(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遅延手段を閉ループ接続して構成した複数のウェーブガイドを複数の系統にまとめ、各系統毎にウェーブガイドを並列接続し、さらに、各系統をフィードバック回路を介して相互に接続した楽音合成装置であって、
前記フィードバック回路は、各系統から入力された信号に対して各系統別にそれぞれ第１の係数を乗じる第１の係数乗算手段と、前記各系統から入力された信号を合成する第１の加算手段と、この合成信号に第２の係数を乗じる第２の係数乗算手段と、前記第１の係数乗算手段から出力された各系統別の信号に前記第２の係数乗算手段から出力された合成信号を加算して元の系統に入力する各系統別に設けられた第２の加算手段と、を備え、前記第１の係数と第２の係数の合計値が１を超えないよう設定されていることを特徴とする楽音合成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、複数のウェーブガイドをネットワーク化して楽音信号を合成する楽音合成装置に関し、特に、その構成の簡略化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子的に打楽器の楽音信号を合成する場合、従来はＰＣＭを用いた波形メモリ音源が多く用いられた。これは、打楽器系の楽音の場合、楽音が持続しないため、また、音高を制御する必要が少ないため、発音トリガに応じて一定速度でメモリをスキャンするのみでサンプリングによる高品位な楽音信号を合成することができたからである。
【０００３】
しかし、実際の打楽器は、そのチューニング，奏法，叩く位置などに応じて大きく音色が変化するものであるが、ＰＣＭ音源の場合、何度発音させても全く同一の楽音が発音されるため、ＰＣＭ音源で上記のような音色変化に対応することが困難であった。
【０００４】
そこで、近年打楽器系の音色に適した音源としてウェーブガイドを用いた音源が提案されている。ウェーブガイドとは、ドラムの皮，弦楽器の弦，管楽器の空気柱など振動の伝搬媒体をディレイ，フィルタなどを含む往復の信号伝達回路でシミュレートした回路である。一般的なウェーブガイドを図１に示す。ここでは、ループゲインおよび基本的な音色を決定するためのＩＩＲローパスフィルタ１５と、皮をミュートした音をシミュレートするためのＦＩＲハイパスフィルタ２４を有している。このウェーブガイドを用いて、たとえば、タム（両面に皮を張った円筒形の太鼓）の楽音を合成する場合、図８に示すように、平面的な広がりのある両面の皮をそれぞれ複数のウェーブガイドでシミュレートする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、タムの場合、両面の皮は円筒形のフレームやフレーム内の空気柱で結合されており、フレームの長さなどによって音色や音高が変化する。しかし、図８の回路では、両面の皮をシミュレートするウェーブガイドが加算器を介して互いに直接結合されており、ウェーブガイド間の結合度は固定であったため、結合度の違いによる音色変化を実現することができない欠点があった。しかし、全てのウェーブガイド間の結合を複雑にすると演算量が極めて多くなり、ハードウェアあるいはＤＳＰの負担が大きくなる欠点があった。
【０００６】
さらに、高品質な楽音を得ようとすれば皮をシミュレートするウェーブガイドの本数を増やす必要があるが、従来のウェーブガイドは各ウェーブガイド毎にループフィルタを持っているため、多くのフィルタ係数を同時に制御する必要があるなど、演算量，ソフトウェアの負担ともに大きい欠点があった。
【０００７】
この発明は、複雑な音色変化を実現でき、且つ、回路構成（演算）が簡単なウェーブガイド方式の楽音合成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、遅延手段を閉ループ接続して構成した複数のウェーブガイドを複数の系統にまとめ、各系統毎にウェーブガイドを並列接続し、さらに、各系統をフィードバック回路を介して相互に接続した楽音合成装置であって、前記フィードバック回路は、各系統から入力された信号に対して各系統別にそれぞれ第１の係数を乗じる第１の係数乗算手段と、前記各系統から入力された信号を合成する第１の加算手段と、この合成信号に第２の係数を乗じる第２の係数乗算手段と、前記第１の係数乗算手段から出力された各系統別の信号に前記第２の係数乗算手段から出力された合成信号を加算して元の系統に入力する各系統別に設けられた第２の加算手段と、を備え、前記第１の係数と第２の係数の合計値が１を超えないよう設定されていることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
この発明の、楽音合成装置は、複数のウェーブガイドを共鳴体をシミュレートする複数の系統にまとめる。各系統のウェーブガイドは並列接続する。並列接続された系統を互いにジャンクション回路を介して接続する。ジャンクション回路は、たとえば、結合用のウェーブガイドやフィードバック回路などである。このように接続することにより、結合度を変化させて音色を変化させることができるとともに、全ウェーブガイドをネットワーク化することに比して構成が簡略化される。
【００１１】
また、複数のウェーブガイドを用いる場合において、各ウェーブガイドを並列に接続してその出力信号を合成したのち、この信号をフィルタ回路に通す。さらに、この信号をウェーブガイド列の入力端子にもどす。これにより、ウェーブガイド内にフィルタを設ける必要がなくなり回路が簡略化され、且つ、演算が容易になり、ほぼ同様の音色機能を奏することができるようになる。
【００１２】
【実施例】
図１はこの発明の第１，第２の実施例に用いられるウェーブガイドを示す図である。ウェーブガイド１は往復の信号伝達路を有しており、振動伝達媒体の伝達特性を模倣する。往路（左側→右側）の信号伝達路は、加算器１０→ディレイ１１→加算器１２→ディレイ１３→係数乗算器１４→フィルタ１５→係数乗算器１８からなっている。加算器１０は左側入力と復路の出力とを加算して往路に入力する。ディレイ１１，１３はこの信号伝達路の長さを表す回路であり、その長さに応じた信号の遅延を行う。加算器１２は信号伝達路を伝達されてきた信号と駆動回路から入力されるエネルギデータとを加算する。エネルギデータは、たとえばドラムを叩いたときの衝撃力などを表現する値である。係数乗算器１４はこの信号伝達路のゲイン（減衰率）を表現する。フィルタ１５はこの信号伝達路の伝達特性を表現する。フィルタ１５はフィードバックによるＩＩＲローパスフィルタであり、１サイクル遅延させてフィードバックをかけるディレイ１７，係数乗算器１８およびこのフィードバック信号を伝達路の信号に加算する加算器１６からなっている。係数乗算器１９はこの往路の信号伝達路の信号を外部出力する場合のゲインを決定する。また、フィルタ１５から出力された信号は復路の加算器２０に入力される。
【００１３】
また、復路の信号伝達路は、加算器２０→ディレイ２１→加算器２２→ディレイ２３→フィルタ２４→係数乗算器２８からなっている。加算器２０は右側入力と往路の出力とを加算して復路に入力する。ディレイ２１，２３はこの信号伝達路の長さを表す回路であり、その長さに応じた信号の遅延を行う。加算器２２は信号伝達路を伝達されてきた信号と駆動回路から入力されるエネルギデータとを加算する。フィルタ２４はこの信号伝達路の伝達特性を表現する。フィルタ２４はフィードフォワードによるＦＩＲハイパスフィルタであり、１サイクル遅延させて前方に信号を供給するディレイ２７，係数乗算器２８，伝達路の信号にゲインをかける係数乗算器２５およびこれらの信号を加算する加算器２６からなっている。係数乗算器２９はこの復路の信号伝達路の信号を外部出力する場合のゲインを決定する。
【００１４】
加算器１２，１１から入力されたエネルギデータが、信号伝達路を伝達し、加算器１０，２０でループすることにより振動が形成される。この振動は係数乗算器１９、２９から外部出力される。
【００１５】
図２，図３は、この発明の第１の実施例を示す図である。図２は、２系統のウェーブガイド群の接続部を示す図である。図３は、該接続部を有する楽音合成装置の構成を示す図である。この楽音合成装置はドラムの発音機構をシミュレートしたものである。
【００１６】
図２において、複数のウェーブガイドは、２系統のウェーブガイド群３１，３２にまとめられている。この２系統のウェーブガイド群３１，３２は、結合用ウェーブガイド３０によって互いに結合されている。ウェーブガイド群３１の出力信号は加算器３３で加算される。加算器３３には結合用ウェーブガイド３０の左側出力も入力される。この加算器３３の出力信号は、ウェーブガイド群３１の入力端子に入力されるとともに、結合用ウェーブガイド３０の左側入力端子に入力される。また、ウェーブガイド群３２の出力信号は加算器３４で加算される。加算器３４には結合用ウェーブガイド３０の右側出力も入力される。この加算器３４の出力信号は、ウェーブガイド群３２の入力端子に入力されるとともに、結合用ウェーブガイド３０の左側入力端子に入力される。
【００１７】
このように接続することにより、全てのウェーブガイドをそれぞれ単独で接続してネットワークを構成する必要がなく、複数系統に分割されたウェーブガイド群のそれぞれを１つの結合係数をウェーブガイド３０で結合することにより、相互の結合をとることができ、結合用ウェーブガイド３０の係数を設定することにより結合度を調節することができる。
【００１８】
図３において、ウェーブガイド群３１の１本のウェーブガイドに駆動回路２からエネルギデータが入力される。ウェーブガイド群３１の右側の出力信号は加算器３５で加算される。加算器３５の出力はミキサ３７に出力されるとともに、同ウェーブガイド群３１の右側入力端子に入力される。また、左側の出力信号は、加算器３３で加算されて結合用ウェーブガイド３０の左（上）側入力端子に入力される。結合用ウェーブガイド３０の右側出力端子の出力は、ウェーブガイド群３１の左側入力端子に入力されるとともに、ミキサ３７に入力される。また、ウェーブガイド群３２の右側の出力信号は加算器３６で加算される。加算器３６の出力はミキサ３７に出力されるとともに、同ウェーブガイド群３２の右側入力端子に入力される。また、左側の出力信号は、加算器３４で加算されて結合用ウェーブガイド３０の右（下）側入力端子に入力される。結合用ウェーブガイド３０の左側出力端子の出力は、ウェーブガイド群３２の左側入力端子に入力されるとともに、ミキサ３７に入力される。
【００１９】
この回路構成において、ウェーブガイド群３１はドラムの上側の皮をシミュレートし、ウェーブガイド群３２は下側の皮をシミュレートする。駆動回路２から入力されるエネルギデータはドラムを叩いたときの衝撃エネルギをシミュレートする。さらに、結合用ウェーブガイド３０はドラムの胴内にある空気柱をシミュレートする。これにより、簡略化されたネットワークで、多数のウェーブガイド群の相互結合を図ることができる。また、上記回路はドラムのシミュレートのみならず、ハイハットなどの打楽器のシミュレートに適用することもできる。
【００２０】
また、図４，図５は、この発明の第２の実施例を示す図である。図４は、２系統のウェーブガイド群の接続部を示す図である。図５は、該接続部を有する楽音合成装置の構成を示す図である。この楽音合成装置は、第１の実施例と同様にドラムの発音機構をシミュレートしたものである。
【００２１】
上記第１の実施例では２系統のウェーブガイド群を結合用ウェーブガイドで結合していたが、ウェーブガイドは遅延回路を含むため、その遅延量により音色が変化するうえ、ＤＳＰでこの回路を実現した場合、結合用のウェーブガイド部分における演算量が多くなり、ＤＳＰの負担が増加するという欠点がある。そこで、この実施例では、ウェーブガイド３に代えてフィードバック回路４０を用い、このフィードバック回路４０で２系統のウェーブガイド群４１，４２を結合するようにしている。
【００２２】
フィードバック回路４０は、ウェーブガイド群４１の自己反射回路となる係数乗算器５１−加算器５４、ウェーブガイド群４２の自己反射回路となる係数乗算器５２−加算器５５、および、ウェーブガイド４１，４２の相互結合回路となる加算器５３−係数乗算器５０からなっている。係数乗算器５１には加算器４３からウェーブガイド群４１の出力信号の和が入力される。係数乗算器５２には加算器４４からウェーブガイド群４１の出力信号の和が入力される。ウェーブガイド群４１の出力信号の和およびウェーブガイド群４２の出力信号の和はそれぞれ、
【００２３】
【数１】
0003839497.tif 000002
【００２４】
で表される。係数乗算器５１，５２は入力された信号の和に係数αを乗算する。係数乗算器５０は、ウェーブガイド４１，４２の信号の和を入力し、これに係数βを乗算する。このフィードバック回路４０が発振しない条件として、
【００２５】
【数２】
0003839497.tif 000003
【００２６】
の条件が満たされる必要がある。これはエネルギ保存の法則である。α＋βを１よりも十分小さくすれば、ロスが増え、ミュートのような効果を得ることもできる。
【００２７】
なお、係数乗算器５０および係数乗算器５１の出力は加算器５４で加算されウェーブガイド群４１の入力端子に入力される。係数乗算器５０および係数乗算器５２の出力は加算器５５で加算されウェーブガイド群４２の入力端子に入力される。
【００２８】
図５において、ウェーブガイド群４１，ウェーブガイド群４２の左側の出力信号は加算器４５で全て加算される。加算器４５の出力はミキサ４６に出力されるとともに、ウェーブガイド群４１，４２の左側入力端子に入力される。一方、ウェーブガイド群４１の右側の出力信号は加算器４３で加算される。加算された信号の和はフィードバック回路４０の係数乗算器５１および加算器５３に入力される。また、ウェーブガイド群４２の右側の出力信号は加算器４４で加算される。加算された信号の和はフィードバック回路４０の係数乗算器５２および加算器５３に入力される。フィードバック回路４０の加算器５４の出力はウェーブガイド群４１の右側入力端子に戻されるとともに、ミキサ４６に入力される。また、フィードバック回路４０の加算器５５の出力はウェーブガイド群４２の右側入力端子に戻されるとともにミキサ４６に入力される。
【００２９】
上記の構成の回路において、α，βの値を種々に変更することにより、ウェーブガイド群４１，４２の結合度を変化させることができドラムの音色に変化を与えることができる。
【００３０】
図６，図７はこの発明の第３の実施例を示す図である。図６は、同実施例である楽音合成装置を示す図である。図７は同実施例に用いられるウェーブガイドを示す図である。この実施例では、ウェーブガイド群を構成するウェーブガイドからフィルタ（ループフィルタ）を省き、ウェーブガイド外に１つのフィルタ回路６６（ジャンクションフィルタ）を設けている。そして、全ウェーブガイドの出力信号を加算したものをフィルタ回路６６に通過させるようにしている。これにより、回路を簡略化し、且つ、機能は全てのウェーブガイドにフィルタを設けたのとほぼ同様の効果を実現している。
【００３１】
ジャンクションフィルタは、ループフィルタと異なりウェーブガイド中をループする信号成分にはフィルタ機能が働かない。しかし、全体の系としてはフィルタの特性が反映され、ハイパスフィルタの場合にはミュートした音、ローパスフィルタの場合には倍音の減衰の早い音といった変化を得ることができる。
【００３２】
図６において、ウェーブガイド群６１，ウェーブガイド群６２の左側の出力信号は加算器６５で全て加算される。加算器６５の出力はミキサ７０に出力されるとともに、フィルタ回路６６を介してウェーブガイド群６１，６２の左側入力端子に入力される。一方、ウェーブガイド群６１の右側の出力信号は加算器６３で加算される。加算された信号の和はミキサ７０に入力されるとともに該ウェーブガイド群６１の右側入力端子に入力される。また、ウェーブガイド群６２の右側の出力信号は加算器６４で加算される。加算された信号の和はミキサ７０に入力されるとともに該ウェーブガイド群６２の右側入力端子に入力される。
【００３３】
前記フィルタ回路６６は、フィルタ部８０，係数乗算器６８，６９および加算器６９からなっている。フィルタ部８０は加算器８１，係数乗算器８２，加算器８３およびディレイ８４からなっており、係数乗算器８２に入力される係数ｆｃによりカットオフ周波数が設定される。係数乗算器６８は、フィルタ部８０を通過した信号に対して係数ｆｘを乗算する。ｆｘはフィルタ回路６６の特性を決定するパラメータであり、ｆｘ＞０のときローパスフィルタとなり、ｆｘ＜０のときローカットフィルタとなる。このフィルタ回路６６をローパスフィルタに設定すると全体の系として高域がダンプされ倍音の減衰の早い音色となり、ローカットフィルタに設定すると全体と系として低域がダンプされミュートしたような音色となる。係数乗算器６７は櫛型フィルタ８０を通過しない信号に対して係数ｄｘを乗算する。係数ｄｘは、ｄｘ＋｜ｆｘ｜≦１となるように制御され、ｄｘ＝１のときフィルタはパスされる。
【００３４】
この実施例では、ウェーブガイド内のループフィルタを省略しているが、ループフィルタとジャンクションフィルタを併用し、基本的な音色をループフィルタで設定し、音色のリアルタイムな変化や、奏法による変化などはジャンクションフィルタで行う方法も考えられる。ジャンクションフィルタのみでは広範囲の音色をカバーできない場合は、この方式が特に有効である。この方式でも、リアルタイムに特性を制御するフィルタは１か所のみであるため、演算量，制御の負担は極めて少なくてすむ。
【００３５】
なお、この第３の実施例では、２系統のウェーブガイド群６１，６２を加算器６５で直接結合したが、第１，第２の実施例のジャンクションを用いてもよい。
【００３６】
なお、上記実施例は、ドラム系音色に限定したが、これ以外の音源や共鳴系，リバーブなどにも使えることは勿論である。また、２組以上のウェーブガイド群の結合にも容易に拡張可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、複数のウェーブガイドが複数系統に分割して、それぞれの系統をウェーブガイドで結合したことにより、ネットワークの構成を簡略化してドラムの空気柱やフレームなどの伝達系をシミュレートすることができる。
【００３８】
また、ループフィルタに代えてジャンクションフィルタを設けたことにより、回路構成を簡略化して、全ウェーブガイドにループフィルタを設けた場合とほぼ同様の音色変化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１，第２の実施例に用いられるウェーブガイドを示す図
【図２】この発明の第１の実施例を示す図
【図３】同第１の実施例を用いた楽音合成装置を示す図
【図４】この発明の第２の実施例を示す図
【図５】同第２の実施例を用いた楽音合成装置を示す図
【図６】この発明の第３の実施例である楽音合成装置を示す図
【図７】同第３の実施例に用いられるウェーブガイドを示す図
【図８】従来の楽音合成装置の構成を示す図
【符号の説明】
１，３０，３１，３２，４１，４２−ウェーブガイド
６１，６２−（ループフィルタを省略した）ウェーブガイド
４０−フィードバック回路
６６−ジャンクションフィルタ回路
【図１】
0003839497.tif 000004
【図２】
0003839497.tif 000005
【図３】
0003839497.tif 000006
【図４】
0003839497.tif 000007
【図５】
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【図６】
0003839497.tif 000009
【図７】
0003839497.tif 000010
【図８】
0003839497.tif 000011