特許 6569255 電子楽器、電子楽器の発音制御方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6569255

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】電子楽器、電子楽器の発音制御方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G10H 1/00 20060101AFI20190826BHJP

   G10H 1/053 20060101ALI20190826BHJP

【ＦＩ】

   G10H1/00 A

   G10H1/053 Z

   G10H1/00 B

【請求項の数】13

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-57436(P2015-57436)

(22)【出願日】2015年3月20日

(65)【公開番号】特開2016-177135(P2016-177135A)

(43)【公開日】2016年10月6日

【審査請求日】2018年3月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(72)【発明者】

【氏名】林 龍太郎

【審査官】 安田 勇太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０９１２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８０５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４７−００１８９３（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１０Ｈ １／００ − １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

声を検知するボイスセンサと、
呼気の圧力および当該呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサと、
音高指定キーの操作状態に基づいて決定される音高の楽音信号の生成を音源に指示する指示部と、
前記ボイスセンサからの出力信号を加工して加工音信号を生成する加工部と、
前記ブレスセンサの出力信号と、前記楽音信号と、前記加工音信号とに基づいた信号を生成して出力する出力部と、
を備える電子楽器。

【請求項2】

前記出力部は、前記ブレスセンサの出力信号に基づいてゲインを決定するゲイン決定部と、前記楽音信号と前記加工音信号とを加算する加算器と、当該加算器からの出力信号に対して前記決定されたゲインを乗算して出力する乗算器と、を備えた請求項１に記載の電子楽器。

【請求項3】

前記ブレスセンサの出力からブレス・エンベロープを抽出する第１エンベロープ抽出部と、前記ボイスセンサの出力からボイス・エンベロープを抽出する第２エンベロープ抽出部と、前記加工音信号のレベルを制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記ボイス・エンベロープおよび前記ブレス・エンベロープの少なくとも一方に基づいて、前記加工音信号のレベルを制御し、
前記ゲイン決定部は、前記ブレス・エンベロープおよび前記ボイス・エンベロープの少なくとも一方に基づいて、前記ゲインを決定する、請求項２に記載の電子楽器。

【請求項4】

前記音源は管楽器の楽音信号を生成し、前記加工部は、前記加工音信号として、前記管楽器に対してグロウリング奏法を行った時の音信号を生成し、
前記制御部は、前記ボイスセンサにより検知された音のレベルが大きくなるほど前記加工音信号の割合を大きくする、請求項３に記載の電子楽器。

【請求項5】

前記出力部は、前記ブレスセンサの出力に基づいてゲインを決定するゲイン決定部と、前記楽音信号に対して前記決定されたゲインを乗算する乗算器と、当該乗算器からの出力信号と前記加工音信号とを加算して出力する加算器と、を備える請求項１に記載の電子楽器。

【請求項6】

前記ブレスセンサの出力からブレス・エンベロープを抽出する第１エンベロープ抽出部と、前記ボイスセンサの出力からボイス・エンベロープを抽出する第２エンベロープ抽出部と、前記加工音信号のレベルを制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記ボイス・エンベロープおよび前記ブレス・エンベロープの少なくとも一方に基づいて、前記加工音信号のレベルを制御し、
前記ゲイン決定部は、前記ブレス・エンベロープおよび前記ボイス・エンベロープの少なくとも一方に基づいて、前記ゲインを決定する、請求項５に記載の電子楽器。

【請求項7】

前記音源は管楽器の楽音信号を生成し、前記加工部は、前記加工音信号として、前記管楽器に対してグロウリング奏法を行った時の音信号を生成し、
前記制御部は、前記ボイスセンサにより検知された音のレベルが大きくなるほど前記加工音信号の割合を大きくする、請求項６に記載の電子楽器。

【請求項8】

声を検知するボイスセンサと、呼気の圧力および当該呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサとを有する電子楽器の発音制御方法であって、前記電子楽器は、
音高指定キーの操作状態に基づいて決定された音高の楽音信号の生成を音源に対して、指示し、
前記ボイスセンサからの出力信号を加工音信号に加工し、
前記ブレスセンサの出力信号と、前記楽音信号と、前記加工音信号と、に基づいた信号を生成して出力する、発音制御方法。

【請求項9】

声を検知するボイスセンサと、前記発声に伴う呼気の圧力および当該呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサとを有する電子楽器として用いられるコンピュータに、
前記音高指定キーの操作状態に基づいて決定された音高の楽音の生成を音源に指示するステップと、
前記ボイスセンサからの出力信号を加工して加工音信号を生成するステップと、
前記ブレスセンサの出力信号と、前記楽音信号と、前記加工音信号とに基づいた信号を生成して出力するステップと、
を実行させるプログラム。

【請求項10】

音を検知する音センサと、
呼気の圧力および当該呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサと、
音高指定キーの操作状態に基づいて決定される音高の楽音信号の生成を音源に指示する指示部と、
前記音センサからの出力信号を加工して加工音信号を生成する加工部と、
前記ブレスセンサの出力に基づいてゲインを決定するゲイン決定部と、
前記楽音信号のレベルを前記決定されたゲインに対応して制御するとともに、当該レベルの制御された楽音信号と前記加工音信号とを加算して出力する出力部と、
を備える電子楽器。

【請求項11】

前記ブレスセンサの出力からブレス・エンベロープを抽出する第１エンベロープ抽出部と、前記音センサの出力からボイス・エンベロープを抽出する第２エンベロープ抽出部と、前記加工音信号のレベルを制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記ボイス・エンベロープおよび前記ブレス・エンベロープの少なくとも一方に基づいて、前記加工音信号のレベルを制御し、
前記ゲイン決定部は、前記ブレス・エンベロープおよび前記ボイス・エンベロープの少なくとも一方に基づいて、前記ゲインを決定する、請求項１０に記載の電子楽器。

【請求項12】

音を検知する音センサと、呼気の圧力および当該呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサとを有する電子楽器の発音制御方法であって、前記電子楽器は、
音高指定キーの操作状態に基づいて決定された音高の楽音信号の生成を音源に対して、指示し、
前記音センサからの出力信号を加工音信号に加工し、
前記ブレスセンサの出力に基づいてゲインを決定し、
前記楽音信号のレベルを前記決定されたゲインに対応して制御するとともに、当該レベルの制御された楽音信号と前記加工音信号とを加算して出力する、発音制御方法。

【請求項13】

音を検知する音センサと、前記発声に伴う呼気の圧力および当該呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサとを有する電子楽器として用いられるコンピュータに、
前記音高指定キーの操作状態に基づいて決定された音高の楽音の生成を音源に指示するステップと、
前記音センサからの出力信号を加工して加工音信号を生成するステップと、
前記ブレスセンサの出力に基づいてゲインを決定するステップと、
前記楽音信号のレベルを前記決定されたゲインに対応して制御するとともに、当該レベルの制御された楽音信号と前記加工音信号とを加算して出力するステップと、
を実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子楽器の発音制御技術に関する。

【背景技術】

【0002】

管楽器を電子技術によって実現する電子楽器において、演奏者の個人差を吸収しながら、伝統的な管楽器（例えばサクソホーン）における演奏者の息の強さや吹口部を噛む強さ等を楽音パラメータとしてその特性値に従って吹奏演奏を行なうことができる従来技術が知られている（例えば特許文献１に記載の技術）。

【0003】

また、電子楽器において、演奏者の舌の位置と動き、いわゆるタンギング奏法を検出して、発音中の管楽器音を制御する従来技術が知られている（例えば特許文献２または３に記載の技術）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第２６０５７６１号公報

【特許文献2】特許第２７１２４０６号公報

【特許文献3】特許第３３８９６１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、伝統的な管楽器には、ただ吹いたりタンギングしたりするだけでなく、演奏時に「ウーーーーーッ」と実際に声を出しながら吹奏を行い、音に濁りを与えるグロウイング奏法などの特殊奏法がある。

【0006】

しかし、電子楽器の従来技術では、通常演奏によるノーマルな楽音と特殊奏法による特殊奏法音（加工音）とは個別の音色とされ、両者は音色切り替え操作で使い分けを行う必要があった。そのため、演奏／発音中に両音色間のシームレスな音色変化を行うことができなかった。

【0007】

また、アコースティック管楽器においては、ノーマルな楽音と加工音との音程関係をコントロールすることなどは、極めてスキルを要するものであった。
この問題を解決するには、加工音を予め記憶しておき、それを演奏に応じて必要なときに読み出す方式が考えられるが、奏法等を変更しても画一的な加工音しか発生させることができない問題がある。

【0008】

本発明は、吹奏者の発声動作に基づいてノーマル楽音と特殊奏法音とをシームレスに発音可能とするとともに、より変化の富んだ楽音を発音できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

態様の一例では、声を検知するボイスセンサと、呼気の圧力及びその呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサと、音高指定キーの操作状態に基づいて決定される音高の楽音信号の生成を音源に指示する指示部と、ボイスセンサからの出力信号を加工して加工音信号を生成する加工部と、ブレスセンサの出力信号と、楽音信号と、加工音信号とに基づいた信号を生成して出力する出力部と、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、吹奏者の発声動作に基づいてノーマルな楽音と加工音などの特殊奏法音とをシームレスに発音でき、かつ奏法に応じてより変化に富んだ楽音を発音することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】マウスピース部１００の構成図である。

【図2】電子楽器の第２の実施形態のブロック図である。

【図3】電子楽器の第２の実施形態のブロック図である。

【図4】制御部２１０とゲイン決定部２１１の構成例を示す図である。

【図5】電子楽器の第３の実施形態のブロック図である。

【図6】電子楽器の第４の実施形態のブロック図である。

【図7】ゲイン決定部２１１と制御部２１０の構成例を示す図である。

【図8】電子楽器の第５の実施形態のブロック図である。

【図9】電子楽器の第６の実施形態のブロック図である。

【図10】ゲイン決定部９０１の構成例を示す図である。

【図11】電子楽器の第６、第７の実施形態のハードウェア構成例を示すブロック図である。

【図12】第６、第７の実施形態のメイン処理の例を示すフローチャートである。

【図13】第６の実施形態の初期化処理の詳細例を示すフローチャートである。

【図14】第６の実施形態の楽音制御処理の詳細例を示すフローチャートである。

【図15】第６の実施形態の発音処理の詳細例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態による電子楽器のマウスピース部１００の断面図である。

【0013】

マウスピース部１００内の奥に設置されるブレスセンサ１０１は、例えば圧力センサであり、吹奏者（演奏者）が吹き込み口１０３を咥えて吹き込んだ息の吹き込み圧力を検知する。

【0014】

ボイスセンサ１０２は、例えばマイクであり、上述の吹奏動作とともに吹奏者により発声される音声を検知する。

【0015】

図２は、電子楽器の第１の実施形態のブロック図である。この電子楽器は、図１に示したブレスセンサ１０１およびボイスセンサ１０２、第１エンベロープ抽出部２０１、ブレス閾値検出部２０３、音高指定複数キー２０４、音高決定部２０５、発音指示指示部２０６、Ｗａｖｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ音源（ウェーブ・ジェネレータ）２０７、ノーマル音波形データ２０８、加工部２０９、そして加算器２１４とゲイン決定部２１１と乗算器２１５とからなる出力部２１９、ＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）／増幅器２１６、およびスピーカ２１７を備える。

【0016】

第１エンベロープ抽出部２０１は、ブレスセンサ１０１が検出した吹奏圧や呼気流量などのブレス出力値からそのエンベロープ特性であるブレス・エンベロープを抽出する。

【0017】

ブレス閾値検出部２０３は、ブレス・エンベロープが所定の閾値であるブレス閾値を超えたか否かを判定し、超えた場合に、指示部２０６に対して発音指示を行うように通知する。

【0018】

音高指定複数キー２０４は、吹奏者が管楽器の指使いにより発生すべき楽音の音高指定を行うためのキースイッチ群である。

【0019】

音高決定部２０５は、音高指定複数キー２０４における管楽器の指使いによる操作状態に基づいて、発生すべき楽音の音高を決定する。

【0020】

指示部２０６は、ブレス閾値検出部２０３から通知があった場合に、音源２０７に対して、音高決定部２０５で決定された音高による発音指示を出力する。

【0021】

音源２０７は、それが内蔵するＲＯＭに記憶されたノーマル音波形データ２０８を、指示部２０６による発音指示に基づく音高で読み出して出力する。ノーマル音波形データ２０８は、管楽器の通常演奏時の楽音をサンプリングした波形データである。

【0022】

加工部２０９は、ボイスセンサ１０２により検知された音声を加工して加工音（特殊奏法音）を発生させる加工音信号を生成する。

【0023】

加算器２１４は、音源２０７から出力されるノーマル音の楽音信号に乗算器２１３から出力される加工音信号を加算する。

【0024】

ゲイン決定部２１１は、第１エンベロープ抽出部２０１が抽出したブレス・エンベロープのブレス・レベルに従って、加算器２１４から出力される楽音信号のゲインを決定し、それに対応する乗算値を乗算器２１５に与える。

【0025】

乗算器２１５は、加算器２１４の出力に対して、ゲイン決定部２１１から与えられた乗算値を乗算する。

【0026】

ＤＡＣ／増幅器２１６は、乗算器２１５から出力される楽音信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換した後、増幅する。

【0027】

スピーカ２１７は、ＤＡＣ／増幅器２１６から出力される増幅された楽音信号を放音する。

【0028】

以上のようにして、図２の構成を有する電子楽器の第１の実施形態によれば、吹奏者による発声動作に基づいて、ノーマル楽音と加工音を混合して発音することが可能となる。

【0029】

図３は、電子楽器の第２の実施形態のブロック図である。この電子楽器は、図２に示した第１の実施形態に対して、第２エンベロープ抽出部２０２、制御部２１０、および乗算器２１３をさらに備える。

【0030】

第２エンベロープ抽出部２０２は、ボイスセンサ１０２が検出した音声のエンベロープ特性であるボイス・エンベロープを抽出する。具体的には例えば、第２エンベロープ抽出部２０２は、ボイスセンサ１０２が出力するアナログ出力音声信号値をデジタル信号に変換し、その変換結果に対してピークレベルをひろってゆく処理（例えば低い周波数のローパスフィルタ処理）を実行し、その実行結果をボイス・エンベロープとして出力する。

【0031】

制御部２１０は、第２エンベロープ抽出部２０２が抽出したボイス・エンベロープのボイス・レベルに従って、管楽器の通常の楽音であるノーマル音の楽音信号に対する管楽器のグロウリング奏法によって発音される音声の信号である加工音信号の合成比率を決定し、乗算器２１３に対して乗算値を与える。

【0032】

乗算器２１３は、加工部２０９から出力される加工音信号に対して、制御部２１０から与えられた乗算値を乗算する。

【0033】

図４は、図３の第２の実施形態における図３の制御部２１０およびゲイン決定部２１１の構成例を示す図である。

【0034】

制御部２１０は、第２エンベロープ抽出部２０２が抽出したボイス・エンベロープのボイス・レベルを入力として、ボイス・レベルの入力値（横軸）が大きくなるほど０から１に向かって出力乗算値（縦軸）が増加する特性を有する加工音用テーブル４０１を備える。制御部２１０は、ボイス・レベルの入力値に対して、加工音用テーブル４０１を参照することにより、乗算器２１３に対する乗算値を決定する。

【0035】

合成比決定制御部２１０、乗算器２１３、および加算器２１４により、図１のマウスピース部１００からボイスセンサ１０２への吹奏者による音声入力が大きくなるほど加工音の混合比率が高くなるようにノーマル音と加工音が混合された楽音信号が得られることになる。

【0036】

ゲイン決定部２１１は、第１エンベロープ抽出部２０１が抽出したブレス・エンベロープのブレス・レベルを入力として、ブレス・レベルの入力値（横軸）がブレス閾値検出部２０３が決定するブレス閾値に達するまでは出力乗算値（縦軸）が０（ゼロ）で、ブレス・レベルの入力値がブレス閾値を超えると、ブレス・レベルの入力値が大きくなるほど０から１に向かって出力乗算値が増加する特性を有するゲイン・テーブル４０２を備える。ゲイン決定部２１１は、ブレス・レベルの入力値に対して、ゲイン・テーブル４０２を参照することにより、乗算器２１５に対する乗算値を決定する。

【0037】

ゲイン決定部２１１および乗算器２１５により、図１のマウスピース部１００からブレスセンサ１０１への吹奏者による息の吹き込み圧力が強くなるほど大きな音量となる楽音信号が得られる。

【0038】

以上のようにして、図３および図４の構成を有する電子楽器の第２の実施形態によれば、吹奏者による加工音の発声動作に基づいて、ノーマル楽音と加工音をシームレスに混合して発音することが可能となる。

【0039】

図５は、電子楽器の第３の実施形態のブロック図である。図５の構成が図２に示した第１の実施形態の構成と異なる点は、図２の第１の実施形態では、音源２０７から出力されるノーマル音と加工部２０９から出力される加工音とが加算器２１４で加算された後に、乗算器２１５でゲイン決定部２１１から与えられた乗算値が乗算されるのに対して、図５の第３の実施形態では、ノーマル音に対して乗算器２１５でゲイン決定部２１１から与えられた乗算値が乗算された後に、加工音が加算器２１４で加算される点である。

【0040】

以上のようにして、図５の構成を有する電子楽器の第３の実施形態によれば、吹奏者は、ブレスセンサ１０１からブレス入力をしない状態でも、発声動作のみで加工音に相当する加工音を発音させることが可能となる。

【0041】

図６は、電子楽器の第４の実施形態のブロック図である。図６の構成が図３に示した第２の実施形態の構成と異なる点は、図３の第２の実施形態では、音源２０７から出力されるノーマル音と加工部２０９から乗算器２１３を経て出力される加工音とが加算器２１４で加算された後に、乗算器２１５でゲイン決定部２１１から与えられた乗算値が乗算されるのに対して、図６の第４の実施形態では、ノーマル音に対して乗算器２１５でゲイン決定部２１１から与えられた乗算値が乗算された後に、加工音が加算器２１４で加算される点である。

【0042】

図７は、図６の第４の実施形態におけるゲイン決定部２１１および制御部２１０の構成例を示す図である。

【0043】

ゲイン決定部２１１は、第１エンベロープ抽出部２０１が抽出したブレス・エンベロープのブレス・レベルを入力として、ブレス・レベルの入力値（横軸）がブレス閾値検出部２０３が決定するブレス閾値に達するまでは出力乗算値（縦軸）が０（ゼロ）で、ブレス・レベルの入力値がブレス閾値を超えると、ブレス・レベルの入力値が大きくなるほど０から１に向かって出力乗算値が増加する特性を有するゲイン・テーブル４０２を備える。ゲイン決定部２１１は、ブレス・レベルの入力値に対して、ゲイン・テーブル４０２を参照することにより、ノーマル音を制御するための乗算器２１５に対する乗算値を決定する。

【0044】

制御部２１０は、第２エンベロープ抽出部２０２が抽出したボイス・エンベロープのボイス・レベルを入力として、ボイス・レベルの入力値（横軸）がボイス閾値検出部５０３が決定するボイス閾値に達するまでは出力乗算値（縦軸）が０（ゼロ）で、ボイス・レベルの入力値がボイス閾値を超えると、ボイス・レベルの入力値が大きくなるほど０から１に向かって出力乗算値が増加する特性を有する加工音用テーブル４０１を備える。制御部２１０は、ボイス・レベルの入力値に対して、加工音用テーブル４０１を参照することにより、加工音を制御するための乗算器２１３に対する乗算値を決定する。

【0045】

ゲイン決定部２１１および乗算器２１５により、図１のマウスピース部１００からブレスセンサ１０１への吹奏者による息の吹き込み圧力が強くなるほどノーマル音の混合比が大きくなる楽音信号が得られる。また、合成比決定制御部２１０および乗算器５０８により、図１のマウスピース部１００からボイスセンサ１０２への吹奏者による音声入力が大きくなるほど加工音の混合比が大きくなる楽音信号が得られる。

【0046】

以上のようにして、図６および図７の構成を有する電子楽器の第４の実施形態によれば、ブレス閾値検出部２０３、指示部２０６、音源２０７、および乗算器２１５等からなるノーマル音の発音系統と、加工部２０９および乗算器２１３からなる加工音の発音系統により、ノーマル音と加工音を完全に独立して発音制御し、後段の加算器２１４で加算されるようにしたので、吹奏者はマウスピース部１００において吹き込み圧力を加えずに発声動作のみで、加工音だけの楽音も放音可能となる。

【0047】

図８は、電子楽器の第５の実施形態のブロック図である。図８の構成が図６に示した第４の実施形態の構成と異なる点は、ゲイン決定部２１１が、破線で示されるように、第１エンベロープ抽出部２０１が抽出したブレス・エンベロープのブレス・レベルのみではなく、第２エンベロープ抽出部２０２が抽出したボイス・エンベロープのボイス・レベルも加味して、乗算器２１５における各乗算値を決定するようにした点である。また、制御部２１０も、破線で示されるように、第２エンベロープ抽出部２０２が抽出したボイス・エンベロープのボイス・レベルのみではなく、第１エンベロープ抽出部２０１が抽出したブレス・エンベロープのブレス・レベルも加味して、乗算器５０８における各乗算値を決定するようにした点である。

【0048】

図８に示される電子楽器の第５の実施形態の構成により、マウスピース部１００からブレスセンサ１０１への吹奏者による息の吹き込み圧力とボイスセンサ１０２への吹奏者による加工音入力に基づいて、図６および図７に示される電子楽器の第４の実施形態の構成による効果に加えて、より複雑にノーマル音と加工音が混合された楽音信号を得ることが可能となる。

【0049】

図９は、電子楽器の第６の実施形態のブロック図である。図９の構成が図６に示した第４の実施形態の構成と異なる点は、ゲイン決定部２１１および制御部２１０がゲイン決定部９０１で統合されている点である。

【0050】

図１０は、図９のゲイン決定部９０１の構成例を示す図である。図１０に示されるゲイン決定部９０１においてまず、入力値演算部１００１が、第２エンベロープ抽出部２０２からのボイス・レベルVoiceおよび第１エンベロープ抽出部２０１からのブレス・レベルBreathを入力として、関数演算Fgrowling(Voice,Breath)（図中では「Fg(Voice,Breath)」と省略されて表記もされている）を実行することにより、加工音用の入力値Input1を演算する。また、入力値演算部１００１が、第２エンベロープ抽出部２０２からのボイス・レベルVoiceおよび第１エンベロープ抽出部２０１からのブレス・レベルBreathを入力として、関数演算Fnormal(Voice,Breath)（図中では「Fn(Voice,Breath)」と省略されて表記もされている）を実行することにより、ノーマル音用の入力値Input2を演算する。

【0051】

次に、ゲイン決定部９０１は、入力値演算部１００１が演算した加工音用の入力値Input1を入力として、加工音用ゲイン・テーブル１００２を参照することにより、０から１の間で変化する乗算値を出力し、乗算器２１３に与える。また、ゲイン決定部９０１は、入力値演算部１００１が演算したノーマル音用の入力値Input2を入力として、ノーマル音用ゲイン・テーブル１００３を参照することにより、０から１の間で変化する乗算値を出力し、乗算器２１５に与える。

【0052】

以上のようにして、図９および図１０の構成を有する電子楽器の第６の実施形態によれば、第２エンベロープ抽出部２０２からのボイス・レベルと第１エンベロープ抽出部２０１からのブレス・レベルに基づいて、複雑なゲイン制御が可能となる。

【0053】

図１１は、図６および図７に示した電子楽器の第４の実施形態の機能を、ソフトウェア処理によって実現可能な電子楽器の第７の実施形態のハードウェア構成例を示すブロック図である。

【0054】

図１１に示されるハードウェア構成例は、ＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット：中央演算処理装置）１１０１、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）１１０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１１０３、図１または図６と同様のブレスセンサ１０１とその出力が接続されるＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）１１０４、図１または図６と同様のボイスセンサ１０２とその出力が接続されるＡＤＣ１１０５、図６と同様の音高指定複数キー２０４とその出力が接続されるＧＰＩＯ（ジェネラルパーパスインプットアウトプット）１１０６、Ｗａｖｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ１１０７、図６と同様のＤＡＣ／増幅器２１６、図６と同様のスピーカ２１７を備え、これらがバス１１０８によって相互に接続された構成を有する。同図に示される構成は、電子楽器を実現できるハードウェア構成の一例であり、そのようなハードウェア構成はこの構成に限定されるものではない。

【0055】

ＣＰＵ１１０１は、当該電子吹奏楽器全体の制御を行う。ＲＯＭ１１０２は、発音制御プログラムを記憶する。ＲＡＭ１１０３は、発音制御プログラムの実行時に、データを一時的に格納する。

【0056】

ブレスセンサ１０１の出力は、図６の第１エンベロープ抽出部２０１と同様の機能を有するＡＤＣ１１０４でアナログ信号からデジタル信号のブレス・エンベロープのブレス・レベルに変換されて、ＣＰＵ１１０１に読み込まれる。

【0057】

ボイスセンサ１０２の出力は、図６の第２エンベロープ抽出部２０２と同様の機能を有するＡＤＣ１１０５でアナログ信号からデジタル信号のブレス・エンベロープのボイス・レベルに変換されて、ＣＰＵ１１０１に読み込まれる。

【0058】

音高指定複数キー２０４の各操作状態は、図６の音高決定部２０５と同様の機能を有するＧＰＩＯ１０７を介してＣＰＵ１１０１に読み込まれる。

【0059】

音源１１０７は、第４の実施形態における図６の音源２０７と、乗算器２１５、および加算器２１４とからなる機能を実現する。

【0060】

音源１１０７から出力された楽音信号は、ＣＰＵ１１０１を介してＤＡＣ／増幅器２１６においてデジタル信号からアナログ信号に変換されて増幅された後、スピーカ２１７を介して放音される。

【0061】

図６の加工部２０９および乗算器２１３の各機能は、ＣＰＵ１１０１のソフトウェア機能によって実現されてもよいし、特には図示しない専用のＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）によって実現されてもよい。

【0062】

図１２は、図１１のハードウェア構成例を有する第７の実施形態のメイン処理の例を示すフローチャートである。この処理は、図１１のＣＰＵ１１０１が、ＲＯＭ１１０２に記憶された発音制御処理プログラムを実行する動作として実現される。この処理は、第４の実施形態における図６の音高指定２０５、ブレス閾値検出部２０３、第２エンベロープ抽出部２０２、および指示部２０６等の機能を実現する。以下、随時図１１の構成を参照するものとする。

【0063】

まず、ＣＰＵ１１０１は、初期化処理（Initialize）を実行する（ステップＳ１２０１）。図１３は、ステップＳ１２０１の初期化処理の詳細例を示すフローチャートである。初期化処理では、ＲＡＭ１１０３内の関連する各変数に初期値を格納する処理等が実行される。図１３のステップＳ１４０１において、まず、ウェーブ・ジェネレータの初期化として、ＲＡＭ１１０３内の変数GeneratorStatusに、ＲＯＭ１１０２に記憶されている定数値GENERATOR_DEADが格納される。また、ブレス・エンベロープ値の初期化として、ＲＡＭ１１０３内の変数Breathに０（ゼロ）が格納される。また、ボイス・エンベロープ値の初期化として、ＲＡＭ１１０３内の変数Voiceに０（ゼロ）が格納される。また、ノーマル音のゲインの初期化として、ＲＡＭ６０３内の変数NormalRatioに０（ゼロ）が格納される。また、合成比の初期化として、ＲＡＭ１１０３内の変数GrowlingRatioに加工音の初期ゲイン値０（ゼロ）が格納される。そして、ブレス閾値の初期化として、ＲＡＭ１１０３内の変数BreathThreshNoteOnにＲＯＭ１１０２に記憶されている定数値BREATH_THRESHOLD_NOTEONが格納される。

【0064】

図１２の処理に戻って、ＣＰＵ１１０１は、音高指定用複数キーの操作された運指パターンから音高の情報（ＲＡＭ１１０３内の変数NoteNumber）を得るための、発音制御プログラム上のサブルーチン処理KeyScan()を実行する（ステップＳ１２０２）。

【0065】

次に、ＣＰＵ１１０１は、ブレスセンサ１０１の出力を取得しブレス・エンベロープ値（ＲＡＭ１１０３内の変数Breath）を更新するための、発音制御プログラム上のサブルーチン処理RenewBreath()を実行する（ステップＳ１２０３）。

【0066】

次に、ＣＰＵ１１０１は、ボイスセンサ１０２の出力を取得しボイス・エンベロープ値（ＲＡＭ１１０３内の変数Voice）を更新するための、発音制御プログラム上のサブルーチン処理RenewVoice()を実行する（ステップＳ１２０４）。

【0067】

そして、ＣＰＵ１１０１は、楽音制御処理である、発音制御プログラム上のサブルーチン処理SoundControl()を実行する（ステップＳ１２０５）。

【0068】

その後、ＣＰＵ１１０１は、ステップＳ１２０２の処理に戻る。

【0069】

図１４は、図１２のステップＳ１２０５の楽音制御処理（発音制御プログラム上のサブルーチン処理SoundControl()）の詳細例を示すフローチャートである。

【0070】

まず、ＣＰＵ１１０１は、ブレス・レベルを記憶するＲＡＭ１１０３内の変数Breathの値を入力として、ゲインを取得するための発音制御プログラム上のサブルーチン処理GetGain(Breath)を実行することにより、ブレス・レベルに応じたゲインを、ＲＡＭ１１０３内の変数NormalRatioに得る（ステップＳ１４０１）。この処理は、第４の実施形態における図６または図７のゲイン決定部２１１の機能を実現する。

【0071】

次に、ＣＰＵ１１０１は、ボイス・レベルを記憶するＲＡＭ１１０３内の変数Voiceを入力として、発音制御プログラム上のサブルーチン処理GetMixRate(Voice)を実行することにより、ボイス・レベルに応じた合成比を、ＲＡＭ１１０３内の変数GrowingRaioに得る（ステップＳ１４０２）。この処理は、第４の実施形態における図６または図７の制御部２１０の機能を実現する。変数GrowlingRatioの値は、加工音のノーマル音に対する合成比を示し、第４の実施形態における図６または図７の乗算器２１３に与えられる乗算値に対応する。

【0072】

続いて、ＣＰＵ１１０１は、発音状態を示すＲＡＭ１１０３内の変数GeneratorStatusの値が未発音状態を示すＲＯＭ１１０２内の定数値GENERATOR_DEADになっているか否かを判定する（ステップＳ１４０３）。

【0073】

ステップＳ１４０３の判定がＹＥＳ（未発音状態）ならば、ＣＰＵ１１０１は、ステップＳ１４０４の処理に移行する。ここではＣＰＵ１１０１は、ブレス・レベルを示すＲＡＭ１１０３内の変数Breathの値が、第４の実施形態で説明したブレス閾値を示すＲＯＭ１１０２内の定数値BreathThreshNoteOnを超えたか否かを判定する（ステップＳ１４０４）。この処理は、第４の実施形態における図６のブレス閾値検出部２０３の機能を実現する。

【0074】

ステップＳ１４０４の判定がＮＯならば、発音処理は実行せずに、ステップＳ１４１０の処理に移行する。

【0075】

ステップＳ１４０４の判定がＹＥＳになると、ＣＰＵ１１０１は、音高の情報を記憶するＲＡＭ１１０３内の変数NoteNumberとブレス・レベルを記憶するＲＡＭ１１０３内の変数Breathを入力として、発音処理である発音制御プログラム上のサブルーチン処理NoteOn(NoteNumber,Breath)を実行する（ステップＳ１４０５）。この処理の詳細については、図１５のフローチャートの説明で後述する。

【0076】

次に、ＣＰＵ１１０１は、発音後処理として、発音状態か否かを示すＲＡＭ１１０３内の変数GeneratorStatusに、発音状態を示すＲＯＭ１１０２内の定数値GENERATOR_ALIVEを格納する（ステップＳ１４０６）。その後、ＣＰＵ１１０１は、ステップＳ１４１０の処理に移行する。

【0077】

ステップＳ１４０３の判定がＮＯ（発音状態）ならば、ＣＰＵ１１０１は、ステップＳ１４０７の処理に移行する。ここではＣＰＵ１１０１は、ステップＳ１４０１で変数NormalRatioに取得済みのゲインを入力として、ゲイン制御を行うための発音制御プログラム上のサブルーチン処理GainControl(NormalRatio)を実行し、ブレスレベルに応じたゲイン制御を実施する。この処理は、第４の実施形態における図６または図７の乗算器２１５の機能を実現する。

【0078】

その後、ＣＰＵ１１０１は、ブレス・レベルを示すＲＡＭ１１０３内の変数Breathの値が、第４の実施形態で説明したブレス閾値を示すＲＯＭ１１０２内の定数値BreathThreshNoteOn以下となったか否かを判定する（ステップＳ１４０８）。ステップＳ１４０８の判定がＹＥＳならば、ＣＰＵ１１０１は、発音後処理として、発音状態か否かを示すＲＡＭ１１０３内の変数GeneratorStatusに、未発音状態を示すＲＯＭ１１０２内の定数値GENERATOR_DEADを格納する（ステップＳ１４０９）。この処理は、第４の実施形態における図６のブレス閾値検出部２０３の機能を実現する。

【0079】

ステップＳ１４０８の判定がＮＯの場合またはステップＳ１４０９の処理の後、ＣＰＵ１１０１は、ステップＳ１４１０の処理に移行する。

【0080】

ステップＳ１４１０において、ＣＰＵ１１０１は、ステップＳ１４０２で変数GrowingRatioに取得済みの合成比を入力として、混合制御を行うための発音制御プログラム上のサブルーチン処理MixRateControl(GrowingRatio)を実行し、合成比に応じた混合制御を実施する。この処理は、第４の実施形態における図６または図７の乗算器２１３の機能を実現する。

【0081】

ＣＰＵ１１０１は、ステップＳ１４１０の処理の後、図１４のフローチャートの処理を終了し、図１２のステップＳ１２０５の楽音制御処理を終了する。

【0082】

図１５は、図１４のステップＳ１４０５の発音処理（発音制御プログラム上のサブルーチン処理NoteOn(NoteNumber,Breath)の詳細例を示すフローチャートである。この処理は、第４の実施形態における図６の指示部２０６およびゲイン決定部２１１の各機能を実現する。

【0083】

次に、ＣＰＵ１１０１は、第４の実施形態で説明した（図６のピッチ抽出部２１２の出力に対応する）第２の音高を記憶するＲＡＭ１１０３内の変数Vpitchを入力として、ジェネレータの初期化のための発音制御プログラム上のサブルーチン処理InitilizeGrowlingTone(Vpitch)を実行する（ステップＳ１５０２）。ここではＣＰＵ１１０１は、加工音用の前処理を実行する。より具体的には、ＣＰＵ１１０１は、音源１１０７に対して、加工部２０９（図６参照）のスタートアドレスを設定し、また変数Vpitchが示す音高に対応する加工部２０９の読出し速度を設定する。この処理は、第２の実施形態における図６のピッチ抽出部２１２の機能の一部を実現する。

【0084】

次に、ＣＰＵ１１０１は、ゲイン制御を行うための発音制御プログラム上のサブルーチン処理GainControl(Breath)を実行する（ステップＳ１５０２）。この処理は、発音状態で実行される図１４のステップＳ１４０７の処理と同様であり、第４の実施形態における図６または図７のゲイン決定部２１１の機能を実現する。決定されたゲイン値は、音源１１０７に与えられる。音源１１０７は、このゲイン値に基づいて、第４の実施形態における図６または図７の乗算器２１５に対応する機能を実行する。

【0085】

最後に、ＣＰＵ１１０１は、ジェネレータ・スタートのための発音制御プログラム上のサブルーチン処理SyncStartGenerator()を実行する（ステップＳ１５０３）。この処理では、ＣＰＵ１１０１は、音源１１０７に対してノーマル音波形データ２０８を出力処理させるための発音開始指示を出す。

【0086】

以上説明した第７の実施形態の動作により、第４の実施形態における図６または図７の電子楽器の機能が、ソフトウェア処理として実現される。

【0087】

以上説明したようにして、第１〜第７の実施形態により、ボイスセンサ１０２から入力される音声を加工部２０９で加工した加工音をノーマル楽音と合成することで、画一的なビートのグロウル楽音ではなく奏者が細かなビートのコントロールができるようになり、さらに演奏表現力を高めることが可能となる。

【0088】

上述の実施形態では、ブレスセンサ１０１により吹奏による呼気の圧力を検知しているが、これに限るものではない。本実施形態のブレスセンサ１０１を流量センサに置き換えて、吹奏による呼気の流量を検知してもよい。さらに、このブレスセンサ１０１および流量センサ両方を用いる構成にしてもよい。

【0089】

以上の実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
声を検知するボイスセンサと、
呼気の圧力および当該呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサと、
音高指定キーの操作状態に基づいて決定される音高の楽音信号の生成を音源に指示する指示部と、
前記ボイスセンサからの出力信号を加工して加工音信号を生成する加工部と、
前記ブレスセンサの出力信号と、前記楽音信号と、前記加工音信号とに基づいた信号を生成して出力する出力部と、
を備える電子楽器。
（付記２）
前記出力部は、前記ブレスセンサの出力信号に基づいてゲインを決定するゲイン決定部と、前記楽音信号と前記加工音信号とを加算する加算器と、当該加算器からの出力信号に対して前記決定されたゲインを乗算して出力する乗算器と、を備えた付記１に記載の電子楽器。
（付記３）
前記ブレスセンサの出力からブレス・エンベロープを抽出する第１エンベロープ抽出部と、前記音センサの出力からボイス・エンベロープを抽出する第２エンベロープ抽出部と、前記加工音信号のレベルを制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記ボイス・エンベロープおよび前記ブレス・エンベロープの少なくとも一方に基づいて、前記加工音信号のレベルを制御し、
前記ゲイン決定部は、前記ブレス・エンベロープおよび前記ボイス・エンベロープの少なくとも一方に基づいて、前記ゲインを決定する、付記２に記載の電子楽器。
（付記４）
前記音源は管楽器の楽音信号を生成し、前記加工部は、前記加工音信号として、前記管楽器に対してグロウリング奏法を行った時の音信号を生成し、
前記制御部は、前記ボイスセンサにより検知された音のレベルが大きくなるほど前記加工音信号の割合を大きくする、付記３に記載の電子楽器。
（付記５）
前記出力部は、前記ブレスセンサの出力に基づいてゲインを決定するゲイン決定部と、前記楽音信号に対して前記決定されたゲインを乗算する乗算器と、当該乗算器からの出力信号と前記加工音信号とを加算して出力する加算器と、を備える付記１に記載の電子楽器。
（付記６）
前記ブレスセンサの出力からブレス・エンベロープを抽出する第１エンベロープ抽出部と、前記音センサの出力からボイス・エンベロープを抽出する第２エンベロープ抽出部と、前記加工音信号のレベルを制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記ボイス・エンベロープおよび前記ブレス・エンベロープの少なくとも一方に基づいて、前記加工音信号のレベルを制御し、
前記ゲイン決定部は、前記ブレス・エンベロープおよび前記ボイス・エンベロープの少なくとも一方に基づいて、前記ゲインを決定する、付記５に記載の電子楽器。
（付記７）
前記音源は管楽器の楽音信号を生成し、前記加工部は、前記加工音信号として、前記管楽器に対してグロウリング奏法を行った時の音信号を生成し、
前記制御部は、前記ボイスセンサにより検知された音のレベルが大きくなるほど前記加工音信号の割合を大きくする、付記６に記載の電子楽器。
（付記８）
声を検知するボイスセンサと、呼気の圧力および当該呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサとを有する電子楽器の発音制御方法であって、前記電子楽器は、
音高指定キーの操作状態に基づいて決定された音高の楽音信号の生成を音源に対して、指示し、
前記ボイスセンサからの出力信号を加工音信号に加工し、
前記ブレスセンサの出力信号と、前記楽音信号と、前記加工音信号と、に基づいた信号を生成して出力する、発音制御方法。
（付記９）
声を検知するボイスセンサと、前記発声に伴う呼気の圧力および当該呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサとを有する電子楽器として用いられるコンピュータに、
前記音高指定キーの操作状態に基づいて決定された音高の楽音の生成を音源に指示するステップと、
前記ボイスセンサからの出力信号を加工して加工音信号を生成するステップと、
前記ブレスセンサの出力信号と、前記楽音信号と、前記加工音信号とに基づいた信号を生成して出力するステップと、
を実行させるプログラム。
（付記１０）
音を検知する音センサと、
呼気の圧力および当該呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサと、
音高指定キーの操作状態に基づいて決定される音高の楽音信号の生成を音源に指示する指示部と、
前記音センサからの出力信号を加工して加工音信号を生成する加工部と、
前記ブレスセンサの出力に基づいてゲインを決定するゲイン決定部と、
前記楽音信号のレベルを前記決定されたゲインに対応して制御するとともに、当該レベルの制御された楽音信号と前記加工音信号とを加算して出力する出力部と、
を備える電子楽器。
（付記１１）
前記ブレスセンサの出力からブレス・エンベロープを抽出する第１エンベロープ抽出部と、前記音センサの出力からボイス・エンベロープを抽出する第２エンベロープ抽出部と、前記加工音信号のレベルを制御する制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記ボイス・エンベロープおよび前記ブレス・エンベロープの少なくとも一方に基づいて、前記加工音信号のレベルを制御し、
前記ゲイン決定部は、前記ブレス・エンベロープおよび前記ボイス・エンベロープの少なくとも一方に基づいて、前記ゲインを決定する、付記１０に記載の電子楽器。
（付記１２）
音を検知する音センサと、呼気の圧力および当該呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサとを有する電子楽器の発音制御方法であって、前記電子楽器は、
音高指定キーの操作状態に基づいて決定された音高の楽音信号の生成を音源に対して、指示し、
前記音センサからの出力信号を加工音信号に加工し、
前記ブレスセンサの出力に基づいてゲインを決定し、
前記楽音信号のレベルを前記決定されたゲインに対応して制御するとともに、当該レベルの制御された楽音信号と前記加工音信号とを加算して出力する、発音制御方法。
（付記１３）
音を検知する音センサと、前記発声に伴う呼気の圧力および当該呼気の流量の少なくとも一方を検知するブレスセンサとを有する電子楽器として用いられるコンピュータに、
前記音高指定キーの操作状態に基づいて決定された音高の楽音の生成を音源に指示するステップと、
前記音センサからの出力信号を加工して加工音信号を生成するステップと、
前記ブレスセンサの出力に基づいてゲインを決定するステップと、
前記楽音信号のレベルを前記決定されたゲインに対応して制御するとともに、当該レベルの制御された楽音信号と前記加工音信号とを加算して出力するステップと、
を実行させるプログラム。

【符号の説明】

【0090】

１００ マウスピース部
１０１ ブレスセンサ
１０２ ボイスセンサ
１０３ 吹き込み口
２０１ 第１エンベロープ抽出部
２０２ 第２エンベロープ抽出部
２０３ ブレス閾値検出部
２０４ 音高指定複数キー
２０５ 音高決定部
２０６ 指示部
２０７ 音源
２０８ ノーマル音波形データ
２０９ 加工部２０９
２１０ 制御部
２１１、９０１ ゲイン決定部
２１３、２１５ 乗算器
２１４ 加算器
２１６ ＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）／増幅器
２１７ スピーカ
４０１ 加工音用テーブル
４０２ ゲイン・テーブル
１００１ 入力値演算部
１００２ 加工音用ゲイン・テーブル
１００３ ノーマル音用ゲイン・テーブル
１１０１ ＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット：中央演算処理装置）
１１０２ ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）
１１０３ ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）
１１０４、１１０５ ＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）
１１０６ ＧＰＩＯ（ジェネラルパーパスインプットアウトプット）
１１０７ 音源
１１０８ バス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】