JPH03236098A - 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】 〔発明の技術分野］ この発明は電子楽器に関し、特に楽音にゆらぎを与える
技術に関する。

［従来技術とその問題点］ 従来より、楽音の特性、例えば音量、音色、音高にゆら
ぎを与えるため、ＬＦＯ発生装置が使用されてきた。し
かし、従来のＬＦＯ発生装置は正弦波、三角波、鋸歯状
波といった周期的な波形信号を発生するのに留っており
、したがって生成される楽音の変化は規則的で機械的で
あり、自然楽器音にみられるような自然なゆらぎを楽音
にもたせることはできなかった。

また、周波数変調方式の楽音合成音源において、楽音の
振幅パラメータ１変調指数、位相パラメータ等をホワイ
トノイズ発生器からのホワイトノイズ出力を変調成分と
して加えて楽音にゆらぎを与えようとする提案もなされ
ている（特開昭５７−９７５９２号）。しかしながら、
ホワイトノイズによるゆらぎは周波数に依存するパワー
スペクトルを有する自然のゆらぎとは異質のものであり
、好・ましい特性の変化を楽音に加えることはできなか
った。

「発明の目的」 したがって、この発明の目的は所望のゆらぎを楽音にも
たせることのできる電子楽器を提供することである。

るフィルタ手段のゆらぎ信号出力によって生成する楽音
の特性をゆらがせることにより、従来にはない所望のゆ
らぎをもつ楽音を得ることができる。

［発明の構成、作用ｊ 上記の目的を達成するため、この発明によればホワイト
ノイズを発生するホワイトノイズ発生手段と、上記ホワ
イトノイズをフィルタリングして周波数に依存するパワ
ースペクトルを有するゆらぎ信号を発生するフィルタ手
段と、上記ゆらぎ信号に基ついて楽音を発生する楽音発
生手段とを有することを特徴とする電子楽器が提供され
る。

この構成の場合、フィルタ手段の出力であるゆらぎ信号
は従来のＬＦＯ発生装置の信号出力と異なり、規則的、
周期的には変化しない、更に、フィルタ手段の出力は自
己相関性をもっており、フィルタ手段の現在出力値が過
去の出力値に依存する性質をもっており、この点でホワ
イトノイズとは異なる。したがって、このような性質を
有す「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。第１
図に示すようにこの実施例の電子楽器は、＠奏入力装誼
としてのＷＩ盤ｌを有する。周波数情報発生回路２は鍵
盤ｌの押鍵のキーコードを生成する楽音の基準音高情報
として受け、要素３〜８で構成される音高ゆらぎ発生回
路の出力を音高変調情報として受け、両者を演算して楽
音の周波数データ（位相差分データ）を生成する。この
周波数データは周波数カウンタ９で累算され、位相デー
タとして波形メモリ１０をアドレッシングして対応する
楽音波形データを波形メモリ１０から取り出す。取り出
された楽音波形データは音色フィルタ１７に入力される
。音色フィルタ１７は入力された楽音波形データの音色
を要素１１−１６で構成される音色ゆらぎ発生回路の出
力に従って加工する。音色フィルタ１７から出力される
音色加工された楽音波形データは乗算器２４で回路要素
１８〜２３で示す振幅ゆらぎエンベロープ発生回路から
のエンベロープと乗算されて音量が制御される。音量制
御された楽音波形信号はＤ／Ａ変換器２５でＤ／Ａ変換
され、アンプ、スピーカを含むサウンドシステム２６を
通って可聴音として放音される。

第１のゆらぎ発生回路である音高ゆらぎ発生回路は通常
構成の第１のエンベロープ発生器３と第１の通常のＬＦ
Ｏ発生装Ｍ４に加え、ゆらぎ信号発生手段として、第１
のホワイトノイズ発生器５、第１のゆらぎフィルタ６及
び第１の振幅制御回路７を有し、加算器８でエンベロー
プ発生器３、ＬＦＯ発生装置４、ゆらぎ信号発生手段の
各出力が加算されて、周波数変調データが形成される。

ホワイトノイズ発生器５は周波数に依存しないパワース
ペクトルをもつランダムなノイズを発生する。ゆらぎフ
ィルタ６はこのランダムなノイズを受け、周波数に依存
するパワースペクトルをもつゆらぎ信号を発生する。こ
のゆらぎフィルタ６のゆらぎ信号出力は振幅制御回路７
で所定の係数と乗算されて、周波数変調データに占める
ゆらぎ信号の割合が制御される。

第２図にゆらぎフィルタ６の構成例を示す。第２図にお
いて、Ｘはホワイトノイズ発生器５からのホワイトノイ
ズを示し、ｙはフィルタ６のゆらぎ出力を表わす、加算
器３０、遅延素子３１、フィードバック係数乗算器３２
、フィードフォワード係数乗算器３３及び加算器３４は
初段の１次のＩＩＲフィルタを構成するように結合され
、加算器３５、遅延素子３６、フィードバック係数乗算
器３７、フィードフォワード係数乗算器３８、加算器３
９は第２段の１次ＩＩＲフィルタを構成するように結合
されている。このゆらぎフィルタの入力信号のＺ変換Ｘ
（ｚ）と出力信号のＺ変換Ｙ　（ｚ）との間には次の関
係が成立する。

伝達関数であり、ａ＋　、ａ２　、ａａ　、　　ａ４は
各係数乗算器３２．３３．３７．３８の係数である。

上式からサンプル点ｎの出力信号ｙ　（ｎ）と入力信号
ｘ　（ｎ）との間には、 ｙ（ｎ）　＝ｘ（ｎ）”（ａ２＋ａ４）ｚ（ｎ−１）＋
ａ２ａａｘ（ｎ−２）＋（ａ＋＋ａ３）ｙ（ｎ−１）−
ａ＋ａ：＋ｙ（ｎ−２）の関係がある。ここで、係数ａ
ｌ　、ａ２　、ａ３、ａ４（７）各個を、ａ＋＝６３／
６４、ａ７＝−１５／６、ａ３＝３／４、ａａ＝−１７
４ととるとゆらぎフィルタ６の出力のパワースペクトル
は自然界の現象でよく見かけられる１／ｆゆらざ特性、
即ち、ｌオクターブに付き、パワーがほぼ３ｄＢ変化す
る特性をもつ、実際に計算したｌ／ｆゆらざ特性を第３
図に示す、もっともゆらぎフィルタ６で生成されるゆら
ぎ信号の特性はｌ／ｆゆらぎ特性には限られず、周波数
に依存するパワースペクトルをもつ他のゆらぎ信号を出
力するようにしでもよい。例えば、上記の係数値をもつ
第２図のフィルタ（１／ｆ特性フイルタ）を２段、縦続
接続すれば、第４図に示すようなほぼ１／ｆ２に近いゆ
らぎパワースペクトルをもつゆらぎ信号が得られ、４段
、縦続接続すれば第５図に示すように１／ｆ”　に近い
ゆらぎパワースペクトルをもつゆらぎ信号が得られる。

第１図に示す第２のゆらぎ発生回路（音色ゆらぎ発生回
路）、第３のゆらぎ発生回路（音量ゆらぎ発生回路）も
、第１のゆらぎ発生回路と同様な構成であり、第２のゆ
らぎ発生回路は通常構成である第２のエンベロープ発生
器１１と第２のＬＦＯ発生装置１２以外に第２のホワイ
トノイズ発生器１３、第２のゆらぎフィルタ１４及び第
２の振幅制御回路１５から成るゆらぎ発生手段を有し各
出力を加算器１６で加算し、同様に、第３のゆらぎ発生
回路は通常構成であり得る第３のエンベロープ発生器１
８と第３のＬＦＯ発生装置１９に加え、第３のホワイト
ノイズ発生器２０、第３のゆらぎフィルタ２１及び第３
の振幅制御回路２２から成るゆらぎ発−生手段を有し、
各出力を加算器２３で加算する。

音色フィルタ１７は、例えば、第６図に示すようなロー
パスフィルタ機能をもつデジタルフィルタで構成できる
。この場合、第２のゆらぎ発生回路の出力はローパスフ
ィルタのカットオフ周波数を制御するのに利用され、そ
のカットオフ周波数の指示値ｆｃに対応する各フィルタ
係数ｂ１、ｂ２．Ｋが係数ＲＯＭ４６から各係数乗算器
４４．４８．４９に与えられる。図示の音色フィルタは
２次のＩＩＲフィルタを構成するように結合された加算
器４１．４２、遅延素子４３．４７、係数乗算器４４．
４８．４９及び定係数２の係数乗算器４５を有し、その
伝達関数Ｈ（ｚ）はで与えられる。したがって、音色フ
ィルタ１７のサンプル点ｎの入力ｘ　（ｎ）と出力ｙ（
ｎ）との間には、 ？に１／＝　Ｋ　（ｘ（ｎ）＋　２ｘ（ｎ　−１）＋　
ｘ（ｎ　−２））−ｂ＋　Ｙ（ｎ−１）−ｂ＋　ｙ（＋
−２）の関係がある。

第７図は第１図で述べた機能を有する電子楽器の回路ブ
ロック図である。装置全体の制御はホス）ＣＰＵ５２に
よって行われる。プログラムＲＯＭ５３にＣＰＵ５２で
実行されるプログラムが記憶され、ワークＲＡＭ５４は
ＣＰＵ５２の作業用データを記憶する。係数ＲＯＭ６３
は音色加工のための各カットオフ周波数に対応したフィ
ルタ係数ｂｌ、ｂ２．Ｋを記憶する。ＩＩ盤５１、波形
ＲＯＭ５７、Ｄ／Ａ変換器５８、サウンドシステム５９
は第１図のｆｔ１ｌｉｌ、波形メモリ１Ｏ１Ｄ／Ａ変換
器２５、サウンドシステムに各々対応する。

システムクロックは発振器５６で生成される。スイッチ
６４から各種の設定入力（例えば、ゆらぎの大きさの指
定入力）が入力される。音高ゆらぎ発生回路６０は、第
１図の要素３〜８に相当する機能を実現し、音色ゆらぎ
発生回路６１は第１図の要素１１−１６に相当する機能
を実現し、音量ゆらぎ発生回路６２はｇｓ１図の要素１
８〜２３に相当する機能を実現する。

各ゆらぎ発生回路６０．６１．６２はプログラムで動作
する同一の構成をとり、第８図に示すように制御装こと
してのＣＰＵ７０、ゆらぎプログラムを記憶するプログ
ラムＲＯＭ、作業用メモリとしてのワーキングＲＡＭ７
２、ゆらぎフィルタ用の係数等を記憶する係数ＲＯＭ７
３、エンベロープパラメータを記憶するエンベロープＲ
ＯＭ７４を有する。各ゆらぎ発生回路６０．６１．６２
で生成された出力データはワーキングＲＡＭ７２に置か
れ、ホストＣＰＵ５２によりそのデータが定期的に読み
取られるようになっている。

ボス）ＣＰＵ５２の動作のフローを第９図に示す。スタ
ート９−０時に、フロー中で使用されるレジスタ類が所
望値に初期化される。９−１で、ＣＰＵ５２は＠＠５１
の押鍵を検出すると、その押鍵のキーコードから最高周
波数ｆ　＠ａＸ　と最低周波数ｆ　ｓｉｎのデータを演
算する（９−２）、次に音高ゆらぎ発生回路６０から音
高ゆらぎ出力ｙを読み取り（９−３）、読み取った値ｙ
と最高周波数ｆ＠ａＸ　、最低周波数ｆ　ｓｔｎを用い
て、ｆ　＝ｆｓｉｎ　　＋　７×　（ｆｍａｘ　　　ｆ
ｍｉｎ　　）を演算して、楽音の周波数データｆを決定
する（９−４）。次に、この周波数データｆに正規化定
数Ｎを乗じて正規化された周波数データＦを算出する（
９−５）、続いてタイマーｔをスタートさせ（９−６）
、タイマーｔの値が、ｌ／Ｆで示される周期に到達した
ら（９−７）波形ＲＯＭ５７に対するアドレスＡＤＩを
１つ進める（９−８）。そして、更新したアドレスＡＤ
Ｚで波形ＲＯＭ５７を７ドレツシングして、波形データ
Ｘを読み込む。以上により、音高ゆらぎ発生回路６０の
出力を変調成分としてゆらぐ音高をもつ楽音波形が得ら
れる。

次に、ＣＰＵ５２は音色ゆらぎ発生回路６１から音色加
工のための出力データｙを読み取る（９−１０）。続い
て、外部スイッチ６４により予め設定されているカット
オフ周波数の最高値ｆｃｓａｘ　と最低値ｆｃｓｉｎを
読み出しく９−１ｌ）、これらのデータ７、　　ｆ　Ｃ
ｏａｘ　ｔ　　ｆ　Ｃａ１ｎを用いて、 ｆ　　Ｃ＝　　ｆｍｉｎ　　＋ｙ　（ｆ　　Ｃｏａｘ　
　　　ｆ　　Ｃ１ｎ　　）を演算して、カットオフ周波
数の指示値ｆｃを求める（９−１２）、更に、この指示
されたカットオフ周波数データｆｃで係数ＲＯＭ６３を
７ドレツシングして対応する係数データｂｌ、ｂ２．Ｋ
を取り込む（９−１３）、そして、９−１４〜９−１８
のステップで、音色フィルタの入力信号系列ｘ１につい
て、Ｘｌをｘ２に移し、ｘｏ　をＸｌに移し、新しいフ
ィルタ入力信号ｘ（７−９で得た波形ＲＯＭ５７出力）
をＸＱに移し、９−１９で、 ｙｏ＝Ｋｘｏ　　＋２に！Ｉ＋に！２　−ｂ＋ｙ＋　−
ｂ２ｙ２に従って、新しいフィルタ出力信号ｙｏを生成
する。ここに、ｙｌは１つ前のフィルタ出力を示しｙ２
は２つ前のフィルタ出力を示す。９−２０〜９−２３の
ステップでｙｌをｙ２に移しｙｏをｙｌに移す０以上に
より、第６図に示した音色フィルタ１７の機能が実現さ
れ、音色ゆらぎ発生回路６１出力によってカットオフ周
波数が変調された楽音波形が得られる。

次に、ＣＰＵ５２は音量ゆらぎ発生回路６２から音量ゆ
らぎ出力ｙを読み出す（９−２４）、この音量ゆらぎｙ
を音色フィルタ出力ｙｏに乗じて振幅制御された楽音信
号ｙｏを得る（９−２５）、この楽音信号ｙｏをＤ／Ａ
変換器５８に出力してＤ／Ａ変換を行わせる（９−２６
）。次に９−２７で離鍵かどうかを判別し、まだ離鍵さ
れていなければ、９−３以降を繰り返し、離鍵されてい
れば楽音信号出力ｙｏがゼロになったかどうかを調べ、
ゼロになってなければ９−３に戻り、ゼロになっていれ
ば、９−１に戻って次の押鍵を待機する。

各ゆらぎ発生回路６０．６１．６２は同様に動作し、そ
のフローを第１θ図と第１１図に示す。

まず、１Ｏ−１でゆらぎ発生回路のＣＰＵ７０は押鍵の
有無をチエツクし、押鍵時に、各レジスタ類を初期化す
る（１０−２）、具体的には、ゆらぎフィルタの入力信
号列のレジスタＸｉ　、ゆらぎフィルタの出力信号列の
レジスタＹｉ　、ＬＦＯ発生出力Ｖｔ　、ゆらぎフィル
タ出力ＶＦ、エンベロープ出力ＹＥがゼロに初期化され
、タイマーｔがスタートされる６次に、フローで使用す
る各係数ＲＡ、ＲＤ、ＲＬ、ＬＡ、ＬＤ、Ｔ、Ａ、Ｂ、
Ｃを読み出す（１０−３）、ここに、ＲＡはアタック（
ｒ）エンベロープレート、ＲＤはデイケイのエンペロー
プレー）、ＲＬはリリースのエンベロープレート、ＬＡ
はアタックのエンベロープレベル、ＬＤはデイケイのエ
ンベロープレベル、Ａ、Ｂ、Ｃはエンベロープ出力係数
、ＬＦＯ出力係数、ゆらぎフィルタ出力係数を各々表わ
し、ＴはＬＦＯのサイン波形メモリの波形の周期を表わ
す。次にアタックレートＲＡをＲレジスタにセットし、
アタックレベルＬＡをＬレジスタにセットしく１Ｏ−４
）、エンベロープ現在ｍ　Ｙ　Ｆ　をゼロに初期化する
。エンベロープはアタック、デイケイ、サスティン、リ
リースで構成され、サスティン以外のモードでは（１０
−６）、ＹＥにレートＲを加算してエンベロープ値ＹＥ
　を更新しく１Ｏ−７）、エンベロープ値ＹＥが目標レ
ベルＬに到達したら（１０−８）、　レートレジスタＲ
とレベルレジスタＬの内容を更新する（１０−９）、レ
ベルレジスタＬの内容がデイケイレベルＬＤに等しくエ
ンベロープ値がデイケイレベルＬＤに等しいときはサス
ティン中である。サスティン中に離鍵があったときは（
１０−１０）でレートレジスタＨにリリースレートＲＬ
をセットする。いずれのモードのときも、１Ｏ−６〜１
０−１１に示すエンベロープ生成の後、第１１図のｔｔ
−ｔに進み、ここで、周期Ｔとタイマー出力ｔを用いて
サイン波形メモリをアクセスしてＬＦＯ出力出力音求め
る。

以上で、エンベロープ出力ＹＥ　とＬＦＯ出力ｙｏが得
られた。以下の処理でＣＰＵ７０はゆらぎ出力ＹＦを生
成する。即ち、ＣＰＵ　７０は１１２で係数ＲＯＭ７３
からフィルタ係数ａａ２　、ａ３　、ａｄ　を読み出し
、１１−３で乱数Ｘを発生する。続いて、ゆらぎフィル
タの入力信号系列を更新するため、Ｘ　（１）をｘ（２
）に移し、ｘ（０）をＸ（１）に移し、新たなゆらぎフ
ィルタ入力である乱数ＸをＸ（０）にセ゛ッ卜する（１
１−４〜１ｌ−６）、また、ゆらぎフィルタの出力信号
系列を更新するために、Ｙ（１）をＹ（２）に移しく１
１−７）　、　Ｙ　（０）をＹ（２）に移しく１ｌ−８
）、新たなゆらぎフィルタ出力ＶＦを ＹＦ　＝　Ｘ（０）　＋　（ａ２＋ａａ）　Ｘ（１）＋
ａｚ　ａ４　Ｘ（２）＋（ａ＋＋ａ３）　Ｙ（１）−ａ
ｔ　ａ３Ｙ（２）に従って算出しく１ｌ−９）、その写
しをＹｏにとる（１１−１０）。これにより、第２図に
示したゆらぎフィルタが実現される。

そして、１１−１１で、エンベロープ出力ＹＥ　、ＬＦ
Ｏ出力ＹＬ　、ゆらぎフィルタ出力ＹＦに各重みＡ、Ｂ
、Ｃを付けてその和Ｙをゆらぎ発生回路の出力データと
して生成する。１１−１２でエンベロープ出力ＹＥがゼ
ロかどうかを調べ。

ゼロでなければ１０−７を介してエンベロープ生成作業
に戻り、ゼロであれば、１Ｏ−１に戻って次の押鍵を待
機する。

以上で実施例の説明を終えるがこの発明の範囲内で種々
の変更が可能である。

たとえば、実施例では、楽音波形を読出し、フィルタリ
ングし、振幅制御するタイプの楽音発生方式にこの発明
のゆらぎ発生手段を適用したが、その他の任意の方式、
任意の同時発音数の楽音合成装置にもこの発明を適用し
得る。また、音色フィルタ１７の例としてＬＰＦのデジ
タルフィルタを示したが、任意の次数、特性（例えばバ
イパスフィルタ）の音色フィルタに適用し得、また、カ
ットオフ周波数に限らず、他のフィルタパラメータ、例
えばレゾナンスパラメータをゆらぎ発生手段によってゆ
らがせるようにしてもよい、また、コーラス、エコー、
リバーブ、バンニング等のサウンド効果を本発明のゆら
ぎ発生手段によってゆらがせることもできる。

［発明の効果Ｊ 以上詳細に述べたように、この発明によれば、ホワイト
ノイズを高調波成分になるに従ってそのレベルを相対的
に低下させるようにフィルタリングして周波数に依存す
るパワースペクトルをもつゆらぎ信号を得、このゆらぎ
信号に基づいて楽音を発生しているので、従来のＬＦＯ
発生技術のように規則的な変化が楽音に生じるのではな
く、また、ホワイトノイズによる楽音ゆらぎ技術のよう
に突飛な変化が楽音に生じるのではなく、必然性と偶然
性とのバランスのとれた自然に近いゆらぎをもつ楽音を
得ることができる。

第１０図、第１１図はゆらぎ発生回路の動作のフローチ
ャートである。

５．１３．２０・・・・・・ホワイトノイズ発生器、６
　１４．２１・・・・・・ゆらぎフィルタ、６０・・・
・・・音高ゆらぎ発生回路、６エ・・・・・・音色ゆら
ぎ発生回路、６２・・・・・・音量ゆらぎ発生回路。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る電子楽器の機能ブロフ
ク図。 第２図はゆらぎフィルタの機能ブロック図、第３図、第
４図、第５図はゆらぎフィルタの出力信号のパワースペ
クトルを例示する図、第６図は音色フィルタの機能ブロ
ック図、第７図は実施例の回路ブロック図・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ホワイトノイズを発生するホワイトノイズ発生手段と、 上記ホワイトノイズをフィルタリングして周波数に依存
   するパワースペクトルを有するゆらぎ信号を発生するフ
   ィルタ手段と、 上記ゆらぎ信号に基づいて楽音特性が制御された楽音を
   発生する楽音発生手段と、 を有することを特徴とする電子楽器。