JP3660125B2 - 電子楽器の音像定位感制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子楽器の音像定位感制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子楽器は一般的に自然楽器に比べて表現力が不足し、特にピアノなどは生ピアノの持つ表現力と比べると、電子楽器などの表現力はかなり劣るのが現状である。これは音量のダイナミックレンジ、音色の変化の複雑さ、発音ピッチの微妙なずれ等が原因であり、これらを忠実に再現することがなかなか難しい。そのように表現力が絶対的に不足する電子楽器にあって、自然楽器にないような演奏者の心を表現できるパラメータを増やすことにより、電子楽器をより表現力のあるものにしたいという要請があった。
【０００３】
しかし従来の電子楽器には、そのような発想に立脚したものがほとんどなく、自然楽器の表現力を分析して各種パラメータを取り出し、それを忠実に再現しようとするものが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者が、今回電子楽器の新たな表現方法の一つとして、キータッチによる音像の定位感、特に音像の距離感を制御できないかとのテーマを得たが、従来技術にはそのようなテーマに則したものは全くなかった。
【０００５】
ここで、音像の定位とは、通常音の到来方向（音源の方向、音の聞こえてくる方向）を言うが、音の距離感も人間の耳は聞き分けることができるため、音像の定位の制御を行う場合、距離感を調整できるようにするものもあってしかるべきである。そのような音像の距離感を制御できる構成をあげれば、次のようになる。
【０００６】
特開昭５４−１０９４０２号には、音像が定位した所から直接聴取者に届く音（以下直接音という）の他、直接音より遅延されて音場内の種々の方向より聴取者に伝搬される音（以下間接音という）についても、定位させる構成が示されている。即ち該構成では、遅延回路を含む音像定位装置を、通常の音像定位装置に並列させて設け、１つの入力に対し、直接音を定位させると共に、間接音を上記遅延回路を含む音像定位装置により定位させている。
【０００７】
また特公平２−６０２００号は、複数の入力に対し、夫々が違った残響効果が付加されるように、複数の遅延手段を直列接続し、初段の遅延手段と後段の少なくとも１つの遅延手段に、入力信号を供給する構成としている。それによって聴取者にとって、広がり感や奥行き感のある残響効果を得ている。
【０００８】
しかしこれらは、キータッチによる音像の距離感を制御ものではなく、上記要請にそうものではなかった。
【０００９】
また前者の構成では、実際に聞こえる状態に近づけようと、どうしても時間的にずれて到達する間接音の数を増やさなければならず、そのために、遅延回路を含む音像定位装置の数を、その間接音の数だけ増やす必要があり、装置が大がかりとなり、コストも増大するという問題がある。
【００１０】
さらに後者の構成では、複数の音の定位を考慮したという点ではある程度自然な音像の定位感は得られるが、夫々の音の定位に直接音と間接音を考慮していないため、実際に聞こえる状態の音像の方向感及び距離感が得にくく、不自然な感じを与えることは否めないといった問題があった。
【００１１】
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、自然楽器にはない演奏表現方法として、キータッチにより、発音源が遠くにあったり近くにあったりするように聞こえる効果を得ることが可能であり、これを使用することにより不足気味であった電子楽器の表現力を補おうとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明に係る電子楽器の音像定位感制御装置の構成は、
１つのキーオン情報に基づき、複数の楽音発生チャンネルに対して、波形読出アドレスやエンベロープ係数を含む制御パラメータを転送し、発音開始を指示する制御手段と、
任意の楽音波形を記憶する波形記憶手段と、
制御手段から転送され複数の楽音発生チャンネルに割り振られた制御パラメータに基づき、上記波形記憶手段からの楽音波形データの読出を行ってフィルタ処理を行うと共に、この波形データにエンベロープの付与を行って楽音信号を生成する楽音信号生成手段と、
該楽音信号生成手段で楽音発生チャンネル毎に生成された楽音信号に基づいて楽音を発生する楽音発生手段と
を少なくとも有しており、
前記制御手段は、前記１つのキーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づき、アサインされた楽音発生チャンネル毎に実質異なるタイミングにて発音が開始されるように、楽音信号生成手段に対する制御パラメータの転送を行うと共に、アサインされた各楽音発生チャンネルの高調波成分を異ならせるように制御する
ことを基本的特徴としている。
【００１３】
上記構成では、キーオンディレイ処理とフィルタ処理により、距離の近い遠いによる音像の定位感が得られるようにするものであり、その構成の特徴として、楽音信号生成手段から出力された楽音信号に対して、従来のように遅延回路を通すのではなく、楽音信号生成手段から出力される楽音信号が既に遅延されていることにある。そのような制御を制御手段により行う場合、イニシャルタッチが強くなるにつれ、音像定位がより近くになるように、各楽音発生チャンネルの発音タイミング及びフィルタ係数を設定することで行う。そのうち各楽音発生チャンネルの発音タイミング設定を行う構成については、１つのキーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づき、アサインされた楽音発生チャンネル毎に実質異なるタイミングにて発音が開始されるよう、制御手段が制御する。その制御方法としては、制御手段自身がタイマ制御によって夫々のチャンネル毎に発音開始を指示する場合と、楽音信号生成手段に転送する制御パラメータに、発音開始の時間的な指示を含む場合とが考えられる。
【００１４】
上記イニシャルタッチ情報に基づく発音開始タイミングの制御に関しては、そのイニシャルタッチが強ければ、直接音を発生させるチャンネルでは早く発音が開始され（ディレイは短い）、またそれが弱ければ、逆に該直接音発生チャンネルでは遅く発音が開始される（その分ディレイが長くなる）ように制御する。一方、反射音である間接音に関しては、主に音場となるホールの形状や大きさによって決まるものであるため、該間接音を発生させるチャンネルにおける発音タイミングは、イニシャルタッチに左右されることはほとんどない。従って、間接音に関しては、イニシャルタッチに応じて発音タイミングをずらす必要はほとんどない。もちろん間接音も変化をつけるためにずらしても良い。
【００１５】
また上記イニシャルタッチが強い場合、発音される楽音には高調波が多く含まれ、また逆にそれが弱い場合は、楽音に含まれる高調波は少なくなる。従って、本構成では、１つのキーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づき、制御手段により、楽音信号生成手段におけるアサインされた楽音発生チャンネル毎に高調波成分を異ならせるように制御することとした。すなわち、イニシャルタッチが弱いほど、楽音信号生成手段におけるフィルタ処理で高い周波数成分をカットすることになる。これは、直接音を発生させる楽音発生チャンネルでも、間接音を発生させる１乃至複数の楽音発生チャンネルでも、同じであり、夫々のチャンネルでイニシャルタッチ情報に応じてフィルタ係数を変更し、これらのフィルタ特性を制御して、そのような調整を行えばよい。
【００１６】
さらに本構成は、ステレオ出力ができる構成、たとえばＬ／Ｒステレオ出力ができる構成とし、Ｌ／Ｒ夫々複数の楽音発生チャンネルを使用して夫々異なる時間ずれを持たせることで、より臨場感のある楽音を発生させるようにすることもできる。そのような構成を実現しようとする場合、前記制御手段は出力系列を指定する制御パラメータを含み、少なくとも２つ以上の出力系列に夫々２つ以上の楽音発生チャンネルを使用して発音開始を指示するようにすれば良い。
【００１７】
なお、ＣＰＵなどで構成される制御手段自身がタイマ制御によって夫々のチャンネル毎に発音開始を指示することも可能であるが、その場合は負荷が大きくなって、他の処理に支障を来すことがある。その負荷を軽減するための構成としては、制御手段自身によるタイマ制御ではなく、楽音信号生成手段に転送する制御パラメータに、発音開始の時間的な指示を含むような構成とすればよい。そのような構成としては、制御手段が、複数の楽音発生チャンネルに、制御パラメータを転送する際に、複数チャンネルに同時に転送を行い、且つ制御パラメータとして、エンベロープ値を略０とすることが可能なフェイズを有するエンベロープを形成できるエンベロープ係数と、当該エンベロープフェイズと同等の時間に相当する分だけ本来の読出波形のトップから遡ったアドレスをスタートアドレスとする波形読出アドレスとを、楽音発生チャンネル毎に楽音信号生成手段に転送する構成とするのがよい。
【００１８】
上記構成では、制御手段により、楽音発生チャンネル毎に楽音信号生成手段にエンベロープ係数が転送され、それによって生成されるエンベロープのフェイズを従来より１つ増やすことで、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅを設ける。そのｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのエンベロープ値を略０とするようにすれば、その間に読み出された波形データは、上記エンベロープ値（略０）と乗算された結果、略０として出力されることになる。またｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間は、ちょうどディレイタイムに相当するので、そのエンベロープ値が乗算される楽音波形についても、当該エンベロープフェイズと同等の時間に相当する分だけ本来の読出波形のトップから遡ったアドレスをスタートアドレスとして波形を読出すことで、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間に読み出される楽音波形データはどんなものであっても上記乗算によって略０として出力され、楽音波形にディレイタイムが設定できるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。図１は本発明の音像定位感制御装置の一実施形態の構成が適用された電子楽器のブロック図であり、この電子楽器は選択した音色に応じて所定の波形データを読み出して発音するようにした波形メモリ読出方式の電子楽器である。
【００２０】
本構成は、制御手段１と、波形記憶手段２と、楽音信号生成手段３と、楽音発生手段４とを有する構成であり、これらの構成はバス１００に接続され、上記電子楽器の構成として組み込まれている。さらにこのバス１００には、上記電子楽器の構成として必要な構成が接続されている。すなわち、鍵盤インターフェース１０１ａを介して鍵盤１０１が、パネルインターフェース１０２ａを介してパネルスイッチ１０２が、さらにＲＡＭ１０３とＲＯＭ１０４が当該バス１００に接続されている。その他、該バス１００には、ＭＩＤＩインターフェース１０５とディスクドライブ１０６とが接続されている。
【００２１】
鍵盤インターフェース１０１ａは、鍵盤１０１を走査することにより押鍵（キーオン）と離鍵（キーオフ）の各イベントを検出し、イベントのあった鍵のキーコードを出力する。また本構成では、そのキーオン情報に、イニシャルタッチ情報が含まれる。
【００２２】
パネルスイッチ１０２は、複数種類の音色から所望の音色を選択するための音色選択スイッチとその他のスイッチを備えており、パネルインターフェース１０２ａはパネルスイッチ１０２の各スイッチ操作のイベントを検出する。
【００２３】
ＲＡＭ１０３は、プログラムを実行する時に必要なデータを一時的に記憶し、ワーキングメモリとしての役割を果たしている。
【００２４】
ＲＯＭ１０４は、楽音信号生成手段３に音色を指定するための音色データ、波形データの読出アドレスを指定するアドレス情報、エンベロープ波形生成用のエンベロープ係数、及び制御プログラムなどが記憶されており、制御手段１は、バス１００を介して各種情報のやりとりを行い、ＲＡＭ１０３内に設定されたレジスタ等を用いながらＲＯＭ１０３の制御プログラムに基づいて電子楽器全体の動作を制御する。
【００２５】
制御手段１は、全体の制御と演算処理を行うＣＰＵで構成されており、特に本構成では、常にキーオンディレイアサイナモードで立ち上がり、キーオンディレイ効果を付加するよう機能して、１つのキーオン情報に基づき、６４の楽音発生チャンネルに対して、波形読出アドレスやエンベロープ係数を含む制御パラメータを、同時に転送する機能を果たしている。
【００２６】
波形記憶手段２は、ＲＯＭで構成されており、図２に示すように、楽音波形をサンプリングして得た時系列な振幅情報からなる波形データが、複数種類の楽音について一続きに連続して記憶されている。図２は、波形ＲＯＭの記憶内容と読出アドレスとの関係を示しており、そこに例示されたものには、ストリングス、オルガン、ピアノなどがあるが、これらの波形形状は、ヘッド部分とループ部分とから成り立っている。そしてＡ、Ｂ、Ｃは読出スタートアドレスを、またＬＴはループトップアドレス、ＬＥはループエンドアドレスを各示している。
【００２７】
楽音信号生成手段３は、時分割多重化処理により６４音同時発音可能な音源ＬＳＩで構成され、制御手段１からバスを介して６４チャンネル分のアサインメントメモリ３０に転送され、６４の楽音発生チャンネルに割り振られた制御パラメータに基づき、上記波形記憶手段２からの楽音波形データの読出を行ってサンプリング補間及びフィルタ処理を行うと共に、この波形データにエンベロープの付与を行ってデジタル楽音信号を生成する。その詳細な構成については、後述する。
【００２８】
楽音発生手段４は、デジタル・アナログコンバータ４０とアンプ及びスピーカなどよりなるサウンド装置４１で構成されており、楽音信号生成手段３から出力されたデジタル楽音信号がデジタル・アナログコンバータ４０でＤ／Ａ変換されて、サウンド装置４１で楽音が発生させられる。
【００２９】
本構成では、上記楽音信号生成手段３と楽音発生手段４の間に、デジタルシグナルプロセッサＤＳＰ５が設けられており、前記制御手段１により送られた係数等を基に、デジタル楽音信号に対し、リバーブなどの各種サウンドイフェクトがかけられるようになっている。
【００３０】
上記楽音信号生成手段３は、図３に示すように、６４チャンネル分のアサイメントメモリ３０と、時分割処理を行う際に必要なクロックを供給するためのタイミングジェネレータ３１と、波形データ読出しのための波形読出アドレスを発生するＦナンバ累算器３２と、波形記憶手段２から読み出された波形データの補間処理及び高調波成分の調整のためのフィルタ処理を行うサンプリング補間フィルタ３３と、複数のフェーズからなるエンベロープを発生するエンベロープ累算器３４と、補間処理及びフィルタ処理の行われた読出波形にエンベロープを乗算する第１の乗算器３５と、エンベロープの乗算された読出波形にさらに２の補数を乗算する第２の乗算器３６と、出力された６４チャンネル分の楽音信号をＬ／Ｒいずれかの系列に分類しながら累算する系列累算器３７とを有している。
【００３１】
上記構成で前記Ｆナンバ累算器３２は、波形記憶手段２に格納されている波形データを読み出すために、スタートアドレスに対して、Ｆナンバ加算値（Ｎ）の累算の結果得られるフリークゥエンシィアキュムレート値（ＦＡＣＣ）を加算して波形読出アドレスを決定し、これらをさらに６４チャンネル分時分割で発生する。この波形読出アドレスのうち、その整数部を波形記憶手段２に供給し、またその小数部をサンプリング補間フィルタ３３に出力する。サンプリング補間フィルタ３３は、波形記憶手段２から読み出された波形データに基づいて、波形アドレスの小数部に対応した波形サンプリング値を補間演算により算出し、さらに高調波成分の調整のためのフィルタ処理を行い、出力する。エンベロープ累算器３４は、スピードデータ（ＳＰＤ）を累算（加算・減算の場合を含む）して得られるエンベロープアキュムレート値（ＥＡＣＣ）とフェーズ終了値データ（ＰＥＰ）及びエンベロープが上昇するのか減衰するのかを決定する−／＋フラグデータ（−／＋）から６４チャンネル分の振幅エンベロープ信号を時分割で発生する。これらのＳＰＤデータ、ＰＥＰデータ或いは−／＋フラグデータは、ＲＯＭ１０４から制御手段１に読み出されて与えられるエンベロープ波形生成用のエンベロープ係数等の制御パラメータである。第１の乗算器３５は、サンプリング補間フィルタ３３の出力する波形サンプル値と振幅エンベロープ信号とを乗算する。さらに第２の累算器３６は、アサイメントメモリ３０から送出された２の補数をエンベロープの乗算された読出波形にさらに乗算し、１８０°位相をずらして波形出力を開始することができるようにすることで、相対的な振幅の大きさは小さくても（大きなダイナミックレンジを必要とせずに）、所定のラウドネスが得られるようにしている。系列累算器３６は、時分割出力される６４チャンネル分の楽音信号をＬ／Ｒフラグに基づきいずれかの系列に分類しながら累算し、全チャンネルの出力をＬ／Ｒの２系列に合成する。
【００３２】
上記エンベロープ累算器３４は、フェーズ分割方式のエンベロープ発生器であり、本構成では、これによって生成されるエンベロープを、キーオン時にｐｈ０〜ｐｈ３の４フェーズ、キーオフ時にｐｈ４〜ｐｈ７の同じく４フェーズに分割している。図４に示すように、上述のアサイメントメモリ３０は、各チャンネル毎に、波形記憶手段２の波形データ読出用の領域と、エンベロープ制御用の領域と、ラウドネス用の領域と、ＦＡＣＣクリア、ｐｈクリア、ＥＡＣＣクリアなどの制御用フラグ、Ｌ／Ｒフラグ及びフィルタ係数等の記憶領域に区分けされる。
【００３３】
そのうち波形データ読出用の領域は、波形データ読出のためのスタートアドレス（ＳＴａ、ＳＴｂ、ＳＴｃ）、Ｆナンバ加算値（Ｎ）、ループトップアドレス（ＬＴ）、ループエンドアドレス（ＬＥ）が記憶される。またエンベロープ制御用の領域には、キーオン時のｐｈ０〜ｐｈ３と、キーオフ時のｐｈ４〜ｐｈ７のそれぞれのフェーズにおいて、前述のスピードデータ（ＳＰＤ）とフェーズ終了値データ（ＰＥＰ）及び−／＋フラグデータ（−／＋）が記憶される。ラウドネス用の領域は、エンベロープのラウドネスをどの程度かけるのかを示す値が２の補数で記憶されている。本構成では、この２の補数を用いることにより、逆位相の波形を含めることができるようにし、それによりダイナミックレンジを大きくしなくてもラウドネスをかせげるようにしている。またＦＡＣＣクリア、ｐｈクリア、ＥＡＣＣクリアは、制御手段１により、その値を１とすることで、楽音信号生成手段３がそれを認識すると、それまでＦＡＣＣ、フェーズ、ＥＡＣＣを記憶していたレジスタはクリアされ、ＦＡＣＣやＥＡＣＣは０に、またフェーズはｐｈ０となる。さらにＬ／Ｒフラグは、出力系列をＬ側にするかＲ側にするかを指示するもので、たとえば０であればＬ側、１であればＲ側に出力される。
【００３４】
ここでは、上記エンベロープ制御用の領域に記憶された各フェーズにおける、スピードデータ（ＳＰＤ）とフェーズ終了値データ（ＰＥＰ）及びエンベロープが上昇する（＋で示される）のか減衰する（−で示される）のかを決定する−／＋フラグデータ（−／＋）、さらにＳＰＤの累算値であるエンベロープアキュムレート値（ＥＡＣＣ）との関係からどのようにエンベロープ波形が生成されるかについて以下に説明する。
【００３５】
図５（ａ）は、これらの関係を示す説明図であり、エンベロープ累算器３４内の演算は浮動小数点に則って行われており、エンベロープのフェーズデータは、指数部４ビット、仮数部１２ビットからなる。ＳＰＤデータは仮数部８ビットからなり、上記−／＋信号に従い加減算される。ＥＡＣＣデータは、指数部４ビット、仮数部１２ビットからなり、−／＋信号が０の時、すなわち”＋”の時、各チャンネル毎に時分割されたタイムスロットで、このＥＡＣＣデータにＳＰＤデータが加算されていく。ＰＥＰデータは、上記のＥＡＣＣデータの上位から７ビットに対応し、指数部４ビット、仮数部３ビットよりなり、ＥＡＣＣデータの上位７ビット（指数部４ビット、仮数部３ビット）と比較される。比較した結果、ＥＡＣＣデータ≧ＰＥＰデータとなっていれば、現在のフェーズから次のフェーズに移行する。以上は、−／＋信号が”０”すなわち”＋”の場合であるが、−／＋信号が”１”すなわち”−”の時は、ＥＡＣＣデータからＳＰＤデータが減算されると共に、ＥＡＣＣデータとＰＥＰデータが比較され、比較した結果、ＥＡＣＣデータ≦ＰＥＰデータとなっていれば、現在のフェーズから次のフェーズに移行する。そしてこのフェーズの移行によりエンベロープ波形が形成される。また−／＋信号が”１”の時リニア軸上で指数関数的形状になるように、−／＋信号が”０”の時直線的形状になるように、ＳＰＤデータを左シフトする。これにより、図５（ｂ）のような形状となる。
【００３６】
これらのエンベロープパラメータは、キーオン時のｐｈ０〜３の４つのフェーズと、キーオフ時のｐｈ４〜７の４つのフェーズからなり、エンベロープ累算器３４では各チャンネルのアサイメントメモリ３０中のｐｈクリアが１になると、上述したように、それまでのフェーズレジスタはクリアされ、ｐｈ＝０となり、ｐｈ０又はｐｈ４のパラメータが採用される。各チャンネルのフェーズレジスタは、制御手段１によりｐｈクリア＝１に設定することにより、キーオン時によってもクリアされるが、キーオフ時にもｐｈ０〜３の内容をキーオフフェーズであるｐｈ４〜７の値に書き換えた後にクリアされて、ｐｈ０に対応するエリアに記憶されたｐｈ４のパラメータが採用されることになる。
【００３７】
本構成では、エンベロープのフェイズを従来より１つ増やすことで、ｐｈ０のｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅを設け、さらにそのｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅによって、実質的にディレイタイムを創出させるため、そのエンベロープ値を略０とするようにする。その場合、エンベロープのフェーズデータは、Ｐｏｗｅｒ（指数）は２P-16で、またＭａｎｔｉｓｓａ（仮数）は１＋Ｍ／２12で表わされるため、このｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのエンベロープ値を略０とするためには、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのＰＥＰのＰｏｗｅｒは、同時に発音を開始させるべき複数のチャンネルのいずれでも、Ｐ≦８にしておけばよい。Ｍａｎｔｉｓｓａの値を一応０として、Ｐ＝８の時のエンベロープ値は、下式数１に示されるようになる。
【００３８】
【数１】
【００３９】
この値はかなり小さな値であり、エンベロープの立ち上がり時には気にならないレベルである。但しもし発音する音色がフルート音のように高調波をほとんど含まず、立ち上がりもあまり早くない場合は、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのＰＥＰのＰｏｗｅｒは、Ｐ≦６とすれば、どんな場合にもまったく問題はない。
【００４０】
前述のように、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間は、ちょうどディレイタイムに相当するので、そのエンベロープ値が乗算される楽音波形についても、当該エンベロープフェイズと同等の時間に相当する分だけ本来の読出波形のトップから遡ったアドレスをスタートアドレスとして波形を読出すようにする（以下その間に読み出された波形をｐｒｅ ｒｅａｄ 波形という）。それによって、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間に読み出される楽音波形データはどんなものであっても、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間のほぼ０のエンベロープ値の乗算によって、略０として出力されようになり、楽音波形にディレイタイムが設定できるようになる。
【００４１】
すなわちディレイタイムは、上記ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのＳＰＤデータとＰＥＰデータによって決定される（ＳＰＤデータが累算されたＥＡＣＣデータがＰＥＰデータ以上又は以下になった時点でフェーズが変わるため）が、同時に、図２に示すように、押鍵に基づく波形の読み出しスピード、すなわちＦナンバ加算値（Ｎ）とｐｒｅ ｒｅａｄ 波形の長さ、すなわちスタートアドレス（ＳＴａ、ＳＴｂ、ＳＴｃ）〜ループトップアドレス（ＬＴ）によっても決まることになり、本構成では、これらは等しくなければならない。
【００４２】
例えばディレイタイムが１０ｍｓであり、エンベロープ累算器３４のシステムクロック周波数が４０ＫＨｚ、すなわち１チャンネル当たりの演算周期が２５μｓとすると、１０ｍｓかけてｐｈ０のＥＡＣＣデータがそのＰＥＰデータに到達するためには、下式数２から、４００回の演算を必要とするように設定する必要がある。
【００４３】
【数２】
１０×１０3μｓ÷２５μｓ＝４００（回）
【００４４】
前記図５を参照して、ＰＥＰデータのＰｏｗｅｒ＝６、Ｍａｎｔｉｓｓａ＝０、−／＋＝０（＋）とするならば、ＥＡＣＣ＝６×２12でフェーズ転換点となるため、ＳＰＤデータとしては、下式数３のように、その値を上記演算回数４００で割った値となる。
【００４５】
【数３】
ＳＰＤ＝６×２12÷４００
【００４６】
このような値にしておけば、ｐｈ０の演算はほぼ１０ｍｓで終了し、その後ｐｈ１に移行し、正規のアタックフェーズを開始するので、エンベロープ値も急速に立ち上がり、補間の行われた読出波形にエンベロープを乗算する第１の乗算器３５による乗算結果の波形レベルも大きくなる。
【００４７】
他方、上述のように、波形データの読み出しに関しては、Ｆナンバ加算値（Ｎ）とｐｒｅ ｒｅａｄ 波形の長さを考慮して、ディレイタイム分、本来の読出波形のトップから遡ったアドレスをスタートアドレスとして波形を読出さねばならない。その場合、波形ＲＯＭの記憶内容と読出アドレスとの関係を示す前記図２を参照して、図６に示されるピアノの音色で、キータッチの強弱の違いにより奥行き感の違いを表現できる音像定位の制御の一例を、説明する。
【００４８】
図６は、１つのキーオン情報に基づき、制御手段１が、３つの楽音発生チャンネルに対して、波形読出アドレスやエンベロープ係数を含む制御パラメータを同時に転送し、楽音信号生成手段３が、各楽音発生チャンネルに割り振られた制御パラメータに基づき、波形記憶手段２からの楽音波形データの読出を行った状態と、この波形データに乗算するエンベロープ波形の生成を行った状態と、これらの乗算により生成された楽音波形の状態を時系列的に示す波形データの推移説明図である。図面の一番上の（ａ）には、演奏者の鍵盤操作によるキーオン及びキーオフのタイミングが示されている。次の（ｂ）は、楽音発生チャンネルＴＧｃｈ１における、（ｃ）は、楽音発生チャンネルＴＧｃｈ２における、さらに（ｄ）は、楽音発生チャンネルＴＧｃｈ３における、夫々ピアノの読出波形、エンベロープ波形、第１の乗算器３５による波形出力の推移が示されている。（ａ）のキーオン・オフタイミングは、どのチャンネルも共通であり、制御手段１の負荷を軽くしている。
【００４９】
ＴＧｃｈ１では、Ｄｅｌａｙ０のディレイタイムはほぼ０であり、従って、ピアノの波形データの読み出しは図２のアドレスＡから行われる。またそのエンベロープ波形を構成するｐｈ０のｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅ（エンベロープ値ほぼ０）の占有時間もほぼ０であり、従ってキーオンとほぼ同時にｐｈ１のアタックフェーズに移行する。またキーオフでｐｈ４のリリースフェーズに移行する。上記読み出し波形とエンベロープ波形の乗算出力は、図面に示すようになり、キーオンと同時に楽音が生成される。本構成では、キータッチを強くした場合の直接音の生成に、このように楽音発生チャンネルでディレイタイムをほぼ０とするやり方を用いている。
【００５０】
ＴＧｃｈ２では、Ｄｅｌａｙ１のディレイタイムがあり、従って、ピアノの波形データの読み出しは図２のアドレスＢから行われる。またそのエンベロープ波形を構成するｐｈ０のｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅ（エンベロープ値ほぼ０）の占有時間もＤｅｌａｙ１のディレイタイムと同一となり、従ってキーオンからこのディレイタイムだけ経過してｐｈ１のアタックフェーズに移行する。またキーオフと同時にｐｈ４のリリースフェーズに移行する。上記読み出し波形とエンベロープ波形の乗算出力は、図面に示すようになり、キーオンから上記ディレイタイム分遅れて楽音が生成される。
【００５１】
ＴＧｃｈ３では、Ｄｅｌａｙ２のディレイタイムがあり、従って、ピアノの波形データの読み出しは図２のアドレスＣから行われる。またそのエンベロープ波形を構成するｐｈ０のｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅ（エンベロープ値ほぼ０）の占有時間もＤｅｌａｙ２のディレイタイムと同一となり、従ってキーオンからこのディレイタイムだけ経過してｐｈ１のアタックフェーズに移行する。またキーオフと同時にｐｈ４のリリースフェーズに移行する。上記読み出し波形とエンベロープ波形の乗算出力は、図面に示すようになり、キーオンから上記ディレイタイム分遅れて楽音が生成される。
【００５２】
本構成では、後述するように、キータッチを弱くした場合の直接音の生成や間接音の生成に、このように楽音発生チャンネルでＤｅｌａｙ１やＤｅｌａｙ２のディレイタイムを設定するやり方を用いている。
【００５３】
以上のような波形データの推移とするためには、ｐｈ０のｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのＳＰＤデータがＴＧｃｈ１〜ＴＧｃｈ３の楽音発生チャンネルの間で異なっていなければならない。またｐｈ０のｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの目標値であるＰＥＰにつき、当該フェイズのエンベロープ値を略０とすることができる値にしておく必要がある。本構成では、ＰＥＰのＰＯＷＥＲの値を前述のように、８以下に設定している。
【００５４】
図７(ａ)(ｂ)は、キータッチを強くした時に生成されるＬ系列（左側出力ｃｈ０〜ｃｈ１０の偶数チャンネル）とＲ系列（右側出力ｃｈ１〜ｃｈ１１の奇数チャンネル）の楽音発生チャンネルにおけるキーオンディレイの実質タイミングとラウドネスレベルとの関係を示すタイムチャートである。Ｘ軸方向は経過時間ｔを示しており、キーオンディレイにより、Ｌ系列ではｃｈ０から始まってｃｈ２，ｃｈ４，…ｃｈ１０と発音が開始され、このうちｃｈ０は直接音の発音タイミングを、その他は間接音の発音タイミングを各示している。同様にＲ系列でも、ｃｈ１から始まってｃｈ３，ｃｈ５，…ｃｈ１１と発音が開始され、このうちｃｈ１は直接音の発音タイミングを、その他は間接音の発音タイミングを各示している。またＹ軸方向はラウドネスレベルを示しており、上下では１８０゜位相がずれている。なお、Ｌ系列とＲ系列の楽音発生タイミングは夫々わずかな違いを持たせ、ステレオ感（臨場感）を出せるようにしている。
【００５５】
図８(ａ)(ｂ)は、キータッチを弱くした時に生成されるＬ系列とＲ系列の楽音発生チャンネルにおけるキーオンディレイの実質タイミングとラウドネスレベルとの関係を示すタイムチャートである。図７(ａ)と図８(ａ)のＬ系列の場合を比べると、大きな違いは、キータッチが弱い場合、直接音のディレイが顕著になっていることである。これは、生の楽器の場合、図９に示すように、キータッチが弱ければ、直接音の到達時間が遅くなるからである。それに対して、間接音はキータッチの強弱にほとんど左右されない。これは、生の楽器の場合、間接音は音場となるホールの形状や大きさに左右されるのみで、キータッチによる影響はほとんどなく、直接音とその到達時間は変わらないからである。なお、ラウドネスレベルが図７と図８で違うのは、上記キータッチの強弱に対応しているからである。
【００５６】
他方、本構成では、１つのキーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づき、制御手段により、楽音信号生成手段におけるアサインされた楽音発生チャンネル毎に高調波成分を異ならせるように制御することとした。図１０(ａ)(ｂ)(ｃ)及び図１１(ａ)(ｂ)(ｃ)は、キータッチを強くした時と弱くした時の夫々の場合における楽音信号にかけられるチャンネル別のフィルタ特性を示す説明図である。キータッチが強い場合、発音される楽音には高調波が多く含まれ、また逆にそれが弱い場合は、楽音に含まれる高調波は少なくなる。従って、キータッチが弱いほど、楽音信号生成手段３におけるフィルタ処理で高い周波数成分をカットすることになる。これは、直接音を発生させる楽音発生チャンネルでも、間接音を発生させる１乃至複数の楽音発生チャンネルでも、同じであり、夫々のチャンネルでイニシャルタッチ情報に応じてフィルタ係数を変更し、これらのフィルタ特性を制御して、そのような調整を行っている。
【００５７】
図１２及び図１３は、本構成による処理が行われる場合の制御手段１による処理フローを示すフローチャートである。電源スイッチがＯＮされると、バス１００に接続されている制御手段１、楽音信号生成手段３、楽音発生手段４、鍵盤インターフェース１０１ａ、パネルインターフェース１０２ａ、ＲＡＭ１０３の初期化が行われる（ステップＳ１０１）。この時、全アサイメントメモリ３０をクリアし、またＤＳＰ５にプログラム及び必要な係数の転送も行われる。
【００５８】
次に上記キーオンディレイアサイナが起動される（ステップＳ１０２；ＡＳＮ＝Ｋｅｙ Ｏｎ Ｄｅｌａｙ）。そしてパネルスイッチのＯＮイベントが検出され（ステップＳ１０３）、そのパネルスイッチに対応した処理がなされる（ステップＳ１０４）。そしてアサイメントメモリ３０の対応チャンネルエリアをクリアする（ステップＳ１０５）。
【００５９】
上記ステップＳ１０５の後、キーボードデータとＭＩＤＩデータがキー入力バッファに格納される（ステップＳ１０６）。そして鍵盤１０１のキーオンイベントを検出し（ステップＳ１０７）、このキーオンイベントが検出された場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、Ｌ系列及びＲ系列の夫々１つずつの楽音発生チャンネルを決定し（ＴＧｃｈ０、ＴＧｃｈ１）、それらのチャンネル対応のアサイメントメモリ３０に、図４に示されたスタートアドレスＳＴａ及びＳＴｂ、Ｆナンバ加算値（Ｎ）、ループトップアドレス（ＬＴ）、ループエンドアドレス（ＬＥ）、ｐｈ０〜ｐｈ３までのスピードデータ（ＳＰＤ）、フェーズ終了値データ（ＰＥＰ）及び−／＋フラグデータ（−／＋）、さらにＦＡＣＣクリア＝１、ｐｈクリア＝１、ＥＡＣＣクリア＝１などの制御用フラグ、Ｌ／Ｒフラグ及びフィルタ係数等を書き込む（ステップＳ１０８）。この図面には詳細に記載されていないが、エンベロープｐｈ０のＳＰＤデータとスタートアドレスＳＴａ及びＳＴｂ（これらは直接音の発音タイミングに関係）、さらにラウドネスレベル、加えてフィルタ係数（これは高調波成分の調整に関係）の各値は、キーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づいて、それに対応した値が書き込まれる。
【００６０】
さらに上記チャンネル（ＴＧｃｈ０、ＴＧｃｈ１）以外の１０の楽音発生チャンネルを決定し（ＴＧｃｈ２〜ＴＧｃｈ１１）、それらのチャンネルの対応するアサイメントメモリ３０に、スタートアドレスＳＴａ及びＳＴｂ、エンベロープｐｈ０のＳＰＤデータ、ラウドネスレベル、Ｌ／Ｒフラグ、フィルタ係数以外の上記パラメータをコピーすると共に、ＴＧｃｈ２にはスタートアドレスＳＴｃ、エンベロープｐｈ０のＳＰＤデータ、ラウドネスレベル、Ｌ／Ｒフラグ、フィルタ係数を、またＴＧｃｈ３にはスタートアドレスＳＴｄ、エンベロープｐｈ０のＳＰＤデータ、ラウドネスレベル、Ｌ／Ｒフラグ、フィルタ係数を、……、ＴＧｃｈ１１にはスタートアドレスＳＴｌ、エンベロープｐｈ０のＳＰＤデータ、ラウドネスレベル、Ｌ／Ｒフラグ、フィルタ係数を、夫々演算によって求め、書き込む（ステップＳ１０９）。この図面にも詳細な記載はないが、ラウドネスとフィルタ係数の各値は、キーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づいて、それに対応した値が書き込まれる。他方、エンベロープｐｈ０のＳＰＤデータとスタートアドレスＳＴｃ〜ＳＴｌは、間接音の発音タイミングに関係し、これらは、本構成において、上記イニシャルタッチによる影響を受けないため、可変とされることはない。
【００６１】
他方前述のキーオンイベントが検出されなかった場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、鍵盤１０１のキーオフイベントを検出する（ステップＳ１１０）。このキーオフイベントが検出された場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、対応する楽音発生チャンネルのアサイメントメモリ３０に、図４に示されたキーオフフェーズｐｈ４〜ｐｈ７までのスピードデータ（ＳＰＤ）、フェーズ終了値データ（ＰＥＰ）及び−／＋フラグデータ（−／＋）、さらにｐｈクリア＝１を書き込む（ステップＳ１１１）。
【００６２】
さらに上記チャンネル（ＴＧｃｈ０、ＴＧｃｈ１）以外の１０の楽音発生チャンネルを検出して（ＴＧｃｈ２〜ＴＧｃｈ１１）、それらのチャンネルの対応するアサイメントメモリ３０に、キーオフフェーズｐｈ４〜ｐｈ７までのスピードデータ（ＳＰＤ）、フェーズ終了値データ（ＰＥＰ）及び−／＋フラグデータ（−／＋）、さらにｐｈクリア＝１を書き込む（ステップＳ１１２）。
【００６３】
加えてＳ１１０のキーオフイベントの検出で、キーオフイベントが検出されなかった場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、ステップＳ１０９やステップＳ１１２の書き込みの後、ＦＤインターフェース制御に移行し（ステップＳ１１３）、最後に上記ステップＳ１０３に復帰する。
【００６４】
以上の本実施形態構成では、キーオンディレイ処理とフィルタ処理により、距離の近い遠いによる音像の定位感が得られるようになる。即ち、１つのキーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づき、該イニシャルタッチが強くなれば、音像定位がより近くになるように、直接音を発生させるチャンネルでは早く発音が開始され（ディレイは短い）、反対にイニシャルタッチが弱くなれば、音像定位が遠くになるように、直接音発生チャンネルでは遅く発音が開始される（その分ディレイが長くなる）ように制御されている。他方、反射音である間接音に関しては、主に音場となるホールの形状や大きさによって決まるものであるため、イニシャルタッチに左右されることなく、発生させている。
【００６５】
また本構成では、直接音・間接音の違いに拘わらず、制御手段１により、楽音信号生成手段３におけるアサインされた楽音発生チャンネル毎に、イニシャルタッチ情報に応じてフィルタ係数を変更し、イニシャルタッチが弱いほど、楽音信号生成手段３におけるフィルタ処理で高い周波数成分をカットしており、より遠近感の違いを浮き立たせることが可能となった。
【００６６】
上記構成では、制御手段１により、楽音発生チャンネル毎に楽音信号生成手段３にエンベロープ係数が転送され、それによって生成されるエンベロープのフェイズを従来より１つ多い、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅが設けられており、そのｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのエンベロープ値を略０となるようにしているので、その間に読み出された波形データは、上記エンベロープ値（略０）と乗算された結果、略０として出力されることになる。またｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間が、ディレイタイムに相当しており、そのエンベロープ値が乗算される楽音波形についても、当該エンベロープフェイズと同等の時間に相当する分だけ本来の読出波形のトップから遡ったアドレスをスタートアドレスとして波形を読出している。それによって、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間に読み出される楽音波形データはどんなものであっても上記乗算によって略０として出力され、特開平５−２１６４７９号のようにディレイタイムに対応する読出波形にゼロを記憶させなくても、楽音波形にディレイタイムが設定できるようになる。またこのように制御手段１が楽音信号生成手段３に転送する制御パラメータに、発音開始の時間的な指示を含む構成としたので、制御手段１で、ディレイタイムを設定する必要がなくなり、その分だけ負荷が少なくなる。
【００６７】
【発明の効果】
以上の本発明に係る電子楽器の音像定位感制御装置の構成によれば、自然楽器にはない演奏表現方法として、キータッチにより、発音源が遠くにあったり近くにあったりするように聞こえる効果を得ることができるようになり、自然楽器にない新たな表現を可能とするパラメータを増やすことにより、電子楽器をより表現力のあるものにすることが可能となる。
また制御手段が楽音信号生成手段に転送する制御パラメータに、発音開始の時間的な指示を含む請求項４のような構成とすることで、該制御手段で、ディレイタイムを設定する必要がなくなり、その分だけ制御手段の負荷が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音像定位感制御装置の一実施形態の構成が適用された電子楽器のブロック図である。
【図２】波形ＲＯＭの記憶内容と読出アドレスとの関係を示す説明図である。
【図３】楽音信号生成手段を主に示す本音像定位感制御装置の構成が適用された電子楽器のブロック図である。
【図４】アサイメントメモリの記憶内容の一例を示す説明図である。
【図５】エンベロープ係数とそれによってどのようなエンベロープ波形が生成されるかの関係を示す説明図である。
【図６】波形記憶手段からの楽音波形データの読出状態と、エンベロープ波形の生成状態と、これらの乗算により生成された楽音波形の状態を時系列的に示す波形データの推移説明図である。
【図７】キータッチを強くした時に生成されるＬ系列とＲ系列の楽音発生チャンネルにおけるキーオンディレイの実質タイミングとラウドネスレベルとの関係を示すタイムチャートである。
【図８】キータッチを弱くした時に生成されるＬ系列とＲ系列の楽音発生チャンネルにおけるキーオンディレイの実質タイミングとラウドネスレベルとの関係を示すタイムチャートである。
【図９】キータッチによる音像定位の変化を示す説明図である。
【図１０】キータッチを強くした場合における楽音信号にかけられるチャンネル別のフィルタ特性を示す説明図である。
【図１１】キータッチを弱くした場合における楽音信号にかけられるチャンネル別のフィルタ特性を示す説明図である。
【図１２】本構成による処理が行われる場合の制御手段による処理フローを示すフローチャートである。
【図１３】制御手段による上記処理フローの続きを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 制御手段
２ 波形記憶手段
３ 楽音信号生成手段
４ 楽音発生手段
５ ＤＳＰ
３０ アサイメントメモリ
３１ タイミングジェネレータ
３２ Ｆナンバ累算器
３３ サンプリング補間フィルタ
３４ エンベロープ累算器
３５ 第１の乗算器
３６ 第２の乗算器
３７ 系列累算器
４０ デジタル・アナログコンバータ
４１ サウンド装置
１００ バス
１０１ 鍵盤
１０１ａ 鍵盤インターフェース
１０２ パネルスイッチ
１０２ａ パネルインターフェース
１０３ ＲＡＭ
１０４ ＲＯＭ
１０５ ＭＩＤＩインターフェース
１０６ ディスクドライブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子楽器の音像定位感制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子楽器は一般的に自然楽器に比べて表現力が不足し、特にピアノなどは生ピアノの持つ表現力と比べると、電子楽器などの表現力はかなり劣るのが現状である。これは音量のダイナミックレンジ、音色の変化の複雑さ、発音ピッチの微妙なずれ等が原因であり、これらを忠実に再現することがなかなか難しい。そのように表現力が絶対的に不足する電子楽器にあって、自然楽器にないような演奏者の心を表現できるパラメータを増やすことにより、電子楽器をより表現力のあるものにしたいという要請があった。
【０００３】
しかし従来の電子楽器には、そのような発想に立脚したものがほとんどなく、自然楽器の表現力を分析して各種パラメータを取り出し、それを忠実に再現しようとするものが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者が、今回電子楽器の新たな表現方法の一つとして、キータッチによる音像の定位感、特に音像の距離感を制御できないかとのテーマを得たが、従来技術にはそのようなテーマに則したものは全くなかった。
【０００５】
ここで、音像の定位とは、通常音の到来方向（音源の方向、音の聞こえてくる方向）を言うが、音の距離感も人間の耳は聞き分けることができるため、音像の定位の制御を行う場合、距離感を調整できるようにするものもあってしかるべきである。そのような音像の距離感を制御できる構成をあげれば、次のようになる。
【０００６】
特開昭５４−１０９４０２号には、音像が定位した所から直接聴取者に届く音（以下直接音という）の他、直接音より遅延されて音場内の種々の方向より聴取者に伝搬される音（以下間接音という）についても、定位させる構成が示されている。即ち該構成では、遅延回路を含む音像定位装置を、通常の音像定位装置に並列させて設け、１つの入力に対し、直接音を定位させると共に、間接音を上記遅延回路を含む音像定位装置により定位させている。
【０００７】
また特公平２−６０２００号は、複数の入力に対し、夫々が違った残響効果が付加されるように、複数の遅延手段を直列接続し、初段の遅延手段と後段の少なくとも１つの遅延手段に、入力信号を供給する構成としている。それによって聴取者にとって、広がり感や奥行き感のある残響効果を得ている。
【０００８】
しかしこれらは、キータッチによる音像の距離感を制御ものではなく、上記要請にそうものではなかった。
【０００９】
また前者の構成では、実際に聞こえる状態に近づけようと、どうしても時間的にずれて到達する間接音の数を増やさなければならず、そのために、遅延回路を含む音像定位装置の数を、その間接音の数だけ増やす必要があり、装置が大がかりとなり、コストも増大するという問題がある。
【００１０】
さらに後者の構成では、複数の音の定位を考慮したという点ではある程度自然な音像の定位感は得られるが、夫々の音の定位に直接音と間接音を考慮していないため、実際に聞こえる状態の音像の方向感及び距離感が得にくく、不自然な感じを与えることは否めないといった問題があった。
【００１１】
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、自然楽器にはない演奏表現方法として、キータッチにより、発音源が遠くにあったり近くにあったりするように聞こえる効果を得ることが可能であり、これを使用することにより不足気味であった電子楽器の表現力を補おうとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明に係る電子楽器の音像定位感制御装置の構成は、
１つのキーオン情報に基づき、複数の楽音発生チャンネルに対して、波形読出アドレスやエンベロープ係数を含む制御パラメータを転送し、発音開始を指示する制御手段と、
任意の楽音波形を記憶する波形記憶手段と、
制御手段から転送され複数の楽音発生チャンネルに割り振られた制御パラメータに基づき、上記波形記憶手段からの楽音波形データの読出を行ってフィルタ処理を行うと共に、この波形データにエンベロープの付与を行って楽音信号を生成する楽音信号生成手段と、
該楽音信号生成手段で楽音発生チャンネル毎に生成された楽音信号に基づいて楽音を発生する楽音発生手段と
を少なくとも有しており、
前記制御手段は、前記１つのキーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づき、アサインされた楽音発生チャンネル毎に実質異なるタイミングにて発音が開始されるように、楽音信号生成手段に対する制御パラメータの転送を行うと共に、アサインされた各楽音発生チャンネルの高調波成分を異ならせるように制御する
ことを基本的特徴としている。
【００１３】
上記構成では、キーオンディレイ処理とフィルタ処理により、距離の近い遠いによる音像の定位感が得られるようにするものであり、その構成の特徴として、楽音信号生成手段から出力された楽音信号に対して、従来のように遅延回路を通すのではなく、楽音信号生成手段から出力される楽音信号が既に遅延されていることにある。そのような制御を制御手段により行う場合、イニシャルタッチが強くなるにつれ、音像定位がより近くになるように、各楽音発生チャンネルの発音タイミング及びフィルタ係数を設定することで行う。そのうち各楽音発生チャンネルの発音タイミング設定を行う構成については、１つのキーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づき、アサインされた楽音発生チャンネル毎に実質異なるタイミングにて発音が開始されるよう、制御手段が制御する。その制御方法としては、制御手段自身がタイマ制御によって夫々のチャンネル毎に発音開始を指示する場合と、楽音信号生成手段に転送する制御パラメータに、発音開始の時間的な指示を含む場合とが考えられる。
【００１４】
上記イニシャルタッチ情報に基づく発音開始タイミングの制御に関しては、そのイニシャルタッチが強ければ、直接音を発生させるチャンネルでは早く発音が開始され（ディレイは短い）、またそれが弱ければ、逆に該直接音発生チャンネルでは遅く発音が開始される（その分ディレイが長くなる）ように制御する。一方、反射音である間接音に関しては、主に音場となるホールの形状や大きさによって決まるものであるため、該間接音を発生させるチャンネルにおける発音タイミングは、イニシャルタッチに左右されることはほとんどない。従って、間接音に関しては、イニシャルタッチに応じて発音タイミングをずらす必要はほとんどない。もちろん間接音も変化をつけるためにずらしても良い。
【００１５】
また上記イニシャルタッチが強い場合、発音される楽音には高調波が多く含まれ、また逆にそれが弱い場合は、楽音に含まれる高調波は少なくなる。従って、本構成では、１つのキーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づき、制御手段により、楽音信号生成手段におけるアサインされた楽音発生チャンネル毎に高調波成分を異ならせるように制御することとした。すなわち、イニシャルタッチが弱いほど、楽音信号生成手段におけるフィルタ処理で高い周波数成分をカットすることになる。これは、直接音を発生させる楽音発生チャンネルでも、間接音を発生させる１乃至複数の楽音発生チャンネルでも、同じであり、夫々のチャンネルでイニシャルタッチ情報に応じてフィルタ係数を変更し、これらのフィルタ特性を制御して、そのような調整を行えばよい。
【００１６】
さらに本構成は、ステレオ出力ができる構成、たとえばＬ／Ｒステレオ出力ができる構成とし、Ｌ／Ｒ夫々複数の楽音発生チャンネルを使用して夫々異なる時間ずれを持たせることで、より臨場感のある楽音を発生させるようにすることもできる。そのような構成を実現しようとする場合、前記制御手段は出力系列を指定する制御パラメータを含み、少なくとも２つ以上の出力系列に夫々２つ以上の楽音発生チャンネルを使用して発音開始を指示するようにすれば良い。
【００１７】
なお、ＣＰＵなどで構成される制御手段自身がタイマ制御によって夫々のチャンネル毎に発音開始を指示することも可能であるが、その場合は負荷が大きくなって、他の処理に支障を来すことがある。その負荷を軽減するための構成としては、制御手段自身によるタイマ制御ではなく、楽音信号生成手段に転送する制御パラメータに、発音開始の時間的な指示を含むような構成とすればよい。そのような構成としては、制御手段が、複数の楽音発生チャンネルに、制御パラメータを転送する際に、複数チャンネルに同時に転送を行い、且つ制御パラメータとして、エンベロープ値を略０とすることが可能なフェイズを有するエンベロープを形成できるエンベロープ係数と、当該エンベロープフェイズと同等の時間に相当する分だけ本来の読出波形のトップから遡ったアドレスをスタートアドレスとする波形読出アドレスとを、楽音発生チャンネル毎に楽音信号生成手段に転送する構成とするのがよい。
【００１８】
上記構成では、制御手段により、楽音発生チャンネル毎に楽音信号生成手段にエンベロープ係数が転送され、それによって生成されるエンベロープのフェイズを従来より１つ増やすことで、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅを設ける。そのｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのエンベロープ値を略０とするようにすれば、その間に読み出された波形データは、上記エンベロープ値（略０）と乗算された結果、略０として出力されることになる。またｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間は、ちょうどディレイタイムに相当するので、そのエンベロープ値が乗算される楽音波形についても、当該エンベロープフェイズと同等の時間に相当する分だけ本来の読出波形のトップから遡ったアドレスをスタートアドレスとして波形を読出すことで、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間に読み出される楽音波形データはどんなものであっても上記乗算によって略０として出力され、楽音波形にディレイタイムが設定できるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明する。図１は本発明の音像定位感制御装置の一実施形態の構成が適用された電子楽器のブロック図であり、この電子楽器は選択した音色に応じて所定の波形データを読み出して発音するようにした波形メモリ読出方式の電子楽器である。
【００２０】
本構成は、制御手段１と、波形記憶手段２と、楽音信号生成手段３と、楽音発生手段４とを有する構成であり、これらの構成はバス１００に接続され、上記電子楽器の構成として組み込まれている。さらにこのバス１００には、上記電子楽器の構成として必要な構成が接続されている。すなわち、鍵盤インターフェース１０１ａを介して鍵盤１０１が、パネルインターフェース１０２ａを介してパネルスイッチ１０２が、さらにＲＡＭ１０３とＲＯＭ１０４が当該バス１００に接続されている。その他、該バス１００には、ＭＩＤＩインターフェース１０５とディスクドライブ１０６とが接続されている。
【００２１】
鍵盤インターフェース１０１ａは、鍵盤１０１を走査することにより押鍵（キーオン）と離鍵（キーオフ）の各イベントを検出し、イベントのあった鍵のキーコードを出力する。また本構成では、そのキーオン情報に、イニシャルタッチ情報が含まれる。
【００２２】
パネルスイッチ１０２は、複数種類の音色から所望の音色を選択するための音色選択スイッチとその他のスイッチを備えており、パネルインターフェース１０２ａはパネルスイッチ１０２の各スイッチ操作のイベントを検出する。
【００２３】
ＲＡＭ１０３は、プログラムを実行する時に必要なデータを一時的に記憶し、ワーキングメモリとしての役割を果たしている。
【００２４】
ＲＯＭ１０４は、楽音信号生成手段３に音色を指定するための音色データ、波形データの読出アドレスを指定するアドレス情報、エンベロープ波形生成用のエンベロープ係数、及び制御プログラムなどが記憶されており、制御手段１は、バス１００を介して各種情報のやりとりを行い、ＲＡＭ１０３内に設定されたレジスタ等を用いながらＲＯＭ１０３の制御プログラムに基づいて電子楽器全体の動作を制御する。
【００２５】
制御手段１は、全体の制御と演算処理を行うＣＰＵで構成されており、特に本構成では、常にキーオンディレイアサイナモードで立ち上がり、キーオンディレイ効果を付加するよう機能して、１つのキーオン情報に基づき、６４の楽音発生チャンネルに対して、波形読出アドレスやエンベロープ係数を含む制御パラメータを、同時に転送する機能を果たしている。
【００２６】
波形記憶手段２は、ＲＯＭで構成されており、図２に示すように、楽音波形をサンプリングして得た時系列な振幅情報からなる波形データが、複数種類の楽音について一続きに連続して記憶されている。図２は、波形ＲＯＭの記憶内容と読出アドレスとの関係を示しており、そこに例示されたものには、ストリングス、オルガン、ピアノなどがあるが、これらの波形形状は、ヘッド部分とループ部分とから成り立っている。そしてＡ、Ｂ、Ｃは読出スタートアドレスを、またＬＴはループトップアドレス、ＬＥはループエンドアドレスを各示している。
【００２７】
楽音信号生成手段３は、時分割多重化処理により６４音同時発音可能な音源ＬＳＩで構成され、制御手段１からバスを介して６４チャンネル分のアサインメントメモリ３０に転送され、６４の楽音発生チャンネルに割り振られた制御パラメータに基づき、上記波形記憶手段２からの楽音波形データの読出を行ってサンプリング補間及びフィルタ処理を行うと共に、この波形データにエンベロープの付与を行ってデジタル楽音信号を生成する。その詳細な構成については、後述する。
【００２８】
楽音発生手段４は、デジタル・アナログコンバータ４０とアンプ及びスピーカなどよりなるサウンド装置４１で構成されており、楽音信号生成手段３から出力されたデジタル楽音信号がデジタル・アナログコンバータ４０でＤ／Ａ変換されて、サウンド装置４１で楽音が発生させられる。
【００２９】
本構成では、上記楽音信号生成手段３と楽音発生手段４の間に、デジタルシグナルプロセッサＤＳＰ５が設けられており、前記制御手段１により送られた係数等を基に、デジタル楽音信号に対し、リバーブなどの各種サウンドイフェクトがかけられるようになっている。
【００３０】
上記楽音信号生成手段３は、図３に示すように、６４チャンネル分のアサイメントメモリ３０と、時分割処理を行う際に必要なクロックを供給するためのタイミングジェネレータ３１と、波形データ読出しのための波形読出アドレスを発生するＦナンバ累算器３２と、波形記憶手段２から読み出された波形データの補間処理及び高調波成分の調整のためのフィルタ処理を行うサンプリング補間フィルタ３３と、複数のフェーズからなるエンベロープを発生するエンベロープ累算器３４と、補間処理及びフィルタ処理の行われた読出波形にエンベロープを乗算する第１の乗算器３５と、エンベロープの乗算された読出波形にさらに２の補数を乗算する第２の乗算器３６と、出力された６４チャンネル分の楽音信号をＬ／Ｒいずれかの系列に分類しながら累算する系列累算器３７とを有している。
【００３１】
上記構成で前記Ｆナンバ累算器３２は、波形記憶手段２に格納されている波形データを読み出すために、スタートアドレスに対して、Ｆナンバ加算値（Ｎ）の累算の結果得られるフリークゥエンシィアキュムレート値（ＦＡＣＣ）を加算して波形読出アドレスを決定し、これらをさらに６４チャンネル分時分割で発生する。この波形読出アドレスのうち、その整数部を波形記憶手段２に供給し、またその小数部をサンプリング補間フィルタ３３に出力する。サンプリング補間フィルタ３３は、波形記憶手段２から読み出された波形データに基づいて、波形アドレスの小数部に対応した波形サンプリング値を補間演算により算出し、さらに高調波成分の調整のためのフィルタ処理を行い、出力する。エンベロープ累算器３４は、スピードデータ（ＳＰＤ）を累算（加算・減算の場合を含む）して得られるエンベロープアキュムレート値（ＥＡＣＣ）とフェーズ終了値データ（ＰＥＰ）及びエンベロープが上昇するのか減衰するのかを決定する−／＋フラグデータ（−／＋）から６４チャンネル分の振幅エンベロープ信号を時分割で発生する。これらのＳＰＤデータ、ＰＥＰデータ或いは−／＋フラグデータは、ＲＯＭ１０４から制御手段１に読み出されて与えられるエンベロープ波形生成用のエンベロープ係数等の制御パラメータである。第１の乗算器３５は、サンプリング補間フィルタ３３の出力する波形サンプル値と振幅エンベロープ信号とを乗算する。さらに第２の累算器３６は、アサイメントメモリ３０から送出された２の補数をエンベロープの乗算された読出波形にさらに乗算し、１８０°位相をずらして波形出力を開始することができるようにすることで、相対的な振幅の大きさは小さくても（大きなダイナミックレンジを必要とせずに）、所定のラウドネスが得られるようにしている。系列累算器３６は、時分割出力される６４チャンネル分の楽音信号をＬ／Ｒフラグに基づきいずれかの系列に分類しながら累算し、全チャンネルの出力をＬ／Ｒの２系列に合成する。
【００３２】
上記エンベロープ累算器３４は、フェーズ分割方式のエンベロープ発生器であり、本構成では、これによって生成されるエンベロープを、キーオン時にｐｈ０〜ｐｈ３の４フェーズ、キーオフ時にｐｈ４〜ｐｈ７の同じく４フェーズに分割している。図４に示すように、上述のアサイメントメモリ３０は、各チャンネル毎に、波形記憶手段２の波形データ読出用の領域と、エンベロープ制御用の領域と、ラウドネス用の領域と、ＦＡＣＣクリア、ｐｈクリア、ＥＡＣＣクリアなどの制御用フラグ、Ｌ／Ｒフラグ及びフィルタ係数等の記憶領域に区分けされる。
【００３３】
そのうち波形データ読出用の領域は、波形データ読出のためのスタートアドレス（ＳＴａ、ＳＴｂ、ＳＴｃ）、Ｆナンバ加算値（Ｎ）、ループトップアドレス（ＬＴ）、ループエンドアドレス（ＬＥ）が記憶される。またエンベロープ制御用の領域には、キーオン時のｐｈ０〜ｐｈ３と、キーオフ時のｐｈ４〜ｐｈ７のそれぞれのフェーズにおいて、前述のスピードデータ（ＳＰＤ）とフェーズ終了値データ（ＰＥＰ）及び−／＋フラグデータ（−／＋）が記憶される。ラウドネス用の領域は、エンベロープのラウドネスをどの程度かけるのかを示す値が２の補数で記憶されている。本構成では、この２の補数を用いることにより、逆位相の波形を含めることができるようにし、それによりダイナミックレンジを大きくしなくてもラウドネスをかせげるようにしている。またＦＡＣＣクリア、ｐｈクリア、ＥＡＣＣクリアは、制御手段１により、その値を１とすることで、楽音信号生成手段３がそれを認識すると、それまでＦＡＣＣ、フェーズ、ＥＡＣＣを記憶していたレジスタはクリアされ、ＦＡＣＣやＥＡＣＣは０に、またフェーズはｐｈ０となる。さらにＬ／Ｒフラグは、出力系列をＬ側にするかＲ側にするかを指示するもので、たとえば０であればＬ側、１であればＲ側に出力される。
【００３４】
ここでは、上記エンベロープ制御用の領域に記憶された各フェーズにおける、スピードデータ（ＳＰＤ）とフェーズ終了値データ（ＰＥＰ）及びエンベロープが上昇する（＋で示される）のか減衰する（−で示される）のかを決定する−／＋フラグデータ（−／＋）、さらにＳＰＤの累算値であるエンベロープアキュムレート値（ＥＡＣＣ）との関係からどのようにエンベロープ波形が生成されるかについて以下に説明する。
【００３５】
図５（ａ）は、これらの関係を示す説明図であり、エンベロープ累算器３４内の演算は浮動小数点に則って行われており、エンベロープのフェーズデータは、指数部４ビット、仮数部１２ビットからなる。ＳＰＤデータは仮数部８ビットからなり、上記−／＋信号に従い加減算される。ＥＡＣＣデータは、指数部４ビット、仮数部１２ビットからなり、−／＋信号が０の時、すなわち”＋”の時、各チャンネル毎に時分割されたタイムスロットで、このＥＡＣＣデータにＳＰＤデータが加算されていく。ＰＥＰデータは、上記のＥＡＣＣデータの上位から７ビットに対応し、指数部４ビット、仮数部３ビットよりなり、ＥＡＣＣデータの上位７ビット（指数部４ビット、仮数部３ビット）と比較される。比較した結果、ＥＡＣＣデータ≧ＰＥＰデータとなっていれば、現在のフェーズから次のフェーズに移行する。以上は、−／＋信号が”０”すなわち”＋”の場合であるが、−／＋信号が”１”すなわち”−”の時は、ＥＡＣＣデータからＳＰＤデータが減算されると共に、ＥＡＣＣデータとＰＥＰデータが比較され、比較した結果、ＥＡＣＣデータ≦ＰＥＰデータとなっていれば、現在のフェーズから次のフェーズに移行する。そしてこのフェーズの移行によりエンベロープ波形が形成される。また−／＋信号が”１”の時リニア軸上で指数関数的形状になるように、−／＋信号が”０”の時直線的形状になるように、ＳＰＤデータを左シフトする。これにより、図５（ｂ）のような形状となる。
【００３６】
これらのエンベロープパラメータは、キーオン時のｐｈ０〜３の４つのフェーズと、キーオフ時のｐｈ４〜７の４つのフェーズからなり、エンベロープ累算器３４では各チャンネルのアサイメントメモリ３０中のｐｈクリアが１になると、上述したように、それまでのフェーズレジスタはクリアされ、ｐｈ＝０となり、ｐｈ０又はｐｈ４のパラメータが採用される。各チャンネルのフェーズレジスタは、制御手段１によりｐｈクリア＝１に設定することにより、キーオン時によってもクリアされるが、キーオフ時にもｐｈ０〜３の内容をキーオフフェーズであるｐｈ４〜７の値に書き換えた後にクリアされて、ｐｈ０に対応するエリアに記憶されたｐｈ４のパラメータが採用されることになる。
【００３７】
本構成では、エンベロープのフェイズを従来より１つ増やすことで、ｐｈ０のｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅを設け、さらにそのｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅによって、実質的にディレイタイムを創出させるため、そのエンベロープ値を略０とするようにする。その場合、エンベロープのフェーズデータは、Ｐｏｗｅｒ（指数）は２P-16で、またＭａｎｔｉｓｓａ（仮数）は１＋Ｍ／２12で表わされるため、このｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのエンベロープ値を略０とするためには、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのＰＥＰのＰｏｗｅｒは、同時に発音を開始させるべき複数のチャンネルのいずれでも、Ｐ≦８にしておけばよい。Ｍａｎｔｉｓｓａの値を一応０として、Ｐ＝８の時のエンベロープ値は、下式数１に示されるようになる。
【００３８】
【数１】
この値はかなり小さな値であり、エンベロープの立ち上がり時には気にならないレベルである。但しもし発音する音色がフルート音のように高調波をほとんど含まず、立ち上がりもあまり早くない場合は、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのＰＥＰのＰｏｗｅｒは、Ｐ≦６とすれば、どんな場合にもまったく問題はない。
【００４０】
前述のように、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間は、ちょうどディレイタイムに相当するので、そのエンベロープ値が乗算される楽音波形についても、当該エンベロープフェイズと同等の時間に相当する分だけ本来の読出波形のトップから遡ったアドレスをスタートアドレスとして波形を読出すようにする（以下その間に読み出された波形をｐｒｅ ｒｅａｄ 波形という）。それによって、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間に読み出される楽音波形データはどんなものであっても、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間のほぼ０のエンベロープ値の乗算によって、略０として出力されようになり、楽音波形にディレイタイムが設定できるようになる。
【００４１】
すなわちディレイタイムは、上記ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのＳＰＤデータとＰＥＰデータによって決定される（ＳＰＤデータが累算されたＥＡＣＣデータがＰＥＰデータ以上又は以下になった時点でフェーズが変わるため）が、同時に、図２に示すように、押鍵に基づく波形の読み出しスピード、すなわちＦナンバ加算値（Ｎ）とｐｒｅ ｒｅａｄ 波形の長さ、すなわちスタートアドレス（ＳＴａ、ＳＴｂ、ＳＴｃ）〜ループトップアドレス（ＬＴ）によっても決まることになり、本構成では、これらは等しくなければならない。
【００４２】
例えばディレイタイムが１０ｍｓであり、エンベロープ累算器３４のシステムクロック周波数が４０ＫＨｚ、すなわち１チャンネル当たりの演算周期が２５μｓとすると、１０ｍｓかけてｐｈ０のＥＡＣＣデータがそのＰＥＰデータに到達するためには、下式数２から、４００回の演算を必要とするように設定する必要がある。
【００４３】
【数２】
１０×１０3μｓ÷２５μｓ＝４００（回）
【００４４】
前記図５を参照して、ＰＥＰデータのＰｏｗｅｒ＝６、Ｍａｎｔｉｓｓａ＝０、−／＋＝０（＋）とするならば、ＥＡＣＣ＝６×２12でフェーズ転換点となるため、ＳＰＤデータとしては、下式数３のように、その値を上記演算回数４００で割った値となる。
【００４５】
【数３】
ＳＰＤ＝６×２12÷４００
【００４６】
このような値にしておけば、ｐｈ０の演算はほぼ１０ｍｓで終了し、その後ｐｈ１に移行し、正規のアタックフェーズを開始するので、エンベロープ値も急速に立ち上がり、補間の行われた読出波形にエンベロープを乗算する第１の乗算器３５による乗算結果の波形レベルも大きくなる。
【００４７】
他方、上述のように、波形データの読み出しに関しては、Ｆナンバ加算値（Ｎ）とｐｒｅ ｒｅａｄ 波形の長さを考慮して、ディレイタイム分、本来の読出波形のトップから遡ったアドレスをスタートアドレスとして波形を読出さねばならない。その場合、波形ＲＯＭの記憶内容と読出アドレスとの関係を示す前記図２を参照して、図６に示されるピアノの音色で、キータッチの強弱の違いにより奥行き感の違いを表現できる音像定位の制御の一例を、説明する。
【００４８】
図６は、１つのキーオン情報に基づき、制御手段１が、３つの楽音発生チャンネルに対して、波形読出アドレスやエンベロープ係数を含む制御パラメータを同時に転送し、楽音信号生成手段３が、各楽音発生チャンネルに割り振られた制御パラメータに基づき、波形記憶手段２からの楽音波形データの読出を行った状態と、この波形データに乗算するエンベロープ波形の生成を行った状態と、これらの乗算により生成された楽音波形の状態を時系列的に示す波形データの推移説明図である。図面の一番上の（ａ）には、演奏者の鍵盤操作によるキーオン及びキーオフのタイミングが示されている。次の（ｂ）は、楽音発生チャンネルＴＧｃｈ１における、（ｃ）は、楽音発生チャンネルＴＧｃｈ２における、さらに（ｄ）は、楽音発生チャンネルＴＧｃｈ３における、夫々ピアノの読出波形、エンベロープ波形、第１の乗算器３５による波形出力の推移が示されている。（ａ）のキーオン・オフタイミングは、どのチャンネルも共通であり、制御手段１の負荷を軽くしている。
【００４９】
ＴＧｃｈ１では、Ｄｅｌａｙ０のディレイタイムはほぼ０であり、従って、ピアノの波形データの読み出しは図２のアドレスＡから行われる。またそのエンベロープ波形を構成するｐｈ０のｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅ（エンベロープ値ほぼ０）の占有時間もほぼ０であり、従ってキーオンとほぼ同時にｐｈ１のアタックフェーズに移行する。またキーオフでｐｈ４のリリースフェーズに移行する。上記読み出し波形とエンベロープ波形の乗算出力は、図面に示すようになり、キーオンと同時に楽音が生成される。本構成では、キータッチを強くした場合の直接音の生成に、このように楽音発生チャンネルでディレイタイムをほぼ０とするやり方を用いている。
【００５０】
ＴＧｃｈ２では、Ｄｅｌａｙ１のディレイタイムがあり、従って、ピアノの波形データの読み出しは図２のアドレスＢから行われる。またそのエンベロープ波形を構成するｐｈ０のｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅ（エンベロープ値ほぼ０）の占有時間もＤｅｌａｙ１のディレイタイムと同一となり、従ってキーオンからこのディレイタイムだけ経過してｐｈ１のアタックフェーズに移行する。またキーオフと同時にｐｈ４のリリースフェーズに移行する。上記読み出し波形とエンベロープ波形の乗算出力は、図面に示すようになり、キーオンから上記ディレイタイム分遅れて楽音が生成される。
【００５１】
ＴＧｃｈ３では、Ｄｅｌａｙ２のディレイタイムがあり、従って、ピアノの波形データの読み出しは図２のアドレスＣから行われる。またそのエンベロープ波形を構成するｐｈ０のｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅ（エンベロープ値ほぼ０）の占有時間もＤｅｌａｙ２のディレイタイムと同一となり、従ってキーオンからこのディレイタイムだけ経過してｐｈ１のアタックフェーズに移行する。またキーオフと同時にｐｈ４のリリースフェーズに移行する。上記読み出し波形とエンベロープ波形の乗算出力は、図面に示すようになり、キーオンから上記ディレイタイム分遅れて楽音が生成される。
【００５２】
本構成では、後述するように、キータッチを弱くした場合の直接音の生成や間接音の生成に、このように楽音発生チャンネルでＤｅｌａｙ１やＤｅｌａｙ２のディレイタイムを設定するやり方を用いている。
【００５３】
以上のような波形データの推移とするためには、ｐｈ０のｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのＳＰＤデータがＴＧｃｈ１〜ＴＧｃｈ３の楽音発生チャンネルの間で異なっていなければならない。またｐｈ０のｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの目標値であるＰＥＰにつき、当該フェイズのエンベロープ値を略０とすることができる値にしておく必要がある。本構成では、ＰＥＰのＰＯＷＥＲの値を前述のように、８以下に設定している。
【００５４】
図７(ａ)(ｂ)は、キータッチを強くした時に生成されるＬ系列（左側出力ｃｈ０〜ｃｈ１０の偶数チャンネル）とＲ系列（右側出力ｃｈ１〜ｃｈ１１の奇数チャンネル）の楽音発生チャンネルにおけるキーオンディレイの実質タイミングとラウドネスレベルとの関係を示すタイムチャートである。Ｘ軸方向は経過時間ｔを示しており、キーオンディレイにより、Ｌ系列ではｃｈ０から始まってｃｈ２，ｃｈ４，…ｃｈ１０と発音が開始され、このうちｃｈ０は直接音の発音タイミングを、その他は間接音の発音タイミングを各示している。同様にＲ系列でも、ｃｈ１から始まってｃｈ３，ｃｈ５，…ｃｈ１１と発音が開始され、このうちｃｈ１は直接音の発音タイミングを、その他は間接音の発音タイミングを各示している。またＹ軸方向はラウドネスレベルを示しており、上下では１８０゜位相がずれている。なお、Ｌ系列とＲ系列の楽音発生タイミングは夫々わずかな違いを持たせ、ステレオ感（臨場感）を出せるようにしている。
【００５５】
図８(ａ)(ｂ)は、キータッチを弱くした時に生成されるＬ系列とＲ系列の楽音発生チャンネルにおけるキーオンディレイの実質タイミングとラウドネスレベルとの関係を示すタイムチャートである。図７(ａ)と図８(ａ)のＬ系列の場合を比べると、大きな違いは、キータッチが弱い場合、直接音のディレイが顕著になっていることである。これは、生の楽器の場合、図９に示すように、キータッチが弱ければ、直接音の到達時間が遅くなるからである。それに対して、間接音はキータッチの強弱にほとんど左右されない。これは、生の楽器の場合、間接音は音場となるホールの形状や大きさに左右されるのみで、キータッチによる影響はほとんどなく、直接音とその到達時間は変わらないからである。なお、ラウドネスレベルが図７と図８で違うのは、上記キータッチの強弱に対応しているからである。
【００５６】
他方、本構成では、１つのキーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づき、制御手段により、楽音信号生成手段におけるアサインされた楽音発生チャンネル毎に高調波成分を異ならせるように制御することとした。図１０(ａ)(ｂ)(ｃ)及び図１１(ａ)(ｂ)(ｃ)は、キータッチを強くした時と弱くした時の夫々の場合における楽音信号にかけられるチャンネル別のフィルタ特性を示す説明図である。キータッチが強い場合、発音される楽音には高調波が多く含まれ、また逆にそれが弱い場合は、楽音に含まれる高調波は少なくなる。従って、キータッチが弱いほど、楽音信号生成手段３におけるフィルタ処理で高い周波数成分をカットすることになる。これは、直接音を発生させる楽音発生チャンネルでも、間接音を発生させる１乃至複数の楽音発生チャンネルでも、同じであり、夫々のチャンネルでイニシャルタッチ情報に応じてフィルタ係数を変更し、これらのフィルタ特性を制御して、そのような調整を行っている。
【００５７】
図１２及び図１３は、本構成による処理が行われる場合の制御手段１による処理フローを示すフローチャートである。電源スイッチがＯＮされると、バス１００に接続されている制御手段１、楽音信号生成手段３、楽音発生手段４、鍵盤インターフェース１０１ａ、パネルインターフェース１０２ａ、ＲＡＭ１０３の初期化が行われる（ステップＳ１０１）。この時、全アサイメントメモリ３０をクリアし、またＤＳＰ５にプログラム及び必要な係数の転送も行われる。
【００５８】
次に上記キーオンディレイアサイナが起動される（ステップＳ１０２；ＡＳＮ＝Ｋｅｙ Ｏｎ Ｄｅｌａｙ）。そしてパネルスイッチのＯＮイベントが検出され（ステップＳ１０３）、そのパネルスイッチに対応した処理がなされる（ステップＳ１０４）。そしてアサイメントメモリ３０の対応チャンネルエリアをクリアする（ステップＳ１０５）。
【００５９】
上記ステップＳ１０５の後、キーボードデータとＭＩＤＩデータがキー入力バッファに格納される（ステップＳ１０６）。そして鍵盤１０１のキーオンイベントを検出し（ステップＳ１０７）、このキーオンイベントが検出された場合（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、Ｌ系列及びＲ系列の夫々１つずつの楽音発生チャンネルを決定し（ＴＧｃｈ０、ＴＧｃｈ１）、それらのチャンネル対応のアサイメントメモリ３０に、図４に示されたスタートアドレスＳＴａ及びＳＴｂ、Ｆナンバ加算値（Ｎ）、ループトップアドレス（ＬＴ）、ループエンドアドレス（ＬＥ）、ｐｈ０〜ｐｈ３までのスピードデータ（ＳＰＤ）、フェーズ終了値データ（ＰＥＰ）及び−／＋フラグデータ（−／＋）、さらにＦＡＣＣクリア＝１、ｐｈクリア＝１、ＥＡＣＣクリア＝１などの制御用フラグ、Ｌ／Ｒフラグ及びフィルタ係数等を書き込む（ステップＳ１０８）。この図面には詳細に記載されていないが、エンベロープｐｈ０のＳＰＤデータとスタートアドレスＳＴａ及びＳＴｂ（これらは直接音の発音タイミングに関係）、さらにラウドネスレベル、加えてフィルタ係数（これは高調波成分の調整に関係）の各値は、キーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づいて、それに対応した値が書き込まれる。
【００６０】
さらに上記チャンネル（ＴＧｃｈ０、ＴＧｃｈ１）以外の１０の楽音発生チャンネルを決定し（ＴＧｃｈ２〜ＴＧｃｈ１１）、それらのチャンネルの対応するアサイメントメモリ３０に、スタートアドレスＳＴａ及びＳＴｂ、エンベロープｐｈ０のＳＰＤデータ、ラウドネスレベル、Ｌ／Ｒフラグ、フィルタ係数以外の上記パラメータをコピーすると共に、ＴＧｃｈ２にはスタートアドレスＳＴｃ、エンベロープｐｈ０のＳＰＤデータ、ラウドネスレベル、Ｌ／Ｒフラグ、フィルタ係数を、またＴＧｃｈ３にはスタートアドレスＳＴｄ、エンベロープｐｈ０のＳＰＤデータ、ラウドネスレベル、Ｌ／Ｒフラグ、フィルタ係数を、……、ＴＧｃｈ１１にはスタートアドレスＳＴｌ、エンベロープｐｈ０のＳＰＤデータ、ラウドネスレベル、Ｌ／Ｒフラグ、フィルタ係数を、夫々演算によって求め、書き込む（ステップＳ１０９）。この図面にも詳細な記載はないが、ラウドネスとフィルタ係数の各値は、キーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づいて、それに対応した値が書き込まれる。他方、エンベロープｐｈ０のＳＰＤデータとスタートアドレスＳＴｃ〜ＳＴｌは、間接音の発音タイミングに関係し、これらは、本構成において、上記イニシャルタッチによる影響を受けないため、可変とされることはない。
【００６１】
他方前述のキーオンイベントが検出されなかった場合（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、鍵盤１０１のキーオフイベントを検出する（ステップＳ１１０）。このキーオフイベントが検出された場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、対応する楽音発生チャンネルのアサイメントメモリ３０に、図４に示されたキーオフフェーズｐｈ４〜ｐｈ７までのスピードデータ（ＳＰＤ）、フェーズ終了値データ（ＰＥＰ）及び−／＋フラグデータ（−／＋）、さらにｐｈクリア＝１を書き込む（ステップＳ１１１）。
【００６２】
さらに上記チャンネル（ＴＧｃｈ０、ＴＧｃｈ１）以外の１０の楽音発生チャンネルを検出して（ＴＧｃｈ２〜ＴＧｃｈ１１）、それらのチャンネルの対応するアサイメントメモリ３０に、キーオフフェーズｐｈ４〜ｐｈ７までのスピードデータ（ＳＰＤ）、フェーズ終了値データ（ＰＥＰ）及び−／＋フラグデータ（−／＋）、さらにｐｈクリア＝１を書き込む（ステップＳ１１２）。
【００６３】
加えてＳ１１０のキーオフイベントの検出で、キーオフイベントが検出されなかった場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、ステップＳ１０９やステップＳ１１２の書き込みの後、ＦＤインターフェース制御に移行し（ステップＳ１１３）、最後に上記ステップＳ１０３に復帰する。
【００６４】
以上の本実施形態構成では、キーオンディレイ処理とフィルタ処理により、距離の近い遠いによる音像の定位感が得られるようになる。即ち、１つのキーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づき、該イニシャルタッチが強くなれば、音像定位がより近くになるように、直接音を発生させるチャンネルでは早く発音が開始され（ディレイは短い）、反対にイニシャルタッチが弱くなれば、音像定位が遠くになるように、直接音発生チャンネルでは遅く発音が開始される（その分ディレイが長くなる）ように制御されている。他方、反射音である間接音に関しては、主に音場となるホールの形状や大きさによって決まるものであるため、イニシャルタッチに左右されることなく、発生させている。
【００６５】
また本構成では、直接音・間接音の違いに拘わらず、制御手段１により、楽音信号生成手段３におけるアサインされた楽音発生チャンネル毎に、イニシャルタッチ情報に応じてフィルタ係数を変更し、イニシャルタッチが弱いほど、楽音信号生成手段３におけるフィルタ処理で高い周波数成分をカットしており、より遠近感の違いを浮き立たせることが可能となった。
【００６６】
上記構成では、制御手段１により、楽音発生チャンネル毎に楽音信号生成手段３にエンベロープ係数が転送され、それによって生成されるエンベロープのフェイズを従来より１つ多い、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅが設けられており、そのｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅのエンベロープ値を略０となるようにしているので、その間に読み出された波形データは、上記エンベロープ値（略０）と乗算された結果、略０として出力されることになる。またｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間が、ディレイタイムに相当しており、そのエンベロープ値が乗算される楽音波形についても、当該エンベロープフェイズと同等の時間に相当する分だけ本来の読出波形のトップから遡ったアドレスをスタートアドレスとして波形を読出している。それによって、ｐｒｅ ｒｅａｄ ｐｈａｓｅの間に読み出される楽音波形データはどんなものであっても上記乗算によって略０として出力され、特開平５−２１６４７９号のようにディレイタイムに対応する読出波形にゼロを記憶させなくても、楽音波形にディレイタイムが設定できるようになる。またこのように制御手段１が楽音信号生成手段３に転送する制御パラメータに、発音開始の時間的な指示を含む構成としたので、制御手段１で、ディレイタイムを設定する必要がなくなり、その分だけ負荷が少なくなる。
【００６７】
【発明の効果】
以上の本発明に係る電子楽器の音像定位感制御装置の構成によれば、自然楽器にはない演奏表現方法として、キータッチにより、発音源が遠くにあったり近くにあったりするように聞こえる効果を得ることができるようになり、自然楽器にない新たな表現を可能とするパラメータを増やすことにより、電子楽器をより表現力のあるものにすることが可能となる。
また制御手段が楽音信号生成手段に転送する制御パラメータに、発音開始の時間的な指示を含む請求項４のような構成とすることで、該制御手段で、ディレイタイムを設定する必要がなくなり、その分だけ制御手段の負荷が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音像定位感制御装置の一実施形態の構成が適用された電子楽器のブロック図である。
【図２】波形ＲＯＭの記憶内容と読出アドレスとの関係を示す説明図である。
【図３】楽音信号生成手段を主に示す本音像定位感制御装置の構成が適用された電子楽器のブロック図である。
【図４】アサイメントメモリの記憶内容の一例を示す説明図である。
【図５】エンベロープ係数とそれによってどのようなエンベロープ波形が生成されるかの関係を示す説明図である。
【図６】波形記憶手段からの楽音波形データの読出状態と、エンベロープ波形の生成状態と、これらの乗算により生成された楽音波形の状態を時系列的に示す波形データの推移説明図である。
【図７】キータッチを強くした時に生成されるＬ系列とＲ系列の楽音発生チャンネルにおけるキーオンディレイの実質タイミングとラウドネスレベルとの関係を示すタイムチャートである。
【図８】キータッチを弱くした時に生成されるＬ系列とＲ系列の楽音発生チャンネルにおけるキーオンディレイの実質タイミングとラウドネスレベルとの関係を示すタイムチャートである。
【図９】キータッチによる音像定位の変化を示す説明図である。
【図１０】キータッチを強くした場合における楽音信号にかけられるチャンネル別のフィルタ特性を示す説明図である。
【図１１】キータッチを弱くした場合における楽音信号にかけられるチャンネル別のフィルタ特性を示す説明図である。
【図１２】本構成による処理が行われる場合の制御手段による処理フローを示すフローチャートである。
【図１３】制御手段による上記処理フローの続きを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 制御手段
２ 波形記憶手段
３ 楽音信号生成手段
４ 楽音発生手段
５ ＤＳＰ
３０ アサイメントメモリ
３１ タイミングジェネレータ
３２ Ｆナンバ累算器
３３ サンプリング補間フィルタ
３４ エンベロープ累算器
３５ 第１の乗算器
３６ 第２の乗算器
３７ 系列累算器
４０ デジタル・アナログコンバータ
４１ サウンド装置
１００ バス
１０１ 鍵盤
１０１ａ 鍵盤インターフェース
１０２ パネルスイッチ
１０２ａ パネルインターフェース
１０３ ＲＡＭ
１０４ ＲＯＭ
１０５ ＭＩＤＩインターフェース
１０６ ディスクドライブ
Claims (4)
- １つのキーオン情報に基づき、複数の楽音発生チャンネルに対して、波形読出アドレスやエンベロープ係数を含む制御パラメータを転送し、発音開始を指示する制御手段と、
任意の楽音波形を記憶する波形記憶手段と、
制御手段から転送され複数の楽音発生チャンネルに割り振られた制御パラメータに基づき、上記波形記憶手段からの楽音波形データの読出を行ってフィルタ処理を行うと共に、この波形データにエンベロープの付与を行って楽音信号を生成する楽音信号生成手段と、
該楽音信号生成手段で楽音発生チャンネル毎に生成された楽音信号に基づいて楽音を発生する楽音発生手段と
を少なくとも有しており、
前記制御手段は、前記１つのキーオン情報に付随するイニシャルタッチ情報に基づき、アサインされた楽音発生チャンネル毎に実質異なるタイミングにて発音が開始されるように、楽音信号生成手段に対する制御パラメータの転送を行うと共に、アサインされた各楽音発生チャンネルの高調波成分を異ならせるように制御する
ことを特徴とする電子楽器の音像定位感制御装置。 - 前記制御手段は、イニシャルタッチが強くなるにつれ、音像定位がより近くになるように、各楽音発生チャンネルの発音タイミング及びフィルタ係数を設定することを特徴とする請求項１記載の電子楽器の音像定位感制御装置。
- 前記制御手段は出力系列を指定する制御パラメータを含み、少なくとも２つ以上の出力系列に夫々２つ以上の楽音発生チャンネルを使用して発音開始を指示することを特徴とする請求項１または２記載の電子楽器の音像定位感制御装置。
- 前記制御手段が、複数の楽音発生チャンネルに、制御パラメータを転送する際に、複数チャンネルに同時に転送を行い、且つ制御パラメータとして、エンベロープ値を略０とすることが可能なフェイズを有するエンベロープを形成できるエンベロープ係数と、当該エンベロープフェイズと同等の時間に相当する分だけ本来の読出波形のトップから遡ったアドレスをスタートアドレスとする波形読出アドレスとを、楽音発生チャンネル毎に楽音信号生成手段に転送することを特徴とする請求項１、２または３記載の電子楽器の音像定位感制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12662598A JP3660125B2 (ja) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | 電子楽器の音像定位感制御装置 |
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| JP12662598A JP3660125B2 (ja) | 1998-04-22 | 1998-04-22 | 電子楽器の音像定位感制御装置 |
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| JP3660125B2 true JP3660125B2 (ja) | 2005-06-15 |
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Family Applications (1)
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-
1998
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| JPH11305767A (ja) | 1999-11-05 |
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