JP2682240B2

JP2682240B2 - 電子楽器

Info

Publication number: JP2682240B2
Application number: JP3015845A
Authority: JP
Inventors: 明山内
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1991-01-16
Filing date: 1991-01-16
Publication date: 1997-11-26
Anticipated expiration: 2012-11-26
Also published as: US5286916A; JPH04242293A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、バイオリン
等の擦弦楽器の楽音を合成することができる電子楽器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、バイオリン等の擦弦楽器
の楽音を合成する電子楽器にあっては、その音源にＦＭ
変調による音色合成方式や、ＰＣＭなどの波形記憶方式
によるもの等が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たＦＭ変調による音色合成方式によれば、擦弦楽器の音
色としてある程度の特徴を持たせることは可能であった
が、音色変化といい音色の豊かさといい、自然楽器とは
かなりの隔たりがあった。一方、ＰＣＭなどの波形記憶
方式による音色合成法では、自然楽器と同じ波形を出力
することが可能なため、かなり豊かな音色も形成するこ
とができるようになったと言える。しかし、この波形記
憶方式にあっては、記憶された数種の波形を用いて補間
を行っても、元の記憶波形から掛離れた出力波形を発生
することができない。これに加えて、出力波形の連続性
が問題になり、例えば、不連続点で雑音が発生する等の
欠点が指摘されている。

【０００４】このように、従来方式のディジタル音源で
は、何れも発音の度毎に全く同じ音色が形成されるた
め、自然楽器のような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。この発明は上述した事情に鑑
みてなされたもので、擦弦楽器の発音メカニズムを忠実
にシミュレートする電子楽器を提供することを目的とし
ている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、少なくとも
遅延手段および減衰手段を閉ループ接続し、該閉ループ
を循環する信号を楽音信号として出力する第１および第
２の閉ループ手段と、駆動信号を発生する駆動信号発生
手段と、前記楽音信号の発音指示および消音指示を行う
指示手段と、発音指示に応答して前記駆動信号発生手段
から発生された駆動信号を前記閉ループ手段に供給する
制御手段であって、前記指示手段による第１の楽音信号
に関する発音指示に応答して、前記第１の閉ループ手段
に対する前記駆動信号の供給を開始し、前記第１の楽音
信号に関する発音指示の後の第２の楽音信号に関する発
音指示に応答して、前記第１の閉ループ手段に対する前
記駆動信号の供給を停止するとともに、前記第２の閉ル
ープ手段に対する前記駆動信号の供給を開始し、前記第
２の楽音信号に関する発音指示の後の前記第２の楽音信
号に関する消音指示に応答して、前記第２の閉ループ手
段に対する前記駆動信号の供給を停止するとともに、前
記第１の閉ループ手段に対する前記駆動信号の供給を開
始する制御手段と、前記第１および第２の閉ループ手段
の各々を循環する信号を加算して出力する出力手段とを
具備することを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記の構成によれば、少なくとも遅延手段およ
び減衰手段を有する第１および第２の閉ループ手段に駆
動信号が供給され、各閉ループ手段内を、駆動信号に基
づく信号が循環することによって楽音信号が形成され
る。この結果、実際の擦弦楽器の発音機構に即した過程
によって楽音信号が形成される。また、第１の楽音信号
に関する発音指示に応答して、第１の閉ループ手段に対
する駆動信号の供給を開始し、第１の楽音信号に関する
発音指示の後の第２の楽音信号に関する発音指示に応答
して、第１の閉ループ手段に対する駆動信号の供給を停
止するとともに、第２の閉ループ手段に対する駆動信号
の供給を開始し、第２の楽音信号に関する発音指示の後
の第２の楽音信号に関する消音指示に応答して、第２の
閉ループ手段に対する駆動信号の供給を停止するととも
に、第１の閉ループ手段に対する駆動信号の供給を開始
するようにしたので、移弦レガート演奏を簡単な構成で
忠実に再現することができる。

【０００７】

【実施例】Ａ．全体構成図１に示す電子楽器は、バイオリン等の擦弦楽器をシミ
ュレートするものである。図において、１は弓と弦との
動作特性をシミュレートする非線形関数である。２は弓
によって擦弦された弦の伝搬特性をシミュレートする線
形関数である。３は弦振動の共鳴をシミュレートする共
鳴系／出力部である。

【０００８】ここで、上記各要素の具体的な構成を説明
する前に、代表的な擦弦楽器である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図２を参照
し、説明する。図２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、それぞれ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する。そして、弦Ｓの変位が大きく
なって、弦Ｓの弾性力によって決る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と一本、一本の毛とが接触
する各摩擦位置において、上記振動の励起が行われる。
図２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。

【０００９】各擦弦位置において、弦Ｓに励起された振
動は２つに分岐される。すなわち、一方は固定端Ｔ₁側
へ振動波Ｗａとなって伝搬し、他方は固定端Ｔ₂側へ振
動波Ｗｂとなって伝搬する。そして、この振動波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側へ伝搬し、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側へ伝搬する。そして、弦Ｓは振動波ＷａおよびＷ
ｂ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。

【００１０】このように、図１に示した構成は、弦を弓
で擦ることによって、その摩擦力で弦振動が生じ、弦を
固定する駒がこの弦振動を楽器の胴体に伝搬させ、これ
が共鳴することで楽音が発生する過程をシミュレートす
るものである。こうした構成は、非線形楽音合成方式と
呼ばれる。

【００１１】次に、図３は上述した非線形楽音合成方式
による電子楽器の概要を示すブロック図である。図にお
いて、４は演奏操作子であり、演奏操作に応じた各種情
報を発生する。この各種情報とは、音の高さ、音の長
さ、音の強さおよび音の質を表わす情報である。５は演
奏操作子４から供給される各種情報に基づいて音源パラ
メータを発生するＣＰＵである。この音源パラメータと
は、運弓速度、運弓圧力、弦の長さおよびフィルタ係数
である。６は前述の非線形楽音合成方式による音源であ
り、ＣＰＵ５から供給される音源パラメータに応じて所
定のアルゴリズムに従って楽音を発生する。この音源６
の構成については後述する。７はエンベロップジェネレ
ータである。このエンベロップジェネレータ７は、鍵の
オンオフに対応して楽音の振幅エンベロープを制御す
る。このような構成によれば、まず、演奏者によって演
奏操作子４が操作されると、各種演奏情報がＣＰＵ５に
供給される。ＣＰＵ５は、必要に応じてエンベロープジ
ェネレータ７を用いて音源パラメータを発生し、これを
音源６へ出力する。音源６は、上述した擦弦楽器の発音
メカニズムをシミュレートして楽音を発生する。

【００１２】図４は、この音源６の構成例を示すブロッ
ク図である。図において、８は非線形部であり、前述し
た擦弦点における弓と弦との間の摩擦特性を表わす関数
で記述されている部分である。この非線形部８には、上
述した運弓速度と運弓圧力とがＣＰＵ５から供給され
る。９は弦振動の伝搬特性を集中定数としてモデル化し
てシミュレートする線形部である。この線形部９は、弦
を固定する固定端、すなわち、一方（駒側）の固定端を
表わす集中定数９ａと、他方（糸巻側）の固定端を表わ
す集中定数９ｂとからなる。なお、これら集中定数９
ａ，９ｂは、弦振動の伝搬遅延を表わす遅延回路と、弦
振動の位相特性を表わす低域通過形のフィルタ回路と、
固定端での位相反転を表わす終端反射回路と、振幅通過
特性を表わす直流減衰回路とから構成されている。ここ
で、この振幅通過特性は、弦の質量、断面積、張力など
によって決るものである。１０は集中定数９ｂを構成す
る各回路出力を加算する加算回路である。この加算回路
１０は、次の理由により構成されている。楽音出力の取
り出し点は、駒からの波動が楽器胴体に伝搬することを
鑑みた場合、駒付近の弦振動を取り出す方が良さそうで
あるが、線形部９を集中定数としてしているため、必ず
しも駒を出力点とすることが最良ではなく、色々な点の
出力を合成したものを加算して出力するほうが良いから
である。１１は高域通過形のフィルタ回路であり、加算
回路１０の出力に対して振幅通過特性を制御して音色を
調整する。

【００１３】次に、図５は上述した非線形部８における
非線形関数、すなわち、弓と弦との間の摩擦特性を示す
図である。図において、横軸は運弓速度と擦弦点へ向う
振動波の振動速度との相対速度であり、縦軸はその相対
速度に対する摩擦力を表わす。なお、この縦軸は弦振動
に対する力積と見なすこともできる。また、縦軸の最大
値は、最大静止摩擦力となるから、運弓圧力によってそ
のスケールを相似的に伸縮する。但し、音強によって音
質を変化させる場合には、スケールを非相似的に伸縮さ
せる。このような非線形関数は、非線形部８のＲＯＭに
テーブルとして具備されている。

【００１４】さて、次に、上記構成による音源６と、こ
れに供給される音源パラメータ（図３参照）との対応に
ついて説明する。まず、音源パラメータの内、「運弓速
度」および「運弓圧力」は上述の通り、図５に示した非
線形テーブルに作用する。「弦の長さ」は、線形部９の
遅延回路を構成するシフトレジスタの段数を定め、これ
により遅延時間を決める。「フィルタ係数」は、線形部
９のフィルタ回路や、フィルタ回路１１の遮断周波数な
どの特性を決めるものである。

【００１５】ところで、演奏操作に応じて発生する演奏
情報には、音程、音長、音強および音質等が挙げられる
が、これら情報は上記音源パラメータと１対１に対応さ
せることができない。そこで、ＣＰＵ５がこれら演奏情
報を音源パラメータに変換している。このＣＰＵ５で
は、実際の擦弦楽器における発音機構をモデル化（以
下、これを擦弦モデルと言う）して動作させる。例え
ば、「弦の長さ」Ｌは、演奏情報である「音程」の周波
数ｆを求め、それを標本化周波数ｆsで割り、フィルタ
回路の特性で決る所定の変数ｄを減ずることで得られる
（次式のＥｑ１参照）。Ｌ＝ｆ／ｆs−ｄ（Ｅｑ１）また、「運弓速度」Ｖｂ、「運弓圧力」Ｆｂについて
は、まずこれらの比の標準値（例えば、Ｖｂ／Ｆｂ＝ａ
とする）を決めておく。そして、演奏操作子４からは音
強ｖが入力された場合、Ｆｂ＝ｖ（Ｅｑ２）としておけば、ＦｂとＶｂとの比がａと定めてあるか
ら、Ｖｂ＝ａ × Ｆｂ（Ｅｑ３）となる。ところで、擦弦モデルにおいては、このＶｂと
Ｆｂとの比ａによって音の堅さ、つまり音質が決るた
め、演奏操作子４からの音質情報によって、この比ａの
値を制御すれば良い。しかし、この比ａを変化させるだ
けでは音質の変化にも限度があるため、さらに音質を変
化させる場合には、「フィルタ係数」を変化させればよ
い。次に、演奏情報の内の音長は、操作子が鍵盤の場
合、キーを押している長さに対応させると良い。この場
合、キーオンに伴って、上記Ｅｑ２，Ｅｑ３式の変換を
行う。さらに、実際の演奏態様に即したものにするに
は、音強ｖに時間関数を乗じる形とする。なお、以上に
示した例は、実際の擦弦楽器に倣った制御であるが、こ
れと反対に実際の挙動を無視した独創的な制御を行うこ
とで、全く新たな楽器を創作することも可能になる。

【００１６】次に、こうした非線形楽音合成方式による
電子楽器をリアルタイムに演奏するには、例えば、音源
６をＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）で構成す
る。図６は、音源６をＤＳＰで構成した場合のプログラ
ムフロー例である。以下、図６を参照して、このプログ
ラムフローについて説明する。まず、ステップＳ１で
は、メモリ１読み出しによって、擦弦点における弦振動
の瞬時速度が読み出される。この弦振動は、駒側の弦を
伝搬するものである。同様に、ステップＳ２では、メモ
リ２読み出しによって擦弦点における弦振動の瞬時速度
が読み出される。この場合、ナット側（糸巻側）の弦を
伝搬する弦振動となる。そして、これらの読み出しデー
タは、それぞれ弦の終端反射条件を記述したステップＳ
３，Ｓ４の「終端反射」に供給される。さらに、このス
テップＳ３，Ｓ４を介したデータは、それぞれ弦の伝搬
特性を記述したステップＳ５，ステップＳ６に供給され
る。このステップＳ５，ステップＳ６の出力は、ステッ
プＳ７において読み込まれた運弓速度データとステップ
Ｓ８において加減算される。

【００１７】次に、ステップＳ９において読み込まれた
運弓圧力データは、ステップＳ８の出力で除算される
（ステップＳ１０）。この除算結果は、次のステップＳ
１１に供給される。これにより、ステップＳ１１では、
例えば、この除算結果を読み出しアドレスとして非線形
関数が記憶されたＲＯＭから非線形テーブルの値を読み
出す。次いで、ステップＳ１２では、上述した運弓圧力
データと、この非線形関数出力値とを乗算する。この乗
算結果は、ステップＳ５，Ｓ６の出力とそれぞれ加算さ
れ（ステップＳ１３，Ｓ１４）、続いて、各々の加算結
果がメモリ１、メモリ２に書込まれる（ステップＳ１
５，Ｓ１６）。ここで、メモリ１とは、駒側の弦振動の
速度を一時記憶するシフトレジスタまたはメモリ、メモ
リ２とはナット側の弦振動の速度を一時記憶するシフト
レジスタまたはメモリを指す。

【００１８】このような処理から楽音を取り出す場合、
様々な取り出しが考えられるが、一般的には駒側のデー
タの一部をステップＳ５の「フィルタ１」から取り出
し、これを共鳴系１２へ入力し、出力部１３によって楽
音出力とする。この共鳴系１２は、楽器の胴における共
鳴をシミュレートするものであって、高次のＦＩＲフィ
ルタなどによって構成されている。なお、この共鳴系１
２の出力を上述したメモリ１、またはメモリ２へ帰還さ
せると、さらに豊かな響きを得ることが可能になる。

【００１９】Ｂ．各種演奏操作子による実施例ここでは、前述した非線形楽音合成方式による電子楽器
に各種演奏操作子を適用した場合の各擦弦モデルについ
て説明する。なお、演奏操作子としては、鍵盤、フット
コントローラ、ジョイスティック、フットスイッチ、ス
ライドボリューム、ポルタメントバーおよび圧力センサ
を挙げる。

【００２０】（１）鍵盤を適用した擦弦モデル以下には、鍵盤操作に応じて音程、音長、音強および音
質を指定する各擦弦モデルについて説明する。ａ．音程指定図７は、この発明による第２実施例の構成を示すブロッ
ク図である。この図において、図３に対応する部分に
は、同一の番号を付し、その説明を省略する。また、こ
の図が図３に示したものと異なる点は、モジュレーショ
ン１０を追加した構成としたことである。この図におい
て、４はＭＩＤＩ鍵盤であり、押鍵操作に応じたＭＩＤ
Ｉ情報を出力する。尚、図８にＭＩＤＩ鍵盤４によって
生成されるＭＩＤＩキーコードを示す。このＭＩＤＩ鍵
盤４の出力する情報の内、最も重要となるキーオン、キ
ーオフについて説明する。まず、ＭＩＤＩフォーマット
におけるキーオンは、「＄９？ｃｃｉｉ」で表わさ
れる。ここで、ｃｃはキーコード、ｉｉはイニシャルタ
ッチ、またはキーオンベロシティを表わす１６進数であ
る。？は０〜＄Ｆの１６進数であって、ＭＩＤＩチャン
ネルを表わしている。また、キーオフは、「＄８？ｃ
ｃｏｏ」で表わされ、ｏｏはキーオフベロシティであ
る。その他、キーオン後の押鍵圧力を表わす出力とし
て、「＄Ｄ？ａａ」、「＄Ａ？ｃｃａａ」があ
り、「＄Ｄ？ａａ」の方は鍵盤全体が同じ圧力で押さ
れていると見なしたもので、「＄Ａ？ｃｃａａ」の
方は各鍵毎の圧力を表わし、どの鍵盤かはｃｃによって
示されるようになっている。５はＣＰＵである。このＣ
ＰＵ５は、変調５ａ、弦長計算５ｂ、弓圧計算５ｃおよ
び弓速計算５ｄの各処理部からなり、これら処理部５ａ
〜５ｄの動作については後述する。

【００２１】次に、上記構成における音程指定動作およ
びビブラート動作について説明する。音程指定動作音程は、キーコードに応じて弦長を制御することで指定
される。すなわち、押鍵操作に応じて発生するキーコー
ドが図８に示すように対応付けられている場合、例え
ば、Ｃ３の鍵が操作されると、「＄３Ｃ」のキーコード
が出力される。ここで、完全な平均律を用いると、「Ａ
３＝４４０Ｈｚ」のチューニングでは、「Ｃ３＝２６
１．６Ｈｚ」となり、一般にキーコードＫＣと周波数ｆ
との関係は、Ａ３のキーコードが「＄４５」であるか
ら、次式Ｅｑ４で表わされる。

【数１】ここで、ｆＡ３は「Ａ３」における発音周波数で、上記
の例では、ｆＡ３＝４４０Ｈｚである。

【００２２】ところで、図４に示す音源６において、遅
延回路１、２のシフトレジスタ段数がそれぞれｄｌｙ
１，ｄｌｙ２であって、かつ、フィルタ１，２の実効的
なディレイ段数がそれぞれＬ（flt1），Ｌ（flt2）の場
合にサンプリング周波数ｆsでこの音源６が動作する
と、発音周波数ｆは次式Ｅｑ５で表わすことができる。
ｆ＝ｆs／（ｄｌｙ１＋ｄｌｙ２＋Ｌ（flt1）＋Ｌ（flt
2））（Ｅｑ５）ここで、Ｌ（flt1）およびＬ（flt
2）は、フィルタ１，２の遅延特性によって決る値であ
り、弦長制御としてはｄｌｙ１、ｄｌｙ２の方が制御し
易い。しかしながら、このｄｌｙ１とｄｌｙ２との比は
音色に与える影響が大きい。例えば、この比が１に近い
ほど高音成分の少ない柔らかい音になるが、どちらかが
他方に対して大きくなると、高音成分が増えて鋭い音に
なる。そのため、音色を変化させずに音程だけを制御し
たい場合には、上記の比を一定に保ったまま、その合計
値を制御することが望ましくなる。ここで、この合計値
をＬＥＮＧとすると、ＬＥＮＧ＝ｄｌｙ１＋ｄｌｙ２（Ｅｑ６）と表わせ、前述の比はｄｌｙ１のＬＥＮＧに対する比と
いう形で、ＢＰＯＳ＝ｄｌｙ１／ＬＥＮＧ（Ｅｑ７）と表わすと、ＬＥＮＧは音程を制御するパラメータ、Ｂ
ＰＯＳは音色を制御するパラメータに分類することがで
きる。この時、ｄｌｙ２とＢＰＯＳとの関係は、１− ＢＰＯＳ＝ｄｌｙ２／ＬＥＮＧ（Ｅｑ８）となる。ここで、上述した式Ｅｑ５を、ＬＥＮＧ＝ｆs／ｆ−（Ｌ（flt1）＋Ｌ（flt2））（Ｅｑ９）と変形すると、ある鍵盤を押下され、式Ｅｑ４に従って
発音させたい周波数ｆが与えられた時には、式Ｅｑ９に
基づいてＬＥＮＧの値を決定すれば良いことがわかる。
なお、ここで問題となるのは、Ｌ（flt1）＋Ｌ（flt2）
の値の決め方である。この値は周波数の関数となり、前
述したフィルタ１とフィルタ２との伝達関数からその位
相特性を求めれば、演算で決定することができる。この
他、フィルタ１、２の遅延成分をキーコードに対応させ
たテーブルとしてメモリに記憶させておくこともでき
る。

【００２３】以上のように、鍵盤４によって音程を指定
するには、図９に示す弦長制御がなされる。すなわち、
押鍵操作（ステップＳＡ１）がなされると、その鍵に応
じたキーコードが出力され（ステップＳＡ２）、このキ
ーコードに基づいて式Ｅｑ４から発音周波数ｆを決定す
る。次いで、式Ｅｑ９によって弦長ＬＥＮＧを求め（ス
テップＳＡ４）、これを音源６に供給して所望の音程を
発生する（ステップＳＡ５）。

【００２４】アフタタッチによりビブラート動作させ
る場合（その１）押鍵後の押圧に応じて生成されるアフタタッチデータに
よって発生楽音にビブラートを与える場合について説明
する。まず、アフタタッチデータとは、前述したように
「ａａ」という２桁の１６進数であり、実際には最上位
ビットが使用されないため、７ビット、１２８階調を表
わす信号である。このようなアフタタチデータに応じて
弦長ＬＥＮＧを変化させ、発生楽音にビブラートをつけ
るものである。このビブラート動作は、例えば、バイオ
リンを演奏する態様と同じく、所定の周期で鍵盤に与え
る押圧を加えたり、抜いたりして操作する。この時、ア
フタタッチの出力は、その押鍵強さに従い、０〜１２７
の１２８段階で変化する。このアフタタッチの出力で前
述の弦長ＬＥＮＧを次式Ｅｑ１０に基づいて変調する。

【００２５】ＬＥＮＧ＝ＬＥＮＧ０×（１＋ａａ×ｃｏｅ１）（Ｅｑ１０）ここで、上記ＬＥＮＧ０は、変調をかける以前の弦長
で、押鍵されたキーコードに対応して決定されるもので
ある。ａａはアフタタッチデータである。ｃｅｏ１は、
変調度を最適化する係数であり、その内容については後
述する。いま、例えば、係数ｃｏｅ１の値を１とする
と、弦長ＬＥＮＧは、アフタタッチの強さに応じて、キ
ーコードに対応する弦長ＬＥＮＧ０に対して、１〜１２
８倍に変調されることになる。しかし、この変調度では
大き過ぎ、とてもビブラートには聞えない。ビブラート
としての効果を付けるためには、その変調周波数は１．
５〜８Ｈｚ程度が適当で、変調の深さは０．００２〜
０．０５の範囲が適当とされている。そして、ここで
は、この変調周波数がアフタタッチの強さの変化の周波
数になるため、演奏者によるビブラート操作に依存す
る。一方、変調の深さは、上述の係数ｃｏｅ１によって
決る。０〜１２７段階で変化するアフタタッチデータａ
ａに対して、０〜０．００２の変調度を実現させるに
は、この係数ｃｏｅ１を１．６×１０^-5とする。また、
変調度を０〜０．０５とするには、ｃｏｅ１を３．９×
１０^-4とする。したがって、変調度を０．００２〜０．
０５の範囲内とするには、係数ｃｏｅ１を１．６×１０
^-5〜３．９×１０^-4に設定すれば良い。

【００２６】ところで、上記式Ｅｑ１０は音程を下げる
方向にビブラートをかけるという事実に基づいているた
め、音程を上げる方向に作用するビブラートをかけるこ
とができない。したがって、音程を上げる方向にもビブ
ラートをかける場合には、次式Ｅｑ１１に従って変調を
かけることになる。ＬＥＮＧ＝ＬＥＮＧ０×（ａａ−６４）（Ｅｑ１１）但し、この式Ｅｑ１１に従うと、アフタタッチの強さが
０のときには弦長が所望の値からずれるので、鍵盤押下
後の最初のアフタタッチコードを受けるまでは、この式
に従った弦長変調を行わないなどの付加的な処理を必要
とする。さらに、発音は停止させないで、ビブラートだ
けを止めたいときには、アフタタッチコードを受信しな
くなってから所定時間経過後に、この弦長動作を中止し
て弦長を前述したＬＥＮＧ０に戻すという動作にするこ
とが望ましい。

【００２７】以上のように、鍵盤操作に応じてビブラー
トをかける場合には、図１０に示す弦長変調がなされ
る。すなわち、アフタタッチコードを受信するまで待機
し（ステップＳＢ１）、当該コードを受信すると、アフ
タタッチデータａａを抽出し（ステップＳＢ２）、これ
を式Ｅｑ１０に代入してアフタタッチの強さに応じた弦
長ＬＥＮＧを求める（ステップＳＢ３）。そして、この
ビブラートがかけられた弦長を音源６に供給することに
より、発生楽音に所望のビブラートがかかることにな
る。

【００２８】図１１は、発音を停止させずに、ビブラー
トだけを止めることができる弦長変調を示すフローチャ
ートである。この場合、アフタタッチコードを受信した
時には、上述したステップＳＢ１〜ＳＢ４と同様の動作
がステップＳＣ１〜ＳＣ４においてなされる。一方、ア
フタタッチコード待ちの時には、当該コードを受信する
までカウントを行い（ステップＳＣ５）、このカウント
値が所定時間経過するまでカウントを続行（ステップＳ
Ｃ６）し、所定時間経過後に弦長ＬＥＮＧを前述したＬ
ＥＮＧ０に戻す（ステップＳＣ７）。これにより、発音
は停止せず、ビブラートだけが止る。

【００２９】以上に示した例は、いずれも弦長ＬＥＮＧ
を変調することによってビブラート動作を実現させてい
る。ここで、実際の擦弦楽器であるバイオリンのビブラ
ートを例にとると、ビブラート動作は運指する指を弦上
で移動させることによって行われているため、駒側の弦
長は変化せず、ナット側の弦長だけが変化する。こうし
た事実を鑑みると、ナット側の弦長ｄｌｙ２だけを変調
させたビブラートの方がより実際のメカニズムに即した
ものと言える。しかしながら、シフトレジスタで実現す
る弦長は、物理的な長さの次元だけを持つだけでなく、
弦の質量や張力などの次元も含むため、厳密にはナット
側の弦長のみを変化させるビブラートによっても、前述
したｄｌｙ１，ｄｌｙ２の双方が変化する。しかし、こ
の変化の度合は等しくなく、これらを考慮すると、弦長
ＬＥＮＧと音色を制御するパラメータＢＰＯＳとの両者
を変化させるビブラートが最も物理的に忠実なものにな
るが、聴感上は上述したＬＥＮＧまたはｄｌｙ２を変調
するビブラートで十分な効果を得ることができる。

【００３０】アフタタッチによりビブラート動作させ
る場合（その２）図１２は、アフタタッチによりビブラ
ートを制御する他の例を示す図である。図において、１
１ａはカウンタ、１１ｂは乗算器である。この乗算器１
１ｂは、カウンタ１１ａの出力とＶｉｂ１とを乗算す
る。ここで、Ｖｉｂ１は、弦長変調の深さを表わすデー
タである。１１ｃはＲＯＭに正弦波波形を記憶させた正
弦波テーブルである。１１ｄは正弦波テーブルから読み
出されたデータとＶｉｂ２とを乗算する乗算器である。
１１ｅは乗算器１１ｄの出力とオフセットδとを加算す
る加算器、１１ｆは加算器１１ｅの出力と前述した弦長
ＬＥＮＧ０とを加算する加算器である。

【００３１】このような構成によれば、カウンタ１１ａ
の出力とＶｉｂ１とを乗算し、この乗算結果を読み出し
アドレスとして正弦波テーブル１１ｃに供給する。これ
により、テーブル読み出しが行われ、Ｖｉｂ１の値に応
じて周波数が変化する正弦波が得られる。ここで、例え
ば、Ｖｉｂ１の値が１より大きい場合には、出力される
正弦波の周波数は高くなる。但し、この正弦波テーブル
１１ｃへのアドレッシングでは、読み出されるデータに
ついて間引きや重複が起こりえるので、所定の補間を行
う。そして、このようにして得られた正弦波にはＶｉｂ
２が乗算され、この結果、Ｖｉｂ２に応じた振幅の正弦
波を得る。さらに、この正弦波にはオフセットδが加算
され、これにより、正弦波の時間平均値を任意に設定す
る。この任意正弦波に対して、前述のキーコードに対応
する弦長ＬＥＮＧ０を加算することによって、ビブラー
ト時における瞬時的な弦長ＬＥＮＧが算出される。そし
て、このようにして得られた弦長ＬＥＮＧを前述した音
源６に供給すれば、発生楽音にビブラートがかけられ
る。なお、ここでは、弦長ＬＥＮＧを変調する場合を示
したが、これに替えて前述のｄｌｙ２を変調するように
しても良い。

【００３２】次に、図１３は歪んだ正弦波によって弦長
を変調する場合の構成を示すブロック図である。この図
が図１２に示したものと異なる点は、加算器１１ｅに替
えて歪関数１２を設けたことである。この歪関数１２
は、入力に対して非線形の変換を行う。こうした構成に
よれば、振幅まで制御された正弦波を歪関数１２に供給
し、これにより図１４に示すような歪んだ正弦波を得
る。この歪んだ正弦波を発生させるのは、次の理由によ
る。すなわち、バイオリンの演奏では、弦長を変調する
場合、図１４に示す歪んだ正弦波のように、音を上げる
方には滑らかな時間波形とし、音を下げる方には鋭い時
間波形になる。したがって、歪んだ正弦波で弦長を変調
すれば、より実際の擦弦楽器に近いビブラート効果を実
現することができる。

【００３３】なお、上記Ｖｉｂ１，Ｖｉｂ２の値は、前
述したように変調周波数が１．６〜８．０Ｈｚ、変調の
深さが０．００２〜０．０５程度になるようこれらの値
を設定すれば良い。また、このＶｉｂ１を一定にしてお
き、例えば、アフタタッチの強さに応じてＶｉｂ２を大
きくするように制御すると、ビブラートのかかる速さが
一定で、鍵盤を強く押すほどビブラートが深くかかるよ
うにすることも可能になる。これとは逆に、Ｖｉｂ２を
一定にしておき、例えば、アフタタッチの強さに応じて
Ｖｉｂ１を大きくするように制御すると、ビブラートの
深さが一定で、鍵盤を強く押すほどビブラートが速くか
かるようにすることも可能になる。

【００３４】さらに、アフタタッチの強さに応じてＶｉ
ｂ１，Ｖｉｂ２の両者を制御する場合には、例えば、Ｖ
ｉｂ２はＶｉｂ１の何倍という形で１次関数的に対応付
けておき、この比例係数を正にした場合、ビブラートが
速いときには変調が深くなり、遅いときには変調が浅く
するようにしても良い。また、さらに複雑な対応関係と
するには、Ｖｉｂ２をアドレスとするＶｉｂ１のデータ
テーブルをメモリに記憶させておく方法もある。

【００３５】エンベロップジェネレータによりビブラ
ート動作させる場合イニシャルタッチデータは、アフタ
タッチと違って押鍵の瞬間にしか発生されない。このた
め、図１５に示す構成によりビブラート制御を行う。す
なわち、イニシャルタッチ、アフタタッチおよびキーオ
ンに従って楽音の振幅を制御するエンベロップジェネレ
ータ７ａ，７ｂの出力をそれぞれ上述したＶｉｂ１，Ｖ
ｉｂ２とし、これらをＬＦＯ１３に供給する。このＬＦ
Ｏ１３は低周波発振器であり、これらＶｉｂ１，Ｖｉｂ
２により発振周波数、振幅が制御されるようになってい
る。したがって、上述と同様にしてビブラートの速さ
や、深さを制御することが可能になる。

【００３６】ｂ．音長指定非線形楽音合成方式による擦弦モデルでは、弓圧と弓速
とを表わすパラメータに適当な値を与えると、発音を開
始する。ここでは、押鍵によってエンベロップジェネレ
ータ７を起動し、このエンベロップジェネレータ７の出
力を弓圧および弓速として音源６に供給して楽音を発音
させる実施例について示す。

【００３７】図１６は、第３実施例の構成を示すブロッ
ク図であり、音源６（図４参照）にエンベロップジェネ
レータ７の出力を弓圧および弓速として供給する構成と
している。この図に示すエンベロップジェネレータ７
は、鍵盤操作により発生するキーオン／オフ、イニシャ
ルタッチ、アフタタッチに従って、出力波形のアタック
部Ａ、ディケイ部Ｄ、サステイン部Ｓおよびリリース部
Ｒを制御して所定のエンベロップ波形を形成する。

【００３８】上記構成によれば、押鍵で発生するキーオ
ン信号によりエンベロップジェネレータ７が起動され、
このキーオン信号と共に生成されるイニシャルタッチデ
ータによってアタック部Ａ（エンベロップ波形立上がり
部分）が決定される。そして、エンベロップ波形がピー
クに達すると、ディケイ部Ｄが決定され、続いてアフタ
タッチデータに基づいてサステイン部Ｓが決定される。
次いで、キーオフ信号によってリリース部Ｒが決定さ
れ、所定のエンベロップ波形が形成される。このように
して形成されたエンベロップ波形を弓圧および弓速に相
応しいものにしておき、弓速用のエンベロップ波形を信
号Ｖｂ、弓圧用のエンベロップ波形を信号Ｆｂとして音
源６に供給することにより、押鍵に従って擦弦楽器音が
発音され、離鍵と共にこの発音が停止する。

【００３９】擦弦モデルにおいては、上述のように弓速
と弓圧とを操作することで発音の開始および停止を制御
することができるが、直流減衰回路（図４参照）におけ
る減衰係数を制御することによっても発音の開始や停止
を制御することができる。この減衰係数とは、弦振動の
波動が弦上を伝搬する過程において、弦の終端から終端
までを通過し、１周の間伝搬した時にその振動振幅の直
流成分がどの程度減衰されるかを表わすものである。理
想的な弦では、波動が弦上を何周回ろうと減衰されない
ため、減衰係数は１となる。一般に擦弦楽器として発音
する場合、この減衰係数は０．９〜０．９９程度の値と
なっている。図６に示したプログラムフローにおいて
は、弦の終端が固定端に近い状態になっているため、位
相が反転することから、終端反射として−０．９〜−
０．９９程度の値が与えられる。したがって、この終端
反射を押鍵動作によって制御すれば、楽音の発音開始と
停止とが実現できる。すなわち、この押鍵動作に応じた
制御は、単に押鍵されていない時に終端反射を０とし、
押鍵された時に終端反射を−０．９〜−０．９９とすれ
ば良い。

【００４０】また、弦振動の伝搬特性をシミュレートし
たフィルタ回路（図４参照）の特性を制御しても全く同
様に発音開始および停止を実現することができる。この
場合、フィルタ回路の振幅特性を制御すれば良く、これ
は上述の減衰特性を制御することにほかならない。但
し、フィルタ特性を変化させると、位相特性も変ってし
まうため、発音される音程に影響を与えてしまう。しか
し、この影響による効果が不都合として具現化されない
場合には実現可能な方法と言える。例えば、フィルタと
して低域通過フィルタを用い、発音が持続されていない
場合には、遮断周波数を低域側に移動させて弦振動の総
通過量を減衰させる。これにより、音程が変化しつつ、
発音が停止する。

【００４１】ところで、音源６が楽音を発生している状
態にあり、その状態で新たな楽音発生の指定がなされた
場合には、前の発音を強制的に減衰させるフォーシング
ダンプ処理を施す必要があり、このフォーシングダンプ
処理は上述した終端反射を０にすることで容易に実現す
ることができる。

【００４２】ｃ．音強指定非線形楽音合成方式の擦弦モデルでは、弓圧と弓速との
値に応じて楽音出力の音量が制御される。例えば、イニ
シャルタッチが大きくなるほど弓圧や弓速を大きくなる
ように制御すると、感覚的に違和感のない音強指定を行
うことができる。また、単純に出力利得を制御して音強
を変えるようにしてもよい。

【００４３】ｄ．音質指定この場合、押鍵の速さを計測・処理し、その結果に基づ
いて音質を変化させるパラメータを生成することができ
る。例えば、イニシャルタッチデータに応じて線形部９
（図４参照）における低域通過フィルタ回路の遮断周波
数を変化させる。イニシャルタッチ量が大きい程、該フ
ィルタ回路の遮断周波数を高くすると、高音域の高次倍
音が多く含まれるようになり、この結果、「明るい」音
質を得ることができる。

【００４４】擦弦モデルにおいては、弓圧と弓速との大
きさの比を変化させることで、楽音の発音スペクトルが
変化する。この比は、ある範囲を越えて与えられると、
基音などの低い成分を含まないで発音してしまうことも
あり、さらには全く発音しない状態もあり得る。通常、
この比を妥当な範囲内で変化させれば、適当な音色変化
を得ることができる。このような比をイニシャルタッチ
や、アフタタッチに応じて制御してやると、演奏者態様
に従った音色変化が得られる。また、擦弦モデルにおけ
る共鳴特性を制御することによっても出力楽音の音色を
変化させることができる。例えば、発音する楽音の音高
領域に従って異なる特性を有する共鳴系を対応させ、こ
れにより音色を変化させる。さらに、楽音出力部のフィ
ルタ特性を制御して音色を変化させることも可能であ
る。

【００４５】ｅ．キーアサイン押鍵されてから離鍵されるまでの間では、押鍵処理が行
われる。この押鍵処理中に別の押鍵がなされると、音源
の数や最大発音チャンネル数の制限、または奏法に応じ
た所定のルールで発音割当てがなされる。

【００４６】単音発音・同一弦上のレガート単音発音で同一弦上のレガート奏法を実現する場合の動
作について図１７および図１８を参照して説明する。こ
の例では、後着優先ルールによるキーアサインを用いて
いる。この後着優先ルールとは、同時に押鍵された鍵が
複数ある場合、最も後に押鍵された鍵盤の鍵盤処理を優
先して行うというルールである。いま、例えば、「鍵α
の押鍵」、「鍵βの押鍵」、「鍵βの離鍵」、「鍵αの
離鍵」といった順に鍵盤操作がなされた場合、まず、図
１７のステップＳＤ１に進み、鍵αの押鍵に対応して押
鍵バッファに鍵αの情報が書込まれる。次に、ステップ
ＳＤ２に進むと、この鍵αに対応するキースケールデー
タが生成され、これが音源６を構成するＤＳＰ（図４参
照）に供給される。ここで、キースケールデータとは、
弦長に対応して制御すべき遅延量を与えるデータ、もし
くはフィルタの通過特性を与えるデータである。そし
て、ステップＳＤ３では、この押鍵が１音目であるか否
かを判断する。この場合、１音目であるから判断結果が
「ＹＥＳ」となり、次のステップＳＤ４へ進む。ステッ
プＳＤ４では、エンベロップジェネレータが起動して運
弓情報を発生する。すなわち、このエンベロップジェネ
レータは、押鍵操作によって、「アタック部」、「ディ
ケイ部」、「サステイン部」の順に出力波形を制御して
運弓情報を発生する。こうして生成される運弓情報はＤ
ＳＰに供給され、これにより、鍵αの発音が開始する
（ステップＳＤ５）。その後、鍵βの押鍵により上述し
たステップＳＤ１〜ＳＤ３が繰り返されが、この押鍵は
２音目であるため、ステップＳＤ３の判断結果が「Ｎ
Ｏ」になり、押鍵処理を中止する。

【００４７】次に、鍵βが離鍵されると、図１８のステ
ップＳＥ１に進み、押鍵バッファに書込まれた鍵βの情
報が削除される。次いで、ステップＳＥ２に進むと、押
鍵バッファにデータがあるか否かを判断する。そして、
ここでは、押鍵バッファに鍵αのデータが保持されてい
るから、判断結果が「ＹＥＳ」となり、次のステップＳ
Ｅ３に進む。ステップＳＥ３では、押鍵バッファへ最後
に書込まれたデータ、すなわち、鍵αの情報が検索さ
れ、これに対応するキースケールデータをＤＳＰに供給
する。この結果、楽音の音程が鍵αに対応するものに変
化する。さらにその後、鍵αが離鍵によって押鍵バッフ
ァから鍵αの情報が削除される。そして、これにより、
押鍵バッファに保持されるデータがなくなり、ステップ
ＳＥ２の判断結果が「ＮＯ」になり、ステップＳＥ４へ
進む。ステップＳＥ４では、エンベロップジェネレータ
をリリース状態とし、設定された所定時間経過後に発音
を停止する。

【００４８】なお、以上の例では、押鍵バッファに保持
されたデータがあれば、エンベロップジェネレータを起
動させ続けるようにしているが、これに替えて、押鍵や
離鍵毎にエンベロップジェネレータを起動・終了させて
も良い。また、発音割当てルールは、上記に替えて鍵盤
の先着優先や音域優先を採用しても良い。

【００４９】単音発音・移弦レガート上述した同一弦レガート奏法と移弦レガート奏法との相
違点は、音程を変化させる際に、この変化前の音の余韻
が残るかどうかという点にある。図１９は、こうした移
弦レガートを実現する、この発明の一実施例の構成を示
すブロック図である。この図に示す音源は、図４に示し
た非線形部８を共有する２つの線形部９−１〜９−２お
よび加算回路１０−１〜１０−２と、フィルタ回路１１
と、セレクタ１５とから構成されている。ここで、セレ
クタ１５は、線形部と非線形部との間の入出力を切換え
る。

【００５０】このような構成における移弦レガート動作
について図２０を参照して説明する。ここでは、「鍵α
の押鍵」、「鍵βの押鍵」、「鍵βの離鍵」、「鍵αの
離鍵」といった順に鍵盤操作がなされた場合を例にとり
説明する。まず、電源投入と共に、初期化がなされ、線
形部選択フラグをＡにセットする（ステップＳＦ１）。
この線形部選択フラグにＡがセットされている場合に
は、セレクタ１５が線形部９−１を選択し、一方、Ｂが
セットされている場合には、線形部９−２が選択される
ようになっている。次に、鍵αの押鍵がなされると、ス
テップＳＦ２に進み、鍵αの情報が押鍵バッファに書込
まれる。次いで、ステップＳＦ３では、この押鍵の優先
度が評価され、次のステップＳＦ４に進む。ステップＳ
Ｆ４では、鍵αの情報を発音バッファに書込む。そし
て、ステップＳＦ５では、線形部選択フラグが現在どち
らに設定されているかを判断する。ここで、線形部選択
フラグには、上述した初期化によってＡがセットされて
いるので、次のステップＳＦ６に進む。ステップＳＦ６
では、セレクタ１５に線形部９−１を選択する旨の信号
を供給し、次のステップＳＦ７では、エンベロップジェ
ネレータを初期化する。次いで、ステップＳＦ８では、
線形部選択フラグにＢをセットする。そして、ステップ
ＳＦ９では、発音バッファの内容に相当するキースケー
ルデータを線形部９−１で発生してＤＳＰへ供給する。
次いで、ステップＳＦ１０では、エンベロップジェネレ
ータを起動して運弓情報を生成し、生成した運弓情報を
ＤＳＰに供給して発音を開始させる。

【００５１】そして、次に鍵βが押鍵されると、上述し
たステップＳＦ２〜ＳＦ５を介してステップＳＦ１１に
進む。ステップＳＦ１１では、セレクタ１５に線形部９
−２を選択する旨の信号を供給し、次のステップＳＦ１
２では、エンベロップジェネレータを初期化する。ここ
で、この初期化によって鍵αの発音が減衰し始める。ス
テップＳＦ１３では、線形部選択フラグにＡをセットす
る。そして、ステップＳＦ１４では、発音バッファに保
持された鍵βのキースケールデータを線形部９−２で発
生してＤＳＰへ供給する。これにより、鍵βの発音がな
される。一般に、エンベロップジェネレータを初期化し
てから起動するまでの時間は、弦振動の減衰時定数より
小さく設定されているため、鍵αの発音と鍵βの発音と
が時間的に重なり合い、こうしたことが移弦らしさを生
む結果となる。

【００５２】次に、鍵βが離鍵されると、ステップＳＧ
１に進み、押鍵バッファからこの鍵βの情報が削除さ
れ、次のステップＳＧ２へ進む。ステップＳＧ２では、
この削除されたデータが発音バッファのデータと一致す
るという結果から、次のステップＳＧ３に進む。ステッ
プＳＧ３では、押鍵バッファにデータがあるか否かを判
断する。この場合、鍵αの情報が残っているので、判断
結果が「ＹＥＳ」となり、前述したステップＳＦ４にお
いて再び発音バッファに書込まれ、以降前述と同様の動
作により鍵βの発音が減衰すると共に、鍵αの発音が開
始される。

【００５３】次に、鍵αが離鍵されると、上述のステッ
プＳＧ１〜ＳＧ３を実行するが、この場合、ステップＳ
Ｇ３において押鍵バッファにデータが無いため、判断結
果が「ＮＯ」となり、ステップＳＧ４に進み、エンベロ
ップジェネレータをリリース状態とし、設定された所定
時間経過後に発音を停止する。なお、上述した動作は、
移弦レガート奏法として説明したが、これは他の奏法に
ついても適用することができる。また、３弦以上の場合
にも同様に行うことができるし、エンベロップジェネレ
ータを各線形部毎に独立して設けておくと、音の切れ際
などを詳細に再現することができる。

【００５４】単音発音・同一弦上の返し弓図１７および図１８に示した同一弦上のレガートと、同
一弦上の返し弓との相違は、音程を変化させる時に必ず
エンベロップジェネレータを起動することにある。この
ような返し弓動作を図２１を参照して説明する。いま、
例えば、「鍵αの押鍵」、「鍵βの押鍵」、「鍵βの離
鍵」、「鍵αの離鍵」といった順に鍵盤操作がなされた
場合、まず、図２１のステップＳＨ１に進み、押鍵バッ
ファに鍵αの情報が書込まれる。次に、ステップＳＨ２
に進むと、この鍵αに対応するキースケールデータが生
成され、これが音源６を構成するＤＳＰ（図４参照）に
供給される。ここで、キースケールデータとは、弦長に
対応して制御すべき遅延量を与えるデータ、もしくはフ
ィルタの通過特性を与えるデータである。そして、ステ
ップＳＨ３では、エンベロップジェネレータが起動して
運弓情報を発生し、これがＤＳＰに供給されて鍵αの発
音が開始する。その後、鍵βが押鍵されると、上述した
ステップＳＨ１〜ＳＨ３が繰り返され、鍵βの発音がな
される。

【００５５】次に、鍵βが離鍵されると、ステップＳＨ
４に進み、押鍵バッファに書込まれた鍵βの情報が削除
される。次いで、ステップＳＨ５に進むと、押鍵バッフ
ァにデータがあるか否かを判断する。そして、ここで
は、押鍵バッファに鍵αのデータが保持されているか
ら、判断結果が「ＹＥＳ」となり、次のステップＳＨ６
に進む。ステップＳＨ６では、押鍵バッファへ最後に書
込まれたデータ、すなわち、鍵αの情報が検索され、こ
れに対応するキースケールデータをＤＳＰに供給し、エ
ンベロップジェネレータを起動する。この結果、楽音の
音程が鍵αに対応するものに変化する。この後、鍵αが
離鍵されると、再びステップＳＨ４に進み、押鍵バッフ
ァから鍵αの情報が削除される。そして、これにより、
押鍵バッファに保持されるデータがなくなり、ステップ
ＳＨ５の判断結果が「ＮＯ」になり、ステップＳＨ７へ
進む。ステップＳＨ７では、エンベロップジェネレータ
をリリース状態とし、設定された所定時間経過後に発音
を停止する。このように、エンベロップジェネレータを
起動させて音程を変化させることで返し弓の効果を得て
いる。

【００５６】ところで、実際のバイオリンの奏法を考え
ると、弓を返す場合には、いきなり弓速が反対向きに働
くのではなく、弓圧を少し弱くするなどの効果を伴うも
のである。そこで、このような観点から、鍵βが押鍵さ
れる直前で鍵αの離鍵に対応させてエンベロップジェネ
レータを起動させる処理を行えば、より自然な音の移り
変りを実現することができる。これは、キーオフ速度を
表わす信号を用いることにより可能となる。

【００５７】単音発音・音域優先音域によって押鍵処理の優先度を決める場合には、図２
０に示すステップＳＦ３の鍵盤優先度評価を変える。す
なわち、図２０の説明では後着優先としていたが、これ
に替えて、例えば、高い音程の音に優先度を与える。こ
のようにしておけば、高音優先のキーアサインが実現で
きる。また、より低い音程の音に優先度を与えると、低
音優先のキーアサインとなる。さらに、押鍵された順序
を情報として蓄える構成にしておくことにより、後着優
先や先着優先のキーアサインも実現できる。

【００５８】また、１音毎の優先度をメモリに記憶して
おくと、例えば、ある調の主和音の音程の優先度を高く
するということも可能になるし、ある音域の音に高い優
先度を与えることもできる。このメモリに記憶させる方
法では、１音毎の優先度を記憶しておくこともよいが、
ある音域毎にグルーピングし、各々のグループ間の優先
度を設定し、高音優先や低音優先を採用することによっ
て記憶容量を節約させることができる。

【００５９】複音発音ここでは、発音数が２音に限定された場合、すなわち、
音源を２系統有する構成において、１音目と２音目との
割当て優先度を設定して複音発音させる場合の動作を図
２２を参照して説明する。以下では、「鍵αの押鍵」、
「鍵βの押鍵」、「鍵γの押鍵」、「鍵αの離鍵」、
「鍵βの離鍵」、「鍵γの離鍵」といった順に鍵盤操作
がなされた場合を説明する。まず、電源投入と共に、初
期化がなされ、音源選択フラグをＡにセットする（ステ
ップＳＪ１）。この音源選択フラグにＡがセットされて
いる場合には、音源Ａを発音させる発音バッファＡが選
択され、一方、Ｂがセットされている場合には、音源Ｂ
を発音させる発音バッファＢが選択されるようになって
いる。

【００６０】次に、鍵αの押鍵がなされると、ステップ
ＳＪ２に進み、鍵αの情報が１音目として押鍵バッファ
に書込まれる。次いで、ステップＳＪ３では、押鍵バッ
ファに書込まれた情報が１音目であるか否かを判断す
る。この場合、１音目であるから判断結果が「ＹＥＳ」
となり、次のステップＳＪ４に進む。ステップＳＪ４で
は、音源選択フラグがどちらにセットされているかを判
断する。ここでは、初期化により「Ａ」にセットされて
いるから、次のステップＳＪ５に進む。ステップＳＪ５
では、発音バッファＡに鍵αの情報が書込まれる。そし
て、ステップＳＪ６では、エンベロップジェネレータを
初期化し、ステップＳＪ７では、発音バッファＡの内容
に相当するキースケールデータを音源Ａへ供給する。次
いで、ステップＳＪ８では、エンベロップジェネレータ
を起動して運弓情報を生成し、これを音源Ａに供給して
鍵αの発音を開始させる。

【００６１】次に、鍵βが押鍵されると、上述したステ
ップＳＪ３の判断結果が「ＮＯ」になり、ステップＳＪ
９に進む。ステップＳＪ９では、音源選択フラグがどち
らにセットされているかを判断する。ここでは、音源選
択フラグがＡとなっており、ステップＳＪ１０に進む。
ステップＳＪ１０では、発音バッファＢに鍵βの情報が
書込まれ、以降ステップＳＪ１１〜ＳＪ１３を介して鍵
βの発音がなされる。次に、鍵γが押鍵されると、上述
したステップＳＪ９〜ＳＪ１３を介して鍵βの発音を停
止すると共に、この鍵γの発音を開始する。

【００６２】次に、鍵αが離鍵されると、図２３に示す
ステップＳＪ１４に進み、押鍵バッファからこの鍵αの
情報が削除され、次のステップＳＪ１５へ進む。ステッ
プＳＪ１５では、この削除された情報が発音バッファＡ
のものか否かを判断する。この場合、発音バッファＡの
音となるから、判断結果が「ＹＥＳ」となり、ステップ
ＳＪ１６に進む。ステップＳＪ１６では、音源選択フラ
グをＢにセットして次のステップＳＪ１７に進む。ステ
ップＳＪ１７では、押鍵バッファが検索され、発音バッ
ファＢにない音があるか否かを判断し、ここでは、鍵β
の情報があるので、判断結果が「ＹＥＳ」となり、次の
ステップＳＪ１８に進む。ステップＳＪ１８では、該当
鍵の優先度が評価されるが、ここでは鍵βの情報しか存
在しないので、優先度評価も鍵βの情報となる。そし
て、上述したステップＳＪ９以降に進むと、この時に音
源選択フラグがＢに変更されているため、発音バッファ
Ａに鍵βの情報が書込まれる。そして、この結果エンベ
ロップジェネレータが初期化され、いままで発音してい
た鍵αの発音が停止する。続いて、発音バッファＡのキ
ースケールデータが音源Ａに供給される。次いで、エン
ベロップジェネレータが起動され、音源Ａが鍵βに対応
する発音を開始する。この状態では、音源Ａは鍵βの音
を発音し、音源Ｂは鍵γの音を発音している。

【００６３】次に、鍵βが離鍵されると、上述のステッ
プＳＪ１５の判断結果が「ＹＥＳ」となり、ステップＳ
Ｊ１６に進む。ステップＳＪ１６では、音源選択フラグ
をＢにセットし、ステップＳＪ１７に進む。ステップＳ
Ｊ１７では、押鍵バッファＢが検索され、発音バッファ
Ｂにない音があるか否かを判断するが、ここでは該当す
る情報がないので、判断結果が「ＮＯ」となり、次のス
テップＳＪ２３に進む。そして、ステップＳＪ２３で
は、エンベロップジェネレータをリリース状態に設定
し、鍵βの発音を停止する。

【００６４】次に、鍵γが離鍵されると、押鍵バッファ
から鍵γの情報が削除される。これは、発音バッファＢ
の音であるから、ステップＳＪ１５の判断結果が「Ｎ
Ｏ」となり、音源選択フラグがＡにセットされる（ステ
ップＳＪ２０）。しかし、押鍵バッファには情報がない
ので、ステップＳＪ２１での判断結果は「ＮＯ」にな
り、ステップＳＪ２２に進む。ステップＳＪ２２では、
エンベロップジェネレータをリリース状態に設定し、鍵
γの発音を停止する。この状態では、音源選択フラグは
Ａにセットされたままの状態で、押鍵待ちとなってい
る。ここで、ステップＳＪ２４は、２音目の音源に対応
する優先度評価であり、後着優先としている。

【００６５】フィンガリング代表的な擦弦楽器であるバイオリンは、４本の弦を持
ち、同じ音程を弾くことができる弦が複数存在する。同
じ音程でも弦が異なると、その音色も変化するため、演
奏者は指使いの容易さと、音色との兼ね合いから弾く弦
を決める。１本の弦だけで演奏する場合と、複数の弦で
演奏する場合とでは、音色の変化や余韻などに違いが出
て、これが弦楽器らしさの要素になっている。そして、
このような弦の弾き方、すなわち、フィンガリングと呼
ばれる指使いを実現するには、各弦に対応させた音源を
具備し、バイオリンと同じような指使いができる複数段
鍵盤を用いれば良い。

【００６６】ｆ．滑らかさを制御する非線形部擦弦モデルをディジタル回路で実現すると、サンプリン
グ周波数の関係から、特に高音域で引き込み発振を起こ
したり、所定楽音の発振周波数と干渉してノイズを発生
したりする。これは、擦弦モデルにおける弦と弓との間
の摩擦特性をシミュレートする非線形部８（図４参照）
が動摩擦と静止摩擦との２つの状態を遷移するように動
作するからである。そのため、この状態遷移を滑らかに
制御すれば、上述の引き込み発振や、ノイズ発生を押え
ることができる。

【００６７】図２４は、こうした滑らかな制御を行う非
線形部８の構成を示すブロック図である。図において、
２０，２８は加算器、２４，２５，２７は乗算器、２１
は除算器である。２２は入力された信号を全波整流して
出力する全波整流回路である。２３はＲＯＭで構成され
る静止摩擦関数回路であり、図２５に示す静止摩擦関数
がデータテーブルとして記憶される。２６はＲＯＭで構
成される動摩擦関数回路であり、図２６に示す動摩擦関
数がデータテーブルとして記憶される。このような構成
によれば、乗算器２７に供給されるパラメータｓｍｏｏ
ｔｈを１とすると、静止摩擦関数と動摩擦関数とがその
まま読み出され、この結果全体の関数として、図２７に
示す滑らかな合成非線形関数が形成される。さらに、こ
のパラメータｓｍｏｏｔｈを大きくして行くと、やがて
図２８に示す入出力関係になる。

【００６８】実際には、鍵盤を押鍵してエンベロップジ
ェネレータを起動して発音させる毎にこのパラメータＳ
ｍｏｏｔｈを制御すれば良い。但し、音の立上がり部分
では、ノイズや引き込み発振は気にならず、むしろ音の
立上がり部分の荒々しさが気になるため、動摩擦と静止
摩擦との間は、滑らかに遷移させるより、不連続的に遷
移させた方が良い。また、逆に発音が落着いた部分で
は、音程の不安定さや、ノイズの方が目立つため、この
場合には滑らかに遷移させることが望ましい。

【００６９】（２）フットコントローラを適用した擦弦
モデルフットコントローラとは、フットエクスプレッションペ
ダルとも呼ばれ、電子オルガンなどの音量制御操作子と
して用いられているものである。この操作子は、足で操
作するため、演奏上、微妙なニュアンスは付けにくい
が、ダイナミックな制御が可能になる。以下には、この
フットコンローラ操作に応じて音程、音長、音強および
音質を指定する各擦弦モデルについて説明する。

【００７０】ａ．音程指定ビブラート制御この場合、図１０および図１１に示したアフタタッチデ
ータに応じた弦長制御と同様に、フットコントローラの
データで弦長を変調することで全く同じビブラート制御
が実現される。

【００７１】ポルタメント奏法ビブラートによる発音周波数の変化は、高々数１０セン
ト程度であるが、この変化を何音にも渡るような大きな
値にすると、ポルタメント効果を得ることができる。例
えば、図１０に図示した動作フローにおいて、ステップ
ＳＢ２でフットコントローラのデータを用いる。そし
て、次のステップＳＢ３では、前述のＥｑ１０式の係数
ｃｏｅ１にビブラート制御時より大きい所定値を設定す
れば、ポルタメント奏法に対応した弦長変調となる。こ
の係数ｃｏｅ１は、ポルタメント幅がオクターブに相当
する場合、音程を上げる時には弦長変調度が１．０〜
０．５、音程を下げる時には１．０〜２．０と変化する
ように、フットコントローラ出力に対してその値を設定
する。

【００７２】ｂ．音長指定エンベロップジェネレータ制御フットコントローラの出力に応じてエンベロップジェネ
レータにおけるリリース時間を制御すれば、発音停止時
の余韻を制御することになる。直流減衰特性の制御フットコントローラの出力によって、直流減衰回路（図
４参照）の通過特性量を制御することによって、運弓情
報によらない発音停止が実現できる。

【００７３】ｃ．音強指定弓圧・弓速制御音色を変化させずに音強だけを変化させるには、弓圧と
弓速との比を一定にたもったまま、それらの絶対量を変
化させれば良い。この場合、前述のＥｑ３式の関係を満
たしつつ、フットコントローラの出力をＥｑ２式の
「ｖ」に対応させることで弓圧および弓速の大きさを調
整すれば良い。出力利得制御出力部の利得を直接操作
することで、構成が簡素化される。但し、この場合に
は、弓圧と弓速との比が一定であっても、それらの絶対
量によって音色が変化してしまう構成になっていると、
発生楽音を変化に乏しい音にしてしまう危険性がある。

【００７４】ｄ．音質指定弓圧と弓速との比を変化させる場合前述のＥｑ３式における「ａ」を変化させることによ
り、発生楽音の音色を変化させることができる。弦長比制御駒側の弦長と糸巻側の弦長との比を変化させることによ
り、音質を変化させることができる。例えば、両方の弦
長が同じ長さだと、物理的にはちょうど弦の中央を擦弦
していることになる。この場合、弦長に対応する第１モ
ード（基音）定在波の腹の部分が擦弦点になるため、弦
振動の基音成分がなくなる。また、弦長の比を１：３に
すると、弦振動の第２モードの腹が擦弦点になるため、
弦振動の第２モード成分がなくなる。このように、弦長
の比に従って弦振動のスペクトル成分に変化が生じ、こ
れが音色の変化として感じられるようになっている。前
述のＥｑ７，Ｅｑ８式より次式Ｅｑ１２，Ｅｑ１３が導
かれる。ｄｌｙ１＝ＬＥＮＧ × ＢＰＯＳ（Ｅｑ１２）ｄｌｙ２＝ＬＥＮＧ × （１−ＢＰＯＳ）（Ｅｑ１３）ここで、ＬＥＮＧは音程によって決定する量で、ＢＰＯ
Ｓが弦長比を与える量となる。このＥｑ１２，Ｅｑ１３
式によって弦長ｄｌｙ１，ｄｌｙ２が計算される。実際
には、フットコントローラの出力が供給される毎にＣＰ
Ｕ５がこの計算を行い、算出値を音源に供給することで
音色が制御される。なお、この処理は、実際のバイオリ
ンの奏法に即したものである。例えば、バイオリンで
は、荒々しく、力強い音を発音させる場合、上記弦長比
を大きくとるため、擦弦点を駒に近づけて演奏する形態
となり、これは上記処理でも同様である。

【００７５】弓幅制御これまでに示した擦弦モデルは、１本の弓で擦弦するも
のであるが、弦と弓との摩擦特性をシミュレートする非
線形部を複数具備させることで、２本以上の弓で擦弦す
るモデルを実現することができる。図２９は２本の弓毛
による擦弦モデルの構成を示す図である。この図が図４
に示したものと異なる点は、非線形部８−１，８−２を
具備したことにある。上記構成においては、２本の弓の
間の距離がシフトレジスタの段数や、メモリのアドレス
差で表わされ、この段数を可変制御することによって、
音色を変化させている。これは、言換えれば、弓の幅を
制御していることに他ならない。このような動作にあっ
ては、非線形部８−１，８−２に同じ運弓情報を入力す
ると、運弓エネルギーは非線形部の数だけ増加すること
になる。

【００７６】ところで、バイオリンの弓には、たくさん
の毛が張られているため、この非線形部の数が多い程、
より実際の擦弦楽器らしい音を発音させることが可能に
なる。実際には、メモリ等の制約やコスト的な面から多
くの非線形部を具備させることが難しい。そこで、この
ような場合には、弓幅制御を行うシフトレジスタの段数
を乱数で変調すると、この乱数の周波数特性が高い周波
数域まで伸びている時には、多くの弓毛で擦弦される効
果を得ることができ、一方、乱数の周波数特性が低い周
波数域しか持たない時には、音色を変化させる（音色ゆ
らぎを与える）ことができる。

【００７７】出力部のフィルタ制御音源６（図４参照）における線形部ループ内のフィルタ
回路の通過特性を変化させると、合成音の音色も変化さ
せることができるが、発音周波数（音程）に影響を与え
たり、発音が停止したりする。しかしながら、図４に示
す音源６では、出力部のフィルタ特性（通過特性）を制
御することで、発振状態に変化を与えることなく、音色
を変化させることができる。例えば、フィルタ回路１１
が１次のディジタルフィルタで構成されている場合に
は、１つの係数を変えることで、その遮断周波数を制御
でき、この係数をフットコントローラの出力で制御すれ
ば、演奏中に音色を自在に変化させることが可能にな
る。なお、これは２次以上のフィルタでも同様である。線形部ループ内のフィルタ制御線形部ループ内のフィルタ特性を変えることは、弦の質
量、張力および長さを変えることに相当するため、音色
が変化する。

【００７８】ｅ．特殊奏法ここでは、フラジョレット奏法における倍音モード選択
について説明する。まず、フラジョレット奏法とは、振
動している弦の一部を指で軽く触れ、この接触点を振動
の節とすることで、弦の発音スペクトル（倍音構成）を
変化させる奏法である。このような奏法によれば、弦長
によって決る基音の倍音列で発音させることができる。
図３０は、このフラジョレット奏法をモデル化した線形
部の構成を示すブロック図である。図において、３０ａ
〜３０ｄは集中定数回路である。この集中定数回路３０
ａ〜３０ｄは、シフトレジスタで構成される遅延回路
と、フィルタ回路と、直流減衰回路とから構成され、こ
れら各回路の特性を集中定数として扱う。３１ａ，３１
ｂはそれぞれインバータであり、弦振動の固定端反射
（位相反転）をシミュレートする。３２ａ，３２ｂはそ
れぞれ乗算係数がｈ，１−ｈの乗算器、３３は加算器で
ある。上記構成によれば、集中定数回路３０ａおよびイ
ンバータ３１ａによって、弦振動の節が形成され、この
インバータ３１ａの出力と糸巻側の反射波とを所定の比
率で加算して弦の倍音構成を変化させており、これによ
りフラジョレット奏法がモデリングされる。なお、この
図に示す構成は、回路の線形性から等価的に図３１で図
示することができる。

【００７９】次に、図３２はフラジョレット擦弦モデル
の構成を示すブロック図である。この図において、３５
ａ〜３５ｃは集中定数回路である。この集中定数回路３
５ａ〜３５ｃは、遅延回路、フィルタ回路、直流減衰回
路の各特性と、固定端反射をシミュレートするインバー
タの特性をも含むものである。これら各集中定数回路３
５ａ〜３５ｃの遅延量をそれぞれｄｌｙ１，ｄｌｙ２，
ｄｌｙ３とする。

【００８０】このような構成において、乗算器３２ａの
乗算係数ｈを０とすると、フラジョレット奏法にはなら
ず、通常の奏法になる。この時、弦長ＬＥＮＧと擦弦点
ＢＰＯＳを基に、前述したＥｑ１２式およびＥｑ１３式
によって、ｄｌｙ１，ｄｌｙ２の値を設定できる。この
状態で乗算係数ｈの値を０＜ｈ＜１の範囲で制御する
と、フラジョレット・トーンが発音される。そして、ｄ
ｌｙ３の設定値に応じて何倍音のフラジョレット・トー
ンになるかが決る。例えば、ｎ倍音のフラジョレット・
トーンを発音させる場合には、次式Ｅｑ１４の関係でｄ
ｌｙ３を設定すれば良い。すなわち、ｄｌｙ３＝ＬＥＮＧ／ｎ−ｄ３（Ｅｑ１４）ここで、ｄ３はフィルタ回路の遅延成分に相当する値で
あり、このｎの値をフットコントローラの出力で制御す
ることにより、演奏中のフラジョレットの倍音モードを
変えることができる。なお、こうしたフットコントロー
ラの制御を行うと、同じ鍵盤を押鍵していても音程が変
ってしまう。そこで、次式Ｅｑ１５に示す計算を行っ
て、弦長ＬＥＮＧを求める。ＬＥＮＧ＝ｆs／（ｆh／ｎ）−（ｄ１＋ｄ２）（Ｅｑ１５）ここで、ｆhは所望する発音周波数、ｆsサンプリング周
波数、ｄ１，ｄ２はそれぞれ集中定数回路３５ａ，３５
ｂの遅延成分である。そして、このＥｑ１５式から得た
弦長ＬＥＮＧに基づいて上記Ｅｑ１４式からｄｌｙ３を
求めれば、発音音程を一定に保ったまま、倍音モードを
制御することができる。

【００８１】（３）ジョイステックを適用した擦弦モデ
ルジョイステックは制御量を２次元的に扱うことができる
操作子である。ここでは、このジョイステックによるビ
ブラート制御、弓圧・弓速制御について示す。ビブラート制御アフタタッチによる制御法と同様に、ジョイステックの
出力に応じてビブラートを制御する。この場合、ジョイ
ステックの２次元移動量にビブラートの深さや、速さを
対応させれば、これらが実時間で自在に制御できるよう
になる。弓圧・弓速制御弓圧・弓速を２次元的に制御するので、これらの制御量
を視覚的に把握でき、再現性に富んだ演奏を行うことが
できる。

【００８２】（４）フットスイッチを適用した擦弦モデ
ルフットスイッチとは、例えば、ピアノのサステインペダ
ルとして用いられている場合、ダンパアップの状態を指
定するスイッチとなる。ここでは、このような足で操作
されるフットスイッチにより各種演奏方法に対応する擦
弦モデルについて説明する。トレモロ奏法トレモロ奏法とは、弓を急速に反復させて同一音の急速
発音をさせたり、または２つの発音を急速に交代させる
奏法である。これは、例えば、単音発音・後着優先のキ
ーアサインを行っている場合に、フットスイッチを押下
して先着優先に変更することでこの奏法が実現される。
以下、図３３を参照して、このトレモロ奏法の動作につ
いて説明する。

【００８３】まず、最初に押鍵信号が供給されると、押
鍵バッファにその押鍵データが書込まれるが（ステップ
ＳＫ１）、発音バッファには、まだデータがないため、
発音バッファに押鍵データが書込まれる（ステップＳＫ
２，ＳＫ３）。そして、この押鍵データに対応したキー
スケールデータが音源６に供給され（ステップＳＫ
４）、これにより、エンベロップジェネレータが起動
し、運弓情報に応じた発音が開始される（ステップＳＫ
５）。その後、鍵が離鍵されず、別の鍵が押鍵される
と、発音バッファにデータが保持されているから、ステ
ップＳＫ２の判断結果が「ＹＥＳ」になり、エンベロッ
プジェネレータが再起動されて、前発音と同じ音程の音
が発音される。

【００８４】次に、後に押鍵された方の鍵が離鍵される
と、押鍵バッファから当該鍵のデータが削除される（ス
テップＳＫ６）。そして、この削除されたデータは発音
バッファにあるデータではないから、ステップＳＫ７で
の判断結果が「ＮＯ」となり、再びエンベロップジェネ
レータが起動され、前発音の音程で発音される。こうし
た動作を繰り返すことで、同一音程のトレモロ奏法が実
現される。次いで、最初に押鍵された鍵が離鍵された時
に、他の鍵が押鍵されなければ、ステップＳＫ８の判断
結果が「ＮＯ」となり、発音バッファのデータが削除さ
れ、続いてエンベロップジェネレータをリリース状態と
して、所定時間経過後に発音が停止する（ステップＳＫ
８，ＳＫ９）。一方、他の押鍵がある場合には、今度は
当該鍵の音程でトレモロ動作することができる。また、
押鍵鍵盤が複数あった場合には、ステップＳＫ１１によ
って優先度評価される。この優先度評価は、後着優先ル
ールにするのが最も演奏形態に馴染み易い。

【００８５】ポルタメントのオン／オフ音源６に対して弦長のデータを供給すれば、発音音程を
変化させることができるが、この弦長を設定する際に、
所定の時定数を有する補間回路を介することで、音程変
化を滑らかにすることが可能になる。この時定数が数１
０msec程度の場合には、目立たないが、数１００msecを
越える値にすると、ポルタメントがかかった音程変化が
得られる。また、この補間回路の時定数を例えば、数１
０msecと数１００msecとに分け、これを選択できるよう
に構成しておき、フットスイッチによってこれらを選択
すれば、演奏中にこのフットスイッチを操作することに
より自由にポルタメントをかけることができる。さら
に、この時定数をフットコントローラの操作に応じて変
化するように構成すれば、ポルタメントのかかり具合を
制御しながら演奏することも可能になる。

【００８６】スラーのオン／オフ図３３に示した動作フローにおいて、エンベロップジェ
ネレータを起動しないようにすると、返し弓でなくスラ
ー奏法として発音するようになる。したがって、エンベ
ロップジェネレータを起動させるか、させないかの切換
えをフットスイッチの操作で行うように構成すれば、ス
ラーで演奏するか、返し弓で演奏するかを選択すること
ができる。

【００８７】ピチカートのオン／オフピチカートとは、弦を弓で弾く代りに、指ではじく（撥
弦）奏法である。図３４は、このピチカート奏法を実現
する音源の構成を示すブロック図である。この図に示す
音源が図４に示すものと異なる点は、非線形部８に並列
に接続される撥弦用の非線形部３６と、該非線形部３６
の出力と非線形部８の出力とを切換える選択回路３７と
を設けたことにある。このような構成によれば、撥弦用
の非線形部３６が弦が弾かれた際の弦振動をシミュレー
トし、この状態で擦弦を行うと、擦弦動作から得ること
ができない急俊な立上がりを持つ弦波動を発生する。こ
れにより、ピチカートによる発音となる。

【００８８】コルレーニョのオン／オフコルレーニョとは、弓の木部で擦弦する奏法であるか
ら、弓の毛で擦弦する場合との相違点は摩擦特性の違い
にある。従って、摩擦特性を表わす関数を木と弦との摩
擦特性に置き換えると、コルレーニョ奏法が実現でき
る。ここで、弓と弦との間の摩擦特性と、木と弦との間
の摩擦特性との２つを具備させておき、フットスイッチ
の出力に応じてこれらを切換えることで、通常の奏法と
コルレーニョ奏法との切換えを行うことができる。

【００８９】同音移弦バイオリンなどにおいては、同じ音程の音を異なる弦で
弾くことができるため、同じ音をスラーで弾くことがで
きる。例えば、「バッハ：無伴奏チェロ組曲第６番プレ
リュード」では、チェロの第２弦と第３弦とを交互に弾
くことによりスラーのかかったＤ音を発音する。このよ
うな奏法は、フットスイッチを用いて対応することがで
きる。これは、フットスイッチが押された場合、現在発
音されている音と同じ音程の鍵が押鍵された時に別の音
源を割当て、何音でも同じ音程の音が発音できるように
する。一方、該スイッチが離されている場合には、図１
９に示した移弦奏法と同様の動作となる。例えば、「バ
ッハ：無伴奏チェロ組曲第６番プレリュード」におい
て、Ｄ音のスラーを演奏する際には、まず、「Ｄ」鍵を
押鍵し、その後にフットスイッチを踏み、このＤ音をサ
ステイン状態にする。そして、「Ｄ」鍵を離鍵し、ま
た、同じ鍵を押鍵する。この状態で２つ目の音符まで発
音される。次に、フットスイッチを離し、サステイン状
態を解除する。その後、「Ｄ」鍵を離鍵し、再び押鍵す
る。次に、今度はフットスイッチを踏まないで、当該鍵
を離鍵する。これにより、３つ目の音符まで発音され
る。以降、同様な操作を演奏に応じて繰り返すことにな
る。

【００９０】（５）スライドボリュームを適用した擦弦
モデル弓速制御スライドボリュームを横方向に可動するように配設する
と、実際の運弓動作に似た感覚で操作することができ
る。具体的には、図３５に示すように、スライドボリュ
ームＳＶの位置に応じて発生する出力電圧をＡ／Ｄ変換
によりディジタル量とし、これを弓の位置情報とする。
さらに、この位置情報を微分して運弓速度情報を生成す
る。さらに、この運弓情報に適当なスケーリングを施し
て弓圧データとし、これを音源に供給すれば良い。この
スライドボリュームＳＶをバイオリンの運弓動作と同じ
感覚で操作できるようにするには、可動範囲の長さを４
０〜８０ｃｍ程度とするのが望ましい。弓圧制御スライドボリュームＳＶの可動方向を上下方向にする
と、弓圧の制御に相応しい操作になる。この場合、スラ
イドボリュームＳＶを下側に変位させると、自動的に戻
る構造にすると、より操作性が向上する。

【００９１】（６）ポルタメントバーを適用した擦弦モ
デル弦長制御ポルタメントバーは、指の押え位置に応じて抵抗値が変
化するものである。図３６は、このようなポルタメント
バーＰＢによる弦長制御の構成を示すブロック図であ
る。このような構成によれば、指の押え位置に応じた信
号が発生し、これに基づいて弦長が制御される。この制
御では、弦長を任意にすることができるので、制御の仕
方によっては、前述したビブラートや、ポルタメントを
掛けたり、平均率にない任意の調律の音程を発音させた
りすることができる。また、ポルタメントバーＰＢは、
押えていた指を離すと、一定の抵抗値になるため、開放
弦という概念を持った音程制御操作子が簡単に構成でき
る。音質制御この場合、スライドボリュームＳＶと同様に弓速データ
を制御することによって、自由な弓速データを作り、音
質を自由に変化させることができる。また、擦弦点を制
御することも可能であるし、弓幅をも制御することが可
能になる。

【００９２】（７）圧力センサを適用した擦弦モデル例えば、前述したスライドボリュームＳＶのつまみに圧
力センサを取り付けると、該ボリュームを操作する指の
圧力に対応した弓圧情報を生成することが可能になる。
また、圧力センサをスライドボリューム、またはジョイ
スティックの下面に敷設し、該ボリュームを操作する際
の押圧を弓圧として検出するようにしても良い。

【００９３】Ｃ．その他の実施例（１）共鳴系擦弦楽器における胴の共鳴をモデル化したＦＩＲフィル
タを図３７に示す。このような構成によれば、各遅延Ｄ
に対応する各減衰係数Ｋ０〜ｋｎを適当に与えることに
よって所望の共鳴特性を得ることができる。ここで、所
望の共鳴特性とは、実際のバイオリンの駒に加振した際
に得られるインパルス応答特性を近似したものである。
ＦＩＲフィルタによる共鳴系は、このインパルス応答を
畳み込み演算により求める処理であると言える。この構
成では、サンプリング周波数が高ければ高いほど、また
はフィルタの次数が高ければ高いほど精度の良い共鳴特
性を得ることができる。ところで、実際の楽器における
共鳴特性を見ると、必ずしもＦＩＲフィルタを図３７に
示す構成とする必要はなく、図３８に示すような多遅延
素子ｄｅｌｙ１〜ｄｅｌｙｎとの組み合わせでも十分な
特性が得られる。このような構成にすると、演算素子数
が減少してハードウェア的にも構成し易くなるばかり
か、共鳴特性を制御するパラメータが減少するので、制
御も容易になる。また、ＩＩＲフィルタや、オールパス
フィルタを用いることによっても、より複雑な共鳴特性
をシミュレートすることができる。特に、オールパスフ
ィルタを用いた構成では、非調和感の強い共鳴特性も実
現でき、これにより共鳴胴の材質に従った特性をもシミ
ュレートできる。

【００９４】（２）横方向波と縦方向波とを考慮した擦
弦モデルこれまで説明した擦弦モデルでは、弦の振動波が弓速が
与える横波に着目しており、これが次式Ｅｑ１６に示す
波動方程式に基づいてモデル化されている。

【数２】この式Ｅｑ１６は、外力が働かない場合に成立つ式であ
り、σは弦の線密度、Ｔは弦の張力、ｔは時間、ｘは弦
の長さ方向の変位、ｕはｘに対して垂直な方向の変位で
ある。また、この式は、変位ｕを弓速方向に取っても、
弓圧方向に取っても成立つ。この式によれば、これら弓
速方向の変位による振動と、弓圧方向の変位による振動
とは全く独立した挙動を示すことになる。従って、運弓
によって弓速方向にのみ変位が与えられると、この方向
の弦振動が発生して、弓圧方向の振動は発生しないこと
になる。厳密には、弓圧方向にも弓圧による変位が加え
られているはずであるが、この弓圧は、弓圧方向の振動
に対して外力として働き、振動を抑えてしまう。このよ
うに、式Ｅｑ１６に従うと、運弓によって弓速方向だけ
の横波振動が生じる。

【００９５】しかしながら、式Ｅｑ１６は張力Ｔが一定
の条件の下に成立するため、運弓によって大きな変位を
与えると、この張力Ｔが変化してしまう。このため、式
Ｅｑ１６で表わす関係がずれてしまい、弓圧方向にも弦
振動を生じせしめることになる。こうした関係を１次近
似すると、次式Ｅｑ１７で表わすことができる。Ｖ＝ ε・ｕ（Ｅｑ１７）ここで、ｕは弓速方向の弦の変位、Ｖは弓圧方向の弦の
変位である。εは張力Ｔの変化に応じて変位ｕと変位Ｖ
とを対応付ける係数である。なお、こうした１次近似
は、図３９に示す擦弦モデルによって実現される。すな
わち、擦弦点における弓と弦との間の摩擦特性を表わす
非線形部は、弓速方向の弦の変位を発生すると共に、こ
の際の張力Ｔに応じた弓圧方向の弦の変位を発生する。
そして、これらをそれぞれ弓速方向の横波の伝搬特性を
シミュレートする弓速方向線形部と、弓圧方向の横波の
伝搬特性をシミュレートする弓圧方向線形部に供給し、
この結果、より厳密な擦弦モデルが実現される。

【００９６】（３）共鳴弦バイオリンなど擦弦楽器では、複数の弦が張られてお
り、擦弦されない弦は指で押えられていない場合に開放
弦の周波数で共振する。一方、指で押えられた弦はその
長さに従った周波数で、倍音を含み共振する。このよう
な共振現象は胴の共鳴特性とは違った擦弦楽器らしさを
生み出すものである。こうした共鳴弦の特性は、図３９
に示す擦弦モデルで実現できる。

【００９７】（４）押鍵イベントの前後関係に従ってエ
ンベロップジェネレータを制御これまでに説明した例で
は、押鍵処理毎にエンベロップジェネレータを制御して
発音させていたが、これに替えて、押鍵イベントの前後
関係に応じてエンベローープジェネレータを制御するよ
うにしても良い。例えば、大きなイニシャルタッチで押
鍵された場合に、前発音のリリースを速くする制御や、
押鍵ゲート時間が短かった後の押鍵に対しては、アタッ
クを速くする等の制御を行うことが可能になる。すなわ
ち、演奏曲におけるフレーズの流れを考慮した制御を行
うことが可能になる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、閉ループ手段内を駆動信号に基づく信号が循環する
ことによって楽音信号が形成されので、実際の擦弦楽器
の発音機構に即した過程によって楽音信号が形成され、
自然楽器に近い、リアリティのある楽音を形成すること
ができる。また、この発明によれば、第１の楽音信号に
関する発音指示に応答して、第１の閉ループ手段に対す
る駆動信号の供給を開始し、第１の楽音信号に関する発
音指示の後の第２の楽音信号に関する発音指示に応答し
て、第１の閉ループ手段に対する駆動信号の供給を停止
するとともに、第２の閉ループ手段に対する駆動信号の
供給を開始し、第２の楽音信号に関する発音指示の後の
第２の楽音信号に関する消音指示に応答して、第２の閉
ループ手段に対する駆動信号の供給を停止するととも
に、第１の閉ループ手段に対する駆動信号の供給を開始
するようにしたので、移弦レガート演奏を簡単な構成で
忠実に再現することができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の概要を示すブロック
図。

【図２】同実施例における擦弦メカニズムを説明する
ための図。

【図３】この発明による第１実施例の構成を示すブロ
ック図。

【図４】同実施例における音源６の構成例を示すブロ
ック図。

【図５】非線形部８における弓と弦との間の摩擦特性
を示す図。

【図６】音源６を構成するＤＳＰの動作を説明するた
めの図。

【図７】この発明による第２実施例の構成を示すブロ
ック図。

【図８】同実施例におけるＭＩＤＩキーコードを説明
するための図。

【図９】鍵盤操作に応じて弦長制御する場合の動作を
説明するフローチャート。

【図１０】鍵盤操作に応じてビブラート制御する場合
の動作を説明するフローチャート。

【図１１】発音を停止させずにビブラートだけをとめ
る弦長制御を説明するフローチャート。

【図１２】アフタタッチによりビブラートを制御する
他の例を示す図。

【図１３】歪んだ正弦波によって弦長制御する場合の
構成を示すブロック図。

【図１４】歪んだ正弦波の一例を示す図。

【図１５】エンベロップジェネレータによりビブラー
ト動作させる場合の構成例を示すブロック図。

【図１６】この発明による第３実施例の構成を示すブ
ロック図。

【図１７】単音発音で同一弦上のレガート奏法を実現
する場合の動作を説明するフローチャート。

【図１８】単音発音で同一弦上のレガート奏法を実現
する場合の動作を説明するフローチャート。

【図１９】移弦レガートを実現するための構成を示す
ブロック図。

【図２０】移弦レガート動作を説明するフローチャー
ト。

【図２１】単音発音で同一弦上の返し弓動作を説明す
るフローチャート。

【図２２】複音発音させる場合の動作を説明するフロ
ーチャート。

【図２３】複音発音させる場合の動作を説明するフロ
ーチャート。

【図２４】滑らかな制御を行う非線形部８の構成例を
示すブロック図。

【図２５】静止摩擦関数回路２３に記憶される静止摩
擦関数を示す図。

【図２６】動摩擦関数回路２６に記憶される動摩擦関
数を示す図。

【図２７】静止摩擦関数と動摩擦関数とを合成した合
成非線形関数を示す図。

【図２８】パラメータｓｍｏｏｔｈを大きくした場合
の合成非線形関数を示す図。

【図２９】２本の弓毛による擦弦モデルの構成例を示
すブロック図。

【図３０】フラジョレット奏法をモデル化した線形部
９の構成例を示すブロック図。

【図３１】図３０に示す構成を等価的に示すブロック
図。

【図３２】フラジョレット擦弦モデルの構成例を示す
ブロック図。

【図３３】トレモロ奏法の動作を説明するフローチャ
ート。

【図３４】ピチカート奏法を実現する音源の構成例を
示すブロック図。

【図３５】スライドボリュームＳＶにより弓速を制御
する場合の構成例を示すブロック図。

【図３６】ポルタメントバーＰＢにより弦長制御する
場合の構成例を示すブロック図。

【図３７】擦弦楽器における胴の共鳴をモデル化した
ＦＩＲフィルタの構成例を示すブロック図。

【図３８】擦弦楽器における胴の共鳴をモデル化した
ＦＩＲフィルタの構成例を示すブロック図。

【図３９】横方向波と縦方向波とを考慮した擦弦モデ
ルの構成例を示すブロック図。

【符号の説明】

４演奏操作子、５ＣＰＵ、６音源、７エンベロ
ップジェネレータ８非線形部、９線形部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも遅延手段および減衰手段を閉
ループ接続し、該閉ループを循環する信号を楽音信号と
して出力する第１および第２の閉ループ手段と、駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、前記楽音信号の発音指示および消音指示を行う指示手段
と、発音指示に応答して前記駆動信号発生手段から発生され
た駆動信号を前記閉ループ手段に供給する制御手段であ
って、前記指示手段による第１の楽音信号に関する発音
指示に応答して、前記第１の閉ループ手段に対する前記
駆動信号の供給を開始し、前記第１の楽音信号に関する
発音指示の後の第２の楽音信号に関する発音指示に応答
して、前記第１の閉ループ手段に対する前記駆動信号の
供給を停止するとともに、前記第２の閉ループ手段に対
する前記駆動信号の供給を開始し、前記第２の楽音信号
に関する発音指示の後の前記第２の楽音信号に関する消
音指示に応答して、前記第２の閉ループ手段に対する前
記駆動信号の供給を停止するとともに、前記第１の閉ル
ープ手段に対する前記駆動信号の供給を開始する制御手
段と、前記第１および第２の閉ループ手段の各々を循環する信
号を加算して出力する出力手段とを具備することを特徴
とする電子楽器。
【請求項２】前記駆動信号発生手段は、弓と弦との間
の摩擦特性を表す関数に基づいて前記駆動信号を発生す
ることを特徴とする請求項１記載の電子楽器。
【請求項３】前記閉ループ手段は、振動の伝搬遅延を
表わす遅延回路と、振動の通過特性および位相特性を表
わすフィルタ回路と、固定端の位相反転を表わす反射係
数回路とから構成されることを特徴とする請求項１記載
の電子楽器。