JP2010224330A

JP2010224330A - 電子ドラム

Info

Publication number: JP2010224330A
Application number: JP2009073101A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Motohashi; 春彦本橋; Takayuki Maruyama; 孝之丸山
Original assignee: Korg Inc
Current assignee: Korg Inc
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2029-03-25
Also published as: JP5245101B2

Abstract

【課題】小型の圧力センサを用いても打撃面を手等で押圧することにより、放音すべき打撃音の音程制御等を簡素な構成で行うことが可能な電子ドラムを提供すること。
【解決手段】ドラムヘッド部１の打撃面２と反対の面に密着するミュート部材３を載置するヘッドボード４の外周部に平面視逆Ｌ字状の切欠部７で形成された支持部１７を３個以上の複数個設け、この複数個の支持部１７の夫々をネジによってボトムケース１１と締結する。この結果、打撃面２に対する押圧によってヘッドボード４が押圧されると、ネジによって締結された支持部１７が撓んだ状態で下方向に降下する一方、ヘッドボード４全体は平坦状態で一体になって下降するので、打撃面２の面積と同程度の広い表面積を有する圧力センサ３００を設けることは不要となる。
【選択図】図１２

Description

本発明は、ドラムヘッド部の上面である打撃面を押圧することによって押圧される圧力センサからの信号に基づいて所要の制御を行った打撃音を放音可能とした電子ドラムの改良に関する。

電子ドラムの打撃面を手等で押圧することによって、放音される打撃音の音程（ピッチ）、音量等を制御可能とする電子ドラムが従来から提案されてきた。例えば、胴本体（シェル）の内周側に設けた支持部に響板を支持し、更にこの響板上に緩衝材を設けた構成とし、この響板と緩衝材との間に圧力センサを介在させた構成の電子ドラムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電子ドラムにおいては、打撃面を手等で押圧することによって押圧された圧力センサからの信号に基づいて信号処理を行って放音される打撃音の音程制御等を行うものであった。

特開平７−２９５５６１号公報

確かに、この電子ドラムによれば、打撃面を手等で押圧することによって音程制御等を行うことができるものの、打撃面を押圧しても圧力センサがこれを検出しない領域である不感領域が広くなってしまい、打撃面の面積と同程度の表面積（図６（ａ）の斜線部参照）を有する圧力センサを使用しなければならなかった。このため、圧力センサのコスト高を招き、電子ドラム自体の小型化も実現しにくいものとなっていたという課題があった。この課題を解決するために、打撃面に対する押圧操作によってドラムヘッド部の裏面に設けた突起部がシリンダ内部を下降可能に構成すると共に、シリンダ底部に圧力センサを設けた構成とし、打撃面を押圧することによって、上記突起部が圧力センサを押圧するようにして、圧力センサの表面積を小さくするようにした装置も考えられるが、部品点数が多くなると共にシリンダ内周部の加工精密度が要求されるためコスト高になっていた。

本発明は、かかる従来の課題を解決するためになされたもので、小型の圧力センサを用いても打撃面を手等で押圧することにより、放音すべき打撃音の音程制御等を簡素な構成で行うことが可能な電子ドラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ドラムヘッド部の上面である打撃面を押圧することによって押圧される圧力センサからの信号に基づいて所要の制御を行った打撃音を放音可能とした電子ドラムにおいて、
前記ドラムヘッド部の打撃面と反対の面に密着する弾性体と、
前記弾性体を載置するヘッドボードと、
前記ヘッドボードと対向するように前記圧力センサを設けたボトムケースと、を備え、
前記ヘッドボードの外周部に平面視Ｌ字状又はＬ字を逆さまにした逆Ｌ字状の切欠部で形成された支持部を３個以上の複数個設け、この複数個の支持部の夫々を締結手段によって前記ボトムケースと締結したことを特徴とするようにした。

この構成によれば、ドラムヘッド部の打撃面と反対の面に密着する弾性体を載置するヘッドボードの外周部に平面視Ｌ字状又は逆Ｌ字状の切欠部で形成された支持部を３個以上の複数個設け、この複数個の支持部の夫々を締結手段によって、ヘッドボードと対向するように圧力センサを設けたボトムケースと締結した。その結果、打撃面に対する押圧によって締結手段によって締結された支持部が撓んだ状態で下方向に降下する一方、ヘッドボード全体は平坦状態で一体になって下降するので、打撃面の面積と同程度の広い表面積を有する圧力センサを設けることは不要となる。かくして、小型の圧力センサを用いても打撃面を手等で押圧することにより音程制御等の各種の制御が容易に可能な電子ドラムを提供することが可能になる。

また、この電子ドラムにおいて、前記複数個の支持部の夫々の先端側には孔を設けると共に、この夫々の孔に対応する穴を形成した支柱が前記ボトムケースに設け、ネジを用いて前記支持部の先端側の孔と前記ボトムケース側の支柱の穴とを締結した構成とすれば、前記締結手段としてネジを用いた簡素な構成で電子ドラムを実現することができる。そして、具体的には、前記切欠部は、前記ヘッドボードの外周縁からヘッドボードの略中心部（中心部でも良い）に向かう部分（Ｘ部）と、このＸ部と略垂直（垂直でも良い）な方向に向かう部分である（Ｙ部）と、このＹ部の先端に形成された円状部分（Ｒ部）とを有する構成として、支持部をこの切欠部によって構成すれば、簡素な構成で本発明の課題を解決する支持部を実現することが可能となる。なお、Ｒ部１８は、平面視完全な円形状である必要はなく円形の一部である扇型状としても良く、また、Ｘ部とＹ部との接合部の切欠形状は完全な直角ではなく曲線状になるように形成するのが、「バリ」の発生を防止するため好ましい。そして、打撃面の振動を検出して対応する衝撃波信号を出力する振動ピックアップを更に備え、前記振動ピックアップによって検出された衝撃波信号を入力し予め設定した共振周波数と所定の関係にある周波数の衝撃波信号を出力する共振系信号処理手段と、前記衝撃波信号を受信して現実の打楽器音をＰＣＭ方式で記録したメモリから録音信号を読み出して再生出力するＰＣＭ系信号処理手段と、前記共振系信号処理手段からの出力信号と前記ＰＣＭ系信号処理手段の出力信号とを混合する混合手段とを備え、前記圧力センサからの信号を前記共振系信号処理手段の所要の部分に供給するように構成された信号処理回路を前記ボトムケースに内蔵する構成とすれば、一層、電子ドラムを小型化することが可能になると共に、この信号処理によってリアリティのある打撃音を放音可能となる。

本発明によれば、小型の圧力センサを用いても打撃面を手等で押圧することにより放音すべき打撃音の音程制御等を簡易な構成で行うことが可能な電子ドラムを提供することができるという効果が得られる。

信号処理系の構成図である。信号処理系の動作の説明図である。衝撃波信号の波形の説明図である。信号処理系の動作の模式的な説明図である。共振系信号処理部２０の構成図である。従来技術と本発明の比較の説明図である。ヘッドボード４の外観図であるミュート部材３を組み込んだヘッドボード４の外観図である。ドラムヘッド部１の外観図である。ボトムケース１１の外観図である。電子ドラム２００の外観の模式的な説明図である。ヘッドボード４の平面図である。ヘッドボード４の作用の説明図である。

以下、本発明を実施の形態について図面を参照しつつ説明する。以下、始めに電子ドラムに内蔵される「信号処理系」について説明し、その後、特徴的な構造について説明することによって本発明の理解の容易化に努める。

（信号処理系）
図１は本発明の実施形態である電子ドラム２００の信号処理系の構成図である。この信号処理系は、図３に示すように打撃面２を打撃した際に打撃面２の振動振幅に応じた振幅信号を出力する振動ピックアップ１５が出力する衝撃波信号（Ｓｕ）をアナログデジタル変換するＡ／Ｄ変換器１０と、このアナログデジタル変換されたデジタル信号を入力する共振系信号処理部２０と、このデジタル信号を入力するＰＣＭ系信号処理部３０と、共振系信号処理部２０からの出力信号を増幅するゲイン６０と、ＰＣＭ系信号処理部３０からの出力信号を増幅するゲイン６２と、両ゲイン６０、６２からの出力信号を混合するミキサー６５（混合手段）と、混合されたミキシング信号をデジタルアナログ変換するＤ／Ａ変換器４０と、このデジタルアナログ変換されたアナログ信号を電子ドラム音として放音するためのスピーカー５０とを備えている。また、メモリ７０には予め実際の打楽器音等をＰＣＭ方式で録音した信号（例えば電子ドラム残響音等）が記録されており、ＰＣＭ系信号処理部３０は、所定時にメモリ７０から録音信号を読み出して再生出力するように構成されている。更に、ゲイン６０、ゲイン６２は、不図示の操作子でゲイン量を個別に調整可能になっている。なお、図１に示す構成例ではスピーカ５０を除く部分が信号処理回路１００を構成して、この信号処理回路１００が後述するように電子ドラム２００に内蔵される構成例を示しているが、スピーカ５０自体も電子ドラム２００に内蔵して、電子ドラム２００の外部表面に設けた網状部材から打撃音を放音させるようにしても良い。

そして、共振系信号処理部２０には、圧力センサ３００からの出力が供給される構成となっている。圧力センサ３００は、外観視、薄肉の円柱状を呈しており、ドラムヘッド１の打撃面２が押圧されて自身の上部円形表面が押圧されると、この押圧力に応じた信号が出力される構成になっている。具体的には、圧力センサ３００は、自身が押圧されるとこの押圧力の強度に応じて抵抗値が変化するものであり、この抵抗値の変化に応じて打撃音信号の音程、音量等が制御される。なお、本実施形態では音程制御（ピッチ制御）を例に取り説明するが音量制御や音色制御等を行うようにしても良い。図５は、図１の共振系信号処理部２０の構成例を示す構成図である。この共振系信号処理部２０は、遅延時間が可変制御される可変遅延回路３２０と、可変制御された信号の位相をシフトする移相器３３０と、この移相器３３０からの出力信号に対して所要のフィルタリング処理を実行するフィルタ３４０と、このフィルタ３４０から出力された信号に係数を乗じる乗算器３５０と、この乗算器３５０からの出力信号と振動ピックアップ１５からの出力信号である衝撃波信号とを加算する加算器３１０とを有して構成され、この加算器３１０の加算結果が共振系信号処理部２０の出力となる。そして、圧力センサ３００の出力信号は可変遅延回路３２０に供給されており、圧力センサ３００からの信号に応じて可変遅延回路３２０は入力信号の遅延量を調整して、ピッチ制御が可能になっている。かくして、圧力センサ３００の円形表面に押圧力が与えられることによって出力される信号に基づいてピッチ制御が可能となる電子ドラムとなっている。

（信号処理系の動作）
次に信号処理系の動作を説明する。今、打撃面２がドラムスティック又は手等により打撃され振動ピックアップ１５が衝撃波信号（Ｓｕ）を検出した場合、この衝撃波信号（Ｓｕ）はＡ／Ｄ変換器１０でアナログデジタル変換されて、両信号処理部２０、３０に供給される。共振系信号処理部２０は、衝撃波信号（Ｓｕ）に対するノイズ除去処理を行い、例えば共振周波数に合致した周波数の信号及びこの共振周波数の倍音信号を出力する。すると、これがゲイン６０によって増幅されてミキサー６５に入力される。ＰＣＭ信号処理部３０からの信号もミキサー６５に入力されると、両者は混合されこの混合信号がＤ／Ａ変換器４０でデジタルアナログ変換され、電子ドラムの楽音信号がスピーカー５０から放音されることになる。

次に、図２を参照して、ＰＣＭ系信号処理部３０が衝撃波信号（Ｓｕ）を受信してから出力するまでの動作を説明する。先ず、ステップＳ２００において、衝撃波信号のエンベロープ信号を生成する。次に、ステップＳ２１０において、生成されたエンベロープ信号が予め設定した或る閾値（ｔｈ）を超えたか否かを判定する。この或る閾値（ｔｈ）を超えたものが存在すると判定した場合にのみ（ステップＳ２１０のＹｅｓ）、ステップＳ２２０に移行して、そのピークを検出したか否かを判定する一方、これ以外の場合（ステップＳ２１０のＮｏ）には処理を終える。

ステップＳ２２０において、ピークを検出した場合（ステップＳ２２０のＹｅｓ）にはステップＳ２３０に移行し、これ以外の場合（ステップＳ２２０のＮｏ）には処理を終える。そして、ステップＳ２３０では、ＰＣＭトリガを生成し、ＰＣＭ信号の再生機能を起動させる。これに応じて、メモリ７０の記録信号を再生してゲイン６２へ出力され、ゲイン６２はＰＣＭ信号を増幅しミキサー６５に供給する。以上のように、十分な時間を取ってより正確なアタックレベルを検出した後に、ＰＣＭ方式で録音された残響音を再生出力することができる。

図４は以上の処理の流れを模式的に説明した図面である。符号Ａで示すように衝撃波信号（Ｓｕ）が生成供給されると、符号Ｂで示すように共振系信号が生成されると共に、符号Ｃで示すようにＰＣＭ系信号も生成され、この両者は符号Ｄに示すように混合され、これが電子ドラムの楽音信号として放音されることになる。なお、符号Ｃで示す信号波形において、ＰＣＭ方式で録音したシエル等の残響信号は、ＰＣＭトリガが生成されてから所定時間Ｔの無音状態が経過した後に音信号が出現するようになっている。かくして、共振系信号とＰＣＭ系信号を混合することにより、信号処理系の動作によってリアリティのある演奏音を放音することが可能となる。

（構造）
次に、図７、図８、図９、図１０および図１２を参照しながら電子ドラム２００の構造について説明する。図１１は本発明の実施形態である電子ドラム２００の外観の模式的説明図である。図１０に示すボトムケース１１に、図８に示すミュート部材３（弾性体）が載置されたヘッドボード４を組み込み、更に、図９に示すドラムヘッド部１でボトムケース１１を閉塞すると、図１１に示すような外観を呈する電子ドラム２００が実現できる。この電子ドラム２００はこの様に少ない部品で構成可能な簡素な構造を有するものである。

図９はドラムヘッド部１の外観の模式的説明図である。図９に示すように、ドラムヘッド部１はその上面に平面視、円形の打撃面２を有するように構成されている。このドラムヘッド部１の外周部下方向には段差１７が設けられけ、この段差１７の部分が後に説明するボトムケース１１に嵌合する構成となっている。

図７はヘッドボード４の外観の模式的説明図であり、図１２はヘッドボード４の平面図である。ヘッドボード４も平面視、円形状のものとされており、その外周部には略均等に６個の孔６が形成されていると共に、中心位置にも孔６が形成されていて、例えば薄肉の鉄板やプラスティック系材料等で実現可能である。そして、ヘッドボード４には７個の切欠部７が形成されている。図１２に示すように、この切欠部７は、ヘッドボード４の外周縁からヘッドボード４の中心部（略中心部：厳密に中心でなくても良い）に向かう部分であるＸ部と、このＸ部と略垂直な方向（換言すれば周方向：厳密に「垂直」でなくても良い）に向かう部分であるＹ部と、このＹ部の先端に形成された円状部分であるＲ部１８とを有して構成され、この結果、自身の先端部に貫通した穴６が設けられた支持部１７が形成されている。かくして、ヘッドボード４の外周部には、平面視逆Ｌ字状（Ｌ字を逆さまにしたもの）の支持部１７が複数個設けられた構造になっている。なお、この支持部１７は最低３個あれば良く、平面視は逆Ｌ字状でなくて文字通りＬ字状のものでも良い。また、ヘッドボード４の外周部の一部には、平面視「コの字型」の切欠部８も形成されている。

図８はこのヘッドボード４上に平面視、円形状のミュート部材３を載置した状態を示す模式的説明図である。ミュート材３の中心部には、ヘッドボード４の中心部の孔６に対応する孔９が形成されていると共に、ヘッドボード４の切欠部８に対応する位置は、直線状にその円形状の一部が除去されている。この孔６と孔９とは、ヘッドボード４とミュート部材３との位置合わせのために用いる。また、切欠部８やこれに対応するミュート部材３の直線状の切れ目は、後に説明する振動ピックアップ１５の取付けを考慮したものであり、基本的にはミュート部材３は平面視、円形状のものとするのが製造上も好ましい。なお、ミュート部材３は、ゴム、低発泡ウレタン等の弾性体で実現可能であり平面視、円形状のミュート部材３の半径はドラムヘッド部１の打撃面の半径よりも小さく設定されている。

図１０は電子ドラム２００の胴本体（シェル）となるボトムケース１１の外観の模式的説明図である。このボトムケース１１には、ヘッドボード４の７個の貫通した孔６に対応するように、先端に穴１２が形成された支柱１２が設けられていて、例えばプラスチィック系材料を用いた射出成形等で一体に製造可能である。振動ピックアップ１５は、ボトムケース１１内に設けられた基台１４の上に固定されており、また、ボトムケース１１内部に存在する平坦なステージ１６には前述した信号処理回路１００（図１参照）が固定されている。更に、圧力センサ３００が、ボトムケース１１内部の中心位置に存在する平坦なステージ１８上に配設されている。なお、スピーカ５０が電子ドラム２００の外部に存在する場合には、信号処理回路１００からの信号線がボトムケース１１の外壁に設けられた貫通孔（不図示）を介して外部に伸びて、外部のスピーカ５０に接続される構成とすれば良い。

このように構成されたボトムケース１１の上側から、図８に示したミュート部材３が載置されたヘッドボード４を被せて、ヘッドボード４の外周部の各穴６と対応する支柱１２の穴とをネジ止めする。この際、ボトムケース１１に設けられた基台１４に固定された振動ピックアップ１５は、切欠部８（図７、図８参照）を通って上部に伸びドラムヘッド部１の打撃面２と反対側の面に密着固定される。そして、この上から、図９に示すドラムヘッド部１を被せて適宜の方法でボトムケース１１と固着させる。この固着手法としては、ドラムヘッド１の段差１７の部分の内側にネジを形成すると共に、この形成されたネジに対応するネジをボトムケース１１の外側外周部にも形成し、ドラムヘッド部１全体をボトムケース１１側にネジ込む構成としたり、また、ドラムヘッド１の段差１７の部分に孔を設けると共に、これに対応する孔をボトムケース１１側にも設け、両者をネジ止めする等が挙げられる。

（作用）
このような構造の電子ドラム２００の打撃面２に手等で押圧力を加えると、弾性体としてのミュート部材３を介して、ヘッドボード４が押圧される。この時、ヘッドボード４の各支持部１７は撓んで下降するが、ヘッドボード４の支持部１７で囲まれた円形領域部分は全体的に一様に下降し、押圧された領域のみが下降することはなくなる。図１３はこの様子の模式的説明図（但し理解容易化のためにミュート部材３は不図示）であり、横方向点線が押圧前のヘッドボード４を示している。そして、打撃面２の押圧によってヘッドボード４が押圧（符号Ｆ参照）されると、ヘッドボード４の支持部１７は下方向に撓むが、これ以外の表面は全体的に一様に下降する。この際、ヘッドボード４（打撃面２）のいずれの場所を押圧しても、支持部１７を除くヘッドボード４全体は、同様に一様に下降する。その結果、本発明の実施形態の電子ドラム２００によれば、図５（ｂ）に示すように、圧力センサ３００の上部円形状の表面積（図５（ｂ）の斜線部参照）は従来の装置よりもかなり小さなもので良くなる。しかも、ヘッドボード４が下降する際に、支持部１７に集中する押圧力は切欠部７のＲ部１８で発散することが可能となり、この結果、ヘッドボード４はプラスチック材等で十分な強度を確保することが可能となる。

したがって、本発明の実施形態によれば、ドラムヘッド部１の打撃面２と反対の面に密着するミュート部材３（弾性体）を載置するヘッドボード４の外周部に平面視逆Ｌ字状（Ｌ字状でも良い）の切欠部７で形成された支持部１７を３個以上の複数個設け、この複数個の支持部１７の夫々をネジ（締結手段）によってボトムケース１１と締結したので、打撃面２の押圧によってヘッドボード４が押圧されると、ネジによって締結された支持部１７が撓んだ状態で下方向に降下する一方、ヘッドボード全体は平坦状態で一体になって下降するので、打撃面２の面積と同程度の広い表面積を有する圧力センサ３００を設けることは不要となる。かくして、小型の圧力センサ３００を用いても打撃面２を手等で押圧することにより音程制御等の各種の制御が容易に可能な簡素な構成の電子ドラム２００を実現できる。

なお、ヘッドボード４に設ける支持部１７の個数は７個に限られなく、３個以上であれば良い。また、ミュート部材３の形状は平面視、完全な円形である必要ななく、若干楕円状である等の他の形状でも良い。

以上説明してきたように、本発明は電子ドラムとして利用することができる。

１ドラムヘッド部
２打撃面
３ミュート部材
４ヘッドボード
６孔
７切欠部
８切欠部
９孔
１０Ａ／Ｄ変換器
１１ボトムケース
１２支柱
１３穴
１５振動ピックアップ
１６ステージ
１７支持部
２０共振系信号処理部
３０ＰＣＭ系信号処理部
４０Ｄ／Ａ変換器
５０スピーカ
６０ゲイン
６２ゲイン
６５ミキサー
１００信号処理回路
２００電子ドラム
３００圧力センサ

Claims

ドラムヘッド部の上面である打撃面を押圧することによって押圧される圧力センサからの信号に基づいて所要の制御を行った打撃音を放音可能とした電子ドラムにおいて、
前記ドラムヘッド部の打撃面と反対の面に密着する弾性体と、
前記弾性体を載置するヘッドボードと、
前記ヘッドボードと対向するように前記圧力センサを設けたボトムケースと、を備え、
前記ヘッドボードの外周部に平面視Ｌ字状又はＬ字を逆さまにした逆Ｌ字状の切欠部で形成された支持部を３個以上の複数個設け、この複数個の支持部の夫々を締結手段によって前記ボトムケースと締結したことを特徴とする電子ドラム。
請求項１に記載の電子ドラムにおいて、
前記複数個の支持部の夫々の先端側に孔を設けると共に、この夫々の孔に対応する穴を形成した支柱が前記ボトムケースに設け、ネジを用いて前記支持部の先端側の孔と前記ボトムケース側の支柱の穴とを締結したことを特徴とする電子ドラム。
請求項２に記載の電子ドラムにおいて、
前記切欠部は、
前記ヘッドボードの外周縁からヘッドボードの略中心部に向かう部分（Ｘ部）と、このＸ部と略垂直な方向に向かう部分である（Ｙ部）と、このＹ部の先端に形成された円状部分（Ｒ部）とを有して構成され、
前記支持部は、前記切欠部によって構成されたことを特徴とする電子ドラム。
請求項３に記載の電子ドラムにおいて、
前記打撃面の振動を検出して対応する衝撃波信号を出力する振動ピックアップを更に備え、
前記振動ピックアップによって検出された衝撃波信号を入力し予め設定した共振周波数と所定の関係にある周波数の衝撃波信号を出力する共振系信号処理手段と、前記衝撃波信号を受信して現実の打楽器音をＰＣＭ方式で記録したメモリから録音信号を読み出して再生出力するＰＣＭ系信号処理手段と、前記共振系信号処理手段からの出力信号と前記ＰＣＭ系信号処理手段の出力信号とを混合する混合手段とを備え、前記圧力センサからの信号を前記共振系信号処理手段の所要の部分に供給するように構成された信号処理回路を、前記ボトムケースに内蔵したことを特徴とする電子ドラム。