JP2762733B2 - 楽音合成装置 - Google Patents
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Description
「産業上の利用分野」 この発明は自然楽器音の合成に用いて好適な楽音合成
装置に関する。 「従来の技術」 自然楽器における発音メカニズムをシミュレートした
モデルを動作させ、楽音を合成する楽音合成装置が知ら
れている。第４図に従来の管楽器音の楽音合成装置の構
成を示す。５は共鳴管をシミュレートした共鳴回路であ
り、加算器1,1′、遅延回路２、ローパスフィルタ３お
よび乗算器４を閉ループ状に接続してなる。遅延回路２
は、共鳴管内を空気圧力波が往復伝播する場合における
伝播遅延をシミュレートしたものであり、ローパスフィ
ルタ３は共鳴管における音響損失の周波数特性をシミュ
レートしたものである。さらに乗算器４は、共鳴管終端
部等における空気圧力波の反射をシミュレートするため
に設けられたものである。クラリネット等のように終端
部が開口している場合、終端部における反射に伴って空
気圧力波の位相反転が生じる。従って、クラリネット等
の楽音を合成する場合、乗算器４の乗算係数GAMMAとし
て負の数が用いられる。また、６は管楽器のリードの動
作をシミュレートした励振回路であり、例えば非線形増
幅回路等によって実現される。 このような構成において、励振回路６の出力信号は、
加算器１→遅延回路２→ローパスフィルタ３→乗算器４
→加算器１′からなる閉ループを循環する。この循環す
る信号はローパスフィルタ３によって周波数に応じた減
衰が与えられる。また、乗算器４の出力信号は励振回路
６によって増幅されて加算器１に入力されるので、上記
閉ループにおける信号の循環が維持される。そして、閉
ループを循環する信号が楽音信号として取り出される。 共鳴回路５は、第５図にその共振周波数特性を示すよ
うに、上記閉ループを信号が一巡するのに要する総遅延
時間の逆数に相当する１次の共振周波数ｆ、およびその
奇数倍の高次の共振周波数3f、5f、7f、…を有する。ま
た、ローパスフィルタ３によって共鳴回路５に入力され
る信号の高域周波数成分が減衰されるので、第５図に破
線によって示すように、高次の共振周波数になる程、共
振時の利得が低くなる。このようにして、クラリネット
等の共鳴間に近い共振周波数特性が得られ、クラリネッ
トに近い音色の楽音が得られる。また、実際の管楽器に
おいては、演奏時の吹奏圧等を変化させることにより、
第６図（ａ）〜（ｃ）に示すように、共鳴管を基本モー
ド、３倍モードあるいは５倍モードという様々な共振状
態にすることが可能である。第４図の楽音合成装置にお
いても、励振回路６における増幅歪の発生を制御するこ
となどにより、共鳴回路５の共振点を制御することが可
能である。 「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は、クラリネ
ット音等、奇数次倍音のみが強調された楽音を合成する
のに適していたが、サキソフォン等によって発生される
偶数次倍音を含んだ楽音の合成には適していなかった。
偶数次倍音をも含んだ楽音を合成することが可能なもの
としては、特開昭63−40199号公報にいわゆるウェーブ
ガイドネットワークを用いた楽音合成装置が開示されて
いるが、ウェーブガイドネットワークは構成が複雑であ
る上、所望の周波数特性が得られるように各部の調整を
行うことが難し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物であり、
簡単な構成であり、かつ、奇数次倍音のみならず、偶数
次倍音をも含んだ倍音構造の楽音を合成することが可能
な楽音合成装置を提供することを目的とする。 「課題を解決するための手段」 第１の発明は、帰還信号に基いて励振信号を発生する
励振手段と、 各々、前記励振信号に対して少なくとも遅延処理を施
して前記帰還信号を出力する手段であって、発音すべき
音高に対応した所定時間をτとした場合に、各々、前記
励振信号の入力後、τ/2n（ｎ＝０、１、２、…）なる
遅延時間に対応する遅延を施して前記帰還信号を出力す
る複数の閉ループ手段と を具備し、前記励振信号もしくは前記帰還信号の総和
を楽音信号として出力することを特徴としている。 また、第２の発明は、上記第１の発明において、前記
閉ループ手段における前記遅延時間に対応する遅延を前
記τ/2n（ｎ＝０、１、２、…）なる時間に対応する遅
延からずらしたことを特徴としている。 また、第３の発明は、上記第１の発明において、前記
各閉レープ手段にオールパスフィルタを介挿することに
より、該閉レープ手段における前記遅延時間に対応する
遅延を前記τ/2n（ｎ＝０、１、２、…）なる時間から
ずらしたことを特徴としている。 「作用」 上記第１の発明によれば、奇数次倍音のみならず、偶
数次倍音をも含んだ楽音が合成される。また、上記第２
乃至第３の発明によれば、高次の共振周波数が１次の共
振周波数の整数倍からずれることとなるので、非調和な
倍音構造を有する楽音が合成される。 「実施例」 以下、図面を参照し、本発明の実施例を説明する。
装置に関する。 「従来の技術」 自然楽器における発音メカニズムをシミュレートした
モデルを動作させ、楽音を合成する楽音合成装置が知ら
れている。第４図に従来の管楽器音の楽音合成装置の構
成を示す。５は共鳴管をシミュレートした共鳴回路であ
り、加算器1,1′、遅延回路２、ローパスフィルタ３お
よび乗算器４を閉ループ状に接続してなる。遅延回路２
は、共鳴管内を空気圧力波が往復伝播する場合における
伝播遅延をシミュレートしたものであり、ローパスフィ
ルタ３は共鳴管における音響損失の周波数特性をシミュ
レートしたものである。さらに乗算器４は、共鳴管終端
部等における空気圧力波の反射をシミュレートするため
に設けられたものである。クラリネット等のように終端
部が開口している場合、終端部における反射に伴って空
気圧力波の位相反転が生じる。従って、クラリネット等
の楽音を合成する場合、乗算器４の乗算係数GAMMAとし
て負の数が用いられる。また、６は管楽器のリードの動
作をシミュレートした励振回路であり、例えば非線形増
幅回路等によって実現される。 このような構成において、励振回路６の出力信号は、
加算器１→遅延回路２→ローパスフィルタ３→乗算器４
→加算器１′からなる閉ループを循環する。この循環す
る信号はローパスフィルタ３によって周波数に応じた減
衰が与えられる。また、乗算器４の出力信号は励振回路
６によって増幅されて加算器１に入力されるので、上記
閉ループにおける信号の循環が維持される。そして、閉
ループを循環する信号が楽音信号として取り出される。 共鳴回路５は、第５図にその共振周波数特性を示すよ
うに、上記閉ループを信号が一巡するのに要する総遅延
時間の逆数に相当する１次の共振周波数ｆ、およびその
奇数倍の高次の共振周波数3f、5f、7f、…を有する。ま
た、ローパスフィルタ３によって共鳴回路５に入力され
る信号の高域周波数成分が減衰されるので、第５図に破
線によって示すように、高次の共振周波数になる程、共
振時の利得が低くなる。このようにして、クラリネット
等の共鳴間に近い共振周波数特性が得られ、クラリネッ
トに近い音色の楽音が得られる。また、実際の管楽器に
おいては、演奏時の吹奏圧等を変化させることにより、
第６図（ａ）〜（ｃ）に示すように、共鳴管を基本モー
ド、３倍モードあるいは５倍モードという様々な共振状
態にすることが可能である。第４図の楽音合成装置にお
いても、励振回路６における増幅歪の発生を制御するこ
となどにより、共鳴回路５の共振点を制御することが可
能である。 「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は、クラリネ
ット音等、奇数次倍音のみが強調された楽音を合成する
のに適していたが、サキソフォン等によって発生される
偶数次倍音を含んだ楽音の合成には適していなかった。
偶数次倍音をも含んだ楽音を合成することが可能なもの
としては、特開昭63−40199号公報にいわゆるウェーブ
ガイドネットワークを用いた楽音合成装置が開示されて
いるが、ウェーブガイドネットワークは構成が複雑であ
る上、所望の周波数特性が得られるように各部の調整を
行うことが難し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物であり、
簡単な構成であり、かつ、奇数次倍音のみならず、偶数
次倍音をも含んだ倍音構造の楽音を合成することが可能
な楽音合成装置を提供することを目的とする。 「課題を解決するための手段」 第１の発明は、帰還信号に基いて励振信号を発生する
励振手段と、 各々、前記励振信号に対して少なくとも遅延処理を施
して前記帰還信号を出力する手段であって、発音すべき
音高に対応した所定時間をτとした場合に、各々、前記
励振信号の入力後、τ/2n（ｎ＝０、１、２、…）なる
遅延時間に対応する遅延を施して前記帰還信号を出力す
る複数の閉ループ手段と を具備し、前記励振信号もしくは前記帰還信号の総和
を楽音信号として出力することを特徴としている。 また、第２の発明は、上記第１の発明において、前記
閉ループ手段における前記遅延時間に対応する遅延を前
記τ/2n（ｎ＝０、１、２、…）なる時間に対応する遅
延からずらしたことを特徴としている。 また、第３の発明は、上記第１の発明において、前記
各閉レープ手段にオールパスフィルタを介挿することに
より、該閉レープ手段における前記遅延時間に対応する
遅延を前記τ/2n（ｎ＝０、１、２、…）なる時間から
ずらしたことを特徴としている。 「作用」 上記第１の発明によれば、奇数次倍音のみならず、偶
数次倍音をも含んだ楽音が合成される。また、上記第２
乃至第３の発明によれば、高次の共振周波数が１次の共
振周波数の整数倍からずれることとなるので、非調和な
倍音構造を有する楽音が合成される。 「実施例」 以下、図面を参照し、本発明の実施例を説明する。
【第１実施例】 第１図はこの発明の第１実施例による楽音合成装置の
構成を示すブロック図である。同図において、100はサ
キソフォンのマウスピース部をシミュレートした励振回
路、200はサキソフォンの共鳴管をシミュレートした共
鳴回路である。また、300は制御部であり、図示しない
鍵盤等の操作を検出し、音高指定を行うためのキーコー
ドKC、吹奏圧を指定するプレッシャ情報PRESS、演奏者
がマウスピースを噛む時の圧力に対応したアンブシュア
情報EMB等、楽音形成に必要な各種制御情報を発生す
る。400はキーコード情報KCを遅延段数指定情報Ｌに変
換する変換テーブルを記憶したROM（リードオンリメモ
リ）である。このRCM400から出力される遅延段数指定情
報Ｌによって共鳴回路200の共振周波数特性が決定付け
られる。 次に励振回路100について説明する。減算器101は共鳴
回路200からの帰還信号PRとプレッシャ情報PRESSが入力
される。ここで、信号PRは共鳴管の終端部において反射
されてマウスピースに到達する空気圧力波の圧力に相当
する。そして、減算器101によって下記式（１）に示す
演算が行われ、マウスピース部のリードに加わる圧力に
相当する信号Ｐが出力される。 Ｐ＝PR−PRESS ……（１） 上記信号Ｐはフィルタ102に入力されて１サンプル周
期前の信号値と平均化され、信号P1となって出力され
る。そして、信号P1はフィルタ103およびROM（リードオ
ンリメモリ）104に入力される。 フィルタ103は、リードの応答特性をシミュレートし
たものであり、例えばロースフィルタによって実現され
る。ROM105には、フィルタ演算用の係数および励振回路
100の増幅利得を調整するための係数からなるパラメー
タテーブルが記憶されている。そして、制御部300から
キーコード情報KCおよびその他楽音形成に必要な制御情
報がアドレスとして与えられることにより、それらの情
報に対応したフィルタ演算用係数および利得調整用乗算
係数GAINがROM105から読み出され、フィルタ103および
乗算器106に各々供給される。なお、ROM15に代えて、KC
などをパラメータとしてフィルタ係数を演算し出力する
演算手段を設けてもよい。そして、信号P1は、フィルタ
103によって高周波成分が除去され、乗算器106によって
係数GAINが乗じられ、信号P2として出力される。この信
号P2とアンブシュア情報EMBとが加算器107によって加算
され、この結果、リードに加えられる実効的な圧力に相
当する信号P3が得られ、ROM108に与えられる。そして、
信号P3相当の圧力が加わった場合のリードとマウスピー
スとの間隙の断面積に相当する信号SLがROM108から乗算
器109へ出力される。一方、ROM104から信号P1に対して
非線形変換を施した信号−KP1が出力される。さらに詳
述すると、信号−KP1の値は信号P1と符号が逆になり、
かつ、信号P1の絶対値が大きくなると、信号−KP1の絶
対値が飽和するように変換が行われる。この非線形変換
は、リードとマウスピースとの間隙部における空気流の
流速の飽和をシミュレートするために行われるものであ
る。そして、信号−KP1は乗算器109のもう一方の入力端
に与えられ、乗算器109から、リードとマウスピースと
の間隙を通過する空気流の流速に相当する信号FLが出力
される。なお、ROM104,108に代えて、同等の非線形演算
を行う演算器を設けてもよい。そして、マウスピースの
共鳴管への取付け部付近における空気流の通りにくさに
応じた所定の係数が乗算器110によって信号FLに乗じら
れ、マウスピース取付け部における空気圧の変化に相当
する励振信号PVが乗算器110から共鳴回路200へ出力され
る。 次に共鳴回路200について説明する。本実施例におけ
る共鳴回路200には、Ｎ個の閉ループ回路LP1〜LPNが設
けられている。閉ループ回路LP1は、加算器201、遅延時
間可変の遅延回路202、共鳴管の音響損失をシミュレー
トしたローパスフィルタ203、位相反転を行うための乗
算器204が閉ループ接続されてなる。ここで、遅延回路2
02は、例えば加算器201の出力信号が入力されるシフト
レジスタと、このシフトレジスタの各ステージ出力のう
ち、遅延段数指定情報Ｌに対応した出力を選択するセレ
クタとによって構成される。他の閉ループ回路LP2〜LPN
も閉ループ回路LP1と同様な構成になっている。励振回
路100から供給される励振信号PVは、各閉ループ回路LP1
〜LPNにおける加算器（加算器201相当）に入力される。 遅延段数指定情報Ｌは、カスケード接続された乗算器
M1〜MN-1によって順次1/2が乗じられる。そして、乗算
器M1〜M-1から遅延段数指定情報L/2、L/22、…、L/2Nが
各々出力され、閉ループ回路LP2〜LPNの各々の遅延回路
へ供給される。閉ループ回路LP1〜LPNの各々の加算器
（加算器201相当）の出力は乗算器MA1〜MANによって所
定の減衰係数が乗じられた後、各乗算結果が加算器205
によって加算される。また、閉ループ回路LP1〜LPNの各
々の乗算器（乗算器204相当）の出力は乗算器MB1〜MBN
によって所定の減衰係数が乗じられた後、各乗算結果が
加算器206によって加算される。そして、加算器205およ
び206の出力が加算器207によって加算され、加算結果が
前述の信号PRとして励振回路100へ帰還される。 このような構成によれば、励振回路100によって発生
される励振信号PVは、閉ループ回路LP1〜LPNに各々入力
され、各閉ループ回路LP1〜LPNにおいて信号の循環、即
ち、共振動作が行われる。第２図に閉ループ回路LP1〜L
P4の共振周波数の一覧を示す。なお、他の閉ループ回路
LP4〜LPNについては、閉ループ回路LP1〜LP4と同様な規
則性にしたがって共振周波数を有する。各閉ループ回路
LP1〜LPNは、各々のループを入力信号が一巡するのに要
する遅延時間の逆数に相当する１次の共振周波数を有す
る。第２図において、ｆは遅延段数がＬに設定された閉
ループ回路LP1の１次の共振周波数を示している。閉ル
ープ回路LP2、LP3、LP4、…については、遅延段数が各
々L/2、L/22、L/23、…に設定されているため、各々の
１次の共振周波数は2f、4f、8f、…となっている。ま
た、各閉ループ回路LP1〜LPNは、各々の１次の共振周波
数の奇数倍の高次の共振周波数を有する。 第２図によれば、閉ループ回路LP1〜LP4を設けること
により、各閉ループ回路の共振周波数を重複させること
なく、しかも、周波数軸上において等間隔に並んだ共振
周波数ｆ〜15fを有する共鳴回路を実現することが可能
であることは明らかである。しかし、説明の一般性およ
び厳密性を得るために、閉ループ回路をＮ個設け、各閉
ループ回路に対し、Ｌ、L/21、L/22、…、L/2N-1なる遅
延段数の設定を行った場合に、下記命題が成立すること
を証明する。 ｛命題１｝各閉ループ回路が有する各共振周波数の中に
は互に周波数が同じであるものは存在しない。 ｛命題２｝ｆから（2N-1）ｆまではｆ間隔で連続した2N
個の共振周波数が得られる。 まず、命題１を証明する。ｉ番目（ただし、１≦ｉ）
の閉ループ回路LPiは、 2i-1（2m−１）ｆ ……（２） （ただし、ｍ＝１、２、３、……） なる各共振周波数を有する。また、ｊ番目（ただし、１
≦ｉかつｊ≠ｉ）の閉ループ回路LPjは、 2j-1（2m−１）ｆ ……（３） （ただし、ｎ＝１、２、３、…） なる各共振周波数を有する。 仮に式（２）によって与えられる各共振周波数および
式（３）によって与えられる各共振周波数の中に重複す
るものがあるとすると、 2i-1（2m−１）ｆ＝2j-1（2n−１）ｆ ……（４） なる等式を成立せしめるi,j,m,nが存在するはずであ
る。しかし、式（４）を変形すると、 2i-j（2m−１）＝2n−１ ……（５） となる。今、ｉ＞ｊであるとすると、式（５）の左辺は
偶数であるのに対し、右辺は奇数となり、式（５）は成
立しない。すなわち、各閉ループ回路が有する各共振周
波数が重複しないことになる。 次に命題２を証明するが、命題２は下記命題2aと等価
である。 ｛命題2a｝１〜2N−１の範囲の任意の自然数Ｑについ
て、 Ｑ＝2i-1（2m＋１） ……（６） （ただし、ｉ＝1,2,…,Nであり、ｍ＝0,1,2,…であ
る。） を成立せしめるｉおよびｍが存在する。 従って、以下、命題２の代りに命題2aを証明する。任
意の自然数Ｑは、２進数表現が可能である。２進数表現
した場合の各ビット値をbN-1〜b0（ただし、bN-1は最上
位ビット、b0は最下位ビット）とすると、自然数Ｑは下
記式（７）のように表現することができる。 Ｑ＝bN-12N-1＋bN-22N-2＋ …＋b222＋b121＋b020 ＝（（（…（bN-12＋bN-2）２＋bN-3）２＋ …＋b2）２＋b1）２＋b0 ＝2M＋b0 …（７） ただし、 Ｍ＝（（…（bN-12＋bN-2）２＋bN-3）２＋ …＋b2）２＋b1 ……（８） であり、Ｍは０〜2N-1−１の範囲の自然数である。 式（７）において、b0＝１で与えられるような自然数
Ｑ＝2M＋１のグループについては、上記式（６）におい
て、ｉ＝１、ｍ＝Ｍとすることによって得ることができ
る。 次に残りの自然数、すなわち、上記式（７）において
b0＝０で与えられるような自然数Ｑのグループは、b1が
０であるか１であるかにより、下記式（9a）に属するグ
ループと、下記式（9b）に属するグループに分類され
る。 Ｑ＝（（（…（bN-12＋bN-2）２＋bN-3）２＋ …＋b2）２＋１）２ ＝（2P＋１）２ ……（9a） （ただし、Ｐは０〜2N-2−１の範囲の自然数） Ｑ＝（（…（bN-12＋bN-2）２＋bN-3）２＋ …＋b2）22 ＝（2P′＋b2）22 ……（9b） （ただし、Ｐ′は０〜2N-3−１の範囲の自然数） さらに上記式（9b）に属する自然数Ｑのグループに対
し、上記と同様な分類を行うと、 Ｑ＝（（（…（bN-12＋bN-2）２＋bN-3）２＋ …＋b3）２＋１）22 ＝（2P′＋１）22 ……（10a） （ただし、Ｐ′は０〜2N-3−１の範囲の自然数） Ｑ＝（（…（bN-12＋bN-2）２＋bN-3）２＋ …＋b3）23 ＝（2P″＋b3）23 ……（10b） （ただし、Ｐ″は０〜2N-4−１の範囲の自然数） というように分類される。以下、同様の分類を繰返す
と、結局、上記式（７）においてb0＝０であるグループ
に属する自然数Ｑは、 Ｑ＝（2m＋１）2j-1 ……（11） （ただし、ｍ＝0,1,2,…であり、ｊ＝2,3,…,N） によって表すことができ、上記命題2a、およびこれと等
価な命題２の成立が証明された。 このように本実施例による共鳴回路200は、キーコー
ド情報KCに対応した１次の共振周波数およびその整数倍
の高次共振周波数を有する。従って、サキソホーン等に
近い音色の楽音を合成することができる。
構成を示すブロック図である。同図において、100はサ
キソフォンのマウスピース部をシミュレートした励振回
路、200はサキソフォンの共鳴管をシミュレートした共
鳴回路である。また、300は制御部であり、図示しない
鍵盤等の操作を検出し、音高指定を行うためのキーコー
ドKC、吹奏圧を指定するプレッシャ情報PRESS、演奏者
がマウスピースを噛む時の圧力に対応したアンブシュア
情報EMB等、楽音形成に必要な各種制御情報を発生す
る。400はキーコード情報KCを遅延段数指定情報Ｌに変
換する変換テーブルを記憶したROM（リードオンリメモ
リ）である。このRCM400から出力される遅延段数指定情
報Ｌによって共鳴回路200の共振周波数特性が決定付け
られる。 次に励振回路100について説明する。減算器101は共鳴
回路200からの帰還信号PRとプレッシャ情報PRESSが入力
される。ここで、信号PRは共鳴管の終端部において反射
されてマウスピースに到達する空気圧力波の圧力に相当
する。そして、減算器101によって下記式（１）に示す
演算が行われ、マウスピース部のリードに加わる圧力に
相当する信号Ｐが出力される。 Ｐ＝PR−PRESS ……（１） 上記信号Ｐはフィルタ102に入力されて１サンプル周
期前の信号値と平均化され、信号P1となって出力され
る。そして、信号P1はフィルタ103およびROM（リードオ
ンリメモリ）104に入力される。 フィルタ103は、リードの応答特性をシミュレートし
たものであり、例えばロースフィルタによって実現され
る。ROM105には、フィルタ演算用の係数および励振回路
100の増幅利得を調整するための係数からなるパラメー
タテーブルが記憶されている。そして、制御部300から
キーコード情報KCおよびその他楽音形成に必要な制御情
報がアドレスとして与えられることにより、それらの情
報に対応したフィルタ演算用係数および利得調整用乗算
係数GAINがROM105から読み出され、フィルタ103および
乗算器106に各々供給される。なお、ROM15に代えて、KC
などをパラメータとしてフィルタ係数を演算し出力する
演算手段を設けてもよい。そして、信号P1は、フィルタ
103によって高周波成分が除去され、乗算器106によって
係数GAINが乗じられ、信号P2として出力される。この信
号P2とアンブシュア情報EMBとが加算器107によって加算
され、この結果、リードに加えられる実効的な圧力に相
当する信号P3が得られ、ROM108に与えられる。そして、
信号P3相当の圧力が加わった場合のリードとマウスピー
スとの間隙の断面積に相当する信号SLがROM108から乗算
器109へ出力される。一方、ROM104から信号P1に対して
非線形変換を施した信号−KP1が出力される。さらに詳
述すると、信号−KP1の値は信号P1と符号が逆になり、
かつ、信号P1の絶対値が大きくなると、信号−KP1の絶
対値が飽和するように変換が行われる。この非線形変換
は、リードとマウスピースとの間隙部における空気流の
流速の飽和をシミュレートするために行われるものであ
る。そして、信号−KP1は乗算器109のもう一方の入力端
に与えられ、乗算器109から、リードとマウスピースと
の間隙を通過する空気流の流速に相当する信号FLが出力
される。なお、ROM104,108に代えて、同等の非線形演算
を行う演算器を設けてもよい。そして、マウスピースの
共鳴管への取付け部付近における空気流の通りにくさに
応じた所定の係数が乗算器110によって信号FLに乗じら
れ、マウスピース取付け部における空気圧の変化に相当
する励振信号PVが乗算器110から共鳴回路200へ出力され
る。 次に共鳴回路200について説明する。本実施例におけ
る共鳴回路200には、Ｎ個の閉ループ回路LP1〜LPNが設
けられている。閉ループ回路LP1は、加算器201、遅延時
間可変の遅延回路202、共鳴管の音響損失をシミュレー
トしたローパスフィルタ203、位相反転を行うための乗
算器204が閉ループ接続されてなる。ここで、遅延回路2
02は、例えば加算器201の出力信号が入力されるシフト
レジスタと、このシフトレジスタの各ステージ出力のう
ち、遅延段数指定情報Ｌに対応した出力を選択するセレ
クタとによって構成される。他の閉ループ回路LP2〜LPN
も閉ループ回路LP1と同様な構成になっている。励振回
路100から供給される励振信号PVは、各閉ループ回路LP1
〜LPNにおける加算器（加算器201相当）に入力される。 遅延段数指定情報Ｌは、カスケード接続された乗算器
M1〜MN-1によって順次1/2が乗じられる。そして、乗算
器M1〜M-1から遅延段数指定情報L/2、L/22、…、L/2Nが
各々出力され、閉ループ回路LP2〜LPNの各々の遅延回路
へ供給される。閉ループ回路LP1〜LPNの各々の加算器
（加算器201相当）の出力は乗算器MA1〜MANによって所
定の減衰係数が乗じられた後、各乗算結果が加算器205
によって加算される。また、閉ループ回路LP1〜LPNの各
々の乗算器（乗算器204相当）の出力は乗算器MB1〜MBN
によって所定の減衰係数が乗じられた後、各乗算結果が
加算器206によって加算される。そして、加算器205およ
び206の出力が加算器207によって加算され、加算結果が
前述の信号PRとして励振回路100へ帰還される。 このような構成によれば、励振回路100によって発生
される励振信号PVは、閉ループ回路LP1〜LPNに各々入力
され、各閉ループ回路LP1〜LPNにおいて信号の循環、即
ち、共振動作が行われる。第２図に閉ループ回路LP1〜L
P4の共振周波数の一覧を示す。なお、他の閉ループ回路
LP4〜LPNについては、閉ループ回路LP1〜LP4と同様な規
則性にしたがって共振周波数を有する。各閉ループ回路
LP1〜LPNは、各々のループを入力信号が一巡するのに要
する遅延時間の逆数に相当する１次の共振周波数を有す
る。第２図において、ｆは遅延段数がＬに設定された閉
ループ回路LP1の１次の共振周波数を示している。閉ル
ープ回路LP2、LP3、LP4、…については、遅延段数が各
々L/2、L/22、L/23、…に設定されているため、各々の
１次の共振周波数は2f、4f、8f、…となっている。ま
た、各閉ループ回路LP1〜LPNは、各々の１次の共振周波
数の奇数倍の高次の共振周波数を有する。 第２図によれば、閉ループ回路LP1〜LP4を設けること
により、各閉ループ回路の共振周波数を重複させること
なく、しかも、周波数軸上において等間隔に並んだ共振
周波数ｆ〜15fを有する共鳴回路を実現することが可能
であることは明らかである。しかし、説明の一般性およ
び厳密性を得るために、閉ループ回路をＮ個設け、各閉
ループ回路に対し、Ｌ、L/21、L/22、…、L/2N-1なる遅
延段数の設定を行った場合に、下記命題が成立すること
を証明する。 ｛命題１｝各閉ループ回路が有する各共振周波数の中に
は互に周波数が同じであるものは存在しない。 ｛命題２｝ｆから（2N-1）ｆまではｆ間隔で連続した2N
個の共振周波数が得られる。 まず、命題１を証明する。ｉ番目（ただし、１≦ｉ）
の閉ループ回路LPiは、 2i-1（2m−１）ｆ ……（２） （ただし、ｍ＝１、２、３、……） なる各共振周波数を有する。また、ｊ番目（ただし、１
≦ｉかつｊ≠ｉ）の閉ループ回路LPjは、 2j-1（2m−１）ｆ ……（３） （ただし、ｎ＝１、２、３、…） なる各共振周波数を有する。 仮に式（２）によって与えられる各共振周波数および
式（３）によって与えられる各共振周波数の中に重複す
るものがあるとすると、 2i-1（2m−１）ｆ＝2j-1（2n−１）ｆ ……（４） なる等式を成立せしめるi,j,m,nが存在するはずであ
る。しかし、式（４）を変形すると、 2i-j（2m−１）＝2n−１ ……（５） となる。今、ｉ＞ｊであるとすると、式（５）の左辺は
偶数であるのに対し、右辺は奇数となり、式（５）は成
立しない。すなわち、各閉ループ回路が有する各共振周
波数が重複しないことになる。 次に命題２を証明するが、命題２は下記命題2aと等価
である。 ｛命題2a｝１〜2N−１の範囲の任意の自然数Ｑについ
て、 Ｑ＝2i-1（2m＋１） ……（６） （ただし、ｉ＝1,2,…,Nであり、ｍ＝0,1,2,…であ
る。） を成立せしめるｉおよびｍが存在する。 従って、以下、命題２の代りに命題2aを証明する。任
意の自然数Ｑは、２進数表現が可能である。２進数表現
した場合の各ビット値をbN-1〜b0（ただし、bN-1は最上
位ビット、b0は最下位ビット）とすると、自然数Ｑは下
記式（７）のように表現することができる。 Ｑ＝bN-12N-1＋bN-22N-2＋ …＋b222＋b121＋b020 ＝（（（…（bN-12＋bN-2）２＋bN-3）２＋ …＋b2）２＋b1）２＋b0 ＝2M＋b0 …（７） ただし、 Ｍ＝（（…（bN-12＋bN-2）２＋bN-3）２＋ …＋b2）２＋b1 ……（８） であり、Ｍは０〜2N-1−１の範囲の自然数である。 式（７）において、b0＝１で与えられるような自然数
Ｑ＝2M＋１のグループについては、上記式（６）におい
て、ｉ＝１、ｍ＝Ｍとすることによって得ることができ
る。 次に残りの自然数、すなわち、上記式（７）において
b0＝０で与えられるような自然数Ｑのグループは、b1が
０であるか１であるかにより、下記式（9a）に属するグ
ループと、下記式（9b）に属するグループに分類され
る。 Ｑ＝（（（…（bN-12＋bN-2）２＋bN-3）２＋ …＋b2）２＋１）２ ＝（2P＋１）２ ……（9a） （ただし、Ｐは０〜2N-2−１の範囲の自然数） Ｑ＝（（…（bN-12＋bN-2）２＋bN-3）２＋ …＋b2）22 ＝（2P′＋b2）22 ……（9b） （ただし、Ｐ′は０〜2N-3−１の範囲の自然数） さらに上記式（9b）に属する自然数Ｑのグループに対
し、上記と同様な分類を行うと、 Ｑ＝（（（…（bN-12＋bN-2）２＋bN-3）２＋ …＋b3）２＋１）22 ＝（2P′＋１）22 ……（10a） （ただし、Ｐ′は０〜2N-3−１の範囲の自然数） Ｑ＝（（…（bN-12＋bN-2）２＋bN-3）２＋ …＋b3）23 ＝（2P″＋b3）23 ……（10b） （ただし、Ｐ″は０〜2N-4−１の範囲の自然数） というように分類される。以下、同様の分類を繰返す
と、結局、上記式（７）においてb0＝０であるグループ
に属する自然数Ｑは、 Ｑ＝（2m＋１）2j-1 ……（11） （ただし、ｍ＝0,1,2,…であり、ｊ＝2,3,…,N） によって表すことができ、上記命題2a、およびこれと等
価な命題２の成立が証明された。 このように本実施例による共鳴回路200は、キーコー
ド情報KCに対応した１次の共振周波数およびその整数倍
の高次共振周波数を有する。従って、サキソホーン等に
近い音色の楽音を合成することができる。
【第２実施例】 第３図にこの発明の第２の実施例の構成を示す。本実
施例は、前述した第１図の構成において、各閉ループ回
路LP1〜LPNに対し、オールパスフィルタAPF1〜APFNを介
挿したものである。周知の通り、オールパスフィルタは
信号の周波数によって位相遅延が変化する。従って、本
実施例によれば、共鳴回路が有する各共振周波数は１次
の共振周波数の整数倍から微妙にずれた周波数となる。
従って、自然楽器から得られるような豊かな音質の楽音
が得られる。なお、本実施例のように、オールパスフィ
ルタを用いるのではなく、各閉ループ回路の遅延回路に
設定する遅延段数を上記第１実施例において示した条件
から意図的にずらすことにより、高次の共振周波数の変
更を行ってもよい。なお、通常に電子楽器のように、各
フィルタ係数をタッチ等に応じ、時間的に変化させるよ
うにしても良い。 「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、簡単な構造
により、奇数倍音のみならず、偶数倍音を含んだ倍音構
造を有する楽音を合成することができるという効果があ
る。
施例は、前述した第１図の構成において、各閉ループ回
路LP1〜LPNに対し、オールパスフィルタAPF1〜APFNを介
挿したものである。周知の通り、オールパスフィルタは
信号の周波数によって位相遅延が変化する。従って、本
実施例によれば、共鳴回路が有する各共振周波数は１次
の共振周波数の整数倍から微妙にずれた周波数となる。
従って、自然楽器から得られるような豊かな音質の楽音
が得られる。なお、本実施例のように、オールパスフィ
ルタを用いるのではなく、各閉ループ回路の遅延回路に
設定する遅延段数を上記第１実施例において示した条件
から意図的にずらすことにより、高次の共振周波数の変
更を行ってもよい。なお、通常に電子楽器のように、各
フィルタ係数をタッチ等に応じ、時間的に変化させるよ
うにしても良い。 「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、簡単な構造
により、奇数倍音のみならず、偶数倍音を含んだ倍音構
造を有する楽音を合成することができるという効果があ
る。
第１図はこの発明の第１実施例による楽音合成装置の構
成を示すブロック図、第２図は同実施例における共振周
波数を示す図、第３図はこの発明の第２実施例による楽
音合成装置の構成を示すブロック図、第４図は従来の楽
音合成装置の構成を示すブロック図、第５図は第４図の
楽音合成装置の共振周波数特性を例示する図、第６図は
終端部の開いた管楽器における共振モードを説明する図
である。 100……励振回路、LP1〜LPN……閉ループ回路。
成を示すブロック図、第２図は同実施例における共振周
波数を示す図、第３図はこの発明の第２実施例による楽
音合成装置の構成を示すブロック図、第４図は従来の楽
音合成装置の構成を示すブロック図、第５図は第４図の
楽音合成装置の共振周波数特性を例示する図、第６図は
終端部の開いた管楽器における共振モードを説明する図
である。 100……励振回路、LP1〜LPN……閉ループ回路。
Claims (3)
- 【請求項１】帰還信号に基いて励振信号を発生する励振
手段と、 各々、前記励振信号に対して少なくとも遅延処理を施し
て前記帰還信号を出力する手段であって、発音すべき音
高に対応した所定時間をτとした場合に、各々、前記励
振信号の入力後、τ/2n（ｎ＝０、１、２、…）なる遅
延時間に対応する遅延を施して前記帰還信号を出力する
複数の閉ループ手段と を具備し、前記励振信号もしくは前記帰還信号の総和を
楽音信号として出力することを特徴とする楽音合成装
置。 - 【請求項２】前記閉ループ手段における前記遅延時間に
対応する遅延を前記τ/2n（ｎ＝０、１、２、…）なる
時間に対応する遅延からずらしたことを特徴とする請求
項第１記載の楽音合成装置。 - 【請求項３】前記各閉ループ手段にオールパスフィルタ
を介挿することにより、該閉ループ手段における前記遅
延時間に対応する遅延を前記τ/2n（ｎ＝０、１、２、
…）なる時間からずらしたことを特徴とする請求項第１
記載の楽音合成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2259311A JP2762733B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 楽音合成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2259311A JP2762733B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 楽音合成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04136995A JPH04136995A (ja) | 1992-05-11 |
| JP2762733B2 true JP2762733B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=17332317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2259311A Expired - Fee Related JP2762733B2 (ja) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | 楽音合成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2762733B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2789981B2 (ja) * | 1993-01-11 | 1998-08-27 | ヤマハ株式会社 | 楽音合成装置 |
-
1990
- 1990-09-28 JP JP2259311A patent/JP2762733B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04136995A (ja) | 1992-05-11 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |