JP2822860B2 - 楽音合成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる遅延フィード
バック型音源において、キースケーリングを自動的に行
う自動キースケーリング装置を備えた楽音合成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、所望の楽音波形を形成する音源と
して、いわゆる遅延フィードバック型音源が提案されて
いる（特開昭５８−４８１０９参照）。図２にその概略
構成を示す。

【０００３】同図において、１０１は、基本となる楽音
波形を記憶し、その楽音波形を発生する励振波形発生部
であり、該励振波形発生部１０１には、記憶された楽音
波形の中から読み出すべき楽音波形を指定するための信
号ＷＡＶＥ、演奏者が鍵盤等を弾く強さを示す信号ＴＯ
ＵＣＨ、読み出された楽音波形の出力を指示する信号Ｋ
ＯＮが入力され、これらの信号に応じて初期楽音波形が
読み出されて出力される。このようにして出力された初
期楽音波形は、加算器１０２により可変増幅器１０３か
らの出力と加算され、その加算結果がフィルタ１０４に
供給される。フィルタ１０４にはそのフィルタ係数を制
御する信号ＦＣが入力され、フィルタ１０４は、信号Ｆ
Ｃにより決定されたフィルタ係数に基づいて前記加算結
果をフィルタリングして楽音の色づけ等を行う。フィル
タ１０４から出力された信号は、楽音信号として外部に
取り出されるとともに、可変遅延回路１０５および前記
可変増幅器１０３により形成されるフィードバックルー
プを介して前記加算器１０２にフィードバックされる。

【０００４】ここで、可変増幅器１０３は、ループゲイ
ンを決定するもので基本的にはフィードバックされた信
号を減衰させるためのものであり、入力されるゲイン信
号に応じたゲインａ（この値は、フィルタ１０４の特性
にもよるが、フィルタ１０４が通過域でゲイン１（０ｄ
Ｂ）ならば減衰音発生時は一般に１より小さい）と可変
遅延回路１０５からの信号とを掛け合わせて、加算器１
０２に出力する。また、可変遅延回路１０５は、フィー
ドバックされた信号を、入力される遅延量信号に応じた
遅延時間ＤＬＹだけ遅らせるものである。この可変遅延
回路１０５による遅延、厳密にいえば、フィルタ１０４
による遅延も含めた遅延量に応じて楽音のピッチ（周波
数）が決定される。

【０００５】以上説明した電子楽器において、高い音程
の楽音を出力する場合と低い音程の楽音を出力する場合
とを比較すると、高い音程の楽音は周波数が高いので遅
延量を少なくし、一方、低い音程の楽音は周波数が低い
ので遅延量を多くする必要がある。即ち、高い音程の楽
音を出力するためには、低い音程の楽音を出力するより
も初期楽音波形がフィードバックループを通る回数が多
くなる。したがって、可変増幅器１０３により掛け合わ
されるゲインの回数が、高い音程の楽音の方が低い音程
の楽音より多くなり、同じ値のゲインを用いると、高い
音程の楽音の方が低い音程の楽音より楽音の持続時間が
短くなってしまうからである。

【０００６】例えば、４４０Ｈｚの楽音を生成するには
１秒間に４４０回のゲインの乗算が行われ、一方、倍の
８８０Ｈｚの楽音を生成するには１秒間に８８０回のゲ
インの乗算が行われる。したがって、同じ初期楽音波形
で同じ値のゲインにより、それぞれの周波数の楽音波形
を生成すると、８８０Ｈｚの楽音の減衰率は４４０Ｈｚ
の楽音の倍になる。即ち、１オクターブ音程が上がる毎
に、減衰率が倍になってしまう。

【０００７】この問題を解決するために、ブレークポイ
ントを設定して生成すべき楽音によって、その持続時間
が極端に変わらないように、聴感上、フラットになるよ
うに補正する方法や、テーブルデータを用いて、生成す
るべき楽音に応じてゲインの値を変更し、フラットにな
るように補正する方法等が行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電子楽器では、ブレークポイントを設定して補正す
る方法では楽音毎にブレークポイントを設定する時点を
変更する必要があるために、処理が複雑になり、一方、
テーブルデータを用いる方法でも、楽音毎にゲインの値
をテーブルデータとして記憶しなければならないため
に、メモリ容量が増加し、これによりコストの増大を招
いてしまう。さらに、従来の電子楽器では、所望の楽音
が指定されるとそれに応じてゲインの値が所定の固定値
に設定されるように構成されているので、演奏者が楽音
の持続時間を自由に設定することはできなかった。

【０００９】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、処理手順を簡易化し、メモリ容量を減少させること
によりコストの低減化を図り、演奏者が楽音の持続時間
を自由に設定することにより演奏の幅を広げることが可
能な楽音合成装置あるいは電子楽器を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、信号を所定の遅延量だけ遅延する遅延手段お
よび信号を所定の減衰量だけ減衰する減衰手段を閉ルー
プ状に接続し、入力信号を循環する閉ループ手段と、励
振信号を発生し、該励振信号を前記入力信号として前記
閉ループ手段に供給する励振信号発生手段とを備え、前
記閉ループ手段を循環する信号を取り出すことにより楽
音信号を合成する楽音合成装置において、前記合成すべ
き楽音信号の音高を示す音高情報を発生する音高情報発
生手段と、前記楽音信号の減衰率を示す減衰率情報を設
定する設定手段と、前記発生された音高情報に応じて前
記遅延手段の遅延量を制御する遅延量制御手段と、前記
発生された音高情報および前記設定された減衰率情報を
四則演算することによって近似的に前記減衰手段の減衰
量を算出し、該算出された減衰量だけ前記減衰手段で信
号を減衰させることにより、前記音高情報が示す音高に
拘わらず前記楽音信号の減衰率を一定にする減衰量制御
手段とを有することを特徴とする。

【００１１】

【作用】音高情報発生手段によって発生された音高情報
および設定手段によって設定された減衰率情報が四則演
算されて近似的に減衰手段の減衰量が算出され、この算
出された減衰量だけ前記減衰手段で信号が減衰され、こ
れにより、当該音高情報が示す音高に拘わらず、閉ルー
プ手段から取り出される楽音信号の減衰率が一定にされ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１３】本実施例は、楽音を生成する音源として、
従来技術について説明した図２の音源を使用する。

【００１４】まず、本発明の原理を説明する。

【００１５】生成された楽音の基音ピッチをｐ（Ｈｚ）
とし、図２の可変増幅器１０３のゲインをａ（ここで
は、ａがループゲインを代表するようにフィルタ等が設
計されているものとする）とすると、減衰率ｄ（１／se
c）は、下記数式（１）により表される。

【００１６】 ｄ ＝ ａ＾ｐ （０＜ａ＜１） ‥‥ （１） これを、ａについて解くと、下記数式（２）となる。

【００１７】 ａ ＝ ｄ＾（１／ｐ） ‥‥ （２） ここで、“＾”は、その直後の数式が累乗数であること
を示している。

【００１８】したがって、この“ａ”を用いて、生成す
るべき楽音毎にキースケーリングを行えば前述した問題
は解決するが、多少精度を犠牲にすれば処理をより簡略
化したキースケーリング装置を実現することができる。

【００１９】数式（１）において、一般に、減衰音発生
時、“ａ”は“１”より小さいものの、“１”に非常に
近い値である。図２で説明したように、初期楽音波形が
可変増幅器１０３および可変遅延回路１０５により形成
されるフィードバックループを通る回数は非常に多いた
めに、ゲインが“１”にほぼ等しくないと楽音の持続時
間が短くなり過ぎ、楽音として成立しないためである。
ここで、ａ ＝ １−ｂと置くと、前記数式（１）は、下
記数式（３）のように表され、さらに、“ｂ”は“０”
にほぼ等しくなるために、数式（３）は、下記数式
（４）のように近似できる。

【００２０】 ｄ ＝ （１−ｂ）＾ｐ ‥‥ （３） ｄ ＝ １−ｐ＊ｂ ‥‥ （４） この数式（４）を“ｂ”について解くと、下記数式
（５）となり、この数式（５）に基づいて“ａ”を求め
ると下記数式（６）となる。

【００２１】 ｂ ＝ （１−ｄ）／ｐ ‥‥ （５） ａ ＝ １−ｂ＝１−（１／ｐ）＊（１−ｄ） ‥‥（６） 本実施例は、以上説明した原理を電子楽器に適用したも
のである。

【００２２】図１は、本実施例に係る自動キースケーリ
ング装置を備えた電子楽器の概略構成を示すブロック図
である。

【００２３】同図において、１は鍵盤であり、演奏者の
押鍵状態を検出し、その音高情報、タッチの強さ（ベロ
シティ）、発音要求を制御部２に出力する。さらに、制
御部２には、楽音の持続時間、即ち、減衰率を設定する
スイッチやピッチを変更するスイッチ等から成る演奏操
作子３および楽音の音色を設定する音色設定操作子４が
接続され、制御部２は、これらの要素１，３，４からの
情報に基づいて、図２で説明したパラメータ（信号ＷＡ
ＶＥ，ＴＯＵＣＨ，ＫＯＮ）およびその他のパラメータ
（信号ＰＩＴＣＨ，ＴＣ，ｄ）を出力する。ここで、信
号ＰＩＴＣＨは、出力される楽音のピッチを表す信号で
あり、その値は前記数式（１）等で説明した“ｐ”に該
当する。また、信号ＴＣは、演奏者による押鍵と音色設
定操作子４により設定された音色に応じて決定される楽
音の音色を示し、信号ｄは、演奏操作子３により設定さ
れた減衰率ｄを示す減衰率信号である。

【００２４】信号ＰＩＴＣＨは、図２の遅延時間ＤＬＹ
を制御する遅延量信号を発生する遅延パラメータ発生部
５に供給されるとともに、図２のフィルタ係数を決定す
る信号ＦＣを発生するフィルタ係数発生部６に供給され
る。また、フィルタ係数発生部６には、前記信号ＴＣお
よび前記鍵盤１からの信号ＴＯＵＣＨも供給され、フィ
ルタ係数発生部６は、この３つの信号に応じて楽音の色
づけ等を行うような信号ＦＣを発生し、フィルタ係数を
決定する。

【００２５】さらに、信号ｄは、加算器７の負側の入力
端子に供給され、加算器７の正側の入力端子には“１”
が供給される。“１”は、また加算器８の正側の入力端
子にも供給される。加算器７の出力は、乗算器９の一入
力端子に供給され、乗算器９の他の入力端子には逆数変
換部１０を介して前記信号ＰＩＴＣＨの逆数が供給され
る。そして、乗算器９の出力は、加算器８の負側の入力
端子に供給され、加算器８の出力は、図２のゲインａを
制御するゲイン信号となる。即ち、要素７〜１０は、前
記数式（６）の演算を行うように構成されている。

【００２６】以上説明した制御部２および要素５〜１０
により生成される信号を、パラメータとして図２の音源
に供給することにより、楽音の持続時間を自由に変更で
き、演奏の幅をより一層広げることが可能となる。ま
た、要素７〜１０により減衰率ｄから所望のゲインａを
求めることができるので処理手順が簡略化され、さらに
テーブルを用いないことによりメモリ容量が削減され、
これによりコストの低減化を図ることができる。

【００２７】なお、本実施例では楽音の持続時間を演奏
操作子３により減衰率ｄとして設定したが、演奏者の押
鍵および音色設定操作子４による音色の設定に応じて自
動的に決定されるようにしてもよい。このとき、減衰率
をテーブルデータとして記憶し、押鍵や音色の設定等に
応じてテーブルデータから読出すようにしてもよい。

【００２８】また、本実施例では前記数式（６）の近似
式によりゲインを求めるように構成したが、前記数式
（２）で示す、べき乗の演算を行うことにより厳密なキ
ースケーリングをするように構成してもよい。このとき
には、図１の要素７〜９に代えて、減衰率ｄおよび逆数
変換部１０の出力（１／ＰＩＴＣＨ）を入力信号とし
て、そのべき乗を出力するべき乗演算回路を用いればよ
い。

【００２９】また、さらに、フィルタ１０４のゲイン特
性あるいは係数ＦＣによって、乗算器１０３のゲインａ
を補正するようにしてもよい（ループゲインが所望値を
保つように補正する）。

【００３０】なお、本適用例では、各要素をハードウェ
アにより構成したが、ＤＳＰ（Digital Signal Process
or）とマイクロプログラムによりソフトウェア的に構成
してもよい。

【００３１】また、図２の励振波形発生部１０１から出
力される初期波形の生成方式は、例えば、波形メモリ読
出し方式、ＦＭ方式等、どのような方式であってもよ
い。さらに、初期波形は楽音でなくてもよく、例えば、
ノイズ（乱数）や各種センサ（例えば、衝撃センサ）の
出力波形であってもよい。

【００３２】さらに、なお、本実施例では、本発明を楽
音の持続時間の制御に用いたが、これに限らず、例え
ば、遅延フィードバックを応用したエフェクタ（例え
ば、共鳴弦エフェクトや共鳴胴エフェクトを発生するも
の）の係数制御に用いることも可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
音高情報発生手段によって発生された音高情報および設
定手段によって設定された減衰率情報が四則演算されて
近似的に減衰手段の減衰量が算出され、この算出された
減衰量だけ前記減衰手段で信号が減衰され、これによ
り、当該音高情報が示す音高に拘わらず、閉ループ手段
から取り出される楽音信号の減衰率が一定にされるの
で、合成される楽音の持続時間を当該楽音の音高に拘わ
らず一定とすることができる。また、前記減衰量は演算
によって算出されるので、減衰量を記憶する記憶手段が
必要でなく、したがって、ハードウェア構成を簡素化す
ることができるとともに、製造コストを削減することが
できる。さらに、この減衰量は四則演算によって近似的
に算出されるので、減衰量を高速に算出でき、これによ
り、発音遅れなどの問題を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動キースケーリング装置を備え
た電子楽器の一実施例の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図２】楽音波形を形成する従来の音源の概略構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１ 鍵盤 （音高情報発生手段） ２ 制御部（遅延量制御手段、減衰量制御手段）３ 演算操作子（設定手段） ５ 遅延パラメータ発生部（遅延量制御手段） ７，８ 加算器（減衰量制御手段） ９ 乗算器（減衰量制御手段） １０ 逆数変換部（減衰量制御手段） １０１ 励振波形発生部（励振信号発生手段） １０２ 加算器（ループ手段） １０３ 可変増幅器（減衰手段） １０５ 可変遅延回路（遅延手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号を所定の遅延量だけ遅延する遅延手
   段および信号を所定の減衰量だけ減衰する減衰手段を閉
   ループ状に接続し、入力信号を循環する閉ループ手段
   と、励振信号を発生し、該励振信号を前記入力信号とし
   て前記閉ループ手段に供給する励振信号発生手段とを備
   え、前記閉ループ手段を循環する信号を取り出すことに
   より楽音信号を合成する楽音合成装置において、 前記合成すべき楽音信号の音高を示す音高情報を発生す
   る音高情報発生手段と、前記楽音信号の減衰率を示す減衰率情報を設定する設定
   手段と、 前記 発生された音高情報に応じて前記遅延手段の遅延量
   を制御する遅延量制御手段と、 前記発生された音高情報および前記設定された減衰率情
   報を四則演算することによって近似的に前記減衰手段の
   減衰量を算出し、該算出された減衰量だけ前記減衰手段
   で信号を減衰させることにより、前記音高情報が示す音
   高に拘わらず前記楽音信号の減衰率を一定にする減衰量
   制御手段とを有することを特徴とする楽音合成装置。