JPH0540480A - 電子楽器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メモリ容量およびコストを抑えかつフォル
マントデータの入力などに手間をかけることなく、適正
なフォルマントを有するフォルマント音を再生できる電
子楽器を提供することを目的とする。 【構成】 演奏情報として取り得る値の範囲内におけ
る幾つかの演奏情報の値に対応するフォルマントデータ
を記憶しておき、演奏操作に応じて発生された演奏情報
に基づいて選択したフォルマントデータから補間演算に
て適正なフォルマントデータを算出する。そして、当該
フォルマントを有する楽音の楽音信号を合成して出力す
る

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、補間演算を用いるこ
とによってフォルマントデータを作成しフォルマント音
を再生することのできる電子楽器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、固定フォルマントを有する音声
は、基本ピッチが変化してもフォルマントは変化しない
とされている。しかし、実際には音高が低い音と高い音
とを比較してみるとフォルマントの位置や形状が変化し
ているのが観察される。

【０００３】図１２は、プロのソプラノ歌手が種々の基
本周波数（音高）で４種の母音「ａ，ｉ，ｕ，ｅ」をそ
れぞれ発音した場合のフォルマント周波数の変化を示す
グラフである。「ａ，ｉ，ｕ，ｅ」は母音の発音記号を
示す。実線Ｆ１はこれら４種の母音「ａ，ｉ，ｕ，ｅ」
を種々の基本周波数で発音した場合の第１フォルマント
周波数の変化を示すグラフである。例えば、「ａ」音に
ついていえば、基本周波数が２００Ｈｚから６２０Ｈｚ
程度までの範囲ではほぼ一定の第１フォルマント周波数
を示し、６２０Ｈｚ程度以上の基本周波数では第１フォ
ルマント周波数が漸増する。破線Ｆ２，一点鎖線Ｆ３お
よび二点鎖線Ｆ４も同様に、それぞれ４種の母音「ａ，
ｉ，ｕ，ｅ」を種々の基本周波数で発音した場合の第
２、第３および第４フォルマント周波数の変化を示すグ
ラフである。この図から基本周波数の変化に伴いフォル
マント周波数が変化していることが分かる。

【０００４】図１３は、通常の会話を行う程度の声の大
きさで「ａ」音を発音した場合の振幅スペクトルを示
す。Ｇ２は振幅スペクトルＧ１のスペクトル包絡を示
す。図１４は、強く「ａ」音を発音した場合の振幅スペ
クトルを示す。Ｇ４は振幅スペクトルＧ３のスペクトル
包絡を示す。図１３および図１４から、声の大きさによ
ってフォルマント周波数や形状が変化していることが分
かる。

【０００５】その他に、基本周波数の変化によってフォ
ルマントの位置が変化する移動フォルマントを有する音
も存在する。

【０００６】このような種々の音を例えば電子鍵盤楽器
で再現するためには、例えば鍵盤の各鍵のそれぞれに対
応した（すなわち音高に対応した）フォルマントデータ
をあらかじめメモリに記憶しておき、鍵盤の操作時には
音高に対応するフォルマントデータを読出してフォルマ
ント合成音源に供給する必要がある。また、発音する音
の強さは例えば鍵盤の鍵のタッチに応じて上下させる
が、音の強さに応じたフォルマントで発音させるために
は、タッチのそれぞれの値に対応したフォルマントデー
タをすべて記憶しておく必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、鍵盤の各鍵の
それぞれあるいはタッチの値のそれぞれに対応してフォ
ルマントデータを記憶するために、記憶すべきフォルマ
ントデータすべてをあらかじめ入力する必要があり、そ
の操作は非常に手間がかかる。

【０００８】この発明は、上記の事情に鑑み、フォルマ
ントデータの入力などに手間をかけることなく、適正な
フォルマントを有するフォルマント音を再生できる電子
楽器を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明に係る電子楽器は、演奏者の演奏操作に応
じて演奏情報を発生する演奏情報発生手段と、前記演奏
情報として取り得る値の範囲内における幾つかの演奏情
報の値に対応するフォルマントデータを記憶した記憶手
段と、前記演奏情報発生手段から発生された演奏情報の
値に基づいて、前記記憶手段から複数のフォルマントデ
ータを選択して読出す読出制御手段と、前記読出制御手
段により読出した複数のフォルマントデータを用いて補
間演算を行うことにより、前記演奏情報発生手段から発
生された演奏情報の値に対応するフォルマントデータを
算出し出力する補間手段と、前記補間手段から出力され
るフォルマントデータに基づくフォルマントを有する楽
音の楽音信号を合成して出力するフォルマント音合成手
段とを具備することを特徴とする。

【００１０】前記演奏情報としては例えば鍵盤から出力
される音高情報としてのキーコードやタッチ情報などが
ある。フォルマントデータとしては例えばフォルマント
周波数、フォルマントレベルおよびフォルマントバンド
幅などのデータがある。記憶手段には、演奏情報とそれ
に対応するフォルマントデータとの組データを複数組記
憶しておく。外部の音響を入力する音響入力手段と、こ
の音響入力手段により入力した音響を分析して演奏情報
を抽出するとともにその音響のフォルマントデータを抽
出する音響分析手段とをさらに備え、外部の音響を幾つ
か入力して演奏情報とそれに対応するフォルマントデー
タとの組データを抽出し記憶するようにするとよい。補
間方法としては、直線補間のほかスプライン関数などの
関数を用いた曲線補間を用いてもよい。

【００１１】さらに、この発明に係る電子楽器は、演奏
者の演奏操作に応じて演奏情報を発生する演奏情報発生
手段と、外部の音響を入力する音響入力手段と、前記音
響入力手段により入力した音響を分析して演奏情報を抽
出するとともに、その音響のフォルマントデータを抽出
する音響分析手段と、前記音響分析手段により複数の音
響を分析して得た複数組の演奏情報とフォルマントデー
タとの組データを用いて補間演算を行うことにより、こ
の組データに含まれる演奏情報以外のすべての演奏情報
の値に対応するフォルマントデータを算出し出力する補
間手段と、前記音響分析手段により抽出したフォルマン
トデータおよび前記補間手段により算出したフォルマン
トデータを記憶する記憶手段と、前記演奏情報発生手段
から発生された演奏情報の値に対応するフォルマントデ
ータを前記記憶手段から読出し、このフォルマントデー
タに基づくフォルマントを有する楽音の楽音信号を合成
して出力するフォルマント音合成手段とを具備すること
を特徴とする。

【００１２】

【作用】幾つかの演奏情報の値に対応するフォルマント
データを記憶しており、これらの組データがサンプルポ
イントとなる。すなわち、演奏者が演奏操作を行うこと
により発生された演奏情報に対し、幾つかのサンプルポ
イントが読出され、それらのサンプルポイントから補間
演算によってその演奏情報に対応するフォルマントデー
タを得ることができる。そして、そのフォルマントデー
タに基づくフォルマントを有する楽音が合成される。

【００１３】

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。

【００１４】図１は、この発明の一実施例に係る電子楽
器のブロック構成図である。この図において、１は演奏
者が操作する多数の鍵を有する鍵盤、２は鍵盤１のイン
ターフェース、３は種々のパネルスイッチなどを有する
パネルを示す。パネル３は、種々の情報を表示するため
の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）４、音色を選択するため
の音色選択スイッチ５、フォルマントデータを設定ある
いは修正するためのフォルマントデータ設定・修正スイ
ッチ６，７，８，９を備えている。音色選択スイッチ５
は１０種類の音色を選択するための１０個のスイッチか
らなる。フォルマントデータ設定・修正スイッチ６は、
第１フォルマントに関するフォルマントデータを設定し
あるいは修正するための４つのスイッチからなる。すな
わち、第１フォルマントデータ設定・修正スイッチ６
は、第１フォルマントに関するフォルマントレベルをア
ップするスイッチ６−１、フォルマントレベルをダウン
するスイッチ６−２、フォルマント周波数をアップする
スイッチ６−３、およびフォルマント周波数をダウンす
るスイッチ６−４の４つのスイッチからなる。フォルマ
ントデータ設定・修正スイッチ７，８，９はそれぞれ第
２、第３、および第４フォルマントデータの設定・修正
スイッチである。これらのスイッチ７，８，９も、それ
ぞれスイッチ６と同様の４つのスイッチからなる。

【００１５】１０はパネル３の各種パネルスイッチのイ
ンターフェース、１１はパネル３のＬＣＤ４のインター
フェース、１２はディジタル・シグナル・プロセッサ
（ＤＳＰ）を示す。ＤＳＰ１２は、入力した音響から音
高などの演奏情報を抽出するための演算やフォルマント
音を合成する演算などを高速に行うためのものである。
１３はこの電子楽器の各種の動作手順を規定するプログ
ラムあるいはパラメータなどを記憶するリード・オンリ
ー・メモリ（ＲＯＭ）、１４はワークレジスタなどに用
いるランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、１５は音
声などの外部の音響を入力するための音響入力装置、１
６は音響入力装置１５から出力されるアナログデータを
ディジタルデータに変換するアナログ／ディジタルコン
バータ（Ａ／Ｄコンバータ）、１７はこの電子楽器全体
の動作を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）、１８は与え
られたフォルマントデータに基づいてフォルマント音を
合成するフォルマント合成音源、１９はフォルマント合
成音源１８から出力される楽音信号に基づいて楽音を発
生するサウンドシステム、２０は双方向のバスラインで
ある。

【００１６】この電子楽器では、あらかじめ幾つかのサ
ンプルポイントのフォルマントデータを保持している。
すなわち、音高を示すキーコード（ＭＩＤＩコード）お
よび鍵盤のタッチデータとこれらのキーコードおよびタ
ッチデータに対応するフォルマントデータからなる組デ
ータを何組か記憶している。そして、実際の演奏時には
演奏操作によって得られたキーコードおよびタッチデー
タに対応するフォルマントデータをサンプルポイントの
フォルマントデータから補間して求めフォルマント音を
発生する。サンプルポイントのフォルマントデータは図
１のパネル３上のフォルマントデータ設定・修正スイッ
チ６，７，８，９を用いて手作業で設定することもでき
るし、外部から音声その他の音響を入力してその音響の
演奏情報とフォルマントデータとを抽出してサンプルポ
イントのデータとすることもできる。

【００１７】表１は、この実施例の電子楽器で記憶保持
するサンプルポイントのデータの一例を示す。ただし、
ここではタッチデータを省略し、キーコードとフォルマ
ントデータのみ掲げてある。また、音色「ｅ」に関する
サンプルは省略した。

【００１８】

【表１】 この実施例の電子楽器は、「ａ，ｉ，ｕ，ｅ」の各音色
で音声を入力してサンプルポイントのデータを取得し、
鍵盤を演奏したときにこれらの音色で楽音を発生させる
ことができる。例えば、音色として「ａ」音が選択され
ているとき鍵盤の鍵を押下するとその鍵に対応する音高
で「ａ」音が再生される。そのフォルマントは音高に応
じた適正なものである。そのようなフォルマント音を発
生させるために表１の「ａ」音の第１〜第４フォルマン
トに関するサンプルポイントのデータを記憶している。
すなわち、「ａ」音については第１フォルマントに関す
るサンプルポイントとして、キーコードが「７５」の音
名Ｄ５^#に対応するフォルマントデータＦ１a1，Ｌ１a1
（第１番目のデータ）およびキーコードが「８１」の音
名Ａ５に対応するフォルマントデータＦ１a2，Ｌ１a2
（第２番目のデータ）を記憶している。また「ａ」音に
ついての第２フォルマントに関するサンプルポイントと
して、キーコードが「７２」の音名Ｃ５に対応するフォ
ルマントデータＦ２a1，Ｌ２a1およびキーコードが「８
１」の音名Ａ５に対応するフォルマントデータＦ２a2，
Ｌ２a2を記憶している。このように、「ａ，ｉ，ｕ，
ｅ」の各音色の第１〜第４フォルマントに関して、それ
ぞれ２つのサンプルポイントのデータを記憶している。
なお、フォルマントデータのうちＦＸyyと表記してある
のは第Ｘフォルマント（Ｘ＝１〜４）のフォルマント周
波数データであることを示す。yyは小文字の英字a,i,u,
e と数字1,2 の組合せからなるが、この英字で「ａ」
音、「ｉ」音、「ｕ」音または「ｅ」音の音色の別を示
し、数字で第１番目のデータか第２番目のデータかを示
す。同様に、フォルマントデータのうちＬＸyyと表記し
てあるのは第Ｘフォルマント（Ｘ＝１〜４）のフォルマ
ントレベルデータであることを示す。yyの意味は周波数
データＦＸyyと同じである。

【００１９】次に、「ａ」音の第１フォルマントに関す
るサンプルポイントとして、キーコード「７５」と「８
１」に対応するフォルマントデータが記憶されている根
拠を説明する。

【００２０】この実施例の電子楽器では、図１２に示し
た基本周波数に対するフォルマント周波数の変化を具現
化してフォルマント音を発生する。ここで図１２の
「ａ」音の第１フォルマントＦ１のグラフは、基本周波
数２００Ｈｚ〜６２０Ｈｚの範囲ではほぼ一定のフォル
マント周波数を示し、６２０Ｈｚ〜９００Ｈｚの範囲で
はほぼ一定の傾きをもって直線的に増加するフォルマン
ト周波数を示している。したがって、例えば図１２の位
置Ｂ５および位置Ｂ６におけるフォルマントデータを記
憶しておけば、発生しようとする音の基本周波数に基づ
いて用いるべきフォルマントデータは下記のように決定
できる。

【００２１】基本周波数が２００Ｈｚ〜６２０Ｈｚの
範囲なら位置Ｂ５におけるフォルマントデータを用い
る。

【００２２】基本周波数が６２０Ｈｚ〜９００Ｈｚの
範囲なら位置Ｂ５におけるフォルマントデータと位置Ｂ
６におけるフォルマントデータから補間演算で求めたフ
ォルマントデータを用いる。

【００２３】基本周波数が２００Ｈｚより低い範囲な
ら位置Ｂ５におけるフォルマントデータを用い、基本周
波数が９００Ｈｚより高い範囲なら位置Ｂ６におけるフ
ォルマントデータを用いる（またはＢ５からＢ６への直
線を延長して補間してもよい）。

【００２４】以上より、この実施例の電子楽器では、位
置Ｂ５の基本周波数６２０Ｈｚに近いキーコード「７
５」に対応するフォルマントデータＦ１a1，Ｌ１a1と、
位置Ｂ６の基本周波数９００Ｈｚに近いキーコード「８
１」に対応するフォルマントデータＦ１a2，Ｌ１a2と
を、「ａ」音の第１フォルマントのデータとして記憶す
るようにしている。表１に掲げられている他のサンプル
ポイントも同様にして図１２に基づいて選択されてい
る。図１２の各グラフは、所定の傾きを有する線分、ま
たは傾き「０」の線分と所定の傾きを有する線分とをつ
なげたもののいずれかである。したがって、各グラフに
ついて所定の２つの位置におけるフォルマントデータを
サンプルポイントのデータとして記憶しておけば、どの
ような基本周波数の値に対しても対応するフォルマント
データを算出することができる。表１で「ａ，ｉ，ｕ，
ｅ」の各音色の第１〜第４フォルマントに関して、それ
ぞれ２つのサンプルポイントのデータを記憶しているの
は、このような理由からである。次に、この実施例の電
子楽器において、表１に示すようなサンプルポイントの
フォルマントデータを外部からの音響入力により取得す
る手順につき説明する。図２は、外部から音響を入力し
てサンプルポイントのフォルマントデータを抽出する場
合の処理の流れを示すブロック流れ図である。この図に
おいて、フォルマントデータの抽出のために、まず図１
の音響入力装置１５により音声などの音響を入力する
（ブロック２１）。次に、入力したアナログ音響データ
をＡ／Ｄコンバータ１６によりＡ／Ｄ変換する（ブロッ
ク２２）。得られたディジタル音響データを用いてフォ
ルマント分析（ブロック２３）することにより、フォル
マントデータ２８を得ることができる。フォルマント分
析は、例えば線形予測法を用いてスペクトル分析するこ
とにより求める方法や、複合正弦波モデルを用いる方法
など、音声処理の分野で一般的な方法を用いればよい。
この実施例では入力音響の４つのフォルマントの中心周
波数（フォルマント周波数）とレベル（フォルマントレ
ベル）とを検出している。

【００２５】Ａ／Ｄ変換により得られたディジタル音響
データを用いてそのピッチ（音高）を抽出し（ブロック
２４）、さらにキーコード変換（ブロック２５）するこ
とによって、キーコードデータ２９が得られる。さら
に、ディジタル音響データを用いてその音量を検出し
（ブロック２６）、タッチデータに変換することにより
（ブロック２７）、対応するタッチデータ３０を得るこ
とができる。音量検出では、入力波形の最大振幅を検出
したり、音響パワーを検出したりして、音の大きさを求
める。タッチデータへの変換は音量検出結果に基づいて
「０」〜「１２７」の範囲のＭＩＤＩデータに変換す
る。キーコード変換やタッチデータへの変換は、それぞ
れ計算で変換してもよいしテーブル参照方式でもよい。

【００２６】このようにして、１つのサンプルポイント
のデータ、すなわちキーコードとタッチデータとこれら
に対応するフォルマントデータとの１組のデータが得ら
れる。さらに、以上のような処理を幾つかの音高および
音量の入力音響に対して行い、複数組のサンプルポイン
トのデータを取得する。このようにして、表１に示すよ
うなサンプルポイントのデータを取得し記憶しておくこ
とができる。

【００２７】なお、フォルマント分析（ブロック２
３）、ピッチ抽出（ブロック２４）、キーコード変換
（ブロック２５）、音量検出（ブロック２６）、および
タッチデータ変換（ブロック２７）は、主にＣＰＵ１７
およびＤＳＰ１２により行われる。また、このように外
部から音響を入力して得たフォルマントデータ２８、キ
ーコード２９およびタッチデータ３０をパネル３のフォ
ルマントデータ設定・修正スイッチ６，７，８，９を用
いて修正することもできる。

【００２８】次に、このように取得し記憶した表１のフ
ォルマントデータを用いて、音高に基づく適正なフォル
マントを有するフォルマント音を発生する際の動作を説
明する。

【００２９】図３は、この実施例の電子楽器のメインル
ーチンを説明するためのフローチャートである。この電
子楽器の処理がスタートすると、まずステップＳ１でレ
ジスタなどの初期設定を行い、ステップＳ２でパネルス
イッチ処理を行う。パネルスイッチ処理では、図１のパ
ネル３の各スイッチの押下を検出し押下に応じた処理を
行う。ステップＳ２の後、ステップＳ３で鍵盤の押鍵イ
ベントがあるか否か判別する。押鍵イベントがある場合
はステップＳ４で押鍵処理を行った後、押鍵イベントが
ない場合はそのまま、ステップＳ５に進む。ステップＳ
５で鍵盤の離鍵イベントがあるか否か判別する。離鍵イ
ベントがある場合はステップＳ６で離鍵処理を行った
後、離鍵イベントがない場合はそのまま、ステップＳ７
に進む。ステップＳ７でその他の処理を行った後、再び
ステップＳ２に戻る。以上のステップＳ２からのループ
処理を繰返す。

【００３０】図４は、図３ステップＳ４の押鍵処理を説
明するためのフローチャートである。押鍵処理において
は、まずステップＳ１１でフォルマントデータ補間演算
実行を行う。このフォルマントデータ補間演算により、
これから発音すべき音のフォルマントデータが得られ
る。次に、ステップＳ１２で発音を行うチャンネルを選
択し、ステップＳ１３で補間演算で得られたフォルマン
トデータをフォルマント合成音源に送出する。そして、
ステップＳ１４でキーオン信号をフォルマント合成音源
に送出し、フォルマント音を発生させる。

【００３１】図５は、図４ステップＳ１１のフォルマン
トデータ補間演算処理を説明するためのフローチャート
である。フォルマントデータの補間演算では、まずステ
ップＳ２１で音色が何かを判別する。「ａ」音のときは
ステップＳ２２に分岐し、他の音色のときはそれぞれの
音色の処理に分岐する。

【００３２】ステップＳ２２で押鍵された鍵のキーコー
ドＫＣが「７５」以下かどうかを判別する。キーコード
ＫＣが「７５」以下なら発音すべき音の音高がＤ５^#音
以下であるということだから、表１で説明したように図
１２位置Ｂ５のフォルマントデータＦ１a1，Ｌ１a1を用
いればよい。そこで、ステップＳ２３でレジスタＦ１a
に「ａ」音第１フォルマント周波数データの第１のデー
タＦ１a1を代入し、レジスタＬ１a に「ａ」音第１フォ
ルマントレベルデータの第１のデータＬ１a1を代入す
る。その後、ステップＳ２８に進む。

【００３３】ステップＳ２２で押鍵された鍵のキーコー
ドＫＣが「７５」以下でない場合は、ステップＳ２４に
進み、キーコードＫＣが「７５」と「８１」の間か否か
判別する。キーコードＫＣが「７５」と「８１」の間で
ないなら、キーコードＫＣは「８１」以上であるという
ことであるから、用いるフォルマントデータは図１２位
置Ｂ６のフォルマントデータＦ１a2，Ｌ１a2とする。そ
こで、ステップＳ２５でレジスタＦ１a に「ａ」音第１
フォルマント周波数データの第２のデータＦ１a2を代入
し、レジスタＬ１a に「ａ」音第１フォルマントレベル
データの第２のデータＬ１a2を代入する。その後、ステ
ップＳ２８に進む。

【００３４】ステップＳ２４でキーコードＫＣが「７
５」と「８１」の間であるときは、発音すべき音の基本
周波数が図１２の位置Ｂ５とＢ６の間ということである
から、ステップＳ２６でキーコードＫＣに基づいて
「ａ」音第１フォルマント周波数データの第１のデータ
Ｆ１a1と第２のデータＦ１a2との間で補間演算を行い、
その結果をレジスタＦ１a に格納する。同様に、ステッ
プＳ２７でキーコードＫＣに基づいて「ａ」音第１フォ
ルマントレベルデータの第１のデータＬ１a1と第２のデ
ータＬ１a2との間で補間演算を行い、その結果をレジス
タＬ１a に格納する。次に、ステップＳ２８で同様に第
２〜４のフォルマントデータを求め、レジスタＦ２a ，
Ｆ３a ，Ｆ４a ，Ｌ２a ，Ｌ３a ，Ｌ４a にそれぞれ格
納して、リターンする。

【００３５】ステップＳ２１で「ａ」音以外の他の音色
である場合の処理は省略するが、「ａ」音以外の「ｉ」
音、「ｕ」音および「ｅ」音の場合も同様にフォルマン
トデータを算出している。すなわち、発音すべき音のキ
ーコードを表１のサンプルポイントのキーコードと比較
してどの範囲に含まれるかを判別し、その判別結果に応
じて所定のフォルマントデータを設定したり補間演算に
よりフォルマントデータを算出する。

【００３６】このようにして求めたフォルマントデータ
は、前述の図４のステップＳ１３でフォルマント合成音
源に送出される。これにより、音高に応じた適正なフォ
ルマントを有するフォルマント音が発生される。

【００３７】次に、フォルマントデータの別の算出方式
を用いた第２の実施例につき説明する。この第２の実施
例は、上記の実施例における表１に示したサンプルポイ
ントのデータと図５に示した補間演算処理とを別のデー
タおよび処理に入替えた例である。他の構成については
同様であるので、以下はサンプルポイントのデータと補
間処理のみにつき説明する。

【００３８】図６は、第２の実施例におけるサンプルポ
イントのデータの内容を示す。この例では、図１２のグ
ラフに基づいてフォルマントの変化の仕方が変わってい
る位置（すなわち、グラフの傾きが変化する位置）の基
本周波数についての４つのフォルマントデータをすべて
ＲＡＭ１４に記憶するようにしている。例えば、「ａ」
音のフォルマント周波数データに着目すると、第１フォ
ルマントは位置Ｂ５で傾きを変え、第２フォルマントは
位置Ｂ４で傾きを変え、第３フォルマントは位置Ｂ２で
傾きを変え、第４フォルマントは位置Ｂ３で傾きを変え
ている。これらの位置における基本周波数およびこの測
定データの測定範囲の最低周波数（位置Ｂ１の基本周波
数）と最高周波数（位置Ｂ６の基本周波数）とを周波数
の低いほうから並べると以下のようになる。ただし、Ｋ
Ｃｎ（ｎ＝１〜５）はその周波数のキーコード（一番近
いもの）を表す。

【００３９】 ＫＣ１： 位置Ｂ１の基本周波数 ＫＣ２： 位置Ｂ２，Ｂ３の基本周波数 ＫＣ３： 位置Ｂ４の基本周波数 ＫＣ４： 位置Ｂ５の基本周波数 ＫＣ５： 位置Ｂ６の基本周波数 図６に示すサンプルポイントのデータは、これらのキー
コードＫＣｎにおける第１〜第４フォルマントデータで
ある。さらに、この実施例ではタッチに関する補間をも
行うために、複数のタッチ値のそれぞれについての第１
〜第４フォルマントデータをサンプルポイントのデータ
として記憶している。例えば、「ａ」音のキーコードＫ
Ｃ１に対しては２種のタッチ値Ｔ１，Ｔ２のそれぞれに
ついてフォルマントデータを記憶している。タッチ値Ｔ
１は比較的小さい値、タッチ値Ｔ２は比較的大きい値と
する。以上より、例えば「ａ」音のキーコードＫＣ１に
対しては以下の１６個のフォルマントデータを記憶して
いる。

【００４０】＜タッチがＴ１のフォルマントデータ＞ 第１フォルマント周波数データ ： Ｆ１KC1T1 第２フォルマント周波数データ ： Ｆ２KC1T1 第３フォルマント周波数データ ： Ｆ３KC1T1 第４フォルマント周波数データ ： Ｆ４KC1T1 第１フォルマントレベルデータ ： Ｌ１KC1T1 第２フォルマントレベルデータ ： Ｌ２KC1T1 第３フォルマントレベルデータ ： Ｌ３KC1T1 第４フォルマントレベルデータ ： Ｌ４KC1T1 ＜タッチがＴ２のフォルマントデータ＞ 第１フォルマント周波数データ ： Ｆ１KC1T2 第２フォルマント周波数データ ： Ｆ２KC1T2 第３フォルマント周波数データ ： Ｆ３KC1T2 第４フォルマント周波数データ ： Ｆ４KC1T2 第１フォルマントレベルデータ ： Ｌ１KC1T2 第２フォルマントレベルデータ ： Ｌ２KC1T2 第３フォルマントレベルデータ ： Ｌ３KC1T2 第４フォルマントレベルデータ ： Ｌ４KC1T2 また、上記と同様にして他の「ｉ，ｕ，ｅ」の各音につ
いてもそれぞれサンプルポイントのフォルマントデータ
を記憶しておく。これらのデータは、上述の第１の実施
例と同様に図２の手順により入力すればよい。なお、タ
ッチ値に関する補間を行うのは音の強さに応じたフォル
マントデータの変化を再現するためであるが、音の強さ
に対応するフォルマントデータの変化の変化率は一定と
は限らないため、タッチ値に関するサンプルポイントは
２つと限るわけではない。例えば、図６の「ａ」音のキ
ーコードＫＣ１については２つのタッチ値Ｔ１，Ｔ２に
関するサンプルポイントを記憶するが、「ｉ」音のキー
コードＫＣ６については３つのタッチ値Ｔ１１，Ｔ１
２，Ｔ１３に関するサンプルポイントを記憶している。
どのようなタッチ値をサンプルポイントとするかは、音
の強さに対応するフォルマントデータの変化の状況に応
じて定めればよい。

【００４１】図７は、図６のようなサンプルポイントの
フォルマントデータを記憶した場合の補間演算実行処理
を示す。この補間演算実行処理ではまず、ステップＳ３
１でＲＡＭ１４に記憶してある図６のサンプルポイント
のキーコードＫＣｎを読出して発音すべき音のキーコー
ドＫＣがどのサンプルの間にあるかを検出する。例え
ば、音色が「ａ」音なら上記のＫＣ１〜ＫＣ５のどの間
にあるかを検出する。次に、ステップＳ３２でタッチ方
向のフォルマントデータの補間を行い、ステップＳ３３
でキー方向のフォルマントデータの補間を行い、リター
ンする。

【００４２】図８は、図７の補間の手順を具体的に説明
するための概念図である。図８は、押鍵された鍵のキー
コードＫＣが上記のキーコードＫＣ１とＫＣ２との間に
あり、タッチ値が「５０」のときの補間の手順を示して
いる。このときのキーコードＫＣおよびタッチ値「５
０」に対応する第１フォルマント周波数データＦ１KC 5
0 は、以下のように求める。まず、キーコードＫＣ１を
固定して考えＦ１KC1T1とＦ１KC1T2 との間でタッチに
関する補間を行い、Ｆ１KC1 50を求める。また、同様に
Ｆ１KC2T3 とＦ１KC2T4 との間でタッチに関する補間を
行い、Ｆ１KC2 50を求める。以上のタッチ方向の補間は
図７のステップＳ３２において行う。次に、Ｆ１KC1 50
とＦ１KC2 50との間でキーコードに関する補間を行い、
Ｆ１KC 50を求める。このキー方向の補間は図７のステ
ップＳ３３において行う。同様にして、Ｆ２KC 50 、Ｆ
３KC 50 、Ｆ４KC 50 、Ｌ１KC 50 、Ｌ２KC 50 、Ｌ３
KC 50 、Ｌ４KC 50 を求める。

【００４３】このように求めたフォルマントデータは、
前述の図４のステップＳ１３でフォルマント合成音源に
送出される。これにより、音高に応じた適正なフォルマ
ントを有するフォルマント音が発生される。

【００４４】上記の第１および第２の実施例において
は、すべての演奏情報に対するフォルマントデータを記
憶しておく必要がないので、すべてのフォルマントデー
タを記憶するものに比べて、メモリ容量を節約すること
ができる。

【００４５】上記の第１の実施例ではサンプルデータの
キーコードの値は処理の流れの中に固定値として組込ま
れている（例えば、図５ステップＳ２２やステップＳ２
４）。したがって、サンプルポイントのキーコードを変
更したい場合に不便である。第２の実施例によれば、各
サンプルポイントのデータは図２のようにユーザが任意
に入力しかつ図１のスイッチ６，７，８，９により修正
もできるので、より柔軟な設定が可能であり多彩な音作
りが容易である。

【００４６】次に、キー方向とタッチ方向の補間をあら
かじめ行っておきその全結果を記憶しておいて、再生時
に用いる第３の実施例につき説明する。

【００４７】図９は、この実施例の電子楽器のフォルマ
ントデータを記憶するテーブルの内容を示す。このテー
ブルはＲＡＭ１４に設定され、キーコードのそれぞれに
対応する第１〜第４フォルマントデータをタッチ値
「０」〜「１２７」のそれぞれに対応して記憶する。

【００４８】図１０は、図９のテーブルにデータを設定
する手順を説明するためのフローチャートである。テー
ブルへのデータ設定は、まず、ステップＳ４１で複数の
サンプルポイントでフォルマントデータを抽出し、図９
のテーブルの該当する位置へ記憶する。フォルマントデ
ータの抽出は上述の第１の実施例の図２の手順と同様に
行えばよい。次に、ステップＳ４２でタッチ方向に１２
８段階、キー方向に全キーに対する補間をそれぞれ実行
し、図９のテーブルに記憶する。このような補間処理は
上述の第２の実施例の図７，８で説明したのと同様に行
えばよい。以上の手順により、図９のテーブルに全キー
コードおよび全タッチ値にそれぞれ対応するフォルマン
トデータが記憶される。

【００４９】図１１は、鍵盤の鍵が押下されフォルマン
ト音を再生する手順を示すフローチャートである。な
お、再生時には図３のメインルーチンを用い、ステップ
Ｓ４の押鍵処理を図１１の手順に入替えればよい。

【００５０】フォルマント音を再生する押鍵処理では、
まず、ステップＳ５１で押鍵時のタッチ値およびキーコ
ードに応じて、図９のテーブルからフォルマントデータ
を読出す。次に、ステップＳ５２で発音チャンネルを選
択し、読出したフォルマントデータとキーオン信号をフ
ォルマント合成音源１８に送出し、リターンする。これ
により、タッチ値およびキーコードに応じたフォルマン
トを有する楽音が発生される。

【００５１】このように全キーコードおよび全タッチ値
に対応するフォルマントデータをあらかじめ算出して記
憶しておけば、発音実行までの処理時間を短くすること
ができ、再生時の処理が高速に行うことができる。ま
た、テーブルに記憶するフォルマントデータは、幾つか
のサンプルポイントでフォルマントデータを抽出すれば
残りは補間演算により算出される。したがって、テーブ
ルの設定は容易であり、音作りが容易である。

【００５２】なお、上記の３つの実施例ではフォルマン
トデータの補間の方式として直線補間を用いたが、これ
に限らず、関数曲線を用いた補間方式その他の補間方式
を用いてもよい。その場合、補間に必要なフォルマント
データのサンプルポイントは３つ以上としてもよい。

【００５３】音声の音域は鍵盤の音域より狭いため、音
高が最高の鍵および最低の鍵に対応する音を音声で発音
することはほとんど不可能である。したがって、音高が
最高の鍵および最低の鍵に対応する音のフォルマントデ
ータを音声から抽出することはできない。上記実施例で
は図５ステップＳ２２〜Ｓ２５などから分るように所定
の音域の外の音は一番近い位置のサンプルポイントのフ
ォルマントデータを用いている。しかし、これに限ら
ず、サンプルを取ることのできる音域以外の音域の音に
ついては架空のフォルマントデータを作成してもよい
し、補間曲線（直線も含む）を延長して演算してもよ
い。

【００５４】また、上記実施例ではタッチ方向とキー方
向との補間について示したが、時間方向の補間を行って
もよい。すなわち、異なる時間のフォルマントデータを
さらにメモリに記憶し押鍵開始からの時間によってタッ
チ方向およびキー方向の補間に加えて時間方向の補間を
実行してもよい。さらに、補間はタッチ方向だけ、キー
方向だけ、あるいは時間方向だけ、というように１次元
補間としてもよいし、これらを適宜組み合わせて２次元
補間としてもよい。サンプルポイントの数は上記の実施
例に限らない。例えば、タッチデータについてはサンプ
ルポイントを３つ以上取り記憶してもよい。

【００５５】本発明はプリセット型電子楽器に適用する
こともできる。この場合、フォルマントデータはあらか
じめＲＯＭに記憶しておくとよい。

【００５６】上記実施例ではフォルマント周波数および
フォルマントレベルを補間する例を示したが、フォルマ
ントバンド幅などの他のフォルマントデータについても
同様に補間することができる。また、上記実施例では同
じ音色（例えば「ａ」音）の異なる音高の音の間でフォ
ルマントデータを補間しているが、異なる音色の音の間
で補間を行うようにしてもよい。これにより、新しい音
色の音を容易に作り出すことができる。

【００５７】また、上記の実施例ではフォルマント周波
数とフォルマントレベルとがほぼ同じ基本周波数の位置
で変化するような例を説明したが、フォルマント周波数
とフォルマントレベルとをまったく独立に処理してもよ
い。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、補間演算によりフォルマントデータを作成しフォル
マント音を再生するようにしているので、音高や音量な
どの演奏情報に対応する適正なフォルマントを有するフ
ォルマント音を合成することができ、しかもすべての演
奏情報に対応するフォルマントデータを入力する必要が
ないので、手間が省ける。また、音色がまったく異なる
音のフォルマントの間を補間することにより、新しい音
色の音を容易に作り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例に係る電子楽器のブロッ
ク構成図

【図２】 外部から音響を入力してサンプルポイントの
フォルマントデータを抽出する場合の処理の流れを示す
ブロック図

【図３】 この実施例の電子楽器のメインルーチンを説
明するためのフローチャート

【図４】 図３ステップＳ４の押鍵処理を説明するため
のフローチャート

【図５】 図４ステップＳ１１のフォルマントデータ補
間演算の一例を示す

【図６】 この発明の補間演算の別の例におけるフォル
マントデータメモリの内容

【図７】 上記のようなフォルマントデータを記憶した
場合の補間演算実行処理のフローチャート

【図８】 図７の手順を具体的に説明するためのグラフ

【図９】 この実施例の電子楽器のフォルマントデータ
を記憶しているテーブルの内容

【図１０】 図９のテーブルにデータを設定する手順を
説明するためのフローチャート

【図１１】 鍵盤の鍵が押下されフォルマント音を再生
する手順を示すフローチャート

【図１２】 プロのソプラノ歌手が種々の基本周波数で
４種の母音「ａ，ｉ，ｕ，ｅ」を発音した場合のフォル
マント周波数の変化を示すグラフ

【図１３】 通常の会話を行う程度の声の大きさで
「ａ」音を発音した場合の振幅スペクトル

【図１４】 強く「ａ」音を発音した場合の振幅スペク
トル

【符号の説明】

１…鍵盤、２…インターフェース、３…パネル、４…液
晶ディスプレイ、５…音色選択スイッチ、６，７，８，
９…フォルマントデータ設定・修正スイッチ、１０…パ
ネルスイッチインターフェース、１１…ＬＣＤインター
フェース、１２…ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳ
Ｐ）、１３…ＲＯＭ、１４…ＲＡＭ、１５…音響入力装
置、１６…Ａ／Ｄコンバータ、１７…中央処理装置（Ｃ
ＰＵ）、１８…フォルマント合成音源、１９…サウンド
システム、２０…バスライン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 演奏者の演奏操作に応じて演奏情報を発
   生する演奏情報発生手段と、 前記演奏情報として取り得る値の範囲内における幾つか
   の演奏情報の値に対応するフォルマントデータを記憶し
   た記憶手段と、 前記演奏情報発生手段から発生された演奏情報の値に基
   づいて、前記記憶手段から複数のフォルマントデータを
   選択して読出す読出制御手段と、 前記読出制御手段により読出した複数のフォルマントデ
   ータを用いて補間演算を行うことにより、前記演奏情報
   発生手段から発生された演奏情報の値に対応するフォル
   マントデータを算出し出力する補間手段と、 前記補間手段から出力されるフォルマントデータに基づ
   くフォルマントを有する楽音の楽音信号を合成して出力
   するフォルマント音合成手段とを具備することを特徴と
   する電子楽器。
2. 【請求項２】 演奏者の演奏操作に応じて演奏情報を発
   生する演奏情報発生手段と、 外部の音響を入力する音響入力手段と、 前記音響入力手段により入力した音響を分析して演奏情
   報を抽出するとともに、その音響のフォルマントデータ
   を抽出する音響分析手段と、 前記音響分析手段により複数の音響を分析して得た複数
   組の演奏情報とフォルマントデータとの組データを用い
   て補間演算を行うことにより、この組データに含まれる
   演奏情報以外のすべての演奏情報の値に対応するフォル
   マントデータを算出し出力する補間手段と、 前記音響分析手段により抽出したフォルマントデータお
   よび前記補間手段により算出したフォルマントデータを
   記憶する記憶手段と、 前記演奏情報発生手段から発生された演奏情報の値に対
   応するフォルマントデータを前記記憶手段から読出し、
   このフォルマントデータに基づくフォルマントを有する
   楽音の楽音信号を合成して出力するフォルマント音合成
   手段とを具備することを特徴とする電子楽器。