JPS62109093A

JPS62109093A - 波形合成装置

Info

Publication number: JPS62109093A
Application number: JP60249218A
Authority: JP
Inventors: 大輔森
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-11-07
Filing date: 1985-11-07
Publication date: 1987-05-20
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPH0679224B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、各種楽器音あるいは人声音を出力する電子楽
器に用いられて、楽音波形を形成する波形合成装置に関
するものである。

従来の技術近年、電子楽器用楽音合成装置として、デジタル技術が
利用されるようになり、それらの楽音品質の向上は目ざ
ましいものがある。このような技術としでは、例えば特
公昭５８−５８６７９号に開示されているものがある。

以下、図面を参照しながら上述の波形合成装置について
説明する。

第６図は従来の波形合成装置の構成を示すものである。

第６図において、１ｏ１は出力楽音を指示する鍵盤入力
部、１０２はクロックを計数するカウント制御部、１０
３は波形データを記憶する波形メモリ、１０４は入力を
選択するセレクタ、１０６は波形データを加工するフィ
ルタ、１０５は入力を遅延させるシフトレジスタ、１０
７〜１１１はデータ（信号）伝送路である。

以上のように構成された波形合成装置について、以下そ
の動作について説明する。

出力したい楽音を指示する鍵盤入力がなされると、鍵盤
入力部１０１は、出力楽音の音高に対応するクロックを
伝送路１０７へ供給する。波形メモＩ７１０３は楽音波
形１周期分に対応するＮ個の波形データを伝送路１０７
のクロックのタイミングに従って、伝送路１０８へ出力
する。カウント制御部１０２は伝送路１０°７のクロッ
クを計数し、計数値が前記Ｈに達した後に切換駆動出力
をセレクタ１０４へ出力する。セレクタ１０４は前記切
換駆動出力が入力されるまでの間は伝送路１０８を選択
して゛おり、前記切換駆動出力が入力された後に、伝送
路１０９を選択する。

セレクタ１０４を経由した。波形データは楽音波形とし
て出力されるとともにフィルタ１０６に入５力される。

フィルタ１０６は入力された波形データをデジタルフィ
ルタリングした後にシフトレジスタ１０５へ出力する。

シフトレジスタ１０５は前記Ｈに等しい段数を持つ遅延
器として働き、伝送路１０７のクロックのタイミングに
従ってシフト動作を実行する。

以上の動作によって、波形メモリ１ｏ３から出力された
Ｎ個から成る１周期波形データがセレクタ１０４を経て
出力された後、フィルタ１０６とシフトレジスタ１０５
とセレクタ１０４と伝送路１０９〜１１１からなる閉ル
ープを１周期波形が循環しながら出力されるという波形
合成装置が実現される。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記のような構成では、ピアノ・ギター
などのいわゆる減衰系の楽音を合成するに際して、何回
も閉ループを循環する波形が次第にフィルタリングの為
に変化してゆくという状況を得るのに適しているが、フ
ルート・トランペットなどのいわゆる定常系の楽音を合
成するには、フィルタ１０６をいわゆるスルーの状態、
即ち、フィルタ１０６の処理を無くすようにしなければ
ならなかった。又、そのようにして得られた楽音は、単
に１周期波形をくり返し出力しただけとなってしまう為
、機械的で単調な音となってしまう問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みて、楽器の発音機構をモデル
化することにより、特に、定常系の楽音として自然な音
を得ることのできる波形合成装置を提供するものである
。

問題点を解決するための手段この目的を達成するために本発明の波形合成装置は、キ
ーボード等の入力部と、前記入力部の応答に従って駆動
波形を発生する駆動波形発生部と、駆動波形を入力し楽
音波形を出力するループ部とから成り、ループ部は加算
器の出力を入力部の応答に従ってフィルタリングするデ
ジタルフィルタと、デジタルフィルタの出力と駆動波形
とを加算する加算器と、ループ部内の予かしめ定めた特
定の点から楽音波形を出力する為の出力端子とから構成
される。

作用この構成によって、入力部に指示された出力したい楽音
に関して、入力部は楽音種類と音高とタッチに関する情
報を出力する。駆動波形発生部は楽音種類とタッチに基
づいて駆動波形を決定し、これを音高に従って加算器へ
出力する。加算器は、初期状態においては零値であるデ
ジタルフィルタの出力と駆動波形とを加算した後これを
出力する。

デジタルフィルタは楽音種類と音高とに基づいたフィル
タ係数を用いて、加算器出力をフィルタリングした後に
これを加算器入力として出力する。

以上の作用で、駆動波形は例えばクラリネットのマウス
ピース部つまりリードの振動に相当し、デジタルフィル
タと加算器とで構成されたループ部の作用はクラリネッ
トの胴部つまり共鳴管内の振動に相当するものであり、
タッチに応じた駆動波形を供給することができるので自
然な楽音を得ることができる。以上において、楽音の出
力波形は、加算器の出力端あるいはデジタルフィルタの
出力端等の任意の予じめ定めだ特定の点に取付けられた
出力端子から得られる。

実施例以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における波形合成装置の
構成を示すものである。第１図において、１はキーボー
ド等の入力部、２は入力部１から送出される楽音種類、
音高、タッチの情報に対応した駆動波形を出力する駆動
波形発生部、６〜１１はデータの伝送路、３は加算器、
４はデジタルフィルタである。ム又はＢを出力端子とし
て、ここから出力楽音波形を得る。６はループ部を示し
ており、加算器３とデジタルフィルタ４と伝送路９１ｏ
とから構成される。１２は外部へ動作タイミングを供給
する基準クロック発生部である。

以上のように構成された一実施例について、以下その動
作について説明する。

まず、入力部１へ出力したい楽音が指示されると、入力
部１は入力に対応して、楽音種類と音高とタッチに関す
るデータを伝送路６へ出力し、かつ、楽音種類と音高と
に関するデータを伝送路７へ出力する。キーオンあるい
はキーオフと呼ばれる楽音の出力開始あるいは終了に関
するデータも当然ながら入力部１から伝送路６と７へ出
力される。入力部１は楽音指示入力に対応して変化する
タッチに関するデータを伝送路６へ出力するものとする
。

駆動波形発生部２は伝送路６から入力される楽音種類と
音高とタッチに関するデータに対応した駆動波形を発生
する。駆動波形発生部２は、例えば第２図に示すような
構成で実現することができる。

第２図において、楽音種類に対応した複数の波形データ
を記憶した波形メモＩ７２０は、楽音種類に対応して波
形制御部２１から出力されるメモリ選択信号によって特
定の波形データを選択される。

他方において、波形制御部２１は音高に対応した一般に
周波数ナンバと呼ばれる固定クロック時の音程確立の為
の数値データを出力する。出力された周波数ナンバは、
加算器２６と伝送路３２によって構成される累算手段に
よって波形メモリ２゜内の選択された特定の波形データ
を読み出す為のアドレスデータが伝送路３２に送出され
る。波形メモリ２０は伝送路２９と３２とにより決まる
波形データ１点を伝送路３４へ出力する。波形制御部２
１はタッチデータを伝送路２７へ出力する。

２２と２３は伝送路２７のタッチデータを適当な数値に
変換（スケーリング）する変換器であり、音高に対応す
るタッチデータの変換器２２出力は、伝送路２８の周波
数ナンバを変化させるように乗算さｎる。一方、音量に
対応するタッチデータの変換器２３出力は、伝送路３４
の波形データを変化させるように乗算される。以上のよ
うにして、伝送路８へ出力される波形データを駆動波形
と呼ぶことにする。以上において、各部の動作は基準ク
ロック発生部１２から伝送路１１へ出力されるクロック
に従かうものとする。

伝送路３２のビット数を適当に制限しておくことにより
、即ち、いわゆるリングカウンタとして使用することに
より伝送路８に送出される駆動波形は、波形メモリ２ｏ
において選択された波形データがタッチデータに対応し
て時間方向あるいは振幅方向に圧縮・伸張されながらく
り返して得られる波形になる。

第２図は本発明を構成する駆動波形発生部２に関する一
実施例を示すものであり、これ以外に公知の技術を使用
して、例えば波形メモ１７２０を使用せずに波形データ
を演算により関数発生させることも可能であることを付
は加えておく。

伝送路８に出力された駆動波形は第１図の加算器３を経
た後にデジタルフィルタ４へ出力される。

ここで、加算器３へのもう一方の入力即ちデジタルフィ
ルタ４の出力は初期においては零値に設定されているも
のとする。デジタルフィルタ４においてフィルタリング
された駆動波形は伝送路１０へ出力された後に加算器３
によって駆動波形と加算されることになる。デジタルフ
ィルタ４と加算器３は伝送路１１のクロックに対応して
動作するものとする。

上述の動作中に、出力楽音波形は第１図のＡ、％るいは
Ｂの出力端子から得られる。本実施例における構成では
駆動波形発生部２とループ部６とは、それぞれ、例えば
クラリネットのマウスピースと胴部とに対応するので、
第１図の人を出力端子とすれば、クラリネットのマウス
ピースにピックアップマイクロホンを取り付けた音を得
ることができる。また、第１図のＢを出力端子とすれば
クラリネット胴部の任意の点にピンクアップマイクロホ
ンを取り付けた音として楽音波形が得られることになる
。

第３図に、デジタルフィルタ４に関する一実施例を示す
。

伝送路７から入力される楽音の音高に対応してデジタル
フィルタ制御部３０はシフトレジスタ３１の遅延時間長
即ち段数ｍを制御すると共に、乗算器３３と３４へ乗算
のための係数Ｃ１と０２とを出力する。伝送路１１のク
ロックの個数にして、例えば１０個に相当する音高の楽
音を得るためには、例えばＣＩ　＝１　、　Ｃ２＝Ｏ，
！ｌ１＝１０とする。又、クロック１０．５個に相当す
る音高の楽音を得るためには、例えば、Ｃ１＝０．６．
０２＝０．５．ｍ＝１０とする。

即ち、出力したい楽音の音高に対応するクロック数つま
り波形データ数をＰとする時、Ｐを越えない最大の正整
数値としてｍを決定し、さらに下式によりＣＩ、０２を
決定する。

Ｘ＝Ｐ　　−ｍＣ１≦（１−Ｘ　）　・Ｋ　　　　　　−−−（１）Ｃ
２≦Ｘ−に上述の例では、（１）式におけるＫの値を１としたが、
このままでは駆動波形によっては当然ながらループ部５
において波形データ値が急速に増大して発振状態になる
ので、Ｋの値としては０・１以下とすることが望ましい
。

なお、第３図は一実施例であり、この他にも公知のデジ
タルフィルタ技術を使用することも可能である。

第６図にデジタルフィルタ４としてトランスバーサルフ
ィルタを用いた例を示す。

第６図において、デジタルフィルタ制御部３゜は、伝送
路７から入力される楽音の種類に対応した係数列を発生
する。この係数列は例えば実際の楽器胴部のインパルス
レスポンスに対応するもので良い。この係数列を音高に
対応して再配分する。

即ち、例えば係数列が１０個であるインパルスレスポン
ス測定時の音高の１オクターブ下の音高の音を出力する
時には係数列が２０個になるように、例えば線型補間を
施こすことにより、前述の１０個の係数からなる係数列
から２０個の係数を得ることを再配分と呼ぶ。このよう
にして得られた係数列をｚ−１で示される単位時間遅れ
要素からの出力に対して出力し、これらをそれぞれ乗算
する。

なお、以上において駆動波形は定常的なくり返し波形に
近いものとしたが、例えばピアノのような減衰系の音は
ハンマ等の駆動波形を出力した後に駆動波形を零値にす
るようにしても良い。

以上のように本実施例によれば、駆動波形発生部２から
出力される駆動波形は、タッチに関するデータに対応し
て音高と音量とが変化するので実際の楽器の駆動波形に
相当しており、さらにループ部５におけるデジタルフィ
ルタ４は実際の楽器の胴部（共鳴系）に相当して一定し
た音高に対応するフィードバックループを持つために、
それらを加算器３により干渉させて、実際の楽器の発音
状態に近い合成系を構成しているので、自然な音を得る
ことができる。さらに、デジタルフィルタトシてトラン
スバーサルフィルタを用いることにより、係数の調整の
みにより、結果的に遅延段数も同時に制御することが可
能となる。

以下、本発明の他の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第→図において、４ｏと４１はそれぞれ第１と第２のデ
ジタルフィルタ、Ｂは出力端子である。

ループ部６以外は第１の実施例と同様に、第１図のよう
に構成される。

以上のように構成された第２の実施例について、以下そ
の動作について説明する。

加算器３から出力された波形データは第１のデジタルフ
ィルタでフィルタリングされた後に、出力端子Ｂから出
力楽音波形として出力されるとともに第２のデジタルフ
ィルタ４１でフィルタリングされる。

ここで、第１と第２のデジタルフィルタは同一のあるい
は逆位相の特性をもつようにし、かつ、第１と第２のデ
ジタルフィルタに含まれる遅延時間は出力すべき楽音の
音高に対応するクロック数Ｐの半分あるいはＰに等しい
ものとする。

以上のように本実施例によればデジタルフィルタ処理を
第１と第２のデジタルフィルタの２つに分割し、第１の
デジタルフィルタの出力を出力楽音波形とするので、実
際の楽器における進行波と反射波とに相当する第１と第
２のデジタルフィルタ間において、より楽器音に近い自
然な音を得ることができる。

発明の効果本発明は、駆動波形発生部から出力される駆動波形とデ
ジタルフィルタを通過してフィルタリングされた波形と
を加算するので、実際の楽器と同様に、駆動部と胴部即
ち共鳴器との干渉と同様の状態を実現することができる
ために、タッチに応じた駆動波形の変化に対応した自然
な楽器音を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における波形合成装置の
ブロック図、第２図はこの発明に係る駆動波形発生部の
例示的なブロック図、第３図と第５図はこの発明に係る
デジタルフィルタの例示的なブロック図、第４図は本発
明の第２の実施例における波形合成装置のブロック図、
第６図は従来の波形合成装置のブロック図である。１・・・・・・入力部、２・・・・・・駆動波形発生部
、３・・・・・・加算器、４・・・・・・デジタルフィ
ルタ、６・・・・・・ループ部、１２・・・・・・基準
クロック発生部。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第２図第４図Ｌ　　　＋＋　　＋＋−−−−Ｊ第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発生すべき楽音の種類と音高とタッチを指示する
入力部と、前記入力部から送出される前記楽音の種類と
音高とタッチに関するデータに対応した駆動波形データ
を出力する駆動波形発生部と、前記入力部から送出され
る前記楽音の種類と音高に対応して係数を決定し、かつ
前記楽音の音高に対応した遅延時間を含むデジタルフィ
ルタと、前記デジタルフィルタの出力と前記駆動波形発
生部から出力される駆動波形データとを加算して、この
加算結果を前記デジタルフィルタへの入力とするべく出
力する加算器と、楽音波形データを出力する為の出力端
子とを備え、前記出力端子が前記デジタルフィルタの直
前にあることを特徴とする波形合成装置。
（２）デジタルフィルタを第１と第２の２つのデジタル
フィルタに分割し、前記第１と第２の２つのデジタルフ
ィルタ間に出力端子があることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の波形合成装置。