JPH04274294A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人声音や管楽器音等の
フォルマントを有する楽音を発生できるような電子楽器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】人声音や管楽器音等は、音叉の振動のよ
うな単一の周波数による振動とは異なり、例えば図１１
に示したように振幅が特定の形状で変化するような音素
が繰り返されるいわゆるフォルマント音になる。なお、
音素のピッチｐ（周期）によってフォルマント音の音高
が決まる。

【０００３】このフォルマント音は多くの周波数成分を
含んでおり、例えば図８に示したように、その周波数ス
ペクトルには音色に応じた特定周波数でピークとなる複
数のフォルマントＦ１　，Ｆ２　，Ｆ３　，Ｆ４　が現
れる。

【０００４】図８の周波数スペクトルは人声で普通に「
ア」の発音をしたときのものであり、中心周波数ｆＣ　
１　が１３２Ｈｚの第１フォルマントＦ１　、中心周波
数ｆＣ　２　が５７８Ｈｚの第２フォルマントＦ２　、
中心周波数ｆＣ　３　が１１１１Ｈｚの第３フォルマン
トＦ３　および中心周波数ｆＣ　４　が２８３５Ｈｚの
第４フォルマントＦ４　が生じている。

【０００５】ところで、シンセサイザに代表されるよう
に、電子楽器には上記のようなフォルマント音を発音す
るようにしたものがあり、例えば図１０に示したように
フォルマントの中心周波数ｆＣ　、バンド幅Ｄ、レベル
Ｌ、音高のデータ等を設定するとこれらのフォルマント
に対応するフォルマント音を発音するようなフォルマン
ト音発生器が使用されている。

【０００６】なお、このような電子楽器でフォルマント
音を発音するときは、人声や管楽器の楽器の種類などに
応じて選択した音色データに基づいてフォルマント音が
生成され、音色データに対応する所定の音色のフォルマ
ント音が発音される。

【０００７】また、音色を示す各種の音色パラメータと
して、中心周波数ｆＣ　、音素の波形を示すデータ、音
高データ等を設定し、演算によってフォルマント音を発
生するようなフォルマント音発生装置が知られており（
特開平２−２５４４９７号参照）、音色パラメータに対
応する所定の音色のフォルマント音が発音される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
フォルマントを有する人声音や管楽器音等は、発音時の
音量によって音色が変化し、周波数スペクトルに現れる
フォルマントの位置や形状などが変化する。

【０００９】例えば、強く「ア」の発音をした場合の周
波数スペクトルは図９のようになり、図８と比較してわ
かるように、音量が大きくなると、第１フォルマントＦ
１　の中心周波数ｆＣ　１　は１３９Ｈｚ、第２フォル
マントＦ２　の中心周波数ｆＣ　２　は９１３Ｈｚ、第
３フォルマントＦ３　の中心周波数ｆＣ　３　は１２０
８Ｈｚ、第４フォルマントＦ４　の中心周波数ｆＣ　４
　は２６２６Ｈｚに変化する。また、第２フォルマント
Ｆ２　、第３フォルマントＦ３　および第４フォルマン
トＦ４　ではフォルマントのレベルＬ２　，Ｌ３　，Ｌ
４　がそれぞれ大きく変化する。

【００１０】しかしながら、前記のような従来の装置に
よれば、設定した音色に対して一定の音色のフォルマン
ト音を発音するようにしているので、例えば鍵盤等で鍵
を強く（早く）押した場合など、発音するときの音量に
よっては実際のフォルマント音と異なった不自然な音に
聞こえることがある。また、電子楽器においては、発音
できる音の種類などが豊富になることは、演奏形態のバ
リエーションや演奏時の面白味などの点で好ましいこと
である。本発明は、自然な感じのフォルマント音を発生
したり、発音できる音の種類が豊富になるような電子楽
器を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、発音時の音量
を制御データに基づいて制御するとともに楽音の周波数
スペクトルにおけるフォルマントの中心周波数とバンド
幅およびレベルの各データに応じてフォルマント音を生
成してこのフォルマント音を発音する電子楽器において
、前記音量を制御する制御データに基づいて前記フォル
マント音を生成するときのフォルマントの中心周波数と
バンド幅およびレベルの各データを変化させるようにし
た。

【００１２】

【作用】フォルマント音は周波数スペクトルにおけるフ
ォルマントの中心周波数とバンド幅およびレベルによっ
て特徴つけられるので、同じ音色のフォルマント音を発
音する場合でもフォルマントの中心周波数とバンド幅お
よびレベルを変えると実際に聞こえる音の感じが変化す
る。また、実際の人声音などは弱く発音したり強く発音
するなど同じ言葉でも発音時の口内の形などによって周
波数スペクトルが変化するので同じ言葉でも音量によっ
て音の感じが変化する。したがって、電子楽器におい音
量を制御する制御データに基づいてフォルマンの中心周
波数とバンド幅およびレベルを変えることにより、音量
に応じて実際に近いフォルマント音を発生させることが
できる。また、音量の変化に応じてフォルマント音が変
化するので電子楽器における音の種類が増加する。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の電子楽器を示す
ブロック図であり、この電子楽器はＣＰＵ１００によっ
て制御され、ＣＰＵ１００には双方向バス１０を介して
鍵盤インターフェース回路２０、パネルスイッチインタ
ーフェース回路３０、ＲＡＭ４０、ＲＯＭ５０および楽
音合成器６０がそれぞれ接続されている。

【００１４】鍵盤インターフェース回路２０は鍵盤７０
で押鍵された鍵のキーコードと押鍵速度に対応する速度
データおよび鍵のオン／オフ状態を示すキーオン信号を
それぞれ発生する。なお、速度データは押鍵速度の低速
側下限から高速側上限まで速度に応じて“０”〜“１２
７”の数値データが設定されている。

【００１５】また、パネルスイッチ８０は人声や楽器の
種類などの音色を指定する操作スイッチや音量を設定す
るボリューム等を備えており、パネルスイッチインター
フェース回路３０はパネルスイッチ８０でスイッチ操作
が行われると音色データや音量データを発生する。

【００１６】楽音合成器６０は、キーコード、キーオン
信号、音色データ、速度データに基づいてフォルマント
音を発生してサウンドシステム９０に出力し、サウンド
システム９０はアンプやスピーカ等によりフォルマント
音を発音する。

【００１７】図２は楽音合成器６０のブロック図であり
、双方向バス１０を介して入力される速度データはベロ
シティレジスタ１を介してフォルマントパラメータ発生
部２に入力され、さらにこのフォルマントパラメータ発
生部２には双方向バス１０を介して音色データが入力さ
れる。

【００１８】フォルマントパラメータ発生部２は、音色
データと速度データに基づいてフォルマントの中心周波
数ｆＣ　、レベルＬ、バンド幅Ｄのデータをフォルマン
ト合成部３に出力し、このフォルマント合成部３は入力
される中心周波数ｆＣ　、バンド幅Ｄ、レベルＬのデー
タに応じて４種類のフォルマント音を生成し、この４種
類のフォルマント音を合成してサウンドシステム９０に
出力する。

【００１９】なお、双方向バス１０を介して入力される
キーコードとキーオン信号はそれぞれキーコードレジス
タ４およびキーオンレジスタ５に格納され、音高周波数
メモリ６はキーコードレジスタ４のキーコードに応じて
フォルマント音のピッチを指定する音高データ（周波数
データ）をフォルマント合成部３に出力し、エンベロー
プ発生器７はキーオンレジスタ５のキーオン信号に応じ
てエンベロープデータをフォルマント合成部３に出力す
る。

【００２０】図３はフォルマントパラメータ発生部２の
ブロック図であり、基準パラメータ発生部２１とシフト
データ発生部２２はそれぞれＲＯＭで構成されている。

【００２１】基準パラメータ発生部２１には、複数の音
色のそれぞれについて、予め設定した所定音量の周波数
スペクトルにおける第１〜第４フォルマントＦ１　〜Ｆ
４　の各中心周波数ｆＣ　１　〜ｆＣ　４　、レベルＬ
１　〜Ｌ４　およびバンド幅Ｄ１　〜Ｄ４　のデータが
基準データとしてそれぞれ記憶さてている。例えば、前
記図８の普通に発音した「ア」の人声音の周波数スペク
トルにおける第１〜第４フォルマントＦ１　〜Ｆ４　の
中心周波数ｆＣ　１　〜ｆＣ　４　、レベルＬ１　〜Ｌ
４　およびバンド幅Ｄ１　〜Ｄ４　のデータが、「ア」
の人声音を示す音色データに対応するアドレスに記憶さ
れている。

【００２２】また、シフトデータ発生部２２には、基準
パラメータ発生部２１の各中心周波数ｆＣ　１　〜ｆＣ
　４　、レベルＬ１　〜Ｌ４　、バンド幅Ｄ１　〜Ｄ４
　のデータを補正するための補正データが複数の音色に
対応してそれぞれ記憶されている。

【００２３】基準パラメータ発生部２１は、入力される
音色データで指定されるアドレスからこの音色データに
対応する中心周波数ｆＣ　１　〜ｆＣ　４　、レベルＬ
１　〜Ｌ４　およびバンド幅Ｄ１　〜Ｄ４　の各データ
を、この各データに対応して設けられた複数の加算器ａ
１　〜ａ４　，ｂ１　〜ｂ４　，ｃ１　〜ｃ４　にそれ
ぞれ出力する。

【００２４】また、シフトデータ発生部２２は、入力さ
れる音色データと速度データで指定されるアドレスから
この音色データおよび速度データに対応する各補正デー
タを加算器ａ１　〜ａ４　，ｂ１　〜ｂ４，ｃ１　〜ｃ
４　にそれぞれ出力する。

【００２５】加算器ａ１　〜ａ４　は各フォルマントの
中心周波数ｆＣ　１　〜ｆＣ　４　のデータに補正デー
タを加算し、加算器ｂ１　〜ｂ４　はレベルＬ１　〜Ｌ
４　のデータに補正データを加算し、さらに加算器ｃ１
　〜ｃ４　はバンド幅Ｄ１　〜Ｄ４　のデータに補正デ
ータを加算し、各演算結果はフォルマント合成部３に出
力される。

【００２６】なお、音量データ発生部２３には、前記パ
ネルスイッチ８０のボリュームからの音量設定データと
、ベロシティレジスタ１からの速度データとが入力され
、これらの各データに基づいて音量を設定するためのデ
ータをフォルマント合成部３に出力する。

【００２７】図４はフォルマント合成部３のブロック図
であ、フォルマント合成部３は第１〜第４フォルマント
Ｆ１　，Ｆ２　，Ｆ３　，Ｆ４　にそれぞれ対応する音
源として４つの第１〜第４フォルマント音発生器３１，
３２，３３，３４を備えており、各フォルマント音発生
器３１，３２，３３，３４には、前記フォルマントパラ
メータ発生部２の加算器ａ１　〜ａ４　，ｂ１　〜ｂ４
　，ｃ１　〜ｃ４　から出力されるデータがそれぞれ入
力される。

【００２８】ここで、第１フォルマント音発生器３１に
は加算器ａ１　，ｂ１　，ｃ１　からの中心周波数ｆＣ
　１　、レベルＬ１　およびバンド幅Ｄ１　の各データ
が入力され、第２フォルマント音発生器３２には加算器
ａ２　，ｂ２　，ｃ２からの中心周波数ｆＣ　２　、レ
ベルＬ２　およびバンド幅Ｄ２　の各データが入力され
る。また、第３フォルマント音発生器３３には加算器ａ
３　，ｂ３　，ｃ３　からの中心周波数ｆＣ　３　、レ
ベルＬ３　およびバンド幅Ｄ３　の各データが入力され
、さらに、第４フォルマント音発生器３４には加算器ａ
４　，ｂ４　，ｃ４　からの中心周波数ｆＣ　４　、レ
ベルＬ４　およびバンド幅Ｄ４　の各データが入力され
る。

【００２９】また、各フォルマント音発生器３１，３２
，３３，３４には音高周波数メモリ６からの音高データ
が入力され、各フォルマント音発生器３１，３２，３３
，３４は、中心周波数ｆｃ、レベルＬおよびバンド幅Ｄ
の各データに基づいて、第１〜第４フォルマントＦ１　
〜Ｆ４　に対応するフォルマント音を発生する。この４
つのフォルマント音は加算器３５で合成され、この合成
されたフォルマント音は音量調節部３６を介してサウン
ドシステム９０に出力される。

【００３０】図５は、基準パラメータ発生部２１におけ
る基準データの記憶内容を示す図であり、一例として人
声音の「ア」の音色について具体的な数字で示している
。この実施例では、「ア」の音色の基準データは前記図
８の周波数スペクトルすなわち普通に「ア」の発音を行
ったときの周波数スペクトルにおける第１〜第４フォル
マントＦ１　〜Ｆ４　のデータであり、「ア」の音色を
示す音色データに対応するアドレスが指定されるとこの
データが読み出される。

【００３１】図６は、シフトデータ発生部２２における
補正データの記憶内容を示す図であり、一例として前記
「ア」の音色について一部具体的な数字で示している。 この実施例では、「ア」の音色についての補正データは
前記図９に示した周波数スペクトルを速度データが“１
１０”になるような押鍵速度に対応させたもので、中間
の速度を示す速度データ“６４”に対応するアドレスに
は“０”の補正データが記憶され、比較的速い速度デー
タ“１１０”に対応するアドレスには、図９における各
フォルマントのデータから図８における各フォルマント
のデータを減算したデータが記憶されている。そして、
中心周波数ｆＣ　、レベルＬおよびバンド幅Ｄの各補正
データは、「ア」の音色を示す音色データによって所定
の領域が指定され、この領域内の速度データに対応する
アドレスからそれぞれ読み出される。

【００３２】前記のように基準パラメータ発生部２１か
らの基準データは、速度データに応じてシフトデータ発
生部２２から出力される補正データに応じて補正される
ので、小さな音量で発音するために押鍵速度を遅くした
り大きな音量で発音するために押鍵速度を早くするなど
しても、各音量に合ったフォルマント音が合成され、自
然な感じに聞こえる。

【００３３】なお、上記の実施例では、押鍵の強さを示
す速度データに基づいてフォルマントの各データを変化
させるようにしているが、音量データ発生部２３からの
音量を設定するデータに基づいてフォルマントの中心周
波数ｆＣ　、レベルＬおよびバンド幅Ｄを上記同様に補
正するようにしてもよい。

【００３４】図７は第２実施例のブロック図であり、第
１実施例のフォルマントパラメータ発生部２に相当する
ものである。なお、第１実施例と同様の要素には同符号
を付記してその説明は省略する。

【００３５】この第２実施例のフォルマントパラメータ
発生部２′は前記シフトデータ発生部２２に代わるシフ
トデータ演算部２２′を備えており、このシフトデータ
演算部２２′には前記シフトデータ発生部２２と同様に
速度データと音色データが入力される。

【００３６】シフトデータ演算部２２′は直線の関数や
指数関数など演算式の異なる複数種類の演算を行う演算
回路から構成され、音色データと速度データに基づいて
、フォルマントの中心周波数ｆＣ　、レベルＬおよびバ
ンド幅Ｄの補正データを演算によって生成する。

【００３７】例えば、入力される音色データに基づいて
演算式を選択し、この演算式に基づいて速度データを引
数として演算を行い、この演算結果を補正データとして
加算器ａ１　〜ａ４　、ｂ１　〜ｂ４　、ｃ１　〜ｃ４
　にそれぞれ出力する。

【００３８】各加算器ａ１　〜ａ４　、ｂ１　〜ｂ４　
、ｃ１　〜ｃ４　の出力データは、中心周波数制限装置
２６′、レベル制限装置６７′およびバンド幅制限装置
６８′を介してフォルマント合成部３の第１〜第４フォ
ルマント音発生器３１，３２，３３，３４に出力される
。

【００３９】この中心周波数制限装置２６′、レベル制
限装置６７′およびバンド幅制限装置６８は、各加算器
ａ１　〜ａ４　、ｂ１　〜ｂ４　、ｃ１　〜ｃ４　の出
力が例えば極端に大きな値になった場合には一定の上限
値を出力するなど、第１〜第４フォルマント音発生器３
１，３２，３３，３４に対する入力データの値を制限す
るためのものである。

【００４０】この第２実施例によれば、押鍵する強さす
なわち音量に応じてフォルマント音が変化するので発音
できる音の種類が増し、バリエーションのある電子楽器
が得られる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ォルマント音を発音する電子楽器において、発音時の音
量を制御する制御データに基づいてフォルマント音を生
成するときのフォルマントの中心周波数とバンド幅およ
びレベルの各データを変化させるようにしたので、音量
に応じてフォルマント音を変化させることができ、音量
に合った自然に近いフォルマント音を発生させることが
できる。また、音量の変化に応じてフォルマント音が変
化するので電子楽器における音の種類が増加し、演奏形
態のバリエーションや演奏時の面白味などが増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の電子楽器を示すブロック
図である。

【図２】本発明の第１実施例における楽音合成器のブロ
ック図である。

【図３】本発明の第１実施例におけるフォルマントパラ
メータ発生部のブロック図である。

【図４】本発明の第１実施例および第２実施例における
フォルマント合成部のブロック図である。

【図５】本発明の第１実施例および第２実施例における
基準パラメータ発生部における基準データの記憶内容を
示す図である。

【図６】本発明の第１実施例におけるシフトデータ発生
部の補正データの記憶内容を示す図である。

【図７】本発明の第２実施例におけるフォルマントパラ
メータ発生部のブロック図である。

【図８】本発明に係わるフォルマント音を普通に発音し
たときの周波数スペクトルの一例を示す図である。

【図９】本発明に係わるフォルマント音を強く発音した
ときの周波数スペクトルの一例を示す図である。

【図１０】本発明に係わるフォルマントの中心周波数、
レベルおよびバンド幅を説明する図である。

【図１１】本発明に係わるフォルマント音の波形の一例
を示す図である。

【符号の説明】

１…ベロシティレジスタ、２…フォルマントパラメータ
発生部、３…フォルマント合成部、２１…基準パラメー
タ発生部、２２…シフトデータ発生部、ａ１〜ａ４　，
ｂ１　〜ｂ４　，ｃ１　〜ｃ４　…加算器、３１，３２
，３３，３４…フォルマント音発生器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　発音時の音量を制御データに基づいて
   制御するとともに楽音の周波数スペクトルにおけるフォ
   ルマントの中心周波数とバンド幅およびレベルの各デー
   タに応じてフォルマント音を生成してこのフォルマント
   音を発音する電子楽器において、前記音量を制御する制
   御データに基づいて前記フォルマント音を生成するとき
   のフォルマントの中心周波数とバンド幅およびレベルの
   各データを変化させるようにしたことを特徴とする電子
   楽器。
2. 【請求項２】　　前記フォルマントの中心周波数とバン
   ド幅およびレベルの各データについて、基準データと前
   記制御データに対応する補正データとが予め記憶され、
   上記制御データに基づいて読み出した補正データにより
   上記基準データを補正して前記フォルマント音を発音す
   るようにしたことを特徴とする請求項１記載の電子楽器
   。