JP2679435B2 - 楽音合成装置 - Google Patents
楽音合成装置Info
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Description
いて好適な楽音合成装置に関する。
付けられたリードは、吹奏圧と共鳴管内の空気圧との圧
力差によって弾性変形する。そして、マウスピースとリ
ードとの隙間、すなわち吹奏者の口から共鳴管内に向け
て吹き込まれる空気流の通過経路の断面積が変化するこ
とにより、外部から共鳴管内に流入する空気流の流速が
変化し、共鳴管内部の空気圧に変化がもたらされる。そ
して、このようにして発生された空気圧の変化(励起振
動)により共鳴管内に空気圧力波の定在波が発生し(共
鳴状態)、楽音が出力される。
ュレートして得られる電気的モデルを動作させ、楽音を
合成する方法が知られている。具体的には、上述したよ
うな吹奏圧と共鳴管内部の空気圧との差圧によってリー
ドとマウスピース部との隙間が変化する現象、およびこ
の隙間の変化によって共鳴管内部の空気圧が変化する現
象は、非線形増幅回路によってシミュレートされる。ま
た、共鳴管は発生しようとする楽音の音高に対応した共
振周波数を有する共振回路によってシミュレートされ
る。そして、これらの非線形増幅回路と共振回路とを閉
ループ接続することにより、管楽器音の楽音合成装置が
実現される。
ドの非線形部のアルゴリズムは図14のように示され
る。同図において、1、2は減算器、3、4は加算器、
5〜8は乗算器、9はスリット関数発生器、10はグラ
ハム関数発生器、11はリードダイナミクス回路であ
り、これらの構成要素により、クラリネット等の管楽器
のマウスピースおよびリードからなる部分の動作をシミ
ュレートした励振回路が構成される。管楽器の吹奏は吹
奏者がマウスピースをくわえ、リードとマウスピースの
隙間に息を吹込むことより行われる。この場合、吹奏者
がマウスピースをくわえるときにリードに加わる圧力E
(この圧力はアンブッシャー:embouchureと呼ばれる)
および隙間内における空気圧との総和によって隙間の断
面積が変化する。減算器1によって吹奏圧Pに相当する
情報と管部からマウスピースへ逆流する空気圧力波に相
当する情報qhとが減算され、その減算出力はグラハム
関数発生器10に供給されるとともに、加算器3を介し
てリードダイナミクス回路11に供給される。リードダ
イナミクス回路11にはアンブッシャーEが入力され、
リードダイナミクス回路11はこのリードに加わる圧力
に対応するデータを出力する。ここで、リードダイナミ
クス回路11は、例えば図15に示すようにテーブル2
1およびローパスフィルタ22によって構成される。な
お、テーブル21に代えて演算で行うことも可能であ
る。ローパスフィルタ22は図16に示すような特性を
有しており、そのパラメータであるカットオフ周波数F
aおよびQの値はアンブッシャーEに応じてテーブル2
1によって決定される。テーブル21には、例えば図1
7に示すような特性が記憶されており、このような特性
になっているのは、次のような理由による。
うにリード25とマウスピース26の形状の関係からア
ンブッシャーEがタイトになればリードの実効長LRが
短くなり、そのため実効質量が小さくなる。これは、カ
ットオフ周波数が上がり、Qの値が小さくなることよ
る。また、アンブッシャーEがルーズになればリードの
実効長LRが長くなり、そのため実効質量が大きくな
る。その結果、カットオフ周波数が上がり、Qの値が大
きくなる。
従来の楽音合成装置の場合、後述のようなびびり音を発
生させて、よりリアルな音色をシミュレートすることが
できないというという問題点があった。すなわち、上述
したリードの実効長はアンブッシャーEのみでなく、リ
ードが振動することによっても微妙に変化しているはず
である。この微妙な変化はマウスピースの形状に大きく
依存しており、シングルリード楽器の音色がマウスピー
スの形状によって違ってくることの一因となっている。
一方、図14のスリット関数発生器9におけるスリット
関数は図19に示すような形状の関数である。実際のシ
ングルリード楽器のリードの動きをある吹奏条件下(び
りびりとびりついたような音が出る場合、これをびびり
音と呼ぶことにする。)では、図20のような形状にな
ることが知られている。これは、リードが閉じるときに
マウスピースにぶつかってバウンドしているように見え
る。このバウントすることにより、びびり音が発生して
いるものと考えられる。しかし、前述のスリット関数で
はリードが閉じる側で傾きがなだらかになっているた
め、このバウンドを発生させることができなかった。
て、リードが振動することによりマウスピースに衝突す
ることが挙げられる。この衝突のときパルシブな音が発
生することも考えられる。しかし、従来の装置ではリー
ドとマウスピースの形状との関係において、リードが振
動することにより、そのリードの特性が変化することを
シミュレートできなかった。さらに、びびり音を発生す
るためにリードが閉じるときマウスピースにぶつかって
バウンドする様子をシミュレートできなかった。加え
て、びびり音を発生するためにリードが閉じるときマウ
スピースに衝突するが、その衝突時に発生するパルシブ
な音をシミュレートできなかった。
ので、マウスピース形状のモデル化の精度を上げてびび
り音を発生させ、よりリアルな音色をシミュレートする
ことのできる楽音合成装置を提供することを目的として
いる。
るために、請求項1記載の発明では、演奏情報に対応し
た入力信号および帰還信号に対して所定の演算処理を施
し、該処理結果を出力する演算手段と、演算手段の出力
信号の特定の周波成分を抽出するフィルタ手段と、フィ
ルタ手段の出力信号と演奏情報とに応じて所定の関数に
基づく信号を出力する関数出力手段と、フィルタ手段の
パラメータを補正する補正手段と、を備え、関数出力手
段の出力を少なくともフィルタ手段に帰還させて循環さ
せるとともに、補正手段によって、演算手段とフィルタ
手段と関数出力手段とを循環する信号に応じてフィルタ
手段のパラメータを補正することを特徴とする。また、
請求項2記載の発明では、関数出力手段の出力を少なく
ともフィルタ手段に帰還させて循環させるとともに、演
算手段とフィルタ手段と関数出力手段とを循環する信号
の時間変化に関する量を検出し、この時間変化量に応じ
た信号を演算手段とフィルタ手段と関数出力手段とを循
環する信号に重畳することを特徴とする。
報とに応じて所定の関数に基づく信号が出力されるとと
もに、一方、請求項1記載の発明では、該フィルタ手段
のパラメータが補正手段によって演算手段とフィルタ手
段と関数出力手段とを循環する信号に応じて補正され、
他方、請求項2記載の発明では、演算手段とフィルタ手
段と関数出力手段とを循環する信号の時間変化に関する
量が検出され、この時間変化量に応じた信号が演算手段
とフィルタ手段と関数出力手段とを循環する信号に重畳
される。したがって、例えば関数出力手段において管楽
器の吹奏隙間に対応する関数を用いることで、管楽器モ
デルにおけるマウスピース形状のモデル化の精度が向上
してびびり音が発生し、よりリアルな音色がシミュレー
トされる。
て説明する。図1は本発明の第1実施例の構成を示す図
であり、同図はシングルリードの非線形部のアルゴリズ
ムに対応するものである。図1において、31は減算器
(演算手段)、32〜34は加算器、35〜38は乗算
器、39はスリット関数発生器(関数出力手段)、40
はローパスフィルタ(フィルタ手段)、41はマウスピ
ース関数発生器(補正手段)、42はグラハム関数発生
器であり、これらの構成要素により、クラリネット等の
管楽器のマウスピースおよびリードからなる部分の動作
をシミュレートした励振回路が構成される。減算器31
によって吹奏圧Pに相当する情報と管部からマウスピー
スへ逆流する空気圧力波に相当する情報qiとが乗算器
37(乗算係数は2)を介して減算され、その減算出力
はグラハム関数発生器42に供給されるとともに、加算
器32を介してローパスフィルタ40に供給される。ロ
ーパスフィルタ40は加算器32の出力信号の低周波成
分を抽出し、加算器33を介してスリット関数発生器3
9に出力する。加算器33はアンブッシャーEの入力と
ローパスフィルタ40の出力信号とを加算してスリット
関数発生器39に出力する。スリット関数発生器39は
管楽器モデルの吹奏状態に対応するスリット開度(ただ
し、スリットのマウスピースに対する位置、リードがマ
ウスピースに接触する位置を零とする)を設定して出力
する。
数発生器39の出力であるスリット開度に応じてローパ
スフィルタ40のパラメータであるカットオフ周波数F
aおよびQの値を補正してリードダイナミクスをシミュ
レートし、その結果を連続的かつリアルタイムでローパ
スフィルタ40に供給する。なお、マウスピース関数発
生器41はテーブルで補正を行ってもよいし、あるいは
演算によって補正を行うようにしてもよい。ここで、マ
ウスピース関数発生器41の持つべき関数は、例えば図
2に示すような特性に設定されている。なお、この関数
はシミュレートしようとするマウスピースの形状により
任意に書換えることができる。乗算器36(乗算係数は
β)はスリット関数発生器39の出力を加算器32に帰
還するとともに、スリット関数発生器39の出力は乗算
器35によってグラハム関数発生器42の出力と加算さ
れた後、乗算器38(乗算係数はz)で乗算され、さら
に加算器34で帰還信号qiと加算されて図示しない管
部をシミュレートした回路へ供給される。
リズムのスリット関数が図2に示すように変化し、スリ
ット開度のルーズ側でローパスフィルタ40のパラメー
タであるカットオフ周波数FaおよびQの値がほぼ飽和
するように補正される。そのため、スリット開度のルー
ズ側とタイト側でリードの振動が従来の特性と異なるこ
ととなり、リードの実効長がアンブッシャーEのでな
く、リードが振動することによっても微妙に変化すると
いう状態が適切にシミュレートされる。すなわち、シン
グルリード楽器の音色がマウスピース形状によって違う
という現象をシミュレートでき、これにより、いわゆる
びびり音を発生させることができる。すなわち、管楽器
モデルにおけるマウスピース形状のモデル化の精度を向
上させてびびり音を発生させることができ、よりリアル
な音色をシミュレートすることができる。
た参考例を示す図である。図3において、51は加算
器、52はローパスフィルタ(フィルタ手段)、53は
プリスリット関数発生器(関数出力手段)、54は全波
整流回路(補正手段)、55はポストスリット関数発生
器(関数出力手段)であり、その他は第1実施例と同様
で同一符号を付している。以上の構成において、この例
ではアルゴリズムのスリット関数が2つに分けられ、そ
の間で全波整流が行われる。すなわち、アンブッシャー
Eの入力は加算器51に供給されて乗算器36を介して
帰還される信号と加算されてプリスリット関数発生器5
3に供給される。プリスリット関数はリードが閉じる側
をシミュレートする関数で、ポストスリット関数はリー
ドが開く側をシミュレートする関数であり、これら各関
数の特性はそれぞれ図4(a)、(b)のように示され
る。したがって、図3に示す各点a〜eの波形は図5
(a)〜(e)に対応したものとなる。すなわち、点a
では線形側から矩形的な波形が戻り、点bではプリスリ
ット関数により点aの負の側、つまりリードがマウスピ
ースを越えて食込んだ部分がなめらかにカットされる。
点cではローパスフィルタ52の時定数によりリンギン
グが生じる。この波形は全波整流回路54により点dに
示すように補正される。次いで、ポストスリット関数発
生器55により全波整流によって生じる不連続点が整形
され、リードが開ききってそれ以上開かない側になめら
かにカットされる。したがって、この方法によってリー
ドが閉じるときにマウスピースにぶつかってバウンドす
る状態がシミュレートされ、図に示したようなリードの
動きに相当する信号を発生させることができ、びびり音
を発生させることができる。
た他の参考例を示す図である。図6において、61は加
算器、62はローパスフィルタ(フィルタ手段)、63
は反力関数発生器(補正手段)であり、その他は第1実
施例と同様である。以上の構成において、この例ではび
びり音をシミュレートするため、図7に示すようにリー
ド65がマウスピース66に当接したときにリード65
がマウスピース66を押し、その反作用としてマウスピ
ース66がリード65を押返すという状態をシミュレー
トする。ここで、FMはマウスピース66がリード65
を押返す力、Fqは管内圧と口内圧の圧力差によってリ
ード65が押返される力である。これらの力FM、Fq
の合力でリード65が押返される。一方、反力関数発生
器63は図8に示すような反力関数を発生し、この関数
ではリード65がマウスピース66を越えてくい込む
と、それに応じた力が急激にリード65に加わり、マウ
スピース66を押し返す。その結果、前述した図20に
示すようなびびり音が出る場合のリードの動きが実現さ
れて、びびり音に対応する波形が得られる。
であり、本実施例は図6の変形例である。図9におい
て、71は反力関数発生器、72、73はハイパスフィ
ルタ、74は加算器、75、76は乗算器であり、これ
らの反力関数発生器71、ハイパスフィルタ72、7
3、加算器74および乗算器75、76は全体として補
正手段77を構成する。その他は図6の例と同様であ
る。以上の構成において、本実施例はリードの衝突音を
シミュレートするためのアルゴリズムを達成するものて
ある。すなわち、リードがマウスピースに衝突する音は
リードが閉じる瞬間にリードの加速度(力)に比例した
音圧が発生する。この場合、リードがマウスピースを越
えてくい込むとき、反力関数発生器71によりそのくい
込みの大きさを求めた後、これを2回程ハイパスフィル
タ72、73によって積分し(1次のHPF×2)、さ
らにその積分結果と反力関数発生器71の出力とを乗算
器75によって再び乗算する。これは、ハイパスフィル
タ72、73によって2回積分したのみでは閉じようと
する側と開こうとする側の両側にパルスが出力されるた
め、このうち閉じようとする側だけを残すためである。
この結果との波形に乗算器76によってゲインGが乗
じ、楽音信号qoに加算する。この楽音信号qoの波形は
図10のように示される。したがって、びびり音を発生
するためにリードが閉じるときマウスピースに衝突する
が、その衝突時に発生するパルシブな音をシミュレート
でき、よりリアルな音色をシミュレートすることができ
る。
図であり、本実施例は図1の変形例である。図11にお
いて、81はローパスフィルタ(フィルタ手段)、82
はマウスピース関数発生器(補正手段)あり、その他は
前記実施例と同様である。以上の構成において、第1実
施例ではいわゆるフィードバック方式でローパスフィル
タのパラメータを変化させているが、この第3実施例は
加算器51の出力に基づきフィードフォワード方式でマ
ウスピース関数発生器82によってローパスフィルタ8
1のパラメータを変化させるものである。このような方
式によって同様の効果が得られる。
関数発生器は図12に示すように反力関数発生器を用い
た構成で実現することもできる。すなわち、図12にお
いて、91は反力関数発生器、92〜94は加算器、9
5、96は乗算器(ゲイン係数はそれぞれQ、FCG)
である。加算器92には入力(スリット関数発生器39
の出力)に対してオフセット値を加算し、その加算出力
は反力関数発生器91に入力される。そして、反力関数
発生器91の出力は乗算器95、96をそれぞれ介して
各加算器93、94に供給され、これらの加算器93、
94においてパラメータの初期値(Qイニシャル、FC
イニシャル)とそれぞれ加算されてパラメータ出力Q、
FCとなる。このような構成によっても、反力関数発生
器91でマウスピースがリードを押し返す反力の関数を
発生するから、これに基づいてマウスピース関数を発生
できる。
図であり、本実施例は前記各実施例を組合せたものであ
る。したがって、本実施例では上記各実施例のアルゴリ
ズムを組合せた動作が得られ、リードの振動、バウンド
および衝突時に発生するパルシブな音をシミュレートで
きるという効果が得られる。
発明では、フィルタ手段のパラメータを補正手段によっ
て演算手段とフィルタ手段と関数出力手段とを循環する
信号に応じて補正し、請求項2記載の発明では、演算手
段とフィルタ手段と関数出力手段とを循環する信号の時
間変化に関する量を検出し、この時間変化量に応じた信
号が演算手段とフィルタ手段と関数出力手段とを循環す
る信号に重畳されるようにしたので、マウスピース形状
のモデル化の精度を上げてびびり音を発生させることが
でき、リードの振動、バウンドあるいは衝突時に発生す
るパルシブな音を、よりリアルな音色でシミュレートす
ることができる。
である。
る。
る。
である。
を説明する図である。
である。
る。
図である。
例を示す回路図である。
図である。
ある。
ス回路の構成を示す図である。
ある。
ブルに記憶されている特性を示す図である。
図である。
る。
(関数出力手段)、40、52、62、81:ローパス
フィルタ(フィルタ手段)、41、82:マウスピース
関数発生器(補正手段)、53:プリスリット関数発生
器(関数出力手段)、54:全波整流回路(補正手
段)、55:ポストスリット関数発生器(関数出力手
段)、63:反力関数発生器(補正手段)、77:補正
手段
Claims (2)
- 【請求項1】 演奏情報に対応した入力信号および帰還
信号に対して所定の演算処理を施し、該処理結果を出力
する演算手段と、 演算手段の出力信号の特定の周波成分を抽出するフィル
タ手段と、 フィルタ手段の出力信号と演奏情報とに応じて所定の関
数に基づく信号を出力する関数出力手段と、 フィルタ手段のパラメータを補正する補正手段と、を備
え、 関数出力手段の出力を少なくともフィルタ手段に帰還さ
せて循環させるとともに、補正手段によって、演算手段
とフィルタ手段と関数出力手段とを循環する信号に応じ
てフィルタ手段のパラメータを補正することを特徴とす
る楽音合成装置。 - 【請求項2】 演奏情報に対応した入力信号および帰還
信号に対して所定の演算処理を施し、該処理結果を出力
する演算手段と、 演算手段の出力信号の特定の周波成分を抽出するフィル
タ手段と、 フィルタ手段の出力信号と演奏情報とに応じて所定の関
数に基づく信号を出力する関数出力手段と、を備え、 関数出力手段の出力を少なくともフィルタ手段に帰還さ
せて循環させるとともに、演算手段とフィルタ手段と関
数出力手段とを循環する信号の時間変化に関する量を検
出し、この時間変化量に応じた信号を演算手段とフィル
タ手段と関数出力手段とを循環する信号に重畳すること
を特徴とする楽音合成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3089810A JP2679435B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 楽音合成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3089810A JP2679435B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 楽音合成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04299397A JPH04299397A (ja) | 1992-10-22 |
JP2679435B2 true JP2679435B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=13981084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3089810A Expired - Lifetime JP2679435B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 楽音合成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2679435B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4661803B2 (ja) * | 2007-03-08 | 2011-03-30 | ヤマハ株式会社 | 演奏補助装置及び楽器 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0774957B2 (ja) * | 1989-12-19 | 1995-08-09 | ヤマハ株式会社 | 楽音波形信号形成装置 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP3089810A patent/JP2679435B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04299397A (ja) | 1992-10-22 |
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