JPH0365994A - 楽音合成装置 - 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」 この発明は、特に管楽器前の合成に用いて好適な楽音合
成装置に関する。

「従来の技術」 自然楽器の発音メカニズムをシミ１レートすることによ
り得られたモデルを動作させ、これにより、自然楽器の
楽音を合成する方法が知られている。クラリネット等の
管楽器の最も基本的なモデルとしては、リードの弾性特
性をシミュレートした非線形増幅素子と、共鳴管をシミ
ュレートした共振回路とを接続した閉ループ構造のモデ
ルが知られている。このモデルでは、非線形増幅素子か
ら信号が出力されると、この信号は進行波信号として共
振回路に入力され、共振回路からの帰還信号、すなわち
、共鳴管からの反射波に相当する信号カ非線形増幅素子
に帰還される。このように、非線形増幅素子と共振回路
とからなる閉ループ回路によって、管楽器（＝お”ける
空気圧力波の伝播が忠実にシミュレートされる。

また、実際の管楽器には、音高操作用の孔、いわゆるト
ーンホールが設けられているが、このトーンホールをも
含めて管楽器をシミュレートしたモデルが知られている
。このモデルでは；複数の双方向伝送回路を有すると共
に各双方向伝送回路間にトーンホールに対応する信号処
理を行う信号散乱ジャンクシジン（以下、ジャンクシジ
ンと略す）と呼ばれる回路を介挿した構成の共振回路が
用いられる。

各ジャンクシジンでは、隣接する双方向伝送回路からの
各入力信号に対し係数乗算等の演算処理が行われ、演算
結果が隣接する双方向伝送回路に供給される。この演算
処理における乗算係数等は当該トーンホールの開閉状態
に対応し切り換えられる。

また、共鳴管の終端部分に対応する双方向伝送回路から
出力される進行波信号は、共鳴管の終端部での音響損失
等をシミスレートしたフィルタ演算が施されると共に反
射係数が乗じられ、再び双方向伝送回路に入力されて非
線形増幅素子側に帰還されるようになっている。

このような構成によれば、各ジャンクションにおける演
算用の乗算係数が当該トーンホールの開閉状態に対応し
て切り換えられ、共振回路内での信号の散乱状態が変化
し、共振回路の伝送量周波数特性が切り換えられる。従
って、トーンホールの開閉操作に応じた音高の楽音が発
生、される。なお、この種の技術は、例えば特開昭６３
−４０１９９号公報に開示されている〇 「発明が解決しようとする課題」 ところで、実際の管楽器を吹奏では、リードと開放状態
のトーンホールとの間の空気圧力波の伝播経路における
共振モーＩＪが支配的であり、この経路における伝播遅
延に対応した周波数の基本波（１次）、およびその整数
倍の各周波数（高次）の倍音が主に楽音として発生され
る。しかしながら、上述した従来の楽音合成装置の場合
、ジャンクシジンの各乗算係数をトーンホールが開放し
た状態に対応した値に設定した場合においても、非線形
増幅素子から最終段の双方向伝送回路までの双方向信号
伝送経路が共振することによって発生される周波数成分
がかなりの比率で楽音に含まれてしまい、実際の管楽器
音とはスペクトラムの異なった楽音が合成されてしまう
という問題があった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり
、不要な共振周波数成分の発生を抑え、実際の管楽器音
の倍音構造に忠実な楽音を合成することができる楽音合
成装置を提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するため、この発明は、管楽器の共鳴管
をシミュレートした手段であって、（ａ）正逆各方向の
入力信号に対し、所定の信号処理を施して各々出力する
複数の双方向信号処理手段、 （ｂ）前記共鳴管の音孔に対応し、前記各双方向信号処
理手段の各段間に介抑接続され、自身への各入力信号に
対し、所定の演算処理を施し、該演算結果を該双方向信
号処理手段への入力信号として出力する信号散乱ジャン
クシジン、および（ｃ）前記各双方向信号処理手段の中
の前記共鳴管の終端部に相当する双方向信号手段に接続
され、該双方向信号処理手段からの出力信号に対して少
なくとも減衰処理を施して該双方向信号処理手段に入力
信号として供給する終端処理手段によって構成される共
振回路と、 前記音孔の開閉操作に対応し、前記信号散乱ジャンクシ
宵ンにおける演算用の係数を制御する音高制御手段と、 前記管楽器のリードの動作をシミュレートした手段であ
って、自身への入力信号および前記共振回路からの帰還
信号に基づいて励振信号を発生し、該励振信号を該共振
回路に入力する励振手段と、前記音孔の開閉操作に対応
し、前記終端処理手段の減衰処理における減衰係数を制
御する終端処理制御手段と を具備することを特徴とする。

「作用」 上記構成によれば、励振手段から終端処理手段までの双
方向信号伝送経路、すなわち、リードから共鳴管の終端
部までの共振動作が抑制される。

「実施例」 以下、図面を参照し、本発明の一実施例を説明する。

第１図はこの発明の一実施例による楽音合成装置の構成
を示すブロック図である。また、第２図はこの楽音合成
装置がシミ１レートするクラリネ・ノドの物理モデルの
構成図である。

まずミ第２図の物理モデルについて説明する。

第２図において、１は管楽器の共鳴管（管部）、２はマ
ウスピース部、２ａはリード、Ｔ　Ｈは共鳴管ｌに形成
された１個のトーンホール、ＲＴＣはレジスタチューブ
を示す。

以下、この物理モデルを参照し、クラリネットの発音メ
カニズムを説明する。吹奏者がマウスピース部２をくわ
え、息を吹き込むと、その吹奏圧Ｐおよび自身の弾性特
性によりリード２ａが振動する（矢印２Ｓ）。この結果
、リード２ａの管内側に空気の圧力波（粗密波）が発生
し、これが進行圧力波Ｆとなって共鳴管ｌの終端部ＩＥ
に向かって送出される。そして、進行圧力波Ｆは共鳴管
ｌ内の各所および終端部ＩＨにおいて反射され、反射圧
力波Ｒとなってリード２ａに戻り、リード２ａは反射圧
力波Ｒからの圧力ＰＲを受ける。従って、吹奏中、リー
ド２ａが受ける全圧力ＰＡは、反射圧力波Ｒの圧力をＰ
Ｒとすると、 ＰＡ＝Ｐ＝−ＰＲ・・・・・・（１） となり、結局、リード２ａは自身の弾性特性と上記圧力
ＰＡとにより振動する。そして、リード２ａの振動と共
鳴管ｌ内の圧力波ＦおよびＲの往復運動とが共振状態と
なることにより楽音力（発生される。

この時の１次の共振周波数は、共鳴管ｌ！二斤ニ成され
たトーンホールＴ　Ｈの開閉操作により切り換えられる
。すなわち、トーンホールＴ）Ｉの開閉操作が行われる
と、それに伴ってトーンホールＴ　Ｈ近傍における圧力
波の流れが変化し、共鳴管ｌの実効的な長さが変化する
ことによって共振周波数の切換がなされる。

以下、共鳴管ｌのトーンホールＴＨの近傍点ｊにおける
空気圧力波の状態について説明する。

〈トーンホールＴＨが開状態の場合〉 トーンホールＴＨが開状態の場合、点ｊの空気圧Ｐｊは
、 Ｐｊ＝ａ＋ｏＨｐ、＋　　＋　　ａｓｏｒｒ　　ｐ、＋
　ａａｏＮ　　Ｐｓ＋・・・・・・（２） となる。ここで、Ｐ、＋は共鳴管１のリード２ａ側から
点ｊに流入する空気圧力波の圧力、ｐｍ＋＋；を共鳴管
ｌの終端部ＩＥ側から点ｊに流入する空気圧力波の圧力
、また、Ｐ、今はトーンホールＴＨから流入する空気圧
力波の圧力を示す。また、ａ＋ｏｒｒ＊ａ、ｏＨおよび
ａｓｏｒｒは、点ｊに流入する各空気圧力波の点ｊの空
気圧Ｐｊへの寄与度に相当する係数であり、１記式（３
）〜（５）で与えられる。

ａｌｏｒｒ＝　２φ、′／（φ１′＋φ１＋φ１〉　・
・・・・・（３〉ａ＊ｏｒｒ＝　２φ１／（φ１８＋φ
ｅ＋φ３′）　　・・・・・・（４）ａｓｏｒｒ＝２φ
Ｓ′／（φＩ′＋φ１＋φｓ′）・・・・・・（５）こ
こで、φ１は共鳴管ｌのリード２ａ側の部分の直径、φ
、は共鳴管ｌの終端部ＩＥ側の直径、φ、はトーンホー
ルＴ　Ｈの直径を示す。

一方、第２図において、点ｊから共鳴管ｌのリード２ａ
方向に流出する空気圧力波の圧力Ｐ１−５共鳴管ｌの終
端部ＩＥ方向に流出する空気圧力波の圧力Ｐ、およびト
ーンホールＴＨへと流出する空気圧力波の圧力をＰｓ−
とすると、これらは各々Ｐ　ｒ−”　　Ｐ　ｊ−Ｐ　１
＋　・・・・・・（６）Ｐ　＊−＝　　Ｐ　ｊ−Ｐ−・
・・・・・（７）Ｐｓ−＝　Ｐｊ−Ｐ、＋　・・・・・
・（８）となる。

点ｊから終端部ＩＥ側・へと伝播する空気圧力波（圧力
Ｐ　ｔ−）は、やがて終端部ＩＥに到達して一部がリー
ド２ａ側へ反射されるが、クラリネット等のように終端
が開いた管楽器の場合、この反射の際、位相の反転が行
われる。また、トーンホールＴ　Ｈが開状態の場合、ｊ
点からトーンホールＴ　Ｈの外側に向けて流出された空
気圧力波（圧力Ｐ、−）は開口部において反射されるが
、この場合も、進行波は逆相で反射される。

くトーンホールＴＨが開状態の場合〉 この場合、トーンホールＴ　Ｈの直径φ、が０になった
状態と等価であると考えられる。従って、上記式（３）
〜（５）にφ、＝０を代入することにより、トーンホー
ルＴＨが閉状態の場合における各空気圧力波の空気圧Ｐ
３への寄与度に相当する係数ａ　＋　Ｏｎ　＋　１１　
＊　Ｏｎ　１　ａ　ｓ　Ｏｎが、下記式（９）　〜（１
１）のように導かれる。

ａ、ｏｎ＝　２φ、雪／（φＩ′＋φ、”）　　・−・
・・・（９）ａｍｏｎ＝２φ１／（φ♂十φ、”）　　
・・−・−・（ｌ　０）ａ−ｏｎ＝　０　　　　　　　
　　　　　　　　−　・・・（１１）そして、点ｊの空
気圧Ｐｊは、 Ｐ　ｊ”ａＩＯｎ　　Ｐ　ｒ”　　＋　　ａｘｏｎ　　
Ｐ　！＋　　ａｓｏｎ　　Ｐ　ｓ＋・・・・・・（１２
） となる。

リード２ａには、上述のようにして共鳴管１の各所にお
いて反射された信号が帰還され、その中の最も有効な成
分によって１次の共振周波数が決定される。そして、ト
ーンホールＴ　Ｈが開状態の場合、１次の共振周波数は
リード２ａとトーンホールＴ　Ｈとの間を空気圧力波が
往復する所要時間によって決定される。また、この場合
の共鳴管ｌの伝送量周波数特性は、１次の共振周波数、
およびその３倍、５倍、・・・の高次の共振周波数にお
いて伝送利得が極大になる多峰性の特性となる。

次にレジスタチューブＲＴＣについて説明する。

上述したように、管楽器の共鳴管ｌは多峰性の伝送量周
波数特性を有するが、レジスタチューブＲＴＣは、共鳴
管１における高次の共振周波数での共振を促進するため
に設けられたものである。実在の管楽器の中にも、１オ
クタ一ブ以上の音高切換を容易にするために、レジスタ
チューブＲＴＣに相当する孔（オクターブキーと呼ばれ
る）を備えた管楽器が存在する。第４図に示すように、
レジスタチｊ−ブＲＴＣの近傍点にでは、空気圧力波の
散乱が発生する。Ｑ　ｌ　”ｒ　Ｑ　ｔ　”＋　０３＋
は近傍点ｋに流入する空気圧力波の圧力、Ｑ、−、Ｑｌ
、Ｑ、−は近傍点ｋから流出する空気圧力波の圧力であ
る。レジスタチューブＲＴＣが閉じた状態の場合、り一
ド２ａに帰還される空気圧力波の成分は、トーンホール
ＴＨあるいは終端部１Ｅにおいて反則されて帰還するも
のが支配的となる。一方、レジスタチューブＲＴＣが開
状態になると、レジスタチューブＲＴＣでの空気圧力波
の散乱が著しくなるので、リード２ａに帰還される空気
圧力波において、レジスタチューブＲＴＣにおいて反射
された成分が強調される。なお、この点ｋにおける空気
圧力波の散乱は、上述したトーンホールＴＨの近傍点ｊ
における場合と同様であるので、ここでのＩｎした説明
は省略する。

次に第２図の物理モデルに基づいて構成された第１図の
楽音合成装置について説明する。同図において、励振回
路１０は第２図におけるマウスピース部２に対応してお
り、共振回路３０は共鳴管１に対応している。また、励
振回路１０と共振回路３０との間に介挿されるジャンク
シラン２０は、マウスピース部２と共鳴管ｌとの接続部
における空気圧力波の散乱をシミュレートしたものであ
る。

このジャンクシラン２０では、共振回路３０からの出力
信号と励振回路１０の出力信号が加算器１８によって加
算されて共振回路３０に入力され、加算器１８の出力信
号と共振回路３０の出力信号が加算器１９によって加算
されて励振回路１０に入力されるようになっている。

励振回路１０は、減算器１１、フィルタ１２および１３
、加算器１４、ＲＯＭ１５、乗算益１６．１７およびＩ
ＮＶとで構成される。そして、楽音発生時、楽音制御回
路ｌＯＯから吹奏圧Ｐ、エンブシュアＥ（マウスピース
を口にくわえる時の圧力）に相当する情報が与えられる
。減算器２には、共振回路３０からジャンクション２０
を介して入力される信号、すなわち、第２図における共
鳴管ｌからの反射波Ｒの空気圧ＰＲに相当する信号と、
吹奏圧Ｐに相当する信号が入力される。そして、上記式
（１）の演算が行われ、リード２ａに加わる空気圧ＰＡ
に相当する信号が得られる。

減算器ｌｌの出力信号はフィルタ【２によって帯域制限
される。このフィルタ１２は１次のローパスフィルタに
よって構成されており、励振回路１０と共振回路３０と
の間を循環する信号の振輸が特定周波数において著しく
大きくならないようにするために介挿されている。そし
て、フィルタ１２の出力信号Ｐｌはフィルタ１３に入力
されると共に乗算器ＩＮＶによって反転されて乗算器１
６に入力される。信号Ｐｌはフィルタ１３を介すことに
より、高周波成分が除去される。これにより、急激な圧
力変化を吸収するり−ド２ａの応答特性がシミュレート
される。

そして、加算器１４によって、フィルタ１３の出力信号
Ｐｌに対し、エンブシュアＥに相当する信号が加算され
、実際にリードに加えられる圧力に相当する信号Ｐ３が
求められる。そして、この信号ＰｌがＲＯＭ１５にアド
レスとして与えられる。これにより、ＲＯＭ１５内に予
め記憶された非線形関数のテーブルが参照され、リード
２ａとマウスピース部２との間隙の断面積、すなわち、
空気流に対するアドミッタンスに相当する信号Ｙが出力
される。そして、信号Ｙと信号−Ｐ、とが乗算器１６に
よって乗算され、リード２ａとマウスピース部２との量
線を通過する空気の流速に相当する信号Ｆしが得られる
。

そして、信号ＦＬに対し、乗算？３１７によって乗算係
数Ｇが乗じられる。ここで、乗算係数Ｇは共鳴管ｌにお
けるマウスピース部２の取、り付は部付近の管径に応じ
て決められる定数であり、空気流の通りにくさ、すなわ
ち、空気流に対するインピーダンスに相当するものであ
る。従って、乗算１１７からは、共鳴管ｌのマウスピー
ス側の入口において発生する空気の圧力変化に相当する
信号が得られる。そして、この信号がジャンクション２
０を介し、共振回路３０に入力される。

共振回路３０において、遅延回路Ｄ　３ｒ、　Ｄ　ｋｆ
、　Ｄｍｒ、　Ｄ　＋＊ｒ＋　Ｄ　ｋｒ、　Ｄ　ｊｒは
、各々、第２図の共鳴管１内における空気圧力波の伝播
経路に対応している。

さらに詳述すると、リード２ａとレジスタチューブＲＴ
Ｃとの間の空気圧力波の伝播遅延が遅延回路・Ｄｊ「お
よびＤ３ｒによってシミュレートされ、レジスタチュー
ブＲＴＣとトーンホールＴＨとの間の伝播遅延が遅延回
路ＤｋｆおよびＤｋｒによってシミュレートされ、トー
ンホールＴ　Ｈと終端部ｌＥとの間の伝播遅延が遅延回
路Ｄ＋ｍｆおよびＤ＋ａｒによってシミュレートされる
。

共振回路３０の出力信号が終端回路ＴＲＭに入力される
と、ローパスフィルタＭＬによって帯域制限され、さら
に乗算？：ｊｒＩ　Ｖによって負の反射係数γが乗算さ
れて共振回路３０に戻される。このようにして、終端部
ＩＥにおける音響損失の周波数特性および反射に伴う位
相反転がシミコレートされる。

さて、トーンホールＴＨが閉じた場合の楽音が忠実に合
成されるように反射係数γを一定値に調整した状態で、
ジャンクションＪＴＨの各乗算係数（後述）を切り換え
てトーンホールＴＨが開いた場合の楽音を発生したとす
ると、終端回路ＴＲＭからの反射波が実際よりも大きな
レベルで励振回路１０に帰還され、発生される楽音のス
ペクトラムが実際のクラリネット音と異なったものにな
ってしまうことがある。そこで、この楽音合成装置にお
いては、楽音制御回路１００によって、トーンホールＴ
Ｈが閉じた場合と、トーンホールＴ　Ｈが開いた場合と
で、反射係数γの大きさを切り換えるようにしている。

なお、反射係数γの大きさと楽音のスペクトラムとの関
係については後述する。

共振回路３０におけるジャンクションＪＴＨは、第２図
におけるトーンホールＴ　Ｈの近傍点ｊにおける空気圧
力波の散乱をシミーレートしたものであり、加算器Δｊ
１乗算ＰＪＭ、、Ｍ□Ｍ、、Ｍい減算Ｗ　Ａ　＋、Ａ　
□Ａ　ｓ−遅延回路ＤＴＨ，，ＤＴＨ１，ｃｌ−パスフ
ィルタＬＰＦＴＨとで構成される。加算器Ａｊには、遅
延回路Ｄｋｆの出力信号（第２図の圧力Ｐ、十に対応）
に乗算器Ｍ、によって係数ａ、を乗じた信号、遅延回路
ＤＩＩｌｒの出力信号（第２図の圧力Ｐ１＋に対応）に
乗算器Ｍ、によって係数ａｔを乗じた信号、および遅延
回路ＤＴＨ，の出力信号（第２図の圧力Ｐ、十に対応）
に乗算器Ｍ３によって係数８３を乗じた信号が入力され
る。また、各係数ａｌ、　ａ□ａ、としては、当該トー
ンホールＴ　Ｈが開状態の場合は、楽音制御回路１００
から上記式（３）〜（５）に従った係数ａｌｏ［、ａａ
ｏｎ、　ａｓｏｒｆが与えられ、当該トーンホールＴＨ
が閉状態の場合は、上記式（９）〜（１１）に従った係
数ａ＋Ｏｎ＋　ａｍｏｎ、　ａａｏｎが与えられる。

そして、加算器Ａｊの加算結果、すなわち、点ｊの空気
圧Ｐｊに相当する信号は、減算請人１、Ａ。

およびＡ、に入力される。そして、減算Ｒ３Ａ、では加
算器Ａｊの出力信号から遅延回路Ｄｋｒの出力信号（圧
力Ｐ、十相当〉が減算され、減算結果（圧力Ｐ。

相当）が遅延回路Ｄｋｒに送られる。また、減算器Ａ、
では加算器Ａｊの出力信号から遅延回路Ｄａｒの出力信
号（圧力Ｐ、十相当）が減算され、減算結果（圧力Ｐ１
相当）が遅延回路Ｄｍｆに送られる。さらに、減算器Ａ
、では加算器Ａｊの出力信号から遅延回路ＤＴＨ，の出
力信号（圧力Ｐ、十相当）が減算され、減算結果（圧力
Ｐ、−相当）が遅延回路ＤＴＨ，に送られる。

そして、遅延回路ＤＴＨ，に入力された信号は所定時間
遅延されてローパスフィルタＬ　Ｐ　Ｆ　Ｔ　Ｈに人力
され、トーンホール開口部における音響損失が付与され
る。そして、ローパスフィルタＬＰＦ　Ｔ　Ｈの出力信
号に対し、トーンホールＴ　Ｉ−１’開口部における空
気圧力波に対する反射係数ｔｈｅが乗算ＬＩ　Ｍ、によ
って乗算される。

そして、乗算器Ｍ４の乗算結果は遅延回路ＤＴＨ、によ
って遅延されて減算藩Ａ、および乗算器Ｍ、に入力され
る。遅延回路ＤＴＨ，およびＤ　Ｔ　＋−１１の遅延時
間はトーンホールＴＨの高さ、すなわち、空気圧力波が
トーンホールＴＨの筒状部分を往復するのに要する時間
に等しい。このようにして上述したトーンホールＴＨの
近傍点ｊにおける空気圧力波の伝播がシミュレートされ
る。

ジャンクションＪ　ＲＴＣはレジスタチューブＲＴＣの
空気圧力波の散乱を演算するために設けたものである。

ここで、各乗算係数す、、　ｂ□ｂ、は、レジスタチュ
ーブＲＴＣに対応した各径φｌｂ、φｔｂ＋φｓｂに基
づいて決められる。また、ＬＰＦＲＴＣはレジスタチュ
ーブＲＴＣ開放時の音響損失を与えるローパスフィルタ
、ＤＲＴＣ，およびＤＲＴＣｌはレジスタチューブＲＴ
Ｃの高さに応じた遅延時間を有する遅延回路である。ま
た、反射係数ｒｔａはレジスタチューブＲＴＣの開閉に
対応し切り換えられる。なお、ジャンクシランＪ　ＲＴ
Ｃの構成は、ジャンクションＪＴＨと全く同じであり、
以上説明したように演算に用いられる各係数に相異があ
るだけである。従って、ジャンクションＪＲＴＣに関す
る詳細な構成の説明は省略する。

さて、この楽音合成装置における遅延回路Ｄｊｒ。

Ｄ　ｊｒ、　Ｄ　ｋｒ、　Ｄ　ｋｒ、　Ｄ　ａＬ　Ｄ　
ｓｒは各々段数遅延素子を有すると共に、信号遅延に寄
与する遅延素子の段数を切換制御可能な構成となってい
る。そして、遅延回路ＤｊｆおよびＤｊｒには遅延段数
データＱＩが、遅延回路ＤｋｒおよびＤｋｒには遅延段
数データＱ、が、遅延回路ＤｍｆおよびＤａｒには遅延
段数データｍが、楽音制御回路１００から与えられ、開
放するトーンホール開口部■の位置に対応してこれらの
遅延時間の配分が切り換えられるようになっている。な
お、この種の遅延時間の制御可能な遅延回路の具体的回
路としては、例えば入力信号を所定周期のシフトクロッ
クによって駆動されるシフトレジスタに入力し、シフト
レジスタの各段出力の内、所望の遅延時間に対応したも
のをセレクタ等によって選択して出力するといった方式
のものを用いることができる。

ここで、上述のトンホールの開閉操作に対応した遅延時
間の配分の制御について詳述する。今、第２図における
トーンホールＴＨが、共鳴管１に多数設けられたトーン
ホールの内、開状態であり、かつ、最もリード２ａ寄り
のトーンホールであるものとする。この場合、遅延段数
データに、とＱ、は、両データの和が、リード２ａから
当該トーンホールＴＨまでの距離に対応した遅延段数ｎ
と等しくなり、かつ、遅延段数１２１の遅延段数ｎに対
する比７＞（一定値となるように設定される。なお、こ
の遅延段数ａ、と遅延段数ｎとの関係については後述す
る。また、共鳴管ｌの全長に対応した遅延段数がＱｓの
場合、ｔａ＝（Ｉｓ−ｎなる段数データ蹟が遅延回路Ｄ
ｓｆおよびＤＩＩｌｒに供給される。このようにして、
各遅延回路の遅延時間が設定される。そして、ジャンク
シッンＪＴＨには、係数ａＩｏｆｔ、　ａ、ｏＨ，ａｓ
ｏｒｒが供給されると共に反射係数ｔｈｅとして−１が
供給される。一方、トーンホールをすべて指でふさいだ
場合は、最も終端部ｌＥ寄りのトーンホール位置に対応
し、段数データｎおよびｍが決められる。

そして、ジャンクシ１ンＪＴ）［には、係数ａ＋ｏｎ＋
ａｍｏｎ、　ａｓｏｆｌが供給されると共に反射係数Ｌ
ｈｃとして１が供給される。また、レジスタチューブＲ
ＴＣの開閉操作に対応し、ジャンクシ１ンＪ　ＲＴＣに
おける反射係数ｒｔｃおよび積和演算用の乗算係数ｂ１
＋ｂｔ＋ｂｔが切り換えられる。

以上説明した第１図の構成の楽音合成装置を試作し、楽
音波形の評価を行った。以下、今回の評価において試作
品に設定した各パラメータを列挙し説明する。

く設計パラメーター覧〉 ［フィルタ類］ ◇トーンホールＴ　Ｈ用ローパスフィルりＬＰＦ７１１
のカットオフ周波数ｒｃＴ１１＝　２５００　［Ｈｚｌ
◇レジスタチューブＲＴＣ用ローパスフィルタＬ　Ｐ　
Ｆ　ＲＴＣのカットオフ周波数ｆｃＲＴｃ＝　７０００
　［Ｈｚ］ ◇終ｉ部ｔｃ用ローパスフィルタＭＬのカットオフ周波
数ｒｃＭＬ＝　２０００　［Ｈｚ］◇フィルタ１３（ロ
ーパスフィルタ）のカットオフ周波数ｒｃｄｃｒ＝　１
５００　［Ｈｚ］［遅延回路の段数（シフトレジスタ段
数）］◇遅延回路Ｄ　ｊｌ、　Ｄ　ｋｒおよびＤ＋ｓｆ
（遅延回路Ｄｊｒ。

ＤｋｒおよびＤ　ｓｒ）の総遅延段数（共鳴管ｌの全長
に対応）１２ｇ＝　８２ ◇遅延回路ＤｊｆおよびＤ　ｋｆ（遅延回路Ｄｊｒおよ
びＤ　ｋｒ）の総遅延段数（リード２ａからトーンホー
ル位置までの距離に対応）ｎ＝４０ ◇遅延回路Ｄ　ｊｒ（遅延回路Ｄｊｒ）の遅延段数（リ
ード２ａから２ジスタチユーブＲＴＣまでの距離に対応
）１２．＝　１０ ◇遅延回路ＤＴＨ，およびＤＴＨ，の各々の遅延段数（
トーンホールＴ　Ｈの高さに対応ＭＴ１１＝　１◇遅延
回路ＤＲＴＣ，およびＤＲＴＣ！の各々の遅延段数（レ
ジスタチューブＲＴ　Ｃの高さに対応）ＱＲＴｃ＝　２ ［トーンホールＴＨ関連の各パラメータ］φ、＝　２４
　［開］ φ、＝　２４　［ａｌｌｌｌ φ−””　１６　［ｍｓ］ これら各種の値に基づいて上記乗算係数ａ＋ｏｒｒ、　
ａｔｏｒＬ　ａｓｏｒｆを演算し、ジャンクシッンＪＴ
Ｈに設定した。

また、反射体、数ｔｈｅは−１（トーンホールＴ　Ｈ開
状態）とした。

［レジスタチューブＲＴＣ関連の各パラメータ］φ１ｂ
＝１９［１ＩＩｌ］ φ、１）＝＝　ｔ　９［叶］ φ　ｓｂ＝　　３　　［−鵬］ これらの各種の値に基づいて上記乗算係数す。

ｏｆｆ、　ｈ！ａｒｔ、　ｂａｏｒｒ、　ｂ＋ｏｎ＋　
ｂｍｏｎ＋　ｂｓｏｎを演算し、ジャンクシロンＪ　Ｒ
ＴＣに設定した。

また、反射係数ｒｔｃは１（レジスタチューブＲＴＣ閉
状態）および−ｌ（レジスタチューブＲＴＣ開状ａ）の
２種類に切り換えた。

［その他のパラメータ］ ◇乗算器１７の乗算係数（共鳴管ｌの空気流に対するイ
ンピーダンス）Ｇ＝０．３ そして、上記各パラメータを設定した状態で、終端回路
ＴＲＭに供給する反射係数γを、各種の値に切り換え、
第１図の楽音合成装置の評価を行った。今回の評価では
、第１図の楽音合成装置から励振回路１０を切り離し、
点ｔ、からインパルスを入力し、点ｔ、においてその応
答を観測し、そのインパルス応答に対してＦＦＴ（高速
フーリエ変換）を適用し、第３図（ａ）、　（ｂ）に示
す伝送量周波数特性を得た。なお、第３図（ａ）はレジ
スタチューブＲＴＣ用の反射係数ｒｔｃを１にした場合
、第３図（ｂ）はｒｔｃ＝　　１にした場合を示したも
のである。

点ｔ、−Ｌｍ間の伝送量周波数特性は、点ｔ、からジャ
ンクションＪＴＨを経て点ｔ、に至るまでの経路、すな
わち、リード２ａとトーンホールＴＨとの間の経路にお
ける共振のスペクトラムと、点ｔｌから終端回路ＴＲＭ
を経て点ｔ、に至るまでの経路、すなわち、リード２ａ
と共鳴管ｌの終端部ＩＥとの間の経路における共振のス
ペクトラムとを合成したものとなる。第３図（ａ）、　
（ｂ）における共振周波数ｒｔ、　ｒ、を中心とする各
共麺峰は、各々、リード２ａと共鳴管ｌの終端部ＩＥと
の間の共振のスペクトラムである。これらの図に示すよ
うに、終端回路７１２Ｍにおける反射係数γを−１，−
０，９゜−０，８というように絶対値を小さくすること
により、共振周波数ｒ、、　ｒ、における利得を小さく
することができる。

この楽音合成装置では、上述したようにトーンホールＴ
Ｈの開閉操作に対応し、反射係数γの値を変化させるよ
うにしており、上記評価結果から理解されるようにリー
ド２ａ−終端部１８間の共振のスペクトラムの強度を！
１Ｍ整することができる。

従って、不要なスペクトラムを抑え、実際の管楽４音に
忠実な楽音を光生ずることができる。

なお、上述した実施例では、進行波の遅延時間と反射波
の遅延時間を等しくした場合について説明したが、励振
回路！Ｏから出力された信号が、ジャンクシ３ンＪ　ｆ
ｌ　’１”　ＣあるいはＪ　Ｔ　ｒ−［、あるいは終端
回路ＴｒｌＭを介して励振回路！０に帰還されるまでの
時間の総和が一定であるならば、進行疲に対する遅延時
間と反射波に対する遅延時間との配分を不均衡にしても
構わない。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、管楽器の共鳴
管をシミュレートした手段であって、（ａ）正逆各方向
の入力信号に対し、所定の信号処理を施して各々出力す
る複数の双方向信号処理手段、 （ｂ）前記共鳴管の音孔に対応し、前記各双方向信号処
理手段の各段間に介抑接続され、自身への各入力信号に
対し、所定の演算処理を施し、該演算結果を該双方向信
号処理手段への入力信号として出力する信号散乱ジャン
クション、および（ｃ）前記各双方向信号処理手段の中
の前記共鳴管の終端部に相当する双方向信号手段に接続
され、該双方向信号処理手段からの出力信号に対して少
なくとも減衰処理を施して該双方向信号処理手段に入力
信号として供給する終端処理手段によって構成される共
振回路と、前記音孔の開閉操作に対応し、前記信号散乱
ジャンクションにおける演算用の係数を制御する音高制
御手段と、前記管楽２ｇのリードの動作をシミュレート
した手段であって、自身への入力信号および前記共振回
路からの帰還信号に基づいて励振信号を発生し、該励振
信号を該共振回路に入力する励振手段と、前記音孔の開
閉操作に対応し、前記終端処理手段の減衰処理における
減衰係数を制御する終端処理制御手段とを設けたので、
不要なスペクトラムを抑圧することができ、実際の管楽
器前のスペクトラムに忠実な楽音を発生することができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による楽音合成装置の構成
を示すブロック図、第２図は同実施例がシミュレートす
るクラリネットの物理モデルを示す図、第３図は同実施
例におけるＬ＋、Ｌｘ点から共振回路３０側を見た場合
の伝送量周波数特性を示す図である。 Ｊ　Ｔ　Ｈ・・・・・・トーンホール用ジャンクション
、ＪＲＴＣ・・・・・・レジスタチューブ用ジャンクシ
ョン、ＤｎＬ　Ｄ　ｄ、　Ｄ　ｔａｒ、　Ｄ　ｉｒ、　
Ｄ　ｊｆ、　Ｄ　ｋｒ、　Ｄ　ｋｒ、　Ｄ　ｊｒ−−−
−遅延回路、１００・・・・・・楽音制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 管楽器の共鳴管をシミュレートした手段であって、 （ａ）正逆各方向の入力信号に対し、所定の信号処理を
   施して各々出力する複数の双方向信号処理手段、 （ｂ）前記共鳴管の音孔に対応し、前記各双方向信号処
   理手段の各段間に介挿接続され、自身への各入力信号に
   対し、所定の演算処理を施し、該演算結果を該双方向信
   号処理手段への入力信号として出力する信号散乱ジャン
   クション、および （ｃ）前記各双方向信号処理手段の中の前記共鳴管の終
   端部に相当する双方向信号手段に接続され、該双方向信
   号処理手段からの出力信号に対して少なくとも減衰処理
   を施して該双方向信号処理手段に入力信号として供給す
   る終端処理手段 によって構成される共振回路と、 前記音孔の開閉操作に対応し、前記信号散乱ジャンクシ
   ョンにおける演算用の係数を制御する音高制御手段と、 前記管楽器のリードの動作をシミュレートした手段であ
   って、自身への入力信号および前記共振回路からの帰還
   信号に基づいて励振信号を発生し、該励振信号を該共振
   回路に入力する励振手段と、前記音孔の開閉操作に対応
   し、前記終端処理手段の減衰処理における減衰係数を制
   御する終端処理制御手段と を具備することを特徴とする楽音合成装置。