WO2018135406A1 - 共鳴信号生成装置、電子音楽装置、共鳴信号生成方法及びプログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention provides a resonance signal generation device and a resonance signal generation method for generating a resonance signal imitating string resonance based on an input excitation signal, an electronic music apparatus including the resonance signal generation device, and a computer.
- the present invention relates to a program for executing the resonance signal generation method.
- Patent Document 2 and Patent Document 3 describe a delay in a delay circuit in which a delay length can be set in units of one sample in a resonance sound generation circuit that generates a sound signal representing a resonance sound that simulates the sound of a piano string.
- a technique is described in which a flexible resonance frequency can be set by combining time and an all-pass filter capable of setting a delay length finer than one sample unit.
- the string in a general acoustic piano (hereinafter simply referred to as “piano”), the string includes a portion of an effective string stretched so as to have a resonance frequency of a corresponding pitch, and a front part. It also has parts called strings and rear strings (see FIG. 4). Although the front string and the back string are shorter than the effective string, they are stretched so that they can vibrate. Actually, the vibration energy of the effective string or the surrounding strings is transmitted through the frame or the piece, thereby vibrating to emit sound. Is.
- This invention solves such a problem, and when generating the performance sound imitating the piano or the sound signal thereof, it is possible to generate the resonance sound of the string closer to the actual piano or the sound signal thereof. Objective.
- a resonance signal generating method includes a first delay that delays a signal by a time corresponding to a first pitch that is a pitch of a resonance frequency of an effective string of a piano, and a signal.
- the first excitation signal is input to a first loop process including a first attenuation for attenuating the first attenuation signal to generate a first resonance signal having the first pitch that circulates through the first loop process,
- a second delay that is delayed by a time corresponding to a second pitch that is higher than the first pitch and not a pitch at the resonance frequency of any effective string of the piano or its harmonic, and a second that attenuates the signal.
- a second excitation signal is input to a second loop process having attenuation to generate a second resonance signal having the second pitch that circulates through the second loop process, and circulates through the first loop section. 1 resonance signal and 2nd resonance signal circulating through the second loop part A.
- the first excitation signal and the second excitation signal may be generated based on a common performance operation. Furthermore, the first resonance signal and the second resonance signal may be added and attenuated and input to the first loop processing and the second loop processing, respectively. Further, a plurality of sets of the first loop processing and the second loop processing are executed so as to correspond to a plurality of effective strings of the piano, respectively, and the second pitch in the second loop processing of each set is However, it is preferable that the pitch of the resonance frequency of any effective string of the piano is not the pitch of its harmonics.
- a plurality of sets of the first loop processing and the second loop processing are executed so as to correspond to a predetermined number of effective strings from the high pitch side of the piano, respectively, and lower than the predetermined number of effective strings.
- the loop processing corresponding to each effective string is executed, and the second loop processing corresponding to each effective string on the low tone side is not executed, or the second loop processing corresponding to each effective string on the low tone side is invalid It is good that it is made.
- the second excitation signal may be the same signal as the first excitation signal or a signal generated by processing the first excitation signal. Further, the second excitation signal may be a signal that emphasizes the attack of the first excitation signal.
- the second pitch may be a pitch of a resonance frequency of a front string or a rear string corresponding to the certain effective string of the piano.
- a sound signal indicating a performance sound of a predetermined tone color is generated according to the detected performance operation, and the generated sound signal is supplied to the first loop process as the first excitation signal, and the generated sound signal is generated.
- the sound signal itself or a signal obtained by processing the generated sound signal is supplied as the second excitation signal to the second loop processing, and the generated sound signal, the first resonance signal, and the second resonance signal are supplied. It is good to add and output.
- a first loop circuit including a first delay circuit that delays a signal by a time corresponding to a specific first pitch, and a first attenuation circuit that attenuates the signal;
- a first resonance signal generation circuit including a first excitation input circuit that inputs one excitation signal; a second delay circuit that delays the signal by a time corresponding to a specific second pitch higher than the first pitch;
- a second resonance signal generation circuit comprising a second loop circuit comprising a second attenuation circuit for attenuating a signal; a second excitation input circuit for inputting a second excitation signal to the second loop circuit; and the first loop.
- An output circuit that outputs a first resonance signal that circulates in the circuit and a second resonance signal that circulates in the second loop circuit, wherein the first pitch is a pitch of a resonance frequency of an effective string of a piano.
- the second pitch corresponds to the front string corresponding to the effective string.
- Resonance signal generator at pitch resonant frequencies of the rear chord also provided.
- the present invention can be implemented in any form such as an apparatus, a method, a system, a program, and a medium recording the program, in addition to the above form.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic functional configuration of a resonance signal generation device 20 illustrated in FIG. 1. It is a figure which shows the function structure of the resonance signal production
- FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration of the electronic musical instrument.
- the electronic musical instrument 10 includes a CPU 11, ROM 12, RAM 13, MIDI (Musical Instrument Digital Interface: registered trademark) _I / F (interface) 14, a panel switch 15, a panel display 16, a performance operator 17, A sound source circuit 18, a resonance signal generation device 20, and a DAC (digital / analog conversion unit) 21 are connected by a system bus 23 and a sound system 22 is provided.
- the CPU 11 is a control unit that controls the electronic musical instrument 10 as a whole, and by detecting the operation of the panel switch 15 and the performance operator 17 by executing a required control program stored in the ROM 12, the panel display 16. Control operations such as display control, control of communication via the MIDI_I / F 14, control of sound signal generation by the sound source circuit 18 and the resonance signal generator 20, and control of DA conversion in the DAC 21 are performed.
- the ROM 12 needs to be changed frequently such as a control program executed by the CPU 11, screen data indicating the contents of the screen displayed on the panel display 16, data of various parameters set in the sound source circuit 18 and the resonance signal generator 20, etc.
- This is a rewritable non-volatile storage unit such as a flash memory that stores data having no data.
- the RAM 13 is a storage unit used as a work memory for the CPU 11.
- the MIDI_I / F 14 is an interface for inputting / outputting MIDI data to / from an external device such as a MIDI sequencer that provides performance data indicating performance contents such as performance operation and tone color designation.
- the panel switch 15 is an operator such as a button, knob, slider, touch panel, etc. provided on the operation panel of the electronic musical instrument 10, and provides various instructions from the user such as parameter setting and switching of screens and operation modes.
- the panel display 16 includes a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED) lamp, and the like, and is a graphical user for receiving the operating state and setting contents of the electronic musical instrument 10, a message to the user, and an instruction from the user. It is a display unit for displaying an interface (GUI) and the like.
- GUI interface
- the performance operator 17 is an operator for receiving a performance operation from the user, and here, it is assumed that the performance operator 17 includes a keyboard and a pedal as in a piano.
- the sound source circuit 18 indicates a performance sound of a predetermined tone color (for example, a piano tone color) according to a MIDI event generated by the CPU 11 according to the detected operation of the performance operator 17 or received from the MIDI_I / F 14. It is a sound signal generation unit that generates a sound signal (digital waveform data).
- the tone generator circuit 18 can generate digital waveform data of a musical tone generated by the keystroke of a pitch having a NoteON event in response to the detection of the NoteON event.
- this digital waveform data is generated by pressing the actual piano key by key and recording the sound generated by the keystroke as digital waveform data using the PCM (Pulse Code Modulation) method. What was previously memorize
- stored in memory can be used.
- Such digital waveform data is stored in association with the pitch of each key (and the velocity of the keystroke), and when there is a NoteON event, the tone generator circuit 18 causes the pitch (and velocity) related to that event to be recorded.
- Waveform data corresponding to the keystroke can be generated by reading out the waveform data corresponding to the waveform data from the waveform memory, performing envelope processing according to the velocity, and the like.
- the timbre to be used can be selected from a plurality of candidates. Candidates may include timbres of a plurality of types of musical instruments, or may include timbres of a plurality of similar musical instruments (for example, pianos) of different models.
- the sound source circuit 18 outputs the generated sound signal to the sound system 22 via the resonance signal generation device 20 and the DAC 21. Note that, depending on the setting from the CPU 11, all or part of the sound signal generated by the sound source circuit 18 may be output without passing through the resonance signal generation device 20.
- the resonance signal generation device 20 is an embodiment of the resonance signal generation device according to the present invention.
- the resonance signal generation device 20 performs processing described with reference to FIGS. 2 and 3 based on the sound signal input from the sound source circuit 18. A resonance signal imitating the resonance of a string excited by the input sound signal is generated. Further, the resonance signal generation device 20 adds the resonance signal to the sound signal input from the sound source circuit 18 and outputs it to the DAC 21.
- the DAC 21 converts a digital sound signal output from the resonance signal generation device 20 into an analog signal, and drives a speaker constituting the sound system 22. Note that the sound system 22 is unnecessary when the electronic musical instrument 10 is configured to output a sound signal instead of a sound. The DAC 21 is also unnecessary when it is configured to output digital waveform data instead of analog.
- the electronic musical instrument 10 described above is based on the user's performance operation detected by the performance operator 17 or the performance data received from the external device by the MIDI_I / F 14, and the sound signal in accordance with the performance is converted to a resonance sound simulating string resonance. Can be generated and output as audio. Since one of the characteristic points of the electronic musical instrument 10 is the configuration and operation of the resonance signal generation device 20, this point will be described next.
- FIG. 2 shows a schematic functional configuration of the resonance signal generation apparatus 20.
- the functions of the units shown in FIG. 2 may be realized by a dedicated circuit, realized by causing a processor to execute software, or a combination thereof. The same applies to the function of each unit shown in FIG. 3 and the corresponding drawings thereafter.
- the resonance signal generation device 20 shown in FIG. 2 is an example configured to simulate string resonance in an 88-key piano.
- the lowest pitch A0 (first) to the highest pitch (C8) (The resonance signal generation unit 30 corresponding to each pitch up to (88th) is provided.
- the number after the hyphen indicates the number corresponding to the pitch, but this is omitted when it is not necessary to distinguish the individual.
- a code such as “30” is used. The same applies to other symbols having numbers after the hyphen described below.
- the resonance signal generation device 20 includes a propagation unit 40, output addition units 50L and 50R, addition units 51L and 51R, and a resonance setting unit 60.
- each resonance signal generation unit 30 receives the sound signal supplied from the sound source circuit 18 as an excitation signal, and simulates the resonance excited by the excitation signal in the string of the corresponding pitch based on the sound signal. A function of generating a resonance signal.
- each resonance signal generation unit 30 inputs an LR2ch sound signal, and outputs an LR2ch resonance signal from each of the first resonance signal generation unit 310 and the second resonance signal generation unit 320 as described later. Therefore, the resonance signals output from the respective resonance signal generation units 30 are expressed as Lna and Rna as output from the first resonance signal generation unit 310, and as Lnb and Rnb as output from the second resonance signal generation unit 320.
- N is a number indicating the pitch).
- the “corresponding pitch string” here includes not only the effective string but also the front string and the rear string.
- the propagation unit 40 has a function of performing an operation simulating a state in which a piece that stretches a plurality of strings propagates vibration energy between strings.
- Each resonance signal generation unit 30 generates a resonance signal while exchanging signals with the propagation unit 40.
- the functions of the resonance signal generation unit 30 and the propagation unit 40 will be described in detail later with reference to FIG. To do.
- the output adder 50L adds all the L resonance signals L1a to L88a and L1b to L88b output from each resonance signal generator 30, and generates an L resonance signal as an output of the resonance signal generator 20. It has a function.
- the output adder 50R has a function of adding the resonance signals R1a to R88a and R1b to R88b to generate an R system resonance signal.
- the adders 51L and 51R are sound signal output units, and each has a function of adding the resonance signals generated by the output adders 50L and 50R to the sound signals supplied from the sound source circuit 18 and outputting them to the DAC 21.
- the adder 51L handles L sound signals
- the adder 51R handles R sound signals.
- the resonance setting unit 60 has a function of setting parameters required for each unit of the resonance signal generation device 20 when the resonance signal generation device 20 is started up or according to performance data supplied from the CPU 11 thereafter. The parameters set by the resonance setting unit 60 will be described in detail later with reference to FIGS.
- FIG. 3 shows the functional configurations of the resonance signal generator 30 and the propagation unit 40 shown in FIG. 2 in more detail.
- the resonance signal generation unit 30 shows only the one corresponding to the first and 88th pitches as a representative.
- Each resonance signal generation unit 30 includes a set of a first resonance signal generation unit 310 and a second resonance signal generation unit 320.
- the first resonance signal generation unit 310 includes a first loop unit including a first delay unit 311, an addition unit 312, a first attenuation unit 313, and an addition unit 314.
- an addition unit 315 and level adjustment units 317L, 317R, 318L, and 318R are provided.
- the first delay unit 311 has a function of delaying the sound signal by holding each sample of the input sound signal for the time indicated by the delay amount DL set by the resonance setting unit 60 and outputting the sample.
- the first delay unit 311 can be configured by a buffer memory in which output timing can be set in units of a sampling period of a sound signal, or a delay element that is directly connected so that an output location can be selected. Further, when it is desired to set the delay amount more finely than the sampling cycle unit, in addition to the circuit that performs the delay of the sampling cycle unit, a delay circuit using a primary all-pass filter as described in JP-A-2015-143663 May be provided.
- the first delay unit 311 also has a function of outputting a sound signal that is input and held.
- the outputs are level-adjusted by the level adjusters 317L and 317R, respectively, and input to the output adders 50L and 50R in FIG. 2 as the L and R resonance signals output from the first resonance signal generator 310.
- the addition unit 312 has a function of adding the sound signal output from the first delay unit 311 and the sound signal supplied from the propagation unit 40 for each sample. That is, it has a function of inputting energy corresponding to the sound signal supplied from the propagation unit 40 to the first loop unit.
- the sound signal supplied from the propagation unit 40 is input by subtraction (inversion by positive / negative inversion).
- the first attenuation unit 313 has a function of attenuating the sound signal supplied from the adding unit 312 according to the gain value set by the resonance setting unit 60.
- the resonance setting unit 60 sets a gain value simulating the state of the damper corresponding to the string in the first attenuation unit 313. For strings hitting the damper, set a gain value of 0 to simulate a rapid stop of string vibration, and for strings where the damper is far away, set a gain value less than 1 close to 1 to gradually increase the signal level. To dampen string vibration.
- the addition unit 314 adds the excitation signal supplied from the sound source circuit 18 and the sound signal output from the first attenuation unit 313, thereby inputting the first excitation signal to the first loop unit. It has the function of.
- the sound source circuit 18 mixes the generated sound signal into two systems, L and R, and supplies the mixed signal to the resonance signal generator 20. Therefore, when a plurality of keys are pressed simultaneously and sound signals having a plurality of pitches are simultaneously generated by the sound source circuit 18, a sound signal obtained by mixing them is supplied to the resonance signal generating device 20.
- the first resonance signal generation unit 310 adjusts the levels of the sound signals of the L system and the R system by the level adjustment units 318L and 318R, respectively, and inputs them as excitation signals to the first loop unit via the addition unit 314.
- These level adjustment units 318L and 318R and the addition unit 314 correspond to a supply unit on the first resonance signal generation unit 310 side.
- the excitation signals input to the first resonance signal generation unit 310 are the sound signals of the L system and the R system supplied from the sound source circuit 18. Is a sound signal obtained by simply adding. However, it is not impeded that the level adjustment can be performed individually for the L system and the R system.
- the delay amount DL1 (x) set in the first delay unit 311-x is the processing of the first loop unit.
- the time required for one round is set to a value that is one cycle of the sound of the xth pitch (first pitch) (the reciprocal of the resonance frequency of the string of the xth pitch).
- the first resonance signal generation unit 310-x the first resonance signal having the resonance frequency of the effective string of the xth pitch circulates in the first loop unit (the sound signal is circulated in the first loop unit). To be subjected to loop processing).
- the first resonance signal generation unit 310 can simulate resonance due to the effective string of the xth pitch. That is, the first resonance signal generation unit 310 inputs the first excitation signal to the first loop process including the first delay corresponding to the x-th pitch and the first attenuation, and the first resonance signal generation unit 310 receives the first excitation signal.
- a first resonance signal generation procedure for generating a first resonance signal of the xth pitch that circulates through one loop processing can be executed.
- the sound signal input from the propagation unit 40 via the addition unit 312 is the same as the excitation signal input from the addition unit 314 in that the resonance signal formed in the first loop unit is also affected.
- the resonance signal is not abruptly affected (the gain value of the propagation attenuation unit 411 is set so as to be so), and therefore it is not included in the excitation signal.
- the first resonance signal generation unit 310 has a function of supplying the output (first resonance signal) of the first delay unit 311 to the propagation unit 40 via the addition unit 315.
- the second resonance signal generation unit 320 includes a second loop unit including a second delay unit 321, an addition unit 322, a second attenuation unit 323, and an addition unit 324. Similar to the first delay unit 311, the second delay unit 321 also has a function of outputting the input and held sound signal.
- the outputs are level-adjusted by the level adjusters 327L and 327R, respectively, and input to the output adders 50L and 50R in FIG. 2 as the L and R resonance signals output from the second resonance signal generator 310.
- the function of each part forming the second loop part is substantially the same as that of the first delay part 311, the adding part 312, the first attenuating part 313, and the adding part 314 forming the first loop part. Many.
- the delay amount DL2 (x) set by the resonance setting unit 60 in the second delay unit 321-x is equal to one round of processing in the second loop unit.
- the time required is a value that is one period (reciprocal of the resonance frequency) at the resonance frequency of the rear chord of the xth pitch.
- the gain value set in the second damping unit 323-x is also a value indicating the vibration damping speed in the rear string.
- the adder 324-x generates the first chord input generator 328-x generated by the rear string input generator 328-x based on the same LR2 sound signal supplied from the sound source circuit 18 as that supplied to the first resonance signal generator 310.
- a function of a second excitation input unit that inputs the second excitation signal to the second loop unit is provided.
- the second resonance signal generation unit 320-x emphasizes the resonance frequency component (and its harmonic component) of the rear chord of the xth pitch in the second excitation signal, and the second loop unit.
- the second resonance signal having the resonance frequency of the rear chord of the xth pitch circulates (the sound signal is subjected to loop processing in the second loop section).
- the second resonance signal generation unit 320 can simulate the resonance caused by the rear chord of the xth pitch. That is, the second resonance signal generation unit 320 performs the second loop process including the second delay corresponding to the pitch corresponding to the pitch corresponding to the resonance frequency of the rear chord of the xth pitch and the second loop processing.
- a second resonance signal generation procedure for inputting the excitation signal and generating a second resonance signal that circulates through the two-loop processing can be executed.
- FIG. 4 schematically shows the configuration of the strings in the piano assumed in this embodiment.
- a string 70 of each pitch is stretched over a wire pillow 71, a piece 72, a pairing 73, and an aliquot 74 in a piano.
- the pairing 73 and the aliquot 74 are both part of the frame.
- the string 70 is pulled by the wire pillow 71 and the aliquot 74 to give tension, and the piece 72 and the pairing 73 are pressed against these parts and the vibration is stopped. Vibrates in two parts.
- the portion sandwiched between the piece 72 and the pairing 73 is an effective string 75, and the piano is tuned so that the resonance frequency of the effective string 75 becomes a desirable pitch as a performance sound.
- the hammer 78 strikes the effective string 75 to generate a performance sound, and the damper 79 stops the performance sound by stopping the vibration of the effective string 75.
- a portion sandwiched between the wire pillow 71 and the piece 72 is a rear chord 76, and a portion sandwiched between the pairing 73 and the aliquot 74 is a front chord 77.
- Both the rear chord 76 and the front chord 77 are not struck, and vibrations are not stopped by the damper, and are transmitted through the piece 72 and the frame (pairing 73 and aliquot 74). It vibrates by the vibration energy of the effective string 75 and other strings, and can emit sound.
- the rear string 76 and the front string 77 are shorter than the effective string 75, and the tension and material are uniform over the entire length of the string 70. Therefore, the resonance frequency of the rear string 76 and the front string 77 is higher than that of the effective string 75. And produces a higher sound than the effective string 75.
- the rear chord 76 and the front chord 77 of the xth pitch have a resonance frequency considerably higher than that of the effective chord 75 of the xth pitch.
- the resonance frequencies thereof are not necessarily the same, the second resonance signal generation unit 320 simulating the rear chord 76 generates a second resonance signal having a pitch (second pitch) considerably higher than the xth pitch.
- the correspondence between the resonance frequency of the rear string 76 and the front string 77 and the pitch of the effective string 75 is not necessarily constant and is not well known. For this reason, it may be impossible for some listeners to distinguish whether the second resonance signal simulates the resonance of the rear chord 76 or the resonance of the front chord 77.
- the second resonance signal can also be regarded as a signal simulating the resonance sound of the front string 77 and the back string 76 together.
- the front chord 77 and the rear chord 76 separately as in a modification described later. Based on this idea, even if the second pitch does not necessarily match the resonance frequency of the front chord 77 or the rear chord 76 in a specific piano, the resonance sound by the front chord 77 and / or the rear chord 76 is simulated.
- a signal can be generated.
- the delay amount DL2 (x) set in the second delay unit 321-x is set avoiding the resonance frequency of the effective string and the frequency of its harmonics. That is, the pitch of the second resonance signal is set so as not to be a harmonic over any pitch of the effective string. This is because, when the pitch of the second resonance signal in a specific second resonance signal generation unit 320 becomes the pitch of any effective string or its harmonic, only the second resonance signal generation unit 320 has an effective string. This is to prevent such a situation because a strong resonance signal is generated in response to the vibration of the sound and this may be harsh. Further, there is no problem in simulating the resonance sound of the front string 77 and / or the rear string 76 without using the pitch of the effective string or its harmonics.
- the backward string input generation unit 328 includes level adjustment units 341L and 341R, an addition unit 342, and an envelope control unit 343.
- the level adjustment units 341L and 341R each have a function of adjusting the levels of the L and R sound signals supplied from the sound source circuit 18. Since there is no damper in the rear string (also in the front string), this is reflected, and unlike the level adjusters 318L and 318R of the first resonance signal generator 310, the level adjusters 341L and 341R are always constant. The value of is set.
- Adder 342 adds the LR sound signals after level adjustment by level adjusters 341L and 341R.
- the envelope control unit 343 is configured to multiply the sound signal after the addition by the addition unit 342 by an envelope that emphasizes the attack unit as shown in the graph above to extract the attack unit and generate a second excitation signal. Is provided.
- the shape of the envelope is not limited to that shown in FIG. 5, and only the attack portion may be cut out more steeply.
- the second resonance signal generation unit 320 also has a function of supplying the output (second resonance signal) of the second delay unit 321 to the propagation unit 40 via the addition unit 315.
- the adder 315 adds the first resonance signal and the second resonance signal, and supplies the result to the propagation unit 40.
- the propagation unit 40 includes a propagation attenuation unit 411 corresponding to each resonance signal generation unit 30 and an addition unit 412 corresponding to each of the second and subsequent resonance signal generation units 30. Then, the sum signal of the first resonance signal and the second resonance signal supplied from the addition unit 315 of each resonance signal generation unit 30 is input, attenuated by the corresponding propagation attenuation unit 411, and then added to each addition unit. 412 is added.
- the propagation unit 40 uses the first resonance signal generation unit 310 and the second resonance signal generation unit of each resonance signal generation unit 30 as the sound signals obtained by adding the inputs for all the strings after the addition by the addition units 412-88.
- the function to input to 320 is provided. More specifically, the added sound signal is input to the first loop unit via the adding unit 312 and to the second loop unit via the adding unit 322. That is, the propagation unit 40 functions as a propagation input unit together with the addition unit 312 and the addition unit 322.
- the attenuation process in the propagation attenuation unit 411 is performed based on the gain value ⁇ set by the resonance setting unit 60. Since the propagation of the vibration energy simulated by the propagation unit 40 is slow, the value of ⁇ is also a positive value close to 0 reflecting this. A common value may be set in the propagation attenuation unit 411 of each pitch, or a different value may be set for each pitch.
- the above propagation unit 40 adds the sound signals input from each resonance signal generation unit 30 and returns the addition result to all the resonance signal generation units 30. For example, the vibration of one string passes through the pieces. You can simulate the propagation to other strings. When simulating that the piece is divided into a plurality of parts and does not vibrate uniformly, a propagation unit 40 corresponding to each part is provided, and a resonance signal generation unit corresponding to the string stretched on each part. It is only necessary to add the sound signals input from 30 and return the result of the addition to all the resonance signal generation units 30 that are the input sources.
- FIG. 6 shows a flowchart of an initial setting process executed by the resonance setting unit 60 at the time of activation.
- the resonance setting unit 60 executes the process of FIG. 6 and initially sets parameter values in the respective units. Since the processing of each step in FIG. 6 is performed for each of the 1st to 88th pitches, it will be generalized and described as processing relating to the xth pitch.
- the resonance setting unit 60 first sets the delay amount of the first delay unit 311-x to a value DL1 (x) corresponding to the xth pitch (the resonance frequency of the effective string 75). (S11). The value of DL1 (x) corresponding to each value of x may be prepared in advance or may be calculated from the frequency of each pitch. Next, the resonance setting unit 60 sets the delay amount of the second delay unit 321-x to a value DL2 (x) corresponding to the resonance frequency of the rear chord 76 of the xth pitch (S12). The value of DL2 (x) corresponding to each value of x may be prepared in advance or may be calculated from the value of each resonance frequency.
- the resonance setting unit 60 sets the gain value of the propagation attenuation unit 411-x to a predetermined value ⁇ (x) stored in advance (S13).
- ⁇ (x) is a positive value close to 0 as described above.
- the resonance setting unit 60 sets the gain values of the level adjustment units 317L-x and 317R-x and the level adjustment units 327L-x and 327R-x based on the pan and resonance signal level settings supplied from the CPU 11. (S14).
- the CPU 11 also supplies the same pan (sound image localization position) setting as that supplied to the sound source circuit 18 to the resonance setting unit 60.
- a resonance signal level setting indicating the level of the resonance signal attached to the sound signal generated by the sound source circuit 18, which is set according to the user's operation or automatically, is also supplied to the resonance setting unit 60.
- the gain values of the level adjustment units 317L-x, 317R-x and the level adjustment units 327L-x, 327R-x are multiplied by the gain value indicated by the resonance signal level by the gain value corresponding to the LR balance (if it is an exponent value) Addition).
- the resonance signal level is a value used for setting the level adjusters 317L-x and 317R-x (effective string setting) and a value used for setting the level adjusters 327L-x and 327R-x (front)
- the setting for the strings and / or rear strings) may be set separately.
- the resonance setting unit 60 further sets the gain value of the first attenuation unit 313-x to 0 (S15), and also sets the gain values of the level adjustment units 318L-x and 318R-x to 0 (S16).
- the settings in steps S15 and S16 simulate that the damper hits the effective string 75 of all pitches in the initial state.
- the resonance setting unit 60 further sets the gain value of the second attenuation unit 323-x to a value FBG2 (x) stored in advance (S17), and sets the gain values of the level adjustment units 341L-x and 341R-x to The value is set to a value IG2 stored in advance (S18), and the process in FIG. 6 is terminated.
- the settings in steps S17 and S18 simulate that resonance signals can be generated even in the initial state because the rear chord 76 has no damper.
- FIG. 7 shows a flowchart of processing executed when the resonance setting unit 60 detects a performance operation.
- the CPU 11 also supplies at least the data related to the key press, key release and damper pedal operation among the performance data supplied to the tone generator circuit 18 to the resonance signal generator 20 at the same timing.
- the resonance setting unit 60 determines that a performance operation has been detected and starts the processing shown in the flowchart of FIG.
- the resonance setting unit 60 determines the type of operation detected (S21), and performs a process according to the type. First, when the nth pitch (note) key pressing operation is detected, the resonance setting unit 60 determines the gain values of the level adjustment units 318L-n and 318R-n for the pitch n in advance. In addition to setting the value (S22), the gain value of the first attenuation section 313-n of the nth pitch is set to a predetermined value FBG1 (n) stored in advance (S23).
- the sound signal supplied from the sound source circuit 18 is input to the first resonance signal generation unit 310-n having the pitch n as an excitation signal.
- FBG1 (n) is a value prepared for the nth pitch as a value for simulating the attenuation of the string vibration described in the description of the first attenuation unit 313.
- These settings are for simulating that the damper is separated from the string in response to the key depression.
- the first resonance signal can be generated in the first loop portion of the nth pitch.
- the second resonance signal generation unit 320-n is in a state where the second resonance signal can always be generated in the second loop unit, so there is no setting to be changed according to the key pressing operation.
- the gain value set in step S22 may be 1, for example, but may be calculated in advance based on the LR balance and resonance signal level settings supplied from the CPU 11.
- the LR balance used for setting the gain values of the level adjustment units 318-Lx and 318-Rx is not necessarily supplied to the sound source circuit 18 (used for setting the gain values of the level adjustment units 317L-x and 317R-x). And may be set separately for adjusting the input to the resonance generating circuit 30. You may enable it to set for every pitch or every predetermined number of pitches.
- the resonance setting unit 60 sets both the gain values of the nth pitch level adjustment units 318L-n and 318R-n to 0 ( Along with S24), the gain value of the first attenuation section 313-n of the nth pitch is set to 0 (S25).
- the excitation signal is not input to the first resonance signal generating unit 310-n having the pitch n by the setting of step S24, and the resonance signal circulating through the first loop unit is rapidly attenuated by the setting of step S25.
- the resonance signal is not substantially output from the one resonance signal generator 310-n.
- the resonance setting unit 60 sets the gain values of the whole pitch level adjustment units 318L-1 to 88 and 318R-1 to 88 to values determined in advance ( Along with S26), the gain values of the first pitch attenuators 313-1 to 318-1 for all pitches are set to a predetermined value FBG1 (x) stored in advance corresponding to each pitch (S27). These settings simulate the fact that the full-pitch damper is separated from the string by depressing the damper pedal. Again, there is no setting to be changed for the second resonance signal generator 320-n.
- the gain value set in step S26 may be 1 as in step S22, or may be calculated in advance based on the settings of the LR balance and the resonance signal level.
- the resonance setting unit 60 determines the gain values of the level adjustment units 318L-1 to 88, 318R-1 to 88 for all pitches other than the pitch corresponding to the key being pressed. Are set to 0 (S28), and the gain values of the first attenuation units 313-1 to 88-88 for all pitches other than the pitch corresponding to the key being pressed are set to 0 (S29). These settings simulate that the damper of the full pitch except for the key being pressed hits the string by releasing the damper pedal. Regarding the pitch of the key being pressed, the damper is separated from the string regardless of the state of the damper pedal. Again, there is no setting to be changed for the second resonance signal generator 320-n.
- the resonance setting unit 60 performs the above-described processing of FIG. 6 and FIG. 7, so that the resonance signal generation device 20 causes the resonance signal generated by each string to imitate the actual piano operation according to the operation of the piano keyboard and damper pedal. Can be generated.
- the first resonance signal corresponding to the effective string 75 generated by the first resonance signal generation unit 310 immediately becomes zero level according to the settings in steps S14 and S15 after the key release, whereas the second resonance signal The decay rate of the second resonance signal corresponding to the rear chord 76 generated by the resonance signal generation unit 320 does not change even after the key is released.
- the reverberation due to the second resonance signal is usually less noticeable than the reverberation due to the first resonance signal because the level of the excitation signal is lowered by the backward string input generation unit 328.
- the key release operation is performed before the second resonance signal excited by the key pressing is not attenuated so much, and a little time is left before the next key pressing.
- the treble reverberation due to the second resonance signal is conspicuous from the time when the key is released to the next key depression, and in the actual piano, the high string contributed by the front string 77 and the rear string 76 Reverberation can be reproduced.
- the resonance signal generation device 20 can generate a sound signal of a resonance sound of a string that is closer to an actual piano than when the second resonance signal generation unit 320 is not provided. That is, according to the configuration of this embodiment as described above, when generating a performance sound imitating a piano or a sound signal thereof, it is possible to generate a resonance sound of a string closer to an actual piano or a sound signal thereof. it can.
- All pitch level adjustment units 317L-1 to 88 and 317R-1 to 88 are set to the first set value with the damper pedal on as a trigger, and all pitch level adjustment unit 317L-1 with the damper pedal off as a trigger.
- the gain values of .about.88, 317R-1 to 88 are set to the second set value. The same applies to the gain values of the level adjustment units 327L and 327R.
- the number of resonance signal generation units 30 is arbitrary. Even when simulating the timbre of a piano, it is not essential to provide the resonance signal generation unit 30 corresponding to all strings. If a piano other than 88 keys is imitated, the number according to the number of keys of the corresponding piano.
- the resonance signal generation unit 30 is provided. In a piano, a plurality of strings with slightly different resonance frequencies may be provided for one pitch. Correspondingly, it is also conceivable to provide a plurality of resonance signal generation units 30 for generating resonance signals of resonance frequencies corresponding to the strings for one pitch. Moreover, the pitch to be used is not limited to that according to the equal temperament.
- the first resonance signal generation unit 310 and the second resonance signal generation unit 320 are provided in the resonance signal generation unit 30 corresponding to the whole pitch, but this is not essential.
- the first resonance signal generation unit 310 and the second resonance signal generation unit 320 may be provided only for some pitches, and only the first resonance signal generation unit 310 may be provided for other pitches.
- FIG. 8 shows an example of such a configuration.
- FIG. 8 shows that the pitches from the (x + 1) th to the 88th on the high pitch side are provided with a set of the first resonance signal generation unit 310 and the second resonance signal generation unit 320 in the resonance signal generation unit 30.
- the resonance signal generation unit 30 ′ is not provided with the second resonance signal generation unit 320, and only the first resonance signal generation unit 310 is used.
- FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 2, illustrating a functional configuration of a resonance signal generation device 20. If the second resonance signal generator 320 is not provided, the adder 315 is not necessary.
- the resources in this case are the mounting area and the number of parts in the case of a circuit, and the processing capacity of the processor in the case of software.
- the second resonance signal generator 320 is not necessary for the pitch of the low range.
- the idea of using the second resonance signal generation unit 320 to simulate the front chord 77 can also be adopted.
- the second resonance signal generation unit 320 that is not used has the second attenuation unit 323 and the level adjustment units 341L and 341R. By setting each gain value to 0, the function of the corresponding second resonance signal generation unit 320 may be substantially invalidated.
- the propagation unit 40 may be provided with a low-pass filter for simulating the vibration change due to the characteristics of the soundboard or the piece after the final stage addition unit 412-88.
- FIG. 9 shows a configuration of the resonance signal generation unit 30 and the propagation unit 40 when two second resonance signal generation units 320 are provided.
- FIG. 9 shows only the resonance signal generator 30 corresponding to one pitch.
- the resonance signal generation unit 30 includes a second resonance signal generation unit 320b and a second resonance signal generation unit 320c.
- the second resonance signal generator 320b is used to simulate the resonance by the rear chord 76
- the second resonance signal generator 320c is to simulate the resonance by the front chord 77. It is conceivable to use it.
- a delay amount corresponding to the resonance frequency of each string is set in the second delay units 321b and 321c
- a gain value corresponding to the characteristic of each string is set in the second attenuation units 323b and 323c.
- the front string input generation unit 328c has the configuration shown in FIG. 5 like the rear string input generation unit 328b, but the gain values of the level adjustment units 341L and 341R and the envelope used by the envelope control unit 343 are the front string.
- a value suitable for the arrangement and characteristics of 77 is set.
- the resonance signals held by the second delay unit 321b are level-adjusted by the level adjustment units 327bL and 327bR, respectively, and the resonance signals held by the second delay unit 321c are respectively level-adjusted by the level adjustment units 327cL and 327cR, and the second The resonance signal generators 320b and 320c output the L-system and R-system resonance signals to the output adders 50L and 50R in FIG.
- the second resonance signal generation unit 320b and the second resonance signal generation unit 320 include level adjustment units 326b and 326c in addition to the configuration of the second resonance signal generation unit 320 illustrated in FIG. This is provided in order to simulate that the influence received from the piece 72 simulated by the propagation unit 40 is different between the rear chord 76 and the front chord 77. As can be seen from FIG. 4, the rear chord 76 is in contact with the piece 72, while the front chord 77 is separated from the piece 72. For this reason, it is considered that the vibration energy from the piece 72 is less propagated to the front string 77. Therefore, this difference can be simulated by setting a gain close to 1 for the level adjustment unit 326b and setting a gain close to 0 for the level adjustment unit 326c.
- level adjustment units are also provided in the signal output path from the second delay unit 321b to the adder 325 and the signal output path from the second delay unit 321c to the adder 325, respectively, and a gain close to 1 is set. It is also conceivable to simulate this difference by setting a gain close to 0 in the level adjustment unit 326c.
- the second resonance signal generation unit 320 having one loop unit simulates resonance by both the rear chord 76 and the front chord 77 as in the above-described embodiment, it is more actual piano.
- the sound signal of the resonance sound of the string close to can be generated.
- the propagation part 40 is not essential. If only a resonance signal imitating the resonance of the rear string 76 or the front string 77 is to be obtained, the propagation unit 40 is not provided, the necessary parameter value is set in the second resonance signal generation unit 320, and the rear string input generation unit 328 is set.
- the function can be fulfilled only by generating a second excitation signal at a level that also takes into account the propagation of vibrations through the piece.
- the resonance signal generated by the second resonance signal generation unit 320 may not necessarily simulate the same string as the string simulated by the corresponding first resonance signal generation unit 310.
- a string for generating a resonance sound that is not struck in response to a key press may be provided as a separate string from the effective string.
- the pitch of the resonance frequency of the resonance generating string may be lower or higher than the effective string range, and may be provided in the effective string range. It is also conceivable to use the second resonance signal generation unit 320 to simulate such resonance by a string for generating a resonance sound. Considering such a case, the pitch of the resonance signal generated by the second resonance signal generation unit 320 may be lower than the pitch of the resonance signal generated by the corresponding first resonance signal generation unit 310. .
- the resonance signal generation device 20 can be configured as an independent device, for example, as a device having a function of generating a resonance signal representing the resonance sound of a string excited by the sound signal based on the input sound signal.
- the resonance signal generation device 20 can be configured to control each unit illustrated in FIGS. 2 and 3 by a computer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
- the resonance signal generation device 20 can be configured to realize the functions of the units illustrated in FIGS. 2 and 3 by causing a computer to execute a required program.
- the program in this case is an embodiment of the program of the present invention.
- Such a program may be stored in a ROM or other nonvolatile storage medium (flash memory, EEPROM, etc.) provided in the computer from the beginning. However, it can also be provided by being recorded on an arbitrary nonvolatile recording medium such as a memory card, CD, DVD, or Blu-ray disc.
- flash memory electrically erasable programmable read-only memory
- EEPROM electrically erasable programmable read-only memory
- the functions described above can be realized by installing the programs recorded in these recording media into a computer and executing them.
- the electronic music device of the present invention can be configured as a sound source device that does not include the performance operator 17 and generates sound data of music in accordance with performance data supplied from outside.
- the sound data generation method is not limited to the PCM method, and any method such as FM (Frequency Modulation method) can be adopted.
- the example in which the sound signal generated by the sound source circuit 18 is used as it is as the first excitation signal has been described.
- processing such as extracting an attack portion is performed.
- the performed signal may be used as the first excitation signal.
- a musical sound signal and an excitation sound signal are separately generated as sound signals of different tones based on one performance operation, and the latter is used as the first excitation signal and the second excitation signal. May be.
- the first excitation signal and the second excitation signal may be separately generated as sound signals of different timbres.
- the resonance signal generation device 20 is not configured to add the sound signal of the resonance sound to the sound signal input from the outside as in the above-described embodiment, but uses a signal indicating the energy of the string as an excitation signal.
- the resonance signal generator 30 may generate both a string sound signal and a resonance signal emitted from the string in response to the string hit.
- the excitation signal input to each resonance signal generation unit 30 is generated by, for example, the sound source circuit 18 generated using the tone color of the piano extracting a very short time signal from the time of striking from the sound signal. Can do.
- the excitation signal since the excitation signal in this case indicates the energy of string striking, it is not input to the resonance signal generation unit 30 corresponding to the whole pitch as in the above-described embodiment, but the sound of the key pressed. Only the high resonance signal generator 30 is input.
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Abstract
【解決手段】 信号を、ピアノのある有効弦の共鳴周波数に応じた時間だけ遅延する第1遅延部(311)と、信号を減衰する第1減衰部(313)とを含む第1ループ部を備え、上記第1ループ部に第1励起信号を入力する第1共鳴信号生成部(310)と、信号を、上記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもなく音高xより高い音高yに応じた時間だけ遅延する第2遅延部(321)と、信号を減衰する第2減衰部(323)とを含む第2ループ部を備え、上記第2ループ部に第2励起信号を入力する第2共鳴信号生成部(320)と、上記第1ループ部を循環する第1共鳴信号及び前記第2ループ部を循環する第2共鳴信号を出力する出力部とを設けた。
Description
この発明は、入力される励起信号に基づき弦の共鳴を模した共鳴信号を生成する共鳴信号生成装置及び共鳴信号生成方法と、上記の共鳴信号生成装置を備えた電子音楽装置と、コンピュータに上記の共鳴信号生成方法を実行させるためのプログラムとに関する。
従来から、自然楽器の挙動をシミュレートすることにより、自然楽器の発する音を電子的に再現しようとする試みが行われている。
この分野の技術として、例えば特許文献1には、指定された音名に対応した音信号を、複数の音名に対応した各音高周波数と各々整数倍関係にある複数の周波数位置に各々共振峰を有する残響効果付与手段を介して出力する技術が記載されている。この技術によれば、音信号に、ピアノの弦のような複数の発音振動体による共鳴の効果をシミュレートした残響効果を付与し、自然楽器の音を模倣した音信号を発生させることができる。
この分野の技術として、例えば特許文献1には、指定された音名に対応した音信号を、複数の音名に対応した各音高周波数と各々整数倍関係にある複数の周波数位置に各々共振峰を有する残響効果付与手段を介して出力する技術が記載されている。この技術によれば、音信号に、ピアノの弦のような複数の発音振動体による共鳴の効果をシミュレートした残響効果を付与し、自然楽器の音を模倣した音信号を発生させることができる。
また、特許文献2及び特許文献3には、ピアノの弦の音を模擬した共鳴音を表す音信号を生成する共鳴音生成回路において、1サンプル単位で遅延長を設定可能な遅延回路での遅延時間と、1サンプル単位よりも細かく遅延長を設定可能なオールパスフィルタとを組み合わせて、柔軟な共鳴周波数の設定を可能とする技術が記載されている。
しかしながら、従来知られている手法では、各音高の弦が発する共鳴音を模擬するために、該音高(及びその倍音)が強調されるように、共鳴音生成回路のループ処理における遅延量を設定していた。しかし、この手法では、有効弦が発する共鳴音しか模擬できない。
一方、一般的なアコースティックピアノ(以下単に「ピアノ」といった場合にはこれを指す)においては、弦には、対応する音高の共鳴周波数を持つように張られた有効弦の部分の他、前方弦及び後方弦と呼ばれる部分も有する(図4参照)。前方弦及び後方弦は、有効弦に比べると短いものの、振動可能なように張られ、実際に、フレームや駒を通じて有効弦あるいは周辺の弦の振動エネルギーが伝わり、それによって振動して音を発するものである。
特に、スタッカート奏法でピアノを演奏した場合、打鍵が終わってダンパが弦に当たっている状態でも、高音の残響が残る。そして、この残響には、前方弦及び後方弦の振動が寄与している。
しかし、従来の共鳴音の生成手法では、このような前方弦や後方弦が寄与する残響を再現することはできないという問題があった。
しかし、従来の共鳴音の生成手法では、このような前方弦や後方弦が寄与する残響を再現することはできないという問題があった。
この発明は、このような問題を解決し、ピアノを模した演奏音あるいはその音信号を生成する場合に、より実際のピアノに近い弦の共鳴音あるいはその音信号を生成できるようにすることを目的とする。
上記の目的を達成するため、この発明の共鳴信号生成方法は、信号を、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高である第1音高に応じた時間だけ遅延する第1遅延と、信号を減衰する第1減衰とを備える第1ループ処理に、第1励起信号を入力して、上記第1ループ処理を循環する上記第1音高の第1共鳴信号を生成し、信号を、上記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもなく上記第1音高よりも高い第2音高に応じた時間だけ遅延する第2遅延と、信号を減衰する第2減衰とを備える第2ループ処理に、第2励起信号を入力して、上記第2ループ処理を循環する上記第2音高の第2共鳴信号を生成し、上記第1ループ部を循環する第1共鳴信号及び上記第2ループ部を循環する第2共鳴信号を出力するものである。
このような共鳴信号生成方法において、上記第1励起信号及び上記第2励起信号が、共通の演奏操作に基づき生成されるとよい。
さらに、上記第1共鳴信号と上記第2共鳴信号とを加算し減衰させて、上記第1ループ処理及び上記第2ループ処理にそれぞれ入力するとよい。
さらに、上記第1ループ処理と上記第2ループ処理との組を、ピアノの複数の有効弦とそれぞれ対応するように複数組実行し、上記各組の第2ループ処理における第2音高がいずれも、上記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもないとよい。
さらに、上記第1共鳴信号と上記第2共鳴信号とを加算し減衰させて、上記第1ループ処理及び上記第2ループ処理にそれぞれ入力するとよい。
さらに、上記第1ループ処理と上記第2ループ処理との組を、ピアノの複数の有効弦とそれぞれ対応するように複数組実行し、上記各組の第2ループ処理における第2音高がいずれも、上記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもないとよい。
さらに、上記第1ループ処理と上記第2ループ処理との組を、ピアノの高音側から所定数の有効弦とそれぞれ対応するように複数組実行し、その所定数の有効弦よりも低音側の各有効弦と対応する上記ループ処理を実行し、その低音側の各有効弦と対応する上記第2ループ処理を実行しないか又はその低音側の各有効弦と対応する上記第2ループ処理が無効化されているとよい。
さらに、上記第2励起信号は、上記第1励起信号と同じ信号であるか又は上記第1励起信号を加工して生成した信号であるとよい。
さらに、上記第2励起信号は、上記第1励起信号のアタックを強調した信号であるとよい。
さらに、上記第2励起信号は、上記第1励起信号と同じ信号であるか又は上記第1励起信号を加工して生成した信号であるとよい。
さらに、上記第2励起信号は、上記第1励起信号のアタックを強調した信号であるとよい。
また、上記の各共鳴信号生成方法において、上記第2音高が、上記ピアノの上記ある有効弦と対応する前方弦または後方弦の共鳴周波数の音高であるとよい。
さらに、検出した演奏操作に応じて予め定められた音色の演奏音を示す音信号を生成し、上記生成した音信号を上記第1励起信号として上記第1ループ処理に供給すると共に、その生成した音信号そのものあるいはその生成した音信号を加工して得た信号を、上記第2励起信号として上記第2ループ処理に供給し、上記生成した音信号と上記第1共鳴信号と上記第2共鳴信号とを加算して出力するとよい。
さらに、検出した演奏操作に応じて予め定められた音色の演奏音を示す音信号を生成し、上記生成した音信号を上記第1励起信号として上記第1ループ処理に供給すると共に、その生成した音信号そのものあるいはその生成した音信号を加工して得た信号を、上記第2励起信号として上記第2ループ処理に供給し、上記生成した音信号と上記第1共鳴信号と上記第2共鳴信号とを加算して出力するとよい。
また、この発明は、信号を特定の第1音高に応じた時間だけ遅延する第1遅延回路と信号を減衰する第1減衰回路とを備える第1ループ回路と、上記第1ループ回路に第1励起信号を入力する第1励起入力回路とを備える第1共鳴信号生成回路と、信号を上記第1音高よりも高い特定の第2音高に応じた時間だけ遅延する第2遅延回路と信号を減衰する第2減衰回路とを備える第2ループ回路と、上記第2ループ回路に第2励起信号を入力する第2励起入力回路とを備える第2共鳴信号生成回路と、上記第1ループ回路を循環する第1共鳴信号及び上記第2ループ回路を循環する第2共鳴信号を出力する出力回路とを備え、上記第1音高が、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高であり、上記第2音高が、上記有効弦と対応する前方弦又は後方弦の共鳴周波数の音高である共鳴信号生成装置も提供する。
この発明は、上記の形態で実施する他、装置、方法、システム、プログラム、プログラムを記録した媒体など、任意の形態で実施可能である。
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、この発明の一実施形態である共鳴信号生成装置を備えた電子音楽装置の一実施形態である電子楽器について説明する。図1は、その電子楽器のハードウェア構成を示す図である。
まず、この発明の一実施形態である共鳴信号生成装置を備えた電子音楽装置の一実施形態である電子楽器について説明する。図1は、その電子楽器のハードウェア構成を示す図である。
この図に示すように、電子楽器10は、CPU11、ROM12、RAM13、MIDI(Musical Instrument Digital Interface:登録商標)_I/F(インタフェース)14、パネルスイッチ15、パネル表示器16、演奏操作子17、音源回路18、共鳴信号生成装置20、DAC(デジタルアナログ変換部)21をシステムバス23により接続して設けると共に、サウンドシステム22を設けている。
これらのうちCPU11は、電子楽器10全体を制御する制御部であり、ROM12に記憶された所要の制御プログラムを実行することにより、パネルスイッチ15及び演奏操作子17の操作検出、パネル表示器16における表示の制御、MIDI_I/F14を介した通信の制御、音源回路18及び共鳴信号生成装置20による音信号生成の制御、及びDAC21におけるDA変換の制御等の制御動作を行う。
ROM12は、CPU11が実行する制御プログラムや、パネル表示器16に表示させる画面の内容を示す画面データ、音源回路18や共鳴信号生成装置20に設定する各種パラメータのデータ等、あまり頻繁に変更する必要のないデータを記憶する、フラッシュメモリ等による書き換え可能な不揮発性の記憶部である。
RAM13は、CPU11のワークメモリとして使用する記憶部である。
MIDI_I/F14は、演奏操作や音色の指定等の演奏内容を示す演奏データを提供するMIDIシーケンサ等の外部装置との間でMIDIデータの入出力を行うためのインタフェースである。
RAM13は、CPU11のワークメモリとして使用する記憶部である。
MIDI_I/F14は、演奏操作や音色の指定等の演奏内容を示す演奏データを提供するMIDIシーケンサ等の外部装置との間でMIDIデータの入出力を行うためのインタフェースである。
パネルスイッチ15は、電子楽器10の操作パネル上に設けた、ボタン、ノブ、スライダ、タッチパネル等の操作子であり、パラメータの設定や、画面や動作モードの切り替え等、ユーザからの種々の指示を受け付けるための操作子である。
パネル表示器16は、液晶ディスプレイ(LCD)や発光ダイオード(LED)ランプ等によって構成され、電子楽器10の動作状態や設定内容あるいはユーザへのメッセージ、ユーザからの指示を受け付けるためのグラフィカル・ユーザ・インタフェース(GUI)等を表示するための表示部である。
パネル表示器16は、液晶ディスプレイ(LCD)や発光ダイオード(LED)ランプ等によって構成され、電子楽器10の動作状態や設定内容あるいはユーザへのメッセージ、ユーザからの指示を受け付けるためのグラフィカル・ユーザ・インタフェース(GUI)等を表示するための表示部である。
演奏操作子17は、ユーザから演奏操作を受け付けるための操作子であり、ここではピアノにあるような鍵盤とペダルを備えるものとする。
音源回路18は、検出した演奏操作子17の操作に応じてCPU11が生成するか又はMIDI_I/F14から受信したMIDIイベントに応じて、予め定められた音色(例えばピアノの音色)の演奏音を示す音信号(デジタル波形データ)を生成する音信号生成部である。
音源回路18は、検出した演奏操作子17の操作に応じてCPU11が生成するか又はMIDI_I/F14から受信したMIDIイベントに応じて、予め定められた音色(例えばピアノの音色)の演奏音を示す音信号(デジタル波形データ)を生成する音信号生成部である。
例えば、音源回路18は、NoteONイベントの検出に応じて、NoteONイベントのあった音高の鍵の打鍵により発生する楽音のデジタル波形データを生成することができる。ピアノの音色の場合、このデジタル波形データの生成には、実際のピアノを1鍵ずつ打鍵して、打鍵により発生する音をPCM(Pulse Code Modulation)方式でデジタル波形データとして記録し、所定の波形メモリに予め記憶させておいたものを用いることができる。
このようなデジタル波形データを、各鍵の音高(及び打鍵のベロシティ)と対応させて記憶させておき、NoteONイベントがあった場合に、音源回路18がそのイベントに係る音高(及びベロシティ)と対応する波形データを波形メモリから読み出し、ベロシティに応じたエンベロープ処理等を行って出力することにより、打鍵に応じた波形データを生成することができる。使用する音色は複数の候補から選択可能である。候補には、複数種類の楽器の音色が含まれていてもよいし、機種の違う複数の同種楽器(例えばピアノ)の音色が含まれていてもよい。
また、音源回路18は生成した音信号を、共鳴信号生成装置20とDAC21を介してサウンドシステム22へ出力する。なお、CPU11からの設定により、音源回路18が生成した音信号の全部又は一部を、共鳴信号生成装置20を通さずに出力できるようにしてもよい。
共鳴信号生成装置20は、この発明の共鳴信号生成装置の一実施形態であり、音源回路18から入力する音信号に基づき、図2及び図3等を用いて説明する処理を行うことにより、当該入力する音信号により励起される弦の共鳴を模した共鳴信号を生成する。また、共鳴信号生成装置20は、音源回路18から入力する音信号にこの共鳴信号を付加してDAC21へ出力する。
DAC21は、共鳴信号生成装置20が出力するデジタルの音信号をアナログ信号に変換して、サウンドシステム22を構成するスピーカを駆動する。なお、サウンドシステム22は、電子楽器10を音声でなく音信号を出力するように構成する場合には、不要である。DAC21も、アナログではなくデジタルの波形データを出力するように構成する場合には、不要である。
以上の電子楽器10は、演奏操作子17により検出したユーザの演奏操作あるいはMIDI_I/F14により外部機器から受信した演奏データに基づき、その演奏に沿った音信号を、弦の共鳴を模した共鳴音が付加された状態で生成し、音声として出力することができる。
この電子楽器10において特徴的な点の一つは共鳴信号生成装置20の構成及び動作であるので、次にこの点について説明する。
この電子楽器10において特徴的な点の一つは共鳴信号生成装置20の構成及び動作であるので、次にこの点について説明する。
まず図2に、共鳴信号生成装置20の概略的な機能構成を示す。図2に示す各部の機能は、専用の回路によって実現しても、プロセッサにソフトウェアを実行させることによって実現しても、その組み合わせでもよい。図3及び以後の対応する図面に示す各部の機能についても同様である。
図2に示す共鳴信号生成装置20は、88鍵のピアノにおける弦の共鳴を模すように構成した例であり、最も低い音高のA0(1番目)から最も高い音高の(C8)(88番目)までの各音高に対応する共鳴信号生成部30を備える。なお、「30-1」の符号のうち、ハイフンの後ろの数字は、何番目の音高に対応する構成かを示すものであるが、個体を区別する必要がない場合には、これを省略し、「30」等の符号を用いるものとする。以降に説明する、ハイフンの後ろの数字を持つ他の符号も同様である。
また、共鳴信号生成装置20は、共鳴信号生成部30の他、伝播部40、出力加算部50L,50R、加算部51L,51R、共鳴設定部60を備える。
また、共鳴信号生成装置20は、共鳴信号生成部30の他、伝播部40、出力加算部50L,50R、加算部51L,51R、共鳴設定部60を備える。
これらのうち各共鳴信号生成部30は、音源回路18から供給される音信号を励起信号として入力し、その音信号に基づき、対応する音高の弦において当該励起信号により励起される共鳴を模した共鳴信号を生成する機能を備える。ここでは、各共鳴信号生成部30は、LR2chの音信号を入力する一方、後述のように第1共鳴信号生成部310及び第2共鳴信号生成部320からそれぞれLR2chの共鳴信号を出力する。従って、各共鳴信号生成部30が出力する共鳴信号は、第1共鳴信号生成部310が出力するものをLna,Rna、第2共鳴信号生成部320が出力するものをLnb,Rnbと表記することにする(nは音高を示す数字)。また、ここでいう「対応する音高の弦」には、有効弦の他、前方弦と後方弦も含まれる。
伝播部40は、複数の弦を張る駒が弦間で振動エネルギーを伝播させる様子を模擬した演算を行う機能を備える。各共鳴信号生成部30は、この伝播部40との間で信号を授受しながら共鳴信号の生成を行うが、共鳴信号生成部30及び伝播部40の機能については図3を用いて後に詳述する。
出力加算部50Lは、各共鳴信号生成部30が出力するL系統の共鳴信号L1a~L88aとL1b~L88bを全て加算して、共鳴信号生成装置20の出力としてのL系統の共鳴信号を生成する機能を備える。出力加算部50Rは、同様に共鳴信号R1a~R88aとR1b~R88bを加算してR系統の共鳴信号を生成する機能を備える。
出力加算部50Lは、各共鳴信号生成部30が出力するL系統の共鳴信号L1a~L88aとL1b~L88bを全て加算して、共鳴信号生成装置20の出力としてのL系統の共鳴信号を生成する機能を備える。出力加算部50Rは、同様に共鳴信号R1a~R88aとR1b~R88bを加算してR系統の共鳴信号を生成する機能を備える。
加算部51L,51Rは、音信号出力部であり、それぞれ音源回路18から供給される音信号に、出力加算部50L,50Rが生成した共鳴信号を加算してDAC21へ出力する機能を備える。加算部51LはL系統の音信号を、加算部51RはR系統の音信号を取り扱う。
共鳴設定部60は、共鳴信号生成装置20の起動時や、その後CPU11から供給される演奏データに応じて、共鳴信号生成装置20の各部に必要なパラメータを設定する機能を備える。共鳴設定部60が設定するパラメータについては、図6及び図7を用いて後に詳述する。
共鳴設定部60は、共鳴信号生成装置20の起動時や、その後CPU11から供給される演奏データに応じて、共鳴信号生成装置20の各部に必要なパラメータを設定する機能を備える。共鳴設定部60が設定するパラメータについては、図6及び図7を用いて後に詳述する。
次に、図3に、図2に示した共鳴信号生成部30及び伝播部40の機能構成をより詳細に示す。
図3には、共鳴信号生成部30は、1番目及び88番目の音高に対応するもののみを代表として示している。そして、各共鳴信号生成部30は、第1共鳴信号生成部310と第2共鳴信号生成部320の組を備える。
これらのうち第1共鳴信号生成部310は、第1遅延部311、加算部312、第1減衰部313及び加算部314を含む第1ループ部を備える。さらに、加算部315と、レベル調整部317L,317R,318L,318Rとを備える。
図3には、共鳴信号生成部30は、1番目及び88番目の音高に対応するもののみを代表として示している。そして、各共鳴信号生成部30は、第1共鳴信号生成部310と第2共鳴信号生成部320の組を備える。
これらのうち第1共鳴信号生成部310は、第1遅延部311、加算部312、第1減衰部313及び加算部314を含む第1ループ部を備える。さらに、加算部315と、レベル調整部317L,317R,318L,318Rとを備える。
このうち第1遅延部311は、入力する音信号の各サンプルを、共鳴設定部60により設定された遅延量DLが示す時間だけ保持した後で出力することにより、音信号を遅延させる機能を備える。この第1遅延部311は、出力タイミングを音信号のサンプリング周期単位で設定可能なバッファメモリや、出力箇所を選択可能なように直接に複数接続した遅延素子により構成することができる。また、サンプリング周期単位よりも細かく遅延量を設定したい場合には、サンプリング周期単位の遅延を行う回路に加え、特開2015-143763号公報に記載のような、一次のオールパスフィルタを用いた遅延回路を設けてもよい。
また、第1遅延部311は、入力し保持した音信号を出力する機能も備える。この出力は、レベル調整部317L,317Rによりそれぞれレベル調整され、第1共鳴信号生成部310が出力するL系統及びR系統の共鳴信号として、図2の出力加算部50L,50Rに入力される。
加算部312は、第1遅延部311が出力する音信号と、伝播部40から供給される音信号とを、サンプル毎に加算する機能を備える。すなわち、伝播部40から供給される音信号分のエネルギーを、第1ループ部に入力する機能を備える。なお、駒での波形の反射を模擬するため、伝播部40から供給される音信号の入力は、減算(正負反転して加算)で入力する。
第1減衰部313は、加算部312から供給される音信号を、共鳴設定部60により設定されたゲイン値に従って減衰させる機能を備える。共鳴設定部60は、後述するように、弦と対応するダンパの状態を模擬したゲイン値を第1減衰部313に設定する。ダンパが当たっている弦についてはゲイン値0を設定して弦振動の急速停止を模擬し、ダンパが離れている弦については1に近い1未満のゲイン値を設定して、信号のレベルを徐々に減衰させ、弦振動の減衰を模擬する。
加算部314は、音源回路18から供給される励起信号と、第1減衰部313が出力する音信号とを加算することにより、第1ループ部に第1励起信号を入力する第1励起入力部の機能を備える。
この実施形態では、音源回路18は、生成した音信号をLとRの2系統にミキシングして共鳴信号生成装置20へ供給する。従って、複数の鍵が同時に押鍵され、複数の音高の音信号が同時に音源回路18で生成される場合には、それらが混合された音信号が共鳴信号生成装置20へ供給される。そして、第1共鳴信号生成部310は、レベル調整部318L,318RによりそれぞれL系統及びR系統の音信号のレベルを調整し、励起信号として加算部314を介して第1ループ部へ入力する。これらのレベル調整部318L,318Rと加算部314が、第1共鳴信号生成部310側の供給部に該当する。
この実施形態では、音源回路18は、生成した音信号をLとRの2系統にミキシングして共鳴信号生成装置20へ供給する。従って、複数の鍵が同時に押鍵され、複数の音高の音信号が同時に音源回路18で生成される場合には、それらが混合された音信号が共鳴信号生成装置20へ供給される。そして、第1共鳴信号生成部310は、レベル調整部318L,318RによりそれぞれL系統及びR系統の音信号のレベルを調整し、励起信号として加算部314を介して第1ループ部へ入力する。これらのレベル調整部318L,318Rと加算部314が、第1共鳴信号生成部310側の供給部に該当する。
例えば、レベル調整部318L,318Rに設定されるゲイン値が共に1であれば、第1共鳴信号生成部310に入力する励起信号は、音源回路18から供給されたL系統とR系統の音信号を単に加算して得た音信号となる。しかし、L系統とR系統とで個別にレベル調整を行えるようにすることも妨げられない。
以上の第1共鳴信号生成部310において、x番目の音高と対応するものを例とすると、第1遅延部311-xに設定される遅延量DL1(x)は、第1ループ部の処理1周に要する時間が、x番目の音高(第1音高)の音の1周期(x番目の音高の弦の共鳴周波数の逆数)となるような値とする。このことにより、第1励起信号の中の共鳴周波数の成分(及びその倍音の成分)が、第1遅延部311による遅延後の信号と次の周期の第1励起信号とで加算される形で強調され、第1共鳴信号生成部310-xにおいて、第1ループ部に、x番目の音高の有効弦の共鳴周波数を持つ第1共鳴信号が循環する(当該音信号が第1ループ部内でループ処理に供される)ことになる。このことにより、第1共鳴信号生成部310は、x番目の音高の有効弦による共鳴を模擬することができる。
すなわち、第1共鳴信号生成部310は、x番目の音高に応じた時間だけの第1遅延と、第1減衰とを含む第1ループ処理に、第1励起信号を入力して、上記第1ループ処理を循環するx番目の音高の第1共鳴信号を生成する第1共鳴信号生成手順を実行することができる。
すなわち、第1共鳴信号生成部310は、x番目の音高に応じた時間だけの第1遅延と、第1減衰とを含む第1ループ処理に、第1励起信号を入力して、上記第1ループ処理を循環するx番目の音高の第1共鳴信号を生成する第1共鳴信号生成手順を実行することができる。
なお、伝播部40から加算部312を介して入力される音信号も、第1ループ部に形成される共鳴信号に影響を与える点では、加算部314から入力される励起信号と同じであるが、後述するように共鳴信号に急激な影響は与えない(そうなるように伝播減衰部411のゲイン値を設定する)ので、励起信号には含めないものとする。
なお、第1共鳴信号生成部310は、上記の他、加算部315を介して、第1遅延部311の出力(第1共鳴信号)を伝播部40に供給する機能も備える。
なお、第1共鳴信号生成部310は、上記の他、加算部315を介して、第1遅延部311の出力(第1共鳴信号)を伝播部40に供給する機能も備える。
一方、第2共鳴信号生成部320は、第2遅延部321、加算部322、第2減衰部323、加算部324を含む第2ループ部を備える。第2遅延部321は、第1遅延部311と同様、入力し保持した音信号を出力する機能も備える。この出力は、レベル調整部327L,327Rによりそれぞれレベル調整され、第2共鳴信号生成部310が出力するL系統及びR系統の共鳴信号として、図2の出力加算部50L,50Rに入力される。
この第2ループ部を形成する各部の機能は、それぞれ第1ループ部を形成する第1遅延部311、加算部312、第1減衰部313、加算部314と概ね同じであるが、異なる点も多い。
この第2ループ部を形成する各部の機能は、それぞれ第1ループ部を形成する第1遅延部311、加算部312、第1減衰部313、加算部314と概ね同じであるが、異なる点も多い。
すなわち、x番目の音高と対応するものを例とすると、まず、共鳴設定部60が第2遅延部321-xに設定する遅延量DL2(x)は、第2ループ部の処理1周に要する時間が、x番目の音高の後方弦の共鳴周波数における1周期(共鳴周波数の逆数)となるような値とする。
第2減衰部323-xに設定するゲイン値も、その後方弦における振動減衰速度を示す値とする。
第2減衰部323-xに設定するゲイン値も、その後方弦における振動減衰速度を示す値とする。
また、加算部324-xは、音源回路18から供給される、第1共鳴信号生成部310に供給されるものと同じLR2系統の音信号に基づき後方弦入力生成部328-xが生成した第2励起信号と、第2減衰部323-xが出力する音信号とを加算することにより、第2ループ部に第2励起信号を入力する第2励起入力部の機能を備える。
以上により、第2共鳴信号生成部320-xでは、第2励起信号の中の、x番目の音高の後方弦の共鳴周波数の成分(及びその倍音の成分)が強調され、第2ループ部に、x番目の音高の後方弦の共鳴周波数を持つ第2共鳴信号が循環する(当該音信号が第2ループ部内でループ処理に供される)ことになる。このことにより、第2共鳴信号生成部320は、x番目の音高の後方弦による共鳴を模擬することができる。
すなわち、第2共鳴信号生成部320は、x番目の音高の後方弦の共鳴周波数に当たる音高に応じた時間だけの第2遅延と、第2減衰とを含む第2ループ処理に、第2励起信号を入力して、上記2ループ処理を循環する第2共鳴信号を生成する第2共鳴信号生成手順を実行することができる。
すなわち、第2共鳴信号生成部320は、x番目の音高の後方弦の共鳴周波数に当たる音高に応じた時間だけの第2遅延と、第2減衰とを含む第2ループ処理に、第2励起信号を入力して、上記2ループ処理を循環する第2共鳴信号を生成する第2共鳴信号生成手順を実行することができる。
ここで、図4に、この実施形態で想定しているピアノにおける弦の構成を模式的に示す。
一般に、ピアノにおいて各音高の弦70は、針金枕71、駒72、ペアリング73及びアリコート74に張り渡される。これらのうちペアリング73とアリコート74は、いずれもフレームの一部である。弦70は、針金枕71とアリコート74に引っ張られて張力を与えられ、駒72及びペアリング73の部分でもこれらの部品に対して押さえつけられて振動が静止されるので、弦70は3つの部分に分かれて振動する。
一般に、ピアノにおいて各音高の弦70は、針金枕71、駒72、ペアリング73及びアリコート74に張り渡される。これらのうちペアリング73とアリコート74は、いずれもフレームの一部である。弦70は、針金枕71とアリコート74に引っ張られて張力を与えられ、駒72及びペアリング73の部分でもこれらの部品に対して押さえつけられて振動が静止されるので、弦70は3つの部分に分かれて振動する。
このうち駒72とペアリング73に挟まれた部分が有効弦75であり、ピアノは、この有効弦75の共鳴周波数が、演奏音として望ましい音高となるように調律される。また、ハンマ78はこの有効弦75を打弦して演奏音を発生させ、ダンパ79は有効弦75の振動を静止することにより、演奏音を停止させる。
また、針金枕71と駒72とに挟まれた部分が後方弦76であり、ペアリング73とアリコート74に挟まれた部分が前方弦77である。後方弦76と前方弦77のいずれも、打弦されることも、ダンパにより振動を静止されることもなく、駒72やフレーム(ペアリング73とアリコート74)を介して伝播される、対応する有効弦75や他の弦の振動エネルギーにより振動し、音を発することができる。
一般に、後方弦76や前方弦77は有効弦75に比べて短く、張力や材質は弦70の全長に亘って均一であるので、後方弦76や前方弦77の共鳴周波数は有効弦75に比べて大きくなり、有効弦75に比べて高い音を発する。
一般に、後方弦76や前方弦77は有効弦75に比べて短く、張力や材質は弦70の全長に亘って均一であるので、後方弦76や前方弦77の共鳴周波数は有効弦75に比べて大きくなり、有効弦75に比べて高い音を発する。
以上の通りであるので、x番目の音高の後方弦76と前方弦77とは、x番目の音高の有効弦75よりもかなり高い共鳴周波数を持つことで共通する。それらの共鳴周波数は必ずしも同じでないものの、後方弦76を模す第2共鳴信号生成部320により、x番目の音高よりもかなり高い音高(第2音高)の第2共鳴信号が生成される。さらに、後方弦76と前方弦77の共鳴周波数と有効弦75の音高との対応関係は、必ずしも一定ではなく、またよく知られているわけでもない。これらのため、聞き手によっては、第2共鳴信号が後方弦76による共鳴を模擬したものか前方弦77による共鳴を模擬したものかを区別できないことも考えられる。従って、第2共鳴信号を、前方弦77と後方弦76による共鳴音をまとめて模擬した信号であると捉えることもできる。もちろん、後述の変形例のように、前方弦77と後方弦76とを分けて模擬することも考えられる。この考え方に基づけば、第2音高は、必ずしも特定のピアノにおける前方弦77あるいは後方弦76の共鳴周波数と一致していなくても、前方弦77及び/又は後方弦76による共鳴音を模擬した信号を生成できることになる。
なお、第2遅延部321-xに設定する遅延量DL2(x)は、有効弦の共鳴周波数及びその倍音の周波数を避けて設定する。すなわち、第2共鳴信号の音高が、有効弦のいずれの音高ともその倍音にもならないように設定する。これは、特定の第2共鳴信号生成部320における第2共鳴信号の音高が有効弦のいずれかの音高あるいはその倍音となってしまうと、その第2共鳴信号生成部320だけ、有効弦の振動に応じて強い共鳴信号を生成してしまい、これが耳障りとなる場合があるので、このような事態を防止するためである。また、有効弦の音高やその倍音を用いなくても、前方弦77及び/又は後方弦76による共鳴音を模擬することに支障はない。
また、後方弦入力生成部328の機能構成は、図5に示す通りである。
図5に示すように、後方弦入力生成部328は、レベル調整部341L,341Rと、加算部342と、エンベロープ制御部343とを備える。
これらのうちレベル調整部341L,341Rはそれぞれ、音源回路18から供給されるL及びRの音信号のレベルを調整する機能を備える。後方弦には(前方弦にも)ダンパがないため、これを反映して、第1共鳴信号生成部310のレベル調整部318L,318Rの場合と異なり、レベル調整部341L,341Rには常に一定の値が設定される。
図5に示すように、後方弦入力生成部328は、レベル調整部341L,341Rと、加算部342と、エンベロープ制御部343とを備える。
これらのうちレベル調整部341L,341Rはそれぞれ、音源回路18から供給されるL及びRの音信号のレベルを調整する機能を備える。後方弦には(前方弦にも)ダンパがないため、これを反映して、第1共鳴信号生成部310のレベル調整部318L,318Rの場合と異なり、レベル調整部341L,341Rには常に一定の値が設定される。
加算部342は、レベル調整部341L,341Rによるレベル調整後のLRの音信号を加算する。
エンベロープ制御部343は、加算部342による加算後の音信号に対し、その上側にグラフで示したような、アタック部を強調するエンベロープを乗じてアタック部を取り出し、第2励起信号を生成する機能を備える。エンベロープの形状は、図5に示したものに限られず、より急峻にアタック部のみを切り出すものであってもよい。
エンベロープ制御部343は、加算部342による加算後の音信号に対し、その上側にグラフで示したような、アタック部を強調するエンベロープを乗じてアタック部を取り出し、第2励起信号を生成する機能を備える。エンベロープの形状は、図5に示したものに限られず、より急峻にアタック部のみを切り出すものであってもよい。
また、以上のような後方弦入力生成部328を設けるのがリソースの制約等により難しい場合には、第1励起信号と同じ信号を、第2励起信号として用いることも妨げられない。
また、第2共鳴信号生成部320は、上記の他、加算部315を介して、第2遅延部321の出力(第2共鳴信号)を伝播部40に供給する機能も備える。加算部315は、第1共鳴信号と第2共鳴信号とを加算して伝播部40に供給する。
また、第2共鳴信号生成部320は、上記の他、加算部315を介して、第2遅延部321の出力(第2共鳴信号)を伝播部40に供給する機能も備える。加算部315は、第1共鳴信号と第2共鳴信号とを加算して伝播部40に供給する。
次に、伝播部40は、各共鳴信号生成部30と対応する伝播減衰部411と、2番目以降の各共鳴信号生成部30と対応する加算部412とを備える。そして、各共鳴信号生成部30の加算部315から供給される、第1共鳴信号と第2共鳴信号の和の音信号を入力し、対応する伝播減衰部411で減衰させた上で各加算部412によって加算する機能を備える。
また、伝播部40は、加算部412-88による加算後の、全弦についての入力を加算した音信号を、各共鳴信号生成部30の第1共鳴信号生成部310と第2共鳴信号生成部320へ入力する機能を備える。より具体的には、加算部312を介して第1ループ部に、加算部322を介して第2ループ部に、それぞれ加算後の音信号を入力する。すなわち、伝播部40は、加算部312及び加算部322と合わせて、伝播入力部として機能する。
伝播減衰部411での減衰処理は、共鳴設定部60により設定されるゲイン値αに基づき行う。この伝播部40が模擬する振動エネルギーの伝播は、ゆっくりとしたものであるので、αの値も、これを反映して0に近い正の値とする。各音高の伝播減衰部411には、共通の値を設定してもよいし、音高毎に異なる値を設定してもよい。
以上の伝播部40は、各共鳴信号生成部30から入力される音信号を加算し、その加算結果を全共鳴信号生成部30に戻すため、例えば、1本の弦の振動が駒を介して他の弦に伝播していく様子を模擬することができる。なお、駒が複数のパーツに分かれ、一様に振動しない様子を模擬する場合には、その各パーツと対応する伝播部40をそれぞれ設け、各パーツに張られた弦と対応する共鳴信号生成部30から入力される音信号を加算し、その加算結果を、入力元の全共鳴信号生成部30に戻すようにすればよい。
次に、図2に示した共鳴設定部60が実行する、共鳴信号生成装置20の各部にパラメータの値を設定する処理について説明する。
まず図6に、共鳴設定部60が起動時に実行する初期設定処理のフローチャートを示す。
共鳴設定部60は、共鳴信号生成装置20が起動されると、図6の処理を実行して、各部にパラメータの値を初期設定する。図6の各ステップの処理は、1番目から88番目の音高それぞれについて行うため、x番目の音高に関する処理として一般化して説明する。
まず図6に、共鳴設定部60が起動時に実行する初期設定処理のフローチャートを示す。
共鳴設定部60は、共鳴信号生成装置20が起動されると、図6の処理を実行して、各部にパラメータの値を初期設定する。図6の各ステップの処理は、1番目から88番目の音高それぞれについて行うため、x番目の音高に関する処理として一般化して説明する。
図6の処理において、共鳴設定部60はまず、第1遅延部311-xの遅延量を、x番目の音高(の有効弦75の共鳴周波数)と対応する値DL1(x)に設定する(S11)。xの各値と対応するDL1(x)の値は、予め用意しておいても、各音高の周波数から計算で求めてもよい。
次に、共鳴設定部60は、第2遅延部321-xの遅延量を、x番目の音高の後方弦76の共鳴周波数と対応する値DL2(x)に設定する(S12)。xの各値と対応するDL2(x)の値は、値そのものを予め用意しておいても、各共鳴周波数の値から計算で求めてもよい。なお、当該後方弦76の共鳴周波数の値が、いずれの有効弦75の共鳴周波数ともその倍音の周波数とも重複しないように定められていることが望ましい点は、上述した通りである。
次に、共鳴設定部60は、伝播減衰部411-xのゲイン値を、予め保存された所定値α(x)に設定する(S13)。各α(x)は、上述のように0に近い正の値である。
次に、共鳴設定部60は、第2遅延部321-xの遅延量を、x番目の音高の後方弦76の共鳴周波数と対応する値DL2(x)に設定する(S12)。xの各値と対応するDL2(x)の値は、値そのものを予め用意しておいても、各共鳴周波数の値から計算で求めてもよい。なお、当該後方弦76の共鳴周波数の値が、いずれの有効弦75の共鳴周波数ともその倍音の周波数とも重複しないように定められていることが望ましい点は、上述した通りである。
次に、共鳴設定部60は、伝播減衰部411-xのゲイン値を、予め保存された所定値α(x)に設定する(S13)。各α(x)は、上述のように0に近い正の値である。
また、共鳴設定部60は、レベル調整部317L-x,317R-x及びレベル調整部327L-x,327R-xのゲイン値を、CPU11から供給されるパン及び共鳴信号レベルの設定に基づき設定する(S14)。CPU11は、音源回路18に供給しているものと同じパン(音像定位位置)の設定を共鳴設定部60にも供給する。さらに、ユーザの操作に応じてあるいは自動的に設定した、音源回路18が生成した音信号に付す共鳴信号のレベルを示す共鳴信号レベルの設定も、共鳴設定部60に供給する。レベル調整部317L-x,317R-x及びレベル調整部327L-x,327R-xのゲイン値は、LRバランスに応じたゲイン値に、共鳴信号レベルが示すゲイン値を乗算(指数値であれば加算)して求めることができる。共鳴信号レベルは、レベル調整部317L-x,317R-xの設定に用いるための値(有効弦用の設定)と、レベル調整部327L-x,327R-xの設定に用いるための値(前方弦及び/又は後方弦用の設定)とを、別々に設定できるようにしてもよい。
共鳴設定部60はさらに、第1減衰部313-xのゲイン値を0に設定し(S15)、レベル調整部318L-x,318R-xのゲイン値も0に設定する(S16)。ステップS15及びS16の設定は、初期状態では全音高の有効弦75にダンパが当たっていることを模擬したものである。
共鳴設定部60はさらに、第2減衰部323-xのゲイン値を、予め保存された値FBG2(x)に設定し(S17)、レベル調整部341L-x,341R-xのゲイン値を、予め保存された値IG2に設定して(S18)、図6の処理を終了する。ステップS17及びS18の設定は、後方弦76にはダンパがないため、初期状態でも共鳴信号を生成可能であることを模擬したものである。
共鳴設定部60はさらに、第2減衰部323-xのゲイン値を、予め保存された値FBG2(x)に設定し(S17)、レベル調整部341L-x,341R-xのゲイン値を、予め保存された値IG2に設定して(S18)、図6の処理を終了する。ステップS17及びS18の設定は、後方弦76にはダンパがないため、初期状態でも共鳴信号を生成可能であることを模擬したものである。
次に図7に、共鳴設定部60が演奏操作を検出した場合に実行する処理のフローチャートを示す。
CPU11は、音源回路18に供給する演奏データのうち、少なくとも押鍵、離鍵及びダンパペダルの操作に関するデータを、同じタイミングで共鳴信号生成装置20にも供給する。共鳴設定部60は、初期設定が完了した後、この演奏データが供給された場合に、演奏操作を検出したとして図7のフローチャートに示す処理を開始する。
CPU11は、音源回路18に供給する演奏データのうち、少なくとも押鍵、離鍵及びダンパペダルの操作に関するデータを、同じタイミングで共鳴信号生成装置20にも供給する。共鳴設定部60は、初期設定が完了した後、この演奏データが供給された場合に、演奏操作を検出したとして図7のフローチャートに示す処理を開始する。
図7の処理において、共鳴設定部60は、検出した操作の種類を判定し(S21)、その種類に応じた処理を行う。
まず、n番目の音高(ノート)の押鍵操作を検出した場合、共鳴設定部60は、音高nのレベル調整部318L-n,318R-nのゲイン値を双方とも事前に決められた値に設定する(S22)と共に、n番目の音高の第1減衰部313-nのゲイン値を、予め保存された所定値FBG1(n)に設定する(S23)。
まず、n番目の音高(ノート)の押鍵操作を検出した場合、共鳴設定部60は、音高nのレベル調整部318L-n,318R-nのゲイン値を双方とも事前に決められた値に設定する(S22)と共に、n番目の音高の第1減衰部313-nのゲイン値を、予め保存された所定値FBG1(n)に設定する(S23)。
ステップS22の設定により、音源回路18から供給される音信号が励起信号として音高nの第1共鳴信号生成部310-nに入力されることになる。また、FBG1(n)は、第1減衰部313の説明で述べた、弦振動の減衰を模擬する値として、n番目の音高に対応して用意された値である。これらの設定は、押鍵に応じてダンパが弦から離れたことを模擬するものであり、これらの設定により、n番目の音高の第1ループ部で第1共鳴信号が生成され得る状態となる。第2共鳴信号生成部320-nについては、常に第2ループ部で第2共鳴信号が生成され得る状態であるので、押鍵操作に応じて変更すべき設定はない。
なお、ステップS22で設定するゲイン値は、例えば1でもよいが、CPU11から供給されるLRバランス及び共鳴信号レベルの設定に基づき予め算出しておいてもよい。また、レベル調整部318-Lx,318-Rxのゲイン値の設定に用いるLRバランスは、必ずしも音源回路18に供給されるもの(レベル調整部317L-x,317R-xのゲイン値の設定に用いるもの)と同じでなくてよく、共鳴音生成回路30への入力調整用に別途設定されたものであってもよい。一の音高毎、あるいは所定数の音高毎に設定することができるようにしてもよい。
次に、n番目の音高の離鍵操作を検出した場合、共鳴設定部60は、n番目の音高のレベル調整部318L-n,318R-nのゲイン値を双方とも0に設定する(S24)と共に、n番目の音高の第1減衰部313-nのゲイン値を0に設定する(S25)。
ステップS24の設定により、音高nの第1共鳴信号生成部310-nに励起信号が入力されなくなり、ステップS25の設定により、第1ループ部を循環していた共鳴信号が急速減衰され、第1共鳴信号生成部310-nからの共鳴信号の出力は実質的に行われなくなる。これらの設定は、離鍵に応じてダンパが弦に当たったことを模擬するものである。第2共鳴信号生成部320-nについては、後方弦76に当たるダンパがないことと対応して、離鍵操作に応じて変更すべき設定はない。
ステップS24の設定により、音高nの第1共鳴信号生成部310-nに励起信号が入力されなくなり、ステップS25の設定により、第1ループ部を循環していた共鳴信号が急速減衰され、第1共鳴信号生成部310-nからの共鳴信号の出力は実質的に行われなくなる。これらの設定は、離鍵に応じてダンパが弦に当たったことを模擬するものである。第2共鳴信号生成部320-nについては、後方弦76に当たるダンパがないことと対応して、離鍵操作に応じて変更すべき設定はない。
次に、ダンパペダルのオン操作を検出した場合、共鳴設定部60は、全音高のレベル調整部318L-1~88,318R-1~88のゲイン値を双方事前に決められた値に設定する(S26)と共に、全音高の第1減衰部313-1~88のゲイン値を、各音高と対応する予め保存された所定値FBG1(x)に設定する(S27)。これらの設定は、ダンパペダルの踏み込みにより全音高のダンパが弦から離れたことを模擬するものである。ここでも、第2共鳴信号生成部320-nについては変更すべき設定はない。
ステップS26で設定するゲイン値も、ステップS22の場合と同様、1でもよいし、LRバランス及び共鳴信号レベルの設定に基づいて予め算出しておいてもよい。
ステップS26で設定するゲイン値も、ステップS22の場合と同様、1でもよいし、LRバランス及び共鳴信号レベルの設定に基づいて予め算出しておいてもよい。
次に、ダンパペダルのオフ操作を検出した場合、共鳴設定部60は、押鍵中の鍵と対応する音高以外の全音高のレベル調整部318L-1~88,318R-1~88のゲイン値を双方0に設定する(S28)と共に、押鍵中の鍵と対応する音高以外の全音高の第1減衰部313-1~88のゲイン値を、0に設定する(S29)。これらの設定は、ダンパペダルを離したことにより、押鍵中の鍵のものを除く全音高のダンパが弦に当たったことを模擬するものである。押鍵中の鍵の音高については、ダンパペダルの状態によらず、ダンパは弦から離れている。またここでも、第2共鳴信号生成部320-nについては変更すべき設定はない。
共鳴設定部60が以上の図6及び図7の処理を行うことにより、共鳴信号生成装置20に、ピアノの鍵盤及びダンパペダルの操作に応じて、実際のピアノの動作を模した各弦による共鳴信号を生成させることができる。
この場合において、第1共鳴信号生成部310が生成する有効弦75と対応する第1共鳴信号は、離鍵後はステップS14,S15の設定に応じて直ちにゼロレベルになるのに対し、第2共鳴信号生成部320が生成する後方弦76と対応する第2共鳴信号は、離鍵後も減衰速度は変化しない。
この場合において、第1共鳴信号生成部310が生成する有効弦75と対応する第1共鳴信号は、離鍵後はステップS14,S15の設定に応じて直ちにゼロレベルになるのに対し、第2共鳴信号生成部320が生成する後方弦76と対応する第2共鳴信号は、離鍵後も減衰速度は変化しない。
この第2共鳴信号による残響は、後方弦入力生成部328により励起信号のレベルを下げているため、普段は第1共鳴信号による残響よりも目立たない。しかし、例えばスタッカート奏法のように、押鍵操作後短時間で、押鍵により励起された第2共鳴信号があまり減衰しないうちに離鍵操作がなされ、かつ次の押鍵までに少し時間が空くような演奏がなされた場合には、離鍵から次の押鍵までの間、第2共鳴信号による高音の残響が目立つ状態となり、実際のピアノにおいて前方弦77や後方弦76が寄与する高音の残響を再現することができる。
このことにより、共鳴信号生成装置20は、第2共鳴信号生成部320がない場合と比べて、実際のピアノにより近い弦の共鳴音の音信号を生成することができる。
すなわち、以上のようなこの実施形態の構成によれば、ピアノを模した演奏音あるいはその音信号を生成する場合に、より実際のピアノに近い弦の共鳴音あるいはその音信号を生成することができる。
このことにより、共鳴信号生成装置20は、第2共鳴信号生成部320がない場合と比べて、実際のピアノにより近い弦の共鳴音の音信号を生成することができる。
すなわち、以上のようなこの実施形態の構成によれば、ピアノを模した演奏音あるいはその音信号を生成する場合に、より実際のピアノに近い弦の共鳴音あるいはその音信号を生成することができる。
なお、以上の処理の他、ダンパペダルがオンの状態とそうでない状態とで、レベル調整部317L,317Rのゲイン値を変えることも考えられる。ダンパペダルオンをトリガに全音高のレベル調整部317L-1~88,317R-1~88のゲイン値を第1設定値に設定し、ダンパペダルオフをトリガに全音高のレベル調整部317L-1~88,317R-1~88のゲイン値を第2設定値に設定する等である。レベル調整部327L,327Rのゲイン値についても同様である。
以上で実施形態の説明を終了するが、装置の構成、具体的な処理や演算の内容及び手順、共鳴信号生成部の数等が上述の実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。
例えば、上述した実施形態では、88弦のピアノと対応して、88個の共鳴信号生成部30を設ける例について説明した。しかし、共鳴信号生成部30の数は任意である。ピアノの音色を模擬するにしても、全弦と対応する共鳴信号生成部30を設けることは必須ではないし、88鍵以外のピアノを模すのであれば、該当のピアノの鍵数に応じた数の共鳴信号生成部30を設けることになる。
また、ピアノにおいて、1つの音高に対し、微妙に共鳴周波数を変えた複数の弦を設けることもある。これと対応し、1つの音高に対し、その各弦と対応する共鳴周波数の共鳴信号を生成する複数の共鳴信号生成部30を設けることも考えられる。
また、使用する音高は、平均律に従ったものに限られない。
また、ピアノにおいて、1つの音高に対し、微妙に共鳴周波数を変えた複数の弦を設けることもある。これと対応し、1つの音高に対し、その各弦と対応する共鳴周波数の共鳴信号を生成する複数の共鳴信号生成部30を設けることも考えられる。
また、使用する音高は、平均律に従ったものに限られない。
また、上述した実施形態では、全音高と対応する共鳴信号生成部30に、第1共鳴信号生成部310と第2共鳴信号生成部320とを設けていたが、これは必須ではない。一部の音高についてのみ第1共鳴信号生成部310と第2共鳴信号生成部320とを設け、他の音高では第1共鳴信号生成部310のみを設けてもよい。
図8に、このような構成の例を示す。図8は、高音側の(x+1)番目から88番目までの音高については、共鳴信号生成部30に第1共鳴信号生成部310と第2共鳴信号生成部320との組を設けつつ、それより低音側の1番目からx番目までの音高(xは1以上)については、共鳴信号生成部30′に第2共鳴信号生成部320を設けず、第1共鳴信号生成部310のみとした共鳴信号生成装置20の機能構成を示す、図2と対応する図である。なお、第2共鳴信号生成部320を設けない場合、加算部315は不要である。
第2共鳴信号生成部320を設けるためには一定のリソースを要するので、第2共鳴信号の重要性が高い音高範囲に絞って設けることにより、リソースを節約することができる。この場合のリソースとは、回路であれば実装面積や部品点数、ソフトウェアであればプロセッサの処理能力等である。
第2共鳴信号生成部320を設けるためには一定のリソースを要するので、第2共鳴信号の重要性が高い音高範囲に絞って設けることにより、リソースを節約することができる。この場合のリソースとは、回路であれば実装面積や部品点数、ソフトウェアであればプロセッサの処理能力等である。
なお、ピアノの機種によっては、低音域の弦については後方弦76にフェルト等の振動抑制部材を当てて後方弦76をミュートしているものもある。このような機種のピアノを模擬する場合には、上記低音域の音高については、第2共鳴信号生成部320は不要である。ただし、前方弦77を模擬するために第2共鳴信号生成部320を用いる考え方を採ることもできる。
また、後方弦76のミュート有りの機種とミュート無しの機種を選択的に模擬できるようにするため、使用しない第2共鳴信号生成部320について、第2減衰部323とレベル調整部341L,341Rのゲイン値をそれぞれ0に設定することにより、該当の第2共鳴信号生成部320の機能を実質的に無効化できるようにしてもよい。
また、上記の変形の他、伝播部40において、最終段の加算部412-88の後で、響板や駒の特性による振動の変化を模擬するためのローパスフィルタを設けてもよい。
また、上記の変形の他、伝播部40において、最終段の加算部412-88の後で、響板や駒の特性による振動の変化を模擬するためのローパスフィルタを設けてもよい。
また、1つの共鳴信号生成部30に、第2共鳴信号生成部320を複数並列に設けることも考えられる。
図9に、第2共鳴信号生成部320を2つ設けた場合の、共鳴信号生成部30及び伝播部40の構成を示す。図9には、1つの音高と対応する共鳴信号生成部30のみを示している。
図9に、第2共鳴信号生成部320を2つ設けた場合の、共鳴信号生成部30及び伝播部40の構成を示す。図9には、1つの音高と対応する共鳴信号生成部30のみを示している。
図9の構成においては、共鳴信号生成部30に、第2共鳴信号生成部320bと第2共鳴信号生成部320cとを設けている。これらは基本的に同じ構成であるが、例えば、第2共鳴信号生成部320bは後方弦76による共鳴を模擬するために用い、第2共鳴信号生成部320cは前方弦77による共鳴を模擬するために用いることが考えられる。
この場合、第2遅延部321b,321cには、それぞれの弦の共鳴周波数と対応する遅延量を設定し、第2減衰部323b,323cにも、それぞれの弦の特性と対応するゲイン値を設定する。前方弦入力生成部328cは、後方弦入力生成部328bと同様、図5に示した構成であるが、レベル調整部341L,341Rのゲイン値や、エンベロープ制御部343が使用するエンベロープは、前方弦77の配置や特性に合った値を設定する。
この場合、第2遅延部321b,321cには、それぞれの弦の共鳴周波数と対応する遅延量を設定し、第2減衰部323b,323cにも、それぞれの弦の特性と対応するゲイン値を設定する。前方弦入力生成部328cは、後方弦入力生成部328bと同様、図5に示した構成であるが、レベル調整部341L,341Rのゲイン値や、エンベロープ制御部343が使用するエンベロープは、前方弦77の配置や特性に合った値を設定する。
第2遅延部321bが保持する共鳴信号は、レベル調整部327bL,327bRによりそれぞれレベル調整され、第2遅延部321cが保持する共鳴信号は、レベル調整部327cL,327cRによりそれぞれレベル調整され、第2共鳴信号生成部320b,320cが出力するL系統及びR系統の共鳴信号として、図2の出力加算部50L,50Rに入力される。
また、第2共鳴信号生成部320bと第2共鳴信号生成部320は、図3に示した第2共鳴信号生成部320の構成に加え、レベル調整部326b,326cを備える。これは、後方弦76と前方弦77とで、伝播部40が模擬する駒72から受ける影響が異なることを模擬するために設けたものである。図4からわかるように、後方弦76は駒72と接触している一方、前方弦77は駒72と離れている。このため、前方弦77には、駒72からの振動エネルギーの伝播は少ないと考えられる。従って、レベル調整部326bには1に近いゲインを設定する一方、レベル調整部326cには0に近いゲインを設定することにより、この違いを模擬することができる。
また、後方弦76及び前方弦77から駒72への振動エネルギーの伝播にも同様な差があると考えられる。そこで、第2遅延部321bから加算部325への信号出力経路と、第2遅延部321cから加算部325への信号出力経路とにもそれぞれレベル調整部を設け、1に近いゲインを設定する一方、レベル調整部326cには0に近いゲインを設定することにより、この違いを模擬することも考えられる。
以上の構成によれば、上述した実施形態のように1つのループ部を持つ第2共鳴信号生成部320で後方弦76と前方弦77の双方による共鳴を模擬する場合に比べ、より実際のピアノに近い弦の共鳴音の音信号を生成することができる。
また、この発明において、伝播部40は必須ではない。後方弦76あるいは前方弦77による共鳴を模した共鳴信号を得るだけであれば、伝播部40を設けず、第2共鳴信号生成部320に必要なパラメータ値を設定し、後方弦入力生成部328で、駒を介した振動の伝播も考慮したレベルの第2励起信号を生成するのみでも一応の機能は果たせる。
また、この発明において、伝播部40は必須ではない。後方弦76あるいは前方弦77による共鳴を模した共鳴信号を得るだけであれば、伝播部40を設けず、第2共鳴信号生成部320に必要なパラメータ値を設定し、後方弦入力生成部328で、駒を介した振動の伝播も考慮したレベルの第2励起信号を生成するのみでも一応の機能は果たせる。
また、以上の他、第2共鳴信号生成部320で生成する共鳴信号は、必ずしも対応する第1共鳴信号生成部310が模擬する弦と同じ弦を模擬したものでなくてよい。例えば、ピアノの機種によっては、有効弦と別の弦として、押鍵に応じて打弦されない、共鳴音生成用の弦を設けることもある。共鳴音生成用の弦の共鳴周波数の音高は、有効弦の音域より低音側でも高音側でもよく、有効弦の音域中に設けることもあり得る。第2共鳴信号生成部320を、このような共鳴音生成用の弦による共鳴を模擬するために用いることも考えられる。このような場合も考慮すると、第2共鳴信号生成部320が生成する共鳴信号の音高を、対応する第1共鳴信号生成部310が生成する共鳴信号の音高よりも低くすべき場合もある。
また、上述の実施形態では、共鳴信号生成装置20を、電子楽器10に内蔵したユニットとして構成した例について説明した。しかし、共鳴信号生成装置20は独立した装置として、例えば、入力する音信号に基づき、該音信号により励起される弦の共鳴音を表す共鳴信号を生成する機能を備える装置として構成することもできる。この場合、共鳴信号生成装置20は、CPU、ROM、RAM等からなるコンピュータにより、図2及び図3に示した各部を制御するように構成することができる。あるいは、共鳴信号生成装置20は、コンピュータに所要のプログラムを実行させることにより、図2及び図3に示した各部の機能を実現させるように構成することもできる。この場合のプログラムは、この発明のプログラムの実施形態である。
このようなプログラムは、はじめからコンピュータに備えるROMや他の不揮発性記憶媒体(フラッシュメモリ,EEPROM等)などに格納しておいてもよい。しかし、メモリカード、CD、DVD、ブルーレイディスク等の任意の不揮発性記録媒体に記録して提供することもできる。それらの記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータにインストールして実行させることにより、上述した各機能を実現させることができる。
さらに、ネットワークに接続され、プログラムを記録した記録媒体を備える外部装置あるいはプログラムを記憶手段に記憶した外部装置からダウンロードし、コンピュータにインストールして実行させることも可能である。
さらに、ネットワークに接続され、プログラムを記録した記録媒体を備える外部装置あるいはプログラムを記憶手段に記憶した外部装置からダウンロードし、コンピュータにインストールして実行させることも可能である。
また、この発明の電子音楽装置は、電子楽器10の他、演奏操作子17を備えず、外部から供給される演奏データに従って楽曲の音データを生成する音源装置として構成することもできる。また、音データの生成方式も、PCM方式に限らず、FM(Frequency Modulation方式)など、任意の方式を採用可能である。
また、上述の実施形態では、第1励起信号として、音源回路18が生成した音信号をそのまま用いる例について説明したが、第2励起信号の場合と同様に、アタック部を抽出する等の加工を行った信号を、第1励起信号として用いてもよい。あるいは、リソースが許せば、1つの演奏操作に基づき、楽音の音信号と励起用の音信号とを異なる音色の音信号として別々に生成し、後者を第1励起信号及び第2励起信号として用いてもよい。また、リソースが許せば、さらに、第1励起信号と第2励起信号とを、異なる音色の音信号として別々に生成してもよい。
また、共鳴信号生成装置20を、上述した実施形態のような、外部から入力する音信号に共鳴音の音信号を付加する構成ではなく、打弦のエネルギーを示す信号を励起信号として用い、各共鳴信号生成部30が、その打弦に応じて弦から発せられる打弦音の信号と共鳴音の信号の双方を生成する構成とすることもできる。この場合、各共鳴信号生成部30に入力する励起信号は、例えば、ピアノの音色を用いて生成した音源回路18が音信号から、打弦時点からごく短期間の信号を抽出して生成することができる。また、この場合の励起信号は、打弦のエネルギーを示すものであることから、上述した実施形態のように全音高と対応する共鳴信号生成部30に入力するのではなく、押鍵された音高の共鳴信号生成部30にのみ入力する。
また、以上説明してきた各装置の機能を、複数の装置に分散させて設け、当該複数の装置を協働させて、以上説明してきた各装置と同様な機能を実現させることも可能である。
また、以上説明してきた各実施形態及び変形例の構成は、相互に矛盾しない限り任意に組み合わせて実施可能であることは勿論である。
また、以上説明してきた各実施形態及び変形例の構成は、相互に矛盾しない限り任意に組み合わせて実施可能であることは勿論である。
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、ピアノを模した演奏音あるいはその音信号を生成する場合に、より実際のピアノに近い弦の共鳴音あるいはその音信号を生成することができるので、実際のピアノに近い音あるいはその音信号を出力する装置を提供することができる。
10…電子楽器、11…CPU、12…ROM、13…RAM、14…MIDI_I/F、15…パネルスイッチ、16…パネル表示器、17…演奏操作子、18…音源回路、20…共鳴信号生成装置、21…DAC、22…サウンドシステム、23…システムバス、30,30′,500…共鳴信号生成部、40…伝播部、50L,50R…出力加算部、51L,51R…加算部、60…共鳴設定部、70…弦、71…針金枕、72…駒、73…ペアリング、74…アリコート、75…有効弦、76…後方弦、77…前方弦、78…ハンマ、79…ダンパ、310…第1共鳴信号生成部、311…第1遅延部、312,314,315,322,324,342,412…加算部、313…第1減衰部、317L,317R,318L,318R,341L,341R…レベル調整部、320…第2共鳴信号生成部、321…第2遅延部、323…第2減衰部、343…エンベロープ制御部、411…伝播減衰部
Claims (13)
- 信号を、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高である第1音高に応じた時間だけ遅延する第1遅延と、信号を減衰する第1減衰とを備える第1ループ処理に、第1励起信号を入力して、前記第1ループ処理を循環する前記第1音高の第1共鳴信号を生成し、
信号を、前記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもなく前記第1音高よりも高い第2音高に応じた時間だけ遅延する第2遅延と、信号を減衰する第2減衰とを備える第2ループ処理に、第2励起信号を入力して、前記第2ループ処理を循環する前記第2音高の第2共鳴信号を生成し、
前記第1ループ部を循環する第1共鳴信号及び前記第2ループ部を循環する第2共鳴信号を出力することを特徴とする共鳴信号生成方法。 - 請求項1に記載の共鳴信号生成方法であって、
前記第1励起信号及び前記第2励起信号は、共通の演奏操作に基づき生成されることを特徴とする共鳴信号生成方法。 - 請求項1又は2に記載の共鳴信号生成方法であって、
前記第1共鳴信号と前記第2共鳴信号とを加算し減衰させて、前記第1ループ処理及び前記第2ループ処理にそれぞれ入力することを特徴とする共鳴信号生成方法。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の共鳴信号生成方法であって、
前記第1ループ処理と前記第2ループ処理との組を、ピアノの複数の有効弦とそれぞれ対応するように複数組実行し、
前記各組の第2ループ処理における第2音高はいずれも、前記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもないことを特徴とする共鳴信号生成方法。 - 請求項4に記載の共鳴信号生成方法であって、
前記第1ループ処理と前記第2ループ処理との組を、ピアノの高音側から所定数の有効弦とそれぞれ対応するように複数組実行し、該所定数の有効弦よりも低音側の各有効弦と対応する前記第1ループ処理を実行し、該低音側の各有効弦と対応する前記第2ループ処理を実行しないか又は該低音側の各有効弦と対応する前記第2ループ処理が無効化されていることを特徴とする共鳴信号生成方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の共鳴信号生成方法であって、
前記第2励起信号は、前記第1励起信号と同じ信号であるか又は前記第1励起信号を加工して生成した信号であることを特徴とする共鳴信号生成方法。 - 請求項6に記載の共鳴信号生成方法であって、
前記第2励起信号は、前記第1励起信号のアタックを強調した信号であることを特徴とする共鳴信号生成方法。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の共鳴信号生成方法であって、
前記第2音高が、前記ピアノの前記ある有効弦と対応する前方弦または後方弦の共鳴周波数の音高であることを特徴とする共鳴信号生成方法。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の共鳴信号生成方法であって、
さらに、
検出した演奏操作に応じて予め定められた音色の演奏音を示す音信号を生成し、
前記生成した音信号を前記第1励起信号として前記第1ループ処理に供給すると共に、該生成した音信号そのものあるいは該生成した音信号を加工して得た信号を、前記第2励起信号として前記第2ループ処理に供給し、
前記生成した音信号と前記第1共鳴信号と前記第2共鳴信号とを加算して出力することを特徴とする共鳴信号生成方法。 - 信号を、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高である第1音高に応じた時間だけ遅延する第1遅延部と、信号を減衰する第1減衰部とを備える第1ループ部と、前記第1ループ部に第1励起信号を入力する第1励起入力部とを備える第1共鳴信号生成部と、
信号を、前記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもなく前記第1音高よりも高い第2音高に応じた時間だけ遅延する第2遅延部と、信号を減衰する第2減衰部とを備える第2ループ部と、前記第2ループ部に第2励起信号を入力する第2励起入力部とを備える第2共鳴信号生成部と、
前記第1ループ部を循環する第1共鳴信号及び前記第2ループ部を循環する第2共鳴信号を出力する出力部とを備えることを特徴とする共鳴信号生成装置。 - 請求項10に記載の共鳴信号生成装置と、
検出した演奏操作に応じて予め定められた音色の演奏音を示す音信号を生成する音信号生成部と、
前記音信号生成部が生成した音信号を前記第1励起信号として前記共鳴信号生成装置の前記第1ループ部に供給すると共に、該生成した音信号そのものあるいは該生成した音信号を加工して得た信号を、前記第2励起信号として前記共鳴信号生成装置の前記第2ループ部に供給する供給部と、
前記音信号生成部が生成した音信号と前記共鳴信号生成装置の出力部から出力される音信号とを加算して出力する音信号出力部とを備えた電子音楽装置。 - コンピュータに、
信号を、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高である第1音高に応じた時間だけ遅延する第1遅延と、信号を減衰する第1減衰とを備える第1ループ処理に、第1励起信号を入力して、前記第1ループ処理を循環する前記第1音高の第1共鳴信号を生成させ、
信号を、前記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもなく前記第1音高よりも高い第2音高に応じた時間だけ遅延する第2遅延と、信号を減衰する第2減衰とを備える第2ループ処理に、第2励起信号を入力して、前記第2ループ処理を循環する前記第2音高の第2共鳴信号を生成させ、
前記第1ループ部を循環する第1共鳴信号及び前記第2ループ部を循環する第2共鳴信号を出力させるためのプログラム。 - コンピュータに、
信号を、ピアノのある有効弦の共鳴周波数の音高である第1音高に応じた時間だけ遅延する第1遅延と、信号を減衰する第1減衰とを備える第1ループ処理に、第1励起信号を入力して、前記第1ループ処理を循環する前記第1音高の第1共鳴信号を生成させ、
信号を、前記ピアノのいずれの有効弦の共鳴周波数の音高でもその倍音の音高でもなく前記第1音高よりも高い第2音高に応じた時間だけ遅延する第2遅延と、信号を減衰する第2減衰とを備える第2ループ処理に、第2励起信号を入力して、前記第2ループ処理を循環する前記第2音高の第2共鳴信号を生成させ、
前記第1ループ部を循環する第1共鳴信号及び前記第2ループ部を循環する第2共鳴信号を出力させるためのプログラムを記録した、コンピュータが読み取り可能な記録媒体。
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