JP3339082B2 - 音源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電子楽器の楽音波形を
合成する音源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子楽器に用いられる音源装置と
して、メモリから読み出される正弦波に対して変調をか
けることにより倍音成分を生じさせるＦＭ（Frequency
Modulation）合成法によるものが知られている。しかし
ながらこの方法の場合、数学的無機質な印象が強く、自
然楽器の発する楽音に近い自然な楽音を発生させること
は困難であった。そこで、このように変調により波形を
合成するのではなく、自然楽器の発音メカニズムをシミ
ュレートすることにより得られたモデルを動作させ、こ
れにより自然楽器の楽音を合成する装置が検討されるに
至った。この種の装置は、例えば特公昭５８−４８１０
９号公報等に開示されている。この装置は、遅延回路お
よびフィルタ等を有するループ回路に、例えばインパル
ス等のように多くの周波数成分を有する初期波形を注入
し、ループ回路を循環する信号を楽音信号として取り出
すようにしたものである。この音源装置によれば、ルー
プ回路に注入された初期波形は、フィルタを通過する毎
にフィルタの周波数特性に従って各周波数成分が減衰さ
れる。この結果、音色が時間経過に伴って変化する減衰
音がループ回路から得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の音源装置は、初期波形がループ回路内を循環するこ
とにより、所定周波数の基本音成分およびその倍音成分
以外の信号はすべて除去されてしまうため、得られる楽
音の音質が貧弱なものとなってしまうという問題があっ
た。

【０００４】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、遅延ループによる楽音合成によっても複雑な
スペクトルをも含んだ豊かな音質の楽音を合成すること
ができる電子楽器の音源装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明による音源装置
は、遅延手段を閉ループ接続した閉ループ手段を複数設
け、該複数の閉ループ手段に励振信号を入力するととも
に、前記閉ループ手段を循環する信号を取り出して楽音
として出力する音源装置であって、前記遅延手段の遅延
時間の制御が、他の閉ループ手段における遅延処理によ
り発生する制御信号によって行われ、該制御が前記複数
の閉ループ手段間において相互に行われるとともに、該
制御に用いられる各閉ループ手段の制御信号に、各制御
信号毎に独立し、且つ、前記閉ループ手段から取り出さ
れる楽音に対しては付与されないエンベロープ信号を付
与することを特徴としている。

【０００６】

【作用】上記構成によれば、各閉ループ手段において遅
延処理により発生する制御信号が他の閉ループ手段にお
ける遅延手段の遅延時間に対する制御を行うので、各閉
ループ手段より出力される楽音信号のスペクトルを増加
させることができる。

【０００７】

【実施例】

§１．実施例の構成 （ａ）概略構成 以下、図面を参照して、この発明の一実施例について説
明する。図１はこの発明の一実施例による電子楽器の音
源装置の構成を示すブロック図であり、図３は図１に示
す音源装置の各部に対する制御情報の発生手段を示すブ
ロック図である。本実施例における音源装置は、２系統
の楽音形成系１，２を有している。図１に示すように各
系列の楽音形成系１（２）は、 ａ．励振波形を発生する励振波形発生部１１１（２１
１） ｂ．ノイズ波形を発生するノイズ発生部１１２（２１
２）および ｃ．励振波形およびノイズ波形を含んだ初期波形が入力
されるループ回路１００（２００） を有しており、これらの各楽音形成系１，２は相互に影
響を与えながら各々楽音信号を形成するものである。

【０００８】（ｂ）制御部９０ 次に、本実施例における制御情報の発生手段について説
明する。図３に示すように、本実施例による電子楽器に
は鍵盤等の演奏操作子７０および音色設定操作子８０が
設けられている。制御部９０はこれらの各操作子から得
られる操作情報に基づき、音源装置（図１）の動作を制
御する制御情報を出力する。制御部９０が出力する制御
情報には、上述した各楽音形成系１，２に共通の制御情
報と、楽音形成系１，２の各々に対応して出力される制
御情報とがある。以下、制御部９０が出力する制御情報
を列挙する。 Ａ．各系列共通の制御情報 （１）キーオン信号ＫＯＮ：鍵盤の押鍵操作がされてい
る期間出力される。このキーオンＫＯＮが出力されるこ
とにより、音源装置による楽音の形成が開始される。 （２）タッチ情報ＴＯＵＣＨ：押鍵の際のタッチを示す
情報である。このタッチ情報ＴＯＵＣＨにより両楽音形
成系１，２における励振波形、ノイズの強度、および各
系列の楽音信号に付与されるエンベロープの振幅が制御
される。 Ｂ．各系列毎に発生される制御情報 （３）波形指定情報ＷＡＶＥ１，２：励振波形発生部１
１１，２１１が発生する各励振波形を各々指定する情報
である。これらの波形指定情報ＷＡＶＥ１，２は、音色
指定操作子１により指定された音色番号に基づいて決定
される。 （４）ノイズ情報ＮＣＯＮＴ１，２：ホワイトノイズ、
ピンクノイズ等、ノイズ発生部１１２，２１２が発生す
る各ノイズの種類を各々指定する情報である。これらの
ノイズ情報ＮＣＯＮＴ１，２は、音色指定操作子７０に
より指定された音色番号に基づいて決定される。なお、
音色とは独立に設定し得るように構成してもよい。 （５）励振波形用重み係数ＭＩＸＷ１，２：各系列の励
振波形の振幅を制御するための係数であり、設定された
音色に対応したものが出力される。なお、音色とは独立
に設定し得るように構成してもよい。 （６）ノイズ用重み係数ＭＩＸＮ１，２：各系列のノイ
ズの振幅を制御するための係数であり、設定された音色
に対応したものが出力される。なお、音色とは独立に設
定し得るように構成してもよい。 （７）周波数情報ＦＲＥＱ１，２：励振波形発生部１１
１，２１１が発生する各励振波形の周波数を各々指定す
る情報である。これらの周波数情報ＦＲＥＱ１，２は押
下された鍵のキーコードに基づいて決定される。なお、
発音音高は、下記ＰＩＴＣＨ１，２で決まり、周波数情
報ＦＲＥＱ１，２は音色に影響するので、キーコードと
無関係に設定してもよい。 （８）音高情報ＰＩＴＣＨ１，２：各系列のループ回路
１００，２００における遅延時間を各々制御するための
情報であり、押下された鍵のキーコードに基づいて決定
される。 （９）音色情報ＴＣ１，２：各系列のループ回路１０
０，２００内のフィルタにおけるフィルタ係数を各々制
御するための情報であり、設定された音色に対応したも
のが出力される。 （１０）エンベロープ・パラメータＥＧＰ１，２：各系
列の楽音信号に付与されるエンベロープを制御するため
の情報である。これらのエンベロープ・パラメータＥＧ
Ｐ１，２は、設定された音色に対応したものが出力され
てもよいし、音色とは独立に設定し得るように構成して
もよい。 （１１）減衰係数ＦＧ１，２：各系列のループ回路１０
０，２００における各信号の減衰量を各々制御するため
の係数である。これらの減衰係数ＦＧ１，２は、設定さ
れた音色に対応したものが出力されてもよいし、音色と
は独立に設定し得るように構成してもよい。

【０００９】次に図１を参照し本実施例による音源装置
の具体的構成を説明する。この音源装置は２つの楽音形
成系１，２を有するものであり、楽音形成系１の構成要
素には１００番台の符号が付されると共に楽音形成系２
の構成要素には２００番台の符号が付されている。ま
た、各楽音形成系１，２における相互に対応した各要素
には、１０の位以下が同じ内容の符号が付されている。
従って、以下では楽音形成系１のみ説明し楽音形成系２
の説明は省略する。

【００１０】（ｃ）楽音形成系１の構成 ＜初期波形生成系＞励振波形発生部１１１は、複数種類
の励振波形を各々例えば１周期分ずつ記憶しており、以
下の処理を行う。 （１）波形指定情報ＷＡＶＥ１に基づき、発生する励振
波形の種類を選択する。 （２）周波数情報ＦＲＥＱ１によって、波形指定情報Ｗ
ＡＶＥ１にて選択した波形の周波数を決定する。 （３）タッチ情報ＴＯＵＣＨにより発生すべき励振波形
の振幅を決定する。 （４）キーオン信号ＫＯＮが入力されることにより、上
記によって決定された波形種類、周波数および振幅を有
する励振波形の瞬時値を生成し、サンプリングクロック
φｓに同期して順次出力する。

【００１１】ノイズ発生部１１２は、ノイズ情報ＮＣＯ
ＮＴ１により種類の指定されたノイズ波形をタッチ情報
ＴＯＵＣＨに応じた振幅で出力するものであり、ノイズ
波形における各瞬時値をサンプリングクロックφｓに同
期して順次出力する。１１３ａ，ｂは乗算器であり、乗
算器１１３ａによって励振波形発生部１１１からの出力
波形に励振波形用重み係数ＭＩＸＷ１が乗算され、乗算
器１１３ｂによってノイズ発生部１１２からの出力波形
にノイズ用重み係数ＭＩＸＮ１が乗算される。１１４は
加算器であり、乗算器１１３ａ，ｂの各出力を加算して
出力する。これら乗算器１１３ａ，ｂおよび加算器１１
４により励振波形発生部１１１とノイズ発生部１１２の
各出力信号を混合する混合器が構成されている。

【００１２】＜ループ回路１００＞次に、ループ回路１
００の構成について説明する。１１５は遅延回路であ
り、加算器１２１からの段数データＤ１の整数部Ｄ１ｉ
ｎｔが遅延時間を指定する情報として入力される。この
段数データＤ１については後述する。そして、遅延回路
１１５は、サンプリングクロックφｓの周期をτとする
と入力信号を遅延時間Ｄ１ｉｎｔ・τだけ遅延させて出
力する。このような遅延時間可変の遅延回路は、例えば
サンプリングクロックφｓに従って入力信号を順次シフ
トするシフトレジスタによって構成することができる。
また、このような遅延回路はＲＡＭ（ランダムアクセス
メモリ）を用いて構成することもできる。１１６は補間
部であり、加算器１２１からの段数データＤ１の小数部
Ｄ１ｆｒａｃが入力される。そして、補間部１１６は、
入力される波形を遅延時間Ｄ１ｆｒａｃ・τだけ遅延さ
せて出力する。図２に補間部１１６の例を示す。図２に
示すように、補間部１１６は、ワンユニット遅延回路３
１、乗算器３２，３４、および加算器３３からなる。補
間すべき入力信号Ｉは乗算器３４に直接入力されると共
に、ワンユニット遅延回路３１によって１サンプリング
周期τだけ遅延されて乗算器３２に入力される。すなわ
ち、乗算器３２には、乗算器３４の入力信号Ｉよりも１
サンプル周期τだけ前のデータＩ-1が入力される。そし
てデータＩ-1にはデータがＤ１ｆｒａｃ乗算され、デー
タＩにはデータ１−Ｄ１ｆｒａｃが乗算用係数として乗
じられ、各乗算結果が加算器３３によって加算される。

【００１３】１１７はフィルタ部であり、音色情報ＴＣ
１によって発生するフィルタ係数ＦＬＴ１に基づき周波
数特性が制御され、サンプリングクロックφｓに同期し
て、入力信号に対してフィルタリングを行う。１１８は
乗算器であり、フィルタ部１１７の出力信号に減衰係数
ＦＧ１を乗算し、それにより出力信号が減衰する。１１
９は加算器であり、乗算器１１８の出力と加算器１１４
の出力とを加算して遅延回路１１５へ出力する。

【００１４】＜ループ回路１００および２００間の関係
＞一方、フィルタ部１１７からの出力信号は乗算器１２
０に対しても供給され、後述する変調エンベロープ信号
ＭＯＤＥＮＶ１が乗算される。この乗算器１２０の出力
信号は周波数変調信号ＭＯＤ２として、楽音形成系２の
加算器２２１へ供給される。

【００１５】（ｄ）制御情報変換系の構成 次に、制御部９０からの制御情報を上記各部を直接制御
する情報に変換する回路について説明する。４０はピッ
チ−遅延データ変換部であり、遅延量を表す遅延データ
ＤＰ１，ＤＰ２を音高情報ＰＩＴＣＨ１，２に対応して
記憶したメモリテーブル等により構成されている。ピッ
チ−遅延データ変換部４０は、入力される音高情報ＰＩ
ＴＣＨ１，２、および後述するフィルタ係数発生部５０
の出力信号に基づき遅延データＤＰ１，２を加算器１２
１，２２１に出力する。これはフィルタの位相遅延に対
応するものである。フィルタ係数発生部５０は、音色情
報ＴＣ１，２が入力されることにより、フィルタ部１１
７，２１７の周波数特性を決定するフィルタ係数ＦＬＴ
１，２をフィルタ部１１７，２１７に対して出力すると
共に、ピッチ−遅延データ変換部４０に対しても供給す
る。６０は変調エンベロープ発生部であり、キーオン信
号ＫＯＮに応じて変調エンベロープ信号ＭＯＤＥＮＶ
１，２を発生する。これらの変調エンベロープ信号ＭＯ
ＤＥＮＶ１，２の波形はエンベロープ・パラメータＥＧ
Ｐ１，２によって決定される。また変調エンベロープ信
号ＭＯＤＥＮＶ１，２の振幅はタッチ情報ＴＯＵＣＨに
より決定される。変調エンベロープ信号ＭＯＤＥＮＶ１
は乗算器１２０によってフィルタ部１１７からの出力信
号と乗算されて、変調信号ＭＯＤ２として加算器２２１
に供給される。そして、加算器２２１によって遅延デー
タＤＰ２と加算されて、遅延回路１１５に対してその遅
延時間を設定する段数データＤ１として供給される。変
調エンベロープ信号ＭＯＤＥＮＶ２は乗算器２２０に出
力され、同様の処理が施される。

【００１６】§２．実施例の動作 （ａ）音色設定 以下、この実施例による音源装置の動作を説明する。操
作者によって図３に示す音色設定操作子７０の操作によ
り音色が設定されると、制御部９０よりその音色に対応
した音色情報ＴＣ１，２が出力される。また、設定音色
に対応した波形指定情報ＷＡＶＥ１，２、励振波形用重
み係数ＭＩＸＷ１，２、ノイズ用重み係数ＭＩＸＮ１，
２、エンベロープ・パラメータＥＧＰ１，２および減衰
係数ＦＧ１，２が出力される。音色情報ＴＣ１，２はフ
ィルタ係数発生部５０に出力され、フィルタ係数発生部
５０は、この音色情報ＴＣ１，２に対応するフィルタ係
数ＦＬＴ１，２をフィルタ部１１７，２１７およびピッ
チ−遅延データ変換部４０に出力する。

【００１７】（ｂ）発音指示 次に、演奏操作子７０のうちの鍵盤が押鍵されると、そ
のキーコード等の押鍵情報が制御部９０によって検出さ
れる。そして、制御部９０により、キーオン信号ＫＯＮ
が発生されると共に、押鍵情報におけるキーコードに基
づいて発生周波数情報ＦＲＥＱ１，２および音高情報Ｐ
ＩＴＣＨ１，２が出力される。同時に、鍵のタッチを示
すタッチ情報ＴＯＵＣＨも出力される。

【００１８】そして、ピッチ−遅延データ変換部４０に
より、音高情報ＰＩＴＣＨ１，２およびフィルタ係数Ｆ
ＬＴ１，２に対応する遅延データＤＰ１，２が出力され
る。また、スタータとなるキーオン信号ＫＯＮが変調エ
ンベロープ発生部６０に対して出力されると同時に、タ
ッチ情報ＴＯＵＣＨおよびエンベロープ・パラメータＥ
ＧＰ１，２が出力される。それによって、変調エンベロ
ープ発生部６０より変調エンベロープ信号ＭＯＤＥＮＶ
１，２が乗算器１２０，２２０に各々供給される。

【００１９】（ｃ）楽音形成 ＜ループ回路１００および２００共振開始＞励振波形発
生部１１１は、キーオン信号ＫＯＮが入力されることに
より、波形指定信号ＷＡＶＥ１に対応する励振波形を選
択して出力する。ここで、励振波形発生部１１１が出力
する励振波形の周波数は発生周波数情報ＦＲＥＱ１によ
り決定され、振幅はタッチ情報ＴＯＵＣＨにより決定さ
れる。励振波形の各瞬時値はサンプリングクロックφｓ
に同期し、励振波形発生部１１１から順次乗算器１１３
ａへ送られる。同時に、ノイズ発生部１１２は、キーオ
ン信号ＫＯＮが入力されることにより、ノイズ情報ＮＣ
ＯＮＴ１に対応するノイズ波形を選択して出力する。こ
こで、ノイズ発生部１１２が出力するノイズ波形の振幅
はタッチ情報ＴＯＵＣＨにより決定される。ノイズ波形
の各瞬時値はサンプリングクロックφｓに同期し、ノイ
ズ発生部１１２から順次乗算器１１３ｂへ送られる。励
振波形発生部１１１の出力波形は乗算器１１３ａによっ
て励振波形用重み係数ＭＩＸＷ１と掛け合わされ、ノイ
ズ発生部１１２の出力波形は乗算器１１３ｂによってノ
イズ用重み係数ＭＩＸＮ１と掛け合わされる。乗算器１
１３ａ，ｂから出力される各波形は、加算器１１４によ
って加算され、初期波形信号として加算器１１９に出力
される。楽音形成系２においても、同様に初期波形信号
の生成が行われ、生成された初期波形信号がループ回路
２００へ入力される。

【００２０】ループ回路１００において加算器１１９の
出力波形は遅延回路１１５に出力される。そして、遅延
回路１１５において、入力された波形は、サンプリング
クロックφｓの周期τに段数データＤ１の整数部Ｄ１ｉ
ｎｔを掛けた遅延時間だけ遅延される。そして、遅延回
路１１５の出力波形は補間部１１６において、サンプリ
ングクロックφｓの周期τに段数データＤ１の小数部Ｄ
１ｆｒａｃを掛けた遅延時間だけ遅延される。この補間
部１１６において遅延された波形は、フィルタ部１１７
に出力されて、高周波数成分が除去される。フィルタ部
１１７の出力波形は、乗算器１１８によって減衰係数Ｆ
Ｇ１が乗算され、加算器１１９に戻される。そして、加
算器１１９によって、乗算器１１８からの出力と加算器
１１４からの出力とが加算され、再び遅延回路１１５に
出力されて上述のループ回路１００内を循環する。以
後、循環が繰り返されることにより、初期波形は指数関
数的に減衰してゆく。以上のように波形のループ回路１
００内の循環により共振が発生し、このループ回路１０
０内を伝播する波形がループ回路１００内の任意の場所
（例えば図１に示すように遅延回路１１５の前など）か
ら楽音信号として出力される。以上、楽音形成系１にお
ける動作について述べたが、楽音形成系２においても同
様の動作が行われる。

【００２１】＜ループ回路１００および２００間の相互
作用＞ここで、ループ回路１００内を循環するデータ
は、フィルタ部１１７を通過する度に乗算器１２０に供
給され、変調エンベロープ信号ＭＯＤＥＮＶ１と乗算さ
れて、変調信号ＭＯＤ２として加算器２２１に供給され
る。そして、この変調信号ＭＯＤ２は加算器２２１によ
って遅延データＤＰ２と加算され、段数データＤ２とし
てその整数部Ｄ２ｉｎｔが遅延回路２１５へ、その小数
部Ｄ２ｆｒａｃが補間部２１６へ出力される。この段数
データＤ２によって、遅延回路２１５および補間部２１
６の遅延時間が決定される。従って、データがフィルタ
部１１７を通過する度に遅延回路２１５および補間部２
１６の遅延時間が変化する。すなわち、ループ回路１０
０におけるデータの変化に伴って周波数変調がなされ、
ループ回路２００より発生する楽音信号の周波数が変化
することとなる。また、フィルタ部２１７を通過するデ
ータも同様の経路を経て、段数データＤ１としてその整
数部Ｄ１ｉｎｔが遅延回路１１５へ、その小数部Ｄ１ｆ
ｒａｃが補間部１１６へ出力される。そして、この段数
データＤ１により遅延回路１１５および補間部１１６の
遅延が制御される。すなわち、ループ回路２００におけ
るデータの変化に伴って周波数変調がなされ、ループ回
路１００より発生する楽音信号が変化する。ループ回路
１００および２００は、それぞれ可聴帯域の楽音を合成
するものであるから、この周波数変調はＦＭ楽音合成と
同様に音色を変化させる働きを持つ。この音色変化させ
られた信号によって互いに他のループ回路の変調を行
い、循回的相互作用により、複雑な倍音が生まれる。

【００２２】以上のように、本実施例によれば、倍音構
成が増加するようコントロールすることが可能となり、
例えば楽音の立ち上がり部において周波数変調を深くか
けるように設定すると、よりアタック感の強調された楽
音が発生するようになる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、遅延手段を閉ループ接続した閉ループ手段を複数設
け、該複数の閉ループ手段に励振信号を入力するととも
に、前記閉ループ手段を循環する信号を取り出して楽音
として出力する音源装置であって、前記遅延手段の遅延
時間の制御が、他の閉ループ手段における遅延処理によ
り発生する制御信号によって行われ、該制御が前記複数
の閉ループ手段間において相互に行われるとともに、該
制御に用いられる各閉ループ手段の制御信号に、各制御
信号毎に独立し、且つ、前記閉ループ手段から取り出さ
れる楽音に対しては付与されないエンベロープ信号を付
与するようにしたので、複雑なスペクトルをも含み、か
つ遅延ループによる豊かな音質が両立した楽音を合成す
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例による電子楽器の音源装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】 同実施例における補間部の構成例を示すブロ
ック図である。

【図３】 同実施例における制御情報の発生手段を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１１１，２１１……励振波形発生部、１１２，２１２…
…ノイズ発生部、１１５，２１５……遅延回路、１１
６，２１６……補間部、１１７，２１７……フィルタ部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遅延手段を閉ループ接続した閉ループ手
   段を複数設け、該複数の閉ループ手段に励振信号を入力
   するとともに、前記閉ループ手段を循環する信号を取り
   出して楽音として出力する音源装置であって、 前記遅延手段の遅延時間の制御が、他の閉ループ手段に
   おける遅延処理により発生する制御信号によって行わ
   れ、該制御が前記複数の閉ループ手段間において相互に
   行われるとともに、該制御に用いられる各閉ループ手段
   の制御信号に、各制御信号毎に独立し、且つ、前記閉ル
   ープ手段から取り出される楽音に対しては付与されない
   エンベロープ信号を付与することを特徴とする音源装
   置。