JP3226255B2 - Music synthesis system - Google Patents

Music synthesis system

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JP3226255B2
JP3226255B2 JP24856295A JP24856295A JP3226255B2 JP 3226255 B2 JP3226255 B2 JP 3226255B2 JP 24856295 A JP24856295 A JP 24856295A JP 24856295 A JP24856295 A JP 24856295A JP 3226255 B2 JP3226255 B2 JP 3226255B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、楽音合成技術に
関し、特に、自然楽器のメカニズムに従って楽音を合成
する“物理モデル式合成(physical-modeling synthesi
s)”として知られている楽音合成技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a music synthesis technique, and more particularly to a "physical-modeling synthesis" for synthesizing music in accordance with the mechanism of a natural musical instrument.
s), which refers to a musical sound synthesis technique known as "s).

【0002】[0002]

【従来の技術】今日、物理モデルに基づく楽音合成は、
例えば“サンプリング”(または、“波形テーブル”)
合成およびFM合成のような現在の主流をなす楽音合成
方法と並んで、一般的に利用されている。このような物
理モデルに基づく楽音合成は、特に、吹奏楽器および弦
楽器のシミュレーションに特に有用である。自然楽器に
おける楽音発生上の物理的現象を正確にシミュレートす
ることによって、電子楽器は高品質の楽音を発生でき
る。
2. Description of the Related Art Today, tone synthesis based on physical models is
For example, "sampling" (or "waveform table")
It is commonly used along with current mainstream music synthesis methods such as synthesis and FM synthesis. Musical sound synthesis based on such a physical model is particularly useful for simulation of wind instruments and stringed instruments. By accurately simulating the physical phenomena of musical sound generation in natural musical instruments, electronic musical instruments can generate high-quality musical sounds.

【0003】弦楽器の場合、楽音を合成するための構造
は、典型的には、フィルタ付きの遅延ループ、すなわ
ち、発生すべき楽音の1周期に対応する長さの遅延を実
現する閉ループと、閉ループに含まれたフィルタとを備
えている。前記閉ループには励振信号が入力され、該閉
ループ内を循環する。こうして、該閉ループの出力信号
を、楽音信号として取り出すことができる。この信号
は、前記フィルタの特性に従って減衰する。また、前記
フィルタは、弦における減衰、および、弦の終端部(例
えば、ギターのナットおよびブリッジ)における減衰を
シミュレートするものである。
[0003] In the case of a stringed musical instrument, a structure for synthesizing a musical tone typically includes a delay loop with a filter, that is, a closed loop for realizing a delay having a length corresponding to one cycle of a musical tone to be generated, and a closed loop. And a filter included in the filter. An excitation signal is input to the closed loop and circulates through the closed loop. Thus, the output signal of the closed loop can be extracted as a tone signal. This signal attenuates according to the characteristics of the filter. The filter also simulates attenuation at the strings and at the ends of the strings (eg, guitar nuts and bridges).

【0004】実際の弦楽器において、弦は共鳴体すなわ
ち共振部に音響的に結合されており、該弦の物理的振動
は前記共振部を励振する。そこで、自然楽器を正確にシ
ミュレートするためには、フィルタ付きの遅延ループの
出力側にフィルタを設けることが必要であった。また、
高品質の楽音を得るには、楽器本体をシミュレートする
大きくて高価なフィルタによって、弦の出力を模する必
要があった。一般に、前記励振信号は、ホワイトノイズ
またはフィルタ処理されたホワイトノイズである。代案
として、前記閉ループに対して、物理的に正確な“プラ
ック(爪弾き)”音の波形を励振信号として与えてもよ
く、このようにして、より正確に弦の爪弾き音をシミュ
レートできる。
[0004] In a practical stringed instrument, the strings are acoustically coupled to a resonating body or resonating part, and the physical vibration of the strings excites the resonating part. Therefore, in order to accurately simulate a natural musical instrument, it is necessary to provide a filter on the output side of a delay loop with a filter. Also,
To obtain high quality musical sounds, it was necessary to imitate the string output with a large and expensive filter that simulated the instrument itself. Generally, the excitation signal is white noise or filtered white noise. Alternatively, the closed loop may be provided with a physically accurate "pluck" sound waveform as the excitation signal, thus more accurately simulating the string pluck sound.

【0005】上述した従来の楽音合成システムは、図1
に示されている。フィルタ付きの遅延ループは、遅延素
子10とローパスフィルタ12とで構成されている。励
振源(例えば、励振テーブル)14は、加算器16を介
して、前記遅延ループに励振信号を与える。前記励振テ
ーブルの内容は、例えば押鍵に応じて発生されるトリガ
信号に応答して、メモリテーブルから自動的に読出し可
能である。前記フィルタ付きの遅延ループに入力される
励振信号は、該ループを循環し、前記フィルタ12の動
作によって時間的に変化する。こうして、前記遅延ルー
プから信号が取り出され、本体フィルタ18に与えられ
る。高品質の楽音合成を行うためには、複雑で高価な本
体フィルタ(典型的には、ディジタルフィルタ)または
追加のフィルタ付き遅延ループが必要である。
[0005] The above-described conventional tone synthesis system is shown in FIG.
Is shown in The delay loop with a filter includes a delay element 10 and a low-pass filter 12. An excitation source (for example, an excitation table) 14 supplies an excitation signal to the delay loop via an adder 16. The contents of the excitation table can be automatically read from the memory table in response to, for example, a trigger signal generated in response to key depression. The excitation signal input to the filter-added delay loop circulates through the loop, and changes with time by the operation of the filter 12. Thus, a signal is extracted from the delay loop and supplied to the main body filter 18. High quality tone synthesis requires complex and expensive body filters (typically digital filters) or delay loops with additional filters.

【0006】1つまたは複数のディジタル信号処理(D
SP)用のチップを使用して、楽音発生をソフトウエア
によって実現することの方がより一般的であるが、図1
に示した従来の楽音合成システムは、ハードウエアによ
っても実現可能である。
[0006] One or more digital signal processing (D
It is more common to realize the tone generation by software using a chip for SP).
(1) can also be realized by hardware.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の楽音合成シ
ステムは、極めて高品質の楽音合成を行うことが可能で
あるが、楽器本体をシミュレートするために複雑で高価
な本体フィルタを必要とする、という問題点を有する。
この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、簡単に且
つ低コストで、高品質の楽音を合成できる物理モデル式
の楽音合成システムを提供しようとするものである。
The above-mentioned conventional tone synthesis system is capable of synthesizing an extremely high-quality tone, but requires a complicated and expensive main unit filter to simulate the instrument main unit. Problem.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a physical model-type tone synthesis system that can easily synthesize high-quality tone at low cost.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】 この発明に係る楽音合
成システムは、振動要素と該振動要素に音響的に結合さ
れた共振部材との共同作用によって発生される楽音を合
成するための楽音合成システムであって、励振信号を受
け取る入力部と、信号を遅延する遅延部と、信号をフィ
ルタ処理するフィルタとを閉ループ接続してなり、か
つ、該閉ループから出力を取り出す出力部を含み、この
ループにおける遅延量が合成すべき楽音の音高に対応
している閉ループ手段と、前記共振部材の応答に対応す
る成分を有する励振信号を前記入力部に対して供給する
励振手段を具備することを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A tone synthesis system according to the present invention is a tone synthesis system for synthesizing a tone generated by the cooperative action of a vibration element and a resonance member acoustically coupled to the vibration element. a is an input unit for receiving an excitation signal, a delay unit for delaying the signal, it will be a filter for filtering the signal and a closed loop connection, or
And an output unit for extracting an output from the closed loop.
Comprising a closed-loop means for delay in the closed loop corresponds to the pitch of a musical tone to be synthesized, and excitation means for supplying an excitation signal to the input portion having a component corresponding to the response of the resonant member It is characterized by the following.

【0009】 閉ループ手段の入力部に対して供給され
る励振信号は、この発明に従ってモデルしようとする共
振部材の応答に対応する成分を有する信号である。この
ように、モデルしようとする共振部材における応答に対
応する成分を有する信号を励振信号として閉ループ手段
に入力するので、従来必要とされていた高価な本体フィ
ルタを不要にすることができる。
[0009] The signal is supplied to the input of the closed loop means.
The excitation signal that is to be modeled according to the invention is
This is a signal having a component corresponding to the response of the vibration member. this
The response of the resonant member to be modeled
Closed loop means using a signal having a corresponding component as an excitation signal
Input, so the expensive body
Ruta can be eliminated.

【0010】 一実施態様によれば、前記励振手段は、
前記共振部材の第1の部分的応答に対応する成分を有す
る励振信号を前記入力部に対して供給するものであり、
更に、前記出力部から出力された楽音信号に対して、前
記共振部材の第2の部分的応答に従う共振を付加する共
振フィルタ手段を具備し、前記第1の部分的応答および
第2の部分的応答によって前記共振部材の総合的な応答
を表わし、この応答に従う特性を持つ楽音が合成される
ことを特徴とする。
According to one embodiment, the excitation means includes:
Having a component corresponding to a first partial response of the resonant member
Supplying an excitation signal to the input unit,
Further, the tone signal output from the output unit is
A resonance element for adding resonance according to the second partial response of the resonance member.
Vibration filtering means, said first partial response and
The overall response of the resonant member by a second partial response
And a tone having a characteristic according to this response is synthesized.
It is characterized by the following.

【0011】[0011]

【0012】上記本発明に係る楽音合成システムにおい
ては、高価な本体フィルタを全く用いないようにするこ
とができ、且つ、複雑な本体フィルタを含んだ従来のシ
ステムによって発生される楽音と同等の品質の楽音が実
現可能である。
In the tone synthesis system according to the present invention, no expensive main filter can be used at all, and the quality is the same as that of a tone generated by a conventional system including a complicated main filter. Can be realized.

【0013】図1に示したような従来のフィルタ付きの
遅延ループおよび本体フィルタを含むシステムにおいて
は、これらのフィルタ付き遅延ループ及び本体フィルタ
は共に、リニアで、時間変化する構成要素である。従っ
て、これらの要素の配置順序を逆にすることが可能であ
る。そこで、前記本体フィルタを前記フィルタ付きの遅
延ループの前に配置替えすることによって、等価のシス
テムを実現できる(例えば図2)。このような配置替え
した構成における励振信号発生器の出力は、前記本体フ
ィルタに直接与えられる。ここで、弦が爪弾きされたま
たは叩き弾きされた場合には、該弦による励振が一般的
にインパルスの形態をとるということを認識することに
よって、前記本体フィルタの出力信号、すなわち、前記
遅延ループに与えられる励振信号が前記本体フィルタの
インパルス応答を表すことになる、ということが確めら
れた。
In a system including a conventional delay loop with filter and a body filter as shown in FIG. 1, both the delay loop with filter and the body filter are linear, time-varying components. Therefore, it is possible to reverse the arrangement order of these elements. Therefore, an equivalent system can be realized by rearranging the main body filter before the delay loop with the filter (for example, FIG. 2). The output of the excitation signal generator in such a rearranged configuration is directly provided to the main body filter. The output signal of the main body filter, that is, the delay loop, is recognized by recognizing that when the string is plucked or hit, the excitation by the string generally takes the form of an impulse. It is determined that the excitation signal applied to the filter will represent the impulse response of the body filter.

【0014】 この点に鑑みて、以下説明する実施
おいては、このインパルス応答が測定され、この測定さ
れたインパルス応答が集合励振信号として格納される。
このようにして、前記本体フィルタが除去可能になり、
前記集合励振信号が前記フィルタ付きの遅延ループに直
接に与えられる。このように、前記本体フィルタのイン
パルス応答に対応する適当な励振信号を与えることによ
って、高価な本体フィルタを必要とすることなく、高品
質の楽音が合成されることができる。加えて、実施例に
おいて、閉ループ手段の入力部に対して供給される励振
信号は、この発明に従ってモデルしようとする共振部材
若しくはシステムにおける第1の部分的応答に対応する
成分を有する信号であり、該共振部材若しくは共振シス
テムにおける第2の部分的応答に従う共振特性は、閉ル
ープ手段の出力信号に対して、共振フィルタ手段若しく
は共振付加手段によって付加される。このように、モデ
ルしようとする共振部材若しくは共振システムにおける
総合的な応答を部分的応答に分離し、閉ループの前後で
分担させる構成であるため、励振手段と共振フィルタ手
段若しくは共振付加手段の構成を簡単化することがで
き、その設計と製造コストも低廉にすることができる。
[0014] In view of this, the <br/> Oite the embodiment described below, the impulse response is measured and the measured impulse response is stored as a set excitation signal.
In this way, the body filter can be removed,
The collective excitation signal is provided directly to the delay loop with the filter. Thus, by providing an appropriate excitation signal corresponding to the impulse response of the main body filter, a high-quality musical tone can be synthesized without requiring an expensive main body filter. In addition ,
Wherein the excitation signal supplied to the input of the closed-loop means is a signal having a component corresponding to a first partial response in the resonant member or system to be modeled according to the invention, The resonance characteristic according to the second partial response in the resonance system is added to the output signal of the closed loop means by the resonance filter means or the resonance adding means. As described above, since the overall response in the resonance member or the resonance system to be modeled is separated into partial responses and shared before and after the closed loop, the configuration of the excitation unit and the resonance filter unit or the resonance addition unit is required. It can be simplified and its design and manufacturing costs can be reduced.

【0015】本発明の1つの実施の形態にあっては、従
来必要とされた複雑で高価な本体フィルタを除去できる
とともに、集合励振信号を格納するために必要なテーブ
ルのサイズを小さくすることもできる。共振部をダンプ
モードとリンギィ(ringy:鳴り響く)モードとに分解す
ることによって、かつ、ダンプモードのインパルス応答
のみを使用して集合励振信号を設定することによって、
励振テーブルのサイズを小さくすることができ、従っ
て、集合励振信号を格納するために必要なメモリのサイ
ズを小さくできる。
In one embodiment of the present invention, a complicated and expensive body filter conventionally required can be eliminated, and the size of a table required to store a collective excitation signal can be reduced. it can. By decomposing the resonator into a dump mode and a ringy (ringy) mode, and by setting the collective excitation signal using only the impulse response of the dump mode,
The size of the excitation table can be reduced, and the size of the memory required to store the collective excitation signal can be reduced.

【0016】前記励振信号発生器は、固定された単一の
励振信号として、または、合成励振信号を形成するため
に組合わせられる複数の励振信号として実施されてよ
い。前記複数の励振信号の各々を制御可能に重み付けす
ることによって、多数の異なる合成励振信号が提供可能
になる。さらに、様々な励振信号は時間変化するよう制
御可能であり、そうすれば、固定された1組の励振信号
を使用するにも関わらず、意義ある制御性および楽音変
化を実現することができる。
The excitation signal generator may be embodied as a single fixed excitation signal or as a plurality of excitation signals combined to form a combined excitation signal. By controllably weighting each of the plurality of excitation signals, a number of different combined excitation signals can be provided. Furthermore, the various excitation signals can be controlled to change over time, so that significant controllability and musical tone changes can be achieved despite the use of a fixed set of excitation signals.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の一実施の形態を説明する。以下に説明する本発明
は、様々な遅延回路及びフィルタ等を含むハードウエア
の形態、若しくは、例えばDSPで実行される適当なア
ルゴリズムを使用するソフトウエアの形態、のいずれの
形態によって実現されるようになっていてもよいもので
ある。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The present invention described below may be implemented in any form of hardware including various delay circuits and filters, or software, for example, using an appropriate algorithm executed in a DSP. It may be.

【0018】図1は、遅延素子10とフィルタ12とを
含むフィルタ付きの遅延部と、ギターのような自然楽器
の共鳴体すなわち共振部をシミュレートするディジタル
の本体フィルタ18とを具備した従来のフィルタ付きの
遅延ループを示す図である。励振源14は、前記遅延ル
ープに励振信号を供給する。この発明の発明者は、前記
フィルタ付きの遅延ループおよび本体フィルタ18が、
基本的に、リニアな時間変化するシステムである、とい
うことを認識した。このため、結果として発生される楽
音の特性に変化をきたすことなく、図2に示すように、
前記フィルタ付きの遅延ループおよび本体フィルタ18
の順序を逆にすることが可能である。
FIG. 1 shows a conventional delay unit with a filter including a delay element 10 and a filter 12, and a digital main body filter 18 simulating a resonator of a natural musical instrument such as a guitar, that is, a resonance unit. It is a figure showing a delay loop with a filter. An excitation source 14 supplies an excitation signal to the delay loop. The inventor of the present invention has proposed that the delay loop with the filter and the main body filter 18 are
Basically, I realized that it was a linear time-varying system. For this reason, as shown in FIG. 2, without changing the characteristics of the resulting tone,
Delay loop with filter and body filter 18
Can be reversed.

【0019】すなわち、図2において、前記本体フィル
タ18は、前記フィルタ付きの遅延ループの前に設けら
れている。全体的な処理要件は同じであるので、この順
序の変更自体は意義ある利点をもたらすものではない。
しかし、従来の技術に示されるように、弦をシミュレー
トするための変数が横方向の加速波となるよう選択され
る場合、理想的な弦の爪弾き音はインパルスとなる。こ
の場合、弦を爪弾きするための前記励振テーブルの出力
は、各爪弾きごとに、その前後がゼロで挟まれた単一の
ゼロではないサンプル、すなわち、インパルスである。
その結果、前記フィルタ付きの遅延ループを励振するも
のは、前記本体フィルタ18のインパルス応答である。
前記本体フィルタ18は1つの音の発生中に変化しない
ので、本体のインパルス応答は固定される。この発明
は、この事実に着目して、本体フィルタを設ける必要性
を完全に除去することを意図するものである。本体フィ
ルタにインパルスを通過させる代りに、励振テーブルに
は、所望の本体フィルタのインパルス応答を表す集合励
振信号がロードされている。このようにして、共振する
楽器本体に対する弦の接続、または、その他の結合構造
をシミュレートするために必要であった高価な本体フィ
ルタ(または、DSPシステムにおけるフィルタ処理)
を不要にすることができる。
That is, in FIG. 2, the main body filter 18 is provided before the delay loop with the filter. Since the overall processing requirements are the same, this order change itself does not provide a significant advantage.
However, if the variable for simulating the string is selected to be a transverse acceleration wave, as shown in the prior art, the ideal string plucking sound will be an impulse. In this case, the output of the excitation table for plucking the strings is a single non-zero sample, i.e., an impulse, sandwiched between zeros before and after each pluck.
As a result, what excites the delay loop with the filter is the impulse response of the body filter 18.
Since the body filter 18 does not change during the generation of one sound, the body impulse response is fixed. In view of this fact, the present invention intends to completely eliminate the need for providing a main body filter. Instead of passing the impulse through the body filter, the excitation table is loaded with a collective excitation signal representing the impulse response of the desired body filter. In this way, expensive body filters (or filtering in a DSP system) needed to simulate the connection of strings to the resonating instrument body or other coupling structures
Can be eliminated.

【0020】図3は、この発明に係る楽音合成システム
の一構成例を示す図である。この楽音合成システムは、
図3に示す例では、トリガ信号(例えば、キーオン信
号)22に応答して集合励振信号e(n)を供給するテ
ーブル20からなる励振源を備えている。前記集合励振
信号は、加算器24を介してフィルタ付きの遅延ループ
に与えられる。該遅延ループは、長さNが可変の遅延ラ
イン26と、ループフィルタ28とを備えている。前記
遅延ライン26の出力は、楽音合成出力x(n)として
取り出されるとともに、ループフィルタ28に戻される
(当該技術において知られているように、多数の出力を
取り出すことができる)。前記ループフィルタ28の出
力y(n)は、前記加算器24にフィードバックされ
る。前記遅延ライン26の長さNは、粗い音高制御を実
現する。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a tone synthesis system according to the present invention. This music synthesis system
In the example shown in FIG. 3, an excitation source including a table 20 for supplying a collective excitation signal e (n) in response to a trigger signal (for example, a key-on signal) 22 is provided. The collective excitation signal is supplied to a delay loop with a filter via an adder 24. The delay loop includes a delay line 26 having a variable length N and a loop filter 28. The output of the delay line 26 is taken as a tone synthesis output x (n) and returned to the loop filter 28 (a number of outputs can be taken as is known in the art). The output y (n) of the loop filter 28 is fed back to the adder 24. The length N of the delay line 26 realizes coarse pitch control.

【0021】前記ループフィルタ28は、きめ細かな音
高制御を実現し、1つの演奏音の変化を決定する。この
フィルタは、通常、1つの音のデュレーション(継続時
間)の間固定されるが、1つの音の発生中において、演
奏者の手によってダンピング、2段の振幅エンべロープ
減衰(例えば、ピアノ音)、他の弦とのカプリングによ
る振幅エンべロープのうなり、前記音の名目上のカット
オフ時間の後に小さな減衰振幅エンベロープが持続する
擬似リバーブレーション、その他の時間変化する効果の
ような各種効果を発生するために変化可能である。前記
励振信号は、ギターの爪弾きをシミュレートする場合に
ピックが位置する箇所における物理的励振および本体フ
ィルタに起因する細部を含む、楽音の初期的なスペクト
ル成分を決定する。
The loop filter 28 realizes fine pitch control and determines a change of one performance sound. This filter is usually fixed for the duration of one note, but during the generation of one note, it is damped by the player's hand, and the two-stage amplitude envelope attenuation (eg, piano sound) ), Various effects such as amplitude envelope beats due to coupling with other strings, pseudo-reverberation in which a small damped amplitude envelope persists after the nominal cutoff time of the note, and other time-varying effects. Can be changed to occur. The excitation signal determines the initial spectral content of the musical tone, including physical excitation and details due to the body filter where the pick is located when simulating a guitar pluck.

【0022】f(n)(nは、0,1,2,...,Nf-1に等
しい変数)として表される前記ループフィルタのインパ
ルス応答(IR)は、湾曲や空気抵抗による振動中の弦
における損失、および、楽器本体に対する弦の結合によ
る損失によって決定される。特定のループフィルタ特性
の決定については既知であるので、ここでは詳細に説明
しない。前記インパルス応答f(n)は、前記弦と本体
との接続若しくは結合による理論的な損失に関する基本
的な物理に関する式によって得られる。前記弦の材料、
テンション(張力)および直径を使用して、弦の単位長
さ当りの損失を理論的に推定することがができる。例え
ばギターのブリッジのような本体接続点での損失は、前
記ブリッジの形状および楽器本体の共振から推定するこ
とができる。また、前記インパルス応答f(n)は、実
際の弦楽器の弦についての物理的測定値から求めること
もできる。さらに、数式および実際の物理的測定値に基
づいた推定値の組合わせを使用してもよい。
The impulse response (IR) of the loop filter, expressed as f (n), where n is a variable equal to 0, 1, 2,... And the loss due to the coupling of the string to the instrument body. The determination of a particular loop filter characteristic is known and will not be described in detail here. The impulse response f (n) is obtained by an equation relating to basic physics concerning theoretical loss due to connection or coupling between the string and the body. The material of the string,
Using the tension and the diameter, the loss per unit length of the string can be estimated theoretically. For example, the loss at a body connection point such as a guitar bridge can be estimated from the shape of the bridge and the resonance of the instrument body. Further, the impulse response f (n) can be obtained from a physical measurement value of a string of an actual stringed instrument. Further, a combination of mathematical expressions and estimates based on actual physical measurements may be used.

【0023】多くの異なる方法を用いて、前記励振信号
e(n)を設定することができる。この励振信号e
(n)は、弦の物理的な励振の性質、および、弦による
励振点に対する当該楽器の応答の両方によって設定され
る。例えば、ギターの場合、楽器本体に対する励振は、
ギターのブリッジにおいて発生する。図4はギターの物
理的ブロック図であり、この図において、弦32に励振
信号30が加えられることによって、該弦32が共振部
(ギター本体)34を励振するようになっている。物理
的システムにおいて、共振部は出力信号を選び出すこと
によって設定される。典型的な例では、ギター本体の表
板から数フィート離れた箇所の出力信号を選び出す。実
際、このような信号は、所望の出力ポイントで保持され
たマイクロホンを使用し、フォースハンマーによってギ
ターのブリッジを叩く操作に対するその出力ポイントで
の応答を記録することによって測定可能である。なお、
前記共振部は、ギター本体自体の共振特性のみならず、
空気の伝送特性をも含むものである。反響ルームにおい
てギターから遠く離れた出力ポイントが選択される場合
には、測定がなされる前記ルームの共振特性も含まれ
る。図5には、このような共振部の集合的な特性が示さ
れている。
The excitation signal e (n) can be set using a number of different methods. This excitation signal e
(N) is set both by the nature of the physical excitation of the string and by the response of the instrument to the point of excitation by the string. For example, in the case of a guitar, the excitation for the instrument body is
Occurs at the guitar bridge. FIG. 4 is a physical block diagram of the guitar. In this figure, when an excitation signal 30 is applied to a string 32, the string 32 excites a resonance unit (guitar body) 34. In a physical system, the resonating part is set by picking out the output signal. In a typical example, the output signal is selected at a position several feet away from the front plate of the guitar body. In fact, such a signal can be measured by using a microphone held at the desired output point and recording the response at that output point to tapping the guitar bridge with a force hammer. In addition,
The resonance section includes not only the resonance characteristics of the guitar body itself,
It also includes air transmission characteristics. If an output point far from the guitar is selected in the reverberation room, the resonance characteristics of the room in which the measurement is made are also included. FIG. 5 shows the collective characteristics of such a resonator.

【0024】全体的な共振部34は、ブリッジ接続 (br
idge coupling) 36、ギター本体38、空気吸収40
およびルーム応答42とを含む。一般的に、前記共振部
のインパルス応答をできるだけ短くできるよう、前記ギ
ターに比較的近い出力を選択するのが好ましい。しかし
ながら、すべての下流側のフィルタ処理を単一の共振部
に組み込むことができることによって提供される普遍性
は、この発明の重要な特徴である。これは、共振板と囲
いとが1つの共振部として組み合わされる図6のピアノ
モデルの場合、より明白である。この場合、全体的な共
振部34は、ブリッジ接続44、ピアノの共鳴板46、
ピアノの囲い48および空気/ルーム応答50で構成さ
れる。
The overall resonance section 34 is a bridge connection (br
idge coupling) 36, guitar body 38, air absorption 40
And a room response 42. Generally, it is preferable to select an output relatively close to the guitar so that the impulse response of the resonance section can be as short as possible. However, the universality provided by the ability to incorporate all downstream filtering into a single resonator is an important feature of the present invention. This is more evident in the case of the piano model of FIG. 6, where the resonating plate and the enclosure are combined as one resonating part. In this case, the overall resonating part 34 includes a bridge connection 44, a piano resonating plate 46,
Consists of a piano enclosure 48 and an air / room response 50.

【0025】前記共振部の構成要素に関する唯一の技術
的な要件は、これらの要素がリニアで時間変化する特性
を有するものである、ということである。上述の如く、
これら2つの特性は、これらの要素を任意の配置順序で
設けてよい、ということを意味する。前記弦もまたリニ
ア特性および時間変化特性を有する場合、前記共振部と
弦とは、図7に示すように配置順序を逆にしてよい。実
際、前記弦は、ほとんどすべての弦楽器の中で最もリニ
ア特性が小さな要素であるが、その非リニア性による主
な効果は、基本的な振動周波数が振幅と共にわずかに上
昇することである。このように配置順序を逆にする目的
のためには、前記弦は十分なリニア特性を有するものと
考えることができる。前記弦はビブラートが存在する場
合でも時間変化特性を有するが、これも二次的な効果で
ある。ゆっくりと時間変化する弦および共振部の配置順
序を変更することによる結果は、数学的には同じではな
いが、発生される楽音は基本的に同じに聞こえる。
The only technical requirement for the components of the resonator is that these components have a linear and time-varying characteristic. As mentioned above,
These two properties mean that these elements may be provided in any arrangement order. If the string also has a linear characteristic and a time-varying characteristic, the arrangement order of the resonating part and the string may be reversed as shown in FIG. In fact, said strings are the least linear element of almost all stringed instruments, but the main effect of their non-linearity is that the fundamental vibration frequency increases slightly with amplitude. For the purpose of reversing the arrangement order, the strings can be considered to have sufficient linear characteristics. The strings have a time-varying characteristic even in the presence of vibrato, which is also a secondary effect. The consequences of changing the arrangement order of the slowly time-varying strings and resonating parts are not mathematically the same, but the musical tones generated are basically the same.

【0026】図7に示すように前記弦および共振部の配
置順序を逆にした後、次のステップとして、図8に示す
ように励振信号と共振部とを組合わせることによって、
集合励振信号52を得る。この集合励振信号52は、図
7に示した共振部の出力と基本的に同じ出力a(n)を
提供するよう設定される。このためには、先ず、励振特
性を特定しなければならない。最も単純な例は、インパ
ルス応答である。物理的には、これは、加速波をモデル
するために弦が使用される場合、最も適当な選択であろ
う。この例の場合、理想的な爪弾きは、前記弦に入力さ
れる加速インパルスを発生する。この単純な例におい
て、前記集合励振信号52は、単に、選択された共振部
のサンプルされたインパルス応答である。
After reversing the arrangement order of the strings and the resonance section as shown in FIG. 7, the next step is to combine the excitation signal and the resonance section as shown in FIG.
A collective excitation signal 52 is obtained. This collective excitation signal 52 is set to provide an output a (n) that is basically the same as the output of the resonator shown in FIG. For this purpose, first, the excitation characteristics must be specified. The simplest example is an impulse response. Physically, this would be the most appropriate choice if strings were used to model the acceleration wave. In the case of this example, an ideal plucking generates an acceleration impulse input to the string. In this simple example, the collective excitation signal 52 is simply the sampled impulse response of the selected resonator.

【0027】より複雑な例において、励振信号をe
(n)、共振部のインパルス応答をr(n)とした場
合、等価の集合励振信号a(n)は、下記の数式(1)
に示されたe(n)とr(n)との畳み込みによって与
えられる。
In a more complex example, the excitation signal is e
(N), when the impulse response of the resonance unit is r (n), the equivalent collective excitation signal a (n) is given by the following equation (1).
Given by convolution of e (n) and r (n).

【数1】 (Equation 1)

【0028】前記集合励振信号が長い場合、なんらかの
技術によってこれを短くすることが望ましい。このため
には、信号処理に関する様々な参考文献に記載されてい
るように、先ず、前記信号a(n)を最小の位相に変換
することが有用である。こうして、オリジナルのマグニ
チュード・スペクトルに合致した最大の短縮化が実現さ
れる。そして、前記信号a(n)は、例えばスペクトル
分析に使用される様々なウィンドウ関数のいずれかの適
当な部分を使用することによって、ウィンドウ処理可能
である。有用なウィンドウの一例は指数関数ウィンドウ
である。というのは、指数関数ウィンドウは、共振部の
ダンピング率を均等に増加できるという効果を有するか
らである。
When the collective excitation signal is long, it is desirable to shorten it using some technique. To this end, it is useful to first convert the signal a (n) to a minimum phase, as described in various references relating to signal processing. In this way, the maximum shortening that matches the original magnitude spectrum is realized. The signal a (n) can then be windowed, for example, by using any suitable part of the various window functions used for spectral analysis. One example of a useful window is an exponential window. The reason is that the exponential function window has an effect that the damping rate of the resonance part can be uniformly increased.

【0029】図9に示すように、励振信号は、楽器から
発生される音(例えば、弦の爪弾き音)を記録し、弦の
ループによる成分を除去するために逆フィルタ処理を行
うことによって、設定してもよい。図9において、弦ル
ープフィルタは、様々な方法の1つによって設定され、
逆フィルタ内に含まれている。その結果としての出力
は、爪弾きおよび本体フィルタに対応する成分を含んで
おり、励振信号として(または、変更された励振信号を
得るための基準信号として)使用可能である。
As shown in FIG. 9, the excitation signal is obtained by recording a sound generated from the musical instrument (for example, a sound of striking a string) and performing an inverse filtering process to remove a component due to a string loop. May be set. In FIG. 9, the string loop filter is set by one of various methods,
Included in the inverse filter. The resulting output includes components corresponding to the pluck and body filters and can be used as an excitation signal (or as a reference signal to obtain a modified excitation signal).

【0030】図10は、自然楽器の典型的な本体フィル
タのインパルス応答を示す図である。基本的に、このイ
ンパルス応答は、ダンプ振動波形である。励振信号がイ
ンパルスである最も単純な例において集合励振信号とし
て格納されるのは、このような応答である。励振信号が
インパルス以外である他の例において、前記集合励振信
号は、上述したような畳み込み結果であろう。この畳み
込みはインパルス応答によるものであるので、いずれの
場合も、畳み込み結果はダンプ振動波形で終わる。しか
し、様々な短縮技術によって、ダンプ振動波形以外の波
形を有する励振信号が提供される。このような短縮化さ
れた励振信号は、オリジナルのインパルス応答から得ら
れる(且つ、同様な結果を前記オリジナルのインパルス
応答に提供する)。
FIG. 10 is a diagram showing an impulse response of a typical main body filter of a natural musical instrument. Basically, this impulse response is a dump oscillation waveform. It is such a response that is stored as a collective excitation signal in the simplest case where the excitation signal is an impulse. In other instances where the excitation signal is other than an impulse, the aggregated excitation signal will be the convolution result as described above. Since this convolution is due to the impulse response, the convolution result ends with a dump oscillation waveform in any case. However, various shortening techniques provide an excitation signal having a waveform other than the dump oscillation waveform. Such a shortened excitation signal is obtained from the original impulse response (and provides a similar result to the original impulse response).

【0031】前記楽音合成システムは、異なるピック位
置、すなわち、弦に沿った異なる位置での励振信号の入
力をシミュレートするために使用可能である。前記遅延
ラインに沿った2つの異なる位置において弦を同時に励
振し、遅延ループのそのポイントに存在している成分に
加算することによって、弦上の特定のピック位置がシミ
ュレートされる。これは図13に示されており、ここに
おいて、遅延回路は2つの遅延回路54、56に分割さ
れており、これら遅延回路54、56の間に加算器58
が挿入されている。一般的に、ループ全体での遅延時間
に対するピック位置での遅延時間の比率は、弦の長さに
対するピック位置の比率に等しい。遅延回路54,56
による合計遅延長さNは、選択された音高に対応する所
望の楽音周期に対応している(ただし、N=「音高に対
応する遅延量」−「ループフィルタの遅延量」)。ここ
で、所望のピック位置に対応して遅延回路54の遅延量
Pが可変でき、これに伴い遅延回路56における残余の
遅延量N−Pを可変する。
The tone synthesis system can be used to simulate the input of an excitation signal at different pick locations, ie, different locations along a string. By simultaneously exciting the string at two different positions along the delay line and adding to the component present at that point in the delay loop, a particular pick position on the string is simulated. This is shown in FIG. 13, where the delay circuit is divided into two delay circuits 54, 56, between which adder 58
Is inserted. In general, the ratio of the delay time at the pick position to the delay time of the entire loop is equal to the ratio of the pick position to the length of the chord. Delay circuits 54 and 56
The total delay length N corresponding to the selected pitch corresponds to a desired tone period corresponding to the selected pitch (however, N = “delay amount corresponding to pitch” − “delay amount of loop filter”). Here, the delay amount P of the delay circuit 54 can be changed corresponding to a desired pick position, and accordingly, the remaining delay amount NP of the delay circuit 56 is changed.

【0032】図14は、上記に関連した技術として、励
振信号を遅延し、遅延されていない励振信号と加算する
ことによって、図13と基本的に同じ効果を実現するよ
うにした例を示す。図14においては、図13とは異な
り、遅延ループとは別に、ピック位置遅延回路60と加
算器62とが設けられている。上記と同様に、前記ピッ
ク位置遅延回路60は、弦における実際の爪弾きポイン
トを制御するために変化可能である。
FIG. 14 shows an example of a technique related to the above, in which the excitation signal is delayed and added to an undelayed excitation signal to achieve basically the same effect as in FIG. In FIG. 14, unlike FIG. 13, a pick position delay circuit 60 and an adder 62 are provided separately from the delay loop. As before, the pick position delay circuit 60 can be varied to control the actual pluck point on the string.

【0033】この発明に係る楽音合成システムは、自然
楽器における多くの音放出ポイントの効果を実現するた
めに、多くの励振信号を提供できるよう変更されてもよ
い。木製および金属製の楽器に耳を傾ける人(リスナ
ー)は、前記楽器上の多くの音放出面からの信号を受け
取る。従って、両方の耳に異なる信号が到達する。さら
に、演奏者が前記楽器を動かすか、または、リスナーが
頭を動かすと、前記楽器から放出される混合音が動的に
変化する。このような自然現象を扱うためには、自然環
境における異なる出力信号に対応する多くの出力信号を
生成できるようにすることが有用である。この発明によ
ると、これは、図15に示すように、各々が異なる本体
フィルタまたは異なる全体的な共振システムを反映した
異なる成分を有する、多くの集合励振信号を供給するこ
とによって、簡単にシミュレート可能である。図15に
おいて、集合励振信号64、66が供給され、単一の弦
遅延ループ68に与えられる(個別の出力が所望の場
合、個別の弦ループを設けてよい)。2つの集合励振信
号のみが図示されているが、複数の異なる出力ポイント
でのクロスフェードをシミュレートするために、任意数
の励振信号が提供されてもよい。2つまたは3つ以上の
テーブルの間の補間が使用されてもよい。2つまたは3
つ以上の集合励振信号64,66を適宜補間して単一の
弦遅延ループ68に与えるようにしてもよい。
The tone synthesis system according to the present invention may be modified to provide a large number of excitation signals in order to realize the effects of many sound emission points in a natural musical instrument. A listener who listens to wooden and metal instruments receives signals from many sound emitting surfaces on the instrument. Therefore, different signals reach both ears. Further, as the player moves the instrument or the listener moves his head, the mixed sound emitted from the instrument changes dynamically. In order to handle such natural phenomena, it is useful to be able to generate many output signals corresponding to different output signals in a natural environment. According to the invention, this is easily simulated by providing a number of collective excitation signals, each having a different component reflecting a different body filter or a different overall resonant system, as shown in FIG. It is possible. In FIG. 15, collective excitation signals 64, 66 are provided and provided to a single string delay loop 68 (if separate outputs are desired, separate string loops may be provided). Although only two collective excitation signals are shown, any number of excitation signals may be provided to simulate crossfading at multiple different output points. Interpolation between two or more tables may be used. Two or three
One or more set excitation signals 64 and 66 may be interpolated as appropriate and applied to a single string delay loop 68.

【0034】前記楽音合成システムにおける重要な変更
点は、励振テーブルを準定期的に読み出すことである。
弦の爪弾き音を開始するために単一のトリガ信号を与え
ることに代えて、トリガ信号は定期的(または、ビブラ
ートを考慮して、略定期的に)に与えられる。この例に
おいては、適当な出力レベルを提供できるよう、(例え
ば、テーブルの出力値を右シフトすることにより、また
は、テーブルの出力値に振幅エンべロープを付与するこ
とによって)励振信号の振幅を小さくできる。この技術
は、極めて高い品質の弓弾き弦をシミュレートすること
ができる。
An important change in the tone synthesis system is that the excitation table is read semi-periodically.
Instead of providing a single trigger signal to initiate string plucking, the trigger signal is provided periodically (or approximately periodically to account for vibrato). In this example, the amplitude of the excitation signal is adjusted to provide an appropriate output level (eg, by shifting the output value of the table to the right, or by adding an amplitude envelope to the output value of the table). Can be smaller. This technique can simulate very high quality bowed strings.

【0035】前記励振テーブルが読み出されている間に
トリガ信号が発生される場合、2つの変形が可能であ
る。先ず、前記励振テーブルは最初から再スタートされ
てよく、このようにして、進行中の再生を中断してよ
い。このことは、図12に示されている。また、新たな
励振テーブルの再生スタートは、図11に示すように、
進行中の再生とオーバラップさせてもよい。この変形
は、励振テーブルの再生ごとに、個別の実行ポインタと
加算器とを必要とするので、より複雑なものとになる。
しかし、品質から見た場合、この方がより好ましい。
If a trigger signal is generated while the excitation table is being read, two variants are possible. First, the excitation table may be restarted from the beginning, thus interrupting the ongoing reproduction. This is shown in FIG. In addition, the reproduction start of the new excitation table starts as shown in FIG.
It may overlap with the ongoing playback. This variant is more complicated since it requires a separate execution pointer and adder for each regeneration of the excitation table.
However, this is more preferable in terms of quality.

【0036】有用な変更例では、図15のような混合さ
れた励振信号を提供することに加えて、図16に示すよ
うに、複数の励振信号(テーブルまたはその他)を提供
し、時間的に変化可能な各励振信号ごとにゲイン制御を
提供する。図16において、励振信号発生器70は、M
個の励振信号を発生する。各励振出力は、時間的に変化
されることが可能なゲイン制御要素72を有する。集合
励振信号a(n)を提供するため、これらゲイン制御要
素72の出力は、加算器74によって組合わせられる。
この信号は、加算器80を介して、遅延ライン76およ
びループフィルタ78を含む遅延ループに与えられる。
このように各励振信号ごとにゲイン制御要素を設けるこ
とによって、広い範囲の励振信号を、固定された励振信
号についての時間変化するリニアな組合わせとして合成
する手段が提供される。すなわち、各励振信号は固定さ
れているが、各励振信号の相対的なゲインを制御するこ
とによって、前記遅延ループに与えられる合計励振信号
に対する相対的な寄与率を制御可能である。前記ゲイン
は、特定の値に設定され、1つの音の継続時間にわたっ
て保持されてよいし、または、前記フィルタ付きの遅延
ループ自体による変化に加えてさらに発生中の楽音の特
性を変化させるために、時間的に変化されてもよい。
In a useful variation, in addition to providing a mixed excitation signal as in FIG. 15, a plurality of excitation signals (tables or other) are provided as shown in FIG. Gain control is provided for each variable excitation signal. In FIG. 16, the excitation signal generator 70
Generate the excitation signals. Each excitation output has a gain control element 72 that can be changed over time. The outputs of these gain control elements 72 are combined by an adder 74 to provide a collective excitation signal a (n).
This signal is provided via an adder 80 to a delay loop including a delay line 76 and a loop filter 78.
Providing a gain control element for each excitation signal in this manner provides a means for combining a wide range of excitation signals as a time-varying linear combination of fixed excitation signals. That is, each excitation signal is fixed, but by controlling the relative gain of each excitation signal, the relative contribution to the total excitation signal provided to the delay loop can be controlled. The gain may be set to a specific value and held for the duration of one note, or to further change the characteristics of the tone being generated in addition to the change due to the filter-added delay loop itself. , May be changed over time.

【0037】例えば爪弾き音のような自由な振動におい
て、前記励振信号の1つのリニアな組合わせのみが使用
されるよう、典型的には、前記ゲインgi(n)が固定
される。一方、例えば弓弾きされる弦のような駆動振動
においては、楽音の特性を変化させるために、前記ゲイ
ンgi(n)を時間的に変化することができる。これ
は、各励振信号ごとに滑らかに変化するエンベロープを
供給して、複数の異なる励振信号の相対的な寄与率を制
御することによって実現可能である。前記励振信号を変
化させることによって実現される時間変化は、前記フィ
ルタ付きの遅延ループ内で実現される時間変化に付加さ
れる。
Typically, the gain gi (n) is fixed so that in a free vibration, such as a plucking sound, only one linear combination of the excitation signals is used. On the other hand, for example, in the case of a driving vibration such as a bowed string, the gain gi (n) can be changed over time in order to change the characteristics of the musical sound. This can be achieved by providing a smoothly varying envelope for each excitation signal and controlling the relative contribution of a plurality of different excitation signals. The time change realized by changing the excitation signal is in addition to the time change realized in the delay loop with the filter.

【0038】様々な励振テーブルの特性は、固定された
1組のテーブルから実現できる有用な変更の数を最大化
できるよう選択可能である。例えば、1組の励振テーブ
ルは、フイルタを備えたノイズ発生器の他に、ROMに
格納された多数の波形テーブルを含んでいてよい。該波
形テーブルは、異なる本体フィルタを考慮した様々な集
合励振信号を提供することができ、または、全体的な所
望の励振信号の主な要素(例えば、周波数)が異なる波
形テーブルで別々に提供され、可変に組み合わされる主
な要素についての分析に基づいてたものでもよい。これ
は、標準的な楽音発生に使用される(しかし、遅延ルー
プ楽音合成のための励振信号発生には使用されない)周
知のフーリエ合成に類似している。
The characteristics of the various excitation tables can be selected to maximize the number of useful changes that can be achieved from a fixed set of tables. For example, a set of excitation tables may include a number of waveform tables stored in ROM in addition to a noise generator with a filter. The waveform table can provide various aggregated excitation signals taking into account different body filters, or the main components (eg, frequencies) of the overall desired excitation signal are provided separately in different waveform tables. , May be based on an analysis of the main elements that are variably combined. This is similar to the well-known Fourier synthesis used for standard tone generation (but not for the excitation signal generation for delay loop tone synthesis).

【0039】図16に示した楽音合成システムは、弓弾
きされる弦の音をシミュレートするために有用である。
一般的に、このような音の正確なシミュレーションに
は、励振信号およびそのループを循環する信号を取り込
むための非リニア性のジャンクションを有し、非リニア
関数に従って信号をフィードバックする遅延ループが必
要である。しかし、図16の楽音合成システムは、前記
非リニア性のジャンクションを必要せず、それにも関わ
らず、フィルタ付きの遅延ループおよび時間変化する励
振信号のみを使用することによって、弓弾きされる弦の
高品質のシミュレーションを実現できる。なお、この点
に関し、各励振信号自体は、時間変化するものである
が、比較的短い固定された持続時間を有するものであ
る。弓弾きされる弦のシミュレート音のような持続した
楽音を発生するには、各励振信号が複数回反復され、各
励振信号の相対的強度の時間変化は所望の楽音変化をも
たらす。
The tone synthesis system shown in FIG. 16 is useful for simulating the sound of a bowed string.
In general, accurate simulation of such sound requires a delay loop that has a non-linear junction to capture the excitation signal and the signal circulating through the loop, and feeds back the signal according to a non-linear function. is there. However, the tone synthesis system of FIG. 16 does not require the non-linear junction, and nevertheless uses only a filtered delay loop and a time-varying excitation signal to create a bowed string. High quality simulation can be realized. In this regard, each excitation signal itself is time-varying but has a relatively short fixed duration. To generate a sustained tone, such as a simulated bowed string, each excitation signal is repeated multiple times, and a temporal change in the relative intensity of each excitation signal results in the desired tone change.

【0040】図17には、演算上の重要な利点をもたら
す変更例が示されている。一般的に、楽音の初期的なア
タック部は、意義ある高周波数情報を含んでいる。通常
のフィルタ付きの遅延ループにおいて前記アタック部を
適切に合成するためには、前記ループフィルタのサンプ
リングレートは、比較的高いレートに維持されなければ
ならない。これは、前記合成楽音における高周波成分が
より少ないその他の部分には当てはまらない。
FIG. 17 shows a modification which provides a significant computational advantage. Generally, the initial attack portion of a musical tone contains significant high frequency information. In order to properly synthesize the attack portion in a normal delay loop with a filter, the sampling rate of the loop filter must be maintained at a relatively high rate. This does not apply to other parts of the synthesized tone that have less high frequency components.

【0041】図17に示すように、この発明は、励振信
号の1つとして別個のアタック信号を供給し、フィルタ
付きの遅延ループの周囲に迂回させることによって、演
算上の要件を軽減するものである。前記アタック信号
は、トリガ信号に応答して他の励振信号と並列的に読み
出される継続時間が短い(例えば、100msの)高周波信
号を含む。図17において、前記アタック信号は符号8
2の箇所において供給され、増幅器84によってゲイン
制御され、出力合算ジャンクション86に与えられる。
付加的な励振テーブル88は、符号90の箇所において
適当に重み付けされ、92において合算されることによ
って、合成励振信号e(n)を提供する。この合成励振
信号e(n)は、遅延ライン94、ループフィルタ96
および加算器98を含むフィルタ付き遅延ループに入力
される。
As shown in FIG. 17, the present invention reduces computational requirements by providing a separate attack signal as one of the excitation signals and bypassing it around a delay loop with a filter. is there. The attack signal includes a high-frequency signal having a short duration (for example, 100 ms) that is read in parallel with another excitation signal in response to a trigger signal. In FIG. 17, the attack signal is denoted by reference numeral 8.
It is provided at two locations, is gain controlled by an amplifier 84, and is provided to an output summing junction 86.
An additional excitation table 88 is appropriately weighted at 90 and summed at 92 to provide a combined excitation signal e (n). The combined excitation signal e (n) is supplied to the delay line 94 and the loop filter 96.
And a delay loop with a filter including the adder 98.

【0042】高周波成分を処理する必要がないので、前
記ループフィルタ96におけるサンプリングレートは大
変低いレートでよい。例えば、ギターの低いE音のよう
な低音高の音を低コストで発生する場合において、弦ル
ープに入力される励振信号は1.5kHzに制限されてよく、
1.5kHzでハイパスされる記録された音の最初の100msec
が前記アタック信号に使用されてよい。また、3kHzのサ
ンプリングレートが前記遅延ループに使用されてよい。
前記ループの出力信号は、補間回路100によって22kH
zにアップサンプルされ、(同様に22kHzのサンプリング
レートで供給される)前記アタック信号に加算されてよ
い。前記合成励振信号z(n)は所望の高周波成分およ
び低周波成分の両方を含むが、それにも関わらず、前記
遅延ループの処理は大幅に簡略化される。前記弦ループ
のサンプリングレートは、音高の関数として制御されて
よい。
Since there is no need to process high frequency components, the sampling rate in the loop filter 96 may be very low. For example, in the case of generating a low pitch sound such as a low E sound of a guitar at low cost, the excitation signal input to the string loop may be limited to 1.5 kHz,
First 100 ms of recorded sound high-passed at 1.5 kHz
May be used for the attack signal. Also, a sampling rate of 3 kHz may be used for the delay loop.
The output signal of the loop is 22 kHz by the interpolation circuit 100.
may be upsampled to z and added to the attack signal (also provided at a sampling rate of 22 kHz). Although the composite excitation signal z (n) contains both the desired high and low frequency components, nevertheless the processing of the delay loop is greatly simplified. The sampling rate of the string loop may be controlled as a function of pitch.

【0043】この発明の合成技術は、少数の指数関数的
減衰共振モードを有するビブラホン、および、タムタ
ム、マリンバ、鉄琴などその他の打楽器の楽音合成にも
適用可能である。これらの場合、複数のフィルタ付き遅
延ループの出力を合算し、これにより、一連の略調和振
動のモードの合算値として最も重要な共振モードを模す
ることができる。この技術は、吹奏楽器にも適用可能で
ある。この場合の励振テーブルは、前記吹奏楽器の管の
内部からのインパルス応答を、音孔および朝顔部分の外
部に供給する。楽音波形と励振信号との間の相互作用を
与える(典型的には、吹奏楽器の物理的シミュレーショ
ンに使用される)非リニア性のジャンクションが存在し
ないので、自然なアーティキュレーションを得るのは難
しい。しかし、この技術は、簡単に且つ低コストで実施
可能である。
The synthesizing technique of the present invention is also applicable to vibraphones having a small number of exponentially damped resonance modes, and to musical sound synthesis of other percussion instruments such as tom-tom, marimba, and iron harp. In these cases, the outputs of the plurality of delay loops with filters are summed up, whereby the most important resonance mode can be imitated as the sum of a series of substantially harmonic oscillation modes. This technique is also applicable to wind instruments. The excitation table in this case supplies an impulse response from the inside of the wind instrument tube to the outside of the sound hole and the morning glory portion. Natural articulation is difficult to obtain because there are no non-linear junctions (typically used for physical simulation of wind instruments) that provide an interaction between the musical waveform and the excitation signal . However, this technique is simple and inexpensive to implement.

【0044】図18〜図30には、この発明の他の実施
の形態が示されている。この実施の形態は、共振部を
“ダンプ”モードと“リンギィ”モードとに分けること
によって、励振テーブルのサイズを小さくでき、従っ
て、コストを軽減できるものである。この場合、最も少
なくダンプされた共振部分が抽出され、残存するより多
くダンプされた共振部分のみが弦との間で配置順序の入
れ替えが行われる。
FIGS. 18 to 30 show another embodiment of the present invention. In this embodiment, the size of the excitation table can be reduced and the cost can be reduced by dividing the resonance section into the "dump" mode and the "ringy" mode. In this case, the resonance part with the least dump is extracted, and only the remaining resonance part with more dump is replaced with the string in the arrangement order.

【0045】図7および図8に関して上述したように、
最も簡単な例では、集合励振テーブル52は、基本的
に、選択された共振部(例えば、ギター本体)のサンプ
ル化されたインパルス応答になる。より複雑な例におい
て、集合励振信号は、共振部のインパルス応答が励振信
号e(n)によって畳み込まれる前記数式(1)に示し
た畳み込みを実行することによって与えられる。
As described above with reference to FIGS. 7 and 8,
In the simplest example, the collective excitation table 52 is essentially the sampled impulse response of the selected resonator (eg, the guitar body). In a more complex example, the collective excitation signal is provided by performing the convolution shown in equation (1) above, where the impulse response of the resonator is convolved with the excitation signal e (n).

【0046】前記畳み込み結果の長さ、従って、前記テ
ーブルに格納された集合励振信号に影響を与える前記共
振部のインパルス応答r(n)の長さは、その最も少な
くダンプされた共振によって決定されるようにしてい
る。この発明者は、より多くダンプされた共振から、最
も少なくダンプされた共振、すなわち、長く鳴響く(す
なわちリングする)モード(すなわちリンギィモード)
を除去することによって、弦との間で配置順序が入れ替
えられる前記共振部分は、より多くダンプされた部分の
みを有することになる、ことを発見した。この共振部分
は、より短いインパルス応答を有する。
The length of the convolution result, and thus the length of the impulse response r (n) of the resonator, which affects the collective excitation signal stored in the table, is determined by its least damped resonance. I am trying to. The inventor has determined that from the more dumped resonances to the least dumped resonances, ie, the longer ringing (or ringing) mode (ie, Ringy mode).
It has been found that by eliminating the above, the resonating portion, which is swapped in arrangement order with the strings, will only have a portion that is more dumped. This resonating part has a shorter impulse response.

【0047】配置順序が入れ替えられない長くリングす
る部分は、少数の2極フィルタ部またはその他の巡回型
フィルタ構造によってシミュレートされることができ
る。なお、この発明は、決して、ディジタルフィルタに
よる実施に限定されるものではなく、任意の適当なディ
ジタルフィルタまたはアナログフィルタを使用するもの
であってもよい。今日のほとんどのシンセサイザは、発
生された楽音信号について処理後の効果を付与するため
に多数の“付加的な”フィルタを使用しているので、こ
の発明は、前記共振部の“リンギィ”部分として作用す
るこれらのフィルタを利用することによって、前記集合
励振信号を格納するために必要な励振テーブルを大幅に
簡略化できる。
The long ring portions, whose placement order is not interchangeable, can be simulated by a small number of two-pole filter sections or other recursive filter structures. It should be noted that the present invention is by no means limited to implementation with digital filters, and may use any suitable digital or analog filter. Since most synthesizers today use a number of "additional" filters to provide a post-processing effect on the generated tone signal, the present invention provides a "ringy" portion of the resonator. By using these filters that work, the excitation table required to store the collective excitation signal can be greatly simplified.

【0048】図18の(A)には、例えばギターの楽音
発生メカニズムがブロック図で示されており、この例に
おいて、トリガ信号が励振源30に供給されると、該励
振源30は、弦部32を励振するための励振信号e
(n)を発生する。前記弦部32は、最終出力信号x
(n)を発生する共振部34を励振する出力信号s
(n)を発生する。前記共振部34の特性は、図4〜図
6に関して上述したものと同じである。
FIG. 18A is a block diagram showing a tone generation mechanism of, for example, a guitar. In this example, when a trigger signal is supplied to the excitation source 30, the excitation source 30 becomes a string. An excitation signal e for exciting the section 32
(N). The string portion 32 outputs a final output signal x
An output signal s that excites the resonance unit 34 that generates (n)
(N). The characteristics of the resonance section 34 are the same as those described above with reference to FIGS.

【0049】これまで説明した実施の形態のように共振
部34と弦32とを即時に入れ替える代りに、前記共振
部34の特性は、図18の(B)に示すように、先ず、
“ダンプ”共振部102と“リンギィ”共振部104と
に分けられる。典型的には、前記共振部34は、先ず、
測定されたインパルス応答の形で研究される。この測定
されたインパルス応答は、例えば、フォースハンマー、
2チャンネルのA/D変換、および、当業者に知られて
いるMatLab(商標)プログラミング環境に利用可能なシ
ステム同定ソフトウエアを使用することによって得てよ
い。
Instead of immediately replacing the resonating part 34 and the string 32 as in the above-described embodiment, the characteristics of the resonating part 34 are, as shown in FIG.
It is divided into a “dump” resonance section 102 and a “ringy” resonance section 104. Typically, the resonance unit 34 first
It is studied in the form of a measured impulse response. The measured impulse response is, for example, a force hammer,
It may be obtained by using two-channel A / D conversion and system identification software available in the MatLab ™ programming environment known to those skilled in the art.

【0050】前記2つのA/D変換チャンネルの一方
は、フォースハンマーによる打力に比例したフォースハ
ンマー出力を記録するものである。また、他方のA/D
変換チャンネルは、例えば、前記ハンマーによる操作に
対する前記共振部の応答を測定するマイクロホン出力を
記録するものである。前記システム同定ソフトウエア
は、基本的に、測定されたマイクロホン“出力”信号の
中からフォースハンマー“入力”信号を逆畳み込み(デ
コンボルブ:deconvolve)することによって、測定され
たインパルス応答を推定する。
One of the two A / D conversion channels is for recording a force hammer output proportional to the hitting force of the force hammer. Also, the other A / D
The conversion channel records, for example, a microphone output that measures a response of the resonance unit to operation by the hammer. The system identification software basically estimates the measured impulse response by deconvolving the force hammer "input" signal from the measured microphone "output" signal.

【0051】前記逆畳み込み(デコンボルブ)機能を実
現するための単純な技術は、前記“入力”のフーリエ変
換によって前記“出力”のフーリエ変換を分割すること
によって、前記共振部の測定された周波数応答を得るこ
とである。代案として、市販のソフトウエアパッケージ
を使用して、より高度のデコンボルブ処理を行ってもよ
い。いずれかの上記技術を使用し、周波数応答の逆フー
リエ変換を行うことによって、前記インパルス応答が得
られる。
A simple technique for implementing the deconvolution function is to divide the "output" Fourier transform by the "input" Fourier transform, thereby obtaining the measured frequency response of the resonant section. It is to get. Alternatively, a more sophisticated deconvolving process may be performed using a commercially available software package. The impulse response is obtained by performing an inverse Fourier transform of the frequency response using any of the above techniques.

【0052】前記共振部34のインパルス応答が決定さ
れた後、前記インパルス応答の最もリングするモードが
“パラメトリックな形態”に変換される。すなわち、前
記共振部の周波数応答における最も狭い“ピーク”の各
々に対応する精確な共振周波数および共振帯域幅が、確
認され、“リンギィ部分”104に移される。最長のリ
ンギィモードは、最も狭い帯域幅に対応する。また、こ
の最長のリンギィモードは、典型的には、前記周波数応
答における最高のピークを含む。
After the impulse response of the resonance section 34 is determined, the most ringing mode of the impulse response is converted to a "parametric form". That is, the exact resonance frequency and resonance bandwidth corresponding to each of the narrowest "peaks" in the frequency response of the resonator is identified and transferred to the "ringy portion" 104. The longest ringy mode corresponds to the narrowest bandwidth. Also, this longest ringy mode typically includes the highest peak in the frequency response.

【0053】従って、最長のリング時間を有する共振を
測定するための効果的な技術は、前記共振部34の測定
された周波数応答における最も狭く、最も高いスペクト
ルピークの精確な位置および帯域幅を求めることであ
る。狭い周波数応答ピークの中心周波数および帯域幅
は、前記共振部のリンギィ部分104における2つの極
を決定する。フィルタをその極および零点に関して表す
ことは、インパルス応答または周波数応答のような“非
パラメトリック”表現とは異なり、1種の“パラメトリ
ック”なフィルタ表記である。
Thus, an effective technique for measuring the resonance with the longest ring time is to determine the exact location and bandwidth of the narrowest and highest spectral peaks in the measured frequency response of the resonating section 34. That is. The center frequency and bandwidth of the narrow frequency response peak determine the two poles in the ringy portion 104 of the resonator. Representing a filter in terms of its poles and zeros is a type of "parametric" filter notation, as opposed to a "non-parametric" representation such as an impulse response or frequency response.

【0054】当業者に知られているように、測定された
周波数応答ピークをパラメトリックな形態に変換するた
めのソフトウエアを含む市販のシステム同定ソフトウエ
ア製品が利用可能である。このような市販のシステム同
定ソフトウエア製品は、フォースハンマーと完全なデー
タ収集手段とを含むものである。さらに、当業者は、こ
の問題について書いた信号処理文献に精通している。一
例として、“Prony'smethod”は、指数関数的に減衰す
るシヌソイド(2極共振部のインパルス応答)の和につ
いての周波数および帯域幅を推定するための古典的な技
術である。より高度な最近の技術は、“matrix pencil
method(マトリックスペン方式)”と呼ばれている。
As is known to those skilled in the art, commercially available system identification software products are available that include software for converting measured frequency response peaks into parametric form. Such commercially available system identification software products include a force hammer and complete data collection means. Moreover, those skilled in the art are familiar with the signal processing literature that has written on this subject. As an example, "Prony'smethod" is a classic technique for estimating the frequency and bandwidth for the sum of exponentially decaying sinusoids (impulse response of a two-pole resonator). A more advanced recent technology is the “matrix pencil
method (matrix pen method) ".

【0055】図19は、小規模なMatlabプログラムを使
用して実行された、前記共振部34のリンギィ部分10
4をパラメトリック形態に変換する方法を図示するもの
である。図示を簡略化するため、この図示例にあって
は、1つの周波数応答ピークのみが示されている。先
ず、デシベルによるスペクトル規模に基づいて動作する
二次補間用ピークファインダを使用して、前記ピークの
中心周波数が測定される。次に、前記測定されたデータ
をできるだけ忠実に模する周波数応答を有する2極フィ
ルタを設計するために、汎用フィルタ設計関数“invfre
gz ( )”が呼出される。
FIG. 19 shows a ringy portion 10 of the resonance section 34, which was executed using a small-scale Matlab program.
4 illustrates a method of converting 4 to parametric form. For simplicity of illustration, only one frequency response peak is shown in this example. First, the center frequency of the peak is measured using a peak finder for quadratic interpolation that operates based on the spectrum scale in decibels. Next, in order to design a two-pole filter having a frequency response that mimics the measured data as closely as possible, a general-purpose filter design function “invfre
gz () ”is called.

【0056】(図19の例で実行されたように)パラメ
トリックなフィルタ係数を求めるには、ディジタルフィ
ルタを設計するための既知の“equation−error method
(エクエーションエラー方式)”を使用可能である。前
記フィルタ設計プログラムがスペクトルピークに焦点を
当てるよう、同じく図19に示したように、(図上にオ
ーバーレイされるよう再正規化された後)重み付け関数
が使用される。この例に使用される重み付け関数は、0H
zから900Hzの範囲では“1”であり、900Hzから1100Hzの
範囲では“100”であり、その後“1”に戻る。図19の
重み付け関数は、1000Hzのスペクトルピークを中心とす
る矩形関数として現れる。
To determine the parametric filter coefficients (as performed in the example of FIG. 19), a known "equation-error method" for designing a digital filter is used.
(Equation error method) ", so that the filter design program focuses on the spectral peaks, as also shown in FIG. 19 (after renormalization to be overlaid on the figure). A weighting function is used, the weighting function used in this example is 0H
It is “1” in the range from z to 900 Hz, “100” in the range from 900 Hz to 1100 Hz, and then returns to “1”. The weighting function in FIG. 19 appears as a rectangular function centered on the 1000 Hz spectral peak.

【0057】さらに、図19は、前記エクエーションエ
ラー方式によって設計された2極フィルタの大きさ−周
波数−応答のオーバーレイを示している。図示のよう
に、非パラメトリックな周波数応答とパラメトリックな
周波数応答との間の適合度は、前記ピーク近くにおいて
極めて高い。初期に測定された補間済ピーク周波数を使
用することによって、所望のフィルタの極角度を細かく
調整でき、こうして、前記エクエーションエラー方式を
この場合のピーク帯域幅のみを測定するための技術とす
ることができる。当業者に知られているように、信号処
理分野には、スペクトルピークを測定する多数の技術が
存在しており、この発明は、図示された技術に使用され
る場合に限定されるものではない。
FIG. 19 shows a size-frequency-response overlay of a two-pole filter designed by the above-mentioned equation error method. As shown, the fit between the non-parametric and parametric frequency response is very high near the peak. By using the initially measured interpolated peak frequency, the polar angle of the desired filter can be fine-tuned, thus making the equation error technique a technique for measuring only the peak bandwidth in this case. Can be. As known to those skilled in the art, there are numerous techniques for measuring spectral peaks in the field of signal processing, and the invention is not limited to use with the techniques shown. .

【0058】前記共振部34のリンギィ部分104をパ
ラメトリック形態に変換する他の方法は、前記共振部の
極を求めるために、周知の線形予測符号化(LPC)技
術を使用した後に多項因数分解を行うものである。前記
LPCは、スペクトルピークを模するには特に優れてい
る。z平面の単位円に最も近い極が、前記共振部34の
リンギィ部分104について選択可能である。
Another method of converting the ringy portion 104 of the resonator 34 to a parametric form is to use a well-known linear predictive coding (LPC) technique followed by a polynomial factorization to determine the poles of the resonator. Is what you do. The LPC is particularly excellent for simulating a spectral peak. The pole closest to the z-plane unit circle is selectable for the ringy portion 104 of the resonator 34.

【0059】前記リンギィ部分104を実現するために
前記LPCまたはその他任意の“最小位相”のパラメト
リック形態を使用する場合、これに対応する“ダンプ”
部分102は、特に線形予測符号化およびシステム識別
に関して周知の処理である“逆フィルタ処理”と呼ばれ
ている処理を利用することによって、前記共振部34の
完全インパルス応答、および、パラメトリックなすなわ
ちリンギィ部分104から算出可能である。
If the LPC or any other "minimum phase" parametric form is used to implement the ringy portion 104, the corresponding "dump"
Portion 102 uses a process called "inverse filtering", which is a process well known in particular for linear predictive coding and system identification, to provide the full impulse response of the resonator 34 and the parametric or ringgit It can be calculated from part 104.

【0060】前記逆フィルタは、その零点が前記リンギ
ィ部分104の極に等しいオールゼロフィルタを用意す
ることによって構成される。前記リンギィ部分104が
零点を有するものである場合、これらの零点は、前記逆
方向フィルタの極となるので安定しなければならない。
ディジタルフィルタの場合、前記零点は、z平面におい
て1未満の大きさを有する必要がある。また、アナログ
フィルタの場合、前記零点はs平面の左半分に位置しな
ければならない。このようなフィルタは、“最小位相”
フィルタと呼ばれている。前記リンギィ部分104の推
定されたパラメトリック形態において最小ではない位相
が得られる可能性を小さくするには、既知のケプトスラ
ム“畳み込み”技術のような非パラメトリック方式を使
用して、共振部の初期のインパルス応答を最小位相イン
パルス応答に変換することが有用である。
The inverse filter is constructed by providing an all-zero filter whose zeros are equal to the poles of the ringy portion 104. If the ringy portion 104 has zeros, these zeros must be stable because they become the poles of the inverse filter.
In the case of a digital filter, the zero must have a magnitude less than 1 in the z-plane. In the case of an analog filter, the zero point must be located on the left half of the s plane. Such filters are known as “minimum phase”
It is called a filter. To reduce the likelihood of obtaining a non-minimum phase in the estimated parametric form of the ringy portion 104, the initial impulse of the resonator may be reduced using a non-parametric scheme such as the known keptoslam "convolution" technique. It is useful to convert the response to a minimum phase impulse response.

【0061】ディジタルフィルタおよびアナログフィル
タのいずれの場合においても、零点が非最小位相である
場合、同じ周波数応答の大きさを持つ最小位相フィルタ
を実現できるよう、これらの零点は適当な周波数軸の周
りに反映されなければならない。こうして、前記逆フィ
ルタは、“残差”信号を得るために、前記共振部の完全
インパルス応答に適用される。この残差信号は、前記
“ダンプ部分”102のインパルス応答であり、前記弦
との配置順序入れ替え、および、“爪弾き音”信号のよ
うな弦励振信号との畳み込みに適している。前記残差信
号が前記リンギィ部分104すなわちパラメトリック共
振部(この場合、最小位相フィルタ)に供給される場
合、前記共振部34のオリジナルのインパルス応答を高
い精度で実現できる。一般的に、この場合の精度は、単
に、逆方向および順方向のフィルタ演算の間に発生する
数値丸め誤差によって影響される。
In both digital and analog filters, if the zeros are non-minimum in phase, these zeros will be around the appropriate frequency axis so that a minimum phase filter with the same magnitude of frequency response can be realized. Must be reflected in Thus, the inverse filter is applied to the full impulse response of the resonator to obtain a "residual" signal. This residual signal is an impulse response of the “dump portion” 102 and is suitable for rearranging the arrangement order with the strings and convolving with a string excitation signal such as a “plucking sound” signal. When the residual signal is supplied to the ringy portion 104, that is, the parametric resonator (in this case, the minimum phase filter), the original impulse response of the resonator 34 can be realized with high accuracy. In general, the accuracy in this case is simply affected by numerical roundoff errors that occur during the backward and forward filter operations.

【0062】この発明者は、オールポールフィルタが便
利で操作が容易であると判断した。オールポールフィル
タは常に最小位相であり、前記LPC技術はこれらを容
易に算出する。当業者が理解するように、所定数の極お
よび零点を有するパラメトリック部分を発生可能なフィ
ルタ設計技術は多く存在しており、重み付け関数を使用
して、前記方法をインパルス応答34の最長にリングす
る成分に導くことができる。図19に図示したエクエー
ションエラー方式は、極のみならずパラメトリックすな
わちリンギィ部分の零点をも算出可能な方法の一例であ
る。こうして、前記パラメトリック部分104は、任意
数の極および零点を有してよく、任意の既知のフィルタ
実施技術を使用して実施してよい。
The present inventor has determined that the all-pole filter is convenient and easy to operate. All-pole filters are always minimum phase, and the LPC technique easily calculates them. As will be appreciated by those skilled in the art, there are many filter design techniques capable of generating a parametric portion having a predetermined number of poles and zeros, and using a weighting function to ring the method to the longest of the impulse response 34. Can lead to ingredients. The equation of error shown in FIG. 19 is an example of a method that can calculate not only poles but also parametric, ie, zeros in the ringy portion. Thus, the parametric portion 104 may have any number of poles and zeros and may be implemented using any known filter implementation techniques.

【0063】既知のディジタルフィルタ実施技術は、二
次フィルタ部分の直列接続および並列接続を含むもので
ある。当該技術分野において知られているように、任意
のリニアの時間変化型(LTI)フィルタの伝達関数
は、初歩的な二次部分の直列接続に組み込み可能であ
る。また、同様に当該技術分野において知られているよ
うに、すべてのLTIフィルタは、“部分分数拡張”演
算によって並列的な二次部分の和に分けられる。各前記
二次部分は、1つの周波数のみにおいて共振可能である
か、または、全く共振できないものである。
[0063] Known digital filter implementation techniques involve serial and parallel connections of the secondary filter sections. As is known in the art, the transfer function of any linear time-varying (LTI) filter can be incorporated into a series connection of rudimentary secondary parts. Also, as is also known in the art, all LTI filters are divided into parallel sums of quadratic parts by a "partial fractional extension" operation. Each said secondary part is capable of resonating at only one frequency or not resonating at all.

【0064】図20には、一般的な二次フィルタ部の
“Direct Form I”と呼ばれている実施形態(2つまで
の極、2つまでの零点および1つのゲイン係数)が示さ
れている。他の実施形態はいくつかあるが、このDirect
Form Iは、すべての乗算器の出力が典型的には2の補
数の演算を使用する共通の加算器に送られるので、数値
的には好ましい選択である。その結果、その結果、オバ
ーフローは出力の1つの桁のみに生じる。最高の品質を
得るために、フィードバック信号(図において、これら
のすべてはスケーリング係数b0〜b2の右方向)は2倍
の精度で実施可能である。これに応じて励振テーブルが
スケーリングされる場合、図20の係数b0は除去可能
である。図において、
FIG. 20 shows an embodiment of a general second-order filter section called “Direct Form I” (up to two poles, up to two zeros and one gain factor). I have. Although there are several other embodiments, this Direct
Form I is a numerically preferred choice because the output of all multipliers is sent to a common adder that typically uses two's complement arithmetic. As a result, the overflow only occurs in one digit of the output. To obtain the highest quality, the feedback signals (all of which in the figure are to the right of the scaling factors b0 to b2) can be implemented with twice the precision. If the excitation table is scaled accordingly, the coefficient b0 in FIG. 20 can be removed. In the figure,

【数2】 は、1単位(1サンプリング周期)の遅延を実現する、
単位遅延要素である。
(Equation 2) Realizes a delay of one unit (one sampling cycle),
It is a unit delay element.

【0065】二次フィルタ部が共振するものである場
合、その共振周波数および共振帯域幅は、次の式に従っ
て、フィードバック係数a1、a2によって決定される。 a1 = -2 R cos(2 Pi Fr / Fs ) (2) a2 = R2 (3) ここで、Frは共振周波数をサイクル/秒すなわちヘルツ
(Hz)で表した値であり、Fsはディジタルオーディオサ
ンプリングレートをHzで表した値であり、Piは3.141...
であり、Rは次の数式によって共振帯域幅に関連付けら
れる極半径である。 R = exp(-Pi Br / Fs) (4)
When the secondary filter resonates, its resonance frequency and resonance bandwidth are determined by the feedback coefficients a1 and a2 according to the following equations. a1 = -2 R cos (2 Pi Fr / Fs) (2) a2 = R 2 (3) where, Fr is a value representing the resonant frequency in cycles / sec That hertz (Hz), Fs is a digital audio The sampling rate is expressed in Hz, Pi is 3.141 ...
Where R is the pole radius associated with the resonance bandwidth by the following equation: R = exp (-Pi Br / Fs) (4)

【0066】二次共振部に関する減衰Trの時定数は、 Tr = 1 / (Pi Br) (5) によって、帯域幅に関連付けられる。The time constant of the damping Tr for the secondary resonance section is related to the bandwidth by Tr = 1 / (PiBr) (5).

【0067】前記時定数は、前記共振部のインパルス応
答が、1/e = exp(-1) で表せる率で減衰する時間(秒)
として定義される。この実施の形態において、“最もリ
ングする”二次部、すなわち、最長の減衰時間Tr(また
は、最小の帯域幅Br)を有する部分を識別する必要があ
る。これらの部分は、明確に、前記本体共振部34のパ
ラメトリック部分104の二次部として実施してよい。
The time constant is defined as a time (second) in which the impulse response of the resonance section attenuates at a rate expressed by 1 / e = exp (-1).
Is defined as In this embodiment, it is necessary to identify the "most ringing" secondary, that is, the part with the longest decay time Tr (or the smallest bandwidth Br). These parts may obviously be implemented as secondary parts of the parametric part 104 of the body resonance part 34.

【0068】図21は、2つの極のみを有する上記ほど
一般的ではない二次共振部を示す図である。前記パラメ
トリック部分104がオールポール型として選択され、
二次部が直列接続される場合に、この形態を使用でき
る。また、図22は、2つの2極部の直列接続を示す図
である。おそらくこれは最も便利な選択であろうが、こ
の発明者は、これが2つの二次部が並列接続された図2
3の例ほど数値的な性能において優れたものではない、
ということを発見した。当業者によって認識されるよう
に、適当な伝達関数の部分分数拡張は、各々が多くても
1つの零点と2つまでの極とを有する並列的な二次部を
もたらす。
FIG. 21 shows a less common secondary resonator having only two poles. The parametric portion 104 is selected as an all-pole type,
This configuration can be used when the secondary parts are connected in series. FIG. 22 is a diagram showing a series connection of two two-pole parts. Perhaps this is the most convenient choice, but the inventor has shown that this is a two-part parallel connection in FIG.
Not as good in numerical performance as the 3 example,
I discovered that. As will be appreciated by those skilled in the art, a suitable fractional extension of the transfer function will result in parallel quadratic parts each having at most one zero and up to two poles.

【0069】一般的に、ディジタルフィルタが互いに素
な共振を発生する(すなわち、共振が周波数領域におい
て重なり合わない)場合、直列の二次部より並列の二次
部を使用することが数値的に好ましい。これは、直列の
二次部を使用した場合、ある周波数で共振ピークを得る
ためには、共振していない他のすべてのフィルタ部によ
って信号減衰を補償することも必要である、ということ
を考慮することによって理解することができる。一方、
並列の二次部を使用した場合には、共振している二次部
が基本的に単独で共振動作を行う。このように、概し
て、図23に示した並列の二次部は、図22に示した直
列の二次部より数値的に優れている。しかし、並列の二
次部は、直列の二次部に比べて算出するのに便利ではな
く、各々の出力の位相を適切に合せるためには、各二次
部ごとに零点を必要とする。
In general, when a digital filter produces disjoint resonances (ie, resonances do not overlap in the frequency domain), it is numerically preferable to use a parallel secondary rather than a series secondary. preferable. This takes into account that if a series secondary is used, it is also necessary to compensate for the signal attenuation by all other non-resonant filter sections in order to obtain a resonance peak at a certain frequency. You can understand by doing. on the other hand,
When a parallel secondary part is used, the resonating secondary part basically performs resonance operation independently. Thus, in general, the parallel secondary shown in FIG. 23 is numerically superior to the series secondary shown in FIG. However, a parallel secondary is less convenient to calculate than a serial secondary, and requires a zero for each secondary to properly phase the outputs.

【0070】ほとんどの市販されている楽音シンセサイ
ザに設けられた効果プロセッサは、普通、“パラメトリ
ック・イコライザ部”を備えている。典型的には、各前
記パラメトリック・イコライザ部は、b0、b1、b2が
1つのゲイン制御を実現するよう制限されている図20
に示したような二次共振部である。通常、前記イコライ
ザ部のパラメータは、各イコライザ部ごとの中心周波
数、帯域幅およびゲインである。このため、普通、合成
された楽音における様々な周波数帯域の混合を調整する
ために使用されるパラメトリック・イコライザ部は、所
望の本体共振部のリンギィモードを実現するためにも使
用可能である。
The effects processor provided in most commercially available tone synthesizers usually includes a "parametric equalizer unit". Typically, each of the parametric equalizer units is limited so that b0, b1, and b2 realize one gain control.
Is a secondary resonance section as shown in FIG. Usually, the parameters of the equalizer section are a center frequency, a bandwidth and a gain for each equalizer section. For this reason, the parametric equalizer section usually used for adjusting the mixing of various frequency bands in the synthesized musical tone can also be used to realize a desired ringing mode of the main body resonance section.

【0071】前記共振部の分解が完了し、パラメトリッ
ク部すなわちリンギィモード部104が実現されると、
上記実施の形態において図18の(C)の如くなされた
ように、前記共振部34の最も多くダンプされた共振が
弦32と配置替えされる。次に、図18の(D)に示し
たように集合励振信号106を発生するために、このダ
ンプ共振部102は、例えば上記数式(1)を使用し
て、励振信号30と畳み込まれる。
When the disassembly of the resonance section is completed and the parametric section, that is, the ringy mode section 104 is realized,
As shown in FIG. 18C in the above-described embodiment, the most dumped resonance of the resonance section 34 is replaced with the string 32. Next, in order to generate the collective excitation signal 106 as shown in FIG. 18D, the dump resonance unit 102 is convolved with the excitation signal 30 using, for example, the above equation (1).

【0072】このように、この実施の形態にあっては、
トリガ信号が集合励振信号106に与えられ、該集合励
振信号106は、励振信号a(n)を介して弦32を励
振する。こうして、前記弦32は、入力信号を処理し、
前記共振部34の長くリングする成分を含まない出力信
号r(n)を発生する。一方、これらの長くリングする
成分は、弦32の出力側において、合成中の信号の性質
に応じて直列または並列接続された、例えば多数の2極
フィルタ部である共振フィルタで構成されていてよいリ
ンギィモード共振部104を介して供給される。その結
果として該共振部104から出力される信号は、楽音信
号となる。
As described above, in this embodiment,
A trigger signal is provided to the collective excitation signal 106, which excites the string 32 via the excitation signal a (n). Thus, the string 32 processes the input signal,
An output signal r (n) that does not include the long ring component of the resonance section 34 is generated. On the other hand, these long-ring components may be configured on the output side of the string 32 by resonant filters, for example a number of two-pole filter units, connected in series or in parallel depending on the nature of the signal being synthesized. It is supplied via the ringy mode resonance unit 104. As a result, the signal output from the resonance unit 104 becomes a tone signal.

【0073】パラメトリックな共振部すなわちリンギィ
モード共振部104を別途有することによる付加的な利
点は、分解されていない共振部34ではただ1つの出力
信号のみが容易に利用可能であるのに対して、複数の出
力信号が利用可能になる、ということである。これら複
数の出力信号は、合成される楽音の品質を様々に向上さ
せるために使用可能である。一例として、前記並列接続
された二次共振部の出力は、様々異なる位置にステレオ
的に“パン(pan)”されることができる。このパンニ
ングは、シミュレートされる楽器の共振モードの空間的
な分布を模するよう選択可能である。このステレオ配置
をわずかに変更することによって、空間的に移動する楽
器をシミュレートできる。
An additional advantage of having a separate parametric or ringy mode resonator 104 is that only one output signal is readily available in the unresolved resonator 34, whereas Is available. These plurality of output signals can be used to variously improve the quality of a synthesized musical tone. As an example, the outputs of the secondary resonators connected in parallel can be "panned" stereoscopically at various locations. This panning can be selected to mimic the spatial distribution of the resonant modes of the simulated instrument. By slightly altering this stereo arrangement, a spatially moving instrument can be simulated.

【0074】前記パラメトリックな共振部すなわちリン
ギィモード共振部104の個々の共振部の様々なステレ
オ配置を実現するために、図23に示した2つの共振部
出力を取り込む1つの加算器は、一方が“左チャンネ
ル”用、他方が“右チャンネル”用である2つの加算器
によって置き換えられる。また、各前記共振部ごとに、
例えば乗算器である2つのスケーリング手段が使用さ
れ、一方のスケーリング手段は左チャンネルに合算され
る前の出力信号をスケーリングし、他方のスケーリング
手段は右チャンネルに合算される前の出力信号をスケー
リングする。それぞれのスケーリング係数を調節するこ
とによって、前記左チャンネルおよび右チャンネルに送
られる前記出力信号の量が、前記信号のステレオ配置を
決定することになる。
In order to realize various stereo arrangements of the individual resonating portions of the parametric resonating portion, ie, the ringy mode resonating portion 104, one adder for taking in two resonating portion outputs shown in FIG. It is replaced by two adders, one for the "left channel" and the other for the "right channel". Further, for each of the resonance units,
Two scaling means are used, for example multipliers, one scaling means scales the output signal before being summed to the left channel and the other scaling means scales the output signal before summing to the right channel. . By adjusting the respective scaling factors, the amount of the output signal sent to the left and right channels will determine the stereo placement of the signal.

【0075】上記のように2つのスケーリング手段が使
用される場合、各共振部の“b”係数(例えば、図23
のb0aおよびb0b)のうちの1つを省くことができ
る。このため、ステレオ配置にためには、1つの付加的
な乗算器を必要とするだけですむ。また、前記ステレオ
配置の角度は、しばしば、あまり決定的な要素ではない
ので、前記2つのスケーリング係数は、0,1/8, 1/4, 3
/8, 1/2, 5/8, 3/4, 7/8, 1という値のみを想定できる
数のような、乗算を必要としない特別にクオンタイズさ
れた数であってよい。例えば、これらの数による乗算
は、1回または2回のシフトおよび零点または1つの固
定小数点加算もしくは減算を使用して(二値の固定小数
点で)実行可能である。
When two scaling means are used as described above, the "b" coefficient of each resonance section (for example, FIG. 23)
B0a and b0b) can be omitted. Thus, only one additional multiplier is required for a stereo arrangement. Also, since the angle of the stereo configuration is often not a critical factor, the two scaling factors are 0, 1/8, 1/4, 3
It may be a specially quantized number that does not require multiplication, such as a number that can only assume the values / 8, 1/2, 5/8, 3/4, 7/8, 1. For example, multiplication by these numbers can be performed (with binary fixed point) using one or two shifts and zeros or one fixed point addition or subtraction.

【0076】この実施の形態に係る技術を使用して実現
可能な励振テーブルのサイズ縮小は、ダンプ量が最も小
さい1つのモードが除外される前後における理想的なギ
ター本端の合成インパルス応答を観察することによって
例証されることができる。図24は、100Hzで共振する
シミュレートされたギター本体の初期インパルス応答を
示す図である。既知のように、ギターにおいては、一般
的に、ギター本体の主な共振は最長のリンギング共振を
提供し、故に、図25に示すような前記本体のインパル
ス応答のダンプ量が最も少ないリンギング要素を発生す
る。図26かに分るように、この単一の、二次の、ダン
プ量が最も少ない、100Hzの共振成分を除去することに
よって、前記励振テーブルを1桁短縮化できる。この例
において、前記除去される成分は、例えば、100Hzの共
振周波数を有する図21に示した単一の二次共振フィル
タ104によって作り出すことができる。
The size reduction of the excitation table which can be realized by using the technique according to the present embodiment is achieved by observing an ideal composite impulse response of the guitar end before and after one mode having the smallest dump amount is excluded. Can be illustrated by doing so. FIG. 24 shows the initial impulse response of a simulated guitar body resonating at 100 Hz. As is known, in guitars, the main resonance of the guitar body generally provides the longest ringing resonance, and therefore, a ringing element with the least amount of dumping of the body impulse response as shown in FIG. appear. As can be seen from FIG. 26, the excitation table can be shortened by one digit by removing this single, secondary, and least-resonant 100 Hz resonance component. In this example, the component to be removed can be created, for example, by a single secondary resonance filter 104 shown in FIG. 21 having a resonance frequency of 100 Hz.

【0077】図27〜図29は、実際の古典ギターから
測定されたデータを使用する上記と同様な例を示す図で
ある。図27は、既知のケプトスラム“畳み込み”技術
を使用して最小位相に変換された共振部34の推定イン
パルス応答を示す。この場合、一方が110Hz、他方が220
Hzである2つの長くリングする低周波共振が存在する。
各々が周波数応答におけるスペクトルピークを発生する
2つのリング共振が存在するので、パラメトリック共振
部104は、少なくとも4つの極を有する必要がある。
前記エクエーションエラー方式を使用して算出されたこ
の4極のパラメトリック共振部104のインパルス応答
は、図28に示されている。逆方向フィルタ処理が行わ
れたが、図29には、残差インパルス応答102が示さ
れている。約12msecのインターバルで現れる小さなノイ
ズバーストは、図示された測定を行うために励振去れた
ギター弦のピッチに関連したものであり、この例には関
係ない。
FIGS. 27 to 29 are views showing similar examples using data measured from an actual classical guitar. FIG. 27 shows the estimated impulse response of the resonator 34 converted to a minimum phase using the known Keptoslam "convolution" technique. In this case, one is 110 Hz and the other is 220
There are two long ringing low frequency resonances in Hz.
Since there are two ring resonances, each producing a spectral peak in the frequency response, the parametric resonator 104 needs to have at least four poles.
FIG. 28 shows the impulse response of the four-pole parametric resonator 104 calculated using the equation error method. Although the backward filtering has been performed, FIG. 29 shows the residual impulse response 102. The small noise bursts that appear at intervals of about 12 msec are related to the pitch of the guitar strings that were extruded to make the measurements shown and are not relevant in this example.

【0078】この実施の形態に従って実現可能な励振テ
ーブルのサイズ縮小は、この楽音シンセサイザ全体のコ
ストを相当節約する。さらに、この実施の形態は比較的
簡単な共振フィルタを使用して“リンギィ”モード共振
部を実現し、且つ、前記フィルタが現在製造中のほとん
どのシンセサイザに既に存在するものであるので、付加
的なコストが必要でない。
The reduction in the size of the excitation table which can be realized according to this embodiment considerably saves the overall cost of the tone synthesizer. Further, this embodiment implements a "ringy" mode resonator using a relatively simple resonant filter, and has the additional feature that the filter is already present in most synthesizers currently in production. No cost is required.

【0079】前記共振部34のインパルス応答の最長リ
ンギング共振モードをパラメトリック部104に抽出す
ることによって実現されるコスト節約は、とりわけ、
(1)前記インパルス応答の継続時間、(2)前記最長
リンギィ共振モードを抽出した後に残る前記インパルス
応答の継続時間、(3)メモリのコスト、および、
(4)二次フィルタ部を実現するコストによって左右さ
れる。現在のハードウエアの傾向によれば、ローカルに
は少量のメモリのみが利用可能な次第によりコンパクト
化している構成において、より高速の処理を行うプロセ
ッサが提供されている。より多くのプロセッサ利用を犠
牲にしたメモリ使用量の減少は、歓迎すべきトレードオ
フ(引き換え)である。
The cost savings realized by extracting the longest ringing resonance mode of the impulse response of the resonance unit 34 to the parametric unit 104 are, among other things,
(1) the duration of the impulse response; (2) the duration of the impulse response remaining after extracting the longest ringing resonance mode; (3) the cost of the memory;
(4) It depends on the cost of realizing the secondary filter unit. According to current hardware trends, processors are provided that perform faster processing in increasingly smaller configurations where only a small amount of memory is available locally. Reducing memory usage at the expense of more processor utilization is a welcome trade-off.

【0080】このようにして、この実施の形態は、上記
第1の実施の形態の全体的な効果と同等の効果、すなわ
ち、従来必要であった高価で複雑な本体フィルタを不要
にできる。しかし、この実施の形態において、共振部を
そのダンプ成分に基づいた成分に抽出することによっ
て、共振フィルタを使用して簡単に模することができる
共振部を維持可能であり、かなりより複雑なダンプ部
を、下流側の共振特性を提供する集合励振信号を作り出
す励振と畳み込み可能である。
In this manner, this embodiment can provide an effect equivalent to the overall effect of the first embodiment, that is, eliminate the need for an expensive and complicated main body filter which has been conventionally required. However, in this embodiment, by extracting the resonating part into a component based on its dump component, it is possible to maintain a resonating part that can be easily simulated using a resonant filter, and a much more complex dump The section can be convolved with an excitation that produces a collective excitation signal that provides a downstream resonance characteristic.

【0081】さらに、この技術は、既存の共振フィルタ
を使用してリンギィモード共振部を実現することによっ
てシンセサイザの能力を利用しながら、サイズが大きな
共振部の大部分を除去し、励振テーブルのサイズを小さ
くすることによって、楽音合成処理を簡略化することが
できる。この技術は、図15〜図17に示したような複
数の励振テーブルの使用を含む他の実施の形態と共に使
用可能である。
Further, this technique removes most of the large-sized resonance part and reduces the size of the excitation table while utilizing the capability of the synthesizer by realizing the ringy mode resonance part using the existing resonance filter. By reducing the size, the tone synthesis processing can be simplified. This technique can be used with other embodiments including the use of multiple excitation tables as shown in FIGS.

【0082】図18〜図29に関して上述した実施の形
態は図3、図12等に示した上記実施の形態の遅延ルー
プと共に使用されることもできるが、図30には、自己
フランジ弦すなわち仮想的にデチューンされた弦をシミ
ュレート可能な改良型のフィルタ付き遅延ループが示さ
れている。図30に示すように、入力信号(例えば、a
(n))は、加算器108および1周期遅延要素110
に与えられる。
Although the embodiment described above with reference to FIGS. 18-29 can also be used with the delay loop of the above embodiment shown in FIGS. 3, 12, etc., FIG. An improved filtered delay loop capable of simulating a detuned string is shown. As shown in FIG. 30, an input signal (for example, a
(N)) includes an adder 108 and a one-cycle delay element 110
Given to.

【0083】前記遅延要素110は2つの出力を発生す
る。第1の出力は、移動式の被補間タップ112、すな
わち、前記遅延要素110のラインに沿って連続的に変
化する位置から取り出されることによって該取り出しポ
イントに比例した量だけ遅延された出力である。この出
力は、時間変化する値であってよいスケーリング係数g
によってスケーリングされることができる。前記遅延要
素110の出力は加算器114にも与えられ、こうし
て、前記加算器114は、ローパスフィルタ116およ
びその次の加算器108にフィードバックする。前記移
動式の被補間タップ112の出力は、前記加算器114
の下流側であって前記遅延ループの外部に設けられた加
算器118に与えられる。
The delay element 110 produces two outputs. The first output is a mobile interpolated tap 112, ie, an output that is delayed from the continuously changing position along the line of the delay element 110 by an amount proportional to the removal point. . This output is a scaling factor g, which may be a time-varying value.
Can be scaled by The output of the delay element 110 is also provided to an adder 114, which feeds back to a low pass filter 116 and subsequent adder 108. The output of the movable tap to be interpolated 112 is
Downstream of the delay loop and outside the delay loop.

【0084】上記構成によって、弦シンセサイザでは高
いコストを要する効果を奏するいくつかの特徴が実現さ
れる。先ず、低速で前後に移動式の被補間タップを使用
してフランジ弦が実現可能である。理想的には、多数の
独立に移動するタップは、(例えば、図30において破
線で示すように)最良のフランジ効果を奏する。各前記
タップは、前記出力に対して移動式の櫛形フィルタ処理
を付加する。単一の非移動式のタップは、前記弦に沿う
爪弾き、叩き弾きまたはその他の励振操作の位置をシミ
ュレートするために必要な固定された櫛形フィルタ処理
を実現することができる。この場合、前記物理的な励振
の正確な位置は十分には聞き取れないので、非移動式の
タップは補間を必要としない。
With the above configuration, several features of the string synthesizer can be realized which have the effect of requiring high cost. First, a flanged chord can be realized at low speed using a back and forth movable interpolated tap. Ideally, a large number of independently moving taps will provide the best flange effect (eg, as shown by the dashed lines in FIG. 30). Each of the taps adds moving comb filtering to the output. A single non-movable tap can provide the fixed comb filtering required to simulate the position of a pluck, tap, or other excitation operation along the string. In this case, the non-moving taps do not require interpolation since the exact location of the physical excitation is not fully audible.

【0085】フランジ弦のシミュレーションの他に、よ
り高速の一方向性のタップを使用することによって、デ
チューンされた“第2の弦”をシミュレートできる。こ
の場合、前記タップの速度はドップラー偏移に対応す
る。前記移動式のタップが図30の右側に移動する速度
が速ければ速いほど、前記入力信号中のすべての周波数
のドップラー偏移が遅くなる。一方、前記移動式のタッ
プが図30の左側に移動する速度が速ければ速いほど、
前記周波数のドップラー偏移が速くなる。この実施の形
態において、前記移動式のタップが前記遅延ラインの端
に到達すると、該タップは、なんらかの方法で、他方側
に“循環”する必要がある。
In addition to simulating flanged strings, a detuned "second string" can be simulated by using faster one-way taps. In this case, the speed of the tap corresponds to the Doppler shift. The faster the moving tap moves to the right in FIG. 30, the slower the Doppler shift of all frequencies in the input signal. On the other hand, the faster the movable tap moves to the left in FIG.
The Doppler shift of the frequency is faster. In this embodiment, when the mobile tap reaches the end of the delay line, the tap must somehow "circulate" to the other side.

【0086】最も簡単な例において、簡単な循環方法が
使用できる。前記遅延ラインの入口側端部に到達した一
方のタップの出力がフェードインすると同時に、前記遅
延ラインの出口側端部に到達した他方のタップの出力が
零点にフェードするようクロスフェードすることによっ
て、より良好な音が得られる。かくして、この場合、ク
ロスフェードの間、2つの移動式の非補間タップがアク
ティブ状態になる。より手のこんだ循環は、前記遅延ラ
インに沿う適当なジャンプ箇所を捜すことである。例え
ば、可能な場合、前記回り込みはゼロクロス点において
行われるようしてもよいし、様々な遅延ポイントでの相
関作用を算出してもよい。これらの技術のすべては、
“ハーモナイザ”および“ピッチシフト”アルゴリズム
との関係において、ある程度知られた技術である。異な
るタップ速度のタップを付加することによって、その他
のデチューンされた弦をシミュレートすることができ
る。このようにして時間変化するわずかに異なるチュー
ニングの、多数の仮想的な弦を作り出すことによって、
快い“コーラス効果”が得られる。
In the simplest case, a simple circulation method can be used. By cross-fading so that the output of one tap that has reached the entrance end of the delay line fades in and the output of the other tap that has reached the exit end of the delay line fades to zero at the same time, A better sound is obtained. Thus, in this case, during the crossfade, two mobile, non-interpolated taps are active. A more elaborate cycle is to look for a suitable jump along the delay line. For example, if possible, the wraparound may be performed at a zero crossing point, or the correlation at various delay points may be calculated. All of these technologies are
It is a technique that has been known to some extent in the context of "harmonizer" and "pitch shift" algorithms. By adding taps of different tap speeds, other detuned strings can be simulated. By creating a large number of virtual strings in this way with slightly different tunings that change over time,
A pleasant "chorus effect" is obtained.

【0087】フランジングおよびドップラー偏移を使用
して、振動弦のカプラー効果を模することができる。こ
のようなカプリングは、リングする音の倍音の振幅エン
ベロープにおいて、ゆっくりしたうなりを発生する。
(あまり深くないノッチを有する)移動式の櫛形フィル
タは、フランジングによって、質的に同様な効果を奏す
ることができる。代案として、弦の出力を仮想的にデチ
ューンされた弦と加算することによって、同等な効果が
達成される。特定の例として、図30のスケーリング係
数gを0.25に設定し、前記タップ速度を0.25%のドップ
ラー周波数偏移を発生するよう設定すると、わずかにミ
ス同調されている2つの弦の間の和は、電気ギターに見
られるものと同様なうなりを発生する。
Flanging and Doppler shift can be used to simulate the vibrating string coupler effect. Such coupling produces a slow beat in the amplitude envelope of the overtones of the ringing sound.
Mobile comb filters (with notches that are not too deep) can have a qualitatively similar effect due to flanging. Alternatively, an equivalent effect is achieved by adding the output of the string to a virtually detuned string. As a specific example, if the scaling factor g in FIG. 30 is set to 0.25 and the tap speed is set to produce a Doppler frequency shift of 0.25%, the sum between the two slightly mistuned strings will be Produces a beat similar to that found on electric guitars.

【0088】ほとんどすべての弦楽器音合成において必
要とされる複数弦のカプラー音のシミュレーションは、
この発明を使用する場合、コスト効率が良くなる。従来
においては、同様な複数弦のカプラー音をシミュレート
するためには、複数の弦シミュレータが必要であった。
しかし、この発明では、ただ1つの弦シミュレータを使
用して、複数弦のカプラー効果は1つまたは複数の移動
式タップによって付加されるようになっている。
The simulation of the multi-string coupler sound required in almost all stringed instrument sound synthesis is as follows:
Using the present invention is cost effective. Conventionally, a plurality of string simulators have been required to simulate a similar multi-string coupler sound.
However, in the present invention, using only one string simulator, the multi-string coupler effect is added by one or more mobile taps.

【0089】上記の弦カプラーのシミュレーションの変
更例として、各々が図31に示す弦をシミュレートする
ものである2つのフィルタ付き遅延ループを接続したも
のを用いてもよい。この変更例において、各フィルタ付
き遅延ループの出力が合算され、その合算信号が、好ま
しくは約0.01以下の大きさを有する負の係数を使用して
スケーリングされる。図31に示すように、より精確な
シミュレーションを行うために、前記負の係数は、フィ
ルタによって、測定されたまたは理論的に予測された接
続特性から算出可能な伝達関数-Hb(z)と置き換えられ
る。このようにスケーリングされたまたはフィルタされ
た信号は、フィードバック路を介して各前記フィルタ付
き遅延ループにフィードバック加算され、好ましくは、
前記出力が前記ループから取り出された位置の直後の位
置において前記ループに導入される。カプラー音のため
に使用される出力は、前記ループの任意の位置から取り
出されてよい。
As a modification of the above-described string coupler simulation, a string coupler with two filter-connected delay loops each simulating the string shown in FIG. 31 may be used. In this variation, the outputs of each filtered delay loop are summed and the summed signal is scaled using a negative coefficient, preferably having a magnitude of less than or equal to about 0.01. As shown in FIG. 31, in order to perform a more accurate simulation, the negative coefficient is replaced with a transfer function −Hb (z) that can be calculated from a measured or theoretically predicted connection characteristic by a filter. Can be The signal thus scaled or filtered is feedback-added to each said filtered delay loop via a feedback path, preferably
The output is introduced into the loop at a location immediately after the location taken from the loop. The output used for coupler sound may be taken from any location in the loop.

【0090】このような真正のカプラー法は、N個の弦
につき、次のように行われる。(N個の弦に対応する)
N個のフィルタ付き遅延ループの出力が合算され、この
合算された信号が「−イプシロン」によってスケーリン
グされ(または、-Hb(z)によってフィルタされ)、この
スケーリングされたまたはフィルタされた信号は、好ま
しくは、フィードバック路を介して各前記ループに導入
される。前記スケーリングされた(またはフィルタされ
た)信号は、“ブリッジ”の出力の物理的な解釈を表
す。前記スケーリングされた信号、または、ほとんどの
場合にはスケーリング前の合算信号は、接続された弦の
アセンブリの集合出力に関する優れた選択を提供する。
Such a genuine coupler method is performed as follows for N strings. (Corresponding to N strings)
The outputs of the N filtered delay loops are summed, and the summed signal is scaled by "-epsilon" (or filtered by -Hb (z)), and the scaled or filtered signal is Preferably, it is introduced into each said loop via a feedback path. The scaled (or filtered) signal represents a physical interpretation of the "bridge" output. The scaled signal, or, in most cases, the unscaled sum signal, provides an excellent choice for the aggregate output of the connected string assembly.

【0091】真正カプラーを実施するために負の係数が
使用される場合とは異なり、-Hb(z)のフィルタが使用さ
れる場合には、相互に接続された(カップルされた)す
べてのフィルタ付き遅延ループにおけるループフィルタ
を除去することができる。すなわち、接続されたすべて
のフィルタ付き遅延ループに必要なすべてのフィルタ処
理を提供するために、カプリング・フィルタ-Hb(z)を使
用することができる。個別のループフィルタが使用され
ない場合、前記カプリング・フィルタは共用ループフィ
ルタとみなすことができる。
Unlike the case where negative coefficients are used to implement a true coupler, when a filter of -Hb (z) is used, all interconnected (coupled) filters are used. The loop filter in the attached delay loop can be eliminated. That is, the coupling filter -Hb (z) can be used to provide all the filtering required for all connected delay loops with filters. If a separate loop filter is not used, the coupling filter can be considered a shared loop filter.

【0092】さらに、これらの効果(すなわち、フラン
ジ、デチューンされた弦、コーラス、仮想カプラー、真
正カプラーなど)は、フィルタ付き遅延ループを使用す
るいずれの合成技術にも利用できる。その例としては、
吹奏楽器、金管楽器および打楽器のウエーブガイド合成
がある。
Further, these effects (ie, flanges, detuned strings, choruses, virtual couplers, true couplers, etc.) can be used for any combining technique using a filtered delay loop. For example,
There is a wave guide synthesis of wind instruments, brass instruments and percussion instruments.

【0093】要約すると、この発明に従うと、トリガさ
れた(任意に処理されていてもよい)インパルス応答に
対応する励振信号を供給することによって、高価で複雑
な本体フィルタを必要とすることなく、高品質の“爪弾
かれた”、“叩き弾きされた”および“弓で弾かれた”
楽音を合成できる。弦のような振動要素の下流側に設け
られた共振システムの特性は、該下流側の共振システム
のインパルス応答を考慮した励振信号を適切に発生する
ことによって提供される。
In summary, according to the present invention, by providing an excitation signal corresponding to a triggered (optionally processed) impulse response, the need for expensive and complex body filters is eliminated. High quality “nailed”, “slammed” and “bowed”
Can synthesize musical sounds. The characteristics of a resonant system provided downstream of a vibrating element such as a string are provided by appropriately generating an excitation signal that takes into account the impulse response of the downstream resonant system.

【0094】この発明に係る楽音合成技術は、複雑な本
体フィルタを必要とする従来のシステムに比べて、その
構成が大幅に簡略化される。さらに、共振部をダンプモ
ードとリンギィモードとに分解し、しかる後、前記ダン
プモードを弦と入れ替えて励振信号と畳み込むことによ
って、従来使用されていた複雑で高価な本体フィルタを
除去できると共に、励振テーブルのサイズを小さくで
き、該励振テーブルに関わるコストを軽減できる。フラ
ンジ効果およびコーラス効果、ならびに、仮想的にデチ
ューンされた弦が、フィルタ付き遅延ループの遅延ライ
ンに沿って移動し、出力と合算される被補間タップを付
加するだけで、実現可能になる。
The configuration of the tone synthesis technology according to the present invention is greatly simplified as compared with the conventional system requiring a complicated main body filter. Further, by disassembling the resonance section into a dump mode and a ringy mode, and then replacing the dump mode with a string and convolving with an excitation signal, it is possible to remove a complicated and expensive main body filter conventionally used, and to reduce an excitation table. Can be reduced in size, and costs associated with the excitation table can be reduced. Flange and chorus effects, as well as virtually detuned strings, can be implemented simply by moving along the delay line of the filtered delay loop and adding interpolated taps that are summed with the output.

【0095】[0095]

【発明の効果】以上のように、この発明は、高価で複雑
な本体フィルタを必要としないので、簡単に且つ低コス
トで高品質の楽音を合成できる、という優れた効果を奏
する。
As described above, since the present invention does not require an expensive and complicated main body filter, the present invention has an excellent effect that high-quality musical sounds can be synthesized easily at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本体フィルタを使用した従来のフィルタ付きの
遅延ループに基づく楽音合成システムを示すブロック
図。
FIG. 1 is a block diagram showing a conventional tone synthesis system based on a delay loop with a filter using a main body filter.

【図2】フィルタ付きの遅延ループと本体フィルタとの
配置順序が入れ替えられた楽音合成システムを示すブロ
ック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a musical sound synthesis system in which the arrangement order of a delay loop with a filter and a main body filter is changed.

【図3】本体フィルタのインパルス応答に対応する集合
励振信号が与えられる、この発明の一実施の形態に従う
楽音合成システムを示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a tone synthesis system according to an embodiment of the present invention, to which a collective excitation signal corresponding to an impulse response of a main body filter is provided.

【図4】ギターの楽音発生メカニズムを示すブロック
図。
FIG. 4 is a block diagram showing a tone generation mechanism of a guitar.

【図5】ギターおよび周囲空間による楽音発生を示すブ
ロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing generation of a musical sound by the guitar and the surrounding space.

【図6】前記周囲空間を含むピアノの楽音発生メカニズ
ムを示すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing a tone generation mechanism of a piano including the surrounding space.

【図7】弦の前に共振部が配置された等価の楽音発生メ
カニズムを示すブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing an equivalent tone generation mechanism in which a resonance section is arranged in front of a string.

【図8】特定の励振に対する前記共振部の応答が集合励
振信号として使用される楽音発生メカニズムを示すブロ
ック図。
FIG. 8 is a block diagram showing a tone generation mechanism in which a response of the resonance unit to a specific excitation is used as a collective excitation signal.

【図9】励振信号を設定する逆フィルタ方式を示すブロ
ック図。
FIG. 9 is a block diagram showing an inverse filter method for setting an excitation signal.

【図10】本体フィルタのインパルス応答に対応する励
振信号の一例を示す図。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an excitation signal corresponding to an impulse response of a main body filter.

【図11】持続した楽音発生を実現するために反復的に
供給される励振信号の一例を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing an example of an excitation signal repeatedly supplied to realize sustained musical tone generation.

【図12】持続した楽音発生を実現するために反復的に
供給される励振信号の他の例を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing another example of an excitation signal repeatedly supplied to realize sustained musical tone generation.

【図13】ピックの位置の変化をシミュレート可能な楽
音発生システムを示すブロック図。
FIG. 13 is a block diagram showing a musical sound generation system capable of simulating a change in the position of a pick.

【図14】ピックの位置を変化させるための等価システ
ムを示すブロック図。
FIG. 14 is a block diagram showing an equivalent system for changing the position of a pick.

【図15】最終的な励振信号を発生するためにスケーリ
ングされて、加算される2つの励振テーブルを使用した
システムを示すブロック図。
FIG. 15 is a block diagram illustrating a system using two excitation tables that are scaled and summed to generate a final excitation signal.

【図16】時間変化する混合された励振信号発生器を組
込んだ楽音合成システムを示すブロック図。
FIG. 16 is a block diagram showing a tone synthesis system incorporating a time-varying mixed excitation signal generator.

【図17】遅延ループの外部でアタック成分を発生する
ための励振信号発生器を組込んだ楽音合成システムを示
すブロック図。
FIG. 17 is a block diagram showing a tone synthesis system incorporating an excitation signal generator for generating an attack component outside a delay loop.

【図18】ギターの楽音発生メカニズムを示すブロック
図であって、(A)は該楽音発生メカニズムの一般例を
示し、(B)は共振部がダンプモード部とリンギィモー
ド部とに分解された例を示し、(C)は前記ダンプモー
ド部が弦の前に設けられた例を示し、(D)は励振信号
が前記ダンプモード部と畳み込まれた例を示す図。
FIGS. 18A and 18B are block diagrams showing a tone generation mechanism of a guitar, wherein FIG. 18A shows a general example of the tone generation mechanism, and FIG. (C) shows an example in which the dump mode unit is provided in front of a string, and (D) shows an example in which an excitation signal is folded with the dump mode unit.

【図19】非パラメトリックな周波数応答、パラメトリ
ックな周波数応答フィットおよび重み付け関数のオーバ
ーレイを示す図。
FIG. 19 shows a non-parametric frequency response, a parametric frequency response fit and an overlay of a weighting function.

【図20】ディジタルの共振部を実現するための構成例
を示す図。
FIG. 20 is a diagram showing a configuration example for realizing a digital resonance unit.

【図21】ディジタルの共振部を実現するための他の構
成例を示す図。
FIG. 21 is a diagram showing another configuration example for realizing a digital resonance unit.

【図22】ディジタルの共振部を実現するための他の構
成例を示す図。
FIG. 22 is a diagram showing another configuration example for realizing a digital resonance unit.

【図23】ディジタルの共振部を実現するための他の構
成例を示す図。
FIG. 23 is a diagram showing another configuration example for realizing a digital resonance unit.

【図24】100Hzで共振するギター本体のシミュレート
されたインパルス応答を示す図。
FIG. 24 shows a simulated impulse response of a guitar body resonating at 100 Hz.

【図25】図24に示したインパルス応答の最長のリン
ギングモード(最も少なくダンプされた成分)を示す
図。
FIG. 25 is a diagram showing the longest ringing mode (the least dumped component) of the impulse response shown in FIG. 24;

【図26】図25の最も少なくダンプされた成分が除去
された図24に示した初期インパルス応答を示す図。
26 shows the initial impulse response of FIG. 24 with the least dumped components of FIG. 25 removed.

【図27】実際のギターから測定されたデータから算出
されたギター本体のインパルス応答を示す図。
FIG. 27 is a diagram showing an impulse response of a guitar body calculated from data measured from an actual guitar.

【図28】図27に示したインパルス応答における2つ
の最長リンギングモードのパラメトリック推定値を示す
図。
FIG. 28 is a diagram showing parametric estimation values of two longest ringing modes in the impulse response shown in FIG. 27;

【図29】逆フィルタ処理を使用して図28のパラメト
リック成分が除去された図27のインパルス応答を示す
図。
FIG. 29 shows the impulse response of FIG. 27 with the parametric components of FIG. 28 removed using inverse filtering.

【図30】自己フランジ弦または仮想的にデチューンさ
れた弦を合成するために、フィルタ付きの遅延ループが
移動式の補間タップによって構成された楽音合成システ
ムを示すブロック図。
FIG. 30 is a block diagram showing a tone synthesis system in which a delay loop with a filter is configured by a movable interpolation tap to synthesize a self-flanged string or a virtually detuned string.

【図31】弦カプラーのシミュレーション技術の一実施
の形態を示すブロック図。
FIG. 31 is a block diagram showing an embodiment of a string coupler simulation technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 テーブル 26 遅延ライン 28 ループフィルタ 32 弦 34 共振部 20 Table 26 Delay line 28 Loop filter 32 String 34 Resonator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジュリアス・オー・スミス, ザ・サー ド アメリカ合衆国 94306 カリフォルニ ア, パロアルト, コーネルストリー ト 2052 (56)参考文献 特開 昭53−88715(JP,A) 特開 平4−52697(JP,A) 特開 平5−11751(JP,A) 特開 平4−204599(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10H 7/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Julius O. Smith, The Sard United States 94306 California, Palo Alto, Cornell Street 2052 (56) References JP-A-53-88715 (JP, A) JP-A-4-52697 (JP, A) JP-A-5-11751 (JP, A) JP-A-4-204599 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G10H7 / 08

Claims (43)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 振動要素と該振動要素に音響的に結合さ
れた共振部材との共同作用によって発生される楽音を合
成するための楽音合成システムであって、 励振信号を受け取る入力部と、信号を遅延する遅延部
と、信号をフィルタ処理するフィルタとを閉ループ接続
してなり、かつ、該閉ループから出力を取り出す出力
含み、このループにおける遅延量が合成すべき楽音
の音高に対応している閉ループ手段と、 前記共振部材の応答に対応する成分を有する励振信号を
前記入力部に対して供給する励振手段を具備すること
を特徴とする楽音合成システム。
1. A tone synthesis system for synthesizing a tone generated by the cooperative action of a vibration element and a resonance member acoustically coupled to the vibration element, comprising: an input unit for receiving an excitation signal ; Delay section to delay the signal
When closed loop connecting the filter for filtering the signal
An output unit for extracting an output from the closed loop
Hints, closed loop means for delay in the closed loop corresponds to the pitch of a musical tone to be synthesized, exciting means for supplying an excitation signal to the input portion having a component corresponding to the response of the resonant member tone synthesis system, characterized by comprising and.
【請求項2】 前記励振手段は、前記共振部材の第1の
部分的応答に対応する成分を有する励振信号を前記入力
部に対して供給するものであり、 更に、前記出力部から出力された楽音信号に対して、前
記共振部材の第2の部分的応答に従う共振を付加する共
振フィルタ手段を具備し、前記第1の部分的応答および
第2の部分的応答によって前記共振部材の総合的な応答
を表わし、この応答に従う特性を持つ楽音が合成される
ことを特徴とする請求項1に記載の楽音合成システム。
2. The method according to claim 1 , wherein said exciting means includes a first member of said resonance member.
An excitation signal having a component corresponding to a partial response
For the tone signal output from the output unit.
A resonance element for adding resonance according to the second partial response of the resonance member.
Vibration filtering means, said first partial response and
The overall response of the resonant member by a second partial response
And a tone having a characteristic according to this response is synthesized.
2. The tone synthesis system according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記励振手段が、前記共振部材の応答
対応する値を格納した少なくとも1つのテーブルと、前
記テーブルに格納された値を読み出して楽音の発生を開
始するトリガ手段とを含む請求項1に記載の楽音合成シ
ステム。
3. The excitation means includes at least one table storing a value corresponding to the response of the resonance member, and a trigger means for reading out the value stored in the table and starting generation of a musical tone. Item 2. The tone synthesis system according to Item 1.
【請求項4】 前記励振手段が、少なくとも1つの前記
応答に対応する値を格納した複数のテーブルと、少なく
とも1つの演奏パラメータに基づいて前記テーブルに格
納された値を補間することによって前記励振信号を提供
する手段とをさらに具備した請求項1乃至のいずれか
に記載の楽音合成システム。
Wherein said excitation means, interpolating a plurality of tables storing a value corresponding to at least one of said <br/> response, the values stored in the table based on at least one performance parameter tone synthesis system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a means for providing said excitation signal by.
【請求項5】 前記励振手段が、前記共振部材の第1の
部分的応答に対応するデータを格納するテーブル手段
と、前記テーブル手段から格納された前記データを読み
出す読み出し手段とを含む請求項に記載の楽音合成シ
ステム。
Wherein said excitation means, according to claim 2 comprising a table means for storing data corresponding to the first partial response of said resonant member, and a reading means for reading the data stored from said table means The tone synthesis system according to item 1.
【請求項6】 前記読み出し手段が、演奏者の操作に応
じて、前記テーブル手段から前記格納されたデータを読
み出す請求項に記載の楽音合成システム。
6. The tone synthesis system according to claim 5 , wherein said reading means reads said stored data from said table means in response to a player's operation.
【請求項7】 前記励振信号が減衰振動波形を有する請
求項1乃至のいずれかに記載の楽音合成システム。
7. A tone synthesis system according to any one of claims 1 to 6 wherein the excitation signal has a damped oscillation waveform.
【請求項8】 前記励振信号が、合成すべき前記楽音の
1周期より長い継続時間を有する請求項1乃至のいず
れかに記載の楽音合成システム。
Wherein said excitation signal, tone synthesis system according to any one of claims 1 to 7 having a longer duration than one period of the musical tone to be synthesized.
【請求項9】 前記励振信号が、前記共振部材に対応し
た物理的対象物を励振することによって得られた記録を
基にしたものである請求項1に記載の楽音合成システ
ム。
9. The tone synthesis system according to claim 1, wherein the excitation signal is based on a record obtained by exciting a physical object corresponding to the resonance member.
【請求項10】 前記励振手段が、複数の励振信号を示
すデータを格納するテーブル手段を含み、該テーブル手
段に格納された前記データが、複数の共振部材に対応す
る複数の物理的対象物を励振することによって得られた
ものであり、前記励振手段が、選択された励振信号に対
応する格納されたデータを前記テーブル手段から読み出
す読み出し手段をさらに含む請求項に記載の楽音合成
システム。
10. The excitation means includes table means for storing data indicating a plurality of excitation signals, and the data stored in the table means stores a plurality of physical objects corresponding to a plurality of resonance members. 10. The tone synthesis system according to claim 9 , wherein the excitation means is obtained by excitation, and the excitation means further comprises a reading means for reading stored data corresponding to the selected excitation signal from the table means.
【請求項11】 前記励振手段が、前記励振信号を算出
する演算手段を含む請求項1に記載の楽音合成システ
ム。
11. The tone synthesis system according to claim 1, wherein said excitation means includes a calculation means for calculating said excitation signal.
【請求項12】 前記演算手段が所望の楽音をフィルタ
処理する逆方向フィルタを含み、該逆方向フィルタが前
記振動要素に基づいて決定されたフィルタ係数を含む請
求項11に記載の楽音合成システム。
12. The musical sound synthesis system according to claim 11 , wherein said calculating means includes a backward filter for filtering a desired musical sound, and said backward filter includes a filter coefficient determined based on said vibration element.
【請求項13】 前記総合的な応答を前記第1の部分的
応答および第2の部分的応答に分離する分離手段をさら
に具備した請求項に記載の楽音合成システム。
13. The tone synthesis system according to claim 2 , further comprising a separating unit that separates the overall response into the first partial response and the second partial response.
【請求項14】 前記分離手段が、前記総合的な応答
おける前記第2の部分的応答を決定するために、フーリ
エ変換におけるスペクトルピークを測定する手段を含む
請求項13に記載の楽音合成システム。
14. The separation means according to claim 1 ,
14. The tone synthesis system according to claim 13 , including means for measuring a spectral peak in a Fourier transform to determine the second partial response in the tone synthesis.
【請求項15】 前記分離手段が、重み付け関数および
フィルタ設計アルゴリズムを使用して、前記総合的な応
における前記第2の部分的応答を決定する重み付け手
段を含む請求項13に記載の楽音合成システム。
15. The tone synthesis system according to claim 13 , wherein said separating means includes weighting means for determining said second partial response in said overall response using a weighting function and a filter design algorithm. .
【請求項16】 前記振動要素が弦である請求項1乃至
15のいずれかに記載の楽音合成システム。
16. The vibration element according to claim 1, wherein the vibration element is a string.
16. The musical sound synthesis system according to any one of 15 .
【請求項17】 前記共振部材がギターの本体である請
求項1乃至15のいずれかに記載の楽音合成システム。
17. tone synthesis system according to any one of claims 1 to 15 wherein the resonant member is a body of the guitar.
【請求項18】 前記共振部材がバイオリンの本体であ
る請求項1乃至15のいずれかに記載の楽音合成システ
ム。
18. The tone synthesis system according to any one of claims 1 to 15 wherein the resonant member is a body of the violin.
【請求項19】 前記共振部材がピアノの共鳴板および
囲いである請求項1乃至15のいずれかに記載の楽音合
成システム。
19. The tone synthesis system according to any one of claims 1 to 15 wherein the resonant member is a resonant plate and enclosure piano.
【請求項20】 前記共振部材が自然楽器からなるもの
である請求項1乃至15のいずれかに記載の楽音合成シ
ステム。
20. A tone synthesis system according to any one of claims 1 to 15 wherein the resonant member is made of a natural musical instrument.
【請求項21】 少なくとも1つの付加的な閉ループ
が、前記閉ループ手段に接続されていて、前記閉ループ
手段と同様に励振されるようになっており、前記閉ルー
手段および前記少なくとも1つの付加的な閉ループ
が、異なるチューニングに対応する遅延量を含むもので
ある請求項1乃至20のいずれかに記載の楽音合成シス
テム。
21. The closed loop, wherein at least one additional closed loop is connected to the closed loop means.
Being adapted to be excited in the same manner and means, prior Symbol closed loop means and said at least one additional closed loop, tone according to any one of claims 1 to 20 in which a delay amount corresponding to a different tuning Synthetic system.
【請求項22】 記閉ループ手段からの出力と前記少
なくとも1つの付加的な閉ループからの出力を加算する
加算手段をさらに具備した請求項21に記載の楽音合成
システム。
22. Before SL tone synthesis system of claim 21 further comprising a adding means for adding the output from the output and the at least one additional closed loop from the closed loop means.
【請求項23】 前記励振手段が、トリガ信号に応答し
て読み出される値を格納したテーブルを含む請求項1又
は2に記載の楽音合成システム。
23. the excitation means, also claim 1 including a table storing a value to be read in response to a trigger signal
Is a tone synthesis system according to 2.
【請求項24】 前記励振信号が、減衰振動形態を有す
る請求項1又は2に記載の楽音合成システム。
24. The excitation signal, tone synthesis system according to claim 1 or 2 having a damped oscillation forms.
【請求項25】 前記励振手段は、前記共振部材の応答
に対応する成分からなる信号を変更した信号を前記励振
信号として前記入力部に対して供給するものである請求
に記載の楽音合成システム。
25. the excitation means, the response of the resonant member
A signal obtained by changing a signal consisting of components corresponding to
2. The tone synthesis system according to claim 1 , wherein the tone signal is supplied to the input unit as a signal .
【請求項26】 前記テーブルが反復的に読み出される
ことによって、持続した楽音を発生する請求項23に記
載の楽音合成システム。
26. The tone synthesis system according to claim 23 , wherein the table is repeatedly read to generate a sustained tone.
【請求項27】 前記励振手段は、前記共振部材のイン
パルス応答に対応する成分の少なくとも一部分を有する
信号を前記励振信号として前記入力部に 対して供給する
ものである請求項に記載の楽音合成システム。
27. The excitation means has at least a part of a component corresponding to an impulse response of the resonance member.
Supplying a signal for the input portion as the excitation signal
Tone synthesis system according to claim 1 is intended.
【請求項28】 前記励振信号が、前記部分的なインパ
ルス応答と任意の励振関数との畳み込み結果からなる請
求項27に記載の楽音合成システム。
28. The tone synthesis system according to claim 27 , wherein the excitation signal is a convolution result of the partial impulse response and an arbitrary excitation function.
【請求項29】 前記第1の部分的応答と第2の部分的
応答の畳み込みが、前記共振部材の総合的な応答を示す
ものである請求項に記載の楽音合成システム。
29. The tone synthesis system according to claim 2 , wherein the convolution of the first partial response and the second partial response indicates an overall response of the resonance member .
【請求項30】 前記励振手段は、第1の減衰振動形態
を持つ励振信号を前記入力部に供給するものであり、 更に、 前記第1の減衰振動形態より遅いレートで減衰す
る第2の減衰振動形態を持つ共振を前記出力部の出力に
付加する共振付加手段を具備することを特徴とする請求
項1に記載の楽音合成システム。
30. The excitation means for supplying an excitation signal having a first damped oscillation form to the input section , and further comprising a second damping means which attenuates at a lower rate than the first damped oscillation form. A resonance adding means for adding resonance having a vibration form to the output of the output unit.
Item 2. The tone synthesis system according to Item 1 .
【請求項31】 前記励振手段が、基本的な励振信号を
供給する手段と、前記基本的な励振信号を所定量遅延さ
せる手段と、前記基本的な励振信号と遅延された前記基
本的な励振信号とを加算し、その加算結果を前記閉ルー
手段に与える手段とを含む請求項30に記載の楽音合
成システム。
31. The excitation means for supplying a basic excitation signal, means for delaying the basic excitation signal by a predetermined amount, and the basic excitation signal and the delayed basic excitation signal adding the signals, tone synthesis system according to claim 30 comprising means for providing the addition result to said closed loop means.
【請求項32】 前記励振信号と並列的に第2の励振信
号を供給する第2の励振手段と、前記励振信号と前記第
2の励振信号とを加算し、その加算結果としての励振信
号を前記閉ループ手段に与える手段とをさらに具備した
請求項30に記載の楽音合成システム。
32. A second excitation means for supplying a second excitation signal in parallel with the excitation signal, adding the excitation signal and the second excitation signal, and generating an excitation signal as a result of the addition. 31. The musical sound synthesis system according to claim 30 , further comprising: means for providing to said closed loop means .
【請求項33】 前記励振信号と並列的に第2の励振信
号を供給する第2の励振手段と、前記励振信号と前記第
2の励振信号とを補間し、補間された励振信号を前記閉
ループ手段に与える補間手段とをさらに具備した請求項
30に記載の楽音合成システム。
33. A second excitation means for supplying a second excitation signal in parallel with the excitation signal, interpolating the excitation signal and the second excitation signal, and interpolating the interpolated excitation signal into the closed loop. And means for interpolating the means.
30. The tone synthesis system according to 30 .
【請求項34】 前記補間手段が、制御信号に応答して
前記励振信号と前記第2の励振信号とを可変に補間する
手段と、前記制御信号を供給する手段とを含む請求項
に記載の楽音合成システム。
34. the interpolation means, according to claim 3 including means for variably interpolate the excitation signal in response between the said second excitation signal to the control signal, and means for supplying said control signal
3. The tone synthesis system according to 3 .
【請求項35】 前記閉ループ手段が爪弾かれる弦に対
応しており、前記所定量の遅延が前記弦が爪弾かれた位
置を表すものである請求項31に記載の楽音合成システ
ム。
35. The tone synthesis system according to claim 31 , wherein said closed loop means corresponds to a plucked string, and said predetermined amount of delay represents a position at which said string is plucked.
【請求項36】 励振信号を循環させて第2の楽音信号
を提供する第2の閉ループと、前記閉ループ手段の出力
と前記第2の楽音信号とを合算することによって、組合
わせ出力信号を発生する手段とをさらに具備した請求項
30に記載の楽音合成システム。
36. A combined output signal is generated by summing an output of said closed loop means and said second tone signal, and a second closed loop for circulating an excitation signal to provide a second tone signal. And means for performing
30. The tone synthesis system according to 30 .
【請求項37】 前記共振付加手段が複数の出力信号を
発生する手段を含み、前記複数の出力信号の各々を加算
する手段をさらに具備した請求項30に記載の楽音合成
システム。
37. The tone synthesis system according to claim 30 , wherein said resonance adding means includes means for generating a plurality of output signals, and further comprising means for adding each of said plurality of output signals.
【請求項38】 前記閉ループ手段が、前記閉ループか
ら、前記出力に対して可変量だけ遅延された第2の出力
取り出す移動式の遅延ラインタップを含む請求項30
に記載の楽音合成システム。
38. The closed loop means, wherein the closed loop, claim 30 including the movable delay line taps to retrieve a second output which is delayed by a variable amount relative to the output
The tone synthesis system according to item 1.
【請求項39】 前記閉ループ手段が、前記閉ループか
ら、前記出力に対して遅延された第2の出力を取り出す
固定式の遅延ラインタップを含む請求項30に記載の楽
音合成システム。
39. The closed loop means, wherein the closed loop, tone synthesis system according to claim 30 comprising <br/> delay line taps fixed to retrieve a second output which is delayed with respect to the output .
【請求項40】 前記組み合わせ出力信号をフィルタ処
理するカプリング用フィルタをさらに具備し、該カプリ
ング用フィルタが、前記閉ループ手段及び前記第2の閉
ループの少なくとも1つに供給されるフィードバック信
号を発生するものである請求項36に記載の楽音合成シ
ステム。
40. The apparatus according to claim 40, further comprising a coupling filter for filtering the combined output signal, wherein the coupling filter comprises the closed loop means and the second closed filter.
37. The tone synthesis system of claim 36 , wherein the system generates a feedback signal supplied to at least one of the loops .
【請求項41】 前記励振手段が、各々が異なる励振信
号を格納した複数の励振テーブルと、前記複数の励振テ
ーブルの出力を混合することによって合成励振信号を提
供する混合手段とを含むことを特徴とする請求項1又は
2に記載の楽音合成システム。
41. the excitation means, characterized in that it comprises a mixing means for providing a synthesized excitation signal by mixing a plurality of excitation tables, each storing different excitation signal, the output of said plurality of excitation table Claim 1 or
3. The tone synthesis system according to item 2 .
【請求項42】 前記混合手段が、それぞれの重み付け
係数に従って、前記複数の励振テーブルの出力の量を変
化させる手段を含む請求項41に記載の楽音合成システ
ム。
42. The tone synthesis system according to claim 41 , wherein said mixing means includes means for changing an amount of output of said plurality of excitation tables according to respective weighting factors.
【請求項43】 前記重み付け関数を時間的に変化させ
る手段をさらに含む請求項42に記載の楽音合成システ
ム。
43. The tone synthesis system according to claim 42 , further comprising means for changing said weighting function over time.
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