JPH10214089A - 楽音信号生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】少ない波形データの量であるにも拘わらず、タ
ッチに応じて自然楽器と同様の音色変化を得ることので
きる楽音信号生成装置を提供する。 【解決手段】周期音波形データと非周期音波形データと
を記憶した波形メモリ７０と、該周期音波形データに基
づき周期音信号を生成する第１のＤＣＯ５０と、該周期
音信号に第１のエンベロープを付加する第１のエンベロ
ープ付加手段５２と、該第１のエンベロープが付加され
た信号を、第１のフィルタ特性でフィルタリングする第
１のＤＣＦ５４と、該非周期音波形データに基づき非周
期音信号を生成する第２のＤＣＯ５１と、該非周期音信
号に第２のエンベロープを付加する第２のエンベロープ
付加手段５３と、該第２のエンベロープが付加された信
号を、第２のフィルタ特性でフィルタリングする第２の
ＤＣＦ５５と、該第１及び第２のＤＣＦからの各信号を
混合して楽音信号を生成する混合手段５６、とを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は楽音信号生成装置に
関し、特に自然楽器に近い楽音を発生するための楽音信
号を生成する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自然楽器の１つであるアコーステ
ィックピアノでは、打鍵の強さ（以下、「タッチ」とい
う）が変化することにより音色が変化することが知られ
ている。このようなアコースティックピアノの特性を電
子楽器で模擬するためには、異なるタッチによって発生
された複数の楽音に対応する複数の波形データを予め記
憶しておき、打鍵がなされた時に、該鍵のタッチに応じ
て、これら複数の波形データの中から１つの波形データ
を読み出して再生すればよい。しかしながら、この方法
では、複数のタッチに対応する波形データを予め記憶し
ておかなければならないので、波形データの量が膨大に
なるという問題がある。

【０００３】そこで、少ない波形データの量であるにも
拘わらずタッチに応じた音色変化を実現する幾つかの方
法が開発されている。第１の方法は、フィルタを用いて
音色変化を模擬する方法である。即ち、強打音には高周
波成分が多量に含まれるが弱打音にはそれが少ないとい
う自然楽器音の特性に着目し、高周波成分が多く含まれ
た強打音の波形データだけを用意しておき、この波形デ
ータに基づいて生成された信号を、例えば１オクターブ
で数十デシベル［ｄＢ／ｏｃｔ］レベル低下させるよう
なデジタルフィルタを通過させる。これにより、強打音
に含まれる高周波成分をタッチに応じたカットオフ周波
数で除去し、以て擬似的に中打音、弱打音等といったタ
ッチに応じた音色を作成する。

【０００４】第２の方法は、例えば強打音を複数の特徴
的な成分に分離し、これらをタッチに応じた比率で加算
することにより音色変化を模擬する方法である。例えば
アコースティックピアノの音には、弦や響板の振動によ
り発生される周期音と、弦以外の振動により発生される
非周期的な音、例えば打鍵時の衝撃によって発生される
所謂コツ音とが含まれる。そして、これらの混合比率は
タッチによって変化し、これが音色変化に寄与する。そ
こで、１つの楽音を周期音と非周期音に分離して各々の
波形データを作成しておき、打鍵がなされた時に、これ
らの両波形データを該鍵のタッチに応じた比率で加算
し、これによって音色変化を実現する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、アコース
ティックピアノにおけるタッチと周波数特性の関係を調
べた。この結果を、図３及び図４に示す。図３は強打時
の周波数特性を示す図であり、同図（Ａ）は原音の周波
数特特性、同図（Ｂ）は該原音に含まれる周期音成分の
周波数特性、同図（Ｃ）は該原音に含まれる非周期音成
分の周波数特性を各々示す。図４は弱打時の周波数特性
を示す図であり、同図（Ａ）は原音の周波数特特性、同
図（Ｂ）は該原音に含まれる周期音成分の周波数特性、
同図（Ｃ）は該原音に含まれる非周期音成分の周波数特
性を各々示す。

【０００６】ここで、図３（Ｂ）に示す強打時の周期音
成分の周波数特性と図４（Ｂ）に示す弱打時の周期音成
分の周波数特性とを比べてみると、弱打の時は、強打の
時に比べて、３ｋＨｚ（６倍音）付近で１０ｄＢのレベ
ル低下が見られる。これに対し、図３（Ｃ）に示す強打
時の非周期音成分の周波数特性と図４（Ｃ）に示す弱打
時の非周期音成分の周波数特性とを比べてみると、弱打
の時は、強打の時に比べて、２０ｄＢのレベル低下が見
られる。このことは、アコースティックピアノにおけ
る、タッチに応じた周波数特性の変化は、周期成分と非
周期成分とで異なることを意味する。

【０００７】上記第１の方法は、周期成分と非周期成分
の周波数特性は同じ変化をするので、実際の音色変化と
は異なる音色変化になってしまうという問題がある。ま
た、上記第２の方法は、周期成分と非周期成分それぞれ
の周波数特性は変化しないので、実際の音色変化とは異
なる音色変化になってしまうという問題がある。

【０００８】本発明は、このような問題を解消するため
になされたもので、少ない波形データの量であるにも拘
わらず、タッチに応じて自然楽器と同様の音色変化を得
ることのできる楽音信号生成装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の楽音信号生成装置は、１つの楽音に含まれ
る周期音成分に対応する周期音波形データと非周期音成
分に対応する非周期音波形データとを記憶した波形メモ
リと、該波形メモリからの周期音波形データに基づき周
期音信号を生成する第１の信号生成手段と、該第１の信
号生成手段からの周期音信号に、第１のエンベロープを
付加する第１のエンベロープ付加手段と、該第１のエン
ベロープ付加手段からの信号を、タッチに応じて変化す
る第１のフィルタ特性でフィルタリングする第１のフィ
ルタ手段と、該波形メモリからの非周期音波形データに
基づき非周期音信号を生成する第２の信号生成手段と、
該第２の信号生成手段からの非周期音信号に、第２のエ
ンベロープを付加する第２のエンベロープ付加手段と、
該第２のエンベロープ付加手段からの信号を、タッチに
応じて変化する第２のフィルタ特性でフィルタリングす
る第２のフィルタ手段と、該第１のフィルタ手段からの
信号と、該第２のフィルタ手段からの信号を混合し、以
て楽音信号を生成する混合手段、とを備えている。

【００１０】本発明で「１つの楽音」とは、１つの音色
の１つの音高の音をいう。上記波形メモリは、例えばリ
ードオンリメモリ（以下、「ＲＯＭ」という）又はラン
ダムアクセスメモリ（以下、「ＲＡＭ」という）で構成
することができる。この波形メモリに記憶される周期音
波形データ及び非周期音波形データは、１つの楽音に対
応する楽音信号を周期音成分の楽音信号と非周期音成分
の楽音信号とに分離し、これらをデジタル化することに
よって得ることができる。この場合、上記１つの楽音
は、強打によって得られる楽音であることが望ましい
が、これに限定されるものではない。

【００１１】上記第１及び第２の信号生成手段は、例え
ばデジタル制御オシレータ（ＤＣＯ）で構成できる。ま
た、上記第１及び第２のフィルタ手段は、例えばデジタ
ル制御フィルタ（ＤＣＦ）で構成することができる。ま
た、上記第１及び第２のエンベロープ付加手段は、例え
ばデジタル乗算器で構成することができる。更に、上記
混合手段は、デジタル加算器で構成することができる。
これらＤＣＯ、ＤＣＦ、デジタル乗算器及びデジタル加
算器は、例えばデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
で構成することができる。

【００１２】本発明では、第１のエンベロープが付加さ
れた周期音信号を第１のフィルタ特性を有する第１のフ
ィルタ手段でフィルタリングし、第２のエンベロープが
付加された非周期音信号を第２のフィルタ特性を有する
第２のフィルタ手段でフィルタリングし、以てアコース
ティックピアノの音色変化を模擬するようにしている。
この場合、第１及び第２の各フィルタ特性は、各々タッ
チに応じて変化するように構成されている。

【００１３】例えばタッチが強い時は、第１のフィルタ
特性は、図３（Ｂ）に示すような、原音と同様の、つま
りレベル低下のない周波数特性を有し、第２のフィルタ
特性は、図３（Ｃ）に示すような、原音と同様の、つま
りレベル低下のない周波数特性を有するように構成され
ている。一方、タッチが弱い時は、第１のフィルタ特性
は、図４（Ｂ）に示すような、３ｋＨｚ（６倍音）付近
でレベルが１０ｄＢ程度低下する周波数特性を有し、第
２のフィルタ特性は、図４（Ｃ）に示すような、３ｋＨ
ｚ付近でレベルが２０ｄＢ程度低下する周波数特性を有
するように構成されている。なお、上記ではタッチが強
いときと弱い時といった２つの場合のフィルタ特性の例
を示したが、上記第１及び第２のフィルタ特性は、複数
のタッチの大きさの各々に対応した複数の周波数特性を
有するように構成できる。

【００１４】このような構成により、例えば強打の時は
図３に示した実測された周波数特性とほぼ同等の周波数
特性を有する楽音信号を得ることができ、弱打の時は図
４に示した実測された周波数特性とほぼ同等の周波数特
性を有する楽音信号を得ることができる。即ち、タッチ
に応じて自然楽器と同様に音色が変化する楽音信号を生
成できる。しかも、各タッチの大きさ毎に波形データを
記憶しておく必要がなく、周期音成分の波形データ及び
非周期音成分の波形データだけを格納しておけばよいの
で、波形データの量を少なくできる。

【００１５】また、本発明の楽音信号生成装置は、１つ
の楽音を収音するマイクロフォンと、該マイクロフォン
からの信号を周期音成分に対応する信号と非周期音成分
に対応する信号に分離する分離手段とを更に備え、該分
離手段は、該周期音成分に対応する信号に基づいて周期
音波形データを、該非周期音成分に対応する信号に基づ
いて非周期音波形データを各々生成し、これら周期音波
形データ及び非周期音波形データを前記波形メモリに記
憶するように構成できる。

【００１６】上記マイクロフォンは、１つの楽音、例え
ばアコースティックピアノ等の自然楽器を打鍵すること
によって発生された音を電気信号に変換し、分離手段に
送る。分離手段は、この電気信号を周期音成分の楽音信
号と非周期音成分の楽音信号とに分離する。この分離に
は、例えば櫛形フィルタを用いてマイクロフォンからの
信号に含まれる周期音成分だけを取り出す方法、自己相
関関数を用いてマイクロフォンからの信号に含まれる周
期音成分を除く方法等を用いることができる。なお、簡
略的には、ローパスフィルタ又はハイパスフィルタを用
いてマイクロフォンからの信号の特定周波数以上を周期
音成分、それ以外を非周期音成分として分離する方法を
用いることができる。

【００１７】周期音波形データ及び非周期音波形データ
は、このようにして分離された周期音成分及び非周期音
成分の各楽音信号を、例えばパルス符号変調（ＰＣＭ）
することによって作成することができる。なお、波形デ
ータはＰＣＭに限らず、差分パルス符号変調（ＤＰＣ
Ｍ）、適応予測符号化（ＡＤＰＣＭ）その他の方法によ
って作成することができる。この分離手段で作成された
周期音波形データ及び非周期音波形データは波形メモリ
に転送され記憶される。

【００１８】なお、本発明は、楽音を周期音成分と非周
期音成分とに分け、各々を異なるフィルタ特性でフィル
タリングすることにより楽音を生成するように構成され
ているが、周期音成分及び非周期音成分を更に細かく分
けることも可能である。例えばアコースティックピアノ
の音色を発生させる場合は、周期音成分として弦自体が
発生する音及び響板が発生する音、非周期音として所謂
コツ音を各々用いるように構成できる。この場合、波形
メモリには、弦の音の周期音波形データ、響板の音の周
期音波形データ及びコツ音の非周期音波形データが記憶
される。そして、信号生成手段、エンベロープ付加手段
及びフィルタ手段は、各波形データに対応して３系統設
けられ、各系統からの信号が混合されて楽音信号が生成
される。同様に、例えばトランペットの音色を発生させ
る場合は、周期音としてホーンの共鳴音、非周期音とし
て息の音及び唇の振動音を用いるように構成できる。こ
の場合、波形メモリには、ホーンの音の周期音波形デー
タ、息の音の非周期音波形データ及び唇の振動の音の非
周期音波形データが記憶される。そして、信号生成手
段、エンベロープ付加手段及びフィルタ手段は、各波形
データに対応して３系統設けられ、各系統からの信号が
混合されて楽音信号が生成される。これらの構成によれ
ば、より自然楽器に近い音を発生することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の楽音信号生成装置
の実施の形態につき図面を参照しながら詳細に説明す
る。なお、本実施の形態では、アコースティックピアノ
音を周期音と非周期音との２つに分け、各音毎に信号処
理を行い、最後に混合する場合の例について説明する。

【００２０】先ず、本発明の理解を容易にするために、
本発明の実施の形態に係る楽音信号生成装置が組み込ま
れた電子楽器の全体の構成について説明する。図２はこ
の電子楽器の構成を示すブロック図である。

【００２１】この電子楽器では、中央処理装置（以下、
「ＣＰＵ」という）１０、プログラムメモリ１１、ワー
クメモリ１２、タッチ検出回路１３、楽音信号生成装置
１４及び周波数成分分離装置１５がシステムバス３０に
よって相互に接続されている。システムバス３０は、例
えばアドレス信号、データ信号及び制御信号等を送受す
るために使用される。

【００２２】また、ＣＰＵ１０には、操作パネル１６、
ペダル１７及びＭＩＤＩインタフェース回路１８が接続
されている。また、タッチ検出回路１３には鍵盤装置１
９が接続されている。また、楽音信号生成装置１４には
Ｄ／Ａ変換器２０が接続され、このＤ／Ａ変換器２０に
はサウンドシステム２１が接続されている。更に、周波
数成分分離装置１５にはＡ／Ｄ変換器２２が接続され、
このＡ／Ｄ変換器２２にはマイクロフォン２３が接続さ
れている。

【００２３】ＣＰＵ１０は、プログラムメモリ１１に記
憶されている制御プログラムに従って電子楽器の全体を
制御する。このＣＰＵ１０によって行われる処理につい
ては、後に詳細に説明する。

【００２４】プログラムメモリ１１は、例えばＲＯＭで
構成されている。このプログラムメモリ１１には、上述
した制御プログラムの他、音色パラメータ群が記憶され
ている。この音色パラメータ群は、複数の音色（楽器
音）の複数の音域に対応した複数の音色パラメータで構
成されている。１つの音色パラメータは、所定の音色の
所定の音域の音を発生するために使用される。

【００２５】各音色パラメータは、例えば第１波形アド
レス、第２波形アドレス、第１周波数データ、第２周波
数データ、第１エンベロープデータ、第２エンベロープ
データ、第１フィルタ係数及び第２フィルタ係数で構成
されている。

【００２６】第１波形アドレスは、１つの音色の周期音
波形データが記憶されている波形メモリ７０内の位置を
指定し、第２波形アドレスは、同じ音色の非周期音波形
データが記憶されている波形メモリ７０内の位置を指定
する。第１周波数データは、波形メモリ７０から周期音
波形データを読み出す速度を指定し、第２周波数データ
は、波形メモリ７０から非周期音波形データを読み出す
速度を指定する。第１エンベロープデータは、周期音波
形の包絡形状を指定し、第２エンベロープデータは、非
周期音波形の包絡形状を指定する。第１フィルタ係数
は、周期音に対するフィルタの特性（第１の特性）を指
定し、第２フィルタ係数は、非周期音に対するフィルタ
の特性（第２の特性）を指定する。

【００２７】このプログラムメモリ１１から読み出され
た音色パラメータは楽音信号生成装置１４に送られる。
楽音信号生成装置１４は、この音色パラメータに基づい
てデジタル楽音信号を生成する。

【００２８】なお、このプログラムメモリ１１はＲＡＭ
で構成することができる。この場合、電源投入時に、例
えばハードディスク、フロッピーディスク、ＩＣメモ
リ、ＣＤ−ＲＯＭ等に記憶された上記制御プログラム及
び音色パラメータ群を該プログラムメモリ１１（ＲＡ
Ｍ）にロードするように構成すればよい。

【００２９】ワークメモリ１２は、例えばＲＡＭで構成
されている。このワークメモリ１２は、ＣＰＵ１０が処
理する種々のデータを一時的に記憶する。このワークメ
モリ１２には、バッファ、レジスタ、カウンタ、フラグ
等（図示しない）が定義されている。

【００３０】操作パネル１６には、人が電子楽器を操作
するための、例えば音色選択スイッチ、リズム選択スイ
ッチ、音響効果選択スイッチ、音量制御ボリューム等が
設けられている。音色選択スイッチは例えば複数の押釦
スイッチで構成され、ピアノ、ハープシコード等といっ
た楽器の音色を選択するために使用される。リズム選択
スイッチは例えば複数の押釦スイッチで構成され、８ビ
ート、ワルツ、ロック等といった自動伴奏のリズムを選
択するために使用される。音響効果選択スイッチは例え
ば複数の押釦スイッチで構成され、リバーブ、コーラス
等といった音響効果を選択するために使用される。音量
制御ボリュームは、楽音の音量を制御するために使用さ
れる。

【００３１】また、操作パネル１６には図示しないパネ
ルスキャン回路が含まれている。このパネルスキャン回
路は、操作パネル１６とＣＰＵ１０との間のデータ送受
を制御する。即ち、パネルスキャン回路は、操作パネル
１６をスキャンして上記各スイッチの開閉状態を示す信
号を取り込む。そして、この信号に基づいて各スイッチ
を１ビットに対応させたパネルデータを生成し、システ
ムバス３０を介してＣＰＵ１０に送る。

【００３２】ＣＰＵ１０は、パネルスキャン回路から得
られたパネルデータを参照して操作パネル１６のスイッ
チ操作に対応する処理を行う。例えば、音色選択スイッ
チが操作されると、ＣＰＵ１０は音色変更処理を行う。
この音色変更処理では、音色選択スイッチの中の操作さ
れたスイッチに対応する音色の音色番号がワークメモリ
１２の所定領域に記憶される。ＣＰＵ１０は、この音色
暗号を参照することによりプログラムメモリ１１に記憶
されている音色パラメータ群の中から１つの音色パラメ
ータを選択し、楽音信号生成装置１４に送る。

【００３３】ペダル１７には、ダンパペダル及びソフト
ペダルが含まれる。ダンパペダルは、音のリリース時間
を長くして豊かな響きを発生させるために使用される。
ソフトペダルは音の大きさを抑制して柔らかな音を発生
させるために使用される。このペダル１７は、上記操作
パネル１６と同様にペダルスキャン回路を有しており、
ダンパペダル又はソフトペダルが操作された場合に、各
ペダルを１ビットに対応させたペダルデータを生成して
ＣＰＵ１０に送る。このペダルデータは、音色パラメー
タを修飾するために使用される。

【００３４】ＭＩＤＩインタフェース回路１８は、この
電子楽器と外部装置との間のＭＩＤＩメッセージの送受
を制御する。外部装置としては、例えば他の電子楽器、
パーソナルコンピュータ、シーケンサ等を用いることが
できる。更に詳しくは、ＭＩＤＩインタフェース回路１
８は外部装置から送られてきたＭＩＤＩメッセージを受
信し、ＣＰＵ１０に送る。ＣＰＵ１０は、このＭＩＤＩ
メッセージに基づいて発音／消音処理を行い、更には操
作パネル１６の設定状態を変更する。また、操作パネル
１６及び鍵盤装置１９が操作されることによって生成さ
れたデータはＭＩＤＩメッセージに変換され、ＭＩＤＩ
インタフェース回路１８を介して外部装置に送られる。
これにより、この電子楽器の操作パネル１６及び鍵盤装
置１９から外部装置を制御することができる。

【００３５】鍵盤装置１９は、音高及びタッチを指示す
るための複数の鍵（例えば８８鍵）を有している。この
鍵盤装置１９としては、タッチを検出できるように、２
接点方式の鍵盤装置１９が用いられている。この鍵盤装
置１９の各鍵は、押鍵・離鍵に連動して開閉する２個の
キースイッチ（第１及び第２のキースイッチ）を有して
いる。

【００３６】タッチ検出回路１３は、鍵盤装置１９をス
キャンして上記各鍵の第１及び第２のキースイッチの開
閉状態を示す信号を取り込む。そして、この信号に基づ
いて、各鍵を１ビット（各ビットは鍵のオン／オフを示
す）に対応させたキーデータを生成し、ＣＰＵ１０に送
る。また、タッチ検出回路１３は、第１のキースイッチ
がオンになってから第２のキースイッチがオンになるま
での時間を計測し、この計測結果を、打鍵の強さ（打鍵
の速度）を示すタッチデータとしてＣＰＵ１０に送る。

【００３７】楽音信号生成装置１４はＣＰＵ１０からの
音色パラメータ及びタッチデータに応じたデジタル楽音
信号を生成する。この楽音信号生成装置１４の詳細は後
述する。この楽音信号生成装置１４で生成されたデジタ
ル楽音信号は、Ｄ／Ａ変換器２０に供給される。

【００３８】Ｄ／Ａ変換器２０は、楽音信号生成装置１
４からのデジタル楽音信号をアナログ楽音信号に変換す
る。このＤ／Ａ変換器２０の出力は、サウンドシステム
２１に供給される。サウンドシステム２１は、増幅器及
びスピーカ又はヘッドホン等で構成されている。サウン
ドシステム２１は、入力されたアナログ楽音信号を増幅
してスピーカ又はヘッドホンに送る。これにより、サウ
ンドシステム２１から楽音が発生される。

【００３９】なお、図２においては、上記の楽音信号生
成装置１４、Ｄ／Ａ変換器２０及びサウンドシステム２
１は、１系統しか示されていないが、２系統設けて左右
両チャンネルのステレオ再生システムを構成することも
可能であり、更に、３系統以上設けて多チャンネル再生
システムを構成することもできる。

【００４０】マイクロフォン２３は、楽器音、例えばア
コースティックピアノを打鍵することにより発生された
楽音をアナログ電気信号に変換する。このマイクロフォ
ン２３からのアナログ信号はＡ／Ｄ変換器２２に供給さ
れる。Ａ／Ｄ変換器２２は、アナログ信号をデジタル信
号に変換し、周波数成分分離装置１５に供給する。

【００４１】周波数成分分離装置１５は、Ａ／Ｄ変換器
２２からのデジタル信号を、周期音のデジタル信号と非
周期とのデジタル信号に分離する。この分離には、例え
ば櫛形フィルタ、ローパス／ハイパスフィルタを用いて
周期音成分又は非周期音成分を除去したり、自己相関関
数を用いて周期音成分を除く等の方法を用いることがで
きる。このようにして分離された周期音のデジタル信号
及び非周期音のデジタル信号は、各々パルスコード変調
（ＰＣＭ）され、更にループ、リサンプル、カットなど
の必要な波形処理が施される。これにより、周期音波形
データ及び非周期音波形データが生成される。この周波
数成分分離装置１５からの周期音波形データ及び非周期
音波形データは波形メモリ７０に供給される。

【００４２】なお、この周波数成分分離装置１５の機能
は、ＣＰＵ１０の処理で実現することもできる。この場
合、Ａ／Ｄ変換器２２の出力がシステムバス３０を介し
てＣＰＵ１０に供給される。ＣＰＵ１０は、このＡ／Ｄ
変換器２２からのデジタル信号に対し、上述した櫛形フ
ィルタ処理、自己相関関数を用いて周期音成分を除く処
理、あるいはローパス又はハイパスフィルタ処理を施す
ことにより、周期音波形データ及び非周期音波形データ
を作成し、これを波形メモリ７０に格納する。この構成
によれば、ハードウェア量を少なくできるという利点が
ある。

【００４３】また、この実施の形態では、波形メモリ７
０は書き換え可能なメモリで構成されており、周波数成
分分離装置１５で生成された周期音波形データ及び非周
期音波形データを直接書き込む構成となっているが、こ
の波形メモリ７０はＲＯＭで構成することができる。こ
の場合、周波数成分分離装置１５、Ａ／Ｄ変換器２２及
びマイクロフォン２３を本電子楽器に備えている必要は
ない。即ち、他の装置を用いて作成された周期音波形デ
ータ及び非周期音波形データを予めＲＯＭに書き込み、
これを波形メモリ７０として楽音信号生成装置１４に搭
載するように構成してもよい。

【００４４】次に、楽音信号生成装置１４の詳細な構成
について、図１のブロック図を参照しながら説明する。

【００４５】楽音信号生成装置１４は、第１のＤＣＯ５
０、第２のＤＣＯ５１、第１の乗算器５２、第２の乗算
器５３、第１のＤＣＦ５４、第２のＤＣＦ５５、加算器
５６、エンベロープ発生器６０、フィルタ係数発生器６
１及び波形メモリ７０で構成されている。

【００４６】波形メモリ７０には、各音色パラメータに
対応する周期音波形データ及び非周期音波形データが記
憶される。即ち、音色（楽器音）毎に上記の方法で作成
された周期音波形データ及び非周期音波形データが記憶
される。また、所定の音色については更に音域毎に上記
の方法で作成された周期音波形データ及び非周期音波形
データが記憶される。この場合、例えば鍵盤楽器の場合
は各鍵毎に周期音波形データ及び非周期音波形データを
記憶するのではなく、複数鍵単位で１つの周期音波形デ
ータ及び非周期音波形データを記憶してもよい。この構
成によれば、波形メモリ７０に記憶すべき波形データの
量を減らすことができる。この波形メモリ７０から読み
出された周期音波形データ及び非周期音波形データは、
各々第１のＤＣＯ５０及び第２のＤＣＯ５１に送られ
る。

【００４７】第１のＤＣＯ５０は周期音成分のデジタル
信号を生成する。この第１のＤＣＯ５０には、ＣＰＵ１
０から音色パラメータの中の第１波形アドレス及び第１
周波数データが供給される。これらのデータを受け取っ
た第１のＤＣＯ５０は、波形メモリ７０の第１波形アド
レスで指定される位置から、第１周波数データに従った
速度で周期音波形データを順次読み出す。読み出された
周期音波形データは順次第１の乗算器５２に供給され
る。

【００４８】第２のＤＣＯ５１は非周期音のデジタル信
号を生成する。この第２のＤＣＯ５１には、ＣＰＵ１０
から音色パラメータの中の第２の波形アドレス及び第２
の周波数データが供給される。これらのデータを受け取
った第２のＤＣＯ５１は、波形メモリ７０の第２の波形
アドレスで指定される位置から、第２の周波数データに
従った速度で非周期音波形データを順次読み出す。読み
出された非周期音波形データは順次第２の乗算器５３に
供給される。

【００４９】エンベロープ発生器６０には、ＣＰＵ１０
から音色パラメータの中の第１及び第２エンベロープデ
ータ並びにタッチデータが供給される。この第１及び第
２エンベロープデータは、上述したように、波形の包絡
形状を規定する。また、タッチデータは、該包絡形状の
全体的なレベル（振幅）を規定する。エンベロープ発生
器６０は、この第１及び第２エンベロープデータ及びタ
ッチデータに基づいて周期音を形成するための第１のエ
ンベロープ信号及び非周期音を形成するための第２のエ
ンベロープ信号を生成する。この第１のエンベロープ信
号は第１の乗算器５２に、第２のエンベロープ信号は第
２の乗算器に各々供給される。

【００５０】第１の乗算器５２は、第１のＤＣＯ５０か
らの周期音波形データとエンベロープ発生器６０からの
第１のエンベロープ信号とを乗算する。これにより、周
期音波形データに第１のエンベロープが付加される。こ
の乗算結果は、第１のＤＣＦ５４に供給される。第２の
乗算器５３は、第２のＤＣＯ５１からの非周期音波形デ
ータとエンベロープ発生器６０からの第２のエンベロー
プ信号とを乗算する。これにより、非周期音波形データ
に第２のエンベロープが付加される。この乗算結果は、
第２のＤＣＦ５５に供給される。

【００５１】フィルタ係数発生器６１は、第１のＤＣＦ
５４のフィルタ特性（第１のフィルタ特性）を決める第
１の実効フィルタ係数及び第２のＤＣＦ５５のフィルタ
特性（第２のフィルタ特性）を決める第２の実効フィル
タ係数を生成する。このフィルタ係数発生器６１には、
ＣＰＵ１０からの音色パラメータの中の第１及び第２フ
ィルタ係数並びにタッチデータが供給される。このフィ
ルタ係数発生器６１で生成された第１の実効フィルタ係
数は第１のＤＣＦ５４に、第２の実効フィルタ係数は第
２のＤＣＦ５５に各々供給される。

【００５２】第１の実効フィルタ係数は、強打を表すタ
ッチデータが供給された場合は、例えば図３（Ｂ）に示
すようなレベル低下のない原音の周波数特性が得られる
ように第１のＤＣＦ５４を制御し、弱打を表すタッチデ
ータが供給された場合は、例えば図４（Ｂ）に示すよう
な３ｋＨｚ付近で１０ｄＢのレベル低下となる周波数特
性が得られるように第１のＤＣＦ５４を制御するための
フィルタ係数である。なお、ここでは、強打の場合と弱
打の場合の周波数特性についのみ説明したが、タッチデ
ータの大きさに応じて、該周波数特性は種々異なるよう
に第１の実効フィルタ係数が生成される。

【００５３】第２の実効フィルタ係数は、強打を表すタ
ッチデータが供給された場合は、例えば図３（Ｃ）に示
すようなレベル低下のない原音の周波数特性が得られる
ように第２のＤＣＦ５５を制御し、弱打を表すタッチデ
ータが供給された場合は、例えば図４（Ｃ）に示すよう
な３ｋＨｚ付近で２０ｄＢのレベル低下となる周波数特
性が得られるように第２のＤＣＦ５５を制御するための
フィルタ係数である。なお、この場合もタッチデータの
大きさに応じて、該周波数特性は種々異なるように第２
のフィルタ係数が生成される。

【００５４】第１のＤＣＦ５４は、例えば１２ｄＢ／ｏ
ｃｔの傾斜を有するローパスフィルタ又はハイパスフィ
ルタで構成することができる。この場合、上記第１の実
効フィルタ係数は、カットオフ周波数及び／又は共振周
波数を規定するデータとすることができる。この第１の
ＤＣＦ５４でフィルタリングされた周期音のデジタル信
号は加算器５６に供給される。

【００５５】第２のＤＣＦ５５は、例えば１２ｄＢ／ｏ
ｃｔの傾斜を有するローパスフィルタ又はハイパスフィ
ルタで構成することができる。この場合、上記第２の実
効フィルタ係数は、カットオフ周波数及び／又は共振周
波数を規定するデータとすることができる。この第２の
ＤＣＦ５２５でフィルタリングされた非周期音のデジタ
ル信号は加算器５６に供給される。

【００５６】加算器５６は、上記第１のＤＣＦ５４から
のデジタル信号と第２のＤＣＦ５５からのデジタル信号
を加算する。この加算結果がデジタル楽音信号としてＤ
／Ａ変換器２０（図２参照）に供給される。

【００５７】次に、上記構成の電子楽器において、楽音
信号生成装置１４の動作を説明する。なお、波形メモリ
７０には複数の音色に対応する複数の周期音波形データ
及び非周期音波形データが記憶されているものとする。

【００５８】電子楽器の鍵盤装置１９の何れかの鍵が打
鍵されると、打鍵された鍵の位置を示すキーナンバと打
鍵の強さを示すタッチデータがタッチ検出回路１３で検
出される。このタッチ検出回路１３で検出されたキーナ
ンバ及びタッチデータはＣＰＵ１０に送られる。

【００５９】ＣＰＵ１０は、ワークメモリ１２の所定領
域に記憶されている音色番号を参照することにより現在
指定されている音色を認識し、この音色に対応する１つ
の音色パラメータをプログラムメモリ１１から取り出
し、楽音信号生成装置１４に送る。これにより、楽音信
号生成装置１４内の第１のＤＣＯ５０は、音色パラメー
タ中の第１波形アドレスで指定される波形メモリ７０中
の位置から周期音波形データを第１周波数データで指定
される速度で順次読み出す。一方、エンベロープ発生器
６０は、この読出動作と並行して、音色パラメータ中の
第１エンベロープデータに基づいて第１のエンベロープ
信号を順次発生する。乗算器は５２は、第１のＤＣＯ５
０からの周期音波形データとエンベロープ発生器６０か
らの第１のエンベロープ信号とを乗算する。これによ
り、乗算器５２からエンベロープが付された周期音のデ
ジタル信号が順次出力される。このデジタル信号は、第
１のＤＣＦ５４に送られる。

【００６０】同様に、楽音信号生成装置１４内の第２の
ＤＣＯ５１は、音色パラメータ中の第２波形アドレスで
指定される波形メモリ７０中の位置から非周期音波形デ
ータを第２周波数データで指定される速度で順次読み出
す。一方、エンベロープ発生器は、この読出動作と並行
して、音庶務パラメータ中の第２エンベロープデータに
基づいて第２のエンベロープ信号を順次発生する。乗算
器は５３は、第２のＤＣＯ５１からの非周期音波形デー
タとエンベロープ発生器６０からの第２のエンベロープ
信号とを乗算する。これにより、乗算器５３からエンベ
ロープが付された非周期音のデジタル信号が順次出力さ
れる。このデジタル信号は、第２のＤＣＦ５５に送られ
る。

【００６１】フィルタ係数発生器６１は、音色パラメー
タ中の第１フィルタ係数及びタッチデータから第１の実
効フィルタ係数を生成し、第１のＤＣＦ５４に送る。こ
れにより、第１のＤＣＦ５４からは、タッチデータに応
じた周波数特性となるようにフィルタリングされた周期
音のデジタル信号が出力され、加算器５６に供給され
る。同様に、フィルタ係数発生器６１は、音色パラメー
タ中の第２フィルタ係数及びタッチデータから第２の実
効フィルタ係数を生成し、第２のＤＣＦ５５に送る。こ
れにより、第２のＤＣＦ５２５からは、タッチデータに
応じた周波数特性となるようにフィルタリングされた非
周期音のデジタル信号が出力され、加算器５６に供給さ
れる。そして、これら周期音のデジタル信号及び非周期
音のデジタル信号が加算器５６で加算され、デジタル楽
音信号としてＤ／Ａ変換器２０に供給される。このデジ
タル楽音信号は、上述したようにＤ／Ａ変換器２０でア
ナログ信号に変換されてサウンドシステム２１に送ら
れ、このサウンドシステム２１によって放音される。

【００６２】以上により、音色選択スイッチで指定され
た音色が、鍵域及びタッチに応じて変更されて放音され
る。

【００６３】なお、本実施の形態では、鍵盤装置１９か
ら送られてきたデータに基づいて楽音信号を生成する場
合について説明したが、外部から送られてきた発音を指
示するデータ、例えばＭＩＤＩ機器から送られてくるノ
ートオンのＭＩＤＩメツセージ、或いはシーケンサから
送られてくるノートオンデータによって上記と同様の楽
音信号を生成するように構成することもできる。

【００６４】また、上記実施の形態では、１チャンネル
で発音する場合について説明したが、楽音信号をステレ
オ（２チャンネル）で発音する場合、３チャンネル以上
で楽音を発生する場合にも上記と同様に適用できるもの
である。この場合は、上記と同様にして作成したチャン
ネル毎の波形データを波形メモリ７０に記憶しておけば
良い。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
少ない波形データの量であるにも拘わらず、タッチに応
じて自然楽器と同様の音色変化を得ることのできる楽音
信号生成装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の楽音信号生成装置の実施の形態の構成
を示すブロック図である。

【図２】本発明の楽音信号生成装置が適用された電子楽
器の実施の形態の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明及び従来の楽音信号生成装置における、
強打時のタッチと周波数特性の関係を示す図である。

【図４】本発明及び従来の楽音信号生成装置における、
弱打時のタッチと周波数特性の関係を示す図である。

【符号の説明】

１０ ＣＰＵ １１ ブログラムメモリ １２ ワークメモリ １３ タッチ検出回路 １４ 楽音信号生成装置 １５ 周波数成分分離装置 １６ 操作パネル １７ ペダル １８ ＭＩＤＩインタフェース回路 １９ 鍵盤装置 ２０ Ｄ／Ａ変換器 ２１ サウンドシステム ２２ Ａ／Ｄ変換器 ２３ マイクロフォン ５０ 第１のＤＣＯ ５１ 第２のＤＣＯ ５２ 第１の乗算器 ５３ 第２の乗算器 ５４ 第１のＤＣＦ ５５ 第２のＤＣＦ ５６ 加算器 ６０ エンベロープ発生器 ６１ フィルタ係数発生器 ７０ 波形メモリ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの楽音に含まれる周期音成分に対応す
   る周期音波形データと非周期音成分に対応する非周期音
   波形データとを記憶した波形メモリと、 該波形メモリからの周期音波形データに基づき周期音信
   号を生成する第１の信号生成手段と、 該第１の信号生成手段からの周期音信号に、第１のエン
   ベロープを付加する第１のエンベロープ付加手段と、 該第１のエンベロープ付加手段からの信号を、タッチに
   応じて変化する第１のフィルタ特性でフィルタリングす
   る第１のフィルタ手段と、 該波形メモリからの非周期音波形データに基づき非周期
   音信号を生成する第２の信号生成手段と、 該第２の信号生成手段からの非周期音信号に、第２のエ
   ンベロープを付加する第２のエンベロープ付加手段と、 該第２のエンベロープ付加手段からの信号を、タッチに
   応じて変化する第２のフィルタ特性でフィルタリングす
   る第２のフィルタ手段と、 該第１のフィルタ手段からの信号と、該第２のフィルタ
   手段からの信号を混合し、以て楽音信号を生成する混合
   手段、とを備えた楽音信号生成装置。
2. 【請求項２】１つの楽音を収音するマイクロフォンと、 該マイクロフォンからの信号を周期音成分に対応する信
   号と非周期音成分に対応する信号に分離する分離手段と
   を更に備え、 該分離手段は、該周期音成分に対応する信号に基づいて
   周期音波形データを、該非周期音成分に対応する信号に
   基づいて非周期音波形データを各々生成し、これら周期
   音波形データ及び非周期音波形データを前記波形メモリ
   に記憶する請求項１に記載の楽音信号生成装置。
3. 【請求項３】前記１つの楽音は、自然楽器音である請求
   項１又は請求項２に記載に楽音信号生成装置。