JP2000276149A - 楽音生成方法、楽音生成装置および記録媒体 - Google Patents

楽音生成方法、楽音生成装置および記録媒体

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JP2000276149A
JP2000276149A JP11080485A JP8048599A JP2000276149A JP 2000276149 A JP2000276149 A JP 2000276149A JP 11080485 A JP11080485 A JP 11080485A JP 8048599 A JP8048599 A JP 8048599A JP 2000276149 A JP2000276149 A JP 2000276149A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 汎用パーソナルコンピュータ等によって実現
されるいわゆるソフトウエア音源においては、演奏情報
が供給されてから楽音波形を出力するまでにある程度の
発音遅れ時間が必要である。ここで、発音遅れ時間を長
くし過ぎると、ユーザによる演奏操作子の操作と実際の
発音との間のタイムラグが目立ち、演奏に支障を来す。
一方、発音遅れ時間をあまり短くすると、波形生成処理
が間に合わず発音が途切れるような不具合が頻発する。
そこで、双方の問題を解決する。 【解決手段】 演奏情報のパート毎に発音遅れ時間を設
定した。ここで、マニュアル演奏に係るパート(図4の
例ではパート3の「サックス」)は発音遅れ時間を短く
設定し、ユーザによって自然な演奏を行うことを可能に
した。一方、自動演奏に係るパート(パート3以外)に
ついては、発音遅れ時間を長く設定し、将来必要になる
波形データを比較的長い範囲に渡って予め生成しておく
ことにより、一時的な処理負荷の増大に対処できるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるソフトウ
エア音源に用いて好適な楽音生成方法、楽音生成装置お
よび記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、汎用パーソナルコンピュータ等を
用いて楽音波形を合成する、いわゆるソフトウエア音源
が実用化されている。ソフトウエア音源においても、ハ
ードウエアの音源装置と同様に複数パートの楽音波形を
生成することによってアンサンブルを行うことが可能で
ある。一方、汎用パーソナルコンピュータは楽音波形の
生成以外にも各種の処理を行う必要があるため、完全に
リアルタイムに楽音波形を生成することは困難である。
また、CPUの処理能力を有効に活用するためには、あ
る程度まとまった範囲の楽音波形を一度に生成する方が
有利な場合も多い。
【0003】そこで、ソフトウエア音源においては、演
奏情報に基づいて将来発音されるべき波形データを先に
生成してバッファに記憶し、その後はサンプリング周期
毎にこのバッファを読出して波形データを再生すること
が一般的である。そして、未だ再生されていない部分の
波形データが所定量未満になると、残りの演奏情報に基
づいて、続きの波形データが生成されバッファに書込ま
れる。従って、演奏情報がソフトウエア音源に供給され
てから実際に発音が行われるまで、ある程度の遅延時間
を要することになる。この遅延時間をレーテンシーとい
う。
【0004】ソフトウエア音源に供給される演奏情報と
しては、予めファイル等に記憶された演奏情報と、外部
の演奏操作子等からリアルタイムに入力される演奏情報
とが考えられる。前者の場合においては、予め充分な長
さのレーテンシーを設定しておいて差し支えない。しか
し、後者の場合においてレーテンシーが長すぎると、ユ
ーザによる演奏操作子の操作と実際の発音との間のタイ
ムラグが目立ち、演奏に支障を来すことになる。一方、
レーテンシーをあまり短くすると、波形生成処理が間に
合わず発音が途切れるような不具合が頻発する。このよ
うに、演奏操作子等からリアルタイムに演奏情報を入力
する場合には、再生に支障を来さない範囲でなるべくレ
ーテンシーを短くする必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ソフトウエ
ア音源に対して、予めファイル等に記憶された演奏情報
と外部の演奏操作子等からリアルタイムに入力される演
奏情報との双方を提供する場合、すなわち自動演奏とマ
ニュアル演奏とのアンサンブルを行う場合がある。かか
る場合、従来のソフトウエア音源においてはレーテンシ
ーが一律に設定されていたため、このレーテンシーを充
分に短くすることが困難であった。
【0006】これは、自動演奏およびマニュアル演奏の
波形生成処理がある短い時間に集中してCPUの処理能
力を超えた場合、上述したように音が途切れる等の不具
合が発生するからである。この発明は上述した事情に鑑
みてなされたものであり、演奏情報の態様に応じて適切
な遅延時間を設定できる楽音生成方法、楽音生成装置お
よび記録媒体を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1記載の構成にあっては、複数パートの演奏情報
に基づいて前記各パートの楽音信号を出力する楽音生成
方法において、前記各パートの演奏情報が提供されてか
ら前記各パートの楽音信号を出力する迄の遅延時間を、
前記パートに応じて相違させることを特徴とする。ま
た、請求項2記載の構成にあっては、演奏情報に基づい
て楽音信号を出力する楽音生成方法において、前記演奏
情報が提供されてから前記楽音信号を出力する迄の遅延
時間を、前記演奏情報が自動演奏に係る演奏情報である
かマニュアル演奏に係る演奏情報であるかに応じて設定
することを特徴とする。また、請求項3記載の構成にあ
っては、請求項1または2記載の方法を実行することを
特徴とする。また、請求項4記載の構成にあっては、請
求項1または2記載の方法を実行するプログラムを記録
したことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】1.実施形態の構成 本発明の一実施形態の楽音合成システムのハードウエア
構成を図1を参照し説明する。なお、本実施形態は、汎
用パーソナルコンピュータ上で実現されているものであ
る。図において21はCPUであり、後述する制御プロ
グラムに従って、CPUバス20を介して各部を制御す
る。22はROMであり、イニシャルプログラムローダ
等が格納されている。23はRAMであり、後述する各
種のプログラムやデータがロードされ、CPU21によ
ってアクセスされる。24はタイマであり、所定時間毎
にCPU21に対する割込みを発生させる。
【0009】25はMIDIインターフェースであり、
外部のMIDI機器(図示せず)との間でMIDI信号
のやりとりを行う。26はハードディスクであり、オペ
レーティングシステム、各種ドライバ、各種アプリケー
ションプログラム、演奏情報等が記憶されている。27
はリムーバブルディスクであり、CD−ROM、MOド
ライブ等が設けられ、ハードディスク26と同様の情報
が記憶される。
【0010】28は表示器であり、CRTあるいは液晶
ディスプレイ等によって構成され、ユーザに対して種々
の情報を表示する。29はキーボード&マウスであり、
ユーザの操作によってCPU21に対して各種の情報を
入力する。30は波形インターフェースであり、アナロ
グ信号波形の入出力を行う。
【0011】ここで、波形インターフェース30および
RAM23の詳細を図2を参照し説明する。図において
31はADコンバータであり、入力されたアナログ信号
をデジタル信号に変換する。33はサンプリングクロッ
ク発生器であり、所定のサンプリング周波数のクロック
信号を発生する。32は第1DMAコントローラであ
り、このクロック信号に同期してADコンバータ31の
出力信号をサンプリングし、RAM23内の指定箇所に
該サンプリング結果をダイレクトメモリアクセスにより
転送する。
【0012】34は第2DMAコントローラであり、サ
ンプリングクロック発生器33から出力されるサンプリ
ングクロック信号に同期して、RAM23に記憶された
デジタル波形データをダイレクトメモリアクセスによっ
て読出す。35はDAコンバータであり、読出されたデ
ジタル波形データをアナログ信号に変換し出力する。
【0013】また、RAM23において、36は波形テ
ーブル領域であり、各種の波形データの雛形を格納す
る。37は入力バッファ領域であり、CPU21によっ
てMIDIイベントが一時的に書込まれる。また、38
は出力バッファ領域であり、第2DMAコントローラ3
4によって読み出される波形データが格納される。出力
バッファ領域38はリングバッファになっており、その
読出しアドレスは循環的にインクリメントされる読出し
ポインタによって決定される。なお、図示はしないが、
RAM23には、第1DMAコントローラ32によって
波形データを書込むための録音バッファ領域も設けられ
ている。
【0014】2.実施形態の動作 2.1.MIDIイベントを発生させる処理 本実施形態の楽音合成システムにおいては、MIDIイ
ンターフェース25を介してMIDI信号が供給される
と、その度にMIDIイベントが発生する。また、ハー
ドディスク26あるいはリムーバブルディスク27等に
予め記憶された演奏情報に基づいて、時間の経過ととも
にMIDI_Outメッセージが発生される。本明細書では、
何れも統一してMIDIイベントとして取扱い、該MI
DIイベントに基づいて後述する各種の処理が行われ
る。なお、後者の処理については、例えば本出願人によ
る特願平10−133761号に詳述されている。
【0015】2.2.パート毎の発音遅れ時間の設定 MIDIイベントに対する処理が行われる前に、各パー
ト毎に発音遅れ時間(レーテンシー)が予め設定され
る。その設定例を図4に示す。図において「パート音
色」の欄は、パート番号と、対応する音色名とを示す。
また、「音源M」の欄は、該パートに使用されるソフト
ウエア音源モジュールを示す。
【0016】ここではTG1はPCM音源、TG2は物
理モデル音源、TG3はFM音源である。次に、「発音
遅れ時間」の欄には、遅れ時間に応じて分類したパート
のグループ(A,B,C)と、各グループにおける遅れ
時間(10msec,450msec,800mse
c)を示す。何れのパートを何れのグループに割り当て
るかについては、ユーザが任意に設定できる。但し、一
般的にはマニュアル演奏に係るパートを、最も発音遅れ
時間の短いグループAに割り当てることが好適である。
【0017】上記例にあっては、パート3の「サック
ス」のみがグループAに分類されている。これは、パー
ト3のMIDIイベントはMIDIインターフェース2
5を介してリアルタイムに発生することとし、他のパー
トについてはハードディスク26あるいはリムーバブル
ディスク27等に予め記憶された演奏情報に基づいてM
IDIイベントが発生することを想定しているものであ
る。
【0018】図4における全てのパートは、ハードディ
スク26等に予め記憶された演奏情報に基づいて自動演
奏を行うことが可能になっている。但し、何れか一また
は複数のパートは自動演奏をオフにしておき、MIDI
インターフェース25を介してユーザがマニュアル演奏
を行えるようにすることができる。自動演奏のオン/オ
フ状態の設定を図4の最右欄に示す。上述したように、
パート3の「サックス」はマニュアル演奏されることを
想定しているため、該パートについてのみ自動演奏がオ
フに設定されている。この図4に示す設定状態は、RA
M23内の所定の領域に格納される。
【0019】2.3.MIDIイベント処理 上記MIDIイベントが発生すると、図5に示すMID
Iイベント処理ルーチンが起動される。図において処理
がステップSP10に進むと、発生したMIDIイベン
トがRAM23内の所定領域に取り込まれる。次に、処
理がステップSP11に進むと、該MIDIイベントは
グループA,B,Cの何れに属するかが判定される。
【0020】ここで、グループAに属するものと判定さ
れると、処理はステップSP12に進み、該MIDIイ
ベントが発生タイミングを示すタイミング情報とともに
入力バッファ領域37内の所定領域(入力バッファ
(A))に書込まれる。同様に、グループBまたはCに属
するものと判定された場合は、処理はそれぞれステップ
SP12またはSP13に進み、対応する入力バッファ
(B)または(C)に該MIDIイベントがタイミング情報
とともに書込まれる。
【0021】ここで、入力バッファ(A),(B)および
(C)のメモリマップを図6に示す。入力バッファ(A),
(B)および(C)は、それぞれ独立したリングバッファと
して使用される。図において書込みポインタWP(A),WP
(B)およびWP(C)は、各々入力バッファ(A),(B)および
(C)内における書込みアドレスを指標しており、MID
Iイベントが書込まれる毎に対応するバッファ内で循環
的にインクリメントされる。
【0022】2.4.生成トリガイベント処理 本実施形態においては、所定の波形生成周期毎に生成ト
リガイベント(割込み)が発生し、図7に示す生成トリ
ガイベント処理ルーチンが起動される。図において処理
がステップSP20に進むと、グループAにおける波形
データの生成範囲が決定される。この生成範囲は、次の
生成トリガイベントが発生するまで波形データを充分に
提供できるように決定される。
【0023】次に、処理がステップSP21に進むと、
この生成範囲におけるMIDIイベントが入力バッファ
(A)から取り込まれる。次に処理がステップSP22に
進むと、該MIDIイベントおよびタイミング情報に基
づいて、この範囲における波形データが生成され、出力
バッファ領域38に書込まれる。
【0024】ここで、出力バッファ領域38のメモリマ
ップを図3に示す。図において書込みポインタGWP(A),
GWP(B)およびGWP(C)は、各々グループA,B,Cの楽音
波形生成処理で生成された波形データの書込みアドレス
を指標し、書込みポインタGWP(E)はこれらグループA,
B,Cの波形データにエフェクト処理を施した波形デー
タの書込みアドレスを指標する。
【0025】図において、領域101にはグループCで
生成された波形データが、領域102にはグループB,
Cで生成された波形データの混合波形データが、また、
領域103にはグループA,B,Cで生成された波形デ
ータの混合波形データがそれぞれ記憶されている。ま
た、領域103に記憶された波形データのうち書込みポ
インタGWP(E)と読出しポインタRPに挟まれた領域の波
形データはエフェクト処理済みの波形データである。
【0026】なお、書込みポインタGWP(A),GWP(B)およ
びGWP(C)は本来は各パート毎に設けられるものである
が、図3においては説明の簡素化のために、グループ
A,B,Cの各々について1パートづつ(合計3パー
ト)割り当てられていることとしている。GRP(A),GRP
(B)およびGRP(C)は各目標ポインタであり、読出しポイ
ンタRPとの差はグループA,B,Cにおける発音遅れ
時間に応じて決定される。また、目標ポインタGRP(A),
GRP(B)およびGRP(C)と、対応する書込みポインタGWP
(A),GWP(B)およびGWP(C)との差は、各グループの楽音
波形生成処理の遅れ具合を表す。
【0027】書込みポインタGWP(A),GWP(B)およびGWP
(C)のうち最も進んだ書込みポインタに関しては、その
ポインタが示す位置に生成された波形データがそのまま
書込まれ、それ以外の書込みポインタに関しては、生成
された波形データを、これから書込もうとする位置に記
憶されている波形データに足しこむ形で書込むようにな
っている。
【0028】そして、目標ポインタGRP(A),GRP(B)およ
びGRP(C)と、読出しポインタRPとは、サンプリング周
期毎に1アドレス(波形データの1サンプルに相当する
量)づつ進行する。その処理については後述するが、図
3においてはその進行方向を矢印で示しておく。
【0029】これら書込み、読出しおよび目標ポインタ
は出力バッファ領域38全体の中で循環的にインクリメ
ントされる。すなわち、各ポインタは、出力バッファ領
域38の最終アドレスに達した後は出力バッファ領域3
8の先頭アドレスに戻ることになる。従って、先のステ
ップSP22において生成された波形データは、図上で
書込みポインタGWP(A)の先の領域(図3の書込みポイン
タGWP(A)から下方向の領域)に書込まれる。
【0030】すなわち、生成された波形データは、GWP
(A)の先の領域に新たに書込まれるか、既に書込まれた
内容に足し込まれる。そして、波形データが書込まれた
最終位置に書込みポインタGWP(A)が移動される(書込み
ポインタGWP(A)が下方向に移動する)。
【0031】図7に戻り、処理がステップSP23に進
むと、先にグループAについて決定された波形データの
生成範囲と同一の範囲について、グループBおよびCの
波形データが既に生成されているか否かが判定される。
ここで「NO」と判定されると、処理はステップSP2
4に進み、タイミング情報に基づいて該範囲におけるグ
ループBおよびCのMIDIイベントが取り込まれる。
【0032】次に処理がステップSP25に進むと、取
り込まれたMIDIイベントに基づいて、グループBお
よびCに係る波形データが各々生成され、上記書込みポ
インタGWP(B)およびGWP(C)の先の領域に各々書込まれる
(または足し込まれる)とともに、書込まれた最終位置
に書込みポインタGWP(B)およびGWP(C)が変更される。な
お、該生成範囲におけるグループBおよびCの波形デー
タが既に生成されている場合は、上記ステップSP2
4,SP25はスキップされる。
【0033】図3に見られるように、通常は書込みポイ
ンタGWP(B)およびGWP(C)は書込みポインタGWP(A)よりも
相当に進んでいるため、ステップSP23の判定は殆ど
の場合「YES」になる。ソフトウエア音源以外の処理
で負荷が大きくなった等の理由でグループBおよび/ま
たはCの楽音波形生成処理が遅れて書込みポインタGWP
(B),GWP(C)の位置が書込みポインタGWP(A)の位置と等し
くなった場合にのみ、ステップSP23で「NO」と判
定されることになる。
【0034】次に、処理がステップSP26に進むと、
グループA,B,Cで生成された波形データの混合波形
データに対してエフェクト処理が施される。具体的に
は、図3に示す書込みポインタGWP(A)とGWP(E)に挟まれ
た領域の波形データが読み出される。
【0035】そして、読み出された各グループの波形デ
ータに対してエフェクト処理が施され、その結果得られ
た波形データが同領域に再び書込まれる。次に、処理が
ステップSP27に進むと、書込みポインタGWP(E)の位
置が書込みポインタGWP(A)と同一の位置に変更される。
【0036】次に、処理がステップSP28に進むと、
生成トリガイベント処理ルーチン(図7)に対して割当
てられた時間に余裕があるか否かが判定される。時間余
裕がある場合は処理はステップSP29に進み、グルー
プBおよびCに係る波形データが該時間余裕に応じて生
成される。具体的にはステップSP29においては、図
9におけるサブルーチンが呼び出される。
【0037】図9において処理がステップSP50に進
むと、グループBおよびCにおける生成範囲が上記時間
余裕に応じて決定される。ここでは、グループBまたは
Cの波形生成処理の遅れを解消するように、それぞれ、
時間余裕が許す範囲内で生成範囲が決定される。すなわ
ち、当該グループの遅れが大きい場合には、より大きな
生成範囲が指定される。
【0038】次に処理がステップSP51に進むと、タ
イミング情報に基づいてグループBの生成範囲における
MIDIイベントが入力バッファ領域37の入力バッフ
ァ(B)から取り込まれる。次に、処理がステップSP5
2に進むと、取り込まれたMIDIイベントに基づい
て、該生成範囲におけるグループBの波形データが生成
される。生成された波形データは出力バッファ領域38
の書込みポインタGWP(B)の先の領域に書込まれ(新規に
書込まれ、または足し込まれ)、書込んだ最終位置に書
込みポインタGWP(B)が更新される。
【0039】次に処理がステップSP53に進むと、タ
イミング情報に基づいてグループCの生成範囲における
MIDIイベントが入力バッファ領域37の入力バッフ
ァ(C)から取り込まれる。次に、処理がステップSP5
4に進むと、取り込まれたMIDIイベントに基づい
て、該生成範囲におけるグループCの波形データが生成
される。生成された波形データは出力バッファ領域38
の書込みポインタGWP(C)の先の領域に書込まれ(新規に
書込まれ、または足し込まれ)、書込んだ最終位置に書
込みポインタGWP(B)が更新される。
【0040】2.5.DMA処理 サンプリングクロック発生器33がサンプリング周期で
クロックを発生すると、このクロック毎にDMA割込み
が発生し、図8に示すDMA処理ルーチンが呼び出され
る。図において処理がステップSP40に進むと、読出
しポインタRPが「1」だけインクリメントされる。但
し、読出しポインタRPが既に出力バッファ領域38の
終端アドレスに達していた場合は、読出しポインタRP
は出力バッファ領域38の先頭アドレスに設定される。
【0041】すなわち、出力バッファ領域38の先頭ア
ドレスを「0」としたとき、読出しポインタRPは、
「現在のRPに「1」を加えた結果を出力バッファ領域
38の大きさ(SIZE)で除算した余り」に設定される。次
に処理がステップSP41に進むと、更新後の読出しポ
インタRPによって指標されたワードが出力バッファ領
域38から読み出され、第2DMAコントローラ34を
介してDAコンバータ35に供給され、図示せぬサウン
ドシステムを介して発音される。
【0042】3.実施形態の効果 上記生成トリガイベント処理においては生成トリガイベ
ント処理に対する時間余裕がある場合はステップSP2
9において比較的長い範囲のグループBおよびCの波形
データが生成される。従って、グループAに係る波形デ
ータが生成される際には、殆どの場合において同一範囲
のグループBおよびCの波形データは生成済みであり、
ステップSP23においては「YES」と判定される。
【0043】換言すれば、グループBおよびCに係る波
形データは時間余裕があれば事前に生成されるから、グ
ループAの波形データの作成のために多量の処理が必要
となる生成範囲が一時的に存在したとしても、同範囲に
おけるグループBまたはCの波形データは事前に作成さ
れている可能性が高くなり、楽音が途切れるような不具
合を未然に防止することができる。
【0044】4.変形例 本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、
例えば以下のように種々の変形が可能である。 (1)上記実施形態においては、楽音合成システムのプ
ログラムは全てパーソナルコンピュータにインストール
されていることを前提として説明したが、これらのプロ
グラムをCD−ROM、フロッピーディスク等の記録媒
体に格納して頒布してもよいし、或いは、無線やネット
ワーク等を介して各コンピュータに配信してもよい。
【0045】(2)上記実施形態においては、最も発音
遅れ時間の短いグループ(グループA)に割り当てるパ
ートをユーザが決定した。しかし、図4に示すように、
自動演奏を行うことが可能な複数のパートのうち何れか
のパートがオフにされる場合は、当該パートについてマ
ニュアル演奏が行われる可能性が高い。そこで、自動演
奏をオフにしたパートを自動的にグループAに割り当て
るようにしてもよい。
【0046】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
演奏情報が提供されてから楽音信号を出力する迄の遅延
時間を、演奏情報のパートに応じて、あるいは、自動演
奏であるかマニュアル演奏であるかに応じて設定するか
ら、演奏情報の態様に応じて適切な遅延時間を設定でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の楽音合成システムのブ
ロック図である。
【図2】 RAM23および波形インターフェース30
の詳細ブロック図である。
【図3】 出力バッファ領域38のメモリマップであ
る。
【図4】 各パートの遅延時間等の設定状態を示す図で
ある。
【図5】 MIDIイベント処理ルーチンのフローチャ
ートである。
【図6】 入力バッファ領域37のメモリマップであ
る。
【図7】 生成トリガイベント処理ルーチンのフローチ
ャートである。
【図8】 DMA処理ルーチンのフローチャートであ
る。
【図9】 生成トリガイベント処理ルーチンのサブルー
チンのフローチャートである。
【符号の説明】
20……CPUバス、21……CPU、22……RO
M、23……RAM、24……タイマ、25……MID
Iインターフェース、26……ハードディスク、27…
…リムーバブルディスク、28……表示器、29……キ
ーボード&マウス、30……波形インターフェース、3
1……ADコンバータ、32……第1DMAコントロー
ラ、33……サンプリングクロック発生器、34……第
2DMAコントローラ、35……DAコンバータ、36
……波形テーブル領域、37……入力バッファ領域、3
8……出力バッファ領域。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数パートの演奏情報に基づいて前記各
    パートの楽音信号を出力する楽音生成方法において、 前記各パートの演奏情報が提供されてから前記各パート
    の楽音信号を出力する迄の遅延時間を、前記パートに応
    じて相違させることを特徴とする楽音生成方法。
  2. 【請求項2】 演奏情報に基づいて楽音信号を出力する
    楽音生成方法において、 前記演奏情報が提供されてから前記楽音信号を出力する
    迄の遅延時間を、前記演奏情報が自動演奏に係る演奏情
    報であるかマニュアル演奏に係る演奏情報であるかに応
    じて設定することを特徴とする楽音生成方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の方法を実行する
    ことを特徴とする楽音生成装置。
  4. 【請求項4】 請求項1または2記載の方法を実行する
    プログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
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