JP2715692B2 - 電子楽器 - Google Patents

電子楽器

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JP2715692B2
JP2715692B2 JP3138889A JP13888991A JP2715692B2 JP 2715692 B2 JP2715692 B2 JP 2715692B2 JP 3138889 A JP3138889 A JP 3138889A JP 13888991 A JP13888991 A JP 13888991A JP 2715692 B2 JP2715692 B2 JP 2715692B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】共鳴装置を有する自然楽器からの
楽音に類似した楽音を発生し得るようにした電子楽器に
関する。
【0002】
【従来の技術】ピアノやバイオリンなどの自然楽器が演
奏されると、この演奏による弦の振動が響板や他の弦に
も伝わり、これによってこの響板や他の弦も振動して音
を発生するので、演奏された楽音の振動数とは一般に無
関係な振動数を有する非調和成分が演奏された楽音に付
加されることになる。
【0003】本出願人は先に「楽音信号発生装置」と題
する出願において、このような非調和成分を演奏された
楽音に付加し得るようにした電子楽器を提案した(特開
昭63−267999号公報参照)。この先の出願にか
かる発明は、それぞれが共鳴すべき音名に対応した基本
周波数を有する複数の櫛形フィルタに音源からの信号を
与え、これら複数の櫛形フィルタからの出力を加算して
楽音信号とするものであるが、このような櫛形フィルタ
の通過特性は基本周波数の倍音成分にピークを有してい
るために不所望な倍音成分が強調されてしまうという問
題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、所望の周波
数成分のみが強調されるような共鳴効果を付与し得るよ
うにした電子楽器を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】電子楽器において、入力
楽音信号を歪ませる歪付与手段と、複数のバンドパスフ
ィルタと加算器とを組合わせて構成された共鳴効果付与
手段とを備え、前記歪付与手段で入力楽音信号を歪ませ
た後、前記共鳴効果付与手段に入力して共鳴信号を生成
するようにした。また、この共鳴効果付与手段のバンド
パスフィルタ内に、信号を歪ませる第2の歪付与手段を
設けることができる。
【0006】
【作用】図1は本発明における共鳴効果付与手段の原理
を示すもので、インパルスあるいはパルス列などのパル
ス源やFM音源、PCM音源など適宜の音源Gからの楽
音信号gは、複数のバンドパスフィルタ#1〜#nBP
Fおよび加算器#1〜#kADDを含む共鳴効果付与手
段Eに供給され、これらフィルタ#1〜#nBPFおよ
び加算器#1〜#kADDの組合わせ方や特性に応じて
定まる変化が与えられた共鳴信号eとして出力される。
【0007】なお、この図1では、楽音信号を上記共鳴
効果付与手段Eに印加すると同時に加算器Aの一方の入
力端に供給するとともに、この加算器Aの他方の入力端
に上記共鳴効果付与手段Eからの共鳴信号を供給して楽
音に共鳴音を付加するように構成した例を示してある
が、所望に応じて加算器Aを設けずにこの共鳴信号eの
みを使用することができることは当然である。
【0008】これらのバンドパスフィルタ#1〜#nBPF
および加算器#1〜#kADDの組合せ方の例を図2および
図3に示してあり、図2(a) はその入力端に楽音信号g
がそれぞれ供給されるn個のバンドパスフィルタ #01〜
#0n BPFの出力を加算器Adによって加算して共鳴信
号eを得るものであり、同図(b) はこの(a) 図図示の回
路を2段縦続接続した例であって、前段の回路において
は #11〜#1j の、また後段の回路においては #21〜#2n
のn個のバンドパスフィルタがそれぞれ並列に用いられ
ており、 #11〜#1jバンドパスフィルタの出力は加算器
Ad1 によって加算された後 #21〜#2n バンドパスフィ
ルタにそれぞれ供給され、これら #21〜#2n バンドパス
フィルタの出力は加算器Ad2 によってさらに加算され
て共鳴信号として出力される。
【0009】これらのバンドパスフィルタBPFはその
パラメータを制御し得るように構成しておくことが望ま
しく、この図2(a),(b) においては、それぞれのバンド
パスフィルタの、例えばバンドパスフィルタ#01 BPF
について p01-1〜 p01-mとして示したような、m個のパ
ラメータをそれぞれ制御するパラメータ制御信号が他の
バンドパスフィルタとは互いに独立した信号として供給
されるものとして示してある。
【0010】なお、これらバンドパスフィルタを制御す
る制御パラメータとしては、後に実施例について説明す
るように、例えば、ディジタルフィルタにおける入出力
の利得制御やインパルス応答における周期および減衰率
などを定めるパラメータを用いることができる。
【0011】図3(a) 〜(c) は共鳴効果付与手段Eにお
けるバンドパスフィルタBPFと加算器の組合せの他の
例を示すものであるが、それぞれのバンドパスフィルタ
に対する上記したパラメータ制御信号の供給線について
は図示を省略してある。
【0012】また、複数のバンドパスフィルタの共振周
波数を互いにオフセットさせておくことによって倍音を
強調させたり、複雑な共鳴音を得ることができ、さら
に、演奏者の希望に応じてバンドパスフィルタBPFお
よび加算器Aの接続状態を変更あるいは選択し得るよう
に構成しておけば、より多くの種類の共鳴音を得ること
ができる。
【0013】そして、後に実施例について説明するよう
に、上記のような共鳴効果付与手段Eの前段に歪付与手
段を設け、この歪付与手段で歪付与した楽音信号を共鳴
効果付与手段に入力して共鳴音を付加する。なお、上記
共鳴効果付与手段EのバンドパスフィルタBPF内に信
号を歪ませる例えばリミッタなどの第2の歪付与手段を
設けて倍音を増加させることによって、さらに多様な音
作りを可能にすることができる。
【0014】
【実施例】図4(a),(b) は本発明において用いられる複
数のバンドパスフィルタをディジタルフィルタとして構
成した実施例をその1つのバンドパスフィルタについて
示したものであって、それぞれのバンドパスフィルタB
PFは、加算器A1,2,乗算器M1,2 および1サンプ
ル期間の遅延回路に相当するZ変換器Z1,2 によって
構成されるディジタルフィルタFと、その入力側および
出力側にそれぞれ設けられた乗算器Mi,Mo とによって
構成されており、非常にQの高いバンドパスフィルタが
得られる。
【0015】なお、この図4(a) に点線で示したブロッ
クDa,Db,Dc は、上記のようにリミッタなどからなる
歪付与手段をこのバンドパスフィルタBPF内に設ける
場合に選択的に挿入する位置を例示したものであり、こ
の歪付与手段としてリミッタを用いればデータの最大値
が制限されるので高調波成分を増大させて異なった共鳴
音を得ることができ、さらにこの最大値を調整できるよ
うに構成しておけば一層多様な音色を得ることができ
る。また、この歪発生回路6を設けて倍音を発生させれ
ば、共鳴効果付与回路8のバンドパスフィルタのQが非
常に高い場合でもいずれかのバンドパスフィルタから共
鳴信号出力が得られるようになるので、共鳴音が出力さ
れないようになるのを防止することができる。
【0016】また、このディジタルフィルタFはループ
を構成しているので、このフィルタFの入出力の位置を
図4(b) のような位置に選ぶことができるが、この実施
例では加算器A3 を追加することになる。なお、(a) 図
の構成要素と対応する構成要素には同一の符号を付して
ある。
【0017】この乗算器M1,2,Mi,Mo は、それぞれ
の入力データに前述したパラメータ制御信号によって与
えられるパラメータp1,p2,p3,p4 を乗算するものであ
り、このディジタルフィルタFが発振しないようにする
ための条件としてこれら乗算器M1,2,Mi,Mo におけ
るそれぞれの利得βが0≦β≦1となるように設定され
る。
【0018】このディジタルフィルタFの特性は、その
入力をx、出力をy、乗算器M1 の利得をa、乗算器M
2 の利得をb、加算器A2 の出力をwとすると、y=b
(x+z-1y+w) …… (1)w=az-1y+wz-1
……(2)が成り立つから、その入出力の関係y
/xはこの(1),(2) 式を解くことによって次の式によっ
て示される。y/x=(b(1−z-1))/(1−(a
b+b+1)z-1+bz-2
【0019】Z変換の性質から、このディジタルフィル
タFのインパルス応答は順次減衰する COS波特性を有す
るものであり、また、乗算器M1,2 の利得a,bは C
OS波の周期に、さらに、この乗算器M2 の利得bは上式
の分母のz-2の係数であることから COS波の減衰特性を
定めるものであることが判る。なお、この乗算器M2
利得bが“1”に等しいときには COS波の減衰率が
“0”となってこのディジタルフィルタFは発振するよ
うになるから、この利得bについては0≦b<1となる
ように設定しなければならない。
【0020】図5は歪付与手段の実施例を示すもので、
同図(a) は乗算器Mによって入力したデータdに定数c
を乗算し、得られた値を例えば最大値が定められたカウ
ンタなどからなる最大値制限手段Lに入力し、この最大
値制限手段Lの出力として最大値が制限されて歪んだデ
ータを得るようにしたものである。なお、入力するデー
タの値などに応じてこの乗算器Mを用いないで単に最大
値制限手段Lとしてのリミッタだけを用いることができ
ることは前述したとおりである。
【0021】図5(b) は比較器CとセレクタSとによっ
て構成した歪付与手段の実施例を示すもので、入力デー
タdと定数cとを比較器Cによって比較し、d<cなら
ば入力データdが、また、d≧cならば定数cがこのセ
レクタSから出力されるようにセレクタSを切換えるこ
とによって、出力される最大値をこの定数cとしたもの
である。なお、これとは逆に、d<cならば定数c、d
≧cならば入力データdが出力されるようにセレクタS
を切換えるように構成すれば、出力される最小値を定数
cとした歪を与えることができる。
【0022】図6は本発明を適用した電子楽器の実施例
を示すブロック図であって、音源1は演奏者によって指
示されたキーコードKCおよび音色コードTCにしたが
ってワードデータWDを発生し、このワードデータWD
は増幅器2および加算器3を経てD/A変換器4に送ら
れてアナログ信号に変換された後、図示しないサウンド
システムに向けて送出される。
【0023】上記音源1からのワードデータWDは、演
奏者によって操作される図示しない制御スイッチによっ
て切換えが行われるセレクタ5の一方の入力端子Aに直
接供給されるとともに、例えばリミッタである歪発生回
路6を経てこのセレクタ5の他方の入力端子Bに供給さ
れる。この歪発生回路6は請求項1に係る歪付与手段の
一例であり、歪付与手段として図5について説明したと
同様にワードデータWDを変化させる。演奏者は上記制
御スイッチを操作してセレクタ5の出力としてワードデ
ータWDあるいは歪が付与されたワードデータWDのい
ずれかを選択する。なお、この歪発生回路6を設けると
倍音が発生するために、共鳴効果付与回路8のバンドパ
スフィルタのQが非常に高い場合でもいずれかのバンド
パスフィルタから出力が得られるようになり、共鳴音が
出力されないようになるのを防止することができる。
【0024】このセレクタ5の出力は増幅器7および本
発明の共鳴効果付与手段に相当する共鳴効果付与回路8
の入力端子にそれぞれ供給され、これら増幅器7および
共鳴効果付与回路8の出力は、上記加算器3の2つの入
力端子にそれぞれ供給されて前記増幅器2からのワード
データWDと加算される。この共鳴効果付与回路8は例
えば図4(a) に示したようなバンドパスフィルタBPF
と加算器とを図2あるいは図3に示したように組合わせ
て構成されるものであって、それぞれのバンドパスフィ
ルタFのパラメータはパラメータ発生回路9からのパラ
メータ制御信号によって制御される。
【0025】このパラメータ発生回路9には前記のキー
コードKC、音色コードTCおよびバンドパスフィルタ
BPFのパラメータを周期的に変化させるためのデータ
Rが入力されており、このパラメータ発生回路9ではこ
れらの信号を用いた加減算、乗除算あるいはその他の適
宜の演算を行った結果をパラメータ制御信号として前記
共鳴効果付与回路8に送出する。
【0026】上記のようにバンドパスフィルタのパラメ
ータを周期的に変化させる理由は、例えばギターの弦を
はじいたときに生じる弦の張力の変化に伴う延び縮み、
あるいはネック、ボデーなどの変化による共鳴音の変化
を模擬した効果などの自然なゆらぎを得るために有効で
あるからである。
【0027】このパラメータを周期的に変化させるため
のデータRは、低周波発振器10の出力をAD変換器1
1によってディジタル信号に変換したデータであり、こ
れによって、キーコードKC、音色コードTCおよび低
周波発振器10の出力波形の周期に応じてバンドパスフ
ィルタBPFのパラメータが変化することになる。
【0028】この実施例においては、増幅器2,7の利
得、セレクタ5の切換、歪発生回路6,共鳴効果付与回
路8およびパラメータ発生回路9の構成、低周波発振器
10の周波数の調整、さらにはパラメータ発生回路9か
ら共鳴効果付与回路8への接続状態など多数の調整可能
な要素があるから、極めて豊富な音作りを行うことがで
きる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、自然楽器のボデーやネ
ックなどの共鳴体による共鳴音と同様な共鳴音を容易に
得ることができるばかりでなく、自然楽器では得られな
いような各種の効果を有する共鳴音を得ることができる
ので、音作りの範囲が著しく広くなるという格別の効果
が達成され、さらに、歪付与手段により共鳴効果付与手
段に入力される信号に倍音が発生するために、共鳴効果
付与手段のバンドパスフィルタのQが非常に高い場合で
もいずれかのバンドパスフィルタから出力が得られるよ
うになり、共鳴音が出力されないようになるのを防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における共鳴効果付与手段の原理図であ
る。
【図2】共鳴効果付与手段の実施例を示す図である。
【図3】共鳴効果付与手段におけるバンドパスフィルタ
と加算器の組合せ方の他の実施例を示す図である。
【図4】バンドパスフィルタの実施例を示すブロック図
である。
【図5】歪付与手段の実施例を示すブロック図である。
【図6】本発明を適用した電子楽器の実施例を示すブロ
ック図である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力楽音信号を歪ませる歪付与手段と、
    複数のバンドパスフィルタと加算器とを組合わせて構成
    された共鳴効果付与手段とを備え、 前記歪付与手段で入力楽音信号を歪ませた後、前記 共鳴
    効果付与手段に入力して共鳴信号を生成するようにした
    ことを特徴とする電子楽器。
  2. 【請求項2】 共鳴効果付与手段のバンドパスフィルタ
    内に、信号を歪ませる第2の歪付与手段を設けたことを
    特徴とする請求項1記載の電子楽器。
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