JP2005321566A - 真空管を用いた電子楽器の歪付加装置 - Google Patents

Abstract

【課題】音楽的に有効な歪音（オーバードライブサウンド）を得ることができ、さらに演奏中においても簡単な操作で歪音を加えられるようにする。
【解決手段】 真空管増幅回路により楽音を故意に歪ませた音色を発生する電子楽器であって、真空管増幅回路に加える楽音のレベルを増減することにより歪率を制御する第１の電子ボリュームと、装置出力端から出力される楽音のレベルを制御する第２の電子ボリュームとを、前記真空管増幅回路の前段と後段に配置し、第１、第２電子ボリュームによる増幅率を決定する直流電圧を増減するためのＣＰＵをＤ／Ａ変換器を介して各電子ボリュームに接続した歪付加部有し、各歪付加部の前段にハイパスフィルター、ローパスフィルターから成る周波数分割ネットワークを配置し、各周波数帯域に分割された信号を各歪付加部に供給し、再度それらの各出力を加算して出力するようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空管を用いた電子楽器の歪付加装置に関するものである。

電子楽器において、音を故意に歪ませる演奏が行われ、その歪を得るために真空管を利用する技術も公知であり、例えばギターアンプ等に搭載され一般的となって久しい。この歪付加装置は、真空管を用いた低周波増幅回路に適正範囲以上の信号を入力すると、回路を通過するときに信号が歪んでしまうことを利用しており、歪率は回路に入力する信号のレベルで変化する。しかし従来の歪付加装置は、前置増幅回路の増幅度を調整し、歪率を増減する摘みと、歪率を増したときに出力される楽音の音量を出力増幅回路の増幅度で調整し、もとの楽音の音量とのバランスを取る摘みを常に操作しなくてはならないため、演奏中に歪率を変更し、音色を変化させることが困難であった。

この問題に対処し、入力された楽音の変化、希望する歪率の変化に即時対応可能なように、真空管を用いた歪付加装置を、ＣＰＵ（中央処理装置）を搭載したデジタル回路で制御できるようにし、それによって通常、電子楽器に用いられている電圧で十分な歪を得るとともに、外部機器からの制御を可能にした装置が開発された（特開平６−２０８３７８号）。同装置は、真空管増幅回路に加える楽音の信号レベルを増減することで歪率を制御する第１のボルテージコントロールアンプ（ＶＣＡ・ＩＣ）と、装置の出力端子から出力される楽音の信号レベルを制御する第２のボルテージコントロールアンプを、真空管増幅回路の前段と後段に配置し、第１、第２両ＶＣＡ・ＩＣによる増幅率を決定する直流電圧を増減するためのＣＰＵをＤ／Ａ変換器を介して各ＶＣＡ・ＩＣに接続するという構成を有しており、電子楽器の歪付加装置として所期の性能を発揮する。

ところで、同号の発明を実施したキーボードなどでは、ポリフォニックの音（複数音）が音源ソースの場合において、低音域の信号と高音域の信号が同時に入力されたとき、音程感のない、濁った音になるという問題があった。これは混変調歪み（Ｃｒｏｓｓ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）と呼ばれる現象によるものであり、増幅器の非直線性により、高音部が低音部の波形により変調を受けて生じるもので、一般的には好まれない。また、低音部と高音部の信号レベル差により、レベルの大きいほうの信号が先に歪むので、必ずしも演奏者の意図にかなう歪みを発生するとは限らず、意図のとおりに音を歪ませる演奏はなかなか困難なことである。

特開平６−２０８３７８号 ＷＯ００／３９７８６号

本発明は前記の点に着目してなされたものであって、その課題は、演奏者の意図どおりで、音楽的に有効な歪音（オーバードライブサウンド）を簡単な操作で創ることができ、かつその歪音を、演奏中においても容易に操作できるようにすることである。また本発明は、低音部から高音部までパワフルで抜けの良い（濁りのない）歪音を得ることを目的とする。

前記の課題を解決するため、本発明は、真空管増幅回路により楽音を故意に歪ませた音色を発生する電子楽器について、真空管増幅回路に加える楽音のレベルを増減することにより歪率を制御する第１の電子ボリュームと、装置出力端から出力される楽音のレベルを制御する第２の電子ボリュームとを、夫々前記真空管増幅回路の前段と後段に配置し、第１、第２電子ボリュームによる増幅率を決定する直流電圧を増減するためのＣＰＵをＤ／Ａ変換器を介して各電子ボリュームに接続した構成を有する歪付加部を２個以上有し、各歪付加部の前段にハイパスフィルター、ローパスフィルター、又はバンドパスフィルターから成る周波数分割ネットワークを配置し、周波数分割ネットワークを通して各周波数帯域に分割された信号を各歪付加部に供給し、再度それらの各出力を加算して出力するようにするという手段を講じたものである。

本発明の装置に用いる真空管増幅回路は、適性以上の大きな信号が入力された場合に、その信号を歪ませる目的で真空管を用いており、この点特許文献１の場合と変わらない。また真空管増幅回路の構成は、特別のものであることを要しない。真空管増幅回路に加える楽音の信号レベルによって歪率を制御するために、第１の電子ボリュームが真空管増幅回路の前段に配置され、歪付加部の出力端から出力する楽音の信号レベルを制御するために、第２の電子ボリュームが真空管増幅回路の後段に配置される。これら第１、第２の電子ボリュームによる増幅率を制御するために、中央処理装置（ＣＰＵ)を搭載したデジタル回路が接続されている。本発明において電子ボリュームは、デジタル又はアナログの音量情報に基づいて音量を間接的に制御する機能を有するものを意味する。電子ボリュームの種類としては、１．アナログオーディオ信号をアナログ制御データにより音量制御するもので、ＶＣＡ（制御電圧値によって増幅率が変化する増幅器）を利用して音量制御する方法、２．アナログオーディオ信号をデジタル制御データにより音量制御するもので、デジタルデータをＤ／Ａ変換器でアナログ制御電圧に変換後ＶＣＡにより音量制御する方法、３．デジタルオーディオ信号をデジタル制御データにより音量制御する方法などが、該当する。

このような構成を有する歪付加部が、本発明に係る歪付加装置では、２組以上具備される。その内の１組はハイパスフィルターを装備し、相対的に低音域の周波数帯域の信号を除去して高音域の周波数帯域の信号を一方の歪付加部に供給し、もう１組の方の歪付加部はローパスフィルターを装備し、相対的に高音域の周波数帯域の信号を除去して低音域の周波数帯域の信号をもう一方の歪付加部に供給する。ここで、高音域とは、本発明の場合クロスオーバー周波数ｆｃより上の周波数域を指し、また低音域とはクロスオーバー周波数ｆｃよりも下の周波数域を指すものとする。高低２周波数帯域に分割するのではなく、さらにバンドパスフィルターにより３個以上の周波数帯域に分割し、より複雑な制御を行うことも本発明の範囲内で実施し得ることであり、これらのハイパスフィルター、ローパスフィルター、バンドパスフィルターは周波数分割ネットワークを構成する。上記ネットワークにより、各周波数帯域に分割された信号を各歪付加部に供給し、各々の出力は再度加算して本発明の装置からの出力となる。なお、クロスオーバー周波数ｆｃは任意に設定し得るものであるが、本発明の場合には１２５〜１０００Ｈｚほどの範囲が適当であり、かつ、演奏中にも可変し得る。

各周波数帯域に分割された信号が供給される、２個以上の歪付加部は、各々を独立して制御可能とすることができる。それによって、低音部から高音部までの各周波数帯域における歪率を独立して連続的に制御することができるようになる。歪みは、操作系において中央処理装置（ＣＰＵ)を介して各周波数帯域毎に、歪率のレベル、歪率バランスの２要素について制御される(図２参照）。また、両手演奏中に脚部による操作で歪みを付加することも可能である。

図２を参照して本発明における歪付加装置の動作を概説する。楽音信号のデータ入力があると、クロスオーバー周波数よりも低いか高いかによって分割した２周波数帯域に楽音を振り分け、或いは周波数帯域を３個以上に分割している例では夫々の周波数帯域毎に楽音信号が振り分けられる。今、図２に示す例では、低音域（低域）、高音域（高域）に分けられ、低域には、制御系において予め設定された低域歪の歪率制御のために第１電子ボリュームから制御電圧が印加され、高域には、予め設定された高域歪の歪率制御のために第１電子ボリュームから制御電圧が印加される。低域、高域いずれの信号データも、各帯域用の真空管増幅回路に入力され、各帯域用の真空管増幅回路で増幅され、その出力は、各帯域用の第２電子ボリュームにてＣＰＵによってコントロールされる。従って、各周波数帯域における歪率の制御が容易化され、演奏中の歪音効果をたやすく得ることができる。

本発明は上述のように構成されかつ作用するものであり、例えば低音部と高音部というように複数個に分割された周波数帯域毎に、別々の真空管により歪ませているため、高音部が低音部の信号による変調などの干渉を受けることがなく、低音部から高音部までパワフルで抜けの良いオーバードライブサウンド(歪音〉を得ることができ、さらに操作系における歪率のレベルとバランスの設定の組み合わせにより、単なるオーバードライブ効果だけに留まらず、低音部から高音部まで周波数帯域毎に夫々独立して歪率を連続的に制御することができるので、真空管プリアンプとしても使用可能である。

以下図面を参照して本発明に係る真空管を用いた電子楽器の歪付加装置をより詳細に説明する。図１は本発明の装置の１例を示すブロック図である。

例示の歪付加装置は、２セットの歪付加部２０、３０から成り、各歪付加部２０、３０の入力に分割ネットワーク１０の出力を接続したもので、周波数分割ネットワーク１０はクロスオーバー周波数ｆｃよりも高い周波数帯域の信号を供給するハイパスフィルター（ＨＰＦ）１１と、同じくクロスオーバー周波数ｆｃよりも低い周波数帯域の信号を供給するローパスフィルター（ＬＰＦ）１２と、を備えており、夫々の信号は高音部用歪付加部２０と、低音部用歪付加部３０に送られる。

ＨＰＦ１１からの信号が入力される、高音部用歪付加部２０は真空管低周波増幅回路２３を有している。この増幅回路２３に加える楽音のレベルを増減することによって歪率を制御する第１の電子ボリュームとして電圧制御増幅器即ちＶＣＡ・ＩＣ２１が前記増幅回路２３の前段に配置され、歪付加部２０の出力端から出力されるべき楽音のレベルを制御する第２の電子ボリュームとしてＶＣＡ・ＩＣ２２が同増幅回路２３の後段に配置されている。

前記増幅回路２３は、適正以上の大きな信号が入力された場合にその信号を歪ませる目的で真空管を用いており、その回路の具体的な構成自体は特別のものでなくて良い。つまり、そして在来の真空管低周波増幅回路と同様の回路構成を有するものでも良い。そして真空管のプレートにかける電源電圧として＋２００Ｖ付近を使用する。これにより、真空管プリアンプとして十分な性能が備わる。しかし、オーバードライブ専用の装置の場合には＋１２Ｖを使用しても良く、ＩＣの出力で十分な歪を得ることができる。

本発明では、上記歪付加部２０を制御するため、ＣＰＵを搭載したデジタル回路を制御系に使用する。即ち第１、第２の電子ボリュームであるＶＣＡ・ＩＣ２１、２２の増幅率を決定する直流電圧の増減を、ＣＰＵ５１がＤ／Ａ変換器２４に書き込んだデジタル値に比例させるように、ＣＰＵ５１をＤ／Ａ変換器２４を介して各ＶＣＡ・ＩＣ２１、２２に接続している。ＣＰＵ５１に内蔵のＲＯＭ、又はＣＰＵ５１に接続されたＲＯＭ若しくはＲＡＭに、第１、第２の電子ボリュームであるＶＣＡ・ＩＣ２１、２２にかける直流電圧をメモリしておくことができ、これにより歪率を変化させても希望の出力レベルを維持することができる。またＣＰＵ５１には、歪率を設定する手段としてオーバードライブレベル用摘み６１とオーバードライブバランス用摘み６２が接続されている。７１は脚部による歪み操作のためのエクスプレッションペダル（ボリュームペダル）を示す。

ＬＰＦ１２からの信号が入力される、低音部用歪付加部３０は真空管増幅回路３３を有しており、この増幅回路３３に加える楽音のレベルを増減することによって歪率を制御する第１の電子ボリュームであるＶＣＡ・ＩＣ３１が増幅回路３３の前段に配置され、歪付加部３０の出力端から出力される楽音のレベルを制御する第２の電子ボリュームであるＶＣＡ・ＩＣ３２が同増幅回路３３の後段に配置されている。この増幅回路３３にも前記と同じ目的で真空管を用いており、プレート電圧も＋１２Ｖの直流電圧とする。

上記低音部用の歪付加部３０も、ＣＰＵ５１を搭載した制御系のデジタル回路に接続され、高音部用の歪付加部２０と同じように制御される。３４はＤ／Ａ変換器であり、ＣＰＵ５１とＶＣＡ・ＩＣ３１，３２との間に設けられている。低音部用の歪付加部３０における第１、第２のＶＣＡ・ＩＣ３１、３２にかける直流電圧もＣＰＵ５１に記憶される。また、低音部用の歪付加部３０もＣＰＵ５１に接続されオーバードライブレベル用摘み６１と、オーバードライブバランス用摘み６２、及びエクスプレッションペダル７１により操作される構成を有することは高音部用歪付加部２０の場合と全く同じである。これら高音部用の歪付加部２０と低音部用の歪付加部３０の各出力をミックスするために、ミキサー４０が設けられている。

このような構成を有する本発明の真空管を用いた電子楽器の歪付加装置の作動について次に説明する。今、操作子Ｂのオーバードライブバランス用摘み６２を中間位置（目盛３２）、操作子Ｃのエクスプレッションペダル７１を最大位置（目盛６４）としたとき、操作子Ａのオーバードライブレベル用摘み６１は最小位置（目盛０）で歪みのない状態になっている。入力１５に楽音信号が入力されると、周波数分割ネットワーク１０において、クロスオーバー周波数ｆｃよりも高い周波数信号はハイパスフィルターＨＰＦ１１を通って高音部用の歪付加部２０に送られ、真空管を用いた増幅回路２３で増幅され、ミキサー４０へ送られる。一方、クロスオーバー周波数ｆｃよりも低い周波数信号はローパスフィルターＬＰＦ１２を通って、低音部用の歪付加部３３に送られ、真空管を用いた増幅回路３３で増幅され、ミキサー４０へ送られる。

本発明の装置では、オーバードライブレベル用摘み６１である操作子Ａとオーバードライブバランス用摘み６２である操作子Ｂとは、図３のバランステーブルに示すように、操作子Ｂが中間位置（目盛３２）のときに、ＨＦ（高音部）とＬＦ（低音部）が操作子Ａに対して同様に動き、連動するようになっている。操作子Ｂを目盛値が中間位置から小さくなる方向へ操作すると、操作につれてＨＦ（高音部）では操作子Ａの目盛よりずれてオーバードライブがかかり始める。逆に、操作子Ｂを目盛値が中間位置から大きくなる方向へ操作すると、それにつれて、ＨＦ（高音部）が操作子Ａの目盛よりずれてオーバードライブがかかり始める。

具体的に説明すると、操作子Ａを図１中で右に回すことにより、ＣＰＵが操作子Ａの位置レベルを読み取り、メモリーに書き込まれている、「摘み操作値−ＶＣＡコントロールの電圧」の変換テーブルを読み出し、Ｄ／Ａ変換器を経由して直流電圧コントロール電圧が上昇する。コントロール電圧に比例してＶＣＡ出力も大きくなり、真空管に過大な信号が入力され、その結果、真空管内部で歪みが発生する。歪みは、操作子Ａを最大（目盛６４）にしたときに、最大となる。操作子Ｂが中央（目盛３２）のときは、低音部と高音部は同じＶＣＡ数値が設定されるので、低音から高音まで均一に歪んだ音となる。操作子Ｂを図１中で左に回すと、高音部の歪みが減り始める。例えば、操作子Ｂが目盛２４の位置では、操作子Ａの目盛１６の位置で、高音部のオーバードライブがかかり始める。操作子Ｂを最小（目盛０）にすると、操作子Ａがどの位置でも高音部はオーバードライブがかからないので歪みのない状態になり、低音部だけが歪んだ状態となる。これと逆に操作子Ｂを図１中で右に回すと最大（目盛６４）で低音部の歪みがなくなり、高音部だけが歪んだ状態となる。

操作子Ａ及びＢによるオーバードライブの操作は、エクスプレッションペダルによっても全く同様に行うことができる。即ち、エクスプレッションペダルは、オーバードライブレベル操作用のペダルとオーバードライブバランス操作用のペダルとを装備しており、夫々のペダルの踏み代は操作子Ａ及びＢを回す操作量に対応する。

本発明に係る真空管を用いた電子楽器の歪付加装置は、以上説明した電子楽器におけるオーバードライブ効果や真空管プリアンプにおけるオーバードライブ効果の付与に適用可能である。特にハモンドオルガン（登録商標）にこの歪付加装置を組み合わせ、操作子Ａの目盛を中間位置、操作子Ｂの目盛を中間位置と最小との中央付近に調節すると、低音部が歪み気味の太くて、暖かい音色となる。このような使い方では、数十年前に生産された真空管式のハモンドオルガン（登録商標）が持っている、真空管独特の太くて、暖かいサウンドを容易に再現することができるようになる。当時生産された真空管式のハモンドオルガンは生産の年代によって部品が変更されたり、１台１台部品のばらつきなどにより真空管の歪みや音がばらついていたが、本発明に係る歪付加装置を使用する場合、前記操作子Ａ及びＢの設定の組み合わせによってばらつきに対応することも可能になった。

本発明に係る真空管を用いた電子楽器の歪付加装置の１実施例を示すブロック図。 本発明に係る装置における信号系と制御系の各フローチャート図。 本発明に係る装置におけるオーバードライブレベルとオーバードライブバランスのバランステーブルを示すグラフ。 本発明に係る装置におけるオーバードライブレベルとオーバードライブバランステーブルを示すグラフ。

符号の説明

１０ 周波数分割ネットワーク
１１ ハイパスフィルター
１２ ローパスフィルター
１５ 入力
２０ 高音用歪付加部
２１、３１ 第１の電子ボリュームとしてのＶＣＡ１
２２、３２ 第２の電子ボリュームとしてのＶＣＡ２
２４、３４ Ｄ／Ａ変換器
３０ 高音用歪付加部
４０ ミキサー
５１ ＣＰＵ
６１ オーバードライブレベル用摘み
６２ オーバードライブバランス用摘み
７１ エクスプレッションペダル

Claims (2)

1. 真空管増幅回路により楽音を故意に歪ませた音色を発生する電子楽器であって、真空管増幅回路に加える楽音のレベルを増減することにより歪率を制御する第１の電子ボリュームと、装置出力端から出力される楽音のレベルを制御する第２の電子ボリュームを、夫々前記真空管増幅回路の前段と後段に配置し、第１、第２電子ボリュームによるレベルを決定するためのＣＰＵを各電子ボリュームに接続した構成を有する歪付加部を２個以上有し、各歪付加部の前段にハイパスフィルター、ローパスフィルター、又はバンドパスフィルターから成る周波数分割ネットワークを配置し、周波数分割ネットワークを通して各周波数帯域に分割された信号を各歪付加部に供給し、再度それらの各出力を加算して出力するようにしたことを特徴とする真空管を用いた電子楽器の歪付加装置。
2. 各周波数帯域に分割された信号が供給される、２個以上の歪付加部の各々を独立して制御可能とし、それによって、高音部と低音部の歪率を独立して連続的に制御できるようにした請求項１記載の真空管を用いた電子楽器の歪付加装置。
   
   

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