DE69123467T2

DE69123467T2 - Verfahren zur Steuerung einer Tonquelle für ein elektronisches Musikinstrument und Musikinstrument zur Anwendung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE69123467T2
Application number: DE69123467T
Authority: DE
Inventors: Yoshiko Fukushima; Tetsuo Okamoto; Satoshi Usa
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1991-01-29
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2011-01-30
Also published as: EP0440174A2; US5200568A; HK1000332A1; DE69123467D1; EP0440174A3; EP0440174B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern von Schallquellenmitteln für ein elektronisches Musikinstrument sowie auf ein elektronisches Musikinstrument, welches ein akustisches Instrument simuliert, wie beispielsweise ein Blasinstrument, ein Streichinstrument oder ähnliches, und insbesondere auf eine Verbesserung, mit der Schallquellenmittel normalerweise immer Töne erzeugen können auf der Basis von Eingabedaten, wie beispielsweise Positionen oder Drücke entsprechend der Musiktonparameter von einem Spiel- bzw. Aufführungsbetriebsglied.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein elektronisches Musikinstrument, das Spiel- bzw. Aufführungstöne eines Streichinstruments, wie beispielsweise einer Violine, oder eines Blasinstruments, wie beispielsweise einer Klarinette, erzeugt, weist eine körperliche bzw. physische Schallquelle (körperlich ausgeformte bzw. physisch modelierte Schallquelle) auf zum Erzeugen elektronischer Töne, die erhalten werden durch physisches Annähern von Tönen, die erzeugt werden durch mechanische Schwingungen einer Saite entsprechend der Bewegung eines Kontaktes zwischen einer Saite und einem Bogen oder Luftschwingungen in einem Mundstück eines Blasinstruments, und zwar unter Verwendung einer elektrischen Schaltung. In einem elektronischen Musikinstrument dieser Art werden Tonhöhen - bzw. Tonlagendaten einer EIN-Taste bei Betrieb einer Tastatur eingegeben, und ein Parametersteuersignal entsprechend einem Bogendruck oder einer Bogengeschwindigkeit einer Streichbewegung, einem Atemdruck oder einer Mund- bzw. Lippenstellung eines Blasvorgangs wird an eine Schallquelle eingegeben durch ein Spiel- oder Aufführungsbetriebsglied, das beispielsweise einen Schieberegler aufweist, um dadurch einen elektronischen Ton zu erzeugen.
In einem herkömmlichen elektronischen Musikinstrument, wie es aus EP-A-0 248 527 bekannt ist, wird ein auf einer Betriebsposition oder einem Betriebsdruck eines Aufführungsbetriebsglieds basierendes Musiktonsteuersignal lediglich mit einem gegebenen Koeffizienten multipliziert unabhängig von einem Geschwindigkeits- oder Druckbereich und wird im wesentlichen direkt in eine Schallquelle eingegeben.
Wenn jedoch Betriebsdaten eines Aufführungsbetriebsglieds direkt in eine Schallquelle eingegeben werden, kann ein Ton nicht erzeugt werden oder ein irregulärer oder abnormaler Ton, wie beispielsweise ein unangenehmer Ton oder ein sogenannter Falsett-Ton wird in einem gegebenen Betriebsbereich erzeugt. Daher muß das Aufführungsbetriebsglied so betrieben werden, daß die Erzeugung dieser irregulären oder abnormalen Töne vermieden wird. Somit ist ein elektronisches Musikinstrument nicht leicht zu spielen.
Die irregulären Töne werden aus folgendem Grund erzeugt. Bei einem Streichinstrument wird ein irregulärer Ton erzeugt, wenn er nicht innerhalb eines regulären Tonerzeugungsbereichs fällt hinsichtlich der Beziehung zwischen den Parametern eines Bogendrucks und einer Bogengeschwindigkeit. Die Beziehung zwischen einem Bogendruck und einer Bogengeschwindigkeit eines Streichinstruments ist grob unterteilt durch vier gerade, durch den Ursprung gehende Linien in einen regulären oder normalen Tonerzeugungsbereich A, wo ein Ton zu klingen beginnt, einen Tondauerbereich (oder Tonhaltebereich) B, in dem ein erzeugter Ton aufrechterhalten wird, und einen irregulären oder abnormalen Tonbereich C, in dem ein Ton gedämpft bzw. abgeschaltet oder ein unangenehmer Ton erzeugt wird, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn ein Aufführungsbetriebsglied in einem Zustand betrieben wird, der einer gegebenen Bogengeschwindigkeit v&sub1; entspricht, und wenn ein Bogendruck zu dieser Zeit zu groß oder zu gering ist und der Ton daher nicht in den Tonerzeugungsbereich A fällt, kann ein Ton nicht zu klingen beginnen. Wenn ein Ton in den irregulären Tonbereich C eintritt, verstummt der Ton oder es wird ein unangenehmer Ton oder ein Falsett-Ton erzeugt.
Da Betriebsdaten eines Aufführungsbetriebsglieds im wesentlichen direkt in eine Schallquelle eingegeben werden, können die Daten bei einem herkömmlichen elektronischen Musikinstrument den irregulären Tonbereich eintreten abhängig von einem Betriebszustand und in diesem Fall verstummt der Ton oder ein unangenehmer Ton wird erzeugt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht in Anbetracht der Probleme des Standes der Technik und es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern einer Schallquelle für ein elektronisches Musikinstrument vorzusehen, welches immer in einem regulären Tonerzeugungsbereich gespielt werden kann unabhängig von dem Betriebszustand eines Aufführungsbetriebsglieds.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Musikinstrument vorzusehen zum Simulieren eines akustischen Instruments, das ein Aufführungsbetriebsglied aufweist, welches geeignet ist, zum Treiben oder Betreiben einer körperlichen oder physischen Schallquelle ähnlich einem akustischen Instrument, und das immer in einem regulären Tonerzeugungsbereich gespielt werden kann unabhängig von einem Betriebszustand des Aufführungsbetriebsglieds.
Um die obigen Ziele zu erreichen, weist das Schallquellensteuerverfahren der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte auf: Ausgeben von Betriebsdaten eines Aufführungsbetriebsglieds (1; 15) entsprechend Musiktonsteuerparametern eines Musikinstruments; Umwandeln der Betriebsdaten in Werte gemäß einem Musiktonsteuerparameter des Musikinstruments; und Eingeben der umgewandelten Betriebsdaten zusammen mit Tonlagendaten, die von Tonlagendateneingabemitteln in den Schallquellenmitteln ausgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsdaten in Werte umgewandelt werden, die in einen bestimmten einer Vielzahl von Tonerzeugungsbereichen (A, B, C) fallen, welche bestimmt werden basierend auf einer Beziehung zwischen mindestens zweien der Musiktonsteuerparameter.
Ein elektronisches Musikinstrument der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: Spiel-. bzw. Aufführungsbetriebsmittel (1; 15) zur Ausgabe von Betriebsdaten entsprechend Musiktonsteuerparametern eines Musikinstruments; Umwandlungsmittel (2; 3) zum Umwandeln der von den Aufführungsbetriebsmitteln (1; 15) ausgegebenen Betriebsdaten; Tonhöhen- bzw. Tonlagendateneingabemittel zum Eingeben von Tonhöhen- bzw. Tonlagedaten eines zu erzeugenden Musiktons; und Schallquellenmittel (6; 23) zum Empfangen der umgewandelten Betriebsdaten als die Musiktonsteuerparameter und die Tonhöhen- bzw. Tonlagendaten und zum Erzeugen eines Musiktons basierend auf den umgewandelten Betriebsdaten und den Tonhöhen- bzw. Tonlagendaten, wobei der Musikton das Musikinstrument simuliert; dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungsmittel (2; 3) zum Umwandeln der von den Aufführungsbetriebsmitteln (1; 15) ausgegebenen Betriebsdaten in Werte dienen, die in einen bestimmten einer Vielzahl von Tonerzeugungsbereichen (A, B, C) fallen, welche in Übereinstimmung mit mindestens zwei Musiktonsteuerparametern des Instruments bestimmt werden.
Die Tonerzeugungsbereichscharakteristika werden durch ein Schaubild bzw. einen Graphen ausgedrückt, das bzw. der durch vier Kurven in einem Koordinatensystem ausgedrückt wird, bei dem die Musiktonsteuerparameter, wie beispielsweise ein Bogendruck und eine Bogengeschwindigkeit oder ein Atemdruck und eine Mund- bzw. Lippenstellung entlang der Ordinate und der Abszisse gezeichnet werden. In diesem Schaubild bildet ein durch die zwei mittleren der vier Kurven definierter Bereich einen Tonerzeugungsbereich, Bereiche außerhalb des Tonerzeugungsbereichs bilden Bereiche zum Halten des erzeugten Tons, und Bereiche außerhalb der äußersten zwei der vier Kurven bilden irreguläre Tonbereiche. Diese Kurven können eine gerade Linie umfassen.
Wenn Betriebsdaten von einem Aufführungsbetriebsglied in einen irregulären Tonbereich fallen, werden gemäß der obigen Anordnung diese Daten korrigiert in Daten, die in einen Tonerzeugungsbereich fallen, und die korrigierten Daten werden in eine Schallquelle eingegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Grundanordnung eines Steuermechanismus für ein elektronisches Musikinstrument gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Schaubild, das Tonerzeugungsbereichscharakteristika eines Algorithmus einer gestrichenen Saite zeigt;
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Erklärung eines Umschaltverfahrens zwischen Anhubverarbeitung und Halteverarbeitung;
Fig. 4 ist ein Schaubild, das andere Tonerzeugungsbereichscharakteristika eines Algorithmus' einer gestrichenen Saite zeigt;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Grundanordnung eines elektronischen Musikinstruments gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm einer Hauptroutine der Programmsteuerung gemäß einem Verfahren der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm einer Betriebsartumschaltroutine;
Fig. 8 ist eine Draufsicht auf ein Aufführungsbetriebsglied von der Art eines Schiebereglers;
Fig. 9A und 9B sind eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines Hauptteils des in Fig. 8 gezeigten Aufführungsbetriebsglieds;
Fig. 10 ist ein Flußdiagramm einer Taste-EIN-Routine;
Fig. 11 ist ein Flußdiagramm einer Taste-AUS-Routine;
Fig. 12 ist ein Flußdiagramm zum Erklären eines Klangfarbenwahlbetriebs;
Fig. 13 ist eine Ansicht zur Erklärung einer Kanalregistertabelle;
Fig. 14 ist ein Flußdiagramm einer Zeitnehmer- Unterbrecher- bzw. Timer-Interrupt-Routine;
Fig. 15 ist ein Flußdiagramm einer Klangquellensteuerroutine;
Fig. 16 ist eine Ansicht zur Erklärung einer Lesemanagementdatentabelle;
Fig. 17 ist ein Schaltplan einer Schallquellenschaltung eines Streichinstruments;
Fig. 18 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung einer Anordnung eines Steuermechanismus für ein elektronisches Musikinstrument, welcher ein Aufführungsbetriebsglied gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
Fig. 19 ist ein Schaubild, das Tonerzeugungsbereichscharakteristika eines Algorithmus' für ein Blasinstrument zeigt;
Fig. 20 ist ein Blockdiagramm, das eine Grundanordnung eines elektronischen Blasinstruments unter Verwendung einer drei-dimensionalen Tafel zeigt;
Fig. 21 ist ein Flußdiagramm, das einen Verarbeitungsschaltbetrieb zeigt, wenn ein durch das elektronische Blasinstrument erzeugter Ton anhebt bzw. beginnt und gehalten wird;
Fig. 22 ist ein Blockdiagramm eines Schallquellensteuermechanismus des elektronischen Blasinstruments;
Fig. 23 ist ein Blockdiagramm, das eine Grundanordnung des elektronischen Blasinstruments zeigt;
Fig. 24 ist ein Flußdiagramm zum Erklären einer Hauptroutine eines Schallquellensteuerprogramms;
Fig. 25 ist ein Flußdiagramm zum Erklären einer Taste- EIN-Routine;
Fig. 26 ist ein Flußdiagramm, das ausgeführt wird, wenn ein Atemdruck einer zugehörigen Einrichtung zugewiesen werden soll;
Fig. 27 ist ein Flußdiagramm eines Tastenverschiebungseffekts;
Fig. 28 ist ein Flußdiagramm der Verarbeitung von Schalttafelschalterstellungen;
Fig. 29 ist ein Flußdiagramm eines ersten Beispiels einer Unterbrechungs- bzw. Interrupt-Routine;
Fig. 30 ist ein Flußdiagramm eines zweiten Beispiels einer Unterbrechungs- bzw. Interrupt-Routine;
Fig. 31 und 32 sind Flußdiagramme von Verarbeitungsroutinen der Parameter für Mund- bzw. Lippenstellung und Atemdruck;
Fig. 33 ist ein Flußdiagramm der Verarbeitungsroutine für den Parameter einer Verzögerungsdauer;
Fig. 34 ist ein Flußdiagramm einer Verarbeitungsroutine für Schleifenverstärkung;
Fig. 35 ist ein Flußdiagramm einer arithmetischen Verarbeitungsroutine;
Fig. 36 ist ein Flußdiagramm eines ersten Beispiels einer Atemdruckkorrekturroutine;
Fig. 37 ist ein Flußdiagramm eines zweiten Beispiels einer Atemdruckkorrekturroutine;
Fig. 38 ist ein Schaltplan, der eine Schallquellenschaltung eines Blasinstrumentalgorithmus zeigt;
Fig. 39 ist ein Schaubild zur Erklärung einer Atemdruckkorrekturberechnung;
Fig. 40 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen einem Atemdruck und einer Mund- bzw. Lippenstellung in dem Blasinstrumentalgorithmus zeigt;
Fig. 41A und 41B sind Schaubilder, die die Beziehung zwischen einer Zeit und einem Tonvolumen bzw. einer Tonlautstärke zeigen, wenn ein Ton anhebt bzw. beginnt, und zwar bei hohen und niedrigen Drücken;
Fig. 42A und 42B sind Schaubilder, die eine Beziehung zwischen einer Zeit und einem Tonvolumen bzw. einer Tonlautstärke zeigen, wenn ein Ton abnimmt bzw. aufhört, und zwar bei hohen und niedrigen Drücken;
Fig. 43 ist ein Schaubild zum Erklären eines Tastenverschiebungseffekts bei dem Blasinstrumentalgorithmus;
Fig. 44 ist eine perspektivische Ansicht zum Erklären eines weiteren Aufführungsbetriebsglieds; und
Fig. 45 ist eine Ansicht zur Erklärung noch eines weiteren Aufführungsbetriebsglieds.

Genaue Beschreibung der bevorzuaten Ausführungsbeispiele

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird in größerer Einzelheit mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Streichinstruments gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Aufführungsbetriebsglied 1 weist beispielsweise einen Schieberegler- oder Joystickmechanismus oder einen Mausmechanismus auf, welcher druckempfindliche Mittel aufweist. Beim Betrieb des Betriebsglieds 1 erzeugte Positionsdaten werden über einen A/D-Wandler 2 und eine arithmetische Geschwindigkeitsumwandlungsschaltung 3 in Geschwindigkeitsdaten iv umgewandelt, und die Geschwindigkeitsdaten werden in eine Korrekturschaltung 4 eingegeben. Druckdaten von den druckempfindlichen Mitteln des Betriebsglieds 1 werden über einen A/D-Wandler 8 in Druckdaten ip umgewandelt, und die Druckdaten werden in die Korrekturschaltung 4 eingegeben.
Die Korrekturschaltung 4 korrigiert die Geschwindigkeitsdaten iv und die Druckdaten ip, so daß sie in einen Tonerzeugungsbereich fallen, wo ein Ton in einem beginnenden oder anhebenden Zustand als einem Anfangstonerzeugungszustand zu klingen beginnt, und gibt diese Daten als Bogengeschwindigkeitsdaten vv und Bogendruckdaten vp in eine Schallquelle 6 ein. Die Schallquelle 6 empfängt auch Tonhöhen- bzw. Tonlagendaten p entsprechend einer Tonhöhe bzw. Tonlage bei Betrieb bzw. Betätigung einer Tastatur 5. Die Schallquelle 6 erzeugt einen elektronischen Ton auf der Basis dieser Bogengeschwindigkeitsdaten, Bogendruckdaten und Tonlagendaten, so daß ein tatsächlicher Ton über ein Schall- oder Klangsystem 7 erzeugt wird.
Ein Berechnungsverfahren zum Korrigieren eines Tonerzeugungsbereichs in der Korrekturschaltung 4 wird im weiteren beschrieben.
Die Beziehung zwischen einer Bogengeschwindigkeit vv und einem Bogendruck vp als Musiktonsteuerparameter eines Streichinstruments ist in Fig. 2 gezeigt, wie oben beschrieben wurde. Vier gerade Linien a, b, c und d gehen durch den Ursprung hindurch und ihre Neigungen bzw. Steigungen verändern sich abhängig von den Tonlagendaten von der Tastatur. Daher wird ein Korrekturberechnungsprogramm ausgeführt, basierend auf einer Tabelle, die von den Tastennummern adressiert wird. Jede gerade Linie verändert sich abhängig von einem Abstand zwischen einem Steg eines Streichinstruments und einer gestrichenen Saitenposition. Daher umfaßt das Berechnungsprogramm eine Tabelle, die als Parameter den Abstand von dem Steg aufweist. Eine Bogengeschwindigkeit besitzt einen positiven/negativen Wert. Ein Schaubild der Bogengeschwindigkeit ist jedoch symmetrisch um die Ordinate (Bogendruck) und ein negativer Teil ist in Fig. 2 weggelassen.
Um unabhängig von einem Bogendruck in normaler Weise einen Ton zu erzeugen, sind die Gleichungen zur Korrektur, damit der Bogendruck vp in den Bereich A fällt, wie folgt:
vv = iv ... (1)
vp = {(c + b)/2} x iv ... (2)
Mit diesen Berechnungen kann, wenn vv nicht Null ist, der Bogendruck in den Tonerzeugungsbereich A fallen, und ein Ton beginnt zu klingen. Ein Tonvolumen bzw. eine Tonlautstärke verändert sich in diesem Fall abhängig von vv, aber die Tonqualität ist konstant und stetig. Zusätzlich werden Druckdaten ip ignoriert. Es sei bemerkt, daß c und b Neigungen bzw. Steigungen der geraden Linien c und b repräsentieren.
Eine Gleichung zum Verändern der Tonqualität unter Verwendung der Druckdaten ip ist wie folgt:
vp = b x iv + (c - b) x iv x iP/Pmax ... (3)
Die Gleichung (3) verändert eine Position in einer vertikalen Richtung in dem Tonerzeugungsbereich A auf der Basis von Druckdaten von dem Betriebsglied, um dadurch die Tonqualität zu verändern. Es sei bemerkt, daß Pmax einen Maximalwert der Druckdaten ip repräsentiert.
Sobald eine körperliche bzw. physische Schallquelle zum Erzeugen eines elektronischen Tons einen Ton erzeugt, besitzt sie Hysterese-Eigenschaften zum Halten der regulären Erzeugung des Tons, selbst in einem Haltebereich B außerhalb des Tonerzeugungsbereichs A. Daher wird bevorzugt, daß, sobald ein Ton zu klingen beginnt, die Position eines Parameters weit über den Haltebereich hinweg verändert wird bzw. werden kann, um eine Marge bzw. Spanne für Tonqualität vorzusehen.
Eine Gleichung zum Verbreitern eines Bereichs oder Gebiets des Tonerzeugungsbereichs ist wie folgt:
vp = a x iv + (d - a) x iv x ip/Pmax ... (4)
Wenn die Schallquelle gemäß der Gleichungen (1) und (4) gesteuert wird, kann ein Ton über einen weiten Bereich auf normale Weise erzeugt werden, und Veränderungen in Tonqualität und Tonvolumen bzw. -lautstärke können vergrößert werden.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das einen Betrieb zeigt zum Umschalten zwischen Haltebetrieb mit einem Steuerbereich, der auf den Haltebereich B verbreitert ist, und Anhubverarbeitung, um zu bewirken, daß ein Ton erklingt.
Die Anzahl von Wiederholungen der Anhubverarbeitung wird im voraus eingestellt. Es wird im Schritt 301 überprüft, ob ein Inhalt eines Zählers den eingestellten Wert erreicht. Wenn der Inhalt des Zählers kleiner oder gleich dem eingestellten Wert ist, wird die Anhubverarbeitung wiederholt (Schritt 302). Nach der Verarbeitung wird der Zählerstand um eins erhöht (Schritt 304) und das Programm kehrt zum Schritt 301 zurück. Wenn der Inhalt des Zählers den eingestellten Wert erreicht, wird die Halteverarbeitung ausgeführt (Schritt 303). Sobald die Halteverarbeitung ausgeführt wird, wird die Halteverarbeitung über den Entscheidungsschritt 301 wiederholt durch Vergrößern des Zählerstands (Schritt 304). Der Zähler wird auf 0 zurückgesetzt, wenn ein neuer Ton erzeugt wird, zum Beispiel wenn ein Taste-EIN-Signal eingegeben wird, oder wenn Druckdaten ip des Betriebsglieds von 0 auf 1 verändert werden.
Bei den Korrekturberechnungen werden, anstatt ip und iv als Eingaben für die Gleichungen (1) bis (4) direkt zu verwenden, diese über eine Tabelle eingegeben, die beispielsweise durch Tastennummern adressiert wird, und dann werden sie als Eingaben für die Gleichungen (1) bis (4) verwendet, wodurch eine Musiktonparametersteuerung gestattet wird, die mit dem Gefühl des Spielers übereinstimmt.
Bei den Korrekturberechnungen wird ip erzeugt, basierend auf iv. Umgekehrt kann iv erzeugt werden, basierend auf ip. Beispielsweise entsprechen die folgenden Gleichungen (5) und (6) den oben beschriebenen Gleichungen (1) und (4):
vp = vi ... (5)
vv = (1/d) x ip + {(1/a) - (a/d)} x ip x iv/Vmax ... (6)
wobei Vmax der Maximalwert von iv ist. Die Gleichungen können ausgewhlt werden in Übereinstimmung mit dem Spielgefühl entsprechend einem Musikinstrument. Die Neigungen bzw. Steigungen a, b, c und d der geraden Linien a, b, c und d in dem in Fig. 2 gezeigten Umwandlungscharakteristikschaubild sind eingestellt, um Bereiche der entsprechenden Tonbereiche einzustellen, so daß der Tonbereich in geringfügiger Weise den irregulären Tonbereich C umfaßt, wodurch ein Spiel- oder Aufführungsausdrucksbereich verbreitert wird. In diesem Fall können die Umwandlungscharakteristika während eines Spiels bzw. einer Aufführung eingestellt werden. Jede dieser geraden Linien kann eine Kurve sein und in diesem Fall werden die oben genannten Formeln entsprechend verändert.
In dem in Fig. 1 gezeigten Streichinstrument kann eine in Fig. 18 gezeigte, drei-dimensionale Tafel als Eingabeeinrichtung (d. h. als Aufführungsbetriebsglied 1) verwendet werden.
Fig. 4 zeigt ein Charakteristikschaubild für Tonerzeugungskorrekturberechnungen eines Algorithmus einer gestrichenen Saite für ein elektronisches Streichinstrument unter Verwendung einer drei-dimensionalen Tafel als Eingabeeinrichtung. Ein Bereich zwischen den geraden Linien a und c entspricht einem Tonerzeugungsbereich A, wo ein Ton zu klingen beginnt, ein Bereich zwischen den geraden Linien b und d entspricht einem Haltebereich B, in dem ein Ton gehalten wird, und die Bereiche außerhalb der geraden Linien b und d entsprechen den irregulären Tonbereichen C. Die Neigungen bzw. Steigungen a, b, c und d der geraden Linien werden verändert in Übereinstimmung mit einem Saitenstreichpunkt (Abstand von einem Steg) und sie werden auch verändert in Übereinstimmung mit Tastennummern. Insbesondere wird die Neigung d in großem Maße verändert abhängig von Tastennummern. Wenn ein Parameter in einem Anfangs- oder Anhubzustand nicht in den Tonerzeugungsbereich A fällt, kann bei diesem Charakteristikschaubild ein Ton nicht zu klingen beginnen. Eine Gleichung zum Korrigieren einer Bogengeschwindigkeit basierend auf einem Bogendruck, so daß der Parameter in einem Anfangs- bzw. Anhubzustand in den Tonerzeugungsbereich A fällt, ist wie folgt:
vb = fb/c + {(1/a) - (1/c)} x vb/vmax x fb
wobei vb und fb die Bogengeschwindigkeit bzw. den Bogendruck repräsentieren. Nachdem ein Ton zu klingen beginnt, wird ein Parameter so gesteuert, daß er in den Haltebereich B fällt. In einem Bereich unterhalb der geraden Linie b wird ein Ton gedämpft bzw. verstummt der Ton, und in einem Bereich oberhalb der geraden Linie d wird ein unangenehmer Ton erzeugt. Eine Gleichung zum Korrigieren einer Bogengeschwindigkeit basierend auf einem Bogendruck und zur Steuerung, daß der Parameter in den Haltebereich B fällt, nachdem ein Ton begonnen bzw. angehoben hat, ist wie folgt:
vb = fb/d + {(1/b) - (1/d)} x vb/vmax x fb
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Musikinstruments, das die oben genannte Korrekturschaltung aufweist:
Signale von einem Spiel- bzw. Aufführungsbetriebsglied 15 und einer Tastatur 13 werden von einer Busleitung über einen Detektor 16 bzw. eine Tastaturschaltschaltung 14 an eine CPU (zentrale Prozessoreinheit) 18 eingegeben. Die CPU 18 liest die notwendigen Daten aus einem Programmspeicher (ROM) 19 zum Speichern von Routineprogrammen, einem Datenspeicher (ROM) 20 zum Speichern der für die arithmetische Verarbeitung notwendigen Daten und einem Arbeitspeicher (RAM) 21 zum Speichern der Berechnungsergebnisse während der arithmetischen Verarbeitung und berechnet Musiktonsteuerparameter, die den oben genannten Korrekturberechnungen unterworfen werden. Ein Funktionsbetriebsglied 22 wird normalerweise dazu verwendet, um Klangfarben, Vibrato-Pegel und ähnliches auszuwählen und um die verschiedenen Betriebsarten oder Modi zu schalten. Beispielsweise schaltet das Glied 22 zwischen einer Bogenpositionsabfühlbetriebsart und einer Bogengeschwindigkeitsabfühlbetriebsart. Ein Zeitnehmer oder Timer 17 führt eine Unterbrecher- bzw. Interrupt-Routine in einem festgelegten Zyklus von ungefähr mehreren Millisekunden bezüglich der Hauptroutine eines durch die CPU 18 ausgeführten Programms durch.
Fig. 6 zeigt eine grundlegende Hauptroutine. Im Schritt 8 werden arithmetische Schaltungen initialisiert und Schaliquellenparameter werden auf bestimmte Anfangswerte gesetzt. Nachfolgend werden Tastenschaltverarbeitung der Tastatur (Schritt 9) und andere Schaltverarbeitung (Schritt 10) durchgeführt. Der Timer 17 führt eine (später beschriebene) Unterbrecher- bzw. Interrupt- Routine in einem vorbestimmten Zyklus bezüglich dieser Hauptroutine durch und führt somit die oben genannten Korrekturberechnungen aus.
Fig. 7 zeigt eine Betriebsartschaltroutine. Im Schritt 11 wird eine Betriebsart, wie beispielsweise eine Abfühlbetriebsart, geschaltet und ein Abfühlergebnis wird in einem Register gespeichert für die nächste arithmetische Abfühlverarbeitung (Schritt 12).
Fig. 8 bis 9B zeigen eine Anordnung einer Musikparametersteuereingabeeinrichtung eines elektronischen Musikinstruments gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 8 ist eine Draufsicht und die Fig. 9A und 9B sind jeweils eine vergrößerte Seitenansicht bzw. eine vergrößerte Draufsicht eines Hauptteils. Diese Eingabeeinrichtung ist ein Betriebsglied vom Schiebereglertyp. Ein Betriebsglied 27 gleitet entlang einer zentralen Führungsnut 26 eines Hauptkörpers 25, der einen ersten Schieberegler bildet. Das Betriebsglied 27 weist einen Gleiter 28 auf, der entlang der Führungsnut 26 gleitet, wie es durch einen Pfeil D gezeigt ist, sowie ein Betriebselement 29, das auf dem Gleiter 28 angebracht ist, wie es in den Fig. 9A und 9B dargestellt ist. Das Betriebselement 29 ist vorzugsweise um den Gleiter 28 herum drehbar, um eine weiche Gleitoder Schiebebewegung zu gestatten, wie es durch einen Pfeil F gezeigt ist. In diesem Fall kann ein Drehwinkel abgefühlt werden, und als Musiktonsteuerdaten verwendet werden. Das Betriebselement 29 bildet einen zweiten Schiebe- oder Gleitregler. Ein Gleiter 31 gleitet entlang einer Führungsnut 30 des Betriebselements 29, wie es durch einen Pfeil E gezeigt ist. Erste Positionsdaten können erhalten werden, basierend auf einem Widerstand entsprechend der Position des Betriebsglieds 27 und zweite Positiondaten können erhalten werden, basierend auf einem Widerstand entsprechend der Position des Gleiters 31.
Ein Drucksensor 32 ist auf der Seitenoberfläche des Betriebselements 29 angebracht, um einen Betriebsdruck zu messen, wodurch Druckdaten erhalten werden. Musiktonsteuerparameter werden berechnet, basierend auf diesen zwei Positionsdaten und den Druckdaten, und die oben genannten Korrekturberechnungen werden durchgeführt.
Fig. 10 zeigt eine Taste-EIN-Routine, die von der CPU ausgeführt wird. Ein Tastencode einer EIN-Taste wird in einem Tastencoderegister KCD gespeichert (Schritt 33). Ein Tonerzeugungskanal einer Schallquelle wird dann zugewiesen. Der zugewiesene Kanal wird in einem Kanalzuweisungsregister ACH gespeichert (Schritt 34). Ein Filterkoeffizient FC einer (später beschriebenen) Musiktonsteuerfilterschaltung wird ausgelesen, basierend auf vorbestimmten Lesemanagementdaten TCD, wobei der Koeffizient dem in dem Register KCD gespeicherten Tastencode entspricht, und wird an den zugewiesenen Kanal ACH der Schallquelle geschickt (Schritt 35). Dem zugewiesenen Kanal wird eine Tonerzeugung angewiesen CHKCD(ACH), und der Kanal wird registriert (Schritt 36). Zu diesem Zeitpunkt wird ein Signal "1" an eine Flagge bzw. einen Merker CHF(ACH) des registrierten Kanals eingegeben.
Fig. 11 zeigt eine Taste-AUS-Routine. Ein Tastencode einer AUS-Taste wird in dem Register KCD gespeichert (Schritt 37). Ein Tonerzeugungskanal der Schallquelle, zu dem der Tastencode zugeordnet ist, wird abgesucht unter Verwendung einer Kanaltabelle CHTBL (Schritt 38). Das Vorhandensein/Fehlen eines solchen Kanals wird im Entscheidungschritt 39 überprüft. Wenn der Schritt 39 NEIN ergibt, wird die Routine beendet; anderenfalls wird überprüft, ob alle anderen Kanäle auf "0" sind (Schritt 40). Wenn Flaggen bzw. Merker alle anderen Kanäle auf "0" sind, wird die Routine beendet; anderenfalls wird "0" an die Flagge bzw. den Merker des zugewiesenen Kanals eingegeben (Schritt 41). Ein Loslaß-Abfall- bzw. -Beendigungs-Koeffizient eines Tons entsprechend dem AUS-Tastencode wird aus einer Lesetabelle herausgelesen (Schritt 42). Der ausgelesene Beendigungskoeffizient RDC wird an den zugewiesenen Kanal geschickt (Schritt 43). Ein Verarbeitungszähler des zugewiesenen Kanals wird auf "0" zurückgesetzt und die Routine wird beendet (Schritt 44).
Fig. 12 zeigt eine Klangfarbenauswahlroutine. Eine von einem Klangfarbenwahlbetriebsglied (zum Beispiel einem Wahlschalter auf einem Instrumentenhauptkörper oder dem oben genannten Spiel- bzw. Aufführungsbetriebsglied) übertragene Klangfarbenzahl wird an ein vorbestimmtes Register TC eingegeben (Schritt 45).
Fig. 13 zeigt eine Registertabelle CHTBL zum Managen bzw. Steuern der Tonerzeugungskanäle CHKCD (0)-(3) der Schallquelle. In diesem Fall besitzt die Schallquelle vier Kanäle entsprechend der Zahl von Saiten einer Violine. Da eine Vielzahl von Schallquellen angeordnet ist, kann auf diese Weise ein Nachhalleffekt eines ursprünglichen Kanals erhalten werden, wenn ein Taste-EIN-Signal von einem gegebenen Kanal zu einem anderen Kanal verschoben wird. Wenn eine Kanalflagge bzw. ein Kanalmerker CHF(i) in jeder Routine überprüft wird, wird eine Zahl i eingestellt und wird von einer Anfangszahl "0" um eins erhöht. Diese Prüfung wird viermal wiederholt, bis i zu 3 wird.
Fig. 14 zeigt eine Unterbrecher- bzw. Interrupt-Routine, die die Hauptroutine zu vorbestimmten Zeitintervallen unterbricht, basierend auffestgelegten Takten. Beim Betrieb des oben genannten Aufführungsbetriebsglieds vom Gleit- oder Schiebereglertyp (Fig. 8 bis 9B) werden erste und zweite Positionsdaten sowie Druckdaten in vorbestimmten Registern POS1, POS2 und PRES gespeichert (Schritt 46). Im Schritt 701 wird eine Betriebsart bzw. ein Modus MOD bestimmt. Wenn der Modus MOD "1" ist, wird eine Bogengeschwindigkeit v direkt von den ersten Positionsdaten POS1 des Betriebsglieds erhalten unter Verwendung einer Umwandlungstabelle PVTBL, die im voraus erzeugt und gespeichert wurde (Schritt 47).
Wenn im Schritt 701 bestimmt wird, daß der Modus MOD "0" ist, wird eine Geschwindigkeit erhalten, basierend auf einer Differenz zwischen vorherigen und derzeitigen ersten Positionsdaten POS1OLD und POS1 und wird in einem Register VEL gespeichert (Schritt 48). Da die Abfühlzeiten konstant sind, entspricht in diesem Fall eine Differenz zwischen zwei Positionen direkt einer Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeitsdaten VEL werden in eine Bogengeschwindigkeit v umgewandelt unter Verwendung einer weiteren Umwandlungstabelle VVTBL, die im voraus erzeugt und gespeichert wurde (Schritt 49). Wenn die Bogengeschwindigkeit v erhalten wurde, werden die derzeitigen ersten Positionsdaten POS1 in einem vorbestimmten Register für die nächsten Berechnungen gespeichert (Schritt 50).
Die Bogengeschwindigkeit y, die wie oben beschrieben erhalten wurde, wird mit einem vorbestimmten Schwellenwert THRV verglichen (Schritt 51). Wenn die Geschwindigkeit geringer ist als der Schwellenwert, wird sie als Rauschen ignoriert und "0" wird an einem Verarbeitungszähler TIME(i) jedes Kanals eingegeben (Schritt 52). Wenn die Bogengeschwindigkeit y größer ist als der Schwellenwert, wird eine Schallquellensteuerroutine ausgeführt unter Verwendung dieser Bogengeschwindigkeit y (Schritt 53). In dieser Routine werden Parameter der Schallquelle auf der Basis von Eingabedaten berechnet und an die Schallquelle geschickt, wie im weiteren beschrieben wird.
Fig. 15 zeigt die Schallquellensteuerroutine. Diese Routine wird zuerst vom Kanal "0" der oben genannten Kanaltabelle CHTBL (Fig. 13) ausgeführt (Schritt 54). Dann wird überprüft, ob die Flagge bzw. der Merker CHF(i) dieses Kanals "1" ist, d. h. ob dieser Kanal der zu steuernde ist (Schritt 55). Wenn das Ergebnis des Schrittes 55 NEIN ist, wird der oben genannte Überprüfungsvorgang für die verbleibenden drei Kanäle wiederholt (Schritt 66). Wenn das Ergebnis im Schritt 55 JA ist, wird der Tastencode CHKCD(i) dieses Kanals in dem Register KCD gespeichert (Schritt 56). Die Beendigungskoeffizientendaten DC und die Verzögerungsdauerdaten DD entsprechend dem Tastencode werden von der Klangfarbendaten gruppe TCD(TC) der Eingangsklangfarbenzahl (siehe Fig. 12) erhalten (Schritt 57). Vorbestimmte Berechnungen werden durchgeführt unter Verwendung der zweiten Positionsdaten POS2, und ein Berechnungsergebnis wird in einem Register PO gespeichert (Schritt 58). POS2MAX repräsentiert den Maximalwert der zweiten Positionsdaten POS2. Dann wird überprüft, ob ein Anhubverarbeitungszähler TIME(i) einen vorbestimmten Einstellwert TMAX erreicht (Schritt 59). Wenn das Ergebnis im Schritt 59 NEIN ist, werden die Neigungen bzw. Steigungen b und c-b der geraden Linien entsprechend dem Tastencode KCD aus der Klangfarbendatengruppe TCD(TC) herausgelesen, um zu bewirken, daß ein Steuerparameter in den Tonerzeugungsbereich A (Fig. 2) der Klangfarbencharakteristika (Tonerzeugungscharakteristika) fällt, und vorbestimmte Berechnungen zum Erhalt von C1 und C2, die in Fig. 15 gezeigt sind, werden durchgeführt (Schritt 61). Die Ausdrücke "+ Δb x Po" und "+ Δ(c-b) x Po" im Schritt 61 und "+ Δa x Po" und "+ Δ(d-a) x Po" im Schritt 60 werden zugefügt zum Skalieren des Bogendruckwerts auf der Basis eines Abstands zwischen einer Bogenposition und dem Steg des Streichinstruments. Nach Beendigung der Berechnungen wird der Verarbeitungszähler (oder Zählerstand) TIME(i) um eins erhöht (Schritt 62).
Wenn andererseits im Schritt 59 bestimmt wird, daß der Verarbeitungszähler TIME(i) den vorbestimmten eingestellten Wert TMAX erreicht, werden die Neigungen bzw. Steigungen a und d-a der geraden Linien entsprechend dem Tastencode KCD aus der Klangfarbendatengruppe TCD(TC) herausgelesen, um zu bewirken, daß der Steuerparameter in den Bereich der zwei Haltebereiche B (Fig. 2) der Toner zeugungscharakteristika fällt, und vorbestimmte Berechnungen zum Erhalt von C1 und C2, die in Fig. 15 gezeigt sind, werden durchgeführt (Schritt 60).
Ein Bogendruck P wird berechnet, basierend auf den oben genannten C1 und C2 (Schritt 63). Ferner werden Daten D1 und D2 zum Steuern von zwei (später beschriebenen) Verzögerungsschaltungen der Schallquellenschaltung berechnet (Schritt 64). Die Daten D1 und D2 werden an einen Verarbeitungskanal der Schallquelle geliefert, und zwar zusammen mit Daten DC (zwei Beendigungskoeffizienten), P (Bogendruck) und v (Bogengeschwindigkeit) (Schritt 65). In Fig. 15 repräsentieren DD1 und DD2 Standardverzögerungdauern der zwei Verzögerungsschaltungen, und ADD repräsentiert eine Änderungsbreite einer Bogenposition. Die oben genannten Verarbeitungsvorgänge werden für vier Kanäle wiederholt (Schritt 66).
Fig. 16 zeigt eine Registertabelle, die die oben genannten Klangfarbendatengruppe TCD(TC) speichert. Das Bezugszeichen 67 bezeichnet Lesemanagementdatenflächen TCD1-0 bis TCD1-127, die in der Anzahl den Tastencodes entspre chen. Jede Managementdatenfläche speichert ein Beendigungskoeffizientendatenregister 68, ein Freigabebeendigungskoeffizientendatenregister 69, ein Filterkoeffizientendatenregister 70, ein Verzögerungsdauerdatenregister 71, ein v-p-Umwandlungsdatenregister 72 für einen Beginn- bzw. Anhubzustand und ein v-p-Umwandlungsdatenreqister 73 für einen Haltezustand.
Fig. 17 zeigt ein Beispiel der in Fig. 5 gezeigten Schallquelle, die eine körperliche bzw. physische Schallquelle zum Simulieren eines Streichinstruments ist. In Fig. 17 bezeichnen die Bezugszeichen 702 und 703 Addierer, die einem Punkt einer gestrichenen Saite entsprechen. Die Bezugszeichen 704 und 705 bezeichnen Multiplizierer, die Saitenenden auf zwei Seiten des gestrichenen Saitenpunkts entsprechen. Ein geschlossener Kreis (closed loop) bestehend aus dem Addierer 702, einer Verzögerungsschaltung 706, einem Tiefpaßfilter 707, einem Dämpfer 708 und dem Multiplizierer 704 entspricht einem Saitenteil auf einer Seite des gestrichenen Saitenpunktes, und eine Verzögerungszeit des geschlossenen Kreises entspricht einer Resonanzfrequenz der Saite. In ähnlicher Weise entspricht ein geschlossener Kreis (closed loop) bestehend aus dem Addierer 703, einer Verzögerungsschaltung 709, einem Tiefpaßfilter 710, einem Dämpfer 711 und dem Multiplizierer 705 einem Saitenteil auf der anderen Seite des gestrichenen Saitenpunkts. Das Bezugszeichen 712 bezeichnet einen nicht-linearen Funktionsgenerator. Der nicht-lineare Funktionsgenerator 712 empfängt ein Signal, das erhalten wird durch Addieren eines der Bogengeschwindigkeit entsprechenden Signals zu einem Signal, das erhalten wird durch Zusammensetzen bzw. Synthetisieren der Ausgabegrößen der geschlossenen Kreise auf beiden Seiten des gestrichenen Saitenpunkts durch einen Addierer 713 und Addieren eines Signals, das erhalten wird durch Multiplizieren eines Signals von einem Tiefpaßfilter 714 mit einer festgelegten Hysterese und einer Verstärkung G durch einen Multiplizierer zu dem Summensignal. Die Hysteresesteuerung des nicht-linearen Funktionsgenerators 712 wird durchgeführt durch ein Signal entsprechend dem Bogendruck.
Fig. 18 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Blasinstruments gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Spielbzw. Aufführungsbetriebsglied 801 weist eine drei-dimensionale Tafeleinrichtung auf und besteht aus einem Stift 802 und einer Tafel 803. Das Aufführungsbetriebsglied 801 gibt X- und Y-Koordinatenpositionsdatensignale X und Y auf der Tafel 803 und ein Druckdatensignal P, basierend auf einem Schreibdruck unter Verwendung des Stifts 802 aus. Die Positionsdatensignale X und Y und das Druckdatensignal P werden in eine Korrekturschaltung 804 eingegeben.
Die Korrekturschaltung 804 korrigiert die Positionsdaten und die Druckdaten, so daß sie in einen Tonerzeugungsbereich fallen, wo ein Ton zu klingen beginnt in einem Anfangs- oder Anhubzustand als einem Anfangstonerzeugungszustand, wandelt ihn in einen Atemdruckparameter und einen Mund- bzw. Lippenstellungsparameter um und gibt diese Parameter in eine Schallquelle 806 ein. Die Schallquelle 806 empfängt auch Tonhöhen- bzw. Tonlagendaten (Tastennummer) entsprechend einer Skala, und zwar bei Betätigung einer Tastatur 805. Die Schallquelle 806 erzeugt einen elektronischen Ton auf der Basis dieser Atemdruckdaten, Mund- bzw. Lippenstellungsdaten und Tonlagendaten und erzeugt einen tatsächlichen Klang über ein Schall- bzw. Klangsystem 807.
Ein Ausführungsbeispiel, in dem die vorliegende Erfindung angewandt ist auf die Steuerung einer Schallquelle für ein elektronisches Blasinstrument wird im weiteren beschrieben. Bei einem Algorithmus für ein Blasinstrument werden die Tonerzeugungscharakteristika, basierend auf der Beziehung zwischen einer Mund- bzw. Lippenstellung und einem Atemdruck entsprechend dem Tonerzeugungscharakteristikschaubild (Fig. 2) des oben genannten Streichinstruments angenähert, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Anders als beim Streichinstrument gehen vier gerade Linien nicht durch den Ursprung und besitzen Liniensegmente. Ähnlich wie beim Streichinstrument entspricht ein Bereich zwischen zwei mittleren geraden Linien b und c einem Tonerzeugungsbereich A, Bereiche außerhalb dieser geraden Linien entsprechen Haltebereichen, und Bereiche außerhalb der zwei äußersten geraden Linien a und d entsprechen irregulären Tonbereichen C. Neigungen bzw. Steigungen dieser geraden Linien ändern sich im großen Maße abhängig von der Tonlage.
Fig. 20 zeigt eine Anordnung eines Steuersystems zur Korrektur eines Steuersignals von einem Aufführungsbetriebsglied auf der Basis von Tonerzeugungsbereichscharakteristika, die einzigartig für ein Blasinstrument sind, und zum Eingeben des korrigierten Signals an eine Schallquelle. Als Eingabeeinrichtung wird ein Spiel- bzw. Aufführungsbetriebsglied 74 verwendet, das eine drei-dimensionale Tafel aufweist. Schreibdruckdaten, die erhalten werden durch Erfassen des Aufführungsbetriebsglieds, und X-Y-Koordinatendaten, die X- und Y-Positionen repräsentieren, werden an ein Tonerzeugungsbereichskorrekturumwandlungsprogramm 76 eines Detektors 75 eingegeben. Die Eingabedaten werden durch das Umwandlungsprogramm 76 in Atemdruckdaten und Mund- bzw. Lippenstellungsdaten umgewandelt, die Werte haben, welche in einen vorbestimmten regulären Tonerzeugungsbereich fallen. Die umgewandelten Daten werden an eine Schallquellensteuereinheit bzw. ein Schallquellen-Controller 77 eingegeben.
Der Schallquellen-Controller 77 empfängt eine Tastenzahl als Tonlagendaten bei Betätigung einer Tastatur 78.
Sobald eine körperliche bzw. physische Schallquelle zum Erzeugen eines elektronischen Tons einen Ton erzeugt, besitzt sie ähnlich wie beim Streichinstrument Hystereseeigenschaften zum Aufrechterhalten einer regulären Erzeugung des Tons, selbst in einem Haltebereich B außerhalb des Tonerzeugungsbereichs A. Daher wird bevorzugt, daß die Position eines Parameters in weitem Maße über den Haltebereich hinweg verändert wird, sobald ein Ton zu klingen beginnt, um eine Marge- oder Spanne für Tonqualität vorzusehen.
Fig. 21 zeigt einen Schaltunterscheidungsfluß von Anfangs- oder Anhubverarbeitung, um zu bewirken, daß ein Ton zu klingen beginnt, und von Halteverarbeitung nach der Anhubverarbeitung. Ein Maximalwert von Mund- bzw. Lippenstellungsdaten wird eingestellt (Schritt 79). Neigungen bzw. Steigungen und Linienabschnitte der vier geraden Linien a, b, c und d (Fig.19) werden aus einer vorbestimmten Tabelle herausgelesen (Schritt 80). Zusätzliche Linienabschnitte für Anhubverarbeitung und Halteverarbeitung werden berechnet (Schritt 81). Ob Anhubverarbeitung ausgeführt wird oder nicht, wird im Schritt 82 überprüft. Dieser Prüfbetrieb wird erreicht durch Zählen der Anzahl von Anhubverarbeitungsoperationen und durch Überprüfen, ob ein Zählerwert einen vorbestimmten eingestellten Wert erreicht. Wenn das Ergebnis im Schritt 82 JA ist, werden Parameter bestimmt, basierend auf einem Tastencode (Schritt 83). Ein Minimalwert der Mund- bzw. Lippenstellungsdaten wird eingestellt (Schritt 84), ein Atemdruck in der Anhubverarbeitung wird berechnet (Schritt 85), und der Atemdruck wird korrigiert (Schritt 86). Nachdem der Atemdruck korrigiert ist, wird der Anhubverarbeitungszählerstand erhöht (Schritt 87). Wenn der Zählerwert den vorbestimmten eingestellten Wert überschreitet, schaltet die Steuerung auf Halteverarbeitung. Somit werden Parameter bestimmt, basierend auf einem Tastencode (Schritt 88) und ein Minimalwert von Mund- bzw. Lippenstellungsdaten wird eingestellt (Schritt 89). Zusätzlich wird ein Atemdruck zum Halten eines Tons berechnet (Schritt 90) und der Atemdruck wird korrigiert (Schritt 91).
Fig. 22 ist ein Blockdiagramm eines Schallquellensteuersystems für ein elektronisches Musikinstrument vom Blasinstrumenttyp gemäß der vorliegenden Erfindung. X- und Y-Positionsdaten und Schreibdruckdaten werden von einem Spiel- bzw. Aufführungsbetriebsglied 74, welches eine drei-dimensionale Tafel aufweist, ausgegeben und in entsprechenden Registern 94 gespeichert. Die X- und Y- Koordinatendaten werden auch in eine arithmetische Schaltung 93 eingegeben, um eine Geschwindigkeit, eine Richtung und einen Abstand zu vorbestimmten Zeitintervallen zu berechnen unter Verwendung von Referenzkoordinaten X&sub0; und Y&sub0;, die in einem Bezugspunktkoordinatenregister 92 gespeichert sind, und die erhaltenen Daten werden in den entsprechenden Registern 94 gespeichert. Die Register 94 sind mit einer Musiktonsteuerparameterberechnungsschaltung 95 verbunden.
Eine Tastatur 78 gibt Tastencodedaten, die eine Tonleiter oder Skala repräsentieren, und Tastenverschiebungsdaten zum verschieben von Parameterwerten in eine positive/negative Richtung aus und diese Daten werden in Registern 96 gespeichert. Diese Register 96 sind auch mit der Musiktonsteuerparameterberechnungsschaltung 95 verbunden.
Die Musiktonsteuerparameterberechnungsschaltung 95 liest für Berechnungen notwendige Daten aus den Registern 94 und 96 aus, und berechnet Parameter, d. h. Atemdruckdaten, Mund- bzw. Lippenstellungsdaten, Verzögerungsdauerdaten, Multipliziererkoeffizientendaten, Filterkoeffizientendaten und andere Daten. Die Schaltung 95 schickt dann die berechneten Daten an eine Schallquelle 97. Die Schallquelle 97 erzeugt den erzeugten elektronischen Ton aus einem Schallsystem 99 über einen D/A-Wandler 98.
Fig. 23 ist ein Blockdiagramm eines elektronischen Blasinstruments gemäß der vorliegenden Erfindung. Signale von einem Spiel- bzw. Aufführungsbetriebsglied 74 und einer Tastatur 78 werden über eine Busleitung an eine CPU 18 eingegeben. Die CPU 18 liest notwendige Daten aus einem ROM 103 zum Speichern von Routineprogrammen und für anthmetische Verarbeitung notwendige Daten aus einem RAM 104 zum Speichern von Berechnungsergebnissen während arithmetischer Verarbeitung und berechnet Musiktonsteuerparameter. Ein Bedientafelschalter 105 wird verwendet zum Wählen von Klangfarben, Vibrator-Pegeln und ähnlichem und um verschiedene Betriebsarten bzw. Modi zu schalten. Eine Anzeige 106 zeigt einen ausgewählten Schalter oder Modus an. Ein Timer 17 führt eine Unterbrecher-Routine in einem festgelegten Zyklus von mehreren Millisekunden bezüglich der Hauptroutine eines von der CPU 18 ausgeführten Programm aus.
Fig. 24 zeigt eine grundlegende Hauptroutine. Im Schritt 107 werden arithmetische Schaltungen initialisiert und Schallquellenparameter werden auf vorbestimmte Initialwerte eingestellt. Anschließend wird Tastenschaltverarbeitung der Tastatur (Schritt 108) oder andere Schaltverarbeitung (Schritt 109) wiederholt. Der Timer führt eine (später noch beschriebene) Unterbrecherroutine in einem vorbestimmten Zyklus bezüglich dieser Hauptroutine aus, wodurch die oben genannten verschiedenen Steuerparameter berechnet werden.
Fig. 25 zeigt eine Taste-EIN-Ereignisroutine, die ausgeführt wird, wenn die Tastatur im Schritt 108 der Hauptroutine gedrückt wird. Ein Tastencode einer EIN-Taste wird in einem Register KCD gespeichert (Schritt 110).
Fig. 26 zeigt eine Routine, die ausgeführt wird, wenn eine numerische Eingabe an eine Atemdrucksteuereinrichtung AN ist zum Einstellen von Parametern, die mit einem Atemdruck im Schritt 109 in der Hauptroutine assoziiert sind. Ein numerischer Eingabewert wird in einem Register BUF gespeichert (Schritt 111). Die Daten in dem Register BUF werden in einem Atemdruckeinrichtungsregister PDEV gespeichert (Schritt 112). Nachfolgend wird ein Atemdrucksteuereinrichtungsname angezeigt (Schritt 113). In diesem Ausführungsbeispiel können Einrichtungen (Betriebsdaten) zum Steuern von beispielsweise einem Atemdruck frei gewählt werden.
Fig. 27 zeigt eine Routine, die ausgeführt wird, wenn ein EIN-Ereignis eines Tastenverschiebungs- oder Transponierungseffektschalters im Schritt 109 in der Hauptroutine detektiert wird. Im Schritt 114 wird eine Flagge bzw. ein Merker, die bzw. der anzeigt, ob der Tastenverschiebungsoder Transponierungseffekt auf vorbestimmte Parameter angewandt wird, geschaltet. Im Schritt 115 wird überprüft, ob die Flagge bzw. der Merker "1" ist, d. h. ob der Tastenverschiebungseffekt eingestellt ist. Wenn das Ergebnis im Schritt 115 JA ist, erfolgt eine Anzeigetastenverschiebung EIN (Schritt 117); anderenfalls erfolgt eine Anzeigetastenverschiebung AUS (Schritt 116). In diesem Ausführungsbeispiel kann für jeden Parameter einzeln ausgewählt werden, ob der Tastenverschiebungseffekt der Tastatur angewandt bzw. zugefügt wird.
Fig. 28 zeigt eine Routine der Bedientafelschalterverarbeitung im Schritt 109 der Hauptroutine. Ein Editierrahmen zur Anzeige von zu verarbeitenden Parametern ansprechend auf ein Schalter-EIN-Ereignis wird ausgewählt, und seine Rahmennummer wird in einem Register PAGE gespeichert (Schritt 118). Der Rahmen der gespeicherten Nummer wird angezeigt (Schritt 119). Es wird nacheinander überprüft, ob Atemdruck-, Mund- bzw. Lippenstellungs-, Verzögerungs- und andere Editierverarbeitungsoperationen durchgeführt werden oder nicht (Schritte 120, 122 und 124). Wenn das Ergebnis in diesen Schritten JA ist, werden Routinen ausgeführt zum jeweiligen Einstellen der Parameter, die mit Atemdruck, Mund- bzw. Lippenstellung und Verzögerung assoziiert sind (Schritte 121, 123 und 125). Zusätzlich wird andere Schaltverarbeitung durchgeführt (Schritt 126).
Fig. 29 zeigt eine erste Unterbrecherroutine durch den oben genannten Timer. Die X-Y-Koordinatendaten X, Y und Druckdaten PR von dem Aufführungsbetriebsglied werden geholt und in entsprechenden Registern gespeichert (Schritt 127). Eine Bewegungsgeschwindigkeit VEL, eine Richtung DIR und ein Abstand DIST des Aufführungsbetriebsglieds werden berechnet basierend auf den gespeicherten Daten gemäß einer (später beschriebenen) Routine und werden in entsprechenden Registern gespeichert (Schritt 128). Zusätzlich werden Tastenverschiebungsdaten geholt (Schritt 129). Lippenstellungs- und Atemdruckparameter werden berechnet, basierend auf den oben genannten Daten gemäß einer (später beschriebenen) Routine (Schritt 130).
Fig. 30 zeigt eine zweite Unterbrecherroutine durch den oben genannten Timer. Verzögerungsdauerparameterverarbeitung wird ausgeführt gemäß einer (später beschriebenen) Routine (Schritt 131). Danach wird eine Schleifenverstärkung einer (später beschriebenen) Schallquellenschaltung berechnet (Schritt 132) und es wird nacheinander Filterabschneidparameterverarbeitung, Filterresonanzparameterverarbeitung und andere Parameterverarbeitung ausgeführt (Schritte 133, 134 und 135).
Fig. 31 zeigt Lippenstellungs- und Atemdruckparameterverarbeitungsroutinen in der in Fig. 9 gezeigten Unterbrecher-Routine. Im Schritt 136 wird eine zu verarbeitende Lippenstellungseinrichtung bestimmt, basierend auf einer Zahl in dem Register EDEV. Beispielsweise repräsentiert "0" als Einrichtungszahl DEVN einen Standardwert oder einen Wert, der erhalten wurde durch Berechnungen, basierend auf anderen Parametern, "1" repräsentiert eine X-Koordinate X auf der Tafel, "2" repräsentiert eine Y- Koordinate Y, "3" repräsentiert einen Druck PR auf der Tafel, "4" repräsentiert eine Geschwindigkeit VEL auf der Tafel und "5" repräsentiert einen Abstand DIST. Wenn der Inhalt des Lippenstellungsregisters EDEV nicht "0" ist, werden Eingabedaten einer durch den Inhalt des Registers EDEV repräsentierten Einrichtung ausgelesen und in das Register BUF eingegeben (Schritt 137). Der Wert des Registers BUF wird durch ein Verfahren entsprechend dem Register EDEV in Lippenstellungsdaten umgewandelt und in ein Register EBUF eingegeben und darin gespeichert (Schritt 138). Danach wird mit dem Tastenverschiebungseffekt assozuerte Verarbeitung durchgeführt in den Schritten 139 und 140. Es sei bemerkt, daß KSEF(EN) eine Flagge bzw. einen Merker bezeichnet, welcher anzeigt, ob ein Tastenverschiebungseffekt KSH wirksam ist für einen (EN)-ten Parameter, und DEP(EN) bezeichnet eine Tiefe bzw. Stärke des Tastenverschiebungseffekts für den (EN)-ten Parameter, wenn der Effekt wirksam ist. Als (EN)-te Parameterzahl bezeichnet "1" Mund- bzw. Lippenstellung; "2" Atemdruck; "3" Verzögerungsdauer; "4" Schleifenverstärkung; "5" Filterabschneidung; und "6" Filterresonanz. Im Schritt 141 wird eine Zahl des Atemdruckregisters PDEV untersucht bzw. diskriminiert. Wenn die Zahl "0" ist, wird im Schritt 146 überprüft, ob der Wert des Registers EBUF (Schritte 138 und 140) größer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert. Wenn der Wert des Registers kleiner ist als der Schwellenwert, werden Eingangsdaten als Rauschen ignoriert, und eine Verarbeitungszeit wird auf 0 zurückgesetzt (Schritt 147). Wenn der Wert des Registers größer ist als der Schwellenwert, werden vorbestimmte Operatoren K&sub1; und K&sub2; berechnet (Schritt 155). Vorbestimmte Berechnungen werden durchgeführt, basierend auf diesen Operatoren, und das Berechnungsergebnis wird in ein Register PBUF eingegeben (Schritt 156). Nachfolgend wird ein Register TIME neu beschrieben (Schritt 157). Wenn im Schritt 141 bestimmt wird, daß die Zahl unterschiedlich von "0" ist, werden Eingabedaten einer Einrichtung, die durch den Inhalt des Registers PDEV repräsentiert wird, herausgelesen und in das Register BUF eingegeben und darin gespeichert (Schritt 142). Der Wert des Registers BUF wird in Atemdruckdaten umgewandelt durch ein Verfahren entsprechend dem Register PDEV und die umgewandelten Daten werden in das Register PBUF eingegeben und darin gespeichert (Schritt 143). Eine (später beschriebene) Atemdruckkorrekturarithmetikroutine bzw. -rechenschleife wird dann ausgeführt (Schritt 145). Die gleiche Verarbeitung, die mit dem Tastenverschiebungseffekt assoziiert ist, wie in den Schritten 139 und 140 oben beschrieben wurde, wird ausgeführt (Schritte 148 und 149). Die Lippenstellungsdaten EBUF und Atemdruckdaten PBUF, die wie oben beschrieben erhalten wurden, werden an die Schallquelle geschickt (Schritt 150).
Wenn im Schritt 136 bestimmt wird, daß der Inhalt des Lippenstellungseinrichtungsregisters EDEV "0" ist, wird eine in Fig. 32 gezeigte Routine gestartet. Eine Einrichtung wird überprüft bzw. diskriminiert auf der Basis einer Zahl, die in dem Atemdruckeinrichtungsregister PDEV gespeichert ist (Schritt 151). Wenn der Inhalt des Registers PDEV auch "0" ist, wird ein Irrtum oder Fehler angezeigt (Schritt 152). Wenn der Inhalt des Registers PDEV unterschiedlich von "0" ist, werden Eingabedaten einer Einrichtung, die durch das Register PDEV repräsentiert wird, herausgelesen und in das Register BUF eingegeben und darin gespeichert (Schritt 153). Der Wert des Registers BUF wird umgewandelt in Atemdruckdaten durch ein Verfahren entsprechend dem Register PDEV, und die umgewandelten Daten werden in das Register PBUF eingegeben und darin gespeichert (Schritt 154). Der Inhalt des Registers PBUF wird verglichen mit einem vorbestimmten Schwellenwert (Schritt 160). Wenn der Inhalt geringer als der Schwellenwert ist, werden die Eingabedaten als Rauschen ignoriert. Wenn der Inhalt größer ist als der Schwellenwert, werden vorbestimmte Operatoren K&sub1; und K&sub2; berechnet (Schritt 161) Vorbestimmte Berechnungen werden durchgeführt auf der Basis dieser Operatoren, und das Berechnungsergebnis wird in das Register EBUF eingegeben (Schritt 162). Danach wird das Register TIME neu beschrieben (Schritt 163). Es wird die gleiche Verarbeitung ausgeführt, wie sie mit dem Tastenverschiebungseffekt assoziiert ist, wie es in den Schritten 139 und 140 oben beschrieben wurde (Schritte 164 und 165). Die Lippenstellungsdaten EBUF und Atemdruckdaten PBUF, die wie oben beschrieben, erhalten wurden, werden an die Schallquelle geschickt (Schritt 166).
Fig. 33 zeigt eine Verzögerungsdauerparameterverarbeitungsroutine im Schritt 131 in der in Fig. 30 gezeigten Unterbrecherroutine. Eine Einrichtung wird untersucht bzw. diskriminiert basierend auf einer Zahl, die in einem Verzögerungsdauerregister DDEV gespeichert ist (Schritt 167). Wenn der Inhalt des Registers DDEV "0" ist, wird ein Tastencode in ein Verzögerungsdauertastencoderegister TGKCD eingegeben (Schritt 170). Wenn der Inhalt des Registers DDEV unterschiedlich von "0" ist, werden Eingabedaten einer Einrichtung, die durch das Register DDEV repräsentiert wird, herausgelesen und in das Register BUF eingegeben und darin gespeichert (Schritt 168). Der Wert des Registers BUF wird umgewandelt in Tastencodedaten durch ein Verfahren entsprechend wie beim Register DDEV, und die umgewandelten Daten werden in das Register TGKCD eingegeben (Schritt 169). Dann wird überprüft, ob der Tastenverschiebungseffekt auf die Verzögerungsdauer angewandt wird (Schritt 171). Wenn das Ergebnis im Schritt 171 NEIN ist, werden die Daten in dem Register TGKCD direkt in ein Register KBUF eingegeben (Schritt 172). Wenn jedoch das Ergebnis im Schritt 171 JA ist, werden Korrekturberechnungen durchgeführt, und die korrigierten Daten werden in das Register KBUF eingegeben (Schritt 173). Der Wert des Registers KBUF wird in eine Verzögerungsdauer umgewandelt und die umgewandelten Daten werden in ein Verzögerungsdauerregister DBUF eingegeben (Schritt 174). Die Verzögerungsdauerdaten, die, wie oben beschrieben, erhalten wurden, werden an die Schallquelle geschickt (Schritt 175).
Fig. 34 zeigt eine Schleifenverstärkungsparameterverarbeitungsroutine in der Unterbrecherroutine (Fig. 30). Im Schritt 176 wird eine Zahl in einem Verstärkungseinrichtungsregister GDEV untersucht. Wenn die Zahl "0" ist, werden Schleifenverstärkungen G1 und G2 für Eingabestandardverstärkungen STG1 und STG2 an die Schallquellenschaltung eingestellt (Schritt 177). Wenn die Zahl unterschiedlich von "0" ist, werden Eingabedaten einer Einrichtung, die durch das Register GDEV angezeigt wird, herausgelesen und in das Register BUF eingegeben und darin gespeichert (Schritt 178). Der Wert des Registers BUF wird umgewandelt in Abnahme- bzw. Beendigungskoeffizienten durch ein Verfahren entsprechend wie beim Register GDEV und die Beendigungskoeffizienten werden eingestellt als Verstärkungen G1 und G2. Tastenverschiebungsverarbeitung wird durchgeführt für die Schleifenverstärkungen (Schritt 180 und 181) und die schließlich erhaltenen Schleifenverstärkungen G1 und G2 werden an die Schallquelle geschickt (Schritt 182).
Fig. 35 zeigt eine arithmetische Routine im Schritt 128 in der Unterbrecherroutine (Fig. 29) in einem vorbestimmten Zyklus durch den Timer. Im Schritt 183 werden Bewegungsgrößen ΔX und ΔY in jeweiligen Richtungen erhalten, basierend auf Differenzen zwischen vorherigen und derzeitigen X- und Y-Koordinatenpositionen (XOLD und X, YOLD und Y). Im Schritt 184 werden die Abstände LX und Ly von einer Bezugsposition (X&sub0;, Y&sub0;) erhalten. Eine Geschwindigkeit VEL, eine Drehgröße LOT, eine Drehrichtung DIR, ein Bewegungsabstand DIST werden erhalten durch vorbestimmte Berechnungen, die in Fig. 35 gezeigt sind, basierend auf den oben genannten Daten (Schritte 185, 186, 187 und 189). Nach diesen Berechnungen werden die derzeitigen Positionsdaten X und Y in den Registern für die nächsten Berechnungen gespeichert (Schritt 190).
Fig. 36 zeigt ein erstes Beispiel einer Atemdruckkorrekturarithmetikroutine im Schritt 145 in Fig. 31. Die Daten EBUF, die in der Lippenstellung; und Atemdruckparameterverarbeitungsroutine (Fig. 31 und 32) berechnet wurden, werden mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen (Schritt 191). Wenn die Daten kleiner sind als der Schwellenwert, werden sie als Rauschen ignoriert. Wenn die Daten größer sind als der Schwellenwert, wird überprüft, ob ein Verarbeitungszähler bzw. -zählerstand einen vorbestimmten Wert erreicht (Schritt 192). Wenn das Ergebnis des Schrittes 192 NEIN ist, werden vorbestimmte Operatoren B&sub1;, B&sub2;, B&sub3; und B&sub4; erhalten, basierend auf dem Inhalt des Verzögerungsdauertastencoderegisters TGKCD und werden eingestellt auf K&sub1;, K&sub2;, K&sub3; und K&sub4; (Schritt 193). Diese Operatoren B&sub1;, B&sub2;, B&sub3; und B&sub4; entsprechen jeweils b&sub1;, b&sub2;, c&sub1;-b&sub1; und c&sub2;-b&sub2; in einem Schaubild von geraden Linien b und c zum Unterteilen eines Tonerzeugungsbereichs, wie es in Fig. 39 gezeigt ist. In diesem Schaubild werden die geraden Linien b und c ausgedrückt durch y = b&sub1; + b&sub2;x bzw. y = c&sub1; + c&sub2;x. Angenommen, daß eine Eingabe in der x-Richtung dargestellt wird durch xin und daß eine Eingabe in der y-Richtung dargestellt ist durch yin, und wenn beispielsweise bewirkt wird, daß y durch arithmetische Korrektur in einen Tonerzeugungsbereich zwischen den geraden Linien b und c fällt, dann werden Berechnungen durchgeführt für x Xin, und y = b&sub1; + b&sub2;x + {(c&sub1; - b&sub1;) + (c&sub2; - b&sub2;)x} yin/yinMAX.
Nachdem K&sub1;, K&sub2;, K&sub3; und K&sub4; im Schritt 193 erhalten wurden, wird der Verarbeitungszählerstand erhöht (Schritt 195) Eine vorbestimmte Berechnung wird durchgeführt, basierend auf diesen K&sub1;, K&sub2;, K&sub3; und K&sub4;, und das Berechnungsergebnis wird in dem Register PBUF gespeichert (Schritt 196). Die Berechnung im Schritt 196 entspricht der, die ausgeführt wurde für x = xin und y = b&sub1; + b&sub2;x + {(c&sub1; - b&sub1;) + (c&sub2; - b&sub2;)x} yin/yinMAX.
Wenn im Schritt 192 bestimmt wird. daß der Verarbeitungszähler einen vorbestimmten eingestellten Wert erreicht, werden A&sub1;, A&sub2;, A&sub3; und A&sub4; erhalten, basierend auf den Inhalt des Registers TGKCD und werden eingestellt auf K&sub1;, K&sub2;, K&sub3; und K&sub4; (Schritt 194), wodurch die Berechnung im Schritt 196 ausgeführt wird. Diese Operatoren A&sub1;, A&sub2;, A&sub3; und A&sub4; entsprechen jeweils b&sub1;, b&sub2;, c&sub1;-b&sub1; und c&sub2;-b&sub2; in einem Schaubild von geraden Linien b und c zum Unterteilen eines Tonerzeugungsbereichs, wie er in Fig. 39 gezeigt ist, und zwar auf die gleiche Weise wie die Operatoren B&sub1;, B&sub2;, B&sub3; und B&sub4;.
Fig. 37 zeigt ein zweites Beispiel einer Atemdruckkorrekturarithmetikroutine. Ähnlich wie beim ersten Beispiel (Fig. 36), wird der Inhalt des Registers EBUF mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen (Schritt 197), und ein Verarbeitungszähler(-stand) wird verglichen mit einem vorbestimmten Einstellwert (Schritt 198). Wenn der Verarbeitungszähler kleiner oder gleich dem Einstellwert ist, wird das Register TIME inkrementiert bzw. um eins erhöht (Schritt 199). Im Schritt 200 wird i eingestellt und eine Berechnung, die in Fig. 37 gezeigt ist, wird viermal wiederholt wodurch K&sub1;, K&sub2;, K&sub3; und K&sub4; berechnet werden. Wenn andererseits im Schritt 198 bestimmt wird, daß der Verarbeitungszähler den Einstellwert erreicht, werden K&sub1;, K&sub2;, K&sub3; und K&sub4; erhalten, basierend auf dem Inhalt des Registers TGKCD ähnlich wie im Schritt 194 in Fig. 36 (Schritt 202). Die Daten PBUF werden berechnet, basierend auf K&sub1;, K&sub2;, K&sub3; und K&sub4;, die auf diese Weise erhalten werden ähnlich wie im Schritt 196 in Fig. 36 (Schritt 201).
Fig. 38 zeigt eine Anordnung einer Schallquellenschaltung eines Blasinstrumentalgorithmus gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Schallquelle entspricht der Schallquelle 97 in Fig. 23. Das Atemdrucksignal PBUF und das Mundstellungssignal EBUF, die, wie oben beschrieben, korrigiert wurden, werden in einen Subtrahierer 203 bzw. einen Addierer 205 eingegeben, die als Schaltungseingabeabschnitte dienen. Der Subtrahierer 203 zieht das Atemdrucksignal von einem Eingangssignal auf einer Signalleitung L2 ab, wodurch ein Differentialdrucksignal ausgegeben wird für die Bewegung bzw. Versetzung eines Blattes eines Mundstücks. Ein Tiefpaßfilter 204 ist mit der Ausgangsseite des Subtrahierers 203 verbunden und entfemt eine Hochfrequenzkomponente des Differenzdrucksignais. Dies soll bewirken, daß das Blatt (des Mundstücks) nicht auf die Hochfrequenzkomponente anspricht. Der Addierer 205 addiert das Mundstellungssignal zu dem Ausgangssignal von dem Tiefpaßfilter 204 und gibt das Summensignal an eine nicht-lineare Tabelle 206 aus. Die nicht-lineare Tabelle 206 simuliert einen Betrag einer Bewegung bzw. Versetzung des Blattes im Hinblick auf einen gegebenen Druck und besitzt vorbestimmte Eingabe-/Ausgabe-Charakteristika. Die Ausgabe von der nicht- linearen Tabelle 206 dient als ein Signal, das ein Luftpfadgebiet des Blattes des Mundstücks repräsentiert. Die Ausgabe von der nicht-linearen Tabelle 206 ist mit einer Eingabe eines Multiplizierers 216 verbunden. Die andere Eingabe des Multiplizierers 216 empfängt das Differentialdrucksignal von dem Subtrahierer 203 über eine nicht-lineare Tabelle 207. Die nicht-lineare Tabelle 207 simuliert die Tatsache, daß selbst, wenn ein Differenzdruck erhöht wird, eine Strömungsrate in einem engen Rohrpfad gesättigt ist und der Differentialdruck nicht proportional zu der Strömungsrate ist. Das Ausgabesignal von dem Multiplizierer 216 dient als ein Signal, das eine Luftströmungsrate in dem Blatt des Mundstücks repräsentiert, und zwar auf der Basis dieser zwei Eingabesignale.
Der Multiplizierer 216 ist mit einem Addierer 210 über einen Dämpfer 209 verbunden. Der Dämpfer 209 empfängt die Schleifenverstärkung G1, die durch die oben genannte Arithmetikroutine erhalten wurde (Fig. 34). Der Dämpfer 209 ist mit der Eingangsseite eines Addierers 210 verbunden.
Der Addierer 210 bildet eine Verbindung zusammen mit dem Addierer 211. Der Addierer 210 addiert ein Ausgangssignal von einer Verzögerungsschaltung 215 zum Bilden der Signalleitung L2, und ein Ausgangssignal von dem Dämpfer 209 und gibt das Summensignal auf eine Signalleitung L1 aus. Der andere Addierer 211 addiert ein Signal auf der Signalleitung L1 und ein Signal von der Verzögerungsschaltung 215 und gibt das Summensignal auf die Signalleitung L2 aus. Diese Schleife kann einen synthetisierten Druck einer ankommenden Welle durch eine Eingangsströmungsrate unmittelbar nach einem Spalt zwischen dem Mundstück und dem Blatt und eine durch ein Resonanzrohr reflektierte Welle simulieren.
Das Signal auf der Signalleitung L2 wird über ein Filter 213, einen Dämpfer 214 und eine Verzögerungsschaltung 215 zu der Signalleitung L2 zurückgeführt. Das Filter 213 weist ein Tiefpaßfilter allein oder eine Kombination aus einem Tiefpaßfilter und einem Hochpaßfilter auf. Die Filter 204 und 213 empfangen den Filterabschneidparameter und den Resosnanzparameter, die in der oben genannten Unterbrecher-Routine berechnet werden (Fig. 30). Der Dämpfer 214 empfängt die Schleifenverstärkung G2, die in der in Fig. 34 gezeigten Arithmetikroutine oder Rechenschleife erhalten wurde. Die Verzögerungsschaltung 215 empfängt den Verzögerungsdauerparameter, der in der in Fig. 33 gezeigten Arithmetikroutine erhalten wurde. Das Filter 213 simuliert die Form des Resonanzrohrs. Die Verzögerungsschaltung 215 simuliert einen Zustand, in dem eine auftreffende bzw. ankommende Welle von dem Mundstück als Reflexionswelle zu dem Mundstück zurückgeführt wird entsprechend der Länge des Resonanzrohrs, und die Länge zwischen einem Endteil des Resonanzrohrs zu einem Tonloch.
Ein Wellenformsignal auf der Signalleitung L2 wird extrahiert bzw. herausgezogen als eine elektronische Tonausgabe über ein Bandpaßfilter 212 zum Simulieren von Abstrahlcharakteristika eines Musiktons in Luft.
Fig. 40 ist ein Schaubild, das die Beziehung zwischen einem Atemdruck pr und einer Mundstellung em zeigt. Ein schraffierter Teil zwischen geraden Linien 1 und 2 repräsentiert einen Bereich, in dem ein Ton regulär klingt. Der Stift auf der drei-dimensionalen Tafel gibt zusätzlich zu den X- und Y-Koordinaten einen Schreibdruck aus. Daher wird die Mundstellung beispielsweise berechnet durch (Y-Koordinate) x (Schreibdruck/Maximalwert des Schreibdrucks), und der Atemdruck kann berechnet werden, basierend auf der Mundstellung.
Gleichungen für die geraden Linien 1 und 2 werden wie folgt angenommen:
Gerade Linie 1: pr = em/a + a'
Gerade Linie 2: pr = em/d + d'
In diesem Fall ist der Atemdruck des schraffierten Teils gegeben durch pr = em/d + d' + {(1/a - 1/d)em + a' - d'} x (X-Koordinate)/(Maximalwert der X-Koordinate).
Bei dem Blasinstrumentalgorithmus werden Zuweisungsbeispiele von Eingabedruck und X- und Y- Koordinatenparameter durch die drei-dimensionale Tafel (oder eine Maus oder einen Joystick) und Musiktonsteuerparameter wie folgt zusammengefaßt:
(a) Ein Druck wird der Mundstellung zugeordnet, und eine X-Koordinate wird dem Atemdruck zugeordnet.
(b) Eine Geschwindigkeit (berechnet aus den X- und Y- Koordinaten) wird dem Atemdruck zugeordnet, und ein Druck wird dem Atemdruck zugeordnet.
(c) Eine Y-Koordinate wird der Mundstellung zugeordnet, und ein Druck wird dem Atemdruck zugeordnet.
(d) Ein Druck wird den Graden von Anschwellen und Dämpfen bzw. Anheben und Verstummen zugeordnet, die Mundstellung wird erhalten, basierend auf einer Geschwindigkeit, und der Atemdruck wird erhalten, basierend auf der Mundstellung. Ein Ton hebt an bzw. beginnt, wenn der Druck von verändert wird. Fig. 41A und 41B zeigen die Beziehung zwischen einer Anhub- bzw. Anfangszeit eines Tons und einem Tonvolumen bzw. einer Tonlautstärke. Fig. 41A zeigt einen Fall, in dem eine Druckänderung groß ist, und Fig. 41B zeigt einen Fall, in dem eine Druckänderung gering ist. Diese Zuweisung wird ausgeführt, wenn eine Geschwindigkeit 0 ist, z. B. wenn ein Betrieb begonnen wird.
Ein Ton wird beendet bzw. verstummt, wenn der Druck auf verändert wird. Fig. 42A und 42B zeigen die Beziehung zwischen einem Tonvolumen bzw. einer Tonlautstärke und einer Zeit in diesem Fall. Fig. 42A zeigt einen Fall, in dem eine Druckänderung groß ist und Fig. 42B zeigt einen Fall, in dem eine Druckänderung gering ist. Die Zuweisung wird ausgeführt, wenn eine Geschwindigkeit 0 wird, z. B. wenn ein Betrieb beendet wird.
(e) Ein Druck wird den Graden des Anhebens bzw. Beginns und des Dämpfens bzw. Verstummens zugeordnet, ein Abstand von den zentralen Koordinaten des Betriebsgliedes wird einer Mundstellung zugeordnet, und eine Geschwindigkeit wird dem Atemdruck zugeordnet.
(f) Ein Druck wird den Graden des Anhebens bzw. Beginns und des Dämpfens bzw. Verstummens zugeordnet, die Mundstellung wird erhalten, basierend auf einem Abstand von den zentralen Koordinaten des Betriebsgliedes, und der Atemdruck wird berechnet, basierend auf der Mundstellung.
Fig. 43 ist ein Schaubild zur Erklärung eines Parametersteuerverfahrens in Anbetracht der Tastenverschiebungsdaten. Wenn Tastenverschiebungsdaten eingegeben werden, schwingt ein Ton. In einem normalen Zustand ist der Atemdruck gegeben durch Atemdruck = Druck x Geschwindigkeit und wird gesteuert, so daß er verschoben wird entlang einer gepunkteten geraden Linie 3 in Fig. 43. In diesem Fall ist die Mundstellung gegeben durch Mundstellung = Konstante x Atemdruck und wird berechnet, basierend auf dem Atemdruck. Wenn Tastenverschiebungsdaten eingegeben werden, ist der Atemdruck zu dieser Zeit festgelegt und die Mundstellung wird verändert von einem Punkt G auf der geraden Linie 3 innerhalb eines Bereichs der geraden Linien 1 und 2 in Übereinstimmung mit den Tastenverschiebungsdaten. Somit kann ein Vibrator-Effekt leicht erhalten werden.
In diesem Ausführungsbeispiel werden Tonerzeugungsbereichscharakteristika eines Streichinstruments oder eines Blasinstruments durch vier gerade Linien angenähert. Jedoch kann eine beliebige Anzahl gerader Linien angenommen werden oder Kurven können angenomnmen werden abhängig von einem zu verwendenden Algorithmus für die physische bzw. körperliche Schallquelle.
Das Eingabebetriebsglied kann ein anderes als das oben genannte Betriebsglied vom Schiebereglertyp (Fig. 8 und 9) oder die drei-dimensionale Tafel (Fig. 18) aufweisen.
Fig. 44 zeigt eine weitere Anordnung eines Spiel- bzw. Aufführungsbetriebsglieds. Bei dieser Anordnung wird ein Joystickmechanismus verwendet. Wenn eine Betätigungsstange 808, die durch ein (nicht gezeigtes) Drehlager getragen wird, in einer beliebigen Richtung gedreht wird, werden Drehvolumina bzw. Drehregler oder Drehwandler 809 und 810 in X- und Y-Richtungen gedreht, und die X- und Y- Drehpositionen können detektiert werden. Wenn ein Drucksensor auf einem Griffteil der Betätigungsstange 808 angeordnet ist, kann ein Betätigungsdruck detektiert werden.
Fig. 45 zeigt noch eine weitere Anordnung des Spiel- bzw. Aufführungsbetriebsglieds. Diese Anordnung verwendet einen Mausmechanismus. Eine drehbare Kugel 812 ist in einem Hauptkörper 811 angeordnet und wird auf einer flachen Platte gerollt. Somit werden Bewegungen in X- und Y- Richtung detektiert durch Drehvolumina bzw. Drehregler oder Drehwandler 814 und 815 und werden als X- und Y- Positionsdaten ausgegeben. Wenn ein Drucksensor 813 auf der Oberseite des Hauptkörpers angeordnet ist, kann eine Druckkraft als Druckdaten ausgegeben werden.
Wie oben beschrieben wurde, werden gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn Musiktonparameter gesteuert werden auf der Basis von Betriebsdaten eines Aufführungsbetriebsglieds, die Musiktonparameter korrigiert, basierend auf Tonerzeugungsbereichscharakteristikschaubildern bzw. -kennlinien, basierend auf Musiktonparametern, so daß ein elektronischer Ton, der durch die Musiktonparameter erzeugt wird, in den regulären Tonerzeugungsbereich fallen kann, und danach werden die korrigierten Parameter in eine Schallquelle eingegeben. Daher kann ein Ton zuverlässig erzeugt werden unabhängig von einem Betriebszustand des Aufführungsbetriebsglieds, und ein elektronisches Musikinstrument kann leicht gespielt werden.
Da Anhubverarbeitung und Halteverarbeitung eines Tons geschaltet und gesteuert werden, basierend auf den Tonerzeugungscharakteristikschaublildern bzw. -kennlinien, kann ein Ton in zuverlässiger Weise erzeugt werden und eine Ausdrucksbreite eines Tons kann erweitert werden.
Insbesondere, wenn die Tonerzeugungsbereichscharakteristikschaubilder oder -kennlinien eines Blasinstrumentalgorithmus' verwendet werden, können Klangfarben eines Blasinstruments ausgedrückt werden durch ein elektronisches Musikinstrument. In diesem Fall kann ein Spieler mehr Ausdrucksarten genießen bzw. hervorrufen als bei einem akustischen Blasinstrument. Dieses elektronische Musikinstrument kann leichter gespielt werden als ein akustisches Blasinstrument, und Töne können zuverlässig erzeugt werden bei Betrieb bzw. Betätigung eines Betriebs- bzw. Betätigungsglieds. Daher kann ein Spieler leicht atmen. Bei einem Blasinstrument können Töne kontrolliert bzw. gesteuert werden, basierend auf der Mund- bzw. Lippenstellung auf einem Blatt, einem Atemdruck und ähnlichem während eines Spiels bzw. einer Aufführung. Da das Betriebs- bzw. Betätigungsglied jedoch durch Bewegung einer Hand betätigt werden kann, können Töne leicht gesteuert bzw. kontrolliert werden. Da ein Spieler seine Hand auf dem Betriebsglied in gewünschter Weise bewegen kann, kann ein dynamischer Bereich erweitert werden. Ein Tonvolumen bzw. eine Tonlautstärke und eine Tongualität können leicht kontrolliert bzw. gesteuert werden. Zusätzlich kann ein Tonerzeugungsbetrieb und Töne hinsichtlich des Gefühls miteinander zusammenfallen. Ferner kann die Haltedauer eines Tons verlängert werden.

Claims

1. Verfahren zum Steuern von Schallquellenmitteln (6; 23) für ein elektronisches Musikinstrument, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Ausgeben von Betriebsdaten eines Aufführungsbetriebsgliedes (1; 15) entsprechend Musiktonsteuerparametern eines Musikinstruments;

Umwandeln der Betriebsdaten in Werte gemäß einem Musiktonsteuerparameter des Musikinstruments; und Eingeben der umgewandelten Betriebsdaten zusammen mit Tonlagendaten, die von Tonlagendateneingabemitteln in den Schallquellenmitteln (6; 23) ausgegeben werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Betriebsdaten in Werte umgewandelt werden, die in einen bestimmten einer Vielzahl von Tonerzeugungsbereichen (A, B, C) fallen, welche bestimmt werden basierend auf einer Beziehung zwischen mindestens zweien der Musiktonsteuerparameter.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Tonerzeugungsbereiche (A, B, C) eine Tonerzeugung der Schallquellenmittel (6; 23) repräsentieren, die entweder als regulär oder als irregulär bezeichnet werden, wobei die Betriebsdaten umgewandelt werden, so daß sie in einen regulären Bereich fallen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Tonerzeugungsbereiche (A, B, C) ausgedrückt werden durch einen Graphen, der durch vier Kurven (a, b, c, d) in einem Koordinatensystem definiert wird, wobei zwei der Musiktonsteuerparameter jeweils entlang der Ordinate und der Abszisse aufgezeichnet werden, und wobei ein durch die mittleren zwei (b, c) der vier Kurven (a, b, c, d) definierte Bereich (A) einen Tonerzeugungsbereich bildet, Bereiche (B) außerhalb des Tonerzeugungsbereichs (A) Aufrechterhaltungsbereiche eines erzeugten Tons bilden und Bereiche (C) außerhalb der beiden äußeren (a, d) der vier Kurven (a, b, c, d) irreguläre Tonbereiche bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die zwei Musiktonsteuerparameter ein Bogendruck und eine Bogengeschwindigkeit sind.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die zwei Musiktonsteuerparameter ein Atemdruck und eine Mund- oder Lippenstellung sind.

6. Elektronisches Musikinstrument, das folgendes aufweist:

Aufführungsbetriebsmittel (1; 15) zur Ausgabe von Betriebsdaten entsprechend Musiktonsteuerparametern eines Musikinstruments;

Umwandlungsmittel (2; 3) zum Umwandeln der von den Aufführungsbetriebsmitteln (1; 15) ausgegebenen Betriebsdaten;

Tonlagendateneingabemittel zum Eingeben von Tonlagendaten eines zu erzeugenden Musiktons; und

Schallquellenmittel (6; 23) zum Empfangen der umgewandelten Betriebsdaten als die Musiktonsteuerparameter und die Tonlagendaten und zum Erzeugen eines Musiktons basierend auf den umgewandelten Betriebsdaten und den Tonlagendaten, wobei der Musikton das Musikinstrument simuliert;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Umwandlungsmittel (2; 3) zum Umwandeln der von den Aufführungsbetriebsmitteln (1; 15) ausgegebenen Betriebsdaten in Werte dienen, die in einen bestimmten einer Vielzahl von Tonerzeugungsbereichen (A, B, C) fallen, welche in Übereinstimmung mit mindestens zwei Musiktonsteuerparametern des Instruments bestimmt werden.

Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 6, wobei das Musikinstrument ein gestrichenes Saiteninstrument ist, wobei die Musiktonsteuerparameter ein Bogendruck und eine Bogengeschwindigkeit aufweisen und wobei die Aufführungsbetriebsmittel (1; 15) eine dreidimensionale Eingabeeinrichtung sind, welche erste Positionsdaten, zweite Positionsdaten und Druckdaten als die Betriebsdaten ausgibt.

8. Elektronisches Musikinstrument nach Anspruch 6, wobei das Musikinstrument ein Blasinstrument ist, wobei die Musiktonsteuerparameter ein Atemdruck und eine Mundstellung aufweisen und wobei die Aufführungsbetriebsmittel (1; 15) eine dreidimensionale Eingabeeinrichtung sind, welche erste Positionsdaten, zweite Positionsdaten und Druckdaten als die Betriebsdaten ausgibt.

9. Instrument nach Anspruch 6, wobei der bestimmte Tonerzeugungsbereich verändert wird, so daß er sich zur Zeit des Beginns oder Anhebens des Tons unterscheidet von dem zur Zeit der Dauer oder des Haltens des Tons.

10. Instrument nach Anspruch 6, wobei die Schallquelle eine physisch modellierte Schallquelle ist.