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JPH087586B2 - 電子楽器用音源の制御方法および電子楽器 - Google Patents
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JPH087586B2 - 電子楽器用音源の制御方法および電子楽器 - Google Patents

電子楽器用音源の制御方法および電子楽器

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JPH087586B2
JPH087586B2 JP2018897A JP1889790A JPH087586B2 JP H087586 B2 JPH087586 B2 JP H087586B2 JP 2018897 A JP2018897 A JP 2018897A JP 1889790 A JP1889790 A JP 1889790A JP H087586 B2 JPH087586 B2 JP H087586B2
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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、電子楽器用音源制御方法および電子楽器
に関し、特に演奏操作子からの楽音パラメータに対応す
る位置や圧力等の入力データに基づいて音源回路が常に
正常に発音するための改良に関するものである。
[従来の技術] バイオリン等の擦弦楽器やクラリネット等の管楽器の
演奏者を発生する電子機器は、弦と弓との接点の動きに
対応した弦の機械的振動や管楽器のマウスピース内の空
気振動により生ずる音を電気回路により物理的に近似さ
せた電子音を発生する物理音源を具備している。このよ
うな電子機器においては、キーボード操作により押鍵の
ピッチ情報を入力させるとともに、スライドボリュウム
等からなる演奏操作子により弦操作の弓圧や弓速度ある
いは吹奏操作の息圧やアンブシュアに対応したパラメー
タ制御信号を音源に入力させて電子音を作成し発生させ
ている。
従来の電子楽器においては、演奏操作子の操作位置お
よび操作圧力による楽音制御信号を速度や圧力等の領域
にかかわらずある係数倍しただけで実質上、直接音源に
入力させていた。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、演奏操作子の操作情報を直接音源に入
力すると、ある操作領域では音がでなかったりあるいは
不快な音や所謂裏返りの音等の不整音を発生する場合が
あった。従って、このような不整音発生を避けて演奏操
作子を操作しなければならず電子楽器の演奏が容易では
なかった。
このような不整音発生の理由は、例えば擦弦楽器につ
いてみれば、弓圧と弓速のパラメータ関係において正常
な発音領域に入っていないために起こる。弦楽器の弓圧
と弓速の関係は、第2図に示すように、原点を通り4本
の直線により、音が鳴り始める正常な発音領域Aと、一
度発生した音が持続する持続領域Bと、音が消えるまた
は不快音を発生する不整音領域Cとに近似分割される。
従って、演奏操作子をある弓速(v1)に対応した状態で
操作した場合に、そのとき弓圧が高すぎまたは低すぎて
発音領域Aに入らないと音は鳴り始めない。また、不整
音領域Cに入れば音が消えたりまたは不快音や裏返り音
を発生する。
従来の電子楽器においては、演奏操作子の操作情報を
実質上、直接音源に入力していたため操作状態によって
は不整音領域に入る場合がありこのような場合に音が消
えたりあるいは不快音等を発生していた。
この発明は、上記従来技術の欠点に鑑みなされたもの
であって、演奏操作子の操作状態にかかわらず常に正常
な発音状態で演奏可能な電子楽器用音源の制御方法およ
び電子楽器の提供を目的とする。
[課題を解決するための手段] 前記目的を実現するため、請求項1記載の発明では、
パラメータ発生手段から発生される複数種類のパラメー
タに基づいて楽音信号を発生する音源手段に対して、前
記パラメータ発生手段から発生されるパラメータを、前
記複数種類のパラメータによって規定される前記音源手
段の発音可能領域に基づいて補正し、該補正されたパラ
メータを入力することを特徴とする。
また、請求項2記載の発明では、複数種類のパラメー
タを発生するパラメータ発生手段と、このパラメータ発
生手段から発生される複数種類のパラメータに基づいて
楽音信号を発生する音源手段とを有する電子楽器におい
て、前記パラメータ発生手段から発生されるパラメータ
を、前記複数種類のパラメータによって規定される前記
音源手段の発音可能領域のパラメータに補正し、該補正
されたパラメータを前記音源手段に入力する補正手段と
を備えることを特徴とする。
さらに、請求項3記載の発明では、請求項2記載の電
子楽器において、さらに、楽音信号の発生を指示する発
音指示手段を備え、前記補正手段は、(a)前記発音指
示手段で楽音信号の発生が指示されてから所定時間以内
においては、前記パラメータ発生手段から発生されるパ
ラメータを、前記音源手段の発音可能領域のうちの発音
領域のパラメータに補正し、(b)前記発音指示手段で
楽音信号の発生が指示されてから所定時間以降において
は、前記パラメータ発生手段から発生されるパラメータ
を、前記音源手段の発音可能領域のうち前記発音領域以
外の持続領域のパラメータに補正することを特徴とす
る。
[作用] パラメータ発生手段から発生させるパラメータが、複
数種類のパラメータによって規定される音源手段の発音
可能領域に基づいて補正され、この補正されたパラメー
タが音源手段に入力される。
[実施例] 以下、この発明について、図面を参照して実施例に基
づいてさらに詳しく説明する。
第1図はこの発明に係る電子擦弦楽器のブロック構成
図である。演奏操作子1は、例えば感圧手段を備えたス
ライドボリュウムあるいはジョイスティック機構または
マウス機構からなる。この操作子1の操作による位置情
報はA/D変換器2および速度変換用演算回路3を介して
速度データ(iv)に変換され補正回路4に入力される。
また操作子1の感圧手段からの圧力情報はA/D変換器3
を介して圧力データ(ip)として補正回路4に入力され
る。
補正回路4は、最初の発音時である立ち上がり時に
は、速度データ(iv)および圧力データ(ip)を音が鳴
り始める領域である発音領域に入るように補正し、弓速
データ(vv)および弓圧データ(vp)として音源6に入
力する。音源6にはさらにキーボード5の操作により音
階に対応したピッチ情報(p)が入力される。音源6は
これらの弓速データ、弓圧データおよびピッチデータに
基づいて電子音を作成し、サウンドシステム7を介して
放音する。
補正回路4における発音領域補正のための演算方法に
ついて以下に説明する。
擦弦楽器の楽音制御用パラメータである弓速vvと弓圧
vpの関係は、前述のように、第2図に示される。4本の
直線a,b,c,dは原点を通り、傾きはキーボードからのピ
ッチ情報により異なる。従って補正演算プログラムはキ
ーナンバーによるテーブルに基づいて行われる。また、
各直線は擦弦楽器のコマから擦弦位置までの距離によっ
ても異なる。従って、演算プログラムはコマからの距離
をパラメータとするテーブルを含む。また弓速は正負の
値を持つがグラフは縦軸(弓圧)に関し対称なので省略
する。
弓速にかかわらず必ず正常に発音させるために弓圧vp
を補正してA領域内に位置させるための計算式の例を以
下に示す。
vv=iv ・・・・・ vp={(c+b)/2}×iv ・・・ このような計算により、vvがゼロでなければ必ず発音
領域A内に入り音が鳴り始める。この場合vvによって音
量が変化するが、音質は一定で単調である。また圧力デ
ータ(ip)は無視される。なお、c,bは各直線c,bの傾き
を表す。
次に、圧力データ(ip)を用いて音質を変化させるた
めの計算式を示す。
vp=b×iv+(c−b)×iv×ip/Pmax ・・・ 上記式は、操作子からの圧力データに基づき発音領
域A内で縦方向に位置を変化させて音質を変化させる。
Pmaxは入力される圧力データ(ip)の最大値である。
電子音を発生する物理音源は、一旦音を発生した後
は、発音領域Aの外側の持続領域Bにおいても音の正常
の発音を持続するヒステリシス特性を有する。従って、
一旦音が鳴り始めた後は、パラメータの位置を持続領域
を含めて広く変化させ音質の幅を持たせることが望まし
い。
このような発音領域の範囲を広げるための計算式を以
下に示す。
vp=a×iv+(d−a)×iv×ip/Pmax ・・・ 式および式により音源を制御することにより、広
い範囲で正常に発音するとともに音質音量の変化を大き
くすることができる。
このような制御領域を持続領域Bまで広げた持続処理
と音を鳴り始めさせるための立ち上がり処理とを切り換
えるためのフローを第3図に示す。
予め立ち上がりから何回立ち上がり処理を繰り返すか
を設定しておく。ステップ301でこの設定値にカウンタ
が達したか否かが判別される。設定値以下であれば立ち
上がり処理を繰り返す(ステップ302)。処理後カウン
タをインクリメントして1だけ数を増し(ステップ30
4)、ステップ301に戻る。カウンタが設定値に達すれば
持続処理を行う(ステップ303)。一旦持続処理が行わ
れるとカウンタインクリメント(ステップ304)により
判別ステップ301を介して持続処理が繰り返される。カ
ウンタは、新たな音を発音させるとき例えばキーオン信
号が入力されたときや操作子の圧力データ(ip)が0か
ら1に変わったときに0にクリアする。
上記補正演算においては、ip、ivをそのまま〜式
の入力に用いずキーナンバー等によるテーブルを通すた
め、人間の感覚に沿った楽音パラメータ制御が可能とな
る。
また、上記補正演算においては、ivからipを作り出し
ていたが、逆にipからivを作り出すこともできる。この
ような演算例として上記、式の各々に対応して以下
の、式を示す。
vp=vi ・・・・・・ vv=(1/d)×ip+{(1/a)−(1/d)} ×ip×iv/Vmax .... ここでVmaxはivの最大値である。楽器に応じた演奏感
覚に沿わせて各演算式を選択できる。第2図に示す変換
特性グラフの各直線a,b,c,dの傾きa,b,c,dを調整するこ
とにより、各領域の範囲を調整し不整音領域Cをわずか
に含ませる等により演奏表現の幅を広げることができ
る。この場合、変換特性を演奏時に設定可能としてもよ
い。
第4図は、入力装置として3次元タブレットを用いた
電子擦弦楽器の擦弦アルゴリズムの発音補正計算のため
の特性のグラフの例を示す。直線a,c間の範囲は音が鳴
り始める発音領域Aであり、直線b,d間は音が持続する
持続領域Bであり、直線bdの外側は不整音領域Cであ
る。各直線の傾きa,b,c,dは擦弦点(コマからの距離)
に応じて変わる。また、キーナンバーによっても変わ
る。特にdはキーナンバーによって大きく変わる。この
ような特性グラフにおいて、立ち上がり時に発音領域A
に入っていないと音が鳴り始めない。弓圧から弓速を補
正して立ち上がり時に必ず発音領域Aに入れるための計
算式を以下に示す。
vb=fb/c+{(1/a)−(1/c)}×vb/Vmax×fb ここで、vb,fbは各々弓速および弓圧を示す。音が鳴
り始めた後は、持続領域Bに入れる。直線bの下側の範
囲は音が消え、直線dの上側の範囲は不快音を発する領
域である。弓圧から弓速を補正して立ち上がり後必ず持
続領域Bに入れるための計算式を以下に示す。
vb=fb/d+{(1/b)−(1/d)}×vb/Vmax×fb 第5図は上記補正回路を備えた電子楽器の制御機構の
ブロック図である。
演奏操作子15および鍵盤13からの信号が各々検出回路
16および鍵盤スイッチ回路14を介してバスラインからCP
U18に入力される。CPU18は、各ルーチンプログラムを格
納したプログラムROM19、演算処理に必要なデータを格
納したデータROM20および演算処理中の各計算結果等を
格納したワークRAM21から必要なデータを読み出して前
述の補正演算を施した楽音制御パラメータを算出する。
機能操作子22は、通常は音色、ビブラート等の選択や各
種モード切変えを行うものである。例えば、弓位置検出
モードと弓速検出モードの切換えを行う。タイマ17は、
CPU18によるプログラムのメインルーチンに対し、数ms
程度の固定周期で割り込みルーチンを行う。
第6図は基本メインルーチンを示す。ステップ8で各
演算回路が初期化され、また各音源パラメータが所定の
初期値に設定される。続いて鍵盤の鍵スイッチ処理(ス
テップ9)およびその他のスイッチ処理(ステップ10)
が繰り返される。このようなメインルーチンに対し前記
タイマ17による一定周期で割り込みルーチン(後述)が
実行され前記補正演算が行われる。
第7図はモード切換えルーチンを示す。ステップ11で
検出モード等のモード切換えが行われるとともに検出結
果等が次回の検出演算処理のためにレジスタに記憶され
る(ステップ12)。
この発明に係る電子楽器の楽音パラメータ制御用入力
装置の一例を第8図および第9図に示す。第8図は上面
図であり、第9図(a)、(b)は各々要部拡大側面図
および上面図である。この入力装置はスライドボリュウ
ム型操作子であって、第1のスライドボリュウムを構成
する本体25の中央のガイド溝26に沿って操作子27が摺動
する。操作子27は、第9図に示すように、ガイド溝26に
沿って矢印Dのように摺動する摺動子28とこの摺動子28
上に取り付けられた操作片29からなる。操作片29は摺動
操作を円滑にするために摺動子28に対し矢印Fのように
回転可能であることが望ましい。この場合、回転角度を
検出可能としてこれを楽音制御データとして用いること
もできる。操作片29は第2のスライドボリュウムを構成
する。操作片29のガイド溝30に沿って摺動子31が矢印E
のように摺動する。操作子27の位置に応じた抵抗値によ
り第1の位置データが得られ、操作子31の位置に応じた
抵抗値により第2の位置データが得られる。
操作子29の側面には感圧センサー32が装着され操作時
の圧力が計測され、圧力データが得られる。これらの2
つの位置データおよび圧力データに基づき楽音制御パラ
メータが算出されるとともに前述の補正演算が行われ
る。
第10図はCPUによるキーオン時のルーチンを示す。ま
ず押鍵されたキーのキーコードがキーコードレジスタ
(KCD)に記憶される(ステップ33)。次に音源の発音
チャンネルが割当られる。割当られたチャンネルはアサ
インチャンネルレジスタ(ACH)に記憶される(ステッ
プ34)。次に所定の読み出し管理データ(TCD)からKCD
のキーコードに対応した後述の楽音制御フィルタ回路の
フィルタ係数を読み出し、これを音源の割当チャンネル
(ACH)に送る(ステップ35)。次に割当らてたチャン
ネルに発音を指示し登録する(ステップ36)。このとき
登録したチャンネルのフラッグに信号“1"を入力させ
る。
第11図はキーオフ時のルーチンを示す。まず離鍵され
たキーのキーコードがKCDに記憶される(ステップ3
7)。次にチャンネルテーブルを用いてキーコードが割
当られている音源の発音チャンネルをサーチする(ステ
ップ38)。判別ステップ39でこのようなチャンネルがあ
るかないかが判別される。なければルーチンを終了し、
あれば他のチャンネルがすべて“0"かどうかが判別され
る(ステップ40)。他のチャンネルのフラッグがすべて
“0"であればルーチンを終了し、“0"でなければ割当チ
ャンネルのフラッグに“0"を入力する(ステップ41)。
次に読み出しテーブルから離鍵キーコードに対応した音
のリリース減衰係数を読み出す(ステップ42)。この減
衰係数は割当チャンネルに送られる(ステップ43)。次
に割当チャンネルの処理回数を“0"にクリアしてルーチ
ンを終了する(ステップ44)。
第12図は、音色選択ルーチンを示す。音色選択操作子
(例えば楽器本体上の選択スイッチあるいは前述の演奏
操作子等)より発信される音色番号を所定のレジスタに
入力させる(ステップ45)。
第13図は、音源の発音チャンネルを管理するレジスタ
テーブルの例を示す。この例では音源のチャンネル数は
バイオリンの弦数に合わせて4つである。このように音
弦を複数個設けることにより、あるチャンネルから他の
チャンネルにキーオン信号が移ったときに元の音源が残
響効果が得られる。各ルーチンでチャンネルフラッグを
チェックするときは、番号iを設定し最初の番号0から
チェック処理ごとにiを1ずつ上げて3になるまで4回
繰り返す。
第14図は、メインルーチンに対し固定クロックにより
一定間隔で割り込ませる割り込みルーチンを示す。まず
前述のスライドボリュウム型演奏操作子(第8図、第9
図)の操作により第1、第2の位置データおよび圧力デ
ータを所定のレジスタPOS1,POS2,PRESに記憶させる(ス
テップ46)。次いステップ701でモード判別を行う。モ
ードが“1"であれば予め作成して記憶させた変換テーブ
ル(PVTBL)を用いて、前記操作子の第1の位置データ
(POS1)から直接弓速度vを得る(ステップ47)。
ステップ701でモードが“0"であれば、前回と今回の
第1の位置データの差から速度を求めてレジスタ(VE
L)に記憶させる(ステップ48)。このとき検出のタイ
ミングが一定であるため位置の差がそのまま速度に対応
する。次に予め作成して記憶させた別の変換テーブル
(VVTBL)を用いてこの速度データVELを弓速度vに変換
する(ステップ49)。弓速度vが求まったら今回の第1
の位置データPOS1を次回の計算のために所定のレジスタ
に記憶させる(ステップ50)。
以上のようにして求めた弓速度vは所定の閾値と比較
される(ステップ51)。閾値より小さければノイズとし
て無視し各チャンネルの処理回数に“0"を入力する(ス
テップ52)。弓速度vが閾値より大きい場合にはこの弓
速度vを用いて音源制御ルーチンが実行され(ステップ
53)、後述のように入力データに基づいて音源の各パラ
メータを算出しこれを音源に送出する。
第15図は音源制御ルーチンを示す。まず前述のチャン
ネルテーブル(第13図)のチャンネル“0"について実行
する(ステップ54)。このチャンネルのフラッグが“1"
かどうか即ち制御すべきチャンネルか否かが判別される
(ステップ55)。“1"でなければ他の3つのチャンネル
について判別が繰り返される(ステップ66)。フラッグ
が“1"であればこのチャンネルのキーコードをKCDレジ
スタに記憶させる(ステップ56)。次に音色番号(第12
図参照)の音色データ群よりキーコードに対応した減衰
係数データおよびディレイ長データを求める(ステップ
57)。次に第2の位置データPOS2を用いて所定の演算を
行いレジスタPOに記憶させる(ステップ58)。次に立ち
上がり処理回数が所定の設定地TMAXに達したか否かが判
別される(ステップ59)。達していなければ、音色(発
音)特性の発音領域A(第2図参照)に制御パラメータ
を入れるために、音色データ群よりキーコードに対応し
た直線の傾きb,c−bを読み出し、図中に示すC1、C2を
求めるための所定の演算を行う(ステップ61)。この演
算が終了したら処理回数iをインクリメントする(ステ
ップ62)。
一方、判別ステップ59で処理回数が所定の設定値に達
した場合には、発音特性の両持続領域B(第2図参照)
の範囲内に制御パラメータを入れるために、音色データ
群よりキーコードに対応した直線の傾きa,d−aを読み
出し、図中に示すC1,C2を求めるための所定の演算を行
う(ステップ60)。
次に上記C1,C2に基づいて弓圧Pを算出する(ステッ
プ63)。さらに後述の音源回路の2つのディレイ回路を
制御するためのデータD1,D2を算出する(ステップ6
4)。このD1,D2はDC(2つの減衰係数)、P(弓圧)、
v(弓速)とともに音源の処理チャンネルに送出される
(ステップ65)。なお図中、DD1,DD2は各々2つのディ
レイ回路のディレイ基準長を示し、ΔDDは弓位置の変化
幅を示す。以上の処理を4つのチャンネルに対し繰り返
す(ステップ66)。
第16図は、前述の音色データ群を格納したレジスタテ
ーブルの例を示す。67は読み出し管理データエリアを示
し、キーコード数に対応したエリア数がある。各管理デ
ータエリア内には、図示したように、減衰係数データレ
ジスタ68、リリース減衰係数データレジスタ69、フィル
タ係数データレジスタ70、ディレイ長データレジスタ7
1、立ち上がり時のv−p変換用データレジスタ72およ
び持続時のv−p変換用データレジスタ73が格納され
る。
第17図は、擦弦楽器の電子音発生用物理音源回路の一
例を示す。702、703は加算器を示し擦弦点に対応する。
704、705は乗算器を示し擦弦点両側の弦端に対応する。
加算器702、遅延回路706、ローパスフィルター707、減
衰器708および乗算器704からなる閉ループは際弦点の片
側の弦に対応し、閉ループの遅延時間はその弦の共振周
波数に対応する。同様に、加算器703、遅延回路709、ロ
ーパスフィルター710、減衰器711および乗算器705から
なる閉ループは擦弦点の他の一方の側の弦に対応する。
712は非線形関数発生装置を示す。この非線形関数発生
装置712には、前記擦弦点の両側の閉ループの出力を加
算器713で合成した信号に、弓速度に対応した信号を加
算し、さらに固定ヒステリシス用ローパスフィルター71
4からの信号にゲインGに乗算器を乗算した信号を加算
した信号が入力される。また、非線形関数発生装置712
のヒステリシスコントロールは弓圧に対応した信号によ
り行われる。
次に、この発明を電子管楽器用音源の制御に適用した
場合の実施例について説明する。管楽器アルゴリズムで
は、前述の擦弦楽器の発音特性図(第2図)に対応す
る、アンブシュアと息圧との関係による発音特性は第18
図のように近似される。擦源楽器の場合と異なり、4本
の直線は原点を通らず各々切片を有する。擦弦楽器の場
合と同様に、中央の2本の直線b,c間の範囲が発音領域
Aであり、その両外側の範囲内が持続領域であり、外側
2本の直線a,dの外側の範囲が不整音領域Cである。ま
た、各直線の傾きはピッチにより大きく異なる。
このような管楽器特有の発音領域特性に基づいて演奏
操作子からの制御信号を補正して音源に入力させるため
の制御システムの一例を第19図に示す。入力装置として
は、XY平面上に軌跡を描く3次元タブレットからなる演
奏操作子74を用いる。演奏操作子を握る筆圧データおよ
びX位置、Y位置を示すXY座標データは、検出回路75の
発音領域補正用プログラム76に入力される。入力データ
は変換プログラム76により所定の正常な発音領域に入る
値の息圧データおよびアンブシュアデータに変換され、
音源制御回路77に入力される。
一方、キーボード78の操作によりキーナンバーがピッ
チ情報として音源制御回路77に入力される。
擦弦楽器の場合と同様、電子音を発生する物理音源
は、一旦音を発生した後は、発音領域Aの外側の持続領
域Bにおいても音の正常な発音を持続するヒステリシス
特性を有する。従って、一旦音が鳴り始めた後は、パラ
メータの位置を持続領域を含めて広く変化させ音質の幅
を持たせることが望ましい。
音を鳴り始めさせるための立ち上がり処理と立ち上が
り後の持続処理の切換え判別フローを第20図に示す。ま
ず、アンブシュアの最大値が設定される(ステップ7
9)。次に4本の直線a,b,c,d(第18図)の傾きと切片を
所定のテーブルから読み出す(ステップ80)。次に立ち
上がり時と上乗せ用の切片を計算する(ステップ81)。
次にステップ82で立ち上がり処理か否かが判別される。
この判別は例えば立ち上がり処理回数をカウントし、カ
ウント数が所定の設定値に達したか否かによって行う。
立ち上がり処理であれば、キーコードによりパラメータ
が決定され(ステップ83)、さらにアンブシュアの最小
値が設定され(ステップ84)、立ち上がり時の息圧が計
算され(ステップ85)、息圧の補正が行われる(ステッ
プ86)。この息圧補正が終わるとカウントをインクリメ
ントする(ステップ87)。カウント数が所定の設定値を
越えると持続処理に切り換えられ、キーコードによるパ
ラメータが決定され(ステップ88)、さらにアンブシュ
アの最小値が設定され(ステップ89)、音が持続するた
めの息圧が計算され(ステップ90)、息圧の補正が行わ
れる(ステップ91)。
第21図は、この発明に係る管楽器タイプの電子楽器の
音源制御システムのブロック構成図である。3次元タブ
レットからなる演奏操作子74からX位置データ、Y位置
データおよび筆圧データが発信され各々レジスタ94に記
憶される。X,Y座標データは、基準点座標レジスタ92に
記憶された基準座標X0,Y0を用いて演算回路93により一
定時間ごとに速さ、方向および距離が計算され計算結果
がレジスタ94に記憶される。レジスタ94は楽音制御パラ
メータ算出回路95に接続される。
一方、鍵盤78からは音階を表すキーコード情報および
各パラメータ値を正負方向にシフトする横ゆれ情報が発
信されレジスタ96に記憶される。このレジスタ96も楽音
制御パラメータ算出回路95に接続される。
楽音制御パラメータ算出回路95は演算に必要なデータ
をレジスタ94、96から読み出し各パラメータ、即ち、息
圧、アンブシュア、ディレイ長、乗算器係数、フィルタ
係数、その他のデータを計算し音源97に送出する。音源
97は作成された電子音をD/A変換器98を介してサウンド
システム99より放音する。
第22図は、この発明に係る電子管楽器の制御機構のブ
ロック図である。演奏操作子74および鍵盤78からの信号
はバスラインを介してCPU18に入力される。CPU18は、各
ルーチンプログラムおよび演算処理に必要なデータを格
納したROM103および演算処理中の各計算結果等を記憶し
たRAM104から必要なデータを読み出して楽音制御用パラ
メータを算出する。パネルスイッチ105は音色、ビブラ
ート等の選択や各種モード切換えを行う。表示器106は
選択されたスイッチやモードの表示を行う。タイマ17
は、CPU18によるメインルーチンに対し、数ms程度の固
定周期で割り込みルーチンを行うためのものである。
第23図は、基本メインルーチンを示す。ステップ107
で各演算回路が初期化され、また各音源パラメータが所
定の初期値に設定される。続いて鍵盤の鍵スイッチ処理
(ステップ108)およびその他のスイッチ処理(ステッ
プ109)が繰り返される。このようなメインルーチンに
対し前記タイマによる一定周期で割り込みルーチン(後
述)が実行され前記各種制御パラメータが算出される。
第24図は、メインルーチンのステップ108内の鍵盤が
押鍵された場合のキーオンイベントのルーチンを示す。
押鍵されたキーのキーコードがレジスタKCDに記憶され
る(ステップ110)。
第25図は、メインルーチンのステップ109内の息圧に
関連するパラメータを設定するための息圧制御デバイス
への数値入力がオンとなった場合のルーチンを示す。ま
ず入力数値がレジスタBUFに記憶される(ステップ11
1)。BUFのデータは息圧デバイスレジスタPDEVに記憶さ
れる(ステップ112)。続いて息圧制御デバイス名が表
示される(ステップ113)。この実施例では、息圧等を
制御するためのデバイス(操作データ)を任意に選択で
きるようになっている。
第26図は、メインルーチンのステップ109内の横ゆれ
効果スイッチオンイベントのルーチンを示す。ステップ
114で所定のパラメータに横ゆれ効果を作用させるか否
かを示すフラグの切換えが行われる。ステップ115でこ
のフラグが“1"か否か、即ち横ゆれが効くか否かが判別
される。“1"であれば横ゆれオンの表示を行い(ステッ
プ117)、“1"でなければ横ゆれオフの表示を行う(ス
テップ116)。この実施例では、各パラメータごとに鍵
盤の横ゆれによるパラメータを加味させるか否かが選択
できるようになっている。
第27図は、メインルーチンのステッピ109内のパネル
スイッチ処理のルーチンを示す。スイッチオンにより処
理すべきパラメータを表示するエディット画面を選択し
この画面番号をレジスタPAGEに記憶する(ステップ11
8)。この記憶された番号の画面が表示される(ステッ
プ119)。続いて、息圧、アンブシュア、ディレイ、そ
の他のエディット処理が行われるか否かの判別が順番に
行われる(判別ステップ120、122、124)。各判別ステ
ップでYESであれば、各々息圧関連パラメータ、アンブ
シュア関連パラメータ、ディレイ関連パラメータを設定
するルーチンが実行される(ステップ121、123、12
5)。さらにその他のスイッチ処理が行われる(ステッ
プ126)。
第28図は、前述のタイマによる第1の割り込みルーチ
ンを示す。まず演奏操作子からXY座標データおよび圧力
データを取り込み各々のレジスタに記憶する(ステップ
127)。これらの記憶データに基づき演奏操作子の移動
速度、方向および距離が後述のルーチンに従って算出さ
れ各々レジスタに記憶する(ステップ128)。さらに横
ゆれ情報が取り込まれる(ステップ129)。上記各デー
タに基づいて後述のルーチンに従ってアンブシュアおよ
び息圧の各パラメータが算出される(ステップ130)。
第29図は、前述のタイマによる第2の割り込みルーチ
ンを示す。まず後述のルーチンに従ってディレイ長パラ
メータ処理が行われる(ステップ131)。続いて後述の
音源回路のループゲインを算出し(ステップ132)、さ
らにフィルタカットオフパラメータ処理、フィルタレゾ
ナンスパラメータ処理、その他のパラメータ処理が行わ
れる(ステップ133、134、135)。
第30図は、第28図の割り込みルーチンのステップ130
におけるアンブシュアおよび息圧のパラメータ処理ルー
チンの例を示す。まずステップ136でレジスタEDEVの番
号により処理すべきアンブシュアデバイスが判別され
る。デバイス番号(DEVN)は、例えば、0は標準値また
は他のパラメータからの演算によるもの、1はタブレッ
トのX座標(X)、2はY座標(Y)、3はタブレット
の圧力(PR)、4はタブレットの速度(VEL)、5は距
離(DIST)を示す。アンブシュア用のレジスタEDEVが
“0"でない場合はまずEDEVに示されたデバイスの入力デ
ータを読み出しこれをBUFに入力する(ステップ137)。
次にBUFの値をEDEVに対応した方法でアンブシュアデー
タに変換しこれをEBUFに入力し記憶する(ステップ13
8)。続いてステップ139、140で横ゆれについての処理
が行われる。ここでKSEF(EN)はEN番目のパラメータに
横ゆれ(KSH)が効くか否かを示すフラグであり、DEP
(EN)はEN番目のパラメータに横ゆれが効く場合の効き
の深さを示す。EN番面のパラメータ番号としては、例え
ば、1はアンブシュア、2は息圧、3はディレイ長、4
はループゲイン、5はフィルタカットオフ、6はフィル
タレゾナンスを示す。次にステップ141で息圧用のレジ
スタPDEVの番号が判別される。0のときは、ステップ14
6でEBUF(ステップ138、140)の値が所定の閾値より大
きいか否かが判別される。閾値より小さければノイズと
して無視し処理回数を0にクリアして処理を終了する
(ステップ147)。閾値より大きければ所定の演算子K1,
K2を求め(ステップ155)、これに基づいて所定の演算
を行いその結果をレジスタPBUFに入力する(ステップ15
6)。続いてレジスタTIMEを書き換える(ステップ15
7)。判別ステップ141で番号が0以外のときは、PDEVの
示すデバイスの入力データを読み出してこれをBUFに入
力し記憶する(ステップ142)。このBUFの値はPDEVに対
応した方法で息圧データに変換されPBUFに入力し記憶す
る(ステップ143)。続いて後述の息圧補正演算ルーチ
ンが行われる(ステップ145)。次に前述のステップ13
9、140と同様の横ゆれについての処理が行われる(ステ
ップ148、149)。以上により求めたアンブシュアのデー
タEBUFと息圧のデータPBUFは音源に送出される(ステッ
プ150)。
一方、前記ステップ136でアンブシュアデバイスレジ
スタEDEVが0のときは、第31図のルーチンが行われる。
まず息圧デバイスレジスタPDEVの番号によりデバイスの
判別が行われる(ステップ151)。PDEVも0のときはエ
ラーとして表示される(ステップ152)。0以外のとき
には、PDEVの示すデバイスの入力データを読み出しこれ
をBUFに入力し記憶する(ステップ153)。このBUFの値
はPDEVに対応した方法で息圧データに変換され、これを
PBUFに入力し記憶する(ステップ154)。次にPBUFが所
定の閾値と比較され(ステップ160)、閾値より小さけ
ればノイズとして無視される。閾値より大きければ、所
定の演算子K1,K2を求め(ステップ161)、これに基づい
て所定の演算を行いその結果をレジスタEBUFに入力する
(ステップ162)。続いてレジスタTIMEを書き換える
(ステップ163)。次に前述のステップ139、140と同様
の横ゆれについて処理が行われる(ステップ164、16
5)、以上のようにして求めたアンブシュア用のデータE
BUFと息圧用のデータPBUFは音源に送出される(ステッ
プ166)。
第32図は、第29図の割り込みルーチンのステップ131
におけるディレイ長パラメータ処理ルーチンを示す。ま
ずディレイ長レジスタDDEVの番号によりデバイスが判別
される(ステップ167)。0であればキーコードをディ
レイ長キーコードレジスタTGKCDに入力する(ステップ1
70)。0以外の場合には、DDEVが示すデバイスの入力デ
ータを読み出しこれをBUFに入力し記憶する(ステップ1
68)。このBUFの値はDDEVに対応した方法でキーコード
データに変換されTGKCDに入力される(ステップ169)。
次にディレイ長について横ゆれ効果を作用させるか否か
が判別される(ステップ171)。横ゆれがない場合に
は、TGKCDのデータをそのままKBUFに入力する(ステッ
プ172)。横ゆれがある場合には横ゆれ補正演算を行い
これをKBUFに入力する(ステップ173)。次にKBUFの値
をディレイ長に変換しこれをディレイ長レジスタDBUFに
入力する(ステップ174)。以上のようにして求めたデ
ィレイ長のデータは音源に送出される(ステップ17
5)。
第33図は、割り込みルーチン(第29図)中のループゲ
インパラメータ処理のルーチンを示す。まずステップ17
6でゲインデバイスレジスタGDEVの番号を判別する。0
であれば、標準ゲインSTG1、STG2を音源回路に入力する
ループゲインG1、G2とする(ステップ177)。0以外で
あれば、GDEVが示すデバイスの入力データを読み出しこ
れをBUFに入力し記憶する(ステップ178)。このBUFの
値はGDEVに対応した方法で減衰係数に変換しこれをG1、
G2とする。次にループゲインについて横ゆれの処理が行
われ(ステップ180、181)、最終的に得られたループゲ
インG1、G2が音源に送出される(ステップ182)。
第34図は、タイマによる一定周期の割り込みルーチン
(第28図)におけるステップ128の演算ルーチンを示
す。ステップ183で前回と今回のXY各座標位置の差から
各方向の移動量ΔX、ΔYを求める。ステップ184で基
準位置(X0,Y0)からの距離LX,LYを求める。これらのデ
ータに基づいて図示した所定の演算によりタブレット
(演奏操作子)の速度VEL、回転相当量LOT、回転方向DI
R、移動距離DISTを求める(ステップ185、186、187、18
9)。演算終了後、今回の位置データX、Yを次回の演
算のためにレジスタに記憶させる(ステップ190)。
第35図は、第30図のステップ145における息圧補正演
算ルーチンの第一の例を示す。まず前述のアンブシュア
および息圧のパラメータ処理ルーチン(第30図、第31
図)で算出したEBUFが所定の閾値と比較される(ステッ
プ191)。閾値より小さければノイズとして無視する。
閾値より大きければ処理回数が所定値に達したか否かが
判別される(ステップ192)。達していなければ、ディ
レイ長キーコードレジスタTGKCDから所定の演算子B1,
B2,B3,B4を求めこれをK1,K2,K3,K4とする(ステップ19
3)。このB1,B2,B3,B4は、第38図に示す発音領域を区切
る直線b,cにグラフにおけるb1,b2,c1−b1,c2−b2に各々
対応する。このグラフにおいて、直線b,cは各々y=b1
+b2x,y=c1+c2xで表される。x方向の入力をxin、y
方向の入力をyinとすれば、例えばyを演算補正で直線
b,c間の発音領域に入れる場合には、xinをxとしb1+b2
x{(c1−b1)+(c2−b2)x}yin/yin MAXをyとして
演算を行う。
ステップ193でK1,K2,K3,K4を求めたら処理回数をイン
クリメントする(ステップ195)。次にこのK1,K2,K3,K4
に基づいて所定の演算を行いPBUFに記憶する(ステップ
196)。このステップ196の演算は上記xinをxとしb1+b
2x{(c1−b1)+(c2−b2)x}yin/yin MAXをyとし
て行った演算に対応する。
一方、ステップ192で所定の設定値に達している場合
には、TGKCDからA1,A2,A3,A4を求めこれをK1,K2,K3,K4
として(ステップ194)、上記ステップ196の演算を行
う。このA1,A2,A3,A4は、前記B1,B2,B3,B4と同様、第38
図に示す発音領域を区切る直線b,cのグラフにおけるb1,
b2,c1−b1,c2−b2に各々対応する。
第36図は、息圧補正演算ルーチンの第2の例を示す。
前述の第1の例(第35図)と同様に、EBUFが所定の閾値
と比較され(ステップ197)、処理回数が所定の設定値
と比較される(ステップ198)。設定値以下であれば、T
IMEをインクリメントする(ステップ199)。次にステッ
プ200において、iを設定し、図示した演算を4回繰返
してK1,K2,K3,K4を算出する。一方、判別ステップ198で
処理回数が設定値に対すると、第35図のステップ194と
同様にTGKCDからK1,K2,K3,K4を求める(ステップ20
2)。このようにして得たK1,K2,K3,K4に基づいて、第35
図のステップ196と同様にしてPBUFを算出する(ステッ
プ201)。
第37図は、この発明に係る管楽器アルゴリズムの音源
回路の例を示す。前述のようにして補正された息圧信号
とアンブシュア信号は、各々回路入力部となる減算器20
3および加算器205に入力される。減算器203は信号ライ
ンL2の入力信号から息圧信号を減算することにより、マ
ウスピースのリードを変位させるための差圧信号を出力
する。減算器203の出力側にはローパスフィルタ204が接
続され、上記差圧信号の高域成分を除去する。これは、
リードが高域成分に応答しないためである。加算器205
は、アンブシュア信号とローパスフィルタ204の出力と
を加算して非線形テーブル206に出力する。この非線形
テーブル206は付与された圧力に対するリードの変位量
をシミュレートするもので、所定の入出力特性を有す
る。これにより、非線形テーブル206の出力はマウスピ
ースのリードにおける空気通路面積を表す信号となる。
この非線形テーブル206の出力は乗算器216の一方の入力
に接続される。乗算器216の他方の入力側には減算器203
からの差圧信号が非線形テーブル207を介して入力され
る。この非線形テーブル207は、差圧が大きくなっても
狭い管路では流速が飽和して差圧と流速が比例しないこ
とをシミュレートする。これら2つの入力信号に基づき
乗算器216の出力信号はマウスピースのリードにおける
空気流速を表す信号となる。
乗算器216は減算器209を介して加算器210に接続され
る。減衰器209には前述の演算ルーチン(第33図)で得
たループゲインG1が入力される。この減衰器209は加算
器210の入力側に接続される。
加算器210は加算器211とともにジャンクションを構成
する。加算器210は信号ラインL2を構成するためのディ
レイ回路215の出力側の信号と減衰器209の出力信号とを
加算して信号ラインL1に出力する。他方の加算器211は
信号ラインL1の信号とディレイ回路215からの信号を加
算して信号ラインL2に出力する。このループにより、マ
ウスピースとリードとの間隙直後における入力流速によ
る入射波と共鳴管からの反射波の合成圧力がシミュレー
トされる。
信号ラインL1の信号はフィルタ213、減衰器214および
遅延回路215を介して信号ラインL2に帰還される。フィ
ルタ213はローパスフィルタ単独またはローパスフィル
タとハイパスフィルタを組み合わせて用いる。フィルタ
204、213には前述の割り込みルーチン(第29図)で算出
したフィルタカットオフパラメータおよびレゾナンスパ
ラメータが入力される。減衰器214には第33図の演算ル
ーチンで得たループゲインG2が入力される。遅延回路21
5には第32図の演算ルーチンで得たディレイ長パラメー
タが入力される。フィルタ213は共鳴管の形状をシミュ
レートする。遅延回路215は共鳴管の長さおよび同共鳴
管の端部からトーンホールまでの長さに対応してマウス
ピースからの入射波が反射波としてマウスピースに戻っ
てくる状態をシミュレートする。
信号ラインL1の波形信号は、空気中の楽音の放射特性
をシミュレートするためのバンドパスフィルタ212を介
して電子音出力として取り出される。
第38図は、息圧(pr)とアンブシュア(em)の関係グ
ラフである。直線、間の斜線部は音が正常に鳴る範
囲を示す。前述の3次元タブレット上のペンはXY座標の
他に筆圧が出力される。従って例えば、アンブシュアは
(Y座標)×(筆圧/筆圧の最大値)から計算し、息圧
はアンブシュアより計算することができる。
直線、の式を以下のように仮定する。
:pr=em/a+a′ :pr=em/d+d′ この場合、斜線部の息圧prは、pr=em/d+d′+
{(1/a−1/d)em+a′−d′}×(X座標)/(X座
標の最大値)として得ることができる。
管楽器アルゴリズムにおいて、3次元タブレット(ま
たはマウス、ジョイスティック)による圧力およびX、
Y座標の入力パラメータと楽音制御パラメータとのアサ
イン例を列挙すれば以下のとおりである。
イ.圧力をアンブシュアに対応させ、X座標を息圧に対
応させる。
ロ.速度(X、Y座標から計算)をアンブシュアに対応
させ、圧力を息圧に対応させる。
ハ.Y座標をアンブシュアに対応させ、圧力を息圧に対応
させる。
ニ.圧力を立ち上がりと立ち消えの度合いに対応させ、
速度からアンブシュアを求めさらに息圧を求める。圧力
が0から変化したときに音が立ち上がるようにする。こ
の場合、音の立ち上がり時の時間と音量の関係を第39図
(a),(b)に示す。(a)は圧力変化が大きい場
合、(b)は圧力変化が小さい場合を示す。操作開始時
等のように速度が0のときに実行する。
逆に圧力が0に変化したときに音が消えるようにす
る。この場合の音量と時間の関係を第40図(a),
(b)に示す。(a)は圧力変化が大きい場合、(b)
は圧力変化が小さい場合を示す。操作終了時等のように
速度が0になるときに実行する。
ホ.圧力を立ち上がりと立ち消えの度合いに対応させ、
操作子の中心座標からの距離をアンブシュアに対応さ
せ、さらに速度を息圧に対応させる。
ヘ.圧力を立ち上がりと立ち消えの度合いに対応させ、
操作子の中心座標からの距離からアンブシュアを求め、
さらにアンブシュアから息圧を計算する。
第41図は、横ゆれ情報を考慮した場合のパラメータ制
御方法の説明図である。横ゆれ情報が入力されたときに
ビブラートをかける。通常時は、息圧=圧力×速度とし
て、図の点線の直線上を移動するように制御する。こ
の場合、例えばアンブシュア=定数×息圧として、息圧
からアンブシュアを計算する。横ゆれ情報が入ると、そ
の時点で息圧を固定し、アンブシュアを直線上の点G
から、横ゆれ情報に従って、直線の範囲内で変化さ
せる。これにより、ビブラートを容易にかけることがで
きる。
なお、この実施例では、擦弦楽器または管楽器の発音
領域特性を4本の直線によって近似したが、これは、使
用する物理音源アルゴリズムに応じて任意の数であって
よいし、また、曲線であってもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、請求項1および請求項2記載の
発明においては、パラメータ発生手段から発生されるパ
ラメータを音源手段に送出する場合に、当該パラメータ
に基づいて発生される電子音が必ず正常な発音領域に入
るように、複数種類のパラメータによって規定される音
源手段の発音可能領域に基づいてパラメータの補正を行
った後にその楽音パラメータを音源に入力させている。
従って、演奏操作子の操作状態にかかわらず音が確実に
発音し、電子楽器の演奏を容易に行うことができる。
また、請求項3記載の発明によれば、楽音信号の発生
が指示されてからの時間経過に応じて、補正すべきパラ
メータの領域を切り換えるようにしたことにより、確実
な発音が得られるとともに音の表現幅を広げることがで
きる。
特に管アルゴリズムの発音領域特性図を用いることに
より、管楽器の音色を電子楽器で演奏することが可能と
なる。この場合、鍵盤だけで演奏するよりも表現力が豊
かになる。実際の管楽器より容易に演奏でき、操作子の
操作で確実に発音するため演奏者の呼吸は楽である。管
楽器では、演奏の際にリードの噛み具合や息圧倒で音を
調節するが、操作子では手を動かすだけなので音の調節
が容易にできる。操作子上で手を自由に動かすことがで
きるのでダイナミックレンジを大きくとることができ
る。音量や音質の制御が簡単にできる。また発音のため
の動作と音を感覚的に一致させることができる。さらに
音の持続時間を長く延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る電子楽器制御機構の基本構成
図、 第2図は擦弦アルゴリズムの発音領域特性図、 第3図は立ち上がり処理と持続処理の切換え方法の説明
図、 第4図は擦弦楽器の弓圧と弓速の関係図、 第5図はこの発明に係る電子楽器の基本構成図、 第6図はこの発明方法に係るプログラム制御のメインル
ーチンのフロー図、 第7図はモード切換え時のフロー図、 第8図はスライドボリュウム型演奏操作子の上面図、 第9図(a),(b)は第8図の演奏操作子の要部側面
図および上面図、 第10図はキーオン時のフロー図、 第11図はキーオフ時のフロー図、 第12図は音色選択時の説明図、 第13図はチャンネルレジスタテーブルの説明図、 第14図はタイマ割り込みルーチンのフロー図、 第15図は音源制御ルーチンのフロー図、 第16図は読み出し管理データテーブルの説明図、 第17図は擦弦楽器の音源回路の構成図、 第18図は管アルゴリズムの発音領域特性図、 第19図は3Dタブレットによる電子管楽器の音源制御機構
の基本構成図、 第20図は電子管楽器の音の立ち上がり時と持続時の処理
切換え動作のフロー図、 第21図は電子管楽器の音源制御機構のブロック構成図、 第22図は電子管楽器の基本構成図、 第23図は音源制御プログラムのメインフローの説明図、 第24図はキーオン時の作用説明図、 第25図は息圧関連デバイスアサイン時のフロー図、 第26図は横ゆれ効果のフロー図、 第27図はパネルスイッチ処理のフロー図、 第28図は割り込みルーチンの第1の例のフロー図、 第29図は割り込みルーチンの第2の例のフロー図、 第30図および第31図はアンブシュアおよび息圧パラメー
タ処理ルーチンのフロー図、 第32図はディレイ長パラメータ処理ルーチンのフロー
図、 第33図はループゲイン処理ルーチンのフロー図、 第34図は演算処理ルーチンのフロー図、 第35図は息圧補正ルーチンの第1の例のフロー図、 第36図は息圧補正ルーチンの第2の例のフロー図、 第37図は管楽器アルゴリズムの音源の構成図、 第38図は管楽器アルゴリズムの息圧とアンブシュアの関
係グラフ、 第39図(a),(b)は各々圧力が大きい場合と小さい
場合の音の立ち上がり時の時間と音量の関係グラフ、 第40図は(a),(b)は各々圧力が大きい場合と小さ
い場合の音の立ち消え時の時間と音量の関係グラフ、 第41図は管楽器アルゴリズムにおける横ゆれ効果の制御
説明図である。 1,15,27,74:演奏操作子、4:補正回路、 5,13,78:鍵盤、6,23:音源、18:CPU、 76:変換プログラム。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パラメータ発生手段から発生される複数種
    類のパラメータに基づいて楽音信号を発生する音源手段
    に対して、前記パラメータ発生手段から発生されるパラ
    メータを、前記複数種類のパラメータによって規定され
    る前記音源手段の発音可能領域に基づいて補正し、該補
    正されたパラメータを入力することを特徴とする電子楽
    器音源の制御方法。
  2. 【請求項2】複数種類のパラメータを発生するパラメー
    タ発生手段と、このパラメータ発生手段から発生される
    複数種類のパラメータに基づいて楽音信号を発生する音
    源手段とを有する電子楽器において、 前記パラメータ発生手段から発生されるパラメータを、
    前記複数種類のパラメータによって規定される前記音源
    手段の発音可能領域のパラメータに補正し、該補正され
    たパラメータを前記音源手段に入力する補正手段と を備えることを特徴とする電子楽器。
  3. 【請求項3】請求項2記載の電子楽器において、さら
    に、楽音信号の発生を指示する発音指示手段を備え、 前記補正手段は、 (a)前記発音指示手段で楽音信号の発生が指示されて
    から所定時間以内においては、前記パラメータ発生手段
    から発生されるパラメータを、前記音源手段の発音可能
    領域のうちの発音領域のパラメータに補正し、 (b)前記発音指示手段で楽音信号の発生が指示されて
    から所定時間以降においては、前記パラメータ発生手段
    から発生されるパラメータを、前記音源手段の発音可能
    領域のうち前記発音領域以外の持続領域のパラメータに
    補正する ことを特徴とする電子楽器。
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