(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
楽音波形を記憶する波形記憶部と、
前記波形記憶部から楽音波形を読み出す、読出速度が可変な波形読出部と、
周波数軸上に等間隔に並んだ複数の通過周波数帯域を有し、これら複数の通過周波数帯域相互の間隔が可変な、前記波形読出部により読み出された楽音波形が通過するサイドバンドフィルタと、
音高を指定する押鍵情報に応じて前記波形読出部による楽音波形の読出速度を制御する第１のモードと、
前記押鍵情報に応じて前記サイドバンドフィルタの複数の通過周波数帯域相互の間隔を制御する第２のモードとを有し、
これら第１のモードと第２のモードとを切替自在に制御する制御部とを備えたことを特徴とする電子楽器。
【請求項２】
前記第２のモードにおいて、音色を指定するパラメータに応じて前記波形読出部による楽音波形の読出速度を制御する事を特徴とする請求項１に記載の電子楽器。
【請求項３】
前記サイドバンドフィルタは、前記複数の通過周波数帯域の幅が可変であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子楽器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、楽音波形の信号処理を行うデジタルフィルタを備えた電子楽器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子楽器では音源（Ｗａｖｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：以下ＷＧという）を備えており、このＷＧから楽音波形を読み出すときに読出速度を変えて音高を変えるものや音高に対応した楽音波形を音源から読み出すものがある。前者の代表的なものにはサンプラが在り、後者の代表的なものには電子ピアノやシンセサイザが在る。
【０００３】
電子ピアノやシンセンサイザでは、サンプリング時の周波数と同じ周波数で音源から波形の読み出しを行っていて、たとえば鍵盤装置により音高情報が与えられるとその音高情報に対応した楽音波形が読み出される。一方、サンプラでは、たとえばオクターブごとに波形データを用意しておき、サンプリング時の周波数とは異なる周波数で楽音波形を読み出すことによって音高を変化させている。
【０００４】
いずれにしてもこのような電子楽器においてはＷＧから様々な音高を持つ楽音波形が読み出されて、その読み出された楽音波形の音色がＷＧの後段に配設されるデジタルフィルタによって変化する。
【０００５】
このようなＷＧから出力された楽音波形の音色を変化させるデジタルフィルタとして本出願人は特開平６−４０７６号明細書で音色形成装置を開示している。この開示された音色形成装置では楽音波形が持つ基本周波数および整数倍の周波数、基本周波数および整数倍の周波数を中心周波数としてその周辺周波数成分の通過が規制される。つまり、この開示された音色形成装置では周辺周波数成分の通過を規制するため、各通過周波数帯域の幅や遮断する周波数の帯域幅の設定が行われる。
【０００６】
このように音色形成装置では基本周波数および整数倍の周波数、そしてそれらを中心周波数としたその周辺の周波数いわゆるサイドバンドの通過周波数帯域が設定されるので、この音色形成装置のことをサイドバンドフィルタ（以下、ＳＢＦという）とも呼ぶ。
【０００７】
このようなＳＢＦではＷＧから読み出される楽音波形が音高を持つものであれば、楽音波形の基本周波数および整数倍の周波数に、ＳＢＦの通過域をあわせるように係数が設定されて音高を持つ楽音波形の処理が行われる。しかも、基本周波数、整数倍の周波数に対応する各通過周波数帯域の幅および楽音波形が持つそれぞれの周波数成分を通過させないで遮断する周波数帯域が自由に設定されるので基本周波数および整数倍の周波数が有するサイドバンドの、周波数成分の通過量の制御が確実に行える。このようにサイドバンドの、周波数成分の通過量の制御を行うことによって楽音波形の音色が変化する。
【０００８】
ここで特開平６−４０７６号明細書で開示されたＳＢＦについて図５を参照して説明を加えておく。
【０００９】
図５に示すように乗算器の係数Ａ、Ｂおよび遅延回路の遅延量Ｃを変えることによってサイドバンドの特性が自在に変えられる。これらの係数Ａ、Ｂ、Ｃを適宜設定することによって図６のような特性が得られる。図６は基本周波数を２ＫＨｚとしてその整数倍の周波数４、６、８…ＫＨｚの周波数帯で通過域が設定される場合のＳＢＦの周波数特性である。基本周波数から整数倍の周波数までが順序よく配列されている。
【００１０】
なお、横軸には周波数が示されていて縦軸には振幅をデシベル値として換算した値が示されている。
【００１１】
図５に示すＳＢＦ１００では加算器１０１〜１０４と乗算器１０５〜１０８と可変長ディレイライン１０９、１１０とを備えている。可変長ディレイライン１０９、１１０では遅延量の設定を行えて、乗算器１０５〜１０８では帰還量あるいはゲインの設定を行える。各乗算器１０５〜１０８の演算係数を変更することによって通過周波数帯域が自由に設定される。このＳＢＦ１００は２段の可変長ディレイライン１０９、１１０で構成されており、乗算器１０７でフィードバックループが構成されて、さらに乗算器１０８で２重のフィードバックループが構成される。また、可変長ディレイライン１０９あるいは１１０の出力を加算器１０３あるいは１０４へ帰還させているところは積分ループであり、ここでは今回の波形データに可変長ディレイライン１０９あるいは１１０によって遅延させた波形データが加算器１０３あるいは１０４によって加算される。これらの乗算器１０５〜１０８、可変長ディレイライン１０９、１１０に対して制御手段１５によって演算された演算係数Ａ、ＢおよびＣが与えられて基本周波数およびその整数倍の周波数からなる中心周波数およびその中心周波数周辺の周辺周波数帯域の幅が自由に設定されている。
【００１２】
まず、乗算器１０５の演算係数Ａではサイドバンドつまり周辺周波数帯域の幅の変更が行える。この遮断周波数とは図６に示すような各通過周波数帯域が設定されたときに、その周波数帯域のピークから振幅が３ｄＢ以上減衰を与えられる周波数を指す。たとえば基本周波数２ＫＨｚ帯ならばピーク値が０ｄＢであるから、２．１ＫＨｚで−３ｄＢになっていれば２．１ＫＨｚが遮断周波数である。
【００１３】
また、乗算器の係数Ｂを変えることによって通過域のピークからボトムに掛けて描かれるカーブを変えられる。図中、Ｑと示してあるのがそれを示している。このＱ値とは共振特性を示すために使用される。したがってＡとＢとを適宜組み合わせれば通過周波数帯域の特性が任意に設定される。
【００１４】
さらに遅延回路の遅延量Ｃによって基本周波数およびその整数倍の周波数の間隔が変わる。この遅延量Ｃでは現在時刻に対してどれだけ過去のデータが反映されるかが決められる。つまり、ここでＣを与えることによって通過周波数帯域の中心周波数が決められて音高つまりピッチが決められる。
【００１５】
このようなＳＢＦを用いることによってＷＧにピッチのある音（たとえばピアノ）を選んだ場合にはＷＧでピッチを決め、ＳＢＦで音色を変える制御も行えて、ＷＧにピッチの無い音（たとえばシンバル）を選んだ場合にはＳＢＦでピッチもつけられるし、同時に音色を変える制御も行える。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記ＳＢＦによってどちらかというと音色を重視して制御を行ってきたが本出願人は上記ＳＢＦによって音高を変えるという制御のみを行えばさらに音の領域を広げられる点に着目した。つまり、本出願人は上記ＳＢＦによって所望の音高を与えられる点を積極的に活用することを発案している。
【００１７】
そこで本発明では、上記ＳＢＦを活用することによって従来に比べて音の領域を広げて豊かな演奏を行える電子楽器を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子楽器は、
楽音波形を記憶する波形記憶部と、
前記波形記憶部から楽音波形を読み出す、読出速度が可変な波形読出部と、
周波数軸上に等間隔に並んだ複数の通過周波数帯域を有し、これら複数の通過周波数帯域相互の間隔が可変な、上記波形読出部により読み出された楽音波形が通過するサイドバンドフィルタと、
音高を指定する押鍵情報に応じて上記波形読出部による楽音波形の読出速度を制御する第１のモードと、
上記押鍵情報に応じて上記サイドバンドフィルタの複数の通過周波数帯域相互の間隔を制御する第２のモードとを有し、
これら第１のモードと第２のモードとを切替自在に制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
ここで、本発明においては、上記第２のモードにおいて、音色を指定するパラメータに応じて上記波形読出部による楽音波形の読出速度を制御する事が好ましい。
また、本発明において、上記サイドバンドフィルタは、上記複数の通過周波数帯域の幅が可変であることが好ましい。
【００１９】
本発明の上記電子楽器によれば、上記第１のモードによって、演奏情報に基づいて上記波形読出部による楽音波形の読出速度を変えて上記波形記憶部に記憶された楽音波形を読み出すことによって音高を得る、または読み出す波形（のアドレス）を変えて所望の音高に対応した波形を読み出すことによって音高を得る制御を行えるとともにその音高情報に基づいて上記サイドバンドフィルタの複数の通過周波数帯域相互の間隔を設定するときに該複数の周波数帯域の幅を適宜、変えることによって音色を変化させる制御を行えて、
上記第２のモードによって楽音波形を読み出すときにサンプリング時と同じ周波数のみで楽音波形を読み出すことでフォルマントを維持した音色で、上記サイドバンドフィルタによってその楽音波形に自由にピッチつまり音高を与える制御も行える。このときには上記複数の通過周波数帯域のそれぞれの幅を所定の値に設定することによって聴覚上、ピッチ感（音高）を強調することができる。したがって、第２のモードを使用すれば音高を持たない楽音波形に対しても様々な音高を持たせることができる。
【００２０】
また、第２のモードのときに楽音波形の読出速度を変えると音高を持たない楽音波形の音色が変化するものもあるのでこの音色が変化した楽音波形に上記サイドバンドフィルタによって音高を与えれば様々な音色を持つ楽音波形に様々な音高を持たせられる。
【００２１】
以上説明したように本発明の電子楽器では上記第１のモードおよび上記第２のモード、双方の制御モードを有しているのでこれらのモードを適宜、切替えることによって第１のモードで得られる作用あるいは第２のモードで得られる作用を一つの電子楽器で得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態を示す電子楽器のブロック図である。
【００２４】
演奏情報入力手段１１から音色を表わすパラメータあるいはノートナンバを表わす鍵盤情報が制御手段１３および波形データ選択手段１４へ供給される。制御手段１３では波形データ読出手段１５に対してノートナンバに基づいて読出速度の情報を与えて、波形データ選択手段１４では波形データ記憶手段１２に対して指定された波形データの情報を与えている。この波形データ選択手段１４から与えられる波形データの情報によって波形データ記憶手段１２に在る楽音波形のいずれかが指定される。この指定された波形データを波形データ読出手段１５によって読み出している。この波形データ読出手段１５には制御手段１３からノートナンバに基づいて読出速度の情報が与えられているので、この読出速度の情報に基づいて波形データが読み出される。このときには楽音波形に対して音高が与えられる。そしてこの音高が与えられた波形データに対してＳＢＦ１７で音色パラメータに基づいて音色が与えられる。これが従来のシンセシスによる制御モードである。
【００２５】
これに対し本実施形態の電子楽器では第２のモードが選択されたときには音色パラメータに基づいて波形読出手段に対して所定の読出速度が与えられる。勿論、従来から行っている波形記憶手段１２から波形読出手段１５によって楽音波形が読み出されるときの読出速度を変えて波形データに対して音高を与える制御モードでの制御も行えるようにするため、第１の制御モードと第２の制御モードという２つのモードを用意して、これらのモードをモード選択手段１６で選択自在にしている。つまり、本実施形態の電子楽器１０では音色に豊富なバリエーションを持たせるために２つの制御モードを有しているのである。まず、第１のモードでは従来のシンセシスにしたがった制御が行なわれて、第２のモードでは、音色パラメータに応じた読み出し速度によって楽音波形を読み出してからノートナンバに基づいてピッチつまり音高を変化させる制御が行われている。この第２の制御モードとはサンプリング時の周波数と同じ周波数で読み出すことで元のフォルマントを維持した音色で、さらに所望の音高になるようにＳＢＦに音高データを与える制御モードである。したがって、シンバルなどのように音高がない楽音波形の場合には第２のモードが選択されて、フォルマントが維持された楽音波形が波形記憶部から読み出されてＳＢＦで音高が与えられる。
【００２６】
ここで音高を持たない楽音波形が時間軸上および周波数軸上でどのような特徴を持つかについて若干触れておく。
【００２７】
音高を持たない楽音波形たとえばシンバルなどの場合には楽音波形が時間軸上にランダムに分布している。この時間軸上でランダムに分布する波形がたとえばフーリエ変換されて周波数成分に分解されると、周波数軸上では基本周波数、その整数倍の周波数成分が規則正しく配列されない波形、言い換えれば音高のない波形となる。このような音高のない波形を処理するにあたって本発明の電子楽器では読出速度をサンプリング時と同じにする方法と読出速度をサンプリング時とは違う速度で読み出す方法との双方で楽音波形を読み出せるようにしている。
【００２８】
上記の如く、時間軸上でランダムに分布する信号は不規則信号として扱われる。このようなものの中には雑音と呼ばれるものが在ってその雑音の中で代表的なものには白色雑音がある。この白色雑音ではその不規則信号の成分が周波数軸上に一様に分布する。一方、シンバルのような楽音波形ではランダムに分布はしていているものの或る特性を有しているので周波数軸上には周波数特性が観察される。これを本出願人は利用している。この周波数特性が音色に相当する訳である。
【００２９】
このような音高を持たない楽音波形に対して本発明の電子楽器では、上述の如く波形データ記憶部１２からの読出速度を変えて音色を変えることも行っている。これは読出速度によって音色が変化するからである。
【００３０】
第１のモードでは、音高に対応した制御パラメータ（読出速度）がＷＧに与えられ、読出速度を変更して所望の音高にて読み出すか、あるいは音高に対応した制御パラメータ（波形選択のためのアドレス）がＷＧに与えられ所望の音高の波形をサンプリング時の速度で読み出し、音高を得ているが、第２のモードにおいては音高に対応した制御パラメータをＳＢＦ１７に与えて音高を得るようにしている。この第２のモードの場合、さらに音色に対応したパラメータをＷＧに与えることによってＷＧからの読出速度を変更して読み出すことでフォルマントを変化させ音色に関する制御を行っても良い。
【００３１】
このようにして楽音波形がモード選択手段１６で選択されたモードに応じて処理されて、Ｄ／Ａ変換器１８を介して楽音として出力される。
【００３２】
図２を参照して図１で示す電子楽器の動作について説明する。
【００３３】
図２は図１の波形読出手段１５で読み出された波形データを示している。この波形データはシンバルの楽音波形で、シンバルは音高を持たない楽器なのでこの音高がない楽音波形に音高が与えられる模様を示している。
【００３４】
図２（ａ）は波形記憶部１２から読み出された楽音波形の周波数特性を示す図、（ｂ）はＳＢＦ１７の周波数特性を示す図、（ｃ）は（ａ）の周波数特性を持つ楽音波形がＳＢＦ１７でピッチが与えられて出力される様子を示す図である。
【００３５】
図２（ｂ）は図１のＳＢＦ１７に対して制御手段から所定の係数が与えられて通過周波数帯域が設定されたＳＢＦ１７の周波数特性である。つまり、図２（ａ）に示す波形データがＳＢＦ１７へ供給されて図２（ｂ）に示すような音高が与えられて、図２（ｃ）のような波形データとなる。図２（ｃ）は図２（ａ）で示されるフォルマント（音色）が維持されていて音高が在る波形になっている。図中、縦軸はゲインを示し、横軸は周波数を示す。
【００３６】
これが従来のシンセシスとは逆の制御方法によって波形データを生成した場合の例である。つまり、所定の読出速度で読み出すことによって楽音波形のフォルマントを維持したままでＳＢＦ１７によって音高を与えることを行う。このように元々音高のないシンバルの楽音波形を読み出して、ＳＢＦ１７で音高を与えることによってピッチ感の在る楽音が発音される。ここではシンバルの音がシタール風の音に変えられて発音されるのである。なお、シンバルの音としてそのまま出力したい場合にはＳＢＦ１７をバイパスさせれば良い。
【００３７】
以上は読出速度を固定したままでフォルマント（音色）が得られた後でＳＢＦでピッチを与えることを行ってきたが、さらに楽音に豊富なバリエーションを持たせるために以下のようなことも本出願人は行えるようにしている。
【００３８】
これは読出速度によってフォルマント（音色）が変わるものもあるのでこれを楽音信号として処理して豊富な音色バリーエーションを得ようとするものである。
【００３９】
図３（ａ）、（ｂ）には読出速度によって音色が変わるもの、ここでは図２に示したシンバルを一例として挙げている。
【００４０】
図３（ａ）は読出速度を変えて音色が変わる様子を示す図、図３（ｂ）はＳＢＦで基本周波数、その整数倍の周波数成分の中心を遅延手段に設定して、その中心周波数の周辺の周波数成分の幅を狭くしてやることで音高感が強くなった波形の説明図である。図中、縦軸はゲインを示し、横軸は周波数を示す。
【００４１】
図３（ａ）で示す波形データは図２（ａ）と同じシンバルの波形データを、読出速度を変えて読み出していて、図３（ａ）の読出速度は図２（ａ）の読出速度よりも速い。このように速い読出速度で波形データを波形記憶手段１２から読み出すと周波数特性が高域に移動する。つまり、波形データの読出速度が上がるのでピークの位置が高域にずれる。したがって、波形データの読出速度を変えることによってフォルマントが変化し音色が変わる。
【００４２】
以上説明したように従来では音高が在る波形データにＳＢＦ１７によって音色を変化させていたが、本実施形態の電子楽器１０では、音高がない波形に対して、波形の読出速度を変えることによってフォルマントが変わることで音色が変わるので、ＳＢＦ１７の通過周波数を変えて音高を変化させることによって、様々なピッチ感を持つ楽音が生成される。なお、音高を持った楽音波形データの場合には選択手段によって従来の制御モードである第１の制御モードを選択してやれば良い。
【００４３】
ここで第２の制御モードが選択されて、ＳＢＦで音高が変化する模様を図４を参照して説明する。図中、縦軸はゲインを示し、横軸は周波数を示す。
【００４４】
図４はシンバルの波形データに対してＳＢＦ１７で様々な音高を与えた場合の例である。なお、音高を与えるときには、式（１）に示すように出力希望周波数（基音の周波数）ｆｘとサンプリング周波数ｆとで決められる値を基に図５に示す遅延手段１０９、１１０の係数Ｃが設定される。
【００４５】
ｆ×（１／ｆｘ）    …  式（１）
図４（ｂ）では出力希望周波数を４４０ＨｚとしてＳＢＦ１７を設定した場合のＳＢＦ１７の周波数特性が示されている。図４（ａ）に示す波形データが波形データ読出手段によって読み出された波形データである。図中、波形データ読出手段１５は言い換えれば波形を出力する音源となるのでＷＧ出力と記載してある。この波形データが図４（ｂ）のＳＢＦ１７を通過すると、図４（ｃ）の波形データがＳＢＦ１７から出力される。図４（ｂ）のＳＢＦ１７には上式（１）で算出された値を基に図５の遅延手段に係数Ｃが設定されている。
【００４６】
これに対して基本周波数を２９３Ｈｚとして音高を与えた例が示されていて、図４（ｄ）が基本周波数を２９３ＨｚとしたＳＢＦ１７の周波数特性である。
【００４７】
つまり、サンプリング時と同じ速度で読み出すことによってシンバルのフォルマント（音色）を維持しておいて、読み出された波形データにＳＢＦ１７で音高を与えることによって図４（ｃ）あるいは図４（ｅ）の信号が生成される。双方とも周波数に対して同じフォルマントつまり音色を持つものであるが音高つまりピッチが異なる波形データとなる。つまり、同一のフォルマントを持つ楽音波形に対して異なる音高を与えることができて、これを楽音として出力することができる。
【００４８】
なお、図３（ｂ）でも示したように図４（ｂ）、（ｄ）のＳＢＦ１７の周波数特性としては各通過周波数帯域が狭帯域であることが好ましい。各通過周波数帯域を広げると、音高のない楽音波形に近づいていき、あまり大きな差異が得られない。ここでは元々音高のない楽音に対して強い音高を与える方がより大きな効果が得られる。
【００４９】
このように本発明の電子楽器によれば、元々は音高を持つ楽音波形に対して豊富な音色バリエーションを持たせるために使用しているＳＢＦ１７を、音色ではなく音高を変化させる役割を持たせることによって従来のシンセシスでの制御とは逆のシンセシスでの制御を行えるようになる。したがって、このようなＳＢＦを電子楽器に配備することによって、音高のない楽音波形たとえば雷鳴のような波形であってもＳＢＦ１７によって音高が与えられるので従来に比べて音の領域を広げて演奏を行えるようになる。
【００５０】
また、本発明の電子楽器によれば、第２の制御モードにおいて、読出速度によって音色を変え、さらに音高を与えることで従来に電子楽器に比べてより豊富な音色のバリエーションを持たせて演奏を行える。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子楽器によれば、第２のモードを選択することによって上記ＳＢＦを用いて音高のない波形に音高感を出すことにより波形メモリに記憶された様々な波形に様々な処理を施すことができるので第１のモード（従来のシンセシス）での演奏だけにとどまらず、従来に比べて音の領域を広げて豊かな演奏を行える電子楽器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電子楽器の回路構成を示したブロック図である。
【図２】図１のＳＢＦで処理するときの楽音波形およびＳＢＦの周波数特性を示す図である。
【図３】図２とは異なる読出速度を設定した場合の楽音波形およびＳＢＦの周波数特性を示す図である。
【図４】電子楽器で処理される楽音波形の周波数特性を示す図である。
【図５】ＳＢＦの構成ブロック図である。
【図６】図５のＳＢＦの乗算器および可変長ディレイラインに所定の係数を設定した場合の周波数特性を示す図で、特に基本周波数を２ＫＨｚとしてその基本周波数とその基本周波数の整数倍の周波数４、６…ＫＨｚにそれぞれ通過周波数帯域が設定されている模様を示す図である。
【符号の説明】
１０  電子楽器
１１  演奏情報入力手段
１２  波形データ記憶手段
１３  制御手段
１４  波形データ選択手段
１５  波形データ読出手段
１６  モード選択手段
１７  ＳＢＦ
１８  Ｄ／Ａコンバータ
【図１】
0003898944.tif 000002
【図２】
0003898944.tif 000003
【図３】
0003898944.tif 000004
【図４】
0003898944.tif 000005
【図５】
0003898944.tif 000006
【図６】
0003898944.tif 000007