JPH0493996A - 電子楽器の楽音制御装置 - 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〕 本発明は電子楽器の楽音制御装置、特に演奏者が口腔の
形あるいは舌の位置や形状などを変化させることによっ
て楽音を制御し得るようにした電子楽器の楽音制御装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来から使用されている演奏者の口を利用した電子楽器
の楽音制御方法としては、演奏者自身の発声音にしたが
って楽音を発生するボコーダによる方法がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記のようなボコーダによる方法では、演奏者
が発声しないと楽音が発生されないので、演奏者に負担
がかかるという欠点があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
演奏者に負担がかからず、口の形を変化させることによ
って楽音を制御することの出来る電子楽器の楽音制御装
置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

口内に試験音を送り込む試験音発生手段と、この試験音
の口内からの応答音を受信する受信手段と、この受信手
段が受信した信号に基づき楽音発生手段において発生さ
れる楽音信号を制御する楽音制御手段とを設けたことを
特徴とする。

〔作　用〕

第１図の原理図に示すように、試験音発生手段からの可
聴周波数または非可聴な超音波のノイズあるいはインパ
ルス状の音波などからなる試験音が演奏者の口内に送り
込まれると、この試験音は演奏者の口腔や舌の形などに
応じた共鳴や遅れなどによって変化した応答音として受
信手段で受信される。なお、試験音発生手段としては、
図示のように、例えば試験信号発生器などにより発生さ
れた試験信号をスピーカなどの電気音響変換器により音
に変換するように構成することができ、また受信手段と
しては、例えばマイクロホンにより構成することができ
る。

この受信手段の出力である応答音信号は楽音制御手段に
送られ、楽音発生手段において発生される楽音信号の音
色、ピンチ、音量などを制御する。

この結果、増幅器およびスピーカなどを含むサウンドシ
ステムからは、演奏者の口や舌の動きに応じて音色など
が変化する楽音が発音される。

〔実施例〕

第２図は、本発明の第１実施例である、試験音として白
色ノイズ又はピンクノイズを用いてアナログ処理を行う
鍵盤電子楽器の構成を示すブロック図である。

雑音信号発生器１、増幅器２およびスピーカ３は本発明
の試験音発生手段に相当するものであって、この雑音信
号発生器１は試験音として用いる白色ノイズあるいはピ
ンクノイズとしての雑音信号を発生するものであり、こ
の雑音発生器１によって発生された雑音信号は増幅器２
によって増幅された後、スピーカ３から演奏者の口内に
向けて試験音として出力される。

なお、演奏者が操作する操作部Ｐ内のエクスプレッショ
ンペダル４は電子楽器の音量を制御するペダルであって
、このペダルによる音量増加に対応して上記増幅器２の
利得を増加させることによって試験音の振幅も増大させ
る。これによってマイクロホン５からの応答出力を大き
く、したがって、増幅器６からの応答出力のエンベロー
プの大きさも増大させることによってノイズ成分による
楽音制御効果を大きくするものであり、この図に点線で
示したように、マイクロホン５の出力を増幅する増幅器
６の利得を制御するようにしても増幅器２を制御するの
と同等の効果が得られる。

マイクロホン５は口内に放出された上記試験音が演奏者
の口腔の形状などの影響を受けて変化した音を受音して
応答信号に変換し、この応答信号は増幅器６を経て互い
に並列接続されているバンドパスフィルタ７□７　ｚ、
−−−−−−−７ｎに供給されてこの応答信号を予め定
めた周波数帯域ごとに分割し、その出力をこれらのフィ
ルタＬ、７ｚ、・−−−−−７ｎにそれぞれ対応して設
けられたエンベロープ抽出器８１．８□、−−−−ｍ−
・８ｎに供給して周波数帯域ごとの包路線波形を出力さ
せる。

一方、演奏者が操作部Ｐの鍵盤１０を操作すると、操作
された鍵のキーコード、操作強度などによって指定され
たアナログ楽音信号がアナログ音源１１から出力され、
可変利得増幅器１２を経て上記バンドパスフィルタ７１
，７□、　−−−−−−−−７ｎにそれぞれ対応する通
過帯域を有するバンドパスフィルタ１３．．１３□、−
−−−−−−１３ｎに供給されて予め定めた周波数帯域
ごとに分割され、また、このアナログ音源１１の出力は
可変利得増幅器１８にも入力される。なお、これら可変
利得増幅器１２．１８の機能については後述する。

上記したバンドパスフィルタ１３．．１３□、−・・１
３ｎの出力はそれぞれ対応する可変利得増幅器１４、．
１４□、−−一〜−−〜１４ｎに入力されるが、これら
可変利得増幅器の利得を前記したエンベロープ抽出器８
１．８□、　−−−−−−−８ｎの出力、すなわち、応
答音中の対応する周波数帯域のエネルギーに応じて制御
し、これによって応答音中のエネルギーが高い周波数帯
域においては楽音が大きく、また、応答音中のエネルギ
ーが低い周波数帯域においては楽音が小さくなるように
その出力を制御することができる６ そして、これら可変利得増幅器１４１．１４□１４ｎの
出力は抵抗１５．．１５□、−−−−−１５ｎおよび１
５゜によって構成された混合器によって混合されるが、
この抵抗１５゜には前記可変利得増幅器１８を経た音源
１１からのアナログ楽音信号が直接印加されている。

この可変利得増幅器１８および上記バンドバスフィルタ
１３の前段に接続されている可変利得増幅器１２の利得
制御電位として、混合比制御装置２０からの操作部Ｐに
設けられている操作子１９で設定された混合比に対応す
る利得制御信号が印加されており、前記のように応答音
によって制御された可変利得増幅器１４．．１４□、−
・−−−−−１４ｎの出力とこのような制御を受けてい
ないこの可変利得増幅器１８を経たアナログ音源１１か
らの出力とをこの抵抗１５　ｏ、　１５１．１５　ｚ、
−−−−−−−１５１からなる混合器によって混合する
ことによって、本発明による演奏者の口腔形状の変化で
の楽音の制御量を調節し得るようにしている。

この混合器の出力は増幅器１６によって増幅された後、
スピーカを含むサウンドシステム１７に入力されてこの
サウンドシステム１７からｍ音として出力される。

したがって、このような構成の実施例によれば、演奏者
が鍵盤演奏しながら口腔や舌の形を変えることにより、
それに応してスペクトルすなわち音色が複雑に変化する
楽音が発生される。

第３図は、デジタル電子楽器に本発明を適用した第２実
施例の構成を示すブロック図であって、楽音の制御をイ
ンパルス音に対する応答により行なうように構成されて
いる。

測定開始指示信号発生器３０は一定時間間隔またはキー
オン／キーオフごとあるいは演奏者のスイッチ操作など
による指示に応じて測定開始指示信号をインパルス発生
器３１およびメモリ書込回路３８に送出する。これによ
って、インパルス発生器３１はインパルス信号を発生し
、この信号は増幅器３２で増幅されてスピーカ３３から
第４図（ａ）に示すようなインパルスの試験音として演
奏者の口内に送り込まれる。

この試験音に対する第４図（ｂ）に点線で示したような
応答音はマイクロホン３４によりインパルス応答信号に
変換され、増幅器３５で増幅されてからＡ／Ｄ変換器３
６によってデジタル信号に変換され、デジタルフィルタ
３７によりインパルス波形が整形された後にインパルス
応答メモリ４１に書込まれる。なお、このメモリ４１は
２個のメモリを用いて一方のメモリからの続出中は他方
のメモリへ書込みを行うように構成するか、または、マ
ルチボートＲＡＭのように続出と書込みとを同時に実行
できるようなメモリ素子を使用する。

このメモリ４１への書込みは、書込クロック発生回路３
９によって発生されたクロックを計数する書込カウンタ
４０の計数値を書込アドレスとして、メモリ書込回路３
８の制御のもとに行われるものであり、第４図（ｂ）に
点で示した値、すなわちインパルス応答信号の応答期間
の初めｔｏから応答が減衰して実質的に応答がなくなる
ｔｅまでの期間についての波形のレベルを一定の時間間
隔Δｔでｎ個のサンプルとして抽出し、これをインパル
ス応答信号ごとに複数回インパルス応答メモリ４１に書
込む。

一方、鍵盤４８の操作に基づいてデジタル音源４９から
は第４図（Ｃ１に点線で示したような楽音波形を示す一
連のデータからなるデジタル楽音データが送出され、こ
のデータ列はシフトレジスタ５０に１データずつ順次格
納される。なお、この第４図（Ｃ１における時間軸は同
図（ａｌ、　（ｂ）とは逆方向に進行しているものとし
て示されている。

上記シフトレジスタ５０、セレクタ５１、畳み込み制御
回路４５、畳み込みカウンタ４６、補間フィルタ４３、
乗算器４４および累算器４７はデジタル音源４９からの
楽音データにインパルス応答特性を畳み込む処理を行う
ものであり、この畳み込み処理は次のように行われる。

第４図（ｂｌに示したインパルス応答の波形をＩＲ（Δ
ｔ）、デジタル音源からの波形データをＷ（ｔ）とする
と、求めるべき畳み込み演算結果は、である。ここでｔ
はインパルス応答が始まってからの時刻であり、ｔ＝Ｑ
はインパルス応答の開始時刻、ｔ＝ＥＮＤＴはその終了
時刻、Δｔはサンプリングされた演算対象としている時
刻である。

出力される楽音の急激な変化が生じるのを避けるために
、この時刻Δｔにおけるインパルス応答の値ＩＲ（Δｔ
）をインパルス応答メモリ４１からの連続した２つのイ
ンパルスレスポンスのサンプルから求めるために補間フ
ィルタ４３が用いられており、第５図にこの補間フィル
タ４３の具体的な例を示した。

シフトレジスタ４３４は第４図のインパルス応答の初め
の時刻１＝０からｔ　＝ＥＮＤＴまでの期間ＲＴに相当
する時間の遅延を与えるものであり、前回のインパルス
応答のｎサンプルのデータが格納されている。

ここで、新しいインパルス応答データの最初のサンプル
データｒ１が人力すると、これと同期して上記シフトレ
ジスタからは前回のサンプルの最初のデータｒ、′が続
出されてそのまま加算器４３３に供給されると同時に反
転器４３５で反転されてから加算器４３．にも供給され
、また、乗算器４３□には定数ｋが入力されているので
、この乗算器４３□と上記加算器４３７．４３３とによ
る演算結果である ｋ　（ｒ、−ｒ、’　）　＋ｒ。

によって上記サンプルの最初のデータ　、／が次のサン
プルの最初のデータとして更新され、同時にこの新しい
データは乗算器４４に送出される。

ここで上記定数には新しいデータの重みを定める値であ
って、この値が大きい程新しいデータに近づく速度が早
くなる。

なお、点線で示したセレクタ４３６はインパルス応答メ
モリ４１として同時に書込み・読出しができないメモリ
素子を用いている場合に設けられるもので、このメモリ
４１への書込み中にこのセレクタ４３ｂに印加される書
込中信号によってその１側入力端子の値“０”が出力さ
れて上記したような更新を行わないようにするためのも
のであり、書込期間以外にはＯ個入力端子に入力されて
いる係数“ｋ”によって上記したと同様にデータの更新
が行われる。

上記のデータ更新処理をシフトレジスタ４３４に格納さ
れているｎサンプルについて順次行うと、この補間フィ
ルタ４３の出力として第４図（ｂ）に点で示したｒｌ＋
　ｒ２＋”−’−”ｎ　という補間されたインパルス応
答データが順次出力されて乗算器４４に送られる。

一方、上記の補間フィルタの出力ｒＩ　ｒ　ｒＺ＋ｒ、
、と同期してセレクタ５１はシフトレジスタ５０が格納
しているデータｄ　、、　ｄ　、、　−−−−−−−ｄ
、ｌを順次続出し、このデータを上記乗算器４４の他方
の入力端子に供給して上記補間フィルタ４３からのデー
タと乗算することによって、 （Ｗ（ｔ−Δｔ）・ＩＲ（Δ１）） を順次算出し、これを累算器４７によって１つのインパ
ルス応答期間のｎサンプルについて累算することによっ
て畳み込み演算を終了する。

この累算結果はインパルス応答の終了時であるＥＮＤＴ
にこの累算器４７からＤ／Ａ変換器５２に送られてアナ
ログ信号に変換され、サウンドシステム５３から楽音と
して出力される。

したがって、このような構成の実施例によれば、演奏者
が鍵盤演奏しながら口腔や舌の形を変えることによりス
ペクトルすなわち音色が複雑に変化する楽音が発生され
るばかりでなく、特にこの実施例ではインパルス応答デ
ータの補間処理を行っているので、口や舌の急激な動き
に対しても音色が滑らかに変化する自然な楽音が得られ
る。

第６図はプロセッサを用いて処理を行うようにした本発
明の第３実施例を示すブロック図であって、その動作例
を示す第７図（ａｌのフローチャートを参照しながら説
明する。

ステップ［１］ではタイマの割込みによって試験信号発
生器６１は試験信号を発生し、増幅器６２によって増幅
されてスピーカ６３から試験音として口内に送り込まれ
るが、この試験音としては白色ノイズ、ピンクノイズあ
るいはインパルス音のいずれを用いてもよい。

ステップ［２］で、マイクロホン６４からのこの試験音
に対する応答信号は、増幅器６５で増幅された後、ＡＤ
変換器６６でディジタル化されて応答波形データとなり
、マイクロプロセッサ６８を経て、直ちに波形メモリ７
２に転送・格納される。

次のステップ［３］でマイクロプロセッサ６８はこの波
形メモリ７２から応答波形データを続出して高速フーリ
エ変換（以下、ＦＦＴ、という）を行うことによって応
答波形を第８図に示すような応答波形の周波数特性に変
換し、ステップ［４］ではこの周波数特性のパターンを
分析するが、その詳細は第７図（ｂｌによって後に説明
する。

ステップ［５］では上記の分析によって得られた周波数
特性のパターンに応じた楽音パラメータを楽音パラメー
タメモリ７１から読出し、鍵盤６７の鍵操作に対応した
キーデータと上記パラメータメモリ７１からの楽音パラ
メータを音源６９に送出する。音源６９は、供給される
キーデータに基づき押圧された鍵に対応する音高を有し
、かつ供給される楽音パラメータに対応する音色を有す
る楽音信号を形成し、サウンドシステム７ｏに送出して
楽音として発音させる。

第７図（ｂ）は上述のステップ［４コにおける周波数特
性のパターン分析の例を示すフローチャートであって、
第８図に示した周波数特性を例にとって説明する。

ステップ［４−１］では初期値として“１”をセットし
てからステップ［４−２］で周波数特性の最大のピーク
Ｐ１を検出してその位置ｆｌとレベル１．をメモリに格
納し、次のステップ［４３］ではこのピークＰ、の幅、
レベルが例えば３ｄｂ低下したときの幅ｗ１を同様に求
めてメモリに格納し、これによってピークＰ１について
の位ｉｆ、　、レベル１２、幅ｗ１からなるベクトルが
得られる。

次のステップ［４−４］では上記のようにして既にベク
トルが得られたピークＰ、を除く処理を行い、次に大き
いピークを検索すると第８図ではピークＰ２が見出され
る。

ステップ［４−５］ではこのピークＰ２のレベルを第８
図の例では１０ｄｂとしたスレッシュホールドレベルＴ
Ｈと比較し、ピークＰ２のレベルがこのスレッシュホー
ルドレベルより高いので次のステップ［４−６］に移っ
てこのピークＰ２が何番目のピークであるかを調べる。

ここで周波数特性のパターンを表すためのピークの数Ｎ
が３に設定されているとすると、このピークＰ２は２番
目のピークでｉ＝２であって２≧３ではないためステッ
プ［４−８］でｉをｉ＋１−２としてから上記ステップ
［４−２］、［４−３１でこのピークＰ２の位置ｆ２、
レベル１□および幅ｗ２からなるベクトルを得てメモリ
に格納する。

次のステップ［４−５］で上記のようにピークを捜して
もスレッシュホールドレベルを超える高さのピークがな
いため、こんどはステップ［４−７］に移り、残りのピ
ークすなわち周波数特性のパターンを表すためのピーク
の数として設定されているＮ＝３までのピーク、この例
ではｉ＝３のピークについての位置ｆ３、レベル１３お
よび幅Ｗ３のデータについてすべて“０”をセットして
終了する。

第９図は、インパルス応答の畳み込みを有限インパルス
レスポンスフィルタ（以下、ＦＩＲフィルタ、という）
により行うようにした本発明の第４実施例である楽音発
生装置の構成を示すブロック図であるが、マイクロプロ
セッサ８０への入力側の構成要素６１〜６７および楽音
パラメータメモリ７エと波形メモリ７２は第６図図示の
実施例におけると同一であるので、第６図と同一の符号
を付してその動作の説明は省略する。

この実施例では第６図図示の実施例が音源を直接制御し
ているのに対し、音源８１から出力された楽音信号を上
記マイクロプロセッサ８ｏがらのフィルタ係数制御デー
タｋ　、　、　ｋ　２＋　−−−−−−ｋ、にょってフ
ィルタ特性が制御される上記ＦＩＲフィルタ８２により
フィルタリングすることによって、試験音に対する応答
によって制御された楽音信号をサウンドシステム８３か
ら出力させる。

なお、デジタル音源には上記のようなＦＩＲフィルタを
内蔵しているものが多いので、この内蔵フィルタのフィ
ルタ係数を上記同様にマイクロプロセッサ８０から制御
することによって別個のＦＩＲフィルタを設ける必要が
ないことは明らかであろう。

この第９図にはさらに周波数特性制御手段としてグラフ
ィックイコライザと同様な構成を有する周波数特性制御
カーブ設定装置８４を設ける変形が示されており、この
設定値？＆８４を用いた動作例を第１０図のフローチャ
ートに示す。

ステップ［１１］ないし［１３コは第７図（ａｌのステ
ップ［１］ないし［３］と同一の処理ステップであって
、試験音発生、応答波形の格納およびこの応答波形の周
波数特性への変換を行う。

次のステップ［１４コでは上記ステップ［１３］で得ら
れた応答波形の周波数特性に前記周波数特性制御カーブ
設定装置８４で設定された周波数パターンを乗算し、得
られた結果をステップ［１５］で逆フーリエ変換して新
しいインパルスレスポンスを求め、続くステップ［１６
］でこのレスポンスによってＦＩＲフィルタの係数を算
出してフィルタ係数制御データｋ　、、　ｋ　、、−−
−−−−−ｋ　、、として上記ＦＩＲフィルタ８２に供
給する。

第１１図はインパルスレスポンスを上記したＦＩＲフィ
ルタの係数に利用する実施例の原理を概念的に示したも
ので、同図（ａ）に示すインパルス試験音Ｐｓに対して
同図（ｂ）のようにインパルスｐ＋。

１）　２＋　’−−−−−−−の応答があった場合、そ
のレベルが対応ｔ　ル順番について定めたスレッシュホ
ールドレベルＴ　Ｈ、、Ｔ　Ｈ２，−−−−−を超える
インパルスのレベルをＦＩＲフィルタの係数として使用
する。

この（′ｂ）図の例では、応答インパルスＩ）＋　は第
１番目のインパルスに対するスレッシュホールドレベル
ＴＨ，を超えているのでその値はＦＩＲフィルタの第１
番目の係数に、として用いられ、続く応答インパルスｐ
２は第２番目の応答インパルスに対するスレッシュホー
ルドレベルＴ　Ｈｔを超えていないので、この応答イン
パルスＰ２は使用されず、スレッシュホールドレベルＴ
　Ｈｚを超えている次の応答インパルスｐ３の値がＦＩ
Ｒフィルタの第２番目の係数に２として用いられる。

次の応答インパルスｐ４のレベルは前記第２番目の応答
インパルスｐ２と同一の値として示されているが、第３
番目の応答インパルスに対するスレッシュホールドレベ
ルＴＨ，が第２番目の応答インパルスに対するスレッシ
ュホールドレベルＴＨ２を超える値なので、この値はＦ
ＩＲフィルタの第３番目の係数に３として用いられ、こ
のようにして得られたＦＩＲフィルタの係数を同図（Ｃ
）に示しである。

第１２図は本発明による試験音に対する応答音を受音す
るに好適なマイクロホン装置の例を示すもので、２個の
マイクロホンＭ　ｒ　、　Ｍ　ｚが対向して支持部Ｓに
配置されており、外部からの振動などによってこの２つ
のマイクロホンの振動板が同方向に移動した場合には同
相の電圧が加算増幅器Ａに供給されるので出力を生ぜず
、口腔からの応答音はこの２つのマイクロホンの振動板
を互いに逆方向に移動させるので応答音に対しては両マ
イクロホンからの出力が加算されて大きい出力が得られ
る。

なお、上記実施例では、応答音に基づき楽音の音色を制
御するようにしたが、これに限らず、楽音のピッチ、音
量あるいは楽音に付与する各種効果の状態、例えばビブ
ラートのスピードや深さ、などを制御するようにしても
よい。

また、上記実施例では、試験音を人の口内に送り込むよ
うにしたが、これに代えて、人が形状を変えることがで
きる例えばたて笛のような管などに試験音を送り込むと
ともに、その応答音を検出して楽音を制御することもで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の電子楽器の楽音制御装置
は、ノイズあるいはインパルスなどの試験音を演奏者の
口内に送り込み、その応答音に対応して楽音を制御する
ようにしたため、演奏者は発声することなく、口腔や舌
の形を変化させて応答音を調節するだけで、音質を悪化
させずに楽音を制御できるという格別の効果が達成され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す図、 第２図は本発明の第１実施例の構成を示すブロック図、 第３図は本発明の第２実施例の構成を示すブロック図、 第４図は畳み込み演算処理の説明図、 第５図は補間フィルタの例を示すブロック図、第６図は
本発明の第３実施例の構成を示すブロック図、 第７図は動作例を示すフローチャート、第８図は応答波
形を変換した応答の周波数特性を示す図、 第９図は本発明の第４実施例の構成を示すブロック図、 第１０図は動作例のフローチャート、 第１１図はインパルスレスポンスをＦＩＲフィルタの係
数に利用する実施例の原理を概念的に説明する図、 第１２図は本発明による応答音を受音するに好適なマイ
クロホン装置の例を示す図である。 特許出願人　　　ヤマハ株式会社 イ）へ″ルス１ス本０ンスをＦＩＲの係数に利用する例
第 図 マイクロ本シの例 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 口内に試験音を送り込む試験音発生手段と、この試験音
   の口内からの応答音を受信する受信手段と、 この受信手段が受信した信号に基づき楽音発生手段にお
   いて発生される楽音信号を制御する楽音制御手段とを具
   備することを特徴とする電子楽器の楽音制御装置。