JP2556560B2 - 楽音生成方式 - Google Patents

楽音生成方式

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JP2556560B2 JP63231292A JP23129288A JP2556560B2 JP 2556560 B2 JP2556560 B2 JP 2556560B2 JP 63231292 A JP63231292 A JP 63231292A JP 23129288 A JP23129288 A JP 23129288A JP 2556560 B2 JP2556560 B2 JP 2556560B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、楽音生成方式に関する。
[発明の概要] 本発明は、楽器の原音部分のみの楽音に対し、楽器自
体の残響特性及び共振特性並びに音場の残響特性に応じ
た残響(リバーブ、エコー)、共振(共鳴)を付加する
ことにより、より臨場感のある楽音を生成できるように
した。
[従来技術] 従来の電子楽器では、より本物の音に近い楽音を実現
するため、外部音を録音しておき、この外部音を音源と
して演奏する電子楽器が実現されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このように外部音を録音しても、録音
のサンプリング時間には、外部音の記憶容量との関係か
ら限度があり、残響音や反響音までも正確に記録できな
いものである。たとえエコーマシンを使用したとして
も、エコーマシンの残響特性を録音した部屋の残響特性
に一致させるのはかなり難しい。
また、楽器自体の共振特性は、演奏する楽音の音高に
は比例して変化しないため、外部音を録音して、これを
音高に応じて変化させる従来の電子楽器にあっては、こ
のような共振特性が音高に応じて変化してしまい、実際
の音と異なる楽音が放音されてしまうことになる。
本発明は上述した課題を解決するためになされたもの
であり、一つの装置で種々の残響内容、共振内容を得る
ことができ、実際の楽音に極めて近く、臨場感のある楽
音を生成できる楽音生成方式を提供することを目的とし
ている。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために本発明においては、楽器残
響付加手段は、楽器の原音部分のみの楽音に対し、楽器
自体の残響特性に応じた残響を付加し、共振付加手段
は、楽器の原音部分のみの楽音に対し、楽器自体の共振
特性に応じた共振を付加し、音場残響付加手段は、上記
残響と共振とが付加された楽音に対し、楽器の演奏され
る音場に応じた残響を付加する構成とした。
[作用] 上記構成により、楽器の原音部分のみの楽音に対し、
独立に楽器自体の残響特性、共振特性及び音場の残響特
性に応じた残響、共振を付加でき、各残響内容、共振内
容を独立に変化させることができ、原音の周波数を音高
に応じて変化させても共振特性はそのままにしておくこ
とができ、より本物の音に近い臨場感ある楽音を生成で
きる。
[実施例] 第4図は、本発明の楽音生成方式による電子楽器の全
体概略回路を示すもので、トーンジェネレータ1では楽
器の原音部分のみの楽音、例えばバイオリンの弦だけの
振動音の楽音が生成され、楽器残響付加部2へ送られ
る。楽器残響付加部2では、楽器自体の残響特性、例え
ばバイオリン本体の残響特性に応じた残響が付加され、
さらに楽器共振付加部3では、楽器自体の共振特性、例
えばバイオリン本体の共振特性に応じた共振が付加さ
れ、これら残響、共振の付加された楽音信号は、さらに
楽器残響付加部2に帰還入力されて、残響、共振が順次
付加されていく。
この楽器自体の残響、共振の付加された楽音信号は、
音場残響付加部4で音場の残響特性、例えば大ホールの
観客席における残響特性に応じた残響が付加されて、D
−A変換器5でアナログ信号に変換され、サウンドシス
テム6に送られて楽音が放音出力される。
第3図は、上述トーンジェネレータ1の具体的な回路
構成を示すもので、波形メモリ11には、上述バイオリン
の弦の原音すなわち弦単独の振動音をマイクロホンやピ
ックアップ等で集音した楽音波形がサンプリングメモリ
されている。弦単独の振動音は、バイオリン本体より分
離された弦より集音したものでもよいし、バイオリン本
体内につめものを入れて、バイオリン本体が振動・響鳴
しないようにし、弦を振動させて集音してもよい。また
エンベロープ波形データメモリ12には、上述のバイオリ
ンの弦の原音のエンベロープ波形がサンプリングメモリ
されている。このエンベロープ波形は、弦の振動音をマ
イクロホンやピックアップ等で集音したものをピークデ
テクタを用いて抽出される。さらにミュートデータメモ
リ13には、弦がミュートされる場合の、ミュートのレベ
ルを示すデータが記憶されており、通常「0」から
「1」までの間の値となる。このミュートは、ピアノの
ような楽器については、ミュートは存在するので、その
ような楽器音を再現する場合に用いられる。
上記波形メモリ11の波形データは、指定された音高に
応じた速度で波形ジェネレータ14によって読出され、乗
算器16に送られる。また上記エンベロープ波形データメ
モリ12のエンベロープ波形データは、エンベロープジェ
ネレータ15によって読出されて、エンベロープ波形が合
成され、乗算器16に送られて、上記波形データと乗算さ
れ、ゲート17を介して上記楽器残響付加部2へと送られ
る。また楽音ミュート時には、上記乗算器16からの楽音
波形データにミュートデータが乗算器18で乗算されて、
レベルの低いミュート状態の楽音とされ、ゲート17で、
このミュート楽音信号の方が選択されて楽器残響付加部
2へと送られる。
第2図(1)は、上述の楽器残響付加部2、音場残響
付加部4の具体的な回路構成を示すもので、上記トーン
ジェネレータ1からの原音信号、又は楽器残響付加部2
からの残響付加信号は、加算器21、累算器22を介してそ
のまま出力されるほか、加算器23、デマルチプレクサ24
を介して4つのCCD25…で夫々個別に遅延され、マルチ
プレクサ26を介し乗算器27で減衰データが乗算されて、
レベルがやや低く遅延のかかった4つの楽音信号すなわ
ち第1次反響楽音信号とされ、これが上記加算器21で上
述の元々の楽音信号に加算されて出力される。この第1
次反響楽音信号夫々は、さりに加算器23、デマルチプレ
クサ24を介し再びCCD25…で遅延され、マルチプレクサ2
6を介し乗算器27で減衰されて4つの第2次反響楽音信
号とされ、加算器21でさらに加算されていく。1つの第
1次反響楽音信号より、4つの第2次反響楽音信号が生
成されるので、第2次反響楽音信号は合計16個となる。
以下同様にして第3次反響楽音信号、第4次反響楽音信
号…がCCD25…、乗算器27で生成されて、加算器21で順
次加算合成され出力されていく。第2図(2)は、この
ような残響状態を示すものである。
上記CCD25…には、プログラマブルタイマ28…より転
送パルスφ、φ、φ、φが印加される。この転
送パルス信号は、CCD25…内の楽音信号データを順次1
ステップずつCCD25…内を転送させるものであり、周期
が短いほど転送速度が速くなり、それだけ遅延時間T1
T4が短くなる。従って、再現しようとする楽器又は音場
のエコーダイヤグラムが第2図(2)のようなものであ
れば、各インパルス間の時間を求めて、これをCCD25…
の遅延時間T1〜T4としてプログラマブルタイマ28…への
セットデータを決定すればよいことになる。具体的に
は、直接音の次の4つの第1次反響音夫々との間の時間
を各CCD25…の遅延時間T1〜T4とすればよい。上記CCD25
…はBBDやシフトレジスタで代用してもよい。なお上記
プログラマブルタイマ28…は所定のクロックパルス信号
φによってカウント駆動される。
また、上記乗算器27には、減衰データメモリ29からの
減衰データが順次与えられて楽音信号に乗算される。こ
の減衰データは、第2図(2)の遅延時間T1〜T4当りに
減衰する割合を示す値α〜αとなり、「0」から
「1」の間をとる。従って第2図(2)の残響特性の減
衰カーブは、exp(−αT)(αは上記減衰データ、T
は時間)で近似することになる。減衰データメモリ29は
4段のシフトレジスタよりなり、各レジスタに減衰デー
タα〜αがセットされ、チャンネルタイミング信号
φにより、各減衰データα〜αが交代にシフト出
力される。このチャンネルタイミング信号φは、上記
デマルチプレクサ24、マルチプレクサ26、累算器22にも
与えられて、チャンネル周期がとられる。なお、楽器残
響付加部2も音場残響付加部4も第2図に示すようなも
のとなるが、音場の方が反響楽音が到達するまでの時間
が長いので、音場残響付加部4の方が遅延時間T1〜T4
長くなる。
第1図(1)は、上記楽器共振付加部3の具体的な回
路構成を示すもので、上記楽器残響付加部2からの楽音
信号は、加算器31、32、累算器33を介して、そのまま出
力されるほか、デマルチプレクサ34を介して4つのシフ
トレジスタ35a、35b、35c、35dで夫々個別に遅延され、
マルチプレクサ36を介し乗算器37で係数データが乗算さ
れて上記加算器31に帰還されるほか、乗算器38でも係数
データが乗算されて上記加算器32を介して出力される。
そしてこれらデマルチプレクサ34、マルチプレクサ36、
シフトレジスタ35a、35b、35c、35d、乗算器37、38と同
じ構成をとるデマルチプレクサ39、マルチプレクサ41、
シフトレジスタ40a、40b、40c、40d、乗算器42、43がも
う一段マルチプケクサ36に続けて設けられている。
このように構成される楽器共振付加部3で、第1図
(2)に示すようなフォルマント形状の共振特性を実現
するには次のようにすればよい。即ち、第1フォルマン
ト、第2フォルマント…の各共振周波数f1、f2、f3…の
周期1/f1、1/f2、1/f3…をシフトレジスタ35、40の遅延
時間とすればよい。この場合シフトレジスタ40における
遅延時間は原楽音信号からみると、35シフトレジスタに
おける遅延時間がさらに加えられたものとなっている。
そこでデマルチプレクサ34,39,マルチプレクサ36,41
が、シフトレジスタ35aと40a、35bと40b、35cと40c、35
dと40dにつき夫々チャンネル周期をとるようにして、シ
フトレジスタ35a、35b、35c、35d、40a、40b、40c、40d
の各遅延時間をT11、T12、T13、T14、T15、T16、T17、T
18とすると、T11=1/f5、T12=1/f6、T13=1/f7、T14
1/f8、T15=1/f1−T11、T16=1/f2−T12、T17=1/f3−T
13、T18=1/f4−T14となる。これら遅延時間のコントロ
ールは、シフトレジスタ35、40の段数の長さにより行っ
てもよいし、楽器残響付加部2、音場残響付加部4と同
じくプログラマブルタイマからのシフトパルス信号の周
期を変えることにより行ってもよい。シフトレジスタ3
5、40はCCD、BBD等で代用してもよい。
上記乗算器37、38、42、43には、係数データメモリ4
4、45、46、47からの係数データが乗算データとして与
えられる。係数データメモリ44〜47は、4段のシフトレ
ジタよりなり、各レジスタに係数データa1、a2、a3、a
4、b1、b2、b3、b4、a5、a6、a7、a8、b5、b6、7、b8
がセットされ、チャンネルタイミング信号φにより、
各係数データが交互ににシフト出力される。このチャネ
ルタイミング信号φは、上記デマルチプレクサ34、3
9、マルチプレクサ39、41に与えられて、チャンネル周
期がとられる。係数データa1は、シフトレジスタ35aと
チャンネル周期がとられ、第5フォルマントにおけるゲ
インg5を達成する値に設定される。他の係数データa2、
a3、a4、a5、a6、a7、a8についても同様に、ゲインg6
g7、g8、g1、g2、g3、g4を達成する値に設定される。係
数データメモリ45、47の係数データb1〜b8については、
第1図(2)のフォルマント形状の谷の部分のレベルを
主に決定するもので、第1図(2)の共振特性となるデ
ータ値が選ばれる。
シフトレジスタ35,40から乗算器37,42、加算器31への
帰還経路は共振系を構成し、フォルマントのピーク点の
周波数、ゲインを決定づけるが、乗算器38,43,加算器32
への経路は反共振系を構成し、場合によっては省略して
もよい。また、第1図(1)の楽器共振付加部3のシフ
トレジスタ群の段数は2段であったが、1段としてもよ
いし、逆に3段以上としてもよいし、時分割処理を行わ
ず、シフトレジスタ群をふやしてたもよい。
このように構成される電子楽器は、楽器残響付加部
2、音場残響付加部4のプログラマブルタイマ28…、減
衰データメモリ29にセットされるデータ、楽器共振付加
部3の係数データメモリ44〜47にセットされるデータ、
シフトレジスタ35、40の遅延時間を種々変えることによ
り、様々な楽器の残響、共振、音場の残響を実現でき、
より臨場感のある楽音を実現できる。また楽器共振付加
部3の共振特性は、トーンジェネレータ1からの楽音信
号が音高に応じて周波数が変化しても変動せず本物の楽
音に近い共振特性の一定した楽音を得ることができる。
第5図は楽器共振付加部3の第二実施例を示すもの
で、上記楽器残響付加部2からの楽音信号は、加算器5
1、52を介してそのまま出力されるほか、直列に接続さ
れたシフトレジスタ35…に入力されていく。各シフトレ
ジスタ35…からの遅延出力は、それぞれ乗算器53…を介
して係数データa1〜aNが乗算されて、上記加算器51に帰
還されるほか、乗算器54…を介して係数データb1〜bNが
乗算されて上記加算器52に入力される。このような回路
でも第1図(2)に示すような共振特性を得ることがで
きる。
第6図は楽器共振付加部3の第三実施例を示すもの
で、上記楽器残響付加部2からの楽音信号は、加算器61
…を介してそのまま出力されるほか、直列に接続された
各シフトレジスタ35…に入力されていく。各シフトレジ
スタ35…からの遅延出力は、それぞれ乗算器62…を介し
て係数データb1〜bNが乗算されて、上記加算器61…に入
力される。また加算器61…の最終段出力は、直列に接続
されたシフトレジスタ40…に入力され、各シフトレジス
タ40…からの遅延出力は、それぞれ乗算器63…を介して
係数データa1〜aNが乗算されて、上記加算器61…に帰還
される。このような回路でも第1図(2)に示すような
共振特性を得ることができる。
本発明は上記実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、楽器共振
付加部3は遅延帰還による特定周波数の共振が実現でき
るものならば上記回路になんら限定されず、アナログフ
ィルタ等で実現してもよく、要は第1図(2)の共振特
性が実現できれば何でもよいし、楽器残響付加部2、音
場残響付加部4もアナログ回路で実現してもよい。ま
た、プログラマブルタイマ28、減衰データメモリ29、係
数データメモリ44〜47,シフトレジスタ35,40をコントロ
ールするプログラマブルタイマにセットされるデータ
は、トーンジェネレータ1での同時生成楽音数すなわち
楽音生成チャンネルの空チャンネル数を全チャンネル数
から差し引いた値Nに応じた値としてもよい。例えば、
Nに定数を掛けた値や、逆数1/Nに定数を掛けた値、exp
(−aNT)(aは定数、Tは時間)のように時間の経過
とともに変化する値でもよく、これにより同時に生成さ
れる楽音数によって、異なる残響共振特性を得たり、時
間の経過とともに残響共振特性を変化させることができ
る。さらに、音場残響付加部4へは楽器共振付加部3か
らの出力ではなく楽器残響付加部2からの出力を入力さ
せたり、楽器共振付加部3から楽器残響付加部2への帰
還入力をしないようにしてもよいし、第2図(2)のエ
コーダイヤグラムについては、exp(−αT)の残響曲
線を1本にまとめてもよいし、楽器共振付加部3におけ
る共振特性は第1図(2)以外にフォルマントのピーク
点の少ないものや多いものでもよい。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、楽器の原音部分
のみの楽音に対し、独立に楽器自体の残響特性、共振特
性及び音場の残響特性に応じた残響、共振を付加でき、
各残響内容、共振内容を独立に変化させることができ、
原音の周波数を音高に応じて変化させても共振特性はそ
のままにしておくことができ、より本物の音に近い臨場
感ある楽音を生成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第6図は本発明の実施例を示すもので、第1
図は楽器共振付加部3の回路図と、この回路の共振特性
のフォルマントを示す図であり、第2図は楽器残響付加
部2又は音場残響付加部4の回路図とこの回路の残響特
性のエコーダイヤグラムを示す図であり、第3図はトー
ンジェネレータ1の回路図であり、第4図は全体ブロッ
ク図であり、第5図及びで第6図は楽器共振付加部3の
別の実施例を示す図である。 2……楽器残響付加部、3……楽器共振付加部、4……
音場残響付加部、25……CCD、28……プログラマブルタ
イマ、29……減衰データメモリ、35、40……シフトレジ
スタ、44〜47……係数データメモリ。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】楽器の原音部分のみの楽音を発生する原音
    発生手段と、 この原音発生手段から発生された楽器の原音部分のみの
    楽音のレベルをミュートするためのミュートデータを発
    生するミュートデータ発生手段と、 このミュートデータ発生手段から発生されたミュートデ
    ータを、上記原音発生手段から発生された楽器の原音部
    分のみの楽音に合成するミュート制御手段と、 このミュート制御手段によってミュート制御された楽器
    の原音部分のみの楽音に対し、楽器自体の残響特性に応
    じた残響を付加する楽器残響付加手段と、 上記ミュート制御手段によってミュート制御された楽器
    の原音部分のみの楽音に対し、楽器自体の共振を付加す
    る共振付加手段と、 これら楽器残響付加手段及び共振付加手段によって残響
    と共振が付加された楽音に対し、楽器の演奏される音場
    に応じた残響を附加する音場残響附加手段とを備えたこ
    とを特徴とする楽音生成方式。
  2. 【請求項2】上記楽器の原音部分のみの楽音に対し、楽
    器自体の共振を付加する共振付加手段は、デジタルフィ
    ルタであることを特徴とする請求項1記載の楽音生成方
    式。
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