JP2650577B2

JP2650577B2 - 楽音合成装置

Info

Publication number: JP2650577B2
Application number: JP4241803A
Authority: JP
Inventors: 千史竹内
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1997-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JPH0695671A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々の楽音、特に打楽
器の楽音を合成するのに適した楽音合成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置として、例えば特開
平２−３００７９６号公報に開示さている楽音合成装置
がある。この装置は、インパルス状の励振信号を加算回
路を介して遅延回路に供給し、この遅延回路で遅延した
信号をフィルタで減衰させて前記遅延回路へ帰還して励
振信号に加算し、これらの遅延回路、フィルタ回路およ
び加算器からなる閉ループを循環する信号を楽音信号と
して取り出して特に打楽器系の楽音を再現するようにし
たものである。また、この楽音合成装置では、打楽器の
振動体における多くの周波数成分の相互干渉を考慮し、
閉ループを循環する信号自体で遅延回路の遅延時間を制
御することにより打楽器特有の音を再現するようにして
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、打楽器の中
でもタムタムやバスドラムなどの太鼓の種類では、張力
を加えた皮を振動体としているので、この皮の張力変化
が振動モードに影響し、発音時に微妙な音色変化となっ
て現れる。例えば、皮を打った直後は振幅が大きくなっ
て張力が高くなり、振動が減衰するに従って張力が減少
するので、太鼓の音は立ち上がりで音程が高く、その後
音程が低くなる。

【０００４】そこで、このような打楽器における皮等の
張力変化の影響を再現できるような楽音合成装置が要求
されている。なお、前記従来の装置では、閉ループを循
環する信号自体で遅延回路の遅延時間を制御するように
しているので、これだけでは張力変化による影響を再現
することができなかった。

【０００５】本発明は、打楽器における皮等の張力変化
による音色への影響を再現できるような楽音合成装置を
提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになした本発明の楽音合成装置は、遅延手段で遅延し
た励振信号を該遅延手段に帰還させて該遅延手段の遅延
時間に応じて共振特性が設定される閉ループを構成し、
該閉ループを循環する信号を楽音信号として取り出すよ
うにした楽音合成装置において、前記閉ループを循環す
る信号の振幅エンベロープを検出するエンベロープ検出
手段を備え、該エンベロープ検出手段で検出した振幅エ
ンベロープに応じて前記遅延手段の遅延時間を制御する
ようにしたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の楽音合成装置において、前記閉ループ
は前記遅延手段の遅延時間に応じた共振特性を示す打楽
器の振動体に対応する回路を構成しており、この閉ルー
プを循環する信号は、振動体を伝播する振動に対応する
楽音信号となる。また、閉ループの共振周波数は遅延手
段の遅延時間が短いとき高くなり、遅延時間が長いとき
低くなる。

【０００８】ここで、太鼓の皮の振幅の変化は張力変化
となって現れ、この張力変化により音程変化が生じて太
鼓の微妙な音色となるので、これに対応して、前記閉ル
ープで発生する楽音信号の振幅エンベロープに応じて遅
延手段の遅延時間（閉ループの共振周波数）を制御する
と、張力変化に応じた音色を有する楽音信号が得られ
る。なお、立ち上がりで音程が高く、減衰時に微妙に音
程が低くなるような太鼓の音を再現するためには、エン
ベロープ検出手段で検出される振幅が大きいとき遅延手
段の遅延時間を短くし、振幅が小さくなるに従って遅延
時間を長くすればよい。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の楽音合成装置の
ブロック図である。この実施例の楽音合成装置は打楽器
の楽音を発音する電子楽器の音源に適用したものであ
り、図示しない回路から発音開始を指示するキーオン信
号ＫＯＮ、音高を指定するピッチ信号ＰＩＴＣＨおよび
音色を指定する波形選択信号ＷＳＥＬが入力される。

【００１０】図において、励振信号発生器１は打楽器の
共振体に加えられる打撃に相当する多くの周波数成分を
含んだ各種の励振信号を発生する回路であり、この励振
信号発生器１はピッチ信号ＰＩＴＣＨおよび波形選択信
号ＷＳＥＬに応じて設定される励振信号をキーオン信号
ＫＯＮのタイミングで出力する。

【００１１】加算器２、可変遅延回路３およびフィルタ
４は図示のように閉ループに接続され、打楽器の共振体
に対応する共振回路を構成している。なお、後述説明す
るように可変遅延回路３の遅延時間は可変になってお
り、この可変遅延回路３で遅延時間を変更するときの基
準としての基準値およびフィルタ４のフィルタ特性はピ
ッチ信号ＰＩＴＣＨと波形選択信号ＷＳＥＬに応じてそ
れぞれ設定される。

【００１２】エンベロープフォロア５は打楽器の共振体
における張力に相当する量として楽音信号の振幅エンベ
ロープ（包絡線）を検出する回路であり、このエンベロ
ープフォロア５からのエンベロープに応じて可変遅延回
路３の遅延時間が基準値を基準にして逐次変更され、加
算器２、可変遅延回路３およびフィルタ４の閉ループで
構成された共振回路の共振特性がエンベロープに応じて
変化する。

【００１３】なお、励振信号発生器１は励振信号の波形
の逐次値をパラレルビットの数値データ（ディジタルデ
ータ）として出力し、加算器２、可変遅延回路３、フィ
ルタ４およびエンベロープフォロア５は、励振信号発生
器１とともに所定のクロックに同期して、それぞれパラ
レルビットのデータ処理を行う。

【００１４】可変遅延回路３は、メモリとアドレス制御
回路によって動作上多段シフトレジスタと同様になるよ
うに構成された遅延回路と、このシフトレジスタの任意
の段数のレジスタから信号を取り出すためのセレクタと
を組合せた回路であり、セレクタで選択されたレジスタ
の段数が遅延時間に対応している。また、遅延時間の基
準値として所定の段数が設定され、この基準の段数に対
してエンベロープフォロア５からのエンベロープ値に応
じた段数だけ遅延段数を増減することにより遅延時間が
更新される。なお、遅延時間と遅延段数をそのまま対応
させずに、隣接するレジスタの遅延出力をエンベロープ
値に応じて直線補間するなど、公知の補間技術を用いて
もよい。

【００１５】エンベロープフォロア５は、図２に示した
ように整流回路５１、加算器５２，５３、一段遅延回路
５４、反転回路５５、乗算器５６、符号検出回路５７、
乗算係数切換スイッチ５８および係数乗算回路５９で構
成されている。整流回路５１は加算器１からの楽音信号
の絶対値を求め、すなわち全波の整流を行って信号を加
算器５２に供給する。

【００１６】ここで、一段遅延回路５４の出力信号は反
転回路５５で正負の符号が反転されて加算回路５２によ
り整流回路５１から入力される信号に加算されるので、
加算回路５２の出力は入力信号と１段遅延回路５４の信
号との差分信号となる。また、この差分信号に対して乗
算器５６で係数が乗算され、この信号に対して加算器５
３により１段遅延回路５４の信号が加算され、さらにこ
の加算信号が１段遅延回路５４にラッチされる。

【００１７】したがって、いま、乗算器５６の乗算係数
を“１”とすると、加算器５２における減算（反転信号
の加算）と加算器５３における加算により、一段遅延回
路５４には整流回路５１から入力される信号より１クロ
ックだけ前の信号がラッチされる。また、加算器５２か
ら符号検出回路５７に入力される信号は、今回入力され
た信号と前回入力した信号との差分信号が入力されるこ
とになる。

【００１８】一方、符号検出回路５７は差分信号の符号
を判定して判定信号を乗算係数切換スイッチ５８に出力
し、差分信号が正のときは乗算係数切換スイッチ５８を
アタックタイム係数端子（＋）側にセットし、差分信号
が負のときはディケイタイム係数端子（−）側にセット
する。このアタックタイム係数端子（＋）とディケイタ
イム係数端子（−）には、図示しない回路からエンベロ
ープのアタックレートとディケイレートに対応する係数
がそれぞれ入力されており、この係数が乗算器５６によ
り差分信号に乗算される。

【００１９】すなわち、整流回路５１から入力されるエ
ンベロープが増加しているとき（アタック部のとき）は
アタックレートに対応する係数が差分信号に乗算され、
エンベロープが減少しているとき（ディケイ部のとき）
はディケイレートに対応する係数が差分信号に乗算され
る。これにより、アタックタイム係数端子（＋）とディ
ケイタイム係数端子（−）に設定されているアタックレ
ートとディケイレートのそれぞれに対応する係数に応じ
て、ファーストアタックスローリリースやスローアタッ
クファーストリリース等のエンベロープ形状が設定され
る。

【００２０】上記のようにして得られたエンベロープ信
号には係数乗算回路５９で変調係数が乗算され、前記可
変遅延回路３に出力される。なお、この変調係数は、エ
ンベロープ信号を、可変遅延回路３における基準の遅延
時間からの変化の度合いを設定する係数であり、エンベ
ロープで遅延時間を制御するときの効果の量を制御する
ためのものである。

【００２１】以上の構成により、励振信号発生器１から
出力される励振信号は加算器２を介して可変遅延回路３
に入力され、可変遅延回路３で遅延された信号がフィル
タ４で減衰され、加算器２に帰還信号として入力され
る。また、加算器２は帰還信号と励振信号発生器１から
の励振信号とを加算して可変遅延回路３に出力する。

【００２２】これにより、加算器２、可変遅延回路３お
よびフィルタ４で構成される閉ループ内で信号の循環が
繰り返され、この閉ループ中の信号は振幅エンベロープ
と各周波数成分が時間の経過とともに変化する信号とな
り、打楽器に対応する楽音信号が加算器２の出力信号と
して取り出される。また、このとき閉ループの共振特性
は振幅エンベロープに応じて変化し、相対的に振幅エン
ベロープが大きいときは共振周波数が高く振幅エンベロ
ープが小さいときは低くなる。すなわち、太鼓の皮を打
ったときの皮の張力変化に応じたピッチ変化を示す楽音
が得られる。

【００２３】なお、上記の実施例では、エンベロープの
検出を可変遅延回路の入力側で行うようにしているが、
出力側や遅延の途中あるいはフィルタの出力など、どこ
でエンベロープを検出してもよい。さらに、遅延時間を
変更するために可変遅延回路を用いるようにしている
が、オールパスフィルタを用いてその係数を変調するよ
うにしてもよい。

【００２４】図３は本発明の第２実施例の楽音合成装置
を示すブロック図であり、図において、６₁〜６ｎは、
任意の振動モードに対応する楽音信号を伝播する波形伝
播回路、７Ａ，７Ｂは複数の入力信号を加算して出力す
る加算回路で構成され、波形伝播回路６₁〜６_nから出
力される信号を加算するとともに各加算信号を波形伝播
回路６₁〜６_nに対して帰還信号として出力するジャン
クションである。なお、各波形伝播回路６₁〜６_nのよ
うに符号の添字だけが異なる要素は同じ構成になってお
り、以下、符号の添字については適宜省略して説明す
る。

【００２５】各波形伝播回路６は、それぞれ一対の加算
器６１Ａ，６１Ｂ、可変遅延回路６２Ａ，６２Ｂ、フィ
ルタ６３Ａ，６３Ｂ、エンベロープフォロア（ＥＦ）６
４Ａ，６４Ｂ、反転回路６５Ａ，６５Ｂおよび係数乗算
回路６６Ａ，６６Ｂを備えている。なお、加算器６１
Ａ，６１Ｂ、可変遅延回路６２Ａ，６２Ｂ、フィルタ６
３Ａ，６３Ｂ、エンベロープフォロア（ＥＦ）６４Ａ，
６４Ｂは前記図１について説明した実施例のものと同様
の回路である。

【００２６】また、各波形伝播回路６は、加算器６１Ａ
→可変遅延回路６２Ａ→フィルタ６３Ａの第１方向を伝
播する信号と加算器６１Ｂ→可変遅延回路６２Ｂ→フィ
ルタ６３Ｂの第２方向を伝播する信号とがそれぞれ反転
回路６５Ａ，６５Ｂによって相互に干渉するように閉ル
ープに接続され、各波形伝播回路６はそれぞれ１次元の
共振体に対応する共振回路を構成している。

【００２７】さらに、各波形伝播回路６は、各々の共振
回路を伝播する信号に対して、第１方向を伝播する信号
に係数乗算回路６６Ａで係数αを乗算してそれぞれジャ
ンクション７Ａに出力するとともに、第２方向を伝播す
る信号に係数乗算回路６６Ｂで係数αを乗算してそれぞ
れジャンクション７Ｂに出力するように構成されてい
る。

【００２８】ジャンクション７Ａは各波形伝播回路６の
第１方向を伝播する信号を加算して第２方向を伝播する
入力信号として各加算器６１Ｂに入力し、ジャンクショ
ン７Ｂは各波形伝播回路６の第２方向を伝播する信号を
加算して第１方向を伝播する入力信号として加算器６１
Ａに入力する。なお、一方のジャンクション７Ｂには図
示しない励振信号発生器から励振信号が入力され、各ジ
ャンクション７Ａ，７Ｂの出力信号が打楽器の楽音信号
として取り出される。

【００２９】以上の構成により、ジャンクション７Ａに
励振信号が入力されると、各波形伝播回路６内で信号の
伝播が繰り返されて各波形伝播回路６中の信号は振幅エ
ンベロープと各周波数成分が時間の経過とともに変化す
る信号となり、これらの信号が各ジャンクション７Ａ，
７Ｂで合成されて打楽器の楽音信号として取り出され
る。

【００３０】また、このとき、エンベロープフォロア６
４Ａ，６４Ｂは各波形伝播回路６内を伝播する楽音信号
のエンベロープを検出し、このエンベロープに応じて可
変遅延回路６２Ａ，６２Ｂの遅延時間が基準値を基準に
してそれぞれ逐次変更され、各波形伝播回路６における
共振特性がエンベロープに応じて変化する。これによ
り、太鼓の場合のように打楽器の振動体における張力変
化に応じたピッチ変化を示す楽音を再現することができ
る。

【００３１】なお、上記の実施例では、各波形伝播回路
における信号の各伝播経路でエンベロープを検出するよ
うにしているが、何れか一つの伝播経路でエンベロープ
を検出して可変遅延回路の遅延時間を制御するようにし
てもよい。また、各ジャンクションの出力からエンベロ
ープを検出するようにしてもよい。この場合、各ジャン
クションから検出したエンベロープは、このエンベロー
プを検出したジャンクションの出力信号を入力信号とす
る伝播経路における可変遅延回路の制御に用いるように
するとよい。

【００３２】図４は本発明の第３実施例を示す図、図５
は本発明の第４実施例を示す図である。図４および図５
において、８は前記図３に示した波形伝播回路６と同様
の波形伝播回路であり、各波形伝播回路８は打楽器にお
ける一つの振動モードに対応する楽音信号を伝播すると
ともに、図示しない可変遅延回路の遅延時間をエンベロ
ープフォロアで検出した楽音信号のエンベロープで制御
することにより共振特性が可変に制御される。９は複数
の波形伝播回路８から入力される信号を加算するととも
にこの加算信号を各波形伝播回路８に供給するジャンク
ションであり、このジャンクション９の任意の箇所から
励振信号が入力される。また、楽音信号は単一または複
数を問わず任意のジャンクションから取り出すことがで
きる。

【００３３】これらの実施例は、太鼓の皮の形状を考慮
して二次元の振動体における振動モードを再現するよう
にたもので、図４および図５において、四隅のジャンク
ション９₁〜９₄を介して矩形に接続された４つの波形
伝播回路８₁〜８₄により、太鼓の皮の周辺に沿った振
動モードを再現することができる。また、図４における
放射状の４つの波形伝播回路８₅〜８₈、図５において
四隅のジャンクション９を対角に接続する波形伝播回路
８₅，８₆により、それぞれ太鼓の皮の中心を通る振動
モードを再現することができる。

【００３４】例えば、図４の放射状の４つの波形伝播回
路８₅〜８₈および図５の四隅のジャンクション９を対
角に接続する波形伝播回路８₅，８₆は周囲の４つの波
形伝播回路８₁〜８₄よりも共振周波数が低くなるよう
にそれぞれ内部の可変遅延回路における遅延時間の基準
値が設定されている。これにより、太鼓の皮の周囲と中
心を通る部分との振動モードの違いが再現される。

【００３５】そして、これらの各モードに対応する信号
がジャンクション８で合成され、太鼓の音に近い楽音が
得られる。なお、図５の回路の場合には、各波形伝播回
路８は同等の接続構造になっているので、皮の周囲の振
動モードに対応する４つの波形伝播回路と中心を通る部
分の振動モードに対応する２つの波形伝播回路の組は、
どのような組合せでもよい。

【００３６】以上の各実施例では、実際に生成される楽
音信号のエンベロープに基づいて遅延時間を制御するよ
うにしているが、実際の打楽器音に対応するエンベロー
プをエンベロープジェネレータで発生し、このエンベロ
ープに基づいて遅延時間を制御するようにしてもよい。

【００３７】また、上記実施例では、楽音信号のエンベ
ロープが大きくなったときすなわち楽音の音量が大きく
なったときにピッチが高くなるように制御しているが、
逆に、エンベロープが小さくなったときすなわち楽音の
音量が小さくなったときにピッチが高くなるように制御
してもよい。このようにすると、一般の打楽器では出せ
ないような面白味のある楽音を得ることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、遅
延手段を含む閉ループにより打楽器の振動体に対応する
共振回路を構成し、この閉ループを循環する信号を楽音
信号として取り出すようにした楽音合成装置において、
上記閉ループを循環する信号の振幅エンベロープに応じ
て前記遅延手段の遅延時間を制御するようにしたので、
楽音の音量に応じてピッチを変化させることができ、自
然楽器の太鼓の音が持つピッチ変化など、打楽器におけ
る皮等の張力変化による音色への影響を再現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の楽音合成装置のブロック
図である。

【図２】実施例におけるエンベロープフォロアの回路図
である。

【図３】本発明の第２実施例の楽音合成装置のブロック
図である。

【図４】本発明の第３実施例の楽音合成装置のブロック
図である。

【図５】本発明の第４実施例の楽音合成装置のブロック
図である。

【符号の説明】

１…励振信号発生器、２…加算器、３…可変遅延回路、
４…フィルタ、５…エンベロープフォロア。６，８…波
形伝播回路、７Ａ，７Ｂ，９…ジャンクション。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】遅延手段で遅延した励振信号を該遅延手
段に帰還させて該遅延手段の遅延時間に応じて共振特性
が設定される閉ループを構成し、該閉ループを循環する
信号を楽音信号として取り出すようにした楽音合成装置
において、前記閉ループを循環する信号の振幅エンベロープを検出
するエンベロープ検出手段を備え、該エンベロープ検出
手段で検出した振幅エンベロープに応じて前記遅延手段
の遅延時間を制御するようにしたことを特徴とする楽音
合成装置。