JPH0774958B2 - 楽音合成装置 - Google Patents
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- JPH0774958B2 JPH0774958B2 JP2143735A JP14373590A JPH0774958B2 JP H0774958 B2 JPH0774958 B2 JP H0774958B2 JP 2143735 A JP2143735 A JP 2143735A JP 14373590 A JP14373590 A JP 14373590A JP H0774958 B2 JPH0774958 B2 JP H0774958B2
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- G10H2250/471—General musical sound synthesis principles, i.e. sound category-independent synthesis methods
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Description
「産業上の利用分野」 この発明はピアノ音等の打弦楽器音、ギター音等の撥弦
楽器音の合成に用いて好適な楽音合成装置に関する。 「従来の技術」 自然楽器の発音メカニズムをシミュレートしたモデルを
動作させ、自然楽器音を合成する楽音合成装置が知られ
ている。打弦楽器あるいは撥弦楽器の楽音合成装置とし
ては、弦における振動の伝播遅延をシミュレートした遅
延回路および弦における音響損失をシミュレートしたフ
ィルタを含んだループ回路と、このループ回路に撥弦あ
るいは打弦の励振振動に相当する励起信号を入力する励
振回路とからなる構成のものが知られている。なお、こ
の種の楽音合成装置は、例えば特開昭63−40199号公報
あるいは特公昭58−58679号公報に開示されている。 「発明が解決しようとする課題」 さて、一般にピアノは、１つの鍵に対し、複数の弦が設
けられている。ここで、各弦の張力等は厳密には一致し
ておらず、各弦によって発生される音高は微妙にずれて
おり、この結果として、各ピアノ固有の独特の音色が得
られると考えられている。また、厳密に観察すると、各
弦の振動は駒部を介しての他の弦に伝播し、各弦間の相
互干渉が行われており、この結果として微妙なうねりを
伴った音が発生される。この現象は、ピアノに限らず、
ギターやバイオリンの演奏においても観察される。すな
わち、ギターやバイオリンにおいては、実際に弾かれて
いる弦の振動に対し、隣の弦が共鳴し、良い響きを持っ
た楽音が発生される。しかしながら、従来の楽音合成装
置は、上述したような励起される複数の微妙な特性のず
れを考慮したものがなく、また、各弦間の相互干渉を考
慮したものもなかった。 この発明の上述した事情に鑑みてなされたものであり、
特性の異なった複数の弦の振動をシミュレートすること
ができ、しかも、各弦間の相互干渉をもシミュレートす
ることができる楽音合成装置を提供することを目的とす
る。 「課題を解決するための手段」 この発明は、所望の楽音に対応したパラメータを発生す
るパラメータ発生手段と、少なくとも遅延手段を含んだ
複数のループ手段と各ループ手段から取り出した信号を
他のループ手段に入力する結合手段とからなる多ループ
結合手段と、前記複数のループ手段の少なくとも１つの
ループ手段を信号が一巡するのに要する時間を、前記パ
ラメータによって制御する制御手段と、発音指示に応答
して、前記複数のループ手段の少なくとも１つのループ
手段に励振信号を入力する励振手段とを具備することを
特徴としている。 「作用」 上記構成によれば、励振信号が多ループ結合手段におけ
る少なくとも１つのループ手段に入力され、該ループ手
段において信号の循環が行われる。そして、各ループ手
段を循環する信号は結合手段を介して他のループ手段に
導入され、各ループ手段間の相互干渉が行われる。多ル
ープ結合手段における少なくとも１つのループ手段を一
巡するのに要する遅延時間はパラメータ発手段が発生す
るパラメータによって制御され、当該ループ手段から所
望の楽音の音高に対応した周波数の信号が得られる。各
ループ手段を信号を一巡する遅延時間にずれがある場合
は、そのずれに基づくうねりを持った楽音が発生され
る。 「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の実施例を説明する。
楽器音の合成に用いて好適な楽音合成装置に関する。 「従来の技術」 自然楽器の発音メカニズムをシミュレートしたモデルを
動作させ、自然楽器音を合成する楽音合成装置が知られ
ている。打弦楽器あるいは撥弦楽器の楽音合成装置とし
ては、弦における振動の伝播遅延をシミュレートした遅
延回路および弦における音響損失をシミュレートしたフ
ィルタを含んだループ回路と、このループ回路に撥弦あ
るいは打弦の励振振動に相当する励起信号を入力する励
振回路とからなる構成のものが知られている。なお、こ
の種の楽音合成装置は、例えば特開昭63−40199号公報
あるいは特公昭58−58679号公報に開示されている。 「発明が解決しようとする課題」 さて、一般にピアノは、１つの鍵に対し、複数の弦が設
けられている。ここで、各弦の張力等は厳密には一致し
ておらず、各弦によって発生される音高は微妙にずれて
おり、この結果として、各ピアノ固有の独特の音色が得
られると考えられている。また、厳密に観察すると、各
弦の振動は駒部を介しての他の弦に伝播し、各弦間の相
互干渉が行われており、この結果として微妙なうねりを
伴った音が発生される。この現象は、ピアノに限らず、
ギターやバイオリンの演奏においても観察される。すな
わち、ギターやバイオリンにおいては、実際に弾かれて
いる弦の振動に対し、隣の弦が共鳴し、良い響きを持っ
た楽音が発生される。しかしながら、従来の楽音合成装
置は、上述したような励起される複数の微妙な特性のず
れを考慮したものがなく、また、各弦間の相互干渉を考
慮したものもなかった。 この発明の上述した事情に鑑みてなされたものであり、
特性の異なった複数の弦の振動をシミュレートすること
ができ、しかも、各弦間の相互干渉をもシミュレートす
ることができる楽音合成装置を提供することを目的とす
る。 「課題を解決するための手段」 この発明は、所望の楽音に対応したパラメータを発生す
るパラメータ発生手段と、少なくとも遅延手段を含んだ
複数のループ手段と各ループ手段から取り出した信号を
他のループ手段に入力する結合手段とからなる多ループ
結合手段と、前記複数のループ手段の少なくとも１つの
ループ手段を信号が一巡するのに要する時間を、前記パ
ラメータによって制御する制御手段と、発音指示に応答
して、前記複数のループ手段の少なくとも１つのループ
手段に励振信号を入力する励振手段とを具備することを
特徴としている。 「作用」 上記構成によれば、励振信号が多ループ結合手段におけ
る少なくとも１つのループ手段に入力され、該ループ手
段において信号の循環が行われる。そして、各ループ手
段を循環する信号は結合手段を介して他のループ手段に
導入され、各ループ手段間の相互干渉が行われる。多ル
ープ結合手段における少なくとも１つのループ手段を一
巡するのに要する遅延時間はパラメータ発手段が発生す
るパラメータによって制御され、当該ループ手段から所
望の楽音の音高に対応した周波数の信号が得られる。各
ループ手段を信号を一巡する遅延時間にずれがある場合
は、そのずれに基づくうねりを持った楽音が発生され
る。 「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の実施例を説明する。
【第１実施例】 第１図はこの発明の第１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。１は電子楽器用の鍵盤、２
は鍵情報発生部である。ここで、鍵盤１において押鍵操
作がなされた場合、押下された鍵のキーコード情報KC、
鍵が押下されていることを示すキーオン信号KONおよび
押鍵の際の強さを示すイナシャルタッチ情報ITが鍵情報
発生部２から出力され、押下中の鍵が離鍵された場合に
はキーオフ信号KOFFが出力されるようになっている。 ３は弦系パラメータ形成部であり、第２図に示すよう
に、マイクロプロセッサ31およびROM（リードオンリメ
モリ）によって実現されるパラメータメモリ32からな
る。マイクロプロセッサ31はキーコード情報KC、キーオ
ン信号ONおよびキーオフ信号KOFFが入力され、キーコー
ド情報KCに対応した遅延情報T1〜T4、フィルタ演算用係
数C1〜C4および乗算係数k1〜k6を発生する。これらの各
情報は、第３図に示すように、パラメータメモリ32内に
記憶されており、キーオン信号KONがアサートされた場
合に、キーコード情報KCに対応したものがマイクロプロ
セッサ31によって読み出されて出力されるようになって
いる。なお、これらの各情報T1〜T4,C1〜C4およびk1〜k
6の意味する所については後述する。 ４はハンマ系パラメータ形成部であり、第４図にその構
成を示す。同図において、セットリセット型フリップフ
ロップ43はキーオン信号KONによってセットされ、フリ
ップフロップ43のＱ出力は、所定の周期で発生されるク
ロックφによってデレイド型フリップフロップ44に取り
込まれ、フリップフロップ44のＱ出力によってフリップ
フロップ43がリセットされるようになっている。また、
ANDゲート42はクロックφおよびフリップフロップ43の
Ｑ出力が入力され、ANDゲート42の出力イネーブル信号O
EとしてROM41に入力される。このROM41にはイニシャル
タッチ情報ITに対応したハンマ速度を示す情報が記憶さ
れている。 しかして、このハンマ系パラメータ形成部４によれば、
キーオン信号KONがアサートされた後、クロックφの１
周期相当の期間、ROM41がイネーブルされ、イニシャル
タッチ情報ITに対応したハンマ速度信号Vhが出力され
る。 ５は楽音形成部であり、第５図にその構成を示す。この
楽音形成部５は、２本弦のピアノの楽音を形成するもの
である。第５図において、フィルタ511、加算器512、遅
延回路513、乗算器514、加算器515、フィルタ516、加算
器517、遅延回路518および位相反転回路519からなるル
ープ回路510、および、このループ回路510と同様な構成
のループ回路520によって各弦における振動の往復伝播
がシミュレートされている。 遅延回路513および518は、第１の弦における振動の伝播
遅延をシミュレートした遅延時間可変の遅延回路であ
り、弦系パラメータ形成部３によって発生される遅延情
報T1およびT2によって遅延時間が制御される。同様に、
第２の弦に対応した遅延回路523および528には遅延情報
T3およびT4が供給される。この種の遅延時間可変の遅延
回路は、例えば入力信号を遅延させるシフトレジスタと
このシフトレジスタの各段の遅延出力を遅延情報に従っ
て選択して出力セレクタによって実現することができ
る。 実際のピアノの場合、１つの鍵に対応した各弦の張力は
常に同じとはならず、これに起因したデチューン効果が
現れる。従って、通常のピアノにおいて発生し得るデチ
ューン効果を考慮し、ループ回路510および520の各々の
総遅延時間は、ほぼ音高に対応した値であり、かつ、互
いに微妙にずれた状態となるように遅延情報T1〜T4が設
定される。 フィルタ511および516、フィルタ521および526は、各弦
における音響損失をシミュレートしたものである。通
常、周波数が高い程、損失が大きいため、これらのフィ
ルタはローパスフィルタによって実現される。各フィル
タ511および516、フィルタ521および526には、弦系パラ
メータ形成部３によって発生されるフイルタ演算用係数
C1およびC2、C3およびC4が各々与えられ、これらに基づ
いてキーコード情報KCに対応したフィルタ演算が行われ
る。 位相反転回路519および乗算器514、位相反転回路529お
よび乗算器524は、各弦の両端部において振動が反射さ
れる際に起こる位相反転現象をシミュレートするために
設けられたものであり、楽音発生中、乗算器514および5
24には、各々、負の乗算係数k3およびk4が弦系パラメー
タ形成部３によって与えられる。また、離鍵に伴ってキ
ーオフ信号KOFFが発生されると、乗算係数k3およびk4は
弦系パラメータ形成部３によって絶対値の小さな値に切
り換えられ、楽音の急速減衰が行われる。 ループ回路510における遅延回路513の出力信号は、乗算
器M2によって乗算係数k2が乗じられて加算器525を介し
てループ回路520内に導入される。同様に、ループ回路5
20における遅延回路523の出力信号は、乗算器M1（乗算
係数k1）および加算器515を介してループ回路510内に導
入される。このような構成によれば、ループ回路510お
よび520の相互間において信号の授受が行われ、各弦の
相互干渉がシミュレートされる。各乗算係数k1,k2は、
１よりはかなり小さな値であり、実現しようとする相互
干渉の度合に応じたものが設定される。 次に励振回路550について説明する。この励振回路550で
は、ハンマによって弦に与えられる励起振動に相当する
励振信号が生成される。ループ回路520におけるフィル
タ521および526の各出力は加算器551に入力され、加算
器551から弦の速度に相当する弦速度信号Vs1が出力され
る。この弦速度信号Vs1に乗算器552によって係数sadmが
乗算される。なお、この係数sadmについては後述する。 乗算器552の出力信号sadm・Vs1は、加算器553および１
サンプル周期遅延回路554からなる積分回路555によって
積分される。そして、積分回路555から、第６図に示す
ピアノの弦SPの基準線REFからの変位に相当する弦変位
信号ｘが出力され、弦変位信号ｘは減算器556の一方の
入力端に入力される。ここで、減算器556のもう一方の
入力端には後述する積分器566から出力されるハンマHM
の変位（第６図参照）に相当するハンマ変位信号ｙが入
力される。そして、減算器556から、ハンマHMと弦SPと
の相対変位に相当する相対変位信号ｙ−ｘが出力され
る。 ここで、弦SPがハンマHMに食い込んでいる場合、ｙ−ｘ
は正となり、弦SPとハンマHMとの間にはその食い込み量
に応じた反撥力が働く。一方、弦SPのハンマHMが軽く触
れているだけの状態あるいは弦SPからハンマHMが離れて
いる場合、ｙ−ｘは０あるいは負であり、反撥力は０で
ある。 非線形回路557は、相対変位信号ｙ−ｘに基づいて弦SP
とハンマHMとの反撥力に相当する反撥力信号Ｆを演算す
るものであり、第７図に示すような例えば２次曲線等の
非線形関数のテーブルを記憶したROMによって実現され
ている。 反撥力信号Ｆは、ループ回路510の加算器512,517、ルー
プ回路520の加算器522,527に入力される。本来ならば、
反撥力信号Ｆに対し、弦SPの速度変化に対する抵抗に相
当する係数を乗じて弦SPの速度変化分を算出し、その1/
2を各ループ回路510および520に入力すべきところであ
るが、本実施例では、上述した乗算係数sadmを調整する
ことにより、上記速度変化に対する抵抗等を考慮してい
る。 また、反撥力信号Ｆは乗算器567によって係数fadmを乗
じられ、ハンマHMによって弦SPに与えられる速度変化分
に相当する弦速度信号βｓが得られる。この弦速度信号
βｓが遅延回路568によって１サンプル周期遅延され、
積分器555に入力される。このようにすることにより、
弦SPがハンマHMによって叩かれることによって変位する
現象がシミュレートされる。 また、反撥力信号Ｆが乗算器559に入力される。ここ
で、乗算器559には、ハンマHMの慣性量Ｍの逆数−1/Mが
乗算係数として与えられる。この結果、乗算器559から
ハンマHMの加速度に相当するハンマ加速度信号αが出力
される。このハンマ加速度信号αは、加算器560および
遅延回路561からなる積分器562によって積分され、積分
器562からハンマHMの速度変化分に相当するハンマ速度
信号βが出力される。そして、このハンマ速度信号β
は、乗算器563を介すことにより所定の減衰係数が乗算
され、ハンマ系パラメータ形成部４によって発生される
ハンマ初速度信号Vhと共に、加算器564および遅延回路5
65からなる積分器566に入力され、積分器566から前述し
たハンマ変位信号ｙが出力される。 各ループ回路における遅延回路513および523の各出力信
号は、各々、乗算器M11およびM12によって所定の乗算係
数が乗じられて加算器A5によって加算され、弦SPの振動
によって生じる直接音の楽音信号として出力される。こ
の楽音信号は、ピアノの響板をシミュレートしたフィル
タ６によって共鳴効果が付与された後、図示しないD/A
（デジタル／アナログ）変換器によってアナログ信号に
変換され、スピーカ７から楽音とて発音される。 以下、本実例の動作を説明する。打弦前の初期状態にお
いて、ハンマHMは弦SPから離れており、楽音形成部５に
おいて、相対変位信号ｙ−ｘは負の値になっており、従
って、反撥力信号Ｆは０となっている。また、遅延回路
554,561および565はすべて０にリセットされている。 鍵盤１の押鍵操作が行われると、鍵情報発生部から当該
鍵のキーコード情報KC、キーオン信号KONおよびイニシ
ャルタッチ情報ITが出力される。そして、弦系パラメー
タ形成部３からキーコード情報KCに対応した遅延情報T1
〜T4、フィルタ演算用係数C1〜C4および乗算係数k1〜k6
が出力され、楽音形成部５の対応する各部に設定され、
ハンマ系パラメータ形成部４によってイニシャルタッチ
情報ITに応じたハンマ初速度が演算され、クロックφの
１周期に相当する期間、ハンマ初速度信号Vhが出力さ
れ、楽音形成部５における積分器566に与えられる。 この結果、積分器566の積分値、すなわち、ハンマ変位
信号ｙが時間経過と共に負から正に向って変化する。こ
の期間、弦変位信号ｘが０であるため、相対変位信号ｙ
−ｘは負の値であり（ハンマHMと弦SPとが離れた状態に
対応）、第９図に示すよに反撥力信号Ｆは０であり、ハ
ンマ速度信号βは０である。従って、積分器566ではハ
ンマ初速度信号Vhのみが積分される。 そして、相対変位信号ｙ−ｘが０を越えて（ハンマHMが
弦SPに衝突した状態に対応）正の値になると、非線形回
路557から相対変位信号ｙ−ｘに応じた大きさの反撥力
信号Ｆが出力される。そして、この反撥力信号Ｆに対
し、係数−1/Mが乗算器559によって乗じられ、ハンマ加
速度信号α（負の値）が演算され、積分器562によって
ハンマ加速度信号αが積分されてハンマ速度信号βが求
められる。ここで、ハンマ速度信号βは負の値となるの
で、積分器566では、初速度信号Vhがハンマ速度信号β
の分だけ減速されて積分が行われ、ハンマ変位信号ｙの
増加の時間的変化は徐々に鈍くなる。また、ハンマ反撥
力信号Ｆに応じた弦速度信号βｓが発生されて積分器55
5によって積分され、弦変位信号ｘが変化する。 この期間、ハンマ変位信号ｙは正方向（弦SPが食い込む
ようなハンマHMの移動方向）に増加し、相対変位信号ｙ
−ｘが増加する。この結果、第７図において矢印F1によ
って示すように、反撥力号信号Ｆが増大する。 このようにして発生される反撥力信号Ｆに従って加速度
算号αが出力される結果、ハンマ速度信号βは負の方向
（ハンマHMが弦SPから離れる方向）に大きくなる。そし
て、ハンマ速度信号βの絶対値が初速度信号Vhを越え、
ハンマHMの速度の方向が弦SPから離れる方向に逆転する
と、ハンマ変位信号ｙは負の方向に変化する。そして、
相対変位信号ｙ−ｘは徐々に小さくなり、それに伴って
反撥力信号Ｆは小さくなる（矢印F2）。そして、相対変
位信号ｙ−ｘ＜０、すなわち、ハンマHMが弦SPから離れ
た状態となって打弦動作が終了する。 このようにして打弦動作時における反撥力信号Ｆが演算
され、この反撥力信号Ｆが、ハンマHMが弦SPに与える速
度変化の寄与分、すなわち、励振信号としてループ回路
510および520に入力される。そして、ループ回路510お
よび520の各々において、入力された励振信号が循環す
る。また、ループ回路510の循環する信号は、乗算器M2
を介してループ回路520に導入され、同様に、ループ回
路520からループ回路510への信号の導入が行われ、各弦
の相互干渉がシミュレートされる。 そして、ループ回路510および520の各出力信号が乗算器
M11およびM12を各々介した後、加算器A5によって加算さ
れて楽音信号が形成され、この楽音信号に対し、フィル
タ６によって共鳴効果が付与され、スピーカ７から楽音
として発音される。
成を示すブロック図である。１は電子楽器用の鍵盤、２
は鍵情報発生部である。ここで、鍵盤１において押鍵操
作がなされた場合、押下された鍵のキーコード情報KC、
鍵が押下されていることを示すキーオン信号KONおよび
押鍵の際の強さを示すイナシャルタッチ情報ITが鍵情報
発生部２から出力され、押下中の鍵が離鍵された場合に
はキーオフ信号KOFFが出力されるようになっている。 ３は弦系パラメータ形成部であり、第２図に示すよう
に、マイクロプロセッサ31およびROM（リードオンリメ
モリ）によって実現されるパラメータメモリ32からな
る。マイクロプロセッサ31はキーコード情報KC、キーオ
ン信号ONおよびキーオフ信号KOFFが入力され、キーコー
ド情報KCに対応した遅延情報T1〜T4、フィルタ演算用係
数C1〜C4および乗算係数k1〜k6を発生する。これらの各
情報は、第３図に示すように、パラメータメモリ32内に
記憶されており、キーオン信号KONがアサートされた場
合に、キーコード情報KCに対応したものがマイクロプロ
セッサ31によって読み出されて出力されるようになって
いる。なお、これらの各情報T1〜T4,C1〜C4およびk1〜k
6の意味する所については後述する。 ４はハンマ系パラメータ形成部であり、第４図にその構
成を示す。同図において、セットリセット型フリップフ
ロップ43はキーオン信号KONによってセットされ、フリ
ップフロップ43のＱ出力は、所定の周期で発生されるク
ロックφによってデレイド型フリップフロップ44に取り
込まれ、フリップフロップ44のＱ出力によってフリップ
フロップ43がリセットされるようになっている。また、
ANDゲート42はクロックφおよびフリップフロップ43の
Ｑ出力が入力され、ANDゲート42の出力イネーブル信号O
EとしてROM41に入力される。このROM41にはイニシャル
タッチ情報ITに対応したハンマ速度を示す情報が記憶さ
れている。 しかして、このハンマ系パラメータ形成部４によれば、
キーオン信号KONがアサートされた後、クロックφの１
周期相当の期間、ROM41がイネーブルされ、イニシャル
タッチ情報ITに対応したハンマ速度信号Vhが出力され
る。 ５は楽音形成部であり、第５図にその構成を示す。この
楽音形成部５は、２本弦のピアノの楽音を形成するもの
である。第５図において、フィルタ511、加算器512、遅
延回路513、乗算器514、加算器515、フィルタ516、加算
器517、遅延回路518および位相反転回路519からなるル
ープ回路510、および、このループ回路510と同様な構成
のループ回路520によって各弦における振動の往復伝播
がシミュレートされている。 遅延回路513および518は、第１の弦における振動の伝播
遅延をシミュレートした遅延時間可変の遅延回路であ
り、弦系パラメータ形成部３によって発生される遅延情
報T1およびT2によって遅延時間が制御される。同様に、
第２の弦に対応した遅延回路523および528には遅延情報
T3およびT4が供給される。この種の遅延時間可変の遅延
回路は、例えば入力信号を遅延させるシフトレジスタと
このシフトレジスタの各段の遅延出力を遅延情報に従っ
て選択して出力セレクタによって実現することができ
る。 実際のピアノの場合、１つの鍵に対応した各弦の張力は
常に同じとはならず、これに起因したデチューン効果が
現れる。従って、通常のピアノにおいて発生し得るデチ
ューン効果を考慮し、ループ回路510および520の各々の
総遅延時間は、ほぼ音高に対応した値であり、かつ、互
いに微妙にずれた状態となるように遅延情報T1〜T4が設
定される。 フィルタ511および516、フィルタ521および526は、各弦
における音響損失をシミュレートしたものである。通
常、周波数が高い程、損失が大きいため、これらのフィ
ルタはローパスフィルタによって実現される。各フィル
タ511および516、フィルタ521および526には、弦系パラ
メータ形成部３によって発生されるフイルタ演算用係数
C1およびC2、C3およびC4が各々与えられ、これらに基づ
いてキーコード情報KCに対応したフィルタ演算が行われ
る。 位相反転回路519および乗算器514、位相反転回路529お
よび乗算器524は、各弦の両端部において振動が反射さ
れる際に起こる位相反転現象をシミュレートするために
設けられたものであり、楽音発生中、乗算器514および5
24には、各々、負の乗算係数k3およびk4が弦系パラメー
タ形成部３によって与えられる。また、離鍵に伴ってキ
ーオフ信号KOFFが発生されると、乗算係数k3およびk4は
弦系パラメータ形成部３によって絶対値の小さな値に切
り換えられ、楽音の急速減衰が行われる。 ループ回路510における遅延回路513の出力信号は、乗算
器M2によって乗算係数k2が乗じられて加算器525を介し
てループ回路520内に導入される。同様に、ループ回路5
20における遅延回路523の出力信号は、乗算器M1（乗算
係数k1）および加算器515を介してループ回路510内に導
入される。このような構成によれば、ループ回路510お
よび520の相互間において信号の授受が行われ、各弦の
相互干渉がシミュレートされる。各乗算係数k1,k2は、
１よりはかなり小さな値であり、実現しようとする相互
干渉の度合に応じたものが設定される。 次に励振回路550について説明する。この励振回路550で
は、ハンマによって弦に与えられる励起振動に相当する
励振信号が生成される。ループ回路520におけるフィル
タ521および526の各出力は加算器551に入力され、加算
器551から弦の速度に相当する弦速度信号Vs1が出力され
る。この弦速度信号Vs1に乗算器552によって係数sadmが
乗算される。なお、この係数sadmについては後述する。 乗算器552の出力信号sadm・Vs1は、加算器553および１
サンプル周期遅延回路554からなる積分回路555によって
積分される。そして、積分回路555から、第６図に示す
ピアノの弦SPの基準線REFからの変位に相当する弦変位
信号ｘが出力され、弦変位信号ｘは減算器556の一方の
入力端に入力される。ここで、減算器556のもう一方の
入力端には後述する積分器566から出力されるハンマHM
の変位（第６図参照）に相当するハンマ変位信号ｙが入
力される。そして、減算器556から、ハンマHMと弦SPと
の相対変位に相当する相対変位信号ｙ−ｘが出力され
る。 ここで、弦SPがハンマHMに食い込んでいる場合、ｙ−ｘ
は正となり、弦SPとハンマHMとの間にはその食い込み量
に応じた反撥力が働く。一方、弦SPのハンマHMが軽く触
れているだけの状態あるいは弦SPからハンマHMが離れて
いる場合、ｙ−ｘは０あるいは負であり、反撥力は０で
ある。 非線形回路557は、相対変位信号ｙ−ｘに基づいて弦SP
とハンマHMとの反撥力に相当する反撥力信号Ｆを演算す
るものであり、第７図に示すような例えば２次曲線等の
非線形関数のテーブルを記憶したROMによって実現され
ている。 反撥力信号Ｆは、ループ回路510の加算器512,517、ルー
プ回路520の加算器522,527に入力される。本来ならば、
反撥力信号Ｆに対し、弦SPの速度変化に対する抵抗に相
当する係数を乗じて弦SPの速度変化分を算出し、その1/
2を各ループ回路510および520に入力すべきところであ
るが、本実施例では、上述した乗算係数sadmを調整する
ことにより、上記速度変化に対する抵抗等を考慮してい
る。 また、反撥力信号Ｆは乗算器567によって係数fadmを乗
じられ、ハンマHMによって弦SPに与えられる速度変化分
に相当する弦速度信号βｓが得られる。この弦速度信号
βｓが遅延回路568によって１サンプル周期遅延され、
積分器555に入力される。このようにすることにより、
弦SPがハンマHMによって叩かれることによって変位する
現象がシミュレートされる。 また、反撥力信号Ｆが乗算器559に入力される。ここ
で、乗算器559には、ハンマHMの慣性量Ｍの逆数−1/Mが
乗算係数として与えられる。この結果、乗算器559から
ハンマHMの加速度に相当するハンマ加速度信号αが出力
される。このハンマ加速度信号αは、加算器560および
遅延回路561からなる積分器562によって積分され、積分
器562からハンマHMの速度変化分に相当するハンマ速度
信号βが出力される。そして、このハンマ速度信号β
は、乗算器563を介すことにより所定の減衰係数が乗算
され、ハンマ系パラメータ形成部４によって発生される
ハンマ初速度信号Vhと共に、加算器564および遅延回路5
65からなる積分器566に入力され、積分器566から前述し
たハンマ変位信号ｙが出力される。 各ループ回路における遅延回路513および523の各出力信
号は、各々、乗算器M11およびM12によって所定の乗算係
数が乗じられて加算器A5によって加算され、弦SPの振動
によって生じる直接音の楽音信号として出力される。こ
の楽音信号は、ピアノの響板をシミュレートしたフィル
タ６によって共鳴効果が付与された後、図示しないD/A
（デジタル／アナログ）変換器によってアナログ信号に
変換され、スピーカ７から楽音とて発音される。 以下、本実例の動作を説明する。打弦前の初期状態にお
いて、ハンマHMは弦SPから離れており、楽音形成部５に
おいて、相対変位信号ｙ−ｘは負の値になっており、従
って、反撥力信号Ｆは０となっている。また、遅延回路
554,561および565はすべて０にリセットされている。 鍵盤１の押鍵操作が行われると、鍵情報発生部から当該
鍵のキーコード情報KC、キーオン信号KONおよびイニシ
ャルタッチ情報ITが出力される。そして、弦系パラメー
タ形成部３からキーコード情報KCに対応した遅延情報T1
〜T4、フィルタ演算用係数C1〜C4および乗算係数k1〜k6
が出力され、楽音形成部５の対応する各部に設定され、
ハンマ系パラメータ形成部４によってイニシャルタッチ
情報ITに応じたハンマ初速度が演算され、クロックφの
１周期に相当する期間、ハンマ初速度信号Vhが出力さ
れ、楽音形成部５における積分器566に与えられる。 この結果、積分器566の積分値、すなわち、ハンマ変位
信号ｙが時間経過と共に負から正に向って変化する。こ
の期間、弦変位信号ｘが０であるため、相対変位信号ｙ
−ｘは負の値であり（ハンマHMと弦SPとが離れた状態に
対応）、第９図に示すよに反撥力信号Ｆは０であり、ハ
ンマ速度信号βは０である。従って、積分器566ではハ
ンマ初速度信号Vhのみが積分される。 そして、相対変位信号ｙ−ｘが０を越えて（ハンマHMが
弦SPに衝突した状態に対応）正の値になると、非線形回
路557から相対変位信号ｙ−ｘに応じた大きさの反撥力
信号Ｆが出力される。そして、この反撥力信号Ｆに対
し、係数−1/Mが乗算器559によって乗じられ、ハンマ加
速度信号α（負の値）が演算され、積分器562によって
ハンマ加速度信号αが積分されてハンマ速度信号βが求
められる。ここで、ハンマ速度信号βは負の値となるの
で、積分器566では、初速度信号Vhがハンマ速度信号β
の分だけ減速されて積分が行われ、ハンマ変位信号ｙの
増加の時間的変化は徐々に鈍くなる。また、ハンマ反撥
力信号Ｆに応じた弦速度信号βｓが発生されて積分器55
5によって積分され、弦変位信号ｘが変化する。 この期間、ハンマ変位信号ｙは正方向（弦SPが食い込む
ようなハンマHMの移動方向）に増加し、相対変位信号ｙ
−ｘが増加する。この結果、第７図において矢印F1によ
って示すように、反撥力号信号Ｆが増大する。 このようにして発生される反撥力信号Ｆに従って加速度
算号αが出力される結果、ハンマ速度信号βは負の方向
（ハンマHMが弦SPから離れる方向）に大きくなる。そし
て、ハンマ速度信号βの絶対値が初速度信号Vhを越え、
ハンマHMの速度の方向が弦SPから離れる方向に逆転する
と、ハンマ変位信号ｙは負の方向に変化する。そして、
相対変位信号ｙ−ｘは徐々に小さくなり、それに伴って
反撥力信号Ｆは小さくなる（矢印F2）。そして、相対変
位信号ｙ−ｘ＜０、すなわち、ハンマHMが弦SPから離れ
た状態となって打弦動作が終了する。 このようにして打弦動作時における反撥力信号Ｆが演算
され、この反撥力信号Ｆが、ハンマHMが弦SPに与える速
度変化の寄与分、すなわち、励振信号としてループ回路
510および520に入力される。そして、ループ回路510お
よび520の各々において、入力された励振信号が循環す
る。また、ループ回路510の循環する信号は、乗算器M2
を介してループ回路520に導入され、同様に、ループ回
路520からループ回路510への信号の導入が行われ、各弦
の相互干渉がシミュレートされる。 そして、ループ回路510および520の各出力信号が乗算器
M11およびM12を各々介した後、加算器A5によって加算さ
れて楽音信号が形成され、この楽音信号に対し、フィル
タ６によって共鳴効果が付与され、スピーカ７から楽音
として発音される。
【第２実施例】 第８図はこの発明の第２実施例による楽音合成装置の楽
音形成部を示すものである。この楽音形成部は、１つの
鍵に対し、３本の弦が設けられたピアノの楽音を形成す
るものであり、前述した第５図の構成に対し、第３の弦
に対応したループ回路530を設けたものである。また、
３本の弦の相互干渉をシミュレートするために、ループ
回路530と他のループ回路510,520とが乗算器M6〜M9（乗
算係数k6〜k9）を介して結合されている。
音形成部を示すものである。この楽音形成部は、１つの
鍵に対し、３本の弦が設けられたピアノの楽音を形成す
るものであり、前述した第５図の構成に対し、第３の弦
に対応したループ回路530を設けたものである。また、
３本の弦の相互干渉をシミュレートするために、ループ
回路530と他のループ回路510,520とが乗算器M6〜M9（乗
算係数k6〜k9）を介して結合されている。
【第３実施例】 第９図はこの発明の第３実施例による楽音合成装置の楽
音形成部を示すものである。この楽音形成部は、各ルー
プ回路510および520を結合する手段として、乗算器M1お
よびM2の代わりに遅延回路601および602を用いた点が、
前述した第５図の構成と異なる。この構成によれば、各
弦の振動が駒部を介すことにより、位相が変化して他の
弦に伝播する場合の動作が忠実にシミュレートされる。
音形成部を示すものである。この楽音形成部は、各ルー
プ回路510および520を結合する手段として、乗算器M1お
よびM2の代わりに遅延回路601および602を用いた点が、
前述した第５図の構成と異なる。この構成によれば、各
弦の振動が駒部を介すことにより、位相が変化して他の
弦に伝播する場合の動作が忠実にシミュレートされる。
【第４実施例】 第10図はこの発明の第４実施例による楽音合成装置の楽
音形成部を示すものである。この楽音形成部は、各ルー
プ回路510および520を結合する手段として、乗算器M1お
よびM2の代わりに駒部における損失の周波数特性をシミ
ュレートしたフィルタ603および604を用いた点が、前述
した第５図の構成と異なる。この構成によれば、各弦の
振動が駒部を介すことにより、スペクトラムが変容して
他の弦に伝播する場合の動作が忠実にシミュレートされ
る。
音形成部を示すものである。この楽音形成部は、各ルー
プ回路510および520を結合する手段として、乗算器M1お
よびM2の代わりに駒部における損失の周波数特性をシミ
ュレートしたフィルタ603および604を用いた点が、前述
した第５図の構成と異なる。この構成によれば、各弦の
振動が駒部を介すことにより、スペクトラムが変容して
他の弦に伝播する場合の動作が忠実にシミュレートされ
る。
以上説明した各実施例は、ピアノのように複数の弦をハ
ンマによって叩く場合のシミュレートを行ったものであ
るが、ほぼ同じ構成により、ギターやバイオリン等にお
ける開放弦の共鳴をシミュレートすることができる。こ
の場合、すべてのループ回路に励振信号を入力するので
なく、所望の音高に対応した遅延時間の設定のなされた
１個のループ回路にのみ励振信号を入力する。また、励
振信号を入力しない他のループ回路は、実際に弾く弦の
隣の開放弦の音高に応じた遅延時間を設定する。このよ
うにすることで、励振信号を入力するループ回路におい
て、所望の音高に対応した楽音信号が形成され、この楽
音信号が他のループ回路に入力されることにより、開放
弦によって発生される共鳴音の楽音信号が形成される。
また、上記第１実施例および第２実施例において、１つ
のループ回路のみに励振信号を入力することで、ピアノ
のウナコルダペダルの効果を得ることができる。 なお、以上説明した実施例では、楽音合成装置をデジタ
ル回路で実現する場合について説明したが、アナログ回
路によって実現することも勿論可能であり、デジタル回
路で実現した場合と同様な効果が得られる。また、遅延
回路を含むループ回路として、前述の特開昭63−40199
号公報に開示されているウェーブガイドを利用すること
も可能である。 また、ループ回路はシミュレートする弦の本数に合わ
せ、必要な数だけ設ければよい。また、第５図の構成に
対し、実際に打弦する弦以外のすべてその開放弦に対応
したループ回路を設け、これらのループ回路とループ回
路510および520とを結合してもよい。このようにするこ
とで、ダンパペダルを踏み込んだ時の独特の響きがシミ
ュレートされる。 「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、所望の楽音に
対応したパラメータを発生するパラメータ発生手段と、
少なくとも遅延手段を含んだ複数のループ手段と各ルー
プ手段から取り出した信号を他のループ手段に入力する
結合手段とからなる多ループ結合手段と、前記複数のル
ープ手段の少なくとも１つのループ手段を信号が一巡す
るのに要する時間を、前記パラメータによって制御する
制御手段と、発音指示に応答して、前記複数のループ手
段の少なくとも１つのループ手段に励振信号を入力する
励振手段とを設けたので、弦楽器において、複数の弦が
同時に揺動する場合の楽音を忠実に合成することができ
るという効果が得られる。
ンマによって叩く場合のシミュレートを行ったものであ
るが、ほぼ同じ構成により、ギターやバイオリン等にお
ける開放弦の共鳴をシミュレートすることができる。こ
の場合、すべてのループ回路に励振信号を入力するので
なく、所望の音高に対応した遅延時間の設定のなされた
１個のループ回路にのみ励振信号を入力する。また、励
振信号を入力しない他のループ回路は、実際に弾く弦の
隣の開放弦の音高に応じた遅延時間を設定する。このよ
うにすることで、励振信号を入力するループ回路におい
て、所望の音高に対応した楽音信号が形成され、この楽
音信号が他のループ回路に入力されることにより、開放
弦によって発生される共鳴音の楽音信号が形成される。
また、上記第１実施例および第２実施例において、１つ
のループ回路のみに励振信号を入力することで、ピアノ
のウナコルダペダルの効果を得ることができる。 なお、以上説明した実施例では、楽音合成装置をデジタ
ル回路で実現する場合について説明したが、アナログ回
路によって実現することも勿論可能であり、デジタル回
路で実現した場合と同様な効果が得られる。また、遅延
回路を含むループ回路として、前述の特開昭63−40199
号公報に開示されているウェーブガイドを利用すること
も可能である。 また、ループ回路はシミュレートする弦の本数に合わ
せ、必要な数だけ設ければよい。また、第５図の構成に
対し、実際に打弦する弦以外のすべてその開放弦に対応
したループ回路を設け、これらのループ回路とループ回
路510および520とを結合してもよい。このようにするこ
とで、ダンパペダルを踏み込んだ時の独特の響きがシミ
ュレートされる。 「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、所望の楽音に
対応したパラメータを発生するパラメータ発生手段と、
少なくとも遅延手段を含んだ複数のループ手段と各ルー
プ手段から取り出した信号を他のループ手段に入力する
結合手段とからなる多ループ結合手段と、前記複数のル
ープ手段の少なくとも１つのループ手段を信号が一巡す
るのに要する時間を、前記パラメータによって制御する
制御手段と、発音指示に応答して、前記複数のループ手
段の少なくとも１つのループ手段に励振信号を入力する
励振手段とを設けたので、弦楽器において、複数の弦が
同時に揺動する場合の楽音を忠実に合成することができ
るという効果が得られる。
第１図はこの発明の第１実施例による楽音合成装置の構
成を示すブロック図、第２図は同実施例における弦系パ
ラメータ形成部３の構成を示すブロック図、第３図は同
実施例におけるパラメータメモリ32の記憶内容を示す
図、第４図は同実施例におけるハンマ系パラメータ形成
部４の構成を示すブロック図、第５図は同実施例におけ
る楽音形成部５の構成を示すブロック図、第６図は同実
施例がシミュレートするハンマHMおよび弦SPの打弦時の
状態を示す図、第７図は同実施例における相対変位信号
ｙ−ｘに対する反撥力信号Ｆの変化を例示する図、第８
図はこの発明の第２実施例による楽音合成装置の楽音形
成部の構成を示すブロック図、第９図はこの発明の第３
実施例による楽音合成装置の楽音形成部の構成を示すブ
ロック図、第10図はこの発明の第４実施例による楽音合
成装置の楽音形成部の構成を示すブロック図である。 ３……弦系パラメータ形成部、４……ハンマ系パラメー
タ形成部、５……楽音形成部、510,520……ループ回
路、550……励振回路。
成を示すブロック図、第２図は同実施例における弦系パ
ラメータ形成部３の構成を示すブロック図、第３図は同
実施例におけるパラメータメモリ32の記憶内容を示す
図、第４図は同実施例におけるハンマ系パラメータ形成
部４の構成を示すブロック図、第５図は同実施例におけ
る楽音形成部５の構成を示すブロック図、第６図は同実
施例がシミュレートするハンマHMおよび弦SPの打弦時の
状態を示す図、第７図は同実施例における相対変位信号
ｙ−ｘに対する反撥力信号Ｆの変化を例示する図、第８
図はこの発明の第２実施例による楽音合成装置の楽音形
成部の構成を示すブロック図、第９図はこの発明の第３
実施例による楽音合成装置の楽音形成部の構成を示すブ
ロック図、第10図はこの発明の第４実施例による楽音合
成装置の楽音形成部の構成を示すブロック図である。 ３……弦系パラメータ形成部、４……ハンマ系パラメー
タ形成部、５……楽音形成部、510,520……ループ回
路、550……励振回路。
Claims (1)
- 【請求項１】所望の楽音に対応したパラメータを発生す
るパラメータ発生手段と、 少なくとも遅延手段を含んだ複数のループ手段と各ルー
プ手段から取り出した信号を他のループ手段に入力する
結合手段とからなる多ループ結合手段と、 前記複数のループ手段の少なくとも１つのループ手段を
信号が一巡するのに要する時間を、前記パラメータによ
って制御する制御手段と、 発音指示に応答して、前記複数のループ手段の少なくと
も１つのループ手段に励振信号を入力する励振手段と を具備することを特徴とする楽音合成装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2143735A JPH0774958B2 (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | 楽音合成装置 |
| DE69112708T DE69112708T2 (de) | 1990-06-01 | 1991-05-28 | Vorrichtung zur Synthetisierung von Musiktönen. |
| EP91108686A EP0459393B1 (en) | 1990-06-01 | 1991-05-28 | Musical tone synthezising apparatus |
| US07/708,480 US5352849A (en) | 1990-06-01 | 1991-05-31 | Musical tone synthesizing apparatus simulating interaction between plural strings |
| HK188196A HK188196A (en) | 1990-06-01 | 1996-10-10 | Musical tone synthezising apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2143735A JPH0774958B2 (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | 楽音合成装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08191257A Division JP3085908B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 楽音合成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0437799A JPH0437799A (ja) | 1992-02-07 |
| JPH0774958B2 true JPH0774958B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=15345794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2143735A Expired - Fee Related JPH0774958B2 (ja) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | 楽音合成装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5352849A (ja) |
| EP (1) | EP0459393B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0774958B2 (ja) |
| DE (1) | DE69112708T2 (ja) |
| HK (1) | HK188196A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2745923B2 (ja) * | 1991-12-27 | 1998-04-28 | ヤマハ株式会社 | 電子楽器 |
| JP2833403B2 (ja) * | 1993-03-26 | 1998-12-09 | ヤマハ株式会社 | 電子楽器の音源装置 |
| US5468906A (en) * | 1993-09-02 | 1995-11-21 | Media Vision, Inc. | Sound synthesis model incorporating sympathetic vibrations of strings |
| JP3839497B2 (ja) * | 1994-09-12 | 2006-11-01 | ヤマハ株式会社 | 楽音合成装置 |
| IT1281788B1 (it) * | 1995-04-28 | 1998-03-03 | Generalmusic Spa | Dispositivo di simulazione dell'effetto pedale di risonanza per pianoforti digitali |
| US5841054A (en) * | 1996-04-06 | 1998-11-24 | Yamaha Corporation | Musical tone synthesizing apparatus having competibility of tone color parameters for different systems |
| US5748513A (en) * | 1996-08-16 | 1998-05-05 | Stanford University | Method for inharmonic tone generation using a coupled mode digital filter |
| SE0402813L (sv) * | 2004-11-17 | 2005-10-04 | Softube Ab | Ett system och en metod för simulering av akustisk rundgång |
| JP4905284B2 (ja) * | 2007-08-01 | 2012-03-28 | カシオ計算機株式会社 | 鍵盤楽器の共鳴音付加装置 |
| RU2364956C1 (ru) * | 2008-04-29 | 2009-08-20 | Дмитрий Эдгарович Эльяшев | Синтезатор музыкального инструмента с физическим моделированием |
| JP5605192B2 (ja) * | 2010-12-02 | 2014-10-15 | ヤマハ株式会社 | 楽音信号合成方法、プログラムおよび楽音信号合成装置 |
| JP5821230B2 (ja) * | 2011-03-28 | 2015-11-24 | ヤマハ株式会社 | 楽音信号生成装置 |
| JP6930112B2 (ja) * | 2017-01-18 | 2021-09-01 | ヤマハ株式会社 | 共鳴信号生成装置、電子音楽装置、共鳴信号生成方法及びプログラム |
| JP7167892B2 (ja) * | 2019-09-24 | 2022-11-09 | カシオ計算機株式会社 | 電子楽器、楽音発生方法及びプログラム |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5858679B2 (ja) * | 1975-12-16 | 1983-12-26 | ヤマハ株式会社 | デンシガツキ |
| JPS5858679A (ja) * | 1981-10-05 | 1983-04-07 | Hitachi Ltd | 自動取引装置 |
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