JP5655273B2 - 波形データ生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子楽器、シーケンサなどに適用される楽音信号発生装置において、楽音信号の発生のために利用する波形データを生成する波形データ生成方法に関する。

従来から、例えば下記特許文献１に示すように、減衰系の楽音波形を表す波形データを鍵音高ごとにメモリに記憶しておき、押鍵に応答して、押鍵された鍵に対応した波形データを時間経過に従って読出し、楽音信号を発生する楽音信号発生装置は知られている。そして、この楽音信号発生装置においては、鍵タッチに応じて波形データの読出し位置を異ならせている。すなわち、鍵タッチが強いときには先頭から波形データを読出し、鍵タッチが弱くなるに従ってその読出し位置を後方にずらすことにより、鍵タッチに応じた振幅を有する楽音信号を発生するようにしている。また、この特許文献１には、打楽器音に関しても、その楽音波形を表す波形データをメモリに記憶しておいて、前記と同様に波形データの読出し位置を打撃強度に応じて異ならせることにより、打撃強度に応じた楽音信号を発生することも示されている。

特公平３−５７５８号公報

一般的に、種々の音高を有する減衰系の楽器音及び打楽器音においては、演奏音の強弱（鍵タッチ強さ又は打撃強度）が異なると、時間的に変化する楽音波形も微妙に異なる。しかし、上記従来技術においては、発生楽音の異なる強弱に対して、読出し位置こそ異なるが、同一波形データが読出されるので、発生楽音の強弱に応じてリアル感のある楽音信号を発生することができない。これを解消するためには、強弱の異なる複数の楽音波形をそれぞれ表す複数の波形データをメモリに記憶しておいて、発生楽音の強弱に応じて、読出す波形データを切換えるようにすればよい。しかし、強弱の異なる複数の波形データを用意すると、波形データの量が多くなり、大きな容量のメモリを必要とするという問題がある。特に、音階を構成する多数の音高を有する楽器音においては、波形データを音高ごと又は所定の音域ごとに用意する必要があり、波形データの量が極めて多くなる。

このような事情に鑑み、本発明者らは、数々の実験を行ってきた結果、次のようなことを発見した。図５（Ａ）に示すように、発音開始直後の減衰系の楽音波形には基本波成分及び高調波成分に加えて、それら以外の周波数成分及びノイズ成分（非調和成分）が含まれており、波形自体が時間的に変動して安定しない。一方、発音開始から時間が経過すると、すなわち安定ポイント以降では、図５（Ｂ）に示すように、減衰系の楽音波形はほとんど基本波成分及び高調波成分で構成されて安定したものとなる。これに基づき、本発明者らは、図６に示すように、減衰系の楽音波形を減衰の速い成分波形（高速減衰成分波形）と減衰の遅い成分波形（低速減衰成分波形）に分けると、高速減衰成分波形は発生楽音の強弱に応じて変化するが、低速減衰成分波形は発生楽音の強弱が異なってもほとんど変化しないことを発見した。図６（Ａ）は楽音の原波形全体を模擬的に示し、図６（Ｂ）は高速減衰成分波形を模擬的に示し、かつ図６（Ｃ）は低速減衰成分波形を模擬的に示している。本発明者らの実験では、電気ピアノ、タム、ティンパニーなどの楽音波形に関して、この傾向が強いことを発見した。

そして、本発明者らは、複数段階の強度で演奏された演奏音から抽出された複数の波形データからなる高速減衰波形データと、強い強度で演奏された演奏音から抽出された１つの波形データからなる低速減衰波形データとを波形メモリに記憶しておいて、複数の高速減衰波形データの中から発生楽音の強弱に応じて少なくとも１つの高速減衰波形データを選択して読出すとともに、１つの低速減衰波形データを読出し、これらの読出された高速減衰波形データと低速減衰波形データとを混合して出力するようにした楽音信号発生装置を開発した。また、この楽音信号発生装置における低速減衰波形データの読出しにおいては、発生楽音の強弱が弱くなるに従って、波形データの先頭アドレスから遠くなるアドレスを読出し開始アドレスとして時間経過に従って読出すことにより、発生楽音の強弱が弱くなるに従って、楽音の発生開始から終了までの時間が短くなる減衰系の楽器音と一致させるようにした。これによれば、発生開始から短い時間で終了する高速減衰成分波形を表す複数の高速減衰波形データと、発生開始から長い時間の経過後に終了する低速減衰成分波形を表す１つの低速減衰波形データとからなる少ない量の波形データを波形メモリに記憶しておくだけで、発生楽音の強弱に応じてリアル感のある楽音信号を発生させることができる。

本発明の目的は、上記のような楽音信号発生装置に利用される波形データの生成に適した波形データ生成方法を提供するものである。

上記目的を達成するために、第１の発明に係る波形データ生成方法は、楽器音波形を表す原波形データに対して時間窓を移動しながら、前記時間窓によって規定されるフレームごとに前記原波形データを順次フーリエ変換して、前記原波形データの全体にわたる複数のフレームのスペクトル情報をそれぞれ取得する工程（Ｓ１０４〜Ｓ１１０）と、前記楽器音波形に含まれる高速減衰成分波形が減衰し終えて前記楽器音波形が安定した前記原波形データの先頭から離れたポイント以降の複数のフレームに連続して含まれるスペクトル成分を安定スペクトル成分として検出する工程（Ｓ１１２，Ｓ１１４）と、前記原波形データの全体にわたる複数のフレームの前記取得されたスペクトル情報から、前記検出された安定スペクトル成分によって規定される周波数範囲内に属する周波数に関係したスペクトル情報を除去する工程（Ｓ１１６）と、前記スペクトル情報の除去によって前記原波形データの全体にわたる複数のフレームの残されたスペクトル情報を逆フーリエ変換して、高速減衰成分波形を表す高速減衰波形データを生成する工程（Ｓ１１８）と、前記原波形データから前記生成された高速減衰波形データを減算して、低速減衰成分波形を表す低速減衰波形データを生成する工程（Ｓ２２）とを、同じ種類であって強弱の異なる複数の楽器音波形に対してそれぞれ行って、複数の前記高速減衰波形データと一つの前記低速減衰波形データを用意するようにしたことにある。

前記第１の発明においては、楽器音波形に含まれる高速減衰成分波形が減衰し終えて楽器音波形が安定した原波形データの先頭から離れたポイント以降の楽器音波形は、基本波成分及び倍音成分からなる調和成分でほとんど構成されるので、検出される安定スペクトル成分は調和成分を表すことになる。したがって、前記第１の発明によれば、原波形データの全体にわたる複数のフレームのスペクトル情報からの安定スペクトル成分によって規定される周波数範囲内に属する周波数に関係したスペクトル情報の除去、及び前記除去した残りスペクトル情報の逆フーリエ変換により、高速減衰成分波形を表す高速減衰波形データを的確に取得することができる。そして、原波形データから前記取得した高速減衰波形データを減算することにより、低速減衰成分波形を表す低速減衰波形データを的確に取得できる。この場合、安定スペクトル成分を、楽器音波形が安定したポイント以降のフレームに含まれるスペクトル成分に基づいて検出するようにしたので、高速減衰波形データ及び低速減衰波形データを比較的に簡単かつ短時間で生成することができる。さらに、前記第１の発明では、複数のフレームのスペクトル情報をそれぞれ取得する工程、複数のフレームに連続して含まれるスペクトル成分を安定スペクトル成分として検出する工程、安定スペクトル成分によって規定される周波数範囲内に属する周波数に関係したスペクトル情報を除去する工程、高速減衰波形データを生成する工程、及び低速減衰波形データを生成する工程を、同じ種類であって強弱の異なる複数の楽器音波形に対してそれぞれ行って、複数の前記高速減衰波形データと一つの前記低速減衰波形データを用意するので、楽音信号発生装置においては強弱の異なる楽音信号を的確に生成できるようになる。

また、第２の発明に係る波形データ生成方法は、楽器音波形を表す原波形データに対して時間窓を移動しながら、前記時間窓によって規定されるフレームごとに前記原波形データを順次フーリエ変換して、前記原波形データの全体にわたる複数のフレームのスペクトル情報をそれぞれ取得する工程（Ｓ２０４〜Ｓ２１０）と、前記楽器音波形に含まれる高速減衰成分波形が減衰し終えて前記楽器音波形が安定した前記原波形データの先頭から離れたポイント以降の複数のフレームに連続して含まれるスペクトル成分を安定スペクトル成分として検出する工程（Ｓ２１２，Ｓ２１４）と、前記原波形データの全体にわたる複数のフレームの前記取得されたスペクトル情報のうちで、前記検出された安定スペクトル成分によって規定される周波数範囲内に属する周波数に関係したスペクトル情報を抽出する工程（Ｓ２１６）と、前記原波形データの全体にわたる複数のフレームの前記抽出されスペクトル情報を逆フーリエ変換して、低速減衰成分波形を表す低速減衰波形データを生成する工程（Ｓ２１８）と、前記原波形データから前記生成された低速減衰波形データを減算して、高速減衰成分波形を表す高速減衰波形データを生成する工程（Ｓ２２２）とを、同じ種類であって強弱の異なる複数の楽器音波形に対してそれぞれ行って、複数の前記高速減衰波形データと一つの前記低速減衰波形データを用意するようにしたことにある。

前記第２の発明においても、前記第１の発明と同様に、検出される安定スペクトル成分は調和成分を表すことになる。したがって、前記第２の発明によれば、原波形データの全体にわたる複数のフレームのスペクトル情報からの安定スペクトル成分によって規定される周波数範囲内に属する周波数に関係したスペクトル情報の抽出、及び前記抽出したスペクトル情報の逆フーリエ変換により、低速減衰成分波形を表す低速減衰波形データを的確に取得することができる。そして、原波形データから前記取得した低速減衰波形データを減算することにより、高速減衰成分波形を表す高速減衰波形データを的確に取得できる。この場合も、安定スペクトル成分を、楽器音波形が安定したポイント以降のフレームに含まれるスペクトル成分に基づいて検出するようにしたので、高速減衰波形データ及び低速減衰波形データを比較的に簡単かつ短時間で生成することができる。さらに、前記第２の発明においても、複数のフレームのスペクトル情報をそれぞれ取得する工程、複数のフレームに連続して含まれるスペクトル成分を安定スペクトル成分として検出する工程、安定スペクトル成分によって規定される周波数範囲内に属する周波数に関係したスペクトル情報を抽出する工程、低速減衰波形データを生成する工程、及び高速減衰波形データを生成する工程を、同じ種類であって強弱の異なる複数の楽器音波形に対してそれぞれ行って、複数の前記高速減衰波形データと一つの前記低速減衰波形データを用意するので、楽音信号発生装置においては強弱の異なる楽音信号を的確に生成できるようになる。

さらに、前記第１及び第２の発明においては、前記ポイントは、例えば、原波形の振幅値を指定又は記憶しておき、前記原波形データによって表される原波形の振幅値が前記指定又は記憶しておいた振幅値まで減衰した時間位置である。

波形データ生成装置の全体ブロック図である。 第１の波形データ生成方法のための波形データ生成プログラムを示すフローチャートである。 （Ａ）は原波形を概略的に示す図であり、（Ｂ）は低速減衰成分波形を概略的に示す図であり、（Ｃ）は高速減衰成分波形を概略的に示す図である。 第２の波形データ生成方法のための波形データ生成プログラムを示すフローチャートである。 （Ａ）は発音開始直後の減衰系の楽音波形を模擬的に示す図であり、（Ｂ）は発音開始から時間を経て安定した状態における減衰系の楽音波形を模擬的に示す図である。 （Ａ）は減衰系の楽音波形の全体を模擬的に示す図であり、（Ｂ）は前記楽音波形中の高速減衰成分波形を模擬的に示す図であり、かつ（Ｃ）は前記楽音波形中の低速減衰成分波形を模擬的に示す図である。 生成された波形データを用いて楽音信号を発生する楽音信号発生装置の適用された電子楽器の全体ブロック図である。 図７の音源回路の具体的構成を示すブロック図である。 波形メモリの構成を示すメモリマップである。 音色パラメータメモリの構成を示すメモリマップである。 （Ａ）は波形メモリに記憶されている複数の高速減衰波形データの波形を表す概略図であり、（Ｂ）は波形メモリに記憶されている１つの低速減衰波形データの波形を表す概略図である。 ノートオンイベント処理プログラムを示すフローチャートである。 他のノートオンイベント処理プログラムを示すフローチャートである。

以下、本発明について説明するが、最初に本発明に係る波形データ生成方法について説明し、その後に、前記波形データ生成方法によって生成した波形データを用いて楽音信号を発生するための楽音信号発生装置について説明する。

ａ１．波形データ生成装置
まず、本発明の波形データ生成方法に用いる波形データ生成装置について説明する。波形データ生成装置は、図1に示すように、複数のパネルスイッチ１１、表示器１２、波形メモリ１３、書込み回路１４、バッファ回路１５、音源回路１６及びアクセス管理回路１７を備えている。

複数のパネルスイッチ１１は、操作パネル上に設けられており、作業者によって操作されて波形データ生成装置の作動を指示する。表示器１２は、操作パネル上に設けられた液晶ディスプレイで構成され、文字、数字、図形、特に楽音波形及び波形解析結果などを表示する。これらのパネルスイッチ１１及び表示器１２は、バス２０に接続されている。

波形メモリ１３は、書込み及び読出し可能なメモリで構成され、原波形（楽器音波形）を表す波形データ及びこの波形データ生成装置内で生成された波形データを記憶する。書込み回路１４は、波形データの波形メモリ１３への書込みを制御する。この書込み回路１４には、種々の楽器音波形を所定のサンプリングレートでサンプリングしてＡ／Ｄ変換された、楽器音波形を表す波形データを入力するための入力端子１４ａが接続されている。バッファ回路１５は、波形メモリ１３から他の回路への波形データの転送、及び他の回路から波形メモリ１３への波形データの転送を制御する。音源回路１６は、波形メモリ１３から読出した波形データを用いてディジタル楽音信号を生成し、生成したディジタル楽音信号をサウンドシステム１８に出力する。サウンドシステム１８は、Ｄ／Ａ変換器、アナログ増幅器及びスピーカを含み、音源回路１６から供給されたディジタル楽音信号に対応した楽音を放音する。これらの書込み回路１４、バッファ回路１５及び音源回路１６も、バス２０に接続されている。アクセス管理回路１７は、波形メモリ１３と、書込み回路１４、バッファ回路１５及び音源回路１６との間に接続され、書込み回路１４による波形メモリ１３への波形データの書込み、バッファ回路１５による波形メモリ１３に対する波形データの転送、及び音源回路１６による波形メモリ１３からの波形データの読出しが衝突しないように、波形メモリ１３に対するアクセスタイムスロットを管理する。

また、この波形データ生成装置は、バス２０にそれぞれ接続されたＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、タイマ３４、ドライブ回路３５及び外部インターフェース回路３６も備えている。ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３及びタイマ３４は、コンピュータ本体部を構成するもので、特に、ＣＰＵ３１は、後述する波形データ生成プログラムを実行する。ドライブ回路３５は、ハードディスクＨＤ、フラッシュメモリ、コンパクトディスクＣＤなどの外部記録装置３７に対する各種データ及びプログラムの記憶及び読出しを制御する。外部インターフェース回路３６は、電子楽器、シーケンサなどの外部ＭＩＤＩ機器との接続を可能としているとともに、通信ネットワークを介してサーバとの接続を可能としている。前述した波形データ生成プログラムは、外部記録装置３７に記憶され、又は外部インターフェース回路３６を介してＲＡＭ３３若しくは外部記録装置３７に取込まれるようになっている。以下、この波形データ生成装置を用いた第1及び第２の波形データ生成方法について説明する。

ａ２．第１の波形データ生成方法
第１の波形データ生成方法について説明する。まず、作業者は、所望の楽器種類、所望の音高、及び所望の強さの減衰系の楽器音波形を表すディジタル波形データ（以下、このディジタル波形データを原波形データという）を用意する。ただし、打楽器音の場合には、所望の楽器種類及び所望の強さの原波形データを用意する。この原波形データは、１つの楽器音の発音開始から発音終了までの楽器音波形を表すものである。この原波形データの用意においては、原波形データを予め記憶した装置を入力端子１４ａに接続する。また、原波形データを外部記録装置３７に予め記録しておいたり、原波形データを外部インターフェース回路３６から取込むようにしてもよい。

この原波形データの用意後、作業者は、パネルスイッチ１１を操作することにより、図２の波形データ生成プログラムの実行開始を指示する。この波形データ生成プログラムの実行はステップＳ１００にて開始され、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０２にて、書込み回路１４を制御して前記所望とする原波形データを波形メモリ１３に書込む。この書込みにおいては、書込み回路１４により、前述のような入力端子１４ａ及び外部インターフェース回路３６を介して入力される原波形データ、又は外部記録装置３７に記録された原波形データが波形メモリ１３に書き込まれる。

前記ステップＳ１０２の処理後、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０４にて、原波形データの先頭から１つの時間窓を設定して、この時間窓に含まれる最初の１フレーム分の原波形データを取出す。この時間窓の幅は、例えば基本周波数成分の周期の８倍程度である。次に、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０６にて、前記取出した１フレーム分の原波形データを高速フーリエ変換処理（以下、単にＦＦＴ処理という）して１フレーム分のスペクトル情報を取得する。このスペクトル情報には、１フレーム分の原波形データに関する周波数、振幅及び位相の３つの情報が含まれている。次に、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０８にて、原波形データの末尾すなわち最後の１フレーム分の波形データの取出しが終了したかを判定する。最後の１フレーム分の波形データの取出しが終了していなければ、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１０８にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１１０にて時間窓を移動させて次の１フレーム分の波形データを取出してステップＳ１０６に戻る。この時間窓の移動時間は、例えば基本周波数成分の周期の８分の１程度である。そして、ＣＰＵ３１は、前記ステップＳ１０６〜Ｓ１１０からなる循環処理を繰返し実行することにより、原波形データの先頭から末尾までの複数のフレームにわたって、各フレームごとに原波形データの複数のスペクトル情報をそれぞれ取得する。

最後の１フレーム分の波形データの取出しが終了すると、ＣＰＵ３１は、前記ステップＳ１０８にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１１２にて、作業者に安定ポイントを入力させる。安定ポイントとは、減衰の速い高速減衰成分波形が減衰し終えて減衰の遅い低速減衰成分波形だけが残るポイント、すなわち調和成分だけが残って、楽器音波形が時間変動なく安定し始める時間位置である。なお、この安定ポイントは、前記楽器音波形が安定し始める時間位置よりも後方の楽器音波形が確実に安定した時間位置であってもよい。この安定ポイントの入力においては、原波形データにより表された原波形（図３（Ａ））などを表示器１２に表示するとともに、作業者に安定ポイントの入力を促す。作業者は、表示器１２に表示される原波形などを見ながら、パネルスイッチ１１を操作することにより、安定ポイントに対応する時間位置を入力する。

また、前記のように作業者が安定ポイントを指定するのに代えて、ＣＰＵ３１がプログラム処理によって安定ポイントを自動的に設定するようにしてもよい。この場合、周波数の時間変化が安定する所定時間を各種実験などにより予め決定して、プログラムと共に記憶しておいて、この所定時間に対応した時間位置を安定ポイントとして用いてもよい。また、作業者が安定ポイントを指定するための原波形の振幅値を指定し、又は前記原波形の振幅値を記憶しておき、波形メモリ１３に記憶されている原波形データによって表される原波形の振幅値が前記指定又は記憶しておいた振幅値まで減衰した時間位置を安定ポイントして設定するようにしてもよい。

前記ステップＳ１１２の処理後、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１１４にて、前記設定した安定ポイント以降（図３（Ａ）の破線で囲む範囲）の複数のフレームのスペクトル分布をそれぞれ解析して、各フレームに連続して含まれるスペクトル成分を安定スペクトル成分（すなわち周波数成分）として抽出する。各フレームに連続して含まれるスペクトル成分とは、各フレームの全てのスペクトル成分に対する該当スペクトル成分の比率が所定値以上であって、この比率が大きく変化することなく、複数のフレームにわたってほぼ一定に連続することを意味する。すなわち、該当スペクトル成分が複数のフレームにわたって平均的（ほぼ均等）に連続的して含まれていることを意味する。この安定スペクトル成分の抽出においては、時間経過に従って絶対量が減少する各フレームごとのスペクトル成分をスケール処理して増加させ、ある程度大きな一定の振幅値を有するスペクトル成分に変更するとともに、安定ポイント以降の全てのフレームに含まれる原波形のスペクトル成分の分布を調べて、各フレームに平均的（ほぼ均等）に含まれて安定しているスペクトル成分を抽出する。ただし、前記安定しているスペクトル成分に関しても周波数の若干の変動があるので、前記各フレームに平均的（ほぼ均等）に連続して含まれるスペクトル成分には、スペクトル成分（周波数）が僅かに異なる場合も含まれ、安定スペクトル成分は若干の幅を有する。この安定スペクトル成分は、原波形信号の調和成分（基本波成分及び倍音成分）である。

次に、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１１６にて、原波形データの先頭から末尾までにわたる全てのフレームに対して、各フレームに含まれる全てのスペクトル情報から前記安定スペクトル成分に関するスペクトル情報を除去する。すなわち、前記ステップＳ１０６の処理によって取得した各フレームのスペクトル情報から、安定スペクトル成分によって規定される周波数範囲内に属する周波数に関係したスペクトル情報を除去する。これにより、全てのフレームにわたり、減衰の遅い安定成分（低速減衰成分）に関するスペクトル情報が除去され、減衰の速い高速減衰成分に関するスペクトル情報だけが残される。なお、このようなスペクトル情報の除去に関しては、例えば特開平９−３４４９７号公報にも示されている周知のノイズキャンセラー技術が利用される。ただし、本実施形態においては、ノイズ成分を除去するのではなく、むしろ周波数成分を除去している。前記ステップＳ１１６の処理後、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１１８にて、全てのフレームの前記残されたスペクトル情報を逆高速フーリエ変換処理（以下、単に逆ＦＦＴ処理という）して高速減衰成分波形を表す波形データを加算合成する。そして、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１２０にて、書込み回路１４を制御して、前記加算合成波形データを高速減衰波形データとして波形メモリ１３に書込む。

次に、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１２２にて、波形メモリ１３に記憶されている原波形データから前記新たに波形メモリ１３に記憶した高速減衰波形データを、両波形データの先頭から末尾にわたって順次減算する。この減算結果は、原波形データから高速減衰波形データを除いた本発明の低速減衰波形データに対応する。そして、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１２４にて、前記減算結果である波形データを低速減衰波形データとして波形メモリ１３に書込み、ステップＳ１２６にてこの波形データ生成プログラムの実行を終了する。これにより、１組の低速減衰波形データと高速減衰波形データが波形メモリ１３に記憶される。図３（Ｂ）は低速減衰波形データにより表される低速減衰成分波形を概略的に示し、図３（Ｃ）は高速減衰波形データにより表される高速減衰成分波形を概略的に示している。

このようにして１組の低速減衰波形データと高速減衰波形データが波形メモリ１３に記憶された後、前記と同じ楽器種類及び音高（打楽器の場合には、前記と同じ楽器種類）であって、前記とは異なる強さの楽器音波形を表す原波形データを用意して、前述した図２の波形データ生成プログラムを再度実行する。これにより、前記と同じ楽器種類及び音高（打楽器の場合には、前記と同じ楽器種類）であって、前記とは異なる強さの楽器音波形を表す１組の低速減衰波形データと高速減衰波形データが波形メモリ１３に記憶される。このような処理を繰返し行うことにより、一つの楽器種類及び音高（打楽器の場合には、一つの楽器種類）であって、前記とは異なる強さの楽器音波形を表す１組の低速減衰波形データと高速減衰波形データが波形メモリ１３に順次記憶されていく。例えば、後述する楽音信号発生装置（電子楽器）で利用される場合には、鍵タッチ強さＶＥＬ及び操作子タッチ強さＶＥＬが「１２７」、「８０」、「４８」、「１６」（又は「１２７」、「８５」、「４３」、「１」）に対応した低速減衰波形データと高速減衰波形データが波形メモリ１３に順次記憶される。なお、後述する楽音信号発生装置において楽音合成に必要な波形データは、複数の鍵タッチ強さＶＥＬ又は操作子タッチ強さＶＥＬ（例えば、「１２７」、「８０」、「４８」、「１６」又は「１２７」、「８５」、「４３」、「１」）に対応した複数の高速減衰波形データと、最も大きな鍵タッチ強さＶＥＬ又は操作子タッチ強さＶＥＬ（例えば、「１２７」）の１つの低速減衰波形データであるので、それら以外の波形データを波形メモリ１３から消去してもよいし、前記ステップＳ１２２，Ｓ１２６の記憶処理時に波形メモリ１３に記憶させなくてもよい。

さらに、前記１つの楽器種類及び音高に関する複数の高速減衰波形データと少なくとも１つの低速減衰波形データからなる波形セットの波形メモリ１３への記憶後、前記と同じ楽器種類であって異なる音高に関する前記波形セットを、前記と同様な処理により、波形メモリ１３に記憶させる。そして、全ての音高又は全ての音域に関する前記波形セットの波形メモリ１３の記憶後には、異なる楽器種類に関する波形セットを、前記と同様な処理により、波形メモリ１３に記憶させる。その結果、このような波形データ生成処理により、波形メモリ１３には、所望の複数の楽器種類、必要な音高、及び複数の強さの減衰系の楽器音に関する波形セットが波形メモリ１３に用意されることになる。

この第１の波形データ生成方法においては、比較的簡単かつ短時間で原波形データから複数の高速減衰波形データと１つの低速減衰波形データを生成することができる。この第１の波形データ生成方法も、種々の減衰系の楽器音に関する複数の高速減衰波形データと１つの低速減衰波形データを生成する際に利用可能であるが、例えばタム、ティンパニーなどの減衰時間の比較的長い打楽器音に関する複数の高速減衰波形データと１つの低速減衰波形データを生成するのに最適である。この種の打楽器においては、打撃の瞬間に打面にノイズ的な波が広がるが、その後、定在波以外の波が定在波より高速に減衰する。つまり、定在波が低速減衰成分波形に相当する。

ａ３．第２の波形データ生成方法
次に、第２の波形データ生成方法について説明する。この場合も、作業者は、上記第１の波形データ生成方法の場合と同様にして、所望の楽器種類、所望の音高、及び所望の強さの減衰系の原波形データ（打楽器音の場合には、所望の楽器種類及び所望の強さの原波形データ）を用意する。そして、作業者は、パネルスイッチ１１を操作することにより、図４の波形データ生成プログラムの実行開始を指示する。この波形データ生成プログラムの実行はステップＳ２００にて開始され、ＣＰＵ３１は、図２のステップＳ１０２〜Ｓ１１４の処理と同様なステップＳ２０２〜Ｓ２１４の処理により、原波形データの先頭から末尾までの複数のフレームにわたって、各フレームごとに原波形データのスペクトル情報をそれぞれ取得するとともに、安定ポイント以降（図３（Ａ）の破線で囲む範囲）の各フレームのスペクトルを解析して、各フレームにほぼ均等（平均的）に含まれる安定スペクトル成分（すなわち周波数成分）を抽出する。

前記ステップＳ２０２〜Ｓ２１４の処理後、ＣＰＵ３１は、ステップＳ２１６にて、原波形データの先頭から末尾までにわたる全てのフレームに対して、各フレームに含まれる全てのスペクトル情報から前記安定スペクトル成分に関するスペクトル情報を抽出する。すなわち、各フレームのスペクトル情報から、安定スペクトル成分によって規定される周波数範囲内に属する周波数に関係したスペクトル情報を抽出する。これにより、上記第１の波形データ生成方法とは逆に、全てのフレームにわたり、減衰の速い高速減衰成分に関するスペクトル情報が除去され、減衰の遅い安定成分（低速減衰成分）に関するスペクトル情報が抽出される。次に、ＣＰＵ３１は、ステップＳ２１８にて、全てのフレームの前記抽出したスペクトル情報を逆ＦＦＴ処理して低速減衰成分波形を表す波形データを加算合成する。そして、ＣＰＵ３１は、ステップＳ２２０にて、書込み回路１４を制御して、前記加算合成波形データを低速減衰波形データとして波形メモリ１３に書込む。

前記ステップＳ２２０の処理後、ＣＰＵ３１は、ステップＳ２２２にて、波形メモリ１３に記憶されている原波形データから前記新たに波形メモリ１３に記憶した低速減衰波形データを、両波形データの先頭から末尾にわたって順次減算する。この減算結果は、原波形データから低速減衰波形データを除いた本発明の高速減衰波形データに対応する。そして、ＣＰＵ３１は、ステップＳ２２４にて、前記減算結果である波形データを高速減衰波形データとして波形メモリ１３に書込み、ステップＳ２２６にてこの波形データ生成プログラムの実行を終了する。これにより、上記第１の波形データ生成方法の場合と同様に、１組の低速減衰波形データと高速減衰波形データが波形メモリ１３に記憶される。

このようにして１組の低速減衰波形データと高速減衰波形データが波形メモリ１３に記憶された後、上記第１の波形データ生成方法の場合と同様に、異なる強度の楽器音、異なる音高の楽器音及び異なる楽器種類に対して、前述した波形データ生成処理を実行して、所望の複数の楽器種類、必要な音高、及び複数の強さの減衰系の楽器音に関する１組の低速減衰波形データと高速減衰波形データからなる波形セットを波形メモリ１３に記憶する。なお、複数の鍵タッチ強さＶＥＬ又は操作子タッチ強さＶＥＬに対応した複数の高速減衰波形データ、及び最も大きな鍵タッチ強さＶＥＬ又は操作子タッチ強さＶＥＬの１つの低速減衰波形データを波形メモリ１３に残し、それら以外の波形データを波形メモリ１３から消去してもよいし、波形メモリ１３に記憶させなくてもよい点も、上記第１の波形データ生成方法の場合と同じである。

この第２の波形データ生成方法においては、上記第１の波形データ生成方法とは逆に、逆ＦＦＴ処理により低速減衰波形データを生成するとともに、原波形データから低速減衰波形データを減算することにより高速減衰波形データを生成している。これにより、この第２の波形データ生成方法によれば、上記第１の波形データ生成方法と同様に、前記両波形データを簡単かつ長時間を要しないで生成できる。また、この場合も、種々の減衰系の楽器音に関する複数の高速減衰波形データと１つの低速減衰波形データを生成する際に利用可能であるが、例えばタム、ティンパニーなどの減衰時間の比較的長い打楽器音に関する複数の高速減衰波形データと１つの低速減衰波形データを生成するのに最適である。

ｂ．生成された波形データの適用される楽音信号発生装置
以下、上記第１及び第２の波形データ生成方法によって生成された高速減衰波形データ及び低速減衰波形データからなる波形データを用いて、楽音信号を発生する楽音信号発生装置について説明する。図７は、この楽音信号発生装置の適用された電子楽器の全体ブロック図である。この電子楽器は、鍵盤５１、複数の演奏操作子５２、複数のパネル操作子５３、表示器５４及び音源回路５５を備えている。

鍵盤５１は、演奏者によって操作されて、それぞれ発生楽音の音高を指定するとともに楽音の発生を指示する複数の白鍵及び黒鍵からなる。鍵盤５１は、押鍵速度、押鍵圧力等の鍵タッチ強さＶＥＬを検出するための鍵タッチ検出機構も備えている。この鍵盤５１の各鍵の押離鍵操作及び鍵タッチ強さＶＥＬは、バス５６に接続された検出回路５１ａによって検出される。検出回路５１ａは、各鍵の押離鍵操作を表すキーオン信号ＫＯＮ及びキーオフ信号ＫＯＦ、押離鍵操作された鍵を表すノートナンバＮＮ、並びに鍵タッチ強さＶＥＬを表す鍵タッチ信号をバス５６に出力する。複数の演奏操作子５２は、演奏者によって操作されて、打楽器音の発生を指示するための複数種類の打楽器にそれぞれ対応した複数のスイッチである。複数の演奏操作子５２にも、それらの押圧速度、押圧圧力等の操作子タッチ強さＶＥＬを検出するための操作子タッチ検出機構が設けられている。この複数の演奏操作子５２の押圧操作及び操作子タッチ強さＶＥＬは、バス５６に接続された検出回路５２ａによって検出される。検出回路５２ａは、各演奏操作子５２の押圧操作を表すスイッチオン信号ＳＷＯＮ、押圧操作された演奏操作子５２に対応した打楽器種類を表す楽器種類情報ＩＮ、及び操作子タッチ強さＶＥＬを表す操作子タッチ信号をバス５６に出力する。

複数のパネル操作子５３は、電子楽器の操作パネル上に設けられた複数のスイッチ、ボリュームなどからなり、演奏者によって操作されて、楽音信号の発生態様を含む電子楽器の各種動作を指示する。この複数のパネル操作子５３の操作は、バス５６に接続された検出回路５３ａによって検出される。検出回路５３ａは、複数のパネル操作子５３の操作を表す検出信号をバス５６に出力する。表示器５４は、操作パネル上に設けられた液晶ディスプレイ、ＣＲＴなどで構成され、文字、数字、図形などを表示する。この表示器５４には、バス５６に接続された表示回路５４ａが接続されている。表示回路５４ａは、バス５６を介して供給される画像データに従って表示器５４の表示を制御する。

音源回路５５は、バス５６に接続されていて、バス５６を介して供給される各種制御信号に応じてディジタル楽音信号を生成して効果回路５７に出力する。音源回路５５は、図８に示すように、複数の発音チャンネルｃｈ１，ｃｈ２・・・ｃｈｎを備えている。複数の発音チャンネルｃｈ１，ｃｈ２・・・ｃｈｎはそれぞれ同様に構成されており、各チャンネルは、所定のサンプリング周期ごとにディジタル楽音信号の生成のための処理をそれぞれ行う、読出し回路５５ａ、ディジタル制御フィルタ５５ｂ及びディジタル制御増幅器５５ｃを備えている。読出し回路５５ａは、後述するコンピュータ本体部からの制御パラメータ（読出し開始アドレス、読出し終了アドレス、ピッチシフト量など）及び発音開始指示に応じて、後述する波形メモリＷＭに記憶されている波形データを読出してディジタル楽音信号を生成し、生成したディジタル楽音信号をディジタル制御フィルタ５５ｂに出力する。また、この読出し回路５５ａは、必要に応じて、前記波形メモリＷＭから読出した波形データに補間演算を施したり、波形メモリＷＭに記憶されている波形データが圧縮されていれば解凍したりする。

ディジタル制御フィルタ５５ｂは、後述するコンピュータ本体部からの制御パラメータ（フィルタ制御パラメータ群など）、発音開始指示、リリース開始指示及び急速減衰指示に応じて、読出し回路５５ａから出力される波形データからなるディジタル楽音信号の周波数特性を制御してディジタル制御増幅器５５ｃに出力する。ディジタル制御増幅器５５ｃは、後述するコンピュータ本体部からの制御パラメータ（振幅制御パラメータ群など）、発音開始指示、リリース開始指示及び急速減衰指示に応じて、ディジタル制御フィルタ５５ｂから出力される波形データからなるディジタル楽音信号の振幅特性（振幅エンベロープ）を制御してチャンネル累算回路５５ｄに出力する。チャンネル累算回路５５ｄは、複数の発音チャンネルｃｈ１，ｃｈ２・・・ｃｈｎからのディジタル楽音信号を累算すなわち混合して出力する。

効果回路５７は、音源回路５５から出力されるディジタル楽音信号に、後述するコンピュータ本体部からの制御パラメータに従ったコーラス、リバーブなどの効果を付与してサウンドシステム５８に出力する。なお、この効果の付与においても、効果回路５７は、所定のサンプリング周期ごとにディジタル楽音信号を処理する。サウンドシステム５８は、Ｄ／Ａ変換器、アナログ増幅器及びスピーカを含み、効果回路５７から供給されたディジタル楽音信号に対応した楽音を放音する。

また、この電子楽器は、バス５６にそれぞれ接続されたＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、タイマ６４、外部記憶装置６５、ＭＩＤＩインターフェース回路６６及び外部インターフェース回路６７を備えている。ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３及びタイマ６４は、コンピュータ本体部を構成するもので、特に、ＣＰＵ６１は、図１１に示すノートオンイベント処理プログラムを実行する。外部記憶装置６５は、この電子楽器に予め組み込まれているハードディスクＨＤ及びフラッシュメモリ、同電子楽器に装着可能なコンパクトディスクＣＤ及びフレキシブルディスクＦＤなどの種々の記録媒体と、各記録媒体に対するドライブユニットを含むものであり、各種データ及びプログラムの記憶及び読出しを可能にしている。

ＲＯＭ６２又は外部記憶装置６５には、詳しくは後述する波形データを記憶した波形メモリＷＭ及び音色制御パラメータを記憶した音色パラメータメモリＰＭが設けられているとともに、自動演奏データ及び自動リズムデータを含む各種データ及び前記ノートオンイベント処理プログラムを含む各種プログラムを記憶している。自動演奏データとは、１つ楽曲に関する鍵演奏音に関する鍵演奏イベントデータ（鍵タッチ強さＶＥＬを含むキーオン及びキーオフイベント）及び打楽器音に関する打楽器演奏イベントデータ（操作子タッチ強さＶＥＬを含む打楽器操作イベント）を楽曲の進行に従って時系列に記憶したデータである。また、自動リズムデータとは、マーチ、ワルツなどのリズムパターン種類ごとに打楽器音に関する打楽器演奏イベントデータ（操作子タッチ強さＶＥＬを含む打楽器操作イベント）を時間経過に従って複数小節にわたって記憶したデータである。なお、これらのデータ及びプログラムは予めＲＯＭ６２又は外部記憶装置６５に記憶されていてもよいし、ＭＩＤＩインターフェース回路６６又は外部インターフェース回路６７を介して外部から取り込んでもよい。ＭＩＤＩインターフェース回路６６には、他の電子楽器、シーケンサなどの外部ＭＩＤＩ機器７１が接続可能となっている。外部インターフェース回路６７は、通信ネットワーク７２を介してサーバ７３との接続を可能としている。そして、前述した各種データ及びプログラムが、外部ＭＩＤＩ機器７１又はサーバ７３から電子楽器に取込まれる。

次に、波形メモリＷＭ及び音色パラメータメモリＰＭについて説明する。波形メモリＷＭは、図９Ａに示すように、複数の音色にそれぞれ対応した複数の記憶領域に分割されている。複数の音色の中には持続系の楽音も含まれているが、持続系の楽音は本発明には直接関係しないので、以降の説明においては減衰系の楽音についてのみ説明する。音色に対応した前記各記憶領域には、複数の鍵（複数の鍵音高）にそれぞれ対応した波形データ群からなる複数の波形セットが記憶されている。各波形セットは、複数の高速減衰波形データ及び１つの低速減衰波形データからなる。

高速減衰波形データは、上述した第１及び第２の波形データ生成方法によって生成した減衰系の楽音波形から減衰の速い成分波形のみを抽出した１秒程度にわたる高速減衰成分波形を表す波形データである。複数の高速減衰波形データは、発生楽音の異なる強弱（鍵タッチ強さＶＥＬ）にそれぞれ対応しており、この場合、４つの異なる強度に対応している。例えば、鍵タッチ強さＶＥＬが「１」〜「１２７」で表されるとすると、図１０（Ａ）の左側に上から順に示すように、鍵タッチ強さＶＥＬが「１２７」、「８０」、「４８」及び「１６」である演奏音から抽出した高速減衰成分波形を表す４つの波形データが複数の高速減衰波形データとして記憶されている。値「１２７」は鍵タッチ強さＶＥＬの全範囲「１」〜「１２７」の最大値であり、値「８０」、「４８」及び「１６」は、それぞれ前記鍵タッチ強さＶＥＬの全範囲をほぼ４分割した下側の３つの領域のほぼ中央値である。鍵タッチ強さ「１２７」に対応した高速減衰波形データを採用した理由は、次の低速減衰波形データと同じ鍵タッチ強さを採用することにより、波形データの用意のための処理を簡単にするためである。なお、前記値「１２７」に代えて、前記４分割した最上領域の中央値「１１２」を採用してもよい。さらに、鍵タッチ強さＶＥＬは、絶対的な尺度ではなく、相対的な尺度であるので、前記値「８０」、「４８」及び「１６」に関しても、他の値を用いてもよい。前記「１２７」、「８０」、「４８」及び「１６」の４段階に限らず、３段階又は５段階以上であってもよい。１つの低速減衰波形データは、最も強い強度で演奏された演奏音から抽出した１０秒程度にわたる低速減衰成分波形を表す波形データである。例えば、この低速減衰波形データは、鍵タッチ強さＶＥＬが「１２７」である演奏音から抽出した低速減衰成分波形を表す波形データである。

また、打楽器音に関する波形データも波形メモリＷＭに記憶されているが、打楽器音に関しては、複数の鍵（複数の鍵音高）ごとに用意する必要がなく１つのみで足りるので、１つの音色に対応した記憶領域には１つの波形セットしか記憶されていない。ただし、この場合も、１つの波形セット中には、前記と同様に、操作子タッチ強さＶＥＬが「１２７」、「８０」、「４８」及び「１６」である演奏音（打楽器音）から抽出した高速減衰成分波形を表す４つの波形データが複数の高速減衰波形データとして含まれている。また、前記１つの波形セット中には、操作子タッチＶＥＬが「１２７」である演奏音（打楽器音）から抽出した低速減衰成分波形を表す１つの波形データも含まれている。この場合も、前述のように、前記操作子タッチ強さＶＥＬの値は「１２７」、「８０」、「４８」及び「１６」に限られないと同時に、その数も適宜変更され得るものである。なお、複数の鍵音高に対応した減衰音及び打楽器音の前記高速減衰波形データ及び低速減衰波形データの生成方法に関しては、前述した通りである。これらの高速減衰波形データ及び低速減衰波形データを、波形メモリＷＭにそのまま記憶しておいてもよいが、圧縮して記憶しておくようにしてもよい。また、波形メモリＷＭに記憶されている複数の異なる鍵タッチ強さＶＥＬ（又は操作子タッチ強さＶＥＬ）に対応した複数の高速減衰波形データに関しては、それらの振幅（音量レベル）を鍵タッチ強さＶＥＬ（又は操作子タッチ強さＶＥＬ）にそれぞれ対応させてもよいが、本実施形態では、鍵タッチ強さＶＥＬ（又は操作子タッチ強さＶＥＬ）が異なっていても、複数の高速減衰波形データの振幅をほぼ同じにしている。これは、小さな鍵タッチ強さＶＥＬ（又は操作子タッチ強さＶＥＬ）に対応した高速減衰波形データの振幅を大きくすることにより、高精度で波形データを記憶しておくことができるからである。

音色パラメータメモリＰＭも、図９Ｂに示すように、複数の音色にそれぞれ対応した複数の記憶領域に分割されている。この場合も、持続系の楽音は本発明には直接関係しないので、以降の説明においては減衰系の楽音についてのみ説明する。音色に対応した前記各記憶領域には、音色名を表す音色名情報を含むヘッダを先頭にして、波形セット制御パラメータ群、フィルタ制御パラメータ群、振幅制御パラメータ群、その他の制御パラメータ群、及び複数の波形セットに関する選択情報が記憶されている。波形セット制御パラメータ群、フィルタ制御パラメータ群及び振幅制御パラメータ群は、音源回路５５内の読出し回路５５ａ、ディジタル制御フィルタ５５ｂ及びディジタル制御増幅器５５ｃにそれぞれ供給されて、読出し回路５５ａ、ディジタル制御フィルタ５５ｂ及びディジタル制御増幅器５５ｃにてディジタル楽音信号の生成に利用される１つの音色に関するパラメータ群である。その他の制御パラメータ群は、音源回路５５及び効果回路５７に供給されて１つの音色のディジタル楽音信号の生成に利用されるその他のパラメータである。

複数の波形セットに関する選択情報は、図９Ａの複数の波形セットにそれぞれ対応している。各波形セットに関する選択情報は、元ピッチ、高速減衰波形選択情報及び低速減衰波形選択情報からなる。元ピッチは、波形データを用いたディジタル楽音信号の生成時におけるピッチシフト用のパラメータであり、波形データの生成時に録音した演奏音のピッチ、前記演奏音の録音時のサンプリング周波数などを表す情報からなる。そして、説明を簡単化するために鍵ごと波形データを用意するようにした本実施形態であって、波形データの生成時おけるサンプリング周波数と、音源回路５５におけるディジタル楽音信号の生成のためのサンプリング周波数とが同じである場合に限り、波形データを生成した際の演奏音のピッチ（鍵音高）のみを表す情報を元ピッチとして採用することができる。なお、前述したコンピュータ本体部から読出し回路５５ａに供給されるピッチシフト量は、押鍵された鍵の音高と波形データを生成するために採用された録音時における演奏音のピッチとの差である。高速減衰波形選択情報は、各波形セット内の複数の高速減衰波形データの各記憶領域の先頭及び末尾のアドレスをそれぞれ表す複数組の先頭アドレス情報及び末尾アドレス情報である。これらの複数組の先頭アドレス情報及び末尾アドレス情報は、鍵タッチの強い順に配列されている。低速減衰波形選択情報は各波形セット内の１つの低速減衰波形データの記憶領域の先頭及び末尾のアドレスをそれぞれ表す１組の先頭アドレス情報及び末尾アドレス情報である。

また、音色パラメータメモリＰＭには、打楽器音に関しても、前述の場合と同様に、ヘッダ、波形セット制御パラメータ群、フィルタ制御パラメータ群、振幅制御パラメータ群、その他の制御パラメータ群、及び波形セットに関する選択情報が記憶されている。しかし、基本的には、打楽器音に関しては、各楽器種類ごとに１つの波形セットが用意されているので、波形セットに関する選択情報は、波形データの生成時におけるサンプリング周波数と、音源回路５５におけるディジタル楽音信号の生成のためのサンプリング周波数が同じである場合に限り、１つの波形セットに関する高速減衰波形選択情報及び低速減衰波形選択情報のみでよい。しかしながら、ティンパニーのように、１種類の打楽器に対して、複数の異なるピッチの打楽器音信号を発生させる場合には、複数のピッチに対応した複数の波形データを用意するか、１つの波形データのみを用意して再生ピッチを変更する。複数の波形データを用意する場合には、前述のように、波形データの生成時におけるサンプリング周波数と、音源回路５５におけるディジタル楽音信号の生成のためのサンプリング周波数が同じである場合に限り、元ピッチは不要となる。しかし、１つの波形データのみを用意する場合には、波形データの生成のために録音した演奏音のピッチに関する情報は必要である。高速減衰波形選択情報及び低速減衰波形選択情報は、前述した押鍵によって発生される減衰音の場合と同じである。

次に、上記のように構成した電子楽器の動作について説明する。演奏者が複数のパネル操作子５３のいずれかを操作して、鍵盤５１の演奏操作によって発生される減衰系の楽音の音色（例えば、電気ピアノ）を選択すると、ＣＰＵ６１は、図示しないプログラムの実行により、音色パラメータメモリＰＭ内の選択された音色に対応した記憶領域から波形セット制御パラメータ群、フィルタ制御パラメータ群、振幅制御パラメータ群及びその他の制御パラメータ群を読出してＲＡＭ６３内に一時的に記憶しておく。

この状態で、演奏者が鍵盤５１のいずれかの鍵を押鍵操作すると、ＣＰＵ６１は、図１１のノートオンイベント処理プログラムの実行をステップＳ３００にて開始する。このノートオンイベント処理プログラムの実行開始後、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３０２にて検出回路５１ａによって検出された押鍵された鍵を表すノートナンバＮＮ及び鍵タッチ強さＶＥＬを表す鍵タッチ信号を入力する。次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３０４にて、この押鍵された鍵に関する楽音信号を生成するために、前記鍵に対して音源回路５５の複数の発音チャンネル１ｃｈ〜ｎｃｈのうちの空いている２つの発音チャンネルを第１及び第２の発音チャンネルとして割当てる。

前記ステップＳ３０４の処理後、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３０６にて、音色パラメータメモリ内の前記選択された音色に対応した記憶領域に記憶されている複数の波形セット１，２・・に関する複数の選択情報の中から、前記選択情報中の元ピッチと前記入力したノートナンバＮＮを比較して、押鍵された鍵に対応する選択情報を指定、すなわちノートナンバＮＮに対応した波形セットＮＮに関する選択情報を指定する。次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３０８にて、前記選択情報中に含まれる複数の高速減衰波形データの各記憶領域の先頭及び末尾の記憶アドレスをそれぞれ表す複数組のアドレス情報の中から、鍵タッチ強さＶＥＬに対応した１つの高速減衰波形データの記憶領域の先頭及び末尾の記憶アドレスをそれぞれ表す１組のアドレス情報を選択する。この１組のアドレス情報の選択においては、複数の高速減衰波形データにそれぞれ対応した複数の鍵タッチ強さ（この場合には、「１２７」、「８０」、「４８」、「１６」）のうちの、鍵タッチ強さＶＥＬに最も近い１つの鍵タッチ強さに対応した１つの高速減衰波形データに関する高速減衰波形選択情報（１組の先頭アドレス情報及び末尾アドレス情報）を選択する。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３１０にて前記割当てられた第１の発音チャンネルに対して、高速減衰成分波形の発生のための準備処理を行う。この高速減衰成分波形の準備処理においては、ＣＰＵ６１は、前記選択した１組の先頭アドレス情報及び末尾アドレス情報をそれぞれ読出し開始アドレス及び読出し終了アドレスとして音源回路５５の第１の発音チャンネルに出力するとともに、前記図示しないプログラム処理によってＲＡＭ６３に一時的に記憶しておいた波形セット制御パラメータ群、フィルタ制御パラメータ群、振幅制御パラメータ群及びその他の制御パラメータ群を前記第１の発音チャンネルに出力する。また、この高速減衰成分波形の発生のための準備処理においては、ＣＰＵ６１は、鍵タッチ強さＶＥＬに応じて、音量レベルを計算、すなわち第２の発音チャンネルで生成されるディジタル楽音信号の音量レベルとバランスがとれた音量レベルを計算して、計算した音量レベルを表す制御パラメータを第１の発音チャンネルに出力する。これは、波形メモリＷＭに記憶されている複数の異なる鍵タッチ強さに対応した複数の高速減衰波形データの各最大振幅は、本実施形態ではほぼ同じであり、鍵タッチ強さＶＥＬに対応していないからである。前記第１の発音チャンネルは、前記出力された読出し開始アドレス、読出し終了アドレス、及び音量レベルを表す制御パラメータを含む各種制御パラメータを一時的に記憶して、ディジタル楽音信号の生成のための準備を行う。

前記ステップＳ３１０の処理後、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３１２にて、鍵タッチ強さＶＥＬを用いて、鍵タッチ強さＶＥＬが小さくなるに従って、前記選択した先頭アドレス情報によって表される記憶アドレスから前記選択した末尾アドレス情報によって表される記憶アドレスに近づくアドレスを低速減衰波形データの読出し開始アドレスとして決定する。具体的には、例えば、図１０（Ｂ）に示すように、先頭及び末尾の記憶アドレスをそれぞれＡＤtop，ＡＤendとすると、読出し開始アドレスＡＤstartは下記式１の演算により計算される。
ADstart＝ADtop＋(ADend−ADtop−INTmin)・{1−(VEL−1)/126} …式１
なお、前記式１中のＩＮＴminは、鍵タッチ強さＶＥＬが最小の「１」であるときの読出し開始アドレスＡＤstartから末尾の記憶アドレスＡＤendまでのアドレス間隔に等しい値を表す固定値である。ただし、前記式１の演算結果が小数部を含む場合には、四捨五入により演算結果は整数化される。

前記式１によれば、鍵タッチ強さＶＥＬが最大の「１２７」であるときには、読出し開始アドレスＡＤstartは先頭の記憶アドレスＡＤtopに設定される。鍵タッチ強さＶＥＬが小さくなるに従って、読出し開始アドレスＡＤstartは先頭の記憶アドレスＡＤtopから末尾の記憶アドレスＡＤendに向かって変化する。そして、鍵タッチ強さＶＥＬが最小の「１」であるときには、読出し開始アドレスＡＤstartは末尾の記憶アドレスＡＤendからアドレス間隔INTminだけ先頭の記憶アドレスＡＤtop側のアドレスに設定される。

ただし、前記式１は本実施形態を理解し易くするために単純化されたモデルに基づく式であり、一般化できる式ではない。ここでは、算出される数値に注目すべきではなく、むしろ算出される数値の傾向に注目すべきである。また、式１の先頭アドレスＡＤtopに関しては、必ずしも先頭の記憶アドレスでなくてもよい。すなわち、読出し開始アドレスＡＤstartは、鍵タッチ強さＶＥＬが最大値「１２７」であるとき最も先頭に近いアドレスに設定され、鍵タッチ強さＶＥＬが小さくなるに従って前記最も先頭に近いアドレスから後方に変化するアドレスに設定されればよい。そして、この読出し開始アドレスＡＤstartの計算においては、楽器の種類に応じて、種々の関数、テーブルが利用され得る。特に、この読出し開始アドレスＡＤstartはリニアスケールで規定され、またディジタル楽音信号の音量レベル（鍵タッチ強さＶＥＬ）はデシベルスケールで規定されているので、デシベルスケール上で鍵タッチ強さＶＥＬが減少すると、この読出し開始アドレスＡＤstartは先頭の記憶アドレスＡＤtopから後方にリニアに変化する。そして、このような読出し開始アドレスＡＤstartの決定により、波形データの読出しによって生成されるディジタル楽音信号の音量レベルを制御しなくても、前記生成されるディジタル楽音信号の音量レベルは鍵タッチ強さＶＥＬに対応したものとなる。

次に、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３１４にて前記割当てられた第２の発音チャンネルに対して、低速減衰成分波形の発生のための準備処理を行う。この低速減衰成分波形の準備処理においては、ＣＰＵ６１は、前記決定した読出し開始アドレスＡＤstartと共に、低速減衰波形データの末尾アドレス情報を読出し終了アドレスとして音源回路５５の第２の発音チャンネルに出力するとともに、前記図示しないプログラム処理によってＲＡＭ６３に一時的に記憶しておいた波形セット制御パラメータ群、フィルタ制御パラメータ群、振幅制御パラメータ群及びその他の制御パラメータ群を前記第２の発音チャンネルに出力する。前記第２の発音チャンネルは前記出力された読出し開始アドレス、読出し終了アドレス及び各種制御パラメータを一時的に記憶して、ディジタル楽音信号の生成のための準備を行う。なお、この第２の発音チャンネルについては、第１の発音チャンネルで生成されるディジタル楽音信号と音量バランスがとれるように音量レベルを制御しなければならないが、鍵タッチ強さＶＥＬに応じた音量レベル制御は不要である。

前記ステップＳ３１４の処理後、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３１６にて、前記第１及び第２の発音チャンネルに発音開始を指示して、ステップＳ３１８にてこのノートオンイベント処理プログラムの実行を終了する。前記第１及び第２の発音チャンネルは、この発音開始の指示に応答して、ディジタル楽音信号を生成し始める。前記第１の発音チャンネルにおいては、その読出し回路５５ａが読出し開始アドレスから時間経過に従ってアドレスを歩進させながら、波形メモリＷＭに記憶されている高速減衰波形データを順次読出して、高速減衰波形データにより表される高速減衰成分波形からなるディジタル楽音信号を生成して出力する。この場合、本実施形態では、波形データの生成時における演奏音のサンプリング周波数と、音源回路５５によるディジタル楽音信号の生成のためのサンプリング周波数が同じであり、かつ各鍵ごとに波形セットが用意されているので、ピッチシフトを必要とせず、アドレスの歩進量は各サンプリング周期ごとに「１」である。しかし、これ以外の場合には、ピッチシフト制御を行う必要がある。そして、この高速減衰波形データの読出しは、前記アドレスの歩進が読出し終了アドレスに達した時点で終了する。この高速減衰波形データの読出しが終了した時点で、第１の発音チャンネルは解放されて空きチャンネルとされる。その結果、ノートナンバＮＮ及び鍵タッチＶＥＬにより指定された高速減衰波形データに基づく高速減衰成分波形が生成される。

この読出し回路５５ａから出力されたディジタル楽音信号は、ディジタル制御フィルタ５５ｂにより周波数特性が制御され、ディジタル制御増幅器５５ｃにより振幅特性が制御されてチャンネル累算回路５５ｄに出力される。特に、この第１の発音チャンネルにおける振幅特性の制御に関しては、前記ステップＳ２０の処理により音源回路５５に供給された音量レベルを表す制御パラメータを用いて、ディジタル制御型増幅器５５ｃはディジタル楽音信号の定常的な音量レベルを鍵タッチ強さＶＥＬに応じて制御する。なお、ディジタル制御増幅器５５ｃは、この場合、後述するようにリリース開始の指示及び急速減衰の指示を受けない限り、基本的には、読出された高速減衰波形データに基づくディジタル楽音信号の振幅特性を時間変化させることはない。

一方、前記第２の発音チャンネルにおいても、その読出し回路５５ａが読出し開始アドレスから時間経過に従ってアドレスを歩進させながら、波形メモリＷＭに記憶されている低速減衰波形データを順次読出して、低速減衰波形データにより表される低速減衰成分波形からなるディジタル楽音信号を生成して出力する。この場合も、本実施形態では、波形データの生成時における演奏音のサンプリング周波数と、音源回路５５によるディジタル楽音信号の生成ためのサンプリング周波数が同じであり、かつ各鍵ごとに波形セットが用意されているので、ピッチシフトを必要とせず、アドレス歩進量は各サンプリング周期ごとに「１」である。しかし、これ以外の場合には、ピッチシフト制御を行う必要がある。そして、この低速減衰波形データの読出しも、前記アドレスの歩進が読出し終了アドレスに達した時点で終了する。この場合も、低速減衰波形データの読出しが終了した時点で、第２の発音チャンネルは解放されて空きチャンネルとなる。その結果、ノートナンバＮＮにより指定された低速減衰波形データが鍵タッチ強さＶＥＬにより指定された読出し開始アドレスから読出され始め、読出された低速減衰波形データに基づいて低速減衰成分波形が生成される。

この読出し回路５５ａから出力されたディジタル楽音信号も、ディジタル制御フィルタ５５ｂにより周波数特性が制御され、ディジタル制御増幅器５５ｃにより振幅特性が制御されてチャンネル累算回路５５ｄに出力される。この第２の発音チャンネルにおける振幅特性の制御に関しては、前記第１の発音チャンネルとは異なり、鍵タッチ強さＶＥＬに応じたディジタル楽音信号の定常的な音量レベルは前述した低速減衰波形データの読出し開始アドレスＡＤstartに依存するので、鍵タッチ強さＶＥＬに応じた音量レベルの制御は行われず、必要に応じた他の音量レベルの制御が行われる。なお、この場合も、ディジタル制御増幅器５５ｃは、後述するようにリリース開始の指示及び急速減衰の指示を受けない限り、基本的には、読出された高速減衰波形データに基づくディジタル楽音信号の振幅特性を時間変化させることはない。

チャンネル累算回路５５ｄは、前記第１の発音チャンネルから出力された高速減衰成分波形からなるディジタル楽音信号と、前記第２の発音チャンネルから出力された低速減衰成分波形からなるディジタル楽音信号とを加算することにより混合し、混合したディジタル楽音信号を効果回路５７に出力する。効果回路５７は、図示しないプログラム処理により供給された効果制御用パラメータに基づく効果を付与してサウンドシステム５８に出力する。サウンドシステム５８は、前記出力されたディジタル楽音信号をアナログ楽音信号に変換して、スピーカを介して放音する。

上記のような楽音信号の発生においては、演奏者による鍵の押鍵時間が充分長く、音源回路５５の発音チャンネル内の読出し回路５５ａにて低速減衰波形データの読出し用のアドレスが読出し終了アドレスまで達した場合には、全ての高速減衰波形データ及び低速減衰波形データがディジタル楽音信号として出力される。しかし、ディジタル楽音信号の発生中に、押鍵されていた鍵が離鍵されると、ＣＰＵ６１は、図示しないプログラムの実行により、離鍵された鍵に対して楽音の発生が割当てられていた音源回路５５内の２つの発音チャンネルに対してリリース開始を指示する指示信号を出力する。前記２つの発音チャンネル内のディジタル制御増幅器５５ｃはディジタル制御フィルタ５５ｂからのディジタル楽音信号の振幅を比較的急速に減衰させる。すなわち、ディジタル制御増幅器５５ｃはディジタル制御フィルタ５５ｂからのディジタル楽音信号をリリース処理する。ディジタル制御フィルタ５５ｂも、前記リリース処理と同期して、ディジタル楽音信号の周波数特性を必要に応じて多少変化させる。そして、リリース処理によりディジタル楽音信号が減衰し終えた発音チャンネルは解放されて空きチャンネルとされる。

さらに、鍵盤５１にて多数の鍵が短時間内に押離鍵されて発音チャンネルが不足する場合には、ＣＰＵ６１は、図示しないプログラムの実行により、離鍵された鍵に関する発音チャンネルのうちで最も振幅レベルが小さなディジタル楽音信号を発生している発音チャンネルに対して、急速減衰開始を指示する指示信号を出力する。この指示信号を受取った発音チャンネル内のディジタル制御増幅器５５ｃはディジタル制御フィルタ５５ｂからのディジタル楽音信号の振幅を急速に減衰させる。この場合も、ディジタル制御フィルタ５５ｂは、前記ディジタル制御増幅器５５ｃの急速減衰処理と同期して、ディジタル楽音信号の周波数特性を必要に応じて多少変化させる。また、この場合も、ディジタル楽音信号が減衰し終えた発音チャンネルは解放されて空きチャンネルとされる。これにより、多数の鍵が短時間内に押離鍵されても、新たに押鍵された鍵の楽音を発生するための発音チャンネルが確保される。

次に、複数の演奏操作子５２のいずれかが操作されて打楽器音を発音する場合について説明する。ＣＰＵ６１は、上述した図１１のノートオンイベント処理プログラムを変形した図示しない変形プログラムを実行して、打楽器音の発音を制御する。この変形プログラムの実行は、検出回路５２ａからのスイッチオン信号ＳＷＯＮの入力に応答して開始される。そして、図１１のステップＳ３０２におけるノートナンバＮＮ及び鍵タッチ強さＶＥＬの入力に代えて、検出回路５２ａから楽器種類情報ＩＮ及び操作子タッチ強さＶＥＬを入力する。また、ステップＳ３０６におけるノートナンバＮＮに対応した波形セットＮＮに関する選択情報の指定に代えて、音色パラメータメモリＰＭ内の複数の記憶領域のうちで、前記入力した楽器種類情報ＩＮによって表される打楽器音色に対応した記憶領域を指定する。そして、指定した記憶領域内の波形セット制御パラメータ群、フィルタ制御パラメータ群、振幅制御パラメータ群及びその他の制御パラメータ群を読出してＲＡＭ６３内に一時的に記憶しておく。また、この場合、前記記憶領域に１つのみ記憶されている選択情報（高速減衰波形選択情報及び低速減衰波形選択情報）を指定する。図１１の他のステップＳ３０４，Ｓ３０８〜Ｓ３１６の処理に関しては、押鍵による楽音信号の発生のための制御処理と同じである。

その結果、複数の演奏操作子５２のいずれかがオン操作された場合にも、複数の高速減衰波形データのうちの１つの高速減衰波形データが、操作子タッチ強さＶＥＬに応じて指定される。また、１つの低速減衰波形データの読出し開始アドレスが操作子タッチ強さＶＥＬに応じて決定される。したがって、演奏操作子５２のオン操作による打楽器音の発生においても、前記押鍵による場合と同様に、操作子タッチ強さＶＥＬによって指定される１つの高速減衰波形データに基づくディジタル楽音信号と、操作子タッチ強さＶＥＬによって読出し開始アドレスの指定された低速減衰波形データに基づくディジタル楽音信号が混合されて出力される。また、この打楽器音に関するディジタル楽音信号の場合も、前述した鍵音高に対応した音高を有するディジタル楽音信号の場合と同様に、混合される高速減衰波形データの音量レベルは操作子タッチ強さＶＥＬに応じた音量レベルに制御される。

さらに、図示しない自動演奏プログラムの実行により、自動演奏データの再生によって鍵演奏イベントデータ及び打楽器演奏イベントデータが読出された場合にも、上記図１１のノートオンイベント処理プログラム及びその変形プログラムの実行により、上述した鍵演奏による減衰系の楽音及び打楽器音が発生される。すなわち、自動演奏データは、鍵タッチ強さＶＥＬ及びノートナンバＮＮを含むキーオン及びキーオフイベントからなる鍵演奏イベントデータと、操作子タッチ強さＶＥＬ及び楽器種類情報ＩＮを含む打楽器操作イベントからなる打楽器演奏イベントデータとを時間経過に従って記憶したものである。自動リズムデータは、操作子タッチ強さＶＥＬ及び楽器種類情報ＩＮを含む打楽器操作イベントからなる打楽器演奏イベントデータを時間経過に従って記憶したものである。そして、これらの鍵演奏イベントデータ及び打楽器演奏イベントデータは、上記実施形態の検出回路５１ａ，５２ａから出力されるキーオン信号ＫＯＮ、キーオフ信号ＫＯＦ、ノートナンバＮＮ、鍵タッチ強さＶＥＬ，スイッチオン信号ＳＷＯＮ、操作子タッチ強さＶＥＬ，楽器種類情報ＩＮなどと同じである。したがって、自動演奏データ及び自動リズムデータの再生時に出力される鍵演奏イベントデータ及び打楽器演奏イベントデータを用いて上述したように楽音の発生を制御すれば、自動演奏及び自動リズムによって発生される楽音は、鍵盤５１及び複数の演奏操作子５２による発生される楽音と全く同じとなる。

上記楽音信号発生装置によれば、波形メモリＷＭには、複数段階の強度で演奏された演奏音から抽出された複数の波形データからなる高速減衰波形データと、強い強度で演奏された演奏音から抽出された１つの波形データからなる低速減衰波形データとが記憶されている。音源回路５５内の発音の割当てられた第１の発音チャンネルは、高速減衰波形データとしての複数の波形データの中から強弱情報（鍵タッチ強さＶＥＬ及び操作子タッチ強さＶＥＬ）に応じて１つの波形データを選択して読出し、読出した高速減衰波形データに基づいて高速減衰成分波形であるディジタル楽音信号を生成する。このとき、高速減衰成分波形であるディジタル楽音信号は、その音量レベルが鍵タッチ強さＶＥＬ及び操作子タッチ強さＶＥＬに応じて制御されたものである。音源回路５５内の発音の割当てられた第２の発音チャンネルは、低速減衰波形データとしての１つの波形データを読出して、読出した低速減衰波形データに基づいて低速減衰成分波形であるディジタル楽音信号を生成する。そして、チャンネル累算回路５５ｄは、第１の発音チャンネルによって生成されたディジタル楽音信号と、第２の発音チャンネルによって生成されたディジタル楽音信号とを混合して出力する。

高速減衰成分波形は発生楽音の強弱に応じて変化するが、低速減衰成分波形は発生楽音の強弱によってほとんど変化しないので、混合されたディジタル楽音信号は、強弱に応じて変化する発生楽音波形を高精度で表すことになる。したがって、上記楽音信号発生装置によれば、リアル感のある楽音信号を発生することができる。また、波形メモリＷＭは、発生の開始から短い時間で終了する高速減衰成分波形を表す複数の高速減衰波形データと、発生の開始から長い時間の経過後に終了する１つの低速減衰波形を表す低速減衰波形データとを記憶しているだけであるので、楽音信号を発生するための波形データの量を少なく抑えることができ、波形メモリＷＭとしても大きな容量を必要としない。また、高速減衰成分波形であるディジタル楽音信号の生成のために第１の発音チャンネルを使用する時間は、楽音信号の発生開始直後の短い時間に限られる。したがって、１つの楽音の発生のために２つの発音チャンネルを使用しても、１つの楽音の発生のために１つの発音チャンネルしか使用しない方式に比べて、発音チャンネルの占有時間はそれほど長くならない。

また、第２の発音チャンネルは、波形メモリＷＭに記憶されている低速減衰波形データとしての波形データを、強弱情報によって表された楽音信号の強弱が弱くなるに従って、波形データの先頭アドレスから遠くなるアドレスを読出し開始アドレスとして時間経過に従って読出す。したがって、発生される楽音信号の強弱が弱くなるに従って、波形データの読出し開始から終了までの時間が短くなり、楽音信号の発生開始から終了までの時間が短くなる。このことは、発生楽音の強弱が弱くなるに従って、楽音の発生開始から終了までの時間が短くなる減衰系の楽器音の特性と一致している。したがって、前記強弱情報に応じて読出し開始アドレスを変更するという簡単な方法により、減衰系の楽音をより良好に模倣することができる。

また、第１の発音チャンネルにおいては、高速減衰成分波形であるディジタル楽音信号の生成時に、鍵タッチ強さＶＥＬ及び操作子タッチ強さＶＥＬに応じてディジタル楽音信号の音量レベルを制御するようにした。したがって、楽音信号の強弱が弱い高速減衰波形データあっても、波形メモリＷＭに記憶しておく際には、その振幅レベルを大きくしておくことができ、高精度の高速減衰波形データの再生が可能となる。

また、上記楽音信号発生装置においては、波形メモリＷＭ内の高速減衰波形データを指定する際に、鍵タッチ強さＶＥＬに最も近い鍵タッチ強さに対応した１つの高速減衰波形データを選択して、選択した１つの高速減衰波形データを用いてディジタル楽音信号を生成するようにした。しかし、これに代えて、複数の高速減衰波形データにそれぞれ対応した複数の鍵タッチ強さのうちの、鍵タッチ強さＶＥＬを挟む２つの鍵タッチ強さに対応した２つの高速減衰波形データを選択して、選択した２つの高速減衰波形データを補間（クロスフェード）処理してディジタル楽音信号を生成するようにしてもよい。

この場合、図１１のノートオンイベント処理プログラムを変形した図１２のノートオンイベント処理プログラムをＲＯＭ６２又は外部記憶装置６５に記憶しておき、ＣＰＵ６１は、この図１２のノートオンイベント処理プログラムを実行する。図１２のノートオンイベント処理プログラムにおいては、図１１のノートオンイベント処理プログラムと同一部分に関しては同一の符号を付し、それらの説明を省略する。

図１２のノートオンイベント処理プログラムにおいては、図１１のステップＳ３０４に代わるステップＳ３０４ａにて、ＣＰＵ６１は、押鍵された鍵に関する楽音信号を生成するために、前記鍵に対して音源回路５５の複数の発音チャンネルのうちの空いている３つの発音チャンネルを第１乃至第３の発音チャンネルとして割当てる。また、図１１のステップＳ３０８に代わるステップＳ３０８ａにて、ＣＰＵ６１は、選択情報中に含まれる複数の高速減衰波形データの各記憶領域の先頭及び末尾の記憶アドレスをそれぞれ表す複数組のアドレス情報の中から、鍵タッチ強さＶＥＬを挟む２つの鍵タッチ強さに対応した２つの高速減衰波形データの記憶領域の先頭及び末尾の記憶アドレスをそれぞれ表す２組のアドレス情報（先頭アドレス情報及び末尾アドレス情報）を選択する。

そして、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３２０にて、前記選択した２つの高速減衰波形データによって表される２つの高速減衰成分波形の混合比率を計算する。この場合、前記鍵タッチ強さＶＥＬを挟む２つ鍵タッチ強さをそれぞれＶＥＬ１，ＶＥＬ２とするとともに、鍵タッチ強さＶＥＬ１，ＶＥＬ２にそれぞれ対応した高速減衰成分波形の混合比率をＭＩＸ１，ＭＩＸ２とそれぞれすると、混合比率ＭＩＸ１，ＭＩＸ２は下記式２，３の演算により決定される。
ＭＩＸ１＝｜ＶＥＬ２−ＶＥＬ｜／｜ＶＥＬ１−ＶＥＬ２｜ …式２
ＭＩＸ２＝｜ＶＥＬ１−ＶＥＬ｜／｜ＶＥＬ１−ＶＥＬ２｜ …式３
これによれば、比例配分により、２つの高速減衰成分波形の混合比率がＭＩＸ１，ＭＩＸ２に決定されることになり、２つの高速減衰成分波形の混合により、鍵タッチ強さＶＥＬに応じて補間された合成波形が得られることになる。この決定された混合比率ＭＩＸ１，ＭＩＸ２は、音源回路５５内の前記割当てられた第１及び第２の発音チャンネルにそれぞれ出力される。

なお、前記式２，３も、前記式１の場合と同様に、本実施形態を理解し易くするために単純化されたモデルに基づく式であり、一般化できる式ではない。ここでも、算出される数値に注目すべきでなく、むしろ算出される数値の傾向に注目すべきである。特に、混合比率ＭＩＸ１，ＭＩＸ２は、実際にはリニアスケールでなくデシベルスケールで表されるものである。そして、混合比率ＭＩＸ１，ＭＩＸ２には、実際には、式２，３に示されたクロスフェードの要素以外にも、鍵タッチ強さＶＥＬに応じた音量レベルの制御の要素も必要であり、混合比率ＭＩＸ１，ＭＩＸ２のデシベル値は、混合後の高速減衰成分波形の音量が鍵タッチ強さＶＥＬに応じた音量レベルになるように調整された値である必要がある。具体的には、式２，３の右辺に前述した低速減衰成分波形であるディジタル楽音信号の音量レベル（デシベル値）を加算するとよい。

図１１のステップＳ３１０に代わるステップＳ３１０ａにて、ＣＰＵ６１は、前記割当てられた第１及び第２の発音チャンネルに対して、前記選択された２つの高速減衰成分波形の発生のための準備処理を行う。この高速減衰成分波形の準備処理においては、前記選択した２組のアドレス情報のうちの１組のアドレス情報を読出し開始アドレス及び読出し終了アドレスとして音源回路５５の第１の発音チャンネルに出力する。また、前記選択した２組のアドレス情報のうちの他の１組のアドレス情報を読出し開始アドレス及び読出し終了アドレスとして音源回路５５の第２の発音チャンネルに出力する。波形セット制御パラメータ群、フィルタ制御パラメータ群、振幅制御パラメータ群及びその他の制御パラメータ群を前記第１及び第２の発音チャンネルに出力する点については、上記実施形態の場合と同様である。第１及び第２の発音チャンネルは前記出力された読出し開始アドレス、読出し終了アドレス及び各種制御パラメータを一時的に記憶して、ディジタル楽音信号の生成のための準備を行う。

図１１のステップＳ３１４に代わるステップＳ３１４ａにて、ＣＰＵ６１は、前記割当てられた第３の発音チャンネルに対して、低速減衰成分波形の発生のための上記実施形態と同様な準備処理を行う。そして、図１１のステップＳ３１６に代わるステップＳ３１６ａにて、ＣＰＵ６１は、前記第１乃至第３の発音チャンネルに発音開始を指示する。他の処理に関しては、図１１の各処理と同じである。

上記変形例に係るノートオンイベント処理プログラムの実行により、音源回路５５内の前記第１乃至第３の発音チャンネルは、この発音開始の指示に応答して、ディジタル楽音信号を生成し始める。この場合、第１及び第２の発音チャンネルは、２つの異なる高速減衰波形データに従って２つの高速減衰成分波形をそれぞれ表すディジタル楽音信号をそれぞれ生成して出力する。第１の発音チャンネルにおいては、ディジタル制御増幅器５５ｃが、ディジタル制御フィルタ５５ｂから出力されるディジタル楽音信号に、前記ステップＳ３２０の処理によって出力された混合比率ＭＩＸ１を乗算することにより、前記ディジタル楽音信号の振幅を混合比率ＭＩＸ１に比例して制御する。また、第２の発音チャンネルにおいては、ディジタル制御増幅器５５ｃが、ディジタル制御フィルタ５５ｂから出力されるディジタル楽音信号に、前記ステップＳ３２０の処理によって出力された混合比率ＭＩＸ２を乗算することにより、前記ディジタル楽音信号の振幅を混合比率ＭＩＸ２に比例して制御する。

第３の発音チャンネルは、低速減衰波形データに従って低速減衰成分波形を表すディジタル楽音信号を生成して出力する。なお、第１乃至第３の発音チャンネル内におけるディジタル楽音信号の生成処理に関しては、上述した場合と同様である。そして、第１乃至第３の発音チャンネルから出力されるディジタル楽音信号は、チャンネル累算回路５５ｄにそれぞれ出力される。チャンネル累算回路５５ｄは、これらの第１乃至第３の発音チャンネルから出力されるディジタル楽音信号を加算して出力する。これにより、第１及び第２の発音チャンネルから出力された２つの高速減衰成分波形は前記混合比率ＭＩＸ１、ＭＩＸ２で混合されるとともに、第３の発音チャンネルから出力された低速減衰成分波形と混合される。

この変形例による２つの高速減衰波形成分に関しては、複数の演奏操作子５２による打楽器音の発生、自動演奏データに基づく自動演奏音の発生、及び自動リズムデータに基づく自動リズム音（打楽器音）の発生にも適用される。

その結果、この変形例に係る楽音信号発生装置によれば、最終的に混合される高速減衰波形データは、強弱情報（鍵タッチ強さＶＥＬ及び操作子タッチ強さＶＥＬ）によって表された楽音信号の強弱及び前記強弱を挟む２つの強度段階に応じて、前記強弱を挟む２つの強度段階の波形データを補間（クロスフェード）したものとなる。したがって、波形メモリＷＭに記憶する高速減衰波形データとしての強度段階に対応した波形データの数を少なくしても、強弱情報によって表された楽音信号の強弱に応じた高速減衰波形データを高精度で得ることができる。

また、上記楽音信号発生装置においては、図１１及び図１２のステップＳ３１２の処理により、低速減衰波形データの読出し開始アドレスとして、鍵タッチ強さＶＥＬ（又は操作子タッチ強さＶＥＬ）が最小値「１」から最大値「１２７」まで変化するに従って、アドレスＡＤend−ＩＮＴminからアドレスＡＤtopまで線形変化するアドレス値を計算するようにした。しかし、これに代えて、鍵タッチ強さＶＥＬが最小値「１」から最大値「１２７」まで変化するに従って、アドレスＡＤend−ＩＮＴminからアドレスＡＤstartまで非線形変化するアドレス値を規定する関数を用意しておいて、前記関数を用いて、鍵タッチ強さＶＥＬ及び操作子タッチ強さＶＥＬの変化に対して非線形変化するアドレス値を計算するようにしてもよい。

また、複数の鍵タッチ強さＶＥＬ（又は操作子タッチ強さＶＥＬ）に対応させて複数の読出し開始位置を記憶しておいて、図１１及び図１２のステップＳ３１２の処理により、前記記憶しておいた複数の読出し開始位置を用いて低速減衰波形データの読出し開始アドレスを決定するようにしてもよい。この場合、各波形セットに関する低速減衰波形選択情報として、低速減衰波形データの記憶領域の先頭及び末尾のアドレスに加えて、これらの先頭及び末尾の記憶アドレスの間のアドレスであって、発生楽音信号の強度に応じた複数の読出し開始アドレスを表す複数の中間アドレス情報を記憶しておけばよい。この中間アドレス情報は、図１０（Ｂ）に示すように、例えば鍵タッチ強さＶＥＬ「９６」、「６４」、「３２」、「１」に対応させた読出し開始アドレスを表している。なお、鍵タッチ強さＶＥＬが最大値「１２７」である読出し開始位置を「０秒」として、波形データの読出しに関する時間に換算すると、前記４つの中間アドレスは、先頭側から「２秒」、「４秒」、「６秒」、「８秒」の位置にそれぞれ対応している。

そして、図１１及び図１２のステップＳ３１２の処理においては、前記ステップＳ３０２の処理により入力した鍵タッチ強さＶＥＬが最大の鍵タッチ（すなわち「１２７」）であれば、前記ステップＳ３０６の処理によって指定された選択情報中の低速減衰波形選択情報に含まれる低速減衰波形データの先頭アドレスを読出し開始アドレスとして決定する。また、鍵タッチ強さＶＥＬが、複数の鍵タッチ強さ「９６」、「６４」、「３２」、「１」のうちのいずれかと一致すれば、一致した鍵タッチ強さＶＥＬに対応した中間アドレス情報を読出し開始アドレスとして決定する。鍵タッチ強さＶＥＬが複数の鍵タッチ強さ「１２７」、「９６」、「６４」、「３２」及び「１」のいずれとも一致しなければ、前記複数の鍵タッチ強さのうちで、前記ステップＳ３０２の処理により入力した鍵タッチ強さＶＥＬが挟まれる両側の２つの鍵タッチ強さを選択する。この選択された２つの鍵タッチ強さをＶＥＬ１，ＶＥＬ２（ＶＥＬ１＞ＶＥＬ２）とし、鍵タッチ強さＶＥＬ１，ＶＥＬ２に対応した２つの中間アドレスＡＤ１，ＡＤ２（ＡＤ２＞ＡＤ１）とすると、読出し開始アドレスＡＤstartは下記式４の補間演算により計算される。ただし、式４も、前記式１〜３と同様に、本実施形態を理解し易くするために単純化されたモデルに基づく式であり、一般化できる式ではない。ここで、算出される数値に注目すべきではなく、むしろ算出される数値の傾向に注目すべきである。
ADstart＝AD1＋(AD2−AD1)・ (VEL−VEL1)/(VEL2−VEL1) …式４

なお、前記のように、鍵タッチ強さ「９６」、「６４」、「３２」、「１」に対応した複数の読出し開始アドレスを複数の中間アドレス情報とした場合には、複数の鍵タッチ強さＶＥＬの間隔が「３１」又は「３２」とほぼ均一であるために、読出し開始アドレスは鍵タッチ強さＶＥＬ（又は操作子強さＶＥＬ）に応じてほぼ線形的に変化する。しかし、前記複数の中間アドレスによって表されるアドレスの間隔を異ならせるようにすれば、例えば徐々に大きくなるようにすれば、読出し開始アドレスは鍵タッチ強さＶＥＬの変化に対して非線形に変化する。

また、上記楽音信号発生装置においては、鍵音高に応じて周波数の変化する減衰系の楽音波形に関して、波形メモリＷＭ内の音色ごとの波形セットを鍵音高（ノートナンバＮＮ）ごとに用意するようにした。しかし、これに代えて、前記減衰系の楽音波形に関して、波形メモリＷＭ内の音色ごとの波形セットとして、複数の鍵音高を含む鍵音域（例えば、半オクターブ）ごとに波形セットを用意するようにしてもよい。この場合、複数の鍵音域にそれぞれ対応した複数の波形セットが波形メモリＷＭに記憶される。そして、音色パラメータメモリＰＭの各音色に対応した記憶領域には、ヘッダ及び各種制御パラメータに加えて、前記複数の波形セットに対応した複数の波形セットに関する選択情報が記憶される。各波形セットに関する選択情報は、上記実施形態と同様に構成され、その中の元ピッチには波形セットに係る波形データを生成した際の元の演奏音のピッチを表す情報も含まれている。そして、この変形例においては、押鍵された鍵のノートナンバＮＮにより指定される鍵音高（ピッチ）と、元ピッチに含まれる前記演奏音のピッチとの差に応じて、ノートナンバＮＮにより指定される鍵音高のディジタル楽音信号（高速減衰成分波形及び低速減衰成分波形であるディジタル楽音信号）を生成する。

具体的には、まず、ＣＰＵ６１は、押鍵された鍵が属する鍵音域の波形セットに関する選択情報を音色パラメータメモリＰＭから選択して、前記選択された選択情報中の高速減衰波形データ及び低速減衰波形データに関するアドレス情報を前記押鍵されて鍵の割当てられた第１及び第２の発音チャンネル（又は第１乃至第３の発音チャンネル）にそれぞれ出力する。ただし、高速減衰波形データに関するアドレス情報に関しては、上記実施形態の場合と同様に、鍵タッチ強さＶＥＬに対応した１つ（又は２つ）の高速減衰波形データのアドレス情報が選択される。また、ＣＰＵ６１は、このアドレス情報の出力と同時に、前記押鍵された鍵に対応した鍵音高（ピッチ）と、前記選択された選択情報中の元ピッチにより表されたピッチとの差を、ピッチシフト量（セント）として前記第１及び第２の発音チャンネル（又は第１乃至第３の発音チャンネル）に出力する。

第１及び第２の発音チャンネル（又は第１乃至第３の発音チャンネル）内の読出し回路５５ａは、前記ピッチシフト量に応じて波形データの読出しレートを決定して、前記アドレス情報によって指定される高速減衰波形データ及び低速減衰波形データを読出す。これにより、読出し回路５５ａは、ノートナンバＮＮに対応した鍵音高のディジタル楽音信号を生成して、ディジタル制御フィルタ５５ｂに出力する。ただし、前記ピッチシフト量に応じて決定される読出しレートは、通常、小数部を含むので、前記波形データの読出しアドレスも整数部と小数部からなる。そこで、この波形データの読出しでは、前記整数部を用いて波形データの複数のサンプル値を読出し、小数部を用いた補間演算により最終的なディジタル楽音信号を生成する。このディジタル楽音信号の生成後の処理に関しては、上記実施形態の場合と同じである。なお、この変形例においても、波形データの生成時におけるサンプリング周波数と、音源回路５５のディジタル楽音信号の生成時におけるサンプリング周波数が同じであることを前提としている。これらの両者のサンプリング周波数が異なる場合には、このサンプリング周波数の差も考慮してピッチシフト量を決定する必要がある。

１１…パネルスイッチ、１２…表示器、１３…波形メモリ、１４…書込み回路、１６…音源回路、１８…サウンドシステム、３１…ＣＰＵ、５１…鍵盤、５２…演奏操作子、５５…音源回路。

Claims (3)

1. 楽器音波形を表す原波形データに対して時間窓を移動しながら、前記時間窓によって規定されるフレームごとに前記原波形データを順次フーリエ変換して、前記原波形データの全体にわたる複数のフレームのスペクトル情報をそれぞれ取得する工程と、
   前記楽器音波形に含まれる高速減衰成分波形が減衰し終えて前記楽器音波形が安定した前記原波形データの先頭から離れたポイント以降の複数のフレームに連続して含まれるスペクトル成分を安定スペクトル成分として検出する工程と、
   前記原波形データの全体にわたる複数のフレームの前記取得されたスペクトル情報から、前記検出された安定スペクトル成分によって規定される周波数範囲内に属する周波数に関係したスペクトル情報を除去する工程と、
   前記スペクトル情報の除去によって前記原波形データの全体にわたる複数のフレームの残されたスペクトル情報を逆フーリエ変換して、高速減衰成分波形を表す高速減衰波形データを生成する工程と、
   前記原波形データから前記生成された高速減衰波形データを減算して、低速減衰成分波形を表す低速減衰波形データを生成する工程と
   を、同じ種類であって強弱の異なる複数の楽器音波形に対してそれぞれ行って、複数の前記高速減衰波形データと一つの前記低速減衰波形データを用意するようにした波形データ生成方法。
2. 楽器音波形を表す原波形データに対して時間窓を移動しながら、前記時間窓によって規定されるフレームごとに前記原波形データを順次フーリエ変換して、前記原波形データの全体にわたる複数のフレームのスペクトル情報をそれぞれ取得する工程と、
   前記楽器音波形に含まれる高速減衰成分波形が減衰し終えて前記楽器音波形が安定した前記原波形データの先頭から離れたポイント以降の複数のフレームに連続して含まれるスペクトル成分を安定スペクトル成分として検出する工程と、
   前記原波形データの全体にわたる複数のフレームの前記取得されたスペクトル情報のうちで、前記検出された安定スペクトル成分によって規定される周波数範囲内に属する周波数に関係したスペクトル情報を抽出する工程と、
   前記原波形データの全体にわたる複数のフレームの前記抽出されスペクトル情報を逆フーリエ変換して、低速減衰成分波形を表す低速減衰波形データを生成する工程と、
   前記原波形データから前記生成された低速減衰波形データを減算して、高速減衰成分波形を表す高速減衰波形データを生成する工程と
   を、同じ種類であって強弱の異なる複数の楽器音波形に対してそれぞれ行って、複数の前記高速減衰波形データと一つの前記低速減衰波形データを用意するようにした波形データ生成方法。
3. 前記ポイントは、原波形の振幅値を指定又は記憶しておき、前記原波形データによって表される原波形の振幅値が前記指定又は記憶しておいた振幅値まで減衰した時間位置である請求項１又は２に記載した波形データ生成方法。

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