JP3291965B2 - Music synthesis apparatus and music synthesis method - Google Patents

Music synthesis apparatus and music synthesis method

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JP3291965B2
JP3291965B2 JP09279395A JP9279395A JP3291965B2 JP 3291965 B2 JP3291965 B2 JP 3291965B2 JP 09279395 A JP09279395 A JP 09279395A JP 9279395 A JP9279395 A JP 9279395A JP 3291965 B2 JP3291965 B2 JP 3291965B2
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signal
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excitation
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、電子楽器や、ゲーム
機器、パソコンシステム、そのアプリケーションプログ
ラム、楽音プロセッサなどのように楽音を合成する技術
に係り、特に、自然楽器の物理的性質をシミュレートし
た電子楽器に用いて好適な楽音合成装置および楽音合成
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for synthesizing a musical tone such as an electronic musical instrument, a game device, a personal computer system, an application program thereof, and a musical tone processor. In particular, the present invention simulates the physical properties of a natural musical instrument. The present invention relates to a musical tone synthesizing apparatus and a musical tone synthesizing method suitable for an electronic musical instrument.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、自然楽器における発音メカニ
ズムを電気的モデルによりシミュレートして、楽音を合
成する楽音合成装置が知られている。ここで、従来の楽
音合成装置における信号形成回路の一例を図11に示
す。この信号形成回路は、自然楽器のうちの管楽器の楽
音を合成するものであり、同図に示すように、管楽器に
おける管体の物理的性質を電気的に模擬したシミュレー
トした管体シミュレート部20と、演奏者による演奏操
作等に基づいて励起信号を生成し、管体シミュレート部
20に供給する励振回路10とから構成される。そし
て、励振回路10および管体シミュレート部20におけ
る種々のパラメータも演奏操作に基づいて制御されるよ
うになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a musical tone synthesizing apparatus which synthesizes musical tones by simulating a sounding mechanism of a natural musical instrument using an electric model. Here, FIG. 11 shows an example of a signal forming circuit in a conventional tone synthesizer. This signal forming circuit is for synthesizing a musical tone of a wind instrument among natural musical instruments. As shown in the figure, a tube simulating section simulating the physical properties of a tube in a wind instrument electrically. 20 and an excitation circuit 10 that generates an excitation signal based on a performance operation performed by the player and supplies the excitation signal to the tube simulation unit 20. Various parameters in the excitation circuit 10 and the tube simulation unit 20 are also controlled based on the performance operation.

【0003】まず、この励振回路10における減算器1
1の減算入力端(−)には、マウスピースに吹き込まれ
る圧力p(口内圧力)に相当する信号が、演奏操作を検
出するセンサ(図示省略)に従って生成されて供給され
る。一方、減算器11の加算入力端(+)には、後述す
るように、マウスピース内の圧力qを示す信号であっ
て、管体からの反射がシミュレートされた信号が供給さ
れる。このため、減算器11の出力信号は、マウスピー
スとリードとの間隙における空気圧力差Δpに相当する
信号となる。ローパスフィルタ12は、リードの動きを
シミュレートするものであり、入力信号を帯域制限して
出力する。このように、帯域制限を行なうのは、圧力変
化に対するリードの追従性をシミュレートするためであ
る。より詳細には、リードの圧力が変化した場合、リー
ド自身には慣性等が働くため、リードの変位に遅れが生
じ、さらに、圧力変化の周波数が高くなるとリードは徐
々に反応しなくなるという特性をシミュレートするため
である。また、ローパスフィルタ12には、その特性を
演奏操作等にしたがって制御するためのパラメータF
c、Qが供給され、これらパラメータによりそれぞれカ
ットオフ周波数、Q値が設定されるようになっている。
First, the subtracter 1 in the excitation circuit 10
A signal corresponding to the pressure p (oral pressure) blown into the mouthpiece is generated and supplied to a subtraction input terminal (-) of 1 in accordance with a sensor (not shown) for detecting a performance operation. On the other hand, to the addition input terminal (+) of the subtractor 11, a signal indicating the pressure q in the mouthpiece, which is a signal simulated from the tube, is supplied as described later. Therefore, the output signal of the subtractor 11 is a signal corresponding to the air pressure difference Δp in the gap between the mouthpiece and the lead. The low-pass filter 12 simulates the movement of a lead, and outputs an input signal after band-limiting the input signal. The reason why the band is limited in this way is to simulate the responsivity of the lead to the pressure change. More specifically, when the pressure of the lead changes, inertia and the like act on the lead itself, causing a delay in the displacement of the lead.Furthermore, when the frequency of the pressure change increases, the lead gradually stops responding. This is to simulate. The low-pass filter 12 has a parameter F for controlling its characteristics according to a performance operation or the like.
c and Q are supplied, and the cut-off frequency and the Q value are respectively set by these parameters.

【0004】ローパスフィルタ12の出力には、リード
に加える圧力を示すアンブシュアデータたる信号Eが加
算器13によって加算され、実際にリードに加えられる
圧力に相当する信号が求められる。そして、この信号
は、非線形テーブル14によって、マウスピースとリー
ドとの間隙部分の断面積Sに相当する信号に変換され
て、乗算器15の一方の入力端に供給される。
A signal E, which is embouchure data indicating the pressure applied to the lead, is added to the output of the low-pass filter 12 by an adder 13 to obtain a signal corresponding to the pressure actually applied to the lead. Then, this signal is converted by the nonlinear table 14 into a signal corresponding to the cross-sectional area S of the gap between the mouthpiece and the lead, and supplied to one input terminal of the multiplier 15.

【0005】一方、マウスピースとリードとの間隙にお
ける空気圧力差Δpを示す信号は、非線形テーブル16
にも供給される。この非線形テーブル16は、空気の圧
力差が大きくなっても狭い管路では流速が飽和して差圧
と流速とが比例しないことをシミュレートするものであ
り、これにより、リード部での空気圧が流速に与える影
響を考慮して補正した、空気圧に相当する信号が得られ
るようになっている。
On the other hand, a signal indicating the air pressure difference Δp in the gap between the mouthpiece and the lead is transmitted to the nonlinear table 16.
Is also supplied. The non-linear table 16 simulates that the flow velocity saturates in a narrow pipe line and the differential pressure is not proportional to the flow velocity even when the pressure difference of the air becomes large. A signal corresponding to the air pressure corrected in consideration of the influence on the flow velocity can be obtained.

【0006】そして、かかる非線形テーブル16の出力
信号は乗算器15の他方の入力端に供給されて、リード
の間隙(部分の断面積)Sを示す信号と乗算され、この
乗算結果が、マウスピースとリードとの間隙における体
積流速に相当する信号fとなって、乗算器17に供給さ
れる。この信号fは、乗算器17によって、マウスピー
スの(抵抗に相当する)特性インピーダンスzを示す信
号と乗算され、マウスピースから管体に送り込まれる空
気に相当する音圧信号fzとなり、励振信号として管体
シミュレート部20に供給される。このようにして、励
振回路10では、管楽器のリードを含む励振部が電気的
にシミュレートされるようになっている。
The output signal of the non-linear table 16 is supplied to the other input terminal of the multiplier 15 and is multiplied by a signal indicating a gap (a cross-sectional area of a portion) S between the leads. A signal f corresponding to the volume flow velocity in the gap between the lead and the lead is supplied to the multiplier 17. This signal f is multiplied by a signal indicating the characteristic impedance z (corresponding to resistance) of the mouthpiece by the multiplier 17 to become a sound pressure signal fz corresponding to the air sent from the mouthpiece to the tube, and as an excitation signal It is supplied to the tube simulation unit 20. In this way, in the excitation circuit 10, the excitation section including the lead of the wind instrument is electrically simulated.

【0007】次に、管体シミュレート部20は、音圧信
号fzを信号qとして帰還するものであり、該帰還路に
は、ローパスフィルタや遅延回路が介挿されている(図
示せず)。このうちのローパスフィルタは、管体、特に
共鳴管の形状をシミュレートするものであり、また、遅
延回路は、共鳴管の長さ、およびトーンホールの長さに
対応してマウスピースからの入射波が反射波としてマウ
スピースに戻ってくる状態をシミュレートするものであ
る。この場合、遅延回路の遅延時間は、発生楽音の音高
により制御されるようになっている。厳密に言えば、帰
還路のローパスフィルタにおいても遅延が発生するの
で、発生楽音の音高をの制御は、管体シミュレート部2
0の一巡当たりの遅延時間が音高に対応したものとなる
ように、ローパスフィルタによる遅延時間を考慮しつ
つ、遅延回路の遅延時間を制御することにより行なわれ
る。
Next, the tube simulating section 20 feeds back the sound pressure signal fz as a signal q, and a low-pass filter and a delay circuit are inserted in the feedback path (not shown). . The low-pass filter simulates the shape of the tube, especially the resonance tube, and the delay circuit adjusts the length of the resonance tube and the length of the tone hole from the mouthpiece. This simulates the state in which the wave returns to the mouthpiece as a reflected wave. In this case, the delay time of the delay circuit is controlled by the pitch of the generated musical tone. Strictly speaking, a delay occurs in the low-pass filter in the feedback path, so that the pitch of the generated musical tone is controlled by the tube simulation unit 2.
This is performed by controlling the delay time of the delay circuit while taking into account the delay time of the low-pass filter so that the delay time per cycle corresponds to the pitch.

【0008】このように構成される信号形成回路によっ
て、管楽器において発生する空気の流れが電気的なモデ
ルによりシミュレートされるので、実際の管楽器による
楽音に近似した楽音信号を合成することできるようにな
っている。なお、この際の出力信号は、この信号形成回
路における励振回路10あるいは管体シミュレート部2
0における任意地点から取り出すことができる。
[0008] Since the flow of air generated in the wind instrument is simulated by the electric model by the signal forming circuit configured as described above, it is possible to synthesize a tone signal approximate to the tone of the actual wind instrument. Has become. The output signal at this time is supplied to the excitation circuit 10 or the tube simulating unit 2 in the signal forming circuit.
It can be taken from any point at 0.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる構成
による合成音は、口内圧力pに相当する信号を大きくし
ても、なぜかff(フォルテシモ)にかかる音色が弱い
と指摘されていた。そこで、本願発明者は、原因を探っ
ているうちに、励振回路10における非線形特性のモデ
リングに問題があると考え、その特性について再度吟味
することにした。
By the way, it has been pointed out that the tone of ff (fortessimo) of the synthesized sound by such a configuration is weak even if the signal corresponding to the intraoral pressure p is increased. Therefore, the present inventor considered that there was a problem in modeling the nonlinear characteristic in the excitation circuit 10 while searching for the cause, and decided to examine the characteristic again.

【0010】まず、従来の励振回路10は、大別する
と、リードの動特性を近似する部分(ローパスフィルタ
12)、その非線形特性を近似する部分(非線形テーブ
ル14)、およびリードの間隙における空気の流れを近
似する部分(非線形テーブル16)に分けることができ
る。ここで、これらの合成がどのように行なわれるかに
ついて、リードの間隙を固定して考えてみる。
First, the conventional excitation circuit 10 can be roughly classified into a portion that approximates the dynamic characteristics of a lead (a low-pass filter 12), a portion that approximates its non-linear characteristics (a non-linear table 14), and the air flow in the lead gap. The flow can be divided into parts that approximate the flow (nonlinear table 16). Here, how the synthesis is performed will be considered by fixing the gap between the leads.

【0011】すなわち、リードは、空気の流れと圧力の
現象と比較してゆっくりと運動するので、空気の流れと
圧力の現象を瞬間的に考えた場合には、リードは固定さ
れて運動しないものとみなして扱うことができる。そこ
で、励振回路10におけるリードの間隙(非線形テーブ
ル14の出力)Sを「1.0」、「0.5」、「0.2
5」(無単位)に固定し、圧力差Δpが変化した場合に
おける体積流速fの特性を考えてみる。この場合の特性
を図9(a)に示す。
That is, since the reed moves slowly as compared with the air flow and pressure phenomena, when the air flow and pressure phenomena are considered instantaneously, the reed is fixed and does not move. It can be treated as if it were. Therefore, the lead gap (output of the nonlinear table 14) S in the excitation circuit 10 is set to “1.0”, “0.5”, “0.2”.
5 "(no unit), and consider the characteristics of the volume flow rate f when the pressure difference Δp changes. FIG. 9A shows the characteristics in this case.

【0012】次に、実際の自然楽器における圧力差Δp
と体積流速fとの関係を同図(b)に示す。ここで、図
9(a)および(b)の両特性を比較すると、良く似た
飽和関数となっている点を考慮すれば、従来の励振回路
10は、自然楽器の空気の流れを良く近似しているとい
えるが、本願発明者は、次の2つの相違点に着目し
た。 圧力差Δpと体積流速fとの関係は、本来的には同
図(b)に示すように、リードの間隙Sに依存すること
なく、原点付近では−1/zの傾きに漸近するが、従来
のモデリングでは、同図(a)に示すように、関数全体
が上下に圧縮された形状となり、リードの間隙が小さく
なるにつれて傾きも小さくなってしまう。 圧力差Δpと体積流速fとの関係は、本来的には同
図(b)に示すように、圧力差Δpの絶対値が大きくな
ると体積流速fも大きくなって飽和はしないが、物理モ
デルでは、同図(a)に示すように、完全に飽和して一
定値となってしまう。
Next, the pressure difference Δp in an actual natural musical instrument
FIG. 4B shows the relationship between the volume flow rate f and the volume flow rate f. Here, comparing the two characteristics of FIGS. 9A and 9B, the conventional excitation circuit 10 well approximates the air flow of the natural musical instrument in consideration of the fact that the saturation functions are very similar. However, the present inventor focused on the following two differences. Although the relationship between the pressure difference Δp and the volume flow rate f originally does not depend on the lead gap S as shown in FIG. In the conventional modeling, as shown in FIG. 2A, the entire function has a vertically compressed shape, and the inclination becomes smaller as the lead gap becomes smaller. The relationship between the pressure difference Δp and the volume flow rate f is, as shown in FIG. 3 (b), the volume flow rate f increases and the saturation does not occur as the absolute value of the pressure difference Δp increases. However, as shown in FIG. 3A, it is completely saturated and becomes a constant value.

【0013】そして、本願発明者は、フォルテシモにか
かる音色が弱いという原因が主に上記の相違点に基づ
くと考え、これを解消すべく本願発明をするに至った。
この発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、自然楽器における空気の流れを
より正確にシミュレートして、ffにかかる音色が弱く
ならない楽音を合成することが可能な楽音合成装置およ
び楽音合成方法を提供することにある。
The inventor of the present application believes that the tone of fortesimo is weak is mainly based on the above difference, and has made the present invention to solve the problem.
The present invention has been made in view of the above-described problem, and an object of the present invention is to more accurately simulate the flow of air in a natural musical instrument and synthesize a musical tone that does not weaken the tone applied to ff. It is an object of the present invention to provide a possible tone synthesis device and a tone synthesis method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上述した問題を解決する
ために、請求項1に記載の発明にあっては、少なくとも
遅延手段とローパスフィルタとを有するループ手段と、
励振信号を生成して前記ループ手段に供給する励振信号
生成手段とを備え、前記励振信号を取り出すことにより
楽音信号を合成する楽音合成装置において、前記励振信
号生成手段は、前記励振信号のレベル特性を、合成すべ
き楽音の音量を大きくする演奏操作量に対し、所定の関
数にしたがって変化させ、前記所定の関数は、前記演奏
操作量の楽音を大きくする方向の変化に対して、前記励
振信号のレベルが単調増加するものであって、楽音を大
きくする演奏操作量がゼロの場合における励振信号の変
化分が、他の演奏操作量の変動に対し一定となる特性で
あることを特徴としている。請求項2に記載の発明にあ
っては、請求項1に記載の発明において、前記励振信号
生成手段は、前記ループ手段からの信号と、演奏操作に
応じた信号との差分に応じて前記励振信号を生成するこ
とを特徴としている。請求項3に記載の発明にあって
は、請求項1または2に記載の発明において、前記所定
の関数は少なくともルート関数を含み、前記励振信号
は、当該ルート関数を記憶する変換テーブルを介して生
成されることを特徴としている。請求項に記載の発明
にあっては、請求項1または2記載の発明において、前
記所定の関数は、入力対出力の特性曲線が非線形である
非線形特性を有し、前記励振信号生成手段は、当該特性
曲線が前記演奏操作量に応じて座標上を移動するように
制御することを特徴としている。請求項に記載の発明
にあっては、励振信号を生成する生成過程と、この励振
信号を、少なくとも遅延手段とローパスフィルタとを有
するループ手段に循環させて取り出すことにより楽音信
号を合成する合成過程とを備える楽音合成方法におい
て、前記生成過程は、前記励振信号のレベル特性を、合
成すべき楽音の音量を大きくする演奏操作量に対し、所
定の関数にしたがって変化させ、前記所定の関数は、前
記演奏操作量の楽音を大きくする方向の変化に対して、
前記励振信号のレベルが単調増加するものであって、楽
音を大きくする演奏操作量がゼロの場 合における励振信
号の変化分が、他の演奏操作量の変動に対し一定となる
特性であることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a loop means having at least a delay means and a low-pass filter is provided.
An excitation signal generation means for generating an excitation signal and supplying the excitation signal to the loop means, wherein the excitation signal generation means comprises a level characteristic of the excitation signal. and against the performance operation amount to increase the volume of the to be synthesized musical tone is changed in accordance with a predetermined function, the predetermined function, with respect to the direction of change to increase the tone of the performance operation amount, the excitation signal Level increases monotonically , and
The change in the excitation signal when the
The characteristic is that the chemical content is constant with respect to the fluctuations of other performance operation amounts.
It is characterized in that. According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the excitation signal generating unit is configured to generate the excitation signal in accordance with a difference between a signal from the loop unit and a signal corresponding to a performance operation. It is characterized by generating a signal. In the invention according to claim 3, in the invention according to claim 1 or 2, the predetermined function includes at least a root function, and the excitation signal is transmitted via a conversion table that stores the root function. It is characterized by being generated. In the invention described in claim 4 , in the invention described in claim 1 or 2, the predetermined function has a non-linear characteristic in which an input-output characteristic curve is non-linear. The characteristic curve is controlled so as to move on coordinates in accordance with the performance operation amount. According to the fifth aspect of the present invention, there is provided a synthesizing step of generating an excitation signal, and synthesizing a tone signal by circulating and extracting the excitation signal through a loop unit having at least a delay unit and a low-pass filter. Wherein the generating step changes a level characteristic of the excitation signal in accordance with a predetermined function with respect to a performance operation amount for increasing the volume of a musical sound to be synthesized, and the predetermined function is In response to a change in the direction of increasing the musical tone of the performance operation amount,
The level of the excitation signal monotonically increases ,
Excitation signal performance operation amount in the case of zero to increase the sound
The amount of change in the number is constant with respect to the fluctuation of other performance operation amounts
It is characterized by characteristics.

【0015】[0015]

【作用】この種の楽器において、ループ手段の各種特性
や、励振信号は、自然楽器における形状等の物理的性質
をシミュレートすることによって制御されるので、従来
では、励振信号のレベルが、楽音を大きくする演奏操作
量に対して飽和するようになっていた。請求項1に記載
の発明によれば、遅延手段とローパスフィルタとを有す
るループ手段には、励振信号生成手段によって励振信号
が供給され、その特性が、合成すべき楽音の音量を大き
くする演奏操作量に対して単調増加とされる。また、演
奏操作量がゼロに近い場合でも、その変化分がある程度
あるならば、励振信号の変化分を確保することができ
る。請求項2に記載の発明によれば、励振信号の生成
に、ループ手段から戻ってきた信号(帰還信号)が反映
される。請求項3に記載の発明によれば、励振信号の特
性を定める関数は、少なくともルート関数を有すること
になるが、励振信号の生成の際には、変換テーブルを介
するので、励振信号の生成に要する時間が短縮化され
る。請求項に記載の発明によれば、所定の関数が有す
る特性曲線が、演奏操作量にしたがって座標上を移動す
るように制御されることによって、特性曲線を、実際の
楽器の非線形特性に近似させることができる。請求項
に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明と同様
に、励振信号の特性が、合成すべき楽音の音量を大きく
する演奏操作量に対して単調増加とされる。また、演奏
操作量がゼロに近い場合でも、その変化分がある程度あ
るならば、励振信号の変化分を確保することができる。
In this type of musical instrument, the characteristics of the loop means and the excitation signal are controlled by simulating physical properties such as the shape of a natural musical instrument. Saturates against the amount of performance operation that increases. According to the first aspect of the present invention, the excitation signal is supplied to the loop means having the delay means and the low-pass filter by the excitation signal generation means, and the characteristic of the excitation operation is to increase the volume of the musical sound to be synthesized. Monotonic increase with quantity. Also,
Even if the playing operation amount is close to zero, the change
If there is, it can secure the change of the excitation signal
You. According to the second aspect of the present invention, the signal (feedback signal) returned from the loop means is reflected in the generation of the excitation signal. According to the third aspect of the present invention, the function that determines the characteristics of the excitation signal has at least a root function. However, when the excitation signal is generated, the function passes through the conversion table. The time required is reduced. According to the fourth aspect of the present invention, the characteristic curve of the predetermined function is controlled so as to move on the coordinates according to the performance operation amount, so that the characteristic curve approximates the nonlinear characteristic of the actual musical instrument. Can be done. Claim 5
According to the invention described in (1), similarly to the invention described in (1), the characteristic of the excitation signal is monotonically increased with respect to the performance operation amount for increasing the volume of the musical sound to be synthesized. Also playing
Even when the manipulated variable is close to zero, the change is somewhat
If so, a change in the excitation signal can be secured.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

1:実施例 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。図1は、この発明の楽音合成装置にかかる信号形
成回路の構成を示すブロック図である。この図に示した
信号形成回路は、図11における乗算器15、17およ
び非線形テーブル16による関数の合成を、非線形部モ
デル200に置換して行なって、上述した問題を解決し
ようとするものである。また、この実施例は、マウスピ
ースと管体との接合部分における空気流の乱れをシミュ
レートするジャンクション部30を有する。
1: Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a signal forming circuit according to a musical sound synthesizer of the present invention. The signal forming circuit shown in this figure is intended to solve the above-mentioned problem by performing synthesis of the functions by the multipliers 15 and 17 and the nonlinear table 16 in FIG. . Further, this embodiment has a junction portion 30 for simulating the turbulence of the air flow at the joint between the mouthpiece and the tube.

【0017】1−1:ジャンクション部 まず、説明の便宜上、ジャンクション部30について説
明すると、ジャンクション部は、一般的には、図12
(イ)のように構成される。同図に示す構成では、乗算
器17の音圧信号fzおよび管体シミュレート部20の
帰還信号qiが加算器31によって加算され、信号qO
して管体シミュレート部20に供給される一方、管体シ
ミュレート部20の帰還信号qiおよび加算器31の出
力信号qOが加算器32によって加算され、信号qhとし
て減算器11に供給されるようになっている。かかる構
成によりジャンクション部では、管体との接合部におけ
る空気圧力の散乱がシミュレートされるようになってい
る。しかし、この構成では、音圧信号fzが信号qh
成分として直接的に励振回路10にフィードバックされ
るので、発振現象が生じやすい。そこで、図12(イ)
の構成を若干変更し、図1におけるジャンクション部3
0の構成とした。すなわち、図12(イ)におけるジャ
ンクション部において、加算器31の加算結果(信号q
o)は、音圧信号fzと信号qiとの和であるから、加算
器31の加算結果と信号qiとを加算する加算器32
は、同図(ロ)に示すように、信号qiに係数「2」を
乗じる乗算器34と、その乗算結果および音圧信号fz
を加算する加算器33とにより等価的に置換することが
できる。この構成において音圧信号fzが励振回路10
にフィードバックする経路を省略した構成、つまり加算
器33を省略した構成が、図1におけるジャンクション
部30の構成そのものとなる。
1-1: Junction Section First, the junction section 30 will be described for the sake of convenience.
It is configured as shown in (a). In the configuration shown in the figure, while the feedback signal q i of the sound pressure signal fz and tube simulating portion 20 of the multiplier 17 are added by the adder 31 is supplied as the signal q O to tube simulating unit 20 The feedback signal q i of the tube simulation unit 20 and the output signal q O of the adder 31 are added by the adder 32 and supplied to the subtractor 11 as a signal q h . With this configuration, at the junction, scattering of air pressure at the junction with the pipe is simulated. However, in this configuration, since sound pressure signal fz is fed back directly to the exciting circuit 10 as a component of the signal q h, the oscillation phenomenon is likely to occur. Therefore, FIG.
Is slightly changed so that the junction 3 in FIG.
0. That is, at the junction in FIG. 12A, the addition result of the adder 31 (signal q
o ) is the sum of the sound pressure signal fz and the signal q i , so that the adder 32 adds the addition result of the adder 31 and the signal q i.
Is a multiplier 34 for multiplying the signal q i by a coefficient “2”, a result of the multiplication and a sound pressure signal fz, as shown in FIG.
Can be equivalently replaced by an adder 33 that adds. In this configuration, the sound pressure signal fz is
1, that is, the configuration in which the adder 33 is omitted is the configuration itself of the junction unit 30 in FIG. 1.

【0018】1−2:非線形部モデル 次に、非線形部モデル200について説明する。この非
線形部モデル200は、非線形テーブル14によって変
換されたリードの間隙Sを示す信号と、空気圧力差Δp
を示す信号と、マウスピースの特性インピーダンスzを
示す信号とに基づいて、音圧信号fzを適切に合成する
ものである。
1-2: Nonlinear Part Model Next, the nonlinear part model 200 will be described. The nonlinear part model 200 includes a signal indicating the lead gap S converted by the nonlinear table 14 and an air pressure difference Δp
And the signal indicating the characteristic impedance z of the mouthpiece are appropriately combined with the sound pressure signal fz.

【0019】1−2−1:非線形部モデルにより合成さ
れる非線形関数 ここで、この非線形部モデル200において合成される
非線形関数について説明する。まず、本願発明者は、実
際の管楽器のモデリングについて、本来の物理機構まで
戻って検討することとした。マウスピースのリード部分
での流速は、流体力学におけるGrahamの定理から
次式(1)のように与えられる。
1-2-1: Nonlinear Function Synthesized by Nonlinear Part Model The nonlinear function synthesized by the nonlinear part model 200 will now be described. First, the inventor of the present application decided to return to the original physical mechanism and study the modeling of an actual wind instrument. The flow velocity at the lead portion of the mouthpiece is given by the following equation (1) from Graham's theorem in hydrodynamics.

【数1】 この式において、pは口内圧、qはマウスピース内の圧
力、ρは空気の密度である。なお、空気の流れ方向を考
慮する場合において(p−q)が負の場合には、正の特
性を原点対称としたものとなる。
(Equation 1) In this equation, p is the pressure in the mouth, q is the pressure in the mouthpiece, and ρ is the density of air. When (p−q) is negative in consideration of the air flow direction, the positive characteristic is symmetric with respect to the origin.

【0020】ここで、マウスピース内の圧力qは、次式
のように表わすことができる。 q=qi+qO …… 次に、図1における信号qoは、音圧信号fzと信号qi
との和であるから、この式は、さらに、次式のように
表わすことができる。 q=2qi+fzO …… この式において、2qiをqhとおいて考えると、マウス
ピース内の圧力pは、さらに次式に示すように、接合
部分からマウスピースへの流入圧力を示す信号qhと、
逆にマウスピースから接合部分への流出圧力を示す音圧
信号fzとの和で表わすことができる。 q=qh+fzO …… また、音速をc、リード直下部分でのマウスピースの断
面積をs0とすると、リード部分での特性インピーダン
スz0は、次の式に示すようになる。 z0=ρc/s0 …… そして、式におけるqを式(1)に代入し、さらに式
をも用いてfについて解くと、次式(2)が得られ
る。
Here, the pressure q in the mouthpiece can be expressed by the following equation. q = q i + q O Next, the signal q o in FIG. 1 is a sound pressure signal fz and a signal q i
Therefore, this equation can be further expressed as the following equation. q = 2q i + fz O In this equation, assuming that 2q i is q h , the pressure p in the mouthpiece is a signal indicating the inflow pressure from the joint to the mouthpiece as shown in the following equation. q h ,
Conversely, it can be expressed as the sum with the sound pressure signal fz indicating the outflow pressure from the mouthpiece to the joint. q = q h + fz O ... Assuming that the sound velocity is c and the cross-sectional area of the mouthpiece immediately below the lead is s 0 , the characteristic impedance z 0 at the lead becomes as shown in the following equation. z 0 = ρc / s 0 ... Then, when q in the equation is substituted into the equation (1) and f is also solved using the equation, the following equation (2) is obtained.

【0021】[0021]

【数2】 (Equation 2)

【0022】ここで、式(1)と式(2)とを比較すべ
く、スリットの開口を「0.05cm」、幅を「1.3
6cm」として、この積をリードの間隙Sとし、さらに
特性インピーダンスを揃えると、両者の特性は図10に
示すようになる。この図を見ても判るように、式(1)
の特性を、f=−1/z0の直線に接するように、かつ
原点を通過するように移動させると、式(2)となる。
したがって、式(2)をディジタルで実現しようとする
場合には、式(1)の特性を求めるテーブルや関数発生
器(ルート関数)とともに、四則演算回路を備えれば良
いことになる。なお、この図の特性は、Δpに相当する
(qh−p)が負である場合を示し、(qh−p)が正で
ある場合の特性は、空気の流れ方向を考慮して、(qh
−p)が負である場合の特性を原点を中心について対称
に移動した特性となる。そして、非線形部モデル200
が出力すべき信号は、流速fとインピーダンスz0との
積である音圧信号fzであるから、式(2)の両辺にイ
ンピーダンスz0を掛けて整理すると、次式(3)が得
られる。
Here, in order to compare the equations (1) and (2), the opening of the slit is "0.05 cm" and the width is "1.3".
When the product is set to 6 cm, and the product is used as the gap S between the leads, and the characteristic impedances are further equalized, the characteristics of both are as shown in FIG. As can be seen from this figure, equation (1)
Is moved so as to be in contact with the straight line of f = −1 / z 0 and to pass through the origin, Expression (2) is obtained.
Therefore, when the equation (2) is to be realized digitally, it is sufficient to provide a four-calculation circuit together with a table for obtaining the characteristics of the equation (1) and a function generator (root function). It should be noted that the characteristics in this figure show the case where (q h -p) corresponding to Δp is negative, and the characteristics when (q h -p) is positive, taking the air flow direction into consideration. (Q h
This is a characteristic obtained by symmetrically moving the characteristic when −p) is negative about the origin. Then, the nonlinear part model 200
Is the sound pressure signal fz which is the product of the flow velocity f and the impedance z 0, and by rearranging the two sides of the equation (2) by the impedance z 0 , the following equation (3) is obtained. .

【0023】[0023]

【数3】 このようにして、本願発明者は、非線形部モデル200
において合成すべき非線形関数を、ルート関数を含んだ
式(3)に設定することとした。なお、この式(3)
は、(qh−p)が負の場合のときにおける音圧信号を
示す。
(Equation 3) In this way, the present inventor has proposed the nonlinear part model 200
The non-linear function to be synthesized in is set in Expression (3) including the root function. Note that this equation (3)
Indicates a sound pressure signal when (q h -p) is negative.

【0024】1−2−2:非線形部モデルの構成 次に、かかる式(3)の非線形関数を合成する非線形部
モデル200の構成について説明する。図2は、非線形
部モデル200の構成を示すブロック図である。この図
に示すように、圧力差Δpは、正負検出器201および
絶対値算出回路202に供給される。正負検出器201
は、圧力差Δpの正負に応じて関数結果を原点において
対称とさせるために設けられる。具体的には、正負検出
器201は、Δpが正である(ゼロである場合も含む)
場合には「+1」を出力する一方、負であると検出した
場合には「−1」を出力する。なお、正負の検出には、
例えば、Δpの最上位ビットにより判別される。
1-2-2: Configuration of Nonlinear Part Model Next, the configuration of the nonlinear part model 200 for synthesizing the nonlinear function of the equation (3) will be described. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the nonlinear part model 200. As shown in this figure, the pressure difference Δp is supplied to a positive / negative detector 201 and an absolute value calculation circuit 202. Positive / negative detector 201
Is provided to make the function result symmetric at the origin according to the positive or negative of the pressure difference Δp. Specifically, in the positive / negative detector 201, Δp is positive (including the case where it is zero).
In this case, “+1” is output, and if negative, “−1” is output. In addition, for positive / negative detection,
For example, it is determined by the most significant bit of Δp.

【0025】絶対値算出回路202は、流れの方向を含
む圧力差Δpの全波整流して絶対値を算出し、減算器2
03の減算入力端(−)に供給する。減算器203の加
算入力端(+)には、前段(図示せず)において予め計
算された「S20 2/2ρ」が供給されて、これから圧
力差Δpの絶対値が減算されて、ルート関数テーブル2
04に入力される。ルート関数テーブル204は、入力
xと出力yとにおいて、y=(2x/ρ)1/2なるルー
ト関数結果を予め記憶しているテーブルであり、入力x
に対応する出力yを乗算器205の一方の入力端に供給
する。乗算器205の他方の入力端には、前段(図示せ
ず)において予め計算された「Sz0」が供給され、ル
ート関数テーブル204の出力yと乗算されて、減算器
206の加算入力端(+)に供給される。減算器206
の減算入力端(−)には、前段(図示せず)において予
め計算された「S20 2/ρ」が供給され、乗算器20
5の乗算結果を減算して、乗算器207に供給される。
The absolute value calculation circuit 202 calculates the absolute value of the pressure difference Δp including the flow direction by full-wave rectification and calculates the absolute value.
03 to the subtraction input terminal (-). The addition input terminal (+) of the subtractor 203 is supplied with “S 2 z 0 2 / 2ρ” calculated in advance in the preceding stage (not shown), from which the absolute value of the pressure difference Δp is subtracted. Route function table 2
04 is input. The root function table 204 is a table in which, for an input x and an output y, a root function result of y = (2x / ρ) 1/2 is stored in advance.
Is supplied to one input terminal of the multiplier 205. The other input terminal of the multiplier 205 is supplied with “Sz 0 ” calculated in advance in a preceding stage (not shown), multiplied by the output y of the root function table 204, and added to the addition input terminal ( +). Subtractor 206
Is supplied with “S 2 z 0 2 / ρ” calculated in advance in the preceding stage (not shown),
The result of multiplication by 5 is subtracted and supplied to the multiplier 207.

【0026】そして、乗算器207には、他に正負検出
器201の出力と係数「−1」とが供給されて、乗算器
205の乗算結果を、圧力差Δpの正負に応じて、原点
を中心に対称となるようになっている。すなわち、これ
は、空気の流れ方向まで考慮して式(3)の計算結果を
拡張するためである。
The output of the positive / negative detector 201 and the coefficient "-1" are also supplied to the multiplier 207, and the result of the multiplication by the multiplier 205 is determined based on the positive or negative of the pressure difference Δp. It is designed to be symmetrical about the center. That is, this is to expand the calculation result of Expression (3) in consideration of the air flow direction.

【0027】かかる構成の非線形部モデル200により
合成される非線形関数を次式(4)に示す。
The following equation (4) shows the nonlinear function synthesized by the nonlinear part model 200 having such a configuration.

【数4】 (Equation 4)

【0028】この構成において、圧力差Δp以外は定数
として扱うことができ、また、処理に最も時間を要する
ルート関数の算出はルート関数テーブル204の変換に
より行なっているので、式(4)の演算をリアルタイム
で行なうことができる。そして、実際の自然楽器で起こ
る圧力差と流速との関係をより正確に模擬しているの
で、流速は、圧力差が大きくなっても飽和することがな
い。
In this configuration, other than the pressure difference Δp can be treated as a constant, and the calculation of the route function requiring the longest time for processing is performed by conversion of the route function table 204. Can be performed in real time. Since the relationship between the pressure difference and the flow velocity occurring in an actual natural musical instrument is more accurately simulated, the flow velocity does not saturate even if the pressure difference increases.

【0029】さらに、圧力差Δpは、図示しないセンサ
によって検出された圧力pに相当する信号に基づき生成
され、また、それ以外の定数は、ユーザが任意に設定で
きるようになっているが、この場合でも、圧力差Δpと
音圧信号fzとの関係は、図10に示したようにf=−
1/z0の直線に接するように、かつ原点を通過するよ
うに移動して、設定された条件が満足されるようになっ
ている。
Further, the pressure difference Δp is generated based on a signal corresponding to the pressure p detected by a sensor (not shown), and other constants can be arbitrarily set by the user. Even in this case, the relationship between the pressure difference Δp and the sound pressure signal fz is f = −− as shown in FIG.
By moving so as to be in contact with the straight line of 1 / z 0 and to pass through the origin, the set condition is satisfied.

【0030】また、式(4)についてqh−pを例えば
xとして微分し、x=0のとき(すなわち圧力差がゼロ
のとき)の傾き(変化分)を、正側からx=0に近づけ
た場合と、負側からx=0に近づけた場合とで分けて求
めると、当該変化分は、両者とも−1/z0となるの
で、リードの間隙Sに依存することなく一定となり、こ
の点でも実際の自然楽器で起こる流速の関係をより正確
に模擬しているということができる。
Also, with respect to equation (4), q h -p is differentiated as x, for example, and the gradient (change) when x = 0 (ie, when the pressure difference is zero) is changed from the positive side to x = 0. and when brought closer, when determined separately in the case of close from the negative to the x = 0, the variation, since both are the -1 / z 0, becomes constant without depending on the read gap S, Also in this regard, it can be said that the relationship of the flow velocity occurring in the actual natural musical instrument is more accurately simulated.

【0031】1−3:管体シミュレート部 次に、管体シミュレート部20について説明する。この
実施例においては、シミュレートする管体の形状、種類
等に応じていくつかのアルゴリズムが用意され、いずれ
か1つが選択可能なように構成されているが、以下にお
いては、説明の関係上、代表的な2つのアルゴリズムに
ついて説明する。
1-3: Pipe Simulator Next, the pipe simulator 20 will be described. In this embodiment, several algorithms are prepared according to the shape, type, etc. of the tube to be simulated, and any one of them is configured to be selectable. The following describes two representative algorithms.

【0032】1−3−1:管体シミュレート部の第1ア
ルゴリズム まず、第1アルゴリズムについて説明する。図3は、第
1アルゴリズムによる管体シミュレート部20の構成を
示すブロック図である。このアルゴリズムは、図6に示
すような管体形状(径が異なる円筒の集合)をシミュレ
ートして、管楽器のすべてのトーンホールおよびレジス
タチューブの開閉(中途半端に開いた状態も含める)の
組合せを近似し、なおかつ任意形状の管体を実現しうる
アコースティック楽器に最も近いものである。図3にお
いて、記号SRと添字で示されるものは、シフトレジス
タであり、管体における空気圧力波の伝搬遅延をシミュ
レートするものである。記号Jと添字で示されるもの
は、ジャンクション部であり、管体の径が変化している
地点において発生する空気圧力波の散乱をシミュレート
するものである。また、LPFはローパスフィルタであ
り、管体の終端部において空気圧力波が反射する際にエ
ネルギー損失等をシミュレートするものである。
1-3-1: First Algorithm of Pipe Simulator First, the first algorithm will be described. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the pipe simulation unit 20 based on the first algorithm. This algorithm simulates a tube shape (a collection of cylinders with different diameters) as shown in FIG. 6, and combines all the tone holes and register tubes of the wind instrument (including the half-open state). And is closest to an acoustic instrument that can realize a tube of an arbitrary shape. In FIG. 3, what is indicated by a symbol SR and a suffix is a shift register, which simulates a propagation delay of an air pressure wave in a pipe. What is indicated by the symbol J and the suffix is a junction portion, which simulates the scattering of the air pressure wave generated at the point where the diameter of the tube changes. The LPF is a low-pass filter that simulates energy loss or the like when an air pressure wave is reflected at the end of the tube.

【0033】図3に示す例において、ジャンクション部
J1、J2、J5は、トーンホールを有さず段差のみを
有するもの(2ポート・ジャンクション)であり、その
構成については、例えば、図4(イ)〜(ロ)のいずれ
かに示すものとなっている。また、ジャンクション部J
3、J4、J6は、高さのあるトーンホールがついたも
の(3ポート・ジャンクション)であり、その構成につ
いては、図5に示すものとなっている。ここで、第1ア
ルゴリズムにおけるパラメータα、β、γは、図6にお
ける管の直径φおよびトーンホールの径ψに依存し、ま
た、シフトレジスタSRt3等の段数m3、m4、m6
は、トーンホールの高さt(t3、t4、t6)により
決定される。さらに、各シフトレジスタSRの各遅延時
間は、図6における各管部の長さL1〜L7に対応す
る。すなわち、合成すべき楽音の音高に対応するように
制御される。また、パラメータγt1、γt2、γt3は、図
6におけるトーンホールが開のときには負、閉のときに
は正となるように反映される。このように、管体シミュ
レート部20によるシミュレート態様を決定する各パラ
メータは、図示しない制御処理部によって、シミュレー
トすべき管体の形状に基づいて出力されるようになって
いる。なお、このアルゴリズムにおいては、ジャンクシ
ョン部におけるトーンホールの有無なども任意に設定で
きるようになっている。
In the example shown in FIG. 3, the junctions J1, J2, and J5 have only a step without a tone hole (two-port junction). ) To (b). Also, the junction J
Reference numerals 3, J4, and J6 each have a high tone hole (3-port junction), and the configuration is as shown in FIG. Here, the parameters α, β, γ in the first algorithm depend on the diameter φ of the tube and the diameter ト ー ン of the tone hole in FIG. 6, and the number m3, m4, m6 of the shift register SR t3 and the like.
Is determined by the height t (t3, t4, t6) of the tone hole. Further, each delay time of each shift register SR corresponds to the length L1 to L7 of each tube in FIG. That is, control is performed so as to correspond to the pitch of a musical tone to be synthesized. The parameters γ t1 , γ t2 , γ t3 are reflected so that the tone hole in FIG. 6 is negative when the tone hole is open and positive when the tone hole is closed. As described above, each parameter for determining the simulation mode by the tube simulation unit 20 is output by the control processing unit (not shown) based on the shape of the tube to be simulated. In this algorithm, the presence / absence of a tone hole at the junction can be arbitrarily set.

【0034】1−3−2:管体シミュレート部の第2ア
ルゴリズム 次に、第2アルゴリズムについて説明する。図7は、第
2アルゴリズムによる管体シミュレート部20の構成を
示すブロック図である。このアルゴリズムは、トーンホ
ールを持たない管体モデルであり、管の終端までの長さ
が発音周波数を決めるようになっている。なお、このよ
うな管体モデルには、管体部分を2ポートのWGN(ウ
ェーブガイドネットワーク)による縦続接続にて実現す
るタイプと、管体の一部である円錐部分を簡単なWGN
により実現するタイプとの2種類が存在するが、このア
ルゴリズムは後者のタイプに対応している。
1-3-2: Second Algorithm of Pipe Simulator Next, the second algorithm will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the pipe simulation unit 20 based on the second algorithm. This algorithm is a tube model without a tone hole, and the length to the end of the tube determines the sound frequency. In addition, such a tube model includes a type in which a tube portion is realized by cascade connection using a two-port WGN (waveguide network), and a case in which a conical portion, which is a part of the tube, is a simple WGN.
This algorithm corresponds to the latter type.

【0035】また、このタイプは、円錐の入力音響イン
ピーダンスの近似式から導出され、図7に示すアルゴリ
ズムでは、2つの円筒WGNが並列接続されている。こ
のアルゴリズムにおいても、各種パラメータは、管体形
状にしたがって算出される。すなわち、これらのパラメ
ータは、第1アルゴリズムと同様に、図示しない制御処
理部から出力される。なお、第1および第2アルゴリズ
ムについては、例えば、特開平5−80761号公報が
詳しい。
This type is derived from an approximate expression of the input acoustic impedance of a cone. In the algorithm shown in FIG. 7, two cylinders WGN are connected in parallel. Also in this algorithm, various parameters are calculated according to the tube shape. That is, similarly to the first algorithm, these parameters are output from a control processing unit (not shown). The first and second algorithms are described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-80761.

【0036】1−4:実施例効果 従来では、空気圧が大きくなっても狭い管路では流速が
飽和して空気圧と流速とが比例しないことをシミュレー
トした結果、励振信号は、圧力差がある程度の大きさに
なると、飽和して一定値となって、ffにかかる音色を
うまく合成できなかった。かかる構成によれば、圧力差
が大きくなると、ルート関数により傾きは小さくなりつ
つも飽和することなく単調に増加し続けるので、圧力差
に応じた励振信号を生成することができ、このため、f
fにかかる音色をうまく合成できることとなる。また、
圧力差Δpがゼロに近い付近で変化しても、流速fの変
化分は、リードの間隙Sによらず一定となるので、音圧
信号fzの励振信号としての変化分を確保することがで
きる。これにより、リードの間隙Sが小さい場合に、管
体シミュレート部20による音色変化が少ないという問
題を回避することができる。
1-4: Effects of the Embodiments Conventionally, as a result of simulating that the flow velocity saturates in a narrow pipeline even when the air pressure becomes large and the air pressure is not proportional to the flow velocity, the excitation signal has a certain pressure difference. , The saturation becomes a constant value, and the tone applied to ff could not be successfully synthesized. According to such a configuration, when the pressure difference increases, the slope decreases due to the root function but continues to increase monotonously without saturation, so that an excitation signal corresponding to the pressure difference can be generated.
Thus, the timbre relating to f can be successfully synthesized. Also,
Even if the pressure difference Δp changes near zero, the change in the flow velocity f is constant regardless of the gap S between the leads, so that the change in the sound pressure signal fz as the excitation signal can be secured. . Thereby, when the gap S between the leads is small, it is possible to avoid the problem that the tone change by the tube simulation unit 20 is small.

【0037】なお、上述した実施例では特に説明しなか
ったが、非線形テーブル14により求めたリードの間隙
Sを、それぞれ乗算器FBNLおよびFBを介して加算
器13および加算器18に帰還して、フィードバックを
する構成としても良い。これによって、シミュレートす
べきリードにヒステリシス特性を持たせることができ、
また、それぞれの乗算係数をゼロとすればその特性もな
いものに設定することができる。
Although not particularly described in the above embodiment, the lead gap S obtained by the non-linear table 14 is fed back to the adders 13 and 18 via the multipliers FBNL and FB, respectively. It may be configured to provide feedback. This allows the leads to be simulated to have a hysteresis characteristic,
Further, if each of the multiplication coefficients is set to zero, it can be set to one having no characteristic.

【0038】2:変形例 次に、上述した実施例の変形例について図8を参照して
説明する。この図に示すように、この変形例では、音圧
信号Fzは、乗算器Mにより係数が乗じられて加算器1
8に供給され、圧力差Δpと加算されるようになってい
る。かかる構成により、リードの間隙Sの算出において
フィードバック制御を行なうことができるようになって
いる。
Next, a modification of the above-described embodiment will be described with reference to FIG. As shown in this figure, in this modification, the sound pressure signal Fz is multiplied by a coefficient
8 and is added to the pressure difference Δp. With such a configuration, feedback control can be performed in calculating the lead gap S.

【0039】なお、上述した実施例では、ハードウェア
で構成する場合を示したが、かかる信号処理の手順をプ
ログラムで記述し、DSPやMPU等で実行しても、同
等な楽音合成が可能であり、また、両者の混合システム
でも楽音合成が可能である。すなわち、本願は、ハード
ウェア構成のみならず、信号の処理手順を示したアルゴ
リズムでも楽音合成が可能である。
Although the above embodiment has been described with reference to the case of hardware configuration, even if such a signal processing procedure is described in a program and executed by a DSP or an MPU, equivalent musical sound synthesis is possible. In addition, a tone synthesis can be performed even in a mixed system of both. That is, in the present application, not only the hardware configuration but also the tone synthesis can be performed by the algorithm indicating the signal processing procedure.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したこの発明によれば、次のよ
うな効果がある。合成すべき楽音の音量を大きくする演
奏操作量に対し、励振信号のレベルが単調増加するの
で、演奏操作がffにかかるものであっても、合成され
る音色が弱くなることをなくすることができる。また、
演奏操作量がゼロに近い場合でも、その変化分がある程
度あるならば、励振信号の変化分を確保することができ
るので、ループ手段による働きをより確かなものへとす
ることができる(請求項1、5)。励振信号の生成に、
ループ手段から戻ってきた信号(帰還信号)が反映され
るので、自然楽器の特徴を活かしたものとすることがで
きる(請求項2)。励振信号の特性を定める関数は、少
なくともルート関数を有することになるが、励振信号の
生成の際には、変換テーブルを介するので、励振信号の
生成に要する時間を短縮化することができる(請求項
3)。所定の関数が有する特性曲線を、実際の楽器の非
線形特性に近似させることができる(請求項)。
According to the present invention described above, the following effects can be obtained. Since the level of the excitation signal monotonically increases with respect to the performance operation amount for increasing the volume of the musical sound to be synthesized, it is possible to prevent the synthesized tone from becoming weak even if the performance operation is performed on ff. I can . Also,
Even if the performance operation amount is close to zero, the change
If there is a degree, it is possible to secure the change of the excitation signal
Therefore, the function of the loop means should be more reliable.
(Claims 1 and 5) . To generate the excitation signal,
Since the signal (feedback signal) returned from the loop means is reflected, it is possible to make use of the features of the natural musical instrument (claim 2). The function that determines the characteristics of the excitation signal has at least a root function. However, the generation of the excitation signal is performed via the conversion table, so that the time required for generating the excitation signal can be shortened. Item 3). The characteristic curve having a predetermined function can be approximated to the nonlinear characteristic of the actual instrument (claim 4).

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

【図1】 この発明による第1実施例の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment according to the present invention.

【図2】 同実施例における非線形部モデルの構成を示
すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a nonlinear unit model in the embodiment.

【図3】 同実施例における管体ユニットで用いられる
第1アルゴリズムの構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a first algorithm used in the tube unit in the embodiment.

【図4】 第1アルゴリズムにおけるジャンクション部
J1、J2、J5の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of junctions J1, J2, J5 in a first algorithm.

【図5】 第1アルゴリズムにおけるジャンクション部
J3、J4、J6の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of junctions J3, J4, J6 in a first algorithm.

【図6】 第1アルゴリズムによりシミュレートされる
管体形状を示す概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a tube shape simulated by a first algorithm.

【図7】 同実施例における管体ユニットで用いられる
第2アルゴリズムの構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a second algorithm used in the tube unit in the embodiment.

【図8】 この発明による第2実施例の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment according to the present invention.

【図9】 (a)は従来構成による圧力差と流速との関
係を示す図であり、(b)は実際の自然楽器による同関
係を示す図である。
FIG. 9A is a diagram showing a relationship between a pressure difference and a flow velocity according to a conventional configuration, and FIG. 9B is a diagram showing the same relationship with an actual natural musical instrument.

【図10】 実施例による特性と図9(b)に示した特
性との関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the characteristics according to the example and the characteristics shown in FIG. 9 (b).

【図11】 従来の楽音合成装置における励振回路の構
成を示すブロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an excitation circuit in a conventional tone synthesizer.

【図12】 同励振回路におけるジャンクション部の構
成を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a junction unit in the excitation circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……励振回路(励振信号生成手段)、20……管体
シミュレート部(ループ手段)、204……ルート関数
テーブル(変換テーブル)、fz……音圧信号(励振信
号)
10 excitation circuit (excitation signal generation means), 20 pipe simulation unit (loop means), 204 root function table (conversion table), fz sound pressure signal (excitation signal)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも遅延手段とローパスフィルタ
とを有するループ手段と、 励振信号を生成して前記ループ手段に供給する励振信号
生成手段と を備え、前記励振信号を取り出すことにより楽音信号を
合成する楽音合成装置において、 前記励振信号生成手段は、前記励振信号のレベル特性
を、合成すべき楽音の音量を大きくする演奏操作量に対
し、所定の関数にしたがって変化させ、 前記所定の関数は、前記演奏操作量の楽音を大きくする
方向の変化に対して、前記励振信号のレベルが単調増加
するものであって、楽音を大きくする演奏操作量がゼロ
の場合における励振信号の変化分が、他の演奏操作量の
変動に対し一定となる特性である ことを特徴とする楽音合成装置。
A loop means having at least a delay means and a low-pass filter; and an excitation signal generation means for generating an excitation signal and supplying the excitation signal to the loop means, and synthesizing a tone signal by extracting the excitation signal. In the musical sound synthesizer, the excitation signal generating means changes a level characteristic of the excitation signal according to a predetermined function with respect to a performance operation amount for increasing a volume of a musical sound to be synthesized, wherein the predetermined function is The level of the excitation signal monotonically increases in response to a change in the direction of increasing the musical tone of the performance operation amount.
The change in the excitation signal in the case of
A tone synthesizer characterized by having characteristics that are constant with respect to fluctuations .
【請求項2】 前記励振信号生成手段は、前記ループ手
段からの信号と、演奏操作に応じた信号との差分に応じ
て前記励振信号を生成することを特徴とする請求項1記
載の楽音合成装置。
2. The tone synthesis according to claim 1, wherein said excitation signal generating means generates said excitation signal in accordance with a difference between a signal from said loop means and a signal corresponding to a performance operation. apparatus.
【請求項3】 前記所定の関数は少なくともルート関数
を含み、 前記励振信号は、当該ルート関数を記憶する変換テーブ
ルを介して生成されることを特徴とする請求項1または
2記載の楽音合成装置。
3. The musical sound synthesizer according to claim 1, wherein the predetermined function includes at least a root function, and the excitation signal is generated via a conversion table storing the root function. .
【請求項4】 前記所定の関数は、入力対出力の特性曲
線が非線形である非線形特性を有し、前記励振信号生成
手段は、当該特性曲線が前記演奏操作量に応じて座標上
を移動するように制御することを特徴とする請求項1ま
たは2記載の楽音合成装置。
4. The predetermined function has a non-linear characteristic in which an input-output characteristic curve is non-linear, and the excitation signal generating means moves the characteristic curve on a coordinate according to the performance operation amount. 3. The musical tone synthesizer according to claim 1, wherein the control is performed as follows.
【請求項5】 励振信号を生成する生成過程と、 この励振信号を、少なくとも遅延手段とローパスフィル
タとを有するループ手段に循環させて取り出すことによ
り楽音信号を合成する合成過程と を備える楽音合成方法において、 前記生成過程は、前記励振信号のレベル特性を、合成す
べき楽音の音量を大きくする演奏操作量に対し、所定の
関数にしたがって変化させ、 前記所定の関数は、前記演奏操作量の楽音を大きくする
方向の変化に対して、前記励振信号のレベルが単調増加
するものであって、楽音を大きくする演奏操作量がゼロ
の場合における励振信号の変化分が、他の演奏操作量の
変動に対し一定となる特性である ことを特徴とする楽音合成方法。
5. A tone synthesis method comprising: a generation step of generating an excitation signal; and a synthesis step of synthesizing a tone signal by circulating the excitation signal through a loop means having at least a delay means and a low-pass filter. In the generation step, the level characteristic of the excitation signal is changed according to a predetermined function with respect to a performance operation amount for increasing the volume of a musical tone to be synthesized, and the predetermined function is a musical tone of the performance operation amount. The level of the excitation signal monotonically increases in response to a change in the direction in which
The change in the excitation signal in the case of
A tone synthesis method characterized in that it has characteristics that are constant with respect to fluctuations .
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