(57)【要約】【課題】楽音信号に自然感に富んだ周波数と振幅の揺らぎを加える。【解決手段】楽音信号波形の周波数を、可聴周波数未満の周波数成分からなる第一の低周波雑音波形でもって上下に揺らす装置と、楽音信号波形の振幅を、可聴周波数未満の周波数成分からなる第二の低周波雑音波形でもって変化させる装置とを含んでなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の音高を決める周波数の楽音信号波形を発生させる装置と、
可聴周波数未満の周波数成分からなる第一の低周波雑音波形を発生させる装置と、
前記楽音信号波形の周波数を前記第一の低周波雑音波形でもって上下に揺らす装置と、
可聴周波数未満の周波数成分からなる第二の低周波雑音波形を発生させる装置と、
前記周波数が上下に揺らされた楽音信号波形の振幅を前記第二の低周波雑音波形でもって変化させる装置と
を備えてなる周波数変調および振幅変調された楽音信号を生成するシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の楽音信号を生成するシステムにおいて、
前記第一の低周波雑音波形および前記第二の低周波雑音波形は、それぞれ０．１〜１２Ｈｚの周波数成分からなる雑音波形である
ことを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の楽音信号を生成するシステムであって、さらに、
ビブラートの速さを決める周波数のビブラート交流波形を発生させる装置を備えてなり、
前記楽音信号波形の周波数を上下に揺らす装置は、前記ビブラート交流波形と前記第一の低周波雑音波形とを合わせた波形でもって楽音信号波形の周波数を上下に揺らすものである
ことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の楽音信号を生成するシステムであって、さらに、
楽音信号を開閉する際の包絡線の立上り部分、持続部分、立下り部分の過渡的形状を表す開閉包絡線波形を発生させる装置を備えてなり、
前記楽音信号波形の振幅を変化させる装置は、前記開閉包絡線波形と前記第二の低周波雑音波形とを合わせた波形でもって楽音信号波形の振幅を変化させるものである
ことを特徴とするシステム。
【請求項５】
所定の音高を決める周波数の楽音信号波形を発生させるステップと、
可聴周波数未満の周波数成分からなる第一の低周波雑音波形を発生させるステップと、
前記楽音信号波形の周波数を前記第一の低周波雑音波形でもって上下に揺らすステップと、
可聴周波数未満の周波数成分からなる第二の低周波雑音波形を発生させるステップと、
前記周波数が上下に揺らされた楽音信号波形の振幅を前記第二の低周波雑音波形でもって変化させるステップと
を含んでなる周波数変調および振幅変調された楽音信号を生成する方法。
【請求項６】
請求項５に記載の楽音信号を生成する方法において、
前記第一の低周波雑音波形および前記第二の低周波雑音波形は、それぞれ０．１〜１２Ｈｚの周波数成分からなる雑音波形である
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の楽音信号を生成する方法であって、さらに、
ビブラートの速さを決める周波数のビブラート交流波形を発生させるステップを含んでなり、
前記楽音信号波形の周波数を上下に揺らすステップは、前記ビブラート交流波形と前記第一の低周波雑音波形とを合わせた波形でもって楽音信号波形の周波数を上下に揺らすステップである
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の楽音信号を生成する方法であって、さらに、
楽音信号を開閉する際の包絡線の立上り部分、持続部分、立下り部分の過渡的形状を表す開閉包絡線波形を発生させるステップを含んでなり、
前記楽音信号波形の振幅を変化させるステップは、前記開閉包絡線波形と前記第二の低周波雑音波形とを合わせた波形でもって楽音信号波形の振幅を変化させるステップである
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子楽器などにおける楽音信号を生成するシステムおよび方法に関し、より詳しくは、生成される楽音の周波数および振幅に低い周波数成分からなる不規則な揺らぎを与えることにより、いわゆる自然楽器の演奏において発音される楽音のようにより自然感に富んだ楽音を生成するように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
電子楽器など、電子回路により楽音信号を発生させる機器においては、一般的に発生する楽音信号が周波数および振幅において安定しているために、そのまま楽音として発音させて利用すると単調で機械的な感を与えることが否めない。そのため、楽音信号の周波数を例えば６〜８Ｈｚの周波数のビブラート交流波形で上下に揺らすビブラート効果を付与するとか、演奏する各楽音の発音に際してその立上り部分、持続部分、立下り部分に過渡的な振幅変化を付与するとかして、発生楽音の周波数や振幅を時間的に変化させる種々の工夫が採用されてきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ビブラート効果の付与は、発音させる楽音信号の音高（周波数）を所定の音高を中心に上下に正弦波状に変化させることにより行い、その変化幅（ビブラート深さ）は、一般に１／６半音（約１７セント）以内であり、変化周波数は、６〜８Ｈｚであることが多い。楽音にビブラート効果を付与すると、聴いたときの感じで音に豊かさが加わって自然感が増すが、周波数の揺らぎ具合が安定した正弦波状であるために今ひとつ自然感に乏しい嫌いがある。また、演奏する各楽音の発音に際してその立上り部分、持続部分、立下り部分に過渡的な振幅変化を付与すると、自然感を持った発音の開閉が行われるが、その過渡的な変化具合も各楽音について画一的であると、今ひとつ自然感に乏しい感が拭えない。
【０００４】
この発明は、発生させる楽音の周波数の揺らぎに不規則性を導入するとともに、発生させる楽音の振幅にも不規則な揺らぎを加えることにより、より自然さを感じさせる楽音を生成するシステムおよび方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、この発明による楽音信号を生成するシステムは、所定の音高を決める周波数の楽音信号波形を発生させる装置と、可聴周波数未満の周波数成分からなる第一の低周波雑音波形を発生させる装置と、楽音信号波形の周波数を第一の低周波雑音波形でもって上下に揺らす装置と、可聴周波数未満の周波数成分からなる第二の低周波雑音波形を発生させる装置と、周波数が上下に揺らされた楽音信号波形の振幅を第二の低周波雑音波形でもって変化させる装置とを備えてなることを特徴とする。
【０００６】
加えて、この発明のシステムは、前記第一の低周波雑音波形および前記第二の低周波雑音波形が、それぞれ０．１〜１２Ｈｚの周波数成分からなる雑音波形であることを特徴とする。
【０００７】
また、この発明のシステムは、さらに、ビブラートの速さを決める周波数のビブラート交流波形を発生させる装置を備えてなり、前記楽音信号波形の周波数を上下に揺らす装置が、当該ビブラート交流波形と前記第一の低周波雑音波形とを合わせた波形でもって楽音信号波形の周波数を上下に揺らすことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明のシステムは、さらに、楽音信号を開閉する際の包絡線の立上り部分、持続部分、立下り部分の過渡的形状を表す開閉包絡線波形を発生させる装置を備えてなり、前記楽音信号波形の振幅を変化させる装置が、当該開閉包絡線波形と前記第二の低周波雑音波形とを合わせた波形でもって楽音信号波形の振幅を変化させることを特徴とする。
【０００９】
さらに、この発明による楽音信号を生成する方法は、所定の音高を決める周波数の楽音信号波形を発生させるステップと、可聴周波数未満の周波数成分からなる第一の低周波雑音波形を発生させるステップと、楽音信号波形の周波数を第一の低周波雑音波形でもって上下に揺らすステップと、可聴周波数未満の周波数成分からなる第二の低周波雑音波形を発生させるステップと、周波数が上下に揺らされた楽音信号波形の振幅を第二の低周波雑音波形でもって変化させるステップとを含んでなることを特徴とする。
【００１０】
加えて、この発明の方法は、前記第一の低周波雑音波形および前記第二の低周波雑音波形が、それぞれ０．１〜１２Ｈｚの周波数成分からなる雑音波形であることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明の方法は、さらに、ビブラートの速さを決める周波数のビブラート交流波形を発生させるステップを含んでなり、前記楽音信号波形の周波数を上下に揺らすステップが、当該ビブラート交流波形と前記第一の低周波雑音波形とを合わせた波形でもって楽音信号波形の周波数を上下に揺らすことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明の方法は、さらに、楽音信号を開閉する際の包絡線の立上り部分、持続部分、立下り部分の過渡的形状を表す開閉包絡線波形を発生させるステップを含んでなり、前記楽音信号波形の振幅を変化させるステップが、当該開閉包絡線波形と前記第二の低周波雑音波形とを合わせた波形でもって楽音信号波形の振幅を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、生成される楽音に不規則な揺らぎが加味されるので、電子回路による楽音生成でありながら、より自然感を感じさせる楽音を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の第一の実施形態の構成を示すブロック線図である。
【図２】この発明の第二の実施形態の構成を示すブロック線図である。
【図３】図２の実施形態において使用される開閉包絡線波形の波形図である。
【図４】この発明の第二の実施形態を利用した電子楽器の構成を示すブロック線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施形態を説明するが、この発明により楽音信号を生成する原理を説明するために、まず第一の実施形態として、持続音としての楽音信号に周波数の揺らぎと振幅の揺らぎを付与する構成について図１を参照しながら説明する。図１は、音源波形メモリ読出し方式による楽音信号を生成するシステムを示し、音源波形メモリ１は、生成すべき楽音の１周期（２πラジアン）分の波形を各位相点（例えば、６５５３６点の位相アドレス）における波高のサンプル値の並びとして記憶しており、生成すべき楽音信号の周波数に応じた速度で歩進する位相アドレス信号で順次波高値を読み出すことにより、その周波数の楽音信号を生成する。例えば、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚで楽音信号を生成する場合は、５２３．２５１Ｈｚの楽音信号を生成するには、１サンプル当たり平均６５５３６×５２３．２５１／４４１００＝７７７．５９の増分（インクレメント）で歩進するアドレス信号（アドレス自体は、整数部のみの値）で音源波形メモリ１にアクセスして毎秒４４１００個の速度で波形サンプル値を読み出していく。位相増分値は、位相増分値メモリ２の中に各楽音の周波数（例えば、５２３．２５１Ｈｚ）に対応した値（例えば、７７７．５９）が記憶されており、発生させるべき楽音の音高に応じて所定の値が読み出されて、その読み出された位相増分値が位相増分値累算器３において毎秒４４１００回累算されて、その累算結果として時間進行とともに増加する位相値が楽音波形メモリ１を読み出すための歩進アドレス信号として出力される。
【００１６】
図１では、位相増分値メモリ２と位相増分値累算器３の間にこの発明が特徴とする周波数揺らぎ付与装置４が設けられていて、位相増分値メモリ２から読み出された位相増分値の値を上下に揺らして（時間とともに増減して）位相増分値累算器３に供給する。これにより、音源波形メモリ１を読み出す歩進アドレス信号の歩進速度が揺れて、読み出される楽音信号の周波数が上下に揺らされる。ここに、周波数揺らぎ付与装置４は、低周波不規則雑音発生器４１、揺れ幅調節器４２および乗算器４３を含んでなり、低周波不規則雑音発生器４１は、可聴周波数未満の周波数成分（例えば、１２Ｈｚ未満の周波数成分）からなる低周波雑音波形をデジタル値として発生させるものであり、その波形は、値が１．００を中心として０．９９〜１．０１の最大振れ幅で不規則に変動する波形である。いわゆる白色雑音の内の可聴周波数未満の周波数成分のみを有効成分として含む不規則雑音波形である。揺れ幅調節器４２は、低周波不規則雑音発生器４１から出力される低周波雑音波形の最大振れ幅（１．００を中心とした±０．０１の幅）を０〜０．０１の範囲で調節し、生成されるべき楽音信号の周波数の揺らぎ程度を調節するものである。乗算器４３は、位相増分値メモリ２から出力される位相増分値に振れ幅が調節された低周波雑音波形の値を乗算して、位相増分値を増減変動させる。その結果、位相増分値累算器３から出力される歩進アドレス信号の歩進速度が標準速度±０〜０．０１の幅で増減することになり、音源波形メモリ１から読み出される楽音信号の周波数が標準音高±０〜０．０１の幅で上下に揺らされる。この揺れ幅は、音高を計測する単位で表現すると、標準音高±０〜１７セントの幅に相当する。
【００１７】
図１では、さらに、音源波形メモリ１の出力側にこの発明が特徴とする振幅変化付与装置５が設けられていて、音源波形メモリ１から読み出された楽音信号の振幅を変化させて出力点６に出力する。ここに、振幅変化付与装置５は、低周波不規則雑音発生器５１，変化幅調節器５２および乗算器５３を含んでなり、低周波不規則雑音発生器５１は、可聴周波数未満の周波数成分からなる低周波雑音波形をデジタル値として発生させるものであり、その波形は、値が１．００を中心として最大０．８０〜１．２０の振れ幅で不規則に変化する波形である。いわゆる白色雑音の内の可聴周波数未満の周波数成分のみを有効成分として含む不規則雑音波形である。変化幅調節器５２は、低周波不規則雑音発生器５１から出力される低周波雑音波形の変化幅（１．００を中心とした±０．２０の幅）を０〜０．２０の範囲で調節し、出力点６に出力されるべき楽音信号の振幅の変化程度を調節するものである。乗算器５３は、音源波形メモリ１から出力される楽音信号波形のサンプル値に低周波雑音波形の調節された値を乗算して、出力点６に現れる楽音信号の振幅を±０〜２０％の幅で不規則に変化させる。
【００１８】
図１の実施形態において、低周波不規則雑音発生器４１および５１の発生する低周波雑音波形の周波成分としては、発明者らの実験では、０．１〜１２Ｈｚの範囲の成分が自然な揺らぎの感じを与えるという面では、好適であった。
【００１９】
次に、この発明により楽音信号を生成する原理を電子楽器において利用する場合について説明するために、第二の実施形態として、ビブラート効果の付与、および演奏キーによる発音の開閉（オンオフ）機能を加味した構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、図１と同様に、音源波形メモリ読出し方式による楽音信号を生成するシステムであるが、この実施形態では、周波数揺らぎ付与装置４にビブラート交流波形発生器４６とビブラート深さ調節器４７と加算器４８が追加して設けられている。ビブラート交流波形発生器４６は、ビブラート速さであるビブラート周波数（例えば、７Ｈｚ）の交流波形を発生し、その波形は、値が１．００を中心として０．９９〜１．０１の最大振れ幅で規則的に変動する正弦波である。ビブラート深さ調節器４７は、ビブラート交流波形発生器４６から出力される正弦波の振幅（１．００を中心とした±０．０１の幅）を０〜０．０１の範囲で調節し、ビブラートの深さ（生成されるべき楽音信号の周波数の揺らぎ程度）を調節するものである。加算器４８は、先の揺れ幅調節器４２からの調節された低周波雑音波形と今回のビブラート深さ調節器４７からの調節されたビブラート交流波形とを加算して、その合わせた波形でもって乗算器４３において、位相増分値メモリ２から出力された位相増分値を増減変動させる。その結果、音源波形メモリ１から読み出される楽音信号にビブラート交流波形と低周波雑音波形の合わさった波形でのビブラートが掛かることになる。これにより、単純な正弦波によるビブラートに比べて、より自然感を感じさせる揺らぎのあるビブラート効果が期待できる。揺れ幅調節器４２およびビブラート深さ調節器４７がともに「レベル＝０」に調節されている場合には、ビブラートが掛からない楽音信号が生成される。また、この発明による不規則な周波数揺らぎを利用せず、通常の規則的なビブラート効果のみを利用する場合は、揺れ幅調節器４２を「レベル＝０」に調節し、ビブラート深さ調節器４７を所望のレベルに調節すれば、実現できる。
【００２０】
さらに、図２の実施形態では、振幅変化付与装置５に開閉包絡線波形発生器５６と乗算器５８が追加して設けられている。開閉包絡線波形発生器５６は、通称「エンベロープジェネレータ」とも称され、演奏する各楽音を発音させるに際してその立上り部分、持続部分、立下り部分に過渡的な振幅変化を付与しながら楽音信号を開閉するための包絡線波形を発生させる回路であり、その波形は、図３に示すように、キーオンで始まるアタック立上り部Ａ、アタック戻り部Ｂ、それに続いて押鍵されている間一定振幅で持続する持続部Ｃ、およびキーオフで始まるディケイ部Ｄを有する波形である。発音の際にアタック部を目立たせる必要がない場合は、アタック戻り部Ｂは省略される。また、撥弦楽器的な演奏効果を表現する場合は、アタック立上り部Ａに続いて直ちにディケイ部Ｄが始まるような包絡線が利用される。乗算器５８は、先の変化幅調節器５２からの調節された低周波雑音波形を包絡線波形発生器５６からの包絡線波形に乗算して、図３に示した包絡線波形の波高値を±２０％以内の調節された範囲で不規則に増減して、包絡線波形の形状に揺らぎを与える。その揺らぎを付与された包絡線波形でもって乗算器５３において、音源波形メモリ１から読み出された楽音信号が開閉される。変化幅調節器５２が「レベル＝０」に調節されているときは、不規則な振幅揺らぎのない通常の開閉包絡線波形で開閉された楽音信号が出力点６に現れる。
【００２１】
次に、同時に複数の楽音を発生させることのできる複音電子楽器に上記第二の実施形態を利用した場合の構成について、図４を参照しながら説明する。この電子楽器は、最大許容発音鍵数（例えば、１６鍵）に相当する数の複数時分割チャンネルを有して時分割動作をする。キーボード８１で演奏音のキーが押されると、チャンネルアサイナ８２でそのキーの発音を受け持つ時分割発音チャンネルが確保され、以降その発音チャンネルにおいて上記図２で説明したような楽音信号の生成が行われる。押鍵されたキーに対応する位相増分値が位相増分値メモリ２から読み出されて周波数揺らぎ付与装置４に送られて、ビブラート深さ調節器４７で調節されたビブラート交流波形と揺れ幅調節器４２で調節された低周波雑音波形とが加算機４８で加算された値が乗算器４３で位相増分値に乗算され、その乗算された値が位相増分値累算器３においてサンプリング周波数で累算されて、歩進アドレス信号として出力され、音源波形メモリ１を読み出す。
【００２２】
他方、押鍵により発音チャンネルが確保されるのに伴って送り出されるキーオン信号が開閉包絡線波形発生器５６に供給されて、図３に示す開閉包絡線波形の発生がアタック立上り部Ａから開始し、続いてアタック戻り部Ｂを経由して持続部Ｃへ移行し、その後、押鍵が続いている間は、持続部Ｃが維持され、離鍵によりキーオフ信号が来ると、ディケイ部Ｄが始まる。開閉包絡線波形は、別途、低周波不規則雑音発生器５１で発生されて変化幅調節器５２で±０〜２０％の幅にレベル調節された低周波雑音波形の値と、乗算器５８で乗算されて、その乗算された包絡線波形でもって、音源波形メモリ１から読み出された楽音信号の振幅を変調する。すなわち、本来の開閉包絡線の形に低周波雑音波形による不規則な揺らぎが加わった振幅形状で開閉されて、出力点６に現れる。
【００２３】
以上説明したように、各時分割発音チャンネルで発音されて出力点６に現れる楽音信号のサンプル値は、電子楽器全体で楽音を合わせるために、チャンネル累算器８３において全時分割チャンネル分がサンプルごとに順次累算されて合計サンプル値の並びとなり、以降デジタルアナログコンバータ８４、アンプ８５、スピーカ８６を介して、演奏楽音として空中に放出される。
【００２４】
以上の説明から理解できるように、この発明によれば、発音される楽音に可聴周波未満の緩やかな周波数の不規則な揺らぎや振幅の不規則な揺らぎが加味されるので、より自然感に富んだ楽音として聞こえる。
【符号の説明】
【００２５】
１…音源波形メモリ、２…位相増分値メモリ、３…位相増分値累算器、４…周波数揺らぎ付与装置、５…振幅変化付与装置、６…出力点、４１…低周波不規則雑音発生器、４２…揺れ幅調節器、４３…乗算器、４６…ビブラート交流波形発生器、４７…ビブラート深さ調節器、４８…加算器、５１…低周波不規則雑音発生器、５２…変化幅調節器、５３…乗算器、５６…開閉包絡線波形発生器、５８…乗算器、８１…キーボード、８２…チャンネルアサイナ、８３…チャンネル累算器、８４…デジタルアナログコンバータ、８５…アンプ、８６…スピーカ、Ａ…アタック立上り部、Ｂ…アタック戻り部、Ｃ…持続部、Ｄ…ディケイ部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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