JPH0365996A - 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、特に管楽器音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ュ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、リードの俳性特
性をシミュレートした非線形増幅素子と、共鳴管をシミ
ュレートした双方向伝送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
して双方向伝送回路に入力され、双方向伝送回路の終端
部で反射され、この反射波信号が双方向伝送回路を介し
、非線形増幅素子に帰還される。このように、非線形増
幅素子と双方向伝送回路とからなる閉ループ回路によっ
て、管楽器に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、トーンホールに対応し、各双方向伝
送回路間に信号散乱ジャンクシロン（以下、ジャンクシ
ジンと略す）と呼ばれる信号処理回路が介挿される。そ
して、各ジャンクションにより、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。

この場合、非線形増幅素子に帰還される信号は、各ジャ
ンクシジンにおいて折り返された成分の総和となる。し
かも、上述したように、各ジャンクシジンにおける演算
用の乗算係数は当該トーンホールの開閉状態に対応して
切り換えるので、結局、非線形増幅素子から双方向伝送
回路側を見た場合の伝送量周波数特性はトーンホールの
開閉状態に対応して切り換えられる。

この伝送量周波数特性は、非線形増幅素子の出力信号が
開放状態のトーンホールに対応したジャンクシジンにお
いて折り返されて非線形増幅素子に帰還されるまでの遅
延時間に対応した周波数（１次）、およびその整数倍の
各周波数（高次）に共振周波数を有する多峰性の特性と
なる。なお、この種の技術は、例えば特開昭６３−４０
１９９号公報に開示されている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、実際の管楽器の吹奏においては、例えば吹奏
圧の強弱調整等の操作によって、共鳴管をトーンホール
の開放位置によって決まる１次の共振周波数で共振させ
たり、高次の共振周波数で共振させたり切り換えること
が比較的容易である。

しかしながら、上述した従来の楽音合成装置は、多峰性
の共振特性が得られるものの、高次の共振周波数での共
振が得られるように制御することが難しいという問題が
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
、容易に高次の共振周波数で共振するように制御するこ
とができる楽音合成装置を堤供することを目的としてい
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、正逆双方向の各
入力信号に対し、所定の信号処理を施して各々出力する
複数の信号処理手段と、前記各信号処理手段を接続する
手段であって、（ａ）当該信号処理手段の各出力信号に
対し所定の係数を乗算して各乗算結果を加算する積和演
算手段、および （ｂ）前記積和演算結果と当該信号処理手段の出力信号
とに基づいて当該信号処理手段への入力信号を演算し出
力する分配手段 を有する複数の信号散乱ジャンクシジンと、前記複数の
信号処理手段および複数の信号散乱ジャンクシジンを接
続してなる回路に対して励振信号を入力する励振手段と を具備すると共に、前記各信号散乱ジャンクションの内
、前記励振手段から入力された励振信号が最初に入力さ
れる信号散乱ジャンクシジンに接続される信号処理手段
の１つに対し、信号を所定量減衰する手段を介挿したこ
とを特徴とする。

「作用」 上記構成によれば、励振手段から出力された励振信号は
、最初に到達する信号散乱ジャンクションにおいて一部
が折り返されて励振手段に帰還される。そして、最初の
信号散乱ジャンクシジンを通過した信号はさらにそれ以
降の各信号散乱ジャンクションを通過し、その通過する
各信号散乱ジャンクシジンにおいて一部が折り返されて
励振手段に帰還される。従って、励振手段に帰還される
信号は、各信号散乱ジャンクションにおいて折り返され
た各成分によって構成され、前記各信号処理手段および
各信号散乱ジャンクションからなる回路を励振手段から
見た場合の伝送量周波数特性は複数の共振周波数を有す
る多峰性の特性となる。

そして、上述したように、最初の信号散乱ジャンクシラ
ンに信号処理手段として入力信号を所定量減衰する手段
を介挿すると、上記多峰性の伝送量周波数特性において
、■次の共振周波数における伝送利得を低くすることが
できる。従って、このようにすることで、励振手段、各
信号処理手段および各信号散乱ジャンクションからなる
系が、高次の共振周波数で共振するように制御すること
ができる。

「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
装置がシミュレートするクラリネットの物理モデルの構
成図である。

まず、第２図の物理モデルについて説明する。

第２図において、ｌは管楽器の共鳴管（管部）、２はマ
ウスピース部、２ａはリード、ＴＨ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に変位が生ずる（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１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ＩＥ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ＰＲとすると、 ＰＡ冨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２畠の振動と共
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が発生される。

この時の１次の共振周波数は、共鳴管ｌに形成されたト
ーンホールＴＨ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ＴＨ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Ｔ　Ｈ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。

くトーンホール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＋ｏＮ　　ｐ、＋　　＋　　ａｌｏｆｔ　　Ｐ
ｔ＋　　ａｓｏｒｔ　　Ｐｓ＋・・・・・・（２） となる。ここで、Ｐ、＋は共鳴管ｌのリード２ａ側から
点ｊに流入する空気圧力波の圧力、Ｐ、十は共鳴管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、Ｐｓ＋はトーンホールＴ）（から流入する空気圧力
波の圧力を示す。また、ａ、ｏｎ、ａｓｏｒｔおよびａ
ｍｏｆｆ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、下記式（３）
〜（５）で与えられる。

ａｌｏｒｒ＝　２φ−／（φ、！十φ１＋φ１）　・・
・・・・（３）６＊ｏＨ＝　２φ１／（φ、′＋φ１＋
φ３′）　　・・・・・・（４）ａ、ｏＨ＝　２φ、ｌ
／（φ１′＋φ１＋φ、′）　・・・・・・（５）ここ
で、φ、は共鳴管ｌのリード２ａ側の部分の直径、φ、
は共鳴管１の終端部ＩＥ側の直径、φ、はトーンホール
ＴＨ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Ｐｌ、共鳴管１の終端
部ＩＥ方向に流出する空気圧力波の圧力Ｐｌおよびトー
ンホールＴ　Ｉ（へと流出スる空気圧力波の圧力をＰｌ
とすると、これらは各々ｐ、−＝　　Ｐｊ−Ｐ、十　　
・・・・・・（６）Ｐａ−＝　　Ｐｊ　　　Ｐａ十　　
・・・・・・（７）Ｐ　ｓ−＝　　Ｐ　３　　　Ｐ　＠
十　　・・・・・・（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
　、−）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３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ＴＨが開状態の場合、ｊ点
からトーンホールＴＨの外側に向けて流出された空気圧
力波（圧力ｐ　ｓ−）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。

〈トーンホールＴＨが閉状態の場合〉 この場合、トーンホールＴＨの直径φ、がＯ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Ｐｊ
への寄与度に相当する係数ａ　ｒ　Ｏｎ　ｒ　ａ　ｔ　
Ｏｎ　ｒ　ａ　ａ　Ｏｎが、下記式（９）　〜（１１）
のように導かれる。

３、ｏｎ−２φ１′／（φ♂＋φ１）　・・・・・・（
９）ａｍｏｎ＝　２φ−／（φ、１＋φ、ｔ）　　−・
・・・−（１０）ａ−ｏｎ＝　Ｏ−−（１１） そして、点ｊの空気圧Ｐｊは、 Ｐ　ｊ”＆ＩＱｎ　　Ｐ　１＋　　＋　　ａｔｏＩｔ　
　Ｐ　ｔ＋　　ａ３０ｎ　　Ｐ　ｓ”・・・・・・（ｌ
　２） となる。

リード２ａには、上述のようにして共鳴管ｌ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ＴＨ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　Ｉ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１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、ｌオ
クター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２図に示すように、
レジスタチューブＲＴＣの近傍点にでは、空気圧力波の
散乱が発生する。Ｑ　ｌ　”＋　Ｑ　Ｒ”＋　Ｑ　３＋
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ＩＥにおいて反射されて帰還する
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ｆｆｌ復し
た定量的説明は省略する。

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
シロン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。

このジャンクシリン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′Ａ３１８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１１９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ＩＯは、減算器ｌＬフィルタ１２および１３、
加算器１４、ＲＯＭ１５、乗算器１６．１７およびＩＮ
Ｖとで構成される。そして、楽音発生時、楽音制御回路
１００から吹奏圧Ｐ１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からジャンクシリン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１１の出力信号はフィルタ１２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幅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Ｐ、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
１６に入力される。信号Ｐ、はフィルタ１２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
Ｐ、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Ｐ、が
求められる。そして、この信号Ｐ、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との間
隙を通過する空気の流速に相当する信号ＦＬが得られる
。

そして、信号ＦＬに対し、乗算器１７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Ｗ１７からは、共鳴管１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２０
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　ｊｒ、　Ｄ　ｋｒ
、　Ｄｓｒ、　Ｄ　ｌｌｒ、　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Ｄｊｆおよ
びＤｊｒ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
ＤｋｊおよびＤｋｒによってシミュレートされ、トーン
ホールＴＨと終端部ＩＥとの間の伝播遅延が遅延回路Ｄ
ｍｆおよびＤｍｒによってシミーレートされる。

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１１）域制限され、
さらに乗算器ＩＶによって負の係数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
シミュレートされる。

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ＴＨの近傍点ｊ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り、加算器Ａｊ１
乗算器Ｍ、、Ｍ□Ｍ　ｓ　、　Ｍ　４、減算４八１．　
Ａ　＊、　Ａ　＠、遅延回路Ｄ　Ｔ　Ｈ、、Ｄ　Ｔ　Ｈ
１、ローパスフィルタ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ＷＭ、によって係数ａ＋を乗じた
信号、遅延回路Ｄｍｒ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
、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Ｍ、によって係数８３を乗した信
号が入力される。また、各係数ａ、、　ａ□ａ、として
は、当該トーンホールＴＨが開状態の場合は、楽音制御
回路ｌＯＯから上記式（３）〜（５）に従った係数ａｔ
ｏｆＬ　ａ＊ｏｒｒ＊　ａｓｏｒｒが与えられ、当該ト
ーンホールＴＨが開状態の場合は、上記式（９）〜（１
１）に従った係数ａ＋ｏｎ＋　ａ＊ｏｎ＋　８３ｏｎ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＆’ｉ、、ＡｔおよびＡ
、に入力される。そして、減算器Ａ、では加算器Ａｊの
出力信号から遅延回路Ｄｋｆ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２Ｒ
Ａ、では加算器Ａｊの出力信号から遅延回路Ｄｍｒの出
力信号（圧力Ｐ、十相当）が減算され、減算結果（圧力
Ｐｒ相当）が遅延回路Ｄａ＋ｒに送られる。さらに、減
算ＤＡ、では加算器Ａ３の出力信号から遅延回路Ｄ　Ｔ
　Ｈ＊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Ｄ　Ｔ　Ｈ、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　！１に入
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ＬＰＦＴＨの出力信号
に対し、トーンホールＴ　Ｈ開口部における空気圧力波
に対する反射係数ｔｈｅが乗算器Ｍ４によって乗算され
る。この反射係数ｔｈｅは楽音制御回路１００から供給
され、当該トーンホールＴＨが開状態の場合は−１に、
閉状態の場合は１に切り換えられる。そして、乗算器Ｍ
４の乗算結果は遅延回路ＤＴＨ，によって遅延されて減
算器Ａ、および乗算器Ｍ、に入力される。遅延回路ＤＴ
Ｈ，およびＤＴＨ，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Ｔ　Ｈ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。

ジャンクシラン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ｂｔ、　ｂｔ、ｂｓは、レジスタチ
ューブＲＴＣに対応した各径φｔｂ、φ、ｂ。

φ、ｂ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Ｄ　ＲＴＣ，はレジスタ
チューブＲＴＣ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ｒｔｃはレジスタチューブＲ
ＴＣの開閉に対応し切り換えられる。なお、ジャンクシ
ランＪ　ＲＴＣ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、ジャンクシロンＪ
ＲＴＣ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ＤＪＬＤ　ｊ
ｒ、　Ｄ　ｋｆ、　Ｄ　ｋｒ、　Ｄ　ｍｆ、　Ｄ　ｓｒ
は各々複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Ｄｉｒには遅延段数デー
タＱ１が、遅延回路ＤｋｒおよびＤｋｒには遅延段数デ
ータ１２！が、遅延回路ＤｍｒおよびＤｍｒには述延段
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ＴＨ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ｅｌとｈ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
る比が一定値となるように設定される。なお、この遅延
段数１２１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（Ｉｇの場
合、ｍ＝Ｑｓ−ｎなる段数データｍが遅延回路Ｄａｒお
よびＤｍｒ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ＪＴ
Ｈには、係数ａｌｏｆｆ、　ａｍｏＨ，ａｔｏｒｒ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ＩＥ寄りのトーンホール位置に対応し、段数デ
ータｎおよび罹が決められる。

そして、ジャンクションＪＴＨには、係数ａｔｏｎ、ａ
ｍ　Ｏｎ　＋　ａ　＠　Ｏｆｉが供給されると共に反射
係数ｔｈｅとじてｌが供給される。また、レジスタチュ
ーブＲＴＣの開閉操作に対応し、ジャンクシランＪ　Ｒ
ＴＣにおける反射係数ｒｔｃおよび積和演算用の乗算係
数ｂ＋、ｂ□ｂ、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。

〈設計パラメーター覧〉 ［フィルタ類］ ◇トーンホールＴＨ用ローパスフィルタＬＰＦＴ　Ｈの
カットオフ周波数ｆｃＴＩＩ＝　２５００　［１−１ｚ
］◇レジスタチューブＲＴＣ用ローパスフィルタＬＰＦ
ＲＴＣのカットオフ周波数 ｒｃＲＴｃ＝　７０００　［Ｈｚ］ ◇終Ｑｉ［ＩＥ用ローパスフィルタＭＬの力・ノドオフ
周波数ｆｃＭＬ−２０００［Ｈｚ］◇フィルタ１３（ロ
ーパスフィルタ）の力・ノドオフ周波数ｆｃｄｃｆ＝　
１５００　［Ｈｚ］［遅延回路の段数（シフトレジスタ
段数）］◇遅延回路Ｄ　ｊｆ、　Ｄ　ｋｆおよびＤｍｆ
（遅延回路Ｄｊｒ。

ＤｋｒおよびＤ　ｓｒ）の総遅延段数（共鳴管１の全長
に対応＞Ｑｓ−８２ ◇遅延回路ＤＪｒおよびＤ　ｋｆ（遅延回路Ｄｊｒおよ
びｏｋｒ）の総遅延段数（リード２ａからトーンホール
ＴＨまでの距離に対応）ｎ＝　４０◇超遅延路Ｄｊｒ（
遅延回路Ｄｊｒ）の遅延段数（リード２ａからレジスタ
チューブＲ’ｒ　Ｃまでの距離に対応）Ｌ冨１０ ◇遅延回路ＤＴＨ，およびＤ　Ｔ　Ｈ２の各々の遅延段
数（トーンホールＴ　Ｈの高さに対応）ｉ２Ｔｌｌ＝　
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Ｒ’ｒ　Ｃの高さに対応）＋２
ＲＴＣ冨ｌ ［トーンホールＴＨ関連の各パラメータ］φ＝＝　２４
　［ｍｍｌ φ　、＝　　２　４　　Ｃ−一］ φ魯＝　１６　Ｃ＋＋ｎｌ これら谷径の値に基づいて上記乗算係数ａ、ｏｒｒ、５
ｔａｒｔ、ａｓｏｆｆを演算し、ジャンクシ＊　７Ｊ　
ＴＨに設定した。

また、乗算器Ｍ、の乗算係数（反射係数）ｔｈｅは−１
（トーンホールＴＨが開放した状態に対応）とした。

［レジスタチューブＲＴＣ関連の各パラメータ］φ１ｂ
＝１９［ＩＩＩＩｍ］ φ、ｂ＝　１９　［＋ａＩ！＋］ φ、ｌ）＝　ｓ　［問］ これらの谷径の値に基づいて上記乗算係数ｂｏｆｆ、　
ｂ＊ｏ［＋　ｂ３ｏｒｒ、　ｂ、ｏｎ、　ｂｏｏｎ、　
ｂａｏｎを演算し、ジャンクシランＪ　ＲＴＣに設定し
た。

［その他のパラメータ］ ◇反転回路ｔＶの乗算係数（終端部ＩＥの反射係数）γ
＝−０，９ ０乗算器１７の乗算係数（共鳴管１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、ジャンク
ションＪ　ＲＴＣにおける反射係数ｒｔｃ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ｔｌからインパルスを入力し、点ｔｌ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。第３図（ａ）
に示すように、反射係数が１の時（レジスタチューブＲ
ＴＣ閉状態）は、１次の共振周波数ｒｌにおいて伝送利
得が最大となる。従って、楽音合成装置は１次の共振周
波数ｒｌに従って共振する。レジスタチ一−ブＲＴＣの
開放に対応し、反射係数ｒｔｃを−１にすると、１次の
共振周波数が若干高周波側にシフトする（周波１ｋｒｔ
ａ）。しかし、この共振周波数ｒｔｃにおいて最大利得
となってしまうので、レジスタチューブＲＴＣを開放し
たにも拘わらず、高次の共振周波数による共振が行われ
ない。第３図（ｂ）に示すように、反射係数ｒｔｃを−
０，９あるいは−０，８にすると、これら各場合におい
て、１次の共振周波数ｆｔｂおよびｆｔｃにおける利得
は低減され、３次の共振周波数ｒｌにおける利得が最大
となる。このように、今回の評価の結果、レジスタチュ
ーブＲＴＣが開状態の場合には、絶対値が１より小さい
係数、すなわち、減衰係数を含んだ反射係数ｒｔｃをジ
ャンクションＪ　ＲＴＣに与えることに・より、容易に
高次の周波数での共振動作が得られることが分かった。

この楽音合成装置では、このようにして得られた評価結
果に基づいて、レジスタチューブＲＴＣの開放時の反射
係数ｒＬｃが決められている。従って、レジスタチュー
ブＲＴＣが閉状態の場合、励振回路１０とジャンクショ
ンＪ　Ｔ　Ｈとの間に介挿される遅延回路の総遅延時８
間に対応した１次の共振周波数での共振動作が得られ、
当該音高の楽音が発生される。また、レジスタチューブ
ＲＴＣが開かれ、ジャンクシランＪ　ＲＴＣにおける反
射係数ｒＬｃが減衰を含んだ負の係数に切り換えられる
と、最大利得の得られる共振周波数は高次の周波数に切
り換わり、高次の周波数での共振動作が得られる。

なお・上述した実施例では、３％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１０から出力された信号が、ジャンクションＪ　
ｒｌ　’ｒ　ＣあるいはＪＴＩ−１、あるいは終端回路
ＴｎＭを介して励振回路ＩＯに帰還されるまでの時間の
総和が一定であるならば、進行波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、正逆双方向の
各入力信号に対し、所定の信号処理を施して各々出力す
る複数の信号処理手段と、前記各信号処理手段を接続す
る手段であって、（ａ）当該信号処理手段の各出力信号
に対し所定の係数を乗算して各乗算結果を加算する積和
演算手段、および （ｂ）前記積和演算結果と当該信号処理手段の出力信号
とに基づいて当該信号処理手段への入力信号を演算し出
力する分配１段を有する複数の信号散乱ジャンクション
と、前記複数の信号処理手段および複数の信号散乱ジャ
ンクションを接続してなる回路に対して励振信号を入力
する励振手段とを具備すると共に、前記各信号散乱ジャ
ンクションの内、前記励振手段から入力された励振信号
が最初に入力される信号散乱ジャンクションに接続され
る信号処理手段の１つに対し、信号を所定量減衰する手
段を介挿したので、高次の共振周波数に従った楽音を容
易に発生することができる楽音合成装置を実現すること
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ｔ＋、Ｌｔ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。 足回路、１００・・・・・・楽音制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 正逆双方向の各入力信号に対し、所定の信号処理を施し
   て各々出力する複数の信号処理手段と、前記各信号処理
   手段を接続する手段であって、 （ａ）当該信号処理手段の各出力信号に対し所定の係数
   を乗算して各乗算結果を加算する積和演算手段、および （ｂ）前記積和演算結果と当該信号処理手段の出力信号
   とに基づいて当該信号処理手段への入力信号を演算し出
   力する分配手段 を有する複数の信号散乱ジャンクションと、前記複数の
   信号処理手段および複数の信号散乱ジャンクションを接
   続してなる回路に対して励振信号を入力する励振手段と を具備すると共に、前記各信号散乱ジャンクションの内
   、前記励振手段から入力された励振信号が最初に入力さ
   れる信号散乱ジャンクションに接続される信号処理手段
   の１つに対し、信号を所定量減衰する手段を介挿したこ
   とを特徴とする楽音合成装置。