JPH02280197A - Musical tone synthesizer - Google Patents

Musical tone synthesizer

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JPH02280197A
JPH02280197A JP1101308A JP10130889A JPH02280197A JP H02280197 A JPH02280197 A JP H02280197A JP 1101308 A JP1101308 A JP 1101308A JP 10130889 A JP10130889 A JP 10130889A JP H02280197 A JPH02280197 A JP H02280197A
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musical tone
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Hideyuki Masuda
英之 増田
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Abstract

PURPOSE:To allow the exact simulation of a wind instrument, sound field, etc., and the synthesis of real musical tones by providing a 3rd signal processing means which simulates the tone holes having build-ups. CONSTITUTION:This synthesizer has the 1st to 3rd signal processing means which output signals by delaying respective input signals for the prescribed time and a coupling means. Musical tone signals are generated by putting the 1st to 3rd signal processing means and the coupling means into a resonance state. The 3rd signal processing means assumes the build-up part of the tone holes and the 1st and 2nd signal processing means assume respectively the resonance tube on a lead side and the resonance tube on a terminal side. The 1st to 3rd signal processing means are coupled by the coupling means. The exact simulation of the wind instrument and the synthesis of the real musical tones are executed in this way.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、特に、電子管楽器に用いて好適な楽音合成
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention particularly relates to a musical tone synthesis device suitable for use in electronic wind instruments.

「従来の技術」 自然楽器の発音メカニズムをシミュレートすることによ
り得られたモデルを動作させ、これにより、自然楽器の
楽音を合成する方法が知られている。この種の技術は、
例えば特開昭63−40199号公報に開示されている
。以下、管楽器を例に、その発音メカニズムのモデルを
説明し、次いで、このモデルを用いた楽音合成装置につ
いて説明する。
"Prior Art" A method is known in which a model obtained by simulating the sound production mechanism of a natural musical instrument is operated, thereby synthesizing the musical tones of a natural musical instrument. This kind of technology is
For example, it is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-40199. Hereinafter, using a wind instrument as an example, a model of its sound production mechanism will be explained, and then a musical tone synthesis device using this model will be explained.

第6図はクラリネット、サクソフォーン等の管楽器の概
略構成を示したものである。同図において、■は管楽器
の共鳴管(管部)、2はリード、THは共鳴管1に形成
された音高操作用のトーンホール(音孔)を示す。
FIG. 6 shows a schematic structure of a wind instrument such as a clarinet or saxophone. In the figure, ■ indicates a resonance tube (tube section) of a wind instrument, 2 indicates a reed, and TH indicates a tone hole formed in the resonance tube 1 for controlling pitch.

この構成において、吹奏者がリード2に呼気2Aを吹き
込むと、その呼気圧PAおよび自身の弾性特性によりリ
ード2が振動する(矢印2S)。この結果、リード2の
管内側に空気の圧力波(f11密波)が発生し、これが
進行圧力波Fとなって共鳴官1の終端部IEに向かって
送出される。そして、進行圧力波Fは共鳴管I内の各所
および終端部tEにおいて反射され、反射圧力波Rとな
ってり−ド2に戻り、リード2は反射圧力波Rからの圧
力PRを受ける。従って、吹奏中、リード2が受ける全
圧力Pは、反射圧力波Rの圧力をPRとすると、 P=PA−PR・・・・・・(1) となり、結局、リード2は自身の弾性特性と上記圧力P
とにより振動する。そして、リード2の振動と共鳴管l
内の圧力波FおよびRの往復運動とが共振状態となるこ
とにより楽音が発生される。
In this configuration, when the player blows 2A of exhaled air into the reed 2, the reed 2 vibrates due to the expiratory pressure PA and its own elastic properties (arrow 2S). As a result, an air pressure wave (f11 dense wave) is generated inside the tube of the lead 2, which becomes a traveling pressure wave F and is sent toward the terminal end IE of the resonator 1. The traveling pressure wave F is reflected at various locations within the resonant tube I and at the terminal end tE, becomes a reflected pressure wave R, and returns to the lead 2, and the lead 2 receives the pressure PR from the reflected pressure wave R. Therefore, when the pressure of the reflected pressure wave R is PR, the total pressure P that the reed 2 receives while playing is as follows: P = PA - PR (1) After all, the reed 2 has its own elastic properties. and the above pressure P
It vibrates due to Then, the vibration of reed 2 and the resonance tube l
A musical tone is generated when the reciprocating motion of the pressure waves F and R within resonates.

この時の共振周波数は、共鳴管Iに形成されたトーンホ
ールTHの開閉操作により切り換えられる。すなわち、
トーンホールTHの開閉操作が行われると、それに伴っ
てトーンホールTH近傍における圧力波の流れが変化し
、共鳴管lの実効的な長さが変化することによって共振
周波数の切換がなされる。
The resonance frequency at this time is switched by opening and closing the tone hole TH formed in the resonance tube I. That is,
When the tone hole TH is opened and closed, the flow of pressure waves in the vicinity of the tone hole TH changes accordingly, and the effective length of the resonance tube l changes, thereby switching the resonance frequency.

第7図は上述したような管楽器の発音メカニズムをシミ
ュレートすることにより得られた楽音合成装置の構成例
を示したものである。同図において、11はリード2の
動作をシミュレートした非線形素子、12は共鳴管2を
シミュレートした共振回路、13はリード2において行
われる上記式(1)の圧力演算をシミュレートした減算
器である。
FIG. 7 shows an example of the configuration of a musical tone synthesis device obtained by simulating the sound generation mechanism of a wind instrument as described above. In the figure, 11 is a nonlinear element that simulates the operation of lead 2, 12 is a resonance circuit that simulates resonance tube 2, and 13 is a subtracter that simulates the pressure calculation of equation (1) performed in lead 2. It is.

ここで、非線形素子11の出力信号は、進行波信号とし
て共振回路12に入力され、共振回路12の出力信号、
すなわち、反射波信号は減算器!3に入力されるように
なっている。
Here, the output signal of the nonlinear element 11 is input to the resonant circuit 12 as a traveling wave signal, and the output signal of the resonant circuit 12,
In other words, the reflected wave signal is a subtracter! 3 is set to be input.

共振回路I2において、B D 、、B D 、、・・
・は、共鳴管l内を伝播する空気圧力波の伝送遅延をシ
ミュレートした双方向伝送回路である。また、各双方向
伝送回路B D 、、B D 1.・・・において、D
Fは進行波信号の伝送用の遅延回路、DRは反射波信号
の伝送用の遅延回路を示す。TRMは共鳴管lの終端部
fE(第6図)における圧力波の反射をシミュレートし
た終端回路である。ここで、終端回路TRMは、反射に
伴う音響損失をシミュレートしたローパスフィルタML
と、同じく反射に伴って生じる入力信号の位相反転をシ
ミュレートした反転回路IVとからなる。なお、この反
転回路I■は、終端部IEが開口端の場合のみ必要であ
り、閉口端の場合は不要である。
In the resonant circuit I2, B D ,, B D ,...
・ is a bidirectional transmission circuit that simulates the transmission delay of air pressure waves propagating inside the resonant tube l. Moreover, each bidirectional transmission circuit B D ,, B D 1. In ..., D
F indicates a delay circuit for transmitting a traveling wave signal, and DR indicates a delay circuit for transmitting a reflected wave signal. TRM is a termination circuit that simulates the reflection of pressure waves at the termination end fE (FIG. 6) of the resonance tube l. Here, the termination circuit TRM is a low-pass filter ML that simulates acoustic loss due to reflection.
and an inversion circuit IV that simulates the phase inversion of the input signal that also occurs due to reflection. It should be noted that this inversion circuit I■ is necessary only when the terminal end IE is an open end, and is unnecessary when it is a closed end.

JU+はジャンクションであり、トーンホールTH近傍
における圧力波の散乱をシミュレートするものである。
JU+ is a junction that simulates the scattering of pressure waves in the vicinity of the tone hole TH.

ここで、M、、M2は乗算器、AA、は減算器、Ajは
加算器を示す。加算器Ajには、双方向伝送回路BD、
からの進行波信号が乗算器M、によって係数31が乗じ
られて入力されると共に、双方向伝送回路B D zか
らの反射波信号が乗算器M、によって係数a2が乗じさ
れて入力され、入力信号の加算が行われる。なお、これ
らの係数a1およびa、については後述する。そして、
この加算結果は、加算器Ajから減算器A1およびA2
に送られる。そして、減算器A1では加算器Ajの出力
信号から進行波信号F、Lh<減算され、減算結果が反
射波信号R,として双方向伝送回路BD。
Here, M, , M2 are multipliers, AA is a subtracter, and Aj is an adder. The adder Aj includes a bidirectional transmission circuit BD,
The traveling wave signal from the multiplier M is multiplied by a coefficient 31 and input, and the reflected wave signal from the bidirectional transmission circuit B is inputted to the multiplier M after being multiplied by a coefficient a2. Signal addition is performed. Note that these coefficients a1 and a will be described later. and,
This addition result is sent from adder Aj to subtracters A1 and A2.
sent to. Then, in the subtracter A1, the traveling wave signal F, Lh<< is subtracted from the output signal of the adder Aj, and the subtraction result is set as the reflected wave signal R, which is transmitted to the bidirectional transmission circuit BD.

に送られる。また、減算器A、では加算器Ajの出力信
号から反射波信号R,が減算され、減算結果が進行波信
号F、として双方向伝送回路BD、に送られる。
sent to. Further, the subtracter A subtracts the reflected wave signal R from the output signal of the adder Aj, and the subtraction result is sent as a traveling wave signal F to the bidirectional transmission circuit BD.

ここで、信号FlおよびR1に乗する係数について説明
する。
Here, the coefficients by which the signals Fl and R1 are multiplied will be explained.

〈トーンホールTHが開状態の場合〉 第6図における共鳴管l内のトーンホールT H近傍の
点jにおいて、この点jの空気圧Pjは、P j=a+
offP I++ atofr P t+ ・・・・”
(2)となる。ここで、P1+は共鳴管lのリード2側
から点jに流入する空気圧力波の圧力、P、+は共鳴管
lの終端部!E側から点jに流入する空気圧力波の圧力
を示す。また、atofT、atoffは、点jに流入
する各空気圧力波の大きさの配分を示す係数で、下記式
(3)および(4)で与えられる。
<When the tone hole TH is open> At a point j near the tone hole TH in the resonance tube l in FIG. 6, the air pressure Pj at this point j is P j = a+
offP I++ atofr Pt+...”
(2) becomes. Here, P1+ is the pressure of the air pressure wave flowing from the lead 2 side of the resonance tube l to point j, and P,+ is the terminal end of the resonance tube l! It shows the pressure of the air pressure wave flowing from the E side to point j. Furthermore, atofT and atoff are coefficients indicating the distribution of the magnitude of each air pressure wave flowing into point j, and are given by the following equations (3) and (4).

a、off= 2φI′/(φ1′+φ2+φ3”) 
 −・・−(3)a=off’= 2φt′/(φ1′
+φ1+φ3リ ・・・・・・(4)となる。ここで、
φ1は共鳴管lのリード2側の部分の直径、φ、は共鳴
管lの終端部IE側の直径、φ3はトーンホールTHの
直径を示す。第7図において、進行波信号F1は上記圧
力P1+に相当し、反射波信号R1は上記圧力P、十に
相当する。
a, off = 2φI′/(φ1′+φ2+φ3”)
−・・−(3) a=off'= 2φt'/(φ1'
+φ1+φ3ri...(4). here,
φ1 is the diameter of the resonant tube l on the lead 2 side, φ is the diameter of the terminal end IE side of the resonant tube I, and φ3 is the diameter of the tone hole TH. In FIG. 7, the traveling wave signal F1 corresponds to the pressure P1+, and the reflected wave signal R1 corresponds to the pressure P, 10.

また、この楽音合成装置では、トーンホールTHが開状
態の場合、上記係数a+o[I、 atofTが係数a
la、として、乗算器M8、M、に与えられる。従って
、加算器Ajからは、上記式(2)の演算結果、すなわ
ち、点jにおける空気圧力Pjに相当する信号が出力さ
れる。
Further, in this musical tone synthesizer, when the tone hole TH is in an open state, the coefficient a+o[I, atofT is the coefficient a
la, is applied to the multiplier M8,M. Therefore, the adder Aj outputs the calculation result of the above equation (2), that is, a signal corresponding to the air pressure Pj at the point j.

一方、第6図において、点jから共鳴管!のり−ド2方
向に流出する空気圧力波の圧力P、−1共鳴管lの終端
部!E力方向流出する空気圧力波の圧力P、−とすると
、これらは各々 P+−=Pj−P++ ・・・・・・(5)Py−=P
jPt+  ・・・・・・(6)となる。これら各圧力
P、−,P、−に相当する信号は、各々、減算器A、、
Atから出力されろ。
On the other hand, in Figure 6, from point j to the resonance tube! The pressure P of the air pressure wave flowing out in the direction of the board 2, -1 the terminal end of the resonance tube l! If the pressure of the air pressure wave flowing out in the E force direction is P, -, then these are respectively P+-=Pj-P++ (5) Py-=P
jPt+ (6). The signals corresponding to these pressures P, -, P, - are sent to subtractors A, ,
Output from At.

〈トーンホールT Hが閉状態の場合〉この場合、トー
ンホールTHの直径φ3が0になった状態と等価である
と考えられろ。従って、上記式(3)および(4)にお
いて、φ、−〇を代入して得られる下記係数anon、
anonが、係数a l + a tとして加算器A 
+ 、 A yに与えられる。
<When the tone hole TH is in a closed state> This case can be considered to be equivalent to a state in which the diameter φ3 of the tone hole TH becomes 0. Therefore, in the above equations (3) and (4), the following coefficient anon obtained by substituting φ, -〇,
anon adds adder A as coefficient a l + a t
+, given to A y.

a、on= 2φ、′/(φ1′+φ、り・・・・・・
(7)a2on= 2φ2!/(φ2+φ、′)  ・
・・・・・(8)そして、下記式(9)に従う共鳴管l
内の点jの空気圧Pjに相当する信号が加算器Ajから
得られる。
a, on = 2φ,'/(φ1'+φ, ri...
(7) a2on=2φ2! /(φ2+φ,′) ・
...(8) And the resonance tube l according to the following formula (9)
A signal corresponding to the air pressure Pj at point j within is obtained from adder Aj.

P j=a+on P 、+ +ayon P x+ 
−・−・(9)そして、圧力P+−、Pt−に相当する
信号が、各々、減算器AいA、から出力される。
P j=a+on P ,+ +ayon P x+
(9) Signals corresponding to the pressures P+- and Pt- are output from the subtracters A and A, respectively.

このようにして、トーンホールTHの開閉操作に対応し
た共鳴管l内の空気圧力波の散乱状態の変化がシミュレ
ートされる。
In this way, changes in the scattering state of air pressure waves within the resonance tube 1 corresponding to the opening/closing operations of the tone hole TH are simulated.

この楽音合成装置の例では、吹奏圧PAに応じたバイア
ス値VAが減算器13を介して非線形素子11に与えら
れる。非線形素子11の出力信号は、双方向伝送手段B
 D + 、 B D t 、・・・およびこれらに介
挿されたジャンクシコンJ U + 、・・・を経て終
端回路TRMに送られる。ここで、ジャンクションJU
、、・・・では、上述したように対応するトーンホール
THの開閉操作に対応して係数a l + a tが切
り換えられ、これにより、当該ジャンクションJUにお
ける散乱状態が切り換えられる。終端回路TRMに送ら
れた進行波信号は、ローパスフィルタMLおよび反転回
路■Vによって処理され、反射波信号として、双方向伝
送回路BDn、・・、B D t+BD、(ただし、B
Dnは図示してない終端回路TRMに最寄りの双方向伝
送回路を示す)およびこれらに介装されたジャンクショ
ンJU、、・・を経て、さらに減算器I3を介して非線
形素子11に帰還される。このようにして、非線形素子
IIおよび共振回路12が共振状態となる。この時の共
振周波数は、トーンホールTHの開閉に対応した各ジャ
ンクションJU、、・・・における係数a I+ 82
の切換により切り換えられる。
In this example of the musical tone synthesizer, a bias value VA corresponding to the blowing pressure PA is applied to the nonlinear element 11 via the subtracter 13. The output signal of the nonlinear element 11 is transmitted to the bidirectional transmission means B.
The signals are sent to the termination circuit TRM via D + , B D t , . . . and junk controllers JU + , . Here, junction JU
, . . ., the coefficient a l + a t is switched in response to the opening/closing operation of the corresponding tone hole TH as described above, and thereby the scattering state at the corresponding junction JU is switched. The traveling wave signal sent to the termination circuit TRM is processed by the low-pass filter ML and the inverting circuit ■V, and is converted into a reflected wave signal by the bidirectional transmission circuit BDn,..., BD t+BD, (where B
Dn indicates the bidirectional transmission circuit closest to the termination circuit TRM (not shown) and the junctions JU, . In this way, the nonlinear element II and the resonant circuit 12 enter a resonant state. The resonance frequency at this time is the coefficient a I+ 82 at each junction JU, ... corresponding to the opening and closing of the tone hole TH.
It can be switched by switching.

「発明が解決しようとする課題」 ところで、実際の管楽器には、第3図に図示するように
、トーンホールに盛り上がりのあるものも存在する。こ
の場合、共鳴管からトーンホールの開口部への圧力波の
分散およびトーンホールの開口部で反射した圧力波の共
鳴管への戻りがあると考えられるが、従来の管楽器をシ
ミュレートした楽音合成装置では、トーンホールの盛り
上がりは全く考慮しておらず、従って、実際の管楽器を
正確にシミュレーションすることができないという問題
があった。
``Problem to be Solved by the Invention'' By the way, some actual wind instruments have tone holes that are raised, as shown in FIG. In this case, it is thought that there is a dispersion of pressure waves from the resonance tube to the opening of the tone hole, and a return of the pressure wave reflected at the opening of the tone hole to the resonance tube. The device does not take into account the prominence of the tone holes at all, and therefore has a problem in that it cannot accurately simulate an actual wind instrument.

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、盛り
上がりのあるトーンホールをシミュレーションすること
が可能な楽音合成装置を提供することを目的としている
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and it is an object of the present invention to provide a musical tone synthesis device capable of simulating a tone hole with a raised tone.

「課題を解決するための手段」 第1の発明は、各々が入力信号に対して所定の遅延時間
を施して出力する第1及至第3の信号処理手段と、 上記第1及至第3の信号処理手段の出力信号を入力信号
とし、これらの入力信号の間で所定の演算処理を行って
上記第1及至第3の信号処理手段に送出する結合手段と を備え、上記第1及至第3の信号処理手段および結合手
段を共振状態にすることにより楽音信号を発生するよう
にしたことを特徴としている。
"Means for Solving the Problem" A first invention provides first to third signal processing means each of which applies a predetermined delay time to an input signal and outputs the resultant signal; a coupling means for taking an output signal of the processing means as an input signal, performing predetermined arithmetic processing on these input signals and sending the result to the first to third signal processing means; A musical tone signal is generated by bringing the signal processing means and the coupling means into a resonant state.

また、第2の発明は、前記第1の発明における第1及至
第3の信号処理手段の少なくとも1つは入力信号に対し
て所定時間の遅延を施すと共にレベル制御を施して出力
するものであることを特徴としている。
Further, in a second invention, at least one of the first to third signal processing means in the first invention delays the input signal by a predetermined time and performs level control to output the signal. It is characterized by

また、第3の発明は、各々が入力信号に対して所定時間
の遅延を施して出力する第1および第2の信号処理手段
と、 入力信号に対して周波数帯域制御を施して出力する第3
の信号処理手段と、 上記第1及至第3の信号処理手段の出力を入力信号とし
、これらの入力信号の間で所定の演算処理を行って上記
第!及至第3の信号処理手段に送出する結合手段と を備え、上記第1及至第3の信号処理手段および結合手
段を共振状態にすることにより楽音信号を発生するよう
にしたことを特徴としている。
Further, a third invention includes first and second signal processing means each delaying an input signal by a predetermined time and outputting the resultant signal, and a third signal processing means applying frequency band control to the input signal and outputting the resultant signal.
The outputs of the first to third signal processing means are used as input signals, and predetermined arithmetic processing is performed between these input signals. and coupling means for sending signals to the first to third signal processing means, and the musical tone signal is generated by bringing the first to third signal processing means and the coupling means into a resonant state.

また、第4の発明は、前記第3の発明における第3の信
号処理手段は、入力信号に対して周波数帯域制御を施す
と共にレベル制御を施して出力する乙のであることを特
徴としている。
Further, a fourth invention is characterized in that the third signal processing means in the third invention performs frequency band control and level control on the input signal and outputs the signal.

「作用」 上記構成において、第3の信号処理手段はトーンホール
の盛り上がり部分を想定したものであり、第1および第
2の信号処理手段はそれぞれリード側の共鳴管および終
端側の共鳴管を想定したものである。しかして、結合手
段により第1及至第3の信号処理手段を結合することに
より、より正確に管楽器をシミュレートすることができ
る。
"Operation" In the above configuration, the third signal processing means is assumed to be a raised part of the tone hole, and the first and second signal processing means are assumed to be a resonant tube on the lead side and a resonant tube on the end side, respectively. This is what I did. By combining the first to third signal processing means using the combining means, it is possible to more accurately simulate a wind instrument.

「実施例」 以下、図面を参照し、本発明の一実施例を説明する。"Example" Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの発明の一実施例による楽音合成装置の構成
を示すブロック図である。なお、この図において、萌述
した第7図と対応する部分には同一の符号が付しである
。同図において、21は楽器本体に装備された各種操作
子(図示せず)の操作を検知し、それに従って楽音制御
情報(トーンホールの開閉信号、吹奏の強弱の程度、ノ
ートオン、ノートオ)等)を発生する楽音制御情報発生
回路である。22は励振回路であり、例えば、萌述した
第7図における非線形素子!lおよび減算器13によっ
て構成される。ここで、励振回路22には、楽音制御情
報発生回路21から供給される吹奏の強弱を示す情報に
従った値VAが供給される。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a musical tone synthesizer according to an embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals are given to the parts corresponding to those in FIG. 7 described above. In the figure, reference numeral 21 detects operations of various operators (not shown) equipped on the main body of the musical instrument, and accordingly musical tone control information (tone hole opening/closing signal, degree of blowing strength, note-on, note-o), etc. ) is a musical tone control information generating circuit that generates. 22 is an excitation circuit, for example, the nonlinear element shown in FIG. 7 mentioned above! 1 and a subtracter 13. Here, the excitation circuit 22 is supplied with a value VA according to information indicating the strength of the blowing performance supplied from the musical tone control information generation circuit 21.

JA、はトーンホール1個分に相当するジャンクション
、23はトンホール開閉信号に従ってジャンクションJ
 A lにおける信号演算処理用の係数を制御するトー
ンホール制御回路である。ここで、トーンホール制御回
路23には第4図に示す係数演算回路が内蔵されている
。第4図において、M、 M l f + M + 3
は乗算器、A、は加算器、D I+は除算器を示す。
JA is a junction corresponding to one tone hole, and 23 is a junction J according to the tone hole opening/closing signal.
This is a tonehole control circuit that controls coefficients for signal calculation processing in Al. Here, the tone hole control circuit 23 has a built-in coefficient calculation circuit shown in FIG. In FIG. 4, M, M l f + M + 3
indicates a multiplier, A indicates an adder, and D I+ indicates a divider.

なお、第1図では、管楽器のリードから第1個目のトー
ンホールに至るまでの部分と管楽器の終端部に相当する
部分が例示されており、他の部分ついては図示が省略さ
れている。図示されていない双方向伝送回路B D t
から終端回路TRMに至るまでの区間には、実際の管楽
器の管の長さに応じて双方向伝送回路BDff、・・・
、BDn(BDnは終端回路TRMに最寄りの双方向伝
送回路)が接続されると共に、各双方向伝送回路の間の
トーンホールの配置に対応した位置にジャンクションJ
 A lおよびトーンホール制御回路23相当の回路が
介挿されている。
In addition, in FIG. 1, a portion from the reed of the wind instrument to the first tone hole and a portion corresponding to the terminal end of the wind instrument are illustrated, and illustration of other portions is omitted. Bidirectional transmission circuit (not shown) B D t
In the section from to the termination circuit TRM, there are bidirectional transmission circuits BDff, . . . depending on the length of the actual wind instrument tube.
, BDn (BDn is the bidirectional transmission circuit closest to the termination circuit TRM) is connected, and a junction J is connected at a position corresponding to the arrangement of tone holes between each bidirectional transmission circuit.
A circuit corresponding to Al and tone hole control circuit 23 is inserted.

第2図はジャンクションJA、の構成を示すブロック図
である。なお、この図において、前述した第7図と対応
する部分には同一の符号が付しである。このジャンクシ
ョンJA、は第3図に示すように管部から盛り上がった
トーンホールをシミュレートしたものである。このよう
なトーンホール構造において、トーンホールが開状態の
場合、管内からトーンホールに向けて流出された空気圧
力波(圧力P3−)は一部が開口部で反射されて再び管
内に流入する(圧力P3+)。従って、管内のトーンホ
ール近傍の点jの空気圧Pjは、 pj=a+P++ atPt+ +asPa”  ・・
・・−(t o)となる。前述と同様、P、+はリード
側から点jに流入する空気圧力波の圧力、P、+は終端
部側から点jに流入する空気圧力波の圧力である。この
場合、各圧力の係数は、 al−2φ1′/(φ2+φ2+φs’)  ・−・・
・・(t +)a2=2φ22/(φ、′+φ、t+φ
3’)  ・・−−−−(12)a3−2φ32/(φ
、′+φ1+φ3り ・・・・・・(l 3)となる。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of junction JA. In this figure, parts corresponding to those in FIG. 7 described above are given the same reference numerals. This junction JA is a simulation of a tone hole protruding from the tube as shown in FIG. In such a tone hole structure, when the tone hole is in an open state, a part of the air pressure wave (pressure P3-) flowing out from inside the tube toward the tone hole is reflected at the opening and flows into the tube again ( pressure P3+). Therefore, the air pressure Pj at point j near the tone hole in the tube is pj=a+P++ atPt+ +asPa''...
...-(t o). As described above, P, + is the pressure of the air pressure wave flowing into point j from the lead side, and P, + is the pressure of the air pressure wave flowing into point j from the terminal end side. In this case, the coefficient of each pressure is al-2φ1'/(φ2+φ2+φs') ・-・
...(t +)a2=2φ22/(φ,'+φ,t+φ
3') ...---(12) a3-2φ32/(φ
,'+φ1+φ3...(l 3).

一方、トーンホールが開状態の場合は、al−2φ1′
/(φ12+φf′)・・・・・・(I4)a、−2φ
、2/(φ1!+φ!’)−・・−・・(15)a3−
0          ・・・・・・(16)となる。
On the other hand, when the tone hole is open, al-2φ1'
/(φ12+φf')...(I4)a, -2φ
, 2/(φ1!+φ!')−・・−・(15)a3−
0...(16).

また、点jからリード側に流出する圧力波の圧力P、−
1終端部側に流出する圧力波の圧力P、−、トーンホー
ル側に流出する圧力波の圧力P3−は、各々、 P+−=Pj−P++ ・・・・・・(I7)pt−=
  pj−pt+ ・・・・・・(18)P3−一 P
j−P3+ ・・・・・・(19)となる。
Also, the pressure P of the pressure wave flowing out from point j to the lead side is -
The pressure P of the pressure wave flowing out to the terminal end side, P3-, and the pressure P3- of the pressure wave flowing out to the tone hole side are respectively as follows: P+-=Pj-P++ (I7) pt-=
pj-pt+ ・・・・・・(18) P3-1 P
j−P3+ (19).

第2図において、遅延回路DTPおよびDTRはトーン
ホールの筒状の部分における空気圧力波の伝播遅延をシ
ミュレートしたしので、筒状部分の高さHに応じてその
遅延量か決められて、いる。
In FIG. 2, the delay circuits DTP and DTR simulate the propagation delay of the air pressure wave in the cylindrical part of the tone hole, so the amount of delay is determined according to the height H of the cylindrical part. There is.

また、TLはトーンホールの終端部での反射に伴う音響
損失をシミュレートしたローパスフィルタ、M4は乗算
器であり、トーンホールの先端部における空気圧力波の
反射をシミュレートしたものである。A、は減算器、M
3は乗算器であり、これらにより管部からトーンホール
への空気圧力波の流出およびトーンホールから管部への
空気圧力波の流入が制御される。
Further, TL is a low-pass filter that simulates acoustic loss due to reflection at the end of the tone hole, and M4 is a multiplier that simulates the reflection of air pressure waves at the tip of the tone hole. A is a subtractor, M
3 is a multiplier, which controls the outflow of air pressure waves from the tube section to the tone hole and the inflow of air pressure waves from the tone hole to the tube section.

以下、この楽音合成装置の動作を説明する。楽音制御情
報発生回路21から吹奏圧を示す情報およびノートオン
信号が発生されると、吹奏圧に対応した値VAが減算器
13を介して非線形素子11に供給されると共に非線形
素子I■の出力かイネーブルされて、その出力信号が双
方向伝送回路BD、、ジャンクションJ A + 、双
方向伝送回路BD7.・・・を介して終端回路TRMに
送られる。そして、終端回路TI(Mからの反射波信号
が上述と逆の経路をたどり加算器13を介して非線形素
子!■に帰還される。これによって非線形素子11およ
び共振系の回路(双方向伝送回路BDlから終端回路T
RMに至るまでの回路)が共振状態となり楽音信号が取
り出される。
The operation of this musical tone synthesis device will be explained below. When the musical tone control information generation circuit 21 generates information indicating the blowing pressure and a note-on signal, a value VA corresponding to the blowing pressure is supplied to the nonlinear element 11 via the subtracter 13, and the output of the nonlinear element I■ is enabled, and its output signal is transmitted to the bidirectional transmission circuits BD, , junction J A + , bidirectional transmission circuit BD7 . ... to the termination circuit TRM. Then, the reflected wave signal from the termination circuit TI (M) follows a path opposite to that described above and is fed back to the nonlinear element !■ via the adder 13. From BDl to termination circuit T
The circuit (up to the RM) enters a resonant state and a musical tone signal is extracted.

この状態において楽音制御情報発生回路21からトーン
ポール開閉信号が送られると、トーンホール制御回路2
3ではこの信号に従って制御変数Xが変化される。ここ
で、トーンホール開閉信号が「トーンポール開」に変化
した場合は、Xは時間経過と共にOからφ3!(φ3は
トーンホールの直径)まで徐々に変化する。この変化は
トーンホールを押さえていた指を離す時の、トーンホー
ルにおける実効的な開口部面積の変化に対応する。また
、トーンホール開閉信号が「トーンホール閉」に変化し
た場合は、Xは時間経過と共にφ3′から0に徐々に変
化する。そして、この制御変数Xは第4図の係数演算回
路に人力され、同回路によって下記式(20)〜(22
)の係数演算が行われる。
In this state, when a tone pole opening/closing signal is sent from the musical tone control information generating circuit 21, the tone hole control circuit 21
3, the control variable X is changed according to this signal. Here, when the tone hole open/close signal changes to "tone pole open", X changes from O to φ3! over time! (φ3 is the diameter of the tone hole). This change corresponds to the change in the effective opening area of the tone hole when the finger pressing the tone hole is released. Further, when the tonehole open/close signal changes to "tonehole closed", X gradually changes from φ3' to 0 as time passes. Then, this control variable
) coefficient calculation is performed.

al(+t)−2φ1!/(φl′+φt”十x)  
−・= (20)a、(x)= 2φ、2/(φ1′+
φ 2 + X )  ・・・・(21)a3(x)−
2x / (φ12+φt”+ x)   −−(22
)そして、演算によって得られた係数a、(x)、a2
(x)。
al(+t)-2φ1! /(φl′+φt”10x)
−・= (20) a, (x) = 2φ, 2/(φ1′+
φ 2 + X ) ... (21) a3 (x) -
2x / (φ12+φt”+ x) −−(22
) and the coefficients a, (x), a2 obtained by the calculation
(x).

a3(x)が乗算器M + 、 M 2 、 M 3に
与えられ、加算器Ajへ入力される各信号のレベルが制
御される。このようにして、トーンホールを徐々に開く
場合および徐々に閉じる場合におけるトーンホール近傍
の空気圧力波の散乱状態の変化に対応した信号処理制御
が行われる。
a3(x) is applied to multipliers M + , M 2 and M 3, and the level of each signal input to adder Aj is controlled. In this way, signal processing control is performed in response to changes in the scattering state of air pressure waves near the tone hole when the tone hole is gradually opened and closed.

一方、これと同時に、トーンホール制御回路23では、
乗算器M、用の係数r(x)が演算されろ。
Meanwhile, at the same time, the tone hole control circuit 23
Compute the coefficient r(x) for multiplier M.

なお、この演算を行う回路については図示を省略した。Note that illustration of a circuit that performs this calculation is omitted.

ここで、係数fは、x=0(トーンホール閉状態)の場
合にr(o)=t、X=φ3呵トーンホール開状態)の
時にf(φ3”)−−ISxがO〜φ32の場合、fは
Xの増加に従って緩やかに減少する。そして、演算によ
って得られた係数fは乗算器M4に与えられる。このよ
うにして、トーンホールが徐々に開く場合および徐々に
閉じる場合におけるトーンホール先端部の圧力波の反射
特性の変化に対応した信号制御が行われる。そして、各
乗算器における係数a、(x)、a、(x)、a3(x
)、f(x)が変化することにより、この楽音合成装置
におけろ共振波形か変化し、トーンホールを徐々に開い
た場合あるいは徐々に閉じた場合に相当する楽音信号の
変化が再現される。
Here, the coefficient f is r(o)=t when x=0 (tone hole closed state), and f(φ3") when x=φ3 (tone hole open state) - ISx is O~φ32 In this case, f gradually decreases as X increases.Then, the coefficient f obtained by the calculation is given to the multiplier M4.In this way, the coefficient f obtained by the calculation is given to the multiplier M4. Signal control is performed corresponding to changes in the reflection characteristics of pressure waves at the tip.Then, the coefficients a, (x), a, (x), a3(x
), f(x) changes, the resonance waveform changes in this musical tone synthesizer, and changes in the musical tone signal corresponding to when the tone hole is gradually opened or closed are reproduced. .

以上、第3図に示すようにトーンホールが管部から盛り
上がっている場合を例に説明したが、前述の第6図のよ
うに管部にただ穴を空けただけ(すなわち、高さH=0
)のトーンホールの場合について説明する。この場合、
ジャンクションは第7図の構成のものを用い、トーンホ
ール制御回路23の係数演算器としては第5図に示すも
のを用いる。第5図において、M 21 、 M 21
は乗算器、A21は加算器、D!lは除算器を示す。こ
の係数演算回路にトーンホールの開き具合を示す制御変
数Xを入力することにより、上記式(20)、(21)
の演算が実行され、係数a1(x)、a、(x)か得ら
れる。そして、上記係数L(X)、at(x)がa++
atとして乗算器M = 、 M tに与えられる。こ
のようにすることで、上述の第3図のトーンホール構造
の場合と同様、第6図のトーンポール構造において、ト
ーンホールを徐々に開いた場合および徐々に閉じた場合
の楽音の変化が再現される。
Above, we have explained the case where the tone holes are raised from the pipe part as shown in Fig. 3, but as shown in Fig. 6 mentioned above, the hole is simply made in the pipe part (that is, the height H= 0
) tone hole case will be explained. in this case,
The junction shown in FIG. 7 is used, and the coefficient calculator of the tone hole control circuit 23 is shown in FIG. In FIG. 5, M 21 , M 21
is a multiplier, A21 is an adder, and D! l indicates a divider. By inputting the control variable
is executed, and coefficients a1(x), a, and (x) are obtained. Then, the coefficients L(X) and at(x) are a++
is given to the multiplier M = , M t as at. By doing this, similar to the case of the tone hole structure shown in Fig. 3 above, in the tone pole structure shown in Fig. 6, changes in the musical tone when the tone hole is gradually opened and closed are reproduced. be done.

以上、本発明を、管楽器をシミュレートした楽音を合成
する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えば、残響装置で、音場に穴を設け、その
穴を開閉させたときに生じる残響効果の変化をシミュレ
ートする場合にも利用することができる。さらに、弦楽
器の弦を何か(例えば、指など)で軽く触れたときの弦
の振動のシミュレーションにも応用することができる。
Although the present invention has been described above for synthesizing musical tones simulating a wind instrument, the present invention is not limited to this. It can also be used to simulate changes in the reverberation effect that occur when Furthermore, it can be applied to simulate the vibration of a stringed instrument when the strings of a stringed instrument are lightly touched with something (for example, a finger).

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、盛り上がりの
あるトーンホールをシミュレートした第3の信号処理手
段を設けたことにより、より正確に管楽器、音場等をシ
ミュレートすることができ、リアルな楽音を合成するこ
とができるという効果が得られる。
"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, by providing the third signal processing means that simulates a raised tone hole, wind instruments, sound fields, etc. can be simulated more accurately. The effect is that realistic musical tones can be synthesized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例による楽音合成装置の構成
を示すブロック図、第2図は同実施例におけるジャンク
ションJA、の構成を示すブロック図、第3図は同実施
例におけるトーンホールの構造を示す図、第4図は同実
施例におけるトーンホール制御回路23に内蔵される係
数演算回路の構成を示すブロック図、第5図は係数演算
回路の別の例を示す図、第6図は管楽器の概略構成を説
明する図、第7図は従来の楽音合成装置の構成を示すブ
ロック図である。 !I・・・・・・非線形素子、B D l、 B D 
* 、〜・・・・・・双方向伝送回路、J A +・・
・・・・ジャンクンヨン、23・・・・トーンホール制
御回路、2I・・・・・・楽音制御情報発生回路。
FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a musical tone synthesizer according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the structure of a junction JA in the same embodiment, and FIG. 3 is a block diagram showing the structure of a tone hole in the same embodiment. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the coefficient calculation circuit built into the tone hole control circuit 23 in the same embodiment. FIG. 5 is a diagram showing another example of the coefficient calculation circuit. FIG. 7 is a diagram illustrating the schematic configuration of a wind instrument, and FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a conventional musical tone synthesis device. ! I...Nonlinear element, B D l, B D
* , ~... Bidirectional transmission circuit, J A +...
23... Tone hole control circuit, 2I... Musical tone control information generation circuit.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)各々が入力信号に対して所定の遅延時間を施して
出力する第1及至第3の信号処理手段と、上記第1及至
第3の信号処理手段の出力信号を入力信号とし、これら
の入力信号の間で所定の演算処理を行って上記第1及至
第3の信号処理手段に送出する結合手段と を備え、上記第1及至第3の信号処理手段および結合手
段を共振状態にすることにより楽音信号を発生するよう
にしたことを特徴とする楽音合成装置。
(1) First to third signal processing means, each of which applies a predetermined delay time to an input signal and outputs the result, and the output signals of the first to third signal processing means are used as input signals, and these a coupling means for performing predetermined arithmetic processing between input signals and sending the result to the first to third signal processing means, and bringing the first to third signal processing means and the coupling means into a resonant state. A musical tone synthesis device characterized in that a musical tone signal is generated by.
(2)前記第1及至第3の信号処理手段の少なくとも1
つは入力信号に対して所定時間の遅延を施すと共にレベ
ル制御を施して出力するものであることを特徴とする請
求項第1記載の楽音合成装置。
(2) At least one of the first to third signal processing means
2. The musical tone synthesis apparatus according to claim 1, wherein the input signal is delayed by a predetermined time and subjected to level control before being outputted.
(3)各々が入力信号に対して所定時間の遅延を施して
出力する第1および第2の信号処理手段と、入力信号に
対して周波数帯域制御を施して出力する第3の信号処理
手段と、 上記第1及至第3の信号処理手段の出力を入力信号とし
、これらの入力信号の間で所定の演算処理を行って上記
第1及至第3の信号処理手段に送出する結合手段と を備え、上記第1及至第3の信号処理手段および結合手
段を共振状態にすることにより楽音信号を発生するよう
にしたことを特徴とする楽音合成装置。
(3) first and second signal processing means each delaying an input signal by a predetermined time and outputting the result; and a third signal processing means applying frequency band control to the input signal and outputting the resultant signal. , a coupling means that takes the outputs of the first to third signal processing means as input signals, performs predetermined arithmetic processing on these input signals, and sends the results to the first to third signal processing means. A musical tone synthesis device, characterized in that a musical tone signal is generated by bringing the first to third signal processing means and the coupling means into a resonant state.
(4)前記第3の信号処理手段は、入力信号に対して周
波数帯域制御を施すと共にレベル制御を施して出力する
ものであることを特徴とする請求項第3記載の楽音合成
装置。
(4) The musical tone synthesis apparatus according to claim 3, wherein the third signal processing means applies frequency band control and level control to the input signal and outputs the same.
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