管楽器の演奏装置と演奏方法
【課題】 管楽器の演奏者が行っている微妙な調整動作を再現して管楽器を演奏可能な技術を提供する。
【解決手段】 演奏装置４０は、管楽器１６の吹口部１８の空気を振動させる手段４２と、管楽器１６の音階調整用操作部３１、３２、３３を操作する手段５５、５６、５７と、演奏者が管楽器１６を演奏したときに実測された吹口部１８空気の経時的振動数データに基づいて空気振動手段４２を制御するとともに、演奏者が管楽器１６を演奏したときに実測された音階調整用操作部３１、３２、３３の経時的操作データに基づいて操作手段５５、５６、５７を制御する手段４３を備えている。
【解決手段】 演奏装置４０は、管楽器１６の吹口部１８の空気を振動させる手段４２と、管楽器１６の音階調整用操作部３１、３２、３３を操作する手段５５、５６、５７と、演奏者が管楽器１６を演奏したときに実測された吹口部１８空気の経時的振動数データに基づいて空気振動手段４２を制御するとともに、演奏者が管楽器１６を演奏したときに実測された音階調整用操作部３１、３２、３３の経時的操作データに基づいて操作手段５５、５６、５７を制御する手段４３を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管楽器を演奏する装置と、管楽器を演奏する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
管楽器を演奏する演奏者は、唇を振動させて吹口部に空気を吹き込みながら、音階調整用の操作部（例えば、トランペットのピストン）を操作している。唇の振動数の調整は、唇の硬さを微妙に変化させて行っている。操作部は、管楽器の共鳴部の管長を調整して共鳴振動数を変化させるために、半押しの状態を含めて、絶えず微妙に操作されている。
特許文献１には、鍵盤を駆動して楽音を発生させるアコースティック楽器の自動演奏システムが記載されているが、管楽器の演奏者が行っている微妙な調整動作を再現して管楽器を演奏する装置は、いまだ開発されていない。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２７１３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、管楽器の演奏者が行っている微妙な調整動作を再現して管楽器を演奏可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の演奏装置は、管楽器の吹口部の空気を振動させる手段と、管楽器の音階調整用操作部を操作する手段と、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された吹口部空気の経時的振動数データに基づいて空気振動手段を制御するとともに、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された音階調整用操作部の経時的操作データに基づいて操作手段を制御する手段を備えている。
この演奏装置の制御手段は、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された吹口部空気の経時的振動数データに基づいて空気振動手段を制御するとともに、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された音階調整用操作部の経時的操作データに基づいて操作手段を制御する。演奏者が管楽器を演奏したときに実測された経時的振動数データと経時的操作データを利用することによって、演奏者が行っている微妙な調整動作を再現して管楽器を演奏することが可能になる。
【０００６】
上記の演奏装置において、管楽器の吹口部に供給する空気の流量を調整する手段をさらに備えており、制御手段は、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された吹口部空気の経時的流量データに基づいて空気流量調整手段を制御することが好ましい。
演奏者が管楽器を演奏したときに実測された吹口部空気の経時的流量データに基づいて制御手段が空気流量調整手段を制御すると、演奏者が吹口部に吹き込む空気の流量を微妙に調整しながら演奏している状態を再現して、管楽器を演奏することが可能になる。
【０００７】
本発明の管楽器の演奏方法は、演奏者が管楽器を演奏したときの「吹口部空気の経時的振動数データと音階調整用操作部の経時的操作データ」を実測する第１工程と、第１工程で実測した経時的振動数データに基づいて空気振動手段が管楽器の吹口部の空気を振動させるとともに、第１工程で実測した経時的操作データに基づいて操作手段が管楽器の音階調整用操作部を操作する第２工程を備えている。
この演奏方法は、実測した経時的振動数データに基づいて空気振動手段が管楽器の吹口部の空気を振動させるとともに、実測した経時的操作データに基づいて操作手段が管楽器の音階調整用操作部を操作する。よって、演奏者が行っている微妙な調整動作を再現して管楽器を演奏することが可能になる。
【０００８】
上記の演奏方法において、第１工程で、演奏者が管楽器を演奏したときの吹口部空気の経時的流量データをさらに実測し、第２工程で第１工程で実測した経時的流量データに基づいて空気流量調整手段が管楽器の吹口部に供給する空気流量をさらに調整することが好ましい。
この演奏方法によれば、演奏者が吹口部に吹き込む空気流量を微妙に調整しながら演奏している状態を再現して、管楽器を演奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の好適な実施形態を例示する。
（形態１）
演奏者が管楽器を演奏したときの「吹口部空気の経時的振動数データと音階調整用操作部の経時的操作データ」を記憶する手段と、
管楽器の吹口部の空気を振動させる手段と、
管楽器の音階調整用操作部を操作する手段と、
記憶手段が記憶している経時的振動数データに基づいて空気振動手段を制御するとともに、記憶手段が記憶している経時的操作データに基づいて操作手段を制御する手段と、
を備える演奏システム。
【実施例】
【００１０】
（第１実施例）
本発明の第１実施例を説明する。この第１実施例では、図１に示す演奏記録装置１０が記録したデータに基づいて、演奏装置４０（後述する）が管楽器の一種であるトランペット１６を演奏する。演奏記録装置１０は、第１圧力センサ１２、第２圧力センサ１４、第３圧力センサ１７、ピストン変位センサ１５、データレコーダ２０を備えている。図２に詳しく示すように、第１圧力センサ１２と第２圧力センサ１４は、測定用マウスピース１８に装着されている。測定用マウスピース１８は、トランペット１６の実際のマウスピース６１（後述する）の代わりに用いられている。測定用マウスピース１８とトランペット本体１６ａとの間には、測定用アダプタ１９が介装されている。第３圧力センサ１７は、測定用アダプタ１９に取り付けられる。トランペット１６を演奏するとき、演奏者１１は、測定用マウスピース１８の唇接触部２４に唇２３を接触させ、空気を測定用マウスピース１８に吹き込みながら唇２３を振動させる。測定用マウスピース１８に空気を吹き込みながら唇２３を振動させると、その振動数（音階）の楽音がトランペット１６から発生する。唇２３の振動数は、唇２３の硬さを変えることによって調整される。唇２３の振動数を調整すると、それにともなってトランペット１６が発生する楽音の振動数も変化する。
【００１１】
第１圧力センサ１２は、測定用マウスピース１８内の圧力を経時的に検出する。第１圧力センサ１２が有している時間的分解能は、唇２３の振動にともなって生じる圧力変化の振動数よりも充分に高い。第２圧力センサ１４は、第１圧力センサ１２の下流側に配置されており、測定用マウスピース１８を流れる空気の圧力を経時的に検出する。第３圧力センサ１７は、測定用アダプタ１９を流れる空気の圧力を経時的に検出する。第２圧力センサ１４と第３圧力センサ１７の検出圧力差から、演奏者１１がトランペット１６に吹き込んだ空気の流量を推定する。具体的には、トランペット１６を流れる空気の流量と、第２圧力センサ１４と第３圧力センサ１７の検出圧力差との対応関係を予め計測しておく。そして、検出された第２圧力センサ１４と第３圧力センサ１７の圧力差と、上述した対応関係からトランペット１６に吹き込まれた空気流量を推定する。第２圧力センサ１４と第３圧力センサ１７は、流量変化に追従する程度の時間的分解能を有している。圧力検出タイプ以外のセンサ（例えば、流速センサ）を用いて、トランペット１６に吹き込まれた空気の流量を検出することもできる。
【００１２】
図１に示すように、演奏者１１がトランペット１６のピストン３１、３２、３３を押下げ操作したときの、ピストン３１、３２、３３の変位量（ストローク量）は、ピストン変位センサ１５によって連続的に検出される。ピストン変位センサ１５は、ピストン３１、３２、３３毎に設けられている（図１では、ピストン変位センサ１５を一体で図示している）。ピストン３１は人差指によって操作され、ピストン３２は中指によって操作され、ピストン３３は薬指によって操作される。
図３は、ピストン変位センサ１５を例示している。ピストン変位センサ１５は、ラック２６、ピニオン２７、エンコーダ２８を備えている。ラック２６は、ピストン３１、３２、３３の下端に固定されている。ラック２６とピニオン２７は噛み合わされている。ピストン３１、３２、３３が変位すると、それにともなってラック２６も変位する。ラック２６が変位すると、ピニオン２７が回転し、その回転角度をエンコーダ２８が検出する。ピニオン２７の回転角度は、ピストン３１、３２、３３に対応する。従って、エンコーダ２８は、ピニオン２７の回転角度から、ピストン３１、３２、３３の変位量を検出することができる。
ピストン３１、３２、３３を操作すると、トランペット１６の管長が調整され、トランペット１６の共鳴振動数が変化する。トランペット１６の共鳴振動数と、演奏者１１の唇２３の振動数が共鳴すると、きれいな楽音が大音量で発生される。
図１に示すように、第１圧力センサ１２、第２圧力センサ１４、第３圧力センサ１７、ピストン変位センサ１５の検出値は、データレコーダ２０に記録される。
【００１３】
図４は、データレコーダ２０に記録されたデータを例示している。図４に示されているグラフの縦軸は、それぞれ、第１圧力センサ１２が測定したマウスピース１８の圧力（マウスピース圧力）、第２圧力センサ１４と第３圧力センサ１７の検出値から推定したマウスピース１８に吹き込まれた空気の流量（マウスピース流量）、ピストン３１、３２、３３の変位に対応している。横軸は、時間経過を示している。図４では、最初に、薬指によってピストン３３が操作され（押し下げられ）ている。この時には、マウスピース圧力は小さな振幅で振動しており、マウスピース流量は少ない値で安定している。すなわち、演奏者１１は、測定用マウスピース１８に空気を弱く吹き込んでいる。薬指によるピストン３３の操作が終了すると、人差指によってピストン３１が操作され、同時に、マウスピース圧力の振幅が大きくなるとともに、マウスピース流量も多くなっている。つまり、演奏者１１は、測定用マウスピース１８に空気を強く吹き込んでいる。このときのマウスピース圧力の振動数は、その前のピストン３３が操作された場合よりも低くなっている（マウスピース圧力のカーブの時間経過方向の間隔が広くなっている）。このようにして、演奏者１１が測定用マウスピース１８に空気が吹き込みながら、吹き込む空気流量と唇２３の振動数を調整しつつピストン３１、３２、３３を操作することによって、トランペット１８が演奏される。
【００１４】
演奏装置４０について説明する。図５に示すように、演奏装置４０は、演奏用アクチュエータ４２、空気ボンベ４４、流量弁４６、制御部４３、読込装置４５、アンプ５１、人工指５２、５３、５４、指アクチュエータ５５、５６、５７を備えている。
図６に示すように、演奏用アクチュエータ４２は、ケーシング６２と、ケーシング６２に収容された励振部６３を有している。ケーシング６２は、円筒状部材６４の両端部に円板状部材６５と略円板状のマウスピース支持部材６６がスクリュウ６７で締結され、その内部に収容空間を形成している。マウスピース支持部材６６には、中央部に貫通孔６６ａが形成されているとともに、収容空間側に横断面が円形状の凹部６６ｂが形成されている。また、マウスピース支持部材６６には、外部に開口したポート８１と、ポート８１と凹部６６ｂとを連通させる孔８２が形成されている。
【００１５】
励振部６３は、複数本のボルト７４、コアホルダ７１、コア７２、永久磁石７３、メンブレンフイルム７８、リング７９、コイル６８を有している。ボルト７４は、一端がマウスピース支持部材６６にネジ込まれている。コアホルダ７１の本体７１ａは円筒状であり、その片側端部には、鍔状のフランジ７１ｂが形成されている。フランジ７１ｂは、ナット７６、７７によってボルト７４の他端に固定されている。コア７２は、凹部７２ａが形成された円柱状の部材であり、コアホルダ７１に固定されている。永久磁石７３は、コア７２の凹部７２ａに固定されている。メンブレンフイルム７８は可撓性の膜であり、外周部にボルト７４通過用の穴が複数形成されている。そして、メンブレンフイルム７８は、ボルト７４に挿通されたリング７９とマウスピース支持部材６６との間に介装された状態で、マウスピース支持部材６６の凹部６６ｂを覆うように張り渡される。リング７９は、ナット７５によって固定されている。
【００１６】
トランペット１６のマウスピース６１は、マウスピース支持部材６６の貫通孔６６ａに挿通される。また、その状態では、マウスピース６１の端部に形成されている鍔状の唇接触部６１ａが、メンブレンフイルム７８と接触し、かつ唇接触部６１ａとマウスピース支持部材６６との間にシム８３を挟み込んだ状態で、凹部６６ｂに配置される。マウスピース支持部材６６には、外部から貫通孔６６ａまで貫通するネジ穴６６ｃが形成されている。ネジ穴６６ｃに締め込まれたスクリュウ８０の先端がマウスピース６１に当接することによって、マウスピース支持部材６６に対してマウスピース６１が固定される。スクリュウ８０を締め込む前に、マウスピース６１を軸方向にスライドさせると、マウスピース６１とマウスピース支持部材６６との軸方向の位置関係を調整することができる。シム８３の厚さを予め調整しておくと、マウスピース６１とマウスピース支持部材６６との位置関係の調整が容易になる。厚いシム８３を用いると、メンブレンフイルム７８と唇接触部６１ａが強く接触する（接触圧力が大きい）。薄いシム８３を用いると、メンブレンフイルム７８と唇接触部６１ａが弱く接触する（接触圧力が小さくなる）。
コイル６８は、一端がメンブレンフイルム７８に接着され、他端側が永久磁石７３とコア７２の凹部７２ｂが形成する空間に配置されている。コイル６８は、リード線（図示省略）によってアンプ５１と接続されている。
【００１７】
図５に示されている制御部４３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータである。読込装置４５は、制御部４３に接続されており、演奏記録装置１０のデータレコーダ２０が記録した第１圧力センサ１２、第２圧力センサ１４、第３圧力センサ１７、ピストン変位センサ１５の検出データを記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）を介して読込む。
演奏用アクチュエータ４２のポート８１と空気ボンベ４４は、空気供給流路８４によって接続されている。流量弁４６は、空気供給流路８４の途中に装着されている。流量弁４６は、制御部４３によって制御される。また、制御部４３は、アンプ５１を介して、演奏用アクチュエータ４２のコイル６８に印加する交流電力を制御する。
人工指５２、５３、５４は、それぞれが指アクチュエータ５５、５６、５７のプランジャ５５ａ、５６ａ、５７ａと接続されている。人工指５２、５３、５４の先端部は、トランペット１６のピストン３１、３２、３３と接触している。指アクチュエータ５５、５６、５７のプランジャ５５ａ、５６ａ、５７ａが制御部４３に制御されて伸縮すると、人工指５２、５３、５４がピストン３１、３２、３３を操作する。指アクチュエータ５５、５６、５７には、種々のタイプのもの（例えば、空気圧駆動、液圧駆動、モータ駆動、ソレノイド駆動等）を用いることができる。
【００１８】
人工指５２、５３、５４と指アクチュエータ５５、５６、５７の代わりに、例えば、図７に示すピストン操作装置８５でピストン３１、３２、３３を操作することもできる。
ピストン操作装置８５は、操作部材８６、ピニオン８７、減速機８８、モータ８９、エンコーダ９０を備えている。操作部材８６には、押圧部８６ａが片側端部に形成されているとともに、歯型が直線上に延びるラック８６ｂを有している。操作部材８６は、押圧部８６ａがピストン３１、３２、３３と接触する位置に配置されている。
モータ８９は、制御部４３によって制御される。減速機８８はモータ８９の回転数を減速し、出力軸８８ａから出力する。出力軸８８ａは、ピニオン８７を駆動する。操作部材８６のラック８６ｂは、ピニオン８７と噛み合わされている。エンコーダ９０はモータ８９の回転軸と連結されており、モータ８９の回転状態を検出し、制御部４３に送信する。
このように構成されているピストン操作装置８５によれば、制御部４３に制御されてモータ８９が回転すると、それにともなってピニオン８７が回転する。ピニオン８７が回転すると、ピニオン８７と噛み合っているラック８６が軸方向に移動し、ピストン３１、３２、３３が操作される。モータ８９の回転速度や、回転加速度や、回転方向や、回転継続時間を調整すると、ピストン３１、３２、３３をきめ細かく操作することができる。
【００１９】
演奏用アクチュエータ４２の励振部６３のコイル６８に交流電力を印加すると、コイル６８が軸方向に振動し、それと接着されているメンブレンフイルム７８も振動する。メンブレンフイルム７８が振動すると、マウスピース６１内の空気圧力が振動する。ポート８１に加圧空気を供給すると、メンブレンフイルム７８とマウスピース６１の唇接触部６１ａとの間に隙間が形成され、その隙間を空気が通過する。メンブレンフイルム７８が振動している状態でポート８１に空気を供給すると、メンブレンフイルム７８と唇接触部６１ａとの隙間（空気通過面積）が変動する。空気通過面積が変動すると、それにともなってマウスピース６１に流れ込む空気流量が変動することによって、マウスピース６１内の圧力も振動する。
コイル３８に印加する交流電力の周波数と、メンブレンフイルム７８の振動数は、よく一致する。従って、制御部４３がコイル３８に印加する交流電力の周波数を調整すると、メンブレンフイルム７８の振動数を制御することができる。トランペット１６からは、メンブレンフイルム７８の振動数に対応した楽音が発生する。ポート８１に供給される空気流量は、制御部４３が流量弁４６を制御することによって調整される。
ポート８１に供給する空気流量と、マウスピース６１内の空気振動の振幅は比例する。このため、ポート８１に供給する空気流量を多くするとトランペット１６が発生する音量が大きくなり、ポート８１に供給する空気流量を少なくするとトランペット１６が発生する音量が小さくなる。ピストン３１、３２、３３を操作すると、トランペット１６の管長が調整されて、トランペット１６の共鳴振動数が変化する。マウスピース６１内の空気振動数とトランペット１６の共鳴振動数が一致すると、きれいに共鳴した楽音が発生する。
【００２０】
上述したように、読込装置４５は、演奏記録装置１０のデータレコーダ２０が記録した第１圧力センサ１２、第２圧力センサ１４、第３圧力センサ１７、ピストン変位センサ１５の検出データを、記憶媒体を介して読込む。これら検出データを利用して、演奏装置４０は、演奏者１１が演奏したのと同様に、トランペット１６を演奏することができる。具体的には、制御部４３は、記憶装置４５が読み込んだ検出データに基づいて、第１圧力センサ１２が検出した振動数でメンブレンフイルム７８を振動させるとともに、第２圧力センサ１４と第３圧力センサ１７が検出した流量の空気をポート８１に供給する。さらに制御部４３は、指アクチュエータ５５、５６、５７を制御して、ピストン変位センサ１５が検出した変位量で、トランペット１６のピストン３１、３２、３３を操作する。このようにすると、演奏者１１がトランペット１６を演奏したときの、測定用マウスピース１８内の状態（空気振動数、振幅、空気流量）と、ピストン３１、３２、３２の操作を再現して、トランペット１６を演奏することができる。
【００２１】
（第２実施例）
本発明の第２実施例に係る演奏装置について説明する。第１実施例の演奏装置４０と重複する内容は省略し、本実施例として特徴的な部分を主体に説明する。本第２実施例では、第１実施例の演奏用アクチュエータ４２の代わりに、演奏用アクチュエータ１１２を用いる。
図８に示すように、演奏用アクチュエータ１１２は、開閉バルブ１４２、スライダ部１４３、パイプ１４４を備えている。開閉バルブ１４２は、弁本体１４５、スリーブ１４６、弁アクチュエータ１４７、スプリング１４８を有している。弁本体１４５には、入口ポート１５１と出口ポート１５２を連通させる空気流路１５３と、その空気流路１５３と直交する横断面が円形状のガイド孔１４５ａが形成されている。入口ポート５１には、空気供給流路８４が接続されている。スリーブ１４６には、シャフト部１４６ａと、シャフト部１４６ａから膨出した開閉部１４９と、開閉部１４９を挟んでシャフト部１４６ａから膨出したガイド部１５９、１５９が形成されている。開閉部１４９とガイド部１５９、１５９は、円形状の横断面を有している。開閉部１４９には、シャフト部１４６ａから次第に経が大きく遷移しながら開閉部１４９の最大直径に至る遷移部１４９ａが形成されている。ガイド部１５９、１５９は、ガイド孔１４５ａと摺接することによって、スリーブ１４６を軸方向に案内する。スリーブ１４６の一端は、弁アクチュエータ１４７に取り付けられている。スプリング１４８は、反弁アクチュエータ１４７側のガイド部１５９と、ガイド孔１４５ａの端部との間に介装されている。スリーブ１４６が、図８に示す位置に配されている状態では、開閉部１４６ａが空気流路１５３を閉じる。
【００２２】
弁アクチュエータ１４７は、アンプ５１を介して制御部４３と接続されており、内蔵しているソレノイドでスリーブ１４６を駆動する。制御部４３は、弁アクチュエータ１４７に駆動信号を出力する。駆動信号が入力された弁アクチュエータ１４７は、スリーブ１４６を反弁アクチュエータ１４７側に移動させる。図９は、スリーブ１４６が反弁アクチュエータ１４７側に移動した状態を図示している。この状態では、スリーブ１４６に押されてスプリング１４８が収縮するとともに、スリーブ１４６の開閉部１４６ａが閉位置から移動することによって、空気流路１５３が開かれる。弁アクチュエータ１４７に入力する駆動信号の電流が逆転されると、スリーブ１４６は、スプリング１４８に付勢されながら弁アクチュエータ１４７側に移動して空気流路１５３を閉じ、更に弁アクチュエータ１４７側に移動して空気流路１５３を開く。
【００２３】
スライダ部１４３は、スライダ１５６、駆動ギア１５８、モータ１６６、マウスピース１５５を備えている。スライダ１５６は、円柱状のスライダ本体１５６ａと、スライダ本体１５６ａの片側端部に設けられたスライダギア１５６ｂを有している。スライダ本体１５６ａの外周面には、ネジ１５６ｃが形成されている。スライダ１５６には、軸方向に貫通する孔１６１が形成されている。マウスピース１５５は、トランペット１６の実際のマウスピース６１に代わって用いられるものであり、トランペット１６のマウスピース取付部１６ｂに差し込まれている。マウスピース１５５の内周面にはネジ１５５ａが形成されている。このネジ１５５ａとスライダ本体１５６ａのネジ１５６ｃを利用することによって、マウスピース１５５にスライダ１５６がネジ込まれている。よって、スライダ１５６を回転させると、マウスピース１５５に対してスライダ１５６が進退する。
駆動ギア１５８は、モータ１６６の回転軸に結合されているとともに、スライダ１５６のスライダギア１５６ｂと噛み合わされている。モータ６６は、制御部４３と接続されている。図８は、スライダ１５６が前進してマウスピース１５５の前気室１５７に深く入り込んだ状態を図示している。図９は、スライダ１５６が後退した状態を示している。スライダ１５６が前進すると、前気室１５７の容積は小さくなる。スライダ１５６が後退すると、前気室１５７の容積は大きくなる。
パイプ１４４の一端１４４ａは、開閉バルブ１４２の出口ポート１５２に固定されている。パイプ１４４の他端１４４ｂは、スライダ１５６の貫通孔１６１に挿通されている。従って、出口ポート１５２を流出した空気は、パイプ１４４を通過してマウスピース１５５の前気室１５７に流入する。スライダ１５６が進退するときには、スライダ１５６はパイプ１４４に対して移動する。
開閉バルブ１４２と、スライダ部１４３のモータ１６６は、トランペット１６と結合された支持部材（図示省略）によって支持されている。
【００２４】
開閉バルブ１４２の入口ポート１５１に空気供給流路８４から空気を供給しながら、開閉バルブ１４２の弁アクチュエータ１４７がスリーブ１４６を振動させると、空気流路１５３が開閉され、マウスピース１５５の前気室１５７に供給される空気の圧力が振動する。この場合、空気圧力の振動数は、スリーブ１４６の振動数の２倍になる。スリーブ１４６が１ストローク移動する毎に、空気流路１５３の開閉が２回行われるからである。例えば、スリーブ１４６の振動数が１００Ｈｚならば、前気室１５７に供給される空気圧力の振動数は２００Ｈｚになる。前気室１５７の空気圧力の振動数と、スリーブ１４６の振動数がこのような関係にあるので、スリーブ１４６の振動数が低くても、前気室１５７に供給される空気圧力の振動数を高くすることができる。
前気室１５７内の圧力が振動すると、トランペット１６からその振動数の楽音が発生する。例えば、「ド」の楽音が発生する。マウスピース１５５内の空気振動の振幅は、供給される空気流量に比例する。従って、マウスピース１５５に供給する空気流量を流量弁４６を制御して多くすると、トランペット１６が発生する音量が大きくなり、供給する空気流量を少なくすると、トランペット１６が発生する音量が小さくなる。例えば、「レ」の楽音が発せられている状態で空気流量を多くすると、「レ」の音量が大きくなる。開閉バルブ１４２のスリーブ１４６の振幅を変化させても、前気室１５７に供給する空気量を調整することができる。例えば、スリーブ１４６の振幅を小さくすると、開閉バルブ１４２の開弁面積が減少する。よって、マウスピース１５５に供給される空気流量が少なくなる。流量弁４６と開閉バルブ１４２との双方を同時に制御すると、空気流量をよりきめ細かく調整することができる。
【００２５】
上述したように、開閉バルブ１４２のスリーブ１４６の開閉部１４９には、遷移部１４９ａが設けられている。この遷移部１４９ａの形状を種々選択することにより、開閉バルブ１４２からマウスピース１５５に供給される空気の圧力変化を微調整することができる。例えば、遷移部１４９ａを軸方向に長くすると、開閉バルブ１４２が開閉するときに、空気流路１５３の開閉の切り換えが急激に起こらないので、空気の圧力変化の立ち上がり／立ち下がりが緩やかになる（圧力変動の山と谷の形状がなだらかになる）。遷移部１４９ａの形状は、図８、図９に図示されているような直線形状に限られるものではない。例えば、遷移部１４９ａを、曲線や、曲線と直線の組合せ等によって形成することもできる。遷移部１４９ａの形状を選択することによって、トランペット１６が発する楽曲を微妙にチューニングすることができる。
【００２６】
測定用マウスピース１８と演奏装置４０を直接接続し、演奏者１１がトランペット１６を演奏しているのと並行して（リアルタイムで）、演奏装置４０がトランペット１６を演奏してもよい。このようにすると、演奏環境に対応して、演奏装置４０にアドリブで演奏を行わせることができる。
本発明の演奏記録装置１０や演奏装置４０は、トランペット１６以外の管楽器（例えば、トロンボーン、ホルン）を演奏させるのにも、好適に用いることができる。
本発明の演奏装置をロボットに適用すると、ロボットに管楽器を演奏させることができる。
開閉バルブ１４２のスリーブ４６は、空気流路５３を流れる空気を完全に遮断しなくてもよい。すなわち、空気流路５３を流れる空気が、大流量になり、小流量になるように震動してもよい。
開閉バルブ１４２のスリーブ１４６の遷移部１４９ａ、１４９ａは、スリーブ４６の振動中心に対して対称に形成しなくてもよい。
トロンボーンのように、スライダを有する管楽器に本発明を適用する場合には、人工指５２、５３、５４の代わりに、人工腕を用いる。
【００２７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】演奏記録装置のシステム図。
【図２】測定用マウスピース、測定用アダプタ等の断面図。
【図３】ピストン変位センサの断面図。
【図４】データレコーダに記憶するデータを例示する図。
【図５】演奏装置のシステム図。
【図６】演奏用アクチュエータの断面図。
【図７】ピストン操作装置の断面図。
【図８】演奏用アクチュエータの断面図（開閉バルブ閉、スライダ前進状態）。
【図９】演奏用アクチュエータの断面図（開閉バルブ開、スライダ後退状態）。
【符号の説明】
【００２９】
１０：演奏記録装置
１１：演奏者
１２：第１圧力センサ
１４：第２圧力センサ
１５：ピストン変位センサ
１６：トランペット、１６ａ：トランペット本体、１６ｂ：マウスピース取付部
１７：第３圧力センサ
１８：測定用マウスピース
１９：測定用アダプタ
２０：データレコーダ
２３：唇
２４：唇接触部
２６：ラック
２７：ピニオン
２８：エンコーダ
３１、３２、３３：ピストン
４０：演奏装置
４２：演奏用アクチュエータ
４３：制御部
４４：空気ボンベ
４５：読込装置
４６：流量弁
５１：アンプ
５２、５３、５４：人工指
５５、５６、５７：指アクチュエータ
５５ａ、５６ａ、５７ａ：プランジャ
６１：マウスピース、６１ａ：唇接触部
６２：ケーシング
６３：励振部
６４：円筒状部材
６５：円板状部材
６６：マウスピース支持部材、６６ａ：貫通孔、６６ｂ：凹部、６６ｃ：ネジ穴
６７：スクリュウ
６８：コイル
７１：コアホルダ、７１ａ：本体、７１ｂ：フランジ
７２：コア、７２ａ：凹部
７３：永久磁石
７４：ボルト
７５、７６、７７：ナット
７８：メンブレンフイルム
７９：リング
８０：スクリュウ
８１：ポート
８２：連通孔
８３：シム
８４：空気供給流路
８５：ピストン操作装置
８６：操作部、８６ａ：押圧部、８６ｂ：ラック
８７：ピニオン
８８：減速機、８８ａ：出力軸
８９：モータ
９０：エンコーダ
１１２：演奏用アクチュエータ
１４２：開閉バルブ
１４３：スライダ部
１４４：パイプ、１４４ａ：一端、１４４ｂ：他端
１４５：弁本体、１４５ａ：ガイド孔
１４６：スリーブ、１４６ａ：シャフト部
１４７：弁アクチュエータ
１４８：スプリング
１４９：開閉部、１４９ａ：遷移部
１５１：入口ポート
１５２：出口ポート
１５３：空気流路
１５５：マウスピース、１５５ａ：ネジ
１５６：スライダ、１５６ａ：スライダ本体、１５６ｂ：スライダギア、１５６ｃ：ネジ
１５７：前気室
１５８：駆動ギア
１５９：ガイド部
１６１：貫通孔
１６６：モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管楽器を演奏する装置と、管楽器を演奏する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
管楽器を演奏する演奏者は、唇を振動させて吹口部に空気を吹き込みながら、音階調整用の操作部（例えば、トランペットのピストン）を操作している。唇の振動数の調整は、唇の硬さを微妙に変化させて行っている。操作部は、管楽器の共鳴部の管長を調整して共鳴振動数を変化させるために、半押しの状態を含めて、絶えず微妙に操作されている。
特許文献１には、鍵盤を駆動して楽音を発生させるアコースティック楽器の自動演奏システムが記載されているが、管楽器の演奏者が行っている微妙な調整動作を再現して管楽器を演奏する装置は、いまだ開発されていない。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２７１３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、管楽器の演奏者が行っている微妙な調整動作を再現して管楽器を演奏可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の演奏装置は、管楽器の吹口部の空気を振動させる手段と、管楽器の音階調整用操作部を操作する手段と、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された吹口部空気の経時的振動数データに基づいて空気振動手段を制御するとともに、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された音階調整用操作部の経時的操作データに基づいて操作手段を制御する手段を備えている。
この演奏装置の制御手段は、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された吹口部空気の経時的振動数データに基づいて空気振動手段を制御するとともに、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された音階調整用操作部の経時的操作データに基づいて操作手段を制御する。演奏者が管楽器を演奏したときに実測された経時的振動数データと経時的操作データを利用することによって、演奏者が行っている微妙な調整動作を再現して管楽器を演奏することが可能になる。
【０００６】
上記の演奏装置において、管楽器の吹口部に供給する空気の流量を調整する手段をさらに備えており、制御手段は、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された吹口部空気の経時的流量データに基づいて空気流量調整手段を制御することが好ましい。
演奏者が管楽器を演奏したときに実測された吹口部空気の経時的流量データに基づいて制御手段が空気流量調整手段を制御すると、演奏者が吹口部に吹き込む空気の流量を微妙に調整しながら演奏している状態を再現して、管楽器を演奏することが可能になる。
【０００７】
本発明の管楽器の演奏方法は、演奏者が管楽器を演奏したときの「吹口部空気の経時的振動数データと音階調整用操作部の経時的操作データ」を実測する第１工程と、第１工程で実測した経時的振動数データに基づいて空気振動手段が管楽器の吹口部の空気を振動させるとともに、第１工程で実測した経時的操作データに基づいて操作手段が管楽器の音階調整用操作部を操作する第２工程を備えている。
この演奏方法は、実測した経時的振動数データに基づいて空気振動手段が管楽器の吹口部の空気を振動させるとともに、実測した経時的操作データに基づいて操作手段が管楽器の音階調整用操作部を操作する。よって、演奏者が行っている微妙な調整動作を再現して管楽器を演奏することが可能になる。
【０００８】
上記の演奏方法において、第１工程で、演奏者が管楽器を演奏したときの吹口部空気の経時的流量データをさらに実測し、第２工程で第１工程で実測した経時的流量データに基づいて空気流量調整手段が管楽器の吹口部に供給する空気流量をさらに調整することが好ましい。
この演奏方法によれば、演奏者が吹口部に吹き込む空気流量を微妙に調整しながら演奏している状態を再現して、管楽器を演奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の好適な実施形態を例示する。
（形態１）
演奏者が管楽器を演奏したときの「吹口部空気の経時的振動数データと音階調整用操作部の経時的操作データ」を記憶する手段と、
管楽器の吹口部の空気を振動させる手段と、
管楽器の音階調整用操作部を操作する手段と、
記憶手段が記憶している経時的振動数データに基づいて空気振動手段を制御するとともに、記憶手段が記憶している経時的操作データに基づいて操作手段を制御する手段と、
を備える演奏システム。
【実施例】
【００１０】
（第１実施例）
本発明の第１実施例を説明する。この第１実施例では、図１に示す演奏記録装置１０が記録したデータに基づいて、演奏装置４０（後述する）が管楽器の一種であるトランペット１６を演奏する。演奏記録装置１０は、第１圧力センサ１２、第２圧力センサ１４、第３圧力センサ１７、ピストン変位センサ１５、データレコーダ２０を備えている。図２に詳しく示すように、第１圧力センサ１２と第２圧力センサ１４は、測定用マウスピース１８に装着されている。測定用マウスピース１８は、トランペット１６の実際のマウスピース６１（後述する）の代わりに用いられている。測定用マウスピース１８とトランペット本体１６ａとの間には、測定用アダプタ１９が介装されている。第３圧力センサ１７は、測定用アダプタ１９に取り付けられる。トランペット１６を演奏するとき、演奏者１１は、測定用マウスピース１８の唇接触部２４に唇２３を接触させ、空気を測定用マウスピース１８に吹き込みながら唇２３を振動させる。測定用マウスピース１８に空気を吹き込みながら唇２３を振動させると、その振動数（音階）の楽音がトランペット１６から発生する。唇２３の振動数は、唇２３の硬さを変えることによって調整される。唇２３の振動数を調整すると、それにともなってトランペット１６が発生する楽音の振動数も変化する。
【００１１】
第１圧力センサ１２は、測定用マウスピース１８内の圧力を経時的に検出する。第１圧力センサ１２が有している時間的分解能は、唇２３の振動にともなって生じる圧力変化の振動数よりも充分に高い。第２圧力センサ１４は、第１圧力センサ１２の下流側に配置されており、測定用マウスピース１８を流れる空気の圧力を経時的に検出する。第３圧力センサ１７は、測定用アダプタ１９を流れる空気の圧力を経時的に検出する。第２圧力センサ１４と第３圧力センサ１７の検出圧力差から、演奏者１１がトランペット１６に吹き込んだ空気の流量を推定する。具体的には、トランペット１６を流れる空気の流量と、第２圧力センサ１４と第３圧力センサ１７の検出圧力差との対応関係を予め計測しておく。そして、検出された第２圧力センサ１４と第３圧力センサ１７の圧力差と、上述した対応関係からトランペット１６に吹き込まれた空気流量を推定する。第２圧力センサ１４と第３圧力センサ１７は、流量変化に追従する程度の時間的分解能を有している。圧力検出タイプ以外のセンサ（例えば、流速センサ）を用いて、トランペット１６に吹き込まれた空気の流量を検出することもできる。
【００１２】
図１に示すように、演奏者１１がトランペット１６のピストン３１、３２、３３を押下げ操作したときの、ピストン３１、３２、３３の変位量（ストローク量）は、ピストン変位センサ１５によって連続的に検出される。ピストン変位センサ１５は、ピストン３１、３２、３３毎に設けられている（図１では、ピストン変位センサ１５を一体で図示している）。ピストン３１は人差指によって操作され、ピストン３２は中指によって操作され、ピストン３３は薬指によって操作される。
図３は、ピストン変位センサ１５を例示している。ピストン変位センサ１５は、ラック２６、ピニオン２７、エンコーダ２８を備えている。ラック２６は、ピストン３１、３２、３３の下端に固定されている。ラック２６とピニオン２７は噛み合わされている。ピストン３１、３２、３３が変位すると、それにともなってラック２６も変位する。ラック２６が変位すると、ピニオン２７が回転し、その回転角度をエンコーダ２８が検出する。ピニオン２７の回転角度は、ピストン３１、３２、３３に対応する。従って、エンコーダ２８は、ピニオン２７の回転角度から、ピストン３１、３２、３３の変位量を検出することができる。
ピストン３１、３２、３３を操作すると、トランペット１６の管長が調整され、トランペット１６の共鳴振動数が変化する。トランペット１６の共鳴振動数と、演奏者１１の唇２３の振動数が共鳴すると、きれいな楽音が大音量で発生される。
図１に示すように、第１圧力センサ１２、第２圧力センサ１４、第３圧力センサ１７、ピストン変位センサ１５の検出値は、データレコーダ２０に記録される。
【００１３】
図４は、データレコーダ２０に記録されたデータを例示している。図４に示されているグラフの縦軸は、それぞれ、第１圧力センサ１２が測定したマウスピース１８の圧力（マウスピース圧力）、第２圧力センサ１４と第３圧力センサ１７の検出値から推定したマウスピース１８に吹き込まれた空気の流量（マウスピース流量）、ピストン３１、３２、３３の変位に対応している。横軸は、時間経過を示している。図４では、最初に、薬指によってピストン３３が操作され（押し下げられ）ている。この時には、マウスピース圧力は小さな振幅で振動しており、マウスピース流量は少ない値で安定している。すなわち、演奏者１１は、測定用マウスピース１８に空気を弱く吹き込んでいる。薬指によるピストン３３の操作が終了すると、人差指によってピストン３１が操作され、同時に、マウスピース圧力の振幅が大きくなるとともに、マウスピース流量も多くなっている。つまり、演奏者１１は、測定用マウスピース１８に空気を強く吹き込んでいる。このときのマウスピース圧力の振動数は、その前のピストン３３が操作された場合よりも低くなっている（マウスピース圧力のカーブの時間経過方向の間隔が広くなっている）。このようにして、演奏者１１が測定用マウスピース１８に空気が吹き込みながら、吹き込む空気流量と唇２３の振動数を調整しつつピストン３１、３２、３３を操作することによって、トランペット１８が演奏される。
【００１４】
演奏装置４０について説明する。図５に示すように、演奏装置４０は、演奏用アクチュエータ４２、空気ボンベ４４、流量弁４６、制御部４３、読込装置４５、アンプ５１、人工指５２、５３、５４、指アクチュエータ５５、５６、５７を備えている。
図６に示すように、演奏用アクチュエータ４２は、ケーシング６２と、ケーシング６２に収容された励振部６３を有している。ケーシング６２は、円筒状部材６４の両端部に円板状部材６５と略円板状のマウスピース支持部材６６がスクリュウ６７で締結され、その内部に収容空間を形成している。マウスピース支持部材６６には、中央部に貫通孔６６ａが形成されているとともに、収容空間側に横断面が円形状の凹部６６ｂが形成されている。また、マウスピース支持部材６６には、外部に開口したポート８１と、ポート８１と凹部６６ｂとを連通させる孔８２が形成されている。
【００１５】
励振部６３は、複数本のボルト７４、コアホルダ７１、コア７２、永久磁石７３、メンブレンフイルム７８、リング７９、コイル６８を有している。ボルト７４は、一端がマウスピース支持部材６６にネジ込まれている。コアホルダ７１の本体７１ａは円筒状であり、その片側端部には、鍔状のフランジ７１ｂが形成されている。フランジ７１ｂは、ナット７６、７７によってボルト７４の他端に固定されている。コア７２は、凹部７２ａが形成された円柱状の部材であり、コアホルダ７１に固定されている。永久磁石７３は、コア７２の凹部７２ａに固定されている。メンブレンフイルム７８は可撓性の膜であり、外周部にボルト７４通過用の穴が複数形成されている。そして、メンブレンフイルム７８は、ボルト７４に挿通されたリング７９とマウスピース支持部材６６との間に介装された状態で、マウスピース支持部材６６の凹部６６ｂを覆うように張り渡される。リング７９は、ナット７５によって固定されている。
【００１６】
トランペット１６のマウスピース６１は、マウスピース支持部材６６の貫通孔６６ａに挿通される。また、その状態では、マウスピース６１の端部に形成されている鍔状の唇接触部６１ａが、メンブレンフイルム７８と接触し、かつ唇接触部６１ａとマウスピース支持部材６６との間にシム８３を挟み込んだ状態で、凹部６６ｂに配置される。マウスピース支持部材６６には、外部から貫通孔６６ａまで貫通するネジ穴６６ｃが形成されている。ネジ穴６６ｃに締め込まれたスクリュウ８０の先端がマウスピース６１に当接することによって、マウスピース支持部材６６に対してマウスピース６１が固定される。スクリュウ８０を締め込む前に、マウスピース６１を軸方向にスライドさせると、マウスピース６１とマウスピース支持部材６６との軸方向の位置関係を調整することができる。シム８３の厚さを予め調整しておくと、マウスピース６１とマウスピース支持部材６６との位置関係の調整が容易になる。厚いシム８３を用いると、メンブレンフイルム７８と唇接触部６１ａが強く接触する（接触圧力が大きい）。薄いシム８３を用いると、メンブレンフイルム７８と唇接触部６１ａが弱く接触する（接触圧力が小さくなる）。
コイル６８は、一端がメンブレンフイルム７８に接着され、他端側が永久磁石７３とコア７２の凹部７２ｂが形成する空間に配置されている。コイル６８は、リード線（図示省略）によってアンプ５１と接続されている。
【００１７】
図５に示されている制御部４３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータである。読込装置４５は、制御部４３に接続されており、演奏記録装置１０のデータレコーダ２０が記録した第１圧力センサ１２、第２圧力センサ１４、第３圧力センサ１７、ピストン変位センサ１５の検出データを記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）を介して読込む。
演奏用アクチュエータ４２のポート８１と空気ボンベ４４は、空気供給流路８４によって接続されている。流量弁４６は、空気供給流路８４の途中に装着されている。流量弁４６は、制御部４３によって制御される。また、制御部４３は、アンプ５１を介して、演奏用アクチュエータ４２のコイル６８に印加する交流電力を制御する。
人工指５２、５３、５４は、それぞれが指アクチュエータ５５、５６、５７のプランジャ５５ａ、５６ａ、５７ａと接続されている。人工指５２、５３、５４の先端部は、トランペット１６のピストン３１、３２、３３と接触している。指アクチュエータ５５、５６、５７のプランジャ５５ａ、５６ａ、５７ａが制御部４３に制御されて伸縮すると、人工指５２、５３、５４がピストン３１、３２、３３を操作する。指アクチュエータ５５、５６、５７には、種々のタイプのもの（例えば、空気圧駆動、液圧駆動、モータ駆動、ソレノイド駆動等）を用いることができる。
【００１８】
人工指５２、５３、５４と指アクチュエータ５５、５６、５７の代わりに、例えば、図７に示すピストン操作装置８５でピストン３１、３２、３３を操作することもできる。
ピストン操作装置８５は、操作部材８６、ピニオン８７、減速機８８、モータ８９、エンコーダ９０を備えている。操作部材８６には、押圧部８６ａが片側端部に形成されているとともに、歯型が直線上に延びるラック８６ｂを有している。操作部材８６は、押圧部８６ａがピストン３１、３２、３３と接触する位置に配置されている。
モータ８９は、制御部４３によって制御される。減速機８８はモータ８９の回転数を減速し、出力軸８８ａから出力する。出力軸８８ａは、ピニオン８７を駆動する。操作部材８６のラック８６ｂは、ピニオン８７と噛み合わされている。エンコーダ９０はモータ８９の回転軸と連結されており、モータ８９の回転状態を検出し、制御部４３に送信する。
このように構成されているピストン操作装置８５によれば、制御部４３に制御されてモータ８９が回転すると、それにともなってピニオン８７が回転する。ピニオン８７が回転すると、ピニオン８７と噛み合っているラック８６が軸方向に移動し、ピストン３１、３２、３３が操作される。モータ８９の回転速度や、回転加速度や、回転方向や、回転継続時間を調整すると、ピストン３１、３２、３３をきめ細かく操作することができる。
【００１９】
演奏用アクチュエータ４２の励振部６３のコイル６８に交流電力を印加すると、コイル６８が軸方向に振動し、それと接着されているメンブレンフイルム７８も振動する。メンブレンフイルム７８が振動すると、マウスピース６１内の空気圧力が振動する。ポート８１に加圧空気を供給すると、メンブレンフイルム７８とマウスピース６１の唇接触部６１ａとの間に隙間が形成され、その隙間を空気が通過する。メンブレンフイルム７８が振動している状態でポート８１に空気を供給すると、メンブレンフイルム７８と唇接触部６１ａとの隙間（空気通過面積）が変動する。空気通過面積が変動すると、それにともなってマウスピース６１に流れ込む空気流量が変動することによって、マウスピース６１内の圧力も振動する。
コイル３８に印加する交流電力の周波数と、メンブレンフイルム７８の振動数は、よく一致する。従って、制御部４３がコイル３８に印加する交流電力の周波数を調整すると、メンブレンフイルム７８の振動数を制御することができる。トランペット１６からは、メンブレンフイルム７８の振動数に対応した楽音が発生する。ポート８１に供給される空気流量は、制御部４３が流量弁４６を制御することによって調整される。
ポート８１に供給する空気流量と、マウスピース６１内の空気振動の振幅は比例する。このため、ポート８１に供給する空気流量を多くするとトランペット１６が発生する音量が大きくなり、ポート８１に供給する空気流量を少なくするとトランペット１６が発生する音量が小さくなる。ピストン３１、３２、３３を操作すると、トランペット１６の管長が調整されて、トランペット１６の共鳴振動数が変化する。マウスピース６１内の空気振動数とトランペット１６の共鳴振動数が一致すると、きれいに共鳴した楽音が発生する。
【００２０】
上述したように、読込装置４５は、演奏記録装置１０のデータレコーダ２０が記録した第１圧力センサ１２、第２圧力センサ１４、第３圧力センサ１７、ピストン変位センサ１５の検出データを、記憶媒体を介して読込む。これら検出データを利用して、演奏装置４０は、演奏者１１が演奏したのと同様に、トランペット１６を演奏することができる。具体的には、制御部４３は、記憶装置４５が読み込んだ検出データに基づいて、第１圧力センサ１２が検出した振動数でメンブレンフイルム７８を振動させるとともに、第２圧力センサ１４と第３圧力センサ１７が検出した流量の空気をポート８１に供給する。さらに制御部４３は、指アクチュエータ５５、５６、５７を制御して、ピストン変位センサ１５が検出した変位量で、トランペット１６のピストン３１、３２、３３を操作する。このようにすると、演奏者１１がトランペット１６を演奏したときの、測定用マウスピース１８内の状態（空気振動数、振幅、空気流量）と、ピストン３１、３２、３２の操作を再現して、トランペット１６を演奏することができる。
【００２１】
（第２実施例）
本発明の第２実施例に係る演奏装置について説明する。第１実施例の演奏装置４０と重複する内容は省略し、本実施例として特徴的な部分を主体に説明する。本第２実施例では、第１実施例の演奏用アクチュエータ４２の代わりに、演奏用アクチュエータ１１２を用いる。
図８に示すように、演奏用アクチュエータ１１２は、開閉バルブ１４２、スライダ部１４３、パイプ１４４を備えている。開閉バルブ１４２は、弁本体１４５、スリーブ１４６、弁アクチュエータ１４７、スプリング１４８を有している。弁本体１４５には、入口ポート１５１と出口ポート１５２を連通させる空気流路１５３と、その空気流路１５３と直交する横断面が円形状のガイド孔１４５ａが形成されている。入口ポート５１には、空気供給流路８４が接続されている。スリーブ１４６には、シャフト部１４６ａと、シャフト部１４６ａから膨出した開閉部１４９と、開閉部１４９を挟んでシャフト部１４６ａから膨出したガイド部１５９、１５９が形成されている。開閉部１４９とガイド部１５９、１５９は、円形状の横断面を有している。開閉部１４９には、シャフト部１４６ａから次第に経が大きく遷移しながら開閉部１４９の最大直径に至る遷移部１４９ａが形成されている。ガイド部１５９、１５９は、ガイド孔１４５ａと摺接することによって、スリーブ１４６を軸方向に案内する。スリーブ１４６の一端は、弁アクチュエータ１４７に取り付けられている。スプリング１４８は、反弁アクチュエータ１４７側のガイド部１５９と、ガイド孔１４５ａの端部との間に介装されている。スリーブ１４６が、図８に示す位置に配されている状態では、開閉部１４６ａが空気流路１５３を閉じる。
【００２２】
弁アクチュエータ１４７は、アンプ５１を介して制御部４３と接続されており、内蔵しているソレノイドでスリーブ１４６を駆動する。制御部４３は、弁アクチュエータ１４７に駆動信号を出力する。駆動信号が入力された弁アクチュエータ１４７は、スリーブ１４６を反弁アクチュエータ１４７側に移動させる。図９は、スリーブ１４６が反弁アクチュエータ１４７側に移動した状態を図示している。この状態では、スリーブ１４６に押されてスプリング１４８が収縮するとともに、スリーブ１４６の開閉部１４６ａが閉位置から移動することによって、空気流路１５３が開かれる。弁アクチュエータ１４７に入力する駆動信号の電流が逆転されると、スリーブ１４６は、スプリング１４８に付勢されながら弁アクチュエータ１４７側に移動して空気流路１５３を閉じ、更に弁アクチュエータ１４７側に移動して空気流路１５３を開く。
【００２３】
スライダ部１４３は、スライダ１５６、駆動ギア１５８、モータ１６６、マウスピース１５５を備えている。スライダ１５６は、円柱状のスライダ本体１５６ａと、スライダ本体１５６ａの片側端部に設けられたスライダギア１５６ｂを有している。スライダ本体１５６ａの外周面には、ネジ１５６ｃが形成されている。スライダ１５６には、軸方向に貫通する孔１６１が形成されている。マウスピース１５５は、トランペット１６の実際のマウスピース６１に代わって用いられるものであり、トランペット１６のマウスピース取付部１６ｂに差し込まれている。マウスピース１５５の内周面にはネジ１５５ａが形成されている。このネジ１５５ａとスライダ本体１５６ａのネジ１５６ｃを利用することによって、マウスピース１５５にスライダ１５６がネジ込まれている。よって、スライダ１５６を回転させると、マウスピース１５５に対してスライダ１５６が進退する。
駆動ギア１５８は、モータ１６６の回転軸に結合されているとともに、スライダ１５６のスライダギア１５６ｂと噛み合わされている。モータ６６は、制御部４３と接続されている。図８は、スライダ１５６が前進してマウスピース１５５の前気室１５７に深く入り込んだ状態を図示している。図９は、スライダ１５６が後退した状態を示している。スライダ１５６が前進すると、前気室１５７の容積は小さくなる。スライダ１５６が後退すると、前気室１５７の容積は大きくなる。
パイプ１４４の一端１４４ａは、開閉バルブ１４２の出口ポート１５２に固定されている。パイプ１４４の他端１４４ｂは、スライダ１５６の貫通孔１６１に挿通されている。従って、出口ポート１５２を流出した空気は、パイプ１４４を通過してマウスピース１５５の前気室１５７に流入する。スライダ１５６が進退するときには、スライダ１５６はパイプ１４４に対して移動する。
開閉バルブ１４２と、スライダ部１４３のモータ１６６は、トランペット１６と結合された支持部材（図示省略）によって支持されている。
【００２４】
開閉バルブ１４２の入口ポート１５１に空気供給流路８４から空気を供給しながら、開閉バルブ１４２の弁アクチュエータ１４７がスリーブ１４６を振動させると、空気流路１５３が開閉され、マウスピース１５５の前気室１５７に供給される空気の圧力が振動する。この場合、空気圧力の振動数は、スリーブ１４６の振動数の２倍になる。スリーブ１４６が１ストローク移動する毎に、空気流路１５３の開閉が２回行われるからである。例えば、スリーブ１４６の振動数が１００Ｈｚならば、前気室１５７に供給される空気圧力の振動数は２００Ｈｚになる。前気室１５７の空気圧力の振動数と、スリーブ１４６の振動数がこのような関係にあるので、スリーブ１４６の振動数が低くても、前気室１５７に供給される空気圧力の振動数を高くすることができる。
前気室１５７内の圧力が振動すると、トランペット１６からその振動数の楽音が発生する。例えば、「ド」の楽音が発生する。マウスピース１５５内の空気振動の振幅は、供給される空気流量に比例する。従って、マウスピース１５５に供給する空気流量を流量弁４６を制御して多くすると、トランペット１６が発生する音量が大きくなり、供給する空気流量を少なくすると、トランペット１６が発生する音量が小さくなる。例えば、「レ」の楽音が発せられている状態で空気流量を多くすると、「レ」の音量が大きくなる。開閉バルブ１４２のスリーブ１４６の振幅を変化させても、前気室１５７に供給する空気量を調整することができる。例えば、スリーブ１４６の振幅を小さくすると、開閉バルブ１４２の開弁面積が減少する。よって、マウスピース１５５に供給される空気流量が少なくなる。流量弁４６と開閉バルブ１４２との双方を同時に制御すると、空気流量をよりきめ細かく調整することができる。
【００２５】
上述したように、開閉バルブ１４２のスリーブ１４６の開閉部１４９には、遷移部１４９ａが設けられている。この遷移部１４９ａの形状を種々選択することにより、開閉バルブ１４２からマウスピース１５５に供給される空気の圧力変化を微調整することができる。例えば、遷移部１４９ａを軸方向に長くすると、開閉バルブ１４２が開閉するときに、空気流路１５３の開閉の切り換えが急激に起こらないので、空気の圧力変化の立ち上がり／立ち下がりが緩やかになる（圧力変動の山と谷の形状がなだらかになる）。遷移部１４９ａの形状は、図８、図９に図示されているような直線形状に限られるものではない。例えば、遷移部１４９ａを、曲線や、曲線と直線の組合せ等によって形成することもできる。遷移部１４９ａの形状を選択することによって、トランペット１６が発する楽曲を微妙にチューニングすることができる。
【００２６】
測定用マウスピース１８と演奏装置４０を直接接続し、演奏者１１がトランペット１６を演奏しているのと並行して（リアルタイムで）、演奏装置４０がトランペット１６を演奏してもよい。このようにすると、演奏環境に対応して、演奏装置４０にアドリブで演奏を行わせることができる。
本発明の演奏記録装置１０や演奏装置４０は、トランペット１６以外の管楽器（例えば、トロンボーン、ホルン）を演奏させるのにも、好適に用いることができる。
本発明の演奏装置をロボットに適用すると、ロボットに管楽器を演奏させることができる。
開閉バルブ１４２のスリーブ４６は、空気流路５３を流れる空気を完全に遮断しなくてもよい。すなわち、空気流路５３を流れる空気が、大流量になり、小流量になるように震動してもよい。
開閉バルブ１４２のスリーブ１４６の遷移部１４９ａ、１４９ａは、スリーブ４６の振動中心に対して対称に形成しなくてもよい。
トロンボーンのように、スライダを有する管楽器に本発明を適用する場合には、人工指５２、５３、５４の代わりに、人工腕を用いる。
【００２７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】演奏記録装置のシステム図。
【図２】測定用マウスピース、測定用アダプタ等の断面図。
【図３】ピストン変位センサの断面図。
【図４】データレコーダに記憶するデータを例示する図。
【図５】演奏装置のシステム図。
【図６】演奏用アクチュエータの断面図。
【図７】ピストン操作装置の断面図。
【図８】演奏用アクチュエータの断面図（開閉バルブ閉、スライダ前進状態）。
【図９】演奏用アクチュエータの断面図（開閉バルブ開、スライダ後退状態）。
【符号の説明】
【００２９】
１０：演奏記録装置
１１：演奏者
１２：第１圧力センサ
１４：第２圧力センサ
１５：ピストン変位センサ
１６：トランペット、１６ａ：トランペット本体、１６ｂ：マウスピース取付部
１７：第３圧力センサ
１８：測定用マウスピース
１９：測定用アダプタ
２０：データレコーダ
２３：唇
２４：唇接触部
２６：ラック
２７：ピニオン
２８：エンコーダ
３１、３２、３３：ピストン
４０：演奏装置
４２：演奏用アクチュエータ
４３：制御部
４４：空気ボンベ
４５：読込装置
４６：流量弁
５１：アンプ
５２、５３、５４：人工指
５５、５６、５７：指アクチュエータ
５５ａ、５６ａ、５７ａ：プランジャ
６１：マウスピース、６１ａ：唇接触部
６２：ケーシング
６３：励振部
６４：円筒状部材
６５：円板状部材
６６：マウスピース支持部材、６６ａ：貫通孔、６６ｂ：凹部、６６ｃ：ネジ穴
６７：スクリュウ
６８：コイル
７１：コアホルダ、７１ａ：本体、７１ｂ：フランジ
７２：コア、７２ａ：凹部
７３：永久磁石
７４：ボルト
７５、７６、７７：ナット
７８：メンブレンフイルム
７９：リング
８０：スクリュウ
８１：ポート
８２：連通孔
８３：シム
８４：空気供給流路
８５：ピストン操作装置
８６：操作部、８６ａ：押圧部、８６ｂ：ラック
８７：ピニオン
８８：減速機、８８ａ：出力軸
８９：モータ
９０：エンコーダ
１１２：演奏用アクチュエータ
１４２：開閉バルブ
１４３：スライダ部
１４４：パイプ、１４４ａ：一端、１４４ｂ：他端
１４５：弁本体、１４５ａ：ガイド孔
１４６：スリーブ、１４６ａ：シャフト部
１４７：弁アクチュエータ
１４８：スプリング
１４９：開閉部、１４９ａ：遷移部
１５１：入口ポート
１５２：出口ポート
１５３：空気流路
１５５：マウスピース、１５５ａ：ネジ
１５６：スライダ、１５６ａ：スライダ本体、１５６ｂ：スライダギア、１５６ｃ：ネジ
１５７：前気室
１５８：駆動ギア
１５９：ガイド部
１６１：貫通孔
１６６：モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管楽器の吹口部の空気を振動させる手段と、
管楽器の音階調整用操作部を操作する手段と、
演奏者が管楽器を演奏したときに実測された吹口部空気の経時的振動数データに基づいて空気振動手段を制御するとともに、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された音階調整用操作部の経時的操作データに基づいて操作手段を制御する手段と、
を備える演奏装置。
【請求項２】
管楽器の吹口部に供給する空気の流量を調整する手段をさらに備えており、
制御手段は、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された吹口部空気の経時的流量データに基づいて空気流量調整手段を制御する請求項１の演奏装置。
【請求項３】
演奏者が管楽器を演奏したときの「吹口部空気の経時的振動数データと音階調整用操作部の経時的操作データ」を実測する第１工程と、
第１工程で実測した経時的振動数データに基づいて空気振動手段が管楽器の吹口部の空気を振動させるとともに、第１工程で実測した経時的操作データに基づいて操作手段が管楽器の音階調整用操作部を操作する第２工程と、
を備える管楽器の演奏方法。
【請求項４】
第１工程で、演奏者が管楽器を演奏したときの吹口部空気の経時的流量データをさらに実測し、
第２工程で、第１工程で実測した経時的流量データに基づいて空気流量調整手段が管楽器の吹口部に供給する空気流量をさらに調整する請求項３の演奏方法。
【請求項１】
管楽器の吹口部の空気を振動させる手段と、
管楽器の音階調整用操作部を操作する手段と、
演奏者が管楽器を演奏したときに実測された吹口部空気の経時的振動数データに基づいて空気振動手段を制御するとともに、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された音階調整用操作部の経時的操作データに基づいて操作手段を制御する手段と、
を備える演奏装置。
【請求項２】
管楽器の吹口部に供給する空気の流量を調整する手段をさらに備えており、
制御手段は、演奏者が管楽器を演奏したときに実測された吹口部空気の経時的流量データに基づいて空気流量調整手段を制御する請求項１の演奏装置。
【請求項３】
演奏者が管楽器を演奏したときの「吹口部空気の経時的振動数データと音階調整用操作部の経時的操作データ」を実測する第１工程と、
第１工程で実測した経時的振動数データに基づいて空気振動手段が管楽器の吹口部の空気を振動させるとともに、第１工程で実測した経時的操作データに基づいて操作手段が管楽器の音階調整用操作部を操作する第２工程と、
を備える管楽器の演奏方法。
【請求項４】
第１工程で、演奏者が管楽器を演奏したときの吹口部空気の経時的流量データをさらに実測し、
第２工程で、第１工程で実測した経時的流量データに基づいて空気流量調整手段が管楽器の吹口部に供給する空気流量をさらに調整する請求項３の演奏方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３５８２（Ｐ２００６−３５８２Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１７９３３６（Ｐ２００４−１７９３３６）
【出願日】平成１６年６月１７日（２００４．６．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１７日（２００４．６．１７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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