JPH10247084A

JPH10247084A - 音源装置

Info

Publication number: JPH10247084A
Application number: JP9067382A
Authority: JP
Inventors: Takashi Suzuki; 隆志鈴木
Original assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、鍵タッチやその他の要因によって発
生される音色制御情報に応じて微妙に音色を変化させる
ことのできる音源装置を提供する。【解決手段】各々が周波数データに応じた帯域であっ
て、且つ振幅データに応じた振幅を有する帯域波形信号
を生成する複数の帯域波形信号生成手段１７０₁〜１７
０_nと、各帯域波形信号生成手段からの帯域波形信号を
加算し、以て楽音信号を生成する加算手段１７１、とを
有する音源装置であって、各帯域波形信号生成手段は、
該振幅データを変数として入力し、所定の演算式に従っ
た演算を行う演算手段２００と、該演算手段における演
算結果と該周波数データとに基づき帯域波形信号を生成
する波形生成手段２１０、とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、楽音信号を生成す
る音源装置に関し、特に楽音のスペクトル包絡形状を変
化させることによって音色を変化させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の帯域波形を加算合成して楽
音信号を発生する装置が知られている。帯域波形の代表
的なもとして、例えば正弦波形を挙げることができる。
このような正弦波形を加算合成して楽音信号を生成する
装置として、例えば特開昭５４−６１５１４号公報に記
載された電子楽器が知られている。この電子楽器は、操
作された鍵の音高に対応する基本波（基音）及びその高
調波成分（倍音）の各々に対応する正弦波信号を生成
し、これら生成された各正弦波信号に各々所定の振幅係
数を乗算し、各乗算結果を加算することにより楽音信号
を形成し、以て楽音を発生する。そして、楽音信号を形
成する際に、押鍵速度、押鍵圧力、押鍵深さ等の鍵タッ
チに関連して上記振幅係数を相対的に変化させることに
より、生成される楽音の音色を可変制御する。この電子
楽器によれば、発生される楽音の音色が鍵タッチによっ
て微妙に変化する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の電子楽器では、次のような問題がある。即ち、
鍵タッチに関連して振幅係数を相対的に変化させるため
に、鍵タッチに応じた振幅係数を基本波及び高調波成分
毎に記憶した係数メモリが必要である。また、鍵タッチ
に基づく音色変化を木目細かく制御しようとすると、タ
ッチ検出回路から得られるタッチデータの数が増大し、
それに比例して係数メモリに記憶すべき振幅係数の数も
増大する。従って、膨大なメモリ容量が必要になるので
鍵タッチの精度を上げるにも限界がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、少ないメモリ容
量であるにも拘わらず、鍵タッチやその他の要因によっ
て発生される音色制御情報に応じて微妙に音色を変化さ
せることのできる音源装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の音源装置は、上
記目的を達成するために、各々が周波数データに応じた
帯域であって、且つ振幅データに応じた振幅を有する帯
域波形信号を生成する複数の帯域波形信号生成手段と、
各帯域波形信号生成手段からの帯域波形信号を加算し、
以て楽音信号を生成する加算手段、とを有する音源装置
であって、各帯域波形信号生成手段は、該振幅データを
変数として入力し、所定の演算式に従った演算を行う演
算手段と、該演算手段における演算結果と該周波数デー
タとに基づき帯域波形信号を生成する波形生成手段、と
を備えている。

【０００６】上記各帯域波形信号生成手段で生成される
各帯域波形信号は、周波数データに対応する周波数の正
弦波信号を振幅データに応じて増幅することにより生成
できる。この場合、周波数データとして、基音、２倍
音、３倍音、・・・ｎ倍音に対応するｎ個のデータを用
いるものとすれば、所謂倍音加算合成法によって楽音信
号が生成されることになる。

【０００７】また、上記各帯域波形信号は、周波数デー
タに対応する周波数の正弦波信号（基音）とその整数倍
の周波数の正弦波信号（倍音）とを合成し、これを振幅
データに応じて増幅することにより生成できる。例え
ば、周波数データとして基音、１０倍音、２０倍音に対
応する３個のデータを用いるものとすれば、第１番目の
周波数データに対応する正弦波信号は、基音、２倍音、
３倍音、・・・８倍音及び９倍音で構成し、第２番目の
周波数データに対応する正弦波信号は１０倍音を基音と
して、該基音の２倍音、３倍音、・・・８倍音及び９倍
音で構成し、第３番目の周波数データに対応する正弦波
信号は２０倍音を基音として、該基音の２倍音、３倍
音、・・・８倍音及び９倍音で構成できる。なお、周波
数データの数は上記に限定されず任意の数とすることが
できる。また、各正弦波信号を構成する倍音の数及び倍
音の種類も上記に限定されず、任意に組み合わせること
ができる。

【０００８】また、上記各帯域波形信号は、サンプリン
グ合成法によって作成できる。例えば、所定の楽音波形
をサンプリングし、量子化し、符号化して波形メモリに
記憶しておき、これを周波数データに応じた速度で読み
出し、振幅データに応じて増幅することにより生成でき
る。更に、上記各帯域波形信号の作成には、周波数デー
タに応じた周波数であって、振幅データに応じた振幅を
有する波形信号を生成できる方法であれば、上記以外の
あらゆる方法を用いることができる。

【０００９】上記演算手段で用いられる所定の演算式に
含まれる係数は、音色を制御するための音色制御パラメ
ータに応じて決定されるように構成できる。

【００１０】また、上記演算手段は複数の演算式を有
し、音色を制御するための音色制御パラメータに応じて
１つの演算式を選択し、該選択された演算式に従った演
算を行うように構成できる。

【００１１】上記複数の帯域波形信号生成手段の数は、
その数が多くなれば音質は向上するが処理量が増える。
逆に、その数が少なくなれば処理量は少なくなるが音質
は劣化する。従って、帯域波形信号生成手段の数は、当
該音源装置に要求される性能、価格等を勘案して任意に
定めることができる。

【００１２】上記演算手段で使用される演算式として
は、例えば一次関数、二次関数、対数関数、その他の種
々の関数を用いることができる。この演算式は、各帯域
波形信号生成手段に共通に使用することができる。ま
た、各帯域波形信号生成手段毎、或いは複数の帯域波形
信号生成手段で成るグループ毎に別個の演算式を用いる
こともできる。

【００１３】上記音色制御パラメータとしては、例えば
押鍵速度（強度）を表すタッチデータ、押鍵からの経過
時間を表すデータ、押鍵により指定された音域を表すデ
ータ、音色の種類を表すデータ、音色変更操作子から出
力されるデータ等を用いることができる。また、これら
のデータに所定の変換を施したデータを音色制御パラメ
ータとすることもできる。

【００１４】また、本音源装置は複数の帯域波形信号生
成手段を備えているが、帯域波形信号生成手段を１個だ
け備え、時分割で複数の帯域波形信号を生成するように
構成できる。この場合、上記加算手段の代わりに、順次
生成される複数の帯域波形信号を累算する累算手段が用
られる。

【００１５】本発明においては、複数の帯域波形信号の
夫々の振幅を演算式に従って変更することにより楽音の
スペクトルの包絡形状を変化させ、以て音色を変化させ
る。従って、従来のように、音色制御パラメータの１つ
である例えばタッチデータに応じた振幅係数を係数メモ
リに記憶しておく必要がない。また、タッチ検出回路か
ら得られるタッチデータの数が増加しても係数メモリの
容量が増加するという事態は発生しないので、本発明
は、鍵タッチに基づく音色変化を木目細かく制御する音
源装置に好適である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の音源装置の実施の
形態につき図面を参照しながら詳細に説明する。以下に
おいては、本音源装置が電子楽器に組み込まれている場
合について説明するが、本音源装置を独立の装置として
構成できることは勿論である。また、以下においては、
帯域波形信号として正弦波信号を用いた場合について説
明するが、これに限定されないことは上述した通りであ
る。

【００１７】本音源装置について説明するに先だって、
理解を容易にするために、該音源装置が組み込まれた電
子楽器の概要について図面を参照しながら説明する。図
２は、この電子楽器の構成を示すブロック図である。こ
の電子楽器は、中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」とい
う）１０、リードオンリメモリ（以下、「ＲＯＭ」とい
う）１１、ランダムアクセスメモリ（以下、「ＲＡＭ」
という）１２、操作子インタフェース回路１４、鍵盤イ
ンタフェース回路１６及び音源装置１７を有し、これら
の各要素は、システムバス３０によって相互に接続され
ている。

【００１８】ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１１に格納されてい
る制御プログラムに従って、本電子楽器の全体を制御す
る。例えば、ＣＰＵ１０は、押鍵に応じて発音チャネル
を割り当てるアサイナ処理、音源装置１７に発音パラメ
ータを送ることにより楽音を発生させる発音処理等を行
う。

【００１９】ＲＯＭ１１は、上記制御プログラムの他
に、ＣＰＵ１０が各種処理に用いる種々の固定データを
記憶している。このＲＯＭ１１の記憶内容は、システム
バス３０を介してＣＰＵ１０により読み出される。即
ち、ＣＰＵ１０は、システムバス３０を介してＲＯＭ１
１から制御プログラム（命令）を読み出して解釈・実行
すると共に、固定データを読み出して演算処理を実行す
る。これにより、電子楽器としての各種機能が実現され
る。

【００２０】また、このＲＯＭ１１には、発音パラメー
タが記憶されている。この発音パラメータは、例えば複
数の楽器音のそれぞれについて複数の音域毎に設けられ
ている。発音パラメータには、基本波及び高調波に対応
した周波数データ及び振幅データ、並びに音色制御パラ
メータ等が含まれる。これら周波数データ及び振幅デー
タは、例えば楽器音に対応する信号を高速フーリエ変換
することにより得ることができる。

【００２１】ＲＡＭ１２は、制御プログラムの実行に使
用される種々のデータを一時記憶する。このＲＡＭ１２
には、例えばデータバッファ、レジスタ、フラグ等の領
域が定義されている。このＲＡＭ１２の内容は、システ
ムバス３０を介してＣＰＵ１０によりアクセスされる。
例えば操作子１３から取り込まれるパネルデータ、鍵盤
１５から取り込まれるキーデータ等はこのＲＡＭ１２に
一時的に記憶される。これらのパネルデータ、キーデー
タ等は、必要に応じてＣＰＵ１０により読み出されて各
種処理に使用される。

【００２２】操作子インタフェース回路１４には操作子
１３が接続されている。操作子１３は、各種スイッチ及
び各スイッチのオン／オフ状態を示す例えばＬＥＤ等で
構成されるインジケータ（何れも図示しない）を備えて
いる。上記各スイッチには、リズム選択スイッチ、音色
選択スイッチ、音響効果選択スイッチ、音量コントロー
ルスイッチ等が含まれる。操作子インタフェース回路１
４は、上記操作子１３をスキャンし、このスキャンによ
って得られた各スイッチのオン／オフ状態を示す信号か
らパネルデータを生成し、これをＣＰＵ１０に送出す
る。ＣＰＵ１０は、このパネルデータに基づき、例えば
リズム選択処理、音色選択処理、音響効果選択処理、音
量コントロール処理等を行う。

【００２３】鍵盤インタフェース回路１６には鍵盤１５
が接続されている。鍵盤１５は、複数のキーと、このキ
ーに連動して開閉するキースイッチにより構成される。
キースイッチとしては２接点方式のキースイッチが用い
られており、鍵の押下の強さ（速さ）を検出できるよう
になっている。鍵盤インタフェース回路１６は、上記鍵
盤１５をスキャンし、このスキャンによって得られた各
鍵のオン／オフ状態を示す信号からキーデータを生成
し、これをＣＰＵ１０に送出する。ＣＰＵ１０は、この
キーデータに基づいて、イベントのあった鍵を表すキー
ナンバ及び鍵の押下の強さ（速さ）を示すタッチデータ
を生成する。このキーナンバ及びタッチデータは、更に
発音パラメータに変換され、音源装置１７に送られる。

【００２４】音源装置１７はＣＰＵ１０から送られてく
る発音パラメータに従ってデジタル楽音信号を発生す
る。この音源装置１７で発生されたデジタル楽音信号
は、Ｄ／Ａ変換器１８に送られる。この音源装置１７の
詳細については後述する。

【００２５】Ｄ／Ａ変換器１８は、音源装置１７から送
られてきたデジタル楽音信号をアナログ楽音信号に変換
する。このＤ／Ａ変換器１８から出力されるアナログ楽
音信号は増幅器１９に供給される。増幅器１９は、この
アナログ楽音信号を増幅し、スピーカ２０に供給する。
スピーカ２０は、この増幅されたアナログ楽音信号を音
響信号に変換する。これにより、鍵盤１５の鍵の押下に
対応した楽音が発生される。

【００２６】次に、本発明の実施の形態に係る音源装置
１７について、図１に示したブロック図を参照しながら
説明する。以下では、本発明の特徴に係る部分を中心に
説明し、倍音加算合成法による音源装置の一般的な説明
は省略する。なお、倍音加算合成方法を用いた音源装置
の一般的な技術内容については、例えば特開昭５２−２
７６２１号公報、従来の技術の欄で示した特開昭５４−
６１５１４号公報等を参照されたい。

【００２７】音源装置１７は、図１に示すように、ｎ個
（ｎは２以上の自然数）の正弦波信号生成部１７０₁〜
１７０_n及び加算器１７１で構成されている。ＣＰＵ１
０は、正弦波信号生成部１７０₁には基音（１倍音）に
対応する周波数データ１及び振幅データ１を、正弦波信
号生成部１７０₂には２倍音に対応する周波数データ２
及び振幅データ２を、以下同様に、正弦波信号生成部１
７０_nにはｎ倍音に対応する周波数データｎ及び振幅デ
ータｎを、それぞれ供給する。これにより、正弦波信号
生成部１７０₁は基本波に対応する正弦波信号の生成を
開始し、正弦波信号生成部１７０₂〜１７０_nは各々高調
波（２倍音、３倍音、・・・ｎ倍音）に対応する正弦波
信号の生成を開始する。

【００２８】各正弦波信号生成部１７０₁〜１７０_nの構
成は同じであるので、以下では、正弦波信号生成部１７
０₁を例にとって説明する。正弦波信号生成部１７０
₁は、関数演算部２００と波形生成部２１０とで構成さ
れている。

【００２９】関数演算部２００は、ＣＰＵ１０から供給
される振幅データ１を変数とし、同様にＣＰＵ１０から
供給される音色制御パラメータを係数とし、所定の演算
式に従って演算を行う。音色制御パラメータとしては、
本実施の形態では、押鍵速度（強度）を表すタッチデー
タが用いられるものとする。なお、音色制御パラメータ
としては、タッチデータに限定されず、押鍵からの経過
時間を表すデータ、押鍵により指定された音域を表すデ
ータ、音色の種類を表すデータ、音色変更操作子から出
力されるデータ等を用いることができる。

【００３０】この実施の形態では、上記所定の演算式の
一例として、一次関数の式『ｙ＝ａ（ｘ−１）＋１』を
用いるものとする。この演算式を用いた場合の、関数演
算部２００の入出力の関係を図３に示す。この関数演算
部２００から出力される振幅データは、波形生成部２１
０に供給される。

【００３１】波形生成部２１０は正弦波信号を生成す
る。この正弦波信号は、ＣＰＵ１０から供給された周波
数データに従った周波数を有し、且つ関数演算部２００
から出力された振幅データに従った振幅を有する。与え
られた周波数データ及び振幅データに基づいて正弦波信
号を生成する技術は、例えば上述した公報等により周知
であるので、ここでは説明を省略する。この生成された
正弦波信号は加算器１７１に供給される。

【００３２】他の正弦波信号生成部１７０₂〜１７０
_nも、上記と同様にして正弦波信号を生成し、加算器１
７１に供給する。加算器１７１は、全ての正弦波信号生
成部１７０₁〜１７０_nからの正弦波信号を加算する。こ
れにより、基本波及び高調波の全てが混合されたデジタ
ル合成波形信号が生成される。この加算器１７１から出
力されるデジタル合成波形信号はＤ／Ａ変換器１９（図
２参照）へ供給される。

【００３３】次に、上記の構成において、例えば図４に
示すようなスペクトル包絡形状を有する楽音信号を、図
５及び図６に示すようなスペクトル包絡形状を有する楽
音信号に変更する場合について説明する。

【００３４】図４に示すｎ個の正弦波信号生成部１７０
₁〜１７０_nからの正弦波信号は、上記演算式の係数ａを
「１」とした場合に生成される楽音信号である。この場
合、上記演算式は『ｙ＝ｘ』となるので、各正弦波信号
生成部１７０₁〜１７０_nは、外部から与えられた周波数
データ１〜ｎ及び振幅データ１〜ｎに従った正弦波信号
を生成する。

【００３５】一方、０＜ａ＜１の場合、ｘが小さな値に
なればなるほど出力ｙの入力値ｘに対する増分が大きく
なる。従って、図５に示すように、スペクトル包絡線の
傾斜がなだらかになり、該包絡線の山及び谷は目立たな
くなる。また、ａ＞１の場合、ｘが小さな値になればな
るほど出力ｙの入力値ｘに対する増分が小さくなる。従
って、図６に示すように、スペクトル包絡線の傾斜が急
峻になり、該包絡線の山及び谷が強調される。

【００３６】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、係数ａの値によりスペクトル包絡形状が様々に変化
する。従って、音色制御パラメータとしてタッチデータ
を用いれば、タッチデータに応じて係数ａが変化するの
で、鍵タッチに応じて音色を変化させることができる。
また、音色制御パラメータとして押鍵からの経過時間を
表すデータを用いれば、時間経過に連れて音色を変化さ
せることができる。音色制御パラメータとして、上述し
た他のデータを用いた場合も同様である。

【００３７】なお、上記の実施の形態では、キーナンバ
に対応したｎ個の周波数データを音源装置１７に与える
構成としたが、基本波の周波数データだけを音源装置１
７に供給し、高調波の周波数データは、音源装置１７の
中で生成するように構成できる。この構成によれば、発
音パラメータとしてＲＯＭ１１の中に予め用意するデー
タの量を減らすことができる。

【００３８】また、上記の実施の形態では、１つの音色
制御パラメータを全ての正弦波信号生成部１７０₁〜１
７０_nに供給するように構成したが、各正弦波出力生成
部に別々の音色制御パラメータを供給するように構成す
ることもできる。この構成によれば、更に複雑な音色変
化を実現できる。

【００３９】また、上記の実施の形態では、関数演算部
２００は１つの演算式『ｙ＝ａ（ｘ−１）＋１』に従っ
て振幅データを変換するように構成したが、複数種類の
演算式を有し、外部から与えられた音色制御パラメータ
に応じて何れかの演算式を選択し、その選択された演算
式を用いて振幅データを変換するように構成することも
できる。

【００４０】更に、上記実施の形態では、複数の正弦波
信号生成部１７０₁〜１７０_nを備え、これらから出力さ
れる正弦波信号を加算器１７１で加算することによりデ
ジタル合成波形信号を生成するように構成したが、正弦
波信号生成部を１つだけ備え、時分割で正弦波信号を生
成するように構成してもよい。この場合、周波数データ
及び振幅データは、時分割の各フェーズに同期して順次
正弦波信号生成部に供給される。また、正弦波信号生成
部から出力される正弦波信号は、累算器で順次累算さ
れ、最後のフェーズを累算された後に外部に出力され
る。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、係数メモリを用いることなく、鍵タッチやその他の
要因によって発生される音色制御情報に応じて微妙に音
色を変化させることのできる音源装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る音源装置の実施の形態の構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明に係る音源装置が適用された電子楽器の
実施の形態の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明に係る音源装置の実施の形態で使用され
る関数演算部の動作を説明するための図である。

【図４】本発明に係る音源装置の実施の形態におけるス
ペクトル包絡線形状の一例を示す図である。

【図５】本発明に係る音源装置の実施の形態におけるス
ペクトル包絡線形状の変換例を示す図である。

【図６】本発明に係る音源装置の実施の形態におけるス
ペクトル包絡線形状の他の変換例を示す図である。

【符号の説明】

１０ＣＰＵ１１ＲＯＭ１２ＲＡＭ１３操作子１４操作子インタフェース回路１５鍵盤１６鍵盤インタフェース回路１７音源装置１８Ｄ／Ａ変換器１９増幅器２０スピーカ３０システムバス１７０₁〜１７０_n 正弦波信号生成部１７１加算器２００関数演算部２１０波形生成部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各々が周波数データに応じた帯域であっ
て、且つ振幅データに応じた振幅を有する帯域波形信号
を生成する複数の帯域波形信号生成手段と、各帯域波形信号生成手段からの帯域波形信号を加算し、
以て楽音信号を生成する加算手段、とを有する音源装置
であって、各帯域波形信号生成手段は、該振幅データを変数として入力し、所定の演算式に従っ
た演算を行う演算手段と、該演算手段における演算結果と該周波数データとに基づ
き帯域波形信号を生成する波形生成手段、とを備えたこ
とを特徴とする音源装置。
【請求項２】前記演算手段で用いられる所定の演算式に
含まれる係数は、音色を制御するための２以上の音色制
御パラメータに応じて決定されることを特徴とする請求
項１に記載の音源装置。
【請求項３】前記演算手段は複数の演算式を有し、音色
を制御するための音色制御パラメータに応じて１つの演
算式を選択し、該選択された演算式に従った演算を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の音源装置。
【請求項４】前記帯域波形信号は正弦波信号であること
を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載
の音源装置。