JP3575083B2 - Music synthesizer - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、特に撥弦楽器の楽音合成に用いて好適な楽音合成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、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楽音合成装置が知られている。この種の楽音合成装置のうち、弦楽器等をシミュレートするものとして、弦の振動損失をシミュレートしたローパスフィルタ、乗算器と、弦の伝搬遅延をシミュレートした遅延回路とを閉ループ回路として構成が知られている。
一方、従来より、弦の振動を、例えばMIDI信号に変換して出力するギターコントローラなるものがあり、また、かかるギターコントローラに接続される音源部であって、当該MIDI信号にしたがって楽音信号を生成するギターシンセサイザなるものもある。
【0003】
そして、かかるギターシンセサイザと、弦楽器をシミュレートした楽音合成装置とを組み合せ、発生した楽音のエンベロープにしたがって閉ループ回路の出力を制御する合成装置も存在する(例えば、特開平4−133099号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この技術では、撥弦等の演奏操作により発生した楽音の減衰率は、より広義には、減衰に限られず振幅エンベロープの変化率は、閉ループ回路での減衰率や、変化率と異なるため、例えば実際には弦の振動による発音中であり、ギターコントローラの出力があるのにもかかわらず、閉ループ回路内の信号が先に減衰してしまう、あるいはその逆の現象が発生してしまう。すなわち、上記技術では、閉ループ回路が実際の弦の振動損失や伝搬遅延をうまくシミュレートしていない。このため、合成した楽音は、演奏者に違和感を与えるという問題があった。
【0005】
さらに、上記技術において、演奏者自身は、閉ループ回路の特性を変化させることができない。もし、これを直接変化させる構成を考えた場合には、ギターにおける演奏操作子の他に、閉ループ回路の特性を変化させる別の操作子(ペダルなど)が必要となる。この場合の演奏において、ギター奏者には、著しく負担が増えるので、奏者自身による表現力が損なわれるという問題があった。
【0006】
この発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、演奏者固有の奏法による表現力を損なうことなく、かつ、違和感を与えないで楽音信号を合成することが可能な楽音合成装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、この発明は、演奏者による演奏操作にしたがった発音信号あるいは振動信号を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された発音信号あるいは振動信号のレベルの時間変化分を検出する検出手段と、演奏者による演奏操作あるいは供給された演奏情報にしたがって波形信号を生成する波形発生手段と、遅延回路および乗算器を含む閉ループを有し、この閉ループに前記波形信号を巡回させる閉ループ回路と、発音すべき楽音の音高に応じて前記遅延回路の遅延時間を制御するとともに、この遅延時間と前記検出手段により検出された発音信号あるいは振動信号のレベルの時間変化分とに応じて前記乗算器の乗算係数を制御する制御手段とを具備することを特徴としている。
【0008】
請求項2に記載の発明にあっては、請求項1に記載の発明において、前記検出手段は、前記入力手段により入力された発音信号あるいは振動信号のレベルについて単位時間毎の差分値を算出するものであり、前記制御手段は、前記差分値と前記遅延回路の遅延時間とを乗算することによって前記乗算器の乗算係数を算定することを特徴としている。
請求項3に記載の発明にあっては、請求項1に記載の発明において、演奏者による演奏操作子の操作量を検出する手段を有し、前記制御手段は、演奏操作子への操作量にもしたがって前記乗算器の乗算係数を制御することを特徴としている。
【0009】
【作用】
請求項1に記載の発明によれば、入力手段によって、演奏者による演奏操作にしたがった発音信号あるいは振動信号が入力され、検出手段によって、この発音信号あるいは振動信号のレベルの時間変化分が検出される。波形発生手段は、演奏者による演奏操作あるいは供給された演奏情報にしたがった波形信号を生成する。この波形信号は、遅延回路および乗算器を含む閉ループに巡回させられるが、この際の遅延回路の遅延時間は発音すべき楽音の音高によって制御され、乗算器の乗算係数は当該遅延時間と発音信号あるいは振動信号のレベルの時間変化分とによって制御される。
【0010】
請求項2に記載の発明によれば、入力手段により入力された発音信号あるいは振動信号のレベルについて単位時間毎の差分値が検出手段によって算出される。また、乗算器の乗算係数が、この差分値と遅延回路の遅延時間とを乗算することによって算定されることにより、閉ループ回路における1巡あたりの減衰量が制御される。
請求項3に記載の発明によれば、発音信号あるいは振動信号による検出結果とともに、演奏操作子への操作量にしたがって乗算器の乗算係数が制御される。
【0011】
【実施例】
以下、この発明による実施例について図面を参照して説明する。
1:実施例の全体構成
図1は、この実施例の全体構成を示すブロック図である。この実施例は、撥音楽器により撥音された楽音を入力するとともに、この楽音信号を解析してエンベロープ等の時間変化の情報を求め、これら情報から、音源により生成した楽音信号を閉ループ回路に循環させるとともに、閉ループ回路を制御するものである。
【0012】
この図において、符号11はA/D変換器であり、ピックアップ10により取り込まれた楽音信号をディジタル信号に変換する。この実施例におけるピックアップ10は、典型例として撥弦楽器、例えば、ギターに取り付けられ、撥弦による楽音を取り込むものであり、各弦に対応して設けられる。なお、以降の各ブロックは、ピックアップに対応して並列に設けられると考えても良いし、時分割多重で処理されると考えても良い。
【0013】
次に、符号12はエンベロープ検出器であり、A/D変換器11によりディジタルに変換された楽音信号のエンベロープ波形を抽出する。なお、詳細構成については後述する。一方、符号13はピッチ検出器であり、A/D変換器11によりディジタルに変換された楽音信号のピッチすなわち周波数、音楽的に言えば音高を検出する。なお、このピッチ検出器13は、音声分析等の分野で一般に用いられる公知の技術、例えば、周期測定法や自己相関関数法などの技術により構成される。
【0014】
符号14は差分演算器であり、エンベロープ検出器12により抽出されたエンベロープ波形の差分値を、単位時間毎に、すなわちA/D変換器11のサンプリング周期毎に求める。符号15はMIDI変換器であり、差分演算器14による差分値に対応するコントロールチェンジCONT−CGを、予めこの対応関係を記憶した変換テーブルにより求めてMIDI信号として出力する。ここで、コントロールチェンジCONT−CGとは、一般には、エフェクト機能をコントロールするための情報である。
【0015】
一方、符号16はノートオン検出器であり、エンベロープ検出器12により抽出されたエンベロープ波形のアタック(立ち上がり)部分を検出して、発音のタイミングとともに、その大きさを検出する。次に、符号17はMIDI変換器であり、ピッチ検出器13により検出された音高と、ノートオン検出器16により検出された発音のタイミングとその大きさとに対応するノートオンNOTE−ONを、予めこの対応関係を記憶した変換テーブルにより求めてMIDI信号として出力する。ここで、ノートオンNOTE−ONは、発音の開始を指示する情報であり、通常、発音の音高を示すキーコードKC、発音の大きさを示すオンベロシティVEROCITYを伴っている。
【0016】
そして、符号18は音源回路であり、後述するように、各部により供給された情報に基づいて楽音信号を生成して、遅延回路、乗算器、フィルタ等からなる閉ループ回路に循環させ、各種情報に基づいて閉ループ回路の特性を制御することにより、生成した楽音信号に減衰特性を付与して出力するものである。なお、この実施例では、ギター音を対象としているので、減衰特性を付与する構成としているが、振幅エンベロープが斬増するような特性も付与することが可能である。
【0017】
次に、図1の各部の詳細について説明する。
1−1:エンベロープ検出器
まず、エンベロープ検出器12の構成について説明する。図2は、エンベロープ検出器12の構成を示すブロック図である。この図において、絶対値算出回路20は、後述するように、A/D変換器11(図1参照)によりディジタルに変換された楽音信号の絶対値を算出するものである。加算器21は、絶対値算出回路20による出力から、遅延回路22の出力を減算して差分信号を求める。符号検出回路23は、差分信号の最上位ビットMSBによりその符号を検出し、この検出結果に応じてスイッチ24を切り換えるものであり、差分信号の符号が正であれば端子24a側にセットする一方、符号が負であれば、端子24b側にセットする。端子24aおよび端子24bには、それぞれ図示しない回路から、エンベロープのアタックレート(立ち上がり係数)およびディケイレート(減衰係数)が供給されており、セットされた端子に供給された係数が、乗算器25の乗算係数として供給されて、差分信号に乗算される。加算器26は、乗算器25による乗算結果と遅延回路27による遅延結果とを加算する。この加算結果は、このエンベロープ検出器12の出力となる一方、遅延回路22によって1サンプリングクロック分だけ遅延させられて、加算器21、26の入力とされる。
【0018】
1−1−1:絶対値算出回路
ここで、絶対値算出回路20について説明する。図3は、その構成を示すブロック図である。なお、A/D変換器11(図1参照)の出力は、nビットであり、2の補数表示で供給されるものとする。この図に示すように、A/D変換器11の出力において、正負の符号を示す最上位ビットMSBと、上位ビット2SB〜最下位ビットLSBの各ビットとの排他的論理和がEX−ORゲート312〜31nによりそれぞれ求められ、半加算器32に被加算入力として供給される。一方、半加算器32のCin(桁上げ)入力端には、最上位ビットMSBが供給される。
【0019】
これにより、半加算器32からは、A/D変換器11の出力が正である場合には、実際の値を示す2SB〜LSBがそのまま出力される一方、A/D変換器11の出力が負である場合には、2SB〜LSBの各ビットをそれぞれ反転した値に「1」を加えた(桁上げした)ものが出力される。すなわち、A/D変換器11による出力の絶対値が出力されるようになっている。なお、半加算器32の出力は、このままでは(n−1)ビットとなってしまうので、正を示す「0」のビットを最上位ビットMSBとして付加し、再びnビットとして、図2における加算器21に供給されるようにしてある。
【0020】
再び、図2に戻る。かかるエンベロープ検出器12では、まず、絶対値算出回路20により求められたA/D変換器11の出力の絶対値が、遅延回路22により1サンプリングクロックだけ遅延させられた出力分だけ、加算器21により減算される。このため、加算器21の出力は、1サンプリングクロック前からどれだけ増減したかを示す差分信号となる。この差分信号が正ならば、すなわち、A/D変換器11の出力が増加(アタック)中であるならば、この差分信号にアタックレートが乗算される一方、差分信号が負ならば、すなわち、A/D変換器11の出力が減少(ディケイ)中であるならば、この差分信号にディケイレートが乗算される。差分信号の正負に応じた係数を当該差分信号に乗じたものと、1サンプリングクロック前の出力とを加算器26により加算することにより、結局、A/D変換器10の出力のエンベロープが出力されることなる。この際、アタックレートあるいはディケイレートを調整することにより、エンベロープ波形の形状を設定することができるようになっている。例えば、入力信号のアタック時には、アタックレートを小にして応答を早める一方、ディケイ中では、ディケイレートを大にして応答を遅らせて、いわゆる「ファーストアタック・スローリリース」の特性にエンベロープの波形を設定にすること等が可能となっている。
【0021】
1−2:差分演算器
次に、図1における差分演算器14について説明する。図4は、その構成を示すブロック図である。この図に示すように、差分演算器14は、前段に位置するリニア/ログ変換テーブル40とその後段に位置する微分器41により構成される。リニア/ログ変換テーブル40は、入力値に対する対数値を予め記憶し、入力値に対応する対数値を読み出して出力するものであり、以降、差分をdB(デシベル)表記にして取り扱うために設けられる。微分器41は、さらに加算器42と1サンプリングクロック分の遅延時間を有するディレイ回路43とから構成される。加算器42は、リニア/ログ変換テーブル40の出力値から、ディレイ回路43の出力を、すなわち1サンプリングクロック前のリニア/ログ変換テーブル40の出力値を減算して、結局、1サンプルあたりにおけるエンベロープの差分値を出力する。
【0022】
1−3:MIDI変換器(コントロールチェンジ)
次に、図1におけるMIDI変換器15について説明する。図5は、その詳細構成を示すブロック図である。この図に示すように、差分演算器14により出力されるエンベロープの差分値は、まず、符号反転器51により符号が反転されて、セレクタ52の入力端Aに供給される。一方、セレクタ52の入力端Bには、全ビット零のデータが供給される。そして、セレクタ52における入力端の選択は、反転後の差分値の符号を示すMSBにより行なわれ、MSBが零である場合に、入力端Aが選択されるようになっている。すなわち、反転後の差分値が負の場合には、入力端Bが選択されてゼロデータが出力されるようになっている。これは、本実施例がエンベロープの減衰(このときに差分値が負になるが、符号反転器51により正となる)に応じた制御を行なうものであり、エンベロープの増加時における差分値をカットするためである。
【0023】
そして、セレクタ52はの出力は、いずれの場合であっても、ゼロ以上の値を示すデータとなって、MIDIコード変換テーブル53に供給される。MIDI変換テーブル53は、エンベロープの減衰率を示す値を、MIDI規格におけるコントロールチェンジCONT−CGに変換するテーブルである。ここで、コントロール・チェンジは、上述したように一般的には、演奏におけるエフェクト機能をコントロールするために用いられるが、本願においては、次に説明する音源回路18の減衰特性を制御するために用いられる。
【0024】
1−4:音源回路
図1における音源回路18の構成について説明する。図6は、その詳細構成を示すブロック図である。この図に示すように、音源回路18には、MIDI変換器15によるコントロールチェンジCONT−CG、MIDI変換器17によるノートオンNOTE−ONとともに、図示しない操作子等により設定されたベンド量BEND、音色を規定する波形WAVEが供給される。ここでベンド量BENDは、ギター演奏におけるエフェクトの効果量を示すデータであり、演奏者がペダル等の楽器に設けられる操作子を操作した量に従う。音源回路18は、遅延回路、ローパスフィルタ(LPF)などから主に構成される閉ループ回路60と、その閉ループ回路60の各部を供給された情報にしたがって制御するための制御部70とに大別される。
【0025】
ノートオン制御部71は、ノートオンNOTE−ONからそれに伴うキーコードKCおよびベロシティVEROCITYを抽出し波形発生部72に供給する。波形発生部72は、予め複数の音色を音高に対応して記憶する一種の波形メモリであり、ノートオン制御部71からの情報とともに、波形WAVEに対応する波形を読み出し、これを励振信号として閉ループ回路60に供給する。なお、波形発生部72は、波形メモリに限られず、FMやAM等の変調方式や、その他任意の波形発生方式を用いて良い。
【0026】
波形発生部72による波形は、加算器61および62に供給される。このうちの加算器61に供給された波形は、遅延回路68の出力と加算され、LPF63によりフィルタリングされ、乗算器64により乗算係数g2 で乗算され、さらに、遅延回路65により遅延時間DLY2に応じた時間だけ遅延させられて、加算器62によって波形発生部72の波形と加算される。同様に、加算器62に供給された波形も、遅延回路65の出力と加算され、LPF66によりフィルタリングされ、乗算器67により乗算係数g1 で乗算され、さらに、遅延回路68により遅延時間DLY1に応じた時間だけ遅延させられて、加算器61によって波形発生部72の波形と加算される。このようにして、波形発生部72による波形は、閉ループ回路60を循環するが、遅延回路65、68の両出力が取り出され、双方が加算器69により加算され、この加算結果が、音源回路18の出力として外部へ供給されるようになっている。
【0027】
なお、この閉ループ回路60は、ギター等の撥弦楽器における減衰特性をシミュレートしたものであるが、各部がいかにして弦の振動をシミュレートしているかについては、例えば、特開平3−58096号公報に記載されている。
【0028】
一方、遅延回路65、68における遅延時間DLY1、DLY2は、遅延時間設定部73により設定される。この遅延時間設定部73は、例えば予め対応関係を定めたテーブルによって、ベンド量BENDおよびノートオンNOTE−ONに伴うキーコードKCを考慮して遅延時間DLY1、DLY2をそれぞれ設定する。ここで、遅延時間DLY1、DLY2の設定において音高を示すキーコードKCを参照するのは、一般に、弦の振動減衰時間は、周波数(すなわち音高)によって異なり、これを閉ループ回路60の循環によってシミュレートするためである。また、遅延時間設定部73により設定される遅延時間DLY1、DLY2については、閉ループ回路60における一巡あたりの総遅延時間をDLYとし、LPF63、66における各遅延時間をそれぞれα1、α2すると、
DLY=DLY1+DLY2+α1+α2
なる関係がある。すなわち、遅延時間設定部73は、LPF63、66における遅延時間も考慮して遅延時間DLY1、DLY2を定める。どのように分配するかについては、一方を固定としても良いし、相加平均としても良い。
【0029】
また、乗算器67、64における乗算係数g1、g2は、ダンプ係数算出部74により設定される。このダンプ係数算出部74は、図7に示すように、遅延時間設定部73による遅延時間DLY と、MIDI変換器15によるコントロールチェンジCONT−CGとを乗算する乗算器81と、この乗算結果を乗算係数gに変換するダンプ係数変換テーブル82とから構成される。
ここで、コントロールチェンジCONT−CGは、エンベロープの差分値であり、これは、1サンプリングクロックあたりの値であるから、遅延時間DLYとの積は、閉ループ回路60における1巡あたりの減衰量を示すことになる。この減衰量が、ダンプ係数変換テーブル82によって乗算係数gに変換される。再び、図6に戻り、分配器75は、次の式を満足する乗算係数g1、g2を乗算器64、67にそれぞれ分配する。
【数1】
【0030】
なお、分配の方法としては、相乗平均として均等に配分しても良いし、いずれか一方を固定として他方を変化させても良い。また、厳密にいえば、LPF63、66の特性を考慮してゲインを設定する必要があるので、これらLPF63、66の特性(係数)をゲインに反映するようにしても良い。
【0031】
ここで、さらに乗算係数gについて考察する。いま、閉ループ回路60における1巡あたりの遅延時間をd(sec)、1巡あたりの減衰量(ゲイン)をg、エンベロープの減衰率をr(dB/sec)とすると、閉ループ回路60を巡回する信号振幅は、1秒あたりに1/d(回)だけループゲインgの乗算を受けることになる。したがって、次式が成立する。
【数2】
これにより、乗算係数gは、次の式が成立するように設定すればよい。
【数3】
【0032】
なお、いうまでもないことだが、この式において、減衰率rは1秒あたりの減衰率を示すので、これを1サンプリング周期あたりの減衰率r0 に換算するには、サンプリング周波数をf0 として次式のようにすれば良い。
【数4】
【0033】
2:実施例の動作
次に、この実施例の動作について説明する。まず、演奏者等がギターなどの弦を弾いて、図8(a)のような楽音が発生したとすると、この楽音は、ピックアップ10により電気信号に変換され、さらにA/D変換器11によりディジタル信号に変換される。そして、このディジタルに変換された信号のエンベロープ波形(図8(b)参照)とその立ち上がりの部とが、エンベロープ検出器12により抽出・検出される。そして、このエンベロープ波形は、図8(c)に示すように差分演算器14により微分され、この微分波形にしたがって、MIDI変換器15が1サンプリングクロックあたりのエンベロープ波形の減少値を示すコントロールチェンジCONT−CGを出力する。この際、エンベロープ波形の増加値は、図5における符号反転器51およびセレクタ52により出力されないようになっている。一般にエンベロープの立ち上がり、すなわちアタック部は、ノートオンNOTE−ONに伴うオンベロシティVEROCITYにより定まるから、この部分の楽音合成については、オンベロシティVEROCITYを考慮するためである。
【0034】
一方、エンベロープ検出器12により検出されたエンベロープ波形の立ち上がり部によって、ノートオン検出器16は発音開始のタイミングを検出する。また、A/D変換器11によりディジタルに変換された楽音信号は、ピッチ検出器13によって、その音高が検出される。そしてMIDI変換器17は、発音開始のタイミングからノートオンNOTE−ONを、エンベロープ波形の最大値からオンベロシティVEROCITYを、検出された音高からキーコードKCをそれぞれ適切な形式に変換して出力する。このようにして、楽音合成に必要となる情報が音源回路18に供給される。
【0035】
次に、音源回路18では、波形発生部72が、波形WAVEにしたがった波形信号を、キーコードKCにしたがった音高で、さらにオンベロシティVEROCITYにしたがった振幅で生成し、これを閉ループ回路60における加算器61、62に供給する。これにより、波形信号は、励振信号として閉ループ回路60を循環する。
一方、遅延時間設定部73は、キーコードKCおよびベンド量BENDにしたがって閉ループ回路60における遅延時間DLYを決定し、これとLPF63、66の遅延時間とを考慮しつつ、遅延回路68の遅延時間DLY1および遅延回路65の遅延時間DLY2を定め、これらを分配する。
また、ダンプ係数算出部74は、コントロールチェンジCONT−CGおよび遅延量DLYから、閉ループ回路60における1巡あたりの減衰量を求め、この減衰量から乗算係数を求める。そして、この乗算係数gに基づき乗算係数g1、g2がそれぞれ分配器75によって乗算器67、64に分配される。
【0036】
このため、閉ループ回路60に循環する励振信号は、発生楽音の音高および演奏者による操作子への操作量にしたがって1巡あたりの遅延時間が制御されるとともに、エンベロープの単位時間あたりの減少値および1巡あたりの遅延時間にしたがって1巡あたりの減衰量が制御されることとなる。したがって、この実施例によれば、波形発生部72により生成した波形が、撥弦により実際に発生した楽音と同様に減衰し、さらに、この減衰には、演奏操作子の操作量も反映されるので、違和感なく自然に楽音合成をすることが可能となる。
【0037】
(変形例)
なお、この実施例では次のような変形も可能である。
▲1▼ 閉ループ回路60から出力される楽音信号のエンベロープ波形を検出するとともに、このエンベロープ波形と、ピックアップ10により入力した楽音信号のエンベロープ波形とを比較して、この比較結果が同じになるように、閉ループ回路60における1巡あたりの遅延時間および減衰量を制御するようにしても良い。すなわち、閉ループ回路60から出力される楽音信号のエンベロープ波形をフィードバック制御しても良い。この構成によれば、合成された楽音を、実際に発音された楽音に、より近づけることが可能となる。
【0038】
▲2▼ 上述した実施例では、閉ループ回路60における1巡あたりの遅延時間および減衰量を、ギターを例にとり、撥弦による楽音のエンベロープ波形の時間的変化を用いて制御したが、本願はこれに限られない。例えば、鍵盤楽器における鍵の押圧力信号(アフタータッチ)をエンベロープ波形に代えて与え、この時間変化を検出して、閉ループ回路60の各部を制御する構成としても良い。
【0039】
▲3▼ 閉ループ回路60における制御対象として、1巡あたりの遅延時間および減衰量とともに、フィルタの周波数特性を加えても良い。そして、例えば、エンベロープの絶対値レベルが大きいほど、あるいは変化(すなわち微分値、差分値)が大きいほど、フィルタの特性を開く(実施例でいえばLPF66、63のカットオフ周波数を上げる)構成としても良い。
【0040】
▲4▼ また、上述した実施例では、ピックアップ10によりギターの発音を入力する構成としたが、ギター以外の楽器でもあるいは音声でも勿論適用可能である。例えば、マイクロフォンによる入力や、他の音響信号発生装置・再生装置等からのライン入力によっても良い。その他、電子ドラム等の打撃センサの出力信号を入力しても良い。
【0041】
▲5▼ また、実施例では、入力した楽音信号の時間変化を示すものとしてエンベロープ波形の差分値を用いたが、本願はこれに限られない。例えば、入力した信号の周波数成分や、周波数特性等の時間的変化を検出しても良い。また、MIDI規格のデータを用いずに、エンベロープの差分値を示すデータを音源回路18に供給し、音源回路18が、このデータから閉ループ回路60での減衰率を計算する構成としても良い。
【0042】
▲6▼ 上述した実施例では、入力した信号を解析する構成と音源回路とを一体化したものとしたが、セパレートしたものであっても良い。例えば、図1におけるエンベロープ検出器12までをコントローラとして一体化し、その出力をMIDI信号として送出する一方、差分演算器14以降を音源装置として構成するなど考えられる。また、構成自体は、ハードウェアによるもののほか、マイクロコンピュータやDSP等によって構成して、かかる動作をソフトウェア的に行なっても良い。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したこの発明によれば、次のような効果がある。
生成した波形信号には、入力した発音信号あるいは振動信号と同様な減衰特性が付与されるので、演奏者は、この減衰特性を違和感なく制御することが可能となり、この際、減衰特性を個別に変化させる必要もない。特に、遅延回路の遅延時間と発音信号あるいは振動信号のレベルの時間変化とにしたがって乗算器の乗算係数が制御されるから、生成した波形は、演奏者による演奏操作にしたがった発音信号あるいは振動信号と同様に減衰する。したがって、演奏者固有の奏法による表現力を損なうことなく、楽音信号を合成することが可能となる。
【0044】
発音信号あるいは振動信号の単位時間毎のレベルの差分値と遅延回路の遅延時間とを乗算することによって、閉ループ回路における1巡あたりの減衰量が制御されるので、発音信号あるいは振動信号のレベルの時間変化にしたがった減衰特性を付与するのが容易となる。
乗算器の乗算係数は、発音信号あるいは振動信号の検出結果とともに、演奏操作子への操作量にしたがっても制御されるので、演奏者の演奏法をより反映した楽音合成をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による一実施例の構成を示すブロック図である。
【図2】同実施例におけるエンベロープ検出器の構成を示すブロック図である。
【図3】エンベロープ検出器における絶対値算出回路の構成を示すブロック図である。
【図4】同実施例における差分演算器の構成を示すブロック図である。
【図5】同実施例におけるMIDI変換器の構成を示すブロック図である。
【図6】同実施例における音源回路の構成を示すブロック図である。
【図7】音源回路におけるダンプ係数算出部の構成を示すブロック図である。
【図8】同実施例の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
10……ピックアップ(入力手段)、12……エンベロープ検出器(検出手段)、60……閉ループ回路(減衰手段)、64、67……乗算器、65、68……遅延回路、70……制御部(制御手段)、72……波形発生部(楽音信号生成手段)[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a tone synthesizer suitable for use in tone synthesis of a plucked string instrument.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a musical sound synthesizer that operates a model obtained by simulating a sounding mechanism of a natural musical instrument and thereby synthesizes a musical sound of the natural musical instrument. Among the musical tone synthesizers of this type, a low-pass filter and a multiplier that simulate the vibration loss of a string, and a delay circuit that simulates a propagation delay of the string are configured as a closed loop circuit to simulate a stringed instrument or the like. Are known.
On the other hand, conventionally, there is a guitar controller that converts a string vibration into, for example, a MIDI signal and outputs the converted signal. In addition, a sound source unit connected to the guitar controller generates a tone signal in accordance with the MIDI signal. Some guitar synthesizers do.
[0003]
There is also a synthesizer that combines such a guitar synthesizer with a tone synthesizer simulating a stringed instrument, and controls the output of a closed loop circuit in accordance with the envelope of the generated tone (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-133099). .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this technique, the decay rate of a musical tone generated by a playing operation such as a plucked string is not limited to the decay in a broader sense, and the change rate of the amplitude envelope is different from the decay rate and the change rate of the closed loop circuit. For example, actually, the sound is generated by the vibration of the strings, and the signal in the closed loop circuit is attenuated first, or vice versa, despite the output of the guitar controller. In other words, in the above technique, the closed loop circuit does not simulate the actual vibration loss and propagation delay of the string. For this reason, there is a problem that the synthesized musical tones give the player an uncomfortable feeling.
[0005]
Further, in the above technique, the player himself cannot change the characteristics of the closed loop circuit. If a configuration for directly changing this is considered, another operator (such as a pedal) for changing the characteristics of the closed loop circuit is required in addition to the performance operator on the guitar. In the performance in this case, there is a problem that the burden on the guitar player is significantly increased, and the expressive power of the player himself is impaired.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to be able to synthesize a tone signal without impairing the expressiveness of a player's unique playing style and without giving a sense of incongruity. To provide a simple tone synthesis device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides an input means for inputting a sound signal or a vibration signal according to a performance operation by a player, and a time change of the level of the sound signal or the vibration signal input by the input means.Minute, A waveform generating means for generating a waveform signal in accordance with a performance operation performed by a player or supplied performance information, and a closed loop including a delay circuit and a multiplier. A delay circuit for controlling the delay time of the delay circuit in accordance with a pitch of a musical tone to be generated, and a time change of the delay time and a level of a sound signal or a vibration signal detected by the detection means.MinuteControl means for controlling the multiplication coefficient of the multiplier in accordance with the above.
[0008]
According to the invention described in
According to the invention described in claim 3, according to claim 1ofIn the present invention, there is provided means for detecting an operation amount of the performance operator by the player, and the control means is configured to detect an operation amount of the performance operator according toMultiplication coefficient of the multiplierIs controlled.
[0009]
[Action]
According to the first aspect of the present invention, the sound signal or the vibration signal according to the performance operation by the player is input by the input means, and the detection means changes the level of the sound signal or the vibration signal with time.MinuteIs detected. The waveform generating means generates a waveform signal according to a performance operation by the player or the supplied performance information. This waveform signal is circulated through a closed loop including a delay circuit and a multiplier. At this time, the delay time of the delay circuit is controlled by the pitch of a musical tone to be generated, and the multiplier coefficient of the multiplier is determined by the delay time and the sound generation. Time change of signal or vibration signal levelMinuteAnd is controlled by
[0010]
According to the invention described in
According to the third aspect of the present invention, the detection result based on the sound signal or the vibration signal is used together with the operation amount of the performance operator.Multiplier multiplierIs controlled.
[0011]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1: Overall configuration of the embodiment
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of this embodiment. In this embodiment, a musical sound repelled by a music repelling device is input, and the musical sound signal is analyzed to obtain information on a time change of an envelope and the like, and from this information, a musical sound signal generated by a sound source is circulated to a closed loop circuit. And controls the closed loop circuit.
[0012]
In this figure, reference numeral 11 denotes an A / D converter, which converts a tone signal captured by the pickup 10 into a digital signal. The pickup 10 in this embodiment is typically attached to a plucked string instrument, for example, a guitar, and takes in a musical sound by a plucked string, and is provided corresponding to each string. The following blocks may be considered to be provided in parallel corresponding to the pickup, or may be considered to be processed by time division multiplexing.
[0013]
Next,
[0014]
[0015]
On the other hand,
[0016]
[0017]
Next, details of each unit in FIG. 1 will be described.
1-1: Envelope detector
First, the configuration of the
[0018]
1-1-1: Absolute value calculation circuit
Here, the absolute
[0019]
Accordingly, when the output of the A / D converter 11 is positive, the half adder 32 outputs 2SB to LSB indicating the actual value as it is, while the output of the A / D converter 11 is When the value is negative, a value obtained by adding (1) (carrying) "1" to the inverted value of each bit of 2SB to LSB is output. That is, the absolute value of the output from the A / D converter 11 is output. Since the output of the half adder 32 is (n-1) bits as it is, a bit of "0" indicating positive is added as the most significant bit MSB, and again as n bits, the addition in FIG. To be supplied to the
[0020]
Returning to FIG. In the
[0021]
1-2: Difference calculator
Next, the
[0022]
1-3: MIDI converter (control change)
Next, the
[0023]
In any case, the output of the
[0024]
1-4: tone generator circuit
The configuration of the
[0025]
The note-on
[0026]
The waveform generated by the
[0027]
The
[0028]
On the other hand, the delay times DLY1 and DLY2 in the
DLY = DLY1 + DLY2 + α1+ Α2
There is a relationship. That is, the delay
[0029]
Further, the multiplication coefficient g in the
Here, the control change CONT-CG is a difference value of the envelope, which is a value per sampling clock. Therefore, the product of the control time CONT-CG and the delay time DLY indicates an attenuation amount per round in the
(Equation 1)
[0030]
As a method of distribution, the distribution may be equally performed as a geometric mean, or one of them may be fixed and the other may be changed. Strictly speaking, since it is necessary to set the gain in consideration of the characteristics of the
[0031]
Here, the multiplication coefficient g will be further considered. Now, assuming that the delay time per round in the
(Equation 2)
Thus, the multiplication coefficient g may be set so that the following equation is satisfied.
(Equation 3)
[0032]
Needless to say, in this equation, the decay rate r indicates the decay rate per second.0 To convert the sampling frequency to f0 The following equation may be used.
(Equation 4)
[0033]
2: Operation of the embodiment
Next, the operation of this embodiment will be described. First, if a player or the like plays a string of a guitar or the like and a musical tone as shown in FIG. 8A is generated, the musical tone is converted into an electric signal by the pickup 10 and further converted by the A / D converter 11. It is converted to a digital signal. Then, the envelope waveform (see FIG. 8B) of the digitally converted signal and the rising portion thereof are extracted and detected by the
[0034]
On the other hand, the note-on
[0035]
Next, in the
On the other hand, the delay
Further, the dump coefficient calculation unit 74 obtains the attenuation amount per round in the
[0036]
Therefore, the excitation signal circulating through the
[0037]
(Modification)
In this embodiment, the following modifications are possible.
(1) The envelope waveform of the tone signal output from the
[0038]
{Circle around (2)} In the above-described embodiment, the delay time per loop and the amount of attenuation in the
[0039]
{Circle around (3)} As a control target in the
[0040]
{Circle around (4)} In the above-described embodiment, the configuration is such that the sound of the guitar is input by the pickup 10. However, it is needless to say that a musical instrument other than the guitar or a voice can be applied. For example, input by a microphone or line input from another acoustic signal generating device / reproducing device may be used. In addition, an output signal of a hit sensor such as an electronic drum may be input.
[0041]
{Circle around (5)} In the embodiment, the difference value of the envelope waveform is used to indicate the time change of the input tone signal, but the present invention is not limited to this. For example, a time component such as a frequency component of an input signal or a frequency characteristic may be detected. Alternatively, data indicating the difference value of the envelope may be supplied to the
[0042]
{Circle around (6)} In the above-described embodiment, the configuration for analyzing the input signal and the tone generator circuit are integrated, but may be separated. For example, it is conceivable that the components up to the
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention described above, the following effects can be obtained.
Since the generated waveform signal has the same attenuation characteristics as the input sound signal or vibration signal, the performerThis damping characteristicCan be controlled without discomfort, and in this case, there is no need to individually change the attenuation characteristics.In particular, since the multiplier coefficient of the multiplier is controlled according to the delay time of the delay circuit and the time change of the level of the sound signal or vibration signal, the generated waveform is generated by the sound signal or vibration signal according to the performance operation by the player. Attenuates in the same way as.Therefore, it is possible to synthesize a tone signal without deteriorating the expressive power of the player's unique playing style..
[0044]
Sound or vibration signalMultiply the level difference value per unit time by the delay time of the delay circuitBy this, per round in a closed loop circuitAttenuationIs controlled, so that the sound signal or vibration signalOf levelEasier to provide damping characteristics over time.
Multiplier multiplierIs controlled according to the operation amount of the performance operator together with the detection result of the sound signal or the vibration signal.How to playIt is possible to synthesize musical sounds that reflect more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an envelope detector in the embodiment.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an absolute value calculation circuit in the envelope detector.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a difference calculator according to the embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a MIDI converter in the embodiment.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a tone generator circuit in the embodiment.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a dump coefficient calculation unit in the tone generator circuit.
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.
[Explanation of symbols]
10 pickup (input means), 12 envelope detector (detection means), 60 closed loop circuit (attenuation means), 64, 67 multiplier, 65, 68 delay circuit, 70 control Section (control means), 72... Waveform generating section (musical sound signal generating means)
Claims (3)
前記入力手段により入力された発音信号あるいは振動信号のレベルの時間変化分を検出する検出手段と、
演奏者による演奏操作あるいは供給された演奏情報にしたがって波形信号を生成する波形発生手段と、
遅延回路および乗算器を含む閉ループを有し、この閉ループに前記波形信号を巡回させる閉ループ回路と、
発音すべき楽音の音高に応じて前記遅延回路の遅延時間を制御するとともに、この遅延時間と前記検出手段により検出された発音信号あるいは振動信号のレベルの時間変化分とに応じて前記乗算器の乗算係数を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする楽音合成装置。Input means for inputting a sound signal or a vibration signal according to a performance operation by a player;
Detecting means for detecting a time variation of the level of the input sound signal or vibration signal by said input means,
Waveform generating means for generating a waveform signal in accordance with a performance operation performed by a player or supplied performance information;
A closed loop circuit having a closed loop including a delay circuit and a multiplier, and causing the closed loop to circulate the waveform signal;
Controls the delay time of the delay circuit in response to the pitch of the to be sounded musical tone, the multiplier in accordance with the time variation of the level of the detected sound signal or vibration signal by the delay time and the detection means And a control means for controlling a multiplication coefficient of the musical tone.
前記制御手段は、前記差分値と前記遅延回路の遅延時間とを乗算することによって前記乗算器の乗算係数を算定する
ことを特徴とする請求項1記載の楽音合成装置。The detecting means is for calculating a difference value per unit time for the level of the sound signal or vibration signal input by the input means,
2. The musical sound synthesizer according to claim 1, wherein the control unit calculates a multiplication coefficient of the multiplier by multiplying the difference value by a delay time of the delay circuit.
前記制御手段は、演奏操作子への操作量にもしたがって前記乗算器の乗算係数を制御する
ことを特徴とする請求項1記載の楽音合成装置。Means for detecting the operation amount of the performance operator by the player,
2. The musical tone synthesizer according to claim 1, wherein said control means controls a multiplication coefficient of said multiplier according to an operation amount of a performance operator.
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