JPH023100A - 電子楽器 - Google Patents

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〕 本発明は電子ギター等の電子楽器に係り、特に入力波形
信号から楽音制御情報を抽出して楽音を制御する電子楽
器に関する。

〔従来の技術］ ギター等を演奏操作することにより例えば弦の振動を電
気信号として検出し、その入力波形信号に従ってデジタ
ル回路等で構成された楽音発生回路を制御して、楽音を
合成し発音させるようにした電子楽器が開発されている
。

第３図に、上記原理に基づ〈従来の電子楽器を示す。

まず、電子ギターの弦振動はピックアップ１で検出され
た後、アンプ２で増幅され、更に、ローパスフィルタ３
で余分な高調波成分が除去されることにより、入力波形
信号９として抽出される。

次に、オン／オフ判定回路５は、入力波形信号９の信号
レベルを判定することにより弦振動の有無を判別し、弦
振動の開始が検出されたら制御回路６を介して楽音発生
回路７に楽音の発音開始を指示する。これにより楽音発
生回路７からスピーカ８を介して楽音が放音される。逆
に、弦振動の終了が検出されたら制御回路６を介して楽
音発生回路７に楽音の発音の終了を指示する。

一方、ピッチ抽出回路４は、入力波形信号９がら弦振動
のピッチ周波数をリアルタイムで抽出し、制御回路６は
、楽音発生回路７で発音開始される楽音又は発音中の楽
音の音高を、上記ピッチ周波数に対応するようにリアル
タイムで制御する。

上記従来例により、例えば演奏者がチョーキング奏法に
より又はトレモロアーム等を扼作して、入力波形信号の
ピッチ周波数を意図的に変化させたような場合、発音さ
れる楽音の音高を上記操作に応じてリアルタイムに変化
させることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、一般のアコースティックギター等においては
、例えば弦をピッキングする位置や強さ、又は指とピッ
クのどれでピッキングするか等に応じて、発音される楽
音の音色等が微妙に変化する。

しかし、第３図に示したような従来の電子楽器において
は、弦振動に対応する入力波形信号に基づいて発音され
る楽音を制御できる要素は、ピッチ周波数に基づく音高
しかなく、アコースティック楽器のような音色等の微妙
な表現は出しにくいという問題点を有していた。

本発明の課題は、アコースティック楽器のように演奏者
の意図によって音色等を微妙にコントロールすることを
可能にし、豊かな表現力を実現することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、まず、例えばギター本体に張設された弦の振
動を’２Ｘｔｍピックアップ等により入力波形信号とし
て検出し、該入力波形信号の各周波数成分の強さ情報を
抽出する周波数成分強さ情報抽出手段を有する。同手段
は、例えば別に用意されるピッチ抽出手段（この手段は
必須ではない）により、前記入力波形信号から抽出され
るピッチ周波数に対応する周期に対して、その周期の２
の所定の正の整数のべき余分の１　（すなわちｎを所定
の正の整数として１／２’　）の時間間隔で前記入力波
形信号をデジタル波形信号に変換する信号変換手段と、
該信号変換手段から出力される上記２の所定の正の整数
のべき乗（すなわち２’）個分毎すなわち１ピッチ周期
分毎のデジタル波形信号を高速フーリエ変換し、前記入
力波形信号から前記ピッチ周波数成分（基本周波数成分
）の強度（振幅又はパワー）及びその各倍音周波数成分
の強度を演算する高速フーリエ変換手段と、該各倍音周
波数成分の強度と前記ピッチ周波数成分の強度との強度
比を演算し前記強さ情報として出力する強度比演算手段
とによって実現される。

一方、楽音は楽音発生手段から発音される。同手段はデ
ジタル音源手段、アナログ音源手段等各種方式のものが
採用できる。例えば、デジタル回路による場合、デジタ
ル楽音波形を記憶するメモリと、制御手段からの発音開
始の指示及び音高制御に基づいて、該音高に対応するア
ドレス間隔で前記メモリからデジタル楽音波形を読み出
す波形読み出し手段と、読み出されたデジタル楽音波形
をアナログ波形に変換し増幅した後放音する手段等によ
って実現される。このほかデジタル回路による場合は、
種々の演算により波形を発生することもできる。例えば
正弦波合成方式、周波数変調方式（ＦＭ方式）、位相変
調方式（ＰＤ方式）等が採用可能である。

次に、前記各周波数成分の強さ情報に応じて前記楽音発
生手段で発音開始され又は発音中の楽音の音色、音遣又
は音高の少なくとも１つを制御する楽音制御手段を有す
る。同手段は、例えば前記強度比演算手段から出力され
る各倍音周波数成分毎の強度比に応じて、前記楽音発生
手段から出力される楽音の前記各倍音周波数成分に対応
する周波数の利得を変化させるグラフィックイコライザ
ーによって実現される。

〔作　　用〕

本発明の作用は次の通りである。

まず、例えば電子ギター等において演奏者が弦をピッキ
ングすることにより入力波形信号が検出されだすと、そ
れに基づいて例えばピッチ抽出手段がピッチ周波数を順
次抽出する。

これにより、楽音発生手段が楽音の発音を開始し、通常
は各タイミング毎に抽出される上記ピッチ周波数に応じ
た音高の楽音を発生する。

これと同時に、周波数成分強さ情報抽出手段が入力波形
信号の各周波数成分の強さ情報を抽出し、これに基づい
て楽音制御手段が、楽音発生手段から発音される楽音の
特性、例えば音色を制御する。

従って、演奏者が例えば弦をピッキングする位置や強ざ
を変化させ、又は弦を指でピッキングしたりピックでピ
ンキングしたりすることにより、弦振動に基づく入力波
形信号の周波数成分が変化した場合、その変化が前記周
波数成分強さ情報抽出手段によって抽出され、楽音制御
手段によって発音開始される楽音又は発音中の楽音に忠
実に反映され、楽音の特性例えば音色等が微妙に変化す
る。

これにより、アコースティック楽器のように演奏者の意
図によって音色等を微妙にコントロールすることが可能
になり、豊かな表現を付加することが可能となる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例につき詳細に説明を行う。

以下の説明においては第１及び第２の実施例について説
明を行うが、各実施例共に、ボディー上に例えば６本の
金属弦が張られ、該金属弦の下部に設けられたフレット
（指板）を指で押さえながら、所望の弦をピッキングす
ることにより演奏を行う電子ギターとして実現されてい
る。なお、その外観は省略する。

第１図は、第１の実施例の構成図である。

まず、電子ギターの弦振動はピックアップｌＯで検出さ
れた後、アンプ１１で増幅され、更に、ローパスフィル
タ（ＬＰＦ、以下同じ）１２で余分な高調波成分が除去
されることにより、倍音周波数成分検出用（後述する）
の入力波形信号２３として抽出される。

この入力波形信号２３は、更にＬＰＦ　１３によってピ
ッチ抽出に必要な低周波数帯域のみに帯域制限される。

そして、まず、オン／オフ判定回路１５は、上記ＬＰＦ
　１３の出力の信号レベルを判定することにより弦振動
の有無を判別し、弦振動の開始が検出されたら制御回路
１６を介して楽音発生回路２０に楽音の発音開始を指示
する。これにより楽音発生回路２０からグラフィックイ
コライリ’−２１（後述する）及びスピーカ２２を介し
て楽音が放音される。逆に、弦振動の終了が検出された
ら制御回路１６を介して楽音発生回路２０に楽音の発音
終了を指示する。

また、ピッチ抽出回路１４は、前記ＬＰＦ　１３の出力
信号から弦振動のピッチ周波数をリアルタイムで抽出し
、これに基づいて制御回路１６は、楽音発生回路２０で
発音開始される楽音又は発音中の楽音の音高を、上記ピ
ッチ周波数に対応するようにリアルタイムで制御する。

一方、前記ＬＰＦ１２から抽出される入力波形信号２３
は、サンプルホールド回路１７でサンプルホールドされ
た後、各ホールド動作毎にＡ／Ｄ変換器１８でデジタル
波形信号に変換され、ＦＦＴ回路１９に入力する。ここ
で、サンプルホールド回路１７におけるサンプルホール
ドタイミング、Ａ／Ｄ変換器１８における変換タイミン
グ及びＦＦＴ回路１９への入力タイミングは、ピッチ抽
出回路１４から各タイミング毎に抽出されるピッチ周波
数に基づいて制御される。そして、ＦＦＴ回路１９の出
力は、グラフィックイコライザー２１を制御する。

以上の構成の第１の実施例の動作について次に説明する
。

まず、演奏者が弦をピンキングして入力波形信号２３が
オン／オフ判定回路１５で検出され、同時にそのときの
ピッチ周期がピッチ抽出回路１４で検出されることによ
り、制御回路１６が上記オンタイミング及びそのときの
ピッチ周波数に対応した音高で、楽音発生回路２０に楽
音の発音を指示する。これにより、楽音発生回路２０が
楽音の発音を開始する。

次に、演奏中に演奏者が、例えばチョーキング奏法によ
り又はトレモロアーム等を操作して、入力波形信号のピ
ッチ周波数を意図的に変化させたような場合、そのピッ
チ周波数の変化はピッチ抽出回路１４において検出され
、それに基づいて制御回路１６が楽音発生回路２０で発
音される楽音の音高を上記操作に応じてリアルタイムに
変化させることができる。

上記動作と並行して、前記ＬＰＦ１２から抽出される入
力波形信号２３は、サンプルホールド回路１７でサンプ
ルホールドされた後、各ホールド動作毎にＡ／Ｄ変換器
１８でデジタル波形信号に変換され、ＦＦＴ回路１９に
入力する。ここで、サンプルホールド回路１７における
サンプルホールドタイミング、Ａ／Ｄ変換器１８におけ
る変換タイミング及びＦＦＴ回路１９への入力タイミン
グは、ピッチ抽出回路１４から各タイミング毎に抽出さ
れるピッチ周波数に対応する周期の２の所定の正の整数
のべき乗分の１すなわちｎを所定の正の整数として１／
２ｎの時間間隔のタイミングである。

次に、ＦＦＴ回路１９は、上記Ａ／Ｄ変換器１８から出
力される２″個分毎すなわち１ピッチ周期分毎のデジタ
ル波形信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することによ
り、各ピッチ周期毎のピッチ周波数成分（基本周波数成
分）とそれに対応する各ｍ次の倍音成分の例えばパワー
を演算する。

ただし、ｍａｎである。そして、同回路１９は、演算さ
れた各倍音周波数成分のパワーとピッチ周波数成分のパ
ワーとのパワー比を演算し、グラフィックイコライザー
２１に出力する。

グラフィックイコライザー２１では、上記ＦＦ１回路１
９から出力される各倍音周波数成分毎のパワー比に応じ
て該各倍音周波数成分に対応する周波数帯域（バンド）
の利得が変化され、これにより前記楽音発生回路２０か
ら出力される楽音の音色がリアルタイムに変化する。

具体的には、グラフィックイコライザー２１の一番周波
数の低いバンドのレベルを２倍音のパワー比の大小に応
じて上下させ、その１つ上のバンドのレベルを３倍音の
パワー比に応じて、次のバンドを４倍音のパワー比に応
じて、というように対応して変化させる。

これにより、入力波形信号２３がいわゆる硬い音で高次
の倍音が多く含まれているときは、高いバンドのレベル
が上がり、発音される楽音も硬い音になる。

上記動作を、第１図のピッチ抽出回路１４において各ピ
ッチ周期が抽出される毎に行うことにより、演奏者が例
えば弦をピッキングする位置や強さを変化させ、又は弦
を指でピッキングしたりピックでピッキングしたりする
ことにより、弦振動に基づ（入力波形信号の倍音周波数
成分が変化するに伴って、発音中の楽音の音色も様々に
変化し、多彩な表現力が得られる。すなわち、アコース
ティック楽器のように演奏者の意図によって音色等を微
妙にコントロールすることが可能になる。

以上の第１の実施例においては、楽音発生回路２０から
出力される楽音の音色をグラフィックイコライザー２１
によって制御したが、リアルタイムに外部コントロール
の可能なエフェクターであれば他のものでもよく、また
、音色のみでなく音量又は音高等を制御させるようなエ
フェクターを用いてもよい。

次に、第２図は、第２の実施例の構成図である。

同図において、ピックアップ１０、アンプ１１、ＬＰＦ
１２．１３、ピッチ抽出回路１４、オン／オフ判定回路
１５、サンプルホールド回路１７、Ａ／Ｄ変換器１８、
ＦＦＴ回路１９、楽音発生回路２０及びスピーカ２２の
構成及び動作は、第１図の第１の実施例と同じである。

第１の実施例と異なるのは、ＦＦＴ回路１９の出力が第
１図のグラフィックイコライザー２１ではなく、第２図
の制御回路２４を直接制御している構成である。

すなわち、第２の実施例では、ＦＦＴ回路１９から出力
されるピッチ周波数に対する各倍音周波数成分毎のパワ
ー比が、楽音発生回路２０における楽音作成のための変
調動作の深さ、あるいは楽音エンベロープ発生時のレベ
ル又は時間等を直接制御するようになっている。

このような構成にすることにより、第１図のグラフィッ
クイコライザー２１のようなエフ４クターを付加する余
裕のないような楽音発生システムにおいても、入力波形
信号２３の倍音周波数成分の変化に応じて楽音を有効に
制御することができる。

以上、第１及び第２の実施例共に、入力波形信号の各周
波数成分の強さ情報を抽出するために、各ピッチ周期に
同期して入力波形信号をデジタル化し、高速フーリエ変
換によってピッチ周波数の各倍音周波数成分を求めるよ
うにしたが、その他にも、例えば固定の複数バンドのバ
ンドパスフィルター等によって複数の周波数成分を求め
るようにしてもよい。

更に、強さ情報としては、各周波数成分のパワー等を直
接出力するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、人力波形信号の各周波数成分を抽出し
て、その強さ情報を楽音の音色等に反映させているため
、例えば電子ギター等に応用した場合、演奏者が弦をピ
ッキングする位置や強さを変化させ、又は弦を指でピッ
キングしたりピックでピッキングしたりすることにより
、弦振動に基づく入力波形信号の周波数成分を変化させ
た場合、その変化に基づいて楽音の音色等が微妙に変化
し、演奏者はアコースティック楽器を操作する感覚で電
子楽器の音色等を微妙にコントロールすることが可能に
なり、豊かな表現を付加することが可能となる。

特に、ピッチ周期に同期した高速フーリエ変換の手法を
用いることにより、各周波数成分をピッチ周波数に対す
る各倍音周波数成分として効率良く抽出することが可能
となり、また、強さ情報として、各倍音周波数成分の強
度とピッチ周波数成分の強度との強度比を用い、それに
基づいてグラフィックイコライザー等を制御することに
より、入力波形信号の周波数成分の変化を楽音の音色等
の変化に正確に反映させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の実施例の構成図、 第２図は、第２の実施例の構成図、 第３図は、従来例の構成図である。 １４・・・ピッチ抽出回路、 １５・・・オン／オフ判定回路、 １６．２４・・・制御回路、 １７・・・サンプルホールド回路、 １８・・・Ａ／Ｄ変換器、 ＦＦ７回路、 楽音発生回路、 グラフィックイコライザー 人力波形信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）入力波形信号の各周波数成分の強さ情報を抽出する
   周波数成分強さ情報抽出手段と、楽音を発生する楽音発
   生手段と、 前記各周波数成分の強さ情報に応じて前記楽音発生手段
   で発音開始される楽音又は発音中の楽音の特性を制御す
   る楽音制御手段と、 を有することを特徴とする電子楽器。 ２）前記電子楽器は前記入力波形信号からピッチ周波数
   を抽出するピッチ抽出手段を有し、 前記周波数成分強さ情報抽出手段は、 前記ピッチ周波数に対応する周期の２の所定の正の整数
   のべき乗分の１の時間間隔で前記入力波形信号をデジタ
   ル波形信号に変換する信号変換手段と、 該信号変換手段から出力される前記２の所定の正の整数
   のべき乗個分毎のデジタル波形信号を高速フーリエ変換
   して前記入力波形信号から前記ピッチ周波数成分の強度
   及びその各倍音周波数成分の強度を演算する高速フーリ
   エ変換手段と、該各倍音周波数成分の強度と前記ピッチ
   周波数成分の強度との強度比を演算し前記強さ情報とし
   て出力する強度比演算手段と、 から構成されることを特徴とする請求項１記載の電子楽
   器。 ３）前記楽音制御手段は前記各倍音周波数成分毎の強度
   比に応じて前記楽音発生手段から出力される楽音の前記
   各倍音周波数成分に対応する周波数の利得を変化させる
   グラフィックイコライザーによって構成されることを特
   徴とする請求項２記載の電子楽器。