JPH01219794A - 楽音発生装置 - 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、成分波発生手段から得られる複数の次数の
成分波信号を合成するタイプの楽音発生装置において、
特に特定の周波数成分の振幅レベルを強調して倍音構成
にピークを持たせるフォルマント特性を付与し得る楽音
楽音発生装置に関する。

［従来技術と発明が解決しようとする課題〕従来のこの
種の楽音発生装置としては、例えば、周波数成分である
複数の正弦波のそれぞれに対するエンベロープをユーザ
ーが個別に設定入力し、楽音発生の際に、この個別のエ
ンベロープによって対応する次数の正弦波をエンベロー
プ制御することにより時間に対して振幅を変化させて正
弦波合成を行い、所望のエンベロープ特性をもち、所望
の倍音構成による楽音信号を発生するものが知られてい
る。

そして、この種の楽音発生装置においては、発生させた
楽音信号に対して特定の周波数成分の振幅レベルを大き
くして強調し、倍音構成にピークを持たせるいわゆるフ
ォルマント特性を付与する場合には、楽音信号を構成す
る複数の次数の成分波信号における特定の次数を設定し
、その次数の成分波信号の振幅レベルを強調するように
していた。

しかしながら、このように特定の次数を設定することに
よってその次数の成分波信号の振幅を強調した場合は、
鍵盤操作等−よって得られるキーコード（基本周波数）
を変化させると、つまり、発生させる楽音の音高を変化
させるとその音高の変化に伴って予め設定した次数に対
応するピーク周波数、すなわちフォルマント特性が付与
されるピーク周波数が変化してしまい、常に一定の周波
数についてフォルマント特性を付与することができない
という問題があった。

［発明の目的］ このような課題を解決するために、この発明は、発生さ
せる楽音の基本周波数（キーコード）が変化しても、発
生させる楽音に対して特定の周波数成分の振幅レベルを
強調して倍音構成にピークを持たせるフォルマント特性
を、常に所望の周波数に対応する周波数成分に対して付
与することができるような楽音発生装置を得ることを目
的とする。

［発明の要点］ この発明は、上記のような目的を達成するため、成分波
発生手段からの複数の次数の成分波信号を合成するタイ
プの楽音発生装置において、次数対応音高データ発生手
段にて音高データ設定手段からの音高データより複数の
次数に対応する次数対応音高データを発生させ、この次
数対応音高データとフォルマントデータ設定手段にて設
定したフォルマントデータとから、フォルマント制御手
段にて各次数ごとに成分波信号の振幅レベルを可変制御
してフォルマントに対応する特定の次数の成分波信号を
他の次数の成分波信号に比べて強調してフォルマント特
性を付与するようにしたことを要点とする。

［実施例］ 以下、第１図〜第３図の図面を参照しながら、この発明
を正弦波合成タイプの楽音発生装置に適用した実施例に
ついて述べる。

〈実施例の構成〉 第１図はこの実施例の全体の回路構成を示す。

図において、ｎ個の正弦波発生器１４−１〜１４−ｎは
それぞれ演奏入力装置である鍵盤１に接続されたキーコ
ード発生器Ｎ４及びユーザーが各種のデータを入力する
ためのデータ入力装置２並びにフォルマントデータメモ
リ３に接続されている。そして各正弦波発生器１４−１
〜１４−ｎは、データ入力装置２によってユーザーが設
定入力した倍音データ（次数データ）に基づいて、それ
ぞれ独立の周波数及びエンベロープを持つ正弦波を発生
するように割り当てられる。上記フォルマントデータメ
モリ３はＲＡＭ構成であり、データ入力装置２によって
設定されたフォルマントデータ、つまり強調したい周波
数と強調させたいピークレベルのデータが記憶される。

このフォルマントデータメモリ３よりのフォルマントデ
ータは、各正弦波発生器１４−１−１４−　ｎの内部に
おいて、割り当てられていた周波数（次数）に依存する
振幅データに変換され、この変換されて得られた振幅デ
ータによって、先に内部で発生された各正弦波の振幅が
制御される。この振幅制御された各正弦波データは、加
算器１５において加算され、加算されたデータは、Ｄ／
Ａ変換器１６にてアナログ信号に変換され、アンプ１７
、スピーカ１８を経て楽音として放音される。

〈実施例の要部の詳細構成と動作〉 前述した正弦波発生器１４−１−１４−　ｎの内部構成
は共通であり、その−例は第２図に示され、第１図と同
一参照符号を付したものは同−機渣を有するものである
。第２図において、符号１４で示される点線の枠内が、
正弦波発生器１４−１〜１４−ｎの１つを代表して表わ
している。

以下第２図を参照しながらこの正弦波発生器１４の構成
と合わせてこの実施例の動作について述べる０図におい
て音高設定手段であるキーコード発生装置４は、鍵盤ｌ
において操作された鍵に対応するキーコードを発生し、
キーコード変換装置５は発生したキーコードを、倍音デ
ータ記憶装δ１０の次数データ値に従って次数対応のキ
ーコードつまり次数対応変換キーコードに変換する０倍
音データ記憶装置−１０にはデータ入力装置２によりユ
ーザーが設定可能な、例えば０から３１までの次数デー
タが記憶可能であり、次数対応音高データ発生手段とし
てのキーコード変換装置５はこの記憶された次数データ
を使ってキーコードをその次数に対応する次数対応音高
データ（変換キーコード）に変換する０例えば、倍音デ
ータ（次数データ）がＯのときは変換せず、倍音データ
が１のときには２倍音に相当する１オクターブ上のキー
コード（次数対応周波数データ）に変換し、以下順に変
換して、倍音データが３１のときは３２倍音のキーコー
ドに変換するものである０位相角発生装Ｍ６は周波数デ
ータＲＯＭと累′Ｂ塁とから成り、キーコード変換装置
５からの変換キーコードを周波数データＲＯＭにて周波
数データに変換し、累算器にてこの周波数データを累算
することによってその変換キーコードに対応した位相角
を発生し、正弦波ＲＯＭ７の正弦波データを読み山す、
したがって、正弦波ＲＯＭ７より出力されるのは、倍音
データ記憶装ＭｌＯに設定された倍音次数に対応する周
波数をもつ正弦波信号である。なお、この実施例では、
位相角発生装置６において倍音データに従ってキーコー
ドを変換するようにしたが、周波数データをビットシフ
ト等の処理を行って、倍音に対応する周波数データとし
てもよく、あるいは位相角発生装置６から出力する′位
相角の値自体を変換して、対応次数の位相角の値として
もよい、つまり、音高データと次数対応音高データとの
関係は、キーコードと変換キーコードとで実現されても
よく、また周波数データと変換周波数データとで実現さ
れてもよく、更には、位相角と変換位相角とで実現され
てもよい。

エンベロープメモリ１３には、データ入力装置２により
ユーザーが入力して設定した各次数（倍音）ごとのエン
ベロープデータ（例えば複数ステップのレベル、レート
表現による折線エンベロープパラメータ）が記憶され、
このエンベロープデータをエンベロープ発生装置１１に
おいて、例えばデジタル信号である波形データの形式に
変換する。そして、エンベロープ発生器ｆｆ１ｌｌから
のエンベロープ波形データをデジタル的な乗算器８にお
いて、正弦波ＲＯＭ７からの各次数ごとの正弦波信号と
乗算する。この乗算器８からはこのようにエンベロープ
制御されたつまり時間変化を伴う振幅制御を行ったその
次数における正弦波を出力して乗算器９に与える。

また、フォルマントデータメモリ３には、データ入力装
行２によりユーザーが入力設定したフォルマントデータ
が記憶される。このフォルマントデータは、全ての次数
、つまり正弦波発生器１４−１〜１４−ｎの全てに共通
なデータとしてユーザーが入力設定できるものであり、
各次数ごとに入力設定する必要はなく、そのデータの内
容としては、少なくとも付与しようとするフォルマント
特性におけるピー・りの周波数データとピークのレベル
データとをメモリさせればよい、勿論、このフォルマン
ト特性のパラメータは、その他の形式により設定されて
もよい、第３図はフォルマントデータメモリ３にユーザ
ーが入力するフォルマントデータを説明するためのフォ
ルマント特性図であり、フォルマントのピーク周波数Ｐ
ｆ　とその時のピークレベルＰ［の関係を示している。

フォルマント制御手段を構成するフォルマント発生装置
１２では、フォルマントデータメモリ３から入力される
フォルマントデータ及びキーコード変換装置５から入力
される変換キーコードＸ、すなわち、鍵９１１の押鍵に
よる音高データを次数に対応して変換した次数対応音高
データＸとから、所定の変換式に基づきフォルマント制
御のための振幅データを得るものである。

いま、ａを固定値とすると、その振幅データＦ（ｘ、Ｐ
ｌ　、Ｐｔ　）は、次のような関数として設定し得る。

Ｆ（Ｘ、ＰＬ、Ｐｆ）＝１ Ｐ、−１ Ｐｔ−□≦ｘ＜Ｐ＋のとき、 Ｆ　（Ｘ、　　ＰＬ　、　　Ｐｒ　）　＝ａ　（ｘ−Ｐ
ｔ　）　＋ＰＬＬ−１ ｐｒ≦Ｘ≦Ｐｒ＋−一切とき。

Ｆ　（ｘ、ＰＬ　、Ｐ（）＝−ａ　（Ｐｒ−ｘ）＋Ｐｔ
このような変換式に基づく振幅データＦ（ｘ、ＰＬ　、
　Ｐｒ　）は、第４図に示すような振幅データ特性が与
えられる。つまり、第３図に示すようなフォルマント特
性を持つフォルマントデータは、上記変換式を用いるこ
とにより、変換キーコードデータである次数対応音高デ
ータＸに基づいて第４図に示すような特性の振幅データ
Ｆ（ｘ、ＰＬ　、　　Ｐｒ　）に変換される。

フォルマント発生器Ｍ１２において得られたその次数に
対応する振幅データは、同じくフォルマント制御手段を
構成する乗算器９に入力され、この乗算器９において、
乗算器８から入力された正弦波信号と乗算されることに
より、その次数の正弦波信号の振幅レベルが可変制御さ
れる。すなわち振幅レベルは、その次数対応音高データ
Ｘが先に入力設定したフォルマントデータとしてのピー
ク周波数Ｐｒ　　と一致するかもしくはその近傍である
場合には、前述した変換式に基づいて振幅レベルが最大
限度ＰＬもしくはその近似値まで強調されて正弦波装置
１４から出力される。

そして、各次数の正弦波信号がそれぞれの正弦波発生器
１４−１〜１４−ｎにおいて同様に同じ変換式によって
振幅レベルに対する可変制御を受け、それらの各次数ご
との正弦波信号は前述したように第１図の加算器１５に
て加算合成され、Ｄ／Ａ変換器１６、アンプ１７及びス
ピーカ１８を経て放音される。すなわち、合成される複
数の次数の正弦波信号のうちで、所定の変換式及び入力
設定したピーク周波数、ピークレベルに基づいて振幅レ
ベルが強調されるべき特定の次数の正弦波信号だけが他
の次数の正弦波信号に比べて選択的に強調され、その結
果所定の周波数成分にピークを有する所望のフォルマン
ト特性が付与された楽音が合成されて得られることにな
る。

このように、フォルマント発生装置１２及び乗算器９は
、特定の次数の成分波信号を他の次数の成分波信号に比
べて強調したフォルマント特性を付与するためのフォル
マント制御手段として機能するものであるが、この実施
例の特徴として、上記変換式を用いて得られた振幅デー
タＦ（ｘ、Ｐｌ、Ｐ＋）は、基本周波数（キーコード）
の如何に係らず周波数Ｐｆにおいて常にピークレベルＰ
Ｌ　となり、そのｐｒの近傍の周波数において範囲では
関＠Ｆ　（ｘ、　ＰＬ　、　Ｐｒ　）　＝　ａ　（ｘ　
−Ｐｙ）＋Ｐ１　もしくは関数Ｆ　（ｘ、　Ｐｔ　、　
Ｐｒ　）＝ａ　（Ｐｒ−ｘ）＋Ｐｌにて求められるレベ
ルとなり、いずれもその範囲外のＸに対応するレベルに
比較してそのレベルが強められているのである。

この実施例においては、ユーザーがデータ入力装置１２
より入力したフォルマントデータとしてのピークレベル
Ｐ【とピーク周波数ＰＦ　とは、同じくユーザーがデー
タ入力装置１２より入力した次数（倍音）データそのも
のではなく、その次数データに基づいてキーコード発生
装置４からのキーコード（基本周波数）を変換して得ら
れた次数対応音高データＸによって上記振幅データＦ（
ｘ、ＰＬ　、Ｐｔ　）に変換されているのである。

したがって、従来のように、設定した次数（倍音）デー
タそのものによって倍音構成にピークをもたらすことに
より、鍵９ｉ１の押鍵位置が変われば設定した次数に対
応する周波数が変わることになり、ピーク周波数も変化
してしまうということがなく、キーコード（基本周波数
）が変化してもピークレベルを示すピーク周波数は変わ
らず、常に入力設定したピーク周波数Ｐｔ　を中心とす
る所定の範囲内の周波数成分のレベルが強調されて、オ
ーディオの分野におけるグラフィックコライザが持たら
すようなフォルマント特性を付与し得る楽音発生装置が
得られるものである。

く変形実施例〉 なお、上記実施例では、次数対応音高データＸの関数と
してＸの一次関数を設定してフォルマントデータの変換
式としたが、変換式はこれに限定されるものではなく、
例えばａを固定値、ピーク周波数をＰｒ、　　ピークレ
ベルＰＬ　として次式のようなＸの二次関数である変換
式を設定してもよい。

Ｆ（Ｘ、　ＰＬ、　　Ｐｒ）＝１ ＋Ｐｌ 但しＸは次数対応音高データ。

そして、このような音高データに対してフォルマントを
与える関数式をユーザーが設定したり、あるいは複数用
意されているものを選択したりするようにすれば、より
効果的な装置となる。

また、上記実施例では、データ入力装置２によってユー
ザーは各成分波信号ごとに、個別にエンベロープデータ
を入力設定して、各成分波信号を個々にエンベロープ制
御するようにしているが、このように各成分波信号ごと
にエンベロープ制御せずに加算器等で合成した信号に対
してエンベロープ制御するようにしもよく、また、共通
エンベロープ設定手段としての共通エンベロープメモリ
を設けて、各次数の成分波信号に共通な共通エンベロー
プ関数を与え、エンベロープ変換手段により、この共通
エンベロープ関数を各次数のそれぞれの次数データ値に
よって次数別のエンベロープ関数に変換し、この変換に
よって得られた各次数ごとのエンベロープ関数のそれぞ
れに従って各成分波信号がエンベロープ制御されるよう
に構成すれば、ユーザーのデータ入力に関する労力は大
幅に軽減することができる。

更に、上記実施例では、合成する各次数の成分波信号は
正弦波信号としたが、正弦波信号には限られず、次数と
対応する周波数もしくは周波数スペクトルを有する任意
の波形信号、例えば矩形波信号等を成分波信号として用
いることもできる。この場合、ウオルシュ関数（Ｗａｌ
ｓｈｆｕｎｃｔｉｏｎ）などが適当である。

更にまた、フォルマント制御手段としての乗算器９は、
デジタル的な乗算器に限られず、アナログ的な乗算器、
その他の演算が可滝な手段に置換できる。

加えて、この発明は鍵盤をもつ電子楽器に適用可境なこ
とは勿論、ギタータイプ、あるいは管楽器タイプ等各種
の入力形態にて音高を指定する楽器に適用できるもので
ある。

［発明の効果］ 以上述べたように、この発明では、次数対応音高データ
発生手段において、音高データ設定手段からの発生楽音
の音高を指定する音高データを複数の次数に対応する次
数対応音高データを発生させ、フォルマント制御手段に
おいて、この次数対応音高データとフォルマントデータ
設定手段にて入力設定したフォルマントデータとに基づ
いて、各次数ごとの成分波信号の振幅レベルを可変制御
することにより、フォルマントデータに対応する特定の
次数の成分波信号の振幅レベルを強調してフォルマント
特性を付与するようにしたので、ユーザーは所望するフ
ォルマント特性に関する若干のデータを各次数に対して
共通に入力設定するという簡単な操作のみで、音高デー
タ設定手段から入力される音高データが変更されても、
つまり、例えば演奏操作による指定音高が変更されても
、ピーク周波数の周波数位置が移動せず、常に指定した
周波数の成分が強調されたフォルマント特性が付与され
る楽音発生装置が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明の一実施例に係る楽音発生装置
を説明するためのものであり、第１図は楽音発生装置の
全体回路構成図、第２図は第１図における正弦波発生器
の回路構成図、第３図はフォルマントデータを説明する
ためのフォルマント特性図、第４図は次数対応音高デー
タＸに対して、フォルマントデータを変換して得た振幅
データの変化を示す特性図である。 １・・・・・・ｔ１１盤、２・・・・・・データ入力装
置、３・・・・・・フォルマントデータメモリ、５・・
・・・・キーコード変換装置、９・・・・・・乗算器、
１２・・・・・・フォルマント発生装置、１４・・・・
・・正弦波発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 成分波発生手段からの複数の次数の成分波信号を合成す
   るタイプの楽音発生装置において、発生させるべき楽音
   の音高データを設定する音高データ設定手段と、 発生させるべき楽音における特定の周波数成分を強調す
   るためのフォルマントデータを設定するフォルマントデ
   ータ設定手段と、 上記音高データ設定手段からの音高データより上記複数
   の次数に対応する次数対応音高データを得る次数対応音
   高データ発生手段と、 この次数対応音高データより出力する上記次数対応音高
   データと上記フォルマントデータ設定出力よりの上記フ
   ォルマントデータとから、各次数ごとに成分波信号の振
   幅レベルを可変制御して、フォルマントデータに対応す
   る特定の次数の成分波信号を他の次数の成分波信号に比
   べて強調してフォルマント特性を付与するフォルマント
   制御手段と、 を備えたことを特徴とする楽音発生装置。