JP2762890B2

JP2762890B2 - 楽音合成装置

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Publication number: JP2762890B2
Application number: JP5056085A
Authority: JP
Inventors: 徹北山; 明山内
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Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1998-06-04
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Also published as: JPH06266363A; US5536903A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力される励振信号に
少なくとも遅延処理を施すループ手段を有し、楽音を合
成する楽音合成装置、および複数の信号を加算する加算
手段を有し、楽音を合成する楽音合成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は従来の楽音合成装置の第１の構
成例を示すブロック図であり、この図において、１は励
振信号発生回路であり、ノイズ成分を多く含み、特に音
高感のない励振信号を持続的に発生して出力する。２お
よび３は遅延回路やフィルタ等を有する同一構成のルー
プ回路であり、各ループ回路２および３のそれぞれのル
ープ１周の遅延時間は、発生すべき楽音の音高周期に等
しい時間にそれぞれ設定されている。また、各ループ回
路２および３のそれぞれの周波数特性は櫛形であり、０
Ｈｚのポイントを除いた櫛形のピークの最低周波数が発
生すべき楽音の音高周波数に一致しているとともに、他
の櫛形のピークの周波数がこの発生すべき楽音の音高周
波数と略整数倍の関係にある音高周波数を有する楽音の
周波数に一致している。したがって、これらのループ回
路２および３を通過して出力される信号は、音高感を有
したものとなる。

【０００３】ここで、ループ回路２とループ回路３とを
図１２に示すように直列接続する理由について説明す
る。ループ回路２、あるいは３を単独で用いた場合、音
高感を高めるためには、そのループ回路内を循環する信
号に対するループ回路の櫛形の周波数特性の各ピークを
より急峻にする必要があるが、そのためにはループ回路
のループゲインを上げればよい。しかしながら、ループ
回路のループゲインを上げ過ぎると、過渡応答特性が長
くなり、楽音がすぐに減衰しなくなるばかりでなく、ル
ープ回路の動作の安定性に問題が生じ、最悪の場合、演
算エラーが発生してしまう。したがって、ループ回路
は、ある程度櫛形の周波数特性の各ピークを鈍らせた状
態で用いることが多く、このため、ループ回路を単独で
用いた場合には、音高感がはっきりしない。そこで、ル
ープ回路２および３を直列接続することにより、過渡応
答特性をさほど長くすることなく、直列接続されたルー
プ回路２および３全体の櫛形の周波数特性の各ピークを
より急峻にしているのである。このような構成のものに
持続的に音高感のない励振信号を入力すれば、音高感の
確かな品質の高い持続音系の楽音を合成することができ
る。

【０００４】いっぽう、上述したループ回路単独でも音
高感が充分に得られるように構成し、ループ回路を単独
で用いたり、あるいは図１３に示すように、ループ回路
２とループ回路３とを並列接続してそれぞれの出力信号
を加算器４によって加算して出力することもある。特
に、減衰音系の楽音を合成する場合には、各ループ回路
のループゲインを上げるとともに、励振信号発生回路１
から瞬間的に励振信号を発生して、単独のループ回路、
あるいは並列接続されたループ回路２および３にそれぞ
れ入力し、各ループ回路の長い過渡応答特性自体を利用
して楽音を合成する場合が多い。このように音高感のあ
る楽音を合成して出力する場合、図１２に示す構成で
は、ループ回路３の出力信号をそのまま出力し、図１３
に示す構成では、ループ回路２とループ回路３のそれぞ
れの出力信号を加算器４によって加算して出力してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の楽音合成装置においては、音高感のある楽音を合成
することができるが、その楽音は逆に倍音が整然と配列
され過ぎており、自然楽器が発生する楽音に比べて物足
りないものとなるという欠点があった。ここで、バイオ
リンを例にとって自然楽器が発生する楽音の複雑性につ
いて考察する。バイオリンにおいては、演奏者が弦を弓
で擦って楽音を発生させているが、この時演奏者が弓を
操作することによって発生したエネルギが弦に伝えら
れ、このエネルギによって発生した波が弦の両端間で往
復伝搬される。そして、弦の両端間で往復伝搬された波
は、胴部がその波に共鳴することにより、音響的に拡大
されて空間に放射される。

【０００６】また、バイオリンにおいては、上述した波
の弦の両端間における往復伝搬だけでなく、弓が弦と擦
れ合うことによって発生する摩擦音の一部もその擦れ合
うポイント、あるいは弓を通じて空間に放射されて、少
ないながら聴取者の耳にも伝えられている。この摩擦音
の一部が楽音にふくよかさを与えている。そして、この
摩擦音の一部が空間に放射される際の音響特性は、バイ
オリンの胴部が弦の両端間で往復伝搬された波に共鳴し
てその波が音響的に拡大され、空間に放射される際の音
響特性とはその周波数特性が異なっている。以上説明し
たように、自然楽器が発生する楽音は、単に音高感があ
るだけでなく、複雑性を有しており、ふくよかである。

【０００７】これに対して、上述した従来の楽音合成装
置において、ループ回路２および３は、たとえば、上述
したバイオリンの弦の両端間の波の往復伝搬をシミュレ
ートしたものである。また、図１２のループ回路３、ま
たは図１３の加算器４から出力される信号をアンプ等に
よって増幅した後、スピーカ等の電気音響変換器によっ
て音に変換することは、バイオリンの胴部が弦の両端間
で往復伝搬された波に共鳴してその波が音響的に拡大さ
れ、空間に放射される現象に相当している。

【０００８】しかしながら、上述した従来の楽音合成装
置においては、たとえば、上述したバイオリンの弓と弦
とが擦れ合って発生する摩擦音の一部などの、楽音の主
要成分以外のどちらかといえばノイズ成分に近い成分ま
では出力させてはいない。したがって、上述したよう
に、従来の楽音合成装置が発生する楽音は、自然楽器が
発生する楽音に比べて物足りないものとなってしまう。

【０００９】また、上述した従来の楽音合成装置におい
ては、各構成要素は、通常、ディジタル回路によって構
成されているが、たとえば、図１３に示すように、各構
成要素の出力信号を加算器によって加算する場合、各構
成要素に与えられる音色等の各種パラメータをそれぞれ
設定変更したりすると、各構成要素からそれぞれ出力さ
れる信号のレベルは、その毎に異なってくる。

【００１０】したがって、加算器の出力信号の値、ある
いは場合によっては各構成要素からそれぞれ出力される
信号の値があらかじめ設定されたビット数を越えてオー
バーフローしてしまうことがある。そのような場合に
は、加算器から出力される楽音信号が歪んでしまい、所
望の楽音が得られない。もっとも、加算器などの各構成
要素をビット数に十分余裕をもって構成すればよいが、
その場合には、回路規模が大きくなってしまい、コスト
アップにつながるという欠点があった。

【００１１】本発明は、このような背景の下になされた
もので、自然楽器が発生する楽音と同様、単に音高感が
あるだけでなく、複雑性を有したふくよかな楽音を合成
することができる楽音合成装置を提供することを第１の
目的とし、音色等の各種パラメータを設定変更しても歪
みのない高品質の楽音を合成することができる楽音合成
装置を提供することを第２の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
発生すべき楽音の音高を指示する音高情報を発生する音
高情報発生手段と、信号を出力する励起信号発生手段
と、前記励起信号発生手段から出力された信号を、前記
音高情報が指示する音高に対応する時間遅延しつつ、繰
り返し循環させる少なくとも１つのループ手段とを具備
する楽音合成装置において、前記励起信号発生手段およ
び前記少なくとも１つのループ手段から出力される信号
のうち少なくとも２つの信号を加算し、この加算された
信号を楽音信号として出力する加算手段と、前記加算手
段で加算される少なくとも２つの信号のうちの少なくと
も１つの信号のレベルを調整データに従って調整するレ
ベル調整手段と、前記音高情報発生手段から出力される
音高情報で指示されるすべての音高について、前記調整
データを予め自動的に決定する制御手段とを具備するこ
とを特徴としている。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の楽
音合成装置において、さらに、前記加算手段によって加
算された信号のレベルに応じた表示を行う表示手段を具
備することを特徴としている。

【００１４】請求項３記載の発明は、発生すべき楽音の
音高を指示する音高情報を発生する音高情報発生手段
と、信号を出力する励起信号発生手段と、前記励起信号
発生手段から出力された信号を各々入力するとともに、
該入力した信号を前記音高情報が指示する音高に対応す
る時間遅延しつつ、繰り返し循環させる、互いに並列接
続された複数のループ手段とを具備する楽音合成装置に
おいて、少なくとも前記複数のループ手段から出力され
た複数の信号を加算し、この加算された信号を楽音信号
として出力する加算手段と、前記複数のループ手段のう
ちの少なくとも１つのループ手段を循環する信号のレベ
ルを検出して、この検出結果に応じて各ループ手段に入
力される信号のレベルを全ループ手段について一律に調
整するレベル調整手段とを具備することを特徴としてい
る。

【００１５】

【作用】請求項１記載の発明によれば、加算手段によっ
て、励起信号発生手段および少なくとも１つのループ手
段から出力される信号のうち少なくとも２つの信号が加
算され、この加算された信号が楽音信号として出力され
る。また、レベル調整手段によって、加算手段で加算さ
れる少なくとも２つの信号のうちの少なくとも１つの信
号のレベルが調整データに従って調整される。この調整
データは、制御手段によって、音高情報発生手段から出
力される音高情報で指示されるすべての音高について、
予め自動的に決定される。

【００１６】したがって、加算手段による加算処理によ
って複雑性を有したふくよかな楽音を合成することがで
きるとともに、レベル調整手段によって加算処理におけ
るオバーフローを防止することが可能となる。さらに、
レベル調整手段が用いる調整データが制御手段によって
すべての音高について予め自動的に決定されているの
で、楽音の発生開始当初からレベルが安定した楽音信号
を発生することができる。

【００１７】請求項２記載の発明によれば、上記作用効
果に加えて、調整すべき楽音信号の信号レベルが適性か
どうかを演奏者が視覚によって確認することができる。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、加算手段に
よって、複数のループ手段から出力された複数の信号が
加算され、この加算された信号が楽音信号として出力さ
れる。また、レベル調整手段によって、複数のループ手
段のうちの少なくとも１つのループ手段を循環する信号
のレベルが検出されて、この検出結果に応じて各ループ
手段に入力される信号のレベルが全ループ手段について
一律に調整される。したがって、加算手段による加算処
理によって複雑性を有したふくよかな楽音が合成される
とともに、レベル調整手段によって加算処理におけるオ
バーフローを防止することが可能となる。さらに、複数
のループ手段が並列接続されていた場合には、オーバー
フローした１つのループ手段のみレベル調整すると、そ
のループ手段の出力信号のみレベルが小さくなってしま
うため、結果として、各ループ手段の出力信号の混合比
率が変化してしまい、得られる楽音信号の音色が変化し
てしまうことになるが、上記構成では全てのループ手段
についてレベル調整することにより、オーバーフローを
防止しても楽音信号の音色が変化しない。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。図１は本発明の第１の実施例による楽音
合成装置の構成を示すブロック図であり、この図におい
て、図１３の各部に対応する部分には同一の符号を付
け、その説明を省略する。加算器４は、励振信号と、ル
ープ回路２およびループ回路３のそれぞれから出力され
る信号とを所定の割合で加算する。

【００２０】ループ回路２の出力信号は、励振信号に比
べて、楽音のふくよかさを作り出す信号としては劣る
が、励振信号よりノイズ成分が減少しているので、励振
信号とループ回路３の出力信号だけを加算器４によって
加算する構成よりも自然楽器音に近いふくよかな楽音を
合成できる場合がある。なお、励振信号と、ループ回路
２およびループ回路３のそれぞれから出力される信号と
を加算する割合は、所望の楽音が合成できるように、試
行錯誤により調整して決定すればよい。

【００２１】ところで、上述した第１の実施例による楽
音合成装置においては、励振信号を加算する割合を多く
すると、楽音のふくよかさの点では従来の楽音合成装置
が合成する楽音に比べて改善されるが、励振信号にもと
もと含まれているノイズ成分のために、加算器４から出
力される最終的な楽音は、聴感上本来の楽音信号とノイ
ズ信号とが分離して聞こえ、Ｓ／Ｎが悪い楽音合成装置
が合成する楽音と同じになってしまう。逆に、励振信号
を加算する割合を少なくすると、聴取者のＳ／Ｎ感は改
善されるが、今度は楽音のふくよかさの点で従来の楽音
合成装置が合成する楽音とほとんど差がなくなってしま
う。したがって、上述した第１の実施例による楽音合成
装置は、励振信号を加算する割合を多くしても、ノイズ
成分が聴取者にとって気にならないような特定の特性を
有する励振信号を用いる場合だけに有用であり、楽音合
成の幅が狭い。

【００２２】次に、楽音のふくよかさと聴取者のＳ／Ｎ
感の良さとを両立させることができる本発明の第２の実
施例について説明する。バイオリン等の自然楽器が発生
する楽音は、上述した第１の実施例による楽音合成装置
と異なり、楽音のふくよかさと聴取者のＳ／Ｎ感の良さ
とが両立している。以下、その理由を説明する。弓が弦
と擦れ合うことによって発生する摩擦音は、弦の両端間
で波の往復伝搬の源であると同時に、〔発明が解決しよ
うとする課題〕の項で既に説明したように、その一部が
その擦れ合うポイント、あるいは弓を通じて空間に放射
されて、少ないながら聴取者の耳にも伝えられている。
そして、摩擦音の一部が空間に放射される際の音響特性
は、バイオリンの胴部が弦の両端間で往復伝搬された波
に共鳴してその波が音響的に拡大され、空間に放射され
る際の音響特性とはその周波数特性が異なっており、一
般には、胴部から空間に放射される際の音響特性に比べ
て、電気回路的な表現からいうと、ほぼローパスフィル
タ（以下、ＬＰＦという）やバンドパスフィルタ（以
下、ＢＰＦという）を通過させたような特性が強い場合
が多い。

【００２３】そこで、図２に示すように、励振信号発生
回路１、ループ回路２および３のそれぞれの後段にフィ
ルタ５〜７を設けることにより、楽音のふくよかさと聴
取者のＳ／Ｎ感の良さとを両立させることができる。図
２において、図１の各部に対応する部分には同一の符号
を付け、その説明を省略する。これらのフィルタ５〜７
としては、ＬＰＦ，ＢＰＦ，ハイパスフィルタ（以下、
ＨＰＦという）、あるいはバンドエルミネーションフィ
ルタ（以下、ＢＥＦという）など、通常楽音信号に所定
の特性を付与するために用いているものを用いることが
できる。そして、フィルタ５〜７の特性を、それぞれエ
ンベロープジェネレータなどの出力信号によって制御し
たり、あるいは音色パラメータやキースケールに応じて
制御することにより、より自由度の高い楽音を発生させ
ることができる。

【００２４】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。図３は本発明の第３の実施例による楽音合成装置
を適用した電子楽器の構成を示すブロック図である。こ
の図において、８は装置各部を制御するＣＰＵ（中央処
理装置）、９はＣＰＵ８にロードされる各種制御プログ
ラムやこれらプログラムで用いられる各種データなどが
記憶されるＲＯＭ、１０はワーキングバッファなどが設
けられたＲＡＭ、１１は鍵盤等の演奏操作子、１２は音
色を選択設定するための音色設定操作子である。

【００２５】また、１３は楽音発生回路であり、ＣＰＵ
８より転送される音色パラメータＴＣなどの各種パラメ
ータに基づいて楽音発生を行うＮ個の楽音発生チャンネ
ル１４₁，１４₂，・・・，１４_Nを有し、この楽音発生
チャンネル１４₁，１４₂，・・・，１４_Nで形成される
Ｌ，Ｒ各１チャンネルずつの楽音信号Ｄ１_L,R，Ｄ
２_L,R，・・・，ＤＮ_L,Rを加算器１５によって加算す
る。１６は乗算器であり、加算器１５から出力される
Ｌ，Ｒ各１チャンネルずつの楽音信号Ｍ_L,Rと、ＣＰＵ
８から転送される係数制御データＶＯＬとを乗算し、乗
算結果をＬ，Ｒ各１チャンネルずつの楽音信号ＳＤ_L,R
として出力する。１７は乗算器、１８は自動レベル制御
回路であり、自動レベル制御回路１８は、乗算器１７の
乗算結果であるＬ，Ｒ各１チャンネルずつのモニタ信号
ＭＤ_L,Rのレベルを検出し、そのレベルがＣＰＵ８から
転送されるモニタレベルデータＭＬに等しくなるように
して、楽音が急に大音量で発生しないように乗算器１７
の乗算係数を調整する。

【００２６】さらに、１９は信号レベルを表示するイン
ジケータであり、たとえば、多数の発光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）が一列に並べられて構成されている。このインジ
ケータ１９は、その時々の信号レベルに応じた個数のＬ
ＥＤが点灯するが、信号レベルの最大値近傍に対応した
複数のＬＥＤには他のＬＥＤと異なる色のＬＥＤが用い
られており、信号レベルが最大値に近づくと、これら異
なる色のＬＥＤが点灯して演奏者に警告する。

【００２７】次に、図４に楽音発生チャンネル１４の構
成を示す。この図において、２０は波形信号を出力する
波形発生部であり、ＣＰＵ８から転送される、発生され
る波形信号の波形の指定、波形信号の発生タイミングの
指示および波形信号のピッチの指定等に関する波形制御
データＷＣに基づいて、所定波形の波形信号を出力す
る。なお、この波形発生部１６の波形信号の発生の方式
は、どのようなものでもよいが、特にＦＭ変調が可能な
構成が望ましく、波形信号を後述するノイズ信号によっ
て変調してゆらぎを与えるようにする。

【００２８】２１はホワイトノイズ等のノイズ信号を発
生するノイズ発生部であり、ＣＰＵ８から転送されるノ
イズ制御データＮＣに基づいて、所定のノイズ信号を出
力する。２２および２３はフィルタであり、ＣＰＵ８か
ら転送される係数制御データＦＡＣおよびＦＢＣに基づ
いて、波形発生部２０およびノイズ発生部２１のそれぞ
れの出力信号に対して所定の特性を付与する。２４はＣ
ＰＵ８から転送されるミキシング制御データＭＣに基づ
いて、フィルタ２２および２３の出力信号をミキシング
して出力するミキサである。以上説明した構成要素２０
〜２４は、励振信号発生回路ＥＳＣを構成している。こ
の励振信号発生回路ＥＳＣから出力される励振信号は、
演奏操作子１１を構成する鍵盤のキーが押鍵されてから
離鍵されるまで、すなわち、キーオンからキーオフまで
持続的に発生されるものとする。

【００２９】２５および２６はそれぞれ遅延フィードバ
ック型の楽音合成音源の主要部であるループ回路であ
る。また、２７はスイッチであり、ＣＰＵ８から転送さ
れるスイッチ制御データＣＳに基づいて、共通端子Ｔ_c
を端子Ｔ_aに接続してループ回路２５とループ回路２６
とを並列接続したり、あるいは、共通端子Ｔ_cを端子Ｔ_b
に接続してループ回路２５とループ回路２６とを直列接
続するように切り換えることができる。

【００３０】ループ回路２５において、ＨＰＦ２８は、
ＣＰＵ８から転送される係数制御データＨＣ₁に基づい
て、ミキサ２４の出力信号に含まれている直流付近の超
低周波成分を阻止する。このＨＰＦ２８が設けられてい
るのは、以下に示す理由による。すなわち、励振信号発
生部ＥＳＣにおいてノイズ信号を用いているため、励振
信号自体にノイズ信号中の超低周波成分がわずかながら
含まれてしまうが、この超低周波成分は、ループ回路２
５の中で繰り返し加算される間符号が変わらないので、
ループ回路２５の中で値が大きくなってオーバーフロー
を起こす原因となりやすいからである。後述するループ
回路２６のＨＰＦ３５も同様の理由により設けられてい
る。

【００３１】波形変換回路２９は、非線形特性を有し、
ＣＰＵ８から転送される波形変調制御データＷＭＣ₁に
基づいて、入力信号を歪ませて、倍音をより多く含ませ
るように変換する。加算器３０は、波形変換回路２９の
出力信号を第１の入力端から入力し、加算結果をループ
フィルタ３１に供給する。ループフィルタ３１は、ＣＰ
Ｕ８から転送される係数制御データＬＣ₁₁に基づいて、
加算器３０の加算結果に所定の特性を付与し、その出力
信号を後述する出力フィルタ４５₂、スイッチ２７の端
子Ｔ_bおよびディレイ３２に供給する。

【００３２】ディレイ３２は、ＣＰＵ８から転送される
遅延制御データＤＣ₁に基づいて、ループフィルタ３１
の出力信号を所定時間遅延して出力する。ループフィル
タ３３は、ＣＰＵ８から転送される係数制御データＬＣ
₁₂に基づいて、ディレイ３２の出力信号に所定の特性を
付与し、その出力信号を乗算器３４に供給する。乗算器
３４は、ループフィルタ３３の出力信号と、ＣＰＵ８か
ら転送されるループゲイン制御データＬＧ₁とを乗算
し、その乗算結果を加算器３０の第２の入力端に供給す
る。なお、ディレイ３２の遅延時間は、その遅延時間
と、ループフィルタ３１および３３のそれぞれの遅延時
間とを合わせた全遅延時間が、発音が指示された楽音の
音高周期と一致するように、ＣＰＵ８から転送される遅
延制御データＤＣ₁に基づいて、設定される。

【００３３】次に、ループ回路２６において、ＨＰＦ３
１は、ＣＰＵ８から転送される係数制御データＨＣ₂に
基づいて、スイッチ２７の共通端子Ｔ_cを介して入力さ
れるミキサ２４の出力信号、あるいはループ回路２５の
ループフィルタ３１の出力信号に含まれている直流付近
の超低周波成分を阻止する。波形変換回路３６は、非線
形特性を有し、ＣＰＵ８から転送される波形変調制御デ
ータＷＭＣ₂に基づいて、入力信号を歪ませて、倍音を
より多く含ませるように変換する。加算器３７は、波形
変換回路３６の出力信号を第１の入力端から入力し、加
算結果をループフィルタ３８に供給する。

【００３４】ループフィルタ３８は、ＣＰＵ８から転送
される係数制御データＬＣ₂₁に基づいて、加算器３７の
加算結果に所定の特性を付与し、その出力信号をディレ
イ３９および後述する出力フィルタ４５₃に供給する。
ディレイ３９は、ＣＰＵ８から転送される遅延制御デー
タＤＣ₂に基づいて、ループフィルタ３８の出力信号を
所定時間遅延して出力する。また、このディレイ３９
は、遅延制御データＤＣ₂によって設定される遅延時間
よりも短い遅延時間遅延された補助出力信号（タップ出
力信号）を出力するタップ出力端を有している。ループ
フィルタ４０は、ＣＰＵ８から転送される係数制御デー
タＬＣ₂₂に基づいて、ディレイ３９の出力信号に所定の
特性を付与し、その出力信号を乗算器４１に供給する。
なお、ディレイ３９の遅延時間も、ディレイ３２の遅延
時間と同様、その全遅延時間と、ループフィルタ３８お
よび４０のそれぞれの遅延時間とを合わせた全遅延時間
が、発音が指示された楽音の音高周期と一致するよう
に、ＣＰＵ８から転送される遅延制御データＤＣ₂に基
づいて、設定される。

【００３５】乗算器４１は、ループフィルタ４０の出力
信号と、ＣＰＵ８から転送されるタップバランス制御デ
ータＴＢ₁とを乗算し、その乗算結果を加算器４２の第
１の入力端に供給する。乗算器４１は、ディレイ３９の
タップ出力端から出力されるタップ出力信号と、ＣＰＵ
８から転送されるタップバランス制御データＴＢ₂とを
乗算し、その乗算結果を加算器４２の第２の入力端に供
給する。加算器４２は、乗算器４１の出力信号および乗
算器４３の出力信号とを加算し、加算結果を乗算器４４
に供給する。乗算器４４は、加算器４２の出力信号と、
ＣＰＵ８から転送されるループゲイン制御データＬＧ₂
とを乗算し、その乗算結果を加算器３７の第２の入力端
に供給する。

【００３６】以上説明したループ回路２６は、基本的に
は、ループ回路２５と同様の構成であるが、ディレイ３
９のタップ出力端から出力される、やや短い遅延時間遅
延されたタップ出力信号と、ループフィルタ４０の出力
信号とを任意の割合で混合することができるので、ルー
プ回路２６の特性をループ回路２５よりも多様に制御す
ることができる。

【００３７】また、４５₁〜４５₃はそれぞれ出力フィル
タであり、それぞれＣＰＵ８から転送される出力フィル
タ制御データＯＦＣ₁〜ＯＦＣ₃に基づいて、ミキサ２４
の出力信号、ループ回路２５の出力信号およびループ回
路２６の出力信号に対して所定の特性を付与する。ここ
で、図５に出力フィルタ４５や、既に説明したフィルタ
５〜７、２２および２３、さらにはループフィルタ３
１、３３、３８および４０として用いられるフィルタの
構成の一例を示す。このフィルタは、ボルテージコント
ロールドフィルタと呼ばれるアナログフィルタの特性式
における加算を加算器に、減算を減算器、または加算器
および反転器に、乗算を乗算器に、積分を累算器にそれ
ぞれ置換してディジタルコントロールできるようにした
ものである。

【００３８】図５において、各種信号が入力端子４６か
ら入力されると、入力信号にＨＰＦの特性を付与した信
号ＨＰが加算器４７の出力端から得られ、入力信号にＢ
ＰＦの特性を付与した信号ＢＰが加算器４８の出力端か
ら得られ、入力信号にＬＰＦの特性を付与した信号ＬＰ
が加算器４９の出力端から得られ、入力信号にＢＥＦの
特性を付与した信号ＢＥが加算器５０の出力端から得ら
れる。なお、ＣＰＵ８から転送される出力フィルタ制御
データＯＦＣ₁〜ＯＦＣ₃（出力フィルタ４５の場合）に
基づいて、乗算器５１および５２の乗算係数ＦＱを変更
すると、カットオフ周波数が変化し、乗算器５３の乗算
係数（１／Ｑ）を変更すると、Ｑが変化し、乗算器５４
の乗算係数ｋを変更すると、ＢＥＦの阻止レベルが変化
する。

【００３９】また、図４において、５５は出力ミキサで
あり、ＣＰＵ８から転送される出力ミキシング制御デー
タＭＯＣ（ゲイン制御データＧ_xx、パン制御データＰＡ
Ｎ_L，_R）に基づいて、出力フィルタ４５₁〜４５₃のそれ
ぞれから転送される信号ＬＰ，ＢＰ，ＨＰ，ＢＥをミキ
シングして、Ｌ，Ｒ各１チャンネルずつの楽音信号
Ｄ_L，Ｄ_Rを出力する。

【００４０】なお、以上説明した各種制御データは、演
奏者が音色設定操作子１２を操作することによって選択
設定した音色に対応した音色番号の音色データ（音色番
号毎にＲＯＭ９やＲＡＭ１０等にあらかじめ記憶されて
いる）に基づいて決定されるとともに、キーコードＫ
Ｃ、あるいはタッチデータＴＯＵＣＨなどによっても決
定される。

【００４１】次に、図６に出力ミキサ５５の構成の一例
を示す。図６において、５６₁〜５６₃はそれぞれ入力さ
れる信号ＬＰ₁〜ＬＰ₃，ＢＰ₁〜ＢＰ₃，ＨＰ₁〜ＨＰ₃，
ＢＥ₁〜ＢＥ₃を、音色に応じてＣＰＵ８から転送される
重付係数データＧ₁₁〜Ｇ₁₄，Ｇ₂₁〜Ｇ₂₄，Ｇ₃₁〜Ｇ₃₄に
基づいて、重み付けして出力する重付器（乗算器）であ
る。５７は各重付器５６₁〜５６₃からそれぞれ出力され
る計１２チャンネルの信号を１２個の入力端Ｉ₁₁〜
Ｉ₁₄，Ｉ₂₁〜Ｉ₂₄，Ｉ₃₁〜Ｉ₃₄から入力して加算し、加
算結果を加算出力端ＭＯから出力する全加算器である。

【００４２】この全加算器５７は、その加算結果の信号
レベルを表すレベル信号ＬＶを出力するとともに、ビッ
トが最大値を越えた時には、オーバーフロー信号ＯＦを
出力してＣＰＵ８に供給する。これにより、ＣＰＵ８
は、重付器５６₁〜５６₃に、それぞれの重付係数データ
Ｇ₁₁〜Ｇ₁₄，Ｇ₂₁〜Ｇ₂₄，Ｇ₃₁〜Ｇ₃₄に対応した乗算係
数を一律に下げるための調整データＡＤＪを供給する。

【００４３】乗算器５８および５９は、それぞれＣＰＵ
８から転送されるパン制御データＰＡＮ_L，_Rと、全加算
器５７の出力信号とを乗算し、それぞれの乗算結果を
Ｌ，Ｒ各１チャンネルずつの楽音信号Ｄ_L，Ｄ_Rとして出
力する。なお、以上説明した楽音発生チャンネル１４
は、ハードウェアによって構成しても、ディジタル・シ
グナル・プロセッサ（ＤＳＰ）によって構成してもよ
い。

【００４４】このような構成において、ＣＰＵ８の動作
について図７および図８に示すフローチャートを参照し
て説明する。図３に示す電子楽器に電源が投入される
と、ＣＰＵ８は、まず、図５のメインルーチンのステッ
プＳＡ１の処理へ進み、装置各部のイニシャライズを行
う。このイニシャライズは、各種レジスタのゼロリセッ
トおよび周辺回路の初期設定となる各種変数の初期設定
等である。そして、ＣＰＵ８は、ステップＳＡ２へ進
む。

【００４５】ステップＳＡ２では、演奏者によって操作
される演奏操作子１１および音色操作子１２をスキャン
して、鍵盤の押離鍵状態や各種操作子の操作状態を検出
した後、ステップＳＡ３へ進む。ステップＳＡ３では、
ステップＳＡ２の操作子スキャン処理において検出され
た鍵盤の押離鍵状態や各種操作子の操作状態に応じて、
キーイベントフラグ、キーコードＫＣあるいは、タッチ
データＴＯＵＣＨの設定や、選択設定された音色に対応
した各種パラメータの設定など、操作子に対応した処理
を行った後、ステップＳＡ４へ進む。

【００４６】ステップＳＡ４では、レベル調整モードが
設定されているか否かを判断する。演奏者が演奏操作子
１１のレベル調整スイッチをオンすると、レベル調整ス
イッチのオン状態が上述したステップＳＡ２の操作子ス
キャン処理において検出され、レベル調整モードが設定
される。この際、上述したステップＳＡ３の操作子対応
処理において、後述するレベル調整処理が終了した際に
１にセットされる処理終了フラグＦＬＧが０にリセット
される。このステップＳＡ４の判断結果が「ＮＯ」の場
合には、ステップＳＡ５へ進む。

【００４７】ステップＳＡ５では、演奏者による鍵盤を
用いた演奏操作に応じた通常の演奏発音処理を行う。な
お、この演奏発音処理については、公知であるので、そ
の説明を省略する。そして、この演奏発音処理が終了す
ると、ＣＰＵ８は、ステップＳＡ７へ進む。いっぽう、
ステップＳＡ４の判断結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわ
ち、レベル調整モードが設定されている場合には、ステ
ップＳＡ６へ進む。

【００４８】ステップＳＡ６では、出力ミキサ５５の各
重付器５６₁〜５６₃に調整データＡＤＪを供給し、それ
ぞれの出力レベルを調整するレベル調整処理を行う。こ
のレベル調整処理の詳細については後述する。そして、
レベル調整処理が終了すると、ＣＰＵ８は、ステップＳ
Ａ７へ進む。

【００４９】ステップＳＡ７では、全加算器５７（図６
参照）から供給されるレベル信号ＬＶに応じて、インジ
ケータ１９を構成するＬＥＤを点灯させた後、ステップ
ＳＡ８へ進む。ステップＳＡ８では、その他の処理が実
行され、こうした処理完了後に、上述したステップＳＡ
２に戻り、電源が切断されるまでステップＳＡ２〜ＳＡ
８の一連の処理が繰り返し実行される。

【００５０】次に、ＣＰＵ８のレベル調整処理について
図８に示すフローチャートを参照して説明する。ＣＰＵ
８の処理が図７のステップＳＡ６へ進むと、図８に示す
レベル調整処理ルーチンが起動される。ＣＰＵ８は、ま
ず、ステップＳＢ１の処理へ進み、処理終了フラグＦＬ
Ｇが１にセットされているか否かを判断する。この判断
結果が「ＹＥＳ」の場合には、何もせず、図７に示すメ
インルーチンに戻り、ステップＳＡ７へ進む。

【００５１】いっぽう、ステップＳＢ１の判断結果が
「ＮＯ」の場合、すなわち、処理終了フラグＦＬＧが０
にリセットされている場合には、ステップＳＢ２へ進
む。ステップＳＢ２では、各種パラメータの設定を行
う。すなわち、調整データＡＤＪを最大値の１に設定
し、鍵盤の最低音の鍵からレベル調整するために、キー
コードＫＣを１に設定する。また、Ｌ，Ｒ各１チャンネ
ルずつの楽音信号ＳＤ_L, _Rを出力させないようにするた
めに、楽音発生回路１３の乗算器１６の係数制御データ
ＶＯＬを０に設定する。

【００５２】いっぽう、Ｌ，Ｒ各１チャンネルずつのモ
ニタ信号ＭＤ_L,Rを演奏者よって設定された所望のレベ
ルで出力するために、モニタレベルデータＭＬを所定値
に設定する。このモニタ信号ＭＤ_L,Rは、たとえば、ヘ
ッドフォンなどにより演奏者が聴取する。さらに、最も
大きな音が発生された場合、すなわち、演奏者が該当す
る鍵を最も強く押鍵した場合でも楽音信号ＳＤ_L,Rがオ
ーバーフローしないようにするために、タッチデータＴ
ＯＵＣＨを最大値に設定する。そして、ＣＰＵ８は、ス
テップＳＢ３へ進む。

【００５３】ステップＳＢ３では、上述したステップＳ
Ｂ２の各種パラメータ設定処理において設定されたキー
コードＫＣの音高やタッチデータＴＯＵＣＨなどに基づ
いて、音色パラメータＴＣを生成し、調整データＡＤ
Ｊ、係数制御データＶＯＬおよびモニタレベルデータＭ
Ｌとともに、楽音発生回路１３に転送した後、ステップ
ＳＢ４へ進む。

【００５４】これにより、楽音発生回路１３の任意の楽
音発生チャンネル１４は、転送された音色パラメータＴ
Ｃに基づいて、レベル調整されていない楽音信号を発生
するが、係数制御データＶＯＬが０であるので、楽音発
生回路１３の乗算器１４からは楽音信号ＳＤ_L,Rは出力
されない。また、自動レベル制御回路１８が乗算器１７
から出力されるモニタ信号ＭＤ_L,Rのレベルを検出し、
そのレベルがモニタレベルデータＭＬに等しくなるよう
に、乗算器１７の乗算係数を調整するので、乗算器１７
からは演奏者が所望したレベルに調整されたモニタ信号
ＭＤ_L,Rが出力される。

【００５５】ステップＳＢ４では、全加算器５７（図６
参照）から供給されるレベル信号ＬＶに応じて、インジ
ケータ１９を構成するＬＥＤを点灯させた後、ステップ
ＳＢ５へ進む。ステップＳＢ５では、オーバーフローを
検出したか否かを判断する。この判断は、該当する楽音
発生チャンネル１４の出力ミキサ５５の全加算器５７か
らオーバーフロー信号ＯＦが出力されたか否かを判断し
て行う。この判断結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステッ
プＳＢ６へ進む。

【００５６】ステップＳＢ６では、調整データＡＤＪを
所定量（微小量が望ましい）減少させた後、ステップＳ
Ｂ３へ戻る。これにより、上述したステップＳＢ３〜Ｓ
Ｂ６の処理ループが再び繰り返され、楽音発生チャンネ
ル１４は、今度はレベル調整された楽音信号を発生す
る。このステップＳＢ３〜ＳＢ６の処理ループが何回か
繰り返され、全加算器５７からオーバーフロー信号ＯＦ
が出力されなくなると、ステップＳＢ５の判断結果が
「ＮＯ」となり、ＣＰＵ８は、ステップＳＢ３〜ＳＢ６
の処理ループを抜けて、ステップＳＢ７へ進む。

【００５７】ステップＳＢ７では、次の鍵についてレベ
ル調整するために、キーコードＫＣを１インクリメント
した後、ステップＳＢ８へ進む。ステップＳＢ８では、
鍵盤のすべての鍵についてレベル調整が終了したか否か
を判断する。この判断結果が「ＮＯ」の場合には、ステ
ップＳＢ３へ戻り、新たな鍵について上述したステップ
ＳＢ３〜ＳＢ６の処理ループを繰り返す。

【００５８】いっぽう、ステップＳＢ８の判断結果が
「ＹＥＳ」の場合、すなわち、鍵盤のすべての鍵につい
てレベル調整が終了した場合には、ステップＳＢ９へ進
む。ステップＳＢ９では、係数制御データＶＯＬを、こ
のレベル調整処理ルーチンが開始される前に設定されて
いた値に戻すとともに、処理終了フラグＦＬＧを１にセ
ットした後、図７に示すメインルーチンへ戻り、ステッ
プＳＡ７へ進む。これにより、演奏者が演奏操作子１１
のレベル調整スイッチをオフにしてレベル調整モードを
解除するまでは、ＣＰＵ８は何もしない。以上説明した
動作により、オーバーフローしない範囲内で最大ビット
数が利用可能な最適な音量に対応した調整データＡＤＪ
が自動的に決定される。

【００５９】なお、上述した第３の実施例においては、
各キーコードＫＣ毎に、すなわち、１音毎にレベル調整
処理を行う例を示したが、ポリフォニック、つまり複数
楽音を同時に発生させる場合において、各楽音発生チャ
ンネル１４毎のオーバーフローを同時に検出できるよう
に構成し、同時に複数楽音発生させながらレベル調整す
るようにしてもよい。

【００６０】また、上述した第３の実施例においては、
各楽音発生チャンネル１４の出力ミキサ５５のオーバー
フローを自動調整する例を示したが、これに限定されな
い。各楽音発生チャンネル１４のループ回路２５および
２６をそれぞれ構成する加算器３０、３７および４２や
乗算器３４、４１、４３および４４、あるいはループフ
ィルタ３１、３３、３８および４０などの演算器のそれ
ぞれのオーバーフローを検出し、上述した第３の実施例
と同様の手順で各ループ回路の入力レベルを適宜調整す
るようにしてもよい。

【００６１】たとえば、図４に示す楽音発生チャンネル
１４のスイッチ２７の共通端子Ｔ_cを端子Ｔ_bに接続して
ループ回路２５とループ回路２６とを直列接続する場合
には、図９に示すように、ループ回路２５および２６の
それぞれから出力されるオーバーフロー信号ＯＦをオー
バーフロー検出回路６０および６１によって検出し、オ
ーバーフロー検出回路６０および６１によってループ回
路２５および２６のそれぞれの前段に設けられた乗算器
６２および６３のそれぞれの乗算係数を調整して、それ
ぞれの入力レベルを制御してもよい。

【００６２】また、図４に示す楽音発生チャンネル１４
のスイッチ２７の共通端子Ｔ_cを端子Ｔ_aに接続してルー
プ回路２５とループ回路２６とを並列接続する場合に
は、図１０に示すように、ループ回路２５および２６の
それぞれから出力されるオーバーフロー信号ＯＦをオー
バーフロー検出回路６０および６１によって検出し、ル
ープ回路２５および２６のそれぞれの前段に設けられた
乗算器６４および６５の乗算係数を調整して、それぞれ
の入力レベルを一律に制御する。この場合、各乗算器６
４および６５にＣＰＵ８から転送される係数制御データ
ＭＩＸ₁とＭＩＸ₂との比率は変更しない。というのは、
この比率は音色よって決定されるからである。

【００６３】さらに、本発明は、より一般的な楽音合成
装置にも適用することができる。たとえば、図１１に示
すように、入力されるキーオン信号ＫＯＮ，タッチデー
タＴＯＵＣＨ，キーコードＫＣおよび音色パラメータＴ
Ｃに基づいて、楽音波形発生部６６が所定の楽音波形を
有する楽音信号を発生し、音色フィルタ部６７が発生さ
れた楽音信号に音色を付与し、エンベロープ付与部６８
が音色が付与された楽音信号にエンベロープを付与する
とにより複数の楽音信号を発生し、チャンネルアキュム
レータ６９によって入力される複数の楽音信号を時分割
で累算する楽音合成装置にも、本発明を適用することが
できる。

【００６４】そして、楽音波形発生部６６において、所
定の音色で、かつ鍵盤の最大タッチ全鍵域で楽音信号を
発生させることにより、フィルタ演算のオーバーフロー
に応じて音色フィルタ部６７から出力されるオーバーフ
ロー信号ＯＦ₁を入力レベルコントローラ７０によって
監視し、入力レベルコントローラ７０が、音色フィルタ
部６７の前段に設けられた乗算器７１の乗算係数ＬＶＬ
₁を、音色フィルタ部６７においてオーバーフローが起
こらないような最大の値に設定する。

【００６５】また、楽音波形発生部６６において、所定
の音色、かつ任意のキーコードＫＣの組み合わせの複数
の楽音信号を最大のタッチデータＴＯＵＣＨで発生させ
ることにより、演算のオーバーフローに応じてチャンネ
ルアキュムレータ６９から出力されるオーバーフロー信
号ＯＦ₂を入力レベルコントローラ７２によって監視
し、入力レベルコントローラ７２が、チャンネルアキュ
ムレータ６９の前段に設けられた乗算器７３の乗算係数
ＬＶＬ₂を、チャンネルアキュムレータ６９においてオ
ーバーフローが起こらないような最大の値に設定する。

【００６６】なお、チャンネル数をＮとし、各チャンネ
ルの楽音信号のビット数をともにｍとした場合、チャン
ネルアキュムレータ６９のビット数が（ｍ＋ｌｏｇ
₂Ｎ）以上あれば、チャンネルアキュムレータ６９にお
いてオーバーフローは発生しないが、ハードウェアのコ
ストダウンを図るために、チャンネルアキュムレータ６
９のビット数を（ｍ＋ｌｏｇ₂Ｎ）以上にすることがで
きない場合は、上述したオーバーフローを回避する構成
および処理が必要である。

【００６７】

【発明の効果】上述したように各請求項記載の発明によ
れば、加算手段による加算処理によって複雑性を有した
ふくよかな楽音を合成することができるとともに、レベ
ル調整手段によって加算処理におけるオバーフローを防
止することが可能となる。さらに、請求項１記載の発明
によれば、レベル調整手段が用いる調整データが制御手
段によってすべての音高について予め自動的に決定され
ているので、楽音の発生開始当初からレベルが安定した
楽音信号を発生することができる。また、請求項２記載
の発明によれば、調整すべき楽音信号の信号レベルが適
性かどうかを演奏者が視覚によって確認することができ
る。また、請求項３記載の発明によれば、レベル調整手
段によって、各ループ手段に入力される信号のレベルが
全ループ手段について一律に調整されるので、複数のル
ープ手段が並列接続されている構成において、各ループ
手段の出力信号の混合比率を変化させずに、得られる楽
音信号の音色が変化させことなく、オーバーフローを防
止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の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。

【図２】本発明の第２の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。

【図３】本発明の第３の実施例による楽音合成装置を
適用した電子楽器の構成を示すブロック図である。

【図４】楽音発生チャンネル１４の構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】出力フィルタ４５等の構成を示すブロック図
である。

【図６】出力ミキサ５５の構成を示すブロック図であ
る。

【図７】本発明の第３の実施例におけるＣＰＵ８のメ
インルーチンの動作を示すフローチャートである。

【図８】本発明の第３の実施例におけるＣＰＵ８のレ
ベル調整処理ルーチンの動作を示すフローチャートであ
る。

【図９】本発明の他の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。

【図１０】本発明の他の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。

【図１１】本発明を一般的な楽音合成装置に適用した
場合の構成を示すブロック図である。

【図１２】従来の楽音合成装置の第１の構成例を示す
ブロック図である。

【図１３】従来の楽音合成装置の第２の構成例を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１，ＥＳＣ……励振信号発生回路、２，３，２５，２６
……ループ回路、４……加算器、５〜７……フィルタ、
８……ＣＰＵ、１４……楽音発生チャンネル、１９……
インジケータ、５５……出力ミキサ、５６₁〜５６₃……
重付器、５７……全加算器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発生すべき楽音の音高を指示する音高情
報を発生する音高情報発生手段と、信号を出力する励起信号発生手段と、前記励起信号発生手段から出力された信号を、前記音高
情報が指示する音高に対応する時間遅延しつつ、繰り返
し循環させる少なくとも１つのループ手段とを具備する
楽音合成装置において、前記励起信号発生手段および前記少なくとも１つのルー
プ手段から出力される信号のうち少なくとも２つの信号
を加算し、この加算された信号を楽音信号として出力す
る加算手段と、前記加算手段で加算される少なくとも２つの信号のうち
の少なくとも１つの信号のレベルを調整データに従って
調整するレベル調整手段と、前記音高情報発生手段から出力される音高情報で指示さ
れるすべての音高について、前記調整データを予め自動
的に決定する制御手段とを具備することを特徴とする楽
音合成装置。
【請求項２】さらに、前記加算手段によって加算され
た信号のレベルに応じた表示を行う表示手段を具備する
ことを特徴とする請求項１記載の楽音合成装置。
【請求項３】発生すべき楽音の音高を指示する音高情
報を発生する音高情報発生手段と、信号を出力する励起信号発生手段と、前記励起信号発生手段から出力された信号を各々入力す
るとともに、該入力した信号を前記音高情報が指示する
音高に対応する時間遅延しつつ、繰り返し循環させる、
互いに並列接続された複数のループ手段とを具備する楽
音合成装置において、少なくとも前記複数のループ手段から出力された複数の
信号を加算し、この加算された信号を楽音信号として出
力する加算手段と、前記複数のループ手段のうちの少なくとも１つのループ
手段を循環する信号のレベルを検出して、この検出結果
に応じて各ループ手段に入力される信号のレベルを全ル
ープ手段について一律に調整するレベル調整手段とを具
備することを特徴とする楽音合成装置。