JP3532010B2 - 楽音信号発生装置及び楽音信号発生方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子楽器や
音源ボード等に適用される楽音信号発生装置及び楽音信
号発生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子楽器は、楽音信号を発生するための
楽音信号発生装置（音源）を備えている。この楽音信号
発生装置は、電子楽器の制御部からの制御データに応じ
て楽音信号を発生する。制御データには、発音すべき音
の音高及び強さを規定するデータの他に、音色を規定す
るデータが含まれている。かかる意味で楽音信号発生装
置は、音色制御装置ということもできる。

【０００３】ところで、自然楽器では、一般に、タッチ
によって音色が変化することが知られている。そこで、
従来、かかる自然楽器の特性を模擬した楽音信号発生装
置が開発されている。例えば、特開昭６０−５２８９５
号公報には、タッチに応じてフィルタ特性を制御するこ
とにより音色を変化させるようにした楽音信号発生装置
が開示されている。この楽音信号発生装置によれば、予
めメモリに記憶された楽音波形データが順次読み出され
て波形信号が発生される。この波形信号は、例えばベロ
シティに応じてカットオフ周波数が変化するように構成
されたフィルタを通されることにより周波数特性が変更
され、これによって音色が変化される。ここにベロシテ
ィは、タッチの強弱を表すデータである。

【０００４】具体的には、フィルタのカットオフ周波数
はタッチに応じて次のように制御される。即ち、ベロシ
ティが小さいときは（タッチが弱いとき）、フィルタの
カットオフ周波数が低くなるように、ベロシティが大き
いときは（タッチが強いとき）、フィルタのカットオフ
周波数が高くなるようにそれぞれ制御される。これによ
り、タッチが弱いときは高調波の少ない丸い音色にな
り、タッチが強いときは高調波を多く含む明るい音色に
なる。

【０００５】かかるフィルタは、従来はアナログフィル
タで実現されていたが、近年は、デジタルフィルタで実
現する場合が多い。デジタルフィルタは、アナログフィ
ルタに比して低コストで回路を構成できるので、発音数
を多くすることができる等の利点があるからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、音色制
御を実現するときにフィルタを使用することは非常に有
効な手段である。しかし、従来の楽音信号発生装置にお
いて使用されているフィルタの遮断特性（スロープ）
は、例えば−１２ｄｂ／ＯＣＴ等のように一定である。
従って、従来の楽音信号発生装置においては、タッチは
カットオフ周波数にのみ反映され、遮断特性には影響を
与えないようになっている。

【０００７】一方、自然楽器においては、タッチに対す
る音色の変化は非常に複雑である。ここで、予め記憶さ
れた波形データを読み出して楽音信号を発生する方式の
楽音信号発生装置において、ピアノ音を模擬する場合を
考える。この楽音信号発生装置において、先ず、ピアノ
の強打時の音を電気信号に変換して録音する。次いで、
録音された楽音信号を例えばパルスコード変調（ＰＣ
Ｍ）して波形データを作製する。この波形データは波形
メモリに記憶される。

【０００８】次に、発音（再生）を行う。即ち、波形メ
モリから波形データを読み出し、タッチに応じたカット
オフ周波数でフィルタをかける。この場合、中打音から
強打音にかけての音色変化は、一般的な−１２ｄｂ／Ｏ
ＣＴの遮断特性で近似できる。しかし、ピアノの弱打音
の音色を再現するには、フィルタの遮断特性は−２４ｄ
ｂ／ＯＣＴ程度が必要である。一般的な−１２ｄｂ／Ｏ
ＣＴのフィルタでは、カットオフ周波数を低く設定し
て、弱打音に不要な高調波成分を除去しようとすると、
弱打音に必要な低次倍音までも削られてしまう。この結
果、発生される弱打音は、こもった音色なってしまう。
逆に、弱打音に必要な低次倍音を残すようにカットオフ
周波数を設定すると、高調波成分を除去しきれない。こ
れは、特に、低音域、中音域で顕著である。

【０００９】従って、楽音信号発生装置で自然楽器を模
擬する場合に、タッチに応じた音色の変化をフィルタで
実現するためには、カットオフ周波数だけでなく、遮断
特性も変化させることが好ましいことがわかる。しかし
ながら、このようなフィルタは回路が複雑になり、実現
するのは非常に困難であるという問題があった。

【００１０】本発明は、かかる問題を解消するためにな
されたもので、簡単な回路で自然な音色変化を実現でき
る楽音信号発生装置及び楽音信号発生方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の楽音信号発生装
置につき、図１に示した原理図を参照しながら説明す
る。本楽音信号発生装置は、上記目的を達成するため
に、タッチに応じて所定の特性で変化する第１のフィル
タ係数と該所定の特性とは異なる他の特性で変化する第
２のフィルタ係数とを発生する制御データ発生手段１
と、第１の波形信号を発生する波形信号発生手段２と、
該波形信号発生手段からの第１の波形信号を該第１のフ
ィルタ係数に従ってフィルタリングして第２の波形信号
を生成する第１のフィルタ手段３と、該第１のフィルタ
手段からの第２の波形信号を該第２のフィルタ係数に従
ってフィルタリングして第３の波形信号を生成する第２
のフィルタ手段４とを備え、該第２のフィルタ手段から
の第３の波形信号に基づいて楽音信号を発生するように
構成されている。

【００１２】上記制御データ発生手段１は、例えば本楽
音信号発生装置の外部から供給される押鍵データに基づ
いて、少なくとも第１のフィルタ手段３に供給する第１
のフィルタ係数、第２のフィルタ手段４に供給する第２
のフィルタ係数を発生する。上記押鍵データには、例え
ば鍵のオン／オフを表すデータ、キーナンバ、タッチデ
ータ（ベロシティデータ）等が含まれる。この制御デー
タ発生手段１は、更に、波形信号発生手段２に対し第１
の波形信号の発生を指示するための発音データ、及び後
述する振幅制御手段５に対し振幅制御を指示するための
音量データを発生するように構成できる。

【００１３】上記波形信号発生手段２は、例えば制御デ
ータ発生手段１からの発音データに応じて第１の波形信
号の発生を開始するように構成できる。この波形信号発
生手段２は、例えば鋸歯状波、矩形波等の繰り返し波形
信号（アナログ信号）を発生する発振器、或いはメモリ
に予め記憶されている波形データを順次読み出して波形
信号（デジタル信号）を発生する波形読出手段で構成す
ることができる。この波形信号発生手段２で発生された
第１の波形信号は、第１のフィルタ手段３に供給され
る。

【００１４】第１のフィルタ手段３は、例えばローパス
フィルタで構成することができる。この第１のフィルタ
手段３はアナログフィルタであってもよいしデジタルフ
ィルタであってもよい。この第１のフィルタ手段３は、
制御データ発生手段１からの第１のフィルタ係数に応じ
て第１の波形信号をフィルタリングする。第１のフィル
タ係数は、第１のフィルタ手段３のカットオフ周波数を
決めるデータを含むように構成できる。このカットオフ
周波数は、例えば、音色データメモリ１６に記憶されて
いる第１のフィルタ手段用のタッチカーブテーブルから
読み出されたデータに基づいて決定することができる。
この際、第１のフィルタ手段用のタッチカーブテーブル
から何れのデータを読み出すかは、押鍵データに含まれ
るタッチデータに応じて決定される。これにより、タッ
チに応じた第１のフィルタ係数が第１のフィルタ手段３
に与えられる。この第１のフィルタ手段３からの第２の
波形信号は第２のフィルタ手段４に供給される。

【００１５】第２のフィルタ手段４は、例えばローパス
フィルタで構成することができる。この第２のフィルタ
手段４はアナログフィルタであってもよいしデジタルフ
ィルタであってもよい。この第２のフィルタ手段４は、
制御データ発生手段１からの第２のフィルタ係数に応じ
て第２の波形信号をフィルタリングする。第２のフィル
タ係数は、第２のフィルタ手段４のカットオフ周波数を
決めるデータを含むように構成できる。このカットオフ
周波数は、例えば、音色データメモリ１６に記憶されて
いる第２のフィルタ手段用のタッチカーブテーブルから
読み出されたデータに基づいて決定することができる。
この際、第２のフィルタ手段用のタッチカーブテーブル
から何れのデータを読み出すかは、押鍵データに含まれ
るタッチデータに応じて決定される。これにより、タッ
チに応じた第２のフィルタ係数が第２のフィルタ手段４
に与えられる。この第２のフィルタ手段４からの第３の
波形信号が、音色が変更された楽音信号として用いられ
る。

【００１６】上記第１のフィルタ手段用のタッチカーブ
テーブル中に形成されているタッチカーブは所定の特性
で変化し、第２のフィルタ手段用のタッチカーブテーブ
ル中に形成されているタッチカーブは上記所定の特性と
異なる他の特性で変化するように予め作製される。これ
により、波形信号発生手段２で発生された第１の波形信
号は、第１のフィルタ手段３と第２のフィルタ手段４に
よって、それぞれ異なるカットオフ周波数でフィルタリ
ングされることになる。このように、波形信号を２段の
フィルタ手段を直列に通すことにより、従来にはない複
雑なフィルタ特性、例えばタッチが弱いときはカットオ
フ周波数が低く且つ遮断特性が急峻であり、タッチが強
いときはカットオフ周波数が高くなり且つ遮断特性が緩
やかであるフィルタ特性を実現することができる。これ
により、自然楽器のような複雑な音色変化を実現でき
る。

【００１７】なお、第２のフィルタ手段４からの第３の
波形信号は、更に、振幅制御手段５により振幅が制御さ
れるように構成できる。この振幅制御は、例えば、制御
データ発生手段１からの音量データに基づいて振幅エン
ベロープを作製し、これを第３の波形信号に付加するこ
とによって実現できる。これにより、減衰音や持続音と
いった性質の異なる楽音信号を生成できると共に、エン
ベロープ形状に基づく音色変化をも実現できる。そし
て、振幅制御手段５からの出力信号は、デジタル信号の
場合はＤ／Ａ変換器でアナログ信号に変換された後に、
アナログ信号の場合はそのままでそれぞれ発音に供され
る。

【００１８】また、上記第１のフィルタ手段３及び第２
のフィルタ手段４としては、同一若しくは近似する遮断
特性を有するものを用いることができる。例えば、第１
のフィルタ手段３及び第２のフィルタ手段４は、それぞ
れ第１の波形信号及び第２の波形信号を所定の遮断特
性、例えば−１２ｄｂ／ＯＣＴで遮断するように構成で
きる。なお、遮断特性は、−１２ｄｂ／ＯＣＴに限定さ
れず任意の値であってよい。また、両フィルタ手段の遮
断特性は厳密に同一である必要はなく、近似する特性で
あれば、ある程度の誤差があっても差し支えない。この
ように、本楽音信号発生装置におていは、例えば一般に
使用されている−１２ｄｂ／ＯＣＴの遮断特性を有する
フィルタを使用できるので、楽音信号発生装置を安価に
構成できるという利点がある。

【００１９】なお、上記の楽音信号発生装置において
は、２個のフィルタ手段を直列に接続し、これらに波形
信号を通すことにより音色変更を行うように構成した
が、３個以上のフィルタ手段を直列に接続して音色変更
を行うように構成することもできる。この場合は、上述
した楽音信号発生装置よりも更に複雑な音色変化を実現
できる。

【００２０】また、本発明の楽音信号発生方法は、
（Ａ）タッチに応じて所定の特性で変化する第１のフィ
ルタ係数と該所定の特性とは異なる他の特性で変化する
第２のフィルタ係数とを発生し、（Ｂ）該発生された第
１のフィルタ係数に従って第１の波形信号をフィルタリ
ングして第２の波形信号を生成し、（Ｃ）該発生された
第２のフィルタ係数に従って該第２の波形信号をフィル
タリングして第３の波形信号を生成し、（Ｄ）該第３の
波形信号に基づき楽音信号を発生することを特徴とす
る。

【００２１】また、上記工程（Ｂ）及び工程（Ｃ）にお
けるフィルタリングは、同一又は近似する遮断特性で行
うように構成できる。更に、上記第１のフィルタ係数及
び第２のフィルタ係数として、それぞれ上記工程（Ｂ）
及び工程（Ｃ）におけるフィルタリングの際のカットオ
フ周波数を定めるためのデータを用いることができる。
これにより、上記楽音信号発生装置の場合と同様に、従
来にはない複雑なフィルタ特性を実現することができ
る。従って、自然楽器のような複雑な音色変化を実現で
きる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の楽音信号発生装置
及び楽音信号発生方法の一実施の形態につき図面を参照
しながら詳細に説明する。なお、以下においては、波形
信号発生手段２はデジタル波形信号を発生するものと
し、第１及び第２のフィルタ手段３及び４もデジタルフ
ィルタで構成されているものとする。

【００２３】本楽音信号発生装置は、例えば電子楽器に
組み込まれて使用される。従って、本発明の理解を容易
にするために、電子楽器の全体の構成及び動作をも含め
て説明する。

【００２４】図２は、本楽音信号発生装置が適用された
電子楽器の構成を示すブロック図である。この電子楽器
は、システムバス３０で相互に接続された中央処理装置
（以下、「ＣＰＵ」という。）１０、リードオンリメモ
リ（以下、「ＲＯＭ」という。）１４、ランダムアクセ
スメモリ（以下、「ＲＡＭ」という。）１７、タッチセ
ンサ１８及び楽音信号発生装置２０で構成されている。
システムバス３０は、例えばアドレス信号、データ信号
又は制御信号等を送受するためのバスラインである。

【００２５】ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１４中に形成された
プログラムメモリ１５に記憶されている制御プログラム
に従って電子楽器の全体を制御する。本発明の制御デー
タ発生手段１は、このＣＰＵ１０の処理により実現され
ている。このＣＰＵ１０が行う処理の詳細については後
述する。また、ＣＰＵ１０には、パネル１１、ペダル１
２及びＭＩＤＩインタフェース回路１３が接続されてい
る。

【００２６】パネル１１には、何れも図示しないが、パ
ネルインタフェース回路、各種スイッチ、これら各種ス
イッチの設定状態を表示するＬＥＤ表示器、演奏者が電
子楽器と対話するためのメッセージ等を表示するＬＣＤ
表示器等が含まれている。パネルインタフェース回路
は、ＣＰＵ１０からの指令に応じて各スイッチをスキャ
ンする。そして、このスキャンにより得られた各スイッ
チの開閉状態を示す信号に基づいて、各スイッチを１ビ
ットに対応させたパネルデータが作成される。各ビット
は、例えば「１」でオン、「０」でオフ状態を表す。こ
のパネルデータは、システムバス３０を介してＣＰＵ１
０に送られ、パネルイベントが発生したかどうかを判断
するために使用される。また、パネルインタフェース回
路は、ＣＰＵ１０から送られてきた表示データをパネル
１１上の表示器に送る。これにより、ＣＰＵ１０から送
られてきた例えば文字データに従ったメッセージが図示
しないＬＣＤ表示器に表示され、また図示しないＬＥＤ
表示器等が点灯／消灯される。

【００２７】ペダル１２には、何れも図示しないが、ペ
ダルインタフェース回路及び複数のペダルが含まれてい
る。ペダルは、例えばダンパペダル、ソフトペダル、ソ
ステヌートペダル等で構成することができる。ペダルイ
ンタフェース回路は、ＣＰＵ１０からの指令に応じて各
ペダルをスキャンする。そして、このスキャンにより得
られた各ペダルの踏み込み状態を示す信号に基づいて、
各ペダルを１ビットに対応させたペダルデータを作成す
る。各ビットは、例えば「１」でオン、「０」でオフ状
態を表す。このペダルデータは、システムバス３０を介
してＣＰＵ１０に送られ、各ペダルのオン又はオフを判
断するために使用される。

【００２８】ＭＩＤＩインタフェース回路１３は、電子
楽器と外部機器との間のデータの送受を制御するために
使用される。外部機器としては、例えば他の電子楽器、
パーソナルコンピュータ、シーケンサ等を用いることが
できる。このＭＩＤＩインタフェース回路１３は外部機
器から送られてきたデータを受信し、ＣＰＵ１０に送
る。ＣＰＵ１０は、この受信データに基づいて発音処理
を行い、またパネル１１の設定状態を変更する。逆に、
パネル１１及び後述する鍵盤装置１９が操作されること
によって発生されたデータは、ＭＩＤＩインタフェース
回路１３を介して外部機器に送信される。これにより、
この電子楽器のパネル１１及び鍵盤装置１９から外部機
器を制御することが可能となっている。

【００２９】ＲＯＭ１４内にはプログラムメモリ１５及
び音色データメモリ１６が形成されている。プログラム
メモリ１５には、上述した制御プログラムの他に、ＣＰ
Ｕ１０が使用する種々の固定データが記憶されている。

【００３０】音色データメモリ１６には、複数の楽器音
の複数の音域に対応した音色の楽音を発生させるための
複数の音色パラメータが記憶されている。音色パラメー
タは、本発明の制御データの一部として用いられる。１
つの音色パラメータは、所定の楽器音の所定の音域の楽
音を規定する。各音色パラメータは、例えば波形アドレ
ス、周波数データ、エンベロープ係数、フィルタ係数等
で構成されている。フィルタ係数には、カットオフ周波
数の基準値が含まれている。このカットオフ周波数の基
準値は、後述するタッチカーブテーブルＡ及びＢの作
製、並びにカットオフ周波数ＦＣ１、ＦＣ２の算出に用
いられる。

【００３１】この音色データメモリ１６には、更に、第
１フィルタ２２用のタッチカーブテーブルＡ及び第２フ
ィルタ２３用のタッチカーブテーブルＢが記憶されてい
る。タッチカーブテーブルＡ及びＢは、ベロシティ値と
カットオフ周波数との関係を表すデータを記憶してい
る。より具体的には、タッチカーブテーブルＡには、各
ベロシティ値に対応して、カットオフ周波数の基準値に
対する乗算係数（以下、「第１フィルタ用データＦＤ
１」という。）が記憶されている。第１フィルタ用デー
タＦＤ１としては、ベロシティ値が大きくなるに連れて
第１フィルタ２２のカットオフ周波数が高くなるような
値であれば如何なる値をも用いることができる。例え
ば、ベロシティ値とカットオフ周波数とが、図９（Ａ）
〜（Ｅ）に示すようなカーブで変化するように第１フィ
ルタ用データＦＤ１を作製することができる。

【００３２】同様に、タッチカーブテーブルＢには、各
ベロシティ値に対応して、カットオフ周波数の基準値に
対する乗算係数（以下、「第２フィルタ用データＦＤ
２」という。）が記憶されている。第２フィルタ用デー
タＦＤ２としては、ベロシティ値が大きくなるに連れて
第２フィルタ２３のカットオフ周波数が高くなるような
値であれば如何なる値をも用いることができる。この場
合も、例えばベロシティ値とカットオフ周波数とが、図
７（Ａ）〜（Ｅ）に示すようなカーブで変化するように
第２フィルタ用データＦＤ２を作製することができる。
但し、タッチカーブテーブルＡで形成されるカーブ（本
発明の所定の特性に対応する）は、タッチカーブテーブ
ルＢで形成されるカーブ（本発明の他の特性に対応す
る）と異なるものが用いられる。

【００３３】なお、プログラムメモリ１５及び音色デー
タメモリ１６はＲＡＭで構成することもできる。この場
合、電子楽器を動作させるに先立って、上記制御プログ
ラム及び音色パラメータをＲＡＭで構成されたプログラ
ムメモリ及び音色データメモリにロードするように構成
すればよい。

【００３４】ＲＡＭ１７は、ＣＰＵ１０が各種処理を行
う際に、種々のデータを一時記憶するために使用され
る。このＲＡＭ１７には、電子楽器を制御するための各
種レジスタ、カウンタ、フラグ等が定義されている。な
お、これらの詳細については、以下において出現する都
度説明する。

【００３５】タッチセンサ１８には鍵盤装置１９が接続
されている。鍵盤装置１９は複数の鍵を有している。こ
の鍵盤装置１９は、押鍵によって当該鍵に対応する音の
発音を指示し、離鍵によって当該鍵に対応する音の消音
を指示するために使用される。この鍵盤装置１９として
は、例えば、異なる押圧深さでそれぞれオンになる第１
及び第２のキースイッチを各鍵に備えた２接点方式の鍵
盤装置を用いることができる。

【００３６】このタッチセンサ１８は、ＣＰＵ１０から
の指令に応じて鍵盤装置１９上の各キースイッチをスキ
ャンする。そして、このスキャンにより得られた各キー
スイッチの開閉状態を示す信号に基づいて鍵盤データを
作製する。鍵盤データは、各鍵を１ビットに対応させた
ビット列で成り、各ビットは、例えば「１」で押鍵中、
「０」で離鍵中であることを表す。この際、タッチセン
サ１８は、例えば第１及び第２のキースイッチの双方が
オンになっている場合に押鍵中であることを表す「１」
のデータを作製し、それ以外の場合は離鍵中であること
を表す「０」のデータを作製するように構成できる。

【００３７】また、タッチセンサ１８では、押鍵によっ
て第１のキースイッチがオンになってから第２のキース
イッチがオンになるまでの時間が計測され、この計測さ
れた時間に基づいてタッチデータ（ベロシティデータ）
が作製される。これら鍵盤データ及びタッチデータは、
システムバス３０を介してＣＰＵ１０に送られる。ＣＰ
Ｕ１０は、鍵盤データに基づいて鍵盤イベントがあった
かどうかを判断し、また、タッチデータに基づいて音色
変化及び音量変化を制御する（詳細は後述する）。

【００３８】本発明の楽音信号発生装置は楽音信号発生
装置２０によって構成されている。楽音信号発生装置２
０は、波形メモリ２６、波形読出部２１、第１フィルタ
２２、第２フィルタ２３、振幅制御部２４及びエンベロ
ープ発生器２５で構成されている。この楽音信号発生装
置２０の振幅制御部２４にはＤ／Ａ変換器２７が接続さ
れている。

【００３９】本発明の波形信号発生手段２は波形メモリ
２６及び波形読出部２１で構成されている。波形メモリ
２６は、各音色パラメータに対応する波形データを記憶
している。波形データは、例えば自然楽器音を録音して
得られた楽音信号をパルスコード変調（ＰＣＭ）して作
製することができる。この波形メモリ２６は、例えばＲ
ＯＭで構成することができる。なお、波形メモリ２６は
ＲＡＭで構成することもできる。この場合は、楽音信号
を発生させるに先だって、波形データを波形メモリ２６
にロードしておく必要がある。ロードは、例えば電源投
入直後に、例えば磁気ディスク、光ディスク、ＩＣカー
ド等の記憶媒体に予め記憶されている複数の波形データ
を波形メモリ２６に転送することによって実現できる。

【００４０】波形読出部２１は、ＣＰＵ１０から送られ
てきた音色パラメータの中の波形アドレス及び周波数デ
ータ（図１における発音データに対応する）に従って波
形メモリ２６から波形データを順次読み出す。具体的に
は、波形読出部２１は、波形アドレスで示される波形メ
モリ２６の位置から、周波数データに応じた速度で波形
データを順次読み出す。この波形読出部２１で読み出さ
れた波形データは第１フィルタ２２に送られる。

【００４１】本発明の第１のフィルタ手段３は、第１フ
ィルタ２２で構成されている。第１フィルタ２２は、第
１のフィルタ係数に従って、波形読出部２１からの第１
の波形データ（本発明の「第１の波形信号」に対応す
る）にフィルタリング処理を施す。第１のフィルタ係数
は、音色パラメータに含まれるフィルタ係数とタッチセ
ンサ１８若しくはＭＩＤＩインタフェース回路１３から
得られるタッチデータとに基づいて作製される（詳細は
後述する）。この第１フィルタ２２の出力は、第２の波
形データとして第２フィルタ２３に供給される。

【００４２】本発明の第２のフィルタ手段４は、第２フ
ィルタ２３で構成されている。第２フィルタ２３は、第
２のフィルタ係数に従って、第１フィルタ２２からの第
２の波形データ（本発明の「第２の波形信号」に対応す
る）にフィルタリング処理を施す。第２のフィルタ係数
は、音色パラメータに含まれるフィルタ係数とタッチセ
ンサ１８若しくはＭＩＤＩインタフェース回路１３から
得られたタッチデータとに基づいて作製される（詳細は
後述する）。この第２フィルタ２３の出力は、第３の波
形データとして振幅制御部２４に供給される。

【００４３】振幅制御部２４は、エンベロープ発生器２
５からの振幅エンベロープデータに従って第２フィルタ
２３からの第３の波形データ（本発明の「第３の波形信
号」に対応する）にエンベロープを付加する。この振幅
制御部２４は、例えば振幅エンベロープと第３の波形デ
ータとを乗算する乗算器で構成することができる。エン
ベロープ発生器２５は、音色及び音域に固有の形状を有
し、且つタッチに応じた振幅を有するエンベロープを形
成するための振幅エンベロープデータを生成する。この
振幅制御部２４でエンベロープが付加されたデジタル楽
音信号は、Ｄ／Ａ変換器２７でアナログ信号に変換さ
れ、サウンドシステム２８に送られる。そして、サウン
ドシステム２８で音響信号に変換されて放音される。

【００４４】次に、上記構成において、図３〜図５に示
したフローチャートを参照しながら本楽音信号発生装置
が適用された電子楽器の動作について説明する。

【００４５】（１）メイン処理 図３は本楽音信号発生装置が適用された電子楽器のメイ
ンルーチンを示すフローチャートである。このメインル
ーチンは電源の投入により起動される。電源が投入され
ると、先ず、初期化処理が行われる（ステップＳ１
０）。この初期化処理では、ＣＰＵ１０の内部のハード
ウエアが初期状態に設定されると共に、ＲＡＭ１７に定
義されているレジスタ、カウンタ、フラグ等に初期値が
設定される。また、この初期化処理では、楽音信号発生
装置２０に所定のデータが送られることにより、電源投
入時に不要な音が発生されるのを防止するための処理が
行われる。

【００４６】この初期化処理が終了すると、次いで、パ
ネルイベント処理が行われる（ステップＳ１１）。この
パネルイベント処理では、先ず、スイッチイベントの有
無が調べられる。即ち、ＣＰＵ１０は、パネル１１をス
キャンしてパネルデータ（以下、「新パネルデータ」と
いう。）を取り込む。この新パネルデータは、ＲＡＭ１
７に設けられた新パネルデータレジスタに格納される。
次いで、この新パネルデータと、前回のパネルイベント
処理で取り込まれて既にＲＡＭ１７に設けられた旧パネ
ルデータレジスタに記憶されているパネルデータ（以
下、「旧パネルデータ」という。）との排他的論理和を
とってパネルイベントマップを作製する。このパネルイ
ベントマップがゼロであればスイッチイベントは発生し
なかったものと、そうでなければスイッチイベントが発
生したものとそれぞれ判断される。ここで、スイッチイ
ベントがあることが判断された場合は、そのスイッチに
割り当てられている機能を実現するための各種処理が実
行される（詳細な説明は省略する）。そして、最後に、
新パネルデータが旧パネルデータレジスタに移動され、
パネルイベント処理は終了する。

【００４７】次いで、ペダルイベント処理が行われる
（ステップＳ１２）。このペダルイベント処理では、Ｃ
ＰＵ１０は、先ずペダル１２をスキャンしてペダルデー
タを取り込む。このペダルデータは、ＲＡＭ１７に設け
られたペダルデータレジスタに格納される。このペダル
データは、鍵盤イベント処理で参照され、発音又は消音
に際して各ペダルの状態に応じた処理が行われる（詳細
は後述する）。

【００４８】メインルーチンでは、次いで、鍵盤イベン
ト処理が行われる（ステップＳ１３）。この鍵盤イベン
ト処理では、押鍵に応じた発音処理又は離鍵に応じた消
音処理が行われる。この鍵盤イベント処理の詳細につい
ては後述する。次いで、「その他の処理」が行われる
（ステップＳ１４）。この「その他の処理」では、ＭＩ
ＤＩ処理等が行われる。その後ステップＳ１１に戻り、
以下ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理が繰り返される。こ
の繰り返し実行の過程で、スイッチイベント若しくは鍵
盤イベントが発生し、又はＭＩＤＩインタフェース回路
１３でデータを受信すると、それらに応じた処理が行わ
れる。これにより電子楽器の各種機能が発揮される。

【００４９】（２）鍵盤イベント処理 次に、上記メインルーチンのステップＳ１３で行われる
鍵盤イベント処理の詳細について、図４のフローチャー
トを参照しながら説明する。鍵盤イベント処理では、先
ず、鍵のオンイベントがあるかどうかが調べられる（ス
テップＳ２０）。即ち、ＣＰＵ１０は、タッチセンサ１
８から鍵盤データ（以下、「新鍵盤データ」という。）
を取り込み、ＲＡＭ１７に設けられた新鍵盤データレジ
スタに格納する。次いで、この新鍵盤データと、前回の
鍵盤イベント処理（ステップＳ１３）で取り込まれて既
にＲＡＭ１７に設けられた旧鍵盤データレジスタに記憶
されている鍵盤データ（以下、「旧鍵盤データ」とい
う。）との排他的論理和をとって鍵盤イベントマップを
作製する。そして、この鍵盤イベントマップ中に「１」
であるビットが存在すれば、そのビットに対応する鍵の
イベントが発生したと判断され、存在しなければ鍵盤イ
ベントは発生しなかったものと判断される。また、当該
イベントがオンイベントであるかどうかは、鍵盤イベン
トマップ中で「１」になっているビットに対応する新鍵
盤データ中のビットを調べることにより行われる。即
ち、新鍵盤データ中の対応するビットが「１」であれば
オンイベントがあったものと判断される。

【００５０】このステップＳ２０でオンイベントがない
ことが判断されると、次いで、オフイベントがあるかど
うかが調べられる（ステップＳ２１）。これは、鍵盤イ
ベントマップ中で「１」になっているビットに対応する
新鍵盤データ中のビットを調べることにより行われる。
即ち、新鍵盤データ中の対応するビットが「０」であれ
ばオフイベントがあったものと判断される。ここで、オ
フイベントでないことが判断されると、鍵盤イベントは
発生しなかったことが認識され、この鍵盤イベント処理
ルーチンからリターンしてメインルーチンに戻る。

【００５１】一方、オフイベントであることが判断され
ると、次いで、ダンパペダルオンであるかどうかが調べ
られる（ステップＳ２２）。これは、上記メインルーチ
ンのステップＳ１２で取り込んだペダルデータを参照す
ることにより行われる。ここでダンパペダルオンである
ことが判断されると、この鍵盤イベント処理ルーチンか
らリターンしてメインルーチンに戻る。即ち、ダンパペ
ダルがオンであれば鍵が離されても消音されず、発音中
の音は継続して発音される。これにより、ダンパペダル
機能が実現されている。

【００５２】一方、上記ステップＳ２２でダンパペダル
オフであることが判断されると、消音処理が行われる
（ステップＳ２３）。消音処理では、リリーススピード
を高速にしたエンベロープデータが楽音信号発生装置２
０に送られる。これにより、離鍵された鍵に対応する音
の振幅が高速に減衰され、消音がなされる。その後、こ
の鍵盤イベント処理ルーチンからリターンしてメインル
ーチンに戻る。

【００５３】上記ステップＳ２０でオンイベントである
ことが判断されると、押鍵制御処理が行われる（ステッ
プＳ２４）。この押鍵制御処理の詳細について、図５の
フローチャートを参照しながら説明する。この押鍵制御
処理は、本発明の制御データ発生手段に対応する。

【００５４】押鍵制御処理では、先ず、ベロシティ値Ｖ
ＥＬのロードが行われる（ステップＳ３０）。ベロシテ
ィ値ＶＥＬは、鍵盤で演奏している場合は、タッチセン
サ１８から得られる。また、ＭＩＤＩインタフェース回
路１３を介して外部機器からの信号で演奏している場合
は、ＭＩＤＩメッセージ中のベロシティデータから得ら
れる。

【００５５】次いで、上記ステップＳ３０で得られたベ
ロシティ値ＶＥＬに対応する第１フィルタ用データＦＤ
１を、タッチカーブテーブルＡからロードする（ステッ
プＳ３１）。次いで、この第１フィルタ用データＦＤ１
から第１フィルタ用カットオフ周波数ＦＣ１を計算する
（ステップＳ３２）。ここでは、第１フィルタ用データ
ＦＤ１と音色パラメータ中のフィルタ係数に含まれてい
る第１フィルタ２２のカットオフ周波数の基準値とか
ら、第１フィルタ２２用のカットオフ周波数ＦＣ１が計
算される。第１フィルタ２２用のカットオフ周波数ＦＣ
１は、例えば、下記（１）式で算出することができる。 第１フィルタ用データＦＤ１×カットオフ周波数の基準値×定数・・・（１） ここに、「定数」は、計算結果が適当な大きさの範囲に
納まるように調整するために用いられている。なお、ベ
ロシティによって変化しない他のパラメータは、音色パ
ラメータ中のフィルタ係数に含まれている第１フィルタ
２２用のデータをそのまま使用する。

【００５６】次いで、ベロシティＶＥＬに対応する第２
フィルタ用データＦＤ２を、タッチカーブテーブルＢか
らロードする（ステップＳ３３）。次いで、第１フィル
タ２２と同様に、この第２フィルタ用データＦＤ２から
第２フィルタ用カットオフ周波数ＦＣ２を計算する（ス
テップＳ３４）。ここでは、第２フィルタ用データＦＤ
２と音色パラメータ中のフィルタ係数に含まれている第
２フィルタ２３のカットオフ周波数の基準値とから、第
２フィルタ２３用のカットオフ周波数ＦＣ２が計算され
る。第２フィルタ２３用のカットオフ周波数ＦＣ２は、
例えば、下記（２）式で算出することができる。 第２フィルタ用データＦＤ２×カットオフ周波数の基準値×定数・・・（２） ここに、「定数」は、上記（１）式の場合と同様の目的
で用いられている。なお、ベロシティによって変化しな
い他のパラメータは、音色パラメータ中のフィルタ係数
に含まれている第２フィルタ用のデータをそのまま使用
する。このステップＳ３４の処理が終了すると、押鍵制
御処理ルーチンからリターンして鍵盤イベント処理ルー
チンに戻る。

【００５７】以上の押鍵制御処理により、第１フィルタ
２２用の第１のフィルタ係数と第２フィルタ２３用の第
２のフィルタ係数とは異なるデータとなる。従って、第
１フィルタ２２及び第２フィルタ２３に入力された各波
形信号は、同一のベロシティ値に対して異なるカットオ
フ周波数でフィルタリングされる。これにより、第１フ
ィルタ２２及び第２フィルタ２３を通すことにより、そ
れぞれ異なる周波数特性が得られる。

【００５８】鍵盤イベント処理では、次いで、楽音諸パ
ラメータが楽音信号発生装置２０にロードされる（ステ
ップＳ２５）。楽音諸パラメータには、音色パラメータ
及び上記押鍵制御処理で算出された第１及び第２のフィ
ルタ係数が含まれる。音色パラメータは、音色データ、
キーデータ及びタッチデータによって決定される。これ
らの各データのうち、音色データは、例えば電子楽器の
パネル１１に設けられた音色選択スイッチから得ること
ができる。また、キーデータ及びタッチデータは、タッ
チセンサ１８から得ることができる。なお、ＭＩＤＩイ
ンタフェース回路１３から受信したデータに基づき発音
する場合は、受信したプログラムチェンジメッセージに
含まれる音色ナンバが音色データとして用いられる。ま
た、ノートオンメッセージに含まれるノートナンバがキ
ーデータ、ベロシティがタッチデータとして、それぞれ
用いられる。

【００５９】次いで、発音処理が行われる（ステップＳ
２６）。この発音処理では、ステップＳ２５で楽音信号
発生装置２０にセットされた楽音諸パラメータに従って
楽音信号が発生される。この際、上述したように、第１
フィルタ２２及び第２フィルタ２３でフィルタリングさ
れることにより音色変更が行われる。この発音処理が終
了すると、鍵盤イベント処理ルーチンからリターンして
メインルーチンに戻る。

【００６０】以上説明したように、ベロシティに対する
第１フィルタ２２及び第２フィルタ２３の各カットオフ
周波数、つまりタッチカーブテーブルＡとタッチカーブ
テーブルＢのデータを互いに異ならしめておくことによ
り、タッチによって総合フィルタ周波数特性を変化させ
ることができる。また、予め音色データメモリに記憶さ
れている第１フィルタ２２及び第２フィルタ２３のフィ
ルタ係数を互いに異ならせておけば、単純な遮断特性
（スロープ）のフィルタ特性だけでなく、より複雑な周
波数特性を実現できる。

【００６１】図６に−１２ｄｂ／ＯＣＴの遮断特性を有
するローバスフィルタの、カットオフ周波数を変化させ
た場合の周波数特性を示す。また、図７に、−２４ｄｂ
／ＯＣＴの遮断特性を有するローバスフィルタの、カッ
トオフ周波数を変化させた場合の周波数特性を示す。こ
れらより、カットオフ周波数が変化しても、遮断特性
（スロープ）は変化しないことがわかる。図８に本実施
の形態の総合フィルタ周波数特性を示す。これによる
と、カットオフ周波数が低いときには、遮断特性は、略
−２４ｄｂ／ＯＣＴ相当になっている。また、カットオ
フ周波数が高いときには、遮断特性は略−１２ｄｂ／Ｏ
ＣＴ相当になっている。そして、その間も滑らかに遮断
特性が変化していることがわかる。

【００６２】以上の実施の形態ではデジタル波形信号を
デジタルフィルタでフィルタリングする場合について説
明したが、アナログ波形信号をアナログフィルタでフィ
ルタリングするように構成することもできる。この場合
も、上記実施の形態と同様の作用・効果を奏する。

【００６３】また、本実施の形態では、ベロシティに対
し、２つのフィルタのカットオフ周波数を互いに異なる
特性で制御しているが、更にフィルタのＱを互いに異な
る特性となるように制御することにより、更に複雑な周
波数特性であって、しかもタッチの変化に対して滑らか
に変化する特性を実現することができる。

【００６４】更に、本実施の形態では、２つのフィルタ
を使用したが、３つ以上のフィルタを直列接続し、これ
らのフィルタをタッチに応じて独立して制御することに
より、更に複雑なフィルタ特性を実現することができ、
また、タッチの変化に対して滑らかで自然な音色変化の
制御を行うことができる。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
各タッチに求められる最適なフィルタ特性を実現し、タ
ッチの変化に応じて自然な音色変化の制御を行うことが
できる楽音信号発生装置を提供できる。また、本楽音信
号発生装置では、例えば−１２ｄｂ／ＯＣＴの遮断特性
を有する安価なローパスフィルタを使用することができ
るので、回路規模を小さく押さえることができ、システ
ムを安価に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の楽音信号発生装置の一実施の形態が適
用された電子楽器のブロック図である。

【図３】図２の電子楽器におけるメイン処理を示すメイ
ンルーチンである。

【図４】図２の電子楽器における鍵盤イベント処理を示
すフローチャートである。

【図５】図２の電子楽器における押鍵制御処理を示すフ
ローチャートである。

【図６】−１２ｄｂ／ＯＣＴの遮断特性を有するローバ
スフィルタのカットオフ周波数を変化させた場合の周波
数特性を示す図である。

【図７】−２４ｄｂ／ＯＣＴの遮断特性を有するローバ
スフィルタのカットオフ周波数を変化させた場合の周波
数特性を示す図である。

【図８】本発明の楽音信号発生装置において、カットオ
フ周波数を変化させた場合の周波数特性を示す図であ
る。

【図９】本発明の楽音信号発生装置において使用される
タッチカーブテーブルで形成されるカーブの例を示す図
である。

【符号の説明】

１ 制御データ発生手段 ２ 波形信号発生手段 ３ 第１のフィルタ手段 ４ 第２のフィルタ手段 ５ 振幅制御手段 １０ ＣＰＵ １１ パネル １２ ペダル １３ ＭＩＤＩインタフェース回路 １４ ＲＯＭ １５ プログラムメモリ １６ 音色データメモリ １７ ＲＡＭ １８ タッチセンサ １９ 鍵盤装置 ２０ 楽音信号発生装置 ２１ 波形読出部 ２２ 第１フィルタ ２３ 第２フィルタ ２４ 振幅制御部 ２５ エンベロープ発生器 ２６ 波形メモリ ２７ Ｄ／Ａ変換器 ２８ サウンドシステム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10H 1/00 - 7/12

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タッチに基づいてカットオフ周波数を導
   出するための第１のフィルタ係数と、前記第１のフィル
   タ係数と異なり、前記タッチに基づいてカットオフ周波
   数を導出するための第２のフィルタ係数とを発生する制
   御データ発生手段と、打鍵された鍵に基づいて 第１の波形信号を発生する波形
   信号発生手段と、 該波形信号発生手段からの第１の波形信号を前記鍵のタ
   ッチから該第１のフィルタ係数に従って導出されたカッ
   トオフ周波数でフィルタリングして第２の波形信号を生
   成する第１のフィルタ手段と、 該第１のフィルタ手段からの第２の波形信号を前記鍵の
   タッチから該第２のフィルタ係数に従って導出されたカ
   ットオフ周波数でフィルタリングして第３の波形信号を
   生成する第２のフィルタ手段とを備え、 該第２のフィルタ手段からの第３の波形信号に基づいて
   楽音信号を発生することを特徴とする楽音信号発生装
   置。
2. 【請求項２】 前記第１のフィルタ手段は、フィルタリ
   ングによりカットされる周波数帯域において周波数に対
   するレベルの傾きを示す遮断特性が前記第２のフィルタ
   手段と同一又は近似することを特徴とする請求項１に記
   載の楽音信号発生装置。
3. 【請求項３】 前記第１のフィルタ係数及び第２のフィ
   ルタ係数は、それぞれ、タッチをカットオフ周波数に対
   応付けるタッチカーブテーブルにより表現されることを
   特徴とする請求項２に記載の楽音信号発生装置。
4. 【請求項４】（Ａ）タッチに基づいてカットオフ周波数
   を導出するための第１のフィルタ係数と、前記第１のフ
   ィルタ係数と異なり、前記タッチに基づいてカットオフ
   周波数を導出するための第２のフィルタ係数とを発生
   し、 （Ｂ）打鍵された鍵に基づいて生成される第１の波形信
   号を前記鍵のタッチから該発生された第１のフィルタ係
   数に従って導出されたカットオフ周波数でフィルタリン
   グして第２の波形信号を生成し、 （Ｃ）前記鍵のタッチから該発生された第２のフィルタ
   係数に従って導出されたカットオフ周波数で該第２の波
   形信号をフィルタリングして第３の波形信号を生成し、 （Ｄ）該第３の波形信号に基づき楽音信号を発生するこ
   とを特徴とする楽音信号発生方法。
5. 【請求項５】 前記工程（Ｂ）及び前記工程（Ｃ）にお
   けるフィルタリングは、フィルタリングによりカットさ
   れる周波数帯域において周波数に対するレベルの傾きを
   示す遮断特性が同一又は近似することを特徴とする請求
   項４に記載の楽音信号発生方法。
6. 【請求項６】 前記第１のフィルタ係数及び第２のフィ
   ルタ係数は、それぞれ、タッチをカットオフ周波数に対
   応付けるタッチカーブテーブルにより表現されることを
   特徴とする請求項５に記載の楽音信号発生方法。