JP3978928B2 - 楽音生成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータミュージックの音源などに用いられる楽音生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、汎用のパソコン等を用いて楽曲データを処理し、楽曲の演奏を行うＤＴＭ（Desk Top Music）が広く普及している。このＤＴＭにおいては、パソコン等に楽音生成用のハードウェアを設け、これを用いて楽音を生成するようにしたものが一般的であった。なお、以下では、このようにハードウェアによって構築される音源を「ハード音源」という。
【０００３】
このハード音源は、再生される楽音に対応した波形を表す波形データを記憶した記憶装置と、該記憶手段に記憶された波形データを読み出す読出装置とを含んで構成されるものが一般的であった。そして、このハード音源は、ユーザによって楽音の発音が指示されると、上記読出装置が該楽音に対応する波形データを上記記憶装置から読み出し、該波形データに対して何等かの処理を施して出力する、といった処理を行っていた。
【０００４】
このように、ハード音源は、楽音生成専用のハードウェアにより構成されているため、楽音の生成が指示されてから実際に音が出力されるまでの時間が非常に短い。従って、パソコン等にキーボードを接続してリアルタイム演奏を行う場合であっても、演奏者はほとんど違和感を感じることなく演奏を行うことができた。
【０００５】
しかしながら、ハード音源は、指定される全ての楽音に対応する波形データを内部の記憶装置に記憶しておく必要があり、そのデータ量は膨大なものとなる。従って、容量の大きな記憶装置を設ける必要があり、これにより製造コストを低減させることが困難となるといった問題があった。
【０００６】
これに対し、近年、ＣＰＵの演算能力の向上に伴い、汎用のパソコン等に搭載されたＣＰＵに、楽音生成処理手順を記述したソフトウェアプログラムを実行させることにより、指定された楽音に対応した波形データを生成させるようにした、いわゆる「ソフト音源」が提供されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ソフト音源では、各種のデータやアプリケーションプログラムを記憶するためにパソコンなどに設けられた汎用の大容量メモリが、波形データを記憶するためのメモリとして兼用される。従って、ソフト音源は、上述したハード音源と異なり、データ量の大きな波形データをメモリに記憶し、これを読み出して再生することもできる。しかし、ソフト音源を搭載したパソコンなどでは、波形データを記憶するためのメモリが他のプログラム（ＯＳ、アプリケーションプログラム）によってもアクセスされる。このため、他のプログラムの実行の妨げにならぬよう、例えば２００ｍｓに１回といった具合に一定の時間間隔で到来する特定のタイムスロットでのみソフト音源によるメモリのアクセスが行われるようにしたものが一般的である。従って、このようなソフト音源を利用して演奏を行った場合、例えばキーボードの押鍵操作などにより楽音発生指示が発生してからその楽音が発音されるまでに少なからぬ応答遅延が生じ、これが音楽的違和感を生じさせるという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、データ量の大きな波形データを使用して楽音を生成することができ、かつ、楽音発生の指示に応答して直ちに楽音を出力することができる楽音生成装置を提供することを目的としている。
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１に記載の楽音生成装置は、各種プログラムを実行することで装置を制御するＣＰＵを含む楽音生成装置であって、楽音生成専用のハードウェアにより構成されており、楽音発生指示に応答し、楽音波形における発音開始時点以降所定時間内の部分の波形に対応した第１の波形データを出力する第１の波形データ出力手段と、楽音生成処理手順が記述されたソフトウェアプログラムを含む前記各種プログラムを前記ＣＰＵが実行する際にアクセスされる記憶手段と、前記ＣＰＵが前記楽音生成処理手順が記述されたソフトウェアプログラムを実行することにより、前記楽音発生指示に応答し、前記楽音波形の全体に対応した波形データを前記記憶手段内に生成し、第２の波形データとして出力する手段であって、前記楽音発生指示に対する応答の遅延時間が、前記第１の波形データ出力手段よりも長い第２の波形データ出力手段と、前記第１の波形データ出力手段によって出力された前記第１の波形データと、前記第２の波形データ出力手段によって出力された前記第２の波形データとをミキシングして出力するミキシング手段とを具備することを特徴としている。
また、請求項２に記載の楽音生成装置は、請求項１記載の構成において、前記ミキシング手段は、前記第１の波形データ出力手段によって出力される第１の波形データと、前記第２の波形データ出力手段によって出力される第２の波形データとをクロスフェードして出力することを特徴としている。
また、請求項３に記載の楽音生成装置は、各種プログラムを実行することで装置を制御するＣＰＵを含む楽音生成装置であって、楽音生成専用のハードウェアにより構成されており、楽音発生指示に応答し、楽音波形における発音開始時点以降所定時間内の部分の波形に対応した第１の波形データを出力する第１の波形データ出力手段と、楽音生成処理手順が記述されたソフトウェアプログラムを含む前記各種プログラムを前記ＣＰＵが実行する際にアクセスされる記憶手段と、前記ＣＰＵが前記楽音生成処理手順が記述されたソフトウェアプログラムを実行することにより、前記楽音発生指示に応答し、前記楽音波形における発音開始時点から所定時間経過した後の部分の波形に対応した第２の波形データを出力する手段であって、前記楽音発生指示に対する応答の遅延時間が、前記第１の波形データ出力手段よりも長い第２の波形データ出力手段と、前記第１の波形データ出力手段によって出力された前記第１の波形データと、前記第２の波形データ出力手段によって出力された前記第２の波形データとを加算して出力する加算手段とを具備し、前記所定時間は、前記楽音発生指示に対する第２の波形データ出力手段による応答の遅延時間と、前記楽音発生指示に対する第１の波形データ出力手段による応答の遅延時間との差に対応する時間であることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。
【００１１】
Ａ：第１の実施形態
Ａ−１：第１の実施形態の構成
図１は、本実施形態にかかる楽音生成装置を含むパーソナルコンピュータ（以下、単に「パソコン」という）のハードウェア構成を示すブロック図である。同図に示すように、このパソコンは、ＣＰＵ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、ハードディスク装置（以下、「ＨＤＤ」という）４、ＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）インターフェース５、ハード音源７、ＤＭＡコントローラ（以下、「ＤＭＡＣ」という）８および波形合成部９により構成されている。そして、上記ＭＩＤＩインターフェース５には電子楽器６が接続できるようになっている。
【００１２】
ＣＰＵ１は、このパソコンの制御中枢であり、バス１００を介して接続されたＲＯＭ２、ＲＡＭ３、ＨＤＤ４、ＭＩＤＩインターフェース５、ハード音源７、ＤＭＡＣ８および波形合成部９との間で各種情報の授受を行い、該パソコン全体を制御する。また、ＲＯＭ２は、このパソコンの電源投入時に実行される起動プログラムや、文字フォント等に関する情報を記憶している。ＲＡＭ３は、ＣＰＵ１によって主記憶として使用され、ＣＰＵ１のワークメモリエリアおよび出力バッファエリア等（詳細は後述）の各種記憶エリアを有している。
【００１３】
ＨＤＤ４は、該パソコンの全体の動作を制御するためのシステムプログラムと、各種のアプリケーションプログラムとを記憶している。ＣＰＵ１は、このパソコンの電源投入時に、上述したＲＯＭ２内の起動プログラムに従ってこれらの各プログラムをＲＡＭ３に転送し、以後、ＲＡＭ３内に格納された各プログラムを実行することによりパソコン全体の制御を行う。
【００１４】
上述したアプリケーションプログラムには、楽音生成のためのシンセサイザプログラムが含まれている。このシンセサイザプログラムは、電子楽器６から入力されたＭＩＤＩイベントに対応した波形データを生成して出力するためのプログラムである。ＣＰＵ１は、このシンセサイザプログラムの実行によって波形データを生成すると、ＲＡＭ３内の出力バッファに順次書き込んでいく。
【００１５】
また、電子楽器６は、例えば、複数の鍵盤を備えたＭＩＤＩキーボード等であり、ユーザによって操作が行われると（例えば鍵盤が押鍵されると）、該操作に対応したＭＩＤＩイベントを出力するようになっている。このＭＩＤＩイベントは、ＭＩＤＩインターフェース５を介してバス１００に供給される。
【００１６】
ハード音源７（第１の波形データ出力手段）は、電子楽器６から出力されたＭＩＤＩイベントに対応した波形データを出力する手段であり、楽音生成専用のハードウェアにより構成されている。このハード音源７は、該ハード音源７の動作を制御する制御部７ａと、該ハード音源７から出力される波形データを記憶する記憶部７ｂとを有しており、制御部７ａが記憶部７ｂに格納された波形データのうち、供給されたＭＩＤＩイベントに対応した波形データを読み出して出力するようになっている。
【００１７】
ここで、従来のハード音源においては、図２（ａ）に例示するように、楽音の発生時に１回だけ読み出される楽音のアタック部を含む波形データ（図２（ａ）中の（１）で示した部分）と、楽音の発生時に繰り返し読み出される楽音のサステイン部（図２（ａ）中の（２）で示した部分）とを含む波形データを内部の記憶装置に記憶していた。従って、波形データのデータ量は膨大なものとなり、記憶装置は大きな記憶容量を有するものでなければならなかった。これに対し、本実施形態にかかるハード音源７においては、ハード音源７内の記憶部７ｂは、図２（ｂ）に例示するように、楽音のアタック部の一部分を表す波形データを記憶している。このように、波形の一部分のみを記憶部７ｂに記憶することにより、従来のハード音源と比較して、波形データのデータ量を減少させることができる。
【００１８】
ＤＭＡＣ８は、ＣＰＵ１がシンセサイザプログラムを実行することによりＲＡＭ３内の出力バッファに格納した波形データを、順次波形合成部９にＤＭＡ転送する。
【００１９】
また、波形合成部９は、ハード音源７から出力される波形データと、ＤＭＡＣ８から出力される波形データとをクロスフェードして出力する手段であり、図３に示すように、乗算器９ａおよび９ｂならびに加算器９ｃにより構成される。以上が本実施形態である楽音生成装置を含むパソコンの全体構成である。
【００２０】
Ａ−２：第１の実施形態の動作
次に、図３および図４（ａ）〜（ｃ）を参照して、本実施形態である楽音生成装置の動作を説明する。
図３は、本実施形態にかかる楽音生成装置の動作を説明するための概念図である。同図に示すように、電子楽器６からＭＩＤＩインターフェース５を介してＭＩＤＩイベントが供給されると、ＣＰＵ１は、該ＭＩＤＩイベントをデコードして得られる発音パラメータを、ハード音源７のいずれかの発音チャネルにセットする。
【００２１】
このようにして発音パラメータのセットが行われると、ハード音源７内の制御部７ａは、該発音パラメータに対応した波形データを記憶部７ｂから読み出す。そして、制御部７ａは、該波形データに対して各種の演算（例えば、エフェクト処理のための演算など）を行った後、該波形データを波形合成部９に出力する。図４（ａ）は、こうして波形合成部９に出力される波形データを例示するものである。なお、以下に示す座標軸（図４（ａ）〜（ｃ）および図６（ａ）〜（ｃ））においては、ハード音源７から波形データが出力され始めるタイミングを時間ｔ＝０としている。
【００２２】
本実施形態にかかるハード音源７は、図４（ａ）にも示されるように、アタック部の一部分のみの波形データを出力する。従って、従来のハード音源と比較して、波形データ生成のためにハード音源７中の各発音チャネルを占有する時間が短時間となる。つまり、本実施形態にかかるハード音源７は、発音チャネルが未使用となる時間が多いから、従来のハード音源と比較して、発音チャネル数が少ないものでよい。従って、ハード音源７の製造コストを低減することができるという利点がある。
【００２３】
一方、ＣＰＵ１は、ＭＩＤＩインターフェース５を介して上記ＭＩＤＩイベントを受け取ると、シンセサイザプログラムを実行することにより、このＭＩＤＩイベントに対応した波形データを生成し、ＲＡＭ３内の出力バッファに順次書き込んでいく。
【００２４】
ＤＭＡＣ８は、ＲＡＭ３内の出力バッファに格納された波形データを所定のサンプリング周期毎に順次読み出し、波形合成部９に出力する。このようにしてＤＭＡＣ８から出力された波形は、図４（ｂ）に例示するような形状となる。図３におけるソフト音源１０は、以上説明したシンセサイザプログラムを実行するＣＰＵ１と、このシンセサイザプログラムの実行により生じた波形データを波形合成部９に供給するためのＲＡＭ３およびＤＭＡＣ８に対応している。そして、このソフト音源１０が、特許請求の範囲における第２の波形データ出力手段に対応している。
【００２５】
ここで、上述したように、ＭＩＤＩイベントを受信してから波形データを出力するまでに要する時間（特許請求の範囲における「楽音発生指示に対する応答の遅延時間」に相当）は、ハード音源よりもソフト音源の方が長い。つまり、ハード音源７によって波形データの出力が始まってから、図４（ｂ）に示す時間Ｄ（およそ１００ｍｓ）だけ遅れてソフト音源による波形データの出力が開始される。
【００２６】
次に、ハード音源７から出力された波形データ（図４（ａ））と、ソフト音源１０から出力された波形データ（図４（ｂ））とは、波形合成部９においてクロスフェードされ、この結果、図４（ｃ）に示すような波形データが得られる。詳述すると以下の通りである。
【００２７】
図３に示すように、ハード音源７から出力された波形データは乗算器９ａに、ソフト音源１０から出力された波形データは、乗算器９ｂに、それぞれ出力される。ＣＰＵ１は、ハード音源７およびソフト音源１０から波形データが乗算器９ａおよび９ｂに供給されると、これらの乗算器９ａおよび９ｂに対して、それぞれ係数Ｋａ（０≦Ｋａ≦１）およびＫｂ（０≦Ｋｂ≦１）を供給し始める。
【００２８】
乗算器９ａは、ハード音源７から供給される波形データに対して、ＣＰＵ１から供給される係数Ｋａを乗じて出力する。また、乗算器９ｂは、ソフト音源１０から供給される波形データに対して、ＣＰＵ１から供給される係数Ｋｂを乗じて出力する。ここで、係数ＫａおよびＫｂの値は、乗算器９ａおよび９ｂの出力信号をミキシングした場合に、ミキシング後の波形が、図４（ｃ）に示す波形のように滑らかなアタック部を有する波形となるように、ＣＰＵ１によって制御されている。すなわち、例えば、Ｋａは、ハード音源７からの波形データ出力開始時点においては「１」であるが、時間の経過とともに減少して「０」となる。一方、Ｋｂは、ハード音源７からの波形データ出力時点においては「０」であるが、時間の経過とともに増加して、最終的には「１」となる。
【００２９】
乗算器９ａおよび９ｂの出力信号は、加算器９ｃにおいてミキシングされ、図４（ｃ）に示すような形状となって出力される。波形合成部９の出力信号は、増幅器（図示略）によって増幅され、スピーカ（図示略）から出力される。
【００３０】
このように、本実施形態にかかる楽音生成装置によれば、ＭＩＤＩイベントが入力されてから、実際に該ＭＩＤＩイベントに対応した波形が出力されるまでに遅れを生じることがなく、かつ、パソコン等に設けられた汎用の大容量メモリに記憶されたデータ量の大きな波形データを用いて楽音を生成することができる。
【００３１】
また、ハード音源７の記憶部７ｂに書き込まれる波形データのデータ量を、従来のハード音源と比較して大幅に低減することができる。
【００３２】
なお、ハード音源７およびソフト音源１０に対する楽音発生指示のための情報としては、上述したようなＭＩＤＩ楽器の演奏によって発生するＭＩＤＩイベントの他、自動演奏用の曲データを再生した際に発生するＭＩＤＩイベントも含まれる。
【００３３】
Ｂ：第２の実施形態
次に、本発明の第２の実施形態である楽音生成装置について説明する。本実施形態である楽音生成装置の構成は、上記第１の実施形態における楽音生成装置の構成と概ね同様となる。従って、以下では、上記第１の実施形態と共通する部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３４】
Ｂ−１：第２の実施形態の構成
上記第１の実施形態においては、ハード音源７内の記憶部７ｂには、楽音のアタック部の一部分のみの波形を表す波形データが記憶されていた。これに対し、本実施形態においては、ハード音源７内の記憶部７ｂには、楽音の発音開始時から、時間Ｄが経過するまでの区間に対応した波形を表す波形データ（図６（ａ）参照）が記憶されている。ここで、時間Ｄは、ソフト音源１０がＭＩＤＩイベントを受信してから波形データを出力するまでの時間とハード音源７がＭＩＤＩイベントを受信してから波形データを出力するまでの時間との差に対応した時間である。
【００３５】
また、上記第１の実施形態においては、波形合成部９は、乗算器９ａおよび９ｂならびに加算器９ｃにより構成され、ハード音源７およびソフト音源１０から出力された波形データをクロスフェードする機能を有していた。これに対し、本実施形態においては、波形合成部９’は、図５に示すように、加算器９ｃのみによって構成されている。すなわち、波形合成部９’は、ハード音源７およびソフト音源１０から出力される波形データを加算する機能のみを有している。
【００３６】
Ｂ−２：第２の実施形態の動作
次に、図５および図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、本実施形態である楽音生成装置の動作を説明する。
まず、ハード音源７内の制御部７ａは、記憶部７ｂに記憶された波形データのうち、供給されるＭＩＤＩイベントに対応した波形データを読み出して出力する。図６（ａ）は、このようにしてハード音源７から出力される波形データの波形を例示するものである。
【００３７】
一方、ソフト音源１０は、ＭＩＤＩイベントを供給されると、該ＭＩＤＩイベントに対応した楽音の波形のうち、発音開始時点から上述した時間Ｄだけ経過した後の波形を表す波形データを生成して出力する。詳述すると、以下の通りである。
【００３８】
上記第１の実施形態においては、ソフト音源１０は、指定された楽音波形の全体を表す波形データを生成して出力する構成となっていた。従って、ハード音源７によって波形データが出力され始めてから時間Ｄだけ遅れて、楽音の発音開始時点から終了時に至るまでの波形データがソフト音源１０によって生成されて出力されていた。
【００３９】
これに対し、本実施形態においては、ソフト音源１０は、上記第１の実施形態のように楽音の発音開始時から終了時に至るまでの全ての波形データを生成するのではなく、楽音波形のうち、発音開始時点から時間Ｄが経過した後の部分を生成するように動作する。
【００４０】
ここで、上述した理由により、このソフト音源１０によって生成された波形データが実際に出力されるのは、図６（ｂ）に示すように、ハード７音源によって生成された波形データが出力され始めてから時間Ｄだけ経過した後となる。つまり、ハード音源７によって波形データが出力され始めてから時間Ｄが経過するまでの間は、ハード音源７によって生成された図６（ａ）に示す形状の波形データが波形合成部９’に供給され、時間Ｄを経過した後から楽音の発音終了時に至るまでは、ソフト音源１０によって生成された図６（ｂ）に示す形状の波形データが波形合成部９’に供給されることとなる。
【００４１】
このようにしてハード音源７およびソフト音源１０から出力された波形データは、図５に示す波形合成部９’内の加算器９ｃによって加算されて出力される。この波形合成部９’から出力される波形データの形状は、図６（ｃ）に示すようになる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態にかかる楽音生成装置においても、上記第１の実施形態にかかる楽音生成装置と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態にかかる楽音生成装置によれば、本来の楽音の波形と同様の波形を表す波形データを、楽音指定から大きな遅延時間をかけることなく出力することができる。
【００４３】
Ｃ：変形例
以上この発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまでも例示であり、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００４４】
＜変形例１＞
上記各実施形態においては、ハード音源７と、該ハード音源７よりも、楽音指定から波形データ出力までの時間が長いソフト音源１０とを備えた構成としたが、これに限らず、例えば図３または図６に示したソフト音源１０の代わりに、ＭＩＤＩイベントを受信してから波形データを出力するまでの時間がハード音源７よりも長いハード音源７’を設けた場合にも、本発明を適用することができる。
【００４５】
＜変形例２＞
上記第２の実施形態においては、波形合成部９’は加算器９ｃを備え、ハード音源７およびソフト音源１０から出力された波形データをミキシングする構成としたが、この加算器９ｃの代わりに、ハード音源７の出力と、ソフト音源１０の出力とを時間によって選択的に切換えるスイッチを設ける構成としてもよい。すなわち、該スイッチによって、ハード音源７から波形データが出力され始めてから時間Ｄが経過するまでの間はハード音源からの出力信号を選択して出力し、時間Ｄが経過してから楽音発音が終了するまでの間はソフト音源１０からの出力信号を選択して出力する。このようにしても、上記第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パソコン等に設けられた汎用の大容量メモリに格納されたデータ量の大きな波形データを使用して楽音波形を生成することができ、かつ、楽音が指定されてから、該楽音に対応した波形データが出力されるまでに大きな遅れを生じることがない。また、ハード音源内の記憶装置に記憶される波形データのデータ量を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態である楽音生成装置を含むパーソナルコンピュータのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態におけるハード音源内の記憶部に記憶される波形を説明するための図である。
【図３】 同実施形態における楽音生成装置の動作を説明するためのブロック図である。
【図４】 同実施形態における各波形データを示す図である。
【図５】 本発明の第２の実施形態における楽音生成装置の動作を説明するためのブロック図である。
【図６】 同実施形態における各波形データを示す図である。
【符号の説明】
１……ＣＰＵ、２……ＲＯＭ、３……ＲＡＭ、４……ＨＤＤ、５……ＭＩＤＩインターフェース、６……電子楽器、７……ハード音源（第１の波形データ出力手段）、７ａ……制御部、７ｂ……記憶部、８……ＤＭＡＣ、９，９’……波形合成部（ミキシング手段、加算手段）、９ａ，９ｂ……乗算器、９ｃ……加算器、１０……ソフト音源（第２の波形データ出力手段）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンピュータミュージックの音源などに用いられる楽音生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、汎用のパソコン等を用いて楽曲データを処理し、楽曲の演奏を行うＤＴＭ（Desk Top Music）が広く普及している。このＤＴＭにおいては、パソコン等に楽音生成用のハードウェアを設け、これを用いて楽音を生成するようにしたものが一般的であった。なお、以下では、このようにハードウェアによって構築される音源を「ハード音源」という。
【０００３】
このハード音源は、再生される楽音に対応した波形を表す波形データを記憶した記憶装置と、該記憶手段に記憶された波形データを読み出す読出装置とを含んで構成されるものが一般的であった。そして、このハード音源は、ユーザによって楽音の発音が指示されると、上記読出装置が該楽音に対応する波形データを上記記憶装置から読み出し、該波形データに対して何等かの処理を施して出力する、といった処理を行っていた。
【０００４】
このように、ハード音源は、楽音生成専用のハードウェアにより構成されているため、楽音の生成が指示されてから実際に音が出力されるまでの時間が非常に短い。従って、パソコン等にキーボードを接続してリアルタイム演奏を行う場合であっても、演奏者はほとんど違和感を感じることなく演奏を行うことができた。
【０００５】
しかしながら、ハード音源は、指定される全ての楽音に対応する波形データを内部の記憶装置に記憶しておく必要があり、そのデータ量は膨大なものとなる。従って、容量の大きな記憶装置を設ける必要があり、これにより製造コストを低減させることが困難となるといった問題があった。
【０００６】
これに対し、近年、ＣＰＵの演算能力の向上に伴い、汎用のパソコン等に搭載されたＣＰＵに、楽音生成処理手順を記述したソフトウェアプログラムを実行させることにより、指定された楽音に対応した波形データを生成させるようにした、いわゆる「ソフト音源」が提供されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ソフト音源では、各種のデータやアプリケーションプログラムを記憶するためにパソコンなどに設けられた汎用の大容量メモリが、波形データを記憶するためのメモリとして兼用される。従って、ソフト音源は、上述したハード音源と異なり、データ量の大きな波形データをメモリに記憶し、これを読み出して再生することもできる。しかし、ソフト音源を搭載したパソコンなどでは、波形データを記憶するためのメモリが他のプログラム（ＯＳ、アプリケーションプログラム）によってもアクセスされる。このため、他のプログラムの実行の妨げにならぬよう、例えば２００ｍｓに１回といった具合に一定の時間間隔で到来する特定のタイムスロットでのみソフト音源によるメモリのアクセスが行われるようにしたものが一般的である。従って、このようなソフト音源を利用して演奏を行った場合、例えばキーボードの押鍵操作などにより楽音発生指示が発生してからその楽音が発音されるまでに少なからぬ応答遅延が生じ、これが音楽的違和感を生じさせるという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、データ量の大きな波形データを使用して楽音を生成することができ、かつ、楽音発生の指示に応答して直ちに楽音を出力することができる楽音生成装置を提供することを目的としている。
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１に記載の楽音生成装置は、各種プログラムを実行することで装置を制御するＣＰＵを含む楽音生成装置であって、楽音生成専用のハードウェアにより構成されており、楽音発生指示に応答し、楽音波形における発音開始時点以降所定時間内の部分の波形に対応した第１の波形データを出力する第１の波形データ出力手段と、楽音生成処理手順が記述されたソフトウェアプログラムを含む前記各種プログラムを前記ＣＰＵが実行する際にアクセスされる記憶手段と、前記ＣＰＵが前記楽音生成処理手順が記述されたソフトウェアプログラムを実行することにより、前記楽音発生指示に応答し、前記楽音波形の全体に対応した波形データを前記記憶手段内に生成し、第２の波形データとして出力する手段であって、前記楽音発生指示に対する応答の遅延時間が、前記第１の波形データ出力手段よりも長い第２の波形データ出力手段と、前記第１の波形データ出力手段によって出力された前記第１の波形データと、前記第２の波形データ出力手段によって出力された前記第２の波形データとをミキシングして出力するミキシング手段とを具備することを特徴としている。
また、請求項２に記載の楽音生成装置は、請求項１記載の構成において、前記ミキシング手段は、前記第１の波形データ出力手段によって出力される第１の波形データと、前記第２の波形データ出力手段によって出力される第２の波形データとをクロスフェードして出力することを特徴としている。
また、請求項３に記載の楽音生成装置は、各種プログラムを実行することで装置を制御するＣＰＵを含む楽音生成装置であって、楽音生成専用のハードウェアにより構成されており、楽音発生指示に応答し、楽音波形における発音開始時点以降所定時間内の部分の波形に対応した第１の波形データを出力する第１の波形データ出力手段と、楽音生成処理手順が記述されたソフトウェアプログラムを含む前記各種プログラムを前記ＣＰＵが実行する際にアクセスされる記憶手段と、前記ＣＰＵが前記楽音生成処理手順が記述されたソフトウェアプログラムを実行することにより、前記楽音発生指示に応答し、前記楽音波形における発音開始時点から所定時間経過した後の部分の波形に対応した第２の波形データを出力する手段であって、前記楽音発生指示に対する応答の遅延時間が、前記第１の波形データ出力手段よりも長い第２の波形データ出力手段と、前記第１の波形データ出力手段によって出力された前記第１の波形データと、前記第２の波形データ出力手段によって出力された前記第２の波形データとを加算して出力する加算手段とを具備し、前記所定時間は、前記楽音発生指示に対する第２の波形データ出力手段による応答の遅延時間と、前記楽音発生指示に対する第１の波形データ出力手段による応答の遅延時間との差に対応する時間であることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。
【００１１】
Ａ：第１の実施形態
Ａ−１：第１の実施形態の構成
図１は、本実施形態にかかる楽音生成装置を含むパーソナルコンピュータ（以下、単に「パソコン」という）のハードウェア構成を示すブロック図である。同図に示すように、このパソコンは、ＣＰＵ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、ハードディスク装置（以下、「ＨＤＤ」という）４、ＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）インターフェース５、ハード音源７、ＤＭＡコントローラ（以下、「ＤＭＡＣ」という）８および波形合成部９により構成されている。そして、上記ＭＩＤＩインターフェース５には電子楽器６が接続できるようになっている。
【００１２】
ＣＰＵ１は、このパソコンの制御中枢であり、バス１００を介して接続されたＲＯＭ２、ＲＡＭ３、ＨＤＤ４、ＭＩＤＩインターフェース５、ハード音源７、ＤＭＡＣ８および波形合成部９との間で各種情報の授受を行い、該パソコン全体を制御する。また、ＲＯＭ２は、このパソコンの電源投入時に実行される起動プログラムや、文字フォント等に関する情報を記憶している。ＲＡＭ３は、ＣＰＵ１によって主記憶として使用され、ＣＰＵ１のワークメモリエリアおよび出力バッファエリア等（詳細は後述）の各種記憶エリアを有している。
【００１３】
ＨＤＤ４は、該パソコンの全体の動作を制御するためのシステムプログラムと、各種のアプリケーションプログラムとを記憶している。ＣＰＵ１は、このパソコンの電源投入時に、上述したＲＯＭ２内の起動プログラムに従ってこれらの各プログラムをＲＡＭ３に転送し、以後、ＲＡＭ３内に格納された各プログラムを実行することによりパソコン全体の制御を行う。
【００１４】
上述したアプリケーションプログラムには、楽音生成のためのシンセサイザプログラムが含まれている。このシンセサイザプログラムは、電子楽器６から入力されたＭＩＤＩイベントに対応した波形データを生成して出力するためのプログラムである。ＣＰＵ１は、このシンセサイザプログラムの実行によって波形データを生成すると、ＲＡＭ３内の出力バッファに順次書き込んでいく。
【００１５】
また、電子楽器６は、例えば、複数の鍵盤を備えたＭＩＤＩキーボード等であり、ユーザによって操作が行われると（例えば鍵盤が押鍵されると）、該操作に対応したＭＩＤＩイベントを出力するようになっている。このＭＩＤＩイベントは、ＭＩＤＩインターフェース５を介してバス１００に供給される。
【００１６】
ハード音源７（第１の波形データ出力手段）は、電子楽器６から出力されたＭＩＤＩイベントに対応した波形データを出力する手段であり、楽音生成専用のハードウェアにより構成されている。このハード音源７は、該ハード音源７の動作を制御する制御部７ａと、該ハード音源７から出力される波形データを記憶する記憶部７ｂとを有しており、制御部７ａが記憶部７ｂに格納された波形データのうち、供給されたＭＩＤＩイベントに対応した波形データを読み出して出力するようになっている。
【００１７】
ここで、従来のハード音源においては、図２（ａ）に例示するように、楽音の発生時に１回だけ読み出される楽音のアタック部を含む波形データ（図２（ａ）中の（１）で示した部分）と、楽音の発生時に繰り返し読み出される楽音のサステイン部（図２（ａ）中の（２）で示した部分）とを含む波形データを内部の記憶装置に記憶していた。従って、波形データのデータ量は膨大なものとなり、記憶装置は大きな記憶容量を有するものでなければならなかった。これに対し、本実施形態にかかるハード音源７においては、ハード音源７内の記憶部７ｂは、図２（ｂ）に例示するように、楽音のアタック部の一部分を表す波形データを記憶している。このように、波形の一部分のみを記憶部７ｂに記憶することにより、従来のハード音源と比較して、波形データのデータ量を減少させることができる。
【００１８】
ＤＭＡＣ８は、ＣＰＵ１がシンセサイザプログラムを実行することによりＲＡＭ３内の出力バッファに格納した波形データを、順次波形合成部９にＤＭＡ転送する。
【００１９】
また、波形合成部９は、ハード音源７から出力される波形データと、ＤＭＡＣ８から出力される波形データとをクロスフェードして出力する手段であり、図３に示すように、乗算器９ａおよび９ｂならびに加算器９ｃにより構成される。以上が本実施形態である楽音生成装置を含むパソコンの全体構成である。
【００２０】
Ａ−２：第１の実施形態の動作
次に、図３および図４（ａ）〜（ｃ）を参照して、本実施形態である楽音生成装置の動作を説明する。
図３は、本実施形態にかかる楽音生成装置の動作を説明するための概念図である。同図に示すように、電子楽器６からＭＩＤＩインターフェース５を介してＭＩＤＩイベントが供給されると、ＣＰＵ１は、該ＭＩＤＩイベントをデコードして得られる発音パラメータを、ハード音源７のいずれかの発音チャネルにセットする。
【００２１】
このようにして発音パラメータのセットが行われると、ハード音源７内の制御部７ａは、該発音パラメータに対応した波形データを記憶部７ｂから読み出す。そして、制御部７ａは、該波形データに対して各種の演算（例えば、エフェクト処理のための演算など）を行った後、該波形データを波形合成部９に出力する。図４（ａ）は、こうして波形合成部９に出力される波形データを例示するものである。なお、以下に示す座標軸（図４（ａ）〜（ｃ）および図６（ａ）〜（ｃ））においては、ハード音源７から波形データが出力され始めるタイミングを時間ｔ＝０としている。
【００２２】
本実施形態にかかるハード音源７は、図４（ａ）にも示されるように、アタック部の一部分のみの波形データを出力する。従って、従来のハード音源と比較して、波形データ生成のためにハード音源７中の各発音チャネルを占有する時間が短時間となる。つまり、本実施形態にかかるハード音源７は、発音チャネルが未使用となる時間が多いから、従来のハード音源と比較して、発音チャネル数が少ないものでよい。従って、ハード音源７の製造コストを低減することができるという利点がある。
【００２３】
一方、ＣＰＵ１は、ＭＩＤＩインターフェース５を介して上記ＭＩＤＩイベントを受け取ると、シンセサイザプログラムを実行することにより、このＭＩＤＩイベントに対応した波形データを生成し、ＲＡＭ３内の出力バッファに順次書き込んでいく。
【００２４】
ＤＭＡＣ８は、ＲＡＭ３内の出力バッファに格納された波形データを所定のサンプリング周期毎に順次読み出し、波形合成部９に出力する。このようにしてＤＭＡＣ８から出力された波形は、図４（ｂ）に例示するような形状となる。図３におけるソフト音源１０は、以上説明したシンセサイザプログラムを実行するＣＰＵ１と、このシンセサイザプログラムの実行により生じた波形データを波形合成部９に供給するためのＲＡＭ３およびＤＭＡＣ８に対応している。そして、このソフト音源１０が、特許請求の範囲における第２の波形データ出力手段に対応している。
【００２５】
ここで、上述したように、ＭＩＤＩイベントを受信してから波形データを出力するまでに要する時間（特許請求の範囲における「楽音発生指示に対する応答の遅延時間」に相当）は、ハード音源よりもソフト音源の方が長い。つまり、ハード音源７によって波形データの出力が始まってから、図４（ｂ）に示す時間Ｄ（およそ１００ｍｓ）だけ遅れてソフト音源による波形データの出力が開始される。
【００２６】
次に、ハード音源７から出力された波形データ（図４（ａ））と、ソフト音源１０から出力された波形データ（図４（ｂ））とは、波形合成部９においてクロスフェードされ、この結果、図４（ｃ）に示すような波形データが得られる。詳述すると以下の通りである。
【００２７】
図３に示すように、ハード音源７から出力された波形データは乗算器９ａに、ソフト音源１０から出力された波形データは、乗算器９ｂに、それぞれ出力される。ＣＰＵ１は、ハード音源７およびソフト音源１０から波形データが乗算器９ａおよび９ｂに供給されると、これらの乗算器９ａおよび９ｂに対して、それぞれ係数Ｋａ（０≦Ｋａ≦１）およびＫｂ（０≦Ｋｂ≦１）を供給し始める。
【００２８】
乗算器９ａは、ハード音源７から供給される波形データに対して、ＣＰＵ１から供給される係数Ｋａを乗じて出力する。また、乗算器９ｂは、ソフト音源１０から供給される波形データに対して、ＣＰＵ１から供給される係数Ｋｂを乗じて出力する。ここで、係数ＫａおよびＫｂの値は、乗算器９ａおよび９ｂの出力信号をミキシングした場合に、ミキシング後の波形が、図４（ｃ）に示す波形のように滑らかなアタック部を有する波形となるように、ＣＰＵ１によって制御されている。すなわち、例えば、Ｋａは、ハード音源７からの波形データ出力開始時点においては「１」であるが、時間の経過とともに減少して「０」となる。一方、Ｋｂは、ハード音源７からの波形データ出力時点においては「０」であるが、時間の経過とともに増加して、最終的には「１」となる。
【００２９】
乗算器９ａおよび９ｂの出力信号は、加算器９ｃにおいてミキシングされ、図４（ｃ）に示すような形状となって出力される。波形合成部９の出力信号は、増幅器（図示略）によって増幅され、スピーカ（図示略）から出力される。
【００３０】
このように、本実施形態にかかる楽音生成装置によれば、ＭＩＤＩイベントが入力されてから、実際に該ＭＩＤＩイベントに対応した波形が出力されるまでに遅れを生じることがなく、かつ、パソコン等に設けられた汎用の大容量メモリに記憶されたデータ量の大きな波形データを用いて楽音を生成することができる。
【００３１】
また、ハード音源７の記憶部７ｂに書き込まれる波形データのデータ量を、従来のハード音源と比較して大幅に低減することができる。
【００３２】
なお、ハード音源７およびソフト音源１０に対する楽音発生指示のための情報としては、上述したようなＭＩＤＩ楽器の演奏によって発生するＭＩＤＩイベントの他、自動演奏用の曲データを再生した際に発生するＭＩＤＩイベントも含まれる。
【００３３】
Ｂ：第２の実施形態
次に、本発明の第２の実施形態である楽音生成装置について説明する。本実施形態である楽音生成装置の構成は、上記第１の実施形態における楽音生成装置の構成と概ね同様となる。従って、以下では、上記第１の実施形態と共通する部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３４】
Ｂ−１：第２の実施形態の構成
上記第１の実施形態においては、ハード音源７内の記憶部７ｂには、楽音のアタック部の一部分のみの波形を表す波形データが記憶されていた。これに対し、本実施形態においては、ハード音源７内の記憶部７ｂには、楽音の発音開始時から、時間Ｄが経過するまでの区間に対応した波形を表す波形データ（図６（ａ）参照）が記憶されている。ここで、時間Ｄは、ソフト音源１０がＭＩＤＩイベントを受信してから波形データを出力するまでの時間とハード音源７がＭＩＤＩイベントを受信してから波形データを出力するまでの時間との差に対応した時間である。
【００３５】
また、上記第１の実施形態においては、波形合成部９は、乗算器９ａおよび９ｂならびに加算器９ｃにより構成され、ハード音源７およびソフト音源１０から出力された波形データをクロスフェードする機能を有していた。これに対し、本実施形態においては、波形合成部９’は、図５に示すように、加算器９ｃのみによって構成されている。すなわち、波形合成部９’は、ハード音源７およびソフト音源１０から出力される波形データを加算する機能のみを有している。
【００３６】
Ｂ−２：第２の実施形態の動作
次に、図５および図６（ａ）〜（ｃ）を参照して、本実施形態である楽音生成装置の動作を説明する。
まず、ハード音源７内の制御部７ａは、記憶部７ｂに記憶された波形データのうち、供給されるＭＩＤＩイベントに対応した波形データを読み出して出力する。図６（ａ）は、このようにしてハード音源７から出力される波形データの波形を例示するものである。
【００３７】
一方、ソフト音源１０は、ＭＩＤＩイベントを供給されると、該ＭＩＤＩイベントに対応した楽音の波形のうち、発音開始時点から上述した時間Ｄだけ経過した後の波形を表す波形データを生成して出力する。詳述すると、以下の通りである。
【００３８】
上記第１の実施形態においては、ソフト音源１０は、指定された楽音波形の全体を表す波形データを生成して出力する構成となっていた。従って、ハード音源７によって波形データが出力され始めてから時間Ｄだけ遅れて、楽音の発音開始時点から終了時に至るまでの波形データがソフト音源１０によって生成されて出力されていた。
【００３９】
これに対し、本実施形態においては、ソフト音源１０は、上記第１の実施形態のように楽音の発音開始時から終了時に至るまでの全ての波形データを生成するのではなく、楽音波形のうち、発音開始時点から時間Ｄが経過した後の部分を生成するように動作する。
【００４０】
ここで、上述した理由により、このソフト音源１０によって生成された波形データが実際に出力されるのは、図６（ｂ）に示すように、ハード７音源によって生成された波形データが出力され始めてから時間Ｄだけ経過した後となる。つまり、ハード音源７によって波形データが出力され始めてから時間Ｄが経過するまでの間は、ハード音源７によって生成された図６（ａ）に示す形状の波形データが波形合成部９’に供給され、時間Ｄを経過した後から楽音の発音終了時に至るまでは、ソフト音源１０によって生成された図６（ｂ）に示す形状の波形データが波形合成部９’に供給されることとなる。
【００４１】
このようにしてハード音源７およびソフト音源１０から出力された波形データは、図５に示す波形合成部９’内の加算器９ｃによって加算されて出力される。この波形合成部９’から出力される波形データの形状は、図６（ｃ）に示すようになる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態にかかる楽音生成装置においても、上記第１の実施形態にかかる楽音生成装置と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態にかかる楽音生成装置によれば、本来の楽音の波形と同様の波形を表す波形データを、楽音指定から大きな遅延時間をかけることなく出力することができる。
【００４３】
Ｃ：変形例
以上この発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまでも例示であり、上記実施形態に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００４４】
＜変形例１＞
上記各実施形態においては、ハード音源７と、該ハード音源７よりも、楽音指定から波形データ出力までの時間が長いソフト音源１０とを備えた構成としたが、これに限らず、例えば図３または図６に示したソフト音源１０の代わりに、ＭＩＤＩイベントを受信してから波形データを出力するまでの時間がハード音源７よりも長いハード音源７’を設けた場合にも、本発明を適用することができる。
【００４５】
＜変形例２＞
上記第２の実施形態においては、波形合成部９’は加算器９ｃを備え、ハード音源７およびソフト音源１０から出力された波形データをミキシングする構成としたが、この加算器９ｃの代わりに、ハード音源７の出力と、ソフト音源１０の出力とを時間によって選択的に切換えるスイッチを設ける構成としてもよい。すなわち、該スイッチによって、ハード音源７から波形データが出力され始めてから時間Ｄが経過するまでの間はハード音源からの出力信号を選択して出力し、時間Ｄが経過してから楽音発音が終了するまでの間はソフト音源１０からの出力信号を選択して出力する。このようにしても、上記第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パソコン等に設けられた汎用の大容量メモリに格納されたデータ量の大きな波形データを使用して楽音波形を生成することができ、かつ、楽音が指定されてから、該楽音に対応した波形データが出力されるまでに大きな遅れを生じることがない。また、ハード音源内の記憶装置に記憶される波形データのデータ量を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態である楽音生成装置を含むパーソナルコンピュータのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態におけるハード音源内の記憶部に記憶される波形を説明するための図である。
【図３】 同実施形態における楽音生成装置の動作を説明するためのブロック図である。
【図４】 同実施形態における各波形データを示す図である。
【図５】 本発明の第２の実施形態における楽音生成装置の動作を説明するためのブロック図である。
【図６】 同実施形態における各波形データを示す図である。
【符号の説明】
１……ＣＰＵ、２……ＲＯＭ、３……ＲＡＭ、４……ＨＤＤ、５……ＭＩＤＩインターフェース、６……電子楽器、７……ハード音源（第１の波形データ出力手段）、７ａ……制御部、７ｂ……記憶部、８……ＤＭＡＣ、９，９’……波形合成部（ミキシング手段、加算手段）、９ａ，９ｂ……乗算器、９ｃ……加算器、１０……ソフト音源（第２の波形データ出力手段）。
Claims (3)
- 各種プログラムを実行することで装置を制御するＣＰＵを含む楽音生成装置であって、
楽音生成専用のハードウェアにより構成されており、楽音発生指示に応答し、楽音波形における発音開始時点以降所定時間内の部分の波形に対応した第１の波形データを出力する第１の波形データ出力手段と、
楽音生成処理手順が記述されたソフトウェアプログラムを含む前記各種プログラムを前記ＣＰＵが実行する際にアクセスされる記憶手段と、
前記ＣＰＵが前記楽音生成処理手順が記述されたソフトウェアプログラムを実行することにより、前記楽音発生指示に応答し、前記楽音波形の全体に対応した波形データを前記記憶手段内に生成し、第２の波形データとして出力する手段であって、前記楽音発生指示に対する応答の遅延時間が、前記第１の波形データ出力手段よりも長い第２の波形データ出力手段と、
前記第１の波形データ出力手段によって出力された前記第１の波形データと、前記第２の波形データ出力手段によって出力された前記第２の波形データとをミキシングして出力するミキシング手段とを具備することを特徴とする楽音生成装置。 - 前記ミキシング手段は、前記第１の波形データ出力手段によって出力される第１の波形データと、前記第２の波形データ出力手段によって出力される第２の波形データとをクロスフェードして出力することを特徴とする請求項１に記載の楽音生成装置。
- 各種プログラムを実行することで装置を制御するＣＰＵを含む楽音生成装置であって、
楽音生成専用のハードウェアにより構成されており、楽音発生指示に応答し、楽音波形における発音開始時点以降所定時間内の部分の波形に対応した第１の波形データを出力する第１の波形データ出力手段と、
楽音生成処理手順が記述されたソフトウェアプログラムを含む前記各種プログラムを前記ＣＰＵが実行する際にアクセスされる記憶手段と、
前記ＣＰＵが前記楽音生成処理手順が記述されたソフトウェアプログラムを実行することにより、前記楽音発生指示に応答し、前記楽音波形における発音開始時点から所定時間経過した後の部分の波形に対応した第２の波形データを出力する手段であって、前記楽音発生指示に対する応答の遅延時間が、前記第１の波形データ出力手段よりも長い第２の波形データ出力手段と、
前記第１の波形データ出力手段によって出力された前記第１の波形データと、前記第２の波形データ出力手段によって出力された前記第２の波形データとを加算して出力する加算手段と
を具備し、
前記所定時間は、前記楽音発生指示に対する第２の波形データ出力手段による応答の遅延時間と、前記楽音発生指示に対する第１の波形データ出力手段による応答の遅延時間との差に対応する時間であること
を特徴とする楽音生成装置。
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