CN101359467A - 键盘乐器的共鸣音附加装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种键盘乐器的共鸣音附加装置。根据基于键的音高的乐音信号数据，生成规定的共振频率的共鸣音数据的多个共鸣器(50)分别具有：根据延迟时间数据使输入延迟的延迟电路(51)；以及根据滤波器控制信号对加法器(52)的输出实施低通滤波处理的LPF(53)，所述加法器(52)把来自延迟电路的输出和所输入的乐音信号数据相加。将LPF(53)的输出输入延迟电路(51)。另外，通过加法器(55)将各个共鸣器的输出相加。存储装置存储系数表，该系数表存储有提供给多个共鸣器中的每个共鸣器的延迟时间数据，系数表中存储的延迟时间数据，与键的音高所对应的周期中的任何周期都不一致。

Description

键盘乐器的共鸣音附加装置
技术领域
本发明涉及一种键盘乐器的共鸣音附加装置。
背景技术
当踏入原声钢琴(acoustic piano)的制音踏板(damper pedal)来释放琴弦的制音时，通过所按下的键的音锤(hamper)而鸣响的琴弦与其它音程的琴弦发生共鸣，例如在电子钢琴中实现了生成模仿上述共鸣状态的共鸣音、在按下的键的音高的乐音上附加共鸣音后进行输出的功能。
在特开平6-149245号公报中公开了如下装置：当压下制音踏板时，通过对赋予直接音波形的直接音用包络(envelope)、以及赋予共振音波形的共振音用包络进行变更，并且变更音量，来生成压下制音踏板的状态下的乐音。
另外，在特开2002-311957号公报中公开了如下装置：将多个延迟器串联连接，向各延迟器提供共鸣系数，将延迟后的乐音信号数据和延迟系数相乘，由此生成乐音信号数据的共鸣音数据。
另外，还提出了当压下制音踏板以外的踏板时生成包含踏板效果的乐音的装置。例如，在特开平5-80749号公报中公开了如下装置，其具有：存储了锤打音数据的第1音源组～第3音源组，所述锤打音数据存储了锤打琴弦时的音；以及未锤打弦的音源组，其中存储了关于未被锤打的琴弦的数据，当踏入迁移踏板(shift pedal)时，代替第2和第3音源组而读出来未锤打弦的音源组的数据，同时还变更滤波器特性来生成具有迁移踏板效果的乐音。
例如，在特开平6-149245号公报和特开平5-80749号公报中公开的技术中，需要设置用于踏板效果的音源(例如，共振音用波形和未锤打弦的音源组)，因此存在保存的数据量增多的问题。
在上述特开2002-311957号公报中公开的共鸣音附加装置中，在原来的乐音信号数据中附加根据该原来的乐音信号数据而生成的特定共振频率的共鸣音数据。因此，具有不需要为了共鸣音而另外准备音源的优点。
以下，将生成共振频率的共鸣音的一个装置称为共鸣器，说明共鸣器中的问题。若存在与键的数量或者包含副弦在内的弦的数量相同数量的共鸣器，则各个共鸣器生成与各个弦的共振频率对应的共鸣音数据，由此可以适当地控制各个共鸣音的强度。
然而，实际的共鸣器的数量存在限制。因此存在以下问题：根据产生的乐音的音高，共鸣的强度产生波动，在特定的音高，特定共振频率的共鸣音被加强，结果会产生刺耳的共鸣音。
本发明的目的在于提供一种即便使用少量共鸣器也不产生刺耳的共鸣音，对于任何音高的乐音都可以附加适当的共鸣音的共鸣音附加装置。
发明内容
通过以下共鸣音附加装置来实现本发明的目的：该共鸣音附加装置中，根据基于在键盘乐器中按下的键的音高的乐音信号数据，生成规定共振频率的共鸣音数据的多个共鸣器分别具备：根据表示延迟时间的延迟时间数据，使输入延迟的延迟电路；把来自延迟电路的输出与所输入的乐音信号数据相加的加法器；以及接收来自加法器的输出，基于与滤波器控制信号对应的截止频率，对来自加法器的输出实施低通滤波处理的低通滤波器。所述共鸣音附加装置具备：共鸣器组，其具有通过将该低通滤波器的输出输入到所述延迟电路的方式来构成的多个共鸣器、以及将所述各个共鸣器的输出相加的加法器；将所述乐音信号和来自所述共鸣器组的输出相加的加法器；存储了系数表的存储装置，该系数表存储有提供给所述多个共鸣器的每一个共鸣器的延迟时间数据；以及延迟控制部，其从所述系数表中读出根据每个所述共鸣器而不同的延迟时间数据，将它们分别提供给所述共鸣器的延迟电路。所述系数表中存储的延迟时间数据，与所述键的音高所对应的周期中的任何周期都不一致。
在一个优选的实施方式中，在所述共鸣音附加装置中具备滤波器控制部，该滤波器控制部生成截止频率随制音等级增大而增大的滤波器控制信号，所述制音等级表示所述键盘乐器的制音踏板的踏入状态，该制音等级随制音踏板的踏入程度增大而增大，将通过所述滤波器控制部生成的滤波器控制信号提供给所述共鸣器的低通滤波器。
在另一优选的实施方式中，在所述共鸣音附加装置中，所述乐音信号数据包括左通道用的乐音信号数据和右通道用的乐音信号数据，所述共鸣器组包括：第1共鸣器组，其生成基于所述左通道用的乐音信号数据的第1共鸣音数据；和第2共鸣器组，其生成基于所述右通道用的乐音信号数据的第2共鸣音数据，所述存储装置的系数表具有：第1组的延迟时间数据，其用于所述第1共鸣器组的共鸣器；和第2组的延迟时间数据，其用于所述第2共鸣器组的共鸣器，所述第1组的延迟时间数据所表示的延迟时间，比所述第2组的延迟时间数据所表示的延迟时间长。
此外，在另一优选实施方式中，在所述共鸣音附加装置中，所述乐音信号数据包括左通道用的乐音信号数据和右通道用的乐音信号数据，所述共鸣音附加装置具备：低通滤波器，其接收来自所述共鸣器组的输出，实施基于规定截止频率的低通滤波处理；高通滤波器，其接收来自所述共鸣器组的输出，实施基于其它规定截止频率的高通滤波处理；加法器，其把来自所述低通滤波器的输出和左通道用的乐音信号数据相加；以及加法器，其把来自所述高通滤波器的输出和右通道用的乐音信号数据相加。
在另一优选实施方式中，在所述共鸣音附加装置中具备以下单元：该单元对所述键的音高的变更进行响应，计算出与所述音高的变更程度相对应的新延迟时间数据，并生成存储了该新延迟时间数据的系数表。
在更加优选的实施方式中，在所述共鸣音附加装置中具备增益控制部，其调整被输入所述共鸣器组的乐音信号数据的增益，并且调整与所述乐音信号数据相加的共鸣音数据的增益，所述增益控制部对所述键的音高的变更进行响应，把输入所述共鸣器组的乐音信号数据的增益、以及与所述乐音信号数据相加的共鸣音数据的增益设为零，并且当生成存储有所述新延迟时间数据的系数表时，将该增益复原。
另外，在另一优选的实施方式中，在所述共鸣音附加装置中，所述共鸣器具备：高通滤波器，其接收来自所述低通滤波器的输出，实施高通滤波处理；电平检测部，其检测来自所述高通滤波器的输出的电平；以及高通滤波器控制部，其根据通过所述电平检测部检测出的电平，生成截止频率随该电平增大而升高的所述高通滤波器的滤波器控制信号。来自所述高通滤波器的输出，作为所述共鸣器的输出。
在另一优选的实施方式中，所述共鸣音附加装置中，所述系数表具有比所述共鸣器的数量多的延迟时间数据，所述延迟控制部根据表示所演奏的乐曲的调性的调性数据，从所述系数表中读出所述共鸣器的数量的、彼此不同的延迟时间数据。
在更加优选的实施方式中，所述共鸣音附加装置中，所述存储装置具有针对每个调性数据的系数选择表，该系数选择表存储了用于确定共鸣表中的延迟时间数据的信息。所述延迟控制部，根据与所述表示所演奏的乐曲的调性的调性数据相对应的所述系数选择表中的用于确定延迟数据的信息，从所述系数表中读出延迟时间数据。
附图说明
图1是表示具有本发明的实施方式的共鸣音附加装置的键盘乐器的结构的框图。
图2是表示本实施方式的共鸣音附加装置的结构的框图。
图3是表示本实施方式的共鸣器组的结构的框图。
图4表示使A4的键的频率为440Hz时的规定键的频率。
图5是表示本实施方式的系数表的例子的图。
图6是表示本实施方式的系数表的例子的图。
图7是表示本实施方式的滤波器控制数据表的例子的图。
图8(a)表示使A4为450Hz时的规定键的频率。
图8(b)表示针对图8(a)中所示的音高，与该音高以及相邻键的音高的中间值的倒数相当的周期(延迟时间)。
图9是表示本实施方式的新系数表的计算处理的例子的流程图。
图10是表示本实施方式的共鸣音附加装置的滤波器的例子的图。
图11是表示第二实施方式的共鸣器的结构的框图。
图12是表示本发明的第三实施方式的共鸣音附加装置的结构的框图。
图13是说明用于第四实施方式的第1共鸣器组的系数表以及系数选择表的图。
图14是表示本实施方式的系数选择表的选择处理的例子的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1是表示具有本发明的实施方式的共鸣音附加装置的键盘乐器结构的框图。如图1所示，本实施方式的键盘乐器10具有：CPU12、键盘14、包含开关的操作部件组16、制音踏板18、乐音发生装置20、共鸣音附加装置22、音响系统(sound system)24以及存储装置26。
CPU12执行键盘乐器10的整体控制、键盘14的按键或构成操作部件组16的操作部件的操作的检测、制音踏板18的开·关、其踏入量的检测、根据上述检测而进行的乐音发生装置20和共鸣音附加装置22的控制等。另外，通过操作部件的操作，发生的乐音的调音(tuning)变化等时，计算出存储装置26中存储的系数表的值。
不仅可以检测制音踏板18的开·关，还可以检测其踏入量(level)。例如，CPU12可以用128个级别(0：制音踏板关～127：使制音踏板全开)检测制音踏板的踏入的状态(制音等级)。
乐音发生装置20，当从CPU12接收到所按下的键的音高信息时，从存储装置26的波形存储器中读出波形数据，生成与按下的键的音高相对应的乐音信号数据并输出。在本实施方式中，输出左右通道两系统的乐音信号数据。
共鸣音附加装置22接收乐音信号数据，生成基于该乐音信号数据的共鸣音的数据(共鸣音数据)，附加在乐音信号数据中。
音响系统具有放大器和扬声器，输出基于附加了共鸣音的乐音信号数据的音响信号。
图2是表示本实施方式的共鸣音附加装置的结构的框图。本实施方式的共鸣音附加装置22具有：将左通道(L.ch)的乐音信号数据L_In和右通道(R.ch)的乐音信号数据R_In相加的加法器31；根据来自增益控制部45的增益控制信号，对加法器31的输出进行放大的放大器32；生成左通道用的共鸣音数据的第1共鸣器组33；生成右通道用的共鸣音数据的第2共鸣器组34；对从第1共鸣器组33输出的第1共鸣音数据实施滤波处理的第1滤波器35；对从第2共鸣器组34输出的第2共鸣音数据实施滤波处理的第2滤波器36；对左通道的乐音信号数据进行放大的放大器37；对右通道的乐音信号数据进行放大的放大器38；根据来自增益控制部45的增益控制信号，对来自第1滤波器35的输出进行放大的放大器39；根据来自增益控制部45的增益控制信号，对来自第2滤波器36的输出进行放大的放大器40；把来自放大器37的输出和来自放大器39的输出相加，输出附加了共鸣音的左通道的乐音信号数据L_Out的加法器41；以及把放大器38的输出和放大器40的输出相加，输出附加了共鸣音的右通道的乐音信号数据R_Out的加法器42。
另外，共鸣音附加装置22具有：滤波器控制部43，其从存储装置26读出与制音等级相对应的共鸣音的滤波器控制数据；延迟控制部44，其从存储装置26的系数表中读出规定的延迟时间数据D。通过来自延迟控制部44的延迟时间D，可以调整从共鸣器输出的共鸣音数据的共振频率，通过来自滤波器控制部43的滤波器控制数据F，可以调整(抑制)共鸣器的共鸣的等级。
而且，共鸣音附加装置具有控制放大器32、39、40的增益的增益控制部45。
图2中，左通道以及右通道的两系统的乐音信号数据L_In以及R_In通过加法器31被相加，并且通过放大器32被放大。将放大器32的输出分别输入第1共鸣器组33以及第2共鸣器组34。
第1共鸣器组33以及第2共鸣器组34根据输入数据来产生共鸣音，生成模仿钢琴弦的共鸣现象的共鸣音数据。
第1共鸣器组33以及第2共鸣器组34的输出数据，通过第1滤波器35以及第2滤波器36分别被调整音色，通过放大器39、40被放大。调整了音色并且被放大的数据，分别与原来的两系统的乐音信号数据(放大器37、38的输出)相加后被输出。
第1滤波器35以及第2滤波器36是为了模仿基于钢琴的琴体结构的音色变化和回声而设置的，可以通过将LPF(低通滤波器)、HPF(高通滤波器)、all-pass filter(全通滤波器)的中的某些相组合来实现。例如，可以将LPF和HPF串联连接而构成第1滤波器35和第2滤波器36。
图3是表示本实施方式的共鸣器组的结构的框图。第1共鸣器组33以及第2共鸣器组34的双方都是图3所示的同一结构，因此举例说明第1共鸣器组33。
如图3所示，第1共鸣器组33具有多个共鸣器50-1～50-5。在图3的例子中具有5个共鸣器50，但不限于此。例如，按照构成1个八度音阶(octave)的键的数量，可以具有12个共鸣器。
另外，第1共鸣器组33具有将各个共鸣器50-1～50-5的输出相加的加法器55。在本实施方式中并列配置共鸣器50-1～50-5，通过将各自的输出相加而生成共鸣音数据。各个共鸣器模仿原声钢琴的琴弦的共鸣振动。此外，在不表示符号50-1～50-5所示的共鸣器中的特定共鸣器，而表示其中任意一个时，简称为共鸣器50。
如图3所示，共鸣器50具有延迟电路51、加法器52、LPF(低通滤波器)53以及放大器54。延迟电路51经由LPF53以及放大器54将其输入和输出相连，形成反馈环路。通过该结构可以模仿琴弦振动的共鸣现象。通过将输入In输入共鸣音的反馈环路，在加法器52中相加来生成共鸣音。此外，在本实施方式中，将放大器54的增益β设定为小于1且近似1的值(例如0.95)。
对延迟电路51提供来自延迟控制部44的延迟时间数据D。延迟时间数据D是决定滤波器的延迟时间的数据，通过调整延迟时间数据D可以控制在共鸣器50中生成的共鸣音的共振频率。若是延迟时间延长的延迟时间数据，则得到与较长的琴弦的共振状态相当的共鸣音，若是延迟时间缩短的延迟时间数据，则得到与较短的琴弦的共振状态相当的共鸣音。
另外，对LPF53提供来自滤波器控制部43的滤波器控制数据F。滤波器控制数据F是决定LPF53的截止(cut off)频率的数据，可以调整共鸣音的共鸣强度。一般地，当存在从外部对琴弦的刺激、琴弦开始振动时，频率越高衰减得越快，频率越低振动持续得越长。为了模仿该现象而设置了LPF53。
由于制音踏板有多个级别(本实施方式中为128级别)，因此根据制音踏板18的踏入程度变更制音等级，根据与该制音等级相对应的滤波器控制数据F，可以模仿琴弦振动的状态变化。在释放制音踏板18(关)的状态下，钢琴的琴弦被称为制音器的毡(felt)制的器具按压，因此对于来自外部的刺激几乎不振动。然而，通过逐渐压下制音踏板18，制音器也慢慢从琴弦上离开，因此琴弦变得易于振动而共鸣。通过用与制音等级对应的滤波器控制数据F变更LPF53的截止频率，来再现这种现象。
接着，对本实施方式的共鸣器的共振频率进行说明。本实施方式中，在第1共鸣器组33中具有较低频率的共振频率(fL1～fL5)，附加较低频率的共鸣音；在第2共鸣器组34中具有较高频率的共振频率(fR1～fR5)，附加较高频率共鸣音。即，使得fL1～fL5＜fR1～fR5。由此，从左通道输出低音弦的共鸣音，从右通道输出高音弦的共鸣音，得到了实际的三角钢琴(Grand Piano)那样的共鸣音的扩张感。另外，共鸣频率fL1～fL5互不相同，同样地共鸣频率fR1～fR5也互不相同。
延迟时间D成为共振频率f的倒数。因此，对于第1共鸣器组33的各个共鸣器50-1～50-5的延迟电路51，分别提供与不同的延迟时间DL1(＝1/fL1)～DL5(＝1/fL5)相当的延迟时间数据。同样地，对于第2共鸣器组的各个共鸣器的延迟电路，也分别提供与不同的延迟时间DR1(＝1/fR1)～DR5(＝1/fR5)相当的延迟时间数据。
如前所述，当使共振频率与特定键的音高一致时，仅在按下某个键时共鸣增强，有时会产生刺耳的共鸣音。因此，在本实施方式中，使共鸣器的共振频率与所有键的音高都不一致。
当使A3的键的频率为440Hz时，C3～B3的1个八度音阶中的键的音高(频率)以及周期成为图4(a)所示那样。另外，C4～B4的1个八度音阶中的键的音高(频率)以及周期成为图4(b)所示那样。
例如，当某共鸣器的延迟时间接近3.8msec时，当按下C4(3.822msec)的键时，产生刺耳的共鸣音。
因此，在本实施方式中，为了第1共鸣器组33的共鸣器30-1～30-5，在存储装置26中存储了如图5(a)所示的存储了延迟时间的系数表。另外，为了第2共鸣器组34的共鸣器，在存储装置26中存储了如图5(b)所示的存储了延迟时间的系数表。
在图5(a)所示的系数表501中，针对图4(a)所示的C3～B3的音高，存储了与相邻键的音高的中间值相对应的延迟时间(周期)。另外，在图5(b)所示的系数表502中，针对图4(b)所示的C4～B4的音高，存储了与相邻键的音高的中间值相对应的延迟时间(周期)。在此例中，作为系数表的值的延迟时间数据D(单位：msec)，对于作为键的音高的Freq(音名)(单位：Hz)，有以下关系。
D＝1/((Freq(音名)+Freq(音名)*2^(1/12))/2)*1000
在上例中，延迟时间数据D相当于达到相邻键的音高的中间值的频率的倒数。
或者，延迟时间数据D也可以和对应于键的音高Freq(音名)有以下关系。
D＝(1/(Freq(音名))×1000+1/(Freq(音名)*2^(1/12)×1000)/2
在此例中，延迟时间数据D相当于相邻的键的音高的各自的倒数的中间值。
在图5(a)和图5(b)的例子中，在系数表501、502中分别存储了12个延迟时间数据，但实际上在各个系数表中存储与共鸣器的数量相同数量的延迟时间即可。
在本实施方式中，例如第1共鸣器组33和第2共鸣器组34分别具有5个共鸣器。因此，在一方的系数表中存储从图5(a)所示的系数表的延迟时间数据中选择出的5个值，在另一方的系数表中存储从图5(b)所示的系数表的延迟时间数据中选择出的5个值即可。
图6(a)是存储了从图5(a)所示的系数表中选择出的5个值的系数表的另一例，图6(b)是存储了从图5(b)所示的系数表中选择出的5个值的系数表的另一例。在图6(a)、(b)的例子中，图5(a)、(b)各自的第2、4、6、8、10个值，作为系数表的值DL1～DL5，DR1～DR5而被存储。
在本实施方式中，当调音是标准状态(基准音A4＝440Hz)时，利用存储装置26中存储的系数表601、602，延迟控制部43取得系数表601、602中的延迟时间，对构成第1共鸣器组33的共鸣器50-1～50-5的每一个共鸣器提供系数表601的延迟时间DL1～DL5。另外，延迟控制部44对构成第2共鸣器组34的共鸣器的每一个共鸣器，提供系数表602的延迟时间DR1～DR5。
此外，关于变更了键的音高(调音)时(进行音调控制时)，在后面进行说明。
接着，对滤波器控制数据F进行说明。在本实施方式中，根据0～127的128级别的制音等级来变更LPF53的截止频率。对应于每个制音等级的滤波器数据F，作为滤波器控制数据表被存储在存储装置26中。
图7是表示本实施方式的滤波器控制数据表的例子的图。制音踏板控制部43，根据从CPU12提供的制音等级，从滤波器控制数据表701读出滤波器控制数据F，提供给第1共鸣器组33的共鸣器50-1～50-5的每一个中包含的LPF53、以及第2共鸣器组34的共鸣器的每一个中包含的LPF。
图7的例子中，当制音踏板为关闭状态(制音等级：0)时，对LPF53提供相当于截止频率“1kHz”的滤波器控制数据F，当完全踏入制音踏板的状态(制音等级：127)时，对LPF53提供相当于截止频率“5kHz”的滤波器控制数据F，在它们之间对应于制音等级来决定滤波器控制数据F，以使其成为将(制音等级：0，截止频率：1kHz)、(制音等级：127，截止频率5kHz)相连的直线上的值。
以下，对如此构成的共鸣音附加装置22的动作进行说明。当演奏者操作键盘14按下键时，从键盘14向CPU12传递所按下的键的信息。CPU12将所按下的键的音高信息提供给乐音发生装置20。乐音发生装置20从存储装置26的波形存储器中读出波形数据，生成与所按下的键的音高相对应的乐音信号数据并进行输出。
另外，在踏入制音踏板18的情况下，CPU12向共鸣音附加装置22提供表示制音踏板18的踏入状态的制音等级。此外，当制音踏板18关闭时，CPU12向共鸣音附加装置22提供表示制音踏板为关闭的制音等级“0”。
如图2所示，将左通道的乐音信号数据(L_In)以及右通道的乐音信号数据(R_In)输入共鸣音附加装置22。左通道的乐音信号数据和右通道的乐音信号数据通过加法器31相加，经由放大器32被提供给第1共鸣器组33以及第2共鸣器组34。另外，左通道的乐音信号数据和右通道的乐音信号数据分别经由放大器37、38被提供给加法器41、42。
另外，延迟控制部44从存储装置26的系数表601读出提供给第1共鸣器组33的延迟时间数据D，并且从存储装置26的系数表602读出提供给第2共鸣器34的延迟时间数据D。
滤波器控制部43根据从CPU12提供的制音等级，从存储装置26中存储的滤波器控制数据表中读出规定的滤波器控制数据F。
在第1共鸣器组33中，各个共鸣器(在本实施方式中是5个共鸣器50-1～50-5)根据从延迟控制部44提供的延迟时间D(DL1～DL5)来使信号延迟，并且根据滤波器控制数据F来对信号实施滤波处理。从每个共鸣器输出的数据通过加法器55相加，从第1共鸣器组33被输出，提供给第1滤波器35。
同样地，在第2共鸣器组34中，各个共鸣器(在本实施方式中是5个共鸣器)也根据从延迟控制部44提供的延迟时间D(DR1～DR5)来使信号延迟，并且根据滤波器控制数据F对信号实施滤波处理。从每个共鸣器输出的数据通过加法器相加，从第2共鸣器组34被输出，提供给第2滤波器36。
来自第1滤波器35的输出经过放大器39，在加法器41中与左通道的乐音信号数据相加然后被输出。另外，来自第2滤波器36的输出在加法器42中与右通道的乐音信号数据相加，然后被输出。
于是，左通道、右通道的双方都可以得到附加了共鸣音的乐音信号数据，所述共鸣音是与各通道的延迟时间数据以及制音踏板18的制音等级相对应的共鸣音。附加了共鸣音的乐音信号数据被提供给音响系统24。音响系统24对乐音信号数据进行D/A变换并放大，生成基于乐音信号数据的音响信号，从扬声器放音。
此外，有时可以通过对操作部件组16中的操作部件进行操作来变更键盘乐器10的调音。例如，在本实施方式中使基准音为A4，使基准音的音高为440Hz。演奏者可以操作操作部件来在规定范围内变更基准音的音高。CPU12随着调音的变更，也变更各键的音高(频率)，对乐音发生装置20提供表示变更后的频率的音高信息。
考虑将基准音A4从440Hz变更为450Hz的情况。图8(a)是表示使A4为450Hz时的C4～B4的键的音高(频率)以及周期的表。
如图8(a)所示，A4为450Hz时的各键所对应的周期与图5(b)所示的系数表中存储的延迟时间非常接近。例如，相对于C4的周期为3.737msec，与C4和C#4的中间值相对应的延迟时间是3.712msec，成为非常接近的值。因此，当提供与C4和C#4的中间值相对应的延迟时间作为共鸣器的延迟时间数据时，当演奏者按下C4的键时很可能发生共振而产生刺耳的共鸣音。
因此，在本实施方式中，当变更了调音时，计算出与所有音高所对应的周期都不一致的延迟时间数据，将存储了计算出的延迟时间数据的系数表存储在存储装置26中。
图9是表示本实施方式的新系数表的计算处理的例子的流程图。如图9所示，CPU12当判断出通过操作部件的操作而变更了调音时(步骤901：是)，向共鸣音附加装置22指示共鸣音的静音(mute)(步骤902)。共鸣音附加装置22的增益控制部45，当接收到静音的指示时使放大器32、39、40的增益为“0”。由此，可以对第1共鸣器组33以及第2共鸣器组34提供与无音状态相对应的数据，对第1共鸣器组33以及第2共鸣器组34的共鸣器进行初始化。另外，通过使来自第1滤波器35的输出以及来自第2滤波器36的输出也为“0”，从共鸣音附加装置22仅输出经过了放大器37、38的乐音信号数据。
由此，在变更调音后不立即把共鸣音数据和乐音信号数据相加，而仅输出乐音信号数据，因此可以防止由于使用原来的延迟时间数据而导致发生共振从而产生刺耳的共鸣音。
接着，CPU12取得与调音的变更相伴的基准音的音高(步骤903)。例如，根据如何对操作部件进行操作来计算出新的基准音的音高(频率)，由此可以实现。在上一例子中，新的基准音的音高成为450Hz。
CPU12根据新的基准音，计算出应该存储在系数表中的延迟时间的计算所需的规定的键的音高(步骤904)。例如，在使用图6(a)、(b)那样的系数表的情况下，CPU12针对C#3～A#3以及C#4～A#4计算出与调音变更相伴的新的音高。
接着，CPU12根据在步骤804中计算出的相邻的音高，计算出应该存储在系数表中的延迟时间(步骤905)。
如前所述，可以根据以下的式子来计算延迟时间。
D＝1/((Freq(音名)+Freq(相邻键的音名))/2)*1000
CPU12将计算出的延迟时间数据存储在存储装置26的系数表中(步骤906)。此外，也可以改写存储装置26的系数表的值，还可以在存储装置26中与原来的系数表不同地生成新的系数表。
CPU12向共鸣音附加装置22通知已经生成了新的系数表(步骤907)。在步骤907中，例如通知新的系数表在存储装置26中的地址等。当改写系数表的值时可以省略该步骤。共鸣音附加装置22的延迟控制部44根据通知可以从新的系数表中读出延迟时间数据。
然后，CPU12向共鸣音附加装置22指示静音的解除(步骤908)。共鸣音附加装置22的增益控制部45，当接收到静音解除的指示时，使放大器32、39、40的增益恢复为原来的值。
使放大器32的增益为“0”，对第1共鸣器组33以及第2共鸣器组34进行了初始化，因此，即使放大器32、39、40的增益恢复为原来的值也不产生刺耳的共鸣音。另外，延迟控制部44可以从存储了适当的延迟时间的系数表中读出延迟时间，因此也不产生不必要的共振。
图8(b)针对图8(a)所示的音高，表示相当于该音高和相邻的音高的中间值的倒数的周期(延迟时间)。在本实施方式中，例如存储了符号811～815所示的延迟时间数据的系数表被存储在存储装置26中。
图10是表示本实施方式的共鸣音附加装置22的滤波器的例子的图。图10(a)表示第1滤波器35、第2滤波器36(图2)中所使用的LPF和共鸣器50的LPF53(图3)的一例。图10(a)中标记为“z”的模块是使数据延迟一个采样周期的延迟器。In表示数据输入，Out表示数据输出。另外，在F处输入滤波器的截止频率的信号。在共鸣器50的LPF53中，来自滤波器控制部43的滤波器控制数据F对应于上述图10(a)中的信号F。在其它滤波器中，截止频率的信号F为固定值。
图10(b)表示第1滤波器35、第2滤波器中所使用的HPF的例子。与图10(a)相同地，标记为“z”的模块是使数据延迟一个采样周期的延迟器。In表示数据输入，Out表示数据输出。另外，在F处输入滤波器的截止频率的信号，通过标记为“1/x”的模块使截止频率的信号F成为倒数“1/F”。
图10(c)表示all-pass filter(全通滤波器)的例子。全通滤波器也可以作为第1滤波器35或第2滤波器的构成要素而使用。在图10(c)中，标记为“Delay”的模块是使输入数据延迟规定时间的延迟器，另外，In表示数据输入，Out表示数据输出。全通滤波器具有不使频率特性变化地生成具有多个延迟成分的回声的效果。因此，通过使用全通滤波器，可以生成模拟钢琴的琴体内部的回声状态而得到的信号。
根据本实施方式，系数表中存储的延迟时间数据，与对应于键的音高的所有周期都不一致，因此可以防止在按下特定的键时发生共振而产生刺耳的共鸣音，无论按下哪个键都可以附加适当的共鸣音。
另外，在本实施方式中，具有生成基于所述左通道用的乐音信号数据的第1共鸣音数据的第1共鸣器组33、和生成基于所述右通道用的乐音信号数据的第2共鸣音数据的第2共鸣器组34，用于第1共鸣器组33的共鸣器的延迟时间数据所表示的延迟时间，比用于第2共鸣器组34的共鸣器的延迟时间数据所表示的延迟时间长。由此，在左通道的乐音信号中附加较低频率的共鸣音，在右通道的乐音信号中附加较高频率的共鸣音。从而可以得到共鸣音的扩张感。
而且，在本实施方式中，根据随着制音踏板18的踏入量增大而等级增大的制音等级，生成随着制音等级增大而截止频率增大的滤波器控制信号。由此，可以根据制音等级的踏入状态来适当地调整共鸣的强度。
另外，在本实施方式中，当变更键的音高(调音)时，根据其变更的程度计算出新的延迟时间数据。新计算出的延迟数据也与变更后的键的音高所对应的周期都不一致。由此，即使在变更了调音的情况下，也可以防止在按下特定的键时发生共振而产生刺耳的共鸣音。
而且，在本实施方式中具有增益控制部45，其对输入共鸣器组的乐音信号数据的增益进行调整，并且对与所述乐音信号数据相加的共鸣音数据的增益进行调整，其对键的音高的变更进行响应，使输入共鸣器组的乐音信号数据以及与乐音信号数据相加的共鸣音数据的增益为零，并且，当生成新的延迟时间数据时，使该增益复原。
通过对键的音高的变更进行响应，使输入共鸣器组的乐音信号数据的增益为零，可以对共鸣器进行初始化。另外，通过使与乐音信号数据相加的共鸣音数据的增益为零，可以防止随着键的音高的变更在乐音信号数据中附加刺耳的共鸣音数据。另外，当生成新的延迟时间数据时，即使该增益复原，由于对共鸣器进行了初始化，因此也不在乐音数据中附加刺耳的共鸣音数据。
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。在第二实施方式中，在共鸣器中在LPF的后级连接HPF，并且根据HPF的输出电平控制HPF的截止频率。
图11是表示第二实施方式的共鸣器的结构的框图。第二实施方式的共鸣器组(第1共鸣器组以及第2共鸣器组)与图3所示的第一实施方式中的共鸣器组相同，具有规定数量(例如5个)的图11所示的共鸣器150，其输出通过加法器相加后被输出。
如图11所示，共鸣器150具有：延迟电路51、加法器52、LPF(低通滤波器)53、放大器54、HPF151、电平检测器152以及HPF控制部153。在图11中，对和第一实施方式的共鸣器50中的构成要素相同的构成要素赋予相同符号。
电平检测器152检测HPF152的输出电平(振幅)。HPF控制部153输出控制HPF151的滤波器控制信号，以便随着振幅电平增大而升高截止频率。例如，HPF控制部153具有存储了随着振幅电平的增加截止频率线性增大的值的系数表，以振幅电平作为输入从系数表中取出对应的值，作为滤波器控制信号而输出给HPF151即可。
根据第二实施方式，即使在假定作为乐音信号的主成分的频率和共鸣器的共振频率接近或一致、共鸣器中的电平升高的情况下，通过适当地控制了截止频率的HPF除去低频带成分，由此可以残留高频带的共鸣音，同时减少与低频带中的乐音信号强烈共鸣的成分。
接着，对本发明的第三实施方式进行说明。在第一实施方式中，为了左右通道的中的每个通道而设置了共鸣器组，但在第三实施方式中采用单一的共鸣器组。图12是表示本发明的第三实施方式的共鸣音附加装置的结构的框图。
如图12所示，本实施方式的共鸣音附加装置122具有：将左通道(L.ch)的乐音信号数据L_In和右通道(R.ch)的乐音信号数据R_In相加的加法器31；对加法器31的输出进行放大的放大器32；生成共鸣音数据的共鸣器组133；对从共鸣器组133输出的共鸣音数据实施低通滤波处理的LPF135；对从共鸣器组133输出的共鸣音数据实施高通滤波处理的HPF136；对左通道的乐音信号数据进行放大的放大器37；对右通道的乐音信号数据进行放大的放大器38；对来自LPF35的输出进行放大的放大器39；对来自HPF136的输出进行放大的放大器40；把来自放大器37的输出和来自放大器39的输出相加，输出附加了共鸣音的左通道的乐音信号数据L_Out的加法器41；以及把放大器38的输出和放大器40的输出相加，输出附加了共鸣音的右通道的乐音信号数据R_Out的加法器42。
另外，共鸣音附加装置122具有：滤波器控制部43、延迟控制部44以及增益控制部45。
在图12中，对于和图2所示的第一实施方式的共鸣音附加装置22的构成部分相同的构成部分赋予相同符号。另外，共鸣器组133是和第一实施方式中的第1共鸣器组33相同的结构。
在第三实施方式中也如图12所示，将左通道的乐音信号数据(L_In)和右通道的乐音信号数据(R_In)输入共鸣音附加装置22。左通道的乐音信号数据和右通道的乐音信号数据通过加法器31相加，经过放大器32被提供给共鸣器组133。另外，左通道的乐音信号数据和右通道的乐音信号数据分别经过放大器37、38被提供给加法器41、42。
另外，延迟控制部44从存储装置26的系数表中读出提供给共鸣器组133的延迟时间数据D。滤波器控制部43根据从CPU12提供的制音等级，从在存储装置26中存储的滤波器控制数据表中读出规定的滤波器控制数据F。
在共鸣器组133中，共鸣器(在本实施方式中是5个共鸣器)中的每一个，根据从延迟控制部44提供的延迟时间数据D使信号延迟，并且根据滤波器控制数据F对信号实施滤波处理。从每个共鸣器输出的数据通过加法器55相加，从共鸣器组133被输出。
把来自共鸣器组133的输出提供给LPF135以及HPF136。LPF135以规定的截止频率使共鸣音中与较低频的音对应的成分通过，另一方面，HPF136以规定的其它截止频率使共鸣音中与较高频的音对应的成分通过。
来自LPF135的输出经过放大器39，在加法器41中与左通道的乐音信号数据相加后被输出。另外，来自HPF136的输出，在加法器42中与右通道的乐音信号数据相加后被输出。
根据第三实施方式，使用LPF135以及HPF136，将共鸣音中与低频音对应的成分附加在左通道的乐音信号上，将与高频音对应的成分附加在右通道的乐音信号上。由此，即使采用1组共鸣器组也可以得到向左右扩张的共鸣音。
接着，对本发明的第四实施方式进行说明。在第四实施方式中，在存储装置26中存储的系数表中准备了比共鸣器的数量多的用于提供给共鸣器的延迟时间数据，延迟控制部44读出系数表中的规定的延迟时间数据。
在第四实施方式中，根据示范演奏时的示范数据中包含的表示所演奏的乐曲的调性的调性数据、或演奏者操作操作部件组16的操作部件而输入的表示调性的数据，变更从系数表中选择的延迟时间数据。
图13是表示用于第四实施方式的第1共鸣器组33的系数表以及系数选择表的例子的图。在图13中，为了简便，表1300中由符号1301表示的部分表示系数表，由符号1302表示的部分表示系数选择表。
图13中所示的系数表与图5(a)所示的系数表相同。即，在系数表1301中，针对C3～B3的每一个而存储了与相邻的键的音高的中间值相对应的延迟时间(周期)。此外，虽未图示，但用于第2共鸣器组34的系数表也和图5(b)中所示的系数表相同。
另外，在系数选择表中，针对每个调性存储了有没有选择用于确定延迟时间数据的信息(例如，在图13中，DL1～DL2)。例如，在C大调或者A小调(C(Am))中，DL1、DL3、DL5、DL8、DL10成为所选择的延迟时间数据。
第四实施方式的系数选择表中，在各调性中选择与共振频率相当的延迟时间数据，所述共振频率是I、II、III、V、VI所对应的音的音高和其相邻的键的音高之间的共振频率。在各调性中，构成音阶(scale)的音、特别是I、II、III、V、VI的使用频度较高，因此通过选择与其音高不同、但在某种程度上接近该音高的频率的共振频率，可以生成更适当的共鸣音。
图14是表示本实施方式的系数选择表的选择处理的例子的流程图。如图14所示，CPU12取得基于演奏者对操作部件组16的操作部件的操作的调性数据、和在存储装置26中存储的乐曲的示范数据中包含的调性数据(步骤1401)。
接着，CPU12根据所取得的调性数据，从系数选择表中取得确定延迟时间数据的信息(步骤1402)，将所取得的确定延迟时间数据的信息通知给共鸣音附加装置22的延迟控制部44(步骤1403)。
延迟控制部44根据所通知的确定延迟时间数据的信息，从存储装置26中存储的系数表中读出规定的延迟时间数据，然后提供给各共鸣器。
根据第四实施方式，系数表具有比共鸣器的数量多的延迟时间数据，延迟控制部44根据表示所演奏的乐曲的调性的调性数据，从系数表中读出所述共鸣器的数量的、彼此不同的延迟时间数据。因此，可以根据所演奏的乐曲的调性来附加适当的共鸣音。
另外，根据第四实施方式，具有针对每个调性数据的、存储了确定系数表中的延迟时间数据的信息的系数选择表。由此，可以不需要计算而根据调性来容易地选择适当的延迟时间数据。
本发明不限定于以上的实施方式，在专利申请所记载的发明的范围内可以进行各种变更，它们当然也包含在本发明的范围内。
例如，在所述实施方式中，作为延迟时间数据而采用相邻的键的音高的中间值的倒数、或者相邻的键的音高的倒数的中间值，在系数表中存储了这样的延迟时间数据，但延迟时间数据不限于上述数据，也可以采用比键的音高高出1/4的值。在这种情况下，系数表中存储的延迟时间数据D(单位：msec)，相对于键的音高Freq(音名)(单位：Hz)具有以下关系。
D＝1/(Freq(音程)*2^(1/24))×1000
当然，如果与键的音高所对应的周期不一致，则也可以采用与相当于1/4音的音高以外的音高所对应的周期相对应的其它延迟时间数据。
另外，在本实施方式中，键的音高遵循平均率，但在键的音高遵循比低音侧的音高更低而比高音侧的音高更高的拉伸调音(stretch tuning)、威氏(Werckmeister)音律、中全音音律(mean-tone)等其它音律时，也可以应用本发明。在这种情况下，在存储装置的系数表中存储与键的音高所对应的周期都不一致的延迟时间数据即可。或者可以由CPU12对演奏者操作操作部件组16中的操作部件来选择音律的行为进行响应，生成与遵循该选择出的音律的键的音高所对应的周期都不一致的延迟时间数据，并存储在系数表中。
另外，在所述第一实施方式中，系数表存储了比共鸣器的数量多的延迟时间数据，延迟控制部44可以从系数表中读出共鸣器的数量的、彼此不同的延迟时间数据。延迟控制部44可以随机地读出延迟时间数据，例如也可以使读出的延迟时间数据有一定间隔地读出延迟时间数据。
而且，在所述第四实施方式中，CPU12参照系数选择表，向延迟控制部44通知确定延迟控制部44应该读出的延迟时间数据的信息。然而，也可以不使用系数选择表，由CPU12例如根据调性数据来选择延迟时间数据，该延迟时间数据相当于构成调性数据的音阶的音高和与其相邻的音高之间的周期。

Claims (9)

1.一种键盘乐器的共鸣音附加装置，其中，
根据基于在键盘乐器中按下的键的音高的乐音信号数据，生成规定共振频率的共鸣音数据的多个共鸣器分别具备：根据表示延迟时间的延迟时间数据，使输入延迟的延迟电路；把来自延迟电路的输出与所输入的乐音信号数据相加的加法器；以及低通滤波器，其接收来自加法器的输出，实施基于与滤波器控制信号对应的截止频率的低通滤波处理，
所述共鸣音附加装置具备：
共鸣器组，其具有以将该低通滤波器的输出输入到所述延迟电路的方式而构成的多个共鸣器、以及将所述各个共鸣器的输出相加的加法器；
将所述乐音信号和来自所述共鸣器组的输出相加的加法器；
存储了系数表的存储装置，该系数表存储有提供给所述多个共鸣器的每一个共鸣器的延迟时间数据；以及
延迟控制部，其从所述系数表中读出根据每个所述共鸣器而不同的延迟时间数据，将它们分别提供给所述共鸣器的延迟电路，
所述系数表中存储的延迟时间数据，与所述键的音高所对应的周期中的任何周期都不一致。
2.根据权利要求1所述的共鸣音附加装置，其中，
还具备：滤波器控制部，该滤波器控制部生成截止频率随制音等级增大而增大的滤波器控制信号，所述制音等级表示所述键盘乐器的制音踏板的踏入状态，该制音等级随制音踏板的踏入程度增大而增大，
将通过所述滤波器控制部生成的滤波器控制信号提供给所述共鸣器的低通滤波器。
3.根据权利要求1所述的共鸣音附加装置，其中，
所述乐音信号数据包括左通道用的乐音信号数据和右通道用的乐音信号数据，
包括：第1共鸣器组，其生成基于所述左通道用的乐音信号数据的第1共鸣音数据；和第2共鸣器组，其生成基于所述右通道用的乐音信号数据的第2共鸣音数据，
所述存储装置的系数表具有：第1组的延迟时间数据，其用于所述第1共鸣器组的共鸣器；和第2组的延迟时间数据，其用于所述第2共鸣器组的共鸣器，
所述第1组的延迟时间数据所表示的延迟时间，比所述第2组的延迟时间数据所表示的延迟时间长。
4.根据权利要求1所述的共鸣音附加装置，其中，
所述乐音信号数据包括左通道用的乐音信号数据和右通道用的乐音信号数据，
所述共鸣音附加装置具备：
低通滤波器，其接收来自所述共鸣器组的输出，实施基于规定截止频率的低通滤波处理；
高通滤波器，其接收来自所述共鸣器组的输出，实施基于其它规定截止频率的高通滤波处理；
加法器，其把来自所述低通滤波器的输出和左通道用的乐音信号数据相加；以及
加法器，其把来自所述高通滤波器的输出和右通道用的乐音信号数据相加。
5.根据权利要求1所述的共鸣音附加装置，其中，
具备以下单元：该单元对所述键的音高的变更进行响应，计算出与所述音高的变更程度相对应的新延迟时间数据，并生成存储了该新延迟时间数据的系数表。
6.根据权利要求5所述的共鸣音附加装置，其中，
具备：增益控制部，其调整被输入所述共鸣器组的乐音信号数据的增益，并且调整与所述乐音信号数据相加的共鸣音数据的增益，
所述增益控制部对所述键的音高的变更进行响应，把输入所述共鸣器组的乐音信号数据的增益、以及与所述乐音信号数据相加的共鸣音数据的增益设为零，并且当生成存储有所述新延迟时间数据的系数表时，将该增益复原。
7.根据权利要求1所述的共鸣音附加装置，其中，
所述共鸣器具备：高通滤波器，其接收来自所述低通滤波器的输出，实施高通滤波处理；电平检测部，其检测来自所述高通滤波器的输出的电平；以及高通滤波器控制部，其根据通过所述电平检测部检测出的电平，生成截止频率随该电平增大而升高的所述高通滤波器的滤波器控制信号，
来自所述高通滤波器的输出，成为所述共鸣器的输出。
8.根据权利要求1所述的共鸣音附加装置，其中，
所述系数表具有比所述共鸣器的数量多的延迟时间数据，
所述延迟控制部，根据表示所演奏的乐曲的调性的调性数据，从所述系数表中读出所述共鸣器的数量的、彼此不同的延迟时间数据。
9.根据权利要求8所述的共鸣音附加装置，其中，
所述存储装置具有针对每个调性数据的系数选择表，该系数选择表存储了用于确定共鸣表中的延迟时间数据的信息，
所述延迟控制部，根据与所述表示所演奏的乐曲的调性的调性数据相对应的所述系数选择表中的用于确定延迟数据的信息，从所述系数表中读出延迟时间数据。
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