JP3092273B2 - 電子楽器 - Google Patents

電子楽器

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JP3092273B2 JP03333552A JP33355291A JP3092273B2 JP 3092273 B2 JP3092273 B2 JP 3092273B2 JP 03333552 A JP03333552 A JP 03333552A JP 33355291 A JP33355291 A JP 33355291A JP 3092273 B2 JP3092273 B2 JP 3092273B2
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    • G10H2250/471General musical sound synthesis principles, i.e. sound category-independent synthesis methods
    • G10H2250/481Formant synthesis, i.e. simulating the human speech production mechanism by exciting formant resonators, e.g. mimicking vocal tract filtering as in LPC synthesis vocoders, wherein musical instruments may be used as excitation signal to the time-varying filter estimated from a singer's speech

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電子的に楽音を合成す
る電子楽器に関し、特に、合成される楽音の周波数分布
を表示することのできる電子楽器に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な電子楽器は、楽音パラメータに
基づいて楽音信号を形成する。この楽音パラメータを変
更することによってその楽音信号の音色を変えることが
できる。パラメータを変更する際、これによって音色が
どのように変化するかを確認しながら変更作業(エディ
ット)を進めてゆくと便利である。このため、エディッ
トモード時にもそのエディット中の楽音パラメータで楽
音信号を形成できるようにし、エディットされた音色を
聴覚的に確認できる電子楽器も実用化されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、音色を聴覚
的に確認できれば自己の好みにあうよう感覚的にエディ
ットを進めてゆくことができるが、加えて視覚的にもそ
の音色(スペクトル:周波数分布)を確認できるように
すれば、理論的な音色のエディットが可能になり大変便
利である。特に、フォルマント合成方式、倍音合成方式
や減算合成方式などスペクトルに依存する楽音合成方式
の場合には非常に有効である。
【0004】これを実現するためには、従来は、たとえ
ばFFTアナライザを用い、形成出力された楽音信号を
このFFTアナライザに入力してスペクトルを分析表示
させる方式が考えられるが、分析に時間が掛かるうえF
FTアナライザは大量のメモリを必要とする等極めて高
価なものであるため、これを電子楽器に内蔵することは
現実的ではなかった。
【0005】この発明は、簡略な方式で楽音の周波数分
布を表示できるようにした電子楽器を提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、指定された
音高および設定された楽音パラメータに基づいて楽音信
号を形成する電子楽器において、音高および楽音パラメ
ータが基本的な値のときの楽音信号の周波数分布の概略
を表示する表示基本パターンを記憶する手段と、実際に
指定された音高および設定された楽音パラメータに基づ
いて前記表示基本パターンを変形して表示する表示手段
と、を備えたことを特徴とする。
【0007】
【作用】この発明の電子楽器では、周波数分布の概略を
表示するための基本形(表示基本パターン)を記憶して
おき、実際に音高が指定され、楽音パラメータが設定さ
れ(変更され)たとき、これらの内容に基づいて表示基
本パターンを変形して表示する。変形は実際の楽音の周
波数分布が変化する状態を模して行う。これにより、パ
ラメータを変更したときおよび音高を指定したとき、そ
れによる楽音の周波数分布の概略を即座に視覚的に把握
することができ、楽音のエディットが容易になる。
【0008】
【実施例】図面を参照してこの発明の実施例について説
明する。まず、この実施例に概略を説明する。この電子
楽器はフォルマント合成方式を備えた鍵盤型の電子楽器
である。特開平2−254497号に示すように、楽音
周波数の周期で高調波成分波形を短時間出力することに
よってフォルマント音(楽音信号)を形成するものであ
る。この電子楽器では、このようなフォルマント音を発
生する装置を複数並列に設けて、それぞれ個別に形成し
たフォルマント音を加算合成することにより、複雑で奥
行きのある楽音を合成している。ところで、楽音は音高
によって音色が変化するが、この電子楽器では音高の変
化に伴うスペクトルの移動を各フォルマント音ごとに異
ならせることによってこれを実現している。
【0009】ここで、各フォルマント音のスペクトルパ
ターンの概略は図6に示すような形状をしている。図6
(A)は最も基本的なパターンを示し、同図(B)はそ
のバンド幅を広くした変形パターンを示し、さらに、同
図(C)はレベルを小さくした変形パターンを示してい
る。このバンド幅はフォルマント音の中心周波数に対応
し、レベルはフォルマント音のレベルに対応している。
各フォルマント音は図7,図8に示すように楽音の変化
に対して異なる変化を示す。この電子楽器では、この変
化を同図に示すようにパターン図形を表示することによ
って視覚的に表現している。
【0010】図1はこの発明の実施例である電子楽器の
ブロック図である。この電子楽器は制御装置としてCP
U10を備えている。CPU10はバス11を介してR
OM12,RAM13,キーボード14,表示器15,
設定操作子16および音源回路17と接続されている。
ROM12はこの電子楽器の動作を制御するためのプロ
グラムや音色データを記憶している。RAM13はキー
ボード14や設定操作子16の操作内容を記憶するとと
もに図2に示すような楽音パラメータを記憶している。
鍵盤14は5オクターブ(61鍵)程度の鍵数を有して
いる。表示器15は図7,図8に示すように大型の液晶
マトリクス表示器である。設定操作子16は図7,図8
に示すノーマルモード/エディットモードを選択するモ
ード選択スイッチ16a,エディットするパラメータの
種類を指定するパラメータ選択スイッチ16b,フォル
マント表示モードを含む複数のモードを切り換えるディ
スプレイモード選択スイッチ16c,セーブスイッチ1
6dを含み、さらに、音色選択スイッチ,パラメータ変
更操作子を含んでいる。
【0011】音源回路17は、4個のフォルマント音を
加算合成して楽音信号を合成する回路である。各フォル
マント音を発生するためフォルマント音発生器21〜2
4を備えている。このフォルマント音発生器21〜24
はそれぞれパラメータバッファ20および合成器26に
接続されている。パラメータバッファ20はバス11に
接続されており、CPU10から送られてくるパラメー
タを記憶し、フォルマント音発生器21〜24および振
幅EG発生器25に送信する。合成器26はフォルマン
ト音発生器21〜24が発生したフォルマント音を加算
合成するとともに、合成された楽音信号に振幅エンベロ
ープを乗算して音量(振幅包絡線)の時間的変化を付け
る。この楽音信号は外部に出力され、サウンドシステム
等に入力される。
【0012】図2はRAM13の一部構成を示す図であ
る。30はキーオンフラグレジスタKONOFFであ
る。このKONOFF30にはキーオン時に1が記憶さ
れ、キーオフ時に0が記憶される。31はキーコードレ
ジスタKCである。このレジスタにはキーオンによって
指定されたキーコードKCが記憶される。32はフォル
マントパラメータレジスタFnPAR(n=1〜4)で
ある。これらFnPAR(n=1〜4)はそれぞれフォ
ルマントF1〜F4のパラメータを記憶する。また、3
3は振幅EGパラメータレジスタAEGPARである。
このAEGPARには、楽音の発音開始から消音までの
振幅変化(アタック,ディケイ,サスティン,リリース
など)の変化率および目標振幅レベルのパラメータが記
憶されている。
【0013】前記FnPAR(n=1〜4)には、フォ
ルマントパターンの中心周波数FFREQ記憶エリア3
4,ピークレベルFLEVEL記憶エリア35,バンド
幅FBAND記憶エリア36およびスケーリングFSC
AL記憶エリア37が設定されている。これらの記憶エ
リアに記憶されるパラメータは、例えば図7,図8の左
部に表示されているような値である。このパラメータの
うちFFREQ,FLEVEL,FBAND(ピークか
ら−3dBの位置の帯域幅)は音高がC3のときの値が
記憶されており、FSCALは1オクターブ上昇したと
きの中心周波数FFREQの移動量(セント数)が記憶
される。たとえば、図7,図8の例では、フォルマント
F1はC3のとき、FFREQ=1000ヘルツであり
FLEVEL=100(=0dB)である。また、FB
AND=200ヘルツである。この内容でフォルマント
F1のC3のときの状態が決定される。他のフォルマン
トも同様に、フォルマントF2は、FFREQ=200
0ヘルツ,FLEVEL=90,FBAND=300ヘ
ルツ……である。さらに、楽音が1オクターブ(C3→
C4)に上がったとき、中心周波数が移動するセント数
FSCALについては、フォルマントF1は楽音の音高
移動に従って1オクターブ(1200セント)上昇す
る。フォルマントF2は1/2オクターブ下降する(−
600セント)。また、フォルマントF3は音高に拘わ
らず一定である。フォルマントF4は−400セント
(長3度)下降する。この変化率は一次関数的であり、
C3からのオクターブ数(半音数)に比例し、この割合
で変化する。したがって、C4の楽音を形成した場合に
は、図8にその概略を示すようなフォルマント分布を示
すことになる。
【0014】図3〜図5は同電子楽器の動作を示すフロ
ーチャートである。図3はメインルーチンである。電子
楽器の電源がオンされると、システムを初期化してこの
電子楽器の演奏を可能にする(n1)。システムの初期
化とはレジスタのリセットやプリセット音色の音源回路
へのセット等である。この初期化によって電子楽器は演
奏可能になり、押鍵検出動作(n2)、設定操作表示処
理動作(n3)、発音処理(n4)およびその他の処理
(n5)を繰り返し実行する。通常の動作では、押鍵検
出動作でキーボード14のキーオン/オフを検出し、発
音処理動作でこのキーオン/オフに基づく発音/消音動
作を音源回路17に行わせる。その他処理には表示制御
処理やメインボリューム処理が含まれる。
【0015】図4は前記設定操作表示処理動作を示すフ
ローチャートである。この動作では設定操作子をスキャ
ンし(n10)、音色選択スイッチのオンイベントがあ
るか否かを判断する(n11)。ある場合には選択され
た音色データTDATAをパラメータバッファPARB
UFおよびエディットバッファEDBUFにセットす
る。これらのバッファレジスタはRAM13に設定され
ている。また、音色データTDATAはROM12また
はRAM13に記憶されている。こののちモード選択ス
イッチ16aの切換状態からモードを判断し(n1
3)、ノーマルモードの場合にはノーマルモード表示処
理(n14)を行ったのちリターンする。すなわち、こ
の経路の動作はノーマルモード時の音色選択動作であ
り、これにより選択された音色が発音可能になる。一
方、音色選択イベントがない場合には直接n13に進
む。
【0016】n13でエディットモードであると判断さ
れた場合にはn15以下の動作に進む。n15ではパラ
メータ選択スイッチおよびパラメータ変更操作子が操作
され、指定されたパラメータの値が変更される。すなわ
ち、EDTBUFの該当パラメータ記憶エリアが変更さ
れた値に書き換えられる。つぎに、ディスプレイモード
選択スイッチ16cの切換状態からフォルマント表示モ
ードであるか否かを判断する(n16)。フォルマント
表示モードの場合にはキーオンされたキーに対応する音
名を表示するとともに(n17)、フォルマント表示処
理(n18)を実行する。一方、フォルマント表示モー
ドでない場合には、その他の対応する表示動作を実行す
る(n19)。
【0017】こののち、セーブスイッチ16dがオンさ
れたか否かを判断し(n20)、セーブスイッチ16d
がオンされた場合にはEDTBUFの内容をPARBU
Fにコピーしてリターンする。なお、ノーマルモード時
にはPARBUFのパラメータに基づいて楽音が形成さ
れ、エディットモード時にはEDTBUFのパラメータ
に基づいて楽音が形成される。
【0018】図5はフォルマント表示処理動作(n1
8)の詳細を示すフローチャートである。このフローチ
ャートおよび図6〜図8を参照してフォルマントパター
ン表示方式について説明する。まず、フォルマントナン
バを指定するポインタiに1をセットする(n30)。
iで指定されるフォルマントの高さの比率kxおよびそ
の幅の比率kyを演算する(n31)。この比率はフォ
ルマント表示基本パターン(図6(A))の高さ,幅に対
する比率であり、 kx(i) =FBAND(i) /FBANDd ky(i) =FLEVEL(i) /FLEVELd で計算される。ここで、添字dは基本パターンを示し、
(i) はナンバiのフォルマント音を示している。算出さ
れたkx,kyに基づいてフォルマント表示基本パター
ンをx軸方向にkx倍,y軸方向にky倍に相似変形す
る(n32)。
【0019】これをFFREQ・2
(FSCAL(KC-64))/1200)となるような周波数軸を図形中心
としてこのフォルマントパターンを表示する(n3
3)。このような演算を行うのはFSCALがセント数
で記憶されているのに対し表示グラフはヘルツ軸で表示
されるからである。i=1〜4について以上の動作を実
行したのち(n34,n35)リターンする。
【0020】以上の動作で、図7,図8に示すように4
個のフォルマント音の概略の周波数スペクトルを表示す
ることができる。ここで、図7はこの音色のC3のとき
のフォルマントパターンを示し、図8は同音色のC4の
ときのフォルマントパターンを示している。このように
概略であるが、即座にその楽音の周波数分布を知ること
ができ、パラメータの設定や変更を速やかにすることが
できる。
【0021】なお、上記動作において表示するフォルマ
ントパターンは、基本パターンを変形して作製している
が、予めこの基本パターンを複数種類記憶しておき適当
なものを選択したのち、変形して表示するようにしても
よい。また、フォルマントF1〜F4に対応して基本パ
ターンを記憶しておき、各フォルマント毎に基本パター
ンを変形するようにしてもよい。なお、変形する場合で
もLEVEL方向(y方向)への変形は圧縮でなく足切
りで行ってもよい。
【0022】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、楽音の
周波数分布を視覚的に認識することができるため、音色
パラメータの設定・変更が容易になる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例である電子楽器のブロック図
【図2】同電子楽器のメモリの構成図
【図3】同電子楽器の動作を示すフローチャート
【図4】同電子楽器の動作を示すフローチャート
【図5】同電子楽器の動作を示すフローチャート
【図6】同電子楽器において表示されるフォルマントパ
ターンを説明する図
【図7】同電子楽器の表示器の表示例
【図8】同電子楽器の表示器の表示例
【符号の説明】
15−表示器、21〜24−フォルマント発生器。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 指定された音高および設定された楽音パ
    ラメータに基づいて楽音信号を形成する電子楽器におい
    て、 音高および楽音パラメータが基本的な値のときの楽音信
    号の周波数分布の概略を表示する表示基本パターンを記
    憶する手段と、 実際に指定された音高および設定された楽音パラメータ
    に基づいて前記表示基本パターンを変形して表示する表
    示手段と、 を備えたことを特徴とする電子楽器。
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