(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マウスピース部と音高指定操作に応答して開閉する複数の指穴部とを有する管楽器の内部における音の進行波と後退波との伝播を、複数の遅延処理を組合せたディレイライン処理を実行することによりシミュレートするディレイライン部と、
演奏入力情報と前記ディレイライン部からの前記後退波とに基づいて前記進行波を演算して前記ディレイライン部に入力させる発振励起部と、
前記ディレイライン部からの前記進行波に基づいて前記後退波を演算して前記ディレイライン部に入力させるとともに放射信号を出力する放射部と、
前記指穴部における前記進行波と後退波との挙動に基づいた放射信号の出力を指穴モデル処理を実行することによりシミュレートする指穴モデル部と、
前記音高指定操作に応答して開状態となる指穴部のうち、前記ディレイライン処理における複数のディレイ処理夫々に対応するディレイ位置の中から前記マウスピース部に最も近い指穴部に相当するディレイ位置に前記指穴モデル部を接続するとともに、当該ディレイ位置以外の位置に接続されている指穴モデル部の接続を解除する指穴モデル接続部と、
前記指穴モデル接続部により接続された指穴モデル部において指穴モデル処理を実行することにより出力される放射信号と前記放射部から出力される放射信号とを混合して楽音信号として出力する混合部と、
を備える楽音合成装置。
【請求項２】
前記指穴モデル接続部は、前記音高指定の時点以後の時間遷移に沿って、当該音高指定時に接続された指穴モデル部に対して指穴が開状態に対応する特性の変化を与え、前記演奏指定時以前から接続されている前記指穴モデル部に対して指穴が閉状態に対応する特性の変化を与え、当該指穴が完全に閉状態になった時点で前記演奏指定時以前から接続されている指穴モデル部の接続を解除する処理を実行する、請求項１に記載の楽音合成装置。
【請求項３】
前記指穴モデル接続部は、前記ディレイライン部が実行するディレイライン処理において、前記指穴モデル部の接続されない前記複数のディレイ処理夫々に対応する位置では、前記進行波および前記後退波のそれぞれについて当該各ディレイ処理に対応する位置の前後で実行される遅延処理同士を縦続に接続させる、請求項２に記載の楽音合成装置。
【請求項４】
前記音高指定は、複数の音高指定スイッチのいずれかを操作することにより音高情報を入力する動作であり、前記演奏入力情報は演奏者による吹奏入力の検出情報を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の楽音合成装置。
【請求項５】
前記ディレイライン処理上の複数のディレイ処理の中のいずれかのディレイ処理に対応位置に、前記指穴モデル部を常時接続する、請求項１ないし４のいずれかに記載の楽音合成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の楽音合成装置と、
複数の前記音高指定スイッチと、
前記吹奏入力に対応する前記検出情報を出力するマウスピース部と、
前記楽音信号を放音出力する放音部と、
を備えることを特徴とする電子楽器。
【請求項７】
ディレイライン部と、発振励起部と、放射部と、指穴モデル部と、指穴モデル接続部と、混合部と、を備えた楽音合成装置に用いられる楽音合成方法であって、
前記ディレイライン部が、マウスピース部と音高指定操作に応答して開閉される複数の指穴部とを有する管楽器の内部における音の進行波と後退波との伝播を、複数の遅延処理を組合せたディレイライン処理を実行することによりシミュレートし、
前記発振励起部は、演奏入力情報と前記ディレイライン部からの前記後退波とに基づいて前記進行波を演算して前記ディレイライン部に入力させ、
前記放射部は、前記ディレイライン部からの前記進行波に基づいて放射信号を出力するとともに前記後退波を演算して前記ディレイライン部に入力させ、
前記指穴モデル接続部は、音高指定操作に応答して開状態となる指穴部のうち、前記ディレイライン処理上の複数のディレイ処理夫々に対応するディレイ位置の中から前記マウスピース部に最も近い指穴部に相当するディレイ位置に前記指穴モデル部を接続するとともに、当該ディレイ位置以外の位置に接続されている指穴モデル部の接続を解除し、
前記混合部は、前記指穴モデル接続部により接続された指穴モデル部において前記指穴部分における前記進行波と後退波との挙動をシミュレートした指穴モデル処理を実行することにより出力される放射信号と前記放射部から出力される放射信号とを混合して楽音信号として出力する、楽音合成方法。
【請求項８】
楽音合成装置として用いられるコンピュータに、
マウスピース部と音高指定に応答して開閉する複数の指穴部とを有する管楽器の内部における音の進行波と後退波との伝播を、複数の遅延処理を組合せたディレイライン処理を実行することによりシミュレートするディレイライン処理ステップと、
演奏入力情報と前記ディレイライン処理ステップからの前記後退波とに基づいて前記進行波を演算して前記ディレイライン処理ステップに入力させる発振励起処理ステップと、
前記ディレイライン処理ステップからの前記進行波に基づいて放射信号を出力するとともに前記後退波を演算して前記ディレイライン処理ステップに入力させる放射処理ステップと、
音高指定操作に応答して開状態となる指穴部のうち、前記ディレイライン処理上の複数のディレイ処理夫々に対応するディレイ位置の中から前記マウスピース部に最も近い指穴部に相当するディレイ位置において、前記管楽器における指穴部分における音波の挙動をシミュレートした指穴モデル処理を実行可能にするとともに、当該ディレイ位置以外の位置に接続されている前記指穴モデル処理を実行不可とする指穴モデル制御処理ステップと、
前記指穴モデル制御処理ステップにより決定された前記ディレイライン処理ステップ上のディレイ位置において、前記指穴モデル処理を実行することにより放射信号を出力する指穴モデル処理ステップと、
前記指穴モデル処理ステップにより出力される放射信号と前記放射処理ステップにより出力される放射信号とを混合して楽音信号として出力する、混合処理ステップと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理モデルに基づいて楽器の楽音を合成する楽音合成装置、方法、およびプログラム、ならびに電子楽器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、楽器の発音の物理現象をモデリングし、これをリアルタイムに演算することによって発音する音を決定する物理モデル音源の技術が知られている（例えば特許文献１に記載の技術）。この従来技術では、楽音合成装置は管楽器の楽音を合成する。入力装置は、共通の音高に対応する複数の運指の何れかを利用者からの操作に応じて指定する。変数制御部は、入力装置が指定する運指に応じて変化するように変数を設定する。楽音合成部は、管楽器の発音を模擬する物理モデルを利用して変数に応じた楽音を合成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５８２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
物理モデル音源では、モデリングを詳細に行うほど音はアコースティックの楽器へ近づくが、それと同時にモデルを演算する演算量が多くなり、演算装置の負荷が大きくなってしまうというトレードオフがある。例えば指穴を有する管楽器において、物理モデル音源では指穴をモデリングする必要がある。すなわち、指穴の数だけ、指穴のモデルをサンプリング周期以内に演算しなければならず、これは組み込み機器用マイクロコンピュータではかなり大きな負荷となる。
【０００５】
本発明は、物理モデル音源における演算負荷を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
態様の一例では、マウスピース部と音高指定操作に応答して開閉する複数の指穴部とを有する管楽器の内部における音の進行波と後退波との伝播を、複数の遅延処理を組合せたディレイライン処理を実行することによりシミュレートするディレイライン部と、演奏入力情報とディレイライン部からの後退波とに基づいて進行波を演算してディレイライン部に入力させる発振励起部と、ディレイライン部からの進行波に基づいて後退波を演算してディレイライン部に入力させるとともに放射信号を出力する放射部と、指穴部における進行波と後退波との挙動に基づいた放射信号の出力を指穴モデル処理を実行することによりシミュレートする指穴モデル部と、音高指定操作に応答して開状態となる指穴部のうち、ディレイライン処理における複数のディレイ処理夫々に対応するディレイ位置の中からマウスピース部に最も近い指穴部に相当するディレイ位置に指穴モデル部を接続するとともに、そのディレイ位置以外の位置に接続されている指穴モデル部の接続を解除する指穴モデル接続部と、指穴モデル接続部により接続された指穴モデル部において指穴モデル処理を実行することにより出力される放射信号と放射部から出力される放射信号とを混合して楽音信号として出力する混合部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、物理モデル音源における演算負荷を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態である電子楽器１００のブロック構成例を示す図である。
【図２】指穴モデル接続制御部１０６の動作説明図（その１）である。
【図３】指穴モデル接続制御部１０６の動作説明図（その２）である。
【図４】指穴モデル部１０５のブロック構成例を示す図である。
【図５】指穴モデル接続制御部１０６の処理例を示すフローチャートである。
【図６】電子楽器１００のハードウェア構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態である電子楽器１００のブロック構成例を示した図である。この電子楽器１００は、その上に対比的に表示してある例えばクラリネットであるアコースティック管楽器１０の音響特性を物理的にモデル化した物理モデル音源として構成され、アコースティック管楽器１０の各部分に対応して、マウスピース部１０１、ボア部１０２、およびベル部１０３の各物理モデルから構成される。
【００１０】
まず、電子楽器１００の物理モデルにおいて中心的な役割を有するボア部１０２は、ディレイライン部１０４と、＃０および＃１の２つの指穴モデル部１０５と、指穴モデル接続制御部１０６とを備える。
【００１１】
ディレイライン部１０４は、管楽器等の楽器の管の内部での音の進行波と後退波の伝播をデジタル信号処理による遅延処理の組合せでモデル化したディレイライン処理を実行する。ディレイライン部１０４は、マウスピース部１０１からベル部１０３に向けて伝播する進行波を順次遅延させるＺ-m0 、Ｚ-m1 、・・・、Ｚ-mN （「Ｚ」はｚ変換の伝達関数）で決定される複数の遅延処理部１０７ａと、ベル部１０３からマウスピース部１０１に向けて伝播する後退波を順次遅延させる遅延量がＺ-m0 、Ｚ-m1 、・・・、Ｚ-mN で決定される複数の遅延処理部１０７ｂとを備える。ここで、Ｎは、任意の自然数である。また、ディレイライン部１０４は、進行波および後退波の両方に関するＺ-m0 とＺ-m1 、Ｚ-m1 とＺ-m2 、・・・、Ｚ-mN-1  とＺ-mN の各ディレイ位置＃０、＃１、・・・、＃Ｎ−１に、指穴モデル接続制御部１０６を介して＃０または＃１の指穴モデル部１０５を接続する＃０、＃１、・・・、＃Ｎ−１の指穴モデル接続部１０８を備える。
【００１２】
＃０および＃１の各指穴モデル部１０５は共通の構成を備え、音高指定スイッチ（図６の６０７参照）から入力情報１１２の一部として与えられる音高指定情報１１３に基づいて、後述する指穴に関するパラメータを選択し、アコースティック管楽器１０における指穴部分における音波の挙動をデジタル信号処理によりモデル化した指穴モデル処理を実行する。
【００１３】
指穴モデル接続制御部１０６は、音高指定スイッチ（図６の６０７参照）から入力情報１１２の一部として与えられる今回の音高指定情報１１４（演奏指定）に応答して、＃０または＃１の２つの指穴モデル部１０５のうち現在接続が行われていないほうの指穴モデル部１０５を、ディレイライン部１０４が実行するディレイライン処理上のディレイ位置＃０、＃１、・・・、＃Ｎ−１の指穴モデル接続部１０８のうち、上記音高指定に対応するディレイ位置の指穴モデル接続部１０８に接続する。そして、指穴モデル接続制御部１０６は、２つの指穴モデル部１０５の特性と、前回の音高指定時に接続している指穴モデル部１０５の接続を解除するか否かを制御する。具体的には、指穴モデル接続制御部１０６は、今回の音高指定の時点以後の時間遷移に沿って、今回の音高指定時に接続した指穴モデル部１０５に対して指穴が開き始める状態に対応する特性の変化を与え、前回の音高指定時に接続している指穴モデル部１０５に対して指穴が閉じ始める状態に対応する特性の変化を与える。そして、指穴モデル接続制御部１０６は、前回の音高指定時に接続している指穴モデル部１０５に対して指穴が完全に閉じた状態に対応する特性の変化が与えられた時点で、その指穴モデル部１０５の接続を解除する。
【００１４】
マウスピース部１０１は、発振励起部１０９によって構成される。発振励起部１０９は、演奏者による吹奏入力（息の強さ、アンブシュア(口の形)等）を検出する特には図示しないセンサ（例えばブレスセンサ）から入力情報１１２の一部として与えられる所定の演奏入力情報１１５と、ディレイライン部１０４からの後退波の出力信号１１６とに基づいて、進行波の入力信号１１７を演算してディレイライン部１０４に入力させる。
【００１５】
ベル部１０３は、放射部１１０と混合部１１１とによって構成される。放射部１１０は、ディレイライン部１０４からの進行波の出力信号１１８に基づいて、ベル部１０３からの放射を模擬する放射信号１２０を出力するとともに、後退波の入力信号１１９を演算してディレイライン部１０４に入力させる。
【００１６】
混合部１１１は、放射部１１０から出力される放射信号１２０と、＃０および＃１の各指穴モデル部１０５から出力される指穴部からの音波の放射を模擬する放射信号１２１とを混合し、最終的な楽音信号１２２を出力する。
【００１７】
以上の構成を有する電子楽器１００の実施形態の動作について、以下に説明する。図２および図３は、図１の指穴モデル接続制御部１０６の動作説明図である。電子楽器１００の物理モデルでは通常、図１または図２のディレイライン部１０４として示されるように、クラリネットなどのアコースティック管楽器１０（図１）の管の内部での音の進行波と後退波の伝播が、デジタル信号処理による進行波のための遅延処理部１０７ａの縦続接続と後退波のための遅延処理部１０７ｂの縦続接続の組合せによるディレイライン処理でモデル化される。また通常、指穴部分における音波の挙動をデジタル信号処理によりモデル化した指穴モデル処理を実行する指穴モデル部が、隣り合う遅延処理部１０７ａ同士間（または隣り合う遅延処理部１０７ｂ同士間）の各ディレイ位置に配置されることにより、各ディレイ位置に対応する各指穴部での音波の挙動がモデル化される。しかし、後述する図４に例示されるように、指穴モデル部での演算処理としては複雑な演算が必要であるため、全てのディレイ位置で指穴モデル部を動作させるためには、高速かつ大規模な演算プロセッサが必要になってしまう。アコースティック管楽器１０（図１）では、複数の指穴を操作することにより演奏が行われる。このため、アコースティック管楽器１０の演奏動作を正確にモデル化するためには、全ての指穴をモデル化できる指穴モデル部が個別のディレイ位置ごとに必要であると考えられていた。
【００１８】
これに対して、本実施形態では、アコースティック管楽器１０では、その楽器のマウスピースに最も近い位置で開かれた指穴によって、演奏時の音高や音色が支配的に決定されることに着目をした。この知見により、アコースティック管楽器１０を電子楽器１００によってモデル化する場合、アコースティック管楽器１０のボア部１０２上に配置された各指穴の位置に対応する電子楽器１００上の各位置に音高指定スイッチを配置し、どれか一箇所の音高指定スイッチがオンされた場合に、その位置に対応するディレイライン処理上のディレイ位置においてのみ指穴モデル部１０５を動作させることとした。これによって、他の指穴部分がモデル化されなくても、十分に臨場感のある管楽器の音高や音色をモデル化することができる。ただしこの場合、今回の音高指定の時点以降の時間経過に沿って、前回の音高指定によっていままで開かれていた指穴部が徐々に閉じてゆくとともに、今回の音高指定に対応する指穴部が徐々に開いてゆく動作がモデル化できれば、より臨場感のある管楽器の音高や音色をモデル化することができると考えられる。そこで、本実施形態では、図２に示されるように、＃０と＃１の２つの指穴モデル部１０５が用意される。そして、図１の指穴モデル接続制御部１０６が、今回の音高指定に応答して、ディレイライン部１０４が実行するディレイライン処理上の今回の音高指定に対応するディレイ位置にいままで未接続の指穴モデル部１０５を接続し、その指穴モデル部１０５に対して今回の音高指定の時点以後の時間遷移に沿って、指穴が徐々に開き始める状態に対応する特性の変化を与える。一方、指穴モデル接続制御部１０６は、前回の音高指定によっていままでいずれかのディレイ位置に接続されていた指穴モデル部１０５については、今回の音高指定の時点以後の時間遷移に沿って、指穴が徐々に閉じ始める状態に対応する特性の変化を与え、最終的にはその指穴モデル部１０５のそのディレイ位置への接続を解除し、次の音高指定に備えてその指穴モデル部１０５を未接続状態にする。このような物理モデルによって、図２に示されるように本実施形態では、＃０および＃１の２つの指穴モデル部１０５を、ディレイライン処理上のいずれか２箇所のディレイ位置にのみ動的にアサインすればよい。この結果、音高指定時点から一定時間内の最も、演算量が多い期間でも２つ分のみの指穴モデル部１０５における演算処理を実行すればよくなり、音高指定時点から一定時間が過ぎた後は、１つ分のみの指穴モデル部１０５における演算処理を実行するだけでよくなる。これにより、本実施形態では、高性能な演算プロセッサを用意する必要がないにもかかわらず、臨場感のある管楽器の演奏を再現することが可能となる。
【００１９】
ここで、図１の指穴モデル接続制御部１０６は、ディレイライン処理上の各ディレイ位置毎に、そのディレイ位置の指穴モデル接続部１０８を、図３に示されるように制御する。すなわち、指穴モデル接続制御部１０６は、そのディレイ位置で指穴モデル部１０５を接続する必要がない接続解除状態にするときには、図３の３０１で示されるように、そのディレイ位置の前後で実行される進行波に対応する遅延処理部１０７ａ同士および後退波に対応する遅延処理部１０７ｂ同士を縦続に接続させるように、そのディレイ位置の指穴モデル接続部１０８をスルーさせるように制御する。一方、指穴モデル接続制御部１０６は、そのディレイ位置で指穴モデル部１０５を接続する必要があり接続状態にするときには、図３の３０２で示されるように、そのディレイ位置に指穴モデル接続部１０８を介して指穴モデル部１０５が接続されるように制御する。
【００２０】
図４は、図３の３０２として示したように、指穴モデル部１０５が指穴モデル接続部１０８によって１つのディレイ位置に接続された状態における、指穴モデル部１０５において実行されるデジタル信号処理の詳細なブロック構成例を示す図である。指穴モデル部１０５は、参照番号４０１が代表的に付与されている加算器と、参照番号４０２が代表的に付与されている乗算器と、参照番号４０３が代表的に付与されている遅延器（遅延処理部）が組み合わされて構成され、それぞれの演算部に、記号または数字で表される設定値が設定されて動作する。参照番号１２１は、指穴モデル部１０５に対応する指穴部からの音波の放射を模擬する放射信号を示しており、図１の混合部１１１に入力される。本実施形態では、指穴モデル部１０５が図１の音高指定情報１１３に基づいて決定されるディレイ位置に接続されるときに、そのディレイ位置に対応する指穴をモデル化するパラメータ（以下、「指穴パラメータ」と呼ぶ）が、指穴モデル部１０５に与えられる。具体的には、ボア部１０２における管の端からの距離、管の断面積、指穴の断面積、指穴の長さ、指穴末端の長さ等の指穴パラメータが与えられる。また、後述する指穴モデルの開度に基づいて、指穴のパッド部の実効面積が算出されて指穴パラメータとして与えられる。そして、これらの指穴パラメータから、既知の指穴のウェーブガイドモデルに基づいて、図４の各演算部の各設定値が算出され設定される。これ以後、図４の各演算部の処理が、楽音信号のサンプリング周期ごとに実行されることになる。
【００２１】
次に、前述した指穴が徐々に開き始める状態または指穴が徐々に閉じ始める状態は、指穴モデル接続制御部１０６において、２つの指穴モデル部１０５における各指穴モデルの開度がコントロールされることにより実現される。いま、今回の音高指定により新しく接続される指穴モデル部１０５における指穴モデルの開度をＴＨＡｉｋ、前回の音高指定により接続されている指穴モデル部１０５における指穴モデルの開度をＴＨＡｊｋ’とする。指穴モデルの開度とは、指穴のパッドの開き度合いを示す物理量である。これらの開度における添字ｉ，ｊは、＃０または＃１の２つの指穴モデル部１０５のどちらかを表すインデックスである。また、添字ｋ、ｋ’は、ディレイライン部１０４が実行するディレイライン処理上の各ディレイ位置＃０、＃１、・・・、＃Ｎ−１のうちの、＃０または＃１の２つの指穴モデル部１０５がそれぞれ接続されたいずれかのディレイ位置を示すものとする。ＴＨＡｉｋ、ＴＨＡｊｋ’の値は、０をクローズ状態と定義し、最大値ＴＨＭＡＸｋをオープン状態と定義する。極性を逆にして、０をオープン状態、ＴＨＭＡＸｋをクローズ状態と定義してもよい。ＴＨＡｉｋ、ＴＨＡｊｋ’の各値は、クローズ状態とオープン状態の間を段階的に遷移する。今回の音高指定により、開度ＴＨＡｉｋである指穴モデル部１０５の接続処理（図３の３０２）が実行され、ＴＨＡｉｋとＴＨＡｊｋ’の各値が変化しはじめる。ＴＨＡｊｋ’がクローズ状態の値となると、前回の音高指定により接続されていた指穴モデル部１０５の接続解除処理（図３の３０１）が実行される。ＴＨＡｉｋ、ＴＨＡｊｋ’は、音高指定の遷移に応じて、順繰りに接続と解除が行われる（ｉ，ｊの０と１が順繰りに入れ替わる）。
【００２２】
図５は、指穴モデル接続制御部１０６の処理例を示すフローチャートである。この処理例では、ＴＨＡｉｋ、ＴＨＡｊｋ’の値は、０をクローズ状態と定義し、最大値ＴＨＭＡＸｋをオープン状態と定義する。指穴モデル接続制御部１０６は、音高指定スイッチ（後述する図６の６０７参照）の音高指定状態が変更されると、図５のフローチャートで例示される処理を開始する。
【００２３】
まず、図１の音高指定情報１１３により決定される今回の音高指定をもっとも良く表現できる指穴モデル接続部１０８のディレイ位置（＝指穴の位置）が決定される（ステップＳ５０１）。
【００２４】
次に、今回の音高指定またはディレイ位置に応じた指穴パラメータがＲＯＭ（例えば後述する図６のＲＯＭ６０２）から読み出され、それらの指穴パラメータに基づいて指穴モデル部１０５内の各演算部の設定値が算出され（図４の説明を参照）、指穴モデル部１０５に設定される（ステップＳ５０２）。
【００２５】
さらに、ステップＳ５０１で決定されたディレイ位置の指穴モデル接続部１０８に、指穴モデル部１０５が接続される（ステップＳ５０３）。
【００２６】
その後、ステップＳ５０４からＳ５１０までの繰返し処理により、今回の音高指定により接続された指穴モデル部１０５における開度がクローズ状態からオープン状態へ段階的に遷移させられ、同時に、前回の音高指定により接続されていた指穴モデル部１０５における開度がオープン状態からクローズ状態へ段階的に遷移させられる。開度の遷移の仕方は、最終状態がオープン状態またはクローズ状態であれば、遷移時間は一定でなくてもよく、遷移の曲線は線形でも非線形でもよく、さらに、単調増加または単調減少でなくてもよい。開度の遷移の仕方は、指穴の位置の組合せ(または音高指定の変化の組合せ)によって変わる。今回の音高指定で接続される指穴モデル部１０５の開度は、最大値に達するまで段階的に変化し続ける。また、前回の音高指定で接続されている指穴モデル部１０５の開度は、オープン状態から変化し続け、クローズ状態になると接続が解除され、この次に音高指定の変更があった場合に、場所を変えて開く指穴となる。開度は、連続的に多段階に遷移するので、図１で生成される楽音信号１２２は、不連続の発生しない、自然な音の遷移となる。
【００２７】
ステップＳ５０４からＳ５１０までの繰返し処理において、まず、今回の音高指定で接続される指穴モデル部１０５の開度ＴＨＡｉｋが最大値ＴＨＭＡＸｋに達したか否かが判定される（ステップＳ５０４）。
【００２８】
ステップＳ５０４の判定がＮＯならば、今回の音高指定で接続される指穴モデル部１０５の開度ＴＨＡｉｋが変化（増加）させられる（ステップＳ５０５）。
【００２９】
次に、前回の音高指定時の指穴モデル部１０５は、まだ接続状態であるか否かが判定される（ステップＳ５０６）。
【００３０】
ステップＳ５０６の判定がＮＯならば、ステップＳ５０４の判定処理に戻る。
【００３１】
ステップＳ５０６の判定がＹＥＳならば、前回の音高指定で接続されている指穴モデル部１０５の開度ＴＨＡｊｋ’が０になったか否かが判定される（ステップＳ５０８）。
【００３２】
ステップＳ５０８の判定がＮＯならば、前回の音高指定で接続されている指穴モデル部１０５の開度ＴＨＡｊｋ’が変化（減少）させられる（ステップＳ５０９）。その後、ステップＳ５０４の判定処理に戻る。
【００３３】
ステップＳ５０８の判定がＹＥＳならば、前回の音高指定時に接続されていた指穴モデル部１０５の接続が解除される（ステップＳ５１０）。その後、ステップＳ５０４の判定処理に戻る。
【００３４】
今回の音高指定で接続される指穴モデル部１０５の開度ＴＨＡｉｋが最大値ＴＨＭＡＸｋに達することによりステップＳ５０４の判定がＹＥＳになる。
【００３５】
ステップＳ５０４の判定がＹＥＳになると、前回の音高指定時の指穴モデル部１０５は、まだ接続状態であるか否かが判定される（ステップＳ５０７）。
【００３６】
ステップＳ５０６の判定がＹＥＳならば、前述したステップＳ５０８以降の処理に進んで、前回の音高指定で接続されている指穴モデル部１０５の開度ＴＨＡｊｋ’の制御を行う。
【００３７】
ステップＳ５０６の判定がＮＯになると、開度ＴＨＡｉｋとＴＨＡｊｋ’の制御が終了し、今回の音高指定時の指穴モデル部１０５が次の音高指定時の処理のために前回の音高指定時の指穴モデル部１０５とされ、指穴モデル接続制御部１０６が図５のフローチャートの制御処理を終了する。
【００３８】
なお、指穴が全部閉じる場合の処理は特殊で、図５のステップＳ５０１からＳ５０３の処理において、接続する指穴は無いと判断され、接続をしないという処理がなされ、またステップＳ５０４からＳ５０６の処理は実行されず、ステップＳ５０３とＳ５０７の処理が直接接続される。
【００３９】
図６は、図１に示した電子楽器１００の機能を実現可能なハードウェアの構成例を示すブロック図である。
【００４０】
図６に示されるハードウェア構成例は、ＣＰＵ（セントラルプロセッシングユニット：中央演算処理装置）６０１、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）６０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６０３、音源ＬＳＩ（大規模集積回路）６０４、ブレスセンサ６０５とその出力が接続されるＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）６０６、音高指定スイッチ６０７とその出力が接続されるＩ／Ｏ（インターフェース回路）６０８、ＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）／増幅器６０９、スピーカ６１０を備え、これらがバス６１１によって相互に接続された構成を有する。同図に示される構成は、電子楽器１００を実現できるハードウェア構成の一例であり、そのようなハードウェア構成はこの構成に限定されるものではない。
【００４１】
ＣＰＵ６０１は、当該電子楽器１００の全体の制御を行う。ＲＯＭ６０２は、発音制御プログラムを記憶する。ＲＡＭ６０３は、発音制御プログラムの実行時に、データを一時的に格納する。
【００４２】
ブレスセンサ６０５の出力は、ＡＤＣ６０６でアナログ信号からデジタル信号に変換されて、ＣＰＵ６０１に読み込まれる。
【００４３】
音高指定スイッチ６０７の各操作状態は、Ｉ／Ｏ６０８を介してＣＰＵ１０１に読み込まれる。
【００４４】
音源ＬＳＩ６０４は、図１において楽音信号１２２を生成する機能を実現する。
【００４５】
音源ＬＳＩ６０４から出力された楽音信号１２２は、ＣＰＵ６０１を介してＤＡＣ／増幅器６０９においてデジタル信号からアナログ信号に変換されて増幅された後、スピーカ６１０を介して放音される。
【００４６】
本実施形態では、音源ＬＳＩ６０４は例えばＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）によって実現され、図１のディレイライン部１０４、指穴モデル部１０５、発振励起部１０９、および放射部１１０の各機能に対応する演算処理を、楽音信号１２２のサンプリング周期ごとにリアルタイムで実行する。このとき、前述したように、図４に例示される演算処理構成を有する指穴モデル部１０５の処理は２つ分が実行されるだけなので、音源ＬＳＩ６０４として高性能のものを用意する必要はない。
【００４７】
また、ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０２に記憶されている図５のフローチャートで例示される制御プログラムを実行することにより、音高指定スイッチ６０７からＩ／Ｏ６０８を介して入力する音高指定情報１１３（図１）により、今回の音高指定をもっとも良く表現できる指穴モデル接続部１０８のディレイ位置を決定し、そのディレイ位置の情報を音源ＬＳＩ６０４に通知する（図５のステップＳ５０１）。続いて、ＣＰＵ６０１は、今回の音高指定またはディレイ位置に応じた指穴パラメータをＲＯＭ６０２から読み出し、それらの指穴パラメータに基づいて指穴モデル部１０５内の各演算部の設定値を算出し（図４の説明を参照）、それらの設定値を音源ＬＳＩ６０４に通知する（図５のステップＳ５０２）。さらに、ＣＰＵ６０１は、ステップＳ５０１で決定されたディレイ位置の指穴モデル接続部１０８に指穴モデル部１０５を接続する指示を音源ＬＳＩ６０４に通知する（図５のステップＳ５０３）。以上の処理により、音源ＬＳＩ６０４は、指定された指穴モデル部１０５の演算処理部を、ディレイライン部１０４の演算処理部内の指定されたディレイ位置の指穴モデル接続部１０８の演算処理部に接続し、さらにその指穴モデル部１０５内の各演算部（図４）に、指定された設定値を設定する。
【００４８】
また、ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０２に記憶されている図５のフローチャートで例示される制御プログラムを実行しながら、図５のステップＳ５０５およびＳ５０９を実行するごとに、＃０および＃１の指穴モデル部１０５内の各演算部の設定値を算出しなおし、それらを音源ＬＳＩ６０４に通知する。これにより音源ＬＳＩ６０４は、指穴モデル部１０５内の各演算部（図４）に、通知された設定値を再設定する。
【００４９】
また、ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０２に記憶されている図５のフローチャートで例示される制御プログラムを実行しながら、図５のステップＳ５０５およびＳ５１０を実行したときに、前回の音高指定時の指穴モデル部１０５の接続解除を音源ＬＳＩ６０４に通知する。これにより音源ＬＳＩ６０４は、通知された指穴モデル部１０５の演算処理部のディレイライン部１０４の演算処理部内の指穴モデル接続部１０８の演算処理部への接続を解除する。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態では、ボア部１０２において、指穴モデル部１０５がディレイライン部１０４が実行するディレイライン処理上のディレイ位置に動的に接続されるようにして指穴モデル部１０５の数を削減することにより、物理モデルの演算負荷を軽減することが可能となる。これにより、演算処理装置の負荷の軽減、低電力化が期待できる。また、より処理能力の低い演算処理装置でもサンプリング周期内に演算を終えることができるので、演算処理装置のローコスト化も期待できる。
【００５１】
また、２つの指穴モデル部１０５を使って多段階にそれぞれの指穴モデル部１０５の開度を遷移させるので、楽音の遷移の途中の状態を表現することが可能となる。
【００５２】
以上説明した実施例では、＃０および＃１の２個の指穴モデル部１０５をディレイライン部１０４が実行するディレイライン処理上のディレイ位置に動的に接続する構成であるが、ディレイ位置に動的に接続される指穴モデル部の数は２個に限定されるものではなく、もっと多数であってもよい。また、動的に接続される指穴モデル部のほかに、いずれかのディレイ位置に指穴モデル部が固定的に接続されてもよい。例えば、マウスピース部に最も近い位置の指穴モデル部は、レジスターホールとして静的に配置するなどの例が考えられる。
【００５３】
以上の実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
マウスピース部と音高指定操作に応答して開閉する複数の指穴部とを有する管楽器の内部における音の進行波と後退波との伝播を、複数の遅延処理を組合せたディレイライン処理を実行することによりシミュレートするディレイライン部と、
演奏入力情報と前記ディレイライン部からの前記後退波とに基づいて前記進行波を演算して前記ディレイライン部に入力させる発振励起部と、
前記ディレイライン部からの前記進行波に基づいて前記後退波を演算して前記ディレイライン部に入力させるとともに放射信号を出力する放射部と、
前記指穴部における前記進行波と後退波との挙動に基づいた放射信号の出力を指穴モデル処理を実行することによりシミュレートする指穴モデル部と、
前記音高指定操作に応答して開状態となる指穴部のうち、前記ディレイライン処理における複数のディレイ処理夫々に対応するディレイ位置の中から前記マウスピース部に最も近い指穴部に相当するディレイ位置に前記指穴モデル部を接続するとともに、当該ディレイ位置以外の位置に接続されている指穴モデル部の接続を解除する指穴モデル接続部と、
前記指穴モデル接続部により接続された指穴モデル部において指穴モデル処理を実行することにより出力される放射信号と前記放射部から出力される放射信号とを混合して楽音信号として出力する混合部と、
を備える楽音合成装置。
（付記２）
前記指穴モデル接続部は、前記音高指定の時点以後の時間遷移に沿って、当該音高指定時に接続された指穴モデル部に対して指穴が開状態に対応する特性の変化を与え、前記演奏指定時以前から接続されている前記指穴モデル部に対して指穴が閉状態に対応する特性の変化を与え、当該指穴が完全に閉状態になった時点で前記演奏指定時以前から接続されている指穴モデル部の接続を解除する処理を実行する、付記１に記載の楽音合成装置。
（付記３）
前記指穴モデル接続部は、前記ディレイライン部が実行するディレイライン処理において、前記指穴モデル部の接続されない前記複数のディレイ処理夫々に対応する位置では、前記進行波および前記後退波のそれぞれについて当該各ディレイ処理に対応する位置の前後で実行される遅延処理同士を縦続に接続させる、付記２に記載の楽音合成装置。
（付記４）
前記音高指定は、複数の音高指定スイッチのいずれかを操作することにより音高情報を入力する動作であり、前記演奏入力情報は演奏者による吹奏入力の検出情報を含む、付記１ないし３のいずれかに記載の楽音合成装置。
（付記５）
前記ディレイライン処理上の複数のディレイ処理の中のいずれかのディレイ処理に対応位置に、前記指穴モデル部を常時接続する、付記１ないし４のいずれかに記載の楽音合成装置。
（付記６）
付記１ないし５のいずれかに記載の楽音合成装置と、
複数の前記音高指定スイッチと、
前記吹奏入力に対応する前記検出情報を出力するマウスピース部と、
前記楽音信号を放音出力する放音部と、
を備えることを特徴とする電子楽器。
（付記７）
ディレイライン部と、発振励起部と、放射部と、指穴モデル部と、指穴モデル接続部と、混合部と、を備えた楽音合成装置に用いられる楽音合成方法であって、
前記ディレイライン部が、マウスピース部と音高指定操作に応答して開閉される複数の指穴部とを有する管楽器の内部における音の進行波と後退波との伝播を、複数の遅延処理を組合せたディレイライン処理を実行することによりシミュレートし、
前記発振励起部は、演奏入力情報と前記ディレイライン部からの前記後退波とに基づいて前記進行波を演算して前記ディレイライン部に入力させ、
前記放射部は、前記ディレイライン部からの前記進行波に基づいて放射信号を出力するとともに前記後退波を演算して前記ディレイライン部に入力させ、
前記指穴モデル接続部は、音高指定操作に応答して開状態となる指穴部のうち、前記ディレイライン処理上の複数のディレイ処理夫々に対応するディレイ位置の中から前記マウスピース部に最も近い指穴部に相当するディレイ位置に前記指穴モデル部を接続するとともに、当該ディレイ位置以外の位置に接続されている指穴モデル部の接続を解除し、
前記混合部は、前記指穴モデル接続部により接続された指穴モデル部において前記指穴部分における前記進行波と後退波との挙動をシミュレートした指穴モデル処理を実行することにより出力される放射信号と前記放射部から出力される放射信号とを混合して楽音信号として出力する、楽音合成方法。
（付記８）
楽音合成装置として用いられるコンピュータに、
マウスピース部と音高指定に応答して開閉する複数の指穴部とを有する管楽器の内部における音の進行波と後退波との伝播を、複数の遅延処理を組合せたディレイライン処理を実行することによりシミュレートするディレイライン処理ステップと、
演奏入力情報と前記ディレイライン処理ステップからの前記後退波とに基づいて前記進行波を演算して前記ディレイライン処理ステップに入力させる発振励起処理ステップと、
前記ディレイライン処理ステップからの前記進行波に基づいて放射信号を出力するとともに前記後退波を演算して前記ディレイライン処理ステップに入力させる放射処理ステップと、
音高指定操作に応答して開状態となる指穴部のうち、前記ディレイライン処理上の複数のディレイ処理夫々に対応するディレイ位置の中から前記マウスピース部に最も近い指穴部に相当するディレイ位置において、前記管楽器における指穴部分における音波の挙動をシミュレートした指穴モデル処理を実行可能にするとともに、当該ディレイ位置以外の位置に接続されている前記指穴モデル処理を実行不可とする指穴モデル制御処理ステップと、
前記指穴モデル制御処理ステップにより決定された前記ディレイライン処理ステップ上のディレイ位置において、前記指穴モデル処理を実行することにより放射信号を出力する指穴モデル処理ステップと、
前記指穴モデル処理ステップにより出力される放射信号と前記放射処理ステップにより出力される放射信号とを混合して楽音信号として出力する、混合処理ステップと、
を実行させるプログラム。
【符号の説明】
【００５４】
１００  物理モデル部
１０１  マウスピース部
１０２  ボア部
１０３  ベル部
１０４  ディレイライン部
１０５  指穴モデル部
１０６  指穴モデル接続制御部
１０７  遅延処理部
１０８  指穴モデル接続部
１０９  発振励起部
１１０  放射部
１１１  混合部
１１２  入力情報
６０１  ＣＰＵ
６０２  ＲＯＭ
６０３  ＲＡＭ
６０４  音源ＬＳＩ
６０５  ブレスセンサ６
６０６  ＡＤＣ
６０７  音高指定スイッチ６
６０８  ＧＰＩＯ
６０９  ＤＡＣ／増幅器
６１０  スピーカ
【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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