JP2844417B2 - Wind instruments having means for electronically processing acoustic signals - Google Patents

Wind instruments having means for electronically processing acoustic signals

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JP2844417B2
JP2844417B2 JP5316009A JP31600993A JP2844417B2 JP 2844417 B2 JP2844417 B2 JP 2844417B2 JP 5316009 A JP5316009 A JP 5316009A JP 31600993 A JP31600993 A JP 31600993A JP 2844417 B2 JP2844417 B2 JP 2844417B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、管楽器において発生さ
せる楽音を電子的遅延線路で制御するようにした音響信
号を電子的に処理する手段を有する管楽器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind instrument having means for electronically processing an acoustic signal in which a musical tone generated in the wind instrument is controlled by an electronic delay line.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、楽音を発生する装置として、管楽
器等の自然楽器において発生する楽音を電子的遅延線路
でシミュレートするようにした電子楽器が知られてい
る。このような電子楽器には種々の発展形態のものが提
案されている。これら電子楽器のうち電子式管楽器は人
間の呼気等の圧力変化を電気信号に変え、この電気信号
を電子的遅延線路に供給するようにしている。上記電子
的遅延線路は、例えばリードに発生する非線形特性を大
まかに近似する非線形回路によって構成されていて、電
気信号を上記電子的遅延線路に通して所定時間だけ遅延
させるとともに、この遅延させた電気信号を増幅してス
ピーカに供給し、音に変換するようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an electronic musical instrument which simulates a musical tone generated in a natural musical instrument such as a wind instrument by an electronic delay line as an apparatus for generating a musical tone. Various developments of such electronic musical instruments have been proposed. Among these electronic musical instruments, an electronic wind instrument converts a pressure change such as human expiration into an electric signal, and supplies the electric signal to an electronic delay line. The electronic delay line is constituted by, for example, a non-linear circuit which roughly approximates a non-linear characteristic generated in the lead. The electronic delay line delays an electric signal through the electronic delay line for a predetermined time, and the delayed electric signal. The signal is amplified and supplied to a speaker for conversion into sound.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来の電子式管楽器では、演奏者は単に初期条件的かつ
一方的に入力を与えるだけであり、楽器からのフィード
バックを得ることができなかった。したがって、従来の
電子式管楽器は、自然楽器のように演奏者と楽器との間
で一体的な結合感を得ることができず、入力を単に制御
できるようにしたものであるに過ぎなかった。
However, in the above-mentioned conventional electronic wind instrument, the performer merely gives an input on an initial condition and unilaterally, and cannot obtain feedback from the instrument. Was. Therefore, the conventional electronic wind instrument cannot obtain an integrated feeling between the player and the musical instrument like a natural musical instrument, and can merely control the input.

【0004】本発明は上述の問題点に鑑み、楽器との一
体的な結合感を自然楽器と同程度に得ることができる音
響信号を電子的に処理する手段を有する管楽器を提供で
きるようにすることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a wind instrument having means for electronically processing an acoustic signal capable of obtaining a sense of unity with a musical instrument at the same level as a natural musical instrument. The purpose is to:

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の音響信号を電子的に処理する手段を有する
管楽器は、フルート、クラリネットまたはオーボエ等の
リードを含むマウスピース部分、或いは、金管楽器のマ
ウスピース部分を通常の楽器のままとし、センサとアク
チュエータによって音響信号と電気信号との変換を行
い、線形系である音響管(直管)の部分のみを電子的手
段に置き換えるようにしている。
In order to achieve the above object, a wind instrument having a means for electronically processing an acoustic signal according to the present invention comprises a mouthpiece portion including a lead such as a flute, clarinet or oboe, or The mouthpiece part of the brass instrument is left as a normal instrument, and the sound signal and the electric signal are converted by sensors and actuators, and only the sound pipe (straight pipe), which is a linear system, is replaced with electronic means. ing.

【0006】すなわち、本発明の音響信号を電子的に処
理する手段を有する管楽器は、マウスピースが連結され
た直管の上記マウスピースに近い管壁の所定位置にセン
サを設置し、上記センサの出力を第1の電子的遅延線路
に入力し、この第1の電子的遅延線路の出力を負荷回路
において反転して第2の電子的遅延線路に入力し、この
第2の電子的遅延線路の出力を上記所定位置に音響出力
を与える第1のアクチュエータに供給し、上記負荷回路
の出力を増幅してスピーカに供給することにより楽音出
力を得るように構成されている。
That is, in the wind instrument of the present invention having a means for electronically processing an acoustic signal, a sensor is installed at a predetermined position on a tube wall near the mouthpiece of a straight pipe to which a mouthpiece is connected. The output is input to a first electronic delay line, the output of the first electronic delay line is inverted in a load circuit and input to a second electronic delay line, and the output of the second electronic delay line is The output is supplied to a first actuator that provides an acoustic output to the predetermined position, and the output of the load circuit is amplified and supplied to a speaker to obtain a musical sound output.

【0007】また、本発明の好ましい態様においては、
上記センサの出力はA/D変換されディジタル信号とし
て上記第1の電子的遅延線路に入力され、上記第2の電
子的遅延線路の出力はD/A変換されアナログ信号とし
て上記第1のアクチュエータに供給されるようにしてい
る。
[0007] In a preferred embodiment of the present invention,
The output of the sensor is A / D converted and input as a digital signal to the first electronic delay line, and the output of the second electronic delay line is D / A converted and converted as an analog signal to the first actuator. They are being supplied.

【0008】また、本発明の好ましい態様においては、
上記第1のアクチュエータと上記直管とを接続する細管
の音響インピーダンスは、上記直管の特性音響インピー
ダンスに較べて十分大きくしている。
[0008] In a preferred embodiment of the present invention,
The acoustic impedance of the thin tube connecting the first actuator and the straight tube is sufficiently larger than the characteristic acoustic impedance of the straight tube.

【0009】また、本発明の好ましい態様においては、
上記第1の電子的遅延線路の入力は、上記センサの出力
から上記第1のアクチュエータに供給される信号に比例
した信号を減算したものとしている。
[0009] In a preferred embodiment of the present invention,
The input of the first electronic delay line is obtained by subtracting a signal proportional to a signal supplied to the first actuator from an output of the sensor.

【0010】また、本発明の好ましい態様においては、
上記直管の上記マウスピースと反対方向の終端が音響的
無反射端となるようにしている。
[0010] In a preferred embodiment of the present invention,
The end of the straight pipe in the direction opposite to the mouthpiece is an acoustically non-reflective end.

【0011】また、本発明の好ましい態様においては、
上記音響的無反射端が、近似的に無限長パイプと見做す
のに十分な長さのパイプによって構成されている。
[0011] In a preferred embodiment of the present invention,
The acoustically non-reflective end is constituted by a pipe having a length sufficient to be regarded as an approximately infinite length pipe.

【0012】また、本発明の好ましい態様においては、
上記音響的無反射端が能動的手段によって構成されてい
る。
In a preferred embodiment of the present invention,
The acoustically non-reflective end is constituted by active means.

【0013】また、本発明の好ましい態様においては、
上記能動的手段は、細管を通して上記直管の上記マウス
ピースと反対方向の終端につながっており、上記センサ
の出力が供給される第3の電子的遅延線路の出力を音響
信号に変換する第2のアクチュエータを備えている。
[0013] In a preferred embodiment of the present invention,
The active means is connected through a capillary to an end of the straight tube in a direction opposite to the mouthpiece, and converts the output of a third electronic delay line supplied with the output of the sensor into an acoustic signal. Actuator.

【0014】また、本発明の好ましい態様においては、
バルブシステム、スライド管、キーメカニズムのような
機械的な管長制御装置の設定位置に応じて2進コードを
発生し、上記2進コードに応じて上記第1および第2の
電子的遅延線路での遅延時間を変更するように構成され
ている。
In a preferred embodiment of the present invention,
A binary code is generated according to a set position of a mechanical pipe length control device such as a valve system, a slide tube, and a key mechanism, and the first and second electronic delay lines are generated according to the binary code. It is configured to change the delay time.

【0015】また、本発明の好ましい態様においては、
トリガ装置、スライド管のような機械的な管長制御装置
の設定位置に連動する可変抵抗器の値に応じて上記遅延
時間を微調整するようにしている。
[0015] In a preferred embodiment of the present invention,
The delay time is finely adjusted in accordance with the value of a variable resistor linked to a set position of a mechanical length control device such as a trigger device or a slide tube.

【0016】[0016]

【作用】本発明の音響信号を電子的に処理する手段を有
する管楽器は上記技術手段よりなるので、マウスピース
側より進行してくる音波をセンサで電気信号に変換し、
それを電子的遅延線路で直管の長さに対応する時間だけ
遅延させるとともに、アクチュエータで再び音響信号に
変換して管体に戻すことにより、管楽器における実効的
な管長を制御する機構を電子的な手段で行うようにし、
しかも楽器からのフィードバックが得られるようにな
る。
The wind instrument having means for electronically processing an acoustic signal according to the present invention comprises the above technical means, so that sound waves traveling from the mouthpiece side are converted into electric signals by a sensor.
An electronic delay line delays it by the time corresponding to the length of the straight pipe, converts it back to an acoustic signal with an actuator, and returns it back to the pipe, thereby providing a mechanism for controlling the effective pipe length of the wind instrument. By means of
Moreover, feedback from musical instruments can be obtained.

【0017】また、本発明の音響信号を電子的に処理す
る手段を有する管楽器は、マウスピース部分はそのまま
で管楽器の直管の部分のみを電子的手段に置き換えるの
で、自然楽器と同じ形態で演奏をすることが可能とな
る。
In the wind instrument of the present invention having means for electronically processing an acoustic signal, the mouthpiece portion is not changed, and only the straight pipe portion of the wind instrument is replaced by electronic means. It becomes possible to do.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しつつ
説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1は、本発明をクラリネット等のリード
楽器に適用した本実施例の音響信号を電子的に処理する
手段を有する管楽器を示すブロック図である。なお、フ
ルート等の他の木管楽器(他端の朝顔部分がほぼ直管に
近い楽器)についても本実施例と同様の構成にすること
ができる。
FIG. 1 is a block diagram showing a wind instrument having means for electronically processing an acoustic signal according to the present embodiment in which the present invention is applied to a reed instrument such as a clarinet. It should be noted that other woodwind instruments such as flutes (instruments whose other end is almost a straight pipe) can be configured similarly to the present embodiment.

【0020】図1において、音響信号を電子的に処理す
る手段を有する管楽器の点A1 から点A2 にかけての部
分はリードが係止されたマウスピース部分(A1 〜A2
部分)1である。また、点A2 から点Bにかけての部分
は同一管径の直管部分(A2〜B部分)2であり、この
直管部分2は、点A2 から点Aにかけての長さL1 の部
分(A2 〜A部分)と、点Aから点Bにかけての長さL
2 の部分(A〜B部分)とからなっている。長さL1
部分は音響的に管長に加えられる長さであるが、長さL
2 の部分は点Bに音響的無反射端を形成するために設け
られているものである。
[0020] In FIG. 1, a portion from a point A 1 of a wind instrument having a means for processing the audio signals electronically over the point A 2 is a mouthpiece portion read is locked (A 1 to A 2
Part) 1. The portion from the point A 2 toward point B is straight portion (A 2 .about.B portion) 2 of the same tube diameter, the straight pipe portion 2, from point A 2 of the over the point A of the length L 1 Part (A 2 -A part) and length L from point A to point B
It consists of two parts (A and B parts). Of the length L 1 is the length applied to acoustically tube length, but the length L
The portion 2 is provided for forming an acoustic non-reflection end at the point B.

【0021】点Aの位置における横断面上には、センサ
10および第1のアクチュエータ18の駆動端が設置さ
れている。センサ10は、管内の圧力(または粒子速
度)検出に用いられるものであり、本実施例では気柱の
振動を妨げないようにするために管壁に埋め込んで配設
している。第1のアクチュエータ18は、音響インピー
ダンスZs を有する高インピーダンスの細管T1 を通し
て管気柱を駆動する。
The driving ends of the sensor 10 and the first actuator 18 are provided on the cross section at the position of the point A. The sensor 10 is used for detecting pressure (or particle velocity) in a pipe. In this embodiment, the sensor 10 is embedded in the pipe wall so as not to hinder the vibration of the air column. The first actuator 18 drives a tube column through a high impedance tubule T 1 having an acoustic impedance Z s .

【0022】13および15は、それぞれ第1および第
2の電子的遅延線路であり、その遅延時間(遅延量)
は、後述するようにノート(音高)に応じて自由に変化
させることができる。
Reference numerals 13 and 15 denote first and second electronic delay lines, respectively, and their delay times (delay amounts)
Can be freely changed according to the note (pitch) as described later.

【0023】次に、本実施例の音響信号を電子的に処理
する手段を有する管楽器の内部における音波の伝播の様
子を説明する。
Next, the state of propagation of sound waves inside a wind instrument having means for electronically processing an acoustic signal according to the present embodiment will be described.

【0024】マウスピース1の入口である点A1 から演
奏者によって吹き込まれた圧力は、リードを動かしマウ
スピース1内に圧力や流速の変動を生じさせる。その変
動はマウスピース端、すなわち、直管2の入口である点
2 に達する。なお、点A2での音圧波動の波形をP
0(t)、そのラプラス変換形をP0(s)とする。
The pressure blown by the player from the point A 1, which is the entrance of the mouthpiece 1, moves the reed and causes fluctuations in the pressure and the flow rate in the mouthpiece 1. Its variation mouthpiece end, i.e., reaches a point A 2 is the entry of the straight pipe 2. Note that the waveform of the sound pressure wave at point A 2 is P
0 (t) and its Laplace transform form is P 0 (s).

【0025】音圧波動P0(s)は、点A2 〜A部分を伝播
して点Aに達する。ここで、
The sound pressure wave P 0 (s) propagates through points A 2 to A and reaches point A. here,

【0026】[0026]

【数1】 (Equation 1)

【0027】とおくと、長さL1 だけの遅延があるため
に、点Aには、P0(s)εL1なる波動がマウスピース1側
から入射する。ここで、〔数1〕中のcは音速を表す。
また、Tは管路の損失に関連する項であり、近似的に無
損失と仮定すると、T→∞、したがって、1/T≒0と
してよい。
In particular, since there is a delay of length L 1, a wave of P 0 (s) ε L1 enters point A from the mouthpiece 1 side. Here, c in [Equation 1] represents the speed of sound.
Also, T is a term related to the loss in the pipeline, and assuming that there is approximately no loss, T → ∞, and therefore 1 / T ≒ 0.

【0028】点Aに入射した波動は右方向に進行して点
Bに達するが、本実施例では、点Bに音響的無反射端が
形成されているため、点Bから反射波が戻ってこない。
なお、音響的無反射端は、後述のように、点Aでの音圧
A (s) に対し、PS =ZS/ZA (1−ZA /ZC
A (s) εL2で第2のアクチュエータ26の機械系を駆
動すればよい。
The wave incident on the point A proceeds rightward and reaches the point B. In this embodiment, since the acoustic non-reflection end is formed at the point B, the reflected wave returns from the point B. I don't come.
Incidentally, acoustic non-reflection end, as described below, with respect to the sound pressure P A (s) at point A, P S = Z S / Z A (1-Z A / Z C)
The mechanical system of the second actuator 26 may be driven by P A (s) ε L2 .

【0029】点Aに入射した音波P0(s)εL1は、点Aと
同一の横断面上の管体の内壁に埋め込まれたセンサ10
によって電気信号に変換される。この電気信号は、A/
Dコンバータ11においてディジタル信号に変換された
後、伝達関数K1(s)を有するバッファフィルタ回路12
を経て第1の電子的遅延線路13の入力点C1 に入力さ
れる。
The sound wave P 0 (s) ε L1 incident on the point A is applied to the sensor 10 embedded in the inner wall of the tube on the same cross section as the point A.
Is converted into an electric signal. This electric signal is A /
After being converted into a digital signal by the D converter 11, the buffer filter circuit 12 having a transfer function K 1 (s)
Is input to the input point C 1 of the first electronic delay line 13.

【0030】第1の電子的遅延線路13での遅延長をd
とすると、第1の電子的遅延線路13の出力は、K1(s)
0(s)εL1+dという電気信号として出力点C2 から出力
される。
The delay length of the first electronic delay line 13 is represented by d
Then, the output of the first electronic delay line 13 is K 1 (s)
P 0 (s) referred epsilon L1 + d is output from the output point C 2 as an electric signal.

【0031】その出力は、管楽器の開口端の放射インピ
ーダンスに相当するインピーダンスR(s) を有するディ
ジタルフィルタ回路14を経て、第2の電子的遅延線路
15の入力点C3 に供給される。通常、クラリネット、
フルート等の木管楽器の先端は開放端で近似できるか
ら、音圧に対する反射係数はmH (s) ≒−1となるの
で、ディジタルフィルタ回路14は単純に位相反転回路
になる。したがって、上記圧力波は−K1(s)P0(s)ε
L1+dとなって第2の電子的遅延線路15の入力点C3
与えられる。この信号は、第1の電子的遅延線路13と
等価な遅延長dだけ遅延され、−K1(s)P0(s)εL1+2d
となって出力点C4 に出力される。
The output is supplied to an input point C 3 of a second electronic delay line 15 through a digital filter circuit 14 having an impedance R (s) corresponding to the radiation impedance at the open end of the wind instrument. Usually clarinet,
Since the tip of a woodwind instrument such as a flute can be approximated by an open end, the reflection coefficient with respect to sound pressure is m H (s) ≒ -1, so that the digital filter circuit 14 is simply a phase inversion circuit. Therefore, the pressure wave is −K 1 (s) P 0 (s) ε
It becomes L1 + d is applied to the input point C 3 of the second electronic delay line 15. This signal is delayed by a delay length d equivalent to that of the first electronic delay line 13, and −K 1 (s) P 0 (s) ε L1 + 2d
It is output to the output point C 4 becomes.

【0032】この信号は、伝達関数K2(s)を有するバッ
ファフィルタ回路16を経た後、D/Aコンバータ17
においてアナログ信号に変換され、第1のアクチュエー
タ18の電圧端子に駆動電圧−K1(s)K2(s)P0(s)ε
L1+2d として与えられる。
This signal passes through a buffer filter circuit 16 having a transfer function K 2 (s), and then a D / A converter 17
Is converted into an analog signal, and the driving voltage −K 1 (s) K 2 (s) P 0 (s) ε is applied to the voltage terminal of the first actuator 18.
Given as L1 + 2d .

【0033】次に、第1のアクチュエータ18によって
直管2内の点Aに発生され、点Aの左右に伝播して行く
波動について、図2を用いて説明する。なお、この駆動
電圧が印加されることにより、第1のアクチュエータ1
8の振動板18aに作用する力を音圧換算でPs とす
る。
Next, a wave generated at the point A in the straight pipe 2 by the first actuator 18 and propagating to the left and right of the point A will be described with reference to FIG. It should be noted that the application of this drive voltage causes the first actuator 1
The force acting on the diaphragm 18a of 8 and P s in sound pressure terms.

【0034】図2(a)は、第1のアクチュエータ18
の出力が音響インピーダンスZs を有する細いインピー
ダンス管T1 を通して管楽器の直管2に供給される様子
を示す図である。また、図2(b)は、管楽器の直管部
分2の特性音響インピーダンス関数をZc (s) としたと
きの進行波に対する等価回路であり、図2(c)は、こ
れをさらに簡略化した等価回路である。
FIG. 2A shows the first actuator 18.
Output is a diagram showing a state to be supplied to the straight pipe 2 wind instruments through a fine impedance tube T 1 having an acoustic impedance Z s of. FIG. 2B is an equivalent circuit for a traveling wave when the characteristic acoustic impedance function of the straight pipe portion 2 of the wind instrument is Z c (s), and FIG. 2C further simplifies this. This is an equivalent circuit.

【0035】図2(c)の等価回路から、点AにはVs
=Ps /( Zs +Zc / 2)の体積速度が発生すること
が分かるが、これによる音圧はPs ′=〔Ps /(Zs
+Zc / 2)〕・Zc /2となる。しかし、直管2の特
性音響インピーダンスZc に較べてインピーダンス管T
1 の音響インピーダンスZs を十分大きく(Zs
c )しておけば、Ps ′=1/2・(Zc /Zs )・
s となる。ここで、Psは第1のアクチュエータ18
の駆動電圧に比例するから、その比例定数をαとする
と、Ps ′=−1/2・(Zc /Zs )・α・K1(s)K
2(s)P0(s)εL1+2d の音圧が点Aに発生することにな
る。したがって、バッファフィルタ回路12、16の伝
達関数K1(s)およびK2(s)がK1(s)K2(s)=(2/α)
(Zs /Zc )という関係式を満たすように調整するこ
とによって、点Aには−P0(s)εL1+2d の音圧波動が開
口端Bから反射して戻ってきたことと等価になる。
[0035] From the equivalent circuit of FIG. 2 (c), the point A V s
= P s / (Z s + Z c / 2), it can be seen that the sound pressure is P s ′ = [P s / (Z s
+ Zc / 2)]. Zc / 2. However, impedance tube T as compared to the straight pipe 2 characteristic acoustic impedance Z c
Large enough 1 of the acoustic impedance Z s (Z s »
Z c ), P s ′ = 1/2 · (Z c / Z s ) ·
P s . Here, P s is the first actuator 18
Since the proportional to the drive voltage, when the proportional constant and α, P s' = -1 / 2 · (Z c / Z s) · α · K 1 (s) K
A sound pressure of 2 (s) P 0 (s) ε L1 + 2d is generated at the point A. Therefore, the transfer functions K 1 (s) and K 2 (s) of the buffer filter circuits 12 and 16 are K 1 (s) K 2 (s) = (2 / α)
By adjusting so as to satisfy the relational expression of (Z s / Z c ), the sound pressure wave of −P 0 (s) ε L1 + 2d was reflected at the point A from the opening end B and returned. Become equivalent.

【0036】この音圧波動は、点A2 および点Bの方向
に伝播する。本実施例では、上述のように点Bに音響的
無反射端を形成しているため、点Bの方向に進行した波
動は再び点Aに戻ってこない。一方、センサ10がこの
波動を検知して再び第1の電子的遅延線路13を駆動す
るルートが起動されると、実際の物理システムと異なっ
てくることになる。そこで、本実施例では、引き算器1
9を設けて、センサ10が検出した信号から第1のアク
チュエータ18に戻ってきた信号を差し引くようにして
いる。
This sound pressure wave propagates in the directions of points A 2 and B. In this embodiment, since the acoustic non-reflection end is formed at the point B as described above, the wave traveling in the direction of the point B does not return to the point A again. On the other hand, if the sensor 10 detects this wave and activates the route for driving the first electronic delay line 13 again, it will be different from the actual physical system. Therefore, in the present embodiment, the subtracter 1
9 is provided so that the signal returned to the first actuator 18 is subtracted from the signal detected by the sensor 10.

【0037】また、点Aから点A2 の方向に伝播する波
動は、マウスピース部1と直管2との接合部である点A
2 で反射し、再び点Aに戻ってくる。点A2 〜A部分の
音響インピーダンス関数をZm (s) とすれば、点A2
の反射係数はmM (s) =(Zm −Zc )/(Zm
c )で表される。したがって、経路による遅延を考慮
すると、点Aには−mM (s) P0(s)ε3L1+2dの音圧波動
がマウスピース側から戻ってくることになる。
The wave propagating in the direction from the point A to the point A 2 is a point A which is a joint between the mouthpiece 1 and the straight pipe 2.
It is reflected at 2 and returns to point A again. If the acoustic impedance function of the point A 2 to A moiety and Z m (s), the reflection coefficient at the point A 2 m M (s) = (Z m -Z c) / (Z m +
Z c ). Therefore, considering the delay due to the path, the sound pressure wave of −m M (s) P 0 (s) ε 3L1 + 2d returns to the point A from the mouthpiece side.

【0038】以上のように、管楽器において、波動の伝
播と反射とが引き続いて繰り返されるから、結局、点A
にマウスピース側から伝播してくる音圧波動は、P1(s)
=P0(s)εL1〔1−mM ε2(L1+d) +m2 M ε4(L1+d)
−・・・〕と表される。逆に、他端或いは朝顔管側から
点Aに伝播してくる形になる音波波動は、P2(s)=−P
0(s)εL1ε2d〔1−mM ε2(L1+d) +m2 M ε4(L1+d)
−・・・〕と表される。
As described above, in the wind instrument, the propagation and reflection of the wave are repeated successively.
The sound pressure wave propagating from the mouthpiece side to P 1 (s)
= P 0 (s) ε L1 [1-m M ε 2 (L1 + d) + m 2 M ε 4 (L1 + d)
−...]. Conversely, the sound wave that propagates to the point A from the other end or the bosh tube side is P 2 (s) = − P
0 (s) ε L1 ε 2d [1-m M ε 2 (L1 + d) + m 2 M ε 4 (L1 + d)
−...].

【0039】ここで、実際の楽器の有効な直管部分の長
さ(全直管長)であるLを、L=L1 +dと置くと、点
Aの音圧は以下の〔数2〕で表される。
Here, assuming that L, which is the effective straight pipe portion length (total straight pipe length) of an actual musical instrument, is L = L 1 + d, the sound pressure at point A is given by the following [Equation 2]. expressed.

【0040】[0040]

【数2】 (Equation 2)

【0041】〔数2〕は、図3に示すようにマウスピー
ス部分1から先端部の長さLの直管部分の1点Aにおけ
る音圧のラプラス変換形を表す式である。全直管長Lの
先端側の長さdの部分は上述のように電子的遅延線路に
置き換えられたことになる。したがって、後述するよう
に第1および第2の電子的遅延線路13、15における
遅延時間を電子的に制御することにより、リード−マウ
スピースの非線形振動系よりなる演奏入力部分は自然楽
器のものそのままにして、音響信号を電子的に処理する
手段を有する管楽器を構成することが可能となる。な
お、音響信号は、ディジタルフィルタ回路14の出力を
D/Aコンバータ20でアナログ信号に変換した後、増
幅回路21で所定のレベルまで増幅し、この信号でスピ
ーカ22を駆動することにより出力される。
[Equation 2] is an expression representing the Laplace transform form of the sound pressure at one point A from the mouthpiece portion 1 to the point A of the straight pipe portion having the length L of the tip as shown in FIG. The length d portion of the entire straight pipe length L is replaced with the electronic delay line as described above. Therefore, by electronically controlling the delay time in the first and second electronic delay lines 13 and 15 as will be described later, the performance input portion composed of the reed-mouthpiece non-linear vibration system is the same as that of a natural musical instrument. Thus, a wind instrument having a means for electronically processing an acoustic signal can be configured. The acoustic signal is output by converting the output of the digital filter circuit 14 into an analog signal by the D / A converter 20, amplifying it to a predetermined level by the amplifier circuit 21, and driving the speaker 22 with this signal. .

【0042】次に、本実施例において、点Bに置かれる
音響的無反射端について説明する。もし、点Bに直管と
同じ径で長さが無限長のパイプを設置すれば、音波は反
射して戻ってこないので、点Bを音響的無反射端とする
ことができる。しかし、実際はパイプの長さを無限長と
しなくても、近似的に無限長パイプと見做すのに十分な
長さのパイプや、点Bに適当な吸収材を併用すれば必要
な周波数帯での反射を低く抑えることができる。なお、
十分長いパイプを用いる場合には、それを渦巻き状にす
ることによって、比較的せまいスペースにおくことがで
きる。
Next, the acoustically non-reflective end located at the point B in this embodiment will be described. If a pipe having the same diameter as the straight pipe and an infinite length is installed at the point B, the sound wave is not reflected and returned, so that the point B can be an acoustic non-reflection end. However, in practice, even if the length of the pipe is not infinite, if the pipe is sufficiently long to be regarded as an approximately infinite length pipe or if an appropriate absorber is used at point B, the necessary frequency band Reflection can be kept low. In addition,
If a sufficiently long pipe is used, it can be kept in a relatively small space by spiraling it.

【0043】他方、能動的手段を用いることにより点B
に音響的無反射端を作ることもできる。以下、それにつ
いて説明する。
On the other hand, the point B
It is also possible to make an acoustically non-reflective end. Hereinafter, this will be described.

【0044】点Aの音圧PA (s) は〔数2〕で与えられ
るが、点Aから点Bに向けてxの距離にある点での音圧
P(s,x) および体積速度VS (s,x) は、aおよびbをそ
れぞれ音圧波形の進行波および反射波の振幅として、以
下のように表される。
The sound pressure P A (s) at the point A is given by [Equation 2]. The sound pressure P (s, x) and the volume velocity at a point at a distance x from the point A to the point B are obtained. V S (s, x) is expressed as follows, where a and b are the amplitudes of the traveling wave and the reflected wave of the sound pressure waveform, respectively.

【0045】[0045]

【数3】 (Equation 3)

【0046】[0046]

【数4】 (Equation 4)

【0047】また、図4(a)は、音響駆動力Ps でイ
ンピーダンスZs を有するインピーダンス管T2 を通し
てアクチュエータから直管に2次音源が与えられる状態
を示す図であり、図4(b)はその等価回路を示す図で
ある。図4(b)から、点Bでの音圧PB および体積速
度VB と、2次音源から与えられる体積速度VS と、管
端の音響インピーダンスZA とは、PB =PS +ZS
S =ZA (VB −VS)の関係がある。したがって、V
S =(ZA B −PS )/(ZA +ZS )であり、以下
の〔数5〕が成り立つ。
FIG. 4A is a diagram showing a state in which a secondary sound source is supplied from an actuator to a straight pipe through an impedance tube T 2 having an impedance Z s with an acoustic driving force P s , and FIG. () Is a diagram showing an equivalent circuit thereof. Figure 4 (b), the sound pressure P B and volume velocity V B at point B, a volume velocity V S given by the secondary sound source, the acoustic impedance Z A of the tube end, P B = P S + Z S V
Relationship of S = Z A (V B -V S). Therefore, V
S = a (Z A V B -P S) / (Z A + Z S), it holds the following [Equation 5].

【0048】[0048]

【数5】 (Equation 5)

【0049】ここで、本実施例では、ZS ≫ZA 、つま
り十分大きなインピーダンスZS を有するインピーダン
ス管T2 を介してアクチュエータを駆動するので、PB
≒PS ・(ZA /ZS )+VB A となる。
Here, in this embodiment, since the actuator is driven via Z S ≫Z A , that is, the impedance tube T 2 having a sufficiently large impedance Z S , P B
≒ becomes P S · (Z A / Z S) + V B Z A.

【0050】したがって、x=0でP(s,0) =PA (s)
,x=L2 でP(s, L2)=PB =PS ・(ZA
S )+VB A という境界条件から、PA (s) =a+
b、かつ、
Therefore, when x = 0, P (s, 0) = P A (s)
, X = L 2 and P (s, L 2 ) = P B = P S · (Z A /
From the boundary condition Z S ) + V B Z A , P A (s) = a +
b, and

【0051】[0051]

【数6】 (Equation 6)

【0052】が成り立つ。これら2式から、反射波の振
幅b(s) は、
Holds. From these two equations, the amplitude b (s) of the reflected wave is

【0053】[0053]

【数7】 (Equation 7)

【0054】となるから、無反射条件b=0より、以下
の〔数8〕が成り立つ。
From the non-reflection condition b = 0, the following [Equation 8] holds.

【0055】[0055]

【数8】 (Equation 8)

【0056】したがって、音圧換算で〔数8〕のPS
アクチュエータが駆動されれば反射波は打ち消されて無
くなり、点Bに無反射端が構成される。つまり、点Aに
設置されたセンサ10により検知された音圧PA (s) に
比例する信号をA/Dコンバータ11においてディジタ
ル信号に変換し、H(s) =(ZS /ZA )(1−ZA
C )の伝達関数を有するディジタルフィルタ回路23
を経て、等価的にL2なる遅延長を有する第3の電子的
遅延線路24で遅延された信号をD/Aコンバータ25
でアナログ信号に変換して第2のアクチュエータ26を
駆動すれば、点Bに音響的無反射端が形成される。
Therefore, if the actuator is driven at P S in terms of sound pressure [Equation 8], the reflected wave is canceled and disappears, and a non-reflection end is formed at point B. That is, a signal proportional to the sound pressure P A (s) detected by the sensor 10 installed at the point A is converted into a digital signal by the A / D converter 11, and H (s) = (Z S / Z A ) (1-Z A /
Digital filter circuit 23 having a transfer function of Z C )
, A signal delayed by a third electronic delay line 24 having a delay length equivalent to L 2 is converted to a D / A converter 25.
When the second actuator 26 is driven by converting the signal into an analog signal, an acoustic non-reflection end is formed at the point B.

【0057】一方、ZA ≫ZS の場合、例えば点Bの終
端が閉管である場合には〔数5〕より、PB ≒(PS
B S )ZA /ZA =PS +VB S となる。したが
って、x=0でP(s,0) =PA (s) ,x=L2 でP(s,
2)=PB =PS +VB Sという境界条件から、〔数
3〕〔数4〕より、PA (s) =a+b、かつ、
On the other hand, when Z A ≫Z S , for example, when the end of point B is a closed tube, P B ≒ (P S +
The V B Z S) Z A / Z A = P S + V B Z S. Therefore, when x = 0, P (s, 0) = P A (s), and when x = L 2 , P (s,
From the boundary condition of L 2 ) = P B = P S + V B Z S , P A (s) = a + b, and

【0058】[0058]

【数9】 (Equation 9)

【0059】が成り立つ。これら2式から、反射波の振
幅b(s) は、
Holds. From these two equations, the amplitude b (s) of the reflected wave is

【0060】[0060]

【数10】 (Equation 10)

【0061】となるから、無反射条件b(s) =0によ
り、以下の〔数11〕が成り立つ。
Therefore, the following [Equation 11] is satisfied under the non-reflection condition b (s) = 0.

【0062】[0062]

【数11】 [Equation 11]

【0063】したがって、音圧換算で〔数11〕のPS
でアクチュエータが駆動されれば反射波は打ち消されて
無くなり、点Bに無反射端が構成される。つまり、点A
に設置されたセンサ10により検知された音圧PA (s)
に比例する信号をA/Dコンバータ11においてディジ
タル信号に変換し、H(s) =(1−ZS /ZC )の伝達
関数を有するディジタルフィルタ回路23を経て、等価
的にL2 なる遅延長を有する第3の電子的遅延線路24
で遅延された信号をD/Aコンバータ25でアナログ信
号に変換して第2のアクチュエータ26を駆動すれば、
点Bに音響的無反射端が形成される。
Therefore, in terms of sound pressure, P S of [Equation 11] is obtained.
When the actuator is driven in step (2), the reflected wave is canceled and disappears, and a non-reflection end is formed at point B. That is, point A
Sound pressure P A (s) detected by the sensor 10 installed at
It converted into a digital signal in the A / D converter 11 a signal proportional to, through a digital filter circuit 23 having a transfer function H (s) = (1- Z S / Z C), equivalently L 2 becomes delayed Third electronic delay line 24 having a length
Is converted into an analog signal by the D / A converter 25 and the second actuator 26 is driven,
An acoustically non-reflective end is formed at point B.

【0064】なお、本実施例において、第1および第2
のアクチュエータ18、26は、楽器本体の直管部分2
の特性音響インピーダンスZC に較べて十分高いインピ
ーダンスZS を有するインピーダンス管を通して音圧を
発生させるために、径が小さく形成されていて、その内
部には必要に応じて適当な抵抗材等が充填された細管を
振動板の先に取り付けて構成されている。
In this embodiment, the first and second
Actuators 18 and 26 are connected to the straight pipe portion 2 of the instrument body.
To the characteristic acoustic impedance in comparison with Z C generate sound pressure through an impedance tube with a sufficiently high impedance Z S, diameter be formed smaller, suitable resistance material or the like is filled as required therein The thin tube is attached to the tip of the diaphragm.

【0065】また、音響的無反射端については、ここか
ら外部に発生する音は本来ないことが望ましいので、大
きな抵抗分を通過させるようにしたり、管をしぼってこ
の端からの音の放射効率を下げたり、閉止端にしたりす
ることなどの工夫が必要である。
It is desirable that the acoustically non-reflective end has no sound generated from outside thereof. Therefore, it is necessary to pass a large resistance component, or to squeeze a tube to radiate the sound from this end. It is necessary to take measures such as lowering the end and making it a closed end.

【0066】さらに、音響的無反射端Bからの反射をな
くすために、その端での放射音響インピーダンスZA
インピーダンス管の音響インピーダンスZS との値の大
小に応じて上述した伝達関数H(s) =(ZS /ZA
(1−ZA /ZC )、またはH(s) =(1−ZS
C )を有するディジタルフィルタ回路23を用いる
が、気温等による音速の変化、寸法変化等により微細な
調整が必要である。したがって、演奏に際しては、予め
マウスピース端A1 から短いパルス状の波形を吹き込
み、それが点Aを通過し、点Bで反射して再び点Aに戻
ってくる反射パルスが0に近くなるようにディジタルフ
ィルタ回路23の伝達関数H(s) 、第3の電子的遅延線
路24の特性を調整することが望ましい。
Further, in order to eliminate the reflection from the acoustically non-reflective end B, the transfer function H () described above depends on the magnitude of the radiated acoustic impedance Z A at that end and the acoustic impedance Z S of the impedance tube. s) = (Z S / Z A )
(1−Z A / Z C ) or H (s) = (1−Z S /
Although the digital filter circuit 23 having Z C ) is used, fine adjustment is required due to a change in the speed of sound or a change in dimensions due to temperature or the like. Therefore, when playing, previously blown a short pulse waveform from the mouthpiece end A 1, it passes through the point A, so that the reflected pulse returning to the reflected again point A at point B is close to 0 It is desirable to adjust the transfer function H (s) of the digital filter circuit 23 and the characteristics of the third electronic delay line 24.

【0067】次に、電子式管長制御装置の直管部分の管
長を変化させる機構について説明する。例えば、トラン
ペットではバルブシステムの操作により管長が7段階に
変化する。また、トロンボーンの管長は連続的に変化す
るが、標準的には7つのスライドポジションがある。し
たがって、これらの楽器に対しては、上述した電子的遅
延線路による遅延時間は7段階に半音間隔で変化するよ
うになっていればよい。但し、トリガ等の操作により一
定の幅で連続的にピッチが変化する場合には、遅延時間
を微調整する機能が必要である。例えば、トランペット
であればトリガのある第3抜差管の動きに連動して変化
する抵抗値、或いは電圧値によって後述のように遅延時
間を微調整する機能が必要である。
Next, a mechanism for changing the length of the straight pipe portion of the electronic length control device will be described. For example, in a trumpet, the pipe length changes in seven stages by operating the valve system. Although the trombone tube length changes continuously, there are typically seven slide positions. Therefore, for these musical instruments, it is sufficient that the delay time by the above-mentioned electronic delay line changes in seven steps at semitone intervals. However, in the case where the pitch continuously changes with a constant width by an operation such as a trigger, a function of finely adjusting the delay time is required. For example, in the case of a trumpet, a function of finely adjusting a delay time by a resistance value or a voltage value that changes in accordance with the movement of the third slide tube having a trigger is necessary, as described later.

【0068】図5は、3本のピストンI、II、III
のオン/オフを検知するスイッチをバルブシステムに構
造的に備えた本発明の一実施例のトランペットを示して
いる。このトランペットにおいては、実際のトランペッ
トと同一形状かつ同一間隔で配置され、同一の運動を行
うバルブシステム、スライド管およびキーメカニズムを
使用している。また、演奏による動作を2進コードの形
で検出し、これを音階制御コードとして上述した電子的
遅延線路に入力し、遅延係数を発生するようにしてい
る。
FIG. 5 shows three pistons I, II and III.
1 shows a trumpet according to an embodiment of the present invention in which a switch for detecting on / off of a valve is structurally provided in a valve system. In this trumpet, a valve system, a slide tube and a key mechanism which are arranged in the same shape and at the same interval as the actual trumpet and perform the same movement are used. In addition, the operation due to the performance is detected in the form of a binary code, and this is input as a scale control code to the above-mentioned electronic delay line to generate a delay coefficient.

【0069】すなわち、図5に示すように、3本のピス
トンI、II、IIIの操作状態を、ON−OFFのコ
ードで表し、3ビットの2進コードの形で遅延線路52
の遅延時間制御回路に供給する。一方、トリガー50a
の連続的位置変化を検出器50により検出する。図5に
示した検出器50は、トリガー50aの操作状態をアナ
ログ量で検出するようにしている。そこで、図5に示し
たように、検出器50の検出出力をA/D変換器51で
ディジタル信号に変換し、遅延線路52に供給するよう
にしている。
That is, as shown in FIG. 5, the operation states of the three pistons I, II, and III are represented by ON-OFF codes, and the delay lines 52 are represented in the form of 3-bit binary codes.
To the delay time control circuit. On the other hand, the trigger 50a
Is detected by the detector 50. The detector 50 shown in FIG. 5 detects the operation state of the trigger 50a by an analog amount. Therefore, as shown in FIG. 5, the detection output of the detector 50 is converted into a digital signal by the A / D converter 51 and supplied to the delay line 52.

【0070】また、直管53上には、マウスピース側に
近い側に設定された所定位置にはセンサ54および第1
のアクチュエータ55が配設されている。
On the straight pipe 53, a sensor 54 and a first
Of actuators 55 are provided.

【0071】また、遅延線路52と第1のアクチュエー
タ55との間にバッファアンプ58aが配設されてい
て、遅延線路52から導出された信号を増幅して第1の
アクチュエータ55に加えるようにしている。
A buffer amplifier 58 a is provided between the delay line 52 and the first actuator 55 so that the signal derived from the delay line 52 is amplified and added to the first actuator 55. I have.

【0072】さらに、遅延線路52とスピーカ59との
間にバッファアンプ58bが配設されていて、遅延線路
52の出力を所定のレベルに増幅してからスピーカ59
に供給するようにしている。
Further, a buffer amplifier 58b is provided between the delay line 52 and the speaker 59, and amplifies the output of the delay line 52 to a predetermined level before the speaker 59
To supply it.

【0073】このように構成された本実施例のトランペ
ットにおいて、ピストンの押し下げ(スイッチオン)を
記号“1”に対応させ、ピストン上がり(スイッチオ
フ)を記号“0”に対応させると、押されるピストンと
スイッチ状態と管長変化との間には、以下の〔表1〕に
示す関係がある。
In the thus configured trumpet of this embodiment, when the depression (switch-on) of the piston corresponds to the symbol "1" and the piston rise (switch-off) corresponds to the symbol "0", the piston is pushed. The relationship shown in the following [Table 1] exists between the piston, the switch state, and the tube length change.

【0074】[0074]

【表1】 [Table 1]

【0075】よって、〔表1〕のスイッチコードを、音
階制御コード入力として後述する図6の遅延係数発生回
路に入力すれば直管部分の管長を制御することができ
る。トランペット以外の楽器についても同様の方法を採
ることができる。
Therefore, if the switch code shown in Table 1 is input as a scale control code input to a delay coefficient generating circuit shown in FIG. 6 described later, the pipe length of the straight pipe portion can be controlled. A similar method can be adopted for instruments other than the trumpet.

【0076】次に、本実施例において直管部分の長さを
制御する管長制御部について説明する。
Next, a pipe length control section for controlling the length of the straight pipe portion in this embodiment will be described.

【0077】図6は、管長制御部の一例を示すブロック
図である。この管長制御部は、ピッチ設定手段61と、
遅延係数発生手段62と、アドレス発生手段63と、選
択手段64と、記憶手段65と、演算手段66と、D/
A変換器67とにより構成される。ここで、ピッチ設定
手段61は、図5に示したようなバルブに相当するスイ
ッチ群で構成されるのが一般的であるが、キーボード等
の鍵盤であってもよい。さらに、ピッチ設定手段61
は、ボリューム、または、直接ディジタル値を出力する
ロータリエンコーダなどの管長微調整用の手段を具備し
ている。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the pipe length control unit. The pipe length control unit includes a pitch setting unit 61,
Delay coefficient generating means 62, address generating means 63, selecting means 64, storing means 65, calculating means 66,
An A converter 67 is provided. Here, the pitch setting means 61 is generally composed of a switch group corresponding to a valve as shown in FIG. 5, but may be a keyboard such as a keyboard. Further, pitch setting means 61
Is provided with means for fine adjustment of the tube length, such as a volume or a rotary encoder for directly outputting a digital value.

【0078】このような構成の管長制御部において、ピ
ッチ設定手段61から出力された音階指示のスイッチ情
報および微調情報は、音階制御コードおよび微調コード
として遅延係数発生手段62に出力される。
In the pipe length control unit having such a configuration, the switch information and the fine adjustment information of the scale instruction output from the pitch setting means 61 are output to the delay coefficient generating means 62 as a scale control code and a fine adjustment code.

【0079】図7は、遅延係数発生手段62の一実施例
を示すブロック図である。遅延係数発生手段62に入力
された音階制御コードは、音階遅延変換テーブル71
(ROM等にて構成される)において、所望の音階を得
るための遅延時間(音波の伝播遅延時間)に相当する音
階遅延係数に変換される。さらに、微調コードも微調変
換テーブル72において微調遅延係数に変換される。こ
れら両係数は加算器73において加算される。
FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the delay coefficient generating means 62. The scale control code input to the delay coefficient generating means 62 is based on a scale delay conversion table 71.
(Configured in a ROM or the like), it is converted into a scale delay coefficient corresponding to a delay time (sound propagation delay time of a sound wave) for obtaining a desired scale. Further, the fine adjustment code is also converted to a fine adjustment delay coefficient in the fine adjustment conversion table 72. These two coefficients are added in the adder 73.

【0080】ここで、簡単化のために本実施例でのシス
テムクロックの周波数を800キロヘルツとする。なぜ
ならば、後述する遅延時間を10μs(100キロヘル
ツ相当)として計算すれば、システム遅延量が把握しや
すいからである。管長を34cm延ばしたとすると、音
速cは気温15℃において340m/sだから、音波が
34cm伝播するのに要する遅延時間TD は34÷34
000=0.001秒=1msである。システムの遅延
時間分解は上述の10μsであるから遅延係数を100
とすれば遅延量に等しくなることは自明である。
Here, for the sake of simplicity, the frequency of the system clock in this embodiment is 800 kHz. This is because if the delay time described later is calculated as 10 μs (corresponding to 100 kHz), the system delay amount can be easily grasped. If the pipe length is extended by 34 cm, the sound speed c is 340 m / s at a temperature of 15 ° C., so that the delay time T D required for the sound wave to propagate 34 cm is 34 ÷ 34.
000 = 0.001 seconds = 1 ms. Since the delay time resolution of the system is 10 μs as described above, the delay coefficient is set to 100
Is obviously equal to the delay amount.

【0081】音階は上述のように割り切れた値ではない
ことは音階周波数表からも明らかである。さらに、10
μsの分解能では不十分であることも理解される。これ
は、ピッチ制御の精度で決定されるものであり、したが
って、この遅延係数は必然的に小数部を含む量となる。
It is clear from the scale frequency table that the scale is not a divisible value as described above. In addition, 10
It is also understood that a resolution of μs is not sufficient. This is determined by the precision of the pitch control, and therefore this delay coefficient is necessarily a quantity including a decimal part.

【0082】また、微調遅延変換テーブル71も周波数
精度と制御されるべき周波数の範囲とによって決定され
る。これらはシステムの仕様に関わる問題であり、本実
施例のように変換テーブルで実現するようにすれば、微
調カーブも変更でき、さらに制御周波数(管楽器のピス
トンのような)の割り当ても自由に変更できる。さらに
は、楽器の種類別に変換テーブルを設け、楽器種類に応
じた変換テーブルを選択することもできる。本実施例で
は、音階遅延変換テーブル71と微調整遅延変換テーブ
ル72とを独立に設けているが、これらをまとめて1つ
の変換テーブルROMとして持つようにすれば、時分割
的に読み出すことも容易に実現できる。
The fine adjustment delay conversion table 71 is also determined by the frequency accuracy and the frequency range to be controlled. These are problems related to the specifications of the system. If realized by a conversion table as in this embodiment, the fine adjustment curve can be changed, and the assignment of the control frequency (such as a wind instrument piston) can be freely changed. it can. Further, a conversion table can be provided for each type of musical instrument, and a conversion table corresponding to the type of musical instrument can be selected. In the present embodiment, the scale delay conversion table 71 and the fine adjustment delay conversion table 72 are provided independently. However, if these are collectively provided as one conversion table ROM, it is easy to read them in a time-division manner. Can be realized.

【0083】遅延係数発生手段62からの遅延係数の整
数部はアドレス発生手段63に入力される。ここで、本
実施例では、遅延回路の実現方法としてRAMを用いた
が、シフトレジスタ等の回路構成でも実現できることは
明白である。本実施例におけるアドレス発生手段63の
一実施例を図8に示し、動作タイミングを図10に示
す。以下、タイミングの説明は全て図10に基づいて説
明する。本実施例のタイミングは8つのタイミング信号
τ0 〜τ7 を基本とする。
The integer part of the delay coefficient from delay coefficient generating means 62 is input to address generating means 63. Here, in the present embodiment, the RAM is used as a method of realizing the delay circuit, but it is apparent that the RAM can be realized by a circuit configuration such as a shift register. FIG. 8 shows an embodiment of the address generating means 63 in this embodiment, and FIG. 10 shows the operation timing. Hereinafter, all the description of the timing will be described based on FIG. The timing of this embodiment is based on eight timing signals τ 0 to τ 7 .

【0084】図8において、第1の選択手段81は、値
“0”と“1”と遅延係数の整数部DL0〜DLmとをタイ
ミング信号τに従って逐次選択する。また、第2の選択
手段82は、ラッチ出力とカウント値T3 〜Tn-1 とを
タイミング信号τに従って逐次選択する。まず、第1の
タイミングτ0 では選択手段81は遅延係数DL0〜DLm
を選択し、減算器83はこれをカウンタ上位のカウント
値T3 〜Tn-1 から減算し、ラッチ回路84にラッチす
る。したがって、〔T−DL 〕は第2のタイミングτ1
のタイミングでRAMアドレスとして与えられる(図1
0参照)。
In FIG. 8, the first selecting means 81 sequentially selects the values “0” and “1” and the integer parts D L0 to D Lm of the delay coefficient according to the timing signal τ. The second selecting means 82 sequentially selects the latch output and the count values T 3 to T n−1 according to the timing signal τ. First, at the first timing τ 0 , the selection means 81 sets the delay coefficients D L0 to D Lm
, And the subtracter 83 subtracts this from the higher count values T 3 to T n−1 of the counter, and latches the result in the latch circuit 84. Therefore, [T- DL ] is at the second timing τ 1
Is given as a RAM address at the timing shown in FIG.
0).

【0085】さらに、第2のタイミングτ1 にて第2の
選択手段82はラッチ出力を選択するとともに、第1の
選択手段81は“1”を選択することにより、遅延時間
として1クロック多い〔T−DL −1〕が計算され、第
3のタイミングτ2 でラッチ出力される。第3のタイミ
ングτ2 では、第1の選択手段81は“0”を選択し、
第2の選択手段82は再びカウント値T3 〜Tn-1 を選
択する。そして、ポインタの示すアドレスT3 〜Tn-1
が演算され、第4のタイミングτ3 でRAMアドレスと
して出力される。
Further, at the second timing τ 1, the second selecting means 82 selects the latch output, and the first selecting means 81 selects “1”, thereby increasing the delay time by one clock [ T−D L −1] is calculated and latched at the third timing τ 2 . At the third timing τ 2 , the first selecting means 81 selects “0”,
The second selecting means 82 selects the count values T 3 to T n-1 again. Then, the addresses T 3 to T n-1 indicated by the pointers
Is calculated and output as a RAM address at the fourth timing τ 3 .

【0086】以降のタイミングτ4 ,τ5 ,τ6 におい
ても同様な演算が行われ、各タイミングτ5 ,τ6 ,τ
7 にてラッチ出力される。ここで、アドレスTn がラッ
チされることで、進行波エリア(MSBが“LOW”)
および反射波エリア(MSBが“HIGH”)がそれぞ
れ出力される。これは、RAMエリアの前半分のエリア
を進行波、後半分を反射波格納エリアとしていることを
意味する。ここで、減算器83は加算器で構成可能であ
り、タイミングもτ3 〜τ7 であいているため、上述の
遅延係数演算を兼ねることも可能となる。
Similar calculations are performed at the subsequent timings τ 4 , τ 5 , τ 6 , and the respective timings τ 5 , τ 6 , τ 6
Latch output at 7 . Here, when the address Tn is latched, the traveling wave area (MSB is “LOW”)
And the reflected wave area (MSB is “HIGH”) are output. This means that the first half of the RAM area is a traveling wave and the second half is a reflected wave storage area. Here, the subtracter 83 can be configured by an adder, and the timing is also τ 3 to τ 7 , so that the above-described delay coefficient calculation can also be performed.

【0087】次に、図6に示す記憶手段65について説
明する。この記憶手段65は、上述したように、図10
に示すタイミングでアドレスされる。ここで、記憶手段
65は、第4のタイミングτ3 では入力波Wi を、第8
のタイミングτ7 ではWR (後述の演算手段出力)を図
6の選択手段64を介して書き込まれる。
Next, the storage means 65 shown in FIG. 6 will be described. As described above, this storage means 65
At the timing shown in FIG. Here, the storage unit 65 stores the input wave W i at the fourth timing τ 3 ,
The at timing τ 7 W R (arithmetic means output will be described later) are written via the selection means 64 in FIG. 6.

【0088】次に、図6に示す演算手段66について説
明する。図9に本実施例における演算手段66を示す。
上述の遅延係数発生手段62からの遅延係数の小数部は
演算手段66の補間係数発生手段91に入力され補間係
数IPおよびIP′(′は反転)を発生する。補間係数
発生手段91は、排他的論理和にて“1”の補数出力制
御する方法もあるがROMを用いて補間係数を発生する
ことも可能であることは明白である。
Next, the operation means 66 shown in FIG. 6 will be described. FIG. 9 shows the calculating means 66 in this embodiment.
The decimal part of the delay coefficient from the delay coefficient generating means 62 is input to the interpolation coefficient generating means 91 of the calculating means 66 to generate the interpolation coefficients IP and IP '(' is inverted). The interpolation coefficient generating means 91 may control the complement output of "1" by exclusive OR, but it is apparent that the interpolation coefficient can be generated using a ROM.

【0089】補間係数IPおよびIP′とRAM出力デ
ータとはラッチ92およびラッチ93にてそれぞれφM
の立ち上がりでラッチされ、乗算器94にて乗算され、
ラッチ95にラッチされる。乗算結果F*IP′は第2
のタイミングτ1 でクリアされているラッチ96と加算
器97において加算され、第3のタイミングτ2 の後端
でラッチ96にラッチされ、第4のタイミングτ3 でさ
らにF+ *IPに加算され、最終演算結果(WF 進行
波)としてラッチ98にラッチされ出力される。タイミ
ングτ5 〜τ7 では同様の演算が行われ、反射波の補間
演算(WR 反射波)が行われることは当然である。
The interpolation coefficients IP and IP 'and the RAM output data are supplied to the latch 92 and the latch 93 by φ M
, And is multiplied by a multiplier 94.
Latched by latch 95. The multiplication result F * IP 'is the second
Is a latch 96 for being cleared at the timing tau 1 added by the adder 97 is latched by the latch 96 at the third timing tau 2 of the rear end, is added to further F + * IP at fourth timing tau 3 and latched by the latch 98 as the final operation result (W F traveling wave) is output. Timing tau 5 in ~Tau 7 is operation similar done, it should be understood that interpolation calculation of the reflected wave (W R reflected wave) is carried out.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
管楽器の直管部分に、センサと第1のアクチュエータと
を配設するとともに、第1および第2の遅延線を配設
し、上記センサの出力を上記第1および第2の遅延線に
より電子的に遅延させて上記第1のアクチュエータに供
給するようにしたので、音響信号の処理を電気的に処理
したにもかかわらず、楽器からのフィードバックが得ら
れるようにすることができるようになり、楽器との一体
的な結合感を自然楽器と同程度に奏者に与えることがで
きる。これにより、自然楽器と同じような感覚で演奏す
ることができ、しかも、高度な加工、調整が必要な機械
的音程変化機構を無くすことができる。したがって、故
障などが生じにくく信頼性を向上させることができる。
As described above, according to the present invention,
A sensor and a first actuator are disposed in a straight pipe portion of a wind instrument, and first and second delay lines are disposed. The output of the sensor is electronically controlled by the first and second delay lines. Is supplied to the first actuator after being delayed, so that the feedback from the musical instrument can be obtained even though the processing of the acoustic signal is electrically processed, and the musical instrument can be obtained. Can be given to the player as much as a natural musical instrument. As a result, it is possible to play with a feeling similar to that of a natural musical instrument, and it is possible to eliminate a mechanical pitch changing mechanism that requires advanced processing and adjustment. Therefore, a failure or the like hardly occurs and reliability can be improved.

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

【図1】本発明の一実施例の音響信号を電子的に処理す
る手段を有する管楽器のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a wind instrument having means for electronically processing an acoustic signal according to an embodiment of the present invention.

【図2】電子的遅延線路の出力を音響信号に変換するア
クチュエータの駆動様式を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a driving mode of an actuator that converts an output of an electronic delay line into an acoustic signal.

【図3】管楽器の全直管長を説明するための図である。FIG. 3 is a view for explaining the total straight length of a wind instrument.

【図4】音響的無反射端におけるアクチュエータの駆動
様式を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a driving style of an actuator at an acoustic non-reflection end.

【図5】トランペットのピストンのオン/オフと発生す
る音階コードを示す本発明の一実施例の音響信号を電子
的に処理する手段を有する管楽器のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a wind instrument having means for electronically processing an acoustic signal according to an embodiment of the present invention, showing a scale code generated when a piston of a trumpet is turned on / off.

【図6】管長制御部の一実施例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing one embodiment of a pipe length control unit.

【図7】遅延係数発生手段の一実施例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of a delay coefficient generating means.

【図8】アドレス発生手段の一実施例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of an address generating means.

【図9】演算手段の一実施例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing one embodiment of a calculating means.

【図10】管長制御のタイミングチャートである。FIG. 10 is a timing chart of pipe length control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 センサ 11 A/Dコンバータ 12 16 バッファフィルタ回路 13 第1の電子的遅延線路 14 23 ディジタルフィルタ回路 15 第2の電子的遅延線路 17 20 25 D/Aコンバータ 18 第1のアクチュエータ 19 引き算器 21 増幅器 22 スピーカ 24 第3の電子的遅延線路 26 第2のアクチュエータ Reference Signs List 10 sensor 11 A / D converter 12 16 buffer filter circuit 13 first electronic delay line 14 23 digital filter circuit 15 second electronic delay line 17 20 25 D / A converter 18 first actuator 19 subtracter 21 amplifier 22 Speaker 24 Third Electronic Delay Line 26 Second Actuator

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 マウスピースが連結された直管の上記マ
ウスピースに近い管壁の所定位置にセンサを設置し、上
記センサの出力を第1の電子的遅延線路に入力し、この
第1の電子的遅延線路の出力を負荷回路において反転し
て第2の電子的遅延線路に入力し、この第2の電子的遅
延線路の出力を上記所定位置に音響出力を与える第1の
アクチュエータに供給し、上記負荷回路の出力を増幅し
てスピーカに供給することにより楽音出力を得るように
構成したことを特徴とする音響信号を電子的に処理する
手段を有する管楽器。
1. A sensor is installed at a predetermined position on a wall of a straight pipe connected to a mouthpiece near the mouthpiece, and an output of the sensor is input to a first electronic delay line. The output of the electronic delay line is inverted in a load circuit and input to a second electronic delay line, and the output of the second electronic delay line is supplied to a first actuator that provides an acoustic output at the predetermined position. A wind instrument having means for electronically processing an acoustic signal, wherein a musical tone output is obtained by amplifying an output of the load circuit and supplying the amplified output to a speaker.
【請求項2】 上記センサの出力はA/D変換されディ
ジタル信号として上記第1の電子的遅延線路に入力さ
れ、上記第2の電子的遅延線路の出力はD/A変換され
アナログ信号として上記第1のアクチュエータに供給さ
れることを特徴とする請求項1に記載の音響信号を電子
的に処理する手段を有する管楽器。
2. The output of the sensor is A / D converted and input as a digital signal to the first electronic delay line. The output of the second electronic delay line is D / A converted and converted as an analog signal. A wind instrument having means for electronically processing acoustic signals according to claim 1, supplied to a first actuator.
【請求項3】 上記第1のアクチュエータと上記直管と
を接続する細管の音響インピーダンスは、上記直管の特
性音響インピーダンスに較べて十分大きいことを特徴と
する請求項1または2に記載の音響信号を電子的に処理
する手段を有する管楽器。
3. The sound according to claim 1, wherein an acoustic impedance of a thin tube connecting the first actuator and the straight tube is sufficiently larger than a characteristic acoustic impedance of the straight tube. A wind instrument having means for electronically processing signals.
【請求項4】 上記第1の電子的遅延線路の入力は、上
記センサの出力から上記第1のアクチュエータに供給さ
れる信号に比例した信号を減算したものであることを特
徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の音響信号
を電子的に処理する手段を有する管楽器。
4. The input of the first electronic delay line is obtained by subtracting a signal proportional to a signal supplied to the first actuator from an output of the sensor. A wind instrument having means for electronically processing the acoustic signal according to any one of claims 3 to 3.
【請求項5】 上記直管の上記マウスピースと反対方向
の終端が音響的無反射端であることを特徴とする請求項
1〜4のいずれか1項に記載の音響信号を電子的に処理
する手段を有する管楽器。
5. The electronic device according to claim 1, wherein an end of the straight pipe in a direction opposite to the mouthpiece is an acoustically non-reflective end. Wind instrument having means for performing
【請求項6】 上記音響的無反射端が、近似的に無限長
パイプと見做すのに十分な長さのパイプによって構成さ
れていることを特徴とする請求項5に記載の音響信号を
電子的に処理する手段を有する管楽器。
6. The sound signal according to claim 5, wherein said acoustically non-reflective end is constituted by a pipe having a length sufficient to be regarded as an approximately infinite length pipe. A wind instrument having electronic processing means.
【請求項7】 上記音響的無反射端が能動的手段によっ
て構成されていることを特徴とする請求項5に記載の音
響信号を電子的に処理する手段を有する管楽器。
7. A wind instrument having means for electronically processing an acoustic signal according to claim 5, wherein said acoustically non-reflective end is constituted by active means.
【請求項8】 上記能動的手段は、細管を通して上記直
管の上記マウスピースと反対方向の終端につながってお
り、上記センサの出力が供給される第3の電子的遅延線
路の出力を音響信号に変換する第2のアクチュエータを
備えていることを特徴とする請求項7に記載の音響信号
を電子的に処理する手段を有する管楽器。
8. The active means is connected through a capillary to an end of the straight tube in a direction opposite to the mouthpiece, and outputs an output of a third electronic delay line supplied with an output of the sensor to an acoustic signal. 8. A wind instrument having means for electronically processing an acoustic signal according to claim 7, further comprising a second actuator for converting the acoustic signal into an acoustic signal.
【請求項9】 バルブシステム、スライド管、キーメカ
ニズムのような機械的な管長制御装置の設定位置に応じ
て2進コードを発生し、上記2進コードに応じて上記第
1および第2の電子的遅延線路での遅延時間を変更する
ように構成されていることを特徴とする請求項1〜8の
いずれか1項に記載の音響信号を電子的に処理する手段
を有する管楽器。
9. A binary code is generated according to a set position of a mechanical pipe length control device such as a valve system, a slide pipe, or a key mechanism, and the first and second electronic devices are generated according to the binary code. A wind instrument having a means for electronically processing an acoustic signal according to any one of claims 1 to 8, wherein the wind instrument is configured to change a delay time in a dynamic delay line.
【請求項10】 トリガ装置、スライド管のような機械
的な管長制御装置の設定位置に連動する可変抵抗器の値
に応じて上記遅延時間を微調整することを特徴とする請
求項9に記載の音響信号を電子的に処理する手段を有す
る管楽器。
10. The delay time according to claim 9, wherein the delay time is finely adjusted according to a value of a variable resistor that is linked to a set position of a mechanical pipe length control device such as a trigger device or a slide tube. Wind instrument having means for electronically processing the acoustic signal of the wind instrument.
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