JPH08335085A

JPH08335085A - 楽音合成装置および楽音合成方法

Info

Publication number: JPH08335085A
Application number: JP7164760A
Authority: JP
Inventors: Toru Kitayama; 徹北山
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1996-12-17
Anticipated expiration: 2015-10-10
Also published as: JP3097503B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】打弦および撥弦楽器等の発生楽音の音色をシ
ミュレートが可能な楽音合成装置および方法。【構成】遅延ループ部１２を循環する信号が弦振動の
変位速度であると、加算器ＡＭの出力変位速度データ
は、積分器Ｉにより変位データに変換し、加算器Ａ１の
入力側に供給する。加算器Ａ１の他方の入力側に、障害
物の位置データＰＤを供給し、加算器Ａ１により、変位
と位置データＰＤを加算し、障害物の弦に対する垂直方
向の位置データとして反射係数テーブルＴに出力する。
該位置データから、障害物と弦が非接触（位置データ≦
０）か、接触（位置データ＞０）かを判定し、変位デー
タの値に応じ反射係数テーブルＴを検索し、接触時、正
の反射係数値αが加算器Ａ２に出力し、非接触時、
“０”が加算器Ａ２に出力する。加算器Ａ２の他方の入
力側には“１”を供給し、透過量“１−α”を算出し、
乗算器ＶＭ１，ＶＭ２の乗算係数の入力側に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、楽音信号、特に打弦お
よび撥弦楽器等が発生する楽音信号を合成する楽音合成
装置および楽音合成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、楽音信号、特に打弦および撥弦楽
器等が発生する楽音信号を合成する楽音合成装置は、そ
の楽音信号を発生するために遅延フィードバックアルゴ
リズムを用いて当該楽器の楽音をシミュレーションして
いる。本願出願人は、特願平３−２４３９９３号公報に
おいて、かかるフィードバックアルゴリズムを用いて、
例えば弦の一部を指で軽く押さえ、ピッキングしてから
直ぐにその指を離し、一定のピッチの倍音を強調するハ
ーモニクス奏法や、一種の発信状態（ハウリング）を作
り出して楽音を発生するフィードバック奏法等により発
生された楽音を合成する楽音合成装置を開示した。

【０００３】図１８は、ハーモニクス奏法等により発生
する楽音をシミュレートするための原理図を示し、図１
９は、図１８の原理を用いて実現した楽音合成処理のア
ルゴリズムを示す回路図である。

【０００４】図１８において、弦Ｓは、固定端（ブロッ
ク）Ｔ１に固定されるとともに、固定端（フレット）Ｔ
２に接触され、演奏者の指Ｆで弦Ｓの位置Ｐが軽く押さ
えられている。この状態で弦Ｓを振動させる、すなわち
入力振動波ＥＷＡＶＥを入力すると、弦Ｓ上には、固定
端Ｔ１から指Ｆの方向に進行する振動波ＷＬａ、指Ｆか
ら固定端Ｔ２の方向に進行する振動波ＷＲａ、この振動
波ＷＲａが固定端Ｔ２で反射した反射波ＷＲｂおよび指
Ｆから固定端Ｔ１の方向に進行する振動波ＷＬｂが発生
する。

【０００５】振動波ＷＬａは、入力振動波ＥＷＡＶＥと
振動波ＷＬｂとが合成されたものであり、振動波ＷＲａ
は、振動波ＷＬａが指Ｆで透過した透過波と反射波ＷＲ
ｂが指Ｆで反射された反射波とが合成されたものであ
り、振動波ＷＬｂは、振動波ＷＬａが指Ｆで反射した反
射波と反射波ＷＲｂが指Ｆで透過された透過波とが合成
されたものである。

【０００６】図１９は、このようにモデル化された各振
動波を生成する楽音合成処理のアルゴリズムを示すもの
であり、この楽音合成処理は、ウェーブガイド（特開昭
６３−４０１９９号公報参照）によって実現されてい
る。

【０００７】同図において、遅延器ＤＬａ，ＤＬｂは、
それぞれ前記振動波ＷＬａ，ＷＬｂが弦Ｓ上を伝搬する
ときに発生する遅延をシミュレートするものであり、フ
ィルタＦＬ，ＦＲは、それぞれ振動波ＷＬｂ，ＷＲａが
弦Ｓ上を伝搬するときに発生する周波数成分の減衰等を
シミュレートするものであり、乗算器ＭＬ１，ＭＲ１
は、それぞれ遅延された振動波ＷＬａ，ＷＲｂが前記指
Ｆで反射される割合（反射係数）α（α＜１）をシミュ
レートするものであり、乗算器ＭＬ２，ＭＲ２は、それ
ぞれ遅延された振動波ＷＬａ，ＷＲｂが前記指Ｆで透過
される割合１−αをシミュレートするものである。そし
て、乗算器ＭＬ３，ＭＲ３は、それぞれ前記固定端Ｔ
１，Ｔ２での進行波と反射波との合成をシミュレートす
るものであり、加算器ＡＩは、固定端Ｔ１での入力振動
波ＥＷＡＶＥと反射波との合成をシミュレートするもの
であり、加算器ＡＬ，ＡＲは、指Ｆでの進行波と反射波
との合成をシミュレートするものである。

【０００８】すなわち図１９では、弦の中を振動が右お
よび左方向に伝搬するのを障害物（指Ｆ）が妨げ、障害
物の位置で振動の反射が起きる様子をシミュレートして
いる。そして、この右および左方向の伝搬をシミュレー
トする遅延量（ディレイ）を、その障害物の相対的位置
（図１８の固定端Ｔ１と固定端Ｔ２との距離に対する指
Ｆの位置）に相当する比で分割して、そこから信号を取
り出し（ディレイのタップを取るという表現を用い
る）、これと反対方向のディレイに加算する。

【０００９】図２０は、図１９の楽音合成処理のジャン
クションＪを等価なジャンクションＪ′で置き換えたも
のを示す図であり、この楽音合成処理は、図１９の楽音
合成処理と比較して、処理自体は単純化されている。

【００１０】図２１も、図１９の回路を単純化したもの
である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の楽音合成装置では、打弦および撥弦楽器等が発生す
る楽音の音色、特にハーモニクス奏法やフィードバック
奏法等によって発生される楽音の音色をある程度シミュ
レートできるものの、まだ十分なシミュレーション品質
が得られていなかった。これは、実際の弦振動では、弦
と指等の障害物との距離が、弦振動の振幅の大きさおよ
び障害物の位置によって変動するために、障害物による
弦振動の反射の割合が時変化し、「びびり」と呼ばれる
変調感を持った音色変化が生じているからである。

【００１２】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、打弦および撥弦楽器等が発生する楽音の音色をより
よくシミュレートすることが可能な楽音合成装置および
楽音合成方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の楽音合成装置は、少なくとも２つの信号遅延手
段を含み、該信号遅延手段により遅延された楽音信号を
循環させる信号ループ手段と、前記２つの遅延手段間に
設けられ、一方の遅延手段から出力され他方の遅延手段
へ入力される進行楽音信号の振幅を制御し、かつ一方の
遅延手段から出力され該一方の遅延手段へ戻って入力さ
れる反射楽音信号の振幅を制御する楽音信号制御手段と
を備えた楽音合成装置において、制御信号を入力するた
めの制御信号入力手段と、該入力された制御信号および
前記信号ループ手段を循環する楽音信号に基づいて制御
係数を決定する制御係数決定手段とを有し、前記信号制
御手段は、該決定された制御係数に応じて前記進行楽音
信号および反射楽音信号の振幅を制御することを特徴と
する。

【００１４】また、好ましくは、前記制御係数を予めテ
ーブルデータとして記憶するテーブルデータ記憶手段を
有し、前記制御係数決定手段は、前記入力された制御信
号および前記信号ループ手段を循環する楽音信号に基づ
いて前記テーブルデータ記憶手段から選択して制御係数
を決定することを特徴とする。

【００１５】さらに、少なくとも２つの信号遅延手段を
含み、該信号遅延手段により遅延された楽音信号を循環
させる信号ループ手段と、前記２つの遅延手段間に設け
られ、一方の遅延手段から出力され他方の遅延手段へ入
力される進行楽音信号の振幅を制御する第１の楽音信号
制御手段と、前記２つの遅延手段間に設けられ、一方の
遅延手段から出力され該一方の遅延手段へ戻って入力さ
れる反射楽音信号の振幅を制御する第２の楽音信号制御
手段とを備えた楽音合成装置において、第１の制御信号
を入力するための第１の制御信号入力手段と、第２の制
御信号を入力するための第２の制御信号入力手段と、前
記入力された第１の制御信号および前記信号ループ手段
を循環する楽音信号に基づいて第１の制御係数を決定す
る第１の制御係数決定手段と、前記入力された第２の制
御信号および前記信号ループ手段を循環する楽音信号に
基づいて第２の制御係数を決定する第２の制御係数決定
手段とを有し、前記第１の信号制御手段は、前記決定さ
れた第１の制御係数に応じて前記進行楽音信号の振幅を
制御し、前記第２の信号制御手段は、前記決定された第
２の制御係数に応じて前記反射楽音信号の振幅を制御す
ることを特徴とする。

【００１６】本発明の楽音合成方法は、少なくとも２つ
の信号遅延手段を含み、該信号遅延手段により遅延され
た楽音信号を循環させる信号ループ手段と、前記２つの
遅延手段間に設けられ、一方の遅延手段から出力され他
方の遅延手段へ入力される進行楽音信号の振幅を制御
し、かつ一方の遅延手段から出力され該一方の遅延手段
へ戻って入力される反射楽音信号の振幅を制御する楽音
信号制御手段とを備えた楽音合成装置の楽音合成方法に
おいて、制御信号を入力し、該入力された制御信号およ
び前記信号ループ手段を循環する楽音信号に基づいて制
御係数を決定し、前記信号制御手段により、該決定され
た制御係数に応じて前記進行楽音信号および反射楽音信
号の振幅を制御することを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明の構成に依れば、制御信号が入力され、
該入力された制御信号および信号ループ手段を循環する
楽音信号に基づいて制御係数が決定されると、信号制御
手段により、該決定された制御係数に応じて進行楽音信
号および反射楽音信号の振幅が制御される。

【００１８】また、第１の制御信号が入力され、第２の
制御信号が入力され、前記入力された第１の制御信号お
よび信号ループ手段を循環する楽音信号に基づいて第１
の制御係数が決定され、前記入力された第２の制御信号
および信号ループ手段を循環する楽音信号に基づいて第
１の制御係数が決定されると、第１の信号制御手段によ
り、前記決定された第１の制御係数に応じて進行楽音信
号および反射楽音信号が制御されるとともに、第２の信
号制御手段により、前記決定された第２の制御係数に応
じて進行楽音信号および反射楽音信号の振幅が制御され
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２０】図１は、本発明の第１実施例に係る楽音合
成装置１の概略構成を示すブロック図である。

【００２１】同図において、本実施例の楽音合成装置１
は、演奏情報を入力するための演奏操作子２と、各種設
定情報を入力するための設定操作子３と、装置１全体の
制御を司るＣＰＵ４と、ＣＰＵ４が実行する制御プログ
ラムやテーブルデータ等を記憶したり、各種入力情報お
よび演算結果等を一時的に記憶したりするメモリ５と、
各種情報を表示する表示部６と、演奏操作子２からの演
奏情報に基づいて楽音信号を発生する信号処理装置（本
実施例では、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用
いるので、以下、「ＤＳＰ」という）７と、該ＤＳＰ７
により処理された信号を遅延させるための外部ＲＡＭで
あるＤＳＰ−ＲＡＭ８と、ＤＳＰ７からのデジタル楽音
信号をアナログ楽音信号に変換するデジタルアナログ変
換器（ＤＡＣ）９とにより構成されている。

【００２２】そして、上記構成要素２〜７は、バス１０
を介して相互に接続され、ＤＳＰ７は、ＤＳＰ−ＲＡＭ
８と相互に接続され、ＤＳＰ７の出力側は、ＤＡＣ９の
入力側に接続されている。

【００２３】図２は、図１のＤＳＰ７およびＤＳＰ−Ｒ
ＡＭ８が行う楽音合成処理の概要を説明するためのブロ
ック図であり、かかる楽音合成処理は、主として、励振
波形（入力波形）を発生する励振波形発生部１１と、該
励振波形発生部１１から発生された励振波形ＥＷＡＶＥ
を遅延してピッチを変更したり、フィルタリングして音
色を変更したりする遅延ループ部１２とによって行われ
る。

【００２４】励振波形発生部１１には、前記演奏操作子
２の操作に応じて、キーオン信号ＫＯＮやアフタータッ
チ等のタッチ信号ＴＯＵＣＨが供給されるとともに、前
記設定操作子３によって設定された音色に対応する励振
波形の形状を示す信号ＷＡＶＥＦＯＲＭやその他の信号
が供給され、励振波形発生部１１は、これら供給された
信号に基づいて励振波形ＥＷＡＶＥを発生して遅延ルー
プ部１２に出力する。

【００２５】遅延ループ部１２には、演奏操作子２の操
作により指示されたピッチ（音高）に応じて遅延量を決
定する信号ＰＩＴＣＨが供給されるとともに、設定操作
子３により設定された音色に応じて決定されたフィルタ
係数を示す信号ＦＩＬＴＣＯＥＦ、弦を押さえる指の位
置に応じて決定された位置データＰＤおよびその他の信
号が供給される。遅延ループ部１２は、前記ＤＳＰ−Ｒ
ＡＭ８に励振波形ＥＷＡＶＥを書き込んだ位置（アドレ
ス）から、信号ＰＩＴＣＨにより決定されたアドレスだ
け離れたアドレスに書き込まれた励振波形ＥＷＡＶＥを
読み出し、信号ＦＩＬＴＣＥＦに応じたフィルタリング
処理や後述する位置データＰＤに応じた処理等の処理を
施して楽音信号ＯＵＴを生成し、前記ＤＡＣ９に出力す
る。

【００２６】なお、励振波形発生部１１は、波形メモリ
読み出し方法、ＦＭおよびＡＭ等の変調による方法、パ
ルス発生器やノイズ発生器により楽音信号を発生する方
法および打撃センサ等の各種センサ信号を用いて楽音信
号を発生する方法等どのような方法を用いて楽音信号を
発生するようにしてもよい。

【００２７】また、本発明は、主として遅延ループ部１
２の構成に関するものであるため、以下、特に示さない
限り、遅延ループ部１２の構成のみを図示して説明す
る。

【００２８】図３は、本実施例の楽音合成装置１の動作
原理を説明するための図であり、（ａ）は、指Ｆで弦Ｓ
を強く押さえた場合を示し、（ｂ）は、指Ｆで弦Ｓを軽
く押さえた場合を示し、（ｃ）は、指Ｆを弦Ｓに接触さ
せない場合を示している。

【００２９】図中に記載されているように、指Ｆを弦Ｓ
に接触させる強さに応じて、前記図１９で説明した反射
係数αの大きさを変化させる。すなわち、本発明は、前
記従来の楽音合成装置に対して、指Ｆを弦Ｓに接触させ
る強さに応じて、ウェーブガイドを伝搬する反射波の割
合を変化させ、これにより、楽音の音色を変化させるよ
うにした点が異なっている。

【００３０】図４は、遅延ループ部１２の詳細な構成を
示す回路図であり、前記図２０の回路を変更したもので
ある。したがって、図４中、図２０と対応する構成要素
には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００３１】前述したように本実施例では、遅延ループ
部１２はＤＳＰ７およびＤＳＰ−ＲＡＭ８により構成し
ているため、遅延ループ部１２はＤＳＰ７のマイクロプ
ログラムによって実現している。すなわち遅延ループ部
１２は、実際には図４のような回路によりハードウェア
的に構成されているのではなく、説明の都合上ハードウ
ェア的に記載されているのみである。もちろん、遅延ル
ープ部１２をＤＳＰ７およびＤＳＰ−ＲＡＭ８により構
成せずに、図４のようにハードウェアで構成することも
可能であり、また、遅延ループ部１２をＣＰＵ４および
メモリ５のみで構成する場合には、純粋にソフトウェア
のみで構成することも可能である。以下、特に示さない
限り、回路図は、ＤＳＰ７のマイクロプログラムにより
なされる処理アルゴリズムを視覚的に表現したものであ
るとする。

【００３２】図４において、加算器ＡＭの出力は積分器
Ｉに供給され、積分器Ｉからの積分出力は、加算器Ａ１
の一方の入力側に供給される。加算器Ａ１の他方の入力
側には、障害物の位置を示す位置データＰＤが反転して
供給される。ここで、位置データＰＤは、障害物として
前記指Ｆを例に挙げると、指Ｆが弦Ｓを押さえる強さを
表現することになる。そして、位置データＰＤは、鍵盤
等の演奏操作子や、ペダルおよびホイール等に代表され
る各種演奏補助操作子（前記演奏操作子２中の操作子）
の操作に応じた操作量に従って与えるようにしてもよい
し、また、エンベロープジェネレータ（ＥＧ）等によっ
て時変化する信号を生成して与えるようにしてもよい。

【００３３】加算器Ａ１の出力は、この出力に応じて前
記反射係数αを決定する反射係数テーブルＴに供給され
る。図中、加算器Ａ１の出力は反射係数テーブルＴに直
接供給されるように記載されているが、これは、加算器
Ａ１からの出力に応じて反射係数テーブルＴを検索して
反射係数αを決定し、この決定された反射係数αが反射
係数テーブルＴから出力されることを意味することは云
うまでもない。

【００３４】このようにして決定され出力された反射係
数αは、反転されて加算器Ａ２の一方の入力側に供給さ
れる。加算器Ａ２の他方の入力側には、“１”が供給さ
れ、加算器Ａ２は、“１−α（透過量）”を乗算器ＶＭ
１，ＶＭ２の一方の入力側に供給する。

【００３５】前述したように、遅延器ＤＲａ，ＤＬａの
それぞれの遅延量ＤＲ，ＤＬの配分は、障害物が接触す
る、弦Ｓの弦長上の位置関係により行う。例えば、弦Ｓ
の中央の位置に障害物を置いた場合には、遅延量ＤＲ：
ＤＬは１：１とする。もちろん、総遅延量（ＤＲ＋Ｄ
Ｌ）は、弦Ｓの全長および発生させる楽音のピッチに対
応したものとする。

【００３６】なお、楽音出力は遅延ループ部１２を循環
する信号を任意の個所から取り出せばよい。また、複数
個所から取り出して、任意に組合せまたは混合したもの
を出力としてもよい。

【００３７】また、各部遅延（遅延器ＤＬａ，ＤＬｂ，
ＤＲａ，ＤＲｂ）はディジタル処理の場合、シフトレジ
スタやＲＡＭを用いて構成するが、微小遅延分はＡＰＦ
（All Pass Filter）あるいは特開平２−２８１２９７
号公報に開示されている技術（ＦＩＲ型遅延補間）を適
用すればよい。

【００３８】さらに、ループ内フィルタ（フィルタＦ
Ｌ，ＦＲ）はＬＰＦ（Low pass Filter），ＨＰＦ（Hig
h pass Filter），ＡＰＦのどれでもよく、組合せて使
用してもよい。例えば、ループ内にＡＰＦを入れ、ルー
プの遅延量が周波数特性を持つようにすると、発生する
楽音の高調波を整数次関係からずれるように制御でき
る。これによって現実の弦の剛性の影響によって倍音の
周波数関係が整数次関係からずれる現象が再現され、本
発明の効果がより強調される。特に、ベース（フレット
レス・ベース）などの剛性の高い弦を使用する楽器音の
合成に向く。なお、フィルタの構造は、ＦＩＲ及びＩＩ
Ｒのいずれかを適宜、使用すればよい。

【００３９】図５は、前記積分器Ｉの具体的な構成を示
す回路図であり、（ａ）は、ディレイＤを加算器の直後
に配設したものであり、（ｂ）は、ディレイＤを帰還路
に配設したものである。なお、積分器Ｉは、これに限ら
ず、例えば入力、出力または帰還路に係数乗算器を配設
してもよい。

【００４０】本実施例では、加算器ＡＭからの出力を積
分器Ｉにより積分し、その積分値を加算器Ａ１に供給す
る。これは、遅延ループ部１２を循環する信号を振動波
の変位速度信号と仮定しているために、この変位速度を
変位に変換して、加算器Ａ１で加算する位置データＰＤ
とディメンジョンを合わせる必要があるからである。も
ちろん、遅延ループ部１２中の信号を「変位」と見ても
よく、この「変位」を採用してもよいが、本実施例では
変位速度を採用している。したがって、積分器Ｉを用
い、加算器ＡＭからの出力を加算して、すなわち変位速
度から変位を求めて、その変位量を加算器Ａ１に供給す
る。なお、積分器Ｉに代えて、例えばＬＰＦ等のフィル
タであってもよいし、上述のように、ディレイ中の信号
を変位と見るときには、積分器Ｉを用いず、加算器ＡＭ
の出力をそのまま加算器Ａ１に供給するようにしてもよ
い。

【００４１】図６は、前記反射係数テーブルＴの特性の
一例を示す図であり、図中、縦軸は反射係数αを示し、
横軸は前記位置データＰＤを示している。本実施例で
は、反射係数テーブルＴは、非接触領域Ｔａで“０”を
採り、接触領域Ｔｂで０〜１までの実数値を採るように
している。例えば、図６のようにパラメータａおよびｈ
を定義すると、パラメータａが小さいほど接触と非接触
との境界領域が狭くなり、急激に音色変化が発生するよ
うになる。このパラメータａは、接触する物体の硬さ
（換言すれば柔らかさ）を表現することになる。そし
て、パラメータａの数値が小さいほど硬い物体が接触し
ていることになる。また、パラメータｈは、弦Ｓが障害
物に完全に接触したときに、どのくらいの振動が反射さ
れるかという反射の割合を示すものであり、通常上限は
“１”である。このパラメータｈは、障害物による弦振
動への影響の強さを表現し、主として弦Ｓに対する障害
物の相対的な質量に関係する。障害物が重いときや弦Ｓ
が細いとき等には、障害物による弦振動への影響は強
く、パラメータｈの値は大きくなる。

【００４２】なお、パラメータａに代えて、ｈ／ａをパ
ラメータに採用してもよい。この場合には、値ｈ／ａが
大きい程、すなわち直線の傾きが急な程、接触する物体
は硬いことになる。

【００４３】以下、以上のように構成された楽音合成装
置１、特に遅延ループ部１２が実行する制御処理を、図
７を参照して説明する。

【００４４】図７は、楽音合成装置１でハーモニクス奏
法およびミュート奏法により発生する楽音をシミュレー
トしたときの制御タイミングを示すタイミングチャート
であり、（ａ）は、キーオン信号の出力タイミングを示
し、（ｂ）は、ハーモニクス奏法時の位置データＰＤの
出力タイミングを示し、（ｃ）は、ミュート奏法時の位
置データＰＤの出力タイミングを示している。図中、縦
軸は各信号の値を示し、横軸は時間を示している。

【００４５】例えば、ハーモニクス奏法による楽音をシ
ミュレートするときは、キーオン信号を出力（“１”）
すると同時に、位置データＰＤを最大値（前記パラメー
タｈで示す値）から前記傾きｈ／ａで“０”まで減少さ
せながら加算器Ａ１に供給する。

【００４６】加算器Ａ１は、このように供給された位置
データＰＤと、弦Ｓの振動により発生した変位（積分器
Ｉからの出力）とを加算して、障害物の弦Ｓに対する垂
直方向の位置データとして反射係数テーブルＴに出力す
る。この位置データから、障害物と弦Ｓとが非接触（位
置データ≦０）であるか、または接触している（位置デ
ータ＞０）のかが判定され、すなわち、位置データの値
に応じて反射係数テーブルＴが検索されて、接触してい
る場合には当該正の反射係数値αが加算器Ａ２に出力さ
れ、接触していない場合には、“０”が加算器Ａ２に出
力される。

【００４７】一方、ミュート奏法による楽音をシミュレ
ートするときは、キーオン信号を停止（“０”）し、所
定時間ｔ経過後に、位置データＰＤを“０”から最大値
まで傾きｈ／ａで増加させながら加算器Ａ１に供給す
る。これ以降の処理は、上述のハーモニクス奏法による
楽音のシミュレーションと同様であるので、その説明を
省略する。

【００４８】なお、本実施例では、反射係数テーブルＴ
から反射係数αを求めるようにしたが、これに限らず、
例えば条件分岐等の他の方法により反射係数αを求める
ようにしてもよい。

【００４９】以上説明したように本実施例では、積分器
Ｉから出力される弦Ｓの変位量と障害物の位置データＰ
Ｄとの差分を算出し、この差分から反射係数テーブルＴ
を参照することによって反射係数αを求め、この求めた
反射係数αを使用して楽音信号を生成するように構成し
たので、ハーモニクス奏法やミュート奏法等の打弦およ
び撥弦楽器等が発生する特有の音色をよりよくシミュレ
ートすることができる。

【００５０】なお、本実施例では、加算器ＡＭからの１
つの出力を用いて接触非接触制御を行うように構成した
が、これに限らず複数の個所から取り出した信号を用い
て接触非接触制御を行うようにしてもよい。

【００５１】実際に図４の回路を用いて遅延ループ部１
２を実現しようとすると、この回路は、ウェーブガイド
のジャンクション出力から信号を取り出してジャンクシ
ョンに戻す構成であるため、例えば図４において、積分
器Ｉを省略した場合や積分器Ｉとして図５（ｂ）の構成
のものを採った場合に、ディレイフリーループが生じる
可能性がある。かかるディレイフリーループが生じる
と、マイクロプログラムにより信号処理を行えない部分
が発生するため、このループ内のどこかに必ず１ディレ
イを挿入しなければならない。

【００５２】図８は、この問題を解決するために図４の
遅延ループ部１２を変形した変形例を示す回路図であ
り、本変形例は、図４の遅延ループ部１２に対して、加
算器Ａ２の出力側に遅延器Ｄ１を挿入した点が異なるの
みである。その他の構成は、図４の構成と同様であるの
で、その説明を省略する。

【００５３】このようにしてディレイフリーループの発
生を防止できるが、１ディレイ挿入したとしても、この
ループはリンギング等の問題を生じやすい。このリンギ
ングの問題に対処するためには、図９に示す、いわゆる
アベレージャと呼ばれる係数０．５，０．５の１次ＦＩ
Ｒ（Finite Impulse Respons）フィルタを適宜挿入すれ
ばよい。

【００５４】また、ディレイフリーループの発生を防止
するために、ループを発生しないようにすることも考え
られる。

【００５５】図１０は、図４の回路を変形してループを
発生しないようにした一例を示すものであり、本変形例
は、図４の回路に対して、加算器Ａ３を付加し、この加
算器Ａ３によって遅延器ＤＬａ，ＤＲｂからの出力を加
算して、その加算結果を積分器Ｉに供給する点が異なっ
ている。これによりループが発生しなくなり、ディレイ
フリーループの発生を防止できる。

【００５６】図１１は、図４の回路を等価な回路で置き
換えたものであり、図４の回路に対して、乗算器ＶＭ
１，ＶＭ２に代えて乗算器Ｍ１を使用した点が異なって
いる。この回路は、リード楽器等をシミュレートする非
線形フィードバックアルゴリズムと非常に酷似している
ため、反射係数テーブルＴをその非線形フィードバック
アルゴリズムに対応するテーブルと置き換えることによ
り、リード楽器等の楽音合成シミュレーションとマイク
ロプログラムを共通化することができる。

【００５７】図１２は、前記図２１の従来の回路に本発
明を適用した遅延ループ部の回路図である。

【００５８】前述したように図２１の回路は、図１９の
回路を簡略化したものであり、図４の回路が図１９の回
路に本発明を適用したものであるため、図１２の回路
は、図４の回路を簡略化したものであるといえる。本回
路の動作は、図４の回路の動作と同様であるので、その
説明を省略する。

【００５９】なお、乗算器ＭＬはなくともよいし、ある
いはループゲインを決める係数Ｇを乗ずるものとすれ
ば、Ｇの値によって発生楽音の減衰特性などが制御でき
る。

【００６０】また、加算器Ａ４に反転入力される信号
は、図中、，，と記入されている箇所の信号を使
用してもよく（すなわち、ループを巡回する信号ならど
こでもよい）、あるいは複数箇所からの信号を適宜、合
成して使用してもよい。

【００６１】図１３は、本発明の第２実施例に係る楽音
合成装置の遅延ループ部の構成を示す回路図である。

【００６２】本実施例の遅延ループ部は、前記第１実施
例に対して、障害物が厚みを有する場合を考慮して楽音
を合成するようにした点が異なっている。すなわち、第
１実施例では障害物によって阻止された弦振動はすべて
反射されると仮定してシミュレーションを行ったが、障
害物が厚みを有する場合には、弦振動は完全には反射せ
ず、減衰することも考えなければならない。

【００６３】図１３中、反射係数テーブルＴから出力さ
れた反射係数α信号は２つに分岐され、１つは加算器Ａ
２の一方の入力側に供給され、残りの１つは乗算器Ｍ２
の入力側に供給される。乗算器Ｍ２の、乗算係数を入力
する入力側には障害物厚み信号ＴＤが供給され、乗算器
Ｍ２は、「反射係数α×障害物厚み信号ＴＤ」の演算を
実行して、乗算器ＭＬ１，ＭＲ１の乗算係数を入力する
入力側に供給する。これにより、反射波の一部が障害物
で減衰される状態がシミュレートされる。すなわち、前
記第１実施例では反射係数αに対して透過係数を１−α
として、反射波と進行波（透過波）との合計が“１”に
なるものとしてシミュレーションを行ったが、障害物が
厚みを有する場合には、反射損失係数βを導入すると、
振動の反射する割合はαβ、透過する割合は１−αとな
る。この反射損失係数βは、障害物に厚みが全くないと
きに最大値“１”を採り、厚みが大きいほど“０”に近
づく。また、障害物の材質によっても反射損失係数βの
値は異なる。

【００６４】なお、図１３の回路は、図４の回路（ジャ
ンクションＪ′がＸ字状のもの）に基づいて構成せず
に、前記図１９の回路（ジャンクションＪが格子状のも
の）に基づいて構成した。これは、反射の割合と透過の
割合との合計が“１”でないため、図４の回路に基づい
て構成するとかえって複雑になるからであるが、図４の
回路に基づいて構成してもよい。

【００６５】以上説明したように本実施例では、障害物
が厚みを有し、その厚みにより弦振動が減衰される場合
に発生される楽音をシミュレートするように構成したの
で、より弦の音に近い楽音を合成することができる。

【００６６】図１４は、図１３の回路を簡略化した簡略
化例を示す回路図であり、前記図１２の簡略化例に反射
損失分を考慮したものである。

【００６７】図１５は、本発明の第３実施例に係る楽音
合成装置の遅延ループ部の構成を示すブロック図であ
る。

【００６８】本実施例の遅延ループ部は、前記第２実施
例（図１３）に対して、位置データＰＤの与え方が異な
るのみである。すなわち、本実施例は、図１５中に示す
ように位置データＰＤを与えることにより、前記第１お
よび２実施例で合成される「びびり」と呼ばれる現象の
みならず、弦Ｓを弾いたり、ハンマ（図示せず）で叩い
たときの楽音をも発生させるようにしている。このとき
の位置データＰＤは、ピッキングする指Ｆや打弦するハ
ンマの動きになるように、ＥＧや波形発生器等により変
動させるとよい。この変動を起こすための変動信号は、
励振波形ＥＷＡＶＥを用いてもよいし、別の信号を用い
てもよい。また、この変動波形の形状および振幅を演奏
操作に応じて適宜可変制御するようにしてもよい。

【００６９】ただ、厳密に打弦等のシミュレーションを
考えると、励振波形も弦とハンマの相互作用で発生する
のであるから、本実施例の回路では精度が足りないが、
初期波形と障害物の距離を独立してそれぞ任意に与える
ことにより音色を変更する自由度を拡げているため、本
発明の長所であるとも解釈できる。

【００７０】図１６は、図１５の回路を変形した変形例
を示す回路図であり、本変形例は、図１５の回路に対し
て、励振波形ＥＷＡＶＥを自分自身で生成する点が異な
っている。すなわち、反射係数テーブルＴの出力側に微
分器ＤＩ（図１７にその構成を示す）を挿入して、該微
分器ＤＩの出力を加算器ＡＬ，ＡＲに戻すことにより、
励振波形ＥＸＷＶを生成する。

【００７１】このように本変形例では、励振波形を発生
するための波形発生器を図１７のような簡単な微分器Ｄ
Ｉで置き換えることができるので、装置の製造コストを
削減することができる。

【００７２】なお、微分器ＤＩの構成は、図１７のもの
に限る必要はないことは云うまでもない。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に依れば、
制御信号が入力され、該入力された制御信号および信号
ループ手段を循環する楽音信号に基づいて制御係数が決
定されると、信号制御手段により、該決定された制御係
数に応じて進行楽音信号および反射楽音信号の振幅が制
御されるので、ハーモニクス奏法やミュート奏法等の打
弦および撥弦楽器等が発生する特有の音色をよりよくシ
ミュレートすることが可能となる効果を奏する。

【００７４】また、第１の制御信号が入力され、第２の
制御信号が入力され、前記入力された第１の制御信号お
よび信号ループ手段を循環する楽音信号に基づいて第１
の制御係数が決定され、前記入力された第２の制御信号
および信号ループ手段を循環する楽音信号に基づいて第
１の制御係数が決定されると、第１の信号制御手段によ
り、前記決定された第１の制御係数に応じて進行楽音信
号および反射楽音信号が制御されるとともに、第２の信
号制御手段により、前記決定された第２の制御係数に応
じて進行楽音信号および反射楽音信号の振幅が制御され
るので、さらに弦の音に近い楽音を合成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る楽音合成装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図２】図１のＤＳＰおよびＤＳＰ−ＲＡＭが行う楽音
合成処理の概要を説明するためのブロック図である。

【図３】第１実施例の楽音合成装置の動作原理を説明す
るための図である。

【図４】第１実施例の遅延ループ部の詳細な構成を示す
回路図である。

【図５】図４の積分器の具体的な構成を示す回路図であ
る。

【図６】図４の反射係数テーブルの特性の一例を示す図
である。

【図７】第１実施例の楽音合成装置でハーモニクス奏法
およびミュート奏法により発生する楽音をシミュレート
したときの制御タイミングを示すタイミングチャートで
ある。

【図８】図４の遅延ループ部を変形した変形例を示す回
路図である。

【図９】アベレージャの一例の構成を示す回路図であ
る。

【図１０】図４の回路を変形してループを発生しないよ
うにした一例を示す図である。

【図１１】図４の回路を等価な回路で置き換えた回路図
である。

【図１２】図２１の従来例に本発明を適用した遅延ルー
プ部の回路図である。

【図１３】本発明の第２実施例に係る楽音合成装置の遅
延ループ部の構成を示す回路図である。

【図１４】図１３の回路を簡略化した簡略化例を示す回
路図である。

【図１５】本発明の第３実施例に係る楽音合成装置の遅
延ループ部の構成を示す回路図である。

【図１６】図１５の回路を変形した変形例を示す回路図
である。

【図１７】図１６の微分器の一例の構成を示す回路図で
ある。

【図１８】ハーモニクス奏法等により発生する楽音をシ
ミュレートするための原理図を示す図である。

【図１９】図１８の原理を用いて実現した楽音合成処理
のアルゴリズムを示す回路図である。

【図２０】図１９の楽音合成処理のジャンクションＪを
等価なジャンクションＪ′で置き換えた回路図である。

【図２１】図１９の回路を単純化した回路図である。

【符号の説明】

４ＣＰＵ（制御係数決定手段、第１の制御係数決定手
段）１２遅延ループ部（信号ループ手段）Ａ１加算器（制御信号入力手段、第１の制御信号入力
手段）ＡＬ，ＡＲ加算器（楽音信号制御手段、第１の楽音信
号制御手段）ＤＬａ，ＤＬｂ，ＤＲａ，ＤＲｂ遅延器（信号遅延手
段）ＶＭ１，ＶＭ２乗算器（楽音信号制御手段、第１の楽
音信号制御手段）Ｔ反射係数テーブル（テーブルデータ記憶手段）ＭＬ１，ＭＲ１乗算器（第２の楽音信号制御手段）Ｍ２乗算器（第２の制御信号入力手段、第２の制御係
数決定手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つの信号遅延手段を含み、
該信号遅延手段により遅延された楽音信号を循環させる
信号ループ手段と、前記２つの遅延手段間に設けられ、
一方の遅延手段から出力され他方の遅延手段へ入力され
る進行楽音信号の振幅を制御し、かつ一方の遅延手段か
ら出力され該一方の遅延手段へ戻って入力される反射楽
音信号の振幅を制御する楽音信号制御手段とを備えた楽
音合成装置において、制御信号を入力するための制御信号入力手段と、該入力された制御信号および前記信号ループ手段を循環
する楽音信号に基づいて制御係数を決定する制御係数決
定手段とを有し、前記信号制御手段は、該決定された制御係数に応じて前
記進行楽音信号および反射楽音信号の振幅を制御するこ
とを特徴とする楽音合成装置。
【請求項２】前記制御係数を予めテーブルデータとし
て記憶するテーブルデータ記憶手段を有し、前記制御係数決定手段は、前記入力された制御信号およ
び前記信号ループ手段を循環する楽音信号に基づいて前
記テーブルデータ記憶手段から選択して制御係数を決定
することを特徴とする請求項１記載の楽音合成装置。
【請求項３】少なくとも２つの信号遅延手段を含み、
該信号遅延手段により遅延された楽音信号を循環させる
信号ループ手段と、前記２つの遅延手段間に設けられ、
一方の遅延手段から出力され他方の遅延手段へ入力され
る進行楽音信号の振幅を制御する第１の楽音信号制御手
段と、前記２つの遅延手段間に設けられ、一方の遅延手
段から出力され該一方の遅延手段へ戻って入力される反
射楽音信号の振幅を制御する第２の楽音信号制御手段と
を備えた楽音合成装置において、第１の制御信号を入力するための第１の制御信号入力手
段と、第２の制御信号を入力するための第２の制御信号入力手
段と、前記入力された第１の制御信号および前記信号ループ手
段を循環する楽音信号に基づいて第１の制御係数を決定
する第１の制御係数決定手段と、前記入力された第２の制御信号および前記信号ループ手
段を循環する楽音信号に基づいて第２の制御係数を決定
する第２の制御係数決定手段とを有し、前記第１の信号制御手段は、前記決定された第１の制御
係数に応じて前記進行楽音信号の振幅を制御し、前記第
２の信号制御手段は、前記決定された第２の制御係数に
応じて前記反射楽音信号の振幅を制御することを特徴と
する楽音合成装置。
【請求項４】少なくとも２つの信号遅延手段を含み、
該信号遅延手段により遅延された楽音信号を循環させる
信号ループ手段と、前記２つの遅延手段間に設けられ、
一方の遅延手段から出力され他方の遅延手段へ入力され
る進行楽音信号の振幅を制御し、かつ一方の遅延手段か
ら出力され該一方の遅延手段へ戻って入力される反射楽
音信号の振幅を制御する楽音信号制御手段とを備えた楽
音合成装置の楽音合成方法において、制御信号を入力し、該入力された制御信号および前記信号ループ手段を循環
する楽音信号に基づいて制御係数を決定し、前記信号制御手段により、該決定された制御係数に応じ
て前記進行楽音信号および反射楽音信号の振幅を制御す
ることを特徴とする楽音合成方法。