JPH05232965A

JPH05232965A - 楽音合成装置

Info

Publication number: JPH05232965A
Application number: JP4034685A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nakanishi; 雅浩中西; Daisuke Mori; 大輔森; Katsuhiko Hayashi; 克彦林; Takahiro Sugaya; 隆宏菅谷; Atsuko Tanaka; 温子田中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1993-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】アコースティック楽器の物理構造を電子回路
で近似する楽音合成装置において、バイオリン等の持続
系の楽器音も合成できるようにする。【構成】入力データ発生部１１０が弦を弓でこすった
時の弓の速さ等に対応した入力データを第１のフィルタ
部１２０に入力し、弦に対応した遅延部１４０，１５０
内のそれぞれの遅延器が、弦の振動に対応する帰還デー
タを第１のフィルタ部１２０に帰還入力し、さらにフィ
ルタ部１２０が入力データと帰還データと第１のパラメ
ータ発生部１３０が発生するパラメータに基づき、第１
の駆動データを算出する。さらに、残差データ加算部１
９０が第１の駆動データと予め記憶された残差データと
を加算し、加算結果を第２の駆動データとして弦に対応
した遅延部１４０に入力する。この動作を繰り返し実行
することにより、弓と弦との干渉動作が実現できバイオ
リンの音が合成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アコースティック楽器
の物理構造をディジタル電子回路で近似した楽音合成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディジタル技術の進歩により、電
子ピアノやシンセサイザのようなディジタル電子回路を
応用した楽音合成装置が数多く開発されている。その中
において、アコースティック楽器の物理構造を解析し、
これをディジタル電子回路に置き換えて実現した楽音合
成装置が提案されている（文献：「Extensions of theK
arplus-Strong Plucked-String Algorithm」、著者：Da
vid A.Jaffe and Julius O.Smith、出展：Computer Mus
ic Journal,vol7.2 Summer 1983）。

【０００３】以下、図面を参照しながら、上述したよう
な楽音合成装置について説明する。図５６は従来の楽音
合成装置を示すブロック図である。図５６において、５
６１０は入力されたデータをアドレス発生部５６１５が
指示する時間だけ遅延させる遅延器、５６１１は駆動部
５６２０から入力された駆動データとローパスフィルタ
５６１４から入力された帰還データＩfとの加算を行う
加算器、５６１２はアドレス発生部５６１５が指示する
アドレスから記憶されたデータを読み出しオールパスフ
ィルタ５６１３に入力した後に、アドレスに加算器５６
１１の出力を書き込むメモリ、５６１３はアドレス発生
部５６１５が指示するフィルタ係数ｆａに従い、入力さ
れたデータに位相遅延を施すオールパスフィルタ、５６
１４はオールパスフィルタ５６１３から入力されたデー
タの高域成分を遮断するローパスフィルタ、５６１５は
（表１）に示すテーブルを有し、鍵盤等の入力装置から
入力された発音開始データＫＯＮと音程を指示するデー
タＮＯＴＥに基づきメモリ５６１２のアドレスとオール
パスフィルタ５６１３のフィルタ係数ｆａを発生するア
ドレス発生部、５６２０は駆動データを発生する駆動部
である。なお、駆動部５６２０はメモリ読み出しにより
駆動データを発生するものとする。また、遅延器５６１
０と加算器５６１１とローパスフィルタ５６１４とから
構成されるループ状の回路をまとめて遅延部５６３０と
する。

【０００４】

【表１】

【０００５】なお、（表１）において、データＦＱＤは
サンプリング周波数をｆｓとした場合、ｆｓを所望の周
波数ｆで除算したもの、データＤはＦＱＤの整数部分に
対応するデータ、データＰはＦＱＤの小数部分に対応す
るデータ、ｆａは（数１）の関係式で与えられるフィル
タ係数である。（数１）で算出されたフィルタ係数ｆａ
をオールパスフィルタ５６１３に入力することによりオ
ールパスフィルタは近似的にＰ*Ｔ（Ｔは１サンプリン
グ時間とする）の遅延時間をもつ遅延器として動作す
る。遅延器５６１０において、メモリ５６１２とオール
パスフィルタ５６１３の接続順序を替えてもさしつかえ
ない。

【０００６】

【数１】

【０００７】図５７はアドレス発生部５６１５の内部構
成を示す回路図である。図５７において、５７１１は
（表１）に示すテーブルを持ち、データＤをカウンタ５
７１２に入力し、フィルタ係数ｆａをオールパスフィル
タ５６１３に入力するテーブル部、５７１２はカウンタ
５７１４のカウントデータとテーブル部５７１１から読
み出されたデータＤとの比較を行う比較器、５７１３は
発音開始フラグＳＴＦまたは比較器５７１２の比較一致
フラグによりカウンタ５７１４をリセットするＯＲゲー
ト、５７１４は値「０」〜「Ｄ−１」の間を繰り返しカ
ウントするカウンタ、５７１５は発音開始データＫＯＮ
の立ち上がりを検出し、パルス（発音開始フラグＳＴ
Ｆ）を発生するワンショット回路である。なお、テーブ
ル部５７１１はメモリと読み出し回路で簡単に構成でき
るので中身の説明は省略する。また、カウンタ５７１４
がカウントするデータはメモリ５６１２のアドレスを繰
り返し指示するものである。従って、メモリ５６１２は
リングメモリとして動作する。

【０００８】図５８はオールパスフィルタ５６１３の内
部構成を示す回路図である。図５８において、５８１１
はメモリ５６１２から読み出されたデータと乗算器５８
１５の出力との加算を行う加算器、５８１２は加算器５
８１１の出力を１サンプリング時間Ｔだけ遅延させる遅
延器、５８１３は遅延器５８１２から入力されたデータ
と乗算器５８１４の出力との加算を行う加算器、５８１
４はメモリ５６１２から読み出されたデータとアドレス
発生部から入力されたフィルタ係数ｆａとの乗算を行う
乗算器、５８１５は加算器５８１３の出力にアドレス発
生部５６１５から入力されたフィルタ係数ｆａの反転値
−ｆａを乗算する乗算器である。

【０００９】以上のように構成された従来の楽音合成装
置の動作について説明する。まず、鍵盤等の入力装置か
ら発音開始データＫＯＮと音程を指示するデータＮＯＴ
Ｅがアドレス発生部５６１５に入力される。アドレス発
生部５６１５において、テーブル部５７１１は（表１）
に従い周波数データＦＱＤの整数部分であるデータＤを
比較器５７１２に入力するとともにオールパスフィルタ
５６１３のフィルタ係数ｆａを読み出す。また、発音開
始データＫＯＮの立ち上がりをワンショット回路５７１
５で検出し、発音開始フラグＳＴＦ（パルス）を発生す
る。発音開始フラグＳＴＦはＯＲゲート５７１３を介し
カウンタ５７１４のリセット入力端子に入力され、カウ
ンタ５７１４はカウントデータを値「０」にリセットす
る。その後、カウンタ５７１４は１サンプリング時間Ｔ
の時間間隔でインクリメント動作を開始し、カウント値
がデータＤになるまで、すなわち、比較器５７１２にお
いてカウントデータとデータＤが等しくなり、比較一致
フラグがＯＲゲート５７１３を介しカウンタ５７１４を
リセットするで、インクリメント動作を続行する。カウ
ントデータがデータＤに等しくなった瞬間、カウンタ５
７１４はリセットされるので、カウンタ５７１４は値
「０」〜「Ｄ−１」の間をサイクリックにカウント動作
することになる。この動作によりメモリ５６１２はリン
グメモリとして動作する。またテーブル部５７１１から
読み出されたフィルタ係数ｆａはオールパスフィルタ５
６１３の乗算器５８１４に、フィルタ係数ｆａの反転値
−ｆａは乗算器５８１５に入力される。オールパスフィ
ルタ５６１３は（表１）に記載したデータＰに対応した
位相遅延を示す。ここで、図５８に示すような構成のオ
ールパスフィルタの位相遅延は一般に周波数の関数とな
るが、（数１）を用いて近似的に表わすことができる。
以上のアドレス発生部５６１５の動作から、遅延器５６
１０は遅延時間がＦＱＤ＊Ｔ（Ｔ：１サンプリング時
間）の遅延器として作用する。さて、駆動データは加算
器５６１１を介して遅延器５６１０に入力される。入力
されたデータはＦＱＤ＊Ｔ時間遅延された後にローパス
フィルタ５６１４に入力され、高域が遮断された後に帰
還データＩfとして再び加算器５６１１に入力される。
以上の動作を繰り返すことにより、所望の出力データが
得られる。なお、図５６に示した従来の楽音合成装置
はギターのような楽器の発音構造をシミュレートしたも
のである。ギターの弦に対応する回路が遅延部５６３０
であり、弦をはじく時に弦に与えられる初期駆動波形が
駆動データに対応する。実際のギターにおいて、初期駆
動波形は弦に入力された後、弦中を伝搬し弦を支持した
ブリッジやナット等で反射することにより、弦中をエン
ドレスに往復することになる。この往復動作中、弦の支
持点においてはおもに低域成分が反射する。これをロー
パスフィルタ５６１４で実現している。実際、ギターの
音は、弦中を伝搬する振動が弦を支持したブリッジとよ
ばれる部分から共鳴器（胴）を伝わり、空気中へ放射さ
れることから発生するが、図５６に示す従来の楽音合成
装置においては、共鳴器（胴）は無視してシミュレート
している。以上の動作により、実際のギターによく似た
合成音を得ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、駆動部がメモリに記憶した駆動データを
一方的に遅延部に与える構成のため、例えばバイオリン
のように弓と弦との摩擦動作といった駆動部と遅延部の
相互干渉動作、言い替えれば遅延部から帰還されたデー
タに基づき駆動部が次の駆動データを決定するといった
動作が実現できない。従って、弓（駆動部）と弦（遅延
部）が摩擦動作（干渉動作）するバイオリン等の持続系
の楽器音が合成できないという問題点を有していた。

【００１１】本発明は上記問題点に鑑み、バイオリン等
の持続系の楽器音も合成することのできる楽音合成装置
を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の楽音合成装置は、入力されたデータを発生
する入力データ発生手段と、入力データを所定時間遅延
させる遅延器と加算器の対応する入出力端子をループ状
に接続した遅延手段と、前記入力データ発生手段から入
力された入力データとパラメータ発生手段から入力され
たパラメータと前記遅延手段内の加算器におけるループ
状に接続された方の入力端子上のデータとに基づき第１
の駆動データを算出するフィルタ手段と、前記フィルタ
手段から入力された第１の駆動データと予め記憶された
残差データとの加算を行い、加算結果を第２の駆動デー
タとして前記遅延手段内の加算器におけるループ状に接
続されていない方の入力端子に前記第２の駆動データを
入力する残差データ加算手段と、前記フィルタ手段のフ
ィルタ特性を時間的に変化させるパラメータを発生する
パラメータ発生手段とを備えたものである。

【００１３】

【作用】上記した構成により、入力データ発生手段が弦
を弓でこすった時の弓の速さ等に対応した入力データを
フィルタ手段（駆動部）に入力し、弦に対応した遅延手
段内の遅延器が、弦の振動に対応する帰還データをフィ
ルタ手段に帰還入力し、さらにフィルタ手段が入力デー
タと帰還データとパラメータ発生手段が発生するパラメ
ータに基づき、第１の駆動データを算出する。さらに、
残差データ加算手段が前記第１の駆動データと予め記憶
された残差データとを加算し、加算結果を第２の駆動デ
ータとして弦に対応した遅延手段に入力する。この動作
を繰り返し実行することにより、弓と弦との干渉動作が
実現できバイオリンの音が合成できる。なお、トランペ
ットにような管楽器においても、管を遅延手段、演奏者
の唇をフィルタ手段とみなし、同様の動作で管楽器音が
合成できる。

【００１４】

【実施例】本発明の楽音合成装置を説明するまえに、発
明の要点である残差データについて概要説明する。残差
データとは、後述するように合成音波形が自然楽器音波
形に最も近くなるように解析的に求められるものであ
り、求められた残差データをメモリに記憶し、合成時に
おいて第１の駆動データに加算することにより合成音を
自然楽器音に近づけることができる。

【００１５】以下、本発明の第１の実施例について、図
面を参照しながら説明する。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、１１０は弦を弓でこすった時の弓の
速さあるいは管楽器に息を吹き込んだ時の息の速さ等に
対応したデータ（以下、入力データＩinとする）を発生
する入力データ発生部、１２０は第１のフィルタ部、１
２１は第１のパラメータ発生部１３０が入力した第１の
パラメータの中のフィルタ係数a,b,-c,-d,-eによりその
フィルタ特性を決定し、入力データ発生部１１０から入
力された入力データＩinと加算器１２４から入力された
帰還データＥfとに基づき第１の駆動データＩ₀を算出す
るフィルタ、１２２は第１の遅延部１４０から入力され
た帰還データＩf_Rとパラメータ発生部１３０が入力し
た第１のパラメータの中の第１の乗算パラメータ（以
下、フィードバックゲインFG_Rとする）との乗算を行う
乗算器、１２３は第２の遅延部１５０から入力された帰
還データＩf_Lとパラメータ発生部１３０が入力した第
１のパラメータの中の第２の乗算パラメータ（以下、フ
ィードバックゲインFG_Lとする）との乗算を行う乗算
器、１２４は乗算器１２２の出力Ｅf_Rと乗算器１２３
の出力Ｅf_Lとの加算を行う加算器である。

【００１６】１３０は第１のフィルタ手段１２０の中の
フィルタ１２１のフィルタ係数とフィードバックゲイン
FG_R,FG_Lを発生する第１のパラメータ発生手段、１４
０は加算器１４１と遅延器１４２と加算器１４３とから
ループ状に構成される第１の遅延部、１４１は加算器１
９１から入力された第２の駆動データＩ₀'と加算器１４
３から入力された帰還データＩf_Rとの加算を行う加算
器、１４２は加算器１４１の加算結果をシステム制御部
１８０が指示する時間τRだけ遅延させる遅延器、１４
３は遅延器１４２から入力されたデータと乗算器１６７
から入力されたデータとの加算を行う加算器、１５０は
加算器１５１と遅延器１５２と加算器１５３とからルー
プ状に構成される第２の遅延部、１５１は加算器１９１
から入力された第２の駆動データＩ₀'と加算器１５３か
ら入力された帰還データＩf_Lとの加算を行う加算器、
１５２は加算器１５１の加算結果をシステム制御部１８
０が指示する時間τLだけ遅延させる遅延器、１５３は
遅延器１５２から入力されたデータと乗算器１６８から
入力されたデータとの加算を行う加算器である。

【００１７】１６０は乗算器１６１，１６２，１６７，
１６８と加算器１６３，１６６とフィルタ１６４，１６
５とから構成される第２のフィルタ部、１６１は遅延器
１４２から入力されたデータと第２のパラメータ発生部
１７０が入力した第２のパラメータの中の第３の乗算パ
ラメータ（以下、レゾネータゲインRG_R1とする）との
乗算を行う乗算器、１６２は遅延器１５２から入力され
たデータと第２のパラメータ発生部１７０が入力した第
２のパラメータの中の第４の乗算パラメータ（以下、レ
ゾネータゲインRG_L1とする）との乗算を行う乗算器、
１６３は乗算器１６１の出力と乗算器１６２の出力との
加算を行う加算器、１６４は加算器１６３の出力の特定
の周波数成分を増幅させるフィルタ、１６５は加算器１
６３の出力の特定の周波数成分を増幅させるフィルタ、
１６６はフィルタ１６４から入力されたデータとフィル
タ１６５から入力されたデータとの加算を行う加算器、
１６７は加算器１６６の出力と第２のパラメータ発生部
１７０が入力した第２のパラメータの中の第５の乗算パ
ラメータ（以下、レゾネータゲインRG_R2とする）との
乗算を行う乗算器、１６８は加算器１６６の出力と第２
のパラメータ発生部１７０が入力した第２のパラメータ
の中の第６の乗算パラメータ（以下、レゾネータゲイン
RG_L2とする）との乗算を行う乗算器である。

【００１８】１７０は鍵盤等の入力装置のパネル操作等
により入力された第２のフィルタ部の特性を決定するデ
ータＬ1,Ｒ1,Ｃ1,Ｌ2,Ｒ2,Ｃ2に基づきフィルタ１６４
とフィルタ１６５のフィルタ係数とレゾネータゲインRG
_R1,RG_L1,RG_R2,RG_L2を発生する第２のパラメータ発
生手段、１８０は鍵盤等の入力装置から入力された発音
開始データＫＯＮと音程を指示するデータＮＯＴＥと例
えばバイオリンの音を合成する場合こすった弦の位置を
表わす駆動位置データＰＯＩＮＴに基づき、入力データ
発生部１１０に発音開始フラグＳＴＦと発音終了フラグ
ＥＮＦとを入力し、第１のパラメータ発生部１３０に発
音開始フラグＳＴＦと周波数データＦＱＤとを入力し、
遅延器１４２，１５２を構成するメモリとオールパスフ
ィルタそれぞれにアドレスとフィルタ係数を入力するこ
とにより遅延器１４２，１５２の遅延時間τR，τLを指
示し、さらに加算器やカウンタ等の各ブロックを構成す
る回路素子の動作を制御する制御信号を発生するシステ
ム制御部、１９０は残差データ加算部、１９１はフィル
タ１２１から入力された第１の駆動データＩ₀と残差デ
ータ発生部１９２から入力された残差データ△Ｉとの加
算を行う加算器、１９２は予め記憶された残差データ△
Ｉを読み出す残差データ発生部である。なお、遅延器１
４２，１５２は従来例に示す楽音合成装置のようにメモ
リとオールパスフィルタとを直列に接続した回路で構成
できる。また、メモリの代わりにシフトレジスタを用い
てもよい。

【００１９】図２は入力データ発生部１１０の内部構成
を示す回路図である。図２において、２１１は入力デー
タＩinを記憶したメモリ、２１２はシステム制御部１８
０から入力された発音開始フラグＳＴＦによりリセット
され、その後１サンプリング時間Ｔの時間間隔でメモリ
２１１のアドレスを１ずつインクリメントするカウン
タ、２１３はメモリ２１１のアドレスが予め設定された
ループエンドデータＬＰＥＤに等しくなった時に比較一
致フラグをカウンタ２１２のプリセット入力端子ＰＲに
入力し、予め設定されたループスタートデータＬＰＳＤ
をカウンタ２１２にプリセットする比較器である。な
お、残差データ発生部１９２も図２に示すような簡単な
回路で構成できるので、ここでは残差データ発生部１９
２の回路構成についてはあらためて記載しない。

【００２０】図３は入力データ発生部１１０の内部構成
を示すを示す回路図である。図３において、３１１はシ
ステム制御部１８０から入力された発音開始フラグＳＴ
Ｆで出力端子Ｑを値「１」にセットし、発音終了フラグ
ＥＮＦで出力端子Ｑを値「０」にリセットするＲＳフリ
ップフロップである。

【００２１】図４はフィルタ１２１の内部構成を示す回
路図である。図４において、４１１は入力データ発生部
１１０が入力した入力データＩinを１サンプリング時間
Ｔだけ遅延させる遅延器、４１２は遅延器４１１から入
力されたデータと第１のパラメータ発生部１３０が入力
した第１のパラメータの中のフィルタ係数ａとの乗算を
行う乗算器、４１３は加算器１２４から入力された帰還
データＥfと第１のパラメータ発生部１３０が入力した
第１のパラメータの中のフィルタ係数−ｅとの乗算を行
う乗算器、４１４は乗算器４１３の出力を１サンプリン
グ時間Ｔだけ遅延させる遅延器、４１５は遅延器４１４
から入力されたデータと第１のパラメータ発生部１３０
が入力した第１のパラメータの中のフィルタ係数−ｄと
の乗算を行う乗算器、４１６は乗算器４１５の出力と乗
算器４１３の出力との加算を行う加算器、４１７は乗算
器４１２の出力と乗算器４１８の出力と加算器４１６の
出力との加算を行う加算器、４１８は遅延器４２２から
入力されたデータと第１のパラメータ発生部１３０が入
力した第１のパラメータの中のフィルタ係数−ｃとの乗
算を行う乗算器、４１９は加算器４１７の出力と乗算器
４２１の出力との加算を行う加算器、４２０は加算器４
１９の出力を１サンプリング時間Ｔだけ遅延させる遅延
器、４２１は遅延器４２０から入力されたデータと第１
のパラメータ発生部１３０が入力した第１のパラメータ
の中のフィルタ係数ｂとの乗算を行う乗算器、４２２は
遅延器４２０から入力されたデータを１サンプリング時
間Ｔだけ遅延させる遅延器、４２３は乗算器４１３から
入力されたデータと値「-1/2」との乗算を行う乗算器、
４２４は乗算器４２３の出力と加算器４１９の出力との
加算を行い、加算結果を駆動データＩ₀として遅延部１
４０，１５０に送出する加算器である。

【００２２】図５は第１のパラメータ発生部１３０の内
部構成を示す回路図である。図５において、５１１は５
種類のフィルタ係数列a[n],b[n],-c[n],-d[n],-e[n]を
記憶したメモリ、５２１は同じく５種類のフィルタ係数
列a'[n],b'[n],-c'[n],-d'[n],-e'[n]を記憶したメモ
リ、５３１はシステム制御部１８０から入力された周波
数データＦＱＤの整数部分であるint(FQD)とメモリ５１
１，５１２のアドレスとの加算を行う加算器、５３２は
加算器５３１の出力と値「１」または「０」との加算を
行う加算器、５３３はシステム制御部１８０から入力さ
れた発音開始フラグＳＴＦによりリセットされその後加
算器５３２の加算結果をメモリ５１１，５２１のアドレ
スとして送出するゲート、５４０は第１の補間演算部、
５４１はメモリ５１１から読み出されたフィルタ係数a
[n]，a[n+1]とメモリ５２１から読み出されたフィルタ
係数a'[n]，a'[n+1]のどちらかを選択するセレクタ、５
４２はフィルタ係数a[n]あるいはa'[n]をラッチするラ
ッチ、５４３はフィルタ係数a[n+1]あるいはa'[n+1]を
ラッチするラッチ、５４４はフィルタ係数a[n]あるいは
a'[n]と減算器５８１における減算結果1-frac(FQD)との
乗算を行う乗算器、５４５はフィルタ係数a[n+1]あるい
はa'[n+1]とシステム制御部１８０から入力された周波
数データの小数部分であるfrac(FQD)との乗算を行う乗
算器、５４６は乗算器５４４の出力と乗算器５４５の出
力との加算を行う加算器、５５０は第２の補間演算部、
５５１はメモリ５１１から読み出されたフィルタ係数a
[n]，a[n+1]とメモリ５２１から読み出されたフィルタ
係数a'[n]，a'[n+1]のどちらかを選択するセレクタ、５
５２はフィルタ係数a'[n]あるいはa[n]をラッチするラ
ッチ、５５３はフィルタ係数a'[n+1]あるいはa[n+1]を
ラッチするラッチ、５５４はフィルタ係数a'[n]あるい
はa[n]と減算器５８１における減算結果1-frac(FQD)と
の乗算を行う乗算器、５５５はフィルタ係数a'[n+1]あ
るいはa[n+1]とシステム制御部１８０から入力された周
波数データの小数部分であるfrac(FQD)との乗算を行う
乗算器、５５６は乗算器５５４の出力と乗算器５５５の
出力との加算を行う加算器、５６０は第３の補間演算
部、５６１は加算器５４６の出力と減算器５７２から入
力されるデータ1-tとの乗算を行う乗算器、５６２は加
算器５５６の出力とカウンタ５７１から入力されるデー
タtとの乗算を行う乗算器、５６３は乗算器５６１の出
力と乗算器５６２の出力との加算を行う加算器、５７１
はシステム制御部１８０から入力される発音開始フラグ
ＳＴＦによりリセットされその後１サンプリング時間Ｔ
の時間間隔でインクリメントを行うカウンタ、５７２は
値「１」からカウンタ５７１がカウントするデータtと
の減算を行う減算器、５７３は減算器５７２における減
算結果1-tと値「０」との比較を行い、比較一致した時
に比較一致フラグを出力する比較器、５７４はシステム
制御部１８０から入力された発音開始フラグＳＴＦによ
りリセットされ、その後比較器５７３から比較一致フラ
グが入力される毎に出力信号であるセレクトフラグを値
「１」もしくは「０」に切り替えるＴフリップフロッ
プ、５８１はシステム制御部１８０から入力された周波
数データFQDの小数部分であるfrac(FQD)を値「１」から
減算する減算器である。図６はフィルタ１６４，１６
５の内部構成を示す回路図である。図６に示すフィルタ
１６４，１６５の回路構成は、図４に示すフィルタ１２
１の回路構成に対して遅延器４１１と乗算器４１２を除
いたものであり、その他の回路は図４と同じ接続関係で
構成されている。また、乗算器６１３，６１５，６１
８，６２１に供給されるフィルタ係数e1,-d1,-c1，b1ま
たはフィルタ係数e2,-d2,-c2，b2は第２のパラメータ発
生部１７０により入力されるものである。フィルタ１６
４にはフィルタ係数e1,-d1,-c1，b1が、フィルタ１６５
にはフィルタ係数e2,-d2,-c2，b2が入力される。

【００２３】図７はシステム制御部１８０の内部構成を
示す回路図である。図７において、７１１は（表２）に
示すテーブルをもち、第１のパラメータ発生部に周波数
データＦＱＤを入力するテーブル部である。

【００２４】

【表２】

【００２５】７１２はテーブル部７１１から読み出され
た周波数データのＦＱＤと駆動位置データＰＯＩＮＴと
の乗算を行う乗算器，７１３はテーブル部７１１から読
み出された周波数データＦＱＤと減算器における減算結
果１−ＰＯＩＮＴとの乗算を行う乗算器、７１４は値
「１」から駆動位置データＰＯＩＮＴを減算する減算
器、７１５はカウンタ７１９のカウントデータと乗算器
７１２の出力の整数部分のデータＤRとの比較を行う比
較器、７１６はカウンタ７２０のカウントデータと乗算
器７１３の出力の整数部分のデータＤLとの比較を行う
比較器、７１７は発音開始フラグＳＴＦまたは比較器７
１５の比較一致フラグによりカウンタ７１９をリセット
するＯＲゲート、７１８は発音開始フラグＳＴＦまたは
比較器７１６の比較一致フラグによりカウンタ７２０を
リセットするＯＲゲート、７１９は値「０」〜「ＤR−
１」の間を繰り返しカウントするカウンタ、７２０は値
「０」〜「ＤL−１」の間を繰り返しカウントするカウ
ンタ、７２１は発音開始データＫＯＮの立ち上がりを検
出しパルス（発音開始フラグＳＴＦ）を発生するととも
に発音開始データＫＯＮの立ち下がりを検出しパルス
（発音終了フラグＥＮＦ）を発生するワンショット回
路、７２２は乗算器７１２，７１３の出力の小数部分の
データＰR，ＰLをそれぞれ遅延器１４２，１５２のオー
ルパスフィルタのフィルタ係数faR，faLに変換する変換
器である。なお、駆動位置データＰＯＩＮＴは０≦ＰＯ
ＩＮＴ＜１を満足するデータであるとする。また、テー
ブル部７１１はメモリと読み出し回路で簡単に構成でき
るので中身の説明は省略する。カウンタ７１９，７２０
がカウントするデータはそれぞれ遅延器１４２，１５２
のメモリのアドレスを指示するものである。また、ＰR
とfaRの関係やＰLとfaLの関係は数１８で示したＰとfa
の関係と同じである。また、フィードバックゲインFG_
R，FG_Lはテーブル部７１１に記憶されたものを読み出
すことによって発生してもよいし、直接鍵盤等の入力装
置等から設定するようにしてもよい。

【００２６】第２のパラメータ発生部１７０は、後で説
明する（数１０）の中のb,c,d,eを算出する機能を有す
る。b,c,d,eの算出にはさほどリアルタイム性は要求さ
れないので、マイクロコンピュータで実施した。レゾネ
ータゲインRG_R1,RG_L1,RG_R2,RG_L2はマイクロコンピ
ュータ中のメモリに記憶させこれを読み出すことにより
発生させてもよいし、鍵盤等の入力装置から直接入力し
てもよい。

【００２７】図８〜図３８はアコースティック楽器の物
理構造やそのアナログ等価回路を示した図である。図８
〜図３８を用いた説明を行うまえに、今後の説明に用い
る物理量について述べる。

【００２８】一般的に、音響工学において楽器やスピー
カ等の物理構造や物理的な振舞いを調べる場合、質点や
バネに置き換えた機械系モデル、音響的な動作に置き換
えた音響系モデル、あるいはＬＲＣ等のアナログ電気回
路に置き換えた電気系モデルを使用する。今後、電気系
モデルにおける物理量（例えば電流Ｉや電圧Ｅ）に統一
して説明するため、まず機械系モデルと音響系モデルと
電気系モデルにおける物理量の対応づけを行う。（表
３）に各モデルにおける物理量の関係を示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】但し、Aは円筒管の断面積、ρは空気密
度、cは音速を表す。図８〜図３８において、例えば質
点の質量はインタ゛クタンスＬとして表記する。

【００３１】図８はバイオリンやギター等の弦楽器の弦
を質点とバネを用いて集中定数的に表した弦の機械系モ
デルである。図８において、弦はＡ点とＣ点において質
量無限大（弦からみたインピーダンスが無限大）の剛体
で支持されているものとする。すなわち、Ａ点とＣ点は
動かないものとする。実際はバイオリンの胴のように弦
からみたインピーダンスが有限なもので終端しているの
で、終端部分でも若干の振動を生じる。胴で終端した例
は後で説明する。さてＢ点において、弓で擦る、指では
じくあるいはハンマでたたくと、Ｂ点の質点に力Ｅが作
用する。なお、図８に示す機械系モデルにおける左右方
向を振動の方向として説明する。力Ｅにより、Ｂ点の質
点は力Ｅが作用した方向に速度Ｉ₀で動く。このためＢ
点の右側に接続されたバネは縮み、左側に接続されたバ
ネは伸びる。そして、これらのバネの復元力により次の
質点が動き出す。このようにしてＢ点での動きは次第に
Ａ，Ｃ点方向に伝搬していき、Ａ，Ｃ点におけるインピ
ーダンスの不整合により反射及び透過する。但し、この
場合はＡ，Ｃ点は質量無限大の剛体で終端しているので
すべて反射される。これを繰り返し行うことにより弦の
振動が生じる。

【００３２】図９は図８に示す弦の機械系モデルを電気
系に置換した弦のアナログ等価回路である。なお、力Ｅ
はまだ作用していないものとする。図９において、９１
１は図８のＢ点の質点に対応するコイル、９１２は図８
のＢ点の質点からみて左側の弦に対応する負荷、９１３
は図８のＢ点の質点からみて右側の弦に対応する負荷、
９１４は図８のＢ点の質点のすぐ左側にあるバネに対応
するコンデンサ、９１５は図８のＢ点の質点のすぐ右側
にあるバネに対応するコンデンサである。なお、Ａ，Ｃ
点は弦からみたインピーダンスが無限大であるとしたの
で終端はオープンとなる。

【００３３】図１０は図８に示す弦の機械系モデルにお
いて、例えば弓のような、弦からみてさほどインピーダ
ンスが大きくないものでＢ点を駆動した場合のアナログ
等価回路である。図１０において、１０１１は力Ｅに対
応する電圧源である。コイル９１１，負荷素子９１２，
９１３は図９と同じものである。なお、電圧源１０１１
の印加電圧Ｅにより負荷素子９１２，９１３にはそれぞ
れ逆起電力Ｅf_L,Ｅf_Rが生じる。

【００３４】図１１は図８に示す弦の機械系モデルにお
いて、例えば指のような、弦からみてインピーダンスが
非常に大きいものでＢ点を駆動した場合の等価回路あ
る。図１１において、１１１１は弦を駆動する例えば指
に対応する電流源である。なお、指は弦からみたインピ
ーダンスが無限大であると仮定したため、指を電流源と
みなすことができる。コイル９１１，負荷素子９１２，
９１３は図９と同じものである。なお、電流源１１１１
の印加電流Ｉinにより負荷素子９１２，５１３にはそれ
ぞれ逆起電力Ｅf_L,Ｅf_Rが生じる。

【００３５】図１２はバイオリン等の弦を擦るタイプの
楽器において弓と弦との接触状態を表す状態図である。
図１２において、弓は右方向に速度Ｉinでひっぱられて
いるものとする。

【００３６】図１３は図１２における弓と弦との接触点
（破線で囲った部分で以下駆動部分とする）を集中定数
的に表した機械系モデルである。図１３において、１３
１１は弓の毛の重心の質量に対応した質点（質量：Ｌ
１）、１３１２は弓が接触している部分の弦（図８のＢ
点の質点と考える）に対応した質点、１３１３は弓の毛
の弾性に対応したバネ、１３１４は図８のＢ点のすぐ左
側のバネに対応したバネ、１３１５は図８のＢ点のすぐ
右側のバネに対応したバネである。バネ１３１３の右端
は速度Ｉinでひっぱられる。質点１３１２は弓からの摩
擦力Ｅfracが作用し、バネ１３１４，１３１５からそれ
ぞれ復元力Ｅf_L,Ｅf_Rが作用している。このＥf_L，Ｅ
f_Rは、図１０における負荷素子９１２，９１３の逆起
電力と同じものである。また、質点１３１１も質点１３
１２から反作用として摩擦力Ｅfracでひっぱられる。こ
れらの力により、質点１３１１，１３１２はそれぞれ速
度Ｉbow，Ｉ₀で動く。一般に、Ｉbow＝Ｉ₀の場合は弓と
弦とがひっついて動くスティックモードと呼ばれ、Ｉbo
w≠Ｉ₀の場合は弓と弦がスリップした状態で動くスリッ
プモードと呼ばれる。

【００３７】図１４はスティックモードの場合の図１３
のアナログ等価回路である。弦と弓とは一緒に動くので
一つの電気回路で記述できる。図１４において、１４１
１は図１３の質点１３１１に対応するコイル、１４１２
は図１３の質点１３１２に対応するコイル、１４１３は
図１３のバネ１３１３に対応するコンデンサ、１４１４
は質点１３１２の両側に接続された弦に対応する負荷素
子、１４１５は弓をひっぱる速度に対応する電流Ｉinを
供給する電流源である。なお、負荷素子に生じる逆起電
力ＥfはＥf_LとＥf_Rとを加算したものである。また、
弓をひっぱる演奏者の手は弓からみたインピーダンスが
無限大であると仮定した。この回路により、ＩinとＥf
とからＩ₀を求めることができる。

【００３８】図１５はスリップモードの場合の図１３の
アナログ等価回路である。弦と弓とは独立に動くので２
つの電気回路で記述されなければならない。図１５
（Ａ）が弓に対応する回路で、図１５（Ｂ）が弓が接触
した部分の弦（図８のＢ点）に対応する回路である。図
１５において、１５１１は図１３の質点１３１１に作用
する摩擦力Ｅfracに対応する電圧源、１５１２は図１３
の質点１３１２に作用する摩擦力Ｅfracに対応する電圧
源である。なお、電圧源１５１１，１５１２が発生する
電圧は弓と弦との間の動摩擦力に対応し、μdＮと記述
する。μdは動摩擦係数で、Ｎは弓と弦との垂直方向
（図１３における上下方向）の抗力である。

【００３９】図１６はスリップモードとスティックモー
ドの遷移状態を表わすヒステリシスカーブである。図１
６において、横軸はＥc＋Ｅf、すなわち摩擦力Ｅfracを
除いた質点１３１１，１３１２にかかる外力の総和であ
る。縦軸はモードを識別する軸であり、上から右スリッ
プモード、スティックモード、左スリップモードであ
る。右スリップモードとは図１３において、質点１３１
１が質点１３１２に対して右方向にすべるモードであ
る。左スリップモードとは図１３において、質点１３１
１が質点１３１２に対して左方向にすべるモードであ
る。さて、弓が弦を右方向にこすりはじめた瞬間は図１
６の原点に位置する。その後スティックモードのまま右
の方向に移動し、Ｅc＋Ｅfが静止摩擦力μsＮに達した
時点で右スリップモードに遷移する。右スリップモード
からの遷移は、質点１３１１，１３１２の相対速度Ｉbo
w−Ｉ₀が値０以下になった時点でおこる。このような遷
移条件は図１６の下にまとめて記載している。図１４，
１５に示す回路と図１６に示す条件により、ＩinとＥf
とから一意的にＩ₀を求めることができる。

【００４０】図１７はトランペット等の管楽器におい
て、演奏者が息を吹き込んだ時の状態を表す状態図（音
響系モデル）である。図１７において、演奏者の肺から
体積流速度Ｉinの空気流が口内の空洞に流れ込む。この
ため口内の空洞には音圧Ｅcが発生する。音圧Ｅcにより
唇の空隙を介して体積流速度Ｉ₀の空気流がマウスピー
スに流れ込む。このため、マウスピース内には音圧Ｅf
が発生する。Ｅfにより生じた体積流速度Ｉ₁の空気流は
管を伝搬し、最終的に管の開口部分から体積流速度Ｉou
tの空気流が出力される。簡単のため管の開口部分から
みた外界はインピーダンスが０と仮定する。図８の機械
系モデルでいえば終端に質量０の質点が接続されている
のと同じ状態である。従って、管の開口部分に到達した
振動（体積流速度や音圧）はすべて反射するものと考え
る。実際は外界のインピーダンスは０でなく管の形状特
有の放射特性を有するインピーダンスをもつが、ここで
はインピーダンス０として説明する。演奏者の唇は口内
の空洞に発生した音圧Ｅcにより開かれ、管の開口部か
ら反射してきた音圧とＩ₀によって生じた音圧の和であ
る音圧Ｅfにより閉じられる。この動作を繰り返すこと
により、Ｉoutが周期的に振動し、音が発生する。

【００４１】図１８はトランペット等の管楽器と演奏者
によって構成される音響空間をコイルとコンデンサと電
流源を用いて集中定数的に表した管楽器のアナログ等価
回路である。図１８において、１８１１は演奏者の唇の
空隙の音響インタ゛クタンスに対応するインタ゛クタンス値を有する可変
コイル、１８１２は演奏者の唇の空隙の音響レシ゛スタンスに
対応する抵抗値を有する可変抵抗、１８１３は演奏者の
口内の空洞の音響キャハ゜シタンスに対応するキャハ゜シタンス値を有す
るコンデンサ、１８１４はマウスピースの音響キャハ゜シタンス
に対応するキャハ゜シタンス値を有するコンデンサ、１８１５は
肺に対応する電流源である。ここで、演奏者の口内の空
洞からみた肺のインピーダンスは無限大であると仮定し
た。１８１６はマウスピースを含めた管（負荷とみな
す）に対応する電気回路である。管の断面積が等しい場
合（円筒管）は各コイルのインタ゛クタンスと各コンデンサのキャ
ハ゜シタンスは等しくなる。ここでは簡単のため円筒管として
考える。管の開口部分に対応する終端は外界のインピー
ダンスを０と仮定したのでショートとなる。なお、クラ
リネットやサックスのような木管楽器も、リードの振動
により、リード部分（図１７の唇に相当）を通過する流
速には、時間的に変化する抵抗がかかる。従って、図１
８に示すような電気系モデルで表すことができる。ま
た、図１８において、管に相当する負荷１８１６を除い
た部分を駆動部分とする。

【００４２】図１９は図１８における管楽器のアナログ
等価回路を簡単に表わしたアナログ回路である。図１９
において、１９１１は図１８の電気回路１８１６に対応
する負荷素子である。

【００４３】さて、図１５，１６に示した回路を図１９
に示す回路で代用することを考える。モードの遷移によ
りＩ₀は図１５の回路によりＩinとＥfとから算出された
り、図１６の回路により算出されたりする。Ｉ₀を極端
に変化せしめるモード遷移という変化要因を図１９に示
す回路の可変コイル１８１１と可変抵抗１８１２の可変
量にもたせればよいというのが、図１９に示す回路で代
用してもよいと考えた根拠である。トランペットの場合
は、唇の空隙部分の抵抗等の物理量を実験的に測定し得
るものであると考えるが、バイオリンの場合は弓と弦の
接触部分の電気系モデルを図１９にしめす回路で代用す
ると実測することは不可能である。しかし、実際のアコ
ースティック楽器音から可変コイル１８１１と可変抵抗
１８１２の可変量を推定する方法を確立することができ
れば、解析的に求めることは可能である。この推定方法
は後で説明する。

【００４４】さて、図１９に示すアナログ回路をディジ
タル回路化する。まず、負荷素子１９１１を単なる電圧
源として扱う。負荷素子１９１１を電圧源として扱った
回路は、弦や管を除いた駆動部分の等価回路とみなすこ
とができる。ＥfはＩ₀と無関係の独立した変数としてみ
る。

【００４５】まず、キルヒホッフの第２法則によりｓ領
域における方程式を（数２）に示す。

【００４６】

【数２】

【００４７】次にインパルス不変法を用い、（数２）に
示すｓ領域の方程式を（数３）に示すｚ領域における方
程式に変換する。

【００４８】

【数３】

【００４９】ちなみに、（数３）における第３項は時刻
０における連続条件から付随した項である。（数３）に
おいて、L'=L/T,C'=C/Tとして（数３）のTを消去したも
のを（数４）に示す。

【００５０】

【数４】

【００５１】（数４）において、L',C',α',γ',a',e'
をそれぞれL,C,α,γ,a,eに置きなおした式を（数５）
に示す。

【００５２】

【数５】

【００５３】（数５）に示す方程式をディジタル回路化
することにより図４に示す回路が導き出せる。さらに、
Ｌ，Ｒの関数であるフィルタ係数a,b,-c,-d,-eを時間的
に制御することにより、図１９に示した弦や管の駆動部
分のモデルを図４に示す回路でディジタルシミュレート
できる。なお、L,Cは実際の物理量をTで正規化した量で
あることに注意しなければならない。

【００５４】以上図８〜図１９による説明から、弦や管
の駆動部分のディジタル回路が明確になった。次に図２
０〜図３８により、弦（図９の負荷９１２，９１３）や
管（図１８の負荷１８１６）のディジタル回路化につい
て説明する。

【００５５】一般的に音声合成等の分野において、無損
失の音響管や無損失の伝送線路等は梯子型のディジタル
フィルタでシミュレートできることが知られている。図
９の負荷９１２，９１３や図１８の負荷１８１６を前述
したような方程式を解く方法によりシミュレートした場
合、膨大な回路規模になることが予測される。そこで本
発明の楽音合成装置においても、梯子型のディジタルフ
ィルタに置き換える方法を用いた。

【００５６】図２０は、図９の負荷９１２，９１３や図
１８の負荷１８１６の終端を除いた部分のアナログ等価
回路である。なお、無損失と仮定した。図２０におい
て、簡単のため、各コイルは同じインダクタンス値を有
し、また各コンデンサは同じキャパシタンス値を有する
ものとする。管楽器の場合、管が円筒管であると仮定し
たことになる。

【００５７】図２１は、図２０の電気系モデルと等価な
ディジタル回路である。図２１のディジタル回路は、遅
延時間がτである遅延素子が直列に接続されたものであ
る。図２０において、各コイルは同じインダクタンス値
を有し、また各コンデンサは同じキャパシタンス値を有
するものとしたため、各遅延素子間には梯子型の乗加算
器は存在しない。ここで、梯子型のディジタルフィルタ
に置き換える方法においては、新たに進行電流Ｉ⁺，後
退電流Ｉ^-という概念を導入する。進行電流Ｉ⁺，後退電
流Ｉ^-と、電気回路理論でいういわゆる電流や電圧との
関係を（数６）と（数７）に示す。

【００５８】

【数６】

【００５９】

【数７】

【００６０】次に、図２２〜図３０により、弦楽器の胴
すなわち共鳴部分の説明と、図２１に示す弦や管といっ
た電流や電圧伝搬部分の回路と、共鳴部分との結合につ
いて説明する。

【００６１】図２２は、バイオリンやギターのような弦
楽器における弦と胴（以後、共鳴器とする）の接続を表
した機械系モデルである。図２２において、弦の振動に
より、弦が接続された共鳴器の面が破線のように振動す
る。すなわち、弦からみた共鳴器のインピーダンスは無
限大ではないと考える。

【００６２】図２３は、図２２に示す機械系モデルのア
ナログ等価回路である。図２３において、２３１１は共
鳴器に対応する負荷素子である。弦の振動により胴に力
Ｅが作用し胴と弦が接続された部分が同じ速度Ｉで動く
ことを仮定している。すなわち、振動中に弦と胴は離れ
ることはないと考える。

【００６３】図２４は、弦の終端条件を説明する第１の
図である。図２４において、２４１１は入力されたデー
タを所定時間遅延させる遅延器、２４１２は入力された
データを所定時間遅延させる遅延器、２４１３はＩ⁺と
Ｉ^-とを任意の伝達特性Ｇ（ｚ）で関係づける変換素子
である。すなわち、弦に対応する部分を図２１に示す回
路で表し、終端部分では進行電流Ｉ⁺の一部が反射する
ことによりＩ^-が発生すると考えられることから（数
８）のようにＩ⁺とＩ^-を関係づけることができる。

【００６４】

【数８】

【００６５】図２５は、弦の終端条件を説明する第２の
図である。図２５において、２５１１は値１とＧ（ｚ）
とを加算した特性をもつ変換素子、２５１２は変換素子
２５１１の出力値と（数７）における定数Ｋとの乗算を
行う乗算器、２５１３は図２３の負荷素子２３１１に対
応する変換素子である。（数７）と（数８）とからＩ ^ー
を消去することにより、ＥはＩ⁺と変換素子２５１１と
乗算器２５１２で算出できる。

【００６６】図２６は、弦の終端条件を説明する第３の
図である。図２６において、２６１１は変換素子２４１
３の出力値からＩを減算する減算器である。図２２にお
いて、弦が接している面が速度Ｉで動くことにより反射
してもどる成分Ｉ^-は弱められると考え、減算器２６１
１でＩとＩ^-の関係づけられると仮定した。

【００６７】図２７は、弦の終端条件を説明する第４の
図である。図２７において、２７１１はＩ⁺と（数７）
における定数Ｋの倍数２Ｋとの乗算を行う乗算器、２７
１２はＩ⁺からＩを減算する減算器である。（数６）か
ら任意の伝達特性Ｇ（ｚ）は１でなければならない。従
って、図２６の変換素子２６１１と乗算器２６１２は２
Ｋを乗算する乗算器でまとめることができる。

【００６８】図２８は、図２３の負荷素子２３１１の電
気系モデルである。図２８において、２８１１，２８１
２，２８１３はそれぞれ固有のしかもただ一つの共振モ
ードをもつ共鳴素子である。図２２に示した共鳴器
（胴）における共鳴は複数の振動モードをもつ。この複
数の振動は互いに重畳しあう、すなわち、それぞれの振
動速度は重ねあわせがなりたち、共鳴器全体の振動速度
は各振動モードにおける振動速度の和で表せると仮定し
た。従って、図２８に示すように共鳴器は、各共鳴素子
を並列型に接続した構成になる。

【００６９】図２９は、共鳴素子２８１１，２８１２，
２８１３のアナログ回路である。ただ一つの共振モード
しかもたないと仮定しているので、ひとつのコイルとコ
ンデンサから構成される。また、楽器の共鳴器（胴）の
タッピングテストでは時間的に振動が減衰することが認
められているので抵抗も加えた。

【００７０】図３０は、図２３の負荷素子２３１１に対
応するディジタル回路である。図３０において、３０１
１，３０１２，３０１３は図２９のアナログ回路に対応
したディジタルフィルタ、３０１４はディジタルフィル
タ３０１１，３０１２，３０１３の各出力データの総和
をとる加算器である。

【００７１】さて、図２９に示すアナログ回路をディジ
タル回路化する。駆動部分をディジタル回路化した場合
と同様の方法で、ｓ領域における方程式を（数９）に、
ｚ領域における方程式を（数１０）に示す。なお、便宜
的に図２９に示す電流ＩnをＩとした。

【００７２】

【数９】

【００７３】

【数１０】

【００７４】（数１０）に示す方程式をディジタル回路
化することにより図６に示す回路が導き出せる。Ｌ,Ｃ
の制御、すなわち、フィルタ係数b,-c,-d,eの制御によ
り共鳴周波数を変化させることができる。なお、Ｌ,Ｃ
は実際の物理量をTで正規化した量であることに注意し
なければならない。

【００７５】最後に、図３１〜図３４により図２１に示
す弦や管といった電流や電圧の伝搬部分の回路と、図４
に示す駆動部分との結合について説明する。

【００７６】図３１は、弦の終端条件（駆動部分側）を
説明する第１の図である。図３１において、３１１１は
入力されたデータを所定時間遅延させる遅延器、３１１
２は入力されたデータを所定時間遅延させる遅延器、３
１１３はＩ⁺とＩ^-とを任意の伝達特性Ｇ（ｚ）で関係づ
ける変換素子である。すなわち、弦に対応する部分を図
２１に示す回路で表し、終端部分では進行電流Ｉ⁺の一
部が反射することによりＩ^-が発生すると考えられるこ
とから（数８）でＩ⁺とＩ^-の関係づけを行った。図３
２は、弦の終端条件を説明する第２の図である。図３２
において、３２１１は値１とＧ（ｚ）を加算した特性を
もつ変換素子、３２１２は変換素子３２１１の出力値と
（数７）における定数Ｋとの乗算を行う乗算器である。
（数７）と（数８）とからＩ^ーを消去することにより、
ＥはＩ⁺と変換素子３２１１と乗算器３２１２で算出で
きる。

【００７７】図３３は、弦の終端条件を説明する第３の
図である。図３３において、３３１１は変換素子３１１
３の出力値とＩ₀との加算を行う加算器である。

【００７８】図３４は、弦の終端条件を説明する第４の
図である。図３４において、３４１１はＩ⁺と（数７）
における定数Ｋの倍数２Ｋとの乗算を行う乗算器、３４
１２はＩ⁺とＩ₀との加算を行う加算器である。（数６）
から任意の伝達特性Ｇ（ｚ）は１でなければならない。
従って、図３３の変換素子３２１１と乗算器３２１２は
２Ｋを乗算する乗算器でまとめることができる。

【００７９】以上図８〜図３４までの説明から、図３５
〜図３８に示す回路が構成できる。図３５は本発明の第
２の実施例における楽音合成装置を示す回路図である。
但し、入力データ発生部１１０やシステム制御部１８０
等の回路ブロックは図１に示す第１の実施例における楽
音合成装置と同様のもであるとし省略している。図３５
において、３５１１は弓と弦との接触部分や、演奏者と
管との接合部分等の駆動部分に対応する回路ブロック、
３５１２は弦や管等の振動を伝搬させる部分に対応する
回路ブロック、３５１３は共鳴器に対応する回路ブロッ
ク、３５１４は遅延器２４１１，３１１１と等価な遅延
器、３５１５は遅延器２４１２，３１１２と等価な遅延
器、その他の回路はそれぞれ図１に示す第１の実施例に
おける本発明の楽音合成装置のものと等価である。さ
て、バイオリンを例にとり説明すると、図３５の回路
は、弦に対応する回路ブロック３５１２は駆動部分に対
応する回路ブロック３５１１と共鳴器に対応する回路ブ
ロック３５１３で終端されている状態を表す。実際は駆
動部分は弦の途中に位置し弦を２分しているので、回路
ブロック３５１２が２つ存在必要になる。これを表した
のが図３６の回路である。

【００８０】図３６は本発明の第３の実施例における楽
音合成装置を示す回路図である。但し、入力データ発生
部１１０やシステム制御部１８０等の回路ブロックは図
１に示す第１の実施例における楽音合成装置と同様のも
であるとし省略している。図３６において、１４０，３
６１０は回路ブロック３５１２を修正した回路ブロッ
ク、共鳴器に対応する回路ブロック３５１３は図３５の
ものと等価、その他の回路ブロック及び回路ブロック内
の回路は図１に示す第１の実施例における楽音合成装置
のものと等価である。ここで、回路ブロック１４０は図
８に示す弦においてＢＣ間に対応する回路ブロックで共
鳴器に接続されているものとする。また、回路ブロック
３６１０は図８に示す弦においてＡＢ間に対応する回路
ブロックであり、共鳴器には接続されていないものとす
る。バイオリンにおいても片方の終端のみが共鳴器
（胴）に接続されている。また、図９〜図１１の負荷素
子９１１，９１２を図１４の負荷素子１４１４のように
直列に接続した。これは電圧値レベルで重ねあわせがな
りたつため、駆動部分に相当する回路ブロック１２０と
弦に相当する回路ブロック１４０、３６１０は図３６に
示すような接続形態となる。また、図３５の回路ブロッ
ク３５１２のように遅延器３５１４，３５１５の２つの
遅延器から構成されるループを、回路ブロック１４０，
３６１０のように１つの遅延器から構成されるループに
置き換えても所望の楽音出力である出力Ｉoutのスペク
トル構造には影響を与えない。発音タイミング、すなわ
ち、Ｉoutの位相が数十μSec〜数mSecのオーダーで異な
るだけである。また遅延器１４２は加算器１４３の出力
端子と加算器１４１のループ状に接続された方の入力端
子の間に挿入してもよい。同様に、遅延器１５２は加算
器１５３の出力端子と加算器１５１のループ状に接続さ
れた方の入力端子の間に挿入してもよい。また、共鳴器
に対応する回路ブロック３５１３は、弦楽器を例にあげ
て説明してきたが、管楽器の場合は、図２２に示す共鳴
器（胴）の代わりに弦を構成する各質点と同じ質量の質
点が接続されていると考えられる。すなわち、管からみ
た外界のインピーダンスが０となる。この場合、図９に
示す弦のアナログ等価回路の終端（Ｃ点）がショートす
るので、終端電圧Ｅは「０」となり、（数７）よりＩ⁺=
-I^-となる。すなわち、図２４の変換素子２４１３が反
転器になる。フィルタ１６４，１６５に入力されるフィ
ルタ係数b,-c,-d,eをそれぞれ0,0,0,1とすることにより
フィルタ１６４，１６５をスルーにすることができ、さ
らに乗算器１６１に入力されるレゾネータゲインRG_R1
を2、乗算器１６３に入力されるレゾネータゲインRG_R2
を-1に設定することにより、回路ブロック３５１３は前
述したような反転器と同じ動作をする。なお実際、管の
開口部分はその形状特有放射特性をもつ負荷が接続され
ていると考えられる。例えば、共鳴器に対応する回路ブ
ロック３５１３の後段にハイパスフィルタを接続するこ
とにより管の開口部の放射特性をある程度近似すること
ができる。

【００８１】図３７は本発明の第４の実施例における楽
音合成装置を示す回路図である。但し、入力データ発生
部１１０やシステム制御部１８０等の回路ブロックは図
１に示す第１の実施例における楽音合成装置と同様のも
であるとし省略している。図３７の各回路は図１に示す
第１の実施例における楽音合成装置と残差データ加算部
１９０を除けば等価なものである。弦や管に対応する回
路ブロックを複数同一の共鳴器に接続することにより、
例えば複数の弦が同じ共鳴器（胴）に接続された場合を
シミュレートすることができる。但し、バイオリンには
られた複数の弦のにおいて、それぞれ異なる形態、例え
ばある弦は弓でこすり、ある弦は指ではじくといった駆
動を行った場合は、駆動部分に相当する回路ブロック１
２０を共通にするのではなく、独立に複数用いるか、同
一の回路で時分割処理により実現することができる。時
分割処理は図１のシステム制御部１８０の制御信号を用
いて実現できる。

【００８２】図３８は本発明の第５の実施例における楽
音合成装置を示す回路図である。但し、入力データ発生
部１１０やシステム制御部１８０等の回路ブロックは図
１に示す第１の実施例における楽音合成装置と同様のも
であるとし省略している。図３８において、フィルタ部
１２０は、図３７の回路のフィルタ１２１のフィルタ係
数a,b,-c,-d,-eを値1,0,0,0,1に設定し、さらに乗算器
１２２，１２３の乗算パラメータFG_R,FG_Lをともに値
１に設定した場合の回路であり、図１１に示す弦を指な
どではじいた場合の駆動部分の電気系モデルをディジタ
ル回路化したブロックとなる。図３８において、３８１
１は加算器１２４から入力されたデータを反転させる反
転器、３８１２は入力データＩinと反転器３８１１から
入力されたデータとの加算を行う加算器、その他の回路
は図１に示す第１の実施例における楽音合成装置と等価
なものである。加算器１２４の加算結果であるＩfは左
右の弦から反射してもどってきた速度、すなわち図１１
に点線でしめした電流Ｉfに相当する。なお、速度や電
流の符号は弓や指や吹き込み息が作用した方向（図１１
等では右側）を正の向きにとっている。また、進行速度
や進行電流Ｉ⁺は弓や指や吹き込み息が作用した方向を
正の方向、後退速度や後退電流Ｉ⁺は弓や指や吹き込み
息が作用した方向とは逆の方向を正の方向としている。
すなわち、図１１においてＩfは左向きに流れる。従っ
て、ＩinとＩ₀とＩfの関係は（数１１）で与えられる。

【００８３】

【数１１】

【００８４】回路ブロック１２０は（数１１）の関係を
回路化したものともいえる。Ｉ₀は加算器１４１におい
てＩf_Rと加算され、加算器１５１においてＩf_Lと加算
される。従って、遅延器１４２に入力されるデータはＩ
in-Ｉf_L、遅延器１５２に入力されるデータはＩin-Ｉf
_Rとなる。Ｉf_R,Ｉf_Lの符号が反転しているのは、前
述したように、一般に進行電流Ｉ⁺は指等が作用した方
向（Ｉ₀が流れる方向）を正の方向とし、後退電流Ｉ^-は
指等が作用した方向（Ｉ₀が流れる方向）とは逆の方向
を正の方向に座標をとったためである。フィルタ係数等
のパラメータのみの変更により、ギターのような減衰系
の楽音が合成できる。

【００８５】なお、図３５から図３７の楽音合成装置の
フィルタ１２１の後段及び図３８の楽音合成装置の加算
器３８１２の後段に、図１の楽音合成装置が有する残差
データ加算部１９０を挿入してもよい。

【００８６】以上のように構成された本発明の楽音合成
装置について、以下その動作について説明する。

【００８７】演奏操作により、鍵盤等の入力装置から発
音開始データＫＯＮ、音程を指示するデータＮＯＴＥ、
例えば弦楽器の弦の駆動位置に対応するデータＰＯＩＮ
Ｔがシステム制御部１８０に入力される。システム制御
部１８０はＫＯＮが入力されたタイミングで入力データ
発生部１１０と第１のパラメータ発生部１３０に発音開
始フラグＳＴＦを入力する。また、音程データＮＯＴＥ
に基づき周波数データＦＱＤを（表２）に示すテーブル
から読み出し第１のパラメータ発生部１３０に入力す
る。また周波数データＦＱＤと駆動位置データＰＯＩＮ
Ｔに基づき遅延器１４２，１５２のメモリのアドレスと
オールパスフィルタ係数faR，faLを算出する。ここで、
遅延器１４２，１５２の遅延時間τR，τLと周波数デー
タＦＱＤと駆動位置データＰＯＩＮＴとオールパスフィ
ルタ係数faR，faLと遅延器１４２，１５２のメモリのア
ドレス空間を指示するデータDR，DLの関係を（数１２）
に示す。

【００８８】

【数１２】

【００８９】入力データ発生部１１０においては、図２
のカウンタ２１２に発音開始フラグＳＴＦが入力され
る。ＳＴＦが入力されたタイミングでカウンタ２１２は
カント値すなわちメモリ２１１のアドレスをリセット
し、その後インクリメント動作を行うことによりメモリ
２１１に記憶された入力データＩinを読み出す。アドレ
スは比較器２１３にも入力され、予め設定されたループ
エンドデータＬＰＥＤと現在のアドレスとの比較を行
う。ループエンドデータＬＰＥＤと現在のアドレスが等
しくなった時点で比較器２１３は比較一致フラグをカウ
ンタ２１２のプリセット入力端子に入力する。そして、
予め設定されたループスタートデータＬＰＳＤをカウン
タ２１２がアドレスとしてプリセットし再びインクリメ
ント動作を始める。この動作を繰り返し実行することに
より、メモリ２１１のアドレス「０００h」に記憶され
たデータからループスタートデータＬＰＳＤの値に等し
いアドレスに記憶されたデータを一通り読み出し、その
後ループスタートデータＬＰＳＤの値に等しいアドレス
に記憶されたデータからループエンドデータＬＰＥＤの
値に等しいアドレスに記憶されたデータまでを繰り返し
読み出す。例えばループスタートデータＬＰＳＤとルー
プエンドデータＬＰＥＤの値がともに「ＦＦＦh」で、
予めアドレス「ＦＦＦh」に値「０」が記憶されていた
とすれば、メモリ２１１からはアドレス「０００h」か
らアドレス「ＦＦＦh」までを一通り読み出し、その後
は読み出しデータを値「０」にすることができる。これ
はギターやピアノのような最初の数十mSecだけ駆動入力
を弦に与え、その後は弦の減衰振動により発音するタイ
プのいわゆる減衰系の楽器音合成の場合の動作である。
また前述した、ループ的に読み出すのは、バイオリンや
トランペットのように音が鳴っている間、弓で弦をこす
るあるいは息を吹き込むといった駆動入力を与えつづけ
るタイプのいわゆる持続系の楽器音合成の場合の動作で
ある。ループスタートデータＬＰＳＤやループエンドデ
ータＬＰＥＤは予め設定したデータではなく、例えば鍵
盤等の入力装置のパネル操作により外部より指示される
データであってもよい。図３は入力データ発生部１１０
をメモリを使わずに構成した実施例である。システム制
御部１８０が入力した発音開始フラグＳＴＦによりＲＳ
フリップフロップ３１１の出力端子Ｑが出力する値は
「０」から「１」に切り替わる。また、発音終了フラグ
ＥＮＦによりＲＳフリップフロップ３１１の出力端子Ｑ
が出力する値は「１」から「０」に切り替わる。この動
作により入力データＩinをステップ関数とすることがで
きる。弓で弦をこする速度や管楽器に息を吹き込む速度
は、特殊な演奏方法を除けばおおよそ一定であるので、
ある程度は入力データＩinをステップ関数で近似でき
る。ステップの立ち上がり特性をなだらかにするために
は、Ｒ（抵抗）とＣ（コンデンサ）によって構成される
アナログ回路をディジタル回路化した双一次のフィルタ
等を用いればよい。

【００９０】さて、入力データ発生部１１０から読み出
された入力データＩinは、第１のフィルタ部１２０に入
力される。図４に示すフィルタ１２１は、第１のパラメ
ータ発生部１３０が入力するフィルタ係数a,b,-c,-d,-e
により、弦と弓との接触部分や演奏者と管との接合部分
等の駆動部分の動作をシミュレートする。遅延部１４
０，１５０から帰還してきたデータＩf_R，Ｉf_Lはそれ
ぞれ乗算器１２２，１２３により例えば弦が、弦と弓と
の接触部分に作用する力に対応するデータＥf_R，Ｅf_L
に変換される。Ｅf_R，Ｅf_Lは加算器１２４で加算され
加算結果Ｅfがフィルタ１２１に入力される。図４に示
すフィルタ１２１において、ＩinとＥfとフィルタ係数
a,b,-c,-d,-eと予め設定された乗算器４２３のパラメー
タ-1/2により、第１の駆動データＩ₀を算出する。フィ
ルタ１２１の動作は（数５）に示す方程式を解くことに
相当する。第１の駆動データＩ₀は残差データ加算部１
９０において残差データ△Ｉと加算され、加算結果であ
る第２の駆動データＩ₀'が遅延部１４０，１５０に入力
される。さて残差データ加算部１９０内の残差データ発
生部１９２は前述したように図２に示すような入力デー
タ発生部１１０と同様の回路で構成できる。すなわち、
予めメモリに記憶された残差データ△Ｉが予め設定され
たループスタートデータＬＰＳＤ及びループエンドデー
タＬＰＥＤに基づき繰り返し読み出され、加算器１９１
において第１の駆動データＩ₀と加算され、第２の駆動
データＩ₀'が算出される。遅延部１４０，１５０に入力
された第２の駆動データＩ₀'はそれぞれシステム制御部
が算出したディレイ長ＤR，ＤLに相当する遅延時間τ
R，τLの時間遅延された後にそれぞれ加算器１４３，１
５３と第２のフィルタ部１６０内の乗算器１６１，１６
２に入力される。乗算器１６１，１６２に入力されたそ
れぞれのデータは、第２のパラメータ発生部が入力する
レゾネータゲインRG_R1，RG_L1と乗算された後、加算器
１６３で加算され、例えば図２８が示す、弦が共鳴器
（胴）に作用する力Ｅに対応するデータＥを算出する。
加算器１６３の加算結果Ｅはフィルタ１６４，１６５に
入力され、特定の周波数成分が増幅された所望の楽音出
力Ｉoutとして出力される。Ｉoutはバイオリンの場合は
弦と共鳴器（胴）との接合点での速度に対応したデータ
である。第２のパラメータ発生部１７０がレゾネータゲ
インRG_R2，RG_L2を値−１に設定し、ＩoutをＩ、Ｉ⁺を
遅延器１４２あるいは１５２の出力データとみなせば、
加算器１４３，１５３は（数６）を実行することがわか
る。後退電流Ｉ^-に対応する加算器１４３，１５３の加
算結果Ｉf_R，Ｉf_Lはそれぞれ加算器１４１，１５１と
乗算器１２２，１２３に帰還される。図７において、テ
ーブル部７１１は、鍵盤等の入力装置から入力されたＮ
ＯＴＥデータに対応した周波数データＦＱＤを読み出
し、乗算器７１２，７１３に入力する。乗算器７１２，
７１３において、それぞれ周波数データＦＱＤと駆動位
置データＰＯＩＮＴとの乗算、１−ＦＱＤと駆動位置デ
ータＰＯＩＮＴとの乗算が行われ、遅延器１４２，１５
２のメモリの全アドレス領域が指定される。カウンタ７
１９，７２０は発音開始フラグの入力タイミングでリセ
ットされ、その後値「０」からのインクリメント動作を
行う。それぞれのカウントデータがＤR，ＤLに達した時
点で比較器７１５，７１６は比較一致フラグを発生する
ので、カウントデータが値０にリセットされる。この動
作を繰り返し実行することにより、遅延器１４２，１５
２はそれぞれ値「０」〜「ＤR−１」の間、値「０」〜
「ＤL−１」の間を繰り返しアドレスされることにな
る。遅延時間τRは乗算器７１２が出力するデータＦＱ
Ｄ*ＰＯＩＮＴにサンプリング時間Ｔを乗算したもの、
遅延時間τLは乗算器７１３が出力するデータＦＱＤ*
（１−ＰＯＩＮＴ）にサンプリング時間Ｔを乗算したも
のと定義されるので、遅延器１４２，１５２は入力デー
タに対してそれぞれ遅延時間τR，τLの遅延をかける遅
延器として動作する。

【００９１】さて図５を用いて、第１のパラメータ発生
部１３０の動作を説明する。システム制御部１８０から
入力された発音開始フラグＳＴＦによりゲート５３３は
リセットされる。その後、加算器５３１とゲート５３３
により、システム制御部１８０が入力した周波数データ
ＦＱＤの整数部分であるint(FQD)を累算していく。この
累算中、加算器５３２は値１か０を加算することにより
ゲート５３３からメモリ５１１，５２１に入力されるア
ドレスはint(FQD)→int(FQD)＋１→２＊int(FQD)→２＊
int(FQD)＋１→・・・→ｎ＊int(FQD)→ｎ＊int(FQD)＋
１→・・・と更新される。メモリ５１１，５２１には後
述するパラメータ推定方法により推定されたフィルタ係
数列a[n],b[n],-c[n],-d[n],-e[n]とフィルタ係数列a'
[n],b'[n],-c'[n],-d'[n],-e'[n]がそれぞれ記憶されて
いる。例えばフィルタ係数列a[n]はメモリ５１１のアド
レス「０００h」からアドレス「１ＦＦh」に記憶されて
おり、ゲート５３３はアドレス「０００h」からアドレ
ス「１ＦＦh」の間をＦＱＤのステップ幅で繰り返し読
み出すものとする。従って、メモリ５１１からは、アド
レスが更新される間にフィルタ係数a_i,b_i,-c_i,-d_i,-e_i
とフィルタ係数a_i+1,b_i ₊₁,-c_i+1,-d_i+1,-e_i+1の１０個
のデータがメモリ５１１の出力バスにのる。なお、ｉは
アドレス「０００h」からアドレス「ＦＦＦh」の間の任
意の値を示す変数である。第１の補間演算部５４０と第
２の補間演算部５５０と第３の補間演算部５６０におけ
る補間演算はフィルタ係数a_i,b_i,-c_i,-d_i,-e_iあるいは
フィルタ係数a'_i,b'_i,-c'_i,-d'_i,-e'_iの５つを時分割で
実行するものとし、ここではa_iとa_i ₊₁についてのみ説明
する。なお、時分割処理は従来の技術を用いて実現でき
るものなので説明は省略する。

【００９２】メモリ５１１から読み出されたフィルタ係
数a_i，a_i+1はセレクタ５４１においてフィルタ係数
a'_i，a'_i+1との選択が行われる。発音開始フラグにより
Ｔフリップフロップ５７４が出力するセレクトフラグが
リセットされているので、セレクタ５４１はＡ入力の
方、すなわちメモリ５１１から読み出されたフィルタ係
数a_i，a_i+1の方を選択する。ラッチ５４２はフィルタ係
数a_iを、ラッチ５４２はフィルタ係数a_i+1をラッチす
る。乗算器５４４は減算器５８１から入力された1-frac
(FQD)とラッチ５４２から入力されたフィルタ係数a_iと
の乗算を行い、乗算器５４５はシステム制御部１８０か
ら入力された周波数データＦＱＤの小数部分frac(FQD)
とラッチ５４３から入力されたフィルタ係数a_i+1との乗
算を行う。加算器５４６は乗算器５４４，５４５の乗算
結果どうしを加算し、データa_i*{1-frac(FQD)}＋a_i+1*f
rac(FQD)を算出する。第２の補間演算部５５０において
も、第１の補間演算部５４０と同じ動作を実行すること
により、加算器５５６がデータa'_i*{1-frac(FQD)}＋a'
_i+1*frac(FQD)を算出する。乗算器５６１においてデー
タa_i*{1-frac(FQD)}＋a_i+1*frac(FQD)と減算器５７２か
ら入力されたデータ1-tとの乗算が行われる。乗算器５
６２においてデータa'_i*{1-frac(FQD)}＋a'_i+1*frac(FQ
D)とカウンタ５７１から入力されたデータtとの乗算が
行われる。これらの乗算結果どうしを加算し、所望のフ
ィルタ係数ａを得る。

【００９３】第１の補間演算部５４０と第２の補間演算
部においてはフィルタ係数列の中のとなりあうフィルタ
係数間での補間を行うことにより、周波数データＦＱＤ
が実数（整数ではないという意味）でもメモリ５１１，
５２１を仮想的にアドレスすることができる。また、第
３の補間演算部５６０により、メモリ５１１に記憶され
たフィルタ係数とメモリ５２１に記憶されたフィルタ係
数とを時間的に遷移させることがきる。従って、例えば
バイオリンのアンサンブル音のように時間的にスペクト
ル構造が大きく周期的に変動するような楽音の場合（周
期をTAとする）、ある時刻ｔ1の楽音波形に対応するフ
ィルタ係数列をメモリ５１１に記憶しておき、時刻t1+T
Aの楽音波形に対応するフィルタ係数列をメモリ５２１
に記憶することにより、時刻t1の楽音波形→時刻t1+TA
の楽音波形→時刻t1の楽音波形→・・・を繰り返し合成
し、スペクトル構造がTA周期で変動させることができ
る。

【００９４】また、セレクタ５４１，５５１のセレクト
フラグを０に固定し、第３の補間演算部５６０に入力す
る補間係数tを外部制御できるように構成すれば、例え
ばメモリ５１１にクラリネット用のフィルタ係数列を記
憶し、メモリ５２１にチェロ用のフィルタ係数列を記憶
し、補間係数tを変化させることにより、クラリネット
の音からチェロの音へ、またチェロの音からクラリネッ
トの音へ自由に遷移させることができる。

【００９５】さて、第１のパラメータ発生部１３０がフ
ィルタ１２１に入力するフィルタ係数a,b,-c,-d,-eは、
実際のアコースティック楽器の音に基づき、解析的に求
めることができる。この方法について、バイオリン音を
例にあげ説明する。

【００９６】まず、バイオリンの音をＤＡＴ等の録音機
器を用い、適当なサンプリング周波数でサンプリングす
る。このサンプリングされたデータを原音１（図３９）
とする。次に原音１の定常部分のある一周期波形を切取
り、これを繰り返すことによりつなぎあわせ原音２（図
４０）を作成する。原音２は以下の式中においてOUT2と
表記する。ここで、波形を切り取りつなぎあわせるため
には一周期が整数サンプルである必要があるので、例え
ばサンプリング周波数の変換による、波形の伸張圧縮を
行い原音２を作成する。例えばｆｓを16.046kHz、一周
期のサンプル数Ｄを４０ポイントとする。原音２は原音
１に対して、過渡部分を除去し、さらに共鳴器によるゆ
るやかな振幅変動や音程変動を除去したものとみなす。
次に、弓が弦のどの駆動位置（以下、ＰＯＩＮＴとす
る）で擦られたかを検出する。

【００９７】そこで図４１に示すような、原理的に図３
７に示す第４の実施例における楽音合成装置とは異なる
合成器を仮定する。図４１の回路は図３８に示す第５の
実施例の楽音合成装置の共鳴器に対応する第２のフィル
タ部１６０を除いた回路と全く等価である。図４１にお
いて、遅延器１４２，１５２に入力されるデータは図３
７に示す第４の実施例における楽音合成装置のように速
度あるいは電流のディメンジョンのものではなく、出力
データＩoutが実際のバイオリン音となるように与えた
残差データ（以下、残差入力Ｉe1とする）とみることが
できる。図４１の回路は図４２のような回路に変形でき
る。図４２の回路は図４１の回路と全く等価である。遅
延器１４２の遅延時間τRと遅延器１５２の遅延時間τL
の和（τ＝τR＋τL）は遅延器４２１４の遅延時間とな
る。図４２に示す回路における残差入力Ｉe2は回路ブロ
ック４２１０から図４３に示すように残差入力Ｉe1とこ
れを時間τRずらせた残差入力Ｉe1の差になることがわ
かる。ここで、駆動位置は図４１における遅延部４１１
０と遅延部４１２０の遅延時間の比率であらわすことが
できる。遅延部４１２０の遅延時間が０であるとすると
バイオリンのブリッジの部分を擦ったことと等価にな
る。図４２においては遅延器１４２の遅延時間はτRで
ある。例えば、遅延器４２１１の遅延時間が遅延器４２
１４の１／２であるとすると弦の中央を擦ったことと等
価になる。図４２の加算器４２１３の加算結果を原音２
（OUT2とする）として駆動入力Ｉe2を求める。これを数
式化したものが（数１３）である。なお、図４２におい
て加算器４２１３と遅延器４２１４から構成されるルー
プ状の回路の任意の点におけるデータを原音２としても
よい。

【００９８】

【数１３】

【００９９】このようにして求めた駆動入力Ｉe2の自己
相関値を求めることにより駆動位置が求められる。自己
相関結果を図４４に示す。図４４において、τと原点か
ら自己相関値の最小値までの時間間隔との比率がＰＯＩ
ＮＴとなる。従って、ＰＯＩＮＴ＝３．３２である。な
お、ＰＯＩＮＴを検出精度をあげるために（数１３）で
求められた残差入力Ｉe2を例えば１００倍のサンプル、
すなわち一周期４０００サンプルとなるように伸張した
後に自己相関をとる。以上の作業から、図３７に示す第
４の実施例における楽音合成装置において、遅延器１４
２，１５２の遅延時間τR，τLが（数１２）で決定でき
る。なお、遅延器１４２のほうを終端がブリッジを介し
て共鳴器（胴）に接続された短い方の弦であるとする。

【０１００】図３７に示す第４の実施例における楽音合
成装置の遅延部１４０において、加算器１４３を除いた
ループ状の回路を考える。加算器１４１の出力が原音２
であるとすると、（数１４）に示す逆フィルタの伝達関
数により、原音２からＩ₀を求めることができる。な
お、加算器１４３を除いたループ状の回路の任意の点に
おけるデータを原音２としてもよい。

【０１０１】

【数１４】

【０１０２】次に、図３７に示す第４の実施例における
本発明の楽音合成装置の加算器１４１，１５１に、（数
１４）で求めたＩ₀を入力することにより加算器１２４
が出力すべきＥfが求められる。

【０１０３】なお、ここでは乗算器１２２の第１の乗算
パラメータFG_Rと乗算器１２３の第１の乗算パラメータ
FG_Lは値１とした。もし実際の値と異なっていても、フ
ィルタ１２１のフィルタ係数-eの推定値に補正がかかる
ので問題はない。

【０１０４】最後に、カルマンフィルタの手法を用い
て、フィルタ１２１のフィルタ係数の推定を行う。図４
５に推定アルゴリズムのフローチャートを、（数１５）
に推定アルゴリズムで実行する式を示す。推定アルゴリ
ズムで使用される状態変数ベクトルx(t)と推定パラメー
タベクトルz(t)は図４６に示す回路の各ノードに対応す
る。図４６の回路は図４に示すフィルタ１２１の回路に
対して遅延器４３１１を入力段に設けたものである。推
定アルゴリズムの性質上、ＥfとＩ₀の間には時間遅れが
必要になので遅延器４３１１が必要になる。その分（数
１４）で得られたデータ列Ｉ₀，Ｅfに１サンプル分の時
間調整が必要になる。

【０１０５】

【数１５】

【０１０６】

【数１６】

【０１０７】

【数１７】

【０１０８】

【数１８】

【０１０９】

【数１９】

【０１１０】なお、（数１５）から（数１８）までが、
一般的なカルマンフィルタによるパラメータ推定アルゴ
リズムであり、（数１９）は推定対象となるフィルタ１
２１の伝達関数を状態空間表現した式である。（数１
９）におけるＩinはステップ関数（一定値）に仮定し
た。（数１７）における忘却係数λは推定パラメータが
変動しない場合は値１であるが、本発明の楽音合成装置
のように、推定パラメータ（フィルタ係数）が時間的に
変動する場合においては0.99程度の値に設定する。図４
５に示す推定アルゴリズムにより推定されたパラメータ
z(t)、すなわちフィルタ係数列a(t),b(t),c(t),d(t),e
(t)を、図４７〜図５１に示す。

【０１１１】これらのフィルタ係数列の一周期あるいは
複数周期をメモリ５１１に記憶させ、周波数データＦＱ
Ｄを値「１」とし、第３の補間演算部５６０での補間係
数ｔを値「０」とし、さらに第２のフィルタ部１６０を
スルーとして合成した合成波形を図５２に示す。

【０１１２】但し、合成波形は加算器１４１の出力から
とった。原音１と図５２に示す合成音の周波数特性をそ
れぞれ図５３，５４に示す。スペクトル構造が非常に似
ていることがわかる。またこの合成において、原音１か
ら加算器１４１の出力データを減算することにより、原
音１に対する合成音の残差が求められる。この残差を図
５５に示す。この残差分を図３７に示す第４の実施例に
おける楽音合成装置のフィルタ１２１が出力する第１の
駆動データＩ₀に加算することにより、例えば過渡波形
のような推定できなかった部分、あるいは、図３７に示
す第４の実施例における楽音合成装置が実際のアコース
ティック楽器に対して完全にはシミュレートできていな
いことに起因する残差成分が合成音にフィードバックで
き、非常に原音に近い音が合成できる。このような残差
分を第１の駆動データＩ₀に加算するブロックが残差デ
ータ加算部１９０であり、図３７に示す第４の実施例に
おける楽音合成装置に残差データ加算部１９０を追加し
たものが、図１に示す第１の実施例における楽音合成装
置である。図３５及び図３６の楽音合成装置のフィルタ
１２１の後段及び図３８の楽音合成装置の加算器３８１
２の後段に、残差データ加算部１９０を挿入してもよ
い。

【０１１３】共鳴器については実際の共鳴器（胴）のタ
ッピングテスト等で特徴的な固有振動数、減衰時間を求
めることにより、第２のパラメータ発生部に入力すべき
L,R,Cの値を決定する。

【０１１４】以上のように本実施例によれば、第１のパ
ラメータ発生部１３０が、アコースティック楽器音から
推定されたフィルタ係数列を繰り返し読み出しによりフ
ィルタ１２１を制御し、フィルタ１２１が発生した第１
の駆動データと残差データとの加算結果である第２の駆
動データを弦や管に対応する遅延部１４０，１５０に入
力し、遅延部１４０，１５０が弦や管における波形の伝
搬に対応した遅延処理を行うことにより、バイオリン等
の持続系の楽音を合成することができる。

【０１１５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、入力デー
タ発生手段が弦を弓でこすった時の弓の速さ等に対応し
た入力データをフィルタ手段（駆動部）に入力し、弦に
対応した第１の遅延手段と第２の遅延手段内のそれぞれ
の遅延器が、弦の振動に対応する帰還データをフィルタ
手段に帰還入力し、さらにフィルタ手段が入力データと
帰還データとパラメータ発生手段が発生するパラメータ
に基づき、第１の駆動データを算出する。さらに、残差
データ加算手段が前記第１の駆動データと予め記憶され
た残差データとを加算し、加算結果を第２の駆動データ
として弦に対応した遅延手段に入力する。この動作を繰
り返し実行することにより、弓と弦との干渉動作が実現
できバイオリンの音が合成できる。また、トランペット
にような管楽器においても、管を遅延手段、演奏者の唇
をフィルタ手段とみなし、同様の動作で管楽器音が合成
できるので、その効果は大なるものがある。

【０１１６】また、例えばクラリネット用のフィルタ係
数列とチェロ用のフィルタ係数列を記憶し、それらのフ
ィルタ係数列を時間的にまたは外部からの制御で補間さ
せることにより、クラリネットの音からチェロの音へ、
またチェロの音からクラリネットの音へ自由に遷移させ
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における入力データ発生部１１０の内部構
成を示す回路図

【図３】図１における入力データ発生部１１０の内部構
成を示す回路図

【図４】図１におけるフィルタ１２１の内部構成を示す
回路図

【図５】図１における第１のパラメータ発生部１３０の
内部構成を示す回路図

【図６】図１におけるフィルタ１６４，１６５の内部構
成を示す回路図

【図７】図１におけるシステム制御部１８０の内部構成
を示す回路図

【図８】弦の機械系モデルを表わす状態図

【図９】弦の電気系モデルを表わす回路図

【図１０】弦を弓等でこすった場合の電気系モデルを表
わす回路図

【図１１】弦を指等でこすった場合の電気系モデルを表
わす回路図

【図１２】弦を弓でこすった状態を表わす状態図

【図１３】弦と弓が接触した部分の機械系モデルを表わ
す状態図

【図１４】弦と弓が接触した部分において弦と弓とが独
立に動く場合の電気系モデルを表わす回路図

【図１５】弦と弓が接触した部分において弦と弓とがひ
っついて動く場合の電気系モデルを表わす回路図

【図１６】弦と弓が接触した部分において弦と弓とが独
立に動くかひっついて動くかの条件を示した状態図

【図１７】演奏者がトランペットに息を吹き込んだ状態
を表わす状態図

【図１８】演奏者がトランペットに息を吹き込んだ状態
の電気系モデルを表わす回路図

【図１９】弦を弓でこすった状態と演奏者がトランペッ
トに息を吹き込んだ状態の電気系モデルを統一的に表わ
した回路図

【図２０】弦または管の電気系モデルを表わす回路図

【図２１】図２０の回路をディジタル化した回路図

【図２２】弦と共鳴器（胴）とを接続させたものの機械
系モデルを表わす状態図

【図２３】弦と共鳴器（胴）とを接続させたものの電気
系モデルを表わす回路図

【図２４】図２７を導きだすための回路図

【図２５】図２７を導きだすための回路図

【図２６】図２７を導きだすための回路図

【図２７】図２３の回路をディジタル化した回路図

【図２８】図２３における負荷素子２３１１の回路図

【図２９】図２８における共鳴素子２８１１〜２８１３
の回路図

【図３０】図２８の回路をディジタル化した回路図

【図３１】図３４を導きだすための回路図

【図３２】図３４を導きだすための回路図

【図３３】図３４を導きだすための回路図

【図３４】弦と弓との接触部分や演奏者と管の接続部分
に対応する駆動部分と弦や管に対応する遅延部分の接続
状態を表わす回路図

【図３５】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３６】本発明の第３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３７】本発明の第４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３８】本発明の第５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３９】バイオリンの原音を表わす波形図

【図４０】バイオリンの原音の定常部分における任意の
一周期を切取りつなぎあわせた波形を表わす波形図

【図４１】本発明の第６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４２】本発明の第７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４３】残差入力Ｉe1と図４２の遅延器１４２の出力
と残差入力Ｉe2との関係を表わす波形図

【図４４】図４０に示す波形の自己相関値を表わすグラ
フ

【図４５】本発明のパラメータ推定方法のアルゴリズム
を表わすフローチャート

【図４６】図１におけるフィルタ１２１の回路図とパラ
メータ推定で使用するパラメータとの対応を示した回路
図

【図４７】フィルタ係数ａの推定結果を表わすグラフ

【図４８】フィルタ係数ｂの推定結果を表わすグラフ

【図４９】フィルタ係数ｃの推定結果を表わすグラフ

【図５０】フィルタ係数ｄの推定結果を表わすグラフ

【図５１】フィルタ係数ｅの推定結果を表わすグラフ

【図５２】第１の実施例における楽音合成装置において
第１のフィルタ部１６０を除いた場合の遅延器１４２か
ら出力されるデータを示す波形を表わすグラフ

【図５３】バイオリンの原音の周波数特性を表わすグラ
フ

【図５４】図５２に示す合成音の周波数特性を表わすグ
ラフ

【図５５】図３９に示すバイオリンの原音に対する駆動
データＩ₀の推定誤差を表わす波形を表わすグラフ

【図５６】従来例の楽音合成装置の構成を示すブロック
図

【図５７】図５６におけるアドレス発生部５６１５の内
部構成を示す回路図

【図５８】図５６におけるオールパスフィルタ５６１３
の内部構成を示す回路図

【符号の説明】

１２２，１２３，１６１，１６２，１６７，１６８，４
１２，４１３，４１５，４１８，４２１，４２３，５４
４，５４５，５５４，５５５，５６１，５６２，，６１
３，６１５，６１８，６２１，７１２，７１３，２５１
２，２７１１，３２１２，３４１１乗算器１２４，１４１，１４３，１５１，１５３，１６３，１
６６，１９１，４１６，４１７，４１９，４２４，５３
１，５３２，５４６，５５６，５６３，５７２，６１
６，６１７，６１９，６２４，３０１４，３３１１，３
４１２，３８１２，４１１１，４１１２，４１２１，４
２１３加算器４１１，４１４，４２０，４２２，６１４，６２０，６
２２，４２１４，４３１１遅延器５７４リセット端子付Ｔフリップフロップ５７２，５８１，７１４，２６１１，２７１２減算器７１１テーブル部７２１ワンショット回路７１７，７１８ＯＲゲート９１１，１４１１，１４１２コイル９１２，９１３，１４１４，１９１１，２３１１負荷
素子９１４，９１５，１４１３，１８１３，１８１４コン
デンサ１１１１，１４１５，１８１５電流源１３１１，１３１２質点１３１３，１３１４，１３１５バネ１５１１，１５１２電圧源１８１１可変コイル１８１２可変コンデンサ２４１３，２５１１，２５１３，３１１３，３２２１
変換素子２８１１，２８１２，２８１３共鳴素子３５１１第１のフィルタ部３５１２，３６１０，４１１０，４１２０遅延部３５１３第２のフィルタ部１４９，１５９，３８１１反転器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菅谷隆宏大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者田中温子大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力データを発生する入力データ発生手
段と、入力されたデータを所定時間遅延させる遅延器と加算器
の対応する入出力端子をループ状に接続した第１の遅延
手段と、入力されたデータを所定時間遅延させる遅延器と加算器
の対応する入出力端子をループ状に接続した第２の遅延
手段と、前記入力データ発生手段から入力された入力データとパ
ラメータ発生手段から入力されたパラメータと前記第１
の遅延手段内の加算器におけるループ状に接続された方
の入力端子上のデータと前記第２の遅延手段内の加算器
におけるループ状に接続された方の入力端子上のデータ
とに基づき第１の駆動データを算出するフィルタ手段
と、前記フィルタ手段から入力された第１の駆動データと予
め記憶された残差データとの加算を行い、加算結果を第
２の駆動データとして前記第１の遅延手段内の第１の加
算器におけるループ状に接続されていない方の入力端子
と前記第２の遅延手段内の第１の加算器におけるループ
状に接続されていない方の入力端子に前記第２の駆動デ
ータを入力する残差データ加算手段と、前記フィルタ手段のフィルタ特性を時間的に変化させる
パラメータを発生するパラメータ発生手段と、を備えた
楽音合成装置。
【請求項２】フィルタ手段は、２次の時変フィルタで
あることを特徴とする請求項１記載の楽音合成装置。
【請求項３】入力データ発生手段は、予め入力データを記憶したメモリと、前記メモリに記憶された入力データの読み出しを行う読
み出し回路と、で構成したことを特徴とする請求項１記
載の楽音合成装置。
【請求項４】入力データ発生手段は、演算により入力
データを算出する演算回路であることを特徴とした請求
項１記載の楽音合成装置。
【請求項５】パラメータ発生手段は、予め複数のパラメータ列を記憶したメモリと、前記メモリを所望の音程に対応した周波数データの整数
部分のデータに相当するアドレス幅でアドレスし、パラ
メータＰ１と前記パラメータＰ１と隣合うアドレスに記
憶されたパラメータＰ２とを読み出す読み出し回路と、前記読み出し回路が読み出したパラメータＰ１とパラメ
ータＰ２とを前記周波数データの小数部分のデータに基
づき補間演算を行う補間演算回路と、前記補間演算回路における補間演算結果と予め設定され
たデータとの選択を行い、選択された方を所望のパラメ
ータとしてフィルタ手段に出力する選択回路と、で構成
したことを特徴とする請求項１記載の楽音合成装置。
【請求項６】パラメータ発生手段は、予め複数のパラメータ列を記憶した第１のメモリと、前記第１のメモリに格納された複数のパラメータ列とは
異なる複数のパラメータ列を記憶した第２のメモリと、前記第１のメモリを所望の音程に対応した周波数データ
の整数部分のデータに相当するアドレス幅でアドレス
し、前記第１のメモリに記憶されたパラメータＰ１１と
前記パラメータＰ１１と隣合うアドレスに記憶されたパ
ラメータＰ１２とを読み出し、さらに前記第２のメモリ
を所望の音程に対応した周波数データの整数部分のデー
タに相当するアドレス幅でアドレスし、前記第２のメモ
リに記憶されたパラメータＰ２１と前記パラメータＰ２
１と隣合うアドレスに記憶されたパラメータＰ２２とを
読み出す読み出し回路と、前記読み出し回路が読み出したパラメータＰ１１とパラ
メータＰ１２とを前記周波数データの小数部分のデータ
に基づき補間演算を行う第１の補間演算回路と、前記読み出し回路が読み出したパラメータＰ２１とパラ
メータＰ２２とを前記周波数データの小数部分のデータ
に基づき補間演算を行う第２の補間演算回路と、前記第１の補間演算回路が算出した補間演算結果と前記
第２の補間演算回路が算出した補間演算結果とを時間的
に変化する補間係数に基づき補間演算を行う第３の補間
演算回路と、前記第３の補間演算回路における補間演算結果と予め設
定されたデータとの選択を行い、選択された方を所望の
パラメータとして前記フィルタ手段に出力する選択回路
と、で構成したことを特徴とする請求項１記載の楽音合
成装置。
【請求項７】入力データを発生する入力データ発生手
段と、入力されたデータを所定時間遅延させる遅延器と第１の
加算器と第２の加算器の対応する入出力端子をループ状
に接続した第１の遅延手段と、入力されたデータを所定時間遅延させる遅延器と第１の
加算器と第２の加算器の対応する入出力端子をループ状
に接続した第２の遅延手段と、前記入力データ発生手段から入力された入力データとパ
ラメータ発生手段から入力されたパラメータと前記第１
の遅延手段内の加算器におけるループ状に接続された方
の入力端子上のデータと前記第２の遅延手段内の加算器
におけるループ状に接続された方の入力端子上のデータ
とに基づき第１の駆動データを算出するフィルタ手段
と、前記フィルタ手段から入力された第１の駆動データと予
め記憶された残差データとの加算を行い、加算結果を第
２の駆動データとして前記第１の遅延手段内の第１の加
算器におけるループ状に接続されていない方の入力端子
と前記第２の遅延手段内の第１の加算器におけるループ
状に接続されていない方の入力端子に前記第２の駆動デ
ータを入力する残差データ加算手段と、前記第１のフィルタ手段を制御するためのパラメータを
発生するパラメータ発生手段と、前記第１の遅延手段内の第２の加算器におけるループ状
に接続された方の入力端子上のデータと前記第２の遅延
手段内の第２の加算器におけるループ状に接続された方
の入力端子上のデータのどちらか一方あるいはそれらの
加算値に対して特定の周波数成分を増幅し、増幅された
データを所望の楽音出力として出力し、さらに前記第１
の遅延手段内の第２の加算器におけるループ状に接続さ
れていない方の入力端子に前記楽音出力に対してレベル
調整したデータを入力する第２のフィルタ手段と、を備
えた楽音合成装置。
【請求項８】第１のフィルタ手段が、時変フィルタで
あることを特徴とする請求項７記載の楽音合成装置。
【請求項９】第１のフィルタ手段が、２次の時変フィ
ルタであることを特徴とする請求項７記載の楽音合成装
置。
【請求項１０】入力データ発生手段は、予め入力データを記憶したメモリと、前記メモリに記憶された入力データの読み出しを行う読
み出し回路と、で構成したことを特徴とする請求項７記
載の楽音合成装置。
【請求項１１】入力データ発生手段は、演算により入
力データを算出する演算回路であることを特徴とする請
求項７記載の楽音合成装置。
【請求項１２】パラメータ発生手段は、予め複数のパラメータ列を記憶したメモリと、前記メモリを所望の音程に対応した周波数データの整数
部分のデータに相当するアドレス幅でアドレスし、パラ
メータＰ１と前記パラメータＰ１と隣合うアドレスに記
憶されたパラメータＰ２とを読み出す読み出し回路と、前記読み出し回路が読み出したパラメータＰ１とパラメ
ータＰ２とを前記周波数データの小数部分のデータに基
づき補間演算を行う補間演算回路と、前記補間演算回路における補間演算結果と予め設定され
たデータとの選択を行い選択された方を所望のパラメー
タとして前記第１のフィルタ手段に出力する選択回路
と、で構成したことを特徴とする請求項７記載の楽音合
成装置。
【請求項１３】パラメータ発生手段は、予め複数のパラメータ列を記憶した第１のメモリと、前記第１のメモリに格納された複数のパラメータ列とは
異なる複数のパラメータ列を記憶した第２のメモリと、前記第１のメモリを所望の音程に対応した周波数データ
の整数部分のデータに相当するアドレス幅でアドレス
し、前記第１のメモリに記憶されたパラメータＰ１１と
前記パラメータＰ１１と隣合うアドレスに記憶されたパ
ラメータＰ１２とを読み出し、さらに前記第２のメモリ
を所望の音程に対応した周波数データの整数部分のデー
タに相当するアドレス幅でアドレスし、前記第２のメモ
リに記憶されたパラメータＰ２１と前記パラメータＰ２
１と隣合うアドレスに記憶されたパラメータＰ２２とを
読み出す読み出し回路と、前記読み出し回路が読み出したパラメータＰ１１とパラ
メータＰ１２とを前記周波数データの小数部分のデータ
に基づき補間演算を行う第１の補間演算回路と、前記読み出し回路が読み出したパラメータＰ２１とパラ
メータＰ２２とを前記周波数データの小数部分のデータ
に基づき補間演算を行う第２の補間演算回路と、前記第１の補間演算回路が算出した補間演算結果と前記
第２の補間演算回路が算出した補間演算結果とを時間的
に変化する補間係数に基づき補間演算を行う第３の補間
演算回路と、前記第３の補間演算回路における補間演算
結果と予め設定されたデータとの選択を行い選択された
方を所望のパラメータとして前記第１のフィルタ手段に
出力する選択回路と、で構成したことを特徴とする請求
項７記載の楽音合成装置。
【請求項１４】入力データを発生する入力データ発生
手段と、入力されたデータを所定時間遅延させる遅延器と第１の
加算器と第２の加算器の対応する入出力端子をループ状
に接続した第１の遅延手段と、入力されたデータを所定時間遅延させる遅延器と第１の
加算器と第２の加算器の対応する入出力端子をループ状
に接続した第２の遅延手段と、前記第１の遅延手段内の第１の加算器におけるループ状
に接続された方の入力端子上のデータと第１のパラメー
タ発生手段から入力された第１の乗算パラメータとの乗
算を行う第１の乗算手段と、前記第２の遅延手段内の第１の加算器におけるループ状
に接続された方の入力端子上のデータと第１のパラメー
タ発生手段から入力された第２の乗算パラメータとの乗
算を行う第２の乗算手段と、前記第１の乗算手段における乗算結果と前記第２の乗算
手段における乗算結果との加算を行う第１の加算手段
と、前記入力データ発生手段から入力された入力データと第
１のパラメータ発生手段から入力されたフィルタ係数と
前記第１の加算手段の加算結果とに基づき第１の駆動デ
ータを算出するフィルタ手段と、前記フィルタ手段から入力された第１の駆動データと予
め記憶された残差データとの加算を行い加算結果を第２
の駆動データとして前記第１の遅延手段内の第１の加算
器におけるループ状に接続されていない方の入力端子と
前記第２の遅延手段内の第１の加算器におけるループ状
に接続されていない方の入力端子に前記第２の駆動デー
タを入力する残差データ加算手段と、前記第１のフィルタ手段を制御するためのフィルタ係数
と第１の乗算手段において乗算せしめる第１の乗算パラ
メータと第２の乗算手段において乗算せしめる第２の乗
算パラメータとを発生する第１のパラメータ発生手段
と、前記第１の遅延手段内の第２の加算器におけるループ状
に接続された方の入力端子上のデータと第２のパラメー
タ発生手段から入力された第３の乗算パラメータとの乗
算を行う第３の乗算手段と、前記第２の遅延手段内の第２の加算器におけるループ状
に接続された方の入力端子上のデータと第２のパラメー
タ発生手段から入力された第４の乗算パラメータとの乗
算を行う第４の乗算手段と、前記第３の乗算手段における乗算結果と前記第４の乗算
手段における乗算結果との加算を行う第２の加算手段
と、第２のパラメータ発生手段から入力されたフィルタ係数
に基づき前記第２の加算手段の加算結果に対して特定の
周波数成分を増幅し増幅されたデータを所望の楽音出力
とする第２のフィルタ手段と、前記第２のフィルタ手段を制御するためのフィルタ係数
と前記第３の乗算手段において乗算せしめる第３の乗算
パラメータと前記第４の乗算手段において乗算せしめる
第４の乗算パラメータと第５の乗算手段において乗算せ
しめる第５の乗算パラメータと第６の乗算手段において
乗算せしめる第６の乗算パラメータとを発生する第２の
パラメータ発生手段と、前記楽音出力と前記第２のパラメータ発生手段から入力
された第５の乗算パラメータとの乗算を行い、前記第１
の遅延手段内の第２の加算器におけるループ状に接続さ
れていない方の入力端子に乗算結果を入力する第５の乗
算手段と、前記楽音出力と前記第２のパラメータ発生手段から入力
された第６の乗算パラメータとの乗算を行い、前記第２
の遅延手段内の第４の加算器におけるループ状に接続さ
れていない方の入力端子に乗算結果を入力する第６の乗
算手段と、を備えた楽音合成装置。
【請求項１５】第１のフィルタ手段は、時変フィルタ
であることを特徴とする請求項１４記載の楽音合成装
置。
【請求項１６】第１のフィルタ手段は、２次の時変フ
ィルタであることを特徴とする請求項１４記載の楽音合
成装置。
【請求項１７】入力データ発生手段は、予め入力データを記憶したメモリと、前記メモリに記憶された入力データの読み出しを行う読
み出し回路と、で構成したことを特徴とする請求項１４
記載の楽音合成装置。
【請求項１８】入力データ発生手段は、演算により入
力データを算出する演算回路であることを特徴とする請
求項１４記載の楽音合成装置。
【請求項１９】第１のパラメータ発生手段は、予め複数のフィルタ係数列を記憶したメモリと、前記メモリを所望の音程に対応した周波数データの整数
部分のデータに相当するアドレス幅でアドレスし、フィ
ルタ係数Ｐ１と前記フィルタ係数Ｐ１と隣合うアドレス
に記憶されたフィルタ係数Ｐ２とを読み出す読み出し回
路と、前記読み出し回路が読み出したフィルタ係数Ｐ１とフィ
ルタ係数Ｐ２とを前記周波数データの小数部分のデータ
に基づき補間演算を行う補間演算回路と、前記補間演算回路における補間演算結果と予め設定され
たデータとの選択を行い、選択された方を所望のフィル
タ係数として前記第１のフィルタ手段に出力する選択回
路と、で構成したことを特徴とする請求項１４記載の楽
音合成装置。
【請求項２０】第１のパラメータ発生手段は、予め複数のフィルタ係数列を記憶した第１のメモリと、前記第１のメモリに格納された複数のフィルタ係数列と
は異なる複数のフィルタ係数列を記憶した第２のメモリ
と、前記第１のメモリを所望の音程に対応した周波数データ
の整数部分のデータに相当するアドレス幅でアドレス
し、前記第１のメモリに記憶されたフィルタ係数Ｐ１１
と前記フィルタ係数Ｐ１１と隣合うアドレスに記憶され
たフィルタ係数Ｐ１２とを読み出し、さらに前記第２の
メモリを所望の音程に対応した周波数データの整数部分
のデータに相当するアドレス幅でアドレスし、前記第２
のメモリに記憶されたフィルタ係数Ｐ２１と前記フィル
タ係数Ｐ２１と隣合うアドレスに記憶されたフィルタ係
数Ｐ２２とを読み出す読み出し回路と、前記読み出し回路が読み出したフィルタ係数Ｐ１１とフ
ィルタ係数Ｐ１２とを前記周波数データの小数部分のデ
ータに基づき補間演算を行う第１の補間演算回路と、前記読み出し回路が読み出したフィルタ係数Ｐ２１とフ
ィルタ係数Ｐ２２とを前記周波数データの小数部分のデ
ータに基づき補間演算を行う第２の補間演算回路と、前記第１の補間演算回路が算出した補間演算結果と前記
第２の補間演算回路が算出した補間演算結果とを時間的
に変化する補間係数に基づき補間演算を行う第３の補間
演算回路と、前記第３の補間演算回路における補間演算結果と予め設
定されたデータとの選択を行い、選択された方を所望の
フィルタ係数として前記第１のフィルタ手段に出力する
選択回路と、で構成したことを特徴とする請求項１４記
載の楽音合成装置。