JPH09230869A - 電子楽器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音量を変えたときに聴感上の周波数特性が変
化して音色が不自然に変わって聞えてしまう不都合を防
止する。 【解決手段】 電子楽器のボリュームなどで設定した音
量設定情報に基いて、その音量に最適なフィルタ特性を
実現するためのフィルタ係数情報を発生し、フィルタ２
にセットするフィルタ係数情報発生手段４を設け、楽音
信号発生部１の複数の同時発音チャンネルの出力を加算
器３で加算し、その加算出力であるディジタル楽音信号
を音量の設定に応答して特性が変更されるフィルタ２を
介して出力することにより、音量に対応する等ラウドネ
ス曲線に沿った最適な周波数特性を楽音信号に与えるこ
とができるようにして、音量を変えたときの耳の聴感特
性による影響を軽減できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラウドネス機能を
有する電子楽器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子楽器は通常、音量を設定するための
つまみ又はスイッチを有している。このつまみやスイッ
チを操作することで、電子楽器の総合の音量を調整する
ことができる。ここで言う音量とは、鍵盤を強く弾くと
大きな音になり、弱く弾くと小さな音になるような、演
奏による音量の変化ではなく、発生した楽音信号をどの
位の大きさで放音するかを設定するいわゆる「ボリュー
ム」のことである。これにより、電子楽器を使用する際
に、その時刻や場所などに応じて適切な音量で演奏する
ことができる。

【０００３】なお、最近は、この音量制御をディジタル
で行う電子楽器も実現されている。アナログの場合は、
楽音信号発生器から出力されて増幅器に入力される信号
を可変抵抗器で制御しているが、ディジタルの場合は、
楽音信号発生器に音量制御信号を送って、発生する楽音
の振幅を制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、人間の耳
は、音の大きさによって聴感上の周波数特性が異なるこ
とが知られている。人間の耳は、３ＫＨｚ〜４ＫＨｚ付
近が最も感度がよく、それより低い周波数や高い周波数
は感度が低くなる。特に、１００Ｈｚ以下の低い周波数
はかなり感度が低いため、小音量時には低音成分がほと
んど聞えなくなる。この特性は、一般にFletcherの等ラ
ウドネス曲線として知られている。

【０００５】このため、例えば、ある音量設定では最適
であった楽音信号が、音量を小さくすることによって低
音成分や高音成分が聞こえにくくなり、３ＫＨｚ〜４Ｋ
Ｈｚ付近の中音成分が目立って聞えてしまう。つまり、
音量を変えると、電気的な周波数特性は変わらないにも
かかわらず、聴感上の周波数特性の変化により音色が不
自然に変わって聞えてしまう問題があった。

【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたものであり、音量を変えたときに聴感上の周
波数特性が変化して音色が不自然に変わって聞えてしま
う不都合を防止することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明の電子楽器は、複数の発音チャンネルを有
し、演奏情報に対応した発音情報を発生する楽音信号発
生器と、上記楽音信号発生器の複数の発音チャンネルの
出力を加算する加算手段と、上記加算手段の後段に接続
されたフィルタと、楽器の音量を設定する情報を発生す
る音量設定情報発生手段と、上記音量設定情報発生手段
により発生される音量設定情報によって、設定された音
量に応じた周波数特性を上記フィルタに設定するフィル
タ係数情報発生手段とを具備する。

【０００８】本発明はこのような技術手段より成るの
で、楽器の音量を変更すると、その音量に対応する周波
数特性に沿った楽音信号が生じるようにフィルタ特性が
最適に設定され、小音量時の聴感上の音色変化や帯域劣
化が補正されるようになる。しかも本発明では、楽音信
号発生器の複数の発音チャンネルの出力を加算合成して
からフィルタ処理を行なうので、複数の発音チャンネル
に関し単一のフィルタでラウドネス補正ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の要部構成を示す
ブロック図である。図１において、楽音信号発生部１よ
り出力されるディジタル楽音信号は、等ラウドネス曲線
に従った周波数特性を与えるディジタルフィルタ２を介
してアンプ、スピーカに出力される。

【００１０】なお、同時発音チャンネルが複数個ある電
子楽器では、夫々が楽音信号発生部１からなる発音チャ
ンネルｃｈ１、ｃｈ２……が複数個用意され、それらの
チャンネル出力が加算器３で１つに加算されてから、デ
ィジタルフィルタ２に出力される。

【００１１】フィルタ２の乗算係数などの情報は、フィ
ルタ係数情報発生手段４から供給される。このフィルタ
係数情報発生手段４は、電子楽器のボリュームなどで設
定した音量設定情報に基づき、その音量に最適なフィル
タ特性（各音量の等ラウドネス曲線に沿った周波数特
性）を実現するためのフィルタ係数情報を発生する。

【００１２】図２に本発明を適用した電子楽器の概略構
成を示し、図３にその電子楽器の操作パネルを示す。本
実施形態の電子楽器は、基本的にはマイクロコンピュー
タシステムであり、バス１０で結合されたＣＰＵ１１、
ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３を備え、ＣＰＵ１１のＩ／Ｏ端
子には、パネルスイッチ群１４、ペダルスイッチ１５、
ＭＩＤＩインターフェイス１６が結合されている。

【００１３】パネルスイッチ群１４は、図３にも示す音
量スイッチ１４ａ、１４ｂ（アップダウン釦）を含む。
なお、図３に示すように、パネル面には、トランスポー
ズスイッチ１４ｃ、１４ｄや音色選択スイッチ１４ｅ、
１４ｆ……１４ｉなどが設けられている。ＲＯＭ１２
は、電子楽器のデータ入出力及び内部動作を処理するプ
ログラム、音色データおよび等ラウドネス曲線を実現す
るフィルタ係数などのメモリエリア１２ａ、１２ｂ、１
２ｃを含む。

【００１４】バス１０には更に、電子楽器に付属する鍵
盤２２がタッチセンサ回路２３を介して接続されるとと
もに、図１に示した多チャンネルの楽音信号発生部１及
びチャンネル加算器３からなる音源回路１７が接続され
ており、ＣＰＵ１１から転送される演奏データと波形メ
モリ１８から与えられる波形データとに基づき発音デー
タが形成される。

【００１５】上記音源回路１７で加算合成された発音デ
ータは、ラウドネス用フィルタ２を介して振幅制御部１
９に与えられ、更にＤ／Ａ変換器２０を介してアンプ、
スピーカなどからなるサウンドシステム２１に導出され
る。振幅制御部１９には、パネルスイッチ群１４の中の
音量スイッチ１４ａ、１４ｂにより設定した音量情報が
ＣＰＵ１１からバス１０を介して与えられ、ここで発音
音量を増減するために発音データの振幅が制御される。

【００１６】図４〜図６は、図２に示したマイクロコン
ピュータシステムの制御フローを示すフローチャートで
あり、図４はメイン処理、図５はパネルイベント処理、
図６は鍵盤イベント処理の各ルーチンを示す。

【００１７】図４において、まずステップＳ１でＣＰＵ
１１、ＲＡＭ１３、音源回路１７（音源ＬＳＩ）などの
初期化が行われる。その後、パネルイベント処理Ｒ１、
ペダルイベント処理Ｒ２、鍵盤イベント処理Ｒ３、その
他の処理Ｒ４の各ルーチンが順次実行され、これらのル
ーチンが繰り返される。

【００１８】パネルイベント処理Ｒ１では、図５に示す
ように、ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２で、音量スイ
ッチ１４ａ，１４ｂ、音色選択スイッチ１４ｅ〜１４
ｉ、その他のスイッチの何れかが操作されたかどうかが
調べられる。

【００１９】音量スイッチ１４ａ，１４ｂが操作された
場合には、ステップＳ１３で、図２のＣＰＵ１１を介し
て振幅制御部１９に音量情報がロードされる。これによ
り、上記音量スイッチ１４ａ，１４ｂで指定した通り
に、サウンドシステム２１から発音される音量が変化す
る。

【００２０】次に、ステップＳ１４で図２のＲＯＭ１２
内のフィルタ係数メモリエリア１２ｃからフィルタ係数
がＣＰＵ１１（図１のフィルタ係数情報発生手段４を含
む）に読み出され、その読み出されたフィルタ係数が次
のステップＳ１５で音量の設定値に対応するように変換
される。この変換は、音量設定値に対応した等ラウドネ
ス曲線に沿うようにフィルタ２の周波数特性を設定する
ために行われる。

【００２１】例えば、この変換処理は、音量設定値をキ
ーとして所定の補正係数を読み出すための変換テーブル
を用意し、音量設定値に基づいて補正係数を読み出し、
ＲＯＭ１２のフィルタ係数メモリエリア１２ｃから読み
出した標準のフィルタ係数に補正係数をかけて、音量に
対応した最適なフィルタ係数に変換することによって行
う。なお、ラウドネス用フィルタ２として、例えば１０
段のＦＩＲフィルタを用いれば、各係数に対応した１０
個の変換テーブルが必要である。

【００２２】そして、上記ステップＳ１５で変換された
フィルタ係数は、ステップＳ１６でラウドネス用フィル
タ２に乗算係数としてロードされる。フローはその後メ
インルーチンに戻る。

【００２３】また、図５のステップＳ１１またはステッ
プＳ１２で音色選択スイッチまたはその他のスイッチが
操作されたことが検出された場合には、対応した音色選
択処理Ｒ５またはその他の処理Ｒ６のルーチンが行われ
た後、メインルーチンに戻る。なお、何れのスイッチも
操作されなかった場合は、何も処理を行わずにメインル
ーチンに戻る。

【００２４】図６に示す鍵盤イベント処理のルーチンＲ
３では、ステップＳ２０、Ｓ２１でＯＮイベント、ＯＦ
Ｆイベントの判定が行われる。ここで、ＯＮイベントで
あれば、楽音パラメータ演算処理のルーチンＲ７が実行
され、それにより得られる楽音パラメータが次のステッ
プＳ２３で図２の音源回路１７（音源ＬＳＩ）にロード
され、更にステップＳ２４で発音処理が行われる。

【００２５】上記ルーチンＲ７における楽音パラメータ
の演算は、必要な音色データをＲＯＭ１２の音色データ
メモリエリア１２ｂから読み出して、鍵盤２２のタッチ
情報などを加味し、音源回路１７を構成する図１の楽音
信号発生部１で楽音を発生するのに必要なパラメータを
演算する処理である。

【００２６】また、ステップＳ２１でＯＦＦイベントが
検出された場合には、ステップＳ２５でダンパーペダル
がオンかオフかが更に調べられ、オンであればそのまま
発音が継続され、オフであればリリーススピードが音源
回路１７にセットされて、減衰消音となる。

【００２７】図７は、音量設定値に応じて最適なフィル
タ係数を求めるための変換テーブルの一例である。図５
のステップＳ１５の例は音量設定値に基づいて補正係数
を読み出すものであったが、図７の例では、横軸の音量
設定値をアドレスとして縦軸のフィルタ係数値が図２の
フィルタ係数メモリエリア１２ｃより読み出される。こ
の場合には、この変換テーブルにより、音量スイッチ１
４ａ，１４ｂで設定した音量設定値に対応する最適なフ
ィルタ係数値が得られる。

【００２８】以上の実施形態では、アップダウンスイッ
チを用いたボリュームを使用しているが、スライド式や
つまみ式のアナログ可変抵抗器を使用し、これにより得
られる信号をＡ／Ｄ変換して音量設定情報を得ることも
できる。また、音量設定値に対するフィルタ係数を得る
ために変換テーブル（例えば図７）を使用しているが、
関数式によりフィルタ係数値もしくはフィルタ係数の補
正係数を演算により直接算出してもよい。

【００２９】また、以上の実施形態では、設定された音
量に応じた周波数特性を実現するために、ＦＩＲディジ
タルフィルタを用いて等ラウドネス曲線に対応した周波
数特性を与えるようにしているが、コスト面を考慮し
て、ＦＩＲフィルタよりも規模が小さい２次のＩＩＲフ
ィルタを用いるようにしても良い。

【００３０】このように、２次のＩＩＲフィルタを用い
た場合には、等ラウドネス曲線に対応した周波数特性を
正確に実現することは困難であるが、それに準じた周波
数特性は得ることができる。したがって、小音量時にお
ける耳の聴感特性を、完全ではないが問題にならない程
度にまで補正することができる。

【００３１】なお、このような耳の聴感特性を逆に利用
して、２次のＩＩＲフィルタを用いて、例えば音量を大
きくしたときに低音域が少し大きくなるような周波数特
性を意図的に設定することにより、音の迫力を増して、
音量感が大きくなるようにすることも可能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明によると、音量の設定に応答して
フィルタの周波数特性を変更し、例えば等ラウドネス曲
線に沿った周波数特性を楽音信号に与えるようにしたの
で、音量を変えたときの耳の聴感特性を補正し、聴感上
の音色変化や帯域劣化を軽減することができる。これに
より、音量を変えても、それによって音色が不自然に変
わることがなく、常にバランスの良い楽音信号を発生す
ることができる。しかも本発明では、楽音信号発生器の
複数の同時発音チャンネルの出力を加算してからフィル
タ処理を行うので、フィルタが１個でよく、簡単な構成
でラウドネス補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の要部構成を示すブロック図である。

【図２】本発明を適用した電子楽器の概略構成を示すブ
ロック図である。

【図３】電子楽器の操作パネルの概略図である。

【図４】電子楽器の制御フローのメインルーチンを示す
フローチャートである。

【図５】パネルイベント処理ルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図６】鍵盤イベント処理ルーチンを示すフローチャー
トである。

【図７】音量設定値に応じて最適なフィルタ係数を求め
るための変換テーブルの一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 楽音信号発生部 ２ フィルタ ３ 加算器 ４ フィルタ係数情報発生手段 １０ バス １１ ＣＰＵ １２ ＲＯＭ １３ ＲＡＭ １４ パネルスイッチ群 １５ ペダルスイッチ １６ ＭＩＤＩインターフェイス １７ 音源回路 １８ 波形メモリ １９ 振幅制御部 ２０ Ｄ／Ａ変換器 ２１ サウンドシステム ２２ 鍵盤 ２３ タッチセンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発音チャンネルを有し、演奏情報
   に対応した発音情報を発生する楽音信号発生器と、 上記楽音信号発生器の複数の発音チャンネルの出力を加
   算する加算手段と、 上記加算手段の後段に接続されたフィルタと、 楽器の音量を設定する情報を発生する音量設定情報発生
   手段と、 上記音量設定情報発生手段により発生される音量設定情
   報によって、設定された音量に応じた周波数特性を上記
   フィルタに設定するフィルタ係数情報発生手段とを具備
   する電子楽器。
2. 【請求項２】 上記フィルタ係数情報発生手段は、上記
   音量設定情報に応じて等ラウドネス曲線に対応した周波
   数特性を上記フィルタに設定することを特徴とする請求
   項１に記載の電子楽器。