JP2900538B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、自然楽器の振動系を電気回路で物理的に
シミュレートしたいわゆる物理モデル音源を有する電子
楽器に係り、特に楽音の音色のダイナミックレンジをよ
り広くした電子楽器に関する。

［従来の技術］ バイオリン等の擦弦楽器の演奏音を発生する電子楽器
として、擦弦楽器の機械振動系を電気回路で物理的にシ
ミュレートさせた、いわゆる物理モデル音源を楽音波形
信号形成手段として具備するものが知られている。この
ような電子楽器においては、擦弦モデル（擦弦楽器の物
理モデル）のリアルタイムパラメータとして弓圧や弓速
を操作子から与えるとともに、ピッチ情報をキーボード
から与えて音源を制御していた。

しかしながら、音源の弓圧および弓速のパラメータを
変化させるだけの従来の電子楽器では充分な音色のダイ
ナミックレンジを得ることはできなかった。

この発明は、前記従来技術の欠点に鑑みてなされたも
ので、物理モデル音源を用いた電子楽器であって、音色
のダイナミックレンジをより広くした電子楽器を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため、この発明では、物理モデ
ル音源を用いた電子楽器において、物理モデル音源の出
力回路に接続されたフィルタ手段の特性を、物理モデル
音源駆動用の楽音パラメータの少なくとも１つに基づい
て制御するようにしている。

［作用および効果］ 前記の構成によれば、弓圧や弓速等、従来の物理モデ
ル音源において用いていた楽音パラメータに加えて出力
回路のフィルタ特性をも楽音パラメータとすることによ
って、より広い音色のダイナミックレンジを得ることが
できた。また、フィルタ特性制御用のパラメータは従来
の物理モデル音源において用いていた楽音パラメータに
基づいて作成するようにしたため、新しい操作子を用意
する必要がない。このため、従来の操作を変えることな
く人間の感覚に合った操作で従来より広い音色の変化を
得ることができた。

［実施例］ 以下、この発明を実施例に基づきさらに詳しく説明す
る。

第１図は、この発明の一実施例に係る電子擦弦楽器の
ブロック構成を示す。

同図において、リアルタイム操作子１は、感圧手段を
備えたスライドボリウムからなる感圧スライド型演奏操
作子11を備えている。なお、演奏操作子は、感圧手段を
備えたジョイスティック機構またはマウス機構であって
もよい。演奏操作子11の操作による位置情報はA/D変換
器12および位置／速度変換用演算回路13を介して速度デ
ータに変換される。この速度データは、擦弦モデル音源
２に弓速データとして入力される。また、演奏操作子11
の感圧手段からの圧力データは音源２に弓圧データとし
て入力される。

第２図は、擦弦モデル音源２の回路例を示す。同図に
おいて、202,203は加算器を示し擦弦点に対応する。20
4,205は乗算器を示し擦弦点両側の弦端に対応する。加
算器202、遅延回路206、ローパスフィルタ207、減衰器2
08および乗算器204からなる閉ループは擦弦点の片側の
弦に対応する。同様に、加算器203、遅延回路209、ロー
バスフィルタ210、減衰器211および乗算器205からなる
閉ループは擦弦点のもう一方の片側の弦に対応する。各
閉ループの遅延時間は、それぞれ対応する側の弦の共振
周波数に対応する。212は非線形関数発生装置を示す。
この非線形関数発生装置212には、前記擦弦点の両側の
閉ループの出力を加算器213で合成した信号に、弓速に
対応した信号を加算し、さらに固定ヒステリシス用ロー
バスフィルタ214からの信号にゲインＧを乗算器215で乗
算した信号を加算した信号が入力される。また、非線形
関数発生装置212のヒステリシスコントロールは弓圧に
対応した信号により行われる。

この音源２の楽音波形信号出力は、遅延回路206の出
力端からローバスフィルタ（LPF）41とハイパスフィル
タ（HPF）42との縦続回路からなるフィルタ回路４を経
て取り出される。

第１図を参照して、音源２にはさらにポルタメントバ
ーやキーボード等からなる音高指定手段３の操作により
音階に対応するピッチデータが入力される。音源２は操
作子１から出力される弓速データおよび弓圧データ、な
らびに音高指定手段３から出力されるピッチデータに基
づいて楽音波形信号を形成する。

この楽音波形信号は、フィルタ回路４を介してサウン
ドシステム５に入力され、電子音として放音される。

フィルタ特性制御回路６は、第３図に示すような速度
/LPF係数変換テーブルを備え、操作子１から出力される
速度データの関数としてフィルタ特性制御データ（LPF
係数）を作成し、この制御データをフィルタ回路４に供
給する。フィルタ回路４はその伝達特性が前記制御デー
タによって制御される。第３図のテーブルでは操作子の
操作速度が大きくなれば、LPF係数も大きくなるので、
音色が明るくなる。

第４図は、LPF41の回路例を示す。このようなLPF回路
は、特開昭61−18212号や本出願人の先願に係る特願平
１−262265号に記載されている。

このフィルタの伝達関数Ｈ（ｚ）は、αを乗算器Ｍの
乗算係数、Z^-1を１標本化周波数前のデータを表わす記
号とすると で表わされる。また、カットオフ周波数fcは、αが１よ
り充分に小さければ （但し、fsはサンプリング周波数）で表わされる。す
なわち、このディジタル一次ローパスフィルタは、伝達
関数Ｈ（ｓ）が、 （但し、ａ＝αfs） で表わされるアナログフィルタと殆ど同じ周波数特性を
有する。

また、乗算器Ｍの乗算係数αを制御することによっ
て、伝達関数Ｈ（ｚ）を制御することができる。したが
って、第１図のフィルタ回路４として第４図に示すよう
なディジタルLPFを用いる場合、フィルタ特性制御回路
６は前記制御データとして乗算係数αを示すデータを作
成するように構成すればよい。

第５図は、前記フィルタ特性制御回路を備えた電子楽
器の制御機構のブロック図である。

キースイッチ回路51は、キーボード52において押下さ
れたキーを検出し、そのキーを表わすキーコード（KC
D）を出力する。キースイッチ回路51から出力されるキ
ーコード（KCD）、感圧スライド型演奏操作子53の操作
に応じて圧力検出回路54および位置検出回路55から出力
される圧力データおよび位置データは、バスライン56を
介してCPU57に入力される。CPU57は、各ルーチンプログ
ラムや第３図に示すテーブル等の演算処理に必要なデー
タを格納したROM58および演算処理中の各計算結果等を
格納するRAM59から必要なデータを読み出して楽音制御
のためのパラメータ（弓圧データ、弓速データ、ピッチ
データ）やフィルタ特性制御のためのパラメータ（LPF
係数）を算出し、物理モデル音源２およびフィルタ回路
４へ送出する。タイマ60は、CPU57によるプログラムの
メインルーチンに対し、数ms程度の固定周期で割り込み
ルーチンを行なう。

RAM59内には下記のレジスタが設定されている。以下
において、レジスタ名とレジスタ内に格納されるデータ
とは同一のレベルで表わすものとする。

KCD:キーコードレジスタ PRS:圧力データレジスタ VEL:速度データレジスタ POS:位置データレジスタ X :前位置データレジスタ DIF:位置差データレジスタ LPF:LPF係数データレジスタ 第６図は、CPU57（第５図）が実行するメインルーチ
ン処理を示す。CPU57は、電源投入とともに動作を開始
する。先ず、ステップ61で各レジスタを初期化する。ま
た、各パラメータを所定の初期値に設定する。次に、キ
ーオンイベント検出処理（ステップ62）、キーオフイベ
ント検出処理（ステップ64）およびその他の処理（ステ
ップ66）からなる循環処理を繰り返す。そしてこの循環
処理中、キーオンまたはキーオフイベントを検出する
と、後述するキーオンまたはキーオフイベント処理を実
行する。また、このようなメインルーチンに対し、前記
タイマ60による一定周期で割り込みルーチン（後述）を
実行する。

CPU57は、第５図のキーボード52においてキーが押鍵
されると、前記循環処理中のステップ62にてこれを検出
し、ステップ63のキーオンイベント処理を実行する。

第７図は、このキーオンイベント処理の詳細を示す。
まず、キースイッチ回路51（第５図）よりキーボード52
で押鍵されたキーのキーコードを取り込んでRAM59内に
設定されたキーコードレジスタ（KCD）に格納する（ス
テップ71）。次に、このキーコード（KCD）音を物理モ
デル音源２（第５図）の発音チャンネルCHに割り当て
（ステップ72）、音源２の該チャンネルCHにキーコード
（KCD）とキーオン信号を転送した（ステップ73）後、
第６図のステップ64に戻る。

CPU57は、第５図のキーボード52においてキーが離鍵
されると、前記循環処理中のステップ64にてこれを検出
し、ステップ65のキーオフイベント処理を実行する。

第８図は、このキーオフイベント処理の詳細を示す。
まず、キースイッチ回路51よりキーボード52で離鍵され
たキーのキーコードを取り込んでRAM59内に設定された
キーコードレジスタ（KCD）に格納する（ステップ8
1）。次に、物理モデル音源２の発音チャンネルのうち
このキーコード（KCD）音を割り当てられているチャン
ネルを検出する（ステップ82）。ステップ83では該当チ
ャンネルCHが有ったか否かを判定する。該当チャンネル
CHが有れば音源２の該当チャンネルCHにキーオフ信号を
転送した（ステップ84）後、該当チャンネルCHが無けれ
ば何もしないで、第６図のステップ66に戻る。

第９図は、メインルーチンに対し固定クロックにより
一定間隔で割り込ませる割り込みルーチンを示す。

先ず、第５図の圧力検出回路54によって得られた圧力
値を圧力データレジスタPRSに、位置検出回路55によっ
て得られた位置データを位置データレジスタPOSに格納
する（ステップ91）。次に、キーオン信号の有無を判定
し（ステップ92）、キーオン信号が有れば、さらに圧力
データPRSが０であるか否かを判定する（ステップ9
3）。ステップ92の判定でキーオン信号が無い場合、お
よびステップ93の判定で圧力データPRSが０の場合は、
そのまま割込を解除してもとのルーチンに戻る。

一方、ステップ92の判定でキーオン信号が有り、かつ
ステップ93の判定で圧力データPRSが０でなければ、位
置POSと前回の割込処理の際の位置である前位置Ｘとの
差を求め、これを位置差データレジスタDIFに格納する
（ステップ94）。続いて、この位置差データDIFをパラ
メータとして速度テーブルおよびLPFテーブルをアクセ
スし、得られた値をそれぞれ速度VELおよびLPF係数デー
タレジスタLPFに格納する（ステップ95）。さらに、前
位置データＸを位置データPOSに更新し（ステップ9
6）、速度VELを速度データレジスタVELに格納し（ステ
ップ97）、圧力データPRSおよび速度データVELを音源２
へ、LPF係数データLPFをフィルタ回路４へ転送した（ス
テップ98）後、割込を解除してもとのルーチンに戻る。

以上のように、フィルタ回路４としてその特性を外部
信号により変化させ、操作子１から出力される速度デー
タによって、フィルタ回路４の特性を変化させることに
より、サウンドシステム５を介して放音される楽音の音
色の変化の幅（ダイナミックレンジ）をフィルタ回路４
の特性が固定の場合より広くすることができた。また、
フィルタ回路４の特性を操作子１からの出力（速度デー
タ）によって制御するようにしたため、新たな操作子を
設ける必要がない。したがって従来の擦弦電子楽器と同
様の操作で、よりダイナミックレンジの大きな音色変化
を得ることができた。

［実施例の変形例］ なお、この発明は、上述の実施例に限定されることな
く、適宜の変形を加えて実施することができる。

例えば、上述の実施例においては演奏操作子としてス
ライドボリウムを備えたスライド型演奏操作子を用いた
例を示したが、リアルタイム操作に応じた圧力と位置ま
たは速度データを出力する操作子であれば、他の型の演
奏操作子であってもよい。

また、圧力データおよび位置または速度データの入力
源は操作子に限らない。操作子以外の例えばコンピュー
タシステム等から入力するようにしてもよい。

上述の実施例においては、音源として擦弦モデルを用
いた例を示したが、管モデル、さらには物理モデル音源
以外のFM音源等を用いることも可能である。

データ変換テーブルは適宜選択することができる。例
えば、速度/LPF係数テーブルは第10図または第11図のよ
うな関数を表わすものであってもよい。

データ変換テーブルは、また、テーブルデータをすべ
て備えたものである必要はなく、テーブルデータを部分
的に有するものを用い、その間は補間するようにしても
よい。

データ変換は、テーブルによらず、計算等によって求
めるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る電子楽器のブロック構成
図、． 第２図は、第１図における擦弦モデル音源およびフィル
タ回路部分の回路図、 第３図は、第１図におけるフィルタ特性制御回路の入出
力特性である速度/LPF係数データ変換関数を示すグラ
フ、 第４図は、第２図におけるフィルタ回路の１例を示す回
路図、 第５図は、この発明の一実施例に係る、CPUを用いた電
子楽器の構成図、 第６図は、第５図におけるCPUが実行するプログラムの
メインルーチンのフロー図、 第７図は、キーオン時のフロー図、 第８図は、キーオフ時のフロー図、 第９図は、タイマ割り込みルーチンのフロー図、そして 第10図および第11図は、それぞれデータ変換関数の他の
例を示す第３図と同様のグラフである。 1:操作子 2:物理モデル音源 4:フィルタ回路 6:フィルタ特性制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単数または複数の楽音パラメータを発生す
   る演奏操作子と、 遅延手段を含む閉ループ手段、および前記操作子から入
   力される楽音パラメータを前記閉ループ手段に供給する
   駆動信号発生手段を備えた楽音波形信号形成手段と、 この楽音波形信号形成手段の出力回路に接続された特性
   変化可能なフィルタ手段と、 前記操作子から入力される楽音パラメータの少なくとも
   １つに基づいて前記フィルタ手段の特性を変化させるフ
   ィルタ特性制御手段と を具備する電子楽器であって、 前記演奏操作子が位置情報を発生するものであり、 当該電子楽器は、さらに 該位置情報から前記楽音パラメータの１つである速度情
   報を得る手段と、 前記フィルタ手段に入力される楽音パラメータを該速度
   情報から得るための変換テーブルと を具備することを特徴とする電子楽器。