JP5862524B2 - 鍵盤楽器 - Google Patents
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Description
そのため、取り付け位置を詳細に検討した上、共振が発生しないような位置にスピーカを取り付けたり、響板の設計自体を変更して振動特性を調整したりする必要があった。また、取り付けるスピーカが増えてくると、取り付け位置の選定、響板の設計が非常に困難となる場合があった。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、響板を加振する加振部を取り付けた場合において、響板の振動特性の音質へ与える影響を制御して発音させることを目的とする。
[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を有する鍵盤楽器である。また、グランドピアノ1は、前面部分に操作パネル13を有する制御装置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、制御装置10に対して入力可能になっている。
なお、発音モードには、弱音モードの構成において音源部からの信号を響板の加振に用いるのではなくヘッドホン端子へ供給することにより外部への発音をさせない消音モードなど、他の発音モードが存在していてもよい。
この発音モードを整理すると以下の表1に示すようになる。
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。
また、響板7には、加振部50が接続されている。加振部50は、響板7に接続された振動部51と、直支柱9に接続された支持部55によって支持されたヨーク保持部52(本体部)とを有する。加振部50には、制御装置10から駆動信号が入力される。振動部51は、入力された駆動信号が示す波形に応じて振動し、響板7を加振する。これにより、駒6も加振される。この例においては、振動部51は、ヨーク保持部52が有するヨーク521、523および磁石522により形成された磁路に位置するように配置されたボイスコイル512を有し、ボイスコイル512に入力される駆動信号により振動する(図5参照)。
なお、響板7に設けられている加振部50の数は2つに限らず、より多くの数であってもよいし、1つだけが設けられていてもよい。加振部50が1つである一方、駒6が2つである場合には、長い駒6Hに加振部50が設けられるようにすることが望ましい。
続いて、加振部50の構成について説明する。
図4は、本発明の実施形態における加振部50の外観を説明する図である。この図においては、ヨーク保持部52の主要な構造を見やすくするため、ヨーク保持部52の筐体524(図5参照)については記載を省略し、筐体524の内部を図示している。振動部51は、響板7と接続する上面が塞がれた筒状の接続部材511およびボイスコイル512を有する。接続部材511は、ポリイミド等の樹脂あるいはアルミ素材の金属などの軽い素材で形成され、上面部に樹脂等のキャップを取り付けている。ヨーク保持部52は、磁石522、および磁石522を挟みこむヨーク521、523を有する。ヨーク521、523は、例えば、軟鉄などの軟磁性材料により形成され、接続部材511に比べて非常
に重くなっている。
また、振動部51とヨーク保持部52とは、空間により隔てられている。
る。以上が加振部50の説明である。
続いて、制御装置10の構成について説明する。
図6は、本発明の実施形態における制御装置10の構成を示すブロック図である。制御装置10は、制御部11、記憶部12、操作パネル13、通信部14、信号出力部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、制御装置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、制御装置10および制御装置10に接続された構成の一部を、本発明の鍵盤楽器として機能させる。
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構成について説明する。
図7は、本発明の実施形態におけるグランドピアノ1の機能構成を示すブロック図である。図7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。この振動は、駒6を介して響板7に伝達される。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。
成であったとしても、信号出力部15からの駆動信号が出力されないように制御部11が制御すればよい。
この音響信号Hと音響信号Lとは同じ信号であってもよいし、異なる信号であってもよい。例えば、音響信号Hと音響信号Lとは周波数帯域が異なるものであってもよい。例えば、音響信号Hは、音響信号Lよりも周波数帯域が高くなっていてもよい。また、Lch用、Rch用など複数チャンネルのうちの1つずつのチャンネルが割り当てられていてもよい。
さらに、この例における周波数特性Hにおいては、ボイスコイル512のインダクタンスの影響により、加振部50における加振の高域特性が落ちてしまうことに対応して、周波数特性Hの高域のゲインを増加させた増加領域S1が設定されている。なお、この増加領域S1は存在しなくてもよい。
音響信号Hは、このディップD1、D2の存在により共振ピークの周波数における出力レベルが抑えられた状態、またピークP1の存在によりディップ周波数において出力レベルが小さくなってしまうことを抑制された状態、さらに増幅領域S1の存在により、ボイスコイル512のインダクタンスの影響を抑えた状態で増幅部153により増幅され、駆動信号Hとして加振部50Hに入力される。このように、駆動信号Hは、接続位置Hにおける響板7の共振ピーク、ディップの影響を抑えるように設定された周波数特性を持つ信号となる。また、ボイスコイル512のインダクタンスの影響により高域の出力が下がってしまう場合であっても、その低下分を補正することもできる。
さらに、この例における周波数特性Lにおいては、周波数特性Hと同様に、ボイスコイル512のインダクタンスの影響により、加振部50における加振の高域特性が落ちてしまうことに対応して、周波数特性Lの高域のゲインを増加させた増加領域S2が設定されている。この増加領域S2は存在しなくてもよい。
音響信号Lは、このディップD3の存在により、共振ピークの周波数における出力レベルが抑えられた状態、またピークP2、P3の存在によりディップ周波数において出力レベルが小さくなってしまうことを抑制された状態、さらに増幅領域S2の存在により、ボイスコイル512のインダクタンスの影響を抑えた状態で増幅部153により増幅され、駆動信号Lとして加振部50Lに入力される。このように、駆動信号Lは、接続位置Lにおける響板7の共振ピーク、ディップの影響を抑えるように設定された周波数特性を持つ信号となる。また、ボイスコイル512のインダクタンスの影響により高域の出力が下がってしまう場合であっても、その低下分を補正することもできる。
なお、増幅部153は、音響信号H、Lのそれぞれに対して同じ増幅率で増幅してもよいし、それぞれ別の増幅率であってもよい。
以上がグランドピアノ1の機能構成についての説明である。
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、発音モードを弱音モードとして設定する。この状態において、ユーザが鍵2を操作して演奏すると、ハンマ4による弦5の打撃はストッパ40により阻止される一方、加振部50により響板7が加振され響板7から音が放射される。また、響板7を介して駒6が加振されることによりダンパ8により振動が抑制されていない弦5も振動し、アコースティックピアノに近い音の発音が行われる。このとき、ハンマ4による弦5の打撃はストッパ40により阻止されているため、打弦による発音は無い。したがって、加振部50の振動の振幅を調整することにより、打弦による発音よりも小さな音量(もしくは大きな音量)で、かつアコースティックピアノと同様に響板7の振動および弦の共鳴による音響効果を利用した発音が可能となる。
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、様々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、振動部51(接続部材511)は、ヨーク保持部52から空間により隔てられていたが、ヨーク保持部52(筐体524)と間接的に接続されていてもよい。
そのため、標準位置において加振部50の重量は響板7にかかることがない。また、ダンパ部53は軽量な振動部51を支持可能ではあるが、高い伸縮性を備えているため、響板7の振動時にヨーク保持部52の重量がダンパ部53を介して振動部51に伝わることはほとんど無く、響板7の振動特性に与える影響もほとんど無い。また、ダンパ部53の存在により、振動部51とヨーク保持部52との位置関係が保たれるため、加振部50Aを響板7に接続する際の作業が容易になる。
上述した実施形態においては、鍵盤楽器としてグランドピアノ1を用いた例を説明したが、アップライトピアノを用いてもよい。
上述した実施形態においては、加振部50が支持部55に支持されることで、響板7に対して振動部51以外の荷重がかからないようになっていたが、振動部51以外の荷重がかかってもよい。例えば、支持部55が響板7に接続された状態で加振部50を支持していてもよい。
また、支持部55が存在せず、加振部が響板7に直接取り付けられていてもよい。支持部55が存在しない場合の例を、図13を用いて説明する。
上述した実施形態においては、駆動信号は、イコライザ部152によって音響信号の周波数特性が調整された信号であったが、イコライザ部152を用いて調整された信号でなくてもよい。この場合には、音源部151は、駆動信号H(駆動信号L)に相当する周波数特性を持つ音響信号H(音響信号L)を出力すればよい。そして、音響信号H(音響信号L)は、増幅部153で増幅され、駆動信号H(駆動信号L)として出力されればよい。
上述した実施形態においては、駆動信号H(駆動信号L)は、接続位置H(接続位置L)における響板7の共振ピーク、ディップの周波数において、ディップ、ピークが存在するように設定された周波数特性を持つ信号であったが、別の周波数においても、ディップおよびピークが存在するように設定された周波数特性を持つ信号であってもよい。共振ピークの周波数以外においてディップおよびピークが存在することにより、様々な音色での発音が可能なものとなる。
このようなディップおよびピークを組み合わせた周波数特性については、これらの組み合わせのパターンを示すデータを記憶部12に予め記憶しておき、ユーザがタッチパネル60などを操作して、駆動信号の周波数特性として設定するパターンを選択できるように構成してもよい。また、ディップおよびピークの組み合わせのパターンをユーザが決定して新たなテンプレートとして記憶部12に記憶させるようにしてもよい。
なお、駆動信号Hの周波数特性と、駆動信号Lの周波数特性とは、ディップおよびピークの組み合わせのパターンがそれぞれ異なっていてもよい。
駆動信号は、響板7の共振ピークの周波数においてディップが存在するようにするのではなく、ピークが存在するように設定された周波数特性を持つ信号にすればよい。また、駆動信号は、響板7におけるディップの周波数において、ピークが存在するのではなく、ディップが存在するように設定された周波数特性を持つ信号にしてもよい。
なお、駆動信号Hの周波数特性については実施形態のように共振ピークの周波数でディップが存在するように設定され、駆動信号Lの周波数特性については共振ピークの周波数でピークが存在するように設定されていてもよい。
上述した実施形態においては、駆動信号H(駆動信号L)の周波数特性は、接続位置H(接続位置L)における響板7の共振ピーク、ディップの周波数において、ディップ、ピークが存在するように予め設定されていたが、加振部50H(加振部50L)の取り付け位置を変更した場合にこのディップ、ピークの周波数および大きさ(以下、設定パラメータという)を変更できるようにしてもよい。設定パラメータは、ユーザがタッチパネル60などを操作して、指定することにより設定されるようにしてもよい。また、ユーザがタッチパネル60などを操作して、加振部50の取り付け位置(響板7における座標など)を指定することにより、制御部11が、予め設定された響板7の振動特性を表す情報(例えば、響板7における座標と振動特性との関係を示す演算式など)に基づいて、設定すべき設定パラメータを算出してもよい。
上述した実施形態およびその変形例においては、加振部は、響板のうち駒に対応する位置に設けられていたが、駒とは離れた位置であってもよい。
上述した実施形態においては、ヨーク保持部52は磁石522を用いて磁力を発生させていたが、電磁石など磁力の発生の有無を制御できる構成を用い、振動部51を振動させないとき(例えば、発音モードが通常発音モードであるとき)には、磁力の発生を停止してもよい。
上述した実施形態においては、加振部50は、振動部51およびヨーク保持部52を有し、ボイスコイルを用いたダイナミック型のスピーカに近い構成により実現されていたが、他の構成により実現されてもよい。
例えば、振動部51は、シート状の磁性材料で形成され、響板7に貼りつけられる。一方、支持部55に支持されるヨーク保持部52に相当する構成としては、駆動信号に基づいて磁力の強弱および極性を制御する電磁石を有する構成とすればよい。振動部51は、この磁力の変化により生じる引力および斥力で響板7を加振すればよい。
上述した実施形態においては、支持部55は、直支柱9に接続された状態で、加振部50を支持していたが、直支柱9以外の場所に接続された状態であってもよい。例えば、支持部55は、グランドピアノ1の側板、脚などに接続された状態で加振部50を支持していてもよい。また、支持部55は、グランドピアノ1とは異なる部分、例えば、グランドピアノ1が設置される部屋の構造物(床、壁など)に接続された状態で、加振部50を支持してもよい。
上述した実施形態における制御プログラムは、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、制御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。
上述した実施形態においては、接続部材511の形状として、ボイスコイル512の直径とほぼ同じ直径の円筒状の形状が採用されているが、接続部材511の形状はこれに限られない。図16は、円筒状でない形状の接続部材511を有する本発明にかかる加振部の一例を示す図である。図16に示す加振部50の接続部材511は、上面が閉じられ、下面が開口した中空の円筒状の本体部5111と、本体部5111の上面中央から上方向に延伸するように下面が本体部5111の上面に取り付けられた円柱状の支持棒5112を有している。支持棒5112の上面が響板7の下面に接続されており、支持棒5112の上面により響板7が加振される。
上述した実施形態においては、イコライザ部152により行なわれる駆動信号の調整態様を示す周波数特性Hおよび周波数特性Lを特定するために、信号出力部15が加振部50Hおよび加振部50Lに対しインパルス信号を駆動信号として出力し、加振部50Hおよび加振部50Lがインパルス信号に応じた加振を響板7に対し行なう構成が採用されている。信号出力部15が加振部50Hおよび加振部50Lに対し出力する駆動信号はインパルス信号に限られず、例えばTSP(Time Streched Pulse, Swept Sine)信号などの他の波形信号を駆動信号として出力する構成が採用されてもよい。
上述した実施形態および変形例においては、鍵盤打楽器の例としてピアノが採用されている。本発明は例えば弦に代えて金属製の音板を発音体として有するチェレスタなどのピアノ以外の鍵盤打楽器にも適用可能である。
Claims (5)
- 鍵と、
前記鍵に対応して設けられた発音体と、
前記鍵の操作に応じて前記発音体を打撃するハンマと、
前記発音体の振動に伴い振動する響板と、
入力された駆動信号に応じて振動する振動部を有し、前記響板に接続され、前記振動部の振動により前記響板を振動させる加振部と、
前記鍵の操作に応じた演奏情報を出力する演奏情報出力部と、
前記演奏情報に基づく音を示す前記駆動信号を前記加振部に出力する信号出力部と
を具備し、
前記振動部は、前記駆動信号が入力され、磁路上に配置されたボイスコイルを有し、
前記駆動信号は、前記響板の振動に伴い前記ボイスコイルの両端に生じる起電力に基づき特定された前記響板の振動特性に応じた周波数特性を持つ信号である
ことを特徴とする鍵盤楽器。 - 前記響板の振動に伴い前記ボイスコイルの両端に生じる電圧を計測する電圧計と、
前記電圧計から出力される電圧値に基づき前記駆動信号の周波数特性を特定する周波数特性特定部と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の鍵盤楽器。 - 前記響板の異なる位置において各々前記響板に接続された複数の前記加振部を備え、
前記複数の加振部の各々に関し、当該加振部に入力される駆動信号は、当該加振部に応じた振動部のボイスコイルの両端に生じる起電力に基づき特定された前記響板の振動特性に応じた周波数特性を持つ信号である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の鍵盤楽器。 - 前記駆動信号は、前記加振部が前記響板に接続されている位置における前記響板の共振を抑える周波数特性を持つ信号である
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の鍵盤楽器。 - 前記響板には、第1の駒および第2の駒が設けられ、
前記響板のうち前記第1の駒に対応する位置に接続されている第1の前記加振部と、前記響板のうち前記第2の駒に対応する位置に接続されている第2の前記加振部を備える
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の鍵盤楽器。
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