JPH03163599A - Musical sound synthesizer circuit - Google Patents

Musical sound synthesizer circuit

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JPH03163599A
JPH03163599A JP1303684A JP30368489A JPH03163599A JP H03163599 A JPH03163599 A JP H03163599A JP 1303684 A JP1303684 A JP 1303684A JP 30368489 A JP30368489 A JP 30368489A JP H03163599 A JPH03163599 A JP H03163599A
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bow
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Abstract

PURPOSE:To faithfully synthesize musical sound by computing the excitation signals corresponding to the excited oscillations applied to a sound producing body to nodes. CONSTITUTION:This device has a closed loop circuit 100 which simulates the string of a violin, excitation circuits 101, 102 for generating the excitation signals corresponding to the excited oscillations that a bow applies, and a control section 103 which controls the entire part of the device. The computation of the excitation signals and the introduction of the excitation signals to the closed loop circuit 100 are executed at the respective nodes selected to sandwich delay circuits 1, 5, 7, 11 in the closed loop circuit 100. The circulation of the introduced excitation signals is executed in the closed loop circuit 100. The sound production mechanism of a musical instrument, such as violin, by which the excited oscillations are applied to the strings via many driving positions is faithfully simulated 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、擦弦楽器、撥弦楽器、打弦楽器等の弦楽器
音の合成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 relates to a musical tone synthesis device suitable for use in synthesizing sounds of string instruments such as bowed string instruments, plucked string instruments, and percussion string 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
楽音を合成する装置が知られている。弦楽器音等の楽音
合成装置としては、弦の音響損失をシミュレートしたロ
ーパスフィルタと、弦における振動の伝播遅延をシミュ
レートした遅延回路とを、閉ループ状に接続した構成の
ものが知られている。このような構成において、閉ルー
プに例えばインパルス等の励起信号を導入すると、閉ル
ープ内において信号の循環が発生する。この場合、弦を
振動が一往復する周期に等しい時間で、閉ループ内を信
号が一巡し、かつ、ローパスフィルタを通過する際に信
号の帯域制限がなされる。
"Prior Art" A device is known that operates a model obtained by simulating the sound production mechanism of a natural musical instrument, thereby synthesizing the musical tones of the natural musical instrument. A known musical sound synthesis device for stringed instrument sounds is one in which a low-pass filter that simulates the acoustic loss of the strings and a delay circuit that simulates the propagation delay of vibrations in the strings are connected in a closed loop. . In such a configuration, when an excitation signal such as an impulse is introduced into the closed loop, circulation of the signal occurs within the closed loop. In this case, the signal makes one round in the closed loop in a time equal to the period of one round trip of vibration on the string, and the signal is band-limited when passing through the low-pass filter.

この閉ループを循環する信号が取り出され、楽音として
出力される。このような装置によれば、遅延回路の遅延
時間、ローパスフィルタの特性等を調整することにより
、ギター等の撥弦楽器音、ピアノ等の打楽器音等、自然
の弦楽器音にある程度近い楽音を合成することができる
。また、バイオリン等の擦弦楽器音の楽音合成装置は、
上述と同様な閉ループ回路に対し、弓によって弦に励起
される振動を演算する励振回路を接続することにより実
現される。なお、この種の技術は、例えば特開昭63−
40199号公報あるいは特公昭58−58679号公
報に開示されている。
The signal circulating in this closed loop is extracted and output as a musical tone. According to such a device, by adjusting the delay time of the delay circuit, the characteristics of the low-pass filter, etc., it is possible to synthesize a musical sound that is somewhat similar to the sound of a natural stringed instrument, such as the sound of a plucked string instrument such as a guitar, or the sound of a percussion instrument such as a piano. be able to. In addition, a musical tone synthesis device for the sound of a stringed instrument such as a violin,
This is realized by connecting an excitation circuit that calculates the vibrations excited in the string by the bow to a closed loop circuit similar to the one described above. Note that this type of technology is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 1983-
It is disclosed in Japanese Patent Publication No. 40199 or Japanese Patent Publication No. 58-58679.

「発明が解決しようとする課題」 さて、バイオリンの場合、弓が弦を摩擦することにより
、弦に振動が励起され、楽音が発生される。しかし、バ
イオリンの弓は、馬の尾の毛を多数束ねることにより構
成されており、多数の毛が弦と接する各擦弦位置を介し
て、弦への励起振動の導入が行われる。しかしながら、
上述した従来の楽音合成装置は、閉ループ回路における
特定の一点に励起信号を入力するようにしていたので、
多くの擦弦位置から励起振動が導入されるバイオリン等
の擦弦楽器の楽音を忠実に合成することができないとい
う問題があった。このことは擦弦楽器に限られたことで
はなく、例えばギター等の撥弦楽器の場合においても、
弦における一点ではなく、ある長さを持った部分がピッ
クによって弾かれ、楽音が発生される。従って、励起信
号の導入点を1個しか持たない従来の楽音合成装置では
、リアリティに富んだ楽音が得られないという問題があ
った。
``Problems to be Solved by the Invention'' In the case of a violin, the friction of the bow against the strings excites vibrations in the strings, producing musical sounds. However, a violin bow is constructed by bundling together a large number of horse tail hairs, and excitation vibrations are introduced into the string through each string rubbing position where a large number of hairs come into contact with the string. however,
The conventional musical tone synthesizer described above inputs an excitation signal to a specific point in a closed loop circuit.
There has been a problem in that it is not possible to faithfully synthesize the musical sounds of a bowed string instrument such as a violin, in which excitation vibrations are introduced from many bowed string positions. This is not limited to stringed instruments; for example, it also applies to plucked stringed instruments such as guitars.
The string is struck not at a single point, but over a certain length with the pick, producing a musical sound. Therefore, a conventional musical tone synthesizer having only one introduction point for an excitation signal has a problem in that realistic musical tones cannot be obtained.

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、弦楽
器における弦への励起振動の導入メカニズムを忠実にシ
ミュレートした楽音合成装置を提0(することを目的と
している。
The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and it is an object of the present invention to provide a musical tone synthesis device that faithfully simulates the mechanism of introducing excited vibrations into the strings of a stringed instrument.

「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するため、この発明は、発音体と、該発
音体の一部を励起し、該発音体を往復伝播する振動を発
生せしめる発音操作子とからなる自然楽4の楽音を合成
する楽音合成装置において、遅延素子を複数段ループ状
に縦続接続してなり、該ループを信号が一巡するのに要
する遅延時間を、振動が前記発音体を往復伝播する周期
に等しくした閉ループ回路と、 各々、前記閉ループ回路における少なくとも1個の遅延
素子を挾むようにして選ばれた各節点に接続され、前記
発音操作子の操作情報に従って、前記発音体に与える励
起振動に相当する励起信号を演算し、該励起信号を当該
節点に供給する励振手段と を具備することを特徴とする 「作用」 上記構成によれば、閉ループ回路における遅延素子を挾
むようにして選ばれた各節点において、励起信号の演算
および閉ループ回路への励起信号の導入が行われる。そ
して、閉ループ回路では、導入された励起信号の循環が
行われる。このようにして、多くの駆動位置を介して弦
に励起振動が与えられるバイオリン等の楽器の発音メカ
ニズムが忠実にシミスレートされる。
"Means for Solving the Problems" In order to solve the above problems, the present invention comprises a sounding body and a sounding operator that excites a part of the sounding body and generates vibrations that propagate back and forth through the sounding body. In a musical tone synthesizer for synthesizing musical tones of natural music 4, a plurality of delay elements are cascaded in a loop shape, and vibrations propagate back and forth through the sounding body over the delay time required for a signal to go around the loop. a closed loop circuit whose period is equal to that of the sound generator; "Action" characterized by comprising excitation means that calculates a corresponding excitation signal and supplies the excitation signal to the node. According to the above configuration, each node is selected so as to sandwich a delay element in the closed loop circuit. In , the calculation of the excitation signal and the introduction of the excitation signal into the closed-loop circuit take place. The introduced excitation signal then circulates in the closed loop circuit. In this way, the sounding mechanism of a musical instrument such as a violin, in which the strings are subjected to excitation vibrations through a number of drive positions, is faithfully simulated.

「実施例」 以下、図面を参照し、本発明の実施例を説明する。"Example" Embodiments of the present invention will be described below 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戊
を示すブロック図である。この楽音合戊装置は、バイオ
リン音の合成を行うものであり、バイオリンの弦をシミ
ュレートした閉ループ回路100、弓が弦に与える励起
振動に相当する励起信号を発生ずる励振回路101,1
02、お上び装置全体を制御する制御部!03からなる
FIG. 1 is a block diagram showing the structure of a musical tone synthesizer according to an embodiment of the present invention. This musical tone synthesis device synthesizes violin sounds, and includes a closed loop circuit 100 that simulates violin strings, and an excitation circuit 101 that generates an excitation signal corresponding to the excitation vibration that a bow gives to the strings.
02. Control unit that controls the entire lifting device! Consists of 03.

ここで、上記各構成要素の詳細な説明を行う前に、バイ
オリンの弦に励起振動が導入される際のメカニズムにつ
いて説明する。第2図において、Sはバイオリンの弦、
しは弓を示す。また、弦Sの両端を固定する固定端T1
および′r,は、各々バイオリンのナットおよび駒に相
当する。弓Lを弦Sに押し当てて弾くと(矢印U)、弓
Lと弦Sとの問の静止摩擦力が働く期間は弦Sが弓Lの
移動に伴って移動し、弦Sの変位が大きくなって弦Sの
弾性力によって決まるり力積が静IE摩擦力を上回ると
、弦Sは弓Lに対して滑り、元の位置の方向に戻ろうと
する。このようにして弓■、によって弦Sに振動が励起
される。実際には、弓Lは多数の毛の束によって構成さ
れているので、弦Sと1本1本の毛とが接触する各擦弦
位置において、上記振動の励起が行われる。第2図にお
けるA.は弦Sにおける最も固定端T,よりの擦弦位置
、A,は最ら固定端T,寄りの擦弦位置を示す。
Here, before providing a detailed explanation of each of the above-mentioned components, a mechanism when excited vibrations are introduced into a violin string will be explained. In Figure 2, S is a violin string,
shi indicates a bow. Also, a fixed end T1 that fixes both ends of the string S
and 'r, correspond to the nut and bridge of the violin, respectively. When the bow L is pressed against the string S and played (arrow U), during the period when the static friction force between the bow L and the string S is exerted, the string S moves as the bow L moves, and the displacement of the string S is When the force increases and the impulse determined by the elastic force of the string S exceeds the static IE friction force, the string S slides relative to the bow L and attempts to return to its original position. In this way, vibrations are excited in the string S by the bow (2). In reality, since the bow L is composed of a large number of bundles of hairs, the vibration is excited at each string position where each hair is in contact with the string S. A in FIG. A indicates the position where the string is rubbed at the most fixed end T on the string S, and A indicates the position where the string is rubbed at the most fixed end T.

各擦弦位置において弦Sに励起された振動は2分岐され
、固定端T1側に振動波Waとなって伝構すると共に固
定端T,側に振動波wbとなって伝播する。そして、振
動波Waは、固定端T.において位相反転されて反射さ
れ、その反射波が固定端′r,側へ伝播し、振動波wb
は、固定端Ttにおいて位相反転されて反射され、その
反射波が固定端T1側へ伝播する。そして、弦Sは振動
波Waおよびwbを加算して得られる固定端T+および
′r,を節とずる定在波Wsに従って振動する。
The vibration excited in the string S at each string rubbing position is branched into two, and is transmitted as a vibration wave Wa toward the fixed end T1 side, and as a vibration wave Wb toward the fixed end T. Then, the vibration wave Wa is transmitted to the fixed end T. The reflected wave propagates toward the fixed end 'r, and becomes a vibration wave wb.
is phase-inverted and reflected at the fixed end Tt, and the reflected wave propagates toward the fixed end T1. The string S vibrates according to a standing wave Ws whose nodes are the fixed ends T+ and 'r, which are obtained by adding the vibration waves Wa and wb.

第1図におけるループ回路!00は、上述したような弦
Sにおける振動の伝播メカニズムをシミュレートしたも
のであり、遅延回路I、加算器2、「J−パスフィルタ
3、位相反転回路4、遅延回路5、加算器6、遅延回路
7、加算器8、ローパスフィルタ9、位相反転回路10
,遅延回路11および加算412によって構成される。
Loop circuit in Figure 1! 00 simulates the vibration propagation mechanism in the string S as described above, and includes a delay circuit I, an adder 2, a J-pass filter 3, a phase inversion circuit 4, a delay circuit 5, an adder 6, Delay circuit 7, adder 8, low pass filter 9, phase inversion circuit 10
, delay circuit 11 and adder 412.

遅延回路1,5、7および!■よ、各々、遅延時間の調
整が可能な構成となっており、制御部103によって遅
延時間が制御される。なお、この種の遅延回路は、例え
ばシフトレジスタおよびシフトレジスタの各遅延出力を
選択するセレクタとによって実現することができる。各
遅延回路の遅延時間は、制御部103により、以下説明
するように設定される。まず、遅延回路l1の遅延時間
τaは、弦Sにおける擦弦位置A1から固定端′r1ま
での部分を振動波Waが往復するのに要する時間に合わ
せて設定される。また、遅延回路5の遅延時間τbは、
弦Sにおける擦弦位置A,から固定端T,に至る部分を
振動波wbが往復する時間に合わU゛て設定される。ま
た、遅延回路Iおよび7の遅延時間τ1は、弦Sにおけ
る擦弦位置A+から擦弦位置A,までの部分の振動の伝
播遅延時間に合わせて設定される。
Delay circuits 1, 5, 7 and! (2) Each of them has a configuration in which the delay time can be adjusted, and the delay time is controlled by the control unit 103. Note that this type of delay circuit can be realized by, for example, a shift register and a selector that selects each delayed output of the shift register. The delay time of each delay circuit is set by the control unit 103 as described below. First, the delay time τa of the delay circuit l1 is set in accordance with the time required for the vibration wave Wa to reciprocate in the portion of the string S from the string rubbing position A1 to the fixed end 'r1. Moreover, the delay time τb of the delay circuit 5 is
U' is set in accordance with the time that the vibration wave wb travels back and forth from the string rubbing position A to the fixed end T on the string S. Further, the delay time τ1 of the delay circuits I and 7 is set in accordance with the propagation delay time of vibration in the portion of the string S from the string rubbing position A+ to the string rubbing position A.

位相反転回路4およびlOは、固定端T.およびT,に
おいて振動波Waおよびwbが位相反転する現象をシミ
ュレートするために設けたものである。また、ローバス
フィルタ3および9は、弦Sにおける振動の減衰の周波
数特性をシミュレートするために介挿されたものである
。これらを介仲することにより、弦Sに発生された振動
の各周波数成分において、高次の高調波成分になる程、
急速に減衰する現象が忠実にシミュレートされる。
The phase inversion circuit 4 and lO are connected to the fixed end T. This is provided to simulate the phenomenon in which the phases of vibration waves Wa and wb are reversed at and T. Furthermore, the low-pass filters 3 and 9 are inserted to simulate the frequency characteristics of vibration damping in the string S. By mediating these, in each frequency component of the vibration generated in the string S, the higher the harmonic component becomes, the more
Rapidly decaying phenomena are faithfully simulated.

励振回路+01および102は、各々、弓Lによって弦
Sに与えられる励起振動に相当する励起信号を発生する
Excitation circuits +01 and 102 each generate an excitation signal corresponding to the excitation vibration imparted to the string S by the bow L.

励振回路!01は、加算器21,除算器22、非線形関
数発生回路23、乗算器24および25からなる。加算
器21では、遅延回路!!の出力信号Vals遅延回路
7の出力信号va,および弓Lの移動速度を示す信号V
A(以下、弓速度信号VAという)が加算される。ここ
で、信号Va,およびVa,は、各々、弦Sの擦弦位置
AIにおける振?波Waおよびwbの速度成分に相当す
るので、これらの加算値は、擦弦位置A1における弦S
の速度に相当する。そして、上記加算値にさらに弓速度
信号VAを加算した値、すなわち、弦Sが弓Lに全く追
従しないと仮定した場合における弓Lと弦Sとの仮の相
対速度に相当する信号VAS(以下、速度差信号VAS
という)が加算器21から出力される。ここで、弓速度
信号VAは制御部!・03から出力される。この弓速度
信号VAは、制御部103の図示しないメモリに、実際
のバイオリン演奏における弓Lの動きを観測することに
よって得られた弓速度の時間的変化を示すデータを記憶
しておき、楽音発生時に読み出すようにしてもよいし、
特殊な操作子によって入カしても良い。
Excitation circuit! 01 includes an adder 21, a divider 22, a nonlinear function generating circuit 23, and multipliers 24 and 25. In the adder 21, a delay circuit! ! output signal Vals, output signal va of the delay circuit 7, and signal V indicating the moving speed of the bow L.
A (hereinafter referred to as bow speed signal VA) is added. Here, the signals Va and Va, respectively indicate the vibration of the string S at the string rubbing position AI. Since it corresponds to the velocity components of the waves Wa and wb, the sum of these values corresponds to the velocity components of the string S at the string rubbing position A1.
corresponds to the speed of Then, the value obtained by further adding the bow speed signal VA to the above addition value, that is, the signal VAS (hereinafter referred to as , speed difference signal VAS
) is output from the adder 21. Here, the bow speed signal VA is the control unit!・Output from 03. This bow speed signal VA is generated by storing data indicating temporal changes in bow speed obtained by observing the movement of the bow L during actual violin performance in a memory (not shown) of the control unit 103, and generating a musical sound. It may be read out at the same time,
It may also be input using a special operator.

除算器22、非線形関数発生回路23および乗算器24
からなる回路は、弓Lの移動に対する弦Sの追従性をシ
ミュレートするものである。除算器22および乗算器2
4には、擦弦位置A1において弓1■が弦Sを押圧する
圧カに相当する信号F1(以下、弓圧信号F1という)
が、各々、除算係数および乗算係数として供給される。
Divider 22, nonlinear function generation circuit 23, and multiplier 24
This circuit simulates the ability of the string S to follow the movement of the bow L. Divider 22 and multiplier 2
4 contains a signal F1 (hereinafter referred to as bow pressure signal F1) corresponding to the pressure exerted by the bow 1■ on the string S at the string rubbing position A1.
are provided as a division factor and a multiplication factor, respectively.

これに対し、励振回路102におけるこれと対応する箇
所には擦弦位置A,に対応した弓圧信号F,が与えられ
る。
On the other hand, a bow pressure signal F corresponding to the string rubbing position A is applied to a corresponding location in the excitation circuit 102.

これらの弓圧信号F,およびF,ら、前述の弓速度信号
VAと同様、制御部103から供給される。
These bow pressure signals F, F, and the like are supplied from the control section 103 in the same manner as the bow velocity signal VA described above.

ここで、実際のバイオリン演奏では弓Lの弦Sに対する
角度が時間と共に変化するので、擦弦位置A,およびA
,における弓圧も時間的に変化する。
Here, in actual violin performance, the angle of the bow L with respect to the string S changes with time, so the string rubbing position A and A
The bow pressure at , also changes over time.

本実施例では、このことを考慮し、弓Lの全圧力の時間
的変化と弓Lの弦Sに対する角度の時間的変化に基づい
て、擦弦位置AIおよびA,における弓圧の時間的変化
を示すデータを作成して制御部10gのメモリに記録し
、楽音発生時に順次読み出して弓圧信号FlおよびF,
として出力するようにした。なお、弓圧信号F+および
F,は特殊な操作子の操作により実時間制御してもよい
In this embodiment, taking this into consideration, the temporal changes in the bow pressure at the bow string positions AI and A are based on the temporal changes in the total pressure of the bow L and the temporal changes in the angle of the bow L with respect to the string S. data indicating the bow pressure signals Fl, F,
It is now output as . Note that the bow pressure signals F+ and F may be controlled in real time by operating special operators.

非線形関数発生回路23は、第3図に示すように、RO
M4 1.4 2、乗算器43および加算器44によっ
て構成される。ROM4 1および42には共に第1図
に示す除算器22の出力が人力Xとして与えられる。R
OM4 1には第4図にその内容を示す非線形関敗Aの
テーブルが記憶されている。同図に示すように、入力X
が−Xs−X+nの範囲の場合、rtOM4 1の出力
Yは−Xとなり、それ以外の場合は、ROM4 1の出
力YはOとなる,rLOM42には第5図に示す非線形
関数Bのテーブルが記憶されている。同図に示すように
、入力Xか−Xm〜xalの範囲の場合、rlOM4 
1の出力Yは0である。そして、入力X h< X m
を上回ると出力Yは負の値となり、以後、人力Xが正の
方向に大きくなるのに従ってYは徐々に0に近づく。ま
た、入力Xが−xI1を下回ると出力Yは正の値となり
、入力Xが負の方向に大きくなるのに従ってYは徐々に
0に近づく。そして、110M42の出力に対し、乗算
器43によって弓圧信号F,が乗算され、その乗算結果
とROM4 1の出力とが加算器44によって加算され
る。従って、非線形関数発生回路23全体の入出力特性
として第6図に示すものが得られる。同図に示すように
、非線形関数発生回路23は、入力XがーXIIl−X
IIlの区間においては非線形関数Aに従った出力Y(
=−X)が得られ、人力Xが一X+aより小さい区間お
よび人力XがXiより大きい区間においては非線形関敗
Bを弓圧信号F,の値に応じてY軸方向に伸張した出力
Yが得られる。
The nonlinear function generating circuit 23, as shown in FIG.
M4 1.4 2, a multiplier 43 and an adder 44. The output of the divider 22 shown in FIG. 1 is applied to both the ROMs 1 and 42 as the human power X. R
OM41 stores a table of nonlinear relation losses A whose contents are shown in FIG. As shown in the figure, input
If is in the range -Xs-X+n, the output Y of rtOM41 is -X; otherwise, the output Y of ROM41 is O. rLOM42 has a table of nonlinear function B shown in Fig. 5. remembered. As shown in the figure, if the input is in the range of -Xm to xal, rlOM4
The output Y of 1 is 0. Then, input X h < X m
When it exceeds , the output Y becomes a negative value, and thereafter, as the human power X increases in the positive direction, Y gradually approaches 0. Furthermore, when the input X becomes less than -xI1, the output Y becomes a positive value, and as the input X increases in the negative direction, Y gradually approaches 0. Then, the output of the 110M42 is multiplied by the bow pressure signal F, by the multiplier 43, and the multiplication result and the output of the ROM 41 are added by the adder 44. Therefore, the input/output characteristics of the entire nonlinear function generating circuit 23 as shown in FIG. 6 are obtained. As shown in the figure, the nonlinear function generating circuit 23 has an input X of -XIIl-X
In the interval IIl, the output Y (
= -X) is obtained, and in the section where the human power is smaller than 1X+a and the section where the human power can get.

そして、非線形関数発生回路23の訂段には除算器22
が、後段には乗算器24が介挿されているので、第7図
に示すように、第6図の入出力特性をX方向およびY方
向に弓圧信号F1に従って伸張した人出力特性が、除算
器22、非線形関数発生回路23および乗算器24全体
の入出力特性として得られる。
A divider 22 is used for changing the stages of the nonlinear function generation circuit 23.
However, since the multiplier 24 is inserted in the latter stage, as shown in FIG. 7, the human output characteristics obtained by expanding the input/output characteristics of FIG. 6 in the X direction and the Y direction according to the bow pressure signal F1 are as shown in FIG. This is obtained as the input/output characteristics of the divider 22, nonlinear function generation circuit 23, and multiplier 24 as a whole.

加算器2lから供給される速度差信号VASの絶対値が
小さい場合、第7図の入出力特性における直線領域S.
lこ従って出力信号が決定され、VAM.=−VASな
る励起信号V A M lが乗算器24から出力される
。そして、励起信号VAM.に乗算器25によって1/
2が乗算され、乗算結果(1/2)VAM.が加算器I
2および8に人力される。この結果、加算Va I 2
の出力Vasは、Vai=Va++(1 /2)VAM
I− V at  ( 1 / 2 )V A S=V
a+  (1/2)(VA+VS)・・・・・・(1) となり、加算器8の出力Va4は、 va4=vat+(1/2)vAM+ −Vat  (1/2)VAS = Vat  (1 / 2 )(V A + V S
 )・・・・・・(2) となる。ただし、上記式(1)および(2)において、
VSはV a l+ V a tであり、擦弦による効
果を考慮しない場合の弦Sの速度に相当する。このよう
にして得られた信号Va=およびva4は、各々、擦弦
による効果の考慮された擦弦位rllAIにおける振動
波Waおよびwbを示す信号として遅延回路1およびロ
ーパスフィルタ9に入力される。ここで、信号Va,と
Vatとの和は、擦弦による効果を考慮した場合の弦S
の速度VSLに相当する。この場合、 V S L = V aa十V aa = V a++ V at  (V A + V S 
)=−VA            ・・・・・・(3
)となる。すなわち、弦Sは弓Lと同一速度で移動する
。なお、本実施例では、弓Lが移動する場合の正方向と
弦Sが移動する場合の正方向は逆向きに定義されている
。このようにして、弓Lと弦Sとの間に静止摩擦力が働
き、弦Sが弓Lに完全に追従して変位する場合の動作が
シミュレートされる。
When the absolute value of the speed difference signal VAS supplied from the adder 2l is small, the linear region S.
The output signal is determined accordingly, and VAM. An excitation signal V A M l of =-VAS is output from the multiplier 24 . Then, the excitation signal VAM. multiplier 25 to 1/
2 is multiplied, and the multiplication result (1/2) VAM. is adder I
2 and 8 are manually operated. As a result, the addition Va I 2
The output Vas is Vai=Va++(1/2)VAM
I-V at (1/2)V A S=V
a+ (1/2) (VA+VS) (1), and the output Va4 of the adder 8 is va4=vat+(1/2)vAM+ -Vat (1/2)VAS=Vat (1/ 2) (V A + V S
)...(2) becomes. However, in the above formulas (1) and (2),
VS is V a l + V a t, which corresponds to the speed of the string S when the effect of the bowed string is not considered. The signals Va= and va4 thus obtained are respectively input to the delay circuit 1 and the low-pass filter 9 as signals representing the vibration waves Wa and wb at the string rubbing position rllAI in which the effect of string rubbing is taken into account. Here, the sum of the signals Va and Vat is the string S when considering the effect of the rubbed strings.
This corresponds to the speed VSL of . In this case, V S L = V aa + V aa = V a++ V at (V A + V S
)=-VA ・・・・・・(3
). That is, the string S moves at the same speed as the bow L. In this embodiment, the positive direction in which the bow L moves and the positive direction in which the string S moves are defined as opposite directions. In this way, a static frictional force acts between the bow L and the string S, and an operation in which the string S completely follows the bow L and is displaced is simulated.

一方、速度差信号VASの絶対値が大きくなると、励振
回路10!の動作点は、第7図における直線領域S0か
ら+11+線領域P.Pt、P,、・・・あるいはQ.
,Q.、Q,、・・・に遷移し、これらの曲線領域の値
が励振信号V A M lとして出力される。
On the other hand, when the absolute value of the speed difference signal VAS increases, the excitation circuit 10! The operating points are from the straight line area S0 to the +11+ line area P. in FIG. Pt, P,... or Q.
,Q. , Q, . . . , and the values of these curve regions are output as the excitation signal V A M l.

ここで、■線領域P,、P,、P3、・・・およびQ,
、Q,、Q3、・・・は、弦Sが弓Lに対して滑りなが
ら変位する状態に対応している。
Here, ■ line area P,, P,, P3, ... and Q,
, Q, , Q3, . . . correspond to a state in which the string S is displaced while sliding with respect to the bow L.

ここで、直線領域S0から曲線領域に遷移するポイント
は第7図に示すように、弓圧信号FIが大きくなるに従
い、原点から遠ざかる。このようにすることにより、弓
Lの抑圧力が大きい程、弦Sの弓Lへの追従性が良くな
る現象がシミュレートされる。また、遷移先たる曲線領
域は、弓圧信号F1が大きくなるZ三従い、p .(Q
 l)− P t(Qt)− P 3<Q3)一という
ように変化する。このようにすることにより、弦Sが弓
Lに対して滑る場合においても、弓Lの押圧力が大きい
程、弦Sの弓Lに対ずる追従性が良くなる現象がシミュ
レートされる。
Here, as shown in FIG. 7, the point at which the linear region S0 transitions to the curved region moves away from the origin as the bow pressure signal FI increases. By doing this, a phenomenon is simulated in which the larger the suppressing force of the bow L, the better the following ability of the string S to the bow L becomes. In addition, the curve area to which the transition destination occurs is Z3, where the bow pressure signal F1 increases, and P. (Q
l)-Pt(Qt)-P3<Q3)-1. By doing this, even when the string S slips with respect to the bow L, a phenomenon is simulated in which the greater the pressing force of the bow L, the better the followability of the string S to the bow L becomes.

そして、乗算524の出カ信号V A M lが乗算2
e25によって2分され、加算器12および8に与えら
れる。この場合、Ilil線領域の値が励振信号VAM
.として用いられるため、信号Va,およびVa,は、
信号V a−+およびVa,から僅かしか変化しない。
Then, the output signal V A M l of multiplication 524 is
It is divided into two by e25 and applied to adders 12 and 8. In this case, the value of the Ilil line region is the excitation signal VAM
.. Since the signals Va and Va, are used as
The signals V a-+ and Va, vary only slightly.

このようにして、弓Lと弦Sとの間に動摩擦が働く場合
の動作がシミュレートされる。
In this way, the operation when dynamic friction occurs between the bow L and the string S is simulated.

励振回路+02も励振回路10夏と同様の構成により実
現され、制御郎103から供給されろ弓速度信号VAお
よび弓圧信号F,と、遅延回路Iの出力信号vb,およ
び遅延回路5の出カ信号Vb,とに基づいて、励起信号
VAMIが作成され、その1/2が加算器2および6に
供給される。
The excitation circuit +02 is also realized with the same configuration as the excitation circuit 10, and receives the bow speed signal VA and the bow pressure signal F supplied from the controller 103, the output signal vb of the delay circuit I, and the output signal of the delay circuit 5. An excitation signal VAMI is created based on the signals Vb and 1/2 thereof is supplied to adders 2 and 6.

以下、この楽音合成装置の動作を説明する。楽音の発生
に先立ち、制御郎103によって遅延回路1,5,7.
1 1の遅延時間が設定される。この場合、閉ループ回
路l00を信号が一巡するのに要する時間が、発生する
楽音の1次共振周波数の逆数になるように、各遅延回路
の遅延時間が設定される。そして、制御部103から弓
速度信号VAおよび弓圧信号FいF,が出力され、弓速
度信号VAおよび弓圧信号FIが励振回路101に供給
され、弓速度信号VAおよび弓圧信号F,が励振回路1
02に供給される。そして、上述したようにして、励起
信号V八M1が励振回路!01により発生され、その1
72が加算器I2および8を介して閉ループ回路+00
に人力され、励起信号V A M tが励振回路102
により発生され、その1/2が加算器2および6を介し
て閉ループ回路+00に人力される。
The operation of this musical tone synthesis device will be explained below. Prior to the generation of musical tones, the delay circuits 1, 5, 7 .
1 1 delay time is set. In this case, the delay time of each delay circuit is set so that the time required for a signal to go around the closed loop circuit 100 is the reciprocal of the primary resonance frequency of the generated musical tone. The control unit 103 outputs the bow speed signal VA and the bow pressure signal F, the bow speed signal VA and the bow pressure signal FI are supplied to the excitation circuit 101, and the bow speed signal VA and the bow pressure signal F, Excitation circuit 1
02. Then, as described above, the excitation signal V8M1 is applied to the excitation circuit! Generated by 01, Part 1
72 is closed loop circuit +00 via adder I2 and 8
The excitation signal V A M t is input to the excitation circuit 102 .
, and 1/2 of it is input to the closed loop circuit +00 via adders 2 and 6.

そして、励振回路+01および102から出力され、閉
ループ回路100内に導入された信号は、ループ内を循
環し、励振回路101および+02に再入力される。こ
の動作は第2図において弓Lによって弦Sに与えられた
振動が、その擦弦位置から左右に伝播し、各固定端で反
射されて再び擦弦位置に戻る現象に対応している。そし
て、以後、同様に、励振回路+01および102によっ
て励起信号VAM,およびV A M tが演算され、
閉ループ回路100に入力されるという動作が繰り返さ
れる。そして、閉ループ回路100を循環する信号が楽
音信号として取り出されてサウンドシステムに送ら.れ
、バイオリン音の合成音が発音される。
The signals output from the excitation circuits +01 and +02 and introduced into the closed loop circuit 100 circulate within the loop and are re-input to the excitation circuits 101 and +02. This operation corresponds to the phenomenon in FIG. 2 that the vibration applied to the string S by the bow L propagates left and right from the stringing position, is reflected at each fixed end, and returns to the stringing position again. Thereafter, the excitation signals VAM and V A M t are similarly calculated by the excitation circuits +01 and 102,
The operation of inputting to the closed loop circuit 100 is repeated. The signal circulating through the closed loop circuit 100 is then extracted as a musical tone signal and sent to the sound system. A synthesized sound of the violin sound is produced.

なお、上述した実施例では、擦弦位置A1およびA,に
対して励振回路を2個設けた場合を説明したが、AI 
As間に存在する各擦弦位置に対応し、励振回路を追加
すると、さらに厳密な楽音合成を行うことができる。逆
に、上記実施例のように、励振回路+01および+02
の両方を用意するのでなく、励振回路を一方のみとし、
その励振回路の出力を閉ループ回路100における擦弦
位置A1およびA,に対応した各位置に人力するように
しても、ある程度、実際のバイオリン音に近い合成音を
得ることができる。また、上記実施例では、擦弦位置A
 .− A !間の伝播遅延に対応し、遅延時間の等し
い遅延回路1および7を設けたが、両者の遅延時間をア
ンバランスにしても良く、また、片方の遅延回路を省略
しても良い。また、上記実施例による楽音合戚装置に鍵
盤を接続し、遅延回路l、5、7、1lの遅延時間の配
分、弓圧信号F,およびF,、弓速度信号VA等のパラ
メータを、鍵盤を叩く時のイニシャルタッチ、アフター
タッチ等に応じて変化させるようにしても良い。
In addition, in the above-mentioned embodiment, the case where two excitation circuits were provided for the string rubbing positions A1 and A was explained, but the AI
If an excitation circuit is added corresponding to each string position existing between As, more precise musical tone synthesis can be performed. Conversely, as in the above embodiment, the excitation circuits +01 and +02
Instead of preparing both, use only one excitation circuit,
Even if the output of the excitation circuit is manually applied to each position corresponding to the string rubbing positions A1 and A in the closed loop circuit 100, it is possible to obtain a synthesized sound that is close to the actual violin sound to some extent. In addition, in the above embodiment, the string rubbing position A
.. -A! Although delay circuits 1 and 7 having equal delay times are provided to accommodate the propagation delay between them, the delay times of both may be unbalanced, or one of the delay circuits may be omitted. In addition, a keyboard is connected to the musical tone matching device according to the above embodiment, and parameters such as the delay time distribution of delay circuits 1, 5, 7, and 1l, bow pressure signals F and F, and bow speed signal VA are input to the keyboard. It may be changed according to the initial touch, aftertouch, etc. when hitting.

例えば、タッチが強い場合は遅延回路I1の遅延時間τ
aを小さくすると共に遅延回路5の遅延時間τbを大き
くし、かつ、遅延回路lおよび7の遅延時間τ1を大き
くし、さらに弓圧信号F1およびF,は大きくする。こ
のようにすると、強い表現の音色が実現される。また、
タッチが弱い場合は、遅延回路l1の遅延時間τaと遅
延時間5の遅延時間τbを近づけ、かつ、遅延回路!お
よび7の遅延時間τ1を小さくし、さらに弓圧信号F1
およびF,は小さくする。このようにすると、弱い表現
の音色が実現される。また、発生する楽音のキーコード
に対応し、各遅延回路の遅延時間の配分、弓圧信号F,
およびF,、弓速度信号VAを変化させるようにしても
良い。また、上記実施例では、本発明の擦弦楽器の楽音
合成装置に適用した場合の例に説明したが、本発明を撥
弦楽器、打弦楽4に適用して乙、同様の効果が得られる
For example, if the touch is strong, the delay time τ of the delay circuit I1
a is made small, the delay time τb of the delay circuit 5 is made large, the delay time τ1 of the delay circuits 1 and 7 is made large, and the bow pressure signals F1 and F are made large. In this way, a strongly expressive tone is achieved. Also,
If the touch is weak, the delay time τa of the delay circuit l1 and the delay time τb of the delay time 5 are made close to each other, and the delay circuit ! and 7 delay time τ1 is made smaller, and further the bow pressure signal F1 is
and F, are made small. In this way, a weakly expressed tone is achieved. In addition, depending on the key code of the generated musical tone, the delay time distribution of each delay circuit, bow pressure signal F,
and F, the bow velocity signal VA may be changed. Further, in the above embodiment, the present invention is applied to a musical tone synthesis device for a bowed string instrument, but similar effects can be obtained by applying the present invention to a plucked string instrument or a percussion instrument 4.

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、発音体と、該
発音体の一部を励起し、該発音体を往復伝播する振動を
発生せしめる発音操作子とからなる自然楽器の楽音を合
成する楽音合成装置において、遅延素子を複数段ループ
状に縦続接続してなり、該ループを信号が一巡するのに
要する遅延時間を、振動が前記発音体を往復伝播する周
期に等しくした閉ループ回路と、各々、前記閉ループ回
路における少なくとも1個の遅延素子を挾むようにして
選ばれた各節点に接続され、前記発音操作子の操作情報
に従って、前記発音体に与える励起振動に相当する励起
信号を演算し、該励起信号を当該節点に供給する励振手
段とを設けたので、発音体における広範囲の部分を介し
て励起振動が導入される楽器の楽音を忠実に合戊するこ
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, a natural musical instrument includes a sounding body and a sounding operator that excites a part of the sounding body and generates vibrations that propagate back and forth through the sounding body. A musical tone synthesizer for synthesizing musical tones includes a plurality of delay elements cascaded in a loop, and the delay time required for a signal to go around the loop is equal to the period in which vibrations propagate back and forth through the sounding body. and an excitation signal corresponding to an excitation vibration applied to the sounding body according to operation information of the sounding operator, each connected to each node selected so as to sandwich at least one delay element in the closed loop circuit. and an excitation means for calculating the excitation signal and supplying the excitation signal to the node, the effect is that musical tones of musical instruments in which excitation vibrations are introduced through a wide range of parts of the sounding body can be faithfully synthesized. is obtained.

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

第I図はこの発明の一実施例による楽音合成装置のブロ
ック図、第2図はバイオリンの弦への励起振動の導入メ
カニズムを説明する図、第3図は第1図に示す実施例の
非線形関散発生回路23の構成を示すブロック図、第4
図〜第7図は同実施例において用いられる非線形関数を
説明する図である。 100・・・・・・閉ループ回路、101,102・・
・・・・励振回路、103・・・・・・制御部。 出廓人 ヤマハ株式会社
Fig. I is a block diagram of a musical tone synthesizer according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram explaining the mechanism of introducing excited vibrations into violin strings, and Fig. 3 is a nonlinear diagram of the embodiment shown in Fig. 1. Block diagram showing the configuration of the correlation generation circuit 23, No. 4
7 to 7 are diagrams illustrating nonlinear functions used in the same embodiment. 100...Closed loop circuit, 101, 102...
. . . Excitation circuit, 103 . . . Control section. Outsourcer Yamaha Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 発音体と、該発音体の一部を励起し、該発音体を往復伝
播する振動を発生せしめる発音操作子とからなる自然楽
器の楽音を合成する楽音合成装置において、 遅延素子を複数段ループ状に縦続接続してなり、該ルー
プを信号が一巡するのに要する遅延時間を、振動が前記
発音体を往復伝播する周期に等しくした閉ループ回路と
、 各々、前記閉ループ回路における少なくとも1個の遅延
素子を挾むようにして選ばれた各節点に接続され、前記
発音操作子の操作情報に従って、前記発音体に与える励
起振動に相当する励起信号を演算し、該励起信号を当該
節点に供給する励振手段と を具備することを特徴とする楽音合成装置。
[Scope of Claim] A musical tone synthesis device for synthesizing musical tones of a natural musical instrument comprising a sounding body and a sounding operator that excites a part of the sounding body and generates vibrations that propagate back and forth through the sounding body, comprising: a closed loop circuit in which a plurality of elements are cascaded in a loop shape, and a delay time required for a signal to go around the loop is equal to a period in which vibration propagates back and forth through the sounding body; It is connected to each selected node so as to sandwich at least one delay element, and calculates an excitation signal corresponding to the excitation vibration given to the sounding body according to the operation information of the sounding operator, and transmits the excitation signal to the node. What is claimed is: 1. A musical tone synthesis device, comprising: excitation means for supplying excitation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5230417A (en) * 1975-09-03 1977-03-08 Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd Device for combining musical sound waves of electronic musical instrum ent
JPS61162094A (en) * 1985-01-11 1986-07-22 セイコーインスツルメンツ株式会社 Electronic musical instrument

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