JP3158536B2

JP3158536B2 - 楽音信号発生装置

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Publication number: JP3158536B2
Application number: JP25019291A
Authority: JP
Inventors: 徹北山; 岩男東
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1991-09-04
Filing date: 1991-09-04
Publication date: 2001-04-23
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: US5373098A; JPH0561464A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、楽音信号発生装置に
関し、特に、簡単な構成により、発生すべき楽音の音色
を自由に、広範囲に制御できるようにしたものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特公昭５９−１９３５４号公報
には、ノイズ信号発生源から発生したノイズ信号を利用
して楽音信号を発生する装置が示されている。より詳し
くは、この装置においては、インパルス発生器、ホワイ
トノイズ発生器などのノイズ信号発生源から、各帯域の
周波数成分を一様のレベルで含むノイズ信号を発生し、
該ノイズ信号を、遅延ループ回路により構成され、複数
の共振ピークを持ったくし形状の振幅周波数特性を有す
るフィルタに通すことによって、押鍵等に対応した所望
の特定周波数帯域の信号を選択的に取り出し、該取り出
した信号を該押鍵等に対応するピッチを持つ楽音信号と
して発生するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インパ
ルス発生器、ホワイトノイズ発生器などにより定常的な
（固定した）周波数特性のノイズ信号を発生し、該定常
的なノイズ信号をくし形フィルタに通すだけであるの
で、この装置では、発生する楽音の音色を制御できる自
由度または範囲が狭い（くし形フィルタの特性のみに依
存してしまう）、という課題がある。このような課題を
解決するためには、例えば前記くし形フィルタにおいて
任意の音色の共振周波数特性が得られるように、フィル
タ回路構成を変更すると共にフィルタ係数を設定するこ
とが考えられるが、そうすると、回路構成が大掛かりと
なり、また、フィルタ係数の設定等の制御が厄介となる
等の課題が生じる。

【０００４】この発明は上述の点に鑑みてなされたもの
であり、簡単な構成により、発生すべき楽音の音色を自
由に、広範囲に制御できるようにした楽音信号発生装置
を提供しょうとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る楽音信
号発生装置は、所定の特性を有する信号を発生する信号
発生源と、任意の音声信号を外部から入力する音声信号
入力手段と、前記音声信号入力手段から入力された音声
信号を前記所定の特性を有する信号により変調する変調
手段と、前記変調された音声信号を入力し、該音声信号
から所定の周波数以下を除去した音声信号を出力する低
域除去手段と、入力信号を遅延する遅延部を含む閉ルー
プからなり、前記低域除去手段で所定の周波数以下を除
去した音声信号が入力される遅延ループとを具備し、前
記変調された音声信号を前記低域除去手段を経由して前
記遅延ループに入力し、前記遅延部の遅延時間を発生し
ようとする楽音の特性に応じて制御することで、該音声
信号の周波数特性を制御し、前記遅延ループにおいて周
波数特性を制御された音声信号を楽音信号として発生す
るようにしたことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】信号発生源は、例えば、一定の帯域内の各周
波数成分を一様のレベルに含む信号を発生する。音声信
号入力手段は、任意の周波数特性を有する音声信号を装
置外部から入力する。変調手段は、前記音声信号入力手
段から入力された任意の音声信号を、前記信号により変
調する。変調された音声信号は低域除去手段に入力さ
れ、該音声信号から所定の周波数以下を除去した音声信
号が出力される。低域除去手段から出力された音声信号
は遅延ループに入力され、その遅延部の遅延時間を、発
生しようとする楽音の特性に応じて制御することで、該
音声信号の周波数特性を制御する。このように該遅延ル
ープにおいて周波数特性が制御された音声信号が楽音信
号として出力される。

【０００７】以上のように、この発明は、ノイズ信号
をフィルタなどによって定常的に処理して楽音信号を発
生するのではなく、外部から任意の、つまり、定常的で
はない音声信号を入力し、この音声信号を所定の特性の
信号により変調する処理に基づいて楽音信号を発生する
ものである。その結果、この発明にあっては、複雑で大
掛かりな回路構成に依存することなく、発生する楽音の
音色制御性を高めることができることとなる。また、そ
の場合に、外部から入力される任意の音声信号には直流
成分が含まれていたり、あるいは該音声信号を変調した
結果直流成分が含まれるようになったりする可能性があ
り、そうすると、遅延ループ内で循環する音声信号がオ
ーバーフローしたり、ダイナミックレンジが狭まるおそ
れがあるが、この発明にあっては、変調された音声信号
を低域除去手段を経由させて遅延ループに入力するよう
にしたので、それらの問題を解決することができる。

【０００８】

【０００９】この発明の実施態様の幾つかを次に示す。ａ）前記周波数特性制御手段は、前記変調された音声信
号の周波数特性を、発生しようとする楽音のピッチに応
じて制御し、該ピッチに対応する周波数成分を該音声信
号より抽出することにより、該ピッチを持つ楽音信号を
発生するものである。ｂ）前記周波数特性制御手段は、くし形フィルタを有す
るものである。ｃ）前記周波数特性制御手段は、複数のくし形フィルタ
を有し、各くし形フィルタの制御特性を互いに異ならせ
るものである。ｄ）前記変調手段は、前記音声信号入力手段から入力さ
れた音声信号の強度を検出する手段と、この強度に応じ
た特性で前記信号発生源から発生する信号の周波数特性
を予め制御するフィルタ手段と、前記音声信号入力手段
から入力された音声信号を前記フィルタ手段で周波数特
性制御された信号により変調する手段とを有するもので
ある。これより、入力音声信号に対する変調の度合い
が、該入力音声信号の強度に応じて自動的に制御される
ことになり、音色制御性をさらに高めることができる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照してこの発明を詳細に
説明する。図１はこの発明に係る楽音信号発生装置を適
用した電子楽器の一実施例のハードウエア構成を示すブ
ロック図である。この電子楽器は、ＣＰＵ２、プログラ
ムＲＯＭ３ならびにデータおよびワーキングＲＡＭ４か
らなるマイクロコンピュータの制御の下に、各種の処理
を行うようになっている。該マイクロコンピュータに
は、データおよびアドレスバス５を介して、鍵盤回路
６、楽音信号発生回路８等が接続されている。

【００１１】鍵盤回路６は、発生すべき楽音の音高を指
定するための複数の鍵を具えた鍵盤ＫＢに対応して設け
られた複数のキースイッチからなるものである。該鍵盤
回路６は、鍵盤ＫＢの押鍵または離鍵を検出することに
よりキーオン信号ＫＯＮまたはキーオフ信号ＫＯＦＦを
出力するとともに、押鍵または離鍵に係る鍵を示すキー
コードＫＣ、および、鍵押圧時の強度または速度を示す
イニシャルタッチデータＩＴを出力をする。

【００１２】楽音信号発生回路８は、データおよびアド
レスバス５を介して入力する各種データ、ならびに、後
述するようにマイクロホン９から外部音声分析回路１０
を介して入力する、演奏者の声その他の音声に係る任意
の、従って、定常的ではない音声信号に基づいて、楽音
信号を発生できるようになっている。このようにマイク
ロホン９から入力される任意の音声信号をも利用して楽
音信号を発生することにより、楽音信号発生回路８で
は、発生すべき楽音の音色を広範囲に制御でき、従っ
て、より自然楽器的な音色を持つ楽音の発生を可能にす
るものである。楽音信号発生回路８で発生した楽音信号
は、Ｄ／Ａ変換後、サウンドシステムＳＳを介して音響
的に発音されることとなる。

【００１３】図２は図１のマイクロコンピュータにより
実行されるメインルーチンの一例を示すものである。所
定のイニシャライズの後、鍵盤回路６の各キースイッチ
をスキャンしてそのオン・オフを検出する。前記スキャ
ンの結果、キーオンイベントがある場合には、楽音信号
発生回路８に対して、鍵盤回路６から出力されたキーオ
ン信号ＫＯＮ、該当する鍵のキーコードＫＣおよびイニ
シャルタッチデータＩＴを与える。また、キーオフイベ
ントがある場合には、楽音信号発生回路８に対して、キ
ーオフ信号ＫＯＦＦおよびキーコードＫＣを与える。

【００１４】図３は、外部音声分析回路１０の一構成例
を示すブロック図である。すなわち、Ａ／Ｄコンバータ
１２は、マイクロホン９から入力されるアナログの音声
信号をディジタル音声信号に変換する。なお、ここで、
マイクロホン９で入力する音声信号とは、人声に限ら
ず、人の息、適宜の物同士を擦ることによって生じる擦
過音、打撃音、あるいは楽器音など、適宜の可聴信号で
あってよい。図４の（ａ）はこの音声信号の周波数スペ
クトル特性を例示するものである。該ディジタル音声信
号は、自乗回路１３に与えられるとともに、入力音声信
号ＶＤとして楽音信号発生回路８に与えられる。自乗回
路１３では、ディジタル音声信号の音量レベル値を２乗
することにより、該ディジタル音声信号の絶対音量レベ
ル値に対応する値を求める。ローパスフィルタ１４で
は、自乗回路１３の出力信号から所定高域周波数成分を
カットすることにより、該入力音声信号ＶＤの音量エン
ベロープのレベルを検出する。ここで検出したレベル
は、音声信号の音量強度を示す音声強度データＩＮＴと
して楽音信号発生回路８に与えられる。なお、もちろ
ん、自乗回路１３でディジタル音声信号の音量レベル値
を２乗する代わりに、ディジタル音声信号の音量レベル
の絶対値を直接求め、これを音声強度データＩＮＴとし
てもよい。

【００１５】図５は楽音信号発生回路８の一構成例を示
す図である。音声加工部１５において、ホワイトノイズ
発生回路１６は、一定の広い周波数帯域内のあらゆる周
波数成分を一様のレベルで含むホワイトノイズＷＮを発
生するものである。ローパスフィルタ１７は、外部音声
分析回路１０から与えられた音声強度データＩＮＴに従
って、そのカットオフ周波数が制御されるようになって
いる。例えば、ローパスフィルタ１７は、音声強度デー
タＩＮＴの値が大きいときには、ホワイトノイズＷＮを
高いカットオフ周波数で処理し、逆に、音声強度データ
ＩＮＴの値が小さいときには、ホワイトノイズＷＮを低
いカットオフ周波数で処理することとなる。

【００１６】乗算器１８は、外部音声分析回路１０から
与えられた入力音声信号ＶＤにローパスフィルタ１７か
ら出力されたローパスノイズ信号ＬＮを乗ずる。このこ
とにより、乗算器１８においては、入力音声信号ＶＤを
搬送波信号とし、ローパスノイズ信号ＬＮを変調波信号
とするＡＭ変調が行われることとなる。図４の（ｂ）は
乗算器１８において変調された音声信号ＭＶＤの周波数
スペクトル特性を例示するものである。この図から分か
るように、変調された音声信号ＭＶＤは、図４の（ａ）
に示したような入力音声信号ＶＤのスペクトルエンベロ
ープを維持しつつ、ローパスフィルタ１７の出力ノイズ
信号の周波数成分による側波帯が発生したノイズ的な周
波数スペクトルを有するものとなる。例えば、音声強度
データＩＮＴの値が大きいときには、前述のようにロー
パスフィルタ１７でのカットオフ周波数が高くなり、入
力音声信号ＶＤに対するＡＭ変調が高い周波数で行われ
るため、その結果としての音声信号ＭＶＤはホワイトノ
イズＷＮに近い周波数スペクトルを有することとなる。
これにより、変調された音声信号ＭＶＤにおいては、入
力音声の音量が大きくなるほどノイズ度が強まり、小さ
くなるほどノイズ度が弱まる、という制御が可能であ
る。

【００１７】この音声信号ＭＶＤはピッチ形成回路に入
力される。ピッチ形成回路では、鍵盤ＫＢで押圧された
鍵に対応する各種のパラメータをパラメータ発生回路１
９から入力し、押圧鍵に対応するピッチを持つ楽音信号
をこの音声信号ＭＶＤを基にして形成する。

【００１８】図６はこのようなピッチ形成回路２０の一
構成例を示す。ローパスフィルタ２４は、音声加工部１
５から与えられた音声信号ＭＶＤから、楽音的に不要な
高域周波数成分をカットするものであり、一方、ハイパ
スフィルタ２５は、前記音声信号ＭＶＤから、楽音的に
不要な直流成分に近い低域周波数成分をカットするもの
である。しかし、これらのフィルタ２４、２５は、設計
的なものであり、省略されてもよい。

【００１９】前記フィルタ２４、２５を通過した音声信
号ＭＶＤは、直列に接続された２段のくし形フィルタ回
路Ｆ１、Ｆ２に送られる。各くし形フィルタ回路Ｆ１、
Ｆ２は、複数の共振ピークを持つくし形状の周波数スペ
クトルを実現するような構成となっている。すなわち、
先ず、前段のくし形フィルタ回路Ｆ１において、音声信
号ＭＶＤは、加算器２６により、このくし形フィルタ回
路Ｆ１の前回の出力信号を処理した信号が加算される。
加算器２６から出力された音声信号ＭＶＤは遅延回路２
７に加えられる。遅延回路２７では、パラメータ発生回
路１９から与えられる遅延時間設定パラメータＤ１に従
って、該音声信号ＭＶＤを遅延する。該遅延時間設定パ
ラメータＤ１は遅延回路２７における遅延時間Ｄ１ｔの
長さを規定するものであり、くし形フィルタの特性によ
り、該遅延回路２７における遅延時間Ｄ１ｔの長さに応
じて、該くし形フィルタ回路Ｆ１から出力される音声信
号ＭＶＤ１の基本周波数つまりピッチが決定される。こ
の基本周波数つまりピッチは、前記遅延時間の長さに反
比例する。

【００２０】遅延回路２７から出力された音声信号ＭＶ
Ｄ１は、後段のくし形フィルタ回路Ｆ２送られるととも
に、ローパスフィルタ２９、オールパスフィルタ３０お
よび乗算器３１で後述のように処理された後、加算器２
６にフィードバックされる。ローパスフィルタ２９は固
定のカットオフ周波数に設定されており、遅延回路２７
の出力信号から楽音として不要な高域周波数成分を除去
するために、回路設計上設けられたものである。オール
パスフィルタ３０は、全周波数成分を通過させるもので
あるが、フィルタでは周波数成分に応じた位相のずれを
生じるという位相特性を持つので、その位相特性によっ
て楽音の非調和性を制御するために設けられたものであ
る。乗算器３１は、オールパスフィルタ３０の出力信号
に対して、パラメータ発生回路１９から与えられるフィ
ードバック係数Ｋ１を乗算する。フィードバック係数Ｋ
１は、このくし形フィルタ回路Ｆ１におけるフィードバ
ック度を決めるものであり、その値が大きくなるに従
い、フィードバック度が大きくなるようになっている。
例えばフィードバック係数Ｋ１が“０”のときには、こ
のくし形フィルタ回路Ｆ１におけるフィードバックは０
となり、この場合、くし形フィルタ回路Ｆ１において共
振周波数の制御がなされず、従って、出力音声信号ＭＶ
Ｄ１に特定のピッチが付与されないこととなる。また、
Ｋ１の値が大きくなるのに従い、くし形フィルタ回路Ｆ
１において共振周波数のピークが急峻化され、その結
果、特定の周波数成分が抽出され、該音声信号ＭＶＤ１
はこれに応じた特定のピッチを持つものとなる。乗算器
３１の出力は、加算器２６において入力音声信号ＭＶＤ
の新たなサンプルデータに加算された後、遅延回路２７
に出力される。

【００２１】後段のくし形フィルタ回路Ｆ２は、前段の
くし形フィルタ回路Ｆ１から出力された音声信号ＭＶＤ
１を、さらにくし形フィルタ回路Ｆ１と同様に処理する
ものであり、これと同様な構成となっている。つまり、
くし形フィルタ回路Ｆ１からの音声信号ＭＶＤ１は、加
算器３２により、このくし形フィルタ回路Ｆ２の前回の
出力信号を処理した信号に加算される。加算器３２の加
算結果は遅延回路３３に出力され、遅延回路３３では、
パラメータ発生回路１９から与えられる遅延時間設定パ
ラメータＤ２に従って、加算器３２の出力信号を遅延す
る。該遅延時間設定パラメータＤ２は遅延回路３３にお
ける遅延時間Ｄ２ｔの長さを規定するものである。該く
し形フィルタ回路Ｆ２から出力される音声信号ＭＶＤ２
の基本周波数つまりピッチは、前記遅延時間Ｄ２ｔの長
さに反比例する。

【００２２】遅延回路３３の出力信号は、ローパスフィ
ルタ３４に与えられるとともに、ローパスフィルタ３
６、オールパスフィルタ３７および乗算器３８で処理さ
れた後、加算器３２にフィードバックされる。つまり、
ローパスフィルタ３６では、遅延回路３３の出力信号か
ら、楽音として不要な高域周波数成分を除去する。オー
ルパスフィルタ３７は、その位相特性によって楽音の非
調和性を制御する。乗算器３８は、オールパスフィルタ
３７の出力信号に対して、パラメータ発生回路１９から
与えられるフィードバック係数Ｋ２を乗算する。フィー
ドバック係数Ｋ２は、このくし形フィルタ回路ＦＬ２に
おけるフィードバック度を決めるものであり、その値が
大きくなるに従い、フィードバック度が大きくなるよう
になっている。乗算器３８の出力は、加算器３２におい
て、くし形フィルタ回路Ｆ１からの入力音声信号ＭＶＤ
１の新たなサンプルデータに加算された後、遅延回路３
３に出力される。図４の（ｃ）は、このようなくし形フ
ィルタ回路Ｆ１、Ｆ２での処理によりピッチが付与され
た音声信号ＭＶＤ２の周波数スペクトル特性の一例を示
すものであり、図から、複数の共振周波数のピークが急
峻化されていることが分かる。

【００２３】このピッチ形成回路２０において以上のよ
うに２段のくし形フィルタ回路Ｆ１、Ｆ２を設けた理由
は、１段のくし形フィルタ回路のみにおいて、例えば１
に近いフィードバック係数により音声信号ＭＶＤの複数
の共振周波数のピークをに急峻にしょうとする場合に
は、該ループが発振を起こすおそれがあるので、２段の
くし形フィルタ回路のそれぞれにおいて比較的緩いフィ
ードバック係数で処理することにより、段階的に急峻な
共振周波数のピークを実現できるようにするためであ
る。また、その他の理由は、楽音の立上り（アタック）
時等においては、過渡的に遅延時間設定パラメータＤ
１、Ｄ２を変えることにより、ピッチ形成回路２０の出
力音声信号ＭＶＤ２におけるピッチのずれ（ディチュー
ン）を実現し、楽音の安定時には、遅延時間設定パラメ
ータＤ１、Ｄ２を同等のものとする、などの制御を行え
るようにするためである。

【００２４】図７は、パラメータ発生回路１９の一構成
例を示すものであり、イニシャルタッチの強度に応じ
て、前述のような楽音の立上り時におけるディチューン
を実現できるようになっている。すなわち、エンベロー
プ発生器４０は、マイクロコンピュータの制御の下に与
えられたキーオン信号ＫＯＮに呼応して、イニシャルタ
ッチデータＩＮＴの値に応じた立上りレベルを有するエ
ンベロープ波形データを発生する。このエンベロープ波
形データは、乗算器４１に与えられる。ディチューン量
テーブル４２には、各イニシャルタッチデータの値に対
応したディチューン量データが記憶されている。イニシ
ャルタッチデータＩＴに応じて該テーブル４２から読出
されたディチューン量データは、乗算器４１において前
記エンベロープ波形データに乗算される。また、遅延時
間長テーブル４３には、くし形フィルタ回路Ｆ１、Ｆ２
の遅延回路２７、３３において、キーコードＫＣにより
示されるピッチに応じた遅延時間長Ｄ１ｔ、Ｄ２ｔが設
定できるよう、各キーコードに対応した遅延時間長デー
タが記憶されている。キーコードＫＣに応じて遅延時間
長テーブル４２から読出された遅延時間長データは、遅
延時間設定パラメータＤ２として後段のくし形フィルタ
回路Ｆ２の遅延回路３３に与えられるとともに、減算器
４４に与えられる。減算器４４では、遅延時間長テーブ
ル４３から読出された遅延時間長データの値から、乗算
器４１の出力値を減算する。減算器４４の減算結果は、
遅延時間設定パラメータＤ１として前段のくし形フィル
タ回路Ｆ１の遅延回路２７に与えられる。このような構
成により、それぞれの遅延回路２７、３３では互いに異
なる遅延時間長Ｄ１ｔ、Ｄ２ｔが設定され、その結果、
くし形フィルタ回路Ｆ１、２において、イニシャルタッ
チの強度に応じた楽音の立上り時におけるディチューン
が実現されることとなる。なお、前述とは逆に、遅延時
間長テーブル４３から読出された遅延時間長データを、
遅延時間設定パラメータＤ１として前段のくし形フィル
タ回路Ｆ１の遅延回路２７に与え、減算器４４の減算結
果を、後段のくし形フィルタ回路Ｆ２の遅延時間設定パ
ラメータＤ２として遅延回路３３に与えるようにしても
よい。また、以上のようなディチューンを行わない場合
には、前記エンベロープ発生器４０、乗算器４１、ディ
チューン量テーブル４２および減算器４４を省略し、遅
延時間長テーブル４３からそれぞれのフィルタ回路Ｆ
１、Ｆ２の遅延回路２７、３３に対して、常に同じ遅延
時間長Ｄ１ｔ、Ｄ２ｔを設定するための遅延時間設定パ
ラメータＤ１、Ｄ２を与えるようにしてもよい。

【００２５】また、パラメータ発生回路１９のフィード
バック係数テーブル４５には、くし形フィルタ回路Ｆ
１、Ｆ２の乗算器３１、３８において、イニシャルタッ
チの強度に応じたフィードバック度が設定できるよう、
各イニシャルタッチデータの値に対応したフィードバッ
ク係数データを記憶している。イニシャルタッチデータ
ＩＴの値に応じてフィードバック係数テーブル４５から
読出されたフィードバック係数データは、そのままフィ
ードバック係数Ｋ１、Ｋ２として乗算器３１、３８に与
えられる。例えば、イニシャルタッチデータＩＴの値が
大きい値であるときに、小さいフィードバック度を設定
するフィードバック係数Ｋ１、Ｋ２が遅延回路２７、３
３に与えられるようにした場合には、ピッチ形成回路２
０の出力音声信号ＭＳＤ２はノイズ成分が多いものとな
り、また、イニシャルタッチデータＩＴの値が小さい値
であるときに、大きいフィードバック度を設定するフィ
ードバック係数Ｋ１、Ｋ２が遅延回路２７、３３に与え
られるようにした場合には、ピッチ形成回路２０の出力
音声信号ＭＳＤ２はノイズ成分が少ないものとなる。こ
のようにしてピッチ形成回路２０で処理された音声信号
ＭＶＤ２は、ローパスフィルタ３４において、楽音とし
て不要な高域周波数成分が除去された後、乗算器２２に
送られる。

【００２６】エンベロープ発生回路２１は、キーオン信
号ＫＯＮおよびキーオフ信号ＫＯＦＦに呼応して、イニ
シャルタッチデータＩＴの値に応じた立上りレベルを有
する振幅エンベロープを示すエンベロープ波形データＥ
Ｄを発生するものである。乗算器２２では、音声信号Ｍ
ＶＤ２に楽音としてのエンベロープを付与するために、
該音声信号ＭＶＤ２とエンベロープ波形データＥＤとを
乗算する。このようにして、乗算器２２の出力として、
エンベロープ波形データＥＤに従って振幅が時間的に変
化する楽音信号ＴＳが得られることとなる。エンベロー
プのディケイ部分の付与が終了すると（エンベロープ波
形データが“０”の値になると）、エンベロープ発生回
路２１からパラメータ発生回路１９にディケイ終了信号
ＤＦが与えられる。パラメータ発生回路１９では、この
ディケイ終了信号ＤＦに呼応して、ピッチ形成回路２０
に与えるフィードバック係数Ｋ１、Ｋ２を“０”にす
る。

【００２７】次に、この実施例に係る楽音信号発生装置
の動作の一例を説明する。先ず、マイクロホン９から入
力された音声信号は外部音声処理回路１０に取り込ま
れ、該回路１０では、前記音声信号に基づいてディジタ
ルの入力音声信号ＶＤおよび音声強度データＩＮＴを発
生し、音声加工部１５に出力する。音声加工部１５にお
いて、ローパスフィルタ１７は、ホワイトノイズ発生器
１６で発生したホワイトノイズ信号を、音声強度データ
ＩＮＴに応じたカットオフ周波数でローパス処理し、そ
のローパスノイズ信号ＬＮを乗算器１８に出力する。こ
のようにして、乗算器１８では、入力音声信号ＶＤとロ
ーパスノイズ信号ＬＮとを乗算することにより、入力音
声信号ＶＤをローパスノイズ信号ＬＮによりＡＭ変調
し、変調済みの音声信号ＭＶＤをピッチ形成回路２０に
出力する。このように音声加工部１５から出力される音
声信号ＭＶＤは、図４の（ｂ）に示したようにローパス
ノイズ信号ＬＮの側帯波が生じたノイズ的な周波数スペ
クトル特性を有するものである。

【００２８】ピッチ形成回路２０では、２段のくし形フ
ィルタ回路ＦＢ１、ＦＢ２により、この音声信号ＭＶＤ
に基づき、押圧鍵に対応するピッチを持つ楽音信号を形
成するための処理を行う。すなわち、ピッチ形成回路２
０では、パラメータ発生回路１９から発生する遅延時間
設定パラメータＤ１、Ｄ２に従い、それぞれの遅延回路
２７、３３おける遅延時間Ｄ１ｔ、Ｄ２ｔが制御され、
該遅延時間Ｄ１ｔ、Ｄ２ｔに応じて、出力音声信号ＭＶ
Ｄ２の基本周波数がコントロールされる。また、パラメ
ータ発生回路１９から発生するフィードバック係数Ｋ
１、Ｋ２に従い、それぞれの乗算器３１、３８によるフ
ィードバック度が制御され、該フィードバック度に応じ
て、ピッチ形成回路２０の出力信号の共振周波数ピーク
の急峻度がコントロールされる。

【００２９】このようにしてピッチ形成回路２０で処理
された音声信号ＭＶＤ２は、その後、乗算器２２におい
てエンベロープ発生回路２１から発生するエンベロープ
波形データＥＤと乗算されることにより、振幅エンベロ
ープが付与された後、楽音信号ＴＳとしてサウンドシス
テムＳＳに出力される。

【００３０】図８は変更例による楽音信号発生回路８ａ
を示し、この例においては、図５のものとは逆に、ピッ
チ形成回路２０の前にエンベロープ付加用の乗算器２２
が設けられており、音声加工部１５から出力された音声
信号ＭＶＤは、ピッチ形成回路２０で処理される前にエ
ンベロープが付与されるようになっている。この構成で
は、音声信号ＭＶＤがエンベロープの付与により減衰す
るので、図５のものとは異なり、ディケイ終了時に、エ
ンベロープ発生回路２１からパラメータ発生回路１９に
ディケイ終了信号ＤＦを出力し、パラメータ発生回路１
９からピッチ形成回路２０に与えられるフィードバック
係数Ｋ１、Ｋ２を“０”にする、という処理が不要とな
る。

【００３１】図９は図６で示したピッチ形成回路の変更
例を示すものである。図６で示したピッチ形成回路２０
では、２段のくし形フィルタ回路Ｆ１、Ｆ２が直列に接
続されていたが、この変更例によるピッチ形成回路２０
ａでは、２段のくし形フィルタ回路Ｆ１、Ｆ２が並列に
接続されている。すなわち、前段のくし形フィルタ回路
Ｆ１における遅延回路２７の出力音声信号ＭＶＤ１は、
加算器２６にフィードバックされ且つ後段のくし形フィ
ルタ回路Ｆ２に与えられとともに、乗算器４８に与えら
れる。乗算器４８では、この遅延回路２７の出力音声信
号ＭＶＤ１に、例えばパラメータ発生回路１９により与
えられる任意のミキシング係数Ｋ３を乗じ、その乗算結
果を加算器４９に出力する。また、後段のくし形フィル
タ回路Ｆ２における遅延回路３３の出力は、加算器３２
にフィードバックされるとともに、乗算器５０に与えら
れる。乗算器５０は、例えばパラメータ発生回路１９に
より与えられる任意のミキシング係数Ｋ４を乗じ、その
乗算結果を加算器４９に出力する。このようにして、加
算器４９は、それぞれのミキシング係数Ｋ３、Ｋ４が乗
ぜられたくし形フィルタ回路Ｆ１、Ｆ２の出力を並列的
に加算（すなわち、ミキシング）し、その加算結果をロ
ーパスフィルタ３４に出力することとなる。

【００３２】このピッチ形成回路２０ａにおいて、くし
形フィルタ回路Ｆ１、Ｆ２をこのように並列に接続し、
くし形フィルタ回路Ｆ１、Ｆ２の出力を並列的に加算す
るようにした第１の理由は、弦楽器における共鳴弦効果
のような効果を実現できるよう、くし形フィルタ回路Ｆ
１によって発生した音がくし形フィルタ回路Ｆ２側に漏
れて共鳴するようにするためである。また、第２の理由
は、共振周波数ピークが比較的なだらかでよい楽音につ
いては、１段のくし形フィルタ回路による処理のみで十
分な場合が多いので、１段の遅延時間（すなわち、この
場合Ｄ１ｔ）のみでなるべく早く楽音の発生が開始する
ようにするためである。ちなみに、この構成によると、
鋭い共振周波数ピークの楽音を発生すべき場合、楽音の
発生開始は早いが、発生開始当初から所望の鋭い共振周
波数ピークを得ることはできず、両フィルタ回路Ｆ１、
Ｆ２による処理が行われて始めて所望の鋭い共振周波数
ピークを得ることができることとなる。なお、図６のピ
ッチ形成回路２０にあっては、楽音の発生開始時点から
所望の鋭い共振周波数ピークが保証されるものの、共振
周波数ピークが比較的なだらかでよい楽音についても、
２段の遅延時間（すなわち、Ｄ１ｔとＤ２ｔ）により、
楽音の発生開始が遅れることとなる。さらに、第３の理
由は、遅延時間設定データＤ１およびＤ２を、例えば各
々のフィルタ回路Ｆ１、Ｆ２の出力信号に１オクターブ
のピッチ差をつける、というような制御を行えるように
するためである。

【００３３】図１０は、音声加工部の変更例を示すもの
である。この音声加工部１５ａは、マイクロホン９から
外部音声が入力されていないときには、ホワイトノイズ
発生器１６で発生したホワイトノイズ信号ＷＮをそのま
ま出力するような構成となっている。すなわち、ホワイ
トノイズ発生器１６で発生したホワイトノイズ信号ＷＮ
は、楽音として不要な高域周波数成分の除去のためロー
パスフィルタ１７に与えられるとともに、乗算器５１に
与えられる。一方、入力音声信号ＶＤは、乗算器１８に
おいてローパスフィルタ１７により出力されたローパス
ノイズ信号ＬＮによってＡＭ変調された後、乗算器５４
に与えられる。さらに、入力音声信号強度データＩＮＴ
は、ローパスフィルタ１７には与えられずに、乗算器５
４および減算器５５に与えられる。乗算器５４では、Ａ
Ｍ変調された入力音声信号ＶＤに音声強度データＩＮＴ
を乗算し、その乗算結果を加算器５７に出力する。ま
た、減算器５５では、“１−音声強度データＩＮＴの
値”の減算を行いその減算値を乗算器５１に与える。さ
らに、乗算器５１では、ホワイトノイズ発生器１６で発
生したホワイトノイズＷＮに減算器５５の減算値を乗
じ、その乗算結果を加算器５７に出力する。このように
して、加算器５７は、両乗算器５１、５４の出力を加算
し、その加算結果を音声信号ＭＶＤとして出力する。こ
のような構成により、マイクロホン９から外部音声が入
力されていないときには、音声強度データＩＮＴの値が
“０”となり、乗算器５４の出力も０となるので、ホワ
イトノイズ発生器１６で発生したホワイトノイズＷＮの
みが、音声信号ＭＶＤとして出力されることとなる。

【００３４】なお、この発明においては、前述のように
マイクロホンから入力した音声信号に限らず、例えば、
他のシステムで作った音声信号をノイズ変調するように
してもよい。また、ノイズによる変調も、ＡＭ変調だけ
ではなく、ＦＭ変調（周波数変調）などの他の変調方式
を用いてもよい。上記実施例では、複数のフィルタを音
高に追従させて実質的に同一に制御する例を示したが、
これに限らず、フィルタに全く異なったピッチを与えて
もよい。これを実現するためには、図７のディレイ長テ
ーブル４３から互いに異なるＤ１とＤ２とを直接供給す
るようにすればよい。さらに、各フィルタにおけるルー
プ部分（例えば、符号２６，２７，２９，３０，３１で
示す部分）からの出力の取り出しは、遅延回路の後端に
限らず、加算器の直後あるいは遅延回路の中間など、い
ずれの場所から行ってもよい。加算器の直後から取り出
す場合には、初期のフィルタの効き具合を無視すれば、
楽音の立上りをさらに早めることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明は、単に定常
的なノイズ信号のみの処理に基づいて楽音信号を発生す
るのではなく、外部から任意の、つまり、定常的ではな
い音声信号を入力し、この音声信号をノイズ信号により
変調する処理に基づいて楽音信号を発生するものである
ため、複雑で大掛かりな回路構成を必要とすることな
く、発生する楽音の音色を自由に、広範囲に制御できる
という優れた効果を奏する。また、その場合に、外部か
ら入力される任意の音声信号には直流成分が含まれてい
たり、あるいは該音声信号を変調した結果直流成分が含
まれるようになったりする可能性があり、そうすると、
遅延ループ内で循環する音声信号がオーバーフローした
り、ダイナミックレンジが狭まるおそれがあるが、この
発明にあっては、変調された音声信号を低域除去手段を
経由させて遅延ループに入力するようにしたので、それ
らの問題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る楽音信号発生装置を適用した電
子楽器の一実施例のハードウェア構成を示すブロック
図。

【図２】図１のマイクロコンピュータにより実行される
メインルーチンの一例を示すフロー図。

【図３】図１の外部音声分析回路の一構成例を示すブロ
ック図。

【図４】この発明に係る楽音信号発生装置の動作を説明
する図であり、入力音声信号、および、該楽音信号発生
装置において処理された音声信号の周波数スペクトル特
性を示す図。

【図５】図１の楽音信号発生回路の一構成例を示すブロ
ック図。

【図６】図５の楽音信号発生回路におけるピッチ形成回
路の一構成例を示すブロック図。

【図７】図５の楽音信号発生回路におけるパラメータ発
生回路の一構成例を示すブロック図。

【図８】前記楽音信号発生回路の変更例を示すブロック
図。

【図９】前記ピッチ形成回路の変更例を示すブロック
図。

【図１０】図５または図８の楽音信号発生回路における
音声加工部の変更例を示す図。

【符号の説明】

２…ＣＰＵ、３…プログラムＲＯＭ、４…データおよび
ワーキングＲＡＭ、８…楽音信号発生回路、９…マイク
ロホン、１０…外部音声分析回路、１５、１５ａ…音声
加工部、１６…ホワイトノイズ発生回路、１７…ローパ
スフィルタ、１８…乗算器、１９…パラメータ発生回
路、２０、２０ａ…ピッチ形成回路。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10H 1/043 G10H 1/00 G10H 7/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の特性を有する信号を発生する信号
発生源と、任意の音声信号を外部から入力する音声信号入力手段
と、前記音声信号入力手段から入力された音声信号を前記所
定の特性を有する信号により変調する変調手段と、前記変調された音声信号を入力し、該音声信号から所定
の周波数以下を除去した音声信号を出力する低域除去手
段と、入力信号を遅延する遅延部を含む閉ループからなり、前
記低域除去手段で所定の周波数以下を除去した音声信号
が入力される遅延ループとを具備し、前記変調された音
声信号を前記低域除去手段を経由して前記遅延ループに
入力し、前記遅延部の遅延時間を発生しようとする楽音
の特性に応じて制御することで、該音声信号の周波数特
性を制御し、前記遅延ループにおいて周波数特性を制御
された音声信号を楽音信号として発生するようにしたこ
とを特徴とする楽音信号発生装置。