JPH0627965A - 楽音信号発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高品質な楽音波形信号において多様な音色変
化を簡単かつ低コストに実現し得るようにすること。 【構成】 発音開始から終了に至るまでの全波形のうち
の複数周期からなる波形をメモリに記憶し、これを読み
出し、ディジタルフィルタに入力する。楽音の発音開始
から終了に至るまでの時間経過に従って変化するフィル
タ特性パラメータによりフィルタ特性を設定し、メモリ
から読み出した高品質な波形信号の音色をこのパラメー
タに応じて多様な特性で時間的に可変制御する。このパ
ラメータは、エンベロープ振幅レベルを略一定にしたと
きのメモリ読み出し波形と望みの波形の波形スペクトル
の偏差に従って決定すれば、精度を良くすることができ
る。全波形区間を複数のフレームに区分し、各フレーム
に対応してレベルパラメータを発生し、波形信号のレベ
ルをこれにより制御し、これによりフィルタリングによ
る音色変化の精度を良くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は楽音信号発生装置に関
し、特に、波形メモリから読み出されたディジタル波形
信号をディジタルフィルタを用いて制御することにより
鍵タッチあるいは音高等に応じた音色変化を実現するよ
うにしたことに関する。

【０００２】

【従来の技術】発音開始から終了までの全波形もしくは
立上り部の全波形とそれ以後の波形の一部を波形メモリ
に記憶し、前者を記憶した場合はその全波形を一通り読
み出すことにより高品質の楽音波形信号を発生し、後者
を記憶した場合は立上り部の波形を一通り読み出した後
それ以後の一部波形を繰返し読み出すことにより高品質
の楽音波形信号を発生することは、従来より公知である
（例えば、特開昭５２−１２１３１３号）。また、ディ
ジタルフィルタを使用して楽音の音色を制御することも
従来公知である。例えば、特開昭５３−７５９１９号に
おいては、３つの波形メモリに異なる波形をそれぞれ１
周期記憶し、これを読み出してそれぞれ所望の係数を掛
けた上で加算合成し、その加算合成結果を１周期からな
る初期波形として、この初期波形をディジタルフィルタ
に入力し、以後は、この初期波形に基づく１周期波形を
ディジタルフィルタで繰返し循環させることにより、波
形がディジタルフィルタを通る毎にその形状が変化し、
これにより波形の時間的変化を実現するようにしたこと
が示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前者の従来技術のよう
に波形メモリに予め多周期の連続波形を記憶しておく方
式は、高品質の楽音波形信号が得られる反面、膨大なメ
モリ容量が要求されるため、鍵タッチあるいは音高等に
応じた様々な音色変化を実現するのに不向きであった。
すなわち、最も単純には、すべての種類の鍵タッチある
いは音高等の音色変化パラメータに対応して多数の異な
る波形メモリを予め準備しておけばよいのであるが、そ
れでは全体のメモリ容量が余りにも膨大となり、非実用
的である。そこで、一つの方法として、２種類の連続波
形、例えばタッチレスポンス制御の場合は最強タッチに
対応する連続波形と最弱タッチに対応する連続波形、を
波形メモリに準備しておき、両波形を同時に読み出して
音色変化パラメータ（タッチ強度）に応じて両波形を補
間することにより該音色変化パラメータ（タッチ強度）
に対応する波形を得ることが考えられるが、実際には補
間すべき両波形の位相が合っていないと補間が無意味な
ものとなってしまう。波形メモリに準備すべき２種類の
波形は現実の演奏音波形のコピーが用いられるため、両
波形の位相は異っており、最初の位相を合わせることが
できても数秒後には大きな位相ずれが生じる。従って、
多周期の連続波形をメモリに記憶し、これを読み出すこ
とにより高品質の楽音波形信号を得ようとする方式で
は、単純な補間は不向きであり、多様な音色変化を小規
模な構成で実現するのは従来困難であった。

【０００４】また、後者の従来技術は、初期波形に基づ
く１周期波形をディジタルフィルタで繰返し循環させる
ことにより波形の時間的変化を実現するものであるた
め、一応、波形の時間的変化を得ることができるにして
も、単に何らかの形で波形が変化するだけであり、自然
楽器音と同様の高品質な波形を得るのは困難であった。
また、フィルタは本質的に高調波成分の減少制御を行な
うものであるため、循環のたびに高調波成分が減少して
いくような単調な波形形状変化しか実現することができ
ず、満足のゆく品質の波形を得るのは極めて困難であっ
た。この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、高品
質かつ多様な音色変化を実現し得る楽音波形信号を、比
較的小規模かつ低コストな構成により、発生し得るよう
にした楽音信号発生装置を提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を達成するための手段】この出願の第１の発明に
係る楽音信号発生装置は、楽音の発音開始から終了に至
るまでの全波形のうち所定の複数周期からなる波形に関
する波形データをディジタルで記憶した波形メモリと、
この波形メモリの波形データを読み出すことにより楽音
の発音開始から終了に至るまでのディジタル波形信号を
発生する読出し手段と、発生されたディジタル波形信号
が入力されるディジタルフィルタと、楽音の発音開始か
ら終了に至るまでの時間経過に従って変化するフィルタ
特性パラメータを発生し、前記ディジタルフィルタに供
給するフィルタ特性パラメータ発生手段とを具えたこと
を特徴とするものである。

【０００６】この出願の第２の発明に係る楽音信号発生
装置は、楽音の発音開始から終了に至るまでの全波形の
うち所定の複数周期からなる波形に関する波形データを
ディジタルで記憶した波形メモリと、この波形メモリの
波形データを読み出すことにより楽音の発音開始から終
了に至るまでのディジタル波形信号を発生する読出し手
段と、発生されたディジタル波形信号が入力されるディ
ジタルフィルタと、音色変化パラメータに応じてフィル
タ特性パラメータを発生し、前記ディジタルフィルタに
供給するフィルタ特性パラメータ発生手段とを具えたも
のにおいて、前記フィルタ特性パラメータは、前記読出
し手段による前記波形メモリの読出しに基づき発生され
るディジタル波形信号のエンベロープ振幅レベルを略一
定にしたときの波形スペクトルと望みの波形のエンベロ
ープ振幅レベルを略一定にしたときの波形スペクトルと
の偏差に従って決定されたものであることを特徴とする
ものである。

【０００７】この出願の第３の発明に係る楽音信号発生
装置は、楽音の発音開始から終了に至るまでの全波形の
うち所定の複数周期からなる波形に関する波形データを
ディジタルで記憶した波形メモリと、この波形メモリの
波形データを読み出すことにより楽音の発音開始から終
了に至るまでのディジタル波形信号を発生する読出し手
段と、発生されたディジタル波形信号が入力されるディ
ジタルフィルタと、音色変化パラメータに応じてフィル
タ特性パラメータを発生し、前記ディジタルフィルタに
供給するフィルタ特性パラメータ発生手段と、楽音の発
音開始から終了に至るまでの全区間を複数のフレームに
区分し、前記読出し手段による波形データの読出しに並
行して順次フレームを特定するフレーム特定手段と、各
フレームに対応するレベルパラメータのうち前記フレー
ム特定手段によって特定されたフレームに対応するレベ
ルパラメータを発生するレベルパラメータ発生手段と、
前記ディジタルフィルタで制御された又は制御されるべ
き前記ディジタル波形信号のレベルを前記レベルパラメ
ータ発生手段から発生されたレベルパラメータに従って
制御するレベル制御手段とを具えたものである。

【０００８】

【作用】波形メモリにおいて、楽音の発音開始から終了
に至るまでの全波形のうち所定の複数周期からなる波形
に関する波形データがディジタルで記憶されている。こ
の波形メモリに記憶する複数周期からなる波形は、従来
知られているように、例えば自然楽器音の楽音波形のよ
うに音色が時間的に変化する高品質な波形とすることが
できる。読出し手段によってこの波形メモリの波形デー
タを読み出すことにより楽音の発音開始から終了に至る
までのディジタル波形信号（これは上述のように高品質
なものとすることができる）が発生される。このディジ
タル波形信号がディジタルフィルタに入力され、該ディ
ジタルフィルタで設定されているフィルタ特性に従って
その波形スペクトルが制御される。ディジタルフィルタ
のフィルタ特性はフィルタ特性パラメータによって可変
設定される。第１の発明において、フィルタ特性パラメ
ータ発生手段は、楽音の発音開始から終了に至るまでの
時間経過に従って変化するフィルタ特性パラメータを発
生する。従って、ディジタルフィルタに入力される高品
質なディジタル波形信号の音色がこのフィルタ特性パラ
メータに応じて時間的に可変制御される。こうして、波
形メモリに記憶する高品質な複数周期からなる波形が仮
りに一種類であっても、この記憶波形と同様に高品質な
波形がフィルタ特性パラメータに応じて時間的に音色変
化する多様な特性で得られるのである。

【０００９】第２の発明において、音色変化パラメータ
に応じて発生されるフィルタ特性パラメータは、読出し
手段による波形メモリの読出しに基づき発生されるディ
ジタル波形信号のエンベロープ振幅レベルを略一定にし
たときの波形スペクトルと、望みの波形のエンベロープ
振幅レベルを略一定にしたときの波形スペクトルとの偏
差に従って決定されたものである。従って、エンベロー
プ振幅レベルの変動の影響を受けずに、音色変化パラメ
ータに対応した望みの波形を得るためのフィルタ特性パ
ラメータを決定することができる。これにより、エンベ
ロープ振幅レベルの変動によってフィルタ特性パラメー
タの精度が低下してしまうという問題を解決することが
でき、また、そのような精度低下を防ぐためにパラメー
タデータのダイナミックレンジを過度に広げてデータビ
ット数を徒らに増大させてしまうという方策を講ずる必
要もなくなる。こうして、音色変化パラメータに対応し
た望みの波形に近似した高品質の波形をディジタルフィ
ルタによって確実に得ることができる。

【００１０】第３の発明においては、楽音の発音開始か
ら終了に至るまでの全区間を区分した複数のフレームの
うちフレーム特定手段によって特定されたフレームに対
応するレベルパラメータがレベルパラメータ発生手段か
ら発生される。ディジタルフィルタで制御された又は制
御されるべき前記ディジタル波形信号のレベルがこのレ
ベルパラメータに従ってレベル制御手段において制御さ
れる。従って、波形メモリに記憶する波形データの振幅
レベルを大きくとっておくことができ、これによりフィ
ルタリングによって得ようとする望みの波形の振幅レベ
ルが小さかったとしてもそれに対応するフィルタ特性パ
ラメータの精度は波形メモリに記憶した波形データの大
きな振幅レベルに対応する精度（小さな振幅レベルに対
応するものよりは精度がよい）とすることができ、フィ
ルタリングによる音色変化の精度を良くすることができ
る。

【００１１】この発明は、鍵タッチに応じて音色や音量
レベルを制御するタッチレスポンス制御、あるいは押圧
鍵の音高又は音域に応じて音色や音量レベルを制御する
キースケーリング制御、その他の音色変化制御において
有利に適用することができる。その場合、音色変化パラ
メータとしては、鍵タッチの強度あるいは押圧鍵の音高
又はその音域あるいはその他の音色変化を促す因子が用
いられる。一実施例として、楽音の発音開始から終了に
至るまでの全区間を複数のフレームに区分し、フィルタ
特性パラメータ発生手段では各フレームに対応するフィ
ルタ特性パラメータを発生するようにしてよい。各フレ
ーム毎のフィルタ特性パラメータは、波形メモリで準備
された波形（これを基準波形ということにする）の該当
フレームにおけるスペクトルと望みの波形の該当フレー
ムにおけるスペクトルとの偏差を分析し、このスペクト
ル偏差に応じて決定するようにしてよい。このようにす
ると、望みの波形に近似した高品質の波形をディジタル
フィルタから得ることができる。また、このようなフレ
ーム毎のスペクトル分析はフィルタ特性パラメータを決
定する作業を容易にするので好都合である。

【００１２】

【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はこの発明の第１の実施例
を示すもので、発生すべき楽音の音高を指定する手段と
して鍵盤１０が用いられ、この鍵盤１０で押圧された鍵
に加えられたタッチをタッチ検出装置１１で検出し、こ
のタッチ検出データを音色変化パラメータとして用い、
タッチの強度に応じた音色及びレベル特性の楽音波形信
号を発生するものである。波形メモリ１２には、楽音の
立上り部の全波形とその後発音終了に至るまでの波形の
全部（すなわち発音開始から終了に至るまでの全波形）
を或る基準の鍵タッチ強度（例えば最強タッチ）に対応
して予め記憶しており、その全波形データはディジタル
データから成る。鍵盤１０と波形メモリ１２との間に設
けられたアドレスデータ発生回路１３は、鍵盤１０で指
定された音高に応じて波形メモリ１２から発音開始から
終了に至るまでの全波形を読み出すための読み出し手段
である。例えば、鍵盤１０で或る鍵が押圧されたとき、
瞬時に発生するキーオンパルスＫＯＮＰによってアドレ
スデータ発生回路１３の発生アドレスが初期値にリセッ
トされ、押圧鍵を示すデータによって指定された音高に
応じたレートで発生アドレスが順次変化する。このアド
レスデータ発生回路１３から発生されたアドレスデータ
が波形メモリ１２に入力され、そこに記憶されているデ
ィジタル波形信号を順次読み出す。この波形読み出し技
術は公知の如何なる技術をも用いることができる。

【００１３】波形メモリ１２から読み出されたディジタ
ル波形信号はディジタルフイルタ１４に入力され、該フ
ィルタ１４で設定されたフイルタ特性に従って制御され
る。このフィルタ１４の出力信号はディジタルアナログ
変換器１５でアナログ変換された後、サウンドシステム
１６に至る。ディジタルフィルタ１４のフィルタ特性を
設定するためのフィルタ特性パラメータはフィルタ特性
パラメータメモリ１７から与えられる。

【００１４】この実施例では、波形メモリ１２から読み
出される波形の全波形区間を複数のフレームに区分し、
フィルタ特性パラメータメモリ１７では各フレーム単位
でフイルタ特性パラメータを発生し、ディジタルフィル
タ１４に供給するようになっている。このフレームを特
定するために、アドレスデータ発生回路１３から発生さ
れたアドレスデータの一部がフレームアドレスデータと
して利用される。フィルタ特性パラメータメモリ１７で
は、鍵タッチの各段階毎に各フレームに対応するフィル
タ特性パラメータからなるフィルタ特性パラメータの組
を夫々予め記憶しており、タッチ検出装置１１から与え
られるタッチ検出データ（すなわち音色変化パラメー
タ）に応じて１組のフィルタ特性パラメータが選択され
る。そして、選択された１組のパラメータの中から、フ
レーム特定手段としても機能するアドレスデータ発生回
路１３から与えられたフレームアドレスデータに応じて
１つのフレームに対応するフィルタ特性パラメータが選
択的に読み出され、ディジタルフィルタ１４に供給され
る。

【００１５】各フレーム毎のフィルタ特性パラメータ
は、波形メモリ１２で準備された波形（基準波形）と望
みの波形との該当フレーム毎のスペクトル偏差に従って
決定される。このための事前処理について説明すると次
の通りである。或る鍵タッチの強度（これをタッチＡと
いい、例えば比較的弱いタッチである）に対応する望み
の波形（発音開始から終了までの全波形）が図２のａの
ようであり、波形メモリ１２で準備すべき基準の波形
（例えば最強タッチに対応する波形）が図２のｂのよう
であるとする。図ではピアノ音を例にしており、パーカ
ッシブ系エンベロープを持っている。このような望みの
波形及び基準波形は、実際のピアノ演奏によって得られ
るものである。なお、この場合望みの波形及び基準波形
は同一周波数（同一ピッチ）である。このように準備し
た基準波形の全波形区間を複数のフレーム（時間枠）に
区分し、このフレーム区分に対応して望みの波形も区分
する。このフレーム区分は、等時間間隔とは限らず、波
形変化の特徴に応じた適宜の間隔とする。図の例では０
から６までの７フレームに区分している。次に以下の処
理１〜４を行なう。

【００１６】処理１…各フレーム毎に望みの波形（図２
のａ）と基準波形（図２のｂ）のスペクトル解析をそれ
ぞれ行なう。例えばフレーム０では、望みの波形のスペ
クトルは図３のａのようになり、基準波形のスペクトル
は同図のｂのようになる。 処理２…処理１で解析した同一フレームにおける両スペ
クトルの偏差（基準波形のスペクトル − 望みのスペ
クトル）を各フレーム毎に求める。例えば、フレーム０
のスペクトル偏差は図３のｃのようになる。 処理３…望みの波形の鍵タッチの強度を変えて（タッチ
Ｂ，Ｃ，Ｄ…に変える）、上記処理１、２を夫々行な
い、各タッチに対応する各フレーム毎のスペクトル偏差
を求める。 処理４…処理２、３で求めた各タッチに対応する各フレ
ーム毎のスペクトル偏差から夫々に対応するフィルタ特
性パラメータを求める。

【００１７】以上のような事前処理を施した後、基準波
形の全波形データを波形メモリ１２に記憶し、処理４で
求めた各タッチに対応する各フレーム毎のフィルタ特性
パラメータをフィルタ特性パラメータメモリ１７に記憶
する。この場合、波形メモリ１２に記憶した全波形デー
タの１サンプル点毎に異なるアドレスが割当てられ、フ
レーム区分の仕方に従って複数アドレスグループ毎に異
なるフレームアドレスが割当てられ、アドレスデータ発
生回路１３では、発生するアドレスデータの値に応じて
所定のフレームアドレスをも発生し得るような構成とす
る。尚、アドレスデータの値に応じてフレームアドレス
データを発生するコード化回路をフレーム特定手段とし
てアドレスデータ発生回路１３とは別に設けてもよい。

【００１８】ディジタルフィルタ１４では、波形メモリ
１２から読み出される基準の波形と望みの波形とのスペ
クトル偏差に応じたフィルタ特性パラメータに従って基
準の波形信号をフィルタ制御するので、望みの波形に近
似した波形信号を得ることができる。このフィルタ特性
パラメータはフレーム単位で時間的に変化するので、望
みの波形を精度良く近似することができる。しかも、フ
レーム単位の処理によってフィルタ特性パラメータを決
定するので、パラメータ決定作業も比較的楽である。

【００１９】図４はこの発明の第２の実施例を示すもの
で、図１の実施例に対する変更箇所のみを抽出して示し
ている。この第２の実施例では、レベルパラメータメモ
リ１８が追加されており、このメモリ１８から読み出さ
れたレベルパラメータに従ってディジタルフィルタ１４
の出力信号のレベルを乗算器１９において制御するよう
になっている。レベルパラメータメモリ１８では、各フ
レーム毎のレベルパラメータから成るレベルパラメータ
の組を複数段階のタッチ強度に対応して夫々記憶してお
り、タッチ検出装置１１から与えられるタッチ検出デー
タに応じて１組のレベルパラメータが選択され、選択さ
れた１組の中からフレームアドレスデータに応じて１つ
のフレームに対応するレベルパラメータが読み出され
る。この第２の実施例によれば、ディジタルフィルタ１
４によるスペクトル制御とは別途に、各フレーム単位で
一律のレベル制御が行なえるようになり、望みの波形再
生の精度が良くなる。

【００２０】この第２の実施例は、特に、次のような目
的で効果を発揮する。前述の第１の実施例では、事前処
理１〜４の対象となる基準波形及び望みの波形が図２の
ａ，ｂのような実際のエンベロープを持つものであっ
た。そのため、望みの波形のタッチが弱い場合は、全区
間を通じて振幅レベルが比較的低レベルであり、また、
基準波形のように強いタッチに対応するものでも最後の
フレームでは振幅レベルが小さくなる。このように振幅
レベルの小さい状態において前述の処理１〜４を行う
と、決定されるフィルタ特性パラメータの変化幅が相対
的に小さくなり、精度が非常に低下する。また、そのよ
うな条件下で精度を少しでも良くしようとして、フィル
タ特性パラメータのデータ表現におけるダイナミックレ
ンジを広げると、ビット数が徒らに多くなるので、不利
である。

【００２１】そこで、この第２の実施例では、前述の事
前処理１〜４で用いる望みの波形及び基準波形として図
５のａ，ｂに示すようなほぼ一定レベルＥ0のエンベロ
ープを持つ波形を用いる。すなわち、図５のａは、図２
のａのような所望タッチに対応する望みの波形の各周期
毎の波形形状は変えずにその振幅レベルのみを所定のレ
ベルＥ0に変更したものである。図５のｂも同様に、図
２のｂのような基準タッチに対応する基準波形の各周期
毎の波形形状は変えずにその振幅レベルのみを所定のレ
ベルＥ0に変更したものである。尚、各周期毎に一定レ
ベルＥ0に変更せずに、図２のａ，ｂの波形の各フレー
ム毎にその平均レベルとレベルＥ0との比を乗算して図
５のａ，ｂに近似したほぼ一定レベルエンベロープの波
形を得てもよい。尚、この一定レベルＥ0としては最強
タッチの最大振幅レベルを選ぶとよい。

【００２２】以上のようにして事前処理１〜４の対象と
なる基準波形及び望みの波形のエンベロープレベルをほ
ぼ一定のレベルＥ0に変更し、変更した両波形に関して
前述の処理１〜４と同じ処理を行ない、各タッチ強度に
対応する各フレーム毎のフィルタ特性パラメータを夫々
求める。このようにして求めたフィルタ特性パラメータ
は、すべて最大振幅レベルに関して求められたものであ
るので、前述のような振幅レベル低下による精度の低下
あるいはデータビット数の徒らな増大という問題は起こ
らない。

【００２３】この第２の実施例では、上述のような処理
１〜４に続いて、次のような事前処理５〜７を更に行な
う。 処理５…図２のａに示すような望みの波形に関して各フ
レーム毎の平均レベルを夫々求める。 処理６…処理５で求めた望みの波形の各フレーム毎の平
均レベルと、図５のａのように一定レベルＥ0にレベル
変更した望みの波形の各フレーム毎の平均レベル（これ
はどのフレームでもほぼＥ0である）との差を夫々求め
る。 処理７…望みの波形の鍵タッチ強度を変えて、上記処理
５、６を夫々行ない、各タッチに対応する各フレーム毎
の上記レベル差を夫々求める。

【００２４】以上のようにして事前に求めた各タッチ強
度に対応する各フレーム毎のレベル差に対応するデータ
をレベルパラメータとしてレベルパラメータメモリ１８
に記憶する。そして、波形メモリ１２Ａには、図５のｂ
のようにほば一定の一定レベルＥ0に変更したエンベロ
ープを持つ基準波形を記憶する。また、フィルタ特性パ
ラメータメモリ１７Ａには、上述のように略一定レベル
Ｅ0に変更した基準波形と望みの波形にもとづき求めた
フィルタ特性パラメータを記憶する。この構成により、
図４のディジタルフィルタ１４からは、図５のａのよう
な一定レベルＥ0のエンベロープに変更した望みの波形
に近似した波形信号が得られ、乗算器１９からは図２の
ａのような望みの波形に近似した波形信号が得られる。
この第２の実施例では、フィルタ特性パラメータが少な
いビット数で精度良く決定されるので、フィルタ制御の
信頼性が上がり、望みの波形のスペクトル構成を精度良
く再現することができる。尚、乗算器１９はディジタル
フィルタ１４の入力側に設けてもよいし、また、乗算で
はなく加減算を行なってもよい。

【００２５】図６はこの発明の第３の実施例を示すもの
で、図１又は図４の実施例に対する変更箇所のみを抽出
して示している。この第３の実施例では、補間手段２０
が追加されており、この補間手段２０において波形メモ
リ１２Ｂの出力とディジタルフィルタ１４の出力とを鍵
タッチの強度（音色変化パラメータ）に応じた比率で補
間することにより、鍵タッチに応じた音色変化を実現す
るようにしている。波形メモリ１２Ｂには最強タッチに
対応する波形を記憶しておく。フィルタ特性パラメータ
メモリ１７Ｂには、最強タッチに対応する波形を基準波
形とし、最弱タッチに対応する波形を望みの波形として
前述の処理１、２、４に従って求めた１組のフィルタ特
性パラメータだけが記憶されており、このメモリ１７Ｂ
はフレームアドレスデータに従って読み出される。従っ
て、ディジタルフィルタ１４からは最弱タッチに対応す
る波形信号が得られる。

【００２６】補間手段２０では、波形メモリ１２Ｂから
読み出された最強タッチに対応する波形信号とディジタ
ルフィルタ１４から得られた最弱タッチに対応する波形
信号との間をタッチ検出データに応じた比率で補間し
て、各タッチ強度に応じた波形信号を求める。一方の補
間対象波形である最弱タッチに対応する波形信号は、他
方の補間対象波形である波形メモリ１２Ｂの出力をフィ
ルタ制御したものであるので、両補間対象波形の位相は
それほど違わない。従って、従来の方式とは異なり、こ
の第３の実施例によれば補間技術を有利に導入すること
ができる。

【００２７】補間手段２０は、レベルパラメータメモリ
２１と、このメモリ２１から読み出された第１のレベル
パラメータｋ1と波形メモリ１２Ｂの出力信号とを乗算
する乗算器２２と、メモリ２１から読み出された第２の
レベルパラメータｋ2とディジタルフィルタ１４の出力
信号とを乗算する乗算器２３と、両乗算器２２，２３の
出力を加算する加算器２４とを具えている。レベルパラ
メータメモリ２１は、基本的には、図７に示すようにタ
ッチ強度に応じた互に逆方向に変化する特性のレベルパ
ラメータｋ1，ｋ2を記憶しており、タッチ検出データが
示すタッチ強度に応じたレベルパラメータｋ1，ｋ2が読
み出される。従って、タッチが弱いほど第１のレベルパ
ラメータｋ1の値が小、第２のレベルパラメータｋ2の値
が大であり、ディジタルフィルタ１４から出力される最
弱タッチ対応波形信号がメモリ１２Ｂから出力される最
強タッチ対応波形信号に対して相対的に高い比率で両者
が合成され、逆にタッチが強くなるほど、ｋ1が大、ｋ2
が小となり、最強タッチ対応波形信号（メモリ１２Ｂの
出力）が最弱タッチ対応波形信号（フィルタ１４の出
力）に対して相対的に高い比率で両者が合成され、その
結果、タッチ強度に応じた補間が行なわれる。

【００２８】波形メモリ１２Ｂとフィルタ特性パラメー
タメモリ１７Ｂに記憶すべきデータは、前述の第１の実
施例又は第２の実施例のどちらに従って決定されたもの
でもよい。第１の実施例に従って決定されたものである
場合は、波形メモリ１２Ｂからは最強タッチ対応波形信
号が時間的に変化する所定のエンベロープを持って発生
され（図２のｂ参照）、ディジタルフィルタ１４からは
最弱タッチ対応波形信号が時間的に変化する所定のエン
ベロープを持って発生される（図２のａ参照）。その場
合、レベルパラメータメモリ２１からは上述の補間機能
のみを持つレベルパラメータｋ1，ｋ2を発生すればよ
い。

【００２９】しかし、波形メモリ１２Ｂとフィルタ特性
パラメータメモリ１７Ｂに記憶すべきデータが前述の第
２の実施例に従って決定されたものである場合は、レベ
ルパラメータメモリ２１から発生すべきレベルパラメー
タｋ1，ｋ2には上述の補間機能のみならず第２の実施例
のレベルパラメータと同様のレベル修正機能を持たせる
必要がある。この場合、波形メモリ１２Ｂからは図５の
ｂに示すようにエンベロープレベルを略一定レベルＥ0
に変更された最強タッチ対応波形信号が発生され、ディ
ジタルフィルタ１４からは図５のａに示すようにエンベ
ロープレベルを略一定レベルＥ0に変更された最弱タッ
チ対応波形信号が発生される。補間機能とレベル修正機
能の両方を持つレベルパラメータｋ1，ｋ2は次のように
して決定される。まず、第１のレベルパラメータｋ1に
関しては、図２のｂに示すような基準波形（最強タッチ
対応波形）の各フレーム毎の平均レベルを求め、この平
均レベルと図５のｂに示すように一定レベルＥ0に変更
した基準波形の各フレーム毎の平均レベル（これはどの
フレームでも略Ｅ0である）との差を求め、こうして求
めた各フレーム毎のレベル差に応じて図７に示すような
ｋ1の補間関数を補正し、最終的に、タッチ強度及びフ
レーム番号を変数とする第１のレベルパラメータｋ1を
得る。第２のレベルパラメータｋ2に関しては図２のａ
に示すような最弱タッチ対応波形の各フレーム毎の平均
レベルを求め、この平均レベルと図５のａに示すように
一定レベルＥ0に変更された最弱タッチ対応波形の各フ
レーム毎の平均レベル（これはどのフレームでも略Ｅ0
である）との差を求め、こうして求めた各フレーム毎の
レベル差に応じて図７に示すようなｋ2の補間関数を補
正し、最終的に、タッチ強度及びフレーム番号を変数と
する第２のレベルパラメータｋ2を得る。以上のように
して決定したレベルパラメータｋ1，ｋ2をレベルパラメ
ータメモリ２１に記憶し、これをフレームアドレスデー
タ及びタッチ検出データに応じて読み出す。この場合、
レベルパラメータメモリ２１を１個のメモリで構成せず
に、図８のように、タッチ検出データに応じて読み出さ
れる補間係数メモリ２１Ａと、フレームアドレスデータ
に応じて読み出されるレベル差メモリ２１Ｂとに分離
し、両メモリ２１Ａ，２１Ｂから読み出した最強タッチ
に対応する補間係数データｋ1ａとレベル差データｋ1ｂ
とを乗算器２１Ｃで乗算して第１のレベルパラメータｋ
1を発生し、最弱タッチに対応する補間係数ｋ2ａとレベ
ル差データｋ2ｂとを乗算器２１Ｄで乗算して第２のレ
ベルパラメータｋ2を発生するようにしてもよい。勿
論、補間係数メモリ２１Ａには図７に示すような補間係
数が記憶され、レベル差メモリ２１Ｂには上述のように
して決定した最強タッチ及び最弱タッチに対応する各フ
レーム毎のレベル差を示すデータが記憶される。

【００３０】尚、上記各実施例において、波形メモリ１
２，１２Ａ，１２Ｂでは発音開始から終了までの全波形
を記憶するものとしているが、これに限らず、立上り部
の全波形とその後発音終了に至るまでの波形の一部とを
記憶するようにしてもよい。その場合、アドレスデータ
発生回路１３では、キーオンパルスＫＯＮＰによってリ
セットされた直後から立上り部の全波形を一通り読み出
し、その後一部波形（これも複数周期波形である）を繰
返し読み出すようにする。繰返し読み出した波形信号の
振幅エンベロープは、図示しない別途のエンベロープ付
与手段によって付与する。

【００３１】また、第１及び第２の実施例において、フ
ィルタ特性パラメータメモリ１７，１７Ａでは各フレー
ム毎のフィルタ特性パラメータを各タッチ強度に対応し
て個別に記憶しているが、これに限らず、最強タッチと
最弱タッチに対応するフィルタ特性パラメータのみを予
め記憶し、これをフレームアドレスに応じて同時に読み
出し、これを利用してタッチ検出データに応じた補間演
算を行ない、こうして各タッチ強度に対応するフィルタ
特性パラメータをその都度の補間演算によって発生する
ようにしてもよい。

【００３２】尚、音色変化パラメータとして押圧鍵（発
生すべき楽音）の音高又は音域を使用して音色のキース
ケーリングを行う場合は、上記各実施例の説明における
鍵タッチ強度又はタッチ検出データを押圧鍵の音高又は
音域に読み替えれば全く同様に実施できる。尚、波形メ
モリには隣合うサンプル振幅値間の差分データを記憶
し、読み出しの際にこの差分データを累積的に加減算し
て本来のサンプル振幅データを得るようにすることも本
発明の実施態様に含まれる。

【００３３】

【発明の効果】以上の通り、この発明によれば、楽音の
発音開始から終了に至るまでの全波形のうち所定の複数
周期からなる波形に関する波形データを波形メモリに記
憶し、この波形メモリの読出し出力に基づき楽音の発音
開始から終了に至るまでのディジタル波形信号を発生
し、このディジタル波形信号をディジタルフィルタに入
力して、時間的に変化するフィルタ特性パラメータによ
って設定されたフィルタ特性に従ってその波形スペクト
ルを時間的に制御することにより複雑な音色変化を実現
するようにしたので、ディジタルフィルタに入力される
高品質なディジタル波形信号の音色が、このフィルタ特
性パラメータに応じて可変制御されると共に更に時間的
にも複雑に可変制御される。こうして、波形メモリに記
憶する高品質な複数周期からなる波形が仮りに一種類で
あっても、この記憶波形と同様に高品質な波形がフィル
タ特性パラメータに応じて時間的に音色変化する多様な
特性で得られる、という優れた効果を奏する。また、そ
のような高品質の音色変化が比較的小規模かつ低コスト
な構成で実現でき、また、フィルタ特性パラメータの設
定も比較的容易である、等の種々の優れた効果を奏す
る。

【００３４】また、波形メモリの読出しに基づき発生さ
れるディジタル波形信号のエンベロープ振幅レベルを略
一定にしたときの波形スペクトルと望みの波形のエンベ
ロープ振幅レベルを略一定にしたときの波形スペクトル
との偏差に従ってフィルタ特性パラメータを決定するよ
うにしたので、エンベロープ振幅レベルの変動の影響を
受けずに、音色変化パラメータに対応した望みの波形を
得るためのフィルタ特性パラメータを決定することがで
きる。これにより、エンベロープ振幅レベルの変動によ
ってフィルタ特性パラメータの精度が低下してしまうと
いう問題を解決することができ、また、そのような精度
低下を防ぐためにパラメータデータのダイナミックレン
ジを過度に広げてデータビット数を徒らに増大させてし
まうという方策を講ずる必要もなくなる、という優れた
効果を奏する。こうして、この発明によれば、音色変化
パラメータに対応した望みの波形に近似した高品質の波
形をディジタルフィルタによって確実に得ることができ
るという優れた効果を奏する。

【００３５】また、楽音の発音開始から終了に至るまで
の全区間を区分した複数のフレームの各々に対応してレ
ベルパラメータを発生し、ディジタルフィルタで制御さ
れた又は制御されるべきディジタル波形信号のレベルを
このレベルパラメータに従って各フレーム毎に制御する
ようにしたので、波形メモリに記憶する波形データの振
幅レベルを大きくとっておくことができ、これによりフ
ィルタリングによって得ようとする望みの波形の振幅レ
ベルが小さかったとしてもそれに対応するフィルタ特性
パラメータの精度は波形メモリに記憶した波形データの
大きな振幅レベルに対応する精度（小さな振幅レベルに
対応するものよりは精度がよい）とすることができ、フ
ィルタリングによる音色変化の精度を良くすることがで
きる、という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す電気的ブロック図。

【図２】ａは望みの波形の全波形の一例を省略して示す
図、ｂは基準の波形の全波形の一例を省略して示す図。

【図３】ａは図２ａの波形の或る１フレームにおけるス
ペクトルの一例を示す図、ｂは図２ｂの波形の対応する
１フレームにおけるスペクトルの一例を示す図、ｃはａ
とｂのスペクトル偏差を示す図。

【図４】この発明の別の実施例を図１の変更個所に関し
て抽出して示す電気的ブロック図。

【図５】ａは図２ａのような望み波形のエンベロープレ
ベルを略一定に変更した波形の一例を省略して示す図、
ｂは図２ｂのような基準波形のエンベロープレベルを略
一定に変更した波形の一例を省略して示す図。

【図６】この発明の更に別の実施例を図１の変更個所に
関して抽出して示す電気的ブロック図。

【図７】図６のレベルパラメータメモリに記憶した鍵タ
ッチ強度に応じた補間関数の一例を示す図。

【図８】図６のレベルパラメータメモリの変更例を示す
電気的ブロック図。

【符号の説明】

１０…鍵盤、１１…タッチ検出装置、１２，１２Ａ，１
２Ｂ…波形メモリ、１３…アドレスデータ発生回路、１
４…ディジタルフィルタ、１５…ディジタルアナログ変
換器、１７，１７Ａ，１７Ｂ…フィルタ特性パラメータ
メモリ、１８，２１…レベルパラメータメモリ、１９，
２２，２３…乗算器、２０…補間手段。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年２月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】追加

【補正内容】

【発明の名称】 楽音信号発生装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 楽音の発音開始から終了に至るまでの全
   波形のうち所定の複数周期からなる波形に関する波形デ
   ータをディジタルで記憶した波形メモリと、 この波形メモリの波形データを読み出すことにより楽音
   の発音開始から終了に至るまでのディジタル波形信号を
   発生する読出し手段と、 発生されたディジタル波形信号が入力されるディジタル
   フィルタと、 楽音の発音開始から終了に至るまでの時間経過に従って
   変化するフィルタ特性パラメータを発生し、前記ディジ
   タルフィルタに供給するフィルタ特性パラメータ発生手
   段とを具えた楽音信号発生装置。
2. 【請求項２】 楽音の発音開始から終了に至るまでの全
   波形のうち所定の複数周期からなる波形に関する波形デ
   ータをディジタルで記憶した波形メモリと、 この波形メモリの波形データを読み出すことにより楽音
   の発音開始から終了に至るまでのディジタル波形信号を
   発生する読出し手段と、 発生されたディジタル波形信号が入力されるディジタル
   フィルタと、 音色変化パラメータに応じてフィルタ特性パラメータを
   発生し、前記ディジタルフィルタに供給するフィルタ特
   性パラメータ発生手段とを具えた楽音信号発生装置にお
   いて、前記フィルタ特性パラメータは、前記読出し手段
   による前記波形メモリの読出しに基づき発生されるディ
   ジタル波形信号のエンベロープ振幅レベルを略一定にし
   たときの波形スペクトルと望みの波形のエンベロープ振
   幅レベルを略一定にしたときの波形スペクトルとの偏差
   に従って決定されたものであることを特徴とする楽音信
   号発生装置。
3. 【請求項３】 楽音の発音開始から終了に至るまでの全
   波形のうち所定の複数周期からなる波形に関する波形デ
   ータをディジタルで記憶した波形メモリと、 この波形メモリの波形データを読み出すことにより楽音
   の発音開始から終了に至るまでのディジタル波形信号を
   発生する読出し手段と、 発生されたディジタル波形信号が入力されるディジタル
   フィルタと、 音色変化パラメータに応じてフィルタ特性パラメータを
   発生し、前記ディジタルフィルタに供給するフィルタ特
   性パラメータ発生手段と、 楽音の発音開始から終了に至るまでの全区間を複数のフ
   レームに区分し、前記読出し手段による波形データの読
   出しに並行して順次フレームを特定するフレーム特定手
   段と、 各フレームに対応するレベルパラメータのうち前記フレ
   ーム特定手段によって特定されたフレームに対応するレ
   ベルパラメータを発生するレベルパラメータ発生手段
   と、 前記ディジタルフィルタで制御された又は制御されるべ
   き前記ディジタル波形信号のレベルを前記レベルパラメ
   ータ発生手段から発生されたレベルパラメータに従って
   制御するレベル制御手段とを具えた楽音信号発生装置。
4. 【請求項４】 前記フィルタ特性パラメータ発生手段
   は、各フレームに対応するフィルタ特性パラメータから
   なる１組のフィルタ特性パラメータを前記音色変化パラ
   メータに応じて選択し、選択された１組の中から前記フ
   レーム特定手段によって特定された１つのフレームに対
   応するフィルタ特性パラメータを発生するものである請
   求項３に記載の楽音信号発生装置。
5. 【請求項５】 前記波形メモリでは、前記波形データを
   略一定のエンベロープ振幅レベルで記憶しており、前記
   各フレームに対応するフィルタ特性パラメータは、前記
   読出し手段による前記波形メモリの読出しに基づき発生
   されるディジタル波形信号の該当フレームにおける波形
   スペクトルと望みの波形のエンベロープ振幅レベルを略
   一定にしたときの該当フレームにおける波形スペクトル
   との偏差に従って決定されたものであり、前記各フレー
   ムに対応するレベルパラメータは、前記ディジタル波形
   信号の該当フレームにおける平均レベルと望みの波形の
   該当フレームにおける平均レベルとの偏差に従って決定
   されたものである請求項４に記載の楽音信号発生装置。
6. 【請求項６】 前記レベルパラメータ発生手段は、各フ
   レームに対応するレベルパラメータからなる１組のレベ
   ルパラメータを前記音色変化パラメータに応じて選択
   し、選択された１組の中から前記フレーム特定手段によ
   って特定された１つのフレームに対応するレベルパラメ
   ータを発生するものである請求項３乃至５の何れかに記
   載の楽音信号発生装置。
7. 【請求項７】 前記波形メモリは、楽音の発音開始から
   終了に至るまでの全波形に関する波形データを記憶した
   ものである請求項３乃至６の何れかに記載の楽音信号発
   生装置。
8. 【請求項８】 前記波形メモリは、楽音の立上り部の全
   波形とその後の発音終了に至るまでの波形の一部に関す
   る波形データを記憶したものである請求項３乃至６の何
   れかに記載の楽音信号発生装置。