(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押鍵に応じて原音及び共鳴音を夫々発音する電子楽器の楽音発生装置であって、
原音を楽音として発音する第１のサウンドシステムと、
採取した共鳴音の中高音域成分だけを抽出して、共鳴音波形として内蔵する記憶手段から、上記原音に対応する共鳴音を音響的に複数のＮ個発音する第２乃至Ｎ＋１のサウンドシステムと
を備えたことを特徴とする電子楽器の楽音発生装置。
【請求項２】
電子楽器本体において実際に発音させるスピーカに対応する位置で、録音した共鳴音を共鳴音波形として上記記憶手段に内蔵し、対応するスピーカから共鳴音を再生することを特徴とする請求項１記載の電子楽器の楽音発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原音と共鳴音の定位感を明瞭に出すことができる電子楽器の楽音発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子楽器において、自然楽器により近い音を出力させようとした場合、原音を採取して忠実に再生させなければならない。しかしグランドピアノなどでは、鍵盤が弾かれてハンマーが弦を叩くと、調和関係にある弦や響板などが共鳴して共鳴音が発生する。実際はこのように様々な共鳴音が原音とは別に発生し、豊かな音を作っている。
【０００３】
そこで電子楽器において、このような共鳴音の効果を得るために、次のような技術が用いられることになる。
【０００４】
たとえば、グランドピアノの音を再現するために、グランドピアノの音を録音し、そこから共鳴音成分を取り出し、原音とは別個に波形として内蔵し、再生する。この再生方式については、さらに、図８に示すように、原音成分と共鳴音成分が電気的に加算されて２チャンネルにまとめられて（ＤＳＰ１２０の入力側は原音の左右用に２系列と共鳴音の１系列の計３系列であるが、その出力側は２系列しかない）再生システムに伝送され、再生が行われる方式と、夫々別系列で伝送され、再生が行われる方式とがある。尚図８の共鳴音波形メモリ１０８には、共鳴音の全周波数成分が記憶されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように２チャンネルにまとめて伝送され再生が行われる方式では、原音成分と共鳴音成分が同一のサウンドシステム（スピーカ１２３ａ〜１２３ｄを含む）１２４ａ、１２４ｂから再生されることになり、音が混ざり合い、輪郭のはっきりした明瞭な音質を得ることは困難である。また原音と共鳴音の定位を変えることはできるが、左右のスピーカの音量差によって作り出しているため、原音と共鳴音の位置の違いを明瞭に出すことは困難である。
【０００６】
他方共鳴音再生系列を複数持ち（前記図８とは異なり、採取した共鳴音の数に応じて共鳴音波形メモリもその数分だけ用意し、さらに夫々の共鳴音の全周波数成分がそれらに格納される）、夫々独立した系列で伝送され各々異なるサウンドシステムで再生される方式では、楽音の再生状態がより自然楽器に近くなり、共鳴音効果も本物に近くなる。
【０００７】
しかし、この共鳴音を別系列として再生する方式では、原音再生系列と同様、低音から高音までの全周波数成分を再生するために、共鳴音波形も低音から高音まで様々な周波数成分を持っており、波形として内蔵する際、大きなメモリ容量を必要とすることになる。
【０００８】
また低音から高音まで再生するためには、再生システムも大掛かりなものが必要となる。特に低音用のスピーカは、その大きさが嵩張り、システム全体として大規模なものになり易い。
【０００９】
本発明は、以上のような問題に鑑み創案されたもので、楽音波形のメモリ容量を小さくでき、且つ原音と共鳴音の位置の違いを明瞭に出すことのできる電子楽器の楽音発生装置を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子楽器の楽音発生装置の構成は、押鍵に応じて原音及び共鳴音を夫々発音する電子楽器の楽音発生装置であって、原音を楽音として発音する第１のサウンドシステムと、採取した共鳴音の中高音域成分だけを抽出して、共鳴音波形として内蔵する記憶手段から、上記原音に対応する共鳴音を音響的に複数のＮ個発音する第２乃至Ｎ＋１のサウンドシステムとを備えたことを基本的特徴としている。
【００１１】
本発明者が知見した事実によれば、共鳴音は音量的には低音域成分よりも中高音域成分の占める割合が大きい。発音位置（定位）に関しても中高音域成分だけで制御できる。従って上記構成のように、採取（録音）した共鳴音に対し、高域通過フィルタを用いて、中高音域成分だけを抽出し、共鳴音波形として、音源部に内蔵するようにすれば、中高音域成分だけで、共鳴音効果の特徴を十分作り出すことができる。
【００１２】
抽出する周波数成分は、採取した共鳴音の周波数成分のうち、２００Ｈｚ以下の周波数成分を除いたものを対象とし、それを、共鳴音波形として、前記音源部のメモリに備えるようにするものである。共鳴音の特徴の多くを占めるのは、５００Ｈｚ以上の周波数成分であり、さらに２００Ｈｚ以下の周波数成分は、人間の聴覚乃至振動に関する触覚では、共鳴音としてほとんど感知されないからである。
【００１３】
共鳴音は、上述のように、中高音域だけが抽出されてメモリに内蔵されるので、共鳴音再生系列も、その分に対応した数（Ｎ個）だけ持ち、夫々別個のサウンドシステム（第２乃至Ｎ＋１のサウンドシステム）で再生するようにすると、原音成分と共鳴音成分が混ざり合うことがなく、原音と共鳴音の位置の違いを明瞭に出すことができ、輪郭のはっきりした明瞭な音質を得ることができるようになる。この場合でも低音の共鳴音発生用の大型のスピーカを設置する必要はないため、システム全体として大規模なものになることはない。またそのような構成をとるならば、電子楽器本体において実際に発音させるスピーカに対応する位置で、録音した共鳴音を共鳴音波形として上記記憶手段に内蔵させ、対応するスピーカから共鳴音を再生するようにする必要がある。
【００１４】
【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。
（前提例）図１は、本発明を実施する際に前提となる前提構成の一例を電子楽器に適用された状態で示すものである。同図に示される電子楽器の構成は、システムバス１００上に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、パネルスキャン回路１０４ａを介して接続された操作パネル部１０４、鍵盤スキャン回路１０５ａを介して接続された鍵盤部１０５、及び音源回路１０６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。
【００１５】
また前記音源回路１０６には、そこから出力された楽音信号を処理するＤＳＰ（Digital Signal Processor）１２０と、そこで処理された楽音信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路１２１と、それを増幅するメインアンプ１２２ａ、１２２ｂ及び外部に発音せしめるスピーカ１２３ａ〜１２３ｄなどを含むサウンドシステム１２４ａ、１２４ｂが電気的に接続されている。
【００１６】
上記ＣＰＵ１０１は、前記ＲＯＭ１０２のプログラムメモリ記憶部に記憶されている制御プログラムに従って当該電子楽器の各部を制御するものであり、また上記プログラムメモリ記憶部に記憶されたアプリケーションプログラムを実行し、必要に応じて、ＲＡＭ１０３を作業領域として使用し、さらにＲＯＭ１０２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。
【００１７】
上記ＲＯＭ１０２は、上述のように、電子楽器全体を制御するプログラムを格納している他、ＣＰＵ１０１が使用する種々の固定データが記憶されている。
【００１８】
上記ＲＡＭ１０３は、装置のステータス情報を記憶したり、ＣＰＵ１０１の作業領域として使用されるものである。尚、当該電子楽器を制御するための各種レジスタやフラグ等は、ＲＡＭ１０３に定義されており、このＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１により、システムバス１００を介してアクセスされる。
【００１９】
上記操作パネル部１０４は、電源スイッチ、音色選択スイッチなど各種スイッチ及び所定の情報を表示する表示器などが設けられている。この操作パネル部１０４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１０４ａは、上記操作パネル部１０４に設けられた各スイッチのセット／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ＣＰＵ１０１に送出するものである。
【００２０】
上記鍵盤部１０５は、複数の鍵盤と、これらの押鍵や離鍵に連動して開閉する鍵盤スイッチからなる。この鍵盤部１０５とシステムバス１００の間に介在する鍵盤スキャン回路１０５ａは、鍵盤スイッチの状態を調べ、そのＯＮ／ＯＦＦを示す信号から鍵盤タッチの強さ（速さ）を示すタッチデータを生成すると共に、ＯＮ又はＯＦＦ情報とその鍵盤ナンバーを出力するものである。このＯＮ／ＯＦＦ情報及び鍵盤ナンバー、タッチデータは、システムバス１００を介してＣＰＵ１０１に送られる。
【００２１】
上記音源回路１０６は、ＣＰＵ１０１から出力される信号に対応する原音波形データを波形メモリ１０７から読み出し、その楽音波形データにエンベロープを乗算し、楽音信号として出力する。また同じくＣＰＵ１０１から出力される信号に対応する共鳴音波形データを共鳴音波形メモリ１０８から読み出し、それにエンベロープを乗算し、楽音信号として出力する。該共鳴音波形メモリ１０８に格納されている共鳴音波形データの抽出の仕方については後述する。
【００２２】
上記ＤＳＰ１２０は、入力されてくる楽音信号に各種効果（リバーブやコーラスなど）を付加するための回路とプログラムが備えられており（プログラムについては、外部ＲＯＭやＲＡＭに格納されていても良い）、入力された原音成分と共鳴音成分に、これらの効果を付加する機能を有している。
【００２３】
該ＤＳＰ１２０から出力された信号は、Ｄ／Ａ変換回路１２１にて、左右の夫々アナログ信号に変換され、メインアンプ１２２ａ及び１２２ｂで増幅されて、中高音用Ｌ側スピーカ１２３ａ、Ｒ側スピーカ１２３ｃと、低音用Ｌ側スピーカ１２３ｂ、Ｒ側スピーカ１２３ｄで、再生される。本前提例構成では、ＤＳＰ１２０において、原音波形成分と共鳴音波形成分を電気的に加算して混合し、上記のような２チャンネル再生システムで再生している。
【００２４】
以上のような構成において、共鳴音波形メモリ１０８に格納される共鳴音波形データは、次のようにして採取及び抽出される。
【００２５】
すなわち、図２に示すように、グランドピアノ３００の音を本電子楽器で再現しようとする場合、該グランドピアノ３００から発せられる共鳴音を、複数の箇所において、マイク３０１ａ〜３０１ｃで録音する。
【００２６】
このように採取された共鳴音波形成分は、たとえば図３（ａ）に示す状態であるが、同図（ｂ）に示されるような特性を有する高域通過フィルタを通して、同図（ｃ）に示すように、低音域成分をカットし、中高音域成分を抽出して、上記共鳴音波形メモリ１０８に格納している。
【００２７】
この中高音域成分とは、２００Ｈｚ以下の低音を除く周波数成分を想定している。但し共鳴音の特徴の多くを占めるのは、５００Ｈｚ以上の周波数成分であり、その中でも最も効率良く効果を出すために、１ｋＨｚ以上を抽出して共鳴音波形として、上記共鳴音波形メモリ１０８に記憶せしめている。
【００２８】
以上のようにして、採取した共鳴音から必要な部分のみを抽出し、共鳴音波形メモリ１０８に格納したため、従来含んでいたような低音域成分はカットされ、その分メモリ容量を節約できるようになる。
【００２９】
また再生用のサウンドシステムも１ｋＨｚ以上を再生できれば良く、大型の低音用スピーカを備える必要はなく、小型の中高音域用スピーカを備えることで共鳴音効果を実現できることになる。たとえば、低音域を再生するには、１２ｃｍ以上、１６ｃｍや２０ｃｍ等の口径のスピーカが必要であったが、上記実施例構成によれば、共鳴音に関し低音域を再生する必要はなくなるので、１０ｃｍ以下の口径のスピーカで所望の効果を実現できることになる。
【００３０】
（実施例１）図４は、電子楽器に適用された本発明の第１実施例を示すものである。本構成と、前記前提例の構成との差異は、上記図２に示した共鳴音を採取した箇所の分だけ、共鳴音波形メモリ１０９、１１０、１１１を用意し、夫々高域通過フィルタを用いて中高音域成分だけを抽出して格納した点にある。
【００３１】
またそのように共鳴音波形を格納したことに対応させて、共鳴音再生系列を複数（Ｎ個）持ち、夫々独立した系列で転送されて（同図に示すように共鳴音信号は、夫々音源回路１０６から別個に出力され、さらにＤＳＰ１２０からも夫々独立して出力されている）、各Ｄ／Ａ変換回路１２１ｂ〜１２１ｄでアナログ信号に変換されて、別個のサウンドシステム１２５〜１２７（夫々メインアンプ１２２ｃ〜１２２ｅと共鳴音用スピーカ１２３ｅ〜１２３ｇで構成される）で（第２乃至Ｎ＋１のサウンドシステムで）再生される点である。
【００３２】
たとえばグランドピアノのような自然楽器では、原音は弦から発音されるが、共鳴音については、他の弦や響板から発音されることになる。すなわち、原音と共鳴音は同じ位置から発音されるものではない。従って再生系列を構成する際にも、本実施例のように、原音再生系列（Ｌ側とＲ側）と、複数の共鳴音再生系列が各々独立して存在し、原音と共鳴音は異なる位置に配置された異なるスピーカから再生されるようにすることで、原音と共鳴音の位置の違いを明瞭に出すことができ、自然楽器に近い放音状態となり、自然な共鳴音効果が得られるようになる。
【００３３】
従って上記実施例１のように、共鳴音再生系列を複数持たせる場合は、実際に配置するスピーカ１２３ｅ〜１２３ｇの位置に対応した箇所で共鳴音を録音したものを共鳴音波形として内蔵する（共鳴音波形メモリ１０９、１１０、１１１）と、実際の自然楽器の楽音の放音状態と近くなり、その効果が大きい。
【００３４】
（実施例２）図５は、本発明構成が適用されたグランドピアノの外観を持つ電子ピアノの構成を示す斜視図である。このタイプの電子ピアノのメリットとして、外観の高級感の他に、奥行き方向にスペースがあるため、スピーカ配置の自由度が大きいことがある。多数のスピーカを上向きに配置できるため、迫力のある音を再生することができる。
【００３５】
本実施例では、このタイプの電子ピアノに上記本発明の楽音発生装置の構成を組み込むことにより、少ないメモリ容量と小規模のサウンドシステムでグランドピアノの共鳴音効果を実現することができる。
【００３６】
前記前提例のような２チャンネルサウンドシステムで構成する場合は、グランドピアノ型のケースの左右の適当な位置に、中高音域用スピーカ１２３ａ及び１２３ｃを配置し、響板下側に低音用スピーカ１２３ｂ及び１２３ｄを配置する。
【００３７】
このような構成で、夫々のスピーカから原音と共鳴音が混合された楽音が再生されるようになる。
【００３８】
それに対して前記実施例１のような原音再生系列と複数の共鳴音再生系列を持ち、それに対応させて、夫々別個のサウンドシステムで再生させる構成を備える本発明の構成の場合は、次のようなスピーカ配置とする。
【００３９】
すなわち、図６に示すように、原音再生用スピーカ１２３ａ〜１２３ｄを、中高音域用と低音域用の夫々左右に配置し、共鳴音再生用スピーカ１２３ｅ〜１２３ｇを響板中央部左右と奥に配置する。
【００４０】
スピーカは、原音系列については、低音から高音まで再生することが必要であり、一般的に知られている２ｗａｙ、３ｗａｙシステム又はフルレンジスピーカの構成をとれば良い。共鳴音系列は１系列に対し中高音域用スピーカ１本或いは中音域用と高音域用に分けて２ｗａｙシステムの構成にしても良い。
【００４１】
上記の構成を取ることにより、原音と共鳴音は異なる位置から発せられ、空間でミックスされる。これにより２チャンネルのサウンドシステムよりもさらにグランドピアノの共鳴音効果に近くなり、原音と共鳴音の位置の違いを明瞭に出すことができようになる。
【００４２】
共鳴音系列を２チャンネル以上にする場合、図６に示したように、共鳴音用スピーカ１２３ｅ〜１２３ｇが配置される位置で、夫々生のグランドピアノの音を録音した場合に得られる共鳴音波形を波形メモリ１０９〜１１１に内蔵させ、対応するスピーカ１２３ｅ〜１２３ｇから共鳴音が再生されるようにすることで、よりグランドピアノに近い放音状態を作り出すことができるようになる。
【００４３】
また原音系列のサウンドシステムに大型の低音用スピーカを配置して低音再生能力を高めたり、共鳴音系列のスピーカの数を増やして共鳴音効果を高めるなど、スピーカシステムの構成や配置、数などを調整して効果を上げることも可能である。
【００４４】
（実施例３）図７は、本発明構成が適用されたアップライトピアノの外観を持つ電子ピアノの構成を示す斜視図である。前記実施例２と同様、原音用の波形メモリ１０７と共鳴音波形メモリ１０９〜１１１に夫々の波形を備える。
【００４５】
原音波形は低音から高音までの全ての周波数成分が含まれるが、共鳴音波形は、採取した共鳴音に対し高域通過フィルタを通して中高音域成分を抽出したものを共鳴音波形メモリ１０９〜１１１に内蔵する。
【００４６】
同図に示すように、本実施例では、原音再生用スピーカ１２３ａ〜１２３ｄを、低音用として棚板下部に左右に配置し、また中高音用として天板下に左右に配置する。さらに共鳴音系列を再生するための中高音域用スピーカ１２３ｅ〜１２３ｇを天板下部中央付近と天板上の左右に配置する。
【００４７】
前記実施例と同様、スピーカの構成は、一般的に知られている１ｗａｙ、２ｗａｙ、３ｗａｙなどの構成を、状況に応じて使い分けることも可能である。
【００４８】
原音は棚板下部から低音、天板下部から中高音が再生され、共鳴音は中央と天板上側から再生され、これらの原音と共鳴音は空間でミックスされる。これにより、グランドピアノの音の広がり感を持つ電子ピアノを実現することができるようになり、原音と共鳴音の位置の違いを明瞭に出すことが可能となる。本実施例構成では、本体ケースの奥行き方向にスペースが少ないので、奥行き方向の広がり感は、前記実施例２に比べて劣るが、本体ケースのコストを抑えた上で、本発明の上記のような効果を得ることができる。
【００４９】
尚、本発明の電子楽器の楽音発生装置は、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。
【００５０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１乃至２記載の電子楽器の楽音発生装置によれば、中高音域成分の系列だけで共鳴音効果の特徴を十分作り出すことができ、発音位置（定位）に関して中高音域成分だけで制御可能になるため、楽音波形のメモリ容量を小さくでき、且つ原音と共鳴音の位置の違いを明瞭に出すことができ、輪郭のはっきりした明瞭な音質を得ることができるようになるという優れた効果を奏し得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電子楽器に適用された本発明の前提となる構成の一例を示す回路図である。
【図２】  グランドピアノ３００から発せられる共鳴音を採取する方法を示す説明図である。
【図３】  採取された共鳴音波形成分から中高音域成分を抽出し、共鳴音波形メモリ１０８に格納する方法を示す説明図である。
【図４】  電子楽器に適用された本発明の第１実施例を示す回路図である。
【図５】  本発明構成が適用されたグランドピアノの外観を持つ電子ピアノの構成を示す斜視図である。
【図６】  原音再生系列と複数の共鳴音再生系列を持ち、それに対応させて夫々別個のサウンドシステムで再生させる構成を備える構成の場合のスピーカ配置を示す斜視図である。
【図７】  本発明構成が適用されたアップライトピアノの外観を持つ電子ピアノの構成を示す斜視図である。
【図８】  原音成分と共鳴音成分が電気的に加算されて２チャンネルにまとめられ、再生システムに伝送・再生が行われる従来方式の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１００ システムバス
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 操作パネル部
１０４ａ パネルスキャン回路
１０５ 鍵盤部
１０５ａ 鍵盤スキャン回路
１０６ 音源回路
１０７ 波形メモリ
１０８〜１１１ 共鳴音波形メモリ
１２０ ＤＳＰ
１２１、１２１ａ〜１２１ｄ Ｄ／Ａ変換回路
１２２ａ〜１２２ｅ メインアンプ
１２３ａ〜１２３ｇ スピーカ
１２４ａ、１２４ｂ サウンドシステム
１２５〜１２７ サウンドシステム
３００ グランドピアノ
３０１ａ〜３０１ｃ マイク
【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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