木管楽器演奏用アクチュエータおよび木管楽器演奏装置
【課題】 人間の演奏に極めて近い音色を得ることができる木管楽器演奏用アクチュエータおよび木管楽器演奏装置を提供する。
【解決手段】 人工口腔１９内へ圧縮空気を加えられると、リード１７は圧縮空気流による自励振動を行うから、本物の木管楽器の演奏状態に近い振舞いとなる。このとき同時に、リード１７に貼付したピエゾ振動子２３は励振信号に応じた振動をするが、ピエゾ振動子２３は小型軽量で機械特性としては弱く形成されているので、リード１７の自励振動を妨げることが少ない。しかも、ピエゾ振動子２３は、管楽器の管共鳴周波数の影響を受け易いので、共鳴しない周波数については管から反射される音波によって振動が減衰し、一方、共鳴する周波数については管によって増幅される。このように、管の共鳴に対応した振動となるため、電気的な信号で駆動されるにも関わらず、リード１７が自励発振している本物の管楽器の演奏状態に近い振舞いをする。
【解決手段】 人工口腔１９内へ圧縮空気を加えられると、リード１７は圧縮空気流による自励振動を行うから、本物の木管楽器の演奏状態に近い振舞いとなる。このとき同時に、リード１７に貼付したピエゾ振動子２３は励振信号に応じた振動をするが、ピエゾ振動子２３は小型軽量で機械特性としては弱く形成されているので、リード１７の自励振動を妨げることが少ない。しかも、ピエゾ振動子２３は、管楽器の管共鳴周波数の影響を受け易いので、共鳴しない周波数については管から反射される音波によって振動が減衰し、一方、共鳴する周波数については管によって増幅される。このように、管の共鳴に対応した振動となるため、電気的な信号で駆動されるにも関わらず、リード１７が自励発振している本物の管楽器の演奏状態に近い振舞いをする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木管楽器を演奏することができる木管楽器演奏用アクチュエータおよび木管楽器演奏装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械によって自動的に楽器を演奏する技術は広く知られており、例えば、自動的に演奏を行う自動オルガンや自動ピアノなどは古くから生産されている。近年においては、鍵盤楽器だけでなく、吹奏楽器を自動的に演奏する機械も開発されており、特許文献１には金管楽器を自動的に演奏するロボットが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２５８４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の装置は、金管楽器専用の演奏アクチュエータであり、木管楽器には適用することができない。一方、木管楽器の愛好家も多く、このため、木管楽器を自動的に演奏できるアクチュエータの開発が望まれていた。特に、人間の演奏に近い演奏表現が可能な木管楽器用の演奏アクチュエータが望まれていた。
【０００４】
本発明は上述した背景に鑑みてなされたものであり、人間の演奏に極めて近い音色を得ることができる木管楽器演奏用アクチュエータおよび木管楽器演奏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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、木管楽器のマウスピースに取り付けられたリードを励振信号に応じて振動させる振動子と、互いに上下に開閉自在な一対の開閉壁を有した人工口腔と、可撓性部材で構成され、前記一対の開閉壁の対向する縁部に設けられ、前記開閉壁が閉じたとき前記リードを挟持する一対の人工唇と、前記人工口腔に貫通して設けられ、加圧気体が導入される加圧気体導入孔とを具備し、前記人工口腔は前記開閉壁が閉じたとき前記リード以外の部分において密閉空間となるように構成されていることを特徴とする木管楽器演奏用アクチュエータを提供する。
【０００６】
本発明の好ましい態様において、移動自在に構成され、前記一対の人工唇に挟持されている状態の前記リードの先端部に接触可能な接触部と、舌駆動信号に応じて前記接触部の位置を制御する舌駆動部とを備えるようにしてもよい。
本発明の更に好ましい態様において、前記一対の人工唇の少なくとも一方に設けられ、唇駆動信号に応じて前記人工唇の位置を変化させる唇駆動手段を具備するようにしてもよい。
また、本発明の更に好ましい態様において、前記振動子は圧電素子によって構成されているようにしてもよい。
また、前記圧電素子は、フィルム状に形成されているようにしてもよい。
【０００７】
また、本発明は、上述した木管楽器演奏用アクチュエータと、楽音の内容を示す演奏データに基づいて前記励振信号を生成する励振信号生成手段とを具備することを特徴とする木管楽器演奏装置を提供する。
また、本発明は、上述した木管楽器演奏用アクチュエータと、楽音の内容を示す演奏データに基づいて前記加圧気体導入孔に導入される前記加圧気体の導入量を制御する加圧気体制御手段とを具備することを特徴とする木管楽器演奏装置を提供する。
【０００８】
本発明の好ましい態様において、駆動信号に基づいて木管楽器の演奏操作子を駆動する演奏操作子駆動手段と、前記演奏データが示すピッチに基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを具備するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、木管楽器の自動演奏において人間の演奏に極めて近い音色を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［アクチュエータ］
図１はこの発明の実施形態であるアクチュエータ１の側断面図であり、図２はアクチュエータ１の正面図である。図において、１１は人工上顎であり、１２は人工下顎である。この人工上顎１１と人工下顎１２によって人工口腔１９が形成される。１３は人工顎関節であり、上顎支持体Ｃ１と下顎支持体Ｃ２を回動自在に支持する。上顎支持体Ｃ１は、人工上顎１１の上面に向かって延びる腕Ｃ１−１と、腕Ｃ１−１から見て人工顎関節１３の反対側に延びる腕Ｃ１−２を有している。同様にして、下顎支持体Ｃ２は、人工下顎１２の下面に延びる腕Ｃ２−１と、腕Ｃ２−１から見て人工顎関節１３の反対側に延びる腕Ｃ２−２を有している。
【００１１】
腕Ｃ１−１は人工上顎１１の上面にネジによって固定されており、腕Ｃ２−１は人工下顎１２の下面にネジによって固定されている。また、腕Ｃ１−２と腕Ｃ２−２の対向する面には、人工顎開閉ソレノイド２２が設けられている。人工顎開閉ソレノイド２２のプランジャが突出する方向に動くと、腕Ｃ１−１と腕Ｃ２−１が近づく方向に上顎支持体Ｃ１と下顎支持体Ｃ２が人工顎関節１３を中心に回動する。これにより、人工上顎１１と人工下顎１２とが閉じる方向に移動する。一方、人工顎開閉ソレノイド２２のプランジャが引き込まれる方向に動くと、腕Ｃ１−１と腕Ｃ２−１が離れる方向に、上顎支持体Ｃ１と下顎支持体Ｃ２が人工顎関節１３を中心に回動する。これにより、人工上顎１１と人工下顎１２とが開く方向に移動する。
人工上顎１１と人工下顎１２が閉じたときは、図１に示すように、木管楽器のマウスピース２を挟持することができるようになっている。そして、マウスピース２を挟持した状態において、人工上顎１１と人工下顎１２によって囲まれた空間は密閉空間になる。
【００１２】
１４は、ゴム等の弾力性のある素材で構成された人工上唇であり、人工上顎１１の正面の隔壁の下部に取り付けられている。この人工上唇１４の正面形状は図２に示すようになっており、人工上顎１１とほぼ同じ幅を有し、中央上部がアーチ状に盛り上がっている。この人工上唇１４の下部中央には挿入孔１４ａが設けられている。この挿入孔１４ａは、演奏対象となる木管楽器のマウスピースの断面形状に合わせた形状となっており、マウスピースが挿入されるようになっている。
１５はゴム等の弾力性のある素材で構成された人工下唇であり、人工下顎１２の正面の隔壁の上部に取り付けられている。この人工下唇１５の正面形状は図２に示すようになっており、人工下顎１２とほぼ同じ幅を有している。人工下唇１５の前面上端部は、前後方向にせり出している接触部１５ａとなっており、挿入孔１４ａに挿入されたマウスピースを人工上唇１４とともに挟持する。
【００１３】
図１に示す１６は人工舌であり、１７はマウスピース２に取り付けられたリードである。人工舌１６の先端には発泡ウレタン等の弾力性のある軽量素材で形成された球状体１６ａが取り付けられ、この球状体１６ａがリード１７の先端に接触したり、離間したりして、演奏上のタンギングの機能を果たす。球状体１６ａにはロッド１６ｂが取り付けられ、ロッド１６ｂは支点Ａを中心に回動自在になっている。２５は人工舌１６を動作させるための人工舌用ソレノイドであり、ロッド２５ａを図面左右方向に駆動する。ロッド２５ａの先端部には長孔（図示略）が形成されており、この長孔にロッド１６ｂが挿入されている。ロッド２５ａが図面左方向に突出すると、ロッド１６ｂは時計方向に回動し、これにより球状体１６ａがリード１７に接する。この場合、球状体１６ａがリード１７に接する力は、ロッド２５ａを駆動する力、すなわち人工舌用ソレノイド２５の通電量によって調整することができる。一方、ロッド２５ａが図面右方向に引き込まれた場合は、ロッド１６ｂが反時計方向に回動し、球状体１６ａはリード１７から離れる。
【００１４】
１８は人工下唇１５に埋め込まれ、支点Ｂを中心に回動自在のＬ字型の金属レバーであり、人工下唇１５の上端に向かう腕１８ａと人工下唇１５から突出して人工口腔１９内に延びる腕１８ｂを有しており、腕１８ｂの先端にはローラが設けられている。２４は人工下唇１５を駆動するための人工下唇用ソレノイドである。人工下唇用ソレノイド２４は、そのプランジャに結合部材２４ａが設けられており、結合部材の先端部が腕１８ｂの先端のローラを挟み込む形状となっている。人工下唇用ソレノイド２４のプランジャが上下動すると、結合部材２４ａも一緒に上下動し、これにより、腕１８ｂの先端のローラの位置が上下動する。ここで、ローラの位置が上昇するときは、金属レバー１８は支点Ｂを中心に反時計方向に回動するから、腕１８ａは人工下唇１５の上端部分を前方に押し出す。一方、腕１８ｂの先端のローラが下降するときは、金属レバー１８は支点Ｂを中心に時計方向に回動するから、腕１８ａは人工下唇１５の上端部分を後方に引き戻す。本実施形態では、演奏情報に応じて金属レバー１８の角度を変化させ、人工下唇１５とリード１７との接触位置を前後に移動させるようにしている。例えば、高音を奏すべき時には金属レバー１８を時計方向に回転させてリード１７の有効振動長を短くする。逆に低音を奏すべき時は金属レバー１８を反時計方向に回転させて、リード１７の有効振動長を長くする。
【００１５】
２０は圧縮空気挿入用ノズルであり、この圧縮空気挿入用ノズル２０は図２に示す圧縮空気バルブ２１に繋がっている。空気バルブ２１は、さらにその先につながる図示しない圧縮空気タンクに接続されている。圧縮空気タンク、空気バルブ２１および圧縮空気挿入用ノズル２０を介して人工口腔１９内に圧縮空気が流入させることにより、人間の演奏における肺からの空気流がマウスピース２に流れる状況を作り出すことができるようになっている。
【００１６】
２３は、リード１７の内側表面（マウスピースの内部空間側の表面）に接着剤等で貼り付けられた小型軽量のフィルム状のピエゾ振動子である。ピエゾ振動子２３は薄い形状で機械特性としては弱く形成されており、管楽器の管共鳴周波数の影響を受けやすくなっている。２６はピエゾ振動子２３と図示せぬパワーアンプとを接続する電気信号線である。２７はアクチュエータ１を支持するためのフランジである。
【００１７】
図３は、マウスピース２の側断面図である。ピエゾ振動子２３は、与えられた電気信号（交流）によって振動し、その振動をリード１７へ与え、それが管の共鳴を発生させて楽音となる。同時に、人工口腔１９内に挿入された圧縮空気も、図中の矢印Ａに示すように、マウスピース２とリード１７の隙間よりマウスピース２を経由して管本体へ流れ込み、リード１７を自励振動させる働きをする。なお、リード１７の材質は、現状最も一般的な葦を削って成形したもので十分であるが、耐久性の点からはプラスチック素材であることが好ましい。
【００１８】
上述した構成によれば、人工口腔１９内へ圧縮空気を加えるので、リード１７はピエゾ振動子２３を用いた電気信号による加振以外にも圧縮空気流による自励振動を行うから、本物の木管楽器の演奏状態に近い振舞いとなる。このとき、リード１７に貼付したピエゾ振動子２３は小型軽量で機械特性としては弱く形成されているので、リード１７の自励振動を妨げることが少ない。しかも、ピエゾ振動子２３は、管楽器の管共鳴周波数の影響を受け易いので、共鳴しない周波数については管から反射される音波によって振動が減衰し、一方、共鳴する周波数については管によって増幅される。このように、管の共鳴に対応した振動となる。したがって、電気的な信号で駆動されるにも関わらず、あたかもリード１７が自励発振している本物の管楽器の演奏状態に近い振舞いをする。
【００１９】
また、人工口腔１９内には人工舌１６を装備しているので、実際の演奏時に使われるタンギングという舌で息とリード１７の振動を止める奏法が可能となっている。
【００２０】
また、人工下唇１５は、それがリード１７に接触する位置を前後に移動する人工下唇用ソレノイド２４を備えているので、本物の演奏時の様に、吹奏する音高によりリード１７の有効振動長を可変とすることが出来、電気的にリード１７を駆動するのにも拘らず、無理のない、本物の様な自然な発音が可能となる。しかも、人工顎開閉ソレノイド２２によって人工上顎１１と人工下顎１２の閉じる力を調整することができるから、人工上唇１４と人工下唇１５によるマウスピースへの締め付け圧力を演奏情報により適宜調節することができる。これにより、人間の演奏と同じように、マウスピースを噛む力を調整した表情の豊かな演奏を行うことができる。
【００２１】
また、本物の管楽器演奏時のように管が振動振幅を増幅するという、管共鳴を積極的に利用することによる発音方法なので、ピエゾ振動子２３に入力する電力信号は小さなものでよく、その電力信号のためのパワーアンプ装置は小型軽量安価なものでよい。また、消費電力も少ないので、ロボット等の交流電源を使用できない移動体装置への組み込みが容易となる。
【００２２】
［演奏装置］
次に、上述したアクチュエータ１を用いた演奏装置について説明する。
図４は、アクチュエータ１を用いる演奏装置１００の概略構成を示す図である。図において、３はサクソフォン等の木管楽器であり、２は木管楽器３に装着されたマウスピースである。この木管楽器３は通常の木管楽器でよく、特別に加工したり付属品を装着したりする必要はない。なお、木管楽器３にマウスピース２が固定されているものであっても勿論よい。
【００２３】
図４において、１０１は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置を備えた制御部である。１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、或いはハードディスク等の記憶装置を備える記憶部であり、演奏装置１００の各部を動作させるための各種プログラムを記憶している。制御部１０１は記憶部１０２に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより演奏装置１００の各部を制御する。
【００２４】
記憶部１０２には、図４に示すように、演奏データＤ１が記憶されている。この演奏データＤ１は、木管楽器３を用いて楽曲を自動演奏させるためのデータであり、音源信号Ｓ１と人工舌制御信号Ｓ２と人工顎関節制御信号Ｓ３と人工下唇制御信号Ｓ４と圧縮空気制御信号Ｓ５と音孔信号Ｓ６とを含んでいる。音源信号Ｓ１は、例えばＭＩＤＩ（Musical Instruments Digital Interface）形式の演奏データであり、楽曲の演奏に対応する各音符を示すデータを有する演奏データである。人工舌制御信号Ｓ２は人工舌１６によるタンギングを制御するための信号である。人工顎関節制御信号Ｓ３は人工顎の開閉を制御するための信号である。人工下唇制御信号Ｓ４は人工下唇１５の動作を制御してリード１７の振動可能周波数域を制御するための信号である。圧縮空気制御信号Ｓ５は圧縮空気挿入用ノズル２０から挿入する空気圧を制御するための信号である。音孔信号Ｓ６は木管楽器３の音孔の開閉を制御するための信号である。
【００２５】
なお、この演奏データは、演奏装置１００の記憶部に予め記憶されているようにしてもよく、または、後述する演奏データ生成装置によって生成された演奏データが随時供給されるようにしてもよい。
【００２６】
１０３は音源装置であり、１０４はリード１７に貼付されたピエゾ振動子２３を駆動するパワーアンプである。パワーアンプ１０４は音源装置１０３に接続されており、制御部１０１は、記憶部１０２から演奏データＤ１を読み出すと、音源信号Ｓ１を音源装置１０３に供給し、音源装置１０３は供給された信号をパワーアンプ１０４に供給する。パワーアンプ１０４は、音源装置１０３から供給される信号に応じてピエゾ振動子２３に信号を入力し、ピエゾ振動子２３が振動子として振動することにより木管楽器３内に音波が発生する。
【００２７】
１０５は圧縮空気制御装置であり、アクチュエータ１の圧縮空気バルブ２１に接続されている。１０６は空気タンクであり、この空気タンク１０６は空気経路Ｐを介してアクチュエータ１の圧縮空気バルブ２１に繋がっている。１０７はエアーコンプレッサーである。制御部１０１は、記憶部１０２から演奏データＤ１を読み出すと、圧縮空気制御信号Ｓ５を圧縮空気制御装置１０５に供給する。圧縮空気制御装置１０５は、供給される信号に応じて圧縮空気バルブ２１を開閉するようになっており、この圧縮空気バルブ２１を開閉することによって空気タンク１０６から挿入する空気の量を調節するようになっている。
【００２８】
１０８はソレノイド音孔開閉制御装置であり、１０９は木管楽器３の音孔の開閉を行う音孔開閉用ソレノイドである。制御部１０１は、演奏データＤ１の音孔信号Ｓ６をソレノイド音孔開閉制御装置１０８に供給し、ソレノイド音孔開閉制御装置１０８は、供給される信号に応じて音孔開閉用ソレノイド１０９に駆動電流を流して音孔の開閉を行わせる。
【００２９】
１１０は舌制御装置である。制御部１０１は、演奏データＤ１の人工舌制御信号Ｓ２をこの舌制御装置１１０に供給し、舌制御装置１１０は、供給される信号に応じて人工舌用ソレノイド２５を駆動し、人工舌１６を動作させる。１１１は顎関節制御装置である。制御部１０１は、演奏データＤ１の人工顎関節制御信号Ｓ３を顎関節制御装置１１１に供給する。顎関節制御装置１１１は供給される信号に応じて人工顎開閉ソレノイド２２を駆動し、人工顎の開閉を行わせる。１１２は下唇制御装置である。制御部１０１は、演奏データＤ１の人工下唇制御信号Ｓ４を下唇制御装置１１２に供給する。下唇制御装置１１２は、供給される信号に応じて人工下唇用ソレノイド２４を駆動し、人工下唇１５の位置を制御する。
【００３０】
上述した構成による演奏装置１００の動作は以下のとおりである。制御部１０１は、記憶部１０２から演奏データＤ１を読み出すと、音源信号Ｓ１を音源装置１０３に、人工舌制御信号Ｓ２を舌制御装置１１０に、人工顎関節制御信号Ｓ３を顎関節制御装置１１１に、人工下唇制御信号Ｓ４を下唇制御装置１１２に、圧縮空気制御信号Ｓ５を圧縮空気制御装置１０５に、音孔信号Ｓ６をソレノイド音孔開閉制御装置１０８にそれぞれ供給する。信号が供給された各部は、供給された信号に応じて各制御を行い、これにより木管楽器３を用いた自動演奏が行われる。
【００３１】
［演奏データの生成］
次に、上述した演奏データの生成方法について説明する。
図５は、演奏データ生成装置２００の概略構成を示す図である。図において、５は木管楽器であり、６は木管楽器５に装着されたマウスピースである。２０１は木管楽器５の音孔の開閉状態を検知する音孔センサである。２０２は空気流を検出して空気流を示す信号を出力する空気流センサであり、２０３は空気振動を検出して空気振動を示す信号を出力する例えばマイクロフォン等の空気振動センサである。２０４は演奏者の舌の位置を検出する舌位置検出センサである。２０５は、演奏者の下唇のリードに対する位置とリード押圧力を同時に検出する下唇検出センサである。空気流センサ２０２、空気振動センサ２０３、舌位置検出センサ２０４、下唇検出センサ２０５はマウスピース６に設けられており、これらのセンサにより演奏情報が検出される。
【００３２】
２０６は、上述した音孔センサ２０１、空気流センサ２０２、空気振動センサ２０３、舌位置検出センサ２０４、下唇検出センサ２０５の各センサからのアナログ信号を受け取ってデジタル信号に変換するセンサ制御装置である。２０７は、予め記憶された関数或いはテーブルを用いて、センサ制御装置２０６から供給されるデジタル信号のデータのフォーマットを整えて１セットの演奏データに変換するデータ変換装置である。
【００３３】
上述した構成による演奏データ生成装置２００の動作は以下のとおりである。演奏者が木管楽器３の音孔の開閉を行いつつマウスピース６に息を吹き込むと、このときの空気振動、空気流、演奏者の舌の位置、演奏者の下唇の位置と押圧力、および音孔の開閉状態が、音孔センサ２０１、空気流センサ２０２、空気振動センサ２０３、舌位置検出センサ２０４、および下唇検出センサ２０５によってそれぞれ検出される。センサ制御装置２０６は、それぞれのセンサで検出された信号をデータ変換装置２０７に供給し、データ変換装置２０７は、供給された信号を演奏データＤ１に変換する。このようにして生成された演奏データを、図４に示した演奏装置１００に供給することによって、木管楽器３の自動演奏が可能となる。
【００３４】
この演奏は、一旦、人の演奏情報を記憶し、しかるべき時間後に自動演奏に供するという、所謂ノンリアルタイム演奏が可能であるが、人の演奏を瞬時に変換してしかるべき電送線を通じて演奏装置１００に入力し、人の演奏と同時に演奏装置１００でも演奏する、所謂リアルタイム演奏も可能である。この場合、場所は演奏者と演奏装置１００が同じ場所にあってもよく、または、電送線が光ファイバー等の長距離情報伝達線である場合、極めて遠隔地、例えば海外であってもよい。
【００３５】
なお、上述した演奏データ生成装置２００によりまとまった演奏データとされた演奏情報は、更にコンピュータへデータファイルとして入力して、適宜なソフトウェアを用いれば好みによって異なる編集、加工が可能である。このような編集、加工後のデータを上記と同じ様に演奏装置１００に入力してやるとその編集、加工されたデータによる、雰囲気の改善された演奏が実現できる。
【００３６】
［変形例］
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその一例を示す。
（１）上述した実施形態においては、シングルリードの木管楽器のアクチュエータについて説明したが、本発明は、ダブルリードの木管楽器についても適用可能である。ダブルリードの木管楽器に用いるアクチュエータを、図６および図７を参照しつつ以下に説明する。
図６は、ダブルリードの木管楽器に用いるアクチュエータ７の側断面図であり、図７はアクチュエータ７の正面図である。図において、８は、例えばオーボエやファゴット等のダブルリードの木管楽器である。このアクチュエータ７の構成が、図１に示したアクチュエータ１と異なる点は、木管楽器がリードを２枚備えている点と、そのそれぞれのリードにピエゾ振動子が設けられている点、そして、人工上唇１４の形状に挿入孔１４ａがない点であり、他の構成要素は図１に示したアクチュエータ１のそれと同様である。そのため、以下の説明においては、アクチュエータ１と同様の構成要素については同じ符号を付して適宜その説明を省略する。なお、挿入孔１４ａを設けていないのは以下の理由による。ダブルリードの楽器については、２枚のリードを人工上唇１４と人工下唇１５で挟むが、２枚のリードの厚みは薄いので、挿入孔１４ａを設けなくとも人工上唇１４と人工下唇１５の弾性によって２枚のリードを隙間無く挟むことができるからである。
【００３７】
さて、図６に示すように、木管楽器８は、リード１７ａとリード１７ｂとの２枚のリードを備えている。リード１７ａとリード１７ｂの内側表面には、小型軽量のピエゾ振動子２３ａ，２３ｂがそれぞれ接着剤等で貼り付けられている。また、ピエゾ振動子２３ａ，２３ｂは、電気信号線２６ａ，２６ｂによって図示せぬパワーアンプとそれぞれ接続されている。
【００３８】
このような構成をとることによって、アクチュエータ７は、ダブルリードの木管楽器に自動演奏を行わせることができる。なお、発音原理については前述した実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
（２）演奏データの生成方法は上述した実施形態に示した方法に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、木管楽器５から発音される楽音をマイクロフォン７によって収音し、収音された音声波形をデータ変換装置２０７で演奏データに変換するようにしてもよい。このように、人の演奏する楽音をマイクロフォン７で検出してデータ変換装置に入力し、それを演奏装置１００用の演奏データに変換すれば、この演奏データを用いて演奏装置１００による自動演奏が可能となる。なお、マイクロフォン７で検出した楽音から生成する演奏データとして、ピエゾ振動子を振動させる音源信号のみを生成するようにしてもよく、または、音源信号に加えて、上述した実施形態における人工舌制御信号、人工顎関節制御信号、人工下唇制御信号、圧縮空気制御信号を生成するようにしてもよい。
【００４０】
なお、図５と図８に示した演奏データ生成装置を用いて演奏データを生成する場合は、勿論リアルタイム演奏およびノンリアルタイム演奏の両方が可能である。また、生成された演奏データを複数の自動演奏装置に入力して同時に複数の木管楽器を演奏することも可能である。また、演奏データの音高をｎオクターブまたは１／ｎオクターブ（ｎは整数）変換してやれば、例えばソプラニーノサックス、ソプラノサックス、アルトサックス、テナーサックス、バリトンサックス、バスサックス等を同時にユニゾンで演奏するということも可能である。
【００４１】
（３）上述した実施形態においては、音源信号としてＭＩＤＩ形式のデータを用いたが、音源信号はＭＩＤＩ形式のデータに限定されるものでなく、楽音の波形を示す波形信号であってもよい。音源信号が演奏音そのまま（波形信号）である場合は、音源装置はＣＤプレーヤーのようなオーディオ信号再生装置の機能を有していればよい。そして、このようにして再生された信号をパワーアンプに送り出すようにすればよい。
【００４２】
（４）また、圧電素子としてピエゾ素子を用いたが圧電素子以外の振動素子を用いることも勿論可能である。
【００４３】
（５）上述した実施形態においては圧縮気体として圧縮空気を用いたが、これに限らず任意の気体を用いてもよい。
【００４４】
（６）人工下唇１５内に設けた金属レバー１８は、人工上唇１４内にも設けてもよい。要するに、演奏対象楽器や、演奏で表現したいニュアンスに応じて上唇あるいは下唇の少なくともいずれか一方に設けるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態であるアクチュエータの側断面図である。
【図２】同実施形態のアクチュエータの正面図である。
【図３】同実施形態に係るマウスピースの側断面図である。
【図４】同実施形態に係る演奏装置の概略構成を示す図である。
【図５】同実施形態の演奏データ生成装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の変形例であるアクチュエータの側断面図である。
【図７】同変形例のアクチュエータの正面図である。
【図８】本発明の変形例に係る演奏データ生成装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１，７…アクチュエータ、２，６…マウスピース、３，５，８…木管楽器、７…マイクロフォン、１１…人工上顎、１２…人工下顎、１３…人工顎関節、１４…人工上唇、１５…人工下唇、１６…人工舌、１６ａ…球状体、１７，１７ａ，１７ｂ…リード、１８…金属レバー、１９…人工口腔、２０…圧縮空気挿入用ノズル、２１…圧縮空気バルブ、２２…人工顎開閉ソレノイド、２３，２３ａ、２３ｂ…ピエゾ振動子、２４…人工下唇用ソレノイド、２５…人工舌用ソレノイド、２６、２６ａ，２６ｂ…電気信号線、２７…フランジ、１００…演奏装置、１０１…制御部、１０２…記憶部、１０３…音源装置、１０４…パワーアンプ、１０５…圧縮空気制御装置、１０６…空気タンク、１０７…エアーコンプレッサー、１０８…ソレノイド音孔開閉制御装置、１０９…音孔開閉用ソレノイド、１１０…舌制御装置、１１１…顎関節制御装置、１１２…下唇制御装置、２００…演奏データ生成装置、２０１…音孔センサ、２０２…空気流センサ、２０３…空気振動センサ、２０４…舌位置検出センサ、２０５…下唇検出センサ、２０６…センサ制御装置、２０７…データ変換装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木管楽器を演奏することができる木管楽器演奏用アクチュエータおよび木管楽器演奏装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械によって自動的に楽器を演奏する技術は広く知られており、例えば、自動的に演奏を行う自動オルガンや自動ピアノなどは古くから生産されている。近年においては、鍵盤楽器だけでなく、吹奏楽器を自動的に演奏する機械も開発されており、特許文献１には金管楽器を自動的に演奏するロボットが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２５８４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の装置は、金管楽器専用の演奏アクチュエータであり、木管楽器には適用することができない。一方、木管楽器の愛好家も多く、このため、木管楽器を自動的に演奏できるアクチュエータの開発が望まれていた。特に、人間の演奏に近い演奏表現が可能な木管楽器用の演奏アクチュエータが望まれていた。
【０００４】
本発明は上述した背景に鑑みてなされたものであり、人間の演奏に極めて近い音色を得ることができる木管楽器演奏用アクチュエータおよび木管楽器演奏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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、木管楽器のマウスピースに取り付けられたリードを励振信号に応じて振動させる振動子と、互いに上下に開閉自在な一対の開閉壁を有した人工口腔と、可撓性部材で構成され、前記一対の開閉壁の対向する縁部に設けられ、前記開閉壁が閉じたとき前記リードを挟持する一対の人工唇と、前記人工口腔に貫通して設けられ、加圧気体が導入される加圧気体導入孔とを具備し、前記人工口腔は前記開閉壁が閉じたとき前記リード以外の部分において密閉空間となるように構成されていることを特徴とする木管楽器演奏用アクチュエータを提供する。
【０００６】
本発明の好ましい態様において、移動自在に構成され、前記一対の人工唇に挟持されている状態の前記リードの先端部に接触可能な接触部と、舌駆動信号に応じて前記接触部の位置を制御する舌駆動部とを備えるようにしてもよい。
本発明の更に好ましい態様において、前記一対の人工唇の少なくとも一方に設けられ、唇駆動信号に応じて前記人工唇の位置を変化させる唇駆動手段を具備するようにしてもよい。
また、本発明の更に好ましい態様において、前記振動子は圧電素子によって構成されているようにしてもよい。
また、前記圧電素子は、フィルム状に形成されているようにしてもよい。
【０００７】
また、本発明は、上述した木管楽器演奏用アクチュエータと、楽音の内容を示す演奏データに基づいて前記励振信号を生成する励振信号生成手段とを具備することを特徴とする木管楽器演奏装置を提供する。
また、本発明は、上述した木管楽器演奏用アクチュエータと、楽音の内容を示す演奏データに基づいて前記加圧気体導入孔に導入される前記加圧気体の導入量を制御する加圧気体制御手段とを具備することを特徴とする木管楽器演奏装置を提供する。
【０００８】
本発明の好ましい態様において、駆動信号に基づいて木管楽器の演奏操作子を駆動する演奏操作子駆動手段と、前記演奏データが示すピッチに基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段とを具備するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、木管楽器の自動演奏において人間の演奏に極めて近い音色を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［アクチュエータ］
図１はこの発明の実施形態であるアクチュエータ１の側断面図であり、図２はアクチュエータ１の正面図である。図において、１１は人工上顎であり、１２は人工下顎である。この人工上顎１１と人工下顎１２によって人工口腔１９が形成される。１３は人工顎関節であり、上顎支持体Ｃ１と下顎支持体Ｃ２を回動自在に支持する。上顎支持体Ｃ１は、人工上顎１１の上面に向かって延びる腕Ｃ１−１と、腕Ｃ１−１から見て人工顎関節１３の反対側に延びる腕Ｃ１−２を有している。同様にして、下顎支持体Ｃ２は、人工下顎１２の下面に延びる腕Ｃ２−１と、腕Ｃ２−１から見て人工顎関節１３の反対側に延びる腕Ｃ２−２を有している。
【００１１】
腕Ｃ１−１は人工上顎１１の上面にネジによって固定されており、腕Ｃ２−１は人工下顎１２の下面にネジによって固定されている。また、腕Ｃ１−２と腕Ｃ２−２の対向する面には、人工顎開閉ソレノイド２２が設けられている。人工顎開閉ソレノイド２２のプランジャが突出する方向に動くと、腕Ｃ１−１と腕Ｃ２−１が近づく方向に上顎支持体Ｃ１と下顎支持体Ｃ２が人工顎関節１３を中心に回動する。これにより、人工上顎１１と人工下顎１２とが閉じる方向に移動する。一方、人工顎開閉ソレノイド２２のプランジャが引き込まれる方向に動くと、腕Ｃ１−１と腕Ｃ２−１が離れる方向に、上顎支持体Ｃ１と下顎支持体Ｃ２が人工顎関節１３を中心に回動する。これにより、人工上顎１１と人工下顎１２とが開く方向に移動する。
人工上顎１１と人工下顎１２が閉じたときは、図１に示すように、木管楽器のマウスピース２を挟持することができるようになっている。そして、マウスピース２を挟持した状態において、人工上顎１１と人工下顎１２によって囲まれた空間は密閉空間になる。
【００１２】
１４は、ゴム等の弾力性のある素材で構成された人工上唇であり、人工上顎１１の正面の隔壁の下部に取り付けられている。この人工上唇１４の正面形状は図２に示すようになっており、人工上顎１１とほぼ同じ幅を有し、中央上部がアーチ状に盛り上がっている。この人工上唇１４の下部中央には挿入孔１４ａが設けられている。この挿入孔１４ａは、演奏対象となる木管楽器のマウスピースの断面形状に合わせた形状となっており、マウスピースが挿入されるようになっている。
１５はゴム等の弾力性のある素材で構成された人工下唇であり、人工下顎１２の正面の隔壁の上部に取り付けられている。この人工下唇１５の正面形状は図２に示すようになっており、人工下顎１２とほぼ同じ幅を有している。人工下唇１５の前面上端部は、前後方向にせり出している接触部１５ａとなっており、挿入孔１４ａに挿入されたマウスピースを人工上唇１４とともに挟持する。
【００１３】
図１に示す１６は人工舌であり、１７はマウスピース２に取り付けられたリードである。人工舌１６の先端には発泡ウレタン等の弾力性のある軽量素材で形成された球状体１６ａが取り付けられ、この球状体１６ａがリード１７の先端に接触したり、離間したりして、演奏上のタンギングの機能を果たす。球状体１６ａにはロッド１６ｂが取り付けられ、ロッド１６ｂは支点Ａを中心に回動自在になっている。２５は人工舌１６を動作させるための人工舌用ソレノイドであり、ロッド２５ａを図面左右方向に駆動する。ロッド２５ａの先端部には長孔（図示略）が形成されており、この長孔にロッド１６ｂが挿入されている。ロッド２５ａが図面左方向に突出すると、ロッド１６ｂは時計方向に回動し、これにより球状体１６ａがリード１７に接する。この場合、球状体１６ａがリード１７に接する力は、ロッド２５ａを駆動する力、すなわち人工舌用ソレノイド２５の通電量によって調整することができる。一方、ロッド２５ａが図面右方向に引き込まれた場合は、ロッド１６ｂが反時計方向に回動し、球状体１６ａはリード１７から離れる。
【００１４】
１８は人工下唇１５に埋め込まれ、支点Ｂを中心に回動自在のＬ字型の金属レバーであり、人工下唇１５の上端に向かう腕１８ａと人工下唇１５から突出して人工口腔１９内に延びる腕１８ｂを有しており、腕１８ｂの先端にはローラが設けられている。２４は人工下唇１５を駆動するための人工下唇用ソレノイドである。人工下唇用ソレノイド２４は、そのプランジャに結合部材２４ａが設けられており、結合部材の先端部が腕１８ｂの先端のローラを挟み込む形状となっている。人工下唇用ソレノイド２４のプランジャが上下動すると、結合部材２４ａも一緒に上下動し、これにより、腕１８ｂの先端のローラの位置が上下動する。ここで、ローラの位置が上昇するときは、金属レバー１８は支点Ｂを中心に反時計方向に回動するから、腕１８ａは人工下唇１５の上端部分を前方に押し出す。一方、腕１８ｂの先端のローラが下降するときは、金属レバー１８は支点Ｂを中心に時計方向に回動するから、腕１８ａは人工下唇１５の上端部分を後方に引き戻す。本実施形態では、演奏情報に応じて金属レバー１８の角度を変化させ、人工下唇１５とリード１７との接触位置を前後に移動させるようにしている。例えば、高音を奏すべき時には金属レバー１８を時計方向に回転させてリード１７の有効振動長を短くする。逆に低音を奏すべき時は金属レバー１８を反時計方向に回転させて、リード１７の有効振動長を長くする。
【００１５】
２０は圧縮空気挿入用ノズルであり、この圧縮空気挿入用ノズル２０は図２に示す圧縮空気バルブ２１に繋がっている。空気バルブ２１は、さらにその先につながる図示しない圧縮空気タンクに接続されている。圧縮空気タンク、空気バルブ２１および圧縮空気挿入用ノズル２０を介して人工口腔１９内に圧縮空気が流入させることにより、人間の演奏における肺からの空気流がマウスピース２に流れる状況を作り出すことができるようになっている。
【００１６】
２３は、リード１７の内側表面（マウスピースの内部空間側の表面）に接着剤等で貼り付けられた小型軽量のフィルム状のピエゾ振動子である。ピエゾ振動子２３は薄い形状で機械特性としては弱く形成されており、管楽器の管共鳴周波数の影響を受けやすくなっている。２６はピエゾ振動子２３と図示せぬパワーアンプとを接続する電気信号線である。２７はアクチュエータ１を支持するためのフランジである。
【００１７】
図３は、マウスピース２の側断面図である。ピエゾ振動子２３は、与えられた電気信号（交流）によって振動し、その振動をリード１７へ与え、それが管の共鳴を発生させて楽音となる。同時に、人工口腔１９内に挿入された圧縮空気も、図中の矢印Ａに示すように、マウスピース２とリード１７の隙間よりマウスピース２を経由して管本体へ流れ込み、リード１７を自励振動させる働きをする。なお、リード１７の材質は、現状最も一般的な葦を削って成形したもので十分であるが、耐久性の点からはプラスチック素材であることが好ましい。
【００１８】
上述した構成によれば、人工口腔１９内へ圧縮空気を加えるので、リード１７はピエゾ振動子２３を用いた電気信号による加振以外にも圧縮空気流による自励振動を行うから、本物の木管楽器の演奏状態に近い振舞いとなる。このとき、リード１７に貼付したピエゾ振動子２３は小型軽量で機械特性としては弱く形成されているので、リード１７の自励振動を妨げることが少ない。しかも、ピエゾ振動子２３は、管楽器の管共鳴周波数の影響を受け易いので、共鳴しない周波数については管から反射される音波によって振動が減衰し、一方、共鳴する周波数については管によって増幅される。このように、管の共鳴に対応した振動となる。したがって、電気的な信号で駆動されるにも関わらず、あたかもリード１７が自励発振している本物の管楽器の演奏状態に近い振舞いをする。
【００１９】
また、人工口腔１９内には人工舌１６を装備しているので、実際の演奏時に使われるタンギングという舌で息とリード１７の振動を止める奏法が可能となっている。
【００２０】
また、人工下唇１５は、それがリード１７に接触する位置を前後に移動する人工下唇用ソレノイド２４を備えているので、本物の演奏時の様に、吹奏する音高によりリード１７の有効振動長を可変とすることが出来、電気的にリード１７を駆動するのにも拘らず、無理のない、本物の様な自然な発音が可能となる。しかも、人工顎開閉ソレノイド２２によって人工上顎１１と人工下顎１２の閉じる力を調整することができるから、人工上唇１４と人工下唇１５によるマウスピースへの締め付け圧力を演奏情報により適宜調節することができる。これにより、人間の演奏と同じように、マウスピースを噛む力を調整した表情の豊かな演奏を行うことができる。
【００２１】
また、本物の管楽器演奏時のように管が振動振幅を増幅するという、管共鳴を積極的に利用することによる発音方法なので、ピエゾ振動子２３に入力する電力信号は小さなものでよく、その電力信号のためのパワーアンプ装置は小型軽量安価なものでよい。また、消費電力も少ないので、ロボット等の交流電源を使用できない移動体装置への組み込みが容易となる。
【００２２】
［演奏装置］
次に、上述したアクチュエータ１を用いた演奏装置について説明する。
図４は、アクチュエータ１を用いる演奏装置１００の概略構成を示す図である。図において、３はサクソフォン等の木管楽器であり、２は木管楽器３に装着されたマウスピースである。この木管楽器３は通常の木管楽器でよく、特別に加工したり付属品を装着したりする必要はない。なお、木管楽器３にマウスピース２が固定されているものであっても勿論よい。
【００２３】
図４において、１０１は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置を備えた制御部である。１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、或いはハードディスク等の記憶装置を備える記憶部であり、演奏装置１００の各部を動作させるための各種プログラムを記憶している。制御部１０１は記憶部１０２に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより演奏装置１００の各部を制御する。
【００２４】
記憶部１０２には、図４に示すように、演奏データＤ１が記憶されている。この演奏データＤ１は、木管楽器３を用いて楽曲を自動演奏させるためのデータであり、音源信号Ｓ１と人工舌制御信号Ｓ２と人工顎関節制御信号Ｓ３と人工下唇制御信号Ｓ４と圧縮空気制御信号Ｓ５と音孔信号Ｓ６とを含んでいる。音源信号Ｓ１は、例えばＭＩＤＩ（Musical Instruments Digital Interface）形式の演奏データであり、楽曲の演奏に対応する各音符を示すデータを有する演奏データである。人工舌制御信号Ｓ２は人工舌１６によるタンギングを制御するための信号である。人工顎関節制御信号Ｓ３は人工顎の開閉を制御するための信号である。人工下唇制御信号Ｓ４は人工下唇１５の動作を制御してリード１７の振動可能周波数域を制御するための信号である。圧縮空気制御信号Ｓ５は圧縮空気挿入用ノズル２０から挿入する空気圧を制御するための信号である。音孔信号Ｓ６は木管楽器３の音孔の開閉を制御するための信号である。
【００２５】
なお、この演奏データは、演奏装置１００の記憶部に予め記憶されているようにしてもよく、または、後述する演奏データ生成装置によって生成された演奏データが随時供給されるようにしてもよい。
【００２６】
１０３は音源装置であり、１０４はリード１７に貼付されたピエゾ振動子２３を駆動するパワーアンプである。パワーアンプ１０４は音源装置１０３に接続されており、制御部１０１は、記憶部１０２から演奏データＤ１を読み出すと、音源信号Ｓ１を音源装置１０３に供給し、音源装置１０３は供給された信号をパワーアンプ１０４に供給する。パワーアンプ１０４は、音源装置１０３から供給される信号に応じてピエゾ振動子２３に信号を入力し、ピエゾ振動子２３が振動子として振動することにより木管楽器３内に音波が発生する。
【００２７】
１０５は圧縮空気制御装置であり、アクチュエータ１の圧縮空気バルブ２１に接続されている。１０６は空気タンクであり、この空気タンク１０６は空気経路Ｐを介してアクチュエータ１の圧縮空気バルブ２１に繋がっている。１０７はエアーコンプレッサーである。制御部１０１は、記憶部１０２から演奏データＤ１を読み出すと、圧縮空気制御信号Ｓ５を圧縮空気制御装置１０５に供給する。圧縮空気制御装置１０５は、供給される信号に応じて圧縮空気バルブ２１を開閉するようになっており、この圧縮空気バルブ２１を開閉することによって空気タンク１０６から挿入する空気の量を調節するようになっている。
【００２８】
１０８はソレノイド音孔開閉制御装置であり、１０９は木管楽器３の音孔の開閉を行う音孔開閉用ソレノイドである。制御部１０１は、演奏データＤ１の音孔信号Ｓ６をソレノイド音孔開閉制御装置１０８に供給し、ソレノイド音孔開閉制御装置１０８は、供給される信号に応じて音孔開閉用ソレノイド１０９に駆動電流を流して音孔の開閉を行わせる。
【００２９】
１１０は舌制御装置である。制御部１０１は、演奏データＤ１の人工舌制御信号Ｓ２をこの舌制御装置１１０に供給し、舌制御装置１１０は、供給される信号に応じて人工舌用ソレノイド２５を駆動し、人工舌１６を動作させる。１１１は顎関節制御装置である。制御部１０１は、演奏データＤ１の人工顎関節制御信号Ｓ３を顎関節制御装置１１１に供給する。顎関節制御装置１１１は供給される信号に応じて人工顎開閉ソレノイド２２を駆動し、人工顎の開閉を行わせる。１１２は下唇制御装置である。制御部１０１は、演奏データＤ１の人工下唇制御信号Ｓ４を下唇制御装置１１２に供給する。下唇制御装置１１２は、供給される信号に応じて人工下唇用ソレノイド２４を駆動し、人工下唇１５の位置を制御する。
【００３０】
上述した構成による演奏装置１００の動作は以下のとおりである。制御部１０１は、記憶部１０２から演奏データＤ１を読み出すと、音源信号Ｓ１を音源装置１０３に、人工舌制御信号Ｓ２を舌制御装置１１０に、人工顎関節制御信号Ｓ３を顎関節制御装置１１１に、人工下唇制御信号Ｓ４を下唇制御装置１１２に、圧縮空気制御信号Ｓ５を圧縮空気制御装置１０５に、音孔信号Ｓ６をソレノイド音孔開閉制御装置１０８にそれぞれ供給する。信号が供給された各部は、供給された信号に応じて各制御を行い、これにより木管楽器３を用いた自動演奏が行われる。
【００３１】
［演奏データの生成］
次に、上述した演奏データの生成方法について説明する。
図５は、演奏データ生成装置２００の概略構成を示す図である。図において、５は木管楽器であり、６は木管楽器５に装着されたマウスピースである。２０１は木管楽器５の音孔の開閉状態を検知する音孔センサである。２０２は空気流を検出して空気流を示す信号を出力する空気流センサであり、２０３は空気振動を検出して空気振動を示す信号を出力する例えばマイクロフォン等の空気振動センサである。２０４は演奏者の舌の位置を検出する舌位置検出センサである。２０５は、演奏者の下唇のリードに対する位置とリード押圧力を同時に検出する下唇検出センサである。空気流センサ２０２、空気振動センサ２０３、舌位置検出センサ２０４、下唇検出センサ２０５はマウスピース６に設けられており、これらのセンサにより演奏情報が検出される。
【００３２】
２０６は、上述した音孔センサ２０１、空気流センサ２０２、空気振動センサ２０３、舌位置検出センサ２０４、下唇検出センサ２０５の各センサからのアナログ信号を受け取ってデジタル信号に変換するセンサ制御装置である。２０７は、予め記憶された関数或いはテーブルを用いて、センサ制御装置２０６から供給されるデジタル信号のデータのフォーマットを整えて１セットの演奏データに変換するデータ変換装置である。
【００３３】
上述した構成による演奏データ生成装置２００の動作は以下のとおりである。演奏者が木管楽器３の音孔の開閉を行いつつマウスピース６に息を吹き込むと、このときの空気振動、空気流、演奏者の舌の位置、演奏者の下唇の位置と押圧力、および音孔の開閉状態が、音孔センサ２０１、空気流センサ２０２、空気振動センサ２０３、舌位置検出センサ２０４、および下唇検出センサ２０５によってそれぞれ検出される。センサ制御装置２０６は、それぞれのセンサで検出された信号をデータ変換装置２０７に供給し、データ変換装置２０７は、供給された信号を演奏データＤ１に変換する。このようにして生成された演奏データを、図４に示した演奏装置１００に供給することによって、木管楽器３の自動演奏が可能となる。
【００３４】
この演奏は、一旦、人の演奏情報を記憶し、しかるべき時間後に自動演奏に供するという、所謂ノンリアルタイム演奏が可能であるが、人の演奏を瞬時に変換してしかるべき電送線を通じて演奏装置１００に入力し、人の演奏と同時に演奏装置１００でも演奏する、所謂リアルタイム演奏も可能である。この場合、場所は演奏者と演奏装置１００が同じ場所にあってもよく、または、電送線が光ファイバー等の長距離情報伝達線である場合、極めて遠隔地、例えば海外であってもよい。
【００３５】
なお、上述した演奏データ生成装置２００によりまとまった演奏データとされた演奏情報は、更にコンピュータへデータファイルとして入力して、適宜なソフトウェアを用いれば好みによって異なる編集、加工が可能である。このような編集、加工後のデータを上記と同じ様に演奏装置１００に入力してやるとその編集、加工されたデータによる、雰囲気の改善された演奏が実現できる。
【００３６】
［変形例］
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその一例を示す。
（１）上述した実施形態においては、シングルリードの木管楽器のアクチュエータについて説明したが、本発明は、ダブルリードの木管楽器についても適用可能である。ダブルリードの木管楽器に用いるアクチュエータを、図６および図７を参照しつつ以下に説明する。
図６は、ダブルリードの木管楽器に用いるアクチュエータ７の側断面図であり、図７はアクチュエータ７の正面図である。図において、８は、例えばオーボエやファゴット等のダブルリードの木管楽器である。このアクチュエータ７の構成が、図１に示したアクチュエータ１と異なる点は、木管楽器がリードを２枚備えている点と、そのそれぞれのリードにピエゾ振動子が設けられている点、そして、人工上唇１４の形状に挿入孔１４ａがない点であり、他の構成要素は図１に示したアクチュエータ１のそれと同様である。そのため、以下の説明においては、アクチュエータ１と同様の構成要素については同じ符号を付して適宜その説明を省略する。なお、挿入孔１４ａを設けていないのは以下の理由による。ダブルリードの楽器については、２枚のリードを人工上唇１４と人工下唇１５で挟むが、２枚のリードの厚みは薄いので、挿入孔１４ａを設けなくとも人工上唇１４と人工下唇１５の弾性によって２枚のリードを隙間無く挟むことができるからである。
【００３７】
さて、図６に示すように、木管楽器８は、リード１７ａとリード１７ｂとの２枚のリードを備えている。リード１７ａとリード１７ｂの内側表面には、小型軽量のピエゾ振動子２３ａ，２３ｂがそれぞれ接着剤等で貼り付けられている。また、ピエゾ振動子２３ａ，２３ｂは、電気信号線２６ａ，２６ｂによって図示せぬパワーアンプとそれぞれ接続されている。
【００３８】
このような構成をとることによって、アクチュエータ７は、ダブルリードの木管楽器に自動演奏を行わせることができる。なお、発音原理については前述した実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
（２）演奏データの生成方法は上述した実施形態に示した方法に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、木管楽器５から発音される楽音をマイクロフォン７によって収音し、収音された音声波形をデータ変換装置２０７で演奏データに変換するようにしてもよい。このように、人の演奏する楽音をマイクロフォン７で検出してデータ変換装置に入力し、それを演奏装置１００用の演奏データに変換すれば、この演奏データを用いて演奏装置１００による自動演奏が可能となる。なお、マイクロフォン７で検出した楽音から生成する演奏データとして、ピエゾ振動子を振動させる音源信号のみを生成するようにしてもよく、または、音源信号に加えて、上述した実施形態における人工舌制御信号、人工顎関節制御信号、人工下唇制御信号、圧縮空気制御信号を生成するようにしてもよい。
【００４０】
なお、図５と図８に示した演奏データ生成装置を用いて演奏データを生成する場合は、勿論リアルタイム演奏およびノンリアルタイム演奏の両方が可能である。また、生成された演奏データを複数の自動演奏装置に入力して同時に複数の木管楽器を演奏することも可能である。また、演奏データの音高をｎオクターブまたは１／ｎオクターブ（ｎは整数）変換してやれば、例えばソプラニーノサックス、ソプラノサックス、アルトサックス、テナーサックス、バリトンサックス、バスサックス等を同時にユニゾンで演奏するということも可能である。
【００４１】
（３）上述した実施形態においては、音源信号としてＭＩＤＩ形式のデータを用いたが、音源信号はＭＩＤＩ形式のデータに限定されるものでなく、楽音の波形を示す波形信号であってもよい。音源信号が演奏音そのまま（波形信号）である場合は、音源装置はＣＤプレーヤーのようなオーディオ信号再生装置の機能を有していればよい。そして、このようにして再生された信号をパワーアンプに送り出すようにすればよい。
【００４２】
（４）また、圧電素子としてピエゾ素子を用いたが圧電素子以外の振動素子を用いることも勿論可能である。
【００４３】
（５）上述した実施形態においては圧縮気体として圧縮空気を用いたが、これに限らず任意の気体を用いてもよい。
【００４４】
（６）人工下唇１５内に設けた金属レバー１８は、人工上唇１４内にも設けてもよい。要するに、演奏対象楽器や、演奏で表現したいニュアンスに応じて上唇あるいは下唇の少なくともいずれか一方に設けるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態であるアクチュエータの側断面図である。
【図２】同実施形態のアクチュエータの正面図である。
【図３】同実施形態に係るマウスピースの側断面図である。
【図４】同実施形態に係る演奏装置の概略構成を示す図である。
【図５】同実施形態の演奏データ生成装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の変形例であるアクチュエータの側断面図である。
【図７】同変形例のアクチュエータの正面図である。
【図８】本発明の変形例に係る演奏データ生成装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１，７…アクチュエータ、２，６…マウスピース、３，５，８…木管楽器、７…マイクロフォン、１１…人工上顎、１２…人工下顎、１３…人工顎関節、１４…人工上唇、１５…人工下唇、１６…人工舌、１６ａ…球状体、１７，１７ａ，１７ｂ…リード、１８…金属レバー、１９…人工口腔、２０…圧縮空気挿入用ノズル、２１…圧縮空気バルブ、２２…人工顎開閉ソレノイド、２３，２３ａ、２３ｂ…ピエゾ振動子、２４…人工下唇用ソレノイド、２５…人工舌用ソレノイド、２６、２６ａ，２６ｂ…電気信号線、２７…フランジ、１００…演奏装置、１０１…制御部、１０２…記憶部、１０３…音源装置、１０４…パワーアンプ、１０５…圧縮空気制御装置、１０６…空気タンク、１０７…エアーコンプレッサー、１０８…ソレノイド音孔開閉制御装置、１０９…音孔開閉用ソレノイド、１１０…舌制御装置、１１１…顎関節制御装置、１１２…下唇制御装置、２００…演奏データ生成装置、２０１…音孔センサ、２０２…空気流センサ、２０３…空気振動センサ、２０４…舌位置検出センサ、２０５…下唇検出センサ、２０６…センサ制御装置、２０７…データ変換装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木管楽器のマウスピースに取り付けられたリードを励振信号に応じて振動させる振動子と、
互いに上下に開閉自在な一対の開閉壁を有した人工口腔と、
可撓性部材で構成され、前記一対の開閉壁の対向する縁部に設けられ、前記開閉壁が閉じたとき前記リードを挟持する一対の人工唇と、
前記人工口腔に貫通して設けられ、加圧気体が導入される加圧気体導入孔とを具備し、
前記人工口腔は前記開閉壁が閉じたとき前記リード以外の部分において密閉空間となるように構成されていることを特徴とする木管楽器演奏用アクチュエータ。
【請求項２】
移動自在に構成され、前記一対の人工唇に挟持されている状態の前記リードの先端部に接触可能な接触部と、
舌駆動信号に応じて前記接触部の位置を制御する舌駆動部と
を備えることを特徴とする請求項１記載の木管楽器演奏用アクチュエータ。
【請求項３】
前記一対の人工唇の少なくとも一方に設けられ、唇駆動信号に応じて前記人工唇の位置を変化させる唇駆動手段を具備することを特徴とする請求項１または２記載の木管楽器演奏用アクチュエータ。
【請求項４】
前記振動子は圧電素子によって構成されていることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の木管楽器演奏用アクチュエータ。
【請求項５】
前記圧電素子は、フィルム状に形成されていることを特徴とする請求項４記載の木管楽器演奏用アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１から５いずれかに記載の木管楽器演奏用アクチュエータと、
楽音の内容を示す演奏データに基づいて前記励振信号を生成する励振信号生成手段と
を具備することを特徴とする木管楽器演奏装置。
【請求項７】
請求項１から５いずれかに記載の木管楽器演奏用アクチュエータと、
楽音の内容を示す演奏データに基づいて前記加圧気体導入孔に導入される前記加圧気体の導入量を制御する加圧気体制御手段と
を具備することを特徴とする木管楽器演奏装置。
【請求項８】
駆動信号に基づいて木管楽器の演奏操作子を駆動する演奏操作子駆動手段と、
前記演奏データが示すピッチに基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段と
を具備することを特徴とする請求項６または７記載の木管楽器演奏装置。
【請求項１】
木管楽器のマウスピースに取り付けられたリードを励振信号に応じて振動させる振動子と、
互いに上下に開閉自在な一対の開閉壁を有した人工口腔と、
可撓性部材で構成され、前記一対の開閉壁の対向する縁部に設けられ、前記開閉壁が閉じたとき前記リードを挟持する一対の人工唇と、
前記人工口腔に貫通して設けられ、加圧気体が導入される加圧気体導入孔とを具備し、
前記人工口腔は前記開閉壁が閉じたとき前記リード以外の部分において密閉空間となるように構成されていることを特徴とする木管楽器演奏用アクチュエータ。
【請求項２】
移動自在に構成され、前記一対の人工唇に挟持されている状態の前記リードの先端部に接触可能な接触部と、
舌駆動信号に応じて前記接触部の位置を制御する舌駆動部と
を備えることを特徴とする請求項１記載の木管楽器演奏用アクチュエータ。
【請求項３】
前記一対の人工唇の少なくとも一方に設けられ、唇駆動信号に応じて前記人工唇の位置を変化させる唇駆動手段を具備することを特徴とする請求項１または２記載の木管楽器演奏用アクチュエータ。
【請求項４】
前記振動子は圧電素子によって構成されていることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の木管楽器演奏用アクチュエータ。
【請求項５】
前記圧電素子は、フィルム状に形成されていることを特徴とする請求項４記載の木管楽器演奏用アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１から５いずれかに記載の木管楽器演奏用アクチュエータと、
楽音の内容を示す演奏データに基づいて前記励振信号を生成する励振信号生成手段と
を具備することを特徴とする木管楽器演奏装置。
【請求項７】
請求項１から５いずれかに記載の木管楽器演奏用アクチュエータと、
楽音の内容を示す演奏データに基づいて前記加圧気体導入孔に導入される前記加圧気体の導入量を制御する加圧気体制御手段と
を具備することを特徴とする木管楽器演奏装置。
【請求項８】
駆動信号に基づいて木管楽器の演奏操作子を駆動する演奏操作子駆動手段と、
前記演奏データが示すピッチに基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成手段と
を具備することを特徴とする請求項６または７記載の木管楽器演奏装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−６５１９７（Ｐ２００７−６５１９７Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５００１５（Ｐ２００５−２５００１５）
【出願日】平成１７年８月３０日（２００５．８．３０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月３０日（２００５．８．３０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
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