JP6822582B2 - 音源、鍵盤楽器およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、鍵盤楽器における音信号を生成する技術に関する。

電子ピアノからの音をアコースティックピアノの音にできるだけ近づけるために、様々な工夫がなされている。例えば、アコースティックピアノの演奏において鍵を押下したときには、打弦音が発生するだけでなく、鍵の押下に伴って生じる棚板衝突音も発生する。特許文献１には、電子ピアノのような電子楽器において、このような棚板衝突音を再現するための技術が開示されている。

特開２０１４−５９５３４号公報

上述のような打弦音と棚板衝突音とは、音の発生機構が異なる。特許文献１に開示された技術によれば、音の発生機構の違いを考慮して打弦音と棚板衝突音とを区別して音信号を生成しているが、鍵の操作によっては、演奏者に違和感を与える場合があった。

本発明の目的の一つは、鍵の操作を反映した棚板衝突音に相当する音信号を、アコースティックピアノの棚板衝突音に近づけることにある。

本発明の一実施形態によると、鍵の押下範囲のうち、第１位置、当該第１位置より深い第２位置、および当該第２位置よりも深い第３位置のそれぞれの位置を当該鍵が通過したことを検出する検出部における検出結果に基づいて、前記押下範囲のうちの所定の位置における前記鍵の挙動に関する第１推定値を算出する第１算出部と、前記検出結果に基づいて、前記第３位置よりも深い第４位置における前記鍵の挙動に関する第２推定値を算出する第２算出部と、前記検出結果に基づいて、第１音信号と第２音信号とを生成する信号生成部と、前記第１推定値に基づいて、前記第１音信号の出力レベルを調整する第１調整部と、前記第２推定値に基づいて、前記第２音信号の出力レベルを調整する第２調整部と、を備える音源が提供される。

前記第２算出部は、前記鍵が前記第１位置を通過してから前記第２位置を通過するまでの第１時間と、前記鍵が前記第２位置を通過してから前記第３位置を通過するまでの第２時間とに基づいて、前記第２推定値を算出してもよい。

前記第１算出部は、前記第１時間に基づいて、前記第１推定値を算出してもよい。

前記第１算出部は、前記第２時間に基づいて、前記第１推定値を算出してもよい。

前記第１推定値および前記第２推定値は、前記鍵の推定速度に対応してもよい。

前記第４位置は、前記押下範囲の最も深い位置であってもよい。

前記信号生成部は、前記第１音信号の発生タイミングと前記第２音信号の発生タイミングとの相対関係を、前記検出結果に基づいて変化させてもよい。

前記検出部は、少なくとも第１鍵および第２鍵に対応して設けられ、前記信号生成部は、前記第１鍵が押下された場合と前記第２鍵が押下された場合とで、前記第１音信号の音高を変化させる一方、前記第２音信号の音高を変化させず、または、前記第２音信号の音高を前記第１音信号の音高の変化よりも少ない音高差で変化させてもよい。

また、本発明の一実施形態によると、上記の音源と、前記検出部とを備える鍵盤楽器が提供される。

また、本発明の一実施形態によると、鍵の押下範囲のうち、第１位置、当該第１位置より深い第２位置、および当該第２位置よりも深い第３位置のそれぞれの位置を当該鍵が通過したことを検出する検出部における検出結果に基づいて、前記押下範囲のうちの所定の位置における前記鍵の挙動に関する第１推定値、および当該検出結果に基づいて前記第３位置よりも深い第４位置における前記鍵の挙動に関する第２推定値を算出し、前記第１推定値に基づく第１音信号の増幅率、および前記第２推定値に基づく第２音信号の増幅率を設定し、増幅された前記第１音信号および前記第２音信号の生成を開始するための信号を出力すること、をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。

本発明によれば、鍵の操作を反映した棚板衝突音に相当する音信号を、アコースティックピアノの棚板衝突音に近づけることができる。

本発明の一実施形態における電子鍵盤楽器の構成を示す図である。 本発明の一実施形態における鍵と連動する機械的構造（鍵アセンブリ）を示す図である。 本発明の一実施形態におけるセンサが検出する鍵の位置を説明する図である。 本発明の一実施形態における音源の機能構成を説明するブロック図である。 本発明の一実施形態におけるノート番号に対する打弦音および衝突音の音高の関係を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるエンド位置での鍵の速度を算出する方法の一例を説明する図である。 本発明の一実施形態における打弦音遅延テーブルおよび衝突音遅延テーブルを説明する図である。 本発明の一実施形態におけるノートオンに対する打弦音および衝突音の発生タイミングを説明する図である。 本発明の一実施形態における信号生成部のうち打弦音信号生成部の機能構成を説明するブロック図である。 本発明の一実施形態における信号生成部のうち衝突音信号生成部の機能構成を説明するブロック図である。 本発明の一実施形態における設定処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態における電子鍵盤楽器について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号（数字の後にＡ、Ｂ等を付しただけの符号）を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

＜実施形態＞
［１．鍵盤楽器の構成］
図１は、本発明の一実施形態における電子鍵盤楽器の構成を示す図である。電子鍵盤楽器１は、例えば、電子ピアノであって、演奏操作子として複数の鍵７０を有する鍵盤楽器の一例である。ユーザが鍵７０を操作すると、スピーカ６０から音が発生する。発生する音の種類（音色）は、操作部２１を用いて変更される。この例において、電子鍵盤楽器１は、ピアノの音色を用いて発音する場合に、アコースティックピアノに近い発音をすることができる。特に、電子鍵盤楽器１は、棚板衝突音が含まれるピアノの音を再現することができる。続いて、電子鍵盤楽器１の各構成について、詳述する。

電子鍵盤楽器１は、複数の鍵７０を備える。複数の鍵７０は、筐体５０に回動可能に支持されている。筐体５０には、操作部２１、表示部２３、スピーカ６０が配置されている。筐体５０の内部には、制御部１０、記憶部３０、鍵位置検出部７５および音源８０が配置されている。筐体５０内部に配置された各構成は、バスを介して接続されている。

この例では、電子鍵盤楽器１は、外部装置と信号の入出力をするためのインターフェイスを含んでいる。インターフェイスとしては、例えば、外部装置に音信号を出力する端子、ＭＩＤＩデータの送受信をするためのケーブル接続端子などである。

制御部１０は、ＣＰＵなどの演算処理回路、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの記憶装置を含む。制御部１０は、記憶部３０に記憶された制御プログラムをＣＰＵにより実行して、各種機能を電子鍵盤楽器１において実現させる。操作部２１は、操作ボタン、タッチセンサおよびスライダなどの装置であり、入力された操作に応じた信号を制御部１０に出力する。表示部２３は、制御部１０による制御に基づいた画面が表示される。

記憶部３０は、不揮発性メモリ等の記憶装置である。記憶部３０は、制御部１０によって実行される制御プログラムを記憶する。また、記憶部３０は、音源８０において用いられるパラメータ、波形データ等を記憶してもよい。スピーカ６０は、制御部１０または音源８０から出力される音信号を増幅して出力することによって、音信号に応じた音を発生する。

鍵位置検出部７５は、複数の鍵７０のそれぞれに対して配置された複数のセンサ（この例では３個のセンサ）を含む。複数のセンサは、それぞれ、鍵７０の押下範囲（レスト位置からエンド位置まで）の異なる位置に配置され、鍵７０が通過したことを検出すると、検出信号を出力する。この検出信号は、以下に説明する第１検出信号ＫＰ１、第２検出信号ＫＰ２および第３検出信号ＫＰ３を含む。このとき、鍵７０を示す情報（例えば鍵番号ＫＣ）が含まれることによって、押下された鍵７０を特定することができる。このように、鍵位置検出部７５が出力する信号は、それぞれの鍵７０が各位置を通過したことを示す検出結果を示している。詳細については後述する。

［２．鍵アセンブリの構成］
図２は、本発明の一実施形態における鍵と連動する機械的構造（鍵アセンブリ）を示す図である。図２においては、鍵７０のうち白鍵に関する構造を例として説明する。棚板５８は、上述した筐体５０の一部を構成する部材である。棚板５８には、フレーム７８が固定されている。フレーム７８の上部には、フレーム７８から上方に突出する鍵支持部材７８１が配置されている。鍵支持部材７８１は、軸７８２を中心として鍵７０を回動可能に支持する。フレーム７８から下方に突出するハンマ支持部材７８５が配置されている。フレーム７８に対して鍵７０とは反対側には、ハンマ７６が配置されている。ハンマ支持部材７８５は、軸７６５を中心としてハンマ７６を回動可能に支持する。

鍵７０の下方に突出するハンマ接続部７０６は、下端部に連結部７０７を備える。ハンマ７６の一端側に配置された鍵接続部７６１と連結部７０７とは、摺動可能に接続されている。ハンマ７６は、軸７６５に対して鍵接続部７６１とは反対側に錘７６８を備える。鍵７０が操作されていない時には、錘７６８は、その自重により下限ストッパ７９１に載置されている。

一方、鍵７０が押下されると、鍵接続部７６１が下方に移動し、ハンマ７６が回動すると、錘７６８が上方に移動する。錘７６８が上限ストッパ７９２に衝突すると、ハンマ７６の回動が制限されて、鍵７０の押下ができなくなる。鍵７０の押下が強いと、ハンマ７６（錘７６８）が上限ストッパ７９２に衝突し、そのときに衝突音が発生する。この衝突音はフレーム７８を介して棚板５８に伝達されもよい。図２の構成においては、この音が棚板衝突音に相当する。なお、鍵アセンブリは、図２に示す構造に限らない。鍵アセンブリは、例えば、衝突音を生じない構造または衝突音が生じにくい構造であってもよい。

フレーム７８と鍵７０との間には、第１センサ７５−１、第２センサ７５−２および第３センサ７５−３が配置されている。第１センサ７５−１、第２センサ７５−２および第３センサ７５−３は、上述した鍵位置検出部７５における複数のセンサに対応する。鍵７０が押下されていくと、鍵７０が第１位置Ｐ１を通過したとき（鍵７０が第１位置Ｐ１よりも押下されている状態のとき）に第１センサ７５−１が第１検出信号ＫＰ１を出力する。続いて、鍵７０が第２位置Ｐ２を通過したとき（鍵７０が第２位置Ｐ２よりも押下されている状態のとき）に、第２センサ７５−２が第２検出信号ＫＰ２を出力する。さらに、鍵７０が第３位置Ｐ３を通過したとき（鍵７０が第３位置Ｐ３よりも押下されている状態のとき）に第３センサ７５−３が第３検出信号ＫＰ３を出力する。一方、押下された鍵７０が元の位置（レスト位置）に戻るときには、第３検出信号ＫＰ３、第２検出信号ＫＰ２および第１検出信号ＫＰ１の順に出力が停止されることになる。

図３は、本発明の一実施形態におけるセンサが検出する鍵の位置を説明する図である。図３に示すように、第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２および第３位置Ｐ３は、レスト位置（Ｒｅｓｔ）とエンド位置（Ｅｎｄ）との間において、予め決められた位置に決められている。レスト位置は、鍵７０が押下されていない状態の位置、エンド位置は鍵７０が完全に押し下げられた状態の位置である。ここでは、鍵７０を押下すると、第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２および第３位置Ｐ３の順に鍵７０が通過する。なお、この例では、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間の距離、および第２位置Ｐ２と第３位置Ｐ３との間の距離は、互いに等しくなるように設定されているが、この限りではない。すなわち、レスト位置からエンド位置に向けて第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２および第３位置Ｐ３の順に並んで配置されていれば、どのように配置されていてもよい。言い換えると、第２位置Ｐ２は第１位置Ｐ１よりも深い位置であり、第３位置Ｐ３は第２位置Ｐ２よりも深い位置である。また、エンド位置は鍵７０が移動可能な範囲（押下範囲）のうち最も深い位置である。

図１に戻って説明を続ける。音源８０は、鍵位置検出部７５から出力される検出信号（鍵番号ＫＣ、第１検出信号ＫＰ１、第２検出信号ＫＰ２および第３検出信号ＫＰ３）に基づいて、音信号を生成してスピーカ６０に出力する。音源８０が生成する音信号は、鍵７０への操作毎に得られる。そして、複数の押鍵によって得られた複数の音信号は、合成されて音源８０から出力される。続いて、音源８０の構成について詳述する。なお、以下に説明する音源８０の機能構成は、ハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアによって実現されてもよい。後者である場合、音源８０の機能構成は、メモリ等に記憶されたプログラムをＣＰＵにより実行することによって実現されてもよい。また、音源８０の機能構成の一部分がソフトウェアによって実現される、残りの部分がハードウェアによって実現されてもよい。

［３．音源の構成］
図４は、本発明の一実施形態における音源の機能構成を説明するブロック図である。音源８０は、音信号生成部８００、打弦音波形メモリ１６１、衝突音波形メモリ１６２、および出力部１８０を含む。音信号生成部８００は、鍵位置検出部７５から出力される鍵番号ＫＣ、第１検出信号ＫＰ１、第２検出信号ＫＰ２および第３検出信号ＫＰ３に基づいて、音信号Ｓｏｕｔを出力部１８０に出力する。このとき、音信号生成部８００は、打弦音波形メモリ１６１から打弦音波形データＳＷを読み出し、衝突音波形メモリ１６２から衝突音波形データＣＷを読み出す。出力部１８０は、音信号Ｓｏｕｔをスピーカ６０に出力する。

打弦音波形メモリ１６１は、ピアノの打弦音を示す波形データを記憶している。この波形データは、上述した打弦音波形データＳＷに対応し、アコースティックピアノの音（押鍵に伴う打弦によって生じた音）をサンプリングした波形データである。この例では、異なる音高の波形データが、ノート番号に対応して記憶されている。打弦音波形データＳＷは、後述する波形読出部１１１において読み出されるときには、少なくとも一部がループして読み出される波形データである。

衝突音波形メモリ１６２は、ピアノの棚板衝突音を示す波形データを記憶している。この波形データは、上述した衝突音波形データＣＷに対応し、アコースティックピアノの押鍵に伴う棚板衝突音をサンプリングした波形データである。打弦音波形メモリ８１１に記憶された波形データとは異なり、衝突音波形メモリ１６２は、ノート番号に対応して音高を異ならせた波形データを記憶していない。すなわち、衝突音波形メモリ１６２は、ノート番号にかかわらず共通の波形データを記憶している。衝突音波形データＣＷは、後述する波形読出部１２１において読み出されるときに、データの最後まで読み出されると、読み出しが終了される波形データである。この点でも衝突音波形データＣＷは打弦音波形データＳＷとは異なっている。

図５は、本発明の一実施形態におけるノート番号に対する打弦音および衝突音の音高の関係を説明する図である。図５は、ノート番号Ｎｏｔｅと音高との関係を示している。図５においては、打弦音の音高ｐ１と衝突音の音高ｐ２とを対比して示している。ノート番号Ｎｏｔｅが変化すると、打弦音の音高ｐ１が変化する。一方、ノート番号Ｎｏｔｅが変化しても、衝突音の音高ｐ２は変化しない。言い換えると、打弦音の音高ｐ１は、ノート番号ＮｏｔｅがＮ１である場合とＮ２である場合とでは異なる。一方、衝突音の音高ｐ２は、ノート番号ＮｏｔｅがＮ１である場合とＮ２である場合とで同じである。なお、図５に示す打弦音の音高ｐ１と衝突音の音高ｐ２とは、それぞれの鍵番号Ｎｏｔｅに対する変化の傾向を示したものであって、互いの大小関係を示したものではない。

［３−１．音信号生成部の構成］
図４に戻って説明を続ける。音信号生成部８００は、制御信号生成部１０５、信号生成部１１０、打弦速度算出部１３１、衝突速度算出部１３２、打弦音量調整部１４１、衝突音量調整部１４２、加速度算出部１５０、および遅延調整部１５５を含む。信号生成部１１０は、制御信号生成部１０５、打弦音量調整部１４１、衝突音量調整部１４２、および遅延調整部１５５から出力される各パラメータに基づいて、打弦音を示す信号（以下、打弦音信号（第１音信号）という）および棚板衝突音を示す信号（以下、衝突音信号（第２音信号）という）を生成して出力する。

［３−２．制御信号生成］
制御信号生成部１０５は、鍵位置検出部７５から出力される検出信号に基づいて、発音内容を規定する制御信号を生成する。この制御信号は、この例では、ＭＩＤＩ形式のデータであって、ノート番号Ｎｏｔｅ、ノートオンＮｏｎおよびノートオフＮｏｆｆを生成して信号生成部１１０に出力する。制御信号生成部１０５は、鍵位置検出部７５から第３検出信号ＫＰ３が出力されると、ノートオンＮｏｎを生成して出力する。すなわち、鍵７０が押下されて第３位置Ｐ３を通過すると、ノートオンＮｏｎが出力される。対象となるノート番号Ｎｏｔｅは、第３検出信号ＫＰ３に対応して出力された鍵番号ＫＣに基づいて決定される。

一方、制御信号生成部１０５は、ノートオンＮｏｎを生成した後に、対応する鍵番号ＫＣの第１検出信号ＫＰ１の出力が停止されると、ノートオフＮｏｆｆを生成して出力する。すなわち、押下された鍵７０がレスト位置に戻るときに第１位置Ｐ１を通過すると、ノートオフＮｏｆｆが生成される。

［３−３．推定速度算出］
打弦速度算出部１３１（第１算出部）は、鍵位置検出部７５から出力される検出信号に基づいて、押下された鍵７０の所定の位置における速度の推定値（第１推定値）を算出する。この推定値を、以下の説明では、打弦推定速度ＳＳという。打弦速度算出部１３１は、この例では、鍵７０が第１位置Ｐ１を通過してから第２位置Ｐ２を通過するまでの第１時間を用いた所定の演算により、打弦推定速度ＳＳを算出する。ここでは、打弦推定速度ＳＳは、第１時間の逆数に所定の定数を乗じた値とする。なお、打弦推定速度ＳＳは、ハンマが弦を打撃するときの速度を推定して算出された値である。

衝突速度算出部１３２（第２算出部）は、鍵位置検出部７５から出力される検出信号に基づいて、押下された鍵７０のエンド位置（第４位置）における速度の推定値（第２推定値）を算出する。この推定値を、以下の説明では、衝突推定速度ＣＳという。衝突速度算出部１３２は、この例では、上記の第１時間と、鍵７０が第２位置Ｐ２を通過してから第３位置Ｐ３を通過するまでの第２時間とを用いた所定の演算により、衝突推定速度ＣＳを算出する。ここでは、衝突推定速度ＣＳは、第１時間に対する第２時間の変化から、鍵７０の位置の変化に伴う速度の変化を算出し、エンド位置における速度、すなわち、鍵７０によって棚板衝突音が発生する状況における速度を推定する。

図６は、本発明の一実施形態におけるエンド位置での鍵の速度を算出する方法の一例を説明する図である。図６は、横軸に時間、縦軸に鍵７０の位置（レスト位置からエンド位置まで）を示した図である。時刻ｔ０から実際に鍵７０が押下された場合の時間と鍵７０の位置との関係は、軌跡ＭＬ（点線）で示している。ここでは、時刻ｔ４において鍵７０がエンド位置に到達している。

図６の軌跡ＭＬによると、第１検出信号ＫＰ１は時刻ｔ１に出力され、第２検出信号ＫＰ２は時刻ｔ２に出力され、第３検出信号ＫＰ３は時刻ｔ３に出力される。このような時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３については、ノート番号Ｎｏｔｅ毎にそれぞれメモリ等に記録される。上記の第１時間は「ｔ２−ｔ１」に対応する。上記の第２時間は「ｔ３−ｔ２」に対応する。鍵７０が、時刻ｔ１において第１位置Ｐ１を通過し、時刻ｔ２において第２位置Ｐ２を通過し、時刻ｔ３において第３位置Ｐ３を通過したことを、衝突速度算出部１３２が認識する。衝突速度算出部１３２は、これらの関係から推定軌跡ＥＬ（実線）を算出することによって、鍵７０がエンド位置に到達した時刻ｔ４を算出し、時刻ｔ４における鍵７０の移動速度を算出する。

［３−４．音量調整］
図４に戻って説明を続ける。打弦音量調整部１４１（第１調整部）は、打弦推定速度ＳＳに基づいて打弦音量指定値ＳＶを決定する。打弦音量指定値ＳＶは、信号生成部１１０が生成する打弦音信号の音量を指定するための値である。この例では、打弦推定速度ＳＳが大きいほど、打弦音量指定値ＳＶが大きくなる。

衝突音量調整部１４２（第２調整部）は、衝突推定速度ＣＳに基づいて衝突音量指定値ＣＶを決定する。衝突音量指定値ＣＶは、信号生成部１１０が生成する打弦音信号の音量を指定するための値である。この例では、衝突推定速度ＣＳが大きいほど、衝突音量指定値ＣＶが大きくなる。

［３−５．遅延調整］
加速度算出部１５０は、打弦推定速度ＳＳと衝突推定速度ＣＳとの変化量（以下、押下加速度ＡＡＣという）を算出する。この押下加速度ＡＡＣは、第１時間と第２時間との変化に基づいて算出されてもよい。遅延調整部１５５は、打弦音遅延テーブルを参照して押下加速度ＡＡＣに基づいて打弦音遅延時間ｔｄ１を決定する。また、遅延調整部１５５は、衝突音遅延テーブルを参照して押下加速度ＡＡＣに基づいて衝突音遅延時間ｔｄ２を決定する。打弦音遅延時間ｔｄ１は、ノートオンＮｏｎから打弦音信号を出力するまでの遅延時間を示している。衝突音遅延時間ｔｄ２は、ノートオンＮｏｎから衝突音信号を出力するまでの遅延時間を示している。

図７は、本発明の一実施形態における打弦音遅延テーブルおよび衝突音遅延テーブルを説明する図である。いずれのテーブルも、押下加速度Ａｃｃと遅延時間との関係を規定している。図７においては、打弦音遅延テーブルと衝突音遅延テーブルとを対比して示している。打弦音遅延テーブルは、押下加速度Ａｃｃと打弦音遅延時間ｔｄ１との関係を規定している。衝突音遅延テーブルは、押下加速度Ａｃｃと衝突音遅延時間ｔｄ２との関係を規定している。いずれのテーブルにおいても、押下加速度Ａｃｃが大きくなるほど、遅延時間が短くなる。

この例では、押下加速度ＡｃｃがＡ２のときには、打弦音遅延時間ｔｄ１と衝突音遅延時間ｔｄ２とが等しくなる。押下加速度ＡｃｃがＡ２よりも小さいＡ１のときには、打弦音遅延時間ｔｄ１よりも衝突音遅延時間ｔｄ２の方が長い時間となる。一方、押下加速度ＡｃｃがＡ２よりも大きいＡ３のときには、打弦音遅延時間ｔｄ１よりも衝突音遅延時間ｔｄ２の方が短い時間となる。このとき、Ａ２が「０」であってもよい。この場合には、Ａ１は、負の値となり、押下の間に徐々に減速していることを示す。一方、Ａ３は、正の値となり、押下の間に徐々に加速していることを示す。

なお、図７に示す例では、押下加速度Ａｃｃと遅延時間とは、１次関数で表すことができる関係で規定されているが、押下加速度Ａｃｃに対して遅延時間が特定できるような関係であれば、どのような関係であってもよい。また、遅延時間を特定するために、押下加速度Ａｃｃではなく、他のパラメータを用いてもよいし、複数のパラメータを併用してもよい。

図８は、本発明の一実施形態におけるノートオンに対する打弦音および衝突音の発生タイミングを説明する図である。図８におけるＡ１、Ａ２、Ａ３は、図７における押下加速度Ａｃｃの値に対応する。すなわち、押下加速度の関係は、Ａ１＜Ａ２＜Ａ３である。それぞれ横軸に沿って時刻の信号を示している。「ＯＮ」は、ノートオンＮｏｎを示す指示信号を受信したタイミングを示している。したがって、図６に示す軌跡の例であれば、時刻ｔ３に対応する。

「Ｓａ」は打弦音信号の出力が開始されるタイミングを示し、「Ｓｂ」は衝突音信号の出力が開始されるタイミングを示している。したがって、打弦音遅延時間ｔｄ１は、「ＯＮ」から「Ｓａ」までの時間に対応する。衝突音遅延時間ｔｄ２は、「ＯＮ」から「Ｓｂ」までの時間に対応する。なお、衝突音信号の出力「Ｓｂ」のタイミングは、図６に示す軌跡の例であれば、時刻ｔ４に対応するようにしてもよい。この場合には、衝突音遅延時間ｔｄ２は、「ｔ４−ｔ３」に相当する。

図８に示すように、押下加速度が大きくなるほど、打弦音信号および衝突音信号のいずれの発生タイミングも、ノートオンＮｏｎからの遅延が少なくなる。さらに、発生タイミングの変化の割合が衝突音信号の方が打弦音信号よりも大きい。したがって、打弦音信号の発生タイミングと衝突音信号の発生タイミングとの相対関係が、押下加速度に基づいて変化する。

［３−６．信号生成部］
続いて、信号生成部１１０の詳細の構造について、図９および図１０を用いて説明する。信号生成部１１０は、打弦音信号生成部１１００、衝突音信号生成部１２００および波形合成部１１１２を含む。打弦音信号生成部１１００は、鍵位置検出部７５から出力される検出信号に基づいて、打弦音信号を生成する。衝突音信号生成部１２００は、鍵位置検出部７５から出力される検出信号に基づいて、衝突音信号を生成する。波形合成部１１１２は、打弦音信号生成部１１００において生成される打弦音信号と、衝突音信号生成部１２００において生成される衝突音信号とを合成して、音信号Ｓｏｕｔとして出力する。

［３−６−１．打弦音信号生成部］
図９は、本発明の一実施形態における信号生成部のうち打弦音信号生成部の機能構成を説明するブロック図である。打弦音信号生成部１１００は、波形読出部１１１（波形読出部１１１−ｋ；ｋ＝１〜ｎ）、ＥＶ（エンベロープ）波形生成部１１２（１１２−ｋ；ｋ＝１〜ｎ）、乗算器１１３（１１３−ｋ；ｋ＝１〜ｎ）、遅延器１１５（１１５−ｋ；ｋ＝１〜ｎ）および増幅器１１６（１１６−ｋ；ｋ＝１〜ｎ）を備える。上記の「ｎ」は、同時に発音できる数（同時に生成できる音信号の数）に対応し、この例では３２である。すなわち、この打弦音信号生成部１１００によれば、３２回の押鍵まで発音した状態が維持され、全てが発音している状態で３３回目の押鍵があった場合には、最初の発音に対応する音信号が強制的に停止される。

波形読出部１１１−１は、制御信号生成部１０５から得られた制御信号（例えばノートオンＮｏｎ）に基づいて、打弦音波形メモリ１６１から読み出すべき打弦音波形データＳＷ−１を選択して読み出して、ノート番号Ｎｏｔｅに応じた音高の音信号を生成する。波形読出部１１１−１は、ノートオフＮｏｆｆに応じて生成した音信号が消音するまで、打弦音波形データＳＷを読み出し続ける。

ＥＶ波形生成部１１２−１は制御信号生成部１０５から得られた制御信号および予め設定されたパラメータに基づいて、エンベロープ波形を生成する。例えば、エンベロープ波形は、アタックレベルＡＬ、アタックタイムＡＴ、ディケイタイムＤＴ、サスティンレベルＳＬおよびリリースタイムＲＴのパラメータで規定される。

乗算器１１３−１は、波形読出部１１１−１において生成された音信号に対して、ＥＶ波形生成部１１２−１において生成されたエンベロープ波形を乗算し、遅延器１１５−１に出力する。

遅延器１１５−１は、設定された遅延時間に応じて音信号を遅延させて増幅器１１６−１に出力する。この遅延時間は、遅延調整部１５５により決定された遅延時間ｔｄ１に基づいて設定される。このようにして、遅延調整部１５５は、打弦音信号の発音タイミングを調整する。

増幅器１１６−１は、設定された増幅率に応じて音信号を増幅させて波形合成部１１１２に出力する。この増幅率は、打弦音量調整部１４１において決定された打弦音量推定値ＳＶに基づいて設定される。そのため、鍵７０の押下に応じて算出された打弦推定速度ＳＳが大きいほど、出力レベル（音量）が大きくなるように打弦音信号が生成される。このようにして、打弦音量調整部１４１は、打弦推定速度ＳＳに基づいて打弦音信号の出力レベルを調整する。

なお、ｋ＝１の場合（ｋ＝１〜ｎ）について例示したが、波形読出部１１１−１から打弦音波形データＳＷ−１が読み出されているときに次の押鍵がある度に、ｋ＝２、３、４・・・と順に、制御信号生成部１０５から得られた制御信号が適用されていく。例えば、次の押鍵であれば、ｋ＝２の構成に制御信号が適用されて、上記と同様に乗算器１１３−２から音信号が出力される。この音信号は、遅延器１１５−２において遅延され、増幅器１１６−２において増幅されて、波形合成部１１１２に出力される。

［３−６−２．衝突音信号生成部］
図１０は、本発明の一実施形態における信号生成部のうち衝突音信号生成部の機能構成を説明するブロック図である。衝突音信号生成部１２００は、波形読出部１２１（波形読出部１２１−ｊ；ｊ＝１〜ｍ）、遅延器１２５（１２５−ｊ；ｊ＝１〜ｍ）および増幅器１２６（１２６−ｊ；ｊ＝１〜ｍ）を備える。上記の「ｍ」は、同時に発音できる数（同時に生成できる音信号の数）に対応し、この例では３２である。ここでは、「ｍ」は、打弦音信号生成部１１００における「ｎ」と同じである。この衝突音信号生成部１２００によれば、３２回の押鍵まで発音した状態が維持され、全てが発音している状態で３３回目の押鍵があった場合には、最初の発音に対応する音信号が強制的に停止される。なお、ほとんどの場合には、衝突音波形データＣＷの読み出しが打弦音波形データＳＷの読み出しよりも短い時間で終了するため、「ｍ」は「ｎ」より少なくてもよい（「ｍ＜ｎ」）。

波形読出部１２１−１は、制御信号生成部１０５から得られた制御信号（例えばノートオンＮｏｎ）に基づいて、衝突音波形メモリ１６２から読み出すべき衝突音波形データＣＷ−１を選択して読み出して音信号を生成し、遅延器１２５−１に出力する。上述したように、波形読出部１２１−１は、ノートオフＮｏｆｆとは関係なく、衝突音波形データＣＷ−１を最後まで読み出すと、読み出しを終了する。

遅延器１２５−１は、設定された遅延時間に応じて音信号を遅延させて増幅器１２６−１に出力する。この遅延時間は、遅延調整部１５５により決定された遅延時間ｔｄ２に基づいて設定される。このようにして、遅延調整部１５５は、衝突音信号の発音タイミングを調整する。すなわち、遅延調整部１５５によって、打弦音信号の発音タイミングと、衝突音信号の発音タイミングとの相対関係が調整される。

増幅器１２６−１は、設定された増幅率に応じて音信号を増幅させて波形合成部１１１２に出力する。この増幅率は、衝突音量調整部１４２において決定された衝突音量推定値ＣＶに基づいて設定される。そのため、鍵７０の押下に応じて算出された衝突推定速度ＣＳが大きいほど、出力レベル（音量）が大きくなるように衝突音信号が生成される。このようにして、衝突音量調整部１４２は、衝突推定速度ＣＳに基づいて衝突音信号の出力レベルを調整する。

なお、ｊ＝１の場合（ｊ＝１〜ｍ）について例示したが、波形読出部１２１−１から衝突音波形データＣＷ−１が読み出されているときに次の押鍵がある度に、ｊ＝２、３、４・・・と順に、制御信号生成部１０５から得られた制御信号が適用されていく。例えば、次の押鍵であれば、ｊ＝２の構成に制御信号が適用されて、上記と同様に、波形読出部１２１−２から音信号が出力される。この音信号は、遅延器１１５−２において遅延され、増幅器１１６−２において増幅されて、波形合成部１１１２に出力される。

［３−６−３．波形合成部］
波形合成部１１１２は、打弦音信号生成部１１００から出力される打弦音信号と、衝突音信号生成部１２００から出力される衝突音信号とを合成して、出力部１８０に出力する。

以上が、音源８０の構成についての説明である。

［４．設定処理］
続いて、音源８０において、遅延器１１５、１２５および増幅器１１６、１２６へ各パラメータを設定し、波形読出部１１１、１２１による波形データの読み出しを開始するための処理（設定処理）について、図１１を用いて説明する。

図１１は、本発明の一実施形態における設定処理を説明するフローチャートである。設定処理は、鍵番号ＫＣ毎に実行される処理であって、第１検出信号ＫＰ１が出力されると、その出力に対応した鍵番号ＫＣに対応して開始される。まず、音源８０は、第３検出信号ＫＰ３の出力が開始されるか、第１検出信号ＫＰ１の出力が停止するまで待機する（ステップＳ１０１；Ｎｏ、ステップＳ１０３；Ｎｏ）。第１検出信号ＫＰ１の出力が停止した場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、設定処理を終了する。

第３検出信号ＫＰ３の出力が開始された場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）には、音源８０は、第１検出信号ＫＰ１の出力が開始された時刻ｔ１、第２検出信号ＫＰ２の出力が開始された時刻ｔ２、第３検出信号ＫＰ３の出力が開始された時刻ｔ３をメモリから読み出す（ステップＳ１１１）。音源８０は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３を用いて所定の演算を行うことによって、打弦推定速度ＳＳ、衝突推定速度ＣＳおよび押下加速度ＡＡＣを算出する（ステップＳ１１３）。音源８０は、打弦推定速度ＳＳに基づいて打弦音量指定値ＳＶを決定し、衝突推定速度ＣＳに基づいて衝突音量指定値ＣＶを決定し、押下加速度ＡＡＣに基づいて遅延時間ｔｄ１、ｔｄ２を決定する（ステップＳ１１５）。

音源８０は、打弦音量指定値ＳＶに基づいて増幅器１１６の増幅率を設定し、衝突音量指定値ＣＶに基づいて増幅器１２６の増幅率を設定し、遅延時間ｔｄ１に基づいて遅延器１１５の遅延時間を設定し、遅延時間ｔｄ２に基づいて遅延器１２５の遅延時間を設定する（ステップＳ１１７）。音源８０は、鍵番号ＫＣに対応するノート番号ＮｏｔｅについてノートオンＮｏｎを出力する（ステップＳ１２１）。これによって、設定処理が終了する。このノートオンＮｏｎによって、波形読出部１１１による打弦音波形データＳＷの読み出しが開始され、および、波形読出部１２１による衝突音波形データＣＷの読み出しが開始される。

上述した構成により、音源８０は、打弦音信号と衝突音信号とを合成して音信号として出力することができる。打弦音信号の出力レベルは、打弦推定速度ＳＳに基づいて変化し、衝突音信号の出力レベルは、打弦推定速度ＳＳとは異なる演算方法で得られた衝突推定速度ＣＳに基づいて変化する。この衝突推定速度ＣＳは、鍵７０を検出可能な最も深い位置（第３位置Ｐ３）よりもさらに深い位置であるエンド位置において鍵７０の速度として推定された値である。すなわち、衝突推定速度ＣＳは、棚板衝突音を生じるときの速度に相当することになる。したがって、音源８０によれば、棚板衝突音の大きさをより精度よく再現することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、それぞれの実施形態は、互いに組み合わせたり置換したりした実施形態を採用してもよい。また、本発明の一実施形態は、以下のように様々な形態に変形することもできる。また、以下に説明する変形例は互いに組み合わせて適用することもできる。

（１）上述した実施形態では、衝突推定速度ＣＳはエンド位置における鍵７０の速度を推定したものであったが、第３位置Ｐ３よりも深い位置における鍵７０の速度を推定したものであればよい。これによれば、第３位置Ｐ３における鍵７０の速度を用いて棚板衝突音の大きさを決定するよりも、棚板衝突音の大きさをより精度よく再現することができる。なお、衝突推定速度ＣＳは、鍵位置検出部７５から出力される検出信号に基づいて、第３位置Ｐ３よりも深い位置における鍵７０の速度を推定できれば、どのような演算方法によって算出されてもよい。

（２）上述した実施形態では、打弦速度算出部１３１および衝突速度算出部１３２は、いずれも鍵７０の速度を推定したものであったが、速度以外の情報であっても鍵７０の挙動に関する値（加速度等）を推定したものであればよい。

（３）上述した実施形態では、打弦速度算出部１３１は、鍵７０が第１位置Ｐ１を通過してから第２位置Ｐ２を通過するまでの時間（ｔ２−ｔ１）に基づいて、打弦推定速度ＳＳを算出していたが、別の方法で算出されてもよい。例えば、打弦推定速度ＳＳは、鍵７０が第２位置Ｐ２を通過してから第３位置Ｐ３を通過するまでの時間（ｔ３−ｔ２）に基づいて算出されてもよいし、鍵７０が第１位置Ｐ１を通過してから第３位置Ｐ３を通過するまでの時間（ｔ３−ｔ１）に基づいて算出されてもよい。また、打弦推定速度ＳＳは、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３の全ての情報を用いて算出されてもよい。すなわち、打弦推定速度ＳＳは、鍵位置検出部７５から出力される検出信号に基づいて算出されればよい。

（４）上述した実施形態では、衝突音波形メモリ１６２は、ノート番号にかかわらず共通の衝突音波形データＣＷを記憶していたが、打弦音波形メモリ１６１に記憶された打弦音波形データＳＷと同様に、異なる波形データを、ノート番号に対して記憶していてもよいし、少なくとも２つのノート番号（第１音高を示すノート番号と第２音高を示すノート番号）に対しては、同じ波形データが対応付けられていてもよい。

また上述した実施形態では、ノート番号Ｎｏｔｅが所定の音高差で変化した場合（第１鍵の操作から第２鍵の操作に切り替えた場合）、衝突音信号の音高は変化しないが、この音高が変化するようにしてもよい。このとき、衝突音信号の音高は、打弦音信号の音高と同様に変化するようにしてもよいし、打弦音信号よりも少ない音高差で変化するようにしてもよい。このように、所定の音高差でノート番号Ｎｏｔｅが変化した場合において、打弦音信号の音高と衝突音信号の音高とは変化の程度が異なっていればよい。

（５）上述した実施形態では、打弦音信号と衝突音信号とは発生タイミングをずらしていたが、同時に発生するようにしてもよい。

（６）上述した実施形態では、音源８０は、打弦音信号と衝突音信号とを生成して合成していたが、２つの種類の音信号を生成して合成するのであれば、このような組み合わせに限られない。

（７）上述した実施形態では、音源８０は、打弦音波形データＳＷを用いて打弦音信号を生成し、衝突音波形データＣＷを用いて衝突音信号を生成したが、別の方法で打弦音信号および衝突音信号を生成してもよい。例えば、特許５６６４１８５号公報に開示されるような物理モデル演算によって、打弦音信号および衝突音信号の少なくとも一方が生成されてもよい。

（８）上述した実施形態では、鍵位置検出部７５は３つの位置において鍵７０を検出していたが、４つ以上の位置において鍵７０を検出してもよい。この場合には、最も深い検出位置よりも深い（エンド位置側）の位置を上述した第４位置として用いればよい。また、光学的に位置を検出するようにして、鍵７０の位置を連続的に検出可能な場合であってもよい。この場合、検出可能な範囲から３つ以上の位置を特定し、上記の第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２および第３位置Ｐ３に対応するようにして用いればよい。このとき、検出可能な範囲に第４位置が含まれていてもよいが、演算においては、第４位置よりも浅い少なくとも３つの位置を用いる。

（９）上述した実施形態では、電子鍵盤楽器１において鍵７０と音源８０とは筐体５０において一体の楽器として構成されていたが、別々の構成であってもよい。この場合には、例えば、音源部８０は、外部装置と接続するインターフェイス等を介して、鍵位置検出部７５における複数のセンサからの検出信号を取得するようにしてもよいし、このような検出信号を時系列に記録したデータから、当該検出信号を取得するようにしてもよい。

１…電子鍵盤楽器、１０…制御部、２１…操作部、２３…表示部、３０…記憶部、５０…筐体、５８…棚板、６０…スピーカ、７５…鍵位置検出部、７５−１…第１センサ、７５−２…第２センサ、７５−３…第３センサ、７６…ハンマ、７８…フレーム、８０…音源、１０５…制御信号生成部、１１０…信号生成部、１１１…波形読出部、１１２…ＥＶ波形生成部、１１３…乗算器、１１５…遅延器、１１６…増幅器、１２１…波形読出部、１２５…遅延器、１２６…増幅器、１３１…打弦速度算出部、１３２…衝突速度算出部、１４１…打弦音量調整部、１４２…衝突音量調整部、１５０…加速度算出部、１５５…遅延調整部、１６１…打弦音波形メモリ、１６２…衝突音波形メモリ、１８０…出力部、７０６…ハンマ接続部、７０７…連結部、７６１…鍵接続部、７６５…軸、７６８…錘、７８１…鍵支持部材、７８２…軸、７８５…ハンマ支持部材、７９１…下限ストッパ、７９２…上限ストッパ、８００…音信号生成部、１１００…打弦音信号生成部、１１１２…波形合成部、１２００…衝突音信号生成部

Claims (13)

1. 鍵の押下範囲のうち、第１位置、当該第１位置より深い第２位置、および当該第２位置よりも深い第３位置のそれぞれの位置を当該鍵が通過したことを検出する検出部における検出結果に基づいて、前記押下範囲のうちの所定の位置における前記鍵の挙動に関する第１推定値を算出する第１算出部と、
   前記検出結果に基づいて、前記第３位置よりも深い第４位置における前記鍵の挙動に関する第２推定値を算出する第２算出部と、
   前記検出結果に基づいて、第１音信号と第２音信号とを生成する信号生成部と、
   前記第１推定値に基づいて、前記第１音信号の出力レベルを調整する第１調整部と、
   前記第２推定値に基づいて、前記第２音信号の出力レベルを調整する第２調整部と、
   を備える音源。
2. 前記第２算出部は、前記鍵が前記第１位置を通過してから前記第２位置を通過するまでの第１時間と、前記鍵が前記第２位置を通過してから前記第３位置を通過するまでの第２時間とに基づいて、前記第２推定値を算出する、請求項１に記載の音源。
3. 前記第１算出部は、前記第１時間に基づいて、前記第１推定値を算出する、請求項２に記載の音源。
4. 前記第１算出部は、前記第２時間に基づいて、前記第１推定値を算出する、請求項２に記載の音源。
5. 前記第１推定値および前記第２推定値は、前記鍵の推定速度に対応する、請求項１から請求項４のいずれかに記載の音源。
6. 前記第４位置は、前記押下範囲の最も深い位置である、請求項１から請求項５のいずれかに記載の音源。
7. 前記信号生成部は、前記第１音信号の発生タイミングと前記第２音信号の発生タイミングとの相対関係を、前記検出結果に基づいて変化させる、請求項１から請求項６のいずれかに記載の音源。
8. 前記検出部は、少なくとも第１鍵および第２鍵に対応して設けられ、
   前記信号生成部は、前記第１鍵が押下された場合と前記第２鍵が押下された場合とで、前記第１音信号の音高を変化させる一方、前記第２音信号の音高を変化させず、または、前記第２音信号の音高を前記第１音信号の音高の変化よりも少ない音高差で変化させる、請求項１から請求項７のいずれかに記載の音源。
9. 鍵の押下範囲のうち複数の位置において当該鍵が通過したことを検出する検出部における検出結果に基づいて、当該複数の位置のいずれよりも深い位置における前記鍵の挙動に関する推定値を算出する算出部と、
   前記検出結果に基づいて、音信号を生成する信号生成部と、
   前記推定値に基づいて、前記音信号の出力レベルを調整する調整部と、
   を備える音源。
10. 前記音信号は、第１音信号と第２音信号とを含み、
    前記調整部は、前記第２音信号の出力レベルを調整することによって前記音信号の出力レベルを調整する、請求項９に記載の音源。
11. 請求項１から請求項１０のいずれかに記載の音源と、
    前記検出部と、
    を備える鍵盤楽器。
12. 鍵の押下範囲のうち、第１位置、当該第１位置より深い第２位置、および当該第２位置よりも深い第３位置のそれぞれの位置を当該鍵が通過したことを検出する検出部における検出結果に基づいて、前記押下範囲のうちの所定の位置における前記鍵の挙動に関する第１推定値、および当該検出結果に基づいて前記第３位置よりも深い第４位置における前記鍵の挙動に関する第２推定値を算出し、
    前記第１推定値に基づく第１音信号の増幅率、および前記第２推定値に基づく第２音信号の増幅率を設定し、
    増幅された前記第１音信号および前記第２音信号の生成を開始するための信号を出力すること、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
13. 鍵の押下範囲のうち複数の位置において当該鍵が通過したことを検出する検出部における検出結果に基づいて、当該複数の位置のいずれよりも深い位置における前記鍵の挙動に関する推定値を算出し、
    前記推定値に基づく音信号の増幅率を設定し、
    増幅された前記音信号の生成を開始するための信号を出力すること、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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