(57)【要約】【課題】特別な回路を追加することなく原信号を再現するとともに、打鍵強さに応じた倍音の減衰を再現することが可能な音色制御方法を提供せんとするものである。【解決手段】読み出された波形データをフィルタリングする際カットオフ周波数を時間変化せしめる時変フィルタ６の逆特性となるように、予め原信号を周波数特性時変制御手段３により加工して波形メモリ４に記憶させておき、これを読み出して時変フィルタ６でフィルタリングする場合に、打鍵強さによってフィルタエンベロープ制御手段７により該時変フィルタ６におけるカットオフ周波数の時間変化を制御する。それによって、特別な回路を追加することなく原信号を再現すると共に、打鍵強さに応じた倍音の減衰を再現することが出来る。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
読み出された波形データに対しカットオフ周波数を時間変化せしめてフィルタリングする際の、該フィルタリング特性と逆特性となるように、予め原信号を加工して波形メモリに記憶しておき、これを読み出して上記のフィルタリングを行う場合に、打鍵強さによって該フィルタリングカットオフ周波数の時間変化を制御することを特徴とする音色制御方法。
【請求項２】
波形メモリに記憶される波形データにつき、
読み出された該波形データに対しカットオフ周波数を時間変化せしめてフィルタリングする際の、該フィルタリング特性と逆特性となるように、予め原信号が加工されて上記波形メモリに記憶せしめることを特徴とする波形メモリ作成方法。
【請求項３】
読み出された波形データに対しカットオフ周波数を時間変化せしめてフィルタリングする際の、該フィルタリング特性と逆特性となるように、予め原信号が加工された波形データの記憶された波形メモリから、該波形データが読み出されて上記のフィルタリングが行われる場合に、打鍵強さによって該フィルタリングカットオフ周波数の時間変化を制御することを特徴とする電子楽音発生方法。
【請求項４】
波形データを記憶する波形メモリと、
該波形メモリから読み出される波形データに対してカットオフ周波数が時間変化せしめられてフィルタリングされる際の該フィルタリング特性と逆特性になるように、原信号を加工して上記波形メモリに記憶せしめる周波数特性時変制御手段と、
該波形データを読み出してフィルタリングする場合に使用される、カットオフ周波数を時間変化せしめるデジタルフィルタと、
該デジタルフィルタによって上記のフィルタリングをする際、打鍵強さによって該デジタルフィルタにおけるカットオフ周波数の時間変化を制御するフィルタ制御手段とを有することを特徴とする音色制御システム。
【請求項５】
読み出された該波形データに対しカットオフ周波数を時間変化せしめてフィルタリングする際の、該フィルタリング特性と逆特性となるように、予め原信号が加工されて記憶せしめられた波形データ構造を有することを特徴とする波形メモリ。
【請求項６】
読み出された波形データがフィルタリングされる際、カットオフ周波数を時間変化せしめるデジタルフィルタと、
該デジタルフィルタに対し、それと逆特性となるように、予め原信号が加工されて波形データを記憶せしめた波形メモリと、
上記波形データが読み出されてデジタルフィルタでフィルタリングされる場合に、打鍵強さによって該デジタルフィルタにおけるカットオフ周波数の時間変化を制御するフィルタ制御手段とを少なくとも有することを特徴とする電子楽音発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、読み出した波形データにデジタルフィルタによるフィルタリングをして音色を制御する音色制御方法、その方法に使用される波形メモリの作成方法、そのような音色制御によって電子楽音を発生する方法、これらの方法の実施に用いられる音色制御システム、波形メモリ及び該方法が実施されて電子楽音が発生される装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子楽器において、波形メモリに記憶された波形データを読み出し、これにデジタルフィルタを付与して（デジタルフィルタによるフィルタリングをして）波形データを加工することにより音色を変化させることが、一般に行われている。
例えば、ある音高に対してひとつの強打波形データを記憶しておき、打鍵強さに応じてデジタルフィルタのカットオフ周波数を制御することで、弱打では倍音が少なく、強打では倍音が多く含まれる楽音を発生することが出来る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上の方式では、打鍵強さに対する音色変化を得ることが出来る。しかし、実際のピアノ音では、打鍵強さによって倍音の減衰時間が異なっており、このような現象を再現することは出来なかった。
【０００４】
図１２に、強打及び弱打における、ピアノＣ３の２倍音と７倍音のレベルの時間変化を示す。これによると、２倍音は強打と弱打でほとんど変わらないが、７倍音は強打の方が弱打よりも減衰が早くなっている。尚、この図では減衰を比較し易いように、夫々の倍音につき、レベルの最大値を合わせてある。実際には弱打のレベルは全体的に小さい。
【０００５】
上述した従来技術では、強打波形を波形メモリに記憶するため、これをデジタルフィルタでフィルタリングしても、倍音の減衰は強打のままなので（高次倍音ほど素早く減衰する）、実際のピアノ音のような違いを再現することが出来なかった。
【０００６】
また、デジタルフィルタのカットオフ周波数を時間変化させることが考えられるが、デジタルフィルタを用いる方式は減算方式なので、波形メモリには倍音を多く含む強打波形を記憶する必要がある。強打波形の倍音のレベルの減衰は弱打のそれに対して早いため、減算方式であるデジタルフィルタでは、早い減衰を遅くすることは出来ない。
【０００７】
これを解決するため、波形メモリに強打だけでなく、中打や弱打などの色々な打鍵強さの波形を記憶しておき、打鍵強さに応じて読み出す波形を切り換える方式が考案されている。この方式では、弱打と強打の倍音の減衰の違いを再現できるが、打鍵強さに対して連続的に変化させることが出来ず、又波形メモリが増大するという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題に鑑み、これらの問題を解決するために創案されたもので、特別な回路を追加することなく原信号を再現するとともに、打鍵強さに応じた倍音の減衰を再現することが可能な音色制御方法、波形メモリ作成方法、電子楽音発生方法、音色制御システム、波形メモリ及び電子楽音発生装置を提供せんとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明に係る音色制御方法の構成は、読み出された波形データに対しカットオフ周波数を時間変化せしめてフィルタリングする際の、該フィルタリング特性と逆特性となるように、予め原信号を加工して波形メモリに記憶しておき、これを読み出して上記のフィルタリングを行う場合に、打鍵強さによって該フィルタリングカットオフ周波数の時間変化を制御することを基本的特徴としている。
【００１０】
上記構成によれば、後に楽音を発生させるために使用されるデジタルフィルタに対して、該デジタルフィルタと逆特性となるように、予め原信号を加工して波形メモリに記憶しておき、楽音発生時において、該波形データを読み出して上記デジタルフィルタでフィルタリングする場合に、打鍵強さによって該デジタルフィルタにおけるカットオフ周波数の時間変化を制御することになる。そのため、波形メモリを増大させずに且つ特別な回路を追加することなく、打鍵強さに対して連続的に変化させながら原信号を再現すると共に、打鍵強さに応じた倍音の減衰を再現出来るようになる。尚、上記「打鍵強さ」という言葉には、ＭＩＤＩデータの入力によってフィルタを変化させる場合なども含まれるものとする。
【００１１】
そのような音色制御方法の構成に使用される波形メモリは、次のようにして作成される。すなわち、
波形メモリに記憶される波形データにつき、
読み出された該波形データに対しカットオフ周波数を時間変化せしめてフィルタリングする際の、該フィルタリング特性と逆特性となるように、予め原信号が加工されて上記波形メモリに記憶せしめる
ことで行われる（請求項２）。
【００１２】
また請求項３の構成は、上記のような音色制御方法の構成（請求項１）によって音色制御された電子楽音の発生方法につき規定したものである。すなわち、読み出された波形データに対しカットオフ周波数を時間変化せしめてフィルタリングする際の、該フィルタリング特性と逆特性となるように、予め原信号が加工された波形データの記憶された波形メモリから、該波形データが読み出されて上記のフィルタリングが行われる場合に、打鍵強さによって該フィルタリングカットオフ周波数の時間変化を制御することを特徴とする電子楽音発生方法が、請求項３に規定されている。
【００１３】
他方請求項４の構成は、請求項１に係る音色制御方法の実施システム構成を規定している。すなわち、
波形データを記憶する波形メモリと、
該波形メモリから読み出される波形データに対してカットオフ周波数が時間変化せしめられてフィルタリングされる際の該フィルタリング特性と逆特性になるように、原信号を加工して上記波形メモリに記憶せしめる周波数特性時変制御手段と、
該波形データを読み出してフィルタリングする場合に使用される、カットオフ周波数を時間変化せしめるデジタルフィルタと、
該デジタルフィルタによって上記のフィルタリングをする際、打鍵強さによって該デジタルフィルタにおけるカットオフ周波数の時間変化を制御するフィルタ制御手段とを有することを特徴としている。
【００１４】
またそのような音色制御システムの構成に使用される波形メモリは、次のような構成を有する。すなわち、読み出された該波形データに対しカットオフ周波数を時間変化せしめてフィルタリングする際の、該フィルタリング特性と逆特性となるように、予め原信号が加工されて記憶せしめられたデータ構造を有している（請求項５）。
【００１５】
さらに請求項６の構成は、上記のような音色制御システムの構成（請求項４）によって音色制御された電子楽音を発生させる装置につき規定したものである。すなわち、
読み出された波形データがフィルタリングされる際、カットオフ周波数を時間変化せしめるデジタルフィルタと、
該デジタルフィルタに対し、それと逆特性となるように、予め原信号が加工されて波形データを記憶せしめた波形メモリと、
上記波形データが読み出されてデジタルフィルタでフィルタリングされる場合に、打鍵強さによって該デジタルフィルタにおけるカットオフ周波数の時間変化を制御するフィルタ制御手段とを少なくとも有している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１に、本発明の概念図を示す。
【００１７】
波形データ作成部１では、録音などで得られた原信号を加工して、波形メモリ４に記憶する。
【００１８】
その原信号の加工に使用される周波数特性時変制御手段３は、後述する時変フィルタ６のフィルタリング特性の逆特性となるように、楽音信号の周波数特性を時間的に変化させ、これによって得られた波形データを波形メモリ４に記憶する機能を有している。該構成は、任意のコンピュータや電子楽音発生装置（電子楽器を含む）などに備えられるＣＰＵ（図示なし）乃至ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ；図示なし）と、該ＣＰＵ乃至ＤＳＰに上記のような加工処理を行わせるプログラムを記憶した記憶手段で構成される。尚、ここでは時変とは時間変化することを指す。すなわち、時変フィルタ６とはカットオフ周波数を時間的に変化させるデジタルフィルタであり、また上記周波数特性時変制御手段３の時変制御とは、時間経過に従って周波数特性を変化させる制御のことである。
【００１９】
さらに図１の楽音発生部２では、波形メモリ４に記憶された波形データを波形データ読み出し手段５により読み出し、時変フィルタ６によりフィルタリングして楽音を発生する。
【００２０】
この構成で、時変フィルタ６のフィルタリング制御を行うのがフィルタエンベロープ制御手段７である。後述する図２の音色選択スイッチ１５１で構成される音色選択手段１５１ａにより選択された音色情報と、同図の鍵盤部１４０で構成される音高検出手段１４０ａ及び同じくタッチセンサ１４１で構成される打鍵強さ検出手段１４１ａにより押鍵された音高情報と打鍵強さ情報が検出されると、それらの情報がフィルタエンベロープ制御手段７に出力される。
【００２１】
該フィルタエンベロープ制御手段７は、後述する図２のＲＯＭ１２０上の音色データメモリ１２２に音色データの一部として記憶されたカットオフ周波数及びカットオフエンベロープのデータを読み出すと共に、上述のようにして入力された音高と打鍵強さの情報から、波形データに付与する時変フィルタ６の時間経過に対する周波数特性を算出し［後述する図３（ｂ）（ｃ）参照］、該時変フィルタ６のフィルタエンベロープを制御する。
【００２２】
このようなフィルタエンベロープ制御手段７の構成は、後述する図２におけるＣＰＵ１１０と、該ＣＰＵ１１０に上記のような処理を行わせるプログラムが記憶されたプログラムメモリ１２１、及び時変フィルタ６のカットオフ周波数・カットオフエンベロープをその一部として含む音色データが記憶された音色データメモリ１２２を内蔵するＲＯＭ１２０とにより構成されている。
【００２３】
尚、上記周波数特性時変制御手段３は本発明の周波数特性時変制御手段に、また上記時変フィルタ６は本発明のデジタルフィルタに、さらにフィルタエンベロープ制御手段７は本発明のフィルタ制御手段に相当している。
【００２４】
図２は、図１の上記楽音発生部２の構成を有する電子楽器のシステム構成を示す説明図である。
【００２５】
上記電子楽器のシステム構成は、システムバス１００上に、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３０、鍵盤スキャン回路１４２を介して接続されたタッチセンサ１４１及び鍵盤部１４０、パネルスキャン回路１５２を介して接続されたパネル１５０、ペダルスキャン回路１６１を介して接続されたダンパーペダル１６０、外部入出力用のＭＩＤＩインターフェース１７０、各音色に対応する（音色パラメータとして指定される）波形データを記憶する波形メモリ４内に記憶され且つ該メモリから（所定のメモリアドレスに従って）音色パラメータで設定された波形データの読み出しを行う波形データ読み出し手段５と、読み出された波形データに対しカットオフ周波数を時間変化させるフィルタリングを行う時変フィルタ６とが、各接続されており、該システムバス１００を通じてこれらのデバイスに各種命令やデータの受け渡しがなされる。また上記時変フィルタ６の出力側には、フィルタリング処理の施された楽音をアナログに変換するＤ／Ａ変換回路１８０と、それを増幅する増幅器及び外部に発音せしめるスピーカなどのサウンドシステム１８１が電気的に接続されている。
【００２６】
上記ＣＰＵ１１０は、ＲＯＭ１２０上の後述するプログラムメモリ１２１に記憶されている制御プログラムに従って、本実施例構成に係る電子楽器の各部を制御すると共に、同じくプログラムメモリ１２１に記憶されている電子楽音発生方法用のアプリケーションプログラムを実行し、必要に応じて、ＲＡＭ１３０を作業領域として使用し、さらにＲＯＭ１２０に記憶された種々の固定データを使用しながらデータ処理を行う構成である。
【００２７】
上記ＲＯＭ１２０内には、本電子楽器の制御用プログラム及び本発明法による電子楽音発生方法用のアプリケーションプログラムが格納されたプログラムメモリ１２１と、後述するパネル１５０の音色選択スイッチ１５１によって選択される、該音色用のカットオフ周波数及びカットオフエンベロープの情報が音色データの一部として一緒に格納された音色データメモリ１２２とが少なくとも備えられ、その他ＣＰＵ１１０が使用する種々の固定データが記憶されている。
【００２８】
上記ＲＡＭ１３０は、本電子楽器におけるステータス情報を記憶したり、ＣＰＵ１１０の作業領域として使用されるものである。尚、本電子楽器を制御するための各種レジスタやフラグ等は、ＲＡＭ１３０に定義されており、このＲＡＭ１３０は、ＣＰＵ１１０により、システムバス１００を介してアクセスされる。
【００２９】
上記鍵盤部１４０は、本電子楽器の鍵盤で構成されており、複数の鍵盤と、これらの押鍵や離鍵に連動して開閉し、押鍵による音高が検出される鍵盤スイッチからなる（図１の音高検出手段１４０ａに相当する）。またこれらの鍵盤には、押鍵時の鍵盤移動方向に設定された２点間スイッチからなる押鍵の際の押鍵速度を関知するタッチセンサ１４１が設けられている。この鍵盤部１４０及びタッチセンサ１４１と上記システムバス１００の間に介在する鍵盤スキャン回路１４２は、鍵盤スイッチの状態を調べ、そのＯＮ／ＯＦＦを示す信号からＯＮ又はＯＦＦ情報とその鍵盤ナンバーを出力すると共に、上記タッチセンサ１４１の検出信号から打鍵強さのデータ［鍵盤タッチの強さ（速さ）を示すタッチデータ］を生成するものである。このＯＮ／ＯＦＦ情報及び鍵盤ナンバー、タッチデータは、押鍵情報として、システムバス１００を介してＣＰＵ１１０に送られる。
【００３０】
上記パネル１５０は、音色選択スイッチ１５１（図１の音色選択手段１５１ａに相当する）、電源スイッチなど各種スイッチやモード選択のためのスイッチなどがタッチパネルで構成されると共に、ボリューム可変器などが設けられている。このパネル１５０とシステムバス１００の間に介在する前記パネルスキャン回路１５２は、上記パネル１５０に設けられた各スイッチやタッチパネルのセット／リセット状態を調べ、ＯＮ状態になっているパネルスイッチデータを検出してＣＰＵ１１０に送出するものである。
【００３１】
上記波形データ読み出し手段５は、上記ＣＰＵ１１０からの指示される読み出しアドレスに従って、波形メモリ４に格納された波形データの読み出しを行う（上記アドレスからの読み出しを行う）構成である。またこの波形データ読み出し手段５と上記時変フィルタ６とを含んだ構成で、後述する図８及び図１０に示す音源ＬＳＩが構成される。
【００３２】
本実施例では、図１に示された波形メモリ４及び時変フィルタ６は、図１の説明でその構成が説明されているため、その詳細な説明は省略する。ただし、図２には図示されていない上記フィルタエンベロープ制御手段７は、本実施例では、上述のように、ＣＰＵ１１０と、該ＣＰＵ１１０に後述するような時変フィルタ６の処理を行わせるプログラムが記憶されたプログラムメモリ１２１、及び時変フィルタ６のカットオフ周波数・カットオフエンベロープをその一部として含む音色データが記憶された音色データメモリ１２２を内蔵するＲＯＭ１２０とにより構成されている。ここで時変フィルタ６における処理とは、音色データメモリ１２２に音色データの一部として記憶されたカットオフ周波数及びカットオフエンベロープのデータを読み出すと共に、鍵盤スキャン回路１４２より入力された音高と打鍵強さの情報から、波形データに付与する時変フィルタ６の時間経過に対する周波数特性を算出し［同じく後述の図３（ｂ）（ｃ）参照］、該時変フィルタ６のフィルタエンベロープを制御する処理である。
【００３３】
尚、上記構成にさらに、原信号を取り込んで加工処理し波形メモリ４に記憶させる図１の波形データ作成部１を構成するサンプリング構成（図示なし）を備えることで、本発明の音色制御システムを構成するシンセサイザ等として提供することもできる。その場合原信号を加工処理する周波数特性時変制御手段３の構成は、図２におけるＣＰＵ１１０と、該ＣＰＵ１１０にそのような加工処理を行わせるプログラムが記憶されたプログラムメモリ１２１とにより構成されることになる。
【００３４】
本発明による楽音合成の方法を、図３及び図４を参照しながら説明する。図３（ａ）は原信号に加えられる周波数時変制御手段３による周波数加工特性を示している。図４（ａ）はその加工処理後波形メモリ４に記憶される波形データの周波数特性を示している。また、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、強打時及び弱打時の、読み出した波形データに付与される（フィルタリングされる）時変フィルタ６の特性を示しており、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、強打時及び弱打時の、波形データの出力周波数特性を示している。
【００３５】
まず、図１の波形データ作成部１において、波形メモリ４に記憶する波形データが作成される。
【００３６】
上述のように、フィルタを用いる方式は減算方式なので、倍音を多く含む強打音を録音したものを原信号として使用する。強打音の楽音信号［図４（ｂ）参照］に対し、図３（ａ）の波形データの加工特性に示されるように、時間経過に従って高周波数帯域のレベルが大きくなるように加工する（通常の強打時の波形データとは高周波数帯域の経時的なレベル特性が反対になる）。この特性は、強打音と弱打音の周波数特性の時間変化の差から求められており、強打音の時間変化を弱打音にするような設定となっている（上記図１２の説明参照）。
【００３７】
その結果、図４（ａ）に示すように波形メモリ４に記憶される低次倍音のレベルの時間変化は原信号とほとんど変わらない［図４（ａ）の奥側のレベルは時間の経過と共にほとんど変化していない］が、高次倍音については、上記図４（ａ）のように時間経過に従って（本来減衰すべき）レベルが原信号より大きくなるように加工され波形メモリ４に記憶されるため、図３（ｃ）に示すような弱打時のフィルタ特性を有するフィルタがかけられた場合、原信号に対して減衰が遅くなり、結果的に図４（ｃ）に示すように弱打の高次倍音の減衰と同等な波形データが作成されることになる。
【００３８】
上記波形データ作成部１では、上記周波数特性時変制御手段３によって以上のような加工処理の行われた波形データ［図４（ａ）参照］が、波形メモリ４に記憶される。
【００３９】
次に、以上のようにして加工処理された波形データが、上記波形メモリ４から読み出されて、楽音発生部２において、楽音が発生せしめられる構成について説明する。
【００４０】
まず、強打の時は、上記フィルタエンベロープ制御手段７によって、図３（ｂ）に示すような特性を有するものに時変フィルタ６の特性が制御され、波形メモリ４から読み出された波形データ［図４（ａ）参照］に、そのようなフィルタリング特性が付与される。この特性は、図３（ａ）の波形データ作成時の加工特性と比べた場合、それとは逆特性となっている。そのため、（波形メモリ４に記憶されている）波形データの加工特性と付与する時変フィルタ６の特性とが相殺され、図４（ｂ）に示すような原信号すなわち強打音が合成されることになる（強打時では高次倍音の減衰が早くなる）。
【００４１】
一方弱打の時は、同じくフィルタエンベロープ制御手段７により、図３（ｃ）に示すような特性を有するものに時変フィルタ６の特性が制御され、波形メモリ４から読み出された波形データ［図４（ａ）参照］に、そのようなフィルタリング特性が付与される。この特性は、高周波数帯域のレベルが下げられるような特性になっており、時間経過に対して変化しない（経時的な変化はなく一様に高周波数帯域のレベルが下げられるような特性となっている）。そのため、波形データに対して高次倍音のレベルは一様に小さく、しかも高次倍音の時間変化は加工された波形データの通りになる（弱打時では高次倍音の減衰は低次倍音の減衰との差が少なくなる）ので、図４（ｃ）に示すように、各倍音のレベルだけでなく、高次倍音の減衰をも再現された弱打音が合成されることになる。
【００４２】
また、音色選択スイッチ１５１によって選択される音色や鍵盤部１４０で検出される押鍵された音高によっても、上記音色データメモリ１２２から夫々のパラメータが読み出されてフィルタエンベロープ制御手段７に与えられ、該フィルタエンベロープ制御手段７により、時変フィルタ６のエンベロープが変更される。
これらは、基本的には、波形データ作成部１で上記音色や音高に適した加工を行い、それに応じた特性になるようにする。
【００４３】
このように本発明による楽音合成方法が明らかになったところで、波形データ作成部１における、周波数特性時変制御手段３による波形メモリ４に記憶する波形データの作成方法を、次に説明する。
【００４４】
上述したように図３（ａ）の特性で原信号の周波数特性を時間経過に従って変化させるには、フィルタバンクを用いて各バンクの時間経過に対するレベルを変化させれば良い。図５に該フィルタバンクの例を示す。このフィルタバンクは、可聴帯域を複数の周波数帯域に分割し、原信号に対して夫々の帯域の信号を得る。
これらの帯域に応じて、夫々の帯域の信号の時間経過に対するレベルを変化させる。
【００４５】
図６に、各帯域の時間経過に対するレベルの変化を示す。この特性は、図３（ａ）の特性を、周波数帯域毎に時間方向に求めたものである。低周波数帯域（図面の奥側）は時間経過に対してレベルの変化は無いが、高周波数帯域については周波数が高いほど（図面手前側ほど）時間経過に対してレベルが大きくなるように設定される。
【００４６】
図７は、図６の一部の帯域を取り出して表示したものである。１ｋＨｚでは時間経過に対する変化はほとんど無いが、２ｋＨｚではレベルがだんだん大きくなり、３ｋＨｚ、４ｋＨｚと周波数が大きくなるに従って、レベルの変化も大きくなる。
【００４７】
このようにして周波数特性時変制御手段３によりレベルが変更された各帯域の信号が全て加算され、これが波形データとして波形メモリ４に記憶される。
【００４８】
次に本実施例に係る電子楽器のシステム構成（楽音発生部２）のメインルーチンのフローチャートについて説明する。
【００４９】
図８に上記楽音発生部２を構成する本電子楽器のメインルーチンのフローチャートが示されている。まず電源を入れると、ＣＰＵ１１０、ＲＡＭ１３０、各スキャン回路１４２・１５２及び１６１や、波形データ読み出し手段５及び時変フィルタ６を含んで構成される音源ＬＳＩなどが初期化される（ステップＳ１０１）。その後、パネルイベント処理（ステップＳ１０２）、ペダルイベント処理（ステップＳ１０３）、鍵盤イベント処理（ステップＳ１０４）、その他の処理（ステップＳ１０５）が繰り返される。該パネルイベント処理及び鍵盤イベント処理については後述する。
【００５０】
図９は、図８のステップＳ１０２に示されたパネルイベント処理のフローチャートである。
【００５１】
ここでは、まず、上記音色選択スイッチ１５１（音色選択手段１５１ａ）が押下されているかが判断される（ステップＳ２０１）。押下されている場合（ステップＳ２０１；Ｙ）は、音色選択処理が行われる（ステップＳ２０２）。ここでは、選択されている音色を示すフラグがオンにされ、また選択された音色のスイッチのＬＥＤが点灯することになる。その後、フィルタエンベロープ制御手段７に選択した音色の情報がセットされる（ステップＳ２０３）。そして、図８のメインルーチンに戻る。
【００５２】
上記音色選択スイッチ１５１が押下されていない場合（ステップＳ２０１；Ｎ）は、次にその他のスイッチが押下されているかが判断される（ステップＳ２０４）。押下されている場合（ステップＳ２０４；Ｙ）は、その他の処理が行われる（ステップＳ２０５）。そして、図８のメインルーチンに戻る。
【００５３】
その他のスイッチが押下されていない場合（ステップＳ２０４；Ｎ）は、何も行わずにメインルーチンに戻る。
【００５４】
図１０は、上記図８のステップＳ１０４における鍵盤イベント処理のフローチャートが示されている。
【００５５】
ここでは、まず鍵盤スキャン回路１４２によりオンイベントすなわち鍵盤部１４０が押鍵されているかが判断される（ステップＳ３０１）。オンイベントの場合（ステップＳ３０１；Ｙ）は、タッチセンサ１４１（打鍵強さ検出手段１４１ａ）によって打鍵強さが検出される（ステップＳ３０２）。続いて音高検出手段１４０ａにより音高が検出される（ステップＳ３０３）。これらの情報はフィルタエンベロープ制御手段７に入力される。
【００５６】
次に、ＲＯＭ１２０の音色データメモリ１２２から音色データが読み出される（ステップＳ３０４）。そして、上記フィルタエンベロープ制御手段７を構成するＣＰＵ１１０によりフィルタエンベロープが算出される（ステップＳ３０５）。この時、図１１に示すように、打鍵強さが強いほどフィルタのエンベロープスピードが大きくなるようにする。ここで求められたスピードデータがフィルタエンベロープ制御手段７での制御によって、時変フィルタ６のカットオフ周波数に適用されることによって、打鍵強さが強いほど、高周波数帯域が減衰する特性が実現されることになる。
【００５７】
続いてその他のデータが算出される（ステップＳ３０６）。その後、算出されたデータが上記音源ＬＳＩを構成する波形データ読み出し手段５及び時変フィルタ６にロードされて、楽音発生処理が行われる（ステップＳ３０７）。そして、図８のメインルーチンに戻る。
【００５８】
他方上記ステップＳ３０１でオンイベントでない場合（ステップＳ３０１；Ｎ）は、次に鍵盤スキャン回路１４２によりオフイベントであるかが判断される（ステップＳ３０８）。オフイベントの場合（ステップＳ３０８；Ｙ）は、更にペダルスキャン回路１６１によりダンパーペダル１６０がオンであるかが判断される（ステップＳ３０９）。ダンパーペダル１６０がオンの場合（ステップＳ３０９；Ｙ）には、そのままメインルーチンに戻る。ダンパーペダル１６０がオフの場合（ステップＳ３０９；Ｎ）には、リリーススピードが上記波形データ読み出し手段５及び時変フィルタ６にロードされて、消音処理する（ステップＳ３１０）。そして、図８のメインルーチンに戻る。
【００５９】
また上記ステップＳ３０８でオフイベントでない場合（ステップＳ３０８；Ｎ）は、何も行わずにメインルーチンに戻る。
【００６０】
以上説明した本実施例に係る構成によれば、読み出した波形データに時変フィルタ６によるフィルタリングが付与されて音色を制御する電子楽器を構成する楽音発生部２の構成に対し、上記波形データ作成部１では、読み出された波形データに付与される、時間変化する時変フィルタ６のフィルタ特性と逆特性になるように、周波数特性時変制御手段３により予め原信号が加工された状態で波形メモリ４に波形データが記憶されることになる。また上記電子楽器を構成する楽音発生部２では、該波形メモリ４から加工された該波形データが読み出され、時変フィルタ６によるフィルタリングが付与される際に、フィルタエンベロープ制御手段７により、打鍵強さに従って、時変フィルタ６におけるカットオフ周波数が時間変化制御されることになる。
【００６１】
その場合上記波形データ作成部１において波形メモリ４に記憶される波形データの加工特性は、強打音の楽音信号に対し、上記図３（ａ）に示されるように、時間経過に従って高周波数帯域のレベルが大きくなるように加工されるため、低次倍音のレベルの時間変化は原信号と変わらないが、高次倍音については、上記のように時間経過に従ってレベルが大きくなるように加工されることになり、図３（ｃ）に示すような弱打時のフィルタ特性を有するフィルタがかけられた場合、原信号に対して減衰が遅くなり、結果的に弱打の高次倍音の減衰と同等な波形データが作成されることになる。従って、上記楽音発生部２において、このように加工処理された波形データが、上記波形メモリ４から読み出されて、楽音が発生せしめられた場合、強打の時は、上記フィルタエンベロープ制御手段７によって、図３（ｂ）に示すような特性［同図（ａ）の波形データ作成時の加工特性と逆特性になっている］を有するものに時変フィルタ６の特性が制御され、波形メモリ４から読み出された波形データに、そのようなフィルタリング特性が付与されるので、該波形データの加工特性と付与する時変フィルタ６の特性とが相殺され、原信号すなわち強打音が合成されることになる（強打時では高次倍音の減衰が早くなる）。これに対し弱打の時は、同じくフィルタエンベロープ制御手段７により、図３（ｃ）に示すような特性［高周波数帯域のレベルが下げられ、時間経過に対して変化しない（経時的な変化はなく一様に高周波数帯域のレベルが下げられる）ような特性］を有するものに時変フィルタ６の特性が制御され、波形メモリ４から読み出された波形データに、そのようなフィルタリング特性が付与されるので、波形データに対して高次倍音のレベルは一様に小さく、しかも高次倍音の時間変化は加工された波形データの通りになり（弱打時では高次倍音の減衰は低次倍音の減衰との差が少なくなる）、各倍音のレベルだけでなく、高次倍音の減衰をも再現された弱打音が合成されることになる。
【００６２】
このような構成によって、波形メモリ４を増大させずに且つ特別な回路を追加することなく、打鍵強さに対して連続的に変化させながら原信号を再現すると共に、打鍵強さに応じた倍音の減衰を再現することが出来るようになる。
【００６３】
尚、本電子楽器（電子楽音発生装置）は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば本実施例では、波形データ作成部１において、フィルタバンクが用いられて原信号の加工がなされているが、他の方法でも良い。例えば、時変フィルタ６の係数が時間経過と共に変更されて、周波数特性が変更されても良い。
【００６４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１及び請求項４記載の音色制御方法乃至音色制御システムによれば、楽音を発生させるために使用されるデジタルフィルタに対して、該デジタルフィルタと逆特性となるように、予め原信号を加工して波形メモリに記憶しておき、楽音発生時において、該波形データを読み出して上記デジタルフィルタでフィルタリングする場合に、打鍵強さによって該デジタルフィルタにおけるカットオフ周波数の時間変化を制御することになるため、強打の時は、波形データ作成時の加工特性と逆特性になってデジタルフィルタの特性が制御され、波形メモリから読み出された波形データに、そのようなフィルタリング特性が付与され、該波形データの加工特性と付与するデジタルフィルタの特性とが相殺され、強打音の原信号が合成されることになると共に、弱打の時は、高周波数帯域のレベルが下げられ、時間経過に対して変化しないような特性にデジタルフィルタの特性が制御され、波形メモリから読み出された波形データに、そのようなフィルタリング特性が付与されるので、波形データに対して高次倍音のレベルは一様に小さく、しかも高次倍音の時間変化は加工された波形データの通りになり、すなわち高次倍音の減衰は低次倍音の減衰との差が少なくなり、各倍音のレベルだけでなく、高次倍音の減衰をも再現された弱打音が合成されることになる。
【００６５】
従って波形メモリを増大させずに且つ特別な回路を追加することなく、打鍵強さに対して連続的に変化させながら原信号を再現すると共に、打鍵強さに応じた倍音の減衰を再現することが出来るようになる。
【００６６】
また請求項２及び請求項５記載の上記波形メモリ作成方法及び波形メモリの構成によれば、請求項１乃至請求項４に記載されたような音色制御方法乃至音色制御システムや請求項３乃至請求項６に記載されたような電子楽音発生方法乃至電子楽音発生装置に使用できる波形データを有するメモリが提供できるようになる。
【００６７】
さらに請求項３及び請求項６記載の電子楽音発生方法乃至電子楽音発生装置によれば、上記と同様に、波形メモリを増大させずに且つ特別な回路を追加することなく、打鍵強さに対して連続的に変化させながら原信号を再現すると共に、打鍵強さに応じた倍音の減衰を再現出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概念説明図である。
【図２】楽音発生部２の構成を有する電子楽器のシステム構成を示す説明図である。
【図３】本発明による楽音合成の方法の説明図である。
【図４】波形メモリに記憶される波形データ特性と本発明による時変フィルタ加工処理により強打時及び弱打時に出力される合成音の周波数特性を示す説明図である。
【図５】フィルタバンクを用いて各バンクの時間経過に対するレベルを変化させ、図３（ａ）に示すような特性で原信号の周波数特性を時間経過に従って変化させた例を示す説明図である。
【図６】各帯域の時間経過に対するレベルの変化を示す説明図である。
【図７】図６の一部の帯域を取り出して表示したグラフである。
【図８】楽音発生部２を構成する本電子楽器のメインルーチンのフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ１０２に示されたパネルイベント処理のフローチャートである。
【図１０】図８のステップＳ１０４における鍵盤イベント処理のフローチャートである。
【図１１】フィルタエンベロープ制御手段７を構成するＣＰＵ１１０で算出されたフィルタエンベロープの状態を示す説明図である。
【図１２】強打及び弱打におけるピアノＣ３の２倍音と７倍音のレベルの時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１      波形データ作成部
２      楽音発生部
３      周波数特性時変制御手段
４      波形メモリ
５      波形データ読み出し手段
６      時変フィルタ
７      フィルタエンベロープ制御手段
１００      システムバス
１１０      ＣＰＵ
１２０      ＲＯＭ
１２１      プログラムメモリ
１２２      音色データメモリ
１３０      ＲＡＭ
１４０      鍵盤部
１４０ａ    音高検出手段
１４１      タッチセンサ
１４１ａ    打鍵強さ検出手段
１４２      鍵盤スキャン回路
１５０      パネル
１５１      音色選択スイッチ
１５１ａ    音色選択手段
１５２      パネルスキャン回路
１６０      ダンパーペダル
１６１      ペダルスキャン回路
１７０      ＭＩＤＩインターフェース
１８０      Ｄ／Ａ変換回路
１８１      サウンドシステム
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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