JP2689765B2 - ノイズ付与装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子楽器等で楽音を
合成する際に楽音にノイズ信号を付与するノイズ付与装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子楽器等で楽音を合成する
場合においてノイズデータは様々な場面で使用されてい
る。例えば、発音される楽音に自然的なゆらぎを与える
ために、楽音波形に適宜のノイズ信号を付与している。

【０００３】このノイズ信号を楽音に付与するものとし
て、従来は適宜のエンベロープ信号のかけられたノイズ
信号を楽音波形信号に加算するノイズ単純加算方式や、
波形メモリの読み出し位相データの特定位相部分（区
間）でノイズ信号のゲートを開き、その位相データの特
定位相部分に対応した楽音波形信号にそのノイズ信号を
付与する位相ゲート方式などが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】自然楽器におけるノイ
ズの発生メカニズムによると、ノイズは楽音の周期波形
の特定部分、すなわち特定の位相部分で顕著に重畳して
いることが知られている。しかし、上述のノイズ単純加
算方式は、自然楽器のノイズ発生メカニズムに応じて変
化するエンベロープ信号を周期波形に応じて発生するこ
とが非常に困難であるために、ノイズ信号と楽音波形信
号とが融合せず、ノイズ信号の付与された楽音波形信号
に不自然さが残るという問題を有していた。

【０００５】また、位相ゲート方式は、位相データの特
定位相部分を指定して、その部分にノイズ信号を付与す
ることができるので、比較的自然楽器に近い楽音波形信
号を合成することができる。しかし、ノイズ信号の重畳
される特定位相部分が固定化しているために、ノイズの
発生が単調となり、自然楽器の音に比べて不自然な感じ
を与えるという問題がある。

【０００６】この発明は上述の点に鑑みてなされたもの
であり、電子楽器等で楽音を合成する際に自然楽器のノ
イズ発生メカニズムと近似した形でノイズ信号を楽音波
形信号に付与することのできるノイズ付与装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 この発明に係るノイズ
付与装置は、楽音に関する波形信号を入力し、この波形
信号の傾きを抽出し、それに応じた制御信号を発生する
制御信号発生手段と、前記制御信号に応じたノイズ信号
を発生するノイズ発生手段と、前記ノイズ信号を前記波
形信号に重畳するノイズ重畳手段とを備えたことを特徴
とするものである。

【０００８】

【作用】 制御信号発生手段は、電子楽器等の音源から
出力される楽音波形信号を入力し、この楽音波形信号の
特性のうち特にその傾きを抽出し、それに応じた制御信
号を発生する。すなわち、制御信号発生手段は、楽音波
形信号の特性として、波形信号の傾き値（微分値）を抽
出する。ノイズ発生手段はこの制御信号に応じたノイズ
信号を発生する。ノイズ重畳手段はノイズ発生手段から
のノイズ信号を波形信号に重畳して出力する。

【０００９】 従来は楽音波形信号を生成する段階でノ
イズ信号を楽音波形信号に重畳していた。ところが、こ
の発明では制御信号発生手段は、一旦生成された楽音波
形信号を入力し、その楽音波形信号の特性特にその傾き
を抽出して制御信号を発生する。ノイズ発生手段はこの
制御信号に応じたノイズ信号を発生するので、ノイズ信
号の発生時点等が楽音波形信号の傾きに応じて種々変化
するため、ノイズの発生が単調となることもなく、より
自然楽器の音に近似したノイズを発生することができ
る。

【００１０】 なお、この発明の実施の態様として、制
御信号発生手段は楽音波形信号の傾き値（微分値）を抽
出し、その値が所定値以上の場合にゲート信号を制御信
号として発生し、ノイズ発生手段はこのゲート信号に応
じてゲートを開き、ノイズ信号を発生する。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照しな
がら説明する。図１はこの発明の一実施例であるノイズ
付与装置の構成を示すブロック図である。図２は図１の
各ブロックから出力される信号の波形を示す図である。

【００１２】図１おいて、制御信号発生手段１は楽音波
形信号ＴＷの傾き（微分値）を抽出し、その値が所定値
以上の場合にゲート制御信号ＧＣをノイズ発生手段５に
出力する。制御信号発生手段１はローパスフィルタ２、
微分回路３及びゲート制御回路４からなる。楽音波形信
号ＴＷの一例が図２の（ａ）に示されている。楽音波形
信号ＴＷは電子楽器等の音源（図示せず）から出力され
る。この実施例では、楽音波形信号ＴＷはエンベロープ
信号のかけられたものである。

【００１３】楽音波形信号ＴＷは楽音の音色、音高等を
特定するものであれば、加算合成方式、フィルタ方式、
ＦＭ方式、ＰＣＭ方式等、どの方式の音源から出力され
た波形信号であってよい。従来の位相ゲート方式のよう
に位相データの特定部分にノイズを付与しようとする場
合には、音源は加算合成方式やＦＭ方式でなければなら
なかった。従って、音源がＰＣＭ方式の場合には、アド
レス発生器に位相という概念がないため、特定位相を検
出することができず、結果としてノイズを付与すること
ができなかった。しかし、この発明は音源方式はどのよ
うなものであってもよい。

【００１４】ローパスフィルタ２は楽音波形信号ＴＷの
高域成分をカットするためのフィルタである。楽音波形
信号ＴＷに高調波成分が多い場合に、その楽音波形信号
ＴＷを直接次段の微分回路３に入力すると、微分回路３
は多数の短パルスの集合した微分波形信号ＤＷを出力す
るようになる。この短パルスの集合はノイズ成分となる
ため、制御信号発生手段１は楽音波形信号ＴＷの特性を
正確に抽出できなくなる。そこで、微分回路３の前段に
ローパスフィルタ２を設け、楽音波形信号ＴＷの高調波
成分をカットするようにした。

【００１５】微分回路３はローパスフィルタ２を通過し
た楽音波形信号ＴＷを微分して、その微分波形信号ＤＷ
をゲート制御回路４に出力する。微分波形信号ＤＷは図
２の（ｂ）に示されるように楽音波形信号ＴＷの傾きに
応じた信号である。すなわち、微分波形信号ＤＷは楽音
波形信号ＴＷの傾きに応じた振幅の信号波形である。

【００１６】ゲート制御回路４は微分回路３からの微分
波形信号ＤＷとしきい値電圧ＶＴを入力し、微分波形信
号ＤＷが正又は負のしきい値電圧ＶＴよりも大きい期間
のみゲート制御信号ＧＣを出力する。ゲート制御信号Ｇ
Ｃは図２の（ｃ）に示されている。このゲート制御信号
ＧＣの出力されている期間は、楽音波形信号ＴＷの傾き
が大きい部分であり、この箇所にノイズを重畳すること
によって自然なノイズ付与が可能となる。

【００１７】ノイズ発生手段５は制御信号発生手段１か
らのゲート制御信号ＧＣに応じてノイズ信号Ｎ１を出力
するものである。ノイズ発生手段５はホワイトノイズ発
生回路６、バンドパスフィルタ７、乗算器８及びゲート
回路９からなる。ホワイトノイズ発生回路６は合同法に
よって得られたホワイトノイズ信号ＷＮを出力する。

【００１８】バンドパスフィルタ７はホワイトノイズ発
生回路６からのホワイトノイズ信号ＷＮとカットオフ周
波数指定信号ｆｃを入力し、カットオフ周波数指定信号
ｆｃに基づいてホワイトノイズ信号ＷＮの周波数帯域を
決定する（帯域制限する）。このカットオフ周波数指定
信号ｆｃの値は楽音波形信号ＴＷの音色に応じて可変と
してもよい。

【００１９】乗算器８はバンドパスフィルタ７からのホ
ワイトノイズ信号ＷＮと乗算係数ＡＮを入力し、乗算係
数ＡＮに応じてホワイトノイズ信号ＷＮの振幅を制御
し、振幅の制御されたノイズ信号Ｎ０をゲート回路９に
出力する。この乗算係数ＡＮの代わりに時間変化するノ
イズエンベロープを乗算器８に入力するようにしてもよ
い。例えば、キーオン直後は振幅が大きく、これ以降は
徐々に振幅の減少するようなノイズエンベロープを乗算
器８に入力すればよい。

【００２０】ゲート回路９はゲート制御回路４からのゲ
ート制御信号ＧＣと乗算器８からのノイズ信号Ｎ０を入
力し、ゲート制御信号ＧＣに応じてゲートを開き、ノイ
ズ信号Ｎ１を加算器１０に出力する。ゲート回路９によ
って制御されたノイズ信号Ｎ１は図２の（ｄ）に示され
るように、ゲート制御信号ＧＣに同期して出力される。
すなわち、ノイズ信号Ｎ１はゲート制御信号ＧＣがハイ
レベルの間だけ出力される。

【００２１】加算器１０はゲート回路９からのノイズ信
号Ｎ１を電子楽器等の音源（図示せず）からの楽音波形
信号ＴＷに加算して、ノイズの重畳された楽音波形信号
ＮＴＷとして出力する。このノイズの重畳された楽音波
形信号ＮＴＷは図２の（ｅ）に示されている。

【００２２】次に、この実施例の動作について説明す
る。まず、楽音波形信号ＴＷは制御信号発生手段１に入
力されると同時に、加算器１０にも入力される。制御信
号発生手段１は楽音波形信号ＴＷをローパスフィルタ２
によってその高域成分を除去し、微分回路３に出力す
る。微分回路３は楽音波形信号ＴＷを微分して微分波形
信号ＤＷ（図２の（ｂ））としてゲート制御回路４に出
力する。ゲート制御回路４は微分波形信号ＤＷを所定の
しきい値ＶＴと比較し、微分波形信号ＤＷがしきい値Ｖ
Ｔよりも大きい場合にハイレベルのゲート制御信号ＧＣ
（図２の（ｃ））をゲート回路９に出力する。

【００２３】ノイズ発生手段５はノイズエンベロープの
乗算されたノイズ信号Ｎ１をゲート制御回路４からのゲ
ート制御信号ＧＣに応じて出力する。すなわち、ホワイ
トノイズ発生回路６は、ホワイトノイズ信号ＷＮを常時
出力しており、バンドパスフィルタ７はこのホワイトノ
イズ信号ＷＮの帯域を制限して乗算器８に出力する。乗
算器８は帯域制限されたノイズ信号に所定のノイズエン
ベロープをかけてゲート回路８に出力する。ゲート回路
８は乗算器８から出力されているノイズ信号Ｎ０をゲー
ト制御信号ＧＣに同期してゲートを開き、加算器１０に
出力する。加算器１０は楽音波形信号ＴＷとゲート回路
９からのノイズ信号Ｎ１を加算して、ノイズの重畳され
た楽音波形信号ＮＴＷを出力する。

【００２４】このように制御信号発生手段１は楽音波形
信号ＴＷに基づいてノイズを重畳する位置を決定し、ノ
イズ発生手段５のゲートを制御し、ノイズの出力位置を
制御する。ノイズ発生手段５から出力されたノイズ信号
Ｎ１は加算器１０によって、元の楽音波形信号ＴＷに加
算処理され、図２（ｅ）のような楽音波形信号ＴＷの変
化の急峻な部分にノイズの重畳された楽音波形信号ＮＴ
Ｗに変換される。ノイズの重畳された楽音波形信号ＮＴ
Ｗ（図２の（ｅ））は、ノイズの重畳されていない楽音
波形信号ＴＷ（図２の（ａ））に比べて、振幅の変化の
急峻な部分にノイズが重畳しているので、擦弦モデル等
のように非線形系の動摩擦領域でのスリップによって生
じたノイズを含む楽音波形信号、すなわち自然楽器の発
する楽音に非常に近いものである。

【００２５】図３はこの発明の他の実施例を示す図であ
る。図３において図１と同じ構成のものには同一の符号
が付してあるので、その説明は省略する。図３の実施例
が図１のものと異なる点は、ゲート制御回路４及びゲー
ト回路９の代わりにノンリニアテーブ４ａ及び乗算器９
ａを用いた点である。

【００２６】ノンリニアテーブル４ａは図４に示すよう
な特性のテーブルであり、横軸の微分波形信号ＤＷに応
じて縦軸の乗算係数ＡＮ２を出力する。ノンリニアテー
ブル４ａは音色ナンバＴＮに応じて種々のものが選択さ
れるようになっている。図４のノンリニアテーブル４ａ
の特性はその一例である。従って、ノンリニアテーブル
４ａは図２の（ｂ）の微分波形信号ＤＷを図４のような
特性で変換し、乗算係数ＡＮ２として乗算器９ａに出力
する。

【００２７】乗算器９ａはノンリニアテーブル４ａから
の乗算係数ＡＮ２に応じてノイズ信号Ｎ０の振幅を制御
し、その振幅の制御されたノイズ信号Ｎ２を加算器１０
に出力する。図１の実施例では、微分波形信号ＤＷがし
きい値ＶＴ以上になった場合のみ、ノイズ信号Ｎ１が楽
音波形信号に重畳していたが、図３の実施例によれば楽
音波形信号ＴＷの変化の割合に応じてノイズ信号が重畳
するので、ノンリニアテーブル４ａを自然楽器のノイズ
発生メカニズムに応じて適宜設定してやることによって
自然的なノイズの重畳を行うことができる。

【００２８】図５は図１又は図３のノイズ付与装置の電
子楽器への適用例を示す図であり、電子楽器の楽音合成
に関する部分のみを示す図である。図において、楽音波
形発生手段１１は、複数のチャンネルで楽音波形信号の
同時発生が可能であり、鍵盤回路等からの演奏情報（キ
ーコードＫＣ、キーオンＫＯＮ、タッチデータＩＴ、音
色データＴＣ等）を入力し、このデータに基づき楽音波
形信号を発生し、乗算器１３に出力する。

【００２９】楽音波形発生手段１１における楽音信号発
生方式はいかなるものを用いてもよい。例えば、発生す
べき楽音の音高に対応して変化するアドレスデータに応
じて波形メモリに記憶した楽音波形サンプル値データを
順次読み出すメモリ読み出し方式、又は上記アドレスデ
ータを位相角パラメータデータとして所定の周波数変調
演算を実行して楽音波形サンプル値データを求めるＦＭ
方式、あるいは上記アドレスデータを位相角パラメータ
データとして所定の振幅変調演算を実行して楽音波形サ
ンプル値データを求めるＡＭ方式等の公知の方式を適宜
採用してもよい。

【００３０】エンベロープ発生手段１２は鍵盤回路等か
らキーオンＫＯＮが与えられると、そのタイミングで楽
音波形発生手段１１からの楽音波形信号に対応したエン
ベロープ信号を発生して乗算器１３に出力する。乗算器
１３は楽音波形発生手段１１からの楽音波形信号にエン
ベロープ信号を乗算して出力する。このようにエンベロ
ープの付加された信号が図１又は図３の楽音波形信号Ｔ
Ｗとして、ノイズ付与装置の制御信号発生手段１及び加
算器１０に入力される。

【００３１】乗算器１３から出力された楽音波形信号Ｔ
Ｗは図１又は図３に示したノイズ付与装置に取り込ま
れ、所定のノイズが重畳された後、Ｄ／Ａ変換器１４に
入力される。Ｄ／Ａ変換器１４はノイズの重畳されたデ
ジタルの楽音波形信号ＮＴＷをアナログの楽音波形信号
に変換してサウンドシステム１５に出力する。サウンド
システム１５はアンプ及びスピーカで構成され、アナロ
グの楽音波形信号を楽音として発音する。

【００３２】図６は図１又は図３のノイズ付与装置の電
子楽器への他の適用例を示す図である。図６において図
５と同じ構成のものには同一の符号が付してあるので、
その説明は省略する。図６のものが図５のものと異なる
点は、楽音波形発生手段１１から出力される楽音波形信
号（エンベロープの付加されていないもの）がノイズ付
与装置の制御信号発生手段１及び加算器１０に直接入力
し、加算器１０から出力されるノイズ信号が乗算器１３
でエンベロープをかけられている点である。

【００３３】図７は図１又は図３のノイズ付与装置の電
子楽器へのさらに他の適用例を示す図である。図７にお
いて図５と同じ構成のものには同一の符号が付してある
ので、その説明は省略する。図７のものが図５のものと
異なる点は、楽音波形発生手段１１から出力される楽音
波形信号（エンベロープの付加されていないもの）がノ
イズ付与装置の制御信号発生手段１に直接入力し、乗算
器１３でエンベロープのかけられた信号が加算器１０に
入力している点である。

【００３４】図６又は図７のように楽音波形発生手段１
１からの楽音波形信号をノイズ付与装置の制御信号発生
手段１に直接入力してノイズ付与処理を行うと、ノイズ
付与装置は正規化された楽音波形信号の特定部分に対し
てノイズを重畳するようになるため、楽音波形信号の特
定の位相部分に顕著にノイズが重畳され、自然楽器のノ
イズ発生に近いメカニズムでノイズを付与できるという
効果がある。

【００３５】なお、上述の実施例では、微分波形信号Ｄ
Ｗの大きさに応じてノイズ信号を重畳する場合について
説明したが、楽音波形信号ＴＷの絶対レベルの大きさに
応じてノイズ信号の重畳の割合を制御するようにしても
よい。また、微分波形信号ＤＷと楽音波形信号ＴＷとの
両方の大きさに応じてノイズの重畳の割合を制御しても
よい。例えば、微分波形信号ＤＷ及び楽音波形信号ＴＷ
が共にそれぞれ所定のしきい値を越えた場合に、ノイズ
を重畳するようにすればよい。

【００３６】上述の実施例ではゲート制御信号ＧＣと楽
音波形信号ＴＷとがほぼ同じタイミングで加算器１０に
入力するように制御しているが、ゲート制御信号ＧＣを
楽音波形信号ＴＷに対して所定時間ＤＴだけ遅延させ、
それを新たなゲート制御信号としてゲート回路９に入力
するようにしてもよい。ゲート制御信号ＧＣを遅延させ
るためには、制御信号発生手段１の各構成要素間のいず
れかの箇所に遅延回路を挿入すればよい。例えば、ロー
パスフィルタ２の直前に遅延回路を設け、制御信号発生
手段１に入力される楽音波形信号ＴＷを遅延させてもよ
いし、微分回路３の出力端に遅延回路を設け、微分波形
信号ＤＷを遅延させてもよいし、さらにはゲート制御回
路４の出力端に遅延回路を設け、ゲート制御信号ＧＣそ
のものを遅延させてもよい。いずれの場合も、遅延回路
の遅延時間ＤＴはピッチ情報によってスケーリングする
必要がある。

【００３７】上述の実施例では、ゲート回路９のゲート
を開いている期間は、ゲート制御回路において微分波形
信号ＤＷがしきい値ＶＴを越えている期間としている
が、この期間を別に設けたワンショット回路によって、
新たに生成するようにしてもよい。その場合、ワンショ
ットの設定期間はピッチに比例した１周期以内の値とす
ればよい。

【００３８】図１のノイズ付与装置のノイズ重畳の割合
を決定する各種パラメータ、すなわちカットオフ周波数
指定信号ｆｃ、乗算係数ＡＮ，ＡＮ１，ＡＮ２、しきい
値ＶＴ及び遅延時間ＤＴ等は、音色に応じて制御して
も、タッチに応じて制御しても、パネル操作子やペダル
等の操作量に応じてリアルタイムに制御してもよい。上
述の実施例では、加算器１０によってノイズを楽音波形
信号ＴＷに加算処理して付与しているが、これに限らず
乗算や位相方向の変調によって付与してもよいことはい
うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、ノイズ信号を楽音波
形信号に重畳して楽音に変化を付ける場合において、楽
音波形信号の傾きを抽出し、抽出した傾きに応じてノイ
ズ信号の発生態様を種々変化させるようにしたので、ノ
イズ信号の発生が単調となることもなく、例えば楽音波
形信号の傾きが所定値以上のときノイズ信号を発生させ
て楽音に付与する等の制御によって、より自然楽器の音
に近似した形でノイズ信号を楽音波形信号に付与するこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例であるノイズ付与装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】 図１の各ブロックから出力される信号の波形
を示す図である。

【図３】 この発明の他の実施例を示す図である。

【図４】 図３のノンリニアテーブルの特性を示す図で
ある。

【図５】 図１又は図３のノイズ付与装置の電子楽器へ
の適用例を示す図である。

【図６】 図１又は図３のノイズ付与装置の電子楽器へ
の他の適用例を示す図である。

【図７】 図１又は図３のノイズ付与装置の電子楽器へ
のさらに他の適用例を示す図である。

【符号の説明】

１…制御信号発生手段、２…ローパスフィルタ、３…微
分回路、４…ゲート制御回路、４ａ…ノンリニアテーブ
ル、５…ノイズ発生手段、６…ホワイトノイズ発生回
路、７…バンドパスフィルタ、８，９ａ…乗算器、９…
ゲート回路、１０…加算器、１１…楽音波形発生手段、
１２…エンベロープ発生手段、１３…乗算器、１４…Ｄ
／Ａ変換器、１５…サウントシステム

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 楽音に関する波形信号を入力し、この波
   形信号の傾きを抽出し、それに応じた制御信号を発生す
   る制御信号発生手段と、 前記制御信号に応じたノイズ信号を発生するノイズ発生
   手段と、 前記ノイズ信号を前記波形信号に重畳するノイズ重畳手
   段とを備えたことを特徴とするノイズ付与装置。