JP5261385B2 - 鍵盤弦楽器の音響を表す信号の生成装置 - Google Patents
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Description
BENSA J.の文献:「Analyse et synthese de sons de piano par modeles physiques et de signaux」、博士論文、メディテラネ大学、2003年5月23日、XP007903720は、弦間のエネルギ移動をモデル化するための結合デジタル導波路に基くピアノ音響の合成モデルについて記述しているが、モデルのソースは減算合成による信号モデルによってシミュレートされているため、音色のいくつかの特性を変更することができるデジタルピアノを得ることができる。この文献では、楽器の挙動をシミュレートするための「物理的」モデルと、楽器が生成する知覚効果をシミュレートするための信号モデルとを含むハイブリッドモジュールを用いるようになっている。共鳴装置は、ソースが、減算合成によるハンマ/弦の相互作用に相当する信号の非線形モデルを使用してそれ自身もモデル化されているデジタル導波路を用いてモデル化される。この文献においては、ピアノの弦およびハンマの速度に最も関連する物理的特徴だけがハイブリッドモデルにおいて考慮に入れられている。
− シミュレートする楽器の響板に特有で、楽器によって発生する音響の音色に影響を及ぼすこの響板の測定可能な物理的特性を表す、響板パラメータと呼ばれる少なくとも1つの物理的パラメータ、および
・ シミュレートする楽器の少なくとも1つの弦に特有で、楽器によって発生する音響の音色に影響を及ぼす弦の測定可能な物理的特性を表す、弦パラメータと呼ばれる少なくとも1つの物理的パラメータ
・ を含む物理的パラメータから、音響を構成する指数関数的に減衰された各正弦波信号、いわゆる部分音の少なくとも減衰および/または周波数を表す音色係数を生成するようになされている少なくとも1つの予備合成モジュールと、
− 予備合成モジュールによって生成された音色係数に従い、かつ楽器演奏者の演奏に関する少なくとも1つの起動信号を基にして、少なくとも複数の部分音で構成される音響を表す少なくとも1つの信号を生成するようになされている少なくとも1つのデジタル方式リアルタイム音響生成モジュールと
を備えることを特徴とする装置に関する。
− 本装置は鍵盤弦楽器の複数の単音に対応する音響を生成するようになされているのが有利であり、
− 物理的パラメータは、鍵盤弦楽器の各単音について、鍵盤弦楽器の前記単音に関連付けられた複数の周波数の各周波数に対する鍵盤弦楽器の響板のインピーダンスを表す少なくとも1つの響板パラメータを含むのが有利である。
− tは時間を表し、
− pは、単音pを識別し、この単音pの高さを少なくとも含み、場合によっては単音pの速度および/または長さを含む起動信号であり、
− s(p,t)は生成されたオーディオ信号を表し、
− dn(p)は単音pに対応する部分音nの減衰係数を表し、
− fn(p)は単音pに対応する部分音nの周波数を表し、
− αn(p)は単音pの弦に対するハンマの衝撃直後の単音pの部分音nの初期振幅を表し、
− θn(p)は単音pの部分音nの位相を表し、
− b(p,t)は音響のパーカッション部分(弦、構造部に対するハンマの衝撃)、ならびに正弦の和への分解によるモデリングが不可能(または困難)なピアノ音響のその他のあらゆる成分を表す。
T2=εpT1 (4)
T3=(2−εp)T1 (5)
ここで、
− εpは調律係数の値を表し、この値は1未満の正の実数であり、
− T1は、第1弦の基本振動モードが、シミュレートするピアノのあらかじめ決められた平均律により決められるような、対応する単音pの基本周波数に相当するような調律の第1弦の張力を表し、
− T2は、第2弦の基本振動モードが、対応する単音pの基本周波数より高い周波数であるような調律の第2弦の張力を表し、
− T3は、第3弦の基本振動モードが、対応する単音pの基本周波数より低い周波数であるような調律の第3弦の張力を表す。
− ραは、例えば響板のフークのテンソルの値の重み付け係数など添字αにより識別される響板のモデリングパラメータを表し、
− Aは響板のモデリングパラメータの個数を表し、
− εpは響板のある単音pの調律偏差を表し、
− Pはシミュレートするピアノの単音の数を表し、
− Nは一単音あたりの部分音の数を表し、
− Znpは単音pの部分音nに対応するインピーダンスパラメータを表し、
− Unpは単音pの部分音nの固有モードを表す。
− jは、有限要素法の対応する解析ステップにおいて得られる点を識別する添字であり、
− Jは、有限要素法を用いることにより得られる点の数を示し、
− Pはシミュレートするピアノの単音の数を表す。
Claims (24)
- 鍵盤と響板に接続された弦とを有する楽器の音質をシミュレートした音質を有し、それぞれが楽器の1つの単音に対応する音響を表す信号をデジタル方式で生成する装置であって、
楽器演奏者の演奏に関する少なくとも1つの起動信号を基にし、かつシミュレートする楽器の少なくとも1本の弦に特有で、楽器によって生成される音響の音色に影響を及ぼす弦の測定可能な物理的特性を表す弦パラメータと呼ばれる少なくとも1つの物理的パラメータを表す係数を使用して、ある音響を表す少なくとも1つの信号を生成するようになされた少なくとも1つのデジタル方式リアルタイム音響生成モジュールを備える装置において、
シミュレートする楽器の響板に特有で、楽器によって発生する音響の音色に影響を及ぼすこの響板の測定可能な物理的特性を表す、響板パラメータと呼ばれる少なくとも1つの物理的パラメータ、および
少なくとも1つの弦パラメータ
を含む物理的パラメータから、音響を構成する指数関数的に減衰された各正弦波部分音の減衰を表す音色係数および/または各部分音の周波数を表す音色係数を生成するようになされた少なくとも1つの予備合成モジュールを備えており、
少なくとも1つのデジタル方式リアルタイム音響生成モジュールが、予備合成モジュールによって生成された音色係数に従い、かつ楽器演奏者の演奏に関する少なくとも1つの起動信号を基にして、少なくとも複数の部分音で構成される音響を表す少なくとも1つの信号を生成するようになされること
を特徴とする装置。 - ユーザによって少なくとも1つの物理的パラメータを入力する手段(30、31、32、34、9、10、11、33、134、131、130、132)を備え、前記予備合成モジュールが、入力された物理的パラメータから音色係数を生成するようになされていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 弦パラメータが響板パラメータとは異なることを特徴とする請求項1または2に記載の装置。
- 少なくとも1つの響板パラメータを入力する手段(30、31、32、9、10、11、33、130、131、132)を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも1つの弦パラメータを入力する手段(34、9、10、11、33、134)を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも1つの弦パラメータが、単音に対応する少なくも2本の結合された弦の間の調律偏差を表すことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の装置。
- 少なくとも1つの響板パラメータが、響板の材料の少なくとも1つの特性を表すことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の装置。
- 複数の周波数について、物理的パラメータが、これらの各周波数における鍵盤弦楽器の響板のインピーダンスを表す少なくとも1つの響板パラメータを含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の装置。
- 物理的パラメータが、各単音ごとに、前記音に関連付けられた複数の周波数の各周波数における響板のインピーダンスを表す少なくとも1つの響板パラメータを含むことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の装置。
- 音色係数が各部分音の減衰および周波数を少なくとも表すことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の装置。
- 手動入力手段(10、11、30から32、130、131、132、134)を備えることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の装置。
- 予備合成モジュールが、前記物理的パラメータの入力値から、前記音色係数の他に、響板と弦の結合系の固有モードを表すモード移動係数をも含む、複数のモード要素の値を求めるようになされていることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の装置。
- 予備合成モジュールが、それぞれ、ユーザによって入力できる物理的パラメータの1組の値をモード要素の1組の値に関連付ける、あらかじめ記憶された点の集合からモード要素の値を求めるようになされていることを特徴とする請求項12に記載の装置。
- 弦と響板の結合を考慮に入れた楽器の力学的モデリングにより各点のモード要素の値があらかじめ定められることを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 前記力学的モデリングが音響のユニゾン弦間の調律偏差を考慮に入れることを特徴とする請求項14に記載の装置。
- 予備合成モジュールが、単音の各部分音nの初期振幅αn(p)および位相θn(p)を表す励起パラメータを求めるようになされていることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載の装置。
- 予備合成モジュールが、少なくとも1つの予備合成プロセスをバックグラウンドタスクとして実行するようになされていることを特徴とする請求項1から16のいずれか一項に記載の装置。
- 各起動信号が、ある鍵盤の鍵に対する楽器演奏者の動作に関するメッセージ、特にMIDIメッセージで構成されることを特徴とする請求項1から17のいずれか一項に記載の装置。
- 生成モジュールが、受信起動信号によって決められるような生成すべき単音pおよびこの単音pの打撃強度に対応する音色係数および励起パラメータの値に応じて、ピアノの音響を表す信号の合成をリアルタイムで行うことを特徴とする請求項1から18のいずれか一項に記載の装置。
- 前記生成モジュールが、式(1)に従ってオーディオ信号を生成するようになされていることを特徴とする請求項1から19のいずれか一項に記載の装置。
pは、単音pを識別し、少なくともこの単音pの高さを含み、場合によっては単音pの速さおよび/または長さをも含む起動信号であり、
s(p,t)は、生成されたオーディオ信号を表し、
dn(p)は、単音pに対応する部分音nの減衰係数を表し、
fn(p)は、単音pに対応する部分音nの周波数を表し、
αn(p)は、単音pの弦に対するハンマの衝撃直後の単音pの部分音nの初期振幅を表し、
θn(p)は、単音pの部分音nの位相を表し、
− b(p,t)は、音響のパーカッション部分、ならびに正弦の和への分解によるモデリングが不可能(または困難)な音響の他のすべての成分を表す] - 鍵盤、弦、および響板を有する楽器の音色をシミュレートする音響合成ソフトウェアを内蔵する情報処理システムを備え、この音響合成ソフトウェアが、各予備合成モジュールおよび各リアルタイム音響生成モジュールを形成し、ユーザが起動信号を形成できるようにするとともに少なくとも1つの物理的パラメータの前記入力手段をもつようになされているマン−マシンインターフェースを有することを特徴する請求項1から20のいずれか一項に記載の装置。
- シミュレートする鍵盤弦楽器がピアノであること、および機械的ピアノ鍵方式の少なくとも1つの電子鍵盤を備えることを特徴とする請求項21に記載の装置。
- 前記入力手段が、ユーザがリアルタイム生成モジュールを使用する前に、少なくとも1つの音色係数fn、dnおよび/または予備合成モジュールによって決められる少なくとも1つの励起パラメータαn、θnをユーザが変更できるようになされている手段を備えることを特徴とする請求項1から22のいずれか一項に記載の装置。
- 情報処理装置の読み取り装置で読み取ることができるようになされており、記録媒体が前記読み取り装置内に装入されたとき、前記情報処理装置のRAM内にロードすることができるようになされた記録済コンピュータプログラムを備える、特にリムーバブルタイプ(CD−ROM、DVD、USBフラッシュメモリ、外付け電子ハードディスク...)の記録媒体であって、このコンピュータプログラムは、この情報処理装置のRAMにロードされたとき、情報処理装置が、請求項1から23のいずれか一項に記載の音響を表す信号をデジタル方式で生成する装置を構成するようになされていることを特徴とする媒体。
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