JPH04307596A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子楽器の内で、演奏
時に楽器と同様の自然な響きを与える効果（いわゆるサ
ステイン的効果）を有する楽音合成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、楽音合成装置はディジタル技術の
進歩により、飛躍的にその合成楽音の品質が向上してい
る。中でも演奏効果に優れた方式として、遅延手段を用
いた演算回路により楽音を合成する楽音合成装置が提案
されている。

【０００３】従来の楽音合成装置としては、例えば特開
昭６３−４０１９９号公報，特開昭５９−１８７３９８
号公報，特開昭６３−４０１９９号公報，特開昭６２−
１０９０９３号公報，特開平２−３０４４９１号公報な
どに示されている。

【０００４】以下に、従来の楽音合成装置について説明
する。図５はこの従来の楽音合成装置のブロック図を示
すものである。図５において、２００は入力部、２０１
は発音制御部、２０２は累算器、２０３はサウンドシス
テム、２０４は出力端子、２０５はクロック発生器、３
０１〜３８８は発音チャンネルである。

【０００５】以上のように構成された楽音合成装置につ
いて、以下その動作について説明する。

【０００６】まず、出力させたい楽音の音高と発音のタ
イミングを入力部２００へ指示する。入力部２００には
、例えば、鍵盤，管楽器形状のもの、あるいはギター形
状のもの等の入力形態が採られるものとする。入力部２
００は、音高指示の入力形態が鍵盤の場合にはその押鍵
された鍵の位置によって、管楽器形状の場合には押さえ
られたキーの組合せパターンによって、また、ギター形
状の場合には弦の押さえられた位置（フレット）によっ
て、出力する楽音の音高（いわゆる音名）を決定し、発
音制御部２０１へ音高データを出力する。ここでは、入
力形態が、８８鍵からなる鍵盤である場合とし、低域の
鍵盤から順次に音高データ１，２，・・・，８７，８８
というようにして７Ｂｉｔからなる音高データを出力す
る。各発音チャンネル３０１〜３８８は、それぞれ、音
高データ１，２，・・・，８７，８８に対応しているも
のとする。

【０００７】また、入力部２００は、発音指示の入力形
態が鍵盤の場合はその押鍵，離鍵に対して、管楽器形状
の場合には呼気の開始，停止に対して、また、ギター形
状の場合には弦の振動の開始，停止に対して、出力すべ
き楽音のオン，オフ情報、即ち、楽音発生の開始，停止
に関する情報として、発音オンの時には「１」、オフの
時には「０」を発音制御部２０１へ出力する。

【０００８】各発音チャンネル３０１〜３８８は、例え
ば図６のように構成される。図６において、１０７は駆
動波形データを予め記憶したメモリ、１０８はメモリ１
０７に記憶された駆動波形データの読み出しを行うカウ
ンタ、１０１は駆動波形発生部、１０２はメモリ１０７
から読み出された駆動波形データと波形データとを加算
する加算器、１０３は可変遅延部、１０４はフィルタ、
１０５は乗算器、１０６は出力端子、１０９は入力端子
である。

【０００９】図６において、発音情報ｋｏｎが値「１」
（発音オン）になる。この時カウンタ１０８はリセット
され、カウント値（メモリ１０７内のアドレス）を値「
０」にする。その後、クロック発生器２０５から出力さ
れるクロックＣＫの発生タイミングでカウンタ１０８は
カウント値をカウントアップし、メモリ１０７からはカ
ウンタ１０８のカウント値に対応したアドレスに記憶さ
れた駆動波形データが出力されることとなる。ここで、
カウンタ１０８は値「０」からメモリ１０７の全アドレ
ス領域を一通りアドレスした後に、メモリ１０７の最終
アドレスに至った時点でカウント値をホールド即ちカウ
ント動作を停止するものとする。このようなカウンタ１
０８のカウント動作は、ピアノやギターのような過渡的
な楽音の合成に適しており、バイオリンや管楽器のよう
な準定常的な楽音を合成するためには、駆動波形データ
を繰り返し出力するようにする。メモリ１０７にはギタ
ー弦の弾きの為に弦に与えられる加速度に相当するデー
タや、ピアノ弦にピアノハンマから与えられる駆動波形
が記憶されているものとする。

【００１０】メモリ１０７から出力される駆動波形デー
タは、加算器１０２で乗算器１０５から出力される波形
データと加算された後に可変遅延部１０３に入力される
。可変遅延部１０３は入力される波形データを、出力す
べき楽音の音高に対応した遅延時間だけ遅延させてフィ
ルタ１０４へ出力する。フィルタ１０４に入力された波
形データは周波数スペクトルを変化されて乗算器１０５
へ出力され、乗数Ｇを乗じられた後に加算器１０２へ出
力されて新たに入力される駆動波形データと加算される
ことになる。即ち、加算器１０２と可変遅延部１０３と
フィルタ１０４と乗算器１０５とから構成されるループ
内を波形データが循環しながら合成楽音が形成される。 このようにして合成された波形データは、出力端子１０
６から発音チャンネル出力として出力され、各発音チャ
ンネルの出力は累算器２０２で加算されることとなる。

【００１１】上述したループ内では、音高Ｈに対応した
遅延時間を有する可変遅延部１０３によって、音高Ｈに
対応した基本周期を有する波形データが形成される。ク
ロックＣＫが４０〔ｋＨｚ〕の時に音高Ｈが５００〔Ｈ
ｚ〕ならば、対応する遅延量は８０個の単位遅延に相当
することになる。出力する音高ＨとクロックＣＫとから
決定される遅延量が整数でない場合には、直線補間ある
いはフィルタ処理によって小数遅延量を実現することが
できる。また、ループ内を波形データが巡回する毎にフ
ィルタ１０４を通過するので、フィルタ１０４を低域通
過フィルタとしておくことにより、時間経過とともに、
波形データに含まれるに高い周波数成分ほど急速に減衰
することになり、ピアノやギターのように時間経過とと
もに高い周波数成分音から順次に無くなっていくような
楽音が形成される。さらに、ループ内を波形データが巡
回する毎に乗算器１０５を通過するので、乗数Ｇを１未
満の正小数としておくことにより、ループによる発信を
防ぐとともに、ピアノやギターに適した減衰系のエンベ
ロープを実現することができる。

【００１２】以上のように構成される発音チャンネル３
０１〜３８８に対して、発音制御部２０１は音高データ
ｉが「４０」の時には発音チャンネル３４０を選択し、
発音チャンネル３４０に対して発音情報ｋｏｎ（１値）
を送るので、発音チャンネル３４０から出力される波形
データが累算器２０２により、他の発音チャンネルの出
力と加算された後に、サウンドシステム２０３へ出力さ
れる。サウンドシステム２０３に入力された波形データ
はデジタル・アナログ変換された後に、フィルタ，アン
プ，スピーカ等から構成される公知の音響装置によって
合成楽音として放音されることとなる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、発音チャンネル３０１〜３８８から出力さ
れる波形データに対して、ピアノ等の楽器と同様な響き
を与えるには、累算器２０２の出力に対して、公知の残
響装置（リバーブ）をつける方法が考えられるが、これ
では発音チャンネル同志の相互干渉に起因する響きを実
現できないという問題点を有していた。

【００１４】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、楽器と同様な自然な楽音の響きを実現できる楽音合
成装置と発音チャンネルとを提供することを目的とする
。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の発音チャンネルは、駆動波形データを一方の
入力とし、波形データを他方の入力とする第１の加算手
段と、第１の加算手段から出力される波形データと外部
から入力される波形データとを加算する第２の加算手段
と、出力する楽音の音高に対応した時間遅延を前記第２
の加算手段から出力される波形データに付与する遅延手
段と、遅延手段から出力される波形データの加工を行い
、かつ、前記第１の加算手段へ出力する演算手段とを備
えている。

【００１６】また、本発明の楽音合成装置は、波形デー
タの入力と出力とを有し、楽音を合成する複数の発音チ
ャンネルと、各発音チャンネルから出力される波形デー
タを累算する累算器と、サステインに対応した乗数を累
算器から出力される波形データに乗じて複数の発音チャ
ンネルへ出力する乗算器とを備えている。

【００１７】さらに本発明の楽音合成装置は、波形デー
タの入力と出力とを有し、楽音を合成する複数の発音チ
ャンネルと、各発音チャンネルから出力される波形デー
タを累算する累算器と、発音チャンネルｉから出力され
る波形データをサステインに対応して演算加工し、発音
チャンネルｉ以外の発音チャンネルへ順次に出力するサ
ステイン制御手段とを備えている。

【００１８】

【作用】本発明は上記の構成により、駆動波形データを
一方の入力とし、波形データを他方の入力とする第１の
加算手段の出力波形データが、遅延手段と演算手段とを
経由して第１の加算手段に戻るループを形成することに
より、合成される波形データに対して、外部から入力さ
れる波形データが第２の加算手段によって加算される。 即ち、外部入力される波形データに起因した合成動作が
、第２の加算器と遅延手段と演算手段と第１の加算器と
を経由して第２の加算手段に戻るループによってなされ
るために、駆動波形データに起因する合成動作に対して
外部から入力される波形データに起因する合成動作が重
畳されるので、外部入力に対応して音色が変化すること
となる。

【００１９】また、複数の発音チャンネルから出力され
る波形データ各々を累算器により累算した波形データに
対し、乗算器において乗数を乗じた波形データを各発音
チャンネルへ出力するようにしたので、各発音チャンネ
ルにおいて、乗数に対応した量の複数の発音チャンネル
の出力に起因する合成動作が行われることとなる。

【００２０】さらに、発音チャンネルｉから出力される
波形データはサステイン制御手段を介して、発音チャン
ネルｉ以外の発音チャンネルへ順次に出力するするよう
にしたので、各発音チャンネルでは他の複数の発音チャ
ンネルからの影響により合成動作が行われることとなる
。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００２２】図１は本発明の第１の実施例における楽音
合成装置の構成を示すブロック図である。図１において
、４０１〜４８８は発音チャンネル、１２はサステイン
指示部、１３はサステイン指示部１２から出力される乗
数を累算器２０２の出力に乗じた波形データを発音チャ
ンネル４０１〜４８８へ出力する乗算器である。なお、
２００は入力部、２０１は発音制御部、２０２は累算器
、３０２はサウンドシステム、２０４は出力端子、２０
５はクロック発生器であり、これらは従来例の構成と同
じものである。

【００２３】以上のように構成された本実施例の楽音合
成装置について、以下その動作について説明する。

【００２４】サステイン指示部１２に対してサステイン
量を指示入力すると、サステイン量に対応した乗数を出
力する。ここで、サステイン指示部１２から出力される
乗数は、通常「０」〜「０．１」までの小数が望ましく
、ここでは「０．０１」刻みの１１段階とする。なお、
乗数「０」はサステインオフに対応している。サステイ
ン指示部１２への指示入力が乗数「０．０５」に対応す
るとき、乗数「０．０５」が出力される。

【００２５】発音チャンネル４０１〜４８８は、図２の
ように構成される。図２において、１１は加算器、１０
は入力端子である。なお、１０１は駆動波形発生部、１
０２は加算器、１０３は可変遅延部、１０４はフィルタ
、１０５は乗算器、１０６は出力端子、１０９は入力端
子であり、これらは従来例の構成と同じである。

【００２６】入力端子１０から入力された波形データは
加算器１１において加算器１０２から出力される波形デ
ータと加算された後に可変遅延部１０３へ出力される。

【００２７】従来例と同様にして、駆動波形発生部１０
１から出力される駆動波形データは加算器１０２と可変
遅延部１０３とフィルタ１０４と乗算器１０５とから構
成されるループを巡回しながら波形データを形成する。 すなわち、加算器１１において入力端子１０から入力さ
れる波形データがすべて「０」のときには、発音チャン
ネル４０１〜４８８は従来例の発音チャンネル３０１〜
３８８と全く同様の動作をする。他方において、入力端
子１０から入力される波形データにより形成される波形
データは、駆動波形発生部１０１から出力される駆動波
形データがすべて「０」のときに、加算器１１と可変遅
延器１０３とフィルタ１０４と乗算器１０５と加算器１
０２とから構成されるループを巡回しながら形成される
波形データであり、駆動波形データと入力端子１０に入
力される波形データとの各々により形成される波形デー
タは互いに独立であり、両者を単純に加算することによ
り、発音チャンネル４０１〜４８８の出力は決定される
。

【００２８】駆動波形データは、発音チャンネル４０１
〜４８８に対して本来の合成動作を促すデータであるが
、入力端子１０から入力される波形データは、ギターや
ピアノ等の楽器における胴や響板などの構造に起因して
、それらを伝搬する振動に対応するものである。

【００２９】発音制御部２０１は、従来例と同様の動作
によって、発音チャンネル４０１〜４８８へ発音チャン
ネルの選択と発音情報の送出を行うものとする。各発音
チャンネル４０１〜４８８から出力された波形データは
従来例と同様にして、累算器２０２とサウンドシステム
２０３を経て出力端子２０４から放音されることとなる
。他方において、累算器２０２の出力は乗算器１３によ
り指定されたサステインに対応する乗数、ここでは、乗
数「０．０５」を乗じられた後に各発音チャンネル４０
１〜４８８へ出力されるので、各発音チャンネルの出力
の総和に比例した波形データが各発音チャンネル４０１
〜４８８へ入力され、各発音チャンネル４０１〜４８８
は上述した発音チャンネルの動作を各々の発音チャンネ
ルの音高に対応した遅延時間長を有する可変遅延部１０
３を含むループにより波形データを形成することとなる
。

【００３０】以上のように本実施例によれば、発音チャ
ンネルの個数を８８個としたのでピアノの音色を合成す
るときに、サステイン効果時に８８個の鍵盤全てに対応
したピアノ弦の響きを実現することができる。

【００３１】図３は本発明の第２の実施例を示す楽音合
成装置のブロック図である。同図において、１４はサス
テイン制御部である。図１と異なるのは各発音チャンネ
ル４０１〜４８８の出力波形データと各発音チャンネル
４０１〜４８８への入力波形データとの各々を入出力す
るサステイン制御部１４を設け、乗算器１３を無くして
、サステイン指示部１２の出力をサステイン制御部１４
の入力とした点である。

【００３２】上記のように構成された楽音合成装置につ
いて、以下その動作を説明する。第１の実施例と同様の
動作により、各発音チャンネル４０１〜４８８の出力波
形データは累算器２０２で累算される一方、それぞれ独
立にサステイン制御部１４へ入力される。

【００３３】サステイン制御部１４は図４のように構成
される。図４において、５３９〜５４１は伝搬ユニット
、６０１〜６０３および７０１〜７０３は遅延器、６３
１，６３２，７２１，７２２は加算器、７１１，７１２
は乗算器、８４０，８４１は入力端子、９４０，９４１
は出力端子である。

【００３４】伝搬ユニット５３９〜５４１は、図示しな
いが発音チャンネル４０１〜４８８と同じ数だけあり、
伝搬ユニット５４０は発音チャンネル４４０に対応して
いるものとする。

【００３５】発音チャンネル４４０の出力波形データは
、対応する伝搬ユニット５４０の入力端子８４０へ入力
される。入力端子８４０へ入力された波形データは、加
算器６３１により、伝搬ユニット５３９の遅延器６０１
から出力される波形データと加算された後に、遅延器６
０２へ出力される。他方において、入力端子８４０に入
力された波形データは加算器７３１により、遅延器７０
２の出力と加算された後に遅延器７０１へ出力される。

【００３６】図４において、遅延器６０１から順次に遅
延器６０２、さらに遅延器６０３へ信号が流れる経路は
、伝搬ユニット５３９から伝搬ユニット５４０、さらに
５４１へと伝搬していく流れに対応している。すなわち
、発音チャンネル５３９から発音チャンネル５４０、さ
らに５４１への信号の流れに対応しており、これはピア
ノについて説明すると、響板等の構造体を通じてピアノ
弦の振動が音高の高い方向の隣のピアノ弦へ伝搬してい
く様に対応している。同様に、遅延器７０３から遅延器
７０２、さらに７０１へ信号が流れる経路は、ピアノ弦
の振動が音高の低い方向のとなりの弦へ伝搬していく様
に対応している。発音チャンネル４４０について説明す
ると、音高の高い発音チャンネル４４１の出力波形デー
タを加算器７３２で加算した波形データが遅延器７０２
を介して加算器７２１へ入力される。他方において、発
音チャンネル４３９の出力波形データに影響を受けた波
形データが遅延器６０１を介して加算器７２１へ入力さ
れる。即ち、加算器７２１では、音高の高い方向からの
振動（波形データ）の影響と音高の低い方向からの振動
（波形データ）の影響とが加算されることになる。乗算
器７１１は加算器７２１の出力波形データに対してサス
テイン指示部１２から第１の実施例と同様にして得られ
る乗数が乗じられて、サステインの効果の強さが調整さ
れた後に、出力端子９４０を介して発音チャンネル４４
０へ出力され、発音チャンネル４４０では第１の実施例
と同様にして入力される波形データにより波形データが
形成されることとなる。

【００３７】遅延器６０１〜６０３および７０１〜７０
３は各々Ｎ段の単位遅延器から構成されており、Ｎを変
化させることによって振動の伝搬速度を調整することが
できる。

【００３８】他の発音チャンネルについても上述した発
音チャンネル４４０と同様の動作により波形データが形
成されることとなる。

【００３９】以上のように本実施例によれば、各発音チ
ャンネルの出力波形データの振動としての影響が隣接す
る発音チャンネルへ順次に、Ｎ段の単位遅延毎に伝搬す
るようにしたので、Ｎを変化させることにより振動が伝
搬していく楽器の物理的大きさを変化させた響きを実現
することができる。

【００４０】なお、第１及び２の実施例においては発音
チャンネルの個数を８８としたが、６本弦のギターある
いは４本弦のバイオリンの音色を合成するには６個ある
いは４個の発音チャンネルとするなど、出力する楽音の
楽器の種類に合わせて変更するものとする。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明は、第２の加算手段
を設けて、駆動波形データに起因して形成される波形デ
ータと外部から入力される波形データとを加算した波形
データにより出力波形データを形成するようにしたので
、当該の発音チャンネル以外の波形データにより合成波
形の音色が変化する発音チャンネルを実現できる。

【００４２】また、本発明によれば、各発音チャンネル
の出力波形データを累算器によって累算した結果に対し
て、乗算器を設けることによりサステインに対応した乗
数を乗じてサステインのレベルを簡単に調整することが
でき、かつ、複数の発音チャンネルに対してサステイン
の影響を同時に付与して楽器と同様な響きを実現するこ
とができる。

【００４３】さらに、本発明によれば、サステイン制御
手段を設けることにより、かつ、発音チャンネルの波形
データ出力の影響を他の発音チャンネルに順次に付与し
、楽器と同様に響きが広がっていく様を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における楽音合成装置の
構成を示すブロック図

【図２】図１，図３における発音チャンネルの内部構成
を示すブロック図

【図３】本発明の第２の実施例における楽音合成装置の
構成を示すブロック図

【図４】図３におけるサステイン制御部の内部構成を示
すブロック図

【図５】従来の楽音合成装置の構成を示すブロック図

【
図６】図５における発音チャンネルの内部構成を示すブ
ロック図

【符号の説明】

１１　　加算器 １２　　サステイン指示部 １３　　乗算器 １４　　サステイン制御部 １０３　　可変遅延部 １０４　　フィルタ １０５　　乗算器 ２００　　入力部 ２０１　　発音制御部 ２０２　　累算器 ２０３　　サウンドシステム ２０５　　クロック発生器 ４０１〜４８８　　発音チャンネル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】波形データの入力と出力とを有し、楽音を
   合成する複数の発音チャンネルと、前記各発音チャンネ
   ルから出力される波形データを累算する累算器と、サス
   テインに対応した乗数を前記累算器から出力される波形
   データに乗じて前記複数の発音チャンネルへ出力する乗
   算器と、を備えた楽音合成装置。
2. 【請求項２】波形データの入力と出力とを有し、楽音を
   合成する複数の発音チャンネルと、前記各発音チャンネ
   ルから出力される波形データを累算する累算器と、発音
   チャンネルｉから出力される波形データをサステインに
   対応して演算加工し、発音チャンネルｉ以外の発音チャ
   ンネルへ順次に出力するサステイン制御手段と、を備え
   た楽音合成装置。
3. 【請求項３】発音チャンネルは出力する楽音の音高に対
   応した時間遅延を有する遅延手段を備えてなる請求項１
   または２記載の楽音合成装置。
4. 【請求項４】発音開始指示により駆動波形データを出力
   する駆動波形発生手段と、前記駆動波形データを一方の
   入力とし、波形データを他方の入力とする第１の加算手
   段と、前記第１の加算手段から出力される波形データと
   外部から入力される波形データとを加算する第２の加算
   手段と、出力する楽音の音高に対応した時間遅延を前記
   第２の加算手段から出力される波形データに付与する遅
   延手段と、前記遅延手段から出力される波形データの加
   工を行い、かつ、前記第１の加算手段へ出力する演算手
   段とを備え、前記第１の加算手段から出力される波形デ
   ータを出力波形とする発音チャンネル。