JPH09330079A - 楽音信号発生装置及び楽音信号発生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、膨大なメモリ容量を使用すること
なくピアノのダンパペダルを踏んで発音した時の弦同士
の共鳴効果を模擬することのできる楽音信号発生装置及
び楽音信号発生方法を提供することを目的とする。 【解決手段】本発明は、基本音信号を発生する基本音信
号発生手段１０〜１３と、サイン合成方式によって共鳴
音信号を発生する共鳴音信号発生手段１４〜２３と、基
本音信号発生手段からの基本音信号と共鳴音信号発生手
段からの共鳴音信号とを合成することにより楽音信号を
発生する楽音信号発生手段３０及び３１とを有し、共鳴
音信号発生手段は、パンが付与された共鳴音信号を発生
するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、共鳴音を含んだ楽
音に対応する楽音信号を発生するための楽音信号発生装
置及び楽音信号発生方法に関し、特にピアノのダンパペ
ダルを踏んだ時の弦同士の共鳴による楽音効果を模擬す
る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば電子ピアノ、電子キーボー
ド等といった電子楽器が広く普及している。これらの電
子楽器で使用される音色は、一般に、アコースティック
楽器の音色を模擬することによって作成される。また、
これらの電子楽器は、そのアコースティック楽器に固有
の機能に基づいて発生される音色をも模擬できるように
構成されている。例えば、電子ピアノにおいては、ピア
ノの音色はアコースティックピアノの音色を模擬するこ
とにより作成される。また、電子ピアノは、一般に、ア
コースティックピアノにおけるダンパペダル、ソフトペ
ダル、或いはソステヌートペダルが踏まれた場合の音色
をも模擬できるように構成されている。

【０００３】ここで、アコースティックピアノにおける
「共鳴効果」を簡単に説明する。ダンパペダルが踏まれ
ることによりダンパが弦から強制的に離反され、全ての
弦が解放される。この状態で１つの鍵が押されると、そ
の鍵に対応する弦が振動する。これによりその弦自体の
周波数やその弦の倍音の周波数と同じ基音の周波数や倍
音の周波数を有する弦とが共鳴し、共鳴効果が生じる。
例えば、基音が４４０Ｈｚの弦が打弦された場合、この
基音と１オクターブ下の弦（基音が２２０Ｈｚ）の２倍
音とが共鳴する。また、この打弦された弦の２倍音（８
８０Ｈｚ）とオクターブ上の弦（基音が８８０Ｈｚ）の
基音とが共鳴する。このような共鳴現象が更に他の弦で
生じ、複雑な共鳴効果が発揮され、広がりのある豊かな
音色を有する音が発生される。

【０００４】従来の電子楽器では、ダンパペダルの効果
を模擬するために、以下の方法が採用されている。 ダンパペダルが踏まれた状態で打鍵がなされた場合、
ピアノ音にリバーブ効果をかけることにより共鳴効果を
模擬する。 ダンパペダルが踏まれた状態で発音されたアコーステ
ィックピアノ音の波形データを記憶しておき、ダンパペ
ダルが踏まれた状態で打鍵がなされた場合に、その波形
データを読み出して発音する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の方法では、アコースティックピアノの筐体等による残
響効果を模擬するのみであって、弦同士の共鳴効果とは
異なる。また、上記の方法では、ダンパペダルが踏ま
れていない状態での波形データの他に、ダンパペダルが
踏まれている状態での波形データが必要となるので、膨
大なメモリ容量が必要になり、電子楽器が高価になると
いう問題がある。更に、アコースティックピアノでは、
発音中にダンパペダルを踏むと共鳴効果が得られるが、
上述した従来の方法では、かかる効果を得ることができ
ない。

【０００６】そこで、本発明の目的は、膨大なメモリ容
量を使用することなくピアノのダンパペダルを踏んで発
音した時の弦同士の共鳴効果を模擬することのできる楽
音信号発生装置及び楽音信号発生方法を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の楽音信号発生装
置は、上記目的を達成するために、音源方式の１つであ
るサイン合成方式を利用している。即ち、本発明の楽音
信号発生装置は、基本音信号を発生する基本音信号発生
手段と、サイン合成方式によって共鳴音信号を発生する
共鳴音信号発生手段と、該基本音信号発生手段からの基
本音信号と該共鳴音信号発生手段からの共鳴音信号とを
合成することにより楽音信号を発生する楽音信号発生手
段とを有し、該共鳴音信号発生手段は、パンが付与され
た共鳴音信号を発生することを特徴とする。

【０００８】ここで、基本音信号とは、例えばダンパペ
ダルが押されていない時に押下された鍵に対応する信号
をいい、共鳴音信号とは、例えばダンパペダルを押した
ことにより発生する共鳴音に対応する信号をいう。共鳴
音信号にはパンが付与される。従って、共鳴音信号は、
少なくとも２系統（ステレオ）の信号で成る。

【０００９】本発明の楽音信号発生装置は、キー情報を
入力する第１の入力手段及びダンパペダル情報を入力す
る第２の入力手段を更に備え、基本音信号発生手段は、
該第１の入力手段から押鍵がなされたことを表すキー情
報が入力された場合に基本音信号を発生し、共鳴音信号
発生手段は、第１の入力手段から押鍵がなされたことを
表すキー情報と、且つ第２の入力手段からダンパペダル
が踏まれたことを表すダンパペダル情報とが入力された
場合にサイン合成方式によって共鳴音信号を発生するよ
うに構成できる。

【００１０】即ち、基本音信号発生手段は、ダンパペダ
ル情報の有無に拘わらずキー情報が押鍵がなされたこと
を示していれば基本音信号を発生する。また、共鳴音信
号発生手段は、ダンパペダルが踏まれたことを表すダン
パペダル情報が入力された後に押鍵がなされたことを表
すキー情報が入力され、又はその逆のいずれの場合で
も、上記両条件が成立した場合に共鳴音信号を発生す
る。また、共鳴音信号はサイン合成方式により生成され
るので、予め用意しておくべきデータの容量をＰＣＭデ
ータに比べて遥かに少なくすることができ（例えば数キ
ロバイト以下）、メモリ容量を節減できる。

【００１１】上記共鳴音信号発生手段は、前記共鳴音信
号発生手段は、時間の経過に連れて変化する第１の共鳴
倍音係数を発生する共鳴倍音係数発生手段と、該共鳴倍
音係数発生手段からの第１の共鳴倍音係数にパンを付与
するパン付与手段と、該パン付与手段によってパンが付
された第２の共鳴倍音係数に基づきサイン合成を行うサ
イン合成手段、とで構成できる。

【００１２】また、上記基本音信号発生手段は、ＰＣＭ
（Pulse Code Moduration）方式、サイン合成方式、Ｆ
Ｍ（Furequency Moduration）方式、物理音源（Physica
lmodeling）方式の何れかで基本音信号を発生するよう
に構成できる。

【００１３】本発明の楽音信号発生方法は、上記目的を
達成するために、押鍵がなされたことを表すキー情報が
入力された場合に基本音信号を発生し、押鍵がなされた
ことを表すキー情報が入力され、且つダンパペダルが踏
まれたことを表すダンパペダル情報が入力された場合に
サイン合成方式によってパンが付与された共鳴音信号を
発生し、該基本音信号と該共鳴音信号とを合成し、以て
楽音信号を発生することを特徴とする。

【００１４】以上のように、本発明によれば、ダンパペ
ダルが踏まれていないときの基本音には、例えばＰＣＭ
方式等の音源を用い、ダンパペダルを踏んで発音してい
るときの共鳴音にはサイン合成方式の音源を用い、両者
を同時に発音することにより弦の共鳴効果を模擬するこ
とができる。また、サイン合成方式では、倍音毎にレベ
ル及びその時間変化を独立に制御するように構成でき
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の楽音信号発生装置
及び楽音信号発生方法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。

【００１６】図１は、本発明の楽音信号発生装置の一実
施の形態の概略構成を示すブロック図である。本楽音信
号発生装置は、２系統の楽音信号（Ｌチャンネル楽音信
号ＳＩＧＬ及びＲチャンネル楽音信号ＳＩＧＲ）を発生
するものとする。本楽音信号発生装置は、基本音信号発
生手段で発生される基本音信号と共鳴音信号発生手段で
サイン合成方式によって発生される共鳴音信号とを合成
手段で合成し、以て楽音信号を発生する。本実施の形態
では、基本音信号発生手段は、ＰＣＭ方式を用いて基本
音信号を発生する。

【００１７】本発明の基本音信号発生手段は、ＰＣＭ発
生器１０、パン係数発生器１１並びに乗算器１２及び１
３により構成されている。ＰＣＭ発生器１０は、キー情
報及び音色情報に応じた基本音信号をＰＣＭ方式によっ
て発生する。キー情報には、例えば、発音開始／停止を
指定するノートオン／オフデータ、音程を指定するノー
トデータ、音の強さを指定するベロシティデータ等が含
まれる。音色情報は、複数の音色（楽器音）の中から１
つの音色を指定するために使用される。これらキー情報
及び音色情報は、例えば図示しない鍵盤装置、ＭＩＤＩ
インタフェース、シーケンサ等から供給される。本発明
の第１の入力手段は、キー情報の入力インタフェース
（図示しない）から構成される。

【００１８】ＰＣＭ発生器１０は、図示しない波形メモ
リを有している。この波形メモリには、複数の波形デー
タが記憶されている。各波形データは、１つの音色に対
応する。外部からの音色情報によって１つの波形データ
が選択される。また、外部からのキー情報によってノー
トオンが指定されると、上記選択された波形データがノ
ートデータに応じた速度で波形メモリから読み出され
る。そして、この読み出された波形データに基づいて基
本音信号が発生される。この基本音信号は、左チャンネ
ル用基本音信号として乗算器１２供給されると共に、右
チャンネル用基本音信号として乗算器１３に供給され
る。

【００１９】パン係数発生器１１は、キー情報に基づい
てパン係数を発生する。このパン係数は、ＰＣＭ発生器
１０からの左チャンネル用基本音信号及び右チャンネル
用基本音信号のそれぞれに重み付けを施すために使用さ
れる。この重み付けによって基本音の音像位置が決定さ
れる。即ち、パン係数は、押鍵によって打弦された弦の
位置を反映するように決定される。例えば、低音側の鍵
が押された場合は、左チャンネル用基本音信号の重み付
けを大きくすると共に右チャンネル用基本音信号の重み
付けを小さくするようなパン係数が作成される。これに
より、音像は左側に定位する。逆に、高音側の鍵が押さ
れた場合は、左チャンネル用基本音信号の重み付けを小
さくすると共に右チャンネル用基本音信号の重み付けを
大きくするようなパン係数が作成される。これにより、
音像は右側に定位する。このように、押鍵位置、つまり
ノートデータに応じてパン係数を発生させることによ
り、実際の打弦位置から音が発生されるというアコース
ティックピアノの特性を模擬することができる。このパ
ン係数発生器１１で発生されたパン係数は、乗算器１２
及び１３に供給される。

【００２０】乗算器１２は、ＰＣＭ発生器１０からの左
チャンネル用基本音信号とパン係数発生器１１からのパ
ン係数とを乗算する。この乗算により、左チャンネル用
基本音信号に重み付けがなされる。この乗算器１２の出
力は、加算器３０に供給される。同様に、乗算器１３
は、ＰＣＭ発生器１０からの右チャンネル用基本音信号
とパン係数発生器１１からのパン係数とを乗算する。こ
の乗算により、右チャンネル用基本音信号に重み付けが
なされる。この乗算器１３の出力は、加算器３１に供給
される。

【００２１】本発明の共鳴音信号発生手段は、共鳴倍音
係数発生器１４、パンテーブル１５、パン係数発生器１
６、乗算器１７及び１８、サイン合成器１９及び２０、
係数発生器２１並びに乗算器２２及び２３により構成さ
れている。この共鳴音信号発生手段は、複数の倍音信号
を加算合成することにより共鳴音信号を発生する。以
下、共鳴音信号発生手段の各構成要素について説明す
る。

【００２２】共鳴倍音係数発生器１４は、共鳴音を構成
する各倍音のレベル（大きさ）を表すレベル係数を発生
する。１つの共鳴音を発生するのに必要なレベル係数の
集まりをレベル係数セットという。このレベル係数セッ
トは、例えば基音、２倍音、・・・、６４倍音といった
６４個のレベル係数で構成される。各レベル係数は、時
間の経過に連れて変化する。このレベル係数セットは、
鍵盤装置の鍵数と同じ数だけ用意される。本実施の形態
では８８鍵の鍵盤装置が用いられるものと仮定する。従
って、この共鳴倍音係数発生器１４には、８８個のレベ
ル係数セットが用意される。キー情報は、８８個のレベ
ル係数セットの中から１つのレベル係数セットを選択す
るために使用される。なお、レベル係数は、キーオンの
後にダンパペダルを押した場合とダンパペダルを押した
後にキーオンした場合の２種類を用意しておき、キー及
びダンパペダルが押された順番に応じて何れかを選択し
て使用するように構成してもよい。また、キーオンの後
にダンパペダルが押された場合に、キーオンとダンパペ
ダルオンとの時間差によってレベル係数を変えるように
構成してもよい。１つのレベル係数セットの中の各レベ
ル係数は、各々独立に重み付けがなされ、パンが付与さ
れる。この共鳴倍音係数発生器１４からのレベル係数セ
ットは、左チャンネル用共鳴音信号として乗算器１７供
給されると共に、右チャンネル用共鳴音信号として乗算
器１８に供給される。

【００２３】パンテーブル１５には、共鳴音のパンを規
定するデータが記憶されている。図２はパンテーブルの
一例を示す。このパンテーブル１５には、８８個の音程
（図中の・・・Ａ４、Ａ＃４・・・）のそれぞれについ
て、６４個の倍音（図中の・・・ＰＡ３、ＰＡ５・・・
等）が規定されている。今、Ａ４の音を発音する場合を
考えると、図２におけるＰＡ３は、１倍音つまり、押鍵
音（Ａ４＝４４０Ｈｚ）の基音がＡ３つまりオクターブ
下の弦の位置で鳴ることを示している。これは、実際の
ピアノでもＡ４（＝４４０Ｈｚ）を打鍵した場合は、Ａ
３の２倍音（＝４４０Ｈｚ）が鳴ることを模擬してい
る。同様に、ＰＡ５は、押鍵音の２倍音である８８０Ｈ
ｚの音がＡ５の位置、即ちＡ４のオクターブ上の基音と
して鳴ることを示している。このパンテーブル１５から
のパンデータは、パン係数発生器１６に供給される。

【００２４】パン係数発生器１６は、パンテーブルから
のパンデータに基づいてパン係数を発生する。このパン
係数は、共鳴倍音係数発生器１４からの左チャンネル用
共鳴音信号及び右チャンネル用共鳴音信号のそれぞれに
重み付けするために使用される。この重み付けによって
共鳴音を構成する各倍音の音像位置が決定される。この
パン係数は、押鍵によって打弦された弦に共鳴する弦の
位置を反映するように作成される。

【００２５】例えば、パン係数発生器１６は、Ａ４の音
に対応する弦が打弦された場合は、アコースティックピ
アノのおけるＰＡ３の弦の位置に音像が定位するように
左チャンネル用共鳴音信号及び右チャンネル用共鳴音信
号に重み付けを施すパン係数を生成する。ＰＡ５、ＰＡ
６、・・・・の各倍音についても同じである。このよう
に、押鍵位置、つまりノートデータに応じてパン係数発
生器１６でパン係数を発生させ、共鳴する弦の位置から
共鳴音を発生させるようにしているので、よりアコース
ティックピアノに近い特性の共鳴効果を得ることができ
る。このパン係数発生器１６で発生されたパン係数は、
乗算器１８及び１９に供給される。

【００２６】乗算器１７は、共鳴倍音係数発生器１４か
らの左チャンネル用共鳴音信号とパン係数発生器１６か
らのパン係数とを乗算する。この乗算により、左チャン
ネル用共鳴音信号に重み付けがなされる。この乗算器１
７の出力は、サイン合成器１９に供給される。

【００２７】同様に、乗算器１８は、共鳴倍音係数発生
器１４からの右チャンネル用共鳴音信号とパン係数発生
器１６からのパン係数とを乗算する。この乗算により、
右チャンネル用共鳴音信号に重み付けがなされる。この
乗算器１３の出力は、サイン合成器２０に供給される。

【００２８】サイン合成器１９は、乗算器１７からの左
チャンネル用共鳴信号をサイン合成して信号を生成す
る。サイン合成については、周知であるので説明を省略
する。このサイン合成器１９の出力は、乗算器２２に供
給される。サイン合成器２０は、乗算器１８からの右チ
ャンネル用共鳴信号をサイン合成して信号を生成する。
このサイン合成器２０の出力は、乗算器２３に供給され
る。

【００２９】係数発生器２１は、ダンパペダル情報に基
づいて混合係数を発生する。混合係数は、サイン合成器
１９及び２０からの各信号に重み付けするために使用さ
れる。この重み付けによって基本音信号に対して共鳴音
信号を混合する割合が決定される。この混合係数は、ダ
ンパペダルの踏み込み量を反映するように作成される。
例えば、踏み込み量が大きいときは、係数発生器２１
は、大きい値を有する混合係数を出力する。これによ
り、大量の共鳴音が含まれた楽音信号が発生される。逆
に、踏み込み量が小さいときは、係数発生器２１は、小
さい値を有する混合係数を出力する。これにより、少量
の共鳴音が含まれた楽音信号が発生される。なお、ダン
パペダル情報が、ダンパペダルが踏まれていないことを
示している場合は、係数発生器２１は、ゼロの値を有す
る混合係数を出力する。これにより、ダンパペダルが踏
まれていないときは、共鳴音信号はゼロとなり、基本音
信号のみが、楽音信号として本楽音信号発生装置から出
力される。

【００３０】乗算器２２は、サイン合成器１９からの左
チャンネル用共鳴音信号と係数発生器１１からの混合係
数とを乗算する。この乗算により、左チャンネル用共鳴
音信号に重み付けがなされる。この乗算器２２の出力
は、加算器３０に供給される。同様に、乗算器２３は、
サイン合成器２０からの右チャンネル用共鳴音信号と係
数発生器２１からの混合係数とを乗算する。この乗算に
より、右チャンネル用共鳴音信号に重み付けがなされ
る。この乗算器２３の出力は、加算器３１に供給され
る。

【００３１】本発明の合成手段は、加算器３０及び３１
で構成されている。加算器３０は、乗算器１２からの信
号と乗算器２２からの信号とを加算する。この加算器３
０の出力は、左チャンネル用楽音信号ＳＩＧＬとして、
本楽音信号発生装置から外部に出力される。同様に、加
算器３１は、乗算器１３からの信号と乗算器２３からの
信号とを加算する。この加算器３１の出力は、右チャン
ネル用楽音信号ＳＩＧＲとして、本楽音信号発生装置か
ら外部に出力される。

【００３２】なお、以上の実施の形態では、２系統の楽
音信号（ステレオ楽音信号）を発生するように構成した
が、３系統以上の楽音信号（マルチチャンネル楽音信
号）を発生するように構成することもできる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
膨大なメモリ容量を使用することなくピアノのダンパペ
ダルを踏んで発音した時の弦同士の共鳴効果を模擬する
ことのできる楽音信号発生装置及び楽音信号発生方法を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る楽音信号発生装置の一実施の形態
の概略構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施の形態で使用されるパンテーブ
ルの一例を示す図である。

【符号の説明】

１０ ＰＣＭ発生器 １１、１６ パン係数発生器 １２、１３、１７、１８、２２、２３ 乗算器 １４ 共鳴倍音係数発生器 １５ パンテーブル １９、２０ サイン合成器 ２１ 係数発生器 ３０、３１ 加算器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基本音信号を発生する基本音信号発生手段
   と、 サイン合成方式によって共鳴音信号を発生する共鳴音信
   号発生手段と、 該基本音信号発生手段からの基本音信号と該共鳴音信号
   発生手段からの共鳴音信号とを合成することにより楽音
   信号を発生する楽音信号発生手段とを有し、 該共鳴音信号発生手段は、パンが付与された共鳴音信号
   を発生することを特徴とする楽音信号発生装置。
2. 【請求項２】キー情報を入力する第１の入力手段及びダ
   ンパペダル情報を入力する第２の入力手段を更に備え、 前記基本音信号発生手段は、該第１の入力手段から押鍵
   がなされたことを表すキー情報が入力された場合に基本
   音信号を発生し、 前記共鳴音信号発生手段は、該第１の入力手段から押鍵
   がなされたことを表すキー情報と、且つ該第２の入力手
   段からダンパペダルが踏まれたことを表すダンパペダル
   情報とが入力された場合にサイン合成方式によって共鳴
   音信号を発生することを特徴とする請求項１に記載の楽
   音信号発生装置。
3. 【請求項３】前記共鳴音信号発生手段は、 時間の経過に連れて変化する第１の共鳴倍音係数を発生
   する共鳴倍音係数発生手段と、 該共鳴倍音係数発生手段からの第１の共鳴倍音係数にパ
   ンを付与するパン付与手段と、 該パン付与手段によってパンが付された第２の共鳴倍音
   係数に基づきサイン合成を行うサイン合成手段、とで成
   ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の楽音
   信号発生装置。
4. 【請求項４】前記基本音信号発生手段は、ＰＣＭ方式、
   サイン合成方式、ＦＭ方式及び物理音源方式の何れかで
   基本音信号を発生することを特徴とする請求項１乃至請
   求項３の何れか１項に記載の楽音信号発生装置。
5. 【請求項５】押鍵がなされたことを表すキー情報が入力
   された場合に基本音信号を発生し、 押鍵がなされたことを表すキー情報が入力され、且つダ
   ンパペダルが踏まれたことを表すダンパペダル情報が入
   力された場合にサイン合成方式によってパンが付与され
   た共鳴音信号を発生し、 該基本音信号と該共鳴音信号とを合成し、以て楽音信号
   を発生することを特徴とする楽音信号発生方法。