JP2679311B2 - Music synthesizer - Google Patents

Music synthesizer

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JP2679311B2
JP2679311B2 JP1303684A JP30368489A JP2679311B2 JP 2679311 B2 JP2679311 B2 JP 2679311B2 JP 1303684 A JP1303684 A JP 1303684A JP 30368489 A JP30368489 A JP 30368489A JP 2679311 B2 JP2679311 B2 JP 2679311B2
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、擦弦楽器、撥弦楽器、打弦楽器等の弦楽
器音の合成に用いて好適な楽音合成装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a musical tone synthesizing apparatus suitable for synthesizing the sound of a stringed instrument such as a rubbed string instrument, a plucked string instrument, and a stringed instrument.

「従来の技術」 自然楽器の発音メカニズムをシミュレートすることに
より得られたモデルを動作させ、これにより、自然楽器
の楽音を合成する装置が知られている。弦楽器音等の楽
音合成装置としては、弦の音響損失をシミュレートした
ローパスフィルタと、弦における振動の伝播遅延をシミ
ュレートした遅延回路とを、閉ループ状に接続した構成
のものが知られている。このような構成において、閉ル
ープに例えばインパルス等の励起信号を導入すると、閉
ループ内において信号の循環が発生する。この場合、弦
を振動が一往復する周期に等しい時間で、閉ループ内を
信号が一巡し、かつ、ローパスフィルタを通過する際に
信号の帯域制限がなされる。この閉ループを循環する信
号が取り出され、楽音として出力される。このような装
置によれば、遅延回路の遅延時間、ローパスフィルタの
特性等を調整することにより、ギター等の撥弦楽器音、
ピアノ等の打楽器音等、自然の弦楽器音にある程度近い
楽音を合成することができる。また、バイオリン等の撥
弦楽器音の楽音合成装置は、上述と同様な閉ループ回路
に対し、弓によって弦に励起される振動を演算する励振
回路を接続することにより実現される。なお、この種の
技術は、例えば特開昭63−40199号公報あるいは特公昭5
8−58679号公報に開示されている。
2. Description of the Related Art There is known an apparatus that operates a model obtained by simulating a sounding mechanism of a natural musical instrument and thereby synthesizes a musical sound of the natural musical instrument. As a musical sound synthesizer for a stringed instrument sound or the like, there is known a configuration in which a low-pass filter simulating acoustic loss of a string and a delay circuit simulating propagation delay of vibration in the string are connected in a closed loop. . In such a configuration, when an excitation signal such as an impulse is introduced into the closed loop, signal circulation occurs in the closed loop. In this case, the band of the signal is limited when the signal makes one round in the closed loop and passes through the low-pass filter at a time equal to the cycle of one round trip of the vibration of the string. The signal circulating in this closed loop is extracted and output as a musical sound. According to such a device, by adjusting the delay time of the delay circuit, the characteristics of the low-pass filter, etc., the sound of a plucked instrument such as a guitar,
It is possible to synthesize a musical tone that is close to a natural stringed instrument sound, such as a percussion instrument sound of a piano. A musical tone synthesizer for a plucked musical instrument sound, such as a violin, is realized by connecting an exciting circuit for calculating vibrations excited by a bow to a string to a closed loop circuit similar to that described above. It should be noted that this type of technology is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-40199 or Japanese Patent Publication No.
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 8-58679.

「発明が解決しようとする課題」 さて、バイオリンの場合、弓が弦を摩擦することによ
り、弦に振動が励起され、楽音が発生される。しかし、
バイオリンの弓は、馬の尾の毛を多数束ねることにより
構成されており、多数の毛が弦と接する各擦弦位置を介
して、弦への励起振動の導入が行われる。しかしなが
ら、上述した従来の楽音合成装置は、閉ループ回路にお
ける特定の一点に励起信号を入力するようにしていたの
で、多くの擦弦位置から励起振動が導入されるバイオリ
ン等の擦弦楽器の楽音を忠実に合成することができない
という問題があった。このことは擦弦楽器に限られたこ
とではなく、例えばギター等の撥弦楽器の場合において
も、弦における一点ではなく、ある長さを持った部分が
ピックによって弾かれ、楽音が発生される。従って、励
起信号の導入点を1個しか持たない従来の楽音合成装置
では、リアリティに富んだ楽音が得られないという問題
があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the case of a violin, when a bow rubs a string, vibration is excited in the string and a musical sound is generated. But,
The violin bow is configured by bundling a large number of hairs of a horse's tail, and excitation vibrations are introduced into the strings through each rubbing string position where a large number of hairs come into contact with the strings. However, in the above-described conventional tone synthesizer, the excitation signal is input to a specific point in the closed loop circuit, so that the tone of a stringed instrument such as a violin in which excited vibrations are introduced from many stringed positions is faithfully reproduced. There was a problem that it could not be synthesized. This is not limited to a stringed instrument, and even in the case of a plucked string instrument such as a guitar, for example, a part of a string having a certain length is played by a pick to generate a musical sound. Therefore, the conventional musical tone synthesizer having only one introduction point of the excitation signal has a problem that a musical tone rich in reality cannot be obtained.

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、弦
楽器における弦への励起振動の導入メカニズムを忠実に
シミュレートした楽音合成装置を提供することを目的と
している。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to provide a musical sound synthesizer that faithfully simulates a mechanism of introducing an exciting vibration to a string in a stringed instrument.

「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、遅
延手段を少なくとも含み、ループ状に接続してなる閉ル
ープ手段と、励振信号を発生して前記閉ループ手段の異
なる少なくとも4点に入力する励振手段とを具備し、前
記遅延手段は前記少なくとも4点の各間に設けられてい
ることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 includes at least a delay means, and a closed loop means which is connected in a loop, and an excitation signal is generated to generate the closed loop means. And an exciting means for inputting to at least four different points, and the delay means is provided between each of the at least four points.

また、請求項2記載の発明は、遅延手段を少なくとも
含み、ループ状に接続してなる閉ループ手段と、所定の
演奏情報と前記閉ループ手段を循環する信号とに基づい
て少なくとも2つの異なる励振信号を発生する励振信号
発生手段とを具備し、前記少なくとも2つの励振信号を
前記閉ループ手段の異なる点に各々入力することを特徴
とする。
The invention according to claim 2 includes at least two different excitation signals based on closed loop means including at least delay means and connected in a loop, and predetermined performance information and a signal circulating through the closed loop means. Excitation signal generating means for generating the at least two excitation signals are respectively input to different points of the closed loop means.

また、請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2
記載の楽音合成装置において、前記閉ループ手段全体の
遅延を発生すべき楽音の音高に応じて制御するととも
に、前記遅延手段の遅延時間の一部を所定の演奏情報に
基づいて変更制御する制御手段を具備することを特徴と
する。
The invention according to claim 3 is the same as claim 1 or claim 2.
In the musical tone synthesizing apparatus described above, a control means for controlling the delay of the entire closed loop means according to the pitch of the musical sound to be generated and for changing and controlling a part of the delay time of the delay means based on predetermined performance information. It is characterized by including.

「作用」 上記構成によれば、励振信号が入力される少なくとも
4点が閉ループ手段に設けられた遅延素子を挟むように
設定されており、入力された励振信号は励振信号が入力
される他の点へ到達する前に必ず遅延されることにな
る。そして、導入された励振信号は遅延を受けながら閉
ループ回路を循環する。
[Operation] According to the above configuration, at least four points to which the excitation signal is input are set so as to sandwich the delay element provided in the closed loop means, and the input excitation signal is different from the one to which the excitation signal is input. There will always be a delay before reaching the point. Then, the introduced excitation signal circulates in the closed loop circuit while being delayed.

また、所定の演奏情報と閉ループ手段を循環する信号
とに基づいて励振信号発生手段によって発生された励振
信号は閉ループの異なる2点に入力され、閉ループを循
環する。
Further, the excitation signal generated by the excitation signal generating means on the basis of the predetermined performance information and the signal circulating in the closed loop means is inputted to two different points in the closed loop and circulates in the closed loop.

また、所定の演奏情報に基づいて遅延手段の遅延時間
の一部が変更されるとともに閉ループ手段全体の遅延が
発生すべき楽音の音高に応じて制御され、励振信号は遅
延量が制御された閉ループ手段中を循環する。このよう
にして、多くの駆動位置を介して弦に励起振動が与えら
れるバイオリン等の楽器の発音メカニズムが忠実にシミ
ュレートされる。
Further, a part of the delay time of the delay means is changed based on predetermined performance information, and the delay of the entire closed loop means is controlled according to the pitch of the musical sound to be generated, and the delay amount of the excitation signal is controlled. It circulates in a closed loop means. In this way, the sounding mechanism of a musical instrument such as a violin in which excited vibrations are applied to the strings through many driving positions is faithfully simulated.

「実施例」 以下、図面を参照し、本発明の実施例を説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例による楽音合成装置の構
成を示すブロック図である。この楽音合成装置は、バイ
オリン音の合成を行うものであり、バイオリンの弦をシ
ミュレートした閉ループ回路100、弓が弦に与える励起
振動に相当する励起信号を発生する励振回路101、102、
および装置全体を制御する制御部103からなる。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a musical sound synthesizer according to an embodiment of the present invention. This musical sound synthesizer is for synthesizing a violin sound, a closed loop circuit 100 simulating a string of a violin, an excitation circuit 101, 102 for generating an excitation signal corresponding to an excitation vibration given by a bow to the string,
And a control unit 103 that controls the entire apparatus.

ここで、上記各構成要素の詳細な説明を行う前に、バ
イオリンの弦に励起振動が導入される際のメカニズムに
ついて説明する。第2図において、Sはバイオリンの
弦、Lは弓を示す。また、弦Sの両端を固定する固定端
T1およびT2は、各々バイオリンのナットおよび駒に相当
する。弓Lを弦Sに押し当てて弾くと(矢印U)、弓L
と弦Sとの間の静止摩擦力が働く期間は弦Sが弓Lの移
動に伴って移動し、弦Sの変位が大きくなって弦Sの弾
性力によって決まるり力積が静止摩擦力を上回ると、弦
Sは弓Lに対して滑り、元の位置の方向に戻ろうとす
る。このようにして弓Lによって弦Sに振動が励起され
る。実際には、弓Lは多数の毛の束によって構成されて
いるので、弦Sと1本1本の毛とが接触する各擦弦位置
において、上記振動の励起が行われる。第2図における
A1は弦Sにおける最も固定端T1よりの擦弦位置、A2は最
も固定端T2寄りの擦弦位置を示す。
Here, before the detailed description of each of the above-mentioned components, the mechanism when the excitation vibration is introduced into the string of the violin will be described. In FIG. 2, S indicates a violin string and L indicates a bow. Also, fixed ends for fixing both ends of the string S
T 1 and T 2 correspond to the violin nut and bridge, respectively. When the bow L is pressed against the string S and played (arrow U), the bow L
During the period in which the static friction force between the string S and the string S acts, the string S moves with the movement of the bow L, the displacement of the string S increases, and the impulse determined by the elastic force of the string S produces the static friction force. When it exceeds, the string S slides with respect to the bow L and tries to return to the original position. In this way, the bow L excites vibration on the string S. In reality, since the bow L is composed of a bundle of many hairs, the vibration is excited at each rubbing string position where the string S and one hair contact each other. In Figure 2
A 1 indicates the rubbed string position from the fixed end T 1 of the string S, and A 2 shows the rubbed string position closest to the fixed end T 2 .

各擦弦位置において弦Sに励起された振動は2分岐さ
れ、固定端T1側に振動波Waとなって伝播すると共に固定
端T2側に振動波Wbとなって伝播する。そして、振動波Wa
は、固定端T1において位相反転されて反射され、その反
射波が固定端T2側へ伝播し、振動波Wbは、固定端T2にお
いて位相反転されて反射され、その反射波が固定端T1
へ伝播する。そして、弦Sは振動波WaおよびWbを加算し
て得られる固定端T1およびT2を節とする定在波Wsに従っ
て振動する。
The vibration excited in the string S at each rubbing string position is branched into two and propagates as a vibration wave Wa to the fixed end T 1 side and also to the fixed end T 2 side as a vibration wave Wb. And the vibration wave Wa
Is reflected and phase-inverted at the fixed end T 1 , the reflected wave propagates to the fixed end T 2 side, and the vibration wave Wb is phase-inverted and reflected at the fixed end T 2 , and the reflected wave is Propagate to the T 1 side. Then, the string S vibrates according to the standing wave Ws whose nodes are the fixed ends T 1 and T 2 obtained by adding the vibration waves Wa and Wb.

第1図におけるループ回路100は、上述したような弦
Sにおける振動の伝播メカニズムをシミュレートしたも
のであり、遅延回路1、加算器2、ローパスフィルタ
3、位相反転回路4、遅延回路5、加算器6、遅延回路
7、加算器8、ローパスフィルタ9、位相反転回路10、
遅延回路11および加算器12によって構成される。
The loop circuit 100 in FIG. 1 simulates the vibration propagation mechanism in the string S as described above, and includes a delay circuit 1, an adder 2, a low pass filter 3, a phase inversion circuit 4, a delay circuit 5, and an addition circuit. 6, delay circuit 7, adder 8, low-pass filter 9, phase inversion circuit 10,
It is composed of a delay circuit 11 and an adder 12.

遅延回路1、5、7および11は、各々、遅延時間の調
整が可能な構成となっており、制御部103によって遅延
時間が制御される。なお、この種の遅延回路は、例えば
シフトレジスタおよびシフトレジスタの各遅延出力を選
択するセレクタとによって実現することができる。各遅
延回路の遅延時間は、制御部103により、以下説明する
ように設定される。まず、遅延回路11の遅延時間τa
は、弦Sにおける擦弦位置A1から固定端T1までの部分を
振動波Waが往復するのに要する時間に合わせて設定され
る。また、遅延回路5の遅延時間τbは、弦Sにおける
擦弦位置A2から固定端T2に至る部分を振動波Wbが往復す
る時間に合わせて設定される。また、遅延回路1および
7の遅延時間τは、弦Sにおける擦弦位置A1から擦弦
位置A2までの部分の振動の伝播遅延時間に合わせて設定
される。
Each of the delay circuits 1, 5, 7 and 11 has a configuration capable of adjusting the delay time, and the delay time is controlled by the control unit 103. A delay circuit of this type can be realized by, for example, a shift register and a selector that selects each delay output of the shift register. The delay time of each delay circuit is set by the control unit 103 as described below. First, the delay time τa of the delay circuit 11
Is set according to the time required for the vibration wave Wa to reciprocate from the rubbing position A 1 to the fixed end T 1 of the string S. Further, the delay time τb of the delay circuit 5 is set in accordance with the time required for the vibration wave Wb to make a round trip in the portion of the string S from the rubbed string position A 2 to the fixed end T 2 . Further, the delay time τ 1 of the delay circuits 1 and 7 is set according to the propagation delay time of the vibration of the part of the string S from the rubbing position A 1 to the rubbing position A 2 .

位相反転回路4および10は、固定端T1およびT2におい
て振動波WaおよびWbが位相反転する現象をシミュレート
するために設けたものである。また、ローパスフィルタ
3および9は、弦Sにおける振動の減衰の周波数特性を
シミュレートするために介挿されたものである。これら
を介挿することにより、弦Sに発生された振動の各周波
数成分において、高次の高調波成分になる程、急速に減
衰する現象が忠実にシミュレートされる。
The phase inversion circuits 4 and 10 are provided for simulating the phenomenon that the oscillation waves Wa and Wb undergo phase inversion at the fixed ends T 1 and T 2 . Further, the low-pass filters 3 and 9 are inserted in order to simulate the frequency characteristic of vibration attenuation in the string S. By inserting these, in each frequency component of the vibration generated in the string S, a phenomenon in which the higher the higher harmonic component is, the more rapidly it is attenuated is faithfully simulated.

励振回路101および102は、各々、弓Lによって弦Sに
与えられる励起振動に相当する励起信号を発生する。
The excitation circuits 101 and 102 each generate an excitation signal corresponding to the excitation vibration applied to the string S by the bow L.

励振回路101は、加算器21、除算器22、非線形関数発
生回路23、乗算器24および25からなる。加算器21では、
遅延回路11の出力信号Va1、遅延回路7の出力信号Va2
よび弓Lの移動速度を示す信号VA(以下、弓速度信号VA
という)が加算される。ここで、信号Va1およびVa2は、
各々、弦Sの擦弦位置A1における振動波WaおよびWbの速
度成分に相当するので、これらの加算値は、擦弦位置A1
における弦Sの速度に相当する。そして、上記加算値に
さらに弓速度信号VAを加算した値、すなわち、弦Sが弓
Lに全く追従しないと仮定した場合における弓Lと弦S
との仮の相当速度に相当する信号VAS(以下、速度差信
号VASという)が加算器21から出力される。ここで、弓
速度信号VAは制御部103から出力される。この弓速度信
号VAは、制御部103の図示しないメモリに、実際のバイ
オリン演奏における弓Lの動きを観測することによって
得られた弓速度の時間的変化を示すデータを記憶してお
き、楽音発生時に読み出すようにしてもよいし、特殊な
操作子によって入力しても良い。
The excitation circuit 101 includes an adder 21, a divider 22, a nonlinear function generation circuit 23, and multipliers 24 and 25. In the adder 21,
Output signals Va 1 of the delay circuit 11, a signal indicating the moving speed of the output signals Va 2 and bow L of the delay circuit 7 VA (hereinafter, bow speed signal VA
Is called) is added. Where the signals Va 1 and Va 2 are
Respectively so corresponds to the velocity component of the vibration wave Wa and Wb in bowed string position A 1 of the string S, these added values, bowed string position A 1
Corresponds to the speed of the string S at. Then, a value obtained by further adding the bow velocity signal VA to the added value, that is, the bow L and the bow S when it is assumed that the bow S does not follow the bow L at all.
A signal VAS (hereinafter, referred to as a speed difference signal VAS) corresponding to a provisional equivalent speed is output from the adder 21. Here, the bow speed signal VA is output from the control unit 103. The bow velocity signal VA is stored in a memory (not shown) of the control unit 103, in which data indicating temporal changes in the bow velocity obtained by observing the movement of the bow L in an actual violin performance is stored to generate a musical tone. It may be read at any time, or may be input by a special operator.

除算器22、非線形関数発生回路23および乗算器24から
なる回路は、弓Lの移動に対する弦Sの追従性をシミュ
レートするものである。除算器22および乗算器24には、
擦弦位置A1において弓Lが弦Sを押圧する圧力に相当す
る信号F1(以下、弓圧信号F1という)が、各々、除算係
数および乗算係数として供給される。これに対し、励振
回路102におけるこれと対応する箇所には擦弦位置A2
対応した弓圧信号F2が与えられる。これらの弓圧信号F1
およびF2も、前述の弓速度信号VAと同様、制御部103か
ら供給される。
The circuit including the divider 22, the nonlinear function generating circuit 23, and the multiplier 24 simulates the followability of the string S with respect to the movement of the bow L. In the divider 22 and the multiplier 24,
Signals F 1 to arch L at bowed string position A 1 corresponds to the pressure to press the string S (hereinafter, referred to as the bow pressure signal F 1) are each provided as a division factor and multiplication factor. On the other hand, the bow pressure signal F 2 corresponding to the rubbing position A 2 is applied to the corresponding portion of the excitation circuit 102. These bow pressure signals F 1
Also, F 2 and F 2 are supplied from the control unit 103 similarly to the above-mentioned bow speed signal VA.

ここで、実際のバイオリン演奏では弓Lの弦Sに対す
る角度が時間と共に変化するので、擦弦位置A1およびA2
における弓圧も時間的に変化する。本実施例では、この
ことを考慮し、弓Lの全圧力の時間的変化と弓Lの弦S
に対する角度の時間的変化に基づいて、擦弦位置A1およ
びA2における弓圧の時間的変化を示すデータを作成して
制御部103のメモリに記録し、楽音発生時に順次読み出
して弓圧信号F1およびF2として出力するようにした。な
お、弓圧信号F1およびF2は特殊な操作子の操作により実
時間制御してもよい。
Here, in the actual violin performance, the angle of the bow L with respect to the string S changes with time, so the rubbed string positions A 1 and A 2
The bow pressure at also changes with time. In the present embodiment, in consideration of this, the temporal change of the total pressure of the bow L and the chord S of the bow L are taken.
Based on the temporal change of the angle with respect to, the data showing the temporal change of the bow pressure at the rubbing positions A 1 and A 2 is created and recorded in the memory of the control unit 103, and sequentially read when the musical tone is generated and the bow pressure signal is generated. Output as F 1 and F 2 . The bow pressure signals F 1 and F 2 may be controlled in real time by operating a special operator.

非線形関数発生回路23は、第3図に示すように、ROM4
1,42、乗算器43および加算器44によって構成される。RO
M41および42には共に第1図に示す除算器22の出力が入
力Xとして与えられる。ROM41には第4図にその内容を
示す非線形関数Aのテーブルが記憶されている。同図に
示すように、入力Xが−Xm〜Xmの範囲の場合、ROM41の
出力Yは−Xとなり、それ以外の場合は、ROM41の出力
Yは0となる。ROM42には第5図に示す非線形関数Bの
テーブルが記憶されている。同図に示すように、入力X
が−Xm〜Xmの範囲の場合、ROM41の出力Yは0である。
そして、入力XがXmを上回ると出力Yは負の値となり、
以後、入力Xが正の方向に大きくなるのに従ってYは徐
々に0に近づく。また、入力Xが−Xmを下回ると出力Y
は正の値となり、入力Xが負の方向に大きくなるのに従
ってYは徐々に0に近づく。そして、ROM42の出力に対
し、乗算器43によって弓圧信号F1が乗算され、その乗算
結果とROM41の出力とが加算器44によって加算される。
従って、非線形関数発生回路23全体の入出力特性として
第6図に示すものが得られる。同図に示すように、非線
形関数発生回路23は、入力Xが−Xm〜Xmの区間において
は非線形関数Aに従った出力Y(=−X)が得られ、入
力Xが−Xmより小さい区間および入力XがXmより大きい
区間においては非線形関数Bを弓圧信号F1の値に応じて
Y軸方向に伸張した出力Yが得られる。
As shown in FIG. 3, the nonlinear function generating circuit 23 is
1, 42, a multiplier 43 and an adder 44. RO
The output of the divider 22 shown in FIG. 1 is applied to both M41 and 42 as an input X. The ROM 41 stores a table of the non-linear function A whose contents are shown in FIG. As shown in the figure, when the input X is in the range of -Xm to Xm, the output Y of the ROM 41 is -X, and in other cases, the output Y of the ROM 41 is 0. The ROM 42 stores the table of the non-linear function B shown in FIG. As shown in the figure, input X
Is in the range of -Xm to Xm, the output Y of the ROM 41 is 0.
When the input X exceeds Xm, the output Y becomes a negative value,
Thereafter, Y gradually approaches 0 as the input X increases in the positive direction. Also, if the input X falls below -Xm, the output Y
Becomes a positive value, and Y gradually approaches 0 as the input X increases in the negative direction. Then, the output of the ROM 42 is multiplied by the bow pressure signal F 1 by the multiplier 43, and the multiplication result and the output of the ROM 41 are added by the adder 44.
Therefore, the input / output characteristics of the entire nonlinear function generating circuit 23 are as shown in FIG. As shown in the figure, the non-linear function generating circuit 23 obtains the output Y (= -X) according to the non-linear function A in the section where the input X is -Xm to Xm, and the section where the input X is smaller than -Xm. In the section where the input X is larger than Xm, the output Y is obtained by expanding the non-linear function B in the Y-axis direction according to the value of the bow pressure signal F 1 .

そして、非線形関数発生回路23の前段には除算器22
が、後段には乗算器24が介挿されているので、第7図に
示すように、第6図の入出力特性をX方向およびY方向
に弓圧信号F1に従って伸張した入出力特性が、除算器2
2、非線形関数発生回路23および乗算器24全体の入出力
特性として得られる。
Further, the divider 22 is provided in the previous stage of the nonlinear function generating circuit 23.
However, since the multiplier 24 is inserted in the subsequent stage, as shown in FIG. 7, the input / output characteristic obtained by expanding the input / output characteristic of FIG. 6 in the X direction and the Y direction according to the bow pressure signal F 1 is obtained. , Divider 2
2. Obtained as the input / output characteristics of the nonlinear function generating circuit 23 and the multiplier 24 as a whole.

加算器21から供給される速度差信号VASの絶対値が小
さい場合、第7図の入出力特性における直線領域S0に従
って出力信号が決定され、VAM1=−VASなる励起信号VAM
1が乗算器24から出力される。そして、励起信号VAM1
乗算器25によって1/2が乗算され、乗算結果(1/2)VAM1
が加算器12および8に入力される。この結果、加算器12
の出力Va3は、 Va3=Va1+(1/2)VAM1 =Va1−(1/2)VAS =Va1−(1/2)(VA+VS) ……(1) となり、加算器8の出力Va4は、 Va4=Va2+(1/2)VAM1 =Va2−(1/2)VAS =Va2−(1/2)(VA+VS) ……(2) となる。ただし、上記式(1)および(2)において、
VSはVa1+Va2であり、擦弦による効果を考慮しない場合
の弦Sの速度に相当する。このようにして得られた信号
Va3およびVa4は、各々、擦弦による効果の考慮された擦
弦位置A1における振動波WaおよびWbを示す信号として遅
延回路1およびローパスフィルタ9に入力される。ここ
で、信号Va3とVa4との和は、擦弦による効果を考慮した
場合の弦Sの速度VSLに相当する。この場合、 VSL=Va3+Va4 =Va1+Va2−(VA+VS) =−VA ……(3) となる。すなわち、弦Sは弓Lと同一速度で移動する。
なお、本実施例では、弓Lが移動する場合の正方向と弦
Sが移動する場合の正方向は逆向きに定義されている。
このようにして、弓Lと弦Sとの間に静止摩擦力が働
き、弦Sが弓Lに完全に追従して変位する場合の動作が
シミュレートされる。
When the absolute value of the speed difference signal VAS supplied from the adder 21 is small, the output signal is determined according to the linear region S 0 in the input / output characteristic of FIG. 7, and the excitation signal VAM with VAM 1 = −VAS
1 is output from the multiplier 24. Then, the excitation signal VAM 1 is multiplied by 1/2 by the multiplier 25, and the multiplication result (1/2) VAM 1
Are input to the adders 12 and 8. As a result, the adder 12
Output Va 3 is Va 3 = Va 1 + (1/2) VAM 1 = Va 1- (1/2) VAS = Va 1- (1/2) (VA + VS) (1), and the adder the output Va 4 of 8, Va 4 = Va 2 + ( 1/2) VAM 1 = Va 2 - a (1/2) (VA + VS) ...... (2) - (1/2) VAS = Va 2. However, in the above formulas (1) and (2),
VS is Va 1 + Va 2 , which corresponds to the speed of the string S when the effect of rubbing is not considered. The signal thus obtained
Va 3 and Va 4 are input to the delay circuit 1 and the low-pass filter 9 as signals indicating the vibration waves Wa and Wb at the rubbing position A 1 in which the effect of the rubbing is considered. Here, the sum of the signals Va 3 and Va 4 corresponds to the velocity VSL of the string S in consideration of the effect of the rubbing. In this case, VSL = Va 3 + Va 4 = Va 1 + Va 2 - the (VA + VS) = -VA ...... (3). That is, the string S moves at the same speed as the bow L.
In this embodiment, the forward direction when the bow L moves and the forward direction when the string S moves are defined as the opposite directions.
In this way, the static frictional force acts between the bow L and the string S, and the operation in the case where the string S is displaced following the bow L completely is simulated.

一方、速度差信号VASの絶対値が大きくなると、励振
回路101の動作点は、第7図における直線領域S0から曲
線領域P1、P2、P3、…あるいはQ1、Q2、Q3、…に遷移
し、これらの曲線領域の値が励振信号VAM1として出力さ
れる。ここで、曲線領域P1、P2、P3、…およびQ1、Q2
Q3、…は、弦Sが弓Lに対して滑りながら変位する状態
に対応している。
On the other hand, when the absolute value of the speed difference signal VAS becomes large, the operating point of the excitation circuit 101 changes from the linear region S 0 to the curved region P 1 , P 2 , P 3 , ... Or Q 1 , Q 2 , Q in FIG. 3 , and the values in these curved regions are output as the excitation signal VAM 1 . Where the curved regions P 1 , P 2 , P 3 , ... and Q 1 , Q 2 ,
Q 3 , ... Correspond to the state in which the string S is displaced while sliding with respect to the bow L.

ここで、直線領域S0から曲線領域に遷移するポイント
は第7図に示すように、弓圧信号F1が大きくなるに従
い、原点から遠ざかる。このようにすることにより、弓
Lの押圧力が大きい程、弦Sの弓Lへの追従性が良くな
る現象がシミュレートされる。また、遷移先たる曲線領
域は、弓圧信号F1が大きくなるに従い、P1(Q1)→P
2(Q2)→P3(Q3)→というように変化する。このよう
にすることにより、弦Sが弓Lに対して滑る場合におい
ても、弓Lの押圧力が大きい程、弦Sの弓Lに対する追
従性が良くなる現象がシミュレートされる。
Here, as shown in FIG. 7, the transition point from the straight line region S 0 to the curved region becomes farther from the origin as the bow pressure signal F 1 becomes larger. By doing so, a phenomenon in which the greater the pressing force of the bow L is, the better the followability of the string S to the bow L is simulated. In addition, in the curve area that is the transition destination, as the bow pressure signal F 1 increases, P 1 (Q 1 ) → P
2 (Q 2 ) → P 3 (Q 3 ) → It changes. By doing so, even when the string S slides on the bow L, a phenomenon in which the greater the pressing force of the bow L is, the better the followability of the string S to the bow L is simulated.

そして、乗算器24の出力信号VAM1が乗算器25によって
2分され、加算器12および8に与えられる。この場合、
曲線領域の値が励振信号VAM1として用いられるため、信
号Va3およびVa4は、信号Va1およびVa2から僅かしか変化
しない。このようにして、弓Lと弦Sとの間に動摩擦が
働く場合の動作がシミュレートされる。
Then, the output signal VAM 1 of the multiplier 24 is divided into two by the multiplier 25 and is given to the adders 12 and 8. in this case,
The signals Va 3 and Va 4 change only slightly from the signals Va 1 and Va 2 because the values in the curved region are used as the excitation signal VAM 1 . In this way, the operation when dynamic friction acts between the bow L and the string S is simulated.

励振回路102も励振回路101と同様の構成により実現さ
れ、制御部103から供給される弓速度信号VAおよび弓圧
信号F2と、遅延回路1の出力信号Vb1および遅延回路5
の出力信号Vb2とに基づいて、励起信号VAM2が作成さ
れ、その1/2が加算器2および6に供給される。
The excitation circuit 102 is also realized by the same configuration as the excitation circuit 101, and the bow velocity signal VA and the bow pressure signal F 2 supplied from the control unit 103, the output signal Vb 1 of the delay circuit 1 and the delay circuit 5 are provided.
Of the excitation signal VAM 2 is generated based on the output signal Vb 2 of the above-mentioned signal and half of the excitation signal VAM 2 is supplied to adders 2 and 6.

以下、この楽音合成装置の動作を説明する。楽音の発
生に先立ち、制御部103によって遅延回路1,5,7,11の遅
延時間が設定される。この場合、閉ループ回路100を信
号が一巡するのに要する時間が、発生する楽音の1次共
振周波数の逆数になるように、各遅延回路の遅延時間が
設定される。そして、制御部103から弓速度信号VAおよ
び弓圧信号F1、F2が出力され、弓速度信号VAおよび弓圧
信号F1が励振回路101に供給され、弓速度信号VAおよび
弓圧信号F2が励振回路102に供給される。そして、上述
したようにして、励起信号VAM1が励振回路101により発
生され、その1/2が加算器12および8を介して閉ループ
回路100に入力され、励起信号VAM2が励振回路102により
発生され、その1/2が加算器2および6を介して閉ルー
プ回路100に入力される。
Hereinafter, the operation of the tone synthesizer will be described. Prior to the generation of the musical sound, the control unit 103 sets the delay times of the delay circuits 1, 5, 7, and 11. In this case, the delay time of each delay circuit is set such that the time required for the signal to make one round in the closed loop circuit 100 is the reciprocal of the primary resonance frequency of the generated musical sound. Then, the control unit 103 outputs the bow velocity signal VA and the bow pressure signals F 1 and F 2 , the bow velocity signal VA and the bow pressure signal F 1 are supplied to the excitation circuit 101, and the bow velocity signal VA and the bow pressure signal F 2 is supplied to the excitation circuit 102. Then, as described above, the excitation signal VAM 1 is generated by the excitation circuit 101, 1/2 of which is input to the closed loop circuit 100 via the adders 12 and 8, and the excitation signal VAM 2 is generated by the excitation circuit 102. And 1/2 of that is input to the closed loop circuit 100 via the adders 2 and 6.

そして、励振回路101および102から出力され、閉ルー
プ回路100内に導入された信号は、ループ内を循環し、
励振回路101および102に再入力される。この動作は第2
図において弓Lによって弦Sに与えられた振動が、その
擦弦位置から左右に伝播し、各固定端で反射されて再び
擦弦位置に戻る現象に対応している。そして、以後、同
様に、励振回路101および102によって励起信号VAM1およ
びVAM2が演算され、閉ループ回路100に入力されるとい
う動作が繰り返される。そして、閉ループ回路100を循
環する信号が楽音信号として取り出されてサウンドシス
テムに送られ、バイオリン音の合成音が発音される。
Then, the signals output from the excitation circuits 101 and 102 and introduced into the closed loop circuit 100 circulate in the loop,
It is re-input to the excitation circuits 101 and 102. This operation is the second
In the figure, the vibration applied to the string S by the bow L propagates from the rubbing position to the left and right, is reflected by each fixed end, and returns to the rubbing position again. Then, thereafter, similarly, the excitation circuits VAM 1 and VAM 2 are calculated by the excitation circuits 101 and 102 and input to the closed loop circuit 100, which is repeated. Then, the signal circulating in the closed loop circuit 100 is taken out as a musical tone signal and sent to the sound system to produce a synthesized sound of the violin sound.

なお、上述した実施例では、擦弦位置A1およびA2に対
して励振回路を2個設けた場合を説明したが、A1−A2
に存在する各擦弦位置に対応し、励振回路を追加する
と、さらに厳密な楽音合成を行うことができる。逆に、
上記実施例のように、励振回路101および102の両方を用
意するのでなく、励振回路を一方のみとし、その励振回
路の出力を閉ループ回路100における擦弦位置A1およびA
2に対応した各位置に入力するようにしても、ある程
度、実際のバイオリン音に近い合成音を得ることができ
る。また、上記実施例では、擦弦位置A1−A2間の伝播遅
延に対応し、遅延時間の等しい遅延回路1および7を設
けたが、両者の遅延時間をアンバランスにしても良く、
また、片方の遅延回路を省略しても良い。また、上記実
施例による楽音合成装置に鍵盤を接続し、遅延回路1、
5、7、11の遅延時間の配分、弓圧信号F1およびF2、弓
速度信号VA等のパラメータを、鍵盤を叩く時のイニシャ
ルタッチ、アフタータッチ等に応じて変化させるように
しても良い。例えば、タッチが強い場合は遅延回路11の
遅延時間τaを小さくすると共に遅延回路5の遅延時間
τbを大きくし、かつ、遅延回路1および7の遅延時間
τを大きくし、さらに弓圧信号F1およびF2は大きくす
る。このようにすると、強い表現の音色が実現される。
また、タッチが弱い場合は、遅延回路11の遅延時間τa
と遅延時間5の遅延時間τbを近づけ、かつ、遅延回路
1および7の遅延時間τを小さくし、さらに弓圧信号
F1およびF2は小さくする。このようにすると、弱い表現
の音色が実現される。また、発生する楽音のキーコード
に対応し、各遅延回路の遅延時間の配分、弓圧信号F1
よびF2、弓速度信号VAを変化させるようにしても良い。
また、上記実施例では、本発明の擦弦楽器の楽音合成装
置に適用した場合の例に説明したが、本発明を撥弦楽
器、打弦楽器に適用しても、同様の効果が得られる。
In the above-described embodiment, the case where two exciting circuits are provided for the rubbing string positions A 1 and A 2 has been described. However, the exciting circuit is provided corresponding to each rubbing string position existing between A 1 and A 2. By adding a circuit, more strict tone synthesis can be performed. vice versa,
As in the above embodiment, instead of preparing both the excitation circuits 101 and 102, only one excitation circuit is provided, and the output of the excitation circuit is the rubbing positions A 1 and A in the closed loop circuit 100.
Even if input is made at each position corresponding to 2 , it is possible to obtain a synthetic sound that is close to the actual violin sound to some extent. Further, in the above embodiment, the delay circuits 1 and 7 having the same delay time are provided corresponding to the propagation delay between the rubbing positions A 1 and A 2 , but the delay times of both may be unbalanced.
Also, one delay circuit may be omitted. Also, a keyboard is connected to the tone synthesizer according to the above-mentioned embodiment, and the delay circuit 1,
Parameters such as delay time distributions 5, 7, and 11, bow pressure signals F 1 and F 2 , bow speed signal VA, etc. may be changed according to initial touch, aftertouch, etc. when the keyboard is hit. . For example, when the touch is strong, the delay time τa of the delay circuit 11 is decreased, the delay time τb of the delay circuit 5 is increased, the delay time τ 1 of the delay circuits 1 and 7 is increased, and the bow pressure signal F is further increased. Increase 1 and F 2 . In this way, a tone of strong expression is realized.
When the touch is weak, the delay time τa of the delay circuit 11
And the delay time τb of the delay time 5 are made close to each other, and the delay time τ 1 of the delay circuits 1 and 7 is made smaller.
Make F 1 and F 2 small. In this way, a tone with a weak expression is realized. The delay time distribution of each delay circuit, the bow pressure signals F 1 and F 2 , and the bow speed signal VA may be changed in accordance with the key code of the generated musical sound.
Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the present invention is applied to the musical tone synthesizing device for a stringed instrument is explained, but the same effect can be obtained even when the present invention is applied to a plucked string instrument and a stringed instrument.

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、遅延手段を
少なくとも含み、ループ状に接続してなる閉ループ手段
と、励振信号を発生して前記閉ループ手段の異なる少な
くとも4点に入力する励振手段とを具備し、前記遅延手
段は前記少なくとも4点の各間に設けたので、発音体に
おける広範囲の部分を介して励振振動が導入される楽器
を忠実に合成することができるという効果が得られる。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, closed loop means including at least delay means and connected in a loop, and an excitation signal are generated and input to at least four different points of the closed loop means. Since the delay means is provided between each of the at least four points, it is possible to faithfully synthesize an instrument into which the exciting vibration is introduced through a wide range of the sounding body. Is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例による楽音合成装置のブロ
ック図、第2図はバイオリンの弦への励起振動の導入メ
カニズムを説明する図、第3図は第1図に示す実施例の
非線形関数発生回路23の構成を示すブロック図、第4図
〜第7図は同実施例において用いられる非線形関数を説
明する図である。 100……閉ループ回路、101,102……励振回路、103……
制御部。
FIG. 1 is a block diagram of a musical sound synthesizing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining a mechanism of introducing excitation vibration to a string of a violin, and FIG. 3 is a nonlinear view of the embodiment shown in FIG. A block diagram showing the configuration of the function generating circuit 23, and FIGS. 4 to 7 are diagrams for explaining the non-linear function used in the same embodiment. 100 ... Closed loop circuit, 101,102 ... Excitation circuit, 103 ...
Control unit.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】遅延手段を少なくとも含み、ループ状に接
続してなる閉ループ手段と、 励振信号を発生して前記閉ループ手段の異なる少なくと
も4点に入力する励振手段と を具備し、 前記遅延手段は前記少なくとも4点の各間に設けられて
いることを特徴とする楽音合成装置。
1. A closed loop means comprising at least a delay means and connected in a loop, and an excitation means for generating an excitation signal and inputting it to at least four different points of the closed loop means, the delay means A tone synthesizer provided between each of the at least four points.
【請求項2】遅延手段を少なくとも含み、ループ状に接
続してなる閉ループ手段と、 所定の演奏情報と前記閉ループ手段を循環する信号とに
基づいて少なくとも2つの異なる励振信号を発生する励
振信号発生手段と を具備し、前記少なくとも2つの励振信号を前記閉ルー
プ手段の異なる点に各々入力することを特徴とする楽音
合成装置。
2. An excitation signal generator for generating at least two different excitation signals based on closed loop means including at least delay means and connected in a loop, and predetermined performance information and a signal circulating through the closed loop means. Means for inputting the at least two excitation signals to different points of the closed loop means, respectively.
【請求項3】前記閉ループ手段全体の遅延を発生すべき
楽音の音高に応じて制御するとともに、前記遅延手段の
遅延時間の一部を所定の演奏情報に基づいて変更制御す
る制御手段を具備することを特徴とする請求項1又は請
求項2記載の楽音合成装置。
3. A control means for controlling the delay of the entire closed loop means according to the pitch of a musical sound to be generated, and for changing and controlling a part of the delay time of the delay means based on predetermined performance information. The musical sound synthesizer according to claim 1 or 2, wherein
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5230417A (en) * 1975-09-03 1977-03-08 Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd Device for combining musical sound waves of electronic musical instrum ent
JPS61162094A (en) * 1985-01-11 1986-07-22 セイコーインスツルメンツ株式会社 Electronic musical instrument

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