JP3996987B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子楽器に関し、特に、基本のサイン波（基本波）に対して倍音関係にあるサイン波（高調波）を合成していくことによって任意の波形を生成するサイン合成方式の音源部を有する電子楽器に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子ピアノ、電子キーボード、シンセサイザ等の電子楽器の音源部としては、ＰＣＭ音源が多く用いられてきた。ＰＣＭ音源は、現実の楽器音をサンプリングして収録し、ＰＣＭ化してメモリに記憶しておき、演奏時に読み出す方式の音源であり、サンプリング音源の代表例である。例えばＰＣＭシンセサイザは、現実音をサンプリングした波形、あるいは演算によって作られた波形をＰＣＭデータとして内蔵し、それを音源波形として使用するものである。
【０００３】
例えば、演奏者が鍵盤部の鍵を操作すると、その操作状態を表すキー情報や、操作パネル部の各操作子により設定されている音色などの楽音パラメータ情報に基づいて、波形メモリの中から対応する楽音波形データが読み出される。そして、この読み出された楽音波形データが加工されて所望とする音色の楽音が生成されるようになっている。
【０００４】
このようなＰＣＭ音源を持つ電子楽器では、種々の音色の楽音を生成するために、例えばデジタルフィルタを用いた楽音波形データの加工が行われている。この種の電子楽器においては、デジタルフィルタに種々のフィルタ制御情報が与えられることによりフィルタ特性が決定され、種々の音色の楽音信号が生成されるようになっている。
【０００５】
このデジタルフィルタに与えるフィルタ制御情報の１つに、ベロシティ（鍵の動作スピード、すなわち押鍵の強さを表す情報）がある。すなわち、このベロシティは、フィルタのカットオフ周波数を決定するための情報の１つであり、ベロシティを変化させることによってカットオフ周波数を上下させることができるようになっている。
【０００６】
また、近年では、上述のようなＰＣＭ音源の他に、基本のサイン波（基本波）に対して倍音関係にあるサイン波（高調波）を合成していくことによって任意の波形を生成するサイン合成方式（倍音加算方式）の音源部も提案されている。この方式では倍音で音を合成していくため、サンプリングのように音程による音色変化もなく、音を重ねても濁らないという特性を持っている。また、現実音の波形の変形ではなく、任意の波形を最初から作ることができるので、ＰＣＭ音源に比べて変化に富んだ音作りが可能である。
【０００７】
このようなサイン合成方式の電子楽器においても、上述のベロシティは利用される。ここでは特に、発生する楽音の大きさを押鍵の強さに応じて可変するいわゆる音量の制御にベロシティが利用されている。なお、このようなベロシティによる音量制御は、上述のＰＣＭ音源を持つ電子楽器においても同様に行われているものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の電子楽器では、ベロシティの作用は、音量とかフィルタのカットオフなどのように、発生する楽音の違いが演奏者に認識しやすい部分に反映させていた。しかしながら、このような誰でも簡単に認識できる変調では、単純で飽きがきてしまうという問題があった。長時間演奏しても疲れないようにするためには、派手な音色変化よりも、演奏者が認識できるかできないか程度の細かい変化を実現することが望ましい。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、発生楽音の単調さを抑制し、飽きの来ない楽音を発生できるようにすることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子楽器は、基本波に対して倍音関係にある高調波を合成していくことによって生成される波形に基づいて楽音発生を行う電子楽器であって、鍵盤操作に基づいてベロシティを検出する検出手段と、上記基本波および各高調波のレベル値をそれぞれ各倍音用の記憶領域に一時記憶する第１の一時記憶手段と、１乃至２以上の特定の倍音を制御する複数のデプス情報を記憶するデプステーブルと、上記デプステーブルに記憶されている複数のデプス情報および上記検出手段により検出されたベロシティ値を各倍音毎に乗算して乗算結果を得て、その乗算結果を各倍音毎に加算して加算結果を得る演算手段と、上記演算手段の加算結果を上記特定の倍音の記憶領域に一時記憶する第２の一時記憶手段と、上記第１の一時記憶手段に記憶された各倍音のレベル値と上記第２の一時記憶手段に記憶された各倍音の加算結果とを各倍音毎に加算し、その加算結果を音源部に設定するようにする合成手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて詳しく説明する。
図１は、本実施形態による電子楽器の概略的な構成を示すブロック図である。図１において、ＣＰＵ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、鍵盤部４、操作パネル部５および楽音発生部６は、それぞれアドレスバス、データバス、コントロール信号ライン等の信号バス７に接続されて、相互にデータの送受信が行われるように構成されている。
【００１４】
ここで、鍵盤部４は、演奏を行うための複数の鍵とその鍵の各々に対応して設けられた鍵スイッチとを含む１つまたは複数の鍵盤から成っている。上記鍵スイッチは、押鍵や離鍵を検出するとともに、各鍵の動作スピードに関するベロシティを検出するように構成されている。
【００１５】
また、操作パネル部５は、音色や音量等を選択および設定したり、各倍音のレベル値を個々に調整したりするための各種操作子（例えば、スイッチやボリューム、ダイヤル、スライダーなど）と、これらの選択および設定状態を表示するためのＬＣＤ（液晶表示装置）またはＬＥＤ（発光ダイオード）から成る表示装置とを有している。
【００１６】
ＣＰＵ１は、本実施形態の電子楽器全体の制御を行うための中央処理装置であり、ＲＯＭ２に格納されている制御プログラムに従って、ＲＡＭ３をワークメモリとして利用しながら例えば次のような処理を行う。すなわち、ＣＰＵ１は、鍵盤部４の各鍵スイッチのスキャン処理を行い、各鍵の押鍵・離鍵に伴う鍵情報（キーＯＮ／ＯＦＦ情報、キー識別情報（鍵番号）、ベロシティ等）を楽音発生部６に割り当てる処理を行う。また、操作パネル部５の音色設定スイッチや音量設定ボリューム等のスキャン処理を行って、設定された音色や音量の楽音パラメータ情報に応じて楽音発生部６から所望の楽音信号を発生させる処理を行う。
【００１７】
上記ＲＯＭ２は読み出し専用のメモリであり、上述のようなＣＰＵ１の制御プログラムの他、上記楽音発生部６から所望の楽音信号を発生させるために必要なパラメータデータなど、種々のデータが格納されている。本実施形態では特に、音色パラメータとして、検出したベロシティ値に応じて特定の倍音のレベル値に対して加算する加算度合を記憶したテーブル情報が格納されている。
【００１８】
図４は、上記ＲＯＭ２に格納されるテーブル情報の例を示す図である。図４に示すように、本実施形態のテーブルには、例えば１ｓｔ、ｌｏｗ、ｏｃｔ、５ｔｈ、ｅｖｅｎ、ｏｄｄ、……等の種々のハーモニクスナンバー（変調タイプ）に対して、それぞれのタイプで指定される倍音の深さを表すデプス情報depth が記憶されている。それぞれのデプス情報depth は、ベロシティ値に応じて各倍音の個々のレベル値に対して加算される加算度合を示しており、何れも−５０〜＋５０の何れかの値をとる。
【００１９】
ここで、１ｓｔは、検出したベロシティ値を基音（１倍音）にのみ反映させるためのナンバーである。すなわち、この１ｓｔに対して記憶されているデプス情報depth の値とベロシティ値とを乗算した結果が、１倍音のレベル値に対してのみ加算される。また、ｌｏｗは、検出したベロシティ値を低高調波にのみ反映させるためのナンバーであり、このデプス情報depth の値とベロシティ値とを乗算した結果が、所定の倍音よりも低い倍音のレベル値に対してのみ加算される。
【００２０】
また、ｏｃｔは、基本波およびこれとオクターブ関係にある高調波の部分にのみ反映させるためのナンバーであり、５ｔｈは、基本波に対して５度上の関係にある各高調波の部分にのみ反映させるためのナンバーである。さらに、ｅｖｅｎおよびｏｄｄは、それぞれ偶数高調波、奇数高調波に対してのみベロシティ値を反映させるためのナンバーである。
【００２１】
上記ＲＡＭ３は読み書きが可能なメモリであり、ＣＰＵ１のプログラム実行過程において各種の必要なデータを一時的に記憶したり、エディット可能なパラメータデータを記憶したりする記憶領域を有している。本実施形態では特に、図５に示すように、２つの一時記憶領域ＨＬＡ（Harmonics Level Absolute）、ＨＬＲ（Harmonics Level Relative）を有している。
【００２２】
前者の一時記憶領域ＨＬＡは、例えば音色毎にプリセットされた、あるいはユーザにより作成または個々に編集された基本波および各高調波（例えば１〜６４倍音）のレベル値を一時記憶する。また、後者の一時記憶領域ＨＬＲは、図４のデプス情報depth に検出したベロシティ値を乗算した結果の上記ＨＬＡに対する増分を一時記憶する。
【００２３】
なお、図４に示したテーブル情報は、ＲＡＭ３に記憶するようにすることも可能である。このようにすれば、当該テーブル情報自体をユーザが希望するように編集し、その編集結果を保存して再利用することも可能である。このＲＡＭ３の一部あるいは全部をバッテリーバックアップし、操作パネル部５により設定された音色に応じた必要なデータや、上述のように編集したテーブル情報を、電子楽器の電源がオフにされても保持しておくことができるようにしても良い。
【００２４】
上記楽音発生部６は、操作パネル部５の音色設定スイッチの操作によって選択および設定された音色で、鍵盤部４で押鍵された鍵に応じた楽音信号を発生させるための楽音発生器、音像効果装置、残響効果装置などを備えている。この楽音発生部６は、演奏時に楽音を発生するために必要な音源データを保持するものであり、本実施形態では例えば６４個の基本波および高調波のデータを保持する。この音源データは、いわゆるサイン合成方式による各倍音の波形合成処理によって生成される。楽音発生部６は、発生した鍵情報や音色情報に基づいて与えられる音源データをデジタル形式の楽音信号に加工して出力する。
【００２５】
上記楽音発生部６で発生されたデジタル楽音信号は、Ｄ／Ａ変換部８に与えられてアナログ楽音信号に変換される。こうしてＤ／Ａ変換されたアナログ楽音信号は、アナログ信号処理部９で簡単なフィルタ処理（ノイズ除去処理）および増幅処理が施された後、パワーアンプ１０で適当なレベルまで増幅されてスピーカ部１１に与えられる。スピーカ部１１は、与えられたアナログ楽音信号を可聴信号として放音するためのものであり、１個あるいは複数個で構成されている。
【００２６】
なお、この図１ではベロシティを出力する構成として鍵盤部４のみを示しているが、ＭＩＤＩキーボードコントローラを更に備えるようにしても良い。このようにすれば、鍵操作だけでなく、ＭＩＤＩ信号の送受信に基づき演奏を行い、音源データに基づく楽音を発生させることが可能である。
【００２７】
図２は、本実施形態の電子楽器において音源データ（各倍音のレベル値）を楽音発生部６に設定する際の処理内容を説明するための図である。なお、ここでは説明の簡略化のため、図４の１ｓｔで示されるハーモニクスナンバーに関する部分についてのみ説明する。
【００２８】
図２に示すように、ＲＡＭ３内の一時記憶領域ＨＬＡには、操作パネル部５の音色設定スイッチの操作により例えばＲＯＭ２から読み出されたプリセットの各倍音のレベル値、あるいは操作パネル部５の編集用操作子の操作により作成または個々に編集された各倍音のレベル値が一時的に記憶される。この一時記憶領域ＨＬＡ内の各レベル値は、ベロシティ検出部２１（図１の鍵盤部４に備えられる）で検出されたベロシティ値によって変動しない静的なものである。
【００２９】
また、上記ベロシティ検出部２１により検出されたベロシティは、例えば図１のＣＰＵ１によって構成される乗算部２３に与えられる。この乗算部２３には、図４に示したような内容の depthテーブル２２から、１ｓｔのハーモニクスナンバーに対応して記憶されているデプス情報depth の値も与えられる。そして、これらのベロシティ値とデプス情報depth の値とが乗算部２３で乗算され、その乗算結果が一時記憶領域ＨＬＲに一時的に記憶される。
【００３０】
実際の楽音の発生に際しては、例えば図１のＣＰＵ１によって構成される加算部２４において、上記２つの一時記憶領域ＨＬＡ，ＨＬＲに保持されたデータを各倍音毎に全て加算し、それをハードウェア（楽音発生部６）に供給する。
なお、この図２では１倍音に対する加算値のみが一時記憶領域ＨＬＲに示されているが、実際には、ｌｏｗ、ｏｃｔ、５ｔｈ、ｅｖｅｎ、ｏｄｄ、……等の種々のハーモニクスナンバーに対応する各倍音の加算値も一時記憶領域ＨＬＲに記憶され、一時記憶領域ＨＬＡ内のレベル値に対して加算される。
【００３１】
次に、上記のように構成した本実施形態の電子楽器による発音処理の動作を、図３のフローチャートを用いて簡単に説明する。鍵盤部４の何れかの鍵が演奏者により操作され、押鍵イベントの発生がＣＰＵ１によって検出されると、図３に示すノートオン処理が実行される。まずステップＳ０で一時記憶領域ＨＬＲを全てクリアした後、ステップＳ１では、検出したベロシティ値と、図４の１ｓｔに対応するデプス情報depth とを乗算し、その乗算結果を一時記憶領域ＨＬＲの１倍音の領域に格納する。
【００３２】
ステップＳ２では、検出したベロシティ値と、図４のｌｏｗに対応するデプス情報depth とを各倍音毎に乗算し、その乗算結果を一時記憶領域ＨＬＲの１〜８倍音の領域に格納する。ステップＳ３では、検出したベロシティ値と、図４のｏｃｔに対応するデプス情報depth とを各倍音毎に乗算し、その乗算結果を一時記憶領域ＨＬＲの１，２，４，８，１６，３２，６４倍音の領域に格納する。
【００３３】
ステップＳ４では、検出したベロシティ値と、図４の５ｔｈに対応するデプス情報depth とを各倍音毎に乗算し、その乗算結果を一時記憶領域ＨＬＲの３，６，１２，２４，４８倍音の領域に格納する。ステップＳ５では、検出したベロシティ値と、図４のｅｖｅｎに対応するデプス情報depth とを各倍音毎に乗算し、その乗算結果を一時記憶領域ＨＬＲの２，４，６，８，……の各倍音の領域に格納する。
【００３４】
また、ステップＳ６では、検出したベロシティ値と、図４のｏｄｄに対応するデプス情報depth とを各倍音毎に乗算し、その乗算結果を一時記憶領域ＨＬＲの１，３，５，７，……の各倍音の領域に格納する。
ステップＳ７では、上述のようにして一時記憶領域ＨＬＲに格納された各倍音の加算値と、本ノートオン処理以外の処理（図示せず）で一時記憶領域ＨＬＡに格納された各倍音のレベル値とを各倍音毎に全て加算し、その加算結果をハードウェア（楽音発生部６）にセットする。そして、ステップＳ８で、楽音発生部６は、セットされた各倍音毎のレベル値に基づいて楽音発生の処理を行う。
【００３５】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、ＰＣＭ再生型の電子楽器に比べて多くのパラメータ（基本波および高調波の各倍音毎のパラメータ）を使用するサイン合成方式を利用して、検出したベロシティ値をただ音量に反映させるだけでなく、各高調波のレベル値に個々に反映させるようにしたので、発生楽音の単調さを抑制し、より深みがあり飽きの来ない楽音を発生することができる。
【００３６】
なお、上記実施形態において示した構成および動作は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。つまり、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００３７】
例えば、上記実施形態では、検出したベロシティ値を特定の倍音にのみ反映させる態様の例として、１ｓｔ、ｌｏｗ、ｏｃｔ、５ｔｈ、ｅｖｅｎ、ｏｄｄの６つのタイプを挙げたが、検出したベロシティ値を全ての倍音に反映させるのではなく、ある特定の倍音にのみ反映させるのであれば、他の態様でも構わない。また、全ての倍音に反映させる場合でも、個々の倍音に異なる値を加算するのであれば、これも本発明に含まれる。つまり、各倍音を一括して制御することによって音量を変えるのではなく、各倍音を個々に変調させるのであれば本発明の範疇に含まれる。
【００３８】
また、上述の例に示した各変調タイプを全て実施する必要は必ずしもなく、このうちの一部のみを実施する（図３のステップＳ１〜Ｓ６に示す処理の一部のみを実施する）ようにしても良い。この場合において、所定の操作子を設けることにより、どの態様を実施するかを演奏者が任意に選択できるように構成しても良い。
【００３９】
また、上記実施形態では、図４に示すような音色パラメータのテーブル情報を設け、それぞれのハーモニクスナンバー毎に異なる深さを設定するようにした例を示したが、このような重み付けをせずに、検出したベロシティ値に対して固定値を乗算するようにしても良い。このようにすれば、図４のようなテーブル情報はオン・オフのテーブルとなる。
【００４０】
また、上記実施形態では音色パラメータのテーブル情報を図４のように１個のみ設けたが、複数種類設けて演奏者に何れかを選択させることができるようにしても良い。また、このようなテーブル情報を音色の種類毎に複数設け、操作パネル部５上の音色設定スイッチの操作により選択された音色に該当するものを読み込むようにしても良い。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は上述したように、基本波に対して倍音関係にある高調波を合成していくことによって任意の波形を生成する方式の電子楽器において、検出されたベロシティ値によって各倍音のレベル値を個々に変調させる手段、例えば特定の倍音のレベル値を上記検出されたベロシティ値によって変調させる手段を設けたので、ベロシティ値により全ての倍音を一括して変調する音量制御のような単調な発生楽音に比べて、より深みがあり、飽きの来ない楽音を発生することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である電子楽器の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の電子楽器において音源データ（各倍音のレベル値）を楽音発生部に設定する際の処理内容を説明するための図である。
【図３】本実施形態の電子楽器による発音処理の動作を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態のＲＯＭに格納されるテーブル情報の例を示す図である。
【図５】本実施形態のＲＡＭに備えられる一時記憶領域の例を示す図である。
【符号の説明】
１ ＣＰＵ
２ ＲＯＭ
３ ＲＡＭ
４ 鍵盤部
５ 操作パネル部
６ 楽音発生部
７ 信号バス
２１ ベロシティ検出部
２２ depthテーブル
２３ 乗算部
２４ 加算部
ＨＬＡ，ＨＬＲ ＲＡＭ内の一時記憶領域

Claims (7)

1. 基本波に対して倍音関係にある高調波を合成していくことによって生成される波形に基づいて楽音発生を行う電子楽器であって、
   鍵盤操作に基づいてベロシティを検出する検出手段と、
   上記基本波および各高調波のレベル値をそれぞれ各倍音用の記憶領域に一時記憶する第１の一時記憶手段と、
   １乃至２以上の特定の倍音を制御する複数のデプス情報を記憶するデプステーブルと、
   上記デプステーブルに記憶されている複数のデプス情報および上記検出手段により検出されたベロシティ値を各倍音毎に乗算して乗算結果を得て、その乗算結果を各倍音毎に加算して加算結果を得る演算手段と、
   上記演算手段の加算結果を上記特定の倍音の記憶領域に一時記憶する第２の一時記憶手段と、
   上記第１の一時記憶手段に記憶された各倍音のレベル値と上記第２の一時記憶手段に記憶された各倍音の加算結果とを各倍音毎に加算し、その加算結果を音源部に設定するようにする合成手段とを備えたことを特徴とする電子楽器。
2. 上記特定の倍音は１倍音のみであることを特徴とする請求項１に記載の電子楽器。
3. 上記特定の倍音は所定の倍音よりも低い倍音であることを特徴とする請求項１に記載の電子楽器。
4. 上記特定の倍音は１倍音およびこれとオクターブ関係にある倍音であることを特徴とする請求項１に記載の電子楽器。
5. 上記特定の倍音は１倍音に対して５度上の関係にある各倍音であることを特徴とする請求項１に記載の電子楽器。
6. 上記特定の倍音は偶数倍音であることを特徴とする請求項１に記載の電子楽器。
7. 上記特定の倍音は奇数倍音であることを特徴とする請求項１に記載の電子楽器。

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