JPH03119393A - 楽音合成装置 - 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」 この発明は、特に管楽器音の合成に用いて好適な楽音合
成装置に関する。

「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。クラリネット等の
管楽器の最も基本的なモデルとしては、リードの弾性特
性をシミュレートした非線形増幅素子と、共鳴管をシミ
ュレートした双方向伝送回路とを接続した閉ループ構造
のモデルが知られている。このモデルでは、非線形増幅
素子から信号が出力されると、この信号は進行波信号と
して双方向伝送回路に入力され、双方向伝送回路の終端
部で反射され、この反射波信号が双方向伝送回路を介し
、非線形増幅素子に帰還される。このように、非線形増
幅素子と双方向伝送回路とからなる閉ループ回路によっ
て、管楽器における空気圧力波の伝播が忠実にシミュレ
ートされる。

また、実際の管楽器には、音高操作用の孔、いわゆるト
ーンホールが設けられているが、このトーンホールをも
含めて管楽器をシミュレートしたモデルが知られている
。このモデルでは、トーンホールに対応し、各双方向伝
送回路間に信号散乱ジャンクション（以下、ジャンクシ
ョンと略す）と呼ばれる信号処理回路が介挿される。そ
して、各ジャンクシジンにより、隣接する双方向伝送回
路からの各入力信号に対し係数乗算等の演算処理が行わ
れ、演算結果が隣接する双方向伝送回路に供給される。

この演算処理における乗算係数等は当該トーンホールの
開閉状態に対応し切り換えられる。

この場合、非線形増幅素子に帰還される信号は、各ジャ
ンクションにおいて折り返された成分の総和となる。し
かも、上述したように、各ジャンクションにおける演算
用の乗算係数は当該トーンホールの開閉状態に対応して
切り換えるので、結局、非線形増幅素子から双方向伝送
回路側を見た場合の伝送量周波数特性はトーンホールの
開閉状態に対応して切り換えられる。

この伝送量周波数特性は、非線形増幅素子の出力信号が
開放状態のトーンホールに対応したジャンクションにお
いて折り返されて非線形増幅素子に帰還されるまでの遅
延時間に対応した周波数（１次）、およびその整数倍の
各周波数（高次）に共振周波数を有する多峰性の特性と
なる。なお、この種の技術は、例えば特開昭６３−４０
１９９号公報に開示されている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、実際の管楽器において、共鳴管内を空気圧力
波が伝播する場合、空気流と管壁との間で摩擦力が発生
する。この結果、管体による空気圧力波の振動の吸収、
振動の外部への放射が起こり、空気圧力波が減衰される
。しかしながら、上述した従来の楽音合成装置では、こ
の摩擦による空気圧力波の減衰が考慮されていないため
、合成される楽音の音色と実際の管楽器の音色との間に
差異が生じてしまう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ものであり
、共鳴管内において発生する空気流と管壁との摩擦の影
響を考慮した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、入力信号と帰還信号とに基づいて励振信号
を発生し出力する励振手段と、入力信号に対し遅延処理
を施す複数の遅延回路を有し、かつ、各遅延回路を直接
あるいは自身への入力信号に対して減衰処理を施す減衰
手段を介して縦続接続してなる共振手段とを具備し、前
記励振信号を前記共振手段に人力すると共に、該共振手
段の出力信号を前記励振手段に帰還信号として供給する
ようにしたことを特徴としている。

「作用」 上記構成によれば、励振手段から出力された励振信号は
共振手段を構成する各遅延回路によって遅延されると共
に、減衰手段によって減衰されて励振手段に帰還される
。この構成の場合、共振手段の伝送量周波数特性を、減
衰手段の減衰特性を変化することによって調整すること
ができる。

「実施例」 以下、図面を参照し、本発明の一実施例を説明する。

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。また、第２図はこの楽音合成
装置がシミュレートする管楽器の物理モデルの構成図で
ある。

まず、第２図の物理モデルについて説明する。

第２図において、ｌは管楽器の共鳴管（管部）、２はマ
ウスピース部、２ａはリード、ＴＨ，〜ＴＨｎは共鳴管
ｌに形成されたｎ個のトーンホールを示す。

以下、この物理モデルを参照し、管楽器の発音メカニズ
ムを説明する。吹奏者がマウスヒース部２をくわえ、息
を吹き込むと、その吹奏圧Ｐおよび自身の弾性特性によ
りリード２ａに変位が生ずる（矢印２Ｓ）。この結果、
リード２ａ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となって共鳴管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１
の管壁との間の摩擦によって減衰し、かつ、トーンホー
ルＴＨ，−ＴＨｎにおいて散乱し、一部が終端部ＩＥに
まで到達する。そして、終端部ＩＥにおいて反射され、
上述と同様に、各所において散乱し、かつ、減衰し、反
射圧力ｔｉＲとなって、リード２８に帰還する。そして
、リード２ａは反射圧力波Ｒからの圧力ＰＲを受ける。

従って、吹奏中、り一・・２ａが受ける全圧力ＰＡは、
反射圧力波Ｒの圧力をＰＲとすると、 ＰＡ＝ＰＲ−Ｐ　　・・・・・・（１）となり、結局、
リード２ａは自身の弾性特性と上記圧力ＰＡとにより振
動する。そして、リード２ａの振動と共鳴管１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。

この時の１次の共振周波数は、共鳴管１に形成されたト
ーンホールＴＨ，〜ＴＨｎ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。

〜Ｔ　Ｈｎのいずれかにおいて開閉操作が行われると、
それに伴って当該トーンホール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。

以下、−例として、共鳴管１のマウスピース側から見て
第１番目のトーンホールＴＨ，の近傍点ｊにおける空気
圧力波の散乱状態について説明する。

くトーンホールＴＨ，が開状態の場合〉トーンホールＴ
Ｈ，が開状態の場合、点ｊの空気圧Ｐｊは、 Ｐｊ＝ａ＋ｏｆｆＰ　、＋　＋　　ａｓｏｒｒ　ｐ、＋
　＋　　ａｓｏｆｆＰ３”・・・・・・（２） となる。ここで、ＰＩ＋は共鳴管Ｉのリード２ａ側から
点ｊに流入する空気圧力波の圧力、Ｐ、＋は共鳴管１の
終端部ＩＥ側から点ｊに流入する空気圧力波の圧力、ま
た、Ｐ３＋はトーンホールＴＨから流入する空気圧力波
の圧力を示す。また、ａ＋ｏｆｆ、　ａｔｏｒｒおよび
ａｓｏｒｒは、点ｊに流入する各空気圧力波の空気圧Ｐ
ｊへの寄与度に相当する係数であり、下記式（３）〜（
５）で与えられる。

ａ、ｏｆｆ＝　２φ、′／（φ２＋φ、′＋φ、’）−
−−−・−（３）ａｖｏｆｒ＝２φｔ′／（φ、′＋φ
、′＋φ、”）−−−−・・（４）ａ３ｏｒｒ＝　２φ
３′／（φ１′＋φ１＋φ、′）・・・・・・（５）こ
こで、φ１は共鳴管１のリード２ａ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。

一方、第２図において、点ｊから共鳴管１のリード２ａ
方向に流出する空気圧力波の圧力をＰ、−１共鳴管１の
終端部ＩＥ力方向流出する空気圧力波の圧力をＰ、−、
トーンホールＴＨへと流出スる空気圧力波の圧力をＰ、
−とすると、これらは各々Ｐ、−＝　　Ｐｊ−Ｐ、＋　
・・・・・・（６）ｐｔ−−ｐｊ−ｐｔ＋　・・・・・
・（７）Ｐ３−一　Ｐｊ−Ｐ３＋　・・・・・・（８）
となる。

点ｊから終端部ＩＥ側へと伝播する空気圧力波（圧力Ｐ
、−）は、やがて終端部ＩＥに到達して一部がリード２
ａ側へ反射されるが、クラリネット等のように終端が開
いた管楽器の場合、この反射の際、位相の反転が行われ
る。また、トーンホールＴＨ。

が開状態の場合、ｊ点からトーンホールＴＨ，の外側に
向けて流出された空気圧力波（圧力Ｐ３−）は開口部に
おいて反射されるが、この場合も、進行波は逆相で反射
される。

〈トーンホールＴＨ，が閉状態の場合〉この場合、トー
ンホールＴＨの直径φ、がＯになった状態と等価である
と考えられる。従って、上記式（３）〜（５）にφ、−
０を代入することにより、トーンホールＴＨが閉状態の
場合における各空気圧力波の空気圧Ｐｊへの寄与度に相
当する係数ａ　＋　Ｏｒｌ　、ａ　ｘ　Ｏｎ　＋　ａ　
、Ｏｎが、下記式（９）　〜（１１）のように導かれる
。

ａ、ｏｎ＝　２φＩ！／（φ２＋φｔ”）　　−・・・
−（９）ａｚｏｎ＝　２φｔ′／（φｌ′＋φ、”）−
−−−−・（１０）ａｓｏｎ＝　Ｏ・・・・・・（１１
） そして、点ｊの空気圧Ｐｊは、 Ｐｊ＝ａ＋ｏｎ　Ｐ　、＋　＋　ａｔｏｎ　Ｐｔ＋　＋
　ａ３ｏｎ　Ｐｓ”・・・・・・（１２） となる。

以上、トーンホールＴＨ，における空気圧力波の散乱に
ついて説明したが、他のトーンホールＴＨ、〜Ｔ　Ｈｎ
においても、同様の散乱が行われる。

リード２ａには、上述のようにして共鳴管ｌの各所（ト
ーンホールＴＨ，〜Ｔ　ＨＬ終端部ＩＥ）において反射
された信号が帰還され、その中の最も有効な成分によっ
て１次の共振周波数が決定される。そして、開状態であ
り、かつ、リード２ａに最寄りのトーンホールがトーン
ホールＴＨｋである場合、１次の共振周波数はリード２
ａとトーンホールＴＨｋとの間を空気圧力波が往復する
所要時間によって決定される。また、この場合の共鳴管
ｌの伝送量周波数特性は、１次の共振周波数、およびそ
の３倍、５倍、・・・の高次の共振周波数において伝送
利得が極大になる多峰性の特性となる。

次に第２図の物理モデルに基づいて構成された第１図の
楽音合成装置について説明する。同図において、励振回
路１０は第２図におけるマウスピース部２に対応してお
り、共振回路３０は共鳴管１に対応している。また、励
振回路１０と共振回路３０との間に介挿されるジャンク
ション２０は、マウスピース部２と共鳴管１との接続部
における空気圧力波の散乱をシミーレートしたものであ
る。

このジャンクシコン２０では、共振回路３０からの出力
信号と励振回路１０の出力信号が加算器１８によって加
算されて共振回路３０に入力され、加算器１８の出力信
号と共振回路３０の出力信号が加算器１９によって加算
されて励振回路１０に人力されるようになっている。

励振回路１０は、減算器１１、フィルタ１２および１３
、加算器１４、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１５、乗
算器１６．１７およびＩＮＶとで構成される。この励振
回路１０には、楽音発生時、図示してない楽音制御回路
から吹奏圧Ｐ、アンプシュアＥ（マウスピースを口にく
わえる時の圧力に逆比例した量）に相当する情報が与え
られる。

そして、これらの情報と共振回路３０側からの帰還信号
に基づいて、以下説明するようにして励振信号が発生さ
れ、共振回路３０側に入力される。

まず、減算器１１には、共振回路３０からジャンクシコ
ン２０を介して人力される信号、すなわち、第２図にお
ける共鳴管１からの反射波Ｒの空気圧ＰＲに相当する信
号と、吹奏圧Ｐに相当する信号が人力される。そして、
上記式（１）の演算が行われ、リード２ａに加わる空気
圧ＰＡに相当する信号が得られる。

減算器１１の出力信号はフィルタ１２によって帯域制限
される。このフィルタ１２は１次のローパスフィルタに
よって構成されており、励振回路１０と共振回路３０と
の間を循環する信号の振幅が特定周波数において著しく
大きくならないようにするために介挿されている。そし
て、フィルタ１２の出力信号Ｐ、はフィルタ１３に入力
されると共に、乗算器ＩＮＶによって反転されて乗算器
１６に入力される。信号Ｐ１はフィルタ１３を介すこと
により、高周波成分が除去される。これにより、急激な
圧力変化を吸収するリード２ａの応答特性がシミュレー
トされる。

そして、加算器１４によって、フィルタ１３の出力信号
Ｐ、に対し、アンプシュアＥに相当する信号が加算され
、信号Ｐ、が求められる。そして、この信号Ｐ、がＲＯ
Ｍ１５にアドレスとして与えられる。これにより、ＲＯ
Ｍ１５内に予め記憶された非線形関数のテーブルが参照
され、リード２ａとマウスピース部２との間隙の断面積
、すなわち、空気流に対するアドミッタンスに相当する
信号Ｙが出力される。そして、信号Ｙと信号−Ｐ。

とが乗算器１６によって乗算され、リード２ａとマウス
ピース部２との間隙を通過する空気の流速に相当する信
号ＦＬが得られる。

そして、信号ＦＬに対し、乗算器１７によって乗算係数
Ｇが乗じられる。ここで、乗算係数Ｇは共鳴管ｌにおけ
るマウスピース部２の取り付は部付近の管径に応じて決
められる定数であり、空気流の通りやすさ、すなわち、
空気流に対するアドミッタンスに相当するものである。

従って、乗算器１７からは、共鳴管１のマウスピース側
の入口において発生する空気の圧力変化に相当する信号
、すなわち、上述の励振信号が得られる。そして、この
励振信号がジャンクション２０を介し、共振回路３０に
人力される。

共振回路３０において、遅延回路ＤＦ、〜ＤＦｎ＋、は
リード２ａによって生じた進行波Ｆが終端部ＩＥに至る
までの伝播遅延をシミュレートしたものであり、遅延回
路Ｄ　Ｒｎ＋、〜ＤＲ，は終端部ＩＥにおいて反射され
た圧力波がリード２ａに反射彼Ｒとして帰還されるまで
伝播遅延をシミュレートしたものである。さらに詳述す
ると、リード２ａとトーンホールＴＨ，との間の空気圧
力波の伝播経路は遅延回路Ｄ　Ｆ　、（進行波用）およ
びＤ　Ｒ、（反射波用）、トーンホールＴＨ，とトーン
ホールＴＨ。

との間の空気圧力波の伝播経路は遅延回路Ｄ　Ｆ　ｔ（
進行波用）およびＤ　Ｒ、（反射波用）、・・・　トー
ンホールＴＨｎと終端部ＩＥとの間の空気圧力波の伝播
経路は遅延回路ＤＦｎ＋＋（進行波用）およびＤ　Ｒｎ
＋。

（反射波用）に対応している。

これらの遅延回路に介挿されるジャンクションＪＴＨ，
〜ＪＴＨｎは、各々、第２図におけるトーンホールＴＨ
，＝ＴＨｎにおける空気圧力波の散乱をシミュレートし
たものである。これらの各ジャンクションＪＴＨ，〜Ｊ
ＴＨｎには、各々対応するトーンホールＴＨ，＝ＴＨｎ
の筒状部分における空気圧力波の伝播遅延をシミュレー
トしたトーンホール共振回路ＲＴＨ，＝ＲＴＨｎが接続
される。

ここで、ジャンクションＪ　ＴＨ，およびトーンホール
共振回路ＲＴＨ，の構成およびその機能を説明する。第
１図に示すように、ジャンクションＪ　ＴＨ，は、加算
器Ａｊ１乗算器Ｍ、、Ｍ、、Ｍ、、減算器Ａ、、Ａ、、
Ａ、からなる。また、トーンホール共振回路ＲＴＨ，は
、遅延回路ＤＴＨ，，ＤＴＨ，、ローパスフィルタＬＰ
ＦＴＨおよび乗算器Ｍ４とからなる。加算器Ａｊには、
遅延回路ＤＦ、の出力信号（第２図の圧力Ｐ、十に対応
）に乗算器Ｍ、によって係数８１を乗じた信号、遅延回
路ＤＲ，の出力信号（第２図の圧力Ｐ、十に対応）に乗
算器Ｍ、によって係数ａ、を乗じた信号、および遅延回
路ＤＴＨ。

の出力信号（第２図の圧力Ｐ３＋に対応）に乗算器Ｍ、
によって係数ａ、を乗じた信号が人力される。また、各
係数８＋＋ａｙｒａｓとしては、トーンホールＴＨが開
状態の場合は、図示してない楽音制御回路から上記式（
３）　〜（５）に従った係数ａ＋ｏＨ，ａｔｏｆｆ＋ａ
３ｏｆｒが与えられ、トーンホールＴＨ，が閉状態の場
合は、上記式（９）　〜（１１）に従った係数ａｌｏｎ
、ａｍＯｎ−ａｓｏｎが与えられる◎ そして、加算器Ａｊの加算結果、すなわち、点ｊの空気
圧Ｐｊに相当する信号は、減算器Ａ、ＳＡ。

およびＡ、に入力される。そして、減算器Ａ、では加算
器Ａｊの出力信号から遅延回路ＤＦ、の出力信号（圧力
Ｐ、＋相当）が減算され、減算結果（圧力Ｐ。

相当）が遅延回路ＤＲ，に送られる。また、減算器Ａ、
では加算器Ａｊの出力信号から遅延回路ＤＲ２の出力信
号（圧力Ｐ、十相当）が減算され、減算結果（圧力Ｐ、
−相当）が遅延回路ＤＦ、に送られる。

さらに、減算器Ａ３では加算器Ａｊの出力信号からトー
ンホール共振回路ＲＴＨ，における遅延回路ＤＴＨ，の
出力信号（圧力Ｐ３＋相当）が減算され、減算結果（圧
力Ｐ３−相当）がトーンホール共振回路ＲＴＨ，の遅延
回路ＤＴＨ，に送られる。

遅延回路ＤＴＨ，に入力された信号は所定時間遅延され
てローパスフィルタＬＰＦＴＨに入力され、トーンホー
ル開口部における音響損失が付与される。そして、ロー
パスフィルタＬＰＦＴＩ（の出力信号に対し、トーンホ
ール開口部口部における空気圧力波に対する反射係数ｔ
ｈｅが乗算器Ｍ４によって乗算される。この反射係数ｔ
ｈｅは楽音制御回路（図示せず）から供給され、トーン
ホールＴＨ１が開状態の場合はγｏｆｆ（１≦γｏｆｆ
＜　Ｏ）に、閉状態の場合はγｏｎ（Ｑ＜γｏｎ≦１）
に切り換えられる。そして、乗算器Ｍ４の乗算結果は遅
延回路ＤＴＨ，によって遅延されて減算器Ａ、および乗
算器Ｍ、に入力される。遅延回路ＤＴＨ，およびＤＴＨ
２の遅延時間はトーンホールＴＨ，の高さ、すなわち、
空気圧力波がトーンホールＴＨ，の筒状部分を往復する
のに要する時間に等しい。このようにして上述したトー
ンホールＴＨ，の近傍点ｊにおける空気圧力波の伝播が
シミュレートされる。他のトーンホールＴＨ，〜ＴＨｎ
に対応するジャンクションＪ　ＴＨ，〜ＪＴＨｎおよび
トーンホール共振回路ＲＴＨ，〜ＲＴＨｎも、上述のジ
ャンクションＪＴＨ，およびトーンホール共振回路ＲＴ
Ｈ，と同様の構成であり、これらにより各トーンホール
の開閉操作に対応した空気圧力波の散乱がシミュレート
される。

なお、トーンホールＴＨ，〜ＴＨｎが共鳴管１にただ穴
を空けただけの構造の場合、トーンホール共振回路ＲＴ
Ｈ，〜ＲＴＨｎは不要である。この場合、ジャンクショ
ンＪＴＨ，＝ＪＴＨｎは、第３図に示す構成のものに置
き換える。

終端回路ＴＲＭは第２図における共鳴管ｌの終端部ＩＥ
をシミュレートしたものである。遅延回路ＤＦｎ＋＋の
出力信号が終端回路ＴＲＭに入力されると、ローパスフ
ィルタＭＬによって帯域制限され、さらに乗算器ＩＶに
よって負の係数γが乗算されて遅延回路Ｄ　Ｒｎ　”　
１に入力される。このようにして、終端部ｌＥにおける
音響損失の周波特性および反射に伴う位相反転がシミュ
レートされる。

さて、上述したように、共鳴管１内を伝播する空気圧力
波と管壁との間には摩擦力が働くため、空気圧力波は摩
擦損失を付与されつつ管内を伝播する。共振回路３０に
は、この摩擦損失をシミュレートするための損失付与回
路が介挿される。第１図には、ジャンクションＪ　ＴＨ
，とＪＴＨ，との間に損失付与回路Ｋ　Ｌ　ｓを、ジャ
ンクションＪＴＨｎ−ｔとＪＴＨｎ−＋との間に損失付
与回路ＫＬｎ−ｔを介挿した場合が例示されている。

一般に共鳴管１内を伝播する空気圧力波は至る所で管壁
との間の摩擦力を受けるので、損失付与回路を共振回路
３０内のなるべく多くの箇所に介挿した方が、実際の管
楽器における空気摩擦の影響を忠実にシミュレートする
ことができる。具体的には、遅延回路Ｄ　Ｆ　＋〜Ｄ　
Ｆ　ｎ＋＋およびＤ　Ｒｎ＋〜ＤＲ，の前段あるいは後
段に損失付与回路を各々介挿すると、極めて実際の管楽
器に近い構造となる。しかしながら、このように多くの
損失付与回路を設けることは、素子数の増大を招き、楽
音合成装置を大規模化してしまう。また、楽音合成装置
をＤＳＰ（信号処理プロセッサ）等の演算処理によって
実現する場合は、演算時間が長くなり、リアルタイムな
楽音合成に支障を来す。従って、共振回路３０において
所望の周波数特性が得られるように、必要に応じて損失
付与回路を介挿する。

第４図は損失付与回路の構成例を示すブロック図である
。この損失付与回路は、よく知られているＩＩＲフィル
タ（巡回型フィルタ）による１次のローパスフィルタＬ
ＰＦＫと、その出力信号に対して空気摩擦損失に対応す
る損失係数ρを乗算する乗算器ＬＯ３Ｋとを直列接続し
た構成となっている。ローパスフィルタＬＰＦＫは、［
ｉＨＡ。

および加算器ＡＩ！、１サンプルタイム遅延回路ＤＵ５
乗算器ＭＫからなる。このローパスフィルタＬＰＦＫに
よれば、下記式（１３）〜（１５）に示す周波数特性Ｈ
が得られる。

Ｈ＝＝Ｈｒ＋　ｊＨｌ　　　　　・・・・・・（１３）
・・・・・・（１４） ・・・・・・（ｌ　５） ここで、αは乗算器ＭＫの乗算係数、Ｔは遅延回路ＤＵ
の１サンプリング周期で遅延時間）、ωは角周波数（２
πｆ）である。また、ＨｒはＨの実数部、ＨｉはＨの虚
数部である。そして、上記式（１３）〜（１５）におい
て、Ｈの絶対値が１／ｆ２となる周波数ｆを逆算するこ
とにより、このローパスフィルタＬＰＦＫのカットオフ
周波数Ｆｃが下記の通り導かれる。

Ｆｃ＝ａ／２ｘＴ　　　　−＝−（１６）従って、所望
のカットオフ周波数Ｆｃに合わせて、乗算器ＭＫの乗算
係数αを設定する。

一方、ローパスフィルタＬＰＦＫの位相特性φは下記式
（１７）のように導かれる。

φ＝　ｔａｎ−’（Ｈｉ／　Ｈｒ） 周波数が低くωＴが小さい場合、上記式（１７）は下記
式（１８）のように近似される。

φ＝（α−１）ωＴ／α　　・・・・・・（１８）従っ
て、低周波数領域におけるローパスフィルタＬＰＦＫの
実効的な遅延時間τは、 τ＝−ｄφ／ｄω ＝（１−α）Ｔ／α　　　・・・・・・（１９）となる
。

このように、第４図の構成の損失付与回路の場合、ロー
パスフィルタＬＰＦＫによる遅延時間τを有するので、
損失付与回路を介挿する場合、その介挿位置における遅
延回路の遅延時間を調整する必要がある。例えば、遅延
回路ＤＲ３の前段には損失付与回路ＫＬ、が付与されて
いるが、この場合、遅延回路ＤＲ，の遅延時間を、トー
ンホールＴ　ＨｓとトーンホールＴＨ，との間の空気圧
力波の伝播経路の遅延時間Ｔ、３からτを差し引いた値
となるように調整する。遅延時間Ｔ”ｔｓが小さく、Ｔ
２５〈τとなってしまう場合は、ローパスフィルタＬＰ
ＦＫにおける乗算器ＭＫの乗算係数αを大きくし、遅延
時間τを小さくする。このようにすると、カットオフ周
波数Ｆｃが高くなってしまうが、ジャンクションＪＴＨ
，−ＪＴＨ，間以外の各ジャンクション間にローパスフ
ィルタＬ　Ｐ　Ｆ　Ｋヲ介挿し、共振回路３０において
所望の周波数特性が得られるように調整する。

第５図は共振回路３０への損失付与回路挿入の効果を説
明するものである。この周波数特性は、第１図における
ｔ１点にインパルスを入力し、Ｌ７点においてそのイン
パルス応答を観測し、観測結果をフーリエ変換すること
により得られる。同図において、横軸は共振回路３０へ
の入力信号の周波数、縦軸は出力信号の振幅であり、破
線は損失付与回路を介挿しない状態における特性、実線
は損失付与回路を介挿した場合の特性を例示したもので
ある。この周波数特性において、振幅がピークとなる各
周波数が共振回路３０の共振周波数に相当する。この図
に示すように、共振回路３０内に損失付与回路を介挿す
る場合は、点Ｅ、に帰還される高周波成分がローパスフ
ィルタＬＰＦＫによって抑圧される。この結果、高周波
領域の各共振周波数における振幅値の包絡線は、曲線Ｅ
Ｖ、から曲線ＥＶ、に変化し、共振時の振幅ピーク値が
低下する。このように、損失付与回路を必要に応じて共
振回路３０に介挿することにより、共振回路３０の周波
数特性を実際の管楽器の共鳴管の特性に近付けることが
でき、自然楽器に近い音色の楽音を合成することができ
る。なお、上述したように、損失付与回路の遅延時間を
小さくするためにローパスフィルタＬＰＦＫのカットオ
フ周波数を高（した場合は、高周波領域の共振周波数成
分が十分に低減されないことがある。この場合、共振回
路３０内のさらに多くの箇所にローパスフィルタＬＰＦ
Ｋを介挿することにより、高周波領域の共振周波数成分
を低減することができる。

なお、上述した実施例では、進行波の遅延時間と反射波
の遅延時間を等しくした場合について説明したが、励振
回路１０から出力された信号が、ジャンクションＪＴＨ
，〜ＪＴＨｎあるいは終端回路ＴＲＭを介して励振回路
１０に帰還されるまでの時間の総和が一定であるならば
、進行波に対する遅延時間と反射波に対する遅延時間と
の配分を不均衡にしても構わない。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、入力信号と帰
還信号とに基づいて励振信号を発生し出力する励振手段
と、入力信号に対し遅延処理を施す複数の遅延回路を有
し、かつ、各遅延回路を直接あるいは自身への入力信号
に対して減衰処理を施す減衰手段を介して縦続接続して
なる共振手段とを具備し、前記励振信号を前記共振手段
に入力すると共に、該共振手段の出力信号を前記励振手
段に帰還・信号として供給するようにしたので、管楽器
の管内において発生する空気流と管壁との摩擦が考慮さ
れる。従って、実際の管楽器に近い音色を有する楽音を
合成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図は同実施例がシミュレートす
る管楽器の物理モデルを示す図、第３図は同実施例にお
けるジャンクションＪ　Ｔ　Ｈ〜ＪＴＨｒ＋の別の構成
例を説明するブロック図、第４図は同実施例における損
失付与回路の構成を示すブロック図、第５図は同実施例
における１、、１、点から共振回路３０側を見た場合の
伝送量周波数特性を示す図である。 Ｊ　Ｔ　Ｈ＋　＝　Ｊ　Ｔ　Ｈｎ−−ジャンクション、
ＲＴＨ。 〜ＲＴＨｎ・・・・・・トーンホール共振回路、ＤＦ、
−ＤＦｎ”＋およびＤ　Ｒｎ＋１〜Ｄ　Ｒｌ・−・・−
・遅延回路、ＫＬ。 およびＫＬｎ 、・・・・・・損失付与回路、 ＰＦＫ・・・ ローパスフィルタ、 ＬＯ３Ｋ・・・・・・乗算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力信号と帰還信号とに基づいて励振信号を発生し出力
   する励振手段と、 入力信号に対し遅延処理を施す複数の遅延回路を有し、
   かつ、各遅延回路を直接あるいは自身への入力信号に対
   して減衰処理を施す減衰手段を介して縦続接続してなる
   共振手段とを具備し、前記励振信号を前記共振手段に入
   力すると共に、該共振手段の出力信号を前記励振手段に
   帰還信号として供給するようにしたことを特徴とする楽
   音合成装置。