JPH0774955B2 - 楽音合成装置 - Google Patents
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- JPH0774955B2 JPH0774955B2 JP1194580A JP19458089A JPH0774955B2 JP H0774955 B2 JPH0774955 B2 JP H0774955B2 JP 1194580 A JP1194580 A JP 1194580A JP 19458089 A JP19458089 A JP 19458089A JP H0774955 B2 JPH0774955 B2 JP H0774955B2
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H5/00—Instruments in which the tones are generated by means of electronic generators
- G10H5/007—Real-time simulation of G10B, G10C, G10D-type instruments using recursive or non-linear techniques, e.g. waveguide networks, recursive algorithms
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- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H2250/00—Aspects of algorithms or signal processing methods without intrinsic musical character, yet specifically adapted for or used in electrophonic musical processing
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、撥弦楽器、打弦楽器等の楽音合成に用いて
好適な楽音合成装置に関する。
好適な楽音合成装置に関する。
「従来の技術」 自然楽器の発音メカニズムをシミュレートすることによ
り得られたモデルを動作させ、これにより、自然楽器の
楽音を合成する装置が知られている。従来、弦楽器音等
の楽音合成装置としては、弦の弾性特性をシミュレート
した非線形増幅素子と、弦の振動周期に相当する遅延時
間を有する遅延回路とを閉ループ接続した構成のものが
知られている。そして、このループ回路を共振状態と
し、ループを循環する信号が弦楽器の楽音信号として取
り出される。なお、この種の技術は、例えば特開昭63−
40199号公報あるいは特公昭58−58679号公報に開示され
ている。
り得られたモデルを動作させ、これにより、自然楽器の
楽音を合成する装置が知られている。従来、弦楽器音等
の楽音合成装置としては、弦の弾性特性をシミュレート
した非線形増幅素子と、弦の振動周期に相当する遅延時
間を有する遅延回路とを閉ループ接続した構成のものが
知られている。そして、このループ回路を共振状態と
し、ループを循環する信号が弦楽器の楽音信号として取
り出される。なお、この種の技術は、例えば特開昭63−
40199号公報あるいは特公昭58−58679号公報に開示され
ている。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、ピアノ等を打弦楽器においてもハンマの硬さ
等を変えると異なった楽音が発生される。しかしなが
ら、従来の楽音合成装置では、ハンマの硬さ等、弦に励
振を与える物理系の動作のシミュレートがなされていな
かったため、楽音が忠実に合成されないという問題があ
った。
等を変えると異なった楽音が発生される。しかしなが
ら、従来の楽音合成装置では、ハンマの硬さ等、弦に励
振を与える物理系の動作のシミュレートがなされていな
かったため、楽音が忠実に合成されないという問題があ
った。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、ハン
マ等の弦を励振する物理系の動作を考慮した忠実な弦楽
器音合成を行うことができる楽音合成装置を提供するこ
とを目的としている。
マ等の弦を励振する物理系の動作を考慮した忠実な弦楽
器音合成を行うことができる楽音合成装置を提供するこ
とを目的としている。
「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するため、この発明は、少なくとも遅延
手段を含むループ部からなるループ手段を有し、発音指
示に応答して励振信号を前記ループ手段に入力すること
によって楽音信号を合成するようにした楽音合成装置に
おいて、入力信号を非線形に変更して前記ループ手段に
入力する非線形手段と、この非線形手段から前記ループ
手段に入力される信号を累算した信号を出力する累算手
段と、前記ループ手段から取り出された信号と前記累算
手段から出力された信号を演算して前記非線形手段に入
力する演算手段とを具備することを特徴としている。
手段を含むループ部からなるループ手段を有し、発音指
示に応答して励振信号を前記ループ手段に入力すること
によって楽音信号を合成するようにした楽音合成装置に
おいて、入力信号を非線形に変更して前記ループ手段に
入力する非線形手段と、この非線形手段から前記ループ
手段に入力される信号を累算した信号を出力する累算手
段と、前記ループ手段から取り出された信号と前記累算
手段から出力された信号を演算して前記非線形手段に入
力する演算手段とを具備することを特徴としている。
「作用」 上記構成によれば、入力信号に対し非線形変換が施さ
れ、その結果がループ手段に入力される。そして、この
ループ手段に入力された信号が、累算され、この累算結
果とループ手段から取り出された信号とを用いた演算が
行われ、その結果が上記非線形手段の入力に帰還され
る。このような信号処理により励振に係る物理系のシミ
ュレートが行われる。
れ、その結果がループ手段に入力される。そして、この
ループ手段に入力された信号が、累算され、この累算結
果とループ手段から取り出された信号とを用いた演算が
行われ、その結果が上記非線形手段の入力に帰還され
る。このような信号処理により励振に係る物理系のシミ
ュレートが行われる。
「実施例」 以下、図面を参照し、本発明の実施例を説明する。
まず、本発明の実施例の説明に先立ち、同実施例の前提
となる非線形要素を有する楽音合成装置の例を示す。第
１図はかかる非線形要素を有する撥弦楽器音の楽音合成
装置の構成例を示すものである。なお、第１図には、楽
音合成装置をデジタル回路で実現される場合の構成を例
示した。例えば遅延回路１および５は、各々シフトレジ
スタによって構成され、これらのシフトレジスタの各段
は伝送するデジタル信号のビット数に対応したフリップ
フロップで構成されている。そして、各段のフイップフ
ロップには所定周期毎のサンプルクロックが供給され
る。遅延回路１および５に付したn,mはレジスタの段数
を示している。他の構成要素も遅延回路１および５と同
様、デジタル回路によって実現されている。この楽音合
成装置では、ギター等の撥弦楽器の楽音が合成される。
第１図における遅延回路１、加算器２、フィルタ３、位
相反転回路４、遅延回路５、加算器６および位相反転回
路７からなるループ回路８は、ギター等の弦の振動をシ
ミュレートしたものである。
となる非線形要素を有する楽音合成装置の例を示す。第
１図はかかる非線形要素を有する撥弦楽器音の楽音合成
装置の構成例を示すものである。なお、第１図には、楽
音合成装置をデジタル回路で実現される場合の構成を例
示した。例えば遅延回路１および５は、各々シフトレジ
スタによって構成され、これらのシフトレジスタの各段
は伝送するデジタル信号のビット数に対応したフリップ
フロップで構成されている。そして、各段のフイップフ
ロップには所定周期毎のサンプルクロックが供給され
る。遅延回路１および５に付したn,mはレジスタの段数
を示している。他の構成要素も遅延回路１および５と同
様、デジタル回路によって実現されている。この楽音合
成装置では、ギター等の撥弦楽器の楽音が合成される。
第１図における遅延回路１、加算器２、フィルタ３、位
相反転回路４、遅延回路５、加算器６および位相反転回
路７からなるループ回路８は、ギター等の弦の振動をシ
ミュレートしたものである。
ここで、第２図を参照し、ギター等の弦の振動について
説明する。ギターの舷Ｓの途中をピックあるいは爪等に
よって撥弦すると、固定端T2からT1の方向に進む振動波
Waと固定端T1からT2の方向に進む振動波Wbとが弦Ｓに発
生する。ここで固定端T1およびT2は各々ギターのフレッ
トおよびブリッジに相当する。この場合、振動波Waは固
定端T1において位相反転されて新たな振動波となって固
定端T2側へ伝播し、振動波Wbは固定端T2において位相反
転されて新たな振動波となって固定端T1側へ伝播する。
そして、弦Ｓは、振動波WaおよびWbを加算した波形に従
って振動し、結局、弦Ｓはそのほぼ中央部を腹とする定
在波Wsに従って振動する。
説明する。ギターの舷Ｓの途中をピックあるいは爪等に
よって撥弦すると、固定端T2からT1の方向に進む振動波
Waと固定端T1からT2の方向に進む振動波Wbとが弦Ｓに発
生する。ここで固定端T1およびT2は各々ギターのフレッ
トおよびブリッジに相当する。この場合、振動波Waは固
定端T1において位相反転されて新たな振動波となって固
定端T2側へ伝播し、振動波Wbは固定端T2において位相反
転されて新たな振動波となって固定端T1側へ伝播する。
そして、弦Ｓは、振動波WaおよびWbを加算した波形に従
って振動し、結局、弦Ｓはそのほぼ中央部を腹とする定
在波Wsに従って振動する。
第１図における遅延回路１および５はどちらも第２図に
おける弦Ｓに対応しており、振動波Waが固定端T2からT2
へ、あるいは振動波Wbが固定端T1から伝播するのに要す
る時間に合わせて遅延時間が決められている。また、反
転回路４および７は、各々第２図における固定端T1およ
びT2に対応しており、これらによって振動波WaおよびWb
が各固定端で位相反転する現象がシミュレートされる。
このようにすることで、ループ回路８を信号が一巡する
時間が弦Ｓの定在波Wsの振動周期に等しくなる。従っ
て、ループ回路８を伝播する信号を取り出すことによ
り、弦Ｓの長さに対応した音高の楽音信号が得られる。
また、フィルタ３は弦Ｓにおける振動の減衰の周波数特
性をシミュレートしたものである。
おける弦Ｓに対応しており、振動波Waが固定端T2からT2
へ、あるいは振動波Wbが固定端T1から伝播するのに要す
る時間に合わせて遅延時間が決められている。また、反
転回路４および７は、各々第２図における固定端T1およ
びT2に対応しており、これらによって振動波WaおよびWb
が各固定端で位相反転する現象がシミュレートされる。
このようにすることで、ループ回路８を信号が一巡する
時間が弦Ｓの定在波Wsの振動周期に等しくなる。従っ
て、ループ回路８を伝播する信号を取り出すことによ
り、弦Ｓの長さに対応した音高の楽音信号が得られる。
また、フィルタ３は弦Ｓにおける振動の減衰の周波数特
性をシミュレートしたものである。
加算器９および10、乗算器11、ROM12および乗算器13か
らなる励振回路９は、撥弦時にピックあるいは爪が弦に
及ぼす作用をシミュレートしたものである。
らなる励振回路９は、撥弦時にピックあるいは爪が弦に
及ぼす作用をシミュレートしたものである。
加算器９では、遅延回路１の出力信号Vaと遅延回路５の
出力信号Vbとが加算される。ここで、信号VaおよびVb
は、第２図における弦Ｓの中央部における振動波Waおよ
びWbに相当するものであり、これらを加算することによ
り、弦Ｓの中央部の速度に相当する信号Vsが得られる。
そして、加算器10によって信号VsにピックPKの速度に相
当する信号Vpが加算され、ピックPKと弦Ｓの相対速度に
相当する信号Vspが出力される。ここで、信号Vpは楽音
信号発生時に励振制御回路15から出力される。第４図
（ａ）はその信号波形を例示したものである。なお、こ
の楽音合成装置では、ピックPKにおける正の移動方向と
弦Ｓにおける移動方向は逆方向に定義されている。すな
わち、例えば、第３図に示すようにピックPKが上から下
へ移動する時の移動速度が正である場合は、下から上へ
向かう速度が弦Ｓにおける正の移動速度と定義されてい
る。
出力信号Vbとが加算される。ここで、信号VaおよびVb
は、第２図における弦Ｓの中央部における振動波Waおよ
びWbに相当するものであり、これらを加算することによ
り、弦Ｓの中央部の速度に相当する信号Vsが得られる。
そして、加算器10によって信号VsにピックPKの速度に相
当する信号Vpが加算され、ピックPKと弦Ｓの相対速度に
相当する信号Vspが出力される。ここで、信号Vpは楽音
信号発生時に励振制御回路15から出力される。第４図
（ａ）はその信号波形を例示したものである。なお、こ
の楽音合成装置では、ピックPKにおける正の移動方向と
弦Ｓにおける移動方向は逆方向に定義されている。すな
わち、例えば、第３図に示すようにピックPKが上から下
へ移動する時の移動速度が正である場合は、下から上へ
向かう速度が弦Ｓにおける正の移動速度と定義されてい
る。
さて、第３図に示すように、ピックPKによって弦Ｓを撥
弦する場合、撥弦の初期の期間は、ピックPKと弦Ｓとの
間には静止摩擦が働き弦ＳはピックPKの動きに追従して
変位するが、途中から弦Ｓがピックに対して滑りながら
変位する。このようなピックPKに対する弦Ｓの応答をモ
デリングした非線形関数ＡのテーブルがROM12に記憶さ
れている。第５図はこの非線形関数Ａを例示したもので
ある。同図における直線部S0は、弦ＳにピックPKとの間
に静止摩擦が働き、弦ＳがピックPKに追従して変位する
領域に対応しており、曲線部M1およびM2は、弦Ｓとピッ
クPKとの間に動摩擦が働き、弦ＳがピックPKに対して滑
りつつ変位する領域に対応している。
弦する場合、撥弦の初期の期間は、ピックPKと弦Ｓとの
間には静止摩擦が働き弦ＳはピックPKの動きに追従して
変位するが、途中から弦Ｓがピックに対して滑りながら
変位する。このようなピックPKに対する弦Ｓの応答をモ
デリングした非線形関数ＡのテーブルがROM12に記憶さ
れている。第５図はこの非線形関数Ａを例示したもので
ある。同図における直線部S0は、弦ＳにピックPKとの間
に静止摩擦が働き、弦ＳがピックPKに追従して変位する
領域に対応しており、曲線部M1およびM2は、弦Ｓとピッ
クPKとの間に動摩擦が働き、弦ＳがピックPKに対して滑
りつつ変位する領域に対応している。
ところで、ピックPKの圧力の大きい程、弦ＳはピックPK
によく追従して変位する。この動作を忠実に再現するた
めには、領域S0の範囲（Ｐ点からＱ点までの範囲）をピ
ックPKの圧力に応じて拡大する必要がある。そこで、本
実施例では、楽音信号発生時、励振制御回路15からピッ
クPKの圧力に相当する信号Ｆを出力するようにし、乗算
器11によって入力信号に1/Fを乗算してROM12に入力し、
かつ、RM12の出力を乗算器13によってＦ倍して取り出す
ようにしている。第４図（ｂ）に信号Ｆの波形を例示す
る。このようにすることで、乗算器11の入力信号Vspと
乗算器13の出力信号Vssとの間の伝達特性は、非線形関
数Ａを、第２図Ｘ軸方向およびＹ軸方向にＦ倍したもの
となり、従って、信号Vssが信号Vspに追従する範囲を、
ピックPKの圧力Ｆに応じて変化することができる。そし
て、乗算器13の出力信号Vssが励振信号として、加算器
２および６を介し、ループ回路８に入力される。
によく追従して変位する。この動作を忠実に再現するた
めには、領域S0の範囲（Ｐ点からＱ点までの範囲）をピ
ックPKの圧力に応じて拡大する必要がある。そこで、本
実施例では、楽音信号発生時、励振制御回路15からピッ
クPKの圧力に相当する信号Ｆを出力するようにし、乗算
器11によって入力信号に1/Fを乗算してROM12に入力し、
かつ、RM12の出力を乗算器13によってＦ倍して取り出す
ようにしている。第４図（ｂ）に信号Ｆの波形を例示す
る。このようにすることで、乗算器11の入力信号Vspと
乗算器13の出力信号Vssとの間の伝達特性は、非線形関
数Ａを、第２図Ｘ軸方向およびＹ軸方向にＦ倍したもの
となり、従って、信号Vssが信号Vspに追従する範囲を、
ピックPKの圧力Ｆに応じて変化することができる。そし
て、乗算器13の出力信号Vssが励振信号として、加算器
２および６を介し、ループ回路８に入力される。
なお、ピックPKは弦Ｓの途中をはじくのであるから、遅
延回路１および５の各々の弦Ｓの撥弦位置に対応して２
分割し、その各分割点間に励振回路14を介挿して、弦の
速度（VaおよびVb）の検出および励振信号Vssの出力を
行うようにした方が、実際のギターの撥弦メカニズムの
忠実なモデリングである。しかし、このようにしたとし
ても、各分割点に入力された励振信号Vssがループ回路
８を半周して他の分割点に到達するまでの時間は結局、
遅延回路１および５の遅延時間と等しくなり、その等価
回路は第１図と全く同じものとなる。
延回路１および５の各々の弦Ｓの撥弦位置に対応して２
分割し、その各分割点間に励振回路14を介挿して、弦の
速度（VaおよびVb）の検出および励振信号Vssの出力を
行うようにした方が、実際のギターの撥弦メカニズムの
忠実なモデリングである。しかし、このようにしたとし
ても、各分割点に入力された励振信号Vssがループ回路
８を半周して他の分割点に到達するまでの時間は結局、
遅延回路１および５の遅延時間と等しくなり、その等価
回路は第１図と全く同じものとなる。
以下、この楽音合成装置の動作を説明する。楽音発生
時、励振信号発生回路15から第４図（ａ），（ｂ）に示
す信号VpおよびＦが出力され、励振回路14に供給され
る。そして、加算器10によって、弦Ｓの速度に相当する
信号VsにピックPKの速度に相当する信号Vpが加算され、
ピックPKと弦Ｓの相対速度に相当する信号Vspが出力さ
れる。この時点において、前回の撥弦の余震に相当する
信号がループ回路８を循環している場合、その余震の強
さに応じた信号Vsが加算器９から出力され、この信号Vs
が信号Vpに加算されて信号Vspが演算される。一方、前
回の撥弦からの時間経過が長く、ループ回路８の循環信
号が消滅している場合は、信号Vsは０となっており、信
号Vpがそのまま信号Vspとして出力される。
時、励振信号発生回路15から第４図（ａ），（ｂ）に示
す信号VpおよびＦが出力され、励振回路14に供給され
る。そして、加算器10によって、弦Ｓの速度に相当する
信号VsにピックPKの速度に相当する信号Vpが加算され、
ピックPKと弦Ｓの相対速度に相当する信号Vspが出力さ
れる。この時点において、前回の撥弦の余震に相当する
信号がループ回路８を循環している場合、その余震の強
さに応じた信号Vsが加算器９から出力され、この信号Vs
が信号Vpに加算されて信号Vspが演算される。一方、前
回の撥弦からの時間経過が長く、ループ回路８の循環信
号が消滅している場合は、信号Vsは０となっており、信
号Vpがそのまま信号Vspとして出力される。
そして、信号Vspが第６図における直線領域の範囲にあ
る場合、Vss＝Vspなる信号Vssが乗算器13から出力さ
れ、励振信号として加算器２および６を介してループ回
路８に入力される。このように、弦ＳとピックPKとの間
に静止摩擦が働く場合は、ピックPKの移動速度に追従し
た弦Ｓの速度を示す信号Vssがループ回路８に入力され
る。
る場合、Vss＝Vspなる信号Vssが乗算器13から出力さ
れ、励振信号として加算器２および６を介してループ回
路８に入力される。このように、弦ＳとピックPKとの間
に静止摩擦が働く場合は、ピックPKの移動速度に追従し
た弦Ｓの速度を示す信号Vssがループ回路８に入力され
る。
一方、信号Vspが大きくなり、あるいは、ピックPKの圧
力Ｆが小さくなって、信号Vspが第６図における直線領
域から外れると、曲線領域の伝達特性によて決まる信号
Vssが励振信号としてループ回路８に入力される。この
ようにして、ピックPKに対して弦Ｓが滑る場合における
弦Ｓの速度を示すVssが発生され、ループ回路８に入力
される。
力Ｆが小さくなって、信号Vspが第６図における直線領
域から外れると、曲線領域の伝達特性によて決まる信号
Vssが励振信号としてループ回路８に入力される。この
ようにして、ピックPKに対して弦Ｓが滑る場合における
弦Ｓの速度を示すVssが発生され、ループ回路８に入力
される。
ループ回路８において、加算器２に入力された励振信号
Vssはフィルタ３→反転回路４→遅延回路５を経て、励
振回路14の加算器９に再入力される。また、加算器６に
入力された励振信号Vssは反転回路７→遅延回路１を経
て励振回路14に再入力される。この動作は第３図おいて
ピックPKによって弦Ｓに与えられた振動が、その撥弦位
置から左右に伝播し、各固定端で反射されて再び撥弦位
置に戻る現象に対応している。そして、励振回路14では
この場合の弦Ｓの撥弦位置における速度に相当する信号
Vsが加算器９によって演算される。そして、励振回路14
では、この信号Vsおよび励時制御回路15からの信号Vp、
Ｆに基づき上述した動作により新たな励振信号Vssが演
算され、ループ回路８に入力される。
Vssはフィルタ３→反転回路４→遅延回路５を経て、励
振回路14の加算器９に再入力される。また、加算器６に
入力された励振信号Vssは反転回路７→遅延回路１を経
て励振回路14に再入力される。この動作は第３図おいて
ピックPKによって弦Ｓに与えられた振動が、その撥弦位
置から左右に伝播し、各固定端で反射されて再び撥弦位
置に戻る現象に対応している。そして、励振回路14では
この場合の弦Ｓの撥弦位置における速度に相当する信号
Vsが加算器９によって演算される。そして、励振回路14
では、この信号Vsおよび励時制御回路15からの信号Vp、
Ｆに基づき上述した動作により新たな励振信号Vssが演
算され、ループ回路８に入力される。
以下、信号Ｆが出力されている期間、すなわち、ピック
PKが弦Ｓに振れている期間、同様の動作が行われる。ピ
ックPKが弦Ｓから離れ、Ｆ＝０となると、乗算器13の出
力Vssは強制的と０とされ、励振回路14はループ回路８
から切り離される。その後、このようにしてループ回路
８に入力された励振信号は、ループ回路８内を循環し、
フィルタ３によって徐々に減衰されて消滅する。このル
ープ回路８を循環する信号が楽音信号として取り出さ
れ、楽音が発生される。なお、楽音信号を取り出す位置
はループ回路８上の任意の位置でよい。この楽音合成装
置によれば、励振制御回路15によって発生する信号Vpお
よびＦの信号波形を調整することにより、ループ回路８
に対する励振信号の波形が制御することができ、楽音の
音色を実際の楽器に合わせて調整することができる。
PKが弦Ｓに振れている期間、同様の動作が行われる。ピ
ックPKが弦Ｓから離れ、Ｆ＝０となると、乗算器13の出
力Vssは強制的と０とされ、励振回路14はループ回路８
から切り離される。その後、このようにしてループ回路
８に入力された励振信号は、ループ回路８内を循環し、
フィルタ３によって徐々に減衰されて消滅する。このル
ープ回路８を循環する信号が楽音信号として取り出さ
れ、楽音が発生される。なお、楽音信号を取り出す位置
はループ回路８上の任意の位置でよい。この楽音合成装
置によれば、励振制御回路15によって発生する信号Vpお
よびＦの信号波形を調整することにより、ループ回路８
に対する励振信号の波形が制御することができ、楽音の
音色を実際の楽器に合わせて調整することができる。
第７図はこの発明の実施例による楽音合成装置の構成を
示すブロック図である。この楽音合成装置ではピアノ等
の打楽器音が合成される。遅延回路21、加算器22、フィ
ルタ23、位相反転回路24、遅延回路25、加算器26および
位相反転回路27によって構成されるループ回路28は上記
第１図に示した構成と同様、ピアノの弦の振動シミュレ
ートしたものである。
示すブロック図である。この楽音合成装置ではピアノ等
の打楽器音が合成される。遅延回路21、加算器22、フィ
ルタ23、位相反転回路24、遅延回路25、加算器26および
位相反転回路27によって構成されるループ回路28は上記
第１図に示した構成と同様、ピアノの弦の振動シミュレ
ートしたものである。
遅延回路21および22の出力信号は加算器29によって加算
され、弦の速度に相当する信号Vs1が出力される。この
信号Vs1に乗算器30によって係数admが乗算される。な
お、この係数admについては後述する。
され、弦の速度に相当する信号Vs1が出力される。この
信号Vs1に乗算器30によって係数admが乗算される。な
お、この係数admについては後述する。
そして、乗算器30の出力信号が加算器31および１サンプ
ル周期遅延回路32によって構成される積分回路33によっ
て積分される。この結果、第８図に示すピアノの弦SPの
基準線REFからの変位に相当する信号ｘが得られ、信号
ｘが減算器34に入力される。減算器34のもう一方の入力
端には後述する積分器38から出力されるハンマHMの変位
に相当する信号ｙ（第８図参照）が入力される。そし
て、減算器34から信号ｙと信号ｘの差信号ｙ−ｘ、すな
わち、ハンマHMと弦SPとの相対変位に相当する信号が出
力される。ここで、弦SPにハンマHMが食い込んでいる場
合、ｙ−ｘは正となり、弦SPとハンマHMとの間にはその
食い込み量ｙ−ｘに応じた反撥力が働く。一方、弦SPの
ハンマHMが軽く触れているだけの状態あるいは弦SPから
ハンマHMが離れている場合、ｙ−ｘが０あるいは負であ
り、反撥力は０である。ROM35には、弦SPとハンマHMと
の相対変位ｙ−ｘと弦SPとハンマHMとの間に働反撥力Ｆ
との関係を示す非線形関数Ｂもテーブルが記憶されてい
る。第９図はハンマHMがフェルト等の柔かい材料で作ら
れている場合における非線形関数Ｂを例示したものであ
る。同図に示すように、ｙ−ｘが０または負の場合、す
なわち、ハンマHMが弦SPを叩いていない状態では、反撥
力Ｆは０であり、ハンマHMがSPを叩く場合、反撥力Ｆは
相対変位ｙ−ｘが大きくなるのに緩やかに大きくなる。
なお、ハンマHMが硬い材質の場合は、ｙ−ｘに対しＦに
急峻に立ち上がるように非線形関数Ｂを設定する。
ル周期遅延回路32によって構成される積分回路33によっ
て積分される。この結果、第８図に示すピアノの弦SPの
基準線REFからの変位に相当する信号ｘが得られ、信号
ｘが減算器34に入力される。減算器34のもう一方の入力
端には後述する積分器38から出力されるハンマHMの変位
に相当する信号ｙ（第８図参照）が入力される。そし
て、減算器34から信号ｙと信号ｘの差信号ｙ−ｘ、すな
わち、ハンマHMと弦SPとの相対変位に相当する信号が出
力される。ここで、弦SPにハンマHMが食い込んでいる場
合、ｙ−ｘは正となり、弦SPとハンマHMとの間にはその
食い込み量ｙ−ｘに応じた反撥力が働く。一方、弦SPの
ハンマHMが軽く触れているだけの状態あるいは弦SPから
ハンマHMが離れている場合、ｙ−ｘが０あるいは負であ
り、反撥力は０である。ROM35には、弦SPとハンマHMと
の相対変位ｙ−ｘと弦SPとハンマHMとの間に働反撥力Ｆ
との関係を示す非線形関数Ｂもテーブルが記憶されてい
る。第９図はハンマHMがフェルト等の柔かい材料で作ら
れている場合における非線形関数Ｂを例示したものであ
る。同図に示すように、ｙ−ｘが０または負の場合、す
なわち、ハンマHMが弦SPを叩いていない状態では、反撥
力Ｆは０であり、ハンマHMがSPを叩く場合、反撥力Ｆは
相対変位ｙ−ｘが大きくなるのに緩やかに大きくなる。
なお、ハンマHMが硬い材質の場合は、ｙ−ｘに対しＦに
急峻に立ち上がるように非線形関数Ｂを設定する。
このようにして、ROM35からその時点におけるハンマHM
と弦SPとの相対変位ｙ−ｘに応じた反撥力に相当する信
号Ｆが得られ、この信号Ｆに乗算器36によって乗算係数
−1/Mが乗算される。ここで、MHはハンマHMの慣性質量
に相当する係数であり、乗算器36からはハンマHMの加速
度に相当する信号αが出力される。この信号αは積分器
37によって積分され、積分器37からハンマHMの速度変化
分に相当する信号βが出力される。そして、この信号β
はハンマHMの初速度に相当する信号V0と共に積分器38に
入力され、積分器38から前述したハンマHMの変位に相当
する信号ｙが出力される。
と弦SPとの相対変位ｙ−ｘに応じた反撥力に相当する信
号Ｆが得られ、この信号Ｆに乗算器36によって乗算係数
−1/Mが乗算される。ここで、MHはハンマHMの慣性質量
に相当する係数であり、乗算器36からはハンマHMの加速
度に相当する信号αが出力される。この信号αは積分器
37によって積分され、積分器37からハンマHMの速度変化
分に相当する信号βが出力される。そして、この信号β
はハンマHMの初速度に相当する信号V0と共に積分器38に
入力され、積分器38から前述したハンマHMの変位に相当
する信号ｙが出力される。
一方、ROM35から出力されるハンマHMと弦SPとの反撥力
に相当する信号Ｆが、ハンマHMによって弦SPに与えられ
る速度変化分として、ループ回路28の加算器22および26
に入力される。本来ならば、反撥力に相当する信号Ｆに
対し、弦SPの速度変化に対する抵抗に相当する係数を乗
じて弦SPの速度変化分を算出し、ループ回路28に入力す
るところであるが、本実施例では、上述した乗算係数ad
mに上記抵抗に相当する係数を含ませている。
に相当する信号Ｆが、ハンマHMによって弦SPに与えられ
る速度変化分として、ループ回路28の加算器22および26
に入力される。本来ならば、反撥力に相当する信号Ｆに
対し、弦SPの速度変化に対する抵抗に相当する係数を乗
じて弦SPの速度変化分を算出し、ループ回路28に入力す
るところであるが、本実施例では、上述した乗算係数ad
mに上記抵抗に相当する係数を含ませている。
以下、本実施例の動作を説明する。打弦前の状態では、
ハンマHMは弦SPから離れており、相対変位ｙ−ｘは負の
値となっている。また、積分器32,37,38における１サン
プル周期遅乗回路はすべて０にリセットされている。そ
して、図示してない楽音発生制御回路からハンマの初速
度に相当する信号V0が出力されると、この信号は積分器
38によって積分され、ハンマHMの変位に相当する信号ｙ
が時間経過と共に負から正に向って変化する。この期
間、ハンマHMと弦SPとは離れていて相対変位ｙ−ｘは負
の値となっており、第９図に示すように信号Ｆは０であ
るため、積分器37の出力βは０である。従って、積分器
38では初速度V0のみが積分され、ハンマの位置に対応し
た積分値ｙは負から正、すなわち、弦SPに近づく方向に
次第に変化する。
ハンマHMは弦SPから離れており、相対変位ｙ−ｘは負の
値となっている。また、積分器32,37,38における１サン
プル周期遅乗回路はすべて０にリセットされている。そ
して、図示してない楽音発生制御回路からハンマの初速
度に相当する信号V0が出力されると、この信号は積分器
38によって積分され、ハンマHMの変位に相当する信号ｙ
が時間経過と共に負から正に向って変化する。この期
間、ハンマHMと弦SPとは離れていて相対変位ｙ−ｘは負
の値となっており、第９図に示すように信号Ｆは０であ
るため、積分器37の出力βは０である。従って、積分器
38では初速度V0のみが積分され、ハンマの位置に対応し
た積分値ｙは負から正、すなわち、弦SPに近づく方向に
次第に変化する。
そして、ハンマHMが弦SPに衝突し、相対変位ｙ−ｘが０
を越えて正の値になると、ROM35から相対変位ｙ−ｘに
応じた大きさの反撥力に相当する信号Ｆが出力される。
そして、上述したように、この信号Ｆに係数−1/Mが乗
じられてハンマHMの加速度に相当する信号α（負の値）
が演算され、さらに信号αが積分されて速度変化分に相
当する信号βが求められる。ここで、信号βは負の値と
なるので、積分器38では、初速度V0が信号βの分だけ減
速されて、積分が行われるので、ハンマHMの変位ｙの増
加の時間的変化は徐々に鈍くなる。また、この期間、ハ
ンマHMの変位ｙは正方向に増加するが、相対変位ｙ−ｘ
が増加するため第９図の矢印F1に示すように、ハンマHM
が弦SPから受ける反撥力Ｆは徐々に増大する。従って、
加速度αおよび速度変化分βは負の方向に大きくなる。
そして、信号βの大きさが初速度V0を越え、ハンマHMの
速度の方向が弦SPから離れる方向に逆転すると、ｙは負
の方向に変化する。そして、ハンマHMと弦SPの相対変位
ｙ−ｘは徐々に小さくなり、ハンマHMが弦SPから受ける
反撥力に相当する信号Ｆは徐々に小さくなる（矢印
F2）。そして、相当変位ｙ−ｘ＜０、すなわち、ハンマ
HMが、弦SPから離れ、弦SPの弾性特性から解放された状
態となって打弦動作が終了する。このようにして打弦動
作時における弦SPの反撥力に相当する信号Ｆが演算さ
れ、この信号ＦがハンマHMの弦SPの速度変化への寄与分
としてループ回路28に入力される。このようにして、ル
ープ回路28内に、弦SPの速度変化を付与する信号が励振
信号として与えられ、同回路内を循環する。そして、ル
ープ回路28を循環する信号が楽音信号として出力され
る。なお、この例でも、楽音信号の取り出し位置は任意
でよい。そして、楽音信号はフィルタ23によって徐々に
減衰される。
を越えて正の値になると、ROM35から相対変位ｙ−ｘに
応じた大きさの反撥力に相当する信号Ｆが出力される。
そして、上述したように、この信号Ｆに係数−1/Mが乗
じられてハンマHMの加速度に相当する信号α（負の値）
が演算され、さらに信号αが積分されて速度変化分に相
当する信号βが求められる。ここで、信号βは負の値と
なるので、積分器38では、初速度V0が信号βの分だけ減
速されて、積分が行われるので、ハンマHMの変位ｙの増
加の時間的変化は徐々に鈍くなる。また、この期間、ハ
ンマHMの変位ｙは正方向に増加するが、相対変位ｙ−ｘ
が増加するため第９図の矢印F1に示すように、ハンマHM
が弦SPから受ける反撥力Ｆは徐々に増大する。従って、
加速度αおよび速度変化分βは負の方向に大きくなる。
そして、信号βの大きさが初速度V0を越え、ハンマHMの
速度の方向が弦SPから離れる方向に逆転すると、ｙは負
の方向に変化する。そして、ハンマHMと弦SPの相対変位
ｙ−ｘは徐々に小さくなり、ハンマHMが弦SPから受ける
反撥力に相当する信号Ｆは徐々に小さくなる（矢印
F2）。そして、相当変位ｙ−ｘ＜０、すなわち、ハンマ
HMが、弦SPから離れ、弦SPの弾性特性から解放された状
態となって打弦動作が終了する。このようにして打弦動
作時における弦SPの反撥力に相当する信号Ｆが演算さ
れ、この信号ＦがハンマHMの弦SPの速度変化への寄与分
としてループ回路28に入力される。このようにして、ル
ープ回路28内に、弦SPの速度変化を付与する信号が励振
信号として与えられ、同回路内を循環する。そして、ル
ープ回路28を循環する信号が楽音信号として出力され
る。なお、この例でも、楽音信号の取り出し位置は任意
でよい。そして、楽音信号はフィルタ23によって徐々に
減衰される。
なお、第７図に示した楽音合成装置には、様々な変形が
可能である。例えば、第10図は、ハンマHMの初速度に相
当する信号V0を積分器37の遅延回路に初期設定すると共
に反撥力に相当する信号Ｆを遅延回路39,加算器40を介
して反撥力算出系に帰還した例である。
可能である。例えば、第10図は、ハンマHMの初速度に相
当する信号V0を積分器37の遅延回路に初期設定すると共
に反撥力に相当する信号Ｆを遅延回路39,加算器40を介
して反撥力算出系に帰還した例である。
なお、以上説明した実施例では、楽音合成装置をデジタ
ル回路で実現する場合について説明したが、アナログ回
路によって実現することも勿論可能であり、デジタル回
路で実現した場合と同様な効果が得られる。また、遅延
回路を含むループ回路として、前述の特開昭63−40199
号公報に開示されているウェーブガイドを利用すること
も可能である。
ル回路で実現する場合について説明したが、アナログ回
路によって実現することも勿論可能であり、デジタル回
路で実現した場合と同様な効果が得られる。また、遅延
回路を含むループ回路として、前述の特開昭63−40199
号公報に開示されているウェーブガイドを利用すること
も可能である。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、少なくとも遅
延手段を含むループ部からなるループ手段を有し、発音
指示に応答して励振信号を前記ループ手段に入力するこ
とによって楽音信号を合成するようにした楽音合成装置
において、入力信号を非線形に変更して前記ループ手段
に入力する非線形手段と、この非線形手段から前記ルー
プ手段に入力される信号を累算した信号を出力する累算
手段と、前記ループ手段から取り出された信号と前記累
算手段から出力された信号を演算して前記非線形手段に
入力する演算手段とを設けたので、ハンマ等、弦の励振
振動を供給する物理系の特性の楽音への影響を忠実に再
現した弦楽器音を合成することができるという効果が得
られる。
延手段を含むループ部からなるループ手段を有し、発音
指示に応答して励振信号を前記ループ手段に入力するこ
とによって楽音信号を合成するようにした楽音合成装置
において、入力信号を非線形に変更して前記ループ手段
に入力する非線形手段と、この非線形手段から前記ルー
プ手段に入力される信号を累算した信号を出力する累算
手段と、前記ループ手段から取り出された信号と前記累
算手段から出力された信号を演算して前記非線形手段に
入力する演算手段とを設けたので、ハンマ等、弦の励振
振動を供給する物理系の特性の楽音への影響を忠実に再
現した弦楽器音を合成することができるという効果が得
られる。
第１図は非線形要素を有する楽音合成装置の構成を示す
ブロック図、第２図はギターの弦Ｓの振動を例示した
図、第３図はギターの弦ＳをピックPKによって撥弦する
ところを例示した図、第４図は第１図記載の楽音合成装
置における励振信号発生回路15の出力信号を例示した
図、第５図は第１図記載の楽音合成装置における非線形
関数Ａを例示した図、第６図は第１図記載の楽音合成装
置における信号Vspと信号Vssの関係を示す図、第７図は
この発明の一実施例による楽音合成装置の構成を示すブ
ロック図、第８図はピアノの弦SPをハンマHMが打弦して
いるところを例示した図、第９図は同実施例における非
線形関数Ｂを例示した図、第10図は同実施例の変形例の
構成を示すブロック図である。 28……ループ回路、35……ROM（非線形手段）、33……
積分回路。
ブロック図、第２図はギターの弦Ｓの振動を例示した
図、第３図はギターの弦ＳをピックPKによって撥弦する
ところを例示した図、第４図は第１図記載の楽音合成装
置における励振信号発生回路15の出力信号を例示した
図、第５図は第１図記載の楽音合成装置における非線形
関数Ａを例示した図、第６図は第１図記載の楽音合成装
置における信号Vspと信号Vssの関係を示す図、第７図は
この発明の一実施例による楽音合成装置の構成を示すブ
ロック図、第８図はピアノの弦SPをハンマHMが打弦して
いるところを例示した図、第９図は同実施例における非
線形関数Ｂを例示した図、第10図は同実施例の変形例の
構成を示すブロック図である。 28……ループ回路、35……ROM（非線形手段）、33……
積分回路。
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも遅延手段を含むループ部からな
るループ手段を有し、発音指示に応答して励振信号を前
記ループ手段に入力することによって楽音信号を合成す
るようにした楽音合成装置において、 入力信号を非線形に変更して前記ループ手段に入力する
非線形手段と、 この非線形手段から前記ループ手段に入力される信号を
累算した信号を出力する累算手段と、 前記ループ手段から取り出された信号と前記累算手段か
ら出力された信号を演算して前記非線形手段に入力する
演算手段と を具備することを特徴とする楽音合成装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1194580A JPH0774955B2 (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 楽音合成装置 |
| US07/558,059 US5180877A (en) | 1989-07-27 | 1990-07-26 | Musical tone synthesizing apparatus using wave guide synthesis |
| SG1996009588A SG66307A1 (en) | 1989-07-27 | 1990-07-27 | Musical tone synthesizing apparatus |
| EP90114462A EP0410476B1 (en) | 1989-07-27 | 1990-07-27 | Musical tone synthesizing apparatus |
| DE69026437T DE69026437T2 (de) | 1989-07-27 | 1990-07-27 | Vorrichtung zur Synthetisierung von Musiktönen |
| HK188496A HK188496A (en) | 1989-07-27 | 1996-10-10 | Musical tone synthesizing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1194580A JPH0774955B2 (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 楽音合成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0358096A JPH0358096A (ja) | 1991-03-13 |
| JPH0774955B2 true JPH0774955B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=16326908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1194580A Expired - Fee Related JPH0774955B2 (ja) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | 楽音合成装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5180877A (ja) |
| EP (1) | EP0410476B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0774955B2 (ja) |
| DE (1) | DE69026437T2 (ja) |
| HK (1) | HK188496A (ja) |
| SG (1) | SG66307A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0774958B2 (ja) * | 1990-06-01 | 1995-08-09 | ヤマハ株式会社 | 楽音合成装置 |
| JPH0776877B2 (ja) * | 1990-06-20 | 1995-08-16 | ヤマハ株式会社 | 楽音合成装置 |
| US5521325A (en) * | 1991-03-22 | 1996-05-28 | Yamaha Corporation | Device for synthesizing a musical tone employing random modulation of a wave form signal |
| JP2914470B2 (ja) * | 1993-06-03 | 1999-06-28 | ノーリツ鋼機株式会社 | 画像プリンタ |
| US5703313A (en) * | 1994-05-10 | 1997-12-30 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Passive nonlinear filter for digital musical sound synthesizer and method |
| JP2812222B2 (ja) * | 1994-10-31 | 1998-10-22 | ヤマハ株式会社 | 電子楽器および音源手段の置き換え方法 |
| JP3719620B2 (ja) | 1996-10-18 | 2005-11-24 | 株式会社リコー | ファクシミリ装置 |
| US6011213A (en) * | 1997-09-24 | 2000-01-04 | Sony Corporation | Synthesis of sounds played on plucked string instruments, using computers and synthesizers |
| DE19917434C1 (de) * | 1999-04-19 | 2000-09-28 | Rudolf Rabenstein | Vorrichtung zur Signalberechnung und -erzeugung, insbesondere zur digitalen Klangsynthese |
| US7120817B2 (en) * | 2003-05-29 | 2006-10-10 | Intel Corporation | Method of signal distribution based on a standing wave within a closed loop path |
| SE0402813L (sv) * | 2004-11-17 | 2005-10-04 | Softube Ab | Ett system och en metod för simulering av akustisk rundgång |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5858679B2 (ja) * | 1975-12-16 | 1983-12-26 | ヤマハ株式会社 | デンシガツキ |
| US4265158A (en) * | 1979-02-09 | 1981-05-05 | Shuichi Takahashi | Electronic musical instrument |
| US4641564A (en) * | 1983-06-17 | 1987-02-10 | Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha | Musical tone producing device of waveform memory readout type |
| US4736663A (en) * | 1984-10-19 | 1988-04-12 | California Institute Of Technology | Electronic system for synthesizing and combining voices of musical instruments |
| JPH0631968B2 (ja) * | 1984-10-30 | 1994-04-27 | ヤマハ株式会社 | 楽音信号発生装置 |
| DE3778401D1 (de) * | 1986-01-31 | 1992-05-27 | Casio Computer Co Ltd | Wellenformerzeuger fuer ein elektronisches musikinstrument. |
| SG52632A1 (en) * | 1986-05-02 | 1998-09-28 | Univ Leland Stanford Junior | Tone generation system |
| US4984276A (en) * | 1986-05-02 | 1991-01-08 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Digital signal processing using waveguide networks |
-
1989
- 1989-07-27 JP JP1194580A patent/JPH0774955B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
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