(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を遅延させる遅延手段と濾波するフィルタ手段とを有し、これらの出力信号を当該入力信号に加算して循環させる遅延循環手段と、
前記入力信号および当該入力信号を遅延させた信号の差分を抽出する差分抽出手段と、
前記遅延循環手段による循環信号と前記差分抽出手段による差分信号とを任意にミキシングする混合手段と
を具備することを特徴とする楽音合成装置。
【請求項２】
入力信号を遅延させる遅延手段と濾波するフィルタ手段とを有し、これらの出力信号を当該入力信号に加算して循環させる第１の遅延循環手段と、
前記第１の遅延循環手段による循環信号を遅延させる遅延手段と濾波するフィルタ手段とを有し、これらの出力信号を、前記第１の遅延循環手段による循環信号に加減算して循環させ、その特性が前記第１の遅延循環手段の特性からその逆特性まで変化する第２の遅延循環手段と、
前記第１および第２の遅延循環手段による循環信号を任意にミキシングする混合手段と
を具備することを特徴とする楽音合成装置。
【請求項３】
前記入力信号の立ち上がり時に、
前記第１の遅延循環手段の循環信号のレベルが小さいほど、レベルが大きく、時間経過とともにレベルがゼロに近づく第１信号を生成し、当該第１信号を前記第１の遅延循環手段の循環信号に重畳させる、
または、
前記入力信号の立ち上がり時に、
前記第２の遅延循環手段の循環信号のレベルが小さいほど、レベルが大きく、時間経過とともにレベルがゼロに近づく第２信号を生成し、当該第２信号を、前記第２の遅延循環手段の循環信号に重畳させる
ことを特徴とする請求項２に記載の楽音合成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子楽器の音源として用いて好適な楽音合成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自然楽器の発音メカニズムをシミュレートした電気的モデルを動作させ、これにより自然楽器の楽音を合成する装置が知られている。このうち、ギターなどの弦楽器による楽音を合成する楽音合成装置としては、弦の弾性特性ををシミュレートした非線形素子と弦の振動周期に相当する遅延回路とを閉ループ接続したものが知られている。そして、このループ回路を共振状態とし、ループを循環する信号が弦楽器の楽音を模した楽音信号として取り出されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかる閉ループ回路は、弦の減衰振動をシミュレートするのが主目的のために、基本的には、遅延させた信号に遅延させる前の信号を加算する回路、すなわち積分回路である。このため、減衰時の振動については、確かに精度良くシミュレートすることができるが、撥弦直後のように弦の振動が急激に変化する部分については、積分により波形が鈍って損なわれる結果、この部分の特徴を抽出することができないという問題があった。
また、かかる閉ループ回路は、シミュレートする自然楽器に応じて個々に構成しなくてはならないので、多くの自然楽器をシミュレートする場合には対応しきれないという問題もあった。
【０００４】
この発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、撥弦直後のように、音色が急激に変化する部分の特徴を比較的構成により抽出することができるとともに、多様性に富む楽音合成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１に記載の発明にあっては、入力信号を遅延させる遅延手段と濾波するフィルタ手段とを有し、これらの出力信号を当該入力信号に加算して循環させる遅延循環手段と、前記入力信号および当該入力信号を遅延させた信号の差分を抽出する差分抽出手段と、前記遅延循環手段による循環信号と前記差分抽出手段による差分信号とを任意にミキシングする混合手段とを具備することを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載の発明にあっては、入力信号を遅延させる遅延手段と濾波するフィルタ手段とを有し、これらの出力信号を当該入力信号に加算して循環させる第１の遅延循環手段と、前記第１の遅延循環手段による循環信号を遅延させる遅延手段と濾波するフィルタ手段とを有し、これらの出力信号を、前記第１の遅延循環手段による循環信号に加減算して循環させ、その特性が前記第１の遅延循環手段の特性からその逆特性まで変化する第２の遅延循環手段と、前記第１および第２の遅延循環手段による循環信号を任意にミキシングする混合手段とを具備することを特徴としている。
【０００７】
請求項３に記載の発明にあっては、請求項２に記載の発明において、前記入力信号の立ち上がり時に、前記第１の遅延循環手段の循環信号のレベルが小さいほど、レベルが大きく、時間経過とともにレベルがゼロに近づく第１信号を生成し、当該第１信号を前記第１の遅延循環手段の循環信号に重畳させる、または、前記入力信号の立ち上がり時に、前記第２の遅延循環手段の循環信号のレベルが小さいほど、レベルが大きく、時間経過とともにレベルがゼロに近づく第２信号を生成し、当該第２信号を、前記第２の遅延循環手段の循環信号に重畳させることを特徴としている。
【０００８】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、差分抽出手段が入力信号の差分を抽出し、さらに、混合手段が差分信号と循環信号とを任意に混合するので、例えば差分信号の比率を高くすれば、入力信号の特徴を活かしつつも変化が激しい部分が強調される一方、循環信号の比率を高くすれば、楽音の減衰時が程良くシミュレートされる。このように、混合比率を適宜調整することにより、合成された音色が多様性に富むことになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、第２の遅延循環手段の特性は、遅延手段等の出力信号と当該入力信号との加減算を調整することにより、第１の遅延循環手段の特性からその逆特性まで変化する。そして、混合手段は、第１および第２の循環信号を任意に混合するので、例えば、両者の混合比率を同じとし、第２の遅延循環手段の特性を第１の遅延循環手段とは逆特性に設定すれば、アタック時と減衰時との双方の特徴を抽出した楽音合成を行なうことが可能となる。また、第１の遅延循環手段の循環信号を、第２の遅延循環手段の入力信号としたので、例えば、第２の遅延循環手段の特性を第１の遅延循環手段とは逆特性に設定すれば、結局、元の入力信号を再現することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、第１信号が第１の遅延循環手段に、または、第２信号が第２の遅延循環手段に供給されると、遅延手段により遅延され、フィルタ手段により濾波されて循環する結果、発振が励起されることとなる。さらに、この励起信号の供給は、入力信号の立ち上がり後、時間経過とともに減衰するので、自然楽器で見られるようなアタック時のノイズ的性質を自然に再現することができ、また、新規な楽音を創る場合にも、楽音としての質を高めることも可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
１：全体構成
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、この実施形態に係る楽音合成装置の電気的構成を示すブロック図であり、図２は、この合成装置の信号やデータの流れを示すブロック図である。この実施形態は、何らかの入力音、例えば、実際の生楽器により発生させた楽音に、電気的な種々の変化（例えば、アタック部をより強調させるなどの効果）を与え、当該生楽器の楽音の特徴を生かしつつも、従来にない楽音を合成を可能にしようとするものである。
【００１３】
図１において、符号１０はＣＰＵであり、バスを介して各部を制御するものである。なお、図示はしないが、バスには、ＣＰＵ１０の制御プログラム等を記憶するＲＯＭや、各種変数等を一時的に記憶するＲＡＭも接続されている。
符号２０は音色設定部であり、合成すべき音色を設定し、設定された音色を示す音色情報ＴＣを出力する。また、符号３０は、ペダルやホィールなどの演奏補助操作子であり、合成した楽音に変化を加える場合に操作され、その操作量に応じた操作量情報Ｐｃｏｎｔを出力する。これら音色情報ＴＣおよび操作量情報Ｐｃｏｎｔは、いずれもバスを介してＣＰＵ１０に供給されるようになっている。
【００１４】
一方、ＳＴＲＩＮＧ（１）〜（６）の各々は、実際の撥弦楽器、例えばギターにおける６つの各弦の振動を図示しないピックアップによりそれぞれ検出し変換した電気信号であり、Ａ／Ｄ変換器４０によりディジタルの楽音信号ＩＮＰＵＴＳＩＧ（１）〜（６）に変換されてＤＳＰ（ディジタル信号処理プロセッサ）１およびＤＳＰ２に供給される。ＤＳＰ１は、楽音信号ＩＮＰＵＴＳＩＧ（１）〜（６）の各信号を解析・分析して、当該撥弦に関する種々の情報をＣＰＵ１０に供給する。そして、ＣＰＵ１０は、これら情報や、音色情報ＴＣ、操作量情報Ｐｃｏｎｔから、パラメータ群ＰＡＲＳＴ（１）〜（６）およびＰＡＲＯＢを生成しＤＳＰ２に供給する。ＤＳＰ２は、各楽音信号ＩＮＰＵＴＳＩＧ（１）〜（６）毎に遅延ループ回路を構築して、当該楽音信号を循環させた後、合成する音源合成回路であり、詳細については後述する。そして、ＤＳＰ２の出力は、Ｄ／Ａ変換器５０によりアナログ信号に変換されて、図示しないアンプやスピーカ等から構成されるサウンドシステムにより外部に発音されるようになっている。
【００１５】
ここで、ＤＳＰ１における電気信号ＳＴＲＩＮＧ（１）〜（６）の解析・分析により生成される各種情報について説明する。
・Ｐｉｔｃｈ（ｎ）
この情報は、各弦に対応してディジタルに変換された信号ＩＮＰＵＴＳＩＧ（ｎ）のピッチすなわち周波数、音楽的に言えば音高を示すものである。なお、ｎは１から６までの整数であり、（ｎ）とは、説明の便宜上、ＳＴＲＩＮＧ（１）〜（６）に対応するものを一般的に示す表記とする。また、このピッチ情報Ｐｉｔｃｈ（ｎ）は、音声分析等の分野で一般に用いられる公知の技術、例えば、周期測定法や自己相関関数法などの技術により生成されるものであり、後述する遅延ユニットにおいてピッチ（音高）に対応させて制御すべき各種係数、例えば、フィルタ特性や、ループゲイン、遅延時間などの設定をするのに用いられる。
・ＰｉｃｋＰｏｓ（ｎ）
この情報は、各弦における撥弦の位置を示すものであり、遅延ユニットにおけるフィルタ特性や、非線形テーブルなどの特性などを変化させて、音色の制御をする際に用いられる。
・ＰｉｃｋＴｏｕｃｈ（ｎ）
この情報は、各弦における撥弦の強度を示すものであり、遅延ユニットにおけるループゲインなどの振幅や、さらに、音色の制御をする際にも用いられる。
・ＰｉｃｋＯｎ（ｎ）
この情報は、各弦における撥弦タイミングを示す情報であり、後述する相関ユニットにおいてアタックの制御等に用いられる。
【００１６】
次に、これら情報に基づいてＣＰＵ１０において生成されるパラメータ群ＰＡＲＳＴ（１）〜（６）およびＰＡＲＯＢの内容について説明する。
・ＰＡＲＳＴ（ｎ）
このパラメータ群は、楽音信号ＩＮＰＵＴＳＩＧ（ｎ）信号に対応して設けられる遅延ユニットに供給されるパラメータの集合体である。したがって、実際には、ゲインやフィルタ係数など複数種類があるが、詳細についてはさらに後述する。
・ＰＡＲＯＢ（ｎ）
このパラメータ群は、音源合成回路として作用するＤＳＰ２の出力として、遅延ユニットの各出力を合算する出力ユニットに供給されるパラメータの集合体である。したがって、このパラメータ群も、実際には、ゲインやフィルタ係数など複数種類があるが、詳細についてはさらに後述する。
【００１７】
１−１：ＤＳＰ２（音源）で構築されるアルゴリズム
次に、ＤＳＰ２において構築されるアルゴリズムの概略について図３を参照して説明する。この図に示すように、楽音信号ＩＮＰＵＴＳＩＧ（１）〜（６）の各々が、それぞれ遅延ユニット１１０（１）〜１１０（６）に入力し、これらの出力信号が出力ユニット１０１により合成されてＤＳＰ２のＬ出力およびＲ出力としてＤ／Ａ変換器５０（図１参照）に供給される。ここで、遅延ユニット１１０（１）〜１１０（６）の各々には、それぞれパラメータ群ＰＡＲＳＴ（１）〜（６）が、ＣＰＵ１０からそれぞれ供給されて各遅延ユニット１１０（１）〜１１０（６）の特性が制御されるようになっている。同様に、出力ユニット１０１にはパラメータ群ＰＡＲＯＢがＣＰＵ１０から供給されて、内部のゲイン等が制御されるようになっている。
【００１８】
１−１−１：ＤＳＰ２の出力ユニット
ここで、ＤＳＰ２で構築される出力ユニット１０１の詳細構成について図４を参照して説明する。この図において、符号１０１ＳＴ（ｎ）は、遅延ユニット１１０（ｎ）に対応して設けられるミキシングユニットであり、後述する遅延ユニット１１０（ｎ）の出力（１）〜（５）（図においては丸数字）の各々に、それぞれ乗算器Ｍ１（ｎ）〜Ｍ５（ｎ）により乗算係数ＯＭｉｘ（１）〜（５）を乗算する。すなわち、遅延ユニット１１０（１）〜１１０（６）の各々には、それぞれミキシングユニット１０１ＳＴ（１）〜１０１ＳＴ（６）が対応して設けられ、さらに、各遅延ユニットの出力（１）〜（５）にそれぞれ乗算係数ＯＭｉｘ（１）〜（５）が乗算される。
【００１９】
そして、これらミキシングユニット１０１ＳＴ（１）〜１０１ＳＴ（６）の各乗算結果が、加算器１０１ａにより加算され、ハイパスフィルタ１０１ａにより、パラメータＯＨｐＦｒｑで定められるカットオフ周波数で濾波される。ハイパスフィルタ１０１ａの出力には、歪付与器１０１ｃによりパラメータＤＩＳＴＯで定められる歪みが、パラメータＤｉｓＧａｉｎで定められるゲインで付与され、さらに、この出力は、フィルタ１０１ｄにより、パラメータＯｕｔＦｌＦｒｑで定められる周波数特性で、パラメータＯｕｔＦｌＱｉで定められるＱ値で濾波される。そして、フィルタ１０１ｄの出力は、乗算器１０１ｅで乗算係数ＯｕｔＶが乗算された後、パンニング回路１０１ｆでステレオにおける左のＬ出力と右のＲ出力とに振り分けた後に、出力ユニット１０１の出力、すなわちＤＳＰ２の出力としてＤ／Ａ変換器５０（図１参照）に供給される。
【００２０】
１−１−２：ＤＳＰ２の遅延ユニット
次に、ＤＳＰ２によりそれぞれ構築される遅延ユニット１１０（１）〜１１０（６）の詳細構成について、一般的な遅延ユニット１１０（ｎ）を例にとって説明する。図５は、遅延ユニット１１０（ｎ）の構成を示すブロック図である。この図に示すように、遅延ユニット１１０（ｎ）は、入力ユニット２００、差分回路３００、分析ループ回路４００、合成ループ回路５００、および相関ユニット６００に大別される。以下、これらについて構成毎に説明する。
【００２１】
１−１−２−１：入力ユニット
まず、入力ユニット２００について同図を参照して説明する。楽音信号ＩＮＰＵＴＳＩＧ（ｎ）は、そのまま遅延ユニット１１０（ｎ）の出力（１）になるとともに、乗算器２０６により乗算係数ＷｖＦｌＶで乗算されて、加算器２０７の加算入力端の１つに供給される。
一方、符号２０１は、情報ＰｉｃｋＯｎ（ｎ）によりノイズを発生するノイズジェネレータであり、このノイズは、ローパスフィルタ２０２およびバンドパスフィルタ２０３により所定のフィルタ処理が並列的に施され、次に、それぞれ乗算器２０４および２０５により乗算係数ＮｚＬｐｆＶおよびＮｚＢｐｆＶで乗算されて、加算器２０７の加算入力端に供給される。
そして、加算器２０７の加算結果は、ハイパスフィルタ２０８によってフィルタ係数ＦＩＲにて定まる特性で直流成分がカットされ、そのまま遅延ユニット１１０（ｎ）の出力（２）になるとともに、差分回路３００および分析ループ回路４００に供給される。ここで、直流成分をカットするのは、後段の分析ループ回路４００あるいは合成ループ回路５００で直流成分が累積するのを防止するためである。かかる構成により、出力（１）は、何ら処理を受けていない信号ＩＮＰＵＴＳＩＧ（ｎ）となり、また、出力（２）は、信号ＩＮＰＵＴＳＩＧ（ｎ）のアタック（立ち上がり時）にノイズを適度に付加した信号となる。
【００２２】
１−１−２−２：差分回路
次に、差分回路３００の構成について図５を参照して説明する。この差分ループ回路３００は、入力ユニット２００によりノイズが付加された信号ＩＮＰＵＴＳＩＧ（ｎ）の差分成分を抽出するものである。なお、差分成分は、後述する分析ループ回路４００でも抽出可能であるが、かかる分析ループ回路４００では、ＬＰＦやＡＰＦにより入力波形が損なわれる傾向があるため、アタック時の差分成分が精度良く抽出できない。このため、差分成分のみを純粋に求める差分回路３００が別途設けられているのである。
【００２３】
符号３１０は遅延回路であり、その遅延時間は、パラメータＤＤＬＹの整数部分に対応している。詳細には、この遅延回路３１０は、データを順次書き込んでおき、パラメータＤＤＬＹの整数部が示す時間経過後、書き込んだデータを順次読み出すことによって当該データを所定時間だけ遅延させるメモリ、あるいは、パラメータＤＤＬＹの整数部分に対応して記憶したデータをシフトさせるシフトレジスタ等から構成される。次に、符号３１１は、パラメータＤＤＬＹの小数部分に対応した遅延を行なう遅延補間回路である。そして、減算器３０２により、入力ユニット２００の出力信号から遅延補間回路３１１の出力信号が減算され、この減算結果が、すなわち差分が、遅延ユニット１１０（ｎ）の出力（５）として、出力ユニット１０１（図３および図４参照）に供給される。
【００２４】
ところで、この差分は、入力した楽音信号のピッチにしたがって求めるべきものであるため、パラメータＤＤＬＹは、入力たる信号ＩＮＰＵＴＳＩＧ（ｎ）のピッチに対応するようにピッチ情報Ｐｉｔｃｈ（ｎ）から計算されて求められる。このため、パラメータＤＤＬＹが示す遅延時間は、小数部分を伴うものとなる。遅延回路３１０は、その構造上、整数段での遅延しかできないので、小数部分の遅延を遅延補間回路３１１で行なうことによって、パラメータＤＤＬＹが示す遅延時間の遅延を正確に行なって、差分成分が精度良く抽出されるようになっている。
なお、遅延素子３１０および遅延補間回路３１１の詳細原理については、例えば、特開平２−２８１２９７号公報に開示されている。
【００２５】
１−１−２−３：分析ループ回路
次に、分析ループ回路４００の構成について図５および図６を参照して説明する。
まず、入力ユニット２００の出力信号は、乗算器４０１により係数ＬｏｏｐＩｎ１が乗算されて、加算器４０２の加算入力端（＋）に供給される。そして、この減算結果は、加算器４０３の一方の入力端に供給され、さらに、この加算結果は、加算器４０４の一方の入力端に供給されて遅延回路４１０に入力される。
【００２６】
遅延回路４１０は、入力データを当該パラメータＡＤＬＹの整数部分に対応した時間だけ遅延させる遅延回路であり、符号４１１は、パラメータＡＤＬＹの小数部分に対応した遅延を行なう遅延補間回路である。これらの遅延回路４１０および遅延補間回路４１１は、それぞれ遅延回路３１０および遅延補間回路３１１とほぼ同構成である。
【００２７】
ところで、この分析ループ回路４００における１巡当たりの総遅延時間は、入力した楽音信号のピッチにしたがうべきものであるが、ループには、遅延回路４１０および遅延補間回路４１１のみならず、遅延時間に影響を与えるＬＰＦなど各種フィルタが介挿されるので、これらフィルタ特性や、これらフィルタへ信号を振り分ける乗算器の乗算係数によっても、ループ１巡あたりの遅延時間が変化する。このため、遅延回路４１０および遅延補間回路４１１の遅延時間を設定するパラメータＡＤＬＹは、各フィルタ特性を設定するパラメータ等が定まった後、当該パラメータによるフィルタ特性の遅延時間も考慮しつつ、ループ１巡当たりの全体の遅延時間が入力信号のピッチに対応したものとなるように設定される。が、この分析ループ回路４００は、差分（微分）から合成（積分）までの特性が変化することを主目的とし、後述する合成ループ回路５００のように積分成分を抽出するものではないので、それほど厳密に設定する必要はない。
【００２８】
さて、遅延補間回路４１０の出力結果は、ＬＰＦ４２１および乗算器４２３に供給される。ＬＰＦ４２１のフィルタ特性は、パラメータＬｏｏｐＬＰＦ１により設定されるもので、このパラメータは、音色設定部２０（図１参照）により設定された音色情報ＴＣによって決定される。これは、信号波形を、ＬＰＦ４２１により音色に応じて変化させ、新たな周波数成分を付加するためである。
そして、加算器４２４は、ＬＰＦ４２１の出力を乗算器４２２により係数（１−ＬｐｆＲｏｆ１）だけ乗算した乗算結果と、遅延補間回路４１１の出力結果を乗算器４２３により係数ＬｐｆＲｏｆ１だけ乗算した乗算結果とを加算する。これにより、加算器４２４の加算結果は、ＬＰＦ４２１を介した信号と介さない信号とを係数ＬｐｆＲｏｆ１によって重みづけしたものとなる。
かかる加算器４２４の加算結果はＡＰＦ４１２に供給される。このＡＰＦ４１２は、図５および図６では１段であるが実際には複数段が縦続接続されており、パラメータＡＰｈａｓｅ１によりそのフィルタ特性が設定される。これにより、入力信号の位相がズレて、周波数特性に応じた遅延量が設定され、倍音関係の特徴が際立つようになっている。
【００２９】
次に、ＡＰＦ４１２の出力信号は、それぞれ乗算器４３１および４３２に供給され、乗算器４３１では、係数ＦｄＧ１が乗算されて加算器４３７の一方の入力される一方、乗算器４３２では、係数ＮＬＩｎＶ１が乗算されて非線形テーブル４３３の入力端に入力される。非線形テーブル４３３は、弦の弾性特性ををシミュレートすべく、入力信号に歪みを与えるものであり、その入力対出力の特性は、非直線、例えば図６に示されるような飽和曲線であり、この特性はパラメータＡＮＬにより設定される。
この非線形テーブルの出力はＬＰＦ４３４に供給されて濾波される。ここで、ＬＰＦ４３４のフィルタ特性にあっては、パラメータＮＬＦｌ１ＱｉでそのＱ値が設定され、パラメータＮＬＦｌ１Ｆｒｑでそのカットオフ周波数が設定される。
ＬＰＦ４３４により濾波された信号は、さらに、ＨＰＦ４３５に供給されて直流成分がカットされる。ここで、ＨＰＦ４３５のカットオフ周波数は、パラメータＮＬＨｐ１Ｆｒｑにより設定される。このＨＰＦ４３５が設けられるのは、非線形テーブル４３３での非直線変換により信号が歪む結果、多少なりとも直流成分が重畳される場合があるので、かかる直流成分がループ内を循環するのを防止するためである。
そして、ＨＰＦ４３５の出力結果は、乗算器４３６により係数ＮＬＧ１で乗算されて、加算器４３７の他方の入力端に供給される。
【００３０】
結局、加算器４３７は、ＡＰＦ４１２の出力信号であって非線形テーブル４３３を介した信号と介さない信号とを、それぞれ係数ＮＬＧ１と係数ＦｄＧ１とで乗算した後、加算することになる。
かかる加算結果は、加算器４０２の減算入力端（−）、乗算器４４１、加算器４０４の他方の入力端、および乗算器４４２に供給される。ここで、乗算器４４１に供給された加算器４３７の加算結果は、乗算係数ＳｕｂＧだけ乗算されて加算器４０３の他方の入力端に供給される一方、乗算器４４２に供給された加算器４３７の加算結果は、乗算係数Ｂａｌだけ乗算されて加算器４４４の一方の入力端に供給される。
また、加算器４０３の加算結果は、後述する合成ループ回路５００への出力信号として供給される一方、乗算器４４３で乗算係数（１−Ｂａｌ）だけ乗算されて加算器４４４の他方の入力端に供給される。そして加算器４４４の加算結果が、遅延ユニット１１０（ｎ）の出力（３）となる。
【００３１】
ここで、乗算係数ＳｕｂＧおよびＢａｌについて考えてみる。
いま、乗算係数ＳｕｂＧが「０」だとすると、加算器４３７の加算結果が加算器４０２および４０４によって互いに打消し合うから、ループに循環する信号、すなわち、遅延回路４１０への入力信号は、乗算器４０１を介した入力ユニット２００の出力信号そのものとなり、ループによる変化を受けない。
しかし、合成ループ回路５００への出力信号たる加算器４０３の加算結果は、加算器４０４による打消の影響を受けないので（前段に位置するため）、入力ユニット２００の出力信号からループ信号を減算した差分信号となる。この際、乗算係数Ｂａｌも「０」とすれば、出力（３）は、同様な差分信号となる。一方、乗算係数Ｂａｌを「１」とすれば、出力（３）は、１巡のループ信号となる。乗算器４４２および４４３の乗算係数Ｂａｌおよび（１−Ｂａｌ）は互いに排反的な関係にあるから、結局、乗算係数ＳｕｂＧを「０」に保ったまま乗算係数Ｂａｌを「０」から「１」まで変化させると、出力（３）が、差分信号から１巡したループ信号まで変化するようになっている。
【００３２】
一方、乗算係数ＳｕｂＧが「１」だとすると、加算器４３７の加算結果が加算器４０２および４０３によって互いに打消し合った後、さらに加算器４０４によって加算されるため、遅延回路４１０への入力信号は、乗算器４０１を介した入力ユニット２００の出力信号と、ループを１巡した信号との和となり、概観すれば積分回路となる。すなわち、分析ループ回路４００は、後述する合成ループ回路５００とほぼ同構成となる。
しかし、合成ループ回路５００への出力信号たる加算器４０３の加算結果は、加算器４０２と４０３との打消により、乗算器４０１を介した入力ユニット２００の出力信号そのものとなり、ループによる変化を受けない。この際、乗算係数Ｂａｌを「０」とすれば、出力（３）は、同様な入力ユニット２００の出力信号となる。一方、乗算係数Ｂａｌを「１」とすれば、出力（３）はループした積分信号となる。すなわち、乗算係数ＳｕｂＧを「１」に保ったまま乗算係数Ｂａｌを「０」から「１」まで変化させると、出力（３）が、入力ユニット２００の出力信号そのものから積分信号まで変化するようになっている。
【００３３】
このように、乗算係数ＳｕｂＧおよびＢａｌが、それぞれ「０」から「１」まで変化すると、出力（３）は、純粋な差分信号から積分信号まで変化するようになっている。なお、これら乗算係数ＳｕｂＧおよびＢａｌは、パラメータ群ＰＡＲＳＴ（ｎ）に属するものではなく、図示しない設定部によりユーザが任意に設定できるものである。
【００３４】
１−１−２−４：合成ループ回路
次に、合成ループ回路５００の構成について図５および図７を参照して説明する。
まず、分析ループ回路４００の出力信号たる加算器４０３の加算結果は、加算器５０１によって、後述する相関ユニット６００の出力と加算され、さらに、加算器５０２によって、ループ後の信号たる加算器５３７の加算結果と加算される。
そして、加算器５０２の加算結果は、ＬＰＦ５２１および乗算器５２３に供給される。ＬＰＦ５２１のフィルタ特性は、パラメータＬｏｏｐＬＰＦ２により設定されるもので、このパラメータは、音色設定部２０（図１参照）により設定された音色情報ＴＣによって決定される。これは、信号波形を、ＬＰＦ５２１により、音色に応じて変化させるためである。
加算器５２４は、ＬＰＦ５２１の出力を乗算器５２２により係数（１−ＬｐｆＲｏｆ２）だけ乗算した乗算結果と、遅延補間回路５１１の出力結果を乗算器５２３により係数ＬｐｆＲｏｆ２だけ乗算した乗算結果とを加算する。この加算結果は、遅延ユニット１１０（ｎ）の出力（４）となるとともに、ＬＰＦ５２１を介した信号と介さない信号とを係数ＬｐｆＲｏｆ２によって重みづけしたものとなって遅延回路５１０に供給される。
【００３５】
遅延回路５１０および遅延補間回路５１１は、分析ループ回路４００における遅延回路４１０および遅延補間回路４１１と同構成であるが、遅延後に音色変化を与えるべく、遅延回路５１０における出力段の信号が、乗算器５１４で係数ＴａｐＶだけ乗算されて加算器５１５の一方の入力端に供給される点で若干相違する。
一方、遅延補間回路５１１の出力結果はＡＰＦ５１２に供給される。このＡＰＦ５１２は、図５および図７では１段であるが、ＡＰＦ４１２と同様に実際には複数段が縦続接続されており、パラメータＡＰｈａｓｅ２によりそのフィルタ特性が設定される。そして、ＡＰＦ５１２の出力結果は、乗算器５１３により乗算係数（１−ＴａｐＶ）が乗算されて、加算器５１５の他方の入力端に供給される。これにより、加算器５１５の加算結果は、ＡＰＦ５１２を介した信号と介さない信号とを係数ＴａｐＶによって重みづけしたものとなる。
【００３６】
次に、加算器５１５の出力信号は、それぞれ乗算器５３１および５３２に供給され、乗算器５３１では、係数ＦｄＧ２が乗算されて加算器５３７の一方の入力端に供給される一方、乗算器５３２では、係数ＮＬＩｎＶ２が乗算されて非線形テーブル５３３の入力端に供給される。非線形テーブル５３３は、非線形テーブル４３３と同様に入力信号に歪みを与えるため設けられており、その入力対出力の特性は、非直線、例えば図７に示されるような飽和曲線であり、この特性はパラメータＳＮＬにより設定される。この非線形テーブルの出力はＬＰＦ５３５に供給されて濾波される。ここで、ＬＰＦ５３４のフィルタ特性にあっては、パラメータＮＬＦｌ２ＱｉでそのＱ値が設定され、パラメータＮＬＦｌ２Ｆｒｑでそのカットオフ周波数が設定される。
ＬＰＦ５３４により濾波された信号は、さらに、ＨＰＦ５３５に供給されて直流成分がカットされる。ここで、ＨＰＦ５３５のカットオフ周波数、パラメータＮＬＨｐ２Ｆｒｑにより設定される。このＨＰＦ５３５が設けられる理由は、ＨＰＦ４３５と同様であり、非線形テーブル５３３での非直線変換により信号が歪む結果、多少なりとも直流成分が重畳される場合があるので、かかる直流成分がループ内を循環するのを防止するためである。
そして、ＨＰＦ５３５の出力結果は、乗算器５３６により係数ＮＬＧ２で乗算されて、加算器５３７の他方の入力端に供給される。
【００３７】
結局、加算器５３７は、加算器５１５の加算結果であって非線形テーブル５３３を介した信号と介さない信号とを、それぞれ係数ＮＬＧ２と係数ＦｄＧ２とで乗算した後、加算することになる。
かかる加算結果は、ループ後の信号として加算器５０２の他方の入力端に供給されるとともに、後述する相関ユニット６００の入力信号とされる。
【００３８】
１−１−２−５：相関ユニット
次に、相関ユニット６００の構成について図５を参照して説明する。
通常、相関ユニット６００と合成ループ回路５００とが、図５に示すように接続される場合、相関ユニット６００は、撥弦時に弦に与えられる励起振動に相当する信号を求めるものであるが、この実施形態では、かかる信号を循環信号に重畳させて、出力（４）から、アタック時にランダム性のある信号（カオス）を有する楽音信号が出力されることを目的として設けられる。
【００３９】
まず、合成ループ回路５００において循環した信号、すなわち加算器５３７の加算結果は、加算器６０１の減算入力端（−）に供給される。一方、加算器６０１の加算入力端（＋）には、後述する信号ＥｘＮＬＯｆｓ１が供給される。
次に、加算器６０１の加算（減算）結果は、この相関ユニット６００による作用の大きさを決めるものとなり、乗算器６０２に乗算係数として供給されるとともに、非線形フィルタ６０３に供給される。ここで、非線形フィルタ６０３のフィルタ特性は、音色情報ＴＣに応じて、パラメータＥｘＮＬＦｌＱｉによりそのＱ値が設定され、パラメータＥｘＮＬＦｌＦｒｑによりその周波数特性が設定されるようになっている。
非線形フィルタ６０３の出力には、加算器６０４により信号ＥｘＮＬＯｆｓ２が加算され、この加算結果は、さらに乗算器６０５により係数ＥｘＮＬＩｎＧで乗算され、非線形テーブル６０６の入力とされる。この非線形テーブル６０６の変換特性は、パラメータＩＮＬにより定められる。
そして、非線形テーブル６０６の出力は、乗算器６０２によって減算器６０１の減算結果が包絡線として乗算され、さらに、乗算器６０７によって係数ＥｘＮＬＯＧをゲインとして乗算されて、合成ループ回路５００への循環信号として重畳される。
【００４０】
ここで、信号ＥｘＮＬＯｆｓ１、信号ＥｘＮＬＯｆｓ２、および係数ＥｘＮＬＯＧについて図８（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。これら信号あるいは係数は、同図（ａ）に示すように、ＤＳＰ２に別途設けられるエンベロープ発生器６１０により、音色情報ＴＣ、ＰｉｃｋＯｎ（ｎ）、およびＰｉｃｋＴｏｕｃｈ（ｎ）を考慮して求められる。また、これら信号あるいは係数は、同図（ｂ）に示すように、それぞれ撥弦開始を示すＰｉｃｋＯｎ（ｎ）の供給タイミングから入力波形のアタックに相当する部分で急激に立ち上がった後、徐々に減衰するものである。なお、この音色情報ＴＣおよびＰｉｃｋＴｏｕｃｈ（ｎ）を一定とした場合の一例であり、実際には、これら情報によっても、図８（ｂ）に示した特性の振幅や時間軸が変化するようになっている。
【００４１】
合成ループ回路５００によるループ信号（加算器５３７の加算結果）は、時間経過とともに減衰するので、アタック直後における加算器６０１の加算（減算）結果は、以前の撥弦から時間が経過して循環信号のレベルが小さいときは大きくなり、また、この相関ユニット６００の出力の大きさを決定づける係数ＥｘＮＬＯＧは、撥弦から所定時間経過した後は「０」となるから、結局、相関ユニット６００の出力はアタック時に最も作用することとなる。そして、この相関ユニット６００の出力は、分析ループ回路４００の出力信号と加算され、合成ループ回路５００のループを循環した後、再び、加算器６０１の減算入力端（−）に供給されるので、これらの相互作用の結果や入力ユニット２００により付加されたノイズとあいまって、出力（４）は、アタック時には各種自然楽器に見られるようなノイズ的性質を有する一方、アタック以後には実際の弦の減衰をシミュレートした楽音信号となる。
【００４２】
以上述べた出力（１）〜（５）の各々が、図４におけるミキシングユニット１０１ST(n)の入力となり、乗算器Ｍ１（ｎ）〜Ｍ５（ｎ）により重みづけされて、他のミキシングユニットと混合される。したがって、乗算係数ＯＭｉｘ１（ｎ）〜ＯＭｉｘ５（ｎ）をユーザが図示しない設定部により所望値に設定することにより、あるいは音色等により自動的に設定されることにより、出力（１）〜（５）の特徴を適切に活かして楽音を合成することができるようになっている。例えば、出力（５）の重みを大きくすれば、アタック時における特徴が強調され、出力（４）の重みを大きくすれば、減衰時の特徴が強調される。また、出力（１）の重みを大きくすれば、入力した信号ＳＴＲＩＮＧ（ｎ）の特徴をそのまま強調することもできる。
【００４３】
２：変形例
本願では、上述した実施形態のほかに以下のような変形例が可能である。
実施形態では、入力ユニット２００の差分信号を、乗算係数ＳｕｂＧおよびＢａｌの影響を受けずに得るために、差分回路３００を分析ループ回路４００から独立に構成したが、構成を簡略化するならば、図５あるいは図６における破線に示すように構成しても良い。すなわち、図６に示すように、減算器３１０を別途設けることにはなるが、この減算器３１０によって、乗算器４０１の乗算結果から遅延補間回路４１１の遅延結果を減算し、この減算結果を出力（５）とするのである。いずれにしても、出力（５）は、ＩＮＰＵＴＳＩＧ（ｎ）の差分信号であることには変わりはない。
【００４４】
また、上述した実施形態では、相関ユニット６００は、合成ループ回路５００に対し作用するようにしていたが、分析ループ回路５００に対して作用しても良いし、両者に対して作用するように構成しても良い。
さらに、実施形態では、差分回路３００、分析ループ回路４００、および合成ループ回路５００の個数をそれぞれ「１」としたが、本願はこれにとらわれない。これらを複数個数用意して任意に組み合わせる構成としても良い。
【００４５】
また、実施形態は、実際のギターによる撥弦による演奏音を取り込み、この信号や演奏補助操作子３０の操作情報Ｐｃｏｎｔから遅延ユニット１１０（ｎ）への各種パラメータや係数を生成したが、一般の電子楽器による楽音信号を入力とし、ＭＩＤＩ信号により遅延ユニット１１０（ｎ）への各種パラメータや係数を生成する構成として良い。
【００４６】
さらに、実施形態における分析ループ回路４００は、乗算係数ＳｕｂＧを「１」と設定することにより、実質的に合成ループ回路５００と等価になる。このため、合成ループ回路５００は、分析ループ回路４００と同じ構成を用いることができる。従って、かかる分析ループ回路を複数用意して、任意に組み合わせることができる構成とすれば、さらに楽音合成の自由度を広げることが可能となる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によればそれぞれ次のような効果がある。
撥弦直後のように、音色が急激に変化する部分の特徴を比較的構成により抽出することができ、多様性に富んだ楽音合成が可能となる（請求項１）。
第２の遅延循環手段の特性と混合手段の混合比率とを個々に調整することにより、入力信号の特徴を活かした楽音合成を行なうことが可能となる（請求項２）。
第２の遅延循環手段による影響を第１の遅延循環手段による特性に与えることができるので、より複雑な楽音合成を行なうことが可能となる（請求項３）。
自然楽器で見られるようなアタック時のノイズ的性質を自然に再現することができ、楽音としての質を高めることも可能となる（請求項４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による実施形態の楽音合成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態のデータの流れを示すブロック図である。
【図３】同実施形態におけるＤＳＰ２の構成を示すブロック図である。
【図４】ＤＳＰ２における出力ユニットの構成を示すブロック図である。
【図５】ＤＳＰ２における遅延ユニット１１０（ｎ）の構成を示すブロック図である。
【図６】同実施形態における分析ループ回路の構成を示すブロック図である。
【図７】同実施形態における合成ループ回路の構成を示すブロック図である。
【図８】（ａ）は、相関ユニットにエンベロープ発生器の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、同エンベロープ発生器によって供給される信号および係数における撥弦指示からの時間経過を示す一例である。
【符号の説明】
１０１……出力ユニット（混合手段）、
３１０、４１０、５１０……遅延回路、３１１、４１２、５１２……遅延補間回路（遅延回路とともに遅延手段）、
４３４、５３４……ＬＰＦ（フィルタ手段）、４００……分析ループ回路（第１の遅延循環手段）、５００……合成ループ回路（遅延循環手段、第２の遅延循環手段）、６００……相関ユニット（励起信号供給手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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