JPH03243994A - 楽音波形信号形成装置 - 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】 ［ａ業上の利用分野］ この発明は、電子楽器の音源等として用いられる楽音波
形信号形成装置に関し、特に、遅延手段を含む閉ループ
に非線形信号を入力して循環処理［従来技術］ 従来、電子楽器のディジタル音源として、遅延回路を含
む閉ループに非線形信号を入力して回帰演算処理し楽音
波形信号を形成する、いわゆる遅延フィードバック形減
衰音アルゴリズムを用いた楽音波形信号形成装置（以下
、遅延フィードバック形楽音波形信号形成装置という）
が知られている（例えば特開昭６３−４０１９９号）。

この遅延フィードバック形楽音波形信号形成装置は、弦
楽器の弦や管楽器の管体等、自然楽器の機械振動系を電
気回路によって物理的に近似したもので、前記閉ループ
に管楽器のリードの動きおよびアンプシュア、あるいは
擦弦楽器の弓と弦との接点の動きなどに相当する非線形
信号を入力すれば、管楽器や擦弦楽器の音をその強弱に
よる変化まで含めて自然かつ忠実に合成することができ
るものと期待されている。該楽音波形信号形成装置にお
いて、前記非線形信号は、前記閉ループ内から取り出さ
れる信号と管楽器における息圧やアンプシュアあるいは
擦弦楽器における弓圧や弓速などの楽音制御信号とを入
力される非線形テーブルによって作成される。該非線形
テーブルは、自然楽器の部分的な特色を表現するもので
あり、前記遅延フィードバック形楽音波形信号形成装置
においては、息圧やアンプシュア、または弓圧や弓速な
どの信号を用いた演算により音色を変化させることがで
きる（シングルリートモデルや擦弦モデルなど）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の遅延フィードバック形楽音波形信
号形成装置は、前記非線形テーブルか単一であったので
、音色の変化の幅に乏しいという問題があった。

この発明は、前記遅延−フイードバック形楽音波形信号
形成装置において、音色範囲の拡大を図ることを目的と
する。

［課題を解決するための手段コ 前記目的を達成するため、この発明では、遅延手段を含
む閉ループ手段と、発音すべき楽音の楽音要素を制御す
るための楽音制御信号および前記閉ループ手段から取り
出される信号を変数として非線形信号を発生する非線形
変換手段とを具備する楽音波形信号形成装置において、
前記非線形変換手段を複数個設けるとともに、これら複
数個の非線形変換手段から出力される複数個の信号を前
記楽音制御信号に応じた割合で混合し前記閉ループ手段
に与える非線形関数混合手段を設けたことを特徴として
いる。

［作用コ この発明の楽音波形信号形成装置によれば、電子楽器の
演奏操作情報に応じて発生する楽音制御信号および前記
閉ループ手段から取り出される信号に基づいて複数個の
非線形変換手段のうちの単数または複数個の非線形変換
手段から単数または複数個の非線形信号が出力される。

これらの出力は、前記非線形関数混合手段において前記
楽音制御信号に応した割合で混合され前記閉ループ手段
に人力される。該閉ループ手段においては、該非線形関
数混合手段から入力される非線形信号に応じた楽音波形
信号が形成される。

非線形変換特性は音色と密接な関係にあり、これを変化
させると音色を幅広く変化させることができる。

この発明の楽音波形信号形成装置は、先ず、複数の非線
形変換手段を持つので複数の非線形変換特性、すなわち
楽器の状態または音色を表わすことができる。次に、複
数の非線形変換手段の出力を混合することによって、楽
器の状態または音色の中間値を補間等によって得ること
ができる。これにより、極めて多様な非線形関数信号を
形成することができるとともに、楽器の状態等の時間的
変化を実現できる。さらに、全く異なった非線形関数に
より同−閉ループ系を駆動することによる合成効果、例
えば管共鳴系にリードの振動と弦の振動とを切り換えて
または合成して供給した場合のような特殊な効果が得ら
れる。例えば、第４図Ａ−Ｃに模式的に示したように、
第１の非線形特性を有する非線形変換手段２１を有する
第４図Ａの楽音波形信号形成装置と第２の非線形特性を
有する非線形変換手段２２を有する第４図Ｂの楽音波形
信号形成装置とを第４図Ｃに示すように合成することに
よって、閉ループ手段が同一で２種類の楽音を形成でき
る上に、さらに２つの楽音の中間の楽音、ならびにこれ
らを時間的に変化させるような楽音をも形成することが
できる。

［効果］ このように、この発明によれば、電子楽器などで発生す
る楽音の音色範囲を拡大することができる。

［実施例］ 以下、この発明を実施例に基づき詳細に説明する。

第１図は、この発明の一実施例に係る楽音波形信号形成
装置を備えた電子楽器の構成を示す。

同図の電子楽器は、演奏情報発生部１から発生される演
奏情報および楽音情報発生部２から発生される楽音情報
に基づいて楽音制御信号発生部３から発生される楽音制
御信号を、楽音制御信号人力部１０および波形信号伝送
部３０からなる楽音波形信号形成装置１００へ供給して
楽音波形信号を形成するようにしたものである。

演奏情報発生部１は、音階に対応した複数の鍵からなる
鍵盤と、該各鍵の押鍵操作の有無を検出する押鍵検出回
路、押鍵操作速度を検出するイニシャルタッチ検出回路
および押鍵圧力または押鍵深さを検出するアフタータッ
チ検出回路等の鍵盤に付随する各種回路とを備え、押鍵
の有無、イニシャルタッチおよびアフタータッチ等の演
奏情報を出力する。

楽音情報発生部２は、音色選択スイッチおよび同スイッ
チの操作検出回路とを備え、選択音色を表わす音色情報
を出力する。

楽音制御信号発生部３は、例えば、マイクロコンピュー
タおよび楽音制御パラメータ記憶テーブル等により構成
され、前記演奏情報および音色情報に応じて前記テーブ
ルを参照して、時間変化しない各種楽音制御信号と時間
変化する各種楽音制御信号とを出力する。これらの楽音
制御信号は、例えば鍵盤にて押鍵された鍵により決定さ
れ発生楽音のピッチを表わすピッチ信号ＰＩＴと、イニ
シャルタッチ演奏情報、アフタータッチ演奏情報および
音色情報により決定され管楽器演奏時における口内圧力
（吹奏圧）を表わす口内圧力信号ＰＲＥＳと、前記各種
演奏情報により決定され管楽器演奏時における唇の構え
および締め等を表わすアンプシュア信号ＥＭＢＳとから
なる。

なお、息圧等を検出するセンサを備えたマウスコントロ
ーラを本実施例の電子楽器に接続可能とした場合には、
前記演奏情報の一部を同マウスコントローラから得るよ
うにしてもよい。また、電子管楽器に本発明を通用した
場合には、該管楽器の演奏部から前記各種演奏情報を得
るようにする。さらに、演奏情報発生部１および楽音情
報発生部２として、他の楽器または自動演奏装置を採用
し、同地の楽器または自動演奏装置から楽音制御信号発
生部３に演奏情報および音色情報が供給されるようにし
たり、また他の楽器または自動演奏装置内にて前記各種
楽音制御信号が形成されるようにして、同楽音制御信号
が楽音制御信号入力部１０および波形信号伝送部３０か
らなる楽音波形信号形成装置へ直接供給されるようにし
てもよい。

第２図は、楽音制御信号入力部１０の詳細を示す。楽音
制御信号入力部１０は、シングルリードモデルのマウス
ピースをシミュレートしたものである。同図において、
乗算器１１は、波形信号伝送部３０の出力段をなす加算
器３１から出力される波形信号に１より小さな定数Ｇを
乗算する。加算器１２は、この乗算器１１の出力と前記
楽音制御信号発生部３からの息圧信号ＰＲＥＳとを加算
して平均化回路１３へ出力する。ここで、息圧侶号ＰＲ
ＥＳには予め負の符号が付されており、加算器１２は、
実効上、乗算器１１の出力から息圧信号ＰＲＥＳを減算
する減算器として作用する。

平均化回路１３は、例えばローパスフィルタであり、加
算器１２の出力信号から所定周波数以上の周波数成分を
取り除いた信号を直流成分除去回路１４および乗算器１
７へ供給する。直流成分除去回路１４は、例えばバイパ
スフィルタであり、平均化回路１３の出力信号に含まれ
る一定周波数以下の周波数成分を取り除いた信号を加算
器１６および乗算器１５へ供給する。加算器１６は、−
直流成分除去回路１４の出力にアンプシュア信号ＥＭＢ
Ｓを加算する。非線形変換回路２０は加算器１６の加算
出力を所定の非線形特性に従って非線形変換し乗算器１
８へ出力する。乗算器１８は、非線形変換回路２０から
の非線形信号と、前記平均化回路１３の平均化信号に乗
算器１７で乗算係数−１を乗算した信号、すなわち該平
均化信号を反転した信号とを乗算する。乗算器１９は乗
算器１８の乗算出力に所定の係数Ｚを乗算し、波形信号
伝送部３０の人力段をなす加算器３２へ供給する。これ
らの加減算、乗算および非線形変換により、例えば管楽
器のマウスピースの端部に固定されたリードの振動によ
る管体（共鳴管）内への入射波の形成状態がシミュレー
トされる。すなわち、加算器１２の減算は、息圧と共鳴
管からマウスピース内へ伝播して来た反射波圧力との差
圧を示しており、加算器１６の加算は、該差圧とアンプ
シュアに応じてリードに加わる圧力を示しており、非線
形変換回路２０は、リードの力に対する曲げの非線形特
性や、マウスピース内を通過する空気流と空気圧の非線
形特性等を示している。これにより、息圧と共鳴管から
マウスピース内へ伝播して来た反射波圧力とアンプシュ
アとに応じてリードが変位し、該変位に応じて入射波が
形成される状態がシミュレートされる。乗算器１１．１
５．１７〜１９は、非線形変換回路２０の特性を波形信
号伝送部３０の入出力に対してスケーリングまたはレベ
ルシフトするためのものである。

第３図は、楽音制御信号人力部１０における非線形変換
回路２０の詳細を示す。同図の非線形変換回路２０は、
互いに異なる非線形関数を収納された２個の非線形テー
ブル２１，２２、乗算器２３．２４および加算器２５か
らなる。

非線形テーブル２１および２２は、それぞれ加算器１６
（第２図）から出力されるリードの変位を示す信号をア
ドレスとしてその変位に対応する入射波データが読み出
される。乗算器２３および２４は、それぞれ非線形テー
ブル２１および２２から出力される入射波データにそれ
ぞれの制御データＣＮＴ　１およびＣＮＴ２を乗算する
。制御データＣＮＴｌ、ＣＮＴ２としては、音色、キー
スケーリング、イニシャルもしくはアフタータッチ、そ
の他物理シミュレーションのために与えるアンプシュア
、円圧、弓速などの様々なパラメータや、時間データも
しくはエンベロープジェネレータからの時間的に変化す
るデータなどを用いることができる。加算器２５は、乗
算器２３の出力と乗算器２４の出力とを加算して合成し
、この加算出力を非線形変換回路２０の非線形信号出力
として乗算器１８（第２図）へ供給する。該非線形信号
出力は第２図の乗算器１８および１９を介して波形信号
伝送部３０へ入力される。このように非線形変換テーブ
ルを２つ設け、所定の操作子またはエンベロープジェネ
レータからの信号により２つの非線形テーブルの出力の
ミックス比（ＣＮＴＩ／ＣＮＴ２）を変化させると、２
つの非線形変換の間を滑らかに変化させることができる
。これにより、音色を連続的に変化させることができる
。

第１図において、波形信号伝送部３０は、加算器３１．
３２の他、遅延回路３３およびフィルタ３４を具備する
。遅延回路３３は、例えば管楽器の管体の長さをシミュ
レートするもので、その遅延時間は、管楽器の管体の共
鳴周波数、すなわち発生すべき楽音のピッチＰＩＴに対
応して設定される。この遅延回路３３としては、例えば
シフトレジスタやＲＡＭなどを用いることができる。フ
ィルタ３４は、管楽器管体の音響的ロスをシミュレート
するためのものである。このフィルタ３４としては、例
えばＩＩＲ形のローパスフィルタやＦＩＲ形のバンドパ
スフィルタが用いられる。

次に、上記のように構成された電子楽器の動作を説明す
る。演奏情報発生部１からの演奏情報および楽音情報発
生部２からの音色情報が楽音制御信号発生部３へ供給さ
れると、楽音制御信号発生部３は、これらの演奏情報お
よび音色情報に基づいてキーコード（ピッチ信号ＰＩＴ
）、アンプシュア信号ＥＭＢＳおよび口内圧力信号ＰＲ
ＥＳ等の楽音制御信号（またはデータ）を作成し楽音波
形信号形成装置１００へ供給する。楽音波形信号形成装
置Ｚｏｏにおいては、波形信号伝送部３０の遅延回路３
３に前記キーコードに応じた遅延時間が設定されるとと
もに、フィルタ３４には前記音色情報に対応するカット
オフ周波数が設定される。また、楽音制御信号入力部１
０の加算器１２および１６にそれぞれアンプシュア信号
ＥＭＢＳおよび口内圧力信号ＰＲＥＳが与えられるとと
もに、非線形変換回路２０の乗算器２３および２４には
それぞれ所定の制御データが与えられる。

これにより、非線形変換回路２０にて非線形信号が作成
されて波形信号伝送部３０へ供給され、波形信号伝送部
３０では、前記遅延回路３３に設定された遅延時間に対
応するピッチの楽音が形成される。

ところで、このような遅延フィードバック形の楽音波形
信号形成装置１００において、非線形変換特性は、上述
のように音色と密接な関係にあり、これを変化させると
音色を幅広く変化させることができる。この実施例では
、非線形変換テーブルを第３図に示すように２個設け、
いずれかの操作子の情報、またはエンベロープジェネレ
ータのデータなどによりこれらのテーブルの間を補間す
るようにして非線形変換に変化を持たせるようにしたた
め、音色を幅広く変化させることができるようになった
。

［変形例］ なお、この発明は、上述の実施例に限定されることなく
、適宜変形して実施することができる。

例えば、下記のような変形例を上げることができる。

■上述においては、管楽器アルゴリズムでこの発明を実
現しているが、擦弦、打弦、撥弦等、他のアルゴリズム
で実現してもよい。

■上述においては、ハードウェアでこの発明を実現して
いるが、マイクロプログラムやソフトウェア等により実
現してもよい。

■この発明は、ディジタルに限らず、アナログで実現す
ることもできる。

■上述において、時分割多重処理を行なってもよい。

■非線形テーブル等の非線形変換手段は、３個以上でも
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る楽音波形信号形成
装置を用いた電子楽器の全体構成を示すブロック回路図
、 第２図は、３４１図の楽音波形信号形成装置における楽
音制御信号入力部をより具体的に現わしたブロック回路
図、 第３図は、第２図の楽音制御信号入力部における非線形
変換回路をより具体的に現わしたブロック回路図、そし
て 第４図Ａ−Ｃは、この発明の詳細な説明するための説明
図である。 ３゜ と １：演奏情報発生部 ２：音色情報発生部 ３：楽音制御信号発生部 １０：楽音制御信号入力部 ２０：非線形変換回路 ２１．２２：非線形テーブル ２５：加算器（非線形信号混合用） ３０：波形信号伝送部 ３３：遅延回路 １００：楽音波形信号形成装置 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）遅延手段を含む閉ループ手段と、 発音すべき楽音の楽音要素を制御するための楽音制御信
   号および前記閉ループ手段から取り出される信号を変数
   として非線形信号を発生する複数個の非線形変換手段と
   、 前記複数個の非線形変換手段から出力される非線形信号
   を前記楽音制御信号に応じた比率で混合して前記閉ルー
   プ手段に与える非線形関数混合手段と を具備する楽音波形信号形成装置。