JPH0358095A - 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、特に波形信号を循環遅延
しながら所望とする楽音波形信号を形成する楽音波形信
号形威装置に関する。

【従来技術】

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、信号遅延手段を含む循環信号
路中に非線形変換回路部を設けてなり、非線形変換回路
部にてＷ環中の波形信号に外部からの起動制御信号を重
畳するようにして、外部からの制御信号に応じて波形信
号の形成を開始させ、波形信号を繰り返し循環させなが
ら所望の楽音波形信号を形成するようにしていた。

【発明が解決しようとする課題】

しかるに、上記従来の装置にあっては、管の一端に設け
たマウスピースから空気流を吹き込み、該空気流が管内
にて反射したり透過したりして管外へ音波を発生するよ
うな管楽器音を模倣する場合には適しているが、バイオ
リン、ビオラ等の擦弦楽器の楽器音を模倣するのには不
向きであった。 本発明は上記問題に対処するためになされたもので、そ
の目的は擦弦楽器音を模倣するのに適した楽音波形信号
形成装置を提供することにある。 ｃａｎを解決するための手段］ 上記目的を達或するために、上記請求項１に係る発明の
構或上の特徴は、波形信号を！環させる１１環信号路と
、前記Ｗ環信号路中に直列に介装された第１及びｊｌＩ
２の信号遅延手段と，外部からの起動制御信号を入力す
るとともに前記第１及び第２信号遅延手段の各間の前記
循環信号路上における各波形信号を入力して該入力した
各信号を合戊出力する入力手段と、前記入力手段から出
力される合成信号に非線形変換を施して前記第１及び第
２信号遅延手段の各間の前記循環信号路上に出力する非
線形変換手段とで楽音波形信号形威装置を構或したこと
にある， また、上記請求項２に係る発明は、前記請求項１に係る
発明の非線形変換手段に，ヒステリシス特性をもたせる
ようにしたことにある。 また、上記請求項３に係る発明は、前記請求項１に係る
発明の楽音波形信号形成装置において、前記第１及び第
２信号遅延手段の各間の前記循環信号路中に、循環波形
信号の伝達特性を変更する伝達特性変更手段をそれぞれ
設けるようにしたことにある。 また、上記請求項４に係る発明は、前記請求項１に係る
発明の楽音波形信号形威装置において、前記Ｉｌｌ及び
第２信号遅延手段の少なくとも一方を可変遅延手段で構
或するとヒちに、同可変遅延手段における波形信号の遅
延時間を発音すべき楽音の周波数に対応して変更制御す
る楽音制御手段を設けたことにある． さらに、上記請求項５に係る発明は、前記請求項１に係
る発明の楽音波形信号形成装置において、前記非線形変
換手段をその変換特性が変更可能な可変非線形変換手段
で構或するとともに、同可変非線形変換手段における変
換特性を変更制御する楽音制御手段を設けたことにある
。

【発明の作用及び効果１ 上記のように構成した請求項１に係る発明においては、
外部からの起動制御信号が入力手段に入力されると，該
制御信号は非線形変換手段を介して循環信号路に導かれ
て，同信号路上を波形信号が第１及び第２信号遅延手段
を介して循環し始める。これと同時に、この循環中の波
形信号の一部は入力手段に入力され、同入力手段にて前
記起動！！１１ｌ信号と合成されて，再び非線形変換手
段を介して循環信号路上に出力されるようになる。そし
て、循環信号路上を循環する波形信号は′！Ｊ１及び第
２信号遅延手段による合計遅延時間だけ遅延されるので
、前ｆ！Ｗ環している波形信号は前記合計遅延時間に対
応した周期を有する波形信号になるとともに、該周期信
号には、入力手段及び非線形変換手段によって外部から
の起動制御信号及び循環波形信号を非線形変換した非線
形成分も常に付与されることになる。 その結果、このようにして楽音波形信号を形成する請求
項１に係る発明においては、ｖａ環信号路、第１及び第
２信号遅延手段によって両端の固定された弦上を進行し
又は反射する振動波の状態をより良く模倣できるととも
に、入力手段及び非線形変換手段によって弓で弦の中間
部を擦る状態をより良く摸倣できるので、同発明によれ
ば、擦弦楽器に極めて近い楽音を電子的に形威できるよ
うになる。 また，上記請求項２に係る発明においては、非線形変換
手段による前記非線形威分にヒステリシス特性が付与さ
れる。これにより、弓で弦を擦ることにより弦を変位さ
せる（ｍ動を付与する）場合において、弦と弓との間の
摩擦現象（静止摩擦と動摩擦）によるヒステリシス特性
がより良く模倣され、同発明によれば、前記請求項１に
係る発明に比べて，擦弦楽器により近い楽音を電子的に
形成できるようになる。 また、上記請求項３に係る発明においては、循環信号路
上を循環する波形信号に所望の伝達特性が付与される。 これにより、弦の振動特性をより良く模倣でざるので、
同発明によれば、前記請求項１に係る発明に比べて、擦
弦楽器により近い楽音を電子的に形威できるようになる
。 また、上記請求項４に係る発明においては、楽音制御手
段が発音すべき楽音の周波数に対応して第１又は第２信
号遅延手段による遅延時間を可変制御するので、すなわ
ち循環信号路上を循環する波形信号の周期を発音すべき
楽音の周波数に対応させて変更制御するので、所望音高
の楽音波形信号が形威されるようになる。これにより、
前記請求項ｌに係る発明の効果に加えて、同発明による
楽音波形信号形成装置を電子楽器等に適用できるように
なるとともに、その用途も拡大される。 また、上記請求項５に係る発明においては、楽音制御手
段が非線形変換手段における変換特性を種々変更制御す
るので、形威される楽音波形信号を種々変更できるよう
番こなる。これにより、同発明によれば、前記請求項１
に係る発明に比べ、弓及び弦の種類、弦に付与される圧
力の変化等に応じた種々の楽音波形信号が形成されるよ
うになる。 ［実施例】 以下、本発明の一実施例に係る楽音波形信号形成装置を
電子楽器に適用した例について図面を用いて説明すると
、第１図は該電子楽器の全体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１１．　　音色情報発生
部１２及び楽音制御信号発生部１３を備え，演奏情報発
生ｉｌｌからの演奏情報及び音色情報発生部１２からの
音色情報番こ基づいて、楽音制御信号発生部１３から発
生される楽音制御信号を、楽音波形信号形成部２０へ供
給してバイオリン、ビオラ等擦弦楽器の楽音波形信号を
形成するようにしたものである。 演奏情報発生部１１は音階に対応した複数の鍵からなる
鍵盤と、該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ッチ検出
回路等の鍵盤に付随する各種回路とを備え、押鍵の有無
及び押鍵された鍵を表す鍵情報、イニシャルタッチ情報
、アフタータッチ情報等の演奏情報を出力する。音色情
報発生部１２は音色選択スイッチ及び同スイッチの操作
検出回路とを備え、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１３は例えばマイクロコンピュー
タ、楽音制御パラメータ記憶テーブル等により構或され
、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、時間変化しない各種楽音制御信号と時間変化す
る各種楽音制御信号とを出力する。これらの楽音＠御信
号は、例えば、ａＳＳにて押鍵された鍵により決定され
発生楽音のピッチを合算値により表す第１及び１２ピッ
チ信号ＰＩＴ＋，　　ＰＩＴ２と、イニシャルタッチ演
奏情報、アフタータッチ演奏情報及び音色情報により決
定され擦弦楽器における弓の移動速度を表す弓速度信号
ＶＥＬと、前記弓移動時における弓から弦に付与される
圧力を表す弓圧信号ＰＲＥＳと、音色情報により主に決
定されるとともに前記各演奏情報を多少考慮して決定さ
れ音色制御要素としての音色Ｉ１１１信号Ｔｌ，＋〜Ｔ
Ｃ５とからなる。 なお、前記電子楽器が演奏者により操作されるホイール
、ペダル等の他の演奏操作子を備えている場合には，こ
れらの各演奏操作子の操作に関する演奏情報を前記イニ
シャルタッチ及びアフタータッチと同様な演奏＋？ｆｌ
ｉとして扱ってもよい。また、前記演奏情報発生部１１
及び音色情Ｎ発生部１２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音制
御信号発生部１３に演奏情報及び音色情報が供給される
ようにしたり、また他の楽器、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Ｉｌ
ｌ御信号が楽音波形信号形成部２０へ直接供給されるよ
うにしてもよい。 楽音波形信号形成部２０は擦弦楽器の弦に対応して楽音
波形信号をｗ１環させる閉ループの循環信号路２１を有
しており、同信号路２１内には遅延＠路２２，２３、ロ
ーバスフィルタ２４．２５、乗算器２６．２７及び加算
器２８．２９が直列に介装されている。遅延回路２２．
２３はピッチ信号ＰＩＴＩ，ＰＩＴ２により各遅延時間
がそれぞれ可変制御されるようになっており、諒遅延時
間の可変制御により発生楽音の音高がほぼ決定されるよ
うになっている。ローパスフィルタ２４．２５は、循環
している波形信号の伝達特性を変更することにより、種
々の弦の振動特性をシξユレートするもので、音色制御
信号Ｔ　Ｃ　＋　，　　Ｔ　Ｃ　２により前記特性が切
り替え制御されるようになっている。乗算器２６．２７
は循環波形信号に「一１」を乗算することにより同信号
の位相をπだけずらすもので、弦の岡固定端における振
動波の終端条件を実現している。 循環信号第２１上の波形信号は、乗算器２６，２７の各
出力側にて、加算器３１に供給されるようになっている
。この加算器３１は加算器３２とともに入力手段を構或
するもので、加算器３２の一方の入力には加算器３１の
出力が接続されており、かつ加算器３２の他方の入力に
は弓速度信号ＶＥＬが供給されている。かかる加算器３
１．３２は、弦における弓ヒの接触部が弓の移動により
変位することと、同接触部が弦上を進行する振動波によ
り変位することとをシミュレートしている，加算器３２
の出力は、加算器４１、除算器４２を介して非線形テー
ブル４３に入力されるとともに、非線形テーブル４３の
出力は乗算器４４及び加算器２８．２９を介して循環信
号路２１上に出力されるようになっている。非線形テー
ブル４３は前記加算器３２からの出力を非線形変換して
前記弓の移動による弦の変位状態をシミュレートするも
ので、同テーブル４３の入出力特性は１１！２１の実線
に示すような入出力特性に設定されている。 すなわち、弓を弦に擦りつけた場合、弓速度が小さいと
きには、弓と弦の間における摩擦力は静止摩擦係数によ
り主に支配されて弦速度は弓速度とほぼ同じになるが、
弓速度が大きくなると、前記摩擦力は動摩擦係数により
主に支配されるようになって弦速度は弓速度より遅くな
るものであり，この現象が非線形テーブル４３による非
線形変換により実現されるようになっている。なお、こ
の非線形テーブル４３の特性は音色制御信号丁Ｃ３によ
り変更制御されるようになっている。 除算器４２及び乗算器４４には弓圧信号ＰＲＥＳが共に
入力されており、除算器４２は非線形テーブル４３に入
力される信号を弓圧信号ＰＲＥＳにより除算し、乗算器
４４は同テーブル４３の出力信号に弓圧信号ＰＲＥＳを
乗算する。これらの除算器４２及び乗算器４４は、前記
廖掠係数が弦に付与される弓圧力により変化して、前記
第２図の実線で示した非線形特性が変更されることをシ
ミュレートするものである，すなわち、非線形テーブル
４３の入力信号を弓圧信号Ｆ’ＲＥＳにより除算するこ
とにより、第２図の実線特性を例えば第２図の破線特性
のように変更し、同テーブル４３の出力信号に弓圧信号
ＰＲＥＳを乗ずることにより、第２図の破線特性をＷＩ
２図の一点鎖線特性に変更して、両演算により弓圧力に
応じて弓速度に対する弦速度を相似的に拡大又は縮小す
るようにしている。 また、乗算器４４の出力はローパスフィルタ４５及び乗
算器４６を介して加算器４１に帰還されており、かかる
帰還により、除算器４２及び乗算器４４を含めた非線形
テーブル４３による信号の非線形変換に、ヒステリシス
特性が付与される。 このヒステリシス特性の付与動作について、具体的に説
明しておく．なお、楽音制御信号発生部１３から乗算器
４６へは、負の値、例えば−０．１，　　−０．　　２
等の値を示す音色制御信号Ｔ　ｅ　ａが供給されており
、加算器４１は加算器３２の出力信号から乗算器４６の
出力信号をを減算して除算器４２に供給するように機能
することなる。第３図はこのヒステリス特性を説明する
ためのグラフであり、一点鎖線にて加算器４ｌの出力と
乗算器４１の出力との関係を示している。例えば、非線
形変換入力（加算器３２の出力）が零から正方向へ増加
しているとすると、非線形変換出力（乗算器４４の出力
）は第３図の実線に沿って比例的に増加し、同入力値Ｘ
　１．　Ｘ　２の近傍にて正の大きな値を示しているの
で、加算器４１における前記減算量も大きくなる。そし
て、非線形変換入力値が値Ｘ１に達した時点で、非線形
変換出力値は急激に小さな値に変化して、以降，同入力
値が増加するに従って同出力値は小さな値を保ちながら
徐々に減少する。 一方、かかる状態から、非線形入力値が減少すると、非
線形変換出力値が小さいために、加算器４１における前
記減算量は小さくなり、非線形変換入力値が前記場合と
同じでも、除算器４２への入力値は大きな値を示すこと
になる。そして、非線形変換入力値が４ａ　Ｘ　Ｉより
小さな４１１　Ｘ　２に達した時点で、始めて非線形変
換出力値は急激に大きな値になる。非線形変換入力値が
負にて変化する場合も同様であり、かかる作用により、
前記ヒステリシス特性が実現される。 また，ローパスフィルタ４５は発振防止としての機能を
果たし、乗算器４６は帰還のゲイン調整の機能を果たす
もので、同乗算器４６に付与される音色Ｉ１御信号ＴＣ
Ｊによりビステリシスの幅が変更制御される。なお、前
記ロＪパスフィルタ４５の特性も音＠制御信号により変
更制御するようにしてもよい。 さらに、循環信号ｊ１２１は，加算器２８と遅延回路２
３との接続位置にて，フオルマントフィルタ５１に接続
されている。このフオルマントフィルタ５１は擦弦楽器
の胴の音響特性をシミュレートするもので、音色制御信
号ＴＣ６により切り替え制御された周波数特性を入力信
号に付与して、サウンドシステム５２へ出力する。サウ
ンドシステム５２はＡ／Ｄ変換器，アンプ、スビーカ等
からなり、入力信号を音響信号に変換して出力するもの
である。 次に、上記のように構成した実施例の動作を説明する。 演奏情報発生部１１から、鍵盤における押鍵操作に応じ
て，鍵情報、イニシャルタッチ情報、アフタータッチ情
報等の演奏情報が楽音制御信号発生部１３に供給される
と、同発生部１３は、これらの演奏情報と音色情報発生
部１２から供給されている音色情報に基づき、各種ｆＮ
ｆｌｉ信号を楽音波形信号形成ｍ２０へ出力する。 楽音波形信号形成部２０においては、加算器３２が前記
供給された弓速度信号ＶＥＬを入力して加算器４１及び
除算器４２を介して非線形テーブル４３に供給し、同テ
ーブル４３が前記弓速度信号ＶＥＬを非線形変換して乗
算器４４を介して加算器２８２９へ供給する。加算器２
８．２９は前記入力信号を循環信号路２１．２１へそれ
ぞれ出力し、同出力された信号は循環信号第２１上を遅
延回路２２，２３、ローバスフィルタ２４，２５、乗算
器２６．２７及び加算器２８．２９を介して循環し始め
る．かかる場合、遅延回路２２．２３の遅延時間は楽音
制御信号発生部１３からのピッチ信号ＰＩＴ＋　，　Ｐ
Ｉｈにより制御され、両遅延回路２２．２３の遅延時間
の合計が鍵盤にて押鍵された鍵音高周期に対応した値に
設定制御されるので、循環信号路２１上を１循環する時
間は前記鍵音高周期に等しくなり、かかる循環中の信号
は同鍵音高周期を有する波形信号となる。また、かかる
波形信号の循環中、ローパスフィルタ２４．２５が音色
制御信号ＴＣ＋　．　ＴＣＰに制御されて同波形信号に
弦の特性に応じた周波数特性を付与し、かつ乗算器２６
，２７が同波形信号の位相を冗だけずらして弦の終端条
件を満足させるので，かかる循環信号は弦上を進行する
振動波をより良くシ主ユレートしたものとなる。 かかる循環中の波形信号はフォルマントフィルタ５１に
導かれ，同フィルタＳ１は音色制御信号ＴＣｓによりＩ
ｌ御されて前記波形信号に擦弦楽器の胴の音響特性をシ
ミュレートした周波数特性を付与して、サウンドシステ
ムＳ２に供給する。そして、このサウンドシステム５２
に供給された波形信号が同システム５２にて音響信号に
変換されて発音されるので、発音される楽音は擦弦楽器
の弦振動により胴を介して発音される楽音に極めて近い
ものとなる。 一方、前述した弓速度信号ＶＥＬは加算器３２に供給さ
れ続けており、また、この加算器３２にはＷｉ環信号路
２１上を循環中の波形信号も加算器３１を介して供給さ
れているので、この波形信号と前記弓速度信号ＶＥＬが
合成されて非線形テーブル４３に入力されることになる
。非線形テーブル４３がこの入力信号を非線形変換して
出力する点は前述の通りであるが、この非線形変換に付
随して，除算器４２及び乗算器４４が楽音制御信号発生
部１３から出力される弓圧信号ＰＲＥＳにより！！ｌ御
されて、同信号ＰＲＥＳに応じて非線形変換出力を拡大
又は縮小する（ｉｌ２図参照）とともに、ローパスフィ
ルタ４５及び乗算器４６を含む帰還路が楽音制御信号発
生部１３から出力される音色Ｉｇ御信号ＴＣ４によりＩ
ｇ御されて，同信号ＴＣ４に応じて非線形変検出力にヒ
ステリシス特性を付与する（第３図参照）ので，弓速度
に応じて摩擦係数の変化する擦弦楽器の弓と弦との関係
がより良くシミュレー１・され、前記サウンドシステム
５２から発音される楽音が極めて擦弦楽器の楽音に近い
ものとなる。 なお、上記実施例においては、除算語４２及び乗算器４
４を用いて非線形変換出力の拡大縮小を行うようにした
が、この拡大縮小に対応した非線形テーブル４３を多数
用意しておき、弓圧信号ＰＲＥＳに応じて変換テーブル
を切り換えるようにしてもよい。また、この非線形テー
ブル４３で弓速度信号ＶＥＬ及び循環波形信号を非線形
変換するようにしたが、同テーブルの代わりに演算によ
り非線形変換を実現するようにしてもよい。 また，上記実施例においては、循環波形信号の出力端を
加算器２８と遅延回路２３との間に設けるようにしたが
、循環信号路２１中で′あれば、他の箇所から循環波形
信号を取り出すようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

ａｌｌ図は本発明の一実施例にかか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，第２図及び第
３図は第１図の実施例の非線形変換特性を示すグラフで
ある。 符　　号　　の　　説　　明 １１・・・演奏情報発生部、１２・・・音色情報発生部
、１３・・・楽音制御信号発生部、２０・・・楽音波形
信号形成部、２１・・・循環信号路，２２．２３・・・
遅延回路、２４．２５．４５・・・ローパスフィルタ、
２６，　　２７，　　４４．　　４６・・・乗算器．２
８，２９，３１，３２，４１・・・加算器，４２・・・
除算器、４３・・・非線形テーブル。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）波形信号を循環させる循環信号路と、前記循環信
   号路中に直列に介装された第１及び第２の信号遅延手段
   と、 外部からの起動制御信号を入力するとともに前記第１及
   び第２信号遅延手段の各間の前記循環信号路上における
   各波形信号を入力して該入力した各信号を合成出力する
   入力手段と、 前記入力手段から出力される合成信号に非線形変換を施
   して前記第１及び第２信号遅延手段の各間の前記循環信
   号路上に出力する非線形変換手段と を備えたことを特徴とする楽音波形信号形成装置。
2. （２）前記請求項１に記載の非線形変換手段に、ヒステ
   リシス特性をもたせるようにした楽音波形信号形成装置
   。
3. （３）前記請求項１に記載の楽音波形信号形成装置にお
   いて、前記第１及び第２信号遅延手段の各間の前記循環
   信号路中に、循環波形信号の伝達特性を変更する伝達特
   性変更手段をそれぞれ設けるようにした楽音波形信号形
   成装置。
4. （４）前記請求項１に記載の楽音波形信号形成装置にお
   いて、前記第１及び第２信号遅延手段の少なくとも一方
   を可変遅延手段で構成するとともに、同可変遅延手段に
   おける波形信号の遅延時間を発音すべき楽音の周波数に
   対応して変更制御する楽音制御手段を設けた楽音波形信
   号形成装置。
5. （５）前記請求項１に記載の楽音波形信号形成装置にお
   いて、前記非線形変換手段をその変換特性が変更可能な
   可変非線形変換手段で構成するとともに、同可変非線形
   変換手段における変換特性を変更制御する楽音制御手段
   を設けた楽音波形信号形成装置。