JP2754829B2

JP2754829B2 - 楽音合成装置

Info

Publication number: JP2754829B2
Application number: JP2029058A
Authority: JP
Inventors: 千史竹内
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1990-02-08
Filing date: 1990-02-08
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JPH03233499A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、撥弦楽器、打弦楽器、擦弦楽器等の楽音
発生および音響効果付与に用いて好適な楽音合成装置に
関する。

「従来の技術」従来より、自然楽器の発音メカニズムをシミュレート
することにより、自然楽器の楽音を合成する装置が知ら
れている。例えば、弦楽器音等の楽音合成装置として
は、弦の音響損失をシミュレートしたローパスフィルタ
と、弦における振動の伝播遅延をシミュレートした遅延
回路とを閉ループ接続した構成、あるいは、多数段のFI
Rフィルタなどで弦の振動をシミュレートする構成のも
のが知られている。また、発音する楽音のピッチ（周波
数）をずらした複数の閉ループ回路を設け、各閉ループ
回路でシミュレータされた楽音を加算することによっ
て、楽音に広がりや厚みを持たせる（多系列効果）楽音
合成装置がある。

上述した複数の閉ループ回路を有する楽音合成装置で
は、楽音の音程、音色などに関する情報を出力するパラ
メータ設定手段の各パラメータに応じて、各閉ループ回
路毎に、楽音信号を導入し、該閉ループ内を循環させ
る。この場合、楽音信号は、各閉ループ回路に設定され
た弦の振動周期に等しい時間で該閉ループ内を一巡する
とともに、ローパスフィルタを通過する際に帯域が制限
される。そして、各閉ループを循環する楽音信号は、取
り出された後に加算されて出力される。

このような楽音合成装置によれば、遅延回路の遅延時
間およびローパスフィルタの特性を調整することによ
り、ギター等の撥弦楽器音、ピアノ等の打弦楽器音な
ど、自然の弦楽器音にある程度近い楽音が合成できる。
なお、楽音波形を閉ループ回路に導入する技術は、例え
ば特公昭58−58679号公報に開示されている。

「発明が解決しようとする課題」ところで、上述した従来の楽音合成装置では、楽音に
広がりや厚みを持たせる多系列効果を得るのに、複数段
の閉ループ回路を必要とするために、コストアップにつ
ながり、かつ、該装置の規模が大きくなってしまうとい
う問題を生じる。

この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもの
で、単一の閉ループ回路で十分な多系列効果が得られ、
楽音に広がりや厚みを持たせることができる楽音合成装
置を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」このような問題点を解決するために、請求項１記載の
発明では、入力信号を遅延させて出力するループ状の信
号路であって、楽音発生操作に対応した操作情報に従っ
て、該ループの遅延量やフィルタ特性を所定の値に設定
する閉ループ手段と、連続スペクトルを有するノイズ信
号を発生するノイズ発生手段と、前記楽音発生操作に対
応した少なくとも音高情報を含む操作情報に従って、該
ループの遅延量やフィルタ特性を所定の値に設定する閉
ループ手段と、連続スペクトルを有するノイズ信号を発
生するノイズ発生手段と、前記楽音発生操作に対応した
操作情報に従って、所定の楽音波形を出力する波形読出
し手段と、前記ノイズ信号および前記楽音波形を前記閉
ループ手段に供給する信号供給手段と、前記操作情報に
含まれ音高情報に従って、所定のエンベロープを出力
し、該エンベロープに応じて前記楽音波形および前記ノ
イズ信号の混合比を制御するエンベロープ発生手段であ
って、楽音の発生開始時には前記ノイズ信号を所定量加
えた後立ち下げるのと同時に、前記楽音信号を徐々に立
ち上げるものとを具備することを特徴とする。

「作用」ノイズ発生手段は、ノイズ信号を発生する。閉ループ
手段は、楽音発生操作に対応した操作情報に従って、ル
ープの遅延量やフィルタ特性を所定の値に設定する。波
形読出し手段は、楽音発生操作に対応した操作情報に従
って所定の楽音波形を出力する。信号供給手段は、ノイ
ズ信号および楽音波形を閉ループ手段に供給する。そし
て、エンベロープ発生手段は、操作情報に含まれる音高
情報に従って、所定のエンベロープを出力し、そのエン
ベロープに応じて楽音波形およびノイズ信号の混合比を
制御する。また、エンベロープ発生手段は、楽音の発生
開始時には、ノイズ信号を所定量加えた後立ち下げると
同時に、楽音信号を徐々に立ち上げるように、楽音波形
およびノイズ信号の混合比を制御する。上記ノイズ信号
は、閉ループ手段によってフィルタリングされ、所望の
楽音信号として出力される。これにより、複数の閉ルー
プ手段を用いた際に得られるような多系列効果を有する
楽音信号が出力される。また、エンベロープ発生手段
が、音高情報に従って楽音波形およびノイズ信号の混合
比を制御することで、音高情報に従って特性を異ならせ
ながら多系列効果の度合いを制御することができるとと
もに、楽音の発生開始時には、ノイズ信号を所定量加え
た後立ち下げると同時に楽音信号を徐々に立ち上げるよ
うにすることで、擦弦楽器的な楽音信号が出力される。

「実施例」次に図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック
図である。この図において、１は、ランダムノイズ発生
器であり、第２図（ａ）に示す白色性の雑音（ホワイト
ノイズ；以下、ノイズ信号NZという）を発生する。この
ノイズ信号NZは、あらゆる周波数成分に及ぶ連続スペク
トルを有している。また、このノイズ信号NZは、閉ルー
プ回路２に供給される。閉ループ回路２は、加算器３、
遅延回路４およびローパス特性を有したフィルタ５から
構成されており、第２図（ｂ）のようなフィルタ特性を
持つ。それぞれの機能は、前述した従来のものと同じで
ある。上記ノイズ信号NZは加算器３に供給される。加算
器３は、ノイズ信号NZにフィルタ５の出力信号を加算
し、遅延回路４へ出力するとともに、楽音信号MSとして
外部へ出力する。遅延回路４は、楽音信号MSを所定の時
間遅延してフィルタ５へ出力する。フィルタ５は、該フ
ィルタ５を通過する楽音信号MSの帯域を制限する。ま
た、閉ループ回路２では、音程、音色設定手段６が出力
する操作子に応じたパラメータPMに従って、遅延回路４
の遅延量やフィルタ手段のフィルタ特性が設定される。

上述した構成によれば、まず、音程、音色設定手段６
は、操作子に応じたパラメータPMを閉ループ回路２へ出
力する。閉ループ回路２は、上記パラメータPMに応じ
て、遅延量およびフィルタ特性を設定する。また、ラン
ダムノイズ発生器１は、第２図（ａ）に示すノイズ信号
NZを発生し、閉ループ回路２の加算器３へ供給する。ノ
イズ信号NZは、第２図（ｂ）に示す閉ループ回路２のく
し形フィルタ特性でフィルタリングされ、第２図（ｃ）
に示すスペクトラムを有する側帯波を含む楽音信号MSが
形成される。この場合、楽音信号MSの音色、立ち上がり
速度および立ち下がり速度等は、閉ループ回路２の特性
に依存する。

次に、この発明の変形例について、第３図および第４
図（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。

第３図は、変形例の構成を示すブロック図である。な
お、この図において、第１図に示す実施例の各部に対応
する部分については同一の符号を付して説明を省略す
る。

この図において、10は波形読出し手段であり、波形メ
モリ、物理モデル音源またはFM（周波数変調）音源など
で構成されている。また、11は、音程、音色設定手段で
あり、操作子の操作に応じて各パラメータPM1,PM2,PM3
を、各々、閉ループ回路２、波形読出し手段106および
エンベロープ発生器12へ出力する。上記波形読出し手段
10は、パラメータPM2に応じて、所定のスペクトラムを
有する楽音信号MS1を発生して乗算器13へ出力する。ま
た、ランダムノイズ発生器１は、連続スペクトラムを有
するノイズ信号NZ1を発生してフィルタ14へ出力する。
このフィルタ14には、上記パラメータPM2が供給されて
おり、該フィルタ14は、パラメータPM2に応じてノイズ
信号NZ1をフィルタリングすることにより、多系列効果
を低い周波数では多めに、高い周波数では少なめに設定
したり、楽音信号MSのスペクトラムとのマッチング（大
まかなスペクトラムを合わせる）をとるなどし、ノイズ
信号NZ2として乗算器15へ出力する。エンベロープ発生
器12は、乗算器13および15の各々に、楽音信号MS1のレ
ベルを制御するためのエンベロープ信号E1、ノイズ信号
NZ1のレベルを制御するためのエンベロープ信号E2を出
力する。乗算器13は、上記エンベロープ信号E1に応じ
て、楽音信号MS1のレベルを制御し、楽音信号MS2として
加算器16へ出力する。また、乗算器15も上記乗算器13と
同様にノイズ信号NZ2のレベルを制御し、ノイズ信号NZ3
として加算器16へ出力する。加算器16は、楽音信号MS2
にノイズ信号NZ3を加算して、閉ループ回路２へ出力す
る。

上述した構成によれば、まず、音程、音色設定手段11
は、各種パラメータPM1〜PM3を閉ループ回路２、波形読
出し手段10、エンベロープ発生器12へそれぞれ出力す
る。次に、波形読出し手段10は、上記パラメータPM2に
応じて、第４図（ａ）に示すスペクトラムを有する楽音
信号MS1を出力する。また、ランダムノイズ発生器１
は、第４図（ｂ）に示すスペクトラムを有するノイズ信
号NZ1を発生してフィルタ14へ出力する。このフィルタ1
4は、パラメータPM2に応じてノイズ信号NZ1をフィルタ
リングして乗算器15へ出力する。また、エンベロープ発
生器12は、パラメータPM3に応じて乗算器13および15
に、各々、エンベロープ信号E1,E2を出力する。乗算器1
3は、楽音信号MS1のレベルをエンベロープ信号E1に応じ
て変更し加算器16へ出力する。

また、乗算器15は、ノイズ信号NZ2のレベルをエンベ
ロープ信号E2に応じて変更し加算器16へ出力する。加算
器16では、楽音信号MS2にノイズ信号NZ3が加算される。
そして、第４図（ｃ）に示すフィルタ特性を有する閉ル
ープ回路２は、第４図（ｄ）に示すスペクトラムを有す
る楽音信号MS4を形成して出力する。

なお、上述した変形例では、従来、波形読出し手段10
が出力する楽音信号MS1の周期を閉ループ手段10の遅延
量に合わせるのに対して、ノイズ信号NZ1をフィルタリ
ングすることにより、楽音信号MS1とのマッチングをと
っているため、楽音信号MS1のスペクトラムに過大な影
響を及ぼすことを防止できる利点が得られる。

また、同変形例によれば、発音の瞬間にかなりノイズ
の多い摩擦音を発生する擦弦楽器をシミュレートする場
合に、立ち上がり時にノイズ信号NZ1を多く加えて、す
ぐに立ち下げるのと同時に、楽音信号MS1をゆっくりと
立ち上げることにより、自然楽器に忠実な楽音を発生で
きる利点が得られる。この場合、楽音信号MS2に加わる
ノイズ信号NZ3は、一瞬であるために、多系列効果とは
ならず、弓で弾いた楽音に似た合成音が生成される。

また、同変形例によれば、楽音信号MS1（または、MS
2）とノイズ信号NZ1（または、NZ2あるいはNZ3）との混
合比を変えることにより、さまざまな変化が得られる。
ノイズ信号NZ1を多くすると、楽音信号MS1の側帯波も増
え、多系列効果は顕著になる。一方、ノイズ信号NZ1が
少ないと、多系列効果というよりは、単独の楽器の時変
動成分のような効果が得られる。

なお、音程、音色設定手段11による各パラメータPM,P
M1,PM2およびPM3の制御は、スイッチなどの操作子によ
って行ってもよいし、鍵のイニシャルタッチまたはアフ
タタッチによって行ってもよい。

また、各遅延、演算等をソフトウエアによって記述
し、各種コンピュータまたはDSP（デジタル・シグナル
・プロセッサ）等によって実現してもよい。

また、上述した各パラメータPM,PM1,PM2,PM3は、キー
スケーリングしてもよい。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、ノイズ発生
手段が発生したノイズ信号を閉ループ手段に供給して閉
ループ手段のフィルタ特性によってフィルタリングする
際に、エンベロープ発生手段によって、楽音波形および
ノイズ信号の混合物比を制御するようにしたので、単一
の閉ループ手段で十分な多系列効果が得られ楽音に広が
りや厚みを持たせることができるとともに、楽音の発生
開始時には、ノイズ信号を所定量加えた後立ち下げると
同時に楽音信号を徐々に立ち上げるようにすることで、
擦弦楽器的な楽音信号を出力することができる。さら
に、音高情報に応じて楽音信号とノイズ信号の混合比を
制御するようにしたので、例えば各音高情報を複数の異
なる弦のいずれかに対応させることによって、各弦毎の
異なる発音特性に応じた制御を行うことが可能となり、
より忠実に擦弦楽器の発音特性を模倣することができる
という利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図（ａ）は同実施例のノイズ信号の周波数スペクト
ラムを示す周波数特性図、第２図（ｂ）は同実施例の閉
ループ手段のフィルタ特性図、第２図（ｃ）は同実施例
の最終的な楽音信号の周波数スペクトラムを示す周波数
特性図、第３図はこの発明の変形例の構成を示すブロッ
ク図、第４図（ａ）は同変形例の楽音信号の周波数スペ
クトラムを示す周波数特性図、第４図（ｂ）は同変形例
のノイズ信号の周波数スペクトラムを示す周波数特性
図、第４図（ｃ）は同変形例の閉ループ手段のフィルタ
特性図、第４図（ｄ）は同変形例の最終的な楽音信号の
周波数スペクトラムを示す周波数特性図である。１……ランダムノイズ発生器、２……閉ループ回路、４
……遅延回路、５……フィルタ、６……音程・音色設定
手段、10……波形読出し手段、12……エンベロープ発生
器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号を遅延させて出力するループ状の
信号路であって、楽音発生操作に対応した少なくとも音
高情報を含む操作情報に従って、該ループの遅延量やフ
ィルタ特性を所定の値に設定する閉ループ手段と、連続スペクトルを有するノイズ信号を発生するノイズ発
生手段と、前記楽音発生操作に対応した操作情報に従って、所定の
楽音波形を出力する波形読出し手段と、前記ノイズ信号および前記楽音波形を前記閉ループ手段
に供給する信号供給手段と、前記操作情報に含まれる音高情報に従って、所定のエン
ベロープを出力し、該エンベロープに応じて前記楽音波
形および前記ノイズ信号の混合比を制御するエンベロー
プ発生手段であって、楽音の発生開始時には前記ノイズ
信号を所定量加えた後立ち下げるのと同時に、前記楽音
信号を徐々に立ち上げるものとを具備することを特徴とする楽音合成装置。