JP3671876B2 - 楽音発生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自然なマイクシミュレーションを実現することができる楽音発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アコースティックギター等の弦楽器の演奏音をマイクで集音すると、合奏している他の楽器の演奏音などもマイクに取り込まれるので、楽器自体が奏でる音を忠実に反映した音信号を取得することができない。そこで、アコースティックギター等の弦楽器の弦振動を検出して演奏音をシミュレーションしようとする試みがなされている。このために良く使われるピックアップにはピエゾピックアップがある。このピエゾピックアップは、ステージ上で使う場合、音量やフィードバックの制御と言う点では非常に使いやすいものであるが、出力される音は薄っぺらで無機質な音になりがちである。
【０００３】
そこで、アコースティックギター等においてよく使われるピックアップの出力信号にディジタル処理を施して、ギター筐体の鳴りや弦の直接音をシミュレートして自然な音に近づけようとするものが考えられている。この場合、直接音をシミュレートする直接音作成部は、例えば、遅延回路等で構成する手法が考えられている。
【０００４】
しかしながら、このような構成では、出力される信号の伝達特性に一定周期の鋭いディップが現れるため、周波数特性が不均一になり、特定周波数域のみが強調されたりする。このディップのため、出力される信号は入力された信号に比べて大きく音色が変化する。従って、このような直接音作成手法では、出力する音に変な癖がついたり、意図しない音色に変化したりして、自然な音が得られないという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような問題点に鑑み、ギター等の弦楽器からピックアップした弦振動信号を用いて、音色に大きな変化をつけることなく、また、自然なアタック感を付加し、マイクで集音したような自然な音を実現することができる楽音発生装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の主たる特徴に従うと、楽器の弦振動に基づく検出信号を入力する入力手段と、入力された検出信号に基づいて、弦楽器の胴鳴りをシミュレートした残響音信号を生成するリバーブ付与部を含む残響音生成手段と、入力された検出信号を、リバーブ付与部に設定されている遅延時間よりも短い遅延時間が設定されたオールパスフィルタに通して、音色に大きな変化をつけることなく当該検出信号にディレイ成分を加えることにより、弦楽器における弦振動による直接音をシミュレートした直接音信号を生成する直接音生成手段であって、該オールパスフィルタに含まれる遅延要素の遅延時間が１０ミリ秒以内に設定されるものと、残響音信号及び直接音信号を混合して出力する混合出力手段とを具備する楽音発生装置（請求項１）が提供される。
【０００７】
この発明の別の特徴に従うと、楽器の弦振動に基づく検出信号を入力する入力手段と、
入力された検出信号をソフトクリップして倍音が付与された倍音付入力信号を出力する倍音付与手段と、この倍音付入力信号に基づいて、弦楽器の胴鳴りをシミュレートした残響音信号を生成するリバーブ付与部を含む残響音生成手段と、倍音付入力信号を、リバーブ付与部に設定されている遅延時間よりも短い遅延時間が設定された遅延時間の短いオールパスフィルタに通して、音色に大きな変化をつけることなく当該倍音付入力信号にディレイ成分を加えることにより、弦楽器における弦振動による直接音をシミュレートした直接音信号を生成する直接音生成手段であって、該オールパスフィルタに含まれる遅延要素の遅延時間が１０ミリ秒以内に設定されるものと、残響音信号及び直接音信号を混合して出力する混合出力手段とを具備する楽音発生装置（請求項２）が提供される。
【０００８】
この発明による楽音発生装置において、入力手段は、ギターの弦振動を検出するピエゾピックアップからの検出信号を入力する（請求項３）。
【０００９】
〔発明の作用〕
この発明による楽音発生装置では、ギター等の弦楽器の下駒部に設けられたピエゾピックアップなどにより弦楽器の弦振動を検出し、この弦振動に基づく検出信号（Ｓｉ，Ｓｈ）が入力手段（１）から入力されると、残響音生成手段（３２）では、入力された検出信号（Ｓｉ，Ｓｈ）に基づいて、アコースティック弦楽器の胴鳴りをシミュレートした残響音信号（Ｓｒ）が生成され、直接音生成手段（３３）では、入力された検出信号（Ｓｉ，Ｓｈ）の周波数特性を変えることなく当該検出信号にディレイ成分を加えて、アコースティック楽器の弦振動による直接音をシミュレートした直接音信号（Ｓｂ）が生成される。生成された残響音信号（Ｓｒ）及び直接音信号（Ｓｂ）は、混合出力手段（３４，３５）にて混合され出力される。なお、括弧書きは、後述する実施例における参照記号を表わし、以下においても同様である。
【００１０】
両生成手段（３２，３３）についてより具体的に説明すると、残響音生成手段（３２）は、主たる構成要素であるリバーブ付与部（３２Ａ）により入力信号（Ｓｉ，Ｓｈ）に残響成分を加えて、アコースティック楽器の胴鳴りを模擬すると共に、必要に応じて聴取環境（部屋）における反射音を模擬するするように構成しているので、臨場感を実現する残響音シミュレーション信号を生成することができる。
【００１１】
一方、残響音生成手段（３２）に並列に構成される直接音生成手段（３３）は、リバーブ付与部（３２Ａ）で設定される遅延時間よりも短い遅延時間（τ）が設定されたオールパスフィルタ〔ＡＰＦ：All Pass Filter （３２Ａ）〕を主たる構成要素とし、入力信号（Ｓｉ，Ｓｈ）の周波数特性を変えることなくディレイ成分を付与することによって、音色に大きな変化をつけることなく自然なアタック感をもつ直接音シミュレート信号（Ｓｂ）を生成することができる。すなわち、ＡＰＦ（３２Ａ）に含まれる遅延要素（ＤＬ）の遅延時間（τ）は、１０ミリ秒以下の短い値に設定することにより、スチール弦などの金属的な直接演奏音をよくシミュレートすることができる。
【００１２】
このように、並列的に動作する残響音生成手段（３２）及び直接音生成手段（３３）により、互いに独立して、アコースティックギターなどの弦楽器をマイクで録音する時に得られる胴鳴り成分及び弦の直接音成分をシミユレートし、混合出力手段（３４，３５）によって、これらのシミュレート成分（Ｓｒ，Ｓｂ）を混合出力することにより、自然な音を作り出すことができる。
【００１３】
また、入力手段（１）と両生成手段（３２，３３）との間には、倍音付与手段（３１）を設けて、計算式やテーブル等を用いて検出信号（Ｓｉ）をソフトクリップして倍音を付与することにより、アタック部などの振幅の大きい部分での不自然さを除去し、アタック部を自然に響かせる倍音付入力信号（Ｓｈ）が得られるので、この倍音付入力信号（Ｓｈ）を両生成手段（３２，３３）に入力することにより、一層、自然な音をシミュレートすることができる。
【００１４】
このように、この発明によれば、ギター等のピックアップ部から検出した入力信号（Ｓｉ，Ｓｈ）に対して、楽器の胴鳴りや部屋の臨場感をシミュレーションする残響音生成手段（３２）の系列と、楽器の直接音の自然なアタック感をシミュレーションする直接音生成手段（３３）の系列とを別々に設けて、並列的にディジタル処理を施すと共に、両系列から生成される残響音信号（Ｓｒ）及び直接音信号（Ｓｂ）を混合出力するように構成しているので、アコースティックギター等の音をマイクで集音したような自然な音を実現することができる。
【００１５】
また、直接音作成手段（３３）の系列では、入力信号（Ｓｉ，Ｓｈ）に対して、遅延時間の短いＡＰＦを用いることにより、周波数特性を変えることなくディレイ成分を付加するので、音色に大きな変化をつけることなく、高調波っぽい金属的な響きを実現することができる。さらに、両系列（３２，３３）の前段に倍音付与手段（３１）を備えることにより、入力信号（Ｓｉ）のアタック部に自然な響きを与えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の好適な実施例を詳述する。なお、以下の実施例は単なる一例であって、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１７】
〔システム構成〕
図１は、この発明の一実施例による楽音発生システムの全体を概略的に表わすブロック構成図である。例えば、自然弦楽器のギターを模倣して作製された電気ギターなどの弦楽器の下駒部に内蔵されたピエゾピックアップ（圧電素子）等の弦振動検出手段（図示せず）は、当該弦楽器における弦の振動による圧力変化を検出し、圧力変化に応じた電気的な振動検出信号を出力する。
【００１８】
入力部１は、この振動検出信号を受信処理し検出信号ＳｄをＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ：アナログディジタル変換器）２に出力する。ＡＤＣ２は、入力部１からの検出信号（Ｓｄ）を時分割でＡ／Ｄ変換し、ディジタル化された検出信号ＳｉをＤＳＰ（ディジタル信号処理装置）３へ出力する。
【００１９】
ＤＳＰ３は、入力部１から出力された検出信号Ｓｉをディジタル信号処理により音場制御を施してギターの演奏音を模擬したディジタル楽音信号Ｓｏを生成し、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ：アナログディジタル変換器）４へ出力する。ＤＳＰ３の出力信号Ｓｏは、ＤＡＣ４でディジタル楽音信号からアナログ楽音信号Ｓｓに変換されてサウンドシステム５へ出力される。
【００２０】
サウンドシステム５は、アンプやスピーカーから成り、ＤＡＣ４からのアナログ楽音信号Ｓｓを楽音として放音する。なお、サウンドシステム５は、ＤＳＰ３で生成される楽音信号Ｓｏに部屋鳴りの残響音が含まれる場合などには、ステレオチャンネル（Ｌ／Ｒ）で出力するものが望ましい。
【００２１】
ＣＰＵ（中央演算処理装置）６は、システム全体の制御を行い、特に、ＤＳＰ３の制御及び各種情報処理を行う。ＲＯＭ７は、ＣＰＵ６が各種プログラムを実行するためのプログラム等を格納し、ＲＡＭ８は、ＣＰＵ６によるプログラムの実行に必要なワーキングエリアを提供する。
【００２２】
〔ＤＳＰの構成〕
図２は、この発明の一実施例によるＤＳＰの内部構成を表わす機能ブロック図である。ＤＳＰ３は、図２に示すように、ピエゾピックアップ１からの入力信号Ｓｉに倍音を付与するための倍音付与部３１の後段に、ギター等の弦楽器における筐体の胴鳴りをシミュレートする残響音（残留音）作成部３２の系列と、弦からの直接音をシミユレートする直接音作成部３３の系列を並列に備えている。並列接続された残響音作成部３２及び直接音作成部３３は、アコースティックギターなどの弦楽器の演奏をマイクで録音する時の胴鳴り成分Ｓｒ及び弦の直接音成分Ｓｂを独立にシミユレートする。そして、両系列３２，３３で生成されたシミュレーション成分Ｓｒ，Ｓｂは、混合器３４で混合し更に第３等価器（ＥＱ：EQualizer ）３５を介して出力することにより、自然な音を作り出すことができる。
【００２３】
ピエゾピックアップ１からの入力信号Ｓｉは、ギターのピッキングの強さが振幅の強さとして現れる。一方、アコースティックギターの生音は、アタック部などにおける或る振幅レベル以上では音量より倍音成分の変化として現われる。そこで、この現象をシミュレートするために倍音付与部３１が設けられる。
【００２４】
この倍音付与部３１は、入力信号波形Ｓｉを軽くソフトクリップさせる回路を通すことによって、入力信号の振幅レベルに応じて倍音が増えるような処理を行う。つまり、入力信号Ｓｉの振幅レベルが大きくなるに従って、徐々に波形歪みが増えていくようにディジタル信号処理を行う。このような処理の方法としては、入出力変換テーブルや計算式により入出力変換する方式が適用され、具体的には、特開平５−１２７６７２号公報に開示されているような倍音付与部の方式を用いることができる。
【００２５】
倍音付与部３１においては、上述のように入力信号波形のソフトクリップによって入力信号Ｓｉに倍音を付与した倍音付入力信号Ｓｈが得られ、これにより、特にアタック部を自然な倍音構成とすることができる。入力信号Ｓｉは、このような倍音付与処理で倍音付入力信号Ｓｈに変換された後、残響音作成部３２及び直接音作成部３３に入力される。
【００２６】
残響音作成部３２は、リバーブ付与部３２Ａ及び第１ＥＱ（等化器）３２Ｂから成り、倍音付入力信号Ｓｈに残響成分を加え、アコースティック弦楽器の胴鳴りをシミュレートし、また、部屋の臨場感を実現するのにも用いられる。
【００２７】
この系列３２Ａ−３２Ｂでは、まず、リバーブ付与部３２Ａにより、ギター筐体の共鳴によるギターの「胴鳴り」をシミュレートし、併せて、マイクを離してセットした場合の演奏環境の反射音による「部屋鳴り」をシミュレートすることができる。リバーブ付与部３２Ａの構成に関しては、コム（くし形）フィルターを用いる通常のリバーブ手法を採用するが、特に、胴鳴りをシミュレートする部分には、コムフィルターのディレイタイムを短くし、長くても２０ミリ秒以内とする。これにより、リバーブタイムが短く密度の高い残響を作り、アコースティックギターの胴鳴りをうまくシミュレートすることができる。
【００２８】
残響音作成部３２では、また、後段の第１ＥＱ３２Ｂによって、リバーブ付与部３２Ａにより生成されたリバープ成分信号の音色補正を行い、残響音信号Ｓｒを出力する。例えば、高域周波数成分を大胆にカットして木の鳴りをシミュレーションしたり、短いリバーブによる音色変化を自然に補正して、より自然な木製ボディーの胴鳴りをつくることができる。
【００２９】
直接音作成部３３は、オールパス（全通過）フィルタ（ＡＰＦ：All Pass Filter ）３３Ａ及び第２ＥＱ（等化器）３３Ｂから成る。この系列３３Ａ−３３Ｂでは、アコースティックギターの弦振動自体による直接音をシミュレーションし、音色に大きな変化をつけることなくディレイ成分を加え、自然なアタック感を実現するのに用いられる。
【００３０】
ギターの演奏音を得るためにマイクで集音した音とピエゾ素子でピックアップした音を比較すると、アタック部分の倍音成分に違いがあり、この違いが、ピエゾピックアップの音の不自然さや無機質さを生んでいる。そこで、マイクで集音した音のようなアコースティックギターの自然さをシミュレートするために、ＡＰＦ３３Ａを用いる。
【００３１】
ＡＰＦ３３Ａには、例えば、図３（１）に示されるように、ディレイタイムτを与える遅延器ＤＬ、乗算器（減衰器）ＡＴ１〜ＡＴ３及び加算器ＡＤ１，ＡＤ２を備える“シュレーダー・オールパスフィルタ”を使用することができる。このＡＰＦは、インパルス応答ｈ（ｔ）が次式（１）で表わされ図３（２）に示す時間応答特性となる。また、伝達関数Ｈ（ω）は式（２）で表わされ、その絶対値｜Ｈ（ω）｜は式（２）及び図３（３）で表わされ、ＡＰＦの周波数特性は振幅平坦の性質をもつ：
【００３２】
ここで、ＡＰＦ３３Ａのディレイタイムτは、リバーブ付与部３２Ａで設定されるディレイタイムよりも短く設定し、長くても１０ミリ秒以内とする。また、帰還用乗算器ＡＴ２の乗算係数ｇは、“０．５”〜“０．８”程度の値が望ましいが、ＡＰＦ３３Ａが発振したり極端に減衰しないような値に選定すればよく、この範囲に限らない。
【００３３】
ピエゾピックアップで検出された入力信号Ｓｉを、このようにディレイタイムτが短く設定されたＡＰＦ３３Ａに通すことにより、入力信号Ｓｉの周波数特性を変化させず、従って、入力信号Ｓｉに変な癖をつけることなく、短いディレイ成分を加えることができるので、入力信号Ｓｉのアタック部分に金属的な響きが加えられる。
【００３４】
ＡＰＦ３３Ａによって短いディレイ成分が加えられた信号は、後段の第２ＥＱ３３Ｂにて音色補正される。これにより、弦の直接音を模擬し、自然な響きとアタック感をもった音色の直接音信号Ｓｂをつくり出すことができる。
【００３５】
残響音作成部３２及び直接音作成部３３で作成された残響音信号Ｓｒ及び直接音信号Ｓｂは、混合器３４にて任意のバランスで混合され、さらに、後段の第３ＥＱ３５で周波数補正され、これにより、アコースティックギターのような自然なサウンドを表現する出力信号Ｓｏが得られる。
【００３６】
なお、実施例では入力信号Ｓｉを得るための検出素子として、ピエゾピックアップのような圧電素子を用いたが、弦振動を物理的に検出することができるものであれば、光センサや磁気センサ等の他の検出手段を用いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の楽音発生装置によれば、ギター等のピックアップ部から検出した入力信号に並列的にディジタル処理を施し、このために、楽器の胴鳴りや部屋の臨場感をシミュレーションするリバーブ付与部を含む残響音生成手段の系列と、残響音生成手段（リバーブ付与部）に設定されている遅延時間よりも短い遅延時間が設定され、楽器の直接音の自然なアタック感をシミュレーションする直接音生成手段の系列とが別々に備えられ、両系列で生成される残響音及び直接音を混合出力するように構成しているので、アコースティックギター等の音をマイクで集音したような自然な音を実現することができる。また、直接音生成手段の系列では、遅延時間が１０ミリ秒以下の短い値に設定された遅延要素を含むＡＰＦを用いることにより、周波数特性を変えることなくディレイ成分を付加するので、音色に大きな変化をつけることなく、高調波っぽい金属的な響きを実現することができる。さらに、両系列の前段に倍音付与手段を備えることにより、入力信号のアタック部に自然な響きを与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施例による楽音発生システムの全体的な構成を概略的に表わしたシステム構成図である。
【図２】図２は、この発明の一実施例によるＤＳＰの内部構成を表わす機能ブロック図である。
【図３】図３は、この発明による直接音生成部に使用可能なオールパスフィルタの一例を示す図である。
【符号の説明】
３１ 倍音付与部、
３２ リバーブ付与部３２Ａ及び第１ＥＱ３２Ｂを備える残響音作成部、
３３ ＡＰＦ３３Ａ及び第２ＥＱ３３Ｂを備える直接音作成部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、自然なマイクシミュレーションを実現することができる楽音発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アコースティックギター等の弦楽器の演奏音をマイクで集音すると、合奏している他の楽器の演奏音などもマイクに取り込まれるので、楽器自体が奏でる音を忠実に反映した音信号を取得することができない。そこで、アコースティックギター等の弦楽器の弦振動を検出して演奏音をシミュレーションしようとする試みがなされている。このために良く使われるピックアップにはピエゾピックアップがある。このピエゾピックアップは、ステージ上で使う場合、音量やフィードバックの制御と言う点では非常に使いやすいものであるが、出力される音は薄っぺらで無機質な音になりがちである。
【０００３】
そこで、アコースティックギター等においてよく使われるピックアップの出力信号にディジタル処理を施して、ギター筐体の鳴りや弦の直接音をシミュレートして自然な音に近づけようとするものが考えられている。この場合、直接音をシミュレートする直接音作成部は、例えば、遅延回路等で構成する手法が考えられている。
【０００４】
しかしながら、このような構成では、出力される信号の伝達特性に一定周期の鋭いディップが現れるため、周波数特性が不均一になり、特定周波数域のみが強調されたりする。このディップのため、出力される信号は入力された信号に比べて大きく音色が変化する。従って、このような直接音作成手法では、出力する音に変な癖がついたり、意図しない音色に変化したりして、自然な音が得られないという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような問題点に鑑み、ギター等の弦楽器からピックアップした弦振動信号を用いて、音色に大きな変化をつけることなく、また、自然なアタック感を付加し、マイクで集音したような自然な音を実現することができる楽音発生装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の主たる特徴に従うと、楽器の弦振動に基づく検出信号を入力する入力手段と、入力された検出信号に基づいて、弦楽器の胴鳴りをシミュレートした残響音信号を生成するリバーブ付与部を含む残響音生成手段と、入力された検出信号を、リバーブ付与部に設定されている遅延時間よりも短い遅延時間が設定されたオールパスフィルタに通して、音色に大きな変化をつけることなく当該検出信号にディレイ成分を加えることにより、弦楽器における弦振動による直接音をシミュレートした直接音信号を生成する直接音生成手段であって、該オールパスフィルタに含まれる遅延要素の遅延時間が１０ミリ秒以内に設定されるものと、残響音信号及び直接音信号を混合して出力する混合出力手段とを具備する楽音発生装置（請求項１）が提供される。
【０００７】
この発明の別の特徴に従うと、楽器の弦振動に基づく検出信号を入力する入力手段と、
入力された検出信号をソフトクリップして倍音が付与された倍音付入力信号を出力する倍音付与手段と、この倍音付入力信号に基づいて、弦楽器の胴鳴りをシミュレートした残響音信号を生成するリバーブ付与部を含む残響音生成手段と、倍音付入力信号を、リバーブ付与部に設定されている遅延時間よりも短い遅延時間が設定された遅延時間の短いオールパスフィルタに通して、音色に大きな変化をつけることなく当該倍音付入力信号にディレイ成分を加えることにより、弦楽器における弦振動による直接音をシミュレートした直接音信号を生成する直接音生成手段であって、該オールパスフィルタに含まれる遅延要素の遅延時間が１０ミリ秒以内に設定されるものと、残響音信号及び直接音信号を混合して出力する混合出力手段とを具備する楽音発生装置（請求項２）が提供される。
【０００８】
この発明による楽音発生装置において、入力手段は、ギターの弦振動を検出するピエゾピックアップからの検出信号を入力する（請求項３）。
【０００９】
〔発明の作用〕
この発明による楽音発生装置では、ギター等の弦楽器の下駒部に設けられたピエゾピックアップなどにより弦楽器の弦振動を検出し、この弦振動に基づく検出信号（Ｓｉ，Ｓｈ）が入力手段（１）から入力されると、残響音生成手段（３２）では、入力された検出信号（Ｓｉ，Ｓｈ）に基づいて、アコースティック弦楽器の胴鳴りをシミュレートした残響音信号（Ｓｒ）が生成され、直接音生成手段（３３）では、入力された検出信号（Ｓｉ，Ｓｈ）の周波数特性を変えることなく当該検出信号にディレイ成分を加えて、アコースティック楽器の弦振動による直接音をシミュレートした直接音信号（Ｓｂ）が生成される。生成された残響音信号（Ｓｒ）及び直接音信号（Ｓｂ）は、混合出力手段（３４，３５）にて混合され出力される。なお、括弧書きは、後述する実施例における参照記号を表わし、以下においても同様である。
【００１０】
両生成手段（３２，３３）についてより具体的に説明すると、残響音生成手段（３２）は、主たる構成要素であるリバーブ付与部（３２Ａ）により入力信号（Ｓｉ，Ｓｈ）に残響成分を加えて、アコースティック楽器の胴鳴りを模擬すると共に、必要に応じて聴取環境（部屋）における反射音を模擬するするように構成しているので、臨場感を実現する残響音シミュレーション信号を生成することができる。
【００１１】
一方、残響音生成手段（３２）に並列に構成される直接音生成手段（３３）は、リバーブ付与部（３２Ａ）で設定される遅延時間よりも短い遅延時間（τ）が設定されたオールパスフィルタ〔ＡＰＦ：All Pass Filter （３２Ａ）〕を主たる構成要素とし、入力信号（Ｓｉ，Ｓｈ）の周波数特性を変えることなくディレイ成分を付与することによって、音色に大きな変化をつけることなく自然なアタック感をもつ直接音シミュレート信号（Ｓｂ）を生成することができる。すなわち、ＡＰＦ（３２Ａ）に含まれる遅延要素（ＤＬ）の遅延時間（τ）は、１０ミリ秒以下の短い値に設定することにより、スチール弦などの金属的な直接演奏音をよくシミュレートすることができる。
【００１２】
このように、並列的に動作する残響音生成手段（３２）及び直接音生成手段（３３）により、互いに独立して、アコースティックギターなどの弦楽器をマイクで録音する時に得られる胴鳴り成分及び弦の直接音成分をシミユレートし、混合出力手段（３４，３５）によって、これらのシミュレート成分（Ｓｒ，Ｓｂ）を混合出力することにより、自然な音を作り出すことができる。
【００１３】
また、入力手段（１）と両生成手段（３２，３３）との間には、倍音付与手段（３１）を設けて、計算式やテーブル等を用いて検出信号（Ｓｉ）をソフトクリップして倍音を付与することにより、アタック部などの振幅の大きい部分での不自然さを除去し、アタック部を自然に響かせる倍音付入力信号（Ｓｈ）が得られるので、この倍音付入力信号（Ｓｈ）を両生成手段（３２，３３）に入力することにより、一層、自然な音をシミュレートすることができる。
【００１４】
このように、この発明によれば、ギター等のピックアップ部から検出した入力信号（Ｓｉ，Ｓｈ）に対して、楽器の胴鳴りや部屋の臨場感をシミュレーションする残響音生成手段（３２）の系列と、楽器の直接音の自然なアタック感をシミュレーションする直接音生成手段（３３）の系列とを別々に設けて、並列的にディジタル処理を施すと共に、両系列から生成される残響音信号（Ｓｒ）及び直接音信号（Ｓｂ）を混合出力するように構成しているので、アコースティックギター等の音をマイクで集音したような自然な音を実現することができる。
【００１５】
また、直接音作成手段（３３）の系列では、入力信号（Ｓｉ，Ｓｈ）に対して、遅延時間の短いＡＰＦを用いることにより、周波数特性を変えることなくディレイ成分を付加するので、音色に大きな変化をつけることなく、高調波っぽい金属的な響きを実現することができる。さらに、両系列（３２，３３）の前段に倍音付与手段（３１）を備えることにより、入力信号（Ｓｉ）のアタック部に自然な響きを与えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の好適な実施例を詳述する。なお、以下の実施例は単なる一例であって、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００１７】
〔システム構成〕
図１は、この発明の一実施例による楽音発生システムの全体を概略的に表わすブロック構成図である。例えば、自然弦楽器のギターを模倣して作製された電気ギターなどの弦楽器の下駒部に内蔵されたピエゾピックアップ（圧電素子）等の弦振動検出手段（図示せず）は、当該弦楽器における弦の振動による圧力変化を検出し、圧力変化に応じた電気的な振動検出信号を出力する。
【００１８】
入力部１は、この振動検出信号を受信処理し検出信号ＳｄをＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ：アナログディジタル変換器）２に出力する。ＡＤＣ２は、入力部１からの検出信号（Ｓｄ）を時分割でＡ／Ｄ変換し、ディジタル化された検出信号ＳｉをＤＳＰ（ディジタル信号処理装置）３へ出力する。
【００１９】
ＤＳＰ３は、入力部１から出力された検出信号Ｓｉをディジタル信号処理により音場制御を施してギターの演奏音を模擬したディジタル楽音信号Ｓｏを生成し、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ：アナログディジタル変換器）４へ出力する。ＤＳＰ３の出力信号Ｓｏは、ＤＡＣ４でディジタル楽音信号からアナログ楽音信号Ｓｓに変換されてサウンドシステム５へ出力される。
【００２０】
サウンドシステム５は、アンプやスピーカーから成り、ＤＡＣ４からのアナログ楽音信号Ｓｓを楽音として放音する。なお、サウンドシステム５は、ＤＳＰ３で生成される楽音信号Ｓｏに部屋鳴りの残響音が含まれる場合などには、ステレオチャンネル（Ｌ／Ｒ）で出力するものが望ましい。
【００２１】
ＣＰＵ（中央演算処理装置）６は、システム全体の制御を行い、特に、ＤＳＰ３の制御及び各種情報処理を行う。ＲＯＭ７は、ＣＰＵ６が各種プログラムを実行するためのプログラム等を格納し、ＲＡＭ８は、ＣＰＵ６によるプログラムの実行に必要なワーキングエリアを提供する。
【００２２】
〔ＤＳＰの構成〕
図２は、この発明の一実施例によるＤＳＰの内部構成を表わす機能ブロック図である。ＤＳＰ３は、図２に示すように、ピエゾピックアップ１からの入力信号Ｓｉに倍音を付与するための倍音付与部３１の後段に、ギター等の弦楽器における筐体の胴鳴りをシミュレートする残響音（残留音）作成部３２の系列と、弦からの直接音をシミユレートする直接音作成部３３の系列を並列に備えている。並列接続された残響音作成部３２及び直接音作成部３３は、アコースティックギターなどの弦楽器の演奏をマイクで録音する時の胴鳴り成分Ｓｒ及び弦の直接音成分Ｓｂを独立にシミユレートする。そして、両系列３２，３３で生成されたシミュレーション成分Ｓｒ，Ｓｂは、混合器３４で混合し更に第３等価器（ＥＱ：EQualizer ）３５を介して出力することにより、自然な音を作り出すことができる。
【００２３】
ピエゾピックアップ１からの入力信号Ｓｉは、ギターのピッキングの強さが振幅の強さとして現れる。一方、アコースティックギターの生音は、アタック部などにおける或る振幅レベル以上では音量より倍音成分の変化として現われる。そこで、この現象をシミュレートするために倍音付与部３１が設けられる。
【００２４】
この倍音付与部３１は、入力信号波形Ｓｉを軽くソフトクリップさせる回路を通すことによって、入力信号の振幅レベルに応じて倍音が増えるような処理を行う。つまり、入力信号Ｓｉの振幅レベルが大きくなるに従って、徐々に波形歪みが増えていくようにディジタル信号処理を行う。このような処理の方法としては、入出力変換テーブルや計算式により入出力変換する方式が適用され、具体的には、特開平５−１２７６７２号公報に開示されているような倍音付与部の方式を用いることができる。
【００２５】
倍音付与部３１においては、上述のように入力信号波形のソフトクリップによって入力信号Ｓｉに倍音を付与した倍音付入力信号Ｓｈが得られ、これにより、特にアタック部を自然な倍音構成とすることができる。入力信号Ｓｉは、このような倍音付与処理で倍音付入力信号Ｓｈに変換された後、残響音作成部３２及び直接音作成部３３に入力される。
【００２６】
残響音作成部３２は、リバーブ付与部３２Ａ及び第１ＥＱ（等化器）３２Ｂから成り、倍音付入力信号Ｓｈに残響成分を加え、アコースティック弦楽器の胴鳴りをシミュレートし、また、部屋の臨場感を実現するのにも用いられる。
【００２７】
この系列３２Ａ−３２Ｂでは、まず、リバーブ付与部３２Ａにより、ギター筐体の共鳴によるギターの「胴鳴り」をシミュレートし、併せて、マイクを離してセットした場合の演奏環境の反射音による「部屋鳴り」をシミュレートすることができる。リバーブ付与部３２Ａの構成に関しては、コム（くし形）フィルターを用いる通常のリバーブ手法を採用するが、特に、胴鳴りをシミュレートする部分には、コムフィルターのディレイタイムを短くし、長くても２０ミリ秒以内とする。これにより、リバーブタイムが短く密度の高い残響を作り、アコースティックギターの胴鳴りをうまくシミュレートすることができる。
【００２８】
残響音作成部３２では、また、後段の第１ＥＱ３２Ｂによって、リバーブ付与部３２Ａにより生成されたリバープ成分信号の音色補正を行い、残響音信号Ｓｒを出力する。例えば、高域周波数成分を大胆にカットして木の鳴りをシミュレーションしたり、短いリバーブによる音色変化を自然に補正して、より自然な木製ボディーの胴鳴りをつくることができる。
【００２９】
直接音作成部３３は、オールパス（全通過）フィルタ（ＡＰＦ：All Pass Filter ）３３Ａ及び第２ＥＱ（等化器）３３Ｂから成る。この系列３３Ａ−３３Ｂでは、アコースティックギターの弦振動自体による直接音をシミュレーションし、音色に大きな変化をつけることなくディレイ成分を加え、自然なアタック感を実現するのに用いられる。
【００３０】
ギターの演奏音を得るためにマイクで集音した音とピエゾ素子でピックアップした音を比較すると、アタック部分の倍音成分に違いがあり、この違いが、ピエゾピックアップの音の不自然さや無機質さを生んでいる。そこで、マイクで集音した音のようなアコースティックギターの自然さをシミュレートするために、ＡＰＦ３３Ａを用いる。
【００３１】
ＡＰＦ３３Ａには、例えば、図３（１）に示されるように、ディレイタイムτを与える遅延器ＤＬ、乗算器（減衰器）ＡＴ１〜ＡＴ３及び加算器ＡＤ１，ＡＤ２を備える“シュレーダー・オールパスフィルタ”を使用することができる。このＡＰＦは、インパルス応答ｈ（ｔ）が次式（１）で表わされ図３（２）に示す時間応答特性となる。また、伝達関数Ｈ（ω）は式（２）で表わされ、その絶対値｜Ｈ（ω）｜は式（２）及び図３（３）で表わされ、ＡＰＦの周波数特性は振幅平坦の性質をもつ：
ここで、ＡＰＦ３３Ａのディレイタイムτは、リバーブ付与部３２Ａで設定されるディレイタイムよりも短く設定し、長くても１０ミリ秒以内とする。また、帰還用乗算器ＡＴ２の乗算係数ｇは、“０．５”〜“０．８”程度の値が望ましいが、ＡＰＦ３３Ａが発振したり極端に減衰しないような値に選定すればよく、この範囲に限らない。
【００３３】
ピエゾピックアップで検出された入力信号Ｓｉを、このようにディレイタイムτが短く設定されたＡＰＦ３３Ａに通すことにより、入力信号Ｓｉの周波数特性を変化させず、従って、入力信号Ｓｉに変な癖をつけることなく、短いディレイ成分を加えることができるので、入力信号Ｓｉのアタック部分に金属的な響きが加えられる。
【００３４】
ＡＰＦ３３Ａによって短いディレイ成分が加えられた信号は、後段の第２ＥＱ３３Ｂにて音色補正される。これにより、弦の直接音を模擬し、自然な響きとアタック感をもった音色の直接音信号Ｓｂをつくり出すことができる。
【００３５】
残響音作成部３２及び直接音作成部３３で作成された残響音信号Ｓｒ及び直接音信号Ｓｂは、混合器３４にて任意のバランスで混合され、さらに、後段の第３ＥＱ３５で周波数補正され、これにより、アコースティックギターのような自然なサウンドを表現する出力信号Ｓｏが得られる。
【００３６】
なお、実施例では入力信号Ｓｉを得るための検出素子として、ピエゾピックアップのような圧電素子を用いたが、弦振動を物理的に検出することができるものであれば、光センサや磁気センサ等の他の検出手段を用いてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の楽音発生装置によれば、ギター等のピックアップ部から検出した入力信号に並列的にディジタル処理を施し、このために、楽器の胴鳴りや部屋の臨場感をシミュレーションするリバーブ付与部を含む残響音生成手段の系列と、残響音生成手段（リバーブ付与部）に設定されている遅延時間よりも短い遅延時間が設定され、楽器の直接音の自然なアタック感をシミュレーションする直接音生成手段の系列とが別々に備えられ、両系列で生成される残響音及び直接音を混合出力するように構成しているので、アコースティックギター等の音をマイクで集音したような自然な音を実現することができる。また、直接音生成手段の系列では、遅延時間が１０ミリ秒以下の短い値に設定された遅延要素を含むＡＰＦを用いることにより、周波数特性を変えることなくディレイ成分を付加するので、音色に大きな変化をつけることなく、高調波っぽい金属的な響きを実現することができる。さらに、両系列の前段に倍音付与手段を備えることにより、入力信号のアタック部に自然な響きを与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施例による楽音発生システムの全体的な構成を概略的に表わしたシステム構成図である。
【図２】図２は、この発明の一実施例によるＤＳＰの内部構成を表わす機能ブロック図である。
【図３】図３は、この発明による直接音生成部に使用可能なオールパスフィルタの一例を示す図である。
【符号の説明】
３１ 倍音付与部、
３２ リバーブ付与部３２Ａ及び第１ＥＱ３２Ｂを備える残響音作成部、
３３ ＡＰＦ３３Ａ及び第２ＥＱ３３Ｂを備える直接音作成部。
Claims (3)
- 楽器の弦振動に基づく検出信号を入力する入力手段と、
入力された検出信号に基づいて、弦楽器の胴鳴りをシミュレートした残響音信号を生成するリバーブ付与部を含む残響音生成手段と、
入力された検出信号を、前記リバーブ付与部に設定されている遅延時間よりも短い遅延時間が設定されたオールパスフィルタに通して、音色に大きな変化をつけることなく当該検出信号にディレイ成分を加えることにより、弦楽器における弦振動による直接音をシミュレートした直接音信号を生成する直接音生成手段であって、該オールパスフィルタに含まれる遅延要素の遅延時間が１０ミリ秒以内に設定されるものと、
前記残響音信号及び直接音信号を混合して出力する混合出力手段と
を具備することを特徴とする楽音発生装置。 - 楽器の弦振動に基づく検出信号を入力する入力手段と、
入力された検出信号をソフトクリップして倍音が付与された倍音付入力信号を出力する倍音付与手段と、
この倍音付入力信号に基づいて、弦楽器の胴鳴りをシミュレートした残響音信号を生成するリバーブ付与部を含む残響音生成手段と、
前記倍音付入力信号を、前記リバーブ付与部に設定されている遅延時間よりも短い遅延時間が設定された遅延時間の短いオールパスフィルタに通して、音色に大きな変化をつけることなく当該倍音付入力信号にディレイ成分を加えることにより、弦楽器における弦振動による直接音をシミュレートした直接音信号を生成する直接音生成手段であって、該オールパスフィルタに含まれる遅延要素の遅延時間が１０ミリ秒以内に設定されるものと、
前記残響音信号及び直接音信号を混合して出力する混合出力手段と
を具備することを特徴とする楽音発生装置。 - 前記入力手段は、ギターの弦振動を検出するピエゾピックアップからの検出信号を入力することを特徴とする請求項１又は２に記載の楽音発生装置。
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