CN110192243A - 共鸣信号生成方法、共鸣信号生成装置、电子音乐装置、程序及记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明设置有：第1共鸣信号生成部(310)，其具有第1环路部和加法部(314)，该第1环路部包含使信号延迟与音高(x)对应的时间的第1延迟部(311)和使信号衰减的第1衰减部(313)，该加法部(314)将激励信号输入至上述第1环路部；第2共鸣信号生成部(320)，其具有第2环路部，该第2环路部包含使信号延迟与上述音高(x)对应的时间的第2延迟部(321)和使信号衰减的第2衰减部(323)；传输部(40)，其将循环上述第1环路部的第1共鸣信号和循环上述第2环路部的第2共鸣信号相加，使其衰减、反相，分别输入至上述第1环路部及上述第2环路部；以及输出部，其输出循环上述第1环路部的第1共鸣信号。

Description

共鸣信号生成方法、共鸣信号生成装置、电子音乐装置、程序 及记录介质

技术领域

本发明涉及基于输入的激励信号而生成对弦的共鸣进行模仿的共鸣信号的共鸣信号生成方法及共鸣信号生成装置、具有上述的共鸣信号生成装置的电子音乐装置、用于使计算机执行上述的共鸣信号生成方法的程序、记录有这种程序的可由计算机读取的记录介质。

背景技术

以往，尝试通过模拟自然乐器的举动而以电子形式再现自然乐器发出的声音。

作为该领域的技术，例如在专利文献1中，记载了将与所指定的音名对应的声音信号经由在与对应多个音名的各音高频率分别为整数倍关系的多个频率位置处分别具有共振峰的混响效果赋予单元进行输出的技术。根据该技术，能够对声音信号赋予对由钢琴的弦等这样的多个发音振动体实现的共鸣效果进行了模拟的混响效果，产生模仿自然乐器的声音的声音信号。

另外，在专利文献2及专利文献3中记载了如下技术，即，在生成表示对钢琴的弦的声音进行模拟的共鸣音的声音信号的共鸣音生成电路中，将能够以1个样品单位设定延迟长度的延迟电路中的延迟时间和能够比1个样品单位更细致地设定延迟长度的全通滤波器进行组合，实现灵活的共鸣频率的设定。

专利文献1：日本特开昭63-267999号公报

专利文献2：日本特开2015-143763号公报

专利文献3：日本特开2015-143764号公报

发明内容

另外，当前已知的用于对弦的共鸣音进行模拟的电路如下。

即，如图11所示，通过电平调整部501对激励弦的振动的激励信号IN进行电平调整而针对样品逐个输入，通过延迟部502延迟与弦的共鸣频率对应的时间。通过衰减部503使延迟后的信号以规定增益值进行衰减，通过加法部504将衰减后的信号与该时刻的激励信号相加而供给至延迟部502。然后，一边接受激励信号IN的输入，一边重复由延迟部502、衰减部503以及加法部504进行的环路处理。

通过将延迟部502的延迟量设定为，以弦的共鸣频率的1个周期的时间执行上述的环路处理的1个循环，从而能够实时地生成对由任意共鸣频率的弦产生的共鸣进行模仿的声音信号。即，激励信号IN中的共鸣频率的成分以延迟后的信号和下一个周期的激励信号IN相加的形式而被增强，即使在激励信号IN成为零电平之后，也一边通过衰减部503逐渐衰减一边循环环路而进行处理。该声音信号从延迟部502的任意位置经由电平调整部505而作为共鸣信号OUT输出。

在这里，如果将衰减部503的增益设为FBG(FBG＜1，FBG≈1)，则激励信号IN成为零电平之后的共鸣信号OUT的电平设为单纯的指数衰减，以使得每进行1圈的环路处理，电平成为FBG倍。

另一方面，已知在作为自然乐器的钢琴中，在未对弦进行制音(Dump)的状态下的共鸣音的电平并非单纯的指数衰减，而是分为击弦后随即的快速衰减和随后的慢速衰减共2个阶段而产生的。但是，对于上述2个阶段的衰减，在如上所述的当前的方法中存在不能容易地再现的问题。另外因此，存在难以输出与自然乐器的声音十分接近的共鸣音的问题。

本发明就是为了解决这种问题而提出的，其目的在于，实现能够以较少的处理负荷生成对如钢琴的电平的2个阶段的衰减进行模仿的共鸣音的信号。此外，钢琴是作为乐器的一个例子而例举出的，本发明也能够应用于生成排列架设有多个弦的其他乐器中的弦的共鸣音的情况。

为了实现上述的目的，在本发明的共鸣信号生成方法中，对包含使信号延迟与特定的音高对应的时间的第1延迟和使信号衰减的第1衰减在内的第1环路处理，输入激励信号，生成循环上述第1环路处理的上述特定的音高的第1共鸣信号，通过包含使信号延迟与上述特定的音高对应的时间的第2延迟和使信号衰减的第2衰减在内的第2环路处理，生成循环上述第2环路处理的上述特定的音高的第2共鸣信号，将上述第1共鸣信号和上述第2共鸣信号相加，使其衰减、反相，分别输入至上述第1环路处理及上述第2环路处理，输出上述第1共鸣信号。

在上述共鸣信号生成方法中，优选上述第1延迟的延迟量是使得上述第1环路处理的处理1圈所需的时间成为上述特定的音高的声音的1个周期的值。

并且，优选上述特定的音高各自不相的上述第1环路处理和上述第2环路处理成组，通过多个组，分别生成上述特定的音高各自不同的上述第1共鸣信号及上述第2共鸣信号，将在上述各组的第1环路处理及第2环路处理中生成的上述第1共鸣信号和上述第2共鸣信号相加，使其衰减、反相，分别输入至上述各组的上述第1环路处理及上述第2环路处理，将在上述各组中的第1环路处理中生成的上述第1共鸣信号相加而输出。

并且，优选针对从高音侧起规定数量的音高，各自通过将该音高设为上述特定的音高的上述第1环路处理和上述第2环路处理的组，分别生成上述第1共鸣信号及上述第2共鸣信号，针对与上述规定数量的音高相比低音侧的大于或等于1个的音高，各自通过将该音高设为上述特定的音高的上述第1环路处理，生成上述第1共鸣信号，将与从上述高音侧起的规定数量的音高对应的各组中的上述第1共鸣信号及上述第2共鸣信号和与上述低音侧的大于或等于1个的各音高对应的上述第1共鸣信号生成部中的上述第1共鸣信号相加，使其衰减、反相，分别输入至与从上述高音侧起的规定数量的音高对应的各组中的上述第1环路处理及上述第2环路处理和与上述低音侧的大于或等于1个的各音高对应的上述第1环路处理，将与从上述高音侧起的规定数量的音高对应的各组中的第1环路处理中生成的上述第1共鸣信号和与上述低音侧的大于或等于1个的各音高对应的上述第1环路处理中生成的上述第1共鸣信号相加而输出。

并且，优选上述激励信号是从表示钢琴的演奏音的声音信号或表示钢琴的演奏的声音信号中提取起音部而得到的声音信号。

并且，优选与检测出的演奏操作对应地生成表示预先设定的音色的演奏音的声音信号，将上述生成的声音信号作为上述激励信号而供给至上述第1环路处理，将上述生成的声音信号和上述第1共鸣信号相加而输出。

另外，本发明还提供了如下共鸣信号生成装置，其设置有：第1共鸣信号生成电路，其具有第1环路电路和激励输入电路，该第1环路电路具有使信号延迟与特定的音高对应的时间的第1延迟电路和使信号衰减的第1衰减电路，该激励输入电路将激励信号输入至上述第1环路电路；第2共鸣信号生成电路，其具有第2环路电路，该第2环路电路具有使信号延迟与上述特定的音高对应的时间的第2延迟电路和使信号衰减的第2衰减电路；反相输入电路，其将循环上述第1环路电路的第1共鸣信号和循环上述第2环路电路的第2共鸣信号相加，使其衰减、反相，分别输入至上述第1环路电路及上述第2环路电路；以及输出电路，其输出循环上述第1环路电路的第1共鸣信号。

本发明除了以上述方式进行实施以外，还能够以装置、方法、系统、程序、记录程序的介质等任意方式进行实施。

附图说明

图1是表示具有作为本发明的一个实施方式的共鸣信号生成装置的电子音乐装置的一个实施方式即电子乐器的硬件结构的框图。

图2是表示图1所示的共鸣信号生成装置20的概略功能结构的图。

图3是更详细地表示图2所示的共鸣信号生成部30及传输部40的功能结构的图。

图4是图2所示的共鸣设定部60在启动时执行的初始设定处理的流程图。

图5是共鸣设定部60在检测出演奏操作的情况下执行的处理的流程图。

图6是从图3的结构中提取出与1个音高对应的共鸣信号生成部30及传输部40而示出的图。

图7是表示在图6的共鸣信号生成部30中与激励信号的输入对应地形成的第1共鸣信号(共鸣信号生成装置输出的共鸣音)的电平的时间推移的例子的图。

图8是表示对比例中的第1共鸣信号的电平的时间推移的例子的与图7对应的图。

图9是表示变形例的结构的、与图2对应的图。

图10是表示其他变形例的结构的与图6对应的图。

图11是表示当前的用于对弦的共鸣音进行模拟的电路的结构例的图。

具体实施方式

下面，基于附图，对用于实施本发明的方式具体地进行说明。

首先，对具有作为本发明的一个实施方式的共鸣信号生成装置的电子音乐装置的一个实施方式即电子乐器进行说明。图1是表示该电子乐器的硬件结构的图。

如该图所示，电子乐器10通过系统总线23连接而设置CPU 11、ROM 12、RAM 13、MIDI(Musical Instrument Digital Interface：注册商标)_I/F(接口)14、面板开关15、面板显示器16、演奏操作件17、声源电路18、共鸣信号生成装置20、以及DAC(数字模拟变换部)21，并且设置有音响系统(Sound system)22。

其中，CPU 11是对电子乐器10整体进行控制的控制部，通过执行在ROM 12存储的所需的控制程序而进行面板开关15及演奏操作件17的操作检测、面板显示器16中的显示的控制、经由MIDI_I/F 14的通信的控制、由声源电路18及共鸣信号生成装置20进行的声音信号生成的控制、以及DAC 21中的DA变换的控制等控制动作。

ROM 12是对由CPU 11执行的控制程序、表示使面板显示器16显示的画面内容的画面数据、在声源电路18和共鸣信号生成装置20设定的各种参数的数据等几乎不需要频繁地变更的数据进行存储的、通过闪存等构成的可改写的非易失性的存储部。

RAM 13是作为CPU 11的工作存储器而使用的存储部。

MIDI_I/F 14是用于在与提供表示演奏操作、音色的指定等演奏内容的演奏数据的MIDI音序器等外部装置之间进行MIDI数据的输入输出的接口。

面板开关15是在电子乐器10的操作面板上设置的按钮、旋钮、滑块、触摸面板等操作件，是用于接受参数的设定、画面和动作模式的切换等来自用户的各种指示的操作件。

面板显示器16由液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)灯等构成，是用于显示电子乐器10的动作状态、设定内容或者给用户的消息、用于接受来自用户的指示的图形用户界面(GUI)等的显示部。

演奏操作件17是用于从用户接受演奏操作的操作件，在这里，设为如在原声钢琴(在下面简称为“钢琴”的情况下指的就是它)中具有键盘和踏板。

声源电路18是与根据检测出的演奏操作件17的操作而由CPU11生成的或从MIDI_I/F 14接收到的MIDI事件对应地生成表示预先设定的音色(例如钢琴的音色)的演奏音的声音信号(数字波形数据)的声音信号生成部。

例如，声源电路18能够与NoteON事件的检测对应地，生成由存在NoteON事件的音高的键的按键所产生的声音的数字波形数据。在钢琴的音色的情况下，为了生成该数字波形数据，一个键一个地对实际的钢琴进行按键，将通过按键而产生的声音以PCM(PulseCode Modulation)方式记录为数字波形数据，能够使用在规定的波形存储器中存储的数据。

在将上述数字波形数据与各键的音高(以及按键的力度)对应地进行存储，存在NoteON事件的情况下，声源电路18从波形存储器读取与该事件涉及的音高(以及力度)对应的波形数据，执行与力度对应的包络线处理等而进行输出，由此能够生成与按键对应的波形数据。使用的音色可以从多个候补中进行选择。在候补中既可以包含多个种类的乐器的音色，也可以包含机种不同的多个同种乐器(例如钢琴)的音色。

另外，声源电路18将生成的声音信号经由共鸣信号生成装置20和DAC 21向音响系统22进行输出。此外，也可以根据来自CPU 11的设定，将声源电路18生成的声音信号的全部或一部分不通过共鸣信号生成装置20而进行输出。

共鸣信号生成装置20是本发明的共鸣信号生成装置的一个实施方式，通过基于从声源电路18输入的声音信号，进行使用图2及图3等所说明的处理，由此生成对由该输入的声音信号所激励的弦的共鸣进行模仿的共鸣信号。另外，共鸣信号生成装置20对从声源电路18输入的声音信号附加该共鸣信号而向DAC 21输出。

DAC 21将共鸣信号生成装置20输出的数字的声音信号变换为模拟信号，对构成音响系统22的扬声器进行驱动。此外，在将电子乐器10构成为输出声音信号而非声音的情况下，不需要音响系统22。在构成为输出数字的波形数据而非模拟的情况下，也不需要DAC21。

以上的电子乐器10能够基于由演奏操作件17检测出的用户的演奏操作或通过MIDI_I/F 14从外部设备接收到的演奏数据，以附加有对弦的共鸣进行模仿的共鸣音的状态而生成按照该演奏的声音信号，作为声音进行输出。

该电子乐器10中的一个特征点在于共鸣信号生成装置20的结构及动作，因此下面对这一点进行说明。

首先，在图2示出共鸣信号生成装置20的概略功能结构。在图2示出的各部的功能既可以通过专用的电路实现，也可以通过使处理器执行软件而实现，也可以是它们的组合。在图3以及后面的对应的附图中示出的各部的功能也是同样的。

图2所示的共鸣信号生成装置20是构成为对88键钢琴中的弦的共鸣进行模仿的例子，具有与从最低的音高A0(第1个)至最高的音高(C8)(第88个)为止的各音高对应的共鸣信号生成部30。此外，在“30-1”的标号中，连字符后面的数字表示是与第几个音高对应的结构，但在无需区分个体的情况下将其省略，使用“30”等标号。在下面说明的具有连字符后面的数字的其他标号也是同样的。

另外，共鸣信号生成装置20除了共鸣信号生成部30之外，还具有传输部40、输出加法部50L、50R、加法部51L、51R、以及共鸣设定部60。

其中，各共鸣信号生成部30具有如下功能，即，作为激励信号而输入从声源电路18供给的声音信号，基于该声音信号，生成对在对应的音高的弦中由该激励信号所激励的共鸣进行模仿的共鸣信号。在这里，各共鸣信号生成部30输入LR2ch的声音信号，与之对应地输出2ch的共鸣信号Ln、Rn(n为表示音高的数字)。

传输部40具有执行对如钢琴中的响板、琴马那样在弦间传输振动能量的构造进行模拟的运算的功能。各共鸣信号生成部30在一边与该传输部40之间交换信号一边进行共鸣信号的生成，关于共鸣信号生成部30及传输部40的功能，使用图3在后面进行详述。

输出加法部50L具有将各共鸣信号生成部30输出的L系统的共鸣信号L1～L88相加而生成作为共鸣信号生成装置20的输出的L系统的共鸣信号的功能。输出加法部50R同样具有将共鸣信号R1～R88相加而生成R系统的共鸣信号的功能。

加法部51L、51R为声音信号输出部，具有将输出加法部50L、50R生成的共鸣信号与分别从声源电路18供给的声音信号相加而向DAC 21输出的功能。加法部51L对L系统的声音信号进行处理，加法部51R对R系统的声音信号进行处理。

共鸣设定部60具有与共鸣信号生成装置20的启动时或随后从CPU 11供给的演奏数据对应地对共鸣信号生成装置20的各部设定所需的参数的功能。关于共鸣设定部60所设定的参数，使用图4及图5在后面进行详述。

接着，在图3更详细地示出图2所示的共鸣信号生成部30及传输部40的功能结构。

在图3中，作为代表仅示出与第1个、第2个以及第88个音高对应的共鸣信号生成部30。并且，各共鸣信号生成部30具有第1共鸣信号生成部310和第2共鸣信号生成部320而作为一组共鸣信号生成部。

在第1共鸣信号生成部310的基础上还设置有该第2共鸣信号生成部320及传输部40，这一点是本实施方式的特征点之一，关于其效果，使用图6至图8在后面叙述，首先对图3的各部的功能进行说明。

第1共鸣信号生成部310具有包含第1延迟部311、加法部312、第1衰减部313以及加法部314在内的第1环路部。并且，具有加法部315和电平调整部317L、317R、318L、318R。

其中，第1延迟部311具有在将输入的声音信号的各样品保存由共鸣设定部60设定的延迟量DL所示的时间之后进行输出而由此使声音信号延迟的功能。该第1延迟部311能够由将输出定时能够以声音信号的采样周期单位进行设定的缓冲存储器、以能够选择输出部位地直接多个连接的延迟元件构成。另外，在试图设定比采样周期单位更精细的延迟量的情况下，也可以在进行采样周期单位的延迟的电路的基础上，还设置如日本特开2015-143763号公报中所记载的使用一阶全通滤波器的延迟电路。

另外，第1延迟部311还具有将输入并保存的声音信号输出的功能。该输出通过电平调整部317L、317R分别进行电平调整，作为由共鸣信号生成部30输出的L系统及R系统的共鸣信号，输入至图2的输出加法部50L、50R。

加法部312具有针对每个样品将第1延迟部311输出的声音信号和对从传输部40供给的声音信号进行反相得到的声音信号相加的功能。在获取由第1延迟部311输出的声音信号与从传输部40供给的声音信号之间的差分的电路中，实质上也可以进行同样的反相输入。

第1衰减部313具有按照由共鸣设定部60设定的增益值使从加法部312供给的声音信号进行衰减的功能。如后面所述，共鸣设定部60将对与弦对应的制音器的状态进行了模拟的增益值设定至第1衰减部313。针对制音器所接触的弦设定增益值0而模拟弦振动的急速停止，针对与制音器分离的弦设定与1接近的小于1的增益值，使信号的电平逐渐地衰减，模拟弦振动的衰减。

加法部314具有通过将从声源电路18供给的激励信号和由第1衰减部313输出的声音信号相加而将激励信号输入至第1环路部的激励输入部的功能。

在本实施方式中，声源电路18将所生成的声音信号混合至L和R两个系统而向共鸣信号生成装置20供给。因此，在多个键被同时按下而在声源电路18中同时生成多个音高的声音信号的情况下，将它们混合得到的声音信号向共鸣信号生成装置20供给。并且，第1共鸣信号生成部310通过电平调整部318L、318R分别调整L系统及R系统的声音信号的电平，作为激励信号而经由加法部314向第1环路部输入。这些电平调整部318L、318R和加法部314相当于信号供给部。

例如，如果在电平调整器318L、318R中设定的增益值均为1，则输入至第1共鸣信号生成部310的激励信号是单纯将从声源电路18供给的L系统和R系统的声音信号相加而得到的声音信号。但是，在L系统和R系统中也允许个别地进行电平调整。

在上述的第1共鸣信号生成部310中，如果以与第x个音高对应为例，则在第1延迟部311-x中设定的延迟量DL(x)设为使得第1环路部的处理1圈所需的时间成为第x个音高的声音的1个周期(第x个音高的弦的共鸣频率的倒数)的值。由此，激励信号中的共鸣频率的成分(以及其泛音的成分)以由第1延迟部311进行的延迟后的信号和下一个周期的激励信号相加的形式而被增强，在第1共鸣信号生成部310-x中，在第1环路部中具有第x个音高的弦的共鸣频率的第1共鸣信号进行循环(该声音信号在第1环路部内用于环路处理)。由此，第1共鸣信号生成部310能够模拟由第x个音高的弦产生的共鸣。

即，第1共鸣信号生成部310能够执行下述第1共鸣信号生成流程：对包含与第x个音高对应的时间的第1延迟和第1衰减在内的第1环路处理，输入激励信号，生成循环上述第1环路处理的第x个音高的第1共鸣信号。

此外，关于从传输部40经由加法部312输入的声音信号也对在第1环路部形成的共鸣信号造成影响这一点，虽然与从加法部314输入的激励信号相同，但如后面所述，不会对共鸣信号造成急剧的影响(以此为目的而设定传输衰减部411的增益值)，因此视作不包含于激励信号。

此外，第1共鸣信号生成部310在上述的基础上，还具有经由加法部315将第1延迟部311的输出(第1共鸣信号)供给至传输部40的功能。

另一方面，第2共鸣信号生成部320具有包含第2延迟部321、加法部322、第2衰减部323在内的第2环路部。形成该第2环路部的各部的功能分别与形成第1环路部的第1延迟部311、加法部312、第1衰减部313基本相同。另外，第2延迟部321不进行共鸣信号的输出。另外，第2环路部不具有相当于加法部314的结构，不向第2环路部输入激励信号。

共鸣设定部60对第2延迟部321设定与第1延迟部311相同的延迟量，对第2衰减部323设定与第1衰减部313相同的增益值。但是，也可以与在钢琴中有时对1个音高设置共鸣频率略微不同的多个弦的情况对应地，将第2延迟部321和第1延迟部311的延迟量设为与其以相同程度不同的值。另外，增益值也可以设为略微不同的值。

上述的第2共鸣信号生成部320如果以与第x个音高对应的结构为例，则具有通过第2环路部对由第x个音高的弦产生的共鸣进行模拟的功能，与某些输入信号对应地，在第2环路部中具有第x个音高的弦的共鸣频率的第2共鸣信号进行循环。

即，第2共鸣信号生成部320能够执行下述第2共鸣信号生成流程：对包含与第x个音高对应的时间的第2延迟和第2衰减在内的第2环路处理，输入从传输部40供给的信号，而不输入激励信号，生成循环上述第2环路处理的第x个音高的第2共鸣信号。

该模拟功能本身与对应的第1共鸣信号生成部310相同。但是，向第2共鸣信号生成部320的输入主要是经由加法部322的来自传输部40的输入。因此，第2共鸣信号是按照从传输部40输入的声音信号而形成的。第2共鸣信号生成部320是为了通过该第2共鸣信号对第1共鸣信号生成部310中的第1共鸣信号的衰减速度进行调整而设置的。

另外，第2共鸣信号生成部320在上述的基础上，还具有经由加法部315将第2延迟部321的输出(第2共鸣信号)供给至传输部40的功能。加法部315将第1共鸣信号和第2共鸣信号相加而供给至传输部40。

接着，传输部40具有与各共鸣信号生成部30对应的传输衰减部411和与第2个及其以后的各共鸣信号生成部30对应的加法部412。并且，具有下述功能：输入从各共鸣信号生成部30的加法部315供给的第1共鸣信号和第2共鸣信号之和的声音信号，在利用对应的传输衰减部411进行衰减的基础上通过各加法部412进行相加。

另外，传输部40具有将由加法部412-88进行的相加后的对全部弦的输入相加所得的声音信号进行正负反相而得到的反相信号向各共鸣信号生成部30的第1共鸣信号生成部310和第2共鸣信号生成部320输入的功能。更具体地说，将各个相加后的声音信号经由加法部312输入至第1环路部，经由加法部322输入至第2环路部。即，传输部40与加法部312及加法部322一起作为反相输入部而发挥功能。另外，传输部40能够执行将反相信号输入至第1环路处理及第2环路处理的流程。

传输衰减部411中的衰减处理基于由共鸣设定部60设定的增益值α而进行。由于该传输部40进行模拟的振动能量的传输是缓慢的，因此α的值也反映出这一点而设为与0接近的正的值。在各音高的传输衰减部411中，既可以设定共通的值，也可以针对每个音高设定不同的值。

上述的传输部40将从各共鸣信号生成部30输入的声音信号相加，将该相加结果返送至全部共鸣信号生成部30，因此能够模拟例如1根弦的振动经由响板、琴马传输至其他弦的情形。此外，在将信号反相之后进行相加结果向各共鸣信号生成部的输入，这是模拟了弦的振动在琴马处进行反射的情况，通过进行该反相，第2共鸣信号生成部320发挥其效果。关于该效果，使用图6至图8在后面叙述。

接着，说明图2所示的共鸣设定部60执行的对共鸣信号生成装置20的各部设定参数的值的处理。

首先，在图4中示出共鸣设定部60在启动时执行的初始设定处理的流程图。

如果共鸣信号生成装置20被启动，则共鸣设定部60执行图4的处理，将参数的值初始设定至各部。由于图4的各步骤的处理分别针对第1个至第88个音高进行，因此作为与第x个音高相关的处理而通用化进行说明。

在图4的处理中，共鸣设定部60首先将各第1延迟部311-x及各第2延迟部321-x的延迟量分别设定为与第x个音高对应的值DL(x)(S11)。与x的各值对应的DL(x)的值既可以预先准备，也可以根据各音高的频率通过计算求出。如上所述，在第1延迟部311-x和第2延迟部321-x中设定(大致)相同的值。

接着，共鸣设定部60将传输衰减部411-x的增益值设定为预先保存的规定值α(x)(S12)。如上所述，各α(x)是与0接近的正的值。

另外，共鸣设定部60基于从CPU 11供给的LR平衡及共鸣信号电平的设定而对电平调整部317L-x、317R-x的增益值进行设定(S13)。CPU 11还将与供给至声源电路18相同的LR平衡(声像定位位置)的设定供给至共鸣设定部60。并且，将与用户的操作对应地或自动地设定的表示在由声源电路18生成的声音信号中附带的共鸣信号的电平的共鸣信号电平的设定也供给至共鸣设定部60。电平调整部317L-x、317R-x的增益值能够通过对与LR平衡对应的增益值乘以共鸣信号电平所示的增益值(如果是指数值则相加)而事先求出。

共鸣设定部60还将第1衰减部313-x及第2衰减部323-x的增益值设定为0(S14)，将电平调整部318L-x、318R-x的增益值也设定为0(S15)，结束图4的处理。步骤S14及S15的设定是模拟出在初始状态下制音器接触全部弦的情况。

接着，在图5中示出共鸣设定部60在检测出演奏操作的情况下执行的处理的流程图。

CPU 11将供给至声源电路18的演奏数据之中的至少与按键、离键以及制音踏板的操作相关的数据在相同定时也供给至共鸣信号生成装置20。共鸣设定部60在初始设定完成之后，在被供给了该演奏数据的情况下，作为检测出演奏操作而开始图5的流程图所示的处理。

在图5的处理中，共鸣设定部60对检测出的操作的种类进行判定(S21)，进行与该种类对应的处理。

首先，在检测出第n个音高(音符)的按键操作的情况下，共鸣设定部60将第n个音高的电平调整部318L-n、318R-n的增益值两者均设定为事先决定的值(S22)，并且将第n个音高的第1衰减部313-n及第2衰减部323-n的增益值两者均设定为预先保存的规定值FBG(n)(S23)。

通过步骤S22的设定，从声源电路18供给的声音信号作为激励信号而输入至第n个音高的第1共鸣信号生成部310-n。另外，FBG(n)是作为在第1衰减部313的说明中所描述的对弦振动的衰减进行模拟的值而与第n个音高对应地准备的值。这些设定是模拟与按键对应地制音器离开弦的情况，通过这些设定，成为在第n个音高的第1环路部和第2环路部分别可以生成共鸣信号的状态。

此外，在步骤S22中设定的增益值例如可以为1，但也可以基于从CPU 11供给的LR平衡及共鸣信号电平的设定而预先计算得出。另外，在电平调整部318-Lx、318-Rx的增益值的设定中使用的LR平衡可以不与供给至声源电路18的(在电平调整部317L-x、317R-x的增益值的设定中使用的)相同，也可以是为了调整向共鸣音生成电路30的输入而另外设定。也可以设为能够以一个音高为单位或以规定数量的音高为单位进行设定。

接着，在检测出第n个音高的离键操作的情况下，共鸣设定部60将第n个音高的电平调整部318L-n、318R-n的增益值两者均设定为0(S24)，并且将第n个音高的第1衰减部313-n及第2衰减部323-n的增益值两者均设定为0(S25)。

通过步骤S24的设定，不对第n个音高的第1共鸣信号生成部310-n输入激励信号，通过步骤S25的设定，在第1环路部和第2环路部循环的共鸣信号也急速衰减，实质上不进行从共鸣信号生成部310-n的共鸣信号的输出。这些设定是模拟与离键对应地制音器与弦接触的情况。

接着，在检测出制音踏板的接通操作的情况下，共鸣设定部60将全部音高的电平调整部318L-1～88、318R-1～88的增益值两者设定为事先决定的值(S26)，并且将全部音高的第1衰减部313-1～88及第2衰减部323-1～88的增益值两者均设定为与各音高对应的预先保存的规定值FBG(x)(S27)。这些设定是模拟通过制音踏板的踩踏而全部音高的制音器离开弦的情况。

在步骤S26中设定的增益值也与步骤S22的情况相同，既可以为1，也可以基于LR平衡及共鸣信号电平的设定而预先计算得出。

接着，在检测出制音踏板的断开操作的情况下，共鸣设定部60将除了与按键中的键对应的音高以外的全部音高的电平调整部318L-1～88、318R-1～88的增益值两者设定为0(S28)，并且将除了与按键中的键对应的音高以外的全部音高的第1衰减部313-1～88及第2衰减部323-1～88的增益值两者均设定为0(S29)。这些设定是模拟通过放开制音踏板而除了按键中的键的音高以外的全部音高的制音器与弦接触的情况。关于按键中的键的音高，与制音踏板的状态无关，制音器离开弦。

通过由共鸣设定部60进行以上的图4及图5的处理，能够使共鸣信号生成装置20与钢琴的键盘及制音踏板的操作对应地生成由模仿了实际的钢琴的动作的各弦产生的共鸣信号。

此外，除了以上的处理之外，也可以考虑在制音踏板处于接通的状态和不是接通的状态下改变电平调整部317L、317R的增益值。以制音踏板接通为触发而将全部音高的电平调整部317L-1～88、317R-1～88的增益值设定为第1设定值，以制音踏板断开为触发而将全部音高的电平调整部317L-1～88、317R-1～88的增益值设定为第2设定值等。

接着，使用图6至图8对上述的实施方式的效果进行说明。

图6是为了使效果的说明变得易懂而从图3的结构中提取出与1个音高对应的共鸣信号生成部30(一组第1共鸣信号生成部310及第2共鸣信号生成部320)及传输部40进行表示的图。但是，从图4及图5的说明明确可知，在演奏操作件17中仅按下1个键的状态下，仅被按键的音高的共鸣信号生成部30处于能够生成及输出共鸣信号的状态，其他共鸣信号生成部30实质上处于功能被停止的状态。因此，可以说图3所示的共鸣信号生成部30及传输部40的功能在仅按下一个键的状态下实质上与图6所示的情况等效。

在图6的结构中，将第1延迟部311输出的信号(第1共鸣信号)的电平设为WG1，将第2延迟部321输出的信号(第2共鸣信号)的电平设为WG2。另外，将经由加法部315向传输部40供给的信号的电平设为WGI。并且，如果将传输衰减部411的增益值设为α(≈0)，则从传输部40向加法部312及加法部322供给的信号的电平为α×WGI。

在这里，考虑在弦静止的状态下进行按键(与之相伴的击弦)后随即的状态、即在第1及第2共鸣信号处于扁平的状态(WG1、WG2＝0)下输入激励信号后随即的状态。

在该时刻WG2≈0，因此WGI≈WG1。因此，如果将向第1衰减部313的输入信号的电平设为FBI，则

FBI≈WG1－α×WG1＝(1－α)WG1···(式1)。

此外，关于从传输部40供给至加法部312的信号，能够认为其与从加法部315向传输部40供给的信号相比几乎没有延迟，即使稍微延迟，在电平的计算中也是能够忽视的程度。因此，加法部312中的运算是将第1共鸣信号的一部分利用衰减α倍并反相的第1共鸣信号进行抵消。

接着，如果将第1衰减部313的增益设为FBG，则第1衰减部313输出的信号的电平FBO为，

FBO＝FBG×FBI≈FBG×(1－α)WG1

＝{FBG×(1－α)}WG1···(式2)。

另外，如果假设不存在传输部40(来自传输部40的反相信号的输入)，则应该为，

FBO＝FBG×FBI＝FBG×WG1···(式3)。

如果将式2和式3进行比较，则实质上成为通过设置传输部40而将第1衰减部313的增益减小至(1－α)倍，加快第1共鸣信号的衰减速度。

另一方面，对于第2环路部，从加法部322输入使第1共鸣信号衰减并正负反相后的信号。并且，第2环路部构成为使与第1环路部相同频率的共鸣信号进行循环，因此所输入的信号虽然受到在第2衰减部323处的衰减，但基本上不因为其他原因而衰减，能量被累积，随着输入的继续而逐渐增加在第2环路部中形成的第2共鸣信号的电平。

该第2共鸣信号从成为其源的输入明确可知，是与第1共鸣信号正负反相的(即半周期相位偏移的)信号。因此，随着第2共鸣信号的电平增加，在加法部315中第1共鸣信号和第2共鸣信号相互抵消，向传输部40的输入信号的电平不断减小。

即，实质上成为WGI＝WG1－WG2。因此，向传输部40供给而返回至加法部312、322的信号的电平逐渐减小，所以第2共鸣信号的电平增加速度也逐渐减小。另外，如果假设某个时刻的WGI为WG1的K倍(0≤K＜1)，则该时刻的FBO为，

FBI≈WG1－α×K×WG1＝(1－Kα)WG1···(式4)

FBO＝FBG×FBI≈FBG×(1－Kα)×WG1

＝{FBG×(1－Kα)}WG1···(式5)。

即，通过设置传输部40而引起的第1衰减部313的增益减少是(1－Kα)倍，与当初相比衰减速度变慢。

并且，经过一定时间后成为WG1≈WG2。在该状态下，WGI≈0，供给至传输部40的信号几乎为零电平，因此从传输部40供给至各环路部的信号不会对第1共鸣信号及第2共鸣信号造成影响。

在该状态下，第1共鸣信号和第2共鸣信号在各自保持相同的电平的状态下，通过第1衰减部313及第2衰减部323以相同的速度进行衰减，该状态持续至电平实质上成为零。

在该状态下，K≈0，FBO≈FBG×WG1，第1共鸣信号以比刚刚击键后慢的固定速度以指数方式不断衰减。

如上所述，在共鸣信号生成装置20中，作为各音高的共鸣信号生成部30，在用于生成输出用的共鸣信号(第1共鸣信号)的第1共鸣信号生成部310的基础上，设置具有相同共鸣频率和衰减率的第2共鸣信号生成部320，还设置传输部40，由此能够通过比较简单的处理而以任意共鸣频率生成将击键后随即的快速衰减和随后的慢速衰减这2个阶段的衰减平滑地连接而进行的共鸣信号。

即，根据本实施方式的结构，能够以小的处理负荷生成对如钢琴的电平的2个阶段的衰减进行模仿的共鸣音的信号。此外，钢琴是作为乐器的一个例子而例举出的，本发明也能够应用于生成排列架设有多个弦的其他乐器中的弦的共鸣音的情况。

在图7中示出在图6的共鸣信号生成部30中与激励信号的输入对应地形成的第1共鸣信号的电平的时间推移的模拟结果的例子。横轴为经过时间，纵轴为电平的相对值，两者均为线性刻度。实线71表示信号电平的推移。

从图7可知，第1共鸣信号在激励信号输入后随即的期间T1急速地衰减，随后将衰减速度平滑地放缓，在期间T2几乎以指数方式进行衰减。此外，图7的例子是以FBG＝0.9985、α＝0.006而得到针对第39个音高的数据。

另外，在图8中，作为比较例，示出在没有第2共鸣信号生成部320及传输部40的情况下在与第1共鸣信号生成部310同等的共鸣信号生成部中与激励信号的输入对应地形成的共鸣信号的电平的时间推移的模拟结果的例子。在图8中，轴的单位与图7共通，实线72表示信号电平的推移。

在图8的例子中，除了在激励信号输入后随即的不稳定期之外，共鸣信号的电平在全部时间段以与FBG的值和环路处理的周期对应的固定速度以行指数方式进行衰减，没有2个阶段的衰减。

以上结束实施方式的说明，当然装置的结构、具体的处理和运算的内容以及流程、共鸣信号生成部的数量等并不限于在上述的实施方式中所说明的内容。

例如，在上述的实施方式中，说明了与88弦的钢琴对应地设置88个共鸣信号生成部30的例子。但是，共鸣信号生成部30的数量是任意的。即使对钢琴的音色进行模拟，也不是必须设置与全部弦对应的共鸣信号生成部30，而且如果模仿88键以外的钢琴，则设置与该钢琴的键数对应的数量的共鸣信号生成部30。

另外，在钢琴等乐器中，有时针对1个音高设置微妙地改变共鸣频率的多个弦。与之对应地，也可以考虑针对1个音高而设置生成与该音高的各弦对应的共鸣频率的共鸣信号的多个共鸣信号生成部30。

另外，使用的音高不限于按照平均律的音高。

另外，在上述的实施方式中，在与全部音高对应的共鸣信号生成部30中设置有第1共鸣信号生成部310和第2共鸣信号生成部320的组，但这不是必须的。也可以仅针对一部分音高而设置第1共鸣信号生成部310和第2共鸣信号生成部320的组，对于其他音高仅设置第1共鸣信号生成部310。

在图9中示出上述结构的例子。图9是表示下述共鸣信号生成装置20的功能结构的与图2对应的图，即针对高音侧的第(x+1)个至第88个音高，在共鸣信号生成部30设置第1共鸣信号生成部310和第2共鸣信号生成部320的组，并且针对与之相比低音侧的第1个至第x个音高(x大于或等于1)，在共鸣信号生成部30'仅设置第1共鸣信号生成部310，而不设置第2共鸣信号生成部320。此外，在未设置第2共鸣信号生成部320的情况下，不需要加法部315。

由于设置第2共鸣信号生成部320需要一定的资源，因此能够通过集中于共鸣信号的重要性高的音高范围进行设置而节约资源。这种情况下的资源是指，如果是电路，则为安装面积、部件件数，如果是软件，则为处理器的处理能力等。

此外，在低音侧第2延迟部321中的延迟时间长，与此对应地第2共鸣信号生成部320所需的资源多，因此如果可利用的资源相同，则若从高音侧起在资源允许的范围依次设置第2共鸣信号生成部320，能够在较宽的音高范围设置第2共鸣信号生成部320，较为优选。

另外，除了上述变形之外，在传输部40中，也可以在最终段的加法部412-88之后，设置用于模拟由响板、琴马的特性造成的振动变化的低通滤波器。

另外，也可以考虑在1个共鸣信号生成部30中并列设置多个第2共鸣信号生成部320(既不输入激励信号、也不生成输出用的共鸣信号的共鸣信号生成部)。

在图10中示出在设置了2个第2共鸣信号生成部320的情况下的共鸣信号生成部30及传输部40的结构。在图10中与图6相同地仅示出与1个音高对应的共鸣信号生成部30。

在图10的结构中，在共鸣信号生成部30设置有第2共鸣信号生成部320a和第2共鸣信号生成部320b。它们是基本相同的结构，对各第2延迟部321设定几乎相同的延迟量，对各第2衰减部323设定相同的增益值。但是，第2共鸣信号生成部320a具有加法部324，将在第2共鸣信号生成部320b的环路部形成的共鸣信号和在第2共鸣信号生成部320a的环路部形成的共鸣信号相加，向加法部315输出。因此，向传输部40输入将在3个共鸣信号生成部形成的共鸣信号相加所得的信号。

如果设为如上述的结构，则能够生成与图6的结构相比电平的推移复杂的共鸣信号。

另外，作为进一步的其它变形，也可以考虑将传输部40与各音高相关联地设置。在不模拟跨音高的弦振动的传输的情况下，传输部40只要至少在1个共鸣信号生成部30内进行从第1共鸣信号生成部310向第2共鸣信号生成部320的振动的传输即可。在该情况下，可以考虑如图6所示的针对每个共鸣信号生成部30而设置对1个共鸣信号生成部30涉及的信号的传输进行处理的传输部40的结构。

另外，在上述的实施方式中，说明了将共鸣信号生成装置20设为在电子乐器10中内置的单元而构成的例子。但是，共鸣信号生成装置20也能够作为独立的装置，例如，构成为具有基于输入的声音信号而生成表示由该声音信号激励出的弦的共鸣音的共鸣信号的功能的装置。在这种情况下，共鸣信号生成装置20能够构成为通过由CPU、ROM、RAM等组成的计算机对图2所示的各部进行控制。或者，共鸣信号生成装置20也能够构成为通过使计算机执行所需的程序而实现图2所示的各部的功能。该情况下的程序是本发明的程序的实施方式。

上述程序也可以从最初就储存于计算机所具有的ROM、其他非易失性存储介质(闪存、EEPROM等)等。但是，也能够记录于存储卡、CD、DVD、蓝光光盘等任意非易失性记录介质而进行提供。能够通过将这些记录介质中记录的程序安装至计算机并执行而实现上述的各功能。

并且，也可以与网络连接而从具有记录了程序的记录介质的外部装置或在存储部存储有程序的外部装置下载，安装至计算机并执行。

另外，本发明的电子音乐装置也能够构成为下述声源装置，即：在电子乐器10之外，不具有演奏操作件17，按照从外部供给的演奏数据而生成乐曲的声音数据。另外，声音数据的生成方式也不限于PCM方式，可以采用FM(Frequency Modulation方式)等任意方式。

另外，在上述的实施方式中，说明了作为激励信号而直接使用由声源电路18生成的声音信号的例子，但也可以将进行了提取起音部等加工的信号用作激励信号。或者，如果资源允许，也可以基于1个演奏操作，作为不同音色的声音信号而分别生成击键声音的声音信号和激励用的声音信号，将后者用作激励信号。

另外，也可以将以上说明的各装置的功能分散设置于多个装置，使这多个装置相互协作，实现与以上说明的各装置相同的功能。

另外，当然，以上说明的各实施方式及变形例的结构可以在相互不矛盾的前提下任意组合进行实施。

工业实用性

根据以上的说明明确可知，根据本发明，能够以较少的处理负荷生成对如钢琴的电平的2个阶段的衰减进行了模仿的共鸣音的信号，因此能够廉价地提供输出接近于真实乐器的声音或其声音信号的装置。

标号的说明

10…电子乐器，11…CPU，12…ROM，13…RAM，14…MIDI_I/F，15…面板开关，16…面板显示器，17…演奏操作件，18…声源电路，20…共鸣信号生成装置，21…DAC，22…音响系统，23…系统总线，30、500…共鸣信号生成部，40…传输部，50L、50R…输出加法部，51L、51R…加法部，60…共鸣设定部，310…第1共鸣信号生成部，311…第1延迟部，312、314、315、322、412…加法部，313…第1衰减部，317L、317R、318L、318R、501、505…电平调整部，320…第2共鸣信号生成部，321…第2延迟部，323…第2衰减部，411…传输衰减部，502…延迟部，503…衰减部。

Claims (10)

1.一种共鸣信号生成方法，其特征在于，

对包含使信号延迟与特定的音高对应的时间的第1延迟和使信号衰减的第1衰减在内的第1环路处理，输入激励信号，生成循环所述第1环路处理的所述特定的音高的第1共鸣信号，

通过包含使信号延迟与所述特定的音高对应的时间的第2延迟和使信号衰减的第2衰减在内的第2环路处理，生成循环所述第2环路处理的所述特定的音高的第2共鸣信号，

将所述第1共鸣信号和所述第2共鸣信号相加，使其衰减、反相，分别输入至所述第1环路处理及所述第2环路处理，

输出所述第1共鸣信号。

2.根据权利要求1所述的共鸣信号生成方法，其特征在于，

所述第1延迟的延迟量是使得所述第1环路处理的处理1圈所需的时间成为所述特定的音高的声音的1个周期的值。

3.根据权利要求1或2所述的共鸣信号生成方法，其特征在于，

所述特定的音高各自不同的所述第1环路处理和所述第2环路处理成组，通过多个所述组，分别生成所述特定的音高各自不同的所述第1共鸣信号及所述第2共鸣信号，

将在所述各组的第1环路处理及第2环路处理中生成的所述第1共鸣信号和所述第2共鸣信号相加，使其衰减、反相，分别输入至所述各组的所述第1环路处理及所述第2环路处理，

将在所述各组中的第1环路处理中生成的所述第1共鸣信号相加而输出。

4.根据权利要求3所述的共鸣信号生成方法，其特征在于，

针对从高音侧起规定数量的音高，各自通过将该音高设为所述特定的音高的所述第1环路处理和所述第2环路处理的组，分别生成所述第1共鸣信号及所述第2共鸣信号，

针对与所述规定数量的音高相比低音侧的大于或等于1个的音高，各自通过将该音高设为所述特定的音高的所述第1环路处理，生成所述第1共鸣信号，

将与从所述高音侧起的规定数量的音高对应的各组中的所述第1共鸣信号及所述第2共鸣信号和与所述低音侧的大于或等于1个的各音高对应的所述第1共鸣信号生成部中的所述第1共鸣信号相加，使其衰减、反相，分别输入至与从所述高音侧起的规定数量的音高对应的各组中的所述第1环路处理及所述第2环路处理和与所述低音侧的大于或等于1个的各音高对应的所述第1环路处理，

将与从所述高音侧起的规定数量的音高对应的各组中的第1环路处理中生成的所述第1共鸣信号和与所述低音侧的大于或等于1个的各音高对应的所述第1环路处理中生成的所述第1共鸣信号相加而输出。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的共鸣信号生成方法，其特征在于，

所述激励信号是从表示钢琴的演奏音的声音信号或表示钢琴的演奏的声音信号中提取起音部而得到的声音信号。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的共鸣信号生成方法，其特征在于，

进一步地，与检测出的演奏操作对应地生成表示预先设定的音色的演奏音的声音信号，

将生成的所述声音信号作为所述激励信号而供给至所述第1环路处理，

将生成的所述声音信号和所述第1共鸣信号相加而输出。

7.一种共鸣信号生成装置，其特征在于，具有：

第1共鸣信号生成部，其具有第1环路部和激励输入部，该第1环路部具有使信号延迟与特定的音高对应的时间的第1延迟部和使信号衰减的第1衰减部，该激励输入部将激励信号输入至所述第1环路部；

第2共鸣信号生成部，其具有第2环路部，该第2环路部具有使信号延迟与所述特定的音高对应的时间的第2延迟部和使信号衰减的第2衰减部；

反相输入部，其将循环所述第1环路部的第1共鸣信号和循环所述第2环路部的第2共鸣信号相加，使其衰减、反相，分别输入至所述第1环路部及所述第2环路部；以及

输出部，其输出循环所述第1环路部的第1共鸣信号。

8.一种电子音乐装置，其具有：

权利要求7所述的共鸣信号生成装置；

声音信号生成部，其与检测出的演奏操作对应地生成表示预先设定的音色的演奏音的声音信号；

供给部，其将所述声音信号生成部生成的声音信号作为所述激励信号而供给至所述共鸣信号生成装置的所述第1环路部；以及

声音信号输出部，其将所述声音信号生成部生成的声音信号和从所述共鸣信号生成装置的输出部输出的声音信号相加而输出。

9.一种程序，其用于使计算机进行下述动作：

对包含使信号延迟与特定的音高对应的时间的第1延迟和使信号衰减的第1衰减在内的第1环路处理，输入激励信号，生成循环所述第1环路处理的所述特定的音高的第1共鸣信号，

通过包含使信号延迟与所述特定的音高对应的时间的第2延迟和使信号衰减的第2衰减在内的第2环路处理，生成循环所述第2环路处理的所述特定的音高的第2共鸣信号，

将所述第1共鸣信号和所述第2共鸣信号相加，使其衰减、反相，分别输入至所述第1环路处理及所述第2环路处理，

输出所述第1共鸣信号。

10.一种记录介质，其是计算机可读取的记录介质，记录有用于使计算机执行下述动作的程序：

对包含使信号延迟与特定的音高对应的时间的第1延迟和使信号衰减的第1衰减在内的第1环路处理，输入激励信号，生成循环所述第1环路处理的所述特定的音高的第1共鸣信号，

通过包含使信号延迟与所述特定的音高对应的时间的第2延迟和使信号衰减的第2衰减在内的第2环路处理，生成循环所述第2环路处理的所述特定的音高的第2共鸣信号，

将所述第1共鸣信号和所述第2共鸣信号相加，使其衰减、反相，分别输入至所述第1环路处理及所述第2环路处理，

输出所述第1共鸣信号。