JP3223683B2 - 楽音波形信号合成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、閉鎖ウェーブガイド
ネットワークを利用して楽音波形信号を発振し合成する
楽音波形信号合成装置に関し、詳しくは、楽音波形信号
発振のための制御の簡易化と合成された音における倍音
成分の豊富化とを両立させることができるようにしたこ
とに関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６３−４０１９９号公報において
は、閉鎖ディジタルウェーブガイドネットワークを利用
して楽音波形信号を発振し合成する技術の基本的構成が
示されている。これは、遅延回路やフィルタなどを閉ル
ープ状に接続してディジタル波形信号を循環させる信号
循環路（閉鎖ディジタルウェーブガイドネットワーク）
を構成し、ディジタルの励起信号をこの循環路に導入し
て該循環路を循環させることにより波形信号を発振さ
せ、ループ内の適当な個所から出力楽音波形信号を取り
出すようにしたものである。この技術は、管楽器や弦楽
器などの所望の自然楽器の物理的特性を閉鎖ディジタル
ウェーブガイドネットワークによってモデル化し、もっ
て該自然楽器の音をシミュレートすることを基本的コン
セプトとしている。すなわち、信号循環路（閉鎖ディジ
タルウェーブガイドネットワーク）は、管や弦などの媒
体内において進行したり反射したりする振動信号の物理
的伝播をモデルするものである。

【０００３】管楽器をシミュレートする場合について言
えば、上記信号循環路は、管楽器の管部分に対応してお
り、そこにおける信号遅延時間によって管部の共振特性
を設定する。また、弦楽器をシミュレートする場合は、
上記信号循環路は、弦部分に対応している。信号循環路
における信号遅延時間はパラメータに応じて可変であ
り、これによって該信号循環路における共振特性を制御
できるようになっている。合成される楽音波形信号のピ
ッチは、主にこの信号遅延時間に応じて設定若しくは制
御されるが、他のファクタ（例えば、信号を励起するた
めの非線形回路におけるパラメータなど）によっても設
定若しくは制御可能である。

【０００４】信号循環路は、振動信号の伝播経路におけ
る物理的境界部（例えば、リード等の振動励起部や、管
の開口孔や、弦の取付け端部など）における信号の進行
及び反射をモデルするための信号ジャンクション部を適
宜具備している。例えば、振動励起部をモデルするため
の信号ジャンクション部は、非線形変換部を含む。ま
た、その他の物理的境界部をモデルするための信号ジャ
ンクション部は、進行波信号と反射波信号の振り分けと
合成等を行なう演算回路を含む。

【０００５】振動信号を励起するための上記非線形変換
部には非線形テーブルが使用される。信号循環路のルー
プに、ブレス圧力あるいは擦弦操作等に対応する適宜の
電気的圧力信号を導入することにより、該圧力信号を該
非線形テーブルで非線形変換した信号が信号循環路を循
環し、振動波形信号が励起される。前記特開昭６３−４
０１９９号公報においては、２種類の非線形テーブルが
示されている。その１つは、不変化領域と変化領域を有
し、変化領域においては入力の変化に対して一方向にの
み単調に変化する変換出力特性を示す非線形テーブルで
あり、これは、クラリネット等のリードを有する管楽器
の振動波形信号をシミュレートするのに適している。も
う１つは、変化領域では入力の変化に対して山型の（双
方向の傾きを持つ）変換出力特性を示す非線形テーブル
であり、これは、バイオリンのような擦弦楽器の振動波
形信号をシミュレートするのに適している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前者の一方向単調変化
変換特性を示す非線形テーブルを使用した場合について
は、偶数倍音の抜け落ちた奇数倍音からなる振動波形信
号を発振することができることが知られている。また、
制御パラメータに対する発振領域が広く、安定した発振
が可能である上、ループ内の信号遅延時間と発振音高が
良く対応し、制御が比較的容易であることが確認されて
いる。その反面、上記のように偶数倍音が抜けるため
に、クラリネットやフルートなど特定の楽器に近い音し
か合成できず、音作りの幅が狭いという問題がある。

【０００７】これに対して、後者の山型の変換特性を示
す非線形テーブルを使用した場合については、非常に複
雑な倍音構成からなる振動波形信号を発振できることが
知られており、擦弦楽器音のように整数倍音がすべてき
れいに並んだ倍音特性を持つ音を発振することもできる
し、また、特に、山の頂上付近の変換特性を使用して常
に発振するようなパラメータの与え方をすれば、ホワイ
トノイズに近い信号を発振することもできる。このよう
に、複雑な倍音構成が得られることから様々な特性の音
を発振できる可能性を持つが、実際問題としては、発振
を起こさせるためのパラメータの領域が狭く、その調整
が非常に難しいという問題点を持つ。更には、ループ内
の信号遅延時間と発振音高があまり良く対応していず、
チューニングが狂い易いなど、制御上若しくは取扱上の
問題点を抱えていた。

【０００８】この発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、閉鎖ウェーブガイドネットワークのように音源の物
理的共振特性をモデルして楽音波形信号を発振し合成す
る楽音波形信号合成装置において、比較的容易な制御
で、複雑な倍音を含む楽音波形信号を合成することがで
きるようにした楽音波形信号合成装置を提供しようとす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 この発明に係る楽音波
形信号合成装置は、信号を循環する閉鎖ループを形成
し、かつ信号を遅延する遅延手段を該ループ内に含み、
この遅延時間を可変することによって共振特性が制御さ
れる信号循環手段と、前記信号循環手段のループ内に波
形信号を励起する励起手段と、前記信号循環手段のルー
プから波形信号を取り出し、この波形を変形して倍音成
分を付加する波形変形手段と、前記波形変形手段で変形
した波形信号を前記信号循環手段のループから取り出し
た別の波形信号で演算する演算手段と、前記信号循環手
段のループから取り出した波形信号と前記波形変形手段
で変形した波形信号に基づく前記演算手段の出力波形信
号とを出力する出力手段とを具えたことを特徴とするも
のである。

【００１０】

【作用】 信号循環手段と励起手段により、前述の閉鎖
型ウェーブガイドネットワークを使用した物理モデルタ
イプの音源と同様な又は類似の電子的閉鎖ループ音源が
構成され、所望の物理的音源の物理的共振特性がモデル
される。従って、信号循環手段と励起手段からなる電子
的閉鎖ループ音源部では、モデルした物理的音源をシミ
ュレートした楽音波形信号が合成される。信号循環手段
のループで合成された楽音波形信号が、ループの外に取
り出されて波形変形手段に入力され、倍音成分が付加さ
れるように該波形信号の波形が変形される。この変形に
よって該波形信号が含有する倍音構成を豊富にすること
ができる。さらに、この波形変形手段で変形した波形信
号を、信号循環手段のループから取り出した別の波形信
号で演算することにより、演算の結果得られる波形信号
を複雑に変化させることができる。信号循環手段のルー
プから取り出した楽音波形信号とこの波形変形手段で変
形した波形信号に基づく演算手段の出力波形信号とを出
力し、両波形信号を電気的に又は空間的に適宜合成する
ことにより両波形信号を合成してなる楽音が得られる。

【００１１】 信号循環手段と励起手段からなる閉鎖ル
ープ音源部分によって上記物理モデルタイプの音源回路
に特有の音作りが可能である一方で、波形変形手段によ
り閉鎖ループ音源部分において発生しない倍音成分を作
成するような波形変形を行なうことにより、該閉鎖ルー
プ音源部分で合成した波形信号の倍音構成を豊富に増す
ことができる。従って、閉鎖ループ音源部分での音作り
は、安定した発振が可能で比較的制御が容易な方式を採
用したとしても、波形変形手段の部分で倍音成分を作成
する波形変形がなされることにより、両者の合成からな
る楽音信号においては豊富な倍音が制御可能であり、こ
れによって音作りの幅を広げることができる。従って、
閉鎖ループ音源部分での制御は比較的容易でありなが
ら、最終的に得られる楽音においては複雑な倍音を含む
楽音波形信号を合成することができるようになる。

【００１２】 例えば、閉鎖ループ音源部分では、前述
したような一方向単調変化変換特性を示す非線形テーブ
ルを使用して振動信号を励起するようにすれば、安定し
た発振が可能であり、制御が比較的容易である。また、
波形変形手段としては、信号循環手段のループから取り
出した波形信号を微分する微分手段を含むものを使用す
れば、例えば、偶数倍音の抜け落ちた奇数倍音からなる
方形波状の入力波形信号を鋸歯状波のような鋭角的な波
形に変形することができ、偶数倍音成分を付加すること
ができるものであり、構成も極めて簡単である。また、
波形変形手段においては、波形の一部位相区間の極性反
転や切取りなど、適宜の部分的波形加工処理技術を使用
してもよい。

【００１３】また、波形変形手段の別の例としては、、
非線形変換テーブルを含み、信号循環手段のループから
取り出した波形信号を該非線形変換テーブルに入力して
非線形変換することにより波形変形を行うようにしたも
のであってもよい。非線形変換によって波形の形状を大
きく変形することができ、入力波形になかった倍音成分
の付加が可能である。この場合、信号循環手段のループ
を通る波形信号の振幅レベルを検出し、検出した振幅レ
ベルの大きさに応じて前記非線形変換テーブルに入力す
る前記波形信号の振幅を制御するようにしてもよい。ア
タック、ディケイ等の音量エンベロープレベルの変動に
対応して信号循環手段のループから取り出す波形信号の
レベルが変動する場合、その入力波形レベルの変動によ
って非線形変換テーブルでの波形変形の態様が変化して
しまうので、これを防ぐためには、例えば、検出した振
幅レベルが小さいほど非線形変換テーブルに入力する波
形信号の振幅を大きくするよう制御するとよい。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面を参照してこの発明の一実施
例を詳細に説明しよう。図１の実施例は、閉鎖ウェーブ
ガイドネットワークと同様の原理に従ってクラリネット
のような管楽器の物理モデル音源を構成したものであ
る。なお、この実施例において、閉鎖ウェーブガイドネ
ットワークに対応する遅延フィードバックループ部１０
の構成は、簡略化された構成からなっている。

【００１５】図１において、遅延フィードバックループ
部１０は、デジタル波形信号を遅延しかつ循環する閉鎖
ループを形成してなるもので、波形信号を遅延する遅延
回路１１を該ループ内に含み、この遅延時間を制御パラ
メータＤＣによって可変することによって該ループにお
ける共振特性を制御し、合成される楽音のピッチを設定
することができるものである。また、遅延フィードバッ
クループ部１０は、ループ内にローパスフィルタ１２と
オールパスフィルタ１３を含んでおり、更に、振動を励
起するために非線形特性の励起部１４をループ内に挿入
してなる。ループ内において、励起部１４の入力側に
は、加算器１５と極性反転用の反転回路１６とが設けら
れている。

【００１６】励起部１４の入力側に設けられた加算器１
５は、演奏パラメータの１つである圧力信号Ｐをループ
内に導入するためのものである。圧力信号Ｐに対応する
デジタルデータが加算器１７を経由して加算器１５に入
力され、遅延フィードバックループ部１０を循環する信
号を反転回路１６で極性反転した信号がこれに加算さ
れ、その加算結果が非線形変換テーブル２１，２２に入
力される。すなわち、励起部１４の出力信号が、ローパ
スフィルタ１２とオールパスフィルタ１３で処理され、
かつ遅延回路１１で遅延され、反転回路１６及び加算器
１５を介して入力側に負帰還される。この反転回路１６
は、後述するように、非線形変換テーブル２１，２２と
の協働により、ループ部１０内で振動を励起するよう作
用するものであり、ループ内に挿入された非線形変換要
素の一部とみなしてもよい。なお、物理モデルの側面か
ら見ると、クラリネット開口端での反射（位相反転）を
シミュレートするものである。

【００１７】圧力信号Ｐは、振動信号を励起するための
直流的な（振動波形ではない）デジタルデータからなる
もので、演奏パラメータ発生部２０から、任意の発音持
続時間に対応して持続的に発生される。演奏パラメータ
発生部２０は、合成する楽音の諸特性をリアルタイムで
制御するための各種の演奏パラメータデータを発生する
ものであり、演奏者の意志やその他の要素に基づいて各
演奏パラメータデータを発生する。例えば、音高、音色
等の選択スイッチ類やブレスコントローラなどの各種演
奏操作子、及びエンベロープ発生器などの各種データ発
生手段等を含んでいてよい。例えば、演奏者がブレスコ
ントローラを吹くと、その息圧に対応して圧力信号Ｐが
発生される。ノイズ発生器１８，フィルタ１９及び加算
器１７は、圧力信号Ｐを所望に応じて変調するためのも
のである。フィルタをかけたノイズ信号を圧力信号Ｐに
加算することにより、圧力信号Ｐにゆらぎを与え、楽音
合成形態をより複雑にしようとするものである。

【００１８】励起部１４では、２つの非線形変換テーブ
ル２１，２２をパラレルに具備しており、更に、各非線
形変換テーブル２１，２２の出力に可変の係数Ｃ１，Ｃ
２をそれぞれ掛けるための乗算器２３，２４と、乗算器
２３，２４の出力を加算する加算器２５とを具備してい
る。２つの非線形変換テーブル２１，２２（テーブル＃
１，＃２）における非線形変換特性の一例を示すと、図
２の（ａ）（ｂ）のようである。一方の非線形変換テー
ブル２１（テーブル＃１）の非線形変換特性は、図２の
（ａ）に示すように、変化領域と不変化領域を有し、変
化領域では一方向に単調変化を示す変換カーブからなっ
ている。他方の非線形変換テーブル２２（テーブル＃
２）の非線形変換特性は、図２の（ｂ）に示すように、
入力値の小さい或る範囲が不変化領域となっていて、変
化領域では大部分が増加変化を示すが一部で減少変化を
示す変換カーブからなっている。

【００１９】励起部１４全体から見た非線形変換特性
は、２つの非線形変換テーブル２１，２２の変換特性を
加算又は減算合成した特性であり、その一例を示すと図
２の（ｃ）や（ｄ）のようである。（ｃ）は（ａ）
（ｂ）に示すような２つの変換特性を加算合成した例を
示し、（ｄ）は減算合成した例を示す。（ｃ）や（ｄ）
のような、合成される非線形変換特性のカーブは、乗算
器２３，２４に与える係数Ｃ１，Ｃ２の値の大小及び符
号によって適宜可変制御することができる。例えば、係
数Ｃ１の符号を正、係数Ｃ２を負で与えると、（ｄ）の
ような減算合成特性となる。このような合成された非線
形変換特性においては、図示のように、一部に小さな
「こぶ」や「へこみ」が現われる。この「こぶ」や「へ
こみ」の部分で、従来知られた山型非線形変換特性に似
た非線形変換がなされ、倍音成分の発生を複雑にするの
で、有利である。しかも、「こぶ」や「へこみ」の部分
での極端な傾きの反転が生じないので、比較的安定した
発振が確保でき、制御が比較的容易であるという利点も
ある。加えて、係数Ｃ１，Ｃ２の可変によって合成非線
形変換特性を随時可変できるという利点もある。

【００２０】係数Ｃ１，Ｃ２は、例えば、演奏パラメー
タ発生部２０から、適宜の操作子の操作に応じて手動的
に、又は選択音色、選択音高あるいは選択効果等に連動
して自動的に、発生されかつ可変されるようになってい
てよい。勿論、この発明の実施にあたっては、励起部１
４は、図示のような２つの非線形変換特性を合成するタ
イプに限らず、１つの非線形変換テーブルのみによって
構成されていてもよい。あるいは、３以上の異なる非線
形変換特性を合成するようにしてもよい。

【００２１】閉鎖ループ内に設けられたローパスフィル
タ１２は、管楽器の反射端（例えばクラリネットの開口
端）における高音域損失や管全体での高音域損失をシミ
ュレートするものであり、係数群ＦＣ１に応じてそのカ
ットオフ周波数等のフィルタ特性が可変制御される。こ
れにより、合成する楽音の音色を調整することができ
る。このフィルタ係数群ＦＣ１も、例えば、演奏パラメ
ータ発生部２０から、適宜の操作子の操作に応じて手動
的に、又は選択音色、選択音高あるいは選択効果等に連
動して自動的に、発生されかつ可変されるようになって
いてよい。

【００２２】閉鎖ループ内に設けられたオールパスフィ
ルタ１３は、通過する信号の振幅は制御しないが、その
位相遅延量をその周波数に対応して異ならせるものであ
る。このオールパスフィルタ１３は、物理的には、管楽
器の管内を伝播する音波の進行速度がその音高周波数に
よって異なることを模倣するものである。オールパスフ
ィルタ１３における位相遅延量対周波数の特性は、フィ
ルタ係数ＦＣ２及び／又はＦＣ３によって制御される。
フィルタ係数ＦＣ２は、演奏パラメータ発生部２０から
選択音色等の適宜のファクタに応じて発生されるもので
あり、これにより選択音色等によりオールパスフィルタ
１３における位相遅延量対周波数の特性を可変制御し、
合成楽音の音色を微妙に調整することができる。フィル
タ係数ＦＣ３は、ループ内を通る波形信号をアンプ２６
で適宜にレベル調整した信号からなる。つまり、フィル
タ係数ＦＣ３は、ループ内を循環する発振波形信号の振
幅レベルに概ね対応している。息圧の強弱に応じて、こ
の発振波形信号の振幅レベルが変動し、これに対応する
フィルタ係数ＦＣ３に応じてオールパスフィルタ１３の
特性が可変制御され、合成楽音の音色を息圧に応じて微
妙に調整することができる。

【００２３】上記構成から成る遅延フィードバックルー
プ部１０における発振作用は、概ね次のようである。圧
力信号Ｐの立ち上がりに応じて、励起部１４では、これ
を非線形変換した信号を出力する。この信号がローパス
フィルタ１２、オールパスフィルタ１３、遅延回路１１
及び反転回路１６を経由して、該ループの合計遅延時間
経過後に反転されて加算器１５にフィードバックされ
る。そこで、加算器１５では、圧力信号Ｐからこのフィ
ードバック信号の絶対値分を引き算することになる。そ
して、加算器１５の出力が非線形変換テーブル２１，２
２に入力されて非線形変換され、ループを通って所定の
遅延時間後に反転されて加算器１５にフィードバックさ
れる。ループにおけるこの繰返しによって振動が励起さ
れることになる。従って、図１に示された音源モデルの
場合、発振される波形信号の音高の１周期は、ループの
合計遅延時間の２倍となる。

【００２４】遅延回路１１の遅延時間を可変設定する制
御パラメータＤＣは、所望音高に対応して演奏パラメー
タ発生部２０から発生される。上述のように、発振され
る波形信号の音高は、遅延回路１１の遅延時間のみによ
って決定されるのではなく、ループ全体の遅延時間によ
って決定されるので、制御パラメータＤＣによって設定
する遅延時間は、フィルタ１２，１３における遅延時間
を差し引いて考慮しなければならない。

【００２５】図１に示した遅延フィードバックループ部
１０は、簡易型のクラリネットモデルであり、そこで合
成される波形信号の音色的特徴はクラリネット的であ
り、偶数次倍音が不足するものである。その分、励起部
１４における非線形変換特性は比較的単純であり、発振
が安定しており、その制御も比較的容易である。図３の
（ａ）は、遅延フィードバックループ部１０で合成され
た波形信号の一例を示す。矩形波の形状に近く、偶数次
倍音が不足していることが理解できる。

【００２６】この遅延フィードバックループ部１０にお
ける任意の位置（図では加算器２５の出力）からその発
振波形信号を取り出し、これを波形変形部２７に入力す
る。波形変形部２７では、ループから取り出された波形
信号の波形を変形して倍音成分を付加する処理を行な
う。図１では、波形変形部２７は、微分回路２８、絶対
値回路２９、比較器３０を含んでいる。微分回路２８
は、遅延フィードバックループ部１０で合成されたデジ
タル波形信号（例えば図３のａ）を微分するものである
が、デジタル処理であるから実際は差分演算をする。こ
の微分回路２８の出力の一例を示すと図３の（ｂ）のよ
うである。絶対値回路２９は、微分回路２８の出力の振
幅値を絶対値変換するものである。すなわち、負の値を
正の値に変換する。この絶対値回路２９の出力の一例を
示すと図３の（ｃ）のようである。比較器３０は、微分
回路２８の出力と０とを比較し、０以上の値つまり正の
値を出力する。この比較器３０の出力の一例を示すと図
３の（ｄ）のようである。

【００２７】絶対値回路２９の出力と比較器３０の出力
は、乗算器３１及び３２でそれぞれ個別の係数Ｃ３，Ｃ
４が掛けられてレベル制御され、これらが加算器３３で
加算合成される。係数Ｃ３，Ｃ４は両方が正負どちらの
値にでも可変できるか、若しくは少なくとも係数Ｃ４が
可変の負の値を持つ。すなわち、図３の（ｃ）から明ら
かなように、絶対値回路２９の出力は、遅延フィードバ
ックループ部１０で合成された楽音波形信号の本来のピ
ッチの２倍の周波数（１オクターブ上）を持つので、係
数Ｃ３，Ｃ４の可変制御によって波形変形部２７での波
形変形の態様が制御できるのみならず、その周波数を１
オクターブ上に変えることもできる。

【００２８】例えば、比較器３０の出力に０の係数Ｃ４
を掛けて絶対値回路２９の出力に加算すれば、絶対値回
路２９の出力がそのまま加算器３３から出力され、波形
変形部２７で波形変形した波形信号の周波数は、本来の
楽音ピッチの２倍音となる。また、比較器３０の出力に
−１の係数Ｃ４を掛けて絶対値回路２９の出力に加算す
れば、図３の（ｃ）における鋸歯波形が１波おきに取り
除かれることになるので、加算器３３の出力波形つまり
変形された波形信号の周波数は、本来の楽音ピッチと同
じものとなる。また、係数Ｃ３又はＣ４を適宜変更する
と、それに応じた比率で絶対値回路２９の出力と比較器
３０の出力が加算合成（又は減算合成）され、波形変形
部２７での波形変形の態様を制御できる。図３の（ｃ）
又は（ｄ）を見れば明らかなように、微分演算によって
変形された波形は、鋸歯状波に近いものとなり、偶数次
倍音を含むことが理解できる。

【００２９】波形変形部２７の出力はハイパスフィルタ
（ＨＰＦ）３４に入力される。このハイパスフィルタ３
４は、波形変形部２７から出力される波形信号の直流成
分を除去するためのものである。すなわち、波形変形部
２７の出力は一方の極性にオフセットされているため、
ここでその直流成分を除去する。ハイパスフィルタ３４
の出力を入力したローパスフィルタ（ＬＰＦ）３５は、
ハイパスフィルタ３４の出力信号から低帯域成分を取り
出すためのものである。ローパスフィルタ３５で取り出
した低帯域成分信号はアンプ（乗算器）３６で適宜にレ
ベル調整され、加算器３７でハイパスフィルタ３４の出
力信号と加算される。このローパスフィルタ３５及び加
算器３７による低帯域成分の加算は、波形変形部２７で
波形変形処理した波形信号に対して低帯域成分のレベル
を増強するためである。その理由は、微分回路２８にお
ける微分によってループ出力波形が本来持っていた低帯
域成分が減衰されるのでこれを補強するためであり、差
分に対する和分による特性補正という意味合いがある。
また、ハイパスフィルタ３４による直流成分除去処理に
よって低帯域成分が幾分減衰することが考えられるが、
これを補強する意味合いもある。

【００３０】加算器３７の出力は乗算器３８で適宜レベ
ル制御されて加算器４０に入力される。一方、遅延フィ
ードバックループ部１０から取り出された波形信号は、
ハイパスフィルタ４１に入力されて直流成分が除去され
た後、乗算器３９で適宜レベル制御されて加算器４０に
入力される。これらの乗算器３８，３９及び加算器４０
は、遅延フィードバックループ部１０から取り出した波
形信号と波形変形部２７で変形した波形信号とを乗算係
数Ｃ５，Ｃ６に応じた可変比率で加算合成するためのも
のである。これによって、遅延フィードバックループ部
１０で合成された楽音波形信号に対して、波形変形部２
７で倍音成分を付加する波形変形が施された波形信号が
適宜の比率で合成され、その合成結果として、倍音成分
を豊富に含む楽音波形信号が合成される。加算器４０の
出力は、フィルタ４２で適宜音色調整された後、図示し
ないデジタル／アナログ変換回路によってアナログ信号
に変換され、音響的に発音される。フィルタ４２は更な
る音色調整を行なうために設けられているにすぎず、勿
論、省略可能である。

【００３１】前述のように図１の遅延フィードバックル
ープ部１０はクラリネットモデルであり、そこから発生
される楽音波形信号は、奇数次倍音からなるクラリネッ
ト系音色の特徴を強く持つものである。これに対して、
波形変形部２７では、前述のように、偶数次倍音が付加
された波形信号が得られる。また、絶対値回路２９の出
力がそのまま出力されるように係数Ｃ３，Ｃ４の設定を
行なえば、１オクターブ上（２倍音）の周波数を持つも
のとすることができる。従って、波形変形部２７で変形
した波形信号が遅延フィードバックループ部１０で合成
した波形信号に加算されることにより、遅延フィードバ
ックループ部１０で合成した波形信号に対して、不足し
ていた偶数次倍音成分を付加することができ、その音色
を劇的に変えることができる。例えば、偶数次倍音成分
が付加された波形変形部２７の出力波形はトランペット
系の音色の特徴を持つ。また、１オクターブ上の倍音の
付加は、オルガン系の音色合成を模倣することができ
る。そのほか、合成比率を設定する係数Ｃ５，Ｃ６の設
定、及びその他各種パラメータの設定によって、任意の
幅広い音色の合成が可能となる。

【００３２】各係数Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６は、前述と
同様に、例えば、演奏パラメータ発生部２０から、適宜
の操作子の操作に応じて手動的に、又は選択音色、選択
音高あるいは選択効果等に連動して自動的に発生され、
かつ可変されるようになっていてよい。なお、波形変形
部２７で変形した波形信号の混合比率設定は、係数Ｃ
３，Ｃ４によっても行なえるので、乗算器３８及びそれ
に対応する係数Ｃ５は省略してもよい。また、図におい
て、係数の図示をしていない回路においても、それが係
数による制御が可能なもの（例えばアンプ２６，３６や
ＨＰＦ，ＬＰＦ、フィルタ４２など）はすべて、演算パ
ラメータ発生部２０で適宜の係数又はパラメータを発生
し、演奏時にリアルタイムでその特性を可変制御するこ
とが可能である。

【００３３】なお、遅延フィードバックループ部１０そ
れ自体の構成は、図示の構成のものに限らず、前述の特
開昭６３−４０１９９号公報やそれに続く他の特許出願
公開公報等によって公知のデジタルウェーブガイドネッ
トワークタイプの音源を適宜使用してもよい。

【００３４】図４は、図１における励起部１４の構成を
変更した実施例を示す。他の構成は図１に示されたもの
とほぼ同様であり、図１に示されたものと同一符号の回
路要素については、図１での説明を援用し、繰返し説明
を避ける。図４における励起部４３は、非線形変換テー
ブルを省略し、その代わりに、励振波形発生部４４を設
けたものである。励振波形発生部４４は、演奏操作に対
応して演奏パラメータ発生部２０から与えられる音高デ
ータＫＣ，発音指示データＫＯＮ，タッチコントロール
データＴＤ等に応じて適宜の初期波形を発生するもので
あり、発生された初期波形信号が加算器４５に入力され
ることにより、遅延フィードバックループ部１０のルー
プに導入される。この初期波形信号がローパスフィルタ
１２，オールパスフィルタ１３，遅延回路１１を介して
ループ内で遅延され、乗算器４６で極性反転されかつレ
ベル制御されて、加算器４５にフィードバックされる。
乗算器４６の係数「−Ｇ」は、負の値であり、演奏パラ
メータ発生部２０から可変的に発生される。この構成に
よって、前述と同様に、遅延フィードバックループ部１
０の全体遅延時間の２倍の周期を持つ振動が発振される
ことになる。この場合、比較的安定した発振が可能であ
るが、ループ部１０で合成される波形信号は、前述と同
様に、偶数次倍音が不足する特性を持つものである。こ
の不足は、前述と同様に、波形変形部２７によって補う
ことができる。なお、励振波形発生部４４では、初期波
形に限らず、適宜のノイズ信号を発生するようにしても
よい。

【００３５】図５は、波形変形部４７について図１とは
別の実施例を示すものであり、また、遅延フィードバッ
クループ部４８及び励起部４９についても図１及び図４
に示したものとは異なる実施例が示されている。図５に
おける遅延フィードバックループ部４８及び励起部４９
はサキソフォンの物理モデルであり、図１や図４に示し
たものよりは複雑なモデルである。しかし、例えば特開
平２−２９４６９２号公報で示されたような公知の構成
と類似のものであるので、説明は簡単に行なう。なお、
圧力信号ＰＲＥＳのような各種演奏パラメータは、前述
と同様に、適宜の演奏パラメータ発生部より発生される
が、図示は省略する。

【００３６】 遅延フィードバックループ部４８は、サ
キソフォンの管の部分の動作をシミュレートするもので
あり、遅延時間の相対的に長い遅延回路５１Ｌと短い遅
延回路５１Ｓとを含んでおり、加算器５０，遅延回路５
１Ｌ，ローパスフィルタ５２，乗算器５３，加算器５
４，遅延回路５１Ｓ，ローパスフィルタ５５，乗算器５
６によって１つのループを構成している。そして、乗算
器５７を介して与えられる励起部４９の出力信号を加算
器５０，５４に入力してループ内に導入し、かつ、ルー
プ内の乗算器５３，５６でそれぞれ係数によって振幅制
御された信号を加算器５８で加算してその出力を励起部
４９にフィードバックし、励起部４９をループに組み込
んでいる。遅延フィードバックループ部４８で合成した
楽音波形信号の出力は、乗算器５３，５６から出力をそ
れぞれ取り出し、これを乗算器５９，６０でそれぞれ係
数ｍ１，ｍ２によって振幅制御し、その出力を加算器６
１で加算することにより得る。遅延フィードバックルー
プ部４８内の遅延回路、乗算器及びフィルタには、それ
ぞれ遅延時間、乗算係数、フィルタ係数を可変設定して
合成楽音のピッチや音色を可変設定するための演奏パラ
メータが入力されるが、図示は省略してある。

【００３７】励起部４９はサキソフォンのリードの動作
をシミュレートするものであり、２つの非線形変換テー
ブル６２，６３を具備している。１つの非線形変換テー
ブル６２は、スリット（Slit）関数のテーブルからなっ
ており、これは圧力に対するリードの変位量の物理特性
を模倣するものである。もう１つの非線形変換テーブル
６３は、グレアム（Graham）関数のテーブルからなって
おり、これはリードでの差圧が流速に与える特性を模倣
するものであり、スリット関数による非線形変換を補正
するためのものである。

【００３８】加算器６４において、息圧に対応する演奏
パラメータとして与えられる圧力信号ＰＲＥＳが、遅延
フィードバックループ部４８の加算器５８を介してフィ
ードバックされる信号から減算される。この加算器６４
の出力は、リードを変位させるための差圧に対応したも
のとなる。加算器６４から出力される差圧に対応した信
号は、加算器６５を介してローパスフィルタ６６に入力
されると共に、非線形変換テーブル６３に入力される。

【００３９】ローパスフィルタ６６は、リードが高域成
分に応答しない動特性を持っているので、これをシミュ
レートするためのものであり、加算器６５を介して入力
される差圧信号の高域成分を除去する。ローパスフィル
タ６６の出力は乗算器６７でスリットゲインパラメータ
ＳＧが乗算され、加算器６８でアンブシュアパラメータ
ＥＭＢが加算される。スリットゲインパラメータＳＧ
は、非線形変換テーブル６２におけるスリット関数の傾
きを制御する（入力信号のゲインを制御することにより
実質的に関数の傾きを制御する）ものであり、０より大
つまり正の係数からなる。アンブシュアパラメータＥＭ
Ｂは、リードの変位量が唇の構えや締め具合などに影響
されることを考慮し、それに応じた補正を行なうことに
より、微妙なリードの噛み具合をシミュレートするもの
である。ローパスフィルタ６６の周波数特性を制御する
ピークパラメータＱとカットオフ周波数パラメータｆ
ｃ、及びスリットゲインパラメータＳＧ、アンブシュア
パラメータＥＭＢは、前述と同様に、図示しない演奏パ
ラメータ発生部から与えられ、演奏時にリアルタイムで
変更することが可能である。

【００４０】加算器６８の出力は、必要な各種の演算
（差圧演算、高域カット、ゲイン調整、アンブシュア補
正など）が施された圧力信号として、非線形変換テーブ
ル６２に入力される。非線形変換テーブル６２における
スリット関数の一例を示すと図６の（ａ）のようであ
り、単調変化特性を示すものであり、制御がしやすいも
のである。非線形変換テーブル６２の出力は乗算器６９
に入力され、非線形変換テーブル６３の出力が乗算され
る。非線形変換テーブル６３は、乗算器６９に対して乗
算係数を供給するものであり、そこにおけるグレアム関
数の一例を示すと図６の（ｂ）のようである。その入力
信号は加算器６４から出力される差圧信号、出力は流速
係数であり、差圧が大きくなっても狭い管路では流速が
飽和して差圧と流速が比例しないことをシミュレートす
る関数である。結局、乗算器６９では、非線形変換テー
ブル６２から与えられる圧力に対応するリード変位量
（空気通路面積）を表わす信号に対して、非線形変換テ
ーブル６３から与えられる流速係数を乗算する。乗算器
６９の出力は、乗算器５７で所定の係数が乗算されて、
遅延フィードバックループ部４８に与えられる。なお、
非線形変換テーブル６２の出力が乗算器７０に入力さ
れ、適宜の係数が掛けられて、加算器６５にフィードバ
ックされ、差圧信号に対して加算される。これは差圧信
号をリード変位量に応じて補正するためである。

【００４１】図５において、波形変形部４７は非線形変
換テーブル７１を含んでいる。励起部４９の加算器６８
の出力を取り出し、非線形変換テーブル７１に入力す
る。非線形変換テーブル７１は、一例として図６の
（ｃ）に示すような複雑なスリット関数からなるもので
ある。いくつかの山（正負の両方の傾きを持つ）を含む
関数に従って、入力信号が複雑に波形変形される。この
非線形変換テーブル７１の出力が乗算器７２に入力さ
れ、非線形変換テーブル６３から出力された流速係数が
乗算される。乗算器７２の出力は、乗算器７３で所定の
係数が乗算されて、更に乗算器７４で混合比率を設定す
る可変の係数ｍ３が乗算され、加算器７５に入力され
る。加算器７５では、加算器６１の出力すなわち遅延フ
ィードバックループ部４８の合成楽音出力信号と加算さ
れる。従って、加算器７５における遅延フィードバック
ループ部４８の合成楽音出力と波形変形部４７の出力と
の混合比率は、乗算器５９，６０，７４の各係数ｍ１，
ｍ２，ｍ３を可変することによって適宜制御される。

【００４２】図５の実施例においては、励起部４９の非
線形変換テーブル６２の特性は図６の（ａ）に示したよ
うな比較的単調な変化特性を示すものであり、制御がし
やすく、息圧に応じた圧力信号ＰＲＥＳやアンブシュア
パラメータＥＭＢなどの演奏パラメータに応じた制御に
よって、例えばアタック部での微妙なピッチ変化等を容
易にシミュレートすることができ、良質なサックス音を
合成することができる。それに加えて、サックス音にと
どまることなく、より多様／多彩な音色合成を、波形変
形部４７の付加によって実現することができるようにな
る。すなわち、波形変形部４７の非線形変換テーブル７
１は、遅延フィードバックループ部４８のループから外
れているため、その非線形変換用の関数としては、任意
のもの（どのように複雑に変化する関数でもよい）を使
用することができるので、複雑な波形変形を行なうこと
ができ、倍音成分の付加が可能である。従って、混合比
率を設定する各係数ｍ１，ｍ２，ｍ３の可変制御によっ
て、加算器７５から出力される楽音波形信号の音色を大
きく変更することができる。

【００４３】ところで、図５に示すような管楽器モデル
では、波形変形部４７の付加によって音色をがらりと変
えようとしても、どうしても息で演奏しているような印
象が残ってしまう。これは、この種の物理モデル音源で
は、圧力信号エネルギーを徐々に加えていかなければ発
振が成長し難いという側面があるからである。すなわ
ち、遅延フィードバックループ部４８及び励起部４９か
らなる物理モデル音源において、合成される楽音信号の
振幅エンベロープは、管楽器音的な比較的ゆっくりした
立ち上がりを示すので、これに対応して波形変形部４７
で波形変形を行なった場合、非線形変換テーブル７１の
入力レベルが小さいために、十分な波形変形がなされ
ず、立ち上がり部分において波形変形部４７による波形
変形効果が薄れ、息で演奏した音が立ち上がるような印
象が残ってしまう。その改善策を図７以降に示す。

【００４４】図７は、図５における波形変形部４７の部
分の変更例であり、図示していない遅延フィードバック
ループ部４８及び励起部４９については図５に示された
ものと同じ構成であってよい。図７において、エンベロ
ープ検出回路７６は、遅延フィードバックループ部４８
及び励起部４９におけるループの中の任意の個所（任意
のアルゴリズム個所）から取り出した楽音信号ＴＳを入
力し、その振幅エンベロープを検出するものである。検
出した振幅エンベロープのレベルデータは、レベル変換
テーブル７７に入力される。レベル変換テーブル７７
は、入力レベルに概ね反比例して変化するデータを出力
する変換特性（若しくは、少なくとも入力レベルが所定
低レベル範囲にあるとき最も大きな出力値を出力する変
換特性）からなるものであり、その変換テーブルの一例
を示すと図８の（ａ）あるいは（ｂ）などのようであ
る。すなわち、大勢としては、楽音信号ＴＳの振幅エン
ベロープのレベルが小さいほど大きな値のデータを出力
するような変換特性であるが、細部においては図８の
（ｂ）のように変動する変換特性であってもよい。

【００４５】レベル変換テーブル７７から出力されるデ
ータは、乗算器７８に出力され、励起部４９の加算器６
８から取り出された波形信号に対して乗算される。乗算
器７８の出力が非線形変換テーブル７１に入力される。
この構成によって、遅延フィードバックループ部４８及
び励起部４９におけるループにおいて生成される楽音信
号ＴＳの振幅エンベロープが小さいとき、相対的に大き
な値の係数がレベル変換テーブル７７から乗算器７８に
対して与えられ、非線形変換テーブル７１に入力される
波形信号のレベルが相対的に大きくされる。従って、非
線形変換テーブル７１の入力信号が大きく振れ、非線形
変換特性を十分に活用して波形を大きく変形することが
できる。これにより、楽音の立ち上がり時においても、
波形変形部４７による波形変形を効果的に行なうことが
できるようになり、息を吹き込むような管楽器的な立ち
上がり音色特性を打ち消し、立ち上がり時からがらりと
音色を変えることができる。

【００４６】なお、上記では、レベル変換テーブル７７
の出力によって波形変形部４７の非線形変換テーブル７
１の入力側の信号レベルを制御することにより、該波形
変形部４７で変形する波形信号の倍音成分を制御してい
るが、これに限らず、振幅を制御するようにしてもよ
い。すなわち、レベル変換テーブル７７の出力によって
波形変形部４７の出力レベルを制御するようにしてもよ
い。あるいは、合成しようとする目的の音色の種類に応
じて、レベル変換テーブル７７の出力によって遅延フィ
ードバックループ部４８から取り出す楽音信号の振幅を
制御することにより、立ち上がりの鈍さを解消するよう
にしてもよい。

【００４７】ところで、波形変形部４７で付加する倍音
成分の数を制御するためには、非線形変換テーブル７１
に入力される波形信号のゲインを任意に制御し、非線形
変換カーブのどの領域を使用するかを変更制御するよう
にすればよい。そのためには、図５における波形変形部
４７を図９のように変更例するとよい。図９においては
遅延フィードバックループ部４８及び励起部４９につい
て図示していないが、図５に示されたものと同じ構成で
あってよい。図９において、励起部４９の加算器６８か
ら取り出された波形信号を非線形変換テーブル７１に入
力する経路において入力ゲイン制御用の乗算器７９が設
けられており、この乗算器７９のゲイン制御係数ＣＦ
は、図示しない操作子の操作や選択された音色種類など
の各種ファクタに応じて可変設定される。励起部４９の
加算器６８から取り出された波形信号の振幅レベルが係
数ＣＦに応じて可変制御され、非線形変換テーブル７１
に入力される該波形信号の振幅レベルが制御される。こ
れにより、非線形変換テーブル７１において使用される
非線形変換カーブの入力領域が変化し、波形形状の変換
特性が種々に可変制御され、付加される倍音成分（倍音
の数及び量）を任意に制御できることになる。

【００４８】図１０は、図７に示された波形変形部４７
に対して図９と同様の変更を施した例を示す。すなわ
ち、乗算器７８と非線形変換テーブル７１との間に乗算
器７９が挿入されている。

【００４９】図１１は、図１０に示された波形変形部４
７の変更例を示しており、非線形変換テーブル７１の出
力側に乗算器８０が設けられている。エンベロープ検出
回路７６の出力をレベル変換テーブル８１に入力し、入
力レベルに概ね正比例する適当な変換特性でレベル変換
出力を生じる。レベル変換テーブル８１の出力が乗算器
８０の乗算係数として入力され、変形された波形信号の
振幅レベルを制御する。これは、レベル変換テーブル７
７と乗算器７８の部分による制御によって、ループ内で
生成される楽音信号ＴＳの振幅レベルが小さいほど非線
形変換テーブル７１の入力レベルが大きくなるように制
御されたことによって、該非線形変換テーブル７１の出
力信号レベルが大きくなったため、このレベルを元の楽
音信号ＴＳの振幅レベルに対応させて小さくするための
ものである。レベル変換テーブル８１を設けずに、エン
ベロープ検出回路７６の出力を直接又は適宜下位にビッ
トシフトして乗算器８０の乗算係数として入力するよう
にしてもよい。これにより、楽音の立ち上がりにおい
て、波形変形部４７による波形変形（倍音付加）は十分
に行なうが、その振幅レベルはゆるやかにする（息圧の
印象をつける）ことができる。同様の乗算器８０とレベ
ル変換テーブル８１を図７の実施例に付加してもよい。
若しくは、図１１において乗算器７９を省略してもよ
い。

【００５０】図１２は、図７の変更例を示すもので、複
数の異なるレベル変換テーブル７７ａ，７７ｂ，…７７
ｎを具備し、エンベロープ検出回路７６の出力を各テー
ブル７７ａ，７７ｂ，…７７ｎに入力し、それぞれの出
力を乗算器８２ａ，８２ｂ，…８２ｎに与えて可変係数
（図示せず）にてそれぞれ制御し、これを加算器８３で
加算合成して、乗算器７８に入力するようにしている。
各乗算器８２ａ，８２ｂ，…８２ｎの乗算係数は、図示
しない操作子の操作や選択音色等の各種ファクタに応じ
て可変設定される。これにより、ループ内で合成される
楽音信号ＴＳの振幅エンベロープレベルに対応して自由
な特性で、非線形変換テーブル７１への入力ゲインを制
御することができ、倍音付加制御の態様を多様にするこ
とができる。非線形変換テーブル７１への入力ゲインを
係数ＣＦによって更に制御するために乗算器７９が設け
られている。乗算器７９は省略してもよい。

【００５１】図１３は、波形変形部４７の更なる変更例
を示すものであり、非線形変換テーブル７１の代わりに
関数演算回路（スリット関数演算部８６）を用いたもの
である。図示していない遅延フィードバックループ部４
８及び励起部４９については図５に示されたものと同じ
構成であってよい。図１３の例では、励起部４９のロー
パスフィルタ６６から信号を取り出し、波形変形部４７
の入力側に設けられたハイパスフィルタ８４に入力する
ようにしている。このハイパスフィルタ８４は直流分を
カットするためのものである。ハイパスフィルタ８４の
出力はゲイン制御用の乗算器８５を介してスリット関数
演算部８６に入力される。

【００５２】スリット関数演算部８６は、所定のスリッ
ト関数の演算を行なうものであり、入力ｘ（ただし、−
１＜ｘ＜１）に対して乗算器８７で１／２を掛け、その
積に加算器８８で１／２を足し、その和ａ＝（ｘ＋１）
／２を対数器８９で２を底とする対数−logａに変換
し、この対数値に乗算器９０でパラメータｎを乗算し、
その積ｂ＝−ｎlogａを指数−ｂとし２を底とする指数
関数を指数器９１で求め、その出力に加算器９２で−１
／２を足し、演算結果ｙを得るようにしている。結局、
演算結果ｙは、｛（ｘ＋１）／２｝をｎ乗した値から
（１／２）を引いた値となる。ここで、パラメータｎが
１のときはｙ＝ｘ／２の単調変化を示すが、ｎ＜１又は
ｎ＞１にして可変制御することにより、非線形的関数カ
ーブを示すものとなる。従って、パラメータｎの可変制
御により、非線形変換特性を可変制御できるという利点
がある。

【００５３】ハイパスフィルタ８４の出力はエンベロー
プ検出用のローパスフィルタ９３に入力され、エンベロ
ープレベルに対応した出力を得る。ローパスフィルタ９
３のエンベロープ検出出力は乗算器９４を介してレベル
変換テーブル７７に入力され、レベル変換テーブル７７
の出力は加算器９５を介して前記乗算器８５に入力され
る。これらのエンベロープ検出用ローパスフィルタ９３
及びレベル変換テーブル７７は、図７のエンベロープ検
出回路７６及びレベル変換テーブル７７の部分と同様の
働きをするものである。図示していないが、乗算器９４
には適宜の係数パラメータが入力され、加算器９５には
適宜の加算パラメータが入力され、ローパスフィルタ９
３には適宜のフィルタ係数パラメータが入力され、これ
らのパラメータを可変することにより、楽音信号エンベ
ロープレベルに応じた倍音付加制御の態様を自由に制御
できるようにしている。また、スリット関数演算部８６
の出力が乗算器９６に入力され、エンベロープ検出用の
ローパスフィルタ９３の出力が乗算される。この乗算器
９６は図１１の乗算器８０と同じ目的で設けられたもの
である。

【００５４】なお、図５〜図１２の実施例において、波
形変形部４７に入力する信号は、励起部４９の加算器６
８の出力としてあるが、これに限らず、遅延フィードバ
ックループ部４８及び励起部４９のどの部分から取り出
した信号でもよい。従って、エンベロープ検出回路７６
に入力する楽音信号ＴＳと同じものを変形対象たる波形
信号として波形変形部４７に入力するようにしてもよ
い。また、取り出した楽音信号ＴＳ等は、図１３に示さ
れたようにハイパスフィルタ処理によって直流分を適宜
カットするようにしてもよい。また、図１３において
も、波形変形部４７に入力する信号は、励起部４９のロ
ーハイパスフィルタ６６の出力に限らず、遅延フィード
バックループ部４８及び励起部４９のどの部分から取り
出した信号でもよい。

【００５５】なお、図１〜図４に示されたような遅延フ
ィードバック部１０及び励起部１４，４３からなる音源
回路において、図５〜図１３に示されたような波形変形
部４７を使用してもよい。反対に、図５に示されたよう
な遅延フィードバック部４８及び励起部４７からなる音
源回路において、図１に示されたような波形変形部２７
を使用してもよい。更に、図５〜図１３に示されたよう
な波形変形部４７の構成及びそれに基づく技術思想は、
図示のような遅延フィードバック型音源若しくは閉鎖ウ
ェーブガイド型音源のような物理モデル型音源に限ら
ず、その他の任意の方式の音源に組み合わせて採用する
ようにしても効果的である。また、図７，図１０，図１
１等に示したような楽音信号ＴＳの振幅エンベロープレ
ベルの検出とそれに基づく波形変形部４７での波形変形
制御態様の制御技術は、図１に示したような波形変形部
２７を使用する場合にも適用できる。

【００５６】更に、波形変形手段としては、図１や図５
〜図１３の波形変形部２７，４７に示されたものに限ら
ず、その他のものでもよい。例えば、遅延フィードバッ
ク部１０，４８のループから取り出した変形対象たる波
形信号を変調波又は被変調波として可聴周波帯域での周
波数変調（ＦＭ）又は振幅変調（ＡＭ）演算を行なう変
調手段を含む回路によって波形変形手段を構成してもよ
い。図１４はその一例を示しており、遅延フィードバッ
ク部１０，４８のループから取り出した変形対象たる波
形信号が乗算器９７で係数ｋ１によって適宜可変制御さ
れ、ＦＭ又はＡＭ用の演算回路９８に搬送波データ入力
ＣＷに入力される。演算回路９８は、搬送波データ入力
ＣＷに与えられた信号を変調波データ入力ＭＷに与えら
れた信号によって周波数変調又は振幅変調する演算を行
なう。その変調出力は、乗算器９９で変調指数係数ｋ２
によって適宜可変制御され、変調波データ入力ＭＷにフ
ィードバックされる。更に、演算回路９８の変調出力
は、乗算器１００で係数ｋ３によって適宜可変制御さ
れ、遅延フィードバック部１０，４８のループで合成さ
れた楽音信号に加算合成するために出力される。図１４
のような自己フィードバック型の変調演算に限らず、そ
の他の形式の変調演算でもよい。

【００５７】以上の各実施例に示された構成は、ハード
ワイアード回路に限らず、マイクロプロセッサやコンピ
ュータなどの汎用プロセッサを使用したプログラム処理
によるものであってもよいのは勿論である。また、各種
の演奏パラメータをリアルタイムで発生するための手段
としては、前述したブレスコントローラやキーボード、
スイッチ類に限らず、その他、ペダル操作子やジョイス
ティック、マウス、タッチセンサなど、どのようなもの
を使用してもよい。また、ＭＩＤＩ配線を介して、適宜
の演奏パラメータや制御信号を受け、これによって本発
明に従う楽音合成及び制御動作を制御するようにしても
よいのは勿論である。

【００５８】以上の実施例から抽出される発明及び実施
の態様のいくつかを要約して列挙すると次のようであ
る。 １．信号を循環する閉鎖ループを形成し、かつ信号を遅
延する遅延手段を該ループ内に含み、この遅延時間を可
変することによって共振特性が制御される信号循環手段
と、前記信号循環手段のループ内に波形信号を励起する
励起手段と、前記信号循環手段のループから波形信号を
取り出し、この波形を変形して倍音成分を付加する波形
変形手段と、前記信号循環手段のループから取り出した
波形信号と前記波形変形手段で変形した波形信号との合
成により楽音波形信号を出力する合成手段とを具えた楽
音波形信号合成装置。 ２．前記波形変形手段が、前記信号循環手段のループか
ら取り出した波形信号を微分する微分手段を含む前記１
項の楽音波形信号合成装置。 ３．前記波形変形手段が、微分された波形信号の振幅値
を絶対値変換する手段を含む前記２項の楽音波形信号合
成装置。 ４．前記波形変形手段が、微分された波形信号から正又
は負の一方の振幅値を持つ波形部分だけを抜き出す比較
手段と、この比較手段の出力波形と前記絶対値変換した
波形とをそれぞれのレベルを正負両方向に可変制御して
加算合成する手段とを含む前記３項の楽音波形信号合成
装置。 ５．前記波形変形手段が、微分された波形信号から低帯
域成分を取り出す手段と、取り出した低帯域成分を該波
形変形手段の出力波形信号に加算する手段とを含む前記
３項又は４項の楽音波形信号合成装置。 ６．前記波形変形手段は、波形の一部を切り取る手段を
含む前記１項の楽音波形信号合成装置。 ７．前記波形変形手段は、非線形変換テーブルを含み、
前記信号循環手段のループから取り出した波形信号を該
非線形変換テーブルに入力して非線形変換することによ
り波形変形を行うものである前記１項の楽音波形信号合
成装置。 ８．前記励起手段が、前記信号循環手段に導入する波形
信号の振幅を可変制御する振幅制御手段を含み、前記波
形変形手段が、前記非線形変換テーブルから出力される
変形された波形信号の振幅を前記振幅制御手段による制
御に連動して可変制御する手段を含む前記７項の楽音波
形信号合成装置。 ９．前記波形変形手段が、前記信号循環手段のループを
通る波形信号の振幅レベルを検出する手段と、検出した
振幅レベルに応じて前記非線形変換テーブルに入力する
前記波形信号の振幅を制御する手段とを更に含む前記７
項又は８項の楽音波形信号合成装置。 １０．前記検出した振幅レベルに応じて前記非線形変換
テーブルに入力する前記波形信号の振幅を制御する手段
は、検出した振幅レベルが小さいほど該波形信号の振幅
を増すように制御するものである前記９項の楽音波形信
号合成装置。 １１．前記検出した振幅レベルに応じて前記非線形変換
テーブルに入力する前記波形信号の振幅を制御する手段
は、検出した振幅レベルに応じて振幅制御係数を読み出
すテーブルと、このテーブルから読み出した振幅制御係
数に応じて前記非線形変換テーブルに入力する前記波形
信号の振幅を制御する手段とを含む前記１０項の楽音波
形信号合成装置。 １２．前記テーブルが複数有り、そのうち選択された１
つのテーブルから読み出された振幅制御係数を使用する
前記１１項の楽音波形信号合成装置。 １３．前記非線形変換テーブルは、所定の非線形変換演
算を実行する演算手段からなる前記７項乃至１２項のい
ずれか１つの楽音波形信号合成装置。 １４．前記波形変形手段が、前記非線形変換テーブルに
入力する前記波形信号の振幅を操作子の操作に応じて制
御する手段を更に含む前記７項乃至１３項のいずれか１
つの楽音波形信号合成装置。 １５．前記波形変形手段が、前記信号循環手段のループ
から取り出した波形信号を変調波又は被変調波として周
波数変調演算を行なう変調手段を含む前記１項の楽音波
形信号合成装置。 １６．前記波形変形手段が、前記信号循環手段のループ
から取り出した波形信号を変調波又は被変調波として振
幅変調演算を行なう変調手段を含む前記１項の楽音波形
信号合成装置。 １７．前記変調手段の出力信号を変調波として使用し
て、前記信号循環手段のループから取り出した波形信号
を変調するようにした前記１５項又は１６項の楽音波形
信号合成装置。 １８．前記励起手段は、前記信号循環手段のループ内に
挿入されてなり、入力された信号を非線形変換する非線
形変換手段と、発振を励起するための信号を前記ループ
内に導入する手段とを有する前記１項乃至１７項のいず
れか１つの楽音波形信号合成装置。 １９．前記励起手段は、所定の初期波形信号を前記信号
循環手段のループ内に導入する手段を有する前記１項乃
至１７項のいずれか１つの楽音波形信号合成装置。 ２０．前記混合手段が、前記信号循環手段のループから
取り出した波形信号と前記波形変形手段で変形した波形
信号との混合比率を可変制御する手段を含む前記１項乃
至１９項のいずれか１つの楽音波形信号合成装置。 ２１．演奏パラメータを入力する手段を具備し、入力さ
れたパラメータを前記信号循環手段、励起手段、波形変
形手段及び合成手段の少なくとも１つに与えて楽音波形
信号の合成を制御するようにした前記１項乃至２０項の
いずれか１つの楽音波形信号合成装置。 ２２．波形信号を発生する波形発生手段と、前記波形発
生手段で発生した波形信号を入力し、該入力波形信号を
非線形変換する非線形変換手段と、前記波形発生手段で
発生する波形信号の振幅レベルを検出する手段と、検出
した振幅レベルの大きさに応じて前記非線形変換手段に
入力する前記波形信号の振幅を制御する手段と、前記波
形発生手段で発生した波形信号と前記非線形変換手段で
非線形変換された波形信号とを混合することにより楽音
波形信号を出力する混合手段とを具えた楽音波形信号合
成装置。

【００５９】

【発明の効果】 以上の通り、この発明によれば、信号
循環手段と励起手段からなる閉鎖ループ音源部分によっ
て物理モデルタイプの又はそれに類似した特有の音作り
が可能である一方で、波形変形手段により閉鎖ループ音
源部分において発生しない倍音成分を作成するような波
形変形を行なうことにより、該閉鎖ループ音源部分で合
成した波形信号の倍音構成を豊富にすることができる。
従って、閉鎖ループ音源部分での音作りは、安定した発
振が可能で比較的制御が容易な方式を採用したとして
も、波形変形手段の部分で倍音成分を作成する波形変形
がなされることにより、豊富な倍音構成に基づいて音作
りの幅を広げることができ、更に、波形変形手段で変形
した波形信号を信号循環手段のループから取り出した別
の波形信号で演算することにより演算の結果得られる波
形信号を一層複雑に変化させることができるので、比較
的容易な制御でありながら複雑な倍音を含む高品位な楽
音波形信号を合成することができるようになる、という
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】図１における励起部の非線形変換テーブルの特
性例を示すグラフであり、（ａ）及び（ｂ）は並列的に
設けられた２つの異なる非線形変換テーブルの特性例、
（ｃ）及び（ｄ）はそれらを適当な比率で合成した特性
例、を夫々示す図。

【図３】図１における波形変形部での波形変形動作例を
示す波形図。

【図４】この発明の別の実施例を示すブロック図。

【図５】この発明の更に別の実施例を示すブロック図。

【図６】図５における各非線形変換テーブルにおける変
換特性を例示するグラフ。

【図７】図５に示された波形変形部の変更例を示すブロ
ック図。

【図８】図７におけるレベル変換テーブルの変換特性例
を示すグラフ。

【図９】図５に示された波形変形部の別の変更例を示す
ブロック図。

【図１０】図７に示された波形変形部の変更例を示すブ
ロック図。

【図１１】図７に示された波形変形部の別の変更例を示
すブロック図。

【図１２】図７に示された波形変形部の更に別の変更例
を示すブロック図。

【図１３】図５に示された波形変形部の更に別の変更例
を示すブロック図。

【図１４】図１又は図５に示された波形変形部の別の実
施例を示すブロック図。

【符号の説明】

１０，４８ 遅延フィードバックループ部 １１，５１Ｌ，５１Ｓ 遅延回路 １４，４９ 励起部 ２０ 演算パラメータ発生部 ２７，４７ 波形変形部 ２１，２２，６２，６３，７１ 非線形変換テーブル ２８ 微分回路 ２９ 絶対値回路 ４４ 励振波形発生部 ７６ エンベロープ検出回路 ７７，７７ａ，７７ｂ，７７ｎ レベル変換テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10H 7/08 G10H 7/00 513

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号を循環する閉鎖ループを形成し、か
   つ信号を遅延する遅延手段を該ループ内に含み、この遅
   延時間を可変することによって共振特性が制御される信
   号循環手段と、 前記信号循環手段のループ内に波形信号を励起する励起
   手段と、 前記信号循環手段のループから波形信号を取り出し、こ
   の波形を変形して倍音成分を付加する波形変形手段と、前記波形変形手段で変形した波形信号を前記信号循環手
   段のループから取り出した別の波形信号で演算する演算
   手段と、 前記信号循環手段のループから取り出した波形信号と前
   記波形変形手段で変形した波形信号に基づく前記演算手
   段の出力波形信号とを出力する出力手段とを具えた楽音
   波形信号合成装置。