JPH0883076A - 楽音合成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡略な構成で多くのウェーブガイド群をネット
ワークする。 【構成】２系統のウェーブガイド群４１，４２の出力端
子をそれぞれ加算器４３，４４に接続して信号を加算合
成する。加算された信号をフィルタ回路４０に入力す
る。フィルタ回路４０は、自己反射回路となる係数乗算
器５１，加算器５４および係数乗算器５２，加算器５５
を有している。また、相互反射回路となる加算器５３，
係数乗算器５０を有している。係数乗算器５１，５２は
信号に係数αを乗算する。係数乗算器５０は信号に係数
βを乗算する。α＋β≦１の範囲でα，βを可変するこ
とによりウェーブガイド群の音色を変化させることがで
きる。このようにすることにより、多数のウェーブガイ
ド群のそれぞれをネットワークしなくても、群単位で結
合して回路を簡略化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数のウェーブガイ
ドをネットワーク化して楽音信号を合成する楽音合成装
置に関し、特に、その構成の簡略化に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子的に打楽器の楽音信号を合成する場
合、従来はＰＣＭを用いた波形メモリ音源が多く用いら
れた。これは、打楽器系の楽音の場合、楽音が持続しな
いため、また、音高を制御する必要が少ないため、発音
トリガに応じて一定速度でメモリをスキャンするのみで
サンプリングによる高品位な楽音信号を合成することが
できたからである。

【０００３】しかし、実際の打楽器は、そのチューニン
グ，奏法，叩く位置などに応じて大きく音色が変化する
ものであるが、ＰＣＭ音源の場合、何度発音させても全
く同一の楽音が発音されるため、ＰＣＭ音源で上記のよ
うな音色変化に対応することが困難であった。

【０００４】そこで、近年打楽器系の音色に適した音源
としてウェーブガイドを用いた音源が提案されている。
ウェーブガイドとは、ドラムの皮，弦楽器の弦，管楽器
の空気柱など振動の伝搬媒体をディレイ，フィルタなど
を含む往復の信号伝達回路でシミュレートした回路であ
る。一般的なウェーブガイドを図１に示す。ここでは、
ループゲインおよび基本的な音色を決定するためのＩＩ
Ｒローパスフィルタ１５と、皮をミュートした音をシミ
ュレートするためのＦＩＲハイパスフィルタ２４を有し
ている。このウェーブガイドを用いて、たとえば、タム
（両面に皮を張った円筒形の太鼓）の楽音を合成する場
合、図８に示すように、平面的な広がりのある両面の皮
をそれぞれ複数のウェーブガイドでシミュレートする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、タムの場
合、両面の皮は円筒形のフレームやフレーム内の空気柱
で結合されており、フレームの長さなどによって音色や
音高が変化する。しかし、図８の回路では、両面の皮を
シミュレートするウェーブガイドが加算器を介して互い
に直接結合されており、ウェーブガイド間の結合度は固
定であったため、結合度の違いによる音色変化を実現す
ることができない欠点があった。しかし、全てのウェー
ブガイド間の結合を複雑にすると演算量が極めて多くな
り、ハードウェアあるいはＤＳＰの負担が大きくなる欠
点があった。

【０００６】さらに、高品質な楽音を得ようとすれば皮
をシミュレートするウェーブガイドの本数を増やす必要
があるが、従来のウェーブガイドは各ウェーブガイド毎
にループフィルタを持っているため、多くのフィルタ係
数を同時に制御する必要があるなど、演算量，ソフトウ
ェアの負担ともに大きい欠点があった。

【０００７】この発明は、複雑な音色変化を実現でき、
且つ、回路構成（演算）が簡単なウェーブガイド方式の
楽音合成装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１の発
明は、複数のウェーブガイドを複数の系統にまとめ、各
系統毎にウェーブガイドを並列接続し、さらに、各系統
をジャンクション回路を介して相互に接続したことを特
徴とする。

【０００９】この出願の請求項２の発明は、複数のウェ
ーブガイドを並列に接続し、該ウェーブガイド列の一端
の出力端子−入力端子間にフィルタ回路を接続したこと
を特徴とする。

【００１０】

【作用】この発明の、楽音合成装置は、複数のウェーブ
ガイドを共鳴体をシミュレートする複数の系統にまとめ
る。各系統のウェーブガイドは並列接続する。並列接続
された系統を互いにジャンクション回路を介して接続す
る。ジャンクション回路は、たとえば、結合用のウェー
ブガイドやフィードバック回路などである。このように
接続することにより、結合度を変化させて音色を変化さ
せることができるとともに、全ウェーブガイドをネット
ワーク化することに比して構成が簡略化される。

【００１１】また、複数のウェーブガイドを用いる場合
において、各ウェーブガイドを並列に接続してその出力
信号を合成したのち、この信号をフィルタ回路に通す。
さらに、この信号をウェーブガイド列の入力端子にもど
す。これにより、ウェーブガイド内にフィルタを設ける
必要がなくなり回路が簡略化され、且つ、演算が容易に
なり、ほぼ同様の音色機能を奏することができるように
なる。

【００１２】

【実施例】図１はこの発明の第１，第２の実施例に用い
られるウェーブガイドを示す図である。ウェーブガイド
１は往復の信号伝達路を有しており、振動伝達媒体の伝
達特性を模倣する。往路（左側→右側）の信号伝達路
は、加算器１０→ディレイ１１→加算器１２→ディレイ
１３→係数乗算器１４→フィルタ１５→係数乗算器１８
からなっている。加算器１０は左側入力と復路の出力と
を加算して往路に入力する。ディレイ１１，１３はこの
信号伝達路の長さを表す回路であり、その長さに応じた
信号の遅延を行う。加算器１２は信号伝達路を伝達され
てきた信号と駆動回路から入力されるエネルギデータと
を加算する。エネルギデータは、たとえばドラムを叩い
たときの衝撃力などを表現する値である。係数乗算器１
４はこの信号伝達路のゲイン（減衰率）を表現する。フ
ィルタ１５はこの信号伝達路の伝達特性を表現する。フ
ィルタ１５はフィードバックによるＩＩＲローパスフィ
ルタであり、１サイクル遅延させてフィードバックをか
けるディレイ１７，係数乗算器１８およびこのフィード
バック信号を伝達路の信号に加算する加算器１６からな
っている。係数乗算器１９はこの往路の信号伝達路の信
号を外部出力する場合のゲインを決定する。また、フィ
ルタ１５から出力された信号は復路の加算器２０に入力
される。

【００１３】また、復路の信号伝達路は、加算器２０→
ディレイ２１→加算器２２→ディレイ２３→フィルタ２
４→係数乗算器２８からなっている。加算器２０は右側
入力と往路の出力とを加算して復路に入力する。ディレ
イ２１，２３はこの信号伝達路の長さを表す回路であ
り、その長さに応じた信号の遅延を行う。加算器２２は
信号伝達路を伝達されてきた信号と駆動回路から入力さ
れるエネルギデータとを加算する。フィルタ２４はこの
信号伝達路の伝達特性を表現する。フィルタ２４はフィ
ードフォワードによるＦＩＲハイパスフィルタであり、
１サイクル遅延させて前方に信号を供給するディレイ２
７，係数乗算器２８，伝達路の信号にゲインをかける係
数乗算器２５およびこれらの信号を加算する加算器２６
からなっている。係数乗算器２９はこの復路の信号伝達
路の信号を外部出力する場合のゲインを決定する。

【００１４】加算器１２，１１から入力されたエネルギ
データが、信号伝達路を伝達し、加算器１０，２０でル
ープすることにより振動が形成される。この振動は係数
乗算器１９、２９から外部出力される。

【００１５】図２，図３は、この発明の第１の実施例を
示す図である。図２は、２系統のウェーブガイド群の接
続部を示す図である。図３は、該接続部を有する楽音合
成装置の構成を示す図である。この楽音合成装置はドラ
ムの発音機構をシミュレートしたものである。

【００１６】図２において、複数のウェーブガイドは、
２系統のウェーブガイド群３１，３２にまとめられてい
る。この２系統のウェーブガイド群３１，３２は、結合
用ウェーブガイド３０によって互いに結合されている。
ウェーブガイド群３１の出力信号は加算器３３で加算さ
れる。加算器３３には結合用ウェーブガイド３０の左側
出力も入力される。この加算器３３の出力信号は、ウェ
ーブガイド群３１の入力端子に入力されるとともに、結
合用ウェーブガイド３０の左側入力端子に入力される。
また、ウェーブガイド群３２の出力信号は加算器３４で
加算される。加算器３４には結合用ウェーブガイド３０
の右側出力も入力される。この加算器３４の出力信号
は、ウェーブガイド群３２の入力端子に入力されるとと
もに、結合用ウェーブガイド３０の左側入力端子に入力
される。

【００１７】このように接続することにより、全てのウ
ェーブガイドをそれぞれ単独で接続してネットワークを
構成する必要がなく、複数系統に分割されたウェーブガ
イド群のそれぞれを１つの結合係数をウェーブガイド３
０で結合することにより、相互の結合をとることがで
き、結合用ウェーブガイド３０の係数を設定することに
より結合度を調節することができる。

【００１８】図３において、ウェーブガイド群３１の１
本のウェーブガイドに駆動回路２からエネルギデータが
入力される。ウェーブガイド群３１の右側の出力信号は
加算器３５で加算される。加算器３５の出力はミキサ３
７に出力されるとともに、同ウェーブガイド群３１の右
側入力端子に入力される。また、左側の出力信号は、加
算器３３で加算されて結合用ウェーブガイド３０の左
（上）側入力端子に入力される。結合用ウェーブガイド
３０の右側出力端子の出力は、ウェーブガイド群３１の
左側入力端子に入力されるとともに、ミキサ３７に入力
される。また、ウェーブガイド群３２の右側の出力信号
は加算器３６で加算される。加算器３６の出力はミキサ
３７に出力されるとともに、同ウェーブガイド群３２の
右側入力端子に入力される。また、左側の出力信号は、
加算器３４で加算されて結合用ウェーブガイド３０の右
（下）側入力端子に入力される。結合用ウェーブガイド
３０の左側出力端子の出力は、ウェーブガイド群３２の
左側入力端子に入力されるとともに、ミキサ３７に入力
される。

【００１９】この回路構成において、ウェーブガイド群
３１はドラムの上側の皮をシミュレートし、ウェーブガ
イド群３２は下側の皮をシミュレートする。駆動回路２
から入力されるエネルギデータはドラムを叩いたときの
衝撃エネルギをシミュレートする。さらに、結合用ウェ
ーブガイド３０はドラムの胴内にある空気柱をシミュレ
ートする。これにより、簡略化されたネットワークで、
多数のウェーブガイド群の相互結合を図ることができ
る。また、上記回路はドラムのシミュレートのみなら
ず、ハイハットなどの打楽器のシミュレートに適用する
こともできる。

【００２０】また、図４，図５は、この発明の第２の実
施例を示す図である。図４は、２系統のウェーブガイド
群の接続部を示す図である。図５は、該接続部を有する
楽音合成装置の構成を示す図である。この楽音合成装置
は、第１の実施例と同様にドラムの発音機構をシミュレ
ートしたものである。

【００２１】上記第１の実施例では２系統のウェーブガ
イド群を結合用ウェーブガイドで結合していたが、ウェ
ーブガイドは遅延回路を含むため、その遅延量により音
色が変化するうえ、ＤＳＰでこの回路を実現した場合、
結合用のウェーブガイド部分における演算量が多くな
り、ＤＳＰの負担が増加するという欠点がある。そこ
で、この実施例では、ウェーブガイド３に代えてフィー
ドバック回路４０を用い、このフィードバック回路４０
で２系統のウェーブガイド群４１，４２を結合するよう
にしている。

【００２２】フィードバック回路４０は、ウェーブガイ
ド群４１の自己反射回路となる係数乗算器５１−加算器
５４、ウェーブガイド群４２の自己反射回路となる係数
乗算器５２−加算器５５、および、ウェーブガイド４
１，４２の相互結合回路となる加算器５３−係数乗算器
５０からなっている。係数乗算器５１には加算器４３か
らウェーブガイド群４１の出力信号の和が入力される。
係数乗算器５２には加算器４４からウェーブガイド群４
１の出力信号の和が入力される。ウェーブガイド群４１
の出力信号の和およびウェーブガイド群４２の出力信号
の和はそれぞれ、

【００２３】

【数１】

【００２４】で表される。係数乗算器５１，５２は入力
された信号の和に係数αを乗算する。係数乗算器５０
は、ウェーブガイド４１，４２の信号の和を入力し、こ
れに係数βを乗算する。このフィードバック回路４０が
発振しない条件として、

【００２５】

【数２】

【００２６】の条件が満たされる必要がある。これはエ
ネルギ保存の法則である。α＋βを１よりも十分小さく
すれば、ロスが増え、ミュートのような効果を得ること
もできる。

【００２７】なお、係数乗算器５０および係数乗算器５
１の出力は加算器５４で加算されウェーブガイド群４１
の入力端子に入力される。係数乗算器５０および係数乗
算器５２の出力は加算器５５で加算されウェーブガイド
群４２の入力端子に入力される。

【００２８】図５において、ウェーブガイド群４１，ウ
ェーブガイド群４２の左側の出力信号は加算器４５で全
て加算される。加算器４５の出力はミキサ４６に出力さ
れるとともに、ウェーブガイド群４１，４２の左側入力
端子に入力される。一方、ウェーブガイド群４１の右側
の出力信号は加算器４３で加算される。加算された信号
の和はフィードバック回路４０の係数乗算器５１および
加算器５３に入力される。また、ウェーブガイド群４２
の右側の出力信号は加算器４４で加算される。加算され
た信号の和はフィードバック回路４０の係数乗算器５２
および加算器５３に入力される。フィードバック回路４
０の加算器５４の出力はウェーブガイド群４１の右側入
力端子に戻されるとともに、ミキサ４６に入力される。
また、フィードバック回路４０の加算器５５の出力はウ
ェーブガイド群４２の右側入力端子に戻されるとともに
ミキサ４６に入力される。

【００２９】上記の構成の回路において、α，βの値を
種々に変更することにより、ウェーブガイド群４１，４
２の結合度を変化させることができドラムの音色に変化
を与えることができる。

【００３０】図６，図７はこの発明の第３の実施例を示
す図である。図６は、同実施例である楽音合成装置を示
す図である。図７は同実施例に用いられるウェーブガイ
ドを示す図である。この実施例では、ウェーブガイド群
を構成するウェーブガイドからフィルタ（ループフィル
タ）を省き、ウェーブガイド外に１つのフィルタ回路６
６（ジャンクションフィルタ）を設けている。そして、
全ウェーブガイドの出力信号を加算したものをフィルタ
回路６６に通過させるようにしている。これにより、回
路を簡略化し、且つ、機能は全てのウェーブガイドにフ
ィルタを設けたのとほぼ同様の効果を実現している。

【００３１】ジャンクションフィルタは、ループフィル
タと異なりウェーブガイド中をループする信号成分には
フィルタ機能が働かない。しかし、全体の系としてはフ
ィルタの特性が反映され、ハイパスフィルタの場合には
ミュートした音、ローパスフィルタの場合には倍音の減
衰の早い音といった変化を得ることができる。

【００３２】図６において、ウェーブガイド群６１，ウ
ェーブガイド群６２の左側の出力信号は加算器６５で全
て加算される。加算器６５の出力はミキサ７０に出力さ
れるとともに、フィルタ回路６６を介してウェーブガイ
ド群６１，６２の左側入力端子に入力される。一方、ウ
ェーブガイド群６１の右側の出力信号は加算器６３で加
算される。加算された信号の和はミキサ７０に入力され
るとともに該ウェーブガイド群６１の右側入力端子に入
力される。また、ウェーブガイド群６２の右側の出力信
号は加算器６４で加算される。加算された信号の和はミ
キサ７０に入力されるとともに該ウェーブガイド群６２
の右側入力端子に入力される。

【００３３】前記フィルタ回路６６は、フィルタ部８
０，係数乗算器６８，６９および加算器６９からなって
いる。フィルタ部８０は加算器８１，係数乗算器８２，
加算器８３およびディレイ８４からなっており、係数乗
算器８２に入力される係数ｆｃによりカットオフ周波数
が設定される。係数乗算器６８は、フィルタ部８０を通
過した信号に対して係数ｆｘを乗算する。ｆｘはフィル
タ回路６６の特性を決定するパラメータであり、ｆｘ＞
０のときローパスフィルタとなり、ｆｘ＜０のときロー
カットフィルタとなる。このフィルタ回路６６をローパ
スフィルタに設定すると全体の系として高域がダンプさ
れ倍音の減衰の早い音色となり、ローカットフィルタに
設定すると全体と系として低域がダンプされミュートし
たような音色となる。係数乗算器６７は櫛型フィルタ８
０を通過しない信号に対して係数ｄｘを乗算する。係数
ｄｘは、ｄｘ＋｜ｆｘ｜≦１となるように制御され、ｄ
ｘ＝１のときフィルタはパスされる。

【００３４】この実施例では、ウェーブガイド内のルー
プフィルタを省略しているが、ループフィルタとジャン
クションフィルタを併用し、基本的な音色をループフィ
ルタで設定し、音色のリアルタイムな変化や、奏法によ
る変化などはジャンクションフィルタで行う方法も考え
られる。ジャンクションフィルタのみでは広範囲の音色
をカバーできない場合は、この方式が特に有効である。
この方式でも、リアルタイムに特性を制御するフィルタ
は１か所のみであるため、演算量，制御の負担は極めて
少なくてすむ。

【００３５】なお、この第３の実施例では、２系統のウ
ェーブガイド群６１，６２を加算器６５で直接結合した
が、第１，第２の実施例のジャンクションを用いてもよ
い。

【００３６】なお、上記実施例は、ドラム系音色に限定
したが、これ以外の音源や共鳴系，リバーブなどにも使
えることは勿論である。また、２組以上のウェーブガイ
ド群の結合にも容易に拡張可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、複数の
ウェーブガイドが複数系統に分割して、それぞれの系統
をウェーブガイドで結合したことにより、ネットワーク
の構成を簡略化してドラムの空気柱やフレームなどの伝
達系をシミュレートすることができる。

【００３８】また、ループフィルタに代えてジャンクシ
ョンフィルタを設けたことにより、回路構成を簡略化し
て、全ウェーブガイドにループフィルタを設けた場合と
ほぼ同様の音色変化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１，第２の実施例に用いられるウ
ェーブガイドを示す図

【図２】この発明の第１の実施例を示す図

【図３】同第１の実施例を用いた楽音合成装置を示す図

【図４】この発明の第２の実施例を示す図

【図５】同第２の実施例を用いた楽音合成装置を示す図

【図６】この発明の第３の実施例である楽音合成装置を
示す図

【図７】同第３の実施例に用いられるウェーブガイドを
示す図

【図８】従来の楽音合成装置の構成を示す図

【符号の説明】

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【手続補正書】

【提出日】平成６年９月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】１，３０，３１，３２，４１，４２−ウェーブガイド ６１，６２−（ループフィルタを省略した）ウェーブガ
イド ４０−フィードバック回路 ６６−ジャンクションフィルタ回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のウェーブガイドを複数の系統にま
   とめ、各系統毎にウェーブガイドを並列接続し、さら
   に、各系統をジャンクション回路を介して相互に接続し
   たことを特徴とする楽音合成装置。
2. 【請求項２】 複数のウェーブガイドを並列に接続し、
   該ウェーブガイド列の一端の出力端子−入力端子間にフ
   ィルタ回路を接続したことを特徴とする楽音合成装置。