JPH04155393A

JPH04155393A - 楽音合成装置

Info

Publication number: JPH04155393A
Application number: JP2280102A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Umeyama; 康之梅山; Iwao Azuma; 岩男東
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1990-10-18
Filing date: 1990-10-18
Publication date: 1992-05-28
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: US5264658A; JP2861358B2

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」本発明は音ｍや音色等が自然楽器音と同様に変化する楽
音を発生する電子楽器に関する。

「従来の技術」近年、技術の向上により、電子楽器の音源も多種多様な
楽音が得られるようになっている。

その音源の１つとして、実際の自然楽器の発音原理をシ
ミユ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物理モデル（遅
延フィードバックアルゴリズム）音源が種々、提案され
ている。

第８図はそのような従来の弦楽器者の物理モデル音源の
構成例を示すブロック図である。この図において、ｌは
励振信号発生回路であり、インパルス等、多くの周波数
成分を含んだ励振信号波形が記憶された波形メモリが内
蔵されている。

また、２は第１の入力端に励振信号発生回路ｌから出力
される励振信号が入力される加算器、３は弦における振
動の伝播遅延をシミコレートしたデイレイ、４は弦の音
響損失をシミコレートしたフィルタであり、フィルタ４
の出力信号が加算器２の第２の入力端に入力されるよう
になっており。

回路要素２〜４は閉ループ回路を構成している。

５は閉ループ回路内を循環する信号が楽音信号として出
力される楽音信号出力端子である。

このような構成において、励振信号発生回路ｌから励振
信号が出力され、加算器２の第１の入力端に入力される
と、上述した閉ループ回路内において信号の循環が発生
する。この場合、弦の振動が一往復する絹期に等しい時
間で閉ループ回路内を信号が一巡し、かつ、フィルタ４
を通過する毎に信号の帯域制限がなされる。

そして、この閉ループ回路を循環する信号が楽音信号と
して楽音信号出力端子５から出力される。

尚、上述した技術の詳細については、本出願人が先に提
案した特公昭５８−４８１０９号公報を参ｐｒ（された
い。

次に、第９図に従来の管楽器音の物理モデル音源の構成
例のブロック図を示す。この図において、１は上述した
励振信号発生回路、６は発音体であるリードの非線形特
性をシミュレートした非線形、　　素子、７および８は
それぞれリードにおいて行われる圧力演算をシミコレー
トした加算器であり、それぞれ第１の入力端に励振信号
発生回路ｌから出力される励振信号が人力される。

また、９〜１２はそれぞれ、例えば、多段シフトレジス
タによって構成され、管楽器の管内における空気圧力波
の伝送遅延をシミュレートしたデイレイである。ここで
、デイレイ９および１０が管部における最もリード側寄
りの部分に対応し、デイレイ＋１および１２が最も終端
部寄りの部分に対応している。そして、デイレイ９には
加算器８の出力信号が入力され、デイレイｌＯの出力信
号が加算器７の第２の入力端に入力される。

また、１３は径の異なる管を連結した箇所において発生
する空気圧力波の散乱現象をシミュレートしたジャンク
シ冒ンである。このジャンクシ雷ン１３には、管楽器内
における信号散乱特性に応じた乗算係数に、〜に、がそ
れぞれ図示せぬ制御回路によって制御される乗算器１４
．〜１４．と、乗算１ｉｔ１４．の出力と梁側１４４の
出力とを加算する加算ｍｌ　５．と、乗算器！４．の出
力と乗算器１４、の出力とを加算する加算器１５．とか
ら構成される４乗算型格子を用いている。そして、デイ
レイ９の出力信号は、乗）Ｅｉｉｌ１４．を介してデイ
レイ１１に伝送され、デイレイ１２の出力信号は、乗算
１！　１４　ｍを介してデイレイｌＯに伝送される。

さらに、１６は管楽器の管内損失や管の形状をシミコレ
ートしたフィルタ、１７は管楽器の終端において圧力波
が反射される場合における放射損失などをシミル−トし
た乗算器てあり、デイレイ１１の出力信号に図示せぬ制
御回路によって制御される損失係数ｇｅが乗算されてデ
イレイ１２へ出力される。

尚、上述した技術の詳細については、特開昭６３−４０
１９９号公報を参照されたい。

「発明が解決しようとする課題」ところで、上述した従来の電子楽器に用いられる物理モ
デル音源を構成しているフィルタは、弦の音響損失をシ
ミコレートしたり、管楽器の管内損失や管の形状をシミ
ュレートしたりしているので、通常の電子回路に用いら
れるフィルタに比べてその特性が複雑である。また、時
間に応じてその特性を変化させる必要がある。

ところが、フィルタを複雑な特性にすると、次数が高次
になると共に、規模が大きくなってしまうという欠点が
あった。

また、このような複雑な特性を有するフィルタの特性を
時間に応じて変化させることは難しい。

従って、このフィルタを使用した物理モデル音源を用い
た電子楽器は、単純な音色の変化しか得られないという
欠点があった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、装置の
規模を大きくすることなく、音楽表現の可能性を広げ、
かつ、楽音に対して多様な音色変化を付与することがで
きる電子楽器を提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」請求項１記載の発明は、複数の入力信号を加算して出力
する加算手段と、それぞれ所定の周波数特性により前記
加算手段の出力信号を帯域制限する複数のフィルタと、
該段数のフィルタのそれぞれの出力信号のレベルを制御
する複数のフィルタ出力制御手段と、該複数のフィルタ
出力制御手段の出力信号を混合する混合手段とを有する
と共に、前記混合手段の出力信号が前記加算手段に入力
信号として帰還されるように閉ループ状に接続し、前記
加算手段に演奏情報に対応した励振信号を入力し、前記
閉ループ内を循環する信号を楽音信号として用いること
を特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記複数のフィルタ出力制御手段は、それぞれの出力を
外部から人力される信号の周波数成分に応じて制御する
ことを特徴としている。

「作用」請求項１記載の発明によれば、加算手段に励振信号が入
力されると、その出力信号は、複数のフィルタにおいて
それぞれ所定の周波数特性により帯域制限されて出力さ
れる。

次に、段数のフィルタのそれぞれの出力信号は、複数の
フィルタ出力制御手段においてそれぞれのレベルが制御
された後、混合手段において混合され、加算手段に入力
信号として帰還される。

これにより、閉ループ内を循環する信号が楽音信号とし
て取り出される。

また、請求項２記賊の発明によれば、請求項１記載の発
明において、複数のフィルタのそれぞれの出力信号は、
複数のフィルタ出力制御手段においてそれぞれのレベル
が外部から入力される信号、例えば、音声信号の周波数
成分に応じて制御される。

「実施例」以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。第１図は本発明の一実施例による電子楽器の構成を
示すブロック図であり、この図において、１８は電子楽
器本体に装備された鍵盤等の各種操作子、１９は各種操
作子１８の操作を検知し、それに従って操作子情報（キ
ーコードＫＣ。

キーオ・ン信号ＫＯＮ等）を発生・供給する操作子情報
発生供給部である。

また、２０は演奏者の音声に応じた音声信号等の外部信
号が入力される外部信号入力端子、２１はパラメータ発
生供給部であり、外部信号入力端子２０から入力された
外部信号の周波数スペクトル等を分析して物理モデル音
源２２の制御すべき各種パラメータを発生・供給する。

２３は音源２２から出力される楽音信号が出力される楽
音信号出力端子である。

次に、第２図にパラメータ発生供給部２１の構成のブロ
ック図を示す。この図において、２４は外部信号入力端
子２０．から入力された外部信号をディジタルデータに
変換するＡ／Ｄ変換器、２５、はＡ／Ｄ変換器２４の出
力信号に操作子情報発生供給部１９から供給される乗算
係数ＬＶ、を乗算する乗算器、２５．は外部信号入力端
子２０゜から入力されたディジタルの外部信号に操作子
情報発生供給部１９から供給される乗算係数ＬＶ。

を乗算する乗算器、２６は乗算器２５．の出力信号と乗
算器２５．の出力信号とを加算する加算器である。

また、２７．〜２７．はそれぞれ第３図に示すように、
互いに中心周波数が異なるフィルタであり、第３図の曲
Ｒｍ＋がフィルタ２７．の特性、曲１１ｍ、がフィルタ
２７．の特性、曲線ｍ。がフィルタ２７ｏの特性である
。また、各フィルタ２７．〜２７゜は、操作子情報発生
供給部１９から供給されるパラメータＦ、〜Ｆｌ、によ
ってその特性（カットオフ周波数あるいは係数）が制御
される。

さらに、２８．〜２８１．はそれぞれエンベロープ検出
器であり、フィルタ２７１〜２７．、からそれぞれ出力
される各周波数成分の分析結果からそのレベル・エンベ
ロープを抽出してその抽出結果ａ１〜ａ７を音源２２の
制御すべきパラメータとしてそれぞれ出力する。エンベ
ロープ検出器２８．〜２Ｂ、は、例えば、第４図に示す
ように、入力信号を整流する絶対値化回路２９と、絶対
値化回路２９の出力信号を平滑化（低域フィルタリング
）するローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという）３０と
から構成されている。

次に、第５図に上述したパラメータ発生供給部２１から
出力されるパラメータａ、〜ａ７によって制御される物
理モデル音源のフィルタ部分の構成のブロック図を示す
。尚、物理モデル音源の他の部分の構成は、例えば、第
８図あるいは第９図に示す従来の構成とする。

第５図において、３１１〜３２１１はそれぞれフィルタ
２７．〜２７、と同様、第３図に示す互いに中心周波数
が異なるフィルタである。また、各フィルタ３１．〜３
１□は、操作子情報発生供給部１９から供給されるパラ
メータｆ、〜ｆ、によってその特性（カットオフ周波数
あるいは係数）が制御される。

また、３２．〜３２．はそれぞれフィルタ３１゜〜３１
．の出力信号にパラメータ発生供給部２１から供給され
るパラメータａ、〜ａ、を乗算係数として乗算する乗算
器、３３は乗算器３２．〜３２７の出力信号を混合する
混合器である。

このような構成において、演奏者が鍵盤等の各種操作子
１を操作すると共に、図示せぬマイクロフォンに向かっ
て発１１すると、マイクロフォンにおいて音声が音声信
号に変換された後、外部信号として第２図の外部信号入
力端子２０．に入力される。

これにより、外部信号入力端子２０．から入力された音
声信号は、へ／Ｄ変換″？３２４においてディジタルデ
ータに変換された後、乗算器２５．において操作子情報
発生供給部１９から供給される乗算係数しＶ、が乗算さ
れる。この時、必要に応じて外部信号入力端子２０．か
らディジタルの外部信号を入力する。これにより、外部
信号入力端子２０！から入力されたディジタルの外部信
号は、乗算＆’（２５、において操作子情報発生供給部
１９から供給される乗算係数ＬＶ、が乗算された後、加
算器２６において乗算器２５１の出力信号と加算される
。外部入力端子２０．から外部信号を入力しない場合に
は、乗算器２５．の出力信号は、加算器２６をそのまま
通過する。

次に、加算器２６の出力信号は、フィルタ２７、〜２７
．において、各フィルタ２７．〜２７、毎にその特性に
応した周波数成分が抽出された後、エンベロープ検出器
２８．〜２８７において、それぞれのレベル・エンベロ
ープが抽出される。そして、エンベロープ検出器２８１
〜２８、の抽出結果ａ。

〜ａ、が音源２２０制御すべきパラメータとしてそれぞ
れ出力される。

これにより、パラメータ発生供給部２１から出力された
パラメータａ　ｌ−ａ　ｍによって第５図に示す物理モ
デル音源のフィルタ部分の乗算器３２゜〜３２１の乗算
係数が制御される。

以上説明した動作により、物理モデル音源の）。

ルタの出力レベルが演奏者の音声によって容易に制御さ
れることになる。

尚、上述したー実１１例においては、フィルタ２７、〜
２７９の特性と、フィルタ３１．〜３１．の特性とを同
一の特性にした例を示したが、同一の特性である必要は
ない。例えば、周波数軸をずらしたり、各フィルタの帯
域を圧縮あるいは延長してもよい。これにより、音色を
変えることができる。

また、フィルタ２７．〜２７．に対応したパラメータａ
、〜ａｎとフィルタ３１．〜３１．との対応関係を変え
てもよい。これにより、フィルタ３１．〜３１７の周波
数特性を従来とは全（別の特性に変えることができる。

また、上述した一実施例においては、フィルタ３１、〜
３１．を第３図に示す特性を有する複数のバンドパスフ
ィルタ群とした例を示したが、これらに代えて、例えば
、第６図に示すようなカットオフ周波数がそれぞれ異な
るローパスフィルタとし、パラメータａ、〜ａ７によっ
てこれらの肩の特イ　　性を変更することにより、例え
ば、第７図に示すような特性に変更するようにしてもよ
い。

さらに、上述した一実施例においては、外部信号入力端
子２０から入力された外部信号の各周波数成分の分析を
第３図に示す特性を有する複数のバンドパスフィルタ群
２７．〜２７．によって行った例を示したが、周波数分
析方法としては、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）分析や線
形予測法による分析等、公知の各種のスペクトル分析方
法を用いてもよい。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、装置の規模を大
きくすることなく、音楽表現の可能性を広げることがで
きるという効果がある。

また、楽音に対して多様な音色変化を付与することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電子楽器の構成を示す
ブロック図、第２図は第１図のパラメータ発生供給部２
１の構成を示すプロ・ｙり図、第３図はフィルタ２７１
〜２７．、および３１．〜３１．の特性の一例を示す図
、第４図はエンベロープ検出器２８の構成の一例を示す
ブロック図、第５図は物理モデル音源のフィルタ部分の
構成の一例を示すブロック図、第６図および第７図はそ
れぞれフィルタ３１．〜３１□の特性の他の例を示す図
、第８図は従来の弦楽器音の物理モデル音源の構成例を
示すプロ、り図、第９図は従来の管楽器音の物理モデル
ｍ　ｔｆＡの構成例を示すブロック図である。２１・・・パラメータ発生供給部、２７．〜２７ｏ。３１、〜３１．・・・・フィルタ、２８１〜２８．・・
・・・・エンベロープ検出器、３２．〜３２．・・・・
・乗算器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の入力信号を加算して出力する加算手段と、それぞれ所定の周波数特性により前記加算手段の出力信
号を帯域制限する複数のフィルタと、該複数のフィルタ
のそれぞれの出力信号のレベルを制御する複数のフィル
タ出力制御手段と、該複数のフィルタ出力制御手段の出
力信号を混合する混合手段とを有すると共に、前記混合手段の出力信号が前記加算手
段に入力信号として帰還されるように閉ループ状に接続
し、前記加算手段に演奏情報に対応した励振信号を入力
し、前記閉ループ内を循環する信号を楽音信号として用
いることを特徴とする電子楽器。
（２）前記複数のフィルタ出力制御手段は、前記レベル
を外部から入力される信号の周波数成分に応じて制御す
ることを特徴とする請求項１記載の電子楽器。