電子管楽器
【課題】管楽器の特徴である、息を吹く強さと唇やリードの振動により音階をコントロールでき、実際の楽器に近い間隔で演奏できる電子管楽器を提供すること。
【解決手段】奏者が管１１を吹いた際に発生する振動を計測し振動信号を出力する振動測定部２と、管１１の中に流れている流体の流速を計測し流速信号を出力する流速測定部３とを備えたもので、測定した振動信号のレベルと、流速のレベルにより音階の判定をおこなうことができる。
【解決手段】奏者が管１１を吹いた際に発生する振動を計測し振動信号を出力する振動測定部２と、管１１の中に流れている流体の流速を計測し流速信号を出力する流速測定部３とを備えたもので、測定した振動信号のレベルと、流速のレベルにより音階の判定をおこなうことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、唇やリードの振動音と瞬時の流体流速を計測しその振動・流速の信号をもとに音階を出力する楽器に関するものであり、特に管楽器などの吹奏演奏を電子的に再現した楽器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電子楽器は人が吹奏する管内に流れる流量を測定し、その流量とキー操作部等の入力信号により音階を判定し、外部出力より出音している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載された従来の電子管楽器においては、音階判定部は流量入力部からの瞬間的に計測した流量信号とキー操作部の複数のキー入力信号から音階信号を出力し、音源発生部は楽器選択部の予め記憶した楽器の音色信号と音階信号から音源信号を出力し、外部出力部から音信号を出力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０１７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際の管楽器では唇やリードを振動させた音やエッジに当てた風きり音を管で共鳴させて音を出しており、音階、音量はこの振動音や風きり音と吹く流速でコントロールしている。前記従来の構成では音階はキー操作部のみで判定しており、実際の楽器に近い演奏はできないという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、息を吹く強さと唇やリードの振動により音階をコントロールでき、実際の楽器に近い間隔で演奏できる電子管楽器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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電子管楽器は、奏者が管を吹いた際に振動音を発生させる振動発生部と、前記振動発生部で発生する振動音を測定し振動信号を出力する振動測定部と、奏者が吹いた管の中に流れている空気の流速を計測し流速信号を出力する流速測定部と、前記振動測定部の振動信号と流速測定部の流速信号により音階信号を出力する音階判定部と、前記流速測定部の信号を受け取り音量信号を出力する音量判定部と、前記音階判定部より出力された信号より予め保存された音源からその音階にあった音源信号を出力する音源発生部と、前記音量判定部より出力された音量信号と音源発生部から出力された音源信号を外部出力信号に変換する外部出力部とを備えたもので、測定した振動信号のレベルと、流速のレベルにより音階の判定をおこなうことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電子管楽器は、管楽器の演奏原理であるマウスピースと唇の振動やリードの振動と、管を吹く強さをパラメータとすることで実際の楽器に近い感覚で演奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における電子管楽器の模式図
【図２】本発明の実施の形態１における電子管楽器のブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、奏者が管を吹いた際に振動音を発生させる振動発生部と、前記振動発生部で発生する振動音を測定し振動信号を出力する振動測定部と、奏者が吹いた管の中に流れている空気の流速を計測し流速信号を出力する流速測定部と、前記振動測定部の振動信号と流速測定部の流速信号により音階信号を出力する音階判定部と、前記流速測定部の信号を受け取り音量信号を出力する音量判定部と、前記音階判定部より出力された信号より予め保存された音源からその音階にあった音源信号を出力する音源発生部と、前記音量判定部より出力された音量信号と音源発生部から出力された音源信号を外部出力信号に変換する外部出力部とを備えたことにより、振動音と空気の流速とで音階と音量をコントロールし楽器として外部に音や信号を出力することができる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明において、奏者が意図した音階を入力し音階操作信号を出力する音階操作部を備え、音階判定部は、前記音階操作部の音階操作信号と振動測定部の振動信号と流速測定部の流速信号により音階信号を出力することにより、振動音と空気の流速と奏者の音階操作入力により音階をコントロールすることができる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１または２の発明において、振動測定部は、取得した振動音を周波数に変換し、振動信号を振動周波数値として出力することにより、振動音をデジタル信号として変換することができる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、流速測定部は、超音波が管の中の空気を伝播する時間により流体の流速を計測することにより、流体の流速をデジタル信号として変換することができる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、外部出力部は、音源信号と音量信号より可聴音として出力するスピーカとしたことにより、演奏した音がその場で楽器から出力されより実際の楽器に近い感覚で演奏することができる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、こと実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電子管楽器の模式図を示すものである。
【００１７】
図１において、振動発生部１はマウスピースで構成され、演奏者（図示せず）が実際の楽器のように口を付けて唇やリードを振動させることができる。振動発生部１で発生した振動音を適切にサンプリングできる場所に高感度マイク等を取り付け、測定した振動音を信号解析により周波数値として出力する振動測定部２を構成している。
【００１８】
また、演奏者によって振動発生部１であるマウスピースより吹き出された息が管１１を通っていき、管１１の途中には、流速測定部３が取り付けられている。
【００１９】
音階操作部５は、本体上部に取り付けられ、音階判定部６へ音階操作信号として出力している。
【００２０】
そして、振動測定部２からの振動信号と流速測定部３からの流速信号と音階操作部５からの音階操作信号で音階を判定する音階判定部６と、音量を判定する音量判定部７と、音
階判定部６からの音階信号と音量判定部７からの音量信号とで音源を選定し音源信号出力する音源発生部８とで制御基板４を構成している。
【００２１】
なお、流速測定部３は、管１１内の空気の流れ方向に対して斜め方向に超音波センサ３ａ、３ｂが対向する様に配置されており、この間超音波センサ３ａ、３ｂ間の超音波の伝播時間から流速を計測するように構成されている。
【００２２】
音源発生部８からの音源信号はスピーカ（外部出力部）９により外部出力信号、即ち、音へ変換された後、ベル１０から放出される。
【００２３】
図２は、本発明の第１の実施の形態における電子管楽器のブロック図を示すものである。
【００２４】
図２において、振動発生部１から振動音Ａ、振動測定部２から振動信号Ｂ、流速測定部３から流速信号Ｃ、音階操作部５から音階操作信号Ｄ、音階判定部６から音階信号Ｅ、音量判定部７から音量信号Ｆ、音源発生部８からの音源信号Ｇを出力している。
【００２５】
以上のように構成された電子管楽器について、以下その動作作用を説明する。
【００２６】
まず、演奏者は実際の管楽器に使用する金管楽器用のマウスピースや木管楽器用のリード式マウスピース等の振動発生部１を吹いて唇やリードを振動させて管楽器の共鳴前の振動音Ａを発生させる。
【００２７】
振動測定部２では振動発生部１で発生した振動音Ａを高感度マイク等で振動音Ａを測定し、マイクロコンピュータ（図示せず）で高速フーリエ変換を行い周波数成分毎にデジタル信号へ変換し、振動信号Ｂとして出力させる。
【００２８】
流速測定部３では演奏者から吹き出された息が管１１を通っていく途中に取り付けられた一対の超音波センサ３ａ、３ｂ間の超音波の伝播時間から管１１の中を通る息の流速を演算し、流速信号Ｃとして出力させる。
【００２９】
音階判定部６では振動信号Ｂの周波数と流速信号Ｃとを実際の管楽器でのサンプリング結果を保存したデータベースより、周波数と流速が一致した音階を判定する。どちらか一方がデータベースと一致しなければ音階として判定はせず、音は出ない。判定した音階を音階信号Ｅとして出力させる。
【００３０】
音量判定部６では流速信号Ｃを実際の管楽器でのサンプリング結果を保存したデータべースより、流速が一致した音量を判定し、音量信号Ｆとして出力する。
【００３１】
音源発生部８ではあらかじめ音源として保存された音階と音階信号Ｅが一致する信号音を出力し、音量信号Ｆによってアンプのゲインを調整し、音階信号Ｅと音量信号Ｆにあった音源信号Ｇを出力する。
【００３２】
外部出力部９では音源信号Ｇを実際の音として出力する。
【００３３】
また、音源発生部８は、ヘッドフォンなどに出力できる音声信号として出力するための出力端子（図示せず）を備えている。
【００３４】
また、音階操作部５では音階判定部６で判定していた周波数と流速以外に音階操作部５により奏者が任意に変更したい音階を例えばプッシュボタンで入力し、その音階操作信号
Ｄによって、実際の管楽器でのサンプリング結果を保存したデータベースより、周波数と流速と操作入力された信号が一致した音階を判定し、音階を音階信号Ｅとして出力させる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態においては音階と音量を判定する構成を振動測定部２と流速測定部３とすることにより、実際の管楽器に使用するマウスピースを使用して擬似演奏することができ、夜間の練習や独奏のバリエーションを増やすことができる。
【００３６】
また、本実施の形態の音階操作部５をスライド方式とすることにより、トロンボーンのような管楽器を模擬することができ、電子管楽器のバリエーションを増やすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかる電子管楽器は、実際に管楽器を演奏しているように擬似体験をできるので、例えばゲームのコントローラとして利用することも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 振動発生部
２ 振動測定部
３ 流速測定部
５ 音階操作部
６ 音階判定部
７ 音量判定部
８ 音源発生部
９ スピーカ（外部出力部）
１１ 管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、唇やリードの振動音と瞬時の流体流速を計測しその振動・流速の信号をもとに音階を出力する楽器に関するものであり、特に管楽器などの吹奏演奏を電子的に再現した楽器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電子楽器は人が吹奏する管内に流れる流量を測定し、その流量とキー操作部等の入力信号により音階を判定し、外部出力より出音している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載された従来の電子管楽器においては、音階判定部は流量入力部からの瞬間的に計測した流量信号とキー操作部の複数のキー入力信号から音階信号を出力し、音源発生部は楽器選択部の予め記憶した楽器の音色信号と音階信号から音源信号を出力し、外部出力部から音信号を出力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０１７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際の管楽器では唇やリードを振動させた音やエッジに当てた風きり音を管で共鳴させて音を出しており、音階、音量はこの振動音や風きり音と吹く流速でコントロールしている。前記従来の構成では音階はキー操作部のみで判定しており、実際の楽器に近い演奏はできないという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、息を吹く強さと唇やリードの振動により音階をコントロールでき、実際の楽器に近い間隔で演奏できる電子管楽器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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電子管楽器は、奏者が管を吹いた際に振動音を発生させる振動発生部と、前記振動発生部で発生する振動音を測定し振動信号を出力する振動測定部と、奏者が吹いた管の中に流れている空気の流速を計測し流速信号を出力する流速測定部と、前記振動測定部の振動信号と流速測定部の流速信号により音階信号を出力する音階判定部と、前記流速測定部の信号を受け取り音量信号を出力する音量判定部と、前記音階判定部より出力された信号より予め保存された音源からその音階にあった音源信号を出力する音源発生部と、前記音量判定部より出力された音量信号と音源発生部から出力された音源信号を外部出力信号に変換する外部出力部とを備えたもので、測定した振動信号のレベルと、流速のレベルにより音階の判定をおこなうことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電子管楽器は、管楽器の演奏原理であるマウスピースと唇の振動やリードの振動と、管を吹く強さをパラメータとすることで実際の楽器に近い感覚で演奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における電子管楽器の模式図
【図２】本発明の実施の形態１における電子管楽器のブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、奏者が管を吹いた際に振動音を発生させる振動発生部と、前記振動発生部で発生する振動音を測定し振動信号を出力する振動測定部と、奏者が吹いた管の中に流れている空気の流速を計測し流速信号を出力する流速測定部と、前記振動測定部の振動信号と流速測定部の流速信号により音階信号を出力する音階判定部と、前記流速測定部の信号を受け取り音量信号を出力する音量判定部と、前記音階判定部より出力された信号より予め保存された音源からその音階にあった音源信号を出力する音源発生部と、前記音量判定部より出力された音量信号と音源発生部から出力された音源信号を外部出力信号に変換する外部出力部とを備えたことにより、振動音と空気の流速とで音階と音量をコントロールし楽器として外部に音や信号を出力することができる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明において、奏者が意図した音階を入力し音階操作信号を出力する音階操作部を備え、音階判定部は、前記音階操作部の音階操作信号と振動測定部の振動信号と流速測定部の流速信号により音階信号を出力することにより、振動音と空気の流速と奏者の音階操作入力により音階をコントロールすることができる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１または２の発明において、振動測定部は、取得した振動音を周波数に変換し、振動信号を振動周波数値として出力することにより、振動音をデジタル信号として変換することができる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、流速測定部は、超音波が管の中の空気を伝播する時間により流体の流速を計測することにより、流体の流速をデジタル信号として変換することができる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明において、外部出力部は、音源信号と音量信号より可聴音として出力するスピーカとしたことにより、演奏した音がその場で楽器から出力されより実際の楽器に近い感覚で演奏することができる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、こと実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電子管楽器の模式図を示すものである。
【００１７】
図１において、振動発生部１はマウスピースで構成され、演奏者（図示せず）が実際の楽器のように口を付けて唇やリードを振動させることができる。振動発生部１で発生した振動音を適切にサンプリングできる場所に高感度マイク等を取り付け、測定した振動音を信号解析により周波数値として出力する振動測定部２を構成している。
【００１８】
また、演奏者によって振動発生部１であるマウスピースより吹き出された息が管１１を通っていき、管１１の途中には、流速測定部３が取り付けられている。
【００１９】
音階操作部５は、本体上部に取り付けられ、音階判定部６へ音階操作信号として出力している。
【００２０】
そして、振動測定部２からの振動信号と流速測定部３からの流速信号と音階操作部５からの音階操作信号で音階を判定する音階判定部６と、音量を判定する音量判定部７と、音
階判定部６からの音階信号と音量判定部７からの音量信号とで音源を選定し音源信号出力する音源発生部８とで制御基板４を構成している。
【００２１】
なお、流速測定部３は、管１１内の空気の流れ方向に対して斜め方向に超音波センサ３ａ、３ｂが対向する様に配置されており、この間超音波センサ３ａ、３ｂ間の超音波の伝播時間から流速を計測するように構成されている。
【００２２】
音源発生部８からの音源信号はスピーカ（外部出力部）９により外部出力信号、即ち、音へ変換された後、ベル１０から放出される。
【００２３】
図２は、本発明の第１の実施の形態における電子管楽器のブロック図を示すものである。
【００２４】
図２において、振動発生部１から振動音Ａ、振動測定部２から振動信号Ｂ、流速測定部３から流速信号Ｃ、音階操作部５から音階操作信号Ｄ、音階判定部６から音階信号Ｅ、音量判定部７から音量信号Ｆ、音源発生部８からの音源信号Ｇを出力している。
【００２５】
以上のように構成された電子管楽器について、以下その動作作用を説明する。
【００２６】
まず、演奏者は実際の管楽器に使用する金管楽器用のマウスピースや木管楽器用のリード式マウスピース等の振動発生部１を吹いて唇やリードを振動させて管楽器の共鳴前の振動音Ａを発生させる。
【００２７】
振動測定部２では振動発生部１で発生した振動音Ａを高感度マイク等で振動音Ａを測定し、マイクロコンピュータ（図示せず）で高速フーリエ変換を行い周波数成分毎にデジタル信号へ変換し、振動信号Ｂとして出力させる。
【００２８】
流速測定部３では演奏者から吹き出された息が管１１を通っていく途中に取り付けられた一対の超音波センサ３ａ、３ｂ間の超音波の伝播時間から管１１の中を通る息の流速を演算し、流速信号Ｃとして出力させる。
【００２９】
音階判定部６では振動信号Ｂの周波数と流速信号Ｃとを実際の管楽器でのサンプリング結果を保存したデータベースより、周波数と流速が一致した音階を判定する。どちらか一方がデータベースと一致しなければ音階として判定はせず、音は出ない。判定した音階を音階信号Ｅとして出力させる。
【００３０】
音量判定部６では流速信号Ｃを実際の管楽器でのサンプリング結果を保存したデータべースより、流速が一致した音量を判定し、音量信号Ｆとして出力する。
【００３１】
音源発生部８ではあらかじめ音源として保存された音階と音階信号Ｅが一致する信号音を出力し、音量信号Ｆによってアンプのゲインを調整し、音階信号Ｅと音量信号Ｆにあった音源信号Ｇを出力する。
【００３２】
外部出力部９では音源信号Ｇを実際の音として出力する。
【００３３】
また、音源発生部８は、ヘッドフォンなどに出力できる音声信号として出力するための出力端子（図示せず）を備えている。
【００３４】
また、音階操作部５では音階判定部６で判定していた周波数と流速以外に音階操作部５により奏者が任意に変更したい音階を例えばプッシュボタンで入力し、その音階操作信号
Ｄによって、実際の管楽器でのサンプリング結果を保存したデータベースより、周波数と流速と操作入力された信号が一致した音階を判定し、音階を音階信号Ｅとして出力させる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態においては音階と音量を判定する構成を振動測定部２と流速測定部３とすることにより、実際の管楽器に使用するマウスピースを使用して擬似演奏することができ、夜間の練習や独奏のバリエーションを増やすことができる。
【００３６】
また、本実施の形態の音階操作部５をスライド方式とすることにより、トロンボーンのような管楽器を模擬することができ、電子管楽器のバリエーションを増やすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかる電子管楽器は、実際に管楽器を演奏しているように擬似体験をできるので、例えばゲームのコントローラとして利用することも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 振動発生部
２ 振動測定部
３ 流速測定部
５ 音階操作部
６ 音階判定部
７ 音量判定部
８ 音源発生部
９ スピーカ（外部出力部）
１１ 管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
奏者が管を吹いた際に振動音を発生させる振動発生部と、前記振動発生部で発生する振動音を測定し振動信号を出力する振動測定部と、奏者が吹いた管の中に流れている空気の流速を計測し流速信号を出力する流速測定部と、前記振動測定部の振動信号と流速測定部の流速信号により音階信号を出力する音階判定部と、前記流速測定部の信号を受け取り音量信号を出力する音量判定部と、前記音階判定部より出力された信号より予め保存された音源からその音階にあった音源信号を出力する音源発生部と、前記音量判定部より出力された音量信号と音源発生部から出力された音源信号を外部出力信号に変換する外部出力部とを備えた電子管楽器。
【請求項２】
奏者が意図した音階を入力し音階操作信号を出力する音階操作部を備え、音階判定部は、前記音階操作部の音階操作信号と振動測定部の振動信号と流速測定部の流速信号により音階信号を出力する請求項１に記載の電子管楽器。
【請求項３】
振動測定部は、取得した振動音を周波数に変換し、振動信号を振動周波数値として出力する請求項１または２に記載の電子管楽器。
【請求項４】
流速測定部は、超音波が管の中の空気を伝播する時間により流体の流速を計測する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子管楽器。
【請求項５】
外部出力部は、音源信号と音量信号より可聴音として出力するスピーカとした請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子管楽器。
【請求項１】
奏者が管を吹いた際に振動音を発生させる振動発生部と、前記振動発生部で発生する振動音を測定し振動信号を出力する振動測定部と、奏者が吹いた管の中に流れている空気の流速を計測し流速信号を出力する流速測定部と、前記振動測定部の振動信号と流速測定部の流速信号により音階信号を出力する音階判定部と、前記流速測定部の信号を受け取り音量信号を出力する音量判定部と、前記音階判定部より出力された信号より予め保存された音源からその音階にあった音源信号を出力する音源発生部と、前記音量判定部より出力された音量信号と音源発生部から出力された音源信号を外部出力信号に変換する外部出力部とを備えた電子管楽器。
【請求項２】
奏者が意図した音階を入力し音階操作信号を出力する音階操作部を備え、音階判定部は、前記音階操作部の音階操作信号と振動測定部の振動信号と流速測定部の流速信号により音階信号を出力する請求項１に記載の電子管楽器。
【請求項３】
振動測定部は、取得した振動音を周波数に変換し、振動信号を振動周波数値として出力する請求項１または２に記載の電子管楽器。
【請求項４】
流速測定部は、超音波が管の中の空気を伝播する時間により流体の流速を計測する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子管楽器。
【請求項５】
外部出力部は、音源信号と音量信号より可聴音として出力するスピーカとした請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子管楽器。
【図２】
【図１】
【図１】
【公開番号】特開２０１１−１８０５４６（Ｐ２０１１−１８０５４６Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４７４４１（Ｐ２０１０−４７４４１）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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