JPH04296797A

JPH04296797A - 電子楽器

Info

Publication number: JPH04296797A
Application number: JP3084421A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Okamoto; 岡本　徹夫; Satoshi Usa; 聡史宇佐
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1992-10-21
Anticipated expiration: 2015-04-04
Also published as: JP3029056B2; US5315058A

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、楽器をシミュレート
する物理モデル音源を用いた電子楽器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複数の鍵を備えた電子鍵盤楽
器が知られている。かかる電子鍵盤楽器では、演奏者の
押鍵によって、キーコード、イニシャルタッチ、あるい
はアフタータッチなどの演奏情報を得る。そして、電子
鍵盤楽器内部の音源はこれらの演奏情報を直接に受け取
って、発音すべき楽音の音程を形成したり変調をかけた
りしていた。

【０００３】一方、擦弦楽器（バイオリンなど）などの
楽音を発生する方式として、弦楽器の機械振動系を回路
で物理的にシミュレートした、いわゆる物理モデル音源
が知られている（例えば特開昭６３−４０１９９号など
）。このような方式においては、例えばピッチ情報を入
力するとともに、擦弦楽器における弓操作の弓圧や弓速
に対応した演奏情報を入力し、これらの入力に応じて楽
音を発生する。弓圧や弓速といった物理イメージのパラ
メータ（物理モデル演奏情報）を変化させることにより
、自然楽器と同様に音量や演奏の仕方あるいは発音開始
後の経過時間などに応じて音色を多様かつ自然に変化さ
せることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな自然楽器の発音機構をシミュレートすることによっ
て楽音を合成する物理モデル音源においては、音源に与
える物理モデル演奏情報としては自然楽器に与える情報
と同等なものを与えなければならない。ところが、従来
の鍵盤などの演奏操作子は、上記のように鍵盤に特有の
限られた演奏情報しか出力することができず、さらにも
ともと打弦楽器用の操作子であるので、例えば弦楽器な
どの持続音系の楽器の操作子として用いるには不都合が
あった。

【０００５】また、一般の音源に用いる場合でも持続系
の楽音の制御では同様な問題点があった。上記のような
不具合にもかかわらず、鍵盤は一般的な操作子であるの
で、持続音系の楽音の演奏時においても用いられること
が多い。

【０００６】この発明は、上述の従来例における問題点
に鑑み、擦弦楽器などの楽器をシミュレートする物理モ
デル音源を有する電子楽器において、鍵盤などの楽器の
操作子として不適当な演奏操作子を用いた場合でも楽音
を効果的に発音できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、この発明は、楽器を物理モデルとし、この物理モデル
における物理イメージに相当する物理モデル演奏情報を
入力して楽音を発生する音源を備えた電子楽器において
、音高情報とともに演奏情報を出力する演奏操作子と、
上記音源に入力する物理モデル演奏情報の時間変化のパ
ターンを、複数種類記憶した記憶手段と、上記演奏操作
子の実際の操作により出力される演奏情報に基づいて、
複数種類記憶されている上記物理モデル演奏情報の時間
変化のパターンを補間して、物理モデル演奏情報を読出
す補間読出し手段とを具備することを特徴とする。

【０００８】複数種類ある物理モデル演奏情報の時間変
化のパターンはそれぞれ異なるデータ数を有し、補間読
出し手段はこれらの各パターンのデータ数をも補間する
ようにするとよい。また、物理モデル演奏情報の時間変
化のパターンは、時間によって例えばアタック部、ルー
プ部およびディケイ部などの複数の区間に分割されてい
るようにしてもよい。さらに、補間読出し手段は、例え
ばループ部などの区間については特定のパターンを繰返
し読出すようにするとよい。補間読出し手段は、乱数に
よって読出すべきパターンを切換えるようにしてもよい
。

【０００９】

【作用】鍵盤などの演奏操作子を操作することにより出
力される演奏情報により、物理モデル演奏情報の時間変
化のパターンを補間して、物理モデル演奏情報を読出す
ことができる。したがって、鍵盤などの演奏操作子によ
り持続音系の楽器をシミュレートした楽音が発生できる
。

【００１０】

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。

【００１１】図１は、この発明の一実施例に係る電子楽
器の全体構成を示すブロック図である。この図の電子楽
器は、演奏操作子である鍵盤１、鍵盤１の鍵の押下を検
出する鍵スイッチ回路２、鍵盤１における演奏情報であ
るタッチ情報を検出する鍵タッチ検出回路３、各種のス
イッチや表示部を備えたパネル４、パネルインターフェ
ース５、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）６、ランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）７、中央処理装置（ＣＰＵ）
８、音源９、およびサウンドシステム１０を具備する。これらの各回路は双方向のバスライン１１に接続されて
いる。サウンドシステム１０は、ディジタル楽器に通常
用いられるディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器
）やローパスフィルタなどを含む一般的なものを用いた
。

【００１２】図２は、図１の音源９のブロック構成図を
示す。音源９としては持続音系の擦弦楽器をシミュレー
トする物理モデル音源を用いた。この図において、２１
，２２は加算器を示し擦弦点に対応する。加算器２１、
フィルタ２３、乗算器２７および遅延回路２５は擦弦点
から弦の一端までに対応し、同様に加算器２２、フィル
タ２４、乗算器２８および遅延回路２６は擦弦点から弦
の他端までに対応する。フィルタ２３，２４は弦の振動
特性をシミュレートするための低域通過・帯域通過・高
域通過などのフィルタである。遅延回路２５，２６にお
ける遅延時間Ｄ１　，Ｄ２　によりこの閉ループの遅延
時間が決定される。この閉ループの遅延時間により、シ
ミュレートされる弦の共振周波数が定まる。乗算器２７
，２８は弦端の反射係数を代表する。ここでは、弦端の
反射係数を「−１」で代表させている。なお、乗算器２
７，２８の代わりに指の反射係数や駒での反射係数を示
すフィルタを挿入して良い。

【００１３】非線形部３０は、弓と弦の間の摩擦特性を
シミュレートする。非線形部３０は、擦弦点の両側にお
ける閉ループ出力を加算器２９で合成した信号、弓速（
弓と弦の相対速度）ＶＢ　、および弓圧（摩擦力）ＦＢ
　を入力する。これらの入力信号（物理モデル演奏情報
）に基づき、非線形部３０は、弓と弦の摩擦特性（「く
っつき−すべり」特性）をシミュレートした信号を加算
器２１，２２に入力する。

【００１４】図３は、図２の非線形部３０の構成を示す
ブロック図である。加算器３５は、外部から入力される
弓圧ＦＢ　にホワイトノイズＷＮを加算する。これは弓
圧ＦＢに揺らぎを与えて弓毛表面の摩擦特性の不均一を
実現し、自然感に溢れる楽音を発生させるようにするた
めである。ホワイトノイズＷＮを加算された弓圧ＦＢ　
は、除算器３２および乗算器３４に入力する。加算器３
１において、図２の加算器２９からの入力に弓速ＶＢ　
を加算する。その結果は除算器３２に入力する。除算器
３２はその入力値をホワイトノイズＷＮを加算された弓
圧ＦＢ　で除算する。除算結果は非線形関数３３に入力
し、その出力は乗算器３４でホワイトノイズＷＮを加算
された弓圧ＦＢ　と乗算される。乗算器３４の出力は、
再び図２の加算器２１，２２へ出力され、閉ループ回路
に供給される。このようにして、シミュレートする擦弦
楽器の摩擦特性、すなわち弓と弦との「くっつき−すべ
り」をシミュレートする。

【００１５】なお、図３の非線形部３０では、弓圧ＦＢ
　に対してホワイトノイズ信号ＷＮを加算することによ
って弓の毛などの非定常な性質を実現しているが、これ
に限らず、ホワイトノイズ信号ＷＮを弓速ＶＢ　に加算
したり、それぞれに対して乗算したりするようにしても
よい。

【００１６】図４は、この実施例の電子楽器における弓
圧波形メモリ（図１のＲＡＭ７の一部）に記憶する弓圧
波形（弓圧の時間変化のパターン）の例を示す。図４（
ａ）は圧力をかけて弓を引き始めたとき（速い立ち上が
りを示す）の弓圧波形、図４（ｂ）は圧力をかけずに弓
を引き始めたとき（ゆっくりした立ち上がりを示す）の
弓圧波形を示す。横軸は弓を引き始めてからの時間ｔ、
縦軸は弓圧ＦＢ　を示す。この図は引き始めからほぼ同
一の定常的な弓圧となる持続部に至るまでのいわゆるア
タック部の弓圧を示している。持続部に達するまでの時
間は図４（ａ）の場合の方が図４（ｂ）の場合より早い
ので、図４（ａ）の波形の方が横軸が短い。実際にメモ
リに記憶されるのは所定の時間間隔ごとの各サンプリン
グ時間における弓圧ＦＢ　の値であるから、図４（ａ）
の場合の方が図４（ｂ）より少ないデータ数で記録され
ていることとなる。図４（ｃ）は図４（ａ）と図４（ｂ
）を補間した波形を示す。図４（ｃ）では、波形の形状
が補間されるとともに、横軸長さすなわちサンプリング
データの数もスケーリングされている。

【００１７】図５は、この実施例の電子楽器における弓
速波形メモリ（図１のＲＡＭ７の一部）に記憶する弓速
波形（弓速の時間変化のパターン）の例を示す。図５（
ａ）は図４（ａ）の場合に対応する弓速波形、図５（ｂ
）は図４（ｂ）の場合に対応する弓速波形を示す。横軸は弓を引き始めてからの時間ｔ、縦軸は弓速ＶＢ　
を示す。弓圧と弓速の制御の同期をとるために、弓圧波
形メモリと弓速波形メモリは同一の状態においては同一
のデータ数を有する。すなわち、図４（ａ）の波形を示
す弓圧データ列と図５（ａ）の波形を示す弓速データ列
は同数のデータを有し、同様に図４（ｂ）の波形を示す
弓圧データ列と図５（ｂ）の波形を示す弓速データ列は
同数のデータを有する。図５（ｃ）は、図４（ｃ）と同
様の図５（ａ）と図５（ｂ）を補間した波形を示す。な
お、弓速と弓圧の各波形を対応させず、独立したデータ
数で構成することもできる。

【００１８】図６は、この実施例の電子楽器における持
続部の弓圧波形の例を示す。この実施例では、アタック
部に引き続く持続部は弓速を一定とし弓圧をこの図に示
すように微妙に変化させている。これによって自然楽器
らしさを実現するようにしている。持続部を繰返し読出
してアタック部に引き続くループ（サスティン）部を形
成するが、持続部同士が滑らかにつながるように波形の
両端は同一の値となるようになっている。また、この値
は図４の弓圧波形メモリの最終地点での値と一致してい
る。これにより、アタック部と持続部とが滑らかにつな
がる。ここで、同一波形のループでは単調さがめだって
しまったり、ループの周期に応じた低周波が重畳してし
まったりする可能性がある。そこで、図６（ａ）あるい
は（ｂ）に示すようなデータ数の異なる別の持続部波形
を複数備えておき、乱数によって異なる持続部波形を読
み出すことによって、低周波の重畳を防いでいる。

【００１９】次に、この実施例の電子楽器で用いている
レジスタを説明する。（１）ｓｔ：演奏情報の区間の状態を示す状態レジスタ
である。「０」でアタック部の読出し状態、「１」で持
続部の読出し状態、「２」でディケイ（減衰）部の読出
し状態を、それぞれ示す。アタック部の読出し状態にお
いては図４および図５に示すようにアタック部の弓圧波
形および弓速波形を補間して読出し、音源に出力する。持続部の読出し状態においては乱数によって図６に示す
ような持続部の弓圧波形を選択して読出し、音源に出力
する。ディケイ部は持続部の繰返し読出しの後、発音の
停止に至るまでの区間である。ディケイ部の読出し状態
においては図４および図５に示すようなアタック部の弓
圧波形および弓速波形を補間した波形データ列を逆に（
アタック部での読出しの順序に対して逆に）読出し、音
源に出力する。（２）ｃ：図４〜６などの波形データの読出しに用いる
アドレスカウンタである。（３）Ｔ：波形の補間を行なうための波形補間情報を格
納する波形補間情報レジスタである。この実施例では波
形補間情報として鍵盤からのタッチ情報（イニシャルタ
ッチとキーオフタッチ）を用いている。取り得る値の範
囲は「０」〜「１２７」である。（４）ＫＣ：鍵イベントのあった鍵のキーコードを格納
するキーコードレジスタである。（５）ｔ：キーオンされた時点からの時間をカウントす
る時間情報レジスタである。（６）ＡＴ：鍵イベントにおけるアフタタッチ情報を格
納するレジスタである。なお、上記の記号はレジスタそ
のものを表すとともに、そのレジスタに格納されたデー
タをも表すものとする。例えば、ＫＣはキーコードレジ
スタを表すとともに、そのレジスタに格納されたデータ
であるキーコードをも表すものとする。

【００２０】図７は、この実施例の電子楽器のメイン処
理ルーチンを説明するためのフローチャートである。こ
の電子楽器において処理が開始されると、まずステップ
Ｓ１で各レジスタの初期設定などのイニシャライズを行
う。次に、ステップＳ２で鍵盤１の鍵スキャンを行い、
ステップＳ３で鍵イベントがあるか否か判別する。鍵イ
ベントありならステップＳ４に分岐し、鍵イベントなし
ならステップＳ７に進む。なお、イベントのあった鍵の
キーコードはレジスタＫＣに格納され、タッチ情報も所
定のレジスタに格納される。特に、アフタタッチはレジ
スタＡＴに格納される。

【００２１】ステップＳ４で、発生した鍵イベントがキ
ーオン（ＫＯＮ）イベントかどうか判別する。キーオン
イベントのときはステップＳ５でＫＯＮ処理（図８）を
行い、キーオンイベントでないときすなわちキーオフ（
ＫＯＦＦ）イベントのときはステップＳ６でＫＯＦＦ処
理（図９）を行う。ステップＳ５，ステップＳ６の後は
ステップＳ７に進む。

【００２２】ステップＳ７ではパネル４のスイッチなど
のイベントをチェックするためパネルスキャンを行う。そして、ステップＳ８でパネルイベントがあるか否か判
別する。パネルイベントがある場合は、ステップＳ９で
パネル処理を行い、ステップＳ１０に進む。パネル処理
においては一般に電子楽器で行われている音色の選択や
効果の選択処理などを行う。ステップＳ８でパネルイベ
ントがない場合は、そのままステップＳ１０に進む。ス
テップＳ１０では図４〜６に示す各波形を読出し音源に
出力する読出し処理（図１０）を行う。ステップＳ１０
の後はステップＳ２に戻り、ステップＳ２からの処理を
繰返す。

【００２３】次に、図８のフローチャートを参照して、
ＫＯＮ処理ルーチンを説明する。キーオン信号を検出し
てＫＯＮ処理ルーチンが開始すると、まずステップＳ１
１でキーオンされた鍵のキーコードＫＣに応じて音源（
図２）９の遅延回路２５，２６の遅延時間Ｄ１　，Ｄ２
　およびフィルタ２３，２４のフィルタ係数Ｆ１　，Ｆ
２　を決定する。次に、ステップＳ１２で前回のキーオ
ンが継続中であるか否か判別する。前回のキーオンが継
続中であるときはそのまま処理を終了しリターンする。これにより、タッチによる弓圧や弓速の変更無しに音程
だけ変更された楽音が発音される。これは弦楽器のスラ
ー奏法を鍵盤により実現する方法の一例であり、ある鍵
を押さえたまま次の鍵を押さえることによってその２鍵
間のスラーを実現するものである。

【００２４】ステップＳ１２で前回のキーオンが継続中
でない場合は、ステップＳ１３で演奏情報の区間の状態
を示すレジスタｓｔにアタック波形読み出しを示す「０
」をセットし、波形読み出しアドレスカウンタｃに「０
」をセットする。ステップＳ１４で波形の補間を行なう
ための波形補間情報レジスタＴにイニシャルタッチの値
を設定する。そして、ステップＳ１５で乱数（ホワイト
ノイズ）を発生し、ステップＳ１６で発生した乱数によ
って持続部として読出す最初の波形を選択する。さらに
、ステップＳ１７で時間レジスタｔをゼロクリアして、
リターンする。

【００２５】次に、図９のフローチャートを参照して、
ＫＯＦＦ処理ルーチンを説明する。ＫＯＦＦ処理ルーチ
ンでは、まずステップＳ２１でキーコードレジスタＫＣ
に格納されているキーコードが発音中であるか否かを判
別する。このキーコードＫＣが発音中でない場合、すな
わち図８のＫＯＮ処理でスラー処理を行なったときの前
の発音に係る鍵を離したときなどは、何もする必要がな
いのでそのままリターンする。ステップＳ２１で当該キ
ーコードＫＣが発音中であった場合は、ステップＳ２２
に進み、発音を停止するための処理を行なう。すなわち
、ステップＳ２２で状態レジスタｓｔにディケイ中であ
ることを示す「２」を設定し、カウンタｃをゼロクリア
する。次に、ステップＳ２３で波形の補間を行なうため
の波形補間情報レジスタＴにキーオフタッチの値を設定
する。そして、ステップＳ２４で現在の弓圧からディケ
イ区間の弓圧に滑らかにつながるように弓圧スケーリン
グ値ＳＶを決定し、リターンする。

【００２６】なお、発音停止のためのディケイ区間の波
形としては、簡単のためアタック部の波形を逆に読み出
したものを用いている。一方、持続部の弓圧の波形は図
６に示すように揺らぎが与えられ微妙に変化している。したがって、持続部の波形の途中のデータを読出してい
る時点でキーオフされると、その読出したデータとアタ
ック部の最後のデータ（ディケイ部の最初の弓圧データ
）とが一致せず、持続部からディケイ部に滑らかにつな
がらない。そこで、ステップＳ２４でキーオフ時点の弓
圧とアタック部の最後の弓圧との比を算出してスケーリ
ング値ＳＶとし、後の読出し処理においては読出した弓
圧ＦＢ　にスケーリング値ＳＶを掛けてスケーリングし
ている。これにより、持続部からディケイ部への波形の
つながりが滑らかになる。

【００２７】次に、図１０のフローチャートを参照して
、読み出し処理ルーチンを説明する。読み出し処理ルー
チンでは、まずステップＳ３１で状態レジスタｓｔが「
０」かどうかを判別する。状態レジスタｓｔが「０」で
ない場合は、ステップＳ４０に分岐する。状態レジスタ
ｓｔが「０」の場合は、アタック波形読み出しを行うた
め、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２でアタック
波形読み出しにおいては補間をする必要があるので波形
補間情報レジスタＴおよびアドレスカウンタｃにより弓
圧ＦＢ　および弓速ＶＢ　を算出する。算出方法は下記
の数１および数２に記載された式を用いる。

【００２８】

【数１】

【００２９】

【数２】ここで、数１および数２の式に基づく弓圧ＦＢ　および
弓速ＶＢ　の算出につき詳しく説明する。数１の式にお
いて、ＶＢ　＿ａ＿ｆａｓｔ＿ｄａｔａ＿ｎｕｍは図５
（ａ）に示す速い立ち上がりの弓速波形のデータの数（
すなわち図５（ａ）の横軸長さ）、ＶＢ　＿ａ＿ｓｌｏ
ｗ＿ｄａｔａ＿ｎｕｍは図５（ｂ）に示すゆっくりした
立ち上がりの弓速波形のデータの数（すなわち図５（ｂ
）の横軸長さ）を示す。数１の式■で、これらの弓速波
形データの数を波形補間情報レジスタＴの値に基づいて
スケーリングしたデータ数ＶＢ　＿ａ＿Ｔ＿ｄａｔａ＿
ｎｕｍを求める。波形補間情報レジスタＴには、この時
点で、「０」〜「１２７」の範囲のタッチデータが格納
されている。したがって、タッチにしたがって図５（ａ
）の波形のデータ数と図５（ｂ）の波形のデータ数とが
補間され、図５（ｃ）のようにスケーリングされた波形
の横軸長さ（補間された仮想的なデータ長）が得られた
こととなる。

【００３０】カウンタｃは「０」を初期値として、仮想
的なデータ数ＶＢ　＿ａ＿Ｔ＿ｄａｔａ＿ｎｕｍまで順
次カウントアップされる。数１の式■で、カウンタｃに
（ＶＢ＿ａ＿ｆａｓｔ＿ｄａｔａ＿ｎｕｍ／ＶＢ　＿ａ
＿Ｔ＿ｄａｔａ＿ｎｕｍ）を掛けて、図５（ａ）の早い
立ち上がりの弓速波形データの読出し位置ｘ＿ｆａｓｔ
を算出する。同様に数１の式■で、ゆっくりした立ち上
がりの弓速波形データの読出し位置ｘ＿ｓｌｏｗを算出
する。

【００３１】数１の式■で、配列ＶＢ　＿ａ＿ｆａｓｔ
は図５（ａ）に示す早い立ち上がりの弓速波形のデータ
列を示し、配列ＶＢ　＿ａ＿ｓｌｏｗは図５（ｂ）に示
すゆっくりした立ち上がりの弓速波形のデータ列を示す
。数１の式■では、読出し位置ｘ＿ｆａｓｔで弓速波形
データ列ＶＢ　＿ａ＿ｆａｓｔから弓速データを得てそ
れにタッチにしたがった重み付けをするためＴ／１２７
を掛け、同様に読出し位置ｘ＿ｓｌｏｗで弓速波形デー
タ列ＶＢ　＿ａ＿ｓｌｏｗから弓速データを得てそれに
タッチにしたがった重み付けをするため（１２７−Ｔ）
／１２７を掛け、これらを加算してその時点の弓速ＶＢ
　を算出している。

【００３２】数２の式において、配列ＦＢ　＿ａ＿ｆａ
ｓｔは図４（ａ）に示す早い立ち上がりの弓圧波形のデ
ータ列を示し、配列ＦＢ　＿ａ＿ｓｌｏｗは図４（ｂ）
に示すゆっくりした立ち上がりの弓圧波形のデータ列を
示す。数２の式では、数１の式■と同様に、早い立ち上
がりの弓圧波形から読出した弓圧データとゆっくりした
立ち上がりの弓圧波形から読出した弓圧データとをタッ
チにしたがって重み付けして加算し、その時点の弓圧Ｆ
Ｂ　を算出している。

【００３３】以上より、鍵盤の鍵を速く押下してイニシ
ャルタッチの値を大きくすれば、速い立ち上がりの波形
データ（図４（ａ）および図５（ａ））の比重が大きい
弓圧および弓速が補間して読出され、鍵盤の鍵を遅く押
下してイニシャルタッチの値を小さくすれば、ゆっくり
した立ち上がりの波形データ（図４（ｂ）および図５（
ｂ））の比重が大きい弓圧および弓速が補間して読出さ
れることとなる。

【００３４】再び図１０を参照して、ステップＳ３２以
降の処理を説明する。ステップＳ３２の後、ステップＳ
３３でカウンタｃをインクリメントし、ステップＳ３４
でカウンタｃがオーバフローしたか否か判別する。この
判別は、下記の数３の式による。

【００３５】

【数３】ステップＳ３４でカウンタｃがオーバフローした場合は
、アタック部の波形読出しは終了して次に持続部の読出
しに移行すべきということであるから、状態レジスタｓ
ｔに「１」をセットし、カウンタｃをゼロクリアして、
ステップＳ３６へ進む。ステップＳ３４でカウンタｃが
オーバフローしていない場合は、ステップＳ３６へ分岐
する。

【００３６】ステップＳ３１で状態レジスタｓｔが「０
」でない場合は、ステップＳ４０で状態レジスタｓｔが
「１」かどうかを判別する。状態レジスタｓｔが「１」
でない場合は、ステップＳ４７に分岐する。状態レジス
タｓｔが「１」の場合は、持続部の波形読み出しを行う
ため、ステップＳ４１に進む。ステップＳ４１でカウン
タｃから弓圧ＦＢ　を算出する。この算出は下記の数４
の式を用いる。

【００３７】

【数４】数４において、ＦＢ　＿ｓは図６（ａ）あるいは（ｂ）
に示すような持続部の弓圧波形のデータ列を示す。持続
部は波形が単一なので、カウンタｃのみで弓圧を得てい
る。弓速の処理はまったく行なっていないので、アタッ
ク部の終了した時点の弓速がそのまま保持され、持続部
の波形読出しの間用いられる。

【００３８】ステップＳ４１の後、ステップＳ４２でカ
ウンタｃをインクリメントし、ステップＳ４３でカウン
タｃがオーバフローしたか否か判別する。この判別は下
記の数５の式による。

【００３９】

【数５】数５において、ＦＢ　＿ｓ＿ｄａｔａ＿ｎｕｍは図６（
ａ）あるいは（ｂ）に示すような持続部の弓圧波形のデ
ータ列のデータの数を示す。

【００４０】ステップＳ４３でカウンタｃがオーバフロ
ーした場合は、いま読出していた持続部のデータ列の全
データを読み終えたということであるから、引き続き次
の持続部の波形読出しを行うため、ステップＳ４４へ進
む。ステップＳ４３でカウンタｃがオーバーフローてい
ないときは、ステップＳ３６へ分岐する。ステップＳ４
４では乱数を発生する。そして、ステップＳ４５でこの
乱数によって次の持続部の波形（データ列ＦＢ　＿ｓ）
を選択し、ステップＳ４６でカウンタｃをゼロクリアし
て、ステップＳ３６に進む。

【００４１】ステップＳ４７では状態レジスタｓｔが「
２」かどうかを判別する。状態レジスタｓｔが「２」で
ない場合は、そのままリターンする。状態レジスタｓｔ
が「２」の場合は、ディケイ部の波形読み出しを行うた
め、ステップＳ４８に進む。ステップＳ４８でディケイ
部の波形読み出しにおいては補間をする必要があるので
波形補間情報レジスタＴおよびアドレスカウンタｃによ
り弓圧ＦＢ　および弓速ＶＢ　を算出する。算出方法は
下記の数６および数７に記載された式を用いる。

【００４２】

【数６】

【００４３】

【数７】数６および数７の式に基づく弓圧ＦＢ　および弓速ＶＢ
　の算出は、基本的にアタック部における数１および数
２の式と同様であるが、波形データを数１および数２に
対し逆に読出す点が異なる。そのため、弓速データ列Ｖ
Ｂ　＿ａ＿ｆａｓｔ，ＶＢ　＿ａ＿ｓｌｏｗの読出し位
置は、ｘ＿ｆａｓｔ，ｘ＿ｓｌｏｗの代りに、これらの
値を全データ数から引いたものＶＢ　＿ａ＿ｆａｓｔ＿
ｄａｔａ＿ｎｕｍ−ｘ＿ｆａｓｔ，ＶＢ　＿ａ＿ｓｌｏ
ｗ＿ｄａｔａ＿ｎｕｍ−ｘ＿ｓｌｏｗになっている。数
７の弓圧データ列の読出し位置についても同様である。

【００４４】ステップＳ４８の後、ステップＳ４９でカ
ウンタｃをインクリメントし、ステップＳ５０でカウン
タｃがオーバフローしたか否か判別する。この判別は上
記の数３の式による。ステップＳ５０でカウンタｃがオ
ーバフローした場合は、ディケイ部の波形読出しを終了
するということであるから、状態レジスタｓｔに「３」
をセットして、ステップＳ５２へ進む。ステップＳ５０
でカウンタｃがオーバフローしていない場合は、ステッ
プＳ５２へ分岐する。ステップＳ５２でディケイ部の弓
圧波形を持続部の弓圧波形に滑らかにつなぐため弓圧Ｆ
Ｂを弓圧スケーリング値ＳＶでスケーリングし、ステッ
プＳ３６に進む。なお、弓圧については、その連続性の
ためにスケーリング係数ＳＶでスケーリングしているが
、弓速は上述の通り一定であるので必ず連続することと
なる。

【００４５】ステップＳ３６ではモジュレーションホイ
ールの値ｍｏｄ＿ｗｈｅｅｌ、アフタータッチＡＴおよ
び時間情報ｔから音量情報ｖｏｌを算出する。この算出
は下記の数８に示す式に基づいて行う。

【００４６】

【数８】この実施例における音量の設定は、モジュレーションホ
イールとアフタータッチで行なう。図１１は上記の数８
の式に基づき、モジュレーションホイールの値ｍｏｄ＿
ｗｈｅｅｌに掛けられる乗数とアフタータッチＡＴに掛
けられる乗数とをグラフに表したものである。すなわち
、モジュレーションホイールとアフタータッチとをどの
ように音量情報ｖｏｌに反映させるかそれぞれの重み付
けの程度を示している。図１１から分かるように、押鍵
後すぐ（ｔ＜＜α）は、モジュレーションホイールによ
る音量設定が強く利くようになっており、押鍵から時間
が経つに従ってアフタータッチによる設定が強く利くよ
うになっている。具体的には、発音開始時は演奏者が操
作するモジュレーションホイールの値ｍｏｄ＿ｗｈｅｅ
ｌが１００％で、アフタータッチＡＴが０％で、それぞ
れ重み付けされ、アタック部を発音する際の音量を規定
する音量情報ｖｏｌが算出される。その後、徐々にモジ
ュレーションホイールの重み付けが減少し、逆にアフタ
ータッチの重み付けが増加していく。所定の時間αが経
過すると、モジュレーションホイールの値ｍｏｄ＿ｗｈ
ｅｅｌが０％で、アフタータッチＡＴが１００％で、そ
れぞれ重み付けされ音量情報ｖｏｌが算出される。

【００４７】現状の鍵盤では、押鍵の強さと速さを区別
して出力することができないので、擦弦楽器に応用した
場合も弓の速さと弓の圧力の強さを区別して与えること
ができない。そこで、この実施例では、弓圧および弓速
をイニシャルタッチとキーオフタッチに基づいて数１、
数２、数７および数８のように決定し、音量はモジュレ
ーションホイールとアフタータッチによって決定するよ
うにした。

【００４８】ここで、モジュレーションホイールの値と
アフタータッチの値がクロスフェードしているのは、モ
ジュレーションホイールだけでは定常部（持続部波形を
繰返し読出したループ部分）の音量が常に一定になって
しまうので、アフタータッチによって定常部の音程を変
化させることができるようにするためである。押鍵のあ
とで力を加えて音量を変化させる演奏法は、持続系楽器
の演奏法と対応しており有用である。

【００４９】再び図１０を参照して、ステップＳ３６以
降の処理を説明する。ステップＳ３６の後、ステップＳ
３７で弓速ＶＢ　および弓圧ＦＢ　を音量情報ｖｏｌで
スケーリングする。スケーリングにより弓速ＶＢ　およ
び弓圧ＦＢ　が小さくなり発音されなくなることを防ぐ
ため、スケーリングの結果弓速ＶＢ　および弓圧ＦＢ　
が発音しない範囲になるときはステップＳ３７で強制的
に発音する値に書換えている。次に、ステップＳ３８で
弓速ＶＢ　、弓圧ＦＢ　、遅延時間Ｄ１　，Ｄ２　およ
びフィルタ係数Ｆ１　，Ｆ２　などを音源９に出力する
。そして、キーオンからの時間を示す時間情報ｔをイン
クリメントして、リターンする。

【００５０】なお、図１０においてカウンタｃは１づつ
インクリメントしているが、これを任意の小数値で行な
ってもよい。そうすることによって、記憶波形を圧縮す
ることができる。さらに波形の読みとばしなどをしても
よい。また、カウンタｃを累算していく場合に乱数情報
を重畳するようにしてもよい。乱数情報を重畳すること
によって、より自然な持続系楽器の楽音が発生できる。乱数は単純な白色雑音でも良く、複雑な特性をもった乱
数でもよい。

【００５１】この実施例では、持続部を複数波形の選択
読み出しとしたが、一波形のみを繰り返しループ読出し
してもよい。また、持続部においては弓速を一定とした
が、弓圧と同じようにして弓速についても波形を記憶し
て読出すようにしてもよい。モジュレーションホイール
によって弓速を設定するようにしたが、弓圧を設定する
ようにしても良い。

【００５２】音量の設定は、弓圧および弓速をスケーリ
ングすることによったが（ステップＳ３６，ステップＳ
３７）、弓速に応じてさらに物理モデル演奏情報の波形
を備え、同様に補間して最終の演奏情報波形を求めるよ
うにしてもよい。

【００５３】上記実施例では、早い立ち上がりと、ゆっ
くりした立ち上がりの２つの波形から補間するようにし
ているが、さらに多くの波形から補間するようにしても
よい。また、速い立ち上がりと、ゆっくりした立ち上が
りの区別以外に、ｆｆ（フォルテシモ）の波形とｐｐ（
ピアニシモ）の波形などの区別を行い、補間するように
してもよい。補間の方法としては直線補間を用いたが、
これに限らず、別の補間法を用いてもよい。

【００５４】図１０の読み出し処理は図７のメインルー
チンのループ処理に含まれるようにしているが、読み出
し処理部分をＣＰＵに対する割り込みで処理するように
してもよい。

【００５５】演奏情報波形は、単なるＰＣＭだけでなく
ＤＰＣＭ（差分ＰＣＭ）などを用いて波形を圧縮しても
よい。

【００５６】持続部だけでなく、アタック部なども複数
の波形（長さ異なるもの）を用意して乱数で選択するよ
うにしてもよい。持続系楽音の代表として擦弦楽器の物
理シミュレートに対する応用を示したが、他の管楽器な
どの応用や、物理シミュレートに限らない他の音源（例
えばＦＭ音源）に関する利用も可能である。

【００５７】さらに、波形メモリのデータを編集できる
ようにしてもよい。また、時分割多重処理により複音化
することもできる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
鍵盤などの持続音系の楽器の操作子として不適当な演奏
操作子を用いた場合でも、その操作に応じて波形メモリ
を読み出し、補間して物理モデル演奏情報を出力するよ
うにしているので、楽器をシミュレートした楽音の発音
を効果的に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の実施例に係る電子楽器の全体構
成を示すブロック図

【図２】　　この電子楽器における音源のブロック構成
図

【図３】　　この電子楽器における非線形部のブロッ
ク構成図

【図４】　　この電子楽器における弓圧波形の例

【図５
】　　この電子楽器における弓速波形の例

【図６】　　
この電子楽器における持続部の弓圧波形の例

【図７】　
　この電子楽器のメイン処理ルーチンのフローチャート

【図８】　　この電子楽器のキーオン処理ルーチンのフ
ローチャート

【図９】　　この電子楽器のキーオフ処理ルーチンのフ
ローチャート

【図１０】　　この電子楽器の読み出し処理ルーチンの
フローチャート

【図１１】　　この電子楽器における音量設定を示すグ
ラフ

【符号の説明】

１…鍵盤、２…鍵スイッチ回路、３…鍵タッチ検出回路
、４…パネル、５…パネルインターフェース、６…リー
ドオンリーメモリ（ＲＯＭ）、７…ランダムアクセスメ
モリ（ＲＡＭ）、８…中央処理装置（ＣＰＵ）、９…音
源、１０…サウンドシステム。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　楽器を物理モデルとし、この物理モデ
ルにおける物理イメージに相当する物理モデル演奏情報
を入力して楽音を発生する音源を備えた電子楽器におい
て、音高情報とともに演奏情報を出力する演奏操作子と
、上記音源に入力する物理モデル演奏情報の時間変化の
パターンを、複数種類記憶した記憶手段と、上記演奏操
作子の実際の操作により出力される演奏情報に基づいて
、複数種類記憶されている上記物理モデル演奏情報の時
間変化のパターンを補間して、物理モデル演奏情報を読
出す補間読出し手段とを具備することを特徴とする電子
楽器。