JP2023067673A - musical tone generator - Google Patents
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Abstract
Description
倍音成分や倍音間成分の音量を制御する事で、多彩な音色変化を生成する事を特徴とする楽音発生装置。 A musical tone generator characterized by generating a variety of timbre changes by controlling the volume of overtone components and interharmonic components.
一般に電子ピアノは、アコースティックピアノの88個の鍵盤の楽音を録音した波形データを対応する各々88個の波形メモリに記憶しておき、押鍵時は押された鍵盤に対応した波形メモリの音を再生している。しかし、録音波形を再生しているが故に音色は録音時の音色から大幅な変更は出来ない。 In general, an electronic piano stores waveform data obtained by recording musical tones of 88 keys of an acoustic piano in corresponding 88 waveform memories. is playing. However, since the recorded waveform is reproduced, the timbre cannot be greatly changed from the timbre at the time of recording.
音源波形記憶手段を持つ楽音発生装置で、波形メモリのデータを再生する際の音色変化はフィルター手段を設ける事で可能だが、従来の様にローパスフィルターやハイパスフィルターのカットオフ周波数を制御するだけでは音色変化が単調になる。 With a musical tone generator having sound source waveform storage means, it is possible to change the timbre when playing back the data in the waveform memory by providing a filter means. Tone changes become monotonous.
音源波形記憶手段を持つ楽音発生装置で、波形メモリのデータを再生する際の音色変化に、倍音成分や倍音間成分を抽出するフィルターを導入し、抽出した倍音成分や倍音間成分の音量を変化させる事で、多彩な音色変化を生成する。
なお、倍音成分や倍音間成分を抽出するためのフィルターの制御には、キーボードの押鍵によって選択された再生周波数情報を利用する。A musical tone generator with sound source waveform storage means. A filter that extracts overtone components and inter-harmonic components is introduced to change the tone color when reproducing data in the waveform memory, and the volume of the extracted overtone components and inter-harmonic components is changed. A variety of timbre changes are generated by
For control of the filter for extracting overtone components and interharmonic components, reproduction frequency information selected by pressing a key on the keyboard is used.
例えばピアノ音ではアタック時にハンマーが弦に当たる打撃音が特徴的である。そこで、収録された波形データからこの打撃音をフィルターで取り出し、例えばアタック時は打撃音の音量を大きくして元音に加える事で、アタック感を強調した音色に変化させる事が出来る。 For example, a piano sound is characterized by the striking sound of a hammer striking a string at the time of attack. Therefore, by extracting this striking sound from the recorded waveform data with a filter, for example, by increasing the volume of the striking sound at the time of attack and adding it to the original sound, it is possible to change the tone color to emphasize the feeling of attack.
一般に、ピアノの打撃音やバイオリンの擦弦音は倍音と倍音の間に存在し、その成分を取出すにはピッチ情報が必要である。
一方、音源波形記憶手段を持つ楽音発生装置では、キーボードの押鍵によって選択された波形データの再生周波数は、キーボードの押鍵によって選択された再生周波数と同じである。言い換えれば、キーボードの押鍵によって選択された波形データのピッチ周期は、キーボードの押鍵によって選択された再生周波数情報のピッチ周期と同じである。In general, the struck sound of a piano and the bowed sound of a violin exist between overtones, and pitch information is necessary to extract the component.
On the other hand, in a musical tone generating apparatus having sound source waveform storage means, the reproduction frequency of waveform data selected by pressing a key on the keyboard is the same as the reproduction frequency selected by pressing a key on the keyboard. In other words, the pitch period of the waveform data selected by pressing a key on the keyboard is the same as the pitch period of the reproduction frequency information selected by pressing a key on the keyboard.
本発明は、楽音の打撃音や擦弦音を強調または減衰させる事で、多彩な音色変化が得られる事を特徴とする楽音発生装置である。 The present invention is a musical sound generator characterized in that various timbre changes can be obtained by emphasizing or attenuating striking sounds and bowing sounds of musical sounds.
図1は本発明実施例の構成図であり、キーボード101、音源波形記憶部102、音源読出部203、フィルター部204、Direct信号用ボリウム105、Effect信号用ボリウム106、加算部107、DAC108からなる。 FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, comprising a
キーボード101は88個のピアノ鍵盤であり、押鍵時に押された鍵盤番号Note Numberと鍵盤の押鍵/離鍵情報Note On/Offが出力される。これらの情報は音源読出部203、フィルター部204に送られる。
音源波形記憶部102は88個のピアノ鍵盤の各々に対応した領域にピアノ音の録音データが記憶されている。
音源読出部203では、Note Number情報に応じて音源波形記憶部102から録音データが読み出される。音源読出部203から読み出された録音データはDirect信号としてDirect信号用ボリウム105に送られると共にフィルター部204にも送られる。
フィルター部204は、ここではコムフィルターで説明するが、他の様々なフィルターを用いる事が出来る。
フィルター部204では、キーボード101からのNote Number情報からピッチ周期を求め、それによって制御されたコムフィルターによって倍音間成分を抽出しEffect信号としてEffect信号用ボリウム106に送られる。
Direct信号とEffect信号は、加算部107で加算後、DAC108でアナログ信号が生成される。The
The sound source
The sound
The
The
After the Direct signal and the Effect signal are added by the adding
なお加算部107で加算されるDirect信号とEffect信号の混合比は、操作パネルから制御しても良いが、図で示していない押鍵時のベロシティ情報や押鍵時からの時間的変化で自動的に与えても良い。 The mixing ratio of the Direct signal and the Effect signal added by the
図2は実施例[図1]の点線で示すDSPの具体的な処理をフローチャートで示してあり、このルーチンは本システムのサンプリング周期毎に呼ばれる。なお、以下説明はキーボードで”Middle-C”が押鍵された場合を例にしている。 FIG. 2 is a flow chart showing specific processing of the DSP indicated by the dotted line in the embodiment [FIG. 1], and this routine is called every sampling period of this system. In the following explanation, it is assumed that "Middle-C" is pressed on the keyboard.
キーボード101で押鍵されると、Note On情報が”Y”となり、音源読出部203では、Note Number情報に応じて音源波形記憶部102から録音データが読み出される。例では”Middle-C”が押鍵された場合でありNote Number=60なので、波形メモリ60が読み出される領域として選択される。 When a key is pressed on the
次にフィルター部204では、Note Number情報からピッチ周期(sample)を求める。ピッチ周期とは波形1周期のサンプル数の事である。なお、ピッチ周期は本システムのサンプリング周波数をfs(Hz)とすると次の式で求める事が出来る。
この計算式は音階の周波数が平均律で定義され、Note Number=69の鍵盤の再生周波数が440.0Hzである事を利用している。例では”Middle-C”が押鍵された場合でありNote Number=60なので、本システムのサンプリング周波数が32kHzの場合のピッチ周期は122.3120サンプルとなる。
なお、この計算を行わずに予め求めた値をテーブルとして用意して置き、これを参照する様にしても良い。Next,
This calculation formula utilizes the fact that the frequency of the scale is defined by equal temperament, and the reproduction frequency of the note number=69 keyboard is 440.0 Hz. In the example, when "Middle-C" is pressed and Note Number=60, the pitch period is 122.3120 samples when the sampling frequency of this system is 32 kHz.
Instead of performing this calculation, it is also possible to prepare a table of values obtained in advance and refer to this table.
ここ以降のルーチンはNote Onの期間中かつ波形メモリの読み出しが最終アドレスになるまで繰り返す。
コムフィルターは波形メモリの2つの場所から読み出したデータを使うので、ReadAddress1は”0”、ReadAddress2は先程求めたピッチ周期値”122.3120”を初期値として代入する。
次のステップでは、波形メモリ60をReadAddress1をアドレスとして読み出した波形データをWaveData1に格納し、ReadAddress2をアドレスとして読み出した波形データをWaveData2に格納する。
そして、WaveData1からWaveData2を減算した値をコムフィルターの出力EffectDataとして格納する。
WaveData1はDirect成分として[図1]のDirect信号用ボリウム105に、EffectDataはEffect成分としてEffect信号用ボリウム106に送られる。
なお、ReadAddress1とReadAddress2は、本プログラムルーチンが呼ばれる度にインクリメントされる。The subsequent routine is repeated during the Note On period until the waveform memory is read out to the final address.
Since the comb filter uses data read out from two locations in the waveform memory, ReadAddress1 is set to "0" and ReadAddress2 is set to the pitch cycle value "122.3120" obtained earlier as an initial value.
In the next step, the waveform data read from the waveform memory 60 using ReadAddress1 as an address is stored in WaveData1, and the waveform data read using ReadAddress2 as an address is stored in WaveData2.
Then, the value obtained by subtracting WaveData2 from WaveData1 is stored as the output EffectData of the comb filter.
WaveData1 is sent as a Direct component to the
ReadAddress1 and ReadAddress2 are incremented each time this program routine is called.
図3では実施例[図1]の点線で示すDSPの動作波形を示す。
図3(3-1)は波形メモリ60をReadAddress1で読み出した波形でWaveData1に相当する。
図3(3-2)は波形メモリ60をReadAddress2で読み出した波形で、WaveData2に相当する。WaveData1波形とWaveData2波形は1周期分ずれている事が分かる。
図3(3-3)はWaveData1からWaveData2を減算した波形で、EffectDataに相当する。
図3(3-4)はWaveData1の周波数特性で、倍音が確認できる。
図3(3-5)はEffectDataの周波数特性で、倍音成分が除去されている。FIG. 3 shows the operating waveforms of the DSP indicated by the dotted line in the embodiment [FIG. 1].
FIG. 3(3-1) is a waveform read from the waveform memory 60 at ReadAddress1 and corresponds to WaveData1.
FIG. 3(3-2) shows a waveform read from the waveform memory 60 at ReadAddress2, which corresponds to WaveData2. It can be seen that the WaveData1 waveform and the WaveData2 waveform are shifted by one cycle.
FIG. 3(3-3) shows a waveform obtained by subtracting WaveData2 from WaveData1, which corresponds to EffectData.
FIG. 3(3-4) shows the frequency characteristics of WaveData1, and overtones can be confirmed.
FIG. 3(3-5) shows the frequency characteristics of EffectData from which overtone components have been removed.
なお、本発明はピアノ音のみならず様々な楽音に応用できる。例えばバイオリン音は擦弦音が特徴で、この擦弦音をフィルター部で取り出し、アタック時は擦弦音を大きくする事でハードな音色にしたり、逆にアタック時は擦弦音を小さく徐々に大きくする事で柔らかい音色を得る事が出来る。 The present invention can be applied not only to piano sounds but also to various musical sounds. For example, the sound of a violin is characterized by a bowed string sound, and this bowed string sound is taken out in the filter section. A soft tone can be obtained.
また、実施例ではフィルター部は倍音間ノイズ成分を抽出するコムフィルターで説明したが、例えば倍音成分を抽出するコムフィルターを追加すれば打撃音成分や擦弦音成分が少ない楽音を生成できる。(倍音成分を抽出するコムフィルターは実施例の記号で説明するとWaveData1とWaveData2を加算する事で実現できる。) Also, in the embodiment, the comb filter for extracting interharmonic noise components is used as the filter unit, but if a comb filter for extracting overtone components is added, for example, musical tones with few percussive sound components and bowing sound components can be generated. (The comb filter for extracting overtone components can be realized by adding WaveData1 and WaveData2, as explained using symbols in the embodiment.)
101・・・キーボード、102・・・音源波形記憶部、203・・・音源読出部、204・・・フィルター部、105・・・Direct信号用ボリウム、106・・・Effect信号用ボリウム、107・・・加算部、108・・・DAC101... keyboard, 102... sound source waveform storage section, 203... sound source reading section, 204... filter section, 105... direct signal volume, 106... effect signal volume, 107.
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