JPH04125593A

JPH04125593A - 電子楽器

Info

Publication number: JPH04125593A
Application number: JP2246519A
Authority: JP
Inventors: Toru Kitayama; 徹北山; Iwao Azuma; 岩男東
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1992-04-27
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JP2689709B2

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」この発明は音量や音色等が自然楽器音と同様に変化する
楽音を発生する電子楽器に関する。

「従来の技術」近年、技術の向上により、電子楽器の音源も多種多様な
楽音が得られるようになっている。

その音源の１つとして、実際の自然楽器の発音原理をシ
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物理モデル（遅
延フィードバックアルゴリズム）音源が種々、提案され
ている。

この物理モデル音源のうち、弦楽器音の物理モデル音源
としては、弦の弾性特性をシミュレートした非線形素子
と、弦の振動周期に相当する遅延時間を有する遅延回路
とを閉ループ接続した構成のものが知られており、この
ループ回路を共振状態とし、ループを循環する信号が弦
楽器の楽音信号として取り出される。

尚、この種の技術は、例えば、特開昭６３−４０１９９
号公報や特公昭５８−５８６７９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、上述した従来の物理モデル音源を用いた電子
楽器においては、演奏時に設定および制御すべきパラメ
ータが増加する傾向にある。

また、パラメータ同士にある相関関係を持たせて制御す
ることが必要である場合も少なくない。

例えば、管モデル音源においては息圧とアンプシュ−ル
の制御、擦弦モデル音源においては弓圧と弓速度の制御
などである。

従って、従来の物理モデル音源を用いた電子楽器におい
て、通常の操作子（複数の操作子の組み合わせも含む）
によって総合的に、安定に、演奏操作および楽音制御を
行うには、モデル対象である自然楽器と同様に、かなり
の熟練を要する場合がある。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、直感
的かつ感覚的に、しかも、容易に、演奏操作および楽音
制御をすることができる電子楽器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」この発明による電子楽器は、演奏者が発声する音声に応
じた音声信号の周波数成分を分析して複数のパラメータ
を発生・供給するパラメータ発生供給手段と、前記複数
のパラメータによって動作が制御され、楽音を発生する
音源とを具備することを特徴としている。

「作用」この発明によれば、演奏者の発声する音声に応じて必要
なパラメータが自動生成され、該ノ＜ラメータに従って
楽音か発生される。

「実施例」以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明
する。第１図はこの発明の第１の実施例による電子楽器
の構成を示すブロック図であり、この図において、１は
電子楽器本体に装備された鍵盤等の各種操作子、２は各
種操作子１の操作を検知し、それに従って操作子情報（
キーコードＫＣ、キーオン信号ＫＯＮ等）を発生・供給
する操作子情報発生供給部である。

また、３は演奏者の音声に応じた音声信号等の外部信号
が入力される外部信号入力端子、４はパラメータ発生供
給部であり、外部信号入力端子３から入力された外部信
号の周波数スペクトル等を分析して物理モデル音源５の
制御すべき各種パラメータを発生・供給する。６は音源
５から出力される楽音信号か出力される楽音信号出力端
子である。

次に、第２図にパラメータ発生供給部４のブロック図を
示す。この図において、７は周波数スペクトル分析器で
あり、外部信号入力端子３から入力された外部信号の各
周波数成分を分析してその周波数スペクトルを検出し、
その分析結果（例えば、所定の周波数帯域成分信号）を
出力する。周波数分析方法としては、ＦＦＴ（高速フー
リエ変換）分析、線形予測法による分析や、第３図に示
すように、互いに中心周波数が異なる複数のバンドパス
フィルタによって構成されるフィルタ群による分析等、
公知の各種の方法を用いればよい。また、周波数スペク
トル分析器７は、外部信号のピンチを検出してその検出
結果ＶＰＩＴＣＨを出力する。

８ａ＋〜８ａｎはエンベロープ検出器であり、それぞれ
周波数スペクトル分析器７から出力される各周波数成分
の分析結果からそのレベル・エンベロープを抽出してそ
の抽出結果ＶＥＶ、〜ｖＥｖ、、をそれぞれ出力する。

エンベロープ検出器８ａｔ〜８ａｎは、例えば、第４図
に示すように、入力信号を整流する絶対値化回路９と、
絶対値化回路９の目方信号を平滑化（低域フィルタリン
グ）するローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという）１０
とから構成されている。また、８ｂはエンベロープ検出
器であり、外部信号全体からそのレベル・エンベロープ
を抽出してその抽出結果ＶＥＶＬを出力すると共に、外
部信号の有無を検出してその検出結果■ＯＮを出力する
。この検出結果ＶＯＮは、外部信号の入力レベルが所定
値以上になるとオン、所定値以下になるとオフを示す信
号であり、鍵盤におけるキーオン信号ＫＯＮに相当する
機能用途に用いることができる。

１１８１〜１ｌａｎはパラメータ変換器であり、それぞ
れエンベロープ検出器８ａ＋〜３ａｎの抽出結果ＶＥＶ
、〜ＶＥＶ、を音源５の制御すべきパラメータＰＡＲ，
〜Ｐ　Ａ　Ｒ、（特定の周波数帯域のレベル・エンベロ
ープに応じた情報）に変換する。このパラメータ変換器
１１ａのパラメータＰＡＲを求める構成は、抽出結果Ｖ
ＥＶを演算する構成でも、予め設けられたテーブルを参
照する構成でもよい。

尚、一般に、エンベロープ検出器８ａの抽出結果ＶＥＶ
は時間の経過に応じて変動するので、パラメータ変換器
１１ａのパラメータＰＡＲの値を決定する構成は、抽出
結果ＶＥＶの最大値等、特定の値によって決定する構成
でもよい。

また、ｌｌｂはエンベロープ検呂器８ｂの抽出結果ＶＥ
ＶＬを音源５の制御すべきパラメータ■ＯＬ（レベル情
報に応じた情報）に変換するパラメータ変換器、ｌｌｃ
は外部信号のピッチ検出結果ＶＰＩＴＣＨをキーコード
ＶＫＣに変換するパラメータ変換器である。

１２は端子Ｔａがパラメータ変換器ｌｉｅの出力端に接
続され、端子Ｔｂに操作子情報発生供給部２から出力さ
れるキーコードＫＣが印加されるスイッチ、Ｘ３はスイ
ッチＸ２の共通端子Ｔｃに出現するキーコードを音源５
に対してピッチを指定できるような情報（例えば、デイ
レイ時間パラメータＤ　、　−Ｄ　ｎ）に変換するピッ
チ指定情報変換器である。そして、スイッチ１２の共通
端子Ｔｃは、音高指定を、外部信号によって行う場合に
は端子Ｔａに接続し、鍵盤等の従来の各種操作子１によ
って行う場合には端子Ｔｂに接続する。

次に、第５図に上述したパラメータ発生供給部４から出
力さ−れる各種のパラメータによって制御される管モデ
ル音源のブロック図を示す。この図において、１４は発
音体であるリードの非線形特性をシミュレートした非線
形素子であり、パラメータ変換器１１ａ＋から出力され
るパラメータＰＡＲ８がアンプジュール情報として非線
形素子１４に入力され、その非線形、特性が制御される
。

１５および１６はそれぞれ、例えば、多段シフトレジス
タによって構成され、管楽器の管内における空気圧力波
の伝送遅延をシミュレートしたデイシイであり、ピッチ
指定情報変換器１：３から出力されるパラメータｐ１お
よびり、によってデイレイ１−５Ｊよび一１６℃基本的
には管楽器の管長を示す遅延時間（またはデイレイ長）
が制御される。

１７はリードにおいて行われる圧力演算をシミュレート
した。加算器であり、パラメータ変換、１１．１ｂから
出力されるパラメータＶＯＬが息圧信号として人力され
る。

１８は径の異なる管を連結した箇所において発生する空
気圧力波の散乱現象をシミュレートしたジャンクション
である。このジャンクション１８には、管楽器内におけ
る信号散乱特性に応じた乗算係数に、−に、をそれぞれ
持つ乗算器１９．〜１９４と、乗算器１９．の出力と乗
算器１９４の出力とを加算する加算器２０．と、乗算器
１９．の出力と乗算器１９．の出力とを加算する加算器
２０．とから構成される４乗算型格子を用いており、パ
ラメータ変換器１１ａ３から出力されるパラメータＰＡ
　Ｒｓ、〜Ｐ　Ａ　Ｒｚ４によって乗算器１９．〜１９
．の乗算係数に１〜に４が制御される。尚、第２図のパ
ラメータ変換器１１からは１つのパラメータしか出力さ
れないが、上記のパラメータ変換器１１ａ。

のように、必要に応じて複数のパラメータが出力される
ようにしてもよい。

２１は管楽器の終端において圧力波が反射される場合に
おける放射損失などをシミュレートした乗算器であり、
パラメータ変換器１１ａ、から出力されるパラメータＰ
ＡＲ，によって乗算器２１の乗算係数（終端フィードバ
ック係数）が制御される。

２２は管楽器の管内損失や管の形状をシミュレートした
フィルタであり、パラメータ変換器１１ａ４から出力さ
れるパラメータＰＡＲ，によってフィルタ２２の係数が
制御される。

このような構成において、演奏者がスイッチ１２の共通
端子Ｔｃと端子Ｔａに接続した後、鍵盤等の各種操作子
１を操作すると共に、図示せぬマイクロフォンに向かっ
て発声すると、マイクロフォンにおいて音声が音声信号
に変換された後、外部信号として第２図の外部信号入力
端子３に入力される。

これにより、周波数スペクトル分析器７は、音声信号の
各周波数成分を分析してその周波数スペクトルを検出し
、各周波数帯域成分信号を出力すると共に、音声信号の
ピッチを検出してその検出結果ＶＰＩＴＣＨを出力する
。

次に、エンベロープ検出器８ａ＋〜８ａ４は、それぞれ
周波数スペクトル分析器７から出力される各周波数成分
信号からそのレベル・エンベロープを抽出してその抽出
結果ＶＥＶ、〜ＶＥＶ４をそれぞれ出力する。また、エ
ンベロープ検出器８ｂｉ；！、音声信号全体からそのレ
ベル・エンベローフヲ抽已してその抽出結果ＶＥＶＬを
出力すると共に、音声信号の有無を検出してその検出結
果ＶＯＮを出力する。

これにより、パラメータ変換器１１ａ１〜ｌｌａ。

は、それぞれエンベロープ検出器８ａ＋〜８ａａの抽出
結果ＶＥＶ、〜ＶＥＶ、を管モデル音源の制御すべきパ
ラメータＰＡＲ，〜ＰＡＲ，に変換する。まり、ハラメ
ータ変換器１１ｂは、エンベロープ検出器８ｂの抽出結
果ＶＥＶＬを管モデル音源の制御すべきパラメータＶＯ
Ｌに変換し、パラメータ変換器ｌｉｅは、音声信号のピ
ッチ検出結果ｖｐＩＴＣＨをキーフードｖＫＣに変換す
る。また、ピッチ指定情報変換器１３は、スイッチ１２
の共通端子Ｔｃに出現するキーコード、今の場合、キー
コードＶＫＣを管モデル音源の制御すべきパラメータＤ
１およびり、に変換する。

そして、パラメータ発生供給部４から出力された各パラ
メータによって管モデル音源の所定のパラメータが制御
される。

以上説明した動作により、管モデル音源の各パラメータ
は、演奏者の音声によって直感的かつ感覚的に、しかも
、容易に、制御されることになる。

次に、この発明の第２の実施例について説明する。まず
、電気楽器およびパラメータ発生供給部４の構成は第１
の実施例の構成と同様である。

第６図に第２図のパラメータ発生供給部４から出力され
る各種のパラメータによって制御され、バイオリン音等
を合成する擦弦モデル音源のプロ。

り図を示す。この擦弦モデル音源は、バイオリン等の弦
における振動の伝播メカニズムをシミュレートした閉ル
ープ回路と弓が弦に与える励起振動に相当する励起信号
を発生する励振回路から構成されている。

このうち、閉ループ回路は、それぞれ直列に介挿された
デイレイ２３、ＬＰＦ２４、位相反転回路２５、加算器
２６、デイレイ２７、ＬＰＦ２８、位相反転回路２９お
よび加算器３ｏがら構成されている。

デイレイ２３および２７はそれぞれ、例えば、多段シフ
トレジスタと多段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構成され、弦における擦弦位置か
ら固定端（バイオリン等のナツトあるいは駒）までの部
分を振動波が往復するのに要する時間をシミュレートし
たものであり、第２図のピンチ指定情報変換器１３から
出力されるパラメータＤ１およびり、によってデイレイ
２３および２７の基本的には弦楽器の弦長を示す遅延時
間（またはデイレイ長）が制御される。

ＬＰＦ２４および２８は、それぞれ弦における振動の減
衰の周波数特性をシミュレートしたものであり、第２図
のパラメータ変換器１１ａ、および１１ａ４からそれぞ
れ出力されるパラメータＰＡＲ３およびＰＡＲ，によっ
てＬＰＦ２４および２８のそれぞれの伝達特性が制御さ
れる。

位相反転回路２５および２９は、それぞれ固定端（バイ
オリン等のナツトあるいは駒）において振動波が位相反
転する現象をシミュレートしたちのである。

また、励振回路は、加算器３１〜３３、除算器３４、非
線形素子３５、乗算器３６およびＬＰＦ３７から構成さ
れている。

加算器３１においては、位相反転回路２５および２９の
それぞれの出力信号が加算され、第２図のパラメータ変
換器］、１ｂから出力されるパラメータＶＯＬが弓速度
信号として加算器３２において加算器３１の加算結果と
加算される。これらの加算器３１および３２は、弦にお
ける弓との接触部が弓の移動によって変位することと、
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
をシミュレートしたものである。

加算器３２の出力信号は、加算器３３、除算器３４を介
して非線形素子３５に入力されると共に、非線形素子３
５の出力信号は、乗算器３６、加算器２６および３０を
介して閉ループ回路に出力されるようになっている。

非線形素子３５は、加算器３３の出力信号を非線形変換
して弓の移動による弦の変位状態を７ミュレートしたも
のであり、第２図のパラメータ変換器１１ａ６から出力
されるパラメータＰＡＲ，によって非線形素子３５の特
性が変更制御される。

除算器３４および乗算器３６には、第２図のパラメータ
変換器１１ａ、から出力されるパラメータＰＡＲ，が弓
圧信号として共に入力されており、除算器３４は非線形
素子３５に入力される信号を弓圧信号により除算し、乗
算器３６は非線形素子３５の出力信号に弓圧信号を乗算
する。これらの除算器３４および乗算器３６は、弓と弦
との間の摩擦係数が弦に付与される弓圧力により変化し
て、非線形素子３５の非線形特性が変更されることをシ
ミュレートしたものである。即ち、除算器３４および乗
算器３６それぞれの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または縮小するようにして
いる。

また、乗算器３６の出力信号は、ＬＰＦ３７を介して加
算器３３に帰還されており、この帰還により、除算器３
５および乗算器３６を含めた非線形素子３５による信号
の非線形変換にヒステリンス特性が付与される。尚、第
２図のパラメータ変換器１１ａ、から出力されるパラメ
ータＰＡＲ，によってＬＰＦ３７の伝達特性が制御され
る。

ｔた、ＬＰＦ３７は、発振防止としての機能も果たして
いる。

このような構成において、演奏者がスイッチ１２の共通
端子Ｔｃと端子Ｔａに接続した後、鍵盤等の各種操作子
１を操作すると共に、図示せぬマイクロフォンに向かっ
て発声することにより、パラメータ発生供給部４か擦弦
モデル音源の制御すべき各パラメータを発生し、供給す
る動作については、上述した第１の実施例と同様である
ので、その説明を省略する。

そして、パラメータ発生供給部４から出力された各パラ
メータによって、擦弦モデル音源の所定のパラメータが
制御される。

以上説明した動作により、擦弦モデル音源の各ハラメー
タは、演奏者の音声によって直感的かつ感覚的に、しか
も、容易に、制御されることになる。

尚、上述した各パラメータのうち、パラメータＰＡＲ，
〜ＰＡＲ６およびパラメータＤ、の値は、パラメータ発
生供給部４から出力される各パラメータによって制御さ
れるようにせず、固定してもよい。

また、上述した実施例においては、１つのエンベロープ
検出器８の抽出結果を１つのパラメータ変換器１１に入
力する例を示したが、複数のエンベロープ検出器８の抽
出結果を組み合わせたり、演算等をしたりした後、パラ
メータ変換器１１に入力するようにしてもよい。

さらに、上述した実施例において、パラメータ変換器１
１から出力されるパラメータを複数組み合わせたり、演
算等をしたりした後、その結果を物理モデル音源５に供
給するようにしてもよい。

加えて、上述した実施例においては、操作子情報発生供
給部２からはキーコードＫＣやキーオン信号ＫＯＮ等の
みを音源５に供給する例を示したが、パラメータ発生供
給部４から出力されるパラメータによる制御と、各種操
作子ｌから出力される操作データによるパラメータの制
御とを組み合わせるようにしてもよい。例えば、パラメ
ータ発生供給部４の一部のパラメータ変換器１１に各種
操作子１から出力される操作データを入力し、そのパラ
メータ変換器１１から出力されるパラメータによって音
源５のパラメータが制御されるようにしてもよい。

また、上述した実施例においては、パラメータ発生供給
部４から出力されるパラメータによって音＃５の制御す
べきパラメータか制御される例を示したか、パラメータ
発生供給部４から出力されるパラメータによって、第７
図に示す音源の複数の減衰アルゴリズムのフィードバッ
ク量Ｆ、、Ｆ、、および出力量○ｔＪＴ、、ＯＵＴ、　
　・が制御されるようにしたり、第８図に示すデイレイ
群の・出力量ＯＵＴ、〜ＯＵＴ、が制御されるようにし
た゛す、あるいは、上述した特開昭６３−４ｏｘ９９９
公報に開示されたウェーブガイドを用いた無損失残響装
置（リバブレーク）のジャンク７５７部の遅延時間、フ
ィルタの係数等が制御されるようにしてもよい。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、演奏者の音声
によりその音声の特徴と関連する音源のパラメータが制
御されるので、直感的かつ感覚的に、しかも、容易に、
演奏操作および楽音制御をすることができるという効果
がある。

また、表現力が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電子楽器の構成を示
すブロック図、第２図は第１図のパラメータ発生供給部
４の構成を示すブロック図、第３図は周波数スペクトル
分析器７の構成例であるフィルタ群の特性の一例を示す
図、第４図はエンベロープ検出器８ａの構成の一例を示
すプロ、り図、第５図は管モデル音源の構成の一例を示
すブロック図、第６図は擦弦モデル音源の構成の一例を
示すブロック図、第７図は音源の他の構成の一例を示す
ブロック図、第８図はデイレイ群の構成の一例を示すブ
ロック図である。４・・・・・・パラメータ発生供給部、７・・・・・周
波数スペクトル分析器、８ａ１〜８　ａ、、　８　ｂ・
・・・・エンベロープ検出器、１１　ａ、〜１１　ａ、
、　１　ｌ　ｂ−−パラメータ変換器、１３・・・・・
・ピッチ指定情報変換器。

Claims

【特許請求の範囲】演奏者が発声する音声に応じた音声信号の周波数成分を
分析して複数のパラメータを発生・供給するパラメータ
発生供給手段と、前記複数のパラメータによって動作が制御され、楽音を
発生する音源とを具備することを特徴とする電子楽器。