JPH02294696A

JPH02294696A - 残響付与方法

Info

Publication number: JPH02294696A
Application number: JP1116888A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Kunimoto; 利文国本
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1989-05-10
Filing date: 1989-05-10
Publication date: 1990-12-05
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JP2674208B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

「産業上の利用分野」この発明は電子楽器、残響装置等に用いて好適な楽音合
成装置に関する。「従来の技術Ｊ従来から、自然楽器によって発生される楽音波形を波形
メモリに予め記憶し、演奏咎の操作に応じて当該楽音波
形を波形メモリから読み出し、楽音発生を行う電子楽器
がよく知られている。また、高性能な電子楽器において
は、波形メモリから読み出された楽音波形に対して演算
を施したり、あるいは複数の楽音波形を合成する処理が
行われ、より自然な楽音の再生が行われている。しかし、実際の自然楽器の音は、演奏者のく仕あるいは
技量、あるいは演奏の環境等により、実に多様に変化す
る。例えば、クラリネット等の管楽器においては、音階
が同じであっても、強奏であるか、それとも弱奏である
かによって楽音波形が多様に変化し、聴衆には、その変
化が音色の変化となって感じられる。なお、この現象に
ついては、後で詳述する。このような自然楽器における多様な楽音波形を忠実に再
現する電子楽器を、上述した波形メモリを用いた方式に
よって実現しようとすると、多くの種類の波形を記憶す
ることができる波形メモリ、および；隻雑な波形処理が
可能な演算手段が必要となり、その実現は困難なものと
なる。このような背景から、波形メモリ等を用いないで、自然
楽器を発音メカニズムをモデリングし、作成されたモデ
ルを動作させることにより、自然楽器の楽音を発生しよ
うとする試みが行われた。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、上述の自然楽器のモデリング、およびこのモデリ
ングによって得られるモデルを用いた楽音合成装置につ
いて、管楽器を例に挙げて説明する。管楽器の最も単純なモデルは、第９図に示すように、共
鳴管Ｉ（管楽器の管郎のモデル）および弾性体によるリ
ード２とを組み合わけることにより構成される。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
、この呼気圧ＰＡによってリード２が管内側に押される
（矢印２Ｆ方向）。また、リード２は弾性体であるので、呼気２Ａが吹きか
けられたことにより振動する。この結果、リード２の管
内側に空気の圧力波（粗密波）が発生し、これが進行圧
力波Ｆとなって共鳴官Ｉの終端部ＩＥに向かう。そして
、進行圧力波Ｆは終端部ＩＥにおいて反射され、反射圧
力波Ｒとなってリード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。この結果、リード２は、Ｐ
＝ＰＡ−ＰＲ　　　・・・・・・（！）なる圧力Ｐを受
ける。結局、リード２は、この圧力Ｐおよびリード２の
弾性特性に従って振動することとなる。第１０図はり一
ド２の弾性特性、ずねわち、リード２が受ける圧力Ｐ（
入力）とり一ド２の変位量（出力）との関係を例示した
ものである。この図に示すように、リード２の変位量は圧力Ｐに対し
て非線形であり、圧力Ｐがある程度大きくなると変位量
は飽和する。さて、リード２における振動の周波数が以下説明する共
鳴管１の共振周波数に等しい場合に共鳴現象が起こり、
共鳴管１において大きな圧力波が得られ、これが管楽器
の楽音として出力される。すなわち、共鳴管ｔの気柱の寸法しによって決まる特定
周波数（この周波数が共振周波数と呼ばれる）の空気振
動が発生した場合、共鳴管１内の寸法Ｌ方向に空気圧力
波の定在波が発生され、共鳴管１において大きな振動が
得られる。この現象が共鳴現象と呼ばれている。ここで、共鳴管１の寸法Ｌと定在波の波長λとの関係に
ついて説明する。第１！図に示すように、共鳴管の両終
端部が開放している場合は、終端部において空気粒子は
自由に動くことができるので、圧力波ＦおよびＲの振幅
は最大値となる。また、この場合、終端部において、反
射圧力波Ｒは進行圧力波ＩＦに対して逆相となって反転
される。従って、この場合、共鳴管１において発生し得
る定住波の波長λは、 λ＝　２　Ｌ　／　ｎ　　　　　　・・・・・・（２）
（ただし、ｎ＝１．２，３，・・・）となる。第Ｉ＋図は、ｎ−１．２．３の場合における定
在波の状態を示したものである。こ．れに対し、第１２
図に示すように、共鳴管Ｉの片方の終端部が閉じている
場合は、この終端部において空気の粒子は動くことがで
きないので圧力波ＦおよびＲの振幅が０となる。従って
、この場合の定在波の波長λは、 λ＝　４　Ｌ／（２　ｎ　−　１　）　　・・・・・・
（３）（ただし、ｎ＝Ｉ，２，３，・・・）となる。第１２図はｎ＝Ｉ，２．３の場合における定在
波の状聾を示したものである。そして、このような特性を存する共鳴管１に、リード２
によって、下記式（４）に示す共振周波数ｒｎの空．気
振動が与えられると、共鳴管玉において上記共鳴現象が
発生する。ｆｎ＝ｃ／λ　・・・・・・（４）（ただし、Ｃは圧力波ＦおよびＲの伝播速度を表す）そして、管楽器では、リード２が共鳴管ｌ内の圧力定在
波に同期して振動することにより、共鳴ｉｌｌこおける
共鳴が維持される。すなわち、例えば、リード２が矢印
２Ｆ方向に振れ、これｊこより進行圧力波Ｆが発生し、
これが終端部ＩＥで反射されて反射圧力波Ｒとなってリ
ード２に帰還し、これにより、リード２が矢印２Ｒ方向
に振れ、進行圧力波Ｆか発生し、これ終端部ＩＥで反射
されて反射圧力波Ｒとなってリード２に帰還し、リード
２が再び矢印２Ｆ方向に振れるという具合に、リード２
の振動と圧力波の往復連動（すなわち、定在波の振動）
とが同期を保ちつつ持続する。このように、管楽器では、リード２と共鳴管２の圧力定
在波とが同期して振動することにより、共鳴が維持され
楽音が発生される。ここで、り一ド２の振動は非線形振
動であるので、この振動によって得られる圧力波Ｆおよ
びＲは多くの高調波成分を含み、また、共鳴管ｌも上記
式（２）および（３）において示したように多くの共振
周波数を有する。従って、共鳴管ｒ内では多くの共振周
波数の空気振動が得られる。第１３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
を示したものである。なお、この楽音合成装置の構成は
管楽器に限らず、弦楽器等の他の楽器にも勿論適用する
ことができる。第１３図において、ＩＩはリード２の動作をシミュレー
トした非線形素子、ｌ２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（ｆ
）の圧力演算をシミュレートした加算器である。この加
算器１３によって、共振回路■２からの出力信号（前述
の反射圧力波Ｒに対応する信号）と呼気圧ＰＡに対応す
る入力信号ＶＡとが加算され、非線形素子ＩＩに供給さ
れる。この構成によれば、入力信号ＶＡによって、非線形素子
！■が直流バイアスされる。そして、非線形素子Ｉ！の
出力信号が共振回路Ｉ２に入力され、共振回路１２の出
力信号が加算器ｌ３を介して再人力されることにより、
非線形素子１１が励振される。このようにして、第１３
図の回路は発振動作する。ここで、非線形素子Ｉ１は、その入出力特性が、前述し
たり一ド２の非線形特性をシミュレートすることができ
るように設計されている。なお、この非線形素子１１は
ダイオード等の非線形素子によって実現する他、例えば
ＲＯＭに所望の非線形関数のデータテーブルを記憶して
おき、それを読み出すようにしてもよい。このように非
線形素子１１の入出力特性を実際のリードの非線形特性
に合わせると、以下説明するように、非線形素子１１の
出力信号として実際のリードにおける振動波形によく一
致した波形を得ることができる。第１４図は実際のクラリネットにおけるリードの振動波
形を例示したものである。この図に示すように、クラリ
ネット等の管楽器では、音階の同じ楽音を発音する場合
でも、強奏音と弱奏音とでは、振動波形が変化し、異な
った音色になる。さらに詳述すると、弱奏音の場合の波
形は比較的正弦波に近いが、これが強奏音になると、振
幅がリードの弾性限界によって決まる振動範囲Ｌ　Ｌ　
−　ＵＬによって制限されるため、ピークの郎分かつぶ
れて歪んだ波形となる。この現象は、呼気圧ＰＡに相当
する入力信号ＶＡによって非線形素子１１のバイアス点
を変えた場合における出力信号波彩の変化として再現す
ることができる。すなわち、弱奏の場合は呼気圧ＰＡが
小さいので非線形素子＋１のバイアス点は線形領域内と
され、非線形素子１１の出力信号としては正弦波に近い
波形が得られる。これに対し、強奏の場合は呼気圧ＰＡ
が大きいので、非線形素子１１のバイアス点は非線形領
域内となる。この結果、非線形素子１１からは、高調波
成分を多く含んだ歪んだ波形が得られる。次に共振回路ｌ２について詳述する。この共振回路１２
は、実現しようとする管楽器の共鳴管の形状に合わせて
設計される。ここで、実際の自然楽器の共鳴管の伝送量
周波数特性を例示する。第■５図はクラリネット管の伝
送量周波数特性、第１６図はオーボエ管の伝送量周波数
特性を示したものである。これらの図に示すように、管
楽器の管郎は、その形状によって決まる共振周波数を極
とする多峰性の伝送量周波数特性を有する。なお、この
共振周波数と管形状の関係は上述した通り（式（２　）
，（３　）参照｝である。そして、各管楽器のリードで
発生された空気振動が、このような伝送量周波数特性を
有する共鳴管に供給されることにより、個々の管楽器独
特の音色の楽音が発生される。第１７図は管楽器の管郎の伝送最周波数特性をノミュレ
ートした回路を例示したもので、この回路は第１３図の
共振回路ｌ２として使用される。この図において、ＤＦ１〜ＤＦｎおよびＤＲ．−ＤＲｎ
は、谷々多段シフトレジスタ（通常、３段以上のものが
用いられる）によって構成される遅延回路であり、管内
における空気圧力波の伝送遅延をシミュレートしたもの
である。ここで、遅延回路Ｄ　Ｆ　＋およびＤＲｎが管
郎における最もリード２側寄りの部分に対応し、遅延回
路ＤＦｎおよびＤＲ，が最も終端部ＩＥ寄りの部分に対
応している。そして、遅延回路ＤＦ．には第１３図の非
線形素子ＩＩの出力信号が人力され、遅延回路ＤＲｎの
出力信号が第１３図の加算器１３に入力される。Ｊ，〜Ｊ　ｎ−．はジャンクンタン（結合回路）であり
、径の異なる管を連結した箇所において発生ずる空気圧
力波の散乱現象をンミュレートしたらのである。この図
では乗算器Ｍ１〜Ｍ４および加算器ＡＡ，により構成さ
れる４乗算型格子を用いた場合が示されている。なお、
“１千ｋ，”．−ｋど，“Ｉ−ｋ“ｋどは、各々乗算器
Ｍ，〜Ｍ４によって入力信号に乗算される係数であり、
管楽器内における信号散乱特性に合わけて決められる。そして、このジャンクションＪ，〜Ｊｎ一を介して、遅
延回路ＤＦ１〜ＤＦｎおよびＤＲ．〜ＤＲｎの内、隣合
った乙のの間の信号伝送が行われる。例えば、遅延回路
ＤＦ．の出力信号はジャンクションＪ１の乗算器Ｍを介
して遅延回路ＤＦ，に送られ、遅延回路ＤＲｎ−１の出
力信号はジャンクションＪ，の乗算’ＧＭ３を介して遅
延回路ＤＲｎに送られる。ＴＲＭは終端回路であり、共鳴管ｌの終端部ｌＥをソミ
ュレートしたものである。非線形素子ｌ１から出力され
た信号は、遅延回路ＤＦ，〜ＤＦｎおよび各遅延回路に
介挿されたジャンクションＪ１〜Ｊ　ｎ−，を経て、こ
の終端回路ＴＲＭに入力される。ＭＬは終端部ＩＥにお
いて圧力波が反射される場合におけるエネルギー損失を
シミュレートしたもので、前段の遅延回路ＤＰｎの出力
信号に損失係数ｇ（ｌを乗算して位相反転器ＥＶに出力
する。位相反転回路ＩＶは、管楽器の終端部ＩＥが開口してい
る場合に、反射波が進行波に対して位相反転する現象を
シミュレートするものである。なお、終端部！Ｅが閉じ
ている場合には、この位相反転器ｆＶは不要である。そ
して、位相反転器ｆＶの出力信号は、直流除去回路ＤＣ
Ｈによって直流成分が除去され、遅延回路ＤＲ．に入力
される。そして、遅延回路Ｄ　Ｒ　ｌ−Ｄ　Ｒ　ｎおよ
び各遅延回路に介挿されたジャンクションＪ．＝Ｊｎ−
，を経て第１３図の加算器１３に入力される。この構成において、遅延回路Ｄ　Ｆ　ｌ−　Ｄ　Ｆ　ｎ
およびＤＲ．〜ＤＲｎの遅延時間の総和は、発生する楽
音の周波数に対応して決められる。また、実際の管楽器
では、進行圧力波Ｆの伝播（リードから終端部まで）に
要する時間と、反射圧力波Ｈの伝播（終端部からリード
まで）に要する時間とが同じであると考えられるので、
遅延回路ＤＦ，〜ｐＦｎの遅延時間の総和と遅延回路Ｄ
Ｒ．＝ＤＲｎの遅延時間の総和はほぼ等しく設計される
。以上のように、実際の管楽器の各部をシミコレートして
非線形素子１■および共振回路ｌ２がナ．１成され、所
望の管楽器の楽音が合成される。なお、管楽器以外の楽
器、例えばギター等の弦楽器の場合は、弦の弾性特性に
合わせて非線形素子１１を設計し、弦の長さに対応して
共振回路１２を設計する。また、楽器の場合と同様、共
振回路を用いることにより、残響効果装置を構成するこ
とができる。以下、その例を説明する。第１８図は残響効果装置の構成例を示したものである。この図において、．Ｓ　Ｆ　＋，　Ｓ　Ｒ　ｒ，　Ｓ　
Ｐ　ｔ．　ＳＲｔ，Ｓ　Ｆ　３．Ｓ　Ｒ３は残響音の伝
送遅延をシミュレ一トしたシフトレジスタ、ｆ　Ｖ　Ｉ
Ａ，ｒ　Ｖ　ＩＢ，ｆＶ２Ａ，（　Ｖ２Ｂ，ｆ　Ｖ３Ａ
，Ｉ　Ｖ３Ｂは反転回路、ＭＡ，，ＭＢ，，ＭＡ！．Ｍ
Ｂｔ，ＭＡ３，ＭＢ＋は残響音の減衰をシミュレートし
た乗算器、ＡＩＡ，ＡＩＢ．Ａ２Ａ．Ａ２Ｂ．Ａ３Ａ，
Ａ３Ｂ，Ａ　Ｉ　２　３，Ｂ　１２３は音響空間内で行
われる残響音の重ね合わせをシミュレートした加算器で
ある。ここで、シフトレジスタＳＦＩおよびＳＲ，、シ
フトレジスタＳＦ，およびＳＲ．、ソフトレジスタＳ　
Ｆ　ｓおよびＳＲ３の各ベアが、各々、音響空間におけ
る１つの残響音の伝送路に対応している。また、各シフ
トレジスタの段数Ｎ，，Ｎ，，Ｎ，は、シミュレー卜す
る残蕾音伝送路の伝送遅延時間に合わせて決められてい
る。以下、この残響効果装置の動作を説明する。楽音に相当
する入力信号は、加算器Ｂ１２３を介し、さらに加算器
ＡＩＡ．Ａ２Ａ，Ａ３Ａを各々介し、シフトレジスタＳ
Ｆ，，ＳＦ．，ＳＦ．に入力される。シフトレジスタＳＦ，に入力された信号は、所定時間遅
延されて、反転回路ＩＶＩＢに入力され、反転される。反転回路ＩＶＩＢの出力信号は、シフトレジスタＳＲ．
によって所定時間遅延され、反転回路ＩＶＩＡを介し、
加算器ＡＩＡに帰還される。このようにして、残響音が
伝送路を往復する現象がノミュレートされる。他の伝送
路をシミュレートする回路（シフトレジスタＳＦ’．，
ＳＲ，およびＳＦ，，ＳＲ３によって構成されるループ
）においても同様の動作が行われる。一方、シフトレジスタＳＦ．，Ｓｒ”ｔ，ＳＦ３の出力
信号は、各々乗算器Ｍ　Ａ　ｌ，　Ｍ　Ａ　ｔ　．　Ｍ
　Ａ　３　１こよって損失係数α，，α，，α，が乗じ
られ、加算器Ａ１２３によって総合されて加算器ＡＩＢ
，Ａ２Ｂ，Ａ３Ｂに入力される。また、シフ｝・レジス
タＳＲＳＲｆｆｉ，ＳＲ，の出力信号は、各々乗算器Ｍ
Ｉ３．，ＮＩＢ　＊　，　Ｍ　Ｂ　３によって損失係数
β，，β，，β３か乗じられ、加算ＳＢ１２３によって
総合されて加算５ＡＩＡ，Ａ２Ａ，Ａ３Ａに人力される
。これにより、各シフトレジスタを伝播する信号が減衰
され、残響音の減衰がシミスレートされる。そして、こ
のようにして得られた残響効果音が加算器ＡＩ２３から
出力される。「発明が解決しようとする課題」ところで、上述した従来の楽音合成装置は、進行波用の
遅延回路Ｄ　Ｆ　ｌ−　Ｄ　Ｐ　ｎおよび反射波用の遅
延回路Ｄ　Ｒ　Ｉ−　Ｄ　Ｒ　ｎを設け、しかむ、進行
波用および反射波用の遅延回路の遅延時間をほぼ等しく
していたので、実現しようとする楽音の種類によっては
、遅延回路の総数が著しく多くなってしまう。従って、
楽音合成装置をハードウェアで実現する場合にはハード
量の増大を招き、また、信号プロセッサ等の演算によっ
て実現する場合には計算量の増大を招き、楽音合成装置
が大規模になってしまうという問題があった。また、遅
延をメモリにより実現する場合、メモリアクセスが増え
るという問題もあった。さらに、従来の楽音合成装置は
、楽音の発生開始の際、非線形素子から最初の信号が出
力されてから、その信号が遅延回路ＤＦ，〜ＤＦｎを経
て終端部に到達するまで待たないと楽音が発音されず、
いわゆるリアルタイム性が良くないという問題があった
。この発明は上述した事情に鑑みてなされた乙ので、遅延
回路の総数を大きくすることなく構成することが可能で
あり、かつ、リアルタイム性の良い楽音合成装置を提供
することを目的としている。「課題を解決するための手段］この発明は、入力信号に対応した励振信号を発生する励
振手段と、前記励振手段の出力信号を進行波信号として
終端部に向けて伝送すると共に該終端部における反射波
信号を前記励振手段に帰還する手段であって、該進行波
信号および反射波信号を所定時間遅延して該信号の進行
方向に伝送する複数の遅延回路およびこれら複数の遅延
回路の間の信号伝送を媒介する信号散乱用ジャンクショ
ンによって構成される双方向伝送手段とからなり、萌記
励振手段および双方向伝送手段を共振状態とすることに
より、楽音信号を得るようにした楽音合成装置において
、前記双方向伝送手段における進行波用および反射波用遅
延回路の遅延時間の総和は発生ずる楽音の種類に対応し
て設定し、かつ、該進行波信号用の遅延回路の遅延時間
と該反射波信号用の遅延回路の遅延時間とが不均衡とな
るようにしたことを特激としている。「作用Ｊ上記構成によれば、遅延回路の総数を少なくすることが
できる。例えば、極端な場合、進行波用の遅延回路ある
いは反射波用の遅延回路のどちらか一方のみに遅延時間
を持たせ、その総和が発生ずる楽音に対応する所定時間
に一致するようにすることもできる。この場合、進行波
用、反射波用ｈ々同数の遅延回路を用いた場合に比べて
、遅延回路の総数を半分にすることができる。「実施例Ｊ以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。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。同図において、２ｌ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（音階、吹奏の強弱の程度
、ノート才ン、ノート才フ等）を発生する楽音制御情報
発生回路である。２２は励振回路である。この励振回路
２２は、而述した第１３図の場合と同様、非線形素子１
１および加算器ｌ３によって構成しても良いが、本実施
例では、入力信号ＶＡ、共振回路２３の出力信号および
楽音制御情報に基づき、ＲＯＭによって実現される非線
形テーブル２２゜を参照する構成とした。ここで、非線
形テーブル２２゜には、楽音４制御情報発生回路２ｌか
ら供給される吹奏の強弱を示す情報が、直流バイアスＶ
Ａとして供給される。２３は共鳴管をシミュレートした
共振回路である。この共振回路２３の共振周波数は、楽
音制御情報発生回路２１から供給される音階を示す情報
に従って切り換えられる。この共振周波数切換は、例え
ば共振回路２３内の遅延回路（この遅延回路については
後述する）間にセレクタ等のスイッチ手段を介挿し、こ
れを切り換えることにより、遅延回路の段数を切り換え
ることにより実施することができる。また、第ｆ図にお
いて、非線形テーブル２２゜一共振回路２３→加算器ｌ
３一非線形テーブル２２゜によって構成される閉ループ
では、雑音等により自走発振か発生されるので、非線形
素子ＩＩの出力をノートオン時のみイネープルすること
により必要でない場合（ノート才フ時）における自走発
振を止めるようにしている。共振回路２３の具体的構成例を第２図（ａ）および（ｂ
）に示す。なお、これらの図において、府述の第ｌ７図
と対応する郎分Ｉこは、同一の符号が付してある。また
、ジャンクションＪ　Ｕ，，Ｊ　Ｕ，，・・・とじては
、前述した４乗算型格子の他、音声合成の分野でよく用
いられる２乗算型格子

【第３図（ａ）参照】、１乗算型
格子（第３図（ｂ）参照）、正規化４乗算型格子｛第３
図（ｂ）参照｝を用いてもよい。第２図（ａ）の共振回
路は、進行波の伝送路のみに遅延回路ＤＦＡ，〜ＤＦＡ
ｎが配備されている。また、第２図（ｂ）は反射波の伝
送路のみに遅延回路ＤＦＢ１〜ＤＰＢｎが配備されてい
る。第１７図の構成の共振回路と同じ種類の楽音を発生
する場合、各遅延回路ＤＦＡ１〜ＤＦＡｎおよびＤＦ’
Ｂ．−ＤＦ１３ｎの遅延時間は、遅延回路ＤＦ．〜ＤＦ
ｎおよびＤＲ，〜Ｄ　Ｒ　ｎ（第１７図）の遅延時間の
２倍とする。このようにすることで、第２図（ａ）および（ｂ）の各
共振回路の伝送量周波数特性を第１７図の場合と同じ特
性にすることができる。また、第２図（ａ）および（ｂ
）の構成にすることにより、遅延回路の総数を第１７図
の場合の半数で済ませることができる。さらに、第２図
（ｂ）の構成の場合、楽音発生開始の際、リード（非線
形テーブル２２゛）を発した最初の信号は遅延回路を介
さないで、終端回路ＴＲＭに伝送され、直ちに楽音が発
生される。なお、この実施例においては、入力信号ＶＡの系への入
力を加算により行っているが、他の種々の演算等によっ
て入力信号ＶＡを系に反映させろことにより、より複雑
な楽音の合成も可能である。次にこの楽音合成装置の共振回路の信号処理を信号プロ
セッサによって実行する場合について説明する。一般に
信号ブａセッサは、高速処理か要求されるので、パイプ
ライン演算方式により演算を行うようにしている。この
ようなパイプライン演算方式によれば、複数のマイクロ
命令のフＪツヂ、演算等の各段階が、時間的にオーバラ
ップして並列実行されるので、信号処理を高速で行うこ
とかできる。しかしながら、第２図（ａ）および（ｂ）
に示すように、ジャンクションの出力が遅延回路を介さ
ず直接他のジャンクションに接続される場合、δジャン
クションに対応する積和演算の実行に対し、以下説明す
るような特別な配慮を必要とする。第４図はこの信号プロセッサにより第２図（ｂ）の共振
回路の信号処理を実行する場合の各処理のブロックダイ
ヤグラムを示したものである。Ｊ，Ｊ，．・・・は各々
ジャンクション演算処理を示す。これらの処理ＪｘＪｔ
，・・・は、ジャンクシタンＪＵ．，ＪＵｔ，・・・に
おいて行われる信号の加算、乗算等の動作に対応ずるも
のである。ここで、各ジャンクシ３ン演算処理Ｊｌ，Ｊ
ｔ，・・・の結果は、一旦、信号プロセッサ内のテンポ
ラリレジスタに保持され、このテンポラリレジスタを介
して、他のジャンクション演算処理に引き渡されるよう
になっている。Ｄ，Ｄ，・・・は、遅延回路Ｄ　Ｆ　Ｂ　Ｉ−Ｄ　Ｆ　
Ｂ　ｎの動作に対応する遅延処理を示す。第５図は第４
図の各ジャンクション演算処理Ｊ　，，Ｊ　，，・・・
を信号プロセッサにより実行する場合のＡＬＵ（演算ユ
ニット）の動作を示したものである。同図において、Ｓ
Ｔ．〜Ｓ　Ｔ　ｔ、ＳＴ＋１−ＳＴ７、・・・は、マイ
クロ命令の実行ステートである。以下の説明では、この
信号プロセッサによって、各ジャンクション演算処理，
１＋＋’？＋・・・を実行する場合、各演算結果か得ら
れるのに各々３ステートを要するものとする。また、信
号プロセッサか共振回路各郎のデジタル信号の値を演算
し更新する周期、すなわち、サンプル周期は８ステート
分の長さを有するものとする。第５図に示すように、第１番目のサンプル周期ＴＷｌの
ステートＳＴ．において、ノヤンクンヨン演算処理Ｊ．
を開始したとすると、この処理結果はステートＳ　Ｔ　
ｔにならないと得られない。従って、ジャンクンヨン演
算処理Ｊ，はステートＳ　Ｔ　３に開始することとなる
。同様の理由により、ジャンクション演算処理Ｊ，はス
テートｓＴ６に、ジャンクション演算処理Ｊ４は第２サ
ンプル周期ＴＷ，のステートＳＴ．に、ジャンクション
演算処理Ｊ，は第２サンプリング周期ＴＷ．のステート
ＳＴ．に、というように各ジャンクション演算処理は必
要とするデータが得られた時点で開始されろこととなる
。ここで、ジャンクンヨン演算処理Ｊ，とジャンクンヨン
演算処理Ｊ４とは異なるサンプル周期（ＴＷ，およびＴ
　Ｗ　ｚ　）内で実行されるので、以下説明する問題が
生じる。すなわち、信号プロセッサでは、サンプル周期
毎に遅延時間がカウントされ、該カウント値に基づいて
ジャンクンヨン演算間の演算結果引き渡し（遅延処理Ｄ
）が行われる。従って、この場合のように、ジャンクシ
ョン演算処理Ｊ，からＪ４に至るまでの間に、次のサン
プル周期に切り換わると、各演算処理結果は実際より単
位時間だけ遅れた時刻において発生したものとして処理
されてしまう。そこで、この信号プロセッサによる信号
処理演算においては、ジャンクション演算処理の実行の
直館にサンプル周期が切り換わった場合は、当該演算結
采の発生時刻を単位時間だけ前にシフトするようにして
いる。第４図における処理Ｔはそのための時間補正処理
を示す。第６図に示すように、共鳴管か３本の管３１、３２およ
び３３により結合されている場合は、第７図に示すよう
に空気圧力波伝播の信号処理を行う。第７図において、
Ｊ，Ｊ，・・はジャンクンヨン演算処理、Ｔは第４図と
同様の時間補正処理を示す。第６図のような場合、結合
部の空気圧力は、各管３１，３２および３３からの各空
気圧力の総和となる。加算器３４は各空気圧力波の加算
をシミュレートするものである。反転回路３５〜３９お
よび係数乗算器４１〜４３は、管３１、３２および３３
の結合郎および管３２および３３の終端部における空気
圧力波の反射をシミュレートしたものである。このよう
な３本の管を連結した共鳴管の場合においても、連続し
て実行するンヤンクシジン演算Ｊ，Ｊ，・・・に対して
時間補正処理Ｔ．Ｔ．・・・を介挿することにより、サ
ンプル周期の切り換わりに伴う遅延時間カウントの誤り
を防止することができる。次に本発明の残響効果装置への応用例を第８図を参照し
て説明する。この残響効果装置は、第１８図におけるシ
フトレジスタＳ　Ｆ　＋を省略すると共に、シフトレジ
スタＳＲ，（Ｎ．段），ＳＦ．（Ｎ！段），　Ｓ　Ｒ　
！（Ｎ　ｔ段），ＳＦ！（Ｎ３段），　Ｓ　Ｒ　＊（Ｎ
　ｚ段）を、各々シフトレジスタＳＲＩＡ（２Ｎ，段）
，Ｓ　Ｉ’；”　，Ａ　（Ｎ，一Ｎ，段），ＳＲｚＡ（
Ｎｔ＋Ｎ＋段）　，　Ｓ　Ｆ　３　Ａ　（Ｎ　ｓ一Ｎ，
段），ＳＲ３Ａ（Ｎ３＋Ｎｌ段）に変更している。他の
部分については、第ｌ８図と全く同じ構成である。このようにシフトレジスタＳＦ，を省略することにより
、楽音信号入力があってから最初の残響効果音が出力さ
れるまでの時間が短縮される。また、このようにしても
、第１８図の場合と同様、加算器ＡＩＡおよびＡＩＢに
おける入力信号と出力信号との位相差はシフトレジスタ
２Ｎ．段相当、加算５Ａ２ＡおよびＡ２Ｂにおける入力
信号と出力信号との位相差はシフトレジスタ２　Ｎ　ｔ
段相当、加算器Ａ３ＡおよびＡ３Ｂにおける入力信号と
出力信号との位相差はシフトレジスタ２Ｎ，段相当にな
る。従って、加算器Ａ１２３およびＢＩ２３において重
ね合わけられる各信号の位相差も第１８図の場合と変わ
ることがなく、第１８図の場合と全く等価な信号処理が
行われる。「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、双方向伝送手
段における進行波用および反射波用遅延回路の遅延時間
の総和は発生する楽音の種類に対応した所定時間と等し
く、かつ、該進行波信号用の遅延回路の遅延時間と該反
射波信号用の遅延回路の遅延時間とは不均衡にしたので
、遅延回路の総数を少なくすることができ、小規模な構
成により楽音合成装置を実現することができる。また、
進行波用の遅延回路の遅延時間を小さくすることにより
、リアルタイム性の良い楽音合成装置を実現することが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

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共振回路
の構成例を示すブロック図、第３図は同実施例における
ノヤンクションの構成例を示すブロック図、第４図は第
２図の共振回路の信号処理を信号プロセッサの演算によ
って実行する場合の処理ブローを示す図、第５図は第４
図に示された演算を行う場合における信号プロセッサ内
のＡＬＵの動作を説明する図、第６図および第７図は本
発明の応用例を示すものであり、第６図は３本の管が結
合してなる共鳴管を示す図、第７図は第６図における信
号伝播を信号プロセッサの演算によって実行する場合の
処理フローを示す図、第８図は本発明の残響効果装置へ
の適用例を示すブロック図、第９図は最も簡単な管楽器
のモデルを示す図、第ＩＯ図は第９図におけるリード２
の非線形特性を示す図、第１１図および第１２図は共鳴
管における定在波を説明する図、第１３図は管楽器をシ
ミュレートした従来の楽音合成装置のブロック図、第１
４図はクラリネットのリードの振動波形図、第！５図は
クラリネット管の伝送攪周波敗特性を示す図、第１６図
はオーボエ管の伝送最周波数特性を示す図、第１７図は
第１３図における共振回路Ｉ２の構成例を示すブロック
図、第ｌ８図は従来の残響効果装置の構成を示すブロッ
ク図である。２２・・・・・・励振回路、２３・・・・・・共振回路
、ＤＦＡＤ　Ｆ　Ａ　ｔ．〜，Ｄ　Ｆ　Ｂ　．，Ｄ　Ｆ
　Ｂ　，．〜・・・・・・遅延回路、ＪＵ．，ＪＵ，，
〜・・・・・・ジャンクシジン。

Claims

【特許請求の範囲】入力信号に対応した励振信号を発生する励振手段と、前
記励振手段の出力信号を進行波信号として終端部に向け
て伝送すると共に該終端部における反射波信号を前記励
振手段に帰還する手段であって、該進行波信号および反
射波信号を所定時間遅延して該信号の進行方向に伝送す
る複数の遅延回路およびこれら複数の遅延回路の間の信
号伝送を媒介する信号散乱用ジャンクションによって構
成される双方向伝送手段とからなり、前記励振手段およ
び双方向伝送手段を共振状態とすることにより、楽音信
号を得るようにした楽音合成装置において、前記双方向伝送手段における進行波用および反射波用遅
延回路の遅延時間の総和は発生する楽音の種類に対応し
て設定し、かつ、該進行波信号用の遷延回路の遅延時間
と該反射波信号用の遅延回路の遅延時間とが不均衡とな
るようにしたことを特徴とする楽音合成装置。