JPH04155394A - 楽音合成装置 - 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、撥弦楽器、打弦楽器等の楽音合成に用いて好
適な楽音合成装置に関する。

「従来の技術」 従来より、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、自然楽器の楽音を合成する装置が知られ
ている。弦楽基音等の楽音合成装置としては、弦の振動
損失をシミュレートしたローパスフィルタと、シフトレ
ジスタを用いて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接続して波形メモリから注
入した楽音波形を循環させることによって楽音を合成す
る技術のものが知られている。このような構成において
、閉ループ回路に例えばインパルス等の励起信号を導入
すると、この励起信号が閉ループ内を循環する。この場
合、励起信号は、弦の振動周期に等しい時間で閉ループ
内を一巡するとともに、ローパスフィルタを通過する際
に帯域が制限される。そして、この閉ループを循環する
信号が弦楽器の楽音信号として取り出される。

このような楽音合成装置によれば、遅延回路の遅延時間
およびローパスフィルタの特性を調整スることにより、
ギター等の撥弦楽器音、ピアノ等の打楽器音など、自然
の弦楽弱音に近い楽音が合成できる。また、バイオリン
等の擦弦楽器音の楽音合成は、上述した閉ループ回路に
対し、弓によって弦を励起させる振動を演算する励起回
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。

［発明が解決しようとする課題」 しかしながら、従来の楽音合成装置にあっては、上述し
た閉ループを循環する信号が弦楽器の楽音信号として取
り出されるが、このとき取り出される出力波形の立上が
りがフィードバックループの時定数で決まる構成となっ
ていたため、出力波形の立上がりを鋭くするのが困難で
あり、出力波形を一定のレベルで出すことができず、例
えば出力の立上がりの制御（エンベロープ制御）や出力
振幅の安定化などを十分に行うことができないという問
題点があった。

一方、上記欠点を補うためには、例えば、ループゲイン
Ｋを大きくすることが考えられるが、この値を大きくす
ると、ループが発振したり、ループ内のデータがオーバ
フローするという不具合を生じ、好ましくない。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、ル
ープ回路を発振させることなく、出力の立上がり制御（
エンベロープ制御）や出力振幅の安定化などを十分に行
うことのできる楽音合成装置を提供することを目的とし
ている。

「課題を解法するための手段」 上述した問題を解決するために、本発明では、発音操作
子に対応する機能を有する駆動波形を出力する駆動波形
出力回路と、該駆動波形によって励起され、発音体の振
動損失をシミュレートするフィルタおよび前記発音体に
おける振動の伝播遅延をシミュレートする遅延回路を閉
ループ接続した閉ループ回路とを有し、該閉ループ回路
から楽音の合成出力を取り出す楽音合成装置において、
前記閉ループ回路の楽音合成出力の大きさを検出する出
力検出手段と、該出力検出手段の出力に基づいて前記駆
動波形出力回路から前記閉ループ回路に入力される駆動
波形の入力レベルを制御する制御手段とを設けたことを
特徴とする。

「作用」 本発明では、閉ループ回路の楽音合成出力の大きさが出
力検出手段によって検出され、この出力検出手段の出力
に基づいて駆動波形出力回路から閉ループ回路に入力さ
れる駆動波形の入力レベルが制御手段によって制御され
る。

したがって、閉ループ回路のループゲインを大きくする
ことなく、発振が防止され、楽音合成出力の立上がり制
御（エンベロープ制御）や出力振幅の安定化などを十分
に行える。

「実施例」 次に、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図は本発明による電子楽器に適用した楽音合成装置
の一実施例の構成を示すブロック図である。第１図にお
いて、本実施例における楽音合成装置は、楽音制御情報
発生部１、駆動波形発生部２、エンベロープ検出器３、
可変デイレイ回路４、フィルタ回路５、加算器６および
乗算器７．８により構成される。

楽音制御情報発生部１は装置各部における制御情報の設
定、制御に必要な係数ＫＳＣＯＥＦＳＥＧＰＡＲ，α、
β等を出力する他、音高を示す信号Ｆ１発音開始、終了
を示す信号ＫＯＮを出力する。駆動波形発生部（駆動波
形出力回路に相当）２は後述の発音操作子に対応する機
能を有する駆動波形を出力する。

なお、駆動波形発生部２は、例えばＣＰＵや駆動波形メ
モリを含んで構成され、駆動波形メモリには何種類かの
駆動波形が記憶されている。ＣＰＵは鍵盤が操作される
と、キーコード、タッチ情報を取り込み、−それらをも
とにアドレスカウンタを通じ駆動波形メモリに駆動波形
の出力を要求し、アドレスカウンタはＣＰＵからの信号
に基づいて駆動波形メモリの読み出しアドレスを自動的
に生成し、ＣＰＵからは読み出し開始のアドレスを与え
ることにより、間接的にそれらのうちの１つが指定され
、駆動波形メモリによって生成された駆動波形が出力さ
れる。駆動波形メモリによって生成された駆動波形は乗
算器８を介して後述の閉ループ回路１１に注入される。

可変デイレイ回路４、フィルタ回路５、加算器６および
乗算器７は閉ループ回路１１を構成し、また、閉ループ
回路１１、乗算器８、駆動波形発生部２およびエンベロ
ープ検出器３は全体として遅延フィードバック型の音源
１２を構成している。

遅延フィードバック型の音源１２は所定の共振特性を有
する発音体（例えば、ピアノであれば、ピアノの弦に相
当）を発音操作子（例えば、弦を叩くハンマ）によって
励起し、該発音体を往復伝播する振動を発生せして楽音
を合成するという発音メカニズムを模倣した機能を備え
ている。一方、閉ループ回路１１は発音体の振動損失を
シミュレートするフィルタおよび発音体における振動の
伝播遅延をシミュレートする遅延回路を閉ループ接続し
た回路によって構成され、この閉ループ回路１１から楽
音の合成出力が取り出される。すなわち、可変デイレイ
回路４は音高情報Ｆに応じてその遅延時間（遅延段数）
が可変するもので、発音体（弦等）における振動の伝播
遅延をシミュレートシ、フィルタ回路５は一次のフィル
タで、発音体の振動損失をシミュレートする。また、乗
算器７は楽音制御情報発生部１からのループゲイン制御
信号Ｋに基づいて閉ループのゲインを制御する。

エンベロープ検出器３は閉ループ回路１１の楽音合成出
力の大きさを検出する出力検出手段としての機能を有し
、乗算器（制御手段に相当）８はこのエンベロープ検出
器３の出力に基づいて駆動波形発生部２から閉ループ回
路１１に入力される駆動波形の入力レベルを制御する。

乗算器８は、例えばエンベロープ検出器３の出力をＬと
したとき（Ｌは所望の出力レベルを［１］としたときの
値）、 Ｇ＝１−Ｌ なる式で表されるゲインで、駆動波形発生部２から出力
される駆動波形のレベルを制御して閉ループ回路１１に
入力する。

なお、制御手段は上記例に限らず、例えば、第２図に示
すように対数を用いるものでもよい。すなわち、第２図
において、制御手段２１は演算器２２〜２４および加算
器２５によって構成される。

演算器２２．２３はリニア／ログ・コンバータで常数を
対数に変換し、演算器２４はログ／リニア・コンバータ
で対数を常数に変換する。したがって、制御手段２１を
用いると、駆動波形のレベル制御が対数値演算で行われ
る。なお、この場合、駆動波形発生部２では駆動波形を
対数値でメモリに格納しておいてもよい。

一方、エンベロープ検出器３はその詳細な構成を第３図
に示すように、イクスクルーシブオアゲート３１、ハー
フアダー３２、加算器３３〜３５、乗算器３６．３７、
デイレイ回路３８および出力値変換回路３９を有してい
る。閉ループ回路１１の楽音合成出力は入力信号として
イクスクルーシブオアゲート３１に供給される。この場
合、入力信号はＮビットの［２］の補数表現として供給
され、このノアゲート３１およびハーフアダー３２によ
って人力信号の絶対値が取られ、その出力波形は第４図
のように示される。なお、この出力波形は符号反転によ
るものの他、例えば、テーブルに記憶しておき、テーブ
ルルックアップで取り出すようにしてもよい。加算器３
３．３４、乗算器３６およびデイレイ回路３８によって
平滑フィルタ４１が構成され、平滑フィルタ４１はハー
フアダー３２から出力されるＮビットの絶対値出力を平
滑する。この平滑フィルタ４１は一般的なフィルタで、
例えば、ＦＩＲ，ＩＩＲ等が可能である。

出力値変換回路３９は平滑フィルタ４１の出力をアナロ
グ信号ＥＮＶに変換し、この場合の信号ＥＮＶは ０≦ＥＮＶ≦１ の範囲である。乗算器３７は反転レベル調整信号βに基
づいて信号ＥＮＶに対する感度調整を行う。

調整信号βは一１≦β≦０なる範囲の値である。

乗算器３７の出力は加算器３５によって［１］力加算さ
れ、最終的にエンベロープ検出出力ＥＶＮＶＦがエンベ
ロープ検出器３がら出力される。

次に、上述した構成における実施例の動作について説明
する。

鍵盤における押鍵操作に応じて鍵情報等の演奏情報が楽
音制御情報発生部１に供給されると、同発生部１はこれ
らの演奏情報に基づき各種制御信号を第１図の回路各部
へ送出し、駆動波形発生部２から駆動波形が乗算器８を
介して閉ループ回路１１に入力され、この駆動波形は閉
ループ内を循環する。この場合、駆動波形は、弦の振動
周期に等しい時間で閉ループ内を一巡し、この閉ループ
を循環する信号が楽器の楽音信号として取り出される。

ここで、本実施例では閉ループ内を循環して外部に取り
出される楽音信号のレベル（エンベロープ）がエンベロ
ープ検出器３によって検出され、その検出結果は乗算器
８に出力される。具体的には、エンベロープ検出器３は
絶対値出力部および；　　平滑フィルタ４１が縦接続さ
れ、第５図に示すように楽音信号のレベル・エンベロー
プの変化に応じた０〜１以内の係数値として乗算器８に
出力される。この場合、乗算器８への制御出力ＥＮＶＦ
は入力信号（楽音信号）のエンベロープＥＮＶの０〜１
の変化に対して、１〜Ｏの範囲で変化し、入力エンベロ
ーブＥＮＶの制御出力ＥＮＶＦに対する寄与度は前述の
レベル調整信号βによって調整される。したがって、駆
動波形発生部２から閉ループ回路１１に入力される駆動
波形は乗算器８によってその入力レベルが制御され、結
局、閉ループ回路１１の出力波形を監視しながら駆動波
形入力の振幅が制御されることになる。これにより、従
来と異なり、ループゲインＫを大きくすることなく、楽
音出力波形の立上がりを鋭くすることが可能となる。そ
の結果、楽音出力波形を一定のレベルで出すことができ
、例えば出力の立上がりの制御（エンベロープ制御）や
出力振幅の安定化などを十分に行うことができる。また
、ループゲインＫを大きくする必要がないので、ループ
の発振やループ内データのオーバフローが防止される。

なお、一定のレベルに制御された楽音出力をさらにエン
ベロープジェネレータにより細かく制御することも可能
になる。また、楽音出力を一定レベルに制御している範
囲内でループゲインＫを大きくしてもよい。例えば、Ｋ
〈１の範囲であり、厳密にはフィルタを含む総合ゲイン
ＧがＩＧｌく１の範囲であればよい。

また、本発明は上記実施例に限定されず、以下に述べる
ような各種の変形態様が可能である。

（Ｉ）エンベロープ検出は絶対値出力ではなく、半波整
流により入力信号の片極性のみを出力するようなものて
もよい。

（ＩＩ）エンベロープ検出におけるフィルタは第３図に
示した一次のフィルタの他、他の形式、例えば、フィル
タフィードバックを含むフィルタや直線位相でないフィ
ルタであるディジタルのＩＩＲやＡＰＦを用いたもので
も、あるいはもっと高次のフィルタでもよい。

（ＩＩ）制御手段としての乗算器８に代えて、例えば対
数フィルタ（ＥＸＰフィルタ）を用い、エンベロープ検
出器による閉ループ内レベル検出の結果に応じてフィル
タの特性を変えて駆動波形入力のレベルを制御するよう
にしてもよい。

「発明の効果」 本発明によれば、閉ループ回路のループゲインを大きく
する必要がなく、ループの発振やループ内データのオー
バフローを防止しつつ、楽音合成出力の立上がり制御（
エンベロープ制御）や出力振幅の安定化などを十分に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は同実施例における制御手段の変形例の回路を示す
図、第３図は同実施例におけるエンベロープ検出器の詳
細な回路を示す図、第４図は同実施例におけるエンベロ
ープ検出器の絶対値出力を説明する図、第５図は同実施
例におけるエンベロープ検出を説明する波形図である。 ２・・・・・・駆動波形発生部、 ３・・・・・エンベロープ検出器（出力検出手段）、８
・・・・・・乗算器（制御手段）、 １１・・・・・・閉ループ回路、 １２・・・・・・遅延フィードバック型の音源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発音操作子に対応する機能を有する駆動波形を出力する
   駆動波形出力回路と、 該駆動波形によって励起され、発音体の振動損失をシミ
   ュレートするフィルタおよび前記発音体における振動の
   伝播遅延をシミュレートする遅延回路を閉ループ接続し
   た閉ループ回路とを有し、該閉ループ回路から楽音の合
   成出力を取り出す楽音合成装置において、 前記閉ループ回路の楽音合成出力の大きさを検出する出
   力検出手段と、 該出力検出手段の出力に基づいて前記駆動波形出力回路
   から前記閉ループ回路に入力される駆動波形の入力レベ
   ルを制御する制御手段とを設けたことを特徴とする楽音
   合成装置。