JP3541073B2 - 楽音制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、楽音制御装置に関し、特に合成される複数の部分楽音波形のフィルタ制御でのゲイン整合に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、楽音のフィルタ制御に使われるフィルタの特性は、通過帯域と阻止帯域とを有していた。そして、通過帯域と阻止帯域との間のカットオフ周波数をカットしたい周波数領域の上限または下限にあわせていた。
【０００３】
これにより、楽音の全周波数成分のうち、カットオフ周波数以上の周波数成分のみをカットしたり、カットオフ周波数以下の周波数成分のみをカットしたりしていた。この結果、楽音の高調波成分がカットされたり、逆に低調波成分がカットされて、楽音の音色に変化が生じていた。
【０００４】
このようなフィルタ制御される楽音が、周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形であれば、これら部分楽音波形を合成して１つの楽音として出力する場合には、何らかの対策をとらなければ、各部分楽音波形のゲインが一致せず、楽音として問題が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した課題を解決するためになされたものであり、周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形がフィルタ制御されて合成出力される場合、整合のとれた合成楽音が発生するようにするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、フィルタ処理された複数の部分楽音波形の各周波数帯域の境界部分のゲインの整合をとり、ある部分楽音波形の周波数帯域のゲインと他の部分楽音波形の周波数帯域のゲインとをほぼ一致させるものである。
【０００７】
【作用】
これにより、それぞれの部分楽音波形の各周波数帯域境界部分のゲインの整合がとられ、均整のとれた合成楽音が出力されることができる。
【０００８】
【実施例】
《１》全体回路
図１は楽音生成装置の全体回路を示す。演奏情報発生部１０からは音高情報その他の演奏情報が発生される。この演奏情報発生部１０は、マニュアル操作によって演奏される発音指示装置、自動演奏装置またはインターフェイスであって、この演奏情報発生部１０から、上記演奏情報すなわち、音高情報（音域情報（上鍵盤、下鍵盤、足鍵盤を含む））、発音開始からの経過時間情報、演奏パート情報、楽音パート情報、楽器パート情報等の音楽的ファクタ情報が発生される。発音指示装置は、キーボード楽器、弦楽器、吹奏楽器、打楽器、コンピュータのキーボード等である。自動演奏装置は、記憶された演奏情報を自動的に再生する。インターフェイスは、ＭＩＤＩ（ミュージカルインスツルメントデジタルインターフェイス）等、接続された装置からの演奏情報を受け取ったり、送り出したりする装置である。
【０００９】
さらに、この演奏情報発生部１０には各種スイッチが設けられ、この各種スイッチは音色タブレット、エフェクトスイッチ、リズムスイッチ、ペダル、ホイール、レバー、ダイヤル、ハンドル、タッチスイッチ等であって楽器用のものである。この各種スイッチより、音楽的ファクタ情報が入力され、この音楽的ファクタ情報は音色情報、タッチ情報（発音指示操作の速さ／強さ）、エフェクト情報、リズム情報、音像（ステレオ）情報、クオンタイズ情報、変調情報、テンポ情報、音量情報、フォルマント特性情報、エンベロープ情報、発音開始からの経過時間等である。
【００１０】
これら音楽的ファクタ情報も上記演奏情報に含まれ、上記各種スイッチより入力されるほか、上記自動演奏情報に含まれたり、上記インターフェイスで送受される演奏情報に含まれる。なお、上記タッチスイッチは上記発音指示装置の１つ１つに対応して設けられており、タッチの速さと強さとを示すイニシャルタッチデータとアフタタッチデータとが発生される。上記音色情報は、鍵盤楽器（ピアノ等）、管楽器（フルート等）、弦楽器（バイオリン等）、打楽器（ドラム等）の楽器音等に対応している。上記エンベロープ情報は、エンベロープレベル、エンベロープフェーズなどである。上記演奏パート情報、楽音パート情報、楽器パート情報は、例えばメロディ、伴奏、コード、ベース等、または上鍵盤、下鍵盤、足鍵盤等に対応している。このような音楽的ファクタ情報は、コントローラ２０へ送られ、後述の各種信号、データ、パラメータの切り換えが行われる。
【００１１】
上記演奏情報はコントローラ２０で処理され、各種データがフォルマント制御パラメータ発生部４０、フォルマント形状波形発生部５０及び累算部７０へ送られ、フォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）が発生される。コントローラ２０はＣＰＵ等からなっている。プログラム／データ記憶部２１はＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置からなり、このプログラム／データ記憶部２１には、コントローラ２０が各種処理を行うためのプログラムや、上述した各種データとその他の各種データが記憶される。この各種データは時分割処理に必要なデータや時分割チャンネルへの割当のためデータ等も含む。
【００１２】
フォルマント制御パラメータ発生部４０、フォルマント形状波形発生部５０及びフォルマント波形制御部６０より、フォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）が時分割に発生される。Ｗｊ（ｔ）の“ｊ”は時分割処理の分割次数またはチャンネルナンバを示す。フォルマント制御パラメータ発生部４０からは、フォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）を生成するのに必要な各種パラメータ、すなわちフォルマント制御パラメータωｃｊ（ｔ）、ωｆｊ（ｔ）、ａｊ（ｔ）、ｃｊ（ｔ）、ｄｊ（ｔ）等が発生される。
【００１３】
このパラメータの詳細は特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面に記載されている。フォルマント形状波形発生部５０及びフォルマント波形制御部６０では、入力される上記フォルマント制御パラメータに基づいて、フォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）が読み出され発生され合成される。このフォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）はシフト・フィルタ部Ａ０で各種制御が行われて、累算部７０で系列チャンネルごとに累算合成され、音響出力部８０より楽音として放音出力される。この系列は、部分音であるフォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）の１楽音、または上述した音楽的ファクタを示す。
【００１４】
タイミング発生部３０からは、楽音生成装置の全回路の同期を取るためのタイミングコントロール信号が各回路に出力される。このタイミングコントロール信号には、各周期のクロック信号のほか、これらのクロック信号を論理積または論理和した信号、時分割処理のチャンネル分割時間の周期を持つ信号、チャンネルナンバデータｊなどがある。
【００１５】
プログラム／データ記憶部２１のアサインメントメモリ２１３からコントローラ２０などによって時分割に読み出された各周波数ナンバデータＦＮ（音高情報）は、または、フォルマント制御パラメータ発生部４０からのフォルマント密度パラメータωｆｊ（ｔ）若しくはフォルマントキャリアパラメータωｃｊ（ｔ）は、調和度制御回路９０へ送られる。
【００１６】
このデータＦＮ（ωｆｊ（ｔ）、ωｃｊ（ｔ））は、調和度制御回路９０で、フォルマント制御パラメータ発生部４０からのフォルマントキャリアパラメータωｃｊ（ｔ）及びコントローラ２０からのサンプリング修正データＳｆｊ（ｔ）及び合成フォルマント調和度Ｈｊ（ｔ）が合成され、上記フォルマント密度ωｆｊ（ｔ）として、パラメータフォルマント形状波形発生部５０へ送られる。
【００１７】
この合成によりフォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）のフォルマントの各周波数成分のそれぞれの周波数の対比値が決定されて、フォルマントの各周波数成分の調和度が制御される。この場合、上記周波数ナンバデータＦＮは、そのまま調和度制御回路９０へ送られたり、演算処理されて調和度制御回路９０へ送られる。この演算は他のデータとの演算であって、後述する種々の演算（１）である。
【００１８】
図１の各回路１０、２０、２１、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０の具体的な構成及び動作などの説明は、すべて特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面に記載されている。従って、これらの回路の具体的な説明は、特願平６−２３１８１７号の明細書を参照することとし、本願明細書及び図面では述べられない。この特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面のすべての記載内容は、本願明細書にすべてそっくり記載されているものとみなす。
【００１９】
上記シフト・フィルタ部Ａ０では、入力されるフォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）につき、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域のシフト処理とフィルタ処理とが行われ、周波数特性が変更されて出力される。なお、別の例では、このシフト・フィルタ部Ａ０は、フォルマント波形制御部６０の中のマルチプライヤ６６とフォルマント形状波形発生部５０（又はマルチプライヤ６５２）との間に設けられる。
【００２０】
《２》シフト・フィルタ部Ａ０
図２は、シフト・フィルタ部Ａ０を示す。上記演奏情報発生部１０からの音高情報（キーナンバＫＮ）は、アダーＡ０１で周波数変調情報が加算される。この周波数変調情報は上記演奏情報発生部１０から入力された音楽的エフェクト情報の中のビブラート等の情報に基づいている。
【００２１】
アダーＡ０１からの音高情報等は、周波数ナンバテーブルＡ０３で周波数ナンバデータＦＮに変換される。この周波数ナンバデータＦＮはアキュムレータＡ０４で各チャンネルごとに時分割で累算され、楽音波形メモリＡ０５へ送られる。楽音波形メモリＡ０５には、多数の楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が音色、音域、タッチ等の音楽的ファクタごと、発音経過時間ごと、エンベロープレベル／フェーズごと、操作者の選択データごとに多層的に記憶され、これら音楽的ファクタ等に応じたデータが読み出される。なお、この楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の読み出し速度は音高に応じていなくてもよい。
【００２２】
これら楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の一部または全部は、周波数帯域がほぼ重複しないまたは場合によって一部重複する複数の部分楽音波形であり、後述する第二周波数シフト部Ａ３０を経た後、累算部７０で１つの楽音に合成出力される。したがってこれら部分楽音波形は、もともと１つの楽音波形がフィルタ処理によって、複数の周波数帯域に分割された楽音波形とすることができる。これら記憶された楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の各周波数帯域の中心周波数は後述するように仮想的な周波数“０”とすることができる。楽音波形メモリＡ０５は、楽音生成装置に対して着脱自在であってもよく、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭまたはＲＯＭ／ＲＡＭカード等であってもよい。
【００２３】
この楽音波形メモリＡ０５から時分割に読み出された楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、補間回路（図示せず）で波形の各サンプリングポイントが補間された後、帯域制御フィルタＡ０６へ送られる。この補間回路は後述する図１３の補間回路ＡＢ３と同じである。この楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、上述のフォルマント波形制御部６０からのフォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）であってもよいし、上述のフォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）またはフォルマントキャリア信号Ｇｆｊ（ｔ）、ｃｏｓωｃｊ（ｔ）でもよい。今後これらの信号を総称して楽音波形データＴＷｊ（ｔ）と言うことにする。
【００２４】
上記帯域制御フィルタＡ０６は、デジタルフィルタであり、上記帯域制御フィルタＡ０６では、後述する図３に示すように楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の中心周波数から上下に帯域幅ＢＷの周波数帯域のみが抽出され、他の周波数帯域がカットされる。これにより、後述するフォルマント制御フィルタＡ２０でフィルタ処理されるこの楽音波形データＴＷｊ（ｔ）のほぼすべての周波数帯域が、フォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域だけに制限される。むろん、フォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域が広ければ、上記所定幅はどんな値でもよい。また帯域制御フィルタＡ０６は、バンドパスフィルタであるが、ハイパスフィルタまたはローパスフィルタとすることもできるが、バンドパスフィルタが望ましい。
【００２５】
また、入力される楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域が狭く、またはフォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域が広くて、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）のほぼすべての周波数帯域が、フォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域に入れば、上記帯域制御フィルタＡ０６は省略できる。この場合、帯域制御フィルタＡ０６を経た楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が楽音波形メモリＡ０５に記憶されることができる。
【００２６】
また、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が部分楽音波形であれば、フォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域の中の狭いエリアだけが使用されることができる。そうすると、フォルマント制御フィルタＡ２０の実際の周波数特性の全体が図９に示すように非直線的であっても、結果的に図５に示す直線的な周波数特性にすることができる。
【００２７】
上記帯域制御フィルタＡ０６からの楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、第一周波数シフト部Ａ１０で周波数帯域全体のシフトが行われる。このシフトによって、図４に示すように楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域がフォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域までシフトされる。
【００２８】
この周波数シフトされた楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、マルチプライヤＡ４１を介してフォルマント制御フィルタＡ２０で周波数特性の変化分が基本波から高調波に向かって、または高調波から基本波に向かって徐々に変化するようにフィルタ処理される。
【００２９】
このフィルタ処理された楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、第二周波数シフト部Ａ３０でさらに周波数帯域全体のシフトが行われる。このシフトによって、図４に示すように楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域が音高に応じた位置までシフトされる。この周波数シフトされた楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、上記累算部７０へ出力される。この場合マルチプライヤを介して上記エンベロープレベルデータ（フォルマント制御パラメータａｊ（ｔ）、ａｊｋ（ｔ））を乗算合成することもできる。これら第一シフトの方向と第二シフトの方向とは、上記指定音高やフォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域の周波数位置に応じて、同じであったり異なっていたりする。
【００３０】
時分割に発生する周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）は、アダーＡ４２でシフト制御データＳＣが時分割に加算され、アダーＡ４４でエンベロープデータが加算される。アダーＡ４４からの周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）は、対数−リニア変換回路Ａ４５でリニアな値に変換され、上記第一周波数シフト部Ａ１０へ送られる。これにより上述の周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）の値に応じた楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数シフトが行われる。
【００３１】
エンベロープジェネレータＡ４６には、エンベロープスピードデータとエンベロープ目標データとが時分割に供給され、これにより上記エンベロープデータが時分割に生成される。このエンベロープデータは上記エンベロープレベルデータ（フォルマント制御パラメータａｊ（ｔ）、ａｊｋ（ｔ））で代用してもよい。
【００３２】
この周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）は、上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域の中心周波数とフォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域のフィルタ処理に使う部分の中心周波数との差に応じた値である。楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の中心周波数は、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の記憶時の周波数と記憶サンプリング周波数と読み出し周波数との各比に応じて決まったり、または楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の発生周波数と同じである。
【００３３】
発生周波数データＧＦｊ（ｔ）は、上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の記憶時の周波数と記憶サンプリング周波数との比に応じたデータであり、この発生周波数データＧＦｊ（ｔ）はアダーＡ４７で上記音高情報が加算されて、実際の音高に応じた値となる。この発生周波数データＧＦｊ（ｔ）は、上記楽音波形メモリＡ０５に記憶された楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の各周波数帯域の中心周波数を表わしており、この各周波数帯域の中心周波数が仮想的な周波数“０”であれば、この発生周波数データＧＦｊ（ｔ）も“０”となることがある。
【００３４】
この発生周波数データＧＦｊ（ｔ）＋音高情報は、対数−リニア変換回路Ａ４８でリニアな値に変換され、サブトラクタＡ４９で上記周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）＋シフト制御データＳＣｊ（ｔ）＋エンベロープデータが減算され、上記第二周波数シフト部Ａ３０へ送られる。これにより、図４に示すように楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の本来の音高への周波数シフト分から、第一周波数シフト部Ａ１０での周波数シフト分が差し引かれ、残りの分のみについて第二周波数シフト部Ａ３０で周波数シフトが行われる。
【００３５】
上記アダーＡ０１からの音高情報はアダーＡ５０で上記帯域幅ＢＷの値が加算され、対数−リニア変換回路Ａ５１でリニアな値に変換される。これにより、帯域制御フィルタＡ０６を経て帯域が帯域幅±ＢＷに限定された楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域の上端周波数値ｆｊ（ｔ）＋と下端周波数値ｆｊ（ｔ）−とが求められる。この周波数値ｆｊ（ｔ）は、サブトラクタＡ５２で上記周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）から減算され、またデータシフタ（マルチプライヤ）Ａ５３で２倍されてアダーでサブトラクタＡ５２からのデータが加算されて、第一周波数シフト部Ａ１０での周波数シフトに応じた修正が行われる。
【００３６】
この上端周波数値ｆｊ（ｔ）＋と下端周波数値ｆｊ（ｔ）−とはフィルタゲインテーブルＡ５５に読み出しアドレスデータとして供給され、各周波数値ｆｊ（ｔ）に応じたゲインデータｇｊ（ｔ）＋、ｇｊ（ｔ）−が読み出される。このフィルタゲインテーブルＡ５５は同じものが並列して２つ設けられているが、２つの入力ラッチ、マルチプレクサ、１つのフィルタゲインテーブルＡ５５、デマルチプレクサ、２つの出力ラッチに置き換えて、時分割処理が行われてもよい。
【００３７】
このフィルタゲインテーブルＡ５５のゲインデータはフォルマント制御フィルタＡ２０の周波数特性を示しており、フォルマント制御フィルタＡ２０のフィルタ演算パラメータから演算によって求められるのはいうまでもない。
【００３８】
図５に示すように下端ゲインデータｇｊ（ｔ）−は、アダーＡ５６でリンクデータＬｉｎｋｊ（ｔ）が加算され、対数−リニア変換回路Ａ５９でリニアな値に変換されて、上記マルチプライヤＡ４１へ送られる。一方、上端ゲインデータｇｊ（ｔ）＋は、サブトラクタＡ５７で上記下端ゲインデータｇｊ（ｔ）−が減算され、アダーＡ５８で上記リンクデータＬｉｎｋｊ（ｔ）が加算されて新たなリンクデータＬｉｎｋｊ（ｔ）として出力される。このリンクデータＬｉｎｋｊ（ｔ）はラッチＡ７０に記憶され、次のリンクデータＬｉｎｋｊ＋１（ｔ）として上記アダーＡ５６に入力される。
【００３９】
このラッチＡ７０は、上記タイミング制御部３０からの一定周期のトリガ信号によってクリアされる。このトリガ信号の周期は、一楽音当たりの部分音が４つであれば、４チャンネル分の分割時間に等しい。なお、上記マルチプライヤＡ４１は、フォルマント制御フィルタＡ２０の出力側に設けてもよい。
【００４０】
このようなフィルタゲインテーブルＡ５５及びマルチプライヤＡ４１が設けられているのは、以下の理由からである。上述の楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は１つの発音指示または１つの楽音につき、上述のように複数存在する部分音である。図１のシフト・フィルタ部Ａ０では、この各部分音である楽音波形データＴＷｊ（ｔ）につき、それぞれ図７に示す傾斜の過渡帯域でフィルタ処理等の楽音制御処理が行われる。このため、フォルマント制御フィルタＡ２０での各部分音ごとのフィルタ処理にあたり、図５に示すように各部分音の周波数帯域の境界でゲインの整合をとる必要がある。
【００４１】
このため、フィルタゲインテーブルＡ５５、マルチプライヤＡ４１、アダーＡ５６、Ａ５８、サブトラクタＡ５７等が設けられている。楽音波形データＴＷｊ（ｔ）を部分音に分けない場合は、これらの回路Ａ５５、Ａ４１、……は必要ない。特に、フォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域が非常に広く、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の全周波数帯域がすべて入る場合は必要ない。なお、上記アダーＡ５０からの音高情報（キーナンバＫＮ）または帯域幅ＢＷが変化すると、上記部分楽音波形の境界部分のゲインも変化し、これに応じたゲインの整合が行われる。
【００４２】
また、上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が、音高に関係なく一定周波数の信号、例えば上記フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）であれば、アダーＡ４７が省略されて、音高情報（キーナンバＫＮ）のみが対数−リニア変換回路Ａ４８に入力されることができる。この場合、この図２のシフト・フィルタ部Ａ０は、フォルマント波形制御部６０の中のマルチプライヤ６６とフォルマント形状波形発生部５０（又はマルチプライヤ６５２）との間に設けられる。このマルチプライヤ６６及び６５２は特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面に記載されている。
【００４３】
以上のようにして、周波数シフトによって、音高に応じた楽音を発生させることができる。この音高に応じた楽音は、図１２に示すような左右対称のフォルマント形状ではなく、図１５のＦ８に示すような左右非対称のフォルマント形状となる。なお、上記対数−リニア変換回路Ａ４５、Ａ４８、Ａ５１、Ａ５９の入力側のアダーでの加算及びサブトラクタでの減算は、対数−リニアの変換によって実際は乗算及び除算となる。むろん、これら対数−リニア変換回路が省略されて上記アダー及びサブトラクタがマルチプライヤ等に置き換えられてもよい。また、上記シフト・フィルタ部Ａ０は複数設けられて、時分割処理が省略されてもよい。この場合、リンクデータＬｉｎｋｊ（ｔ）は部分楽音波形の周波数帯域の低い方の回路Ａ０から高い方の回路Ａ０へ送られる。
【００４４】
《３》フォルマント制御フィルタＡ２０
図６は上記フォルマント制御フィルタＡ２０の一例を示す。このフィルタは畳み込み演算を行うＦＩＲ型デジタルフィルタである。各遅延器Ａ７１…は例えばＣＣＤまたはＢＢＤなどで構成され、各タップの出力が各遅延器Ａ７１…の出力となる。この各遅延器Ａ７１…の出力Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、…は、それぞれマルチプライヤＡ７２…で乗算データＡ１、Ａ２、Ａ３、…が乗算され、アダーＡ７３で加算合成されて出力される。
【００４５】
各遅延器Ａ７１…の遅延時間はサンプリング周波数ｆｓの周期Ｔｓに等しく、このサンプリング信号φｓ１が上記タイミング発生部３０、プログラマブルカウンタまたはプログラマブル発振器等から各遅延器Ａ７１…（ＣＣＤ）に供給される。サンプリング周波数データｆｓ１（Ｔｓ１）は、プログララマブル発振器（又はプログララマブルカウンタ）Ａ７４に入力される。そして、これに応じた周波数のサンプリング信号φｓ１が上記各遅延器Ａ７１…に入力され、これによってカットオフ周波数が決定される。なお、このカットオフ周波数は上記フィルタ係数データＡ１、Ａ２、Ａ３、…によっても変更かつ決定される。
【００４６】
図７は上記フォルマント制御フィルタＡ２０をＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）またはマイクロコンピュータで実現したときのフローチャートを示す。このフィルタリング処理では、１〜ｎ次遅延データＨ１〜Ｈｎにフィルタ係数Ａ１〜Ａｍが乗算され、これら乗算データと入力楽音波形データＴＷｊ（ｔ）との積和が求められ出力される（ステップ２）。
【００４７】
そして、ＤＳＰ内のＲＡＭのレジスタ内のデータＨ１〜Ｈｎが、ｎ次遅延データＨｎから順に１つ高い次数の遅延データへと移行されていく（ステップ４〜８）。最後に入力楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が１次遅延データＨ１に移行される（ステップ１０）。以上の処理が、上記サンプリング周波数ｆｓの周期Ｔｓにてインタラプト処理で繰り返される。
【００４８】
図８は上記フォルマント制御フィルタＡ２０の周波数特性を示す。この特性は、周波数０からカットオフ周波数付近までが通過帯域となり、カットオフ周波数付近以降が阻止帯域となり、この通過帯域と阻止帯域との間のカットオフ周波数付近が過渡帯域となっている。上記第一周波数シフト部Ａ１０による周波数シフトによって上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）のほぼすべての周波数帯域が、この過渡帯域の中に入り上記フィルタ処理が行われる。
【００４９】
この過渡帯域では、減衰特性が徐々に変化するので、フィルタ制御される楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数特性の変化分が基本波から高調波に向かって、または高調波から基本波に向かって、全体的に徐々に変化していく。このため、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数特性の一部だけが変化してしまうことがなくなり、周波数上、全体的な変化を実現することができる。
【００５０】
なお、上記フォルマント制御フィルタＡ２０の周波数特性は、サンプリング周波数ｆｓの整数倍の周波数近辺でも通過帯域が存在し、同様に阻止帯域と過渡帯域とが存在する。したがって、上記の例ではローパスフィルタであったが、フィルタ処理するエリアを別の過渡帯域から選択すればハイパスフィルタの過渡帯域としても使用可能である。
【００５１】
図９はフォルマント制御フィルタＡ２０の他の周波数特性を示す。この場合フォルマント制御フィルタＡ２０は、複数のフィルタによって構成され、上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、この複数のフィルタに並列に入力され、各フィルタ出力がアダーで加算合成される。このフォルマント制御フィルタＡ２０は、特開平３−１７７８９８号の明細書及び図面に示されるフィルタ演算手段またはフィルタ処理手段を用いてもよく、この特願平３−１７７８９８号の明細書及び図面のすべての記載内容は、本願明細書にすべてそっくり記載されているものとする。なお、図９の周波数特性は、この周波数特性の左右対称の周波数特性であってハイパスフィルタの周波数特性であってもよい。
【００５２】
図１０はシフト・フィルタテーブルＡ９０を示す。上記シフト制御データＳＣｊ（ｔ）、周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）、サンプリング周波数データｆｓ１（Ｔｓ１）、フィルタ係数データＡ１、Ａ２、Ａ３、…、エンベロープスピードデータ、エンベロープ目標データ、発生周波数データＧＦｊ（ｔ）、音楽的エフェクト情報の中のビブラート等の周波数変調情報は、特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面で述べたデータＳＰ、Ｏ、Ｍｉｎ、Ｔａ、Ｅａ、フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、フォルマント密度パラメータωｆｊ（ｔ）、フォルマントキャリアパラメータωｃｊ（ｔ）、ｎ組のパラメータωｃｊｋ（ｔ）、ａｊｋ（ｔ）、ｃｊ（ｔ）、フォルマント形状テーブル２１２またはフォルマント中心テーブル２１４の記憶と同じように、上記音楽的ファクタごと及び発音開始からの経過時間、エンベロープレベルまたはエンベロープフェーズごとに多層的にシフト・フィルタテーブルＡ８５に記憶されている。
【００５３】
この音楽的ファクタは上述したように演奏情報発生部１０より出力され、発音開始からの経過時間は上述したようにフォルマント制御パラメータＶａｌｊ（場合によっては累算フォルマント密度パラメータΣωｆｊ（ｔ）または累算フォルマントキャリアパラメータΣωｃｊ（ｔ））またはタイムカウントデータが使われ、エンベロープレベルデータは上記フォルマント制御パラメータａｌｊ（ｔ）が使われ、エンベロープフェーズはリクエストデータＲｅｑのカウント数に基づく。このリクエストデータＲｅｑは、特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面で述べられた。
【００５４】
これら音楽的ファクタ等のデータは、上記テーブルに上位読み出しアドレスデータとして供給される。また、このような音楽的ファクタ等ごとのデータＳＣｊ（ｔ）、ＦＳｊ（ｔ）、ｆｓ１（Ｔｓ１）、ＧＦｊ（ｔ）、Ａ１、Ａ２…、エンベロープスピードデータ、エンベロープレベルデータ、ビブラート等の情報は、操作者によって演奏情報発生部１０のパネルスイッチ群から入力された選択データ（上位読み出しアドレスデータ）によっても選択読み出しされる。また、このデータＳＣｊ（ｔ）、ＦＳｊ（ｔ）、ｆｓ１（Ｔｓ１）、ＧＦｊ（ｔ）、Ａ１、Ａ２…、エンベロープスピードデータ、エンベロープ目標データ、ビブラート等の周波数変調情報は、操作者によって演奏情報発生部１０より入力されたりする。
【００５５】
上記音楽的ファクタには、上述のエンベロープ情報にしたがって変化するまたは時間の経過にしたがって変化するフォルマント制御パラメータＶａｌｊ、タイムカウントデータなどが、後述する種々の演算（１）等によって修正合成されてもよい。
【００５６】
なお、上記発音開始からの経過時間またはエンベロープレベルごとの記憶は省略され、上記各データＳＣｊ（ｔ）、ＦＳｊ（ｔ）、ｆｓ１（Ｔｓ１）、ＧＦｊ（ｔ）、Ａ１、Ａ２…等に対し、発音開始からの経過時間またはエンベロープレベルが修正合成されてもよい。この修正合成は、後述する種々の演算（１）等によるものであり、上記テーブルの出力端に、発音経過時間またはエンベロープレベルを修正合成する演算装置が設けられる。
【００５７】
また、上述のようにしてテーブルより読み出された上記データＳＣｊ（ｔ）、ＦＳｊ（ｔ）、ｆｓ１（Ｔｓ１）、ＧＦｊ（ｔ）、Ａ１、Ａ２…等は、特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面の中の図２６について説明されているアサインメントメモリ２１３の各チャンネルエリアに書込まれ、順次時分割に読み出されて図２のシフト・フィルタ部Ａ０に供給されてもよい。
【００５８】
以上のような制御により、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間またはエンベロープレベル／フェーズに応じて、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域のシフト量が変更される。また、上記サンプリング周波数データｆｓ１（Ｔｓ１）、フィルタ係数データＡ１、Ａ２、Ａ３、…の変更制御により、上記フォルマント制御フィルタＡ２０の周波数特性及びカットオフ周波数などが変更され、これによりフォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域自体もシフトされ、この結果過渡帯域の中の楽音波形データＴＷｊ（ｔ）がフィルタ制御される部分（エリア）が変更される。
【００５９】
《４》第一周波数シフト部Ａ１０（第二周波数シフト部Ａ３０）
図１１は上記第一周波数シフト部Ａ１０及び第二周波数シフト部Ａ３０を示す。上述の周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）等または発生周波数データＧＦｊ（ｔ）等は、アキュムレータＡ７０で各チャンネルごとに時分割で累算され、それぞれコサインテーブルＡ６０及びサインテーブルＡ６１へ供給される。ここで、この周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）等または発生周波数データＧＦｊ（ｔ）等をωｓｊとすると、コサインテーブルＡ６０及びサインテーブルＡ６１からは、シフトデータｃｏｓωｓｊ（ｔ）、ｓｉｎωｓｊ（ｔ）が出力される。このシフトデータｃｏｓωｓｊ（ｔ）、ｓｉｎωｓｊ（ｔ）は、マルチプライヤＡ６２、Ａ６３へ供給され、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）に乗算され、フィルタＡ６４、Ａ６５を経て、アダーＡ６４で加算合成される。
【００６０】
楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、フーリエ解析の原理により、以下のように表わすことができる。
【００６１】
ＴＷｊ（ｔ）＝ΣＡｎ×ｃｏｓωｎ（ｔ）＋ΣＢｎ×ｓｉｎωｎ（ｔ）…（Ａ１）
Σは、ｎ＝１からｎ＝ｍ（ｍは任意の数）までの累算を示す記号である。これにシフトデータｃｏｓωｓｊ（ｔ）、ｓｉｎωｓｊ（ｔ）を乗算すると以下のようになる。
【００６２】
この２つにつき、ローパスフィルタを経てｃｏｓ｛（ωｎ＋ωｓｊ）（ｔ）｝とｓｉｎ｛（ωｎ＋ωｓｊ）（ｔ）｝との成分をカットすると以下のようになる。
【００６３】
この２つを加算合成すると以下のようになる。
【００６４】
これは、振幅を除いて、もとの楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域すなわち全周波数成分がそっくり−ωｓｊだけシフトされたことになる。
【００６５】
また、上記２つにつき、ハイパスフィルタを経てｃｏｓ｛（ωｎ−ωｓｊ）（ｔ）｝とｓｉｎ｛（ωｎ−ωｓｊ）（ｔ）｝との成分をカットして加算合成すると以下のようになる。
【００６６】
これも、振幅を除いて、もとの楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域すなわち全周波数成分がそっくり＋ωｓｊだけシフトされたことになる。これらの±ωｓｊの周波数シフトでは、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域の各周波数成分の密度は変化しない。しかし、周波数帯域の各周波数成分の倍音比が変化し音色（音質）が微妙に変化する。
【００６７】
楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数シフトが−ωｓｊにされる場合は、上記フィルタＡ６４、Ａ６５は、ローパスフィルタとなり、周波数シフトが＋ωｓｊにされる場合は、ハイパスフィルタとなる。このローパスフィルタ及びハイパスフィルタのカットオフ周波数は、ωｓｊである。なお通常、シフト角周波数ωｓｊは、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域幅ωｎ（ＢＷ）より大きい値、例えばほぼ同じ値、２倍値、３倍値、…、であるが、周波数帯域幅ωｎより小さい値でも可能である。フィルタＡ６４、Ａ６５は、例えば上記図６の回路または図７の処理によって実現される。
【００６８】
これに応じて、上記帯域幅ＢＷの値はマルチプライヤ（データシフタ）Ａ６８で１倍、２倍または３倍…され、アダーＡ６９で上記シフト量ωｓｊが加算され、プログララマブル発振器（又はプログララマブルカウンタ）Ａ６７に入力される。そして、これに応じた周波数のサンプリング信号φｓ２が上記フィルタＡ６４、Ａ６５に入力され、これによって上記カットオフ周波数が決定される。なお、このカットオフ周波数はフィルタＡ６４、Ａ６５のフィルタ係数データ（Ａ０）、Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…によっても変更かつ決定される。
【００６９】
また、マルチプライヤ（データシフタ）Ａ６３は省略されてもよい。さらに、上記フィルタＡ６４、Ａ６５のフィルタ係数データについても、上記フィルタ係数データＡ１、Ａ２、Ａ３、…と同じように、多層的にシフト・フィルタテーブルＡ８５に記憶され、同様に入力、修正、合成、変更等されることができる。
【００７０】
なお、図１１のサインテーブルＡ６０、マルチプライヤＡ６２及びフィルタＡ６４が省略されたり、またはコサインテーブルＡ６１、マルチプライヤＡ６３及びフィルタＡ６５が省略されてもよい。これによっても、周波数シフトを行うことができる。
【００７１】
図１２は、上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が上記フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）であるとき、この第一周波数シフト部Ａ１０（第二周波数シフト部Ａ３０）による周波数シフトの状態を示す。フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）とフォルマントキャリア信号Ｇｊ（ｔ）とは、マルチプライヤ６６で合成されてフォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）（楽音信号）として出力される。ここで、フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）のフォルマント形状が図１２（１）に示す形状であれば、フォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）のフォルマント形状は図１２（２）となる。
【００７２】
ここでもし、フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）が図１２（３）に示されるように周波数シフトされると、フォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）のフォルマント形状は図１２（４）となる。この周波数シフトされた図１２（４）のフォルマント形状と、図１２（２）のフォルマント形状とは、周波数成分が異なり、しかもこの周波数帯域の各周波数成分の倍音比も異なり、音色（音質）が異なる。従って、このような周波数シフトによって音色（音質）を変えることができる。この周波数シフトの量は、上述したように音楽的ファクタ、発音経過時間、エンベロープレベル／フェーズ等に応じて変化するので、この周波数シフトによる音色（音質）変化も音楽的ファクタ、発音経過時間、エンベロープレベル／フェーズ等に応じて変化する。
【００７３】
《５》シフト・フィルタ部Ａ０（第２実施例）
図１３は、シフト・フィルタ部Ａ０の第２実施例を示す。このシフト・フィルタ部Ａ０は、上記フォルマント波形制御部６０の中のマルチプライヤ６６とフォルマント形状波形発生部５０（又はマルチプライヤ６５２）との間に設けられる。そして、入力される上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、音高に関係なく一定周波数の信号、例えば上記フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）である。しかし、この入力される上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、音高に応じた信号、例えばフォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）、フォルマントキャリア信号Ｇｆｊ（ｔ）、Ｇｊ（ｔ）、ｃｏｓωｃｊ（ｔ）でもよい。この場合、シフト・フィルタ部Ａ０は、上記フォルマント波形制御部６０と累算部７０との間に設けられる。以下の述べること以外については、上述のシフト・フィルタ部Ａ０の説明が参照される。
【００７４】
上記周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）のフィルタＡ６４、Ａ６５からの周波数シフトされた楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は、補間回路ＡＢ３、ＡＢ３で波形の各サンプリングポイントが補間され、周波数シフト回路Ａ９１、Ａ９１で周波数シフトされて、アダーＡ９２で加算合成され、エンベロープ制御回路Ａ９３でエンベロープ制御され、ラウドネス制御回路Ａ９４でラウドネス制御されて、アダーＡ９５で加算合成され、フォルマント波形制御部６０の中のマルチプライヤ６６または累算部７０へ出力される。なお、エンベロープ制御回路Ａ９２またはラウドネス制御回路Ａ９３は省略可能である。
【００７５】
上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は、後述するように上記楽音波形メモリＡ０５に記憶されてもよい。上記補間回路ＡＢ３は、特開昭５１−８９２４号、特開昭５３−５０７２２号、特開昭５３−１０７８１５号、特開昭６３−９８６９９号、特開平２−１２６２９３号、特開平２−２４０６９７号、特開平３−２０４６９６号の各明細書及び図面に示される装置を用いてもよく、これら各明細書及び図面のすべての記載内容は、本願明細書にすべてそっくり記載されているものとする。
【００７６】
《６》周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）
図１４は、上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）を発生する回路を示す。この図１４の回路は、アダーＡ６６を除いて上述の図１１の第一（第二）周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）と同じである。したがって、図１１の第一（第二）周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）でも、この図１４に示した動作と同じ動作が実行されている。この図１４の回路では各部の楽音信号のフォルマント形状が示されている。以下の述べること以外については、上述の図１１の回路の説明が参照される。
【００７７】
楽音波形データＴＷｊ（ｔ）のフォルマント形状を図１４のＦ１で示すものとする。マルチプライヤＡ６３でｃｏｓωｓｊ（ｔ）が乗算された楽音波形データのフォルマント形状はＦ２のような形状になる。Ｆ２のフォルマント形状は、マイナスの周波数成分も仮想的に現れる。またマルチプライヤＡ６２でｓｉｎωｓｊ（ｔ）が乗算された楽音波形データのフォルマント形状はＦ３のような形状になる。Ｆ３のフォルマント形状は、マイナスの周波数成分及びマイナスの成分レベルも仮想的に現れる。
【００７８】
この場合、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の中心角周波数ωｃの値とｃｏｓωｓｊ（ｔ）及びｓｉｎωｓｊ（ｔ）の角周波数シフト量ωｓの値とは同じである。これにより周波数シフトされた楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域の中心周波数はゼロとなる。むろん、ωｃの値とωｓの値とは異なっていてもよい。そして、フィルタ（ローパス）Ａ６５、Ａ６４を経た上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）のフォルマント形状はＦ４、Ｆ５のような形状になる。これにより、上記周波数シフトにより発生された複数の同じ形のフォルマントの中から、周波数がゼロの付近の１つのフォルマントが選択抽出される。
【００７９】
こうして、周波数シフトによって、Ｆ１のようなフォルマントの楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が、Ｆ４、Ｆ５のような中心周波数が“０”のフォルマントの楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）に変換される。従って、楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）の記憶サンプリング周波数は、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の記憶サンプリング周波数より低くてよいため、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）がデータ圧縮されて記憶される。
【００８０】
この楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）それぞれ、またはこの２つの楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）が加算合成または乗算合成された楽音波形データが、上記図２の楽音波形メモリＡ０５に上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）として記憶される。
【００８１】
この楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）、ＴＷｊ（ｔ）の一部は周波数帯域がほぼ重複しないまたは一部重複する複数の部分楽音波形であり、上記第二周波数シフト部Ａ３０または後述するアダーＡ９２を経た後、１つの楽音に合成出力される。楽音波形メモリＡ０５は、楽音生成装置に対して着脱自在であってもよく、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭまたはＲＯＭ／ＲＡＭカード等であってもよい。
【００８２】
この記憶される多数の楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は多種類、音色、音域、タッチ等の音楽的ファクタごと、発音経過時間ごと、エンベロープレベル／フェーズごと、操作者の選択データごとに多層的に記憶され、これら音楽的ファクタ等に応じたデータが読み出される。
【００８３】
なお、この楽音波形データは、第一周波数シフト部Ａ１０（第二周波数シフト部Ａ３０）で周波数シフトまたはフォルマント制御フィルタＡ２０でフィルタ制御されてもよい。これにより、楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）の中心角周波数が“０”であるため、周波数シフトの処理が簡単になる。また、この図１４の周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）を上記補間回路ＡＢ３の入力側に設けてもよい。
【００８４】
《７》周波数シフト回路Ａ９１
図１５は、上記周波数シフト回路Ａ９１、アダーＡ９２等を示す。マルチプライヤＡ９７、Ａ９６では、上記読み出された楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）にｃｏｓωｒｊ（ｔ）、ｓｉｎωｒｊ（ｔ）が乗算され、角周波数ωｒｊの周波数シフトが行われる。このマルチプライヤＡ９７、Ａ９６を経た上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）のフォルマント形状はＦ６、Ｆ７のように、角周波数ωｒｊに応じた周波数シフトのされた形状になる。Ｆ６、Ｆ７のフォルマント形状はマイナス周波数の側にも存在するが省略されている。
【００８５】
この周波数シフトされた楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は、上記アダーＡ９２で加算合成され再生されて出力される。これにより、楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）のプラスの周波数成分とマイナスの周波数成分とが相殺しあって、合成楽音波形データのフォルマントはＦ８に示すような形状となり、元の楽音波形データＴＷｊ（ｔ）のフォルマントＦ１をそっくり角周波数ωｒｊだけ周波数シフトしたものとなる。
【００８６】
この加算合成された楽音波形データは、マルチプライヤであるエンベロープ制御回路Ａ９３でエンベロープ制御され、同じくマルチプライヤであるラウドネス制御回路Ａ９４でラウドネス制御されて、上記アダーＡ９５で他の楽音波形データと加算合成される。このエンベロープ制御回路Ａ９３に送られるエンベロープデータとラウドネス制御回路Ａ９４に送られるラウドネスデータとは、特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面で述べたデータＶａｌｊ（ａｊ（ｔ）、ｃｊ（ｔ）、ｄｊ（ｔ））のいずれかが使用される。
【００８７】
また、この図１５の周波数シフト回路Ａ９１には、図示しないが、図１１のアキュムレータＡ７０、コサインテーブルＡ６０及びサインテーブルＡ６１と同じ回路が設けられており、このコサインテーブルＡ６０及びサインテーブルＡ６１から上記マルチプライヤＡ９７、Ａ９６へ、上記ｃｏｓωｒｊ（ｔ）、ｓｉｎωｒｊ（ｔ）が入力される。このアキュムレータＡ７０には、周波数シフトデータωｒｊが入力される。この周波数シフトデータωｒｊは、上記周波数シフトデータωｓｊと全く同じように発生される。
【００８８】
したがって、この周波数シフト量ωｒｊは、音楽的ファクタ、発音経過時間、エンベロープレベル／フェーズ、操作者の設定指示等に応じて変化する。また、上記エンベロープ制御回路Ａ９３に送られるエンベロープデータとラウドネス制御回路Ａ９４に送られるラウドネスデータとも、音楽的ファクタ、発音経過時間、エンベロープレベル／フェーズ、操作者の設定指示等に応じて変化する。
【００８９】
さらに、周波数シフト量ωｒｊは、発生する楽音の音高（キーナンバＫＮ）に応じたものとすることができる。これにより、音高に応じた楽音は、図１２の左右対称のフォルマント形状ではなく、図１５のＦ８の左右非対称のフォルマント形状を実現することができる。この場合、この周波数シフトでは、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域の各周波数成分の密度は変化せず、フォルマントの幅も変化しない。しかし、周波数帯域の各周波数成分の倍音比が変化し音色（音質）が微妙に変化する。またこの再生時の周波数シフト量ωｒｊの値は、上記記憶時の周波数シフトデータωｓｊの値と同じで、プラスマイナス逆であってもよい。
【００９０】
《８》シフト・フィルタ部Ａ０（第３実施例）
図１６は、シフト・フィルタ部Ａ０の第３実施例を示す。このシフト・フィルタ部Ａ０は、上述の図１３の第２実施例のシフト・フィルタ部Ａ０とそっくり入れ代わることが可能なものである。したがって、第２実施例と同じ部分の説明は省略するが、この同じ部分の説明はここでもすべてそっくり記載されているものとする。以下の述べること以外については、上述のシフト・フィルタ部Ａ０の説明が参照される。
【００９１】
上記周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）のフィルタＡ６４、Ａ６５からの周波数シフトされたまたは読み出された楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は、上記補間回路ＡＢ３、ＡＢ３で波形の各サンプリングポイントが補間され、周波数シフト回路ＡＡ１、ＡＡ２で周波数シフトされて、上記フォルマント制御フィルタＡ２０、Ａ２０でフィルタ制御され、周波数シフト回路ＡＡ３、ＡＡ４で周波数シフトされて、上記アダーＡ９２で加算合成され、上記エンベロープ制御回路Ａ９３でエンベロープ制御され、上記ラウドネス制御回路Ａ９４でラウドネス制御されて、アダーＡ９５で加算合成され、フォルマント波形制御部６０の中のマルチプライヤ６６または累算部７０へ出力される。
【００９２】
なお、エンベロープ制御回路Ａ９２またはラウドネス制御回路Ａ９３は省略可能である。上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）を発生する回路は、図１５に示された回路またはアダーＡ６６を除いた図１１の第一（第二）周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）と同じである。
【００９３】
《９》周波数シフト回路ＡＡ１〜ＡＡ４
図１７は、上記周波数シフト回路ＡＡ１、ＡＡ２、フォルマント制御フィルタＡ２０、Ａ２０、周波数シフト回路ＡＡ３、ＡＡ４及びアダーＡ９２を示す。以下の述べること以外については、上述のフォルマント制御フィルタＡ２０の説明が参照される。マルチプライヤＡＡ５、ＡＡ６では、上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）にｃｏｓωｐｊ（ｔ）、−ｓｉｎωｐｊ（ｔ）が乗算され、角周波数ωｐｊの周波数シフトが行われる。マルチプライヤＡＡ７、ＡＡ８では、上記楽音波形データＩｓｊ（ｔ）にｃｏｓωｐｊ（ｔ）、ｓｉｎωｐｊ（ｔ）が乗算され、角周波数ωｐｊの周波数シフトが行われる。
【００９４】
上記マルチプライヤＡＡ５、ＡＡ８からのデータは、アダーＡＡ９で加算合成され、上記マルチプライヤＡＡ６、ＡＡ７からのデータは、アダーＡＢ０で加算合成される。このアダーＡＡ９、ＡＢ０を経た上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）のフォルマント形状はＦ９、ＦＡのように、角周波数ωｐｊに応じた周波数シフトのされた形状になる。マイナス周波数の側のフォルマントの周波数成分はプラス、マイナス相殺しあう。
【００９５】
この周波数シフトされた楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は、フォルマント制御フィルタＡ２０、Ａ２０で、上述したフィルタ制御が行われる。これにより、フォルマント形状ＦＢ、ＦＣに示すように、フォルマントの周波数成分が変化される。この変化分は基本波から高調波に向かって、または高調波から基本波に向かって、全体的に徐々に変化していく。
【００９６】
このフォルマント制御フィルタＡ２０からの楽音波形データは、周波数シフト回路ＡＡ３のマルチプライヤＡＢ１で、ｃｏｓωｑｊ（ｔ）が乗算され、角周波数ωｑｊの周波数シフトが行われる。もう１つのフォルマント制御フィルタＡ２０からの楽音波形データは、周波数シフト回路ＡＡ４のマルチプライヤＡＢ２で、ｓｉｎωｑｊ（ｔ）が乗算され、角周波数ωｑｊの周波数シフトが行われる。これら、マルチプライヤＡＢ１、ＡＢ２からの楽音波形データはアダーＡ９２で加算合成され再生されて出力される。
【００９７】
これにより、楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）のプラスの周波数成分とマイナスの周波数成分とが相殺しあって、合成楽音波形データのフォルマントはＦＤに示すような形状となり、元の楽音波形データＴＷｊ（ｔ）のフォルマントＦ１をフィルタ制御して角周波数ωｐｊ＋ωｑｊだけ周波数シフトしたものとなる。
【００９８】
この図１７の周波数シフト回路ＡＡ１〜ＡＡ４には、図示しないが、図１１のアキュムレータＡ７０、コサインテーブルＡ６０及びサインテーブルＡ６１と同じ回路が設けられており、このコサインテーブルＡ６０及びサインテーブルＡ６１から上記マルチプライヤＡＡ５〜ＡＡ８、ＡＢ１、ＡＢ２へ、上記ｃｏｓωｐｊ（ｔ）、±ｓｉｎωｐｊ（ｔ）、ｃｏｓωｑｊ（ｔ）、ｓｉｎωｑｊ（ｔ）が入力される。このアキュムレータＡ７０には、周波数シフトデータωｐｊ、ωｑｊが入力される。この周波数シフトデータωｐｊ、ωｑｊは、上記周波数シフトデータωｓｊと全く同じように発生される。
【００９９】
したがって、この周波数シフト量ωｐｊ、ωｑｊは、音楽的ファクタ、発音経過時間、エンベロープレベル／フェーズ、操作者の設定指示等に応じて変化する。また、周波数シフト量ωｐｊ、ωｑｊは、発生する楽音の音高（キーナンバＫＮ）に応じたものとすることができる。これにより、音高に応じた楽音は、図１２の左右対称のフォルマント形状ではなく、図１７のＦＤの左右非対称のフォルマント形状を実現することができる。この場合、この周波数シフトでは、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域の各周波数成分の密度は変化せず、フォルマントの幅も変化しない。しかし、周波数帯域の各周波数成分の倍音比が変化し音色（音質）が微妙に変化する。またこの再生時の周波数シフト量ωｐｊ＋ωｑｊの値は、上記記憶時の周波数シフトデータωｓｊの値と同じで、プラスマイナス逆であってもよい。
【０１００】
《１０》フォルマント制御フィルタＡ２０（第２実施例）
図１８は上記フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５の第２実施例を示す。以下の述べること以外については、上述のフォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４またはＡ６５の説明が参照される。このフィルタは畳み込み演算を行うＩＩＲ型デジタルフィルタである。各遅延器Ａ７１…は例えばＣＣＤまたはＢＢＤなどで構成され、各タップの出力が各遅延器Ａ７１…の出力となる。アダーＡ７６を経た入力楽音波形データＴＷｊ（ｔ）、この各遅延器Ａ７１…の出力Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、…は、それぞれマルチプライヤＡ７２…で乗算データＡ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、…が乗算され、アダーＡ７３で加算合成されて出力される。また、各遅延器Ａ７１…の出力Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、…は、それぞれマルチプライヤＡ７５…で乗算データＢ１、Ｂ２、Ｂ３、…が乗算され、アダーＡ７６で上記入力楽音波形データＴＷｊ（ｔ）に加算合成される。
【０１０１】
各遅延器Ａ７１…の遅延時間はサンプリング周波数ｆｓの周期Ｔｓに等しく、このサンプリング信号φｓ１が上記タイミング発生部３０、プログラマブルカウンタまたはプログラマブル発振器等から各遅延器Ａ７１…（ＣＣＤ）に供給される。サンプリング周波数データｆｓ（Ｔｓ）は、プログララマブル発振器（又はプログララマブルカウンタ）Ａ７４に入力される。そして、これに応じた周波数のサンプリング信号φｓ１が上記各遅延器Ａ７１…に入力され、これによってカットオフ周波数が決定される。なお、このカットオフ周波数は上記フィルタ係数データＡ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…によっても変更かつ決定される。
【０１０２】
図１９は上記フォルマント制御フィルタＡ２０をＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）またはマイクロコンピュータで実現したときのフローチャートを示す。このフィルタリング処理では、１〜ｎ次遅延データＨ１〜Ｈｎにフィルタ係数Ｂ１〜Ｂｎが乗算され、これら乗算データと入力楽音波形データＴＷｊ（ｔ）とを含めた積和が求められ現在データＨ０としてＤＳＰ内のＲＡＭのレジスタに格納される（ステップ１２）。
【０１０３】
次に上記現在データＨ０、１〜ｎ次遅延データＨ１〜Ｈｎにフィルタ係数Ａ０〜Ａｍが乗算され、これら乗算データの積和が求められ出力される（ステップ１４）。そして、ＤＳＰ内のＲＡＭのレジスタ内のデータＨ０〜Ｈｎが、ｎ次遅延データＨｎから順に１つ高い次数の遅延データへと移行されていく（ステップ１６〜２０）。以上の処理が、上記サンプリング周波数ｆｓ１の周期Ｔｓ１にてインタラプト処理で繰り返される。
【０１０４】
上記サンプリング周波数データｆｓ１（Ｔｓ１）、フィルタ係数データＡ０、Ａ１、Ａ２、…、Ｂ１、Ｂ２、…は、上述のサンプリング周波数データｆｓ１（Ｔｓ１）、フィルタ係数データＡ１、Ａ２、…とまったく同じように、上記音楽的ファクタごと及び発音開始からの経過時間、エンベロープレベルまたはエンベロープフェーズごとに多層的にシフト・フィルタテーブルＡ８５に記憶され、また操作者によって演奏情報発生部１０のパネルスイッチ群から入力された選択データによって選択読み出しされ、さらに操作者によって演奏情報発生部１０より入力されたりするし、種々の演算（１）等による修正合成も可能である。
【０１０５】
《１１》フォルマント制御フィルタＡ２０（第３実施例）
図２０は上記フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５の第３実施例を示す。以下の述べること以外については、上述のフォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４またはＡ６５の説明が参照される。上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）はデマルチプレクサＡ７７を介して、フィルタＡ７８…のいずれかに入力され、フィルタ制御が行われてマルチプレクサＡ７９を介して出力される。フィルタＡ７８…は上述の図６、図７、図１８または図１９に示されるものである。各フィルタＡ７８…のそれぞれの過渡帯域の周波数上の位置またはカットオフ周波数は、音域（音高）に対応して異なっている。
【０１０６】
上記アダーＡ０１からの音高情報（キーナンバデータＫＮ）の上位の音域データまたは周波数ナンバテーブルＡ０３からの周波数ナンバデータＦＮの上位の音域データが、上記デマルチプレクサＡ７７及びマルチプレクサＡ７９に選択（切り換え）データとして供給される。この場合、第一周波数シフト部Ａ１０、サブトラクタＡ４９、Ａ５２は省略され、フィルタゲインテーブルＡ５５からの出力は上記音域データ（音高情報）に応じて演算修正され、各フィルタＡ７８…のそれぞれの過渡帯域の周波数上の位置に応じた修正が行われる。また、第二周波数シフト部Ａ３０での周波数シフトは、音高情報の下位の音名データに応じた周波数シフトのみとなるか、または第二周波数シフト部Ａ３０は省略される。
【０１０７】
本発明は上記実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図２、図１１、図１４〜図１７の上記周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）のフィルタＡ６４、Ａ６５からの楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）、上記第一周波数シフト部Ａ１０若しくは第二周波数シフト部Ａ３０からの楽音波形データＴＷｊ（ｔ）、またはマルチプライヤＡ６２、Ａ６３、Ａ９６、Ａ９７、ＡＡ５、ＡＡ６、ＡＡ７、ＡＡ８、ＡＢ１、ＡＢ２、アダーＡ９２、Ａ９５、ＡＡ９、ＡＢ０、フォルマント制御フィルタＡ２０の各箇所から発生された楽音波形データが、上記楽音波形メモリＡ０５に音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示ごとにいったん記憶されてもよい。そして、この発生され記憶された各データは、上記発生箇所以降の回路に入力される。
【０１０８】
この場合、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示ごとに、読み出される楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）、ＴＷｊ（ｔ）が切り換えられ、または変更される。そして、上記音楽的ファクタには、上述のエンベロープ情報にしたがって変化するまたは時間の経過にしたがって変化するフォルマント制御パラメータＶａｌｊ、タイムカウントデータなどが、後述する種々の演算（１）等によって合成されてもよい。この読み出された楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）、ＴＷｊ（ｔ）は、上記発生箇所以降の回路に入力される。
【０１０９】
なお、上記発音開始からの経過時間またはエンベロープレベルごとの記憶は省略され、上記各楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）、ＴＷｊ（ｔ）に対し、発音開始からの経過時間またはエンベロープレベルが修正合成されてもよい。この修正合成は、後述する種々の演算（１）等によるものであり、上記楽音波形メモリＡ０５の出力端に、発音経過時間またはエンベロープレベルを修正合成する演算装置が設けられる。
【０１１０】
上記または下記各所で述べた「後述する種々の演算（１）」とは、アダーでの各データの加算または減算、マルチプライヤでの各データの乗算または除算、アダー及びマルチプライヤでのこれらの組み合わせ演算、各データの他の相加的演算、各データの他の相乗的演算、データシフタでの、あるデータによる他のデータのビットシフト演算、あるデータが上位となり他のデータのデータが下位となる合成演算、演算回路等での演算式に基づく各データの演算、各データの演算データがメモリに記憶され、各データが読み出しアドレスデータとされることによる、演算データの読み出し等である。
【０１１１】
上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は、一方がある楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の中からコサイン成分のみを抽出した成分波形データであり、他方がある楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の中からサイン成分のみを抽出した成分波形データであってもよい。このような抽出は、特願昭５６−３７３４２号（特公平６−９５２８０号）の明細書及び図面に記載の偶数トランスバーサルフィルタ１３と奇数トランスバーサルフィルタ１４とによって行われる。これらトランスバーサルフィルタ１３及び１４に供給される標本化信号（サンプリング信号）の周波数が広い範囲で切り換えられ、これにより全周波数帯域において、コサイン成分とサイン成分とが分けられかつ抽出される。
【０１１２】
本願明細書及び図面に開示されている他の発明及びその発明者は以下のとおりである。
【０１１３】
【第２発明−発明者 鈴木隆志、鷲山豊】
本発明は、フィルタの通過帯域と阻止帯域との間の過渡帯域だけにおいて、楽音波形のほぼすべての周波数帯域につきフィルタ処理を行うものである。これにより、フィルタの過渡帯域では、減衰特性が徐々に変化するので、フィルタ制御される楽音の周波数特性の変化分が基本波から高調波に向かって、または高調波から基本波に向かって、全体的に変化していく。このため、楽音の周波数特性の一部だけが変化してしまうことがなくなり、周波数上、全体的な変化を実現することができ、従来にない楽音上の制御を行うことができる。また、本発明は、楽音波形の周波数帯域が、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで周波数上でシフトされ、フィルタ処理が行われて、さらに音高に応じた周波数へのシフトが行われるものである。これにより、フィルタの特性の特定の箇所を選んで、この箇所でのみフィルタ制御を行うことができ、フィルタ特性を安定して実現ことができる。また、フィルタ処理の後、音高に応じた周波数シフトが行われるので、音高に関係なくフィルタ処理を行うことができる。なお、フィルタの特性は変化させることもできる。
【０１１４】
【１】楽音波形を発生する楽音波形発生手段と、この楽音波形発生手段で発生された楽音波形をフィルタ処理するフィルタ手段であって、このフィルタ手段はその通過帯域と阻止帯域との間の過渡帯域だけにおいて、上記楽音波形のほぼすべての周波数帯域につきフィルタ処理を行うものであり、上記楽音波形発生手段から発生される楽音波形の周波数帯域が、上記フィルタ手段の過渡帯域に入るように、この楽音波形の周波数帯域を制限する制限手段と、上記フィルタ手段によってフィルタ制御された楽音波形を楽音として出力する楽音出力手段とを備えたことを特徴とする楽音制御装置。
【０１１５】
【２】楽音制御データを発生する楽音制御データ発生手段と、この楽音制御データ発生手段によって発生された楽音制御データに基づいて、上記フィルタ手段の過渡帯域の中のどこにおいてフィルタ制御を行うかが選択される過渡帯域選択手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の楽音制御装置。
【０１１６】
【３】上記楽音波形の周波数帯域が周波数シフトされることにより、上記フィルタ手段の過渡帯域の中のどこにおいてフィルタ制御を行うかが選択される、または上記フィルタ手段の過渡帯域が周波数シフトされることにより、上記フィルタ手段の過渡帯域の中のどこにおいてフィルタ制御を行うかが選択されることを特徴とする請求項１または２記載の楽音制御装置。
【０１１７】
【４】上記楽音波形発生手段は、周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形を発生する部分楽音波形発生手段であり、または上記楽音出力手段は、複数の部分楽音波形を合成して１つの楽音として出力する合成出力手段であることを特徴とする請求項１、２または３記載の楽音制御装置。
【０１１８】
【５】上記フィルタ手段の過渡帯域のフィルタ制御の行われる部分の周波数特性は直線的であり、上記複数の部分楽音波形はこの直線的な部分でのみフィルタ制御が行われ、上記フィルタ手段の過渡帯域の実際の周波数特性が非直線的であっても、結果的に直線的になることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の楽音制御装置。
【０１１９】
【６】上記楽音制御データ発生手段から発生される楽音制御データは、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示に応じていることを特徴とする請求項２または３記載の楽音制御装置。
【０１２０】
【７】楽音波形を発生する楽音波形発生手段と、この楽音波形発生手段で発生された楽音波形の周波数帯域につき、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトする第１の周波数シフト手段と、この第１の周波数シフト手段によって周波数シフトされた楽音波形をフィルタ処理するフィルタ手段と、このフィルタ手段によってフィルタ処理された楽音波形を音高に応じた周波数にシフトする第２の周波数シフト手段と、この第２の周波数シフト手段によって周波数シフトされた楽音波形を楽音として出力する楽音出力手段と、上記楽音波形発生手段から発生される楽音波形の周波数帯域が、上記フィルタ手段の過渡帯域に入るように、上記第１の周波数シフト手段での周波数シフトの量を決定する第１の周波数シフトデータを発生して、上記第１の周波数シフト手段へ送る第１の周波数シフトデータ発生手段と、この第１の周波数シフト手段からの第１の周波数シフトデータを、上記音高に応じた周波数シフトデータから修正して、上記第２の周波数シフト手段へ送る第２の周波数シフトデータ発生手段とを備えたことを特徴とする楽音制御装置。
【０１２１】
【８】上記フィルタ手段は、その通過帯域と阻止帯域との間の過渡帯域において、上記楽音波形のほぼすべての周波数帯域につきフィルタ処理を行う、または、その通過帯域から阻止帯域にわたって、上記楽音波形の周波数帯域につきフィルタ処理を行うことを特徴とする請求項７記載の楽音制御装置。
【０１２２】
【９】上記周波数シフト手段は、上記楽音波形発生手段で発生された楽音波形に同じ周波数の正弦波信号と余弦波信号とを乗算合成し、ローパスフィルタ手段またはハイパスフィルタ手段を経て加算合成することを特徴とする請求項７または８記載の楽音制御装置。
【０１２３】
【１０】上記第１の周波数シフトデータ発生手段から発生される第１の周波数シフトデータは、上記フィルタ手段の周波数特性のどこの帯域を使用するかを選択するためのデータであることを特徴とする請求項７、８または９記載の楽音制御装置。
【０１２４】
【１１】上記楽音波形発生手段は、周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形を発生する部分楽音波形発生手段であり、または上記楽音出力手段は、複数の部分楽音波形を合成して１つの楽音として出力する合成出力手段であることを特徴とする請求項７、８、９または１０記載の楽音制御装置。
【０１２５】
【１２】上記第１の周波数シフトデータ発生手段から発生される第１の周波数シフトデータは、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示に応じていることを特徴とする請求項７、８、９、１０または１１記載の楽音制御装置。
【０１２６】
【第３発明−発明者 岡本誠司、鷲山豊】
本発明は、楽音波形の周波数帯域につき、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトするものである。これにより、楽音波形の周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数シフトされるため、周波数帯域の各周波数成分の倍音比が変化し、音色（音質）が微妙に変化していき、従来にない楽音上の制御を行うことができる。また、本発明は、楽音の周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトして、このシフトによって発生する複数の同じ形のフォルマントの中から、フィルタ処理によって少なくとも１つのフォルマントを選択抽出して記憶するようにした。また、この記憶された楽音波形を周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトして出力するようにした。これにより、楽音波形の周波数帯域の各周波数成分の密度が変わらないで、周波数シフトされて記憶／再生されるため、どのような音高でもフォルマントの幅が常に一定にされることができる。さらに、上記周波数シフトが楽音波形の周波数が低くされれば、楽音波形の記憶サンプリング周波数が低くて済むため、記憶する楽音波形がデータ圧縮されて記憶される。
【０１２７】
【１】楽音波形を発生する楽音波形発生手段と、この楽音波形発生手段で発生された楽音波形の周波数帯域につき、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトする周波数シフト手段と、この周波数シフト手段での周波数シフトの量を決定する周波数シフトデータを発生し、上記周波数シフト手段へ送る周波数シフトデータ発生手段と、上記周波数シフト手段によって周波数シフトされた楽音波形を楽音として出力する楽音出力手段とを備えたことを特徴とする楽音制御装置。
【０１２８】
【２】上記楽音出力手段は、楽音波形を音高に応じた楽音に変換して出力する、または上記周波数シフト手段は、楽音波形を音高に応じた周波数にシフトすることを特徴とする請求項１記載の楽音制御装置。
【０１２９】
【３】上記周波数シフト手段は、上記楽音波形発生手段で発生された楽音波形に同じ周波数の正弦波信号と余弦波信号とを乗算合成し、ローパスフィルタ手段またはハイパスフィルタ手段を経て加算合成することを特徴とする請求項１または２記載の楽音制御装置。
【０１３０】
【４】上記周波数シフトデータ発生手段から発生される周波数シフトデータは、フィルタの周波数特性のどこの帯域を使用するかを選択するためのデータであることを特徴とする請求項１、２または３記載の楽音制御装置。
【０１３１】
【５】上記楽音波形発生手段は、周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形を発生する部分楽音波形発生手段であり、または上記楽音出力手段は、複数の部分楽音波形を合成して１つの楽音として出力する合成出力手段であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の楽音制御装置。
【０１３２】
【６】上記周波数シフトデータ発生手段から発生される周波数シフトデータは、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示に応じていることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の楽音制御装置。
【０１３３】
【７】楽音波形を発生する楽音波形発生工程と、この楽音波形発生工程で発生された楽音波形の周波数帯域につき、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトする第１の周波数シフト工程と、この第１の周波数シフト工程によって発生する複数の同じ形のフォルマントの中から、フィルタ処理によって少なくとも１つのフォルマントを選択抽出する選択抽出工程と、この選択抽出工程によって選択抽出処理された楽音波形を記憶する楽音波形記憶工程と、上記第１の周波数シフト工程での周波数シフトの量を決定する第１の周波数シフトデータを発生して送る第１の周波数シフトデータ発生工程とを備えたことを特徴とする楽音波形記憶方法。
【０１３４】
【８】請求項７の楽音波形記憶方法によって記憶された楽音波形を読み出す楽音波形読み出し工程と、この楽音波形読み出し工程で読み出された楽音波形の周波数帯域につき、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトする第２の周波数シフト工程と、この第２の周波数シフト工程によって周波数シフトされた楽音波形を楽音として出力する楽音出力工程と、上記第２の周波数シフト工程での周波数シフトの量を決定する第２の周波数シフトデータを発生して送る第２の周波数シフトデータ発生工程とを備えたことを特徴とする請求項１記載の楽音波形再生方法。
【０１３５】
【９】上記第１の周波数シフト工程によって、周波数シフトされた楽音波形の周波数帯域の中心周波数はゼロであることを特徴とする請求項７または８記載の楽音波形記憶方法または楽音波形再生方法。
【０１３６】
【１０】上記第２の周波数シフト工程による周波数シフトは、音高に応じた周波数シフトであることを特徴とする請求項８記載の楽音波形再生方法。
【０１３７】
【１１】上記第１の周波数シフト工程による周波数シフトと上記第２の周波数シフト工程による周波数シフトとは、シフト方向が互いに逆向きでシフト量が同じであることを特徴とする請求項８、９または１０記載の楽音波形再生方法。
【０１３８】
【１２】上記第１の周波数シフト工程または上記第２の周波数シフト工程は、上記周波数シフトする楽音波形に同じ周波数の正弦波信号と余弦波信号とを乗算合成することを特徴とする請求項７、８、９、１０または１１記載の楽音波形記憶方法または楽音波形再生方法。
【０１３９】
【１３】上記楽音波形発生工程は、周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形を発生する部分楽音波形発生工程であり、または上記楽音出力工程は、複数の部分楽音波形を合成して１つの楽音として出力する合成出力工程であることを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１または１２記載の楽音波形記憶方法または楽音波形再生方法。
【０１４０】
【１４】上記楽音波形記憶工程は、楽音波形を正弦波成分と余弦波成分とに分けて記憶することを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１、１２または１３記載の楽音波形記憶方法または楽音波形再生方法。
【０１４１】
【１５】上記楽音波形記憶工程は各楽音波形を、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示に応じて記憶することを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１、１２または１３記載の楽音波形記憶方法または楽音波形再生方法。
【０１４２】
【１６】上記第１の周波数シフトデータ発生工程で発生される第１の周波数シフトデータまたは上記第２の周波数シフトデータ発生工程で発生される第２の周波数シフトデータは、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示に応じていることを特徴とする請求項７、８、９、１０、１２、１３、１４または１５記載の楽音波形記憶方法または楽音波形再生方法。
【０１４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、フィルタ処理された複数の部分楽音波形の各周波数帯域の境界部分のゲインの整合をとり、ある部分楽音波形の周波数帯域のゲインと他の部分楽音波形の周波数帯域のゲインとをほぼ一致させた。したがって、それぞれの部分楽音波形の各周波数帯域境界部分のゲインの整合がとられ、均整のとれた合成楽音が出力されることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】楽音生成装置及び楽音制御装置の全体回路図である。
【図２】シフト・フィルタ部Ａ０を示す回路図である。
【図３】帯域制御フィルタＡ０６の周波数特性を示す図である。
【図４】第一周波数シフト部Ａ１０及び第二周波数シフト部Ａ３０の周波数シフトを示す図である。
【図５】フォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域における、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の各部分音の周波数帯域の境界についての、ゲインの整合の状態を示す図である。
【図６】フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５を示す回路図である。
【図７】フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５のフィルタ処理のフローチャートを示す図である。
【図８】フォルマント制御フィルタＡ２０の周波数特性を示す図である。
【図９】フォルマント制御フィルタＡ２０の別の例の周波数特性を示す図である。
【図１０】シフト・フィルタテーブルＡ９０を示す図である。
【図１１】第一周波数シフト部Ａ１０または第二周波数シフト部Ａ３０を示す回路図である。
【図１２】周波数シフトによる楽音の音色（音質）の違い示す図である。
【図１３】シフト・フィルタ部Ａ０（第２実施例）を示す回路図である。
【図１４】周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）の動作を示す図である。
【図１５】周波数シフト回路Ａ９１等を示す回路図である。
【図１６】シフト・フィルタ部Ａ０（第３実施例）を示す回路図である。
【図１７】周波数シフト回路ＡＡ１〜ＡＡ４等を示す回路図である。
【図１８】フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５（第２実施例）を示す回路図である。
【図１９】フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５（第２実施例）のフィルタ処理のフローチャートを示す図である。
【図２０】フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５（第３実施例）を示す回路図である。
【符号の説明】
Ａ０…シフト・フィルタ部、Ａ０５…楽音波形メモリ、Ａ０６…帯域制御フィルタ、Ａ１０…第一周波数シフト部、Ａ２０…フォルマント制御フィルタ、Ａ３０…第二周波数シフト部、Ａ５５…フィルタゲインテーブル、Ａ６０…コサインテーブル、Ａ６１…サインテーブル、Ａ６７、Ａ７４…プログララマブル発振器、Ａ７０…アキュムレータ、Ａ７７…デマルチプレクサ、Ａ７９…マルチプレクサ、Ａ９０…シフト・フィルタテーブル、ＡＢ３…補間回路、Ａ９１、ＡＡ１、ＡＡ２、ＡＡ３、ＡＡ４…周波数シフト回路、Ａ９３…エンベロープ制御回路、Ａ９４…ラウドネス制御回路。
【産業上の利用分野】
本発明は、楽音制御装置に関し、特に合成される複数の部分楽音波形のフィルタ制御でのゲイン整合に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、楽音のフィルタ制御に使われるフィルタの特性は、通過帯域と阻止帯域とを有していた。そして、通過帯域と阻止帯域との間のカットオフ周波数をカットしたい周波数領域の上限または下限にあわせていた。
【０００３】
これにより、楽音の全周波数成分のうち、カットオフ周波数以上の周波数成分のみをカットしたり、カットオフ周波数以下の周波数成分のみをカットしたりしていた。この結果、楽音の高調波成分がカットされたり、逆に低調波成分がカットされて、楽音の音色に変化が生じていた。
【０００４】
このようなフィルタ制御される楽音が、周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形であれば、これら部分楽音波形を合成して１つの楽音として出力する場合には、何らかの対策をとらなければ、各部分楽音波形のゲインが一致せず、楽音として問題が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した課題を解決するためになされたものであり、周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形がフィルタ制御されて合成出力される場合、整合のとれた合成楽音が発生するようにするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、フィルタ処理された複数の部分楽音波形の各周波数帯域の境界部分のゲインの整合をとり、ある部分楽音波形の周波数帯域のゲインと他の部分楽音波形の周波数帯域のゲインとをほぼ一致させるものである。
【０００７】
【作用】
これにより、それぞれの部分楽音波形の各周波数帯域境界部分のゲインの整合がとられ、均整のとれた合成楽音が出力されることができる。
【０００８】
【実施例】
《１》全体回路
図１は楽音生成装置の全体回路を示す。演奏情報発生部１０からは音高情報その他の演奏情報が発生される。この演奏情報発生部１０は、マニュアル操作によって演奏される発音指示装置、自動演奏装置またはインターフェイスであって、この演奏情報発生部１０から、上記演奏情報すなわち、音高情報（音域情報（上鍵盤、下鍵盤、足鍵盤を含む））、発音開始からの経過時間情報、演奏パート情報、楽音パート情報、楽器パート情報等の音楽的ファクタ情報が発生される。発音指示装置は、キーボード楽器、弦楽器、吹奏楽器、打楽器、コンピュータのキーボード等である。自動演奏装置は、記憶された演奏情報を自動的に再生する。インターフェイスは、ＭＩＤＩ（ミュージカルインスツルメントデジタルインターフェイス）等、接続された装置からの演奏情報を受け取ったり、送り出したりする装置である。
【０００９】
さらに、この演奏情報発生部１０には各種スイッチが設けられ、この各種スイッチは音色タブレット、エフェクトスイッチ、リズムスイッチ、ペダル、ホイール、レバー、ダイヤル、ハンドル、タッチスイッチ等であって楽器用のものである。この各種スイッチより、音楽的ファクタ情報が入力され、この音楽的ファクタ情報は音色情報、タッチ情報（発音指示操作の速さ／強さ）、エフェクト情報、リズム情報、音像（ステレオ）情報、クオンタイズ情報、変調情報、テンポ情報、音量情報、フォルマント特性情報、エンベロープ情報、発音開始からの経過時間等である。
【００１０】
これら音楽的ファクタ情報も上記演奏情報に含まれ、上記各種スイッチより入力されるほか、上記自動演奏情報に含まれたり、上記インターフェイスで送受される演奏情報に含まれる。なお、上記タッチスイッチは上記発音指示装置の１つ１つに対応して設けられており、タッチの速さと強さとを示すイニシャルタッチデータとアフタタッチデータとが発生される。上記音色情報は、鍵盤楽器（ピアノ等）、管楽器（フルート等）、弦楽器（バイオリン等）、打楽器（ドラム等）の楽器音等に対応している。上記エンベロープ情報は、エンベロープレベル、エンベロープフェーズなどである。上記演奏パート情報、楽音パート情報、楽器パート情報は、例えばメロディ、伴奏、コード、ベース等、または上鍵盤、下鍵盤、足鍵盤等に対応している。このような音楽的ファクタ情報は、コントローラ２０へ送られ、後述の各種信号、データ、パラメータの切り換えが行われる。
【００１１】
上記演奏情報はコントローラ２０で処理され、各種データがフォルマント制御パラメータ発生部４０、フォルマント形状波形発生部５０及び累算部７０へ送られ、フォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）が発生される。コントローラ２０はＣＰＵ等からなっている。プログラム／データ記憶部２１はＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置からなり、このプログラム／データ記憶部２１には、コントローラ２０が各種処理を行うためのプログラムや、上述した各種データとその他の各種データが記憶される。この各種データは時分割処理に必要なデータや時分割チャンネルへの割当のためデータ等も含む。
【００１２】
フォルマント制御パラメータ発生部４０、フォルマント形状波形発生部５０及びフォルマント波形制御部６０より、フォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）が時分割に発生される。Ｗｊ（ｔ）の“ｊ”は時分割処理の分割次数またはチャンネルナンバを示す。フォルマント制御パラメータ発生部４０からは、フォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）を生成するのに必要な各種パラメータ、すなわちフォルマント制御パラメータωｃｊ（ｔ）、ωｆｊ（ｔ）、ａｊ（ｔ）、ｃｊ（ｔ）、ｄｊ（ｔ）等が発生される。
【００１３】
このパラメータの詳細は特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面に記載されている。フォルマント形状波形発生部５０及びフォルマント波形制御部６０では、入力される上記フォルマント制御パラメータに基づいて、フォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）が読み出され発生され合成される。このフォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）はシフト・フィルタ部Ａ０で各種制御が行われて、累算部７０で系列チャンネルごとに累算合成され、音響出力部８０より楽音として放音出力される。この系列は、部分音であるフォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）の１楽音、または上述した音楽的ファクタを示す。
【００１４】
タイミング発生部３０からは、楽音生成装置の全回路の同期を取るためのタイミングコントロール信号が各回路に出力される。このタイミングコントロール信号には、各周期のクロック信号のほか、これらのクロック信号を論理積または論理和した信号、時分割処理のチャンネル分割時間の周期を持つ信号、チャンネルナンバデータｊなどがある。
【００１５】
プログラム／データ記憶部２１のアサインメントメモリ２１３からコントローラ２０などによって時分割に読み出された各周波数ナンバデータＦＮ（音高情報）は、または、フォルマント制御パラメータ発生部４０からのフォルマント密度パラメータωｆｊ（ｔ）若しくはフォルマントキャリアパラメータωｃｊ（ｔ）は、調和度制御回路９０へ送られる。
【００１６】
このデータＦＮ（ωｆｊ（ｔ）、ωｃｊ（ｔ））は、調和度制御回路９０で、フォルマント制御パラメータ発生部４０からのフォルマントキャリアパラメータωｃｊ（ｔ）及びコントローラ２０からのサンプリング修正データＳｆｊ（ｔ）及び合成フォルマント調和度Ｈｊ（ｔ）が合成され、上記フォルマント密度ωｆｊ（ｔ）として、パラメータフォルマント形状波形発生部５０へ送られる。
【００１７】
この合成によりフォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）のフォルマントの各周波数成分のそれぞれの周波数の対比値が決定されて、フォルマントの各周波数成分の調和度が制御される。この場合、上記周波数ナンバデータＦＮは、そのまま調和度制御回路９０へ送られたり、演算処理されて調和度制御回路９０へ送られる。この演算は他のデータとの演算であって、後述する種々の演算（１）である。
【００１８】
図１の各回路１０、２０、２１、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０の具体的な構成及び動作などの説明は、すべて特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面に記載されている。従って、これらの回路の具体的な説明は、特願平６−２３１８１７号の明細書を参照することとし、本願明細書及び図面では述べられない。この特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面のすべての記載内容は、本願明細書にすべてそっくり記載されているものとみなす。
【００１９】
上記シフト・フィルタ部Ａ０では、入力されるフォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）につき、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域のシフト処理とフィルタ処理とが行われ、周波数特性が変更されて出力される。なお、別の例では、このシフト・フィルタ部Ａ０は、フォルマント波形制御部６０の中のマルチプライヤ６６とフォルマント形状波形発生部５０（又はマルチプライヤ６５２）との間に設けられる。
【００２０】
《２》シフト・フィルタ部Ａ０
図２は、シフト・フィルタ部Ａ０を示す。上記演奏情報発生部１０からの音高情報（キーナンバＫＮ）は、アダーＡ０１で周波数変調情報が加算される。この周波数変調情報は上記演奏情報発生部１０から入力された音楽的エフェクト情報の中のビブラート等の情報に基づいている。
【００２１】
アダーＡ０１からの音高情報等は、周波数ナンバテーブルＡ０３で周波数ナンバデータＦＮに変換される。この周波数ナンバデータＦＮはアキュムレータＡ０４で各チャンネルごとに時分割で累算され、楽音波形メモリＡ０５へ送られる。楽音波形メモリＡ０５には、多数の楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が音色、音域、タッチ等の音楽的ファクタごと、発音経過時間ごと、エンベロープレベル／フェーズごと、操作者の選択データごとに多層的に記憶され、これら音楽的ファクタ等に応じたデータが読み出される。なお、この楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の読み出し速度は音高に応じていなくてもよい。
【００２２】
これら楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の一部または全部は、周波数帯域がほぼ重複しないまたは場合によって一部重複する複数の部分楽音波形であり、後述する第二周波数シフト部Ａ３０を経た後、累算部７０で１つの楽音に合成出力される。したがってこれら部分楽音波形は、もともと１つの楽音波形がフィルタ処理によって、複数の周波数帯域に分割された楽音波形とすることができる。これら記憶された楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の各周波数帯域の中心周波数は後述するように仮想的な周波数“０”とすることができる。楽音波形メモリＡ０５は、楽音生成装置に対して着脱自在であってもよく、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭまたはＲＯＭ／ＲＡＭカード等であってもよい。
【００２３】
この楽音波形メモリＡ０５から時分割に読み出された楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、補間回路（図示せず）で波形の各サンプリングポイントが補間された後、帯域制御フィルタＡ０６へ送られる。この補間回路は後述する図１３の補間回路ＡＢ３と同じである。この楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、上述のフォルマント波形制御部６０からのフォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）であってもよいし、上述のフォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）またはフォルマントキャリア信号Ｇｆｊ（ｔ）、ｃｏｓωｃｊ（ｔ）でもよい。今後これらの信号を総称して楽音波形データＴＷｊ（ｔ）と言うことにする。
【００２４】
上記帯域制御フィルタＡ０６は、デジタルフィルタであり、上記帯域制御フィルタＡ０６では、後述する図３に示すように楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の中心周波数から上下に帯域幅ＢＷの周波数帯域のみが抽出され、他の周波数帯域がカットされる。これにより、後述するフォルマント制御フィルタＡ２０でフィルタ処理されるこの楽音波形データＴＷｊ（ｔ）のほぼすべての周波数帯域が、フォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域だけに制限される。むろん、フォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域が広ければ、上記所定幅はどんな値でもよい。また帯域制御フィルタＡ０６は、バンドパスフィルタであるが、ハイパスフィルタまたはローパスフィルタとすることもできるが、バンドパスフィルタが望ましい。
【００２５】
また、入力される楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域が狭く、またはフォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域が広くて、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）のほぼすべての周波数帯域が、フォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域に入れば、上記帯域制御フィルタＡ０６は省略できる。この場合、帯域制御フィルタＡ０６を経た楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が楽音波形メモリＡ０５に記憶されることができる。
【００２６】
また、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が部分楽音波形であれば、フォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域の中の狭いエリアだけが使用されることができる。そうすると、フォルマント制御フィルタＡ２０の実際の周波数特性の全体が図９に示すように非直線的であっても、結果的に図５に示す直線的な周波数特性にすることができる。
【００２７】
上記帯域制御フィルタＡ０６からの楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、第一周波数シフト部Ａ１０で周波数帯域全体のシフトが行われる。このシフトによって、図４に示すように楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域がフォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域までシフトされる。
【００２８】
この周波数シフトされた楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、マルチプライヤＡ４１を介してフォルマント制御フィルタＡ２０で周波数特性の変化分が基本波から高調波に向かって、または高調波から基本波に向かって徐々に変化するようにフィルタ処理される。
【００２９】
このフィルタ処理された楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、第二周波数シフト部Ａ３０でさらに周波数帯域全体のシフトが行われる。このシフトによって、図４に示すように楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域が音高に応じた位置までシフトされる。この周波数シフトされた楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、上記累算部７０へ出力される。この場合マルチプライヤを介して上記エンベロープレベルデータ（フォルマント制御パラメータａｊ（ｔ）、ａｊｋ（ｔ））を乗算合成することもできる。これら第一シフトの方向と第二シフトの方向とは、上記指定音高やフォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域の周波数位置に応じて、同じであったり異なっていたりする。
【００３０】
時分割に発生する周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）は、アダーＡ４２でシフト制御データＳＣが時分割に加算され、アダーＡ４４でエンベロープデータが加算される。アダーＡ４４からの周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）は、対数−リニア変換回路Ａ４５でリニアな値に変換され、上記第一周波数シフト部Ａ１０へ送られる。これにより上述の周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）の値に応じた楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数シフトが行われる。
【００３１】
エンベロープジェネレータＡ４６には、エンベロープスピードデータとエンベロープ目標データとが時分割に供給され、これにより上記エンベロープデータが時分割に生成される。このエンベロープデータは上記エンベロープレベルデータ（フォルマント制御パラメータａｊ（ｔ）、ａｊｋ（ｔ））で代用してもよい。
【００３２】
この周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）は、上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域の中心周波数とフォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域のフィルタ処理に使う部分の中心周波数との差に応じた値である。楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の中心周波数は、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の記憶時の周波数と記憶サンプリング周波数と読み出し周波数との各比に応じて決まったり、または楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の発生周波数と同じである。
【００３３】
発生周波数データＧＦｊ（ｔ）は、上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の記憶時の周波数と記憶サンプリング周波数との比に応じたデータであり、この発生周波数データＧＦｊ（ｔ）はアダーＡ４７で上記音高情報が加算されて、実際の音高に応じた値となる。この発生周波数データＧＦｊ（ｔ）は、上記楽音波形メモリＡ０５に記憶された楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の各周波数帯域の中心周波数を表わしており、この各周波数帯域の中心周波数が仮想的な周波数“０”であれば、この発生周波数データＧＦｊ（ｔ）も“０”となることがある。
【００３４】
この発生周波数データＧＦｊ（ｔ）＋音高情報は、対数−リニア変換回路Ａ４８でリニアな値に変換され、サブトラクタＡ４９で上記周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）＋シフト制御データＳＣｊ（ｔ）＋エンベロープデータが減算され、上記第二周波数シフト部Ａ３０へ送られる。これにより、図４に示すように楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の本来の音高への周波数シフト分から、第一周波数シフト部Ａ１０での周波数シフト分が差し引かれ、残りの分のみについて第二周波数シフト部Ａ３０で周波数シフトが行われる。
【００３５】
上記アダーＡ０１からの音高情報はアダーＡ５０で上記帯域幅ＢＷの値が加算され、対数−リニア変換回路Ａ５１でリニアな値に変換される。これにより、帯域制御フィルタＡ０６を経て帯域が帯域幅±ＢＷに限定された楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域の上端周波数値ｆｊ（ｔ）＋と下端周波数値ｆｊ（ｔ）−とが求められる。この周波数値ｆｊ（ｔ）は、サブトラクタＡ５２で上記周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）から減算され、またデータシフタ（マルチプライヤ）Ａ５３で２倍されてアダーでサブトラクタＡ５２からのデータが加算されて、第一周波数シフト部Ａ１０での周波数シフトに応じた修正が行われる。
【００３６】
この上端周波数値ｆｊ（ｔ）＋と下端周波数値ｆｊ（ｔ）−とはフィルタゲインテーブルＡ５５に読み出しアドレスデータとして供給され、各周波数値ｆｊ（ｔ）に応じたゲインデータｇｊ（ｔ）＋、ｇｊ（ｔ）−が読み出される。このフィルタゲインテーブルＡ５５は同じものが並列して２つ設けられているが、２つの入力ラッチ、マルチプレクサ、１つのフィルタゲインテーブルＡ５５、デマルチプレクサ、２つの出力ラッチに置き換えて、時分割処理が行われてもよい。
【００３７】
このフィルタゲインテーブルＡ５５のゲインデータはフォルマント制御フィルタＡ２０の周波数特性を示しており、フォルマント制御フィルタＡ２０のフィルタ演算パラメータから演算によって求められるのはいうまでもない。
【００３８】
図５に示すように下端ゲインデータｇｊ（ｔ）−は、アダーＡ５６でリンクデータＬｉｎｋｊ（ｔ）が加算され、対数−リニア変換回路Ａ５９でリニアな値に変換されて、上記マルチプライヤＡ４１へ送られる。一方、上端ゲインデータｇｊ（ｔ）＋は、サブトラクタＡ５７で上記下端ゲインデータｇｊ（ｔ）−が減算され、アダーＡ５８で上記リンクデータＬｉｎｋｊ（ｔ）が加算されて新たなリンクデータＬｉｎｋｊ（ｔ）として出力される。このリンクデータＬｉｎｋｊ（ｔ）はラッチＡ７０に記憶され、次のリンクデータＬｉｎｋｊ＋１（ｔ）として上記アダーＡ５６に入力される。
【００３９】
このラッチＡ７０は、上記タイミング制御部３０からの一定周期のトリガ信号によってクリアされる。このトリガ信号の周期は、一楽音当たりの部分音が４つであれば、４チャンネル分の分割時間に等しい。なお、上記マルチプライヤＡ４１は、フォルマント制御フィルタＡ２０の出力側に設けてもよい。
【００４０】
このようなフィルタゲインテーブルＡ５５及びマルチプライヤＡ４１が設けられているのは、以下の理由からである。上述の楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は１つの発音指示または１つの楽音につき、上述のように複数存在する部分音である。図１のシフト・フィルタ部Ａ０では、この各部分音である楽音波形データＴＷｊ（ｔ）につき、それぞれ図７に示す傾斜の過渡帯域でフィルタ処理等の楽音制御処理が行われる。このため、フォルマント制御フィルタＡ２０での各部分音ごとのフィルタ処理にあたり、図５に示すように各部分音の周波数帯域の境界でゲインの整合をとる必要がある。
【００４１】
このため、フィルタゲインテーブルＡ５５、マルチプライヤＡ４１、アダーＡ５６、Ａ５８、サブトラクタＡ５７等が設けられている。楽音波形データＴＷｊ（ｔ）を部分音に分けない場合は、これらの回路Ａ５５、Ａ４１、……は必要ない。特に、フォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域が非常に広く、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の全周波数帯域がすべて入る場合は必要ない。なお、上記アダーＡ５０からの音高情報（キーナンバＫＮ）または帯域幅ＢＷが変化すると、上記部分楽音波形の境界部分のゲインも変化し、これに応じたゲインの整合が行われる。
【００４２】
また、上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が、音高に関係なく一定周波数の信号、例えば上記フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）であれば、アダーＡ４７が省略されて、音高情報（キーナンバＫＮ）のみが対数−リニア変換回路Ａ４８に入力されることができる。この場合、この図２のシフト・フィルタ部Ａ０は、フォルマント波形制御部６０の中のマルチプライヤ６６とフォルマント形状波形発生部５０（又はマルチプライヤ６５２）との間に設けられる。このマルチプライヤ６６及び６５２は特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面に記載されている。
【００４３】
以上のようにして、周波数シフトによって、音高に応じた楽音を発生させることができる。この音高に応じた楽音は、図１２に示すような左右対称のフォルマント形状ではなく、図１５のＦ８に示すような左右非対称のフォルマント形状となる。なお、上記対数−リニア変換回路Ａ４５、Ａ４８、Ａ５１、Ａ５９の入力側のアダーでの加算及びサブトラクタでの減算は、対数−リニアの変換によって実際は乗算及び除算となる。むろん、これら対数−リニア変換回路が省略されて上記アダー及びサブトラクタがマルチプライヤ等に置き換えられてもよい。また、上記シフト・フィルタ部Ａ０は複数設けられて、時分割処理が省略されてもよい。この場合、リンクデータＬｉｎｋｊ（ｔ）は部分楽音波形の周波数帯域の低い方の回路Ａ０から高い方の回路Ａ０へ送られる。
【００４４】
《３》フォルマント制御フィルタＡ２０
図６は上記フォルマント制御フィルタＡ２０の一例を示す。このフィルタは畳み込み演算を行うＦＩＲ型デジタルフィルタである。各遅延器Ａ７１…は例えばＣＣＤまたはＢＢＤなどで構成され、各タップの出力が各遅延器Ａ７１…の出力となる。この各遅延器Ａ７１…の出力Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、…は、それぞれマルチプライヤＡ７２…で乗算データＡ１、Ａ２、Ａ３、…が乗算され、アダーＡ７３で加算合成されて出力される。
【００４５】
各遅延器Ａ７１…の遅延時間はサンプリング周波数ｆｓの周期Ｔｓに等しく、このサンプリング信号φｓ１が上記タイミング発生部３０、プログラマブルカウンタまたはプログラマブル発振器等から各遅延器Ａ７１…（ＣＣＤ）に供給される。サンプリング周波数データｆｓ１（Ｔｓ１）は、プログララマブル発振器（又はプログララマブルカウンタ）Ａ７４に入力される。そして、これに応じた周波数のサンプリング信号φｓ１が上記各遅延器Ａ７１…に入力され、これによってカットオフ周波数が決定される。なお、このカットオフ周波数は上記フィルタ係数データＡ１、Ａ２、Ａ３、…によっても変更かつ決定される。
【００４６】
図７は上記フォルマント制御フィルタＡ２０をＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）またはマイクロコンピュータで実現したときのフローチャートを示す。このフィルタリング処理では、１〜ｎ次遅延データＨ１〜Ｈｎにフィルタ係数Ａ１〜Ａｍが乗算され、これら乗算データと入力楽音波形データＴＷｊ（ｔ）との積和が求められ出力される（ステップ２）。
【００４７】
そして、ＤＳＰ内のＲＡＭのレジスタ内のデータＨ１〜Ｈｎが、ｎ次遅延データＨｎから順に１つ高い次数の遅延データへと移行されていく（ステップ４〜８）。最後に入力楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が１次遅延データＨ１に移行される（ステップ１０）。以上の処理が、上記サンプリング周波数ｆｓの周期Ｔｓにてインタラプト処理で繰り返される。
【００４８】
図８は上記フォルマント制御フィルタＡ２０の周波数特性を示す。この特性は、周波数０からカットオフ周波数付近までが通過帯域となり、カットオフ周波数付近以降が阻止帯域となり、この通過帯域と阻止帯域との間のカットオフ周波数付近が過渡帯域となっている。上記第一周波数シフト部Ａ１０による周波数シフトによって上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）のほぼすべての周波数帯域が、この過渡帯域の中に入り上記フィルタ処理が行われる。
【００４９】
この過渡帯域では、減衰特性が徐々に変化するので、フィルタ制御される楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数特性の変化分が基本波から高調波に向かって、または高調波から基本波に向かって、全体的に徐々に変化していく。このため、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数特性の一部だけが変化してしまうことがなくなり、周波数上、全体的な変化を実現することができる。
【００５０】
なお、上記フォルマント制御フィルタＡ２０の周波数特性は、サンプリング周波数ｆｓの整数倍の周波数近辺でも通過帯域が存在し、同様に阻止帯域と過渡帯域とが存在する。したがって、上記の例ではローパスフィルタであったが、フィルタ処理するエリアを別の過渡帯域から選択すればハイパスフィルタの過渡帯域としても使用可能である。
【００５１】
図９はフォルマント制御フィルタＡ２０の他の周波数特性を示す。この場合フォルマント制御フィルタＡ２０は、複数のフィルタによって構成され、上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、この複数のフィルタに並列に入力され、各フィルタ出力がアダーで加算合成される。このフォルマント制御フィルタＡ２０は、特開平３−１７７８９８号の明細書及び図面に示されるフィルタ演算手段またはフィルタ処理手段を用いてもよく、この特願平３−１７７８９８号の明細書及び図面のすべての記載内容は、本願明細書にすべてそっくり記載されているものとする。なお、図９の周波数特性は、この周波数特性の左右対称の周波数特性であってハイパスフィルタの周波数特性であってもよい。
【００５２】
図１０はシフト・フィルタテーブルＡ９０を示す。上記シフト制御データＳＣｊ（ｔ）、周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）、サンプリング周波数データｆｓ１（Ｔｓ１）、フィルタ係数データＡ１、Ａ２、Ａ３、…、エンベロープスピードデータ、エンベロープ目標データ、発生周波数データＧＦｊ（ｔ）、音楽的エフェクト情報の中のビブラート等の周波数変調情報は、特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面で述べたデータＳＰ、Ｏ、Ｍｉｎ、Ｔａ、Ｅａ、フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、フォルマント密度パラメータωｆｊ（ｔ）、フォルマントキャリアパラメータωｃｊ（ｔ）、ｎ組のパラメータωｃｊｋ（ｔ）、ａｊｋ（ｔ）、ｃｊ（ｔ）、フォルマント形状テーブル２１２またはフォルマント中心テーブル２１４の記憶と同じように、上記音楽的ファクタごと及び発音開始からの経過時間、エンベロープレベルまたはエンベロープフェーズごとに多層的にシフト・フィルタテーブルＡ８５に記憶されている。
【００５３】
この音楽的ファクタは上述したように演奏情報発生部１０より出力され、発音開始からの経過時間は上述したようにフォルマント制御パラメータＶａｌｊ（場合によっては累算フォルマント密度パラメータΣωｆｊ（ｔ）または累算フォルマントキャリアパラメータΣωｃｊ（ｔ））またはタイムカウントデータが使われ、エンベロープレベルデータは上記フォルマント制御パラメータａｌｊ（ｔ）が使われ、エンベロープフェーズはリクエストデータＲｅｑのカウント数に基づく。このリクエストデータＲｅｑは、特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面で述べられた。
【００５４】
これら音楽的ファクタ等のデータは、上記テーブルに上位読み出しアドレスデータとして供給される。また、このような音楽的ファクタ等ごとのデータＳＣｊ（ｔ）、ＦＳｊ（ｔ）、ｆｓ１（Ｔｓ１）、ＧＦｊ（ｔ）、Ａ１、Ａ２…、エンベロープスピードデータ、エンベロープレベルデータ、ビブラート等の情報は、操作者によって演奏情報発生部１０のパネルスイッチ群から入力された選択データ（上位読み出しアドレスデータ）によっても選択読み出しされる。また、このデータＳＣｊ（ｔ）、ＦＳｊ（ｔ）、ｆｓ１（Ｔｓ１）、ＧＦｊ（ｔ）、Ａ１、Ａ２…、エンベロープスピードデータ、エンベロープ目標データ、ビブラート等の周波数変調情報は、操作者によって演奏情報発生部１０より入力されたりする。
【００５５】
上記音楽的ファクタには、上述のエンベロープ情報にしたがって変化するまたは時間の経過にしたがって変化するフォルマント制御パラメータＶａｌｊ、タイムカウントデータなどが、後述する種々の演算（１）等によって修正合成されてもよい。
【００５６】
なお、上記発音開始からの経過時間またはエンベロープレベルごとの記憶は省略され、上記各データＳＣｊ（ｔ）、ＦＳｊ（ｔ）、ｆｓ１（Ｔｓ１）、ＧＦｊ（ｔ）、Ａ１、Ａ２…等に対し、発音開始からの経過時間またはエンベロープレベルが修正合成されてもよい。この修正合成は、後述する種々の演算（１）等によるものであり、上記テーブルの出力端に、発音経過時間またはエンベロープレベルを修正合成する演算装置が設けられる。
【００５７】
また、上述のようにしてテーブルより読み出された上記データＳＣｊ（ｔ）、ＦＳｊ（ｔ）、ｆｓ１（Ｔｓ１）、ＧＦｊ（ｔ）、Ａ１、Ａ２…等は、特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面の中の図２６について説明されているアサインメントメモリ２１３の各チャンネルエリアに書込まれ、順次時分割に読み出されて図２のシフト・フィルタ部Ａ０に供給されてもよい。
【００５８】
以上のような制御により、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間またはエンベロープレベル／フェーズに応じて、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域のシフト量が変更される。また、上記サンプリング周波数データｆｓ１（Ｔｓ１）、フィルタ係数データＡ１、Ａ２、Ａ３、…の変更制御により、上記フォルマント制御フィルタＡ２０の周波数特性及びカットオフ周波数などが変更され、これによりフォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域自体もシフトされ、この結果過渡帯域の中の楽音波形データＴＷｊ（ｔ）がフィルタ制御される部分（エリア）が変更される。
【００５９】
《４》第一周波数シフト部Ａ１０（第二周波数シフト部Ａ３０）
図１１は上記第一周波数シフト部Ａ１０及び第二周波数シフト部Ａ３０を示す。上述の周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）等または発生周波数データＧＦｊ（ｔ）等は、アキュムレータＡ７０で各チャンネルごとに時分割で累算され、それぞれコサインテーブルＡ６０及びサインテーブルＡ６１へ供給される。ここで、この周波数シフトデータＦＳｊ（ｔ）等または発生周波数データＧＦｊ（ｔ）等をωｓｊとすると、コサインテーブルＡ６０及びサインテーブルＡ６１からは、シフトデータｃｏｓωｓｊ（ｔ）、ｓｉｎωｓｊ（ｔ）が出力される。このシフトデータｃｏｓωｓｊ（ｔ）、ｓｉｎωｓｊ（ｔ）は、マルチプライヤＡ６２、Ａ６３へ供給され、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）に乗算され、フィルタＡ６４、Ａ６５を経て、アダーＡ６４で加算合成される。
【００６０】
楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、フーリエ解析の原理により、以下のように表わすことができる。
【００６１】
ＴＷｊ（ｔ）＝ΣＡｎ×ｃｏｓωｎ（ｔ）＋ΣＢｎ×ｓｉｎωｎ（ｔ）…（Ａ１）
Σは、ｎ＝１からｎ＝ｍ（ｍは任意の数）までの累算を示す記号である。これにシフトデータｃｏｓωｓｊ（ｔ）、ｓｉｎωｓｊ（ｔ）を乗算すると以下のようになる。
【００６２】
【００６３】
【００６４】
【００６５】
また、上記２つにつき、ハイパスフィルタを経てｃｏｓ｛（ωｎ−ωｓｊ）（ｔ）｝とｓｉｎ｛（ωｎ−ωｓｊ）（ｔ）｝との成分をカットして加算合成すると以下のようになる。
【００６６】
【００６７】
楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数シフトが−ωｓｊにされる場合は、上記フィルタＡ６４、Ａ６５は、ローパスフィルタとなり、周波数シフトが＋ωｓｊにされる場合は、ハイパスフィルタとなる。このローパスフィルタ及びハイパスフィルタのカットオフ周波数は、ωｓｊである。なお通常、シフト角周波数ωｓｊは、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域幅ωｎ（ＢＷ）より大きい値、例えばほぼ同じ値、２倍値、３倍値、…、であるが、周波数帯域幅ωｎより小さい値でも可能である。フィルタＡ６４、Ａ６５は、例えば上記図６の回路または図７の処理によって実現される。
【００６８】
これに応じて、上記帯域幅ＢＷの値はマルチプライヤ（データシフタ）Ａ６８で１倍、２倍または３倍…され、アダーＡ６９で上記シフト量ωｓｊが加算され、プログララマブル発振器（又はプログララマブルカウンタ）Ａ６７に入力される。そして、これに応じた周波数のサンプリング信号φｓ２が上記フィルタＡ６４、Ａ６５に入力され、これによって上記カットオフ周波数が決定される。なお、このカットオフ周波数はフィルタＡ６４、Ａ６５のフィルタ係数データ（Ａ０）、Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…によっても変更かつ決定される。
【００６９】
また、マルチプライヤ（データシフタ）Ａ６３は省略されてもよい。さらに、上記フィルタＡ６４、Ａ６５のフィルタ係数データについても、上記フィルタ係数データＡ１、Ａ２、Ａ３、…と同じように、多層的にシフト・フィルタテーブルＡ８５に記憶され、同様に入力、修正、合成、変更等されることができる。
【００７０】
なお、図１１のサインテーブルＡ６０、マルチプライヤＡ６２及びフィルタＡ６４が省略されたり、またはコサインテーブルＡ６１、マルチプライヤＡ６３及びフィルタＡ６５が省略されてもよい。これによっても、周波数シフトを行うことができる。
【００７１】
図１２は、上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が上記フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）であるとき、この第一周波数シフト部Ａ１０（第二周波数シフト部Ａ３０）による周波数シフトの状態を示す。フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）とフォルマントキャリア信号Ｇｊ（ｔ）とは、マルチプライヤ６６で合成されてフォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）（楽音信号）として出力される。ここで、フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）のフォルマント形状が図１２（１）に示す形状であれば、フォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）のフォルマント形状は図１２（２）となる。
【００７２】
ここでもし、フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）が図１２（３）に示されるように周波数シフトされると、フォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）のフォルマント形状は図１２（４）となる。この周波数シフトされた図１２（４）のフォルマント形状と、図１２（２）のフォルマント形状とは、周波数成分が異なり、しかもこの周波数帯域の各周波数成分の倍音比も異なり、音色（音質）が異なる。従って、このような周波数シフトによって音色（音質）を変えることができる。この周波数シフトの量は、上述したように音楽的ファクタ、発音経過時間、エンベロープレベル／フェーズ等に応じて変化するので、この周波数シフトによる音色（音質）変化も音楽的ファクタ、発音経過時間、エンベロープレベル／フェーズ等に応じて変化する。
【００７３】
《５》シフト・フィルタ部Ａ０（第２実施例）
図１３は、シフト・フィルタ部Ａ０の第２実施例を示す。このシフト・フィルタ部Ａ０は、上記フォルマント波形制御部６０の中のマルチプライヤ６６とフォルマント形状波形発生部５０（又はマルチプライヤ６５２）との間に設けられる。そして、入力される上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、音高に関係なく一定周波数の信号、例えば上記フォルマント形状信号Ｆｆｊ（ｔ）、Ｆｊ（ｔ）である。しかし、この入力される上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）は、音高に応じた信号、例えばフォルマント合成信号Ｗｊ（ｔ）、フォルマントキャリア信号Ｇｆｊ（ｔ）、Ｇｊ（ｔ）、ｃｏｓωｃｊ（ｔ）でもよい。この場合、シフト・フィルタ部Ａ０は、上記フォルマント波形制御部６０と累算部７０との間に設けられる。以下の述べること以外については、上述のシフト・フィルタ部Ａ０の説明が参照される。
【００７４】
上記周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）のフィルタＡ６４、Ａ６５からの周波数シフトされた楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は、補間回路ＡＢ３、ＡＢ３で波形の各サンプリングポイントが補間され、周波数シフト回路Ａ９１、Ａ９１で周波数シフトされて、アダーＡ９２で加算合成され、エンベロープ制御回路Ａ９３でエンベロープ制御され、ラウドネス制御回路Ａ９４でラウドネス制御されて、アダーＡ９５で加算合成され、フォルマント波形制御部６０の中のマルチプライヤ６６または累算部７０へ出力される。なお、エンベロープ制御回路Ａ９２またはラウドネス制御回路Ａ９３は省略可能である。
【００７５】
上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は、後述するように上記楽音波形メモリＡ０５に記憶されてもよい。上記補間回路ＡＢ３は、特開昭５１−８９２４号、特開昭５３−５０７２２号、特開昭５３−１０７８１５号、特開昭６３−９８６９９号、特開平２−１２６２９３号、特開平２−２４０６９７号、特開平３−２０４６９６号の各明細書及び図面に示される装置を用いてもよく、これら各明細書及び図面のすべての記載内容は、本願明細書にすべてそっくり記載されているものとする。
【００７６】
《６》周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）
図１４は、上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）を発生する回路を示す。この図１４の回路は、アダーＡ６６を除いて上述の図１１の第一（第二）周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）と同じである。したがって、図１１の第一（第二）周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）でも、この図１４に示した動作と同じ動作が実行されている。この図１４の回路では各部の楽音信号のフォルマント形状が示されている。以下の述べること以外については、上述の図１１の回路の説明が参照される。
【００７７】
楽音波形データＴＷｊ（ｔ）のフォルマント形状を図１４のＦ１で示すものとする。マルチプライヤＡ６３でｃｏｓωｓｊ（ｔ）が乗算された楽音波形データのフォルマント形状はＦ２のような形状になる。Ｆ２のフォルマント形状は、マイナスの周波数成分も仮想的に現れる。またマルチプライヤＡ６２でｓｉｎωｓｊ（ｔ）が乗算された楽音波形データのフォルマント形状はＦ３のような形状になる。Ｆ３のフォルマント形状は、マイナスの周波数成分及びマイナスの成分レベルも仮想的に現れる。
【００７８】
この場合、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の中心角周波数ωｃの値とｃｏｓωｓｊ（ｔ）及びｓｉｎωｓｊ（ｔ）の角周波数シフト量ωｓの値とは同じである。これにより周波数シフトされた楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域の中心周波数はゼロとなる。むろん、ωｃの値とωｓの値とは異なっていてもよい。そして、フィルタ（ローパス）Ａ６５、Ａ６４を経た上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）のフォルマント形状はＦ４、Ｆ５のような形状になる。これにより、上記周波数シフトにより発生された複数の同じ形のフォルマントの中から、周波数がゼロの付近の１つのフォルマントが選択抽出される。
【００７９】
こうして、周波数シフトによって、Ｆ１のようなフォルマントの楽音波形データＴＷｊ（ｔ）が、Ｆ４、Ｆ５のような中心周波数が“０”のフォルマントの楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）に変換される。従って、楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）の記憶サンプリング周波数は、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の記憶サンプリング周波数より低くてよいため、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）がデータ圧縮されて記憶される。
【００８０】
この楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）それぞれ、またはこの２つの楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）が加算合成または乗算合成された楽音波形データが、上記図２の楽音波形メモリＡ０５に上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）として記憶される。
【００８１】
この楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）、ＴＷｊ（ｔ）の一部は周波数帯域がほぼ重複しないまたは一部重複する複数の部分楽音波形であり、上記第二周波数シフト部Ａ３０または後述するアダーＡ９２を経た後、１つの楽音に合成出力される。楽音波形メモリＡ０５は、楽音生成装置に対して着脱自在であってもよく、ＣＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭまたはＲＯＭ／ＲＡＭカード等であってもよい。
【００８２】
この記憶される多数の楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は多種類、音色、音域、タッチ等の音楽的ファクタごと、発音経過時間ごと、エンベロープレベル／フェーズごと、操作者の選択データごとに多層的に記憶され、これら音楽的ファクタ等に応じたデータが読み出される。
【００８３】
なお、この楽音波形データは、第一周波数シフト部Ａ１０（第二周波数シフト部Ａ３０）で周波数シフトまたはフォルマント制御フィルタＡ２０でフィルタ制御されてもよい。これにより、楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）の中心角周波数が“０”であるため、周波数シフトの処理が簡単になる。また、この図１４の周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）を上記補間回路ＡＢ３の入力側に設けてもよい。
【００８４】
《７》周波数シフト回路Ａ９１
図１５は、上記周波数シフト回路Ａ９１、アダーＡ９２等を示す。マルチプライヤＡ９７、Ａ９６では、上記読み出された楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）にｃｏｓωｒｊ（ｔ）、ｓｉｎωｒｊ（ｔ）が乗算され、角周波数ωｒｊの周波数シフトが行われる。このマルチプライヤＡ９７、Ａ９６を経た上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）のフォルマント形状はＦ６、Ｆ７のように、角周波数ωｒｊに応じた周波数シフトのされた形状になる。Ｆ６、Ｆ７のフォルマント形状はマイナス周波数の側にも存在するが省略されている。
【００８５】
この周波数シフトされた楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は、上記アダーＡ９２で加算合成され再生されて出力される。これにより、楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）のプラスの周波数成分とマイナスの周波数成分とが相殺しあって、合成楽音波形データのフォルマントはＦ８に示すような形状となり、元の楽音波形データＴＷｊ（ｔ）のフォルマントＦ１をそっくり角周波数ωｒｊだけ周波数シフトしたものとなる。
【００８６】
この加算合成された楽音波形データは、マルチプライヤであるエンベロープ制御回路Ａ９３でエンベロープ制御され、同じくマルチプライヤであるラウドネス制御回路Ａ９４でラウドネス制御されて、上記アダーＡ９５で他の楽音波形データと加算合成される。このエンベロープ制御回路Ａ９３に送られるエンベロープデータとラウドネス制御回路Ａ９４に送られるラウドネスデータとは、特願平６−２３１８１７号の明細書及び図面で述べたデータＶａｌｊ（ａｊ（ｔ）、ｃｊ（ｔ）、ｄｊ（ｔ））のいずれかが使用される。
【００８７】
また、この図１５の周波数シフト回路Ａ９１には、図示しないが、図１１のアキュムレータＡ７０、コサインテーブルＡ６０及びサインテーブルＡ６１と同じ回路が設けられており、このコサインテーブルＡ６０及びサインテーブルＡ６１から上記マルチプライヤＡ９７、Ａ９６へ、上記ｃｏｓωｒｊ（ｔ）、ｓｉｎωｒｊ（ｔ）が入力される。このアキュムレータＡ７０には、周波数シフトデータωｒｊが入力される。この周波数シフトデータωｒｊは、上記周波数シフトデータωｓｊと全く同じように発生される。
【００８８】
したがって、この周波数シフト量ωｒｊは、音楽的ファクタ、発音経過時間、エンベロープレベル／フェーズ、操作者の設定指示等に応じて変化する。また、上記エンベロープ制御回路Ａ９３に送られるエンベロープデータとラウドネス制御回路Ａ９４に送られるラウドネスデータとも、音楽的ファクタ、発音経過時間、エンベロープレベル／フェーズ、操作者の設定指示等に応じて変化する。
【００８９】
さらに、周波数シフト量ωｒｊは、発生する楽音の音高（キーナンバＫＮ）に応じたものとすることができる。これにより、音高に応じた楽音は、図１２の左右対称のフォルマント形状ではなく、図１５のＦ８の左右非対称のフォルマント形状を実現することができる。この場合、この周波数シフトでは、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域の各周波数成分の密度は変化せず、フォルマントの幅も変化しない。しかし、周波数帯域の各周波数成分の倍音比が変化し音色（音質）が微妙に変化する。またこの再生時の周波数シフト量ωｒｊの値は、上記記憶時の周波数シフトデータωｓｊの値と同じで、プラスマイナス逆であってもよい。
【００９０】
《８》シフト・フィルタ部Ａ０（第３実施例）
図１６は、シフト・フィルタ部Ａ０の第３実施例を示す。このシフト・フィルタ部Ａ０は、上述の図１３の第２実施例のシフト・フィルタ部Ａ０とそっくり入れ代わることが可能なものである。したがって、第２実施例と同じ部分の説明は省略するが、この同じ部分の説明はここでもすべてそっくり記載されているものとする。以下の述べること以外については、上述のシフト・フィルタ部Ａ０の説明が参照される。
【００９１】
上記周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）のフィルタＡ６４、Ａ６５からの周波数シフトされたまたは読み出された楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は、上記補間回路ＡＢ３、ＡＢ３で波形の各サンプリングポイントが補間され、周波数シフト回路ＡＡ１、ＡＡ２で周波数シフトされて、上記フォルマント制御フィルタＡ２０、Ａ２０でフィルタ制御され、周波数シフト回路ＡＡ３、ＡＡ４で周波数シフトされて、上記アダーＡ９２で加算合成され、上記エンベロープ制御回路Ａ９３でエンベロープ制御され、上記ラウドネス制御回路Ａ９４でラウドネス制御されて、アダーＡ９５で加算合成され、フォルマント波形制御部６０の中のマルチプライヤ６６または累算部７０へ出力される。
【００９２】
なお、エンベロープ制御回路Ａ９２またはラウドネス制御回路Ａ９３は省略可能である。上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）を発生する回路は、図１５に示された回路またはアダーＡ６６を除いた図１１の第一（第二）周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）と同じである。
【００９３】
《９》周波数シフト回路ＡＡ１〜ＡＡ４
図１７は、上記周波数シフト回路ＡＡ１、ＡＡ２、フォルマント制御フィルタＡ２０、Ａ２０、周波数シフト回路ＡＡ３、ＡＡ４及びアダーＡ９２を示す。以下の述べること以外については、上述のフォルマント制御フィルタＡ２０の説明が参照される。マルチプライヤＡＡ５、ＡＡ６では、上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）にｃｏｓωｐｊ（ｔ）、−ｓｉｎωｐｊ（ｔ）が乗算され、角周波数ωｐｊの周波数シフトが行われる。マルチプライヤＡＡ７、ＡＡ８では、上記楽音波形データＩｓｊ（ｔ）にｃｏｓωｐｊ（ｔ）、ｓｉｎωｐｊ（ｔ）が乗算され、角周波数ωｐｊの周波数シフトが行われる。
【００９４】
上記マルチプライヤＡＡ５、ＡＡ８からのデータは、アダーＡＡ９で加算合成され、上記マルチプライヤＡＡ６、ＡＡ７からのデータは、アダーＡＢ０で加算合成される。このアダーＡＡ９、ＡＢ０を経た上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）のフォルマント形状はＦ９、ＦＡのように、角周波数ωｐｊに応じた周波数シフトのされた形状になる。マイナス周波数の側のフォルマントの周波数成分はプラス、マイナス相殺しあう。
【００９５】
この周波数シフトされた楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は、フォルマント制御フィルタＡ２０、Ａ２０で、上述したフィルタ制御が行われる。これにより、フォルマント形状ＦＢ、ＦＣに示すように、フォルマントの周波数成分が変化される。この変化分は基本波から高調波に向かって、または高調波から基本波に向かって、全体的に徐々に変化していく。
【００９６】
このフォルマント制御フィルタＡ２０からの楽音波形データは、周波数シフト回路ＡＡ３のマルチプライヤＡＢ１で、ｃｏｓωｑｊ（ｔ）が乗算され、角周波数ωｑｊの周波数シフトが行われる。もう１つのフォルマント制御フィルタＡ２０からの楽音波形データは、周波数シフト回路ＡＡ４のマルチプライヤＡＢ２で、ｓｉｎωｑｊ（ｔ）が乗算され、角周波数ωｑｊの周波数シフトが行われる。これら、マルチプライヤＡＢ１、ＡＢ２からの楽音波形データはアダーＡ９２で加算合成され再生されて出力される。
【００９７】
これにより、楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）のプラスの周波数成分とマイナスの周波数成分とが相殺しあって、合成楽音波形データのフォルマントはＦＤに示すような形状となり、元の楽音波形データＴＷｊ（ｔ）のフォルマントＦ１をフィルタ制御して角周波数ωｐｊ＋ωｑｊだけ周波数シフトしたものとなる。
【００９８】
この図１７の周波数シフト回路ＡＡ１〜ＡＡ４には、図示しないが、図１１のアキュムレータＡ７０、コサインテーブルＡ６０及びサインテーブルＡ６１と同じ回路が設けられており、このコサインテーブルＡ６０及びサインテーブルＡ６１から上記マルチプライヤＡＡ５〜ＡＡ８、ＡＢ１、ＡＢ２へ、上記ｃｏｓωｐｊ（ｔ）、±ｓｉｎωｐｊ（ｔ）、ｃｏｓωｑｊ（ｔ）、ｓｉｎωｑｊ（ｔ）が入力される。このアキュムレータＡ７０には、周波数シフトデータωｐｊ、ωｑｊが入力される。この周波数シフトデータωｐｊ、ωｑｊは、上記周波数シフトデータωｓｊと全く同じように発生される。
【００９９】
したがって、この周波数シフト量ωｐｊ、ωｑｊは、音楽的ファクタ、発音経過時間、エンベロープレベル／フェーズ、操作者の設定指示等に応じて変化する。また、周波数シフト量ωｐｊ、ωｑｊは、発生する楽音の音高（キーナンバＫＮ）に応じたものとすることができる。これにより、音高に応じた楽音は、図１２の左右対称のフォルマント形状ではなく、図１７のＦＤの左右非対称のフォルマント形状を実現することができる。この場合、この周波数シフトでは、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の周波数帯域の各周波数成分の密度は変化せず、フォルマントの幅も変化しない。しかし、周波数帯域の各周波数成分の倍音比が変化し音色（音質）が微妙に変化する。またこの再生時の周波数シフト量ωｐｊ＋ωｑｊの値は、上記記憶時の周波数シフトデータωｓｊの値と同じで、プラスマイナス逆であってもよい。
【０１００】
《１０》フォルマント制御フィルタＡ２０（第２実施例）
図１８は上記フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５の第２実施例を示す。以下の述べること以外については、上述のフォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４またはＡ６５の説明が参照される。このフィルタは畳み込み演算を行うＩＩＲ型デジタルフィルタである。各遅延器Ａ７１…は例えばＣＣＤまたはＢＢＤなどで構成され、各タップの出力が各遅延器Ａ７１…の出力となる。アダーＡ７６を経た入力楽音波形データＴＷｊ（ｔ）、この各遅延器Ａ７１…の出力Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、…は、それぞれマルチプライヤＡ７２…で乗算データＡ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、…が乗算され、アダーＡ７３で加算合成されて出力される。また、各遅延器Ａ７１…の出力Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、…は、それぞれマルチプライヤＡ７５…で乗算データＢ１、Ｂ２、Ｂ３、…が乗算され、アダーＡ７６で上記入力楽音波形データＴＷｊ（ｔ）に加算合成される。
【０１０１】
各遅延器Ａ７１…の遅延時間はサンプリング周波数ｆｓの周期Ｔｓに等しく、このサンプリング信号φｓ１が上記タイミング発生部３０、プログラマブルカウンタまたはプログラマブル発振器等から各遅延器Ａ７１…（ＣＣＤ）に供給される。サンプリング周波数データｆｓ（Ｔｓ）は、プログララマブル発振器（又はプログララマブルカウンタ）Ａ７４に入力される。そして、これに応じた周波数のサンプリング信号φｓ１が上記各遅延器Ａ７１…に入力され、これによってカットオフ周波数が決定される。なお、このカットオフ周波数は上記フィルタ係数データＡ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…によっても変更かつ決定される。
【０１０２】
図１９は上記フォルマント制御フィルタＡ２０をＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）またはマイクロコンピュータで実現したときのフローチャートを示す。このフィルタリング処理では、１〜ｎ次遅延データＨ１〜Ｈｎにフィルタ係数Ｂ１〜Ｂｎが乗算され、これら乗算データと入力楽音波形データＴＷｊ（ｔ）とを含めた積和が求められ現在データＨ０としてＤＳＰ内のＲＡＭのレジスタに格納される（ステップ１２）。
【０１０３】
次に上記現在データＨ０、１〜ｎ次遅延データＨ１〜Ｈｎにフィルタ係数Ａ０〜Ａｍが乗算され、これら乗算データの積和が求められ出力される（ステップ１４）。そして、ＤＳＰ内のＲＡＭのレジスタ内のデータＨ０〜Ｈｎが、ｎ次遅延データＨｎから順に１つ高い次数の遅延データへと移行されていく（ステップ１６〜２０）。以上の処理が、上記サンプリング周波数ｆｓ１の周期Ｔｓ１にてインタラプト処理で繰り返される。
【０１０４】
上記サンプリング周波数データｆｓ１（Ｔｓ１）、フィルタ係数データＡ０、Ａ１、Ａ２、…、Ｂ１、Ｂ２、…は、上述のサンプリング周波数データｆｓ１（Ｔｓ１）、フィルタ係数データＡ１、Ａ２、…とまったく同じように、上記音楽的ファクタごと及び発音開始からの経過時間、エンベロープレベルまたはエンベロープフェーズごとに多層的にシフト・フィルタテーブルＡ８５に記憶され、また操作者によって演奏情報発生部１０のパネルスイッチ群から入力された選択データによって選択読み出しされ、さらに操作者によって演奏情報発生部１０より入力されたりするし、種々の演算（１）等による修正合成も可能である。
【０１０５】
《１１》フォルマント制御フィルタＡ２０（第３実施例）
図２０は上記フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５の第３実施例を示す。以下の述べること以外については、上述のフォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４またはＡ６５の説明が参照される。上記楽音波形データＴＷｊ（ｔ）はデマルチプレクサＡ７７を介して、フィルタＡ７８…のいずれかに入力され、フィルタ制御が行われてマルチプレクサＡ７９を介して出力される。フィルタＡ７８…は上述の図６、図７、図１８または図１９に示されるものである。各フィルタＡ７８…のそれぞれの過渡帯域の周波数上の位置またはカットオフ周波数は、音域（音高）に対応して異なっている。
【０１０６】
上記アダーＡ０１からの音高情報（キーナンバデータＫＮ）の上位の音域データまたは周波数ナンバテーブルＡ０３からの周波数ナンバデータＦＮの上位の音域データが、上記デマルチプレクサＡ７７及びマルチプレクサＡ７９に選択（切り換え）データとして供給される。この場合、第一周波数シフト部Ａ１０、サブトラクタＡ４９、Ａ５２は省略され、フィルタゲインテーブルＡ５５からの出力は上記音域データ（音高情報）に応じて演算修正され、各フィルタＡ７８…のそれぞれの過渡帯域の周波数上の位置に応じた修正が行われる。また、第二周波数シフト部Ａ３０での周波数シフトは、音高情報の下位の音名データに応じた周波数シフトのみとなるか、または第二周波数シフト部Ａ３０は省略される。
【０１０７】
本発明は上記実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図２、図１１、図１４〜図１７の上記周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）のフィルタＡ６４、Ａ６５からの楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）、上記第一周波数シフト部Ａ１０若しくは第二周波数シフト部Ａ３０からの楽音波形データＴＷｊ（ｔ）、またはマルチプライヤＡ６２、Ａ６３、Ａ９６、Ａ９７、ＡＡ５、ＡＡ６、ＡＡ７、ＡＡ８、ＡＢ１、ＡＢ２、アダーＡ９２、Ａ９５、ＡＡ９、ＡＢ０、フォルマント制御フィルタＡ２０の各箇所から発生された楽音波形データが、上記楽音波形メモリＡ０５に音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示ごとにいったん記憶されてもよい。そして、この発生され記憶された各データは、上記発生箇所以降の回路に入力される。
【０１０８】
この場合、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示ごとに、読み出される楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）、ＴＷｊ（ｔ）が切り換えられ、または変更される。そして、上記音楽的ファクタには、上述のエンベロープ情報にしたがって変化するまたは時間の経過にしたがって変化するフォルマント制御パラメータＶａｌｊ、タイムカウントデータなどが、後述する種々の演算（１）等によって合成されてもよい。この読み出された楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）、ＴＷｊ（ｔ）は、上記発生箇所以降の回路に入力される。
【０１０９】
なお、上記発音開始からの経過時間またはエンベロープレベルごとの記憶は省略され、上記各楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）、ＴＷｊ（ｔ）に対し、発音開始からの経過時間またはエンベロープレベルが修正合成されてもよい。この修正合成は、後述する種々の演算（１）等によるものであり、上記楽音波形メモリＡ０５の出力端に、発音経過時間またはエンベロープレベルを修正合成する演算装置が設けられる。
【０１１０】
上記または下記各所で述べた「後述する種々の演算（１）」とは、アダーでの各データの加算または減算、マルチプライヤでの各データの乗算または除算、アダー及びマルチプライヤでのこれらの組み合わせ演算、各データの他の相加的演算、各データの他の相乗的演算、データシフタでの、あるデータによる他のデータのビットシフト演算、あるデータが上位となり他のデータのデータが下位となる合成演算、演算回路等での演算式に基づく各データの演算、各データの演算データがメモリに記憶され、各データが読み出しアドレスデータとされることによる、演算データの読み出し等である。
【０１１１】
上記楽音波形データＩｃｊ（ｔ）、Ｉｓｊ（ｔ）は、一方がある楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の中からコサイン成分のみを抽出した成分波形データであり、他方がある楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の中からサイン成分のみを抽出した成分波形データであってもよい。このような抽出は、特願昭５６−３７３４２号（特公平６−９５２８０号）の明細書及び図面に記載の偶数トランスバーサルフィルタ１３と奇数トランスバーサルフィルタ１４とによって行われる。これらトランスバーサルフィルタ１３及び１４に供給される標本化信号（サンプリング信号）の周波数が広い範囲で切り換えられ、これにより全周波数帯域において、コサイン成分とサイン成分とが分けられかつ抽出される。
【０１１２】
本願明細書及び図面に開示されている他の発明及びその発明者は以下のとおりである。
【０１１３】
【第２発明−発明者 鈴木隆志、鷲山豊】
本発明は、フィルタの通過帯域と阻止帯域との間の過渡帯域だけにおいて、楽音波形のほぼすべての周波数帯域につきフィルタ処理を行うものである。これにより、フィルタの過渡帯域では、減衰特性が徐々に変化するので、フィルタ制御される楽音の周波数特性の変化分が基本波から高調波に向かって、または高調波から基本波に向かって、全体的に変化していく。このため、楽音の周波数特性の一部だけが変化してしまうことがなくなり、周波数上、全体的な変化を実現することができ、従来にない楽音上の制御を行うことができる。また、本発明は、楽音波形の周波数帯域が、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで周波数上でシフトされ、フィルタ処理が行われて、さらに音高に応じた周波数へのシフトが行われるものである。これにより、フィルタの特性の特定の箇所を選んで、この箇所でのみフィルタ制御を行うことができ、フィルタ特性を安定して実現ことができる。また、フィルタ処理の後、音高に応じた周波数シフトが行われるので、音高に関係なくフィルタ処理を行うことができる。なお、フィルタの特性は変化させることもできる。
【０１１４】
【１】楽音波形を発生する楽音波形発生手段と、この楽音波形発生手段で発生された楽音波形をフィルタ処理するフィルタ手段であって、このフィルタ手段はその通過帯域と阻止帯域との間の過渡帯域だけにおいて、上記楽音波形のほぼすべての周波数帯域につきフィルタ処理を行うものであり、上記楽音波形発生手段から発生される楽音波形の周波数帯域が、上記フィルタ手段の過渡帯域に入るように、この楽音波形の周波数帯域を制限する制限手段と、上記フィルタ手段によってフィルタ制御された楽音波形を楽音として出力する楽音出力手段とを備えたことを特徴とする楽音制御装置。
【０１１５】
【２】楽音制御データを発生する楽音制御データ発生手段と、この楽音制御データ発生手段によって発生された楽音制御データに基づいて、上記フィルタ手段の過渡帯域の中のどこにおいてフィルタ制御を行うかが選択される過渡帯域選択手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の楽音制御装置。
【０１１６】
【３】上記楽音波形の周波数帯域が周波数シフトされることにより、上記フィルタ手段の過渡帯域の中のどこにおいてフィルタ制御を行うかが選択される、または上記フィルタ手段の過渡帯域が周波数シフトされることにより、上記フィルタ手段の過渡帯域の中のどこにおいてフィルタ制御を行うかが選択されることを特徴とする請求項１または２記載の楽音制御装置。
【０１１７】
【４】上記楽音波形発生手段は、周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形を発生する部分楽音波形発生手段であり、または上記楽音出力手段は、複数の部分楽音波形を合成して１つの楽音として出力する合成出力手段であることを特徴とする請求項１、２または３記載の楽音制御装置。
【０１１８】
【５】上記フィルタ手段の過渡帯域のフィルタ制御の行われる部分の周波数特性は直線的であり、上記複数の部分楽音波形はこの直線的な部分でのみフィルタ制御が行われ、上記フィルタ手段の過渡帯域の実際の周波数特性が非直線的であっても、結果的に直線的になることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の楽音制御装置。
【０１１９】
【６】上記楽音制御データ発生手段から発生される楽音制御データは、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示に応じていることを特徴とする請求項２または３記載の楽音制御装置。
【０１２０】
【７】楽音波形を発生する楽音波形発生手段と、この楽音波形発生手段で発生された楽音波形の周波数帯域につき、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトする第１の周波数シフト手段と、この第１の周波数シフト手段によって周波数シフトされた楽音波形をフィルタ処理するフィルタ手段と、このフィルタ手段によってフィルタ処理された楽音波形を音高に応じた周波数にシフトする第２の周波数シフト手段と、この第２の周波数シフト手段によって周波数シフトされた楽音波形を楽音として出力する楽音出力手段と、上記楽音波形発生手段から発生される楽音波形の周波数帯域が、上記フィルタ手段の過渡帯域に入るように、上記第１の周波数シフト手段での周波数シフトの量を決定する第１の周波数シフトデータを発生して、上記第１の周波数シフト手段へ送る第１の周波数シフトデータ発生手段と、この第１の周波数シフト手段からの第１の周波数シフトデータを、上記音高に応じた周波数シフトデータから修正して、上記第２の周波数シフト手段へ送る第２の周波数シフトデータ発生手段とを備えたことを特徴とする楽音制御装置。
【０１２１】
【８】上記フィルタ手段は、その通過帯域と阻止帯域との間の過渡帯域において、上記楽音波形のほぼすべての周波数帯域につきフィルタ処理を行う、または、その通過帯域から阻止帯域にわたって、上記楽音波形の周波数帯域につきフィルタ処理を行うことを特徴とする請求項７記載の楽音制御装置。
【０１２２】
【９】上記周波数シフト手段は、上記楽音波形発生手段で発生された楽音波形に同じ周波数の正弦波信号と余弦波信号とを乗算合成し、ローパスフィルタ手段またはハイパスフィルタ手段を経て加算合成することを特徴とする請求項７または８記載の楽音制御装置。
【０１２３】
【１０】上記第１の周波数シフトデータ発生手段から発生される第１の周波数シフトデータは、上記フィルタ手段の周波数特性のどこの帯域を使用するかを選択するためのデータであることを特徴とする請求項７、８または９記載の楽音制御装置。
【０１２４】
【１１】上記楽音波形発生手段は、周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形を発生する部分楽音波形発生手段であり、または上記楽音出力手段は、複数の部分楽音波形を合成して１つの楽音として出力する合成出力手段であることを特徴とする請求項７、８、９または１０記載の楽音制御装置。
【０１２５】
【１２】上記第１の周波数シフトデータ発生手段から発生される第１の周波数シフトデータは、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示に応じていることを特徴とする請求項７、８、９、１０または１１記載の楽音制御装置。
【０１２６】
【第３発明−発明者 岡本誠司、鷲山豊】
本発明は、楽音波形の周波数帯域につき、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトするものである。これにより、楽音波形の周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数シフトされるため、周波数帯域の各周波数成分の倍音比が変化し、音色（音質）が微妙に変化していき、従来にない楽音上の制御を行うことができる。また、本発明は、楽音の周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトして、このシフトによって発生する複数の同じ形のフォルマントの中から、フィルタ処理によって少なくとも１つのフォルマントを選択抽出して記憶するようにした。また、この記憶された楽音波形を周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトして出力するようにした。これにより、楽音波形の周波数帯域の各周波数成分の密度が変わらないで、周波数シフトされて記憶／再生されるため、どのような音高でもフォルマントの幅が常に一定にされることができる。さらに、上記周波数シフトが楽音波形の周波数が低くされれば、楽音波形の記憶サンプリング周波数が低くて済むため、記憶する楽音波形がデータ圧縮されて記憶される。
【０１２７】
【１】楽音波形を発生する楽音波形発生手段と、この楽音波形発生手段で発生された楽音波形の周波数帯域につき、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトする周波数シフト手段と、この周波数シフト手段での周波数シフトの量を決定する周波数シフトデータを発生し、上記周波数シフト手段へ送る周波数シフトデータ発生手段と、上記周波数シフト手段によって周波数シフトされた楽音波形を楽音として出力する楽音出力手段とを備えたことを特徴とする楽音制御装置。
【０１２８】
【２】上記楽音出力手段は、楽音波形を音高に応じた楽音に変換して出力する、または上記周波数シフト手段は、楽音波形を音高に応じた周波数にシフトすることを特徴とする請求項１記載の楽音制御装置。
【０１２９】
【３】上記周波数シフト手段は、上記楽音波形発生手段で発生された楽音波形に同じ周波数の正弦波信号と余弦波信号とを乗算合成し、ローパスフィルタ手段またはハイパスフィルタ手段を経て加算合成することを特徴とする請求項１または２記載の楽音制御装置。
【０１３０】
【４】上記周波数シフトデータ発生手段から発生される周波数シフトデータは、フィルタの周波数特性のどこの帯域を使用するかを選択するためのデータであることを特徴とする請求項１、２または３記載の楽音制御装置。
【０１３１】
【５】上記楽音波形発生手段は、周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形を発生する部分楽音波形発生手段であり、または上記楽音出力手段は、複数の部分楽音波形を合成して１つの楽音として出力する合成出力手段であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の楽音制御装置。
【０１３２】
【６】上記周波数シフトデータ発生手段から発生される周波数シフトデータは、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示に応じていることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の楽音制御装置。
【０１３３】
【７】楽音波形を発生する楽音波形発生工程と、この楽音波形発生工程で発生された楽音波形の周波数帯域につき、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトする第１の周波数シフト工程と、この第１の周波数シフト工程によって発生する複数の同じ形のフォルマントの中から、フィルタ処理によって少なくとも１つのフォルマントを選択抽出する選択抽出工程と、この選択抽出工程によって選択抽出処理された楽音波形を記憶する楽音波形記憶工程と、上記第１の周波数シフト工程での周波数シフトの量を決定する第１の周波数シフトデータを発生して送る第１の周波数シフトデータ発生工程とを備えたことを特徴とする楽音波形記憶方法。
【０１３４】
【８】請求項７の楽音波形記憶方法によって記憶された楽音波形を読み出す楽音波形読み出し工程と、この楽音波形読み出し工程で読み出された楽音波形の周波数帯域につき、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで、周波数上でシフトする第２の周波数シフト工程と、この第２の周波数シフト工程によって周波数シフトされた楽音波形を楽音として出力する楽音出力工程と、上記第２の周波数シフト工程での周波数シフトの量を決定する第２の周波数シフトデータを発生して送る第２の周波数シフトデータ発生工程とを備えたことを特徴とする請求項１記載の楽音波形再生方法。
【０１３５】
【９】上記第１の周波数シフト工程によって、周波数シフトされた楽音波形の周波数帯域の中心周波数はゼロであることを特徴とする請求項７または８記載の楽音波形記憶方法または楽音波形再生方法。
【０１３６】
【１０】上記第２の周波数シフト工程による周波数シフトは、音高に応じた周波数シフトであることを特徴とする請求項８記載の楽音波形再生方法。
【０１３７】
【１１】上記第１の周波数シフト工程による周波数シフトと上記第２の周波数シフト工程による周波数シフトとは、シフト方向が互いに逆向きでシフト量が同じであることを特徴とする請求項８、９または１０記載の楽音波形再生方法。
【０１３８】
【１２】上記第１の周波数シフト工程または上記第２の周波数シフト工程は、上記周波数シフトする楽音波形に同じ周波数の正弦波信号と余弦波信号とを乗算合成することを特徴とする請求項７、８、９、１０または１１記載の楽音波形記憶方法または楽音波形再生方法。
【０１３９】
【１３】上記楽音波形発生工程は、周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形を発生する部分楽音波形発生工程であり、または上記楽音出力工程は、複数の部分楽音波形を合成して１つの楽音として出力する合成出力工程であることを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１または１２記載の楽音波形記憶方法または楽音波形再生方法。
【０１４０】
【１４】上記楽音波形記憶工程は、楽音波形を正弦波成分と余弦波成分とに分けて記憶することを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１、１２または１３記載の楽音波形記憶方法または楽音波形再生方法。
【０１４１】
【１５】上記楽音波形記憶工程は各楽音波形を、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示に応じて記憶することを特徴とする請求項７、８、９、１０、１１、１２または１３記載の楽音波形記憶方法または楽音波形再生方法。
【０１４２】
【１６】上記第１の周波数シフトデータ発生工程で発生される第１の周波数シフトデータまたは上記第２の周波数シフトデータ発生工程で発生される第２の周波数シフトデータは、音楽的ファクタ、発音開始からの経過時間、エンベロープレベル、エンベロープフェーズまたは操作者の設定指示に応じていることを特徴とする請求項７、８、９、１０、１２、１３、１４または１５記載の楽音波形記憶方法または楽音波形再生方法。
【０１４３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、フィルタ処理された複数の部分楽音波形の各周波数帯域の境界部分のゲインの整合をとり、ある部分楽音波形の周波数帯域のゲインと他の部分楽音波形の周波数帯域のゲインとをほぼ一致させた。したがって、それぞれの部分楽音波形の各周波数帯域境界部分のゲインの整合がとられ、均整のとれた合成楽音が出力されることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】楽音生成装置及び楽音制御装置の全体回路図である。
【図２】シフト・フィルタ部Ａ０を示す回路図である。
【図３】帯域制御フィルタＡ０６の周波数特性を示す図である。
【図４】第一周波数シフト部Ａ１０及び第二周波数シフト部Ａ３０の周波数シフトを示す図である。
【図５】フォルマント制御フィルタＡ２０の過渡帯域における、楽音波形データＴＷｊ（ｔ）の各部分音の周波数帯域の境界についての、ゲインの整合の状態を示す図である。
【図６】フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５を示す回路図である。
【図７】フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５のフィルタ処理のフローチャートを示す図である。
【図８】フォルマント制御フィルタＡ２０の周波数特性を示す図である。
【図９】フォルマント制御フィルタＡ２０の別の例の周波数特性を示す図である。
【図１０】シフト・フィルタテーブルＡ９０を示す図である。
【図１１】第一周波数シフト部Ａ１０または第二周波数シフト部Ａ３０を示す回路図である。
【図１２】周波数シフトによる楽音の音色（音質）の違い示す図である。
【図１３】シフト・フィルタ部Ａ０（第２実施例）を示す回路図である。
【図１４】周波数シフト部Ａ１０（Ａ３０）の動作を示す図である。
【図１５】周波数シフト回路Ａ９１等を示す回路図である。
【図１６】シフト・フィルタ部Ａ０（第３実施例）を示す回路図である。
【図１７】周波数シフト回路ＡＡ１〜ＡＡ４等を示す回路図である。
【図１８】フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５（第２実施例）を示す回路図である。
【図１９】フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５（第２実施例）のフィルタ処理のフローチャートを示す図である。
【図２０】フォルマント制御フィルタＡ２０、フィルタＡ６４及びＡ６５（第３実施例）を示す回路図である。
【符号の説明】
Ａ０…シフト・フィルタ部、Ａ０５…楽音波形メモリ、Ａ０６…帯域制御フィルタ、Ａ１０…第一周波数シフト部、Ａ２０…フォルマント制御フィルタ、Ａ３０…第二周波数シフト部、Ａ５５…フィルタゲインテーブル、Ａ６０…コサインテーブル、Ａ６１…サインテーブル、Ａ６７、Ａ７４…プログララマブル発振器、Ａ７０…アキュムレータ、Ａ７７…デマルチプレクサ、Ａ７９…マルチプレクサ、Ａ９０…シフト・フィルタテーブル、ＡＢ３…補間回路、Ａ９１、ＡＡ１、ＡＡ２、ＡＡ３、ＡＡ４…周波数シフト回路、Ａ９３…エンベロープ制御回路、Ａ９４…ラウドネス制御回路。
Claims (4)
- 周波数帯域の異なる複数の部分楽音波形を発生する部分楽音波形発生手段と、
この部分楽音波形発生手段で発生された複数の部分楽音波形の周波数帯域につき、この周波数帯域の各周波数成分の密度を変えないで周波数上でシフトし、この周波数シフトによって、下記フィルタ手段の周波数特性の中のフィルタ処理に使用する所望の特定帯域まで、当該部分楽音波形を周波数シフトする周波数シフト手段と、
この周波数シフトされた周波数帯域の異なる各部分楽音波形をフィルタ処理するフィルタ手段であって、この各部分楽音波形が処理されるフィルタ手段の帯域の上端のゲインと下端のゲインとに差があり、
このフィルタ手段でフィルタ処理された各部分楽音波形を合成して１つの楽音として出力する合成出力手段と、
この合成手段で合成される複数の部分楽音波形につき、ある部分楽音波形の上記フィルタ手段によってフィルタ処理された下端または上端のゲインと、これと合成される他の部分楽音波形の上記フィルタ手段によってフィルタ処理された上端または下端のゲインとをほぼ一致させるように、部分楽音波形全体のゲインを修正して、上記合成手段で合成される複数の部分楽音波形の各周波数帯域の合成される境界部分のゲインの整合をとるゲイン整合手段とを備えたことを特徴とする楽音制御装置。 - 上記ゲイン整合手段は、上記フィルタ手段のフィルタ特性に応じたゲイン特性を発生するゲイン特性発生手段と、このゲイン特性発生手段から、上記複数の部分楽音波形が処理されるフィルタ手段の帯域の境界部分のゲインを取得するゲイン取得手段と、このゲイン取得手段によって取得されたゲインに基づいて、上記境界部分のゲインの整合をとり、ある部分楽音波形が処理されるフィルタ手段の帯域のゲインと他の部分楽音波形が処理されるフィルタ手段の帯域のゲインとをほぼ一致させる境界ゲイン整合手段とからなることを特徴とする請求項１記載の楽音制御装置。
- 上記ゲイン取得手段は、上記境界部分における一方の部分楽音波形が処理されるフィルタ手段の帯域のゲインと、他方の部分楽音波形が処理されるフィルタ手段の帯域のゲインとを取得し、上記境界ゲイン整合手段は、一方のゲインと他方のゲインとの差を演算し、この差に応じた修正演算を行うことを特徴とする請求項２記載の楽音制御装置。
- 上記部分楽音波形の発生速度の変化に応じて、上記部分楽音波形の周波数が変化し、これに応じて上記境界部分のゲインも変化することを特徴とする請求項１、２または３記載の楽音制御装置。
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