JP3730559B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えば電子ピアノの様に鍵盤操作によって演奏データを生成するか、又はＭＩＤＩ規格の演奏データに従って、楽器音を生成する電子楽器に関し、特に弱奏演奏時に生成する弱奏音を簡素な構成で生成することを可能とした電子楽器の構成を提案しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より電子ピアノのように鍵盤から発信され演奏データ或いはＭＩＤＩ規格の演奏データなどには発音すべき音の音名を指定する音名データに強度データが付加されて出力され、音名データで指定された音名の音が強度データで指定された強度で発音され、曲の強弱の表現が達せられる構成とされている。
図９に一般的な電子楽器の構成を示す。図中１は演奏データ源、２は制御器、３は音源回路、４は波形メモリ、５Ｌは左信号ミキサー、５Ｒは右信号ミキサー、６はＤ／Ａ変換器、７は音声増幅器をそれぞれ示す。
【０００３】
演奏データ源１は電子鍵盤１Ａか又はＭＩＤＩ規格の信号を発生するＭＩＤＩ信号源１Ｂの何れかで構成することができる。これら電子鍵盤１Ａ及びＭＩＤＩ信号源１Ｂの何れでも、発音すべき音名を指定する音名データと、この音名データで指定した音の強弱を指定する強度データとが対で出力される。つまり、電子鍵盤１Ａであっては打鍵の速度を検出し、打鍵速度に比例して音の強度データを生成している。
制御器２は一般にＣＰＵと呼ばれているコンピュータシステムによって構成され、コンピュータシステムで演奏データ源１から送られてくる音名データと、強度データを受信し、その受信した音名データは読出制御データに変換されて音源回路３を構成する読出制御手段３Ａに入力される。また強度データはエンベロープ制御データに変換されて音源回路３に設けられたエンベロープ制御手段３Ｄに入力され、波形メモリ４から読み出した波形データに各種の楽器の音のエンベロープを付与する。
【０００４】
読出制御手段３Ａは制御器２から送り込まれた読出制御データに従って波形メモリ４に設けられた左信号メモリ４Ｌと右信号メモリ４Ｒの読出周期を決定し、演奏データ源１で指定した音名に対応した繰り返し周波数で波形データを読み出す。
読出制御手段３Ａの詳細を図１０に示す。読出制御手段３Ａは加算器１１と、累積加算器１２と、補間器１３とによって構成される。
累積加算器１２には楽器の種類を表す初期アドレス１４が与えられる。この初期アドレス１４によって波形メモリ４に格納されている各種の楽器の波形が記憶されている記憶領域の先頭アドレスが指定される。
【０００５】
加算器１１には読出制御データ１５が入力される。この読出制御データ１５が累積加算器１２において初期アドレス１４に累積加算され、波形メモリの読出アドレスが生成される。読出制御データ１５は整数部と小数部とを具備し、主に整数部の累積値が波形メモリ４の読出アドレスを決定する。小数部は補間器１３に入力され、この小数部の小数値に応じて波形メモリ４から読み出した波形データの補間値を算出する。図１１を用いてその詳細を説明する。初期アドレスとしてこの例では「００００」番地が指定され、「００００」番地から「＋１」ずつアドレスが増加する毎に波形データＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４…が記憶されている様子を示す。
【０００６】
ここで読出制御データ１５として例えば「１．０１」が入力されたとすると、累積加算器１２は「１．０１」、「２．０２」、「３．０３」…のように「１．０１」の累積加算値を出力する。整数部は波形メモリ４にアドレス信号として与えられアドレス「００００」から「０００１」、「０００２」、「０００３」、「０００４」…がアクセスされる。
小数部は「０．０１」、「０．０２」、「０．０３」、「０．０４」…の様に累積加算される。この小数部の数値はアドレスの間隔内の位置を表しており、このアドレス間隔内の各位置に対応する波形データの値を補間器１３が算出し、その算出結果を波形データ列として出力する。
【０００７】
従って、小数部の数値を変更することにより、波形データの周波数（音程）が変化し、任意の音程の波形データが生成される。再生する音の音程が１オクターブ高くなる毎に整数部の数値が「＋１」ずつ増加し、波形メモリ４のアドレスを１つおき又は２つおき…に読み出し、広い音域にわたって波形データが生成される。
読出制御手段３Ａで読み出された波形データはフィルタ３Ｂと乗算器３Ｃでエンベロープ制御データに従ってエンベロープが整えられ、音源回路３の出力信号として左信号ミキサー５Ｌ及び右信号ミキサー５Ｒに出力される。つまり、音源回路３は本来、多チャンネルに渡って設けられ、各音源回路３から異なる音名の音のデータ或いは異なる楽器の音のデータが出力され、これら複数のデータを左信号ミキサー５Ｌ及び右信号ミキサー５Ｒで混合し、その混合データをＤ／Ａ変換器６でＤ／Ａ変換し、そのＤ／Ａ変換出力を音声増幅器７で増幅して出力端子８に出力する。従って、音源回路３は少なくとも発音可能なチャンネル数分は設けられ、これに伴って読出制御手段３Ａもその発音可能なチャンネル数分設けられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来は演奏データ源１から出力された強度データは制御器２でエンベロープ制御データに変換され、このエンベロープ制御データによりフィルタ３Ｂと乗算器３Ｃを制御、指定した音名の音の強度（振幅）を制御し、音の強弱を表現している。
このため、フィルタ３Ｂとしては楽音データエンベロープ（振幅）を変更するためにフィルタ係数が変更できるフィルタを用いる必要がある。つまり、発音すべき音名の周波数に対応して、フィルタの周波数特性を制御し、この周波数特性の変更によって適当な減衰量を与えてエンベロープを制御している。
【０００９】
このように、エンベロープ制御を可能とするフィルタは高価であり、コストが上昇する欠点がある。
波形メモリ４から読み出した波形データに音の強弱を付加する他の方法としては波形メモリ４に強奏音の波形データと、弱奏音の波形データを記憶させ、これら強奏音の波形データと、弱奏音の波形データの双方を読み出し、これら二つの波形データを強度データの値に従って混合比を決定し、この混合比に従って音の強弱を表現する方法も考えられる。
【００１０】
然し乍ら、この構成を採る場合には波形メモリ４の記憶容量が２倍に増大するため、この点でコストの上昇が避けられない欠点がある。
この発明の目的はコストの上昇を抑え、簡素な構成で音の強弱を表現することができる電子楽器を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１では、楽器音のほぼ同一波形データを右信号及び左信号として記憶した波形メモリと、発音すべき音名を指定する音名データ及びこの指定された音名の音の強弱を指定する強度データを発信する演奏データ源と、演奏データ源が発信する音名データ及び強度データを受信し、受信した音名データに従って音名に対応した読出制御データを発生し、受信した強度データに対応した振幅を与えるためのエンベロープ制御データを発生する制御器と、この制御器が出力する読出制御データに従って、波形メモリの読出周期を決定し、音名に対応した周波数を持つ右信号及び左信号を生成する右信号読出制御手段及び左信号読出制御手段と、制御器が出力するエンベロープ制御データに従って、右信号読出制御手段及び左信号読出制御手段が出力する右信号及び左信号のエンベロープを制御するエンベロープ制御手段と、制御器に設けられ、演奏データ源が発信する強度データが予め設定した強度値より小さい弱奏演奏を検出する弱奏検出手段と、この弱奏検出手段が弱奏演奏を検出した時点で右信号読出制御手段及び左信号読出制御手段に与える読出制御データに変更を与える読出変更手段とによって構成した電子楽器を提供する。
【００１２】
この発明の請求項２では、請求項１記載の電子楽器において、読出変更手段は右信号読出制御手段及び左信号読出制御手段に与える読出制御データの相互に読出周期に偏差を与える構成とした電子楽器を提供する。
この発明の請求項３では、請求項１記載の電子楽器において、読出変更手段は右信号読出制御手段及び左信号読出制御手段に与える読出制御データに読出初期位置の変更を与える構成とした電子楽器を提供する。
作用
この発明によれば弱奏検出手段が弱奏演奏を検出すると、波形メモリから波形データを読み出す読出制御手段は右信号及び左信号の読出動作に変更が与えられる。読出動作に変更が与えられると、読み出しされる波形データにも差が発生し、その差によって左右の信号の振幅のピーク位置が時間的にずれるため音としては音量が絞られたのと等価な現象が発生し、実質的に弱奏音を生成することができる。
【００１３】
請求項２では弱奏演奏時に波形データの読出周期に差を与える点を具体的に請求するものである。読出周期に差を与える動作は読出制御手段に与える読出アドレスのピッチを変更すれば足りるため、制御器における制御プログラムのほんのわずかな変更で実現することができる。この結果のコストの上昇を発生することなく、強弱の表現を実現することができる。
更に、この発明の請求項３では弱奏演奏時に波形メモリの読出初期位置に差を与える点を具体的に請求するものである。このようにしても特に波形メモリから読み出す波形データの読出周期に差を与えることができるため、音量が絞られたのと同等の効果が得られ弱奏音を得ることができる。
【００１４】
従って、この発明によれば特にコストの掛かる部品を用いることなく弱奏音を得ることができるから、電子楽器を廉価に提供することができる利点が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明による電子楽器の一実施例を示す。図９と対応する部分には同一符号を付して示す。この発明の特徴とする構成は制御器２に弱奏検出手段２Ａと、この弱奏検出手段２Ａが演奏データ源１から入力される演奏データから弱奏演奏を検出した場合に、右信号読出制御手段３Ａ−１と左信号読出制御手段３Ａ−２に送り込む読出制御データに変更を与える読出変更手段２Ｂとを設けた点である。
弱奏検出手段２Ａは演奏データ源１から送られてくる強度データを監視し、弱奏演奏状態を検出する。強度データとしては例えば７ビットの並列データにより０〜１２７段階の強度を識別するように構成することができる。弱奏演奏としては例えば強度データの値が例えば「８８」より小さい強度データの場合に弱奏演奏と定義することができる。
【００１６】
弱奏検出手段２Ａが弱奏演奏を検出すると、読出変更手段２Ｂが起動される。
読出変更手段２Ｂは音源回路３に送り出す読出制御データに変更を与える。その一つの例としては波形メモリ４から読み出す波形データの読出周期に変更を与える。波形データの読出周期の変更は図１０で説明した読出制御データ１５の値を変更することで実現することができる。従って、ここでは制御器２に設けた読出変更手段２Ｂは弱奏検出手段２Ａが弱奏状態を検出すると、その検出結果を受けて右信号読出制御手段３Ａ−１と左信号読出制御手段３Ａ−２に与える読出制御データ１５（図１０参照）の値にわずかなオフセット値を加算して変更する動作を実行し、波形メモリ４から読み出される楽音データの周波数を左信号及び右信号の相互に差を与える構成とした場合を示す。
【００１７】
左信号と右信号に与える周波数の差としては音量を制御するものとすると±１セント程度を限度とする。例えば、左信号に＋０．５セントの変更を与えたとすると、右信号には−０．５セントの変更を与える。逆に左信号に−０．５セントの変更を与えた場合には右信号には＋０．５セントの変更を与える。この結果、左信号と右信号との間に１セントの周波数差が与えられる。左右の信号に周波数差が与えられることにより、音の定位が不定となり、一時的に音量が絞れらたと等価な音感が得られる。
【００１８】
つまり、この種の電子楽器の分野では左信号及び右信号は極力同一位相で再現し、音像の位置を固定化することに注力している。従って、通常の状況（非弱奏時）では左信号及び右信号は波形メモリ４に記憶されている条件を忠実に再現させる。この状態では一般に左信号と右信号は同一位相に揃えられている。
これに対し、左信号及び右信号にわずかであっても例えば周波数に差を与えることにより、波形のピーク位置が相互にずれるため音像の定位感が拡散され、あたかも音量を低下させたと等価な効果が得られる。この現象に関しては例えば「特開平１１−２８８２８７号公報」にも開示されている。
【００１９】
従って、この発明では弱奏検出手段２Ａが弱奏状態を検出すると、読出変更手段２Ｂが起動され、右信号読出制御手段３Ａ−１と左信号読出制御手段３Ａ−２に送り込む読出制御データ１５にわずかに異なるオフセット値を加え、読出制御データ１５の値をわずかに変更することにより、波形メモリ４から読み出されてＤ／Ａ変換器６でＤＡ変換されてアナログ信号に変換されて音として放音される音の音量が絞られたのと同等の効果が得られ、弱奏演奏が実現される。
図２に制御器２に設けた弱奏検出手段２Ａと読出変更手段２Ｂの動作を表すフローチャートを示す。尚、図２に示すディチューンとは各音名の音に割当てられている周波数から、故意に周波数をずらす操作を表している。
【００２０】
ステップＳＰ１で強度データの値が設定値Ｆより大きいか否かを判定する。強度データが設定値Ｆより大きい場合はステップＳＰ２に進み読出制御データをそのまま（値を変更することなく）出力する。
強度データの値が設定値Ｆより小さい場合には、ステップＳＰ３に分岐する。ステップＳＰ３では左信号読出制御データにオフセット値を加算し、更に、ステップＳＰ４で右信号読出制御データにオフセットを加算し、ステップＳＰ２に進む。
【００２１】
ステップＳＰ２では変更された読出制御データを出力し、右信号読出制御手段３Ａ−１と左信号読出制御手段３Ａ−２に送り込む。
以上は読出制御データの値を変更して音の周波数を変化させる方法を説明したが、波形メモリ４の読出開始アドレスに差を与えることによっても同様の効果を得ることができる。
例えば左信号の読出開始アドレスを先頭アドレスから０ｍｓｅｃ、右信号の読出開始アドレスを先頭アドレスから例えば４．２ｍｓｅｃ遅らせたアドレスに設定し、これらの読出開始アドレスから同時に読出を開始したとすると、左信号と右信号に位相差が発生し、この位相差により音像の定位が不定となり、上述と同様に音量の低下と同等の効果を表現することができる。
【００２２】
図３にその動作を説明するためのフローチャートを示す。強度データが設定値Ｆより大きい場合はステップＳＰ２に進み、読出制御データをそのまま出力する。
強度データが設定値Ｆより小さい場合は、ステップＳＰ３に分岐し、ステップＳＰ３で左信号読出開始アドレスにオフセット値（例えば０ｍｓｅｃ）を加算し、ステップＳＰ４に進む。
ステップＳＰ４では右信号読出開始アドレスにオフセット値（例えば４．２ｍｓｅｃ）を加算し、ステップＳＰ２に進む。
【００２３】
ステップＳＰ２ではオフセット値が加算された左信号読出開始アドレスと右信号読出開始アドレスを右信号読出制御手段３Ａ−１と左信号読出制御手段３Ａ−２に送り込む。
読出開始アドレスのオフセット値としては例えば左信号に５０ｍｓｅｃ、右信号に５４．２ｍｓｅｃの様に左右共に５０ｍｓｅｃのオフセットを与える方法も考えられる。このように左信号及び右信号のそれぞれに大きなオフセットを与えることにより、図４に示すように楽器音の波形のアタック部分ＡＴを除去した部分を読み出すことができる。このようにアタック部分を除去して再生した場合には自然楽器とは全く異なる強弱表現が可能となる。
【００２４】
読出変更手段２Ｂとしては上述では弱奏時にのみ動作するように説明したが、強奏時或いは定常時に読出制御データにオフセットを加算するように構成することもできる。
図５は強奏時に左信号及び右信号読出データにオフセットを加算し、再生する音の周波数に差を与えるように構成した場合を示す。この場合、オフセット値としては左信号に＋１セント以上及び右信号−１セント以上の偏差を与えることにより、あたかも合奏しているような音響効果（コーラス効果或いはストリングス効果、ブラスアンサンブル効果など）を得ることができる。
【００２５】
図６は強度データの値に係わらず、定常的に読出制御データにオフセットを加算する構成とした場合を示す。この場合も、オフセット値を大きい値に選定することによりコーラス効果を得ることができる。
図７は強度データの値が設定値Ｆより大きいとき、読出初期アドレスにオフセットを加算する構成とした場合を示す。
また、図８は強度データの値に係わらず読出初期アドレスにオフセットを加算する構成とした場合を示す。これらの選択は例えば操作ボード上に設けられた設定器によって設定することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば制御器２に弱奏検出手段２Ａと読出変更手段２Ｂを設け、弱奏時に右信号読出制御手段３Ａ−１と左信号読出制御手段３Ａ−２に送り出す読出制御データの値に変更を与えるだけで強弱を表現することができる。つまり、ハードウェアは何等変更する部分がなく、ソフトウェアで実現するものであるから、コストの上昇は全くない。
従って、強弱の表現が従来の電子楽器と何等遜色なく表現することができる電子楽器を廉価に提供することができる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を説明するためのブロック図。
【図２】この発明の要部の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】この発明の要部の他の実施例を説明するためのフローチャート。
【図４】図３に示した実施例の更に他の実施例を説明するための波形図。
【図５】この発明の要部の他の実施例を説明するためのフローチャート。
【図６】この発明の要部の他の実施例を説明するためのフローチャート。
【図７】図６と同様のフローチャート。
【図８】図６と同様のフローチャート。
【図９】従来の技術を説明するためのブロック図。
【図１０】従来から用いられている読出制御手段の構成及びその動作を詳細に説明するためのブロック図。
【図１１】図１０に示した読出制御手段の動作を説明するための波形図。
【符号の説明】
１ 演奏データ源 ３Ｄ エンベロープ制御手段
２ 制御器 ４ 波形メモリ
２Ａ 弱奏検出手段 ５Ｌ 左信号ミキサー
２Ｂ 読出変更手段 ５Ｒ 右信号ミキサー
３ 音源回路 ６ Ｄ／Ａ変換器
３Ａ−１ 右信号読出制御手段 ７ 音声増幅器
３Ａ−２ 左信号読出制御手段 ８ 出力端子
３Ｂ フィルタ
３Ｃ 乗算器

Claims (3)

1. Ａ、楽器音のほぼ同一波形データを右信号及び左信号として記憶した波形メモリと、
   Ｂ、発音すべき音名を指定する音名データ及びこの指定された音名の音の強弱を指定する強度データを発信する演奏データ源と、
   Ｃ、上記演奏データ源が発信する音名データ及び強度データを受信し、受信した音名データに従って音名に対応した読出制御データを発生し、更に受信した強度データに対応した振幅を与えるためのエンベロープ制御データを発生する制御器と、
   Ｄ、この制御器が出力する読出制御データに従って、上記波形メモリの読出速度を決定し、上記音名に対応した周波数を持つ右信号及び左信号を生成する右信号読出制御手段及び左信号読出制御手段と、
   Ｅ、上記制御器が出力するエンベロープ制御データに従って、上記右信号読出制御手段及び左信号読出制御手段が出力する右信号及び左信号のエンベロープを制御するエンベロープ制御手段と、
   Ｆ、上記制御器に設けられ、上記演奏データ源が発信する強度データが予め設定した強度値より小さい弱奏演奏を検出する弱奏検出手段と、
   Ｇ、この弱奏検出手段が弱奏演奏を検出した時点で上記右信号読出制御手段及び左信号読出制御手段に与える読出制御データに変更を与える読出変更手段と、
   によって構成したことを特徴とする電子楽器。
2. 請求項１記載の電子楽器において、上記読出変更手段は上記右信号読出制御手段及び左信号読出制御手段に与える読出制御データの相互に読出周期に偏差を与える構成としたことを特徴とする電子楽器。
3. 請求項１記載の電子楽器において、上記変更手段は上記右信号読出制御手段及び左信号読出制御手段に与える読出制御データに読出初期位置の変更を与える構成としたことを特徴とする電子楽器。

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