JP2751598B2 - Waveform signal output device - Google Patents

Waveform signal output device

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JP2751598B2
JP2751598B2 JP2213272A JP21327290A JP2751598B2 JP 2751598 B2 JP2751598 B2 JP 2751598B2 JP 2213272 A JP2213272 A JP 2213272A JP 21327290 A JP21327290 A JP 21327290A JP 2751598 B2 JP2751598 B2 JP 2751598B2
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signal transmission
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return path
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岩男 東
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、往路と復路とからなる循環路中に入力信号
を循環せしめ、管楽器などの管体中における音波の伝播
状態をシミュレートした波形信号を出力する波形信号出
力装置に関する。
The present invention relates to a waveform signal output device that circulates an input signal in a circulation path including a forward path and a return path, and outputs a waveform signal simulating a propagation state of a sound wave in a tubular body such as a wind instrument.

【従来技術】[Prior art]

従来、この種の装置は、例えば特開昭63−40199号公
報に示されるように、遅延手段を備えて信号の往路と復
路とを構成する複数の信号伝送手段の間に、各信号伝送
手段相互における往路と復路をそれぞれ接続するととも
に所定の反射係数に応じて往路中の信号の所定量を復路
に入力せしめるとともに復路中の信号の所定量を往路に
入力せしめる複数の接続手段を備えて波形信号の伝送路
を構成している。そして、所定の励振信号を非線形変換
するとともに、非線形変換後の励振信号を上記伝送路に
入力して当該伝送路中を循環せしめ、自然楽器における
発音過程を模倣して自然楽器に近い楽音を発生してい
る。
Conventionally, this type of apparatus has a signal transmission means between a plurality of signal transmission means having a delay means and constituting a forward path and a return path of a signal, as shown in, for example, JP-A-63-40199. A plurality of connection means for connecting the forward path and the return path with each other, inputting a predetermined amount of the signal on the forward path to the return path according to a predetermined reflection coefficient, and inputting a predetermined amount of the signal on the return path to the forward path. It constitutes a signal transmission path. Then, the predetermined excitation signal is nonlinearly converted, and the excitation signal after the non-linear conversion is input to the transmission path and circulated in the transmission path, thereby generating a musical tone close to the natural musical instrument by imitating the sounding process of the natural musical instrument. doing.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

上記従来の波形信号出力装置にて発音される楽音の音
色は、非線形変換における変換特性や、反射係数、ある
いは伝送路終端に設けるフィルタの特性によって制御し
ていたが、倍音成分の発生を制御して望ましい非調和倍
音を発生させることが難しかった。 本発明は、上記問題に対処するためになされたもの
で、往路と復路とからなる循環路中に入力信号を循環さ
せて所定の周波数特性を有する波形信号を出力する波形
信号出力装置において、波形信号に含まれる周波数成分
をより容易に制御して望ましい周波数成分を有する楽音
を得るための波形信号出力装置を提供することを目的と
する。
The tone color of the tone generated by the conventional waveform signal output device is controlled by the conversion characteristic in the non-linear conversion, the reflection coefficient, or the characteristic of the filter provided at the end of the transmission line. It was difficult to generate the desired nonharmonic overtones. The present invention has been made in order to address the above problem, and a waveform signal output device that circulates an input signal through a circulation path including an outward path and a return path to output a waveform signal having a predetermined frequency characteristic. It is an object of the present invention to provide a waveform signal output device for more easily controlling a frequency component included in a signal to obtain a tone having a desired frequency component.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴
は、波形信号を伝送するための往路及び復路からなり同
往路及び復路の少なくとも一方に遅延手段を介装してな
る第1及び第2の信号伝送手段と、上記第1及び第2の
信号伝送手段の間に接続されて、上記第1の信号伝送手
段の往路から同第1の信号伝送手段の復路及び上記第2
の信号伝送手段の往路へそれぞれ信号を伝達するととも
に、上記第2の信号伝送手段の復路から同第2の信号伝
送手段の往路及び上記第1の信号伝送手段の復路へそれ
ぞれ信号を伝達する接続手段とからなり、入力信号をも
とに所定の周波数特性を有する波形信号を出力する波形
信号出力装置において、上記接続手段内に、上記第1の
信号伝送手段の往路から同第1の信号伝送手段の復路及
び上記第2の信号伝送手段の往路への各信号伝達の周波
数特性をそれぞれ異ならせるとともに、上記第2の信号
伝送手段の復路から同第2の信号伝送手段の往路及び上
記第1の信号伝送手段の復路への各信号伝達の周波数特
性をそれぞれ異ならせるフィルタを設けたことにある。
In order to achieve the above object, the configuration of the present invention is characterized in that a first path and a second path for transmitting a waveform signal are provided with delay means interposed in at least one of the same path and the return path. Is connected between the first signal transmission means and the return path of the first signal transmission means from the outward path of the first signal transmission means and the second signal transmission means.
Connection for transmitting a signal to the outward path of the second signal transmission means and transmitting a signal from the return path of the second signal transmission means to the outward path of the second signal transmission means and the return path of the first signal transmission means. Means for outputting a waveform signal having a predetermined frequency characteristic based on an input signal, wherein said first signal transmission means is provided in said connection means from an outward path of said first signal transmission means. The frequency characteristics of the signal transmission to the forward path of the second signal transmission means and the frequency characteristics of each signal transmission to the outward path of the second signal transmission means are different from each other, and the outward path of the second signal transmission means and the first signal path from the return path of the second signal transmission means. In this case, a filter is provided which makes the frequency characteristics of each signal transmission to the return path of the signal transmission means different from each other.

【発明の作用】Effect of the Invention

上記のように構成した本発明においては、遅延手段を
有する第1及び第2の信号伝送手段の間に接続手段を介
装し、両信号伝送手段における往路と復路とからなる循
環路中に励振信号を繰り返し循環させて管楽器などにお
ける管体をシミュレートするときに、接続手段は、フィ
ルタの作用により、第1の信号伝送手段の往路から同第
1の信号伝送手段の復路及び第2の信号伝送手段の往路
への各信号伝達の周波数特性をそれぞれ異ならせるとと
もに、第2の信号伝送手段の復路から同第2の信号伝送
手段の往路及び第1の信号伝送手段の復路への各信号伝
達の周波数特性をそれぞれ異ならせる。 これにより、第1の信号伝送手段の往路を伝搬してき
た信号は、同信号に含まれる周波数成分に応じて、第1
の信号伝送手段の復路に導かれたり、第2の信号伝送手
段の往路に導かれたりする。一方、第2の信号伝送手段
の復路を伝搬してきた信号は、同信号に含まれる周波数
成分に応じて、第2の信号伝送手段の往路に導かれた
り、第1の信号伝送手段の復路に導かれたりする。この
ことは、第1及び第2の信号伝送手段に励振信号を繰り
返し循環させた場合に、循環する信号の一部の周波数成
分が第1の信号伝送手段のみを含む循環ループを循環し
たり、他の一部の周波数成分が第1及び第2の信号伝送
手段の両方を含む循環ループを循環したりすることを意
味し、接続手段により接続された第1及び第2の信号伝
送手段からなる循環路は、周波数に応じて異なる循環路
を複数備えたことと同等になる。
In the present invention configured as described above, the connecting means is interposed between the first and second signal transmitting means having the delay means, and the excitation is performed in the circulating path including the outward path and the returning path in both signal transmitting means. When the signal is repeatedly circulated to simulate a wind tube or the like in a wind instrument or the like, the connecting means connects the return path of the first signal transmission means and the second signal from the outward path of the first signal transmission means by the action of a filter. The frequency characteristics of each signal transmission to the outward path of the transmission means are made different, and each signal transmission from the return path of the second signal transmission means to the outward path of the second signal transmission means and the return path of the first signal transmission means. Have different frequency characteristics. Thereby, the signal that has propagated on the outward path of the first signal transmission means is converted to the first signal according to the frequency component included in the signal.
Of the second signal transmission means or the outward path of the second signal transmission means. On the other hand, the signal that has propagated on the return path of the second signal transmission means is guided to the outward path of the second signal transmission means or returns to the return path of the first signal transmission means according to the frequency component included in the signal. Or be led. This means that when the excitation signal is repeatedly circulated through the first and second signal transmission means, some frequency components of the circulating signal circulate in a circulation loop including only the first signal transmission means, This means that some other frequency components circulate in a circulating loop including both the first and second signal transmission means, and are composed of the first and second signal transmission means connected by the connection means. The circulation path is equivalent to having a plurality of different circulation paths depending on the frequency.

【発明の効果】【The invention's effect】

上記作用説明のように、本発明における第1及び第2
の信号伝送手段からなる循環路は、周波数に応じて異な
る循環路を複数備えたことと同等であるので、同循環路
で形成される循環信号の周波数成分について予測が可能
となるとともに、周波数領域に応じて倍音成分の制御が
容易となり、本発明に係る波形信号出力装置からは周波
数特性の微妙に制御された波形信号を得ることができ、
同装置を用いれば微妙な音色設定を行うことができるよ
うになる。
As described above, the first and second embodiments of the present invention are described.
Since the circulating path including the signal transmission means is equivalent to having a plurality of different circulating paths depending on the frequency, it is possible to predict the frequency component of the circulating signal formed in the circulating path, The control of harmonic components is facilitated according to the above, and a waveform signal whose frequency characteristics are delicately controlled can be obtained from the waveform signal output device according to the present invention,
The use of this device makes it possible to make fine tone settings.

【実施例】【Example】

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。第1
図に本発明に係る波形信号出力装置を備えた電子楽器の
全体概略構成を示している。 この電子楽器は、管型操作子100による各種操作に対
応した操作信号に基づいて、パラメータ形成回路200が
楽音信号形成のためのパラメータを形成し、同パラメー
タに基づいて信号形成回路400が楽音信号を形成する。 同電子楽器は、第2図に示す管型操作子100によって
演奏される。管型操作子100は、マウスピース部110と操
作部120と操作検出部130とを有し、マウスピース部110
には図示しないリードの押圧力を検知するカンチレバー
111とマウスピース部110内に吹き込まれる空気流の圧力
を検知する圧力センサ112とが備えられ、操作部120には
主キースイッチと補助キースイッチとからなるキースイ
ッチ121が備えられ、操作検出部130には上記カンチレバ
ー111と圧力センサ112とキースイッチ121の各検出結果
に基づいて各操作内容を表すキーオン信号KON、キーオ
フ信号KOF、プレス信号BR、ピッチベンド信号PB、キー
コード信号KCを出力するマイクロコンピュータ131が備
えられている(第3図参照)。 パラメータ形成回路200は、上記ブレス信号BRに基づ
いて口内圧力(吹奏圧)を表す口内圧力信号PRESと、上
記ピッチベンド信号PBに基づいて唇の構えや締めなどを
表すアンブシュール信号EMBSとを形成し、上記キーオン
信号KONとキーオフ信号KOFとに基づいて上記形成した口
内圧力信号PRESとアンブシュール信号EMBSの出力をオン
・オフせしめる。また、同パラメータ形成回路200は、
上記キーコード信号KCに基づいて信号形成回路400に対
する遅延段数信号n1,n2と反射係数信号K1,K2とを出力す
る。 信号形成回路400は、第1図に示すように、励振信号
を形成する励振信号形成部410と波形信号ループ部420と
管体シミュレート部430とを有しており、励振信号形成
部410にてリードの振動による音波の発生をシミュレー
トし、波形信号ループ部420にてリードの振動による入
射波と共鳴管からの反射波の合成としての圧力の発生を
シミュレートし、管体シミュレート部430にて共鳴管の
形状をシミュレートする。 励振信号形成部410は、口内圧力と共鳴管からの反射
波との圧力差(符号ビットの反転によって減算を行な
う。)を求める加算器411と、リードの圧力に対する特
性として高域成分をカットするローパスフィルタ412
と、同フィルタ412の出力する圧力に唇の構えなどによ
る押圧力を加える加算器413と、同加算器413の出力を非
線形変換してリードとマウスピースとの間の流路面積に
関する量を求める非線形変換回路414と、上記圧力差を
符号変換する乗算器415と、同符号変換後の圧力差と上
記流路面積とを乗算して流速を求める乗算器416と、同
流速に抵抗成分を乗算して音圧を求める乗算器417とを
有しており、波形信号ループ部420を介して同音圧を表
す励振信号を管体シミュレート部430へ入力する。 波形信号ループ部420は、復路となる信号ラインL2の
波形信号を往路となる信号ラインL1へ入力せしめる加算
器421と、往路となる信号ラインL1の波形信号を復路と
なる信号ラインL2へ入力せしめる加算器422とを有して
おり、加算器421の出力を当該波形信号出力装置の出力
としている。 管体シミュレート部430は、ジャンクションJを介し
て一対の遅延回路SR1(1a,1b),SR2(2a,2b)を二段に
接続した梯子状回路431を波形信号の往路と復路となる
信号ラインL1,L2に接続するとともに、同梯子状回路431
の終端にはパラメータ形成回路200の出力する制御信号C
OEFに従って共鳴管の形態をシミュレートするローパス
フィルタ432と同パラメータ形成回路200の出力する乗算
係数(−G)に従って復路へ入力する反射波を形成する
乗算器433を接続しており、複数の管体(以下、この管
体をセクションという。)からなる一つの管体(以下、
本管体を管体という。)をシミュレートする。 同梯子状回路431におけるシフトレジスタSR1(1a,1
b),SR2(2a,2b)は、管体を構成する各セクション内で
の遅延状況をシミュレートするものであり、上記パラメ
ータ形成回路200で形成された遅延段数信号n1,n2に応じ
てセクション長に対応した遅延時間を与える。なお、n
1,n2は1:3としてある。また、このシフトレジスタSR1,S
R2間に接続されたジャンクションJは、各セクション間
で生じる反射をシミュレートするものであり、各シフト
レジスタSR1,SR2間で往路と復路を接続するときにシフ
トレジスタSR1a側の往路より入力される信号の一部を同
シフトレジスタSR1b側の復路へ入力するとともに、シフ
トレジスタSR2b側の復路の信号の一部を同シフトレジス
タSR2b側の往路へ入力するように構成されている。な
お、第1図に示すようにシフトレジスタは信号の往路と
復路とのそれぞれに設置することもできるし、往路と復
路のいずれかにまとめて設置することもできる。そし
て、信号の往路と復路とのそれぞれに設置する場合は往
路と復路のいずれかにまとめた場合における遅延段数の
半分となる。 ジャンクションJは具体的には第6図に示すように構
成されているが、基本的には第4図に示すように乗算係
数Kの変更可能な乗算器と加算器とから構成されるケリ
ー−ロッフバウム(Kelly−Lochbaum)型乗算格子であ
り、上記パラメータ形成回路200で形成される反射係数
Kにて各セクションの接続部における反射状況を再現す
る。なお、第4図に示すケリー−ロックバウム型乗算格
子は、各乗算器における乗算係数を調整して第5図に示
す格子と等価となる。 ジャンクションJは、第6図に示す格子を基本的構成
として往路の入力端子Aと復路の入力端子Dとから入力
され、乗算器431J5,413J6を介して加算器431J1にて加算
された循環信号をフィルタ431J2に入力せしめ、同フィ
ルタ431J2の出力を加算器431J3,431J4を介して往路の出
力端子Cと復路の出力端子Bとに出力している。 フィルタ431J2はローパスフィルタで構成され、同フ
ィルタが第7図に示すような理想的なローパスフィルタ
であるとすると、周波数がカットオフ周波数fc以下の循
環信号においては当該ジャンクションJは第8図に示す
構成となり、周波数がカットオフ周波数fc以上の循環信
号においては当該ジャンクションJは第9図に示すよう
な分断された構成となる。このとき往路から復路へ、及
び復路から往路へ入力される信号の極性より、かかる分
段状態は現実には管を塞いだ状態を表すことになる。 次に、上記のように構成した本実施例の動作を説明す
る。 演奏者が管型操作子100による演奏を開始すると、操
作検出部130におけるマイクロコンピュータ131がカンチ
レバー111と圧力センサ112とキースイッチ121の操作状
況に応じた各種操作信号を形成して出力する。 このうち、プレス信号BRとピッチベンド信号PBはパラ
メータ形成回路200における所定の変換テーブルによっ
て口内圧力信号PRESとアンブシュール信号EMBSに変換さ
れ、キーオン信号KONとキーオフ信号KOFに対応してキー
オンの間だけ信号形成回路400へ出力される。 従って、演奏が開始されると、口内圧力信号PRESとア
ンブシュール信号EMBSが信号形成回路400に入力され、
同回路内における励振信号形成部410にて入射波の圧力
を示す励振信号が形成されて波形信号ループ部420より
管体シミュレート部430へ入力される。 一方、パラメータ形成回路200にはキーコード信号KC
も入力され、同キーコード信号KCに対応した遅延段数信
号n1,n2を形成するとともに予め定められた反射係数信
号K1,K2を形成する。同遅延段数信号n1,n2と反射係数信
号K1,K2とが管体シミュレート部430におけるシフトレジ
スタSR1(1a,1b),SR2(2a,2b)とジャンクションJに
出力されると、シミュレートする管体の全長に対応した
遅延時間の循環路が形成されるとともに、セクションの
変化する状況がジャンクションJによって再現される。
そして、励振信号形成部410より波形信号ループ部420を
介して管体シミュレート部430に入射波が入力される
と、同入射波は同管体シミュレート部430内の信号路L1,
L2からなる信号路を循環し始める。 ところで、管体シミュレート部430における循環路と
しては、シフトレジスタSR1aとジャンクションJとシフ
トレジスタSR2aとローパスフィルタ432と乗算器433とシ
フトレジスタSR2bとジャンクションJとシフトレジスタ
SR1bからなる第1の循環路LOOP1とともに、シフトレジ
スタSR1aとジャンクションJとシフトレジスタSR1bとか
らなる第2の循環路LOOP2と、シフトレジスタSR2aとロ
ーパスフィルタ432と乗算器433とシフトレジスタSR2bと
ジャンクションJとからなる第3の循環路LOOP3とが形
成され、反射係数の値のために基本的には第1の循環路
LOOP1における遅延時間によって音高が決定される。 ここで形成される循環路ごとに循環信号の周波数成分
を考えてみる。 第1の循環路LOOP1における総遅延時間が最も長い時
間となり、第10図に示すように同総遅延時間に対応した
最低周波数の信号と同周波数の倍音の関係になる周波数
成分の信号が形成される。しかし、ローパスフィルタ43
1J2のカットオフ周波数fc以上の周波数成分に対しては
ジャンクションJは第9図に示すように分断された形に
なるため、第1の循環路LOOP1が存在しなくなる。この
ため、第10図に示すように破線で表される倍音の周波数
成分は表れない。 一方、シフトレジスタSR1による遅延時間は総遅延時
間の1/4に設定してあるため第2の循環路で形成される
循環信号のスペクトル線図は第11図に示すものとなる。
なお、第3の循環路LOOP3については、出力される楽音
とは関係がないので省略する。 波形信号ループ部420より出力される楽音波形信号は
第1の循環路LOOP1と第2の循環路LOOP2における循環信
号の合成したものとなるため、第10図と第11図を参照し
て第13図に示す周波数成分を有するものとなる。 すなわち、本実施例におけるようにジャンクションJ
にフィルタを設けることによって、各循環路で形成され
る循環信号の周波数成分について予測が可能となり、音
色設定が容易となる。 例えば、音色の設定にあたり、シフトレジスタSR1に
おける遅延時間を総遅延時間の1/4よりわずかにずらし
たものとし、カットオフ周波数fc以上について非調和倍
音を生成させるというようなことも容易となる。 このようにして得られる循環信号は波形信号ループ部
420における加算器421の出力端より外部に出力され、図
示しないサウンドシステムより楽音として発音される。 なお、上記実施例では、ジャンクションに備えるフィ
ルタとしてローパスフィルタを使用しているが、他のフ
ィルタを使用する構成としてもよい。例えば、ハイパス
フィルタを使用すればカットオフ周波数fc以下では第2
の循環路で循環信号が形成され、かつカットオフ周波数
fc以上では第1及び第2の循環路で循環信号が形成され
るし、バンドパスフィルタを使用すれば、通過域では第
1の循環路と第2の循環路、その他の帯域では第2の循
環路で循環信号が形成されることになる。かかる場合、
現実のフィルタではカットオフ周波数近傍においてフィ
ルタのロールオフ特性に応じて通過阻止帯域の周波数成
分が残存することになる。 また、オールパスフィルタを使用してその位相(遅
延)特性を利用し、非調和倍音を得るようにしてもよ
い。 さらに、フィルタの特性を時間変化させることにより
楽音の形成中に音色が変化するようにすることも可能で
ある。 音高を制御するについてはシフトレジスタSR1の遅延
時間と総遅延時間との比が1:4の関係を保ちつつ、シフ
トレジスタの遅延時間を変化させるが、キースケーリン
グを施して音域に対する変化を与えてもよい。 上記実施例では操作子として管型のものを使用し、同
操作子より音高情報だけを出力しているが、操作スイッ
チに音色選択スイッチを備えて管形態を変更可能とする
構成とすることもできる。この場合、管形態に対応した
反射係数などを記憶させれば良い。 また、操作子は管型以外のもの、例えば鍵盤や自動演
奏装置などであっても良く、かかる場合は上記アンブシ
ュール信号EMBSと口内圧力信号PRESからなる楽音制御信
号として、演奏情報、音色情報、その他の情報に基づい
て形成される種々の信号が利用される。例えば、楽音の
発生開始指示時(キーオン時)から立ち上がるとともに
時間的に変化し、かつ楽音の発生終了指示時(キーオフ
時)から減衰して消滅するような波形信号、いわゆるエ
ンベロープ信号と呼ばれるものや、鍵盤による演奏のタ
ッチ信号を利用することもできる。また、トレモロ、ビ
ブラート等の変調に利用される低周波数の信号を楽音制
御信号として利用するようにしてもよい。さらに、時分
割処理を行ない、複音発音が可能なようにしても良い。
その他、パラメータを直接操作する操作子を備えたり、
同パラメータをキースケーリングしても良い。 上記実施例では、回路をディジタル回路によって構成
しているが、アナログ回路によって構成することもで
き、その場合には、フィルタとしてCR受動フィルタや、
能動フィルタを用いることができる。さらに、かかる場
合には、ROMとして構成したテーブルや非線形変換回路
としてトランジスタ、ダイオード等のアナログ回路素子
自体の特性を利用し、加算器、乗算器等の演算回路も演
算増幅器等を利用したアナログ演算回路で構成し、かつ
遅延手段などはBBD、LCR等の遅延回路を利用するとよ
い。 ピッチを変更するには、上記実施例のように管体の全
長を変更させる方法に限らず、3ポートジャンクション
を使用してトーンホールのシミュレートを行なう方法と
しても良い。また、ピッチの微妙な制御を行なうため、
ある特定段のシフトレジスタにおける遅延段数を調整可
能な構成とすることもでき、その場合に直線補間によっ
て調整しても良い。 上記実施例では管体のシミュレートを行なっている
が、新たな音を作成するものであっても良い。また、管
楽器に限らず、管状の音響効果装置として利用すること
もできる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First
FIG. 1 shows an overall schematic configuration of an electronic musical instrument provided with a waveform signal output device according to the present invention. In this electronic musical instrument, a parameter forming circuit 200 forms parameters for forming a tone signal based on operation signals corresponding to various operations by the tubular operator 100, and a signal forming circuit 400 generates a tone signal based on the parameters. To form The electronic musical instrument is played by a tubular operator 100 shown in FIG. The tubular operator 100 has a mouthpiece section 110, an operation section 120, and an operation detection section 130.
The cantilever detects the pressing force of the lead (not shown)
111 and a pressure sensor 112 for detecting the pressure of the airflow blown into the mouthpiece unit 110.The operation unit 120 is provided with a key switch 121 including a main key switch and an auxiliary key switch. A micro unit 130 outputs a key-on signal KON, a key-off signal KOF, a press signal BR, a pitch bend signal PB, and a key code signal KC representing each operation based on the detection results of the cantilever 111, the pressure sensor 112, and the key switch 121. A computer 131 is provided (see FIG. 3). The parameter forming circuit 200 forms an intraoral pressure signal PRES representing the intraoral pressure (blowing pressure) based on the breath signal BR, and an embouchure signal EMBS representing the lip holding or tightening based on the pitch bend signal PB. Based on the key-on signal KON and the key-off signal KOF, the output of the formed intraoral pressure signal PRES and the embouchure signal EMBS is turned on / off. Further, the parameter forming circuit 200
Based on the key code signal KC, it outputs delay stage number signals n1, n2 and reflection coefficient signals K1, K2 to the signal forming circuit 400. As shown in FIG. 1, the signal forming circuit 400 includes an excitation signal forming section 410 for forming an excitation signal, a waveform signal loop section 420, and a tube simulating section 430. Simulates the generation of sound waves due to lead vibration, and the waveform signal loop section 420 simulates the generation of pressure as a combination of the incident wave due to lead vibration and the reflected wave from the resonance tube. At 430, the shape of the resonance tube is simulated. Excitation signal forming section 410 adds adder 411 for obtaining a pressure difference between the intraoral pressure and the reflected wave from the resonance tube (subtraction is performed by inverting the sign bit), and cuts a high-frequency component as a characteristic with respect to the pressure of the lead. Low-pass filter 412
And an adder 413 for applying the pressing force of the lip or the like to the pressure output by the filter 412, and a non-linear conversion of the output of the adder 413 to obtain an amount relating to the flow path area between the lead and the mouthpiece. A nonlinear conversion circuit 414, a multiplier 415 for sign-converting the pressure difference, a multiplier 416 for multiplying the pressure difference after the sign conversion and the flow area to obtain a flow velocity, and multiplying the flow velocity by a resistance component. And a multiplier 417 for obtaining the sound pressure, and inputs an excitation signal representing the same sound pressure to the tube simulation unit 430 via the waveform signal loop unit 420. The waveform signal loop unit 420 inputs the waveform signal of the signal line L2 to be the return path to the signal line L1 to be the forward path and the adder 421 to input the waveform signal of the signal line L1 to be the return path to the signal line L2 to be the return path. An adder 422 is provided, and the output of the adder 421 is used as the output of the waveform signal output device. The tube simulating unit 430 forms a ladder-like circuit 431 in which a pair of delay circuits SR1 (1a, 1b) and SR2 (2a, 2b) are connected in two stages via a junction J. Connected to the lines L1 and L2, and the ladder circuit 431
At the end of the control signal C output from the parameter forming circuit 200
A low-pass filter 432 that simulates the form of the resonance tube according to the OEF and a multiplier 433 that forms a reflected wave input to the return path according to the multiplication coefficient (−G) output from the parameter forming circuit 200 are connected. Body (hereinafter, this tube is referred to as a section).
The main tube is called a tube. Simulate). The shift register SR1 (1a, 1
b), SR2 (2a, 2b) are for simulating the delay situation in each section constituting the tube body, and are performed in accordance with the delay stage number signals n1, n2 formed by the parameter forming circuit 200. Give the delay time corresponding to the length. Note that n
1, n2 is set as 1: 3. Also, the shift registers SR1, S
The junction J connected between R2 simulates the reflection occurring between the sections, and is input from the forward path on the shift register SR1a side when connecting the forward path and the return path between the respective shift registers SR1 and SR2. Part of the signal is input to the return path on the shift register SR1b side, and part of the signal on the return path on the shift register SR2b side is input to the outward path on the shift register SR2b side. Note that, as shown in FIG. 1, the shift register can be provided on each of the forward path and the return path of the signal, or can be collectively disposed on either the forward path or the return path. In the case where the signal is installed on each of the forward path and the return path, the number of delay stages in the case where the signal is combined into one of the forward path and the return path is half. The junction J is specifically configured as shown in FIG. 6, but basically, as shown in FIG. 4, a Kelly-type device comprising a multiplier and an adder capable of changing a multiplication coefficient K. This is a Kelly-Lochbaum type multiplication lattice, and reproduces a reflection state at a connection portion of each section by a reflection coefficient K formed by the parameter forming circuit 200. The Kelly-Rockbaum type multiplication lattice shown in FIG. 4 is equivalent to the lattice shown in FIG. 5 by adjusting the multiplication coefficient in each multiplier. Junction J has a basic configuration of the lattice shown in FIG. 6 and is input from the input terminal A on the outward path and the input terminal D on the return path, and outputs the cyclic signal added by the adder 431J1 via the multipliers 431J5 and 413J6. The signal is input to the filter 431J2, and the output of the filter 431J2 is output to the output terminal C on the forward path and the output terminal B on the return path via adders 431J3 and 431J4. The filter 431J2 is composed of a low-pass filter. If the filter is an ideal low-pass filter as shown in FIG. 7, the junction J is shown in FIG. 8 for a circulating signal whose frequency is equal to or lower than the cutoff frequency fc. In a circulating signal whose frequency is equal to or higher than the cutoff frequency fc, the junction J is divided as shown in FIG. At this time, from the polarity of the signal input from the forward path to the return path and from the return path to the forward path, the split state actually represents a state in which the pipe is closed. Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. When the player starts playing using the tubular operator 100, the microcomputer 131 of the operation detecting unit 130 forms and outputs various operation signals corresponding to the operation states of the cantilever 111, the pressure sensor 112, and the key switch 121. Among them, the press signal BR and the pitch bend signal PB are converted into an intraoral pressure signal PRES and an embouchure signal EMBS by a predetermined conversion table in the parameter forming circuit 200, and correspond to the key-on signal KON and the key-off signal KOF only during key-on. Output to forming circuit 400. Therefore, when the performance is started, the mouth pressure signal PRES and the embouchure signal EMBS are input to the signal forming circuit 400,
An excitation signal indicating the pressure of the incident wave is formed by an excitation signal forming section 410 in the same circuit, and is input from the waveform signal loop section 420 to the tube simulation section 430. On the other hand, the key code signal KC
Is also input to form delay stage number signals n1 and n2 corresponding to the key code signal KC and to form predetermined reflection coefficient signals K1 and K2. When the delay stage number signals n1, n2 and the reflection coefficient signals K1, K2 are output to the shift registers SR1 (1a, 1b), SR2 (2a, 2b) and the junction J in the tube simulation unit 430, simulation is performed. A circulation path with a delay time corresponding to the entire length of the tube is formed, and the changing state of the section is reproduced by the junction J.
Then, when an incident wave is input from the excitation signal forming unit 410 to the tube simulating unit 430 via the waveform signal loop unit 420, the incident wave is transmitted to the signal path L1 in the tube simulating unit 430.
Start circulating through the signal path consisting of L2. By the way, the circulation path in the pipe simulation unit 430 includes a shift register SR1a, a junction J, a shift register SR2a, a low-pass filter 432, a multiplier 433, a shift register SR2b, a junction J, and a shift register.
Along with a first circulation path LOOP1 composed of SR1b, a second circulation path LOOP2 composed of a shift register SR1a, a junction J and a shift register SR1b, a shift register SR2a, a low-pass filter 432, a multiplier 433, a shift register SR2b and a junction J And a third circulation path LOOP3 consisting essentially of the first circulation path LOOP3 for the value of the reflection coefficient
The pitch is determined by the delay time in LOOP1. Consider the frequency component of the circulating signal for each circulating path formed here. The total delay time in the first circulation path LOOP1 is the longest, and as shown in FIG. 10, a signal of a frequency component having a relationship of a harmonic of the same frequency with a signal of the lowest frequency corresponding to the total delay time is formed. You. However, the low-pass filter 43
For the frequency component equal to or higher than the cutoff frequency fc of 1J2, the junction J is divided as shown in FIG. 9, and the first circulation path LOOP1 does not exist. Therefore, as shown in FIG. 10, the frequency components of harmonics represented by broken lines do not appear. On the other hand, since the delay time of the shift register SR1 is set to 1/4 of the total delay time, the spectrum diagram of the circulating signal formed in the second circulating path is as shown in FIG.
It should be noted that the third circulation path LOOP3 has no relation to the output musical sound, and therefore the description is omitted. Since the tone waveform signal output from the waveform signal loop unit 420 is a composite of the circulating signals in the first circulating path LOOP1 and the second circulating path LOOP2, FIG. 13 is referred to with reference to FIGS. It has the frequency components shown in the figure. That is, as in the present embodiment, the junction J
By providing a filter, the frequency component of the circulating signal formed in each circulating path can be predicted, and the timbre can be easily set. For example, when setting the tone, it is easy to make the delay time in the shift register SR1 slightly shifted from 1/4 of the total delay time, and to generate anharmonic overtones above the cutoff frequency fc. The circulating signal obtained in this way is a waveform signal loop part.
The signal is output to the outside from the output terminal of the adder 421 in 420, and is generated as a musical tone by a sound system (not shown). In the above-described embodiment, a low-pass filter is used as a filter provided for the junction, but another filter may be used. For example, if a high-pass filter is used, the second
A circulation signal is formed in the circulation path of
At fc or more, a circulating signal is formed in the first and second circulating paths. If a band-pass filter is used, the first circulating path and the second circulating path in the pass band, and the second circulating path in the other bands. A circulation signal will be formed in the circulation path. In such cases,
In an actual filter, a frequency component in the pass-stop band remains in the vicinity of the cutoff frequency according to the roll-off characteristic of the filter. Alternatively, an all-pass filter may be used to obtain anharmonic overtones by utilizing the phase (delay) characteristics. Further, by changing the characteristics of the filter over time, the timbre can be changed during the formation of the musical tone. To control the pitch, the delay time of the shift register is changed while maintaining the ratio of the delay time of the shift register SR1 to the total delay time of 1: 4. You may. In the above embodiment, a tube type is used as the operation element, and only the pitch information is output from the operation element. Can also. In this case, a reflection coefficient or the like corresponding to the tube form may be stored. Further, the operator may be other than a tubular type, for example, a keyboard or an automatic performance device.In such a case, as a tone control signal including the embouchure signal EMBS and the mouth pressure signal PRES, performance information, timbre information, Various signals formed based on other information are used. For example, a waveform signal that rises from a musical sound generation start instruction (at key-on) and changes with time and attenuates and disappears from a musical sound generation end instruction (at key-off), that is, a so-called envelope signal, Also, a touch signal of performance by a keyboard can be used. Alternatively, a low-frequency signal used for modulation such as tremolo or vibrato may be used as a tone control signal. Further, time division processing may be performed to enable multiple sound generation.
In addition, there are controls that directly operate parameters,
The parameter may be key-scaled. In the above embodiment, the circuit is configured by a digital circuit. However, the circuit may be configured by an analog circuit.
Active filters can be used. Further, in such a case, the characteristics of the analog circuit elements themselves such as transistors and diodes are used as a table configured as a ROM or a non-linear conversion circuit, and the arithmetic circuits such as adders and multipliers are also used for analog arithmetic operations using an operational amplifier or the like. It is preferable to use a delay circuit such as a BBD or an LCR as the delay means. The method of changing the pitch is not limited to the method of changing the entire length of the tubular body as in the above embodiment, but may be a method of simulating a tone hole using a three-port junction. Also, to perform fine control of the pitch,
The number of delay stages in a shift register of a specific stage may be adjustable, and in that case, adjustment may be performed by linear interpolation. Although the tube is simulated in the above embodiment, a new sound may be created. Further, the present invention is not limited to wind instruments and can be used as a tubular sound effect device.

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

第1図は本発明の一実施例にかかる電子楽器の概略構成
図、第2図は管型操作子の外形図、第3図は操作検出部
のブロック図、第4図及び第5図は基本的なジャンクシ
ョンのブロック図、第6図はジャンクションの具体的な
ブロック図、第7図はローパスフィルタの特性図、第8
図はカットオフ周波数以下の周波数成分に対するジャン
クションの実質構成図、第9図はカットオフ周波数以上
の周波数成分に対するジャンクションの実質構成図、第
10図は第1の循環路による循環信号の周波数成分を示す
スペクトル線図、第11図は第2の循環路による循環信号
の周波数成分を示すスペクトル線図、第12図はローパス
フィルタの特性図、第13図は本実施例で得られる循環信
号の周波数成分を示すスペクトル線図である。 符号の説明 430……管体シミュレート部、431……梯子状回路、SR1
(1a,1b),SR2(2a,2b)……シフトレジスタ、J……ジ
ャンクション、431J2……フィルタ。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electronic musical instrument according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an external view of a tube-type operator, FIG. 3 is a block diagram of an operation detection unit, and FIGS. FIG. 6 is a specific block diagram of a junction, FIG. 7 is a characteristic diagram of a low-pass filter, FIG.
FIG. 9 is a schematic diagram of a junction for a frequency component lower than the cutoff frequency. FIG. 9 is a schematic diagram of a junction for a frequency component higher than the cutoff frequency.
FIG. 10 is a spectrum diagram showing frequency components of the circulating signal by the first circuit, FIG. 11 is a spectrum diagram showing frequency components of the circulating signal by the second circuit, and FIG. 12 is a characteristic diagram of the low-pass filter. FIG. 13 is a spectrum diagram showing frequency components of a circulating signal obtained in this embodiment. 430 …… Tube simulation unit, 431… Ladder circuit, SR1
(1a, 1b), SR2 (2a, 2b) ... shift register, J ... junction, 431J2 ... filter.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】波形信号を伝送するための往路及び復路か
らなり同往路及び復路の少なくとも一方に遅延手段を介
装してなる第1及び第2の信号伝送手段と、 上記第1及び第2の信号伝送手段の間に接続されて、上
記第1の信号伝送手段の往路から同第1の信号伝送手段
の復路及び上記第2の信号伝送手段の往路へそれぞれ信
号を伝達するとともに、上記第2の信号伝送手段の復路
から同第2の信号伝送手段の往路及び上記第1の信号伝
送手段の復路へそれぞれ信号を伝達する接続手段とから
なり、 入力信号をもとに所定の周波数特性を有する波形信号を
出力する波形信号出力装置において、 上記接続手段内に、上記第1の信号伝送手段の往路から
同第1の信号伝送手段の復路及び上記第2の信号伝送手
段の往路への各信号伝達の周波数特性をそれぞれ異なら
せるとともに、上記第2の信号伝送手段の復路から同第
2の信号伝送手段の往路及び上記第1の信号伝送手段の
復路への各信号伝達の周波数特性をそれぞれ異ならせる
フィルタを設けたことを特徴とする波形信号出力装置。
1. First and second signal transmission means comprising a forward path and a return path for transmitting a waveform signal and having delay means interposed in at least one of the forward path and the return path; and the first and second signal transmission means. Connected between the signal transmission means of the first signal transmission means and the return signal of the first signal transmission means and the outward path of the second signal transmission means. And connection means for transmitting a signal from the return path of the second signal transmission means to the outward path of the second signal transmission means and the return path of the first signal transmission means, respectively. A waveform signal output device for outputting a waveform signal having the signal from the outgoing path of the first signal transmitting means to the return path of the first signal transmitting means and the outward path of the second signal transmitting means in the connecting means. Frequency characteristics of signal transmission Filters are provided which are different from each other and have different frequency characteristics of each signal transmission from the return path of the second signal transmission means to the outward path of the second signal transmission means and the return path of the first signal transmission means. A waveform signal output device characterized by the above-mentioned.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5388715A (en) * 1977-01-17 1978-08-04 Nippon Gakki Seizo Kk Electronic instrument
JPS6340199A (en) * 1986-05-02 1988-02-20 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ リーランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティ Signal processor

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