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発明の名称 電子楽器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−218991(P2007−218991A)
公開日 平成19年8月30日(2007.8.30)
出願番号 特願2006−36698(P2006−36698)
出願日 平成18年2月14日(2006.2.14)
代理人 【識別番号】100090273
【弁理士】
【氏名又は名称】國分 孝悦
発明者 佐藤 康史
要約 課題
同一鍵を瞬時に複数回押鍵する連打演奏を行うことが可能な電子楽器を簡略に構成できるようにする。

解決手段
鍵盤毎に設けられていて、押圧度合いに応じて順次変化する第1のスイッチ及び第2のスイッチを用いて押鍵速度を計測する鍵タッチセンサを有する電子楽器において、前記第2のスイッチが押圧状態から定常状態に変化した時から計測を開始し、前記第2のスイッチが定常状態から押圧状態に変化したら計測を停止する計測手段と、前記第1のスイッチが押圧状態において、前記第2のスイッチが定常状態から押圧状態へと変化したら連打演奏であると検出する連打演奏検出手段とを設け、鍵盤の連打操作を検出できるようにする。
特許請求の範囲
【請求項1】
鍵盤毎に設けられていて、押圧度合いに応じて順次変化する第1のスイッチ及び第2のスイッチを用いて押鍵速度を計測する鍵タッチセンサを有する電子楽器であって、
前記第1のスイッチが押圧状態において、前記第2のスイッチが定常状態から押圧状態へと変化した後に、押圧状態から定常状態に変化し、その後で定常状態から押圧状態へと変化したら連打演奏であると検出する連打演奏検出手段を有することを特徴とする電子楽器。
【請求項2】
前記第2のスイッチが押圧状態から定常状態に変化した時から計測を開始し、前記第2のスイッチが定常状態から押圧状態に変化したら計測を停止する計測手段を有することを特徴とする請求項1に記載の電子楽器。
【請求項3】
前記計測手段の計測値に基づいて鍵盤の連打強度を検出する連打強度検出手段と、
前記連打強度検出手段により検出された連打強度で楽音を発生する楽音発生手段とを有することを特徴とする請求項2に記載の電子楽器。
【請求項4】
鍵盤毎に設けられていて、押圧度合いに応じて順次変化する第1のスイッチ及び第2のスイッチを用いて押鍵速度を計測する鍵タッチセンサを有する電子楽器であって、
前記第1のスイッチが定常状態から押圧状態に変化した時から計測を開始し、前記第2のスイッチが定常状態から押圧状態に変化したら計測を停止する第1の計測手段と、
前記第2のスイッチが押圧状態から定常状態に変化した時から計測を開始し、前記第2のスイッチが定常状態から押圧状態に変化したら計測を停止する第2の計測手段と、
前記第1の計測手段の計測値に基づいてキーオン時の押鍵強度を検出する押鍵強度検出手段と、
前記第2の計測手段の計測値に基づいて鍵盤の連打強度を検出する連打強度検出手段と、
前記連打強度検出手段により検出された連打強度を所定のアルゴリズムに従って補正する押鍵強度補正手段と、
前記押鍵強度補正手段により補正された強度で楽音を発生する楽音発生手段とを有することを特徴とする電子楽器。
【請求項5】
前記押鍵強度補正手段は、T:加工された時間、CV(T2):T2の変域の中央の値(0から127の128段階の場合は64)、A:乗算定数、B:加算定数、としたときに、以下の式、「T=T1+A×{(T2−CV(T2)+B)}」に基づいて前記第第2の計測手段の計測値を加工して前記連打強度を補正することを特徴とする請求項4に記載の電子楽器。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は電子楽器に関し、特に、鍵ごとに設けられていて、押圧度合いに応じて状態が順次変化する2つのスイッチを用いて押鍵速度を計測する鍵タッチセンサに用いて好適なものである。
【背景技術】
【0002】
従来、電子ピアノ等の電子鍵盤楽器においては、アコースティックピアノの鍵タッチ感に近似した鍵タッチ感を得ることができるようにするために、鍵の下方に所定の重量を有するハンマーアームを上下方向に回動自在に設け、鍵の押下に伴ってハンマーアームがそれ自身の重量に抗して回動変位することにより、鍵に所定のアクション荷重を付与するようにしたものが実用化されている。
【0003】
このような従来の鍵盤装置にあっては、前述のように押鍵の中期段階において、鍵の下降変位に先行して、ハンマーアームが慣性回動すると、ハンマーアームの被押圧部材の上面が鍵の側板の下面から離間することとなる。したがって、この時点で瞬時に押鍵を解除して再度押鍵する動作、つまり瞬時に複数回同一鍵を押鍵する演奏を行うと、2回目以降の押鍵を行った際に、ハンマーアームを回動させることはできない不都合が発生する。
【0004】
このような問題点を解決するために、例えば、特許文献1に記載の電子楽器の鍵盤装置の場合は、鍵の押下に伴って初期位置から最終位置まで回動変位するとともに、自重により前記最終位置から前記初期位置に回動復帰するハンマーアームと、前記ハンマーアームの前記最終位置への回動変位を検出して、発音の開始を指示するためのキーオン信号を出力する第1のキーオン信号出力手段と、前記ハンマーアームの前記初期位置への回動復帰の有無を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づき、前記ハンマーアームが前記最終位置から初期位置に回動復帰していない状態で、前記鍵が押下されたとき、前記鍵の押下を検出して前記キーオン信号を出力する第2のキーオン信号出力手段とを設けている。
【0005】
【特許文献1】特開平5−73029号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に記載の電子楽器の鍵盤装置の場合には、複数組の2接点スイッチを設けたり、前記ハンマーアームが初期位置に復帰したことを検出した機構を設けたりして、多様な押鍵状態のタッチ検出を行うようにしていので、構成が大掛かりとなりコストがアップしてしまう問題があった。
【0007】
また、複数組の2接点スイッチを配設したり、ハンマーアームまたは鍵盤の初期位置復を検出するためのセンサを取り付けたりしなければならないことにより、それまで製造していた電子楽器の構成を大幅に変更しなければならない問題点があった。
【0008】
本発明は前述の問題点に鑑みてなされたものであり、同一鍵を瞬時に複数回押鍵する連打演奏を行うことが可能な電子楽器を簡略に構成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の電子楽器は、鍵盤毎に設けられていて、押圧度合いに応じて順次変化する第1のスイッチ及び第2のスイッチを用いて押鍵速度を計測する鍵タッチセンサを有する電子楽器であって、前記第2のスイッチが押圧状態から定常状態に変化した時から計測を開始し、前記第2のスイッチが定常状態から押圧状態に変化したら計測を停止する計測手段と、前記第1のスイッチが押圧状態において、前記第2のスイッチが定常状態から押圧状態へと変化したら連打演奏であると検出する連打演奏検出手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、鍵盤毎に設けられていて、押圧度合いに応じて順次変化する第1のスイッチ及び第2のスイッチを用いて押鍵速度を計測する鍵タッチセンサを有する電子楽器に、前記第2のスイッチが押圧状態から定常状態に変化した時から計測を開始し、前記第2のスイッチが定常状態から押圧状態に変化したら計測を停止する計測手段と、前記第1のスイッチが押圧状態において、前記第2のスイッチが定常状態から押圧状態へと変化したら連打演奏であると検出する連打演奏検出手段とを設けたので、同一鍵を瞬時に複数回押鍵する連打演奏を行うことが可能な電子楽器を簡略に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
(第1の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の電子楽器の第1の実施形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態を示し、電子楽器のタッチセンサの電子回路部の構成例を説明するブロック図である。
【0012】
図1において、10はクロックジェネレータ、11はスキャンジェネレータ、12はキースイッチマトリックス、13はチャタリングフィルタ、14はイベントジェネレータ、15はカウントレジスタ、16はMPUインタフェースである。
【0013】
クロックジェネレータ10は、マスタークロック信号MCKを分周して任意のスピードのクロックを生成するための分周器であり、任意の周波数のクロック信号を生成する。クロックジェネレータ10により生成されたクロック信号はスキャンジェネレータ11、チャタリングフィルタ13、イベントジェネレータ14、カウントレジスタ15、MPUインタフェース16等に与えられる。
【0014】
前記スキャンジェネレータ11、チャタリングフィルタ13、イベントジェネレータ14、カウントレジスタ15及びMPUインタフェース16には、リセット信号RSTが与えられるように構成されており、これらの装置はリセット信号RSTが供給されると初期状態にリセットされる。
【0015】
図2に、本実施形態のクロックジェネレータ10の構成例を示す。
本実施形態のクロックジェネレータ10は、第1のJKフリップフロップ100、第2のJKフリップフロップ101、第3のJKフリップフロップ103等により構成されている。これらのJKフリップフロップ101〜103は、クロック端子CKに入力されたマスタークロック信号MCKの立ち上がりに同期して、その時点での入力の値を出力する。
【0016】
このような動作を行うことにより、クロック端子CKに入力される同期信号を2分周して下位のカウンタに出力する。本実施形態においては、第1のJKフリップフロップ100によりマスタークロック信号MCKを2分周したクロック信号CK0(MCK/2)が得られる。
【0017】
また、第1のJKフリップフロップ100の出力端子Qから出力される信号が同期信号SYNCとして第2のJKフリップフロップ101の入力端子J及び入力端子Kに与えられている。前記第2のJKフリップフロップ101のクロック端子CKにはマスタークロック信号MCKが与えられている。したがって、第2のJKフリップフロップ101からは前記第1のJKフリップフロップ100の出力クロック信号CK0を2分周したクロック信号CK1(MCK/4)が得られる。
【0018】
第1のJKフリップフロップ100の出力端子Qから出力される信号がアンド回路103を介して、第3のJKフリップフロップ102の入力端子J及び入力端子Kに同期信号SYNCとして与えられている。前記第3のJKフリップフロップ102のクロック端子CKにはマスタークロック信号MCKが与えられている。したがって、第3のJKフリップフロップ102からは前記第1のJKフリップフロップ100の出力クロック信号CK0を4分周したクロック信号CK2(MCK/8)が得られる。
【0019】
また、第1のJKフリップフロップ100の出力端子Qから出力される信号をアンド回路104を通した信号が下位のカウンタの同期信号SYNCとしてクロックジェネレータ10から出力される。
【0020】
スキャンジェネレータ11は、鍵盤をスキャンするためのタイミング信号を生成するための回路であり、図3の回路図に示すように、クロックジェネレータ10と同様にJKフリップフロップを順次接続して構成されている。本実施形態においては5つのJKフリップフロップ110〜114を接続して、5つのスキャン信号SA0〜SA4を生成している。また、スキャンジェネレータ11に入力された同期信号SYNCを、アンド回路115〜119を通して、スキャンジェネレータ11の出力同期信号SYNCを生成している。前記スキャン信号SA0は「MCK/16」である。また、SA1は「MCK/32」、SA2は「MCK/64」、SA3は「MCK/128」、SA4は「MCK/256」の周波数となっている。
【0021】
次に、図4を参照しながらマトリックス回路12の構成例を説明する。
前述した各スキャン信号SA0〜SA4はアドレスデコーダ120に入力される。本実施形態においては、4鍵を1ブロックとしてスキャンするようにしている。図4に示したアドレスデコーダ120は、第1のスイッチ部SW1と第2のスイッチ部SW2に対応して配設されている各スイッチ(マトリックスの交点に示している)をスキャンする信号SC0〜SC31を生成している。
【0022】
なお、図4には、各スイッチとして押しボタンスイッチを示しているが、スイッチの種類は任意である。電子楽器の全体については、128鍵に対応して256個の押しボタンスイッチの接点をスキャンするための信号を生成している。そして、これらの押しボタンスイッチの接点状態をスキャン信号SC0〜SC31でスキャンして、鍵操作検出信号KD10〜KD13及び鍵操作検出信号KD20〜KD23を生成している。
【0023】
次に、図5を参照しながらチャタリングフィルタ13の構成例を説明する。
図5に示したように、本実施形態のチャタリングフィルタ13は第1のスイッチ部SW1に入力される鍵操作検出信号KD10〜KD13、及び第2のスイッチ部SW2に入力される鍵操作検出信号KD20〜KD23に対応する複数のフィルタ回路が設けられている。
【0024】
各フィルタ回路の構成を説明すると、第1のセレクタ131a(131b〜131h)、第1のフリップフロップ132a(132b〜132h)、排他的論理和回路133a(133b〜133h)、第2のセレクタ134a(134b〜134h)、第2のフリップフロップ135a(135b〜135h)等により構成されている。なお、第1のフリップフロップ132a(132b〜132h)及び第2のフリップフロップ135a(135b〜135h)はクロック信号ck2により同期して動作している。このような構成により、鍵状態検出信号S1n0〜S1n3、S2n0〜S2n3が生成される。
【0025】
次に、図6を参照しながらイベントジェネレータ14の構成例を説明する。
図6(a)に示すように、本実施形態のイベントジェネレータ14は、セレクタ140、排他的論理和回路141、論理和回路142等により構成されている。このような構成により、鍵状態検出信号S1ij、S2ijの状態に応じて、カウントクロック信号CTij及びリセット(カウントストップ)信号RSijが生成される。
また、図6(b)に示すように、Dフリップフロップ150、排他的論理和回路151により、イベント検出信号EVkijが生成される。
【0026】
図7に示すように、イベントジェネレータ14において生成されたカウントクロック信号CTij及びリセット信号RSijは、カウントレジスタ15及びMPUインタフェース16に与えられる。カウントレジスタ15は、カウントクロック信号CTijが入力されたらカウントを開始し、リセット信号RSijが入力される度にカウントを再開する動作を行う。
【0027】
前記MPUインタフェース16は、「First In, First Out(先入れ先出し)」と呼ばれる転送方法を実施する回路であり、本実施形態においては、複数段のステージのメモリからなり、格段のステージは入力されたデータを次のデータが入力するまで保持し、次のデータが入力されたときにはそれまで保持していたデータを次のステージに送出する機能を有している。
【0028】
このような構成により、EV100、EV200、EV101、EV201、・・・EVkij、・・・EV11F3、EV21F3等のイベントが発生したときに、中央処理装置(MPU)がMPUインタフェース16に保持されている値を読み出すことによりイベント発生に係わるカウント値、及びカウント値に関するk、i、jの各値を中央処理装置が認識することができる。
【0029】
前述したような構成により、図8に示すように、本実施形態の電子楽器のタッチセンサにおいては、2接点型のタッチ検出スイッチを用いて、第1のスイッチ部SW1が開放される前に第2のスイッチ部SW2が再度閉じられるような押鍵があった場合に、その押鍵速度(押鍵強度)を確実に検出することができる。
【0030】
すなわち、図8の特性図に示すような押鍵状態を確実に検出することができる。
図8において、期間t1は第1のスイッチ部SW1がオンとなり、それに続いて第2のスイッチ部SW2がオンとなっているので押鍵の開始時(キーオンタッチ)として検出される。
【0031】
次に、各期間t2、t3、t4は、第2のスイッチ部SW2が開放されたが第1のスイッチ部SW1が開放されていない状態であり、この後、第1のスイッチ部SW1が開放される前に第2のスイッチ部SW2が再度閉じられた状態を示している。本実施形態のカウントレジスタ15は、各期間t2、t3、t4の長さをカウントすることにより、第1のスイッチ部SW1が開放される前に第2のスイッチ部SW2が再度閉じられる押鍵を検出することができる。また、各期間t2、t3、t4の長さをカウントすることにより連続押鍵時の強度を検出するようにしている。
【0032】
期間t5は、リリースタッチを示しており、第2のスイッチ部SW2が開放されてから第1のスイッチ部SW1が開放されるまでの長さに応じて離鍵時の強さ(オフベロシティ)が検出される。
【0033】
前述したように、本実施形態の電子楽器のタッチセンサによれば、第1のスイッチ部SW1が開放される前に第2のスイッチ部SW2が再度閉じられる押鍵動作、すなわち、連打を2接点型スイッチを用いて確実に検出することができる。
【0034】
次に、本実施形態の電子楽器のタッチセンサが電子鍵盤楽器に実際に配設されている様子を説明する。
図9は、本実施形態の電子楽器のタッチセンサが配設される電子鍵盤楽器の概略構成を説明する図である。図9に示すように、鍵盤シャーシ3に回動自在に取り付けられた鍵1及びハンマー10と、鍵1に回動自在に取り付けられ、鍵1の押鍵時にハンマー当接部13aがハンマー10を押圧することによりハンマー10を回動させるジャック13と、ジャック13とハンマー10復帰方向に付勢するとともに、ジャック13を介して鍵1を復帰方向に付勢するばね18とを備えている。
【0035】
そして、鍵1の押鍵によるジャック13の回動経路に配置され、ジャック13が当接したときに、ハンマー当接部13aがハンマー10から外れる方向に、ジャック13を鍵1に対して回動させるジャックストッパ20を鍵盤シャーシ3に形成している。
【0036】
このような構成において、鍵スイッチ7は1の回動経路に配置されており、鍵1に対する押鍵操作が終了して、鍵1が図9中の時計方向に回動する途中(第1のスイッチ部SW1がオンの状態)において、瞬時に同一鍵を複数回押鍵する連打演奏が行われると、鍵1がばね18の反力に抗して再度下降する。これにより、スイッチ押圧部が鍵スイッチ7を押圧し、第2のスイッチ部SW2が2回目以降のオンとなる。本実施形態の電子楽器のタッチセンサは、このような押鍵操作が行なわれた場合においても確実に検出して押鍵の連打性を向上させることができる。
【0037】
(第2の実施形態)
次に、図10〜図15のフローチャートを参照しながら本発明の第2の実施形態を説明する。本実施形態は、最初に押鍵された強度を基準として、2回目以後の押鍵強度補正してより忠実に押鍵強度を算出することができるようにした例を示している。
【0038】
図10は、初期化処理の手順を説明するフローチャートである。
先ず、ステップS1001においてスキャン対象の鍵盤を初期化する。
次に、ステップS1002において、スキャン対象の鍵盤のキーベロシティを初期化する。
【0039】
次に、ステップS1003において、スキャン対象の鍵盤に対してフラグをオフにする処理を行う。次に、ステップS1004において、スキャン対象の鍵盤の値を1つインクリメントする処理を行う。
【0040】
次に、ステップS1005において、鍵盤の値が最大値(例えば、i=128)であるか否かを判断する。この判断の結果、最大値でない場合はステップS1002に戻って前述した処理を繰り返し行う。また、ステップS1005の判断の結果、鍵盤の値が最大値である場合にはステップS1006に進み、その他の初期化処理を行い、その後、メインルーチンにリターンする。
【0041】
次に、図11のフローチャートを参照しながらイベント処理について説明する。
最初に、ステップS1101において、発生したイベントが鍵イベントであるか否かを判定する。この判定の結果、鍵イベントであった場合にはステップS1102に進み、鍵処理を行う。その後、メインルーチンにリターンする。
【0042】
一方、ステップS1101の判定の結果、鍵イベントではなかった場合にはステップS1103に進み、パネルイベントであるか否かを判定する。この判定の結果、パネルイベントである場合にはステップS1104に進んでパネル処理を行う。その後、メインルーチンにリターンする。
【0043】
また、ステップS1103の判定の結果、パネル処理ではなかった場合にはステップS1105に進んでその他のイベントであるか否かを判定する。この判定の結果、その他のイベントであった場合にはステップS1106に進んでその他のイベント処理を行う。また、ステップS1105の判定の結果、その他のイベントではなかった場合にはメインルーチンにリターンする。
【0044】
次に、図12のフローチャートを参照しながら鍵処理について説明する。
先ず、ステップS1201において押鍵であるか否かを判定する。この判定の結果、押鍵でなかった場合にはステップS1202に進み、離鍵処理を行う。また、ステップS1201の判定の結果、押鍵であった場合にはステップS1203に進んで鍵フラグはオフか否かを判定する。
【0045】
ステップS1203の判定の結果、鍵フラグがオフであった場合にはステップS1204に進み、単独押鍵処理を行う。その後、メインルーチンにリターンする。また、ステップS1203の判定の結果、鍵フラグがオフでなかった場合にはステップS1205に進んで連続押鍵処理を行い、その後、メインルーチンにリターンする。
【0046】
次に、図13を参照しながら離鍵処理を行う。
先ず、ステップS1301において、第1のスイッチSW1はオフであるか否かを判定する。この判定の結果、第1のスイッチSW1はオンであった場合にはステップS1302に進み鍵フラグをオンにする処理を行う。その後、メインルーチンにリターンする。
【0047】
また、ステップS1301の判定の結果、第1のスイッチSW1がオフであった場合にはステップS1303に進み、鍵フラグをオフにする処理を行う。次に、ステップS1304に進み、消音処理を行い、その後、メインルーチンにリターンする。
【0048】
次に、図14を参照しながら連続押鍵処理を説明する。
連続押鍵が行われたたら、先ず、ステップS1401でキーベロシティ値を加工する。この加工は、連続押鍵が行なわれた場合のカウント値を調整することにより、自然楽器において行なわれる連続押鍵に近い楽音を発生できるようにするものである。
【0049】
本実施形態においては、下記の「式1」を用いてカウント値を加工するようにしている。
T=T1+A×{(T2−CV(T2)+B)} ・・・(式1)
ただし、T:加工された時間、CV(T2):T2の定義域の中央の値(定義域が128の場合には64)、A:乗算定数、B:加算定数、を夫々示している。なお、キーベロシティ値を加工する方法は前述した方法に限らず種々のアルゴリズムを用いて行うことができる。
【0050】
ステップS1401においてカウント値の加工処理が終了したら、次に、ステップS1402に進み、ステップS1401で加工された時間Tに応じた発音処理を行う。このように、加工された時間Tに応じた発音処理を行うことにより、最初に弾かれた鍵のベロシティを基準にして、2回目以後の押鍵の値をプラスマイナスした楽音で発音することが可能となり、自然楽器による連続押鍵に近づけることができる。その後、メインルーチンにリターンする。
【0051】
次に、図15を参照しながら単独押鍵処理について説明する。
先ず、ステップS1501において、キーベロシティをメモリに記憶する。このキーベロシティは発音処理に使用される。次に、ステップS1502において、メモリに記憶しているキーベロシティに基づいて発音処理を行う。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本発明の第1の実施形態を示し、電子楽器のタッチセンサの電子回路部の構成例を説明するブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施形態を示し、クロックジェネレータの構成例を示す回路図である。
【図3】本発明の第1の実施形態を示し、スキャンジェネレータの構成例を示す回路図である。
【図4】本発明の第1の実施形態を示し、キーマトリックス回路の構成例を示す回路図である。
【図5】本発明の第1の実施形態を示し、チャタリングフィルタ構成例を示す回路図である。
【図6】本発明の第1の実施形態を示し、イベントジェネレータ構成例を示す回路図である。
【図7】本発明の第1の実施形態を示し、MPUインタフェース構成例を示す回路図である。
【図8】本発明の第1の実施形態を示し、第1のスイッチ及び第2のスイッチの動作特性を示す波形図である。
【図9】本発明の第1の実施形態を示し、第1のスイッチ及び第2のスイッチを電子鍵盤楽器に取り付けた例を示す図である。
【図10】本発明の第2の実施形態を示し、初期化の処理手順の一例を説明するフローチャートである。
【図11】本発明の第2の実施形態を示し、イベント処理手順の一例を説明するフローチャートである。
【図12】本発明の第2の実施形態を示し、鍵処理手順の一例を説明するフローチャートである。
【図13】本発明の第2の実施形態を示し、離鍵の処理手順の一例を説明するフローチャートである。
【図14】本発明の第2の実施形態を示し、連続押鍵の処理手順の一例を説明するフローチャートである。
【図15】本発明の第2の実施形態を示し、単独押鍵の処理手順の一例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【0053】
10 クロックジェネレータ
11 スキャンジェネレータ
12 キースイッチマトリックス
13 チャタリングフィルタ
14 イベントジェネレータ
15 カウントレジスタ
16 MPUインタフェース




 

 


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