JP2021047459A - 電子楽器、共鳴信号生成方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ピアノを模した演奏音あるいはその音信号を生成する場合に、より実際のピアノに近い弦の共鳴音あるいはその音信号を生成できるようにする。【解決手段】 特定の音高ｘの第１共鳴信号が循環し、上記第１共鳴信号を音高ｘに応じた時間だけ遅延する第１遅延部３１１と上記第１共鳴信号を減衰する第１減衰部３１３とを含む第１ループ部を備える第１共鳴信号生成部３１０と、音高ｘより高い音高ｙの第２共鳴信号が循環し、上記第２共鳴信号を音高ｙに応じた時間だけ遅延する第２遅延部３２１と上記第２共鳴信号を減衰する第２減衰部３２３とを含む第２ループ部を備え、上記第１ループ部と上記第２ループ部に、共通の演奏操作に基づき生成された励起信号を入力し、音高ｘは、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、音高ｙは、そのピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数とも異なる。【選択図】 図３

Description

この発明は、入力される励起信号に基づき弦の共鳴を模した共鳴信号を生成する共鳴信号生成装置及び共鳴信号生成方法と、上記の共鳴信号生成装置を備えた電子音楽装置と、コンピュータに上記の共鳴信号生成方法を実行させるためのプログラムとに関する。

従来から、自然楽器の挙動をシミュレートすることにより、自然楽器の発する音を電子的に再現しようとする試みが行われている。
この分野の技術として、例えば特許文献１には、指定された音名に対応した音信号を、複数の音名に対応した各音高周波数と各々整数倍関係にある複数の周波数位置に各々共振峰を有する残響効果付与手段を介して出力する技術が記載されている。この技術によれば、音信号に、ピアノの弦のような複数の発音振動体による共鳴の効果をシミュレートした残響効果を付与し、自然楽器の音を模倣した音信号を発生させることができる。

また、特許文献２及び特許文献３には、ピアノの弦の音を模擬した共鳴音を表す音信号を生成する共鳴音生成回路において、１サンプル単位で遅延長を設定可能な遅延回路での遅延時間と、１サンプル単位よりも細かく遅延長を設定可能なオールパスフィルタとを組み合わせて、柔軟な共鳴周波数の設定を可能とする技術が記載されている。

特開昭６３−２６７９９９号公報 特開２０１５−１４３７６３号公報 特開２０１５−１４３７６４号公報

しかしながら、従来知られている手法では、各音高の弦が発する共鳴音を模擬するために、該音高（及びその倍音）が強調されるように、共鳴音生成回路のループ処理における遅延量を設定していた。しかし、この手法では、有効弦が発する共鳴音しか模擬できない。

一方、一般的なアコースティックピアノ（以下単に「ピアノ」といった場合にはこれを指す）においては、弦には、対応する音高の共鳴周波数を持つように張られた有効弦の部分の他、前方弦及び後方弦と呼ばれる部分も有する（図４参照）。前方弦及び後方弦は、有効弦に比べると短いものの、振動可能なように張られ、実際に、フレームや駒を通じて有効弦あるいは周辺の弦の振動エネルギーが伝わり、それによって振動して音を発するものである。

特に、スタッカート奏法でピアノを演奏した場合、打鍵が終わってダンパが弦に当たっている状態でも、高音の残響が残る。そして、この残響には、前方弦及び後方弦の振動が寄与している。
しかし、従来の共鳴音の生成手法では、このような前方弦や後方弦が寄与する残響を再現することはできないという問題があった。

この発明は、このような問題を解決し、ピアノを模した演奏音あるいはその音信号を生成する場合に、より実際のピアノに近い弦の共鳴音あるいはその音信号を生成できるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、この発明の共鳴信号生成装置は、特定の第１音高の第１共鳴信号が循環する第１ループ部と、上記第１ループ部に第１励起信号を入力する第１励起入力部とを備え、上記第１ループ部が、上記第１共鳴信号を上記第１音高に応じた時間だけ遅延する第１遅延部と、上記第１共鳴信号を減衰する第１減衰部とを含む第１共鳴信号生成部と、特定の第２音高の第２共鳴信号が循環する第２ループ部と、上記第２ループ部に第２励起信号を入力する第２励起入力部とを備え、上記第２ループ部が、上記第２共鳴信号を上記第２音高に応じた時間だけ遅延する第２遅延部と、上記第２共鳴信号を減衰する第２減衰部とを含む第２共鳴信号生成部と、上記第１共鳴信号及び上記第２共鳴信号を出力する出力部とを備え、上記第１励起信号及び上記第２励起信号は、共通の演奏操作に基づき生成された信号であり、上記第１音高は、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、上記第２音高は、上記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもないものである。

このような共鳴信号生成装置において、さらに、上記第１共鳴信号と上記第２共鳴信号とを加算し減衰させて、上記第１ループ部及び上記第２ループ部にそれぞれ入力する伝播入力部を設けるとよい。
さらに、上記第１共鳴信号生成部と上記第２共鳴信号生成部との組を、ピアノの複数の有効弦とそれぞれ対応するように複数組設け、上記各組の第２共鳴信号生成部における第２音高はいずれも、上記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもないとよい。
さらに、上記第１共鳴信号生成部と上記第２共鳴信号生成部との組を、ピアノの高音側から所定数の有効弦とそれぞれ対応するように複数組設け、その所定数の有効弦よりも低音側の各有効弦と対応する上記第１共鳴信号生成部を設け、その低音側の各有効弦と対応する上記第２共鳴信号生成部を備えないか又はその低音側の各有効弦と対応する上記第２共鳴信号生成部の機能を無効化するとよい。

さらに、上記第２励起信号が、上記第１励起信号と同じ信号であるか又は上記第１励起信号を加工して生成した信号であるとよい。
さらに、各上記第１共鳴信号生成部及びこれと対応する上記第２共鳴信号生成部において、上記第１音高が、上記ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、上記第２音高が、そのある有効弦と対応する前方弦または後方弦の共鳴周波数の音高であるとよい。

また、この発明の別の共鳴信号生成装置は、信号を特定の第１音高に応じた時間だけ遅延する第１遅延回路と信号を減衰する第１減衰回路とを備える第１ループ回路と、上記第１ループ回路に第１励起信号を入力する第１励起入力回路とを備える第１共鳴信号生成回路と、信号を上記第１音高よりも高い特定の第２音高に応じた時間だけ遅延する第２遅延回路と信号を減衰する第２減衰回路とを備える第２ループ回路と、上記第２ループ回路に第２励起信号を入力する第２励起入力回路とを備える第２共鳴信号生成回路と、上記第１ループ回路を循環する第１共鳴信号及び上記第２ループ回路を循環する第２共鳴信号を出力する出力回路とを備え、上記第１音高が、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、上記第２音高が、上記有効弦と対応する前方弦又は後方弦の共鳴周波数の音高であるものである。

また、この発明の電子音楽装置は、上記のいずれかの共鳴信号生成装置と、検出した演奏操作に応じて予め定められた音色の演奏音を示す音信号を生成する音信号生成部と、上記音信号生成部が生成した音信号を上記第１励起信号として上記共鳴信号生成装置の上記第１ループ部に供給すると共に、その生成した音信号そのものあるいはその生成した音信号を加工して得た信号を、上記第２励起信号として上記共鳴信号生成装置の上記第２ループ部に供給する供給部と、上記音信号生成部が生成した音信号と上記共鳴信号生成装置の出力部から出力される音信号とを加算して出力する音信号出力部とを設けたものである。
この発明は、上記のように装置として実施する他、方法、システム、プログラム、プログラムを記録した媒体など、任意の形態で実施可能である。

以上のようなこの発明の構成によれば、ピアノを模した演奏音あるいはその音信号を生成する場合に、より実際のピアノに近い弦の共鳴音あるいはその音信号を生成することができる。

この発明の一実施形態である共鳴信号生成装置を備えた電子音楽装置の一実施形態である電子楽器のハードウェア構成を示すブロック図である。 図１に示した共鳴信号生成装置２０の概略的な機能構成を示す図である。 図２に示した共鳴信号生成部３０及び伝播部４０の機能構成をより詳細に示す図である。 実施形態で想定しているピアノの弦の構成を模式的に示す図である。 図３に示した後方弦入力生成部３２８の機能構成をより詳細に示す図である。 図２に示した共鳴設定部６０が共鳴信号生成装置２０の起動時に実行する処理のフローチャートである。 共鳴設定部６０が演奏操作を検出した場合に実行する処理のフローチャートである。 変形例の構成を示す、図２と対応する図である。 別の変形例における、１つの音高と対応する共鳴信号生成部３０及び伝播部４０の機能構成を示す図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、この発明の一実施形態である共鳴信号生成装置を備えた電子音楽装置の一実施形態である電子楽器について説明する。図１は、その電子楽器のハードウェア構成を示す図である。

この図に示すように、電子楽器１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface：登録商標）＿Ｉ／Ｆ（インタフェース）１４、パネルスイッチ１５、パネル表示器１６、演奏操作子１７、音源回路１８、共鳴信号生成装置２０、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換部）２１をシステムバス２３により接続して設けると共に、サウンドシステム２２を設けている。

これらのうちＣＰＵ１１は、電子楽器１０全体を制御する制御部であり、ＲＯＭ１２に記憶された所要の制御プログラムを実行することにより、パネルスイッチ１５及び演奏操作子１７の操作検出、パネル表示器１６における表示の制御、ＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ１４を介した通信の制御、音源回路１８及び共鳴信号生成装置２０による音信号生成の制御、及びＤＡＣ２１におけるＤＡ変換の制御等の制御動作を行う。

ＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１が実行する制御プログラムや、パネル表示器１６に表示させる画面の内容を示す画面データ、音源回路１８や共鳴信号生成装置２０に設定する各種パラメータのデータ等、あまり頻繁に変更する必要のないデータを記憶する、フラッシュメモリ等による書き換え可能な不揮発性の記憶部である。
ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１のワークメモリとして使用する記憶部である。
ＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ１４は、演奏操作や音色の指定等の演奏内容を示す演奏データを提供するＭＩＤＩシーケンサ等の外部装置との間でＭＩＤＩデータの入出力を行うためのインタフェースである。

パネルスイッチ１５は、電子楽器１０の操作パネル上に設けた、ボタン、ノブ、スライダ、タッチパネル等の操作子であり、パラメータの設定や、画面や動作モードの切り替え等、ユーザからの種々の指示を受け付けるための操作子である。
パネル表示器１６は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプ等によって構成され、電子楽器１０の動作状態や設定内容あるいはユーザへのメッセージ、ユーザからの指示を受け付けるためのグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）等を表示するための表示部である。

演奏操作子１７は、ユーザから演奏操作を受け付けるための操作子であり、ここではピアノにあるような鍵盤とペダルを備えるものとする。
音源回路１８は、検出した演奏操作子１７の操作に応じてＣＰＵ１１が生成するか又はＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ１４から受信したＭＩＤＩイベントに応じて、予め定められた音色（例えばピアノの音色）の演奏音を示す音信号（デジタル波形データ）を生成する音信号生成部である。

例えば、音源回路１８は、NoteONイベントの検出に応じて、NoteONイベントのあった音高の鍵の打鍵により発生する楽音のデジタル波形データを生成することができる。ピアノの音色の場合、このデジタル波形データの生成には、実際のピアノを１鍵ずつ打鍵して、打鍵により発生する音をＰＣＭ（Pulse Code Modulation）方式でデジタル波形データとして記録し、所定の波形メモリに予め記憶させておいたものを用いることができる。

このようなデジタル波形データを、各鍵の音高（及び打鍵のベロシティ）と対応させて記憶させておき、NoteONイベントがあった場合に、音源回路１８がそのイベントに係る音高（及びベロシティ）と対応する波形データを波形メモリから読み出し、ベロシティに応じたエンベロープ処理等を行って出力することにより、打鍵に応じた波形データを生成することができる。使用する音色は複数の候補から選択可能である。候補には、複数種類の楽器の音色が含まれていてもよいし、機種の違う複数の同種楽器（例えばピアノ）の音色が含まれていてもよい。

また、音源回路１８は生成した音信号を、共鳴信号生成装置２０とＤＡＣ２１を介してサウンドシステム２２へ出力する。なお、ＣＰＵ１１からの設定により、音源回路１８が生成した音信号の全部又は一部を、共鳴信号生成装置２０を通さずに出力できるようにしてもよい。

共鳴信号生成装置２０は、この発明の共鳴信号生成装置の一実施形態であり、音源回路１８から入力する音信号に基づき、図２及び図３等を用いて説明する処理を行うことにより、当該入力する音信号により励起される弦の共鳴を模した共鳴信号を生成する。また、共鳴信号生成装置２０は、音源回路１８から入力する音信号にこの共鳴信号を付加してＤＡＣ２１へ出力する。

ＤＡＣ２１は、共鳴信号生成装置２０が出力するデジタルの音信号をアナログ信号に変換して、サウンドシステム２２を構成するスピーカを駆動する。なお、サウンドシステム２２は、電子楽器１０を音声でなく音信号を出力するように構成する場合には、不要である。ＤＡＣ２１も、アナログではなくデジタルの波形データを出力するように構成する場合には、不要である。

以上の電子楽器１０は、演奏操作子１７により検出したユーザの演奏操作あるいはＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ１４により外部機器から受信した演奏データに基づき、その演奏に沿った音信号を、弦の共鳴を模した共鳴音が付加された状態で生成し、音声として出力することができる。
この電子楽器１０において特徴的な点の一つは共鳴信号生成装置２０の構成及び動作であるので、次にこの点について説明する。

まず図２に、共鳴信号生成装置２０の概略的な機能構成を示す。図２に示す各部の機能は、専用の回路によって実現しても、プロセッサにソフトウェアを実行させることによって実現しても、その組み合わせでもよい。図３及び以後の対応する図面に示す各部の機能についても同様である。

図２に示す共鳴信号生成装置２０は、８８鍵のピアノにおける弦の共鳴を模すように構成した例であり、最も低い音高のＡ０（１番目）から最も高い音高の（Ｃ８）（８８番目）までの各音高に対応する共鳴信号生成部３０を備える。なお、「３０−１」の符号のうち、ハイフンの後ろの数字は、何番目の音高に対応する構成かを示すものであるが、個体を区別する必要がない場合には、これを省略し、「３０」等の符号を用いるものとする。以降に説明する、ハイフンの後ろの数字を持つ他の符号も同様である。
また、共鳴信号生成装置２０は、共鳴信号生成部３０の他、伝播部４０、出力加算部５０Ｌ，５０Ｒ、加算部５１Ｌ，５１Ｒ、共鳴設定部６０を備える。

これらのうち各共鳴信号生成部３０は、音源回路１８から供給される音信号を励起信号として入力し、その音信号に基づき、対応する音高の弦において当該励起信号により励起される共鳴を模した共鳴信号を生成する機能を備える。ここでは、各共鳴信号生成部３０は、ＬＲ２ｃｈの音信号を入力する一方、後述のように第１共鳴信号生成部３１０及び第２共鳴信号生成部３２０からそれぞれＬＲ２ｃｈの共鳴信号を出力する。従って、各共鳴信号生成部３０が出力する共鳴信号は、第１共鳴信号生成部３１０が出力するものをＬｎａ，Ｒｎａ、第２共鳴信号生成部３２０が出力するものをＬｎｂ，Ｒｎｂと表記することにする（ｎは音高を示す数字）。また、ここでいう「対応する音高の弦」には、有効弦の他、前方弦と後方弦も含まれる。

伝播部４０は、複数の弦を張る駒が弦間で振動エネルギーを伝播させる様子を模擬した演算を行う機能を備える。各共鳴信号生成部３０は、この伝播部４０との間で信号を授受しながら共鳴信号の生成を行うが、共鳴信号生成部３０及び伝播部４０の機能については図３を用いて後に詳述する。
出力加算部５０Ｌは、各共鳴信号生成部３０が出力するＬ系統の共鳴信号Ｌ１ａ〜Ｌ８８ａとＬ１ｂ〜Ｌ８８ｂを全て加算して、共鳴信号生成装置２０の出力としてのＬ系統の共鳴信号を生成する機能を備える。出力加算部５０Ｒは、同様に共鳴信号Ｒ１ａ〜Ｒ８８ａとＲ１ｂ〜Ｒ８８ｂを加算してＲ系統の共鳴信号を生成する機能を備える。

加算部５１Ｌ，５１Ｒは、音信号出力部であり、それぞれ音源回路１８から供給される音信号に、出力加算部５０Ｌ，５０Ｒが生成した共鳴信号を加算してＤＡＣ２１へ出力する機能を備える。加算部５１ＬはＬ系統の音信号を、加算部５１ＲはＲ系統の音信号を取り扱う。
共鳴設定部６０は、共鳴信号生成装置２０の起動時や、その後ＣＰＵ１１から供給される演奏データに応じて、共鳴信号生成装置２０の各部に必要なパラメータを設定する機能を備える。共鳴設定部６０が設定するパラメータについては、図６及び図７を用いて後に詳述する。

次に、図３に、図２に示した共鳴信号生成部３０及び伝播部４０の機能構成をより詳細に示す。
図３には、共鳴信号生成部３０は、１番目及び８８番目の音高に対応するもののみを代表として示している。そして、各共鳴信号生成部３０は、第１共鳴信号生成部３１０と第２共鳴信号生成部３２０の組を備える。
これらのうち第１共鳴信号生成部３１０は、第１遅延部３１１、加算部３１２、第１減衰部３１３及び加算部３１４を含む第１ループ部を備える。さらに、加算部３１５と、レベル調整部３１７Ｌ，３１７Ｒ，３１８Ｌ，３１８Ｒとを備える。

このうち第１遅延部３１１は、入力する音信号の各サンプルを、共鳴設定部６０により設定された遅延量ＤＬが示す時間だけ保持した後で出力することにより、音信号を遅延させる機能を備える。この第１遅延部３１１は、出力タイミングを音信号のサンプリング周期単位で設定可能なバッファメモリや、出力箇所を選択可能なように直接に複数接続した遅延素子により構成することができる。また、サンプリング周期単位よりも細かく遅延量を設定したい場合には、サンプリング周期単位の遅延を行う回路に加え、特開２０１５−１４３７６３号公報に記載のような、一次のオールパスフィルタを用いた遅延回路を設けてもよい。

また、第１遅延部３１１は、入力し保持した音信号を出力する機能も備える。この出力は、レベル調整部３１７Ｌ，３１７Ｒによりそれぞれレベル調整され、第１共鳴信号生成部３１０が出力するＬ系統及びＲ系統の共鳴信号として、図２の出力加算部５０Ｌ，５０Ｒに入力される。

加算部３１２は、第１遅延部３１１が出力する音信号と、伝播部４０から供給される音信号とを、サンプル毎に加算する機能を備える。すなわち、伝播部４０から供給される音信号分のエネルギーを、第１ループ部に入力する機能を備える。なお、駒での波形の反射を模擬するため、伝播部４０から供給される音信号の入力は、減算（正負反転して加算）で入力する。

第１減衰部３１３は、加算部３１２から供給される音信号を、共鳴設定部６０により設定されたゲイン値に従って減衰させる機能を備える。共鳴設定部６０は、後述するように、弦と対応するダンパの状態を模擬したゲイン値を第１減衰部３１３に設定する。ダンパが当たっている弦についてはゲイン値０を設定して弦振動の急速停止を模擬し、ダンパが離れている弦については１に近い１未満のゲイン値を設定して、信号のレベルを徐々に減衰させ、弦振動の減衰を模擬する。

加算部３１４は、音源回路１８から供給される励起信号と、第１減衰部３１３が出力する音信号とを加算することにより、第１ループ部に第１励起信号を入力する第１励起入力部の機能を備える。
この実施形態では、音源回路１８は、生成した音信号をＬとＲの２系統にミキシングして共鳴信号生成装置２０へ供給する。従って、複数の鍵が同時に押鍵され、複数の音高の音信号が同時に音源回路１８で生成される場合には、それらが混合された音信号が共鳴信号生成装置２０へ供給される。そして、第１共鳴信号生成部３１０は、レベル調整部３１８Ｌ，３１８ＲによりそれぞれＬ系統及びＲ系統の音信号のレベルを調整し、励起信号として加算部３１４を介して第１ループ部へ入力する。これらのレベル調整部３１８Ｌ，３１８Ｒと加算部３１４が、第１共鳴信号生成部３１０側の供給部に該当する。

例えば、レベル調整部３１８Ｌ，３１８Ｒに設定されるゲイン値が共に１であれば、第１共鳴信号生成部３１０に入力する励起信号は、音源回路１８から供給されたＬ系統とＲ系統の音信号を単に加算して得た音信号となる。しかし、Ｌ系統とＲ系統とで個別にレベル調整を行えるようにすることも妨げられない。

以上の第１共鳴信号生成部３１０において、ｘ番目の音高と対応するものを例とすると、第１遅延部３１１−ｘに設定される遅延量ＤＬ１（ｘ）は、第１ループ部の処理１周に要する時間が、ｘ番目の音高（第１音高）の音の１周期（ｘ番目の音高の弦の共鳴周波数の逆数）となるような値とする。このことにより、第１励起信号の中の共鳴周波数の成分（及びその倍音の成分）が、第１遅延部３１１による遅延後の信号と次の周期の第１励起信号とで加算される形で強調され、第１共鳴信号生成部３１０−ｘにおいて、第１ループ部に、ｘ番目の音高の有効弦の共鳴周波数を持つ第１共鳴信号が循環する（当該音信号が第１ループ部内でループ処理に供される）ことになる。このことにより、第１共鳴信号生成部３１０は、ｘ番目の音高の有効弦による共鳴を模擬することができる。
すなわち、第１共鳴信号生成部３１０は、ｘ番目の音高に応じた時間だけの第１遅延と、第１減衰とを含む第１ループ処理に、第１励起信号を入力して、上記第１ループ処理を循環するｘ番目の音高の第１共鳴信号を生成する第１共鳴信号生成手順を実行することができる。

なお、伝播部４０から加算部３１２を介して入力される音信号も、第１ループ部に形成される共鳴信号に影響を与える点では、加算部３１４から入力される励起信号と同じであるが、後述するように共鳴信号に急激な影響は与えない（そうなるように伝播減衰部４１１のゲイン値を設定する）ので、励起信号には含めないものとする。
なお、第１共鳴信号生成部３１０は、上記の他、加算部３１５を介して、第１遅延部３１１の出力（第１共鳴信号）を伝播部４０に供給する機能も備える。

一方、第２共鳴信号生成部３２０は、第２遅延部３２１、加算部３２２、第２減衰部３２３、加算部３２４を含む第２ループ部を備える。第２遅延部３２１は、第１遅延部３１１と同様、入力し保持した音信号を出力する機能も備える。この出力は、レベル調整部３２７Ｌ，３２７Ｒによりそれぞれレベル調整され、第２共鳴信号生成部３１０が出力するＬ系統及びＲ系統の共鳴信号として、図２の出力加算部５０Ｌ，５０Ｒに入力される。
この第２ループ部を形成する各部の機能は、それぞれ第１ループ部を形成する第１遅延部３１１、加算部３１２、第１減衰部３１３、加算部３１４と概ね同じであるが、異なる点も多い。

すなわち、ｘ番目の音高と対応するものを例とすると、まず、共鳴設定部６０が第２遅延部３２１−ｘに設定する遅延量ＤＬ２（ｘ）は、第２ループ部の処理１周に要する時間が、ｘ番目の音高の後方弦の共鳴周波数における１周期（共鳴周波数の逆数）となるような値とする。
第２減衰部３２３−ｘに設定するゲイン値も、その後方弦における振動減衰速度を示す値とする。

また、加算部３２４−ｘは、音源回路１８から供給される、第１共鳴信号生成部３１０に供給されるものと同じＬＲ２系統の音信号に基づき後方弦入力生成部３２８−ｘが生成した第２励起信号と、第２減衰部３２３−ｘが出力する音信号とを加算することにより、第２ループ部に第２励起信号を入力する第２励起入力部の機能を備える。

以上により、第２共鳴信号生成部３２０−ｘでは、第２励起信号の中の、ｘ番目の音高の後方弦の共鳴周波数の成分（及びその倍音の成分）が強調され、第２ループ部に、ｘ番目の音高の後方弦の共鳴周波数を持つ第２共鳴信号が循環する（当該音信号が第２ループ部内でループ処理に供される）ことになる。このことにより、第２共鳴信号生成部３２０は、ｘ番目の音高の後方弦による共鳴を模擬することができる。
すなわち、第２共鳴信号生成部３２０は、ｘ番目の音高に応じた時間だけの第２遅延と、第２減衰とを含む第２ループ処理に、第２励起信号を入力して、上記２ループ処理を循環する第２共鳴信号を生成する第２共鳴信号生成手順を実行することができる。

ここで、図４に、この実施形態で想定しているピアノにおける弦の構成を模式的に示す。
一般に、ピアノにおいて各音高の弦７０は、針金枕７１、駒７２、ペアリング７３及びアリコート７４に張り渡される。これらのうちペアリング７３とアリコート７４は、いずれもフレームの一部である。弦７０は、針金枕７１とアリコート７４に引っ張られて張力を与えられ、駒７２及びペアリング７３の部分でもこれらの部品に対して押さえつけられて振動が静止されるので、弦７０は３つの部分に分かれて振動する。

このうち駒７２とペアリング７３に挟まれた部分が有効弦７５であり、ピアノは、この有効弦７５の共鳴周波数が、演奏音として望ましい音高となるように調律される。また、ハンマ７８はこの有効弦７５を打弦して演奏音を発生させ、ダンパ７９は有効弦７５の振動を静止することにより、演奏音を停止させる。

また、針金枕７１と駒７２とに挟まれた部分が後方弦７６であり、ペアリング７３とアリコート７４に挟まれた部分が前方弦７７である。後方弦７６と前方弦７７のいずれも、打弦されることも、ダンパにより振動を静止されることもなく、駒７２やフレーム（ペアリング７３とアリコート７４）を介して伝播される、対応する有効弦７５や他の弦の振動エネルギーにより振動し、音を発することができる。
一般に、後方弦７６や前方弦７７は有効弦７５に比べて短く、張力や材質は弦７０の全長に亘って均一であるので、後方弦７６や前方弦７７の共鳴周波数は有効弦７５に比べて大きくなり、有効弦７５に比べて高い音を発する。

以上の通りであるので、ｘ番目の音高の後方弦７６と前方弦７７とは、ｘ番目の音高の有効弦７５よりもかなり高い共鳴周波数を持つことで共通する。それらの共鳴周波数は必ずしも同じでないものの、後方弦７６を模す第２共鳴信号生成部３２０により、ｘ番目の音高よりもかなり高い音高（第２音高）の第２共鳴信号が生成される。さらに、後方弦７６と前方弦７７の共鳴周波数と有効弦７５の音高との対応関係は、必ずしも一定ではなく、またよく知られているわけでもない。これらのため、聞き手によっては、第２共鳴信号が後方弦７６による共鳴を模擬したものか前方弦７７による共鳴を模擬したものかを区別できないことも考えられる。従って、第２共鳴信号を、前方弦７７と後方弦７６による共鳴音をまとめて模擬した信号であると捉えることもできる。もちろん、後述の変形例のように、前方弦７７と後方弦７６とを分けて模擬することも考えられる。この考え方に基づけば、第２音高は、必ずしも特定のピアノにおける前方弦７７あるいは後方弦７６の共鳴周波数と一致していなくても、前方弦７７及び／又は後方弦７６による共鳴音を模擬した信号を生成できることになる。

なお、第２遅延部３２１−ｘに設定する遅延量ＤＬ２（ｘ）は、有効弦の共鳴周波数及びその倍音の周波数を避けて設定する。すなわち、第２共鳴信号の音高が、有効弦のいずれの音高ともその倍音にもならないように設定する。これは、特定の第２共鳴信号生成部３２０における第２共鳴信号の音高が有効弦のいずれかの音高あるいはその倍音となってしまうと、その第２共鳴信号生成部３２０だけ、有効弦の振動に応じて強い共鳴信号を生成してしまい、これが耳障りとなる場合があるので、このような事態を防止するためである。また、有効弦の音高やその倍音を用いなくても、前方弦７７及び／又は後方弦７６による共鳴音を模擬することに支障はない。

また、後方弦入力生成部３２８の機能構成は、図５に示す通りである。
図５に示すように、後方弦入力生成部３２８は、レベル調整部３４１Ｌ，３４１Ｒと、加算部３４２と、エンベロープ制御部３４３とを備える。
これらのうちレベル調整部３４１Ｌ，３４１Ｒはそれぞれ、音源回路１８から供給されるＬ及びＲの音信号のレベルを調整する機能を備える。後方弦には（前方弦にも）ダンパがないため、これを反映して、第１共鳴信号生成部３１０のレベル調整部３１８Ｌ，３１８Ｒの場合と異なり、レベル調整部３４１Ｌ，３４１Ｒには常に一定の値が設定される。

加算部３４２は、レベル調整部３４１Ｌ，３４１Ｒによるレベル調整後のＬＲの音信号を加算する。
エンベロープ制御部３４３は、加算部３４２による加算後の音信号に対し、その上側にグラフで示したような、アタック部を強調するエンベロープを乗じてアタック部を取り出し、第２励起信号を生成する機能を備える。エンベロープの形状は、図５に示したものに限られず、より急峻にアタック部のみを切り出すものであってもよい。

また、以上のような後方弦入力生成部３２８を設けるのがリソースの制約等により難しい場合には、第１励起信号と同じ信号を、第２励起信号として用いることも妨げられない。
また、第２共鳴信号生成部３２０は、上記の他、加算部３１５を介して、第２遅延部３２１の出力（第２共鳴信号）を伝播部４０に供給する機能も備える。加算部３１５は、第１共鳴信号と第２共鳴信号とを加算して伝播部４０に供給する。

次に、伝播部４０は、各共鳴信号生成部３０と対応する伝播減衰部４１１と、２番目以降の各共鳴信号生成部３０と対応する加算部４１２とを備える。そして、各共鳴信号生成部３０の加算部３１５から供給される、第１共鳴信号と第２共鳴信号の和の音信号を入力し、対応する伝播減衰部４１１で減衰させた上で各加算部４１２によって加算する機能を備える。

また、伝播部４０は、加算部４１２−８８による加算後の、全弦についての入力を加算した音信号を、各共鳴信号生成部３０の第１共鳴信号生成部３１０と第２共鳴信号生成部３２０へ入力する機能を備える。より具体的には、加算部３１２を介して第１ループ部に、加算部３２２を介して第２ループ部に、それぞれ加算後の音信号を入力する。すなわち、伝播部４０は、加算部３１２及び加算部３２２と合わせて、伝播入力部として機能する。

伝播減衰部４１１での減衰処理は、共鳴設定部６０により設定されるゲイン値αに基づき行う。この伝播部４０が模擬する振動エネルギーの伝播は、ゆっくりとしたものであるので、αの値も、これを反映して０に近い正の値とする。各音高の伝播減衰部４１１には、共通の値を設定してもよいし、音高毎に異なる値を設定してもよい。

以上の伝播部４０は、各共鳴信号生成部３０から入力される音信号を加算し、その加算結果を全共鳴信号生成部３０に戻すため、例えば、１本の弦の振動が駒を介して他の弦に伝播していく様子を模擬することができる。なお、駒が複数のパーツに分かれ、一様に振動しない様子を模擬する場合には、その各パーツと対応する伝播部４０をそれぞれ設け、各パーツに張られた弦と対応する共鳴信号生成部３０から入力される音信号を加算し、その加算結果を、入力元の全共鳴信号生成部３０に戻すようにすればよい。

次に、図２に示した共鳴設定部６０が実行する、共鳴信号生成装置２０の各部にパラメータの値を設定する処理について説明する。
まず図６に、共鳴設定部６０が起動時に実行する初期設定処理のフローチャートを示す。
共鳴設定部６０は、共鳴信号生成装置２０が起動されると、図６の処理を実行して、各部にパラメータの値を初期設定する。図６の各ステップの処理は、１番目から８８番目の音高それぞれについて行うため、ｘ番目の音高に関する処理として一般化して説明する。

図６の処理において、共鳴設定部６０はまず、第１遅延部３１１−ｘの遅延量を、ｘ番目の音高（の有効弦７５の共鳴周波数）と対応する値ＤＬ１（ｘ）に設定する（Ｓ１１）。ｘの各値と対応するＤＬ１（ｘ）の値は、予め用意しておいても、各音高の周波数から計算で求めてもよい。
次に、共鳴設定部６０は、第２遅延部３２１−ｘの遅延量を、ｘ番目の音高の後方弦７６の共鳴周波数と対応する値ＤＬ２（ｘ）に設定する（Ｓ１２）。ｘの各値と対応するＤＬ２（ｘ）の値は、値そのものを予め用意しておいても、各共鳴周波数の値から計算で求めてもよい。なお、当該後方弦７６の共鳴周波数の値が、いずれの有効弦７５の共鳴周波数ともその倍音の周波数とも重複しないように定められていることが望ましい点は、上述した通りである。
次に、共鳴設定部６０は、伝播減衰部４１１−ｘのゲイン値を、予め保存された所定値α（ｘ）に設定する（Ｓ１３）。各α（ｘ）は、上述のように０に近い正の値である。

また、共鳴設定部６０は、レベル調整部３１７Ｌ−ｘ，３１７Ｒ−ｘ及びレベル調整部３２７Ｌ−ｘ，３２７Ｒ−ｘのゲイン値を、ＣＰＵ１１から供給されるパン及び共鳴信号レベルの設定に基づき設定する（Ｓ１４）。ＣＰＵ１１は、音源回路１８に供給しているものと同じパン（音像定位位置）の設定を共鳴設定部６０にも供給する。さらに、ユーザの操作に応じてあるいは自動的に設定した、音源回路１８が生成した音信号に付す共鳴信号のレベルを示す共鳴信号レベルの設定も、共鳴設定部６０に供給する。レベル調整部３１７Ｌ−ｘ，３１７Ｒ−ｘ及びレベル調整部３２７Ｌ−ｘ，３２７Ｒ−ｘのゲイン値は、ＬＲバランスに応じたゲイン値に、共鳴信号レベルが示すゲイン値を乗算（指数値であれば加算）して求めることができる。共鳴信号レベルは、レベル調整部３１７Ｌ−ｘ，３１７Ｒ−ｘの設定に用いるための値（有効弦用の設定）と、レベル調整部３２７Ｌ−ｘ，３２７Ｒ−ｘの設定に用いるための値（前方弦及び／又は後方弦用の設定）とを、別々に設定できるようにしてもよい。

共鳴設定部６０はさらに、第１減衰部３１３−ｘのゲイン値を０に設定し（Ｓ１５）、レベル調整部３１８Ｌ−ｘ，３１８Ｒ−ｘのゲイン値も０に設定する（Ｓ１６）。ステップＳ１５及びＳ１６の設定は、初期状態では全音高の有効弦７５にダンパが当たっていることを模擬したものである。
共鳴設定部６０はさらに、第２減衰部３２３−ｘのゲイン値を、予め保存された値ＦＢＧ２（ｘ）に設定し（Ｓ１７）、レベル調整部３４１Ｌ−ｘ，３４１Ｒ−ｘのゲイン値を、予め保存された値ＩＧ２に設定して（Ｓ１８）、図６の処理を終了する。ステップＳ１７及びＳ１８の設定は、後方弦７６にはダンパがないため、初期状態でも共鳴信号を生成可能であることを模擬したものである。

次に図７に、共鳴設定部６０が演奏操作を検出した場合に実行する処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ１１は、音源回路１８に供給する演奏データのうち、少なくとも押鍵、離鍵及びダンパペダルの操作に関するデータを、同じタイミングで共鳴信号生成装置２０にも供給する。共鳴設定部６０は、初期設定が完了した後、この演奏データが供給された場合に、演奏操作を検出したとして図７のフローチャートに示す処理を開始する。

図７の処理において、共鳴設定部６０は、検出した操作の種類を判定し（Ｓ２１）、その種類に応じた処理を行う。
まず、ｎ番目の音高（ノート）の押鍵操作を検出した場合、共鳴設定部６０は、音高ｎのレベル調整部３１８Ｌ−ｎ，３１８Ｒ−ｎのゲイン値を双方とも事前に決められた値に設定する（Ｓ２２）と共に、ｎ番目の音高の第１減衰部３１３−ｎのゲイン値を、予め保存された所定値ＦＢＧ１（ｎ）に設定する（Ｓ２３）。

ステップＳ２２の設定により、音源回路１８から供給される音信号が励起信号として音高ｎの第１共鳴信号生成部３１０−ｎに入力されることになる。また、ＦＢＧ１（ｎ）は、第１減衰部３１３の説明で述べた、弦振動の減衰を模擬する値として、ｎ番目の音高に対応して用意された値である。これらの設定は、押鍵に応じてダンパが弦から離れたことを模擬するものであり、これらの設定により、ｎ番目の音高の第１ループ部で第１共鳴信号が生成され得る状態となる。第２共鳴信号生成部３２０−ｎについては、常に第２ループ部で第２共鳴信号が生成され得る状態であるので、押鍵操作に応じて変更すべき設定はない。

なお、ステップＳ２２で設定するゲイン値は、例えば１でもよいが、ＣＰＵ１１から供給されるＬＲバランス及び共鳴信号レベルの設定に基づき予め算出しておいてもよい。また、レベル調整部３１８−Ｌｘ，３１８−Ｒｘのゲイン値の設定に用いるＬＲバランスは、必ずしも音源回路１８に供給されるもの（レベル調整部３１７Ｌ−ｘ，３１７Ｒ−ｘのゲイン値の設定に用いるもの）と同じでなくてよく、共鳴音生成回路３０への入力調整用に別途設定されたものであってもよい。音高毎、あるいは所定の音高毎に設定することができるようにしてもよい。

次に、ｎ番目の音高の離鍵操作を検出した場合、共鳴設定部６０は、ｎ番目の音高のレベル調整部３１８Ｌ−ｎ，３１８Ｒ−ｎのゲイン値を双方とも０に設定する（Ｓ２４）と共に、ｎ番目の音高の第１減衰部３１３−ｎのゲイン値を０に設定する（Ｓ２５）。
ステップＳ２４の設定により、音高ｎの第１共鳴信号生成部３１０−ｎに励起信号が入力されなくなり、ステップＳ２５の設定により、第１ループ部を循環していた共鳴信号が急速減衰され、第１共鳴信号生成部３１０−ｎからの共鳴信号の出力は実質的に行われなくなる。これらの設定は、離鍵に応じてダンパが弦に当たったことを模擬するものである。第２共鳴信号生成部３２０−ｎについては、後方弦７６に当たるダンパがないことと対応して、離鍵操作に応じて変更すべき設定はない。

次に、ダンパペダルのオン操作を検出した場合、共鳴設定部６０は、全音高のレベル調整部３１８Ｌ−１〜８８，３１８Ｒ−１〜８８のゲイン値を双方事前に決められた値に設定する（Ｓ２６）と共に、全音高の第１減衰部３１３−１〜８８のゲイン値を、各音高と対応する予め保存された所定値ＦＢＧ１（ｘ）に設定する（Ｓ２７）。これらの設定は、ダンパペダルの踏み込みにより全音高のダンパが弦から離れたことを模擬するものである。ここでも、第２共鳴信号生成部３２０−ｎについては変更すべき設定はない。
ステップＳ２６で設定するゲイン値も、ステップＳ２２の場合と同様、１でもよいし、ＬＲバランス及び共鳴信号レベルの設定に基づいて予め算出しておいてもよい。

次に、ダンパペダルのオフ操作を検出した場合、共鳴設定部６０は、押鍵中の鍵と対応する音高以外の全音高のレベル調整部３１８Ｌ−１〜８８，３１８Ｒ−１〜８８のゲイン値を双方０に設定する（Ｓ２８）と共に、押鍵中の鍵と対応する音高以外の全音高の第１減衰部３１３−１〜８８のゲイン値を、０に設定する（Ｓ２９）。これらの設定は、ダンパペダルを離したことにより、押鍵中の鍵のものを除く全音高のダンパが弦に当たったことを模擬するものである。押鍵中の鍵の音高については、ダンパペダルの状態によらず、ダンパは弦から離れている。またここでも、第２共鳴信号生成部３２０−ｎについては変更すべき設定はない。

共鳴設定部６０が以上の図６及び図７の処理を行うことにより、共鳴信号生成装置２０に、ピアノの鍵盤及びダンパペダルの操作に応じて、実際のピアノの動作を模した各弦による共鳴信号を生成させることができる。
この場合において、第１共鳴信号生成部３１０が生成する有効弦７５と対応する第１共鳴信号は、離鍵後はステップＳ１４，Ｓ１５の設定に応じて直ちにゼロレベルになるのに対し、第２共鳴信号生成部３２０が生成する後方弦７６と対応する第２共鳴信号は、離鍵後も減衰速度は変化しない。

この第２共鳴信号による残響は、後方弦入力生成部３２８により励起信号のレベルを下げているため、普段は第１共鳴信号による残響よりも目立たない。しかし、例えばスタッカート奏法のように、押鍵操作後短時間で、押鍵により励起された第２共鳴信号があまり減衰しないうちに離鍵操作がなされ、かつ次の押鍵までに少し時間が空くような演奏がなされた場合には、離鍵から次の押鍵までの間、第２共鳴信号による高音の残響が目立つ状態となり、実際のピアノにおいて前方弦７７や後方弦７６が寄与する高音の残響を再現することができる。
このことにより、共鳴信号生成装置２０は、第２共鳴信号生成部３２０がない場合と比べて、実際のピアノにより近い弦の共鳴音の音信号を生成することができる。

なお、以上の処理の他、ダンパペダルがオンの状態とそうでない状態とで、レベル調整部３１７Ｌ，３１７Ｒのゲイン値を変えることも考えられる。ダンパペダルオンをトリガに全音高のレベル調整部３１７Ｌ−１〜８８，３１７Ｒ−１〜８８のゲイン値を第１設定値に設定し、ダンパペダルオフをトリガに全音高のレベル調整部３１７Ｌ−１〜８８，３１７Ｒ−１〜８８のゲイン値を第２設定値に設定する等である。レベル調整部３２７Ｌ，３２７Ｒのゲイン値についても同様である。

以上で実施形態の説明を終了するが、装置の構成、具体的な処理や演算の内容及び手順、共鳴信号生成部の数等が上述の実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。

例えば、上述した実施形態では、８８弦のピアノと対応して、８８個の共鳴信号生成部３０を設ける例について説明した。しかし、共鳴信号生成部３０の数は任意である。ピアノの音色を模擬するにしても、全弦と対応する共鳴信号生成部３０を設けることは必須ではないし、８８鍵以外のピアノを模すのであれば、該当のピアノの鍵数に応じた数の共鳴信号生成部３０を設けることになる。
また、ピアノにおいて、１つの音高に対し、微妙に共鳴周波数を変えた複数の弦を設けることもある。これと対応し、１つの音高に対し、その各弦と対応する共鳴周波数の共鳴信号を生成する複数の共鳴信号生成部３０を設けることも考えられる。
また、使用する音高は、平均律に従ったものに限られない。

また、上述した実施形態では、全音高と対応する共鳴信号生成部３０に、第１共鳴信号生成部３１０と第２共鳴信号生成部３２０とを設けていたが、これは必須ではない。一部の音高についてのみ第１共鳴信号生成部３１０と第２共鳴信号生成部３２０とを設け、他の音高では第１共鳴信号生成部３１０のみを設けてもよい。

図８に、このような構成の例を示す。図８は、１番目からｘ番目までの音高（ｘは１以上）については、共鳴信号生成部３０′に第２共鳴信号生成部３２０を設けず、第１共鳴信号生成部３１０のみとした共鳴信号生成装置２０の機能構成を示す、図２と対応する図である。なお、第２共鳴信号生成部３２０を設けない場合、加算部３１５は不要である。
第２共鳴信号生成部３２０を設けるためには一定のリソースを要するので、第２共鳴信号の重要性が高い音高範囲に絞って設けることにより、リソースを節約することができる。この場合のリソースとは、回路であれば実装面積や部品点数、ソフトウェアであればプロセッサの処理能力等である。

なお、ピアノの機種によっては、低音域の弦については後方弦７６にフェルト等の振動抑制部材を当てて後方弦７６をミュートしているものもある。このような機種のピアノを模擬する場合には、上記低音域の音高については、第２共鳴信号生成部３２０は不要である。ただし、前方弦７７を模擬するために第２共鳴信号生成部３２０を用いる考え方を採ることもできる。

また、後方弦７６のミュート有りの機種とミュート無しの機種を選択的に模擬できるようにするため、使用しない第２共鳴信号生成部３２０について、第２減衰部３２３とレベル調整部３４１Ｌ，３４１Ｒのゲイン値をそれぞれ０に設定することにより、該当の第２共鳴信号生成部３２０の機能を実質的に無効化できるようにしてもよい。
また、上記の変形の他、伝播部４０において、最終段の加算部４１２−８８の後で、響板や駒の特性による振動の変化を模擬するためのローパスフィルタを設けてもよい。

また、１つの共鳴信号生成部３０に、第２共鳴信号生成部３２０を複数並列に設けることも考えられる。
図９に、第２共鳴信号生成部３２０を２つ設けた場合の、共鳴信号生成部３０及び伝播部４０の構成を示す。図９には、１つの音高と対応する共鳴信号生成部３０のみを示している。

図９の構成においては、共鳴信号生成部３０に、第２共鳴信号生成部３２０ｂと第２共鳴信号生成部３２０ｃとを設けている。これらは基本的に同じ構成であるが、例えば、第２共鳴信号生成部３２０ｂは後方弦７６による共鳴を模擬するために用い、第２共鳴信号生成部３２０ｃは前方弦７７による共鳴を模擬するために用いることが考えられる。
この場合、第２遅延部３２１ｂ，３２１ｃには、それぞれの弦の共鳴周波数と対応する遅延量を設定し、第２減衰部３２３ｂ，３２３ｃにも、それぞれの弦の特性と対応するゲイン値を設定する。前方弦入力生成部３２８ｃは、後方弦入力生成部３２８ｂと同様、図５に示した構成であるが、レベル調整部３４１Ｌ，３４１Ｒのゲイン値や、エンベロープ制御部３４３が使用するエンベロープは、前方弦７７の配置や特性に合った値を設定する。

第２遅延部３２１ｂが保持する共鳴信号は、レベル調整部３２７ｂＬ，３２７ｂＲによりそれぞれレベル調整され、第２遅延部３２１ｃが保持する共鳴信号は、レベル調整部３２７ｃＬ，３２７ｃＲによりそれぞれレベル調整され、第２共鳴信号生成部３２０ｂ，３２０ｃが出力するＬ系統及びＲ系統の共鳴信号として、図２の出力加算部５０Ｌ，５０Ｒに入力される。

また、第２共鳴信号生成部３２０ｂと第２共鳴信号生成部３２０は、図３に示した第２共鳴信号生成部３２０の構成に加え、レベル調整部３２６ｂ，３２６ｃを備える。これは、後方弦７６と前方弦７７とで、伝播部４０が模擬する駒７２から受ける影響が異なることを模擬するために設けたものである。図４からわかるように、後方弦７６は駒７２と接触している一方、前方弦７７は駒７２と離れている。このため、前方弦７７には、駒７２からの振動エネルギーの伝播は少ないと考えられる。従って、レベル調整部３２６ｂには１に近いゲインを設定する一方、レベル調整部３２６ｃには０に近いゲインを設定することにより、この違いを模擬することができる。

また、後方弦７６及び前方弦７７から駒７２への振動エネルギーの伝播にも同様な差があると考えられる。そこで、第２遅延部３２１ｂから加算部３２５への信号出力経路と、第２遅延部３２１ｃから加算部３２５への信号出力経路とにもそれぞれレベル調整部を設け、１に近いゲインを設定する一方、レベル調整部３２６ｃには０に近いゲインを設定することにより、この違いを模擬することも考えられる。

以上の構成によれば、上述した実施形態のように１つのループ部を持つ第２共鳴信号生成部３２０で後方弦７６と前方弦７７の双方による共鳴を模擬する場合に比べ、より実際のピアノに近い弦の共鳴音の音信号を生成することができる。
また、この発明において、伝播部４０は必須ではない。後方弦７６あるいは前方弦７７による共鳴を模した共鳴信号を得るだけであれば、伝播部４０を設けず、第２共鳴信号生成部３２０に必要なパラメータ値を設定し、後方弦入力生成部３２８で、駒を介した振動の伝播も考慮したレベルの第２励起信号を生成するのみでも一応の機能は果たせる。

また、以上の他、第２共鳴信号生成部３２０で生成する共鳴信号は、必ずしも対応する第１共鳴信号生成部３１０が模擬する弦と同じ弦を模擬したものでなくてよい。例えば、ピアノの機種によっては、有効弦と別の弦として、押鍵に応じて打弦されない、共鳴音生成用の弦を設けることもある。共鳴音生成用の弦の共鳴周波数の音高は、有効弦の音域より低音側でも高音側でもよく、有効弦の音域中に設けることもあり得る。第２共鳴信号生成部３２０を、このような共鳴音生成用の弦による共鳴を模擬するために用いることも考えられる。このような場合も考慮すると、第２共鳴信号生成部３２０が生成する共鳴信号の音高を、対応する第１共鳴信号生成部３１０が生成する共鳴信号の音高よりも低くすべき場合もある。

また、上述の実施形態では、共鳴信号生成装置２０を、電子楽器１０に内蔵したユニットとして構成した例について説明した。しかし、共鳴信号生成装置２０は独立した装置として、例えば、入力する音信号に基づき、該音信号により励起される弦の共鳴音を表す共鳴信号を生成する機能を備える装置として構成することもできる。この場合、共鳴信号生成装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータにより、図２及び図３に示した各部を制御するように構成することができる。あるいは、共鳴信号生成装置２０は、コンピュータに所要のプログラムを実行させることにより、図２及び図３に示した各部の機能を実現させるように構成することもできる。この場合のプログラムは、この発明のプログラムの実施形態である。

このようなプログラムは、はじめからコンピュータに備えるＲＯＭや他の不揮発性記憶媒体（フラッシュメモリ，ＥＥＰＲＯＭ等）などに格納しておいてもよい。しかし、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等の任意の不揮発性記録媒体に記録して提供することもできる。それらの記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータにインストールして実行させることにより、上述した各機能を実現させることができる。
さらに、ネットワークに接続され、プログラムを記録した記録媒体を備える外部装置あるいはプログラムを記憶手段に記憶した外部装置からダウンロードし、コンピュータにインストールして実行させることも可能である。

また、この発明の電子音楽装置は、電子楽器１０の他、演奏操作子１７を備えず、外部から供給される演奏データに従って楽曲の音データを生成する音源装置として構成することもできる。また、音データの生成方式も、ＰＣＭ方式に限らず、ＦＭ（Frequency Modulation方式）など、任意の方式を採用可能である。

また、上述の実施形態では、第１励起信号として、音源回路１８が生成した音信号をそのまま用いる例について説明したが、第２励起信号の場合と同様に、アタック部を抽出する等の加工を行った信号を、第１励起信号として用いてもよい。あるいは、リソースが許せば、１つの演奏操作に基づき、楽音の音信号と励起用の音信号とを異なる音色の音信号として別々に生成し、後者を第１励起信号及び第２励起信号として用いてもよい。また、リソースが許せば、さらに、第１励起信号と第２励起信号とを、異なる音色の音信号として別々に生成してもよい。

また、共鳴信号生成装置２０を、上述した実施形態のような、外部から入力する音信号に共鳴音の音信号を付加する構成ではなく、打弦のエネルギーを示す信号を励起信号として用い、各共鳴信号生成部３０が、その打弦に応じて弦から発せられる打弦音の信号と共鳴音の信号の双方を生成する構成とすることもできる。この場合、各共鳴信号生成部３０に入力する励起信号は、例えば、ピアノの音色を用いて生成した音源回路１８が音信号から、打弦時点からごく短期間の信号を抽出して生成することができる。また、この場合の励起信号は、打弦のエネルギーを示すものであることから、上述した実施形態のように全音高と対応する共鳴信号生成部３０に入力するのではなく、押鍵された音高の共鳴信号生成部３０にのみ入力する。

また、以上説明してきた各装置の機能を、複数の装置に分散させて設け、当該複数の装置を協働させて、以上説明してきた各装置と同様な機能を実現させることも可能である。
また、以上説明してきた各実施形態及び変形例の構成は、相互に矛盾しない限り任意に組み合わせて実施可能であることは勿論である。

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、ピアノを模した演奏音あるいはその音信号を生成する場合に、より実際のピアノに近い弦の共鳴音あるいはその音信号を生成することができるので、実際のピアノに近い音あるいはその音信号を出力する装置を提供することができる。

１０…電子楽器、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、１４…ＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ、１５…パネルスイッチ、１６…パネル表示器、１７…演奏操作子、１８…音源回路、２０…共鳴信号生成装置、２１…ＤＡＣ、２２…サウンドシステム、２３…システムバス、３０，３０′，５００…共鳴信号生成部、４０…伝播部、５０Ｌ，５０Ｒ…出力加算部、５１Ｌ，５１Ｒ…加算部、６０…共鳴設定部、７０…弦、７１…針金枕、７２…駒、７３…ペアリング、７４…アリコート、７５…有効弦、７６…後方弦、７７…前方弦、７８…ハンマ、７９…ダンパ、３１０…第１共鳴信号生成部、３１１…第１遅延部、３１２，３１４，３１５，３２２，３２４，３４２，４１２…加算部、３１３…第１減衰部、３１７Ｌ，３１７Ｒ，３１８Ｌ，３１８Ｒ，３４１Ｌ，３４１Ｒ…レベル調整部、３２０…第２共鳴信号生成部、３２１…第２遅延部、３２３…第２減衰部、３４３…エンベロープ制御部、４１１…伝播減衰部

この発明は、入力される励起信号に基づき弦の共鳴を模した共鳴信号を生成する電子楽器あるいは共鳴信号生成方法と、コンピュータに上記の共鳴信号生成方法を実行させるためのプログラムとに関する。

上記の目的を達成するため、この発明の電子楽器は、特定の第１音高の第１共鳴信号が循環する第１ループ部と、上記第１ループ部に第１励起信号を入力する第１励起入力部と、特定の第２音高の第２共鳴信号が循環する第２ループ部と、上記第２ループ部に第２励起信号を入力する第２励起入力部と、上記第１共鳴信号及び上記第２共鳴信号を出力する出力部とを備え、上記第１励起信号及び上記第２励起信号は、共通の演奏操作に基づき生成された信号であり、上記第１音高は、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、上記第２音高は、上記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数とも異なるものである。

このような電子楽器において、さらに、上記第１共鳴信号と上記第２共鳴信号とを加算し減衰させて、上記第１ループ部及び上記第２ループ部にそれぞれ入力する伝播入力部を設けるとよい。
さらに、上記第１ループ部及び上記第１励起入力部を備える第１共鳴信号生成部と、上記第２ループ部及び上記第２励起入力部を備える第２共鳴信号生成部との組を、ピアノの複数の有効弦とそれぞれ対応するように複数組設け、上記各組の第２共鳴信号生成部における第２音高はいずれも、上記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数とも異なるとよい。
さらに、上記第１共鳴信号生成部と上記第２共鳴信号生成部との組を、ピアノの高音側から所定数の有効弦とそれぞれ対応するように複数組設け、その所定数の有効弦よりも低音側の各有効弦と対応する上記第１共鳴信号生成部を設け、その低音側の各有効弦と対応する上記第２共鳴信号生成部を備えないか又はその低音側の各有効弦と対応する上記第２共鳴信号生成部の機能を無効化するとよい。

さらに、上記第２励起信号が、上記第１励起信号と同じ信号であるか又は上記第１励起信号を加工して生成した信号であるとよい。
さらに、各上記第１ループ部及びこれと対応する上記第２ループ部において、上記第１音高が、上記ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、上記第２音高が、そのある有効弦と対応する前方弦または後方弦の共鳴周波数の音高であるとよい。
さらに、検出した演奏操作に応じて予め定められた音色の演奏音を示す音信号を生成する音信号生成部と、上記音信号生成部が生成した音信号を上記第１励起信号として上記第１ループ部に供給すると共に、その生成した音信号そのものあるいはその生成した音信号を加工して得た信号を、上記第２励起信号として上記第２ループ部に供給する供給部と、上記音信号生成部が生成した音信号と上記出力部から出力される音信号とを加算して出力する音信号出力部とを設けるとよい。
さらに、上記第１ループ部が、上記第１共鳴信号を上記第１音高に応じた時間だけ遅延する第１遅延部と、上記第１共鳴信号を減衰する第１減衰部とを含み、上記第２ループ部が、上記第２共鳴信号を上記第２音高に応じた時間だけ遅延する第２遅延部と、上記第２共鳴信号を減衰する第２減衰部とを含んでもよい。

また、この発明の別の電子楽器は、特定の第１音高の第１共鳴信号が循環する第１ループ回路と、上記第１ループ回路に第１励起信号を入力する第１励起入力回路と、上記第１音高よりも高い特定の第２音高の第２共鳴信号が循環する第２ループ回路と、上記第２ループ回路に第２励起信号を入力する第２励起入力回路と、上記第１ループ回路を循環する第１共鳴信号及び上記第２ループ回路を循環する第２共鳴信号を出力する出力回路とを備え、上記第１音高が、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、上記第２音高が、上記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数とも異なるものである。

この発明は、上記のように装置として実施する他、方法、システム、プログラム、プログラムを記録した媒体など、任意の形態で実施可能である。

Claims (10)

1. 特定の第１音高の第１共鳴信号が循環する第１ループ部と、前記第１ループ部に第１励起信号を入力する第１励起入力部とを備え、前記第１ループ部が、前記第１共鳴信号を前記第１音高に応じた時間だけ遅延する第１遅延部と、前記第１共鳴信号を減衰する第１減衰部とを含む第１共鳴信号生成部と、
   特定の第２音高の第２共鳴信号が循環する第２ループ部と、前記第２ループ部に第２励起信号を入力する第２励起入力部とを備え、前記第２ループ部が、前記第２共鳴信号を前記第２音高に応じた時間だけ遅延する第２遅延部と、前記第２共鳴信号を減衰する第２減衰部とを含む第２共鳴信号生成部と、
   前記第１共鳴信号及び前記第２共鳴信号を出力する出力部とを備え、
   前記第１励起信号及び前記第２励起信号は、共通の演奏操作に基づき生成された信号であり、
   前記第１音高は、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、前記第２音高は、前記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもないことを特徴とする共鳴信号生成装置。
2. 請求項１に記載の共鳴信号生成装置であって、
   前記第１共鳴信号と前記第２共鳴信号とを加算し減衰させて、前記第１ループ部及び前記第２ループ部にそれぞれ入力する伝播入力部を備えることを特徴とする共鳴信号生成装置。
3. 請求項１又は２に記載の共鳴信号生成装置であって、
   前記第１共鳴信号生成部と前記第２共鳴信号生成部との組を、ピアノの複数の有効弦とそれぞれ対応するように複数組備え、
   前記各組の第２共鳴信号生成部における第２音高はいずれも、前記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもないことを特徴とする共鳴信号生成装置。
4. 請求項３に記載の共鳴信号生成装置であって、
   前記第１共鳴信号生成部と前記第２共鳴信号生成部との組を、ピアノの高音側から所定数の有効弦とそれぞれ対応するように複数組備え、該所定数の有効弦よりも低音側の各有効弦と対応する前記第１共鳴信号生成部を備え、該低音側の各有効弦と対応する前記第２共鳴信号生成部を備えないか又は該低音側の各有効弦と対応する前記第２共鳴信号生成部の機能が無効化されていることを特徴とする共鳴信号生成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の共鳴信号生成装置であって、
   前記第２励起信号は、前記第１励起信号と同じ信号であるか又は前記第１励起信号を加工して生成した信号であることを特徴とする共鳴信号生成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の共鳴信号生成装置であって、
   各前記第１共鳴信号生成部及びこれと対応する前記第２共鳴信号生成部において、前記第１音高が、前記ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、前記第２音高が、該ある有効弦と対応する前方弦または後方弦の共鳴周波数の音高であることを特徴とする共鳴信号生成装置。
7. 信号を特定の第１音高に応じた時間だけ遅延する第１遅延回路と信号を減衰する第１減衰回路とを備える第１ループ回路と、前記第１ループ回路に第１励起信号を入力する第１励起入力回路とを備える第１共鳴信号生成回路と、
   信号を前記第１音高よりも高い特定の第２音高に応じた時間だけ遅延する第２遅延回路と信号を減衰する第２減衰回路とを備える第２ループ回路と、前記第２ループ回路に第２励起信号を入力する第２励起入力回路とを備える第２共鳴信号生成回路と、
   前記第１ループ回路を循環する第１共鳴信号及び前記第２ループ回路を循環する第２共鳴信号を出力する出力回路とを備え、
   前記第１音高は、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、前記第２音高は、前記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもないことを特徴とする共鳴信号生成装置。
8. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の共鳴信号生成装置と、
   検出した演奏操作に応じて予め定められた音色の演奏音を示す音信号を生成する音信号生成部と、
   前記音信号生成部が生成した音信号を前記第１励起信号として前記共鳴信号生成装置の前記第１ループ部に供給すると共に、該生成した音信号そのものあるいは該生成した音信号を加工して得た信号を、前記第２励起信号として前記共鳴信号生成装置の前記第２ループ部に供給する供給部と、
   前記音信号生成部が生成した音信号と前記共鳴信号生成装置の出力部から出力される音信号とを加算して出力する音信号出力部とを備えた電子音楽装置。
9. 特定の第１音高に応じた時間だけの第１遅延と、第１減衰とを含む第１ループ処理に、第１励起信号を入力して、前記第１ループ処理を循環する前記第１音高の第１共鳴信号を生成する第１共鳴信号生成手順と、
   特定の第２音高に応じた時間だけの第２遅延と、第２減衰とを含む第２ループ処理に、第２励起信号を入力して、前記第２ループ処理を循環する前記第２音高の第２共鳴信号を生成する第２共鳴信号生成手順とを備え、
   前記第１励起信号及び前記第２励起信号は、共通の演奏操作に基づき生成された信号であり、
   前記第１音高は、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、前記第２音高は、前記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもないことを特徴とする共鳴信号生成方法。
10. コンピュータに、
    特定の第１音高に応じた時間だけの第１遅延と、第１減衰とを含む第１ループ処理に、第１励起信号を入力して前記第１音高の第１共鳴信号を生成する第１共鳴信号生成手順と、
    特定の第２音高に応じた時間だけの第２遅延と、第２減衰とを含む第２ループ処理に、第２励起信号を入力して前記第２音高の第２共鳴信号を生成する第２共鳴信号生成手順とを実行させるためのプログラムであって、
    前記第１励起信号及び前記第２励起信号は、共通の演奏操作に基づき生成された信号であり、
    前記第１音高は、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、前記第２音高は、前記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもないことを特徴とするプログラム。

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