JPH03163597A - 楽音合成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は弦楽器音等の減衰音系の自然楽器音の合成に
用いて好適な楽音合成装置に関する。

「従来の技術」 自然楽器の発音メカニズムをシミュレートしたモデルを
動作させ、自然楽器音を合成する方法が知られている。

例えば、ギター等の撥弦楽器、ピアノ等の打弦楽器など
の減衰音系の自然楽器のモデルは、弦における振動の伝
播遅延をシミュレートした遅延回路と弦の音響損失をシ
ミュレートしたローバスフィルタとからなる閉ループ回
路によって実現される。この閉ループ回路に撥弦あるい
は打弦の際の衝撃に対応した駆動信号を入力すると、閉
ループ回路において駆動信号の循環、すなわち、共振が
発生する。そして、閉ループを循環する信号はローパス
フィルタによって徐々に減衰する。

このようにして、弦楽器の弦における振動の往復運動が
シミュレートされ、閉ループ回路を循環する信号を取り
出すことにより、弦の振動に対応した楽音信号を得るこ
とができる。なお、この種の技術は例えば特開昭５２−
７３７２１号公報または特開昭６３−４０１９９号公報
に開示されている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、ピアノ等の打弦楽器の場合、鍵盤を叩く時の
イニシャルタッチおよびアフタータッチによりエンベロ
ープの異なった様々な音色の楽音が発生される。また、
ギター等の撥弦楽器の場合も、ピックの固さあるいはピ
ックで弦を弾く時の弾き方により様々な音色の楽音が発
生される。しかしながら、上述した単に閉ループ回路内
にローパスフィルタ等の減衰手段を介挿した楽音合成装
置は、発生する楽音のエンベロープを調整することが難
しく、自然楽器に見られるような多様な音色の楽音を発
生することができないという問題があった。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、楽音
波形のエンベロープを自在に変化させることができる楽
音合成装置を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明は、入力信号および帰還信号に基づいて励振信
号を発生する励振手段、および前記励振信号に対し、少
なくとも遅延処理および減衰処理を施し、前記帰還信号
を発生する信号処理手段からなる楽音形成手段と、 前記楽音形成手段に入力信号を供給すると共に、該人力
信号の供給後の時間経過に応じて前記減衰処理における
減衰係数を制御する楽音形成制御手段と を具備することを特徴としている。

「作用」 上記溝成によれば、楽音形成手段に人力信号が与えられ
ると、励振手段および信号処理手段から紅る閉ループに
おいて信号の循環が行われる。そして、楽音形成制御手
段によって、上記閉ループを循環する信号に減衰処理を
施す場合の減衰係数が切換制御される。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

第ｌ図はこの発明の一実施例による楽音合成装置の構成
を示すブロック図である。同図に示すように、この楽音
合成装置は、装置各部を制御するマイクロプロセッサｌ
と、タイマ２、パラメータメモリ３、操作部４、タッチ
入力郎５および楽音形成部６とからなる。

タイマ２はマイクロプロセッサ１によって計時データが
セットされ、計時データによって信定された時間が経過
する毎に、マイクロプロセッサｌにタイマ割り込みパル
スを供給する。操作部４には、図示しない鍵盤等の演奏
用操作子が接続されており、これらの操作子が操作され
た場合には、その操作情報が操作郎４を介してマイクロ
プロセッサｌに取り込まれる。また、鍵盤が演奏者によ
って操作された場合、タッチ入力部５によってイニシャ
ルタッチおよびアフタータッチが検出されると共にタッ
チの強さを示すタッチデー夕が作成され、マイクロプロ
セッサ！および楽音形戊部６に供給される。

パラメータメモリ３には、後述する遅延係数および減衰
データテーブルの他、フィルタ演算用係数等、楽音形成
に必要な各種パラメータが記憶されている。そして、操
作郎４を介して取り込まれろキーオンイベントおよびタ
ッチ入力部５を介して取り込まれるタブチデータに対応
したパラメータが、マイクロプロセッサ１によって読み
出され、楽音形成郎６に供給されるようになっている。

楽音形成郎６は、加算器６１，遅延回路６２、乗算４６
３およびフィルタ６４からなる閉ループ回路６０と、駆
動信号発生回路６５と、乗算器６６とからなる。駆動信
号発生回路６５は波形メモリを内蔵しており、このメモ
リには、例えばインパルス等、多くの周波数成分を含ん
だ駆動信号波形が記憶されている。そして、マイクロブ
ロセッザ１からの楽音発生開始の指示が与えられると、
駆動信号発生回路６５に″よって波形メモリから駆動信
号波形が順次読み出される。この駆動信号波形に対し、
タッチ入力郎５から供給されるイニシャルタッチの強さ
に対応したタブチデータが乗算４６６によって乗算され
、その乗算結果が加算器６ｌの一方の入力端に入力され
る。

加算器６ｌの出力信号は、遅延回路６２、乗算乙６３お
よびフィルタ６４を介し、加算器６１の他方の入力端に
帰還される。従って、駆動信号発生回路６５によって発
生された駆動信号波形が乗算召６６を介し、閉ループ回
路６０内に導入されると、以後、閉ループ回路６０内に
おいて信号の括環が行われ．る。

遅延回路６２は、例えば入力信号の遅延出力を得るため
のシフトレジスタと、このシフトレジスタ各遅延出力を
選択して出力するセレクタによって実現され、前述のマ
イクロプロセッサ１から与えられる遅延係数によって遅
延時間が設定される。

この場合、閉ループ回路６０を信号が一巡するのに要す
る総遅延時間が、発音すべきキーコードの楽音の目次の
共振周波数の逆数に一致するように、遅延回路６２の遅
延時間が設定される。

乗算器６３に供給される減衰係数は、マイクロプロセッ
サ１によって、発音開始後の時間経過に伴って切り換え
られ、この結果、例えば第７図に示すように、閉ループ
回路６０を循環する信号の振幅の時間的変化、すなわち
、楽音信号のエンベローブが決定される。

パラメータメモリ３には、減衰係数の切換制御を行うた
めの減衰データテーブルが記憶されている。第２［！ｌ
は減衰データテーブルを例示したものである。同図に示
すように、個々の減衰データテーブルは、ｒｇ＋．ｔ＋
．ｆｇ＊，Ｌｔ＋ｆｇｓ．ｔａ．−　，『ｇｎ，ｔｎと
いうように、各減衰係数およびその適用期間を示すデー
タが交互に使用順に記憶されてなる。上記係数列におけ
る最後の減衰係数ｒｇｎは、離鍵以後の楽音信号の減衰
係数である。

そして、楽音信号のエンベａ−プは、楽音の音高、イニ
シャルタッチ、アフタータッチ等によって異なってくる
ので、これらの各パラメータの組み合わせに対応しｔこ
複数の減衰データテーブルがパラメータメモリ３Ｉ二記
憶される。そして、マイクロプロセッサ１では、操作郎
４を介して取り込まれるキーオンイベントのキーコード
およびタッヂ人力Ｎ５によって取り込まれるタッチデー
タに基づいて減衰データテーブル検索用のインデックス
［ＮＤＸが演算され、当該減衰データテーブルの内容が
順次読み出され、乗算器６３に供給する減衰係数の切換
制御が行われる。

フィルタ６４は、弦の音響損失をシミュレートしたロー
パスフィルタであり、例えばＦＩ４（非巡回型デジタル
フィルタ）によって構成され、マイクロプロセッサｌに
よってフィルタ演算用の係数が与えられる。このフィル
タ演算用の係数ら各キーコードに対応したものがパラメ
ータメモリ３に記憶されており、発音すべきキーコード
のフィルタ演算用係数がマイクロプロセッサ【によって
読み出され、フィルタ６４に供給される。

以下、第３図〜第６図のフローチャートを参照し、この
楽音合成装置の動作を説明する。この楽音合成装置の電
源が投入されると、マイクロプロセッサ！は、第３図に
そのフローを示すメインルーチンのステップＳｔを実行
し、マイクロプロセコサｌは内蔵のメモリ内に設定され
た制御用の各種レジスタ、フラグ類を初期化する。そし
て、以後、鍵処理（ステップＳ２）、および音色操作子
、音量操作子等、鍵盤以外のその他の操作子の操作に対
応した機能処理（ステップＳ３）を繰り返す。

ステップＳ２では第４図にそのフローを示す鍵処理ルー
チンが起動される。まず、ステップＳｔ１に進み、操作
ＫＳ４を介し、鍵盤における操作イベントの取り込みを
行う。次いでステップＳＩ２に進み、取り込んだ操作イ
ベントがキーオンイベントであるか否かを判断する。鍵
盤が操作されない場合、ステップＳ１２の判断結果が「
ＮＯＪとなってステップＳ＋９に進み、キーオフイベン
トが操作郎４によって取り込まれたか否かを判断する。

そして、鍵盤が操作されない場合、ステップＳ１９の判
断結果もｒＮＯＪとなって第３図のメインルーヂンに復
帰する。そして、ステップＳ３を介し、上述と同様の動
作を繰り返す。

さて、図示しない鍵盤の押鍵操作が行われたとする。こ
の場合、第４図の鍵処理ルーチンが起動され、ステップ
Ｓｌｌを介してステップＳＩ２に進み、ステップＳ＋２
の判断結果がｒＹ　Ｅ　Ｓ　ＪとなってステップＳ＋３
に進む。そして、現在押鍵中であることを示すために、
キー才ンフラグＫＯＮに“１”をセットする。次いでス
テップｌ４に進み、キーオンイベントにおけるキーコー
ドに対応した遅延係数をパラメータメモリ３から読み出
し、遅延回路６２にセットする。次いでステップＳ１５
に進み、上記キーコードおよびタッチ人力部５によって
作戊さ−れたタッチデータに基づいて、減衰−タテーブ
ルを読み出すためのインデックスＩＮＤＸを決定する。

次いでステップＳＩＢＩこ進み、減衰データテーブル内
におけるパラメータカウント値ＰＣをｒＯＪに初期設定
する。そして、ステップＳｌ７に進み、第５図にそのフ
ローを示ず係敗設定ルーチンを起動する。

まず、第５図におけるステップＳ３１に進み、パラメー
タメモリ３を参照し、インデックスＩＮＤＸによって指
定される減衰データテーブルの中のパラメータカウント
値ＰＣ（この場合は「０」）に対応したデータを読み出
す。この結果、発音開始時点における最初の減衰係敗ｆ
ｇ＋がマイクロプロセッサ１に読み込まれる。そして、
ステップＳ３２に進み、読み出した減衰係数ｒｇ１を乗
算器６３に設定する。次にステップＳ３３に進んでバラ
メ一タカウント値ＰＣをインクリメントする。そして、
ステップＳ３４に進み、減衰データテーブルからパラメ
ータカウント値Ｐ　Ｃ　＝ｒｌ　Ｊに対応したデータｔ
１を読み出す。そして、このデータ（１を、次回、減衰
係数の切換を行うまでの経過時間を指定する時間データ
ＴＭとして所定のレジスタに一時記憶する。

次にステップＳ３５に進み、ステップＳ３４において読
み出したデータが、当該減衰データテーブルにおける最
終データか否かを判断ずる。すなわち、各減衰データテ
ーブルには、楽音の減衰期間から掛け離れた極端に大き
な時間値が最終データとして記憶されており、ステップ
Ｓ３４において読み出したデータを判定することにより
、減衰データテーブルのデータを読み終えたか否かの判
定を行うことができるようになっている。この場合、ス
テップＳ３５の判断結果が「ＮＯ」となってステップ９
３６に進み、パラメータカウント値ＰＣをインクリメン
トし、第４図の鍵処理ルーヂンに戻る。

そして、第４図におけるステップＳ＋８に進み、駆動信
号発生回路６５に楽音発生開始の指令を与える。この結
果、駆動信号発生回路６５から駆動信号波形が読み出さ
れ、乗算四６６によってイニシャルタッチに応じた乗算
係数が乗じられ、加算器６１を介して閉ループ回路６０
に導入される。

この結果、閉ループ回路６０において信号の循環か行わ
れ、ループ内を循環する信号のレベルは乗算器６３に与
えられた減衰係数ｒｇ＋に従って徐々に減衰する（第７
図参照）。そして、ステップ８１８が終了すると、メイ
ンルーチンのステップＳ３に戻る。

さて、タイマ２からタイマ割込パルスが人力されると、
マイクロプロセッサｌは現在実行中の処理を中断し、第
６図にそのフａ一を示す割込処理ルーチンを実行する。

まず、ステップＳ４１に進み、キーオンフラグＫＯＮが
“！”か否かを判断する。この場合、判断結果がｒＹ　
Ｅ　Ｓ　Ｊとなり、ステップＳ４２に進み、時間データ
ＴＭをデクリメントする。そして、ステップＳ４３に進
み、時間データＴＭが「０」になったか否か、すなわち
、次の減衰係数を与える時機が到来したか否かを判断す
る。

そして、判断結果がｒＮＯＪの場合は、この割込処理ル
ーチンを終了し、中断していた処理を再開する。以後、
同様に、割込処理ルーチンが起動される毎に、時間デー
タＴＭがデクリメントされる。

そして、第６図の割込処理ルーチンが起動され、ステッ
プＳ４２の実行の結果、時間データ’ｒ　Ｍ　Ｍ「０」
になったとする。この場合、ステップＳ４３の判断結果
がｒＹＥｓＪとなって、ステップＳ４４に進み、第５図
の係数設定ルーチンを実行する。

この結果、新たな減衰係敗『ｇ，が読み出され（ステッ
プＳ３１）、乗算器６３に設定され（ステップＳ３２）
、さらに新たな乗算係数の適用期間Ｌ，が読み出されて
時間データＴＭとして記憶される（ステップＳ３４）。

そして、閉ループ回路６０を循環する信号のレベルが以
後、時間ｈの期間、減衰係数ｒｇｔに従って徐々に減衰
する（第７図参照）。以後、同様に、減衰テーブルから
読み出された減衰係敗ｆｇｋ（ｋ＝　３　．　４　，−
　，ｎ　−　１　）およびそれらの適用期間ｔｋ（ｋ＝
　３　．　４　，−，ｎ　−　１　）に従って、乗算召
６３に設定する減衰係数の切換制御が行われる。

そして、係数設定ルーチンのステップＳ３５において、
当該減衰データテーブルの最終データを読み込むと、ス
テップＳ３５の判断結果が「ＹＥＳ」となってステップ
Ｓ３７に進み、キーオンフラグＫＯＮを“０゛にする。

この結果、以後、割込処理ルーチンが起動されても、ス
テップＳ４１の判断結果がｒＮＯＪとなるのでステップ
Ｓ４２以降の処理が実行されない。従って、以後、最終
的に乗算器６３に設定された減衰係数ｒｇｎに従って楽
音信号が減衰する。

一方、楽音出力中に押鍵していた鍵を離すと、操作部４
を介して当該鍵のキーオフイベントがマイクロプロセッ
サＩに取り込まれる。この場合、第４図の鍵処理ルーチ
ンが起動された場合に、ステップＳｉｔ，Ｓｌ２を介し
てステップ９１９に進み、その判断結果がｒＹ　Ｅ　Ｓ
　ＪとなってステップＳ２０に進み、キーオンフラグＫ
　Ｏ　Ｎを“０１こする。そして、ステップＳ２１に進
み、当該減衰デ一タテーブルにおける最後の減衰係ｒＩ
Ｉｒｇｎを乗算質６３に設定し、楽音信号に離鍵に対応
した減衰を付与する。

このようにして閉ループ回路６０内を循環する信号の減
衰の制御が行われ、加算四６１の出力が楽音信号として
図示しないサウンドシステムに送られ、楽音が発生され
る。

なお、上述した実施例では、減衰データテーブルから読
み出された時間１，，１１，・・・が経過する毎に、減
衰係数をｒｇ＋　，　ｒｇｔ，・・・というように段階
的に切り換えるようにしたが、減衰係数ｒｇ＋，ｒｇｔ
，・・・を各期間内において一定値とせず、種々のレー
トで滑らかに変化させるようにしてもよい。この上うに
することで、より複雑なエンベロープの楽音波形を発生
ずることができる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、入力信号およ
び帰還信号に基づいて励振信号を発生する励振手段、お
よび前記励振信号に対し、少なくとも遅延処理および減
衰処理を施し、前記帰還信号を発生ずる信号処理手段か
らなる楽音形成手段と、前記楽音形成手段に入力信号を
供給すると』（に、該入力信号の供給後の時間経過に応
じて前Ｓ己減衰処理における減衰係数を制御する楽音形
成制御手段とを設けたので、楽音のエンベロープを所望
の形に調整することができ、自然楽器によって発生され
る多様な音色の楽音を合成すること力くできるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による楽音合成装置の構成
を示すブロック図、第２図は同実施例１こおいて使用す
る減衰データテーブルを例示した図第３図〜第６図は同
実施例の動作を示すフローチート、第７図は同実施例に
よって得られる楽音の波形図である。 １・・・・・・マイクロプロセッサ、２・・・・・・タ
イマ、３・・・・・・パラメータメモリ、４・・・・・
・操作部、５・・・・・・タツヂ人力部、６・・・・・
・楽音形成部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力信号および帰還信号に基づいて励振信号を発生する
   励振手段、および前記励振信号に対し、少なくとも遅延
   処理および減衰処理を施し、前記帰還信号を発生する信
   号処理手段からなる楽音形成手段と、 前記楽音形成手段に入力信号を供給すると共に、該入力
   信号の供給後の時間経過に応じて前記減衰処理における
   減衰係数を制御する楽音形成制御手段と を具備することを特徴とする楽音合成装置。