JPH0566768A - 楽音合成装置 - Google Patents
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- JPH0566768A JPH0566768A JP3097759A JP9775991A JPH0566768A JP H0566768 A JPH0566768 A JP H0566768A JP 3097759 A JP3097759 A JP 3097759A JP 9775991 A JP9775991 A JP 9775991A JP H0566768 A JPH0566768 A JP H0566768A
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H5/00—Instruments in which the tones are generated by means of electronic generators
- G10H5/007—Real-time simulation of G10B, G10C, G10D-type instruments using recursive or non-linear techniques, e.g. waveguide networks, recursive algorithms
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H2250/00—Aspects of algorithms or signal processing methods without intrinsic musical character, yet specifically adapted for or used in electrophonic musical processing
- G10H2250/315—Sound category-dependent sound synthesis processes [Gensound] for musical use; Sound category-specific synthesis-controlling parameters or control means therefor
- G10H2250/461—Gensound wind instruments, i.e. generating or synthesising the sound of a wind instrument, controlling specific features of said sound
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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- G10H2250/471—General musical sound synthesis principles, i.e. sound category-independent synthesis methods
- G10H2250/511—Physical modelling or real-time simulation of the acoustomechanical behaviour of acoustic musical instruments using, e.g. waveguides or looped delay lines
- G10H2250/515—Excitation circuits or excitation algorithms therefor
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- G—PHYSICS
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- G10H2250/511—Physical modelling or real-time simulation of the acoustomechanical behaviour of acoustic musical instruments using, e.g. waveguides or looped delay lines
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自然楽器をシミュレートした楽音合成装置に
おいて、制御信号に応じて音高、音色等を調整し得るよ
うにする。 【構成】 ウェーブガイドネットワーク２と帰還路を有
する励振部１とをループ接続し、該帰還路における帰還
率を制御信号によって調整するようにした。
おいて、制御信号に応じて音高、音色等を調整し得るよ
うにする。 【構成】 ウェーブガイドネットワーク２と帰還路を有
する励振部１とをループ接続し、該帰還路における帰還
率を制御信号によって調整するようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は自然楽器音を合成する
楽音合成装置に関する。
楽音合成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自然楽器における発音メカニズムをシミ
ュレートしたモデルを動作させ、楽音を合成する楽音合
成装置が知られている。例えば管楽器における共鳴管は
管内における空気圧力波の伝播遅延に対応した遅延回路
および管内の音響損失に対応したフィルタ等を組み合わ
せることによってシミュレートされる。また、管楽器の
励振部たるリード部は、リードの弾性特性等に対応した
非線形入出力特性を有する非線形回路等によってシミュ
レートされる。そして、これらの遅延回路、フィルタ、
非線形回路等をループ接続することにより、管楽器音を
合成する楽音合成装置が構成される。
ュレートしたモデルを動作させ、楽音を合成する楽音合
成装置が知られている。例えば管楽器における共鳴管は
管内における空気圧力波の伝播遅延に対応した遅延回路
および管内の音響損失に対応したフィルタ等を組み合わ
せることによってシミュレートされる。また、管楽器の
励振部たるリード部は、リードの弾性特性等に対応した
非線形入出力特性を有する非線形回路等によってシミュ
レートされる。そして、これらの遅延回路、フィルタ、
非線形回路等をループ接続することにより、管楽器音を
合成する楽音合成装置が構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、管楽器にお
いては演奏の際の息圧等によって音高、音色等の楽音パ
ラメータが変化することがあるが、この変化をシミュレ
ートし得る楽音合成装置は従来なかった。この発明は上
述した事情に鑑みてなされたものであり、合成される楽
音を、外部から与えられる制御信号に応じて変化させ得
る楽音合成装置を提供することを目的とする。
いては演奏の際の息圧等によって音高、音色等の楽音パ
ラメータが変化することがあるが、この変化をシミュレ
ートし得る楽音合成装置は従来なかった。この発明は上
述した事情に鑑みてなされたものであり、合成される楽
音を、外部から与えられる制御信号に応じて変化させ得
る楽音合成装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明による楽音合成
装置は、入力信号に対し、少なくとも遅延処理を施して
出力する遅延手段と、制御信号および前記遅延手段の出
力信号に基づいて所定の非線形演算を行い、該演算結果
を前記入力信号として前記遅延手段に供給する手段であ
って、入出力間に帰還路を備えた励振手段と、前記励振
手段における帰還路の帰還率を前記制御信号に応じて調
整する調整手段とを具備することを特徴とする。
装置は、入力信号に対し、少なくとも遅延処理を施して
出力する遅延手段と、制御信号および前記遅延手段の出
力信号に基づいて所定の非線形演算を行い、該演算結果
を前記入力信号として前記遅延手段に供給する手段であ
って、入出力間に帰還路を備えた励振手段と、前記励振
手段における帰還路の帰還率を前記制御信号に応じて調
整する調整手段とを具備することを特徴とする。
【０００５】
【作用】上記構成によれば、励振手段の帰還路の帰還率
が制御信号に応じて調整されることにより、励振手段を
信号が通過する時の位相遅延、および励振手段の出力信
号の歪が調整される。この結果、合成音における音高、
音色等のパラメータが制御信号に応じて調整される。
が制御信号に応じて調整されることにより、励振手段を
信号が通過する時の位相遅延、および励振手段の出力信
号の歪が調整される。この結果、合成音における音高、
音色等のパラメータが制御信号に応じて調整される。
【０００６】
【実施例】以下、図面を参照し、この発明の実施例を説
明する。図１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。図１において、１は管
楽器のマウスピースをシミュレートした励振部である。
また、２は管楽器の共鳴管をシミュレートしたウェーブ
ガイドネットワークである。このウェーブガイドネット
ワーク２は、少なくとも一方の伝送路に遅延回路を有す
る複数のウェーブガイド（双方向伝送回路）、各ウェー
ブガイド間の接続を行う信号散乱ジャンクション、共鳴
管内の音響損失をシミュレートしたローパスフィルタ等
をカスケード接続することによって構成されている。励
振部１側から入力された信号は、ウェーブガイドネット
ワーク２内のこれら各要素を通過し、再び励振部１側へ
と帰還される。なお、このウェーブガイドネットワーク
については、例えば特開昭６３−４０１９９号公報に開
示されている。また、加算器４ａおよび乗算器４ｂは、
管楽器におけるマウスピースと共鳴管の結合に対応した
ジャンクションを構成しており、励振部１およびウェー
ブガイドネットワーク２間の双方向の信号の授受を媒介
する。さらに詳述すると、励振部１の出力は加算器４ａ
の一方の入力端に入力され、加算器４ａの出力はウェー
ブガイドネットワーク２に入力される。また、ウェーブ
ガイドネットワーク２の出力信号は、加算器４ａの他方
の入力端に入力されると共に乗算器４ｂによって２倍さ
れ、励振部１に入力される。
明する。図１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。図１において、１は管
楽器のマウスピースをシミュレートした励振部である。
また、２は管楽器の共鳴管をシミュレートしたウェーブ
ガイドネットワークである。このウェーブガイドネット
ワーク２は、少なくとも一方の伝送路に遅延回路を有す
る複数のウェーブガイド（双方向伝送回路）、各ウェー
ブガイド間の接続を行う信号散乱ジャンクション、共鳴
管内の音響損失をシミュレートしたローパスフィルタ等
をカスケード接続することによって構成されている。励
振部１側から入力された信号は、ウェーブガイドネット
ワーク２内のこれら各要素を通過し、再び励振部１側へ
と帰還される。なお、このウェーブガイドネットワーク
については、例えば特開昭６３−４０１９９号公報に開
示されている。また、加算器４ａおよび乗算器４ｂは、
管楽器におけるマウスピースと共鳴管の結合に対応した
ジャンクションを構成しており、励振部１およびウェー
ブガイドネットワーク２間の双方向の信号の授受を媒介
する。さらに詳述すると、励振部１の出力は加算器４ａ
の一方の入力端に入力され、加算器４ａの出力はウェー
ブガイドネットワーク２に入力される。また、ウェーブ
ガイドネットワーク２の出力信号は、加算器４ａの他方
の入力端に入力されると共に乗算器４ｂによって２倍さ
れ、励振部１に入力される。
【０００７】次に励振部１の構成を説明する。励振部１
に対する入力信号は、管楽器のマウスピース内において
リードに向って帰還される空気振動波の圧力に相当する
ものであり、まず、加算器１０１の一方の入力端に入力
され、この加算器１０１の出力は減算器１０２に入力さ
れる。そして、減算器１０２により、吹奏圧に相当する
値Ｐが加算器１０１の出力から減算され、マウスピース
内の圧力に相当する信号が出力される。減算器１０２の
出力信号は、マウスピース内の圧力変化に対するリード
の応答特性をシミュレートしたフィルタ１０３（通常は
ローパスフィルタ）およびマウスピース内の空気流の流
速のマウスピース内空気圧に対する飽和特性をシミュレ
ートした非線形回路１０４に入力される。この楽音合成
装置をデジタル回路によって実現する場合、非線形回路
１０４および後述する非線形回路１０６は、例えば対応
する非線形関数のテーブルを記憶したＲＯＭ（リードオ
ンリメモリ）によって実現することができる。フィルタ
１０３の出力は、加算器１０５に入力され、演奏者がマ
ウスピースを咥える圧力に相当するアンブシュア信号Ｅ
が加算される。そして、加算器１０５からリードに加わ
る圧力に相当する信号が出力され、リードの圧力変化に
対するリードおよびマウスピース間の間隙の断面積の変
化をシミュレートした非線形回路１０６に入力される。
そして、非線形回路１０６の出力信号と、非線形回路１
０４の出力信号とが乗算器１０７によって乗算され、乗
算器１０７からマウスピースおよびリード間の間隙を通
過する空気流の流速に相当する信号Ｆが出力される。こ
の乗算器１０７の出力信号Ｆは乗算器１０８に入力され
る一方、乗算器１０９によって帰還率βが乗算され、加
算器１０１の他方の入力端に帰還される。ここで、帰還
率βは、β発生部３により、信号Ｐに応じた値のものが
発生される。また、乗算器１０８により、信号Ｆに対
し、マウスピース内の空気流に対するインピーダンスに
相当する値Ｚが乗算される。そして、マウスピース内に
発生する圧力変化に相当する信号が乗算器１０８から出
力され、加算器４ａを介してウェーブガイドネットワー
ク２に入力される。
に対する入力信号は、管楽器のマウスピース内において
リードに向って帰還される空気振動波の圧力に相当する
ものであり、まず、加算器１０１の一方の入力端に入力
され、この加算器１０１の出力は減算器１０２に入力さ
れる。そして、減算器１０２により、吹奏圧に相当する
値Ｐが加算器１０１の出力から減算され、マウスピース
内の圧力に相当する信号が出力される。減算器１０２の
出力信号は、マウスピース内の圧力変化に対するリード
の応答特性をシミュレートしたフィルタ１０３（通常は
ローパスフィルタ）およびマウスピース内の空気流の流
速のマウスピース内空気圧に対する飽和特性をシミュレ
ートした非線形回路１０４に入力される。この楽音合成
装置をデジタル回路によって実現する場合、非線形回路
１０４および後述する非線形回路１０６は、例えば対応
する非線形関数のテーブルを記憶したＲＯＭ（リードオ
ンリメモリ）によって実現することができる。フィルタ
１０３の出力は、加算器１０５に入力され、演奏者がマ
ウスピースを咥える圧力に相当するアンブシュア信号Ｅ
が加算される。そして、加算器１０５からリードに加わ
る圧力に相当する信号が出力され、リードの圧力変化に
対するリードおよびマウスピース間の間隙の断面積の変
化をシミュレートした非線形回路１０６に入力される。
そして、非線形回路１０６の出力信号と、非線形回路１
０４の出力信号とが乗算器１０７によって乗算され、乗
算器１０７からマウスピースおよびリード間の間隙を通
過する空気流の流速に相当する信号Ｆが出力される。こ
の乗算器１０７の出力信号Ｆは乗算器１０８に入力され
る一方、乗算器１０９によって帰還率βが乗算され、加
算器１０１の他方の入力端に帰還される。ここで、帰還
率βは、β発生部３により、信号Ｐに応じた値のものが
発生される。また、乗算器１０８により、信号Ｆに対
し、マウスピース内の空気流に対するインピーダンスに
相当する値Ｚが乗算される。そして、マウスピース内に
発生する圧力変化に相当する信号が乗算器１０８から出
力され、加算器４ａを介してウェーブガイドネットワー
ク２に入力される。
【０００８】以下、本実施例の動作を説明する。本実施
例によれば、励振部１とウェーブガイドネットワーク２
との間で信号の循環が行われ、この循環する信号が楽音
信号として取り出される。ここで、励振部１において
は、非線形回路１０４および１０６による非線形増幅が
行われると共に帰還率βによる負帰還動作が行われる。
このため、励振部１の入出力特性、すなわち、加算器１
０１の入力変化に対する乗算器１０８の出力変化におい
て、ヒステリシスが生じる。このヒステリシスの幅は、
帰還率βが大きくなる程、大きくなる。図２（ａ）およ
び（ｂ）は、加算器１０１に対する入力波形、および乗
算器１０８の出力波形を各々例示したものである。帰還
率βが小さい場合には図２（ｂ）に実線によって示すよ
うに、励振部１から信号が出力されるまでの遅延時間は
小さく、また、出力に生じる歪も小さい。しかし、信号
Ｐが大きくなって帰還率βが大きくなると、図２（ｂ）
に破線によって示すように、遅延時間が大きくなり、ま
た、出力の歪も大きくなる。また、この楽音合成装置に
おける共振周波数は、ウェーブガイドネットワーク２を
経由して信号が循環する周期の逆数となる。ここで、励
振部１がない場合は、パスＡのみを介して信号の循環が
行われるため、ウェーブガイドネットワーク２の遅延時
間にのみにより、共振周波数が決定される。しかし、ウ
ェーブガイドネットワーク２を経由する信号は、励振部
１を含まないパスＡを通過する信号と、励振部１を含ん
だパスＢを通過する信号の総和であり、図３に示す通
り、パスＢを通過する信号は、パスＡを通過する信号に
対して位相が遅れる。このようにパスＢに位相遅延が生
じることにより、パスＡおよびＢを通過する各信号の総
和Ａ＋Ｂの位相が遅れることとなり、共振周波数が低下
することとなる。この共振周波数の低下の程度は、信号
Ｐが大きく、励振部１の入出力特性におけるヒステリシ
ス幅が大きい程大きくなる。このように、吹奏圧に対応
した信号Ｐを変化させることにより、共振周波数および
ウェーブガイドネットワーク２に入力される信号の波形
を変化させることができ、音高および音色を変化させる
ことができる。また、上記実施例によれば、帰還ループ
における異常発振の防止を行うこともできる。すなわ
ち、上記実施例のように帰還ループを有する構成は異常
発振が発生する危険性を有しており、特に図１に示す構
成においては、信号Ｐが低い場合に帰還ループにおいて
異常発振が発生する危険性がある。しかし、この場合、
信号Ｐが低い時には帰還率βを低くするように制御を行
うことにより、異常発振の発生を防止することができ
る。
例によれば、励振部１とウェーブガイドネットワーク２
との間で信号の循環が行われ、この循環する信号が楽音
信号として取り出される。ここで、励振部１において
は、非線形回路１０４および１０６による非線形増幅が
行われると共に帰還率βによる負帰還動作が行われる。
このため、励振部１の入出力特性、すなわち、加算器１
０１の入力変化に対する乗算器１０８の出力変化におい
て、ヒステリシスが生じる。このヒステリシスの幅は、
帰還率βが大きくなる程、大きくなる。図２（ａ）およ
び（ｂ）は、加算器１０１に対する入力波形、および乗
算器１０８の出力波形を各々例示したものである。帰還
率βが小さい場合には図２（ｂ）に実線によって示すよ
うに、励振部１から信号が出力されるまでの遅延時間は
小さく、また、出力に生じる歪も小さい。しかし、信号
Ｐが大きくなって帰還率βが大きくなると、図２（ｂ）
に破線によって示すように、遅延時間が大きくなり、ま
た、出力の歪も大きくなる。また、この楽音合成装置に
おける共振周波数は、ウェーブガイドネットワーク２を
経由して信号が循環する周期の逆数となる。ここで、励
振部１がない場合は、パスＡのみを介して信号の循環が
行われるため、ウェーブガイドネットワーク２の遅延時
間にのみにより、共振周波数が決定される。しかし、ウ
ェーブガイドネットワーク２を経由する信号は、励振部
１を含まないパスＡを通過する信号と、励振部１を含ん
だパスＢを通過する信号の総和であり、図３に示す通
り、パスＢを通過する信号は、パスＡを通過する信号に
対して位相が遅れる。このようにパスＢに位相遅延が生
じることにより、パスＡおよびＢを通過する各信号の総
和Ａ＋Ｂの位相が遅れることとなり、共振周波数が低下
することとなる。この共振周波数の低下の程度は、信号
Ｐが大きく、励振部１の入出力特性におけるヒステリシ
ス幅が大きい程大きくなる。このように、吹奏圧に対応
した信号Ｐを変化させることにより、共振周波数および
ウェーブガイドネットワーク２に入力される信号の波形
を変化させることができ、音高および音色を変化させる
ことができる。また、上記実施例によれば、帰還ループ
における異常発振の防止を行うこともできる。すなわ
ち、上記実施例のように帰還ループを有する構成は異常
発振が発生する危険性を有しており、特に図１に示す構
成においては、信号Ｐが低い場合に帰還ループにおいて
異常発振が発生する危険性がある。しかし、この場合、
信号Ｐが低い時には帰還率βを低くするように制御を行
うことにより、異常発振の発生を防止することができ
る。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力信号に対し、少なくとも遅延処理を施して出力する
遅延手段と、制御信号および前記遅延手段の出力信号に
基づいて所定の非線形演算を行い、該演算結果を前記入
力信号として前記遅延手段に供給する手段であって、入
出力間に帰還路を備えた励振手段と、前記励振手段にお
ける帰還路の帰還率を前記制御信号に応じて調整する調
整手段とを設けたので、合成される楽音を制御信号に応
じて変化させることができるという効果が得られる。
入力信号に対し、少なくとも遅延処理を施して出力する
遅延手段と、制御信号および前記遅延手段の出力信号に
基づいて所定の非線形演算を行い、該演算結果を前記入
力信号として前記遅延手段に供給する手段であって、入
出力間に帰還路を備えた励振手段と、前記励振手段にお
ける帰還路の帰還率を前記制御信号に応じて調整する調
整手段とを設けたので、合成される楽音を制御信号に応
じて変化させることができるという効果が得られる。
【図１】 この発明の基本構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】 同実施例の動作を示す波形図である。
【図３】 同実施例における各部の信号の位相関係を説
明する図である。
明する図である。
１……励振部、２……ウェーブガイドネットワーク、３
……β発生部。
……β発生部。
Claims (1)
- 【請求項１】 入力信号に対し、少なくとも遅延処理を
施して出力する遅延手段と、 制御信号および前記遅延手段の出力信号に基づいて所定
の非線形演算を行い、該演算結果を前記入力信号として
前記遅延手段に供給する手段であって、入出力間に帰還
路を備えた励振手段と、 前記励振手段における帰還路の帰還率を前記制御信号に
応じて調整する調整手段とを具備することを特徴とする
楽音合成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3097759A JP2576302B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 楽音合成装置 |
| US07/872,093 US5264659A (en) | 1991-04-26 | 1992-04-22 | Musical tone synthesizing apparatus having controllable feedback |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3097759A JP2576302B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 楽音合成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566768A true JPH0566768A (ja) | 1993-03-19 |
| JP2576302B2 JP2576302B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=14200808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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