JP3085696B2 - 楽音合成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、撥弦楽器、打弦楽器等の楽音合成に用いて
好適な楽音合成装置に関する。

「従来の技術」 従来より、自然楽器の発音メカニズムをシミュレート
することにより、自然楽器の楽音を合成する装置が知ら
れている。弦楽器音等の楽音合成装置としては、弦の振
動損失をシミュレートしたローパスフィルタと、弦にお
ける振動の伝播遅延をシミュレートした遅延回路とを閉
ループ接続した構成のものが知られている。このような
構成において、閉ループ回路に例えばインパルス等の励
起信号を導入すると、この励起信号が閉ループ内を循環
する。この場合、励起信号は、弦の振動周期に等しい時
間で閉ループ内を一巡するとともに、ローパスフィルタ
を通過する際に帯域が制限される。そして、この閉ルー
プを循環する信号が弦楽器の楽音信号として取り出され
る。

このような楽音合成装置によれば、遅延回路の遅延時
間およびローパスフィルタの特性を調整することによ
り、ギター等の撥弦楽器音、ピアノ等の打楽器音など、
自然の弦楽器音に近い楽音が合成できる。また、バイオ
リン等の擦弦楽器音の楽音合成は、上述した閉ループ回
路に対し、弓によって弦を励起させる振動を演算する励
起回路を接続することにより実現される。なお、この種
の技術は、例えば特開昭63−40199号公報あるいは特公
昭58−58679号公報に開示されている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上述した従来の楽音合成装置にあって
は、多様な楽音合成が可能であるが、演奏者による楽器
の楽音についての微妙な表現の反映という点では自然楽
器に比べて劣っている点が多いという問題点があった。

すなわち、上記各公報に記載の技術においては、忠実
な楽音の合成が可能であるが、その反面演奏情報の入力
があまり考慮されておらず、結果として演奏者の望む楽
音が出力されにくい。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、
演奏情報の入力を考慮し、演奏者による楽器の楽音につ
いての微妙な表現を反映できる楽音合成装置を提供する
ことを目的としている。

「課題を解決するための手段」 上述した問題を解決するために、請求項１の発明で
は、外部音を入力する入力手段と、駆動波形を発生する
駆動波形発生手段と、前記外部音の音高に応じて該外部
音の周波数成分を制御し、該周波数成分が制御された外
部音と前記駆動波形とを合成して、この合成結果を励振
信号として出力する励振信号発生手段と、前記励振信号
を入力し、前記外部音の音高に応じて遅延量が変化する
遅延手段を閉ループ接続した閉ループ手段を含む、閉ル
ープを巡回する信号を楽音信号として出力する楽音形成
部と、前記外部音のエンベロープ信号を抽出し、このエ
ンベロープ信号を前記楽音信号に付加する振幅制御手段
と、前記振幅制御手段により外部音のエンベロープ信号
が付加された楽音信号及び前記外部音を混合する混合手
段とを具備することを特徴とする。

また、請求項２の発明では、請求項１記載の楽音合成
装置において、前記閉ループ手段は、前記遅延手段と振
動損失を与えるためのフィルタ手段とを閉ループ接続し
たものであることを特徴とする。

「作用」 本発明では、発音操作子の出力情報が検出されると、
制御手段はその出力情報に基づいて楽音合成の特性を変
える制御信号を発生し、閉ループ手段を含む楽音形成部
では該制御信号に基づいて楽音合成の特性を可変しつつ
自然楽器の楽音が合成される。

したがって、演奏者による楽器の楽音についての微妙
な表現が反映される。

「実施例」 次に、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。この楽音合成装置では、従来からあるエレキギタ
ー等の撥弦楽器による楽音が合成される。この図におい
て、１は楽音操作子としての通常のエレキギターであ
り、インターフェース２によって出力情報検出回路３と
接続されている。エレキギター１は複数の発音体として
の弦を有し、該弦の一部がピックされると、励起しこの
弦を往復伝播する振動を発生せしめる。インターフェー
ス２は、例えば不要なノイズを防ぐローパスフィルタ、
A/Dコンバータなどから構成される。

出力情報検出回路（出力情報検出手段に相当）３はロ
ーパスフィルタ４、ピッチ抽出回路５および立上がり検
出回路６によって構成される。ローパスフィルタ４はエ
レキギター１の出力楽音のうちから、いわゆるエンベロ
ープ信号を抽出し、その出力を後述の乗算器19に供給す
る。ピッチ抽出回路５はエレキギター１の出力楽音のピ
ッチ情報（周波数に対応）を抽出してCPU7に送り、立上
がり検出回路６は同じく出力楽音の立上がりを検出す
る。CPU7は楽音合成のために楽音合成ブロック各部を制
御し、必要な信号、例えばディレイ信号DL、アドレス情
報およびバンドパスフィルタ８への信号を出力する。CP
U7はバンドパスフィルタ（BPF）およびROM9とともに制
御手段10を構成する。ROM9は楽音合成に必要な処理プロ
グラムやデータを格納している。バンドパスフィルタ８
はエレキギター１の出力楽音のうちから所定領域の信号
をフィルタリングし、その出力は乗算器11に供給され
る。これにより、通常は後述の駆動波形メモリ17に記憶
されている波形に基づいた楽音しか合成できないのに対
して、演奏者の細かな制御を合成楽音に反映させること
ができる。

なお、バンドパスフィルタ８の特性はCPU7からの出力
信号によって制御され、具体的には前述のピッチ情報に
よってフィルタ特性が変わる。また、CPU7には操作パネ
ル12が接続されており、操作パネル12は演奏者によって
操作され、楽音合成のために必要な操作信号をCPU7に出
力する。

13は閉ループ回路であり、閉ループ回路13はディレイ
回路14、フィルタ回路15、アドレス発生器16、駆動波形
メモリ17、乗算器11および加算器18により構成される。
アドレス発生器16はCPU7からのアドレス情報に基づいて
駆動波形メモリ17に対するアドレスを発生し、駆動波形
メモリ17はこの発生アドレスに対応して楽音合成のため
の所定の駆動波形を生成して乗算器11に供給する。な
お、アドレス発生器16はテーブルを参照してアドレスを
発生するようなタイプを用いるようにしてもよい。乗算
器11は駆動波形メモリ17の生成信号とバンドパスフィル
タ８の出力信号とを乗算し、その結果を加算器18に出力
する。加算器18はディレイ回路14およびフィルタ回路15
とともに乗算器11からの出力信号に対する閉ループの回
路を形成し、駆動波形をフィードバックして楽音を合成
するものである。すなわち、フィルタ回路15はローパス
フィルタを含んで構成され、弦の振動損失をシミュレー
トし、ディレイ回路14は弦における振動の伝播遅延をシ
ミュレートする。この場合、本実施例ではCPU7からのデ
ィレイ信号DLに基づいてディレイ回路14におけるディレ
イ特性が変えられる。なお、乗算器11に代えて、例えば
加算器111Xを使用するようにしてもよい。乗算の場合は
AM変調的制御が、加算の場合はノイズ重畳的制御が実現
できる。

閉ループ回路13から取り出された出力は乗算器19に供
給され、乗算器19はこの出力信号と前記ローパスフィル
タ４からのエンベロープ信号とを乗算してミキサアンプ
20に出力する。これによって、演奏者は合成系の楽音の
エンベロープをエレキギター１のエンベロープと同期さ
せることができる。ミキサアンプ20はインターフェース
２を介してエレキギター１の生の信号と乗算器19からの
信号とを所定の比率で混合するとともに増幅してスピー
カ21を駆動する。

次に、上述した構成における実施例の動作について第
２図のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップS1で外部操作子であるエレキギター１
からの立上がりパルスを検出しているか否かを判別し、
立上がりパルスを検出するまではこのステップに待機し
何も動作を行わない。立上がりパルスを検出すると、ス
テップS2で現在発音中の楽音をダンプして、次の発音に
備える、次いで、ステップS3で出力楽音のピッチを検出
し、ステップS4で検出されたピッチによりディレイ長DL
を計算しディレイ回路14に出力する。これにより、ディ
レイ回路14におけるディレイ特性が変えられ、結果的に
閉ループ回路13における弦振動の伝播遅延のシミュレー
ト特性が変わる。なお、ピッチの検出はピッチ抽出回路
５がハードウェア的に行うが、これに限らずソフトウェ
ア処理でCPU7自身が検出してもよい。また、ディレイ長
DLの計算では、ROM9にテーブルを設けておき、これを参
照するようにしてもよい。

ここで、いわゆる楽音合成ブロックである閉ループ回
路13は、それだけで楽音の合成が可能な回路であるが、
楽音の合成には最低でも出力楽音のピッチ情報を得る必
要があるので、本実施例ではエレキギター１の出力が分
析され、これが楽音合成ブロックに与えられる。また、
楽音を出力するタイミングも操作子と同期する必要があ
るので、同様にエレキギター１の出力により立上がりが
検出され、楽音合成の開始情報の１つとなる。

次いで、ステップS5で出力楽音のピッチに応じて駆動
波形メモリ17のスタートアドレスを得るとともに、ステ
ップS6でこのピッチと操作パネル12からの情報に応じて
バンドパスフィルタ８の特性を決定する。最後に、ステ
ップS7でアドレス発生器17にスタート信号を送出する。
これにより、自動的に楽音合成が開始される。

このように、本実施例では操作子情報の合成楽音に対
する反映が、エレキギター１の出力をバンドパスフィル
タ８に通したものを、直接的に駆動波形に乗算すること
によって表現される。このとき、例えばバンドパスフィ
ルタ８の特性が極端にローパス的であったときはバンド
パスフィルタ８の出力特性はエンベロープそのものにな
り、楽音の合成波形に対してエンベロープを与えること
ができる。なお、この場合は駆動波形メモリ17の発生信
号との演算は乗算であるのが望ましい。一方、バンドパ
スフィルタ８の特性が倍音域にあるときはエレキギター
１の出力楽音中の倍音の含まれ具合に応じて楽音合成系
に変調を加えることができる。なお、この場合は演算を
加算にして駆動波形に高周波のノイズ的成分を与えるよ
うな効果を実現するようにしてもよい。これによって、
実際の波形に高周波成分の多いときは、合成結果の楽音
にも高周波成分が多く含まれ、少ないときは少なくな
る。

以上のような動作により、演奏情報の入力を考慮し
て、演奏者によるエレキギター１の楽音についての微妙
な表現を反映することができる。また、ディレイとフィ
ルタのフィードバックからなる音源に対して演奏者の微
妙な感覚を表現できる操作子を利用し、その信号情報を
音源に与えているので、演奏者の細かな制御が表現可能
になるとともに、微妙な制御というノイズ的成分を加え
ることによって出力楽音の周波数成分に広がりをもたせ
ることができるという効果がある。

ここで、バンドパスフィルタ８の特性についてさらに
考察すると、この特性は少なくともエレキギター１の出
力のピッチと相関をもっている必要がある。例えば、全
く関係のない制御も可能ではあるが、楽音の効果的制御
という点では余り意味を持たないことになる。また、こ
の特性は前述のように操作パネル12によっても与えられ
るので、例えば操作パネル12の操作によってバンドパス
フィルタ８の中心周波数を選択し、上述のように楽音に
対してエンベロープ的な効果を付与するのか、あるいは
変調的な効果を付与するのかを指定するようにしてもよ
い。なお、これはバンドパスフィルタ８のバンド幅を変
化させて行ってもよい。

次に、本発明は上記実施例に限定されず、以下に述べ
るような各種の変形態様が可能である。

（Ｉ）本実施例では、もともとのギターの音のエンベロ
ープを乗算した後に、原音とミックスして出力している
が、これに限らず、合成された楽音だけをそのままD/A
変換して出力してもよい。

（II）本実施例では、ギターの出力楽音をもとに合成波
形を変調することを示したが、他の楽器（鍵盤楽器な
ど）でもよい。

（III）楽音制御用のデータは、何らかの楽器の楽音波
形そのものに限らず、演奏者が自然な形態で与えられる
ものであれば、通常の電子楽器のアフタータッチなども
あてはまる。

（IV）本実施例では、乗算による変調と、加算による変
調のみを示したが、例えばアドレス情報を変調すること
によって周波数変調をかけるようにしてもよい。

（Ｖ）ハードウェアによる実現を示したが、ピッチ検出
や立上がり検出などを、CPUによるソフトウェア処理で
行ってもよい。

（VI）CPUによりソフトウェア処理で行っている部分
を、ハードウェアに置き換えて実現してもよい。

（VII）また、各弦毎に第１図の構成を設け、複数発音
対応にしてもよい。この場合、時分割多重化やチャネル
割当てによる音源の有効利用を行ってもよいことはもち
ろんである。

「発明の効果」 本発明によれば、演奏情報の入力を考慮しているの
で、演奏者による楽器の楽音についての微妙な表現を反
映することができ、演奏者の望む楽音を出力することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は同実施例における楽音合成制御のフローチャート
である。 １……エレキギター、 ３……出力情報検出回路（出力情報検出手段）、 10……制御手段、 13……閉ループ回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−137295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−109093（ＪＰ，Ａ) 実公 昭58−43038（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部音を入力する入力手段と、 駆動波形を発生する駆動波形発生手段と、 前記外部音の音高に応じて該外部音の周波数成分を制御
   し、該周波数成分が制御された外部音と前記駆動波形と
   を合成して、この合成結果を励振信号として出力する励
   振信号発生手段と、 前記励振信号を入力し、前記外部音の音高に応じて遅延
   量が変化する遅延手段を閉ループ接続した閉ループ手段
   を含む、閉ループを巡回する信号を楽音信号として出力
   する楽音形成部と、 前記外部音のエンベロープ信号を抽出し、このエンベロ
   ープ信号を前記楽音信号に付加する振幅制御手段と、 前記振幅制御手段により外部音のエンベロープ信号が付
   加された楽音信号及び前記外部音を混合する混合手段と を具備することを特徴とする楽音合成装置。
2. 【請求項２】前記閉ループ手段は、前記遅延手段と振動
   損失を与えるためのフィルタ手段とを閉ループ接続した
   ものであることを特徴とする請求項１記載の楽音合成装
   置。