JP3594790B2 - ステレオ楽音発生方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、音源システムに利用可能なステレオ楽音発生方法及びそのその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステレオ出力を持つ電子楽器は、右側波形と左側波形のデータを２つ持ち、別々に発生させていた。又はモノラル波形データを２つの異なる周波数特性又は位相特性に変更して、右側と左側に別々に出力することによって、ステレオ楽音を発生させていた。
また遅延回路を用いてモノラル波形データの位相特性を変更制御して、右側と左側に別々に出力することによって、ステレオ楽音を発生させていた。同様なことは、波形読み出し音源において波形の読み出しスタートアドレスをずらすことで達成することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ステレオ出力のために右側波形と左側波形のデータを２つ持つ場合は、データ量がモノラル出力の２倍になり、多くの記憶容量を必要とする（音色毎に用意すれば更に多くなる）。また周波数特性や位相特性を変更するだけでは、聴感上自然なステレオ感が得られにくいといった欠点がある。更に遅延回路を用いた構成では、自然なステレオ感を得るためのパラメータを求めることは非常に困難であるといった問題があった。
【０００４】
本発明は従来技術の以上のような問題に鑑み創案されたもので、少ない記憶容量で自然なステレオ感が得られるステレオ楽音発生方法及びそのその装置を提供せんとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明に係るステレオ楽音発生方法は、２種以上のゆらぎ信号に基づき、モノラル楽音信号の振幅及び／又は周波数特性を加工して、２種以上の楽音を生成し、ステレオ楽音とすることを基本的特徴としている。
ここでゆらぎとは、自然界の音や楽器が持つ振幅及び周波数の微細変動成分である。楽音波形が持つ振幅の時間的変化から振幅エンベロープを取り去ると振幅のゆらぎが抽出でき、また楽音波形が持つ周波数の時間的変化から周波数エンベロープを取り去ると周波数のゆらぎが抽出できる。電子音の単調さを取り除き、自然音のように聴感上心地良い楽音を発生するためには、電子音の振幅の時間変動又は周波数の時間変動にゆらぎ成分を与える必要がある。
上記構成では、以上のゆらぎの性質を利用し、ゆらぎ信号に基づき、モノラル楽音信号の振幅及び／又は周波数特性を加工することで、自然な聴感を得ることができるようにすると共に、２種以上のゆらぎ信号に基づき、モノラル楽音信号の振幅及び／又は周波数特性を加工することで、２種以上の振幅や周波数の微細変動成分が加わった楽音を発生せしめることができ、例えば２種の楽音を発生せしめた場合は、右側波形と左側波形を夫々別々のスピーカ等から出力させることで、自然な感じのステレオ感が得られるようになる。もちろん３種以上の楽音を発生せしめ、モノラル楽音を、例えばサラウンドシステムのような多方から微細変動成分の加わった楽音を発する構成としても良いことは言うまでもない。
【０００６】
ゆらぎを生成するのに必要なパラメータは、分布特性と周波数特性と振幅特性であるが、これらのうち少なくとも１つを変えることで、２種以上のゆらぎ信号を発生せしめことができる。以上のようにしてできたゆらぎ信号に基づき、モノラル楽音信号の振幅及び／又は周波数特性を加工すれば、自然な感じのステレオ感が得られるようになる。
【０００７】
また請求項３のステレオ楽音発生装置の構成は、少なくとも楽音信号生成のために用いられる発振装置と、それによって生成された楽音信号の振幅を制御する振幅制御装置と、楽音信号の周波数特性を制御する周波数特性制御装置と、楽音を出力する楽音出力装置とを備える楽音を生成する構成を有すると共に、２種以上のゆらぎ信号を発生するゆらぎ信号発生装置を備えて、前記楽音を生成する構成のいずれか１つの構成又は複数の構成で生成されるモノラル楽音信号の振幅及び／又は周波数特性を、これらのゆらぎ信号に基づいて加工し、モノラルの前記楽音信号を２以上のステレオ楽音にして出力することを特徴としている。
即ち請求項１の方法の構成を、装置構成としたものであるが、２種以上のゆらぎ信号を発生するゆらぎ信号発生装置を備え、楽音を生成せしめる構成（即ち発振装置、振幅制御装置、周波数特性制御装置及び楽音出力装置を少なくとも有しており、必要に応じエフェクト装置を付加した構成）のうち、いずれか１つの構成又は複数の構成で生成されるモノラル楽音信号の振幅及び／又は周波数特性を、これらのゆらぎ信号に基づいて加工するとしたことに特徴があり、それによってモノラル楽音をステレオ楽音に変更することができるようになる。そのうち特に音色等に影響のある発振装置、振幅制御装置及び周波数特性制御装置のうちのいずれか１つの構成又はこれらの２つ以上の構成で生成されるモノラル楽音信号の振幅及び／又は周波数特性を、これらのゆらぎ信号に基づいて加工する構成とした場合は、他の装置に与える構成に比し、より自然な聴感が得られるようになる。
【０００８】
ゆらぎを生成するのに必要なパラメータは、分布特性と周波数特性と振幅特性であるが、上記ステレオ楽音発生装置の構成において、前記ゆらぎ信号発生装置を、分布特性を決定する乱数発生装置と周波数特性を制御するフィルタ等の周波数特性制御装置で構成した場合（本構成のゆらぎ信号発生装置は少なくともこの２つの構成を有している必要がある）、該乱数発生装置の初期設定を変えて２種以上のゆらぎ信号を発生せしめれば、ゆらぎ信号に基づき、モノラル楽音信号の振幅及び／又は周波数特性を加工することで、自然な感じのステレオ感を得ることができるのは、上述の場合と同様である。
【０００９】
更に前記ゆらぎ信号発生装置を、ゆらぎ信号を記録した記憶装置で構成することもできる。その場合、その読み出し位置を変えることで、２種以上のゆらぎ信号を発生せしめることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本願請求項３の発明に係るステレオ楽音発生装置の一実施形態につき説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るステレオ楽音発生装置が電子楽器に用いられた場合の全体の回路構成を示すブロック図である。
【００１１】
図１において、バス１００に、入力装置１１０と、表示装置１１１と、ゆらぎ信号発生装置１と、中央演算装置１１２と、記憶装置１１３と、発振装置１０１と、振幅制御装置１０２と、楽音の周波数特性制御装置１０３と、エフェクト装置１０４とが接続されており、該バス１００を介してこれらの間で制御信号、アドレス信号及びデータのやり取りを行う。
【００１２】
前記入力装置１１０は、パネルインターフェースを介して接続された制御指示用の各種パネルスイッチと、演奏者の演奏によるキー情報を入力するキーボードと、ＭＩＤＩ入力装置と、ペダルと、更にその他のスイッチやボリュームを有する構成であり、また後述するように必要に応じて入力用パネルスイッチとなるパネルディスプレイが該装置構成の一部となることもある。
【００１３】
前記表示装置１１１は、パネルインターフェースを介して接続され、電子楽器の各種の設定状態等を表示し、且つ必要に応じて前記入力装置１１０の入力構成を兼ねる入力用パネルスイッチとなるパネルディスプレイで構成されている。
【００１４】
前記中央演算装置１１２は、全体の制御と演算処理を行うセントラルプロセッシングユニットＣＰＵで構成される。例えばその制御信号の一部は、分布特性設定のために、該中央演算装置１１２から発せられて、後述するゆらぎ信号発生装置１の乱数発生装置に与えられることになる。
【００１５】
前記記憶装置１１３は、プログラムや後述する分布テーブル等のデータを記憶せしめておくＲＯＭ及び一時的に必要なデータや係数等を記憶せしめておくＲＡＭ或いはフラッシュメモリカードやハードディスクドライブ等の外部記憶装置で構成されている。
【００１６】
前記発振装置１０１は、鋸歯状波を与える低周波発信器を備え、楽音波形を生成する波形生成手段の構成として発振回路となるデジタルコントロールドオシレータを有する音源ＬＳＩの構成からなる。前記入力装置１１０のＭＩＤＩ情報や記憶装置１１３から出力される演奏情報と、更に後述するゆらぎ信号発生装置１から出力されるゆらぎ信号に基づき、音程を持った波形信号を出力する。
【００１７】
前記振幅制御装置１０２は、楽音信号の増幅を行いながら、振幅エンベロープジェネレータにより振幅エンベロープを与えるデジタルコントロールドアンプリファイアを有する上記音源ＬＳＩで構成され、上記ＭＩＤＩ情報及び演奏情報とゆらぎ信号に基づいて、ラウドネス、エンベロープ、トレモロ、パンニング等の振幅の加工を行う。
【００１８】
前記周波数特性制御装置１０３は、上記楽音波形のうち不必要な倍音成分を取り除くデジタルフィルタで構成され、上記ＭＩＤＩ情報及び演奏情報とゆらぎ信号に基づいて、周波数特性の加工を行う。該構成は、上記音源ＬＳＩの一部として構成していても良い。
【００１９】
前記エフェクト装置１０４は、サウンドプロセッサやデジタルシグナルプロセッサで構成され、楽音信号にリバーブ、コーラス、ディストーション、フランジャ、フェーザ、ディレイ等の各種音響効果を付加する機能を有し、上記ＭＩＤＩ情報及び演奏情報に基づいて、楽音信号のこれらの加工を行う。
【００２０】
本構成では、更にデジタル／アナログ変換装置１１４とステレオ・オーディオ装置１１５を有しており、上記エフェクト装置１０４で加工の行われた楽音信号を、デジタル／アナログ変換装置１１４でデジタルからアナログの楽音信号に変換し、増幅器及びスピーカ等を有するステレオ・オーディオ装置１１５より音声信号として出力する。
【００２１】
以上の構成では、発振装置１０１から出力された波形信号が、振幅制御装置１０２と、周波数特性制御装置１０３で加工されて楽音信号となる。この楽音波形はエフェクト装置１０４によって加工され、デジタル／アナログ変換装置１１４でＤ／Ａ変換された後、ステレオ・オーディオ装置１１５によって楽音として発音される。上述のように、これらの各装置は中央演算装置１１２で制御され、その状態は、表示装置１１１によってユーザが確認できるように表示される。そして本構成では、２種のゆらぎ信号を発生するゆらぎ信号発生装置１を備えており、図２に示すように、前記振幅制御装置１０２（及び／又は発振装置１０１）の構成にで生成されるモノラル楽音信号の振幅（及び／又は周波数特性）を、これらのゆらぎ信号に基づいて加工し、モノラル楽音信号をステレオ楽音にして出力する構成としている。
【００２２】
図３は、上記ゆらぎ信号発生装置１の詳細構成を示すブロック図である。同図に示すように、ゆらぎ信号発生装置１は、乱数発生装置１０と、ゆらぎ信号の周波数特性制御装置１１と、ゆらぎ信号の振幅制御装置１２とを有しており、これらの構成は専用ＬＳＩの構成で構成されている（又は上記中央演算装置及び記憶装置１１３とこれらの装置構成で稼働するゆらぎ発生用プログラム及びデジタルフィルタで構成しても良い）。以上の構成は、ゆらぎの生成にとって、分布特性と周波数特性と振幅特性のパラメータが必要であることと関係している。そのため、これらの各パラメータは、中央演算装置１１２によって指定されることになる。
【００２３】
上記乱数発生装置１０は、ある分布特性を持つ乱数を発生させるもので、分布テーブルを用いる構成の他、分布特性を持った乱数を記憶装置に持つ構成も考えられるが、本構成では、前者の構成を用いている。図４は、分布テーブルを用いる本実施形態の場合の構成を示している。同図に示すように、Ｍ系列ノイズ発生装置１０ａで一様な乱数を発生させ、テーブル変換によって、分布特性を持った乱数を発生せしめる。本構成では、中央演算装置１１２から分布特性指定信号（該信号は入力装置１１０から与えられるパラメータを根拠に中央演算装置１１２で決定される）を入力したセレクタ１０ｂでＮ種類の分布テーブル１０ｃの中から１の分布テーブルを選択することで、選択された分布テーブルに従ってテーブル変換が行われる。このテーブル変換では、選択されたテーブル上に持つアドレスを、一様に発生せしめられた上記乱数で指定し、そのアドレスに対応するテーブル上のデータを、新たな乱数として発生する。上記Ｍ系列ノイズ発生装置１０ａは、分布特性の一様なノイズを発生する構成であるが、他の一様乱数発生手段であっても構わない。
【００２４】
図５は、上記分布テーブル１０ｃについての詳細説明図である。同図に示すように、該テーブルは前記記憶装置１１３のＲＯＭ上に展開されており、この構成では、一例として、０から１５までのアドレスを有し、これらの各アドレスに対応するデータをストアした状態を示している。データは−３〜３までの値があり、前記Ｍ系列ノイズ発生装置１０ａで発生せしめられた一様な乱数に基づきアドレスが一様にアクセスされると、その度数分布は下記表１及び図６に示すような分布特性となる。
【００２５】
【表１】

【００２６】
自然界の音や生楽器のゆらぎ信号の分布特性は正規分布に似ている。またそうでないものも正規分布カーブを簡単に変形すれば、かなり似てくる。そこで本構成で用いられる分布特性の種類は、図７のように近似させている。同図（ａ）は、正規分布カーブである。同図（ｂ）（ｃ）は、同図（ａ）のカーブの頂点を左にずらしたものである。同様にして右にずらしたものでも良い。
【００２７】
前記周波数特性制御装置１１は、デジタルフィルタで構成され、乱数発生装置１０によって発生せしめられた乱数を中央演算装置１１２によって指定された周波数に加工する。
【００２８】
自然界の音や生楽器のゆらぎ信号の周波数特性はローパスフィルタの特性に似ている。そこで本構成で制御される周波数特性の種類は、図８のように近似させている。同図に示すように、（ａ）（ｂ）（ｃ）の順にフィルタのカットオフ周波数が低くなっている。
【００２９】
ゆらぎ信号の分布特性の種類とゆらぎ信号の周波数特性の種類が３つずつでも、それらの組み合わせは９通りあるので、９種類のゆらぎ信号を選択できるようになる。
【００３０】
前記振幅制御装置１２は、振幅エンベロープジェネレータにより振幅エンベロープを与えるデジタルコントロールドアンプリファイアで構成され、周波数特性制御装置１１によって加工された乱数を、中央演算装置１１２によって指定された振幅特性に加工する。ここでいう振幅特性とは、楽音波形に対するゆらぎ信号のデプス（深さ）と、ゆらぎ信号の時間的な振幅の変化を意味する。
【００３１】
以上のようにしてゆらぎ信号を２種類（右側用と左側用）生成し、これらのゆらぎ信号に基づいて、前記振幅制御装置１０２において右側と左側の楽音の振幅制御信号を加工する。同様にして、音程制御を行う前記発振装置１０１に対し、違うゆらぎ信号に基づいて、右側と左側の楽音信号の周波数特性に加工を加えても良い。或いは、ゆらぎ信号に基づいて、上記両装置構成で生成されるモノラル楽音信号の振幅及び周波数特性を加工しても良い。これによって発振装置１０１からモノラル楽音信号が出力されても、右側と左側に与えるゆらぎ信号を変えれば、ステレオ信号を得ることができるし、またゆらぎの特性上、出力される楽音は、自然な聴感のものが得られる。更に、ゆらぎ信号発生装置１の構成は、上記構成以外にも、ゆらぎ信号を記録した記憶装置で構成することもできる。その場合、その読み出し位置を変えることで、２種以上のゆらぎ信号を発生せしめることが可能となる。
【００３２】
以上の本発明の構成は、上述した従来のステレオ装置の構成に相容れない性質のものではなく、これらの構成と組み合わせて用いることで、より自然な感じで且つステレオ効果の高い楽音を出力させることが可能となる。
【００３３】
また本発明の構成は、２種類の出力だけのステレオ出力だけでなく、３出力以上のステレオ出力、即ちサラウンド出力にも応用が可能である。図９に示すように、出力させたい数だけ異なるゆらぎ信号を発生させ、これらのゆらぎ信号に基づき、所定の装置で生成されるモノラル楽音信号の振幅及び／又は周波数特性を、加工することで達成できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述した本発明の構成によれば、モノラルの楽音からステレオ楽音を発生させることができるので、ステレオ楽音を得ようとする場合に、波形データの記憶容量を軽減することが可能になる。そればかりか、ステレオ楽音を得るのにゆらぎ信号を付加しているので、より自然なステレオ感が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るステレオ楽音発生装置が電子楽器に用いられた場合の全体の回路構成を示すブロック図である。
【図２】本構成におけるゆらぎ信号の付加構成を示すブロック図である。
【図３】ゆらぎ信号発生装置の詳細構成を示すブロック図である。
【図４】分布テーブルを用いる本実施形態の場合の乱数発生装置のブロック図である。
【図５】分布テーブルについての詳細説明図である。
【図６】乱数発生度数分布の特性を示すグラフである。
【図７】乱数発生度数の分布特性の種類を示すグラフである。
【図８】ゆらぎ信号の周波数特性の種類を示すグラフである。
【図９】ゆらぎ信号の別の付加構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ゆらぎ発生装置
１０ 乱数発生装置
１０ａ Ｍ系列ノイズ発生装置
１０ｂ セレクタ
１０ｃ 分布テーブル
１１ ゆらぎ信号の周波数特性制御装置
１２ ゆらぎ信号の振幅制御装置
１００ バス
１０１ 発振装置
１０２ 振幅制御装置
１０３ 楽音の周波数特性制御装置
１０４ エフェクト装置
１１０ 入力装置
１１１ 表示装置
１１２ 中央演算装置
１１３ 記憶装置
１１４ デジタル／アナログ変換装置
１１５ ステレオ・オーディオ装置

Claims (5)

1. ２種以上のゆらぎ信号に基づき、モノラル楽音信号の振幅及び／又は周波数特性を加工して、２種以上の楽音を生成し、ステレオ楽音とすることを特徴とするステレオ楽音発生方法。
2. 請求項１記載のステレオ楽音発生方法において、ゆらぎを生成するのに必要な分布特性と周波数特性と振幅特性のうち少なくとも１つを変えて２種以上のゆらぎ信号を発生せしめ、これらのゆらぎ信号に基づき、モノラル楽音信号の振幅及び／又は周波数特性を加工することを特徴とする請求項１記載のステレオ楽音発生方法。
3. 少なくとも楽音信号生成のために用いられる発振装置と、それによって生成された楽音信号の振幅を制御する振幅制御装置と、楽音信号の周波数特性を制御する周波数特性制御装置と、楽音を出力する楽音出力装置とを備える楽音を生成する構成を有すると共に、２種以上のゆらぎ信号を発生するゆらぎ信号発生装置を備えて、前記楽音を生成する構成のいずれか１つの構成又は複数の構成で生成されるモノラル楽音信号の振幅及び／又は周波数特性を、これらのゆらぎ信号に基づいて加工し、モノラルの前記楽音信号を２以上のステレオ楽音にして出力することを特徴とするステレオ楽音発生装置。
4. 請求項３記載のステレオ楽音発生装置において、前記ゆらぎ信号発生装置を、少なくとも乱数発生装置と周波数特性制御装置で構成し、該乱数発生装置の初期設定を変えて２種以上のゆらぎ信号を発生せしめることを特徴とする請求項３記載のステレオ楽音発生装置。
5. 請求項３記載のステレオ楽音発生装置において、前記ゆらぎ信号発生装置を、ゆらぎ信号を記録した記憶装置で構成し、その読み出し位置を変えて２種以上のゆらぎ信号を発生せしめることを特徴とする請求項３記載のステレオ楽音発生装置。

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