JPH09127952A

JPH09127952A - 音響効果装置

Info

Publication number: JPH09127952A
Application number: JP30196695A
Authority: JP
Inventors: Hirotake Sato; 博毅佐藤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】従来には無い新規な楽器形態を実現しながら
も、発音遅れが起こらず豊かな音楽表現力や演奏効果を
得ることができる音響効果装置を実現する。【解決手段】一端が固定されたスプリングＳＰと、こ
のスプリングＳＰの他端に装着される重りＭと、その重
りＭの振動を吸収するダンパＤＰとからなる減衰振動モ
デルを、入力波形に応じて励振させて減衰振動を生成
し、これを出力波形とする。これにより、原音にはない
周波数成分の出力波形を発音遅れなく、かつ、連続的に
発生でき、しかも入力波形の変化のニュアンスを出力波
形に付与し得るようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、電子楽器
の音源や、効果音を付与するエフェクタ等に用いて好適
な装置に関し、特に、減衰振動をシミュレートする力学
モデルに従って入力波形を楽音出力に変換する音響効果
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、外部から供給される入力信号に応
じて楽音パラメータを発生し、発生した楽音パラメータ
に基づき波形発生する外部制御方式の音響効果装置が案
出されている。この種の装置としては、例えば、「ギタ
ーシンセサイザ」と呼ばれるものが開発されており、こ
の装置では、通常の電気楽器と同様に、撥弦により生じ
る弦振動を、ピックアップコイル等でアナログ入力信号
に変換した後、このアナログ入力信号のピッチ（音高周
波数）および音量レベルを検出し、検出したピッチおよ
び音量に応じて所定の音色の楽音波形を発生するように
構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さて、上述した外部制
御方式による音響効果装置では、演奏操作に従って発生
する入力波形に基づき楽音出力を生成するので、例え
ば、自然楽器であるギターにピックアップコイル等を設
けて、このコイル出力に基づき楽音波形を発生すれば、
ギター演奏しながらもギターとは異なる音色の楽音を生
成でき、従来には無い新規な楽器形態を実現することが
可能となっている。

【０００４】しかしながら、こうした音響効果装置で
は、次のような問題が生じている。 (a)演奏操作に応じて発生する入力波形のピッチ（音高
周波数）を検出するには、その信号波形を複数周期にわ
たってサンプリングしなければならない。このため、演
奏操作を行ってから楽音が発生されるまで時間を要する
から、発音遅れが起きるという弊害がある。

【０００５】(b)また、入力波形が急激に変化するよう
な演奏操作、例えば、ギターの場合にはチョーキングな
どの演奏操作が行われると、入力波形の正確なピッチを
検出することができず、演奏者が意図しない音高で発音
してしまう虞もある。このため、演奏操作に制約が生じ
てしまい、結果的に音楽表現力に欠けてしまうという問
題がある。

【０００６】(c)入力波形から検出したピッチと音量と
に応じて楽音発生されるから、例えばギターの場合、ピ
ッキングの仕方（撥弦強さ、角度および位置）やピック
の材質などを変えて撥弦態様を変化させて入力波形のニ
ュアンスを変えても、音色変化を与えることができず、
これ故、発生する楽音が単調で演奏効果を付与できない
という問題もある。

【０００７】結局、上述した外部制御方式による音響効
果装置では、従来には無い新規な楽器形態を実現するも
のの、その反面、発音遅れが生じたり、演奏操作に応じ
て音色を微妙に変化させる等の音楽表現力や演奏効果に
欠けるといった欠点を備えている。そこで、本発明は、
上述した事情に鑑みてなされたもので、従来には無い新
規な楽器形態を実現しながらも、発音遅れが起こらず豊
かな音楽表現力や演奏効果を得ることができる音響効果
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、請求項１に記載の発明では、入力波形に応じて励振
される減衰振動モデルの挙動をシミュレートして減衰振
動を発生し、その振動波形を出力する波形発生手段と、
この波形発生手段が備える減衰振動モデルの挙動を決定
するパラメータを発生するパラメータ発生手段とを具備
することを特徴とする。

【０００９】上記請求項１に従属する請求項２に記載の
発明によれば、前記減衰振動モデルは、一端が固定され
たスプリングＳＰと、このスプリングＳＰの他端に装着
される重りＭと、その重りＭの振動を吸収するダンパＤ
Ｐとからなることを特徴としている。また、請求項１に
従属する請求項３に記載の発明によれば、前記パラメー
タ発生手段は、減衰振動モデルを構成するスプリングＳ
Ｐのバネ定数、重りＭの質量およびダンパＤＰの減衰率
を発生すると共に、重りＭの速度に応じて非線形に変化
するダンパＤＰの減衰特性と重りＭの振動変位に応じて
非線形に変化するスプリングＳＰの反発特性とを設定す
ることを特徴としている。

【００１０】上記請求項２に従属する請求項４に記載の
発明によれば、前記減衰振動モデルは、入力波形を励振
力ｆｉに変換する励振手段と、この励振手段が発生する
励振力ｆｉと前記スプリングＳＰの反発力ｆｄと前記ダ
ンパＤＰの減衰力ｆｒとを加算して重りＭに加わる合成
力ｆを発生する加算手段と、前記合成力ｆに基づき重り
Ｍの速度Ｖを発生する速度発生手段と、この速度発生手
段が発生する重りＭの速度Ｖに応じた前記ダンパＤＰの
減衰力ｆｒを発生して前記加算手段にフィードバック入
力する減衰力発生手段と、前記重りＭの速度Ｖを積分し
て振動変位ｄを発生する振動変位発生手段と、この振動
変位ｄに応じた前記スプリングＳＰの反発力ｆｄを発生
して前記加算手段にフィードバック入力する反発力発生
手段とを具備することを特徴とする。

【００１１】上記請求項４に従属する請求項５に記載の
発明では、前記減衰力発生手段は、自己の入力信号を最
大ｎサンプル遅延して出力する遅延手段を備え、ダンパ
ＤＰの固有振動をシミュレートすることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、前記反発力発生手段は、自
己の入力信号を最大ｎサンプル遅延して出力する遅延手
段を備え、スプリングＳＰの固有振動をシミュレートす
ることを特徴とする。

【００１２】本発明では、パラメータ発生手段が減衰振
動モデルの挙動を決定するパラメータを発生すると、波
形発生手段はそのパラメータに基づき、入力波形に応じ
て励振される減衰振動モデルの挙動をシミュレートして
減衰振動を発生し、その振動波形を出力する。これによ
り、原音にはない周波数成分の出力波形を発音遅れな
く、かつ、連続的に発生し、しかも入力波形の変化のニ
ュアンスを出力波形に付与し得るようになるため、従来
には無い新規な楽器形態を実現しながらも、発音遅れが
起こらず豊かな音楽表現力や演奏効果を得ることが可能
になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明による音響効果装置は、例
えば、楽音発生装置やエフェクタ等に適用され得る。以
下、図面を参照して本発明の実施の形態である楽音制御
装置を実施例として説明する。

【００１４】Ａ．実施例の構成（１）全体構成図１は、本発明による音響効果装置が適用された楽音発
生装置の全体構成を示すブロック図である。この図にお
いて、１は設定操作に応じた各種パラメータを発生して
音源部６（後述する）側に供給する制御部であり、構成
要素２〜５からなる。この制御部１において、２はＣＰ
Ｕであり、制御部１の各部を制御する一方、後述するデ
ィジタル・シグナル・プロセッサ９（以下、ＤＳＰと記
す）に対して発生すべき楽音波形を指定するコントロー
ル情報を発生して送出する。３はＣＰＵ２のワークエリ
アとして使用されるＲＡＭであり、各種レジスタ／フラ
グデータが一時記憶される。４はＲＯＭであり、ＣＰＵ
２にロードされる制御プログラムや制御データ等が記憶
される。５はＬＣＤパネルや各種操作スイッチなどから
構成される操作部であり、設定操作に応じた操作信号を
発生すると共に、これに応じてＣＰＵ２側から供給され
る表示制御信号に基づき設定状態をＬＣＤパネルに表示
する。

【００１５】音源部６は、構成要素７〜１２から構成さ
れ、入力端Ｔ１に供給される入力信号を、上記制御部１
から送出されてくるコントロール情報に基づいて所定の
波形に変換した楽音波形を出力端Ｔ２から出力する。入
力端Ｔ１には、例えば、マイクロフォンなどで電気信号
に変換された入力波形が供給される。この音源部６にお
いて、７はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であり、入力
波形の所要周波数成分のみを抽出すべくバンドパスフィ
ルタリングを施してなる波形信号を出力する。８はＢＰ
Ｆ７の出力をＡ／Ｄ変換して波形データを発生するＡ／
Ｄ変換器である。

【００１６】ＤＳＰ９は、ＣＰＵ２から供給されるコン
トロール情報に従って自身に内蔵されるマイクロプログ
ラムを実行して、上記Ａ／Ｄ変換器８から出力される波
形データに力学モデル・シミュレーションを施して楽音
波形（波形データ）を発生する。１０はＤＳＰ９の演算
結果などが一時記憶されるワークＲＡＭ、１１はＤＳＰ
９から出力される楽音波形（波形データ）をアナログ信
号に変換するＤ／Ａ変換器である。１２はこのアナログ
信号にノイズ除去等のフィルタリングを施した後、増幅
して出力端Ｔ２に供給する出力回路である。

【００１７】上記構成によれば、操作部５においてなさ
れる設定操作に応じてＣＰＵ２が発生すべき楽音波形を
指定するコントロール情報を生成してＤＳＰ９に与え
る。そうすると、ＤＳＰ９では、バンドパスフィルタリ
ングされた入力信号を、上記コントロール情報に従って
所定の減衰振動波形に変換すべく、力学モデル・シミュ
レーションを実行し、これにより得られた減衰振動波形
を楽音信号として出力する。

【００１８】（２）ＤＳＰ９の構成次に、ＤＳＰ９が形成する力学モデルの概念および構成
について順次説明する。モデル概念まず、ＤＳＰ９が形成する力学モデルは、減衰振動系を
最も単純な形で表現したものであって、図２に図示する
通り、一端が固定されたバネＳＰの他端に重りＭを装着
すると共に、その重りＭに対して振動を吸収するダンパ
ＤＰを設けたものである。こうした力学モデルに対して
入力波形を振動入力として与えた時、このモデルがシミ
ュレートする減衰振動を出力波形とするものである。

【００１９】モデル構成次に、力学モデル・シミュレーションによって、入力波
形を減衰振動波形に変換するユニット１００と、このユ
ニット１００に対してシミュレーションに必要な諸条
件、すなわち、上述したＣＰＵ２から供給されるコント
ロール情報に応じて重りＭの質量や、振動変位に対応し
て非線形に変化するバネＳＰのバネ定数およびダンパＤ
Ｐのダンピング定数（減衰率）等の各種パラメータを発
生するモジュール２００とからなる。

【００２０】ａ．ユニット１００の構成まず、上述の力学モデルに基づき減衰振動をシミュレー
トするユニット１００の構成について図３を参照して説
明する。この図において、２０は乗算器であり、入力端
ＩＮから供給される入力波形に入力ゲインＧ１を乗算し
て励振力ｆｉを発生する。２１は加算器であり、前段か
ら供給される励振力ｆｉと、ダンパ・フィードバックル
ープ（後述する）から供給されるダンパＤＰの減衰力−
ｆｒと、スプリング・フィードバックループ（後述す
る）から供給されるバネＳＰの反発力ｆｄとを加算して
重りＭに印加される合成力ｆを発生する。

【００２１】２２は乗算器であり、上記加算器２１から
出力される合成力ｆに重りＭの質量ｍの逆数を乗算して
加速度信号ａを発生する。２３は後述する遅延回路２４
の出力と乗算器２２が出力する加速度信号ａとを加算し
て出力する加算器である。遅延回路２４は、入力される
信号を１サンプル遅延して出力する。ここで、加算器２
３と遅延回路２４とは第１の積分器を構成し、加速度信
号ａを積分して重りＭの速度に相当する速度信号Ｖを発
生する。

【００２２】こうして生成された速度信号Ｖは、遅延回
路２５およびダンパシミュレート部２６から形成される
ダンパ・フィードバックループに注入され、ダンパＤＰ
の減衰力−ｆｒに変換される。ここで、遅延回路２５は
入力信号を最大ｎサンプル遅延して出力するものであ
り、ディレイフリーループの形成を防止すべく介装され
ているが、最大ｎサンプル遅延を生じさせることでダン
パＤＰの固有振動をシミュレートすることも可能として
いる。ダンパシミュレート部２６は、構成要素２６ａ〜
２６ｃからなる。２６ａはｎサンプル遅延された速度信
号Ｖに減衰率−ｄｒ２を乗算する乗算器である。２６ｂ
は、この乗算器２６ａの出力に応じたダンパ特性を付与
するダンパ特性テーブルである。

【００２３】このテーブル２６ｂは、例えば、複数の記
憶エリアを有するＲＯＭ等で構成され、各記憶エリアに
それぞれ各種のダンパ特性が格納されており、これら各
種ダンパ特性のいずれかがＣＰＵ２から供給されるエリ
ア指定アドレスＡＤ_DPによって指定される。各ダンパ特
性は、それぞれ速度Ｖに応じて非線形に変化する減衰力
値をデータテーブル化したものである。したがって、ダ
ンパ特性テーブル２６ｂでは、ＣＰＵ２から供給される
エリア指定アドレスＡＤ_DPによって、まず所望のダンパ
特性が選択された後、この選択されたダンパ特性の内か
ら乗算器２６ａの出力を読み出しアドレスとして対応す
る減衰力値が読み出され、これが次段の乗算器２６ｃに
入力される。乗算器２６ｃでは、上記テーブル２６ｂの
出力に減衰率−ｄｒ１を乗算してダンパＤＰ（図２参
照）の減衰力−ｆｒを発生し、これを上述した加算器２
１にフィードバック入力する。

【００２４】さて、速度信号Ｖは、上述したダンパ・フ
ィードバックループに注入される一方、加算器２７およ
び遅延回路２８からなる第２の積分器に入力されて変位
信号ｄに変換される。すなわち、この第２の積分器で
は、現在の速度信号Ｖと１サンプル前の速度信号Ｖとを
逐次累算して速度積分を施すことによって変位信号ｄを
発生する。生成された変位信号ｄは、出力波形として出
力端ＯＵＴに供給されると共に、構成要素２９，３０か
ら形成されるスプリング・フィードバックループへ入力
される。

【００２５】２９は変位信号ｄを最大ｍサンプル遅延し
て出力する遅延回路である。この遅延回路２９は、ディ
レイフリーループの形成を防止すべく介装されている
が、最大ｍサンプル遅延を生じさせることでバネＳＰの
固有振動をシミュレートすることも可能としている。３
０はスプリグシミュレート部であり、構成要素３０ａ〜
３０ｃからなる。３０ａはｎサンプル遅延された速度信
号Ｖにスプリングレートｓｒ２を乗算する乗算器であ
る。３０ｂは、この乗算器３０ａの出力に応じたスプリ
ング特性を発生するスプリング特性テーブルである。

【００２６】このテーブル３０ｂは、前述したダンパ特
性テーブル２６ｂと同様、複数の記憶エリアを有するＲ
ＯＭ等で構成され、各記憶エリアにそれぞれ各種のスプ
リング特性が格納されており、これら各種スプリング特
性のいずれかがＣＰＵ２から供給されるエリア指定アド
レスＡＤ_SPによって指定される。各スプリング特性は、
変位ｄに応じて非線形に変化する反発力値をデータテー
ブル化したものである。つまり、スプリング特性テーブ
ル３０ｂでは、ＣＰＵ２から供給されるエリア指定アド
レスＡＤ_SPによって、まず所望のスプリング特性が選択
された後、この選択されたスプリング特性の内から乗算
器３０ａの出力を読み出しアドレスとして対応する反発
力値が読み出され、これが次段の乗算器３０ｃに入力さ
れる。乗算器３０ｃは、上記テーブル３０ｂの出力にス
プリングレートｓｒ１を乗算してスプリングＳＰ（図２
参照）の反発力ｆｄを発生し、上述した加算器２１にフ
ィードバック入力する。

【００２７】以上のように、ユニット１００では、入力
波形に入力ゲインＧ１を乗算してなる励振力ｆｉと、ダ
ンパＤＰの減衰力−ｆｒと、バネＳＰの反発力ｆｄとを
加算して重りＭに印加される合成力ｆを求め、これに重
りＭの質量ｍの逆数を乗算してなる加速度信号ａを積分
して速度信号Ｖを発生する。速度信号Ｖは上述のダンパ
・フィードバックループを経て減衰力−ｆｒに変換され
る一方、積分されて変位信号ｄに変換される。この変位
信号ｄは、出力波形として出力端ＯＵＴから出力される
一方、上述のスプリング・フィードバックループを経て
反発力ｆｄに変換される。

【００２８】ｂ．モジュール２００の構成次に、上述したユニット１００に対して各パラメータ
（重りＭの質量ｍ、スプリングレートｓｒ１，ｓｒ２お
よび減衰率ｄｒ１，ｄｒ２等）を与えるモジュール２０
０の構成について説明する。モジュール２００は、１つ
のユニット１００を内包し、当該ユニット１００に対し
て付与する各パラメータの値を制御するモジュレータ群
から構成されており、その一例を図４に示す。

【００２９】図４において、Ｍ１〜Ｍ８はモジュレータ
であり、ＣＰＵ２から供給されるコントロール情報に応
じた各種のパラメータを発生する。すなわち、モジュレ
ータＭ１は入力ゲインＧ１を、モジュレータＭ２は重り
Ｍの質量ｍを、モジュレータＭ３は減衰率ｄｒ１を、モ
ジュレータＭ４は減衰率ｄｒ２をそれぞれ発生する。ま
た、モジュレータＭ５は遅延回路２５の最大遅延サンプ
ル数ｎを、モジュレータＭ６はスプリングレート（バネ
定数）ｓｒ１を、モジュレータＭ７はスプリングレート
（バネ定数）ｓｒ２を、モジュレータＭ８は遅延回路２
９の最大遅延サンプル数ｍをそれぞれ発生する。

【００３０】ＣＮＴ１，ＣＮＴ２はそれぞれオフセット
コントローラであり、コントローラＣＮＴ１の操作に応
じて所定のダンパ特性テーブルを選択指定するエリア指
定アドレスＡＤ_DPが生成され、コントローラＣＮＴ２の
操作に応じて所定のスプリング特性テーブルを選択指定
するエリア指定アドレスＡＤ_SPが生成される。モジュレ
ータＭ１〜Ｍ８により生成されるパラメータ、あるいは
オフセットコントローラＣＮＴ１，ＣＮＴ２により選択
される特性テーブルは、上述したユニット１００の対応
各部に供給される。

【００３１】各パラメータを発生するモジュレータＭ１
〜Ｍ８は、図５に示すように、構成要素４０〜４４から
形成されている。この図において、４０は操作量に応じ
て出力レベルをオフセットコントロールする操作子であ
る。４１は低周波信号を発生するＬＦＯ（低周波発振
器）である。４２は周知のＡＤＳＲ型で波形制御するエ
ンベロープジェネレータである。４３は信号エンベロー
プレベルを検出して出力するエンベロープフォロワであ
る。４４はこれら構成要素４０〜４３の出力を加算する
加算器である。

【００３２】このような構成によるモジュレータＭ１〜
Ｍ８では、ＣＰＵ２から供給されるコントロール情報に
応じて各構成要素４０〜４３を制御して経時変化するパ
ラメータを生成可能としている。例えば、ユニット１０
０に入力波形が供給される当初には、操作子４０で設定
される固定的なパラメータを発生し、以後、時間経過に
応じてパラメータ値をＬＦＯ４１で周期的に変化させた
り、パラメータ値の変化レート／レベルを構成要素４
２，４３の出力に応じて経時変化させたりすることが可
能になっている。この結果、ユニット１００に対して複
雑に変化する各様なパラメータを与えることが可能にな
る。

【００３３】システム構成次に、ＤＳＰ９において構築される力学モデル・シミュ
レーション・システムの構成について説明する。前述し
たように、ユニット１００とモジュール２００とは一組
になって入力波形を所望の減衰振動波形に変換する力学
モデル・シミュレーションを行うが、ＤＳＰ９ではこれ
を複数組設けてシミュレーション・システムを構築して
いる。本実施例の場合、図６に図示するように、ユニッ
ト１００を内包するモジュール２００を２段縦続した系
統を並列２系統備える。

【００３４】以下、図６を参照してシステム構成につい
て説明する。２段縦続した並列２系統のモジュール２０
０−１〜２００−４は、加算器１０１〜１０５および乗
算器１０６〜１１１が介装される信号伝搬路にて接続さ
れ、モジュール相互間で信号循環するようになってい
る。すなわち、加算器１０１は、入力波形に乗算器１１
１の出力を加算してモジュール２００−１に供給する。
加算器１０２は、モジュール２００−１の出力と、乗算
器１０９の出力と、乗算器１１０の出力とを加算してモ
ジュール２００−２に供給する。加算器１０３は、入力
波形に乗算器１０８の出力を加算してモジュール２００
−３に供給する。加算器１０４は、モジュール２００−
３の出力と、乗算器１０６の出力と、乗算器１０７の出
力とを加算してモジュール２００−４に供給する。加算
器１０５は、モジュール２００−２およびモジュール２
００−４の各出力を加算して最終的に得られる出力波形
を発生する。

【００３５】各乗算器１０６〜１１１は、図中の要部拡
大図として示すように、入力信号を少なくとも１サンプ
ル遅延して出力する遅延回路ＤＥＬＡＹと、この回路Ｄ
ＥＬＡＹの出力に係数乗算する乗算回路ＭＵＬＴと、こ
れら回路ＤＥＬＡＹ，ＭＵＬＴに遅延時間、乗算係数を
与えるモジュレータＭとを有している。つまり、モジュ
ール２００−１〜２００−４内のモジュレータＭ１〜Ｍ
８と同様に乗算係数を経時変化させる一方、ディレイフ
リーループを防止すべく遅延回路ＤＥＬＡＹを設けてい
る。

【００３６】１１２はエンベロープ検出部であり、入力
波形のエンベロープレベルを検出し、検出したエンベロ
ープレベルの変化態様から、例えばギター演奏時におけ
るピッキング等の演奏開始タイミングを発生する。この
エンベロープ検出部１１２が出力する演奏開始タイミン
グは、各モジュール２００−１〜２００−４に供給さ
れ、内部モジュレータに各パラメータ発生を指示するト
リガ信号として扱われる。１１３はシリアルインタフェ
ース回路であり、ＣＰＵ２から供給されるコントロール
情報を各モジュール２００−１〜２００−４の内部モジ
ュレータに供給する。

【００３７】上記システムによれば、シリアルインタフ
ェース回路１１３を介してＣＰＵ２からのコントロール
情報が各モジュール２００−１〜２００−４の内部モジ
ュレータに供給され、かつ、エンベロープ検出部１１２
が演奏開始タイミングを発生すると、各モジュール２０
０−１〜２００−４では与えられたパラメータに基づき
個々独立して前述した力学モデル・シミュレーションを
実行し、入力波形を所定の減衰振動に変換してなる出力
波形を発生する。そして、この出力波形が上述した加算
器１０１〜１０５および乗算器１０６〜１１１が介装さ
れる信号伝搬路を経て各モジュール２００−１〜２００
−４相互間を循環しながら入力波形に重畳され、最終的
に入力波形には存在しない周波数成分を持つ減衰振動波
形が形成されて出力される。

【００３８】こうした動作の一例を図７および図８を参
照して説明する。なお、この動作例では、ユニット１０
０を内包するモジュール２００を単体で動作させた一例
を挙げている。図７は入力波形の一例であり、これをユ
ニット１００を内包するモジュール２００に入力する
と、モジュール２００は図８に図示する出力波形を発生
する。これら入力波形と出力波形との対比から明らかな
ように、力学モデル・シミュレーションによる波形形成
は、入力振動に対応した減衰振動を励起させる訳だか
ら、入力波形に対する出力波形の遅延がなく、これ故、
発音遅れを起こすことが無い。また、出力波形は入力波
形が不連続となった時でも、不連続にならず、これによ
り、例えば、出力波形にフィルタリングを施す際の波形
連続に起因するノイズ発生を防止し得るという２次的な
効果もある。

【００３９】また、力学モデル・シミュレーションによ
る波形形成では、入力波形には存在しない周波数成分が
出力波形に現われる。つまり、重りＭの減衰振動に共振
する周波数や、バネＳＰやダンパＤＰの固有振動に共振
する周波数の他、図６に図示したシステム構成では、モ
ジュール間同士の干渉による共振なども考えられる。し
たがって、楽音として倍音成分が入力波形とは全く異な
る複雑な出力波形となることが予想され、しかも入力波
形を演奏操作に応じて微妙に変化させたりすると、その
変化が倍音成分に影響を与えるから、従来には無い新規
な音楽表現力や演奏効果を達成することができる。

【００４０】結局、本実施例によれば、入力波形に応じ
て減衰振動する力学モデル・シミュレーションを行うた
め、原音にはない周波数成分の出力波形を発音遅れな
く、かつ、連続的に発生し、しかも入力波形の変化のニ
ュアンスを出力波形に付与し得る。これにより、従来に
は無い新規な楽器形態を実現しながらも、発音遅れが起
こらず豊かな音楽表現力や演奏効果を得ることができる
訳である。

【００４１】なお、上述した実施例では、２段縦続した
並列２系統のモジュール２００−１〜２００−４を、加
算器１０１〜１０５および乗算器１０６〜１１１が介装
される信号伝搬路にて接続する態様を示したが、モジュ
ール段数や接続経路はこれに限定されず、様々なバリエ
ーションを取り得る。つまり、上述の実施例において
は、ＤＳＰ９が具現する力学モデル・シミュレーション
・システムをハードウェアイメージとして説明したが、
実際にはマイクロプログラムによって各モジュールや信
号伝搬路の機能が定義されているので、シミュレーショ
ン・アルゴリズムを替えるだけで、容易に機能構成を変
化させ得るようになっている。

【００４２】また、本実施例による力学モデル・シミュ
レーションは、入力波形以外の外力が作用しない系を想
定しているが、これに替えて、一方向に重力が加わる系
をモデリングして波形形成するようにしても良い。さら
に、本実施例では、入力波形が重りＭに作用する外力と
しているが、これに限定されず、重りＭに作用するファ
クターを入力波形の速度などに置き換えても良い。上述
した実施例では、重りＭの速度に応じてダンパＤＰの減
衰力を発生しているが、これに加えて重りＭの変位に応
じて減衰力を発生するように静止摩擦や動摩擦による影
響をシミュレートすることも可能である。また、予めバ
ネＳＰに一定変位を与えておき、入力波形が印加された
時点でそのバネＳＰを解放し、波形入力当初の振動レベ
ルを所定値以上にして特殊な効果を付与するなどのエフ
ェクタとして使用することも可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、パラメータ発生手段が
減衰振動モデルの挙動を決定するパラメータを発生する
と、波形発生手段はそのパラメータに基づき、入力波形
に応じて励振される減衰振動モデルの挙動をシミュレー
トして減衰振動を発生し、その振動波形を出力するの
で、原音にはない周波数成分の出力波形を発音遅れな
く、かつ、連続的に発生し、しかも入力波形の変化のニ
ュアンスを出力波形に付与し得るようになり、従来には
無い新規な楽器形態を実現しながらも、発音遅れが起こ
らず豊かな音楽表現力や演奏効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による音響効果装置が適用された一実施
例の全体構成を示すブロック図である。

【図２】同実施例における力学モデルの概念を説明する
ための図である。

【図３】同実施例におけるユニット１００の構成を示す
ブロック図である。

【図４】同実施例におけるモジュール２００の構成を示
すブロック図である。

【図５】同実施例におけるモジュレータの一構成例を示
すブロック図である。

【図６】同実施例における力学モデル・シミュレーショ
ン・システムの構成を示すブロック図である。

【図７】入力波形の一例を示す波形図である。

【図８】図７に図示した入力波形に力学モデル・シミュ
レーションを施して得られた出力波形の一例を示す波形
図である。

【符号の説明】

２ＣＰＵ（パラメータ発生手段）３ＲＡＭ４ＲＯＭ５操作部（パラメータ発生手段）７ＢＰＦ８Ａ／Ｄ変換器９ＤＳＰ（波形発生手段）１０ワークＲＡＭ１１Ｄ／Ａ変換器１２出力回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力波形に応じて励振される減衰振動モ
デルの挙動をシミュレートして減衰振動を発生し、その
振動波形を出力する波形発生手段と、この波形発生手段が備える減衰振動モデルの挙動を決定
するパラメータを発生するパラメータ発生手段とを具備
することを特徴とする音響効果装置。
【請求項２】前記減衰振動モデルは、一端が固定され
たスプリングＳＰと、このスプリングＳＰの他端に装着
される重りＭと、その重りＭの振動を吸収するダンパＤ
Ｐとからなることを特徴とする請求項１記載の音響効果
装置。
【請求項３】前記パラメータ発生手段は、減衰振動モ
デルを構成するスプリングＳＰのバネ定数、重りＭの質
量およびダンパＤＰの減衰率を発生すると共に、重りＭ
の速度に応じて非線形に変化するダンパＤＰの減衰特性
と重りＭの振動変位に応じて非線形に変化するスプリン
グＳＰの反発特性とを設定することを特徴とする請求項
１記載の音響効果装置。
【請求項４】前記減衰振動モデルは、入力波形を励振力ｆｉに変換する励振手段と、この励振手段が発生する励振力ｆｉと前記スプリングＳ
Ｐの反発力ｆｄと前記ダンパＤＰの減衰力ｆｒとを加算
して重りＭに加わる合成力ｆを発生する加算手段と、前記合成力ｆに基づき重りＭの速度Ｖを発生する速度発
生手段と、この速度発生手段が発生する重りＭの速度Ｖに応じた前
記ダンパＤＰの減衰力ｆｒを発生して前記加算手段にフ
ィードバック入力する減衰力発生手段と、前記重りＭの速度Ｖを積分して振動変位ｄを発生する振
動変位発生手段と、この振動変位ｄに応じた前記スプリングＳＰの反発力ｆ
ｄを発生して前記加算手段にフィードバック入力する反
発力発生手段とを具備することを特徴とする請求項２記
載の音響効果装置。
【請求項５】前記減衰力発生手段は、自己の入力信号
を最大ｎサンプル遅延して出力する遅延手段を備え、ダ
ンパＤＰの固有振動をシミュレートすることを特徴とす
る請求項４記載の音響効果装置。
【請求項６】前記反発力発生手段は、自己の入力信号
を最大ｎサンプル遅延して出力する遅延手段を備え、ス
プリングＳＰの固有振動をシミュレートすることを特徴
とする請求項４記載の音響効果装置。