JP3582809B2 - 効果装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、効果装置に関し、さらに詳細には、弦楽器などに用いて好適な効果装置に関する。
【０００２】
【発明の背景および発明が解決しようとする課題】
一般に、弦楽器の一つとして、ロック・ミュージックやポピュラー・ミュージックの演奏などに用いられる電気ギター（エレキ・ギター）が知られている。
【０００３】
こうした電気ギターにおいては、多くの場合、共鳴胴（ホロー・ボディ）ではないソリッド・ボディが使用されており、共鳴胴による響きのない電気ギター特有の音色を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、ソリッド・ボディを備えた電気ギターの演奏者が、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターのような音色の楽音を演奏したいという場合には、当該ソリッド・ボディを備えた電気ギターの他に、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターをも別途用意する必要があった。
【０００５】
一方、必要に応じて共鳴胴を備えたアコースティク・ギターにピックアップを取り付けて、当該共鳴胴を備えたアコースティック・ギターをソリッド・ボディを備えた電気ギターのように使用することが提案されているが、ピックアップを取り付けた共鳴胴を備えたアコースティック・ギターを用いて演奏を行った場合には、共鳴胴が響きすぎてしまい、ソリッド・ボディを備えた電気ギター特有の音色が損なわれてしまうという弊害が生じていた。
【０００６】
即ち、従来においては、演奏者がソリッド・ボディを備えた電気ギターの音色と共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの音色とを得たいという場合には、ソリッド・ボディを備えた電気ギターと共鳴胴を備えたアコースティック・ギターとの２種類のギターを準備する必要があるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ソリッド・ボディを備えた電気ギターに取り付けられたピックアップで検出した弦の振動に基づく楽音信号を加工し、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの音色を模擬（シミュレート）するようにして、ソリッド・ボディを備えた電気ギターのみでも共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの音色と同等の音色の楽音を得ることができるようにした効果装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による効果装置は、当該効果装置内部において、ソリッド・ボディを備えた電気ギターのピックアップで検出した弦振動に基づく楽音信号に対して、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの共鳴胴による楽音信号処理と等価な楽音信号処理を施すことにより、共鳴胴による響きをシミュレートするようにしている。
【０００９】
即ち、ソリッド・ボディを備えた電気ギターのピックアップで検出した弦振動に基づく楽音信号を加工して、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターに特徴的な現象を忠実にシミュレートしようとするものである。
【００１０】
ここで、実際のギターの弦振動というものを検討すると、一般的に弦振動とは、両端が完全に固定され、弦のみが振動するというのが理想型であるが、実際のギターにおいては、ボディに配設された固定端であるはずのブリッジが、弦振動に基づくボディ自体の振動に影響されて微妙に振動している。特に、厚い板により形成されたソリッド・ボディにブリッジが配設された電気ギターに比較すると、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターにおいては、薄い板により形成された共鳴胴の上に動物の骨あるいは樹脂よりなるブリッジが配設されているので、ブリッジの振動がより顕著に観察される。そして、こうしたブリッジの振動が、アコースティック・ギター特有の響きの豊かな音色を得ることができる重要な要因となっている。
【００１１】
一方、通常のピックアップにおいては、ギター特有の高域の周波数成分が拾いきれないため、こうしたピックアップを備えた電気ギターの音色は、高域の周波数成分が豊かなアコースティック・ギターの音色とは全く異なっている。
【００１２】
本発明による効果装置は、上記した弦振動に基づいてブリッジが振動して音色に影響を与えるというアコースティック・ギター特有の現象と、高域の周波数成分が豊かであるというアコースティック・ギター特有の現象とを、ピックアップで検出したソリッド・ボディを備えた電気ギターの弦振動に基づく楽音信号を加工することによりシミュレートするものである。
【００１３】
このため、本発明による効果装置は、弦振動に基づく入力楽音信号を順次記憶し、遅延して読み出し可能なディレイラインと、上記楽音信号の絶対値を示す絶対値信号を出力する絶対値出力手段と、上記楽音信号のピッチを検出するピッチ検出手段と、上記絶対値出力手段により出力された絶対値信号に、上記ピッチ検出手段により検出されたピッチに基づく係数を乗算して、変調波を生成する変調波生成手段と、上記変調波生成手段により生成された変調波により、上記ディレイラインの読み出しアドレスを変化させて、上記入力楽音信号を被変調波として変調を施す位相変調手段とを有し、上記位相変調手段は、上記ピッチ検出手段によって検出されたピッチが高いほど、短い遅延時間となるように制御するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明による効果装置は、所定の弦の弦振動に基づく入力楽音信号を順次記憶し、遅延して読み出し可能なディレイラインと、上記所定の弦を含む複数の弦の弦振動に基づく入力楽音信号を加算し混合した信号の絶対値を示す絶対値信号を出力する絶対値出力手段と、上記楽音信号のピッチを検出するピッチ検出手段と、上記絶対値出力手段により出力された絶対値信号に、上記ピッチ検出手段により検出されたピッチに基づく係数を乗算して、変調波を生成する変調波生成手段と、上記変調波生成手段により生成された変調波により、上記ディレイラインの読み出しアドレスを変化させて、上記所定の弦の弦振動に基づく入力楽音信号を被変調波として変調を施す位相変調手段とを有し、上記位相変調手段は、上記ピッチ検出手段によって検出されたピッチが高いほど、短い遅延時間となるように制御するようにしたものである。
【００１８】
つまり、上記した本発明による効果装置においては、弦振動そのものによって弦の端末であるブリッジが振動して音色に影響を与える現象を、弦振動に応じた楽音信号をその絶対値あるいはピッチ、またはその絶対値およびピッチに応じた遅延時間だけ遅延させるという、同一の楽音信号を被変調波および変調波として用いる自己変調による位相変調（フェーズ・モジュレーション）によってシミュレートし、高域の周波数成分が豊かであるという現象を、フェーズ・モジュレーションによってメタリックな高域の周波数成分を付加することでシミュレートしようとするものである。絶対値を検出する対象となる信号は、単一の弦の弦振動に応じた楽音信号でもよいし、複数の弦の弦振動に応じた複数の楽音信号を混合した信号でもよい。
【００１９】
即ち、自己変調によるフェーズ・モジュレーションによって、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターにおける、弦振動に基づくブリッジの微妙な振動によって音色がさらに微妙に変化する現象をシミュレートするとともに、アコースティック・ギター特有の高域の周波数成分が豊かな音色をシミュレートするものである。
【００２０】
この際に、弦振動に応じた楽音信号の絶対値を変調波とした場合には、オフセットを加える必要がないので、オフセットによる楽音の遅れが生じずに、演奏者に違和感を与えることはない。
【００２１】
また、弦振動に応じた楽音信号のピッチに応じた変調波とした場合には、全ての周波数帯域において均一な変調をかけることができるようになる。
【００２２】
なお、上記した本発明による効果装置においては、ピッチ検出手段によりピッチを検出して処理を行うようにしたが、ピッチの他に、周期や波長などのピッチと同等なものを検出して処理を行うようにしてもよい。
【００２３】
即ち、本明細書の特許請求の範囲の請求項１ならびに請求項２に係る発明においては、ピッチ検出によりピッチを検出して処理を行うようにしたが、ピッチの他に、周期や波長などのピッチと同等なものを検出して処理を行うようしても、当該請求項に係る発明と同等な作用効果を達成することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による効果装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００３４】
図１には、本発明による効果装置の実施の形態の第一の例が示されており、この効果装置１０は、ソリッド・ボディを備えた電気ギターに設けられた各弦独立型の第ｎ弦用ピックアップ（ただし、ｎは当該電気ギターの弦の本数である。従って、当該電気ギターの弦の本数が６本であるならば、「ｎ＝１〜６」となる。）１２から楽音信号を入力されるように構成されている。
【００３５】
ここで、各弦独立型の第ｎ弦用ピックアップ１２とは、ソリッド・ボディを備えた電気ギターの第ｎ弦の弦振動を各弦毎に独立に検出して電気信号に変換し、当該電気信号を楽音信号として効果装置１０へ供給するものである。
【００３６】
効果装置１０に供給された楽音信号は、音色形成装置１４およびピッチ検出装置１６へ送出される。音色形成装置１４は、第ｎ弦用ピックアップ１２から供給された楽音信号の周波数特性を変化させるものであり、例えば、フィルタなどにより構成される。また、ピッチ検出装置１６は、第ｎ弦用ピックアップ１２で検出した弦振動のピッチを検出し、ピッチ情報を得るものであり、後述するように、当該ピッチ情報は変調波を制御するのに用いられる。
【００３７】
音色形成装置１４によって周波数特性を制御された楽音信号は、絶対値出力装置１８に送出されるとともに、フェーズ・モジュレーションを行うためのシフト・レジスタあるいはリング状に読み書き可能なメモリ（以下、「リング状メモリ」と称す。）などにより構成されるディレイ・ライン２０へ被変調波信号として供給される。
【００３８】
絶対値出力装置１８は、音色形成装置１４から出力された周波数特性を制御された楽音信号の絶対値を示す絶対値信号を出力するものであり、この絶対値信号は第１乗算器２２へ供給される。
【００３９】
第１乗算器２２は、図示しない操作子などによりユーザーが設定した変調（モジュレーション）の深さ（ｄｅｐｔｈ）を示す係数を、絶対値出力装置１８から出力された絶対値信号に乗算するものであり、その乗算結果は第２乗算器２４へ供給される。
【００４０】
第２乗算器２４は、第１乗算器２２の乗算結果に対し、ピッチ検出装置１６から送出されたピッチ情報に基づき波長に対応した値（ｄｕｒ）を示す係数を乗算して変調波を生成し、この変調波によってディレイ・ライン２０へ入力された被変調波を読み出し、フェーズ・モジュレーションを行うことになる。即ち、この効果装置１０においては、第ｎ弦用ピックアップ１２から供給された楽音信号を被変調波および変調波として用いる自己変調によるフェーズ・モジュレーションが行われる。
【００４１】
そして、効果装置１０においては、アコースティック・ギターにおける弦振動そのものによって弦の端末であるブリッジが振動して音色に影響を与える現象を、ディレイ・ラインの読み出しアドレスを変化させてフェーズ・モジュレーションを実行することによりシミュレートするようになされている。なお、フェーズ・モジュレーションをスムーズに行うためには、ディレイ・ラインの長さを小数部まで考慮して設定する必要があり、ディレイ・ラインの長さを小数部まで設定する最も簡単な方法としては直線補間がある。
【００４２】
つまり、変調波の瞬時値をディレイ・ラインの読み出しアドレスに対応させるものであり、アドレスの小数部は直線補間するようになされている。
【００４３】
即ち、変調波の値の整数部をＬ、小数部をｍ（０≦ｍ＜１）とするとき、図１においては、ディレイ・ライン２０からアドレスＬだけ遅延して読み出されたデータに係数（１−ｍ）を乗算する乗算器２６の出力と、ディレイ・ライン２０からアドレス（Ｌ＋１）だけ遅延して読み出されたデータに係数ｍを乗算する乗算器２８の出力とを、加算器３０で加算して効果装置１０から出力される楽音信号を得るように構成されている。。
【００４４】
ここで、アドレスの小数部を直線補間するために、上記のように、ディレイ・ライン２０からアドレスＬだけ遅延して読み出されたデータに係数（１−ｍ）を乗算するとともに、ディレイ・ライン２０からアドレス（Ｌ＋１）だけ遅延して読み出されたデータに係数ｍを乗算し、これらの乗算結果を加算して出力を得るように構成した点を、図２を参照しながら詳細に説明する。
【００４５】
図２にはディレイ・ラインをリング状メモリ２０’を用いて構成した場合の例が示されており、このリング状メモリ２０’は１サンプルに１アドレスづつ回転する。従って、書き込みポイントからＬだけずれたアドレス（読み出しポイント）から読み出されるデータは、Ｌサンプル前に書き込まれたデータということになり、長さＬのディレイ・ラインを構成することができる。
【００４６】
上記したように、フェーズ・モジュレーションをスムーズに行うためには、ディレイ・ラインの長さを小数部まで考慮して設定する必要があり、ディレイ・ラインの長さを小数部まで設定する最も簡単な方法としては直線補間がある。
【００４７】
即ち、ディレイ・ラインの長さを「Ｌ＋ｍ」とすれば、直線補間は図９に示す式１により表現することができる。
【００４８】
そして、この式１の処理を実現するために、リング状メモリ２０’のアドレスＬから読み出されるデータに係数（１−ｍ）を乗算する乗算器２６’の出力と、リング状メモリ２０’のアドレス（Ｌ＋１）から読み出されるデータに係数ｍを乗算する乗算器２８’の出力とを、加算器３０’で加算して効果装置１０から出力される楽音信号を得るように構成するものである。
【００４９】
また、効果装置１０においては、上記したように、変調波は被変調波と同一の楽音信号に基づき生成されるようになされている。
【００５０】
ここで、変調波の瞬時値が負となる場合を考慮すると、ディレイ・ライン２０の読み出しアドレスが負の値を取らないようにオフセットを持たせる必要が生じるが、その場合にはオフセットの分だけディレイが発生するため、演奏者にとって違和感を生ぜしめ、演奏上好ましくはない。
【００５１】
このため、効果装置１０においては、絶対値出力装置１８により予め楽音信号の絶対値をとっておき、この絶対値から変調信号を生成するようにして、上記オフセットを設ける必要をなくしている。
【００５２】
即ち、変調波の最大振幅値をディレイ・ライン２０の長さに換算した値が、例えば、２０００である場合には、オフセットも２０００だけ必要となるので、無変調時のディレイは、サンプリング周波数５０Ｈｚとすると４０ｍｓとなる。この４０ｍｓのディレイは、聴感上明らかに遅れた音として聞こえるため演奏者に違和感を与え、演奏の障害となるが、予め絶対値をとった信号を変調波として与えた場合には、オフセットはゼロ（０）で済むので、余分なディレイが付加されることがなく、演奏の障害となることはない（図３参照）。
【００５３】
また、単純に変調波の瞬時値をディレイ・ライン２０の読み出しアドレスに対応させると、周波数が高いほど変調が深くかかってしまい、生成される楽音としては好ましくない楽音が得られる。
【００５４】
このため、効果装置１０においては、ピッチ検出装置１６により入力された楽音信号のピッチ検出を行い、乗算器２６により波長に対応した値（ｄｕｒ）で変調波の振幅を制御し、これにより全ての周波数帯域において均一な変調をかけることができるようにしている。例えば、周波数がｘ倍になれば波長は１／ｘとなるので、変調波の振幅も１／ｘとなるようにする。
【００５５】
ここで、ピッチ検出装置１６におけるピッチ検出は、例えば、楽音信号の波形のゼロ・クロス間隔やピーク間隔を測定するなどのような、公知の方法を用いて行うことができる。
【００５６】
なお、上記した効果装置１０においては、各弦毎に独立して処理を行う系において、変調波は、被変調波と同じ弦の弦振動の検出に基づく楽音信号から生成されるようにしたが、上記変調波に他の弦の弦振動の検出に基づく楽音信号を加えることによって、相互干渉を与えるようにすることもできる。
【００５７】
例えば、図４には、第１弦に対応するフェーズ・モジュレーションを行う際において、第２弦ピックアップ１２ｂ、第３弦ピックアップ１２ｃ、第４弦ピックアップ１２ｄ、第５弦ピックアップ１２ｅおよび第６弦ピックアップ１２ｆから出力される弦振動の検出に基づく楽音信号を加算器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄにより加算した楽音信号と、第１弦ピックアップ１２ａから出力される弦振動の検出に基づく楽音信号とを加算器３２ｅにより加算した楽音信号を、変調波として用いるように構成した効果装置１０’が示されている。なお、図４に示す効果装置１０’において、図１に示す構成に相当する構成には図１において用いた符号と同一の符号を付して示すことにより、その詳細な構成および作用の説明を省略するとともに、音色形成装置の構成に関しては、その図示を省略した。
【００５８】
上記したように、図４に示す効果装置１０’においては、複数の弦の振動による複数の楽音信号を加算し混合してから絶対値をとって変調波としているが、複数の弦の振動による複数の楽音信号それぞれの絶対値をとってから加算し混合して変調波とするようにしてもよい。
【００５９】
さらに、図４に示す効果装置１０’のように、複数の弦の振動による複数の楽音信号を混合して変調波とする際に、適当な重み付けをして混合するようにしてもよい。
【００６０】
即ち、実際のアコースティック・ギターにおいては、全ての弦の振動が影響して、共鳴胴に配設されたブリッジの微妙な振動が発生しているが、一般的に、弾弦された弦および当該弦により近い位置にある弦がより強く振動していると考えられるから、重み付けの例としては、フェーズ・モジュレーションを行う信号に対応する弦（弾弦された弦）に近い位置にある弦の重みをより大きくするなどの方法が考えられる。具体的には、第１弦に対応するフェーズ・モジュレーションを行うに際しては、第１弦が最も重み付けが大きく、以下、第２弦、第３弦、第４弦、第５弦、第６弦と、順に重み付けが小さくなるように、第１弦乃至第６弦の楽音信号を重み付けして混合し、変調波に加える方法などすればよい。
【００６１】
また、第１弦乃至第６弦を混合した信号を、フェーズ・モジュレーションするようにしてもよい。この場合には、各弦独立型のピックアップを備えていないギターを用いても、アコースティック・ギターの音色をシミュレートすることが可能となる。なお、この際にピッチ検出が可能であれば、例えば、最高音のピッチ情報を代表して用い、変調波の振幅を制御するようにしてもよい。
【００６２】
図５は、本発明による効果装置の実施の形態の第二の例を示すものであり、この例においては、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターが持つソリッド・ボディとは異なる特徴的な周波数特性を、バンド・パス・フィルタを複数（例えば、２４個）並列に接続することによりシミュレートしようとするものである。
【００６３】
即ち、図５に示す効果装置においては、図示しない第ｎ弦ピックアップから出力される第ｎ弦の振動の検出に基づく楽音信号が送出されるオール・パス・フィルタ１００と、このオール・パス・フィルタ１００から楽音信号をそれぞれ供給されるように、オール・パス・フィルタ１００に後続して、複数並列接続されたバンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎ（ただし、本明細書においては、Ｎは２以上の正の整数とする。）と、バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎから供給される楽音信号を増幅する乗算器１０４１乃至１０４Ｎと、乗算器１０４２乃至１０４Ｎから出力される楽音信号を順次加算して混合する加算器１０６１乃至１０６Ｍ（ただし、本明細書においては、「Ｍ＝Ｎ−２」とする。）と、乗算器１０４１から出力される楽音信号と加算器１０６１から出力される楽音信号とを加算して混合し、効果装置１０から出力される楽音信号を得る加算器１０８とを有している。
【００６４】
図６には、オール・パス・フィルタ１００の具体的な構成例が示されており、図６においては、係数ｋは「０．０＜Ｋ＜１．０」となるように設定されている。こうしたオール・パス・フィルターは、周波数特性がフラットな残響音を得ることができるので、共鳴胴による豊かな響きをシミュレートすることができるものであり、こうした構成のオール・パス・フィルタ１００を複数個（例えば、２個乃至４個）直列に接続するように構成することが好ましい。
【００６５】
また、図７には、各バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの具体的な構成例が示されており、図７に示すように２重積分型のバンド・パス・フィルタとして構成すると、係数Ｆおよび係数Ｑを容易に制御することができる。
【００６６】
本発明による効果装置においては、こうしたバンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの係数Ｆならびに係数Ｑを変化させることにより、共鳴胴の大きさや厚さの変化をシミュレートするものである。
【００６７】
ここで、バンド・パス・フィルタの中心周波数ｆは、図９に示す式２により表すことができ、特定の範囲において、バンド・パス・フィルタの中心周波数ｆは、係数Ｆにほぼ比例することが知られている。
【００６８】
従って、バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの各バンド・パス・フィルタの係数Ｆの値それぞれ２倍すると、それに応じて中心周波数ｆも２倍となり、音高が全体に１オクターブ高くなる。即ち、共鳴胴が小さくなったのと同等な効果を得ることができる。このように、係数Ｆの値を大きくすることにより、共鳴胴が小さくなったのと同等な効果を得ることができ、係数Ｆの値を小さくすることにより、共鳴胴が大きくなったのと同等な効果を得ることができる。
【００６９】
即ち、Ｆｏｒｇを基準となる中心周波数に対する係数とし、Ｆｎｅｗを変換された中心周波数に対する係数とし、Ｋ１を共鳴胴の倍率（例えば、０．５〜２．０程度とする。）とすると、図９に示す式３となるものであり、Ｋ１を任意に設定することにより、任意の大きさの共鳴胴をシミュレートすることができる。
【００７０】
ここで、バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの各バンド・パス・フィルタの基準となる中心周波数は、シミュレートしようとする対象の共鳴胴の周波数特性を適当な方法で分析して設定するようにしてもよいし、操作者が任意に設定できるようにしてもよい。
【００７１】
また、ここでは、共鳴胴の倍率Ｋ１と基準となる中心周波数に対する係数Ｆｏｒｇに対して、バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの各バンド・パス・フィルタに対する変換された中心周波数に対する係数Ｆｎｅｗを、式３の変換式に従って演算して求めることでバンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの各バンド・パス・フィルタの中心周波数を設定する構成にしたが、これに限られることなしに、各Ｋ１に対応するバンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの各バンド・パス・フィルタの中心周波数の組を予め適宜の記憶手段に記憶しておき、Ｋ１の指定に応じて、対応する中心周波数の組を上記記憶手段から読み出して、それぞれのバンド・パス・フィルタに設定するという構成にしてもよい。
【００７２】
また、バンド・パス・フィルタの周波数特性の鋭さを示すｑ値は、
ｑ＝１／Ｑ
により表されることが知られている。
【００７３】
従って、係数Ｑを大きくすると共鳴時間は短くなり、係数Ｑの値を小さくすると共鳴時間は長くなる。
【００７４】
即ち、Ｑｏｒｇを基準となる係数とし、Ｑｎｅｗを変換された係数とし、Ｋ２を共鳴時間の倍率（例えば、０．５〜２．０程度とする。）とすると、
Ｑｎｅｗ＝（１／Ｋ２）×Ｑｏｒｇ
となるものであり、Ｋ２の任意に設定することにより、任意の長さの共鳴時間をシミュレートすることができる。
【００７５】
さらに、バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの各バンド・パス・フィルタの出力レベルＧを調整することによって、共鳴の強すぎる部分を抑えたり、不足する部分を大きくしたりすることも可能である。
【００７６】
ところで、以上の方法は、バンド・パス・フィルタの中心周波数が係数Ｆにほぼ比例する領域では有効であるが、バンド・パス・フィルタの中心周波数が係数Ｆに比例しなくなる領域や、中心周波数がナイキスト周波数（ｆｓ／２）を超えてしまうような場合には、適用することができない。
【００７７】
また、アコースティック・ギターにおいては、低音域成分はアコースティック・ギターの共鳴胴の大きさなどの構造的な要因がより強く影響し、高音域成分は材質による共鳴胴の硬度などの素材的な要因がより強く影響するという傾向があることが知られている。このため、相似形を保ったまま共鳴胴を拡大あるいは縮小しても、周波数特性はそれに応じて平行移動するのではなく、高音域成分の変化は低音域成分の変化に比較すると少ないという現象が起こる。
【００７８】
そこで、バンド・パス・フィルタの中心周波数が係数Ｆに比例しなくなる領域や、中心周波数がナイキスト周波数（ｆｓ／２）を超えてしまうような場合にも適用することができ、さらに、上記したようなアコースティック・ギター特有の性質をシミュレートすることのできる、図９に示す式４に示すような中心周波数の変換式を用いると好適である。式４に示すように、逆数を用いて計算することにより、高音域成分の変化を低音域成分の変化と比較して少なくすることができる。
【００７９】
なお、式４は中心周波数の変換式であるので、式４で求められたｆｎｅｗに基づいて式２を用い、変換された中心周波数ｆｎｅｗに対する係数Ｆｎｅｗを求め、バンド・パス・フィルの係数Ｆとし用いてもよい。
【００８０】
図８には、共鳴胴の倍率α＝０．６５、α＝１．０、α＝１．６の場合の周波数特性を表すグラフである。ただし、α＝１．０のグラフを基準にして、α＝１．６のグラフは１０ｄＢ上へ、α＝０．６５のグラフは１０ｄＢ下へずらして表示した。
【００８１】
上記した実施の形態の第二の例に示す効果装置においては、バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎを並列に接続する構成としたが、バンド・パス・フィルタのみに限らず、例えば、ハイ・パス・フィルタやロー・パス・フィルタを含むような構成にしてもよいことは勿論である。特に、最高域のフィルタ手段のみをハイ・パス・フィルタで構成したり、最低域のフィルタ手段のみをロー・パス・フィルタで構成してもよい。バンド・パス・フィルタを用いる場合は、基準周波数として中心周波数を制御したが、ハイ・パス・フィルタあるいはロー・パス・フィルタを用いる場合には、基準周波数として、例えば、カット・オフ周波数を制御するようにすればよい。
【００８２】
また、上記した実施の形態の第二の例に示す効果装置において、櫛形フィルタ（コム・フィルタ）を構成に追加してもよい。例えば、図５に示す構成において、加算器１０８の出力を櫛形フィルタへ入力すれば、さらに細かく複雑な周波数特性をシミュレートすることができる。
【００８３】
ところで、図５に示す構成におけるバンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎなどの並列接続するフィルタ手段は、多数接続すればするほど、より詳細な周波数特性をシミュレートすることができるものであるが、フィルタ手段の数が増えれば、コストの上昇は避けられない。そこで、並列接続するフィルタ手段の数を抑えて、並列接続したフィルタ手段では大まかな周波数特性を作り、後続する櫛形フィルタで細かく複雑な周波数特性を作るようにすれば、低いコストで精密な周波数特性をシミュレートすることができ、非常に効果的である。なお、櫛形フィルタの接続位置は任意でよく、櫛形フィルタを通した楽音信号を、後続する複数の並列接続したフィルタ手段へ入力するようにしてもよいことは勿論である。
【００８４】
このように、上記した実施の形態の第二の例に示す効果装置を用いれば、模擬しようとする共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの共鳴胴の大きさを相似形を保ったまま拡大あるいは縮小した場合のアコースティック・ギターの音色を、忠実にシミュレートすることができる。
【００８５】
また、形状の異なる様々な種類のアコースティック・ギターの周波数特性に対応して、各フィルタ手段の基準周波数をそれぞれ設定すれば、様々な形状のアコースティック・ギターの音色をそれぞれシミュレートすることができ、さらにそれらの基準周波数を補正するなどして、様々な形状のアコースティック・ギターを拡大あるいは縮小した場合の音色を忠実にシミュレートすることができる。
【００８６】
なお、上記した実施の形態の第一の例に示す効果装置ならびに第二の例に示す効果装置においては、ギターを例にとって説明したが、本発明による効果装置は、ギターに限らず様々な種類の弦楽器に適用可能である。即ち、上記した実施の形態の第一の例に示す効果装置を、例えば、電気擦弦楽器に適用すれば、通常のアコースティックのバイオリンの豊かな音色をシミュレートすることができる。また、上記した実施の形態の第二の例に示す効果装置を、同じく電気擦弦楽器に適用すれば、例えば、バイオリン、ビオラ、チェロ、コントラバスなどの相似形のバイオリン属擦弦楽器の音色の違いをシミュレートすることも可能となる。
【００８７】
なお、上記した実施の形態の第一の例に示す効果装置と第二の例に示す効果装置とを直列に接続すると、より一層忠実に、アコースティック・ギターなどの共鳴胴を備えた弦楽器の音色をシミュレートすることができるようになる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、ソリッド・ボディを備えた電気ギターに取り付けられたピックアップで検出した弦の振動に基づく楽音信号を加工し、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの音色をシミュレートするように構成されているので、ソリッド・ボディを備えた電気ギターのみでも共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの音色と同等の音色の楽音を得ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による効果装置の実施の形態の第一の例を示すブロック構成図である。
【図２】リング状メモリにより構成されたディレイ・ラインを示す説明図である。
【図３】入力された楽音信号の絶対値を変調波とした場合にはオフセットを加える必要がないことを示す説明図である。
【図４】複数の弦の振動による複数の楽音信号を加算し混合してから絶対値をとって変調波とした効果装置の構成例を示す、図１に対応するブロック構成図である。
【図５】本発明による効果装置の実施の形態の第二の例を示すブロック構成図である。
【図６】オール・パス・フィルタの具体的な構成例を示すブロック構成図である。
【図７】バンド・パス・フィルタの具体的な構成例を示すブロック構成図である。
【図８】共鳴胴の倍率α＝０．６５、α＝１．０、α＝１．６の場合の周波数特性を表すグラフである。ただし、α＝１．０のグラフを基準にして、α＝１．６のグラフは１０ｄＢ上へ、α＝０．６５のグラフは１０ｄＢ下へずらして表示した。
【図９】式１、式２、式３および式４を示す説明図である。
【符号の説明】
１０，１０’ 効果装置
１２ 第ｎ弦ピックアップ
１２ａ 第１弦ピックアップ
１２ｂ 第２弦ピックアップ
１２ｃ 第３弦ピックアップ
１２ｄ 第４弦ピックアップ
１２ｅ 第５弦ピックアップ
１２ｆ 第６弦ピックアップ
１４ 音色形成装置弦
１６ ピッチ検出装置
１８ 絶対値出力装置
２０ ディレイ・ライン
２０’ リング状メモリ
２２ 第１乗算器
２４ 第２乗算器
２６，２８ 乗算器
３０ 加算器
３２ａ乃至３２ｅ 加算器
１００ オール・パス・フィルタ
１０２１乃至１０２Ｎ バンド・パス・フィルタ
１０４１乃至１０４Ｎ 乗算器
１０６１乃至１０６Ｍ 加算器
１０８ 加算器
【発明の属する技術分野】
本発明は、効果装置に関し、さらに詳細には、弦楽器などに用いて好適な効果装置に関する。
【０００２】
【発明の背景および発明が解決しようとする課題】
一般に、弦楽器の一つとして、ロック・ミュージックやポピュラー・ミュージックの演奏などに用いられる電気ギター（エレキ・ギター）が知られている。
【０００３】
こうした電気ギターにおいては、多くの場合、共鳴胴（ホロー・ボディ）ではないソリッド・ボディが使用されており、共鳴胴による響きのない電気ギター特有の音色を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、ソリッド・ボディを備えた電気ギターの演奏者が、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターのような音色の楽音を演奏したいという場合には、当該ソリッド・ボディを備えた電気ギターの他に、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターをも別途用意する必要があった。
【０００５】
一方、必要に応じて共鳴胴を備えたアコースティク・ギターにピックアップを取り付けて、当該共鳴胴を備えたアコースティック・ギターをソリッド・ボディを備えた電気ギターのように使用することが提案されているが、ピックアップを取り付けた共鳴胴を備えたアコースティック・ギターを用いて演奏を行った場合には、共鳴胴が響きすぎてしまい、ソリッド・ボディを備えた電気ギター特有の音色が損なわれてしまうという弊害が生じていた。
【０００６】
即ち、従来においては、演奏者がソリッド・ボディを備えた電気ギターの音色と共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの音色とを得たいという場合には、ソリッド・ボディを備えた電気ギターと共鳴胴を備えたアコースティック・ギターとの２種類のギターを準備する必要があるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ソリッド・ボディを備えた電気ギターに取り付けられたピックアップで検出した弦の振動に基づく楽音信号を加工し、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの音色を模擬（シミュレート）するようにして、ソリッド・ボディを備えた電気ギターのみでも共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの音色と同等の音色の楽音を得ることができるようにした効果装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による効果装置は、当該効果装置内部において、ソリッド・ボディを備えた電気ギターのピックアップで検出した弦振動に基づく楽音信号に対して、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの共鳴胴による楽音信号処理と等価な楽音信号処理を施すことにより、共鳴胴による響きをシミュレートするようにしている。
【０００９】
即ち、ソリッド・ボディを備えた電気ギターのピックアップで検出した弦振動に基づく楽音信号を加工して、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターに特徴的な現象を忠実にシミュレートしようとするものである。
【００１０】
ここで、実際のギターの弦振動というものを検討すると、一般的に弦振動とは、両端が完全に固定され、弦のみが振動するというのが理想型であるが、実際のギターにおいては、ボディに配設された固定端であるはずのブリッジが、弦振動に基づくボディ自体の振動に影響されて微妙に振動している。特に、厚い板により形成されたソリッド・ボディにブリッジが配設された電気ギターに比較すると、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターにおいては、薄い板により形成された共鳴胴の上に動物の骨あるいは樹脂よりなるブリッジが配設されているので、ブリッジの振動がより顕著に観察される。そして、こうしたブリッジの振動が、アコースティック・ギター特有の響きの豊かな音色を得ることができる重要な要因となっている。
【００１１】
一方、通常のピックアップにおいては、ギター特有の高域の周波数成分が拾いきれないため、こうしたピックアップを備えた電気ギターの音色は、高域の周波数成分が豊かなアコースティック・ギターの音色とは全く異なっている。
【００１２】
本発明による効果装置は、上記した弦振動に基づいてブリッジが振動して音色に影響を与えるというアコースティック・ギター特有の現象と、高域の周波数成分が豊かであるというアコースティック・ギター特有の現象とを、ピックアップで検出したソリッド・ボディを備えた電気ギターの弦振動に基づく楽音信号を加工することによりシミュレートするものである。
【００１３】
このため、本発明による効果装置は、弦振動に基づく入力楽音信号を順次記憶し、遅延して読み出し可能なディレイラインと、上記楽音信号の絶対値を示す絶対値信号を出力する絶対値出力手段と、上記楽音信号のピッチを検出するピッチ検出手段と、上記絶対値出力手段により出力された絶対値信号に、上記ピッチ検出手段により検出されたピッチに基づく係数を乗算して、変調波を生成する変調波生成手段と、上記変調波生成手段により生成された変調波により、上記ディレイラインの読み出しアドレスを変化させて、上記入力楽音信号を被変調波として変調を施す位相変調手段とを有し、上記位相変調手段は、上記ピッチ検出手段によって検出されたピッチが高いほど、短い遅延時間となるように制御するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明による効果装置は、所定の弦の弦振動に基づく入力楽音信号を順次記憶し、遅延して読み出し可能なディレイラインと、上記所定の弦を含む複数の弦の弦振動に基づく入力楽音信号を加算し混合した信号の絶対値を示す絶対値信号を出力する絶対値出力手段と、上記楽音信号のピッチを検出するピッチ検出手段と、上記絶対値出力手段により出力された絶対値信号に、上記ピッチ検出手段により検出されたピッチに基づく係数を乗算して、変調波を生成する変調波生成手段と、上記変調波生成手段により生成された変調波により、上記ディレイラインの読み出しアドレスを変化させて、上記所定の弦の弦振動に基づく入力楽音信号を被変調波として変調を施す位相変調手段とを有し、上記位相変調手段は、上記ピッチ検出手段によって検出されたピッチが高いほど、短い遅延時間となるように制御するようにしたものである。
【００１８】
つまり、上記した本発明による効果装置においては、弦振動そのものによって弦の端末であるブリッジが振動して音色に影響を与える現象を、弦振動に応じた楽音信号をその絶対値あるいはピッチ、またはその絶対値およびピッチに応じた遅延時間だけ遅延させるという、同一の楽音信号を被変調波および変調波として用いる自己変調による位相変調（フェーズ・モジュレーション）によってシミュレートし、高域の周波数成分が豊かであるという現象を、フェーズ・モジュレーションによってメタリックな高域の周波数成分を付加することでシミュレートしようとするものである。絶対値を検出する対象となる信号は、単一の弦の弦振動に応じた楽音信号でもよいし、複数の弦の弦振動に応じた複数の楽音信号を混合した信号でもよい。
【００１９】
即ち、自己変調によるフェーズ・モジュレーションによって、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターにおける、弦振動に基づくブリッジの微妙な振動によって音色がさらに微妙に変化する現象をシミュレートするとともに、アコースティック・ギター特有の高域の周波数成分が豊かな音色をシミュレートするものである。
【００２０】
この際に、弦振動に応じた楽音信号の絶対値を変調波とした場合には、オフセットを加える必要がないので、オフセットによる楽音の遅れが生じずに、演奏者に違和感を与えることはない。
【００２１】
また、弦振動に応じた楽音信号のピッチに応じた変調波とした場合には、全ての周波数帯域において均一な変調をかけることができるようになる。
【００２２】
なお、上記した本発明による効果装置においては、ピッチ検出手段によりピッチを検出して処理を行うようにしたが、ピッチの他に、周期や波長などのピッチと同等なものを検出して処理を行うようにしてもよい。
【００２３】
即ち、本明細書の特許請求の範囲の請求項１ならびに請求項２に係る発明においては、ピッチ検出によりピッチを検出して処理を行うようにしたが、ピッチの他に、周期や波長などのピッチと同等なものを検出して処理を行うようしても、当該請求項に係る発明と同等な作用効果を達成することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による効果装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００３４】
図１には、本発明による効果装置の実施の形態の第一の例が示されており、この効果装置１０は、ソリッド・ボディを備えた電気ギターに設けられた各弦独立型の第ｎ弦用ピックアップ（ただし、ｎは当該電気ギターの弦の本数である。従って、当該電気ギターの弦の本数が６本であるならば、「ｎ＝１〜６」となる。）１２から楽音信号を入力されるように構成されている。
【００３５】
ここで、各弦独立型の第ｎ弦用ピックアップ１２とは、ソリッド・ボディを備えた電気ギターの第ｎ弦の弦振動を各弦毎に独立に検出して電気信号に変換し、当該電気信号を楽音信号として効果装置１０へ供給するものである。
【００３６】
効果装置１０に供給された楽音信号は、音色形成装置１４およびピッチ検出装置１６へ送出される。音色形成装置１４は、第ｎ弦用ピックアップ１２から供給された楽音信号の周波数特性を変化させるものであり、例えば、フィルタなどにより構成される。また、ピッチ検出装置１６は、第ｎ弦用ピックアップ１２で検出した弦振動のピッチを検出し、ピッチ情報を得るものであり、後述するように、当該ピッチ情報は変調波を制御するのに用いられる。
【００３７】
音色形成装置１４によって周波数特性を制御された楽音信号は、絶対値出力装置１８に送出されるとともに、フェーズ・モジュレーションを行うためのシフト・レジスタあるいはリング状に読み書き可能なメモリ（以下、「リング状メモリ」と称す。）などにより構成されるディレイ・ライン２０へ被変調波信号として供給される。
【００３８】
絶対値出力装置１８は、音色形成装置１４から出力された周波数特性を制御された楽音信号の絶対値を示す絶対値信号を出力するものであり、この絶対値信号は第１乗算器２２へ供給される。
【００３９】
第１乗算器２２は、図示しない操作子などによりユーザーが設定した変調（モジュレーション）の深さ（ｄｅｐｔｈ）を示す係数を、絶対値出力装置１８から出力された絶対値信号に乗算するものであり、その乗算結果は第２乗算器２４へ供給される。
【００４０】
第２乗算器２４は、第１乗算器２２の乗算結果に対し、ピッチ検出装置１６から送出されたピッチ情報に基づき波長に対応した値（ｄｕｒ）を示す係数を乗算して変調波を生成し、この変調波によってディレイ・ライン２０へ入力された被変調波を読み出し、フェーズ・モジュレーションを行うことになる。即ち、この効果装置１０においては、第ｎ弦用ピックアップ１２から供給された楽音信号を被変調波および変調波として用いる自己変調によるフェーズ・モジュレーションが行われる。
【００４１】
そして、効果装置１０においては、アコースティック・ギターにおける弦振動そのものによって弦の端末であるブリッジが振動して音色に影響を与える現象を、ディレイ・ラインの読み出しアドレスを変化させてフェーズ・モジュレーションを実行することによりシミュレートするようになされている。なお、フェーズ・モジュレーションをスムーズに行うためには、ディレイ・ラインの長さを小数部まで考慮して設定する必要があり、ディレイ・ラインの長さを小数部まで設定する最も簡単な方法としては直線補間がある。
【００４２】
つまり、変調波の瞬時値をディレイ・ラインの読み出しアドレスに対応させるものであり、アドレスの小数部は直線補間するようになされている。
【００４３】
即ち、変調波の値の整数部をＬ、小数部をｍ（０≦ｍ＜１）とするとき、図１においては、ディレイ・ライン２０からアドレスＬだけ遅延して読み出されたデータに係数（１−ｍ）を乗算する乗算器２６の出力と、ディレイ・ライン２０からアドレス（Ｌ＋１）だけ遅延して読み出されたデータに係数ｍを乗算する乗算器２８の出力とを、加算器３０で加算して効果装置１０から出力される楽音信号を得るように構成されている。。
【００４４】
ここで、アドレスの小数部を直線補間するために、上記のように、ディレイ・ライン２０からアドレスＬだけ遅延して読み出されたデータに係数（１−ｍ）を乗算するとともに、ディレイ・ライン２０からアドレス（Ｌ＋１）だけ遅延して読み出されたデータに係数ｍを乗算し、これらの乗算結果を加算して出力を得るように構成した点を、図２を参照しながら詳細に説明する。
【００４５】
図２にはディレイ・ラインをリング状メモリ２０’を用いて構成した場合の例が示されており、このリング状メモリ２０’は１サンプルに１アドレスづつ回転する。従って、書き込みポイントからＬだけずれたアドレス（読み出しポイント）から読み出されるデータは、Ｌサンプル前に書き込まれたデータということになり、長さＬのディレイ・ラインを構成することができる。
【００４６】
上記したように、フェーズ・モジュレーションをスムーズに行うためには、ディレイ・ラインの長さを小数部まで考慮して設定する必要があり、ディレイ・ラインの長さを小数部まで設定する最も簡単な方法としては直線補間がある。
【００４７】
即ち、ディレイ・ラインの長さを「Ｌ＋ｍ」とすれば、直線補間は図９に示す式１により表現することができる。
【００４８】
そして、この式１の処理を実現するために、リング状メモリ２０’のアドレスＬから読み出されるデータに係数（１−ｍ）を乗算する乗算器２６’の出力と、リング状メモリ２０’のアドレス（Ｌ＋１）から読み出されるデータに係数ｍを乗算する乗算器２８’の出力とを、加算器３０’で加算して効果装置１０から出力される楽音信号を得るように構成するものである。
【００４９】
また、効果装置１０においては、上記したように、変調波は被変調波と同一の楽音信号に基づき生成されるようになされている。
【００５０】
ここで、変調波の瞬時値が負となる場合を考慮すると、ディレイ・ライン２０の読み出しアドレスが負の値を取らないようにオフセットを持たせる必要が生じるが、その場合にはオフセットの分だけディレイが発生するため、演奏者にとって違和感を生ぜしめ、演奏上好ましくはない。
【００５１】
このため、効果装置１０においては、絶対値出力装置１８により予め楽音信号の絶対値をとっておき、この絶対値から変調信号を生成するようにして、上記オフセットを設ける必要をなくしている。
【００５２】
即ち、変調波の最大振幅値をディレイ・ライン２０の長さに換算した値が、例えば、２０００である場合には、オフセットも２０００だけ必要となるので、無変調時のディレイは、サンプリング周波数５０Ｈｚとすると４０ｍｓとなる。この４０ｍｓのディレイは、聴感上明らかに遅れた音として聞こえるため演奏者に違和感を与え、演奏の障害となるが、予め絶対値をとった信号を変調波として与えた場合には、オフセットはゼロ（０）で済むので、余分なディレイが付加されることがなく、演奏の障害となることはない（図３参照）。
【００５３】
また、単純に変調波の瞬時値をディレイ・ライン２０の読み出しアドレスに対応させると、周波数が高いほど変調が深くかかってしまい、生成される楽音としては好ましくない楽音が得られる。
【００５４】
このため、効果装置１０においては、ピッチ検出装置１６により入力された楽音信号のピッチ検出を行い、乗算器２６により波長に対応した値（ｄｕｒ）で変調波の振幅を制御し、これにより全ての周波数帯域において均一な変調をかけることができるようにしている。例えば、周波数がｘ倍になれば波長は１／ｘとなるので、変調波の振幅も１／ｘとなるようにする。
【００５５】
ここで、ピッチ検出装置１６におけるピッチ検出は、例えば、楽音信号の波形のゼロ・クロス間隔やピーク間隔を測定するなどのような、公知の方法を用いて行うことができる。
【００５６】
なお、上記した効果装置１０においては、各弦毎に独立して処理を行う系において、変調波は、被変調波と同じ弦の弦振動の検出に基づく楽音信号から生成されるようにしたが、上記変調波に他の弦の弦振動の検出に基づく楽音信号を加えることによって、相互干渉を与えるようにすることもできる。
【００５７】
例えば、図４には、第１弦に対応するフェーズ・モジュレーションを行う際において、第２弦ピックアップ１２ｂ、第３弦ピックアップ１２ｃ、第４弦ピックアップ１２ｄ、第５弦ピックアップ１２ｅおよび第６弦ピックアップ１２ｆから出力される弦振動の検出に基づく楽音信号を加算器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄにより加算した楽音信号と、第１弦ピックアップ１２ａから出力される弦振動の検出に基づく楽音信号とを加算器３２ｅにより加算した楽音信号を、変調波として用いるように構成した効果装置１０’が示されている。なお、図４に示す効果装置１０’において、図１に示す構成に相当する構成には図１において用いた符号と同一の符号を付して示すことにより、その詳細な構成および作用の説明を省略するとともに、音色形成装置の構成に関しては、その図示を省略した。
【００５８】
上記したように、図４に示す効果装置１０’においては、複数の弦の振動による複数の楽音信号を加算し混合してから絶対値をとって変調波としているが、複数の弦の振動による複数の楽音信号それぞれの絶対値をとってから加算し混合して変調波とするようにしてもよい。
【００５９】
さらに、図４に示す効果装置１０’のように、複数の弦の振動による複数の楽音信号を混合して変調波とする際に、適当な重み付けをして混合するようにしてもよい。
【００６０】
即ち、実際のアコースティック・ギターにおいては、全ての弦の振動が影響して、共鳴胴に配設されたブリッジの微妙な振動が発生しているが、一般的に、弾弦された弦および当該弦により近い位置にある弦がより強く振動していると考えられるから、重み付けの例としては、フェーズ・モジュレーションを行う信号に対応する弦（弾弦された弦）に近い位置にある弦の重みをより大きくするなどの方法が考えられる。具体的には、第１弦に対応するフェーズ・モジュレーションを行うに際しては、第１弦が最も重み付けが大きく、以下、第２弦、第３弦、第４弦、第５弦、第６弦と、順に重み付けが小さくなるように、第１弦乃至第６弦の楽音信号を重み付けして混合し、変調波に加える方法などすればよい。
【００６１】
また、第１弦乃至第６弦を混合した信号を、フェーズ・モジュレーションするようにしてもよい。この場合には、各弦独立型のピックアップを備えていないギターを用いても、アコースティック・ギターの音色をシミュレートすることが可能となる。なお、この際にピッチ検出が可能であれば、例えば、最高音のピッチ情報を代表して用い、変調波の振幅を制御するようにしてもよい。
【００６２】
図５は、本発明による効果装置の実施の形態の第二の例を示すものであり、この例においては、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターが持つソリッド・ボディとは異なる特徴的な周波数特性を、バンド・パス・フィルタを複数（例えば、２４個）並列に接続することによりシミュレートしようとするものである。
【００６３】
即ち、図５に示す効果装置においては、図示しない第ｎ弦ピックアップから出力される第ｎ弦の振動の検出に基づく楽音信号が送出されるオール・パス・フィルタ１００と、このオール・パス・フィルタ１００から楽音信号をそれぞれ供給されるように、オール・パス・フィルタ１００に後続して、複数並列接続されたバンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎ（ただし、本明細書においては、Ｎは２以上の正の整数とする。）と、バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎから供給される楽音信号を増幅する乗算器１０４１乃至１０４Ｎと、乗算器１０４２乃至１０４Ｎから出力される楽音信号を順次加算して混合する加算器１０６１乃至１０６Ｍ（ただし、本明細書においては、「Ｍ＝Ｎ−２」とする。）と、乗算器１０４１から出力される楽音信号と加算器１０６１から出力される楽音信号とを加算して混合し、効果装置１０から出力される楽音信号を得る加算器１０８とを有している。
【００６４】
図６には、オール・パス・フィルタ１００の具体的な構成例が示されており、図６においては、係数ｋは「０．０＜Ｋ＜１．０」となるように設定されている。こうしたオール・パス・フィルターは、周波数特性がフラットな残響音を得ることができるので、共鳴胴による豊かな響きをシミュレートすることができるものであり、こうした構成のオール・パス・フィルタ１００を複数個（例えば、２個乃至４個）直列に接続するように構成することが好ましい。
【００６５】
また、図７には、各バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの具体的な構成例が示されており、図７に示すように２重積分型のバンド・パス・フィルタとして構成すると、係数Ｆおよび係数Ｑを容易に制御することができる。
【００６６】
本発明による効果装置においては、こうしたバンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの係数Ｆならびに係数Ｑを変化させることにより、共鳴胴の大きさや厚さの変化をシミュレートするものである。
【００６７】
ここで、バンド・パス・フィルタの中心周波数ｆは、図９に示す式２により表すことができ、特定の範囲において、バンド・パス・フィルタの中心周波数ｆは、係数Ｆにほぼ比例することが知られている。
【００６８】
従って、バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの各バンド・パス・フィルタの係数Ｆの値それぞれ２倍すると、それに応じて中心周波数ｆも２倍となり、音高が全体に１オクターブ高くなる。即ち、共鳴胴が小さくなったのと同等な効果を得ることができる。このように、係数Ｆの値を大きくすることにより、共鳴胴が小さくなったのと同等な効果を得ることができ、係数Ｆの値を小さくすることにより、共鳴胴が大きくなったのと同等な効果を得ることができる。
【００６９】
即ち、Ｆｏｒｇを基準となる中心周波数に対する係数とし、Ｆｎｅｗを変換された中心周波数に対する係数とし、Ｋ１を共鳴胴の倍率（例えば、０．５〜２．０程度とする。）とすると、図９に示す式３となるものであり、Ｋ１を任意に設定することにより、任意の大きさの共鳴胴をシミュレートすることができる。
【００７０】
ここで、バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの各バンド・パス・フィルタの基準となる中心周波数は、シミュレートしようとする対象の共鳴胴の周波数特性を適当な方法で分析して設定するようにしてもよいし、操作者が任意に設定できるようにしてもよい。
【００７１】
また、ここでは、共鳴胴の倍率Ｋ１と基準となる中心周波数に対する係数Ｆｏｒｇに対して、バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの各バンド・パス・フィルタに対する変換された中心周波数に対する係数Ｆｎｅｗを、式３の変換式に従って演算して求めることでバンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの各バンド・パス・フィルタの中心周波数を設定する構成にしたが、これに限られることなしに、各Ｋ１に対応するバンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの各バンド・パス・フィルタの中心周波数の組を予め適宜の記憶手段に記憶しておき、Ｋ１の指定に応じて、対応する中心周波数の組を上記記憶手段から読み出して、それぞれのバンド・パス・フィルタに設定するという構成にしてもよい。
【００７２】
また、バンド・パス・フィルタの周波数特性の鋭さを示すｑ値は、
ｑ＝１／Ｑ
により表されることが知られている。
【００７３】
従って、係数Ｑを大きくすると共鳴時間は短くなり、係数Ｑの値を小さくすると共鳴時間は長くなる。
【００７４】
即ち、Ｑｏｒｇを基準となる係数とし、Ｑｎｅｗを変換された係数とし、Ｋ２を共鳴時間の倍率（例えば、０．５〜２．０程度とする。）とすると、
Ｑｎｅｗ＝（１／Ｋ２）×Ｑｏｒｇ
となるものであり、Ｋ２の任意に設定することにより、任意の長さの共鳴時間をシミュレートすることができる。
【００７５】
さらに、バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎの各バンド・パス・フィルタの出力レベルＧを調整することによって、共鳴の強すぎる部分を抑えたり、不足する部分を大きくしたりすることも可能である。
【００７６】
ところで、以上の方法は、バンド・パス・フィルタの中心周波数が係数Ｆにほぼ比例する領域では有効であるが、バンド・パス・フィルタの中心周波数が係数Ｆに比例しなくなる領域や、中心周波数がナイキスト周波数（ｆｓ／２）を超えてしまうような場合には、適用することができない。
【００７７】
また、アコースティック・ギターにおいては、低音域成分はアコースティック・ギターの共鳴胴の大きさなどの構造的な要因がより強く影響し、高音域成分は材質による共鳴胴の硬度などの素材的な要因がより強く影響するという傾向があることが知られている。このため、相似形を保ったまま共鳴胴を拡大あるいは縮小しても、周波数特性はそれに応じて平行移動するのではなく、高音域成分の変化は低音域成分の変化に比較すると少ないという現象が起こる。
【００７８】
そこで、バンド・パス・フィルタの中心周波数が係数Ｆに比例しなくなる領域や、中心周波数がナイキスト周波数（ｆｓ／２）を超えてしまうような場合にも適用することができ、さらに、上記したようなアコースティック・ギター特有の性質をシミュレートすることのできる、図９に示す式４に示すような中心周波数の変換式を用いると好適である。式４に示すように、逆数を用いて計算することにより、高音域成分の変化を低音域成分の変化と比較して少なくすることができる。
【００７９】
なお、式４は中心周波数の変換式であるので、式４で求められたｆｎｅｗに基づいて式２を用い、変換された中心周波数ｆｎｅｗに対する係数Ｆｎｅｗを求め、バンド・パス・フィルの係数Ｆとし用いてもよい。
【００８０】
図８には、共鳴胴の倍率α＝０．６５、α＝１．０、α＝１．６の場合の周波数特性を表すグラフである。ただし、α＝１．０のグラフを基準にして、α＝１．６のグラフは１０ｄＢ上へ、α＝０．６５のグラフは１０ｄＢ下へずらして表示した。
【００８１】
上記した実施の形態の第二の例に示す効果装置においては、バンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎを並列に接続する構成としたが、バンド・パス・フィルタのみに限らず、例えば、ハイ・パス・フィルタやロー・パス・フィルタを含むような構成にしてもよいことは勿論である。特に、最高域のフィルタ手段のみをハイ・パス・フィルタで構成したり、最低域のフィルタ手段のみをロー・パス・フィルタで構成してもよい。バンド・パス・フィルタを用いる場合は、基準周波数として中心周波数を制御したが、ハイ・パス・フィルタあるいはロー・パス・フィルタを用いる場合には、基準周波数として、例えば、カット・オフ周波数を制御するようにすればよい。
【００８２】
また、上記した実施の形態の第二の例に示す効果装置において、櫛形フィルタ（コム・フィルタ）を構成に追加してもよい。例えば、図５に示す構成において、加算器１０８の出力を櫛形フィルタへ入力すれば、さらに細かく複雑な周波数特性をシミュレートすることができる。
【００８３】
ところで、図５に示す構成におけるバンド・パス・フィルタ１０２１乃至１０２Ｎなどの並列接続するフィルタ手段は、多数接続すればするほど、より詳細な周波数特性をシミュレートすることができるものであるが、フィルタ手段の数が増えれば、コストの上昇は避けられない。そこで、並列接続するフィルタ手段の数を抑えて、並列接続したフィルタ手段では大まかな周波数特性を作り、後続する櫛形フィルタで細かく複雑な周波数特性を作るようにすれば、低いコストで精密な周波数特性をシミュレートすることができ、非常に効果的である。なお、櫛形フィルタの接続位置は任意でよく、櫛形フィルタを通した楽音信号を、後続する複数の並列接続したフィルタ手段へ入力するようにしてもよいことは勿論である。
【００８４】
このように、上記した実施の形態の第二の例に示す効果装置を用いれば、模擬しようとする共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの共鳴胴の大きさを相似形を保ったまま拡大あるいは縮小した場合のアコースティック・ギターの音色を、忠実にシミュレートすることができる。
【００８５】
また、形状の異なる様々な種類のアコースティック・ギターの周波数特性に対応して、各フィルタ手段の基準周波数をそれぞれ設定すれば、様々な形状のアコースティック・ギターの音色をそれぞれシミュレートすることができ、さらにそれらの基準周波数を補正するなどして、様々な形状のアコースティック・ギターを拡大あるいは縮小した場合の音色を忠実にシミュレートすることができる。
【００８６】
なお、上記した実施の形態の第一の例に示す効果装置ならびに第二の例に示す効果装置においては、ギターを例にとって説明したが、本発明による効果装置は、ギターに限らず様々な種類の弦楽器に適用可能である。即ち、上記した実施の形態の第一の例に示す効果装置を、例えば、電気擦弦楽器に適用すれば、通常のアコースティックのバイオリンの豊かな音色をシミュレートすることができる。また、上記した実施の形態の第二の例に示す効果装置を、同じく電気擦弦楽器に適用すれば、例えば、バイオリン、ビオラ、チェロ、コントラバスなどの相似形のバイオリン属擦弦楽器の音色の違いをシミュレートすることも可能となる。
【００８７】
なお、上記した実施の形態の第一の例に示す効果装置と第二の例に示す効果装置とを直列に接続すると、より一層忠実に、アコースティック・ギターなどの共鳴胴を備えた弦楽器の音色をシミュレートすることができるようになる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、ソリッド・ボディを備えた電気ギターに取り付けられたピックアップで検出した弦の振動に基づく楽音信号を加工し、共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの音色をシミュレートするように構成されているので、ソリッド・ボディを備えた電気ギターのみでも共鳴胴を備えたアコースティック・ギターの音色と同等の音色の楽音を得ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による効果装置の実施の形態の第一の例を示すブロック構成図である。
【図２】リング状メモリにより構成されたディレイ・ラインを示す説明図である。
【図３】入力された楽音信号の絶対値を変調波とした場合にはオフセットを加える必要がないことを示す説明図である。
【図４】複数の弦の振動による複数の楽音信号を加算し混合してから絶対値をとって変調波とした効果装置の構成例を示す、図１に対応するブロック構成図である。
【図５】本発明による効果装置の実施の形態の第二の例を示すブロック構成図である。
【図６】オール・パス・フィルタの具体的な構成例を示すブロック構成図である。
【図７】バンド・パス・フィルタの具体的な構成例を示すブロック構成図である。
【図８】共鳴胴の倍率α＝０．６５、α＝１．０、α＝１．６の場合の周波数特性を表すグラフである。ただし、α＝１．０のグラフを基準にして、α＝１．６のグラフは１０ｄＢ上へ、α＝０．６５のグラフは１０ｄＢ下へずらして表示した。
【図９】式１、式２、式３および式４を示す説明図である。
【符号の説明】
１０，１０’ 効果装置
１２ 第ｎ弦ピックアップ
１２ａ 第１弦ピックアップ
１２ｂ 第２弦ピックアップ
１２ｃ 第３弦ピックアップ
１２ｄ 第４弦ピックアップ
１２ｅ 第５弦ピックアップ
１２ｆ 第６弦ピックアップ
１４ 音色形成装置弦
１６ ピッチ検出装置
１８ 絶対値出力装置
２０ ディレイ・ライン
２０’ リング状メモリ
２２ 第１乗算器
２４ 第２乗算器
２６，２８ 乗算器
３０ 加算器
３２ａ乃至３２ｅ 加算器
１００ オール・パス・フィルタ
１０２１乃至１０２Ｎ バンド・パス・フィルタ
１０４１乃至１０４Ｎ 乗算器
１０６１乃至１０６Ｍ 加算器
１０８ 加算器
Claims (2)
- 弦振動に基づく入力楽音信号を順次記憶し、遅延して読み出し可能なディレイラインと、
前記楽音信号の絶対値を示す絶対値信号を出力する絶対値出力手段と、
前記楽音信号のピッチを検出するピッチ検出手段と、
前記絶対値出力手段により出力された絶対値信号に、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチに基づく係数を乗算して、変調波を生成する変調波生成手段と、
前記変調波生成手段により生成された変調波により、前記ディレイラインの読み出しアドレスを変化させて、前記入力楽音信号を被変調波として変調を施す位相変調手段と
を有し、
前記位相変調手段は、前記ピッチ検出手段によって検出されたピッチが高いほど、短い遅延時間となるように制御する
ことを特徴とする効果装置。 - 所定の弦の弦振動に基づく入力楽音信号を順次記憶し、遅延して読み出し可能なディレイラインと、
前記所定の弦を含む複数の弦の弦振動に基づく入力楽音信号を加算し混合した信号の絶対値を示す絶対値信号を出力する絶対値出力手段と、
前記楽音信号のピッチを検出するピッチ検出手段と、
前記絶対値出力手段により出力された絶対値信号に、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチに基づく係数を乗算して、変調波を生成する変調波生成手段と、
前記変調波生成手段により生成された変調波により、前記ディレイラインの読み出しアドレスを変化させて、前記所定の弦の弦振動に基づく入力楽音信号を被変調波として変調を施す位相変調手段と
を有し、
前記位相変調手段は、前記ピッチ検出手段によって検出されたピッチが高いほど、短い遅延時間となるように制御する
ことを特徴とする効果装置。
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