JPH07121169A

JPH07121169A - 共鳴弦効果付与装置

Info

Publication number: JPH07121169A
Application number: JP5289855A
Authority: JP
Inventors: Toru Kitayama; 徹北山
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1993-10-27
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1995-05-12
Anticipated expiration: 2018-12-08
Also published as: JP3475466B2

Abstract

(57)【要約】【目的】合成系の音源を採用できると共に、新たな効
果を付与できる共鳴弦効果付与装置を提供すること。【構成】加算されたＬチャンネル信号とＲチャンネル
信号は、歪み発生部２３により振幅が大きい部分で歪ま
され、高次成分が発生されるようになる。この信号はＨ
ＰＦ２４に供給されて、倍音成分だけが並列接続された
７つのコムフィルタ２５−１〜２５−７に供給される。
この高次成分のうち、コムフィルタ２５−１〜２５−７
に共鳴する周波数の成分が巡回して共鳴音となる。コム
フィルタ２５−１〜２５−７内に弦の「びりつき」をシ
ミュレートするためのオールパスフィルタを含む回路が
挿入されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入力楽音信号に効果を
付与する効果装置に関し、特に撥弦あるいは打弦された
弦の信号により共鳴する共鳴弦の音をシミュレートする
共鳴弦効果装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ピアノ等の自然楽器においては、ハンマ
により特定の弦が打撃されると、この打撃に伴う非調和
成分はフレーム等を介して響板および他の弦にも伝わ
り、響板および他の弦が振動し続けるので、発音される
楽音には継続的に他の弦に対応した周波数の信号成分が
含まれる。この信号成分は、打弦された弦の信号に対し
ては非調和成分になる。

【０００３】このような、自然楽器の楽音を模倣するた
めに、例えば特開昭６３−２６７９９９号公報に記載さ
れたような残響効果付与装置が提案されている。この残
響効果付与装置を図７に示し、この図を参照しながらそ
の説明を行う。残響効果付与装置は、１２音階の各音名
Ｃ，Ｃ＃，Ｄ・・・Ｂに各々対応した１２個の遅延回路
１５１−１，１５１−２，１５１−３・・・１５１−１
２と、この遅延回路１５１−１，１５１−２，１５１−
３・・・１５１−１２の各出力に乗算係数を乗算して入
力にフィードバックする１２個の乗算器１５３−１，１
５３−２，１５３−３・・・１５３−１２と、この乗算
器１５３−１，１５３−２，１５３−３・・・１５３−
１２の各々の出力を、それぞれの入力信号に加算する１
２個の加算器１５２−１，１５２−２，１５２−３・・
・１５２−１２からなるコムフィルタを有している。こ
の１２個のコムフィルタは、各音名Ｃ，Ｃ＃，Ｄ・・・
Ｂに対応した音高周波数をｆｏとすると、図８に示すよ
うに音高周波数ｆｏとその整数倍関係にある周波数２ｆ
ｏ，３ｆｏ，４ｆｏ・・・に共振峰のあるコムフィルタ
特性をそれぞれ有している。

【０００４】さらに、残響効果付与装置は、この１２個
のコムフィルタの出力を合算する加算器１５４と、加算
器１５４の出力が供給されるオールパスフィルタ１５５
と、オールパスフィルタ１５５の出力が供給されるトー
ンフィルタ１５６とを有している。このオールパスフィ
ルタ１５５は周波数特性はフラットであるが、周波数に
依存する位相特性を有しており、整数倍関係にある周波
数間のピッチを多少ずらす効果を与えることができる。
また、トーンフィルタ１５６は例えばローパスフィルタ
により構成され、楽音信号の周波数特性を若干修正して
出力している。

【０００５】このように構成された残響効果付与装置に
おいて、鍵盤が押鍵されると、押鍵された鍵の音高に対
応する音高周波数成分と、その音高の非整数倍関係にあ
る非調和成分を含んでいる楽音が、音源回路から発生さ
れ入力されるようになる。この楽音は前記のように構成
された１２個のコムフィルタに入力され、遅延回路１５
１−１，１５１−２，１５１−３・・・１５１−１２と
乗算器１５３−１，１５３−２，１５３−３・・・１５
３−１２と加算器１５２−１，１５２−２，１５２−３
・・・１５２−１２からなる閉ループを巡回し、各音名
Ｃ，Ｃ＃，Ｄ・・・Ｂの音高周波数およびその整数倍の
周波数成分は、各コムフィルタの共振峰に合致するため
残響成分として残り、他の周波数成分は減衰するように
なる。この残響成分は加算器１５４により合算され、オ
ールパスフィルタ１５５およびトーンフィルタ１５６を
介して残響信号の付加された楽音として出力される。こ
のように、この残響効果付与装置は、入力される楽音信
号の立ち上がり部分に含まれる非調和成分を利用して、
鍵盤にて押鍵された鍵以外の鍵音高周波数および整数倍
関係にある周波数成分を継続的に発生させることによ
り、ピアノの弦のような非調和成分を含む楽音を模倣す
るようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この残
響効果付与装置においては楽音自体に非調和成分を含ん
でいなければならないため、音源としては、いわゆるＰ
ＣＭ音源を用いることは可能であるが、合成系の音源で
はアタック時の非調和成分を発生させることが困難であ
るため、合成系の音源を採用することができないという
問題点があった。

【０００７】なお、ＰＣＭ音源とは、実際の楽器音を収
録し、ＰＣＭ化してメモリに入れておき、演奏時にこの
メモリを読み出すことにより楽音を発生させる音源であ
り、楽器データを記憶する方式には種々の方式があるも
のの、自然楽器の音をよりよく模倣するには、アタック
からディケイまでの楽音を鍵域毎に記憶する必要があ
り、膨大な記憶容量のメモリを必要とする欠点を有して
いる。一方、合成系の音源においては、基本波とその高
調波を各々記憶したメモリから、演奏時に必要とする基
本波と高調波とを読み出して合成することにより、楽音
を発生しているため、メモリの記憶容量をそれほど必要
としない利点を有している。そこで、本発明は合成系の
音源を採用できると共に、新たな効果を付与できる共鳴
弦効果付与装置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】上記目的を達成するため
に、本発明は、楽音の振幅の大きい部分を歪ませる歪み
発生手段に、共鳴音を発生させるコムフィルタを接続し
て共鳴弦効果付与装置を構成するようにしたものであ
る。

【０００９】

【作用】本発明によれば、歪み発生手段により、入力信
号に高次倍音成分が含まれていない音源を採用しても倍
音を発生することができる。このため、歪み発生手段の
出力をコムフィルタに供給することにより、含まれてい
なかった共鳴音を発生することができ、自然楽器の音を
よりよく模倣することができるようになる。また、コム
フィルタにより弦特有のびりつきをシミュレートするこ
とができると共に、コムフィルタ内のオールパスフィル
タの係数を可変にすることによって「びりつき」度を可
変することができる。

【００１０】

【実施例】本発明の共鳴弦効果付与装置を備えた電子楽
器のブロック図を図１に示す。この図に示す電子楽器に
おいて、制御装置（ＣＰＵ）１はアドレス・データバス
１４を通じて、鍵盤インターフェース５に接続されてい
る鍵盤４の鍵の操作を検出し、検出された時は操作され
た鍵のキーオン（キーオフ）信号およびキーコード信号
を音源回路１０に伝送する。音源回路１０はこの情報に
基づいて楽音を発生（消去）する。また、パネル操作子
９によりユーザの設定した音色等のデータはパネル操作
子インターフェース８からアドレス・データバス１４を
通じて、ＣＰＵ１の制御に基づいて音源回路１０に伝送
される。音源回路１０はこのデータに応じた音色の楽音
を発生する。ユーザがパネル操作子９を操作する時は液
晶表示装置（ＬＣＤ）７の表示を参照しながらパネル操
作子９を操作して、所望の音色等を設定する。このＬＣ
Ｄ７はＬＣＤインタフェース８を介してアドレス・デー
タバス１４に接続されており、ＣＰＵ１により制御され
ている。

【００１１】また、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）３に
はＣＰＵ１のプログラムやプリセットされた音色データ
等が記憶されており、ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）２にはユーザが設定した音色データ等が記憶される
ようになされている。さらに、音源回路１０よりの楽音
信号は、本発明の共鳴弦効果付与装置１１に入力され共
鳴弦効果が付与されてデジタルアナログ変換器（ＤＡ
Ｃ）に供給され、アナログ信号に変換されて発音装置１
３により楽音が発音される。この共鳴弦効果付与装置１
１は、後述するように「びりつき」度を可変することが
できるが、この操作はパネル操作子９のうちの１つの操
作子により行うことができる。

【００１２】次に、共鳴弦効果付与装置１１の構成を図
２に示す。この図において、入力ライン２０に入力され
たＬチャンネルの楽音信号は加算器２２に供給されると
共に、混合部２６に供給される。また、入力ライン２１
に入力されたＲチャンネルの楽音信号は加算器２２に供
給されると共に、混合部２７に供給される。この加算器
２２により、Ｌチャンネルの信号とＲチャンネルの信号
とは加算され、歪み発生部２３に印加されて、その加算
信号の振幅が大きい部分で歪むようにされている。この
歪み発生部２３の入力−出力特性は図３に示すように、
入力信号の振幅が小さい時はそのまま出力されるが、ア
タック部分のように入力振幅が大きくなると出力振幅が
一定となるようにされている。この出力振幅が一定とな
る特性の部分により入力信号が歪むようになり、これに
より高次倍音成分が、例えばアタック部分に発生される
ようになる。

【００１３】そして、歪み発生部２３よりの信号はハイ
パスフィルタ２４に供給されて基音成分が除去されて、
倍音成分だけが並列接続された７つのコムフィルタ２５
−１，２５−２，２５−３・・・２５−７に供給され
る。すると、歪み発生部２３により発生された高次成分
のうち、コムフィルタ２５−１，２５−２・・・２５−
７に共鳴する周波数の成分はコムフィルタ２５−１，２
５−２・・・２５−７を巡回することにより、共鳴音が
発生されるようになる。なお、ＨＰＦ２４により基音成
分を除去するのは、基音の周波数とコムフィルタ２５−
１，２５−２・・・２５−７の共鳴周波数とが一致する
と、基音が強調され過ぎてしまい耳ざわりな音となるた
めである。

【００１４】ところで、このコムフィルタ２５−１，２
５−２・・・２５−７は、後述するようにフィードバッ
クループを有しており、このループ内に弦の「びりつ
き」をシミュレートするためのオールパスフィルタを含
む回路が挿入されている。そして、コムフィルタ２５−
１，２５−２・・・２５−７を巡回することにより発生
される共鳴音は、混合部２６および混合部２７にそれぞ
れ供給される。そして、混合部２６に供給された共鳴音
は、Ｌチャンネルの信号と共に混合されて、共鳴弦効果
の付与されたＬチャンネルの信号として出力ライン２８
から出力され、混合部２７に供給された共鳴音は、Ｒチ
ャンネルの信号と共に混合されて、共鳴弦効果の付与さ
れたＲチャンネルの信号として出力ライン２９から出力
される。

【００１５】なお、コムフィルタ２５−１，２５−１・
・・２５−７の共鳴周波数は、演奏する曲の調と同じと
するか、あるいは近いキーの周波数に合わせることによ
り演奏に調性感を与えることができる。さらに、コムフ
ィルタ２５−１，２５−２・・・２５−７のループの遅
延時間をランダムにずらすことによりコーラス効果を生
じさせることができ、共鳴音の厚みを増すことができ
る。次に、コムフィルタ２５−１，２５，２・・・２５
−７の構成を示すが、これらのコムフィルタ２５−１，
２５−２・・・２５−７の構成はすべて同一とされてい
るため、コムフィルタ２５−１の構成を図４に例示す
る。

【００１６】この図に示すように、コムフィルタ２５−
１は加算器４１と、遅延回路４２と、ノンリニア回路３
０と、アンプ５７とがループ状に接続された構成とされ
ており、このループの遅延時間に応じた周波数をｆｏと
すると、前記図８に示すように周波数ｆｏとその整数倍
関係にある周波数２ｆｏ，３ｆｏ，４ｆｏ・・・に共振
峰のあるコムフィルタ特性を有している。このように構
成されたコムフィルタにおいて、入力された共鳴弦効果
の付与された信号は加算器４１に供給され、アンプ５７
より出力されたフィードバック信号と加算される。この
加算された信号はＲＡＭからなる遅延回路（Ｄｅｌａ
ｙ）４２に入力されて、所定の時間遅延されて出力信号
５８となると共に、フィードバックループを形成するノ
ンリニア回路３０に供給される。そして、ノンリニア回
路３０により「びりつき」がシミュレートされてアンプ
５７に出力される。このノンリニア回路３０は正負分離
部４３と、分離された正の信号ラインに接続されるオー
ルパスフィルタ３１（第１ＡＰＦ），オールパスフィル
タ３２（第２ＡＰＦ）と、分離された負の信号ラインに
接続された遅延素子５５，遅延素子５６と、正負のライ
ンの信号を加算する加算器５４とから構成される。

【００１７】このように構成されたノンリニア回路３０
において、遅延回路４２よりの信号は正負分離回路４３
において正の信号成分と負の信号成分とに分離され、正
の信号成分は縦続接続された第１ＡＰＦ３１と第２ＡＰ
Ｆ３２とに供給される。オールパスフィルタは一般に周
波数特性はフラットであるが、周波数に依存する位相特
性（遅延特性）を有しているため、正の信号成分は第１
ＡＰＦ３１および第２ＡＰＦ３２により信号周波数に依
存して遅延され、このため正の信号成分の波形は歪むよ
うになる。また、第１ＡＰＦ３１，第２ＡＰＦ３２の遅
延時間はそれらに設定される乗算係数によって変化す
る。そして、正負分離回路４３により分離された負の信
号成分は、縦続接続された遅延素子５５および遅延素子
５６により遅延されるようになる。すると、正の信号成
分と負の信号成分との間において時間差が生じると共
に、正の信号成分は歪むようになるため、これらの信号
を加算する加算器５４よりの出力信号は「びりつき」の
付与された信号とすることができるようになる。

【００１８】なお、第１ＡＰＦ３１は、従来から知られ
ているように２つの加算器４４，４８と、１つの遅延素
子４５と、２つの乗算回路４６，４７とにより、図に示
すように構成されており、第２ＡＰＦ３２も図示するよ
うに同一の構成とされている。この第１ＡＰＦ３１内の
乗算器４６，４７に設定される乗算係数Ｋ１，Ｋ２およ
び第２ＡＰＦ３２内の乗算器５１，５２に設定される乗
算係数Ｋ３，Ｋ４の係数を可変することにより、その位
相特性および遅延時間が変化するため、正の信号成分の
歪度および遅延時間を可変することができ、「びりつ
き」度を可変することができる。また、これらの乗算係
数Ｋ１〜Ｋ４を「０」と設定した時に、「びりつき」度
を「０」とするために遅延素子４５と遅延素子５５との
遅延時間はほぼ同一とされると共に、遅延素子５０と遅
延素子５６との遅延時間はほぼ同一とされている。

【００１９】ところで、遅延回路４２は例えばＲＡＭに
より構成されており、その読みだしアドレスを変えるこ
とによりその遅延時間を可変することができるため、遅
延回路に設定されるディレイ長データとしては読み出し
アドレスを設定することになる。従って、遅延回路４２
の遅延時間をランダムにずらしてコーラス効果等を生じ
させる時は、読み出しアドレスを若干ランダムとすれば
よい。なお、遅延回路４２をシフトレジスタにより構成
する時はそのタップをランダムに変えることにより遅延
時間をランダムに変化させればよい。また、アンプ５７
のゲインを上げることによりフィードバックゲインを上
げると、共鳴度が上り共鳴音のリリースを伸ばすことが
できるようになる。従って、演奏する曲のテンポや入力
信号のエンベロープ特性等に応じて設定を変えることに
より、曲やテンポにあった好ましい音にすることができ
る。

【００２０】次に、共鳴弦効果付与装置の処理の流れを
図５および図６を用いて説明する。まず、図５に示すよ
うに、ステップＳ３０において遅延回路４２のディレイ
長設定動作を行う。このディレイ長は前述のように、演
奏する曲の調に応じて例えば５度上の調となるよう設定
する。次に、ステップＳ３１において、ステップＳ３０
において設定されたディレイ長に応じたアドレスを、図
１に示すＲＯＭ３から基準アドレスとして読み出す。そ
して、７つのコムフィルタの遅延時間にそれぞれランダ
ム性を与えるために、ユーザにより設定されたランダム
幅データに応じたランダム性を有する７つのランダム値
をステップＳ３２において発生し、ステップＳ３３にお
いてステップＳ３１により読み出された基準アドレス
に、発生された７つのランダム値をそれぞれ加算してラ
ンダム性を有する７つの読み出しアドレスとする。そし
て、このように発生された７つの読み出しアドレスを７
つのコムフィルタにステップ３４において、それぞれ設
定する。

【００２１】また、「びりつき」度を設定する場合は、
図６に示すようにステップＳ４０において「びりつき」
度を設定し、ステップＳ４１において、この設定した
「びりつき」度に応じて、図１に示すＲＯＭ３から基準
ＡＰＦ係数を読み出す。そして、ステップＳ４２におい
て、７つのランダム値を発生し、ステップ４３において
読み出された基準ＡＰＦ係数に７つのランダム値がそれ
ぞれ乗算される。このようにして発生された７つのラン
ダム性を有するＡＰＦ係数は、ステップＳ４４におい
て、７つのコムフィルタのオールパスフィルタ（ＡＰ
Ｆ）にそれぞれ設定される。なお、上記ステップＳ３２
あるいはステップＳ４２におけるランダム値は図１に示
すＣＰＵ１により発生させるようにする。そして、この
ランダム値の幅をコントロールすることにより、共鳴弦
効果付与割合の異なる楽音を得ることができる。さら
に、本発明の共鳴弦効果付与装置はＤＳＰ（Didital Si
gnal Processor）により構成することができる。

【００２２】

【発明の効果】歪み発生手段により、入力信号に高次倍
音成分が含まれていない音源を採用しても倍音を発生す
ることができる。このため、歪み発生手段の出力をコム
フィルタに供給することにより、含まれていなかった共
鳴音を発生することができ、自然楽器の音をよりよく模
倣することができるようになる。また、コムフィルタに
より弦特有のびりつきをシミュレートすることができる
と共に、コムフィルタ内のオールパスフィルタの係数を
可変にすることによって「びりつき」度を可変すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の共鳴弦効果付与装置を備えた電子楽器
のブロック図である。

【図２】本発明の共鳴弦効果付与装置の構成を示す図で
ある。

【図３】歪み発生部の入力−出力特性である。

【図４】コムフィルタの構成を示す図である。

【図５】共鳴弦効果付与装置の処理の流れを示す図であ
る。

【図６】共鳴弦効果付与装置の他の処理の流れを示す図
である。

【図７】従来の残響音効果付与装置のブロック図であ
る。

【図８】コムフィルタの周波数特性を示す図である。

【符号の説明】１ＣＰＵ２ＲＡＭ３ＲＯＭ４鍵盤５鍵盤Ｉ／Ｆ６ＬＣＤＩ／Ｆ７ＬＣＤ８パネル操作子Ｉ／Ｆ９パネル操作子１０音源１１共鳴弦効果付与装置１２ＤＡＣ１３発音装置２０，２１，４０入力ライン２２，４１，４４，４８，４９，５３，５４，１５２−
１〜１５２−１２，１５４加算器２３歪み発生部２４ＨＰＦ２５−１〜２５−７コムフィルタ２６，２７混合部２８，２９，５８出力ライン３０ノンリニア回路３１，３２，１５５ＡＰＦ回路４２，１５１−１〜１５１−１２遅延回路４３正負分離回路４５，５０，５５，５６遅延素子４６，４７，５１，５２，１５３−１〜１５３−１２
乗算器５７アンプ１５６トーンフィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印加された入力信号の、振幅の大きい部分
を歪ませる歪み発生手段と、該歪み発生手段で歪んだ信号が入力され、共鳴音を発生
させるコムフィルタとを備え、音量が大きい時に、共鳴弦の音色を入力信号に付加する
ことを特徴とする共鳴弦付与装置。