JP2508326B2 - 楽音波形信号形成装置 - Google Patents
楽音波形信号形成装置Info
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- JP2508326B2 JP2508326B2 JP1329215A JP32921589A JP2508326B2 JP 2508326 B2 JP2508326 B2 JP 2508326B2 JP 1329215 A JP1329215 A JP 1329215A JP 32921589 A JP32921589 A JP 32921589A JP 2508326 B2 JP2508326 B2 JP 2508326B2
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Description
本発明は電子楽器、音楽教育装置、玩具等に利用され
る楽音波形信号形成装置に係り、特に管楽器音に似た音
色の楽音波形信号を形成するのに適した楽音波形信号形
成装置に関する。
る楽音波形信号形成装置に係り、特に管楽器音に似た音
色の楽音波形信号を形成するのに適した楽音波形信号形
成装置に関する。
従来、この種の装置は、例えば特開昭63−40199号公
報に示されるように、波形信号の往路としての第１信号
ラインと、波形信号の復路としての第２信号ラインと、
発音すべき楽音の楽音要素を制御するための楽音制御信
号と第２信号ラインからの波形信号とを入力し該入力し
た両信号に非線形変換を施して第１信号ラインに出力す
る楽音制御信号入力部と、第１信号ラインから入力され
た波形信号を所定の時間だけ遅延して第２信号ラインへ
帰還する波形信号伝送部とを備え、楽音制御信号入力部
を管楽器のマウスピース部等に対応させるとともに、波
形信号伝送部を管楽器の共鳴管に対応させ、外部から、
演奏情報に従った楽音制御信号を楽音制御信号入力部に
入力して、該入力された楽音制御信号に応じて波形信号
を発生させることにより、管楽器音等を模倣した楽音を
発生させるようにしている。
報に示されるように、波形信号の往路としての第１信号
ラインと、波形信号の復路としての第２信号ラインと、
発音すべき楽音の楽音要素を制御するための楽音制御信
号と第２信号ラインからの波形信号とを入力し該入力し
た両信号に非線形変換を施して第１信号ラインに出力す
る楽音制御信号入力部と、第１信号ラインから入力され
た波形信号を所定の時間だけ遅延して第２信号ラインへ
帰還する波形信号伝送部とを備え、楽音制御信号入力部
を管楽器のマウスピース部等に対応させるとともに、波
形信号伝送部を管楽器の共鳴管に対応させ、外部から、
演奏情報に従った楽音制御信号を楽音制御信号入力部に
入力して、該入力された楽音制御信号に応じて波形信号
を発生させることにより、管楽器音等を模倣した楽音を
発生させるようにしている。
しかるに、上記従来の装置にあっては、発生楽音の音
高（管楽器におけるトールホールの開閉成の組合せが変
更されることに対応）が変化しても、波形信号伝送部に
よる共鳴管の音響特性は常に一定に保たれ、種々の音高
に対して管楽器音をよりよく模倣できないと同時に、豊
かな楽音が得らない場合がある。また、信号伝送部にお
ける波形信号の遅延によって多峰性の周波数特性をもつ
波形信号が形成されるわけであるが、特に複雑な波形を
形成するためには同波形信号に多くの共振峰をもたせる
ことになり、かかる場合には、循環する波形信号の周波
数が定まりにくく、発生楽音のピッチ感が良好でなくな
るという問題があった。 本発明は上記問題に対処するためになされたもので、
その目的は、各種音高に対して豊かな楽音の発生を許容
するとともに、ピッチ感の明瞭な楽音波形信号の発生を
許容する楽音波形信号形成装置を提供することにある。
高（管楽器におけるトールホールの開閉成の組合せが変
更されることに対応）が変化しても、波形信号伝送部に
よる共鳴管の音響特性は常に一定に保たれ、種々の音高
に対して管楽器音をよりよく模倣できないと同時に、豊
かな楽音が得らない場合がある。また、信号伝送部にお
ける波形信号の遅延によって多峰性の周波数特性をもつ
波形信号が形成されるわけであるが、特に複雑な波形を
形成するためには同波形信号に多くの共振峰をもたせる
ことになり、かかる場合には、循環する波形信号の周波
数が定まりにくく、発生楽音のピッチ感が良好でなくな
るという問題があった。 本発明は上記問題に対処するためになされたもので、
その目的は、各種音高に対して豊かな楽音の発生を許容
するとともに、ピッチ感の明瞭な楽音波形信号の発生を
許容する楽音波形信号形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴
は、波形信号の往路としての第１信号ラインと、波形信
号の復路としての第２信号ラインと、発音すべき楽音の
楽音要素を制御するための楽音制御信号と第２信号ライ
ンからの波形信号とを入力し該入力した両信号に非線形
変換を施して第１信号ラインに出力する楽音制御信号入
力部と、発生すべき楽音のピッチを表すピッチ信号を発
生するピッチ信号発生手段と、第１信号ラインから入力
された波形信号をピッチ信号発生手段からのピッチ信号
により表されたピッチに対応した時間だけ遅延して第２
信号ラインへ帰還する遅延回路を含む波形信号伝送部と
を備えた楽音波形信号形成装置において、波形信号伝送
部内に、ピッチ信号発生手段からのピッチ信号に応じて
第１信号ラインから第２信号ラインへ通過する波形信号
の周波数帯域を制限して第１信号ライン及び第２信号ラ
インを循環する波形信号の周波数を固定化しかつ安定化
させるためのフィルタ手段を遅延回路に直列に設けたこ
とにある。
は、波形信号の往路としての第１信号ラインと、波形信
号の復路としての第２信号ラインと、発音すべき楽音の
楽音要素を制御するための楽音制御信号と第２信号ライ
ンからの波形信号とを入力し該入力した両信号に非線形
変換を施して第１信号ラインに出力する楽音制御信号入
力部と、発生すべき楽音のピッチを表すピッチ信号を発
生するピッチ信号発生手段と、第１信号ラインから入力
された波形信号をピッチ信号発生手段からのピッチ信号
により表されたピッチに対応した時間だけ遅延して第２
信号ラインへ帰還する遅延回路を含む波形信号伝送部と
を備えた楽音波形信号形成装置において、波形信号伝送
部内に、ピッチ信号発生手段からのピッチ信号に応じて
第１信号ラインから第２信号ラインへ通過する波形信号
の周波数帯域を制限して第１信号ライン及び第２信号ラ
インを循環する波形信号の周波数を固定化しかつ安定化
させるためのフィルタ手段を遅延回路に直列に設けたこ
とにある。
上記のように構成した本発明においては、楽音制御信
号に基づいて楽音制御信号入力部から出力された波形信
号が、第１信号ライン、波形信号伝送部及び第２信号ラ
インを介して楽音制御信号入力部へ帰還されながら楽音
波形信号が形成される。この場合、遅延回路はピッチ信
号発生手段からのピッチ信号に応じて発生すべき楽音の
ピッチに対応した時間だけ波形信号を遅延するので、波
形信号が第１及び第２信号ラインを介して楽音制御信号
入力部へ帰還されるまでの時間は前記発生すべき楽音の
ピッチに対応したものとなり、第１及び第２信号ライン
を循環する波形信号は前記発生すべき楽音のピッチにほ
ぼ対応したものとなる。 また、フィルタ手段はピッチ信号発生手段からのピッ
チ信号に応じて第１信号ラインから第２信号ラインへ通
過する波形信号の周波数帯域を制限して第１信号ライン
及び第２信号ラインを循環する波形信号の周波数を固定
化しかつ安定化させるので、循環しながら形成される波
形信号が遅延回路により設定される遅延時間に対応した
多くの共振峰をもっていても、同循環する波形信号の周
波数すなわち系全体の発振周波数が固定化しかつ安定化
する。
号に基づいて楽音制御信号入力部から出力された波形信
号が、第１信号ライン、波形信号伝送部及び第２信号ラ
インを介して楽音制御信号入力部へ帰還されながら楽音
波形信号が形成される。この場合、遅延回路はピッチ信
号発生手段からのピッチ信号に応じて発生すべき楽音の
ピッチに対応した時間だけ波形信号を遅延するので、波
形信号が第１及び第２信号ラインを介して楽音制御信号
入力部へ帰還されるまでの時間は前記発生すべき楽音の
ピッチに対応したものとなり、第１及び第２信号ライン
を循環する波形信号は前記発生すべき楽音のピッチにほ
ぼ対応したものとなる。 また、フィルタ手段はピッチ信号発生手段からのピッ
チ信号に応じて第１信号ラインから第２信号ラインへ通
過する波形信号の周波数帯域を制限して第１信号ライン
及び第２信号ラインを循環する波形信号の周波数を固定
化しかつ安定化させるので、循環しながら形成される波
形信号が遅延回路により設定される遅延時間に対応した
多くの共振峰をもっていても、同循環する波形信号の周
波数すなわち系全体の発振周波数が固定化しかつ安定化
する。
上記作用説明のように、形成される楽音波形信号の音
色（波形）が発生楽音の音高に応じて制御されるととも
に、系全体の発振周波数が固定化しかつ安定化するの
で、種々の音高に対して管楽器音をよりよく模倣できる
と同時に豊かな楽音が得られ、さらに発生楽音のピッチ
感が良好に感じられるようになる。
色（波形）が発生楽音の音高に応じて制御されるととも
に、系全体の発振周波数が固定化しかつ安定化するの
で、種々の音高に対して管楽器音をよりよく模倣できる
と同時に豊かな楽音が得られ、さらに発生楽音のピッチ
感が良好に感じられるようになる。
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明すると、
第１図はクラリネット、サックス等の管楽器の楽音信号
の形成に最適な楽音信号形成装置を備えた電子楽器ブロ
ック図により示している。 この電子楽器は演奏情報発生部10、音色情報発生部20
及び楽音制御信号発生部30を備え、演奏情報発生部10か
らの演奏情報及び音色情報発生部20からの音色情報に基
づいて楽音制御信号発生部30から発生される楽音制御信
号を、楽音制御信号入力部100、波形信号ループ部200及
び波形信号伝送部300からなる楽音波形信号形成装置へ
供給して楽音波形信号を形成するようにしたものであ
る。 演奏情報発生部10は音階に対応した複数の鍵からなる
鍵盤と、該各鍵の押鍵操作の有無を検出する押鍵検出回
路、押鍵操作速度を検出するイニシャルタッチ検出回
路、押鍵圧力又は押鍵深さを検出するアフタータッチ検
出回路等の鍵盤に付随する各種回路とを備え、押鍵の有
無、イニシャルタッチ、アフタータッチ等の演奏情報を
出力する。音色情報発生部20は音色選択スイッチ及び同
スイッチの操作検出回路を備え、選択音色を表す音色情
報を出力する。楽音制御信号発生部30は例えばマイクロ
コンピュータ、楽音制御パラメータ記憶テーブル等によ
り構成され、前記演奏情報及び音色情報に応じて前記テ
ーブルを参照して各種楽音制御信号を出力する。これら
の楽音制御信号は、例えば、鍵盤にて押鍵された鍵によ
り決定され発生楽音のピッチを表すピッチ信号PITと、
イニシャルタッチ演奏情報、アフタータッチ演奏情報及
び音色情報により決定され管楽器演奏時における口内圧
力（吹奏圧）を表す口内圧力信号PRESと、前記各演奏情
報により決定され管楽器演奏時における唇の構え、締め
等を示すアンブシュール信号EMBSとからなる。 なお、息圧等を検出するセンサを備えたマウスコント
ローラを本件実施例の電子楽器に接続可能とした場合に
は、前記演奏情報の一部を同マウスコントローラから得
るようにしてもよい。また、電子管楽器に本発明を適用
した場合には、該管楽器の演奏部から前記各種演奏情報
を得るようにする。さらに、前記演奏情報発生部10及び
音色情報発生部20として、他の楽器、自動演奏装置等を
採用し、同他の楽器、自動演奏装置等から楽音制御信号
発生部30に演奏情報及び音色情報が供給されるようにし
たり、また他の楽器、自動演奏装置内にて前記各種楽音
制御信号が形成されるようにして、同楽音制御信号が楽
音制御信号入力部100、波形信号ループ部200及び波形信
号伝送部300からなる楽音波形信号形成装置へ直接供給
されるようにしてもよい。 楽音制御信号入力部100は減算器151を有し、同減算器
151は、波形信号の復路をなす信号ラインL2からの波形
信号から口内圧力信号PRESを減算することにより、前記
両信号の合成信号を出力する。かかる場合、信号ライン
L2からの波形信号は共鳴管からマウスピース内へ伝播し
て来た反射波を表し、前記減算は、第２図に示すよう
に、口内圧力PRESと、共鳴管からマウスピース41内へ伝
播して来た反射波圧力Ｑとの差圧に応じてリード42が変
位し、該変位に応じて入射波が形成される状態を示して
おり、減算器151の出力はマウスピース41のリード42を
変位させるための差圧に対応したものとなる。 減算器151の出力にはローパスフィルタ152が接続され
ており、同フィルタ152は前記差圧信号の高域成分を除
去して出力する。これは、リード42が固有の周波数特性
を有するため、例えば高域成分に応答しないためであ
る。ローパスフィルタ152の出力には加算器153が接続さ
れており、同加算器153はアンブシュール信号EMBSと前
記ローパスフィルタ152の出力とを加算して非線形テー
ブル154に出力する。この加算器153におけるアンブシュ
ール信号EMBSの加算により、前記差圧に対するリード42
の変位に関し、唇の構え、締め等による補正がシミュレ
ートされる。 非線形テーブル154はリード42の力に対する曲げの非
線形特性、すなわち付与された圧力に対するリード42の
変位量をシミュレートするもので、例えば第３図のよう
な入出力特性を有している。これにより、非線形テーブ
ル154の出力はマウスピース41のリード42部における空
気通路面積を表す信号となる。この非線形テーブル154
の出力は乗算器155の一方の入力に接続されている。 乗算器155の他方の入力には加算器151からの差圧信号
が非線形テーブル156を介して供給されている。この非
線形テーブル156は、差圧が大きくなっても狭い管路で
は流速が飽和して差圧と流速とが比例しないことをシミ
ュレートするもので、第４図のような入出力特性に設定
されている。これにより、マウスピース41内のリード42
部で差圧が流速に与える影響を考慮して補正された差圧
信号が乗算器155の他方の入力に供給されることにな
る。そして、乗算器155は両入力に供給された信号、す
なわちリード42部における空気通路面積を表す信号と補
正された差圧信号とを乗算して出力するので、同乗算器
155の出力信号はマウスピース41内のリード42部におけ
る空気流速を表す信号となる。乗算器155の出力は乗算
器157の入力に接続されており、同乗算器157は前記空気
流速を表す信号にマウスピース41内のインピーダンス
（空気抵抗）を表す固定係数Ｋを乗算して、該乗算結果
を音圧信号として信号ラインL1を介して波形信号ループ
部200に供給するようになっている。 波形信号ループ部200は各信号ラインL1,L2内に挿入さ
れた加算器251,252により構成される。加算器251はその
一方の入力に信号ラインL1から供給される波形信号とそ
の他方の入力に信号ラインL2から供給される波形信号と
を加算して信号ラインL1へ出力し、加算器252はその一
方の入力に信号ラインL2から供給される波形信号とその
他方の入力に信号ラインL1から供給される波形信号とを
加算して信号ラインL2へ出力するものである。これによ
り、第３図に示すように、マウスピース41とリード42と
の間隙直後における入力流速による入射波W1、共鳴管か
らの反射波W2及び両波W1,W2の合成として圧力Ｑの発生
状態がシミュレートされる。 波形信号伝送部300は信号ラインL1上の波形信号を信
号ラインL2へ帰還するもので、該帰還路にはローパスフ
ィルタ351、ハイパスフィルタ352及び遅延回路353が介
装されている。 ローパスフィルタ351及びハイパスフィルタ352は基本
的には共鳴管の形状をシミュレートするものであり、そ
れらのカットオフ周波数がピッチ信号PITすなわち発生
楽音の音高に応じて変更制御されるようになっている。
ローパスフィルタ351及びハイパスフィルタ352は組合せ
によりバンドパスフィルタを構成しており、このバンド
パスフィルタは信号ラインL1から信号ラインL2へ通過す
る波形信号の通過周波数帯域を制御し、また同通過周波
数帯域はピッチ信号PITにより制御されて、楽音波形信
号の音色（波形）が発生楽音の音高に応じて制御される
とともに、後述する波形信号の遅延に起因した多くの共
振峰のいずれかを抑え（又は増大させ）、循環する波形
信号の周波数すなわち系全体の発振周波数が固定化され
かつ安定化するようになっている。なお、かかる場合、
ハイパスフィルタ352を省略することもできる。 遅延回路353は共鳴管の長さ及び同共鳴管の端部から
トーンホールまでの長さに対応してマウスピース41から
入射した入射波が反射波としてマウスピース41へ戻って
来る状態をシミュレートするものである。かかる場合、
遅延回路353はピッチ信号PITによりその遅延時間が可変
制御されるようになっており、該遅延時間の可変制御に
より発生楽音の音高が主に決定されるようになってい
る。 また、信号ラインL1には空気中の楽音の放射特性をシ
ミュレートするためのバンドパスフィルタ401が接続さ
れ、同フィルタ401から波形信号が出力されるようにな
っている。 次に、上記のように構成した電子楽器の動作を説明す
る。演奏情報発生部10からの各種演奏情報及び音色情報
発生部20からの音色情報が楽音制御信号発生部30へ供給
されると、同制御信号発生部30は前記各情報に基づいて
口内圧力信号PRES、アンブシュール信号EMBS及びピッチ
信号PITをそれぞれ出力する。口内圧力信号PRESは楽音
制御信号入力部100の減算器151にて信号ラインL2からの
反射波W2を表す波形信号と合成されて同減算器151から
出力される。かかる場合、ローパスフィルタ152、加算
器153、非線形テーブル154,156及び乗算器155は、前述
のように、リード42の質量、リード42に対するアンブシ
ュールの影響、リード42の圧力に対する非線形変位特
性、狭い管路を通る空気の圧力に対する流速の飽和特性
等を考慮して、空気流速を表す信号を形成するととも
に、該空気流速を表す信号は乗算器157にて音圧を表す
信号に変換されて信号ラインL1を介して波形信号ループ
部200に供給される。 波形信号ループ部200においては、加算器251,252の作
用により、信号ラインL1を介して波形信号伝送部300へ
進行する入射波W1を表す波形信号の一部が楽音制御信号
入力部100へ帰還されるとともに、信号ラインL2を介し
て楽音制御信号入力部100へ進行する反射波W2を表す波
形信号の一部が波形信号伝送部300へ帰還されるので、
マウスピース41とリード42との間隙直後における空気流
の変化状態がよりよくシミュレートされる。 かかる波形信号ループ部200を介した波形信号は波形
信号伝送部300に供給され、同信号はローパスフィルタ3
51及びハイパスフィルタ352にて共鳴管の特性に従って
変更されるとともに、遅延回路353にて遅延されて、再
び波形信号ループ部200を介して楽音制御信号入力部100
の減算器151へ帰還される。かかる場合、遅延回路353は
前記ピッチ信号PITにより制御されて演奏された鍵音高
に対応した時間だけ波形信号を遅延するので、楽音制御
信号入力部100から出力された波形信号が信号ラインL1,
L2を介して再び同入力部100へ帰還されるまでの時間は
前記鍵音高にほぼ対応したものとなり、信号ラインL1,L
2上の波形信号は鍵音高に対応した基本周波数を有する
ものとなる。また、循環しながら形成される波形信号が
前記遅延回路353により設定される遅延時間に対応した
多くの共振峰をもっても、ローパスフィルタ351及びハ
イパスフィルタ352により構成されるバンドパスフィル
タが前記共振峰のいずれかを抑え（又は増大させ）、循
環する波形信号の周波数すなわち系全体の発振周波数が
固定化しかつ安定化する。そして、かかる波形信号はバ
ンドパスフィルタ401を介して出力される。 かかる動作説明からも理解できるとおり、上記構成の
楽音波形信号形成装置によれば、マウスピース41におけ
る音響信号の形成状態、特にリード42の質量、リード42
に対するアンブシュールの影響、リード42の圧力に対す
る非線形変位特性、狭い管路を通る空気の圧力に対する
流速の飽和特性が厳密にシミュレートされるとともに、
共鳴管における音響信号の伝達状態がより良くシミュレ
ートされるので、クラリネット、サックス等のリードを
有する管楽器音に近い楽音信号の形成が可能となる。 c.変形例 （１）上記第１実施例においては、口内圧力信号PRESと
信号ラインL2からの帰還信号とを減算器151で合成する
とともに、両非線形テーブル154,156の各出力を乗算器1
55で合成するようにしたが、これらの合成手段としての
減算器151及び乗算器155を、各入出力信号の正負の符
号、同信号の表示方法（リニア表示、対数表示及び指数
表示）等を考慮することにより、前記減算器を加算器又
は乗除算器で、前記乗算器を加算器で構成するなど、各
種演算器で構成することも可能である。 （２）上記各実施例においては、非線形テーブル154,15
6は単一の非線形テーブルにより構成したが、これらの
各テーブル154,156をそれぞれ複数の非線形テーブルの
組み合わせにより構成してもよい。また、前記非線形テ
ーブル154,156に換えて、下記のような級数演算により
入力信号に対して所望の非線形特性を付与するようにし
てもよい。 a0＋a1x＋a2x2＋…＋anxn ただし、前記式においては、非線形変換の入力信号値
をｘとし、かつ各係数a1，a2…anは予め与えられる定数
又は楽音制御信号発生部30から与えられる変数とする。 （３）上記各実施例においては、加算器251,252により
波形信号ループ部200を構成するようにしたが、このル
ープ回路中にさらに乗算器等の演算回路を付加して、波
形信号ループ部200を種々に変形することも可能であ
る。 （４）上記各実施例においては、波形信号伝送部300の
ローパスフィルタ351の前段から波形信号をバンドパス
フィルタ401を介して出力するようにしたが、波形信号
は信号ラインL1,L2上を循環しながら進行するものであ
るので、波形信号の出力位置は前記箇所でなくても信号
ラインL1,L2上の任意の位置とすることができる。 （５）上記各実施例においては、サックス、クラリネッ
ト等の管楽器等の具体的な楽器音信号を形成する場合に
ついてのみ説明したが、従来にない新たな楽器音信号を
発生する楽音波形信号形成装置に上記本発明を適用する
こともできる。
第１図はクラリネット、サックス等の管楽器の楽音信号
の形成に最適な楽音信号形成装置を備えた電子楽器ブロ
ック図により示している。 この電子楽器は演奏情報発生部10、音色情報発生部20
及び楽音制御信号発生部30を備え、演奏情報発生部10か
らの演奏情報及び音色情報発生部20からの音色情報に基
づいて楽音制御信号発生部30から発生される楽音制御信
号を、楽音制御信号入力部100、波形信号ループ部200及
び波形信号伝送部300からなる楽音波形信号形成装置へ
供給して楽音波形信号を形成するようにしたものであ
る。 演奏情報発生部10は音階に対応した複数の鍵からなる
鍵盤と、該各鍵の押鍵操作の有無を検出する押鍵検出回
路、押鍵操作速度を検出するイニシャルタッチ検出回
路、押鍵圧力又は押鍵深さを検出するアフタータッチ検
出回路等の鍵盤に付随する各種回路とを備え、押鍵の有
無、イニシャルタッチ、アフタータッチ等の演奏情報を
出力する。音色情報発生部20は音色選択スイッチ及び同
スイッチの操作検出回路を備え、選択音色を表す音色情
報を出力する。楽音制御信号発生部30は例えばマイクロ
コンピュータ、楽音制御パラメータ記憶テーブル等によ
り構成され、前記演奏情報及び音色情報に応じて前記テ
ーブルを参照して各種楽音制御信号を出力する。これら
の楽音制御信号は、例えば、鍵盤にて押鍵された鍵によ
り決定され発生楽音のピッチを表すピッチ信号PITと、
イニシャルタッチ演奏情報、アフタータッチ演奏情報及
び音色情報により決定され管楽器演奏時における口内圧
力（吹奏圧）を表す口内圧力信号PRESと、前記各演奏情
報により決定され管楽器演奏時における唇の構え、締め
等を示すアンブシュール信号EMBSとからなる。 なお、息圧等を検出するセンサを備えたマウスコント
ローラを本件実施例の電子楽器に接続可能とした場合に
は、前記演奏情報の一部を同マウスコントローラから得
るようにしてもよい。また、電子管楽器に本発明を適用
した場合には、該管楽器の演奏部から前記各種演奏情報
を得るようにする。さらに、前記演奏情報発生部10及び
音色情報発生部20として、他の楽器、自動演奏装置等を
採用し、同他の楽器、自動演奏装置等から楽音制御信号
発生部30に演奏情報及び音色情報が供給されるようにし
たり、また他の楽器、自動演奏装置内にて前記各種楽音
制御信号が形成されるようにして、同楽音制御信号が楽
音制御信号入力部100、波形信号ループ部200及び波形信
号伝送部300からなる楽音波形信号形成装置へ直接供給
されるようにしてもよい。 楽音制御信号入力部100は減算器151を有し、同減算器
151は、波形信号の復路をなす信号ラインL2からの波形
信号から口内圧力信号PRESを減算することにより、前記
両信号の合成信号を出力する。かかる場合、信号ライン
L2からの波形信号は共鳴管からマウスピース内へ伝播し
て来た反射波を表し、前記減算は、第２図に示すよう
に、口内圧力PRESと、共鳴管からマウスピース41内へ伝
播して来た反射波圧力Ｑとの差圧に応じてリード42が変
位し、該変位に応じて入射波が形成される状態を示して
おり、減算器151の出力はマウスピース41のリード42を
変位させるための差圧に対応したものとなる。 減算器151の出力にはローパスフィルタ152が接続され
ており、同フィルタ152は前記差圧信号の高域成分を除
去して出力する。これは、リード42が固有の周波数特性
を有するため、例えば高域成分に応答しないためであ
る。ローパスフィルタ152の出力には加算器153が接続さ
れており、同加算器153はアンブシュール信号EMBSと前
記ローパスフィルタ152の出力とを加算して非線形テー
ブル154に出力する。この加算器153におけるアンブシュ
ール信号EMBSの加算により、前記差圧に対するリード42
の変位に関し、唇の構え、締め等による補正がシミュレ
ートされる。 非線形テーブル154はリード42の力に対する曲げの非
線形特性、すなわち付与された圧力に対するリード42の
変位量をシミュレートするもので、例えば第３図のよう
な入出力特性を有している。これにより、非線形テーブ
ル154の出力はマウスピース41のリード42部における空
気通路面積を表す信号となる。この非線形テーブル154
の出力は乗算器155の一方の入力に接続されている。 乗算器155の他方の入力には加算器151からの差圧信号
が非線形テーブル156を介して供給されている。この非
線形テーブル156は、差圧が大きくなっても狭い管路で
は流速が飽和して差圧と流速とが比例しないことをシミ
ュレートするもので、第４図のような入出力特性に設定
されている。これにより、マウスピース41内のリード42
部で差圧が流速に与える影響を考慮して補正された差圧
信号が乗算器155の他方の入力に供給されることにな
る。そして、乗算器155は両入力に供給された信号、す
なわちリード42部における空気通路面積を表す信号と補
正された差圧信号とを乗算して出力するので、同乗算器
155の出力信号はマウスピース41内のリード42部におけ
る空気流速を表す信号となる。乗算器155の出力は乗算
器157の入力に接続されており、同乗算器157は前記空気
流速を表す信号にマウスピース41内のインピーダンス
（空気抵抗）を表す固定係数Ｋを乗算して、該乗算結果
を音圧信号として信号ラインL1を介して波形信号ループ
部200に供給するようになっている。 波形信号ループ部200は各信号ラインL1,L2内に挿入さ
れた加算器251,252により構成される。加算器251はその
一方の入力に信号ラインL1から供給される波形信号とそ
の他方の入力に信号ラインL2から供給される波形信号と
を加算して信号ラインL1へ出力し、加算器252はその一
方の入力に信号ラインL2から供給される波形信号とその
他方の入力に信号ラインL1から供給される波形信号とを
加算して信号ラインL2へ出力するものである。これによ
り、第３図に示すように、マウスピース41とリード42と
の間隙直後における入力流速による入射波W1、共鳴管か
らの反射波W2及び両波W1,W2の合成として圧力Ｑの発生
状態がシミュレートされる。 波形信号伝送部300は信号ラインL1上の波形信号を信
号ラインL2へ帰還するもので、該帰還路にはローパスフ
ィルタ351、ハイパスフィルタ352及び遅延回路353が介
装されている。 ローパスフィルタ351及びハイパスフィルタ352は基本
的には共鳴管の形状をシミュレートするものであり、そ
れらのカットオフ周波数がピッチ信号PITすなわち発生
楽音の音高に応じて変更制御されるようになっている。
ローパスフィルタ351及びハイパスフィルタ352は組合せ
によりバンドパスフィルタを構成しており、このバンド
パスフィルタは信号ラインL1から信号ラインL2へ通過す
る波形信号の通過周波数帯域を制御し、また同通過周波
数帯域はピッチ信号PITにより制御されて、楽音波形信
号の音色（波形）が発生楽音の音高に応じて制御される
とともに、後述する波形信号の遅延に起因した多くの共
振峰のいずれかを抑え（又は増大させ）、循環する波形
信号の周波数すなわち系全体の発振周波数が固定化され
かつ安定化するようになっている。なお、かかる場合、
ハイパスフィルタ352を省略することもできる。 遅延回路353は共鳴管の長さ及び同共鳴管の端部から
トーンホールまでの長さに対応してマウスピース41から
入射した入射波が反射波としてマウスピース41へ戻って
来る状態をシミュレートするものである。かかる場合、
遅延回路353はピッチ信号PITによりその遅延時間が可変
制御されるようになっており、該遅延時間の可変制御に
より発生楽音の音高が主に決定されるようになってい
る。 また、信号ラインL1には空気中の楽音の放射特性をシ
ミュレートするためのバンドパスフィルタ401が接続さ
れ、同フィルタ401から波形信号が出力されるようにな
っている。 次に、上記のように構成した電子楽器の動作を説明す
る。演奏情報発生部10からの各種演奏情報及び音色情報
発生部20からの音色情報が楽音制御信号発生部30へ供給
されると、同制御信号発生部30は前記各情報に基づいて
口内圧力信号PRES、アンブシュール信号EMBS及びピッチ
信号PITをそれぞれ出力する。口内圧力信号PRESは楽音
制御信号入力部100の減算器151にて信号ラインL2からの
反射波W2を表す波形信号と合成されて同減算器151から
出力される。かかる場合、ローパスフィルタ152、加算
器153、非線形テーブル154,156及び乗算器155は、前述
のように、リード42の質量、リード42に対するアンブシ
ュールの影響、リード42の圧力に対する非線形変位特
性、狭い管路を通る空気の圧力に対する流速の飽和特性
等を考慮して、空気流速を表す信号を形成するととも
に、該空気流速を表す信号は乗算器157にて音圧を表す
信号に変換されて信号ラインL1を介して波形信号ループ
部200に供給される。 波形信号ループ部200においては、加算器251,252の作
用により、信号ラインL1を介して波形信号伝送部300へ
進行する入射波W1を表す波形信号の一部が楽音制御信号
入力部100へ帰還されるとともに、信号ラインL2を介し
て楽音制御信号入力部100へ進行する反射波W2を表す波
形信号の一部が波形信号伝送部300へ帰還されるので、
マウスピース41とリード42との間隙直後における空気流
の変化状態がよりよくシミュレートされる。 かかる波形信号ループ部200を介した波形信号は波形
信号伝送部300に供給され、同信号はローパスフィルタ3
51及びハイパスフィルタ352にて共鳴管の特性に従って
変更されるとともに、遅延回路353にて遅延されて、再
び波形信号ループ部200を介して楽音制御信号入力部100
の減算器151へ帰還される。かかる場合、遅延回路353は
前記ピッチ信号PITにより制御されて演奏された鍵音高
に対応した時間だけ波形信号を遅延するので、楽音制御
信号入力部100から出力された波形信号が信号ラインL1,
L2を介して再び同入力部100へ帰還されるまでの時間は
前記鍵音高にほぼ対応したものとなり、信号ラインL1,L
2上の波形信号は鍵音高に対応した基本周波数を有する
ものとなる。また、循環しながら形成される波形信号が
前記遅延回路353により設定される遅延時間に対応した
多くの共振峰をもっても、ローパスフィルタ351及びハ
イパスフィルタ352により構成されるバンドパスフィル
タが前記共振峰のいずれかを抑え（又は増大させ）、循
環する波形信号の周波数すなわち系全体の発振周波数が
固定化しかつ安定化する。そして、かかる波形信号はバ
ンドパスフィルタ401を介して出力される。 かかる動作説明からも理解できるとおり、上記構成の
楽音波形信号形成装置によれば、マウスピース41におけ
る音響信号の形成状態、特にリード42の質量、リード42
に対するアンブシュールの影響、リード42の圧力に対す
る非線形変位特性、狭い管路を通る空気の圧力に対する
流速の飽和特性が厳密にシミュレートされるとともに、
共鳴管における音響信号の伝達状態がより良くシミュレ
ートされるので、クラリネット、サックス等のリードを
有する管楽器音に近い楽音信号の形成が可能となる。 c.変形例 （１）上記第１実施例においては、口内圧力信号PRESと
信号ラインL2からの帰還信号とを減算器151で合成する
とともに、両非線形テーブル154,156の各出力を乗算器1
55で合成するようにしたが、これらの合成手段としての
減算器151及び乗算器155を、各入出力信号の正負の符
号、同信号の表示方法（リニア表示、対数表示及び指数
表示）等を考慮することにより、前記減算器を加算器又
は乗除算器で、前記乗算器を加算器で構成するなど、各
種演算器で構成することも可能である。 （２）上記各実施例においては、非線形テーブル154,15
6は単一の非線形テーブルにより構成したが、これらの
各テーブル154,156をそれぞれ複数の非線形テーブルの
組み合わせにより構成してもよい。また、前記非線形テ
ーブル154,156に換えて、下記のような級数演算により
入力信号に対して所望の非線形特性を付与するようにし
てもよい。 a0＋a1x＋a2x2＋…＋anxn ただし、前記式においては、非線形変換の入力信号値
をｘとし、かつ各係数a1，a2…anは予め与えられる定数
又は楽音制御信号発生部30から与えられる変数とする。 （３）上記各実施例においては、加算器251,252により
波形信号ループ部200を構成するようにしたが、このル
ープ回路中にさらに乗算器等の演算回路を付加して、波
形信号ループ部200を種々に変形することも可能であ
る。 （４）上記各実施例においては、波形信号伝送部300の
ローパスフィルタ351の前段から波形信号をバンドパス
フィルタ401を介して出力するようにしたが、波形信号
は信号ラインL1,L2上を循環しながら進行するものであ
るので、波形信号の出力位置は前記箇所でなくても信号
ラインL1,L2上の任意の位置とすることができる。 （５）上記各実施例においては、サックス、クラリネッ
ト等の管楽器等の具体的な楽器音信号を形成する場合に
ついてのみ説明したが、従来にない新たな楽器音信号を
発生する楽音波形信号形成装置に上記本発明を適用する
こともできる。
第１図は本発明の一実施例に係る楽音波形信号形成装置
を備えた電子楽器の全体ブロック図、第２図は管楽器の
マウスピース部の概略図、第３図及び第４図は第１図の
各非線形テーブルの入出力特性を示すグラフである。 符号の説明 10……演奏情報発生部、20……音色情報発生部、30……
楽音制御信号発生部、100……楽音制御信号入力部、151
……減算器、154,156……非線形テーブル、155……乗算
器、200……波形信号ループ部、300……波形信号伝送
部、351……ローパスフィルタ、352……ハイパスフィル
タ、353……遅延回路。
を備えた電子楽器の全体ブロック図、第２図は管楽器の
マウスピース部の概略図、第３図及び第４図は第１図の
各非線形テーブルの入出力特性を示すグラフである。 符号の説明 10……演奏情報発生部、20……音色情報発生部、30……
楽音制御信号発生部、100……楽音制御信号入力部、151
……減算器、154,156……非線形テーブル、155……乗算
器、200……波形信号ループ部、300……波形信号伝送
部、351……ローパスフィルタ、352……ハイパスフィル
タ、353……遅延回路。
Claims (1)
- 【請求項１】波形信号の往路としての第１信号ライン
と、 波形信号の復路としての第２信号ラインと、 発音すべき楽音の楽音要素を制御するための楽音制御信
号と前記第２信号ラインからの波形信号とを入力し該入
力した両信号に非線形変換を施して前記第１信号ライン
に出力する楽音制御信号入力部と、 発生すべき楽音のピッチを表すピッチ信号を発生するピ
ッチ信号発生手段と、 前記第１信号ラインから入力された波形信号を前記ピッ
チ信号発生手段からのピッチ信号により表されたピッチ
に対応した時間だけ遅延して前記第２信号ラインへ帰還
する遅延回路を含む波形信号伝送部と を備えた楽音波形信号形成装置において、前記波形信号
伝送部内に、 前記ピッチ信号発生手段からのピッチ信号に応じて前記
第１信号ラインから前記第２信号ラインへ通過する波形
信号の周波数帯域を制限して前記第１信号ライン及び第
２信号ラインを循環する波形信号の周波数を固定化しか
つ安定化させるためのフィルタ手段を前記遅延回路に直
列に設けたことを特徴とする楽音波形信号形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1329215A JP2508326B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | 楽音波形信号形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1329215A JP2508326B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | 楽音波形信号形成装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1115546A Division JPH0769701B2 (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | 楽音波形信号形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02294694A JPH02294694A (ja) | 1990-12-05 |
| JP2508326B2 true JP2508326B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=18218941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1329215A Expired - Fee Related JP2508326B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | 楽音波形信号形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508326B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2738175B2 (ja) * | 1991-07-26 | 1998-04-08 | ヤマハ株式会社 | 楽音信号発生装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60104997A (ja) * | 1984-10-11 | 1985-06-10 | ヤマハ株式会社 | 電子楽器 |
-
1989
- 1989-12-19 JP JP1329215A patent/JP2508326B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60104997A (ja) * | 1984-10-11 | 1985-06-10 | ヤマハ株式会社 | 電子楽器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02294694A (ja) | 1990-12-05 |
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