JP3033357B2 - 効果付与装置 - Google Patents

効果付与装置

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JP3033357B2
JP3033357B2 JP4239286A JP23928692A JP3033357B2 JP 3033357 B2 JP3033357 B2 JP 3033357B2 JP 4239286 A JP4239286 A JP 4239286A JP 23928692 A JP23928692 A JP 23928692A JP 3033357 B2 JP3033357 B2 JP 3033357B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、楽音信号の初期反射
を電子的に形成し、共鳴効果を付与する効果付与装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】バイオリンやギターなどの弦楽器の楽音
を電子楽器で発音する場合において、楽器の胴による共
鳴をシミュレートする必要がある。楽器の胴による共鳴
は、胴体で短時間に多くの反射音が形成されることによ
って生じるものであるため、これをシミュレートするた
めには長いディレイラインにより多くの反射音を発生さ
せる必要がある。
【0003】このような構成で共鳴の特性を変える場
合、各反射音ごとにディレイラインのタップ位置(アド
レス:反射音発生のタイミング)と係数(反射音の大き
さ)の2個のパラメータを変更する必要がある。しか
し、多くの反射音、例えば数百本の反射音のパラメータ
を個別に変更することは事実上不可能であるため、予め
楽器の共鳴特性を実現するためのパラメータパターンを
複数パターン設定してメモリに記憶しておき、選択スイ
ッチなどによって何れか1つを選択するようにしてい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
式ではプリセットされていたパラメータパターンしか用
いることができず共鳴特性の設定の自由度が制限されて
しまう欠点があった。多種類のプリセットパターンを用
意しておけば自由度が広がるが、メモリ容量の増加によ
るコスト上昇を招き、多くのプリセットパターンから希
望のパターンを見つけだすことも困難であった。
【0005】また希望に近いパターンを見つけた場合で
も細かい調整ができないため理想的なパラメータパター
ン(共鳴特性)を得ることができなかった。
【0006】一方、タップ位置や係数パラメータをすべ
て開放してユーザが自由に調整できるようにすることも
考えられるが、上述したようにその数が膨大になるため
エディットすることは事実上不可能であった。
【0007】この発明は簡略な方式で多くの反射音のパ
ラメータをエディットできる効果付与装置を提供するこ
とを目的とする。
【0008】請求項1にかかる発明は、入力された楽音
信号に対して連続する複数の初期反射音を形成する効果
付与装置において、アタック部とディケイ部を有するエ
ンベロープを形成するエンベロープ形成手段と、エンベ
ロープ形成手段が形成したエンベロープの形状に合わせ
て複数の初期反射音の大きさを制御する係数制御手段と
を設けたことを特徴とする。
【0009】また、請求項2にかかる発明は、入力され
た楽音信号に対して連続する複数の初期反射音を形成す
る効果付与装置において、与えられたパラメータに応じ
た関数に基づき各初期反射音のタイミング制御情報を発
生する制御情報発生手段と、制御情報発生手段が発生し
たタイミング制御情報に基づいて複数の初期反射音の時
間的な分布を制御する時間分布制御手段とを設けたこと
を特徴とし、請求項3にかかる発明は、入力された楽音
信号に対して連続する複数の初期反射音を形成する効果
付与装置において、各初期反射音のタイミング制御情報
を発生する制御情報発生手段と、乱数を発生する乱数発
生手段と、制御情報発生手段が発生したタイミング制御
情報および乱数発生手段が発生した乱数に基づいて複数
の初期反射音の時間的な分布を制御する時間分布制御手
段とを設けたことを特徴とする。
【0010】〔発明の作用〕 この発明による効果付与装置は、入力された楽音信号に
対して連続する複数の初期反射音を形成する。この初期
反射音により弦楽器の胴による共鳴等の効果を付与す
る。エンベロープ形成手段がエンベロープを形成し、こ
のエンベロープで各反射音の大きさの変化を制御する。
エンベロープは大きさの変化を表す時間関数である。こ
れにより、多くの反射音があっても全体として制御する
ことが可能になる。また、制御情報発生手段が各初期反
射音のタイミング制御情報を発生し、このタイミング制
御情報により各初期反射音のタイミングの分布を制御す
る。これにより多くの初期反射音があっても全体として
タイミング制御をすることが可能になる。
【0011】
【実施例】図面を参照してこの発明の実施例である効果
付与装置を内蔵した電子楽器について説明する。図1に
おいて、制御部であるCPU10には、バス11を介し
てROM12、RAM13、乱数発生器14、パネルイ
ンタフェース15、鍵盤インタフェース17、音源18
およびDSP(ディジタルシグナルプロセッサ)20が
接続されている。ROM12は後述するプログラムやパ
ラメータテーブル(図4)、分布関数テーブル(図6)
などを記憶している。RAM13は設定データや演奏デ
ータ等を記憶する。乱数発生器14は反射による遅れ時
間を微小時間ランダマイズするための乱数を発生する回
路である。パネルインタフェース15には操作パネル1
6が接続されている。操作パネル16は図2に示すよう
な構成になっている。鍵盤インタフェース17には鍵盤
18が接続されている。鍵盤18は5オクターブ程度の
音域を有するものである。音源19は電子的に楽音信号
を形成できるものであればどのようなものであってもよ
い。一般的にはFM合成音源やサンプリング音源(波形
メモリ音源)などを用いることができる。DSP20は
音源19が形成した楽音信号に様々な効果を付与する回
路である。付与する効果の種類や程度はCPU10から
入力される。この電子楽器では、このDSP20を用い
て弦楽器の胴内で生じる初期反射による共鳴効果を付与
するようにしている。DSP20にはRAM21が接続
されている。このRAM21はDSP20のアドレシン
グ制御によりシフトレジスタとして機能させることがで
きる。DSP20によって効果を付与された楽音信号は
DAC22に出力される。DAC22はこの楽音信号を
アナログの信号に変換しサウンドシステム23に出力す
る。サウンドシステムはこのアナログ楽音信号を増幅し
てスピーカ等の出力装置から音響として出力する。
【0012】図2は操作パネルの一部構成を示す図であ
る。ティスプレイ30は液晶マトリックス表示器であ
る。同図において、画面には初期反射の様子全体のエン
ベロープをエディットするための画面が表示されてい
る。ディスプレイ30の下にはカーソルキー31および
データキー32が設けられている。カーソルキー31は
ディスプレイ30に表示されるカーソルを移動させるた
めのキーである。データキー32はカーソルの位置に表
示されているパラメータを増減したり、順送り/逆送り
して選択するためのキースイッチである。
【0013】ここで、DSP20が付与する共鳴効果
は、弦楽器の胴やピアノの響板などにおける初期反射に
よる共鳴をシミュレートしたものである。初期反射の大
きさや持続時間などの設定を変更することによって種々
の楽器の共鳴感を再現することができ、また、自然楽器
にはない独自の響きを楽音に持たせることもできる。
【0014】DSP20は、RAM21をシフトレジス
タとして用い、シフトレジスタのどの段(タップ:アド
レス)からでも出力を取り出すことができる。DSP2
0はCPU10から与えられたデータに従って所定の複
数のアドレスから楽音データを取り出してそれぞれに所
定の係数を乗算したのち、この係数が乗算された複数の
楽音データを加算する(畳み込み演算)。畳み込み演算
された楽音データは共鳴した楽音信号として出力され
る。
【0015】楽器の共鳴をシミュレートするためには非
常に多くのタップから楽音データを取り出すが、この電
子楽器では、各タップのアドレスを関数で包括的に決定
し、乗算する係数をエンベロープで包括的に決定するよ
うにしている。
【0016】図3はエンベロープ形状を示す図である。
図4はエンベロープのパラメータテーブルを示す図であ
る。エンベロープはアタック部とディケイ部とに分割さ
れた、時間−振幅関数として表現される。
【0017】アタック部は比例関数的に直線的に立ち上
がる関数であり、 y=AR・t で表現される。ここで、yは振幅である。tは時間を示
すパラメータ(サンプリングクロック:1/48000
秒)である。ARはアタックパラメータから割り出され
るアタックレート(attack rate:図4
(A)参照)である。アタックパラメータ(0〜99)
はピーク(=1:正規化された最大値)に達するまでの
時間を示すパラメータである。すなわち、アタックパラ
メータ=0の場合には1サンプリンククロックで0〜1
に急に立ち上がり、アタックパラメータ=99の場合に
は最大値8192(=213)のサンプリングクロックで
次第に0〜1に立ち上がる。
【0018】また、ディケイ部は対数関数的にピークか
ら0まで減衰する関数であり、 y=DR(t-AT) で表現される。ここで、ATはアタックタイム(att
ack time:アタック部において0→1に達する
時間)、DRはディケイパラメータから割り出されるデ
ィケイレート(decay rate:図4(B)参
照)である。ディケイパラメータ(0〜99)はピーク
から0に減衰するまでの時間を示すパラメータである。
すなわち、ディケイパラメータ=0の場合には1サンプ
リンククロックで1〜0に減衰し、ディケイパラメータ
=99の場合には最大値16384(=214)サンプリ
ングクロックで1〜0に減衰する。48kHzのクロッ
クで動作している場合、1クロックは約0.000021秒であ
り、8192クロックは約0.17秒であり、16384 クロックは
約0.34秒である。
【0019】図5(A),(B),(C)は、DSP20に
おけるタップの分布を説明する図である。図6は分布関
数を示す図である。タップの分布モードは均等モード
(MODE=0)、不均等モード(MODE=1)があ
る。均等モードの場合には図5(A)に示すようにほぼ
均等の間隔でタップが設けられ楽音データが取り出され
るようになっている。しかし、正確に均等であると、そ
の取り出し間隔の周期で周波数特性が発生し共鳴音にそ
の周波数感が生じてしまう。そこで、均等モードの場合
には、各タップのアドレスを微小時間ランダマイズして
特定の周波数特性を持たせないようにしている。このラ
ンダマイズのために乱数発生器14を用いる。一方、不
均等モードの場合には、関数選択パラメータselec
t(S=0〜9)により図6に示す関数のうち1つが選
択される。この関数は、 f(x) =x6-s S≦5 ………(イ) f(x) =x(1/(s-5)) S>5 ………(ロ) で表される。この関数はテーブルとしてROMに記憶し
ておいてもよく、その都度演算するようにしてもよい。
【0020】S≦5の場合は(イ)式により、初めほど
タップ位置が密で、時間が経つほど疎になる図5(B)
タイプのものとなる。また、S>5の場合は(ロ)式に
より、初めほど疎で後ほど密にとなる図5(C)タイプ
のものとなる。それぞれSの値により分布の様子は異な
る。
【0021】図7〜図12は同電子楽器の動作を示すフ
ローチャートである。
【0022】図7はメインルーチンを示す。電源がオン
されるとまず初期設定動作を実行する(n1)。初期設
定動作とはレジスタのリセットなどの動作である。この
のちカーソルキー、データキーのオンを検出する(n
2,n4)。カーソルキーのオンを検出したときにはそ
のキーに対応してディスプレイ中のカーソルを移動させ
る(n3)。データキーがオンされた場合には、そのと
きカーソルがあるパラメータの数値を変更するとともに
(n5)、そのパラメータの表示内容も変更する(n
6)。こののちパラメータ処理を実行する(n7)。ま
た、鍵盤の操作に伴う楽音信号の形成等の鍵盤処理(n
8)やマスタボリューム制御などのその他の処理を実行
する(n9)。電子楽器の電源が投入されている間n2
〜n9の動作を繰り返し実行する。
【0023】図8〜図12はパラメータ処理ルーチンを
示すフローチャートである。まず、図8は時間設定動作
を示す。初期反射音のエンベロープを決定するパラメー
タを設定内容からセットする(n10)。この動作でセ
ットされるパラメータは、attack rate,a
ttack time,decay rate,dec
ay timeおよびNTAPである。ここで、att
ack rate,attack time,deca
y rate,decay timeは図4において説
明したパラメータである。NTAPはシフトレジスタか
ら取り出すタップ数(反射音の数)を示すデータであ
る。つぎにattack timeとdecay ti
meとを加算して全エンベロープの時間total t
imeを算出する(n11)。total timeと
NTAPとを比較する(n12)。
【0024】total timeが大きければ、to
tal timeとMAX DELAYとを比較する
(n13)。MAX DELAYはRAM21内で設定
可能なシフトレジスタの最長段数を示す値である。to
tal timeがこれよりも長ければその長さのディ
レイができないためtotal timeにMAX D
ELAYの値をセットする(n14)。こののちmod
eの1/0を判断して(n15)、対応する処理に進
む。
【0025】図9は全タップセット動作である。この動
作はNTAPがtotal time以上であった場合
の処理であり、エンベロープ時間内の全タップから楽音
データを取り出す動作である。アドレスLD(i) にはi
と同じ値をセットする。すなわち、1アドレスづつ進む
ことになる(n21,n24)。アタックタイムatt
ack timeまでは(n23)、 LC(i) =AR×i (AR:attack rat
e) で係数LC(i) を計算する(n21)。また、ディケイ
部では、 LC(i) =DR(i-AT) (DR:decay rat
e) で係数LC(i) を計算する(n24)。NTAPのうち
total timeからはみ出した分についてはアド
レスのみをセットする(n27〜n29)。
【0026】図10は、NTAPがtotal tim
e未満のときのmode=0(均等モード)時の処理を
示す。まず、仮のタップ間隔Ins DLYを算出する
Ins DLYは、 Ins DLY=(total time)/(MAX TAP) で算出される。原則としてこの間隔でタップが設定され
る。ただし、特定の周波数特性を持たせないためこのタ
ップ位置はランダム化される。まずiに1をセットし
(n31)、乱数発生器14から乱数を取り込む(n3
2)。乱数値はレジスタrndにセットされる。このラ
ンダム値は0以上1以下(0≦rnd≦1)の範囲の値
である。これに基づいて、アドレスLD(i) を算出す
る。
【0027】 LD(i) ←Ins DLY×i+Ins DLY×(rnd−0.5) このアドレスがアタック部かディケイ部かを判断する
(n34)。アタック部の場合には、 LC(i) =AR×LD(i) (AR:attack r
ate) で係数LC(i) を計算する(n35)。ディケイ部の場
合には、 LC(i) =DR(LD(i)-AT) (DR:decay rate,AT:attac
k time) で係数LC(i) を算出する(n36)。
【0028】以上の動作をiがNTAPになるまで繰り
返す(n37,n38)。
【0029】図11は不均等モード(mode=1)動
作を示している。まず、iに1をセットし、LD(1),L
C(1) にアタック部のピークのアドレスおよび係数(=
1)をセットする。これは、タップがどのように分布し
た場合でも必ずピークからは楽音データが取り出される
ようにし、エンベロープが明確になるようにするためで
ある。
【0030】つぎに、iに1を加算する(n42)。乱
数発生器から乱数値を取り込み、分布関数に基づいて仮
のアドレスLD tempを得る(n43,n44)。
このLD tempがすでに決定されているアドレスL
D(j) (j=1〜i−1)と重複しないかを判定する
(n45〜n48)。同じものがあれば、このLD t
empを捨てて、乱数値の取り込み(n43)からやり
直す。同じものがなければ、LD tempをLD(i)
にセットする(n50)。アドレスLD(i) が決定され
たため、このタイミングに合わせた係数LC(i) を決定
する(n51〜n53)。すなわち、アタック部であれ
ば LC(i) =AR×LD(i) (AR:attack r
ate) で係数LC(i) を決定し、ディケイ部であれば、 LC(i) =DR(LD(i)-AT) (DR:decay rate,AT:attac
k time) でLC(i) を決定する。iがNTAPになるまでn43
以下の動作を繰り返す。
【0031】図12はランダム反転動作を示す。これま
での動作では全てのタップから同位相(係数LC(i) が
正)で反射音を取り出すようにしているが、自然楽器で
は反射により位相が反転する場合も多くあるため、これ
をシミュレートするようにタップの係数LC(i) の符号
をランダムに反転し、逆位相の反射音を形成する動作で
ある。i=1〜NTAPまで以下の動作を行う。まず乱
数発生器14から乱数値rnd(0≦rnd≦1)を取
り込み(n61)、この乱数値rndが0.5以上であ
るか未満であるかを判断する(n62)。rnd<0.
5であった場合のみLC(i) を反転する(n63)。全
てのLC(i) についてこれを行ったのち、全てのアドレ
スLD(1) 〜LD(NTAP)をDSP20のアドレスレジス
タに書き込み、全ての係数LC(1) 〜LC(NTAP)をDS
P20の係数レジスタに書き込む(n66)。
【0032】なお、上記実施例においては、エンベロー
プ形状を、アタック部、ディケイ部に分割し、アタック
部を直線、ディケイ部を対数曲線としたが、形状はこれ
に限らす、ディケイ部も直線でもよい。また、セグメン
ト数もアタック部、ディケイ部のみでなく、より多くし
てもよい。
【0033】また、乱数によってアドレスをランダム化
したが、振幅をランダム化するようにしてもよい。
【0034】〔発明の効果〕 この発明によれば、エンベロープ発生手段或いは制御情
報発生手段を用いることにより、複数の初期反射音の大
きさ或いは時間的な分布を一括調整することによって、
多くの初期反射音のパラメータをまとめて制御すること
ができるので、弦楽器の胴による共鳴などの密度が高く
数の多い初期反射音を効率的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例である効果付与装置を内蔵し
た電子楽器のブロック図
【図2】同電子楽器の操作パネルを示す図
【図3】同電子楽器における初期反射のエンベロープを
示す図
【図4】同エンベロープを決定するためのパラメータテ
ーブルを示す図
【図5】インパルス応答の分布を種々変化させた状態を
示す図
【図6】インパルス応答の分布を決定するための分布関
数を示す図
【図7】同電子楽器の動作を示すフローチャート(メイ
ンルーチン)
【図8】同電子楽器の動作を示すフローチャート(パラ
メータ処理:初期設定動作)
【図9】同電子楽器の動作を示すフローチャート(パラ
メータ処理:全アドレスセット動作)
【図10】同電子楽器の動作を示すフローチャート(パ
ラメータ処理:均等モード動作)
【図11】同電子楽器の動作を示すフローチャート(パ
ラメータ処理:不均等モード動作)
【図12】同電子楽器の動作を示すフローチャート(パ
ラメータ処理:ランダム反転動作)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力された楽音信号に対して連続する複数
    の初期反射音を形成する効果付与装置において、 アタック部とディケイ部を有するエンベロープを形成す
    るエンベロープ形成手段と、 該エンベロープ形成手段が形成したエンベロープの形状
    に合わせて前記複数の初期反射音の大きさを制御する係
    数制御手段とを設けたことを特徴とする効果付与装置。
  2. 【請求項2】入力された楽音信号に対して連続する複数
    の初期反射音を形成する効果付与装置において、 与えられたパラメータに応じた関数に基づき各初期反射
    音のタイミング制御情報を発生する制御情報発生手段
    と、該制御情報発生手段が発生したタイミング制御情報に基
    づいて前記複数の初期反射音 の時間的な分布を制御する
    時間分布制御手段とを設けたことを特徴とする効果付与
    装置。
  3. 【請求項3】入力された楽音信号に対して連続する複数
    の初期反射音を形成する効果付与装置において、各初期反射音のタイミング制御情報を発生する制御情報
    発生手段 と、 乱数を発生する乱数発生手段と、前記制御情報発生手段が発生したタイミング制御情報
    よび前記乱数発生手段が発生した乱数に基づいて前記複
    数の初期反射音の時間的な分布を制御する時間分布制御
    手段とを設けたことを特徴とする効果付与装置。
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