JPH087582B2 - 楽音制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、演奏者の身体の動きを検出して楽音要素を
制御する楽音制御装置に関する。

［従来技術］ 従来、この種の装置は、例えば、特開昭63−127773号
公報に示されるように、関節の曲げや捻り（回転）量を
ポテンショメータやロータリエンコーダ、あるいは超音
波を利用した圧電素子からなる距離計測手段や手袋内の
指先に設けられた感圧素子によって検出し、検出された
曲げ角度や回転角度によって楽音要素を制御している。

このため、ダンスやリズム体操をしながら身体の関節
を曲げたり回転させることによって楽音要素を制御する
ことが可能となっていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、電子オルガンやシンセサイザなどの電子楽
器では、アフタータッチ（アフタータッチレスポンス）
やイニシャルタッチ（イニシャルタッチレスポンス）で
楽音要素を制御している。ここで、アフタータッチと
は、鍵盤を押鍵する際における押鍵の深さ（位置）や圧
力など位置の制御要素であり、イニシャルタッチとは、
押鍵する速さ、すなわち、速度の制御要素である。

しかるに、上述した従来の楽音制御装置では、関節な
どを曲げたり回転させたりしたときの角度にもとづいて
楽音要素を制御していたため、いわゆるアフタータッチ
の制御に留まり、イニシャルタッチで楽音要素を制御す
ることができなかった。このため、演奏者によるより微
妙な演奏表現を楽音に反映することはなし得なかった。

本発明は、上記課題に対処するためになされたもの
で、演奏者の身体の動きを検出して楽音を制御するにあ
たり、イニシャルタッチを検出して楽音要素を制御せし
めることを可能とし、演奏者のより微妙な演奏表現に対
応することができる楽音制御装置を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴
は、人間の身体の一部の動作を検出してその動作量を表
す検出信号を出力する動作検出手段（10）と、身体の一
部の動作量の基準値を表す基準信号を出力する基準信号
発生手段（13）と、前記基準値を調整する基準値可変手
段（14）と、動作検出手段からの検出信号によって表さ
れる動作量が前記基準値を通過した時点から所定時間の
経過後に動作検出手段からの検出信号により表された動
作量を保持する保持手段（12,15,16）とを備え、前記保
持された動作量に対応した制御信号を楽音制御信号とし
て出力することにある。

［作用］ 上記のように構成した本発明においては、演奏者が身
体の一部を動かすと、その動作量が動作検出手段により
検出され、同検出された動作量が基準信号発生手段から
の基準信号により表された基準値を通過した時点から所
定時間の経過後に、保持手段が前記検出された動作量を
保持し、同保持した動作量に対応した制御信号が楽音制
御信号として出力される。これにより、保持手段により
保持された動作量は基準値に対応した身体の動作状態に
おける身体の動作速度を表すことになり、いわゆるイニ
シャルタッチによる楽音要素の制御が可能となる。ま
た、基準値は基準値可変手段により調整可能であるの
で、身体の任意の動作状態における身体の動作速度に対
応した制御信号を得ることができる。

［発明の効果］ 上記作用説明からも理解できるように、本発明によれ
ば、身体の動作速度すなわちイニシャルタッチに応じた
楽音の制御が可能となり、演奏者はイニシャルタッチを
用いてより細やかな演奏表現を実現できる。また、本発
明と同様な動作検出手段を有する従来の楽音制御装置に
本発明を適用すれば、動作検出手段からその検出信号を
取り込むようにするだけで、イニシャルタッチによる新
たな楽音要素の制御が可能となり、従来装置に対する簡
単な改良で前記本発明による効果を享受できる。

さらに、本発明によれば、基準値を種々に調整するこ
とが可能であるので、本発明に係る楽音制御装置を身体
の異なる部位、例えば種々の異なる指に適用しても、同
各部位に適した動作速度すなわちイニシャルタッチの検
出及び同検出に基づく楽音の適切な制御を行えるように
なる。

［実施例］ 以下、図面にもとづいて本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る楽音制御装置の概
略構成を示しており、第２図は、この楽音制御装置で指
の曲げ量を検出する際に使用する可動部材を示してい
る。

本実施例では、センサ10は指に沿って装着された可動
部材を有しており、手の平と指の付け根を結ぶ直線と指
の付け根と指先を結ぶ直線の二つの直線がなす角度をも
って指の曲げ量としている。すなわち、この角度を検出
して電気量に変換せしめ、指の曲げ量を表すアナログ信
号としてA/D変換回路11に出力している。

センサ10が有する可動部材のより具体的な構造は、第
２図にも示すように、二重構造の手袋20の内部に、手の
平に沿って配置される基部30と、一端にて基部30に固定
された連結部40と、連結部40の他端にて横方向に回動可
能に支持されるとともに各指に沿って設けられた回転部
50とを備えた構成となっている。また、その細部におい
て、連結部40は回転部材41と42が貫通軸43を介して結合
され、いわゆる蝶番の構造となっている。さらに、この
回転部材41と42の間には回転摺動材を使用した可変抵抗
器が備えられており、リード線44a〜ｅを介して可変抵
抗器が示す抵抗値を検出することにより、回転部材41と
42の相対角度を検出することができる。

かかる構成とすることにより、回転部50は連結部40を
支点として基部30に対して回動自在となり、その回転角
度を可変抵抗器によって検出できるようになっている。
むろん回転部材50は指の曲げに追従して回動する。

従って、各センサ10ではリード線44を介して可変抵抗
器に電流を供給し、その際生じる電圧降下を利用して検
出信号としている。なお、この可動部材の場合、五つま
でのセンサ10に対応することができる。また、各センサ
10の出力は、指の曲げ量に比例したものとなっている。

センサ10から出力されるアナログ信号の検出信号は、
A/D変換回路11に入力されており、A/D変換回路11はこの
検出信号をA/D変換したディジタル信号の検出信号を出
力している。従って、以後、指の曲げ量はディジタル値
として取り扱われる。

A/D変換回路11の検出信号は、指がある位置まで曲げ
られたか否かを判定するために比較器12に入力されてい
る。比較器12には、同時に比較の基準となる基準信号が
基準信号発生回路13から入力されている。すなわち、比
較器12には指の曲げ量を表す検出信号と基準信号とが入
力されており、比較器12には当該二信号を比較して検出
信号の方が大きい場合に判定信号を出力する。この際の
基準信号は、指の曲げに対応する大きさの値を持つ信号
であり、それも指の曲げ始め付近に対応する比較的小さ
な値である。なお、基準信号発生回路13が出力する基準
信号の大きさは、可変回路14によって調整できるように
なっている。

比較器12から出力される判定信号は、タイマ回路15の
リセット端子Ｒに入力されている。タイマ回路15は、リ
セット端子Ｒに入力される信号の立ち上がり時点からク
ロック端子CKに入力されるクロック信号φのカウントを
開始し、所定時間t0が経過するのを判断する回路であ
る。従って、比較器12から判定信号が出力されるとき、
言い替えれば、指がある位置を越えて曲げられたときか
らカウント動作を開始し、所定のクロック数をカウント
するとタイマー信号を出力して一定時間t0が経過したこ
とを知らせる。なお、この場合、指を曲げる際の比較的
初期における指の曲げ量を検出してその速度を検出する
のであるから、クロックをカウントする時間はかかる要
求に適応する微少時間である。

タイマ回路15から出力されるタイマ信号は、ラッチ回
路16のロード端子LDに入力されており、また、このラッ
チ回路16のデータ入力端子には上述したA/D変換回路11
の出力信号が入力されている。そして、ラッチ回路16
は、タイマ信号が入力された時点におけるA/D変換回路1
1の出力信号をラッチする。従って、ラッチ回路16にお
いてラッチされたデータは、指が曲げられてある位置を
越えた後、所定の微少時間が経過したときの指の曲げ量
ということになる。

ラッチ回路16がラッチした指の曲げ量は、変換回路17
に入力される。この変換回路17は、ラッチ回路16の出力
データをイニシャルタッチレスポンス信号（以下、ITR
信号という。）に変換する変換テーブルである。変換テ
ーブルは、後述するように可変回路14を設けたときに必
要となる他、ITR信号が入力されるトーンジェネレータ1
8の入力特性に応じて必要となる場合もある。また、逆
に可変回路14を省略し、かつ、トーンジェネレータ18の
入力特性がラッチ回路16の出力特性にマッチする場合は
不要である。

変換回路17を経由されたラッチ回路16のラッチデータ
は、ITR信号としてトーンジェネレータ18に入力され
る。

トーンジェネレータ18には、このITR信号の他、次に
述べるキーオン信号（以下、KON信号という。）とアフ
タータッチレスポンス信号（以下、ATR信号という）。
が入力され、KON信号によって楽音信号の発生が制御さ
れるとともに、ITR信号とATR信号とによって、発生され
る楽音信号のピッチや音色、及び音量などの楽音要素が
制御されるようになっている。

KON信号を得るために、本実施例では、比較器12の判
定信号を遅延回路19に入力している。この際、遅延回路
19における遅延時間は、タイマ回路15におけるカウント
時間とほぼ同じか、僅かに遅い程度である。これは、比
較器12から判定信号が出力されることによってタイマ回
路15が一定時間を計時し、その後、ラッチ回路16でラッ
チが行なわれた時点で遅延回路19から判定信号が出力さ
れるようにするためである。従って、ラッチ回路16にお
けるラッチデータが更新された後に、判定信号がKON信
号としてトーンジェネレータ18に入力される。

ATR信号については、A/D変換回路11の出力がそのまま
トーンジェネレータ18に入力されている。

次に、上記構成からなる本実施例の楽音制御装置につ
いて、その作用を説明する。

演奏者が、第２図に示す可動部材を手に装着した状態
で指を曲げると、センサ10はその曲げ量を検出し、その
曲げ量を表す検出信号を出力する。そして、この検出信
号はA/D変換回路11によってディジタルの検出信号に変
換され、比較器12とラッち回路16、及びトーンジェネレ
ータ18に入力される。

ここで、第３図を参照すると、同図は、指を曲げる動
作を行なう際の経過時間（ほぼ曲げ量に比例していると
する。）と、時間の経過にともなって検出される曲げ量
を表す検出信号の出力値との関係を示している。

指が曲げられるとともに、センサ10の出力は徐々に増
加するが、比較器12において指が曲げられ始めたと認識
する位置で、センサ10の出力値がA0になるとする。逆に
いえば、センサ10の出力信号と基準信号とを比較する
際、基準信号の値をA0として両信号を比較することによ
り、指が曲げられ始めたか否かを検知することができ
る。なお、説明の簡略のため、センサ10の出力値とは、
広い意味でA/D変換回路11の出力値をも意味するものと
する。

いま、指を比較的ゆっくり曲げてみたとする。センサ
10の出力値は徐々に上がり、時刻t1のときに出力値がA0
になったとする。この時点で比較器12からは判定信号が
出力され、その立ち上がりでタイマ回路15が作動を開始
する。すなわち、判定信号の立ち上がりは、基準時（指
が曲げられ始めたときに、これを検知するための位置を
越えたと判断する時点）を示している。

指は更に曲げられ、センサ10の出力値も上昇する。タ
イマ回路15が計時するタイマ時間はt0であるから、時刻
t1＋t0のときにタイマ回路15から出力されるタイマ信号
によってラッチ回路16がセンサ10の出力値をラッチす
る。このときは、指をゆっくり曲げているため、タイマ
時間t0の間に指が曲げられた変位量はさほど大きくな
く、センサ10の出力値はA1であったとする。

これに対し、次に指を速く曲げてみたとする。理解の
便宜のため、この場合もセンサ10の出力値がA0となった
のは時刻t1であったとする。

時刻t1からタイマ回路15が作動を開始し、先ほどと同
じ時間t0を計測し始める。しかし、今回は指を速く曲げ
ているため、同じ時間t0の間にも指はたくさん曲げられ
る。となれば、時刻t1＋t0におけるセンサ10の出力値も
先ほどよりは大きく、ラッチ回路16でラッチされたセン
サ10の出力はA2になったとする。

かかる場合、指の変位量はゆっくり曲げた場合で（A1
−A0）に対応し、速く曲げた場合は（A2−A0）に対応す
るが、A0の値は固定であるため、ラッチ回路16のラッチ
データ（A2またはA1）を基に指の変位量も分かる。従っ
て、A2またはA1によって指の変位量が検知でき、更にこ
の変位量は予め定めた一定時間t0あたりの変位量である
から、A2またはA1から導かれる変位量は速度に比例的な
関係となる。

以上のことから分かるように、ラッチ回路16のラッチ
データは指を曲げる速度に比例的な関係となっているた
め、変換回路17を介してトーンジェネレータ18の入力特
性に適合するよう調整すれば、このラッチデータはITR
信号となる。

ところで、比較器12における比較の基準となる基準値
は、可変回路14によって調整可能となっているが、この
基準値を変更すると変換回路17における変換テーブルを
変更する必要が生じる。

第４図は、基準値を変更した場合、同じ速度で指を曲
げたにもかかわらず、ラッチ回路16の出力値が変化する
様子を示している。

最初の基準値がA01であったとすると、センサ10で検
出される指の曲げ量がA01に相当する時刻がt11であり、
一定時間t0が経過した時刻t11＋t0にはセンサ10の出力
値がA11になっていたとする。これに対し、基準値をA01
より大きいA02に変化させれば、センサ10の出力値がA02
より大きくなるのは時刻t11より遅い時刻t12となる。同
じ速度で指を曲げているのであるから、センサ10の出力
値は時刻が後の方が大きくなるからである。同様に、こ
れから時刻t0が経過した時刻t12＋t0における指の曲げ
量は、少なくとも時刻t11＋t0における指の曲げ量より
大きいのが当然であり、センサ10の出力値はA11より大
きいA12となる。すなわち、基準値を大きくすると基準
値を越える時刻が遅くなる結果、ラッチ回路16でラッチ
されるデータも大きな値となってしまう。従って、かか
ることが起こらないように基準値を変化させる際には変
換回路17における変換テーブルを変化させる。すなわ
ち、基準値を大きくすれば、入力値に対する出力値の比
率を小さくし、基準値を小さくすればこの比率を大きく
する。この様子を第５図に示している。なお、具体的に
は、変換回路17をROMで構成してラッチ回路16のデータ
と可変回路14のデータをアドレス入力とし、その読み出
しデータを変換後のデータとすればよい。これにより、
可変回路14が出力するデータに従って異なるアドレスが
参照され、可変回路14の出力データに対応した複数の変
換テーブルを用意したことになる。

以上のようにして変換回路17からITR信号が得られる
ため、演奏者としてはイニシャルタッチレスポンスを活
かした演奏表現を行なうことができる。

この際、比較器12は、指がある一位置を越えて曲げら
れているか否かを検出しているので、その判定信号を用
いてKON信号とすることが考えられる。しかし、ラッチ
回路16で新しいデータがラッチされるのは、判定信号の
立ち上がりでタイマ回路15がカウント動作を行なった後
である。従って、判定信号をそのままKON信号とする
と、KON信号が出力された直後は、ラッチ回路16におい
て前回のITR信号を得る際にラッチしたラッチデータが
トーンジェネレータ18に入力されてしまう。このため、
判定信号を遅延回路19で遅延させるのであり、その遅延
時間は少なくともタイマ回路15のカウント時間に変換回
路17による遅延時間などを加えた時間でなければならな
い。

ATR信号については、楽音信号の発生開始がKON信号で
制御されているため、KON信号の発生前に出力されてい
ても問題なく、A/D変換回路11から、直接、トーンジェ
ネレータ18に出力している。

この結果、トーンジェネレータ18は、KON信号の立上
がりタイミングで楽音信号の発生を開始するとともに、
ITR信号とATR信号とによって楽音要素の制御された楽音
信号を、前記KON信号の立ち下がりから所定時間が経過
して楽音の減衰が終了するまで発生し続ける。

なお、上記実施例では、クロックをカウントして時間
を計測するタイマ回路15を備えているが、タイマ回路に
限らず公知の計時手段で構成することもできる。例え
ば、比較器の出力を所定時間遅延する遅延回路を設けて
一定時間を計時することもできる。また、単安定マルチ
バイブレータにおける立ち上がりから定常状態に復帰す
るまでの時間を利用することも可能であり、この場合、
いわゆる立ち下がりのエッジを検出して一定時間の経過
と判定することができる。

センサ10は、回転摺動材からなる可変抵抗器でアナロ
グ信号を得ているが、延ばしたり、圧縮されたりするこ
とによって抵抗値が変化する部材を指に沿って設置する
構成とすることもできる。また、指の曲げ具合いを示す
ためにアナログ信号を出力しているが、デジタル信号を
出力するディジタルエンコーダとしてA/D変換回路11を
省略する構成とすることもできる。さらに、所定の曲げ
量になってから検出信号を出力するようにすれば、比較
器12で基準信号と比較する必要がなくなる。

この他にも、センサ10として、曲げ角度に対応する複
数の出力線を備えたものを使用し、この出力線のうち一
つの出力線からの信号を選んで上記判定信号を得るとと
もに、各出力線をエンコーダに接続してそのエンコード
出力をラッチ回路16でラッチする構成とすることもでき
る。かかる構成においては、曲げ角度がそのままいずれ
かの出力線に反映されるため、A/D変換回路11や比較器1
2、並びに基準信号発生回路13が不要となる。

前述したように、変換回路17は、可変回路14の有無や
トーンジェネレータ18の入力特性に応じて必要となった
り不要となったりする。そして、その構成も各種のもの
に変更し得る。例えば、ラッチ回路16のラッチデータか
ら基準信号A0を減算すると速度に比例する信号となるた
め、第６図に示すようにラッチデータから基準信号発生
回路13の基準信号（あるいは、可変回路14から出力され
る基準信号値の情報）を減算する構成とすることもでき
る。また、第７図に示すように、この減算回路の出力に
特性曲線を付与する変換回路を付加し、低速領域ではIT
R信号を敏感にするとともに、高速領域では緩慢なITR信
号を出力するなどの自由な特性を得るようにすることも
できる。その他、変換の比を変更可能な構成とすれば、
演奏者ごとに相違する指の曲げ速度に合わせて調整する
ことができる。なお、身体の移動速度を示すべくITR信
号を得る場合、移動速度とITR信号の出力値とが比較的
な関係となる場合のみならず、逆比例的な関係となる場
合も含み、両者間に一定の対応関係さえあれば良い。

KON信号を基準信号発生回路13に入力せしめ、KON信号
が出力されている期間中は基準信号A2を少し小さな値と
するように構成すれば、楽音信号の発生タイミングを検
出する際にキーのオン・オフ検出に対してヒステリシス
特性を与えることができる。すなわち、KON信号がオフ
からオンになるときの基準値よりオンからオフになると
きの基準値がやや小さくなり、誤判断が少なくなる。

その他、上記実施例では、各指ごとにセンサを設けて
以上の回路からなる装置を構成しており、五本の指に対
応する場合はこの回路を五つ並列に並べて対処すること
になるが、複数のセンサの出力を時分割多重せしめ、以
後の判断を時分割処理で行なう一つの処理回路で構成す
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る楽音制御装置のブロッ
ク図、第２図は指の曲げ量を検出する際に使用する可動
部材の上面図、第３および４図は指を曲げる動作を行な
う際の経過時間とセンサの出力値との関係を示す経過時
間−出力値関係図、第５図は変換回路における変換の比
率を示す比率図、第６図および第７図は変換回路の変形
例を示す回路図である。 符号の説明 10:センサ、12:比較器 15:タイマ回路、16:ラッチ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】人間の身体の一部の動作を検出してその動
   作量を表す検出信号を出力する動作検出手段と、 身体の一部の動作量の基準値を表す基準信号を出力する
   基準信号発生手段と、 前記基準値を調整する基準値可変手段と、 前記動作検出手段からの検出信号によって表される動作
   量が前記基準値を通過した時点から所定時間の経過後に
   前記動作検出手段からの検出信号により表された動作量
   を保持する保持手段と を備え、前記保持された動作量に対応した制御信号を楽
   音制御信号として出力することを特徴とする楽音制御装
   置。