(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波形データを発生する波形データ発生部と、
前記波形データ発生部から出力された波形データを巡回させ巡回中のデータを楽音データとして取り出すようにして、その巡回経路の中に少なくとも所定時間Ｎ遅延を行いレベル制御をする回路を有する巡回型コムフィルタと、
前記波形データ発生部から出力された波形データと、該波形データを所定時間Ｎ遅延しレベル制御をした後のデータとの減算を行い、減算結果を楽音データとして出力する非巡回型コムフィルタと、
前記波形データ発生部から出力された波形データを前記巡回型コムフィルタと前記非巡回型コムフィルタのどちらの伝送経路に出力するかを選択するセレクタと、
前記セレクタの制御及び前記巡回型コムフィルタ、非巡回型コムフィルタ中の遅延経路のデータのレベル制御を行う制御部とを備えたことを特徴とする楽音合成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子楽器の音源などに用いられる楽音合成装置、特に自然楽器の発音メカニズムを電子回路で模擬した方式（以下、物理モデル方式とする）に基づく楽音合成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、前述したような物理モデル方式に基づく楽音合成装置が種々提案されている（例えば特開昭６２ー１０９０９３号公報参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら従来の楽音合成装置について説明する。
図３は従来の楽音合成装置のブロック図である。図３において、１０１は予めメモリなどに記憶した駆動データを読み出す駆動データ発生部、１０２はデータを所定時間遅延させる遅延部、１０３はフィルタ部、１０４は乗算部、１０５は加算部、１０６は遅延部１０２の遅延時間を制御する遅延制御部、１０７はフィルタ部１０３、乗算部１０４を制御する音色制御部、１０８は遅延部１０２，フィルタ部１０３，乗算部１０４，加算部１０５をまとめた巡回型コムフィルタである。
【０００４】
以上のように構成された従来の楽音合成装置について、以下にその動作説明をする。
【０００５】
駆動データ発生部１０１が、楽器の共振部（例えば管や弦）を駆動する際に得られる振動（例えば弦をはじく際に指から弦に与えられる力など）に相当する駆動データを巡回型コムフィルタ１０８に入力する。巡回型コムフィルタ１０８は楽器の共振部（管や弦）に相当する回路で、遅延部１０２、フィルタ部１０３，乗算部１０４，加算部１０５から成り、まず駆動データ発生部１０１から出力された信号は加算部１０５に入力され、加算部１０５の一方の入力信号となる。加算部１０５を出た信号は遅延部１０２に入力される。遅延制御部１０６は出力すべき楽音の音高情報に基づき遅延部１０２に遅延段数Ｍを出力する。なお出力すべき楽音の周期ＴＭとＭの関係を（数１）に示す。
【０００６】
【数１】
0003692661.tif 000002
【０００７】
遅延部１０２は読み書きメモリをいわゆるリングメモリとして使用し、読み書きメモリの読み出しアドレスに対して書き込みアドレスがＭ段先行するようにして、Ｍ段の遅延器として作用させ、データをフィルタ部１０３に出力する。フィルタ部１０３はいわゆるローパスフィルタであり、音色制御部１０７によって与えられたフィルタ係数により受け取ったデータをフィルタリング処理し乗算部１０４に出力する。乗算部１０４は音色制御部１０７から出力された乗数を入力データに乗算し加算部１０５に出力する。このようにして遅延部１０２、フィルタ部１０３，乗算部１０４，加算部１０５は巡回型コムフィルタを形成する。
【０００８】
すなわち、巡回型コムフィルタ１０８は遅延部１０２の遅延段数Ｍに対応した周波数を１次成分として、整数次倍音に共振峰を形成するコムフィルタとして作用し、駆動データがコムフィルタ内を巡回することにより合成データを得ることになる。また、フィルタ部１０３のローパスフィルタの制御とは巡回型コムフィルタ１０８で形成される共振倍音の高域遮断特性の制御であり、乗算部１０４の乗数制御とは共振峰のレベル制御であるので、この両者を制御する音色制御部１０７は合成楽音の音色コントロールを行っているに他ならない。
【０００９】
また駆動データは、巡回型コムフィルタ１０７の逆特性に楽器原音を畳み込むことによって得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来の構成では、駆動データに通常の楽器音（例えばギターのＰＣＭ原音）をもってきたとき、巡回型コムフィルタの生成する共振峰により原音の倍音成分を増幅する（いわゆる過共振の状態にする）ことは可能であるが、倍音成分を減ずる（共振をミュートする）ことはできない、という問題点を有していた。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、楽音データの倍音成分を増幅状態から減少状態（すなわち過共振状態から共振ミュート状態）まで連続的に変化させることのできる楽音合成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の楽音合成装置は、波形データを発生する波形データ発生部と、波形データ発生部から出力された波形データを巡回させ巡回中のデータを楽音データとして取り出すようにして、その巡回経路の中に少なくとも所定時間Ｎ遅延を行いレベル制御をする回路を有する巡回型コムフィルタと、波形データ発生部から出力された波形データと、該波形データを所定時間Ｎ遅延しレベル制御をした後のデータとの減算を行い、減算結果を楽音データとして出力する非巡回型コムフィルタと、波形データ発生部から出力された波形データを前記巡回型コムフィルタと前記非巡回型コムフィルタのどちらの伝送経路に出力するかを選択するセレクタと、セレクタの制御及び前記巡回型コムフィルタ、非巡回型コムフィルタ中の遅延経路のデータのレベル制御を行う制御部とを備えた構成とする。
【００１３】
【作用】
この構成によって、波形データ発生部から出力される波形データを元波形より過共振にしたい場合は、制御部の制御によりセレクタが波形データを巡回型コムフィルタの伝送経路に送り、それによって過共振状態を実現する。さらに遅延経路のデータのレベル制御も行われて共振レベルの大小の調整も可能となる。また、波形データ発生部から出力される波形データの倍音成分を減少させたい場合は、制御部の制御によりセレクタが波形データを非巡回型コムフィルタの伝送経路に送り、それによって倍音成分の減少を実現する。さらに遅延経路のデータのレベル制御も行われて倍音成分の減少の度合いの調整も可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本実施例におけ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は予めメモリなどに記憶した波形データを読み出す波形データ発生部、２、６はデータを所定時間遅延させる遅延部、３、７はフィルタ部、４、８は乗算部、５は加算部、９は減算部、１０は伝送経路の切り替えを行うセレクタ、１１は遅延部２、６の遅延時間を制御する遅延制御部、１２はフィルタ部３、７、乗算部４、８及びセレクタ１０を制御する音色制御部、２１は遅延部２，フィルタ部３，乗算部４，加算部５をまとめた巡回型コムフィルタ、２２は遅延部６、フィルタ部７、乗算部８、減算部９をまとめた非巡回型コムフィルタである。
【００１６】
以上のように構成された楽音合成装置について、以下にその動作説明をする。まず波形データ発生部１から出力された波形データは加算部５を経てセレクタ１０に向かう。セレクタ１０は音色制御部１２によって信号を遅延部２への経路（巡回型コムフィルタ２１の遅延経路）に出力するか遅延部６への経路（非巡回型コムフィルタ２２の遅延経路）に出力するかを決定される。このとき減算部９に向かう経路は常に出力されている。
【００１７】
音色制御部１２が遅延部２への経路すなわち巡回型コムフィルタ２１の遅延経路を選ぶときは、波形データ発生部１の出力波形データの倍音成分をさらに増幅する（過共振にする）ときである。このときセレクタ１０は遅延部６への経路を絶っており、波形データ発生部１から発生される波形データは巡回型コムフィルタ２１のみで倍音コントロールが行われ、減算部９を経て合成信号として出力される。
【００１８】
巡回型コムフィルタ２１の信号の流れは以下の通りである。巡回型コムフィルタ２１は楽器の共振部（管や弦）に相当する回路で、遅延部２、フィルタ部３，乗算部４，加算部５から成り、まず波形データ発生部１から出力された信号は加算部５に入力され、加算部５の一方の入力信号となる。加算部５を出た信号はセレクタ１０を経て遅延部２に入力される。遅延制御部１１は出力すべき楽音の音高情報に基づき遅延部２に遅延段数Ｍを出力する。なお出力すべき楽音の周期ＴＭとＭの関係は従来例と同様でありその式は（数１）に示してある。遅延部２は読み書きメモリをいわゆるリングメモリとして使用し、読み書きメモリの読み出しアドレスに対して書き込みアドレスがＭ段先行するようにして、Ｍ段の遅延器として作用させ、データをフィルタ部３に出力する。フィルタ部３はいわゆるローパスフィルタであり、音色制御部１２によって与えられたフィルタ係数により受け取ったデータをフィルタリング処理し乗算部４に出力する。乗算部４は音色制御部１２から出力された乗数を入力データに乗算し加算部５に出力する。加算部５ではこの巡回されてきた信号と波形データ発生部１からの出力データとが加算されセレクタ１０に出力される。すなわち、巡回型コムフィルタ２１は遅延部２の遅延段数Ｍに対応した周波数を１次成分として、整数次倍音に共振峰を形成するコムフィルタとして作用し、波形データがコムフィルタ内を巡回することにより合成データを得ることになる。また、フィルタ部３のローパスフィルタの制御とは巡回型コムフィルタ２１で形成される共振倍音の高域遮断特性の制御であり、乗算部４の乗数制御とは共振峰のレベル制御であるので、この両者を制御する音色制御部１２は合成楽音の音色コントロールを行っているに他ならない。すなわち共振を大きくするときは音色制御部１２はコムフィルタ内部の信号が発散しない範囲で大きな乗数を乗算部４に出力し、原音のままの共振状態でよいときは、乗数０を出力する。
【００１９】
このときの楽音の倍音成分の様子を図２の（ａ），（ｂ）に示す。（ｂ）は波形データ発生部１から出力される波形データの周波数特性で、（ａ）の波線部は、巡回型コムフィルタ２１によって増幅された成分である。
【００２０】
次に、音色制御部１２が遅延部６への経路すなわち非巡回型コムフィルタ２２の遅延経路を選ぶときの説明を行う。このときは、波形データ発生部１の出力波形データの倍音成分を減少すなわちミュートさせるときであり、セレクタ１０は遅延部２への経路を絶っている。よって波形データ発生部１から発生される波形データは非巡回型コムフィルタ２２のみで倍音コントロールが行われ、合成信号として出力される。
【００２１】
非巡回型コムフィルタ２２の信号の流れは以下の通りである。波形データ発生部１から出力された信号はセレクタ１０を経て遅延部６に入力される。遅延制御部１１は出力すべき楽音の音高情報に基づき遅延部６に遅延段数Ｍを出力する。なお出力すべき楽音の周期ＴＭとＭの関係は巡回型コムフィルタ２１の遅延部２と同様でありその式は（数１）に示してある。遅延部６は読み書きメモリをいわゆるリングメモリとして使用し、読み書きメモリの読み出しアドレスに対して書き込みアドレスがＭ段先行するようにして、Ｍ段の遅延器として作用させ、データをフィルタ部７に出力する。フィルタ部７はいわゆるローパスフィルタであり、音色制御部１２によって与えられたフィルタ係数により受け取ったデータをフィルタリング処理し乗算部８に出力する。乗算部８は音色制御部１２から出力された係数を入力データに乗算し減算部９に出力する。減算部９では波形データ発生部１からの出力データから乗算器８からの出力データが減算され合成データとして出力される。すなわち、非巡回型コムフィルタ２２は遅延部６の遅延段数Ｍに対応した周波数を１次成分として、整数次倍音にディップを形成するコムフィルタとして作用する。また、フィルタ部７のローパスフィルタの制御とは非巡回型コムフィルタ２２で形成されるディップの高域遮断特性の制御であり、乗算部８の乗数制御とはディップのレベル制御であるので、この両者を制御する音色制御部１２は合成楽音の音色コントロールを行っているに他ならない。すなわちディップを大きくする（よりミュートする）時は音色制御部１２は乗算部８にコムフィルタ内部の信号が発散しない範囲で大きな乗数を乗算部８に出力し、ディップを小さくするする（ミュートの効果を下げる）時は音色制御部１２は乗算部８により０を下回らない範囲でより小さな乗数を乗算部８に出力する。
【００２２】
このときの楽音の倍音成分の様子を図２の（ｂ），（ｃ）に示す。（ｂ）は波形データ発生部１から出力される波形データの周波数特性で、（ｃ）の波線部が、非巡回型コムフィルタ２２によってミュートされた成分である。
【００２３】
以上のことからも明らかなように、本楽音合成装置において、音色制御部１２のコントロールによって波形データ発生部１から出力される波形データを過共振状態からミュート状態まで徐々に変化させていくことも可能である。すなわち、セレクタ１０に巡回型コムフィルタ２１を選択させている状態で乗算器４への乗数を徐々に０に近づけていき、乗数０とすると同時にセレクタ１０に非巡回型コムフィルタ２２を選択させ、乗算器８の乗数を０とする。そして以後乗算器８に対する乗数を徐々に増加していけば、図２における（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のように徐々に倍音構造を変化させることができる。
【００２４】
なお、巡回型コムフィルタ２１における遅延部２、フィルタ部３、乗算部４の順番は本実施例の通りに並んでいる必要はなく任意でよい。これは非巡回型コムフィルタ２２における遅延部６、フィルタ部７、乗算部８も同様である。
【００２５】
また、本実施例ではフィルタ部３、７にローパスフィルタを採用したが、その限りではなく例えばフィルタ部７をハイパスフィルタにすることも考えられる。
【００２６】
また、本実施例では波形データ発生部１を予めメモリなどに記憶した波形データを読み出す構成としたが、その限りでなく、例えば外部信号をＡ／Ｄ変換したものを発生するものでもよい。
【００２７】
また、ここでは巡回型コムフィルタ２１、非巡回型コムフィルタ２２と別々の構成としたが、コストダウンのため、遅延部、フィルタ部、乗算部の共用化を図った構成とすることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、波形データを発生する波形データ発生部と、波形データ発生部から出力された波形データを巡回させ巡回中のデータを楽音データとして取り出すようにして、その巡回経路の中に少なくとも所定時間Ｎ遅延を行いレベル制御をする回路を有する巡回型コムフィルタと、波形データ発生部から出力された波形データと、該波形データを所定時間Ｎ遅延しレベル制御をした後のデータとの減算を行い、減算結果を楽音データとして出力する非巡回型コムフィルタと、波形データ発生部から出力された波形データを前記巡回型コムフィルタと前記非巡回型コムフィルタのどちらの伝送経路に出力するかを選択するセレクタと、セレクタの制御及び前記巡回型コムフィルタ、非巡回型コムフィルタ中の遅延経路のデータのレベル制御を行う制御部とを設けることにより、楽音データの倍音成分を増幅状態から減少状態（すなわち過共振状態から共振ミュート状態）まで連続的に変化させることのできる優れた楽音合成装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における楽音合成装置のブロック図
【図２】本発明の実施例において音色制御部の制御による周波数特性の変化を示した説明図
【図３】本発明の従来例における楽音合成装置のブロック図
【図１】
0003692661.tif 000003
【図２】
0003692661.tif 000004
【図３】
0003692661.tif 000005