JP2568759B2

JP2568759B2 - 楽音合成装置

Info

Publication number: JP2568759B2
Application number: JP3041637A
Authority: JP
Inventors: 雅浩中西; 大輔森; 克彦林; 隆宏菅谷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1997-01-08
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: JPH0519770A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子楽器のうちで、特
にアコースティックな、すなわち、自然楽器と同様な音
色を合成する楽音合成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子楽器にはディジタル技術によ
る楽音合成方式が導入されて、合成音の品質の向上が著
しい。自然楽器の楽音波形をそのまま記憶しておいて、
再生すべき音高に比例した速度で再生するいわゆるＰＣ
Ｍ方式に準じた方式が多く使用されているが、自然楽器
の実際の発音構造を電子回路でシミュレートした楽音合
成方式も数多く提案されている。

【０００３】このような機能は、例えば文献（“Ｏｎ
ｔｈｅｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｏｆｍｕｓｉｃａｌ
ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ”，Ｍ．Ｅ．ＭｃＩｎｔ−ｙ
ｒｅＲ．Ｔ．ＳｃｈｕｍａｃｈｅｒＪ．Ｗｏ−ｏｄｈ
ｏｕｓｅ共著，Ｊ．Ａｃｏｕｓｔ．ｓｏｃ．Ａｍ７
４（５），Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９８３，ｐ１３２５−
ｐ１３４５記載）に詳述されている。

【０００４】以下に、従来の楽音合成装置について説明
する。図１２は従来の楽音合成装置の構成を示すブロッ
ク図である。図１２について説明する前に、図９〜図１
１を参照しながら、原理について説明する。

【０００５】図９はクラリネットの演奏操作状態におけ
る断面図を示す。図９において、左端Ａはマウスピース
ら対応しており、そのリード部分を口腔圧力ｑ_mを有す
る口によって覆われているものとする。なお、全てのト
ーンホールは塞がれているものとする。口腔圧力ｑ_mと
リード直下の管内圧力ｑとの圧力差によって、リード付
近には流速ｆが発生する。流速ｆは管内の特性インピー
ダンスｚを介して、進行波圧力ｑo（＝ｆ・ｚ）を形成
する。進行波圧力ｑ_oは、図９の左端Ａから右端Ｂ（開
口端部分）まで進行した後に、右端ＢＩおいて、放射及
び反射が起きる。反射圧力ｑ_iは、進行波圧力qｏと、図
１１に示すような反射係数ｒ（ｔ）とを畳み込み演算す
ることによって得ることができる。反射波圧力ｑ_iは、
管内を右端Ｂから左端Ａへ進行し、リード直下の管内圧
力ｑ（＝ｑ_o＋ｑ_i）が変動することによって、図１０の
ような関係から口腔圧力ｑ_mと管内圧力ｑとから決まる
流速ｆがリード付近に発生することとなる。上述の動作
を繰り返すことにより、クラリネットの発音が繰り返さ
れることとなる。

【０００６】図１１の反射係数ｒは、クラリネットが４
分の１波長管であることから、出力する音高の時間周期
をＴとすると、左端Ａから右端Ｂ、更に、右端Ｂにおけ
る反射によって、右端Ｂから左端Ａまでの往復経路に相
当する時間長Ｔ／２のところに反射のピークが集中して
いることがわかる。

【０００７】図１０は、リード直下の管内圧力ｑと口腔
圧力ｑ_mと流速ｆとの関係を示している。図１０のｑ
_rは、リードの復元力に対応するものである。

【０００８】図１２において、１２０は駆動部、１２１
は変換部、１２２は遅延部、１２３はキーオン処理部で
ある。

【０００９】以上のように構成された楽音合成装置につ
いて、以下その動作について説明する。

【００１０】ます、楽音合成装置に出力すべき楽音の音
高を指示するノート信号と、発音のタイミングを指示す
るキーオン信号と、出力楽音の強さを指示するタッチ信
号とが入力されると、キーオン処理部１２３は、キーオ
ン信号のオンに対応して、遅延部１２２に対してリセッ
ト信号を出力し、所定時間（Ｔｒ）経過後に、各部に対
してオン信号を出力し、各部の動作が開始される。駆動
部１２０は、出力する楽音がピアノなどのパーカッシブ
音のときにはイニシャルタッチ、クラリネットなどのノ
ンパーカッシブ音のときにはアフタータッチのいずれか
のデータｑ_mをキーオン処理部１２３から出力されるオ
ン信号がオンの間出力し、オン信号がオフのときには零
値を出力する。変換部１２１への駆動入力であるデータ
ｑ_mを、駆動部出力として適当な値とするためにスケー
リングをしてもよい。

【００１１】変換部１２１は、例えばず１３のように構
成することができる。図１３において、１３０はＦ
（ｑ）テーブル、１３１は乗算器、１３２と１３３は加
算器である。以上のような構成要素からなる変換部１２
１は、直前に出力した進行波圧力ｑ_oと遅延部１２２か
ら出力される反射波圧力ｑ_iとが加算器１３３によって
加算され、リード直下の管内圧力ｑが得られる。Ｆ
（ｑ）テーブル１３０は図１０の関係にしたがって、入
力される管内圧力ｑに対応する流速ｆを出力する。

【００１２】Ｆ（ｑ）テーブルから出力される流速ｆ
は、乗算器１３１において、管の特性インピーダンスｚ
と乗算された後に加算器１３２において反射波圧力ｑ_i
と加算されて進行波圧力ｑ_oとして出力される。

【００１３】遅延部１２２は、例えば図１４のように構
成することができる。図１４において、１６０は反射係
数発生部、１６１〜１６３は単位遅延器、１７１〜１７
４は乗算器、１６５は累算器である。

【００１４】反射係数発生部１６０は、クラリネットの
管形状に基づいて算出された図１１に示すような反射係
数ｒ（ｔ）を基準クロックＣｆ〔ｓｅｃ〕ごとにサンプ
リングすることによって得られる反射係数ｒ（ｉ・Ｃ
ｆ）を（数１）に基づいて演算した後に、各乗算器１７
１〜１７４へ供給するものとする。但し、ｉ＝０，１，
２，・・・，２Ｎとする。

【００１５】

【数１】

【００１６】ここで、ＡとＢは想定する管の反射特性に
よって決定される定数である。Ｎは単位遅延器１６１〜
１６３の個数であり、乗算器１７１〜１７４の個数より
も１だけ少ない正整数である。ここで、クラリネットの
出力する最低音を例えば１００〔Ｈｚ〕とし、基準クロ
ックＣｆの周波数を２０〔ＫＨｚ〕とすると、Ｎは４分
の１波長管の場合には（数２）のように決定することが
できる。

【００１７】

【数２】

【００１８】遅延部１２２において、ノート信号に対応
した音高音を形成するための係数制御は、反射係数発生
部１６０において、各ノート信号（音高）つまり時間Ｔ
に対応させて、（数１）により得られるｒ（ｉ・Ｃｆ）
を演算発生した後に、これらを乗算器１７１〜１７４へ
供給することとなる。

【００１９】以上のようにして図１４の端子１８０，１
８１から出力される進行波圧力ｑ_oと反射波圧力ｑ_iは、
それぞれデジタル楽音として、あるいは、変換部１２１
への入力として出力されることとなる。

【００２０】なお、図１４の端子１８０から出力される
デジタル楽音を早く出力させるために、端子１８５から
出力をさせてもよい。

【００２１】他のバイオリンの弦、パイプオルガンなど
の楽器についても上述したクラリネットと同様の動作に
よって楽音が合成される。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、図９に示すクラリネットにおいて、演奏
者が意図的に音色へんかさせるための演奏操作（例えば
マウスピースをくわえる位置を変える、或は口の締め具
合を変える）に応じた制御を行おうとすると、演奏操作
が行われる部分（口、リード付近）の動作をＦ（ｑ）テ
ーブル１３０という回路で近似しているため、Ｆ（ｑ）
テーブル１３０に記憶されたデー他を制御に応じて書き
換えなければならながい、即ち、膨大なメモリ容量が必
要になるという問題点を有していた。別の言い方をする
と、演奏操作によって制御されるパラメータが明確にな
るかたちでシミュレートされていないので、制御が困難
であると言える。

【００２３】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、特にトランペットやクラリネットなどの管楽器にお
いて行われる演奏操作（例えば唇の締め具合を変える）
に対応した音色制御が簡単に実現できる楽音合成装置を
て今日することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決する手段】この目的を達成するために本発
明の楽音合成装置は、管楽器の管内及び演奏者の口内の
音響的振舞い（圧力や体積流速度といった物理量の変
化）をＬＲＣ回路でシミュレートした音響的振動シミュ
レート部と、発振源であるリード（唇を含む）の機械的
な振動をバネと質点からなる振動モデルでシミュレート
した機械的振動シミュレート部と、リードの締め具合い
に対応するバネ定数などの物理定数に基づき、前記音響
的振動シミュレート部と前記機械的振動シミュレート部
のフィルタ係数を算出するフィルタ係数発生部とを備
え、前記機械的振動シミュレート部は、前記音響的振動
シミュレート部が発生するリード開閉力に対応する音圧
データを入力としてリードの変位データを算出し、前記
フィルタ係数発生部は、前記変位データに基づいて前記
音響的振動シミュレート部のリードの音響抵抗に相当す
るフィルタ係数を制御する。

【００２５】

【作用】本発明は上記した構成により、例えば唇の締め
具合いを変えるといった演奏操作を実現するには、機械
的振動シミュレート部のバネ定数を制御し、それによっ
て変化した唇の振舞いで音響的振動シミュレート部の動
作を制御する。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００２７】図１は本発明の実施例における楽音合成装
置の構成を示すブロック図である。図１わ説明するまえ
に、図５に示す管楽器（トランペット）の発音構造、図
６に示すとらんぺっとの音響的等価回路、図７に示すト
ランペットにおけるリード（唇）とその機械的等価回
路、図８に示すクラリネットにおけるリード及びマウス
ピースとその機械的等価回路について説明する。

【００２８】図５は演奏者（左端）がトランペットを吹
いている状態の断面を表している。演奏者の吹き込み圧
力（肺における圧力）をｐ_o、口内圧力をｐ_i、マウスピ
ース内の圧力をｐ₂、マウスピースと本体の接続部の圧
力をｐ₃、以下本体の右側にいくにつれてｐ₄，ｐ₅，・・
・，ｐ_nとする。このような音響的等価回路は一般に図６
に示すようなＬＲＣ回路で表される。ここで、演奏時に
おいて演奏者の唇が開閉動作しているので、唇の空隙部
分に相当する音響抵抗（Ｌ₂，Ｒ₂）は可変抵抗として記
述される。

【００２９】このようにＬＲＣ回路を用いて表された音
響的等価回路は（数３）の定数係数の微分方程式で表す
ことができる。

【００３０】

【数３】

【００３１】

【数４】

【００３２】

【数５】

【００３３】

【数６】

【００３４】図７（ａ）はトランペットにおけるリード
（唇）の断面を表しており、上唇と下唇の間隔を２ｙと
する。図７（ｂ）はトランペットにおけるリードの機械
的等価回路を表している。ここでは簡単のため、上唇と
下唇は対称的な動作をするものとし、下唇のみを等価回
路で表した。下唇の質量が質点（質量をｍとする）に、
下唇のテンション（締め具合い）がハネの弾性（バネ定
数をｋとする）に相当する。また、図７（ａ）の中心線
が図７（ｂ）のｘ座標の０に相当する。演奏者が吹き込
むことにより口内に圧力p₁、マウスピース内に圧力Ｐ₂
が生じたとする。ｐ₁は下唇を下方向（唇を開ける方
向）に働き、ｐ₂は下唇を上方向（唇を閉める方向）に
働く。従って、圧力ｐ₁，ｐ₂を力のディメンジョンと考
えると、質点に働く外力の方向は図７のようになる。ま
た、下唇の空気抵抗などを考慮して、質点には減衰器に
よる減衰項μが働くものとする。

【００３５】以上のことから、ｙは（数７）の定数係数
の微分方程式で表す事ができる。

【００３６】

【数７】

【００３７】同様に、図８（ａ）はクラリネットにおけ
るリード（唇）とマウスピースの断面を表しており、マ
ウスピースとリードの間隔をｙとする。トランペットの
場合と異なる点はリード（質点）にかかる外力の極性が
逆であることである。即ち、演奏者の口内の圧力ｐ₁は
リードを閉じる方向に働き、マウスピース内の圧力ｐ₂
はリードを開ける方向に働く。

【００３８】以上のことから、ｙは（数８），（数９）
の定数係数の微分方程式で表すことができる。

【００３９】

【数８】

【００４０】

【数９】

【００４１】さて、上述した管楽器の発音構造を電子回
路でシミュレートした楽音合成装置が図１に示すもので
ある。図１において、音響振動シミュレート部１１は管
楽器の管内及び演奏者の口内の音響的振舞い（音圧や体
積流速度といった物理量の変化）を図６に示すような音
響的振動も出る（ＬＲＣ回路）でシミュレートしたブロ
ックであり、演奏者の吹き込み圧力（肺における圧力）
で時間的微分値ｄｐ₀／ｄｔを入力とし、管楽器から放
射される体積流速度ｕ₀（所望の合成音データ）を出力
する。機械的しみゅれーと部１２は、発振源であるリー
ド（唇を含む）の機械的な振動を図７，図８に示すよう
な機械的振動モデル（バネと質点からなるモデル）でシ
ミュレートしたブロックであり、音響的振動シミュレー
ト部１１から送出される口内圧力ｐ₁とマウスピース内
の圧力ｐ₂にを入力として、音響的振動シミュレート部
１１内の音響抵抗Ｒ₃，Ｌ₃を決定する。

【００４２】ここで、音響的振動シミュレート部１１、
機械的振動シミュレート部１２はともにディジタル回路
（ディジタルフィルタ）を用いてシミュレートしてい
る。即ち、図６に示すＬＲＣによる音響的等価回路と図
７（ｂ），図８（ｂ）に示す振動モデルをディジタル回
路（ディジタルフィルタ）に変換して記述している。従
って、図６に示す各パラメータ値Ｌ_i，Ｒ_i，Ｃ_i（ｉ＝
１，２，・・・，ｎ）及び図７（ｂ），図８（ｂ）に示す
各パラメータ値ｍ，μ，ｋはディジタルフィルタのフィ
ルタ係数に対応づける必要がある。この対応づけを行う
ブロックがフィルタ係数発生部１３である。フィルタ係
数発生部１３は予め設定された（変更可能とする）
Ｌ_i，Ｒ_i，Ｃ_i（ｉ＝１，２，４，５，・・・，ｎ）とｍ，
μ，ｋ、及び機械的振動シミュレート部１２から入力さ
れたＬ₃，Ｒ₃により音響的振動シミュレート部１１、機
械的振動しみゅれーと部１２内のディジタルフィルタの
フィルタ係数ａ_i，ｂ_i，ｃ_i（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）を
算出する。

【００４３】図２は本発明の実施例における楽音合成装
置の音響的振動シミュレート部１１のディジタル回路図
を示すものである。図２において、２次のディジタルフ
ィルタ２１は図６のＬＲＣ等価回路における左端の閉ル
ープ（圧力源p₀，Ｌ₁，Ｒ₁，，Ｃ₁から構成）に相当す
る回路である。同様にして、２次のディジタルフィルタ
２２は図６のＬＲＣ等価回路における左端から２番目の
閉ループ（Ｃ₁，Ｌ₂，Ｒ₂，Ｃ₂から構成）に相当する回
路である。以下同様に、２次のディジタルフィルタ２３
〜２４が構成される。これらの回路は（数３）〜（数
６）に示す定数係数の微分方程式をｚ変換することによ
って一般的に求めることができる。２次のディジタルフ
ィルタ２１は（数１０）〜（数１６）により構成され
る。同様にして、２次のディジタルフィルタ２２は（数
１７）〜（数２３）、２次のディジタルフィルタ２３は
（数２４）〜（数３０）、２次のディジタルフィルタ２
４は（数３１）〜（数３７）で与えられる。

【００４４】

【数１０】

【００４５】

【数１１】

【００４６】

【数１２】

【００４７】

【数１３】

【００４８】

【数１４】

【００４９】

【数１５】

【００５０】

【数１６】

【００５１】

【数１７】

【００５２】

【数１８】

【００５３】

【数１９】

【００５４】

【数２０】

【００５５】

【数２１】

【００５６】

【数２２】

【００５７】

【数２３】

【００５８】

【数２４】

【００５９】

【数２５】

【００６０】

【数２６】

【００６１】

【数２７】

【００６２】

【数２８】

【００６３】

【数２９】

【００６４】

【数３０】

【００６５】

【数３１】

【００６６】

【数３２】

【００６７】

【数３３】

【００６８】

【数３４】

【００６９】

【数３５】

【００７０】

【数３６】

【００７１】

【数３７】

【００７２】２次のディジタルフィルタ２１において、
２０１は（数１０）におけるｄｐ０／ｄｔにＣ_Iを乗算
する乗算器、乗算器２０２，２０５，２０６と加算機２
０３，２０４と値延器２０７，２０８からなるフィード
バック構成の回路は（数１１）に示す伝達関数Ｈ
_I（ｚ）を実行する回路である。なお、フィルタ係数
ａ₁，ｂ ₁，ｃ₁は（数１２）〜（数１６）により算出さ
れるが、この演算は図４の回路で行われる。また機械的
振動シミュレート部１２に送出されるｐ₁，ｐ₂はそれぞ
れｐ₁算出部２５、ｐ₂算出部２６で実行される。ｐ₁算
出部２５は（数３８）を、ｐ₂算出部２６は（数３９）
を実行する回路である。

【００７３】

【数３８】

【００７４】

【数３９】

【００７５】図３は本発明の実施例における楽音合成装
置の機械的振動シミュレート部１２のディジタル回路図
を示すものである。

【００７６】図３において、２次のディジタルフィルタ
３１は図７，図８の振動モデルに相当する回路である。
この回路は（数９）に示す定数係数の微分方程式をｚ変
換することによって一般的に求めることができる。２次
のディジタルフィルタ３１は（数４０）〜（数４６）に
より構成される。

【００７７】

【数４０】

【００７８】

【数４１】

【００７９】

【数４２】

【００８０】

【数４３】

【００８１】

【数４４】

【００８２】

【数４５】

【００８３】

【数４６】

【００８４】選択部３２はトランペット（金管楽器）と
クラリネット（木管楽器）の選択を行うブロックであ
る。セレクト信号ｓによりセレクタ３６のＡ入力が選択
された場合は、２次のディジタルフィルタ３１と選択部
３２とからなる回路により出力されたｙは、等価的に
（数７）を実行したことになる。即ち、図７に示すよう
なトランペットなどの金管楽器のリード（唇）をシミュ
レートしたことになる。これに対して、セレクト信号ｓ
によりセレクタ３６のＢ入力が選択された場合は、２次
のディジタルフィルタ３１と選択部３２とからなる回路
により出力されたｙは、等価的に（数８），（数９）を
実行したことになる。即ち、図７に示すようなクラリネ
ットなどの木管楽器のリードをシミュレートしたことに
なる。テーブはｙをアドレスとして図６に示すＬ₂を読
み出すテーブル、テーブル３４はｙをアドレスとして図
６に示すＲ₂を読み出すテーブルである。

【００８５】図４は本発明の実施例における楽音合成装
置のフィルタ係数発生部１３のディジタル回路図を示す
ものである。図４において四則演算部４１はＬ_i，Ｒ_i，
Ｃ_i及びｍ，μ，ｋに基づきｒ_i ²，ｑ_i，２ｑ_i，ｋ／
ｍ，１／Ｌ_iＣ_iを算出する回路である。この演算は（数
３０）に示すような単純な四則演算であるので詳細回路
については省略する。テーブル４２はｒ_i ²をアドレスと
して｛１／（２ｒ_i）｝｛ｅｘｐ（−ｒ_i）−ｅｘｐ（−
ｒ_i）｝を読み出すテーブル、テーブル４３はｑ _i、２ｑ
_iをアドレスとしてそれぞれｅｘｐ（−ｑ_i），ｅｘｐ
（−２ｑ_i）を読み出すテーブル、テーブル４４はｒ_i ²
をアドレスとして｛ｅｘｐ（−ｒ_i）＋ｅｘｐ（−
ｒ_i）｝を読み出すテーブルである。これらの回路によ
りａ_i，ｂ_i，ｃ_iが算出される。

【００８６】以上のように構成された本実施例の楽音合
成装置について、以下その動作について説明する。図１
において、演奏者の吹き込み圧力ｐ₀の微分値ｄｐ₀／ｄ
ｔが音響的振動シミュレート部１１に入力されると、図
２における２次のディジタルフィルタ２１がｕ_I、２次
のディジタルフィルタ２２がｕ₂、２次のディジタルフ
ィルタ２３がｕ₃、２次のディジタルフィルタ２４がｕ_n
を算出する。ｕ₁，ｕ₂はｐ₁算出部２５に送出されｐ₁が
算出される。同様に、ｕ₂，ｕ₃はｐ₂算出部２６に送出
されｐ₂が算出される。ｐ₁，ｐ₂は機械的振動シミュレ
ート部１２に送出される。図３において、図７，図８に
示されるリードの振動をシミュレートする。即ち、（数
７）〜（数９）を実行し、ｙを算出する。そして、テー
ブル３３，３４によりＬ₂，Ｒ₂が読み出され、フィルタ
係数発生部１３において（数１９）〜（数２３）による
一連の演算処理がなされ、ａ₂，ｂ₂，ｃ₂が算出され
る。同様に外部から設定されたＬ_i，Ｒ_i，Ｃ_i（ｉ＝
１，２，…，ｎ、但しＬ₂，Ｒ₂を除く），ｍ，μ，ｋに
基づきフィルタ係数演算部１３は、ａ_i，ｂ_i，ｃ_i（ｉ
＝１，２，…，ｎ、但しａ₂，ｂ₂を除く）及びａ₀，
ｂ₀，ｃ₀を算出する。このようにして求められたフィル
タ係数ａ_i，ｂ_i，ｃ_i（ｉ＝１，２，…，ｎ）は音響的
振動シミュレート部１１にａ₀，ｂ₀，ｃ₀は機械的振動
シミュレート部１２に送出され、２次のディジタルフィ
ルタ２１，２２，２３，…，２４のフィルタ係数及び２
次のディジタルフィルタ３１のフィルタ係数を決定す
る。このようにして音響的振動シミュレート部１１は図
５の開口端部分の体積流速度に相当するｕ_nを算出す
る。このｕ_nは所望の楽音データとして扱うことができ
る。

【００８７】以上のように本実施例によれば、例えば実
際の管楽器の演奏操作で行われる唇の締め具合いの制御
に相当するバネ定数ｋの制御、或は口内を広げたり狭め
たりする容積制御に相当するコンプライアンスＣ₁の制
御により、フィルタ係数発生部１３が音響的振動シミュ
レート部１１と機械的振動シミュレート部１２の内部構
成であるディジタルフィルタの動作を制御し、結果とし
て所望の楽音に相当するｕ_nの音色を制御することがで
きる。

【００８８】また、機械的振動シミュレート部１２にお
いて、図３に示すような選択部３２を設けることによ
り、選択部３２のセレクト信号ｓを制御するだけで、ト
ランベット（金管楽器）とクラリネット（木管楽器）を
選択することができる。

【００８９】また、フィルタ係数発生部１３において、
図４に示すようなテーブル４２，４４を設け、ｒ²（実
数）をｒ（複素数）に変換することなくｒ²をアドレス
としてテーブル４２，４４を参照することにより複素な
しでａ_i，ｂ_i，ｃ_iを計算することができる。

【００９０】

【発明の効果】以上のように本発明は、管楽器の管内及
び演奏者の口内の音響的振舞い（圧力や体積流速度とい
った物理量の変化）をＬＲＣ回路でシュミレートした音
響的振動シュミレート部と、発振源であるリード（唇を
含む）の機械的な振動をバネと質点からなる振動モデル
でシュミレートした機械的振動シュミレート部と、リー
ドの締め具合いに対応するバネ定数などの物理定数に基
づき、音響的振動シミュレート部と機械的振動シュミレ
ート部のフィルタ係数を算出するフィルタ係数発生部と
を備えることにより、トランペットやクラリネットなど
の管楽器において行われる演奏操作（例えばリードの締
め具合いを変える）に対応したフィルタ係数算出によ
り、音色制御が簡単に実現できる。

【００９１】また、前記機械的振動シミュレート部が、
リードの開閉状態を表すパラメータを選択的に制御する
選択部を備えることにより、簡単な回路構成でトランペ
ット（金管楽器）とクラリネット（木管楽器）を選択す
ることができる。

【００９２】また、前記フィルタ係数発生部が、テーブ
ルを備えることにより、複素演算なしでフィルタ係数を
計算することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における楽音合成装置の構成を
示すブロック図。

【図２】同実施例における音響的振動シミュレート部１
１の内部構成を示す回路図。

【図３】同実施例における機械的振動シミュレート部１
２の内部構成を示す回路図。

【図４】同実施例におけるフィルタ係数発生部１３の内
部構成を示す回路図。

【図５】トランペットの発音構造を表す断面図。

【図６】図５の発音構造を電気回路で表現した音響的等
価回路。

【図７】（ａ）は唇の断面図。（ｂ）は唇を質点、バネ
などで近似的に表した等価モデル図。

【図８】（ａ）はクラリネットのマウスピースとリード
の断面図。（ｂ）はクラリネットのリードを質点，バネ
などで近似的に表した等価モデル図。

【図９】クラリネットの演奏操作状態を示す断面図。

【図１０】クラリネットの演奏操作状態におけるリード
近傍の圧力と流速との関係を示した特性図。

【図１１】クラリネットの演奏操作状態における反射係
数特性を示す特性図。

【図１２】従来例の楽音合成装置の構成を示すブロック
図。

【図１３】同従来例における変換部１２１の内部構成を
示すブロック図。

【図１４】同従来例における遅延部１２２の内部構成を
示すブロック図。

【符号の説明】

１１音響的振動シミュレート部１２機械的振動シミュレート部１３フィルタ係数発生部２１〜２４，３１２次のディジタルフィルタ２５ｐ₁算出部２６ｐ₂算出部３２選択部３３，３４，４２〜４４テーブル４１四則演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菅谷隆宏大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭63−40199（ＪＰ，Ａ) 特開平２−294692（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】管楽器の管内及び演奏者の口内の音響的
振舞い（圧力や体積流速度といった物理量の変化）をＬ
ＲＣ回路でシミュレートした音響的振動シミュレート部
と、発振源であるリード（唇を含む）の機械的な振動をバネ
と質点からなる振動モデルでシミュレートした機械的振
動シミュレート部と、リードの締め具合いに対応するバネ定数などの物理定数
に基づき、前記音響的振動シミュレート部と前記機械的
振動シミュレート部のフィルタ係数を算出するフィルタ
係数発生部とを備え、前記機械的振動シミュレート部は、前記音響的振動シミ
ュレート部が発生するリード開閉力に対応する音圧デー
タを入力としてリードの変位データを算出し、前記フィ
ルタ係数発生部は、前記変位データに基づいて前記音響
的振動シミュレート部のリードの音響抵抗に相当するフ
ィルタ係数を制御することを特徴とする楽音合成装置。
【請求項２】機械的振動シミュレート部が、リードの
開閉状態を表すパラメータを金管楽器または木管楽器の
指定によって選択的に制御する選択部を備えた請求項１
記載の楽音合成装置。
【請求項３】フィルタ係数発生部が、複素数演算をテ
ーブル参照で代行するテーブルを備えた請求項１記載の
楽音合成装置。