JPH02108097A

JPH02108097A - 楽音合成装置

Info

Publication number: JPH02108097A
Application number: JP63261785A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Mori; 大輔森; Katsuyoshi Fujii; 藤井　克芳; Masahiro Nakanishi; 雅浩中西; Masahiko Hatanaka; 正彦畠中
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1990-04-19
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JP2532613B2

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】産業上の利用分野本発明は、電子楽器等の楽音合成装置に関するものであ
る。

従来の技術近年、電子楽器には、いわゆるシンセサイザー機能と呼
ばれる音作りの機能を備えたものが開発されており、シ
ンセキ−ボード或は、単にシンセサイザーと呼ばれてい
る。楽音合成技術としては、アナログからディジタルの
方式まで様々な合成技術が開発されているが、基本的に
は以下に説明する原理に従った音作りをするものが多く
、このような楽音合成装置は、例えば、　「シンセサイ
ザー操作事典」音楽之友社発行に詳述されている。

以下図面を参照しながら上述の楽音合成装置について説
明する。

第４図は従来の楽音合成装置の構成を示すものである。

第４図において、１０１は波形発振器、１０２はフィル
タ、１０３はアンプ、１は入力部、２は制御部、１２１
は波形選択入力部、１２２は音色エンベロープ入力部、
１２３は音量エンベロープ入力部、１１２は音色エンベ
ロープロープ発生器、１１３は音量エンベロープロープ
発生器である。

以上のように構成された楽音合成装置について、以下そ
の動作について説明する。

鍵盤等の入力部１に出力すべき楽音が指示されると、入
力部１は、制御部２に対して、出力すべき楽音の音程及
び出力開始或は出力停止に関する信号を出力する。制御
部２が、波形発振器１０１と音色エンベロープ発生器１
１２と音量エンベロープ発生器１１３とに対して出力開
始信号を出力することによって楽音の出力が開始される
ことになる。

ここで、波形発振器１０１は、ＶＣＯと呼ばれる電圧制
御型発振器によって構成する事が出来、波形発振周波数
即ち音程は、制御部２からの入力電圧によって決定され
、また、発振波形の形状（正弦波、三角波等）は、波形
選択入力部１２１からの入力によって決定される。フィ
ルタ１０２は、ＶＣＦと呼ばれる電圧制御型フィルタに
よって構成することが出来、フィルタの遮断周波数いわ
ゆるカットオフ周波数は音色エンベロープ発生器１１２
からの入力電圧によって制御されることになる。アンプ
１１３は、ｖＣＡと呼ばれる電圧制御型増幅器によって
構成することができ、出力楽音のいわゆるエンベロープ
（振幅エンベロープ）は、音量エンベロープ発生器１１
３からの入力電圧によって制御されることになる。音色
エンベロープ発生器１１２と音量エンベロープ発生器１
１３から発生されるエンベロープの形状は、それぞれ音
色エンベロープ入力部１２２及び音量エンベロープ入力
部１２３から入力されるエンベロープ情報に従って形成
されるものとする。

波形発振器１０１は、制御部２から出力される第５図に
示す制御電圧に対応して波形発振を開始する。即ち、第
５図の制御電圧の立ち上がり部を出力開始信号として、
また、制御電圧の強さ（大きさ）に対応した音高（時間
周期）の波形発振を開始し、制御電圧の立ち下がり部を
出力停止信号として、波形発振を停止する。波形発振器
１０１から出力される波形信号は、フィルタ１０２に入
力されて、音色エンベロープ発生器１１２から入力され
る音色エンベロープにしたがったフィルタリングを為さ
れて、音色付加波形信号として出力される。フィルタ１
０２から出力される音色付加波形信号は、アンプ１０３
に入力されて、音量エンベロープ発生器１１３から入力
される音量エンベロープに従って増幅され、合成楽音と
して出力されることになる。

音色エンベロープ入力部１２２及び音量エンベロープ入
力部１２３に入力されるエンベロープ情報とは、第６図
に示すようないわゆるＡＤＳＲ（アタック、デイケイ、
サスティン、リリース）に対応したアタックタイム、デ
イケイタイム、サスティンレベル、リリースタイムを入
力する。ここで、アタックタイムとは、エンベロープ発
生開始からエンベロープがピークレベルに達するまでの
時間であり、いわゆる立ち上がり時間に相当するもので
ある。デイケイタイムとは、上記ピークレベルからサス
ティンレベルに減衰するまでの時間、サスティンレベル
とは楽音を出力し続けている時の保持レベル、リリース
タイムとは、制御部２から楽音の出力停止信号が入力さ
れてからエンベロープレベルが零になるまでの時間であ
る。

以上のような楽音合成装置の使用者は、波形選択入力部
１２１と音色エンベロープ入力部１２２及び音量エンベ
ロープ入力部１２３とによって使用波形の種類選択、使
用フィルタの時間変動（音色エンベロープ）及び使用ア
ンプの時間変動（音量エンベロープ）を想起しながら入
力を行なった後に、入力部１に楽音出力を指示すると、
入力に対応した楽音が上述のような合成動作によって出
力されることになる。

なお、上述の楽音合成装置は、アナログ方式のものに付
いて述べてきたが、最近ではディジタル方式のシンセサ
イザが多く開発されており、単純に上述のアナログ方式
をディジタルに置き換えたものから、波形発振器として
楽器音（例えばピアノの音）をいわゆるＰＣＭ（ピーシ
−エム：Ｐｕ１ｓｅ　　Ｃｏｄｅ　　Ｍｏｄｕｌａｔｉ
ｏｎ）データとして半導体メモリに記憶させておいて、
これを出力音程に対応した速さで読み出し、楽器音のい
わゆるエンベロープ自体も含めたデータとして発振させ
ておき、上述の音量エンベロープ付加により更に変形を
させるようにしたものや、上述の原理とは、まったく異
なる原理で、即ち、半導体メモリに記憶させた正弦波デ
ータの読み出し方をパラメータによって様々に変形させ
て複雑な音色変動を実現させているものもある。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記のような構成では音色エンベロープ
あるいは音量エンベロープのように抽象化されたパラメ
ータを入力して合成楽音を得るようにしているために、
熟練した使用者でなければ最終的に出力される合成楽音
の音質を想起できないという問題点を有していた。

本発明は、上記問題点に鑑みて、一般の使用者でも最終
的に出力される合成楽音の音質を容易に想起できる楽音
合成装置を提供するものである。

課題を解決するための手段本発明は入力部と、前記入力部への入力にしたがって出
力周波数を制御する制御部と、前記制御部によって選択
された周波数の信号を出力する波形発振器とを有する楽
音合成装置であって、所定の形状を有する音響手段の大
きさを定める形状パラメータを入力する形状入力部と、
前記形状入力部より入力された形状パラメータの隣接す
るパラメータに基づいて合成パラメータを算出するパラ
メータ変換部と、前記波形発振器より得られる発振信号
を前記パラメータ変換部より得られる合成パラメータに
よって加工する波形加工部とを存することを特徴とする
ものである。

作用この構成によって、制御部は、従来例と同様に入力部か
らの出力楽音の指示に対応して波形発生器の制御を行い
、選択された周波数の波形が波形発振器から出力され、
波形加工部において合成パラメータにしたがったフィル
タリングなどの波形加工をされて合成楽音波形として出
力される。波形加工に用いる合成パラメータは、形状入
力部において入力される物理的形状に基すいた形状パラ
メータをパラメータ変換部で対応する合成パラメータに
変換することによって得られるものであるので、出力さ
れる合成楽音波形は、物理的形状に対応した音質を有す
ることとなる。

実施例以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例における楽音合成装置のブロ
ック図を示すものである。

第１図において、１０は波形加工部、１１はパラメータ
変換部、１２は形状入力部である。なお、１は入力部、
２は制御部、１０１は波形発生部、１２１は波形選選択
入力部で、これらは従来例の構成と同じものである。

まず、形状入力部１２に対して形状パラメータを入力す
る。本実施例では、波形発振器１０１の波形出力を任意
に設計できる物理的な音響手段、例えば音響管を通過さ
せることによって音色加工するような想起が可能な所定
の形状音響手段を用いてその大きさを形状パラメータと
する。

形状パラメータＳはＳｇからＳ　ｈ＋１までの（Ｎ＋２
）個を入力する。ここで、ｉ番目の形状パラメータＳ１
は、第２図に示すような側面形状を有する円筒の音響管
群箱ｉ番目の音響管の半径を表すものである。第１番目
の音響管の断面積Ａ、は（１）式のように表される。

Ａ　＋　＝　　π・Ｓ＋’　Ｓｒ　　　　　　・・・（
１）第１番目の音響管と第（ｉ＋１）番目の音響管の接
続部では音響的な反射が起こり、その反射係数Ｒ１は（
２）式のようにして求められることが一般に知られてい
る。　（例えば「信号・画像のディジタル処理」産業図
書発行、有本卓著）。

各音響管は全て単位長さＬを有しており、音速を０１　
　サンプリング周波数をＦＳとして（３）式のような関
係式が成り立つものとする。

このとき、断面積Ａ９とＡ　Ｎ　４１は音響管群の両端
の境界条件を決定するために使用するので、音響管群の
物理的全長りは（４）式で表されることになる。

Ｄ＝　　　Ｌ＠Ｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　
・・・（４）従って、使用者は全長りの円筒音響管を単
位長りのＮ＋２個の単位音響管に分割して、分割した単
位音響管の半径Ｓ１を任意に設定することによって、円
筒音響管の形状を設計することになる。

形状入力部１２に入力された（Ｎ＋２）個の形状パラメ
ータＳ１は、パラメータ変換部１１へ出力される。パラ
メータ変換部１１は、入力された形状パラメータＳ１と
、（１）式と（２）式とから合成パラメータＲ＋（反射
係数）を算出し、波形加工部１０へ出力する。ただし、
ｊ＝１．２．　　・・・、Ｎとする。

波形発振器１０１は、従来例と同様にして、波形選択入
力部１２１において選択された波形を、鍵盤などの入力
部１への楽音出力指示に対応して動作する制御部２から
の信号にしたがってＡ／Ｄ変換１３へ出力する。Ａ／Ｄ
変換器１３はサンプリング周期（１／Ｆｓ）のタイミン
グで波形発振器１０１の出力をデジタル信号に変換する
ものであり、その出力を波形加工部１０に与える。

波形加工部１０は、波形発振器１０１から出力される波
形信号に対して第３図に示すようなフィルタリングをサ
ンプリング周波数ＦＳに同期して実施することによって
合成楽音を算出し出力する。

第３図においてＲ＋は合成パラメータを、また２−１は
、サンプリング周波数ＦＳに同期した１単位時間遅延を
表すものとする。

なお、波形発振器１０１から出力される波形信号がディ
ジタル信号であってもサンプリング周波数ＦＳに同期し
た入力として波形加工部１０での演算にはそのまま使用
できない場合には、−旦デイジタル・アナログ変換した
後にアナログ・ディジタル変換をサンプリング周波数Ｆ
ｓで実施するようにしてもよい。

以上のように、本実施例によれば、円筒状の音響管モデ
ルに対応した形状パラメータＳ１を入力し、パラメータ
変換部１１において形状パラメータＳ１を対応する合成
パラメータＲ，に変換し、波形加工部１０は入力される
波形信号に合成パラメータＲ＋によるフィルタリングを
するようにしたので、メガホンあるいは管楽器のような
管に波形信号を通過させるような想起によって様々な楽
音合成が可能な楽音合成装置を実現できる。

発明の効果本発明は、音響手段の物理的な形状に基すいた形状パラ
メータを入力し、パラメータ変換部において形状パラメ
ータを対応する合成パラメータに変換し、波形加工部は
入力される波形信号に合成パラメータによる波形加工を
するようにしたので、物理的な形状を想起した様々な楽
音合成が可能な楽音合成装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における楽音合成装置のブロ
ック図、第２図は音響管モデル側面図、第３図は本発明
の一実施例における波形加工フィルタの信号流れ図、第
４図は従来の楽音合成装置のブロック図、第５図及び第
６図は従来例における信号波形図である。１・・・入力部、　　２・・・制御部、　　１０・・・
波形加工部、　　１１・・・パラメータ変換部、１２・
・・形状入力部、　　１３・・・Ａ／Ｄ変換器、　　１
０１・・・波形発振器、　　１２１・・・波形選択入力
部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力部と、前記入力部への入力にしたがって出力
周波数を制御する制御部と、前記制御部によって選択さ
れた周波数の信号を出力する波形発振器とを有する楽音
合成装置において、所定の形状を有する音響手段の大き
さを定める形状パラメータを入力する形状入力部と、前
記形状入力部より入力された形状パラメータの隣接する
パラメータに基づいて合成パラメータを算出するパラメ
ータ変換部と、前記波形発振器より得られる発振信号を
前記パラメータ変換部より得られる合成パラメータによ
って加工する波形加工部とを有することを特徴とする楽
音合成装置。
（２）前記形状入力部は所定の単位長毎に各々半径Ｓ＿
１を有する一連の円筒状の音響管群についての形状パラ
メータＳ＿１（１＝０〜Ｎ＋１）を入力するものであり
、前記パラメータ変換部は一連の音響管について相隣る
管径毎にその管の断面積（Ａ＿１＝πＳ＿１＾２）の加
減算値の比によって合成パラメータＲ＿ｉＲ＿ｉ＝（Ａ＿１−Ａ＿１＿＋＿１）／（Ａ＿１＋Ａ＿
１＿＋＿１）を算出するものであり、前記波形加工部は
前記波形発振器の発振出力を前記パラメータ変換部より
得られる合成パラメータＲｉに基づいて加工するもので
あることを特徴とする請求項１記載の楽音合成装置。