JP2679429B2

JP2679429B2 - 楽音演奏タイミング生成方法及び装置

Info

Publication number: JP2679429B2
Application number: JP3064192A
Authority: JP
Inventors: 直樹柴多
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1997-11-19
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JPH04298789A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は楽音演奏タイミング生成
方法及び装置に関し、特に楽器自動演奏装置において楽
譜上の音符の音長を基に実際の楽器の演奏音長を制御す
る演奏タイミング生成方法及び生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の楽音演奏タイミング生成方法及び
装置において、自動演奏装置またはシーケンサーは、演
奏データを読み出すクロックを固定とし、観賞時に自然
感を与えるため、ほぼ音符毎の演奏データに楽譜情報以
外の音長データを詳細に与えていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の自動演
奏装置の楽音演奏タイミング生成方法及び装置におい
て、観賞時に自然感を与えるには、全ての発音に対して
それぞれの音長を表すための発音及び消音のタイミング
を与える必要があるが、通常は読み出しのクロックを固
定としているために、音符毎に発音のタイミングを詳細
に与える必要があった。そのため、従来装置では演奏時
に自然なリズムを得るためには、演奏用のデータを作成
する時に膨大な量のタイミングデータ付加作業を行なう
必要があった。さらにそれらのデータは、音符毎に記録
されるため、実際に内部記憶または外部記憶に記録され
た場合には大きな記憶空間を占めていた。

【０００４】また、従来の装置ではＭＩＤＩ信号を受信
して録音媒体に録音するごとくＭＩＤＩ信号を記録す
る、実時間記録あるいはリアルタイムレコーディングと
呼ばれる機能があり、ＭＩＤＩ信号を送信できる鍵盤型
コントローラなどを用いて演奏者の実際の演奏を記録し
て、自動演奏時の自然な演奏を作成していた。この方法
では、自動演奏用データの作成者が、データ入力のため
の鍵盤楽器などの道具になれている必要があり、楽器演
奏を得意としない者には、上記実演奏によるデータ入力
は向いていなかった。

【０００５】本発明の目的は、演奏データを読み出すク
ロックを可変とし、さらに読み出しクロックの周波数的
変化を周波数変調の重ね合わせとして記憶することによ
り細かなタイミングデータを基本周波数と周波数比から
なるデータに変換して記憶し、加えて、譜面上で同じリ
ズムパターンとして表記されるリズムに対し、すでに作
成されているものから基本周波数と周波数比を流用する
ことにより記憶空間を縮小することを可能とし、また、
この流用によってタイミングデータの作成の煩わしさか
らユーザを解放することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の本発明の楽音演奏
タイミング生成装置は、楽曲の自動演奏装置における再
生時の楽音演奏タイミングにゆらぎを与える楽音演奏タ
イミング生成装置において、楽音演奏データの読み出し
クロックたるタイミングにゆらぎを与えるタイミング生
成モードを有し、該タイミング生成モード時において
は、少なくとも一つの発振器と周波数変調器から構成さ
れかつ曲調ならびに曲中における演奏の位置に応じて搬
送波たるパルス波および変調波の周波数および位相およ
び振幅の内の少なくとも一つを変更することが可能な周
波数変調部と、楽器を操作するための制御情報を制御信
号を送るタイミングとともに記憶する演奏データ記憶部
と、前記周波数変調部から得られるパルスを計数するこ
とで前記演奏データ記憶部より得られる制御信号を送る
読み出しタイミングを得て前記演奏データ部より楽器の
制御信号を読み出す演奏データ読み出し部とを有する。

【０００７】第２の本発明の楽音演奏タイミング生成装
置は、楽曲の自動演奏装置における再生時の楽音演奏タ
イミングにゆらぎを与える楽音演奏タイミング生成装置
において、少なくとも１段の周波数変調を行う周波数変
調回路における周波数変調の段数及び搬送波の周波数及
び搬送波と変調信号の周波数比及び位相及び振幅をイン
デクスに対応させて記憶する変調データ記憶部と、制御
する楽器の操作情報及び前記変調データ記憶部中の変調
データを表すインデクスとあわせて記憶する演奏データ
記憶部と、前記演奏データ記憶部から得られるインデク
スより前記変調データ部から対応する変調データを取り
出して信号の周波数変調段数及び搬送波の周波数及び搬
送波と変調信号の周波数比及び位相及び振幅を取り出す
変調器制御部と、前記変調器制御部で取り出された変調
データにより周波数変調を行い被変調波を出力する周波
数変調部と、前記周波数変調部から得られた波形又は当
該波形を整形した信号を読み出しタイミングとして用い
て、前記演奏データ記憶部から楽器操作情報を読み出す
演奏データ読み出し部と、前記演奏データ読み出し部か
らの前記操作情報を前記楽曲の自動演奏装置に接続され
た楽器に受け渡す為の楽器接続インタフェース部とを備
える。

【０００８】第３の本発明の楽音演奏タイミング生成装
置は、第２の本発明のタイミング生成装置において、更
に、タイミング生成モードおよびタイミング学習モード
を有し、種種の楽曲またはその一部について拍頭または
譜面もしくはそれに代わる演奏情報記録手段によって記
述された音符表現におけるタイミングなどの演奏上の基
準タイミングを記録する譜面情報保持部と、前記基準タ
イミングを記録した楽曲またはその一部に対応する実際
の演奏タイミングを記憶する演奏タイミング保持部と、
タイミング学習モードとして前記基準タイミングと前記
演奏タイミングのデータからスペクトル分析とＦＭ復調
を用いて周波数変調の段数と搬送波の周波数及び変調信
号の周波数比及び位相及び振幅を取り出し前記変調デー
タ記憶部に出力する変調信号情報抽出部とを備える。

【０００９】第４の本発明の楽音演奏タイミング生成装
置は、楽曲の自動演奏装置における再生時の楽音演奏タ
イミングにゆらぎを与える楽音演奏タイミング生成装置
において、ネットパラメータとして周波数変調ニューラ
ルネットワークのノード接続状態および結合荷重および
状態遷移の時定数及びノードのしきい値の組を少なくと
も一つ記憶する発振パラメータ記憶部と、前記発振パラ
メータ記憶部から１組のネットパラメータを読み込み保
持する発振パラメータバッファ部と、前記発振パラメー
タバッファ部のネットパラメータにより定まる周波数変
調ニューラルネットを実現する周波数変調ニューラル・
ネットワーク部と、制御する楽器の操作情報及び前記発
振パラメータ記憶部中のネットパラメータのインデック
スを記憶する演奏データ記憶部と、前記発振パラメータ
記憶部中のネットパラメータを特定し前記発振パラメー
タバッファ部に読み込ませる制御を行い前記周波数変調
ニュートラル・ネットワーク部の状態を前記インデクス
に従って変化させ発振および変調動作を行わせる発振制
御部と、前記周波数変調ニューラル・ネットワークの出
力する波形を整形する波形整形部と、前記波形整形部か
ら得られた波形又は当該波形を整形した信号を読み出し
タイミングとして用いて、前記演奏データ記憶部から楽
器操作情報を読み出す演奏データ読み出し部と、前記演
奏データ読み出し部からの前記操作情報を前記楽曲の自
動演奏装置に接続された楽器に受け渡す為の楽器接続イ
ンタフェース部とを備える。

【００１０】

【作用】本発明の基本的な原理は、細かに変わる音符の
発音タイミングを表すために、演奏データを読み出すた
めのクロック間隔を周波数変調してデータを読み出そう
というものである。また、ＦＭＮＮによる周波数変調の
実現により、ニューラルネットワークとハードウェアの
結合を行い易くしようというものである。

【００１１】これは図６に示すように楽譜上の拍の進行
を一定間隔Δｔのパルスとみなし、このパルスを搬送波
と見立てて適切な変調信号により周波数変調を施し、変
動する拍間隔Δｔ₁，Δｔ₂，Δｔ₃等を近似しようと
するものである。

【００１２】従来は、変動する拍間隔を示すために、自
動演奏装置内の読み出し用クロックに比例した換算単位
でのみ記述していたため、音楽の発音毎に細かな数値で
発音を示す必要があった。例えばパーソナルコンピュー
タと組み合わせて自動演奏装置を構成する典型的な自動
演奏ソフトウェアである。アメリカ合衆国インテリジェ
ントミュージック社製のＭＩＤＩシーケンサソフトウェ
ア「アップビート」（“ＵｐＢｅａｔ”，Ｉｎｔｅｌｌ
ｉｇｅｎｔＭｕｓｉｃ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）のマニュアル
のアペンディックス１ページから８ページ（Ａｐｐｅｎ
ｄｉｘ−１からＡｐｐｅｎｄｉｘ−８）によれば、この
ソフトウェアは標準では一拍の９６分の１の分解能で楽
器の制御信号であるＭＩＤＩイベントを記述している。
また、タイムベースと呼ばれる値を変更することによ
り、一拍当たりの分解能を上げることができるが、一拍
に対する分解能を設定するのみであり、細かく設定すれ
ばするほどパーソナルコンピュータの主記憶あるいは、
外部記憶の容量をより大きく占めていた。

【００１３】また、これらのシステムでは、小節を越え
る長さを越えてテンポの細かな変動を設定する場合な
ど、一音毎に変更する必要があり、長さの変化の記述に
熟練していないユーザが自然なリズムを得るには繁雑な
作業を繰り返す必要があった。さらに音程とタイミング
などを合わせて記述しているために、一度作成したデー
タは変更しづらく、また、他の音程などには流用するこ
とも出来なかった。本発明では、時系列データを読み出
すクロックの周波数を時間的に変化させることにより、
細かに変化する発音制御タイミングを記述し、その結果
としてタイミングデータの記述量を減らし、さらに同一
リズムデータの流用を可能とし、その結果としてユーザ
をタイミングデータ記述作業の煩わしさから解放しよう
というものである。

【００１４】クロック周波数の時間的な変化は通信など
で用いられているＦＭ変調を用いる。このＦＭ変調につ
いては「モジュレーション，第２版２７−４０頁」
（“Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，”ＳｅｃｏｎｄＥｄｉｔｉ
ｏｎ，ＥｄｗａｒｄＡｒｎｏｌｄ，（１９８２）ｐｐ
２７−４０，以降文献１）の記載がある。

【００１５】ＦＭ変調波ｖ_cは、正弦波である搬送波の
周波数をｆ_c、正弦波である変調波の周波数をｆ_m、周
波数変移をΔｆ_c、時刻をｔ、変調波の振幅をＶ_cとし
て次のように与えられる。

【００１６】

【００１７】また、同時に二つ以上の変調波で変調する
ことも可能である。本発明では、外部からの制御により
変調回路の多段の接続状態を変化させること、及び変調
波間の周波数比と位相と発振状態を変化させることによ
って、使用者が希望する速度変化を得られるような回路
を構成する。また前出の式及び式では時間を連続時間と
して記述したが、ｔを単位時間Δｔを用いてｔ＝ｎΔｔ（ｎは整数）（３）とおくことで、離散時間で表すことも可能である。つぎ
に、周波数変調ニューラル・ネットワーク（Ｆｒｅｑｕ
ｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＮｅｕｒａｌＮｅｔ
ｗｏｒｋ，以下ＦＭＮＮと略記）の動作について説明す
る。この様な結合をニューラルネットワークの動作につ
いては「神経回路網の数理」（産業図書株式会社，昭和
５３年，ｐｐ７−１６６，以降文献２）が詳しい。ＦＭ
ＮＮにおいて、回路を構成する部品について説明する。
多くのネットワークモデルでは構成要素は殆ど均一の特
性を持ったニューロンであるが、ＦＭＮＮではネットワ
ークを構成するのは発振回路・変調回路などの部品であ
る。それらの部品はノードと呼ばれる構成単位から出来
ており、ノードはニューロンから構成されている。ニュ
ーロンのモデルとしては文献２の甘利のモデルのうち、
連続時間・連続情報のモデルを用いる。すなわちＵ_iを
ニューロンｉの内部状態、ｗ_ijをニューロンｊからニュ
ーロンｉへの結合荷重、Ｓ_iを外部からの刺激、ｆ
_i（Ｕ_i）をニューロンｉの活性度変換関数として

【００１８】

【００１９】ここで、それらニューロンがランダムに結
合している状態を巨視的に扱うことを考える。ｘ
_i（ｔ）を時刻ｔでのニューロンｉの出力、ｗ_ijを要素
とする結合荷重、閾値ｈ_i、外部からの刺激Ｓ_iとす
る。このとき巨視的状態方程式は、

【００２０】

【００２１】であり、Ｆ（Ｕ）は単調増加の飽和関数で
ある。（５）式で表わされるランダム結合回路の平衡状
態は単安定か双安定になるので振動解は得られない。そ
のため、この様なランダム結合回路である神経集団のい
くつかを相互に結合した系を考える。いま興奮性
（Ｎ₁）と抑制性（Ｎ₂）の２つの神経集団を結合した
系を取り上げ、振動回路になる場合について取り上げて
みる。この系の状態方程式はＵ_iを集団ｉの平均膜電
位、Ｗ_ijを集団ｉｊ間の結合荷重の平均、Ｆ_i（Ｕ_i）
を集団ｉの活性度関数として

【００２２】

【００２３】ここでＵ_I，Ｕ_II，Ｕ_III，Ｕ_IVをＵ_I ＝Ｓ＋Ｗ₁＋Ｗ₂ Ｕ_II ＝Ｓ＋Ｗ₂ Ｕ_III＝ＳＵ_IV ＝Ｓ＋Ｗ₁ ……（１１）のように定義すると活性度関数の近似により、これらは
Ｕ₁−Ｕ₂平面上で第ｉ象限にある時にＵ_i（ｉ＝Ｉ，
ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ）に向かって移動する。すなわち、

【００２４】

【００２５】と書ける。このＵ_iはＵ₁軸に二辺が平行
な平行四辺形を形成しており、（ｉ）この平行四辺形が
原点を囲んでいてかつ（ｉｉ）Ｗ₁₁＜｜Ｗ₁₂｜のとき系
は振動回路になる。これまで述べた振動解を持つ神経回
路網を用いると、その振動解は図７に示すような４点Ａ
ＢＣＤ、つまりＡ（０，Ａ），Ｂ（Ｂ，０），Ｃ（０，
Ｃ），Ｄ（Ｄ，０）、（Ａ＜０，Ｂ＞０，Ｃ＜０，Ｄ＜
０）を頂点とする四角形の辺上を動く。ここで平衡状態
における振動の周期Ｔについて考える。（１２）式で、
Ｕ₂成分について考えると

【００２６】

【００２７】であるので、外部からの刺激によって周波
数変調できる事がわかる。また、その周波数偏移はＳ₁
の最大最小値によって求められる。１４式に示すように
Ｔにはｒが乗じてあるので、この値を調整することによ
り発振周波数を操作できることは明らかである。

【００２８】次にＦＭ変調回路が望ましい被変調信号を
出力するように変調回路の接続の仕方と周波数比を学習
する方法について説明する。被ＦＭ変調波のスペクトル
は、搬送波を中心に対称に分布する（文献１）。そのた
め、一つの信号の伝播経路内に一つの周波数の搬送波の
み存在している場合は、高速フーリエ変換などで得られ
るスペクトルの分布から搬送波周波数を推定することが
容易である。また、一度大まかな搬送波周波数を設定す
ると、ＦＭ放送受信器などで用いられている自動周波数
調整機構（ＡＦＣ）などを用いて搬送波周波数を追随す
ることも可能である。前述のようにしてもとめられた搬
送波周波数を使い、与えられたＦＭ変調波をＦＭ復調し
ておおもとの変調信号を取り出すことができる。さらに
得られたおおもとの復調信号がやはり被ＦＭ変調信号と
考えられる時には、再帰的に搬送波周波数を求めていく
ことが出来る。また、２波以上の搬送波が同一の伝播経
路に存在している場合は、スペクトルが分離可能であれ
は、それぞれについて搬送波周波数を求めることがで
き、それぞれの周波数について前述の復調操作を行なえ
ばよい。

【００２９】得られた回路構造と、搬送波と変調信号の
周波数比から実際に演奏タイミングを発生する際につい
て説明する。演奏データには、例えば、鍵盤楽器におけ
る打鍵操作の情報及びそのタイミングについての情報が
含まれているとする。従来は、１拍目、２拍目、３拍目
と拍が移動する度に、演奏データ上のタイミングで、拍
の長さを変化させる必要があったが、本手法では、その
読み出しクロックを変化させるため、演奏タイミングの
記述には拍の長さ変化を具体的に記述する必要は無い。

【００３０】例えば、標準ＭＩＤＩファイルフォーマッ
トと呼ばれる形式で記述されるときの、打鍵信号記述で
は、ノートオンイベント、発音時間、ノートオフイベン
ト、休譜時間（休符時間）の様に演奏を記述するが、本
手法によれば、時間の記述に拍の長さの伸縮を記述する
必要はなく、発音時間と休譜時間の比を１拍あたりにつ
いて記述することになる。ＭＩＤＩクロックの様に一拍
あたりを２４サイクルで記述しているとすると、８分音
符二つを一拍中で鳴らす時には、従来は「シャッフル気
味」なら「発音長７休譜長（休符長）７発音長５休譜長
５」のごとく音符毎の長さを変え、しかも２拍目を短
く、つまりＭＩＤＩクロック２４サイクル未満に収まる
ように修正し、３拍目は長めに、つまりＭＩＤＩクロッ
ク２５サイクル以上になるように修正するという作業を
行なう必要があった。本手法によると、打鍵データ自体
には最前に述べたサイクル数の変化を記述する必要はな
く、ただ「発音長６休譜長６発音長６休譜長６」の様に
全てを記述したデータを用意するだけで良い。回路構造
と周波数比を設定することにより、これらのサイクル自
体の長さを可変し、演奏データを読み出し、打鍵操作情
報を処理すると、演奏タイミングは次々と得られていく
ことになる。

【００３１】そのため、発音長や休譜長を記述するため
の分解能は低く押えても、読み出しクロックのＦＭ変調
による変化によって、同等の効果が得られ、分解能を低
くすることにより時刻記述を短くすることができ、そし
て、記述空間占有量の縮小を実現することが出来る。ま
た、分解能を低くすることによって、従来の高分解能を
もとに記述していた演奏タイミングを表す複数種類の記
述が同一のものになる場合があり、その場合は一つの打
鍵操作記述と、複数種類の回路構造及び周波数比のペア
の記述に分解でき、記憶空間占有量の縮小を実現でき
る。

【００３２】また、打鍵操作におけるタイミングの細か
なデータをユーザが作成しなくても、あらかじめ用意さ
れた回路構成と周波数比を用いることで時間の伸縮を実
現できるため、ユーザはタイミングデータの作成作業の
煩わしさから解放されることになる。

【００３３】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は第１の本発明による楽音演奏タイミング生成
装置の一実施例を示すブロック図である。

【００３４】この楽音演奏タイミング生成装置は、周波
数変調部１１と、演奏データ記憶部１２と、演奏データ
読み出し部１３を有する。周波数変調部１１は一つ以上
の周波数変調器と一つ以上の発振器からなり、それらが
接続回路が生成する波形を整形し非均一間隔のパルス波
を生成する。演奏データ記憶部１２は、楽器の制御情報
とそれらを用いるべきタイミングを記憶する。

【００３５】演奏データ読み出し部１３は、周波数変調
部１１が生成するパルス波を計数する事で演奏データ記
憶部１２に納められた演奏タイミングを計り、それに基
づき楽器制御情報を演奏データ記憶部１２から読み出
す。以上の構成の楽音演奏タイミング生成装置では、演
奏データ記憶部１２には４分音符や８分音符などといっ
た音符長と音程による楽器操作情報が収められている。
演奏データ読み出し部１３は、周波数変調部１１の出力
する信号をそのままあるいは分周して計測し、それに基
づいて演奏データ記憶部１２から楽器操作信号を読み出
す。

【００３６】図２は第２の本発明による楽音演奏タイミ
ング生成装置の一実施例を示すブロック図である。この
楽音演奏タイミング生成装置は、変調データ記憶部２１
と、変調器制御部２２と、周波数変調部２３と、演奏デ
ータ記憶部２４と、演奏データ読出し部２５と、楽器接
続インターフェース部２６を有する。変調データ記憶部
２１は１段以上のＦＭ変調をする回路の構成及び、変調
周波数と搬送波周波数の比、位相、振幅の変調データを
記憶する。演奏データ記憶部２４は制御すべき楽器の操
作情報と、変調データ記憶部中より選択する変調データ
のインデックスを記憶する。変調器制御部２２は、演奏
データ記憶部２４から変調データ記憶部２１中の変調デ
ータのインデックスを読み取り、対応する変調データを
変調データ記憶部２１から読みとり出力する。周波数変
調部２３は、変調器制御部２２の出力する変調データに
より変調回路を構成し、変調された信号を出力する。演
奏データ読み出し部２５は周波数変調部２３の出力する
変調された信号もしくは該信号を分周した信号に同期し
て、演奏データ記憶部２４から楽器の操作情報を読みと
り出力する。楽器接続インターフェース部２６は、演奏
データ読み出し部２５の出力する楽器操作情報を受けと
り、接続された楽器の制御信号に変換する。

【００３７】以上の構成の楽音演奏タイミング生成装置
では、演奏データ記憶部２４には４分音符や８分音符な
どといった音符長と音程による楽器操作情報及び、どの
様なリズムで演奏するかを表すリズムのインデックスが
収められている。また、変調データ記憶部２１には、リ
ズムのシャッフルの度合いや速度変化の様子などを実現
するためのＦＭ変調回路の構成情報たる回路の接続情報
・搬送波周波数と変調周波数の比・位相・振幅といった
情報が収められている。変調器制御部２２は演奏データ
記憶部２４から得られたリズムのインデックスをもとに
周波数変調部２３にて実現すべき変調回路の情報を変調
データ記憶部２１から選択して周波数変調部２３上に実
現し、さらに変調器制御部２２は周波数変調部２３の発
振および変調を開始させる。演奏データ読み出し部２５
は、周波数変調部２３の出力する信号をそのままあるい
は分周して計測し、それらに基づいて演奏データ記憶部
２４から楽器操作信号を読み出し、楽器接続インターフ
ェース部２６に出力する。楽器接続インターフェース部
２６は、楽器操作信号ＭＩＤＩなどの楽器制御信号に変
換し出力するが、楽器制御信号はＭＩＤＩに限るもので
はなく、また接続楽器に依存する。

【００３８】また、周波数変調部２３から出力され得る
非均一間隔のパルスを用いて演奏データを必要時に読み
出す代りに、あらかじめ演奏データ読み出し部２５にお
いて等間隔パルスにて計量した時間に置き換えて、従来
のシーケンサー等で用いていた時間表現に変更してから
用いることも可能である。この場合には楽器接続インタ
ーフェース部２６は内部に等間隔パルスで時間を計量
し、換算する機能を保持しているものとする。たとえ
ば、本発明により演奏データ読み出し部２５より出力さ
れた当間隔パルスにて計測された時間に置き換えられた
演奏データを従来のＱＸ−１などのシーケンサーに転送
して演奏する場合が相当する。

【００３９】図３は、第３の本発明による楽音演奏タイ
ミング生成装置の一実施例を示すブロック図である。こ
の楽音演奏タイミング生成装置は、変調データ記憶部３
１と、変調器制御部３２と、周波数変調部３３と、演奏
データ記憶部３４と、演奏データ読み出し部３５と、楽
器接続インターフェース部３６と、譜面情報保持部３７
と、演奏タイミング保持部３８と、変調信号情報抽出部
３９を有する。変調データ記憶部３１は１段以上のＦＭ
変調をする回路の構成及び、変調周波数と搬送波周波数
の比、位相、振幅を記憶する。演奏データ記憶部３４は
制御すべき楽器の操作情報と、変調データ記憶部中より
選択する変調データのインデックスを記憶する。変調器
制御部３２は、演奏データ記憶部３４から変調データ記
憶部３１中の変調データのインデックスを読み取り、対
応する変調データを変調データ記憶部３１から読み取り
出力する。

【００４０】周波数変調部３３は、変調器制御部３２の
出力する変調データにより変調回路を構成し、変調され
た信号を出力する。演奏データ読み出し部３５は周波数
変調部３３の出力する変調された信号もしくは該信号を
分周した信号に同期して、演奏データ記憶部３４から楽
器の操作情報を読みとり出力する。楽器接続インターフ
ェース部３６は、演奏データ読み出し部３５の出力する
楽器操作情報を受けとり、接続された楽器の制御信号に
変換する。譜面情報保持部３７では、楽譜などをはじめ
とする楽器演奏者に依存しない演奏のための情報を保持
する。演奏タイミング保持部３８では、譜面情報保持部
３７中に保持している譜面情報に対応する演奏の特に発
音または楽器操作のタイミングを保持している。変調信
号情報抽出部３９では、譜面情報保持部３７から得た譜
面情報と演奏タイミング情報保持部３８から得た演奏タ
イミングより、対応する時間の伸縮を解析し、スペクト
ル分析とＦＭ信号の復調を用いて演奏タイミングを実現
するための情報を抽出する。

【００４１】以上構成の楽音演奏タイミング生成装置の
タイミング学習モード時には、変調信号情報抽出部３９
は、譜面情報保持部３７と演奏タイミング保持部３８中
の対応する演奏内容の操作タイミングより、演奏中のタ
イミング変化を取り出し、そのタイミング変化から得ら
れる位相の進みまたは遅れから正弦波を変形させた波形
を生成して、該波形に対してスペクトル分析を行なう。
スペクトル分析の結果からスペクトルの搬送波の中心周
波数を推定し、ＦＭ信号を復調して、得られた波形がＦ
Ｍ変調成分をさらに含むと考えられた場合には、任意の
近似精度が得られるまでスペクトル分析とＦＭ復調の操
作を繰り返す。この操作の繰り返しの各々の過程で得ら
れた中心周波数と変調周波数は、変調データとして変調
信号情報抽出部３９より変調データ記憶部３１に出力さ
れる。変調データ記憶部３１は変調信号抽出部３９より
得られた結果をリズム選択のためのインデックスと共に
記憶する。

【００４２】またタイミング生成モード時には、演奏デ
ータ記憶部３４には４分音符や８分音符などといった音
符長と音程による楽器操作情報及び、どの様なリズムで
演奏するかを表すリズムのインデックスが収められてい
る。また、変調データ記憶部３１には、リズムのシャッ
フルの度合いや速度変化の様子などを実現するためのＦ
Ｍ変調回路の構成情報たる回路の接続情報・搬送波周波
数と変調周波数の比・位相・振幅といった情報が収めら
れている。変調器制御部３２は演奏データ記憶部３４か
ら得られたリズムのインデックスをもとに周波数変調部
３３にて実現すべき変調回路の情報を変調データ記憶部
３１から選択して周波数変調部３３上に実現し、さらに
変調器制御部３２は周波数変調部３３の発振および変調
を開始させる。演奏データ読み出し部３５は、周波数変
調部３３の出力する信号をそのままあるいは分周して計
測し、それらに基づいて演奏データ記憶部３４から楽器
操作信号を読み出し、楽器接続インターフェース部３６
に出力する。楽器接続インターフェース部３６は、楽器
操作信号をＭＩＤＩなどの楽器制御信号に変換し出力す
るが、楽器制御信号はＭＩＤＩに限るものではなく、ま
た接続楽器に依存する。

【００４３】また、周波数変調部３３から出力され得る
非均一間隔のパルスを用いて演奏データを必要時に読み
出す代りに、あらかじめ演奏データ読み出し部３５にお
いて等間隔パルスにて計量した時間に置き換えて、従来
のシーケンサー等で用いていた時間表現に変更してから
用いることも可能である。この場合には楽器接続インタ
ーフェース部３６は内部に等間隔パルスで時間を計量
し、換算する機能を保持しているものとする。たとえ
ば、本発明により演奏データ読み出し部３５より出力さ
れた当間隔パルスにて計測された時間に置き換えられた
演奏データを従来のＱＸ−１などのシーケンサーに転送
して演奏する場合が相当する。

【００４４】図４は第４の本発明による楽音演奏タイミ
ング生成装置の一実施例を示すブロック図である。この
楽音演奏タイミング生成装置は、発振パラメータ記憶部
４１と、発振パラメータバッファ部４２と、発振制御部
４３と、周波数変調ニューラルネットワーク部４４と、
波形整形部４５と、演奏データ記憶部４６と、演奏デー
タ読み出し部４７と、楽器接続インターフェース部４８
を有する。発振パラメータ記憶部４１は、一組以上のネ
ットパラメータを記憶する。演奏データ記憶部４６は制
御すべき楽器の操作情報と、発振パラメータ記憶部４１
中より選択するネットパラメータのインデックスを記憶
する。発振パラメータバッファ部４２は発振パラメータ
記憶部４１中に記憶されたネットパラメータから特定の
物を取り出し、保持する。周波数変調ニューラル・ネッ
トワーク部４４は発振パラメータバッファ部４２に保持
されたネットパラメータに従いＦＭＮＮを形成し、発振
動作と変調動作を行う。波形整形部４５は周波数変調ニ
ューラル・ネットワーク部４４が出力する波形を整形
し、計数を行い易いパルス波形に整形する。発振制御部
４３は、演奏データ記憶部４６から発振パラメータ記憶
部４１中の変調データのインデックスを読み取り、対応
する変調データを変調データ記憶部４１から読み取る動
作を発振パラメータバッファ部４１に行わせ、さらに周
波数変調ニューラル・ネットワーク部４４のネットワー
クの状態を変更させ、発振及び変調動作を行わせる。演
奏データ読み出し部４７は波形整形部４５の出力するパ
ルスまたは該パルスを分周した信号に同期して、演奏デ
ータ記憶部４６から楽器の操作情報を読みとり出力す
る。楽器接続インターフェース部４８は、演奏データ読
み出し部４７の出力する楽器操作情報を受けとり、接続
された楽器の制御信号に変換する。

【００４５】以上の構成の楽音演奏タイミング生成装置
では、演奏データ記憶部４６には４分音符や８分音符な
どといった音符長と音程による楽器操作情報及び、どの
様なリズムで演奏するかを表すリズムのインデックスが
収められている。また、発振パラメータ記憶部４１に
は、リズムのシャッフルの度合いや速度変化の様子など
を実現するためのＦＭＮＮの構成情報たるネットパラメ
ータが収められている。発振制御部４３は演奏データ記
憶部４６から得らえたリズムのインデックスをもとに周
波数変調ニューラル・ネット部４４にて実現すべき変調
回路の情報を発振パラメータ記憶部４１から選択して発
振パラメータバッファ部４２上の保持し、さらに発振制
御部４３は周波数変調ニューラル・ネットワーク部４４
の状態を変更させ、発振および変調を開始させる。波形
整形部４５は周波数変調ニューラル・ネットワーク部４
４の出力する波形を整形し、計数に適したパルスに整形
する。演奏データ読み出し部４７は、波形整形部４５の
出力するパルス信号をそのままあるいは分周して計測
し、それらに基づいて演奏データ記憶部４６から楽器操
作信号を読み出し、楽器接続インターフェース部４８に
出力する。楽器接続インターフェース部４８は、楽器操
作信号をＭＩＤＩなどの楽器制御信号に変換し出力する
が、楽器制御信号はＭＩＤＩに限るものではなく、また
接続楽器に依存する。

【００４６】また、周波数変調部４５から出力され得る
非均一間隔のパルスを用いて演奏データを必要時に読み
出す代りに、あらかじめ演奏データ読み出し部４７にお
いて等間隔パルスにて計量した時間に置き換えて、従来
のシーケンサー等で用いていた時間表現に変更してから
用いることも可能である。この場合には楽器接続インタ
ーフェース部４８は内部に等間隔パルスで時間を計量
し、換算する機能を保持しているものとする。たとえ
ば、本発明により演奏データ読み出し部４７より出力さ
れた当間隔パルスにて計測された時間に置き換えられた
演奏データを従来のＱＸ−１などのシーケンサーに転送
して演奏する場合が相当する。

【００４７】発振パラメータ記憶部４１及び発振パラメ
ータバッファ部４２及び発振制御部４３及び周波数変調
ニューラル・ネットワーク部４４の具体的な実施例とし
ては図５の装置があげられる。この装置は、マイクロプ
ロセッサ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＯＭ５３と、入力用
ＦＩＦＯ５４と、入力用磁気ディスク５５と、割り込み
信号線５６を有している。ＲＯＭ５２には、７式に示す
ノードの状態遷移の計算を行なうプログラム及び、入力
用ＦＩＦＯ５４と入力磁気ディスク５５よりデータを読
み込むための制御プログラム及び、発振制御部４３に相
当するプログラムが格納されている。この発振制御部４
３に相当するプログラムは、割り込み信号線５６より割
り込みが発生すると、データバスからリクエスト番号を
読みとり、その番号に応じて、状態遷移計算開始または
状態遷移計算停止または入力用ＦＩＦＯ５４及び入力磁
気ディスク５５からのネットパラメータ読み込みを行な
う。ＲＡＭ５１にはノードのネットパラメータ及びノー
ドの内部状態が格納される。入力磁気ディスク５５には
ネットパラメータが一つ以上格納されている。入力磁気
ディスク５５は、発振パラメータ記憶部４１を実現す
る。また、入力用ＦＩＦＯ５４は発振パラメータバッフ
ァ部４２を実現する。

【００４８】動作時には、まず、マイクロプロセッサ５
１は発振制御４３に相当するプログラムを実行し、必要
であれば入力用ＦＩＦＯ５４と入力磁気ディスク５５よ
りネットワークパラメータを読み込む。その後、マイク
ロプロセッサ５１は、割り込み信号線５６から割り込み
があるまで、７式の状態変化の計算を行ない、データバ
スとアドレスバスから計算結果を出力する。また、割り
込み信号線５６より割り込みが発生すると、データバス
上のリクエスト番号に応じて状態遷移計算停止または入
力用ＦＩＦＯ５４と入力磁気ディスク５５からのネット
パラメータの読み込みを行ない続ける。

【００４９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、演
奏データを読み出すクロックを可変とし、さらに読み出
しクロックの周波数的変化を周波数変調の重ね合わせと
して記憶することにより細かなタイミングデータを基本
周波数と周波数比からなるデータに変換して記憶し、加
えて、譜面上で同じリズムパターンとして表記されるリ
ズムに対し、すでに作成されているものから基本周波数
と周波数比を流用することにより、記憶空間を縮小する
ことを可能としている。また、この周波数比のデータを
流用することによってタイミングデータの作成の煩わし
さからユーザを解放することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の本発明の楽音演奏タイミング生成方法を
実施する装置のブロック図である。

【図２】第２の本発明の音楽演奏タイミング装置の一実
施例のブロック図である。

【図３】第３の本発明の音楽演奏タイミング装置の一実
施例のブロック図である。

【図４】第４の本発明の音楽演奏タイミング装置の一実
施例のブロック図である。

【図５】第４の本発明の楽音演奏タイミング装置の周波
数変調ニューラル・ネットワーク部の一例を示すブロッ
ク図である。

【図６】等間隔のリズムから得たパルスと、不均一間隔
でリズムから得たパルスの一例を示す図である。

【図７】ＦＭＮＮの発振解の一例を示す図である。

【符号の説明】

１１周波数変調部１２演奏データ記憶部１３演奏データ読み出し部２１，３１変調データ記憶部２２，３２変調器制御部２３，３３周波数変調部２４，３４演奏データ記憶部２５，３５演奏データ読み出し部２６，３６，４８楽器接続インターフェース部３７譜面情報保持部３８演奏タイミング保持部３９変調信号情報抽出部４１発振パラメータ記憶部４２発振パラメータバッファ部４３発振制御部４４周波数変調ニューラル・ネットワーク部４５波形整形部４６演奏データ記憶部４７演奏データ読み出し部５１マイクロプロセッサ５２ＲＯＭ５３ＲＡＭ５４入力用ＦＩＦＯ５５入力磁気ディスク５６割り込み信号線

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】楽曲の自動演奏装置における再生時の楽
音演奏タイミングにゆらぎを与える楽音演奏タイミング
生成装置において、楽音演奏データの読み出しクロックたるタイミングにゆ
らぎを与えるタイミング生成モードを有し、該タイミン
グ生成モード時においては、少なくとも一つの発振器と
周波数変調器から構成されかつ曲調ならびに曲中におけ
る演奏の位置に応じて搬送波たるパルス波および変調波
の周波数および位相および振幅の内の少なくとも一つを
変更することが可能な周波数変調部と、楽器を操作するための制御情報を制御信号を送るタイミ
ングとともに記憶する演奏データ記憶部と、前記周波数
変調部から得られるパルスを計数することで前記演奏デ
ータ記憶部より得られる制御信号を送る読み出しタイミ
ングを得て前記演奏データ部より楽器の制御信号を読み
出す演奏データ読み出し部とを有することを特徴とする
楽音演奏タイミング生成装置。
【請求項２】楽曲の自動演奏装置における再生時の楽
音演奏タイミングにゆらぎを与える楽音演奏タイミング
生成装置において、少なくとも１段の周波数変調を行う周波数変調回路にお
ける周波数変調の段数及び搬送波の周波数及び搬送波と
変調信号の周波数比及び位相及び振幅をインデクスに対
応させて記憶する変調データ記憶部と、制御する楽器の操作情報及び前記変調データ記憶部中の
変調データを表すインデクスとあわせて記憶する演奏デ
ータ記憶部と、前記演奏データ記憶部から得られるインデクスより前記
変調データ部から対応する変調データを取り出して信号
の周波数変調段数及び搬送波の周波数及び搬送波と変調
信号の周波数比及び位相及び振幅を取り出す変調器制御
部と、前記変調器制御部で取り出された変調データにより周波
数変調を行い被変調波を出力する周波数変調部と、前記周波数変調部から得られた波形又は当該波形を整形
した信号を読み出しタイミングとして用いて、前記演奏
データ記憶部から楽器操作情報を読み出す演奏データ読
み出し部と、前記演奏データ読み出し部からの前記操作情報を前記楽
曲の自動演奏装置に接続された楽器に受け渡す為の楽器
接続インタフェース部とを備えることを特徴とする楽音
演奏タイミング生成装置。
【請求項３】タイミング生成モードおよびタイミング
学習モードを有し、種種の楽曲またはその一部について
拍頭または譜面もしくはそれに代わる演奏情報記録手段
によって記述された音符表現におけるタイミングなどの
演奏上の基準タイミングを記録する譜面情報保持部と、前記基準タイミングを記録した楽曲またはその一部に対
応する実際の演奏タイミングを記憶する演奏タイミング
保持部と、タイミング学習モードとして前記基準タイミングと前記
演奏タイミングのデータからスペクトル分析とＦＭ復調
を用いて周波数変調の段数と搬送波の周波数及び変調信
号の周波数比及び位相及び振幅を取り出し前記変調デー
タ記憶部に出力する変調信号情報抽出部とを更に備える
ことを特徴とする請求項２記載の楽音演奏タイミング生
成装置。
【請求項４】楽曲の自動演奏装置における再生時の楽
音演奏タイミングにゆらぎを与える楽音演奏タイミング
生成装置において、ネットパラメータとして周波数変調ニューラルネットワ
ークのノード接続状態および結合荷重および状態遷移の
時定数及びノードのしきい値の組を少なくとも一つ記憶
する発振パラメータ記憶部と、前記発振パラメータ記憶部から１組のネットパラメータ
を読み込み保持する発振パラメータバッファ部と、前記発振パラメータバッファ部のネットパラメータによ
り定まる周波数変調ニューラルネットを実現する周波数
変調ニューラル・ネットワーク部と、制御する楽器の操作情報及び前記発振パラメータ記憶部
中のネットパラメータのインデックスを記憶する演奏デ
ータ記憶部と、前記発振パラメータ記憶部中のネットパラメータを特定
し前記発振パラメータバッファ部に読み込ませる制御を
行い前記周波数変調ニュートラル・ネットワーク部の状
態を前記インデクスに従って変化させ発振および変調動
作を行わせる発振制御部と、前記周波数変調ニューラル・ネットワークの出力する波
形を整形する波形整形部と、前記波形整形部から得られた波形又は当該波形を整形し
た信号を読み出しタイミングとして用いて、前記演奏デ
ータ記憶部から楽器操作情報を読み出す演奏データ読み
出し部と、前記演奏データ読み出し部からの前記操作情報を前記楽
曲の自動演奏装置に接続された楽器に受け渡す為の楽器
接続インタフェース部とを備えることを特徴とする楽音
演奏タイミング生成装置。