JPH10124064A - 音源波形データ生成方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】演算生成による波形サンプルデータが途切れな
いようにする。 【解決手段】ＣＰＵはフレーム周期の演算時刻ごとに生
成演算を行って、継続音および直前のフレームで受信さ
れたMIDIメッセージに基づく新たな音の波形サンプルを
生成する。このときＣＰＵの負荷をチェックして、余裕
がないときは波形サンプルのサンプリング周期を１／ｎ
に変更して必要とする波形サンプル数を低減する。ま
た、実質的にゲインがゼロとされている部分の演算を省
略して、ＣＰＵの負荷を軽くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汎用の演算処理手
段を使用して、ソフトウェアとして記述された音源波形
データを生成する波形演算アルゴリズムを実行すること
により、音源波形データを生成するようにした音源波形
データ生成方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ソフトウェアをパーソナルコンピ
ュータ等の汎用処理装置により実行させることにより音
源波形データを生成し、生成した音源波形データをCODE
C（ＤＡコンバータ）においてアナログ楽音波形データ
に変換して発音するようにすることが試みられている。
このようにソフトウェアにより音源波形データを生成す
る音源をソフトウェア音源と呼んでいる。また、音源専
用ＬＳＩやそれに準じた仕様をマイクロプログラムとし
て実行するディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を
備える音源専用機や、パーソナルコンピュータに拡張ボ
ードとして装着される音源ボードにより、音源波形デー
タを生成することも行われている。このような音源は、
ハードウェア音源と呼ばれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、パーソナル
コンピュータでは、一般に複数のアプリケーションソフ
トを動作させており、ソフトウェア音源のアプリケーシ
ョンソフトを動作させているときに、例えば、カラオケ
用のアプリケーションソフトやゲーム用のアプリケーシ
ョンソフトを同時に動作させることが考えられる。する
と、パーソナルコンピュータにおける中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）の負荷が大きくなり、ソフトウェア音源では音源
波形データの生成が遅れ、極端な場合には楽音の発音が
途切れるおそれが生じるようになる。また、ＣＰＵがマ
ルチタスクを行っている場合には、楽音発生以外のタス
ク処理が滞ってしまうなどの障害を生じる可能性があ
る。そこで、本発明はＣＰＵの負荷が大きい場合であっ
ても楽音の発音が途切れることのない音源波形データを
生成できるとともに、ＣＰＵがマルチタスクを行ってい
る場合には、他のタスク処理が滞ってしまうことのない
音源波形データ生成方法および装置を提供することを目
的としている。

【０００４】また、ハードウェア音源においては、波形
演算アルゴリズムをＤＳＰ等で実行させることにより音
源波形データを生成している。演算を実行するＤＳＰの
能力は年々向上しているが、従来の音源波形データ生成
方法ではその能力を十分発揮することができなかった。
そこで、本発明は、ハードウェア音源において演算手段
の能力を十分発揮して、従来では得ることのできない高
精度の波形出力を得ることのできる音源波形データ生成
方法および装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の音源波形データ生成方法は、波形演算アル
ゴリズムを実行することにより、音源波形データを生成
するようにした音源波形データ生成方法であり、上記波
形演算アルゴリズムを実行する演算部の負荷状態に応じ
て、生成される前記音源波形データのサンプリング周波
数を変更するようにしている。

【０００６】これにより、本発明は、ＣＰＵの負荷が大
きいときはサンプリング周波数を下げるようにすること
ができ、楽音の発音が途切れることのない音源波形デー
タを生成することができる。また、ＣＰＵがマルチタス
ク処理をしている場合においても各タスク処理のＣＰＵ
パワーを配分する余裕を得ることができる。さらに、Ｃ
ＰＵの負荷が軽いときは通常のサンプリング周波数より
高いサンプリング周波数とすることができ、高精度の音
源波形データを生成することができるようになる。この
場合、サンプリング周波数を変更することに代えて、発
音数を変更するようにしてもよい。

【０００７】また、本発明の他の音源波形データ生成方
法は、波形演算アルゴリズムを実行することにより、音
源波形データを生成するようにした音源波形データ生成
方法において、実行される上記波形演算アルゴリズムの
うち、ゲインが実質的にゼロとされている部分の演算を
省略するようにしている。

【０００８】これにより、本発明は、ＣＰＵの負荷が極
力大きくならないように効率的な演算を行うことができ
るので、楽音の発音が途切れることのない音源波形デー
タを生成することができる。また、効率的な演算を行え
ることからサンプリング周波数を従来より高いサンプリ
ング周波数とすることができ、高精度の音源波形データ
を生成することができるようになる。

【０００９】本発明の音源波形データ生成装置は、上記
したそれぞれの音源波形データ生成方法における波形演
算アルゴリズムを実行する演算部を少なくとも備えるよ
うにしたものである。そして、これらの音源波形データ
生成装置は、前記した音源波形データ生成方法と同様の
作用を奏するものである。

【００１０】さらに、本発明の他の音源波形データ生成
装置は、波形演算アルゴリズムを実行することにより、
音源波形データを生成するようにした演算部を少なくと
も備え、上記演算部の負荷状態に応じて、生成される前
記音源波形データのサンプリング周波数が変更されるよ
うになされており、前記演算部には、信号サンプルを順
次記憶する記憶手段からなる遅延手段が含まれており、
該遅延手段は、入力信号サンプルを前記記憶手段に書き
込むライトポインタと、遅延出力サンプルを前記記憶手
段から読み出すリードポインタと、前記ライトポインタ
と前記リードポインタとのアドレス差が所望の遅延量に
なるよう制御するアドレス発生手段とを備え、該アドレ
ス発生手段は、前記信号サンプルのサンプリング周波数
が第１サンプリング周波数とされたときは、前記ライト
ポインタと前記リードポインタを１アドレスづつ更新制
御し、前記信号サンプルのサンプリング周波数が第１サ
ンプリング周波数の１／ｎの第２サンプリング周波数と
された場合は、前記ライトポインタを１アドレスづつｎ
回更新すると共に、前記リードポインタはｎアドレスづ
つ更新制御されるようにしている。

【００１１】このような本発明によれば、波形演算によ
り生成される信号サンプルのサンプリング周波数を変更
するようにしても、サンプリング周波数の変更に伴い、
遅延手段の遅延制御を行うようにしたので、生成される
信号サンプルのサンプリング周波数が変更されても、再
生したときに音高が変更されることを防止することがで
きる。また、遅延手段が効果付与手段内に備えられてい
る場合は、サンプリング周波数が変更されても効果付与
量が変更されることを防止することができ、音色の変化
を抑制することができる。

【００１２】さらにまた、本発明の他の音源波形データ
生成装置は、少なくとも信号遅延処理を含む波形演算ア
ルゴリズムを実行することにより、音源波形データを生
成するようにした演算部と、該演算部がアクセスするこ
とのできる記憶手段を少なくとも備え、前記演算部は、
前記信号遅延処理の実行によって前記記憶手段において
波形信号サンプルを順次記憶し、かつ所定の遅延特性を
もって遅延出力としての波形信号サンプルを読み出し出
力する少なくとも１つの遅延手段を構成し、該遅延手段
は、記憶手段に作成された複数に分割された遅延領域に
より構成されており、空き状態とされた遅延領域を新規
発音用の遅延領域として割り当てると共に、それまでの
発音用として割り当てられていた遅延領域を空き状態と
して待機させるようにしている。このような発明によれ
ば、遅延領域のクリア時間分だけ楽音生成が遅れること
を防止して、遅延領域のクリアの待ち時間をなくすこと
ができる。従って、新たな楽音を直ちに生成することが
できるようになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に本発明の音源波形データ生
成方法が実行されるソフトウェアシステムの構成例を示
す。図１において、ＭＩＤＩ出力部ＡＰＳ１はＭＩＤＩ
メッセージを出力する部位であり、鍵盤等の演奏操作子
やＭＩＤＩメッセージを出力するシーケンサ、あるい
は、ＭＩＤＩメッセージを出力するアプリケーションソ
フトである。MIDI APIＩＦ１は、ＭＩＤＩメッセージを
授受するオペレーションシステムＯＳが有している第１
のアプリケーションプログラミングインターフェースで
あり、ソフトウェア音源モジュールＳＳＭは、オペレー
ティングシステムＯＳにドライバとしてインストールさ
れているアプリケーションソフトである。

【００１４】このソフトウェア音源モジュールＳＳＭ
は、ＭＩＤＩ出力部ＡＰＳ１から出力されるＭＩＤＩメ
ッセージを、インターフェースＩＦ１を介して受け取
る。そして、ソフトウェア音源モジュールＳＳＭは、受
け取ったＭＩＤＩメッセージに基づいて音源波形データ
の生成処理を実行することにより音源波形データを生成
する。生成された音源波形データは、オペレーションシ
ステムＯＳが有している第２のアプリケーションプログ
ラミングインターフェースＩＦ２（"WAVE out API"）を
介してオペレーションシステムＯＳにより受け取られ
る。出力デバイスＯＵＤは、オペレーティングシステム
ＯＳにインストールされたドライバモジュールであり、
ソフトウェア音源モジュールＳＳＭから生成された音源
波形データをインターフェース”WAVE out API”（ＩＦ
２）を介して受け取り、この音源波形データを外部のハ
ードウェア（CODEC HARDWARE）に対して出力している。

【００１５】この出力デバイスＯＵＤは、例えば、ソフ
ト音源モジュールＳＳＭの演算処理により生成されバッ
ファに格納された音源波形データをダイレクトメモリア
クセス（ＤＭＡ）方式により読み出して、ディジタル・
アナログコンバータ（ＤＡＣ）からなる外部ハードウェ
アに与えるようにしたソフトウェアである。また、ソフ
トウェア音源モジュールＳＳＭは、演算により所定のサ
ンプリング周波数ＦＳの音源波形データ（サンプルデー
タ）を生成する音源部と、この音源部を駆動するための
ＭＩＤＩ出力ドライバ部を含んでいる。このＭＩＤＩ出
力ドライバ部は、受け取ったＭＩＤＩメッセージに応じ
た音制御パラメータをテーブル等から読み出して音源部
に供給している。

【００１６】次に、ソフトウェア音源モジュールＳＳＭ
の動作タイミングチャートを図２に示す。この図に示す
ように、ソフトウェア音源モジュールＳＳＭは所定の時
間長のフレーム毎に設定されている演算時刻毎に起動さ
れる。演算に際しては、その直前のフレーム内で受け取
ったＭＩＤＩメッセージに基づく音制御パラメータがテ
ーブル等から読み出されてバッファに格納されており、
このバッファに格納された各種の音制御パラメータに基
づいて音源波形を生成する生成演算処理が実行される。
すなわち、図２に示すように時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで
のフレームにおいては３つのＭＩＤＩメッセージを受け
取り、演算時刻Ｔ２になるとソフトウェア音源モジュー
ルＳＳＭが起動されて、受け取った各ＭＩＤＩメッセー
ジに応じた各種パラメータが読み出されてバッファに格
納され、前フレームで発音されていた楽音を継続して発
音するための音源波形データと、受け取ったＭＤＩメッ
セージに基づいて新たに発音される音源波形データとの
生成演算が実行される。

【００１７】この音源波形データの生成演算は、１フレ
ーム分に相当するサンプル数の音源波形データが発音チ
ャンネルごとに生成され、各発音チャンネルについての
音源波形データが累算されて波形出力バッファに書き込
まれる。そして、波形出力バッファの再生を出力デバイ
スＯＵＤに予約する。この予約が、生成した音源波形デ
ータをソフトウェア音源モジュールＳＳＭから第２のイ
ンターフェース"WAVEout API"に出力することに相当す
る。出力デバイスＯＵＤは、各フレームごとに、直前の
フレームにおいて再生予約された波形出力バッファから
１サンプルづつ音源波形データを読み出して外部のハー
ドウェアであるＤＡＣに送る。例えば、時刻Ｔ１から時
刻Ｔ２までのフレームで生成された音源波形データが書
き込まれて再生予約された波形出力バッファからは、時
刻Ｔ２から時刻Ｔ３までのフレームで音源波形データが
読み出される。読み出された音源波形データは、ＤＡＣ
によりアナログの楽音波形信号に変換されてサウンドシ
ステムから発音される。

【００１８】次に、本発明の音源波形データ生成方法を
具現化した本発明の音源波形データ生成装置を備える処
理装置の一構成例の概略を示すブロック図を図３に示
す。図３に示す処理装置において、メイン制御部として
ＣＰＵ１が使用され、このＣＰＵ１の制御の下で本発明
の音源波形データ生成方法が、ソフトウェア音源プログ
ラムによる音源波形データ生成処理として実行される。
同時に、その他のアプリケーションプログラム等の処理
が並列して実行される。ＣＰＵ１には内部バスを介して
ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）２、ＲＡＭ（ランダ
ム・アクセス・メモリ）３、ディスプレイインターフェ
ース（DISPLAY I/F）４、ＨＤＤ（ハード・ディスク装
置）、ＣＤ−ＲＯＭ装置（CD-ROM drv）７、内部バスと
拡張バス間のデータの受け渡しを行うインターフェース
（Ｉ／Ｆ）８、パソコン用のユーザインターフェースで
あるカナキー、数字キー、記号キー等を備えるキーボー
ド（KEY BOARD）１０が接続されている。

【００１９】また、ＣＰＵ１に内部バス、Ｉ／Ｆ８、拡
張バスを介して、ハードウェア音源を構成するパーソナ
ルコンピュータの拡張ボードである音源ボード（DSP BO
ARD）９、ネットワークとのインターフェース（NETWORK
I/F）１１、ＭＩＤＩのインターフェース（MIDI I/F）
１２、ＤＡＣ１４−２を備えるCODEC１４が接続されて
いる。ＲＯＭ２には、ＣＰＵ１の動作プログラム等が格
納されており、ＲＡＭ３には選択された各種の音制御パ
ラメータが格納されるパラメータバッファ領域、演算生
成された楽音波形データが格納される波形出力バッファ
領域、受信されたＭＩＤＩメッセージおよびその受信時
刻が格納される入力バッファ領域、および、ＣＰＵ１の
ワークメモリ領域等が設定されている。

【００２０】また、ディスプレイ５とディスプレイイン
ターフェース４は、ユーザが処理装置と対話するための
表示部であり、ＨＤＤ６には、オペレーションシステム
ＯＳ（例えば、マイクロソフト社製のWindows3.1（商
標）、あるいは、Windows95（商標））や、ソフトウェ
ア音源モジュールを実現するプログラムや、"MIDI AP
I""WAVE API"を実現するその他のアプリケーションプロ
グラム等が格納されている。ＣＤ−ＲＯＭ装置７には、
ＣＤ−ＲＯＭ７−１がセットされて、ＣＤ−ＲＯＭ７−
１に記録されているプログラムやデータが読み出され
る。これらの読み出されたプログラムやデータはＨＤＤ
６等に格納される。この場合、ＣＤ−ＲＯＭ７−１にソ
フトウェア音源を実現する新たな音源プログラムが記録
されていると、容易に音源プログラムのバージョンアッ
プ等を行うことができる。

【００２１】音源ボード９は、音源専用のボードであ
り、ＦＭ合成音源の演算あるいは波形メモリ音源の演算
を実行することによりハードウェア音源を実現してお
り、演算処理を行うＤＳＰ９−１と、各種バッファが設
定されると共に、各種音色パラメータや各種バッファ等
が設定されているＲＡＭ９−２から構成されている。ネ
ットワークインターフェース１１は、イーサネット（et
hernet）等のＬＡＮや電話回線等を介してインターネッ
ト等に接続するためのインターフェースであり、ネット
ワークを通じて音源プログラム等のアプリケーションソ
フトやデータを受け取ることができる。ＭＩＤＩインタ
ーフェース１２は外部ＭＩＤＩ機器とのＭＩＤＩメッセ
ージの受け渡しを行ったり、鍵盤等の演奏操作子１３か
らのＭＩＤＩイベントが入力されるインターフェースで
ある。この、ＭＩＤＩインターフェース１２を介して入
力されたＭＩＤＩメッセージは、その内容と時刻とがＲ
ＡＭ２の入力バッファ領域に格納される。

【００２２】CODEC１４は、ダイレクトメモリアクセス
方式で、ＲＡＭ３の波形出力バッファ領域に格納されて
いる音源波形データを読み出してサンプルバッファ（SA
MPLEBUFFER）１４−１に格納し、所定のサンプリング周
波数ＦＳ（例えば４４．１ｋＨｚ）の周期毎にサンプル
バッファ１４−１から１サンプルづつ読み出してＤＡＣ
１４−２によりアナログ楽音信号に変換して楽音信号出
力（TONE OUTPUT）として出力する。この楽音信号出力
は図示されていないサウンドシステムに入力されて楽音
が発音される。以上の構成はパソコン、ワークステーシ
ョン等と同等であり、それらの上で本発明の音源波形デ
ータ生成方法を実施することができる。

【００２３】次に、ＣＰＵ１の起動制御に基づくソフト
音源モジュールＳＳＭによる、本発明の音源波形生成方
法の動作を概略説明すると、アプリケーションプログラ
ムAPS1が起動されると、ソフトウェア音源モジュールＳ
ＳＭに第１のインターフェース"MIDI API"を経由してＭ
ＩＤＩメッセージが供給され始める。すると、ソフトウ
ェア音源モジュールＳＳＭのＭＩＤＩ出力ドライバ部が
起動され、各ＭＩＤＩメッセージに応じた音制御パラメ
ータが設定される。そして、この音制御パラメータが当
該ＭＩＤＩメッセージに割り当てられた発音チャンネル
用の音源レジスタに格納され、前記した図２に示すよう
に演算時刻毎に起動される音源部において所定サンプル
数の波形データが演算生成されるのである。

【００２４】次に、図４ないし図６に本発明の音源波形
データ生成方法における音源モデルの概念を具体化した
構成例をブロック図として示すが、この音源モデルはハ
ードウェアとして実現されているのではなくソフトウェ
アとして実現されている。図４ないし図６に示す音源モ
デルは、管楽器系あるいは弦楽器系をシミュレートした
音源モデルであり、以下必要に応じて物理モデル音源と
いう。管楽器系の場合の物理モデル音源は、図４に示す
ように２個の円筒部の管の継ぎ目の部分にマウスピース
を取り付けた管楽器がシミュレートされており、弦楽器
系の場合には弦の両端がブリッジで固定された撥弦ある
いは擦弦楽器がシミュレートされている。

【００２５】図４に示す物理モデル音源は図示するよう
にループ状とされており、ループ内の全体の遅延時間が
生成される楽音の音高の周期に対応するようになる。物
理モデル音源は、管楽器系とされた場合に、マウスピー
スより右側の管をシミュレートする回路において、４つ
の乗算器MU4〜MU7と２つの加算器AD4,AD5 からなる４乗
算格子型ジャンクションは、トーンホールをシミュレー
トしており、マウスピースからトーンホール間の管の伝
搬遅延が遅延回路DELAY-RL によりシミュレートされ、
トーンホールから管の終端間の伝搬遅延が遅延回路DELA
Y-RRによりシミュレートされている。さらに、管の音響
損失はローパスフィルタFILTER-Rでシミュレートされ、
管終端部での反射は、乗算器MU8によりシミュレートさ
れている。

【００２６】同様に、マウスピースから左側の管をシミ
ュレートする回路において、その管の伝搬遅延は遅延回
路DELAY-Lによりシミュレートされており、管の音響損
失はローパスフィルタFILTER-Lでシミュレートされ、管
終端部での反射は、乗算器MU3によりシミュレートされ
ている。なお、遅延回路DELAY-RL、DELAY-RR、DELAY-L
には、生成される楽音のピッチに応じてテーブルから読
み出された遅延時間DRL、DRR、DL がそれぞれ設定さ
れ、ローパスフィルタFILTER-R、FILTER-Lには選択され
た音色を得るためのフィルタパラメータFRP、FRL がそ
れぞれ供給され、乗算器MU4〜MU7 には、トーンホール
の開閉操作によって変化する波形伝搬態様をシミュレー
トすべく、トーンホールの開閉操作に対応した乗算係数
Ｍ１〜Ｍ４が供給される。

【００２７】この場合、遅延回路DELAY-RL、DELAY-RR、
DELAY-Lに設定される遅延時間の総和により出力信号の
ピッチがほぼ決定されることになるが、ローパスフィル
タFILTER-R、FILTER-Lには動作遅延時間が生じるため、
この動作遅延時間を差し引いた遅延時間を遅延回路DELA
Y-RL、DELAY-RR、DELAY-Lに振り分けて設定するように
する。また、マウスピースは右側の管をシミュレートす
る回路からの反射信号に乗算係数J2を乗算する乗算器MU
2と、左側の管をシミュレートする回路からの反射信号
に乗算係数J1を乗算する乗算器MU1とを備えている。さ
らに、乗算器MU1とMU2との出力信号を加算器AD1で加算
して、右側の管をシミュレートする回路に出力するとと
もに、左側の管をシミュレートする回路に出力してい
る。この場合、それぞれ減算器AD2,AD3により、それぞ
れの管をシミュレートする回路からの反射信号が減算さ
れて、それぞれの管をシミュレートする回路に供給され
ている。

【００２８】さらに、加算器AD1には係数J3が乗算され
た励振部からの励振信号EX OUTが供給されて、励振戻り
信号EXT INが加算器AD6を介して励振部に戻されてい
る。なお、励振部はマウスピースの一部を構成してい
る。この物理モデル音源からの出力は、ループのどの部
分から出力してもよいが、図示する場合は、遅延回路DE
LAY-RRからの出力信号が出力信号OUTとして出力されて
いる。出力された出力信号OUTは、図５に示すエンベロ
ープ（ENVELOPE）制御部ＥＬに入力されてエンベロープ
パラメータ（EG PAR）に基づくエンベロープが付与され
る。このエンベロープパラメータには、キーオン時のア
タックレートやキーオフ時のリリースレートのパラメー
タが含まれている。

【００２９】さらに、共鳴体モデル部ＲＥに続いて入力
されて、供給された共鳴体パラメータ（RESONATOR PA
R）に基づいて楽器胴体の共鳴フォルマントの付与が行
われる。さらに、エフェクト部ＥＦに入力されて、供給
されたリバーブ、コーラス、ディレイ、パン等の各種音
響効果を付与する効果パラメータ（EFFECT PAR）に基づ
いて効果付与が行われて楽音信号TONE OUTとして出力さ
れる。なお、ここでいう楽音信号TONE OUTは、音源波形
データと同義であり、所定のサンプリング周期のサンプ
ルデータとされている。

【００３０】図６にマウスピースの一部を構成する励振
部の構成例を示すが、励振部戻り信号EX INは、マウス
ピース内においてリードに向かって帰還される空気振動
波の圧力に相当する信号として減算器AD11に供給され、
吹奏圧信号Ｐが減算される。減算器AD11からの出力は、
マウスピース内の圧力に相当する信号となり、マウスピ
ース内の圧力変化に対するリードの応答特性をシミュレ
ートした励振部フィルタFIL10、および、マウスピース
内の空気流の流速のマウスピース内空気圧に対する飽和
特性をシミュレートした非線形変換部２（NLC2）に乗算
器MU11でゲイン調整が行われて入力される。励振部フィ
ルタFIL10は、供給されるフィルタパラメータＥＦによ
り、カットオフ周波数や選択度が制御されている。

【００３１】励振部フィルタFIL10からの出力信号は、
乗算器MU10においてゲイン調整が行われて、演奏者がマ
ウスピースを咥える圧力に相当するアンブシュール信号
Ｅが加算器AD10において加算され、リードに加わる圧力
に相当する信号が出力される。この加算器AD10からの出
力信号は、リードの開閉特性をシミュレートする非線形
変換部１（NLC1）に供給され、非線形変換部１の出力
と、非線形変換部２の出力とが乗算器MU12において乗算
され、マウスピースおよびリード間の間隙を通過する空
気流の体積流速に相当する信号が乗算器MU12から出力さ
れる。乗算器MU12から出力される信号は、乗算器MU13に
おいてゲイン調整が行われて、励振信号EXOUT として出
力される。

【００３２】以上の説明は、管楽器をシミュレートした
場合の音源モデルの説明であり、弦楽器をシミュレート
したときは、マウスピースをシミュレートする回路は、
弦に振動が与えられる擦弦部あるいは撥弦部をシミュレ
ートすることになる。すなわち、信号Ｐが撥弦力や弓速
に対応する励起信号となり、信号Ｅが弓圧に相当する信
号となる。なお、弦楽器をシミュレートする場合は、乗
算器MU11に供給する乗算係数NL2G をほぼゼロとすると
共に、非線形変換部２の出力を所定の固定値（例えば
「１」）として、非線形変換部２（NLC2）の機能を用い
ていない。また、遅延回路DELAY-RL、DELAY-RR、DELAY-
Lは、弦の伝搬遅延時間をシミュレートするものであ
り、ローパスフィルタFILTER-R、FILTER-Lは弦の音響伝
搬損失をシミュレートするものとなる。励振部において
は、乗算係数NLG1,NLG2,NL1,NL2を種々設定することに
よって、モデリング対象の楽器に応じた励振部を形成す
ることができる。

【００３３】次に、ＲＡＭ３上に展開される各種データ
について図７を参照しながら説明する。前記したように
ソフトウェア音源モジュールＳＳＭが起動されると、そ
の内部のＭＩＤＩ出力ドライバ部が起動されて、入力さ
れたＭＩＤＩメッセージに応じた各種の音制御パラメー
タがＲＡＭ３に格納される。特に、ＭＩＤＩメッセージ
により前記図４ないし図６に示すような物理モデル音源
（VA音源ともいう。）が指定されている場合は、選択さ
れたVA音源用の音制御パラメータVATONEPARがＲＡＭ３
上に設定されている制御パラメータバッファ（VATONEBU
F）に格納される。また、ソフトウェア音源モジュール
ＳＳＭにより１フレーム毎に生成演算された音源波形デ
ータは、ＲＡＭ３に設定された波形出力バッファ（WAVE
BUF）に格納される。さらに、インターフェース”MIDI
API”を経由して入力されるＭＩＤＩメッセージの内容
とそのメッセージの受信時刻（イベントタイム）が対と
されて、ＲＡＭ３上に設定されているＭＩＤＩ入力バッ
ファ（MIDI RCV BUF,TM）に格納される。さらにまた、
ＲＡＭ３上にはＣＰＵ１のワークエリア（CPU working
area）が設定されている。

【００３４】バッファVATONEBUFには、選択された図８
に示すような音制御パラメータVATONEPARが格納される
と共に、演算生成されるサンプルデータの動作サンプリ
ング周波数を示すパラメータSAMPFREQ、ＭＩＤＩメッセ
ージ内のイベントがVA音源を指定するキーオンイベント
の時にセットされるキーオンフラグVAKEYON、その場合
のピッチを指定するパラメータPITCH(VAKC)、および、
ベロシティを指定するパラメータVAVEL、ブレスコント
ローラの操作量パラメータBRETH CONTが格納される。さ
らに、息圧あるいは弓速度の値が格納されるプレッシャ
ーバッファPBUF、ピッチベンドパラメータが格納される
PBBUF、アンブシュール信号あるいは弓圧信号が格納さ
れるアンブシュールバッファEMBBUF、VA音源における発
音トランケートを指定するフラグVAKONTRUNCATE、ボリ
ウムその他のパラメータの格納バッファmiscbuf が設定
されている。

【００３５】上記したパラメータSAMPFREQは、たとえば
２つのサンプリング周波数のうちの一方を選択可能とさ
れており、第１サンプリング周波数を４４．１ｋＨｚ、
第２サンプリング周波数を第１のサンプリング周波数の
１／２の２２．０５ｋＨｚとすることができる。また、
第２サンプリング周波数を２倍の８８．２ｋＨｚとして
もよいが、ここで掲げたサンプリング周波数は一例であ
り、本発明のサンプリング周波数を特定するものではな
い。ところで、サンプリング周波数ＦＳを１／２・ＦＳ
とすると、１フレームにおいて音源波形サンプルの生成
演算数の回数は、ＦＳ時に比較して１／２でよいことに
なる。これを利用して、本発明では、ＣＰＵ１の負荷状
態をチェックして負荷が重いと判定された場合に１／２
・ＦＳとされたサンプリング周波数を選択し、ＣＰＵ１
の負荷を下げることによって演算生成できないサンプル
が生じないようにしている。

【００３６】また、サンプリング周波数ＦＳを２ＦＳと
すると、１フレームにおいて音源波形サンプルを生成演
算する回数は、ＦＳ時に比較して２倍となり高精度のデ
ータを生成することができる。そこで、ＣＰＵ１の負荷
状態をチェックして負荷が軽いと判断された場合に、２
ＦＳとされたサンプリング周波数を選択して高精度の音
源波形データのサンプルを生成演算することができる。
なお、本発明では基準とされるサンプリング周波数をＦ
Ｓ１とすると、選択できるサンプリング周波数ＦＳ２
は、第１の例では ＦＳ１＝ｎ・ＦＳ２ （ｎは整数） となり、第２の例では ＦＳ１＝１／ｎ・ＦＳ２ （ｎは整数） となる。本発明は、第１の例を主体としており、以下の
説明では第１の例を主体として説明を行う。

【００３７】なお、本発明は、生成される音源波形デー
タのサンプリング周波数を選択可能としたが、他にもCO
DECで再生したい音響信号がある場合は、CODECのＤＡコ
ンバータのサンプリング周波数を特定の標準的な値に固
定しておくのがよい。例えば、音楽ＣＤのディジタル出
力に本発明による楽音をミキシングする場合などは、Ｃ
Ｄの規格に合わせてＦＳ１＝４４．１kHzにしておけば
よい。このように、CODECのＤＡコンバータのサンプリ
ング周波数が標準的な値に固定されると共に、演算生成
される音源波形データにおける変更されるサンプリング
周波数の関係がＦＳ１＝ｎ・ＦＳ２とされた場合（上記
第１の例）の本発明の実施の形態の例について次に説明
する。

【００３８】ＤＡコンバータのサンプリング周波数が標
準的な値に固定されることから、この固定された標準サ
ンプリング周波数ＦＳ１の周期毎に１サンプルづつ読み
出される波形出力バッファWAVEBUFには、波形演算のサ
ンプリング周波数の如何に関わらず標準サンプリング周
波数ＦＳ１に対応した波形データ列を作成しておく必要
がある。そこで、サンプリング周波数ＦＳ１の１／ｎの
サンプリング周波数ＦＳ２が選択された場合は、波形出
力バッファWAVEBUFには、演算結果の波形サンプルが隣
接したバッファ段にｎ個連続して並ぶように書き込んで
いく。そして、音源波形データが１フレーム分波形出力
バッファWAVEBUFに書き込まれたら、その波形出力バッ
ファWAVEBUFの内容をCODECに引き渡せばよい。なお、波
形出力バッファWAVEBUFのデータ列のサンプリング周波
数ＦＳｂと、CODEC（ＤＡＣ）の動作サンプリング周波
数ＦＳｃが異なり、サンプリング周波数のマッチングが
必要な場合においては、例えばＦＳｂ=ｋ・ＦＳｃ（Ｋ
＞１）である時は、波形出力バッファWAVEBUFから音源
波形データをｎアドレスづつ更新しながらの飛ばし読み
でCODECに引き渡せばよい。つまり、波形出力バッファW
AVEBUFに楽音波形サンプルを格納する処理からCODEC の
ＤＡＣに至るまでの間に、サンプリング周波数変換処理
あるいはサンプリング周波数変換回路を挿入して、サン
プリング周波数を合わせるようにすればよい。

【００３９】なお、MIDIイベントタイムバッファＴＭに
格納される時間情報は、イベント対応処理時に必要とな
るが、フレーム時間を例えば、５ｍｓあるいは２．５ｍ
ｓなどと十分短く設定する場合は、フレーム内での各種
イベント対応処理の細かいタイミング管理は実質的に不
要となるので、この場合は時間情報を特に考慮してイベ
ント対応処理を行わなくてもよい。ただし、ブレスコン
トローラ等からの情報は後着優先とするのが好ましいの
で、このような情報のイベントについては前記時刻情報
を用いて後着優先処理を行うようにする。また、ＲＡＭ
３には以上説明したバッファのほかに、アプリケーショ
ンプログラムを格納するようにしてもよい。

【００４０】音制御パラメータVATONEPARの詳細を示す
図表を図８に示すが、音制御パラメータVATONEPARは、
励振部パラメータ（EXCITER PARAMETERS）、管楽器／弦
楽器パラメータ（P/S PARAMETERS）、エンベロープパラ
メータ（EG PAR）、共鳴体パラメータ（RESONATOR PA
R）、効果パラメータ（EFECT PAR）、サンプリング周波
数データ（SAMPLING FREQ.）から構成されている。これ
らの各パラメータには図８に示すような複数のパラメー
タが含まれているが、各遅延量パラメータや各トーンホ
ールジャンクション乗算係数は音高により決定されるパ
ラメータである。この場合、DLないしDRRは音高に対す
る遅延量の遅延量テーブルとされており、総遅延量が所
望の音高周期に対応したものなるように各遅延量が遅延
量テーブルから読み出されて設定されるようになる。こ
の遅延量テーブルは、所定の音高の音を実際に発音させ
て、その音高周波数のずれをフィードバックすることに
より作成したテーブルである。

【００４１】また、FLPおよびFRPのフィルタパラメータ
は、モデリングする管の形状や、弦の特性、および操作
子の操作量に応じて設定される。なお、サンプリング周
波数に応じて好適な音制御パラメータVATONEPARが設定
されており、この音制御パラメータVATONEPARのサンプ
リング周波数がSAMPLINGFREQ.で示されている。生成演
算処理時には、このSAMPLING FREQ.情報を参照して該当
するサンプリング周波数用に用意された音制御パラメー
タVATONEPARを用いて演算処理を行う。この場合、標準
サンプリング周波数がＦＳ１とされ、サンプリング周波
数ＦＳ２は、たとえば１／２・ＦＳ１とされている。

【００４２】次に、フローチャートを参照しながら本発
明の動作を詳細に説明する。図９は電源投入時等に実行
される初期プログラムのフローチャートであり、初期プ
ログラムがスタートされると、ステップＳ１０にてハー
ドウェアの初期化等のシステムの初期化が実行される。
そして、ステップＳ１１にてＯＳプログラムが起動され
て、他のプログラムを実行できる状態となり、たとえば
メインプログラムが実行されるようになる。

【００４３】次に、ＣＰＵ１により実行されるメインプ
ログラムのフローチャートを図１０に示すが、メインプ
ログラムがスタートされると、ステップＳ２０にて各種
レジスタをリセットする等の初期設定が実行される。つ
いで、ステップＳ２１にてディスクトップ等のディスプ
レイ画面に対するウィンドウの配置等の基本的なディス
プレイ処理を行う。その後、ステップＳ２２にてタスク
・スイッチングのために起動要因のチェックがおこなわ
れる。そして、ステップＳ２３にて起動要因が発生され
たか否かの判定が行われ、起動要因が発生するまではス
テップＳ２１ないしステップＳ２３の処理が循環して行
われる。ここで、起動要因が発生されると、ステップＳ
２３にてYESと判定されてステップＳ２４に進み、起動
要因に応じたタスクが実行されるようにタスク・スイッ
チング処理が行われる。

【００４４】タスクのスイッチングを行う要因は要因１
ないし要因５まであり、まず、アプリケーションソフト
等からソフト音源API（"MIDI API"）を介してMIDIメッ
セージが供給されたことが検出されたときに要因１に該
当するものとして、ステップＳ２５にてソフト音源モジ
ュールＳＳＭが起動されてMIDI処理が行われる。また、
１フレームの周期ごとに割り込みが出力されるソフトタ
イマ（tim）からの内部割り込みがあったときには、要
因２に該当するものとして、ステップＳ２６にてソフト
音源モジュールＳＳＭが起動されて、波形演算処理が実
行され所定サンプル数の音源波形データが生成される。
さらに、ＤＭＡ方式とされている出力デバイス（CODE
C）から音源波形データの転送要求があったときは、要
因３に該当するものとしてステップＳ２７にて、波形出
力バッファWAVEBUFに格納されている音源波形データが
出力デバイスに転送される転送処理が行われる。

【００４５】さらにまた、処理装置に備えられているマ
ウスやキーボードなどの入力操作子の操作に基づく操作
イベントが検出されたときには要因４に該当するものと
して、音色設定の操作イベントの場合は、ステップ２８
にて音色設定処理が行われ、その他の操作イベントの場
合はステップＳ２９にてその他の処理が行われる。さら
にまた、終了操作を検出したときには要因５に該当する
ものとして、ステップＳ３０にて終了処理が実行され
る。なお、起動要因がないときは要因４に該当するもの
としてステップＳ２８およびステップＳ２９の処理を行
う。そして、これらの要因１ないし要因５に対する処理
が終了すると、ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１
ないしステップＳ３０の処理が循環して、常時行われる
ようになっている。

【００４６】次に、前記ステップＳ２５にて実行される
MIDI処理のフローチャートを図１１に示す。MIDI処理が
スタートされると、ステップＳ４０にて供給されたMIDI
イベントの内容のチェックが行われる。このチェック
は、具体的にはバッファとして構成されている”MIDI A
PI ”に書き込まれているMIDIメッセージに対して行わ
れる。そして、そのMIDIイベントがノートンイベントか
否かがステップＳ４１にて判定されて、ノートオンイベ
ントと判定されるとステップＳ４２に進み、そのノート
オンイベントに割り当てられている発音チャンネル（MI
DI CH）が物理モデル音源（VA音源）に割り当てられた
発音チャンネル（VA CH）か否かがステップＳ４２にて
判定される。ノートオンイベントに割り当てられている
発音チャンネルが物理モデル音源と判定されると、ステ
ップＳ４３に進み物理モデル音源におけるキーオン処理
が実行されてリターンされる。また、ノートオンイベン
トに割り当てられている発音チャンネルが物理モデル音
源でないと判定されると、ステップＳ４４に分岐して他
の音源のキーオン処理が行われ、リターンされる。この
キーオン処理は、たとえば音源ボード（DSP BOARD） ９
上のＤＳＰ９−１にて行われる。

【００４７】また、ステップＳ４１にてノートオンイベ
ントでないと判定されると、ステップＳ４５に分岐して
ノートオフイベントか否かが判定される。ここで、ノー
トオフイベントと判定されるとステップＳ４６に進み、
そのノートオフイベントに割り当てられている発音チャ
ンネル（MIDI CH）が物理モデル音源（VA音源）に割り
当てられた発音チャンネル（VA CH）か否かが判定され
る。そして、ノートオフイベントに割り当てられている
発音チャンネルが物理モデル音源と判定されると、ステ
ップＳ４７に進み物理モデル音源におけるキーオンフラ
グVAKEYONが「０」とされると共に、MIDIイベントタイ
ムバッファTMにノートオフイベントの発生時刻が格納さ
れて、リターンされる。また、ノートオフイベントに割
り当てられている発音チャンネルが物理モデル音源でな
いと判定されると、ステップＳ４８に分岐して他の音源
のキーオフ処理が行われリターンされる。

【００４８】さらに、ステップＳ４５にてキーオフイベ
ントでないと判定されると、ステップＳ４９に分岐し
て、MIDIイベントがプログラムチェンジか否かが判定さ
れる。ここで、プログラムチェンジのMIDIイベントと判
定されるとステップＳ５０に進み、そのプログラムチェ
ンジのMIDIイベントに割り当てられている発音チャンネ
ル（MIDI CH）が物理モデル音源（VA音源）に割り当て
られた発音チャンネル（VA CH）か否かが判定される。
そして、プログラムチェンジのMIDIイベントに割り当て
られている発音チャンネルが物理モデル音源と判定され
ると、ステップＳ５１に進みプログラムチェンジで指定
されているVA音源用の音制御パラメータVATONEPARがバ
ッファVAPARBUFに格納されてリターンされる。また、プ
ログラムチェンジのMIDIイベントに割り当てられている
発音チャンネルが物理モデル音源でないと判定される
と、ステップＳ５２に分岐してその発音チャンネルに対
応する音源の音色パラメータ処理が行われリターンされ
る。

【００４９】さらにまた、ステップＳ４９にてプログラ
ムチェンジのMIDIイベントでないと判定されると、ステ
ップＳ５３に分岐して該当するMIDIイベントのMIDIイベ
ント処理が行われてリターンされる。このMIDIイベント
処理では、後述するように、たとえばブレスコントロー
ラを操作したとき等の処理が行われる。

【００５０】次に、前記ステップＳ４３にて実行される
物理モデル音源キーオン処理のフローチャートを図１２
（ａ）に示す。 物理モデル音源キーオン処理がスター
トされると、ステップＳ５５にて受信されたMIDIメッセ
ージ中のノートナンバがパラメータVAKCとしてバッファ
VATONEBUFに、MIDIメッセージ中のベロシティ情報がパ
ラメータVAVELとしてバッファVATONEBUFに格納され、VA
KEYONフラグが「１」とされる。さらに、MIDIメッセー
ジの受信時刻がイベント発生時刻としてバッファTMに、
パラメータVAKCとピッチベンド値が格納されているピッ
チベンドバッファPBBUFに格納されたピッチベンド値か
ら変換したピッチ周波数データがパラメータPITCH とし
てバッファVATONEBUFに格納される。以上の処理が終了
するとリターンされる。なお、ピッチ周波数を求めると
きにピッチベンド値を使用することに替えて、アンブシ
ュールパラメータの設定にビッチベンド値を使用しても
よい。

【００５１】次に、前記した要因４が生じたときにステ
ップＳ２８にて実行される音色設定処理のフローチャー
トを図１２（ｂ）に示す。ユーザがマウスやキーボード
を操作して音色の設定操作を行うと、音色設定処理が起
動され、ステップＳ５０にて物理モデル音源の音色設定
が指示されたか否かが判定される。ここで、物理モデル
音源の音色設定が指示されたと判定されると、ステップ
Ｓ６１にて指示された音色に対応する音色パラメータ
が、前記図７に示すようにバッファVATONEBUF上に展開
される。次いで、ステップＳ６２にてユーザによる音色
パラメータの編集が行われて、音色設定処理は終了す
る。また、ステップＳ６０にて物理モデル音源の音色設
定が指示されていないと判定された場合は、ステップＳ
６２にジャンプしてユーザによる音色パラメータの編集
が行われて、音色設定処理は終了する。

【００５２】次に、前記ステップＳ５３にて行われるそ
の他のMIDIイベント処理のフローチャートを図１２
（ｃ）に示す。その他のMIDIイベント処理がスタートさ
れると、ステップＳ６５にて受信されたその他のMIDIイ
ベントに割り当てられている発音チャンネル（MIDI C
H）が物理モデル音源（VA音源）に割り当てられた発音
チャンネル（VA CH）か否かが判定される。そして、そ
の他のMIDIイベントに割り当てられている発音チャンネ
ルが物理モデル音源と判定されると、ステップＳ６６に
進みその他のMIDIイベントがブレスコントローライベン
トか否かが判定され、ブレスコントローライベントと判
定された場合は、ステップＳ６７にてブレスコントロー
ライベント内のパラメータBRETH CONTがプレッシャーバ
ッファPBUFに格納される。

【００５３】また、ブレスコントローライベントと判定
されない場合は、ステップＳ６７をジャンプしてステッ
プＳ６８に進み、その他のMIDIイベントがPITCH BENDイ
ベントか否かが判定される。ここで、PITCH BENDイベン
トと判定されるとステップＳ６９にてアンブシュールモ
ードとされているか否かが判定されて、アンブシュール
モードと判定されたときは、ステップＳ７０にてPITCH
BENDイベント中のパラメータPITCHBENDがアンブシュー
ルバッファEMBBUFに格納される。また、アンブシュール
モードでないと判定された場合は、ピッチベンドとして
使用するようにステップＳ７２にてPITCH BENDイベント
中のパラメータPITCHBENDがピッチベンドバッファPBBUF
に格納される。

【００５４】さらに、ステップＳ６５にて物理音源モデ
ルに割り当てられた発音チャンネルでないと判定された
場合、および、ステップＳ６８にてPITCH BENDイベント
でないと判定された場合は、ステップＳ７１にジャンプ
して、受信されたその他のMIDIイベントが上記イベント
に該当しないとして、ステップＳ７１にてそのイベント
に対応した処理が行われてリターンされる。なお、アン
ブシュール信号は演奏者がマウスピースを咥える圧力に
相当する信号であり、アンブシュール信号によりピッチ
が変化するため、アンブシュールモード時にはパラメー
タPITCHBENDがアンブシュールバッファEMBBUFに格納さ
れるのである。以上説明したように、MIDIイベントが受
信されるごとにMIDIイベント処理により演奏に関わるパ
ラメータの書き換えが行われるのである。

【００５５】次に、物理モデルパラメータ展開処理のフ
ローチャートを図１３に示すが、この処理は前記した音
色設定処理のステップＳ６１にて行われる処理であり、
発音させる前に行われる処理である。物理モデルパラメ
ータ展開処理がスタートされると、ステップＳ７５にて
ＣＰＵ負荷状態がチェックされる。このチェックはＣＰ
Ｕ１からの状態報告等に基づいて、設定されているサン
プリング周波数ＦＳの値を考慮して行われる。そして、
チェックの結果、ステップＳ７６にてＣＰＵ１に余裕が
あると判定されたときは、ステップＳ７７にてユーザが
設定した１フレームの周期、またはもっとも短いフレー
ム周期である標準値のフレーム周期TIMDEFが、波形発生
処理を起動するタイマ割り込みを出力するソフトタイマ
の周期timとして設定される。なお、標準値のフレーム
周期TIMDEFは、たとえば2.5msecとされる。

【００５６】ついで、ステップＳ７８にて選択されてい
る物理モデル音源用の音制御パラメータVATONEPAR内の
サンプリング周波数ＦＳが、動作サンプリング周波数SA
MPFREQとして設定される。さらに、ステップＳ７９にて
アラーム解除処理が行われ、ステップＳ８０にてパラメ
ータSAMPFREQ、パラメータVAKCに対応する音制御パラメ
ータVATONEPARが読み出されてバッファVAPARBUFに格納
されてリターンされる。この場合、パラメータVAVELを
も考慮した音制御パラメータVATONEPARを読み出してバ
ッファVAPARBUFに格納してもよい。

【００５７】また、ステップＳ７６にてＣＰＵ１に余裕
がないと判定された場合は、ステップＳ８１に分岐して
フレーム時間自動変更モードに設定されているか否かが
判定される。フレーム時間自動変更モードに設定されて
いると判定された場合は、ステップＳ８２にて標準値の
フレーム周期TIMDEFに整数αが乗算された値が、ソフト
タイマの周期timとして設定される。整数αは１を越え
る任意の設定数であり、フレーム周期を伸ばすと、パラ
メータを物理モデル音源に対して送る頻度を少なくする
ことができ、変更データの転送処理やデータ変化に伴う
演算などを低減することができる。

【００５８】ついで、ステップＳ８３にて現在設定され
ている動作サンプリング周波数SAMPFREQのチェックが行
われるが、動作サンプリング周波数SAMPFREQが標準のサ
ンプリング周波数ＦＳ１とされている場合は、ＣＰＵ１
に余裕がないことからステップＳ８４にて１／ｎとされ
たサンプリング周波数ＦＳ２が動作サンプリング周波数
SAMPFREQとして設定される。そして、前記したステップ
Ｓ７９以降の処理が行われる。ただし、ステップＳ８０
にては、変更されたパラメータSAMPFREQに対応する新た
な音制御パラメータVATONEPARが読み出されてバッファV
APARBUFに格納されるようになる。

【００５９】さらに、ステップＳ８３にて動作サンプリ
ング周波数SAMPFREQが標準サンプリング周波数ＦＳ１と
されていないと判定された場合は、ステップＳ８５に分
岐してアラーム表示の処理が行われる。これは、動作サ
ンプリング周波数SAMPFREQが１／ｎ・ＦＳ１とされ、Ｃ
ＰＵ１の負荷が比較的小さくなるはずのサンプリング周
波数ＦＳ２に設定されているにも関わらず、ＣＰＵ１に
余裕がないと判断されたからであり、この場合は物理モ
デル音源における演算生成処理が不可能となるからであ
る。ついで、ステップＳ８６にて物理モデル音源が発音
中であれば、その消音処理を行い前記したステップＳ８
０の処理を行う。

【００６０】以上説明した処理により、バッファVAPARB
UFに物理モデル音源が波形データを生成するための音制
御パラメータVATONEPARが格納され、演算による波形発
生処理が行われるようになる。この波形発生処理におい
ては、ＣＰＵ１の負荷状態によって動作サンプリング周
波数をダイナミックに変更する処理が同時に行われる。
この物理モデル音源の波形発生処理のフローチャートを
図１４および図１５に示す。周期timが設定されたソフ
トタイマのタイマ割り込み出力により波形発生処理が起
動され、ステップＳ９０にてキーオンフラグVAKEYONが
「１」とされているか否かが判定される。キーオンフラ
グVAKEYONが「１」とされていると判定されると、ステ
ップＳ９１にてそのフレームで必要とされる演算量が計
算される。この演算量は、継続音のためのサンプル数
と、直前のフレームにおいて受信されたMIDIメッセージ
にキーオンイベントが含まれていた場合は、新たに発音
される音のサンプル数とを生成するための演算量とな
る。なお、新たに発音される音のサンプル数は、MIDIメ
ッセージを受信した時刻から当該フレームが終了するま
でに必要なサンプル数でよい。

【００６１】ついで、ステップＳ９２にてＣＰＵ１の負
荷状態がチェックされる。このチェックは前フレームに
おいて波形演算時間が１フレーム周期に対して占めた割
合等を考慮して行われる。そして、チェックの結果、ス
テップＳ９３にてＣＰＵ１に余裕があると判定されたと
きは、ステップＳ９４にて選択されている音制御パラメ
ータVATONEPAR内のサンプリング周波数ＦＳが動作サン
プリング周波数SAMPFEQとして設定される。また、ＣＰ
Ｕ１に余裕がないと判定された場合は、ステップＳ１０
５に分岐して動作サンプリング周波数SAMPFREQを下げる
か否かが判定される。ここで、動作サンプリング周波数
SAMPFREQを下げる余地があると判定された場合は、ステ
ップＳ１０６にて動作サンプリング周波数SAMPFREQが１
／ｎとされたサンプリング周波数ＦＳ２とされる。

【００６２】また、すでにサンプリング周波数ＦＳ２と
されていて動作サンプリング周波数SAMPFREQを下げる余
地がないと判定された場合は、ステップＳ１０７に分岐
してアラーム表示の処理が行われる。これは、動作サン
プリング周波数SAMPFREQが１／ｎ・ＦＳ１とされ、ＣＰ
Ｕ１の負荷が比較的小さくなるはずのサンプリング周波
数ＦＳ２に設定されているにも関わらず、ＣＰＵ１に余
裕がないと判断されたからであり、この場合は必要とす
る演算量を１フレーム時間あるいは所定時間内で達成す
ることができないからである。ついで、ステップＳ１０
８にて物理モデル音源が発音中であれば、その消音処理
が行われリターンされる。

【００６３】ところで、ステップＳ９４あるいはステッ
プＳ１０６の処理が終了すると、ステップＳ９５にてア
ラーム解除処理が行われ、ステップＳ９６にて動作サン
プリング周波数SAMPFREQの変更処理が行われたか否かが
判定される。ここで、動作サンプリング周波数SAMPFREQ
の変更処理が行われたと判定された場合は、ステップＳ
９７にて、サンプリング周波数変更によるパラメータ変
更処理が行われる。すなわち、発音中のノートに関する
動作サンプリング周波数SAMPFREQに対応する音制御パラ
メータVATONEPARが読み出されてバッファVAPARBUFに格
納される。なお、動作サンプリング周波数SAMPFREQの変
更処理が行われないと判定された場合は、ステップＳ９
７の処理はスキップされる。

【００６４】ついで、ステップＳ９８にてトランケート
処理を行うか否かが判定される。このトランケート処理
は、単音仕様の場合のトランケート処理とされ、発音さ
れていた音の消音処理を行って、次の音を立ち上げる処
理が行われる。ここで、トランケートフラグVATRUNCATE
が「１」とされていると、YESと判定されてトランケー
ト処理が行われる。すなわち、ステップＳ９９に進み息
圧あるいは弓速度の信号Ｐと、アンブシュールあるいは
弓圧力の信号Ｅが「０」とされ、ステップＳ１００にて
エンベロープのフォーシングダンプ処理が行われる。こ
のダンプ処理は、ENVLOPE制御部に供給されるEG PARを
制御することにより行われる。そして、エンベロープの
フォーシングダンプ処理が終了したか否かがステップＳ
１０１にて判定され、終了したと判定されると、ステッ
プＳ１０２にてループ内の遅延回路に設定されているDE
LAY量が「０」とされる。これにより、発音されていた
音の消音処理が終了する。

【００６５】続けて、図１５に示すステップＳ１０９に
てプレッシャーバッファPBUFに格納されているデータが
信号Ｐとして、アンブシュールバッファEMBBUFに格納さ
れているデータが信号Ｅとして設定されると共に、キー
コードパラメータVAKCとピッチベンドバッファPBBUFに
格納されていたピッチベンドパラメータに基づいて変換
した周波数データを、ピッチパラメータPITCHとして設
定する。さらに、ステップＳ１１０にてバッファVAPARB
UFに格納されている物理モデル用の音制御パラメータVA
TONEPARに基づいて、物理モデル演算処理が行われる。
この演算処理が一度行われると１サンプルの音源波形デ
ータが生成され、１サンプルの音源波形データは波形出
力バッファWAVEBUFに格納される。

【００６６】そして、ステップＳ１１１にて前記ステッ
プＳ９１にて計算したサンプル数分のサンプルの演算が
終了したか否かが判定され、演算が終了していないと判
定された場合は、ステップＳ１１３に分岐して、例えば
１フレーム時間あるいは所定時間内におけるＣＰＵ１の
演算占有時間がチェックされる。チェックの結果１フレ
ーム時間を超えていないとステップＳ１１４にて判定さ
れた場合は、ステップＳ１１０に戻り次のサンプルの演
算処理が行われる。ステップＳ１１０、Ｓ１１１、Ｓ１
１３、Ｓ１１４の処理は、１フレーム時間を超えない限
り所定のサンプル数が得られるまで循環して実行され
る。この結果、ステップＳ１１１にて１フレームにおけ
る所定のサンプル数分の演算が終了したと判定されるよ
うになる。そして、ステップＳ１１２にて波形出力バッ
ファWAVEBUFに格納された音源波形データが出力デバイ
ス（CODEC）に引き渡されるようになる。

【００６７】また、所定サンプル数分の演算が終了しな
いうちに１フレーム時間を超えてしまったとステップＳ
１１４にて判定された場合は、ステップＳ１１５に分岐
して波形出力バッファWAVEBUF上の音源波形データの消
音処理が行われる。ついで、ステップＳ１１２にて波形
出力バッファWAVEBUFに格納された音源波形データが出
力デバイス（CODEC）に引き渡されるようになる。な
お、ステップＳ９０にてキーオンフラグVAKEYONが
「１」とされていないと判定された場合は、ステップＳ
１０３に分岐されキーオフ処理中か否かが判定され、YE
Sと判定された場合はステップＳ１０４にてキーオフ処
理が続行される。また、キーオフ処理中と判定されない
場合は、そのままリターンされる。

【００６８】ところで、サンプリング周波数が変更可能
な物理モデル音源を構築するためには、サンプリング周
波数が可変できると共に、遅延時間も自由に設定できる
遅延手段が必要になる。この可変遅延手段について図１
８を参照しながら次に説明する。

【００６９】物理モデル音源においては、各遅延回路は
ＲＡＭ３の遅延領域をシフトレジスタとして使用するこ
とにより所定の遅延量を得るようにしている。図１８に
示すDELAYx２０がＲＡＭ３上に確保された遅延領域から
なる遅延回路であり、その遅延量の整数部は入力される
データが書き込まれるアドレス位置を示すライトポイン
タ（WRITE POINTER）と、データが読み出されるアドレ
ス位置を示すリードポインタ（READ POINTER）との間の
シフトレジスタ段数Ｄとなる。また、遅延量の小数部
は、リードポインタと該リードポインタよりｎ段前のア
ドレス位置（READPOINTER-n）からそれぞれ読み出され
るデータ間を補間するための乗算器MU21に設定される乗
算係数ｄとなる。ただし、補間用の乗算器MU20には乗算
係数（１−ｄ）が設定される。

【００７０】この場合、DELAYx２０において加算器AD20
から出力される遅延出力の総遅延量は遅延段数換算で
は、（Ｄ＋ｄ）となり、時間換算ではサンプリング周波
数ＦＳに対して（Ｄ＋ｄ）／ＦＳとなる。ここで、設定
選択可能なサンプリング周波数のうち最高値をＦＳ１と
すると、基本的にサンプリング周波数ＦＳ１の周期時間
が遅延１段に対応するように遅延を構成することが望ま
しいことになる。そうすれば、サンプリング周波数をＦ
Ｓ１のｎ分の１にするときは、サンプル演算毎に、隣接
したｎ段の遅延に演算結果の１サンプルをｎアドレスに
わたり連続書き込みし、かつ遅延出力はリードポインタ
をｎアドレスづつ更新させて読み出せばよいことにな
る。従って、このような構成の場合、必要な遅延時間Ｔ
ｄを実現する遅延段数換算値（Ｄ＋ｄ）は、サンプリン
グ周波数に関わらず、（Ｄ＋ｄ）=Ｔｄ・ＦＳ１とな
る。なお、ライトポインタおよびリードポインタは、等
価的にシフトレジスタ上を矢印で図示するアドレス方向
に移動するようにされ、シフトレジスタの右端に達する
とその左端にジャンプするように移動して、DELAYx２０
上を循環している。

【００７１】上記したように、サンプリング周波数ＦＳ
に関わらず遅延１段の時間換算された遅延時間長を一定
（１／ＦＳ１）としているので、サンプリング周波数Ｆ
ＳがＦＳ１の１／ｎのサンプリング周波数ＦＳ２に変更
された場合に遅延出力の遅延時間長が変化しないよう
に、ライトポインタは演算生成された１サンプルデータ
を連続するｎアドレスにわたって書き込みようにして、
１サンプルデータが演算生成される毎にｎアドレス進む
ようにし、リードポインタはｎアドレスづつ更新されて
（ｎ−１）アドレス飛ばしで遅延されたサンプルデータ
を読み出すようにしている。これにより、演算生成され
たサンプルデータの１サンプル前の遅延出力は、ｎアド
レス前のアドレス位置から読み出した遅延出力に対応す
るようになる。このため、図１８に図示するように小数
遅延部においてリードポインタからｎ段（ｎアドレス）
前のアドレス位置から補間のための１サンプル前のデー
タを読み出しているのである。

【００７２】また、物理モデル音源におけるフィルタ等
に備えられる単位遅延手段においても、前記した遅延回
路と同様の手段を用いることにより、設定されたサンプ
リング周波数が変更されても遅延時間長が変更されない
ようにしている。この単位遅延手段について図１９を参
照して説明する。単位遅延手段もＲＡＭ３の遅延領域を
シフトレジスタとして使用することにより単位遅延を得
るようにしている。図１９示すDELAYx２１がＲＡＭ３上
に確保された遅延領域からなる単位遅延手段であり、そ
の単位遅延量は入力されるデータを書き込むライトポイ
ンタ（WRITE POINTER）のアドレス位置と、データを読
み出すリードポインタ（READ POINTER）のアドレス位置
との間のｎ段のシフトレジスタにより得ている。

【００７３】前記図１８に示す遅延回路において説明し
たように、１サンプル前のサンプルデータはｎアドレス
（ｎ段）前に書き込まれているので、ライトポインタと
リードポインタとのアドレス差はｎアドレスとされてい
る。この場合も、ライトポインタはｎ個同じデータをｎ
アドレスにわたり書き込みようにし、リードポインタは
ｎアドレスづつ更新されてデータを読み出すようにして
いる。また、単位遅延手段においては、その性質上ｎ段
の遅延領域のみにより構成することが可能である。

【００７４】また、出力デバイスであるCODEC１４の再
生サンプリング周波数は、前記したように一般に固定さ
れているので演算生成されるサンプルデータのサンプリ
ング周波数が１／ｎに変更された場合は、音源波形デー
タが１サンプル生成されたときに、その演算生成された
１サンプルデータをｎ個づつＲＡＭ３上の波形出力バッ
ファWAVEBUFの連続するアドレス位置に繰り返し書き込
むようにする。従って、この実施の形態の例では波形出
力バッファWAVEBUFF上には１フレーム分の波形出力サン
プルデータ列がサンプリング周波数ＦＳ１に対応した形
で生成される。ここで、CODEC１４がサンプリング周波
数ＦＳ１で動作するとすれば、CODEC１４は波形出力バ
ッファWAVEBUFの内容をそのまま受け取ってサンプリン
グ周波数ＦＳ１でＤＡ変換すればよい。

【００７５】なお、CODEC１４の再生サンプリング周波
数が生成演算されるサンプルデータのサンプリング周波
数に応じて同期可変される場合は、演算生成されるサン
プルデータを順次１サンプルづつ ＲＡＭ３上の波形出
力バッファWAVEBUFに書き込むようにすればよい。とこ
ろで、前記図１４および図１５に示す波形発生処理にお
いては、サンプリング周波数ＦＳに最適な音制御パラメ
ータVATONEPARを読み出して、音源波形データの生成演
算時に使用するパラメータとしてバッファVAPARBUFに格
納している。このため、各音色の音制御パラメータVATO
NEPARは、取り得るサンプリング周波数ＦＳ毎のパラメ
ータセットとして記憶手段に記憶されている。

【００７６】この態様の一例を図２０（ａ）に示すが、
この例においては、VATONEPAR1(FS1) とVATONEPAR1(FS
2)とは、たとえばピアノの音制御パラメータであり、VA
TONEPARk(FS1) とVATONEPARk(FS2)とは、たとえばバイ
オリンの音色用の音制御パラメータである。このよう
に、VATONEPAR1〜VATONEPARkまでの音色番号の音制御パ
ラメータはサンプリング周波数毎に用意された同じ音色
のパラメータセットとされている。また、音色番号がVA
TONEPAR(K+1)以降の音制御パラメータは、それぞれ独立
した音色とされ、サンプリング周波数ＦＳ１あるいはサ
ンプリング周波数ＦＳ２のいずれかに対応した音制御パ
ラメータとされており、等しくされた音色番号はない。

【００７７】また、他のパラメータの態様の例を図２０
（ｂ）に示すが、この例においては、設定可能な各サン
プリング周波数ＦＳに対する音色データをそれぞれ同一
の音制御パラメータVATONEPARiに用意するようにしてい
る。すなわち、VATONEPAR1(FS1,FS2)〜VATONEPARm(FS1,
FS2)までは、サンプリング周波数ＦＳ１，ＦＳ２毎に用
意された同一の音色のパラメータがすべて１つの音制御
パラメータVATONEPARi内に用意されている。この場合、
サンプリング周波数ＦＳに対応する音色パラメータを１
つの音制御パラメータVATONEPARi内から抽出して、バッ
ファVAPARBUFに格納するようにする。

【００７８】なお、VATONEPARm+1以降の音色番号の音制
御パラメータにおいては、独立した音色の音制御パラメ
ータとされており、サンプリング周波数ＦＳ１あるいは
サンプリング周波数ＦＳ２のいずれかに対応する音色用
とされている。すなわち、VATONEPARm+1(FS1,*)はサン
プリング周波数ＦＳ１のパラメータのみとされており、
VATONEPARp(*,FS2)はサンプリング周波数ＦＳ２のみの
パラメータとされている。ところで、サンプリング周波
数を変更しても聴感上、同じ音になるようにする場合、
サンプリング周波数に応じて調整が必要になるパラメー
タには、遅延ループ部の遅延パラメータをはじめ、他に
フィルタ係数や、励振部の非線形変換部の非線形特性等
がある。

【００７９】次に、前記した波形発生処理のステップＳ
１１０にて実行される物理モデル音源処理のフローチャ
ートを図１６に示す。物理モデル音源処理がスタートさ
れると、ステップＳ１２０にて指定されたピッチ周波数
と、各部の設定状態を示す動作サンプリング周波数SAMP
FREQ、バッファVAPARBUFに格納されている音制御パラメ
ータVATONEPARに応じて、各可変遅延の遅延長設定処理
が行われる。この場合の各遅延時間長の設定は、図１８
に示すように行われる。

【００８０】ついで、ステップＳ１２１にて動作サンプ
リング周波数SAMPFREQ、息圧あるいは弓速度の信号Ｐ、
アンブシュールあるいは弓圧力の信号Ｅ、および、バッ
ファVAPARBUFに格納されている音制御パラメータVATONE
PARに基づいて、前記図６に示すような励振部に関する
演算処理が行われる。すなわち、励振戻り信号EXINが取
り込まれ、ついで動作サンプリング周波数SAMPFREQに対
応するフィルタパラメータFLTPARに基づいて、励振部フ
ィルタFIL10のフィルタ演算が行われる。さらに、動作
サンプリング周波数SAMPFREQに応じた非線形変換特性に
よる非線形変換部１、および、必要ならば非線形変換部
２の演算と、その周辺部の演算が行われる。そして、励
振部出力信号EXOUTが演算生成されて出力される。

【００８１】続いて、ステップＳ１２２にて動作サンプ
リング周波数SAMPFREQと、バッファVAPARBUFに格納され
ているパラメータVATONEPARに基づいて、前記図４に示
すような管／弦モデル部に関する演算処理が行われる。
すなわち、励振部出力信号EXOUTが取り込まれ、動作サ
ンプリング周波数SAMPFREQに対応するジャンクションパ
ラメータJUNCTPARに基づいてジャンクション部の演算が
行われる。さらに、遅延ループ部の演算処理が行われる
が、ここでは、動作サンプリング周波数SAMPFREQに対応
するフィルタパラメータFLTPARに基づいて各終端フィル
タFILTER-R,FILTER-Lのフィルタ演算も行われる。そし
て、演算生成された励振戻り信号EXIN、および、出力サ
ンプル信号OUTが出力される。

【００８２】続いて、ステップＳ１２３にて動作サンプ
リング周波数SAMPFREQと、バッファVAPARBUFに格納され
ているパラメータVATONEPARに基づいて、前記図５に示
すような音色効果付与部に関する演算処理が行われる。
すなわち、出力サンプル信号OUTが取り出され、ENVELOP
E制御部ELの演算処理、共鳴体モデル部REの演算処理、
エフェクト部EFの演算処理が行われる。そして、演算生
成された最終出力が、音源波形データTONEOUTとして出
力される。この音源波形データTONEOUTは前述したよう
に演算生成されたサンプルのサンプリング周波数ＦＳに
応じた態様で波形出力バッファWAVEBUFに書き込まれ
る。

【００８３】次に、物理モデル部演算処理のステップＳ
１２２にて行われる遅延ループ部演算処理のフローチャ
ートを図１７に示す。ただし、このフローチャートでは
終端フィルタFILTER-Rと乗算器MU8に関する演算処理だ
けを詳細に示しているが、FILTER-Lと乗算器MU3の演算
処理も同様に行われる。遅延ループ部演算処理がスター
トされると、ステップＳ１３０にて終端フィルタFILTER
-Rの直前である右終端までのループ部分の演算処理が行
われる。ついで、ステップＳ１３１にて演算省略条件の
チェックが行われる。このチェックは実質的にループゲ
インがほぼゼロとされている部分の演算を省略して、遅
延ループ部全体の演算量を低減するために行う。具体的
に演算省略条件を挙げると、第１の演算省略条件は、終
端フィルタFILTER-Rの出力が「０」とされている時であ
る。この場合、終端フィルタFILTER-Rから所定時間
「０」が連続して出力されるときとしてもよい。さら
に、終端フィルタFILTER-Rの入力や内部遅延レジスタの
内容などまでチェックするようにしてもよい。さらにま
た、最終出力TONEOUTが十分に減衰している場合も演算
省略条件を満足しているとしてもよい。

【００８４】第２の演算省略条件は、終端フィルタFILT
ER-Rの入力信号に十分な変化がないときである。このと
きは、演算を省略して直前の終端フィルタFILTER-Rから
の出力値を今回の出力値とする。さらに、乗算器MU8に
おいても同様に直前の出力値を今回の出力値としてもよ
い。第３の演算省略条件は、乗算器MU8の乗算係数TERMG
Rがゼロあるいはほぼゼロであるときである。この場合
は、演算を省略して右終端出力をゼロとする。

【００８５】以上挙げた演算省略条件の内の終端フィル
タFILTER-Rに関する演算省略条件を満足したときに、ス
テップＳ１３２にてYESと判定されてステップＳ１３３
に進み、満足する省略条件に対応した上述した出力値の
受け渡し処理が行われる。また、終端フィルタFILTER-R
に関する演算省略条件を満足しないと判定された場合は
ステップＳ１３７に分岐して終端フィルタFILTER-Rに関
する演算が行われる。そして、ステップＳ１３３あるい
はステップＳ１３７の処理が終了すると、ステップＳ１
３４にて上記の演算省略条件の内の乗算係数TERMGRに関
する演算省略条件を満足したときに、YESと判定されて
ステップＳ１３５に進み、満足する省略条件に対応した
出力値の受け渡し処理が行われる。また、乗算係数TERM
GRに関する演算省略条件を満足しないと判定された場合
はステップＳ１３８に分岐して、乗算器MU8において乗
算係数TERMGRを乗算する演算が行われる。そして、ステ
ップＳ１３５あるいはステップＳ１３８の処理が終了す
ると、ステップＳ１３６にて残る他の遅延ループ部分の
演算処理が行われてリターンされる。

【００８６】なお、演算の省略は遅延ループ部分に限ら
ず、励振部、あるいは、音色効果付与部の演算について
も省略することができる。励振部については、励振部各
部の信号路の信号振幅や関連パラメータの値などがほぼ
ゼロとなっているか等をチェックして演算省略の解析判
断をする。また、音色効果付与部については、ENVELOPE
制御部EL、共鳴体モデル部RE、あるいは、エフェクト部
EFからの出力が十分減衰されて、ほぼゼロとされている
ときに、出力がほぼゼロとなっているブロック毎の演算
を省略してその出力値をゼロとすればよい。

【００８７】以上説明した本発明において、サンプリン
グ周波数ＦＳの変更制御に伴い、非線形部における非線
形変換特性によっては折り返しノイズが生じるおそれが
ある。そこで、このような場合は、非線形変換の入力側
においてオーバサンプリングし、得られた非線形変換出
力をフィルタで帯域制限した上で元のサンプリング周波
数に戻すようにすればよい。

【００８８】ところで、前記図４に示す物理モデル音源
において、キーオン中に新たなキーオンが発生したとき
は、新たなキーオンに対応する楽音を発音する処理を行
うようになる。この際、前のキーオンに対応する楽音を
継承するような形で発音する場合は、物理モデル内を循
環する信号、例えば、管／弦モデル部などの遅延内の信
号は、基本的にはそのままで励振信号の発生をキーオン
に対応して行えばよい。しかしながら、直前のキーオン
対応の楽音発生状態を継承せず、独立性の高い楽音の立
ち上げを行う場合、あるいは新たなキーオンで直前のキ
ーオン時とは異なる音色の楽音を発生するときなどは、
新たなキーオンに応じて物理モデル内の、特に遅延回路
の初期化を行う必要が生じる。

【００８９】この場合に、物理モデル音源の発音チャン
ネル数が「１」とされている場合には、前記物理モデル
音源内の全ての遅延回路を構成しているＲＡＭ３の遅延
領域をクリアして初期化してから新たなキーオンに対応
する楽音を生成することになる。また、物理モデル音源
の発音チャンネル数が複数チャンネルとされている場合
には、最も減衰の進んでいる発音チャンネルの楽音を消
音するように、その発音チャンネルの遅延回路を構成し
ているＲＡＭ３の遅延領域をクリアした後、初期化され
た当該遅延領域を使用して新たなキーオンに対応する楽
音を生成することになる。

【００９０】このようなＲＡＭ３の遅延領域のクリア
は、当該遅延領域にデータ”０”を書き込むことにより
行われるので、クリア時間分だけ楽音生成が遅れるよう
になる。そこで、遅延領域のクリアの待ち時間をなくす
ことのできる遅延回路の構成をハードウェア的に図２１
に示す。図２１に示すように遅延回路は２系列の遅延手
段により構成するようにし、第１遅延系列の遅延手段
は、乗算手段MU31，遅延手段DELAYaと乗算手段MU32とが
縦続接続されて構成されており、第２遅延系列の遅延手
段は、乗算手段MU33，遅延手段DELAYbと乗算手段MU34と
が縦続接続されて構成されている。そして、入力データ
INPUTは第１遅延系列および第２遅延系列に分配されて
入力され、第１遅延系列および第２遅延系列の出力は、
加算手段AD31により合成されて遅延出力データOUTPUTと
して出力される。

【００９１】また、乗算手段MU31には乗算係数INGAINa
が、乗算手段MU33には乗算係数INGAINbが、乗算手段MU3
2には乗算係数OUTGAINaが、乗算手段MU34には乗算係数O
UTGAINbが、それぞれ与えられている。なお、図２１に
示すように乗算手段MU31,MU32により入力制御部（INPUT
CONTROLLER） が構成されており、乗算手段MU32,MU34
および加算手段AD31により合成部（MIX）が構成されて
いる。ところで、図２１においては遅延回路はハードウ
ェア的に表現されているが、実際にはＲＡＭ３の遅延領
域を用いた遅延処理プログラムによりソフトウェアで実
現されている。

【００９２】次に、図２１に示す遅延回路の動作を図２
２を参照しながら説明する。図２２（ａ）は第１の遅延
系列と第２の遅延系列とのいずれかをセレクタ式に制御
する場合の等価回路を示す図であり、入力データINPUT
はセレクタ（ＳＥＬ）３１において、遅延手段DELAYaあ
るいは遅延手段DELAYbのいずれかに導かれる。すなわ
ち、前記した入力制御部がセレクタ３１を構成すること
になり、この際に乗算手段MU31に与えられる乗算係数IN
GAINaと、乗算手段MU33に与えられる乗算係数INGAINbの
うち一方の乗算係数を”０”に、他方の乗算係数を”
１”に制御することによりセレクタ３１の機能を実現し
ている。

【００９３】また、遅延出力データOUTPUTは遅延手段DE
LAYaあるいは遅延手段DELAYbのいずれかから出力され
る。すなわち、前記した合成部がセレクタ３２を構成す
ることになり、この際に乗算手段MU32に与えられる乗算
係数OUTGAINaと、乗算手段MU34に与えられる乗算係数OU
TGAINbのうち一方の乗算係数が”０”に、他方の乗算係
数が”１”に制御されることによりセレクタ３２の機能
が実現されている。なお、乗算係数INGAINYaと乗算係数
OUTGAINa とは等しい係数値となるように制御され、乗
算係数INGAINYbと乗算係数OUTGAINb とは等しい係数値
となるように制御される。また、遅延手段DELAYaと、遅
延手段DELAYbには、それぞれ割り当てられた楽音のピッ
チに応じた遅延量DLYa、あるいは遅延量DLYb が設定さ
れる。

【００９４】図２２（ａ）に示す遅延回路の動作を具体
的に説明すると、乗算係数INPUTaと、乗算係数OUTPUTa
とが”１”とされ、乗算係数INPUTbと、乗算係数OUTPUT
bとが”０”とされていると、入力データINPUTはセレク
タ３１により遅延手段DELAYaに導かれ、遅延手段DELAYa
により設定された遅延量DLYaに応じた時間だけ遅延が
行われる。遅延された入力データは、セレクタ３２を介
して所定時間遅延された出力データOUTPUTとして出力さ
れる。また、乗算係数INPUTaと、乗算係数OUTPUTaと
が”０”とされ、乗算係数INPUTbと、乗算係数OUTPUTb
とが”１”とされていると、入力データINPUTはセレク
タ３１により遅延手段DELAYb に導かれ、遅延手段DELAY
b により設定された遅延量DLYbに応じた時間だけ遅延が
行われる。遅延された入力データは、セレクタ３２を介
して所定時間遅延された出力データOUTPUTとして出力さ
れる。

【００９５】このような第１の遅延系列と第２の遅延系
列とは、トグル的に切り換えて使用することができる。
従って、新たなキーオンが発生した時に、例えば、第１
の遅延系列を使用していた場合には、新たなキーオンが
発生したときに第１の遅延系列における乗算係数INPUTa
と乗算係数OUTPUTaとの乗算係数を”１”から”０”に
変更すると同時に、第２の遅延系列における乗算係数IN
PUTbと乗算係数OUTPUTbとの乗算係数を”０”から”
１”に変更するようにする。これにより、第２の遅延系
列の遅延手段DELAYbを使用することができ、これにより
直ちに新たなキーオンに応じた楽音を生成することがで
きるようになる。この際に、第１系列における乗算係数
が”０”に変更されることから、第１の遅延系列の遅延
手段DELAYaには、楽音の１周期以内においてデータ”
０”が書き込まれるようになり、クリアされるようにな
る。

【００９６】なお、図２２（ａ）に示す遅延回路はハー
ドウェア的に示されているが、ソフトウェアにより上記
した遅延制御を行う場合には、入力側および出力側にお
いてセレクタ３１，セレクタ３２を設ける必要はなく、
キーオン毎にＲＡＭ３における空いている遅延領域を割
り当てることにより、同等の動作を行うことができる。
また、新たなキーオンにより”０”の乗算係数が設定さ
れた遅延系列の遅延手段は、書込ポインタがそれまで使
用していた遅延長分（あるいは該当遅延に割り当てられ
ているメモリ領域分）移動することにより”０”が書き
込まれてクリアされるが、当該メモリ領域は、次に新た
に発生するキーオンにより割り当てられるまで待機状態
にしておいてもよい。この際に、メモリ領域に空きフラ
グを立てるようにするのが好適となる。さらに、新たな
キーオンが発生したときに、トランケート処理が行われ
て割り当てがはずれた遅延系列のクリア処理を、ＣＰＵ
に余裕があるときに実行するようにしてもよい。

【００９７】次に、図２２（ｂ）に示す遅延回路は、図
２２（ａ）に示す遅延回路のセレクタ３２を合成部（MI
X）３４に置き換えたものであり、上記した図２２
（ａ）に示す遅延回路と同様の遅延制御を行うことがで
きる。なお、図２２（ｂ）に示す遅延回路では、セレク
タ３３により遅延系列を切り換えると同時に、合成部３
４を構成する乗算器MU32,MU34にそれぞれ設定する乗算
係数OUTGAINa,OUTGAINbを徐々に”１”から”０”、あ
るいは”０”から”１”へ切り換えていくクロスフェー
ド制御を行うこともでき、楽音の１周期以内において、
第１の楽音から第２の楽音へ滑らかに移行させることが
できる。

【００９８】また、図２１に示す遅延回路において、乗
算係数INGAINa,INGAINbを共に”１”として、第１遅延
系列および第２遅延系列を常時並列に動作させておき、
キーオンが発生する毎に前回のキーオン時に割り当てら
れた遅延系列とは異なる側の遅延系列に新たなキーオン
に対応したピッチとするための遅延量DLY を設定するよ
うにする。例えば、前回のキーオン時において第１遅延
系列が割り当てられた時には、今回のキーオンでは第２
遅延系列の遅延手段DELAYbに押鍵ピッチに対応する遅延
量DLYbを設定する。同時に、第１遅延系列の乗算係数OU
TGAINa を”１”から”０”に徐々に変化させると共
に、第２遅延系列の乗算係数OUTGAINb を”０”から”
１”に徐々に変化させる。

【００９９】このように第１遅延系列と第２遅延系列を
クロスフェード制御することにより、実質的に加算手段
AD31から出力される出力データOUTPUTの遅延量は、遅延
量DLYaから遅延量DLYbに滑らかに変化していくようにな
る。すなわち、ポルタメントを実現することができるよ
うになる。さらにまた、第１遅延系列と第２遅延系列と
のクロスフェード制御を交互に何度も行うようにすると
共に、クロスフェード制御を行う毎に、徐々に”１”の
乗算係数に変化する側の遅延系列の遅延手段に設定され
る遅延量DLYを任意に変更することにより、任意のピッ
チカーブで音高が変化する楽音を得ることができる。

【０１００】さらに、第１遅延系列と第２遅延系列を互
いに異なるサンプリング周波数対応の遅延回路として使
用すると共に、その遅延量は同一となるようにする。さ
らに、乗算係数INGAINaと乗算係数INGAINbとの和が”
１”となるようにすると共に、乗算係数OUTGAINaと乗算
係数OUTGAINbとの和が”１”となるようにしながら、適
宜各乗算係数を制御する。このようにすると、サンプリ
ング周波数の違いによる音色が混じり合うようになり、
新たな音色の楽音を生成することができるようになる。
また、物理モデル音源における枝路の信号振幅が小さく
なった場合には、前記した前のキーオンから新たなキー
オンに移行させる方法により、サンプリング周波数の低
い遅延系列に移行させるようにしてもよい。この際に移
行が完了した時点において、割り当てが解除された遅延
系列は他の遅延回路に割り当てることができるようにな
る。

【０１０１】上記した遅延回路においては、ＲＡＭ３に
設定された遅延領域を使用して遅延回路がソフトウェア
的に実現されている。この様子を概略的に図２３に示
す。図２３に示すように、ＲＡＭ３の所定領域が遅延領
域（DELAY AREA）に割り当てられており、この遅延領域
が複数に分割されて各遅延手段を構成するための単位遅
延領域（DELAY1a,DELAY1b,・・・,DELAYA9,・・・,DELA
Yn）とされる。この単位遅延領域が、それぞれ遅延手段
（DELAY1,・・・,DELAYn）に割り当てられるようにな
る。また、図示するように分割された単位遅延領域毎に
フラグ領域を設けるようにして、このフラグ領域に、そ
の単位遅延領域が遅延手段として使用されておらず空い
ていることを示す「空きフラグ」を立てるようにしても
よい。

【０１０２】前記図２１に示す遅延回路を実現する遅延
領域の割り当てを図２３を参照しながら説明する。ただ
し、物理モデル音源は第１遅延回路ないし第ｎ遅延回路
を有しているものとする。前のキーオンにより、例えば
単位遅延領域DELAY1aが第１遅延回路DELAY1の第１遅延
系列の遅延手段に割り当てられ、単位遅延領域DELAY1a
の遅延量が前のキーオンに係るピッチに応じた遅延量DL
Yiに設定されている。また、前のキーオンにより、例え
ば単位遅延領域DELAY9が第ｎ遅延回路DELAYnの第１遅延
系列の遅延手段に割り当てられ、単位遅延領域DELAY9の
遅延量が前のキーオンに係るピッチに応じた遅延量DLYi
に設定されている。

【０１０３】次いで、今回のキーオンが発生すると、例
えば単位遅延領域DELAY1bが第１遅延回路DELAY1の第２
遅延系列の遅延手段に割り当てられ、単位遅延領域DELA
Y1aの遅延量が今回のキーオンに係るピッチに応じた遅
延量DLYkに設定される。また、今回のキーオンにより、
例えば単位遅延領域DELAYnが第ｎ遅延回路の第２遅延系
列の遅延手段DELAYnに割り当てられ、単位遅延領域DELA
Ynの遅延量が今回のキーオンに係るピッチに応じた遅延
量DLYkに設定される。これにより、前記した図２１に示
す遅延回路の動作を実行することができる。

【０１０４】図２３に示す構成は、物理モデル音源の発
音チャンネルが１発音チャンネルとされている場合を示
したが、発音チャンネルが複数発音チャンネルとされて
いる場合に遅延回路を実現する遅延領域の割り当てを図
２４に示す。この場合の動作を説明すると、前のキーオ
ンにより、例えば単位遅延領域DELAY1aが第１発音チャ
ンネルの遅延回路DELAY1の第１遅延系列の遅延手段に割
り当てられると、単位遅延領域DELAY1aの遅延量が第１
発音チャンネルに割り当てられた前のキーオンに係るピ
ッチに応じた遅延量DLYpに設定される。次いで、今回の
キーオンが発生して、例えば単位遅延領域DELAY1bが第
１発音チャンネルの遅延回路DELAY1の第２遅延系列の遅
延手段に割り当てられると、単位遅延領域DELAY1aの遅
延量が第１発音チャンネルに割り当てられた今回のキー
オンに係るピッチに応じた遅延量DLYqに設定される。

【０１０５】また、前のキーオンにより、例えば単位遅
延領域DELAY9が第２発音チャンネルの遅延回路DELAYnの
第１遅延系列の遅延手段に割り当てられた場合は、単位
遅延領域DELAY9の遅延量が第２発音チャンネルに割り当
てられた前のキーオンに係るピッチに応じた遅延量DLYp
に設定される。そして、今回のキーオンにより、例えば
単位遅延領域DELAYnが第２発音チャンネルの遅延回路の
第２遅延系列の遅延手段DELAYnに割り当てられた場合
は、単位遅延領域DELAYnの遅延量が第２発音チャンネル
に割り当てられた今回のキーオンに係るピッチに応じた
遅延量DLYqに設定される。これにより、物理モデル音源
の発音チャンネルが複音化されていても、前記した図２
１に示す遅延回路の動作を実行することができる。

【０１０６】また、図２３および図２４に示す構成にお
いて、各遅延回路に割り当てられる単位遅延領域は、予
め割り当てを固定しておいてもよいが、遅延領域に設定
されている単位遅延領域の「空きフラグ」を見ながらキ
ーオン毎にダイナミックに単位遅延領域の割り当てを行
うようにしてもよい。

【０１０７】以上の説明は主に本発明をパーソナルコン
ピュータで実施するソフトウェア音源の場合を例にして
説明したが、コンピュータシステムの中で、アプリケー
ション・ソフトとするか、あるいは例えばデバイスドラ
イバ・ソフトにするかのいずれの位置づけで本発明の音
源ソフトウェアを起動、動作させるかは、システム構成
やオペレーションシステムＯＳに応じて適宜決めるよう
にすればよい。

【０１０８】さらに、本発明のような音源ソフトウェア
またはその機能を、他のソフトウェア、例えば、ゲーム
などのアミューズメントソフト、カラオケソフトや自動
演奏・伴奏ソフトなどに組み込んでもよい。さらにま
た、オペレーションシステムＯＳに直接組み込むように
してもよい。なお、本発明によるソフトウェアは、フロ
ッピーディスクや光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどの
ディスクメディア、あるいはメモりカードなどで供給す
ることもできる。また、ソフトウェアデータを記憶した
半導体チップ（典型的にはＲＯＭ）を差し替え、追加す
るようにしてもよい。さらにはNETWORK I/F 11を通じて
音源ソフトウェアを配信するようにしてもよい。

【０１０９】以上の説明では、パソコンでの応用を例に
して説明したが、ゲームやカラオケなどのアミューズメ
ント機器、電子機器、一般電気機器への適用も容易に行
うことができる。また、パソコンのオプションとしての
音源ボードや音源ユニットに適用することも可能であ
る。さらに、専用ＭＰＵ（ＤＳＰ）を使用したソフトウ
ェア処理による音源専用機に適用することもできる。こ
の場合、ＭＰＵの処理能力が高ければサンプリング周波
数をより高めることができ、高精度の波形出力が必要な
ときにサンプリング周波数をｎ倍にすることもできる。

【０１１０】さらに、単音の音源に替えて発音チャンネ
ル数を複音化した場合には、発音処理中のチャンネル数
に応じて、サンプリング周波数の可変制御や、演算アル
ゴリズムの中の省略可能な演算部分の演算削除制御など
を行うようにしてもよい。この場合、演奏パート（MIDI
チャンネル）毎にサンプリング周波数を設定するように
してもよい。さらにまた、以上の実施の形態の説明で
は、CODEC の動作サンプリング周波数は固定であるとし
たが、可変であってもよい。その場合、例えば、波形出
力バッファWAVEBUFとCODEC（ＤＡＣ）間にサンプリング
周波数を合わせるような処理あるいは回路（典型的には
オーバーサンプリングやダウンサンプリング、データ補
間など）を介在させればよい。

【０１１１】さらにまた、音色の変化や劣化をさけるた
めに、特定の音色あるいは発音チャンネルの音の生成演
算においては、サンプリング周波数の変更処理や演算ア
ルゴリズムの部分的演算削除を禁止するようにしてもよ
い。さらにまた、出力ボリウムがゼロに設定された場合
は、楽音出力をゼロに下げて、ボリウムが上げられるま
では波形演算処理を実行しないようにしてもよい。な
お、図４ないし図６に示す音源モデルは本発明における
音源モデルの一例であり、本発明はこれに限られるもの
ではない。また、本発明で開示されているサンプリング
周波数可変手段や、信号レベルなどの所定の条件による
波形演算省略制御手段は、物理モデル音源によらず、他
の音源方式にも適用することができる。本発明では、特
に物理モデル音源への適用を示したが、波形メモリ読み
出し方式によるものや、ＡＭ、ＦＭなど各種変調技術に
よる音源においても適用可能である。また、図１８およ
び図１９に示す遅延時間長の制御方法は、リバーブ等の
信号遅延を用いる各種信号処理にも適用可能である。

【０１１２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、ＣＰＵの負荷が大きいときはサンプリング周波数を
下げるようにすることができ、楽音の発音が途切れるこ
とのない音源波形データを生成することができる。ま
た、ＣＰＵの負荷が軽いときは通常のサンプリング周波
数より高いサンプリング周波数とすることができ、高精
度の音源波形データを生成することができるようにな
る。この場合、サンプリング周波数を変更することに代
えて、発音数を変更するようにしてもよい。

【０１１３】また、特定の条件を満足する場合、対応の
演算を省略するようにしたので、ＣＰＵの負荷が極力大
きくならないように効率的な演算を行うことができる。
したがって、楽音の発音が途切れることのない音源波形
データを生成することができる。また、効率的な演算を
行えることからサンプリング周波数を従来より高いサン
プリング周波数とすることもでき、高精度の音源波形デ
ータを生成することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の音源波形データ生成方法が実行され
るソフトウェアシステムの構成例を示す図である。

【図２】 図１に示すソフトウェアシステムの動作タイ
ムチャートを示す図である。

【図３】 本発明の音源波形データ生成方法を具現化し
た本発明の音源波形データ生成装置を備える処理装置の
一構成例の概略を示すブロック図である。

【図４】 本発明の音源波形データ生成方法における音
源モデルの概念を具体化した管／弦モデル部の構成例を
示すブロック図である。

【図５】 本発明の音源波形データ生成方法における音
源モデルの概念を具体化した音色効果付与部の構成例を
示すブロック図である。

【図６】 本発明の音源波形データ生成方法における音
源モデルの概念を具体化した励振部の構成例を示すブロ
ック図である。

【図７】 図６に示すＲＡＭ３上に展開される各種デー
タを示す図表である。

【図８】 本発明における演算生成に必要な音制御パラ
メータVATONEPARの詳細を示す図表である。

【図９】 本発明における初期プログラムのフローチャ
ートを示す図である。

【図１０】 本発明におけるメインプログラムのフロー
チャートを示す図である。

【図１１】 メインプログラム中のMIDI処理のフローチ
ャートを示す図である。

【図１２】 MIDI処理中の物理モデル音源キーオン処理
のフローチャート、その他のMIDIイベント処理のフロー
チャート、および、ユーザにより起動される音色設定処
理のフローチャートを示す図である。

【図１３】 音色設定処理中の物理モデルパラメータ展
開処理のフローチャートを示す図である。

【図１４】 本発明における物理モデル音源の波形発生
処理のフローチャートの一部を示す図である。

【図１５】 本発明における物理モデル音源の波形発生
処理のフローチャートの残る一部を示す図である。

【図１６】 波形発生処理中の物理モデル演算処理のフ
ローチャートを示す図である。

【図１７】 物理モデル演算処理中の遅延ループ部演算
処理のフローチャートを示す図である。

【図１８】 モデル音源における遅延回路の遅延時間長
を制御する方法を説明するための図である。

【図１９】 モデル音源における単位遅延手段の遅延時
間長を制御する方法を説明するための図である。

【図２０】 各音色の音制御パラメータVATONEPARが格
納されている態様の例を示す図である。

【図２１】 本発明に係る物理モデル音源における遅延
回路の構成をハードウェア的に示す図である。

【図２２】 図２１に示す遅延回路における動作モード
を説明するための図である。

【図２３】 本発明に係る物理モデル音源における遅延
回路における遅延領域の割り当て動作を説明するための
図である。

【図２４】 本発明に係る複数の発音チャンネルを有す
る物理モデル音源における遅延回路における遅延領域の
割り当て動作を説明するための図である。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ、２ ＲＯＭ、３ ＲＡＭ、４ ディスプレ
イインターフェース、５ディスプレイ、６ ハード・デ
ィスク装置、７ ＣＤ−ＲＯＭ装置、７−１ＣＤ−ＲＯ
Ｍ、８ インターフェース、９ 音源ボード、９−１
ＤＳＰ、９−２ ＲＡＭ、１０ キーボード、１１ ネ
ットワークインターフェース、１２MIDIインターフェー
ス、１３ 演奏操作子、１４ CODEC、１４−１ サン
プルバッファ、１４−２ ＤＡＣ、２０，２１ ＲＡＭ
上に確保された遅延領域、３１，３２，３３ セレク
タ、３４ 合成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 正志 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波形演算アルゴリズムを実行することに
   より、音源波形データを生成するようにした音源波形デ
   ータ生成方法において、 上記波形演算アルゴリズムを実行する演算部の負荷状態
   に応じて、生成される前記音源波形データのサンプリン
   グ周波数が変更されるようにしたことを特徴とする音源
   波形データ生成方法。
2. 【請求項２】 波形演算アルゴリズムを実行することに
   より、音源波形データを生成するようにした音源波形デ
   ータ生成方法において、 実行される上記波形演算アルゴリズムのうち、ゲインが
   実質的にゼロとされている部分の演算を省略するように
   したことを特徴とする音源波形データ生成方法。
3. 【請求項３】 波形演算アルゴリズムを実行することに
   より、音源波形データを生成するようにした演算部を少
   なくとも備え、 上記演算部の負荷状態に応じて、生成される前記音源波
   形データのサンプリング周波数が変更されるようにした
   ことを特徴とする音源波形データ生成装置。
4. 【請求項４】 波形演算アルゴリズムを実行することに
   より、音源波形データを生成するようにした演算部を少
   なくとも備え、 上記演算部で実行される上記波形演算アルゴリズムのう
   ち、ゲインが実質的にゼロとされている部分の演算を省
   略するようにしたことを特徴とする音源波形データ生成
   装置。
5. 【請求項５】 波形演算アルゴリズムを実行することに
   より、音源波形データを生成するようにした演算部を少
   なくとも備え、 上記演算部の負荷状態に応じて、生成される前記音源波
   形データのサンプリング周波数が変更されるようになさ
   れており、 前記演算部には、信号サンプルを順次記憶する記憶手段
   からなる遅延手段が含まれており、 該遅延手段は、入力信号サンプルを前記記憶手段に書き
   込むライトポインタと、遅延出力サンプルを前記記憶手
   段から読み出すリードポインタと、 前記ライトポインタと前記リードポインタとのアドレス
   差が所望の遅延量になるよう制御するアドレス発生手段
   とを備え、 該アドレス発生手段は、前記信号サンプルのサンプリン
   グ周波数が第１サンプリング周波数とされたときは、前
   記ライトポインタと前記リードポインタを１アドレスづ
   つ更新制御し、前記信号サンプルのサンプリング周波数
   が第１サンプリング周波数の１／ｎの第２サンプリング
   周波数とされた場合は、前記ライトポインタを１アドレ
   スづつｎ回更新すると共に、前記リードポインタはｎア
   ドレスづつ更新制御されることを特徴とする音源波形デ
   ータ生成装置。
6. 【請求項６】 少なくとも信号遅延処理を含む波形演算
   アルゴリズムを実行することにより、音源波形データを
   生成するようにした演算部と、 該演算部がアクセスすることのできる記憶手段を少なく
   とも備え、 前記演算部は、前記信号遅延処理の実行によって前記記
   憶手段において波形信号サンプルを順次記憶し、かつ所
   定の遅延特性をもって遅延出力としての波形信号サンプ
   ルを読み出し出力する少なくとも１つの遅延手段を構成
   し、 該遅延手段は、記憶手段に作成された複数に分割された
   遅延領域により構成されており、空き状態とされた遅延
   領域を新規発音用の遅延領域として割り当てると共に、
   それまでの発音用として割り当てられていた遅延領域を
   空き状態として待機させるようにしたことを特徴とする
   音源波形データ生成装置。