JP2674595B2 - 楽音波形信号形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、特に波形信号を循環させることにより発生すべき楽
音波形信号を形成する楽音波形信号形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、例えば特開昭６
３−４０１９９号公報に示されるように、外部から入力
された励起制御信号と循環中の波形信号とを合成した合
成波形信号を非線形変換テーブルを用いて非線形変換し
て出力する励振回路部と、励振回路部から出力された波
形信号に所定時間遅延するなどの所定の信号処理を施し
て同励振回路部に帰還することにより発音すべき楽音の
ピッチに対応した共振周波数を得る信号伝達回路部とを
備え、前記励振回路部を管楽器のマウスピース部に対応
させるとともに、前記信号伝達回路部を管楽器の共鳴管
に対応させて、励振回路部及び信号伝達回路部を循環す
る波形信号を楽音波形信号として取り出すようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
装置にあっては、励振回路部における非線形変換は単一
の非線形テーブルのみにより固定的に行われるので、励
振回路部における非線形変換特性を変更することができ
ず、形成される楽音波形信号が、管楽器を充分良好にシ
ミュレートしたものでなかったり、単一種類又は限られ
た種類のものであった。すなわち、この従来装置は極め
て原理的なもので、電子楽器、音楽教育装置、玩具等の
装置に利用するためには不十分であり、以前から、かか
る原理を用いて、より良好かつ多種類の楽音波形信号を
発生することができる、楽音波形信号形成装置の実現が
望まれていた。

【０００４】本発明は前記問題に対処するためになされ
たもので、その目的は、前記従来装置の原理を利用して
良好かつ多種類の楽音波形信号を形成出力できる楽音波
形信号形成装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本願発明の構成上の特徴は、波形信号を循環させる
ことにより発生すべき楽音波形信号を形成する装置であ
って、前記循環中の波形信号を外部から入力した励起制
御信号に応じて変更して出力する励振回路部（図１２の
１００）と、前記励振回路部から出力された波形信号に
発音すべき楽音のピッチに応じた信号遅延を少なくとも
含む所定の信号処理を施して同励振回路部に帰還するこ
とにより同ピッチに対応した共振周波数を得る信号伝達
回路部（図１２の２００）とを備えた楽音波形信号形成
装置において、前記励振回路部内に、前記信号伝達回路
部から帰還された波形信号と前記外部から入力した励起
制御信号とを合成する合成手段（図１２の１５１）と、
前記合成手段の出力に接続されたローパスフィルタ（図
１２の１５２）と、前記ローパスフィルタの出力に接続
されて同ローパスフィルタからの信号を外部からの制御
信号を用いて非線形変換演算する演算手段（図１２の１
５４，図１１の１４１₂〜１４１_n，１４２₁〜１４２_n，
１４３₁〜１４３_n）とを設けたことにある。

【０００６】

【作用】上記のように構成した本発明においては、励振
回路部の合成手段にて合成される波形信号と励起制御信
号とを、演奏者からリードに付与される口内圧力とリー
ド楽器の共鳴管からマウスピース部に帰還される音波と
にそれぞれ対応させれば、合成手段の出力信号をリード
の前後の差圧を表す信号とすることができる。そして、
この差圧を表す信号をローパスフィルタを通すことによ
り、リードの振動特性、例えば質量のために高い周波数
成分の圧力変動に対して応答が悪くなることをシミュレ
ートさせることができる。さらに、演算手段による非線
形変換特性をリードの付与圧力に対する変位量の特性と
すれば、演算手段の出力信号を前記差圧に対するリード
の変位量すなわちリードとマウスピースとの間に形成さ
れる空気通路面積に対応させることができる。これによ
り、マウスピース内の空気流速を正確に表す信号を形成
できるようになる。また、この場合、演算手段は、ロー
パスフィルタからの信号を外部からの制御信号を用いて
非線形変換演算するので、非線形変換を種々の特性で行
うことができる。

【０００７】

【発明の効果】上記作用説明からも理解できるとおり、
本発明によれば、合成手段、ローパスフィルタ及び演算
手段によりマウスピース内の空気流速を正確に表す信号
を形成できるので、マウスピース内の空気の変化状態を
考慮して管楽器音に対応した良好な楽音波形信号を形成
できる。また、外部から演算手段に与えられる制御信号
を種々に変更することにより、非線形変換を種々の特性
で行うことができるので、簡単な構成で多彩な楽音波形
信号を形成できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】

ａ．基本的な楽音波形信号形成装置への適用例 まず、本発明の適用される基本的な楽音波形信号形成装
置を備えた電子楽器について説明する。

【０００９】この電子楽器は、図１に示すように、演奏
情報発生部１０、音色情報発生部２０及び楽音制御信号
発生部３０を備え、演奏情報発生部１０からの演奏情報
及び音色情報発生部２０からの音色情報に基づいて楽音
制御信号発生部３０から発生される楽音制御信号を、励
振回路部１００及び信号伝達回路部２００からなる楽音
波形信号形成装置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。

【００１０】演奏情報発生部１０は、音階に対応した複
数の鍵からなる鍵盤、口で操作されるマウスコントロー
ラ、回転操作されるホイール、足により操作されるフッ
トペダル等の各種演奏操作子と、これらの演奏操作子の
各操作状態、例えば操作の有無、操作速度、操作位置、
操作深さ、操作圧力等をそれぞれ検出する各種検出回路
とを備え、前記検出結果を演奏情報として出力する。音
色情報発生部２０は音色種類を選択する音色選択スイッ
チ、音の明るさ及び暗さなどを選択するボリュームなど
の操作子と、同操作子の各操作状態を検出する検出回路
とを備え、前記音色種類、音の明るさ及び暗さ等を表す
音色情報を出力する。楽音制御信号発生部３０は例えば
マイクロコンピュータ、楽音制御パラメータを記憶する
テーブル等により構成され、前記演奏情報及び音色情報
に応じて前記テーブルを参照して、発生楽音のピッチを
表すピッチ制御信号ＰＣＮＴと、循環波形信号を起動さ
せるため及び該起動された循環波形信号を継続させるた
めの励起制御信号ＥＣＮＴと、発生楽音の音色、効果等
を制御するための音色制御信号ＴＣＮＴとを出力する。
ただし、この音色制御信号ＴＣＮＴは複数種類からな
り、本実施例では、個々の各信号をＴＣＮＴ_X（Ｘは数
字サフィックスである）と表すものとする。

【００１１】また、電子管楽器に本発明を適用した場合
には、該管楽器の演奏部から前記各種演奏情報を得るよ
うにする。さらに、前記演奏情報発生部１０及び音色情
報発生部２０として、他の楽器、自動演奏装置等を採用
し、同他の楽器、自動演奏装置等から楽音制御信号発生
部３０に演奏情報及び音色情報が供給されるようにした
り、また他の楽器、自動演奏装置内にて前記各種楽音制
御信号が形成されるようにして、同楽音制御信号が励振
回路部１００及び信号伝達回路部２００からなる楽音波
形信号形成装置へ直接供給されるようにしてもよい。

【００１２】励振回路部１００は減算器１０１と非線形
変換回路１０２とからなる。減算器１０１は波形信号の
帰還路をなす信号ラインＬ２からの波形信号から励起制
御信号ＥＣＮＴを減算することにより両信号を合成出力
し、非線形変換回路１０２は前記合成波形信号を非線形
変換して波形信号の入力路をなす信号ラインＬ１へ出力
するものである。これにより、励振回路部１００は管楽
器におけるマウスピース部、弦楽器における弦に振動が
加えられる部分等の波形信号の形成状態がシミュレート
される。なお、減算器１０１は、励起制御信号ＰＣＮＴ
と信号ラインＬ２からの波形信号の正負の符号を考慮す
ることにより、加算器で構成しても等価である。

【００１３】信号伝達回路部２００は信号ラインＬ１上
の波形信号を遅延して信号ラインＬ２へ帰還するもの
で、該帰還路にはローパスフィルタ２０１及び遅延回路
２０２が介装されている。ローパスフィルタ２０１は各
楽器の共鳴部における波形信号の共鳴をシミュレートす
るものである。遅延回路２０２は波形信号の循環周期す
なわち発生楽音波形信号のピッチを決定するもので、ピ
ッチ制御信号ＰＣＮＴによりその遅延時間が可変制御さ
れるようになっている。そして、信号ラインＬ１，Ｌ２
上の波形信号が出力信号として取り出されるようになっ
ている。

【００１４】次に、上記のように構成した電子楽器の動
作を説明する。演奏情報発生部１０からの各種演奏情報
及び音色情報発生部２０からの音色情報が楽音制御信号
発生部３０へ供給されると、同制御信号発生部３０はピ
ッチ制御信号ＰＣＮＴ、励起制御信号ＥＣＮＴ及び音色
制御信号ＴＣＮＴをそれぞれ出力する。励起制御信号Ｅ
ＣＮＴは励振回路部１００の減算器１０１にて信号ライ
ンＬ２からの帰還信号としての波形信号と演算されて非
線形変換回路１０２へ供給され、該演算結果は非線形変
換回路１０２にて非線形変換されて信号ラインＬ１に出
力される。

【００１５】この信号ラインＬ１上の波形信号は信号伝
達回路部２００に供給され、同信号はローパスフィルタ
２０１にて変形されるとともに、遅延回路２０２にて遅
延されて、励振回路部１００の減算器１０１へ帰還され
る。かかる場合、遅延回路２０２は前記ピッチ制御信号
ＰＣＮＴにより制御されて、演奏情報発生部１０にて指
定された音高に対応した時間だけ波形信号を遅延するの
で、励振回路部１００から出力された波形信号が信号ラ
インＬ１，Ｌ２を介して再び同回路部１００へ帰還され
るまでの時間は前記指定音高に対応したものとなり、信
号ラインＬ１，Ｌ２上の波形信号は前記指定音高に対応
した基本周波数（共振周波数）を有するものとなる。そ
の結果、前記指定された音高の楽音波形信号が継続して
発生されることなる。

【００１６】基本的には、図１の電子楽器は上述のよう
に動作するが、励振回路部１００内の非線形変換回路１
０２は下記(1)〜(4)のように種々に構成されている。

【００１７】(1) 複数非線形テーブル出力合成型 この型に属する非線形変換回路１０２は、図２に示すよ
うに、並列接続された変換特性の異なる非線形テーブル
１１１_1,１１１₂を備えており、テーブル１１１_1,１１
１₂の各入力及び各出力側には加算器１１２_1,１１２₂及
び乗算器１１３_1,１１３₂がそれぞれ接続されている。
加算器１１１_1,１１１₂は減算器１０１により合成され
た合成波形信号と各音色制御信号ＴＣＮＴ_11,ＴＣＮＴ
₁₂とをそれぞれ入力し、両入力信号を加算して非線形テ
ーブル１１１_1,１１１₂へそれぞれ出力するものであ
る。乗算器１１３_1,１１３₂は非線形テーブル１１１_1,
１１１₂の各出力と各音色制御信号ＴＣＮＴ_21,ＴＣＮＴ
₂₂とをそれぞれ入力するとともに、両入力信号を乗算し
て加算器１１４に出力するものである。加算器１１４は
乗算器１１３_1,１１３₂からの出力信号を合成するもの
で、該合成出力を信号ラインＬ１に出力するものであ
る。

【００１８】かかる構成により、加算器１１２_1,１１２
₂へ入力される各音色制御信号ＴＣＮＴ_11,ＴＣＮＴ₁₂及
び乗算器１１３_1,１１３₂へ入力される各音色制御信号
ＴＣＮＴ_21,ＴＣＮＴ₂₂のいずれかを変更すると、非線
形テーブル１１１_1,１１１₂の各入力及び各出力に対応
する波形信号が変更制御されるので、加算器１１４にて
合成されるとともに信号ラインＬ１に出力される波形信
号が各音色制御信号ＴＣＮＴ_11,ＴＣＮＴ_12,ＴＣＮＴ
_21,ＴＣＮＴ₂₂に応じて変更制御される。このことは、
非線形変換回路１０２が各音色制御信号ＴＣＮＴ_11,Ｔ
ＣＮＴ_12,ＴＣＮＴ_21,ＴＣＮＴ₂₂に応じて種々の非線形
変換を減算器１０１からの合成信号に施すことを意味
し、その結果、励振回路部１００及び信号伝達回路部２
００を循環する波形信号が音色制御信号ＴＣＮＴ_11,Ｔ
ＣＮＴ_12,ＴＣＮＴ_21,ＴＣＮＴ₂₂に応じて種々に変更制
御されるようになる。

【００１９】また、前記図２の加算器１１４を、図３に
示すように、乗算器１１５で置換するようにしてもよ
い。これによれば、乗算器１１５が、乗算器１１３₁を
介して非線形テーブル１１１₁から供給される波形信号
と、乗算器１１３₂を介して非線形テーブル１１１₂から
供給される波形信号とを乗算することにより、異なる非
線形変換した各波形信号を合成するとともに、該合成波
形信号を信号ラインＬ１へ出力することになる。その結
果、かかる場合も、前記図２の非線形変換回路１０２の
場合と同様に、励振回路部１００及び信号伝達回路部２
００を循環する波形信号が音色制御信号ＴＣＮＴ_11,Ｔ
ＣＮＴ_12,ＴＣＮＴ_21,ＴＣＮＴ₂₂に応じて種々に変更制
御されるようになる。

【００２０】また、前記非線形変換回路１０２を、図４
に示すように、変換特性をそれぞれ異にする３個以上多
数の非線形テーブル１１１₁〜１１１_nを並列に接続する
ように構成してもよい。かかる場合も、非線形テーブル
１１１₁〜１１１_nの各入力側には加算器１１２₁〜１１
２_nが接続され、同加算器１１２₁〜１１２_nは減算器１
０１からの合成波形信号と各音色制御信号ＴＣＮＴ₁₁〜
ＴＣＮＴ_1nとをそれぞれ加算して非線形テーブル１１１
₁〜１１１_nへ出力する。非線形テーブル１１１₁〜１１
１_nの各出力側には乗算器１１３₁〜１１３_nがそれぞれ
接続され、同乗算器１１３₁〜１１３_nは非線形テーブル
１１１₁〜１１１_nの各出力に各音色制御信号ＴＣＮＴ₂₁
〜ＴＣＮＴ_2nをそれぞれ乗算して、各乗算結果を加算器
１１４₂〜１１４_nにそれぞれ出力する。加算器１１４₂
〜１１４_nは合成手段として機能するもので、前記各乗
算結果を合算して信号ラインＬ１へ出力する。その結
果、かかる場合も、前記図２及び図３の非線形変換回路
１０２の場合と同様に、励振回路部１００及び信号伝達
回路部２００を循環する波形信号が音色制御信号ＴＣＮ
Ｔ₁₁〜ＴＣＮＴ_1n,ＴＣＮＴ₂₁〜ＴＣＮＴ_2nに応じて種
々に変更制御されるようになる。なお、この図４の非線
形変換回路１０２においても、合成手段としての加算器
１１４₂〜１１４_nを前記図３の場合と同様に乗算器でそ
れぞれ置換してもよい。

【００２１】さらに、前記図２〜図４の加算器１１２_1,
１１２₂・・・１１２_n及び乗算器１１３_1,１１３₂・・
・１１３_nは少なくともいずれか一つのみが存在すれば
よく、加算器１１２_1,１１２₂・・・１１２_n及び乗算器
１１３_1,１１３₂・・・１１３_nを適宜削除するようにし
てもよい。また、加算器１１２_1,１１２₂・・・１１２_n
を減算器、乗算器、除算器等のその他の演算手段に変更
したり、乗算器１１３_1,１１３₂・・・１１３_nを除算
器、加算器、減算器等のその他の演算手段に変更したり
してもよい。

【００２２】(2) 複数非線形テーブル直列型 この型に属する非線形変換回路１０２は、図５に示すよ
うに、減算器１０１からの合成波形信号を入力する非線
形テーブル１２１₁と、同テーブル１２１₁に直列接続さ
れた変換特性の異なる非線形テーブル１２１₂とを備え
ている。非線形テーブル１２１_1,１２１₂の各出力側に
は乗算器１２２_1,１２２₂がそれぞれ接続され、乗算器
１２２₁は非線形テーブル１２１₁の出力に音色制御信号
ＴＣＮＴ₁を乗算して非線形テーブル１２１₂に供給し、
乗算器１２２₂は非線形テーブル１２１₂の出力に音色制
御信号ＴＣＮＴ₂を乗算して信号ラインＬ１へ出力す
る。

【００２３】かかる構成により、乗算器１２２_1,１２２
₂へ入力される各音色制御信号ＴＣＮＴ_1,ＴＣＮＴ₂のい
ずれかを変更すると、非線形テーブル１２１_1,１２１₂
の各出力に対応する波形信号が変更制御されるので、信
号ラインＬ１に出力される波形信号が各音色制御信号Ｔ
ＣＮＴ_1,ＴＣＮＴ₂に応じて変更制御される。このこと
は、非線形変換回路１０２が各音色制御信号ＴＣＮＴ_1,
ＴＣＮＴ₂に応じて種々の非線形変換を減算器１０１か
らの合成波形信号に施すことを意味し、その結果、励振
回路部１００及び信号伝達回路部２００を循環する波形
信号が音色制御信号ＴＣＮＴ_1,ＴＣＮＴ₂に応じて種々
に変更制御されるようになる。

【００２４】また、前記図５の乗算器１２２_1,１２２₂
を、図６に示すように、加算器１２３_1,１２３₂で置換
するようにしてもよい。これによれば、加算器１２３_1,
１２３₂が非線形テーブル１２１_1,１２１₂の各出力を各
音色制御信号ＴＣＮＴ_1,ＴＣＮＴ₂に応じて変更制御す
るので、かかる場合も、前記図５の非線形変換回路１０
２の場合と同様に、励振回路部１００及び信号伝達回路
部２００を循環する波形信号が音色制御信号ＴＣＮＴ_1,
ＴＣＮＴ₂に応じて種々に変更制御されるようになる。

【００２５】また、前記非線形変換回路１０２を、図７
に示すように、変換特性をそれぞれ異にする３個以上多
数の非線形テーブル１２１₁〜１２１_nを直列に接続する
ように構成してもよい。かかる場合も、非線形テーブル
１２１₁〜１２１_nの各出力側には乗算器１２２₁〜１２
２_nが接続され、同乗算器１２２₁〜１２２_nは非線形テ
ーブル１２１₁〜１２１_nの各出力を各音色制御信号ＴＣ
ＮＴ₁〜ＴＣＮＴ_nに応じて変更制御するので、励振回路
部１００及び信号伝達回路部２００を循環する波形信号
が音色制御信号ＴＣＮＴ₁〜ＴＣＮＴ₂に応じてより複雑
に種々に変更制御されるようになる。なお、かかる場合
の乗算器１２２₁〜１２２_nを加算器でそれぞれ置換する
ようにしてもよい。

【００２６】また、前記非線形変換回路１０２を、図８
に示すように、該複数非線形テーブル直列型と前記複数
非線形テーブル出力合成型とを組み合わせるようにして
もよい。この非線形変換回路１０２は直列接続された変
換特性の異なる非線形テーブル１２１_11,１２１_2,１２
１₃₁を備えるとともに、該非線形テーブル１２１_11,１
２１_2,１２１₃₁のうちの非線形テーブル１２１_11,１２
１₃₁にそれぞれ並列に接続された変換特性の異なる非線
形テーブル１２１_12,１２１₃₂を備えている。

【００２７】非線形テーブル１２１_11,１２１₁₂の各出
力には、両テーブル１２１_11,１２１₁₂出力に音色制御
信号ＴＣＮＴ_11,ＴＣＮＴ₁₂を乗算する乗算器１２２_11,
１２２₁₂がそれぞれ接続され、両乗算器１２２_11,１２
２₁₂の各出力は加算器１２４に接続されている。加算器
１２４は前記両乗算器１２２_11,１２２₁₂の各出力を合
成して非線形テーブル１２１₂に供給する。非線形テー
ブル１２１₂の出力は乗算器１２２₂を介して加算器１２
５₁，１２５₂に接続されている。乗算器１２２₂には音
色制御信号ＴＣＮＴ₂が供給されており、同乗算器１２
２₂は非線形テーブル１２１₂の出力に音色制御信号ＴＣ
ＮＴ₂を乗算して加算器１２５₁，１２５₂に供給する。
加算器１２５₁，１２５₂には音色制御信号ＴＣＮＴ_31,
ＴＣＮＴ₃₂がそれぞれ供給されており、同加算器１２５
₁，１２５₂は乗算器１２２₂からの出力に音色制御信号
ＴＣＮＴ_31,ＴＣＮＴ₃₂をそれぞれ加算して非線形テー
ブル１２１_31,１２１₃₂に供給する。

【００２８】非線形テーブル１２１_31,１２１₃₂の各出
力には、両テーブル１２１_31,１２１₃₂出力に音色制御
信号ＴＣＮＴ_41,ＴＣＮＴ₄₂を乗算する乗算器１２２_31,
１２２₃₂がそれぞれ接続され、両乗算器１２２_31,１２
２₃₂の各出力は加算器１２６に接続されている。加算器
１２６は前記両乗算器１２２_31,１２２₃₂の各出力を合
成して信号ラインＬ１へ出力する。かかる場合も、非線
形テーブル１２１_11,１２１_12,１２１_2,１２１_31,１２
１₃₂の各入力側及び出力側に接続した乗算器１２２_11,
１２２_12,１２２_2,１２２_31,１２２₃₁及び加算器１２
４，１２５_1,１２５_2,１２６が、音色制御信号ＴＣＮＴ
_11,ＴＣＮＴ_12,ＴＣＮＴ_2,ＴＣＮＴ_31,ＴＣＮＴ_32,ＴＣ
ＮＴ_41,ＴＣＮＴ₄₂に応じて、同テーブル１２１_11,１２
１_12,１２１_2,１２１_31,１２１₃₂の入力信号及び出力信
号をそれぞれ変更制御するので、かかる場合も、励振回
路部１００及び信号伝達回路部２００を循環する波形信
号が、音色制御信号ＴＣＮＴ_11,ＴＣＮＴ_12,ＴＣＮＴ_2,
ＴＣＮＴ_31,ＴＣＮＴ_32,ＴＣＮＴ_41,ＴＣＮＴ₄₂に応じ
てより複雑に種々に変更制御されるようになる。

【００２９】さらに、この型の非線形変換回路１０２に
おいても、前記図５〜図８の加算器及び乗算器は少なく
ともいずれか一つのみが存在すればよく、前記加算器及
び乗算器を適宜削除するようにしてもよい。また、前記
各加算器を減算器、乗算器、除算器等のその他の演算手
段に変更したり、前記各乗算器を除算器、加算器、減算
器等のその他の演算手段に変更したりしてもよい。

【００３０】(3) 複数非線形テーブル選択組合せ型 この型に属する非線形変換回路１０２は、図９に示すよ
うに、減算器１０１からの合成波形信号を入力する非線
形テーブル１３１₁と、同テーブル１３１₁に直列接続さ
れるとともに互いに並列接続された変換特性のそれぞれ
異なる非線形テーブル１３１_21,１３１₂₂とを備えてい
る。非線形テーブル１３１_1,１３１_21,１３１₂₂の各出
力はセレクタ１３２の信号入力端子に接続されており、
同セレクタ１３２は、その選択制御入力端子に供給され
る音色制御信号ＴＣＮＴ₁に応じて、前記非線形テーブ
ル１３１_1,１３１_21,１３１₂₂の各出力のいずれか一つ
を信号ラインＬ１へ出力する。

【００３１】このように構成した非線形変換回路１０２
において、セレクタ１３２が音色制御信号ＴＣＮＴ₁に
応じて非線形テーブル１３１₁の出力を選択出力する場
合には、非線形変換回路１０２が、非線形テーブル１３
１₁の変換特性に応じて、減算器１０１からの合成波形
信号を非線形変換して信号ラインＬ１へ出力する。セレ
クタ１３２が音色制御信号ＴＣＮＴ₁に応じて非線形テ
ーブル１３１₂₁の出力を選択出力する場合には、非線形
変換回路１０２が、非線形テーブル１３１₁と非線形テ
ーブル１３１₂₁との合成変換特性に応じて、減算器１０
１からの合成波形信号を非線形変換して信号ラインＬ１
へ出力する。セレクタ１３２が音色制御信号ＴＣＮＴ₁
に応じて非線形テーブル１３１₂₂の出力を選択出力する
場合には、非線形変換回路１０２が、非線形テーブル１
３１₁と非線形テーブル１３１₂₂との合成変換特性に応
じて、減算器１０１からの合成波形信号を非線形変換し
て信号ラインＬ１へ出力する。このように、非線形変換
回路１０２は、音色制御信号ＴＣＮＴ₁に応じて非線形
テーブル１３１_1,１３１_21,１３１₂₂の組合せ状態を変
えることにより、非線形変換特性を種々に変更するの
で、励振回路部１００及び信号伝達回路部２００を循環
する波形信号が、音色制御信号ＴＣＮＴ₁に応じて種々
に変更制御されるようになる。

【００３２】また、この型の非線形変換回路１０２とし
ても、図１０に示すように、多くの非線形テーブルを利
用して変換特性をさらに自由に変更できるようにするこ
ともできる。この場合、非線形変換回路１０２は減算器
１０１からの合成波形信号をそれぞれ入力する並列に接
続されかつ変換特性の異なる複数の非線形テーブル１３
１₁₁〜１３１_1nを備えている。これらの非線形テーブル
１３１₁₁〜１３１_1nの各出力は前記合成波形信号ととも
にセレクタ１３２₁の信号入力端子に接続され、同セレ
クタ１３２₁はその選択制御入力端子に供給される音色
制御信号ＴＣＮＴ₁に応じて前記合成波形信号出力及び
非線形テーブル１３１₁₁〜１３１_1nの各出力のいずれか
一つを選択出力する。このセレクタ１３２₁の出力は並
列に接続されかつ変換特性の異なる複数の非線形テーブ
ル１３１₂₁〜１３１_2nにそれぞれ接続されており、同非
線形テーブル１３１₂₁〜１３１_2nの各出力はセレクタ１
３２₁の出力と共にセレクタ１３２₂の信号入力端子に接
続されている。セレクタ１３２₂はその選択制御入力端
子に供給される音色制御信号ＴＣＮＴ₂に応じて前記セ
レクタ１３２₁の出力及び非線形テーブル１３１₂₁〜１
３１_2nの各出力のいずれか一つを選択して、信号ライン
Ｌ１に出力するものである。。

【００３３】この場合も、前記図９の非線形変換回路１
０２の場合と同様、音色制御信号ＴＣＮＴ_1,ＴＣＮＴ₂
に応じて、非線形テーブル１３１₁₁〜１３１_1nと非線形
テーブル１３１₂₁〜１３１_2nとの各組合せ状態が変更制
御されるので、非線形変換回路１０２の変換特性が種々
変更され、励振回路部１００及び信号伝達回路部２００
を循環する波形信号が、音色制御信号ＴＣＮＴ₁，ＴＣ
ＮＴ₂に応じてより複雑に種々に変更制御されるように
なる。

【００３４】なお、この型の非線形変換回路１０２にお
いて、非線形テーブル群とセレクタとからなる直列回路
を、さらに直列に複数段接続するようにしてもよい。

【００３５】(4) 級数演算型 この型の非線形変換回路１０２は、図１１に示すよう
に、減算回路１０２からの合成波形信号ｘを級数演算す
ることにより、同波形信号を非線形変換するようにして
いる。この非線形変換回路１０２は合成波形信号ｘを必
要な次数まで順次乗算する乗算器１４１₂〜１４２_nと、
前記合成波形信号ｘ及び前記各乗算結果ｘ²，ｘ³，・・
・ｘⁿに係数ａ_1,ａ₂・・・ａ_nを乗算する乗算器１４２₁
〜１４２_nと、各項を順次加算する加算器１４３₁〜１４
３_nとを備え、加算器１４３_nから信号ラインＬ１へ合成
波形信号ｘを下記数１に基づいて変換した波形信号Ｙを
出力するようしている。

【００３６】

【数１】Ｙ＝ａ₀＋ａ₁ｘ＋ａ₂ｘ² ＋・・・＋ａ_nｘⁿ かかる場合、係数ａ₀,ａ_1,ａ₂・・・ａ_nは前記音色制御
信号ＴＣＮＴ_Xに対応するもので、図１の楽音制御信号
発生部３０から出力されるものである。

【００３７】かかる構成の非線形変換回路１０２におい
ては、前記式の係数ａ₀,ａ_1,ａ₂・・・ａ_nの与え方によ
って合成波形信号ｘを任意の値に変更可能であるので、
係数ａ₀,ａ_1,ａ₂・・・ａ_nの与え方により、種々の非線
形変換が実行される。その結果、非線形変換回路１０２
の変換特性が種々に変更されることになり、励振回路部
１００及び信号伝達回路部２００を循環する波形信号
が、音色制御信号ＴＣＮＴ_Xに応じてより複雑に種々に
変更制御されるようになる。

【００３８】ｂ．他の楽音波形信号形成装置への適用 次に、上記基本的な楽音波形信号形成装置を変形した他
の楽音波形信号形成装置への本発明の適用について説明
しておく。

【００３９】(1) 図１２はクラリネット、サックス等の
管楽器の楽音信号の形成に最適な楽音波形信号形成装置
を示しており、この楽音波形信号形成装置は、上記基本
的な楽音波形信号形成装置と同様に、励振回路部１００
及び信号伝達回路部２００を備えるとともに、両回路部
１００，２００間にループ回路部３００を備えている。

【００４０】励振回路部１００は減算器１５１を有し、
同減算器１５１は、信号ラインＬ２を介して帰還される
波形信号から励起信号ＥＣＮＴを減算する。かかる場
合、前記各信号を図１３の管楽器のマウスピース部のモ
デルに対応させると、前記帰還された波形信号は共鳴管
からマウスピース部に帰還されて来た振動波の圧力Ｑに
対応し、かつ前記励起信号ＥＣＮＴは口内圧力Ｐに対応
しており、減算器１５１の出力信号がマウスピース４１
のリード４２を変位させるための差圧を表すことにな
る。

【００４１】減算器１５１の出力にはローパスフィルタ
１５２が接続されており、同フィルタ１５２は前記差圧
信号の高域成分を除去して出力する。これは、リード４
２が高域成分に応答しないためである。ローパスフィル
タ１５２の出力には加算器１５３が接続されており、同
加算器１５３は前記ローパスフィルタ１５２の出力と音
色制御信号ＴＣＮＴとを加算して非線形変換回路１５４
に出力する。かかる場合、この音色制御信号ＴＣＮＴ₁
は管楽器演奏における唇の構え、締め等を表すアンブシ
ュールに対応するものであるとともに、非線形変換回路
１５４は付与された圧力に対するリード４２の変位量を
シミュレートするもので、基本的には図１４のような入
出力特性を有している。これにより、非線形変換回路１
５４の出力はマウスピース４１のリード４２部における
空気通路面積を表す信号となる。また、この非線形変換
回路１５４は図２〜図１１の回路で構成されていて、そ
の入出力特性は、前記基本特性を保ちながら、同変換回
路１５４に入力されている音色制御信号ＴＣＮＴ₂に応
じて変更されるものである。この非線形変換回路１５４
の出力は乗算器１５５の一方の入力に接続されている。

【００４２】また、乗算器１５５の他方の入力には減算
器１５１からの差圧信号が非線形変換回路１５６を介し
て供給されている。この非線形変換回路１５６は、差圧
が大きくなっても狭い管路では流速が飽和して差圧と流
速とが比例しないことをシミュレートするもので、基本
的には図１５のような入出力特性に設定されている。ま
た、この非線形変換回路１５６は図２〜図１１の回路で
構成されていて、その入出力特性は、前記基本特性を保
ちながら、同変換回路１５６に入力されている音色制御
信号ＴＣＮＴ₃に応じて変更されるものである。これに
より、マウスピース４１内のリード４２部における差圧
が流速に与える影響を考慮して補正された差圧信号が乗
算器１５５の他方の入力に供給されることになる。そし
て、乗算器１５５は両入力に供給された信号、すなわち
リード４２部における空気通路面積を表す信号と補正さ
れた差圧信号とを乗算して出力するので、同乗算器１５
５の出力信号はマウスピース４１内のリード４２部にお
ける空気流速を表す信号となる。乗算器１５５の出力は
乗算器１５７の入力に接続されており、同乗算器１５７
は前記空気流速を表す信号にマウスピース４１内のイン
ピーダンス（空気抵抗）を表す固定係数Ｋを乗算して、
該乗算結果を音圧信号として信号ラインＬ１を介してル
ープ回路部３００に供給する。

【００４３】信号伝達回路部２００は信号ラインＬ１，
Ｌ２間に接続されたローパスフィルタ２１１、ハイパス
フィルタ２１２及び遅延回路２１３を備えている。ロー
パスフィルタ２１１及びハイパスフィルタ２１２におい
ては、そのカットオフ周波数がピッチ制御信号ＰＣＮＴ
すなわち発生楽音の音高に応じて変更制御されるように
なっている。なお、かかる場合、ハイパスフィルタ２１
２を省略することもできる。遅延回路２１３について
は、上記図１の基本的な回路例の場合と全く同じであ
る。また、信号ラインＬ１には空気中の楽音の放射特性
をシミュレートするためのバンドパスフィルタ４０１が
接続され、同フィルタ４０１から波形信号が出力される
ようになっている。

【００４４】ループ回路部３００は各信号ラインＬ１，
Ｌ２内に挿入された加算器３０１，３０２により構成さ
れる。加算器３０１はその一方の入力に信号ラインＬ１
から供給される波形信号とその他方の入力に信号ライン
Ｌ２から供給される波形信号とを加算して信号ラインＬ
１へ出力し、加算器３０２はその一方の入力に信号ライ
ンＬ２から供給される波形信号とその他方の入力に信号
ラインＬ１から供給される波形信号とを加算して信号ラ
インＬ２へ出力するものである。これにより、図１３に
示すように、マウスピース４１とリード４２との間隙直
後における入力流速による入射波Ｗ１及び共鳴管からの
反射波Ｗ２の合成として、管内の圧力発生状態がシミュ
レートされる。

【００４５】上記のように構成した楽音波形信号形成装
置においては、上記基本的な楽音波形信号形成装置と同
様に、励振回路部１００にて、励起制御信号ＥＣＮＴ及
び減算器１５１の作用により、波形信号が信号ラインＬ
１，Ｌ２上に励起されるとともに同ラインＬ１，Ｌ２上
を循環する波形信号が持続制御される。また、この励振
回路部１００においては、アンブシュールを表す音色制
御信号ＴＣＮＴ₁、非線形変換回路１５４，１５６等の
作用によって、マウスピース４１及びリード４２の作用
をシミュレートするために、より具体的に波形信号の励
起制御が行われる。そして、このようにして励起された
波形信号はループ回路部３００及び信号伝達回路部２０
０へ出力され、ループ回路部３００においてマウスピー
ス４１及びリード４２の近傍の入力波Ｗ１及び反射波Ｗ
２の状態がシミュレートされるとともに、信号伝達回路
部２００において遅延回路２１３にて発生楽音のピッチ
が決定され、かつローパスフィルタ２１１及びハイパス
フィルタ２１２の作用により共鳴管内の音響波形信号の
状態がシミュレートされる。

【００４６】その結果、この楽音波形信号形成装置にお
いては、クラリネット、サックス等の楽音がより具体的
にシミュレートされるので、これらの管楽器によく似た
楽音を得ることができる。また、かかる場合でも、非線
形変換回路１５４，１５６は、前述のように、図２〜図
１１のような回路で構成され、それらの非線形特性が図
１４及び図１５に示す特性を基本としながら音色制御信
号ＴＣＮＴ₂，ＴＣＮＴ₃に応じて種々に変更制御される
ので、高品質な種々の管楽器音の発生が可能となる。

【００４７】(2) 図１６は金管楽器音信号の形成に最適
な楽音波形信号形成装置を示しており、かかる場合も、
同装置は、上記図１２の楽音波形信号形成装置の場合と
同様に、励振回路部１００、信号伝達回路部２００及び
ループ回路部３００により形成されているとともに、楽
音制御信号発生部３０（図１）からは、発生楽音の周波
数に対応するピッチ制御信号ＰＣＮＴ、口内圧力を表す
励振制御信号ＥＣＮＴ、及び種々の音色制御信号ＴＣＮ
Ｔ₁，ＴＣＮＴ₂が出力されている。

【００４８】励振回路部１００は加算器１６１及び減算
器１６２を有する。加算器１６１は、信号ラインＬ２か
ら入力され、微小時間だけ波形信号を遅延する遅延回路
１６３を介して供給される波形信号と、励振制御信号Ｅ
ＣＮＴとを加算することにより、唇を押し開ける圧力を
表す信号を出力する。加算器１６１の出力はローパスフ
ィルタ１６４に接続されており、同フィルタ１６４は供
給された前記信号の高域成分を除去して出力する。かか
る場合、ローパスフィルタ１６４には音色制御信号ＴＣ
ＮＴ₁が供給されており、同制御信号ＴＣＮＴ₁により、
ローパスフィルタ１６４のカットオフ周波数やレゾナン
ス（共振）周波数が制御される（図１７参照）。これ
は、金管楽器において唇の締め等により発生楽音の周波
数が制御されることをシミュレートするもので、このロ
ーパスフィルタ１６４は信号伝達回路部２００における
波形信号の遅延時間とともに、信号ラインＬ１，Ｌ２に
よる信号循環路における発振周波数を制御して発生楽音
の周波数を制御する役割を果たす。ローパスフィルタ１
６４の出力には、図２〜図１１の回路で構成されるとと
もに音色制御信号ＴＣＮＴ₂により制御される非線形変
換回路１６５が接続されている。この非線形変換回路１
６５は前記圧力に対する唇の開き具合いをシミュレート
するもので、基本的には図１８のような入出力特性を有
している。これにより、非線形変換回路１６５の出力は
唇の間隙面積を表す信号となる。この非線形変換回路１
６５の出力は乗算器１６６の一方の入力に接続されてい
る。

【００４９】乗算器１６６の他方の入力には減算器１６
２からの信号が供給されている。減算器１６２は励振制
御信号ＥＣＮＴ（口内圧力を表す）から遅延回路１６３
からの波形信号を減算して出力するもので、該減算によ
り同減算器１６２からは乗算器１６６に唇の前後の圧力
差を表す信号が供給される。そして、乗算器１６６がこ
の減算器１６２からの前記圧力差を表す信号と、前記非
線形変換回路１６５からの前記間隙面積を表す信号とを
乗算して空気流速を表す信号を算出し、該算出信号を信
号ラインＬ１を介してループ回路部３００に供給する。
これにより、ループ回路部３００には、金管楽器のマウ
スピースにおける音波をシミュレートした波形信号が供
給されることになる。

【００５０】ループ回路部３００は、加算器３１１，３
１２により、上記図１２の楽音波形信号形成装置と全く
同様に構成されており、前述のように、マウスピース内
における空気流の変化状態をシミュレートしている。

【００５１】信号伝達回路部２００は、波形信号を加算
合成して出力する加算器２２１〜２２３、波形信号に固
定係数Ｋ（＝Ｋ_n,Ｋ_n-1・・・Ｋ₁）を乗算する乗算器２
２４及び波形信号を遅延する遅延回路２２５を一組とし
てｎ段からなる梯子状回路と、波形信号を遅延する遅延
回路２２６と、波形信号に固定係数「−１」を乗算する
乗算器２２７とからなるケリー−ロッフバウム（Kelly-
Lochbaum）型格子のカスケード回路を有する。このカス
ケード回路は円錐状の管体中における音波の伝播を近似
するもので、よく音声合成に利用されるものである。か
かる場合、各遅延回路２２５，２２５・・・，２２６の
各遅延時間はピッチ制御信号ＰＣＮＴにより制御され、
各遅延回路２２５，２２５・・・，２２６の合計が発生
楽音の周波数に対応する。さらに、このカスケード回路
の端部には上記図１の基本的構成例の場合と同種のロー
パスフィルタ２２８が介装されるとともに、同フィルタ
２２８の入力側から上記図１２の場合と同様にしてバン
ドパスフィルタ４０１を介して波形信号が出力されるよ
うになっている。

【００５２】このように構成した楽音波形信号形成装置
は、上記図１２の楽音波形信号形成装置とほぼ同様に動
作し、金管楽器における音響波形信号の発生状態、伝達
状態がより具体的にシミュレートされ、実際の金管楽器
によく似た楽音を得ることができる。また、この場合
も、発生される楽音波形信号は音色制御信号ＴＣＮ
Ｔ₁，ＴＣＮＴ₂に応じて種々に変更制御される。

【００５３】また、この楽音波形信号形成装置におい
て、図１９に示すように、励振回路部１００内の減算器
１６２と乗算器１６６との間にも図２〜図１１に示すよ
うな非線形変換回路１６７を挿入するようにしてもよ
い。この非線形変換回路１６７は、上記図１２における
楽音波形信号形成装置の場合と同様に、空気流速の飽和
をシミュレートするもので、基本的には図２０のような
入出力特性に設定されているとともに、音色制御信号Ｔ
ＣＮＴ₃に応じて前記特性が変更されるようになってい
る。これにより、乗算器１６６の乗算結果に、より正確
な空気の流れが考慮されることになり、金管楽器のマウ
スピースのシミュレートがより正確になって、前記場合
よりも実際の金管楽器に似た楽音信号の形成が可能とな
る。

【００５４】(3) 図２１は実際の自然楽器音をシミュレ
ートするものではないが、従来にない新たな楽音信号の
合成に適した楽音信号形成装置を示しており、かかる場
合も、同装置は、上記図１２及び図１６の楽音波形信号
形成装置の場合と同様に、励振回路部１００、信号伝達
回路部２００及びループ回路部３００により形成されて
いるとともに、楽音制御信号発生部３０（図１）から
は、発生楽音の周波数に対応するピッチ制御信号ＰＣＮ
Ｔ、口内圧力を表す励振制御信号ＥＣＮＴ、及び種々の
音色制御信号ＴＣＮＴが出力されている。しかし、かか
る場合には、楽音制御信号発生部３０からは、前記各信
号ＰＣＮＴ，ＥＣＮＴ，ＴＣＮＴ₁〜ＴＣＮＴ₃の他に、
楽音信号の立ち上がり直後のみにて発生されるアタック
信号ＡＴＫが出力されている。

【００５５】励振回路部１００は減算器１７１を有し、
同減算器１７１は、信号ラインＬ２から入力されて非線
形変換回路１７２を介して供給される波形信号から励振
制御信号ＥＣＮＴ（口内圧力を表す）を減算するもの
で、上記図１の場合の減算器１０１に対応する。非線形
変換回路１７２は基本的に図２２に示すような入出力特
性を有するとともに、図２〜図１１のような回路で構成
されていて音色制御信号ＴＣＮＴ₁に応じて同特性が若
干変更制御されるもので、信号ラインＬ２を介して帰還
される波形信号の振幅が大きくなることを防止するリミ
ッタとして機能する。これにより、信号ラインＬ１，Ｌ
２により構成されるループの利得が抑えられて、楽音信
号を得るための発振動作が安定して行われるようにな
る。

【００５６】減算器１７１の出力は加算器１７３の一方
の入力に供給されるとともに、非線形変換回路１７４を
介して乗算器１７５に供給され、同乗算器１７５にて音
色制御信号ＴＣＮＴ₂（上記アンブシュールを表す信号
に対応）と乗算された後、加算器１７３の他方の入力に
供給されるようになっている。かかる場合、非線形変換
回路１７４の入出力特性は、基本的には、図２３に示す
ように、減算器１７１からの信号の振幅が小さな領域に
てある程度大きな値に変換され、かつ同信号の振幅が大
きな領域にて零に変換されるようになっている。なお、
この非線形変換回路１７４も上記図２〜図１１に示すよ
うな回路で構成され、音色制御信号ＴＣＮＴ₃により、
その特性が変更されるようになっている。この非線形変
換により、減算器１７１からの信号の振幅が大きけれ
ば、同信号がそのまま加算器１７３から出力され、かか
る場合には、信号ラインＬ１，Ｌ２を循環している波形
信号の発振動作が安定して行われる。また、減算器１７
１からの信号の振幅が小さくなった場合には、非線形変
換回路１７４にて増幅されるように非線形変換されると
ともに、音色制御信号ＴＣＮＴ₂の乗算された信号が主
に加算器１７３から出力されることになり、かかる場
合、信号ラインＬ１，Ｌ２を循環している波形信号の発
振動作が非線形変換回路１７４による非線形変換により
確保され、かつこの発振動作が音色制御信号ＴＣＮＴ₂
により制御されることになる。

【００５７】加算器１７３の出力は加算器１７６の一方
の入力に接続されている。加算器１７６の他方の入力に
は加算器１７７の出力が接続されており、同加算器１７
７は、乗算器１７８にてノイズ信号発生器１８１からの
ノイズ信号にアタック信号ＡＴＫを乗算した信号と、励
振制御信号ＥＣＮＴ（口内圧力を表す）とを加算合成し
た信号を前記加算器１７６の他方の入力に供給する。こ
れにより、信号ラインＬ１，Ｌ２上の波形信号に、口内
圧力に対応した励振制御信号ＥＣＮＴが付加されるとと
もに、その立ち上がり初期においては振幅値が不規則に
変換するノイズ信号が付加される。加算器１７６の出力
は高域成分を除去するローパスフィルタ１８２を介して
信号ラインＬ１に出力され、同ラインＬ１を介してルー
プ回路部２００に供給される。

【００５８】ループ回路部３００は、加算器３２１，３
２２により、上記図１２及び図１６の楽音波形信号形成
装置の場合と全く同様に構成されており、前述のよう
に、波形信号路の透過、反射等の状態をシミュレートし
ている。

【００５９】信号伝達回路部２００は信号ラインＬ１，
Ｌ２間に接続されたフォルマントフィルタ２３１及び複
数のオールパスフィルタ２３２，２３２・・・を備えて
いる。フォルマントフィルタ２３１は波形信号に所望の
周波数特性（共鳴管の音響伝達特性に対応）を付与する
ものである。各オールパスフィルタ２３２，２３２・・
・の位相特性はピッチ制御信号ＰＣＮＴすなわち発生楽
音の音高に応じて変更制御されるようになっていて、こ
れらのフィルタ２３２，２３２・・・による波形信号の
位相遅れ（上記図１の遅延回路２０２に対応）の合計が
発生楽音の周波数に対応し、楽音波形信号の循環信号路
の共振周波数が発音すべき楽音のピッチに対応するよう
になっている。また、フォルマントフィルタ２３１の出
力側には、別のフォルマントフィルタ４０２が接続され
ており、同フィルタ４０２を介して信号ラインＬ１，Ｌ
２上の波形信号が取り出されるようになっている。

【００６０】上記のように構成した楽音波形信号形成装
置においては、上記図１２及び図１６の楽音波形信号形
成装置とほぼ同様に動作するが、励振回路部１００にお
いて、各種制御信号ＥＣＮＴ，ＡＴＫ，ＴＣＮＴ₁〜Ｔ
ＣＮＴ₃により、信号ラインＬ１への入力信号の付加及
び信号ラインＬ２を介して帰還される波形信号の変更を
種々に制御でき、波形信号の形成を複雑に制御できる。

【００６１】(4) 上記図１２、図１６及び図２１の楽音
波形信号形成装置におけるループ回路部３００を、図２
４〜図２７に示すように変形することも可能である 図２４のループ回路部２００によれば、加算器３３１に
て、励振回路部１００から信号ラインＬ１を介して入力
された波形信号と、信号伝達回路部２００から信号ライ
ンＬ２を介して入力された波形信号とが加算されて、信
号ラインＬ１を介して信号伝達回路部２００へ供給され
る。また、加算器３３２にて、前記信号ラインＬ１を介
して入力された波形信号と、前記信号ラインＬ２を介し
て入力された波形信号を乗算器３３３にて２倍にしたも
のとが加算されて、信号ラインＬ２を介して励振回路部
１００に供給される。なお、この回路は上記図１２、図
１６及び図２１の楽音波形信号形成装置におけるループ
回路部３００と等価な回路である。

【００６２】図２５のループ回路部３００によれば、加
算器３４１にて、励振回路部１００から信号ラインＬ１
を介して入力された波形信号と、信号伝達回路部２００
から信号ラインＬ２を介して入力された波形信号とが加
算されて、信号ラインＬ１を介して信号伝達回路部２０
０へ供給される。また、加算器３４２にて、前記信号ラ
インＬ１を介して入力された波形信号と、前記信号ライ
ンＬ２を介して入力された波形信号とが加算されて、信
号ラインＬ２を介して励振回路部１００に供給される。

【００６３】図２６のループ回路部２００によれば、加
算器３５１にて、励振回路部１００から信号ラインＬ１
を介して入力された波形信号と、信号伝達回路部２００
から信号ラインＬ２を介して入力された波形信号に乗算
器３５２にて係数ａ₁を乗算したものとが加算された
後、乗算器３５３にて該加算結果に係数ａ₂が乗算され
て、信号ラインＬ１を介して信号伝達回路部２００へ供
給される。また、加算器３５４にて、前記信号ラインＬ
１を介して信号伝達回路部２００へ供給される波形信号
に乗算器３５５にて係数ａ₃を乗算したものと、前記信
号ラインＬ２を介して入力された波形信号に乗算器３５
６にて係数ａ₄を乗算したものとが加算されて、信号ラ
インＬ２を介して励振回路部１００に供給される。かか
る場合、各係数ａ₁〜ａ₄は固定されていてもよいし、楽
音制御信号発生部３０により可変設定されるような音色
制御信号ＴＣＮＴを用いるようにしてもよい。

【００６４】図２７のループ回路部３００によれば、加
算器３６１にて、励振回路部１００から信号ラインＬ１
を介して入力された波形信号に乗算器３６２にて係数ａ
₁を乗算したものと、信号伝達回路部２００から信号ラ
インＬ２を介して入力された波形信号に乗算器３６３に
て係数ａ₂を乗算したものとが加算されて、信号ライン
Ｌ１を介して信号伝達回路部２００へ供給される。ま
た、加算器３６４にて、前記信号ラインＬ１を介して入
力された波形信号に乗算器３６５にて係数ａ₃を乗算し
たものと、前記信号ラインＬ２を介して入力された波形
信号に乗算器３６６て係数ａ₄を乗算したものとが加算
されて、信号ラインＬ２を介して励振回路部１００に供
給される。なお、各係数ａ₁〜ａ₄については、図２６の
ループ回路部３００の場合と同じである。

【００６５】このように、ループ回路部３００を種々の
構成にすることにより、種々の管楽器のマウスピース４
１内における空気流の変化状態のシミュレートが可能と
なると同時に、楽音信号形成に自由度が増し、種々の楽
音信号が形成し易くなる。

【００６６】また、前述のループ回路部３００の各種回
路例において、図２４〜図２７の破線で示すように、マ
ウスピース４１の構造を考慮して、短い時間だけ波形信
号を遅延する遅延回路３７１をループ回路部３００の入
力側に設けるようにしてもよい。

【００６７】(5) 図２８はバイオリン、ビオラ等擦弦楽
器の楽音波形信号の形成に最適な楽音波形信号形成装置
を示しており、同装置は励振回路部１００及び信号ライ
ンＬ３〜Ｌ６により循環信号路を形成する信号伝達回路
部２００を備えている。

【００６８】励振回路部１００は信号ラインＬ４，Ｌ６
から帰還された両波形信号を加算する加算器１９１と、
同加算器１９１による加算結果と励振制御信号ＥＣＮＴ
とを加算する加算器１９２とを備えている。励振制御信
号ＥＣＮＴは、上記各楽音波形信号形成装置例と同様
に、楽音制御信号発生部３０（図１）から与えられるも
ので、この擦弦楽器音を形成する楽音波形信号形成装置
においては、弓速度に対応するものである。一方、信号
ラインＬ３〜Ｌ６を循環している波形信号は弦の振動に
対応するものであるので、これらの加算器１９１，１９
２による加算動作により、弦における弓との接触部が弓
の移動により変位することと、同接触部が弦上を進行す
る振動波により変位することがシミュレートされる。

【００６９】加算器１９２の出力は、加算器１９３、除
算器１９４を介して非線形変換回路１９５に入力され、
非線形変換回路１９５の出力は乗算器１９６を介して出
力されるようになっている。非線形変換回路１９５は前
記加算器１９３からの出力を非線形変換して前記弓の移
動による弦の変位状態をシミュレートするもので、図２
〜図１１に示す回路により構成されている。そして、こ
の非線形変換回路１９５の変換特性は、基本的には図２
９の実線に示すようになっているとともに、音色制御信
号ＴＣＮＴ₁により変更されるようになっている。これ
により、弓を弦に擦りつけたときに弓速度が小さけれ
ば、弓と弦の間における摩擦力は静止摩擦係数により主
に支配されて弦速度は弓速度とほぼ同じになり、弓速度
が大きければ、前記摩擦力は動摩擦係数により主に支配
されるようになって弦速度は弓速度より遅くなることが
シミュレートされるとともに、音色制御信号ＴＣＮＴ₁
の特性変更制御により各種擦弦楽器の状態がシミュレー
トされる。

【００７０】除算器１９４及び乗算器１９６には別の音
色制御信号ＴＣＮＴ₂が入力されている。この音色制御
信号ＴＣＮＴ₂も楽音制御信号発生部３０から供給され
るものであるが、かかる場合、同信号ＴＣＮＴ₂は弓が
弦を押さえつける弓圧に対応したものである。除算器１
９４は非線形変換回路１９５に入力される信号を前記音
色制御信号ＴＣＮＴ₂により除算し、乗算器１９６は同
変換回路１９５の出力信号に前記音色制御信号ＴＣＮＴ
₂を乗算する。これらの除算器１９４及び乗算器１９６
は、前記摩擦係数が弦に付与される弓圧力により変化し
て、前記図２９の実線で示した非線形特性が弓圧力によ
り変更されることをシミュレートするものである。すな
わち、非線形変換回路１９５の入力信号を音色制御信号
ＴＣＮＴ₂（弓圧）によって除算することにより、図２
９の実線特性を例えば図２９の破線特性のように変更
し、同変換回路１９５の出力信号に前記音色制御信号Ｔ
ＣＮＴ₂を乗ずることにより、図２９の破線特性を図２
９の一点鎖線特性に変更して、両演算により弓圧に応じ
て弓速度に対する弦速度を相似的に拡大又は縮小するよ
うにしている。

【００７１】また、乗算器１９６の出力はローパスフィ
ルタ１９７及び乗算器１９８を介して加算器１９３に帰
還されており、かかる帰還により、除算器１９４及び乗
算器１９６を含めた非線形変換回路１９５による信号の
非線形変換に、ヒステリシス特性が付与される。

【００７２】このヒステリシス特性の付与動作につい
て、具体的に説明しておく。なお、楽音制御信号発生部
３０から乗算器１９８へは、負の値、例えば−０．１，
−０．２等の値を示す音色制御信号ＴＣＮＴ₃が供給さ
れており、加算器１９３は加算器１９２の出力信号から
乗算器１９８の出力信号を減算して除算器１９４に供給
するように機能することになる。図３０はこのヒステリ
ス特性を説明するためのグラフであり、一点鎖線にて加
算器１９３の出力と乗算器１９６の出力との関係を示し
ている。例えば、非線形変換入力（加算器１９２の出
力）が零から正方向へ増加しているとすると、非線形変
換出力（乗算器１９６の出力）は図３０の実線に沿って
比例的に増加し、同入力値Ｘ_1,Ｘ₂の近傍にて正の大き
な値を示しているので、加算器１９３における前記減算
量も大きくなる。そして、非線形変換入力値が値Ｘ₁に
達した時点で、非線形変換出力値は急激に小さな値に変
化して、以降、同入力値が増加するに従って同出力値は
小さな値を保ちながら徐々に減少する。一方、かかる状
態から、非線形入力値が減少すると、非線形変換出力値
が小さいために、加算器１９３における前記減算量は小
さくなり、非線形変換入力値が前記場合と同じでも、除
算器１９４への入力値は大きな値を示すことになる。そ
して、非線形変換入力値が値Ｘ₁より小さな値Ｘ₂に達し
た時点で、始めて非線形変換出力値は急激に大きな値に
なる。非線形変換入力値が負にて変化する場合も同様で
あり、かかる作用により、前記ヒステリシス特性が実現
される。

【００７３】また、ローパスフィルタ１９７は発振防止
としての機能を果たし、乗算器１９８は帰還のゲイン調
整の機能を果たすもので、同乗算器１９８に付与される
音色制御信号ＴＣＮＴ₃によりヒステリシスの幅が変更
制御される。なお、前記ローパスフィルタ１９７の特性
も音色制御信号ＴＣＮＴにより変更制御するようにして
もよい。

【００７４】信号伝達回路部２００は、信号ラインＬ６
からの波形信号と励振回路部１００からの波形信号とを
加算して信号ラインＬ３に出力する加算器２４１と、信
号ラインＬ４からの波形信号と励振回路部１００からの
波形信号とを加算して信号ラインＬ５に出力する加算器
２４２とを備えている。信号ラインＬ３から信号ライン
Ｌ４へは遅延回路２４３、ローパスフィルタ２４４及び
乗算器２４５を介して波形信号が伝達されるとともに、
信号ラインＬ５から信号ラインＬ６へは遅延回路２４
６、ローパスフィルタ２４７及び乗算器２４８を介して
波形信号が伝達されるようになっている。遅延回路２４
３，２４６は、楽音制御信号発生部３０から供給される
両ピッチ制御信号ＰＣＮＴ₁，ＰＣＮＴ₂により各遅延時
間がそれぞれ可変制御されるようになっており、該遅延
時間の可変制御により発生楽音の音高がほぼ決定される
ようになっている。ローパスフィルタ２４４，２４７
は、循環している波形信号の伝達特性を変更することに
より、種々の弦の振動特性をシミュレートするもので、
音色制御信号ＴＣＮＴ₄，ＴＣＮＴ₅により前記特性がそ
れぞれ切り替え制御されるようになっている。乗算器２
４５，２４８は循環波形信号に「−１」を乗算すること
により同信号の位相をπだけずらすもので、弦の両固定
端における振動波の終端条件を実現している。

【００７５】さらに、信号ラインＬ３上の加算器２４１
と遅延回路２４３との接続位置に、フォルマントフィル
タ４０３に接続されている。このフォルマントフィルタ
４０３は擦弦楽器の胴の音響特性をシミュレートするも
ので、音色制御信号ＴＣＮＴ₆により切り替え制御され
た周波数特性を入力信号に付与して出力する。

【００７６】かかる構成の楽音波形信号形成装置におい
ては、加算器１９２に弓速度に対応した励振制御信号Ｅ
ＣＮＴが入力されると、同信号ＥＣＮＴは加算器１９３
及び除算器１９４を介して非線形変換回路１９５に供給
され、同変換回路１９５にて前記励振制御信号ＥＣＮＴ
が非線形変換されて乗算器１９５を介して加算器２４
１，２４２へ供給される。加算器２４１，２４２は前記
入力信号を信号ラインＬ３，Ｌ５へそれぞれ出力し、同
出力された信号は信号ラインＬ３〜Ｌ６からなる循環信
号路上を遅延回路２４３、ローパスフィルタ２４４、乗
算器２４５、加算器２４２、遅延回路２４６、ローパス
フィルタ２４７、乗算器２４８及び加算器２４１を介し
て循環し始める。かかる場合、遅延回路２４３，２４６
の遅延時間はピッチ制御信号ＰＣＮＴ₁，ＰＣＮＴ₂によ
り制御され、両遅延回路２４３，２４６の遅延時間の合
計が発生すべき楽音の音高周期に対応した値に設定制御
されるので、前記循環信号路上を１循環する時間は同音
高周期に等しくなり、すなわち循環信号路の共振周波数
が発音すべき楽音のピッチに対応したものとなり、かか
る循環中の信号は同音高周期を有する波形信号となる。
また、かかる波形信号の循環中、ローパスフィルタ２４
４，２４７が音色制御信号ＴＣＮＴ₄，ＴＣＮＴ₅に制御
されて同波形信号に弦の特性に応じた周波数特性を付与
し、かつ乗算器２４５，２４８が同波形信号の位相をπ
だけずらして弦の終端条件を満足させるので、かかる循
環信号は弦上を進行する振動波をより良くシミュレート
したものとなる。

【００７７】かかる循環中の波形信号はフォルマントフ
ィルタ４０３に導かれ、同フィルタ４０３は音色制御信
号ＴＣＮＴ₆により制御されて前記波形信号に擦弦楽器
の胴の音響特性をシミュレートした周波数特性を付与し
て出力するので、発生される楽音波形信号は擦弦楽器の
弦振動により胴を介して発音される楽音に極めて近いも
のとなる。

【００７８】一方、前述した励振制御信号ＥＣＮＴは加
算器１９２に供給され続けており、また、この加算器１
９２には前記循環中の波形信号も加算器１９１を介して
帰還供給されているので、この波形信号と前記励振制御
信号ＥＣＮＴが合成されて非線形変換回路１９５に入力
されることになる。非線形変換回路１９５がこの入力信
号を非線形変換して出力する点は前述の通りであるが、
この非線形変換に付随して、除算器１９４及び乗算器１
９６が音色制御信号ＴＣＮＴ₂（弓圧に対応）により制
御されて、同信号ＴＣＮＴ₂に応じて非線形変換出力を
拡大又は縮小する（図２９参照）とともに、ローパスフ
ィルタ１９７及び乗算器１９８を含む帰還路が音色制御
信号ＴＣＮＴ₃により制御されて、同信号ＴＣＮＴ₃に応
じて非線形変換出力にヒステリシス特性を付与する（図
３０参照）ので、弓速度に応じて摩擦係数の変化する擦
弦楽器の弓と弦との関係がより良くシミュレートされ、
発生される楽音波形信号が極めて擦弦楽器の楽音に近い
ものとなる。さらに、前記非線形変換回路１９５におい
ては、音色制御信号ＴＣＮＴ₁により、その変換特性が
図２９の実線特性を基本としながらも種々変更制御され
るので、当該楽音波形信号形成装置は擦弦楽器に属する
種々の楽音波形信号を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る楽音波形信号形成装置の基本的
な回路例を示すブロック図である。

【図２】 前記楽音波形信号形成装置における非線形変
換回路の具体例を示すブロック図である。

【図３】 前記楽音波形信号形成装置における非線形変
換回路の他の具体例を示すブロック図である。

【図４】 前記楽音波形信号形成装置における非線形変
換回路の他の具体例を示すブロック図である。

【図５】 前記楽音波形信号形成装置における非線形変
換回路の他の具体例を示すブロック図である。

【図６】 前記楽音波形信号形成装置における非線形変
換回路の他の具体例を示すブロック図である。

【図７】 前記楽音波形信号形成装置における非線形変
換回路の他の具体例を示すブロック図である。

【図８】 前記楽音波形信号形成装置における非線形変
換回路の他の具体例を示すブロック図である。

【図９】 前記楽音波形信号形成装置における非線形変
換回路の他の具体例を示すブロック図である。

【図１０】 前記楽音波形信号形成装置における非線形
変換回路の他の具体例を示すブロック図である。

【図１１】 前記楽音波形信号形成装置における非線形
変換回路の他の具体例を示すブロック図である。

【図１２】 管楽器音信号を形成するのに適した楽音波
形信号形成装置の具体的な回路例を示すブロック図であ
る。

【図１３】 管楽器のマウスピース部の概略図である。

【図１４】 図１２の非線形変換回路の基本的な変換特
性を示すグラフである。

【図１５】 図１２の非線形変換回路の基本的な変換特
性を示すグラフである。

【図１６】 金管楽器音信号を形成するのに適した楽音
波形信号形成装置の具体的な回路例を示すブロック図で
ある。

【図１７】 図１６のローパスフィルタの周波数特性を
示すグラフである。

【図１８】 図１６の非線形変換回路の基本的な変換特
性を示すグラフである。

【図１９】 図１６の励振回路部の変形例を示すブロッ
ク図である。

【図２０】 図１９の非線形変換回路の基本的な変換特
性を示すグラフである。

【図２１】 既存の楽器音でない新たな楽器音信号を形
成するのに適した楽音波形信号形成装置の具体的な回路
例を示すブロック図である。

【図２２】 図２１の非線形変換回路の基本的な変換特
性を示すグラフである。

【図２３】 図２１の非線形変換回路の基本的な変換特
性を示すグラフである。

【図２４】 図１２、図１６及び図２１のループ回路部
の変形回路例を示すブロック図である。

【図２５】 図１２、図１６及び図２１のループ回路部
の他の変形回路例を示すブロック図である。

【図２６】 図１２、図１６及び図２１のループ回路部
の他の変形回路例を示すブロック図である。

【図２７】 図１２、図１６及び図２１のループ回路部
の他の変形回路例を示すブロック図である。

【図２８】 擦弦楽器音信号を形成するのに適した楽音
波形信号形成装置の具体的な回路例を示すブロック図で
ある。

【図２９】 図２８の非線形変換回路の基本的な変換特
性を示すグラフである。

【図３０】 図２８の非線形変換回路の基本的な変換特
性を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…演奏情報発生部、２０…音色情報発生部、３０…
楽音制御信号発生部、１００…励振回路部、１０１,１
５１,１６２,１７１…減算器、１６１,１７６,１７７,
１９１,１９２…加算器、１０２,１５４,１５６,１６
５,１６７,１７２,１７４,１９５…非線形変換回路、１
１１₁〜１１１_n,１２１₁〜１２１_n,１２１_11,１２１_12,
１２１_31,１２１_32,１３１_1,１３１₁₁〜１３１_1n,１３
１₂₁〜１３１_2n…非線形テーブル、１１２₁〜１１２_n，
１１４_,１１４₂〜１１４_n,１１５_,１２３_1,１２３₂,１
２４,１２５₁,１２５₂,１２６_,１４３₁〜１４３_n…加算
器、１１３₁〜１１３_n,１２２₁〜１２２_n,１２２_11,１
２２_12,１２２_31,１２２_32,１４１₂〜１４１_n,１４２₁
〜１４２_n…乗算器、１３２,１３２₁,１３２₂…セレク
タ、２００…信号伝達回路部、２０２,２１３,２２５,
２２６,２４３,２４６…遅延回路、２３２…オールパス
フィルタ、３００…ループ回路部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】波形信号を循環させることにより発生すべ
   き楽音波形信号を形成する装置であって、前記循環中の
   波形信号を外部から入力した励起制御信号に応じて変更
   して出力する励振回路部と、前記励振回路部から出力さ
   れた波形信号に発音すべき楽音のピッチに応じた信号遅
   延を少なくとも含む所定の信号処理を施して同励振回路
   部に帰還することにより同ピッチに対応した共振周波数
   を得る信号伝達回路部とを備えた楽音波形信号形成装置
   において、前記励振回路部内に、 前記信号伝達回路部から帰還された波形信号と前記外部
   から入力した励起制御信号とを合成する合成手段と、 前記合成手段の出力に接続されたローパスフィルタと、 前記ローパスフィルタの出力に接続されて同ローパスフ
   ィルタからの信号を外部からの制御信号を用いて非線形
   変換演算する演算手段とを設けたことを特徴とする楽音
   波形信号形成装置。