JPH02294694A - 楽音波形信号形成装置 - 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１ 本発明は電子楽器、音楽教育装置，玩具等に利用される
楽音波形信号形成装置に係り，特に管楽器音に似た音色
の楽音波形信号を形成するのに適した楽音波形信号形成
装置に関する．

【従来技術１ 従来、この種の装置は．例えば特開昭６３−４０１９９
号公報に示されるように．波形信号の往路としてのｆＢ
１信号ラインと，波形信号の復路としての第２信号ライ
ンと、発音すべき楽音の楽音要素を制御するための楽音
制御信号と第２信号ラインからの波形信号とを入力し該
入力した青信号に非線形変換を施してｆ！ｉ１信号ライ
ンに出力する楽音？御信号入力部と、第１信号ラインか
ら入力された波形信号を所定の時間だけ遅延してｆＥ２
信号ラインへ帰還する波形信号伝送部とを備え、楽音Ｓ
ｉｌｍ信号入力部を管楽器のマウスピース部等に対応さ
せるとともに，波形信号伝送部を管楽冊の共鳴管に対応
させ，外部から、演奏情報に従った楽音制御信号を楽音
制御信号入力部に入力して、該入力された楽音劇御信号
に応じて波形信かを発生させることにより、管楽器音等
を模倣した楽音を発生させるようにしている。 ［発明が解決しようとする課題１ しかるに、上記従来の装置にあっては、発生楽音の音高
（管楽器におけるトーンホールの開閉成の組合せが変更
されることに対応）が変化しても、波形信号伝送部によ
る共鳴管の音響特性は常に一定に保たれ、種々の音高に
対して管楽器音をよりよく模倣できないと同時に．１１
かな楽音が得らない場合がある。また、信号伝送部にお
ける波形信号の遅延によって多峰性の周波数特性をもつ
波形信号が形成されるわけであるが、特に複雑な波形を
形成するためには同波形信号に多くの共振峰なもたせる
ことになり，かかる場合には、循環する波形信号の肩波
数が定まりにくく、発生楽音のピッチ感が良好でなくな
るという問題があった．本発明は上記問題に対処するた
めになされたもので，その目的は、各種音高に対して豊
かな楽音の発生を許容するとともに，ピッチ感の明瞭な
楽音波形信号の発生を許容する楽音波形信号形成装置を
提供することにある。 ［１１ｇを解決するための手段】 上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、
波形信号の往路としての１１信号ラインと，波形信号の
復路としての第２信号ラインと、発音すべき楽音の楽音
要素をｒｓｍするための楽音利御信号と第２信号ライン
からの波形信号とを入力し該入力した青信号に非線形変
換を施して第１信号ラインに出力する楽音制御信号入力
部と、第１信号ラインから入力された波形信号を所定の
時間だけ遅延してｊ！２信号ラインへ帰還する波形イ３
号伝送部とを備えた楽音波形信号形成装置において，前
記波形信号伝送部内に，外部からの＄１御信号に応じて
第１信号ラインから第２信号ラインへ通過する波形信号
の周波数帯域を変更可能なフィルタ手段を前記遅延回路
に直列に設けたことにある． ［発明の作用１ 上記のように構成した本発明においては、上記従来装置
と同様に，楽音制御信号に基づいて楽音制御信号入力部
から出力された波形信号が，第１イコ号ライン、波形信
号伝送部及びｍ２信号ラインを介して前記入力部へ帰還
されながら楽音波形信号が形成される． かかる場合、波形信号伝送部内にて遅延回路に直列に設
けたフィルタ手段は，外部からの制御信号に応じて、前
記帰還されて循環する波形信号の通過周波数帯域をＩ１
ｐＪするので，前記制御信号を発生楽音の音高に対応さ
せたものにすれば．形成される楽音波形信号の音色（波
形）が発生楽音の音高に応じて制御される．また，信号
伝送部における波形信号の遅延によって同波形信号が多
くの共振峰をもっても、これらの共振峰のいずれかを抑
え（又は増大させ）、Ｈ環する波形信号の周波数すなわ
ち系全体の発振周波数が固定化しかつ安定化する，

【発明の効果ｌ 上記作用説明のように、形成される楽音波形信号の音色（波形）が発生楽音の音高に応じて制御されるとともに，系全体の発振周波数が固定化しかつ安定化するので，種々の音真に対して管楽器音をよりよく模倣できると同時に豊かな楽音が得られ、さらに発生楽音のピッチ感が良好に感じられるようになる． 【実施例】

以下，本発明の一実施例を図面を用いて説明すると，第
１図はクラリネット、サックス等の管楽器の楽音信号の
形成に最適な楽音信号形成装置を備えた電子楽器をブロ
ック図により示している．この電子楽器は演奏情報発生
部１０，音色情報発生部２ｏ及び楽音制御信号発生部３
０を備え，演奏情報発生部１０からの演奏情報及び音色
情報発生部２０からの音色情報に基づいて楽音制御信号
発生部３０から発生される楽音制御信号を，楽音制御信
号入力部１００、波形信号ループ部２００及び波形信号
伝送部３００からなる楽音波形信号形成装置へ供給して
楽音波形信号を形成するようにしたものである。 演奏情報発生部１０は音階に対応した複数の鍵からなる
鍵盤と．　　１＊各鍵の押鍵操作の有無を検出する押鍵
検出回路、押鍵操作速度を検出するイニシャルタッチ検
出回路、押鍵圧力又は押鍵深さを検出するアフタータン
チ検出回路等の鍵盤に付随する各種回路とを備え、押鍵
の有無，イニシャルタッチ，アフタータッチ等の演奏情
報を出力する。 音色情報発生部２０は音色選択スイッチ及び同スイッチ
の操作検出回路を備え、選択音色を表す音色情報を出力
する．楽音制御信号発生部３０は例えばマイクロコンピ
ュータ、楽音ｔ１御パラメータ記憶テーブル等により構
成され、前記演奏情報及び音色情報に応じて前記テーブ
ルを参照して各種楽音制御信号を出力する．これらの楽
音制御信号は，例えば、鍵盤にて押鍵された鍵により決
定され発生楽音のピッチを表すピッチ信号ＰＩＴと、イ
ニシャルタッチ演奏情報、アフタータッチ演奏情軸及び
音色情報により決定され管楽器演奏時における口内圧力
（吹奏圧）を表す口内圧力信号ＰＲＥＳと、前記各演奏
情報により決定され管楽器演奏時における唇の構え，締
め等を表すアンプシュール信号ＥＭＢＳとからなる． なお、息圧等を検出するセンサを備えたマウスコントロ
ーラを本件実施例の電子楽器に接続可能とした場合には
，前記演奏情報の一部を同マウスコントローラから得る
ようにしてもよい．また．電子管楽器に本発明を適用し
た場合には，該管楽器の演奏部から前記各種演奏情報を
得るようにする．さらに，前記演奏情報発生部１０及び
音色情報発生部２ｏとして、他の楽器、自動演奏装置等
を採用し、同他の楽器、自動演奏装置等から楽行制御信
号発生部３０に演奏情報及び音色情報が供給されるよう
にしたり，＊た他の楽器、自動演奏装置内にて前記各種
楽音制御信号が形成されるようにして，同楽音Ｉ９御信
号が楽音制御信号入力部１００，波形信号ループ部２０
０及び波形信号伝送部３００からなる楽音波形信号形成
装置へ直接供給されるようにしてもよい。 楽音ｔＩ１御信号入力部１００は減算器１５１を有し、
同減算器１５１は、波形信号の復路をなす信号ラインＬ
２からの波形信号から口内圧力信号ＰＲＥＳを減算する
ことにより，前記青信号の合成信号を出力する。かかる
場合，信号ラインＬ２からの波形信号は共鳴管からマウ
スピース内へ伝播して来た反射波を表し、前記減算は、
第２図に示すように，口内圧力ＰＲＥＳと、共鳴管から
マウスピース４１内へ伝播して来た反射波圧力Ｑとの差
圧に応じてリード４２が変位し，該変位に応じて入射波
が形成される状態を示しており．Ｍ算ｒＪＩｌ５１の出
力はマウスピース４１のリード４２を変位させるための
差圧に対応したものとなる． 減算器１５１の出力にはローパスフィルタ１５２が接続
されており、同フィルタ１５２は前記差圧信号の高城成
分を除去して出力する．これは，リード４２が固有の周
波数特性を有するため，例えば高城成分に応答しないた
めである。ローバスフィルタ１５２の出力には加算Ｄ１
５３が接続されており、同加算器１５３はアンプシュー
ル信号ＥκＢＳと前記ローパスフィルタ１５２の出力と
を加算して非線形テーブル１５４に出力する。この加算
器１５３におけるアンプシュール信号ＥＭＢＳの加算に
より、前記差圧に対するリード４２の変位に関し、唇の
構え，締め等による補正がシミュレートされる。 非線形テーブル１５４はリ一ド４２の力に対する曲げの
非線形特性，すなわち付与された圧力に対するリード４
２の変位量をシミュレートするもので，例えば第３図の
ような入出力特性を有している。これにより，非線形テ
ーブル１５４の出力はマウスピース４１のリード４２部
における空気通路面積を表す信号となる．この非線形テ
ーブル１５４の出力は乗算器１５５の一方の入力に接続
されている。 乗算器１５５の他方の入力には加算０１５１からの差圧
信号が非線形テーブル１５６を介して供給されている．
この非線形テーブル１５６は，差圧が大きくなっても狭
い管路では流速が飽和して差圧と流速とが比例しないこ
とをシミュレートするもので，第４図のような入出力特
性に設定されている．これにより、マウスピース４１内
のりード４２部で差圧が流速に与える影響を考慮して補
正された差圧信号が乗算器１５５の他方の入力に供給さ
れることになる。そして、乗算器１５５は両入力に供給
された信号、すなわちリード４２部における空気通路面
積を表す信号と補正された差圧信号とを乗算して出力す
るので，同乗算器１５５の出力信号はマウスピース４１
内のリード４２部における空気流速を表す信号となる。 乗算Ｄ１５５の出力は乗［Ｊ１５７の入力に接続されて
おり，同乗算器１５７は前記空気流速を表す｛Ｓ号にマ
ウスピース４１内のインピーダンス（空気抵抗）を表す
固定係数Ｋを乗算して、該乗算結果を音圧信号として信
号ラインＬ１を介して波形信号ループ部２００に供給す
るようになっている。 波形信号ループ部２００は各信号ラインＬｌ．Ｌ２内に
挿入された加算器２５１，２５２により構成される。加
算器２５１はその一方の入力に信号ラインＬ１から供給
される波形信号とその他方の入力に信号ラインＬ２から
供給される波形信号とを加算して信号ラインＬ１へ出力
し，加算器２５２はその一方の入力に信号ラインＬ２か
ら供給される波形信号とその他方の入力に信号ラインＬ
１から供給される波形信号とを加算して信号ラインＬ２
へ出力するものである。これにより，第３図に示すよう
に，マウスピース４１とリード４２との間隙直後におけ
る入力流速による入射波Ｗｌ．共鳴管からの反射波Ｗ２
及び両波Ｗｌ．Ｗ２の合成として圧力Ｑの発生状態がシ
ミュレートされる。 波形信号伝送部３００は信号ラインＬｌ上の波形信号を
信号ラインＬ２へ帰還するもので，該帰還路にはローバ
スフィルタ３５１，ハイパスフィルタ３５２及び遅延回
＃３５３が介装されている，ローバスフィルタ３５１及
びハイバスフィルタ３５２は基本的には共鳴管の形状を
シミュレートするものであり，それらのカントオフ周波
数がピッチ信号ＰＩＴすなわち発生楽音の音高に応じて
変更制御されるようになっている。ローパスフィルタ３
５１及びハイパスフィルタ３５２は組合せによりバンド
バスフィルタを構成しており、このバンドバスフィルタ
は信号ラインＬ１から信号ラインＬ２へ通過する波形信
号の通過周波数帯域をｔｇ御し．また同通過周波数帯域
はピッチ信号ＰＩＴにより１ｉ１御されて，楽音波形信
号の音色（波形）が発生楽丘の音高に応じて制御される
とともに，後述する波形信号の遅延に起因した多くの共
振峰のいずれかを抑え（又は増大させ）、循環する波形
信号の周波数すなわち系全体の発振周波数が固定化され
かつ安定化するようになっている．なお，かかる場合，
ハイバスフィルタ３５２を省略することもできる． 遅延回路３５３は共鳴管の長さ及び同共鳴管のｌｊＪｔ
ｓからトーンホールまでの長さに対応してマウスピース
４１から入射した入射波が反射波としてマウスピース４
１へ戻って来る状態をシミュレートするものである．か
かる場合、遅延回路３５３はピッチ信号ＰＩＴによりそ
の遅延時向が可変制御されるようになっており，該遅延
時間の可変制御により発生楽音の音高が主に決定される
ようになっている． また，信号ラインＬ１には空気中の楽音の放射特性をシ
ミュレートするためのバンドバスフィルタ４０１が接続
され，同フィルタ４０１から波形信号が出力されるよう
になつ・ている。 次に，上記のように構成した電子楽器の動作を説明する
．演奏情報発生部１０からの各種演奏情報及び音色情報
発生部２０からの音色情報が楽音制御信号発生部３０へ
供給されると，同制御信号発生部３０は前記各情報に基
づいて口内圧力信号ＰＲＥＳ．　　アンプシュール信号
ＥＭＢＳ及びピンチ信号ＰＩＴをそれぞれ出力する．口
内圧力信号ＰＲＥＳは楽音制御信号入力部１００の減算
器１５１にて信号ラインＬ２からの反射波Ｗ２を表す波
形信号と合成されて同減算器１５１から出力される．か
かる場合，ローバスフィルタ１５２、加算器１５３、非
線形テーブル１５４，１５６及び乗算器１５５は，前述
のように、リード４２のａｔ、リード４２に対するアン
プシュールの影響，リード４２の圧力に対する非線形変
位特性、狭い管路を通る空気の圧力に対する流速の飽和
特性等を考慮して．空気流速を表す信号を形成するとと
もに、該空気流速を表す信号は乗算器１５７にて音圧を
表す信号に変換されて信号ラインＬ１を介して波形信号
ループ部２００に供給される． 波形信号ループ部２００においては，加算器２５１，２
５２の作用により、信号ラインＬ１を介して波形信号伝
送部３００へ進行する入射波Ｗ１を表す波形信号の一部
が楽音制御イＪ号入力部１００へ帰還されるとともに，
信号ラインＬ２を介して楽音制御信号入力部１００へ進
行する反射波Ｗ２を表す波形信号の一部が波形信号伝送
部３００へ帰還されるので、マウスピース４１とリード
４２との間隙直後における空気流の変化状態がよりよく
シミュレートされる． かかる波形信号ループ部２００を介した波形信号は波形
信号伝送部３００に供給され，同ｉｐｔ号はローパスフ
ィルタ３５１及びハイバスフィルタ３５２にて共鳴管の
特性に従って変更されるとともに，遅延回路３５３にて
遅延されて．再び波形信号ループ部２００を介し７て楽
音制御信号入力部１００の減算器１５１へ帰還される。 かかる場合、遅延回路３５３は前記ピッチ信号ＰＩＴに
より制御されて演奏された鍵音高に対応した時間だけ波
形信号を遅延するので，楽音制御信号入力部１００から
出力された波形信号が信号ラインＬＬ，Ｌ２を介して再
び同入力部１００へ帰還されるまでの時間は前記鍵音高
にほぼ対応したものとなり，信号ラインＬＬ，Ｌ２上の
波形信号は鍵音高に対応した基本周波数を有するものと
なる．また、循環しながら形成される波形信号が前記遅
延回路３５３により設定される遅延時間に対応した多く
の共振峰をもっても、ローバスフィルタ３５１及びハイ
パスフィルタ３５２により構成されるバンドバスフィル
タが前記共振峰のいずれかを抑え（又は増大させ）、循
環する波形信号の周波数すなわち系全体の発振周波数が
固定化しかつ安定化する。そして、かかる波形信号はバ
ンドバスフィルタ４０１を介して出力される． かかる動作説明からも理解できるとおり、ｔ記構成の楽
音波形信号形成装置によれば、マウスビース４１におけ
る音響信号の形成状態，特にリード４２の質量、リード
４２に対するアンプシュールの影響．リード４２の圧力
に対する非線形変位特性，狭い管路を通る空気の圧力に
対する流速の飽和特性が厳密にシミュレートされるとと
もに，共鳴管における音響信号の伝達状態がより良くシ
ミュレートされるので，クラリネット、サックス等のリ
ードを有する管楽器音に近い楽音借号の形成が可能とな
る． Ｃ．変形例 （１）上記ＩＩ実施例においては，口内圧力信号Ｐｉｔ
ＥＳと信号ラインＬ２からの帰還信号とを減算器１５１
で合成するとともに，両非線形テーブル１５４，１５６
の各出力を乗算Ｄ１５５で合成するようにしたが，これ
らの合成手段としての減算器１５１及び乗算器１５５を
，各入出力信号の正負の符号、同信号の表示方法（リニ
ア表示，対数表示及び指数表示）等を考慮することによ
り，前記減算器を加算器又は東除算器で、前記乗算器を
加算器で構成するなど，各種演算器で構成することち可
能である． （２）上記各実施例においては、非線形テーブル１５４
，１５６は単一の非線形テーブルにより構成したが、こ
れらの各テーブル１５４，１５６をそれぞれ複数の非線
形テーブルの組み合わせにより構成してもよい．また，
前記非線形テーブル１５４，１５６に換えて，下記のよ
うな級数演算により入力信号に対して所望の非線形特性
を付与するようにしてもよい． ａ＠＋ａ＋Ｘ＋ａ２ｘ２＋−　”　＋ａｎＸ’ただし，
前記式においては，非線形変換の入力信号値をＸとし、
かつ各係数ａ＋．ａ２・・・ａｎは予め与えられる定数
又は楽音制御信号発生部３０から与えられる変数とする
． （３）上記各実施例においては、加３４２５１．２５２
により波形信号ループ部２００を構成するようにしたが
，このループ回路中にさらに乗ｇ器等の演算回路を付加
して、波形信号ループ部２００を種々に変形することも
可能である。 （４）上記各実施例においては，波形信号伝送部３００
のローバスフィルタ３５１の前段から波形信号をバンド
パスフィルタ４０】を介して出力するようにしたが、波
形信号は信号ラインＬＬ，Ｌ２上を循環しながら進行す
るものであるので、波形信号の出力位置は前記箇所でな
くても信号ラインＬＬ，Ｌ２上の任意の位置とすること
ができる。 （５）上記各実施例においては、サックス、クラリネッ
ト等の管楽器等の具体的な楽器音信号を形成する場合に
ついてのみ説明したが、従来にない新たな楽器音信号を
発生する楽音波形信号形成装置に上記本発明を適用する
こともできる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る楽音波形信号形成装置
を備えた電子楽器の全体ブロック図，ｆ５２図は管楽器
のマウスピース部の概略図、ｔＪＳ３図及びｆｔＸ４図
は第１図の各非線形テーブルの入出力特性を示すグラフ
である． 符　　号　　の　　説　　明 １ｏ・・・演奏情報発生部、２０・・・音色情報発生部
、３０・・・楽音制御信号発生部．ｉｏｏ・・・楽音制
御信号入力部、１５１・・・減算器，１５４，１５６・
・・非線形テーブル，】５５・・・乗算器、２００・・
・波形信号ループ部，３００・・・波形信号伝送部，３
５１・・・ローパスフィルタ、３５２・・・ハイバスフ
ィルタ、３５３・・・遅延回路．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 波形信号の往路としての第１信号ラインと、波形信号の
   復路としての第２信号ラインと、発音すべき楽音の楽音
   要素を制御するための楽音制御信号と前記第２信号ライ
   ンからの波形信号とを入力し該入力した青信号に非線形
   変換を施して前記第１信号ラインに出力する楽音制御信
   号入力部と、 前記第１信号ラインから入力された波形信号を所定の時
   間だけ遅延して前記第２信号ラインへ帰還する波形信号
   伝送部と を備えた楽音波形信号形成装置において、前記波形信号
   伝送部内に、 外部からの制御信号に応じて前記第１信号ラインから前
   記第２信号ラインへ通過する波形信号の周波数帯域を変
   更可能なフィルタ手段を前記遅延回路に直列に設けたこ
   とを特徴とする楽音波形信号形成装置。