JPH0573052A - 楽音変調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より自然なゆらぎをもつ、楽音を発生可能に
し、かつその楽音に最も適した帯域幅と振幅を持つゆら
ぎを持たせる。 【構成】 白色雑音発生器７１からのホワイトノイズは
１／ｆフィルタ７２に入力され、ここで１／ｆゆらぎ特
性をもつゆらぎ信号に変換される。変調基本クロックは
１／１６分周器７４によって１／１６分周されて白色雑
音発生器７１、１／ｆフィルタ７２およびデータラッチ
７３にクロックとして供給される。一方、直線補間回路
７５には変調基本クロック回路７６からのクロックが直
接に入力され、この変調基本クロック回路７６は帯域幅
操作子１１からの帯域幅設定信号によりクロック周期が
可変される。１／ｆフィルタ７２からの隣り合うゆらぎ
データサンプル間には少なくとも１つ以上の補間値が直
線補間回路７５によって挿入されて変調信号が形成され
る。この変調信号は乗算器７７にて振幅操作子１３から
の振幅設定信号と乗算され、その振幅が可変される。こ
れにより、その自然楽器音に最も適した帯域幅と振幅を
持つゆらぎがより正確にシミュレートされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子楽器等の音源で発
生する楽音信号を変調する楽音変調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の代表的な楽音変調装置は、比較的
低周波数（例えば、ビブラートの用途で数〜数１０Ｈ
ｚ）の単純な繰り返し波形（例えば、正弦波、のこぎり
波）を発生するＬＦＯ（低周波発振器）を変調信号源と
して使用している。原理上、この種の楽音変調装置によ
って与えられる楽音の変調は、単純な繰り返し変動とな
るため、人工的で機械的な印象をぬぐいきれない。

【０００３】一方、他の従来技術では、変調信号源とし
てホワイトノイズ発生器を使用している。この種の楽音
変調装置は楽音に完全に不規則な変動を与えるため、先
に挙げた従来技術と対極をなし、自然音のもつ心地よい
変動、ゆらぎを与えることはできない。

【０００４】単純の極や不規則の極にある、上述の従来
技術の問題を改良するために、ゆらぎ周波数が高くなる
につれ、そのパワー（又は振幅）が減少するような特性
をもつノイズ（例えば、１／ｆノイズ）を発生するゆら
ぎ発生器を使用する提案がなされている（本件出願人に
係る特願平２ー３１５１５号、平成２年２月１４日出願
参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、実験による
と、この種のゆらぎ発生器を使用した楽音変調装置は、
かすれた音を再現するのには有効であった。しかし、ゆ
っくりしたゆらぎを持つ楽音については十分な成果が得
られないという問題点があった。

【０００６】本件発明者は、その理由がゆらぎ発生器か
ら出力されるゆらぎ信号の広い帯域幅にあることを見い
出した。例えば、１／ｆゆらぎを例にとると、５Ｈｚの
ゆらぎ周波数のパワーに対し、その３２倍のゆらぎ周波
数（１６０Ｈｚ）のパワーは１／３２の大きさしかもっ
ていない。ところが、実際にはこの大きさは人間の聴覚
特性により、１／３２よりもずっと大きな影響を与え、
かすれた音の混合した音として聞えてしまうからであ
る。

【０００７】しかしながら、上述した先願に係る楽音変
調装置にあっては、ゆらぎの帯域幅やゆらぎの振幅が演
奏される楽器の種類によって異なるにもかかわらず、常
に一定の帯域幅および振幅でゆらぎを与える構成となっ
ていたため、その自然楽器から発生する楽音と比べて不
自然な音になってしまうという問題点もあった。

【０００８】すなわち、自然楽器自体は自然音のもつ心
地よい変動やゆらぎを有しており、例えば、管楽器と弦
楽器ではゆらぎの帯域幅および振幅が異なっている。し
かし、管楽器と弦楽器に相当する楽音に対していずれも
同じ帯域幅および振幅でゆらぎを与えるために、先願に
係る楽音変調装置によって変調された楽音は管楽器や弦
楽器自体から発生する楽音と比べて不自然な音になる。

【０００９】そこで本発明は、より自然なゆらぎをもつ
楽音を発生可能にするとともに、その楽音に最も適した
帯域幅と振幅を持つゆらぎを持たせることのできる楽音
変調装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による楽音変調装
置は、楽音信号を電子的に発生する音源手段と、周波数
の値に依存してパワーが変化するパワースペクトルをも
つゆらぎ信号を発生するゆらぎ信号発生手段と、前記ゆ
らぎ信号の帯域幅を可変する帯域幅可変手段と、前記ゆ
らぎ信号の振幅を可変する振幅可変手段と、前記ゆらぎ
信号発生手段からのゆらぎ信号を、前記帯域幅可変手段
および振幅可変手段によってその帯域幅および振幅を可
変して変調信号を形成する変調信号形成手段と、前記音
源手段において発生する楽音信号を前記変調信号に基づ
いて変調する変調手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明では、ゆらぎ信号発生手段において周波
数に依存してそのパワーが変化するパワースペクトルを
もつゆらぎ信号が発生し、このゆらぎ信号のもつゆらぎ
帯域幅および振幅が変調信号形成手段によって可変設定
されて変調信号が形成される。また、変調手段によりこ
の変調信号に基づいて音源の楽音信号が変調される。

【００１２】したがって、その自然楽器音に最適のゆら
ぎ（その楽音に最も適した帯域幅と振幅を持つゆらぎ）
がより正確にシミュレートされる。

【００１３】

【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。図１は本発明に係る楽音変調装置を組み
込んだ電子楽器の全体構成を示す図である。

【００１４】図１において、この電子楽器は大きく分け
て装置全体を制御するＣＰＵ１と、プログラムおよび定
数を記憶するＲＯＭ２と、ワーキングメモリとしてのＲ
ＡＭ３と、演奏入力装置としての鍵盤４と、同時に複数
（図１では４つ）の音を電子的に発生可能な音源５（音
源手段）５と、音源５からの楽音信号を外部に出力する
サウンドシステム６と、音源５の発生する楽音に変調を
加えるための変調信号源としての変調回路７とを含んで
いる。そして、これら各回路はバス８を介して相互に接
続されている。

【００１５】変調回路７はポリフォニック音源５の各発
音チヤンネル（図１では、音源０、１、２、３で示す）
に対応して複数の変調チヤンネル（図１では、変調回路
０、１、２、３で示す）を有している。

【００１６】ＣＰＵ（変調手段）１は変調回路７からの
変調信号を読み込み、その値に従って音源５を制御する
ことにより、音源５で発生する楽音信号を変調する。こ
の場合、変調信号は楽音のピッチ（周波数）、音量、音
色の変調あるいはサウンドエフェクト（例えば、リバー
ブ）の変調に利用される。

【００１７】また、本実施例では、ゆらぎ信号の帯域幅
を可変する帯域幅操作子１１がＡ／Ｄ変換器１２を介し
てバス８に接続され、振幅を可変する振幅操作子１３が
Ａ／Ｄ変換器１４を介してバス８に接続されている。こ
れらの操作子１１、１３は例えば、ダイヤル状に形成さ
れて電子楽器の盤面に取り付けられ、演奏者によって演
算対象の自然楽器に対応するように操作される。

【００１８】ここに、帯域幅操作子１１はゆらぎ信号の
帯域幅を可変するための信号として帯域幅設定信号を出
力し、振幅操作子１３はゆらぎ信号の振幅を可変するた
めの信号として振幅設定信号を出力する。

【００１９】図２に変調回路７の１チヤンネル分の構成
を示す。各変調回路チヤンネルにおいて、白色雑音（ホ
ワイトノイズ）発生器７１は等しいパワーのスペクトル
をもつ疑似ホワイトノイズを発生する。

【００２０】図３に白色雑音発生器７１の構成例を示
す。ここでは、フリップフロップチェイン８１ａ〜８１
ｎと、排他的論理和素子８２ａ、８２ｂとの組み合わせ
で疑似ホワイトノイズ（疑似乱数列）を形成している。

【００２１】図２に戻って、白色雑音発生器７１からの
ホワイトノイズは１／ｆフィルタ７２に入力され、ここ
で１／ｆゆらぎ特性をもつゆらぎ信号に変換される。図
４に１／ｆフィルタ７２の構成例を示す。

【００２２】図示のように１／ｆフィルタ７２は４つの
加算素子９１〜９４、２つの遅延素子９５、９６および
４つの乗算素子９７〜１００によって構成される。乗算
素子９７〜１００における乗数をそれぞれ［６３／６
４］、［−１５／１６］、［３／４］、［−１／４］に
選択することにより、１／ｆに近いゆらぎ信号が得られ
ることが知られている。なお、ゆらぎフィルタとして
は、本実施例のような１／ｆフィルタに限らず、他のゆ
らぎ特性（例えば、１／ｆ²、１／ｆ³）をもつフィルタ
を用いてゆらぎ信号を発生するようにしてもよい。

【００２３】図２に戻り、変調回路の白色雑音発生器７
１および１／ｆフィルタ７２はゆらぎ信号発生手段１１
０を構成している。注目すべき点は、ゆらぎ信号発生手
段１１０から出力されるゆらぎ信号のゆらぎ帯域幅が相
当広いことである。

【００２４】そこで本実施例では、この広い帯域幅を周
波数低域部に制限するために、変調信号形成手段１１１
を使用している。変調信号形成手段１１１はデータラッ
チ７３、１／１６分周器７４および直線補間回路７５に
よって実現されている。１／１６分周器７４は変調基本
クロックを１／１６分周した信号を白色雑音発生器７
１、１／ｆフィルタ７２およびデータラッチ７３にクロ
ックとして供給する。なお、データラッチ７３は１／ｆ
フィルタ７２からのゆらぎ信号のデジタルデータをサン
プルとして取り込むものである。

【００２５】これに対し、直線補間回路７５には変調基
本クロック回路７６からのクロックが直接に入力され
る。この変調基本クロック回路７６は帯域幅操作子１１
からの前記帯域幅設定信号によりクロック周期が可変で
きるように構成されている。これにより、ゆらぎ信号発
生手段１１０の動作周波数の１６倍で変調信号形成手段
１１１の主要素である直線補間回路７５が作動する。

【００２６】直線補間回路７５はゆらぎ信号発生手段１
１０からの隣り合うゆらぎデータサンプル間に少なくと
も１つ以上の（ここでは１／１６分周に従って１５個
の）補間値を挿入して変調信号（出力ｘで示す）を形成
する。そして、この変調信号は乗算器７７にて振幅操作
子１３からの前記振幅設定信号と乗算され、その振幅が
可変される。

【００２７】直線補間回路７５の構成例を図５に示す。
図５において、直線補間回路７５は減算器１２１、４ビ
ットシフト回路１２２、加算器１２３および出力ラッチ
１２４によって構成される。直線補間回路７５の減算器
１２１は１／ｆフィルタ７２からの新しいゆらぎデータ
サンプルＸ（ｉ＋１）と、データラッチ７３からの古い
ゆらぎデータサンプルＸ（ｉ）とを受ける。データサン
プルＸ（ｉ＋１）とＸ（ｉ）は、ゆらぎ信号における隣
り合うデータサンプルである。

【００２８】減算器１２１は、この隣り合うデータサン
プルの差（Ｘ（ｉ＋１）−Ｘ（ｉ））をとって４ビット
シフト回路１２２に出力する。４ビットシフト回路１２
２は、この差を１／１６倍してデータ（Ｘ（ｉ＋１）−
Ｘ（ｉ））／１６を形成し、加算器１２３に出力する。
加算器１２３は、４ビットシフト回路１２２からのデー
タ（Ｘ（ｉ＋１）−Ｘ（ｉ））／１６を変調基本クロッ
クで動作する出力ラッチ１２４からのデータに加え、出
力ｘとして出力する。

【００２９】したがって、出力ラッチ１２４の出力（す
なわち、直線補間回路７５の出力であり、変調回路の出
力）である変調信号ｘは、変調基本クロックに同期して
Ｘ（ｉ）、Ｘ（ｉ）＋１／１６（差）、Ｘ（ｉ）＋２／
１６（差）、・・・、Ｘ（ｉ）＋１５／１６（差）、Ｘ
（ｉ＋１）（ここで、差は隣り合うゆらぎデータサンプ
ルＸ（ｉ）、Ｘ（ｉ＋１）の差）というように変化し
て、ゆらぎ帯域が低周波数帯域に制限された直線補間デ
ータ列を形成する。

【００３０】動作において、ＣＰＵ１は変調回路７の変
調信号ｘの値を読み、それに基づいて、音源５の対応す
る発音チヤンネルを制御する。また、押鍵時にはＣＰＵ
１は押鍵に割り当てた変調回路７（チヤンネル）に対
し、クリア信号を与えて、変調回路７を初期化する。図
２において、クリア信号は白色雑音発生器７１、１／ｆ
フィルタ７２、データラッチ７３および直線補間回路７
５に入力される。

【００３１】次に、ＣＰＵ１による楽音変調動作のフロ
ーチャートを図６〜図８を参照して説明する。

【００３２】ＣＰＵ１は、まずステップＳ１で鍵走査を
実行し、押鍵を検出したときには（ステップＳ２、ステ
ップＳ３）、その押鍵に対し、音源５の発音チヤンネル
と変調回路７のチヤンネルを割り当て、割り当てた変調
回路７を初期化し、発音チヤンネルを発音する（ステッ
プＳ４〜ステップＳ１１）。

【００３３】詳細には、ステップＳ４で押鍵のキーコー
ドをＡレジスタにセットし、チヤンネルカウンタｎを０
から動かしながら、０〜３の範囲内で空チヤンネル（Ｃ
Ｃｎ＝０で示される）を見つけ出す（ステップＳ５〜ス
テップＳ８）。

【００３４】そして、空チヤンネルが見つかったらチヤ
ンネルレジスタＣＣｎに押鍵のキーコードＡをストアし
（ステップＳ９）、対応する変調回路（チヤンネル）ｎ
にクリアパルスを与えて変調回路チヤンネルｎを初期化
し（ステップＳ１０）、音源（チヤンネル）ｎに発音指
示を与える（ステップＳ１１）。

【００３５】発音中のチヤンネルに対する処理は図７に
示される。ＣＰＵ１は、ステップＳ１２でチヤンネルカ
ウンタｎを初期化（ｎ＝０）し、その後、ステップＳ１
３で発音中のチヤンネル（ＣＣｎが０、すなわち“空”
でないことによって示される）を見つけたら、ステップ
Ｓ１４でそのチヤンネルのキーコードＣＣｎに対応する
周波数データｆ（セント比例表現）を読み出すととも
に、変調回路チヤンネルｎから変調データｘ（０〜１の
範囲として扱われる）を読み出し、さらにステップＳ１
６で読み出した変調データｘと深さｄｅｐｔｈを用いて
基本の周波数データｆを次式（１）に従って変調する。

【００３６】 ｆ＝ｆ＋（ｘ−１／２）×ｄｅｐｔｈ・・・・・（１） 式（１）により、周波数データは基本周波数（音階周波
数ｆ₀）を中心とし、変調信号ｘの値に応じてｆ₀−（１
／２）ｄｅｐｔｈからｆ₀＋（１／２）ｄｅｐｔｈの範
囲で変動する値をとる。

【００３７】次いで、ステップＳ１７で、この変調され
た周波数データｆを音源チヤンネルｎに送る。その後、
ステップＳ１８およびステップＳ１９で、以上の処理を
全てのチヤンネルについて実行する。

【００３８】この結果、発音中の音源チヤンネルｎから
は対応する変調回路チヤンネルｎからの変調信号ｘに依
存して周波数（ピッチ）がゆらぐ楽音信号が発生するこ
とになる。ここに、変調信号ｘはゆらぎ帯域幅が低周波
数帯域に制限されたゆらぎ周波数特性をもつので、従来
より自然でリアルなピッチゆらぎが楽音に加えられるこ
とになる。

【００３９】また、本実施例の場合、変調信号ｘはゆら
ぎ信号のもつゆらぎ帯域幅および振幅を可変設定して形
成される。したがって、その自然楽器に最も適した帯域
幅と振幅を持つゆらぎがより正確にシミュレートされる
ことになる。

【００４０】なお、発音開始時（ステップＳ１１）には
音源チヤンネルは基本周波数（音階周波数ｆ₀）で楽音
の発生を開始する。

【００４１】次に、ＣＰＵ１は鍵走査（ステップＳ１）
において離鍵を検出したときには（ステップＳ２、ステ
ップＳ３）、図８に示す離鍵処理ルーチンを実行する。
離鍵処理ルーチンにおいて、まずステップＳ２０で離鍵
のキーコードをＡレジスタにセットし、チヤンネルカウ
ンタｎを０から動かしながら、０〜３の範囲内で離鍵と
同一のキーコードをもつチヤンネルレジスタＣＣｎを捜
し出し（ステップＳ２１〜ステップＳ２４）、そのチヤ
ンネルレジスタＣＣｎを空状態“０”に戻し（ステップ
Ｓ２５）、さらに対応する音源チヤンネルｎを消音処理
する（ステップＳ２６）。

【００４２】なお、本発明の範囲内で種々の変形が可能
である。例えば、変調回路、音源の少なくとも一部はプ
ログラム（ソフトウエア）と、プログラムを実行するＣ
ＰＵとで実現してもよい。また、変調信号をピッチ（音
高）以外の楽音の他の要素（例えば、音量、音色、音
響）の変調に利用してもよい。

【００４３】さらに、変調されたパラメータの計算も他
の計算法が可能である。例えば、キーコード毎に最高周
波数データｆmaxと、最低周波数データｆminとを用意
し、前記ステップＳ１４でこれらのデータを読み出し、
ステップＳ１６で変調信号ｘを用いて ｆ＝ｆmin＋ｘ（ｆmax−ｆmin） という演算式により、変調された周波数データを得るよ
うにしてもよい。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、周波数に依存してその
パワーが変化するパワースペクトルをもつゆらぎ信号を
発生させ、このゆらぎ信号のもつゆらぎ帯域幅および振
幅を可変設定して変調信号を形成し、さらにこの変調信
号に基づいて音源の楽音信号を変調しているので、その
自然楽器音に最も適した帯域幅と振幅を持つゆらぎを与
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の楽音変調装置を適用した電子楽器の一
実施例の全体構成を示す図である。

【図２】同実施例の変調回路の構成図である。

【図３】同実施例の白色雑音発生器の構成図である。

【図４】同実施例の１／ｆフィルタの構成図である。

【図５】同実施例の直線補間回路の構成図である。

【図６】同実施例のＣＰＵの動作の一部を示すフローチ
ャートである。

【図７】同実施例のＣＰＵの動作の一部を示すフローチ
ャートである。

【図８】同実施例のＣＰＵの動作の一部を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ（変調手段） ２ ＲＯＭ ３ ＲＡＭ ４ 鍵盤 ５ 音源（音源手段） ６ サウンドシステム ７ 変調回路 １１ 帯域幅操作子（帯域幅可変手段） １３ 振幅操作子（振幅可変手段） ７１ 白色雑音発生器 ７２ １／ｆフィルタ ７３ データラッチ ７４ １／１６分周器 ７５ 直線補間回路 ７６ 変調基本クロック回路 ７７ 乗算器 ８１ａ〜８１ｎ フリップフロップチェイン ８２ａ、８２ｂ 排他的論理和素子 ９１〜９４ 加算素子 ９５、９６ 遅延素子 ９７〜１００ 乗算素子 １１０ ゆらぎ信号発生手段 １１１ 変調信号形成手段 １２１ 減衰器 １２２ ４ビットシフト回路 １２３ 加算器 １２４ 出力ラッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 楽音信号を電子的に発生する音源手段
   と、 周波数の値に依存してパワーが変化するパワースペクト
   ルをもつゆらぎ信号を発生するゆらぎ信号発生手段と、 前記ゆらぎ信号の帯域幅を可変する帯域幅可変手段と、 前記ゆらぎ信号の振幅を可変する振幅可変手段と、 前記ゆらぎ信号発生手段からのゆらぎ信号を、前記帯域
   幅可変手段および振幅可変手段によってその帯域幅およ
   び振幅を可変して変調信号を形成する変調信号形成手段
   と、 前記音源手段において発生する楽音信号を前記変調信号
   に基づいて変調する変調手段と、を備えたことを特徴と
   する楽音変調装置。