JP2990777B2 - 電子楽器の効果装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は電子楽器に関し、特に、楽音に多彩な効果
を付与する効果装置に関する。

［従来の技術］ 楽音信号に特殊な効果を付与する効果装置として、例
えばグラフィックイコライザがある。これは、楽音信号
をバンドパスフィルタにより所定の周波数帯域に分割
し、分割した各帯域の楽音信号のレベルを所望のレベル
に調整するものであり、これにより好みに応じて音色を
変化させることができる。このようなグラフィックイコ
ライザはオーディオ装置や電子楽器のトーンコントロー
ル回路として利用されている。

また、例えば電子楽器の中には、音源を倍音加算方式
の音源で構成し、非調和倍音を発生させ、自然楽音にお
ける場合と同様に、非調和性を実現するようにしたもの
がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記したグラフィックイコライザは単に
各周波数帯域毎にそのレベルを調整するだけの構成のも
のなので、単純で、定常的な変化しか得ることができな
かった。

また、倍音加算方式による音源を用いる方法は、確か
に複雑な周波数特性の制御が可能になるが、構成が複雑
になる問題点を有する。また、音源として、例えば波形
メモリタイプの音源を用いたような場合は、適用が不可
能になる問題点がある。

この発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、
音源の種類に拘らず、簡単な構成で複雑な周波数特性の
制御が可能な電子楽器の効果装置を実現するものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の電子楽器の効果装置は、楽音信号を、基音を
含む第１の楽音信号と、基音を含まない第２の楽音信号
とに分割する分割手段と、分割手段により分割された、
第２の楽音信号のピッチを変換するピッチ変換手段と、
第１の楽音信号およびピッチ変換手段によりピッチが変
換された第２の楽音信号を合成する合成手段とを備える
ことを特徴とする。

［作用］ 上記構成の電子楽器の効果装置においては、楽音信号
が、基音を含む第１の楽音信号と、基音を含まない第２
の楽音信号とに分割され、分割手段により分割された、
第２の楽音信号のピッチが変換され、第１の楽音信号と
合成される。従って、音源の種類に制限されず、簡単な
構成で、複雑な周波数特性の制御が可能になる。

［実施例］ 次に図を参照して本発明の電子楽器の効果装置の一実
施例について説明する。

第１図は本発明の電子楽器の効果装置の一実施例の構
成を示すブロック図である。

同図において、１は複数の鍵を有する鍵盤であり、演
奏を行うとき操作される。アドレス情報発生回路２は鍵
盤１の操作に対応してキーコードKCとキーオンオフ信号
KON/KOFFが入力されると、キーコードKCに対応するアド
レスを波形メモリ３（楽音信号発生手段）に出力する。
波形メモリ３は種々のキーコードKCに対応する楽音波形
を記憶している。波形メモリ３よりキーコードKCに対応
する読出速度で読出された楽音波形信号は分割部４（分
解手段）に入力される。

この実施例の場合分割部４は、入力される楽音波形信
号から、その基音成分となる低周波帯域の信号を分割す
るローパスフィルタ（LPF）41、基音に対する所定周波
数の倍音を分割するバンドパスフィルタ（BPF）42,43、
並びに所定周波数以上の高周波成分を分割するハイパス
フィルタ（HPF）44により構成されている。これらのフ
ィルタ41乃至44には、鍵盤１よりキーコードKCが供給さ
れており、このキーコードKCに対応して各フィルタ41乃
至44のカットオフ周波数が設定されるようになってい
る。

勿論この分割部４において分割する周波数の帯域及び
その数は適宜設定することができる。

分割部４の出力はピッチ変換部５（ピッチ変換手段）
に入力される。この実施例の場合、ローパスフィルタ41
とハイパスフィルタ44の出力はピッチ変換されずに（同
一ピッチに変換されて）そのままスルーされる。バンド
パスフィルタ42と43の出力はそれぞれピッチ変換回路51
と52によりピッチ変換されるようになされている。ロー
パスフィルタ41の出力をピッチ変換しないのは、基音の
ピッチを変換すると音程が変化してしまうので、これを
避けるためである。勿論、音程の変化が許容される状況
の場合には、ローパスフィルタ41の出力のピッチも変換
するように構成することができる。これに対してハイパ
スフィルタ44の出力はこの実施例においてはピッチ変換
していないが、バンドパスフィルタ42,43の出力と同様
に、基音成分ではないので、必要に応じて自由にピッチ
変換することができる。

ピッチ変換部５より出力された４つの周波数帯域の信
号は加算回路６（合成手段）により加算合成された後、
図示せぬD/A変換器に供給され、アナログ信号に変換さ
れて、楽音として出力される。

一方、鍵盤１の操作に対応して出力されるタッチ情報
ITがタッチ情報検出回路７により検出されるようになっ
ている。このタッチ情報は例えば鍵をタッチするときの
速度、強さ等に関する情報である。操作子９は、ピッチ
を変更するために操作される鍵盤１以外の操作子であ
り、例えばモジュレーションホイール等により構成され
る。

選択回路８は鍵盤１の操作によるピッチ変更指令と、
操作子９の操作によるピッチ変更指令とが重複しないよ
うに、その一方を選択するものである。この選択は手動
切換により、あるいは、一方（例えば操作子９）を他方
（例えば鍵盤）に対して優先させる等して、自動切換に
より行われる。指令が重複していない場合は、入力され
た指令がそのまま選択され、出力される。選択回路８
は、タッチ情報検出回路７の出力と操作子９の出力のう
ち、いずれを選択したかを示す選択情報と、タッチ情報
検出回路７または操作子９より出力されたピッチ変換の
ための制御情報をピッチ変換制御回路10に出力する。ピ
ッチ変換制御回路10にはまた、鍵盤１が出力するキーオ
ンオフ信号KON/KOFFが入力されている。

選択回路８が出力する選択情報が操作子９の選択を表
しているとき、ピッチ変換制御回路10はやはり選択回路
８より入力されている制御情報に対応してピッチ変換回
路51,52を制御する。また、選択情報がタッチ情報検出
回路７の選択を表しているとき、ピッチ変換制御回路10
は、選択回路８より入力される制御情報の他、鍵盤１よ
り入力されるキーオンオフ信号KON/KOFFによってもピッ
チ変換回路51,52を制御する。

次に、その動作を説明する。

鍵盤１の所定の鍵を操作すると、その鍵に対応するキ
ーコードKCが発生されるとともに、その鍵のオンオフに
対応したキーオンオフ信号KON/KOFFが発生される。アド
レス情報発生回路２はキーコードKCに対応するアドレス
を発生し、波形メモリ３に出力する。これにより、波形
メモリ３からキーコードKCに対応する楽音波形信号が読
出され、分割部４のフィルタ41乃至44に供給される。

ローパスフィルタ41はキーコードKCに対応してそのカ
ットオフ周波数が設定される。すなわち、ローパスフィ
ルタ41のフィルタ係数は、キーコードKCに対応する基音
成分を通過させるように設定される。同様にバンドパス
フィルタ42と43のフィルタ係数は、この基音に対する倍
音（例えばそれぞれ２倍音と３倍音）の成分を通過させ
るように設定される。そしてハイパスフィルタ44のフィ
ルタ係数は、所定のカットオフ周波数以上の（３倍音を
越える）帯域の信号を通過させるように設定される。ロ
ーパスフィルタ41とハイパスフィルタ44の出力はそのま
ま加算回路６に供給され、バンドパスフィルタ42と43の
出力はピッチ変換回路51と52を介して加算回路６に供給
される。

タッチ情報検出回路７は鍵盤１のタッチ状態を示すタ
ッチ情報を検出し、このタッチ情報に対応する制御情報
を発生する。この制御情報は選択回路８を介してピッチ
変換制御回路10に入力される。ピッチ変換制御回路10は
この制御情報を演算したり、所定のテーブルを参照する
等して、ピッチ変換情報を生成する。そしてこのピッチ
変換情報に対応してピッチ変換回路51と52を制御する。
ピッチ変換回路51と52は、バンドパスフィルタ42と43よ
り入力される倍音成分のピッチを、ピッチ変換制御回路
10からのピッチ変換情報に対応して変換し、非調和倍音
として出力する。これにより、鍵盤１のタッチ状態に対
応して非調和倍音が発生されることになる。

これに対して、ローパスフィルタ41より出力される基
音成分と、ハイパスフィルタ44より出力される高周波成
分は、そのピッチが変更されない。

これらの信号が加算回路６において加算され、さらに
図示せぬD/A変換器によりD/A変換され、放音される。

ところでピアノ等の自然楽器においては、非調和倍音
成分の中心周波数が、発音開始時から時間が経過するに
従って変化する。この変化が自然楽器としての特徴を形
成している。これを電子楽器において実現するため、こ
の実施例においては、ピッチ変換制御回路10がピッチ変
換回路51と52を制御し、キーオン信号KON入力後、時間
の経過とともにピッチ（中心周波数）を変化させる。例
えば、発音開始時、調和倍音からのずれが最も大きかっ
たピッチが、時間の経過とともに、調和倍音に近ずいて
いく。これにより、基音の音程を変更せずに、非調和倍
音の周波数が複雑に変化する自然楽器音に近い楽音とす
ることができる。

一方、操作子９が操作されたとき、その制御信号が選
択回路８を介してピッチ変換制御回路10に入力される。
この場合、発音開始から時間の経過とともに自動的にピ
ッチを変更する必要はない。そこでこのとき、ピッチ変
更制御回路10は選択回路８より入力される制御信号にの
み対応してピッチ変換情報を生成する。このピッチ変換
情報に対応してピッチ変換回路51と52において、ピッチ
の変換が行われる。すなわち、この場合、鍵盤１を操作
することにより発生した楽音のピッチが、操作子９をさ
らに操作することにより任意の値に変更される。

第２図は第１図におけるピッチ変換回路51（ピッチ変
換回路52も同様に構成される）の一実施例の構成を示す
ブロック図である。

この実施例においては、バンドパスフィルタ42より出
力された信号が遅延回路21に入力され、所定時間だけ遅
延されるようになっている。遅延回路21はクロックφに
より駆動され２つの遅延信号dp1,dp2を出力する。この
遅延信号dp1,dp2はそれぞれ乗算回路22,23に入力され、
係数a1,a2と乗算される。乗算回路22と23の出力は加算
回路24に入力され、加算される。この加算信号がピッチ
変換回路51の出力として加算回路６へ供給されている。

次に第３図のタイミングチャートを参照して、その動
作を説明する。

遅延回路21は、バンドパスタフィルタ42より入力され
た楽音波形データを、クロックφに同期して順次記憶す
る。これに対して遅延信号dp1を出力するタップは、時
間の経過とともに、遅延時間の短いタップから長いタッ
プに順次切換えられる。タップの移送（切換）（シフト
レジスタからのとり出し位置変化）速度をクロックφの
速度と異ならせることにより、遅延回路21に書込まれた
データをピッチを変更して読出すことができる。しかし
ながら、遅延回路21の段数Ｎは有限であるから、出力タ
ップは１段目からＮ段目まで移送したとき、再び１段目
に戻す必要がある。従って遅延信号dp1を出力するタッ
プの選択位置は、第３図（Ａ）に示すように、所定の周
期で鋸歯状波状に変化する（第３図において縦軸はタッ
プの選択位置を示す）。しかし、クロックφ、出力タッ
プの移送速度、遅延回路の段数の各条件により出力タッ
プの位置をＮ段目から１段目に戻すとき、信号の位相が
ずれることがある。そこで第３図（Ｂ）に示すように、
遅延信号dp1に乗算する係数a1が出力タップをＮ段目か
ら１段目に戻すタイミングで０になるように（N/2段目
でピークとなるように）している。これにより、遅延信
号dp1に係数a1を乗算した信号がＮ段目から１段目に切
り換えられるタイミングで０になり、その後漸次増大す
るので、位相ズレが目立つのを防止することができる。

また、この実施例においては、遅延信号dp1と位相が1
80度ずれた遅延信号dp2（第３図（ｃ））をさらに生成
し、この遅延信号に係数a2（第３図（Ｄ））を乗算する
ようにしている。そしてこの乗算値を、遅延信号dp1と
係数a1との乗算値と加算するようにしている。これによ
り、遅延信号dp1が係数a1により振幅変調されるように
なるのを目立たなくさせることができる。

このように、遅延信号dp1とdp2の移送速度（第３図
（Ａ），（ｃ）における傾き）をピッチ変換制御回路10
が出力するピッチ変換情報に対応して制御することで、
ピッチを変換することができる。クロックφによるシフ
ト速度にも依存するが、この実施例の場合は、第３図
（Ａ），（Ｃ）に示す傾きが大きくなる程ピッチの変更
量は大きくなる。

係数a1,a2は一定値でもよいが、これをピッチ変換制
御回路10の出力に対応して変化させることにより、非調
和倍音の振幅の調整を行うこともできる。

この他、ピッチ変換は、高速フーリエ変換および高速
逆フーリエ変換等の演算により行うこともできる。

以上においては、波形メモリタイプの音源を用いた場
合を例としたが、この発明は、FM音源方式、短形波音音
源方式、その他のいかなる方式の音源にも適用が可能で
ある。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明の電子楽器の効果装置によれ
ば、楽音信号を、基音を含む第１の楽音信号と、基音を
含まない第２の楽音信号とに分割し、分割手段により分
割された、第２の楽音信号のピッチを変換し、第１の楽
音信号と合成するようにしたので、音源の種類に拘ら
ず、簡単な構成で、楽音信号の周波数を複雑に変化させ
ることができる。その結果自然楽器からの楽音により近
い、非調和性を付加した楽音を発生させることが可能に
なる。さらに、自然音に限らず、多彩な効果を付加した
楽音を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電子楽器の効果装置の一実施例の構
成を示すブロック図、 第２図は第１図の実施例におけるピッチ変換回路の一実
施例の構成を示すブロック図、 第３図（Ａ）乃至（Ｄ）は第２図の実施例の動作を説明
するタイミングチャートである。 １……鍵盤 ２……アドレス情報発生回路 ３……波形メモリ（楽音信号発生手段） ４……分割部（分割手段） ５……ピッチ変換部（ピッチ変換手段） ６……加算回路（合成手段） ７……タッチ情報検出回路 ８……選択回路 ９……操作子 10……ピッチ変換制御回路 41……ローパスフィルタ 42,43……バンドパスタフィルタ 44……ハイパスフィルタ 51,52……ピッチ変換回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】楽音信号を、基音を含む第１の楽音信号
   と、前記基音を含まない第２の楽音信号とに分割する分
   割手段と、 前記分割手段により分割された、前記第２の楽音信号の
   ピッチを変換するピッチ変換手段と、 前記第１の楽音信号および前記ピッチ変換手段によりピ
   ッチが変換された前記第２の楽音信号を合成する合成手
   段と を備えることを特徴とする電子楽器の効果装置。
2. 【請求項２】前記ピッチ変換手段は、前記楽音信号の発
   生の開始からの経過時間、または操作子の操作に対応し
   て、前記第２の楽音信号のピッチを変換する ことを特徴とする請求項１に記載の電子楽器の効果装
   置。