽器部１９のＣＰＵ１２は、ＲＡＭ１５のデータのクリア、表示部１６の画面上に表示される画像のクリア、音源部３１のクリアなどを含むイニシャライズ処理を実行する（ステップ７０１）。次いで、ＣＰＵ１２は、スイッチ処理を実行する（ステップ７０２）。スイッチ処理においては、たとえば、以下の処理を実行する。ＣＰＵ１２は、入力部１７のスイッチ操作にしたがって、発音すべき楽音の音色の設定などを実行する。ＣＰＵ１２は、指定された音色の情報をＲＡＭ１５に格納する。

次いで、ＣＰＵ１２は、Ｉ／Ｆ１３が、新たにイベントを受信しているかを判断する（ステップ７０３）。ステップ７０３でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ１２は発音処理を実行する（ステップ７０４）。発音処理においては、ＣＰＵ２１は、Ｉ／Ｆ１３が受信し、ＲＡＭ１５に格納したノートオンイベントを、音源部３１に与えて発音を指示する。

音源部３１は、ノートオンイベントを受信すると、ＲＯＭ１４から、ノートオンイベントに示される音色にしたがった波形データを読み出す。また、波形データ読み出しの際の速度はノートオンイベントに含まれる音高に従う。次いで、音源部３１は、ノートオンイベントに含まれる音量レベルと波形データとを乗じて、所定の音量レベルの楽音波形データを生成する。生成された楽音波形データは、オーディオ回路３２に出力される。これにより、所定の音量の楽音がスピーカ３５から発生される。

発音処理（ステップ７０４）の後、ＣＰＵ１２は、パラメータ通信処理を実行する（ステップ７０５）。パラメータ通信処理においては、ＣＰＵ１２の指示によって、たとえば、スイッチ処理（ステップ７０２）で設定された発音すべき楽音の音色が、Ｉ／Ｆ１３を介して赤外線通信装置３３から、演奏装置本体１１に送信される。また、演奏装置本体１１において、赤外線通信装置２４が、データを受信すると、ＣＰＵ２１は、Ｉ／Ｆ２７を介してデータを受け入れ、ＲＡＭ２６に格納する（図４のステップ４０５）。

パラメータ通信処理（ステップ７０５）が終了すると、ＣＰＵ１２は、その他の処理、たとえば、表示部１６の画面上に表示される画像の更新などを実行する（ステップ７０６）。

本実施の形態においては、角速度センサ値ωを用いて、演奏装置本体１１の振り始めに相当する所定の第１のタイミングから、降り終わりに相当する所定の第２のタイミングに至るまでの、演奏装置本体１１の軸まわりの回転角が取得される。演奏装置本体１１のＣＰＵ２１は、上記角速度センサ値ωに基づいて得られた回転角にしたがって、回転の向きおよび大きさを算出し、これに基づき、音量レベルの増減および増減の修正値を算出して、音量レベルを修正する。本実施の形態によれば、演奏者の手首の捻りにしたがった、演奏者にとって所望の音量レベルの楽音を発生させることが可能となる。

また、本実施の形態においては、ＣＰＵ２１は、演奏装置本体１１の軸２００まわりの回転角θが、一方の方向（図２の符号Ａ）の回転を示す場合には、音量レベルを増大し、他方の方向（図２の符号Ｂ）の回転を示す場合には、音量レベルを減少する。これにより、演奏者は、手首の捻りの方向によって所望の音量の増減を実現できる。

さらに、本実施の形態においては、ＣＰＵ２１は、回転角が一方の回転への方向を示す場合に、回転角の絶対値が大きくなるのに従って、所定の基準値からの増加量が大きくなるように音量レベルを算出し、回転角が前記他方の回転への方向を示す場合に、回転角の絶対値が大きくなるのに従って、前記所定の基準値からの減少量が大きくなるように音量レベルを算出する。これにより、演奏者は手首の捻りの量にしたがって音量の増減のレベルを所望のように調整することが可能となる。

さらに、本実施の形態においては、ＣＰＵ２１は、加速度センサ２３の加速度センサ値が、所定の第１の閾値αを超えて、その後、前記第１の閾値より小さい第２の閾値βより小さくなったタイミングを発音タイミングとして、ノートオンイベントを生成し、楽器部１９に対して発音の指示を与える。したがって、演奏者が仮想的なドラムの面にスティックを打ちつけた瞬間に楽音が発生させることが可能となる。

また、本実施の形態においては、上記所定の第１の値が第１の閾値であり、上記第２の値が前記第２の閾値として、加速度センサ値が上昇して、第１の閾値αに達してから、その後に下降し、第２の閾値βに達するまでの期間における変位（回転角）に基づいて、音量を修正している。したがって、演奏者による振り始めからその停止までの期間の演奏者による手首の捻りに基づく音量レベルの変化を実現することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態においては、演奏装置本体１１に、角速度センサ２２を配置し、角速度センサ２２の角速度センサ値ωに基づいて、演奏装置本体１１の軸まわりの回転角が取得されている。第２の実施の形態においては、演奏装置本体１１に、角速度センサ２２の代わりに、３軸（３次元）の磁気センサが配置される。

図２において、３軸の磁気センサは、角速度センサ２２と同様の位置に配置され得る。無論、磁気センサの配置位置は、演奏装置本体１１の先端側２１２ではなく、根元側２１１であっても良い。３軸の磁気センサは、たとえば、演奏装置本体１１の軸２００の方向をＹ軸、Ｙ軸と垂直で、かつ、演奏装置本体１１の磁気センサが取り付けられた回路基板と平行なＸ軸、Ｘ軸およびＹ軸と垂直なＺ軸のそれぞれについて、磁気センサ値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を取得することが可能である。

図９は、第２の実施の形態にかかる演奏装置本体において実行される処理の例を示すフローチャートである。図９において、ステップ９０１、９０２は、図４のステップ４０１、４０２に対応する。ステップ９０２が終了すると、ＣＰＵ２１は、発音タイミング検出処理を実行する（ステップ９０３）。図１０は、第２の実施の形態にかかる発音タイミング検出処理の例を示すフローチャートである。

図１０に示すように、ＣＰＵ２１は、図５に示すように、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６に格納された加速度センサ値を読み出す（ステップ１００１）。次いで、ＣＰＵ２１は、加速度センサ値が、所定の第１の閾値αより大きいかを判断する（ステップ１００２）。ステップ１００２でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６中の加速度フラグが「０」であるかを判断する（ステップ１００３）。ステップ５０３でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６中の加速度フラグに「１」をセットする（ステップ１００４）。また、ＣＰＵ２１は、磁気センサから、３軸磁気センサ値（第１の３軸磁気センサ値（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１））を取得して、ＲＡＭ２６に格納する（ステップ１００５）。ステップ１００３でＮｏと判断された場合には、発音タイミング検出処理が終了される。

ステップ１００２でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６中の加速度フラグが「１」であるかを判断する（ステップ１００６）。ステップ１００６でＮｏと判断された場合には、発音タイミング検出処理が終了される。ステップ１００６でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ２１は、加速度センサ値が所定の第２の閾値βより小さいかを判断する（ステップ１００７）。ステップ１００７でＮｏと判断された場合にも、発音タイミング検出処理は終了される。

ステップ１００７でＹｅｓと判断された場合には、ＣＰＵ２１は、磁気センサから、３軸磁気センサ値（第２の３軸磁気センサ値（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２））を取得して、ＲＡＭ２６に格納する（ステップ１００８）。その後、ＣＰＵ２１は、ノートオンイベント生成処理を実行する（ステップ１００９）。

図１１は、第２の実施の形態にかかるノートオンイベント生成処理の例を示すフローチャートである。ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２６に格納された音量レベルの初期値を取得する（ステップ１１０１）。次いで、ＣＰＵ２１は、第１の３軸磁気センサ値（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）および第２の３軸磁気センサ値（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を読み出して、これら２組の３軸磁気センサ値に基づいて、演奏装置本体１１の軸２００まわりの回転角θを算出する（ステップ１１０２）。

３軸磁気センサ値においては、磁石による北（磁北）を示すベクトルが、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれの成分に分解されて、（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が得られる。各軸方向の成分は、演奏装置本体１１の姿勢（向き）によって異なる。これを利用して、ＣＰＵ２１は、上記第１の３軸磁気センサ値が得られた第１のタイミングから、第２の３軸磁気センサ値が得られた第２のタイミングまでの演奏装置本体の軸２００、つまり、Ｙ軸まわりの回転角θを算出する。ステップ１１０３〜１１０７は、図６のステップ６０２〜６０６と同様である。したがって、回転角θに基づく音量レベル修正値ΔＬｅｖが算出され（ステップ１１０３）、音量レベルＶｅｌが、上記音量レベル修正値ΔＬｅｖに基づいて修正され（ステップ１１０４）、音量レベル等を含むノートオンイベントが生成されて、楽器部１９に送信される（ステップ１１０５、１１０６）。

第２の実施の形態においては、３軸の磁気センサの磁気センサ値を用いて、演奏装置本体１１の振り始めに相当する所定の第１のタイミングから、降り終わりに相当する所定の第２のタイミングに至るまでの、演奏装置本体１１の軸まわりの回転角が取得される。演奏装置本体１１のＣＰＵ２１は、上記磁気センサ値に基づいて得られた回転角にしたがって、回転の向きおよび大きさを算出し、これらに基づき、音量レベルの増減および増減の修正値を算出して、音量レベルを修正する。本実施の形態によれば、演奏者の手首の捻りにしたがった、演奏者にとって所望の音量レベルの楽音を発生させることが可能となる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

前記実施の形態においては、演奏装置本体１１のＣＰＵ２１は、演奏者が演奏装置本体１１を振ることによる加速度センサ値を検出して、加速度センサ値に基づき発音タイミングを検出する。その後、演奏装置本体１１のＣＰＵ２１は、上記発音タイミングで、ノートオンイベントを生成して、Ｉ／Ｆ２７および赤外線通信装置２４を介して楽器部１９に送信している。その一方、楽器部１９においては、ノートオンイベントを受信すると、ＣＰＵ１２が、受信したノートオンイベントを音源部３１に出力して楽音を発生させている。上記構成は、楽器部１９が、ＭＩＤＩボードなどが取り付けられたパーソナルコンピュータやゲーム機など、楽音生成の専用機ではないときに好適である。

しかしながら、演奏装置本体１１における処理、および、楽器部１９における処理の分担は、上記実施の形態のものに限定されない。

たとえば、演奏装置本体１１においては、加速度センサ値、および、角速度センサ値或いは３軸磁気センサ値を取得して、楽器部１９に送信するように構成しても良い。この場合には、発音タイミング検出処理（図５）、ノートオンイベント生成処理（図６）は、楽器部１９において実行される。上述した構成は、楽器部１９が、楽音生成の専用機である電子楽器について好適である。

また、本実施の形態においては、演奏装置本体１１と楽器部１９との間は、赤外線通信装置２４、３３を用いて赤外線信号にてデータが通信されているが、これに限定されるものではない。たとえば、打楽器本体１１と楽器部１９とは他の無線通信でデータ通信してもよいし、ワイヤケーブルによって有線でデータ通信するように構成しても良い。

さらに、前記実施の形態においては、演奏装置本体１１のＣＰＵ２１は、加速度センサ値が、所定の第１の閾値αを超えて、その後、前記第１の閾値より小さい第２の閾値βより小さくなったタイミングを発音タイミングとして、楽器部１９に対して発音を指示している。しかしながら、発音タイミングは上述したものに限定されず、加速度センサ値が最大値になったとき、或いは、最大値になってから所定の時間が経過したときを、発音タイミングとしても良い。また、前記実施の形態において、回転角を検出する期間を規定する２つのタイミングも上述したものに限定されず、加速度センサによる他の加速度センサ値を採用しても良い。

１０電子楽器
１１演奏装置本体
１２ＣＰＵ
１３Ｉ／Ｆ
１４ＲＯＭ
１５ＲＡＭ
１６表示部
１７入力部
１８サウンドシステム
１９楽器部
２１ＣＰＵ
２２角速度センサ
２３加速度センサ
２４赤外線通信装置
２５ＲＯＭ
２６ＲＡＭ
２７Ｉ／Ｆ
３１音源部
３２オーディオ回路
３３赤外線通信装置

Claims

演奏者が手で保持するための長手方向に延びる保持部材と、
前記保持部材内に配置された加速度センサと、
前記保持部材の前記長手方向の軸まわりの回転に伴う角速度を検出する角速度センサと、
所定の楽音を発音する楽音発生手段に対して発音の指示を与える制御手段と、を備え、
前記制御手段が、前記加速度センサ値に基づき取得した発音タイミングにて前記楽音発生手段に対して発音の指示を与える発音指示手段と、
前記加速度センサ値が上昇して所定の第１の値に達し、その後、下降して所定の第２の値に達するまでの、前記角速度センサ値の変化に基づき、前記軸まわりの回転角を算出する第１の回転角算出手段と、
前記軸まわりの回転角に基づき、前記発音すべき楽音の音量レベルを算出して、当該算出された音量レベルを前記発音指示手段に与える音量レベル算出手段と、を有することを特徴とする演奏装置。
演奏者が手で保持するための長手方向に延びる保持部材と、
前記保持部材内に配置された加速度センサと、
前記保持部材の向けられた方向にしたがった直交する３つの軸のそれぞれの磁気センサ値を検出する３軸磁気センサと、
所定の楽音を発音する楽音発生手段に対して発音の指示を与える制御手段と、を備え、
前記制御手段が、前記加速度センサ値に基づき取得した発音タイミングにて前記楽音発生手段に対して発音の指示を与える発音指示手段と、
前記加速度センサ値が上昇して所定の第１の値に達したときの前記磁気センサ値と、その後、下降して所定の第２の値に達したときの前記磁気センサ値とに基づき、前記第１の値に達したタイミングから前記第２の値に達したタイミングにおける、保持部材の前記長手方向の軸まわりの回転角を算出する第２の回転角算出手段と、
前記軸まわりの回転角に基づき、前記発音すべき楽音の音量レベルを算出して、当該算出された音量レベルを前記発音指示手段に与える音量レベル算出手段と、を有することを特徴とする演奏装置。
前記音量レベル算出手段は、前記回転角が、前記軸まわりの一方の方向への回転を示す場合に、前記音量レベルを所定の基準値から増大させ、前記回転角が、前記軸まわりの他方の方向への回転を示す場合に、前記音量レベルを前記所定の基準値から減少させることを特徴とする請求項１または２に記載の演奏装置。
前記音量レベル算出手段は、前記回転角が前記一方の方向への回転を示す場合に、前記回転角の絶対値が大きくなるのに従って、前記所定の基準値からの増加量が大きくなるように音量レベルを算出し、前記回転角が前記他方の方向への回転を示す場合に、前記回転角の絶対値が大きくなるのに従って、前記所定の基準値からの減少量が大きくなるように音量レベルを算出することを特徴とする請求項３に記載の演奏装置。
前記発音指示手段は、前記加速度センサ値が、所定の第１の閾値を超えて、その後、前記第１の閾値より小さい第２の閾値より小さくなったタイミングを発音タイミングとして、前記楽音発生手段に対して発音の指示を与えることを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の演奏装置。
前記所定の第１の値が前記第１の閾値であり、前記所定の第２の値が前記第２の閾値であることを特徴とする請求項５に記載の演奏装置。
請求項１ないし６の何れか一項に記載の演奏装置と、
前記楽音発生手段を備えた楽器部と、を備え、
前記演奏装置と、前記楽器部とが、それぞれ、通信手段を備えたことを特徴とする電子楽器。