JP4066176B2 - 発音条件設定装置及び発音条件設定プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発音される楽音の発音条件を設定する発音条件設定装置及び発音条件設定プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子楽器、音源装置、エフェクタ、シンセサイザ等（以下、ディジタル楽音装置と記す）では、音響効果を施した後に楽音を出力することが可能であり、音響効果の代表的なものとして、楽音の要素の一つである周波数（ピッチ）や振幅を周期的に変化させる、ビブラートやトレモロなどが知られている。音響効果等の発音条件は、通常、演奏者がスイッチなどの設定手段を使用して予め設定するが、下記特許文献１には、電子楽器内部で発生させた乱数を使用して、演奏中に音響効果の条件を自動的に変化させる方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−８５１５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献１では、発生させた乱数を、１つの押鍵操作に対応する楽音を発音している間保持することから、１つの楽音が発音している間は、低周波発振器の発振周波数は変化せず、発音中の楽音に対してさらなる制御を行うことができなかった。
【０００５】
従って、ビブラート等の音響効果を不規則に変化させる程度も限定的なものとなっており、多様な意外性のある楽音の創作には適していなかった。
【０００６】
本発明は、上記の問題に対して、１つの楽音の出力中においても、楽音の発音条件を多様に変更することができる発音条件設定装置及び発音条件設定プログラムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、以下の手段によって達成される。即ち、本発明に係る第1の発音条件設定装置は、記録されたディジタル楽音データを所定の条件で読み出して出力するディジタル楽音装置に搭載され、前記ディジタル楽音データの発音条件を設定する発音条件設定装置であって、乱数を発生する乱数発生手段と、発振信号を出力する低周波発振手段と、前記発振信号に応じて発生中の楽音の要素を変更する楽音要素変更手段と、前記乱数に応じて前記発振信号の周波数を変化させる周波数変更手段と、前記乱数発生手段が乱数を発生した後、当該時点において前記低周波発生手段が出力している発振信号の周波数から、次に前記乱数発生手段が乱数を発生するタイミングを設定するタイミング設定手段と、前記タイミング設定手段で設定されたタイミングが到来したときに、前記乱数発生手段によって乱数が発生されるように制御する制御手段とを備え、前記乱数発生手段が、前記制御手段の制御に従って、所定の時間間隔で、１つの楽音の出力中に複数回乱数を発生することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係る発音条件設定プログラムは、記録されたディジタル楽音データを所定の条件で読み出して出力するディジタル楽音装置に搭載され、前記ディジタル楽音データの発音条件を設定する発音条件設定装置に、所定の時間間隔で、１つの楽音の出力中に複数回乱数を発生する機能、発振信号を出力する機能、前記乱数に応じて前記発振信号の周波数を変化させる機能、及び前記発振信号に応じて発生中の楽音の要素を変更する機能を実現させ、乱数を発生する前記機能が、乱数を発生した後、当該時点において出力している前記発振信号の周波数から、次に乱数を発生するタイミングを設定し、設定された該タイミングが到来したときに、乱数を発生させる機能であることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る発音条件設定装置が搭載されたディジタル楽音装置（電子楽器）の内部構成を示すブロック図である。本電子楽器は、全体を制御する中央処理装置（以下、ＣＰＵと記す）１と、制御プログラムを記録したＲＯＭ２と、演奏中の情報などを記録するフラグ、レジスタとして使用されたり、データ処理のワークエリアとして使用されるＲＡＭ３と、演奏条件の設定や演奏などに使用される操作子４と、操作子４が操作される状態を検出する検出部５と、演奏条件（音程、音量など）を表示する液晶パネルなどの表示部６と、表示部６に対して表示対象のデータを出力する表示回路７と、楽音の発音条件の設定信号を出力する設定部８と、楽音信号を出力する音源部９と、音源部９から出力される楽音信号（電気信号）を音として出力するアンプとスピーカからなるサウンドシステム（以下、ＳＳと記す）１０と、外部の記録装置や通信ネットワークを介してサーバーコンピュータなどとデータを交換するための通信インターフェース部１１と、各部の間で情報を交換する通信バス１２とを備えている。
【００１２】
図２は、楽音の要素の一つであるピッチを変更する場合の、設定部８及び音源部９の内部構成を示すブロック図である。設定部８は、乱数発生部８１及びレート生成部８２を備え、音源部９は、低周波発振部（以下、ＬＦＯと記す）９１、加算部９２、波形読出部９３、波形メモリ９４、及びエンベロープ付与部９５を備えている。
【００１３】
図３は、本電子楽器の演奏の概要を説明するフローチャートである。図３に従って、本電子楽器の演奏の概要を説明する。以下において、ＣＰＵ１は、演奏中に、操作子４からの操作情報などの制御に必要なパラメータをＲＡＭ３に一時記録し、各ステップの処理においてそれらを適宜更新することとする。また、ＣＰＵ１による各部に対する制御は、各部に装備されているレジスタに所定の値を書き込むことで行われ、各部はレジスタの値に応じた処理を行うこととする。また、特に断らない限り、ＣＰＵ１が行う処理として説明する。
【００１４】
電子楽器の電源がオンされると、ステップＳ１において、ＲＯＭ２から所定の制御プログラムを読出し、初期設定（ＲＡＭ３のレジスタ、フラグ等への所定値のセット）を行い、操作子４からの設定操作や演奏操作などを受け付ける状態になる。
【００１５】
ステップＳ２において、演奏条件を変更するためのスイッチ（図示せず）が操作されたか否かを判断する。操作されていないと判断すれば、ステップＳ４に移行し、操作されたと判断すれば、ステップＳ３に移行して、スイッチの設定に対応するデータを取得し、ＲＡＭ３の対応するレジスタに記録する。ＬＦＯ９１が発生する発振信号の基準周波数（基準値Ｆ0）の設定、ピッチ変調を行うか否かの設定、ランダム処理を行うか否かの設定は、ここで行われる。
【００１６】
ステップＳ４において、ピッチ変調（ビブラート処理など）及びランダム処理を行うように設定されているか否かを判断する。この判断は、例えば、ＲＡＭ３に記録された該当するフラグが１か０の何れであるかを判断することによって行なわれる。ピッチ変調及びランダム設定の何れか一方又は両方がオフ（フラグが０）であれば（ステップＳ４ ＮＯ）、ピッチ変調とランダム設定の両方がオンになるまでステップＳ２〜Ｓ３の設定変更とステップＳ４〜Ｓ５の通常の発音処理が繰り返し行われる。そして、ピッチ変調及びランダム設定の両方がオン（フラグが１）に設定されると（ステップＳ４ ＹＥＳ）、ステップＳ６において後述するランダム処理が行われる。
【００１７】
ステップＳ５において、操作子４（鍵盤）での演奏操作が検出されると、検出部５によって操作子４の機械的変化が電気信号（ディジタルデータ）に変換されて、ＣＰＵ１に伝送され、ＣＰＵ１は取得したデータをＲＡＭ３のバッファに記録する。具体的には、操作された鍵に関する押鍵情報（押鍵された鍵、押鍵の強度などの情報）がＣＰＵ１に伝送され、ＲＡＭ３のバッファに記録される。ＣＰＵ１は、取得した押鍵情報から対応する楽音の音高（ピッチ）Ｆnを決定し、ピッチＦnを音源部９の対応するレジスタにセットする。音源部９では、加算部９２が入力される音高情報Ｆnをそのまま波形読出部９３に出力し（Ｆn’＝Ｆn）、波形読出部９３が、波形メモリ９４に記録されている複数の楽音データ（発音する楽音の波形をサンプリングした波形データ）の中から対応する楽音データを、指定された音高（ピッチＦn’）に対応するタイミングで読み出す。読み出された楽音データは、エンベロープ付与部９５によって所定のエンベロープに従って振幅が変更された後、ＳＳ１０に出力され、ＳＳ１０が音として出力する。ここで、エンベロープは、電子楽器の種類、操作子４の種類、波形メモリ９４に記録されている楽音の種類などによって予め設定されているが、例えば押鍵の強度やアフタータッチによってエンベロープを変化させてもよい。また、離鍵されるまで、レジスタにセットされた押鍵に対応するピッチＦnが保持され、離鍵が発生すると、それまでレジスタに保持されていた音高Ｆnが消去される。音高Ｆnが保持されていないときには、加算部９２から加算結果Ｆn’も出力されない。
【００１８】
以上が、ステップＳ５における基本的な演奏（ピッチ変調が設定されていない状態での演奏）であるが、ビブラートなどのピッチ変調が設定されている場合、ステップＳ５では、ＬＦＯ９１が発振出力するピッチ変更信号ＰＬＦ（数十Ｈｚ以下の低周波数）を使用して、押鍵情報から決定された音高（ピッチＦn）を変調する処理が行われる。
【００１９】
具体的には、レート生成部８２がレートＲｔをＬＦＯ９１に出力し、ＬＦＯ９１が、入力される所定周波数（音源部９で扱うサンプリング周波数）のクロックＣＬＫのタイミング毎に、内部の累算部（図示せず）で、レートＲｔによって決定される所定の数ΔＮを累算する。累算結果が所定値ＭＡＸに達したら、累算結果をリセットするように設定されており、レートＲｔによって決定される数ΔＮ、クロックＣＬＫ及び累算の上限値ＭＡＸによって、ピッチ変更信号ＰＬＦの波形、従ってその周波数ｆが決まる。無論、ピッチ変更信号ＰＬＦの波形は周知の技術により種々の変形を加えることができるが、その説明は割愛する。加算部９２は、押鍵情報から決定されたピッチＦnにピッチ変更信号ＰＬＦを加算して、新たなピッチＦn’として出力する。ピッチ変更信号ＰＬＦは、クロックＣＬＫのタイミング毎に加算部９２に入力され、加算部９２は、ピッチ変更信号ＰＬＦが入力される毎に新たな加算結果Ｆn’を算出して、波形読出部９３に出力する。クロックＣＬＫの周期は、１つの楽音が発音されている時間よりも十分に短いので、１つの楽音が発音されている間に、その楽音の音高をピッチ変調信号ＰＬＦによって変動させることができ、例えばビブラートが掛かった楽音データが出力される。ステップＳ５では、ランダム処理が設定されていない場合の処理を行うので、レート生成部８２は、レートＲｔを、演奏者によって設定された基準値Ｆ0から決定する。このレートＲｔは、演奏者により基準値Ｆ0が変更されるまで同じ値が保持される。
【００２０】
ここで、ピッチＦnは実際の周波数の対数値であり、ピッチ変更信号ＰＬＦは、変化させる対象のピッチＦnに対する割合を対数値で表したものとしている。従って、ピッチの変更は、加算部９２による加算処理で行うことができる。各データが対数値でない場合にも、加算処理の代わりに積算処理を行う点を除いて同様に処理することができる。
【００２１】
ステップＳ６は、上記したようにピッチ変調が設定されており、且つランダム処理が設定されている場合に実行される。この場合、設定部８の乱数発生部８１によって発生された乱数Ｒに応じて、ＬＦＯ９１が発振出力するピッチ変更信号ＰＬＦの周波数ｆを、基準値Ｆ0に対応する周波数ｆ0から不規則に変化させる。これにより、加算部９２から出力される指定ピッチＦn’の値や波形読出部９３での楽音データの読み出しタイミングが不規則に変化し、音源部９から出力される楽音信号のピッチの変化周期、例えばビブラートの周期が不規則に変化することとなる。ここで、乱数Ｒは、後述するように、押鍵などの演奏操作（何らかの発音指示）によって楽音が発音されている間に複数回発生され、よって、１つの押鍵に対する楽音が発音されている間に複数回ピッチが変更されることになる。これによって、例えば、演奏者によって予め設定された一定の周波数ｆ0（基準値Ｆ0によって決定される）でピッチを変化させる、単調なビブラートに不規則な変化を持たせることができる。
【００２２】
最後に、ステップＳ７において、電子楽器の電源オフ等の終了指示があったか否かを判断し、終了指示があるまで、ステップＳ２〜Ｓ６の処理を繰り返す。
【００２３】
次に、ステップＳ６のランダム処理の詳細を説明する。図４は、ランダム処理に関するフローチャートである。
【００２４】
ステップＳ１０において、発音指示（押鍵）があったか否かを繰り返し判断し、押鍵されたと判断した場合、ステップＳ１１に移行する。
【００２５】
ステップＳ１１において、ステップＳ５での処理に関して上記したように、レート生成部８２が基準値Ｆ0に基づいてレートＲtを決定して出力し、ＬＦＯ９１が、基準値Ｆ0に基づくレートＲｔに対応する周波数ｆ0でピッチ変更信号ＰＬＦの発振出力を開始する。また、押鍵で指示された音高Ｆnは加算部９２へ入力される。これによって、加算部９２、波形読出部９３、エンベロープ付与部９５での処理が行われ、押鍵に対応する楽音として周波数ｆ0でピッチが変化する楽音がＳＳ１０から出力され始める。そして、この楽音の出力は図４のランダム処理と並行して、音源部９とＳＳ１０で実行される。
【００２６】
ステップＳ１２において、ランダム処理に関する初期設定を行う。即ち、計時手段（図示せず）から現在時刻を取得して基準時刻ＴＩＭＥにセットし、現在のピッチ変更信号ＰＬＦの周波数ｆから周期（１／ｆ（秒））を計算して特定時間Δｔにセットし、下限値Ｒminに０をセットし、上限値Ｒmaxに基準値Ｆ0の２倍の値をセットする。ここで、セットされた上限値Ｒmaxが、演奏者が設定可能な基準値Ｆ0の上限値を超える場合には、その上限値をセットする。例えば、基準値の設定範囲が７ビット（０〜１２７）である場合、２×Ｆ0が１２７を超えるときには、上限値Ｒmaxには１２７をセットする。
【００２７】
ステップＳ１３において、計時手段から現在時刻を取得し、取得した現在時刻とステップＳ１２においてセットされた基準時刻ＴＩＭＥとの差が特定時間Δｔよりも大きいか否かを繰り返し判断する。その差が特定時間Δｔよりも大きいと判断した場合、ステップＳ１４に移行する。
【００２８】
ステップＳ１４において、乱数発生部８１を制御して乱数Ｒを発生させる。ここで乱数Ｒは、例えば所定のアルゴリズムに従って生成される擬似乱数である。
【００２９】
ステップＳ１５において、ステップＳ１４で発生させた乱数Ｒが、ステップＳ１２でセットした下限値Ｒmin〜上限値Ｒmaxの範囲内の値であるか否を判断する。乱数Ｒが下限値Ｒmin〜上限値Ｒmaxの範囲外であると判断した場合、ステップＳ１４に戻り、新たな乱数Ｒを発生させ、下限値Ｒmin〜上限値Ｒmaxの範囲内の乱数Ｒを取得するまでステップＳ１４、Ｓ１５を繰り返す。
【００３０】
乱数Ｒが下限値Ｒmin〜上限値Ｒmaxの範囲内であれば、レート生成部８２は、ステップＳ１６において、基準値Ｆ0の代わりに、決定した乱数Ｒから出力するレートＲｔを決定（以下、乱数Ｒから決定されたレートをＲｔ(Ｒ)と記す）し、ステップＳ１７において、レートＲｔ(Ｒ)をＬＦＯ９１へ出力する。これによって、ステップＳ５での処理に関して上記したように、ＬＦＯ９１は、入力される所定周波数のクロックＣＬＫのタイミング毎に、累算部で、レートＲｔ(Ｒ)によって決定される所定数ΔＮを累算して形成される波形を、新たなピッチ変更信号ＰＬＦとして出力し始める。従って、ピッチ変更信号ＰＬＦの周波数ｆは、レートＲｔ(Ｒ)、即ち乱数Ｒによって決定されたことになる。新たなピッチ変更信号ＰＬＦはクロックＣＬＫのタイミング毎に加算部９２に入力され、加算部９２は、このピッチ変更信号ＰＬＦが入力される毎に新たな加算結果Ｆn’を算出して、波形読出部９３に出力する。これによって、発音中の楽音にかかっていたビブラートの変化動向が、レートＲｔ（Ｒ）に基づいて形成される新たなピッチ変更信号ＰＬＦに沿ったものへと変化することになる。
【００３１】
ステップＳ１８において、ランダム設定がオフされたか否かを判断し、オフされていないと判断した場合、ステップＳ１９において、レートＲｔ(Ｒ)によって決定された周波数ｆのピッチ変更信号ＰＬＦの周期（＝１／ｆ）を特定時間Δｔにセットし、ステップＳ１２に戻り、ランダム設定がオフされたと判断するまで、ステップＳ１２〜Ｓ１９の処理を繰り返す。
【００３２】
以上の処理においては、ＬＦＯ９１が出力しているピッチ変更信号ＰＬＦの周期（＝１／ｆ）を使用して乱数Ｒを発生させるタイミングを決定しており、通常、ＬＦＯ９１が発振している発振信号の周期は、１回の発音指示によって１つの楽音が発音されている時間よりも十分に短いので、ステップＳ１２で決定される特定時間Δｔも１つの楽音が発音されている時間よりも十分に短い時間となり、１つの楽音の発音中に複数回乱数Ｒを発生させることができる。そして、乱数Ｒが発生するごとに、その発生したタイミングでＬＦＯ９１が発振出力するピッチ変更信号ＰＬＦの周波数ｆが（ステップＳ１７において）変更されることになる。
【００３３】
以上においては、楽音の要素の一つであるピッチ（音高）を、乱数Ｒに応じて変調する場合、特にビブラート処理を行う場合に関して説明したが、これに限定されず、その他の楽音の要素を乱数Ｒに応じて変化させてもよい。例えば、ＬＦＯ９１からエンベロープ付与部９５に対して乱数Ｒに応じた周波数の信号を出力するように構成し、トレモロ、コーラスなどの音響効果が不規則に変化するように、エンベロープ波形を変化させてもよい。
【００３４】
また、乱数Ｒを発生するタイミングは、計時を開始してからＬＦＯ９１の発振周波数の１周期の時間が経過したときとしたが（図４のステップＳ１３）、これに限定されるものではない。乱数Ｒの発生タイミングが、ＬＦＯ９１の発振している低周波の自然な区切り位置になるようにするには、特定時間Δｔを上記したように、ＬＦＯ９１の発振周波数の変化に応じて設定することが望ましいが、１つの楽音が発音されている間に、複数回乱数Ｒを発生できる時間であればよい。例えば、特定時間Δｔとして、予め所定の時間に決めておくことや、ＬＦＯ９１の発振信号の振幅が所定のレベルになる時間を使用してもよく、１周期を基準として決定される１周期よりも短い時間、例えば、４分の１周期（１／(４ｆ)（秒））、２分の１周期（１／(２ｆ)（秒））、４分の３周期（３／(４ｆ)（秒））などであってもよい。
【００３５】
また、乱数Ｒが所定のアルゴリズムによって生成される場合を説明したが、これに限定されず、電気信号の熱雑音の電圧レベルを検出し、これを使用して乱数Ｒを生成するなどの手段を使用してもよい。また、所定のタイミングになったときに、乱数Ｒを発生する場合を説明したが、これに限定されず、予め所定の手段で生成した複数の乱数からなる乱数列をメモリに記録しておき、これを読み出して使用してもよい。
【００３６】
また、乱数Ｒが所定の許容範囲内である場合にのみ処理を行うこととし、その範囲の上限値を基準値Ｆ0の２倍の値としたが、これに限定されるものではない。例えば、許容範囲は、演奏者によって設定される基準値Ｆ0によって決まり、且つ基準値Ｆ0を含む範囲であればよい。これによって、乱数Ｒの発生に演奏者の意図を反映させることができる。また、基準値Ｆ0とは全く異なる値によってＬＦＯ９１の発振周波数が決定され、楽音がその発振周波数によって制御されて不自然な楽音となることを抑制することができる。このように、基準値Ｆ0を含む範囲を許容範囲として使用することが望ましいが、許容範囲をなくすことも可能であり、所定のタイミングで発生させた乱数Ｒを、その大きさに依らずに常に使用するようにしてもよい。
【００３７】
また、レートＲｔ(Ｒ)は発生した乱数Ｒのみから決定することに限定されない。乱数Ｒを利用してレートＲｔ(Ｒ)が決定されればよい。例えば、基準値Ｆ0に乱数Ｒを加減乗除してレートＲｔ(Ｒ)を決定する方法であってもよい。
【００３８】
また、ＲＯＭ２に制御プログラムが記録されている場合を説明したが、コンピュータ用のハードディスクやＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に制御プログラムや設定データなどを記憶させておき、通信インターフェース部１１を介してこれらをＲＡＭ３に読み込み、上記したランダム処理を行うようにしてもよい。また、通信ネットワークを介してサーバーコンピュータの記録装置に記録された制御プログラムや設定データなどを、通信インターフェース部１１を介してＲＡＭ３にダウンロードし、上記したランダム処理を行うようにしてもよい。
【００３９】
また、サウンドシステム１０を備え、これによって発音する場合を説明したが、発音手段を備えていないＭＩＤＩコントローラなどであってもよい。
【００４０】
また、本発明に係る機能を実現するための処理の順序は、図３、４に示したフローチャートに限定されず、種々の変更が可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、１つの楽音の出力中に楽音の要素を不規則に変化させることができ、発音される楽音の単調さを解消することが可能となる。
【００４２】
また、低周波発振部で発振出力される制御信号の周波数を出力中に変化させるので、楽音を構成する複数の要素（音高、音量、発音長など）の調和を保ったまま、多様に変化する楽音を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る発音条件設定装置を搭載する電子楽器の内部構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態に係る発音条件設定装置の構成を示す側面図である。
【図３】 本発明の実施の形態に係る発音条件設定装置を搭載する電子楽器の演奏方法を説明するフローチャートである。
【図４】 本発明の実施の形態に係る発音条件設定装置のランダム処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ 中央処理装置（ＣＰＵ）
２ ＲＯＭ
３ ＲＡＭ
４ 操作子
５ 検出部
６ 表示部
７ 表示回路
８ 設定部
９ 音源部
１０ サウンドシステム（ＳＳ）
１１ 通信インターフェース部
１２ 通信バス
８１ 乱数発生部
８２ レート生成部
９１ 低周波発振部（ＬＦＯ）
９２ 加算部
９３ 波形読出部
９４ 波形メモリ
９５ エンベロープ付与部
【発明の属する技術分野】
本発明は、発音される楽音の発音条件を設定する発音条件設定装置及び発音条件設定プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子楽器、音源装置、エフェクタ、シンセサイザ等（以下、ディジタル楽音装置と記す）では、音響効果を施した後に楽音を出力することが可能であり、音響効果の代表的なものとして、楽音の要素の一つである周波数（ピッチ）や振幅を周期的に変化させる、ビブラートやトレモロなどが知られている。音響効果等の発音条件は、通常、演奏者がスイッチなどの設定手段を使用して予め設定するが、下記特許文献１には、電子楽器内部で発生させた乱数を使用して、演奏中に音響効果の条件を自動的に変化させる方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−８５１５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献１では、発生させた乱数を、１つの押鍵操作に対応する楽音を発音している間保持することから、１つの楽音が発音している間は、低周波発振器の発振周波数は変化せず、発音中の楽音に対してさらなる制御を行うことができなかった。
【０００５】
従って、ビブラート等の音響効果を不規則に変化させる程度も限定的なものとなっており、多様な意外性のある楽音の創作には適していなかった。
【０００６】
本発明は、上記の問題に対して、１つの楽音の出力中においても、楽音の発音条件を多様に変更することができる発音条件設定装置及び発音条件設定プログラムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、以下の手段によって達成される。即ち、本発明に係る第1の発音条件設定装置は、記録されたディジタル楽音データを所定の条件で読み出して出力するディジタル楽音装置に搭載され、前記ディジタル楽音データの発音条件を設定する発音条件設定装置であって、乱数を発生する乱数発生手段と、発振信号を出力する低周波発振手段と、前記発振信号に応じて発生中の楽音の要素を変更する楽音要素変更手段と、前記乱数に応じて前記発振信号の周波数を変化させる周波数変更手段と、前記乱数発生手段が乱数を発生した後、当該時点において前記低周波発生手段が出力している発振信号の周波数から、次に前記乱数発生手段が乱数を発生するタイミングを設定するタイミング設定手段と、前記タイミング設定手段で設定されたタイミングが到来したときに、前記乱数発生手段によって乱数が発生されるように制御する制御手段とを備え、前記乱数発生手段が、前記制御手段の制御に従って、所定の時間間隔で、１つの楽音の出力中に複数回乱数を発生することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係る発音条件設定プログラムは、記録されたディジタル楽音データを所定の条件で読み出して出力するディジタル楽音装置に搭載され、前記ディジタル楽音データの発音条件を設定する発音条件設定装置に、所定の時間間隔で、１つの楽音の出力中に複数回乱数を発生する機能、発振信号を出力する機能、前記乱数に応じて前記発振信号の周波数を変化させる機能、及び前記発振信号に応じて発生中の楽音の要素を変更する機能を実現させ、乱数を発生する前記機能が、乱数を発生した後、当該時点において出力している前記発振信号の周波数から、次に乱数を発生するタイミングを設定し、設定された該タイミングが到来したときに、乱数を発生させる機能であることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る発音条件設定装置が搭載されたディジタル楽音装置（電子楽器）の内部構成を示すブロック図である。本電子楽器は、全体を制御する中央処理装置（以下、ＣＰＵと記す）１と、制御プログラムを記録したＲＯＭ２と、演奏中の情報などを記録するフラグ、レジスタとして使用されたり、データ処理のワークエリアとして使用されるＲＡＭ３と、演奏条件の設定や演奏などに使用される操作子４と、操作子４が操作される状態を検出する検出部５と、演奏条件（音程、音量など）を表示する液晶パネルなどの表示部６と、表示部６に対して表示対象のデータを出力する表示回路７と、楽音の発音条件の設定信号を出力する設定部８と、楽音信号を出力する音源部９と、音源部９から出力される楽音信号（電気信号）を音として出力するアンプとスピーカからなるサウンドシステム（以下、ＳＳと記す）１０と、外部の記録装置や通信ネットワークを介してサーバーコンピュータなどとデータを交換するための通信インターフェース部１１と、各部の間で情報を交換する通信バス１２とを備えている。
【００１２】
図２は、楽音の要素の一つであるピッチを変更する場合の、設定部８及び音源部９の内部構成を示すブロック図である。設定部８は、乱数発生部８１及びレート生成部８２を備え、音源部９は、低周波発振部（以下、ＬＦＯと記す）９１、加算部９２、波形読出部９３、波形メモリ９４、及びエンベロープ付与部９５を備えている。
【００１３】
図３は、本電子楽器の演奏の概要を説明するフローチャートである。図３に従って、本電子楽器の演奏の概要を説明する。以下において、ＣＰＵ１は、演奏中に、操作子４からの操作情報などの制御に必要なパラメータをＲＡＭ３に一時記録し、各ステップの処理においてそれらを適宜更新することとする。また、ＣＰＵ１による各部に対する制御は、各部に装備されているレジスタに所定の値を書き込むことで行われ、各部はレジスタの値に応じた処理を行うこととする。また、特に断らない限り、ＣＰＵ１が行う処理として説明する。
【００１４】
電子楽器の電源がオンされると、ステップＳ１において、ＲＯＭ２から所定の制御プログラムを読出し、初期設定（ＲＡＭ３のレジスタ、フラグ等への所定値のセット）を行い、操作子４からの設定操作や演奏操作などを受け付ける状態になる。
【００１５】
ステップＳ２において、演奏条件を変更するためのスイッチ（図示せず）が操作されたか否かを判断する。操作されていないと判断すれば、ステップＳ４に移行し、操作されたと判断すれば、ステップＳ３に移行して、スイッチの設定に対応するデータを取得し、ＲＡＭ３の対応するレジスタに記録する。ＬＦＯ９１が発生する発振信号の基準周波数（基準値Ｆ0）の設定、ピッチ変調を行うか否かの設定、ランダム処理を行うか否かの設定は、ここで行われる。
【００１６】
ステップＳ４において、ピッチ変調（ビブラート処理など）及びランダム処理を行うように設定されているか否かを判断する。この判断は、例えば、ＲＡＭ３に記録された該当するフラグが１か０の何れであるかを判断することによって行なわれる。ピッチ変調及びランダム設定の何れか一方又は両方がオフ（フラグが０）であれば（ステップＳ４ ＮＯ）、ピッチ変調とランダム設定の両方がオンになるまでステップＳ２〜Ｓ３の設定変更とステップＳ４〜Ｓ５の通常の発音処理が繰り返し行われる。そして、ピッチ変調及びランダム設定の両方がオン（フラグが１）に設定されると（ステップＳ４ ＹＥＳ）、ステップＳ６において後述するランダム処理が行われる。
【００１７】
ステップＳ５において、操作子４（鍵盤）での演奏操作が検出されると、検出部５によって操作子４の機械的変化が電気信号（ディジタルデータ）に変換されて、ＣＰＵ１に伝送され、ＣＰＵ１は取得したデータをＲＡＭ３のバッファに記録する。具体的には、操作された鍵に関する押鍵情報（押鍵された鍵、押鍵の強度などの情報）がＣＰＵ１に伝送され、ＲＡＭ３のバッファに記録される。ＣＰＵ１は、取得した押鍵情報から対応する楽音の音高（ピッチ）Ｆnを決定し、ピッチＦnを音源部９の対応するレジスタにセットする。音源部９では、加算部９２が入力される音高情報Ｆnをそのまま波形読出部９３に出力し（Ｆn’＝Ｆn）、波形読出部９３が、波形メモリ９４に記録されている複数の楽音データ（発音する楽音の波形をサンプリングした波形データ）の中から対応する楽音データを、指定された音高（ピッチＦn’）に対応するタイミングで読み出す。読み出された楽音データは、エンベロープ付与部９５によって所定のエンベロープに従って振幅が変更された後、ＳＳ１０に出力され、ＳＳ１０が音として出力する。ここで、エンベロープは、電子楽器の種類、操作子４の種類、波形メモリ９４に記録されている楽音の種類などによって予め設定されているが、例えば押鍵の強度やアフタータッチによってエンベロープを変化させてもよい。また、離鍵されるまで、レジスタにセットされた押鍵に対応するピッチＦnが保持され、離鍵が発生すると、それまでレジスタに保持されていた音高Ｆnが消去される。音高Ｆnが保持されていないときには、加算部９２から加算結果Ｆn’も出力されない。
【００１８】
以上が、ステップＳ５における基本的な演奏（ピッチ変調が設定されていない状態での演奏）であるが、ビブラートなどのピッチ変調が設定されている場合、ステップＳ５では、ＬＦＯ９１が発振出力するピッチ変更信号ＰＬＦ（数十Ｈｚ以下の低周波数）を使用して、押鍵情報から決定された音高（ピッチＦn）を変調する処理が行われる。
【００１９】
具体的には、レート生成部８２がレートＲｔをＬＦＯ９１に出力し、ＬＦＯ９１が、入力される所定周波数（音源部９で扱うサンプリング周波数）のクロックＣＬＫのタイミング毎に、内部の累算部（図示せず）で、レートＲｔによって決定される所定の数ΔＮを累算する。累算結果が所定値ＭＡＸに達したら、累算結果をリセットするように設定されており、レートＲｔによって決定される数ΔＮ、クロックＣＬＫ及び累算の上限値ＭＡＸによって、ピッチ変更信号ＰＬＦの波形、従ってその周波数ｆが決まる。無論、ピッチ変更信号ＰＬＦの波形は周知の技術により種々の変形を加えることができるが、その説明は割愛する。加算部９２は、押鍵情報から決定されたピッチＦnにピッチ変更信号ＰＬＦを加算して、新たなピッチＦn’として出力する。ピッチ変更信号ＰＬＦは、クロックＣＬＫのタイミング毎に加算部９２に入力され、加算部９２は、ピッチ変更信号ＰＬＦが入力される毎に新たな加算結果Ｆn’を算出して、波形読出部９３に出力する。クロックＣＬＫの周期は、１つの楽音が発音されている時間よりも十分に短いので、１つの楽音が発音されている間に、その楽音の音高をピッチ変調信号ＰＬＦによって変動させることができ、例えばビブラートが掛かった楽音データが出力される。ステップＳ５では、ランダム処理が設定されていない場合の処理を行うので、レート生成部８２は、レートＲｔを、演奏者によって設定された基準値Ｆ0から決定する。このレートＲｔは、演奏者により基準値Ｆ0が変更されるまで同じ値が保持される。
【００２０】
ここで、ピッチＦnは実際の周波数の対数値であり、ピッチ変更信号ＰＬＦは、変化させる対象のピッチＦnに対する割合を対数値で表したものとしている。従って、ピッチの変更は、加算部９２による加算処理で行うことができる。各データが対数値でない場合にも、加算処理の代わりに積算処理を行う点を除いて同様に処理することができる。
【００２１】
ステップＳ６は、上記したようにピッチ変調が設定されており、且つランダム処理が設定されている場合に実行される。この場合、設定部８の乱数発生部８１によって発生された乱数Ｒに応じて、ＬＦＯ９１が発振出力するピッチ変更信号ＰＬＦの周波数ｆを、基準値Ｆ0に対応する周波数ｆ0から不規則に変化させる。これにより、加算部９２から出力される指定ピッチＦn’の値や波形読出部９３での楽音データの読み出しタイミングが不規則に変化し、音源部９から出力される楽音信号のピッチの変化周期、例えばビブラートの周期が不規則に変化することとなる。ここで、乱数Ｒは、後述するように、押鍵などの演奏操作（何らかの発音指示）によって楽音が発音されている間に複数回発生され、よって、１つの押鍵に対する楽音が発音されている間に複数回ピッチが変更されることになる。これによって、例えば、演奏者によって予め設定された一定の周波数ｆ0（基準値Ｆ0によって決定される）でピッチを変化させる、単調なビブラートに不規則な変化を持たせることができる。
【００２２】
最後に、ステップＳ７において、電子楽器の電源オフ等の終了指示があったか否かを判断し、終了指示があるまで、ステップＳ２〜Ｓ６の処理を繰り返す。
【００２３】
次に、ステップＳ６のランダム処理の詳細を説明する。図４は、ランダム処理に関するフローチャートである。
【００２４】
ステップＳ１０において、発音指示（押鍵）があったか否かを繰り返し判断し、押鍵されたと判断した場合、ステップＳ１１に移行する。
【００２５】
ステップＳ１１において、ステップＳ５での処理に関して上記したように、レート生成部８２が基準値Ｆ0に基づいてレートＲtを決定して出力し、ＬＦＯ９１が、基準値Ｆ0に基づくレートＲｔに対応する周波数ｆ0でピッチ変更信号ＰＬＦの発振出力を開始する。また、押鍵で指示された音高Ｆnは加算部９２へ入力される。これによって、加算部９２、波形読出部９３、エンベロープ付与部９５での処理が行われ、押鍵に対応する楽音として周波数ｆ0でピッチが変化する楽音がＳＳ１０から出力され始める。そして、この楽音の出力は図４のランダム処理と並行して、音源部９とＳＳ１０で実行される。
【００２６】
ステップＳ１２において、ランダム処理に関する初期設定を行う。即ち、計時手段（図示せず）から現在時刻を取得して基準時刻ＴＩＭＥにセットし、現在のピッチ変更信号ＰＬＦの周波数ｆから周期（１／ｆ（秒））を計算して特定時間Δｔにセットし、下限値Ｒminに０をセットし、上限値Ｒmaxに基準値Ｆ0の２倍の値をセットする。ここで、セットされた上限値Ｒmaxが、演奏者が設定可能な基準値Ｆ0の上限値を超える場合には、その上限値をセットする。例えば、基準値の設定範囲が７ビット（０〜１２７）である場合、２×Ｆ0が１２７を超えるときには、上限値Ｒmaxには１２７をセットする。
【００２７】
ステップＳ１３において、計時手段から現在時刻を取得し、取得した現在時刻とステップＳ１２においてセットされた基準時刻ＴＩＭＥとの差が特定時間Δｔよりも大きいか否かを繰り返し判断する。その差が特定時間Δｔよりも大きいと判断した場合、ステップＳ１４に移行する。
【００２８】
ステップＳ１４において、乱数発生部８１を制御して乱数Ｒを発生させる。ここで乱数Ｒは、例えば所定のアルゴリズムに従って生成される擬似乱数である。
【００２９】
ステップＳ１５において、ステップＳ１４で発生させた乱数Ｒが、ステップＳ１２でセットした下限値Ｒmin〜上限値Ｒmaxの範囲内の値であるか否を判断する。乱数Ｒが下限値Ｒmin〜上限値Ｒmaxの範囲外であると判断した場合、ステップＳ１４に戻り、新たな乱数Ｒを発生させ、下限値Ｒmin〜上限値Ｒmaxの範囲内の乱数Ｒを取得するまでステップＳ１４、Ｓ１５を繰り返す。
【００３０】
乱数Ｒが下限値Ｒmin〜上限値Ｒmaxの範囲内であれば、レート生成部８２は、ステップＳ１６において、基準値Ｆ0の代わりに、決定した乱数Ｒから出力するレートＲｔを決定（以下、乱数Ｒから決定されたレートをＲｔ(Ｒ)と記す）し、ステップＳ１７において、レートＲｔ(Ｒ)をＬＦＯ９１へ出力する。これによって、ステップＳ５での処理に関して上記したように、ＬＦＯ９１は、入力される所定周波数のクロックＣＬＫのタイミング毎に、累算部で、レートＲｔ(Ｒ)によって決定される所定数ΔＮを累算して形成される波形を、新たなピッチ変更信号ＰＬＦとして出力し始める。従って、ピッチ変更信号ＰＬＦの周波数ｆは、レートＲｔ(Ｒ)、即ち乱数Ｒによって決定されたことになる。新たなピッチ変更信号ＰＬＦはクロックＣＬＫのタイミング毎に加算部９２に入力され、加算部９２は、このピッチ変更信号ＰＬＦが入力される毎に新たな加算結果Ｆn’を算出して、波形読出部９３に出力する。これによって、発音中の楽音にかかっていたビブラートの変化動向が、レートＲｔ（Ｒ）に基づいて形成される新たなピッチ変更信号ＰＬＦに沿ったものへと変化することになる。
【００３１】
ステップＳ１８において、ランダム設定がオフされたか否かを判断し、オフされていないと判断した場合、ステップＳ１９において、レートＲｔ(Ｒ)によって決定された周波数ｆのピッチ変更信号ＰＬＦの周期（＝１／ｆ）を特定時間Δｔにセットし、ステップＳ１２に戻り、ランダム設定がオフされたと判断するまで、ステップＳ１２〜Ｓ１９の処理を繰り返す。
【００３２】
以上の処理においては、ＬＦＯ９１が出力しているピッチ変更信号ＰＬＦの周期（＝１／ｆ）を使用して乱数Ｒを発生させるタイミングを決定しており、通常、ＬＦＯ９１が発振している発振信号の周期は、１回の発音指示によって１つの楽音が発音されている時間よりも十分に短いので、ステップＳ１２で決定される特定時間Δｔも１つの楽音が発音されている時間よりも十分に短い時間となり、１つの楽音の発音中に複数回乱数Ｒを発生させることができる。そして、乱数Ｒが発生するごとに、その発生したタイミングでＬＦＯ９１が発振出力するピッチ変更信号ＰＬＦの周波数ｆが（ステップＳ１７において）変更されることになる。
【００３３】
以上においては、楽音の要素の一つであるピッチ（音高）を、乱数Ｒに応じて変調する場合、特にビブラート処理を行う場合に関して説明したが、これに限定されず、その他の楽音の要素を乱数Ｒに応じて変化させてもよい。例えば、ＬＦＯ９１からエンベロープ付与部９５に対して乱数Ｒに応じた周波数の信号を出力するように構成し、トレモロ、コーラスなどの音響効果が不規則に変化するように、エンベロープ波形を変化させてもよい。
【００３４】
また、乱数Ｒを発生するタイミングは、計時を開始してからＬＦＯ９１の発振周波数の１周期の時間が経過したときとしたが（図４のステップＳ１３）、これに限定されるものではない。乱数Ｒの発生タイミングが、ＬＦＯ９１の発振している低周波の自然な区切り位置になるようにするには、特定時間Δｔを上記したように、ＬＦＯ９１の発振周波数の変化に応じて設定することが望ましいが、１つの楽音が発音されている間に、複数回乱数Ｒを発生できる時間であればよい。例えば、特定時間Δｔとして、予め所定の時間に決めておくことや、ＬＦＯ９１の発振信号の振幅が所定のレベルになる時間を使用してもよく、１周期を基準として決定される１周期よりも短い時間、例えば、４分の１周期（１／(４ｆ)（秒））、２分の１周期（１／(２ｆ)（秒））、４分の３周期（３／(４ｆ)（秒））などであってもよい。
【００３５】
また、乱数Ｒが所定のアルゴリズムによって生成される場合を説明したが、これに限定されず、電気信号の熱雑音の電圧レベルを検出し、これを使用して乱数Ｒを生成するなどの手段を使用してもよい。また、所定のタイミングになったときに、乱数Ｒを発生する場合を説明したが、これに限定されず、予め所定の手段で生成した複数の乱数からなる乱数列をメモリに記録しておき、これを読み出して使用してもよい。
【００３６】
また、乱数Ｒが所定の許容範囲内である場合にのみ処理を行うこととし、その範囲の上限値を基準値Ｆ0の２倍の値としたが、これに限定されるものではない。例えば、許容範囲は、演奏者によって設定される基準値Ｆ0によって決まり、且つ基準値Ｆ0を含む範囲であればよい。これによって、乱数Ｒの発生に演奏者の意図を反映させることができる。また、基準値Ｆ0とは全く異なる値によってＬＦＯ９１の発振周波数が決定され、楽音がその発振周波数によって制御されて不自然な楽音となることを抑制することができる。このように、基準値Ｆ0を含む範囲を許容範囲として使用することが望ましいが、許容範囲をなくすことも可能であり、所定のタイミングで発生させた乱数Ｒを、その大きさに依らずに常に使用するようにしてもよい。
【００３７】
また、レートＲｔ(Ｒ)は発生した乱数Ｒのみから決定することに限定されない。乱数Ｒを利用してレートＲｔ(Ｒ)が決定されればよい。例えば、基準値Ｆ0に乱数Ｒを加減乗除してレートＲｔ(Ｒ)を決定する方法であってもよい。
【００３８】
また、ＲＯＭ２に制御プログラムが記録されている場合を説明したが、コンピュータ用のハードディスクやＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に制御プログラムや設定データなどを記憶させておき、通信インターフェース部１１を介してこれらをＲＡＭ３に読み込み、上記したランダム処理を行うようにしてもよい。また、通信ネットワークを介してサーバーコンピュータの記録装置に記録された制御プログラムや設定データなどを、通信インターフェース部１１を介してＲＡＭ３にダウンロードし、上記したランダム処理を行うようにしてもよい。
【００３９】
また、サウンドシステム１０を備え、これによって発音する場合を説明したが、発音手段を備えていないＭＩＤＩコントローラなどであってもよい。
【００４０】
また、本発明に係る機能を実現するための処理の順序は、図３、４に示したフローチャートに限定されず、種々の変更が可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、１つの楽音の出力中に楽音の要素を不規則に変化させることができ、発音される楽音の単調さを解消することが可能となる。
【００４２】
また、低周波発振部で発振出力される制御信号の周波数を出力中に変化させるので、楽音を構成する複数の要素（音高、音量、発音長など）の調和を保ったまま、多様に変化する楽音を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る発音条件設定装置を搭載する電子楽器の内部構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態に係る発音条件設定装置の構成を示す側面図である。
【図３】 本発明の実施の形態に係る発音条件設定装置を搭載する電子楽器の演奏方法を説明するフローチャートである。
【図４】 本発明の実施の形態に係る発音条件設定装置のランダム処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ 中央処理装置（ＣＰＵ）
２ ＲＯＭ
３ ＲＡＭ
４ 操作子
５ 検出部
６ 表示部
７ 表示回路
８ 設定部
９ 音源部
１０ サウンドシステム（ＳＳ）
１１ 通信インターフェース部
１２ 通信バス
８１ 乱数発生部
８２ レート生成部
９１ 低周波発振部（ＬＦＯ）
９２ 加算部
９３ 波形読出部
９４ 波形メモリ
９５ エンベロープ付与部
Claims (2)
- 記録されたディジタル楽音データを所定の条件で読み出して出力するディジタル楽音装置に搭載され、前記ディジタル楽音データの発音条件を設定する発音条件設定装置であって、
乱数を発生する乱数発生手段と、
発振信号を出力する低周波発振手段と、
前記発振信号に応じて発生中の楽音の要素を変更する楽音要素変更手段と、
前記乱数に応じて前記発振信号の周波数を変化させる周波数変更手段と、
前記乱数発生手段が乱数を発生した後、当該時点において前記低周波発生手段が出力している発振信号の周波数から、次に前記乱数発生手段が乱数を発生するタイミングを設定するタイミング設定手段と、
前記タイミング設定手段で設定されたタイミングが到来したときに、前記乱数発生手段によって乱数が発生されるように制御する制御手段とを備え、
前記乱数発生手段が、前記制御手段の制御に従って、所定の時間間隔で、１つの楽音の出力中に複数回乱数を発生することを特徴とする発音条件設定装置。 - 記録されたディジタル楽音データを所定の条件で読み出して出力するディジタル楽音装置に搭載され、前記ディジタル楽音データの発音条件を設定する発音条件設定装置に、
所定の時間間隔で、１つの楽音の出力中に複数回乱数を発生する機能、
発振信号を出力する機能、
前記乱数に応じて前記発振信号の周波数を変化させる機能、及び
前記発振信号に応じて発生中の楽音の要素を変更する機能を実現させ、
乱数を発生する前記機能が、乱数を発生した後、当該時点において出力している前記発振信号の周波数から、次に乱数を発生するタイミングを設定し、設定された該タイミングが到来したときに、乱数を発生させる機能であることを特徴とする発音条件設定プログラム。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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