JP7156345B2 - 電子楽器、楽音発生方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電子楽器、楽音発生方法およびプログラムに関する。

アコースティックピアノの共鳴音をより忠実に模擬できる共鳴音生成装置の技術が提案されている。（例えば、特許文献１）

特開２０１５－１４３７６４号公報

ピアノの物理モデルの音源方式では、基本的な弦のモデルのみを生成し、出力はモノラルである。出力をステレオ化するための一般的な手法として、ピアノの１つの鍵に対して、励振信号と打撃信号の弦モデルを左チャンネル用と右チャンネル用の２セット独立して持つようなピアノのモデリング方法が考えられている。

こうして１つの鍵当たりで２セットの信号処理の系統を持ってステレオ化する場合、信号の処理量が単純にモノラルの２倍必要となる。例えば、弦が鍵それぞれに１弦乃至３弦あって、総鍵数が８８である場合には、弦の総数が２３０程度となる。したがって、ステレオ用に２セット必要な場合、４６０程度の弦モデルが必要となるもので、信号の処理量が多く、回路の負担が増大する。

本発明は前記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、信号の処理量を抑えながら、良好なステレオ感の楽音を生成することが可能な電子楽器、楽音発生方法およびプログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、指定された音高に対応する励振信号の入力に応じて、前記音高に対応して設けられる少なくとも第１閉ループ、第２閉ループ及び第３閉ループのなかの前記第１閉ループ及び前記第２閉ループからの出力が累算された累算信号に基づいて、左右いずれか一方のチャンネルから出力される弦音信号を生成し、前記第２閉ループ及び第３閉ループの出力が累算された累算信号に基づいて、前記左右いずれか他方のチャンネルから出力される弦音信号を生成する。
また本発明の他の一態様は、指定された音高に対応する励振信号の入力に応じて、前記音高に対応して設けられる第１閉ループ、第２閉ループ、第３閉ループ及び第４閉ループのなかの前記第１閉ループ、前記第２閉ループ及び前記第３閉ループからの出力が累算された累算信号に基づいて、左右いずれか一方のチャンネルから出力される弦音信号を生成し、前記第２閉ループ、前記第３閉ループ及び前記第４閉ループからの出力が累算された累算信号に基づいて、前記左右いずれか他方のチャンネルから出力される弦音信号を生成する。

本発明によれば、信号の処理量を抑えながら、良好なステレオ感の楽音を生成することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る電子鍵盤楽器の基本的なハードウェア回路の構成を示すブロック図。 同実施形態に係る音源のＤＳＰが実行する機能をハードウェア回路の構成として示すブロック図。 同実施形態に係る弦音の基音と倍音の周波数スペクトルを例示する図。 同実施形態に係る打撃音の周波数スペクトルを例示する図。 同実施形態に係る楽音の周波数スペクトルを例示する図。 同実施形態に係る弦音の励振インパルスの波形データから閉ループ回路により弦音の波形データを生成する概念について説明する図。 同実施形態に係る３本の弦モデルに割り当てられる弦音の周波数と、それら周波数の相違によって生じるうなりの関係を示す図。 同実施形態に係る図２に代わる音源のＤＳＰが実行する機能をハードウェア回路の構成として示すブロック図。

以下、本発明を電子鍵盤楽器に適用した場合の一実施形態について、図面を参照して説明する。
［構成］
図１は、本実施形態に係る電子鍵盤楽器１０の基本的なハードウェア回路の構成を示すブロック図である。演奏操作子である鍵盤部１１での操作に応じた、ノートナンバー（音高情報）と音量情報としてのベロシティ値（押鍵速度）とを含む操作信号が、ＬＳＩ１２のＣＰＵ１２Ａに入力される。

ＬＳＩ１２は、バスＢを介してＣＰＵ１２Ａ、ＲＯＭ１２Ｂ、ＲＡＭ１２Ｃ、音源１２Ｄ、Ｄ／Ａ変換部（ＤＡＣ）１２Ｅを接続している。

ＣＰＵ１２Ａは、電子鍵盤楽器１０全体の動作を制御する。ＲＯＭ１２Ｂは、ＣＰＵ１２Ａが実行する動作プログラムや演奏のための励振信号用波形データ、打撃音波形データ等を記憶する。ＲＡＭ１２Ｃは、ＣＰＵ１２ＡがＲＯＭ１２Ｂに記憶されている動作プログラムを読み出して展開記憶し、当該プログラムを実行する際のワークメモリである。ＣＰＵ１２Ａは、演奏動作時に音源１２Ｄに対して、ノートナンバーやベロシティ値などのパラメータを与える。

音源１２Ｄは、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）１２Ｄ１、プログラムメモリ１２Ｄ２、ワークメモリ１２Ｄ３を有する。ＤＳＰ１２Ｄ１が、プログラムメモリ１２Ｄ２に記憶される動作プログラムや固定データを読み出してワークメモリ１２Ｄ３上に展開して記憶させた上で動作プログラムを実行することにより、ＣＰＵ１２Ａから与えられたパラメータに応じて、ＲＯＭ１２Ｂから必要な弦音の励振信号用の波形データや打撃音の波形データに基づき、信号処理によって左チャンネルと右チャンネルのステレオ楽音信号を生成し、生成した楽音信号をＤ／Ａ変換部１２Ｅへ出力する。

Ｄ／Ａ変換部１２Ｅは、ステレオ楽音信号をそれぞれアナログ化して、アンプ（ａｍｐ．）１３Ｌ、１３Ｒへ出力する。アンプ１３Ｌ、１３Ｒで増幅されたアナログの左チャンネルと右チャンネルの楽音信号により、スピーカ１４Ｌ、１４Ｒが楽音をステレオ音として拡声放音する。

なお、図１は電子鍵盤楽器１０に適用した場合のハードウェア回路の構成を説明するものであり、本実施形態で実行する機能を、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理機器にインストールしたアプリケーションプログラムで実行する場合には、当該機器のＣＰＵが音源１２Ｄにおける動作を実行する。

図２は、主として音源１２ＤのＤＳＰ１２Ｄ１が実行する機能をハードウェア回路の構成として示すブロック図である。同図は、後述するノートイベント処理部３１、波形メモリ３４、加算器４２Ｌ、４２Ｒを除いて、図中にIIで示す範囲が鍵盤部１１に含まれる１鍵に相当する。この電子鍵盤楽器１０では、鍵盤部１１に８８鍵あるものとして、同様の回路が８８鍵分設けられる。電子鍵盤楽器１０では、１鍵当たりで３本の弦モデルの信号循環回路を有して、ステレオの楽音信号を発生させる。

前記鍵盤部１１での鍵の操作に応じたノートオン／オフ信号が、ＣＰＵ１２Ａからノートイベント処理部３１に入力される。

ノートイベント処理部３１は、操作された鍵に応じて、発音開始（ノートオン）時のノートナンバーとベロシティ値の各情報を波形読出し部３２および窓掛け処理部３３に送出するとともに、各弦モデルと打撃音のゲートアンプ３５Ａ～３５Ｅにノートオン信号とベロシティ値に応じた乗数とを送出する。

さらにノートイベント処理部３１は、減衰アンプ３９Ａ～３９Ｃに対して帰還減衰量を示す信号を送出する。

波形読出し部３２は、ノートナンバーとベロシティ値の情報とに応じた読出しアドレスを発生して、波形メモリ３４（ＲＯＭ１２Ｂ）から弦音の励振信号としての波形データと打撃音の波形データとを読出す。具体的には、左チャンネルの弦音の励振インパルス（励ＩＬ）、中央定位の弦音の励振インパルス（励ＩＣ）、右チャンネルの弦音の励振インパルス（励ＩＲ）、左チャンネルの打撃音（打Ｌ）、右チャンネルの打撃音（打Ｒ）の各波形データを波形メモリ３４から読出して、窓掛け処理部３３へ出力する。

窓掛け処理部３３は、特に弦音の励振インパルス（励ＩＬ、励ＩＣ、励ＩＲ）に対し、ノートナンバー情報から当該ノートナンバーに応じた音高の波長に対応した時間幅で窓掛け（窓関数）処理を実行し、窓掛け処理後の波形データをゲートアンプ３５Ａ～３５Ｅへ送出する。

まず、３本の弦モデルの信号循環（閉ループ）回路の１つ、最上段のゲートアンプ３５Ａの後段側を説明する。このゲートアンプ３５Ａの後段側では、時間的に連続した左チャンネルの弦音の波形データを生成する。

ゲートアンプ３５Ａにおいて、窓掛け処理後の波形データに対し、ベロシティ値に応じた乗数での増幅処理を施し、処理後の波形データを加算器３６Ａへ出力する。加算器３６Ａにはまた、後述する減衰アンプ３９Ａが出力する、減衰処理後の波形データが帰還入力されており、その加算出力がこの弦モデルの出力として、ディレイ回路３７Ａに出力される。

ディレイ回路３７Ａは、アコースティックピアノにおいて、当該弦が振動した際に出力される音の１波長に応じた値の弦長ディレイが設定されており、その弦長ディレイ分だけ波形データを遅延して、後段のローパスフィルタ（ＬＰＦ）３９Ａへ出力する。つまり、ディレイ回路３７Ａにより、入力されたノートナンバー情報（音高情報）に応じて決定されている時間（１波長分の時間）だけ遅延させる。

ローパスフィルタ３８Ａは、その弦長の周波数に対して設定された広域減衰用のカットオフ周波数より低域側の波形データを通過させて、加算器４０Ａおよび減衰アンプ３９Ａへ出力する。このローパスフィルタ３８Ａの出力が、時間的に連続した左チャンネル（１弦分）の弦音の波形データとなる。

減衰アンプ３９Ａは、ノートイベント処理部３１から与えられる帰還減衰量の信号に応じて減衰処理を行ない、減衰後の波形データを加算器３６Ａへ帰還入力させる。

２段目のゲートアンプ３５Ｂの後段側では、中央定位の弦音の励振インパルス（励ＩＣ）の波形データから、左チャンネルと右チャンネルで共用する中央定位の弦音の波形データを生成する。

ゲートアンプ３５Ｂの後段側、加算器３６Ｂ、ディレイ回路３７Ｂ、ローパスフィルタ３８Ｂ、減衰アンプ３９Ｂの回路構成と動作は上段と同様であり、ローパスフィルタ３８Ｂの出力が、減衰アンプ３９Ｂに帰還入力されると共に、上段の加算器４０Ａと３段目の加算器４０Ｃに出力される。

加算器４０Ａでは、ローパスフィルタ３８Ａが出力する左チャンネルの弦音の波形データとローパスフィルタ３８Ｂが出力する中央定位の弦音の波形データとを加算し、加算結果として左チャンネル（２弦分）の弦音の波形データを加算器４１Ａへ出力する。

３段目のゲートアンプ３５Ｃの後段側では、右チャンネルの弦音の励振インパルス（励ＩＣ）の波形データから、右チャンネルの弦音信号を生成する。

ゲートアンプ３５Ｃの後段側、加算器３６Ｃ、ディレイ回路３７Ｃ、ローパスフィルタ３８Ｃ、減衰アンプ３９Ｃの回路構成と動作は上段と同様であり、ローパスフィルタ３８Ｃの出力が、減衰アンプ３９Ｃに帰還入力されると共に、加算器４０Ｃに出力される。このローパスフィルタ３８Ｃの出力が、時間的に連続した右チャンネル（１弦分）の弦音の波形データとなる。

加算器４０Ｃでは、ローパスフィルタ３８Ｃが出力する右チャンネルの弦音の波形データとローパスフィルタ３８Ｂが出力する中央定位の弦音の波形データとを加算し、加算結果として右チャンネル（２弦分）の弦音の波形データを加算器４１Ｃへ出力する。

４段目のゲートアンプ３５Ｄにおいて、窓掛け処理部３３を介して読出された左チャンネルの打撃音の波形データ（打Ｌ）を、ベロシティ値に応じた乗数での増幅処理を施し、処理後の波形データを加算器４１Ａへ出力する。

加算器４１Ａにおいて、加算器４０Ａが出力する左チャンネルの弦音の波形データと、ゲートアンプ３５Ｄが出力する左チャンネルの打撃音の波形データとを加算し、加算結果を左チャンネルの弦音と打撃音を重畳した楽音の波形データとして、加算器４２Ｌへ出力する。

５段目のゲートアンプ３５Ｅにおいて、窓掛け処理部３３を介して読出された右チャンネルの打撃音の波形データ（打Ｒ）を、ベロシティ値に応じた乗数での増幅処理を施し、処理後の波形データを加算器４１Ｃへ出力する。

加算器４１Ｃにおいて、加算器４０Ｃが出力する右チャンネルの弦音の波形データと、ゲートアンプ３５Ｅが出力する右チャンネルの打撃音の波形データとを加算し、加算結果を右チャンネルの弦音と打撃音を重畳した楽音の波形データとして、加算器４２Ｒへ出力する。

加算器４２Ｌは、鍵盤部１１で押鍵されている各鍵の左チャンネルの楽音の波形データを加算し、その和を楽音発生のために次段のＤ／Ａ変換部１２Ｅへ出力する。

同様に加算器４２Ｒは、鍵盤部１１で押鍵されている各鍵の右チャンネルの楽音の波形データを加算し、その和を楽音発生のために次段のＤ／Ａ変換部１２Ｅへ出力する。

［動作］
次に前記実施形態の動作について説明する。
まず、図３乃至図５を用いて、弦音と打撃音を重畳、加算して楽音を生成する概念について説明する。
図３は、弦音の周波数スペクトルを例示する図である。図示するように、ピーク状の基本ｆ０とその倍音ｆ１、ｆ２、‥‥とが連なった周波数スペクトルを有する。

また、周波数スペクトルの弦音の波形データに対し、基本ｆ０とその倍音ｆ１、ｆ２、‥‥の周波数成分をずらすような処理を施すことで、複数の異なる音高の弦音の波形データも生成できる。

このような物理モデルにより生成できる弦音は、図３に示す通り、基音成分と倍音以外は含まない。一方、元の楽器で発生される楽音には、打撃音とも称すべき楽音成分が含まれており、この打撃音とも称すべき楽音成分が当該楽器の楽音を特徴付けている。そのために電子楽器においては、この打撃音を生成して弦音と合成することが望ましい。

なお、本実施形態で打撃音には、例えば、アコースティックピアノにおいて、押鍵によってピアノ内部でハンマーが弦に衝突する際の衝突音、ハンマーの動作音、ピアノ奏者の指による打鍵音、鍵がストッパに当たって止まる際の音、といった音の成分を含み、純粋な弦音の成分（各鍵の基音成分及び倍音成分）を含まない。なお打撃音は、必ずしも押鍵時に生じる物理的な打撃動作そのものの音には限らないものとする。

打撃音を生成するに当たっては、まず録音した楽音の波形データをハニング窓などの窓関数によって窓掛け処理した後に、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数次元のデータに変換する。

その変換されたデータに対し、録音波形データの音高情報、除去する倍音、倍音周波数の基音とのずれ分など、録音波形から観測できるデータに基づいて基音と倍音の周波数を決定して、それら周波数における結果データの振幅が０となるような演算処理を施すことで、弦音の周波数成分を除去する。

例えば、基音周波数が１００［Ｈｚ］であった場合、乗数０による乗算で弦音の周波数成分を除去する周波数は、１００［Ｈｚ］、２００［Ｈｚ］、４００［Ｈｚ］、８００［Ｈｚ］、‥‥となる。

ここでは倍音が正確に整数倍となるものとしたが、実際の楽器では若干周波数がずれるため、録音により得た波形データから観測される倍音周波数を用いるようにした方が、より適切に対応できる。

その後、弦音の周波数成分を除去したデータをＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）により時間次元のデータに変換することで、打撃音の波形データが生成できる。

図４は、打撃音の楽音の周波数スペクトルを例示する図である。このような周波数スペクトルを有する打撃音の波形データが、波形メモリ３４（ＲＯＭ１２Ｂ）に記憶される。

図４の打撃音の波形データと、図３で示した物理モデルから発生される弦音の波形データとを加算合成することで、図５に示すような周波数スペクトルの楽音を発生させる。

図５は、アコースティックピアノである音高ｆ０のノートが押鍵された場合に発生する楽音の周波数スペクトルを例示する図である。図示するように、ピーク状の基本ｆ０とその倍音ｆ１、ｆ２、‥‥とが連なった弦音と、それらピーク状の弦音の間隙部分V、V、‥‥に発生する打撃音とを合成することで、アコースティックピアノの楽音を再現できる。

次に、図６を用いて、波形メモリ３４（ＲＯＭ１２Ｂ）から読出した弦音の励振インパルスの波形データから、弦モデルを構成する各閉ループ回路（３６Ａ～３９Ａ、３６Ｂ～３９Ｂ、３６Ｃ～３９Ｃ）により時間的に連続した弦音の波形データを生成する概念について説明する。
図６は、あるノートナンバーに対応する音高において、強弱波形の加算合成から励振信号を生成する方法を例示する図である。強弱に応じた波形データの先頭部分のデータを、図中にそれぞれ示す加算比率で示すような値で、格納アドレスの進行と同様の時系列に沿って、それぞれ強度が変化するように加算する。

具体的には、図６（Ａ）は、強度の高い（音の強さが、強い）第１の波形データであるフォルテ（ｆ）の波形データの約６周期分を示すもので、この波形データに対して図６（Ｂ）に示すように、始めの約２周期分を有効とするための加算比信号が与えられている。したがって、乗算器（アンプ）２１では、「１．０」～「０．０」の間で変化する、この加算比信号を乗数（増幅率）として波形データを乗算処理し、その積となる波形データを加算器２４へ出力する。

同様に、図６（Ｃ）は、強度が中庸な（音の強さが、やや強い）第２の波形データであるメゾフォルテ（ｍｆ）の波形データの約６周期分を示すもので、この波形データに対して図６（Ｄ）に示すように、中央の約２周期分を有効とするための加算比信号が与えられている。したがって、乗算器２２がこの加算比信号を乗数として波形データを乗算処理し、その積となる波形データを加算器２４へ出力する。

同じく、図６（Ｅ）は、強度が低い（音の強さが、弱い）第３の波形データであるピアノ（ｐ）の波形データの約６周期分を示すもので、この波形データに対して図６（Ｆ）に示すように、終盤の約２周期分を有効とするための加算比信号が与えられている。したがって、乗算器２３がこの加算比信号を乗数として波形データを乗算処理し、その積となる波形データを加算器２４へ出力する。

したがって、これらの波形データを加算する加算器２４の出力は、図６（Ｇ）に示すように、２周期毎に「強」→「中」→「弱」と連続的に波形が変化する。

このような波形データ（励振信号用波形データ）を波形メモリ３４（ＲＯＭ１２Ｂ）に格納しておき、演奏強度に応じた開始アドレスを指定することで、必要な波形データ（部分データ）を弦音の励振インパルスの信号として読出す。読出した波形データは、図６（Ｈ）に示すように、窓掛け処理部３３により窓掛け処理されて、後段の各信号循環（閉ループ）回路に供給されることで、時間的に連続した弦音の波形データが生成される。

波形データとして２～３波長分を用いるために、音高によって、波形データを構成するサンプリングデータの数は異なる。例えば、アコースティックピアノの８８鍵の場合、低音から高音で、サンプリングデータの数は約２０００～２０程度（サンプリング周波数：４４．１［ｋＨｚ］の場合）となる。

なお、前記した波形データの加算方法は、同じ楽器の演奏強度が異なる波形データの組合わせのみに限るものではない。例えば、エレクトリックピアノの場合、鍵を弱打した場合は正弦波に近い波形特性を有する一方で、強打した場合はサチュレーションした矩形波のような波形の形状となる。これらの明らかに形状の異なる波形や、例えばギターなどから抽出した波形など、様々な異なる楽器の楽音を連続して加算し、演奏強度やその他の演奏操作子により連続的に変化させるようなモデリングの楽音を発生させることができる。

続いて、図２の３本の弦モデルの信号循環（閉ループ）回路で生成される、ステレオの弦音の周波数とうなりの関係について説明する。
図７は、鍵盤部１１で押鍵されたノートナンバーが、例えばＡ４「ラ」（４４０［Ｈｚ］）であった場合に、３本の弦モデルに割り当てられる弦音の周波数と、それら周波数の相違によって生じるうなりの関係を示す図である。図２で示した３本の弦音の閉ループ回路を、上段側から順に弦モデルのナンバー「１」～「３」とした場合、共用の弦モデルとなるナンバー「２」の中央定位の弦モデルに本来の周波数４４０［Ｈｚ］を割り当てるとともに、ナンバー「１」の左チャンネルの弦モデルに４４０．３［Ｈｚ］、ナンバー「３」の右チャンネルの弦モデルに４４０．３６［Ｈｚ］を割り当てて、それぞれ当該周波数の弦音の励振インパルスの波形データを読み出して各弦モデルに与えている。これら割り当てた周波数の比は、指数に基づいて設定されている。各弦モデルのディレイ回路３７Ａ～３７Ｃでのディレイ時間が、それぞれ割り当てられた周波数の波長１周期分に設定される。

関係する弦ナンバーで示すように、２つの弦ナンバーに割り当てられた周波数の差が、それら２つの周波数の弦音を重畳した際に生じるうなりの周波数とその周期とに反映される。３本の弦モデルから３種類の周波数のうなり成分が生成されるが、加算の関係から、図７中の弦のナンバー「３」の欄で示した、弦３，１のうなり成分は、ステレオの楽音信号をスピーカ１４Ｌ、１４Ｒで拡声放音した状態ではじめて放音空間中で生成される。

一方で、加算器４１Ａが出力する、２弦分の弦音の波形データから生成された左チャンネルの弦音の波形データに含まれるうなりの成分が、図７中の弦のナンバー「１」の欄で示す内容となる。同様に、加算器４１Ｃが出力する、２弦分の弦音の波形データから生成された右チャンネルの弦音の波形データに含まれるうなりの成分が、図７中の弦のナンバー「２」の欄で示す内容となる。

このように、ステレオの楽音信号で左右異なる各１種と、共通する１種のうなり成分を含んだ楽音を発生させることで、ステレオ感に富んだ楽音の発生が可能となる。

加えて、一般的なピアノの電子楽器で１鍵当たり３本の弦モデルを必要とする場合、ステレオ音の生成で２セット、計６本の弦のモデルが必要となるところ、図２で示した構成では３本の弦のモデルでステレオ音を生成可能としているため、信号の処理量を大幅に軽減できる。

なお、図２で説明したように３本の弦モデルの弦音信号を用いてステレオの楽音信号を生成する場合、左右各チャンネルの弦音信号は、それぞれ２本の弦モデルから生成される。前述した如く、実際のアコースティックピアノは、１鍵当たりで１本（最低音域）、２本（低音域）または３本（中音域以上）の弦音を含んでいる。そのため、特に左右のチャンネルが空間内で混在しないような環境、例えばヘッドホン等により楽音を再生するような環境下で、左右のチャンネルの一方のみを聴いた場合、聞こえる楽音に単調さを感じる可能性が生じる。

このような事態に対応するため、共用となる中央定位の弦音を発生する弦モデルを２系統設ける構成とすることも考えられる。

図８は、図２に代わって音源１２Ｄ′で実行される機能をハードウェア回路の構成として示すブロック図である。図８は、基本的には図２の構成に準じるものとして、同一部分に関しては同一符号を用いて、重複する説明は省略する。

波形読出し部３２は、波形メモリ３４（ＲＯＭ１２Ｂ）から左チャンネルの弦音の励振インパルス（励ＩＬ）、第１の中央定位の弦音の励振インパルス（励ＩＣ１）、第２の中央定位の弦音の励振インパルス（励ＩＣ２）、右チャンネルの弦音の励振インパルス（励ＩＲ）、左チャンネルの打撃音（打Ｌ）、右チャンネルの打撃音（打Ｒ）の各波形データを読出して、窓掛け処理部３３へ出力する。

窓掛け処理部３３は、特に弦音の励振インパルス（励ＩＬ、励ＩＣ１、励ＩＣ２、励ＩＲ）に対して窓掛け（窓関数）処理を実行し、窓掛け処理後の波形データをゲートアンプ３５Ａ～３５Ｆへ送出する。

ゲートアンプ３５Ｆは、第２の中央定位の弦音の励振インパルスの波形データに対してベロシティ値に応じた乗数での増幅処理を施し、処理後の波形データを加算器３６Ｆへ出力する。加算器３６Ｆにはまた、後述する減衰アンプ３９Ｆが出力する、減衰処理後の波形データが帰還入力されており、その加算出力がこの弦モデルの出力として、ディレイ回路３７Ｆに出力される。

ディレイ回路３７Ｆは、アコースティックピアノにおいて、当該弦が振動した際に出力される音の１波長に応じた値の弦長ディレイが設定されており、その弦長ディレイ分だけ波形データを遅延して、後段のローパスフィルタ（ＬＰＦ）３９Ｆへ出力する。

ローパスフィルタ３８Ａは、その弦長の周波数に対して設定された広域減衰用のカットオフ周波数より低域側の波形データを通過させて、加算器４０Ｄ、４０Ｅへ出力する。このローパスフィルタ３８Ｆの出力が、時間的に連続した第２の中央定位の弦音の波形データとなる。

減衰アンプ３９Ｆは、ノートイベント処理部３１から与えられる帰還減衰量の信号に応じて減衰処理を行ない、減衰後の波形データを加算器３６Ｆへ帰還入力させる。

加算器４０Ｄでは、ローパスフィルタ３８Ａが出力する左チャンネルの弦音の波形データとローパスフィルタ３８Ｂが出力する第１の中央定位の弦音の波形データとを加算した加算器４０Ａの出力に対し、さらに、第２の中央定位の弦音の波形データを加算するもので、その加算結果を左チャンネル（３弦分）の弦音の波形データとして、加算器４１Ａへ出力する。

同様に、加算器４０Ｅでは、ローパスフィルタ３８Ｃが出力する右チャンネルの弦音の波形データとローパスフィルタ３８Ｂが出力する第１の中央定位の弦音の波形データとを加算した加算器４０Ｃの出力に対し、さらに、第２の中央定位の弦音の波形データを加算するもので、その加算結果を右チャンネル（３弦分）の弦音の波形データとして、加算器４１Ｃへ出力する。

図８で示した４本の弦音の閉ループ回路を、上段側から順に弦モデルのナンバー「１」～「４」とした場合、鍵盤部１１で押鍵されたノートナンバーが、例えばＡ４「ラ」（４４０［Ｈｚ］）であった場合に、共用の弦モデルとなるナンバー「２」の第１の中央定位の弦モデルに本来の周波数４４０［Ｈｚ］を、ナンバー「３」の第２の中央定位の弦モデルに周波数４４０．６６［Ｈｚ］をそれぞれ割り当てるとともに、ナンバー「１」の左チャンネルの弦モデルに４４０．３［Ｈｚ］、ナンバー「４」の右チャンネルの弦モデルに４４０．４３２［Ｈｚ］を割り当てることが考えられる。

４本の弦モデルから４種類の周波数のうなり成分が生成されるが、加算の関係から、左チャンネルの楽音では弦４，１のうなり成分、右チャンネルの楽音では弦１，２のうなり成分が、ステレオの楽音信号をスピーカ１４Ｌ、１４Ｒで拡声放音した状態ではじめて放音空間中で生成される。

一般的なピアノの電子楽器で１鍵当たり３本の弦モデルを必要とする場合、ステレオ音の生成で２セット、計６本の弦のモデルが必要となるところ、図８で示した構成では４本の弦のモデルでステレオ音を生成可能としているため、信号の処理量を大幅に軽減できる。

図８では、共用となる中央定位の弦音を発生する弦モデルを２本分設ける構成とすることで、左右各チャンネルの弦音が、それぞれ３本の弦モデルから生成されたものとなる。そのため、特に左右のチャンネルの楽音が空間内で混在しないような環境、例えばヘッドホン等により楽音を再生するような環境下で、左右のチャンネルの一方の楽音のみを聴いた場合でも、聞こえる楽音に単調さを感じるような可能性を確実に排除できる。

［実施形態の効果］
以上詳述した如く本実施形態によれば、信号の処理量を抑えながら、良好なステレオ感の楽音を生成することが可能となる。

また本実施形態では、指定された音高とその倍音の成分を含む弦音に加えて、楽器固有の打撃音を重畳、加算してステレオの楽音を生成しているので、信号の処理量を抑えながら、より自然な楽音を良好に生成することが可能となる。

なお、前述した如く、本実施形態は電子鍵盤楽器に適用した場合について説明したものであるが、本発明は楽器や特定のモデルに限定されるものではない。

その他、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［請求項１］
指定された音高に対応する励振信号の入力に応じて、前記音高に対応して設けられる少なくとも第１閉ループ、第２閉ループ及び第３閉ループのなかの前記第１閉ループ及び前記第２閉ループからの出力が累算された累算信号に基づいて、左右いずれか一方のチャンネルから出力される弦音信号を生成し、
前記第２閉ループ及び第３閉ループの出力が累算された累算信号に基づいて、前記左右いずれか他方のチャンネルから出力される弦音信号を生成する、
電子楽器。
［請求項２］
前記第１閉ループ、前記第２閉ループ及び、前記第３閉ループは、それぞれ異なるディレイ時間で前記励振信号が循環する、請求項１に記載の電子楽器。
［請求項３］
指定された音高に対応する励振信号の入力に応じて、前記音高に対応して設けられる第１閉ループ、第２閉ループ、第３閉ループ及び第４閉ループのなかの前記第１閉ループ、前記第２閉ループ及び前記第３閉ループからの出力が累算された累算信号に基づいて、左右いずれか一方のチャンネルから出力される弦音信号を生成し、
前記第２閉ループ、前記第３閉ループ及び前記第４閉ループからの出力が累算された累算信号に基づいて、前記左右いずれか他方のチャンネルから出力される弦音信号を生成する、
電子楽器。
［請求項４］
前記第１閉ループ、前記第２閉ループ、前記第３閉ループ及び、前記第４閉ループは、それぞれ異なるディレイ時間で前記励振信号が循環する、請求項３に記載の電子楽器。
［請求項５］
前記弦音信号は、前記累算信号及び打撃音信号に基づいて生成する、請求項１乃至４のいずれかに記載の電子楽器。
［請求項６］
前記励振信号は、指定されたベロシティに応じて異なる、請求項１乃至５のいずれかに記載の電子楽器。
［請求項７］
コンピュータに、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の各処理を実行させる楽音発生方法。
［請求項８］
コンピュータに、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の各処理を実行させるプログラム。

１０…電子鍵盤楽器
１１…鍵盤部
１２…ＬＳＩ
１２Ａ…ＣＰＵ
１２Ｂ…ＲＯＭ
１２Ｃ…ＲＡＭ
１２Ｄ、１２Ｄ′…音源
１２Ｄ１…デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
１２Ｄ２…プログラムメモリ
１２Ｄ３…ワークメモリ
１２Ｅ…Ｄ／Ａ変換部（ＤＡＣ）
１３Ｌ、１３Ｒ…アンプ（ａｍｐ．）
１４Ｌ、１４Ｒ…スピーカ
３１…ノートイベント処理部
３２…波形読出し部
３３…窓掛け処理部
３４…（励振信号生成用）波形メモリ
３５Ａ～３５Ｃ…ゲートアンプ
３６Ａ～３６Ｃ…加算器
３７Ａ～３７Ｃ、３７Ｆ…ディレイ回路
３８Ａ～３８Ｃ、３８Ｆ…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３９Ａ～３９Ｃ、３９Ｆ…減衰アンプ
４０Ａ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４１Ａ、４１Ｃ、４２Ｌ、４２Ｒ…加算器

Claims (8)

1. 指定された音高に対応する励振信号の入力に応じて、前記音高に対応して設けられる少なくとも第１閉ループ、第２閉ループ及び第３閉ループのなかの前記第１閉ループ及び前記第２閉ループからの出力が累算された累算信号に基づいて、左右いずれか一方のチャンネルから出力される弦音信号を生成し、
   前記第２閉ループ及び第３閉ループの出力が累算された累算信号に基づいて、前記左右いずれか他方のチャンネルから出力される弦音信号を生成する、
   電子楽器。
2. 前記第１閉ループ、前記第２閉ループ及び、前記第３閉ループは、それぞれ異なるディレイ時間で前記励振信号が循環する、請求項１に記載の電子楽器。
3. 指定された音高に対応する励振信号の入力に応じて、前記音高に対応して設けられる第１閉ループ、第２閉ループ、第３閉ループ及び第４閉ループのなかの前記第１閉ループ、前記第２閉ループ及び前記第３閉ループからの出力が累算された累算信号に基づいて、左右いずれか一方のチャンネルから出力される弦音信号を生成し、
   前記第２閉ループ、前記第３閉ループ及び前記第４閉ループからの出力が累算された累算信号に基づいて、前記左右いずれか他方のチャンネルから出力される弦音信号を生成する、
   電子楽器。
4. 前記第１閉ループ、前記第２閉ループ、前記第３閉ループ及び、前記第４閉ループは、それぞれ異なるディレイ時間で前記励振信号が循環する、請求項３に記載の電子楽器。
5. 前記弦音信号は、前記累算信号及び打撃音信号に基づいて生成する、請求項１乃至４のいずれかに記載の電子楽器。
6. 前記励振信号は、指定されたベロシティに応じて異なる、請求項１乃至５のいずれかに記載の電子楽器。
7. コンピュータに、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の各処理を実行させる楽音発生方法。
8. コンピュータに、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の各処理を実行させるプログラム。

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