JPS6340199A - 残響付与システム - Google Patents

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】 〔産業分野〕 本発明は、ディジタル信号処理技術に関し、特に、ディ
ジタル　ミュージック　シンセサイザおよび他の応用に
有効な信号プロセッサ（処理器）に関するものである。

〔従来技術〕

ディジタル　ミュージック　シンセサイザは、データプ
ロセッサが新たな開発されて、高性能が実現するように
なってきたために、極めて興味をひくようになってきた
。このディジタル　ミュージック　シンセサイザには多
くの応用が考えられ、列えば、弦楽器、リード楽器、残
舌用のシンセサイザが存在する。

電子的な物理モデルに基づいているので、実際シこは、
これら楽器を満足させられるモデルを形成することは困
難なものである。このようなものは、丸際上、今日のコ
ンピュータおよびディジタル回洛網を駆使して、リアル
タイムで合成されている。

木管楽器や弦楽器のような最も伝統的な楽器を加算合成
によってシュミレートしており、これには適当な振幅の
正弦波ハーモニックを互いに加算するか、またはトーン
の１周期に振幅関数”として測定される）からなるテー
ブルから繰返し読出し、旋律を演奏している。他の従来
の方法によれば、実際の音楽音をディジタル的にサンプ
リングし、これらサンプルをディジタルメモリ中に記憶
し、その後、ディジタルコントロール式にサンプルを再
生している。例えば、米国特許第４，０１８．１２１号
には、ＦＭ合成法が開示されており、金管楽器、木管楽
器、ベル、ゴング、弦楽器を含む多くのミュージックサ
ウンドの合成に成功している。いくつかの楽器は、“減
算合成”法によってシュミレートされており、ディジタ
ルフィルタを利用して加入力信号のスペクトルを形成し
ている。

しかし乍ら、前述した従来の方法（但し、減算合成を除
外する）のすべてには、サウンドの発生に対する物理的
な密接した関係ではないが、種々の欠点が存在している
。一般の有限個のエレメントから成るモデル化技術を利
用した場合に、物理的に正確にシュミレーションするこ
とは高価となってしまう。

ディジタル残響（リバブレーション）もまた、実施する
ことは困難なものである。ディジタルミュージックシン
セサイザには、多年に亘り、次期の処理機能として、デ
ィジタルリパブレーションが採用されているが、ディジ
タル信号処理技術を駆使して、自然の聴取空間内に存在
する残響の質をシュミレートすることができる要求がい
まだ存在している。コンサートホールのような自然の聴
取空間における残響の基本的な音響には、多（の設計理
論を併った長い歴史が存在する。ディジタルリパブレー
ションのゴールは、良質のコンサートホールや、他の良
好な聴取空間がサウンドに有する効果をシュミレートで
きるディジタル処理方法を実現することである。

このようなゴールは困難を併うものである。その理由は
、代表的な良質の聴取空間は、本来、高次で複雑な音響
システムであり、これを、市販のコンピュータ技術を駆
使してリアルタイムに精密にシュミレートすることは出
来ないからである。

建築学上の音響において、ディジタルリパブレーション
を理解することは良好な音響特性を有するコンサートホ
ールの設計において重要なものとなる。ミュージックを
ディジタル的に、合成したものにおいて、残響は、合成
された楽器のアンサンプルの一部分であり、音の質に装
飾を加えるものである。このような理由の下で、ディジ
タルミュージックシンセサイザにおいては、自然の残響
の音楽的に重要な質をとらえる試みが行われていた。

ディジタルルームシュミレーション（残響）が、実際ま
たは近似のコンサートホールの幾何形状での鏡面反射を
シュミレートすることにより実行している。このような
自然の聴取環境におけるサウンドの拡散散乱を考慮する
必要があり、これによって、高品質の残響モデルが得ら
れる。しかし乍ら、このような拡散散乱を行なう実際の
モデルは、これを正規の寸法の聴取空間にオーディオ周
波数帯域全体で適用した場合には、現在のコンピュータ
能力をはるかに超えている。

ディジタルリパブレーションの他の方法によれば、実際
のコンサートホールの２空間点におけるインパルス応答
に近似させて記録している。これら２点間におけるサウ
ンドのホールの効果は、測定したインパルスレスポンス
を所望のソース信号でコンボリューション処理すること
によって正確にシュミレートできる。しかし乍ら、再度
、このうよな実行によれば、禁止的な演算の責任が与え
られてしまい、これは、今日の一般的なメインフレーム
コンピュータのリアルタイム処理を超えた二乃至三のマ
グニチュウードオーダーである。

コンサートホールのような大きなスペースに基いた高品
質のディジタルリハブレーションの最新状況は、演算処
理することによって合成するには極めて高価であること
が知られている。知覚的に重要でない自然の残嘗におい
て、更に詳しいものが存在するので、この残響用のモデ
ルを簡易化する必要があり、これによって演算処理を実
現している。

演算によるｎ訂単なモデルの一例には、残音していない
サウンドを自然対数的に崩壊（減衰）するホワイトノイ
ズでコンボリューション処理して、既、知の最良の人工
残りを実現している。量子的な物理的モデルに基いて、
ディジクル残響設計するには、簡単な演算に基いたモデ
ルで置換する必要があり、このモデル演算によって、自
然な聴取空間の残害の量子的な振舞が保存されている。

現在、既知であるディジタルリバブレータ（残害装置）
のある基本的なブロックは、カスケード接続および網目
接続されたオールパス（全通過）フィルタと、再帰性お
よび非再帰性コムフィルタと、タップ付きディレィライ
ンとローパスフィルタとが設けられている。初期の反射
は正確に固定ソースと聴者位置とにタップ付きディレィ
ラインによってマツチングすることができ、更に、後期
の反射は、オールパスチェーン、コムフィルタおよびロ
ーパスフィルタとの組合せを利用して品質的にマツチン
グすることができる。コムフィルタのフィードバックル
ープにおけるローパスフィルタを利用することによって
空気の吸収ならびに非鏡面反射をシュミレー１・できる
。これら公知の残響技術は、１０年以上の前より残音設
計の基本となっている。これらの要素によって、残りの
基本的な問題のいくつかを提供することであり、特に、
低い残害レベルでのサウンドをスムーズに変化させるた
めに重要であるが、これら要素によって、最良の自然の
聴取空間環境と同等の残Ｇ効果を実現するものではない
。

上述したような背景技術によれば、弦楽器、木管楽器を
合成する技術ならびに残音を含む他の楽器の合成技術に
対して、多大な要求が存在しており、ここでは、物理的
に意味があると共に、演算的に効果的な手法が必要とな
る。また、自然で且つ、表情が豊かなコンピュータ制御
された性能で、容易に理解しやすく、利用が簡単なもの
が要求されている。

〔発明の概要〕

本発明は、ディジタルウェーブガイドネットワークを利
用して構成した信号プロセッサである。

これらネットワークには信号散乱用ジャンクションが設
けられている。ジャンクションによって２つのウェーブ
ガイドセクションを互いに接続したり、ウェーブガイド
を終端する。これらジャンクションは、従来のデジタル
コンポーネント、例えば、マルチプライヤ、アダーおよ
びディレィエレメントより構成されている。掛算や加算
の回数は、ディジタルネットワークで実行される信号散
乱用ジャンクションの数を決定すると共に、遅延（ディ
レィ）の数量によって全体の遅延長を決定し、これを、
ウェーブガイドネットワーク中のジャンクションを相互
接続するウェーブガイド間に分布させることが可能とな
る。一般に、本発明による信号プロセッサを用いて、デ
ィジタルリパブレーシゴンおよびリード楽器や弦楽器や
他の楽器の合成を行なう。

本発明によるウェーブガイドには、信号を一方向にステ
ージからステージへ導出する第１レールと、これとは反
対方向にステージからステージへ信号を導出する第２レ
ールとが設けられている。

この第１レールに沿って累積された遅延量は、第２レー
ルに沿って累積された遅延量とほぼ同じとなるので、こ
のウェーブガイドはバランスするようになる。この第１
レールをジャンクションで第２レールに接続するので、
一方のレールによって汎用された信号もまた部分的に、
他方のレールによって導出されるものである。

本発明で用いられる無損失のウェーブガイドは双方向デ
ィレィラインであり、これには埋設されたオールバスフ
ィルタが設けられている。損失は純粋な減衰または、低
域通過フィルタ処理として一方または双方向に存在して
いる。

本発明の信号プロセッサによれば、ノンリニアジャンク
ションが設けられており、このジャンクションによって
入力信号をウェーブガイドの第２レールに供給すると共
に、この第２レールからの出力信号を受信する。このノ
ンリニアジャンクションによってコントロール変数を受
信して、このジャンクションを制？Ｉｌｌすると共に、
ウェーブガイドへの、またばからの信号を制御する。

一実施例によれば、ディジタルリハブレークがｑｑｌＨ
失のディジタルウェーブガイドのマルチブランチネット
ワークによって構成される。

他の実施例によれば、リード楽器をディジタルウェーブ
ガイドを終端するノンリニアジャンクションによって合
成している。口の圧力を表わす一次コントロール変数ヲ
ノンリニアジャンクションに人力する（または、アンプ
ジュール変数によって二次的に制御する）。ジャンクシ
ョンによってリード（舌）をシュミレートし、ディジタ
ルウェーブガイドによってリード楽器のボアをシュミレ
ートできる。

また、他の実施例によれば、弦楽器を合成することがで
きる。弓の速度を表わす一次コントロール変数をノンリ
ニアジャンクションに入力する。

このノンリニアジャンクションによって、弓−弦のイン
ターフェイス（弓の強さ、角度、位置、およびｌｆ擦時
特性の二次コントロールも含むものとする）を表わす。

弦楽器の実施例によれば、２つの無損失のディジタルウ
ェーブガイドがノンリニアジャンクションに接続される
。第１ウェーブカードサイドによって長い弦部分（弓か
らす・ノドまで）を表わすと共に、他のウェーブガイド
によって、短い弦部分（弓からブリッジまで）をシュミ
レートする。一連のウェーブガイドを用いて、例えば、
バイオリンの本体を実現できるが、このような場合、通
常、ウェーブガイド変数の物理的な解釈が存在していな
い。

また、特別な実施例によれば、ノンリニアジャンクショ
ンからウェーブガイドに導入された反射信号または信号
係数がテーブルより得られる。また、ウェーブガイドに
導入すべき非直線はｆ　（ｘ）であり、ここで（Ｘ）は
テーブルアドレスであると共に、このガイド中に到来す
る信号サンプル（伝搬しているウェーブサンプル）でも
ある。更に、値ｇ（ｘ）　＝　ｆ　（ｘ）　／　ｘをテ
ーブル内に記憶させると共に、このテーブルをＸでアド
レスする。圧縮データからＸでアドレスされたｇ（×）
の各値（ここでｇ　（Ｘ）を係数と称す）は、次に、（
ｘ）で掛算されＸＸ、ｇ（ｘ）によってｆ　（ｘ）の所
望の値を発生する。

上述した本発明の概要によれば、自然な楽器の音楽的に
重要な質を、ディジタルウェーブガイドを用いたディジ
タル処理技術でディジタルミュージックシンセサイズ（
合成）して把握でき、これらウェーブガイドは、演算的
に効果的であると共に、従って、安価にリアルタイム動
作が可能な信号プロセッサを提供できる。

以下図面を参照し乍ら本発明を詳述する。

無０　ネットワーク・・・　１ヌ 第１図は、ネットワーク１０を示し、これは、双方向信
号路１１の閉鎖された相互接続部分である。これら信号
路１＋ｉをブランチまたはウェーブガイドと称し、１１
−２〜１１−５で示し、相互接続点をノードまたはジャ
ンクションと称し、１２−１〜１２−４で示す。

第１図は、簡易型ネットワークの例を示す。ここで、各
信号路は双方向性のもので、即ち、各つ工−ブガイドに
おいて、一方向に伝搬する信号が存在すると共に、他方
向に伝搬する別の信号が存在することを意味する。信号
がジャンクションに到達すると、−成分が同一のウェー
ブガイドに沿って一部分、反射されて戻って来ると共に
、他の成分は、このジャンクションに接続された他のウ
ェーブガイド中に部分的に伝送される。各ジャンクショ
ンにおいて伝送または“散乱”された信号成分の相対強
度は、このジャンクションにおけるウェーブガイドの相
対的な特性インピーダングによって決定される。第１図
において、ウェーブガイド１１はジャンクション１２で
交差する。

第１図における、各ウェーブガイドのように無損失ウェ
ーブガイドは、特に、無損失の双方向信号ブランチとし
て規定される。最も簡単な場合には、ウェーブガイドネ
ットワーク１０の各ブランチまたはウェーブガイド１１
は単に、双方向ディレィラインである。ブランチの交差
ポイント　（即ち、ノードまたはジャンクション）にお
いて、ウェーブガイド内の演算のみが行われる。一般に
、無損失ウェーブガイドブランチには、カスケード接続
されたオールバス（全通過）フィルタのチェーンが包含
されている。実際的なりバブレーク（残ｇ装置）や他の
設計のために、１より少ない係数の形態で損失が導入さ
れてしまうか、および／または、大きさが１以上（厳密
に）の周波数応答を有するローパスフィルタの形態で損
失が４人されていまう。

閉鎖型無損失ネットワークによって蓄積された全信号エ
ネルギが保存される。ある瞬時において、ネットワーク
中に蓄積された全エネルギが、他の瞬時におけるものと
同一の場合に、エネルギが保存される。いずれの瞬時に
おける全エネルギは、ネットワークウェーブガイド１＋
ｉを介して瞬時的なパワー（電力）を加算することによ
って演算できろ。ネットワーク内の各信号サンプルは、
瞬時電力に寄与するものである。蓄積されたサンプルの
瞬時電力は、スケールファクタｇを平方した振幅値に掛
けたものである。信号が“圧力”、“力”またはこれと
等価なものの単位であれは、ｇ＝１／Ｚとなる。ここで
Ｚはウェーブガイド媒質の特性インピーダンスである。

この代りに、１３号サンプルが“流動性”変数の場合、
例えば体積−速度の場合には、ｇ＝Ｚとなる。いずれの
場合でも蓄積されたエネルギは、ディジタルネットワー
ク１０内に蓄積されたすべてのサンプルの平方値の重み
付けされた合計値である。

Ｎポートネットワーク・・・電量２ 第２図において、Ｎポートネットワーク１４が図示され
ており、ここでは、Ｎ＝３で、３木のウェーブガイド（
ポートと称される）によって、入力用の１ポート１５お
よび出力用の２ポート１６−１．１６−２を有するネッ
トワークが存在する。

このような構成は例えば、シングルチャネルサウンドの
ステレオリバブレーション（ステレオ残音装置）を形成
するのに好都合である。しかし乍ら、第２図において、
実際には、３人力（１５，１６−１，１６−２）および
３出力（１５，１６−１゜１６−２）が存在しており、
これは、Ｎポートの場合に、ネットワークに接続された
各ウェーブガイドによって、入力および出力の両方を有
しており、これは、各ウェーブガイドが双方向性である
からである。いずれの瞬時において、出力を介して失っ
たエネルギが入力を介して供給された全エネルギに蓄積
された全エネルギを加えたものであれば、第２図のＮポ
ートネットワークは無損失である。無損失のディジタル
フィルタは、人出力としてすべてのポートを利用するこ
とによって、無損失のＮポートから得られる。このフィ
ルタは、通常のマルチ入力、マルチ出力オールパス（全
通過）フィルタである。

Ｎポートネットワーク１４は、重畳作用が保持されるな
らば、リニア（直線性）なものである。

２つの入力信号の合計したものに応答して出力が、個々
の入力信号に応答して出力の合計したものに等しい場合
に、この重畳作用が保持される。ネットワークが得られ
たすべてのＮポートがリニアであれば、このネットワー
クもリニアである。これらリニアネットワークは、エネ
ルギ蓄積用システムの大規模で且つ、良く知られたシス
テムに限定できる。

瀝朋」」ａし悩１支回 特性インピーダンスＺｉ　　（特性アドミタンスｒ＝＝
１／Ｚ４）を有するＮ無損失ウェーブガイドの平列ジャ
ンクションがＮ＝２で第３図に示さており、以下これを
考察する。

第３図において、到来する伝搬性圧力波（ｐｒｅ−ｓｓ
ｕｒｅ　ｗａｖｅｓ）をＰ、で表わすと、ここでｉ　＝
　１−Ｎ、導出される圧力波は以下の式（以下“Ｅｑ、
”またはＥｑｓ”と称す）（１）で与えられる。

Ｐτ＝Ｐ、　−ｐ、　　　　　　　　　Ｅｑ、　（１）
ここで、式（１）内のＰ、は以下のように与えられる最
終的なジャンクション圧力である。

Ｎ＝２の場合、 ＰＪ　＝ａ　　Ｉ　ＰＩ　　＋ａｚ　　Ｐ２ａ　　Ｉ−
（２ｒｌ）／（ｒｌ　　＋　ｒｚ）ａｚ＝２　　　ａ　
　１ に−α１−１によって反射係数を規定すると、式１より
： Ｐ、＝ＰＪ−Ｐ。

−（ａｌ　　　］）ｐｌ　＋ａ２ｐ。

Ｐ、−ＫＰ、＋　（１−Ｋ）Ｐｚ Ｐ２−．１３．ｐ＋　　＋　（ａｚ　　　１）ＰｚＰｚ
　−（Ｋｉ１）ＰＩ　　　ＫＰｚ 従って、Ｎ＝２に対して ■）□−Ｐｚ　＋Ｋ　（ＰＩ　　　Ｐｚ　）Ｐ２　＝Ｐ
Ｉ　十Ｋ　（ＰＩ　−Ｐｚ　）　　　　Ｅｑｓ、（３）
これは、■マルチプライヤラティスく格子）フィルタセ
クション（これの１遅延量を滅して）である。

一般に、Ｎ回交差には、Ｎ回の掛算ならびにＮ−１回の
加算が必要となり、これによってＰＪが得られると共に
、各導出波に対して１回の加算、Ｎ回の掛算および２Ｎ
−１の加算の合計が必要となる。

直列のフロー（流動性）ジャンクションは、並列圧力ジ
ャンクションに等価なものとなる。これら直列圧力ジャ
ンクションまたは並列フロージャンクションは、二重性
を利用することによって得られる。

カスケードウェーブガイドチェーン・・・７．．４ＪＥ
基本的なウェーブガイドチェーン２５が第４図に図示さ
れている。シンボルに、（ｔ）を包囲している。各ジャ
ンクション２６−１．２６−２、・・・・・・２６−Ｍ
によって、Ｋ、（ｔｌによって特徴付けられた散乱性ジ
ャンクションが表わされる。第４図において、一般に、
ジャンクション２６−１によって、マルチプライヤ（Ｍ
）８およびアダー（ｆ）７が利用されて、ジャンクショ
ンが形成されている。第４図において、マルチプライヤ
８−１．８−２．８−３．８−４によって、係数（１＋
Ｋ（１１）、（−Ｋｉ（ｔ）３、〔１−Ｋ、（ｔ）〕お
よび（Ｋｉ（ｔｌ）でそれぞれ掛算している。第１３図
の代用のジャンクションの実現２６’−ｉには、１回の
みの掛算が必要となる。例えば、第４図のジャンクショ
ン２６−２は第３図のジャンクション１２に対応する。

同様に、第４図のディレィ２７−１．２７−２は、第３
図のブランチ１５．１６にそれぞれ対応する。Ｋｅｌｌ
ｙ−Ｌｏｃｈｂａｕｍジャンクション２６−＋ｉおよび
１回掛算ジャンクション２６’−４（第１３図参照）ま
たは他の無損失ジャンクションをジャンクション２６用
に利用できる。特に、２回掛算ラティス（図示せず）お
よび標準化されたラダー（第１１図）散乱ジャンクショ
ンを採用できる。ウェーブガイド２５によって、頂部お
よび底部の信号路に沿って各散乱ジャンクション２６間
にディレィ　（遅延）２７を採用する。これは、従来の
ラダーラティスフィルタとは異なるものである。第４図
のジャンクション２６−１は、４つのマルチプライヤ（
掛算器）および２つのアダー（加算器）を用いるのに対
して、第１３図のジャンクション２６’−ｉは１つのマ
ルチ・ブライおよび３つのアダーを用いる。

ウェーブガイドの゛ノド・・・　４〜Ｉ４ヌジャンクシ
ョン２６を他の形態に減縮させるには、単に、頂部レー
ルから底部レールに沿ってディレィ２７を押し付ける問
題である。従って、各底部レールディレィは、Ｔ秒Ｚ−
Ｔの代りに２Ｔ秒（Ｚ−”）　　となる。このようなオ
ペレーションは可能なものである。即ち、第４図におい
て、無限大（またはゼロ）の特性インピーダンス６によ
って、右側で終端できるからである。時間を変化させる
場合に、ディレィをマルチプライヤを介して押し付ける
ことによって、マルチプライヤ係数の時間進行が変化さ
れる。

例えば、第４図に示した各ディレィエレメント２７を半
分に分割すると、２秒の遅延量となる。

次に、いずれのウェーブガイドを第５図に示したような
セクションから構成することができる。

一連の変換によって、２個の入力信号ディレィがジャン
クションを介して２個の出力ディレィに押圧される。同
様な動きのシーケンスによって２個の出力ディレィが２
個の人力ブランチへ押圧される。この結果、第５図に示
した形態のいずれのウェーブガイドセクションを、第６
図または７図に示した形態のセクションによって置換で
きる。

第６図および７図の構成を交互に選択することによって
、第８図の構成が得られる。この構成には、以下のよう
な利点が存在している。

（１）従来のラティス／ラダー構成と同様に、ディレィ
を長さ２Ｔにすることができる。

（２）無限大の特性インピーダンスによってＰ一端させ
る必要がないので、任意のトポロギ−（例えばマルチポ
ートブランチ、交差およびルーピング）のネットワーク
に拡張できる。

（３）従来の構成のように、上側レールに沿って遅延の
無い、長い信号路が存在しない。これにより、パイプラ
インセグメントが僅か２つのセクションの長さとなる。

“ハーフレートウェーブガイドフィルタ”と称されるこ
の構成が、多くの応用のための他のディジタルフィルタ
より全体として良好な特性を有するようになる。上述の
利点（２）によって特に、物理的なシステムを設計する
のに利用価値が生しる。

最後に、第６図のセクションを連続的に置換すると共に
、遅延の変換の再適用によって、従来のラダーまたはラ
ティスフィルタ構成となる。全体的な反射による右側で
の終端（第４図の６に示す）が必要となり、この構成が
得られる。この結果、従来のラティスフィルタを物理的
に意味のある方法で右側に延在できない。また、ウェー
ブガイドセクションの簡単なシリーズ（非輪状トリー）
より更に複雑なネソトワークトボロキーを確立すること
は、すくに実現できるものでない。その理由は、トップ
レールに沿った無遅延性の信号路が存在するからである
。例えば、従来の構成の出力を入力に戻すことができな
いからである。

エネルギーおよびパワー 瞬間圧力Ｐおよびフロー（流れ）Ｕを含むウェーブガイ
ド中の瞬間パワー（電力）は、以下のように、圧力とフ
ローとの積によって規定される。

ここで、 Ｐ”＝Ｐ″　Ｕ”　　＝Ｚ　　（Ｌｌ”）２−ｒ”　　
（Ｐ”）２旦−＝Ｐ−Ｕ−＝−Ｚ　　（Ｕ−）２＝−ｒ
　　（Ｐ−）２Ｅｑｓ、（５）右側および左側へ向う電
力をそれぞれ規定する。

Ｎウェイ　ウェーブガイドジャンクションに対して、キ
ルヒホッフのノード方程式を利用して、以下の式が得ら
れる。

従って、Ｎウェイジャンクションは無［長大であり、正
味電力、アクティブまたはリアクティブな電力がジャン
クションに流込んだり、流出したりしない。

量］」じ九果 理想的なウェーブガイドジャンクシシンは無損失であり
、有限のディジタルワード長の効果によって、正確に無
損失のネットワークが実現出来ない。固定されたポイン
トの演算においては、２つの数の積は、一般に、被乗数
のいずれかに比べて多くのビットが正確な表現のために
必要となる。

積のまわりにフィードバンクループが存在していると、
循環している信号を正確に表現するために必要なビット
数は限界な（増大する。従って、回帰ルールを有限精度
実現のために導入する必要がある。リミットサイクルお
よびオーバーフローオツシレーションが存在しないこと
が確証されることは、すべての有限なワード長効果によ
って各ジャンクションにおいて電力の吸収も、電力の発
生も起らないことが確認される。出力ウェーブの大きさ
を截頭する場合に、リミットサイクルおよびオーハーフ
ローオツシレーションを抑制できる。

このような大きさを截頭することによって、量子化効果
を抑制するのに必要な損失より大きな（長大が発生して
しまう。更に、明確な予測が可能となる。特に、ジャン
クションにおける各掛算の低次元の半分を節約すると共
に累積することによって、エネルギを正確に保存でき、
これは有限な正確な演算の代りに可能となる。

１１間・にウェーブガイドにおける言４雪特性インピー
ダンスの時間変化によって伝搬する圧力波Ｐ）を変化さ
せない論理が適用されている。この場合、伝搬している
圧力波によって表わされた電力を、それが伝搬されるに
従って、特性インピーダンスを変化させることによって
変調する。実際の電力は特性インピーダンスの逆比例す
る。即ち、 Ｚ、（ｔｌ この電力変調によって、Ｌｙａｐｕｎｏｖ理論に問題を
提起しなく、この理論によってリミットサイクルおよび
オーバーフローオソシレーションの不存在を証明する。

この理由は、有限精密および無限精密フィルタの両方で
等しく起るからである。しかし乍ら、ある応用によれば
、この電力変調を補償したいので、ウェーブガイドの特
性インピーダンスにおける変化によって、この中を伝搬
する信号の電力に影響を与えない。

ｉｔｈのウェーブガイドの任意点を、時間ｔ、左側の境
界から測定した距離ｘ＝ｃ　ｔに関して考察すると（第
９図に示すように）、右側へ向う圧力はＰｉ（ｘ＋ｔ）
で、左側へ向う圧力はＰ、（ｘ、ｔ）である。スケーリ
ングが存在しない場合に、ウェーブガイドセクションは
、圧力ディレィラインとして振舞う（伝搬媒質特性の我
々の定義によれば）と共に、Ｐｉ　（ｘ、ｔ）　＝ｐｉ
　（０，ｔ−ｒ）およびｐ＝　（ｘ、ｔ）　＝　Ｐ−ｉ
　（０，ｔ−ｒ　）　＝　ｐ−ｉ　（ｃＴ、ｔ−Ｔ＋　
ｒ）が得られる。

また、左右へ向う信号電力成分は、それぞれ［ＰＩ　（
ｘ、ｔ）　］　２／　Ｚｔ　（ｔｌ　　および［Ｐｉ　
（ｘ、ｔ）　］　”　／　Ｚｔ　（ｔｌ　　となる。

以下に、３つの方法を説明して、時間変動ブランチイン
ピーダンスに対する信号電力を不変にする方法が理解で
きる。

正大　ヒされたウェーブガイド 信号電力を固定させるために、特性インピーダンスが変
化するように、伝搬しているウェーブをスケール（寸法
）決めするものとする。いずれのレベルも基準値として
選択出来るが、各ウェーブの電力を、セクションに入力
した時に有するレベルを基準値とすることが自然な決め
方である。この場合、適当なスケーリングが以下のよう
になることがすぐに確めかられる。

Ｐｉ　（ｘ、ｔ）　＝　［（Ｚ、　（ｔｌ）　／　（Ｚ
ｉ（ｔ−γ））］２Ｐｉ（０，ｔｒ）、　ｘ　＝ｃＴ　
　　　　Ｅｑｓ、（８）Ｐ　′１　（ｘ、ｔ）　　＝　
　［（Ｚｔ　　（ｔｌ）　　／　　（Ｚｔ　　（ｔ−Ｔ
＋　　ｒ）　　コ　２Ｐ：　（ｃＴ、ｔ−Ｔ＋７）、 実際上、実際に信号がジャンクションに到達するまで、
このスケーリングを実行する必要がない。

従って、以下のように実施した。

Ｐｉ　（ｃＴ、　ｔ　）　＝　ｑ　６　（ｔ）Ｐｉ　（
０，ｔ−Ｔ）　　　Ｅｑｓ、（９）Ｐ　；　（０，ｔ）
　＝（Ｉｔ　（ｔｌＰＴｈ　（ｃＴ、ｔ　　Ｔ）ここで
、 ｑ、（ｏ＝　［（Ｚｒ　ｔｔｌ）　／’　（Ｚｔ　（ｔ
−Ｔ）　）潰このような正規化（標準化）を第１０図に
示す。

第１０図において、マツチプライヤ８の各々によって、
信号を、式（９）によって与えられるようにｇ、（１）
で掛算する。すでに使用した単表現によれば、式（９）
は以下のようになる。

Ｐｉ　（ｔ−Ｔ）　＝ｑｔ　（ｔ）Ｐｉ　（ｔ−Ｔ）　
　　　Ｅｑｓ、（１０）Ｐｍ　（ｔ）＝　ｑ　ｒ　（ｔ
）Ｐ；　ｆｔ）このような正規化処理方法には、時間変
化するウェーブガイド（同様にジャンクション）によっ
て信号電力が保存される特性が存在する。散乱用ジャン
クションが１マルチプライヤ構成で実現される場合に、
セクション当り、マルチプライヤの数が電力が正規化さ
れる時に３個に増加する。また非正規化される場合のよ
うに、３回の加算が存在する。成る状況の下で（例えば
、２段構成のように）、数ポイントで正規化することが
受入れられる。正規化掛算を散乱ジャンクションを介し
てブツシュできると共に、他の正規化用の掛算と組合せ
ることもできる。同様な方法で、ディレィがジャンクシ
ョンを介して押付けられ、これによって標準のラダー／
ラティス形態が得られる。物理的なモデル応用において
は、この正規化を、内部出力“タップを設けずにセクシ
ョンの長いカスケードの対向端部に限定できる。

有限精密演算と共に、正規化されたウェーブガイドの通
過性を確保するために、ｇＨ（ｔｌによる掛算を行なっ
た後で大きさの截頭作業を行なえば十分である。この代
りに、拡張された精度が散乱ジャンクション内で利用で
きる。

未　されたウェーブ もう１つの正規化アプローチは、ウェーブガイド中をｒ
ｍｓ　−正規化されたウェーブを伝搬させることである
。この場合、各ディレィラインには、Ｅｑｓ、　０１） が包含されている。

次に、特性インピーダンスに関して、Ｐ−の代〜　。

りにＰ−を変数として考察する。これによって、となる
。

散乱式は以下のようになる： ［Ｚ＋　（ｔ）　１２Ｐｔ　（ｏ、ｔ）　　−五　　− Ｌ　　Ｚ＋−＋　　　（ｔ）　　コ　２　　　　ＰＩ−
＋　　　（ｃＴ、ｔ）＝ＰＩ　　（ｏ、ｔ）　　＝ Ｅｑｓ、Ｑ：Ｏ Ｐ　ｉ−＋（ｃＴ、　ｔ）　　＝ しかし、 であり、これは、 ［１＋に；　（ｔ）］［Ｚｉ−＋（ｔ））　／　（Ｚ、
（ｔ））］　Ｔ＝Ｅｑ、α目 となる。

正規化されたウェーブに対する最終散乱式は以下のよう
になる。

Ｅｑｓ、αω ここで、 氾　（ｔ）　　Ａ　　ｋ五　（Ｅ） Ｅｑｓ、　０７１ 土 Ｃｉ　（ｔ）　Ａ　［１−ｋｔ　（ｔ）　］　２を、ジ
ャンクションを特徴付ける単一角度θ＋　（ｔ）　　＝
ｓｉｎ　−’　［Ｊ（む）］のサインおよびコサインと
して見ることができる。第１１図は、Ｋｅｌｌ−Ｌｏｃ
ｈｂａｕｍジャンクションを正規化されたウェーブに応
用した時のジャンクションを表わす。

第１１図において、マルチプライヤ８−１〜８−第１１
図において、ｋ、　（ｔ）を係数化できず、１回掛算の
構成が得られるようになる。第１１図の４回掛算の構成
を正規化されたラダーフィルタ（ＮＬＰ）で使用する。

ディレィラインの出力を正規化することによって、ＮＬ
Ｐに関して１回掛算を節約でき、これによっ正規化され
たウェーブを伝搬するようになる。

しかし乍ら、別の考察も可能である。正規化されたウェ
ーブの場合、二重化は容易である。即ち、ｉｔ″′セク
ションにおいて、圧力から速度へ、またはこの逆への伝
搬変数を変化させるには、信号の正規化を必要としない
と共に、正方向および逆方向の反射係数が不変となる。

道通路に対しては、信号の反転のみが必要となる。また
、正規化されたウェーブの場合に、ｒｍｓ信号レヘしが
圧力または速度を使用するか否かによって同一となる。

“電力のバランス”の観点から考えて、これら信号のｒ
ｍｓ　レベルによってこれら信号のすべてを正規化する
ことは不利益なものとなる。ディレィライン出力を正規
化する場合に、ダイナミックレンジを、圧力および速度
を伝搬の変数として小さく選択することによって最小化
できる。

部上ｒ′壬ム刑ウェーブガイド 時間変化型ウェーブガイドフィルタの正規化のための別
のアプローチは、恐らく最も好都合なものである。現在
まで、最も安価な正規化技術は、正規化されたウェーブ
ガイド構成であり、セクション当り僅か３個のマルチプ
ライヤが必要であり、正規化ウェーブの場合では４個で
あった。しかし乍ら、この正規化されたウェーブガイド
の場合には、セクションｉの特性インピーダンスを変化
することによって、隣接した散乱ジャンクションの両者
における反射係数が変化してしまう。単一ジャンクショ
ンを、すべての下方向の特性インピーダンスを同一比率
で変化させることによってアイソレーションで変調でき
ることは勿論である。しかし、フィルタリングネ・トワ
ークがウーーブガ　［イドセクションのカスケードチェ
ーン、即ち、非存、ッ’）　　　（ａｃｙｃｌｉ。ｔｒ
ｅｅ）　Ｔ：ｆＬい場合、ユ、よ、。　［のことは何ら
助けにはならない。変成器力・ノブリングを利用するこ
とによって、特性インピーダンスにおいて更に便利な局
部変化が得られる。変圧器によって、それぞれ異なった
特性インピーダンスの２つのウェーブガイドセクション
を、信号電力が保存されると共に、散乱が起らないよう
に合せることができる。変圧器結合型ウェーブガイドを
利用することによって、形成されたフィルタ構造は、前
述した正規化されたウェーブジャンクションを利用した
場合のフィルタ構造のものと等価なものであるが、４回
の掛算の内の１回を加算と相殺できる。

オームの法則および電力方程式からインピーダンスの不
連続性をブリッジでき、これは以下の関係式を利用して
、電力変動なしで、且つ散乱を生じさせずに行える。

ｐ：　］　”／　［ｚ、　（ｔ）　］　＝　［Ｐニー＋
　］　”／　［Ｚｉ−＋（ｔ）ＩＥｑｓ、Ｑ８） ｐ；　］　”／　［Ｚ＝　（ｔ）　］　＝　［Ｐニー＋
　］　”／　［Ｚ、−＋（ｔ）］従って、変圧器用のジ
ャンクション方程式は以下のように選択できる。

Ｐ、＝　ｇ　ｒ　（ｔ）ｈ−＋ Ｅｑｓ、（１９） ＰＩ−＋＝ｇ、（ｔ）ｐ、 ここで、弐〇旬より、以下の式が得られる。

上 ｇ・（ｔ）　Ａ　［（Ｚ”（ｔ））／Ｚ・−・（ｔ））
　］　”　　上＝　　［（１＋（ｋ＝　　（ｔ））／（
１−に；　　Ｄ）　　コ　２Ｅｑ、　（２ｍ 負の平方根を選択するとジャイレータに相当する。この
ジャイレータはデユアライザ（ｄｕａｌ　１ｚｅｒ）と
カスケード接続された変圧器に等価なものである。デユ
アライザはオームの法則を直接実行したもので（スケー
ルファクタ以内で）、ここで正方向通路は変化せず、逆
方向通路は打ち消される。

このデユアライザの１側上に、圧縮（圧力）波が存在し
、他側上には速度波が存在する。オームの法則は、変圧
器とカスケード接続されたジャイレータであり、これの
スケールファクタは特性アドミッタンスに等しくなる。

変圧器結合型ジャンクションを第１２図に示す。

第１２図において、マルチプライヤ８−１と８−２によ
って、ｇＬ（ｔ）と１／ｇｔ　（ｔ）により掛算を行な
う。ここで、ｇｉ（ｔ）は［ｚｉ　（ｔ）／ｚｔ−＋（
ｔ）］　””と等価になる。任意のネットワークトポロ
キーであったとしても、シングルジャンクションを、変
圧器をジャンクションのすぐ左（または右）側に挿入す
ることによって変調できる。概念的において、特性イン
ピーダンスは、ウェーブガイドセクションのディレィラ
イン部分に亘って変化するものでない。この代りに、こ
のインピーダンスは、ジャンクションに会う少し前また
は後の新たな時間変化値に変化するようになる。速度が
ウェーブ変数の場合には、第１２図の変数ｇ；（ｔ）お
よびｇ、−１は変換（または逆転）される。

そこで、正規化されたウェーブガイドの場合のように、
第１２図に示した、２つの余分なマルチプライヤ８−１
．８−２によって、非正規化された（１回の掛算）ケー
スに関して、セクション当り２回の余分な掛算が行われ
る。

この結果、時間変化（変動）型ディジタルフィルタが実
現され、このフィルタによって蓄積された信号エネルギ
が変調されない。更にまた、変圧器よって、散乱ジャン
クションを独立して変化させることができ、これには、
時間変化型インピーダンス比をウェーブガイドネットワ
ーク全体に伝達させる必要がなくなる。

第１３図において、１回掛算ジャンクション２６’−ｉ
には、３つのアダー（加算器）７−１．７−１．７−３
が包含されており、ここでアダー７−３は、第２のレー
ル信号ＰＩ　（ｔ）を、第２レール信号［Ｐ；−＋（ｔ
−Ｔ）］　　［ｇｔ（ｔ）コから減算する機能を有する
。また、このジャンクション２６’−４は、マルチプラ
イヤ８が含まれており、これによってアダー７−３の出
力を、ｋｉ（ｔ）で掛算する。第１３図は第１２図のジ
ャンクションを、マルチプライヤ８−１．８−２の形態
で利用し、これらマルチプライヤによって、第１、第２
レール信号をｇｉ（ｔ）および１／ｇ＋　（ｔ）で掛算
する。ここで、ｇｔ（ｔ）　は［（１−ｋｉ（ｔ）コ／
［（１＋Ｊ（ｔ）　］　’／”に等しい。

ここで、注目すべき点は、第１３図の変圧器結合型のウ
ェーブガイドとウェーブ正規化ウェーブガイド（第１１
図に示す）とは等価なものであることである。１つの簡
単な証明としては、変圧器およびＫｅｌｌｙ−Ｌｏｃｈ
ｂａｕｍジャンクションと共にスタートし、このジャン
クション内で変圧器スケールファクタを移動し、項を合
成し、そして第１１図に到着することである。このよう
な等優性の実際上の重要性は、正規化されたラダーフィ
ルタ（ＮＬＰ）を、４回の掛算（乗算）および２回の加
算の代りに、僅か３回の掛算と３回の加算で実現できる
ことである。

リミットサイクルおよびオーバーフローオソシレーショ
ンを、ウェーブガイド構成中で容易に除去でき、これに
よって、正規化された伝送ラインセクションのサンプル
された相互接続部を正確にシュミレートできる。更にま
た、このウェーブガイドを以下の方法によって、周知の
ラダー／ラティスフィルタ構造に変換できる。即ち、デ
ィレィを、反射的に終端させたウェーブガイドネットワ
ークのカスケードの特殊例において、底部レールのまわ
りに押付けることにより変換できる。従って、信号およ
びフィルタ係数における特別なラウンドオフエラーおよ
びタイムスキーとは別個に、ウェーブガイド中で演算し
たサンプルおよび他のラダー／ラティスフィルタ中で演
算したサンプルが一致する（ジャンクション間で）。

ウェーブガイド構成によって、時間変動メディア内に物
理的なウェーブ現象の正確な実施が行われる。このよう
な特性シュミレーションの目的のために有効なものであ
る。本発明によれば、時間変動係数の流れを遅延または
進行させて、標準的なラティス／ラダー構成で駆使する
ことによって、物理的に正しい時間変化型ウェーブガイ
ド（または音響チューブ）を得ることが可能となる。ま
た、シュミレートされた圧力または速度を出力するため
に必要であり、伝搬するウェーブ用の必要な時間補正が
実現される。

ノンリニアジャンクション付きウェーブガイドネットワ
ーク　（″　１４゛） 第１４図において、複数のウェーブガイド５３をノンリ
ニア（非直線性）ジャンクション５２で相互接続する。

第１４図の特定の実施例では、このジャンクション５２
には３つのポートが設けられており、これの１つがウェ
ーブガイドネットワーク５３−１．５３−２．５３−３
の各々用のものである。しかし、ジャンクション５２を
Ｎポートジャンクションとすることもでき、これらによ
って、Ｎ個のウェーブガイド、またはウェーブガイドネ
ットワーク５３を相互接続する。コントロール変数レジ
スタ５１によってジャンクション５２への人力として１
以上のコントロール変数を与える。第１４図において、
単一のウェーブガイドのみが利用されると、このウェー
ブガイドは特殊なケースとなり、第１４図のシングルポ
ートの実施例となる。第１４図のシングルポートの例は
クラリネットやサキソフオンのようなリード楽器に関連
して後述する。第１４図のマルチポートの実施例につい
ては、バイオリン等の弦楽器に関連して説明する。第１
４図のマルチポート変形例は、リハブレーク（反響装置
）に関連して後述する。詳述していない他の多くの楽器
を、本発明によれば、シュミレートすることが可能とな
る。例えば、フルート、オルガン、レコーダ、バスーン
、オーボエ、すべての金管楽器および打楽器を、シング
ルまたはマルチポート、リニアまたはノンリニアジャン
クションを１個またはそれ以上のウェーブガイドまたは
ウェーブガイドネットワークと組合せてシュミレートで
きる。

ノンリニア終端用ジャンクション付きウェーブガイド（
１５ズ） 第１５図には、て、ノンリニアジャンクション５２によ
ってドライブされるウェーブガイド５３のブロックダイ
ヤグラムが示されている。ノンリニアジャンクション５
２によって第１レール５４上の入力をウェーブガイド５
３に与えると共に、ライン５５上の第２レールからウェ
ーブガイド出力を受信する。コントロール変数ユニット
５１によってコントロール変数がノンリニアジャンクシ
ョンに与えられる。第１５図の構成をリード楽器をシュ
ミレートするための楽器として使用でき、この場合には
、コントロール変数ユニット５１によって、口による圧
力をシュミレートする。即ち、圧力低下が舌（リード）
に生じる。ノンリニアジャンクション５２によって舌を
シュミレートし、ウェーブガイドによってリード楽器の
孔をシュミレートする。

ノンリニアジャンクション・・・・・・　１６゛′第１
６図は、リードをシュミレートする第１５図の楽器と組
合せて利用できるノンリニアジャンクションの更に詳細
な図である。ライン５６上のコントロールレジスタ入力
は、例えば口による圧力等のコントロールレジスタ入力
は、例えば口による圧力等のコントロール変数である。

このコントロール変数によって１人力（ネガティブ）を
減算器５７用に形成し、この減算器５７によって、ライ
ン５５上のウェーブガイド第２レールのＭＳＢ（最上位
ビット）から直接のもう１つの入力（ネガティブ）を受
信する。減算器５６によってライン５５上のウェーブガ
イド出力およびライン５６上のコントロール変数を減算
することによって、ライン６９上の９ビツトアドレスを
係数ストア７０および特にアドレスレジスタ５８に供給
する。

レジスタ５８中のアドレスによって、ライン６８上のア
ドレスをテーブル５９およびマルチプライヤ６２に供給
する。テーブル５９をアドレスレジスタ５８からのアド
レスＸによってアドレス付けして、データｇ（×）をデ
ータレジスタ６１中に供給する。データレジスタ６１中
の内容ｇ　（ｘ）を、マルチプライヤ６２中のアドレス
レジスタ５８がらのアドレスＸによって掛算することに
よって、マルチプライヤレジスタ６３中に出力Ｘｇ（ｘ
）を供給し、これはｆ（×）に等価なものとなる。マル
チプライヤレジスタ６３からの出力をアダー６４内でコ
ントロール変数に対して加算して、ライン５４上の第１
レール人力を第１５図のウェーブガイド５３に供給する
。

第１６図において、一実施例のテーブル５９によって５
１２バイトのデータを記憶すると共に、８ビツト出力を
データレジスタ６１に供給する。

マルチプライヤ６２によって、１６ビツト出力をレジス
タ６３に供給する。レジスタ６３中の上位の８ビツトを
飽和用アダー６４内で、変数レジスタ５１からの８ビ・
ノドに付加して、ライン５＋ｉをかに１６ビツト出力を
供給する。同様に、１６ビソトライン５５から上位の８
ビツトを減算器５７で減算する。

第１６図のテーブル５９の内容は圧縮データを表わす。

係数ｆ　（ｘ）が圧縮されたテーブルから要求されると
、少数の値ｇ　（ｘ）のみがテーブル５９に記憶される
。テーブル５９中に記憶された値はｆ　（ｘ）八であり
、これはｇ　（Ｘ）に等しい。Ｘが１６ビツトの二進数
であると共に、Ｘの各値がｆ（×）用のデータの８バイ
ト分を表わす場合には、テーブル５９は、サイズで５１
２バイトに実質的に減少され、これは、Ｘの上位の９ビ
ツトによってアドレスされた場合である。次に、この出
力をマルチプライヤ６２内で掛算によって完全な１６ビ
ツトに拡張する。

更に、圧縮は、テーブル５９中の値を補間することによ
って可能となる。多くのテーブル補間法は既知である。

例えば、直線補間を利用できる。

また、補間を利用することによって、ｆ　（ｘ）値のテ
ーブルを直接的に圧縮することもでき、これによって、
掛算を節約できる一方、相対誤差の所定レベルに対して
、所望のテーブルサイズを増大できる。

他の例としては、ダブルルックアップ、アドレス正規化
、平方根−べきファクトリゼーション、アドレス値量子
化、ヒストグラムへのアドレスマツピング等が包含され
ている。また、他の圧縮技術を採用できる。

第１７図には、ウェーブガイド５３の更に詳細な図が示
されている。このウェーブガイド５３には、ライン５４
上の入力を受信する第１レールが包含されており、更に
、ディレィ６５も設けられている。ターミネータ６７に
よってこのディレィ６５を第２レールディレィ６６に接
続し、次に、これによって第２レール出力がライン５５
に与えられる。

第１６図、第１７図の信号プロセッサによってリード楽
器をシュミレートする実施例では、一般にターミネータ
６７は単極ローパスフィルタである。

クラリネットのトーンホールをシュミレートするために
、３ポート散乱ジャンクションをつｊ−−ブガイドに導
入する。一般に、３つまたは４つ隣接した第１の開放ト
ーンホールは、孔の終端と関係する。

第１７図において、このターミネータ６７には、マルチ
プライヤ７４、反転用ローパスフィルタ７２およびＤＣ
阻止用回路７３が設けられている。

このマルチプライヤ７４によって、ディレィ６５からの
信号を、損失係数ｇ＋で掛算し、ｇｌはクラリネットに
対して、−船釣に１−２−’＝０．１９３７５である。

マルチプライヤ７．４からの出力はｙ　＋　（ｎ）で指
定され、ここで、ｎはサンプリングされた時間インデッ
クスである。ローパスフィルタ７２からの出力をｙｚ（
ｎ）に指定し、ＤＣ阻止用ユニットからの出力を７３（
ｎ）に指定する。

クラリネットに対して、このローパスフィルタ７２は、
以下のような伝達関数Ｈ，□（ｚ）を有するようになる
。

ＨＩ３（２）　＝　　（１−ｇ）／（１−ｇｚ−’）従
って、ローパスフィルタ７２から出力された信号ｙｚ（
ｎ）は次のように与えられる。

ｙ　ｚ（ｎ）　＝　（ｇ−１）ｙ＋　（ｎ）＋ｇｙｚ（
ｎ−１）上述の方程式において、ｇは係数で、これは、
−ａに１２−１′に等価なものとして決定され、ここで
ｋはいずれの選択値とすることができる。例えば、ｋが
３の場合に、ｇは０．８７５となり、０．９に等しいｇ
は代表値である。また、他の例として、１−２−３＋　
２−５＝０．９０６２５となる。

第１７図において、Ｉ）Ｃ阻止用回路は７３の伝達関数
１１□、Ｊ（ｚ）が以下に与えられる。

Ｉｆｚ：＋（ｚ）＝　（１−ｚ−’）／（１−ｒｚ−’
）このような伝達関数で、出力信号ｙｚ（ｎ）は以下与
えれる。

ｙ　：＋（ｎ）＝　　ｙ　ｚ（ｎ）　　　　ｙ　ｚ（ｎ
　　　　１　）＋ｒｙ：＋（ｎ　　　　１　　）シュミ
レーションにおいて、ｒの値はゼロにセットされている
。実際の楽器では、ＤＣ（直流）ドリフトによって不所
望な数値的なオーバーフローが発生するが、これはＤＣ
阻止ユニット７３によって阻止できる。更にまた、第１
６図の圧縮されたテーブル７０を駆使することによって
、発生された誤差（エラー）項は相対的なもので、従っ
て、好適にＤＣセンター化する。ＤＣ（直流）ドリフト
が生じると、不所望なエラー成分を強調する効果がある
。相対信号エラーは、信号エラーの信号振幅に対する比
が一定である傾向を意味する。

従って、小信号値は小さなエラーを有するようになり、
これらエラーは所定の動作を大幅に妨害するものではな
い。

第１７図において、クラリネットに対して、一般にディ
レィ６５．６６を以下の方法で選択する。

所望のピッチ周期を２にし、この周期はローパスフィル
タ７２のディレィ　（遅延）より少なく、ＤＣ阻止ユニ
ット７３の遅延より少なく、第１６図のノンリニアジャ
ンクション５２での遅延より少ないものである。

サキソフオンが第１６図、１７図のデバイスでシュミレ
ートすべきリード楽器の場合には、多数の変更がなされ
る。第１６図のノンリニアジャンクションはクラリネッ
トのように同一にしてお（。

しかし乍ら、第１５図のウェーブガイドネットワーク５
３は一連のカスケード接続された、例えば第４図のタイ
プのウェーブガイドセクションとなる。ウェーブガイド
セクションの各々は、サキソフオンの孔の部分を表わす
。サキソフオンの孔は、直線的に増大する直径を有する
ので、各セクションによって、この孔９円筒セクション
をシュミレートし、これらセクションによって直線的に
直径が増大するように表わされる。

サキソフオンおよび他の楽器では、非直線性孔のシュミ
レーションが有効である。この非直線によって、過剰な
吸収および圧力依存位相速度となる。本発明によるこの
ような非直線性シュミレーションを実現するために、第
８図の構成のディレィを変更するための一方法がある。

第８図において、ディレィｚ−ＺＴの各々には、２単位
のディレィが含まれている。非直線性を導入するために
、これら２単位の一方を、オールバスフィルタで置換す
るので、ディレィＤはｚ−２７から以下のように変更さ
れる。

Ｄ＝［ｚ−”コ　　［（ｈ　＋　　ｚ　　−”）／（１
＋ｈｚ−”）コこのようなディレィを有して、出力信号
ｙｚ（ｎ）が、入力信号ｙ＋　（ｎ）について以下のよ
うに得られる。

ｙｚ　（ｎ）　　−ｈ”）’＋　（ｎ−１）＋ｙ＋　（
ｎ−２）−ｈ”ｙｚ　（ｎ−１）上式において、非直線
性を導入するために、項りをウェーブガイド中の瞬間圧
力の関数として演算する。これは、第１、第２レール中
の伝搬波成分の合計である。例えば、ディレィｙ＋”（
ｎ）への第２レール信号入力を第２レール信号ｙ＋−（
ｎ）へ加算し、次に、テーブルルックアップまたは他の
方法で利用して、ｈを表わすある関数を、以下のように
発生させる。

ｈ　＝　ｆ　［ｙ＋（ｎ）＋ｙ：（ｎ）コｈの関数とし
ての１次のオールパスのディレィを、サンプリングレー
トに対して低周波において、（１−ｈ）／（１＋ｈ）で
近似できる。一般に、ｈは、小さな正（ε）く安定度マ
ージン）に対して１−εと０との間に存在する。

前述した原理を利用して、ノンリニアウェーブガイド媒
質（クラリネットの孔中の空気）のシュミレーションが
達成される。クラリネット等の楽器に対して、本発明の
ウェーブガイドによってモデル化された孔には、演奏さ
れるべきトーンのピッチを変化させるために閉鎖したり
、開放されるトーンホール（孔）がある。本発明のウェ
ーブガイドを利用して、このようなトーンホールと等価
なものを得るために、３ポートジャンクションがカスケ
ード接続されたウェーブガイドセクション間に挿入でき
る。一方のポートを一方のウェーブガイドセクションに
接続し、他方のポートを他方のセクションに接続し、第
３のポートを接続しないと、この結果、孔として機能す
る。第３ポートへの信号をＰＪとして表わし、この信号
はゼロとなる。第３ポートから、放射された信号、即ち
、放射圧力は、Ｐ、で表示する。トーンホールシュミレ
ータ用の３ポート構造は、ウェーブガイド５３−３を有
しなく、且つ第１４図のジャンクション５２によって表
示したようなコントロール変数５１人力を有しない第１
４図の構造と実質的に同一となる。ジャンクション５２
を第４図のジャンクション２６−１のようなジャンクシ
ョンの１つと置換する。このような構造を有すると、ジ
ャンクション圧力ＰＪは以下のように与えられる。

ここで、 ｃｘ＝　　＝２　ｒ＝　　／　　（１’ｌ＋ｒ’Ｚ＋Ｉ
’３）「、＝ｉＬｈのウェーブガイドの特性アドミッタ
ンス Ｐｔ　　”　　ＰＪ　　　　Ｐ＝ ＰＬ　−ＰＪ　−ＰＪ　＝ＰＪ　　（）−ンホール出力
）である。

この結果、 次に、ＰΔ＝Ｐ、−Ｐ＋ｉによって、１回掛算トーンホ
ールシュミレーションが次に求まる。

従って、 α１＝αｚ＝２Ｆ／（２ｒ”＋βｒ’）＝２／（２＋β
）Ａαα３−２β／（２＋β）＝βα ここでシングルパラメーターが存在する。

そこで、トーンホールシュミレーションが以下のように
得られる。

ｐ、＋　＝α（ＰＩ＋ＰＺ　　）　　（開放の場合）Ｐ
Ｉ　　＝　　ＰＪ　　ＰＺ＝αＰ２＋　（α−１）　　
ｐ、＝ｐ２（閉鎖の場合） （閉鎖の場合） 要約 「３＝βＦ Ｐ、＝α（ＰＩ＋Ｐ２） ＰＬ＝ＰＪＰＩ Ｐ２＝ＰＪＰＺ ａ＝ボア半径 ｂ＝ホール半径 α＝　（２ａ”）／（２ａ”　＋ｂ”　）−ホール開放
α−１−ホール閉鎖 Ｐ、は、（１／Ｒ）の振幅減衰で、開放ホールから球体
状に放射される。

リードシュミレーション 第２３図には、リード楽器用の第１６図のテーブルに一
般的に記憶されているデータを表わすグラフが示されて
いる。ライン５４上の出力信号Ｒ−（ｎ）は次式となる
。

Ｒ−（ｎ）　　＝ｋ”ＰΔ／２　＋　ＰＩＩ（ｎ）／２
ライン５６上のコントロール変数人力がＰ、（ｎ）／２
およびテーブル５９へのライン６８上の人力は、（ＰΔ
）／２−（Ｒ”（ｎ）　−Ｐ、（ｎ）／２）となる。こ
こで、Ｒ”（ｎ）は、第１６図のライン５５の信号サン
プルである。

テーブル５９は、グラフで表示された第２３図内の値で
ロードされる。第２３図内のカーブ９２は最大値を有す
ると共に、次に、ゼロの最小値まで低下する。このグラ
フの最大値は、（ＰΔ、　ｍ１ｎ）／２はリードの閉鎖
に相当する。（ＰΔ、ｃ）／２から（ＰΔ、ｍａｙ）／
２まで、カーブ９２は徐々にゼロに低下する。このカー
ブ９２用の方程式は以下に与えられる。

ここでｌ＝１．２．３・・・・・・である。

テーブル５９からの出力は、第２３図で与えられるよう
な変数にである。即ち、 ｋ＝ｋ［（ＰΔ）／２］　　　である。

−ｌのシュミレーション 第２４図のグラフは、第１８図の信号テーブル７０（第
１６図参照）の係数テーブル５９に記憶されたデータを
表わすものである。ライン５４上の出力信号Ｖ；、＋お
よびライン４９上の出力信号ＶＳ＋ｒは以下のようにな
る。

ライン５６上のコントロール変数人力は、弓速度Ｖｂで
、テーブル５９へのライン６８上の入力は、 となる。ここでｖＩ＋　は、ライン５５上の信号サンプ
ルで、Ｖ：、、は第１８図のライン５０上の信号サンプ
ルである。

このテーブル５９を、第２４図のグラフ上の値でロード
する。第２４図のカーブ９３は、最大値を有し、次にゼ
ロの最少値へ低下して、左右対称となる。

このグラフの最大値は、−ＶΔ、Ｃと＋ＶΔ、Ｃとカー
ブ９３はゼロに徐々に減少する。カーブ９３用のカーブ
は以下のように得られる。

カーブ＝〔（■Δ、□Ｘ−ＶΔ）／ ここで、Ａ＝１．２，３．・・・となる。

テーブル５９からの出力は、第２４図で与えられるよう
な反射係数にである。即ち、 ｋ＝ｋ（（ＶΔ）〕　　である。

圧縮されたテーブルバリエーション ｇ　（Ｘ）＝ｆ　（ｘ）／ｘを含む第１６図の圧縮され
たテーブル５９は、量子化エラーが相関、するものであ
ることが好ましい。しかし他のものも可能である。第１
６図の全体のテーブルコンプレッサを、簡単なテーブル
で置換できる。このような実施例では、ラウンドオフエ
ラーがリニア（直線的）であり、決して相関的なもので
はない。リニアエラーに対しては、エラ一対信号比は一
定ではない傾向にある。従って、小信号振幅に対して、
このエラーは重大なものとなり、これによって、所定の
オペレーションに妨害を与えてしまう。第１６図のテー
ブルコンプレッサの実施例または、前述した簡単なテー
ブルの場合において、これらテーブルでは、リニア、ラ
グランシュ、クアドラティク補間法のような圧縮技術を
満足な結果と共に採用できる。例えば、リニア補間法で
は第２３図のカーブ９２を一連の直線セグメントで置換
でき、これによって、テーブル中に保持される必要のあ
るデータの量を減少できる。

また、テーブル５９、アドレスレジスタ５８、および第
１６図のデータレジスタ６１の各々には、プロセッサ８
５　（第２２図）からの入力９４．９５．９６が設けら
れている。

プロセッサ８５からの入力によって、テーブル５９から
のデータまたは、これのアクセスを制御する。

このテーブル内のデータを変更を行なえる。例えば、リ
ード合成用のアンプジュールコントロールである。同様
に、弓−弦合成用の調音コントロールも可能である。−
例によれば、アドレスレジスタ５８には、上位のアドレ
スビット１０．１１が存在し、これらビットをライン９
５によりプロセッサから供給する。このような方法で、
上位ビットを利用して、テーブル５９以内で種々のサブ
テーブルに効果的に切換えることができる。これらサブ
テーブル間のスイッチングはテーブル変更の一形態であ
り、これを用いて、アンプジュールおよび調音の変更を
実行できる。

複数個のウェーブガイド付きノンリニアジャンクション
・・・・・第１８図 第１８図は、ノンリニア（非直線性）ジャンクションの
他の実施例が図示されている。このジャンクションは第
１のウェーブガイド７６と第２のウェーブガイド７７と
の間に接続されている。ノンリニアジャンクション７８
によってコントロール変数レジスタ５１′からの入力を
受信すると共に、入力をライン５４上のウェーブガイド
７６に供給し、更に、ライン５５上の出力を受信する。

また、ノンリニアジャンクション７８によって、出力を
ライン４９上のウェーブガイド７７に供給し、ライン５
０上の入力を受信する。

第１８図において、ノンリニアジャンクション７８にア
ダー５７を設け、これによって、ライン５６上のコント
ロール変数レジスタ５１′からのコントロール変数を一
方の入力として受信する。

減算器５７への他方の入力は、ディファレンスレジスタ
７９から得られ、このレジスタは、アダー８０からの出
力を受信する。このアダー８０によって、ウェーブガイ
ド７６からのライン５５の入力と、ウェーブガイド７７
からのライン５０の入力とを加算する。

ライン６８上の減算器５７からの出力をテーブルコンプ
レフサ７０に入力する。第１２図のテーブルコンプレッ
サ７０は、第１０図のテーブルコンプレッサ７０と同様
なもので、ライン６９上に出力を供給する。ライン６９
上の出力を、一方の入力として、アダー８１．８２の各
々に接続する。

アダー８１は、ウェーブガイド７７からライン５０の入
力を他方の入力とし受信して、ライン５４上の入力を第
１ウェーブカード７６に形成する。第２７ダー８２によ
ってライン６９上のテーブルコンプレッサ信号を受信し
、これをライン５５上の第１ウェーブカード７６からの
入力に加算する。アダー８２からの出力をライン４９上
で、入力として第２ウェーブカード７７に接続する。

第１８図において、ウェーブガイド７６には頂部レール
ディレィ６５−１と底部レールディレィ６６−１ならび
にターミネータ６７−１が設けられている。

同様に、第２ウェーブカード７７には、頂部レールディ
レィ６５−２、底部レールディレィ６６−２、ターミネ
ータ６７−２が設けられている。

長弧が約１フイートで、複弦が約１１５フイートのバイ
オリンの場合には、第１８図のウェーブガイドは、以下
の通りである。ターミネータ６７−１は単にインバータ
であり、ディレィ６６−１へ向かうディレィ６５−１か
らの第１レール値のサインを変化させる。例えば、サイ
ンを変化させることは、ディジタル演算においては２の
補数演算である。ディレィ６５−１．６６−１の各々は
、５０　Ｋ　Ｈｚのサンプル周波数における約５０個の
サンプルの長さに等しい。一般に、ウェーブガイド７７
内のターミネータ６７−２は、５０　Ｋ　ｌ（ｚのサン
プリングレートで１０個のディレィである。

ターミネータ６７−２を草種のロースフィルタとするこ
とができる。この代りに、このターミネータを経験的に
測定したブリッジ反射を有するフィルタとすることもで
き、これは、弦の１回りのトリップに対するすべての減
衰および発散源がカスケード接続されている。

リパブレーク・・・・第１９図 第１９図に示した無損失リバブレータの一例について説
明すると、これは、１個またはそれ以上の簡単なｔ置火
係数（一般に１−２−’形態のもの）がウェーブガイド
３０内に存在して、残響崩壊時間を所望の値にセントし
ている。この残響崩壊が６０ｄＢの時間Ｔ６０は任意で
ある。構成からの残響時間のこのような反結合によって
本発明によれば、−ＦＩＱに無損失である。

ネットワークのウェーブガイド３０のいくつかを決定し
て、特定の初期反射を与え、他のガイドを選択して所望
のテクスチュアを後の残響に与える。この後の残響を最
良のものにするために、インパルスレスポンスの均一性
を最高にして、自然対数値のような減衰するホワイトノ
イズのようにする。

本発明のウェーブガイドネットワークによれば、すべて
の信号路を、他のすべての信号路の周りのフィードバッ
クブランチとして見ることができる。

このような連続性によって緻密な遅い残響が達成される
。更にまた、ネットワークのエネルギ保存特性が時間変
動の場合に維持でき、これによって、遅い残響における
不所望なパータンを破壊でき、残響の崩壊プロフィルを
変更することなくリハブレークを敏感に変化できる。最
後に、信号エネルギの保存によって、リミットサイクル
およびオーバーフローオツシレーションを完全に抑制で
きる。

第１９図には、代表的なウェーブガイトリバブレータの
一例が図示されており、これには、ウェーブガイド３０
−１、〜３０−５によって形成された５個のウェーブガ
イド（ブランチ）が含まれている。これらウェーブガイ
ド３０をジャンクション３１．３２に接続する。ウェー
ブガイド３〇−１〜３０−５には、第１レール人力３３
−１〜３３−５が設けられ、第１レール出力３５−１〜
３５−５、第２のレール入力３６−１〜３６−５、第２
のレール出力３４−１〜３４−５がそれぞれ設けられて
いる。第２レール出力３５−ｉ（ここでｉは１〜５の値
をとる）には、ｉ＝ｌ〜５に対して出力信号αｉＰ、が
含まれる。出力３５−１の各々を加算ノード３１に接続
する。加算ノード３１は、αｉＰ、の信号すべてを加算
して、ジャンクション圧力信号ＰＩを形成するアダーで
ある。

ＰＩ信号を共通に第２レール入力３６−１〜３６−５に
接続する。ターミナル２０のＰＩ信号を一最に用いて、
第１９図のりバブレーダからの出力を供給する。第１９
図において、入力１８をつ工−ブガイド３０−５のよう
な少なくとも１つのウェーブガイドに接続する。

第１９図において、ウェーブガイド３０−１〜３０−５
によって、ｉ＝ｌ〜５用の第２レール出力３４−＋ｉを
供給する。出力３４−１によって信号αｉＲｉが得られ
、これによって、入力として、加算ノード３２が接続さ
れる。このノード３２によって信号αｉＲｉのすべての
信号が加算されて、ターミナル１９にノード信号ＲＩが
得られる。一般に、第２出力はターミナル１９から取出
す。また、このノード３２からの信号ＲＩを第１レール
人力３３−１から３３−５のすべてに共通に接続する。

リバブレータウェーブカード・・・・第２０図、第２１
図 第２０図において、第１９図のウェーブガイド３０の詳
細を示す。一般に、第１９図におけるウェーブガイド３
０の各々には、Ｒジャンクション３７、無損失ウェーブ
ガイド３８、損失３９およびＰジャンクション４０が設
けられている。

第２１図において、第２０図の代表的なウェーブガイド
の詳細が示されている。Ｒジャンクション３７には、減
算器４＋ｉおよびマルチプライヤ４２が設けられている
。減算器４１によって、ＲＩ信号からＲ＋ｉを減算する
ことによって、ライン４３上にＲＩ信号が得られる。マ
ルチプライヤ４２によって、Ｒ４とゲインファクタα１
とが掛算されて、出力ターミナル３４−１に信号αｉＲ
４が得られる。

無損失ウェーブガイド３８には、無損失ディレィ４５と
無損失ディレィ４６が設けられている。

このディレィ４５は遅延ｉＮだけ遅延させる。

Ｒｉ（ｔ）に等しいライン４３上のディレィへの入力信
号と共に、ライン４７上の遅延した出力信号がＲＩ（ｔ
−Ｎ）に等しくなる。同様に、ディレィ４６によって入
力信号Ｐ；　（ｔ）をＮだけ遅延させて、Ｐｉ　（ｔ−
Ｎ）で規定される遅延信号をライン４４上に発生させる
。これは、Ｒｉ（ｔ）信号と等価である。

第２１図において、一実施例の損失ユニット３９にはマ
ルチプライヤ２４が設けられている。

このマルチプライヤ２４によって、ライン４７上の信号
をεで掛算して、出力にεＲＩ（ｔ−Ｎ）に等しいＰ、
（ｔ）信号を供給する。マルチプライヤ２４の形態の損
失回路がライン４７に挿入されているが、この代りにラ
イン４３．４４．４７または４８の１つまたはそれ以上
のライン内に設けることもできる。

第２１図において、一般に、Ｐジャンクション４０には
、減算器２１とマルチプライヤ２２が設けられている。

減算器２１はＰ、信号を受信し、これをジャンクション
圧力信号Ｐ、信号から減算して、Ｐ、信号を発生する。

マルチプライヤ２２号を得ている。

要約すると、第１１−２１図のりハブレークは、互いに
接続したウェーブガイド３０−１〜３〇−５から構成さ
れており任意のネットワークが形成できる。これらウェ
ーブガイド３０−１〜３０−５を、“ブランチ”と称す
ることもでき、これら交差ポイント３１．３２を“ジャ
ンクション”または“ノード”と称する。

反射は、交差するウェーブガイドのアドミッタンスＴ、
の間のミスマツチングによって生じる。

このアドミッタンスは、特性インピーダンスＺ１の逆数
である。これらウェーブガイドのアドミッタンスのすべ
てを等しくセットするには、ウェーブガイドディレィＮ
、が相違したものであれば可能となる。等しい特性アド
ミッタンスとは、信号がウェーブガイドのジャンクショ
ンに到来すると、この信号がすべて等しく分割されて出
射することを意味する。第１９図のりバブレークの場合
には、等しいアドミッタンスによって、すべてｉに対し
てαｉ＝２１５となる。ブランチ手段のα１の数量に対
してＺのべき数を選択することは、Ｚのべき数であり、
従って、シフトオペレーションによって、２進演算で実
行できる。

小さなアドミッタンスを有するウェーブガイドを大きな
アドミッタンスのガイドに接続すると、圧力ウェーブ（
圧縮ウェーブ）は記号が反転して部分的に反射される。

圧力ウェーブは、それのアドミッタンスが、ウェーブが
伝搬していた時の値より無限に大きい場合には、記号が
反転して完全に反射する。

また、圧力ウェーブは、それのアドミッタンスが、ウェ
ーブが伝搬していた時の値より無限に小さい場合には、
記号の反転なしで完全に反射する。

更に、圧力ウェーブは、それのアドミッタンスが、ウェ
ーブが伝搬していた時の値と同一の場合には、全く反射
しない、即ち、全て伝送される（インピーダンスマツチ
ングの場合）。

時間変動Ｊリバブレータ ウェーブガイドアドミッタンスの振幅変調効果は、アド
ミッタンスをそれの元の値から変化させることである。

ネットワークを無１員失のままにするために、到来する
散乱係数の合計値〔αｉ・・・式（２）〕を２にする必
要がある。Ｔｉ　（ｔ）によって、時間変動型ブランチ
アドミッタンスを表わすものとする。従って式（２）よ
り、以下が得られる。

複雑なウェーブガイドネットワークにおいて、αｉ（Ｌ
）を変化させる目的は、ウェーブガイドアドミツタンス
値Ｔｉ　（ｔ）のいくつかの値に対して以下の弐を求め
ることである。

Σα；（ｔ）＝２　　ａｎｄ　　αｔ（ｔ）＝２ｒｔ（
ｔ）　／ｉ＝１ 最も簡単なケースは、第１９図に示したような２ジャン
クションネツトワークの場合である。この場合、α８（
ｔ）は２つのジャンクションで同一である。

２ジャンクションのケースにおける時間変動型リハブレ
ーション技術の一例とは、Ｔ＋ｉを以下のように変化さ
せることである。

Ｃとして、この結果） 以上は、無損失のネットワークに対して必要となる。特
殊な場合は、Ｔ、＋Ｔ、＝Ｃｉのペアである。また、別
の方法としては、各ジャンクションにおいて、１個の反
射無しポート（ＲＦＰ）を設けることであり、このポー
トは、１つのウェーブガイドのアドミッタンス（このＲ
ＦＰに接続された）が、このジャンクションに逢う他の
すべてのウェーブガイドのアドミッタンスの合計に等し
い場合に形成される。このような場合、ＲＦＰのウェー
ブガイドは、アドミッタンスｌとなり、これは時間と共
に変化しない。これを特殊なウェーブガイドと称す。す
べてのウェーブガイドを正確に２つのジャンクションに
接続する必要があるので、特殊なウェーブガイドによっ
て、２つのジャンクションで同時にＲＦＰが得られる（
この特殊なガイドは、次を束縛するために、あるジャン
クションでのセルフループとしては余り有益なものでな
い）。

アドミッタンスが１の特殊なウェーブガイドによって反
射無しポートが与えられ、残余のウェーブガイドのアド
ミッタンスの合計が１となる。反射無しポートに接続さ
れたウェーブガイドは時間変動するので、すべての時間
変動型アドミッタンスの合計が１となる。

ＲＦＰを利用した時間変動型リバブレーションの簡単な
方法は、時間変動型ウェーブガイドを２分するてことで
あり、この結果、アドミッタンスの合計がペアで１とな
る。このようなペアリング（分割）はハンディを負って
いる。その理由は、ペアは、相互に束縛するウェーブガ
イドの最も小さな数であるからである。２個以上のノー
ド（ジャンクション）があれば、時間変動型ジャンクシ
ョンの簡単な相補対は困難なものとなる。

楽器・・・・第２２図 第２２図には、代表的な楽器が表わされており、これは
信号プロセッサであり、本発明のウェーブガイドユニノ
ｌ−を採用している。第２２図において、特殊または汎
用のコンピュータからなるプロセ・７す８５によって、
生成すべきサウンドを表わすディジタル信号、またはシ
ンセサイザ用のコントロール変数を発生する。一般に、
このプロセッサ８５によって、メモリ８６のようなＲＡ
Ｍ用のアドレスを供給する。メモリ８６をアドレス付け
すると共に、サウンド（音）またはコントロール変数を
表わすディジタル出力を循環的に供給する。

一般に、サンプリングレートＴ、／約５０　Ｋ　ＩＩ　
ｚでメモリ８６からディジタルサンプルをつ工−ブガイ
ドユニソト８７に供給する。このユニット８７によって
、本発明に従って、このディジタル信号を処理し、出力
信号をＤ／Ａコンバータ８８に供給する。このコンバー
タ８８からアナロク出力信号がフィルタ８９に供給され
て、これをスピ−力９０に供給して、所望のサウンドを
発生させる。

第２２図の信号プロセッサがリード楽器の場合には、第
１５〜１７図の構成は、ウェーブガイドユニット８７に
導入される。第１５図において、コントロール変９５＋
ｉをこのプロセッサ８５と第２２図のメモリ８６から取
出す。クラリネット用の第１５〜１７図の構成は、ター
ミネータ６７用の簡単なインバータ（−１）と共にウェ
ーブガイド５３の第１７図の構成を利用するものである
。

サキソフオンの場合には、ウェーブガイド５３は第４図
に示すようにもっと複雑なものである。

第２２図の信号プロセッサが弓−弦楽器の場合には、第
２２図のウェーブガイドユニット８７は、第１８図の構
成を採用する。第１８図のレジスタ５１゛へのコントロ
ール変数人力は、第２２図のメモリ８６から到来する。

第１８図のユニットからの出力は多数の異なった点、例
えば、ターミナル５４からおよび、ウェーブガイド７６
用には、第１８図のターミナル４９およびウェーブガイ
ド７７より得られる。代表的な一出力動作によれば、ア
ダー７１によって、ターミナル４９．５０に現われる信
号を加算すると共に、ターミナル２０の入力を第２２図
のＤ／Ａコンバータ８８に供給する。アダー７１内の信
号の合計は、楽器の弓の位置における弦の速度に対応し
ている。

リード楽器等の場合には、コントロール変数入力で加算
されたホワイトノイズを第１６図のレジスタ５１°に導
入することが有効であることがわかった。追加的に、ト
レモロや他の音楽的効果をこのコントロール変数に導入
することによって生成されたサウンドの質を強調できる
。

第２２図のウェーブガイド８７をディジタルリバブレー
タとする場合、第１９図のウェーブガイドは表１のパラ
メータを用いるのが一般的である。

人工 Ｎ　ｒ　Ｔ　ｓ　＝　５　ｍｓ。

Ｎｚ　Ｔｓ　＝　１７ｍｓ。

Ｎ　：ｌ　Ｔ　ｓ　＝　２３　ｍｓ。

Ｎ　ａ　Ｔ　ｓ　＝　６７　ｍｓ。

Ｎｓ　　Ｔｓ　　＝　１　１　３ｍｓ。

Ｔｓ　　＝　２０　ｍ１ｃｒｏｓｅｃｏｎｄｓε＝０．
９　　ここでｌεＩ（へ）■ １−＝１ ここでＯ（へ）α直（へ）２ また、時間変動型リハブレーション用には：α１−１ β２−β、／２ α３＝（１−βＩ）／２ ０（へ）β１（へ）１ β４−β２／２ ０（へ）β２（へ）■ α５＝（１−β２）／２

【図面の簡単な説明】

第１図は、簡単な閉鎖型ウェーブガイドネ・７トワーク
を示す図、 第２図は、３ポイントウェーブカードネツトワークを示
す図、 第３図は、２本のウェーブガイドのジャンクションを示
す図、 第４図は、本発明によるカスケードウェーブガイドネッ
トワークを示す図、 第５図は、カスケードウェーブガイドネットワークセク
ションの一実施例を示す図、 第６図は、同じ（他の実施例を示す図、第７図は、同し
く第３の実施例を示す図、第８図は、ウェーブガイドフ
ィルタのパイプラインタイプの実施例を示す図、 第９図は、ウェーブガイドセクション内の一段的なポイ
ントにおける伝１般圧縮波を示す図、第１０図は、標準
化されたウェーブガイドディジタルフィルタを示す図、 第１１図は、波形−正規化されたウェーブガイドのジャ
ンクションを示す図、 第１２図は、トランスファジャンクションを示す図、 第１３図は、変圧器結合型ウェーブガイドジャンクショ
ンを示す図、 第１４図は、制御変数によって制御され、複数のウェー
ブガイドに接続されたノンリニアジャンクションを示す
図、 第１５図は、ノンリニアジャンクションの終端を示す図
、 第１６図は、第９図のノンリニアジャンクションの詳細
図、 第１７図は、第６図のウェーブガイドのブロックダイヤ
グラム、 第１８図は、第１、第２ウェーブカードに接続されたノ
ンリニアジャンクション、 第１９図は、ウェーブガイトリバブレータを示す図、 第２０図は１．第１９図のりバブレータに使用する代表
的なウェーブガイドを示す図、 第２１図は、第２０図のガイドの詳細図、第２２図は楽
器用信号プロセッサを示す図、第２３図は、リード楽器
用のデータを表わす波形のグラフ、 第２４図は、弦楽器用のデータを表わす波形のグラフで
ある。 ８．６２．７４・・・マルチプライヤ １０．１４・・・ディジタルネットワーク１１・・・ブ
ランチ １２・・・ノード ２６．５２・・・ジャンクション ２７．６５・・・ディレィ ５７・・・減算器 ３０．５３，７６．７７・・・ウェーブガイド６３・・
・マルチプライヤレジスタ ７３・・・直流阻止ブロック ７８・・・ノンリニアジャンクション ８０．８２・・・アダー ８５・・・プロセッサ 図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、−１ ＦＩＧ、　−ＩＩ ＦＩＧ、−１２ ＦＩＧ−１３ 図面の浄＝（白′１′＋ｉに変更なし ）、ＦＩＧ、−２３ ”、ｍｉｎ　　　　　　　　　　　　　　　　−Ｖ”　
、Ｃ＋ｙ＋　、ＣＶ４−　　ｍａｘＦＩＧ、−２４ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示　　　昭和６２年特許顆第１０９６１８
号２、発明の名称　　　　信号プロセッサ３、補正をす
る者 事件との関係　　出願人 ４、代理人

Claims (38)

【特許請求の範囲】
1. （１）無損失ディジタルウェーブガイドから構成された
   閉鎖型ネットワークと、 このネットワークに接続された信号散乱用ジャンクショ
   ンと、 このジャンクションへおよびこのジャンクションから信
   号を供給する入出力手段とを具えたことを特徴とする信
   号プロセッサ。
2. （２）前記プロセッサに、１個またはそれ以上の損失手
   段を設け、これによって１−２＾ｎ形態の損失係数を前
   記ウェーブガイドからの信号中に導入して、残響崩壊（
   減少）時間を設定して、無損失残響装置（リバブレータ
   ）を構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のプロセッサ。
3. （３）サウンドを合成するに当り、 このサウンドの発生を制御するためのディジタルコント
   ロール変数を供給するコントロール変数手段と； 信号を一方向に導出する第１ディレィを有する第１レー
   ルと、この一方向と反対方向に信号を導出する第２ディ
   レィを有するバランス状態のディジタルウェーブガイド
   と、この第２ディレィを第１ディレィにほぼ等しくし、
   ジャンクション手段によって前記第１レールを前記第２
   レールに接続することによって、この第２レールによっ
   て前記第１レールと同一の信号を、少なくとも一部分だ
   け導出するようにし； 前記コントロール変数信号を受信し得るように接続され
   、前記第２レールからの出力を受信すると共に前記第１
   レールに入力を供給するディジタルノンリニア（非直線
   性）エキサイタ手段とを具え、前記第１および第２レー
   ルに沿って導出された信号によって前記サウンドを表わ
   したことを特徴とするディジタル信号プロセッサ。
4. （４）前記ノンリニアエキサイタ手段に、前記コントロ
   ール変数に応答して係数を供給するテーブルを設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のプロセッサ
   。
5. （５）前記テーブルには、アドレス（Ｘ）における圧縮
   係数ｇ（ｘ）が記憶されており、ｇ（ｘ）＝ｆ（ｘ）／
   Ｘであり、 更に、このテーブルをＸでアドレス処理してこのテーブ
   ルからｇ（ｘ）をアクセスする手段と；ｇ（ｘ）をＸで
   掛算して、ｆ（ｘ）を得る手段とを設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第４項記載のプロセッサ。
6. （６）前記ウェーブガイドは、パイプライン型バランス
   式ウェーブガイドであり、このウェーブガイドに、ジャ
   ンクションＫ＿ｉ＿−＿１（ｔ−Ｔ／２）への入力を形
   成するディレィセクションＺ＾−＾２＾Ｔを有す第１レ
   ールを設け、このジャンクションを、ジャンクションＫ
   ＿ｉ（ｔ＋Ｔ／２）、更にディレィＺ＾−＾２＾Ｔに接
   続し、更に、ジャンクションＫ＿ｉ＿＋＿１（ｔ−Ｔ／
   ２）へディレィＺ＾２＾Ｔを接続する第２レールを有し
   、このジャンクションＫ＿ｉ＿＋＿１（ｔ−Ｔ／２）を
   ジャンクションＫ＿ｉ（ｔ＋Ｔ／２）および、ディレィ
   Ｚ＾−＾２＾Ｔに接続したことを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載のプロセッサ。
7. （７）前記ジャンクション手段は３回掛算型の正規化ウ
   ェーブガイドジャンクションとしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載のプロセッサ。
8. （８）前記テーブルによって、係数Ｋを ▲数式、化学式、表等があります▼ の関数として供給することによって、前記プロセッサに
   よってリード楽器をシュミレートしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載のプロセッサ。
9. （９）前記テーブルによって、係数を ▲数式、化学式、表等があります▼ の関数として供給することによって、前記プロセッサに
   よって弦楽器をシュミレートしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載のプロセッサ。
10. （１０）第１レール信号を一方向に導出する第１ディレ
    ィと、この一方向とは反対方向へ第２レール信号を導出
    する第２ディレィとを有し、この第２ディレィを第１デ
    ィレィとほぼ等しくしたウェーブガイド手段と； 前記第１レールを第２レールへ、この第２レールを第１
    レールに接続して、これら第１、第２レールによって、
    同一信号を少なく共、部分的に導出するジャンクション
    手段と； 前記第１、第２レールによって導出されるように信号を
    挿入する入力手段と； 前記ウェーブガイド手段によって導出された信号を受信
    するように接続された出力手段とを具えたことを特徴と
    する信号プロセッサ。
11. （１１）第１レール出力信号を供給し、第１および第２
    の第１レール手段によって、前記第１および第２レール
    信号を受信するように、更に、第１および第２の第１レ
    ールアダー入力信号を前記第１レールアダーに供給する
    第１レールアダーと、これによって前記第１レール出力
    信号が前記第１レールおよび第２レール信号の関数とな
    り、 第２レール出力信号を供給し、第１および第２の第２レ
    ール手段によって前記第１レールおよび第２レール信号
    を受信するように、更に、第１および第２の第２レール
    アダー入力手段を供給する第２レールアダー手段とを具
    え、これによって、前記第２レール出力信号が前記第１
    レールおよび第２レール信号の関数となるようにしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載のプロセッ
    サ。
12. （１２）前記第１および第２の第１レール手段を第１、
    第２の第１レールマルチプライヤとし、更に、前記第１
    、第２の第２レール手段を第１、第２の第２レールマル
    チプレイヤとしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
    １項記載のプロセッサ。
13. （１３）前記ジャンクション手段は、第１レール入力信
    号Ｐ＾＋＿ｉ＿−＿１（ｔ−Ｔ）と、第２レール入力信
    号Ｐ＾−＿ｉ（ｔ）と、第１レール出力信号Ｐ＾＋＿ｉ
    （ｔ）と第２レール出力信号Ｐ＾−＿ｉ＿−＿１（ｔ＋
    Ｔ）とを有し、前記ジャンクション手段は； 前記第１レール入力信号をｇ＿ｉ（ｔ）で掛算して第１
    レール乗算信号を得る第１マルチプレクサと； この第１レール乗算信号から前記第２レール入力信号を
    引算して差信号が得られる第１引算手段と； この差信号を係数で掛算して乗算信号Ｋ＿ｉ（ｔ）を得
    る第２マルチプライヤ手段と； この乗算信号にＫ＿ｉ（ｔ）を前記第１レール乗算信号
    に加算して前記第１レール出力信号Ｐｉ＾＋＿ｉ（ｔ）
    を得る第１レールアダー手段と、 この乗算信号Ｋ＿ｉ（ｔ）を前記第２レール入力信号Ｐ
    ＾−＿ｉ（ｔ）に加算して第２レール加算信号を得る第
    ２レールアダー手段と； この第２レール加算信号に係数１／ｇ（ｔ）を掛算して
    前記第２レール出力信号Ｐ＾−＿ｉ＿−＿１（ｔ＋Ｔ）
    を得るマルチプライヤとが設けられ、ここで ｇ＿１（ｔ）＝［（１＋ｋ＿ｉ（ｔ））／（１＋ｋ＿ｉ
    （ｔ））］＾■としたことを特徴とする特許請求の範囲
    第１１項記載のプロセッサ。
14. （１４）前記入力手段に、リード楽器をシュミレートす
    るための前記サウンドの発生を制御するコントロール変
    数供給手段を設け、 前記ジャンクション手段に、前記第１レールからの出力
    として、前記第１ディレィからの信号を反転し、前記第
    ２レールの第２ディレィに入力を供給するインバータを
    設け、 更に、ノンリニアエキサイタ手段によって、リード圧力
    をシュミレートするウェーブガイド係数を発生すること
    によって、前記バランス型ウェーブガイドによってリー
    ド楽器のボアをシュミレートしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第１０項記載のプロセッサ。
15. （１５）前記入力手段に、コントロール変数供給手段を
    設け、前記サウンドを弓−弦サウンドとしてコントロー
    ルするようにし、 前記ウェーブガイドに、弓の一側上の弦の一部分をシュ
    ミレートする第１ウェーブガイドと、弓の他側上の弦の
    第２部分をシュミレートする第２ウェーブガイドとを設
    け、 前記ジャンクション手段に； 第１レール入力信号を前記第１ウェーブガイドに供給す
    る第１ウェーブガイド第１アダーと；第１レール入力信
    号を前記第２ウェーブガイドに供給する第２ウェーブガ
    イド第１レールアダーと； この第２レール第１ウェーブガイド出力を、一出力とし
    て、前記第１レールアダーに接続する第１接続手段と 前記第２ウェーブガイド第２レール出力を入力として前
    記第１レールアダーに接続する第２接続手段とを設け、 更に、前記ノンリニアエキサイタ手段に、弓−弦速度を
    表わす係数を前記第１レールアダーに供給する手段を設
    け、これによって、この係数を加算して、入力を前記第
    １および第２ウェーブガイドに供給したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１０項記載のプロセッサ。
16. （１６）前記ノンリニアエキサイタに： 前記第１ウェーブガイド第２レール出力信号と第２ウェ
    ーブガイド第２レール出力信号とを加算して、第１レー
    ル加算出力信号を発生する手段と、 この第２レール加算出力を前記コントロール変数から引
    算してメモリアドレスを得る手段と、係数を記憶するア
    ドレス可能なテーブルと、このテーブルをこのメモリア
    ドレスでアドレスして、前記コントロール変数係数を得
    る手段とを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１
    ５項記載のプロセッサ。
17. （１７）前記リード楽器をサキソホーンとし、前記バラ
    ンス型ウェーブガイドに、隣接したセクションが散乱用
    ジャンクションによって分離された各セクションを有す
    る複数のウェーブガイドセクションを設け、 この散乱用ジャンクションには、第１レール信号の少な
    くとも一部分を前記第２レールに接続する手段が設けら
    れ、更に、前記第２レール信号の少なくとも一部分が前
    記第１レールに接続される手段が設けられ、前記複数の
    ウェーブガイドセクションを終端手段によって終端した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１４項記載のプロセ
    ッサ。
18. （１８）前記終端手段に、前記第１レール出力信号を低
    域通過させて、前記第２レールに入力を供給するローパ
    スフィルタを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
    １７項記載のプロセッサ。
19. （１９）前記終端手段に、第１レール出力信号を入力と
    して前記第２レールに接続するＤＣ阻止用手段を設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１７項記載のプロセ
    ッサ。
20. （２０）前記終端手段に損失手段を設け、これによって
    前記第１レール出力信号中に損失を挿入して、入力とし
    て前記第２レールに接続される前に、前記第１レール出
    力信号中に損失を供給するようにしたことを特徴とする
    特許請求の範囲第１７項記載のプロセッサ。
21. （２１）前記損失手段を、ディジタルマルチプライヤと
    し、これによって、損失係数（ｇ）で掛算し、ここで（
    ｇ）は１より小さな値としたことを特徴とする特許請求
    の範囲第２０項記載のプロセッサ。
22. （２２）前記入力手段によって残響すべき信号を供給し
    、 前記ウェーブガイド手段に複数個（ｉ）のウェーブガイ
    ドセクションを設け、これらセクションを第１レール出
    力信号Ｐ＾＋＿ｉおよび第２レール出力信号Ｒ＾＋＿ｉ
    を発生する第１、第２ジャンクション間に並列に接続し
    、前記第１ノードには、この第１レール出力信号Ｐ＾＋
    ＿ｉを加算する手段を設けて、第１レール加算信号Ｐ＿
    Ｉを発生させ、更にこの加算信号Ｐ＿Ｉを入力として前
    記セクションの第２レールの各々に接続する手段を設け
    ；前記第２ジャンクションに、前記第２レール出力信号
    Ｒ＾＋＿ｉを加算して第２レール加算出力信号Ｒ＿Ｉを
    発生する手段を設けると共に、この加算出力信号Ｒ＿Ｉ
    を入力として前記セクションの各々用の第１レール入力
    に接続する手段を設けたことを特徴とする特許請求の範
    囲第１０項記載のプロセッサ。
23. （２３）前記入力手段によって入力信号を、残響用の前
    記ウェーブガイドセクションの少なくとも１つに供給す
    るようにし、 これらセクションの１つまたはそれ以上のセクションに
    ； 第１および第２レール無損失ディレィと； 前記第１または第２レールの一方または両方の信号中に
    損失を導入する手段と； この第２レールディレィからの第２レール出力信号を第
    １レール入力信号に加算して入力をこの第１レールに供
    給する第１レール加算手段と、 第２レール入力信号を第１レール出力信号に加算して第
    ２レール入力信号を供給する第２レールアダー手段と、 前記第１レール出力信号Ｐ＾＋＿ｉに係数α＿ｉを掛算
    して出力信号α＿ｉＰ＿ｉ＾＋を得るマルチプライヤ手
    段と； この第２レール出力信号Ｒ＾＋＿ｉに係数α＿ｉを掛算
    して前記出力信号α＿ｉＲ＿ｉ＾＋を得る第２レールマ
    ルチプライヤ手段とを設け、これによって第２ジャンク
    ション手段により、合計Ｐ＿Ｉを：Ｐ＿Ｉ＝Σ＾Ｉ＿ｉ
    ＿＝＿Ｉα＿ｉＰ＾＋＿ｉより求め、更に、第２ジャン
    クションによって合計Ｒ＿Ｉを： Ｒ＿Ｉ＝Σ＾Ｉ＿ｉ＿＝＿Ｉα＿ｉＲ＾＋＿ｉによって
    求めたことを特徴とする特許請求の範囲第１７項記載の
    プロセッサ。
24. （２４）前記ｉの値に対して、０≦α＿ｉ≦２とし、Ｒ
    ＿Ｉ≦２およびＰ＿ｉ≦２として、無損失ディジタルリ
    バブレータを構成したことを特徴とする特許請求の範囲
    第１８項記載のプロセッサ。
25. （２５）前記ウェーブガイド手段に、１個またはそれ以
    上のジャンクションによってカスケード接続されたウェ
    ーブガイドを設け、このジャンクションに、時間変動信
    号を前記ウェーブカード手段中に導入する手段を設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載のプロセ
    ッサ。
26. （２６）前記ウェーブガイド手段に、第１、第２ジャン
    クションを設け、更に、これらジャンクション間に並列
    接続された複数個のウェーブガイドを設けたことを特徴
    とする特許請求の範囲第１０項記載のプロセッサ。
27. （２７）前記ウェーブガイドを組合せて、ペアを構成し
    、このペアの一方のウェーブガイドの遅延（ディレィ）
    が、他方のウェーブガイドの遅延と相関したことを特徴
    とする特許請求の範囲第２６項記載のプロセッサ。
28. （２８）前記ウェーブガイドのすべてにおける遅延の合
    計が２より少なくいことを特徴とする特許請求の範囲第
    ２７項記載のプロセッサ。
29. （２９）前記ジャンクション手段を無反射ポートとした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載のプロセ
    ッサ。
30. （３０）前記ジャンクション手段に、複数のウェーブガ
    イドへ接続するジャンクションを設け、ここで、各ウェ
    ーブガイドは特性インピーダンスを有し、これらインピ
    ーダンスの合計が定数であることを特徴とする特許請求
    の範囲第１０項記載のプロセッサ。
31. （３１）前記定数が２であることを特徴とする特許請求
    の範囲第３０項記載のプロセッサ。
32. （３２）前記ジャンクション手段に、ウェーブガイドに
    接続されていない少なくとも１つのフリーポートを有す
    るジャンクションを設け、このフリーポートによってト
    ーンホールをシュミレートしたことを特徴とする特許請
    求の範囲第１０項記載のプロセッサ。
33. （３３）前記ウェーブガイドに、オールバスフィルタと
    組合せた１個またはそれ以上のディレィを設けたことを
    特徴とする特許請求の範囲第１０項記載のプロセッサ。
34. （３４）前記ウェーブガイド手段に、複数のカスケード
    接続されたウェーブガイドを設け、順次のウェーブガイ
    ドによって楽器のノンリニアボアをシュミレートしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載のプロセッ
    サ。
35. （３５）前記テーブルによって、ゼロから１の範囲の大
    きさを有する係数を発生させたことを特徴とする特許請
    求の範囲第４項記載のプロセッサ。
36. （３６）前記入力手段に、コントロール変数を受信する
    手段と、この変数を変調信号で変調する手段とを設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載のプロセ
    ッサ。
37. （３７）前記信号プロセッサにホワイトノイズとして前
    記変調信号を供給する手段を設けたことを特徴とする特
    許請求の範囲第３６項記載のプロセッサ。
38. （３８）前記変調信号を正弦波形状としたことを特徴と
    する特許請求の範囲第３６項記載のプロセッサ。