WO2006013683A1

WO2006013683A1 - 電子楽器

Info

Publication number: WO2006013683A1
Application number: PCT/JP2005/011583
Authority: WO
Inventors: Akihiro Fujita
Original assignee: Kabushiki Kaisha Kawai Gakki Seisakusho
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2006-02-09
Also published as: US20090000462A1; US7767899B2; JP2006047451A

Abstract

【課題】　単純な構成で、本物の共鳴に近く、倍音レベルの細かな調整が容易な共鳴音を発生することが可能な電子楽器を提供する。【解決手段】　鍵盤２０４やダンパーペダル２０５の操作情報を、楽音制御情報として発生する楽音制御手段１と、該楽音制御情報に基づいて、複数の楽音を同時に発生可能な楽音発生手段２と、発生可能な楽音信号の倍音信号分だけ共鳴回路を備え、楽音発生手段２から発生した楽音を各共鳴回路への入力信号として、該共鳴回路により共鳴音を発生する共鳴音発生手段３と、楽音制御情報に基づいて、共鳴音発生手段３から発生した共鳴音を所定倍し、楽音発生手段２からの入力楽音に加算して出力する共鳴音混合手段４とを備えている。

Description

技術分野

[0001] 本発明は、ピアノのダンパーペダルを踏みながら演奏した時のような響きを再現できる電子楽器に関する。

背景技術

[0002] ピアノの弦は通常ダンパーによってその振動が押さえられている。そのため別の弦を弾いても、弾いていない弦は振動しない。反対にダンパーペダルを踏むことでダンパーが弦から離れると、弦は、別の弾かれた弦の振動によって共鳴する。この共鳴音がピアノとして重要である。

[0003] 電子楽器などにおいて、ダンパーペダルを踏みながら演奏した時の響きを再現できる構成として、ダンパーペダル操作時のピアノ音を記憶しておき、それを読み出す方式 (波形読み出し)や、入力楽音の基音ピッチに対応した遅延ループにより共鳴させる方式 (遅延ループ)などがある。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] ダンパーペダル操作時のピアノ音を記憶して読み出す波形読み出し方式を採用する場合、実際のピアノ音を収音するため所望の特性の音を収音するのが難しい。またダンパーペダル操作時の音を 1音 1音記憶するために膨大な波形メモリが必要となるという問題もある。

[0005] 他方遅延ループにより共鳴させる方式を採用する場合では、ピッチの整数倍の倍音が必ず共鳴するが、実際のピアノでは基音 (ピッチ)の整数倍の倍音が存在しなかつたり、非整数倍の倍音が存在する場合がある。従ってこの方式では、このような現象を再現できな、と、う問題もある。

[0006] もちろんこれらの問題は、ピアノに限られるわけではなぐ他の楽器で共鳴音が反映される楽器についても同様なことが言える（以下の記載は基本的にピアノのダンバ一による共鳴を例にして説明する力これに限定されるわけではない)。 [0007] 本発明は、以上のような問題に鑑み創案されたもので、単純な構成で、本物の共鳴に近ぐ倍音レベルの細かな調整が容易な共鳴音を発生することが可能な電子楽器を提供せんとするものである。

課題を解決するための手段

[0008] 上記課題を解決するため、本発明者は鋭意研鑽の結果、概略次の 3つを基本とする本発明の構成を案出するに至った。そのうち 2つの基本構成は、発生させた楽音を共鳴回路に入力し、共鳴音を生成して、元の楽音と混合させるものである。残りの基本構成は、楽音発生と共に、操作子の操作情報をトリガーとして共鳴音も同時に発生させ、両者の音を混合させるものである。

[0009] これらのいずれとも楽音発生に関しては、楽音波形記憶手段に楽音波形を記憶させそれを読み出して楽音を発生させる場合 (3つの構成とも、その場合に楽音波形記憶手段は楽音発生手段中に含まれる）と、所定の楽音制御情報で楽音合成され楽音発生が行われる場合とがあり、いずれも排除されるものではない。以下に、それらの概略につき、夫々説明する。

[0010] その 1つ目の構成は、楽音信号を、楽音の各倍音に対応した共鳴音発生手段の共鳴回路に入力することで、共鳴音を発生させる。

[0011] ここで楽音の倍音に対応した共鳴回路とは、元の波形 (波形記憶手段から楽音波形を読み出す方式であれば、収音した元の波形)を分析することで倍音周波数、減衰率を求め、これを設計パラメータとして設計されたものである。

[0012] そのような共鳴回路は、フィルタ (場合により乗算器も）を含む回路で構成され、そのフィルタ係数は、倍音の倍音周波数を不減衰固有角振動数とし、倍音の減衰を指数関数で近似した時の指数を減衰率とした、 1自由度粘性減衰系モデルの伝達関数を双一次変換して求める。また上記乗算器が用いられる場合その乗算係数は、その倍音を含む楽音の各倍音の振幅比を所定倍したものとする。

[0013] ここでは、楽音波形を記憶した楽音波形記憶手段から楽音波形を読み出す楽音波形読み出し方式を例に取ると理解し易いので、以下の説明ではその波形読み出し方式を基づいて説明する。但し楽音波形は、上述のように、楽音波形記憶手段に記憶されていてそれが読み出される方式の場合と、所定の楽音制御情報で楽音合成され楽音発生が行われる方式の場合とがあり、本発明構成ではどちらでも採用可能である。

[0014] そして、読み出す波形データの元の波形を倍音毎に分析し、その倍音毎の共鳴回路を設計する。そのために、元の波形データに含まれない倍音に対する共鳴回路は存在せず、その倍音周波数の共鳴音を発生することは無い (ただし、任意の倍音の共鳴回路を追加することは可能である)。またピッチの非整数倍の倍音に対する共鳴回路を持つことができるため、そのような倍音周波数の共鳴音を発生することができる。

[0015] 従って、より元の楽器に近、共鳴音を発生することが可能である。また共鳴音の倍音毎のレベル調整が可能なため所望の音色を得ることが容易である。

[0016] 2つ目の構成は、楽音発生手段により楽音を発生させると共に、その楽音の各音名

[ピアノなどの一般的な楽器では C (ド)、 C # (ド # )、 D (レ）、 D # (レ # )、 E (ミ)、 F ( ファ)、 F # (ファ # )、G (ソ)、G # (ソ # )、A (ラ)、A# (ラ # )、B (シ) ]に対応した複数系列（上記ピアノなどの一般的な楽器では 12系列）の共鳴回路群で構成された共鳴音発生手段に、楽音信号を入力することで共鳴音を得る。この時楽音信号は同音名の共鳴回路群へは小さな振幅で、異音名の共鳴回路へは大きな振幅で入力することで、同音名の共鳴回路群の出力が、他の共鳴回路群の出力と比べて著しく大きくなることを防いでおり、ノ《ランスの良い共鳴音を得るようにしている。このような構成にした原理の詳細については、後述する。

[0017] 上記各共鳴回路は、楽音の各倍音に対応している。また楽音の倍音に対応した共鳴回路とは、元の波形 (波形記憶手段から楽音波形を読み出す方式であれば、収音した元の波形)を分析することで倍音周波数、減衰率を求め、これを設計パラメータとして設計されたものである。

[0018] 上記共鳴回路は、上記 1つ目の場合と同様、フィルタ (場合により乗算器も）を含む回路で構成され、そのフィルタ係数は、倍音の倍音周波数を不減衰固有角振動数とし、倍音の減衰を指数関数で近似した時の指数を減衰率とした、 1自由度粘性減衰系モデルの伝達関数を双一次変換して求める。また上記乗算器が用いられる場合その乗算係数は、その倍音を含む楽音の各倍音の振幅比を所定倍したものとする。 [0019] ここでは、楽音波形を記憶した楽音波形記憶手段から楽音波形を読み出す楽音波形読み出し方式を例に取ると理解し易いので、以下の説明ではその波形読み出し方式を基づいて説明する。但し楽音波形は、上述のように、楽音波形記憶手段に記憶されていてそれが読み出される方式の場合と、所定の楽音制御情報で楽音合成され楽音発生が行われる方式の場合とがあり、本発明構成ではどちらでも採用可能である。

[0020] そして、読み出す波形データの元の波形を倍音毎に分析し、その倍音毎の共鳴回路を設計する。そのために、元の波形データに含まれない倍音に対する共鳴回路は存在せず、その倍音周波数の共鳴音を発生することは無い (ただし、任意の倍音の共鳴回路を追加することは可能である)。またピッチの非整数倍の倍音に対する共鳴回路を持つことができるため、そのような倍音周波数の共鳴音を発生することができる。

[0021] 従って、より元の楽器に近い共鳴音を発生することが可能である。また共鳴音の倍音毎のレベル調整が可能なため所望の音色を得ることが容易である。

[0022] 3つ目の構成は、発生可能な楽音信号を、楽音の各倍音に対応した複数の共鳴回路に入力して得られた共鳴音を、予め共鳴音波形記憶手段に記憶しておき、演奏（操作子の操作情報）に応じてその波形を読み出すことで、ピアノであれば、ダンパーペダルを踏みながら演奏した時の響きを再現する。

[0023] 楽音の倍音に対応した共鳴回路とは、元の波形 (波形記憶手段から楽音波形を読み出す方式であれば、収音した元の波形)を分析することで倍音周波数、減衰率を求め、これを設計パラメータとして設計されたものである。この 3つ目の構成の共鳴回路は、共鳴音波形記憶手段に該共鳴音波形を記憶させるために必要とされるものであり、他の 2つの基本構成と異なり、一旦記憶させてしまうと、電子楽器としては新たな共鳴音を記憶させることがない限り必要がな、。

[0024] 該共鳴回路は、上記 1つ目及び 2つ目の場合と同様、フィルタ (場合により乗算器も )を含む回路で構成され、そのフィルタ係数は、倍音の倍音周波数を不減衰固有角振動数とし、倍音の減衰を指数関数で近似した時の指数を減衰率とした、 1自由度粘性減衰系モデルの伝達関数を双一次変換して求める。また上記乗算器が用いられる場合その乗算係数は、その倍音を含む楽音の各倍音の振幅比を所定倍したものとする。

[0025] 本構成では、上記 2つの構成と同様、楽音波形を記憶した楽音波形記憶手段から楽音波形を読み出す楽音波形読み出し方式を例にして説明すると、読み出す波形データの元の波形を倍音毎に分析し、その倍音毎の共鳴回路を設計する。そのために、最終的に共鳴音波形記憶手段に記憶される共鳴音波形を作成する別構成としての共鳴回路のうち、元の波形データに含まれない倍音に対する共鳴回路は存在せず、その倍音周波数の共鳴音を発生することは無!、 (但し共鳴音波形を共鳴音波形記憶手段に記憶しておくだけで、楽音波形は、同様に楽音波形記憶手段に記憶されて読み出される場合と、所定の楽音制御情報で楽音合成され楽音発生が行われる場合とがある。また、任意の倍音の共鳴回路を追加することは可能である)。またピッチの非整数倍の倍音に対する共鳴回路を持つことができるため、そのような倍音周波数の共鳴音を発生することができる。

[0026] 従ってより元の楽器に近!、共鳴音を発生することが可能である。また共鳴音の倍音毎のレベル調整が可能なため所望の音色を得ることが容易である。

[0027] 上記 1つ目の構成は、本出願において、以下のように、請求項 1〜10として規定される。また 2つ目の構成は、以下に示すように、請求項 11〜21として規定される。さらに 3つ目の構成は、以下に説明するように、請求項 22〜29として規定される。

[0028] 請求項 1に係る電子楽器は、

複数の操作子を備え、その操作情報を、少なくとも発音開始 Z発音停止、音高、操作強さ、操作量等を指定する楽音制御情報として発生する楽音制御手段と、上記楽音制御情報に基づいて、複数の楽音を同時に発生可能な楽音発生手段と発生可能な楽音信号の倍音信号分だけ共鳴回路を備え、楽音発生手段から発生した楽音を各共鳴回路への入力信号として、該共鳴回路により共鳴音を発生する共鳴音発生手段と、

上記楽音制御情報に基づ!/、て、共鳴音発生手段から発生した共鳴音を所定倍し、楽音発生手段からの入力楽音に加算して出力する共鳴音混合手段とを少なくとも楽音出力用に備えたことを基本的特徴として！ヽる。

[0029] 上記構成は、上述のように、楽音発生手段から発生した楽音信号を、楽音の各倍音に対応した共鳴音発生手段の共鳴回路に入力することで、共鳴音を発生させる。そうして発生した共鳴音を、共鳴音混合手段により、元の楽音と混合させる。

[0030] このような共鳴回路は、元の波形を分析することで倍音周波数、減衰率を求め、これを設計パラメータとして設計されたものとなる。そして、楽音波形を記憶した楽音波形記憶手段から楽音波形を読み出す楽音波形読み出し方式を例にして説明すると、読み出す波形データの元の波形を倍音毎に分析し、その倍音毎の共鳴回路を設計する。そのために、元の波形データに含まれない倍音に対する共鳴回路は存在せず、その倍音周波数の共鳴音を発生することは無い (ただし、任意の倍音の共鳴回路を追加することは可能である)。またピッチの非整数倍の倍音に対する共鳴回路を持つことができるため、そのような倍音周波数の共鳴音を発生することができる。

[0031] 従って、より元の楽器に近い共鳴音を発生することが可能である。また共鳴音の倍音毎のレベル調整が可能なため所望の音色を得ることが容易である。

[0032] 尚、楽音波形は、楽音波形記憶手段に記憶されて!、てそれが読み出される方式の場合と、所定の楽音制御情報で楽音合成され楽音発生が行われる方式の場合とがあり、本発明構成ではどちらでも採用可能である。

[0033] 請求項 2の構成は、上記共鳴音発生手段の構成を規定するものであり、後述する実施形態の実施例 1で示すように、楽音の倍音に対応し、その倍音周波数を共振周波数とする上記共鳴回路を複数並列に接続して、構成している。

[0034] 請求項 3の構成は、上記共鳴回路の構成を後述する実施形態に則して規定したものであり、より具体的には、

該共鳴回路はデジタルフィルタを有しており、それらのフィルタで使用されるフィルタ係数につき、

共鳴回路のインパルス応答は、倍音の振動波形を概略模擬するものとして、この振動波形は 1自由度粘性減衰系モデルで再現できるものとし、

1自由度粘性減衰系モデルの振る舞いを決めるためのモデルパラメータは、質量、減衰固有振動数、減衰率とすると共に、これらを与えて、前記モデルの運動方程式の係数となる粘性係数と剛性係数を求め、

前記モデルの運動方程式をラプラス変換し、 S表現の伝達関数式を得ると共に、これに求めた粘性係数、剛性係数及び質量を代入し、双一次変換を行って、 Z表現のフィルタ係数を求め、

前記質量は任意の値とし、前記減衰固有振動数は模擬しょうとする倍音の振動数であり、前記減衰率は倍音の減衰を指数関数で近似したときの指数として、その値を求め、

その値を上記フィルタ係数として、る。

[0035] ここで、本出願の上記 3つの基本構成に共通して使用される共鳴回路（3つ目の基本構成では、共鳴音波形を作成する際に使用される別回路としての共鳴回路の構成である）の設計につ!、て述べる。

[0036] 1つの共鳴回路は、その音程の 1つの倍音の動きを模擬するように設計される。伹し共振周波数、或いは振幅の時間変動を十分模擬するには回路規模が大きくなりすぎるため、概略模擬できれば良いものとする。

[0037] 共鳴回路のフィルタの部分は、 1自由度粘性減衰系モデルの運動方程式より、伝達関数が得られる。図 1に 1自由度粘性減衰系モデルを示す。

[0038] 同図は、ばね（剛性）、質量、ダッシュポット (粘性)で表現した、 1自由度粘性減衰系モデルある（通常粘性はダンバという表現を使うが、本出願ではピアノのダンパーペダルが出てくるので、混同を避けるためダッシュポットと表現する)。ここで Kは剛性係数、 Cは粘性係数、 Mは質量、 Xは質量の変位、 f (t)は質量に力かる力を表す。このときのモデルの運動方程式は、下式数 1のようになる。

[0039] [数 1] dt² dt

[0040] さらに上記数 1をラプラス変換し、その伝達関数を求めると次式数 2に示すようになる。この数 2の伝達関数式は分子が定数項のみであり、分母が sの 2次の多項式となつている。従って 2次のローパスフィルタ（LPF)として実現できる。

[0041] [数 2] Ms²X(s) + CsX(s) + KX(s) = F(s)

[0042] 1自由度粘性減衰系モデルの振る舞!/、を表すための係数、及びそれらの関係式は

、一般的に知られており、それらを下式数 3〜数 7に示す。

[0043] 不減衰固有角振動数は ω、臨界減衰係数は cc、減衰比は ζ、減衰係数は σ、減衰角振動数は co dとする。また先にも述べたが、 Kは剛性係数、 Cは粘性係数、 Mは質量を表す。

[0044] [数 3]

Ω _{= Λ}/ 7

[0045] [数 4]

c_c = 2ΜΩ [0046] [数 5]

[0047] [数 6]

σ = Ω · ζ

[0048] [数 7]

[0049] ここで減衰角振動数 co dは、模擬しょうとする倍音の周波数に 2 πを乗じたものとし、減衰率 _σは、模擬しょうとする倍音の減衰を指数関数で近似した時の指数とする。また質量は任意の値とし、ここでは 1とする。このように、減衰固有角振動数 co d、減衰率 σ、質量 Μを既知とすれば、伝達関数 G (s)の分母多項式の係数である、粘性係数 C及び剛性係数 Kは、次のように求めることができる。

[0050] すなわち、上記式数 6を変形したものと、数 4を数 5に代入すると、下式数 8となる。

[0051] [数 8]

Ω 2ΜΩ [0052] 従って粘性係数 Cは、下式数 9に示すようになる。

[0053] [数 9]

C = 2Ma

[0054] また減衰固有角振動数 co dは共鳴回路の共振周波数に 2 πを乗じた値である（即ち減衰固有角振動数 =共振周波数、単位が radと Hzの違いだけ)。ここで上記式数 7に数 4の式を代入すると、下式数 10が得られる。

[0055] [数 10]

[0056] 数 10の式を Ωについて解くと、下式数 11が得られる。

[0057] [数 11]

[0058] さらに数 3に数 11の結果を代入すると、下式数 12に示すように、剛性係数 Kが求まる。

[0059] [数 12]

Κ = Ω² · Μ

[0060] 以上により、 s表現の伝達関数の全ての係数が求まった。

[0061] さらにこれをデジタルフィルタで実現するには、双一次変換により ζ表現の伝達関数式を得る必要がある。双一次変換とは sを下式数 13のように置き換えることであり、一般的に知られている。 Τはサンプリング時間であり、 ζは単位遅延を表す。

[0062] [数 13] ly = 2/7¹{(l - z"¹ )/(l + z"¹ )}

[0063] 上記式数 13を、数 2に代入して、下式数 14を得る。

[0064] [数 14] M_S ² +Cs + K _M[_2/T . i _ _z-i)/(i + _z-i)}]² + · 2/Γ · fl - -¹ )/(l + z~ K

[0065] ここで質量 M、粘性係数 C、剛性係数 Kについて整理すると、下式数 15〜数 17のようになる。

[0066] [数 15]

Μ^/Τ - (l - Z-¹)}² = 4Λ//Γ²(ΐ - 2ζ +ζ-

[0067] [数 16]

C-2/T- {(1 -∑-')[ +∑-¹ )}= 2C/r(l - 2- ² ) [0068] [数 17]

[0069] ここで伝達関数式である数 2を、下式数 18のように表現する。

[0070] [数 18]

1 \ + 2z'¹ +z'²

Ms² +Cs + K bO + bl-z-¹ +blz-^£

[0071] 分母多項式の係数は、上記数 15〜数 17より、下式数 19のように求まる。

[0072] [数 19]

[0073] 以上のように、減衰固有角振動数 cod、減衰率 σ、質量 Μを既知として、共鳴回路は実現でさること〖こなる。

[0074] 以下に減衰固有角振動数 ω dと減衰率 σの求め方につ、て述べる。

[0075] 減衰角振動数 codは、模擬しょうとする倍音の周波数に 2 πを乗じたものとしている力倍音の周波数を特定する方法としては、 FFT分析で特定する、又は楽音よりバンドパスフィルタ（BPF)によって抽出される、倍音に対して、 0クロス法を行なう等によつて求められる。これは一般的に知られている手法であり、ここでは詳細な説明については省略する。

[0076] 図 2は、 A_0の楽音の FFT分析による振幅周波数特性を簡単に表したものである。図中の flが A_0の 1倍音の周波数、 f2が 2倍音の周波数、 fNlが最高次倍音の周波数である。従って、後述する実施形態に表される図 20の共鳴音発生手段におけるフィルタ filterAO-1の減衰固有角振動数は、 f 1 X 2 πであり、同様に、フィルタ filte rAO- 2、フィルタ filter AO- N1の減衰固有角振動数はそれぞれ f 2 X 2 π、 fNl X 2 πとなる。

[0077] 減衰率 σは、模擬しょうとする倍音の減衰を指数関数で近似した時の指数とする。

本例では倍音の波形と下式数 20による正弦波の最小二乗誤差が最も小さくなる減衰率 σを用いて!/、る [後述する図 3 (実際の Α_0の 1倍音の波形の状態を示す）と図 4 (数 20によって図 3の波形に近似した波形の状態を示す)の波形の差力最も小さくなるように σを設定する]。

[0078] [数 20] x(t) = A - β^^σ'' cos _d t

[0079] x(t)は正弦波の瞬時値であり、 Aは振幅であり、任意に決定する。 ω dは前記特定した倍音周波数に 2 πを乗じた値であり、 tは時間、 σは減衰率である。 Αは近似しようとする倍音の最大振幅とする。

[0080] 前記の方法以外にも、倍音のエンベロープを抽出し、それは対数関数で近似するなどの方法を用いても良い。図 3と図 4に、実際に A_0の 1倍音の波形と、数 20によつてそれを近似した波形を示す。

[0081] 最小二乗誤差を求める方法、 FFTによる分析方法、 0クロス時間を計測する方法などは、一般的に知られており、ここでは特にその説明は省略する。

[0082] さらに請求項 4の構成は、上述のように、上記共鳴回路のデジタルフィルタに乗算器が夫々連続して設けられる場合の構成につき規定しており、より具体的には、該乗算器への乗算係数については、その倍音を含む楽音の、各倍音の振幅比を所定倍したものに設定する。

[0083] このように、共鳴回路に乗算器を設けた場合、その乗算係数は、 FFT分析等で求めることができる。後述する図 20の乗算器 M3-A0-l、 M3-A0-2及び M3-A0-N1は、次のように求めることができる。

[0084] 上記図 2は、 A_0の楽音波形について、 FFT分析による振幅周波数特性を簡単に表したものである。

[0085] 1倍音は、周波数が flHzで、振幅レベルが OdBであり、 2倍音は、周波数が f2Hz で、振幅レベルが— 20dBHzである。 N1倍音 (最高次倍音）は、周波数が fNlHzであり、振幅レベルは 40である。

[0086] 従って振幅比は 1倍音を 1 (基準)とすると、 2倍音は 10(^{_2 /2(>)} = 0.1となり、 N1倍音は 10(^_4G/2G) =0.01となる。従って図 20の乗算器 M3-A0-1の乗算係数は 1、同乗算器 M3-A0-2の乗算係数は 0.1、乗算器 M3-A0-N1の乗算係数は 0.01となる。他の音程の共鳴回路も同様にその音程の楽音より求める。

[0087] 本例では A_0の 1倍音を 1とした力他の音程の任意の倍音を 1とし、 A_0の乗算係数を 1倍音は 0.5、 2倍音は 0.05、…… N1倍音は 0.005のように、同音程の倍音間の振幅比を保ったまま、値を変更しても良い。またより好みの音色とするために、分析によらず任意の値を設定しても良い。

[0088] 次に模擬しょうとする倍音について述べる。

[0089] 楽音発生手段が記憶された楽音波形の読み出しで楽音発生がなされる所謂読み出し方式の電子ピアノは、アコースティックピアノの楽音波形を収音し、それを記憶することが知られている。従って、共鳴回路の共振周波数を特定したり、減衰率を決定する場合は、元の収音した波形より模擬しょうとする倍音を抽出して利用することができる（請求項 5)。

[0090] よって A_0の 1倍音を模擬しょうとする場合は、 A_0楽音波形より、 fl倍音を中心とし、 fl未満の帯域幅を持つバンドパスフィルタ（BPF)で切り出して、 0クロス分析〖こよる共振周波数の特定を行なったり、減衰の近似を行なう。

[0091] 図 5にバンドパスフィルタ（BPF)の帯域幅を図示する。図中、矢印の範囲力バンドパスフィルタ（BPF)の通過域である。 [0092] 楽音発生手段が所定の楽音制御情報で楽音合成され楽音発生が行われる (所謂読み出し方式で無!、)場合は、所定の楽音制御情報で楽音発生手段から発生した楽音を収音して、これにつ、て FFT分析あるいは 0クロス分析による共振周波数の特定を行なったり、減衰の近似を行なう。すなわち、模擬しょうとする上記倍音は、所定の楽音制御情報で楽音合成され、出力された楽音波形より抽出された倍音とすることになる（請求項 6)。

[0093] 実際のピアノ音から各倍音を抽出して共振周波数及び減衰率を決定する上記本発明の構成の場合、従来の遅延ループによる共鳴音を発生させる場合に比べ以下のような利点がある。

[0094] 実際のピアノの倍音は、厳密に基音の整数倍とはなっておらず、多少ずれている。

また倍音の次数が高くなると (倍音の周波数が高くなると)、基音の整数倍力もより高いほうに周波数がずれることが知られている。また、有るべきところに倍音が存在しない場合がある。その逆に倍音が立たない場所に倍音が存在する場合がある（この場合倍音と呼べないかもしれないが）。このようなことは、ピアノ 1台 1台で異なっており、その楽器の個'性となってヽる。

[0095] 従来の遅延ループ方式の共鳴回路は、遅延時間の逆数の整数倍の周波数に正確に共鳴するため、上記のような現象には対応できない。し力し実際のピアノ倍音を 1 本 1本抽出して共鳴回路を設計する本発明の構成は、正しくこの現象を再現すること力でさること〖こなる。

[0096] 1つ目の基本構成では、入力された楽音に対し、それを基音として、その倍音構成となる共鳴回路を倍音構成分だけ用意することになる。請求項 7は、このような共鳴回路の数を省略できる構成について規定している。すなわち、より具体的には、 1つの共鳴回路の共振周波数は、 1つの倍音周波数に相当するが、倍音周波数が等しい、若しくは非常に近い倍音周波数の倍音が複数存在する場合は、 1つの倍音周波数を代表させ、その倍音周波数を共振周波数とする 1つの共鳴回路のみで構成することとして！/、る。

[0097] 例えば、ある音程の楽音の基音（1倍音)周波数が flであるとすると、 2倍音は約 (fl

X 2) Hz、 3倍音は約（fi x 3) Hz、 4倍音では（fl X 4) Hzとなる。この時、この 1オタターブ上の楽音の基音周波数は、約（fi x 2) Hz、 2倍音は（fi x 4) Hzとなる。また 2 オクターブ上の楽音の基音周波数は、（fl X 4) Hzとなる。従って、ある音程の 2倍音と 1オクターブ上の基音周波数は、ほぼ重なることとなる。また同様にある音程の 4倍音と 1オクターブ上の 2倍音と 2オクターブ上の基音周波数が重なることとなる。

[0098] またオクターブの関係に無い場合でも、異なる音程の異なる次数の倍音の周波数が非常に近い場合がある。

[0099] このように周波数が略等しい倍音については、個別に共鳴回路を持たずに、 1つの倍音の周波数、またはそれらの平均の周波数を共振周波数とする共鳴回路を 1つ持てば良い。これにより上述した 1つ目の基本構成の共鳴音発生手段の回路規模を縮小できるようになる。

[0100] 図 6は、上から順に、 C_2、 C_3、 C_4の倍音を、 FFT分析で表したものである。図中四角形で囲んだ倍音の部分は、 1つの共鳴回路で作ることができる。その分だけ回路構成を省略することが可能である。

[0101] また図 7は、上から順に、 C_4、 E_4、 A_4の倍音を、 FFT分析で表したものである。

図中四角形で囲んだ倍音の部分は、 1つの共鳴回路で作ることができる。その分だけ回路構成を省略することが可能である。

[0102] 他方、共鳴回路に入力する楽音に含まれる倍音の周波数と入力される共鳴回路の共振周波数が極めて近い場合、共鳴回路に入力する楽音に含まれる倍音の周波数と入力される共鳴回路の共振周波数と異なる場合に比べて、共鳴回路から出力される共鳴音は極めて大きくなる（楽音の倍音周波数と共鳴回路の共振周波数が近、と共鳴回路出力の振幅が大きくなりすぎる)。その場合、本来得たい共鳴音らしい響きではなぐその共振周波数を持った安定した楽音のような聞こえとなってしまう。図 8 及び図 9にその例を挙げる。

[0103] 図 8は、 C_2の楽音を、 C_2の 1倍音共鳴回路、 C_3の 1倍音共鳴回路、 G #_2の 1 倍音の共鳴回路へ、夫々入力した時の共鳴音を上力順に示している。図 9は、同様に、 G #_2の楽音を、 C_2の 1倍音共鳴回路、 C_3の 1倍音共鳴回路、 0 #_2の1倍音の共鳴回路へ、夫々入力した時の共鳴音を上力順に示している。

[0104] 図 8では、 C_2の 1倍音共鳴回路と C_3の 1倍音共鳴回路の共鳴音が大きい。これは、 C_2の楽音力 C_2の 1倍音と C_3の 1倍音の周波数に極めて近い周波数の倍音を持っためである。同様に、図 9では、 G #_2の 1倍音の共鳴回路の共鳴音の振幅が大きい。このため図 8のような場合は、共鳴音は C_2の楽音が鳴っているような聞こえとなってしまう。同様に図 9のような場合は、 G #_2の楽音が鳴っているような聞こえとなってしまう。これでは、ピアノであれば、ダンパーペダル操作時のような聞こえにはならないことになる。

[0105] そこで請求項 8の構成では、 1つの共鳴回路の共振周波数は、 1つの倍音周波数に相当するが、共鳴音発生手段として、特定の倍音周波数に対応する共鳴回路の共振周波数を所定量だけずらした共鳴回路を含む構成とする。

[0106] すなわち、図 8や図 9に示すような共鳴音の振幅を略同じ大きさに揃えるには、共鳴回路の共振周波数を少しずらせば良、。

[0107] 上記請求項 8の構成によって得られた結果を、図 10及び図 11に示す。

[0108] 図 10は、 C_2の楽音を、 C_2の 1倍音から数 Hzずらした共振周波数の共鳴回路へ、 C_3の 1倍音から数 Hzずらした共振周波数の共鳴回路へ、また G #_2の 1倍音から数 Hzずらした共振周波数の共鳴回路へ、夫々入力した時の共鳴音を上力順に示している。

[0109] 図 11は、 G #_2の楽音を、 C_2の 1倍音力数 Hzずらした共振周波数の共鳴回路へ、 C_3の 1倍音から数 Hzずらした共振周波数の共鳴回路へ、また G #_2の 1倍音から数 Hzずらした共振周波数の共鳴回路へ、夫々入力した時の共鳴音を上力順に示している。

[0110] これらの図から明らかなように、共鳴回路の共振周波数を少しずらすことで、共鳴音の振幅を略同じ大きさに揃えることができるようになる。

[0111] ピアノは、弦振動が響板などへ伝わり、それが放音される。同時にその振動は、駒を通して他の弦にも伝わる。また他の弦に伝わった振動は、再び駒を通って元の弦に伝わる。よってピアノは、このようなフィードバック回路を持つ。これを簡単に行なうために、共鳴音発生手段にフィードバック経路を設ける。すなわち、上記共鳴音発生手段は、その出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフイードバックして入力する構造を持つものとする（請求項 9)。 [0112] また請求項 10の構成のように、共鳴音発生手段の出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を共鳴音発生手段に持つと共に、そのフィードバック経路に、共鳴音発生手段の出力を所定時間遅らせる遅延回路及び Z又は共鳴音発生手段の出力の振幅周波数特性を変更するフィルタを備えるようにしても良い。この場合、上記遅延回路は振動の伝播遅延を模擬し、上記フィルタは駒の伝達特性を模擬することになる。

[0113] 次に本願 2つ目の基本構成の核をなす請求項 11に係る電子楽器の構成につき説明する。該構成では、上述のように、楽音発生手段により楽音を発生させると共に、その楽音の各音名（ピアノなどの一般的な楽器では C、 C #、 D、…… Bの）に対応した複数系列（12系列)の共鳴回路群で構成された共鳴音発生手段に、楽音信号を入力することで共鳴音を得る。

[0114] この時楽音信号は同音名の共鳴回路群へは小さな振幅で、異音名の共鳴回路へは大きな振幅で入力することで、同音名の共鳴回路群の出力が、他の共鳴回路群の出力と比べて著しく大きくなることを防いでおり、バランスの良い共鳴音を得るようにしている。そのため、請求項 11の構成は、楽音発生手段について、

楽音制御情報に基づ、て楽音を生成、出力する楽音生成チャネルを複数持つ楽音生成手段と、

各楽音生成チャネル毎に全音名数設けられ、楽音制御情報に基づいて楽音の振幅を調整する係数を乗算する乗算器であって、そのうち少なくとも楽音発生手段で発生した楽音と同じ音名の乗算器の係数は他と異なる係数を有する乗算器と、上記共鳴音発生手段の複数の共鳴回路群に夫々対応して設けられ、上記乗算器力もの出力のうち同じ音名に対応する各楽音生成チャネル毎の乗算器から出力されてきた信号同士を加算する加算器と

で構成されるようにしており、

それと共に、楽音生成チャネルの出力は、そのチャネルの各乗算器に入力され、上記乗算器からの出力は、そのうちの同じ音名に対応する各楽音生成チャネル毎の乗算器力の出力が、上記共鳴音発生手段の共鳴回路群に夫々対応して設けられた加算器で加算され、夫々の共鳴回路群へ送出'入力され、該共鳴音発生手段で共鳴音として生成されて、共鳴音混合手段へ出力されるようにしている。

[0115] 上記各共鳴回路の設計については、上記 1つ目の構成の場合と同じであるので、その説明は省略する（そこに設けられるフィルタや乗算器にっ、ても同じ)。

[0116] 請求項 11について、より具体的な構成を述べれば、

複数の操作子を備え、その操作情報を、少なくとも発音開始 Z発音停止、音高、操作強さ、操作量等を指定する楽音制御情報として発生する楽音制御手段と、上記楽音制御情報に基づいて、複数の楽音を同時に発生可能な楽音発生手段と複数の共鳴回路群と、各共鳴回路群に対応した複数の入力系列で構成され、各共鳴回路群の共鳴音出力を加算して出力する共鳴音発生手段と、

上記楽音制御情報に基づ!/、て、共鳴音発生手段から発生した共鳴音を所定倍し、楽音発生手段からの入力楽音に加算して出力する共鳴音混合手段と

を少なくとも楽音出力用に備えており、

上記楽音発生手段は、

各楽音生成チャネル毎に全音名数設けられ、楽音制御情報に基づいて楽音の振幅を調整する係数を乗算する乗算器であって、そのうち少なくとも楽音発生手段で発生した楽音と同じ音名の乗算器の係数は他と異なる係数を有する乗算器と、上記共鳴音発生手段の複数の共鳴回路群に夫々対応して設けられ、上記乗算器力もの出力のうち同じ音名に対応する各楽音生成チャネル毎の乗算器から出力されてきた信号同士を加算する加算器とで構成され、

楽音生成チャネルの出力は、そのチャネルの各乗算器に入力され、上記乗算器からの出力は、そのうちの同じ音名に対応する各楽音生成チャネル毎の乗算器からの出力が、上記共鳴音発生手段の共鳴回路群に夫々対応して設けられた加算器で加算され、夫々の共鳴回路群へ送出'入力され、該共鳴音発生手段で共鳴音として生成されて、共鳴音混合手段へ出力されることを特徴としていると言うことになる。

[0117] また楽音発生手段の楽音発生チャネルは、 1チャネルあたり共鳴回路群の各音名に対応した数 (ピアノなどの一般的な楽器では 12)の乗算器を持ち、これらの乗算器の乗算係数は、楽音制御情報の音高によって決定されると共に、この中の 1つの乗算係数が他の乗算係数より小さく、他の乗算係数同士は等、ようにすれば良ヽ (請求項 12)。

[0118] ここで、発生した楽音と同じ音名の共鳴回路群へは小さい振幅で入力し、異なる音名の共鳴回路群へは大きい振幅で、波形を入力するのは、以下のような理由による。

[0119] 共鳴回路に入力する楽音に含まれる倍音の周波数と入力される共鳴回路の共振周波数が極めて近い場合、それら周波数が異なる場合に比べて、共鳴回路から出力される共鳴音は極めて大きくなる場合がある。すると、入力楽音の周波数と共振周波数が離れた共鳴回路の出力波形と、入力楽音の周波数と共振周波数が極めて近い共鳴回路の出力波形との音量バランスがとれなくなり、本来得たい共鳴音らしい響きではなぐその共振周波数を持った安定した楽音のような聞こえとなってしまう。

[0120] 例えば図 12は、後述する図 27に示される共鳴回路群 _Cに、音程 C_3、 D #_3、 G_ 3の波形を入力した時の出力波形 (共鳴音)である。同様に図 13は、共鳴回路群 _G の共鳴音である。共鳴回路群— Cの共鳴音は C_3が著しく大きぐ同様に共鳴回路群— Gの共鳴音は G_3が著しく大きい。このままでは、 C_3、 G_3の響きが大きすぎて、ピアノであれば、ダンパーペダル操作時のような響きは得られな!/、。

[0121] そこで楽音を、その周波数と共振周波数が極めて近い周波数の共鳴回路へ入力する時は、楽音の振幅を他の共鳴回路へ入力するときと比べて、小さくする必要がある。

[0122] 上述の例によれば、共鳴回路群 _Cへ入力する時は、 C_3の波形のみ振幅を小さくすると、その共鳴音は図 14のように、どの音程の共鳴音もほぼ同じような振幅になる。同様に共鳴回路群 _Gへ入力するときには G_3の波形のみ振幅を小さくすると、図 1 5のように、どの音程の共鳴音もほぼ同じような振幅になる。これによつて、ピアノであれば、本来のダンパーペダルの操作時の響きを得ることができる。

[0123] また共鳴音発生手段の入力系列数は、共鳴回路群の各音名に対応した数 (ピアノなどの一般的な楽器では 12)であり、楽音分配手段の出力チャネルの分配系列も同数である (請求項 13)。これは、各共鳴回路群は、各音名（ピアノなどの一般的な楽器では C、 C #、 D、 · ··· ··、 Bの 12音）に対応して設けられる力もである。

[0124] さらに共鳴音発生手段の共鳴回路群は、その対応する音名の楽音の倍音に対応した共鳴回路を複数並列に接続して使用される (請求項 14)。各共鳴回路は音名の倍音に対応して設けられるものであるから当然である。

[0125] 2つ目の基本構成でも、上述のように、共鳴音発生手段で使用される共鳴回路は、本出願の上記 3つの基本構成に共通して使用されるものであり、 1つの共鳴回路は、その音程の 1つの倍音の動きを模擬するように設計される。

[0126] すなわち、 2つ目の基本構成においても、

上記共鳴回路はデジタルフィルタを有しており、それらのフィルタで使用されるフィルタ係数につき、

前記質量は任意の値とし、前記減衰固有振動数は模擬しょうとする倍音の振動数であり、前記減衰率は倍音の減衰を指数関数で近似したときの指数として、その値を求めている（請求項 15)。

[0127] このような共鳴回路の詳細については、本願の 1つの基本構成の説明の際に詳述したので、ここではその説明を省略する。

[0128] 請求項 16の構成は、上記共鳴回路のデジタルフィルタに乗算器が夫々連続して設けられる場合の構成につき規定しており、より具体的には、該乗算器への乗算係数については、その倍音を含む楽音の、各倍音の振幅比を所定倍したものに設定することを規定している力これについても、その説明は上記請求項 4の項でしており、ここではその説明を省略する。 [0129] 楽音発生手段が記憶された楽音波形の読み出しで楽音発生がなされる場合は、模擬しょうとする上記倍音は、記憶された楽音波形より抽出した倍音とする請求項 17の構成についても、その説明は上記請求項 5の項でしており、ここではその説明を省略する。

[0130] 楽音発生手段が所定の楽音制御情報で楽音合成され楽音発生が行われる場合は、模擬しょうとする上記倍音は、所定の楽音制御情報で楽音合成され、出力された楽音波形より抽出された倍音とする請求項 18の構成についても、その説明は上記請求項 6の項でしており、ここではその説明を省略する。

[0131] 1つの共鳴回路の共振周波数は、 1つの倍音周波数に相当するが、倍音周波数が等しい、若しくは非常に近い倍音周波数の倍音が複数存在する場合は、 1つの倍音周波数を代表させ、その倍音周波数を共振周波数とする 1つの共鳴回路のみで構成する請求項 19の構成についても、その説明は上記請求項 7の項でしており、ここではその説明を省略する。

[0132] 上記共鳴音発生手段は、その出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を持つ請求項 20の構成についても、その説明は上記請求項 9の項でしており、ここではその説明を省略する。

[0133] 上記共鳴音発生手段は、その出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を持つと共に、そのフィードバック経路には、共鳴発生手段の出力を所定時間遅らせる遅延回路及び Z又は共鳴発生手段の出力の振幅周波数特性を変更するフィルタを備えた請求項 21の構成についても、その説明は上記請求項 10の項でしており、ここではその説明を省略する。

[0134] さらに本願 3つ目の基本構成の核をなす請求項 22に係る電子楽器の構成につき説明する。該構成では、上述のように、発生可能な楽音信号を、楽音の各倍音に対応した複数の共鳴回路に入力して得られた共鳴音を、予め共鳴音波形記憶手段に記憶しておき、演奏 (操作子の操作情報）に応じてその波形を読み出すことで、ピアノであれば、ダンパーペダルを踏みながら演奏した時の響きを再現する。

[0135] 楽音の倍音に対応した共鳴回路とは、上述の 2つの基本構成と基本的には同じであり、元の波形 (波形記憶手段から楽音波形を読み出す方式であれば、収音した元の波形)を分析することで倍音周波数、減衰率を求め、これを設計パラメータとして設計されたものである。但し、この 3つ目の構成の共鳴回路は、共鳴音波形記憶手段に該共鳴音波形を記憶させるために必要とされるものであり、他の 2つの基本構成と異なり、ー且記憶させてしまうと、電子楽器としては新たな共鳴音を記憶させることがない限り必要がない。

[0136] 上記各共鳴回路の設計については、上記 1つ目及び 2つ目の構成の場合と同じであるので、その説明は省略する（そこに設けられるフィルタや乗算器についても同じ）

[0137] 請求項 22について、より具体的な構成を述べれば、

複数の操作子を備え、その操作情報を、少なくとも発音開始 Z発音停止、音高、操作強さ、操作量などを指定する楽音制御情報として発生する楽音制御手段と、上記楽音制御情報に基づいて、複数の楽音を同時に発生可能な楽音発生手段と共鳴音波形を記憶した共鳴音波形記憶手段と、

上記楽音制御情報に基づ!/、て、共鳴音波形記憶手段から共鳴音波形を読み出し、複数の共鳴音を同時に発生可能な共鳴音発生手段と、

上記楽音制御情報に基づいて、共鳴発生手段から発生した共鳴音を所定倍し、楽音発生手段からの入力楽音に加算して出力する共鳴音混合手段と

を少なくとも楽音出力用に備えたことを特徴としていると言うことになる。

[0138] 上述のように、本願 3つ目の基本構成にあっては、共鳴回路は、共鳴音波形記憶手段に該共鳴音波形を記憶させるために必要とされるものである。従って上記共鳴音波形記憶手段に記憶される共鳴音波形は、後述する実施例に示すように、発生可能な楽音の倍音に対応した複数の共鳴回路 (フィルタを備え場合によりそれに乗算器を直接に接続している回路構成)を並列に接続した構成 (本電子楽器に使用される共鳴音波形記憶手段に記憶される共鳴音波形を作成するために必要な構成）に対し、楽音を入力して得られた出力波形を予め記憶することになる（請求項 23)。

[0139] 上記共鳴回路は、入力された楽音に対応した共鳴音を出力し、上述のように、その出力は、最終的に共鳴音波形記憶手段に記憶される。 [0140] この共鳴回路がフィルタとその後に接続される乗算器とで構成されている場合、その出力レベル (該乗算器の乗算係数)を、共鳴音作成時に入力される楽音によって変更する。

[0141] この時、入力する楽音に含まれる倍音の周波数と等しい共振周波数の共鳴回路の出力波形の振幅を、それ以外の共鳴回路の出力波形の振幅より小さくすると良い。

[0142] すなわち、各フィルタは入力される楽音の倍音と略等しい共振周波数を持つ共鳴回路である。従って、その共振周波数と等しい周波数の倍音が入力されると、その共鳴回路の出力は、他の共鳴回路出力に比べ振幅が非常に大きくなる。

[0143] そのため、ある楽音を入力すると、その楽音に含まれる倍音の周波数と同じ共振周波数を持つ共振回路の振幅が、他の共振回路に比べて非常に大きくなる。この状態で全ての共鳴回路の出力を加算すると、入力した楽音の様な聞こえとなり、ピアノであれば、所望とするダンパーペダルを踏んで演奏した時の様な共鳴音は得られな、

[0144] 従って、入力する楽音に含まれる倍音の周波数と等しい共振周波数の共鳴回路の乗算器の乗算係数は、他の共鳴回路の乗算器の乗算係数に比べ小さくすることが必要である。

[0145] 例えば図 16の aは、 F_6の楽音を、 C_6に含まれる倍音の共振周波数を持った複数の共鳴回路に入力した時の出力の合計である。同様に bは、 F_6の楽音を、 D #_6に含まれる倍音の共振周波数を持った複数の共鳴回路に入力した時の出力の合計である。同様に cは、 F_6の楽音を、 F_6に含まれる倍音の共振周波数を持った複数の共鳴回路（後述する図 31のフィルタ filterF6-l〜！ ilterF6-N69)に入力したときの出力の合計である。

[0146] この時の共鳴回路のレベル (共鳴回路の直後の乗算器の乗算係数）は、全て 1である。この時、 a、 bに比べて、 cの振幅が非常に大きい。よってこれらの共鳴音を加算しても、 F_6の楽音の様な聞こえとなる。

[0147] 図 17は、 C_6の共鳴回路と D #_6の共鳴回路の出力レベルは 1で、 F_6の共鳴回路の出力レベル（図 31の乗算器 M3-F6-1〜M3-F6-N69)を 0.1とした場合である。

[0148] すると F_6の共鳴回路出力も、他の共鳴回路出力とほぼ同様の振幅となる。 [0149] これらの共鳴音を加算すれば、ピアノであれば、所望とするダンパーペダルを踏みながら演奏した時の響きが得られる (ここでは説明のため 3音とした力実際は全ての共鳴回路の出力を加算する)。

[0150] 3つ目の基本構成では、上述のように、共鳴回路は、共鳴音波形記憶手段に記憶される共鳴音を作成するために使用されるものであり。上記 2つの基本構成とはその点が異なるが、本基本構成で使用される共鳴回路自身の構成は、上記 2つの基本構成で共鳴音発生手段中に使用されるものと同一であり、 1つの共鳴回路は、その音程の 1つの倍音の動きを模擬するように設計される。

[0151] すなわち、 3つ目の基本構成においても、

前記質量は任意の値とし、前記減衰固有振動数は模擬しょうとする倍音の振動数であり、前記減衰率は倍音の減衰を指数関数で近似したときの指数として、その値を求めている（請求項 24)。

[0152] このような共鳴回路の詳細については、本願の 1つの基本構成の説明の際に詳述したので、ここではその説明を省略する。

[0153] 請求項 25の構成は、上記共鳴回路のデジタルフィルタに乗算器が夫々連続して設けられる場合の構成につき規定しており、より具体的には、該乗算器への乗算係数については、その倍音を含む楽音の、各倍音の振幅比を所定倍したものに設定することを規定している力これについても、その説明は上記請求項 4、 16の項でしており、ここではその説明を省略する。

[0154] 楽音発生手段が記憶された楽音波形の読み出しで楽音発生がなされる場合は、模擬しょうとする上記倍音は、記憶された楽音波形より抽出した倍音とする請求項 26の構成についても、その説明は上記請求項 5、 17の項でしており、ここではその説明を省略する。

[0155] 楽音発生手段が所定の楽音制御情報で楽音合成され楽音発生が行われる場合は、模擬しょうとする上記倍音は、所定の楽音制御情報で楽音合成され、出力された楽音波形より抽出された倍音とする請求項 27の構成についても、その説明は上記請求項 6、 18の項でしており、ここではその説明を省略する。

[0156] 上記共鳴音発生手段は、その出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を持つ請求項 28の構成についても、その説明は上記請求項 9、 20の項でしており、ここではその説明を省略する。

[0157] 上記共鳴音発生手段は、その出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を持つと共に、そのフィードバック経路には、共鳴発生手段の出力を所定時間遅らせる遅延回路及び Z又は共鳴発生手段の出力の振幅周波数特性を変更するフィルタを備えた請求項 29の構成についても、その説明は上記請求項 10、 21の項でしており、ここではその説明を省略する。発明の効果

[0158] 本発明の請求項 1〜請求項 29記載の電子楽器によれば、単純な構成で、本物の共鳴に近ぐ倍音レベルの細かな調整が容易な共鳴音を発生することが可能となるいう優れた効果を奏し得る。

図面の簡単な説明

[0159] [図 1]1自由度粘性減衰系モデルを示すモデル説明図である。

[図 2]FFT分析による振幅—周波数特性を示すグラフである。

[図 3]A_0の 1倍音を示す波形図である。

[図 4]A_0の 1倍音の近似波形を示す波形図である。

[図 5]倍音を切り出す帯域幅の例を示すグラフである。

[図 6]C_2、 C_3、 C_4の倍音を FFT分析した振幅—周波数特性を示すグラフである。圆 7]C_4、 E_4、 A_4の倍音を FFT分析した振幅—周波数特性を示すグラフである。

[図 8]C_2の楽音を、 C_2、 C_3、 G #_2の各 1倍音共鳴回路へ入力した時の共鳴音の状態を示すグラフである。

圆 9]G #_2の楽音を、 C_2、 C_3、 G #_2の各 1倍音共鳴回路へ入力した時の共鳴音の状態を示すグラフである。

[図 10]C_2の楽音を、 C_2、 C_3、 G #_2の各 1倍音力も数 Hzずらした共鳴周波数の夫々の共鳴回路へ入力した時の共鳴音の状態を示すグラフである。

圆 11]G #_2の楽音を、 C_2、 C_3、 G #_2の各 1倍音力も数 Hzずらした共鳴周波数の夫々の共鳴回路へ入力した時の共鳴音の状態を示すグラフである。

[図 12]共鳴回路群 _Cに、音程 C_3、 D #_3、 G_3の波形を入力した時の出力波形、すなわち共鳴音を示す説明図である。

[図 13]共鳴回路群 _Gに、音程 C_3、 D #_3、 G_3の波形を入力した時の出力波形、すなわち共鳴音を示す説明図である。

[図 14]共鳴回路群 _Cに、音程 C_3、 D #_3、 G_3の波形を入力した際、 C_3波形のみ振幅を小さくした時の共鳴音を示す説明図である。

[図 15]共鳴回路群 _Gに、音程 C_3、 D #_3、 G_3の波形を入力した際、 G_3波形のみ振幅を小さくした時の共鳴音を示す説明図である。

圆 16]F_6の楽音を、 C_6に含まれる倍音の共振周波数を持った複数の共鳴回路、 D #_6に含まれる倍音の共振周波数を持った複数の共鳴回路、及び F_6に含まれる倍音の共振周波数を持った複数の共鳴回路に入力した時の出力の合計を示すダラフである。

[図 17]C_6の共鳴回路と D #_6の共鳴回路の出力レベルは 1で、 F_6の共鳴回路の出力レベルを 0.1とした場合の出力の合計を示すグラフである。

圆 18]本発明の実施例 1に係る電子ピアノのハードウェア構成を示す説明図である。

[図 19]上記電子ピアノに適用される実施例 1の基本構成を示す機能ブロック図である圆 20]DSPによって構成される共鳴音発生手段 3の機能ブロックを示した説明図である。 [図 21]本電子ピアノのメイン処理フローを示すフローチャートである。

[図 22]本実施例における鍵盤処理フローを示すフローチャートである。

[図 23]本実施例におけるペダル処理フローを示すフローチャートである。

圆 24]共鳴音発生手段にフィードバック構成を付加した場合の構成を示す説明図である。

[図 25]共鳴音発生手段にフィードバック構成、遅延回路、振幅一周波数特性を変更するフィルタを付加した場合の構成を示す説明図である。

圆 26]実施例 2における楽音発生手段 2と共鳴音発生手段 3の機能ブロック構成を示す説明図である。

圆 27]実施例 2における共鳴音発生手段 3に備えられた音名 Aに対応した共鳴回路群の構成を示す説明図である。

圆 28]2次の IIRフィルタで実現される共鳴回路の構成を示す説明図である。

[図 29]実施例 2における鍵盤処理フローを示すフローチャートである。

[図 30]電子ピアノに適用される実施例 3の構成を示す機能ブロック図である。

[図 31]本電子ピアノの共鳴音波形記憶手段に記憶される共鳴音波形を作成する際に使用される共鳴音演算手段 5を示す機能ブロック図である。

[図 32]実施例 3における鍵盤処理フローを示すフローチャートである。

符号の説明

1 楽音制御手段

2 楽音発生手段

3 共鳴音発生手段

4 共鳴音混合手段

5 共鳴音演算手段

20 楽音生成手段

200 システムバス

201 CPU

202 ROM

203 RAM 204 鍵盤

205 ダンパーペダル

206 音源

207 DSP

208 波形メモリ

209 音響システム

発明を実施するための最良の形態

[0161] 以下、本発明の実施の形態を、電子ピアノを例にとって、図示例と共に説明する。

実施例 1

[0162] 図 18は、本発明に係る電子ピアノのハードウェア構成を示す説明図、また図 19は、本電子ピアノに適用される上記 1つ目の基本構成の最良の実施形態構成を示す機能ブロック図である。

[0163] 図 18に示すように、本電子ピアノは、システムバス 200を介して、 CPU201、 ROM 202、 RAM203、鍵盤 204、ダンパーペダル 205、音源 206及びデジタルシグナルプロセッサ（DSP) 207が相互に接続されて構成されている。システムバス 200は、ァドレス信号、データ信号又は制御信号等を送受するために使用される（アドレスバス、データバス、コントロール信号ラインよりなる信号バス)。

[0164] CPU201は、本電子ピアノの制御をつかさどる中央演算装置であって、後述する R OM202に格納されているプログラムに従って、鍵盤 204、ダンパーペダル 205を制御して、鍵盤 204のキー、ダンパーペダル 205の操作状態などを走査し、鍵盤 204 の押鍵'離鍵に伴う押鍵データ [キー ON 'OFF、キー識別情報 (キー番号など）、キータツチレスポンス：キーデータ]やダンパーペダル 205の踏み込み量等の操作情報を楽音制御情報として、音源 206や DSP207へ割り当て処理を行い、 DSP207の出力側に接続された音響システム 209より所望の楽音信号を発生させるように制御する

[0165] 上記 ROM202は、上述した CPU201用のプログラムの他に、 CPU201が楽音発生に参照する種々のパラメータデータを格納する読み出し専用メモリである。

[0166] 上記 RAM203は、 CPU201におけるプログラム処理での処理段階のデータを一時記憶しておいたり、ノラメータデータを記憶しておぐ読み書き可能でメモリである。また、この RAM203には、必要に応じてレジスタ、カウンタ、フラグ機能等が定義されている。

[0167] 上記鍵盤 204は、 A_0〜C_8までの 88鍵を有する鍵盤回路であり、これは図示しない鍵盤スキャン回路により、該回路力発せられた押鍵データが検出されて、出力される。すなわち、 88鍵の鍵盤 204には、夫々 2点スィッチが設けられており、任意の鍵盤 204が所定以上の深さまで押し下げられたことを検出すると、その鍵盤の音高データ (キー番号)の押鍵信号を生成すると共に、 2点スィッチ間を通過する速度力ベロシティを生成し、それらを押鍵データとして、鍵盤スキャン回路に送られる。該鍵盤スキャン回路は、 2点スィッチ力の押鍵データを受け取ると、それを CPU201に送る。

[0168] 鍵盤スキャン回路からの押鍵データは、 CPU201により、夫々のチャンネルに対応する音源 206に送られることになる。

[0169] 上記ダンパーペダル 205は、実際のピアノの下部に取り付けられたペダルと略同じ構成である力ここには可変抵抗器が組み込まれていて、この抵抗による電圧の変動などをペダルの踏み込み量として検出する構成が備えられている。該構成で検出されたペダルの踏み込み量データは、 CPU201及び DSP207に送られる。そのデ一タを該 CPU201が受けた場合、 RAM203上に共鳴設定フラグを 1に設定する。もちろんこの踏み込みが無くなれば、上記検出構成力その踏み込み量が 0として CP U201〖こ送られ、 RAM203上の共鳴設定フラグは、 0に設定される。

[0170] 上記音源 206は、専用の LSIで設計されており、鍵盤 204で演奏されたキーに応じた読み出しアドレスを発生して、本願の楽音発生手段の楽音波形記憶手段に相当する波形メモリ 208から原データ (ピアノ音色）を読み出し、さらに、該原データの補間処理を行った後、同じく同回路で生成された音色毎のエンベロープを乗算し、夫々の音色の波形データを設定されたチャンネル分累算して、外部に楽音信号を発生する。尚、ここに記載されている PCM音源構成とは異なり、音源 206は、他の FM音源方式、正弦波加算方式、減算方式により、楽音を発生させる構成であっても良い。

[0171] 上記 DSP207は、 RAM203上の共鳴設定フラグの状態を関知した CPU201からの指令により、上記共鳴設定フラグが 1にセットされている場合、上記音源 206から出力された楽音から共鳴音を発生させ、該楽音に付加する音響効果付加構成である。その共鳴音の付加具合に関しては、上記ダンパーペダル 205の踏み込み量が楽音制御情報として、直接ダンパーペダル 205の上記検出構成 (可変抵抗器)から割り当てられる。

[0172] さらに、上記音源 206から出力され (ダンパーペダル 205の操作がある場合、さらに共鳴音が付加され)た楽音信号は、音響システム 209の DZA変換回路（図示無し）に入力され、デジタルアナログ変換され、アナログ信号処理部（図示無し)でノイズが除去され、アンプ（図示無し)で増幅されて、スピーカ（図示無し)力外部に楽音として出力される。

[0173] 図 19は、上記構成の本電子ピアノの楽音出力側の機能ブロックを示している。同図に示されるように、楽音制御手段 1と、楽音発生手段 2と、共鳴音発生手段 3と、共鳴音混合手段 4とを、その構成として備えている。

[0174] そのうち上記楽音制御手段 1は、鍵盤 204、ダンパーペダル 205、 CPU201、 RO M202、 RAM203で構成される。上述のように、 CPU201は、鍵盤 204、ダンパーペダル 205の操作を検知し、その操作情報を楽音制御情報として記憶する。楽音制御情報は、操作された鍵盤 (の番号など =音高）、鍵盤の状態 (ONZOFF)、鍵盤の操作強さ（ベロシティデータ）、ダンパーペダル 205の踏み込み量などである。 CP U201は、これら楽音制御情報を音源 206に送ることで、楽音発生 Z停止の指示を行なう。また DSP207へも送出し、後述する共鳴音発生手段 3及び共鳴音混合手段 4の動作に関わる係数の書き込み（書き換え）を行なう。 ROM202には、 CPU201がこのような動作を行なうための手続きを記述したプログラムが記憶される。また前記係数を、楽音制御情報と対応して記憶している。（対応しないで記憶する場合もある。 )

[0175] 上記楽音発生手段 2は、上記音源 206及び波形メモリ 208で構成されており、上記楽音制御情報に基づいて、複数の楽音を同時に発生できる構成である。

[0176] 上記共鳴音発生手段 3は、上記 DSP207で構成されており、後述するように、発生可能な楽音信号の倍音信号分だけ共鳴回路を備え、楽音発生手段 2から発生した楽音を各共鳴回路への入力信号として、該共鳴回路により共鳴音を発生させる構成である。その詳細については、図 20を使用して後述する。

[0177] 上記共鳴音混合手段 4は、同じく上記 DSP207で構成されており、楽音制御情報に基づいて、共鳴音発生手段 3から発生した共鳴音を所定倍し、楽音発生手段 2からの入力楽音に加算して出力する構成である。本実施例構成では、図 19に示すように、 DSP207で構成された、共鳴音発生手段 3の出力側に接続された乗算器 Mト 1 と、楽音発生手段 2の出力側に接続された乗算器 M1-2と、両乗算器 M1-1及び M1-2 の出力を加算する加算器 A1とを備えることになる。

[0178] 上記乗算器 M1-1は、共鳴音発生手段 3からの共鳴音の振幅を所定倍する構成である。この乗算係数は、楽音制御手段 1が発する楽音制御情報のダンパーペダル 20 5の踏み込み量に応じて決定される。

[0179] 上記乗算器 M1-2は、楽音発生手段 2からの楽音の振幅を所定倍する構成である。

[0180] 次に上記 DSP207によって構成される共鳴音発生手段 3を、図 20を使用して説明する。

[0181] 同図に示すように、該共鳴音発生手段 3は、フィルタと乗算器とを直列に接続して 1 つのユニットとして構成した共鳴回路を、 1つの音程 (鍵盤）に対し、 1〜69音分備えることで、 1ユニットの共鳴回路が、 1つの音程に 1つの倍音の周波数に相当する共振周波数を持つ構成となっている。従って 1つの楽音の入力に対し、 69音の共鳴音 1S これらの共鳴回路で作られ、それらが、加算器 AD3-1で加算されて、 1つの楽音の共鳴音として出力される。

[0182] さらに詳細に説明すると、図中の 1つのフィルタとそれに接続される乗算器は、 1組で 1つの音程 (鍵盤)の 1つの倍音の周波数に相当する共振周波数を持つ共鳴回路となって!/、る。この実施例ではフィルタ filterAO-1と乗算器 M3-A0-1は音程 A_0の 1倍音の周波数に相当する共振周波数を持つ共鳴回路であり、同様にフィルタ filterAO- 2と乗算器 M3-A0-2は音程 A_0の 2倍音に相当し、フィルタ filterAO-Nと乗算器 M3-A 0-Nは A_0の最高次倍音に相当する共振周波数を持つ共鳴回路である。同様に、フィルタ filter A#0-1と乗算器 M3-A#0-l、フィルタ filterA#0- 2と乗算器 M3- A#0- 2、フィルタ filterA#0-N2と乗算器 M3-A#0-N2は、夫々音程 A#_0の 1倍音、 2倍音、最高次倍音に相当する共振周波数を持つ共鳴回路である。また AD3-1は、全ての共鳴回路の出力を加算する加算器である。

[0183] フィルタ filterF6、……につ!/ヽても同様である。本実施例では A_0〜F_6の全音程における全倍音に相当する共鳴回路を並列に結合している例である。本実施例でフィルタ filterが A0〜F6で終わっているのは、ピアノにおいてはダンパーペダル 205によつて制動を受ける音程力 A_0〜F_6までの 69鍵であるからである。必要であれば、 F #_6〜C_8までの各倍音に対応するフィルタを持っても良い。ピアノ以外の他の楽器に応用する場合は A_0〜F_6の範囲にこだわる必要は無い。

[0184] また M3-A0-1〜M3-F6-N69は各共鳴回路の乗算器であり、この乗算係数を任意に設定することにより、共鳴音の音色を自由に設定することが可能である。

[0185] 尚、共鳴回路の設計については、上述したので、ここではその説明は省略する。

[0186] 以上までが、本発明に係る実施例 1の構成についての説明である。以下、これらの構成の動作にっ、て、その流れを追って順に説明する。

[0187] まず鍵盤 204を押鍵すると、その鍵盤に対応した音高、押鍵速度に対応した強さ（ベロシティデータ)などの楽音制御情報が、楽音制御手段 1により発生され、楽音発生手段 2に送られる。

[0188] また複数の鍵盤 204を押鍵すると、それらに対応した複数の音高、強さなどの楽音制御情報が、楽音制御手段 1より楽音発生手段 2へ送られる。

[0189] 楽音発生手段 2は、その楽音情報に応じた楽音を読み出し (波形メモリ 208から読み出し)、共鳴音発生手段 3と共鳴音混合手段 4へ送る。

[0190] 複数の楽音が発生した場合は、それらの楽音を加算し、共鳴音発生手段 3と共鳴音混合手段 4へ送る。例えば C_3と G_3の鍵盤 204が強く操作された場合、 C_3の強打に応じた楽音波形と、 G_3の強打に応じた楽音波形を読み出し、それらを加算した波形を楽音として、共鳴音発生手段 3と共鳴音混合手段 4に送出する。

[0191] 共鳴音発生手段 3は、入力された信号の倍音の周波数に対応した共振周波数を持つ共鳴回路からは、振幅が大きい共鳴音が発生し、信号の倍音の周波数とは異なる共振周波数を持つ共鳴回路からは、振幅が小さい共鳴音が発生される。即ち倍音の周波数と共振周波数が近ければ近いほど、その共鳴回路の出力の振幅は大きくなり、離れていれば離れているほど、その共鳴回路の出力の振幅は小さくなる。例えば C _3と G_3の強打に応じた波形を加算したものが入力されると、 C_3と G_3の強打波形の倍音周波数に近、共振周波数の共鳴回路からは、振幅が大き、共鳴音が発生し、 C_3と G_3の強打波形の倍音周波数力も離れた共振周波数の共鳴回路力もは、小さな振幅の共鳴音が発生する。そして加算器 AD3-1により、各共鳴回路で発生した共鳴音を全てを加算して、共鳴音混合手段 4に出力する。

[0192] 共鳴音混合手段 4は、乗算器 M1-1で所定倍した共鳴音と、乗算器 M1-2で所定倍した楽音を加算器 A1で加算し、音響システム 209へ出力する。このとき乗算器 M1-1 の乗算係数は、楽音制御情報に応じた値となっている。楽音制御手段 1は、ダンバ一ペダル 205の踏み込み量を検知して、その操作がなされるたびに、乗算器 M1-1の乗算係数の値を変更する。踏み込み量が大きいほど、乗算係数は大きぐ踏み込み量が小さいほど、乗算係数は小さくなる。また踏み込み量が無い状態から、所定の踏み込み量までは、乗算係数は 0で、所定の踏み込み量を超えると、ある一定の値をとるようにしても良い。

[0193] 音響システム 209は、上述のような構成を備えており、共鳴音混合手段 4からの出力を、音響放射する。

[0194] 図 21〜図 23は、以上の実施例構成を有する電子ピアノの動作処理フローを示している。

[0195] 図 21は、本電子ピアノのメイン処理フローを示している。同図に示すように、電子ピァノの電源が ONにされると、電子ピアノの各部分の初期設定がなされる (ステップ S1 00)。そして鍵盤 204の操作状況がスキャンされ、その押鍵 '離鍵の状況によって各種処理を行う鍵盤処理がなされる (ステップ S 102)。次にダンパーペダル 205の操作状況がスキャンされ、その踏み込み量の状況によって各種処理を行うペダル処理がなされる (ステップ S 104)。さらにその他の処理 (例えばパネル操作処理など）がなされる（ステップ S 106)。

[0196] 図 22は、上記ステップ S102の鍵盤処理の流れを示す処理フロー図である。同図に示すように、鍵盤 204の操作状況がスキャンされる (ステップ S 200)。それから鍵盤 204の操作状況に変化がある力否かがチェックされる (ステップ S202)。

[0197] 鍵盤 204の操作状況に変化がなければ (ステップ S202 ;N)、鍵盤処理を終了し、メインフローのペダル処理へ移行する。他方鍵盤 204の操作状況に変化があれば（ステップ S202 ;Y)、その変化のあった操作が押鍵か否かがチェックされる（ステップ S204)。

[0198] 押鍵であれば (ステップ S 204 ;Y)、楽音発生手段 2へ楽音制御情報が書き込まれると共に、発音開始の指示が出力される (ステップ S206)。

[0199] 他方離鍵であれば (ステップ S204 ;N)、楽音発生手段 2へ楽音制御情報が書き込まれると共に、発音停止の指示が出力される (ステップ S208)。

[0200] そして操作状況が変化した全ての鍵盤の処理が終了した力否かがチェックされる ( ステップ S 210)。

[0201] 操作状況が変化した全ての鍵盤の処理が終了して、なければ (ステップ S210 ;N) 、上記ステップ S204に復帰する。他方操作状況が変化した全ての鍵盤の処理が終了していれば (ステップ S210 ;Y)、鍵盤処理が終了し、メインフローのペダル処理へ移行する。

[0202] 図 23は、上記ステップ S104のペダル処理の流れを示す処理フロー図である。同図に示すように、ダンパーペダル 205の操作状況がスキャンされる（ステップ S 300)。それからダンパーペダル 205の操作状況に変化があるカゝ否かがチェックされる（ステップ S 302)。

[0203] ダンパーペダル 205の操作状況に変化がなければ (ステップ S302 ;N)、ペダル処理が終了し、メインフローのその他の処理へ移行する。他方ダンパーペダル 205の操作状況に変化があれば (ステップ S302 ;Y)、共鳴音混合手段の乗算器 M1-1に、ペダル操作量に応じた乗算係数が書き込まれる (ステップ S304)。以上のようにしてペダル処理が終了し、メインフローのその他の処理へ移行する。

[0204] 尚、図 6及び図 7で説明したように、ある音程の楽音の基音（1倍音)周波数が flであるとすると、 2倍音は約 (fi x 2) Hz、 3倍音は約 (fi x 3) Hz、 4倍音では (fi x 4) Hzとなる。この時、この 1オクターブ上の楽音の基音周波数は、約（fi x 2) Hz、 2倍音は (f 1 X 4) Hzとなる。また 2オクターブ上の楽音の基音周波数は、（f 1 X 4) Hzとなる。従って、ある音程の 2倍音と 1オクターブ上の基音周波数は、ほぼ重なることとなる。また同様にある音程の 4倍音と 1オクターブ上の 2倍音と 2オクターブ上の基音周波数が重なることとなる。

[0205] またオクターブの関係に無い場合でも、異なる音程の異なる次数の倍音の周波数が非常に近い場合がある。

[0206] このように周波数が略等しい倍音については、個別に共鳴回路を持たずに、 1つの倍音の周波数、またはそれらの平均の周波数を共振周波数とする共鳴回路を 1つ持てば良い。これにより上述した共鳴音発生手段 3の回路規模を縮小できる（共鳴回路の数を減らせる）ようになる。

[0207] 図 6は、上から順に、 C_2、 C_3、 C_4の倍音を、 FFT分析で表したものである。図中四角形で囲んだ倍音の部分は、 1つの共鳴回路で作ることができる。その分だけ回路構成を省略することが可能である。

[0208] また図 7は、上から順に、 C_4、 E_4、 A_4の倍音を、 FFT分析で表したものである。

[0209] 他方、図 8〜図 11で説明したように、共鳴回路に入力する楽音に含まれる倍音の周波数と入力される共鳴回路の共振周波数が極めて近い場合、共鳴回路に入力する楽音に含まれる倍音の周波数と入力される共鳴回路の共振周波数と異なる場合に比べて、共鳴回路力出力される共鳴音は極めて大きくなる（楽音の倍音周波数と共鳴回路の共振周波数が近いと共鳴回路出力の振幅が大きくなりすぎる)。その場合、本来得た!、共鳴音ら、響きではなく、その共振周波数を持った安定した楽音のような聞こえとなってしまう。

[0210] 図 8は、 C_2の楽音を、 C_2の 1倍音共鳴回路、 C_3の 1倍音共鳴回路、 G #_2の 1 倍音の共鳴回路へ、夫々入力した時の共鳴音を上力順に示している。図 9は、同様に、 G #_2の楽音を、 C_2の 1倍音共鳴回路、 C_3の 1倍音共鳴回路、 0 #_2の1倍音の共鳴回路へ、夫々入力した時の共鳴音を上力順に示している。

[0211] 図 8では、 C_2の 1倍音共鳴回路と C_3の 1倍音共鳴回路の共鳴音が大きい。これは、 C_2の楽音力 C_2の 1倍音と C_3の 1倍音の周波数に極めて近い周波数の倍音を持っためである。同様に、図 9では、 G #_2の 1倍音の共鳴回路の共鳴音の振幅が大きい。このため図 8のような場合は、共鳴音は C_2の楽音が鳴っているような聞こえとなってしまう。同様に図 9のような場合は、 G #_2の楽音が鳴っているような聞こえとなってしまう。これでは、ピアノであれば、ダンパーペダル操作時のような聞こえにはならないことになる。

[0212] そこで本構成では、 1つの共鳴回路の共振周波数は、 1つの倍音周波数に相当するが、共鳴音発生手段 3として、特定の倍音周波数に対応する共鳴回路の共振周波数を所定量だけずらした共鳴回路を含む構成とする。

[0213] すなわち、図 8や図 9に示すような共鳴音の振幅を略同じ大きさに揃えるには、共鳴回路の共振周波数を少しずらせば良、。

[0214] 上記構成によって得られた結果を、図 10及び図 11に示す。

[0215] 図 10は、 C_2の楽音を、 C_2の 1倍音から数 Hzずらした共振周波数の共鳴回路へ、 C_3の 1倍音から数 Hzずらした共振周波数の共鳴回路へ、また G #_2の 1倍音から数 Hzずらした共振周波数の共鳴回路へ、夫々入力した時の共鳴音を上力順に示している。

[0216] 図 11は、 G #_2の楽音を、 C_2の 1倍音力数 Hzずらした共振周波数の共回路へ、 C_3の 1倍音から数 Hzずらした共振周波数の共鳴回路へ、また G #_2の 1倍音から数 Hzずらした共振周波数の共鳴回路へ、夫々入力した時の共鳴音を上力順に示している。

[0217] これらの図から明らかなように、共鳴回路の共振周波数を少しずらすことで、共鳴音の振幅を略同じ大きさに揃えることができるようになる。

[0218] 他方、ピアノは、弦振動が響板などへ伝わり、それが放音される。同時にその振動は、駒を通して他の弦にも伝わる。また他の弦に伝わった振動は、再び駒を通って元の弦に伝わる。よってピアノは、このようなフィードバック回路を持つ。これを簡単な回路構成で達成するために、図 24に示すように、共鳴音発生手段 3に、フィードバック経路を設ける。すなわち、上記共鳴音発生手段 3は、その出力を乗算器 M11-A1により所定倍して、さらに加算器 AD11-2により、元の入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段 3にフィードバックして入力する構造を持つようにすると良、。

[0219] また図 24に示すと同様に共鳴音発生手段 3の出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を共鳴音発生手段 3 に持つと共に、図 25に示すように、そのフィードバック経路に、共鳴発生手段 3の出力を所定時間遅らせる遅延器 D11-1及び共鳴音発生手段 3の出力の振幅周波数特性を変更するフィルタ Fltl 1-1を備えるようにしても良い。この場合、上記遅延器 D1 1-1は振動の伝播遅延を模擬し、上記フィルタ Fltl 1-1は駒の伝達特性を模擬することになる。

実施例 2

[0220] 実施例 2の構成も、電子ピアノに関する構成であるが、そのハードウェア構成及び機能ブロック構成は、実施例 1の図 18及び図 19と略同じであるので、ここではその図面及び構成の説明は省略する。

[0221] 但し、本実施例構成では、楽音発生手段 2と共鳴音発生手段 3の構成が、実施例 1 とは異なるので、図 26に基づき、これらの機能ブロック構成を説明する。尚、同図に示されるように、上記楽音発生手段 2は、音源 206と DSP207の両方によって構成されることは言うまでもない。

[0222] 上記図 26に示すように、本実施例構成における楽音発生手段 2は、通常の音源に相当する楽音生成手段 20を有しており、その出力側は、 CH1〜CHNまでの発音する発音数分の楽音生成チャンネルを備えて、る。

[0223] ここ力出力された楽音は、各楽音生成チャンネルが 2つに分岐されており、その一方は、図 19に示されるように、共鳴音混合手段 4に入力される。

[0224] 他方は、図 26に示されるように、各楽音生成チャンネル CH1〜CHNの 1つ 1つには、夫々音名に対応した数の乗算器 [本実施例では電子ピアノである力 C (ド）、 C # (ド # )、D (レ)、 D # (レ # )、E (ミ)、 F (ファ）、 F # (ファ # )、G (ソ)、G # (ソ # )、 A (ラ）、 A# (ラ # )、 B (シ)の 12個分]が接続され、更に各チャンネルで同じ音名のものを集めて（同様に夫々の音名に対応する)加算する加算器 (本実施例では _C〜― Bの 12個）へと接続されている。この各加算器の出力が、各音名に対応して設けられた共鳴音発生手段 3の各共鳴回路群 (本実施例では _C〜_Bの 12個）に送られる。

[0225] このような構成を採用したのは以下のような理由による。

[0226] 共鳴回路の共振周波数とそれに入力される楽音の周波数が近ければ、近いほどその出力波形 (共鳴音)の振幅が大きくなる。このため、入力楽音の周波数と共振周波数が離れた共鳴回路の出力波形と、入力楽音の周波数と共振周波数が極めて近い共鳴回路の出力波形の音量バランスがとれなくなる。そこで、楽音を、その周波数と共振周波数が極めて近、周波数の共鳴回路へ入力する時は、楽音の振幅を他の共鳴回路へ入力するときと比べて、小さくする必要がある。すなわち、上記楽音発生手段 2の各チャンネルの乗算器以下の構成は、元々後方の共鳴音発生手段 3側のために引き出されたものであり、共鳴回路群で共鳴音を作り出す際に、入力楽音の周波数と共振周波数が極めて近い共鳴回路の出力波形の音量バランスがとれなくなるような元となる楽音の振幅を、各楽音生成チャンネル CH1〜CHNの夫々音名に対応した _C〜_Bの 12個の乗算器のうち、入力楽音の周波数と共振周波数が極めて近い楽音が入力される乗算器を使用して、他の共鳴回路へ入力する時と比べて小さくするものである。

[0227] ここでは図 26に則して、楽音発生手段 2の楽音生成手段 20、乗算器及び加算器と、共鳴音発生手段 3の共鳴回路群を、夫々説明する。

[0228] 上述のように、楽音発生手段 2は、楽音生成チャネルを CH1〜CHNの N個有している。これらの楽音生成チャネルは、発音する楽音数分使用される。例えば、楽音 1だけ発音する場合は、 CH1からのみ楽音 C_lが出力される。楽音 C_lと E_lと G_lを発生する場合は、 C_lを CH1から、 E_lを CH2から、 G_lを CH3から出力される。

[0229] 次に上記乗算器について説明する。乗算器は、本実施例構成では、音名に対応した 12個が一組となり、楽音生成チャネル毎に 1組ずつ装備されている。従って乗算器の総数は、 N (楽音生成チャネル数） X 12 (全音名数)となる。

[0230] 1つの楽音生成チャネル出力は、音名に対応した M3_x_C、 M3_x_C#、……、 M3_x_B

(xは楽音生成チャネルの番号、末尾のアルファベットは共鳴回路群に対応する音名を示す)の 12の乗算器に入力される。各乗算器は、共鳴回路群 _C〜_Bへの楽音の振幅を制御するものである。この乗算器による振幅制御の仕方にっ、ては後述する

[0231] 例えば楽音生成チャネル 1から発音があった場合、 M3丄 C〜M3_1_Bの 12の乗算器全てに楽音生成チャネル 1からの楽音が入力される。

[0232] また加算器 AD_3_C、 AD_3_C#、 AD_3_D、……、 AD_3_Bは、音名に対応して、本実施例構成は、 12個備えられている。音名に対応した上記乗算器は、同様に音名に対応した加算器に夫々接続される。これは同様に音名に対応して設けられた共鳴回路群に、同じ音名に対応した複数の乗算器の出力を加算し、対応する共鳴回路群へ出力する力である。すなわち振幅制御された (乗算器を通った)各楽音生成チヤネルの出力を、共鳴回路群毎に加算するものである。例えば乗算器 M3丄 C、 M3_2_C 、…… M3_N_Cは、同じ音名（C)の加算器 AD_3_Cへ接続され、乗算器 M3_1_C#、 M3_ 2_C#、……、 M3_N_C#は、同じ音名（C # )の加算器 AD_3_C#へ接続される。

[0233] さらに共鳴回路群は、夫々音名 [本実施例では C (ド）、 C # (ド # )、 D (レ）、 D # (レ、 E (ミ )、 F (ファ）、 F # (ファ、 G (ソ）、 G # (ソ、 A (ラ）、 A # (ラ、 B (シ) の 12個分]に対応して設けられているし C、 _C#、……、 _B)。

[0234] そして 1つの共鳴回路群は、その音名の全倍音に対応した共鳴回路で構成される。例えば、共鳴回路群 _Cは、楽音 C_lの全倍音、 C_2の全倍音、 C_3の全倍音、…… 及び C_8の全倍音に対応した共鳴回路で構成される。あるいは、ダンパーが装備された音域である楽音 C_lの全倍音、 C_2の全倍音、 C_3の全倍音、……及び C_6の全倍音に対応した共鳴回路で構成しても良い。

[0235] すなわち、図 27に示されるように、 1つの filterとそれに接続される乗算器は 1組で、 1つの音程 (鍵盤)の 1つの倍音の周波数に相当する共振周波数を持つ共鳴回路となっている。この実施例ではフィルタ filterAO-1と乗算器 M4-A0-1は、音程 A_0の 1倍音の周波数に相当する共振周波数を持つ共鳴回路であり、同様にフィルタ filterAO- 2と乗算器 M4-A0-2は、音程 A_0の 2倍音に相当し、フィルタ filterAO-Nlと乗算器 M4 -A0-N1は、 A_0の最高次倍音に相当する共振周波数を持つ共鳴回路である。同様に、フィルタ filterAl- 1と乗算器 M4- A1- 1、フィルタ filterAl- 2と乗算器 M4- A1- 2、フィルタ filterAl-N2と乗算器 M4-A1-N2は、夫々音程 A_lの 1倍音、 2倍音、最高次倍音に相当する共振周波数を持つ共鳴回路である。

[0236] またフィルタ filter Α7、 · ·… ·につ!/、ても同様である。本実施例では A_0、 A_l、 A_2、 ……、A_7の 8音程における全倍音に相当する共鳴回路を並列に結合している例である。そして M4-A0-1〜M4-A7-N7は各共鳴回路の乗算器であり、この乗算係数を任意に設定することにより共鳴音の音色を自由に設定することが可能である。あるいはダンパーが装備された音域である A_0、 A_l、 A_2、……、 A_5の 6音程における全倍音に相当する共鳴回路を並列に結合してもよい。

[0237] さらに AD4-1は全ての共鳴回路の出力を加算する加算器である。これにより、 1つの楽音に対する共鳴音の出力が 1つになる。

[0238] 各共鳴回路については上述の通りであり上記 DSP207で構成される。 1つの共鳴回路は、図 28に示すように、 2次の IIRフィルタで実現されている（これは伝達関数より明らかである)。尚、図中 Z ⁾は、単位遅延を示している。

[0239] 次に以上の構成における、楽音生成チャンネル力も単音だけが生成される場合と複数音生成される場合とに分けて、信号の流れを説明する。

[0240] 最初に、楽音生成チャンネルから単音だけが生成される場合について説明する。ここで、鍵盤 C_lだけを押したとする。楽音生成手段 20の楽音生成チャンネル CH1から楽音 C_lが出力される。楽音 C_lは、音名 Cに対応する乗算器 M3丄 Cを通って、音名 Cに対応する加算器 AD_3_Cへ出力される。

[0241] また楽音 C_lは、音名 C #に対応する乗算器 M3丄 C#を通って、音名 C #に対応する加算器 AD_3_C #へも出力される。

[0242] 同様に楽音 C_lは、他の D〜Bの 10音名に対応する乗算器 M3丄 D〜M3丄 Bを通つて、 D〜Bの 10音名に対応する加算器 AD_3_D〜AD_3_Bへも入力される。

[0243] この時入力楽音が C_lなので、乗算器 M3_1_Cの乗算係数のみ他の乗算器 M3_1_D

〜M3_1_Bより小さ!/、係数がセットされる。他の乗算器 M3_1_D〜M3_1_Bは同じ係数がセットされる（例えば他の乗算器が 1で、乗算器 M3丄 Cの乗算係数のみ 0.1とするなど)。従って乗算器 M3丄 Cを通った楽音の振幅のみが小さくなる。

[0244] 各加算器は、入力された、振幅制御後の楽音 C_lを、加算器と同じ音名に対応した共鳴回路群に出力する。即ち加算器 AD_3_C〜AD_3_Bは、夫々共鳴回路群 _C〜共鳴回路群 _Dへ楽音 C_lを出力する。

[0245] 次に、楽音生成チャンネル力も複数音が生成される場合について説明する。ここで

、まず鍵盤 C_lと鍵盤 E_lが押されたとする。楽音生成手段 CH1から楽音 C_lが、 CH

2から楽音 E_lが出力される。

[0246] 楽音 C_lは音名 Cに対応する乗算器 M3丄 Cを通って、音名 Cに対応する加算器 A D_3_Cへ出力される。また楽音 C_lは音名 C #に対応する乗算器 M3丄 C#を通って、音名 C #に対応する加算器 AD_3_C #へ出力される。同様に、楽音 C_lは他の D〜B の 10音名に対応する乗算器 M3丄 D〜M3丄 Bを通って、 D〜Bの 10音名に対応する加算器 AD_3_D〜AD_3_Bへ入力される。

[0247] この時入力楽音が C_lなので、乗算器 M3_1_Cの乗算係数のみ、他の乗算器 M3_l_ D〜M3_1_Bより小さい係数がセットされる。他の乗算器 M3_1_D〜M3_1_Bは同じ係数がセットされる。従って乗算器 M3丄 Cを通った楽音の振幅のみが小さくなる。

[0248] 同様に楽音 E_lは、音名 Cに対応する乗算器 M3_2_Cを通って、音名 Cに対応する加算器 AD_3_Cへ出力される。また楽音 E_lは、音名 C #に対応する乗算器 M3_2_C# を通って、音名 C #に対応する加算器 AD_3_C #へ出力される。同様に楽音 E_lは、他の D〜Bの 10音名に対応する乗算器 M3_1_D〜M3_1_Bを通って、 D〜Bの 10音名に対応する加算器 AD_3_D〜AD_3_Bへ入力される。

[0249] この時入力楽音が E_lなので、乗算器 M3_2_Eの乗算係数のみ他の乗算器 M3_2_C 〜M3_2_D#、 M3_2_F〜M3_2_Bより小さい係数がセットされる。他の乗算器 M3_2_C〜M 3_2_D#、 M3_2_F〜M3_2_Bは同じ係数がセットされる。従って乗算器 M3_2_Eを通った楽音の振幅のみが小さくなる。

[0250] 各加算器 AD_3_C〜AD_3_Bは、振幅制御された (乗算器を通った)楽音 C_lと振幅制御された楽音 E_lを加算し、夫々対応する共鳴回路群 _C〜_Bへ出力する。

[0251] 共鳴回路に入力する楽音に含まれる倍音の周波数と入力される共鳴回路の共振周波数が極めて近い場合、それら周波数が異なる場合に比べて、共鳴回路から出力される共鳴音は極めて大きくなる場合があり、入力楽音の周波数と共振周波数が離れた共鳴回路の出力波形と、入力楽音の周波数と共振周波数が極めて近い共鳴回路の出力波形との音量バランスがとれなくなり、本来得たい共鳴音らしい響きではなくなつてしまう。しかし、本実施例構成のように、楽音を、その周波数と共振周波数が極めて近!、周波数の共鳴回路へ入力する時は、楽音の振幅を他の共鳴回路へ入力するときと比べて、小さくしている。そのため、上述の例によれば、共鳴回路群 _Cへ入力する時は、 C_3の波形のみ振幅が小さくされるため、その共鳴音は、上記図 14のように、どの音程の共鳴音もほぼ同じような振幅になる。同様に共鳴回路群 _Gへ入力する時には、 G_3の波形のみ振幅が小さくされるため、上記図 15のように、どの音程の共鳴音もほぼ同じような振幅になる。これによつて、本実施例構成が電子ピアノであるので、本来のダンパーペダルの操作時の響きを得ることができる。

[0252] ここで、本実施例における電子ピアノの動作処理フローを説明する。ただし、メイン処理フローは図 21と、さらにペダル処理フローは図 23と基本的に同じであり、これらの説明は省略する。他方図 29に、本実施例 2の電子ピアノにおける鍵盤処理フローを示す。

[0253] 図 29に示すように、鍵盤 204の操作状況がスキャンされる（ステップ S400)。それ力も鍵盤 204の操作状況に変化があるか否かがチェックされる (ステップ S402)。

[0254] 鍵盤 204の操作状況に変化がなければ (ステップ S402 ;N)、鍵盤処理を終了し、メインフローのペダル処理へ移行する。他方鍵盤 204の操作状況に変化があれば（ステップ S402 ;Y)、その変化のあった操作が押鍵か否かがチェックされる（ステップ S404)。

[0255] 押鍵でなければ (ステップ S404 ;N)、楽音発生手段 2へ楽音制御情報が書き込まれると共に、発音停止の指示が出力され (ステップ S408)、次のステップ S416へ移行する。他方押鍵であれば (ステップ S404 ;Y)、楽音生成チャンネルが指定される（ステップ S406)。そして楽音発生手段 2へ楽音制御情報が書き込まれる (ステップ S4 10)。

[0256] 次に楽音発生手段 2の、指定された楽音生成チャンネルに接続された乗算器に、発音する音名に応じた乗算係数が書き込まれる (ステップ S412)。その後、発音開始の指示が出力される (ステップ S414)。

[0257] 最後に操作状況が変化した全ての鍵盤の処理が終了したか否かがチェックされる ( ステップ S416)。

[0258] 操作状況が変化した全ての鍵盤の処理が終了していなければ (ステップ S416 ;N) 、上記ステップ S404に復帰する。他方操作状況が変化した全ての鍵盤の処理が終了していれば (ステップ S416 ;Y)、鍵盤処理が終了し、メインフローのペダル処理へ移行する。

[0259] 本実施例構成でも、楽音発生手段 1により楽音を発生させると共に、その楽音の（ピァノなどの一般的な楽器では C、 C #、 D、…… Bの）各音名に対応した複数系列（上記ピアノなどの一般的な楽器では 12系列）の共鳴回路群 _C〜_Bで構成された共鳴音発生手段 3に、楽音信号を入力することで共鳴音を得ている。

[0260] この時本実施例構成では、上記構成により、発生した楽音信号は同じ音名の共鳴回路群へは (その周波数と共振周波数が極めて近、周波数の共鳴回路へ入力する時)小さな振幅で (上述の例によれば、共鳴回路群 _Cへ入力する時は、 C_3の波形のみ振幅を小さくすると、その共鳴音は図 14のように、どの音程の共鳴音もほぼ同じような振幅になる。同様に共鳴回路群 _Gへ入力するときには G_3の波形のみ振幅を小さくすると、図 15のように、どの音程の共鳴音もほぼ同じような振幅になる。）、異なる音名の共鳴回路へは大きな振幅で入力するようにして、るため、同音名の共鳴回路群の出力が、他の共鳴回路群の出力と比べて著しく大きくなることを防いでおり、バランスの良い共鳴音を得るようにしている。これによつて、ピアノであれば、本来のダンパーペダルの操作時の響きを得ることができる。

[0261] 尚、本実施例構成においても、図 6及び図 7で説明したように、周波数が略等しい倍音については、個別に共鳴回路を持たずに、 1つの倍音の周波数、またはそれらの平均の周波数を共振周波数とする共鳴回路を 1つ持てば良い。これにより上述した共鳴音発生手段 3の回路規模を縮小できる（共鳴回路の数を減らせる）ようになる。

[0262] また本実施例構成においても、図 24で説明したように、鳴音発生手段 3の出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を共鳴音発生手段 3に持つ構成としたり、図 25で説明したように、上記図 24 のような構成を有すると共に、そのフィードバック経路に、共鳴発生手段 3の出力を所定時間遅らせる遅延器 D11-1及び共鳴音発生手段 3の出力の振幅周波数特性を変更するフィルタ Fltl 1-1を備えるようにしても良、。

実施例 3

[0263] 実施例 3の構成も、電子ピアノに関する構成であるが、そのハードウェア構成は、実施例 1の図 18と略同じであるので、ここではその図面及び構成の説明は省略する。

[0264] 但し、本実施例構成では、楽音制御手段 1から出力された楽音制御情報が、図 30 に示すように、楽音発生手段 2と共鳴音発生手段 3の両方に入力され、夫々から、楽音の発生、及び共鳴音の発生が別々になされ、夫々乗算器 Ml-1、 M1-2を介して、加算器 A1で加算され、音響システム 209へ出力されるという構成になっており、前 2 つの実施例構成と異なっている。従って、図 30に示す機能ブロック構成図に基づき説明する。尚、同図に示される共鳴音混合手段 4は、 DSP207によって構成されており、図 30において、点線で囲まれた部分に 1つの構成例が示されている。また共鳴音発生手段 3の構成は、本電子ピアノとは別構成の共鳴音演算手段 5により作成された共鳴音波形を記憶した波形メモリからの波形読み出しによって行われることについては、後述する。

[0265] 上記図 30に示されるうち、楽音制御手段 1及び楽音発生手段 2の構成は、上記実施例 1及び 2の構成と同じであるので、ここではその説明を省略する。

[0266] 本実施例における共鳴音発生手段 3は、図示されてはいないが上記楽音発生手段 2と同様に、読み出し方式の音源と共鳴音波形を記憶した波形メモリによって構成される。本実施例構成では、楽音発生手段 2と共鳴音発生手段 3が同一の音源と波形メモリで構成されて、るが、別の音源と波形メモリを用いても良、。

[0267] 同図の M1-1は、共鳴音発生手段 3からの共鳴音の振幅を所定倍する乗算器である。この乗算係数は楽音制御手段 1が発する楽音制御情報のダンパーペダル 205の踏み込み量に応じて決定される。また M1-2は、楽音発生手段 2からの楽音の振幅を所定倍する乗算器である。さら〖こ A1は、それぞれ所定倍された共鳴音と楽音を加算する加算器である。

[0268] 上述のように、共鳴音発生手段 3は、読み出し方式の音源と共鳴音波形を記憶した波形メモリによって構成されているため、電子ピアノ本体としては、共鳴音を作り出すわけではない。共鳴音波形は、この電子ピアノとは別構成の共鳴音演算手段 5により予め作成され、上記共鳴音波形記憶手段としての波形メモリに記憶される。

[0269] 図 31に、本実施例では、電子ピアノとは別体構成として使用される共鳴音演算手段 5の一例を示す。該共鳴音演算手段 5は、信号処理装置と、該信号処理装置の信号処理手続を記述したプログラムとによって実現される。

[0270] 同図に示されるように、 1つのフィルタ filterとそれに接続される乗算器が 1組で、 1つの音程 (鍵盤)の 1つの倍音の周波数に相当する共振周波数を持つ共鳴回路を構成している。この実施例ではフィルタ filterAO-1と乗算器 M3-A0-1は、音程 A_0の 1倍音の周波数に相当する共振周波数を持つ共鳴回路であり、同様にフィルタ filterAO-2と乗算器 M3-A0-2は、音程 A_0の 2倍音に相当し、フィルタ filterAO-Nと乗算器 M3-A0 -Nは、 A_0の最高次倍音に相当する共振周波数を持つ共鳴回路である。同様に、フィルタ filter A#0-1と乗算器 M3-A#0-l、フィルタ filterA#0- 2と乗算器 M3- A#0- 2、フィルタ filterA#0-N2と乗算器 M3-A#0-N2は、夫々音程 A#_0の 1倍音、 2倍音、最高次倍音に相当する共振周波数を持つ共鳴回路である。また AD3-1は、全ての共鳴回路の出力を加算する加算器である。

[0271] フィルタ filterF6、 · ·… ·につ!/、ても同様である。本実施例では、 A_0〜F_6の全音程における全倍音に相当する共鳴回路を並列に結合している例である。本実施例でフィルタ filter力 A0〜F6で終わっているのは、ピアノにおいては、ダンパーペダル 205 によって制動を受ける音程力 A_0〜F_6までの 69鍵である力もである。必要であれば、 F #_6〜C_8までの各倍音に対応するフィルタ filterを持っても良い。他の楽器に応用する場合は A_0〜F_6の範囲にこだわる必要は無い。

[0272] さらに M3-A0-1〜M3-F6-N69は、各共鳴回路の乗算器であり、この乗算係数を任意に設定することにより共鳴音の音色を自由に設定することが可能である。

[0273] このような構成からなる共鳴音演算手段 5で算出された共鳴音波形は、共鳴音用波形メモリに記憶させるために、該共鳴音演算手段 5は本電子ピアノの製造段階で使用され、電子ピアノには通常含まれないが、電子ピアノに備えて新たな共鳴音を作り、上記共鳴音用波形メモリに記憶させるような構成としても良い。

[0274] 以上の共鳴音演算手段 5について説明したが、これによつて作成された共鳴音を波形メモリに記憶した本実施例に係る電子ピアノを使用して演奏する場合の流れを、順を追って説明する。

[0275] まず鍵盤 204を押鍵すると、その鍵盤に対応した音高、押鍵速度に対応した強さ（ベロシティ)などの楽音制御情報が楽音制御手段 1により作成され、楽音発生手段 2 に送られる。また複数の鍵盤を押鍵すると、それらに対応した複数の音高、強さなどの楽音制御情報が楽音制御手段 1より楽音発生手段 2へ送られる。

[0276] 楽音発生手段 2は、その楽音情報に応じた楽音を読み出し、共鳴音混合手段 4へ送出する。複数の楽音が発生した場合は、それらの楽音が加算され、共鳴音混合手段 4に送られる。例えば、 C_3と G_3の鍵盤 204が強く操作された場合、 C_3の強打に応じた楽音波形と、 G_3の強打に応じた楽音波形が波形メモリから読み出され、それらを加算した波形を楽音として、共鳴音混合手段 4に送出する。

[0277] また楽音制御情報は、同時に共鳴音発生手段 3へも送られる。共鳴音発生手段 3 は、操作された鍵盤の音高と操作強さに応じた共鳴音波形を共鳴音波形を記憶した波形メモリから読み出し、それらを加算して、共鳴音混合手段 4へ送出する。例えば、 C_3と G_3の鍵盤が強く操作された場合、 C_3の強打に応じた共鳴音波形と、 G_3の強打に応じた共鳴音波形が、上記波形メモリから読み出され、それらを加算した波形力楽音として共鳴音混合手段 4に送出される。

[0278] この場合ダンパーペダル 205が操作されていなくても、共鳴音波形の読み出しは行なわれる。

[0279] このような共鳴音発生及び上記楽音発生とも、鍵盤操作の強さに応じて波形を選択せず、読み出しの時の振幅を変更しても良い。またエンベロープを変更しても良い

[0280] また共鳴音混合手段 4は、乗算器 M1-1で所定倍した共鳴音と、乗算器 M1-2で所定倍した楽音を、加算器 A1で加算し、音響出力手段へ出力する。この時 M1-1の乗算係数は楽音制御情報に応じた値となっている。すなわち、楽音制御手段 1はダンパーペダル 205の踏み込み量を検知して、その操作がなされる度に、乗算器 -i の乗算係数の値を変更する。踏み込み量が大きいほど、乗算係数は大きぐまた踏み込み量が小さいほど、乗算係数は小さくなる（共鳴音の読み出しは、ダンパーぺダル 205の操作にかかわらず行なわれる。ダンパーペダル 205の操作で変化するのは、共鳴音混合手段 4の乗算器 M1-1の乗算係数のみである。ダンパーペダル 205が操作されない状態では、 M1-1の乗算係数は 0なので共鳴音の振幅は 0となり、見かけ上共鳴音が発生して、な、ことになる）。さらに踏み込み量が無、状態から所定の踏み込み量までは、乗算係数は 0で、所定の踏み込み量を超えると、ある一定の値をとるようにしても良い。

[0281] ここで、本実施例における電子ピアノの動作処理フローを説明する。ただし、メイン処理フローは図 21と、さらにペダル処理フローは図 23と基本的に同じであり、これらの説明は省略する。他方図 32に、本実施例 3の電子ピアノにおける鍵盤処理フローを示す。

[0282] 図 32に示すように、鍵盤 204の操作状況がスキャンされる（ステップ S500)。それ力も鍵盤 204の操作状況に変化があるか否かがチェックされる (ステップ S502)。

[0283] 鍵盤 204の操作状況に変化がなければ (ステップ S502 ;N)、鍵盤処理を終了し、メインフローのペダル処理へ移行する。他方鍵盤 204の操作状況に変化があれば（ステップ S502 ;Y)、その変化のあった操作が押鍵か否かがチェックされる（ステップ S504)。

[0284] 押鍵であれば (ステップ S504； Y)、楽音発生手段 2へ楽音制御情報が書き込まれると共に、発音開始の指示が出力され (ステップ S506)、さらに共鳴音発生手段 3へ楽音制御情報が書き込まれると共に、発音開始の指示が出力される (ステップ S508 )。他方押鍵でなければ (ステップ S504 ;N)、楽音発生手段 2へ楽音制御情報が書き込まれると共に、発音停止の指示が出力され (ステップ S510)、さらに共鳴音発生手段 3へ楽音制御情報が書き込まれると共に、発音停止の指示が出力される (ステツプ S512)。

[0285] 最後に操作状況が変化した全ての鍵盤の処理が終了したか否かがチェックされる ( ステップ S514)。

[0286] 操作状況が変化した全ての鍵盤の処理が終了して、なければ (ステップ S514 ;N) 、上記ステップ S504に復帰する。他方操作状況が変化した全ての鍵盤の処理が終了していれば (ステップ S514 ;Y)、鍵盤処理が終了し、メインフローのペダル処理へ移行する。

[0287] 本実施例構成では、楽音制御情報を受け取った楽音発生手段 2により楽音が発生せしめられていると共に、同時にその楽音制御情報を受け取った共鳴音発生手段 3 により共鳴音が発生せしめられる。

[0288] この共鳴音に関しては、予め上記共鳴音演算手段 5により、演奏の予定される楽音に対応する共鳴音波形が作成され、波形メモリに該共鳴音波形が記憶されている。該波形メモリは、その生産段階で、本電子ピアノの共鳴音波形記憶手段として、装備されることになる。従って、上記のように、楽音制御情報を受け取った共鳴音発生手段 3により、楽音発生手段 2による楽音発生と共に、共鳴音が発生せしめられることになる。

[0289] 上述のように、上記共鳴音演算手段 5を、本電子ピアノに装備しておいても良い。

それにより、電子ピアノ上で新たな共鳴音を作ることが可能となる。

[0290] 尚、本実施例構成においても、図 24で説明したように、鳴音発生手段 3の出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を共鳴音発生手段 3に持つ構成としたり、図 25で説明したように、上記図 24 のような構成を有すると共に、そのフィードバック経路に、共鳴発生手段 3の出力を所定時間遅らせる遅延器 D11-1及び共鳴音発生手段 3の出力の振幅周波数特性を変更するフィルタ Fltl 1-1を備えるようにしても良、。

[0291] 尚、本発明の電子楽器は、上述の図示例では、電子ピアノを例にとって説明している力電子ピアノにのみ限定されるものではなぐ他の楽器でも、本発明の要旨を逸脱しな！/、範囲内にお！/、て、同様な構成を取ることは可能である。

産業上の利用可能性

[0292] 本発明の電子楽器は、楽器を演奏した時の共鳴音を楽音の発生と同時に発音できる構成の他、楽器ではなぐ特定の音響効果の得られる音響効果室などで、任意の音を発生させた際又は空気振動を起こさせて、その共鳴音を得ようとする場合にも適用でさること〖こなる。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の操作子を備え、その操作情報を、少なくとも発音開始 Z発音停止、音高、操作強さ、操作量等を指定する楽音制御情報として発生する楽音制御手段と、上記楽音制御情報に基づいて、複数の楽音を同時に発生可能な楽音発生手段と発生可能な楽音信号の倍音信号分だけ共鳴回路を備え、楽音発生手段から発生した楽音を各共鳴回路への入力信号として、該共鳴回路により共鳴音を発生する共鳴音発生手段と、

上記楽音制御情報に基づ!、て、共鳴音発生手段から発生した共鳴音を所定倍し、楽音発生手段からの入力楽音に加算して出力する共鳴音混合手段と

を少なくとも楽音出力用に備えたことを特徴とする電子楽器。

[2] 楽音の倍音に対応し、その倍音周波数を共振周波数とする共鳴回路を複数並列に接続して、上記共鳴音発生手段を構成したことを特徴とする請求項 1記載の電子楽器。

[3] 上記共鳴回路はデジタルフィルタを有しており、それらのフィルタで使用されるフィルタ係数につき、

前記質量は任意の値とし、前記減衰固有振動数は模擬しょうとする倍音の振動数であり、前記減衰率は倍音の減衰を指数関数で近似したときの指数として、その値を求める

ことを特徴とする請求項 2記載の電子楽器。

[4] 上記共鳴回路のデジタルフィルタに乗算器が夫々連続して設けられる場合、該乗算器への乗算係数については、その倍音を含む楽音の、各倍音の振幅比を所定倍したものに設定することを特徴とする請求項 3記載の電子楽器。

[5] 楽音発生手段が記憶された楽音波形の読み出しで楽音発生がなされる場合は、模擬しょうとする上記倍音は、記憶された楽音波形より抽出した倍音とする請求項 3又は 4記載の電子楽器。

[6] 楽音発生手段が所定の楽音制御情報で楽音合成され楽音発生が行われる場合は、模擬しょうとする上記倍音は、所定の楽音制御情報で楽音合成され、出力された楽音波形より抽出された倍音とする請求項 3又は 4記載の電子楽器。

[7] 1つの共鳴回路の共振周波数は、 1つの倍音周波数に相当するが、倍音周波数が等しい、若しくは非常に近い倍音周波数の倍音が複数存在する場合は、 1つの倍音周波数を代表させ、その倍音周波数を共振周波数とする 1つの共鳴回路のみで構成することを特徴とする請求項 1〜6いずれ力 1つに記載の電子楽器。

[8] 1つの共鳴回路の共振周波数は、 1つの倍音周波数に相当するが、共鳴音発生手段として、特定の倍音周波数に対応する共鳴回路の共振周波数を所定量だけずらした共鳴回路を含むことを特徴とする請求項 1〜7いずれか 1つに記載の電子楽器。

[9] 上記共鳴音発生手段は、その出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を持つことを特徴とする請求項 1〜 8いずれか 1つに記載の電子楽器。

[10] 上記共鳴音発生手段は、その出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を持つと共に、そのフィードバック経路には、共鳴音発生手段の出力を所定時間遅らせる遅延回路及び Z又は共鳴音発生手段の出力の振幅周波数特性を変更するフィルタを備えたことを特徴とする請求項 1〜8いずれか 1つに記載の電子楽器。

[11] 複数の操作子を備え、その操作情報を、少なくとも発音開始 Z発音停止、音高、操作強さ、操作量等を指定する楽音制御情報として発生する楽音制御手段と、上記楽音制御情報に基づいて、複数の楽音を同時に発生可能な楽音発生手段と複数の共鳴回路群と、各共鳴回路群に対応した複数の入力系列で構成され、各共鳴回路群の共鳴音出力を加算して出力する共鳴音発生手段と、

を少なくとも楽音出力用に備えており、

上記楽音発生手段は、

楽音生成チャネルの出力は、そのチャネルの各乗算器に入力され、上記乗算器からの出力は、そのうちの同じ音名に対応する各楽音生成チャネル毎の乗算器からの出力が、上記共鳴音発生手段の共鳴回路群に夫々対応して設けられた加算器で加算され、夫々の共鳴回路群へ送出'入力され、該共鳴音発生手段で共鳴音として生成されて、共鳴音混合手段へ出力されることを特徴とする電子楽器。

[12] 楽音発生手段の楽音発生チャネルは、 1チャネルあたり共鳴回路群の各音名に対応した数の乗算器を持ち、これらの乗算器の乗算係数は、楽音制御情報の音高によつて決定されると共に、この中の 1つの乗算係数が他の乗算係数より小さぐ他の乗算係数同士は等ヽことを特徴とする請求項 11記載の電子楽器。

[13] 共鳴音発生手段の入力系列数は、共鳴回路群の各音名に対応した数であり、楽音分配手段の出力チャネルの分配系列も同数であることを特徴とする請求項 11又は 1 2記載の電子楽器。

[14] 共鳴音発生手段の共鳴回路群は、その対応する音名の楽音の倍音に対応した共鳴回路を複数並列に接続することを特徴とする請求項 11〜 13 、ずれか 1つに記載の電子楽器。

[15] 上記共鳴回路はデジタルフィルタを有しており、それらのフィルタで使用されるフィルタ係数につき、

ことを特徴とする請求項 11〜14いずれか 1つに記載の電子楽器。

[16] 上記共鳴回路のデジタルフィルタに乗算器が夫々連続して設けられる場合、該乗算器への乗算係数については、その倍音を含む楽音の、各倍音の振幅比を所定倍したものに設定することを特徴とする請求項 15記載の電子楽器。

[17] 楽音発生手段が記憶された楽音波形の読み出しで楽音発生がなされる場合は、模擬しょうとする上記倍音は、記憶された楽音波形より抽出した倍音とする請求項 11〜 16いずれか 1つに記載の電子楽器。

[18] 楽音発生手段が所定の楽音制御情報で楽音合成され楽音発生が行われる場合は、模擬しょうとする上記倍音は、所定の楽音制御情報で楽音合成され、出力された楽音波形より抽出された倍音とする請求項 11〜16いずれか 1つに記載の電子楽器。

[19] 1つの共鳴回路の共振周波数は、 1つの倍音周波数に相当するが、倍音周波数が等しい、若しくは非常に近い倍音周波数の倍音が複数存在する場合は、 1つの倍音周波数を代表させ、その倍音周波数を共振周波数とする 1つの共鳴回路のみで構成することを特徴とする請求項 11〜18いずれ力 1つに記載の電子楽器。

[20] 上記共鳴音発生手段は、その出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を持つことを特徴とする請求項 11 〜 19いずれか 1つに記載の電子楽器。

[21] 上記共鳴音発生手段は、その出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を持つと共に、そのフィードバック経路には、共鳴音発生手段の出力を所定時間遅らせる遅延回路及び Z又は共鳴音発生手段の出力の振幅周波数特性を変更するフィルタを備えたことを特徴とする請求項 11〜 19 、ずれか 1つに記載の電子楽器。

[22] 複数の操作子を備え、その操作情報を、少なくとも発音開始 Z発音停止、音高、操作強さ、操作量などを指定する楽音制御情報として発生する楽音制御手段と、上記楽音制御情報に基づいて、複数の楽音を同時に発生可能な楽音発生手段と共鳴音波形を記憶した共鳴音波形記憶手段と、

上記楽音制御情報に基づ!/、て、共鳴音波形記憶手段から共鳴音波形を読み出し

、複数の共鳴音を同時に発生可能な共鳴音発生手段と、

[23] 上記共鳴音波形記憶手段に記憶される共鳴音波形は、発生可能な楽音の倍音に対応した複数の共鳴回路を並列に接続した構成に対し、楽音を入力して得られた出力波形を予め記憶したものであることを特徴とする請求項 22記載の電子楽器。

[24] 上記共鳴回路はデジタルフィルタを有しており、それらのフィルタで使用されるフィルタ係数につき、

1自由度粘性減衰系モデルの振る舞いを決めるためのモデルパラメータは、質量、減衰固有振動数、減衰率とすると共に、これらを与えて、前記モデルの運動方程式の係数となる粘性係数と剛性係数を求め、前記モデルの運動方程式をラプラス変換し、 S表現の伝達関数式を得ると共に、これに求めた粘性係数、剛性係数及び質量を代入し、双一次変換を行って、 Z表現のフィルタ係数を求め、

ことを特徴とする請求項 23記載の電子楽器。

[25] 上記共鳴回路のデジタルフィルタに乗算器が夫々連続して設けられる場合、該乗算器への乗算係数については、その倍音を含む楽音の、各倍音の振幅比を所定倍したものに設定することを特徴とする請求項 24記載の電子楽器。

[26] 楽音発生手段が記憶された楽音波形の読み出しで楽音発生がなされる場合は、模擬しょうとする上記倍音は、記憶された楽音波形より抽出した倍音とする請求項 22〜

25いずれか 1つに記載の電子楽器。

[27] 楽音発生手段が所定の楽音制御情報で楽音合成され楽音発生が行われる場合は

、模擬しょうとする上記倍音は、所定の楽音制御情報で楽音合成され、出力された楽音波形より抽出された倍音とする請求項 22〜25いずれか 1つに記載の電子楽器。

[28] 上記共鳴音発生手段は、その出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を持つことを特徴とする請求項 22

〜27いずれか 1つに記載の電子楽器。

[29] 上記共鳴音発生手段は、その出力を所定倍して、入力楽音と加算し、再度この共鳴音発生手段にフィードバックして入力する構造を持つと共に、そのフィードバック経路には、共鳴音発生手段の出力を所定時間遅らせる遅延回路及び Z又は共鳴音発生手段の出力の振幅周波数特性を変更するフィルタを備えたことを特徴とする請求項 22〜27いずれ力 1つに記載の電子楽器。