JP6481905B2 - フィルタ特性変更装置、フィルタ特性変更方法、プログラムおよび電子楽器 - Google Patents

フィルタ特性変更装置、フィルタ特性変更方法、プログラムおよび電子楽器

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Description

本発明は、フィルタ特性の変更時に生じる不自然さを解消するフィルタ特性変更装置、フィルタ特性変更方法、プログラムおよび電子楽器に関する。
電子楽器等の音源で発生する楽音データに対してリバーブやディレイ、エコー等の各種エフェクト(音響効果)を付加する効果付加装置が知られている。例えば特許文献1には、入力される楽音データを遅延変化させた初期反射音と、複数の周波数帯域に分割された楽音データに基づき生成され、遅延変化態様が各帯域毎に異なる残響信号を合成して取得する残響音とを個別に形成するようにして、自然音に近い残響効果を得る効果付加装置が開示されている。また、近年では、高速に波形演算処理するDSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)を用いるものも知られており、この種の装置については例えば特許文献2に開示されている。
実公平01−12320号公報 特許第3620264号公報
ところで、高速に波形演算処理するDSPを用いて構成される効果付加装置では、実行すべきマイクロプログラムや制御データを書き換えることで多種多様なエフェクト(音響効果)を付加し得るように構成されており、例えば残響効果として知られるリバーブの場合、残響特性の異なる複数種のリバーブ・タイプに対応し得るようになっている。なお、ここで言うリバーブ・タイプとは、残響特性の異なる音場の種類を指す。
従来、残響特性の異なるリバーブ・タイプを切り替える場合には、DSPで実行すべきマイクロプログラムや制御データを書き換える。この書き換えの際には波形不連続に起因したノイズが発生し易く、これ故、一時的に残響音をミュート(消音)した後に新たなリバーブ・タイプに対応する設定に更新してミュート状態を解消する。従って、残響特性の異なるリバーブ・タイプを切り替えると、一時的に残響音をミュートして無音にするという聴感上の不自然さが生じるという問題がある。この問題は、残響特性が異なるリバーブ・タイプの切り替え時だけでなく、遅延巡回フィルタなどの特定のフィルタにより付加される残響特性以外の効果の切り替え時にも生じ得る。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、フィルタ特性の変更時に生じる不自然さを解消することが出来るフィルタ特性変更装置、フィルタ特性変更方法、プログラムおよび電子楽器を提供することを目的としている。
本発明のフィルタ特性変更装置は、
少なくとも1つの予備のフィルタを含む複数のフィルタを含み、指定された特性を形成する特性形成部と、
前記特性形成部が形成する特性の変更を指示する変更指示部と、
前記変更指示部からの指示に応じて、前記複数のフィルタの内の、変更指示前の特性の形成に使用している第1のフィルタと前記予備のフィルタである第2のフィルタのクロスフェード処理として、変更指示された特性に対応するパラメータを前記第2のフィルタに設定した後、前記第1のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に小さくするフェードアウト処理を行なうとともに、前記第2のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に大きくするフェードイン処理を行なって、前記特性に寄与するフィルタを前記第1のフィルタから前記第2のフィルタに切り替える処理部と、
を具備することを特徴とする。
本発明の他の態様の特性変更装置は、
循環部と遅延部を備えるとともに信号の遅延時間を可変することが可能なフィルタである遅延巡回フィルタと、前記遅延巡回フィルタとは異なるフィルタであって、信号の遅延時間を可変することができない増幅系フィルタを含む複数のフィルタを含み、指定された特性を形成する特性形成部と、
前記特性形成部が形成する特性の変更を指示する変更指示部と、
前記変更指示部からの指示に応じて、前記複数のフィルタの内、前記遅延巡回フィルタについては、第1の遅延巡回フィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に小さくするフェードアウト処理と、第2の遅延巡回フィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に大きくするフェードイン処理とを含むクロスフェード処理を行い、前記増幅系フィルタについては、個々の増幅系フィルタのパラメータを徐々に変化させる処理を行うことにより前記特性を切り替える処理部と、
を具備することを特徴とする。
本発明では、フィルタ特性の変更時に生じる不自然さを解消することが出来る。
図1(a)は発明の一実施形態による電子鍵盤楽器100の外観を示す外観図、図1(b)は電子鍵盤楽器100の電気的構成を示すブロック図である。 図2(a)はROM11のデータ構成を示すメモリマップ、図2(b)はCPU用RAM13のデータ構成を示すメモリマップである。 図3は、DSP16において実行されるマイクロプログラムで具現するリバーブレータの構成を示すブロック図である。 図4(a)はハイパスフィルタHPF部162の構成を示すブロック図、図4(b)はローパスフィルタLPF部166の構成を示すブロック図である。 図5は、オールパスフィルタ(APF)部163の構成を示すブロック図である。 図6は、コムフィルタ(CF)部(L)164の構成を示すブロック図である。 図7(a)はCPU10が実行するメインルーチンの動作を示すフローチャート、図7(b)はCPU10が実行するリバーブ切替処理の動作を示すフローチャートである。 図8(a)はCPU10が実行するオールパスフィルタ切替処理の動作を示すフローチャート、図8(b)はオールパスフィルタアサイン処理の動作の一例を示す図である。 CPU10が実行するオールパスフィルタ遅延時間変更処理の動作を示すフローチャートである。 図10(a)はコムフィルタ切替処理の動作を示すフローチャート、図10(b)はコムフィルタアサイン処理の動作の一例を示す図である。 CPU10が実行するコムフィルタ遅延時間変更処理の動作を示すフローチャートである。 CPU10が実行する各種増幅系切り替え処理の動作を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
A.外観および全体構成
図1を参照して実施形態の外観および全体構成について説明する。図1(a)は発明の一実施形態による電子鍵盤楽器100の外観を示す外観図、図1(b)は電子鍵盤楽器100の電気的構成を示すブロック図である。
これらの図において、鍵盤1は、直方体の外観を有する楽器筺体の長手方向に配設され、演奏入力(押離鍵操作)に応じた信号を発生する。鍵盤1が発生する信号は、鍵走査するキースキャナー7により検出され、さらにI/Oコントローラ9を介してCPU10に取り込まれる。
CPU10では、鍵盤1が発生する信号を取り込み、演奏入力情報を発生する。演奏入力情報は、押離鍵操作を表すキーオン/キーオフ信号、鍵番号およびベロシティ等を含む。この演奏入力情報は、CPU10においてMIDI形式のノートオン/ノートオフイベントで表される演奏データに変換された後、音源部15に供給される。
楽器筺体の操作パネル面には、パネルスイッチ2が配設される。パネルスイッチ2は、例えば装置電源をパワーオン/パワーオフする電源スイッチの他、所望の残響特性を選択するリバーブタイプ切替スイッチ等の各種操作スイッチを備える。パネルスイッチ2が発生する各操作スイッチのイベントは、キースキャナー7により検出され、さらにI/Oコントローラ9を介してCPU10に取り込まれる。
楽器筺体の操作パネル面には、表示パネル3が配設される。LCDパネルから構成される表示パネル3では、CPU10が発生する表示制御信号を、I/Oコントローラ9を介してLCDコントローラ6に供給することによって、例えば楽器各部の設定状態や動作状態などを画面表示する。
楽器筺体の操作パネル左側部には、ベンダー・ホイール(VH)4およびモジュレーション・ホイール(MH)5が配設される。ベンダー・ホイール4は、ユーザ(演奏者)のホイール回動操作に応じたベンダー出力を発生する。モジュレーション・ホイール5は、ユーザ(演奏者)のホイール回動操作に応じたモジュレーション出力を発生する。
ベンダー出力およびモジュレーション出力は、AD変換器(ADC)8によりAD変換された後、I/Oコントローラ9を介してCPU10に取り込まれる。なお、CPU10に取り込まれるベンダー出力は、発音中の音高を中心として高音側又は低音側に滑らかにピッチ制御するピッチベンドとして用いられ、一方、CPU10に取り込まれるモジュレーション出力は、変調効果の深さ(デプス)を指定する値として用いられる。
I/Oコントローラ9は、CPU10の制御の下に、上述した各デバイス(LCDコントローラ6、キースキャナ7およびADC8)の入出力を制御してデータ授受する。ROM11は、例えば不揮発性メモリとして知られるフラッシュ・メモリから構成され、図2(a)に図示するプログラムデータエリアPDA、波形データエリアWDAおよびDSPデータエリアDDAを備える。
ROM11のプログラムデータエリアPDAには、CPU10で実行される各種制御プログラム及びそれに付随する制御データが格納される。なお、本実施形態では、後述のDSP16が残響効果を付加するリバーブレータとして機能する場合、CPU10がリバーブ・パラメータRPに従ってDSP16(リバーブレータ)の残響特性を設定する。この為、制御データとして扱われるリバーブ・パラメータRPが、プログラムデータエリアPDAに格納されるようになっている。
リバーブ・パラメータRPは、「スモールルーム」や「メディアムルーム」など8種類の異なる音場の残響特性(残響音の遅延時間や残響時間)を設定する。具体的には、図2(b)に図示する通り、8種類のリバーブ・タイプ別のリバーブ・パラメータRPから構成され、これらの何れかをリバーブタイプ切替スイッチ操作で選択する。
一つのリバーブ・タイプに対応するリバーブ・パラメータRPは、APF部パラメータ、CF部(L)パラメータ、CF部(R)パラメータ、LPF部(L)パラメータ、LPF部(R)パラメータ、HPF部パラメータおよび出力レベルから構成される。これらパラメータは、DSP16において実行されるマイクロプログラムで具現するリバーブレータ(後述する)の各部に供する係数(ゲイン)や遅延時間であり、その詳細については追って述べる。
ROM11のプログラムデータエリアPDAに格納される各種制御プログラムや制御データ(リバーブ・パラメータRP含む)は、CPU10が起動時に実行する初期化処理(後述する)において、フラッシュメモリ・コントローラ12を介して当該ROM11のプログラムデータエリアPDAからCPU用RAM13に転送する。
ROM11の波形データエリアWDAには、各種音色の波形データが格納される。この波形データは、CPU10が起動時に実行する初期化処理(後述する)において、フラッシュメモリ・コントローラ12を介して当該波形データエリアWDAから読み出した後、波形メモリ14に転送する。
ROM11のDSPデータエリアWDAには、DSP16で実行可能な各種マイクロプログラムおよび対応するパラメータデータ等が格納される。これら各種マイクロプログラムおよびパラメータデータ等の内、DSP16で実行するエフェクト種のマイクロプログラムおおよびパラメータデータが、CPU10の制御の下にフラッシュメモリ・コントローラ12を介して読み出される。当該DSPデータエリアWDAから読み出されたマイクロプログラムは、CPU10の制御の下に、DSP16に書き込まれる。
波形メモリ14には、前述したROM11の波形データエリアWDA(図2(a)参照)からCPU10が読み出す各種音色の波形データが格納される。音源部15は、公知の波形メモリ読み出し方式で構成され、複数の発音チャンネルを備える。音源部15では、波形メモリ14に格納される各種音色の波形データの内、CPU10が指定する音色の波形データを用いて楽音データを発生する。
すなわち、音源部15では、ノートオンに応じて空き状態の発音チャンネルをアサインし、アサインした発音チャンネルにおいて、CPU10が指定する音色の波形データを、発音ピッチ(押鍵された鍵の鍵番号で指定される音高)に対応した位相速度で波形メモリ14から読み出して楽音データを形成し、形成した楽音データをノートオフで停止(消音)する。
波形演算処理専用のプロセッサであるDSP16は、音源部15が発生する楽音データに所定のエフェクト(音響効果)を付加する。DSP16が付加するエフェクト(音響効果)は、DSP用RAM17から読み出すマイクロプログラムおよび制御データで決まる。本実施形態では、音源部15にて生成される楽音データに対し、DSP16が残響効果を付加するリバーブレータとして機能する。DSP16が具現するリバーブレータの構成については追って述べる。
DA変換器(DAC)18は、DSP16で所定の効果が付加された楽音データを、アナログ信号形式の楽音信号にDA変換して次段に出力する。アンプ19は、DA変換器18から出力される楽音信号から不要ノイズを除去した後、所定レベルに信号増幅する。スピーカ20は、アンプ19で所定レベルに増幅された楽音信号を楽音として放音する。
B.リバーブレータの構成
図3は、DSP16で実行されるマイクロプログラムにより具現されるリバーブレータの機能的構成を示すブロック図である。この図に示すリバーブレータは、シュレーダー型と呼ばれる残響アルゴリズムに基づき、音源部15から入力される楽音信号Input(楽音データ)に残響音を付加した左チャンネル成分のステレオ出力OUT(L)と、右チャンネル成分のステレオ出力OUT(R)とを出力する。
次に、図3を参照してリバーブレータの構成について説明する。音源部15が発生する楽音信号Input(楽音データ)は、乗算器161に入力される一方、後段の加算器170、171にそれぞれ入力される。乗算器161は、楽音信号Inputを所定レベルに増幅してハイパスフィルタ(HPF)部162に供給する。ハイパスフィルタ(HPF)部162は、乗算器161の出力から不要な低周波成分をカットする。
ハイパスフィルタ(HPF)部162は、図4(a)に図示するように、例えば1次巡回型で構成される場合、入力信号にゲイン(係数)1−bを乗算して出力する乗算器162a、乗算器162aの出力から1サンプル遅延出力を減算して出力する減算器162b、減算器162bの出力を1サンプル遅延出力する遅延素子162cおよび当該遅延素子162cの出力にゲイン(係数)bを乗算して1サンプル遅延出力のレベルを制御する乗算器162dから構成される。なお、乗算器162dに付与するゲイン(係数)bは、リバーブ・タイプの切り替えに応じてCPU10が実行する後述の各種増幅系切り替え処理(図12参照)において、前述のリバーブ・パラメータRP(図(b)参照)から読み出すHPF部パラメータである。
オールパスフィルタ(APF)部163は、残響音の初期分散過程をシミュレートする回路要素として機能する。このオールパスフィルタ(APF)部163の構成については追って述べる。オールパスフィルタ(APF)部163の出力は、コムフィルタ(CF)部(L)164およびコムフィルタ(CF)部(L)165により左右チャンネルのステレオ信号形式に変換され、この左右チャンネルで残響音のランダムな反射や分散過程をシミュレートする回路要素として機能する。コムフィルタ(CF)部(L)164およびコムフィルタ(CF)部(L)165の構成として、コムフィルタ(CF)部(L)164を一例に挙げて追って説明する。
ローパスフィルタ(LPF)部(L)166およびローパスフィルタ(LPF)部(R)167は、コムフィルタ(CF)部(L)164の左チャンネル出力およびコムフィルタ(CF)部(R)165の右チャンネル出力について各々の残響音の音質を調整する。
ローパスフィルタ(LPF)部(L)166は、図4(b)に図示するように、例えば1次巡回型で構成される場合、入力信号にゲイン(係数)1−aを乗算して出力する乗算器166a、乗算器166aの出力に1サンプル遅延出力を加算して出力する加算器166b、加算器166bの出力を1サンプル遅延出力する遅延素子166cおよび当該遅延素子166cの出力にゲイン(係数)aを乗算して1サンプル遅延出力のレベルを制御する乗算器166dから構成される。
なお、この乗算器166dに付与するゲイン(係数)aは、前述したリバーブ・パラメータ(図2(b)参照)中のLPF部パラメータである。CPU10がゲイン(係数)aを補間して目標値まで滑らかに値を変化させる。こうした内挿補間は、後述する各種増幅系切り替え処理(図12参照)にてCPU10が実行する。
乗算器168は、ローパスフィルタ(LPF)部(L)166で音質調整された左チャンネルの残響音のレベルを調整して定位制御する。乗算器169も同様に、ローパスフィルタ(LPF)部(R)167で音質調整された右チャンネルの残響音のレベルを調整して定位制御する。なお、左右チャンネルをレベル調整して定位制御する乗算器168、169には、出力レベルOtlvlが付与される。出力レベルOtlvlは、リバーブ・タイプの切り替えに応じてCPU10が実行する後述の各種増幅系切り替え処理(図12参照)において、前述のリバーブ・パラメータRP(図(b)参照)から読み出すパラメータである。
加算器170は、原音(音源部15が発生する楽音信号Input)に対し、定位制御された左チャンネルの残響音を加算して左チャンネル成分のステレオ出力OUT(L)を発生する。加算器171は、原音(音源部15が発生する楽音信号Input)に対し、定位制御された右チャンネルの残響音を加算して右チャンネル成分のステレオ出力OUT(R)を発生する。
なお、上記構成によるリバーブレータにおいて、ハイパスフィルタ(HPF)部162/ローパスフィルタ(LPF)部(L)166・ローパスフィルタ(LPF)部(R)167のような信号の増幅を目的とするフィルタを増幅系フィルタと称し、このような増幅系フィルタのうち、循環部と遅延部を備えているが、信号の遅延を目的としたものではなく、遅延時間が極短く固定的(例えば1サンプル時間)であるフィルタを1次巡回型フィルタと称す。
また、オールパスフィルタ(APF)部163/コムフィルタ(CF)部(L)164・コムフィルタ(CF)部(L)165のように、信号の遅延を目的として、遅延時間が長く可変であるフィルタを遅延巡回フィルタと称する。
C.オールパスフィルタ(APF)部163の構成
次に、図5を参照して残響音の初期分散過程をシミュレートする回路要素として機能するオールパスフィルタ(APF)部163の構成について説明する。図5に図示するように、オールパスフィルタ(APF)部163は、オールパスフィルタブロック(後述する)を5段直列接続して構成される。全てのオールパスフィルタブロックは同一の構成なので、5段直列接続されたオールパスフィルタブロックの内、初段のオールパスフィルタブロックに着目してその構成の説明を進める。
初段のオールパスフィルタブロックは、オールパスフィルタAPF1と、バイパス・クロスフェード部とを備える。オールパスフィルタAPF1は、入力信号を減衰させながら一定周期(遅延時間T1)で繰り返し出力する公知の1次巡回型フィルタであり、入力信号に遅延入力を加算する加算器40a、加算器40aの出力にゲイン(係数)−g1を乗算して減衰出力する減衰器41a、加算器40aの出力を遅延出力(遅延時間T1)する遅延素子42a、遅延素子42aの遅延出力に減衰器41aの減衰出力を加算する加算器43aおよび遅延素子42aの遅延出力にゲイン(係数)+g1を乗算して出力する乗算器44aとを有する。
なお、以下に述べるクロスフェードとは、複数のフィルタが直列または並列に接続されている状態で、いずれかのフィルタによる影響を徐々に少なくしていく(フェードアウトする)とともに、他のフィルタによる影響を徐々に大きくしていく(フェードインする)処理のことを言う。複数のフィルタが直列に接続されている状態でクロスフェードを行なうには、バイパス制御により個々のフィルタによる影響を変化させる。
バイパス・クロスフェード部は、上記の複数のフィルタが直列に接続されている状態でクロスフェードを行なうための回路であり、入力信号にゲイン(係数)i1を乗算して上記オールパスフィルタAPF1の加算器40aに供給する乗算器30a、入力信号にゲイン(係数)d1を乗算したダイレクト入力(上記オールパスフィルタAPF1を経ない信号)を出力する乗算器31a、上記オールパスフィルタAPF1の加算器43aが出力するオールパス出力にゲイン(係数)o1を乗算する乗算器32a、乗算器31aが出力するダイレクト入力と乗算器32aが出力するオールパス出力とを加算して次段のオールパスフィルタブロックに出力する加算器33aとから構成される。
上記構成によるバイパス・クロスフェード部において、オールパスフィルタAPF1に入力信号を供給しないバイパス状態に設定する場合には、ダイレクト入力を出力する乗算器31aのゲイン(係数)d1を「1」、乗算器30aのゲイン(係数)i1および乗算器32aのゲイン(係数)o1を「0」にそれぞれセットする。また、オールパスフィルタAPF1のフィルタ出力に設定する場合には、乗算器30aのゲイン(係数)i1を「1」、乗算器31aのゲイン(係数)d1を「0」、乗算器32aのゲイン(係数)o1を「1」にそれぞれセットする。
前述した通り、オールパスフィルタブロックは、全て同一の構成である。すなわち、2段目のオールパスフィルタブロックを構成するオールパスフィルタAPF2は、加算器40b、減衰器41b、遅延素子42b、加算器43bおよび乗算器44bから構成される。また、2段目のオールパスフィルタブロックを構成するバイパス・クロスフェード部は、乗算器30b、乗算器31b、乗算器32bおよび加算器33bから構成される。
さらに、3段目のオールパスフィルタブロックは、構成要素40c、41c、42c、43c、44cからなるオールパスフィルタAPF3と、構成要素30c、31c、32c、33cからなるバイパス・クロスフェード部とを備える。4段目のオールパスフィルタブロックは、構成要素40d、41d、42d、43d、44dからなるオールパスフィルタAPF4と、構成要素30d、31d、32d、33dからなるバイパス・クロスフェード部とを備える。5段目のオールパスフィルタブロックは、構成要素40e、41e、42e、43e、44eからなるオールパスフィルタAPF5と、構成要素30e、31e、32e、33eからなるバイパス・クロスフェード部とを備える。
オールパスフィルタ(APF)部163では、5段直列接続されるオールパスフィルタブロックの内、通常4基のオールパスフィルタブロックを残響音の分散過程をシミュレートする回路要素として機能させ、残り1基のオールパスフィルタブロックを予備系統とする。リバーブ・タイプの切り替えに際して遅延時間変更が必要になると、CPU10がオールパスフィルタ切替処理(後述する)が実行する。
追って詳述するが、オールパスフィルタ切替処理では、5つのオールパスフィルタの内、モジュロ演算式(後述する)を用い、切替えステージ1〜4毎に「フィルタ出力からバイパス状態」に遷移させるM番目のオールパスフィルタAPF[M]と、「バイパス状態からフィルタ出力」に遷移させるN番目のオールパスフィルタAPF[N]とをアサインする。
そして、アサインされたオールパスフィルタAPF[M]およびAPF[N]に基づき、リバーブ・パラメータRP(図2(b)参照)から読み出したオールパスフィルタAPF[N]のパラメータ(遅延時間T,係数g)を、当該オールパスフィルタAPF「N」にセットしてパラメータ更新を行い、遅延時間Tに相当する過渡期間経過後に、エンベロープ乗算によるクロスフェードによって、オールパスフィルタAPF[M]をバイパス状態に遷移させ、オールパスフィルタAPF「N」をフィルタ出力に遷移させる切替処理を切替えステージ1〜4について行う。
D.コムフィルタ(CF)部(L)164の構成
次に、図6を参照して、残響音のランダムな反射や分散過程をシミュレートする回路要素として機能するコムフィルタ(CF)部(L)164の構成について説明する。なお、コムフィルタ(CF)部(L)165は、コムフィルタ(CF)部(L)164と同一の構成なので、その説明を省略する。
図6に図示するように、コムフィルタ(CF)部(L)164は、5段並列接続されたコムフィルタブロックCF1〜CF5と、これらコムフィルタブロックCF1〜CF5からの各出力を加算して残響音を発生する混合器54とを備える。並列接続された初段目のコムフィルタブロックCF1は、コムフィルタCF1と乗算器53aとから構成される。
コムフィルタCF1は、入力信号を減衰させながら一定周期(遅延時間)で繰り返し出力する公知の1次巡回型フィルタであり、入力信号に遅延入力を加算する加算器50a、加算器50aの出力を遅延出力(遅延時間T1)する遅延素子51a、遅延素子51aの出力にゲイン(係数)g1を乗算して出力する乗算器52aを備える。乗算器53aは、コムフィルタCF1の出力にゲイン(係数)c1を乗算して後段の混合器54に供給する。この混合器54は、複数のフィルタが並列に接続されている状態でクロスフェードを行なうための回路として機能する。
なお、2段目のコムフィルタブロックCF2は、加算器50b、遅延素子51bおよび乗算器52bから成るコムフィルタCF2と、このコムフィルタCF2の出力にゲイン(係数)c2を乗算する乗算器53bとを有する。同様に、3段目のコムフィルタブロックCF3は、コムフィルタCF(加算器50c、遅延素子51cおよび乗算器52c)とコムフィルタCFの出力にゲイン(係数)c3を乗算する乗算器53cとを有する。
また、4段目のコムフィルタブロックCF4は、コムフィルタCF4(加算器50d、遅延素子51dおよび乗算器52d)とコムフィルタCF4の出力にゲイン(係数)c4を乗算する乗算器53dから構成される。さらに、5段目のコムフィルタブロックCF5は、コムフィルタCF5(加算器50e、遅延素子51eおよび乗算器52e)とコムフィルタCF5の出力にゲイン(係数)c5を乗算する乗算器53eから構成される。
コムフィルタ(CF)部(L)164では、5段並列接続されたコムフィルタブロックCF1〜CF5の内、通常4基のコムフィルタブロックを、CF部(L)パラメータ(図2(b)参照)に従って左チャンネル残響音の反射や分散過程をシミュレートする回路要素として機能させ、残り1基のコムフィルタブロックを予備系統とする。これは、コムフィルタ(CF)部(R)165においても同様の構成である。
リバーブ・タイプの切り替えに応じて、CF部(L)/CF部(R)パラメータ(図2(b)参照)の変更が必要になると、CPU10がコムフィルタ切替処理(後述する)を実行して、コムフィルタ(CF)部(L)164およびコムフィルタ(CF)部(R)165の双方においてパラメータ更新およびコムフィルタブロックの切替えが行われる。
その詳細については追って述べるが、概略的に説明すると、5段並列接続されたコムフィルタの内、モジュロ演算式(後述する)を用いて「フィルタ出力からバイパス状態」に遷移させるO番目のコムフィルタブロックCF[O]と、「バイパス状態からフィルタ出力」に遷移させるP番目のコムフィルタブロックCF[P]とをアサインする。
そして、アサインされたコムフィルタブロックCF[O]およびCF[P]に基づき、リバーブ・パラメータRP(図2(b)参照)からパラメータ(遅延時間T,係数g)を、当該コムフィルタブロックACF[P]にセットしてパラメータ更新を行い、遅延時間Tに相当する過渡期間経過後に、エンベロープ乗算によるクロスフェードによって、コムフィルタブロックCF[O]をバイパス状態に遷移させ、コムフィルタブロックCF[P]をフィルタ出力に遷移させる切替処理を切替えステージ1〜4について行う。
E.動作
次に、図7〜図12を参照して、上記構成による電子鍵盤楽器100のCPU10が実行するメインルーチン、当該メインルーチンからコールされるリバーブ切替処理、リバーブ切替処理を構成するオールパスフィルタ切替処理(オールパスフィルタアサイン処理、オールパスフィルタ遅延時間変更処理)、コムフィルタ切替処理(コムフィルタアサイン処理、コムフィルタ遅延時間変更処理)および各種増幅系切替処理の各動作を説明する。なお、以下に述べる動作の説明において、特段のことわりが無い限り動作の主体はCPU10である。
1.メインルーチンの動作
図7(a)は、CPU10が実行するメインルーチンの動作を示すフローチャートである。電子鍵盤楽器100がパワーオンされると、CPU10はメインルーチンを実行し、図7(a)に図示するステップSA1に処理を進め、楽器各部をイニシャライズする初期化処理を行う。この初期化処理では、例えばCPU10がROM11のプログラムデータエリアPDAから各種制御プログラムや制御データ(リバーブ・パラメータRP含む)を読み出してCPU用RAM13に転送したり、ROM11の波形データエリアWDAから読み出す所定音色の波形データを波形メモリ14に転送したりする他、ROM11のDSPデータエリアWDAから読み出す所定のマイクロプログラムやパラメータデータ等をDSP用RAM17に書き込む。
次に、CPU10はステップSA2に処理を進め、パネルスイッチ2においてユーザ操作で発生した種類のスイッチイベントに対応したスイッチ処理を実行する。例えば、ユーザが残響特性を選択するリバーブタイプ切替スイッチを操作した場合には、CPU10はリバーブ・タイプ変更要求を発生すると共に、そのスイッチ操作で指定される残響特性を示すリバーブ・パラメータRPをCPU用RAM13から読み出して表示パネル3に画面表示するスイッチ処理を実行する。
そして、ステップSA3に進むと、CPU10は鍵盤1の各鍵を走査するキースキャナー7の走査結果に基づいて押鍵操作を検出した場合には、発音すべき音高を表すノートナンバおよびベロシティ等を含むノートオンイベントを発生し、一方、離鍵操作を検出した場合には消音すべき音高を表すノートオフイベントを発生する押離鍵検出処理を実行する。
続いて、ステップSA4では、CPU10がAD変換器8の出力に基づいてホイール操作検出処理を実行する。このホイール操作検出処理では、ユーザ(演奏者)によるベンダー・ホイール4の回動操作に応じたベンダー出力を検出した場合には当該ベンダー出力に基づくピッチベンドを音源部15に指示し、一方、モジュレーション・ホイール5の回動操作に応じたモジュレーション出力を検出した場合には当該モジュレーション出力に基づく変調効果の深さ(デプス)を変調効果を付加中のDSP16に指示する。
次いで、ステップSA5では、DSP16が前述したリバーブレータとして機能している場合に、ユーザ(演奏者)がリバーブタイプ切替スイッチを操作してリバーブ・タイプ変更要求を発生すると、リバーブ切替処理の実行を開始する。リバーブ切替処理の詳細については追って述べる。なお、DSP16がリバーブレータとして機能しておらず、かつリバーブ・タイプ変更要求も発生しなければ、ステップSA5のリバーブ切替処理を実行せず、次にステップSA6に進む。
次に、ステップSA6に進むと、CPU10は上記ステップSA3において発生したノートオンイベントを音源部15に送付して発音を指示したり、ノートオフイベントを音源部15に送付して消音を指示する音源処理を実行する。なお、音源部15では、こうしてCPU10から供給されるノートオンイベントに基づき楽音データを発生し、一方、ノートオフイベントに基づき楽音データを停止する。
なお、ステップSA5のリバーブ切換処理は、実際には、ステップSA6の音源処理(およびステップSA2〜SA4、SA7の各処理)とは非同期に並行して繰り返し実行される処理であり、音源処理により指定された楽音の発音が継続している最中であっても、リバーブの切替が有効である。つまり、1つの楽音の発音が継続している最中にリバーブが切り替えられた場合には、この楽音の発音が継続している期間内でフィルタ効果が聴感上の不自然さ無く、徐々に切り替えることが可能である。
そして、ステップSA7では、DSP16が前述したリバーブレータを除く、各種エフェクトを付加する機能を実行可能な場合に、音源部15が発生する楽音データに対してリバーブやディレイ、エコー、コーラス等の各種効果を付加するその他の効果処理を実行する。この後、CPU10は上述のステップSA2に処理を戻し、以後、電子鍵盤楽器100がパワーオフされる迄、上記ステップSA2〜SA7の処理を繰り返す。
2.リバーブ切替処理の動作
次に、図7(b)を参照して、CPU10が実行するリバーブ切替処理の動作を説明する。上述したメインルーチン(図7(a)参照)のステップSA5で示される(実際には非同期に並行して繰り返し実行される)リバーブ切替処理が実行されると、CPU10は図7(b)に図示する本処理を実行してステップSB1に処理を進める。ステップSB1では、CPU10がリバーブ変更要求の有無、すなわちユーザ(演奏者)がリバーブタイプ切替スイッチを操作したか否かを判断する。
前述したメインルーチンのステップSA2において、ユーザ(演奏者)がリバーブタイプ切替スイッチを操作せず、リバーブ・タイプ変更要求が発生しない場合には、ステップSB1の判断結果は「NO」になり、リバーブ切替処理を終える。
これに対し、前述したメインルーチンのステップSA2において、ユーザ(演奏者)が残響特性を選択するリバーブタイプ切替スイッチを操作してリバーブ・タイプ変更要求が発生すると、上記ステップSB1の判断結果は「YES」になり、CPU10は次のステップSB2を介してオールパスフィルタ切替処理を実行する。
なお、リバーブ・タイプ変更要求が発生すると、その時点からの遅延時間がタイマにより計測され、この計測されるタイマ値に基づいて、逐次ステージの進行を判断する。各ステージにおいて、ステップSB2、SB3、SB4の処理は並行して同時に実行される。
(1)オールパスフィルタ切替処理の動作
次に、図8を参照してオールパスフィルタ切替処理の動作を説明する。図7(b)に図示するステップSB2を介してオールパスフィルタ切替処理が実行されると、CPU10は図8(a)に図示するステップSC1に処理を進め、オールパスフィルタアサイン処理を実行する。
a.オールパスフィルタアサイン処理の動作
ところで、オールパスフィルタ(APF)部163は、図5に図示した通り、5段直列接続されるオールパスフィルタブロックの内、通常4基のオールパスフィルタブロックを残響音の分散過程をシミュレートする回路要素として機能させ、残り1基のオールパスフィルタブロックを予備系統としている。
図8(a)に図示するステップSC1のオールパスフィルタアサイン処理では、CPU10が5段直列接続されるオールパスフィルタブロックの中から「フィルタ出力からバイパス状態」に遷移させるオールパスフィルタブロックと、「バイパス状態からフィルタ出力」に遷移させるオールパスフィルタブロックとを、ステージの進行に応じてアサインする。
具体的には、「フィルタ出力からバイパス状態」に遷移させるオールパスフィルタの番号を「N」、「バイパス状態からフィルタ出力」に遷移させるオールパスフィルタの番号を「M」とした場合、両者の関係は次式(1)のモジュロ演算(剰余演算)で表現出来る。
N=mod(M+4,5) …(1)
なお、番号N、Mを図8(b)に図示する動作例中のオールパスフィルタブロックのAPF番号(APF1〜APF5)に対応させるには、それぞれ「+1」すればよい。つまり、「N」、「M」は、ステージの進行に合わせて、フィルタの個数の範囲内で循環的に変化していく。
例えば図8(b)に図示する一例において、初段から4段までの各オールパスフィルタブロックAPF1〜APF4を機能させ、5段目のオールパスフィルタブロックAPF5をバイパス状態(未使用)とした状況においてリバーブ・タイプの切り替えが発生したとする。
そうすると、最初の切り替えステージ1において「フィルタ出力からバイパス状態」に遷移させるオールパスフィルタブロックの番号Mを「0:(APF1)」にすると、上記(1)式に基づき「バイパス状態からフィルタ出力」に遷移させるオールパスフィルタブロックの番号Nは「4:(APF5)」となる。
そして、図8(b)に図示する動作例に対応してオールパスフィルタアサイン処理を実行すると、以下に示すように、切り替えステージ1〜4にそれぞれ対応するアサイン結果(M,N)が上記(1)式に基づき取得され、その結果はCPU用RAM13のワークエリアWAに一時記憶される。
切り替えステージ1:APF1(M=0) → APF5(N=4)
切り替えステージ2:APF2(M=1) → APF1(N=0)
切り替えステージ3:APF3(M=2) → APF2(N=1)
切り替えステージ4:APF4(M=3) → APF3(N=2)
b.オールパスフィルタ遅延時間変更処理
こうして、ステップSC1のオールパスフィルタアサイン処理が完了すると、CPU10は次のステップSC2(図8(a)参照)を介してオールパスフィルタ遅延時間変更処理を実行する。オールパスフィルタ遅延時間変更処理が実行されると、CPU10は図9に図示するステップSD1以降の処理を、切り替えステージ1〜4毎に行う。
<切り替えステージ1の動作>
ステップSD1では、CPU用RAM13に格納されるリバーブ・パラメータRPからバイパス状態のオールパスフィルタブロックAPF5(N=4)のパラメータ(遅延時間T5,係数g5)を読み出す。そして、オールパスフィルタAPF5の遅延素子42e(図5参照)に遅延時間T5をセットすると共に、乗算器41eにゲイン(係数)−g5、乗算器44eにゲイン(係数)+g5をセットする。
この際、オールパスフィルタブロックAPF5(N=4)の乗算器30eのゲイン(係数)i5および乗算器32eのゲイン(係数)o5は「0」なので、次段に遅延変化を与えることなくオールパスフィルタAPF5のパラメータ(遅延時間T5,係数g5)を更新し得る。そして、パラメータ(遅延時間T5,係数g5)を更新し終えると、当該オールパスフィルタブロックAPF5(N=4)の乗算器30eのゲイン(係数)i5に「1」をセットする。
続いて、ステップSD2では、上記遅延素子42eにセットした遅延時間T5に相当する過渡期間が経過するまで待機する。過渡期間が経過すると、ステップSD2の判断結果は「YES」になり、CPU10はステップSD3に処理を進める。ステップSD3では、エンベロープ乗算によるクロスフェードによって、オールパスフィルタブロックAPF1(M=0)の乗算器31aのゲイン(係数)d1を「1」、乗算器30aのゲイン(係数)i1を「0」、乗算器32aのゲイン(係数)o1を「0」にセットしながら、オールパスフィルタブロックAPF5(N=4)の乗算器31eのゲイン(係数)d5を「0」、乗算器32eのゲイン(係数)o5を「1」にセットする。これにより、「オールパスフィルタブロックAPF1(M=0)」をバイパス状態に遷移させ、「オールパスフィルタブロックAPF5(N=4)」をフィルタ出力に遷移させる。
このクロスフェードは、ステージの進行を判断するタイマ値に基づいて行なわれ、ステージが切り替わる時間内にクロスフェードが完了するように、徐々に設定値を変化させていく(なお、1つのクロスフェードが完了するまでの時間を、複数のステージに跨るようにすることも可能である)。
そして、ステップSD4に進むと、パラメータ書き換え終了したか否か、すなわち上述した全ての切り替えステージ1〜4について処理し終えたかどうかを判断する。全ての切り替えステージ1〜4について処理し終えていなければ、判断結果は「NO」になり、上述のステップSD1に処理を戻す。以後、全ての切り替えステージ1〜4について処理し終える迄、上記ステップSD1〜SD4を繰り返す。
なお、次の切り替えステージに進む場合には、「フィルタ出力からバイパス状態」に遷移させるオールパスフィルタブロックの番号Mをインクリメントして歩進させてメモリ保存する。また、クロスフェードによりバイパス状態に遷移させたオールパスフィルタブロックAPF[M]では、乗算器30のゲイン(係数)imを「0」にセットしておく。
<切り替えステージ2の動作>
切り替えステージ2になると、CPU10はリバーブ・パラメータRPからバイパス状態のオールパスフィルタブロックAPF1(N=0)のパラメータ(遅延時間T1,係数g1)を読み出す。そして、オールパスフィルタAPF1の遅延素子42a(図5参照)に遅延時間T1をセットすると共に、乗算器41aにゲイン(係数)−g1、乗算器44aにゲイン(係数)+g1をセットする。
この際、オールパスフィルタブロックAPF1(N=0)の乗算器30aのゲイン(係数)i1および乗算器32aのゲイン(係数)o1は「0」なので、次段に遅延変化を与えることなくオールパスフィルタAPF1のパラメータ(遅延時間T1,係数g1)を更新し得る。そして、パラメータを更新し終えると、当該オールパスフィルタブロックAPF1(N=0)の乗算器30aのゲイン(係数)i1に「1」をセットした後、上記遅延時間T1に相当する過渡期間が経過するまで待機する。
過渡期間が経過すると、エンベロープ乗算によるクロスフェードによって、オールパスフィルタブロックAPF2(M=1)の乗算器31bのゲイン(係数)d2を「1」、乗算器30bのゲイン(係数)i2を「0」、乗算器32bのゲイン(係数)o2を「0」にセットしながら、オールパスフィルタブロックAPF1(N=0)の乗算器31aのゲイン(係数)d1を「0」、乗算器32aのゲイン(係数)o1を「1」にセットする。これにより、「オールパスフィルタブロックAPF2(M=1)」をバイパス状態に遷移させ、「オールパスフィルタブロックAPF1(N=0)」をフィルタ出力に遷移させる。
<切り替えステージ3の動作>
切り替えステージ3になると、CPU10はリバーブ・パラメータRPからバイパス状態のオールパスフィルタブロックAPF2(N=1)のパラメータ(遅延時間T2,係数g2)を読み出して当該オールパスフィルタAPF2の遅延素子42b(図5参照)に遅延時間T2をセットすると共に、乗算器41bにゲイン(係数)−g2、乗算器44bにゲイン(係数)+g2をセットする。この時、オールパスフィルタブロックAPF2(N=1)の乗算器30bのゲイン(係数)i2および乗算器32bのゲイン(係数)o2は「0」なので、次段に遅延変化を与えずにパラメータを更新し得る。
パラメータを更新し終えると、当該オールパスフィルタブロックAPF2(N=1)の乗算器30bのゲイン(係数)i2に「1」をセットした後、上記遅延時間T2に相当する過渡期間が経過するまで待機する。過渡期間経過すると、エンベロープ乗算によるクロスフェードによって、オールパスフィルタブロックAPF3(M=2)の乗算器31cのゲイン(係数)d3を「1」、乗算器30cのゲイン(係数)i3を「0」、乗算器32cのゲイン(係数)o3を「0」にセットしながら、オールパスフィルタブロックAPF2(N=1)の乗算器31bのゲイン(係数)d2を「0」、乗算器32bのゲイン(係数)o2を「1」にセットする。これにより、「オールパスフィルタブロックAPF3(M=2)」をバイパス状態に遷移させ、「オールパスフィルタブロックAPF2(N=1)」をフィルタ出力に遷移させる。
<切り替えステージ4の動作>
切り替えステージ4になると、この場合、CPU10はリバーブ・パラメータRPからバイパス状態のオールパスフィルタブロックAPF3(N=2)のパラメータ(遅延時間T3,係数g3)を読み出して当該オールパスフィルタAPF3の遅延素子42b(図5参照)に遅延時間T3をセットすると共に、乗算器41cにゲイン(係数)−g3、乗算器44cにゲイン(係数)+g3をセットする。この時、オールパスフィルタブロックAPF3(N=2)の乗算器30cのゲイン(係数)i3および乗算器32cのゲイン(係数)o3は「0」なので、次段に遅延変化を与えずにパラメータを更新し得る。
パラメータを更新し終えると、当該オールパスフィルタブロックAPF3(N=2)の乗算器30cのゲイン(係数)i3に「1」をセットした後、上記遅延時間T3に相当する過渡期間が経過するまで待機する。過渡期間経過すると、エンベロープ乗算によるクロスフェードによって、オールパスフィルタブロックAPF4(M=3)の乗算器31dのゲイン(係数)d4を「1」、乗算器30dのゲイン(係数)i4を「0」、乗算器32dのゲイン(係数)o4を「0」にセットしながら、オールパスフィルタブロックAPF3(N=2)の乗算器31cのゲイン(係数)d3を「0」、乗算器32cのゲイン(係数)o3を「1」にセットする。これにより、「オールパスフィルタブロックAPF4(M=3)」をバイパス状態に遷移させ、「オールパスフィルタブロックAPF3(N=2)」をフィルタ出力に遷移させる。
そして、全ての切り替えステージ1〜4について処理し終えると、ステップSD4の判断結果が「YES」になり、本処理を終えた後、次のステップSB3に進み、コムフィルタ切替処理を実行する。
(3)コムフィルタ切替処理の動作
次に、図10を参照してコムフィルタ切替処理の動作を説明する。図7(b)に図示するステップSB3を介してコムフィルタ切替処理が実行されると、CPU10は図10(a)に図示するステップSE1に処理を進め、コムフィルタアサイン処理を実行する。
なお、コムフィルタアサイン処理は、左チャンネルで残響音のランダムな反射や分散過程をシミュレートするコムフィルタ(CF)部(L)164と、右チャンネルで残響音のランダムな反射や分散過程をシミュレートコムフィルタ(CF)部(L)165との双方で実行されるが、以下では説明の簡略化を図る為、コムフィルタ(CF)部(L)164にて実行されるコムフィルタ切替処理について述べる。
a.コムフィルタアサイン処理の動作
コムフィルタアサイン処理では、5段並列接続されるコムフィルタブロックの中から「フィルタ出力からバイパス状態」に遷移させるコムフィルタブロックと、「バイパス状態からフィルタ出力」に遷移させるコムフィルタブロックとを、ステージの進行に応じてアサインする。
具体的には、前述したオールパスフィルタアサイン処理(図8(a)参照)と同様に、「フィルタ出力からバイパス状態」に遷移させるコムフィルタCFの番号を「O」、「バイパス状態からフィルタ出力」に遷移させるコムフィルタの番号を「P」とした場合、両者の関係は前述した(1)式のモジュロ演算(O=mod(P+4,5))で表現出来る。なお、番号[O]、[P]を図10(b)に図示する動作例中のコムフィルタブロックの番号CF1〜CF5に対応させるには、それぞれ「+1」すればよい。つまり、「O」、「P」は、ステージの進行に合わせて、フィルタの個数の範囲内で循環的に変化していく。
例えば図10(b)に図示する一例において、並列接続される初段から4段までの各コムフィルタブロックCF1〜CF4を機能させ、5段目のコムフィルタブロックCF5をバイパス状態(未使用)とした状況において、リバーブ・タイプの切り替えが発生したとする。
そうすると、最初の切り替えステージ1において「フィルタ出力からバイパス状態」に遷移させるコムフィルタブロックの番号Pを「0:(CF1)」にすると、上記(1)式に基づき「バイパス状態からフィルタ出力」に遷移させるコムフィルタブロックの番号Pは「4:(CF5)」となる。
そして、図10(b)に図示する動作例に対応してコムフィルタアサイン処理を実行すると、以下に示すように、切り替えステージ1〜4にそれぞれ対応するアサイン結果(O,P)が上記(1)式に基づき取得され、その結果はCPU用RAM13のワークエリアWAに一時記憶される。
切り替えステージ1:CF1(O=0) → CF5(P=4)
切り替えステージ2:CF2(O=1) → CF1(P=0)
切り替えステージ3:CF3(O=2) → CF2(P=1)
切り替えステージ4:CF4(O=3) → CF3(P=2)
b.コムフィルタ遅延時間変更処理
こうして、ステップSE1のコムフィルタアサイン処理が完了すると、CPU10は次のステップSE2(図10(a)参照)を介してコムフィルタ遅延時間変更処理を実行する。コムフィルタ遅延時間変更処理が実行されると、CPU10は図11に図示するステップSF1に処理を進める。以下、上記の切り替えステージ1〜4について行われる本処理の動作を説明する。
<切り替えステージ1の動作>
ステップSF1では、CPU用RAM13に格納されるリバーブ・パラメータRPからバイパス状態のコムフィルタブロックCF5(P=4)のパラメータ(遅延時間T5,係数g5)を読み出す。そして、CF5の遅延素子51e(図6参照)に遅延時間T5をセットすると共に、乗算器52eにゲイン(係数)+g5をセットする。この際、乗算器53eのゲイン(係数)c5は「0」なので、外部に遅延変化を与えることなくコムフィルタCF5のパラメータ(遅延時間T5,係数g5)を更新し得る。
次に、ステップSF2では、上記遅延素子51eにセットした遅延時間T5に相当する過渡期間が経過するまで待機する。過渡期間が経過すると、ステップSF2の判断結果は「YES」になり、CPU10はステップSF3に処理を進める。ステップSF3では、エンベロープ乗算によるクロスフェードによって、コムフィルタブロックCF1(O=0)の乗算器53aのゲイン(係数)c1を「0」、乗算器53aのゲイン(係数)g1を「0」にセットする一方、コムフィルタブロックCF5(P=4)の乗算器53eのゲイン(係数)c5を「1」にセットする。これにより、「コムフィルタブロックCF1(O=0)」をバイパス状態に遷移させ、「コムフィルタブロックCF5(P=4)」をフィルタ出力に遷移させる。
なお、コムフィルタCFのクロスフェードについても、オールパスフィルタAPFのクロスフェードと同様に、ステージの進行を判断するタイマ値に基づいて行なわれる。
そして、ステップSF4に進むと、CPU10はパラメータ書き換え終了したか否か、すなわち上述した全ての切り替えステージ1〜4について処理し終えたかどうかを判断する。全ての切り替えステージ1〜4について処理し終えていなければ、判断結果は「NO」になり、上述のステップSF1に処理を戻す。以後、全ての切り替えステージ1〜4について処理し終える迄、上記ステップSF1〜SF4を繰り返す。
なお、次の切り替えステージに進む場合には、「フィルタ出力からバイパス状態」に遷移させるコムフィルタブロックの番号Oをインクリメントして歩進させてメモリ保存する。また、クロスフェードによりバイパス状態に遷移させたコムフィルタブロックCF[O]では、乗算器53のゲイン(係数)ioを「0」にセットしておく。
<切り替えステージ2の動作>
切り替えステージ2になると、CPU10はリバーブ・パラメータRPからバイパス状態のコムフィルタブロックCF1(P=0)のパラメータ(遅延時間T1,係数g1)を読み出す。そして、コムフィルタCF1の遅延素子51aに遅延時間T1をセットすると共に、乗算器52aにゲイン(係数)+g1をセットする。
この際、コムフィルタブロックCF1(P=0)の乗算器53aのゲイン(係数)c1は「0」なので、外部に遅延変化を与えることなくコムフィルタCF1のパラメータ(遅延時間T1,係数g1)を更新し得る。そして、パラメータを更新し終えると、上記遅延時間T1に相当する過渡期間が経過するまで待機する。
過渡期間が経過すると、エンベロープ乗算によるクロスフェードによって、コムフィルタブロックCF2(O=1)の乗算器53bのゲイン(係数)c2を「0」、乗算器52bのゲイン(係数)g2を「0」にセットする一方、コムフィルタブロックCF1(P=0)の乗算器53aのゲイン(係数)c1を「1」にセットする。これにより、「コムフィルタブロックCF2(O=1)」をバイパス状態に遷移させ、「コムフィルタブロックCF1(P=0)」をフィルタ出力に遷移させる。
<切り替えステージ3の動作>
切り替えステージ3になると、CPU10はリバーブ・パラメータRPからバイパス状態のコムフィルタブロックCF2(P=1)のパラメータ(遅延時間T2,係数g2)を読み出す。そして、コムフィルタCF2の遅延素子51bに遅延時間T2をセットすると共に、乗算器52bにゲイン(係数)+g2をセットする。
この際、コムフィルタブロックCF2(P=1)の乗算器53bのゲイン(係数)c2は「0」なので、外部に遅延変化を与えることなくコムフィルタCF2のパラメータ(遅延時間T2,係数g2)を更新し得る。そして、パラメータを更新し終えると、上記遅延時間T2に相当する過渡期間が経過するまで待機する。
過渡期間が経過すると、エンベロープ乗算によるクロスフェードによって、コムフィルタブロックCF3(O=2)の乗算器53cのゲイン(係数)c3を「0」、乗算器52cのゲイン(係数)g3を「0」にセットする一方、コムフィルタブロックCF2(P=1)の乗算器53aのゲイン(係数)c1を「1」にセットする。これにより、「コムフィルタブロックCF3(O=2)」をバイパス状態に遷移させ、「コムフィルタブロックCF2(P=1)」をフィルタ出力に遷移させる。
<切り替えステージ4の動作>
切り替えステージ4になると、CPU10はリバーブ・パラメータRPからバイパス状態のコムフィルタブロックCF3(P=2)のパラメータ(遅延時間T3,係数g3)を読み出す。そして、コムフィルタCF3の遅延素子51cに遅延時間T3をセットすると共に、乗算器52cにゲイン(係数)+g3をセットする。
この際、コムフィルタブロックCF3(P=2)の乗算器53cのゲイン(係数)c3は「0」なので、外部に遅延変化を与えることなくコムフィルタCF3のパラメータ(遅延時間T3,係数g3)を更新し得る。そして、パラメータを更新し終えると、上記遅延時間T3に相当する過渡期間が経過するまで待機する。
過渡期間が経過すると、エンベロープ乗算によるクロスフェードによって、コムフィルタブロックCF4(O=3)の乗算器53dのゲイン(係数)c4を「0」、乗算器52dのゲイン(係数)g4を「0」にセットする一方、コムフィルタブロックCF3(P=2)の乗算器53bのゲイン(係数)c2を「1」にセットする。これにより、「コムフィルタブロックCF4(O=3)」をバイパス状態に遷移させ、「コムフィルタブロックCF3(P=2)」をフィルタ出力に遷移させる。そして、全ての切り替えステージ1〜4について処理し終えると、ステップSF4の判断結果が「YES」になり、本処理を終える。そうすると、CPU10は次のステップSB4に進み、各種増幅系切替処理を実行する。
(4)各種増幅系切替処理の動作
次に、図12を参照して各種増幅系切替処理の動作を説明する。図7(b)に図示するステップSB4を介して各種増幅系切替処理が実行されると、CPU10は図12に図示するステップSG1に処理を進め、ローパスフィルタ(LPF)部(L)変更処理を実行する。この増幅系切替処理における各種のパラメータの切り替えについても、コムフィルタCFやオールパスフィルタAPFのクロスフェードと同様に、ステージの進行を判断するタイマ値に基づいて、ステージが切り替わる時間内にパラメータの切り替えが完了するように、徐々に設定値を変化させていく。
ローパスフィルタ(LPF)部(L)変更処理では、リバーブ・タイプの切り替えに応じて、リバーブ・パラメータRP(図2(b)参照)からLPF部パラメータとなるゲイン(係数)aを読み出してローパスフィルタ(LPF)部(L)166(図4(b)参照)の乗算器166dに付与すると共に、ゲイン(係数)1−aを乗算器166aに付与する。
そして、乗算器166dに付与するゲイン(係数)aと、乗算器166aに付与するゲイン(係数)1−aとを補間して目標値まで滑らかに値を変化させる。これにより入力の変化に対して遅延出力を滑らかに追随させ、コムフィルタ(CF)部(L)164の左チャンネル出力の残響音の音質を調整する。
次に、ステップSG2では、ローパスフィルタ(LPF)部(R)変更処理を実行する。この処理は、リバーブ・タイプの切り替えに応じて、リバーブ・パラメータRP(図2(b)参照)からLPF部パラメータとなるゲイン(係数)aを読み出してローパスフィルタ(LPF)部(L)167の乗算器167dに付与すると共に、ゲイン(係数)1−aを乗算器167aに付与する。
そして、乗算器167dに付与するゲイン(係数)aと、乗算器167aに付与するゲイン(係数)1−aとを補間して目標値まで滑らかに値を変化させる。これにより入力の変化に対して遅延出力を滑らかに追随させ、コムフィルタ(CF)部(R)165の右チャンネル出力の残響音の音質を調整する。
続いて、ステップSG3に進むと、CPU10はハイパスフィルタ(HPF)部変更処理を実行する。この処理では、リバーブ・タイプの切り替えに応じて、リバーブ・パラメータRP(図2(b)参照)からHPF部パラメータとなるゲイン(係数)bを読み出してハイパスフィルタ(HPF)部162の乗算器162c(図4(a)参照)に付与する。そして、乗算器162cにおいて、それまでに付与されていたゲイン(係数)から今回新たに付与されたゲイン(係数)bまで徐々に移行させて遅延出力を滑らかに変化させる。
そして、ステップSG4では、CPU10が出力レベル変更処理を実行する。この処理では、リバーブ・タイプの切り替えに応じて、リバーブ・パラメータRP(図2(b)参照)から出力レベルOtlvlを読み出し、左右チャンネルをレベル調整して定位制御する乗算器168、169(図3参照)野乗算係数として各々に付与する。そして、乗算器168、169にそれぞれにおいて、それまでに付与されていた出力レベルから今回新たに付与された出力レベルOtlvlまで徐々に移行させて出力変化を滑らかにする。
このように、各種増幅系切替処理では、リバーブ・タイプの切り替えに応じて、ハイパスフィルタHPFやローパスフィルタLPFの各特性、遅延帰還入力量に応じた残響時間、残響音密度、リバーブ出力レベルを発生する増幅系において、補間を行って目標値まで滑らかに値を変化させるようになっている。
以上のように、上述した一実施形態では、残響アルゴリズムに基づき残響音のランダムな反射や分散をシミュレートする回路要素として機能する複数系統の遅延巡回フィルタ(オールパスフィルタAPF、コムフィルタCF)に、少なくとも1つの予備系統を含ませておき、リバーブ・タイプの切り替えに応じて、複数系統の中で使用中の遅延巡回フィルタを1つづつ、パラメータ設定された未使用の遅延巡回フィルタにクロスフェードで切り替える処理を、複数系統に含まれる遅延巡回フィルタの個数に相当する回数分繰り返すことによって所望の残響特性へ滑らかに切り替える為、フィルタ特性の変更時に生じる不自然さを解消することが可能になる。
また、並列処理可能な2系統のリバーブ処理機能を設けておき、一方の系統で発生する切り替え前のリバーブ・タイプに対応した残響音と、他方の系統で発生する切り替え後のリバーブ・タイプに対応した残響音とをクロスフェードさせる手法でもフィルタ特性の変更時に生じる不自然さを解消し得るが、そうした手法では余分な処理系統を具備することからコスト的にリソース上の無駄が多く現実的でないが、本実施形態ではリソース上の無駄を出すこと無くフィルタ特性の変更時に生じる不自然さを解消可能にするというコストメリットも有する。
なお、上述した実施形態では、左チャンネルで残響音のランダムな反射や分散過程をシミュレートするコムフィルタ(CF)部(L)164および右チャンネルで残響音のランダムな反射や分散過程をシミュレートコムフィルタ(CF)部(L)165をそれぞれ構成するコムフィルタブロックCF1〜CF5の入力ボリューム(入力乗算器)を省く構成としたが、これに限らず、オールパスフィルタブロックAPF1〜APF5(図5参照)の乗算器30a〜30eと同等の入力ボリューム(入力乗算器)を設ける構成としても構わず、そうした回路構成とした方が外部への遅延変化を完全に防止する事が可能になる。
また、上述した実施形態におけるオールパスフィルタアサイン処理(図8(a)のステップSC1参照)およびコムフィルタアサイン処理(図10(a)のステップSE1参照)は、具体的な処理動作の一例であって、これ以外にも、例えば現状のパラメータ値とこれから設定するパラメータ値のうち値が近いものを優先的にアサインする方式や、設定すべきパラメータの変化幅が大きい場合は段階的に変更する方式などの他の割り当て形態であっても構わない。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
以下では、本願出願当初の特許請求の範囲に記載された各発明について付記する。
(付記)
[請求項1]
複数のフィルタを含み、指定された特性を形成する特性形成部と、
前記特性形成部が形成する特性の変更を指示する変更指示部と、
前記変更指示部からの指示に応じて、前記複数のフィルタの内の第1のフィルタと第2のフィルタのクロスフェード処理として、前記第1のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に小さくするフェードアウト処理を行なうとともに、前記第2のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に大きくするフェードイン処理を行なうクロスフェード処理部と、
を具備することを特徴とするフィルタ特性変更装置
[請求項2]
前記クロスフェード処理部は、前記変更指示部からの変更指示に応じて、変更指示前の特性の形成に使用中のフィルタを前記第1のフィルタとし、変更指示された特性に対応させた未使用のフィルタを前記第2のフィルタとして、前記特性に寄与するフィルタが前記第1のフィルタから前記第2のフィルタに切り替わるように、前記クロスフェード処理を行なう
ことを特徴とする請求項1に記載のフィルタ特性変更装置。
[請求項3]
前記特性形成部は、少なくとも1つの予備を含む複数のフィルタから構成され、
前記切り替え処理部は、前記変更指示部からの変更指示に応じて、変更指示前の特性の形成に使用中のフィルタを前記第1のフィルタとし、前記予備のフィルタに対して変更指示された特性に対応するパラメータを設定した後、前記予備のフィルタを前記第2のフィルタとして、前記特性に寄与するフィルタが前記第1のフィルタから前記第2のフィルタに切り替わるように、前記クロスフェード処理を行なう
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のフィルタ特性変更装置。
[請求項4]
前記変更指示部は、異なる複数の特性の中から前記特性形成部に設定すべき特性を選択して特性変更を指示し、
前記切り替え処理部は、前記予備のフィルタに対して前記変更指示部により選択された特性に対応するパラメータを設定した後、前記予備のフィルタを前記第2のフィルタとして、前記特性に寄与するフィルタが前記第1のフィルタから前記第2のフィルタに切り替わるように、前記クロスフェード処理を行なう
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のフィルタ特性変更装置。
[請求項5]
前記特性形成部は、少なくとも1つの予備を含む複数の遅延巡回フィルタから構成され、所定の残響特性を形成し、
前記変更指示部は、前記特性形成部の残響特性の変更を指示し、
前記切り替え処理部は、前記変更指示部からの変更指示に応じて、前記特性形成部を構成する複数の遅延巡回フィルタの内、変更指示前の残響特性の形成に使用中の遅延巡回フィルタを、変更指示された残響特性に対応させた未使用の遅延巡回フィルタにクロスフェードで切り替える
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のフィルタ特性変更装置。
[請求項6]
前記特性形成部は、循環部と遅延部を備えるとともに信号の遅延時間を可変することが可能な遅延巡回フィルタと、前記遅延巡回フィルタとは異なるフィルタであって、信号の遅延時間を可変することができない増幅系フィルタから構成され、
前記切り替え処理部は、前記遅延巡回フィルタについては前記クロスフェード処理で切り替え、前記増幅系フィルタについてはクロスフェード処理を用いずに、個々の増幅系フィルタのパラメータを徐々に変化させる処理を行なう
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のフィルタ特性変更装置。
[請求項7]
フィルタ特性変更装置に用いられるフィルタ特性変更方法であって、
フィルタ特性変更装置が、
複数のフィルタを含み、指定された特性を形成し、
特性の変更を指示すると、
その指示に応じて、前記複数のフィルタの内の第1のフィルタと第2のフィルタのクロスフェード処理として、前記第1のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に小さくするフェードアウト処理を行なうとともに、前記第2のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に大きくするフェードイン処理を行なう
ことを特徴とするフィルタ特性変更方法。
[請求項8]
フィルタ特性変更装置に搭載されるコンピュータに、
複数のフィルタを含み、指定された特性を形成する特性形成ステップと、
前記特性形成ステップで形成する特性の変更を指示する変更指示ステップと、
前記変更指示ステップからの指示に応じて、前記複数のフィルタの内の第1のフィルタと第2のフィルタのクロスフェード処理として、前記第1のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に小さくするフェードアウト処理を行なうとともに、前記第2のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に大きくするフェードイン処理を行なうクロスフェード処理ステップと
を実行させることを特徴とするプログラム。
[請求項9]
演奏入力操作に応じた演奏入力情報を発生する演奏入力部と、
前記演奏入力部が発生する演奏入力情報に応じた楽音を発生する音源部と、
請求項1乃至6の何れかに記載のフィルタ特性変更装置を備える効果付加部と、
を具備することを特徴とする電子楽器。
1 鍵盤
2 パネルスイッチ
3 表示パネル
4 ベンダーホイール
5 モジュレーションホイール
6 LCDコントローラ
7 キースキャナ
8 AD変換器
9 I/Oコントローラ
10 CPU
11 ROM
12 フラシュメモリ・コントローラ
13 CPU用RAM
14 波形メモリ
15 音源部
16 DSP
17 DSP用RAM
18 DA変換器
19 アンプ
20 スピーカ
100 電子鍵盤楽器

Claims (14)

  1. 少なくとも1つの予備のフィルタを含む複数のフィルタを含み、指定された特性を形成する特性形成部と、
    前記特性形成部が形成する特性の変更を指示する変更指示部と、
    前記変更指示部からの指示に応じて、前記複数のフィルタの内の、変更指示前の特性の形成に使用している第1のフィルタと前記予備のフィルタである第2のフィルタとのクロスフェード処理として、変更指示された特性に対応するパラメータを前記第2のフィルタに設定した後、前記第1のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に小さくするフェードアウト処理を行なうとともに、前記第2のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に大きくするフェードイン処理を行なって、前記特性に寄与するフィルタを前記第1のフィルタから前記第2のフィルタに切り替える処理部と、
    を具備するフィルタ特性変更装置。
  2. 前記特性形成部は、少なくとも1つの予備のフィルタと、変更指示前の特性の形成に使用している複数のフィルタとを含み、
    前記処理部は、変更指示前の特性の形成に使用している前記複数のフィルタのうちの1つを前記第1のフィルタとして前記クロスフェード処理を実行する、請求項1に記載のフィルタ特性変更装置。
  3. 前記処理部は、前記予備のフィルタを含む複数のフィルタの中で、前記クロスフェード処理の対象となる2つのフィルタを順次入れ替えながら、複数回の前記クロスフェード処理を実行していく、請求項1または2に記載のフィルタ特性変更装置。
  4. 前記処理部は、前記変更指示部からの指示に応じて、変更指示前の特性に対応するパラメータが設定されているフィルタの数と、変更指示された特性に対応するパラメータが設定されているフィルタの数とが、段階的に変化していくように、複数回の前記クロスフェード処理を実行していく、請求項3に記載のフィルタ特性変更装置。
  5. 前記変更指示部は、異なる複数の特性の中から前記特性形成部に設定すべき特性を選択して特性変更を指示し、
    前記処理部は、前記予備のフィルタに対して前記変更指示部により選択された特性に対応するパラメータを設定した後、前記クロスフェード処理を実行する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のフィルタ特性変更装置。
  6. 前記複数のフィルタは、それぞれのフィルタが循環部と遅延部を備える複数の遅延巡回フィルタである、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のフィルタ特性変更装置。
  7. 循環部と遅延部を備えるとともに信号の遅延時間を可変することが可能なフィルタである遅延巡回フィルタを複数含むとともに、前記遅延巡回フィルタとは異なるフィルタであって、信号の遅延時間を可変することができない増幅系フィルタを含み、指定された特性を形成する特性形成部と、
    前記特性形成部が形成する特性の変更を指示する変更指示部と、
    前記変更指示部からの指示に応じて、複数の前記遅延巡回フィルタについては、第1の遅延巡回フィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に小さくするフェードアウト処理と、第2の遅延巡回フィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に大きくするフェードイン処理とを含むクロスフェード処理を行い、前記増幅系フィルタについては、個々の増幅系フィルタのパラメータを徐々に変化させる処理を行うことにより前記特性を切り替える処理部と、
    を具備するフィルタ特性変更装置。
  8. 前記特性形成部は、少なくとも1つの予備の遅延巡回フィルタを含み、
    前記処理部は、前記変更指示部からの指示に応じて、複数の前記遅延巡回フィルタの内の、変更指示前の特性の形成に使用している前記第1の遅延巡回フィルタと前記予備の遅延巡回フィルタである前記第2の遅延巡回フィルタとを対象として前記クロスフェード処理を実行する、請求項7に記載のフィルタ特性変更装置。
  9. 前記特性形成部は、複数の前記遅延巡回フィルタを直列接続したオールパスフィルタまたは複数の前記遅延巡回フィルタを並列接続したコムフィルタを含む、請求項7または8に記載のフィルタ特性変更装置。
  10. フィルタ特性変更装置に用いられるフィルタ特性変更方法であって、
    フィルタ特性変更装置が、
    少なくとも1つの予備を含む複数のフィルタにより指定された特性を形成し、
    特性の変更を指示すると、
    その指示に応じて、前記複数のフィルタの内の、変更指示前の特性の形成に使用している第1のフィルタと前記予備のフィルタである第2のフィルタとのクロスフェード処理として、変更指示された特性に対応するパラメータを前記第2のフィルタに設定した後、前記第1のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に小さくするフェードアウト処理を行なうとともに、前記第2のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に大きくするフェードイン処理を行なって、前記特性に寄与するフィルタを前記第1のフィルタから前記第2のフィルタに切り替える
    フィルタ特性変更方法。
  11. フィルタ特性変更装置に搭載されるコンピュータに、
    少なくとも1つの予備を含む複数のフィルタにより指定された特性を形成する特性形成ステップと、
    前記特性形成ステップで形成する特性の変更を指示する変更指示ステップと、
    前記変更指示ステップでの指示に応じて、前記複数のフィルタの内の、変更指示前の特性の形成に使用している第1のフィルタと前記予備のフィルタである第2のフィルタとのクロスフェード処理として、変更指示された特性に対応するパラメータを前記第2のフィルタに設定した後、前記第1のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に小さくするフェードアウト処理を行なうとともに、前記第2のフィルタが前記特性に寄与する度合いを徐々に大きくするフェードイン処理を行なって、前記特性に寄与するフィルタを前記第1のフィルタから前記第2のフィルタに切り替えるクロスフェード処理ステップと、
    を実行させるプログラム。
  12. 演奏入力操作に応じた演奏入力情報を発生する演奏入力部と、
    前記演奏入力部が発生する演奏入力情報に応じた楽音を発生する音源部と、
    請求項1乃至9の何れかに記載のフィルタ特性変更装置を用いて、前記音源部が発生する楽音に対して指定された音響効果を付加する効果付加部と、
    を具備することを特徴とする電子楽器。
  13. 前記音響効果の付加をユーザが指示するための操作部を備える、請求項12に記載の電子楽器。
  14. 前記操作部は、ピッチベンドまたはモジュレーションを指示する操作部である、請求項13に記載の電子楽器。
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