JP6455876B2 - 共鳴音発生装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は共鳴音を発生する共鳴音発生装置に関し、特に、共鳴音用の波形メモリを不要とする等の簡素な構成で、共鳴効果を得ることが可能な装置に関する。

アコースティックピアノにおける「共鳴現象」については、例えば、下記の特許文献１等に記載されている。或る鍵盤が押鍵された場合、この鍵盤に対応する弦が振動する。これによって、その弦自体の周波数やその弦の倍音の周波数と同じ基音の周波数や倍音の周波数を有する弦とが共鳴する共鳴効果が生じる。

一例として、基音の周波数が４４０（Ｈｚ）である弦が打弦された場合、この基音と１オクターブ下の弦（基音周波数２２０（Ｈｚ））の２倍音とが共鳴する。さらに、この打弦された弦の２倍音（８８０（Ｈｚ））と１オクターブ上の弦（基音周波数８８０（Ｈｚ））の基音とが共鳴する。このような共鳴現象が更に他の弦によって生じる（例えば、特許文献１参照。）。つまり、他の鍵盤の押鍵により、その弦の倍音成分に共通する周波数のエネルギーがピアノ筺体や空気振動等によって伝搬し共鳴効果を起こす。

図２は倍音関係の説明図であり、その上段部にはピアノの鍵盤を模式的に記載している。便宜上、最も左に位置する鍵盤に対する音名を「Ｆ３」、最も右に位置する鍵盤に対する音名を「Ｂ５」とし、白鍵上に対応する音名を記載している。図２に示す鍵盤の中央やや右寄りの音名「Ａ４」の鍵盤の押鍵による共鳴音について説明する。

この鍵盤の押鍵時に発せられる音の基本周波数を４４０（Ｈｚ）とする。音名「Ａ４」の１オクターブ下の「Ａ」の音名を「Ａ３」、音名「Ａ４」の１オクターブ上の「Ａ」の音名を「Ａ５」とする。すると、音名「Ａ３」、「Ａ４」および「Ａ５」に対応する基本の周波数はそれぞれ「２２０（Ｈｚ）」、「４４０（Ｈｚ）」、「８８０（Ｈｚ）」となる。半音上の音になる毎に発音周波数は「¹²√２」倍ずつ変化するので、１オクターブ上、つまり１２半音上では周波数が２倍になる。一方、半音下の音になる毎に発音周波数は「¹²√２」分の１ずつ変化するので１クターブ下つまり１２半音下では周波数が２分の１になる。

そして、音名「Ａ４」の２倍音、３倍音、…、８倍音の周波数はそれぞれ「８８０（Ｈｚ）」、「１３２０（Ｈｚ）」、…、「３５２０（Ｈｚ）」となる。同様に、音名「Ａ３」の２倍音、３倍音、…、８倍音の周波数はそれぞれ「４４０（Ｈｚ）」、「６６０（Ｈｚ）」、…、「１７６０（Ｈｚ）」となり、音名「Ａ５」の２倍音、３倍音、…、８倍音の周波数はそれぞれ「１７６０（Ｈｚ）」、「２６４０（Ｈｚ）」、…、「７０４０（Ｈｚ）」となる。

図２に示すように、音名「Ａ３」の２倍音の周波数は、音名「Ａ４」の基音の周波数と同一であり、また音名「Ａ３」の４倍音の周波数は、音名「Ａ４」の２倍音の周波数と同一となり、更に、音名「Ａ３」の６倍音の周波数は、音名「Ａ４」の３倍音の周波数と同一になる。以降も実線矢印が示すような同一周波数関係となる。音名「Ａ４」の鍵盤を押鍵したまま音名「Ａ３」の鍵盤を押鍵してすぐに離鍵すると音名「Ａ４」の弦が共鳴する。

また、図２に示すように、音名「Ａ５」の基音の周波数は、音名「Ａ４」の２倍音の周波数と同一であり、また音名「Ａ５」の２倍音の周波数は、音名「Ａ４」の４倍音の周波数と同一となる。以降も実線矢印が示すように同一周波数関係となる。音名「Ａ４」の鍵盤を押鍵したまま音名「Ａ５」の鍵盤を押鍵してすぐに離鍵すると音名「Ａ４」の弦が共鳴する。

このような倍音関係を考慮して、以下の表１を作成することができる。この表１は、相対音程「０」の基音の周波数を「１」として、±２４半音以内における各相対音程の基音から８倍音までの周波数を記載したものである。相対音程は、注目する音程（例えば押鍵された音程）「０」から半音でいくつ離れた音程（音名）であるかを示したものである。例えば、相対音程「−１１」は相対音程「０」から１１半音下側に離れた音程であり、その音程での基音の周波数は、相対音程「０」での基音周波数を「１」とした時、「0.5297315」となり、更に、２倍音、３倍音、…、８倍音の周波数はそれぞれ「1.0594931」、「1.5891946」、…、「4.2378524」となる。また、例えば相対音程「０」の音名を「Ａ４」とすると、相対音程「−１２」の音名は「Ａ３」、相対音程「１２」の音名は「Ａ５」である。

従来から、共鳴音を摸擬する共鳴音発生装置が提案されていた。この従来の共鳴音発生装置によれば、まずダンパーペダル７がオフされると、出力系列制御部が押鍵中の発音チャンネルの共鳴音信号の出力先が第１共鳴音系列か否かを判断する。次に、共鳴音信号が第１共鳴音系列に出力されていると判断した場合、共鳴音信号の出力先を第２共鳴音系列に切り換える動作が実行される。

この結果、ダンパーペダルが再びオンされると、押鍵中の共鳴音を緩やかに立ち上がるようにすることができ、共鳴音波形記憶部に記憶する共鳴音波形データを１種類としたにもかかわらず、ダンパーペダルオンに対する各押鍵のタイミングに応じた共鳴音が可能になる。よって、押鍵後にダンパーペダルがリダンパされた場合にあっても、アコースティックピアノを摸擬した十分な共鳴音を得ることができるという共鳴音発生装置である（例えば、特許文献２参照。）。

特開平９−３３００７９号公報（第２頁） 特開２０１４−４４４３２号公報（第２−８頁、第１図）

確かに、この共鳴音発生装置にあっては、押鍵後にダンパーペダルが操作された場合においても、アコースティックピアノの共鳴を十分に摸擬して共鳴音を得ることができるが、共鳴音波形記憶部を設け、大容量の共鳴音の波形データを記憶しておく必要があった。また、仮に、共鳴音波形記憶部がなくても、共鳴音を第１の共鳴音系列と第２の共鳴音系列とに分けて生成する等、共鳴音生成のためのハードウエアやソフトウエアが複雑なものとなっていた。

本発明は、かかる従来の課題を解決するためになされたもので、大容量の共鳴音波形データやこれを記憶するメモリ等を不要として構成を簡素とした装置およびプログラムを提供することを目的とする。

本願の発明者は、以下の過程を経て上記問題を解決する手段を見出した。１オクターブは「１２００セント」、半音は「１００」セントとなる。よって、まず、２音（Ａ、Ｂ）の音程比（２音Ａ、Ｂの周波数の比）を「Ａ／Ｂ」とすると、この２音（Ａ、Ｂ）の音程比が「ｘセント」であることは、「Ｂ／Ａ＝２^x/1200」なる関係となる。両辺の２を底とする対数をとって、右辺の底を「１０」に変換すると、「x/1200＝log₂(B/A)、∴x=1200・（log₁₀(B/A)）／log₁₀2」となる。

例えば、両音程比の関係が３セント未満である場合には「Ｂ／Ａ＝２^−3/1200（−３セント）、Ｂ／Ａ＝２^＋3/1200（＋３セント）、」なる関係式が成立するため、両音程比の誤差が３セント未満の場合には、「２^−3/1200≦（Ｂ／Ａ）≦２^＋3/1200、つまり、Ａ・２^−3/1200≦Ｂ≦Ａ・２^＋3/1200（Ａを相対音程「０」の倍音（基音を含む）、Ｂを対象とする音程の倍音（基音を含む）の周波数）」なる関係にある。そこで、表１に示した相対音程と倍音（基音を含む）の組の周波数の関係から、相対音程「０」とその倍音（基音を含む）の組との音程比の誤差が例えば３セント未満の場合には、以下に示す表２に示す場合に限られることになる。

具体的には、図３に示すような関係にある場合、相対音程「０」の１倍音〜８倍音（１倍音は基音）に対して３セント未満の誤差になる。一例として、表１に示す周波数が、「1.996537265以上、2.00346874以下であること」を満たす場合、相対音程「０」と２倍音の組に対して３セント未満内の誤差になることになる。なお、この説明例では３セント未満の誤差を考えたがこれ以外の誤差でも良いが、３セント未満の誤差であれば、聴感上十分な共鳴効果が得られることを確認している。

誤差３セント未満の周波数を考えると、まず、相対音程「０」の基音の周波数「１」に対する誤差３セント未満の周波数は、相対音程「−１９」の３倍音の周波数「1.0011299」と、相対音程「−２４」の４倍音の「1」と、相対音程「−１２」の２倍音の「1」である。次に、相対音程「０」の２倍音の周波数「２」に対する周波数に対する誤差３セント未満の周波数は、相対音程「−１９」の６倍音の周波数「2.0022598」と、相対音程「−７」の３倍音の「2.0022598」と、相対音程「−１２」の４倍音の「2」と、相対音程「１２」の基音の「2」である。

同様に、相対音程「０」の３倍音の周波数「３」に対する誤差３セント未満の周波数は、相対音程「−１７」の８倍音の周波数「2.9966142」と、相対音程「−５」の４倍音の「2.9966142」と、相対音程「７」の２倍音の「2.9966142」と、相対音程「１９」の基音の「2.9966142」と、相対音程「−１２」の６倍音の「3」である。更に、相対音程「０」の４倍音の周波数「４」に対する誤差３セント未満の周波数は、相対音程「−７」の６倍音の周波数「4.0045196」と、相対音程「５」の３倍音の「4.0045196」と、相対音程「−１２」の８倍音の「4」と、相対音程「１２」の２倍音の「4」と、相対音程「２４」の基音の「4」となる。

次の相対音程「０」の５倍音の周波数「５」に対する誤差３セント未満の周波数は無い。更にまた、相対音程「０」の６倍音の周波数「６」に対する誤差３セント未満の周波数は、相対音程「−５」の８倍音の周波数「5.9932283」と、相対音程「７」の４倍音の「5.9932283」と、相対音程「１９」の２倍音の「5.9932283」と、相対音程「１２」の３倍音の「6」となる。また、次の相対音程「０」の５倍音の周波数「５」に対する誤差３セント未満の周波数は無い。

そして、相対音程「０」の８倍音の周波数「８」に対する誤差３セント未満の周波数は、相対音程「５」の６倍音の周波数「8.0090391」と、相対音程「１７」の３倍音の「8.0090391」と、相対音程「１２」の４倍音の「8」と、相対音程「２４」の２倍音の「8」である。かくして、相対音程「０」とその倍音（基音も含む）の組との音程比の誤差が、例えば３セント未満である、相対音程と倍音（基音も含む）の組み合わせは、次の表２に示すように２６個になる。

次に、この２６個において、同じ相対音程に属するものの内、基音又は最も基音側にある１２個を考えこの１２個のうちでエネルギーの高いものから順番に優先順位を付与する。図４はこの説明図であり、左から「優先順位」、「相対音程」、「共鳴音程」、「ａ：供与倍音」、「ｂ：被共鳴倍音」、「ａ×ｂ」となっている。ここで共鳴音程は相対音程に対して設定された共鳴音の音程、供与倍音は打弦音（押鍵音）の倍音、被共鳴倍音は共鳴弦の倍音である。

優先順位の付与の仕方は次のようになる。先ず、ピアノの弦の倍音は、高次になる程、振幅エネルギーが小さくなることから、供与倍音と被共鳴倍音の夫々の倍音次数が低い方が共鳴現象に対する影響大きい。また、被共鳴倍音の次数が低い方が聴感上感知しやすいため、供与倍音と被供与倍音との乗算値が同じ場合には、被共鳴音の次数が低い方を優先順位を高く設定する。

具体的には、供与倍音は表２に示したものを四捨五入して整数化した値であり、被共鳴倍音は、前述したように、表２中の２６個において、同じ相対音程に属するものの内、基音又は最も基音側にある１２個を考えた場合のこの１２個の夫々が何倍音に位置するかを示す値である。例えば、相対音程「７」のものの供与音程は「３」、被共鳴倍音は「２」となる。このようにして、１２個の夫々に対して「供与倍音（ａ）×被共鳴音程（ｂ）」なる乗算結果（ａ×ｂ）を求めると、図４の右端欄のようになる。この値が小さい程、振幅エネルギーが大きいので、この乗算結果が小さい順に優先度が高くなるように優先順位を付与する。但し、乗算結果が同じ場合には、被共鳴倍音の値が小さいもの程、高い優先順位を付与する。

このようにして、図５に示すように、優先順位と相対音程と共鳴音程とを組にして切り出し、優先順位「１」から「１２」までのものを登録した共鳴条件テーブル６を作成することができることに、発明者は注目した。

そして、この共鳴条件テーブル６を登録しておき（又は操作パネル等によって対話形式で登録操作して）、発音中の音に対するノート番号を検出し、この発音中に新規に押鍵された鍵に対するノート番号を検出する。次いで、先に検出した発音中のノート番号に、登録されている、いずれかの相対音程を加算すると、先に検出したノート番号になるという条件を満たすものがあるかを検索する。

そして、発明者の鋭意努力により、この検索の結果、条件を満たす相対音程が存在する場合には、この相対音程に対して設定されている共鳴音程に対応する共鳴音を、非共鳴音である通常音（押鍵、打弦によって発生する音）の発音に用いる音源であるボイスユニットを用いて発音することを特徴とする発明を創作するに至った。更に、共鳴条件テーブル６は、相対音程と共鳴音程の複数の組みの夫々に対して優先度を示す優先順位を付して登録しており、前記条件を満たす組が複数組み存在する場合には、優先順位の高い一の組みを検索結果とすることを特徴としている。この結果、従来の共鳴音発音装置に比べて、共鳴音用の波形メモリ等が不要になり、しかもテーブルに登録された優先順位等を参照して発音動作を行えばよく共鳴音の発音構造も簡素になる。

本発明によれば、大容量の共鳴音波形データやこれを記憶するメモリ等を不要とし構成を簡素とした共鳴音発生装置やそのプログラム等を実現できるという効果が得られる。

電子鍵盤楽器１００の構成図である。 倍音関係の説明図である。 誤差３セント未満の説明図である。 共鳴条件テーブル６を作成する過程の説明図である。 共鳴条件テーブル６の説明図である。 動作の説明図である。 動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明を実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態である共鳴音発生装置を含む電子鍵盤楽器１００の構成図である。なお、図１は本発明を適用する電子鍵盤楽器１００の構成の一例にすぎず、適宜構成要素を追加等しても良い。

（構成）
各構成要素はバス３０を介して相互に所要のデータを送信したり受信したりすることが可能に接続されている。ＣＰＵ１はこの各構成要素の動作を把握したり動作を制御したりする機能を有する。よって、ＣＰＵ１は、電子鍵盤楽器（共鳴音発生装置）の動作の制御を行う制御手段となる。ＲＡＭ２は、ＣＰＵ１が所要の処理を実行するに際してワークエリア等として働く。ＲＯＭ４には所要のデータが記憶されている。ＣＰＵ１は、ＲＯＭ４にインストールされている動作プログラム５を実行することによって所要の動作、例えば、本実施形態における各種の処理が実現されるようになっている。また、ＲＯＭ４には後に説明する共鳴条件テーブル６も格納されている。

ＭＩＤＩインターフェイス３は、音楽ＭＩＤＩデータを外部機器に送信したり、外部機器から音楽ＭＩＤＩデータを受信したりするためのインターフェイスである。操作パネル９は、各種の操作スイッチ等が設けられており、ＣＰＵ１は各種スイッチの操作状態を把握する機能も有する。例えば、音色を設定する音色スイッチを操作設定した場合、ＣＰＵ１は設定された音色を把握して、発音をこの音色で行うように動作する。波形ＲＯＭ２５は所要の波形例えば通常音をＰＣＭ録音したものが例えば音高数記録されている。

ペダルセンサ１０は、ダンパーペダル１１等のペダルの踏む込み量を検出する動作を行いＣＰＵ１に渡す。よってＣＰＵ１はダンパーペダル１１等のペダルの踏み込み量を把握して所要の動作を行う。鍵盤１３は例えば８８鍵、横一列に配列されている。タッチセンサ１２は、この８８鍵の鍵盤のそれぞれ毎に、押鍵、離鍵の状態（キーオン、キーオフ）、押鍵した鍵の音名を示すキーコード、ノートナンバー等の情報を検出してＣＰＵ１に渡す。ＣＰＵ１は渡された情報を参照して、鍵毎のキーオン、キーオフ、キーコード、ノートナンバー、押鍵速度等の鍵盤に関する必要な情報である鍵盤情報を把握・管理する。なお、鍵盤１３には左から右に渡って順に１番ずつ増加するようにノートナンバー（ノート番号）が設定されている。

また、音源１５は、ｎ個のボイスユニットであるＶＵ１（１６ａ）、ＶＵ２（１６ｂ）、…、ＶＵｎ（１６ｎ）を備えている。ボイスユニットＶＵ１（１６ａ）、ＶＵ２（１６ｂ）、…、ＶＵｎ（１６ｎ）の出力は加算器１８によって加算される。そして加算器１８の出力はデジタルアナログ変換を行うＤ／Ａ変換器２０によってデジタルアナログ変換されて、アナログ楽音信号がスピーカー２０から放音される。

つまり、この例ではボイスユニットＶＵを複数設けて複数の楽音を同時に出力可能に構成されている。ボイスユニットＶＵには、キーオンされた鍵のキーコードが割当てられて発音される。具体的には、例えばボイスユニットＶＵ毎に通常音（共鳴音以外の押鍵による音）の波形データが記憶されたメモリを備えており、割り当てられて読み出し指示された音高の波形データを読み出す構成になっている。

そして、後に説明するように、本発明の実施形態によれば、押鍵に対するキーコードの音以外にこの音に共鳴する共鳴音を共鳴条件テーブル６から優先順位の順番で求め、この求めた共鳴音を発音させるようにボイスユニットＶＵに優先順位の順番に割り当てる等の処理が行われる。

図５は共鳴条件テーブル６（以下、単に「テーブル」とも記す）の説明図である。図５に示すように、共鳴条件テーブル６は、「優先順位」と「相対音程」と「共鳴音程」とを組としたデータを複数組み有して構成されている。つまり、この共鳴条件テーブル６は、優先順位と相対音程と共鳴音程とからなる組を複数組み登録して構成されている。優先順位「１」、「２」…「１２」なる昇順のデータとなっており、図６は一例として「１」から「１２」までの優先順位データを付している。優先順位「１」は、後に説明するように一番優先度が高いことを意味する。相対音程「Ｘ」は、前述したように、相対音程「０」と「Ｘ半音」異なる音程であり、相対音程「０」は例えば現在発音中の音の音程を示す。また、共鳴音程は、相対音程に対して設定された共鳴音の音程であり、共鳴音程「Ｙ」は、「Ｙ半音」だけ上の音が共鳴音となることを意味する。

そして、ＣＰＵ１は、新規に押鍵した音のノート番号（ノートナンバー）と、発音中の音のノート番号（ノートナンバー）にテーブル６に登録されている相対音程を加算したノート番号と、が一致した判断した時、共鳴音を発生する。ここに、共鳴音の発生は、テーブル６に登録された相対音程に対して設定されている共鳴音程だけ高い音程の音をボイスユニットに割り当てて発音させることで実現する。

一例として、ＣＰＵ１は、新規押鍵音のノート番号と、発音中の音のノート番号（ノートナンバー）に優先順位「１」に登録されている相対音程「１２」を加算したノート番号とが一致した場合には、共鳴音程は「１２」であるので、「１２」半音高い音を共鳴音として出力する。同様に、優先順位「２」に登録されている相対音程「−１２」で一致した場合は、「０」半音上の音、即ち、同音程の共鳴音を発音させる。

また、一例として、発音中の音が次の３音とする。音名（ノート番号）として「Ｃ４（４８）、Ｅ４（５２）、Ｇ４（５５）」とする。ＣＰＵ１は、新規に Ｄ５（６２）の鍵盤が押鍵された場合、この押鍵した音のノート番号「６２」と、発音中の一音であるＧ４（５５） のノート番号（５５）にテーブル６に登録されている相対音程「７（半音）」を加算したノート番号「６２」とが一致したことを把握する。よって、Ｇ４（５５）の音が、Ｄ５（５２）音の鍵の押鍵によって共鳴対象となる。そして、ＣＰＵ１は、テーブル５に登録されているように、Ｇ４（５５）の「１９半音上」の音を共鳴音として発音させる。

なお、図１の例では、テーブル６をＲＯＭ４に記録している。即ち、予めテーブル６を構築しておき、これを不揮発的に格納しているが、必ずしも予めテーブル６を構築・格納しておく必要はない。例えば、ユーザーが、操作パネル９に設けた不図示の表示デバイスを見ながら、操作パネル９に備えた不図示のスイッチを操作して、テーブル６を対話形式で構築するようにしても良い。この場合、優先順位と相対音程と共鳴音程との組としてスイッチ入力可能にして、この組を所定数個入力することによってＲＡＭ２上にテーブル６を構築・展開する構成とすれば良い。また、ＳＤメモリ等の書き換え可能な不揮発的記憶デバイスを用いて、このＲＡＭ２上に展開されたテーブル６を演奏の終了時等に保存しておくことも可能である。

なお、テーブル６において、共鳴音程「１２」は１２半音上つまり１オクターブ上なので周波数で２倍高い、「２４」は２４半音上つまり２オクターブ上なので周波数で４倍高い、「３６」は３６半音上つまり３オクターブ上なので周波数で８倍高いことになる。共鳴音程「１９」は１９半音上となる。１半音上になる度に周波数は、「２^1/12」高くなるので、１９半音では「（２^1/12）¹⁹＝２・２^7/12=２・（１.４９８３０７）＝３．０となるので、周波数は３倍高くなる。

また、ＣＰＵ１は、テーブル６の優先順位の順番で、登録された相対音程に対して設定されている共鳴音程の音を、ボイスユニットに割り当てて共鳴音を発音させる。ボイスユニット数は通常６４個や１２８個設けるが、このボイスユニット数が少ない場合等において、実際の押鍵によって発音中の音に総て割り当てられている場合等には、共鳴音の発音に割り当てられるボイスユニットが限られているため、優先順位が低い共鳴音に対してボイスユニットが割り当てられない場合がある。

（動作）
次に、図６、図７を参照して装置の動作を説明する。まず、図７を参照して動作概要を説明し、次いで具体例を図６、図７を参照しながら説明する。タッチセンサ１２の検出により鍵が押鍵されたことをＣＰＵ１が把握すると、ステップＳ１００に移行し、ＣＰＵ１は空いているボイスユニットＶＵが存在するか否かを判定する。Ｙｅｓの場合にはステップＳ３１０に移行して、ＣＰＵ１は空いているボイスユニットＶＵを、先に押鍵された鍵に対する音に割り当てて発音動作を行わせる。

一方、Ｎｏの場合、即ち、空いているボイスユニットが存在しない場合には、ステップＳ１２０に移行し、ＣＰＵ１は、発音中のボイスのエンベロープを調べ、この調べたエンベロープの値が、他のボイスユニットＶＵのエンベロープより小さく優先順位の値が大きな、換言すれば、優先度（プライオリティ）が低いボイスユニットＶＵを奪い、この奪ったボイスユニットＶＵを先に押鍵した鍵に対する音に対して割り当てて発音させる。このようにエンベロープを比較する場合には、ボイスユニットＶＵ間で行われ、最も小さいエンベロープに対応するボイスユニットＶＵが、新規発音のために奪われる対象となる。

なお、ステップＳ１００、Ｓ１１０、Ｓ１２０は、実際に押鍵した鍵に対する音に対して、確保したボイスユニットＶＵを割り当てて発音させる実音用ボイスユニット確保処理について示している。

次のステップＳ２００以降は、共鳴音に対してボイスユニットＶＵを確保して発音させる共鳴音用ボイスユニット確保処理である。さて、ステップＳ２００において、ＣＰＵ１は、カウンタＮの値を「０」として初期化する。次にステップ２１０において、ＣＰＵ１は、発音すべき共鳴音の数である共鳴対象音数がＮより大きいか否かを調べる。Ｎｏの場合には処理を終了する。一方、Ｙｅｓの場合には、ステップＳ２２０に移行し、ＣＰＵ１は空きボイスユニットＶＵが存在するか否かを判定する。

Ｙｅｓの場合には、ステップＳ２３０に移行し、ＣＰＵ１は、共鳴音Ｎ用のボイスユニットＶＵを確保して共鳴音Ｎを発音させる。例えばカウンタＮの値が「１」の場合には、共鳴音１用のボイスユニットが確保され共鳴音１が発音され、カウンタＮの値が「２」の場合には、共鳴音２用のボイスユニットが確保され共鳴音２が発音される。そして、ステップＳ２４０に移行し、Ｎを「１」インクリメントして、ステップＳ２１０に戻る。

また、ステップＳ２２０において、ＣＰＵ１がＮｏと判断した場合にはステップＳ２５０に移行し、発音中のボイスユニットＶＵに割り当てられている共鳴音があるか否かを判断する。Ｎｏの場合には処理を終了する一方、Ｙｅｓの場合にはステップＳ２６０に移行する。このステップＳ２６０では、ＣＰＵ１は、発音中のボイスのエンベロープを調べ、この調べたエンベロープの値が他のボイスユニットＶＵのエンベロープより小さく、共鳴音Ｎよりプライオリティが低いボイスユニットＶＵを奪い、この奪ったボイスユニットＶＵを共鳴音Ｎに対する音に対して割り当てて発音させて、ステップ２４０に分岐する。先に説明したようにエンベロープを比較する場合には、ボイスユニットＶＵ間で行われ、最も小さいエンベロープに対応するボイスユニットＶＵが、新規共鳴音の発音のために奪われる対象となる。

次に、図６を参照して説明する。今、４個のボイスユニットＶＵ１、ＶＵ２、ＶＵ３およびＶＵ４を備えた装置を想定する。例えば、Ｃ４の音の鍵を押鍵したまま、Ｃ５の音の鍵を押鍵すると、音Ｃ５によりＣ４の第２倍音の整数倍の音が共鳴する。また、音Ｃ４により音Ｃ５の基音の整数倍の倍音つまり音Ｃ５そのものが共鳴する。これは、音Ｃ４は音Ｃ５より相対音程で「−１２」となり、表２より第２、第４、第６、第８倍音に周波数が顕れ、音Ｃ５は音Ｃ４より相対音程で「＋１２」であるため、表２より基音、２倍音、３倍音、４倍音に周波数が顕れる。

ボイスユニットＶＵは、ＶＵ１、ＶＵ２、ＶＵ３およびＶＵ４が有るが、まず音Ｃ４に一つ占有される（図６の状態（１））。次に、音Ｃ５によって更に一つ占有され、合計２つのボイスユニットが占有される。そして、共鳴音として夫々一つずつ、合計２つが占有される。これで４つのボイスユニットが次に示すように総て使用される（図６の状態（２））。なお、以上の処理は、ステップＳ１００、ステップＳ１１０、ステップＳ２００、ステップＳ２１０、ステップＳ２２０、ステップＳ２３０、ステップＳ２４０によって実現される。なお、この場合、共鳴対象音数は「２」である。

「ボイスユニットＶＵ１：Ｃ４」、「ボイスユニットＶＵ２：Ｃ５」、「ボイスユニットＶＵ３：Ｃ４（共鳴音）」、「ボイスユニットＶＵ４：Ｃ５（共鳴音）」。

次に、この状態のままで音Ｇ４に対応する鍵を押鍵する。ボイスユニットＶＵは総て使用されているが、共鳴音のボイスユニットＶＵ３に対するプライオリティは実音（実際に押鍵された音）に比して低いため、ＣＰＵ１は、二つの共鳴音（共鳴音Ｃ４、共鳴音Ｃ５）の内でエンベロープの小さい方のボイスユニットＶＵを音Ｇ４に割り当てる（実音の優先順位は「０」と考えても良い）。この状態は図６の状態（３）であり、図７のステップＳ１２０の処理によって実現される。なお、この例では共鳴音Ｃ４の方が、エンベロープが小さい場合を想定している。

さらに、音Ｇ４によって、音Ｃ４（相対音程が「−７」）、音Ｃ５（相対音程が「＋５」）も共鳴するが、総てのボイスは使用されている。しかしながら、ボイスユニットＶＵ４の１つだけは共鳴音として使用されている。この発音中の共鳴音のエンベロープを調べ、このエンベロープ値が所定値より小さくプライオリティが、音Ｃ４および音Ｃ５の共鳴音より低いかを判定し、音Ｃ４又は音Ｃ５の共鳴音のいずれかを新規に発音する。

ＣＰＵ１は、音Ｃ４と音Ｃ５の共鳴音の優先順位を図５の共鳴条件テーブル６で調べ、Ｃ４（７半音下）の共鳴音は優先順位８、Ｃ５（５半音上）の共鳴音は優先順位「９」となっていることを把握し、Ｃ４の共鳴音を発音対象とする。具体的には、ＣＰＵ１は、ボイスユニットＶＵ４に共鳴音Ｃ４を割り当てて発音させる。このようにして、共鳴音Ｃ４が新規に発音され、４つのボイスユニットは下記のとおりとなる。なお、この状態は図６の状態（４）であり、図７のステップＳ２５０、ステップＳ２６０の処理によって実現される。

「ボイスユニットＶＵ１：Ｃ４」、「ボイスユニットＶＵ２：Ｃ５」、「ボイスユニットＶＵ３：Ｇ４」、「ボイスユニットＶＵ４：Ｃ４（共鳴音）」。

以上のように、本発明の実施形態によれば、鍵盤１３を具備して発音機能を有する共鳴音発生装置のＣＰＵ１が、相対音程とこれに対して設定した音程である共鳴音程との組を複数組み登録した共鳴条件テーブル６を参照可能にしておく。この状態で、ＣＰＵ１は、発音中の音に対するノート番号を検出し、またこの発音中に新規に押鍵された鍵に対するノート番号を検出する。すると、この検出した発音中のノート番号に、登録されている、いずれかの相対音程を加算すると、新規に押鍵した鍵のノート番号になるという条件を満たす組があるかを検索する。

この検索の結果、この条件を満たす相対音程が存在する場合には、この相対音程に対して設定されている共鳴音程に対応する共鳴音を、非共鳴音である通常音の発音に用いる音源であるボイスユニットＶＵを用いて発音させる。この結果、従来の共鳴音発音装置に比べて、共鳴音用の波形メモリ等が不要になりしかもテーブルに登録された優先順位等を参照して発音動作を行えばよく共鳴音の発音構造も簡素になる。

そして、このような処理はＣＰＵ１がＲＯＭ４に記録された動作プログラム４を実行することによって実現することができる。

なお、図５の共鳴条件テーブル６は一例であり、これより組の数を減少させても良いし増加させても良い。また、図６、図７は説明の簡略化のため、ボイスユニットＶＵを４個備えた場合を想定して説明したが４個以上備えた構成にしても良く、また、実音Ｃ４、Ｃ５、Ｇ４を押鍵した場合を想定したがこれ以外の実音押鍵でも良いことは言うまでもない。

以上説明してきたように、本発明の共鳴音発生装置は、音楽分野、特に電子鍵盤楽器等に利用することができる。

１ ＣＰＵ
２ ＲＡＭ
３ ＭＩＤＩインターフェイス
４ ＲＯＭ
５ 動作プログラム
６ 共鳴条件テーブル
９ 操作パネル
１０ ペダルセンサ
１１ ダンパーペダル
１２ タッチセンサ
１３ 鍵盤
１５ 音源
１６ ＶＵ（ボイスユニット）
１８ 加算器
２０ Ｄ／Ａ変換器
２２ スピーカー
２５ 波形ＲＯＭ
３０ バス
１００ 電子鍵盤楽器

Claims (6)

1. 共鳴音を発生させるための共鳴音発生用装置であって、
   相対音程と、これに対して設定した音程である共鳴音程と、の組を複数組み登録した登録手段と、
   発音中の音に対するノート番号を検出する発音中番号検出手段と、
   前記発音中に新規に押鍵された鍵に対するノート番号を検出する新規番号検出手段と、
   前記発音中番号検出手段で検出した発音中のノート番号に、前記登録手段で登録されている、いずれかの相対音程を加算すると、前記新規番号検出手段で検出したノート番号になるという条件を満たす組があるかを検索する検索手段と、
   前記検索手段による検索の結果、前記条件を満たす相対音程が存在する場合には、この相対音程に対して設定されている共鳴音程に対応する共鳴音を、非共鳴音である通常音の発音に用いる音源であるボイスユニットを用いて発音させる共鳴音発音手段と、を備え、
   前記登録手段は、
   前記複数組みの夫々に対して優先度を示す優先順位を付して登録しており、
   前記検索手段は、
   前記条件を満たす組が複数組み存在する場合には、優先順位の高い一の組みを検索結果とすることを特徴とする共鳴音発生装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   前記ボイスユニットを複数個備え、
   実際に押鍵された音に対してボイスユニットを割り当てる実音割り当て手段を備えたことを特徴とする共鳴音発生装置。
3. 請求項２に記載の装置において、
   前記複数個のボイスユニットが総て割り当てられている場合において、前記共鳴音発音手段によって新たな共鳴音が発生されるとき、
   前記実音割り当て手段によって割り当てられているボイスユニットを除き、既に共鳴音に割り当てられているボイスユニットを奪って、前記新たな共鳴音に対して割り当て動作を行うように構成されていることを特徴とする共鳴音発生装置。
4. 請求項３に記載の装置において、
   前記既に共鳴音に割り当てられているボイスユニットが存在する場合には、エンベロープ値が所定値以下で優先度が一番低い共鳴音に割り当てられているボイスユニットを奪って、前記実音割り当て手段で割り当て動作を行うように構成されていることを特徴とする共鳴音発生装置。
5. 請求項３に記載の装置において、
   前記既に共鳴音に割り当てられているボイスユニットが複数存在する場合には、エンベロープ値が所定値以下で優先度が一番低い共鳴音に割り当てられているボイスユニットを奪って、前記新たな共鳴音に対して割り当て動作を行うように構成されていることを特徴とする共鳴音発生装置。
6. 共鳴音を発生させるための共鳴音発生用プログラムであって、
   鍵盤を備えて発音機能を有する共鳴音発生装置に、
   注目する音程から半音でいくつ離れたかを示す音程である相対音程と、これに対して設定した音程である共鳴音程と、の組を複数組み登録する登録機能と、
   発音中の音に対するノート番号を検出する発音中番号検出機能と、
   前記発音中に新規に押鍵された鍵に対するノート番号を検出する新規番号検出機能と、
   前記発音中番号検出機能で検出した発音中のノート番号に、前記登録機能で登録されている、いずれかの相対音程を加算すると、前記新規番号検出機能で検出したノート番号になるという条件を満たす組があるかを検索する検索機能と、
   前記検索機能による検索の結果、前記条件を満たす相対音程が存在する場合には、この相対音程に対して設定されている共鳴音程に対応する共鳴音を、非共鳴音である通常音の発音に用いる音源であるボイスユニットを用いて発音させる共鳴音発音機能と、を実現させるためのプログラムであり、
   前記登録機能は、
   前記複数組みの夫々に対して優先度を示す優先順位を付して登録しており、
   前記検索機能は、
   前記条件を満たす組が複数組み存在する場合には、優先順位の高い一の組みを検索結果とするプログラム。

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