JP2560348B2 - 楽音信号発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ピアノ等のダンパペダル効果を模擬する
に好適な楽音信号発生装置に関するものである。

［発明の概要］ この発明は、例えばピアノからダンパペダル操作を伴
わない音をピックアップしてその音波形をメモリに記憶
しておく一方、このメモリに記憶した音波形に基づいて
共鳴音情報を作成する共鳴音作成手段を設け、ペダル等
の操作子の非操作時はメモリに記憶した音波形を読出し
て楽音信号を発生させると共に、該操作子の操作中は共
鳴音情報を楽音信号として出力させることによりダンパ
ペダル効果の忠実な模擬を可能としたものである。

［従来の技術］ 従来、ピアノ音色の楽音を発生可能な電子楽器として
は、ピアノからダンパペダルオフの状態での演奏音をピ
ックアップしてその音波形をメモリに記憶しておき、こ
のメモリから記憶に係る音波形を読出してピアノ音色の
楽音を発生させるようにしたものが知られている。

そして、このような電子楽器にあっては、楽器本体に
付属のダンパペダルをオンしないときは発音中の楽音が
キーオフに伴って急速減衰するようにエンベロープを制
御すると共に、該ダンパペダルをオンしたときは発音中
の楽音がキーオフ後もゆるやかに減衰するようにエンベ
ロープを制御することも知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記した従来の電子楽器によると、ピアノにおいてダ
ンパペダルをオンしたときのピアノ音独特の音の広がり
を模擬することができなかった。すなわち、ピアノで
は、ダンパペダルオンの状態で演奏すると、全部の鍵に
ついてダンパが弦から離れた状態となるので、ハンマで
叩かれた弦以外の弦も共鳴等により振動し、非常に広が
りのある音響効果が得られるものであるが、上記した電
子楽器では、ダンパペダルをオンしてもエンベロープ形
状が変化するだけで、かような音響効果を得ることはで
きなかった。

［問題点を解決するための手段］ この発明の目的は、ダンパペダルオン時と同様の広が
りのある音響効果が得られるようにすることにある。

この発明に係る楽音信号発生装置は、 複数の音高を同時的に指定可能な音高指定手段［第１
図12］と、 この音高指定手段で同時的に指定される複数の音高に
それぞれ対応して複数の楽音信号を同時的に発生する信
号発生手段［第１図10,14,16,18〜24］と、 この信号発生手段から同時的に発生される複数の楽音
信号を混合して混合楽音信号を形成する混合手段［第１
図28］と、 この混合手段からの混合楽音信号に基づいて共鳴性の
楽音信号を作成する信号作成手段［第１図32］と、 操作子［第１図26］と、 この操作子が非操作状態にあるときに前記混合楽音信
号の送出を開始し、前記操作子が非操作状態から操作状
態になるのに応じて前記共鳴性の楽音信号の送出を開始
する出力手段であって、前記操作子が非操作状態から操
作状態になるのに応じて前記共鳴性の楽音信号の振幅レ
ベルを第１の所定時間かけて徐々に増大させると共に前
記操作子が操作状態から非操作状態になるのに応じて前
記共鳴性の楽音信号の振幅レベルを第２の所定時間かけ
て徐々に減少させ、前記第１の所定時間が前記第２の所
定時間より長く設定されているもの［第１図30A,30B,3
4,36、第４図］と を備えたものである。

この発明の構成によれば、混合楽音信号の送出中に操
作子を操作すると、信号作成手段からの共鳴性の楽音信
号が送出されて音の広がり感が強調されるようになり、
ピアノ等のダンパペダル効果を忠実に模擬することがで
きる。

また、複数の楽音信号を混合した混合楽音信号に基づ
いて共鳴性の楽音信号を作成するようにしたので、共鳴
性の楽音信号を発生させるために楽音発生チャンネルの
数を増加させなくて済み、構成が簡単となる。すなわ
ち、所定の同時発音数（例えば８）の楽音発生チャンネ
ルを有する電子楽器において、各楽音信号毎に別に楽音
発生チャンネルで共鳴性の楽音信号を発生させるように
すると、所定の同時発音数の２倍の数（例えば16）の楽
音発生チャンネルが必要となるが、この発明では、所定
の同時発音数の楽音発生チャンネルで足りる。その上、
複数の楽音に対応して共鳴音波形を記憶しておき、該複
数の楽音の発生指示を検出して該共鳴音波形を読出して
該複数の楽音に共鳴音を付加する方式に比べても、混合
楽音信号に基づいて共鳴性の楽音信号を作成するので、
構成が簡単である。

［実施例］ 以下、添付図面に示す実施例についてこの発明を詳述
するが、第１図及び第６図において、例えば第１図の
「KC」のように斜線を付した信号線は、複数の信号線を
含むこと又は複数ビットの信号の流れを表わす。

電子楽器の回路構成（第１図） 第１図は、この発明の第１の実施例による電子楽器の
回路構成を示すもので、この電子楽器は複数チャンネル
（例えば８チャンネル）の時分割処理により複数音を同
時発音可能に構成されている。

波形メモリ10は、鍵盤12の多数の鍵を例えば半オクタ
ーブ（６鍵）毎にグループ化することにより各グループ
毎に代表的な１鍵に対応した波形データを鍵タッチの強
さレベル（例えば弱、中、強の３レベル）分記憶したも
のである。このように、鍵グループ毎に波形データを記
憶したのは、鍵グループが異なるのに応じて音色等を異
ならせるべくキースケーリング制御を可能とするためで
あり、鍵タッチの強さレベル毎に波形データを記憶した
ので、鍵タッチの強さレベルが異なるのに応じて音色、
音量等を異ならせるべくタッチレスポンス制御を可能と
するためである。

波形メモリ10に記憶される各波形データは、一例とし
てピアノ（自然楽器）からダンパペダルオフの状態での
演奏音をピックアップし、その音波形を所定の時間間隔
でサンプリングすると共に各サンプル点毎に振幅値をデ
ィジタルデータに変換すること（いわゆるPCM録音）に
より得られるものである。すなわち、実際の録音にあた
っては、第１図の鍵盤12の鍵グループに対応してピアノ
の鍵をグループ化し、各鍵グループ毎に代表的な１鍵を
ダンパペダルオフの状態で弱、中、強の異なるタッチレ
ベルで操作してピアノ音を発生させ、各音毎にPCM録音
により波形メモリ10に波形データを書込む。

第２図は、ピックアップしたピアノ音波形の一例を示
すもので、波形メモリ10には、各音毎に立上りから減衰
途中までのW₁＋W₂の区間に相当する波形データを書込
み、W₂より後の減衰部に相当する波形データは書込まな
いようにする。そして、波形メモリ10からの波形データ
読出しの際には、W₁からW₂までの波形データを読出した
後にW₂の波形データを繰返し読出すようにする。

また、波形メモリ10への記憶にあたっては、第２図に
示すように各ピックアップ音波形の振幅レベルを例えば
最大レベル等の一定レベルL₀に規格化したものを記憶さ
せるようにしてもよい。このようにすると、低振幅部分
について精度よく振幅値をディジタル表現することがで
きる。また、このようにしてもエンベロープ付与手段22
及び24により振幅エンベロープを付与しているので支障
はない。

押鍵検出・発音割当回路14は、鍵盤12において押され
た鍵を検出するもので、検出した鍵のキーコード（音
高）を表わすキーコードデータKC及び押鍵ありを表わす
キーオン信号KONを空チャンネルの１つに割当て、その
割当チャンネルのタイミングで送出するようになってい
る。

タッチ検出回路16は、鍵盤12において押された鍵につ
いて鍵タッチの強さが例えば弱、中、強のいずれのレベ
ルに相当するかを検出するもので、検出したタッチレベ
ルを表わすタッチレベルデータTDを上記KC及びKONの割
当チャンネルのタイミングに同期して送出するようにな
っている。

このように、回路14及び16は時分割的に動作するもの
であり、これらの回路の出力に応答する後続の回路も時
分割的に動作するものであるが、以下の説明では、便宜
上、１チャンネル分の動作を述べる。

波形選択制御回路18は、キーコードデータKC及びタッ
チレベルデータTDに応じて波形指定データWSを発生する
もので、波形メモリ10では、波形指定データWSに応じ
て、読出すべき波形が指定される。例えば、キーコード
データKCの示すキーコードが第１の鍵グループに属する
ものであれば、この第１の鍵グループに対応した波形デ
ータのうち、タッチレベルデータTDの示すタッチレベル
に対応した波形データが読出指定される。

アドレス発生回路20は、キーコードデータKC及びキー
オン信号KONに応じてアドレス信号ADを発生するもの
で、波形メモリ10からは、波形指定データWSにより読出
指定された波形データがアドレス信号ADに応じて読出さ
れる。この場合、アドレス信号ADによるアドレス指定
は、キーコードデータKCが示すキーコード（音高）に対
応した速さで行なわれ、このときの読出速度に応じて発
生楽音の音高が決定される。なお、同一の鍵グループに
属する複数鍵については、鍵タッチレベルを一定として
押鍵する限り、同一の波形データが鍵毎に読出速度を異
にして読出される。

波形メモリ10から読出された波形データWDは、乗算器
22に供給され、エンベロープ波形データEDと乗算され
る。

エンベロープ信号発生回路24は、第３図に示すように
キーオン信号KONに応じてダンパペダル信号DPが“0"か
“1"かで異なるエンベロープ波形を表わすようにエンベ
ロープ波形データEDを発生するものである。すなわち、
ダンパペダル信号DPは、ダンパペダル26からスイッチ等
を介して検知されるもので、エンベロープ波形は、ダン
パペダル26がオフで信号DP＝“0"のときは、立上った後
徐々に減衰していきキーオフ時から急速減衰するように
発生され、ダンパペダル26がオンで信号DP＝“1"のとき
は、キーオフ後も徐々に減衰するように発生される。そ
して、このようなエンベロープ波形のアタックタイム、
アタックレベル、ディケイタイム等のパラメータは、キ
ーコードデータKCに応じて鍵グループ毎に制御されると
共に、タッチレベルデータTDに応じてタッチレベル毎に
制御される。

乗算器22における乗算の結果、高音、タッチレベル及
びダンパペダル状態に応じてエンベロープが付与された
波形データEWDが得られ、この波形データEWDはアキュム
レータ28に供給される。

アキュムレータ28は、複数チャンネル分の波形データ
を混合するために設けられたもので、その出力波形デー
タSWDは、乗算器30Aに供給されてクロスフェード制御信
号CF1と乗算される一方、共鳴音作成回路32に供給され
て共鳴音データRWDに変換される。そして、共鳴音作成
回路32からの共鳴音データRWDは、乗算器30Bに供給され
てクロスフェード信号CF2と乗算される。

共鳴音作成回路32は、第５図に一例を示すように、デ
ィジタル遅延回路（正方形ブロック）、係数乗算器（三
角形ブロック）、加算器（＋を丸で囲んだもの）等によ
り構成されるもので、入力信号INを受取る遅延回路群DI
Lにおける遅延量D₁₁〜D_1nと、係数a₁₁〜a_1nと、くし形
フィルタ群CFLにおける遅延量D₂₁〜D_2n及び係数a₂₁〜a
_2nとを適宜定めることにより出力信号OUTとして共鳴、
残響等を伴うディジタル信号を送出可能である。従っ
て、入力信号INとして波形データSWDを入力することに
より出力信号OUTとしては、ダンパペダルオン時の演奏
音に近似した広がり感のある楽音波形データ、すなわち
共鳴音データを得ることができる。

クロスフェード制御信号発生回路34は、ダンパペダル
信号DPに応じてクロスフェード制御信号CF1及びCF2を発
生するものである。ここで、クロスフェード制御波形の
一例を示すと、第４図に示すように、クロスフェード制
御信号CF1は、ダンパペダル信号DPが“0"から“1"に移
る（ダンパペダル26がオフからオンに移る）のに応じて
最大値１から最小値０に約１［sec］位の時間をかけて
徐々にレベル低下した後、信号DPが“1"レベルを続ける
限り最小値０を維持し、信号DPが“1"から“0"に移る
（ダンパペダル26がオンからオフに移る）のに応じて最
小値０から最大値１に約0.2［sec］位の時間をかけてレ
ベル上昇するように発生される。また、クロスフェード
制御信号CF2は、クロスフェード制御信号CF1を反転した
形で発生される。

上記のようにダンパペダル26のオンからオフ時に比べ
てダンパペダル26のオフからオン時の方がゆるやかにレ
ベル変化するようにすると、ピアノにおいてすべての弦
からダンパが離れて共鳴等により音の広がりが徐々に大
きくなっていく様子を模擬するのに好都合である。

乗算器30A及び30Bにおける乗算の結果、ダンパペダル
26をオフしている間は波形データSWDが加算器36に供給
され、ダンパペダル26をオンしている間に共鳴音データ
RWDが加算器36に供給されるようになる。この場合、第
４図に示した１［sec］の期間及び0.2［sec］の期間に
ついては、クロスフェード制御信号CF1及びCF2の値で決
まる混合比でデータSWD及びRWDが加算器36で混合して送
出される。

加算器36の出力としては波形データは、D/A変換器、
アンプ、スピーカ等からなるサウンドシステム38に供給
され、楽音として放音される。

第２の実施例（第６図） 第６図は、この発明の第２の実施例として、第１図の
回路で使用される共鳴音付加部の構成を示すもので、第
１図と同様の部分には同様の符号を付してある。

この第２の実施例は、第１図のものを若干変形したも
ので、第１図のものとは次の二点で異なるものである。
すなわち、第１に、アキュムレータ28からの波形データ
SWDを乗算器30Aを介さずに加算器36に供給したことであ
り、第２に、共鳴音作成回路32の前段に乗算器30Bを設
けたことである。この場合、乗算器30Bには、レベル制
御信号LCとして第４図のクロスフェード制御信号CF2と
同様のものが供給される。

このような構成にあっては、ダンパペダル26をオフし
ているときは、加算器36の出力として波形データSWDが
得られる。また、ダンパペダル26をオンしているとき
は、波形データSWDが乗算器30Bを介して共鳴音作成回路
32に供給されるので、この回路32から共鳴音データRWD
が送出される。このため、加算器36の出力としては、波
形データSWDと共鳴音データRWDとの混合データが得られ
る。この場合、第４図の１［sec］の期間及び0.2［se
c］の期間については、波形データSWDに対する共鳴音デ
ータRWDの混合比がレベル制御信号LC（CF2相当のもの）
に応じて制御される。

上記した第６図の構成によれば、ダンパペダル26をオ
ンした状態で所望の鍵を押すと、その鍵に対応した音高
を有する波形データと、この波形データに基づいて作成
された共鳴音データとを混合した波形データが得られる
ので、第１図で示したように共鳴データ単独の場合に比
べて押鍵音成分の比率が大きく、押鍵音を強調したい場
合に有利である。なお、乗算器30Bは、共鳴音作成回路3
2の後段に設けるようにしてもよい。

変形例 この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
種々の改変形態で実施可能なものである。例えば、次の
ような変更が可能である。

（１）楽音波形の記憶・読出方式としては、例えば特開
昭60−147793号公報に示されるようにアタック部の複数
周期波形及びそれに続くいくつかのセグメント波形（部
分波形）を波形メモリに記憶しておき、アタック部の複
数周期波形を読出した後なめらかな補間を行ないつつセ
グメント波形を読出すような方式を採用してもよい。

（２）楽音の記録・再生方式としては、データ圧縮が可
能な方式を採用してもよい。例えば、差分パルス符号変
調（DPCM）方式、適応差分パルス符号変調（ADPCM）方
式、デルタ変調（DM）方式、適応デルタ変調（ADM）方
式、線形予測符号化（LPC）方式あるいはこれらの組合
せ（例えばLPCとADPCMの組合せ）等を採用することがで
きる。

（３）タッチレスポンスやキースケーリングの制御方式
としては、例えば特開昭60−52895号公報に示されるよ
うに波形メモリからの読出データをディジタルフィルタ
により加工するもの、あるいは特開昭60−55398号公報
に示されるように２つの波形メモリからの読出データの
混合比を制御するものなどを採用してもよい。

（４）波形選択制御回路18で指定した波形データをアド
レス発生回路20からのアドレス信号に応じて読出すよう
にしたが、アドレス信号発生回路20に波形選択制御回路
18の機能をもたせるようにしてもよい。

（５）この発明は、単音電子楽器等にも適用可能であ
る。

（６）上記実施例では、ピアノ音色の場合を示したが、
他の音色についても同様に実施可能である。

（７）読出波形データ及び共鳴音データからなる２系列
の楽音信号は、混合して１つのサウンドシステムから発
音させるのではなく、別々のサウンドシステムに供給し
て空間的に混合発音させるようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、同時的に発生され
る複数の楽音信号を混合して混合楽音信号を形成すると
共に混合楽音信号に基づいて共鳴性の楽音信号を作成
し、混合楽音信号の送出中に操作子の操作に応じて共鳴
性の楽音信号を送出するようにしたので、簡単な構成で
ピアノ等のダンパペダル効果を忠実に模擬できる効果が
得られるものである。その上、共鳴性の楽音信号の振幅
レベルを制御する際には操作子を操作状態から非操作状
態にする時に比べて操作子を非操作状態から操作状態に
する時の方がゆるやかにレベル変化するようにしたの
で、ピアノにおいてすべての弦からダンパが離れて共鳴
等により音の広がりが徐々に大きくなっていく様子を忠
実に模擬できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１の実施例による電子楽器の回
路構成を示すブロック図、 第２図は、ピアノ音波形の一例を示す波形図、 第３図は、エンベロープ波形発生動作を説明するための
信号波形図、 第４図は、クロスフェード制御動作を説明するための信
号波形図、 第５図は、共鳴音作成回路の一例を示す回路図、 第６図は、この発明の第２の実施例を示すブロック図で
ある。 10……波形メモリ、12……鍵盤、14……押鍵検出・割当
回路、16……タッチ検出回路、18……波形選択制御回
路、20……アドレス発生回路、22,30A,30B……乗算器、
24……エンベロープ信号発生回路、26……ダンパペダ
ル、32……共鳴音作成回路、34……クロスフェード制御
信号発生回路、36……加算器、38……サウンドシステ
ム。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の音高を同時的に指定可能な音高指定
   手段と、 この音高指定手段で同時的に指定される複数の音高にそ
   れぞれ対応して複数の楽音信号を同時的に発生する信号
   発生手段と、 この信号発生手段から同時的に発生される複数の楽音信
   号を混合して混合楽音信号を形成する混合手段と、 この混合手段からの混合楽音信号に基づいて共鳴性の楽
   音信号を作成する信号作成手段と、 操作子と、 この操作子が非操作状態にあるときに前記混合楽音信号
   の送出を開始し、前記操作子が非操作状態から操作状態
   になるのに応じて前記共鳴性の楽音信号の送出を開始す
   る出力手段であって、前記操作子が非操作状態から操作
   状態になるのに応じて前記共鳴性の楽音信号の振幅レベ
   ルを第１の所定時間かけて徐々に増大させると共に前記
   操作子が操作状態から非操作状態になるのに応じて前記
   共鳴性の楽音信号の振幅レベルを第２の所定時間かけて
   徐々に減少させ、前記第１の所定時間が前記第２の所定
   時間より長く設定されているものと を備えた楽音信号発生装置。