JP2508340B2 - 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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- Y10S84/26—Reverberation
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、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、特に楽音のピッ
チ、音色、音量等の楽音要素を定常的または時間的に制
御するための楽音制御信号を入力してその楽音制御信号
に応じた楽音波形信号を形成する楽音波形信号形成装置
に関する。
される楽音波形信号形成装置に係り、特に楽音のピッ
チ、音色、音量等の楽音要素を定常的または時間的に制
御するための楽音制御信号を入力してその楽音制御信号
に応じた楽音波形信号を形成する楽音波形信号形成装置
に関する。
［従来技術］ この種の装置として、従来、遅延回路を含む遅延ルー
プ系に非線形信号を入力して回帰演算処理することによ
り楽音信号を形成する、いわゆる遅延フィードバック形
減衰音アルゴリズムを用いたもの（以下、遅延フィード
バック形楽音波形信号形成装置という）が知られている
（例えば特開昭63−40199号）。
プ系に非線形信号を入力して回帰演算処理することによ
り楽音信号を形成する、いわゆる遅延フィードバック形
減衰音アルゴリズムを用いたもの（以下、遅延フィード
バック形楽音波形信号形成装置という）が知られている
（例えば特開昭63−40199号）。
この遅延フィードバック形楽音波形信号形成装置は、
管楽器の管体や弦楽器の弦等、自然楽器の機械振動系を
電気回路によって物理的に近似したもので、前記遅延ル
ープに管楽器のリードまたはアンブシュアー、あるいは
擦弦楽器の弓と弦との接点の動きに相当する非線形信号
を入力すれば、管楽器や擦弦楽器の音をその強弱による
変化まで含めて比較的自然かつ忠実に合成することがで
きるものと期待されている。
管楽器の管体や弦楽器の弦等、自然楽器の機械振動系を
電気回路によって物理的に近似したもので、前記遅延ル
ープに管楽器のリードまたはアンブシュアー、あるいは
擦弦楽器の弓と弦との接点の動きに相当する非線形信号
を入力すれば、管楽器や擦弦楽器の音をその強弱による
変化まで含めて比較的自然かつ忠実に合成することがで
きるものと期待されている。
しかしながら、このような遅延フィードバック形楽音
波形信号形成装置であって、ビブラートを付与した楽音
を自然楽器に対し高忠実に再現するものは未だ実現して
いない。
波形信号形成装置であって、ビブラートを付与した楽音
を自然楽器に対し高忠実に再現するものは未だ実現して
いない。
［発明が解決しようとする課題］ この発明は、上述した従来例における問題点に鑑みて
なされたもので、遅延フィードバック形楽音波形信号形
成装置であって、ビブラートを付与した楽音を自然楽器
に対し高い忠実度で再現し得る楽音波形信号形成装置を
提供することを目的とする。
なされたもので、遅延フィードバック形楽音波形信号形
成装置であって、ビブラートを付与した楽音を自然楽器
に対し高い忠実度で再現し得る楽音波形信号形成装置を
提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため、この発明では、入力信号
を遅延して出力する遅延手段（SR1等）および入力信号
を所定周波数帯域をカットオフして出力するフィルタ手
段（751）を含む遅延ループ手段（75）と、励振信号（E
MB,PRS）を発生する励振信号発生手段（３）と、前記遅
延ループ手段の出力信号および前記励振信号を合成して
前記遅延ループ手段に供給する楽音制御信号入力手段
（71）と、前記フィルタ手段の周波数特性を前記励振信
号に応じて制御する制御手段（753,754）とを具備し、
前記遅延ループ手段および前記楽音制御信号入力手段と
で構成される閉ループを循環する信号を楽音波形信号と
して出力するようにしたことを特徴とする。ここで、括
弧内の符号は、実施例において対応する要素を示す。
を遅延して出力する遅延手段（SR1等）および入力信号
を所定周波数帯域をカットオフして出力するフィルタ手
段（751）を含む遅延ループ手段（75）と、励振信号（E
MB,PRS）を発生する励振信号発生手段（３）と、前記遅
延ループ手段の出力信号および前記励振信号を合成して
前記遅延ループ手段に供給する楽音制御信号入力手段
（71）と、前記フィルタ手段の周波数特性を前記励振信
号に応じて制御する制御手段（753,754）とを具備し、
前記遅延ループ手段および前記楽音制御信号入力手段と
で構成される閉ループを循環する信号を楽音波形信号と
して出力するようにしたことを特徴とする。ここで、括
弧内の符号は、実施例において対応する要素を示す。
［作用］ 従来の遅延フィードバック形楽音波形信号形成装置
は、管楽器のマウスピースまたは擦弦楽器の弓と弦との
相互作用等をシミュレートする非線形部と、管楽器の管
体または擦弦楽器の弦等をシミュレートする線形部とに
より構成されている。線形部では音響的ロスをローパス
フィルタ等に置き換えている。一方で、ビブラートは、
従来、周波数変調のみであると考えられていた。このた
め、上記ローパスフィルタ等は、フィルタ特性が楽器種
類ごとに固定であるか、または高々管楽器のトーンホー
ルの開閉状態もしくは擦弦楽器の擦弦される弦に対応し
て切り換えられていた。そして、ビブラートを付与する
には、ディジタル信号系ではシフトレジスタやメモリ
（RAM、FIFOメモリ等）等からなる、アナログ信号系で
はBBDやCCD等からなる遅延手段の段数を制御してピッチ
（音高）を可変することが考えられていた。また、ピッ
チの微調整用には、位相変化のないオールパスフィルタ
を用いることが考えられていた。
は、管楽器のマウスピースまたは擦弦楽器の弓と弦との
相互作用等をシミュレートする非線形部と、管楽器の管
体または擦弦楽器の弦等をシミュレートする線形部とに
より構成されている。線形部では音響的ロスをローパス
フィルタ等に置き換えている。一方で、ビブラートは、
従来、周波数変調のみであると考えられていた。このた
め、上記ローパスフィルタ等は、フィルタ特性が楽器種
類ごとに固定であるか、または高々管楽器のトーンホー
ルの開閉状態もしくは擦弦楽器の擦弦される弦に対応し
て切り換えられていた。そして、ビブラートを付与する
には、ディジタル信号系ではシフトレジスタやメモリ
（RAM、FIFOメモリ等）等からなる、アナログ信号系で
はBBDやCCD等からなる遅延手段の段数を制御してピッチ
（音高）を可変することが考えられていた。また、ピッ
チの微調整用には、位相変化のないオールパスフィルタ
を用いることが考えられていた。
本発明者等は、ビブラート付与の際、周波数とともに
音色をも変化させることにより、より自然楽器に近い楽
音が得られることを見出し、この発明を完成させるに至
ったものである。なお、本出願人に係る特公平１−1507
5号公報には、ディジタルフィルタ内の乗算係数を変化
させることによって出力周波数を変化させるようにした
変調効果装置が開示されている。しかし、この変調効果
装置は、別個の楽音形成装置で形成された一定周波数の
入力信号（楽音信号）に対して周波数変調（ビブラー
ト）を付与するもである。また、音色を変化させること
を意識しておらず、音色変化があるとしても、この発明
とは楽音形成の方式およびビブラート付与の方式が異な
り、音色の変化の仕方や音色の変化が楽音に与える影響
等、この発明の作用効果を連想させるものではなかっ
た。
音色をも変化させることにより、より自然楽器に近い楽
音が得られることを見出し、この発明を完成させるに至
ったものである。なお、本出願人に係る特公平１−1507
5号公報には、ディジタルフィルタ内の乗算係数を変化
させることによって出力周波数を変化させるようにした
変調効果装置が開示されている。しかし、この変調効果
装置は、別個の楽音形成装置で形成された一定周波数の
入力信号（楽音信号）に対して周波数変調（ビブラー
ト）を付与するもである。また、音色を変化させること
を意識しておらず、音色変化があるとしても、この発明
とは楽音形成の方式およびビブラート付与の方式が異な
り、音色の変化の仕方や音色の変化が楽音に与える影響
等、この発明の作用効果を連想させるものではなかっ
た。
この発明では、遅延フィードバック形楽音波形信号形
成装置において、音響的ロス等をシミュレートするため
に遅延フィードバックループ内に配置されるフィルタと
して特性変化可能なフィルタを用い、アンブシュールや
口内圧力の情報に相当する励振信号に応じてこのフィル
タの特性を変化させるようにしている。
成装置において、音響的ロス等をシミュレートするため
に遅延フィードバックループ内に配置されるフィルタと
して特性変化可能なフィルタを用い、アンブシュールや
口内圧力の情報に相当する励振信号に応じてこのフィル
タの特性を変化させるようにしている。
前記線形部を構成するフィルタとして直線位相以外の
位相特性を有するタイプのものを用いた場合、フィルタ
特性を変化させると、それに伴なって位相が変化しルー
プ内の総遅延時間が変化して、形成される楽音の周波数
が変化する。例えば、前記フィルタとしてIIR形やFIR形
等のデイジタルフィルタを用いた場合、カットオフ周波
数を変化させるとそれに同期して位相特性が変化し形成
される楽音の周波数を変化させることができる。従来の
装置においては、音色を変化させる際の楽音周波数の変
化は、むしろ補正するか、避けるべきものと考えられて
いたが、この発明では、フィルタ特性の変化に伴なう楽
音周波数および音色の変化の同時発生を積極的に利用し
て楽音への変調付与を実現している。
位相特性を有するタイプのものを用いた場合、フィルタ
特性を変化させると、それに伴なって位相が変化しルー
プ内の総遅延時間が変化して、形成される楽音の周波数
が変化する。例えば、前記フィルタとしてIIR形やFIR形
等のデイジタルフィルタを用いた場合、カットオフ周波
数を変化させるとそれに同期して位相特性が変化し形成
される楽音の周波数を変化させることができる。従来の
装置においては、音色を変化させる際の楽音周波数の変
化は、むしろ補正するか、避けるべきものと考えられて
いたが、この発明では、フィルタ特性の変化に伴なう楽
音周波数および音色の変化の同時発生を積極的に利用し
て楽音への変調付与を実現している。
［効果］ したがって、この発明によると、励振信号に応じた楽
音の変調に適当な音色変化が伴なうため、自然楽器音に
極めて近い変調楽音を形成することができる。
音の変調に適当な音色変化が伴なうため、自然楽器音に
極めて近い変調楽音を形成することができる。
［実施例］ 以下、この発明を実施例に基づき詳細に説明する。
第１図は、この発明の一実施例に係る楽音波形信号形
成装置を備えた管形電子楽器の構成を示す。
成装置を備えた管形電子楽器の構成を示す。
この電子楽器は、管形操作子１から発生される演奏情
報に基づいて励振用パラメータ形成回路３および線形系
パラメータ形成回路５から発生される各種パラメータ信
号を楽音波形信号形成装置７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。
報に基づいて励振用パラメータ形成回路３および線形系
パラメータ形成回路５から発生される各種パラメータ信
号を楽音波形信号形成装置７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。
管形操作子１は、その外観が第２図Ａに示されるよう
にクラリネットを模倣して形成されており、クラリネッ
トのトーンホール開閉用の鍵に対応して複数の鍵（キー
スイッチ）11が設けられている。また、マウスピース13
内には、第２図Ｂに示されるように、管楽器演奏時にお
ける唇の構えおよび締め等を表わすアンブシュール感知
用のカンチレバー15および管楽器演奏時における息圧感
知用の圧力センサ17を備えたマウスコントローラが設け
られている。カンチレバー15は、リードを介して口の形
に応じて第２図Ｂ中の矢印のように動かされ、アンブシ
ュールを感知する。この管形操作子１は、さらに、第３
図に示すように、マイクロコンピュータを内蔵されてお
り、前記キースイッチ11、カンチレバー15および圧力セ
ンサ17の出力に基づいて、息圧BRT、楽音発生の有無
（キーオンKONおよびキーオフKOFF）、演奏楽音の名目
ピッチ（キーコードKCD）、ならびに演奏楽音の名目ピ
ッチからの偏位量（ピッチベンドPITB）等の演奏情報を
出力する。
にクラリネットを模倣して形成されており、クラリネッ
トのトーンホール開閉用の鍵に対応して複数の鍵（キー
スイッチ）11が設けられている。また、マウスピース13
内には、第２図Ｂに示されるように、管楽器演奏時にお
ける唇の構えおよび締め等を表わすアンブシュール感知
用のカンチレバー15および管楽器演奏時における息圧感
知用の圧力センサ17を備えたマウスコントローラが設け
られている。カンチレバー15は、リードを介して口の形
に応じて第２図Ｂ中の矢印のように動かされ、アンブシ
ュールを感知する。この管形操作子１は、さらに、第３
図に示すように、マイクロコンピュータを内蔵されてお
り、前記キースイッチ11、カンチレバー15および圧力セ
ンサ17の出力に基づいて、息圧BRT、楽音発生の有無
（キーオンKONおよびキーオフKOFF）、演奏楽音の名目
ピッチ（キーコードKCD）、ならびに演奏楽音の名目ピ
ッチからの偏位量（ピッチベンドPITB）等の演奏情報を
出力する。
第１図において、励振用パラメータ形成回路３は、前
記管形操作子１から出力される演奏情報のうちキーオン
KON、キーオフKOFF、息圧BRTおよびピッチベンドPITBの
各情報を供給され、これらの情報に基づいてアンブシュ
ール信号EMBおよび口内圧力信号PRSを作成し、楽音波形
形成装置７へ供給する。この励振用パラメータ形成回路
３は、例えば第４図に示すように、管形操作子１から出
力される息圧信号BRTを口内圧力信号PRSに変換する口内
圧力情報変換テーブル31、ピッチベンド信号PITBをアン
ブシュール信号EMBに変換するアンブシュール情報変換
テーブル32、キーオン信号KONでセットされ、キーオフ
信号KOFFでリセットされるセットリセットフリップフロ
ップ（SR−FF）33、SR−FF33のセット出力で付勢されて
オン（閉路）するスイッチ34、およびSR−FF33のリセッ
ト出力で付勢されてオン（閉路）するスイッチ35等によ
り構成することができる。なお、第４図中の口内圧力情
報変換テーブル31およびアンブシュール情報変換テーブ
ル32としては乗算器を用いるようにしてもよい。
記管形操作子１から出力される演奏情報のうちキーオン
KON、キーオフKOFF、息圧BRTおよびピッチベンドPITBの
各情報を供給され、これらの情報に基づいてアンブシュ
ール信号EMBおよび口内圧力信号PRSを作成し、楽音波形
形成装置７へ供給する。この励振用パラメータ形成回路
３は、例えば第４図に示すように、管形操作子１から出
力される息圧信号BRTを口内圧力信号PRSに変換する口内
圧力情報変換テーブル31、ピッチベンド信号PITBをアン
ブシュール信号EMBに変換するアンブシュール情報変換
テーブル32、キーオン信号KONでセットされ、キーオフ
信号KOFFでリセットされるセットリセットフリップフロ
ップ（SR−FF）33、SR−FF33のセット出力で付勢されて
オン（閉路）するスイッチ34、およびSR−FF33のリセッ
ト出力で付勢されてオン（閉路）するスイッチ35等によ
り構成することができる。なお、第４図中の口内圧力情
報変換テーブル31およびアンブシュール情報変換テーブ
ル32としては乗算器を用いるようにしてもよい。
第１図において、線形系パラメータ形成回路５は、前
記管形操作子１から出力される演奏情報のうちキーコー
ド（名目ピッチ）情報KCDを供給され、このキーコード
情報KCDに基づいて遅延量d1，d2，……，dN、乗算係数k
1，k2，……，kN-1、およびカットオフ周波数fC等の信
号を作成し、楽音波形形成装置７へ供給する。この線形
系パラメータ形成回路５は、第５図に示すように、マイ
クロコンピュータ51およびメモリ回路52を具備する。メ
モリ回路52は、第６図に示すように、各キーコードKCD
に対応するカットオフ周波数fC、遅延量d1，d2，……，
dNおよび乗算係数k1，k2，……，kN-1を記憶している。
マイクロコンピュータ51は、管形操作子１から出力され
るキーコード情報KCDに基づいてメモリ回路52の内容を
読み出し、前記遅延量、乗算係数、およびカットオフ周
波数信号として出力する。
記管形操作子１から出力される演奏情報のうちキーコー
ド（名目ピッチ）情報KCDを供給され、このキーコード
情報KCDに基づいて遅延量d1，d2，……，dN、乗算係数k
1，k2，……，kN-1、およびカットオフ周波数fC等の信
号を作成し、楽音波形形成装置７へ供給する。この線形
系パラメータ形成回路５は、第５図に示すように、マイ
クロコンピュータ51およびメモリ回路52を具備する。メ
モリ回路52は、第６図に示すように、各キーコードKCD
に対応するカットオフ周波数fC、遅延量d1，d2，……，
dNおよび乗算係数k1，k2，……，kN-1を記憶している。
マイクロコンピュータ51は、管形操作子１から出力され
るキーコード情報KCDに基づいてメモリ回路52の内容を
読み出し、前記遅延量、乗算係数、およびカットオフ周
波数信号として出力する。
楽音波形信号形成装置７は、第７図に示すように、楽
音制御信号入力部71および波形信号伝送部75からなる。
音制御信号入力部71および波形信号伝送部75からなる。
楽音制御信号入力部71は、加算器711〜714、乗算器71
5〜717、フィルタ718および非線形変換回路719からな
る。加算器711は、波形信号伝送部75において波形信号
の復路の出力段をなす加算器714から出力される波形信
号と息圧信号PRSとを加算してフィルタ718および乗算器
716へ出力する。ここで、息圧信号PRSには予め負の符号
が付されており、加算器711は、実効上、加算器714から
の波形信号から息圧信号PRSを減算する減算器として作
用する。加算器712は、フィルタ718の出力にアンブシュ
ール信号EMBを加算する。非線形変換回路719は加算器71
2の加算出力を所定の非線形特性に従って非線形変換し
乗算器715へ出力する。乗算器715はこの非線形変換回路
719の出力と、前記加算器712の加算出力に乗算器716で
乗算係数−１を乗算した信号、すなわち該加算出力を反
転した信号とを乗算する。乗算器717は乗算器715の乗算
出力に所定の係数を乗算し、波形信号伝送部75において
波形信号の往路の入力段をなす加算器713へ供給する。
これらの加減算、乗算および非線形変換により、例えば
管楽器のマウスピースの端部に固定されたリードの振動
による管体（共鳴管）内への入射波の形成状態がシミュ
レートされる。すなわち、加算器711の減算は、息圧と
共鳴管からマウスピース内へ伝播して来た反射波圧力と
の差圧およびアンブシュールに応じてリードが変位し、
該変位に応じて入射波が形成される状態を示しており、
非線形変換回路712は、リードの力に対する曲げの非線
形特性や、マウスピース内を通過する空気流と空気圧の
非線形特性等を示している。
5〜717、フィルタ718および非線形変換回路719からな
る。加算器711は、波形信号伝送部75において波形信号
の復路の出力段をなす加算器714から出力される波形信
号と息圧信号PRSとを加算してフィルタ718および乗算器
716へ出力する。ここで、息圧信号PRSには予め負の符号
が付されており、加算器711は、実効上、加算器714から
の波形信号から息圧信号PRSを減算する減算器として作
用する。加算器712は、フィルタ718の出力にアンブシュ
ール信号EMBを加算する。非線形変換回路719は加算器71
2の加算出力を所定の非線形特性に従って非線形変換し
乗算器715へ出力する。乗算器715はこの非線形変換回路
719の出力と、前記加算器712の加算出力に乗算器716で
乗算係数−１を乗算した信号、すなわち該加算出力を反
転した信号とを乗算する。乗算器717は乗算器715の乗算
出力に所定の係数を乗算し、波形信号伝送部75において
波形信号の往路の入力段をなす加算器713へ供給する。
これらの加減算、乗算および非線形変換により、例えば
管楽器のマウスピースの端部に固定されたリードの振動
による管体（共鳴管）内への入射波の形成状態がシミュ
レートされる。すなわち、加算器711の減算は、息圧と
共鳴管からマウスピース内へ伝播して来た反射波圧力と
の差圧およびアンブシュールに応じてリードが変位し、
該変位に応じて入射波が形成される状態を示しており、
非線形変換回路712は、リードの力に対する曲げの非線
形特性や、マウスピース内を通過する空気流と空気圧の
非線形特性等を示している。
なお、加算器713は、乗算器717から供給される非線形
信号と波形信号伝送部75における波形信号の復路をなす
信号ラインL2から供給される波形信号とを加算して往路
をなす信号ラインL1に供給する。また、加算器714は、
信号ラインL2から供給される波形信号と信号ラインL1か
ら供給される波形信号とを加算して加算器711に供給す
る。これにより、マウスピースとリードとの間隙直後に
おける入力空気流速による入射波と共鳴管からの反射波
との合成圧力の発生状態がシミュレートされる。
信号と波形信号伝送部75における波形信号の復路をなす
信号ラインL2から供給される波形信号とを加算して往路
をなす信号ラインL1に供給する。また、加算器714は、
信号ラインL2から供給される波形信号と信号ラインL1か
ら供給される波形信号とを加算して加算器711に供給す
る。これにより、マウスピースとリードとの間隙直後に
おける入力空気流速による入射波と共鳴管からの反射波
との合成圧力の発生状態がシミュレートされる。
波形信号伝送部75は、管楽器の管体（共鳴管）をシミ
ュレートするもので、第８図に示されるように、遅延回
路（例えばシフトレジスタ）SR1，SR1′，SR2，SR2′，
……，……，SRN，SRN′、ジャンクション回路J1，J2，
……、JN、ローパスフィルタ（LPF）751、乗算器752,75
3および加算器754を具備する。遅延回路は、楽音制御信
号入力部71とジャンクション回路J1との間および連続す
る２個のジャンクション回路Jm-1とJm（但し、ｍ＝1,2,
……,N）との間の管（例えば円筒管）の長さを表わす。
ジャンクション回路J1〜JN-1は、それぞれのジャンクシ
ョン回路を挟む２個の円筒管の結合状態をシミュレート
しており、ジャンクション回路JNは、共鳴管の終端（開
口端）をシミュレートしている。第９図Ａ〜Ｃは、各ジ
ャンクション回路の構成例を示す。第９図Ａ〜Ｃにおい
て、符号「＋」は無印または＋印の付された入力端へ入
力されるデータを加算し−印の付された入力端へ入力さ
れるデータを減算する加算または減算器、Ｍは入力され
る信号に一定の係数を乗算する乗算器である。また、各
乗算器の近傍に付された符号はその乗算器において信号
に乗算する係数を示している。例えば、第８図における
ジャンクション回路として、第９図Ｂに示すケリー−ロ
ホバウムの格子構造フィルタを用いた場合、そのジャン
クション回路Jmの左右の遅延回路SRmおよびSRm+1でシミ
ュレートされる円筒管の断面積ｌおよびｒと第９図Ｂ中
の乗算係数ｋとの関係は、 で与えられる。
ュレートするもので、第８図に示されるように、遅延回
路（例えばシフトレジスタ）SR1，SR1′，SR2，SR2′，
……，……，SRN，SRN′、ジャンクション回路J1，J2，
……、JN、ローパスフィルタ（LPF）751、乗算器752,75
3および加算器754を具備する。遅延回路は、楽音制御信
号入力部71とジャンクション回路J1との間および連続す
る２個のジャンクション回路Jm-1とJm（但し、ｍ＝1,2,
……,N）との間の管（例えば円筒管）の長さを表わす。
ジャンクション回路J1〜JN-1は、それぞれのジャンクシ
ョン回路を挟む２個の円筒管の結合状態をシミュレート
しており、ジャンクション回路JNは、共鳴管の終端（開
口端）をシミュレートしている。第９図Ａ〜Ｃは、各ジ
ャンクション回路の構成例を示す。第９図Ａ〜Ｃにおい
て、符号「＋」は無印または＋印の付された入力端へ入
力されるデータを加算し−印の付された入力端へ入力さ
れるデータを減算する加算または減算器、Ｍは入力され
る信号に一定の係数を乗算する乗算器である。また、各
乗算器の近傍に付された符号はその乗算器において信号
に乗算する係数を示している。例えば、第８図における
ジャンクション回路として、第９図Ｂに示すケリー−ロ
ホバウムの格子構造フィルタを用いた場合、そのジャン
クション回路Jmの左右の遅延回路SRmおよびSRm+1でシミ
ュレートされる円筒管の断面積ｌおよびｒと第９図Ｂ中
の乗算係数ｋとの関係は、 で与えられる。
したがって、この場合、第８図の波形伝送部75は、短
い円筒管を複数個接続してなる円錐状の共鳴管をシミュ
レートすることになる。
い円筒管を複数個接続してなる円錐状の共鳴管をシミュ
レートすることになる。
第８図において、ローパスフィルタ751は、前記共鳴
管の開口端の音響ロスをシミュレートするもので、線形
系パラメータ形成回路５から出力されるカットオフ周波
数信号fCによってその特性を制御されるとともに、励振
用パラメータ形成回路５から出力されるアンブシュール
信号EMBによってもその特性を制御される。すなわち、
アンブシュール信号EMBは、０を中心とする＋と−の信
号として励振用パラメータ形成回路３より出力され、上
述のように楽音制御装置７の楽音制御信号入力部71に供
給されるとともに、さらに乗算器753にて係数αを乗算
された後、加算器754にてカットオフ周波数fCと加算さ
れる。該加算器754の出力 fC′＝fC＋α×EMB は、ローパスフィルタ751へ特性制御信号として入力さ
れる。これにより、ローパスフィルタ751のカットオフ
周波数fCは、アンブシュール信号EMBを係数αによりス
ケーリングした信号により変動する。なお、スケーリン
グ係数αは、プリセットにする他、演奏者が可変できる
ようにしても良い。また、スケーリングをキースケーリ
ングにしてもよい。
管の開口端の音響ロスをシミュレートするもので、線形
系パラメータ形成回路５から出力されるカットオフ周波
数信号fCによってその特性を制御されるとともに、励振
用パラメータ形成回路５から出力されるアンブシュール
信号EMBによってもその特性を制御される。すなわち、
アンブシュール信号EMBは、０を中心とする＋と−の信
号として励振用パラメータ形成回路３より出力され、上
述のように楽音制御装置７の楽音制御信号入力部71に供
給されるとともに、さらに乗算器753にて係数αを乗算
された後、加算器754にてカットオフ周波数fCと加算さ
れる。該加算器754の出力 fC′＝fC＋α×EMB は、ローパスフィルタ751へ特性制御信号として入力さ
れる。これにより、ローパスフィルタ751のカットオフ
周波数fCは、アンブシュール信号EMBを係数αによりス
ケーリングした信号により変動する。なお、スケーリン
グ係数αは、プリセットにする他、演奏者が可変できる
ようにしても良い。また、スケーリングをキースケーリ
ングにしてもよい。
第８図において、乗算器752は、乗算係数が−１であ
り、前記開口端における音響の反射をシミュレートして
いる。
り、前記開口端における音響の反射をシミュレートして
いる。
第10図は、ローパスフィルタ751の具体的構成例を示
す。ここでは、IIR構成のローパスフィルタを示してい
る。同図において、Z-1は入力されるデータをサンプリ
ングパルスの１周期（標本化周期）遅延させる遅延回路
である。また、符号「＋」およびＭは第９図Ａ〜Ｃにお
けると同様の加減算器および乗算器である。第10図のロ
ーパスフィルタは、乗算器Ｍの乗算係数をβとすると、 なる伝達特性を有するもので、 なるラプラス伝達関数を有するアナログフィルタと等価
な特性を有するディジタル１次ローパスフィルタであ
る。このようなフィルタは、例えば特開昭61−18212号
に開示されている。
す。ここでは、IIR構成のローパスフィルタを示してい
る。同図において、Z-1は入力されるデータをサンプリ
ングパルスの１周期（標本化周期）遅延させる遅延回路
である。また、符号「＋」およびＭは第９図Ａ〜Ｃにお
けると同様の加減算器および乗算器である。第10図のロ
ーパスフィルタは、乗算器Ｍの乗算係数をβとすると、 なる伝達特性を有するもので、 なるラプラス伝達関数を有するアナログフィルタと等価
な特性を有するディジタル１次ローパスフィルタであ
る。このようなフィルタは、例えば特開昭61−18212号
に開示されている。
次に、上記のように構成した管形電子楽器の動作を説
明する。管形操作部１からの演奏情報が励振用パラメー
タ形成回路３および線形系パラメータ形成回路５へ供給
されると、励振用パラメータ形成回路３は、これら演奏
情報のうちキーオンKON、キーオフKOFF、息圧BRTおよび
ピッチベンドPITBの各情報に基づいてアンブシュール信
号EMBおよび口内圧力信号PRSを出力し、線形系パラメー
タ形成回路５は、前記演奏情報のうちのキーコード情報
KCDに基づいて遅延量信号d1，d2，……，dN、乗算係数
信号k1，k2，……，kN-1、およびカットオフ周波数信号
fCを出力する。口内圧力信号PRSは、楽音制御入力部71
の加算器711にて信号ラインL2および加算器714を介して
波形信号伝送部75から出力される波形信号と演算され
る。この波形信号は、波形信号伝送部75における開口端
部側ジャンクション回路JNからの反射波を表わす。加算
器711の演算結果は、フィルタ718を経由して加算器712
に供給され、該加算器712にてアンブシュール信号EMBと
演算される。加算器712の演算結果は、非線形回路719へ
供給され、管楽器、例えばクラリネットのリード特性に
従って非線形変換され、加算器713および信号ラインL1
を介して波形信号伝送部75に供給される。これにより、
波形信号伝送部75には、リードの変位に応じた入射波を
表わす波形信号が供給されることになる。
明する。管形操作部１からの演奏情報が励振用パラメー
タ形成回路３および線形系パラメータ形成回路５へ供給
されると、励振用パラメータ形成回路３は、これら演奏
情報のうちキーオンKON、キーオフKOFF、息圧BRTおよび
ピッチベンドPITBの各情報に基づいてアンブシュール信
号EMBおよび口内圧力信号PRSを出力し、線形系パラメー
タ形成回路５は、前記演奏情報のうちのキーコード情報
KCDに基づいて遅延量信号d1，d2，……，dN、乗算係数
信号k1，k2，……，kN-1、およびカットオフ周波数信号
fCを出力する。口内圧力信号PRSは、楽音制御入力部71
の加算器711にて信号ラインL2および加算器714を介して
波形信号伝送部75から出力される波形信号と演算され
る。この波形信号は、波形信号伝送部75における開口端
部側ジャンクション回路JNからの反射波を表わす。加算
器711の演算結果は、フィルタ718を経由して加算器712
に供給され、該加算器712にてアンブシュール信号EMBと
演算される。加算器712の演算結果は、非線形回路719へ
供給され、管楽器、例えばクラリネットのリード特性に
従って非線形変換され、加算器713および信号ラインL1
を介して波形信号伝送部75に供給される。これにより、
波形信号伝送部75には、リードの変位に応じた入射波を
表わす波形信号が供給されることになる。
波形信号伝送部75に供給された波形信号は、遅延回路
（例えばシフトレジスタ）SR1，SR2，……，SRN、S
R1′，SR2′，……，SRN′およびジャンクション回路
J1，J2……，JNからなる遅延ループを介して再び楽音制
御信号入力部71の加算器711に帰還される。この際、前
記波形信号は、その経由した遅延回路に設定された遅延
量d1，d2，……，dNの合計時間に応じて遅延されるとと
もに、ジャンクション回路JNを経由した波形信号は、ロ
ーパスフィルタ751の特性に従って変形される。ここ
で、各遅延回路に設定された遅延量d1，d2，……，dNの
総和は、キーコードKCDに対応しており、演奏楽音の基
本周波数を決定する。また、各遅延量d1，d2，……，dN
相互間の比、各ジャンクション回路J1，J2……，JN-1の
構成および乗算係数k1，k2，……，kN-1、ならびにロー
パスフィルタ751の特性は、演奏楽音の音色を決定す
る。
（例えばシフトレジスタ）SR1，SR2，……，SRN、S
R1′，SR2′，……，SRN′およびジャンクション回路
J1，J2……，JNからなる遅延ループを介して再び楽音制
御信号入力部71の加算器711に帰還される。この際、前
記波形信号は、その経由した遅延回路に設定された遅延
量d1，d2，……，dNの合計時間に応じて遅延されるとと
もに、ジャンクション回路JNを経由した波形信号は、ロ
ーパスフィルタ751の特性に従って変形される。ここ
で、各遅延回路に設定された遅延量d1，d2，……，dNの
総和は、キーコードKCDに対応しており、演奏楽音の基
本周波数を決定する。また、各遅延量d1，d2，……，dN
相互間の比、各ジャンクション回路J1，J2……，JN-1の
構成および乗算係数k1，k2，……，kN-1、ならびにロー
パスフィルタ751の特性は、演奏楽音の音色を決定す
る。
この実施例は、アンブシュール信号EMBを共鳴管を示
す波形信号伝送部75に入力し、ローパスフィルタ751の
特性を音色設定用のカットオフ周波数信号fCばかりでな
く、アンブシュール信号EMBによっても制御するように
したことを大きな特徴としている。アンブシュール信号
EMBは、０を中心とする＋と−の信号として励振用パラ
メータ形成回路３より出力される。該アンブシュール信
号EMBは、上述のように、楽音制御装置７の楽音制御信
号入力部71に供給されるとともに、波形信号伝送部75の
乗算器753に供給され、この乗算器753で所定の係数αを
乗算されてスケーリングされた後、加算器754にてカッ
トオフ周波数fCに加算される。ローパスフィルタ751
は、この加算器754の出力 fC′＝fC＋α×EMB を制御用信号として与えられ、カットオフ周波数を制御
される。ローパスフィルタ751は、そのカットオフ周波
数が変化すると位相特性も変化する。これにより、前記
波形信号伝送部75内遅延ループの遅延総量d1＋d2＋……
＋dNがローパスフィルタ751の位相特性変化分だけ変化
し、演奏楽音の基本周波数、すなわちピッチが変化す
る。このように、ローパスフィルタ751のカットオフ周
波数を制御することにより、演奏楽音のピッチを制御す
ることができる。
す波形信号伝送部75に入力し、ローパスフィルタ751の
特性を音色設定用のカットオフ周波数信号fCばかりでな
く、アンブシュール信号EMBによっても制御するように
したことを大きな特徴としている。アンブシュール信号
EMBは、０を中心とする＋と−の信号として励振用パラ
メータ形成回路３より出力される。該アンブシュール信
号EMBは、上述のように、楽音制御装置７の楽音制御信
号入力部71に供給されるとともに、波形信号伝送部75の
乗算器753に供給され、この乗算器753で所定の係数αを
乗算されてスケーリングされた後、加算器754にてカッ
トオフ周波数fCに加算される。ローパスフィルタ751
は、この加算器754の出力 fC′＝fC＋α×EMB を制御用信号として与えられ、カットオフ周波数を制御
される。ローパスフィルタ751は、そのカットオフ周波
数が変化すると位相特性も変化する。これにより、前記
波形信号伝送部75内遅延ループの遅延総量d1＋d2＋……
＋dNがローパスフィルタ751の位相特性変化分だけ変化
し、演奏楽音の基本周波数、すなわちピッチが変化す
る。このように、ローパスフィルタ751のカットオフ周
波数を制御することにより、演奏楽音のピッチを制御す
ることができる。
なお、ローパスフィルタ751のカットオフ周波数を変
化させると演奏楽音の音色も変化する。しかし、この実
施例の楽音波形信号形成装置においては、ローパスフィ
ルタ751のカットオフ周波数を変化させてビブラートを
付与することによって、適度の音色変化が伴ない、ピッ
チだけを変化させる場合、あるいは音色だけを変化させ
る場合よりも、自然楽器、例えばクラリネットのものに
近いビブラート楽音を発生させることができた。
化させると演奏楽音の音色も変化する。しかし、この実
施例の楽音波形信号形成装置においては、ローパスフィ
ルタ751のカットオフ周波数を変化させてビブラートを
付与することによって、適度の音色変化が伴ない、ピッ
チだけを変化させる場合、あるいは音色だけを変化させ
る場合よりも、自然楽器、例えばクラリネットのものに
近いビブラート楽音を発生させることができた。
第11図は、第７図における波形信号伝送部75の変形例
を示す。第８図に示すように双方向伝送路の往路中と復
路中とにそれぞれ設けられていた遅延回路SRmとSRm′
を、往路（または復路）の一方側にまとめている。但
し、まとめた後の各遅延回路SRmの遅延量は、第８図に
おける往路の遅延量と復路の遅延量との和、すなわち往
路と復路の遅延時間が等しいとして２×dmにする必要が
ある。
を示す。第８図に示すように双方向伝送路の往路中と復
路中とにそれぞれ設けられていた遅延回路SRmとSRm′
を、往路（または復路）の一方側にまとめている。但
し、まとめた後の各遅延回路SRmの遅延量は、第８図に
おける往路の遅延量と復路の遅延量との和、すなわち往
路と復路の遅延時間が等しいとして２×dmにする必要が
ある。
［他の変形例］ なお、この発明は、上述の実施例に限定されることな
く、適宜変形して実施することができる。
く、適宜変形して実施することができる。
例えば、下記のような変形例を上げることができる。
上記管形操作子の代わりに鍵盤を用いてもよい。
上記息圧およびピッチベンド信号は、専用の操作
子、例えばスイッチ等により入力するようにしてもよ
く、また、鍵盤のイニシャルタッチまたはアフタータッ
チ等により入力するようにしてもよい。
子、例えばスイッチ等により入力するようにしてもよ
く、また、鍵盤のイニシャルタッチまたはアフタータッ
チ等により入力するようにしてもよい。
上記各パラメータをキースケーリングしてもよい。
上記テーブル内容を他のパラメータにより変更ある
いはキースケーリングしてもよい。
いはキースケーリングしてもよい。
上記遅延回路は、RAMであってもよく、または他の
遅延手段であってもよい。
遅延手段であってもよい。
上述においては、管楽器アルゴリズムでこの発明を
実現しているが、擦弦、打弦、撥弦等、他のアルゴリズ
ムで実現してもよい。
実現しているが、擦弦、打弦、撥弦等、他のアルゴリズ
ムで実現してもよい。
上述においては、ハードウエアでこの発明を実現し
ているが、マイクロプログラムやソフトウエア等により
実現してもよい。
ているが、マイクロプログラムやソフトウエア等により
実現してもよい。
この発明は、ディジタルに限らず、アナログで実現
することもできる。
することもできる。
上述において、時分割多重処理を行なってもよい。
フィルタ構成は、IIR形に限らず位相特性が平坦で
ないものであれば何でもよい。
ないものであれば何でもよい。
フィルタは、ローパスフィルタに限らない。例え
ば、FIR構成のバンドパスフィルタ等他の特性のフィル
タでもよい。
ば、FIR構成のバンドパスフィルタ等他の特性のフィル
タでもよい。
上述においては、アンブシュールによってフィルタ
をコントロールした例を示したが、息圧によってコント
ロールしてもよい。
をコントロールした例を示したが、息圧によってコント
ロールしてもよい。
第１図は、この発明の一実施例に係る管形電子楽器の構
成を示すブロック回路図、 第２図Ａは、第１図における管形操作子の外観側面図、 第２図Ｂは、第２図Ａの管形操作子のマウスピースを取
り外した状態を示す吹奏部斜視図、 第３図は、管形操作子の電気回路構成を示すブロック
図、 第４図は、第１図における励振用パラメータ形成回路の
詳細図、 第５図は、第１図における線形系パラメータ形成回路の
詳細図、 第６図は、第５図におけるメモリ回路の記憶内容を示す
メモリマップ、 第７図は、第１図における楽音波形信号形成装置の詳細
回路図、 第８図は、第７図における波形信号伝送部の詳細回路
図、 第９図Ａ〜Ｃは、第８図におけるジャンクション回路の
具体例を示す回路図、 第10図は、第８図におけるジャンクション回路の具体例
を示す回路図、そして 第11図は、第７図における波形信号伝送部の変形例を示
す回路図である。 1:管形操作子 3:励振用パラメータ形成回路 5:線形系パラメータ形成回路 7:楽音波形信号形成装置 71:楽音制御信号入力部 711:加算器 719:非線形変換回路 75:波形信号伝送部 751:ローパスフィルタ 754:加算器 EMB:アンブシュール信号 fC：カットオフ周波数 SR1，SR2，……，SRN、SR1′，SR2′，……，SRN′：遅
延回路
成を示すブロック回路図、 第２図Ａは、第１図における管形操作子の外観側面図、 第２図Ｂは、第２図Ａの管形操作子のマウスピースを取
り外した状態を示す吹奏部斜視図、 第３図は、管形操作子の電気回路構成を示すブロック
図、 第４図は、第１図における励振用パラメータ形成回路の
詳細図、 第５図は、第１図における線形系パラメータ形成回路の
詳細図、 第６図は、第５図におけるメモリ回路の記憶内容を示す
メモリマップ、 第７図は、第１図における楽音波形信号形成装置の詳細
回路図、 第８図は、第７図における波形信号伝送部の詳細回路
図、 第９図Ａ〜Ｃは、第８図におけるジャンクション回路の
具体例を示す回路図、 第10図は、第８図におけるジャンクション回路の具体例
を示す回路図、そして 第11図は、第７図における波形信号伝送部の変形例を示
す回路図である。 1:管形操作子 3:励振用パラメータ形成回路 5:線形系パラメータ形成回路 7:楽音波形信号形成装置 71:楽音制御信号入力部 711:加算器 719:非線形変換回路 75:波形信号伝送部 751:ローパスフィルタ 754:加算器 EMB:アンブシュール信号 fC：カットオフ周波数 SR1，SR2，……，SRN、SR1′，SR2′，……，SRN′：遅
延回路
Claims (1)
- 【請求項１】入力信号を遅延して出力する遅延手段およ
び入力信号を所定周波数帯域をカットオフして出力する
フィルタ手段を含む遅延ループ手段と、 励振信号を発生する励振信号発生手段と、 前記遅延ループ手段の出力信号および前記励振信号を合
成して前記遅延ループ手段に供給する楽音制御信号入力
手段と、 前記フィルタ手段の周波数特性を前記励振信号に応じて
制御する制御手段とを具備し、前記遅延ループ手段およ
び前記楽音制御信号入力手段とで構成される閉ループを
循環する信号を楽音波形信号として出力するようにした
ことを特徴とする楽音波形信号形成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2031367A JP2508340B2 (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | 楽音波形信号形成装置 |
| US07/654,350 US5286913A (en) | 1990-02-14 | 1991-02-12 | Musical tone waveform signal forming apparatus having pitch and tone color modulation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2031367A JP2508340B2 (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | 楽音波形信号形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03235998A JPH03235998A (ja) | 1991-10-21 |
| JP2508340B2 true JP2508340B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=12329276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2031367A Expired - Fee Related JP2508340B2 (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | 楽音波形信号形成装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5286913A (ja) |
| JP (1) | JP2508340B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007097215A1 (ja) * | 2006-02-03 | 2007-08-30 | National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology | 波動合成装置 |
| JP2007233379A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-09-13 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | 波動合成装置 |
Families Citing this family (14)
| 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 |
| JP2565073B2 (ja) * | 1992-03-10 | 1996-12-18 | ヤマハ株式会社 | ディジタル信号処理装置 |
| JP2812055B2 (ja) * | 1992-03-24 | 1998-10-15 | ヤマハ株式会社 | 電子楽器 |
| JP2722947B2 (ja) * | 1992-06-16 | 1998-03-09 | ヤマハ株式会社 | 楽音波形信号形成装置 |
| JP3262625B2 (ja) * | 1992-06-26 | 2002-03-04 | 株式会社コルグ | 電子楽器 |
| JP2730417B2 (ja) * | 1992-08-21 | 1998-03-25 | ヤマハ株式会社 | 電子楽器 |
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