JPH0359599A - 波形信号変換装置及び同装置を用いた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】 【産業上の利用分野】

本発明は、所定の波形信号を非線形変換して所望の波形
信号を得る波形信号変換装置、及び同波形信号変換装置
を用いて所望とする楽音波形信号を形成する楽音波形信
号形成装置に関する。

【従来技術】

従来、この種の波形信号変換装置は、入力値に対する出
力値が非線形関係にある非線形テーブルや、入力信号に
対する出力信号が非線形関係にある非線形素子を備え、
該非線形テーブルや非線形素子を介して波形信号を出力
するようにしていた。 また、この種の波形信号変換装置を利用した装置として
は、例えば特開昭６３−４０１９９号公報に示されるよ
うに、波形信号を循環させることにより発音すべき楽音
のピッチに対応した共振周波数を得る信号循環手段と、
前記循環中の波形信号と外部からの起動制御信号とを合
成して出力する合成手段とを備え、合成手段の出力信号
を非線形変換して信号循環手段に出力することにより、
外部からの起動制御信号に応じて波形信号の形成を開始
させるとともに、波形信号を繰り返しＷ１環させながら
所望の楽音波形信号を形成するようにした楽音波形信号
形成装置が知られている。

【発明が解決しようとする課題】

しかるに、上記のような波形信号変換装置においては、
入力された信号値が一義的に決まる信舟僅に変換される
のみで、従来から、簡単な構成でヒステリシスを伴う波
形信号の非線形変換が行われることが望まれていた。特
に、上記従来の楽音波形信号形成装置において、擦弦楽
器音信号、同信号に類似した楽器音信号等を形成するた
め、前記循環中の波形信号と外部からの起動ｔ１ｍ信号
とを合成した合成信号を非線形変換する際に、前記のよ
うなヒステリシスを伴う波形信号の非線形変換が望まれ
ていた。 本発明は上記問題に対処するためになされたもので、そ
の目的は、簡単な回路構成で所望の非線形変換が行われ
る波形信号変換装置、及び同装置を用いて接舷楽器音信
号、同信号に類似した楽器音信号等の形成に適した楽音
波形信号形成装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

上記目的を遠戚するために、上記請求項１に係る波形信
号変換装置の発明は、波形信号を非線形変換する非線形
変換手段と、非線形変換手段の出力を同変換手段の入力
側へ帰還する帰還路と、非線形変換手段の入力側に設け
られ入力した波形信号と帰還路を介して帰還された非線
形変換手段の出力とを合成して非線形変換手段に入力す
る合成手段とで構成したことにある。 また、上記請求項２に係る発明は、帰還路に介装され非
線形変換手段の入力側へ帰還される帰還量を可変制御す
る帰還ゲイン制御手段を、前記請求項１に係る発明に付
加する構成にしたことにある。 さらに、上記請求項３に係る楽音波形信号形成装置の発
明は、波形信号を循環させることにより発音すべき楽音
のピッチに対応した共振周波数を得る信号循環手段と、
循環中の波形信号と外部からの起動制御信号とを合成し
て出力する合成手段とを備え、合成手段の出力信号を前
記請求項１又は前記請求項２に係る発明の波形信号変換
装置を介して信号循環手段に出力するようにしたことに
ある。

【発明の作用及び効果】

上記のように構成した請求項１に係る波形信号変換装置
の発明においては、非線形変換手段の出力が帰還路を介
して合成手段に帰還されており。 合成手段が入力した波形信号と前記帰還された信号とを
合成して非線形変換手段に出力するので、非線形変換手
段の入力は同変換手段の出力に応じて変更される。その
ため、例え入力した波形信号値が同じでも、ｌ！在（直
前）の非線形変換手段の出力値が異なる場合には、同変
換手段の出力値が異なり、すなわち同出力値は非線形変
換手段の出力値の過去から現在に渡る変化状態に依存す
る。 その結果、当該波形信号変換装置においては、前記依存
する性質を利用して、例えば第３図に示すように、入力
波形信号に対する変換特性にヒステリシスをもたせるこ
とができる。これにより、請求項１に係る発明によれば
、簡単な回路構成で、非線形変換にヒストリシス特性を
付与することができる。 また、上記のように構成した請求項２に係る波形信号変
換装置の発明においては、帰還路に介装された帰還ゲイ
ン制御手段が前記帰還量を可変制御するので、入力した
波形信号が非線形変換手段の出力により変更される量が
制御されることになる。このことは、同じ入力波形信号
値に対する非線形変換手段の出力値の変更量が可変制御
されることを意味し、その結果、前記請求項１に係る波
形信号形成装置に対して多少の回路を追加するのみで、
前記ヒステリシスの幅が可変制御されるようになり、該
波形信号の変換の自由度が増す。 さらに、上記のように構成した請求項３に係る楽音波形
信号形成装置の発明においては、信号循環手段を循環中
の波形信号と外部からの起動制御信号とが合成手段によ
り合成され、この合成した信号が前述のように作用する
波形信号変換手段を介して信号循環手段に出力される。 これにより、弓で弦を擦ることにより弦を変位させる（
ｍ動を付与する）場合において、弦と弓との間の摩擦現
Ｓ（静止摩擦と動摩擦）によるヒステリシス特性がより
良く模倣され、同発明によれば、接舷楽器音及び同楽器
音に類似した新たな楽器音が良好に形成される。

【実施例】

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明すると、！
ｉｌｌは本発明に係る波形信号変換装置及び同装置を利
用した楽音波形信号形成装置を有する電子楽器の全体を
ブロック図により示している。 この電子楽器は演奏情報発生部１１．　　音色情報発生
部１２及び楽音制御信号発生部１３を備え。 演奏情報発生部１１からの演奏情報及び音色情報発生部
１２からの音色情報に基づいて、楽音制御信号発生部１
３から発生される楽音制御信号を、楽音波形信号形成部
２０へ供給してバイオリン、ビオラ等の接舷楽器の楽音
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１１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
、押鍵圧力又は押鍵深さを検出するアフタータッチ検出
回路等のＳａに付随する各種回路とを備え、押鍵の有無
及び押鍵された鍵を表す鍵情報、イニシャルタッチ情報
、アフタータッチ情報等の演奏情報を出力する。音色情
報発生部１２は音色選択スイッチ及び同スイッチの操作
検出回路とを備え、選択音色を表す音色情報を出力する
。楽音制御信号発生部１３は例えばマイクロコンピュー
タ、楽音制御パラメータ記憶テーブル等により構成され
、前記演奏情報及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
生楽音のピッチを合算値により表す１１及びｆｆ１２ピ
ッチ信号ＰＩＴＩ、　　ＰＩＴ２と、イニシャルタッチ
演奏情報、アフタータッチ演奏情報及び音色情報により
決定され接舷楽器における弓の移動速度を表す再速度信
号ＶＥＬと、前記再移動時における弓から弦に付与され
る圧力を表す再圧信号ＰＲＥＳと、音色情報により主に
決定されるとともに前記各演奏情報を多少考慮して決定
され音色制御要素としての音色制御信号ＴＣ＋〜ＴＣｓ
とからなる。 なお、前記電子楽器が演奏者により操作されるホイール
、ペダル等の他の演奏操作子を備えている場合には、こ
れらの各演奏操作子の操作に関する演奏情報を前記イニ
シャルタッチ及びアフタータッチと同様な演奏情報とし
て扱ってもよい。また、前記演奏情報発生部１１及び音
色情報発生部１２として、他の楽器、自動演奏装置等を
採用し、同化の楽器、自動演奏装置等から楽音制御信号
発生部１３に演奏情報及び音色情報が供給されるように
したり、また他の楽器、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波形信号形成部２０へ直接供給さ
れるようにしてもよい。 楽音波形信号形成部２０は接舷楽器の弦に対応して楽音
波形信号をｗｉｎさせる閉ループの循環信号路２１を有
しており、同信号路２１内には遅延回路２２，２３．　
　ローパスフィルタ２４，２５、乗算器２６．２７及び
加算器２８．２９が直列に介装されている。遅延回路２
２．２３はピッチ信号ＰＩＴＩ、　　ＰＩＴ２により各
遅延時間がそれぞれ可変制御されるようになっており、
該遅延時間の可変制御により、循環信号路２１の共振周
波数を鍵音高に対応させて、発生楽音の音高がほぼ決定
されるようになっている。ローパスフィルタ２４．２５
は、Ｗ環している波形信号の伝達特性を変更することに
より、種々の弦の振動特性をシミュレートするもので、
音色制御信号Ｔ　Ｃ＋　、　　Ｔ　Ｃ２により前記特性
が切り替え制御されるようになっている。 乗算器２６．２７は循環波形信号にｒ−ＩＪを乗算する
ことにより同信号の位相をπだけずらすもので、弦の両
固定端における振動波の終端条件を実現している。 循環信号路２１上の波形信号は、乗算器２６゜２７の各
出力側にて、加算器３工に供給されるようになっている
。この加算器３１は加算器３２とともに入力手段を構成
するもので、加算器３２の一方の入力には加算器３１の
出力が接続されており、かつ加算器３２の他方の入力に
は、楽音波形信号の発生開始及び持続を制御する起動制
御信号としての弓速度信号ＶＥＬが供給されている。か
かる加算器３１．３２は、弦における弓との接触部が弓
の移動により変位することと、同接触部が弦上を進行す
る振動波により変位することとをシミュレートしている
。 加算器３２の出力は、加算器４１．除算器４２を介して
非線形テーブル４３に入力されるとともに、非線形テー
ブル４３の出力は乗算器４４及び加算器２８．２９を介
して循環信号路２１上に出力されるようになっている。 非線形テーブル４３は前記加算器３２からの出力を非線
形変換して前記弓の移動による弦の変位状態をシミュレ
ートするもので、同テーブル４３の入出力特性は１２図
の実線に示すような入出力特性に設定されている。 すなわち、弓を弦に擦りつけた場合、弓速度が小さいと
きには、弓と弦の間における摩擦力は静止摩擦係数によ
り主に支配されて弦速度は弓速度とほぼ同じになるが、
弓速度が大きくなると、前記摩擦力は動摩擦係数により
主に支配されるようになって弦速度は弓速度より遅くな
るものであり、この現象が非線形テーブル４３による非
線形変換により実現されるようになっている。なお、こ
の非線形テーブル４３の特性は音色！制御信号ＴＣ３に
より変更制御されるようになっている。 除算器４２及び乗算器４４には導圧信号ＰＲＥＳが共に
入力されており、除算器４２は非線形テーブル４３に入
力される信号を導圧信号ＰＲＥＳにより除算し、乗算器
４４は同テーブル４３の出力信号に導圧信号ＰＲＥＳを
乗算する。これらの除算器４２及び乗算器４４は、前記
摩擦係数が弦に付与される弓圧力により変化して、前記
第２図の実線で示した非線形特性が変更されることをシ
ミュレートするものである。すなわち、非線形テーブル
４３の入力信号を導圧信号ＰＲＥＳにより除算すること
により、第２図の実線特性を例えば第２図の破線特性の
ように変更し、同テーブル４３の出力信号に導圧信号Ｐ
ＲＥＳを乗することにより、第２図の破線特性をｆＪ２
図の一点鎖線特性に変更して、再演算により弓圧力に応
じて弓速度に対する弦速度を相似的に拡大又は縮小する
ようにしている。 また、乗算器４４の出力はローパスフィルタ４５及び乗
算器４６を介して合成手段としての加算器４１に帰還さ
れており、かかる帰還により、除算器４２及び乗算器４
４を含めた非線形テーブル４３による信号の非線形変換
に、ヒステリシス特性が付与される。 このヒステリシス特性の付与動作について、具体的に説
明しておく。なお、楽音制御信号発生部１３から乗算器
４６へは、負の値、例えば−〇。 １、　−０．　２等の値を示す音色５ｉ１１御信号Ｔ　
Ｃ４が供給されており、加算器４１は加算器３２の出力
信号から乗算器４６の出力信号を減算して除算器４２に
供給するように機能することなる。第３図はこのヒステ
リス特性を説明するためのグラフであり、−点鎖線にて
加算１！１４１の出力と乗算器４１の出力との関係を示
している。例えば、非線形変換入力（加算器３２の出力
）が零から正方向へ増加しているとすると、非線形変換
出力（乗算器４４の出力）は第３図の実線に沿って比例
的に増加し、同人力値Ｘ　＋　、　Ｘ　２の近傍にて正
の大きな値を示しているので、加算器４１における前記
減算量も大きくなる。そして、非線形変換入力値がｔｉ
　Ｘ　＋に達した時点で、非線形変換出力値は急激に小
さな値に変化して、以降、同人力値が増加するに従って
同出力値は小さな値を保ちながら徐々に減少する。一方
、かかる状態から、非線形入力値が減少すると、非線形
変換出力値が小さいために、加算器４１における前記減
算量は小さくなり、非線形変換入力値が前記場合と同じ
でも、除算器４２への入力値は大きな値を示すことにな
る。そして。 非線形変換入力値が値ｘ１より小さな値ｘ２に達した時
点で、始めて非線形変換出力値は急激に大きな値になる
。非線形変換入力値が負にて変化する場合も同様であり
、かかる作用により、前記ヒステリシス特性が実現され
る。 また、ローパスフィルタ４５は発振防止としての機能を
果たし、乗算器４６は帰還のゲイン調整の機能を果たす
もので、同乗算器４６に付与される音色制御信号Ｔｅａ
によりヒステリシスの幅が変更制御される。なお、前記
ローパスフィルタ４５の特性も音色制御信号により変更
制御するようにしてもよい。 さらに、循環信号＄２１は、加算器２８と遅延回路２３
との接続位置にて、フォルマントフィルタ５１に接続さ
れている。このフォルマントフィルタ５１は接舷楽器の
胴の音響特性をシミュレートするもので、音色制御信号
ＴＣｓにより切り替え制御された周波数特性を入力信号
に付与して、サウンドシステム５２へ出力する。サウン
ドシステム５２はＡ／Ｄ変換器、アンプ、スピーカ等か
らなり、入力信号を音響信号に変換して出力するもので
ある。 次に、上記のように構成した実施例の動作を説明する。 演奏情報発生部１１から、鍵盤における押鍵操作に応じ
て、鍵情報、イニシャルタッチ情報、アフタータッチ情
報等の演奏情報が楽音制御信号発生部１３に供給される
と、同発生部１３は、これらの演奏情報と音色情報発生
部工２から供給されている音色情報に基づき、各種制御
信号を楽音波形信号形成部２０へ出力する。 楽音波形信号形成部２０においては、加算器３２が前記
供給された弓速度信号ＶＥＬを入力して加算器４１及び
除算器４２を介して非線形テーブル４３に供給し、同テ
ーブル４３が前記弓速度信号ＶＥＬを非線形変換して乗
算器４４を介して加算器２８゜２９へ供給する。加算器
２８．２９は前記入力信号を循環信号路２１．２１へそ
れぞれ出力し、同出力された信号は循環信号路２１上を
遅延回路２２．２３、ローパスフィルタ２４，２５、乗
算器２６．２７及び加算器２８．２９を介して循環し始
める。かかる場合、遅延回路２２．２３の遅延時間は楽
音制御信号発生＃１３からのピッチ信号ＰＩＴ＋、Ｐｒ
Ｔ２１Ｃより制御され、両遅延回路２２．２３の遅延時
間の合計が鍵盤にて押鍵された鍵音高周期に対応した値
に設定制御されるので、１１環信号路２１上を１１１１
１１１する時間は前記鍵音高周期に等しくなる。これに
より、Ｗ環信号路２１の共振周波数が前記鍵音高に対応
したものとなり、前記循環中の信号は同鍵音高周期を有
する波形信号となる。また、かかる波形信号の循環中、
ローパスフィルタ２４．２５が音色制御信号ＴＣ＋　、
　Ｔｅ３に制御されて同波形信号に弦の特性に応じた周
波数特性を付与し、かつ乗算器２６．２７が同波形信号
の位相をπだけずらして弦の終端条件を満足させるので
、かかる［１に信号は弦上を進行する振動波をより良く
シミュレートしたものとなる。 かかる循環中の波形信号はフォルマントフィルタ５１に
導かれ、同フィルタ５１は音色制御信号ＴＣｓにより制
御されて前記波形信号に接舷楽器の胴の音響特性をシミ
ュレートした周波数特性を付与して、サウンドシステム
５２に供給する。そして、このサウンドシステム５２に
供給された波形信号が同システム５２にて音響信号に変
換されて発音されるので、発音される楽音は接舷楽器の
弦振動により胴を介して発音される楽音に極めて近いも
のとなる。 一方、前述した弓速度信号ＶＥＬは加算器３２に供給さ
れ続けており、また、この加算器３２には循環信号路２
１上を循環中の波形信号も加算器３１を介して供給され
ているので、この波形信号と前記弓速度信号ＶＥＬが合
成されて非線形テーブル４３に入力されることになる。 非線形テーブル４３がこの入力信号を非線形変換して出
力する点は前述の通りであるが、この非線形変換に付随
して、除算器４２及び乗算器４４が楽音制御信号発生部
１３から出力される４圧信号ＰＲＥＳによりＩＩＪ御さ
れて、同信号ＰＲＥＳに応じて非線形′ＩＲ換出力出力
大又は縮小する（第２図参照）とともに、ローパスフィ
ルタ４５及び乗算器４６を含む帰還路が楽音制御信号発
生部１３から出力される音色Ｉ１１御信号ＴＣ４により
制御されて、同信号ＴＣ４に応じて非線形変換出力にヒ
ステリシス特性を付与する（第３図参照）ので、弓速度
に応じて摩擦係数の変化する擦弦楽器の弓と弦との関係
がより良くシミュレートされ、前記サウンドシステム５
２から発音される楽音が極めて擦弦楽器の楽音に近いも
のとなる。 また、このような楽音波形信号形成部２０の中で、前述
のような弓と弦との関係をシミュレートするために、非
線形テーブル４３の出力を単に合成手段としての加算器
４１に帰還することによってヒステリシス特性の付与を
行うようにしたので、前記ヒステリシス特性を伴う非線
形変換を簡単な回路により実現できる。さらに、かかる
ヒステリシス特性の付与においては、帰還ゲイン制御手
段としての乗算器４６を前記帰還路に介装するとともに
、該乗算器４６に付与される音色制御信号子Ｃ４を変更
制御するのみで、加算器３２からの入力波形信号が非線
形テーブル４３の出力により変更制御され、前記ヒステ
リシスの幅を変更できる。そして、このヒステリシスの
幅の制御により演奏表現力を向上させることが簡単にで
きる。 なお、上記実施例においては、除算器４２及び乗算器４
４を用いて非線形変換出力の拡大縮小を行うようにした
が、この拡大縮小に対応した非線形テーブル４３を多数
用意しておき、４圧信号ＰＲＥＳに応じて変換テーブル
を切り換えるようにしてもよい、また、この非線形テー
ブル４３で弓速度信号ＶＥＬ及びｍ＊波形信号を非線形
変換するようにしたが、同テーブルの代わりに演算によ
り非線形変換を実現するようにしてもよい。 また、上記実施例においては、循環波形信号の出力端を
加算器２８と遅延回路２３との間に設けるよう番こした
が、循環信号路２１中であれば、他の箇所から循環波形
信号を取り出すようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる楽音波形信号形成装
置を備えた電子楽器の全体ブロック図。 第２図及び第３図は第１図の実施例の非線形変換特性を
示すグラフである。 符号の説明 １１・・・演奏情報発生部、１２・・・音色情報発生部
、１３・・・楽音制御信号発生部、２０・・・楽音波形
信号形成部、２１・・・循環信号路、２２．２３・・・
遅延回路、２４，２５，４５・・・ローパスフィルタ、
２６．　２７．　４４．　４６・・・乗算器、２８．２
９，３１，３２．４１・・・加算器、４２・・・除算器
、４３・・・非線形テーブル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）波形信号を非線形変換する非線形変換手段と、前
   記非線形変換手段の出力を同変換手段の入力側へ帰還す
   る帰還路と、 前記非線形変換手段の入力側に設けられ入力した波形信
   号と前記帰還路を介して帰還された前記非線形変換手段
   の出力とを合成して前記非線形変換手段に入力する合成
   手段と を備えたことを特徴とする波形信号変換装置。
2. （２）前記帰還路に介装され前記非線形変換手段の入力
   側へ帰還される帰還量を可変制御する帰還ゲイン制御手
   段を、前記請求項１に係る波形信号変換装置に付加した
   ことを特徴とする波形信号変換装置。
3. （３）波形信号を循環させることにより発音すべき楽音
   のピッチに対応した共振周波数を得る信号循環手段と、 前記循環中の波形信号と外部からの起動制御信号とを合
   成して出力する合成手段とを備え、前記合成手段の出力
   信号を前記請求項１又は前記請求項２に記載の波形信号
   変換装置を介して前記信号循環手段に出力するようにし
   たことを特徴とする楽音波形信号形成装置。