音響効果付与装置およびピアノ
【課題】アコースティックピアノの自然な感じを残しつつ、その発音に音響効果を付与する。
【解決手段】グランドピアノは、ハンマ４による弦５への打撃を検出し、その弦５の基本周波数の正弦波信号および倍音周波数の正弦波信号を合成した駆動波形信号により振動部５０を振動させる。この振動は、響板７、駒６を介して弦５に伝達される。これにより、弦５は、ハンマ４の打撃および駆動波形信号により振動が励起されることになり、駆動波形信号に応じた音響効果が付与される。このとき、駆動波形信号は、弦５の基本周波数に応じた正弦波信号を用いた簡易な信号であるため、音響効果を付与しても、アコースティックピアノの自然な感じを残すことができる。
【解決手段】グランドピアノは、ハンマ４による弦５への打撃を検出し、その弦５の基本周波数の正弦波信号および倍音周波数の正弦波信号を合成した駆動波形信号により振動部５０を振動させる。この振動は、響板７、駒６を介して弦５に伝達される。これにより、弦５は、ハンマ４の打撃および駆動波形信号により振動が励起されることになり、駆動波形信号に応じた音響効果が付与される。このとき、駆動波形信号は、弦５の基本周波数に応じた正弦波信号を用いた簡易な信号であるため、音響効果を付与しても、アコースティックピアノの自然な感じを残すことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アコースティックピアノの音を変化させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アコースティックピアノにおいて、演奏により発生する音を変化させる技術が開発されている。例えば、鍵の挙動に応じて楽器音などのオーディオ信号を出力する電子音源を用いる技術がある。この場合には、アコースティックピアノからの音とともに、またはこの音が発生しない消音状態で、電子音源からの楽器音などが発音される。このように電子音源からの音を用いると、アコースティックピアノの発音による自然な感じが再現されないことがあった。そこで、自然なピアノ音を維持しつつ音響効果を付与するために、アコースティックピアノが発音するときの振動信号をリアルタイムに抽出し、音響効果を付与する演算処理を施して響板駆動信号を生成して響板を振動させる技術も開発されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−７３０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術によっては、響板をスピーカとして用いて響板駆動信号を出力することにより、音響効果を付与することができる一方、様々な周波数成分が含まれた響板駆動信号による響板の振動が、ハンマの打弦により振動している弦に到達する場合がある。この場合には、双方の振動の関係によっては意図しない発音内容に変化することがあり、音響効果が付与されたピアノ音については、アコースティックピアノの自然な感じが少なくなってしまう場合もあった。
本発明は、アコースティックピアノの自然な感じを残しつつ、その発音に音響効果を付与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するため、本発明は、複数の鍵、前記鍵に対応して設けられた弦、および前記鍵の操作により当該鍵に対応する弦を打撃するハンマを有するピアノに用いられる音響効果付与装置であって、前記ハンマによる前記弦への打撃を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記打撃された弦の基本周波数に対応する周波数の正弦波信号を出力する信号出力手段と、前記出力された正弦波信号を前記弦に伝達する信号伝達手段とを具備することを特徴とする音響効果付与装置を提供する。
【０００６】
また、別の好ましい態様において、前記信号出力手段は、前記打撃された弦の基本周波数のｎ倍（ｎは１以上の整数）周波数の正弦波信号を出力することを特徴とする。
【０００７】
また、別の好ましい態様において、前記弦に伝達される正弦波信号は、前記打撃された弦に対応して予め決められている態様で振幅が時間変化することを特徴とする。
【０００８】
また、別の好ましい態様において、前記弦の各々について基本周波数を規定した設定情報を、複数記憶する記憶手段と、ユーザの指示に応じて前記設定情報のいずれかを特定する特定手段とをさらに具備し、前記信号出力手段は、前記特定された設定情報に基づいて決まる周波数の前記正弦波信号を出力することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、複数の鍵と、前記鍵に対応して設けられた弦と、前記鍵の操作により当該鍵に対応する弦を打撃するハンマと、前記ハンマによる前記弦への打撃を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記打撃された弦の基本周波数に対応する周波数の正弦波信号を出力する信号出力手段と、前記出力された正弦波信号を前記弦に伝達する信号伝達手段とを具備することを特徴とするピアノを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アコースティックピアノの自然な感じを残しつつ、その発音に音響効果を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態におけるグランドピアノの外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるグランドピアノの内部構造を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態における振動部の取り付け位置を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態における音源装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態における音響効果付与装置の機能構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態における信号出力部の機能構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態における基本特性鍵テーブルの内容を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態における基本特性鍵テーブルの具体例を説明する図である。
【図９】本発明の実施形態における基音ＯＳＣ鍵テーブルの内容を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態における基音ＡＥＧ鍵テーブルの内容を説明する図である。
【図１１】本発明の変形例１におけるアップライトピアノの内部構造を示す図である。
【図１２】本発明の変形例２におけるグランドピアノの内部構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態＞
［全体構成］
図１は、本発明の実施形態におけるグランドピアノ１の外観を示す斜視図である。グランドピアノ１は、その前面に演奏者によって演奏操作がなされる鍵２が複数配列された鍵盤、およびペダル３を有する。また、グランドピアノ１は、前面部分に操作パネル１３を有する音源装置１０、および譜面台部分に設けられたタッチパネル６０を有する。ユーザの指示は、操作パネル１３およびタッチパネル６０が操作されることにより、音源装置１０に対して入力可能になっている。
【００１３】
グランドピアノ１は、複数の発音モードのうち、ユーザの指示に応じた発音モードでの発音が可能になっている。この発音モードには、一般的なグランドピアノと同様の態様、ハンマによる打弦のみで発音させる通常発音モード、本発明の音響効果付与装置によって実現される態様で音響効果を付与して発音させる音響効果付与モード、および、ハンマによる打弦を阻止することにより消音させて電子音源により発音させる消音モードが含まれている。なお、通常発音モードおよび消音モードについては存在しなくてもよい。
【００１４】
また、グランドピアノ１は、複数の演奏モードのうち、ユーザの指示に応じた演奏モードでの動作が可能になっている。この演奏モードには、ユーザが演奏操作をして発音させる通常演奏モード、および鍵を自動的に駆動して発音させる自動演奏モードが含まれている。なお、いずれか一方の演奏モードについては存在しなくてもよい。
【００１５】
［グランドピアノ１の構成］
図２は、本発明の実施形態におけるグランドピアノ１の内部構造を説明する図である。この図においては、各鍵２に対応して設けられている構成については、１つの鍵２に着目して示し、他の鍵２に対応して設けられている部分については記載を省略している。
【００１６】
各鍵２の後端側（演奏するユーザから見て鍵２の奥側）の下部には、演奏モードが自動演奏モードである場合において、ソレノイドを用いて鍵２を駆動する鍵駆動部３０が設けられている。鍵駆動部３０は、音源装置１０からの制御信号に応じてソレノイドを駆動する。鍵駆動部３０は、ソレノイドを駆動してプランジャを上昇させることにより、ユーザが押鍵したときと同様な状態を再現する一方、プランジャを下降させることにより、ユーザが離鍵したときと同様な状態を再現する。このように、通常演奏モードと自動演奏モードとの違いは、鍵２を駆動させるのがユーザの操作であるか、鍵駆動部３０であるかの違いである。
【００１７】
ハンマ４は、各鍵２に対応して設けられ、鍵２が押下されるとアクション機構（図示略）を介して力が伝達されて移動し、各鍵２に対応する弦５を打撃する。また、ダンパ８は、鍵２の押下量、およびペダル３のうちダンパペダル（以下、単にペダル３といった場合にはダンパペダルを示す）の踏込量に応じて、弦５と非接触状態または接触状態となる。ダンパ８は、弦５と接触しているときには、その弦５の振動を抑制する。
【００１８】
ストッパ４０は、消音モードに設定されているときに、ハンマ４による弦５への打撃を阻止する部材である。すなわち、発音モードが消音モードに設定されているときには、ハンマシャンクがストッパ４０に衝突してハンマ４の弦５への打撃が阻止される一方、消音モード以外に設定されているときには、ストッパ４０は、ハンマシャンクと衝突しない位置に移動するようになっている。
【００１９】
鍵センサ２２は、各鍵２の下部に設けられ、鍵２の挙動に応じた検出信号を音源装置１０に出力する。この例においては、鍵センサ２２は、鍵２の押下量を検出し、検出結果を示す検出信号を音源装置１０に出力する。なお、鍵センサ２２は、鍵２の押下量に応じた検出信号を出力していたが、鍵２が特定の押下位置を通過したことを示す検出信号が出力されるようにしてもよい。特定の押下位置とは、鍵２のレスト位置からエンド位置に至る範囲のいずれかの位置であり、複数箇所であることが望ましい。このように、鍵センサ２２が出力する検出信号は、鍵２の挙動を音源装置１０に認識させることができる信号であればどのようなものであってもよい。
【００２０】
ハンマセンサ２４は、各ハンマ４に対応して設けられ、ハンマ４の挙動に応じた検出信号を音源装置１０に出力する。この例においては、ハンマセンサ２４は、ハンマ４による弦５の打撃直前の移動速度を検出し、検出結果を示す検出信号を音源装置１０に出力する。なお、この検出信号は、ハンマ４の移動速度そのものを示すものでなくてもよく、別の態様での検出信号として、音源装置１０において移動速度が算出されるようにしてもよい。例えば、ハンマ４が移動中にハンマシャンクが通過する２つの位置について、ハンマシャンクが通過したことを示す検出信号が出力されるようにしてもよいし、一方の位置を通過してから他方の位置を通過するまでの時間を示す検出信号が出力されるようにしてもよい。このように、ハンマセンサ２４が出力する検出信号は、ハンマ４の挙動を音源装置１０に認識させることができる信号であればどのようなものであってもよい。
【００２１】
ペダルセンサ２３は、各ペダル３に対応して設けられ、ペダル３の挙動に応じた検出信号を音源装置１０に出力する。この例においては、ペダル３の踏込量を検出し、検出結果を示す検出信号を音源装置１０に出力する。なお、ペダルセンサ２３は、ペダル３の踏込量に応じた検出信号を出力していたが、ペダル３が特定の踏込位置を通過したことを示す検出信号が出力されるようにしてもよい。特定の踏込位置とは、ペダルのレスト位置からエンド位置に至る範囲のいずれかの位置であり、ダンパ８と弦５とが完全に接触する状態と非接触の状態とを区別できる踏込位置であることが望ましく、複数箇所を特定の踏込位置とすることでハーフペダルの状態についても検出することができるようにすることがさらに望ましい。このように、ペダルセンサ２３が出力する検出信号は、ペダル３の挙動を音源装置１０に認識させることができる信号であればどのようなものであってもよい。
【００２２】
なお、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３、およびハンマセンサ２４から出力される検出信号によって、音源装置１０が、弦５に対するハンマ４の打撃タイミング（キーオンのタイミング）、打撃速度（ベロシティ）、およびその弦５に対するダンパ８の振動抑制タイミング（キーオフのタイミング）を、各鍵２（キーナンバ）に対応して特定することができるようになっていれば、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３およびハンマセンサ２４は、鍵２、ペダル３、ハンマ４の挙動を検出した結果を、他の態様での検出信号として出力してもよい。
【００２３】
響板７は、響棒７５および駒６が接続され、駒６を介して響板７の振動を各弦５に伝達するとともに、各弦５の振動が駒６を介して伝達される。
また、響板７には、振動部５０が接続されている。振動部５０は、響板７に対して振動を伝達するアクチュエータと、アクチュエータを駆動する駆動回路とを有する。この駆動回路は、音源装置１０から出力される駆動波形信号を増幅してアクチュエータに供給することにより、アクチュエータを駆動波形信号が示す波形で振動させる。また、振動部５０は、直支柱９に接続された支持部５５によって支持されて、響板７に接続されている。なお、振動部５０は、支持部５５を用いずに響板７によって支持されるようにしてもよい。この場合には、振動部５０は、駆動波形信号に応じた振動を慣性力によって響板７に伝達する。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態における振動部５０の取り付け位置を説明する図である。図３に示すように、振動部５０は、響板７のうち、複数存在する響棒７５の間に接続されている。なお、この例においては、複数の振動部５０が響板７に接続されているが、１つであってもよい。また、振動部５０は、響棒７５に接続されていてもよい。また、振動部５０は、駒６に対応する響板７の位置に設けられてもよい。この場合、響板７は、振動部５０と駒６とに挟まれた状態になる。
【００２５】
［音源装置１０の構成］
図４は、本発明の実施形態における音源装置１０の構成を示すブロック図である。音源装置１０は、制御部１１、記憶部１２、操作パネル１３、通信部１４、信号発生部１５、およびインターフェイス１６を有する。これらの各構成はバスを介して接続されている。
制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置を有する。制御部１１は、記録装置に記憶されている制御プログラムに基づいて、音源装置１０の各部およびインターフェイス１６に接続された各構成を制御する。この例においては、制御部１１は、制御プログラムを実行することにより、音源装置１０および音源装置１０に接続された構成の一部を、音響効果付与装置１００（図５参照）として機能させる。
【００２６】
記憶部１２は、制御プログラムを実行しているときに用いられる各種設定内容を示す設定情報を記憶する。設定情報は、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３、およびハンマセンサ２４から出力される検出信号に基づいて、信号発生部１５において生成する駆動波形信号の内容を決定するための情報である。例えば、押下された鍵２と生成する駆動波形信号との関係を規定するテーブルなどが含まれている。記憶部１２は、各々内容の異なる設定情報を複数記憶している。設定情報の内容についての詳細は後述する。
【００２７】
操作パネル１３は、ユーザの操作を受け付ける操作ボタンなどを有する。この操作ボタンによりユーザの操作が受け付けられると、操作に応じた操作信号が制御部１１に出力される。インターフェイス１６に接続されたタッチパネル６０は、液晶ディスプレイなどの表示画面を有し、その表示画面の表面部分には、ユーザの操作を受け付けるタッチセンサが設けられている。この表示画面には、制御部１１のインターフェイス１６を介した制御により、記憶部１２に記憶された複数の設定情報のうち、一の設定情報を選択するための選択画面、各種モードの設定などを行う設定画面、楽譜などの各種情報が表示される。また、タッチセンサにより利用者の操作が受け付けられると、操作に応じた操作信号がインターフェイス１６を介して制御部１１に出力される。ユーザから音源装置１０への指示は、操作パネル１３およびタッチパネル６０によって受け付けられる操作により入力される。
【００２８】
通信部１４は、無線、有線などにより他の装置と通信を行うインターフェイスである。このインターフェイスには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）やＣＤ（Compact Disk）などの記録媒体に記録された各種データを読み出し、読み出したデータを出力するディスクドライブが接続されていてもよい。通信部１４を介して音源装置１０に入力されるデータは、例えば、自動演奏に用いる楽曲データなどである。
【００２９】
信号発生部１５は、制御部１１の制御により、正弦波信号を発生させてエンベロープを調整して、駆動波形信号として出力する音源を有する。
インターフェイス１６は、音源装置１０と外部の各構成とを接続するインターフェイスである。インターフェイス１６に接続される各構成は、この例においては、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３、ハンマセンサ２４、鍵駆動部３０、振動部５０およびタッチパネル６０である。インターフェイス１６は、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３、ハンマセンサ２４から出力される検出信号、およびタッチパネル６０から出力される操作信号を、制御部１１に出力する。また、インターフェイス１６は、制御部１１から出力された制御信号を鍵駆動部３０に出力し、信号発生部１５から出力された駆動波形信号を振動部５０に出力する。
続いて、制御部１１が制御プログラムを実行することにより機能する音響効果付与装置１００について説明する。
【００３０】
［音響効果付与装置１００の機能構成］
図５は、本発明の実施形態における音響効果付与装置１００の機能構成を示すブロック図である。音響効果付与装置１００は、特定部１１０、検出部１２０、信号出力部１３０および信号伝達部１４０を有する。図５に示すように、鍵２が操作されると、ハンマ４が弦５を打撃し、弦５が振動する。また、鍵２の操作、ペダル３の操作によりダンパ８が動作する。ダンパ８の動作により、弦５の振動の抑制状態が変化する。
【００３１】
特定部１１０は、タッチパネル６０により、記憶部１２に記憶された複数の設定情報から１つの設定情報を選択させるユーザの操作を受け付ける。また、特定部１１０は、選択された設定情報を、信号出力部１３０において用いられる設定情報として、制御部１１により特定する。
【００３２】
検出部１２０は、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３およびハンマセンサ２４により、鍵２、ペダル３およびハンマ４の挙動をそれぞれ検出する。また、検出部１２０は、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３およびハンマセンサ２４から出力される検出信号に基づいて、ハンマ４による弦５の打撃タイミング（キーオンのタイミング）、打撃された弦５に対応する鍵２の番号（キーナンバ）、打撃速度（ベロシティ）、およびその弦５に対するダンパ８の振動抑制タイミング（キーオフのタイミング）を、信号出力部１３０で用いる情報（楽音制御情報）として、制御部１１により特定する。この例においては、検出部１２０は、打撃タイミングおよび鍵２の番号については鍵２の挙動から特定し、打撃速度についてはハンマ４の挙動から特定し、振動抑制タイミングについては、鍵２およびペダル３の挙動から特定する。なお、打撃タイミングがハンマ４の挙動から特定されてもよいし、打撃速度が鍵２の挙動から特定されてもよい。
【００３３】
検出部１２０は、特定したキーオンのタイミングにおいて、キーナンバ、ベロシティ、およびキーオンを示す楽音制御情報を、信号出力部１３０に出力する。また、検出部１２０は、キーオフのタイミングにおいて、キーナンバおよびキーオフを示す楽音制御情報を、信号出力部１３０に出力する。
【００３４】
信号出力部１３０は、検出部１２０から出力される楽音制御情報に基づいて、信号発生部１５により正弦波信号を発生して、駆動波形信号として信号伝達部１４０に出力する。ここで、正弦波信号の発生態様については、特定部１１０によって特定された設定情報に基づいて制御部１１により指示される。信号出力部１３０における詳細な機能構成については後述する。
【００３５】
信号伝達部１４０は、信号出力部１３０からの駆動波形信号を弦５に伝達する。信号伝達部１４０は、この駆動波形信号を振動部５０に供給してアクチュエータを振動させ、響板７および駒６を介して、駆動波形信号が示す振動を弦５に伝達する。なお、駒６および響板７には、ハンマ４の打弦による弦５の振動も伝達される。
続いて、信号出力部１３０における詳細な機能構成について図６を用いて説明する。
【００３６】
［信号出力部１３０の機能構成］
図６は、本発明の実施形態における信号出力部１３０の機能構成を示すブロック図である。信号出力部１３０は、制御部１１によって実現される発音制御部１３１、信号発生部１５により実現される正弦波発生部１３２、エンベロープ調整部１３３、および合成部１３４を有する。この例においては、正弦波発生部１３２は、基音ＯＳＣ（Oscillator）、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣを有する。基音ＯＳＣ、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣは、それぞれ、発音制御部１３１の制御にしたがって正弦波信号を出力する。
【００３７】
エンベロープ調整部１３３は、基音ＡＥＧ（Amplitude Envelope Generator）、２倍音ＡＥＧ、３倍音ＡＥＧおよび４倍音ＡＥＧを有する。基音ＡＥＧ、２倍音ＡＥＧ、３倍音ＡＥＧおよび４倍音ＡＥＧは、基音ＯＳＣ、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣに対応して設けられ、入力された正弦波信号の振幅の時間変化を、発音制御部１３１の制御にしたがって調整して出力する。
【００３８】
合成部１３４は、エンベロープ調整部１３３から出力された正弦波信号を合成（加算）して、駆動波形信号として信号伝達部１４０に出力する。
発音制御部１３１は、特定部１１０によって特定された設定情報、および検出部１２０によって出力された楽音制御情報に基づいて、正弦波発生部１３２およびエンベロープ調整部１３３の動作を制御する。すなわち、発音制御部１３１によってエンベロープ調整部１３３から出力される正弦波信号の周波数、振幅などが制御される。
【００３９】
ここで、設定情報の内容について説明する。この例においては、設定情報には、複数のテーブルが含まれている。複数のテーブルとは、キーナンバと正弦波発生部１３２の全体の制御パラメータとの関係を定めた基本特性鍵テーブル、キーナンバと基音ＯＳＣの制御パラメータとの関係を定めた基音ＯＳＣ鍵テーブル、キーナンバと基音ＡＥＧの制御パラメータを定めた基音ＡＥＧ鍵テーブルを含む。設定情報には、基音ＯＳＣ鍵テーブルと同様、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣ、４倍音ＯＳＣの制御パラメータとキーナンバとの関係を定めた２倍音ＯＳＣ鍵テーブル、３倍音ＯＳＣ鍵テーブル、４倍音ＯＳＣ鍵テーブルについても含まれ、基音ＡＥＧ鍵テーブルと同様、２倍音ＡＥＧ、３倍音ＡＥＧ、４倍音ＡＥＧの制御パラメータとキーナンバとの関係を定めた２倍音ＡＥＧ鍵テーブル、３倍音ＡＥＧ鍵テーブル、４倍音ＡＥＧ鍵テーブルについても含まれている。
【００４０】
なお、以下の説明においては、２倍音ＯＳＣ鍵テーブル、３倍音ＯＳＣ鍵テーブル、４倍音ＯＳＣ鍵テーブルについては、基音ＯＳＣ鍵テーブルと適用される対象が異なるだけであるから、説明を省略する。また、２倍音ＡＥＧ鍵テーブル、３倍音ＡＥＧ鍵テーブル、４倍音ＡＥＧ鍵テーブルについても同様に、基音ＡＥＧ鍵テーブルと適用される対象が異なるだけであるから、説明を省略する。
【００４１】
また、ベロシティと振幅レベルとの関係（ベロシティカーブ）を定めた情報についても複数種類が設定情報に含まれている。この情報は設定情報とは別に設けられていてもよい。また、ペダル３の踏込量に応じてダンパペダルの効きの程度（ハーフペダル時の効果など）を制御するためのパラメータを定めた情報についても設けられていてもよい。
【００４２】
図７は、本発明の実施形態における基本特性鍵テーブルの内容を説明する図である。図８は、本発明の実施形態における基本特性鍵テーブルの具体例を説明する図である。基本特性鍵テーブルは、キーナンバ（Key No.）に対して、基音ピッチ（tuning）、主音量（volume）、不調和度（inharmonicity parameter）、ベロシティ調整（velocity adjust）が規定されている。
【００４３】
基音ピッチについては、キーナンバに対応する鍵２が押下されたときにハンマ４によって打撃される弦５の基本周波数に相当するパラメータ（ｔｎ１、ｔｎ２、・・・）として定められ、基音ＯＳＣにおいて発生させる正弦波信号の周波数を決めるパラメータである。この例においては、このパラメータは、平均律からのずれ量をセント値で表したものであり、例えば、図８（ａ）に示す関係で定められている。この関係は、記憶部１２に記憶されている複数の設定情報のうちの１つの例である。
なお、このパラメータは、ずれ量を周波数で表したものであってもよいし、ピッチの周波数そのものによって定められていてもよい。
【００４４】
不調和度については、ｎ倍音の周波数が基本周波数のｎ倍よりわずかに大きくなるアコースティックピアノの不調和性（インハーモニシティ）の程度を示すパラメータ（ｉｈ１、ｉｈ２、・・・）として定められ、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣにおいて発生させる正弦波信号の周波数を決めるパラメータである。このパラメータ（inharmonicity parameter）は、どのように定義されたものであってもよいが、この例においては、特開平４−１９１８９４号公報に開示されているパラメータｂ値に相当するものとし、例えば、図８（ｂ）に示す関係で定められている。この関係は、記憶部１２に記憶されている複数の設定情報のうちの１つの例である。
【００４５】
主音量については、正弦波発生部１３２において発生させる正弦波信号の振幅を全体的に制御するパラメータ（ｖｍ１、ｖｍ２、・・・）として定められている。
ベロシティ調整については、適用されるベロシティカーブを示すパラメータ（ｖａ１、ｖａ２、・・・）として定められている。
【００４６】
図９は、本発明の実施形態における基音ＯＳＣ鍵テーブルの内容を説明する図である。基音ＯＳＣ鍵テーブルは、キーナンバ（Key No.）に対して、倍数（multiple）、従音量（level）、位相（phase）、ピッチ（pitch adjust）が規定されている。
倍数については、基音ＯＳＣにおいて発生させる正弦波信号の周波数と、上記基音ピッチとの関係とを定めるパラメータ（ｍｐ１、ｍｐ２、・・・）として定められている。通常は、基音ＯＳＣ鍵テーブルにおいては、全てのキーナンバに対して「１倍」として定められ、２倍音ＯＳＣ鍵テーブル、３倍音ＯＳＣ鍵テーブル、４倍音ＯＳＣ鍵テーブルにおいては「２倍」、「３倍」、「４倍」として定められる。
【００４７】
従音量については、基音ＯＳＣにおいて発生させる正弦波信号の振幅を制御するパラメータ（ｌｖ１、ｌｖ２、・・・）として定められている。基音ＯＳＣから出力される正弦波信号の振幅は、ベロシティ調整に示されるベロシティカーブによって決まる出力レベル、主音量、および、この従音量によって決まる。そして、基音ＡＥＧによって振幅の時間変化が制御される。通常は、基音ＯＳＣ鍵テーブルにおける従音量よりも、２倍音ＯＳＣ鍵テーブルの方が小さくなり、３倍音ＯＳＣ鍵テーブル、４倍音ＯＳＣ鍵テーブルの方がより小さくなるように定められる。
【００４８】
位相については、基音ＯＳＣにおいて発生させる正弦波信号の位相を制御するパラメータ（ｐｈ１、ｐｈ２、・・・）として定められている。
ピッチについては、基音ＯＳＣにおいて発生させる正弦波信号の周波数を、基本特性鍵テーブルによって決められる周波数からシフトさせるパラメータ（ｐｓ１、ｐｓ２、・・・）として定められている。
なお、基音ＯＳＣ鍵テーブルにより規定される基音ＯＳＣから出力される正弦波信号は、これらのパラメータの組み合わせで定められる場合に限らず、様々な態様で定めることができる。
【００４９】
図１０は、本発明の実施形態における基音ＡＥＧ鍵テーブルの内容を説明する図である。基音ＡＥＧ鍵テーブルは、キーナンバ（Key No.）に対して、エンベロープを定めるパラメータ（ＡＤＳＲ）が定められ、この例においては、アタックタイム（attack time）、ディケイタイム（decay time）、ディケイレベル（decay level）、サスティンタイム（sustain time）、リリースタイム（release time）が規定されている。
【００５０】
アタックタイムについては、正弦波信号の振幅を最大振幅（アタックレベル）に到達させるまでのキーオンからの時間のパラメータ（ａｔ１、ａｔ２、・・・）として定められている。ディケイタイムについては、正弦波信号の振幅をアタックレベルからディケイレベルまで到達させるまでの時間のパラメータ（ｄｔ１、ｄｔ２、・・・）として定められている。このディケイレベルについては、パラメータ（ｄｌ１、ｄｌ２、・・・）として定められている。サスティンタイムについては、キーオンの状態が維持された場合（キーオフが無い場合）に、正弦波信号の振幅をディケイレベルから０に減衰させるまでの時間のパラメータ（ｓｔ１、ｓｔ２、・・・）として定められている。リリースタイムについては、キーオフの後、正弦波信号の振幅を０に減衰させるまでの時間のパラメータ（ｒｔ１，ｒｔ２、・・・）として定められている。
なお、基音ＡＥＧ鍵テーブルにより規定されるエンベロープは、これらのパラメータの組み合わせで定められる場合に限らず、様々な態様で定めることができる。
【００５１】
図６に戻って説明を続ける。発音制御部１３１は、特定部１１０によって特定された設定情報における各テーブルを参照し、検出部１２０によって出力された楽音制御情報に基づいて、正弦波発生部１３２およびエンベロープ調整部１３３の動作を制御する。例えば、発音制御部１３１は、キーナンバ、ベロシティ、およびキーオンの楽音制御情報が入力されると、設定情報を参照し、キーナンバに対応する各種パラメータを用いて、正弦波発生部１３２に正弦波信号を発生させ、駆動波形信号を出力させる。キーオフの楽音制御情報が入力されると、リリースタイム経過後に正弦波発生部１３２における正弦波信号の発生を停止させる。
【００５２】
なお、図６に示す正弦波発生部１３２およびエンベロープ調整部１３３の組については、１つの組のみ図示しているが、実際には複数組存在している。これにより、検出部１２０から出力された楽音制御情報により、複数のキーナンバについて同時にキーオンの状態になっている場合には、各キーナンバに対応して１つの組が割り当てられる。そして、各組から出力される正弦波信号については、合成部１３４において合成される。
以上が、音響効果付与装置１００の機能構成についての説明である。
【００５３】
［動作例］
続いて、本発明の実施形態におけるグランドピアノ１の動作例について説明する。まず、ユーザは、タッチパネル６０を操作して、演奏モードを通常演奏モードとし、発音モードを音響効果付与モードとして設定する。また、ユーザは、タッチパネル６０を操作して、記憶部１２に記憶された複数の設定情報のうち、ユーザが所望する内容が規定された設定情報を選択する。
以下の説明においては、選択された設定情報は、駆動波形信号が実際の弦５に近い振動を示すように規定されているものとする。例えば、基本特性鍵テーブルにおける基音ピッチについては、弦５の基本周波数と一致するように定められている。また、不調和度についても、弦５の２倍音、３倍音、４倍音の周波数の正弦波信号が駆動波形信号に含まれるように定められている。また、駆動波形信号（または各正弦波信号）の振幅のエンベロープも、弦５の振動の減衰態様に概ね一致するように、各パラメータが定められている。
【００５４】
ユーザが鍵２を操作すると、操作した鍵２に対応する弦５がハンマ４によって打撃され振動する。一方、検出部１２０によって、ハンマ４の打撃タイミングが特定されることにより、駆動波形信号が信号出力部１３０から出力される。この駆動波形信号が示す波形で振動部５０が振動することにより響板７も振動し、駒６を介して弦５にも伝達される。
この駆動波形信号は、ハンマ４によって打撃された弦５についての基本周波数、およびインハーモニシティを考慮した２倍音の周波数、３倍音の周波数、および４倍音の周波数の正弦波信号を合成した信号である。
【００５５】
したがって、この駆動波形信号は、ハンマ４によって打撃された弦５に対して、他の弦５よりも効果的に伝達される。これにより、弦５の振動は、ハンマ４の打撃により励起されるだけでなく、駆動波形信号によっても励起されることになり、駆動波形信号に応じた音響効果が付与された状態となる。また、ハンマ４の打撃により振動が励起された弦５に対して伝達される駆動波形信号は、その弦５の基本周波数、および倍音周波数の正弦波信号といった単純な信号で構成されるため、ピアノのサンプリング音などに見られる余分な周波数成分が含まれない。そのため、駆動波形信号を弦５に伝達したとしても、アコースティックピアノの自然な感じを残すことができる。
【００５６】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
［変形例１］
上述した実施形態においては、音響効果付与装置１００をグランドピアノに用いた例を説明したが、アップライトピアノに用いてもよい。
【００５７】
図１１は、本発明の変形例１におけるアップライトピアノ１Ａの内部構造を示す図である。図１１において、アップライトピアノ１Ａの各構成には、実施形態におけるグランドピアノ１の各構成と対応する符号に「Ａ」を加えた符号を付している。アップライトピアノ１Ａの場合においても、振動部５０Ａは、支柱９Ａに接続された支持部５５Ａに支持され、響板７Ａに接続されている。また、実施形態と同様に、振動部５０Ａは、響板７Ａのうち、響棒７５Ａの間に接続されている。そのため、この例においても、実施形態と同様に、打弦に応じて生成される駆動波形信号は、振動部５０Ａの振動により響板７Ａ、駒６Ａを介して、弦５Ａに伝達される。
このように、音響効果付与装置１００については、グランドピアノ、アップライトピアノなどのアコースティックピアノにおいて用いることができる。
【００５８】
［変形例２］
上述した実施形態においては、駆動波形信号を弦５に伝達する信号伝達部１４０は、振動部５０、響板７および駒６により構成していたが、別の態様で構成してもよい。例えば、振動部５０を駒６に取り付け、駒６を振動させて弦５に駆動波形信号を伝達してもよい。この場合には、信号伝達部１４０は、振動部５０と駒６により構成されることになる。
また、駆動波形信号が直接弦５に伝達されるようにしてもよい。この場合には、以下の構成にすればよい。
【００５９】
図１２は、本発明の変形例２におけるグランドピアノ１Ｂの内部構造を説明する図である。この例における信号伝達部１４０は、駆動マグネット５０Ｂにより構成される。駆動マグネット５０Ｂは、電磁石であり、信号出力部１３０から入力される駆動波形信号が示す波形に応じた強度の磁力を発生させる。この磁力の発生により弦５には、駆動波形信号が示す波形での振動が励起され、駆動波形信号が伝達される。この駆動マグネット５０Ｂは、各鍵２に対応する全ての弦５について磁力を及ぼすように設けられていればよい。なお、各弦５に対応して駆動マグネット５０Ｂを設けることにより、弦５毎に振動を励起する構成としてもよい。この場合には、信号出力部１３０は、キーナンバに対応した弦５に振動を励起する駆動マグネット５０Ｂに駆動波形信号を出力すればよい。
【００６０】
［変形例３］
上述した実施形態においては、記憶部１２には設定情報が複数種類記憶されていたが、１種類の設定情報のみが記憶されていてもよい。この場合には、記憶部１２に記憶された設定情報を信号出力部１３０において用いればよいから、特定部１１０は不要である。
【００６１】
［変形例４］
上述した実施形態において、記憶部１２に記憶されている複数種類の設定情報は、音律が対応付けられていてもよい。例えば、平均律用の設定情報、純正律用の設定情報として記憶されていればよい。純正律用の設定情報については、基本音毎に存在するようにすればよい。このようにすれば、ユーザは、ピアノを調律した場合には、調律後の音律に対応する設定情報を選択するようにすればよい。
【００６２】
［変形例５］
上述した実施形態においては、正弦波発生部１３２は、基音ＯＳＣ、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣを有していたが、より多くのＯＳＣを有していていてもよいし、より少ないＯＳＣを有していてもよい。すなわち、正弦波発生部１３２は、ｎ倍音ＯＳＣ（ｎは１以上の整数）を有する構成であればよい。また、基音ＯＳＣのみであってもよい。基音ＯＳＣのみの場合には、駆動波形信号は弦５の基本周波数の正弦波信号となるが、駆動波形信号が伝達された弦５は、基本周波数の振動成分のみが増加するのではなく、駆動波形信号のエネルギにより倍音成分についても増加する。
【００６３】
［変形例６］
上述した実施形態においては、動作例の説明において選択された設定情報は、弦５の基本周波数の正弦波信号、およびインハーモニシティを考慮した２倍音、３倍音、４倍音の周波数の正弦波信号を発生させるものであった。設定情報は、このような態様で正弦波信号を発生させるものに限られない。これによっては、実施形態における動作例で説明した音響効果とは異なる効果が付与されることになるが、ユーザは所望の音響効果に応じて適宜設定情報を選択すればよい。以下、設定情報により発生させる正弦波信号について例示する。
【００６４】
第１の例として、基本周波数の正弦波信号は実施形態と同様であるものとし、２倍音、３倍音、４倍音の周波数の正弦波信号については、インハーモニシティを考慮せず、基本周波数の２倍、３倍、４倍の周波数としてもよい。この場合、弦５の基本周波数については一致した正弦波信号が出力され、倍音については、インハーモニシティの影響分だけ弦５と異なる周波数の正弦波信号が出力されることになる。
第２の例として、各正弦波信号の周波数を全体的に数セントシフトさせたものであってもよい。
第３の例として、基音ＯＳＣからの正弦波信号の出力をせず、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣからの正弦波信号の出力のみとしてもよい。この場合には、ハンマ４に打撃された弦５に伝達される駆動波形信号は、基本周波数の正弦波信号は含まれない。なお、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣから出力される正弦波信号の周波数については、第１の例のように、インハーモニシティを考慮しない周波数であってもよい。
【００６５】
上述した各例において示すように、弦５の基本周波数に対応して各ＯＳＣから出力される正弦波信号の周波数が決まるように設定情報が決められていれば、様々な例が適用可能である。これらの様々な設定情報を用いることで、様々な音響効果を付与することができる。
【００６６】
［変形例７］
上述した実施形態においては、複数設けられた振動部５０は、それぞれ同じ駆動波形信号により振動するように構成されていたが、異なる駆動波形信号により振動するように構成されてもよい。例えば、複数の振動部５０は、振動特性の周波数依存性が互いに異なるアクチュエータを有する構成にする。そして、信号出力部１３０は、正弦波発生部１３２から出力される正弦波信号を、その正弦波信号の周波数において効率的に振動するアクチュエータを有する振動部５０に出力するようにすればよい。
【００６７】
また、振動部５０は、弦５の並ぶ方向に沿って配置されてもよい。この場合には、信号出力部１３０は、ハンマ４に打撃された弦５に最も近い振動部５０に、その弦５に対応して出力された駆動波形信号を出力するようにすればよい。
【００６８】
［変形例８］
上述した実施形態においては、エンベロープ調整部１３３は、基音ＯＳＣ、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣに対応した基音ＡＥＧ、２倍音ＡＥＧ、３倍音ＡＥＧおよび４倍音ＡＥＧを有し、各周波数の正弦波信号に対応してエンベロープの調整が可能であったが、各ＡＥＧが同じエンベロープの調整を行うようにしてもよい。この場合には、エンベロープ調整部１３３を用いず、合成部１３４から出力される駆動波形信号のエンベロープを調整する構成を設けてもよい。
【００６９】
［変形例９］
上述した実施形態においては、設定情報は、テーブルの形式で正弦波信号の周波数などの各パラメータを規定していたが、キーナンバを変数とした演算式など他の形式でパラメータを規定するものであってもよい。
【００７０】
［変形例１０］
上述した実施形態においては、検出部１２０は、鍵２またはハンマ４の挙動を検出して、ハンマ４による弦５の打撃タイミングを特定していたが、別の態様により検出してもよい。例えば、検出部１２０は、ハンマ４の打撃による弦５の振動を、各弦５に対応して設けたピエゾピックアップ、マグネティックピックアップなどにより検出し、振動が検出された弦５に対応する鍵２の番号を特定し、検出されたタイミングを弦５の打撃タイミングとして特定すればよい。また、検出部１２０は、マイクロフォンなどにより弦５の振動による音を検出し、その音の周波数分布を解析することにより振動した弦５を特定し、鍵２の番号および打撃タイミングを特定してもよい。
【００７１】
［変形例１１］
上述した実施形態における各プログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスクなど）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供し得る。また、グランドピアノ１は、各プログラムをネットワーク経由でダウンロードしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１，１Ｂ…グランドピアノ、１Ａ…アップライトピアノ、２，２Ａ…鍵、３，３Ａ…ペダル、４，４Ａ…ハンマ、５，５Ａ…弦、６，６Ａ…駒、７，７Ａ…響板、８，８Ａ…ダンパ、９…直支柱、９Ａ…支柱、１０…音源装置、１１…制御部、１２…記憶部、１３…操作パネル、１４…通信部、１５…信号発生部、１６…インターフェイス、２２，２２Ａ…鍵センサ、２３，２３Ａ…ペダルセンサ、２４，２４Ａ…ハンマセンサ、３０，３０Ａ…鍵駆動部、４０，４０Ａ…ストッパ、５０，５０Ａ…振動部、５０Ｂ…駆動マグネット、５５，５５Ａ…支持部、６０…タッチパネル、７５，７５Ａ…響棒、１００…音響効果付与装置、１１０…特定部、１２０…検出部、１３０…信号出力部、１３１…発音制御部、１３２…正弦波発生部、１３３…エンベロープ調整部、１３４…合成部、１４０…信号伝達部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アコースティックピアノの音を変化させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アコースティックピアノにおいて、演奏により発生する音を変化させる技術が開発されている。例えば、鍵の挙動に応じて楽器音などのオーディオ信号を出力する電子音源を用いる技術がある。この場合には、アコースティックピアノからの音とともに、またはこの音が発生しない消音状態で、電子音源からの楽器音などが発音される。このように電子音源からの音を用いると、アコースティックピアノの発音による自然な感じが再現されないことがあった。そこで、自然なピアノ音を維持しつつ音響効果を付与するために、アコースティックピアノが発音するときの振動信号をリアルタイムに抽出し、音響効果を付与する演算処理を施して響板駆動信号を生成して響板を振動させる技術も開発されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−７３０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術によっては、響板をスピーカとして用いて響板駆動信号を出力することにより、音響効果を付与することができる一方、様々な周波数成分が含まれた響板駆動信号による響板の振動が、ハンマの打弦により振動している弦に到達する場合がある。この場合には、双方の振動の関係によっては意図しない発音内容に変化することがあり、音響効果が付与されたピアノ音については、アコースティックピアノの自然な感じが少なくなってしまう場合もあった。
本発明は、アコースティックピアノの自然な感じを残しつつ、その発音に音響効果を付与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するため、本発明は、複数の鍵、前記鍵に対応して設けられた弦、および前記鍵の操作により当該鍵に対応する弦を打撃するハンマを有するピアノに用いられる音響効果付与装置であって、前記ハンマによる前記弦への打撃を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記打撃された弦の基本周波数に対応する周波数の正弦波信号を出力する信号出力手段と、前記出力された正弦波信号を前記弦に伝達する信号伝達手段とを具備することを特徴とする音響効果付与装置を提供する。
【０００６】
また、別の好ましい態様において、前記信号出力手段は、前記打撃された弦の基本周波数のｎ倍（ｎは１以上の整数）周波数の正弦波信号を出力することを特徴とする。
【０００７】
また、別の好ましい態様において、前記弦に伝達される正弦波信号は、前記打撃された弦に対応して予め決められている態様で振幅が時間変化することを特徴とする。
【０００８】
また、別の好ましい態様において、前記弦の各々について基本周波数を規定した設定情報を、複数記憶する記憶手段と、ユーザの指示に応じて前記設定情報のいずれかを特定する特定手段とをさらに具備し、前記信号出力手段は、前記特定された設定情報に基づいて決まる周波数の前記正弦波信号を出力することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、複数の鍵と、前記鍵に対応して設けられた弦と、前記鍵の操作により当該鍵に対応する弦を打撃するハンマと、前記ハンマによる前記弦への打撃を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記打撃された弦の基本周波数に対応する周波数の正弦波信号を出力する信号出力手段と、前記出力された正弦波信号を前記弦に伝達する信号伝達手段とを具備することを特徴とするピアノを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アコースティックピアノの自然な感じを残しつつ、その発音に音響効果を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態におけるグランドピアノの外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるグランドピアノの内部構造を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態における振動部の取り付け位置を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態における音源装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態における音響効果付与装置の機能構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態における信号出力部の機能構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態における基本特性鍵テーブルの内容を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態における基本特性鍵テーブルの具体例を説明する図である。
【図９】本発明の実施形態における基音ＯＳＣ鍵テーブルの内容を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態における基音ＡＥＧ鍵テーブルの内容を説明する図である。
【図１１】本発明の変形例１におけるアップライトピアノの内部構造を示す図である。
【図１２】本発明の変形例２におけるグランドピアノの内部構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態＞
［全体構成］
図１は、本発明の実施形態におけるグランドピアノ１の外観を示す斜視図である。グランドピアノ１は、その前面に演奏者によって演奏操作がなされる鍵２が複数配列された鍵盤、およびペダル３を有する。また、グランドピアノ１は、前面部分に操作パネル１３を有する音源装置１０、および譜面台部分に設けられたタッチパネル６０を有する。ユーザの指示は、操作パネル１３およびタッチパネル６０が操作されることにより、音源装置１０に対して入力可能になっている。
【００１３】
グランドピアノ１は、複数の発音モードのうち、ユーザの指示に応じた発音モードでの発音が可能になっている。この発音モードには、一般的なグランドピアノと同様の態様、ハンマによる打弦のみで発音させる通常発音モード、本発明の音響効果付与装置によって実現される態様で音響効果を付与して発音させる音響効果付与モード、および、ハンマによる打弦を阻止することにより消音させて電子音源により発音させる消音モードが含まれている。なお、通常発音モードおよび消音モードについては存在しなくてもよい。
【００１４】
また、グランドピアノ１は、複数の演奏モードのうち、ユーザの指示に応じた演奏モードでの動作が可能になっている。この演奏モードには、ユーザが演奏操作をして発音させる通常演奏モード、および鍵を自動的に駆動して発音させる自動演奏モードが含まれている。なお、いずれか一方の演奏モードについては存在しなくてもよい。
【００１５】
［グランドピアノ１の構成］
図２は、本発明の実施形態におけるグランドピアノ１の内部構造を説明する図である。この図においては、各鍵２に対応して設けられている構成については、１つの鍵２に着目して示し、他の鍵２に対応して設けられている部分については記載を省略している。
【００１６】
各鍵２の後端側（演奏するユーザから見て鍵２の奥側）の下部には、演奏モードが自動演奏モードである場合において、ソレノイドを用いて鍵２を駆動する鍵駆動部３０が設けられている。鍵駆動部３０は、音源装置１０からの制御信号に応じてソレノイドを駆動する。鍵駆動部３０は、ソレノイドを駆動してプランジャを上昇させることにより、ユーザが押鍵したときと同様な状態を再現する一方、プランジャを下降させることにより、ユーザが離鍵したときと同様な状態を再現する。このように、通常演奏モードと自動演奏モードとの違いは、鍵２を駆動させるのがユーザの操作であるか、鍵駆動部３０であるかの違いである。
【００１７】
ハンマ４は、各鍵２に対応して設けられ、鍵２が押下されるとアクション機構（図示略）を介して力が伝達されて移動し、各鍵２に対応する弦５を打撃する。また、ダンパ８は、鍵２の押下量、およびペダル３のうちダンパペダル（以下、単にペダル３といった場合にはダンパペダルを示す）の踏込量に応じて、弦５と非接触状態または接触状態となる。ダンパ８は、弦５と接触しているときには、その弦５の振動を抑制する。
【００１８】
ストッパ４０は、消音モードに設定されているときに、ハンマ４による弦５への打撃を阻止する部材である。すなわち、発音モードが消音モードに設定されているときには、ハンマシャンクがストッパ４０に衝突してハンマ４の弦５への打撃が阻止される一方、消音モード以外に設定されているときには、ストッパ４０は、ハンマシャンクと衝突しない位置に移動するようになっている。
【００１９】
鍵センサ２２は、各鍵２の下部に設けられ、鍵２の挙動に応じた検出信号を音源装置１０に出力する。この例においては、鍵センサ２２は、鍵２の押下量を検出し、検出結果を示す検出信号を音源装置１０に出力する。なお、鍵センサ２２は、鍵２の押下量に応じた検出信号を出力していたが、鍵２が特定の押下位置を通過したことを示す検出信号が出力されるようにしてもよい。特定の押下位置とは、鍵２のレスト位置からエンド位置に至る範囲のいずれかの位置であり、複数箇所であることが望ましい。このように、鍵センサ２２が出力する検出信号は、鍵２の挙動を音源装置１０に認識させることができる信号であればどのようなものであってもよい。
【００２０】
ハンマセンサ２４は、各ハンマ４に対応して設けられ、ハンマ４の挙動に応じた検出信号を音源装置１０に出力する。この例においては、ハンマセンサ２４は、ハンマ４による弦５の打撃直前の移動速度を検出し、検出結果を示す検出信号を音源装置１０に出力する。なお、この検出信号は、ハンマ４の移動速度そのものを示すものでなくてもよく、別の態様での検出信号として、音源装置１０において移動速度が算出されるようにしてもよい。例えば、ハンマ４が移動中にハンマシャンクが通過する２つの位置について、ハンマシャンクが通過したことを示す検出信号が出力されるようにしてもよいし、一方の位置を通過してから他方の位置を通過するまでの時間を示す検出信号が出力されるようにしてもよい。このように、ハンマセンサ２４が出力する検出信号は、ハンマ４の挙動を音源装置１０に認識させることができる信号であればどのようなものであってもよい。
【００２１】
ペダルセンサ２３は、各ペダル３に対応して設けられ、ペダル３の挙動に応じた検出信号を音源装置１０に出力する。この例においては、ペダル３の踏込量を検出し、検出結果を示す検出信号を音源装置１０に出力する。なお、ペダルセンサ２３は、ペダル３の踏込量に応じた検出信号を出力していたが、ペダル３が特定の踏込位置を通過したことを示す検出信号が出力されるようにしてもよい。特定の踏込位置とは、ペダルのレスト位置からエンド位置に至る範囲のいずれかの位置であり、ダンパ８と弦５とが完全に接触する状態と非接触の状態とを区別できる踏込位置であることが望ましく、複数箇所を特定の踏込位置とすることでハーフペダルの状態についても検出することができるようにすることがさらに望ましい。このように、ペダルセンサ２３が出力する検出信号は、ペダル３の挙動を音源装置１０に認識させることができる信号であればどのようなものであってもよい。
【００２２】
なお、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３、およびハンマセンサ２４から出力される検出信号によって、音源装置１０が、弦５に対するハンマ４の打撃タイミング（キーオンのタイミング）、打撃速度（ベロシティ）、およびその弦５に対するダンパ８の振動抑制タイミング（キーオフのタイミング）を、各鍵２（キーナンバ）に対応して特定することができるようになっていれば、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３およびハンマセンサ２４は、鍵２、ペダル３、ハンマ４の挙動を検出した結果を、他の態様での検出信号として出力してもよい。
【００２３】
響板７は、響棒７５および駒６が接続され、駒６を介して響板７の振動を各弦５に伝達するとともに、各弦５の振動が駒６を介して伝達される。
また、響板７には、振動部５０が接続されている。振動部５０は、響板７に対して振動を伝達するアクチュエータと、アクチュエータを駆動する駆動回路とを有する。この駆動回路は、音源装置１０から出力される駆動波形信号を増幅してアクチュエータに供給することにより、アクチュエータを駆動波形信号が示す波形で振動させる。また、振動部５０は、直支柱９に接続された支持部５５によって支持されて、響板７に接続されている。なお、振動部５０は、支持部５５を用いずに響板７によって支持されるようにしてもよい。この場合には、振動部５０は、駆動波形信号に応じた振動を慣性力によって響板７に伝達する。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態における振動部５０の取り付け位置を説明する図である。図３に示すように、振動部５０は、響板７のうち、複数存在する響棒７５の間に接続されている。なお、この例においては、複数の振動部５０が響板７に接続されているが、１つであってもよい。また、振動部５０は、響棒７５に接続されていてもよい。また、振動部５０は、駒６に対応する響板７の位置に設けられてもよい。この場合、響板７は、振動部５０と駒６とに挟まれた状態になる。
【００２５】
［音源装置１０の構成］
図４は、本発明の実施形態における音源装置１０の構成を示すブロック図である。音源装置１０は、制御部１１、記憶部１２、操作パネル１３、通信部１４、信号発生部１５、およびインターフェイス１６を有する。これらの各構成はバスを介して接続されている。
制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置を有する。制御部１１は、記録装置に記憶されている制御プログラムに基づいて、音源装置１０の各部およびインターフェイス１６に接続された各構成を制御する。この例においては、制御部１１は、制御プログラムを実行することにより、音源装置１０および音源装置１０に接続された構成の一部を、音響効果付与装置１００（図５参照）として機能させる。
【００２６】
記憶部１２は、制御プログラムを実行しているときに用いられる各種設定内容を示す設定情報を記憶する。設定情報は、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３、およびハンマセンサ２４から出力される検出信号に基づいて、信号発生部１５において生成する駆動波形信号の内容を決定するための情報である。例えば、押下された鍵２と生成する駆動波形信号との関係を規定するテーブルなどが含まれている。記憶部１２は、各々内容の異なる設定情報を複数記憶している。設定情報の内容についての詳細は後述する。
【００２７】
操作パネル１３は、ユーザの操作を受け付ける操作ボタンなどを有する。この操作ボタンによりユーザの操作が受け付けられると、操作に応じた操作信号が制御部１１に出力される。インターフェイス１６に接続されたタッチパネル６０は、液晶ディスプレイなどの表示画面を有し、その表示画面の表面部分には、ユーザの操作を受け付けるタッチセンサが設けられている。この表示画面には、制御部１１のインターフェイス１６を介した制御により、記憶部１２に記憶された複数の設定情報のうち、一の設定情報を選択するための選択画面、各種モードの設定などを行う設定画面、楽譜などの各種情報が表示される。また、タッチセンサにより利用者の操作が受け付けられると、操作に応じた操作信号がインターフェイス１６を介して制御部１１に出力される。ユーザから音源装置１０への指示は、操作パネル１３およびタッチパネル６０によって受け付けられる操作により入力される。
【００２８】
通信部１４は、無線、有線などにより他の装置と通信を行うインターフェイスである。このインターフェイスには、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）やＣＤ（Compact Disk）などの記録媒体に記録された各種データを読み出し、読み出したデータを出力するディスクドライブが接続されていてもよい。通信部１４を介して音源装置１０に入力されるデータは、例えば、自動演奏に用いる楽曲データなどである。
【００２９】
信号発生部１５は、制御部１１の制御により、正弦波信号を発生させてエンベロープを調整して、駆動波形信号として出力する音源を有する。
インターフェイス１６は、音源装置１０と外部の各構成とを接続するインターフェイスである。インターフェイス１６に接続される各構成は、この例においては、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３、ハンマセンサ２４、鍵駆動部３０、振動部５０およびタッチパネル６０である。インターフェイス１６は、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３、ハンマセンサ２４から出力される検出信号、およびタッチパネル６０から出力される操作信号を、制御部１１に出力する。また、インターフェイス１６は、制御部１１から出力された制御信号を鍵駆動部３０に出力し、信号発生部１５から出力された駆動波形信号を振動部５０に出力する。
続いて、制御部１１が制御プログラムを実行することにより機能する音響効果付与装置１００について説明する。
【００３０】
［音響効果付与装置１００の機能構成］
図５は、本発明の実施形態における音響効果付与装置１００の機能構成を示すブロック図である。音響効果付与装置１００は、特定部１１０、検出部１２０、信号出力部１３０および信号伝達部１４０を有する。図５に示すように、鍵２が操作されると、ハンマ４が弦５を打撃し、弦５が振動する。また、鍵２の操作、ペダル３の操作によりダンパ８が動作する。ダンパ８の動作により、弦５の振動の抑制状態が変化する。
【００３１】
特定部１１０は、タッチパネル６０により、記憶部１２に記憶された複数の設定情報から１つの設定情報を選択させるユーザの操作を受け付ける。また、特定部１１０は、選択された設定情報を、信号出力部１３０において用いられる設定情報として、制御部１１により特定する。
【００３２】
検出部１２０は、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３およびハンマセンサ２４により、鍵２、ペダル３およびハンマ４の挙動をそれぞれ検出する。また、検出部１２０は、鍵センサ２２、ペダルセンサ２３およびハンマセンサ２４から出力される検出信号に基づいて、ハンマ４による弦５の打撃タイミング（キーオンのタイミング）、打撃された弦５に対応する鍵２の番号（キーナンバ）、打撃速度（ベロシティ）、およびその弦５に対するダンパ８の振動抑制タイミング（キーオフのタイミング）を、信号出力部１３０で用いる情報（楽音制御情報）として、制御部１１により特定する。この例においては、検出部１２０は、打撃タイミングおよび鍵２の番号については鍵２の挙動から特定し、打撃速度についてはハンマ４の挙動から特定し、振動抑制タイミングについては、鍵２およびペダル３の挙動から特定する。なお、打撃タイミングがハンマ４の挙動から特定されてもよいし、打撃速度が鍵２の挙動から特定されてもよい。
【００３３】
検出部１２０は、特定したキーオンのタイミングにおいて、キーナンバ、ベロシティ、およびキーオンを示す楽音制御情報を、信号出力部１３０に出力する。また、検出部１２０は、キーオフのタイミングにおいて、キーナンバおよびキーオフを示す楽音制御情報を、信号出力部１３０に出力する。
【００３４】
信号出力部１３０は、検出部１２０から出力される楽音制御情報に基づいて、信号発生部１５により正弦波信号を発生して、駆動波形信号として信号伝達部１４０に出力する。ここで、正弦波信号の発生態様については、特定部１１０によって特定された設定情報に基づいて制御部１１により指示される。信号出力部１３０における詳細な機能構成については後述する。
【００３５】
信号伝達部１４０は、信号出力部１３０からの駆動波形信号を弦５に伝達する。信号伝達部１４０は、この駆動波形信号を振動部５０に供給してアクチュエータを振動させ、響板７および駒６を介して、駆動波形信号が示す振動を弦５に伝達する。なお、駒６および響板７には、ハンマ４の打弦による弦５の振動も伝達される。
続いて、信号出力部１３０における詳細な機能構成について図６を用いて説明する。
【００３６】
［信号出力部１３０の機能構成］
図６は、本発明の実施形態における信号出力部１３０の機能構成を示すブロック図である。信号出力部１３０は、制御部１１によって実現される発音制御部１３１、信号発生部１５により実現される正弦波発生部１３２、エンベロープ調整部１３３、および合成部１３４を有する。この例においては、正弦波発生部１３２は、基音ＯＳＣ（Oscillator）、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣを有する。基音ＯＳＣ、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣは、それぞれ、発音制御部１３１の制御にしたがって正弦波信号を出力する。
【００３７】
エンベロープ調整部１３３は、基音ＡＥＧ（Amplitude Envelope Generator）、２倍音ＡＥＧ、３倍音ＡＥＧおよび４倍音ＡＥＧを有する。基音ＡＥＧ、２倍音ＡＥＧ、３倍音ＡＥＧおよび４倍音ＡＥＧは、基音ＯＳＣ、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣに対応して設けられ、入力された正弦波信号の振幅の時間変化を、発音制御部１３１の制御にしたがって調整して出力する。
【００３８】
合成部１３４は、エンベロープ調整部１３３から出力された正弦波信号を合成（加算）して、駆動波形信号として信号伝達部１４０に出力する。
発音制御部１３１は、特定部１１０によって特定された設定情報、および検出部１２０によって出力された楽音制御情報に基づいて、正弦波発生部１３２およびエンベロープ調整部１３３の動作を制御する。すなわち、発音制御部１３１によってエンベロープ調整部１３３から出力される正弦波信号の周波数、振幅などが制御される。
【００３９】
ここで、設定情報の内容について説明する。この例においては、設定情報には、複数のテーブルが含まれている。複数のテーブルとは、キーナンバと正弦波発生部１３２の全体の制御パラメータとの関係を定めた基本特性鍵テーブル、キーナンバと基音ＯＳＣの制御パラメータとの関係を定めた基音ＯＳＣ鍵テーブル、キーナンバと基音ＡＥＧの制御パラメータを定めた基音ＡＥＧ鍵テーブルを含む。設定情報には、基音ＯＳＣ鍵テーブルと同様、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣ、４倍音ＯＳＣの制御パラメータとキーナンバとの関係を定めた２倍音ＯＳＣ鍵テーブル、３倍音ＯＳＣ鍵テーブル、４倍音ＯＳＣ鍵テーブルについても含まれ、基音ＡＥＧ鍵テーブルと同様、２倍音ＡＥＧ、３倍音ＡＥＧ、４倍音ＡＥＧの制御パラメータとキーナンバとの関係を定めた２倍音ＡＥＧ鍵テーブル、３倍音ＡＥＧ鍵テーブル、４倍音ＡＥＧ鍵テーブルについても含まれている。
【００４０】
なお、以下の説明においては、２倍音ＯＳＣ鍵テーブル、３倍音ＯＳＣ鍵テーブル、４倍音ＯＳＣ鍵テーブルについては、基音ＯＳＣ鍵テーブルと適用される対象が異なるだけであるから、説明を省略する。また、２倍音ＡＥＧ鍵テーブル、３倍音ＡＥＧ鍵テーブル、４倍音ＡＥＧ鍵テーブルについても同様に、基音ＡＥＧ鍵テーブルと適用される対象が異なるだけであるから、説明を省略する。
【００４１】
また、ベロシティと振幅レベルとの関係（ベロシティカーブ）を定めた情報についても複数種類が設定情報に含まれている。この情報は設定情報とは別に設けられていてもよい。また、ペダル３の踏込量に応じてダンパペダルの効きの程度（ハーフペダル時の効果など）を制御するためのパラメータを定めた情報についても設けられていてもよい。
【００４２】
図７は、本発明の実施形態における基本特性鍵テーブルの内容を説明する図である。図８は、本発明の実施形態における基本特性鍵テーブルの具体例を説明する図である。基本特性鍵テーブルは、キーナンバ（Key No.）に対して、基音ピッチ（tuning）、主音量（volume）、不調和度（inharmonicity parameter）、ベロシティ調整（velocity adjust）が規定されている。
【００４３】
基音ピッチについては、キーナンバに対応する鍵２が押下されたときにハンマ４によって打撃される弦５の基本周波数に相当するパラメータ（ｔｎ１、ｔｎ２、・・・）として定められ、基音ＯＳＣにおいて発生させる正弦波信号の周波数を決めるパラメータである。この例においては、このパラメータは、平均律からのずれ量をセント値で表したものであり、例えば、図８（ａ）に示す関係で定められている。この関係は、記憶部１２に記憶されている複数の設定情報のうちの１つの例である。
なお、このパラメータは、ずれ量を周波数で表したものであってもよいし、ピッチの周波数そのものによって定められていてもよい。
【００４４】
不調和度については、ｎ倍音の周波数が基本周波数のｎ倍よりわずかに大きくなるアコースティックピアノの不調和性（インハーモニシティ）の程度を示すパラメータ（ｉｈ１、ｉｈ２、・・・）として定められ、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣにおいて発生させる正弦波信号の周波数を決めるパラメータである。このパラメータ（inharmonicity parameter）は、どのように定義されたものであってもよいが、この例においては、特開平４−１９１８９４号公報に開示されているパラメータｂ値に相当するものとし、例えば、図８（ｂ）に示す関係で定められている。この関係は、記憶部１２に記憶されている複数の設定情報のうちの１つの例である。
【００４５】
主音量については、正弦波発生部１３２において発生させる正弦波信号の振幅を全体的に制御するパラメータ（ｖｍ１、ｖｍ２、・・・）として定められている。
ベロシティ調整については、適用されるベロシティカーブを示すパラメータ（ｖａ１、ｖａ２、・・・）として定められている。
【００４６】
図９は、本発明の実施形態における基音ＯＳＣ鍵テーブルの内容を説明する図である。基音ＯＳＣ鍵テーブルは、キーナンバ（Key No.）に対して、倍数（multiple）、従音量（level）、位相（phase）、ピッチ（pitch adjust）が規定されている。
倍数については、基音ＯＳＣにおいて発生させる正弦波信号の周波数と、上記基音ピッチとの関係とを定めるパラメータ（ｍｐ１、ｍｐ２、・・・）として定められている。通常は、基音ＯＳＣ鍵テーブルにおいては、全てのキーナンバに対して「１倍」として定められ、２倍音ＯＳＣ鍵テーブル、３倍音ＯＳＣ鍵テーブル、４倍音ＯＳＣ鍵テーブルにおいては「２倍」、「３倍」、「４倍」として定められる。
【００４７】
従音量については、基音ＯＳＣにおいて発生させる正弦波信号の振幅を制御するパラメータ（ｌｖ１、ｌｖ２、・・・）として定められている。基音ＯＳＣから出力される正弦波信号の振幅は、ベロシティ調整に示されるベロシティカーブによって決まる出力レベル、主音量、および、この従音量によって決まる。そして、基音ＡＥＧによって振幅の時間変化が制御される。通常は、基音ＯＳＣ鍵テーブルにおける従音量よりも、２倍音ＯＳＣ鍵テーブルの方が小さくなり、３倍音ＯＳＣ鍵テーブル、４倍音ＯＳＣ鍵テーブルの方がより小さくなるように定められる。
【００４８】
位相については、基音ＯＳＣにおいて発生させる正弦波信号の位相を制御するパラメータ（ｐｈ１、ｐｈ２、・・・）として定められている。
ピッチについては、基音ＯＳＣにおいて発生させる正弦波信号の周波数を、基本特性鍵テーブルによって決められる周波数からシフトさせるパラメータ（ｐｓ１、ｐｓ２、・・・）として定められている。
なお、基音ＯＳＣ鍵テーブルにより規定される基音ＯＳＣから出力される正弦波信号は、これらのパラメータの組み合わせで定められる場合に限らず、様々な態様で定めることができる。
【００４９】
図１０は、本発明の実施形態における基音ＡＥＧ鍵テーブルの内容を説明する図である。基音ＡＥＧ鍵テーブルは、キーナンバ（Key No.）に対して、エンベロープを定めるパラメータ（ＡＤＳＲ）が定められ、この例においては、アタックタイム（attack time）、ディケイタイム（decay time）、ディケイレベル（decay level）、サスティンタイム（sustain time）、リリースタイム（release time）が規定されている。
【００５０】
アタックタイムについては、正弦波信号の振幅を最大振幅（アタックレベル）に到達させるまでのキーオンからの時間のパラメータ（ａｔ１、ａｔ２、・・・）として定められている。ディケイタイムについては、正弦波信号の振幅をアタックレベルからディケイレベルまで到達させるまでの時間のパラメータ（ｄｔ１、ｄｔ２、・・・）として定められている。このディケイレベルについては、パラメータ（ｄｌ１、ｄｌ２、・・・）として定められている。サスティンタイムについては、キーオンの状態が維持された場合（キーオフが無い場合）に、正弦波信号の振幅をディケイレベルから０に減衰させるまでの時間のパラメータ（ｓｔ１、ｓｔ２、・・・）として定められている。リリースタイムについては、キーオフの後、正弦波信号の振幅を０に減衰させるまでの時間のパラメータ（ｒｔ１，ｒｔ２、・・・）として定められている。
なお、基音ＡＥＧ鍵テーブルにより規定されるエンベロープは、これらのパラメータの組み合わせで定められる場合に限らず、様々な態様で定めることができる。
【００５１】
図６に戻って説明を続ける。発音制御部１３１は、特定部１１０によって特定された設定情報における各テーブルを参照し、検出部１２０によって出力された楽音制御情報に基づいて、正弦波発生部１３２およびエンベロープ調整部１３３の動作を制御する。例えば、発音制御部１３１は、キーナンバ、ベロシティ、およびキーオンの楽音制御情報が入力されると、設定情報を参照し、キーナンバに対応する各種パラメータを用いて、正弦波発生部１３２に正弦波信号を発生させ、駆動波形信号を出力させる。キーオフの楽音制御情報が入力されると、リリースタイム経過後に正弦波発生部１３２における正弦波信号の発生を停止させる。
【００５２】
なお、図６に示す正弦波発生部１３２およびエンベロープ調整部１３３の組については、１つの組のみ図示しているが、実際には複数組存在している。これにより、検出部１２０から出力された楽音制御情報により、複数のキーナンバについて同時にキーオンの状態になっている場合には、各キーナンバに対応して１つの組が割り当てられる。そして、各組から出力される正弦波信号については、合成部１３４において合成される。
以上が、音響効果付与装置１００の機能構成についての説明である。
【００５３】
［動作例］
続いて、本発明の実施形態におけるグランドピアノ１の動作例について説明する。まず、ユーザは、タッチパネル６０を操作して、演奏モードを通常演奏モードとし、発音モードを音響効果付与モードとして設定する。また、ユーザは、タッチパネル６０を操作して、記憶部１２に記憶された複数の設定情報のうち、ユーザが所望する内容が規定された設定情報を選択する。
以下の説明においては、選択された設定情報は、駆動波形信号が実際の弦５に近い振動を示すように規定されているものとする。例えば、基本特性鍵テーブルにおける基音ピッチについては、弦５の基本周波数と一致するように定められている。また、不調和度についても、弦５の２倍音、３倍音、４倍音の周波数の正弦波信号が駆動波形信号に含まれるように定められている。また、駆動波形信号（または各正弦波信号）の振幅のエンベロープも、弦５の振動の減衰態様に概ね一致するように、各パラメータが定められている。
【００５４】
ユーザが鍵２を操作すると、操作した鍵２に対応する弦５がハンマ４によって打撃され振動する。一方、検出部１２０によって、ハンマ４の打撃タイミングが特定されることにより、駆動波形信号が信号出力部１３０から出力される。この駆動波形信号が示す波形で振動部５０が振動することにより響板７も振動し、駒６を介して弦５にも伝達される。
この駆動波形信号は、ハンマ４によって打撃された弦５についての基本周波数、およびインハーモニシティを考慮した２倍音の周波数、３倍音の周波数、および４倍音の周波数の正弦波信号を合成した信号である。
【００５５】
したがって、この駆動波形信号は、ハンマ４によって打撃された弦５に対して、他の弦５よりも効果的に伝達される。これにより、弦５の振動は、ハンマ４の打撃により励起されるだけでなく、駆動波形信号によっても励起されることになり、駆動波形信号に応じた音響効果が付与された状態となる。また、ハンマ４の打撃により振動が励起された弦５に対して伝達される駆動波形信号は、その弦５の基本周波数、および倍音周波数の正弦波信号といった単純な信号で構成されるため、ピアノのサンプリング音などに見られる余分な周波数成分が含まれない。そのため、駆動波形信号を弦５に伝達したとしても、アコースティックピアノの自然な感じを残すことができる。
【００５６】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
［変形例１］
上述した実施形態においては、音響効果付与装置１００をグランドピアノに用いた例を説明したが、アップライトピアノに用いてもよい。
【００５７】
図１１は、本発明の変形例１におけるアップライトピアノ１Ａの内部構造を示す図である。図１１において、アップライトピアノ１Ａの各構成には、実施形態におけるグランドピアノ１の各構成と対応する符号に「Ａ」を加えた符号を付している。アップライトピアノ１Ａの場合においても、振動部５０Ａは、支柱９Ａに接続された支持部５５Ａに支持され、響板７Ａに接続されている。また、実施形態と同様に、振動部５０Ａは、響板７Ａのうち、響棒７５Ａの間に接続されている。そのため、この例においても、実施形態と同様に、打弦に応じて生成される駆動波形信号は、振動部５０Ａの振動により響板７Ａ、駒６Ａを介して、弦５Ａに伝達される。
このように、音響効果付与装置１００については、グランドピアノ、アップライトピアノなどのアコースティックピアノにおいて用いることができる。
【００５８】
［変形例２］
上述した実施形態においては、駆動波形信号を弦５に伝達する信号伝達部１４０は、振動部５０、響板７および駒６により構成していたが、別の態様で構成してもよい。例えば、振動部５０を駒６に取り付け、駒６を振動させて弦５に駆動波形信号を伝達してもよい。この場合には、信号伝達部１４０は、振動部５０と駒６により構成されることになる。
また、駆動波形信号が直接弦５に伝達されるようにしてもよい。この場合には、以下の構成にすればよい。
【００５９】
図１２は、本発明の変形例２におけるグランドピアノ１Ｂの内部構造を説明する図である。この例における信号伝達部１４０は、駆動マグネット５０Ｂにより構成される。駆動マグネット５０Ｂは、電磁石であり、信号出力部１３０から入力される駆動波形信号が示す波形に応じた強度の磁力を発生させる。この磁力の発生により弦５には、駆動波形信号が示す波形での振動が励起され、駆動波形信号が伝達される。この駆動マグネット５０Ｂは、各鍵２に対応する全ての弦５について磁力を及ぼすように設けられていればよい。なお、各弦５に対応して駆動マグネット５０Ｂを設けることにより、弦５毎に振動を励起する構成としてもよい。この場合には、信号出力部１３０は、キーナンバに対応した弦５に振動を励起する駆動マグネット５０Ｂに駆動波形信号を出力すればよい。
【００６０】
［変形例３］
上述した実施形態においては、記憶部１２には設定情報が複数種類記憶されていたが、１種類の設定情報のみが記憶されていてもよい。この場合には、記憶部１２に記憶された設定情報を信号出力部１３０において用いればよいから、特定部１１０は不要である。
【００６１】
［変形例４］
上述した実施形態において、記憶部１２に記憶されている複数種類の設定情報は、音律が対応付けられていてもよい。例えば、平均律用の設定情報、純正律用の設定情報として記憶されていればよい。純正律用の設定情報については、基本音毎に存在するようにすればよい。このようにすれば、ユーザは、ピアノを調律した場合には、調律後の音律に対応する設定情報を選択するようにすればよい。
【００６２】
［変形例５］
上述した実施形態においては、正弦波発生部１３２は、基音ＯＳＣ、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣを有していたが、より多くのＯＳＣを有していていてもよいし、より少ないＯＳＣを有していてもよい。すなわち、正弦波発生部１３２は、ｎ倍音ＯＳＣ（ｎは１以上の整数）を有する構成であればよい。また、基音ＯＳＣのみであってもよい。基音ＯＳＣのみの場合には、駆動波形信号は弦５の基本周波数の正弦波信号となるが、駆動波形信号が伝達された弦５は、基本周波数の振動成分のみが増加するのではなく、駆動波形信号のエネルギにより倍音成分についても増加する。
【００６３】
［変形例６］
上述した実施形態においては、動作例の説明において選択された設定情報は、弦５の基本周波数の正弦波信号、およびインハーモニシティを考慮した２倍音、３倍音、４倍音の周波数の正弦波信号を発生させるものであった。設定情報は、このような態様で正弦波信号を発生させるものに限られない。これによっては、実施形態における動作例で説明した音響効果とは異なる効果が付与されることになるが、ユーザは所望の音響効果に応じて適宜設定情報を選択すればよい。以下、設定情報により発生させる正弦波信号について例示する。
【００６４】
第１の例として、基本周波数の正弦波信号は実施形態と同様であるものとし、２倍音、３倍音、４倍音の周波数の正弦波信号については、インハーモニシティを考慮せず、基本周波数の２倍、３倍、４倍の周波数としてもよい。この場合、弦５の基本周波数については一致した正弦波信号が出力され、倍音については、インハーモニシティの影響分だけ弦５と異なる周波数の正弦波信号が出力されることになる。
第２の例として、各正弦波信号の周波数を全体的に数セントシフトさせたものであってもよい。
第３の例として、基音ＯＳＣからの正弦波信号の出力をせず、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣからの正弦波信号の出力のみとしてもよい。この場合には、ハンマ４に打撃された弦５に伝達される駆動波形信号は、基本周波数の正弦波信号は含まれない。なお、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣから出力される正弦波信号の周波数については、第１の例のように、インハーモニシティを考慮しない周波数であってもよい。
【００６５】
上述した各例において示すように、弦５の基本周波数に対応して各ＯＳＣから出力される正弦波信号の周波数が決まるように設定情報が決められていれば、様々な例が適用可能である。これらの様々な設定情報を用いることで、様々な音響効果を付与することができる。
【００６６】
［変形例７］
上述した実施形態においては、複数設けられた振動部５０は、それぞれ同じ駆動波形信号により振動するように構成されていたが、異なる駆動波形信号により振動するように構成されてもよい。例えば、複数の振動部５０は、振動特性の周波数依存性が互いに異なるアクチュエータを有する構成にする。そして、信号出力部１３０は、正弦波発生部１３２から出力される正弦波信号を、その正弦波信号の周波数において効率的に振動するアクチュエータを有する振動部５０に出力するようにすればよい。
【００６７】
また、振動部５０は、弦５の並ぶ方向に沿って配置されてもよい。この場合には、信号出力部１３０は、ハンマ４に打撃された弦５に最も近い振動部５０に、その弦５に対応して出力された駆動波形信号を出力するようにすればよい。
【００６８】
［変形例８］
上述した実施形態においては、エンベロープ調整部１３３は、基音ＯＳＣ、２倍音ＯＳＣ、３倍音ＯＳＣおよび４倍音ＯＳＣに対応した基音ＡＥＧ、２倍音ＡＥＧ、３倍音ＡＥＧおよび４倍音ＡＥＧを有し、各周波数の正弦波信号に対応してエンベロープの調整が可能であったが、各ＡＥＧが同じエンベロープの調整を行うようにしてもよい。この場合には、エンベロープ調整部１３３を用いず、合成部１３４から出力される駆動波形信号のエンベロープを調整する構成を設けてもよい。
【００６９】
［変形例９］
上述した実施形態においては、設定情報は、テーブルの形式で正弦波信号の周波数などの各パラメータを規定していたが、キーナンバを変数とした演算式など他の形式でパラメータを規定するものであってもよい。
【００７０】
［変形例１０］
上述した実施形態においては、検出部１２０は、鍵２またはハンマ４の挙動を検出して、ハンマ４による弦５の打撃タイミングを特定していたが、別の態様により検出してもよい。例えば、検出部１２０は、ハンマ４の打撃による弦５の振動を、各弦５に対応して設けたピエゾピックアップ、マグネティックピックアップなどにより検出し、振動が検出された弦５に対応する鍵２の番号を特定し、検出されたタイミングを弦５の打撃タイミングとして特定すればよい。また、検出部１２０は、マイクロフォンなどにより弦５の振動による音を検出し、その音の周波数分布を解析することにより振動した弦５を特定し、鍵２の番号および打撃タイミングを特定してもよい。
【００７１】
［変形例１１］
上述した実施形態における各プログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスクなど）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供し得る。また、グランドピアノ１は、各プログラムをネットワーク経由でダウンロードしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１，１Ｂ…グランドピアノ、１Ａ…アップライトピアノ、２，２Ａ…鍵、３，３Ａ…ペダル、４，４Ａ…ハンマ、５，５Ａ…弦、６，６Ａ…駒、７，７Ａ…響板、８，８Ａ…ダンパ、９…直支柱、９Ａ…支柱、１０…音源装置、１１…制御部、１２…記憶部、１３…操作パネル、１４…通信部、１５…信号発生部、１６…インターフェイス、２２，２２Ａ…鍵センサ、２３，２３Ａ…ペダルセンサ、２４，２４Ａ…ハンマセンサ、３０，３０Ａ…鍵駆動部、４０，４０Ａ…ストッパ、５０，５０Ａ…振動部、５０Ｂ…駆動マグネット、５５，５５Ａ…支持部、６０…タッチパネル、７５，７５Ａ…響棒、１００…音響効果付与装置、１１０…特定部、１２０…検出部、１３０…信号出力部、１３１…発音制御部、１３２…正弦波発生部、１３３…エンベロープ調整部、１３４…合成部、１４０…信号伝達部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鍵、前記鍵に対応して設けられた弦、および前記鍵の操作により当該鍵に対応する弦を打撃するハンマを有するピアノに用いられる音響効果付与装置であって、
前記ハンマによる前記弦への打撃を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記打撃された弦の基本周波数に対応する周波数の正弦波信号を出力する信号出力手段と、
前記出力された正弦波信号を前記弦に伝達する信号伝達手段と
を具備することを特徴とする音響効果付与装置。
【請求項２】
前記信号出力手段は、前記打撃された弦の基本周波数のｎ倍（ｎは１以上の整数）周波数の正弦波信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響効果付与装置。
【請求項３】
前記弦に伝達される正弦波信号は、前記打撃された弦に対応して予め決められている態様で振幅が時間変化する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響効果付与装置。
【請求項４】
前記弦の各々について基本周波数を規定した設定情報を、複数記憶する記憶手段と、
ユーザの指示に応じて前記設定情報のいずれかを特定する特定手段と
をさらに具備し、
前記信号出力手段は、前記特定された設定情報に基づいて決まる周波数の前記正弦波信号を出力する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の音響効果付与装置。
【請求項５】
複数の鍵と、
前記鍵に対応して設けられた弦と、
前記鍵の操作により当該鍵に対応する弦を打撃するハンマと、
前記ハンマによる前記弦への打撃を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記打撃された弦の基本周波数に対応する周波数の正弦波信号を出力する信号出力手段と、
前記出力された正弦波信号を前記弦に伝達する信号伝達手段と
を具備することを特徴とするピアノ。
【請求項１】
複数の鍵、前記鍵に対応して設けられた弦、および前記鍵の操作により当該鍵に対応する弦を打撃するハンマを有するピアノに用いられる音響効果付与装置であって、
前記ハンマによる前記弦への打撃を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記打撃された弦の基本周波数に対応する周波数の正弦波信号を出力する信号出力手段と、
前記出力された正弦波信号を前記弦に伝達する信号伝達手段と
を具備することを特徴とする音響効果付与装置。
【請求項２】
前記信号出力手段は、前記打撃された弦の基本周波数のｎ倍（ｎは１以上の整数）周波数の正弦波信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響効果付与装置。
【請求項３】
前記弦に伝達される正弦波信号は、前記打撃された弦に対応して予め決められている態様で振幅が時間変化する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響効果付与装置。
【請求項４】
前記弦の各々について基本周波数を規定した設定情報を、複数記憶する記憶手段と、
ユーザの指示に応じて前記設定情報のいずれかを特定する特定手段と
をさらに具備し、
前記信号出力手段は、前記特定された設定情報に基づいて決まる周波数の前記正弦波信号を出力する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の音響効果付与装置。
【請求項５】
複数の鍵と、
前記鍵に対応して設けられた弦と、
前記鍵の操作により当該鍵に対応する弦を打撃するハンマと、
前記ハンマによる前記弦への打撃を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記打撃された弦の基本周波数に対応する周波数の正弦波信号を出力する信号出力手段と、
前記出力された正弦波信号を前記弦に伝達する信号伝達手段と
を具備することを特徴とするピアノ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−６１５３８（Ｐ２０１３−６１５３８Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２００６７３（Ｐ２０１１−２００６７３）
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１４日（２０１１．９．１４）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
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