JP3589382B2 - 楽音信号生成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波形データに基づいて楽音信号を生成する楽音信号生成装置に関し、特に時間の経過に伴って音色が変化する楽音信号を生成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、波形メモリに記憶された波形データに基づいて楽音信号を生成する楽音信号生成装置が知られている。この楽音信号生成装置においては、波形データは、例えば、楽器音をマイクロフォンを用いてアナログ波形信号に変換し、このアナログ波形信号を例えばパルスコード変調（ＰＣＭ）することによって作成される。より詳しくは、波形データは、アナログ波形信号を所定周波数でサンプリングし、量子化し、更に符号化することによって作成される。従って、波形データは、デジタルのサンプリングデータの集合で構成されている。そして、楽音信号生成装置は、発音指示に応じて波形メモリから波形データを読み出し、この波形データに基づいて楽音信号を生成する。
【０００３】
ところが、この楽音信号生成装置では、発音時間に応じた量の波形データを波形メモリに記憶しておく必要があるので、波形データの量が膨大になるという問題がある。そこで、楽器音波形の一部分に対応する波形データ（以下、「ループ波形データ」という）だけを用意しておき、このループ波形データを繰り返し読み出すことにより楽音信号を生成する方法が開発されている。この方法によれば、従来の楽音信号生成装置に較べ、波形メモリに記憶すべき波形データの量を大幅に少なくできる。
【０００４】
しかしながら、上記方法では、ループ波形データの読み出しが、その最後尾から先頭に移る際に波形の連続性が阻害される場合が多い。そこで、この連続性を確保するために、従来、種々の工夫がなされている。例えば、特公昭６４−７３９９号公報には、クロスフェードミックスという技術が開示されている。この技術は、波形データから所定範囲αの波形データを切り出し、この切り出された波形データの最後尾から所定範囲β（β＜α）の波形データに減衰特性の関数で重み付けを施し、これと、該切り出された波形データに先行する波形データであって上記所定範囲βと同じ範囲の波形データに増加特性の関数で重み付けしたものを合成してループ波形データを作成するというものである。
【０００５】
また、特公平８−２３７５３号公報には、波形データから所定範囲の波形データを切り出し、その前半部を増加関数で重み付けし、後半部を減少関数で重み付けし、これらを合成してループ波形データを作成する技術が開示されている。この技術によれば、リピート波形での先頭と最後尾が常に同じ振幅になるので、ループ波形データの読み出しが、その最後尾から先頭に移る際であっても連続性が確保される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記何れの技術においても、発音開始から終了までの間は同一のループ波形データが繰り返して読み出されるだけであるので、発音の途中で音色を変化させることはできない。一方、ユーザは発音途中で音色を変化させたいという要望を持っている。このような要望に応えるために、従来の楽音信号生成装置はフィルタを有している。そして、上記ループ波形データの繰り返し読み出しによって生成された楽音信号を、このフィルタでフィルタリングすることにより音色を変化させるようになっている。
【０００７】
ところで、フィルタによる音色変化は、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ等といったフィルタのタイプを選択したり、カットオフ周波数、レゾナンス等といったフィルタに供給するパラメータを変化させることにより実現できる。しかし、フィルタのタイプやパラメータの種類には限度があるので、実現可能な音色変化にも限界がある。また、フィルタを構成するためのハードウェア及び／又はソフトウェアが必要であるので、楽音信号生成装置の構成が複雑になり、しかも高価になる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、フィルタを用いなくてもバラエティに富んだ音色変化を行わせるための楽音信号を簡単に生成でき、しかも安価な楽音信号生成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の楽音信号生成装置は、
複数の音色の夫々に対応する複数の元波形データを記憶する波形データメモリと、
該波形データメモリに記憶された複数の元波形データの中から、楽音信号の生成に使用するための複数の元波形データを加工用波形データとして選択する選択手段と、
該選択手段で選択された複数の加工用波形データを、それらの混合比率を時間の経過に連れて順次変化させながら混合することにより混合波形データを生成する混合手段と、
該混合手段から順次得られる混合波形データにクロスフェード処理を行い、以てループ波形データを生成するループ波形データ生成手段と、
該ループ波形データ生成手段で順次生成されたループ波形データに基づき楽音信号を生成する楽音信号生成手段、とを備えている。
【００１０】
上記波形データメモリは、例えばリードオンリメモリ（以下、「ＲＯＭ」という）で構成できる。また、上記選択手段、混合手段、ループ波形データ生成手段及び楽音信号生成手段は、例えば、デジタルシグナルプロセッサ（以下、「ＤＳＰ」という）や中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）といったプロセッサの処理によって構成することができる。なお、これらは、ハードウェアで構成することができることは勿論である。
【００１１】
本発明の楽音信号生成装置は、複数の元波形データの中から選ばれた複数の加工用波形データを、それらの混合比率を時間の経過に連れて順次変化させながら混合し、この混合された波形データにクロスフェード処理を行ってループ波形データを生成し、この生成されたループ波形データに基づいて楽音信号を生成する。従って、時間の経過に伴って混合比率が変化することにより音色が変化するので、フィルタを用いなくても音色を変化させることができる。
【００１２】
前記選択手段は、外部からの楽音データに基づいて、前記波形データメモリに記憶された複数の元波形データの中から、楽音信号の生成に使用するための複数の元波形データを加工用波形データとして選択するように構成できる。上記「外部からの楽音データ」には、例えば発音又は消音及びその際の音高を指定するための音高データ、音の強さを指定するためのタッチデータ、音色を選択するための音色データ、エフェクトの種類を指定するためのエフェクトデータ等が含まれる。
【００１３】
なお、上記選択手段に加えて、データ入力手段を更に設け、このデータ入力手段から複数の加工用波形データを直接選択するように構成してもよい。この構成によれば、複数の加工用波形データは、外部からの楽音データによって選択される他、ユーザが直接選択することもできるので、より使い勝手に優れた楽音信号生成装置を提供できる。
【００１４】
また、前記混合手段は、外部からの楽音データに基づいて、前記選択手段で選択された複数の加工用波形データの混合形態を決定するように構成できる。ここで、「混合形態」とは、例えば図５（Ａ）〜（Ｅ）に示すような、複数の加工用波形データの混合の仕方をいう（詳細は後述する）。この構成によれば、単純に或る音色から他の音色に変化するのではなく、外部からの楽音データに応じて音色変化の仕方が変わるので、音色変化に多様性を持たせることができる。なお、図５には２つの加工用波形データＡ及びＢを混合する場合の例が示されているが、本発明は３つ以上の加工用波形データを混合するように構成してもよい。
【００１５】
また、前記混合手段は、外部からの楽音データに基づいて、前記選択手段で選択された複数の加工用波形データの混合形態を決定するように構成できる。ここで「混合比率を変化させる速度」とは、所定の割合で混合された混合波形データに基づく音色から他の割合で混合された混合波形データに基づく音色に変化するまでの時間をいう。この構成によれば、外部からの楽音データに応じて音色の変化速度が変わるので、独特の音楽効果が得られる。
【００１６】
また、本発明に係る楽音信号生成装置は、
前記選択手段によって選択された複数の加工用波形データの夫々について、楽音信号の生成に使用される範囲を指定する範囲指定手段と、
該範囲指定手段で指定された範囲の波形データを各加工用波形データの中から抽出する抽出手段、とを更に備え、
前記混合手段は、該抽出手段で抽出された複数の波形データを、それらの混合比率を時間の経過に連れて順次変化させながら混合することにより混合波形データを生成するように構成できる。
【００１７】
上記範囲指定手段は、上記選択手段で選択された複数の加工用波形データの夫々の一部分を指定する。従って、この範囲指定手段の指定により音色及びループ波形データの長さが決定される。この範囲指定手段は、例えばユーザが直接操作することによって範囲を指定するデータ入力装置によって構成できる。この構成によれば、波形データメモリに記憶されている各元波形データの任意の一部分の波形データに基づいてループ波形データを作成することができるので、音づくりの自由度が増大する。
【００１８】
また、本発明に係る楽音信号生成装置は、クロスフェードカーブ設定手段を更に有し、前記ループ波形データ生成手段は、該クロスフェードカーブ設定手段で設定されたクロスフェードカーブを用いてクロスフェード処理を行うように構成できる。ここでクロスフェードカーブとは、上掲した特公平８−２３７５３号公報に示されているように、波形データを増加関数で重み付けするフェードイン処理及び波形データを減少関数で重み付けするフェードアウト処理を行う際の振幅の変化を表すカーブをいう。このクロスフェードカーブとしては、例えば直線、２次曲線、その他の種々の曲線を用いることができる。
【００１９】
この構成によれば、混合手段で複数の加工用波形データを混合する際のみならず、ループ波形データ生成手段でクロスフェード処理を行う際にも波形データの混合形態を変化させることができるので、更に音色変化に多様性を持たせることができる。
【００２０】
また、本発明に係る楽音信号生成装置は、
前記混合手段で生成された混合波形データに基づいて生成される波形の特性を設定する波形特性設定手段と、
該波形特性設定手段で設定された特性を有するように該混合波形データに所定の処理を施す波形処理手段、とを更に備えて構成できる。
【００２１】
上記波形特性設定手段としては、例えばフィルタパラメータを設定するパラメータ設定装置を用いることができる。また、波形処理手段としては混合波形データにフィルタ処理を施すためのプロセッサを用いることができる。この構成によれば、フィルタ処理が施された波形データに基づいて楽音信号が生成されるので、この楽音信号生成装置で生成される楽音信号に、更にフィルタをかけなくてもフィルタをかけたのと同様の効果が生じる。また、楽音信号をフィルタリングするフィルタ手段を設ける必要がないので、装置を安価に構成できる。
【００２２】
更に、本発明に係る楽音信号生成装置は、
ノイズ波形データを生成するノイズ波形生成手段と、
前記ループ波形データ生成手段で生成されたループ波形データに該ノイズ波形生成手段で生成されたノイズ波形データを混合するノイズ混合手段、とを更に有し、
前記楽音信号生成手段は、該ノイズ混合手段によってノイズ波形データが混合されたループ波形データに基づき楽音信号を生成するように構成できる。この構成によれば、ループ波形データの繰り返し読み出しに起因する聴感上の音色の周期性を減少させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る楽音信号生成装置について、図面を参照しながら説明する。なお、この楽音信号生成装置では、選択手段、混合手段、ループ波形データ生成手段及び楽音信号生成手段は夫々ＤＳＰの処理により構成されているものとする。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る楽音信号生成装置の構成を示すブロック図である。この楽音信号生成装置は、ＤＳＰ１０、波形データメモリ１１、制御データ生成部１２及びデータ入力装置１３により構成されている。なお、データ入力装置１３はオプションである。また、ＤＳＰ１０は、元波形データ選択部１００、抽出部１０１、混合部１０２、ループ波形データ生成部１０３及び楽音信号生成部１０４により構成されている。
【００２５】
波形データメモリ１１は、例えばＲＯＭで構成されている。なお、この波形データメモリ１１は、ＲＯＭに限らずランダムアクセスメモリ（以下、「ＲＡＭ」という）で構成できる。波形データメモリ１１としてＲＡＭを用いる場合は、初期状態、例えば電源投入やリセット操作の直後に、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＩＣメモリ等といった外部記憶装置から元波形データを波形データメモリ１１にロードするように構成すればよい。
【００２６】
この波形データメモリ１１に記憶される元波形データは、音の波形信号を例えばＰＣＭ方式を用いて符号化することにより作成される。この場合、各元波形データは、複数のサンプリングデータＰ_ｉ（但し、ｉ＝０，１，２，・・・，ｎ）で構成される。なお、上記符号化は、ＰＣＭ方式に限らず、ＤＰＣＭ方式、ＡＤＰＣＭ方式、その他種々の符号化方式によって行うことができる。
【００２７】
また、波形データメモリ１１には、複数の異なる楽器の音及び各楽器の異なる音域の音に対応する複数の元波形データが記憶される。更に、波形データメモリ１１には、上記楽器音の元波形データに加えて、ノイズ、動物の鳴き声、自然界で発生される音、人工的に生成された音、その他の種々の音に対応する複数の元波形データを記憶することができる。この波形データメモリ１１の中の各元波形データは、ＤＳＰ１０からの波形アドレスによって指定される。
【００２８】
ＤＳＰ１０は、外部からの楽音データに基づいて、波形データメモリ１１から元波形データを読み出し、これに基づいてデジタル楽音信号を生成する。外部からの楽音データには、上述したように、音色データ、音高データ、タッチデータ、エフェクトデータ等が含まれる。この楽音データは、例えば、この楽音信号生成装置が適用された装置（例えば電子楽器の鍵盤や操作パネル、ＭＩＤＩ機器、シーケンサ、コンピュータ等）から供給される。
【００２９】
このＤＳＰ１０で生成されたデジタル楽音信号は、例えば図示しないＤ／Ａ変換器へ供給される。そして、Ｄ／Ａ変換器でアナログ楽音信号に変換され、更に増幅器で増幅されてスピーカに供給される。これにより、スピーカから楽音が生成される。ＤＳＰ１０の各構成要素については後に詳述する。
【００３０】
制御データ生成部１２は、外部からの楽音データに基づいて、ＤＳＰ１０の各構成要素を制御するための制御データを生成する。この制御データ生成部１２は、入力された楽音データの全ての組み合わせに対する制御データを記憶したテーブルで構成されている。
【００３１】
図２は、上記テーブルの入力として使用される楽音データの一例を示す。図２中、音色データは、例えばピアノ、オルガン、ギター、シンセサイザ等といった楽器音の音域毎の音色を表す音色番号により構成されている。音高データは、Ｃ_１、Ｃ_１♯、Ｄ_１等といった各音名に対応するノートナンバ及び該ノートナンバの発音又は消音を指示するデータにより構成されている。タッチデータは、例えば最強打、中強打、中打等を表すベロシティ値により構成されている。エフェクトデータは、例えばホールリバーブ、コーラス、トレモロ等といった音響効果の種類を表すデータにより構成されている。
【００３２】
図３は、上記テーブルから出力される制御データの一例を示す。この制御データには、音色指定データＤＴ、波形位置指定データＤＰ、波形幅指定データＤＷ、混合制御データＤＭ、クロスフェード制御データＤＣ、ループ回数制御データＤＲ、変化スピード制御データＤＶ及びキーオフ制御データＤＫが含まれる。
【００３３】
音色指定データＤＴは、複数の音色の夫々に対応する複数の元波形データの種類と音色変化の順番を指定するために使用される。以下では、元波形データを英大文字で、この元波形データに対応する音色を英小文字で夫々表す。例えば、図３中の「１．Ａ→Ｂ」は、元波形データＡ及びＢを指定し、音色ａから音色ｂに変化させることを表す。同様に、「４．Ａ→Ｂ→Ｃ→Ａ」は、元波形データＡ、Ｂ及びＣを指定し、音色ａ、音色ｂ、音色ｃと変化させ、最後に音色ａに戻ることを表す。音色指定データＤＴは、当該音色に対応する元波形データが記憶されている波形メモリ１１の先頭アドレス及び最後尾アドレスで構成されている。この音色指定データＤＴは、ＤＳＰ１０の元波形データ選択部１００に供給される。
【００３４】
波形位置指定データＤＰは、ループ波形データの作成に使用される元波形データの中心位置を指定するために使用される。例えば、図３中の「１．１／１０」は、元波形データ全体の１／１０の位置を中心位置として元波形データを抽出することを表し、「２．２／１０」は、元波形データ全体の２／１０の位置を中心位置として元波形データを抽出することを表す。波形位置指定データＤＰは、波形データメモリ１１の波形アドレスで構成されている。この波形位置指定データＤＰは、ＤＳＰ１０の抽出部１０１に供給される。
【００３５】
波形幅指定データＤＷは、楽音信号の生成に使用される元波形データの範囲（一部分）を指定するために使用される。例えば、図３中の「１．５０」は、上記元波形データの中心位置から前後５０個のサンプリングデータを抽出することを表し、「２．１００」は、上記元波形データの中心位置から前後１００個のサンプリングデータを抽出することを表す。この抽出されたサンプリングデータを、以下「加工用波形データ」という。このように、波形幅指定データＤＷは、サンプリングデータ数で構成されている。この波形幅指定データＤＷは、ＤＳＰ１０の抽出部１０１に供給される。
【００３６】
混合制御データＤＭは、混合形態を決定するために使用される。例えば、図３中の「１．Ｙ＝Ｘ」は、２つの加工用波形データを混合する際に、式Ｙ＝Ｘで表される直線で各加工用波形データに重み付けすることを表し、「２．Ｙ＝２Ｘ」は、２つの加工用波形データを混合する際に、式Ｙ＝２Ｘで表される直線で各加工用波形データに重み付けすることを表す。この混合制御データＤＭは、ＤＳＰ１０の混合部１０２に供給される。
【００３７】
クロスフェード制御データＤＣは、ループ波形データを生成する際のクロスフェードカーブを指定するために使用される。例えば、図３中の「１．Ｙ＝ａＸ」は、クロスフェードカーブを直線とすることを表し、「２．Ｙ＝ｂＸ」は、クロスフェードカーブを２次曲線とすることを表す。このクロスフェード制御データＤＣは、ＤＳＰ１０のループ波形データ生成部１０３に供給される。
【００３８】
ループ回数制御データＤＲは、ループ波形データ生成部１０３で生成された混合波形データの繰り返し読み出し回数を決定するために使用される。例えば、図３中の「１．無限」は、ループ波形データを無限回読み出して楽音信号の生成を継続することを表し、「２．１回」は、ループ波形データを１回だけ読み出して楽音信号生成を終了することを表す。このループ回数制御データＤＲは、楽音信号生成部１０４に供給される。
【００３９】
変化スピード制御データＤＶは、音色変化のスピード、即ち、音色指定データＤＴで指定された音色変化が完了するまでの時間を指定するために使用される。例えば、図３中の「１．１ｍｓｅｃ」は、１ミリ秒で音色変化が完了することを表し、「２．５ｍｓｅｃ」は、５ミリ秒で音色変化が完了することを表す。この変化スピード制御データＤＶは、楽音信号生成部１０４に供給される。
【００４０】
キーオフ制御データＤＫは、キーオフのイベントが発生した場合に、消音するまでのループ波形データの読み出し回数を指定するために使用される。例えば、図３中の「１．ループ４回でキーオフ」は、キーオフイベントが発生してからループ波形データを４回読み出した後に消音するすることを表し、「２．ループ６回でキーオフ」は、キーオフイベントが発生してからループ波形データを６回読み出した後に消音するすることを表す。このキーオフ制御データＤＫは、楽音信号生成部１０４に供給される。
【００４１】
図１において、データ入力装置１３は、ユーザが任意のデータを入力するための装置であり、例えばテンキー、アップダウンスイッチ、ジョグダイヤル等で構成される。なお、この楽音信号生成装置が電子楽器その他の装置に適用される場合は、該電子楽器等の操作パネルに設けられたデータ入力装置を、このデータ入力装置１３として用いることができる。このデータ入力装置１３は、ユーザが上述した制御データを直接入力するために使用される。この場合、上記テーブルからの制御データは使用されない。
【００４２】
次に、図４のフローチャートを参照しながら、本発明の実施の形態１に係る楽音信号生成装置の動作について説明する。以下では、音色ａから音色ｂに変化する場合を主体に考える。
【００４３】
楽音信号生成装置は、図示しない外部装置から発音指令を受け取ると、先ず、初期化処理を行う（ステップＳ１０）。この初期化処理では、変化スピード制御データＤＶで指定された時間内に音色変化を完了するためには、各混合波形データ（図５に示したｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４及びｔ_５の各混合波形データ）を何回繰り返して実行したらよいかが算出される。この算出結果は、ＤＳＰ１０内部に設けられたリピート回数レジスタ（図示しない）に記憶される。
【００４４】
次いで、楽音信号発生に使用するための元波形データが選択される（ステップＳ１１）。この処理は元波形データ選択部１００において行われる。即ち、元波形データ選択部１００は、制御データ生成部１２からの音色指定データＤＴに従って、波形データメモリ１１から複数の元波形データを選択する。
【００４５】
例えば、音色指定データＤＴが「１」（図３参照）であれば、この元波形データ選択部１００は、変更前の音色ａに対応する元波形データＡと変更後の音色ｂに対応する元波形データＢとを選択する。より具体的には、この音色指定データＤＴに含まれる、元波形データＡが記憶されている波形メモリ１１の先頭アドレス及び最後尾アドレス、並びに元波形データＢが記憶されている波形メモリ１１の先頭アドレス及び最後尾アドレスがＤＳＰ１０内部に設けられた波形アドレスレジスタ（図示しない）に記憶される。
【００４６】
次いで、楽音信号生成に使用される加工用波形データが抽出される（ステップＳ１２）。この処理は抽出部１０１において行われる。即ち、抽出部１０１は、上記元波形データ選択部１００で選択された各元波形データから、制御データ生成部１２からの波形位置指定データＤＰ及び波形幅指定データＤＷに従って、楽音信号生成に使用される範囲の波形データ（具体的にはサンプリングデータ）を抽出する。この抽出された波形データは、以下、加工用波形データとして使用される。
【００４７】
より詳しくは、上記波形アドレスレジスタに格納されている元波形データＡの先頭アドレスから最後尾アドレスまでが波形位置指定データＤＰに従って按分され、中心位置アドレスが求められる。次いで、該中位置アドレスから波形幅指定データＤＷで指定された範囲内に在るサンプリングデータが取り出され、ＤＳＰ１０内部に設けられた波形データバッファ（図示しない）に格納される。元波形データＢについても、同様にしてサンプリングデータが取り出され、波形データバッファに格納される。
【００４８】
次いで、波形混合処理が行われる（ステップＳ１３）。この処理は混合部１０２において行われる。即ち、混合部１０２は、上記波形データバッファに格納された複数の加工用波形データを入力し、制御データ生成部１２からの混合制御データＤＭに従って、混合波形データを生成する。この混合波形データは、ＤＳＰ１０内部に設けられた混合波形データバッファ（図示しない）に記憶される。この混合波形データの生成については、後に、幾つかの混合形態を例に挙げながら詳細に説明する。
【００４９】
次いで、クロスフェード処理が行われる（ステップＳ１４）。この処理はループ波形データ生成部１０３において行われる。即ち、ループ波形データ生成部１０３は、制御データ生成部１２からのクロスフェード制御データＤＣに従って、混合部１０２からの混合波形データにクロスフェード処理を施し、ループ波形データを生成する。このクロスフェード処理は、上掲した特公平８−２３７５３号公報に示された方法で行うことができる。この際、クロスフェードカーブは、制御データ生成部１２からのクロスフェード制御データに従って決定される。このループ波形データ生成部１０３で生成されたループ波形データは、ＤＳＰ１０内部に設けられたループ波形データバッファ（図示しない）に記憶され、実際の楽音信号生成に供される。
【００５０】
次いで、楽音信号生成処理が行われる（ステップＳ１５）。この処理は、楽音信号生成部１０４において行われる。即ち、楽音信号生成部１０４は、上記ループ波形データバッファに記憶されているループ波形データを読み出し、以てデジタル楽音信号を生成する。この楽音信号生成部１０４の構成及び動作は周知である。
【００５１】
次いで、リピート回数は終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１６）。即ち、上記初期化処理（ステップＳ１０）で算出され、リピート回数レジスタに格納されているリピート回数分だけの楽音信号生成処理（ステップＳ１５の処理）が終了したかどうかが調べられる。ここで、終了していないことが判断されると、シーケンスはステップＳ１５に戻って上述したと同様の処理が行われる。
【００５２】
一方、終了したことが判断されると、次いで、全ての混合波形データに基づく楽音信号生成処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１７）。即ち、図５のｔ_１からｔ_５までの混合波形データに基づく楽音信号生成処理が終了したかどうかが調べられる。ここで、終了していないことが判断されると、混合比率が変更され（ステップＳ１８）、シーケンスはステップＳ１３へ戻る。これにより、ｔ_１→ｔ_２→ｔ_３→ｔ_４→ｔ_５といった具合に各混合波形データに基づく楽音信号生成が順次行われる。これにより、時間の経過に連れてその混合比率を順次変化させながら元波形データを混合し、この混合された元波形データに基づいて楽音信号を生成するという機能が実現されている。
【００５３】
上記ステップＳ１７で、全ての混合波形データに基づく楽音信号生成処理が終了したことが判断されると、次いで、全ての音色変化に対応する処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ１９）。例えば、音色指定データＤＴが「１」の場合は、音色ａから音色ｂへ変更する処理が終了したかどうかが調べられる。音色指定データＤＴが「４」の場合は、音色ａ→音色ｂ→音色ｃ→音色ａと順次変更する処理が終了したかどうかが調べられる。
【００５４】
このステップＳ１９で、全ての音色変化に対応する処理が完了していないことが判断されると、シーケンスはステップＳ１１に戻り、次の音色変化を行わせるための元波形データが選択される（ステップＳ１１）。例えば、音色指定データＤＴが「４」の場合は、音色ａ→音色ｂの音色変更処理が終了したら、音色ｂ→音色ｃの音色変更を行うために、音色ｂ及び音色ｃに対応する元波形データが選択される。そして、以下同様の処理が繰り返される。
【００５５】
上記ステップＳ１９で、音色変化数に対応する処理が終了したことが判断されると、指定ループ回数の処理が終了したかどうかが調べられる（ステップＳ２０）。即ち、制御データ生成部１２からのループ回数制御データＤＲで指定された回数の処理が終了したかどうかが調べられる。ここで、指定ループ回数の処理が終了していないことが判断されると、ステップＳ１１へ戻り、再度同様の処理が行われる。一方、指定ループ回数の処理が終了したことが判断されると、楽音信号生成処理は終了する。
【００５６】
なお、ループ回数制御データＤＲで「１．無限」が指定されると、このステップＳ２０の処理でＹＥＳと判断されることはない。この場合、図示は省略したが、キーオフ制御データＤＫによって楽音信号生成処理の終了が制御される。即ち、ステップＳ１１〜Ｓ２０の繰り返し実行中に消音を指定する音高データが外部から制御データ生成部１２に供給されると、キーオフ制御データＤＫ中のループ回数が、上記ステップＳ２０における指定ループ回数として用いられる。その他の処理内容は、上述した処理と同じである。これにより、消音指示に伴って楽音信号生成が終了する機能が実現されている。
【００５７】
次に、上記ステップＳ１３で行われる波形混合処理、つまり混合部１０２における混合波形データの生成の様子を、図５を参照しながら更に詳細に説明する。ここで、各混合波形データが生成される順序は、ｔ_１→ｔ_２→ｔ_３→ｔ_４→ｔ_５とする。また、図５中の矩形で囲った部分は元波形データが混合される様子を概念的に示しており、１つの矩形の横軸（Ｘ軸）はサンプリングポイントｉ（時間と考えることもできる）、縦軸（Ｙ軸）はサンプリングデータの振幅である。
【００５８】
混合部１０２は、制御データ生成部１２からの混合制御データＤＭに従って、図５（Ａ）〜（Ｅ）の何れかを選択する。図５（Ａ）は、全サンプリングポイントにおいて同じ割合で２つの加工用波形データＡ及びＢが混合される場合の例である。即ち、ｔ_１では全てが加工用波形データＡで成る混合波形データが生成される。ｔ_２では全サンプリングポイントにおいて７５％の振幅を有する加工用波形データＡと全サンプリングポイントにおいて２５％の振幅を有する加工用波形データＢとで成る混合波形データが生成される。以下同様に、ｔ_３では５０％の加工用波形データＡと５０％の加工用波形データＢとで成る混合波形データが生成され、ｔ_４では２５％の加工用波形データＡと７５％の加工用波形データＢとで成る混合波形データが生成される。最後に、ｔ_５では全てが加工用波形データＢで成る混合波形データが生成される。
【００５９】
各混合波形データの生成は、更に具体的には、次のような演算を行うことにより実現されている。例えば図５（Ａ）のｔ_２の場合を例にとると、先ず加工用波形データＡに含まれる最初のサンプリングデータに定数０．７５が乗算されると共に、加工用波形データＢに含まれる最初のサンプリングデータに定数０．２５が乗算され、各乗算結果が加算されて混合波形データの最初のサンプリングデータが生成される。以下同様の処理が全サンプリングデータに対して行われる。
【００６０】
これより、最初は全てが加工用波形データＡであるが、時間の経過に連れて加工用波形データＡの混合比率が増加すると共に加工用波形データＢの混合比率が減少し、最終的には全てが加工用波形データＢになるように変化する混合波形データが生成される。この場合、加工用波形データＡ及び加工用波形データＢは、常に一定の割合で混合されるので、これらに基づいて作成されたループ波形データを繰り返し読み出すことにより音を生成しても、聴感上の音色の周期性は発生しない。
【００６１】
また、図５（Ｂ）は、サンプリングポイントが大きくなるに連れて加工用波形データＡの割合をリニアに増加させ、加工用波形データＢの割合をリニアに減少させながら、両加工用波形データＡ及びＢを混合する場合の例である。即ち、ｔ_１では全てが加工用波形データＡで成る混合波形データが生成される。ｔ_２ではサンプリングポイントが増加するに連れて１００％から５０％にリニアに減少する振幅を有する加工用波形データＡとサンプリングポイントが増加するに連れて０％から５０％にリニアに増加する振幅を有する加工用波形データＢとで成る混合波形データが生成される。以下同様に、ｔ_３では振幅が７５％から２５％にリニアに減少する加工用波形データＡと２５％から７５％にリニアに増加する加工用波形データＢとで成る混合波形データが生成され、ｔ_４では振幅が５０％から０％にリニアに減少する加工用波形データＡと５０％から１００％にリニアに増加する加工用波形データＢとで成る混合波形データが生成される。最後に、ｔ_５では全てが加工用波形データＢで成る混合波形データが生成される。
【００６２】
各混合波形データの生成は、更に具体的には、次のような演算を行うことにより実現されている。例えば図５（Ｂ）のｔ_２の場合を例にとると、各サンプリングポイントを変数Ｘとする式Ｙ＝−αＸ＋βにより求められる係数Ｙと加工用波形データＡに含まれる最初のサンプリングデータとが乗算されると共に、式Ｙ＝αＸにより求められる係数Ｙと加工用波形データＢに含まれる最初のサンプリングデータとが乗算され、各乗算結果が加算される。これにより、混合波形データの最初のサンプリングデータが生成される。以下同様の処理が全サンプリングデータに対して行われる。ここで、αは加工用波形データＡの減少率（加工用波形データＢの増加率）であり、βは加工用波形データの初期振幅である。
【００６３】
これより、上記と同様に、加工用波形データＡから加工用波形データＢに徐々に変化する混合波形データが生成される。この場合、各加工用波形データに基づいて作成されたループ波形データを繰り返し読み出すことにより音を発生すると、聴感上の音色の周期性が発生する。
【００６４】
上記図５（Ｂ）に示した例におけるαは正の所定値である。βは混合波形データの種類（時刻）により変化し、ｔ_２では「０」、ｔ_３では「０．２５」、ｔ_４では「０．５」である。上式におけるαは任意の値とすることができる。例えば、図２（Ｃ）は、αを上記図２（Ｂ）より大きい値にした場合の例を示す。また、図２（Ｄ）は、αを負の値にした場合の例を示す。これらの場合、βの値も任意に決定できる。
【００６５】
また、以上は加工用波形データＡと加工用波形データＢとの混合比率をリニアに変化させる場合の例であるが、この混合比率は、例えば図２（Ｅ）に示すように、任意の曲線に従って変化するように構成できる。
【００６６】
ループ波形データ生成部１０３で生成されたループ波形データは、上記楽音信号生成部１０４によって繰り返し読み出される。従って、時間が経過するに連れて、読み出されるループ波形データはｔ_１→ｔ_２→ｔ_３→ｔ_４→ｔ_５と変化し、加工用波形データＡの成分が多い混合波形データから加工用波形データＢの成分が多い混合波形データに順次変化するので、該楽音信号生成手段によって生成される楽音信号も、音色ａの成分が多い信号から音色ｂの成分が多い信号に変化することになる。
【００６７】
なお、以上では、制御データは全てテーブルから得られるものとして説明したが、上記各制御データは、データ入力装置１３から入力することもできる。この場合、ユーザは、自分の感性に合致する音色変化を直接指示することができるという利点がある。
【００６８】
また、以上では、１つの音色から他の１つの音色へ変化させる場合について説明したが、１つの音色から他の１つの音色へ変化し、該音色から更に他１つの音色に変化するように構成できる。更に、複数の音色が混合された混合音色から他の１つの音色又は他の混合音色に変化するように構成することもできる。
【００６９】
（実施の形態２）
この実施の形態２に係る楽音信号生成装置は、上述した実施の形態１に係る楽音信号生成装置の機能に加え、混合波形データをフィルタリング処理する機能を更に備えている。
【００７０】
図６は本発明の実施の形態２に係る楽音信号生成装置の構成を示すブロック図である。この楽音信号生成装置は、ＤＳＰ１０に特性変更部１０５が更に設けられている点、制御データとして波形特性制御データＤＦが追加されている点、及びＤＳＰ１０の処理としてフィルタ処理（ステップＳ３０）が追加されている点が、実施の形態１と異なっている。なお、上記実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付し、説明は省略又は簡略化する。
【００７１】
特性変更部１０５は、混合波形データバッファに格納されている混合波形データに、制御データ生成部１２からの波形特性制御データＤＦに従って、フィルタ処理を施す。この特性変更部１０５でフィルタ処理が施された混合波形データは、ループ波形データ生成部１０３に供給される。
【００７２】
制御データ生成部１２を構成するテーブルには、音色指定データＤＴ、波形位置指定データＤＰ、波形幅指定データＤＷ、混合制御データＤＭ、クロスフェード制御データＤＣ、ループ回数制御データＤＲ、変化スピード制御データＤＶ及びキーオフ制御データＤＫの他に、波形特性制御データＤＦが含まれている。
【００７３】
波形特性制御データＤＦの一例を図６に示す、この波形特性制御データＤＦは、混合波形データに施すフィルタリング処理の種類を指定するためのに使用される。例えば、図６中の「１．ハイパスフィルタ」は、混合波形データから低周波成分を除去する処理を施すことを表し、「２．ローパスフィルタ」は、混合波形データから高周波成分を除去する処理を施すことを表し、「３．バンドパスフィルタ」は、混合波形データから低周波成分及び高周波成分を除去する処理を施すことを表す。なお、波形特性制御データＤＦには、上記フィルタの種類の他に、各フィルタのカットオフ周波数やレゾナンスを指定するためのデータを含むように構成することもできる。
【００７４】
次に、図８のフローチャートを参照しながら、本発明の実施の形態２に係る楽音信号生成装置の動作について説明する。
【００７５】
ステップＳ１０〜Ｓ１３の各処理は、実施の形態１のそれと同じである。ステップＳ１３で波形混合処理が行われることにより混合波形データバッファに混合波形データが得られると、次いで、フィルタ処理が行われる（ステップＳ３０）。この処理は、特性変更部１０５において行われる。即ち、特性変更部１０５は、混合波形データバッファに格納されている混合波形データに、波形特性制御データＤＦに従ったフィルタ処理を行う。これにより、フィルタリングされた混合波形データが混合波形データバッファに得られる。次いで、ステップＳ１４〜Ｓ２０の処理が行われる。これらの各処理は、実施の形態１のそれらと同じである。
【００７６】
以上説明したように、この実施の形態２に係る楽音信号生成装置によれば、フィルタ処理が施された混合波形データに基づいて楽音信号が生成されるので、本楽音信号生成装置で生成された楽音信号に更にフィルタをかける必要がない。
【００７７】
（実施の形態３）
この実施の形態３に係る楽音信号生成装置は、上述した実施の形態１に係る楽音信号生成装置の機能に加え、ループ波形データにノイズを加える機能を備えている。
【００７８】
図９は本発明の実施の形態３に係る楽音信号生成装置の構成を示すブロック図である。この楽音信号生成装置は、ＤＳＰ１０にノイズ波形生成部１０６及びノイズ混合部１０７が更に設けられている点、制御データとしてノイズ種類指定データＤＮ及び混合レベル制御データＤＬが追加されている点、並びにＤＳＰ１０の処理としてノイズ混合処理（ステップＳ４０）が追加されている点が、実施の形態１と異なっている。なお、上記実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付し、説明は省略又は簡略化する。
【００７９】
ノイズ波形生成部１０６は、ノイズ種類指定データＤＮに従ってノイズ波形データを生成する。このノイズ波形生成部１０６は、所定の計算式に従ってノイズ波形データを生成するように構成してもよいし、ノイズ波形を例えばＰＣＭ方式を用いて符号化することによりノイズ波形データを生成するように構成してもよい。更には、所定の音の特定の帯域だけを通過させることによりノイズ波形データを生成するように構成してもよい。本実施の形態３では、ＰＣＭ方式を用いて符号化することにより作成されたノイズ波形データが波形データメモリ１１に格納されており、このノイズ波形生成部１０６は、波形データメモリ１１からノイズ波形データを取り出す機能を有するものとする。このノイズ波形生成部１０６で生成されたノイズ波形データは、ノイズ混合部１０７に供給される。
【００８０】
ノイズ混合部１０７は、ループ波形データバッファに格納されているループ波形データと、上記ノイズ波形生成部１０６で生成されたノイズ波形データとを混合する。ループ波形データとノイズ波形データとの混合比率は、制御データ生成部１２からの混合レベル制御データＤＬによって決定される。
【００８１】
制御データ生成部１２を構成するテーブルには、音色指定データＤＴ、波形位置指定データＤＰ、波形幅指定データＤＷ、混合制御データＤＭ、クロスフェード制御データＤＣ、ループ回数制御データＤＲ、変化スピード制御データＤＶ及びキーオフ制御データＤＫの他に、ノイズ種類指定データＤＮ及び混合レベル制御データＤＬが含まれている。
【００８２】
ノイズ種類指定データＤＮの一例を図１０に示す。このノイズ種類指定データＤＮは、ノイズ波形の種類を指定するために使用される。例えば、図１０中の「１．ホワイトノイズ」は、ホワイトノイズを生成することを表し、「２．ピンクノイズ」は、ピンクノイズを生成することを表す。このノイズ種類指定データＤＮは、ノイズ波形生成部１０６に供給される。
【００８３】
混合レベル制御データＤＬは、ループ波形データに混合するノイズ波形データの割合を指定するために使用される。例えば、図１０中の「１．１：２」は、ループ波形データのレベルを２／３、ノイズ波形データのレベルを１／３に調整して混合することを表し、「２．１：４」は、ループ波形データのレベルを４／５、ノイズ波形データのレベルを１／５に調整して混合することを表す。
【００８４】
次に、図１１のフローチャートを参照しながら、本発明の実施の形態３に係る楽音信号生成装置の動作について説明する。なお、この実施の形態２では、ホワイトノイズをＰＣＭ方式で符号化したノイズ波形データ及びピンクノイズをＰＣＭ方式で符号化したノイズ波形データが、予め波形データメモリ１１に格納されているものとする。
【００８５】
楽音信号生成装置は、図示しない外部装置から発音指令を受け取ると、先ず、初期化処理を行う（ステップＳ１０）。この初期化処理では、実施の形態１の場合と同様に、各混合波形データの繰り返し実行回数が算出され、リピート回数レジスタに記憶される。加えて、ノイズ種類指定データＤＮに対応するノイズ波形データが波形データメモリ１１から読み出され、ＤＳＰ１０内部に設けられたノイズ波形データバッファ（図示しない）に格納される。
【００８６】
以下、ステップＳ１１〜Ｓ１４の各処理は、実施の形態１のそれと同じである。ステップＳ１４でクロスフェード処理が行われることにより、ループ波形データバッファにループ波形データが得られると、次いで、ノイズ混合処理が行われる（ステップＳ４０）。この処理は、ノイズ混合部１０７において行われる。即ち、ノイズ混合部１０７は、ループ波形データバッファに格納されているループ波形データのレベルとノイズ波形データバッファに格納されているノイズ波形データのレベルとを、制御データ生成部１２からの混合レベル制御データＤＬに従った割合となるように調整し、その後これら両波形データを混合する。これにより、ノイズが混合されたループ波形データがループ波形データバッファに得られる。次いで、ステップＳ１５〜Ｓ２０の処理が行われる。これらの各処理は、実施の形態１のそれらと同じである。
【００８７】
以上説明したように、この実施の形態３に係る楽音姿勢性装置によれば、複数の元波形データの混合形態によってはループ波形データの繰り返し読み出しに原因する聴感上の音色の周期性が生じるが、この聴感上の音色の周期性を目立たなくさせることができる。
【００８８】
なお、この実施の形態３に係る楽音信号生成装置に、上述した実施の形態２のフィルタリング機能を付加してもよい。
【００８９】
以上説明した各実施の形態では、ループ波形データの長さは波形位置指定データＤＰ及び波形幅指定データＤＷによって一意的に決定されるように構成されているが、例えば図１２に示すように、時間の経過に伴ってループ波形データの長さが変化するように構成できる。この構成によれば、音色が小刻みに変化するので、ピッチ変化によるビブラートのような音楽効果が、音色変化によって実現される。
【００９０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、フィルタを用いなくても音色が変化する楽音信号を簡単に生成できる楽音信号生成装置を安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る楽音信号生成装置の電気回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る楽音信号生成装置で使用される楽音データの種類を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る楽音信号生成装置で使用される制御データの種類を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る楽音信号生成装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１に係る楽音信号生成装置における波形データの混合の様子を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る楽音信号生成装置の電気回路の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る楽音信号生成装置で使用される制御データの種類を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る楽音信号生成装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３に係る楽音信号生成装置の電気回路の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る楽音信号生成装置で使用される制御データの種類を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る楽音信号生成装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の他の実施の形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ ＤＳＰ
１１ 波形データメモリ
１２ 制御データ生成部
１３ データ入力装置
１００ 元波形データ選択部
１０１ 抽出部
１０２ 混合部
１０３ ループ波形データ生成部
１０４ 楽音信号生成部
１０５ 特性変更部
１０６ ノイズ波形生成部
１０７ ノイズ混合部

Claims (8)

1. 複数の音色の夫々に対応する複数の元波形データを記憶する波形データメモリと、
   該波形データメモリに記憶された複数の元波形データの中から、楽音信号の生成に使用するための複数の元波形データを加工用波形データとして選択する選択手段と、
   該選択手段で選択された複数の加工用波形データをサンプリングポイントに対応する混合比率でサンプリングポイント毎に混合することにより混合波形データを生成し、かつ、前記サンプリングポイントと前記混合比率との対応を時間の経過に連れて変化させる混合手段と、
   該混合手段から順次得られる混合波形データにクロスフェード処理を行い、以てループ波形データを生成するループ波形データ生成手段と、
   該ループ波形データ生成手段で順次生成されたループ波形データに基づき楽音信号を生成する楽音信号生成手段、
   とを備えた楽音信号生成装置。
2. 前記選択手段は、外部からの楽音データに基づいて、前記波形データメモリに記憶された複数の元波形データの中から、楽音信号の生成に使用するための複数の元波形データを加工用波形データとして選択する請求項１に記載の楽音信号生成装置。
3. 前記混合手段は、外部からの楽音データに基づいて、前記選択手段で選択された複数の加工用波形データの混合形態を決定する請求項１又は請求項２に記載の楽音信号生成装置。
4. 前記混合手段は、外部からの楽音データに基づいて、前記混合比率を変化させる速度を決定する請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の楽音信号生成装置。
5. 前記選択手段によって選択された複数の加工用波形データの夫々について、楽音信号の生成に使用される範囲を指定する範囲指定手段と、
   該範囲指定手段で指定された範囲の波形データを各加工用波形データの中から抽出する抽出手段、とを更に備え、
   前記混合手段は、該抽出手段で抽出された複数の波形データを、前記サンプリングポイントと前記混合比率との対応が時間の経過に連れて変化する混合比率でサンプリングポイント毎に混合することにより混合波形データを生成する請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の楽音信号生成装置。
6. クロスフェードカーブ設定手段を更に有し、前記ループ波形データ生成手段は、該クロスフェードカーブ設定手段で設定されたクロスフェードカーブを用いてクロスフェード処理を行う請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の楽音信号生成装置。
7. 前記混合手段で生成された混合波形データに基づいて生成される波形の特性を設定する波形特性設定手段と、
   該波形特性設定手段で設定された特性を有するように該混合波形データに所定の処理を施す波形処理手段、
   とを更に備えた請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の楽音信号生成装置。
8. ノイズ波形データを生成するノイズ波形生成手段と、
   前記ループ波形データ生成手段で生成されたループ波形データに該ノイズ波形生成手段で生成されたノイズ波形データを混合するノイズ混合手段、とを更に有し、
   前記楽音信号生成手段は、該ノイズ混合手段によってノイズ波形データが混合されたループ波形データに基づき楽音信号を生成する請求項１乃至７の何れか１項に記載の楽音信号生成装置。

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