JP2836116B2

JP2836116B2 - 音響処理装置

Info

Publication number: JP2836116B2
Application number: JP1242494A
Authority: JP
Inventors: 千史竹内
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1989-09-19
Filing date: 1989-09-19
Publication date: 1998-12-14
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JPH03103900A

Description

【発明の詳細な説明】

「産業上の利用分野」この発明は、自然楽器の共鳴器の模擬した共鳴装置あ
るいは残響装置等に用いて好適な音響処理装置に関す
る。「従来の技術」自然楽器の中には、発音体の信号を効率的に空気中に
放射するための共鳴器を備えたものが多い。例えばピア
ノは共鳴器として響板を有しており、ハンマによって弦
に与えられた振動が駒を介して響板全体に伝わり、響板
によって振動が保存され、この響板の信号が空気中に放
射され、楽音として聴取される。同様に、ギターも、共
鳴器として箱を有しており、箱が弦の振動に共鳴するこ
とにより、大きな楽音が発生される。このように、共鳴
器を備えた自然楽器においては、弦の信号が共鳴器によ
って保存されると共に効率的に空気中に放射される。従
って、持続性を持った豊かな音質をの楽音が十分な音量
で発生される。従来より、このような自然楽器と共鳴器と同等の音響
特性の得られる音響処理装置の実現が検討されている。「発明が解決しようとする課題」ところで、ピアノの響板はそれ自体非対称な構造であ
り、しかも、ピアノに張り巡らされた各弦の響板に対す
る位置関係は各々異なっているので、各弦の振動に対し
て与えられる共鳴効果は各々異なる。すなわち、ピアノ
において、各弦の共鳴音は、各々、異なった音響処理に
よって生成されると考えられる。従って、一口にピアノ
の響板に相当する音響処理装置を実現するといっても、
各音高に対応し、音響処理内容の異なった共鳴回路を多
数用意する必要があり、著しく大規模な回路構成となっ
てしまうという問題があった。また、ピアノ以外の楽器
においても、共鳴器の音響特性が音高によって異なるも
のが多く、これらの楽器の共鳴音を忠実に再生するに
は、各音高に応じて異なった音響処理を行うことが望ま
しい。この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであ
り、小規模な回路構成で、しかも、実際の自然楽器の共
鳴器と同等の音響特性の得られる音響処理装置を提供す
ることを目的としている。「課題を解決するための手段」この発明は、複数の音源から出力される各楽音信号に
対し、音響処理を施して出力する音響処理装置であっ
て、入力された信号を合成して合成信号を出力する複数の
合成手段と、前記各楽音信号を各々所定の配分比率で前記複数の合
成手段に分配する分配手段と、前記複数の合成手段からの各合成信号に対して各々異
なった音響処理を施すと共に各処理結果を重ね合わせて
出力する音響処理手段とを具備することを特徴としている。「作用」上記構成によれば、複数の音源から出力される各楽音
信号が分配手段によって所定の分配比率で複数の合成手
段へ分配され、各合成手段から出力される合成信号に対
し、音響処理手段によって各々異なった音響処理が実施
され、各処理結果が重ね合わされて出力される。「実施例」以下、図面を参照し、本発明の実施例を説明する。

【本発明の基本的構成】

第１図は本発明によってピアノの響板に相当する音響
処理を行う音響処理装置を実現する場合の基本的構成を
示したものである。同図において、音源TG₁〜TGnは、音
高の異なったｎ個の発音体、すなわち、ピアノに張設さ
れたｎ本の弦に対応するものである。これらの音源TG₁
〜TGnは、図示していない演奏制御手段によって演奏操
作情報に基づいて駆動され、各弦が励起された場合に発
生される楽音波形を形成し、楽音信号S₁〜Snとして出力
する。そして、楽音信号S₁〜Snは、加算器A₁によって加
算され、該加算結果が、弦の振動が直接放射されること
によって聴取される楽音、いわゆる直接音に相当する信
号SDRYとして加算器A₂に供給される。また、楽音信号S₁〜Snには、乗算器M₁₁〜M₁nによって
乗算計数α_１〜αｎが各々乗算され、各乗算結果が加算
器AM₁によって加算され、加算結果が共鳴回路LLの入力
端IN₁に与えられる。さらに、楽音信号S₁〜Snには、乗
算器M₂₁〜M2_nによって乗算計数β_１〜βｎが各々乗算さ
れ、各乗算結果が加算器AM₂によって加算され、加算結
果が共鳴回路LLの入力端IN₂に入力される。ここで、計
数αｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、楽音信号Sk（Ｋ＝１〜ｎ）が
高音域に属する度合を示す係数であり、楽音信号Sk（ｋ
＝１〜ｎ）の高音が高くなる程、大きな値が設定され
る。逆に、係数βｋ（ｋ＝１〜ｎ）は楽音信号Sk（Ｋ＝
１〜ｎ）が低音域に属する度合を示すものであり、楽音
信号Sk（ｋ＝１〜ｎ）の音高が高くなる程、小さな値が
設定される。このようにして、共鳴回路LLの入力端IN₁,
IN₂に楽音信号Sk（ｋ＝１〜ｎ）がその音高に応じた比
率で分配されて入力される。共鳴回路LLは、ピアノの響板の音響特性が音高によっ
て異なるのに対応し、高音域用の音響処理機能と低音域
用の音響処理機能を共に備えた構成となっている。そし
て、各楽音信号Sk（ｋ＝１〜ｎ）において、入力端IN₁
に分配された信号については高音域用音響処理が施さ
れ、入力端IN₂に分配された信号については低温域音響
処理が施され、各処理結果を重ね合わせたものが各楽音
信号Sk（ｋ＝１〜ｎ）に対する共鳴信号として出力され
る。前述したように、楽音信号Sk（ｋ＝１〜ｎ）は、入
力端IN₁およびIN₂に対して高音に応じた比率で分配され
るので、結局、各楽音信号Sk（ｋ＝１〜ｎ）に対し、音
高に応じた音響処理が行われる。そして、共鳴回路LLか
ら出力される共鳴音信号と加算器A₁から出力される直接
音信号SDRYとが加算器A₂によって加算され、通常の自然
楽器演奏において聴取される楽音に相当する信号が得ら
れる。さて、電子楽器等では、時分割処理の音源、すなわ
ち、一定周期を複数のタイムスロットに分割し、各タイ
ムスロット毎に、各々対応する種類の楽音を形成する制
御方式の音源がよく用いられる。第２図はこのような時
分割処理による音源TGMを用いた場合における本発明の
基本構成を示したものである。なお、同図において、上
述の第１図と対応する部分には、同一の符号が付してあ
る。音源TGMは、前述の第１図における楽音信号S₁〜Snを
形成し発音するように構成されている。また、音源TGM
では、一定周期をｎ分割して得られる各タイムスロット
が各楽音信号S₁〜Snの発音期間として割り当てられてい
る。そして、図示していない演奏操作子の操作に基づい
てノート情報ｋが供給されると、そのノート情報ｋに対
応する楽音信号Skが形成され、該当するタイムスロット
において楽音信号Skが出力され、アキュムレータAC₀、
乗算器MX₁およびMX₂に送られる。アキュムレータAC₀では、上記一定周期内に、音源TGM
から出力される楽音信号の累積が行われ、累積された楽
音信号が直接音信号SDRYとして加算器A₂に供給される。入力量制御回路CONTでは、ノート情報ｋに基づいて、
楽音信号Skが出力されるのに同期したタイミングで、楽
音信号Skに対応した係数αｋおよび、βｋが発生され
る。そして、乗算器MX₁によって楽音信号Skと係数αｋ
とが乗算され、その乗算結果がアキュムレータAC₁によ
って累積される。また、乗算器MX₂によって楽音信号Sk
と係数βｋとが乗算され、その乗算結果がアキュムレー
タAC₂によって累積される。このようにして、楽音信号S
kは、その高音に応じた配分比率でアキュムレータAC₁お
よびAC₂に分配されて累積される。そして、アキュムレ
ータAC₁およびAC₂の出力信号が共鳴回路LLの高音域用信
号入力端IN₁および低音域用信号入力端IN₂に各々入力さ
れ、上述した第１図の場合と同様、楽音信号Skの高音に
応じた音響処理が行われる。

【第１実施例】第３図はこの発明の第１実施例による音響処理装置の
構成を示したものである。この図には、第１図および第
２図における共鳴回路LLに対応する部分と、共鳴回路LL
の出力と直接音信号SDRYとを混合して左チャネル出力お
よび右チャネル出力として出力する加算器ASLおよびASR
とが示されている。また、直接音信号SDRYを発生する回
路および音源から出力される楽音信号を分配して共鳴回
路LLに供給する回路については、第１図あるいは第２図
に記載された回路をそのまま適用することができるの
で、図示が省略されている。ループ回路L₁は、遅延回路D₁₁〜D₁₃、ローパスフィル
タML₁、減算器SA₁、SB₁および入力端IN₁から入力される
楽音信号をループ内に導入するための加算器AI₁からな
る。また、ループ回路Lmは、遅延回路Dm₁〜Dm₃、ローパ
スフィルタMLm、減算器SAm、SBmおよび入力端IN₂から入
力される楽音信号をループ内に導入するための加算器AI
₂からなる。ここで、入力端IN₁およびIN₂には、既に第
１図あるいは第２図を用いて説明したように、楽音信号
がその音高に応じた配分比率で分配されて供給される。
他のループ回路L₂〜Mm_-1も、加算器AI₁あるいはAI₂に相
当するものがない点を除き、ループ回路L₁,Lmと同様な
構成となっている。これらのループ回路L₁〜Lmは、外部
から信号が導入された場合、ループ内において信号の循
環動作、すなわち、共振が行われる。ここで、各ループ
回路L₁〜Lmは、ループ内を信号が一巡するのに要する遅
延時間が各々異なっており、共振周波数の異なった共振
回路として動作する。また、各ループ回路L₁〜Lmに介挿
されたローパスフイルタML₁〜MLmによってループ内を循
環する信号の減衰が行われる。ループ回路L₁においては、遅延回路D₁₃の出力が減算
器SA₁に入力されると共に乗算器MA₁によって所定の減衰
係数が乗算されて加算器ALに送られる。また、ローパス
フィルタML₁の出力が減算器SB₁に入力されると共に、乗
算器MB₁によって所定の減衰係数が乗算されて加算器AR
に送られる。他のループ回路L₂〜Lmも同様に、ループ内
の２点から信号が取り出され、各信号が減衰されて加算
器ALおよび加算器ARに各々送られる。そして、加算器AL
の出力信号はループ回路L₁〜Lmの減算器SA₁〜SAmに帰還
され、加算器ARの出力信号はループ回路L₁〜Lmの減算器
SB₁〜SBmに帰還される。また、加算器ALの出力信号は左チャネル用共鳴音信号
RESLとして加算器ASLに入力される。そして、直接音信
号SDRYに乗算器MDRYによって所定の係数を乗算した信号
と加算され、加算結果が左チャネル用出力端LOに出力さ
れる。また、加算器ARの出力信号は右チャネル用共鳴音
信号RESRとして加算器ASRに入力され、乗算器MDRYの出
力信号と加算されて右チャネル用出力端部ROに出力され
る。以下、この共鳴装置の動作を説明する。入力端IN₁を
介してループ回路L₁の加算器AI₁に信号が入力される
と、その信号はローパスフィルタML₁によって徐々に減
衰されつつループ回路L₁内を循環し、ループ回路L₁にお
いて共振動作が持続される。このようにして、楽音に持
続性が与えられる。そして、ループ回路L₁における遅延回路D₁₃の出力信
号が、乗算器MA₁によって減衰されて加算器ALを介し、
ループ回路L₁〜Lmの減算器SA₁〜SAmに入力される。ま
た、ローパスフィルタML₁の出力信号が、乗算器MB₁によ
って減衰されて加算器ARを介し、ループ回路L₁〜Lmの減
算器SB₁〜SBmに入力される。この結果、ループ回路L₁に
次いで他のループ回路L₂〜Lmにおいて共振動作が行われ
る。そして、各ループ回路L₁〜Lmを循環する信号が取り
出されて加算器ALおよびARによって加算され、再び、各
ループ回路L₁〜Lmに帰還されるという動作が繰り返され
る。そして、第３図の回路は、すべてのループ回路L₁〜
Lmの共振周波数（１次および高次）を共振周波数として
有する共振回路として動作し、入力端IN₁から入力され
る信号に対し、共鳴効果が付与される。ここで、ループ回路L₁には入力端IN₁からの信号が直
接入力され、他のループ回路L₂〜Lmにはループ回路L₁の
出力が減衰されて入力されるので、入力端IN₁の入力信
号に対して施される共鳴効果は、ループ回路L₁の共振周
波数特性の影響を最も強く受ける。これに対し、入力端IN₂を介してループ回路Lmに信号
が入力された場合は、まず、ループ回路Lmにおいて共振
動作が行われ、このループ回路Lmの出力信号が入力され
ることにより、他のループ回路L₁〜Lm_-1における共振動
作が行われる。従って、入力端IN₂の入力信号に対して
施される共鳴効果は、ループ回路の共振周波数特性の影
響を最も強く受ける。そして、入力端IN₁およびIN₂の両方に信号が与えられ
た場合は、その各々の信号に対する共振動作がループ回
路L₁〜Lmにおいて行われ、入力端IN₁の入力信号に対す
る共鳴音信号および入力端IN₂の入力信号に対する共鳴
音信号を重ね合わせた信号が加算器ALおよびARから出力
される。そして、加算器ALの出力は左チャネル用共鳴音
信号RESLとして、加算器ASLに入力され、乗算器MDRYの
出力と加算されて出力端LOに出力される。また、加算器
ARの出力は右チャネル用共鳴音信号RESRとして、加算器
ASRに入力され、乗算器MDRYの出力と加算されて出力端R
Oに出力される。このようにして、入力端IN₁およびIN₂に入力される各
楽音信号に対し、各々、異なった共鳴効果が付与され、
各共鳴音信号を重ね合わせた信号が得られる。そして、
入力端IN₁およびIN₂には、楽音信号がその音高に応じた
配分比率で分配されて入力されるもので、楽音信号に対
し、音高に応じた共鳴効果を付与することができる。

【第２実施例】第４図は本発明の第２実施例による音響処理装置の構
成を示したものである。なお、同図において、前述の第
１図と対応する部分には同一の符号が付してある。この音響処理装置では、音源TGk（ｋ＝１〜ｎ）の各
楽音信号は、上述した第１図の構成と同様に加算器A₁に
よって加算され、直接音信号SDRYとして乗算器MKLおよ
びMKRに送られる。また、音源TGk（ｋ＝１〜ｎ）の各楽
音信号は乗算器MEk（ｋ＝１〜ｎ）、MFk（ｋ＝１〜ｎ）
およびMGk（ｋ＝１〜ｎ）によって分配されて加算器A
E、AFおよびAGに入力される。加算器AE、AFおよびAGの
各出力はオールパスフィルタAP₁、AP₂およびAP₃に各々
入力される。第５図は乗算器MS₁およびMS₂、加算器A
S₁、減算器AS₂、および遅延回路DSからなる１次のオー
ルパスフィルタを例示したものである。この種のオール
パスフィルタは、よく知られているように、信号周波数
によって位相遅延量が変化する特性を有する。従って、
乗算器AE、AF、AGの出力信号は、各々、オールパスフィ
ルタAP₁〜AP₃によって各周波数成分毎に異なった遅延時
間で遅延されて出力される。このようにして、楽音の発
生タイミングに対し、音高に応じた遅れが与えられる。
なお、後述のオールパスフィルタAP₄およびAP5も、同様
の構成となっている。オールパスフィルタAP₁の出力は乗算器MH₁およびMH₂
によって分配される。また、オールパスフィルタAP₂の
出力は乗算器MH₃およびMH₄によって分配される。また、
オールパスフィルタAP₃の出力は乗算器MH₅およびMH₆に
よって分配される。そして、乗算器MH₁の出力はコムフ
ィルタCM₁に入力され、乗算器MH₂およびMH₃の出力は加
算器AH₂によって加算されてコムフィルタCM₂に入力さ
れ、乗算器MH₄およびMH₅の出力は加算器AH₃によって加
算されてコムフィルタCM₃に入力され、乗算器MH₆の出力
はコムフィルタCM₄に入力される。コムフィルタCM₁〜CM₄は、例えば第６図に示すよう
に、加算器AU、遅延回路DUおよびローパスフィルタLUを
閉ループ接続した構成となっている。このような構成の
コムフィルタによれば、加算器AU→遅延回路DU→ローパ
スフイルタLU→加算器AUによって構成される閉ループの
遅延時間の逆数に相当する１次の共振周波数、およびそ
の整数倍の高次の共振周波数を有する多峰性の共振周波
数特性が得られる。また、閉ループを循環する信号の減
衰特性はローパスフイルタLUの帯域通過特性によって与
えられる。この実施例では、第６図に示すように遅延回
路DUから遅延時間の異なった２組の信号を取り出し、乗
算器MU₁およびMU₂によって所定の係数を乗算し、コムフ
ィルタの出力として取り出すようにしている。そして、
各コムフィルタCM₁〜CM₄の一方の出力は加算器AJ₁によ
って加算された後、オールパスフィルタAP₄を介し、加
算器AKLによって乗算器MKLの出力と加算され、左チャネ
ル用楽音出力として出力される。また、各コムフィルタ
CM₁〜CM₄の他方の出力は加算器AJ₂によって加算した
後、オールパスフィルタAP₅を介し、加算器AKRによって
乗算器MKRの出力と加算され、右チャネル用楽音出力と
して出力される。このように、左チャネルと右チャネル
とで、遅延位相の異なった楽音信号が出力されるので、
残響を伴った臨場感あふれる楽音が発生される。この音響処理装置によれば、音源TGk（ｋ＝１〜ｎ）
から出力される楽音信号は各々所定の配分比率で３分配
される。そして、３分配された各信号に対し、オールパ
スフィルタAP₁〜AP₃およびこれらに後続する各回路によ
って各々異なったフィルタ処理が行われると共に各フィ
ルタ処理の結果得られる信号が重ね合わされ、さらに直
接音信号と加算され、左チャネル用楽音信号および右チ
ャネル用楽音信号として出力される。従って、音源TGk
（ｋ＝１〜ｎ）の楽音信号が高音域、中音域、低音域に
属する各々の度合に応じて乗算器MEk（ｋ＝１〜ｎ）、M
Fk（ｋ＝１〜ｎ）、MGk（ｋ＝１〜ｎ）の各乗算係数を
調整することにより、各楽音信号に対して施すフィルタ
処理の内容を音高に応じて変化させることができ、自然
楽器の共鳴器の音響特性を忠実に再現することができ
る。なお、上述した実施例では、楽音信号に施す音響処理
の内容を楽音信号の音高に応じて変化させる場合を説明
したが、例えばピアノの鍵を押す時のタッチ、音色指定
情報、発音開始からの時間等をパラメータとして、音響
処理の内容を制御するようにしてもよい。それにより、
さらに臨場感の高い演奏を再現することができる。ま
た、この発明は、ギターなどの共鳴音を発生する場合に
用いても有効である。ただし、ギターでな溌弦位置によ
って異なった共鳴効果が付与されるので、溌弦位置に相
当する情報に従って音響処理の内容を変化させるように
する。また、本発明は、楽音信号に対してコンサートホ
ール等の残響効果を与える残響効果装置に適用しても、
上記実施例と同様の効果が得られる。また、本発明は、
デジタル回路、アナログ回路を問わず実現することも可
能であり、DSP（デジタル信号プロセッサ）による演算
処理によって実現することも勿論可能である。「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、複数の音源
から出力される各楽音信号に対し、音響処理を施して出
力する音響処理装置であって、入力された信号を合成し
て合成信号を出力する複数の合成手段と、前記各楽音信
号を各々所定の配分比率で前記複数の合成手段に分配す
る分配手段と、前記複数の合成手段からの各合成信号に
対して各々異なった音響処理を施すと共に各処理結果を
重ね合わせて出力する音響処理手段とを設けたので、各
楽音信号に施す音響処理の内容を楽音信号毎に調整する
ことができる。従って、小規模な回路構成で自然楽器の
音響特性を忠実に再現することができるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本的構成を示すブロック図、第２
図はこの発明を時分割処理による音源に適用する場合の
基本的構成を示すブロック図、第３図はこの発明の第１
実施例による音響処理装置の構成を示すブロック図、第
４図はこの発明の第２実施例による音響処理装置の構成
を示すブロック図、第５図は同実施例におけるオールパ
スフィルタの構成例を示す図、第６図は同実施例におけ
るコムフィルタの構成例を示す図である。 TG₁〜TG_n……音源、 M₁₁〜M_1n、M₂₁〜M_2n、MX₁〜MX₂、ME₁〜ME_n、MF₁〜MF_n、
MG₁〜MG_n……乗算器（分配手段）、 AM₁、AM₂、AE、AF、AG……加算器、 AC₁、AC₂……アキュムレータ（加算器及びアキュムレー
タは合成手段をなす）、 LL……共鳴回路（音響処理手段）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の音源から出力される各楽音信号に対
し、音響処理を施して出力する音響処理装置であって、入力された信号を合成して合成信号を出力する複数の合
成手段と、前記各楽音信号を各々所定の配分比率で前記複数の合成
手段に分配する分配手段と、前記複数の合成手段からの各合成信号に対して各々異な
った音響処理を施すと共に各処理結果を重ね合わせて出
力する音響処理手段とを具備することを特徴とする音響処理装置。