JP4444751B2 - Musical sound generating apparatus and method - Google Patents

Musical sound generating apparatus and method Download PDF

Info

Publication number
JP4444751B2
JP4444751B2 JP2004231367A JP2004231367A JP4444751B2 JP 4444751 B2 JP4444751 B2 JP 4444751B2 JP 2004231367 A JP2004231367 A JP 2004231367A JP 2004231367 A JP2004231367 A JP 2004231367A JP 4444751 B2 JP4444751 B2 JP 4444751B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
generating
musical
modulation coefficient
performance information
musical sound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004231367A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006047863A (en
Inventor
健二 鎌田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd filed Critical Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2004231367A priority Critical patent/JP4444751B2/en
Publication of JP2006047863A publication Critical patent/JP2006047863A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4444751B2 publication Critical patent/JP4444751B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)

Description

本発明は、楽音生成装置及び方法に関し、特に楽音信号を変調する楽音生成装置及び方法に関する。   The present invention relates to a musical sound generation apparatus and method, and more particularly to a musical sound generation apparatus and method for modulating a musical sound signal.

電子楽器は、メモリ等の記憶装置に記録された楽音情報を演奏情報に応じて読み出し、その演奏情報に基づいたピッチ、音量、エンベロープ、フィルタ特性を決定することにより、楽音を生成する。   The electronic musical instrument reads musical tone information recorded in a storage device such as a memory in accordance with the performance information, and determines a pitch, volume, envelope, and filter characteristics based on the performance information, thereby generating a musical tone.

この電子楽器の問題点は、演奏情報の変化に対して、発音される楽音信号が単調であり、そのため、演奏者の音楽表現が制限されてしまう。また、この電子楽器には、時間波形の情報のみであり、空間座標の概念がない。これは、現実の楽器が物理的な大きさを持っていることを考えると非現実的な音になる。線形的な処理のみでは、巧みな演奏を表現する楽音を奏でることはできない。   The problem with this electronic musical instrument is that the tone signal produced is monotonous with respect to changes in performance information, which limits the music expression of the performer. Further, this electronic musical instrument has only time waveform information and has no concept of spatial coordinates. This is an unrealistic sound considering that real instruments have physical dimensions. A musical process that expresses a skillful performance cannot be achieved with only linear processing.

また、下記の特許文献1には、運動方程式の解を繰り返し算出し、時間的に変化する楽音波形データを生成する電子楽器が開示されている。   Patent Document 1 below discloses an electronic musical instrument that repeatedly calculates a solution of an equation of motion and generates musical sound waveform data that changes with time.

特許第2722727号公報Japanese Patent No. 2722727

本発明の目的は、自然楽器を模倣して演奏表現豊かな楽音信号を生成することである。   An object of the present invention is to generate a musical sound signal rich in performance expression by imitating a natural musical instrument.

本発明の楽音生成装置は、演奏操作に応じた演奏情報を非線形偏微分方程式の初期値として用いてその非線形偏微分方程式の時間関数の解を演算し、その解を基に時間関数の変調係数を生成する変調係数生成手段と、前記演奏情報を基に楽音信号を生成する音源と、前記時間関数の変調係数に応じて、前記音源により生成された楽音信号を変調する変調手段とを有する。 Tone generation apparatus of the present invention uses the performance information corresponding to the performance operation as an initial value of nonlinear partial differential equations to calculate the solution of the time function of the nonlinear partial differential equations, the modulation factor of the time function based on the solution A modulation coefficient generation means for generating a musical tone signal based on the performance information, and a modulation means for modulating the musical tone signal generated by the sound source in accordance with the modulation coefficient of the time function .

また、本発明の楽音生成方法は、演奏操作に応じた演奏情報を非線形偏微分方程式の初期値として用いてその非線形偏微分方程式の時間関数の解を演算し、その解を基に時間関数の変調係数を生成する変調係数生成ステップと、前記演奏情報を基に楽音信号を音源により生成する楽音信号生成ステップと、前記時間関数の変調係数に応じて、前記音源により生成された楽音信号を変調する変調ステップとを有する。 Further, the tone generating method of the present invention, the performance information corresponding to the performance operation calculates the solution of the time function of the nonlinear partial differential equations using as an initial value of nonlinear partial differential equations, the time function of the basis of the solution modulation and the modulation coefficient generation step of generating a modulation coefficient, and tone signal generation step of generating a sound source tone signals based on the performance information, in accordance with the modulation factor of the time function, a tone signal generated by the sound source Modulation step.

演奏情報を入力とした非線形偏微分方程式の時間関数の解を基に時間関数の変調係数を生成することにより、時間波形のみならず空間座標の情報を加味することができ、自然楽器の音に近いものにすることができる。よって、演奏情報の変化に柔軟に対応し、演奏表現豊かな楽音信号を生成することができる。 By generating a modulation coefficient of the time function solutions based on the time function of nonlinear partial differential equations as input performance information, it can be taken into account information of spatial coordinates as well the time waveform, the sound of the musical instrument Can be close. Therefore, it is possible to flexibly respond to changes in performance information and generate musical sound signals rich in performance expression.

図1は、本発明の実施形態による電子鍵盤楽器(楽音生成装置)の構成例を示すブロック図である。自然楽器である生ピアノは、響板を有し、音が空間的な広がりを有する。本実施形態では、響板等の発音体を模倣し、空間座標の情報を加味した楽音信号の変調を行う。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an electronic keyboard instrument (musical sound generating device) according to an embodiment of the present invention. A live piano, which is a natural instrument, has a soundboard, and the sound has a spatial spread. In this embodiment, a musical tone signal such as a soundboard is imitated and a musical tone signal is modulated in consideration of spatial coordinate information.

鍵盤101は、演奏者の演奏操作に応じて演奏情報(演奏イベント)を出力する演奏操作子である。鍵盤101の代わりに、他の演奏操作子を用いてもよい。音源システム102は、鍵盤101から出力された演奏情報を基に楽音(PCM)信号を生成して出力する。   The keyboard 101 is a performance operator that outputs performance information (performance event) in accordance with the performance operation of the performer. Instead of the keyboard 101, other performance operators may be used. The tone generator system 102 generates and outputs a musical sound (PCM) signal based on the performance information output from the keyboard 101.

第1の処理部111は、鍵盤101から出力された演奏情報を非線形偏微分方程式の初期値として用いてその非線形偏微分方程式の解を差分法で演算する。この演奏情報は、例えばベロシティ(押鍵速度)である。第1の処理部111の処理の詳細は、後に式(4)を参照しながら説明する。第2の処理部112は、第1の演算部111で演算された方程式の解を空間(例えば2次元空間)で離散化してノルムをとり、離散化された各座標の乗算係数を生成する。   The first processing unit 111 uses the performance information output from the keyboard 101 as an initial value of the nonlinear partial differential equation, and calculates a solution of the nonlinear partial differential equation by a difference method. This performance information is, for example, velocity (key pressing speed). Details of the processing of the first processing unit 111 will be described later with reference to Equation (4). The second processing unit 112 discretizes the solution of the equation calculated by the first calculation unit 111 in a space (for example, a two-dimensional space), takes a norm, and generates a multiplication coefficient for each of the discretized coordinates.

第3の処理部113は、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)等の信号処理手段であり、音源システム102により出力された楽音信号に対して頭部伝達関数を演算し、各座標の乗算係数をかける。具体的には、音源システム102から出力された楽音信号に対して、各座標に合致する頭部伝達関数を畳み込み、さらに距離に相当する到達遅延時間を考慮し遅延させ、各々の空間座標に即した音響信号を得ることができる。それらの空間座標に即した音響信号は、加算され、出力楽音信号になる。第3の処理部113の処理の詳細は、後に式(5)及び(6)を参照しながら説明する。   The third processing unit 113 is a signal processing unit such as a DSP (digital signal processor), and calculates a head-related transfer function for the musical sound signal output from the sound source system 102 and multiplies the multiplication coefficient of each coordinate. Specifically, the musical tone signal output from the sound source system 102 is convoluted with a head-related transfer function that matches each coordinate, and is further delayed in consideration of the arrival delay time corresponding to the distance, so that each spatial coordinate is Sound signal can be obtained. The acoustic signals corresponding to those spatial coordinates are added to become an output musical tone signal. Details of the processing of the third processing unit 113 will be described later with reference to equations (5) and (6).

図2は、図1の第1〜第3の処理部111〜113の処理を理論的に説明するための図である。第1のステージ201は図1の第1の処理部111に相当し、第2のステージ202は図1の第2の処理部112に相当し、第3のステージ203及び演算器204は図1の第3の処理部113に相当する。   FIG. 2 is a diagram for theoretically explaining the processing of the first to third processing units 111 to 113 in FIG. 1. The first stage 201 corresponds to the first processing unit 111 in FIG. 1, the second stage 202 corresponds to the second processing unit 112 in FIG. 1, and the third stage 203 and the computing unit 204 are in FIG. This corresponds to the third processing unit 113.

第1のステージ201は、演奏情報(例えばベロシティ)を初期値とする非線形偏微分方程式を差分法によって解法し、解u(t)を導出する。第2のステージ202は、変調係数の数を減らして演算量を削減するため、解u(t)に対して空間の離散化を行い、変調係数M(t)を生成する。第3のステージ203では、生成された変調係数M(t)を用いて、各座標に即した頭部伝達関数に対して振幅変調(音響変換)を行い、変調係数G(t)を生成する。演算器204は、音源システム102から出力されたモノラルの1チャンネルの楽音信号f(n)及び変調係数G(t)を基に演算し、ステレオの2チャンネルの楽音信号g(t)を出力する。以下、第1〜第3のステージ201〜203を詳細に説明する。   The first stage 201 solves a nonlinear partial differential equation having performance information (for example, velocity) as an initial value by a difference method to derive a solution u (t). The second stage 202 generates a modulation coefficient M (t) by discretizing the space with respect to the solution u (t) in order to reduce the amount of calculation by reducing the number of modulation coefficients. In the third stage 203, amplitude modulation (acoustic conversion) is performed on the head-related transfer function corresponding to each coordinate using the generated modulation coefficient M (t) to generate the modulation coefficient G (t). . The computing unit 204 performs computation based on the monaural one-channel music signal f (n) and the modulation coefficient G (t) output from the sound source system 102, and outputs a stereo two-channel music signal g (t). . Hereinafter, the first to third stages 201 to 203 will be described in detail.

(1)第1のステージ201
第1のステージ201では、非線形偏微分方程式を解法する。粘性項を持つ線形な1次元波動方程式は、式(1)の様に表される。
(1) First stage 201
In the first stage 201, a nonlinear partial differential equation is solved. A linear one-dimensional wave equation having a viscosity term is expressed as shown in Equation (1).

Figure 0004444751
Figure 0004444751

初期値u(0)に対する任意時刻の解u(t)の結果は、初期値u(0)の大きさを変化させた場合、その大きさに相似形である。すなわち線形である。
ここで、カオス発振器として使用されるVanDerPolの常微分方程式を式(2)に示す。
The result of the solution u (t) at an arbitrary time with respect to the initial value u (0) is similar to the magnitude of the initial value u (0) when the magnitude is changed. That is, it is linear.
Here, VanDerPol's ordinary differential equation used as a chaotic oscillator is shown in Equation (2).

Figure 0004444751
Figure 0004444751

この式は、以下の解を得る。
η=0の時 線形発振
η>0の時 非線形発振
η<0の時 非線形減衰
This equation gives the following solution:
When η = 0 Linear oscillation When η> 0 Non-linear oscillation When η <0 Non-linear attenuation

そこで、式(1)の左辺第2項を式(2)の左辺第2項の様に拡張し、さらに2次元に拡張することによって、非線形な偏微分方程式を式(3)として提案する。ただし、非線形減衰な状態を主に使用するため左辺第2項の符号は「正」として波動方程式を拡張する。   Therefore, a second partial term on the left side of equation (1) is expanded to the second term on the left side of equation (2) and further expanded to two dimensions, so that a nonlinear partial differential equation is proposed as equation (3). However, since the nonlinear attenuation state is mainly used, the sign of the second term on the left side is “positive” and the wave equation is expanded.

Figure 0004444751
Figure 0004444751

式(3)の解を演奏情報に応じて逐次取得する方式として式(3)を時間及び空間共に離散化し、差分スキームとして解く必要がある。式(3)を差分スキームに変換したものを式(4)に示す。   As a method for sequentially acquiring the solution of Equation (3) according to performance information, Equation (3) must be discretized in both time and space and solved as a differential scheme. What converted Formula (3) into the difference scheme is shown in Formula (4).

Figure 0004444751
Figure 0004444751

nは離散化された時間軸、i,jは2次元座標系、Δtは時間の離散間隔、Δxは空間の離散間隔を表す。   n is a discretized time axis, i and j are two-dimensional coordinate systems, Δt is a discrete interval in time, and Δx is a discrete interval in space.

(2)第2のステージ202
第2のステージ202では、空間の離散化を行う。2次元非線形波動方程式(3)に対して、時間毎に空間ノルムを演算する場合について考える。これを以下の条件に置いて数値演算を行う。式(4)に対して、以下の条件で数値演算を行った。
(2) Second stage 202
In the second stage 202, spatial discretization is performed. Consider a case where a spatial norm is calculated for each time for the two-dimensional nonlinear wave equation (3). Numerical calculation is performed under the following conditions. Numerical calculation was performed on the following condition for the expression (4).

時間離散 Δt=0.1[sec]
空間離散 Δx=0.1[m]
群速度 c=0.5[m/sec]
減衰率 η=0.6
境界条件 0 (t≧0において)
初期値座標 (i−10)2+(j−5)2<10 (t=0において)
Time discrete Δt = 0.1 [sec]
Spatial discrete Δx = 0.1 [m]
Group velocity c = 0.5 [m / sec]
Decay rate η = 0.6
Boundary condition 0 (at t ≧ 0)
Initial value coordinates (i−10) 2 + (j−5) 2 <10 (at t = 0)

図3は、n=0の初期値u(0)がδ関数の場合の各ノルムを示すグラフである。特性I1は初期値が1、特性I2は初期値が2、特性I3は初期値が3、特性I3.5は初期値が3.5である。横軸は時間を示し、縦軸は解uのノルムを示す。ノルムは、ベクトルの長さを示す。初期値の振幅が大きいほど、細かい不規則な信号として現れているのが観測される。空間ノルムを取っても、非線形性の性質を失っていないことが分かる。これらから、空間ノルムによって座標の離散を行うことができる。   FIG. 3 is a graph showing each norm when the initial value u (0) of n = 0 is a δ function. The characteristic I1 has an initial value of 1, the characteristic I2 has an initial value of 2, the characteristic I3 has an initial value of 3, and the characteristic I3.5 has an initial value of 3.5. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the norm of the solution u. The norm indicates the length of the vector. It can be observed that the larger the amplitude of the initial value, the smaller the irregular signal appears. It can be seen that even if the spatial norm is taken, the property of nonlinearity is not lost. From these, the coordinates can be separated by the spatial norm.

現在ui,j n+1の大きさは、100×100の2次元行列となっているため、合計10000箇所の離散座標があることになる。これでは大変演算量が多く、次に行う音響変換の際、現実的に計算ができない。そこで、ある一定の座標区間のノルムを取ることによって、非線形な振る舞いを損なうことなく、座標領域を離散化することができる。 Since the size of u i, j n + 1 is currently a 100 × 100 two-dimensional matrix, there are a total of 10,000 discrete coordinates. This requires a large amount of computation, and cannot be calculated practically at the next acoustic conversion. Therefore, by taking the norm of a certain coordinate section, the coordinate area can be discretized without impairing the non-linear behavior.

図4は、100×100の離散座標を4×4に離散化する例を示す図である。2次元空間401は、響板に相当し、X軸及びY軸の2次元空間を4×4に分割した様子を示す。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of discretizing 100 × 100 discrete coordinates into 4 × 4. A two-dimensional space 401 corresponds to a soundboard, and shows a state in which the two-dimensional space of the X axis and the Y axis is divided into 4 × 4.

(3)第3のステージ203
第3のステージ203では、音響変換を行う。図4に示す様に、0.25mを1マスとする1m四方の行列Mとなるように、解ui,j n+1を変換する。聴取者402は、2次元空間401の響板から楽音信号を受けることになる。
(3) Third stage 203
In the third stage 203, acoustic conversion is performed. As shown in FIG. 4, the solution u i, j n + 1 is converted so as to be a 1 m square matrix M with 0.25 m as one cell. The listener 402 receives a musical sound signal from the soundboard in the two-dimensional space 401.

式(5)に示す様に、楽音信号は、頭部伝達関数HRTFと行列Mの各要素との方向、距離が考慮されたインパルス応答に対して、入力信号f(n)が畳み込まれる。それに対して、行列Mの各要素が時間軸上で乗算され振幅変調される。遅延関数delayは、距離に相当する到達時間λを考慮して遅延させる。   As shown in Expression (5), the musical sound signal is convolved with the input signal f (n) with respect to the impulse response in which the direction and distance between the head-related transfer function HRTF and each element of the matrix M are considered. On the other hand, each element of the matrix M is multiplied and amplitude-modulated on the time axis. The delay function delay is delayed in consideration of the arrival time λ corresponding to the distance.

Figure 0004444751
Figure 0004444751

行列Mの各要素によって振幅変調された信号は、式(6)に示す様に、それぞれ加算され、直接到達する音を加算することにより、出力信号g(n)を得る。直接到達音とは、0秒に発音され時間軸の基準となる音であり、直接到達音とそれ以外の音との関係が音響空間を生成するために不可欠である。   The signals amplitude-modulated by each element of the matrix M are added as shown in Equation (6), and an output signal g (n) is obtained by adding directly reaching sounds. The direct arrival sound is a sound that is generated at 0 seconds and serves as a reference for the time axis, and the relationship between the direct arrival sound and other sounds is indispensable for generating an acoustic space.

Figure 0004444751
Figure 0004444751

このような方法で、音程A2,A4,A6の3種類の音に対して処理を行った。なお、処理を行う元の波形は正弦波合成で作成した零位相基調倍音に単純なエンベロープをつけた、原始的なピアノ模擬音である。   In this way, the three kinds of sounds A2, A4 and A6 were processed. The original waveform to be processed is a primitive piano simulation sound in which a simple envelope is added to a zero-phase fundamental harmonic generated by sine wave synthesis.

図5は、処理前の音程A6の元波形を示す図である。図6(A)は処理後の音程A6の左チャンネルの波形を示す図、図6(B)は処理後の音程A6の右チャンネルの波形を示す図である。横軸は時間を示し、縦軸は振幅を示す。条件として、λ0,0=0.45、uj 1の座標はx=0.25m、y=0.25m、δ関数の初期値は3.5として計算した結果の波形例を示す。 FIG. 5 is a diagram showing an original waveform of the pitch A6 before processing. 6A is a diagram showing the waveform of the left channel of the processed pitch A6, and FIG. 6B is a diagram showing the waveform of the right channel of the processed pitch A6. The horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates amplitude. As a condition, a waveform example is shown as a result of calculation assuming that λ 0,0 = 0.45, coordinates of u j 1 are x = 0.25 m, y = 0.25 m, and the initial value of the δ function is 3.5.

図5の元波形f(n)に対して変調することにより、図6(A)及び(B)の2チャンネルの波形を得ることができる。聴取者402は、左耳403Lで聴こえる左チャンネルの楽音信号と右耳403Rで聴こえる右チャンネルの楽音信号を得ることができる。   By modulating the original waveform f (n) in FIG. 5, the two-channel waveforms in FIGS. 6A and 6B can be obtained. The listener 402 can obtain a left channel tone signal that can be heard by the left ear 403L and a right channel tone signal that can be heard by the right ear 403R.

図6(A)及び(B)の波形は、図5の元波形に比べ、不規則な振幅の変化が現れているのが観測される。またそれは、左右の信号で若干異なっている。この様な不規則な振幅変化は、実際にグランドピアノを収音した際の信号にも見られる現象である。これは、実際のピアノ波形によく見られる挙動である。すなわち、本実施形態は、自然楽器の生ピアノを模倣した音を生成することができる。   In the waveforms of FIGS. 6A and 6B, it is observed that irregular amplitude changes appear compared to the original waveform of FIG. It is also slightly different between the left and right signals. Such an irregular amplitude change is a phenomenon also seen in a signal when a grand piano is actually picked up. This is a behavior often seen in actual piano waveforms. That is, this embodiment can generate a sound imitating a natural musical instrument live piano.

本実施形態は、通常方式に比べ、演奏者の表現を飛躍的に向上させることができる。通常方式は、演奏情報の強弱(例えばベロシティ)に応じてフィルタ処理などにより倍音構成を変化させることによって、音色に変化をつけている。しかしながら、単純に倍音の大きさが変化するだけであり、音色変化が少なく結果的に音楽表現を狭めてしまう。   The present embodiment can dramatically improve the player's expression compared to the normal method. In the normal method, the tone color is changed by changing the overtone structure by filter processing or the like according to the strength (for example, velocity) of performance information. However, the magnitude of the overtone simply changes, and the timbre changes are small, resulting in a narrowing of the musical expression.

また、これらの処理は鍵盤毎に行われ各鍵盤の音が互いに干渉しあうことは無い。これでは、和音の様に複数音が同時に発音される場合、音にまとまりが無く綺麗な響きを得ることができない。   These processes are performed for each keyboard, and the sounds of each keyboard do not interfere with each other. In this case, when a plurality of sounds are pronounced at the same time as a chord, the sound is uncoordinated and a beautiful sound cannot be obtained.

本実施形態は、演奏情報を初期値として、非線形偏微分方程式の解を得る方式であるため、演奏情報に応じて、逐次、変調係数が変化する。さらにその係数により、頭部伝達関数などの空間音響により座標変調を掛けているため、信号処理的に見れば、結果的に振幅、周波数、位相の混変調が掛かった状態といえる。この混変調は、倍音構成に側帯波を生み出し複雑な倍音構成を作り出す。その一例を図7及び図8に示す。   In the present embodiment, the performance information is used as an initial value to obtain a solution of the nonlinear partial differential equation. Therefore, the modulation coefficient is sequentially changed according to the performance information. Further, since the coordinates are modulated by spatial acoustics such as a head-related transfer function based on the coefficient, it can be said that, as a result of signal processing, the result is a state in which cross modulation of amplitude, frequency, and phase is applied. This intermodulation creates sidebands in the harmonic structure and creates a complex harmonic structure. An example is shown in FIGS.

図7は変調された倍音構成を示す波形の周波数スペクトルであり、図8は図7の基音部を拡大した周波数スペクトルである。信号700Lは左チャンネルの信号を示し、信号700Rは右チャンネルの信号を示す。これらは、倍音構成に側帯波を生み出し複雑な倍音構成を有し、両者は若干異なる。   FIG. 7 is a frequency spectrum of a waveform showing a modulated overtone structure, and FIG. 8 is an expanded frequency spectrum of the fundamental part of FIG. The signal 700L indicates a left channel signal, and the signal 700R indicates a right channel signal. These produce sidebands in the harmonic structure and have a complex harmonic structure, both of which are slightly different.

また、和音の様に複数音が同時に発音される場合において、その複数の演奏情報が非線形偏微分方程式の初期値となる為、それぞれ発音された音が互いに因果性をもち、美しい響きが得られる。   Also, when multiple sounds are pronounced simultaneously like chords, the performance information is the initial value of the nonlinear partial differential equation, so each sound that is pronounced has causality to each other and a beautiful sound is obtained. .

以上のように、本実施形態によれば、演奏情報を非線形偏微分方程式の初期値として用いてその非線形偏微分方程式の解を演算し、その解を基に変調係数を生成する。そして、その変調係数に応じて楽音信号を変調する。   As described above, according to the present embodiment, the performance information is used as the initial value of the nonlinear partial differential equation, the solution of the nonlinear partial differential equation is calculated, and the modulation coefficient is generated based on the solution. Then, the tone signal is modulated according to the modulation coefficient.

演奏情報を入力とした偏微分方程式の解を基に変調係数を生成することにより、時間波形のみならず空間座標の情報を加味することができ、自然楽器の音に近いものにすることができる。よって、演奏情報の変化に柔軟に対応し、演奏表現豊かな楽音信号を生成することができる。   By generating a modulation coefficient based on the partial differential equation with performance information as input, it is possible to take into account not only the temporal waveform but also spatial coordinate information, making it closer to the sound of a natural instrument. . Therefore, it is possible to flexibly respond to changes in performance information and generate musical sound signals rich in performance expression.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の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。すなわち、本発明はその技術思想、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。   The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

本発明の実施形態による電子鍵盤楽器(楽音生成装置)の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the electronic keyboard instrument (musical sound production | generation apparatus) by embodiment of this invention. 図1の第1〜第3の処理部の処理を理論的に説明するための図である。It is a figure for demonstrating theoretically the process of the 1st-3rd process part of FIG. 初期値u(0)がδ関数の場合の各ノルムを示すグラフである。It is a graph which shows each norm in case initial value u (0) is (delta) function. 100×100の離散座標を4×4に離散化する例を示す図である。It is a figure which shows the example which discretizes 100x100 discrete coordinates into 4x4. 処理前の音程A6の元波形を示す図である。It is a figure which shows the original waveform of the pitch A6 before a process. 図6(A)は処理後の音程A6の左チャンネルの波形を示す図、図6(B)は処理後の音程A6の右チャンネルの波形を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing the waveform of the left channel of the processed pitch A6, and FIG. 6B is a diagram showing the waveform of the right channel of the processed pitch A6. 変調された倍音構成を示す波形の周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the frequency spectrum of the waveform which shows the modulated overtone structure. 図7の基音部を拡大した周波数スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the frequency spectrum which expanded the fundamental part of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101 鍵盤
102 音源システム
111 第1の処理部
112 第2の処理部
113 第3の処理部
201 第1のステージ
202 第2のステージ
203 第3のステージ
204 演算器
101 keyboard 102 sound source system 111 first processing unit 112 second processing unit 113 third processing unit 201 first stage 202 second stage 203 third stage 204

Claims (9)

演奏操作に応じた演奏情報を非線形偏微分方程式の初期値として用いてその非線形偏微分方程式の時間関数の解を演算し、その解を基に時間関数の変調係数を生成する変調係数生成手段と、
前記演奏情報を基に楽音信号を生成する音源と、
前記時間関数の変調係数に応じて、前記音源により生成された楽音信号を変調する変調手段と
を有する楽音生成装置。
Using the performance information corresponding to the performance operation as an initial value of nonlinear partial differential equations to calculate the solution of the time function of the nonlinear partial differential equations, a modulation coefficient generating means for generating a modulation coefficient of the time function based on the solution ,
A sound source that generates a musical sound signal based on the performance information;
A musical sound generating apparatus comprising: modulation means for modulating a musical sound signal generated by the sound source according to a modulation coefficient of the time function .
前記変調係数生成手段は、前記偏微分方程式の解を空間で離散化してノルムをとることにより変調係数を生成する請求項記載の楽音生成装置。 The modulation coefficient generating means, the musical tone generating apparatus according to claim 1 for generating a modulation coefficient by taking the norm by discretizing a solution of the partial differential equations in a space. 前記変調係数生成手段は、2次元空間で離散化する請求項記載の楽音生成装置。 3. A musical sound generating apparatus according to claim 2 , wherein the modulation coefficient generating means discretizes in a two-dimensional space. 前記変調係数生成手段は、前記ノルムをとった値に対して頭部伝達関数を用いて音響変換を行うことにより変調係数を生成する請求項又は記載の楽音生成装置。 The modulation coefficient generating means, the musical tone generating apparatus according to claim 2 or 3, wherein generating a modulated coefficients by performing acoustic conversion using the head-related transfer function to the value obtained by taking the norm. 前記変調手段は、1チャンネルの楽音信号を変調して2チャンネルの楽音信号を生成する請求項1〜のいずれか1項に記載の楽音生成装置。 It said modulating means, the musical tone generating apparatus according to any one of claims 1-4 for generating a musical tone signals of two channels by modulating the tone signal of one channel. さらに、演奏操作に応じて演奏情報を出力する演奏操作子を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の楽音生成装置。 The musical tone generation apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a performance operator that outputs performance information in accordance with a performance operation. 前記演奏操作子は、鍵盤である請求項記載の楽音生成装置。 The musical tone generation apparatus according to claim 6 , wherein the performance operator is a keyboard. 前記演奏情報は、ベロシティである請求項1〜のいずれか1項に記載の楽音生成装置。 The performance information is musical sound generating apparatus according to any one of claims 1 to 7, which is a velocity. 演奏操作に応じた演奏情報を非線形偏微分方程式の初期値として用いてその非線形偏微分方程式の時間関数の解を演算し、その解を基に時間関数の変調係数を生成する変調係数生成ステップと、
前記演奏情報を基に楽音信号を音源により生成する楽音信号生成ステップと、
前記時間関数の変調係数に応じて、前記音源により生成された楽音信号を変調する変調ステップと
を有する楽音生成方法。
Using the performance information corresponding to the performance operation as an initial value of nonlinear partial differential equations to calculate the solution of the time function of the nonlinear partial differential equations, a modulation coefficient generation step of generating a modulation coefficient of the time function based on the solution ,
A musical sound signal generating step for generating a musical sound signal by a sound source based on the performance information;
A musical sound generation method comprising: a modulation step for modulating a musical sound signal generated by the sound source according to a modulation coefficient of the time function .
JP2004231367A 2004-08-06 2004-08-06 Musical sound generating apparatus and method Expired - Fee Related JP4444751B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004231367A JP4444751B2 (en) 2004-08-06 2004-08-06 Musical sound generating apparatus and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004231367A JP4444751B2 (en) 2004-08-06 2004-08-06 Musical sound generating apparatus and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006047863A JP2006047863A (en) 2006-02-16
JP4444751B2 true JP4444751B2 (en) 2010-03-31

Family

ID=36026469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004231367A Expired - Fee Related JP4444751B2 (en) 2004-08-06 2004-08-06 Musical sound generating apparatus and method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4444751B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006047863A (en) 2006-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Välimäki et al. Virtual musical instruments—natural sound using physical models
JPH0769701B2 (en) Musical tone signal generator
CN108242231A (en) Note generating device, electronic musical instrument, musical sound generation method and storage medium
Borin et al. Musical signal synthesis
EP2826034B1 (en) A system to reproduce the sound of a stringed instrument
JP4444751B2 (en) Musical sound generating apparatus and method
JP2689828B2 (en) Electronic musical instrument
JP6543895B2 (en) Effect adding device, method, and program, electronic musical instrument
JPS63267999A (en) Musical sound signal generator
Kleimola Nonlinear abstract sound synthesis algorithms
CN108735193B (en) Resonance sound control device and resonance sound positioning control method
JP6670259B2 (en) Sound reproduction device
Rauhala et al. A parametric piano synthesizer
JP3347338B2 (en) Music synthesizer
Bank et al. A multi-rate approach to instrument body modeling for real-time sound synthesis applications
JP2504324B2 (en) Music synthesizer
EP4216205A1 (en) Electronic musical instrument, method of generating musical sound, and program
JP2017173632A (en) Performance signal generation device and performance signal generation method
JP3061403B2 (en) Electronic musical instrument
JPH1063270A (en) Musical sound synthesizer
De Poli et al. Computational models for musical sound sources
Chafe Extensions to the 2d waveguide mesh for modeling thin plate vibrations
JP2023062914A (en) Method for synthesizing musical sound signal, musical sound signal synthesis device, and program
JP2797141B2 (en) Musical sound wave generator
JP3599978B2 (en) Tone signal forming device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070727

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080904

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081007

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091222

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100114

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130122

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140122

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees