JPH0573064A - 電子楽器 - Google Patents

電子楽器

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JPH0573064A
JPH0573064A JP3187838A JP18783891A JPH0573064A JP H0573064 A JPH0573064 A JP H0573064A JP 3187838 A JP3187838 A JP 3187838A JP 18783891 A JP18783891 A JP 18783891A JP H0573064 A JPH0573064 A JP H0573064A
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adder
signal
pitch
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徹 北山
Iwao Azuma
岩男 東
Tomoyuki Funaki
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 楽音のピッチを能動的に制御し、打楽器や弦
楽器の演奏におけるピッチのずり上がり現象をシミュレ
ートする。 【構成】 管体形成回路2からの出力信号と励振回路1
の出力信号とは、ジャンクション3の加算器AD1によ
って加算され、管体形成回路2に供給される。また、加
算器AD1の出力信号と管体形成回路2の出力信号は、
加算器AD2によって加算され、励振回路1に供給され
るようになっている。管体形成回路2は、空気圧力波の
伝播遅延をシミュレートする複数の遅延回路D1〜Dn
と、管体の径が変化している箇所で発生する空気圧力波
の散乱をシミュレートするジャンクションJ1,J2…
…とを縦列接続したループ回路からなる。上記遅延回路
D1〜Dnの段数は、遅延段数変動回路10が出力する
遅延段数DL1〜DLnによって時変化するように制御
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、特に自然楽器の発音
機構をシミュレートすることにより、自然楽器に近い楽
音を合成する電子楽器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、自然楽器の発音メカニズムを
シミュレートする音源として、自然楽器の発音体に与え
られる振動発生をシミュレートする非線形部および弦や
管体の音の伝搬をシミュレートする伝送回路からなる物
理音源が特開昭63−40199号公報などに知られて
いる。
【0003】非線形部は、発音すべき楽音の各種パラメ
ータに従って所定の励起信号を出力し、上記伝送回路へ
供給する。また、伝送回路は、遅延回路やローパスフィ
ルタ等から構成されたループ回路であり、上記励起信号
を上記遅延回路、ローパスフィルタを介して巡回させ
る。この巡回する信号は、上記非線形部の入力信号とな
るように、フィードバックされる。このように、非線形
部および伝送回路を巡回する信号は、ループ状の任意の
位置から楽音信号として取り出され、所定の楽音発生装
置により楽音として発音される。
【0004】このような遅延フィードバック音源は、自
然楽器のシミュレーションとしての性格が強く、そのデ
ィレイ長はシミュレートする楽器の弦や管の長さや音程
によって決められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した電
子楽器では、自然楽器の挙動の全てを正確にシミュレー
トしているわけではないため、実際の動作と多少異なる
ことがある。例えば、自然楽器では、その発音の開始時
点において、多少のピッチの変動(ずり上がり)が見ら
れる。
【0006】しかしながら、従来の電子楽器では、楽音
のピッチは、一旦、設定したデイレイ長によって完全に
決定されてしまい、楽音の発音過程において能動的に制
御することができないため、上述した自然楽器の挙動を
シミュレートするのは困難であった。
【0007】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
もので、楽音のピッチを能動的に制御し、自然楽器の演
奏におけるピッチのずり上がり現象をシミュレートでき
る電子楽器を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために、この発明では、自然楽器の発音体に与えられ
る振動に相当する励振信号を発生する励振波形発生部
と、前記自然楽器の発音体における音の伝播特性をシミ
ュレートする、フィルタと遅延回路とからなる線形部
と、発音すべき楽音信号のピッチに従って、時間の経過
とともに変化するエンベロープを発生するエンベロープ
発生手段と、前記エンベロープによって前記線形部の遅
延量を制御する遅延量制御手段とを具備するとともに、
前記励振信号は少なくとも前記線形部を巡回し、前記楽
音信号として取り出されることを特徴とする。
【0009】
【作用】励振波形発生部において発生される励振信号
は、少なくともフィルタと遅延回路とからなる線形部を
巡回する。この時、エンベロープ発生手段は、発音すべ
き楽音信号のピッチに従って、時間の経過とともに変化
するエンベロープを発生し、これを上記線形部に供給す
る。線形部では、エンベロープによって遅延量が制御さ
れる。上記励振波形発生部と線形部とを巡回する励振信
号は、楽音信号として取り出される。
【0010】
【実施例】次に図面を参照してこの発明の実施例につい
て説明する。図1はこの発明の一実施例の構成を示すブ
ロック図である。この図において、本実施例の音源は、
自然楽器の管楽器をシミュレートする回路であり、管楽
器のマウスピース部の動作をシミュレートする(非線形
部に相当する)励振回路1と、管楽器の共鳴管(管体部
分)をシミュレートする(伝送回路に相当する)管体形
成回路2とを、ジャンクション3を介して接続した構成
となっている。
【0011】ジャンクション3は、管楽器におけるマウ
スピース部と管体との接続部における空気圧力波の散乱
をシミュレートするものである。このジャンクション3
では、管体形成回路2からの出力信号と励振回路1の出
力信号が加算器AD1によって加算されて管体形成回路
2に供給され、加算器AD1の出力信号と管体形成回路
2の出力信号が加算器AD2によって加算されて励振回
路1に供給されるようになっている。
【0012】励振回路1は、上述したように、シングル
リード楽器のマウスピース部をシミュレートするもので
あり、マウスピースのリードに加えられる総合的な圧力
と間隙との関係をシミュレートするための2次関数等の
非線形関数を有する非線形回路4、リードの慣性および
ダンピングファクタ等をシミュレートするロ−パスフィ
ルタLPF5および平均化回路AVR6から構成されて
いる。
【0013】管体形成回路2は、複数の遅延回路D1,
D2,……,Dn-1,DnをジャンクションJ1,J2,
……を介して縦列接続したループ回路であり、遅延回路
D1〜Dnは管体における空気圧力波の伝播遅延をシミ
ュレートし、ジャンクションJ1,J2,……,Jn-1は
管体のトーンホールにおける空気圧力波の散乱を含めた
管体の径が変化している箇所で発生する空気圧力波の散
乱をシミュレートする。なお、ジャンクションJ1,J
2,……,Jn-1の数はトーンホールの数によって決
る。
【0014】次に、ジャンクションJ1,J2,……,
Jn-1の構成を示すブロック図のいくつかを図2
(a),(b)および(c)を参照して説明する。図2
(a)はジャンクションの一般的な構成例であり、乗算
器M1は入力信号に所定の定数を乗算し、これを加算器
AD3の一方の入力端へ供給する。また、乗算器M2は
巡回する信号に所定の定数を乗算し、これを加算器AD
3の他方の入力端へ供給する。加算器AD3は、上記両
信号を加算した後、この結果を加算器AD4とAD5の
一方の入力端へ供給する。加算器AD4は、上記入力信
号と上記加算信号とをさらに加算し、これを図1に示す
励起回路1側へ戻す。また、加算器AD5は、上記加算
信号と上記巡回信号とを加算した後、これを管体形成回
路2の後段へ供給する。
【0015】図2(b)はラティス(はしご)回路とし
た例であり、入力信号は、加算器AD6およびAD7の
一方の入力端へ供給する。加算器AD6は入力信号と巡
回信号とを加算し、これを乗算器M3へ供給する。乗算
器3は、上記加算された信号に所定の定数を乗算した
後、これを上記加算器AD7の他方の入力端へ供給す
る。加算器AD7は、入力信号と乗算された信号とを加
算し、これを管体形成回路2の後段へ供給する。また、
加算器AD8は上記乗算された信号と巡回信号とを加算
した後、これを図1に示す励起回路1側へ戻す。
【0016】次に、図2(c)は4乗算格子回路とした
例であり、乗算器M4は、入力信号に所定の定数を乗算
した後、これを加算器AD9の一方の入力端へ供給す
る。また、乗算器M5は、同様に、上記入力信号に所定
の定数を乗算した後、これを加算器AD10の一方の入
力端へ供給する。同様にして、乗算器M6およびM7
は、それぞれ、巡回信号に所定の定数を乗算した後、こ
れを上記加算器AD9およびAD10の他方の入力端へ
供給する。加算器AD9は、上記所定の定数が乗算され
た入力信号と巡回信号とを加算し、これを図1に示す励
起回路1側へ戻す。また、加算器AD10は、上記所定
の定数が乗算された入力信号と巡回信号とを加算し、こ
れを管体形成回路2の後段へ供給する。
【0017】上述した各ジャンクションは、管体の径が
変化している箇所で発生する空気圧力波の散乱を同等に
シミュレートする。
【0018】上記管体形成回路2の遅延回路D1〜Dn
は、シフトレジスタによって構成され、これらのシフト
レジスタの各段は伝送するデジタル信号のビット数に対
応したフリップフロップで構成されている。すなわち、
遅延量は、上記シフトレジスタの段数によって決定され
る。したがって、この実施例では、上記遅延回路D1〜
Dnの段数は、遅延段数変動回路10が出力する遅延段
数DL1,DL2,……,DLn-1,DLnによって制
御されるようになっている。
【0019】遅延変動回路10は、キーオンKONが供
給されると、キーコードKCに従って、所定のエンベロ
ープが付与された、上記遅延回路D1〜Dnの段数DL
1〜DLnを出力する。この遅延段数DL1〜DLnは
上記キーコードKCに対応する楽音信号を合成し、発音
している間、上記エンベロープに従って時変動する。
【0020】[減衰系への適用例]また、図3は本願発
明を適用した減衰系の物理音源モデルの構成を示すブロ
ック図である。この図において、減衰系の物理音源と
は、弦楽器などの発音機構をシミュレートする回路であ
る。初期波形発生回路15は発音体である弦に加えられ
る力に相当する信号S1を発生し、これを加算器AD1
1の一方の入力端へ供給する。また、閉ループ回路LO
OPは弦における振動の伝播をシミュレートする回路で
あり、振動の遅延伝播をシミュレートする遅延回路16
および弦の振動に対する周波数特性(高周波の振動ほど
速く減衰するという特性)をシミュレートするローパス
フィルタ17から構成されている。
【0021】この閉ループ回路LOOPを巡回する信号
S2は、上記加算器AD11の他方の入力端へ供給さ
れ、上記弦に加えられる力に相当する信号S1にフィー
ドバックされる。上記巡回信号S2は、閉ループ回路L
OOPを巡回するとともに、閉ループLOOP内の任意
の位置から楽音信号WS1として取り出される。上述し
た物理音源モデルにおいても、前述した管楽器の物理音
源モデルと同様に、遅延回路16の段数は、遅延段数変
動回路10が出力する時変動する遅延段数DLi(i=
1〜n)によって制御される。
【0022】[共鳴系のウエーブガイドネットワークへ
の適用]次に、図4は自然楽器における共鳴系をシミュ
レートするウエーブガイドネットワークの構成を示すブ
ロック図である。この図において、ウエーブガイドネッ
トワークは、四方に楽音を伝播する共鳴系をシミュレー
トするために、複数(この例の場合には3つ)の閉ルー
プ回路、すなわちウエーブガイドWG1,WG2,WG
3をジャンクション18によって結合している。ジャン
クション18に供給される(前述した励起信号に相当す
る)入力信号は、各ウエーブガイドWG1〜WG3を巡
回する全ての信号と合成されるとともに、この混合され
た信号が各ウエーブガイドWG1〜WG3へ供給される
ようになっている。
【0023】各ウエーブガイドWG1〜WG3は、前述
した閉ループ回路LOOPと同様に、遅延回路20-1,
20-2,……20-6とフィルタ21-1,21-2,20-3
とから構成されている。また、ジャンクションより合成
された信号は、楽音信号WS2として出力される。上述
した共鳴系のウエーブガイドネットワークにおいても、
前述した管楽器の物理音源モデルと同様に、遅延回路2
0-1〜20-6の段数は、遅延段数変動回路10が出力す
る時変動する遅延段数DL1〜DL7によって制御され
る。
【0024】次に、上述した遅延段数変動回路10につ
いて、図5〜図8を参照して説明する。 [遅延段数変動回路の第1の実施例]図5は、遅延段数
変動回路10の第1の実施例の構成を示すブロック図で
ある。この図において、遅延段数変動回路10は、キー
コードKCなどの音高データにエンベロープを付与する
加算器AD12と、該加算器AD12の出力をディレイ
長に変換するピッチ−ディレイ長変換テーブル25とか
ら構成される。キーコードKCは、加算器AD12の一
方の入力端へ供給される。該加算器AD12の他方の入
力端へは、所定のエンベロープ発生回路(後述する)に
よって発生されたエンベロープEVが供給される。加算
器AD12では、キーコードKCにエンベロープEVを
加算することによって時変動するキーコードKC’を生
成する。
【0025】この変動するキーコードKC’は、ピッチ
−ディレイ長変換テーブル25へ供給される。ピッチ−
ディレイ長変換テーブル25には、予め発音する全ての
ピッチ(すなわち、キーコードKC)に対応させた遅延
回路の遅延段数が記憶されており、上記変動するキーコ
ードKCに従って、これに対応する遅延段数DLiを出
力する。この遅延段数DLiは、例えば、図1に示す管
体形成回路2の遅延回路D1〜Dnに供給されるように
なっている。
【0026】[遅延段数変動回路10の第1の変形例]
次に、図6は遅延段数変動回路10の第1の変形例の構
成を示すブロック図である。ここでは、音源のピッチを
制御するPLL(Phase Loop Lock)回路を制御する遅延
段数変動回路10について説明する。図示のように、図
1〜図4に示すような、遅延フィードバックが合成する
楽音信号のピッチをPLL回路26によって制御する音
源が従来より知られている。そこで、本実施例では、上
記PLL回路26を、加算器AD13から出力される時
変化するキーコードKCによって制御し、PLL回路2
6がロックする周波数、すなわち楽音信号のピッチを変
動させるようにしている。
【0027】[遅延段数変動回路10の第2の変形例]
次に、図7は本願発明の遅延段数変動回路10の第2の
変形例の構成を示すブロック図である。この図におい
て、キーコード−遅延段数変換回路30は、キーコード
KCに基づいて、該キーコードKCによって示されるピ
ッチの楽音を発生するための遅延回路の遅延段数DLi
を出力し、これを加算器AD14の一方の入力端へ供給
する。また、ピッチエンベロープ発生回路31は、キー
オン信号KONが供給されると、キーコードKCに基づ
いて、エンベロープEVを発生し、これを加算器AD1
4の他方の入力端へ供給する。加算回路AD14では、
遅延段数DLiにエンベロープEVを加算することによ
って、遅延段数DLiにエンベロープEVを付与し、こ
れを時変動する遅延段数DLi’として遅延回路Diへ
供給する。
【0028】遅延回路Diは、前述した図1、図3およ
び図4に示す遅延回路を代表するものであり、この遅延
回路には、上記エンベロープが付与された遅延段数、す
なわち時間の経過とともに変化する遅延段数DLi’が
設定される。なお、遅延回路Diは、管体形成回路2に
介挿されたオールパスフィルタ32でもよく、この場合
は遅延段数DLi’が設定されるのではなく、フィルタ
の周波数特性を変化させるようなパラメータを設定すれ
ばよい。
【0029】ここで、例えば、100段の遅延回路にお
いて、1オクターブ上の楽音を発生する場合には、遅延
段数は50段となる。この時に、単純に、遅延段数DL
iにエンベロープEVとして「3」を加算すると、10
0段の遅延段数に「3」を加算した場合に比較して、割
り合いからいうとかなりピッチが変化してしまう。そこ
で、この例では、エンベロープEVの付与を上述した加
算器AD14によって行なう場合には、キーコードKC
を参照することによって遅延段数DLiを決定し、付与
する分を1/2として比例関係を保つようにしている。
【0030】これに対して、上記加算器AD14の代わ
りに乗算器M8を用いてもよい。この場合、上述した加
算器AD14と同様の結果を得るには、100段に
「3」を加算するのではなく、1.03を乗算すればよ
い。50段の場合にも1.03を乗算すれば、51.5
となり、特に、キーコードKCを参照しなくてもよい。
【0031】[第2の変形例におけるピッチエンベロー
プ発生回路]図8は、後段に加算器AD14を用いた場
合のピッチエンベロープ発生回路31の詳細な構成を示
すブロック図である。この図において、ダウンカウンタ
40は、キーオンKONが供給されると、クロックCL
OCKに同期して、所定の数値(この例の場合には、
「255」)を順次ダウンカウントしてゼロ検出回路4
1と非線形テーブル42とへ供給する。
【0032】ゼロ検出回路41は、上記ダウンカウンタ
40の出力OUTがゼロになったか否かを検出し、ゼロ
になると、通常、「0」である出力DSを「1」とす
る。この出力DSは、NOT回路43を介してアンドゲ
ート44の一方の入力端へ供給される。アンドゲート4
4の他方の入力端には、所定の周期を有するクロックC
LOCKが供給されており、上記一方の入力端の信号が
「1」となると、上記クロックCLOCKをダウンカウ
ンタ40のクロック入力端CLへ供給する。したがっ
て、一方の入力端の信号が「0」の場合には、クロック
CLOCKを供給しないようになっている。
【0033】次に、非線形テーブル42には、ダウンカ
ウンタ40が出力するデータ(0〜255)に対応させ
て、0〜1の非線形データNLDが予め記憶されてい
る。この非線形テーブル42は、上記0〜255のデー
タに応じた非線形データNLDを乗算器M9へ供給す
る。キーコードKC−スケーリング値変換回路45は、
所定のピッチの楽音を合成するために、キーコードKC
をスーケリングし、このスケーリングしたキーコードK
C’を上記乗算器M9へ供給する。
【0034】このスケーリング値変換回路45は、例え
ば、前述したように遅延段数が100段の場合には
「3」を出力し、5段の場合には「1.5」を出力する
ようなスケーリングを行なう。これに対して、図7に示
す加算器AD14に代わって、後段が乗算器M8によっ
て構成されている場合には、定数を出力する単純なテー
ブルとする。乗算器M9は、上記非線形データNLDと
スケーリングされたキーコードKC’とを乗算し、その
結果をエンベロープEVとして図7に示す加算器AD1
4(または乗算器M8)の他方の入力端へ供給するよう
になっている。
【0035】[第2の変形例の動作]キーオンKONが
供給されるまでは、図8に示すダウンカウンタ40の出
力OUTはゼロである。このため、ゼロ検出回路41は
その出力DSを「1」とする。したがって、アンドゲー
ト43はクローズとなり、クロックCLOCKはダウン
カウンタ40へは供給されない。
【0036】そして、キーオンKON(パルス)が供給
されると、ダウンカウンタ40には、「255」という
数値がロードされる。このため、ダウンカウンタ40の
出力は「255」となる。ゼロ検出回路41は、検出結
果がゼロでなくなるため、「0」を出力する。この結
果、アンドゲート44がオープンとなり、クロックCL
OCKがダウンカウンタ40のクロック端子CLに供給
される。ダウンカウンタ40は、クロックCLOCKが
供給されると、これに同期してダウンカウントを開始す
る。
【0037】ダウンカウンタ40の順次減少していく出
力OUTが非線形テーブル42に供給されると、非線形
テーブル42からは、「1」から次第に小さくなってい
く値の非線形データNLDが出力される。
【0038】一方、キーコードKC−スケーリング値変
換回路45には、キーコードKCが供給されるため、乗
算器M9には、スケーリングされたキーコードKCが供
給される。乗算器M9においては、上記非線形データN
LDと、上記スケーリングされたキーコードKC’とが
乗算され、この結果は、時間経過とともに次第に減衰す
るエンベロープEVとして図7に示す加算器AD14の
他方の入力端へ供給される。
【0039】上記加算器AD14の一方の入力端には、
遅延段数変換回路30がキーコードKCに基づいて出力
する遅延段数DLiが供給されており、該遅延段数DL
iと上記エンベロープEVを加算する。そして、エンベ
ロープEVが付与された遅延段数DLi’は、例えば、
図1に示す管体形成回路2の遅延回路D1〜Dnに供給
される。この遅延段数DLi’は、時間の経過ととも
に、エンベロープEVに従って変化する。
【0040】特に、この場合、エンベロープEVは漸次
減少していくため、遅延段数DLiも大から小へ減少す
るように変化する。この結果、楽音のピッチは発音の初
期においては低く、次第に高くなるように変化する。こ
のように、本実施例によれば、自然楽器の演奏における
ピッチのずり上がり現象がシミュレートされる。
【0041】そして、ダウンカウンタ40の出力がゼロ
になると、ゼロ検出回路41の出力が「1」となり、ア
ンドゲート44がクローズとなってクロックCLOCK
がダウンカウンタ40に供給されなくなる。
【0042】なお、上述した実施例において、例えば、
図1に示すように、遅延回路を複数段に分割した場合に
は、特定の位置の遅延段数DLi(i=1〜n)のみを
エンベロープEVで変動させてもよい。また、実施例で
は、キーオンKONに従ってエンベロープEVを発生し
たが、キーオフKOFFなどの他の演奏情報によってエ
ンベロープEVを制御するようにしてもよい。
【0043】また、実施例では、エンベロープEVの変
化量をキーコードKCによってスケーリングしている
が、タッチによってスケーリングしてもよい。さらに、
図7に示すように、エンベロープEVの付与を加算器A
D14に代えて乗算器M8によって実現する場合は、キ
ーコードKCによるスケーリングを行なわなくともよ
い。
【0044】また、実施例では、遅延回路Diによって
遅延を制御する例について述べたが、前述したように、
オールパスフィルタ32によって遅延を制御するように
してもよい。この場合には、オールパスフィルタ32に
供給するデータとしては、遅延段数ではなく、フィルタ
係数となる。また、遅延回路Diとオールパスフィルタ
32の双方を用いて遅延を制御してもよい。
【0045】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、楽音のピッチを能動的に制御し、打楽器や弦楽器の
演奏におけるピッチのずり上がり現象をシミュレートで
きるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。
【図2】 (a)はジャンクションの一般的な構成例で
あり、(b)はラティス(はしご)回路とした例であ
り、(c)は4乗算格子回路とした例である。
【図3】 本願発明を適用した減衰系の物理音源モデル
の構成を示すブロック図である。
【図4】 自然楽器における共鳴系をシミュレートする
ウエーブガイドネットワークの構成を示すブロック図で
ある。
【図5】 本願発明における遅延段数変動回路10の第
1の実施例の構成を示すブロック図である。
【図6】 本願発明における遅延段数変動回路10の第
1の変形例の構成を示すブロック図である。
【図7】 本願発明における遅延段数変動回路10の第
2の変形例の構成を示すブロック図である。
【図8】 第2の変形例において、後段に加算器AD1
4を用いた場合のピッチエンベロープ発生回路31の詳
細な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1……励振回路(励振信号発生部)、2……管体形成回
路(線形部)、10……遅延段数変動回路(遅延量制御
手段)、31……ピッチエンベロープ発生回路(エンベ
ロープ発生手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // G10H 1/00 C 7350−5H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自然楽器の発音体に与えられる振動に相
    当する励振信号を発生する励振波形発生部と、 前記自然楽器の発音体における音の伝播特性をシミュレ
    ートする、フィルタと遅延回路とからなる線形部と、 発音すべき楽音信号のピッチに従って、時間の経過とと
    もに変化するエンベロープを発生するエンベロープ発生
    手段と、 前記エンベロープによって前記線形部の遅延量を制御す
    る遅延量制御手段とを具備するとともに、 前記励振信号は少なくとも前記線形部を巡回し、前記楽
    音信号として取り出されることを特徴とする電子楽器。
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