(57)【要約】エレキギターなどの楽音信号に歪みを付加する装置である。技術的課題は、出力歪み信号における入力楽音信号の強弱ニュアンスの再現性の向上、及び、出力歪み信号における入力楽音信号の音色の再現性の向上、を実現した楽音信号用歪み発生装置を提供することである。入力楽音信号の振幅変化に対するクリップ電圧の対応、入力楽音信号の増加に対する出力歪み信号のクリップの飽和の抑制、強い高調波の抑制、及び、入力楽音信号の周波数成分量の調整、を可能とするクリップ手段を有するクリップ回路により課題を実現する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力楽音信号の振幅変化に対応したクリップ電圧の発生と、入力楽音信号の増加に対する出力歪み信号のクリップの飽和の抑制と、出力歪み信号に対する角立った波形の付加の抑制と、クリップ電圧の振幅の設定と、が可能であるクリップ手段を備えたクリップ回路を有することを特徴とする楽音信号用歪み発生装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項記載のクリップ回路はＯＰアンプの帰還ループに非直線素子を入れたことを特徴とするクリップ回路である、請求の範囲第１項記載の楽音信号用歪み発生装置。
【請求項３】
入力楽音信号の振幅変化に対応したクリップ電圧の発生と、入力楽音信号の増加に対する出力歪み信号のクリップの飽和の抑制と、出力歪み信号に対する角立った波形の付加の抑制と、クリップ電圧の振幅の装置外部からの調整と、が可能であるクリップ手段を備えたクリップ回路を有することを特徴とする楽音信号用歪み発生装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、楽音信号用歪み発生装置において、出力歪み信号における入力楽音信号の音色の再現性を向上させるための技術、及び、出力歪み信号における入力楽音信号の強弱のニュアンスの再現性を向上させるための技術に関する。
背景技術
従来より、エレキギターなどの楽音信号に対し、その楽音信号を増幅後クリップ回路で歪ませ、これにより音楽的な効果や演奏性の向上を与えるための楽音信号用歪み発生装置が知られている。この種の主な装置は、電源電圧でのクリップのようなクリップ電圧が固定されたクリップ回路や、ダイオード、ＬＥＤのようなクリップ電圧が低く設定されたクリップ回路を有するものである。
また、従来のクリップ回路に工夫を凝らし、入出力特性に変化を与えて滑らかな波形を発生させたり、クリップ電圧を入力に対応させたりした、特殊動作の楽音信号用歪み発生装置も数多く考案されている。しかし、これらの回路においても、入力楽音信号が元々有していた音色や強弱のニュアンスの再現を出力歪み信号において十分に達成できた回路は存在していない。
楽音信号用歪み発生装置の主要回路であるクリップ回路は、楽音信号波形をクリップし、高調波を付加すると同時に、クリップという動作を通して、原音の再現に必要な様々な要素を減少させている。そのため、クリップ回路は入力楽音信号の出力歪み信号における再現性を困難にする原因となっていることが多い。そこで、従来の楽音信号用歪み発生装置に備えられている主なクリップ回路に関して、動作上の特徴と原音を再現する上での問題点を挙げていくことにする。
クリップ回路では、一般に入力楽音信号に高い増幅率を与えている。そのため、電源電圧によるクリップ回路のようにクリップ電圧が固定されている場合には、入力楽音信号の振幅の増加に対して、出力歪み信号波形は急激にクリップ電圧まで到達して飽和し、同時に出力歪み信号の有する高調波も急増する。出力歪み信号のレベルと音色は均一化し、演奏がし易くなるという演奏性の向上を達成させる反面、演奏の強弱ニュアンスを再現しにくいという問題が発生する。
また、前記のようなクリップ電圧が固定されているクリップ回路で、入力楽音信号に高い増幅率を与えた場合、出力歪み信号波形は矩形波のような角を有し、その高調波は非常に強く耳障りとなる。この出力歪み信号を楽音用として実用化するためには、強い高調波を減衰させる必要が生じる。増幅率を下げれば高調波は弱まるが、高調波の発生が持続しなかったり、演奏性が悪くなったりし、楽音信号用歪み発生装置としてのメリットが薄れてしまう。そのため、増幅率を維持し、出力歪み信号に高音域を減衰させる音色補正を行って高調波を減衰させる。このとき、出力歪み信号の有する入力楽音信号成分の高音域の周波数成分をも減衰させてしまうため、出力歪み信号の音色を入力楽音信号と異質な音色にしてしまうという問題が発生する。
ダイオードやＬＥＤを利用した場合のように、クリップ電圧が低く設定されたクリップ回路では、入力楽音信号を電源電圧に対してかなり低い電圧でクリップさせていることになる。電源電圧まではクリップ電圧を高く設定できるにもかかわらず、入力楽音信号の振幅をダイオードやＬＥＤのような低い電圧でクリップさせることは、主に歪み信号波形のクリップの飽和していない部分に存在する周波数成分を必要以上に減少させることになる。つまり、出力歪み信号の有する入力楽音信号の周波数成分を必要以上に減少させることになり、出力歪み信号における入力楽音信号の音色の再現を困難にする原因となる。
次は、これまでに考案された、従来のクリップ回路に工夫を凝らした特殊動作のクリップ回路について説明する。
入力楽音信号の振幅変化にクリップ電圧を対応させる回路は、滑らかな波形の発生について考慮していないものが多く、強い高調波の抑制や強弱ニュアンスの向上に対しては、現状有効であるとは言えない。入出力特性を非線形にして滑らかな歪み波形を発生させる回路は、強い高調波の抑制や強弱ニュアンスの向上に対してある程度有効ではあるが、増幅率が高くなるとクリップの飽和が早くなるため、その効果が薄れてしまう。また、従来の回路の多くは、クリップ電圧の振幅の設定に関して考慮しておらず、音色を再現する回路としては不十分である。
本発明は、上記のような従来のクリップ回路に見られる問題点に対策を施し、出力歪み信号における入力楽音信号の強弱ニュアンスの再現性の向上、及び、出力歪み信号における入力楽音信号の音色の再現性の向上、を実現した楽音信号用歪み発生装置を提供することを課題とする。
発明の開示
本発明では、入力楽音信号の振幅変化に対するクリップ電圧の対応、入力楽音信号の増加に対する出力歪み信号のクリップの飽和の抑制、強い高調波の抑制、及び、入力楽音信号の周波数成分量の調整、を可能とするクリップ手段を持つクリップ回路を考案し、従来のクリップ回路に見られた問題を解決することにより、本発明の課題を実現するものとする。
本発明のクリップ回路は、入力楽音信号の振幅変化に対応したクリップ電圧を発生するクリップ手段を有する。それは、クリップ電圧を固定させずに、入力楽音信号レベルの強弱ニュアンスに対してクリップ電圧を対応させるということである。また、このクリップ手段は入力楽音信号の増加に対するクリップの飽和を抑制しているので、入力楽音信号の最大値までクリップ電圧が対応する。これらの効果により、入力楽音信号レベルの強弱ニュアンスの再現性を向上させた出力歪み信号を発生させることが可能となる。尚、入力楽音信号の最大振幅を考慮し、クリップの飽和を設定すれば、クリップの飽和を完全に抑制しなくても、入力楽音信号レベルの強弱ニュアンスの再現性の効果を得ることができる。
本発明のクリップ回路は、出力歪み信号に対する角立った波形の付加を抑制できるクリップ手段を有する。矩形波の様な角立った波形では、強くて耳障りな高調波が発生することが広く知られているが、角立った波形の付加を抑制された出力歪み信号波形では、このような強い高調波の発生の抑制が可能である。その結果、強くて耳障りな高調波を減衰させるために必要であった、出力歪み信号に対する高音域の減衰音色補正を軽微にすることができ、これにより、入力楽音信号と出力歪み信号の音色変化が緩和されることになる。
本発明のクリップ回路は、クリップ電圧の振幅を設定できるクリップ手段を有する。これにより、入力楽音信号の周波数成分の量を調整できる。入力楽音信号の周波数成分は、出力歪み信号波形の主にクリップが飽和していない部分に存在している。クリップ電圧の振幅を変化させることで、飽和していない部分を拡大又は縮小でき、周波数成分の量を調整することができる。また、クリップ電圧の振幅を設定するということは、周波数成分の量と高調波の量の比率を調節することでもあり、いわゆる歪み感を決める重要な要素のひとつである。クリップ電圧の振幅を設定することにより、適度な歪み感と、入力楽音信号と出力歪み信号の音色変化を緩和するのに十分な入力楽音信号の周波数成分の量と、を確保することが可能である。
ＯＰアンプの帰還ループに非直線素子を入れたクリップ回路により、本発明のクリップ回路の動作を実現することが可能である。たとえば、非直線素子として２本のツェナーダイオードを突き合わせて使用すれば、本発明に必要な全ての動作が可能となる。ツェナーダイオードは、通常の特性のものを使用する。高速タイプは、波形を角立たせる可能性がある。
クリップ電圧は、クリップし始める電圧（以下、クリップ開始電圧と呼ぶ）と、クリップし始めてからの振幅を定めるクリップの感度（以下、クリップの感度と呼ぶ）として設定する。
クリップ開始電圧は、使用するツェナーダイオードのツェナー電圧の種類を選択することで設定可能である。クリップ開始電圧は、ツェナーダイオードの特性の関係で多少曖昧になるが、動作上問題は無い。
クリップの感度は、クリップ電圧を越えた部分の振幅の増幅率として設定する。増幅率は、ツェナーダイオードの内部抵抗を利用したり、必要に応じてツェナーダイオードに直列に抵抗を入れたりすることで設定可能である。また、このように、この回路ではクリップ電圧を越えた部分の振幅が増幅率として設定されているため、電源電圧でクリップしない限り、クリップの飽和は無い。
入力楽音信号に対するクリップの感度の設定により、クリップ電圧を固定させずに入力楽音信号レベルの強弱ニュアンスに対してクリップ電圧を対応させる動作、及び、角立った出力歪み信号波形の発生を抑制する動作を実現できる。たとえば、クリップの感度を増幅率１倍で設定すれば、クリップ開始電圧を超えた部分の振幅には、入力信号波形と同じ大きさの振幅が出現する。この波形に対して、電源電圧でのクリップを抑制すれば、入力楽音信号レベルの強弱ニュアンスに対してクリップ電圧を対応させる動作は実現されている。また、通常のツェナーダイオードを使用すれば、応答速度や並列容量の関係でこの回路自体は角立った波形は発生しない。つまり、電源電圧でのクリップを抑制することにより、出力歪み信号に対する角立った波形の付加を抑制する動作を実現できる。
入力楽音信号に対するクリップ開始電圧とクリップの感度の設定により、クリップ電圧の振幅の設定が可能である。本発明の十分な効果を得るためには、電源電圧による強いクリップの発生を制限することにより、強い高調波の発生を抑制することが重要である。
また、クリップの感度の効果として、入力楽音信号の周波数成分がクリップ部に出現するので、出力歪み信号における入力楽音信号の音色の再現性の更なる向上も期待することができる。
本発明は、本発明の性質を利用した、新たな楽音効果を有するクリップ回路を提供する。新たな楽音効果とは、クリップ回路のクリップ電圧の振幅を外部から調整することにより音色の変化を得るという効果である。クリップ電圧の振幅を調整することは、入力楽音信号の周波数成分の量と高調波の量の比率を変えることであり、出力歪み信号の歪み感を決める重要な要素であることは、先にクリップ電圧の設定の箇所で説明した。クリップ電圧の振幅を変化させることにより、入力楽音信号の周波数成分の量と高調波の量の比率を変化させることができ、この変化により、音色の変化を得ることができる。
従来回路では高調波が強すぎたため、入力楽音信号の周波数成分の量と高調波の量の比率の調整による音色の変化が楽音効果として有効にはなりにくかったが、本発明の強い高調波を抑制する性質を利用することにより、この調整を有効な楽音効果とすることが可能となる。この効果は、従来の楽音効果と比較すると、増幅率を変化させたときの効果と似ているが、その音色変化のニュアンスは、まったく別の楽音効果といえる。
従って、本発明は、楽音信号用歪み発生装置に求められる、楽器本来の音色の再現性、及び、演奏者の細かなニュアンスの再現性を高いレベルで実現可能である。特に、アナログ回路では、ローコストで簡単な構成の回路により本発明の効果を実現できる。
また、回路パラメーターの設定により、高調波の少ないローゲインサウンドから、多くの高調波を伴うハイゲインサウンドまで多彩なサウンド作りが可能である。特に、従来の楽音信号用歪み発生装置では困難であった、楽器本来の音色の高い再現性と、演奏者のニュアンスの高い再現性と、を備えたハイゲインサウンドを実現している。また、ハイゲイン時にもハウリングしにくく、フィードバックサウンドのコントロール性も向上している。
さらに、増幅手段の増幅率を低めに設定し、クリップ手段のクリップの感度を高く設定したクリップ回路にすることにより、高調波の発生を極端に抑え、入力楽音信号の振幅に対する圧縮効果を目的とした楽音効果を得ることも可能である。
クリップ電圧の振幅を外部より調整可能とする新たな機能は、周波数成分の量と高調波の量の比率を調整するという今までにない楽音効果を提供する。従来の効果である増幅率を変化させる効果との組み合わせにより、より多彩な音作りが可能となる。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説述するため、添付の図面に従ってこれを説明する。
第１図は、請求の範囲第２項記載のクリップ回路の実施例と、請求の範囲第３項記載のクリップ回路の実施例と、を有する楽音信号用歪み発生装置の概略構成図である。
入力楽音信号１０は、請求の範囲第２項記載のクリップ回路の実施例であるクリップ回路２０（以下、クリップ回路２０と呼ぶ）の抵抗器２５、２６、及び、可変抵抗器２７で設定された増幅率で増幅される。クリップの感度は、抵抗器２４及びツェナーダイオード２２、２３の内部抵抗の効果等により、設定する。可変抵抗器２７は、装置外部から増幅率を調整するためのものである。
増幅された入力楽音信号１０のクリップ開始電圧をツェナーダイオード２２、２３のツェナー電圧で設定し、抵抗器２４でクリップ電圧がクリップ開始電圧を越えたときのクリップの感度を設定する。このとき、ＯＰアンプ２１で電源電圧により波形をクリップさせて強い高調波を発生させたり、クリップ電圧の振幅が小さくなり過ぎたりすると本発明の効果が十分に得られない場合もある。また、十分なクリップの感度が得られる場合は、抵抗器２４を省略してもよい。
クリップ回路２０の出力歪み信号は、請求の範囲第３項記載のクリップ回路の実施例であるクリップ回路３０（以下、クリップ回路３０と呼ぶ）の入力楽音信号となる。クリップ回路３０は、正側、負側とも同様の動作なので、正側の動作を例として以下に説明する。
抵抗器３６を通った入力楽音信号は、ダイオード３２により整流される。この整流された電圧が、可変抵抗器３４により調整された直流電圧と影響しあって、ＯＰアンプ３１の非反転入力に電圧として現れる。この電圧の高い周波数を減衰し、入力楽音信号のエンベロープ波形を得られるようにコンデンサ３５の値を設定する。この非反転入力のエンベロープ波形の電圧よりも、抵抗器３９、ダイオード３３を通してＯＰアンプ３１の反転入力に現れる入力楽音信号の電圧が高くなると、帰還がかかり入力楽音信号がクリップする。高い周波数を減衰されたエンベロープ波形でクリップした波形は、角立った波形の発生を抑制された出力歪み信号となる。
可変抵抗器３４と抵抗器３８により、クリップ開始電圧を設定する。抵抗器３６、３７と、コンデンサ３５によりクリップの感度を設定する。この作業は、入力楽音信号のエンベロープ波形を生成する作業ともいえる。エンベロープ波形が小さすぎると、クリップの感度が低かったり、クリップ波形が矩形波のようになり強い高調波が発生したりする。また、エンベロープ波形が大きすぎると、クリップ電圧の調整範囲が狭く不十分になる。可変抵抗器３４を可変させることにより、クリップ開始電圧を装置の外部から調整することができ、同時に、それがクリップ電圧の振幅の調整となる。
クリップの感度である入力楽音信号のエンベロープ波形は、入力楽音信号の増加に必ず対応する動作となるので、エンベロープ波形を電源電圧でクリップさせなければ、クリップの飽和は無いことになる。実際の入力楽音信号、たとえば、エレキギターの楽音信号を入力した場合、楽音信号はピーク値を持っている。このピーク値に対して、エンベロープ波形の電源電圧でのクリップを抑制することが困難な場合がある。この場合は、強いクリップを連続させないようにすれば、本発明の効果に対する影響は少ない。
正側と負側のクリップ電圧は、別々に調整することも、２連の可変抵抗器を使用して同時に調整することも可能である。また、可変抵抗器を追加したり、抵抗器３６の位置にアクティブフィルタを配置したりすれば、エンベロープ波形の生成や調整の幅が広がり、たとえば、クリップ電圧の振幅の調整やクリップの感度の設定などを、周波数帯域ごとに違ったものにすることが可能となる。
クリップ回路３０の出力歪み信号は、音色補正回路４０と音量調節回路５０で装置外部からの調節を経て、第１図の楽音信号用歪み発生装置の出力歪み信号として出力される。本発明のクリップ回路は強い高調波が抑制されているため、音色補正回路４０の高音域の補正は、従来のような減衰主体の回路のままでは、狙いとする音色が得られない場合がある。
第２図のクリップ回路６０は、第１図のクリップ回路２０に、可変抵抗器６１を追加した構成の、請求の範囲第３項記載のクリップ回路の実施例である。可変抵抗器６１を変化させると、クリップの感度が変化し、クリップ電圧を調整することができる。クリップ回路６０では、第１図のクリップ回路２０とクリップ回路３０を併せた場合とほぼ同じ効果を、より簡単な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、請求の範囲第２項記載のクリップ回路の実施例と、請求の範囲第３項記載のクリップ回路の実施例を有する楽音信号用歪み発生装置の概略構成図である。
第２図は、請求の範囲第３項記載のクリップ回路の実施例の概略回路図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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