【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、演奏者の身体の動きを検出して楽音の発生と楽音要素を制御する楽音制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の楽音制御装置として、例えば特開平２−２７３７９１号公報、特開平２−２７３
７９２号公報に示すものが知られている。 これらの楽音制御装置は、例えば指の動作を検出して楽音の発生を制御するようにしたものであり、指の曲げ動作時に所定量だけ曲げるのに要する時間や所定時間内での曲げの変位量など、指の速度に相当する量に基づいて音色などの楽音要素を制御するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の楽音制御装置によって演奏を行なう場合、指などの動きは様々であり、例えば演奏操作の平均的な速度が同じでも、力をこめた速い操作のときや力を抜いた速い操作、
ゆっくり力を抜いた操作、ゆっくりだが音のでる瞬間に力を掛ける操作などがある。

【０００４】しかしながら、前記従来の装置において、
所定量だけ曲げるのに要する時間によって計測される速度は予め決められた曲げ位置での速度であり、また、所定時間内での曲げの変位量によって計測される速度は予め決められた所定時間内の平均的な速度である。 このため、従来の装置では、前記のような様々な指の動きの特徴を区別することができず、演奏動作の違いを音色等の楽音要素の制御に上手く反映させることができなかった。

【０００５】なお、このような問題は、指の動作に限らず、演奏者の腕など身体の動きを検出して楽音を制御するような場合にも生じる。

【０００６】本発明は、演奏者の身体の動きを検出して楽音の制御を行なう楽音制御装置において、演奏動作の違いが音色等の楽音要素の制御に上手く反映されるようにすることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するためになした本発明の楽音制御装置は、人間の身体の一部の所定位置からの変位量を検出する変位検出手段と、上記変位検出手段で検出された変位量に基づいて上記身体の一部が変位する速度を検出する速度検出手段と、上記変位検出手段で検出された変位量に基づいて発音のタイミングを検出する発音タイミング検出手段と、上記発音タイミング検出手段で発音のタイミングが検出されるまでの所定期間において上記速度検出手段で検出される速度から最大速度を検出する最大速度検出手段と、上記発音タイミング検出手段で検出されたタイミングで発音を指示するとともに、前記最大速度検出手段で検出された最大速度に基づいて該発音する楽音の楽音要素を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の楽音制御装置において、手の指の曲げ量など人間の身体の一部の所定位置からの変位量が変位検出手段によって検出され、この変位量に基づいて、速度検出手段により身体の一部が変位する速度が検出されるとともに、発音タイミング検出手段により発音のタイミングが検出される。 一方、この発音のタイミングが検出されるまでの所定期間において、最大速度検出手段により、速度検出手段で検出される速度から最大速度が検出される。 そして、制御手段は、発音タイミング検出手段で検出されたタイミングで発音を指示するとともに、
最大速度検出手段で検出された最大速度に基づいて該発音する楽音の楽音要素を制御する。

【０００９】ここで、例えば演奏操作の平均速度が同じであって力の加えかたが異なっていても、力をこめた演奏操作のときは瞬間速度毎の速度の大きさのばらつきが大となり、最大速度も大となる。 したがって、最大速度に基づいて楽音要素を制御するとこのような演奏操作の違いに応じて楽音要素を異なるように制御できる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の実施例の楽音制御装置を適用した電子楽器のブロック図であり、この電子楽器は、演奏者が装着する左右の演奏用手袋１，２を備えている。
演奏用手袋１，２には演奏者の手の各指の曲げ量を検出する曲げセンサ１０が取り付けられており、演奏用手袋１，２を着けた演奏者が例えばピアノを弾くように指を動かすと、指の曲げ延ばしに応じて各指のオン／オフが検出される。

【００１１】そして、右手の指のオンによりその指に現在設定されている音高で発音が行なわれ、左手の指のオン／オフ状態の組合せに応じて音色の設定・切換や右手指の発音音域（ノートコード領域）の設定・切換等の制御が行なわれる。 なお、このような発音音域の設定・切換等の制御は特願平２−３１９５８４で提案されている。

【００１２】図２は演奏用手袋１，２を示す図、図３は同演奏用手袋１，２の指の部分の断面図であり、この演奏用手袋１，２は指の背の部分が薄い袋状になっており、その中に曲げセンサ１０が各指毎にそれぞれ配設されている。

【００１３】曲げセンサ１０は特願平２−８３７０４で提案されている曲げ角度検出器と同様のものであり、図４に示したようにフレキシブルな樹脂部材でできた基板１０ａの表裏両面に「Ｕ」字型の抵抗体１０ｂ，１０ｃ
を付けたもので、指の曲げ伸ばしに応じて抵抗体１０
ｂ，１０ｃが伸び縮みしてこの抵抗体１０ｂ，１０ｃの抵抗値が変化するように構成したものである。 そして、
抵抗体１０ｂ，１０ｃの抵抗値はリード線１０ｄを介して電気信号として検出される。

【００１４】なお、この実施例では、左手の演奏用手袋１の親指、ひとさし指、中指、薬指および小指に対して順に“１”，“３”，“５”，“７”，“９”の奇数の指番号を対応つけ、右手の演奏用手袋２の親指、ひとさし指、中指、薬指および小指に対して順に“０”，
“２”，“４”，“６”，“８”の偶数の指番号を対応つけ、後述説明する制御動作において各指に対応するレジスタやデータをこの指番号で区別するようにしている。

【００１５】図１において、演奏用手袋１，２の各曲げセンサ１０にはＡ／Ｄコンバータ３から所定の電流が供給され、演奏用手袋１，２は各曲げセンサ１０の抵抗値に応じた電圧値を各指の曲げ量に応じた信号として出力する。 この曲げ量に応じた信号は、Ａ／Ｄコンバータ３
でディジタルデータに変換されて制御部４に入力される。

【００１６】制御部４は、このＡ／Ｄコンバータ３からの曲げ量に応じたデータ（以後、曲げデータという。）
に基づいて各指のオン／オフを判定する。 そして、右手指のオンのイベントにより、現在の曲げデータに基づいて楽音の音色を制御するベロシティ値を求め、このベロシティ値を示すベロシティ信号とイベントのあった指に現在設定されているノートコードおよび発音を指示するノートオン信号を音源回路５に出力する。

【００１７】なお、左手指のオン／オフ状態の組合せに応じて、音色の変更を行なうときは音色データを音源回路５に出力し、右手指の発音音域の変更を行なうときは、右手指に設定しているノートコードの値を変更する。

【００１８】音源回路５は、制御部４から与えられる各信号に基づいて楽音信号を形成してサウンドシステム６
によって楽音を発生する。 なお、この実施例の音源回路５は音色等に応じて設定されている楽音信号のエンベロープに応じて自然減衰するように構成されている。

【００１９】なお、制御部４には機能設定などを行うためのスイッチ群７および各種の設定状態などを表示する表示器８が接続されており、Ａ／Ｄコンバータ３、制御部４、スイッチ群７および表示器８は、演奏者が腰に装着できるようにした図示しないベルト等に組み込まれている。

【００２０】ここで、制御部４は、右手指については、
曲げデータが増加する方向（指を曲げる方向）での指のストップ検出によりオンイベントと判定する。 これによって、演奏者の演奏動作に適合した発音タイミングが得られる。 なお、左手指については曲げデータが予め設定されている閾値を越えているか越えていないかによってオン／オフを判定する。

【００２１】また、この実施例では、前記ベロシティ値を演算するために、曲げデータを引数とする関数テーブルｆ１と指の速度を引数とする関数テーブルｆ２を用いている。 そして、オンイベント（ストップ検出）のあった指の現在の曲げデータに基づく関数ｆ１の値とその指を曲げる速度の最大値に基づく関数ｆ２の値を合成し、
この合成値をベロシティ値として用いる。

【００２２】図５は制御部４のブロック図である。 制御部４はマイクロコンピュータ等で構成されており、ＣＰ
Ｕ４１には双方向バス４２を介してプログラムメモリ（ＲＯＭ）４３、ワーキングメモリ（ＲＡＭ）４４、各種のインターフェイス回路４５がそれぞれ接続されており、前記Ａ／Ｄコンバータ３からの曲げデータはインターフェイス回路４５を介してＣＰＵ４１に取り込まれる。

【００２３】プログラムメモリ４３には図６および図７
にフローチャートを示した制御プログラム、関数テーブルｆ１，ｆ２等のデータが格納されており、ＣＰＵ４１
はプログラムメモリ４３の制御プログラムに基づいてワーキングメモリ４４内に設定した各種のレジスタを使用しながら制御を行う。

【００２４】なお、以下の説明およびフローチャートにおいて、各レジスタを次のラベルで表記し、各レジスタ名とそれらの内容については特に断らない限り同一のラベルで表す。 ｎｅｗ（ｉ）：指番号ｉの曲げデータを一時格納するレジスタ ｓｐｄ：指が曲げられるときの最大速度を格納するレジスタ ｍａｘ：ノートオン候補の指の指番号を格納するレジスタ ｖｅｌ：ベロシティ値を格納するレジスタ

【００２５】図６は制御プログラムのメインルーチン、
図７はサブルーチンであり、制御部４に電源が投入されると、ＣＰＵ４１は図６のメインルーチンの処理を開始し、ステップＳ１で各レジスタのセットアップなどの初期設定を行い、ステップＳ２で演奏用手袋２の曲げデータに基づいて図７の右手検出処理を行なって楽音発生の制御を行なう。

【００２６】次に、ステップＳ３の左手検出処理により、左手の指のオン／オフを検出して音色や発音音域の切換制御等を行い、ステップＳ４でその他の処理を行なってステップＳ２以降の処理を繰り返す。 なお、ステップＳ４のその他の処理ではスイッチ群７の操作に応じた機能設定や表示器８における表示などに関する処理を行なう。 また、このメインルーチンの処理は数ｍｓｅｃ毎に繰り返される。

【００２７】図７の右手検出処理Ｓ２では、ステップＳ
２１で演奏用手袋２の各指について曲げデータを取り込んで、指番号ｉ（ｉ＝０，２，４，６，８）に対応するレジスタｎｅｗ（ｉ）にそれぞれ格納し、ステップＳ２
２で曲げデータｎｅｗ（ｉ）に基づいて発音候補となった指の指番号をレジスタｍａｘに格納する。 なお、この発音候補の指番号は、例えば、曲げデータｎｅｗ（ｉ）
を比較することにより一番深く曲げられた指の指番号を求めるなど、予め設定した条件によって求めることができる。

【００２８】発音候補の指番号をレジスタｍａｘに格納すると、ステップＳ２３により、指番号「ｍａｘ」の指の曲げデータｎｅｗ（ｍａｘ）に基づいて、指を曲げる速度の現在までの最大値を求めてレジスタｓｐｄに格納する。 なお、この速度の最大値は、例えば次のようにして求めることができる。 先ず、ステップＳ２１で取り込んだ曲げデータを各指毎にリングバッファ等に保持し、
所定サンプル間の曲げデータの差分を速度データとして求める。 そして、この差分が正のものについてレジスタｓｐｄの値と比較し、大きい方を現在の最大値としてレジスタｓｐｄに格納して同様の処理を繰り返す。 これによりレジスタｓｐｄの値はそのときまでの最大速度の値で更新される。 なお、発音候補の指番号が入れ代わった時には、レジスタｓｐｄは“０”にリセットする。

【００２９】次に、ステップＳ２４で、指番号ｍａｘが示す指について正のストップイベント（曲げる状態からの指の停止）が検出されたか否か判定し、正のストップイベントが検出されなければメインルーチンに復帰し、
指番号ｍａｘに対応する指についてのストップイベントが検出されれば、ステップＳ２５で次式（１）によりベロシティ値ｖｅｌを求めてレジスタｖｅｌに書き込む。 ｖｅｌ＝ｆ１（ｎｅｗ（ｍａｘ））＋ｆ２（ｓｐｄ） …（１）

【００３０】上記のように、ベロシティ値ｖｅｌを求めると、レジスタｓｐｄを“０”にリセットし、ステップＳ２６で、ｍａｘが示す指に対応するノートコードとノートオン信号およびベロシティ値ｖｅｌを音源回路５に送出して、メインルーチンに復帰する。 なお、音源回路５は、このベロシティ値ｖｅｌに応じた音色の楽音波形を生成する。

【００３１】以上の処理により、この実施例では、曲げ動作のストップ検出により発音のタイミングが検出され、それまでの最大速度と曲げの深さに基づいて発音される楽音の音色が制御される。

【００３２】ここで、一般に、大きな音を出そうとするときは動作を大きくし、小さな音を出そうとするときは動作を小さくするのが普通である。 また、楽器では音量の違いは音色の違いにもなる。 したがって、上記実施例のように指の曲げの深さによって音色を変化させると演奏動作に適合した楽音を生成するのに効果がある。

【００３３】なお、上記の実施例では曲げの深さまで考慮してベロシティ値を求めるようにしているが、指を曲げる動作の最大速度だけをベロシティ値として用いるようにしてもよい。

【００３４】上記の実施例では、例えば一番深く曲げられた指を発音候補としてこの指のストップイベントの検出により発音を行なうようにしているが、上記実施例の右手検出処理Ｓ２を図８の右手検出処理Ｓ５に置き換え、曲げデータが予め設定した一定範囲にあるときの最大速度を検出し、この範囲を越えるように指が曲げられたときに発音を行なうようにしてもよい。 また、この実施例では、最大速度のデータをベロシティ値として用い、さらに各指について発音が可能となるようにしている。

【００３５】すなわち、図８の右手検出処理Ｓ５において、ステップＳ５１で演奏用手袋２の各指について曲げデータを取り込んでレジスタｎｅｗ（ｉ）にそれぞれ格納し、ステップＳ５２で指番号を示すインデックスをリセットする。 そして、ステップＳ５９の判定とステップＳ５０１における指番号ｉの“２”のインクリメントによって、右手の各指についてステップＳ５３からステップＳ５８までの所定の処理を繰り返し、右手の各指についての処理が終了するとステップＳ５９からメインルーチンに復帰する。

【００３６】ステップＳ５３では、現在の指の曲データｎｅｗ（ｉ）が予め設定されている閾値Ｌ１を越えたか否か判定し、越えていなければステップＳ５４でレジスタｓｐｄ（ｉ）を“０”にリセットしてステップＳ５９
に進む。 また、現在の指の曲データｎｅｗ（ｉ）が閾値Ｌ１を越えていれば、指の曲げデータｎｅｗ（ｉ）に基づいて指を曲げる速度の現在までの最大値（最大速度）
を求めてレジスタｓｐｄ（ｉ）に格納し、ステップＳ５
６に進む。

【００３７】なお、ステップＳ５５の処理では、前記実施例のステップＳ２３と同様に、各指について逐次取り込んだ曲げデータから所定サンプル間の差分データを求め、この差分データの現在までの最大値をレジスタｓｐ
ｄに格納するようにして、最大速度を求めることができる。

【００３８】ステップＳ５６では、現在の指の曲データｎｅｗ（ｉ）が予め設定されている閾値Ｌ２（Ｌ２＞Ｌ
１）を越えるイベントが検出されたか否かを判定し、このイベントが検出されなければステップＳ５９に進む。
なお、この閾値Ｌ２を越えるイベントとは、前回の曲げデータが閾値Ｌ２以下でかつ今回の曲げデータが閾値Ｌ
２を越えたときのことである。

【００３９】そして、ステップＳ５６で、閾値Ｌ２を越えるイベントイベントが検出されれば、ステップＳ５７
で、現在の指番号ｉが示す指に対応するノートコードとノートオン信号およびベロシティ値ｓｐｄ（ｉ）を音源回路５に送出し、ステップＳ５８でレジスタｓｐｄ
（ｉ）を“０”にリセットしてステップＳ５９に進む。

【００４０】以上の処理により、この実施例では、閾値Ｌ２を越えるイベントにより発音のタイミングが検出され、閾値Ｌ１から閾値Ｌ２までの間での最大速度に基づいて発音される楽音の音色が制御される。

【００４１】ここで、以上の各実施例で示したように最大速度によって楽音を制御するようにすると、曲げセンサ１０による曲げデータの温度ドリフトや、曲げセンサ１０と指の表面とのズレなどによる曲げデータのドリフトが発生しても、これらのドリフトの影響を受けにくくなるという効果がある。

【００４２】指や腕など身体の一部の動作では、動作を開始するときと停止させるときは、動作中よりも速度が遅くなり、例えば指の曲げ動作中の経過時間と曲げデータとの関係は例えば図９の曲線Ａで示したように非線形関係になる。 ここで、曲げデータのドリフトが発生しているときは、正常なときと同じ曲げ動作を行なっても、
例えば同図の曲線Ｂのように正常なときの曲げデータがドリフト量だけシフトされたものとなる。

【００４３】このため、前記従来の装置のように所定の曲げ位置で所定量だけ曲げるのに要する時間から速度を検出するようにすると、同じ曲げ動作をおこなってい行なっているにも係わらず、正常なときとドリフトが発生しているときとでは検出される速度が異なってしまう。

【００４４】例えば図９に示したように、曲げデータの第１の値Ｍ１と第２の値Ｍ２は装置に予め設定された値であるが、この第１および第２の値できまる所定量だけ指が曲げられるときの時間は、正常なときでΔｔ、ドリフトのあるときでΔｔ′となり、ドリフトの影響がΔｔ
とΔｔ′に時間差を生み、検出される速度が異なることになる。 なお、所定時間内での曲げの変位量（曲げデータ）に基づいて速度を検出するような場合にも上記同様にドリフトが検出される速度に影響する。

【００４５】しかし、前記実施例のように最大速度を検出するようにすると、ドリフトによって曲げデータがシフトされても、同じ曲げ動作であれば最大速度（曲線の最大傾き）は一定であるのでドリフトの影響が現れない。

【００４６】例えば、図１０に示したように、所定の第１の曲げ量Ｎ１から第２の曲げ量Ｎ２の間で、所定の微小変位量を曲げるのに要する時間から最大速度を検出する場合、正常なときは最小時間間隔Δｔ３から最大速度が得られ、ドリフトのあるときは最小時間間隔Δｔ２′
から最大速度が得られる。 そして、Δｔ３≒Δｔ２′となるので、実質上ドリフトの影響を受けなくなる。

【００４７】また、前記実施例のように所定サンプル間の曲げデータの差分から最大速度を検出する場合は、例えば図１１に示したように、正常なときは最大差分Δｓ
４から最大速度が得られ、ドリフトのあるときは最大差分Δｓ４′から最大速度が得られる。 そして、Δｓ４≒
Δｓ４′となるので、実質上ドリフトの影響を受けなくなる。

【００４８】なお、最大速度の代わりに、最大加速度や平均加速度を検出して楽音要素を制御するようにしても同様にドリフトの影響を低減することができる。

【００４９】また、ノイズ当による突発的な信号の変動の影響を受けにくくするために、最大速度の代わりに、
この最大速度に近い２番目以降の速度を制御に用いたり、いくつかの速度値を平均して制御に用いるようにしてもよい。

【００５０】以上の各実施例は右手の指の曲具合いによって楽音の制御を行なうようにしているが、本発明が適用される身体の一部は手の指に限定されるものではない。 例えば、腕の肘の部分に肘関節の曲がり角度を検出するセンサを用いたり、肩と手先との距離を検出するセンサを用い、腕の曲具合（肘の伸展）に応じて楽音の制御を行なうようにしてもよい。 このように、動作量を検出できるような部位であれば、本発明を適用することができることはいうまでもない。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の楽音制御装置によれば、人間の身体の一部の所定位置からの変位量を検出して、この変位量から発音のタイミングを検出するとともにこの発音のタイミングが検出されるまでの所定期間において身体の一部が変位する最大速度を検出し、この最大速度に基づいて発音する楽音の楽音要素を制御するようにしたので、演奏動作の違いが音色等の楽音要素の制御に上手く反映するようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の楽音制御装置を適用した電子楽器のブロック図である。

【図２】実施例における演奏用手袋を示す図である。

【図３】実施例における演奏用手袋の指の部分の断面図である。

【図４】実施例における曲げセンサを示す図である。

【図５】実施例における制御部のブロック図である。

【図６】実施例におけるメインルーチンのフローチャートである。

【図７】実施例における右手検出処理のフローチャートである。

【図８】他の実施例における右手検出処理のフローチャートである。

【図９】実施例に係わる曲げセンサにおける曲げデータのドリフトの一例を示す図である。

【図１０】実施例に係わる最大速度を微小変位量の曲げに要する時間から検出する場合についてドリフトの影響を受けないことを説明する図である。

【図１１】実施例に係わる最大速度を所定時間の曲げデータの差分から検出する場合についてドリフトの影響を受けないことを説明する図である。 １…左手の演奏用手袋、２…右手の演奏用手袋、４…制御部、１０…曲げセンサ。