JP3484737B2 - 楽音特性制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子楽器に関し、特に電
子楽器の音源波形にかけるエンベロープを制御する楽音
特性制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンベロープ波形発生回路（ＥＧ）は、
通常鍵盤上の鍵の押鍵または離鍵に対応して楽音の振幅
エンベロープ等を制御するエンベロープ波形を発生する
回路である。ＥＧのアウトプットレベルを時間的に変化
させて、鍵が押された瞬間から、音が消えるまでの間の
音量や音色を変えることができる。

【０００３】図２は、従来の演算型ＥＧにより生成され
るエンベロープ波形の例を示す。エンベロープ波形は、
目標レベルとレイトを設定することにより生成される。
目標レベルとは、到達すべきアウトプットレベルであ
り、レイトとは、出発レベルから目標レベルまで変化す
る速さである。

【０００４】エンベロープ波形は、図のように例えば４
つのレイトＡＲ，Ｒ１，Ｒ２，ＲＲと３つのレベルＬ
１，Ｌ２，Ｌ３を設定することにより形成される。これ
により、出力するアウトプットレベルを時間的に変化さ
せることができる。

【０００５】鍵盤上の鍵を押鍵する前には出力が０であ
り、押鍵することによりノートオン信号が発生し、出力
は経過時間に比例してレベルＬ１にまで変化する。アタ
ックレイトＡＲは、押鍵した瞬間からレベルＬ１に達す
るまでの速さであり、いわゆる立ち上がりの速さであ
る。

【０００６】第１ディケイレイトＲ１は、レベルＬ１に
達した瞬間から、レベルＬ２まで直線的に減衰する速さ
である。第２ディケイレイトＲ２は、レベルＬ２からレ
ベルＬ３まで直線的に減衰する速さである。レベルＬ３
に達した後はサスティンとなり、レベルＬ３を維持し続
ける。

【０００７】鍵を離鍵するとノートオフ信号が発生し、
レベルＬ３から直線的に０のレベルまで減衰する。リリ
ースレイトＲＲは、離鍵してから０のレベルまで減衰す
る速さである。

【０００８】以上のようにレベルとレイトを設定するこ
とにより、押鍵するとレイトＡＲの速さでレベルＬ１ま
で出力が上がり、レベルＬ１になったらレイトＲ１の速
さでレベルＬ２まで下がり、さらにレイトＲ２の速さで
レベルＬ３まで下がる。その後、鍵を押し続けている間
は、レベルＬ３を維持し続ける。鍵を離すとレイトＲＲ
の速さでレベルが０まで下がって行く。

【０００９】演算型ＥＧは、設定されたレベルとレイト
の値を基にして加算または減算を行い、時間変化に対す
るレベルを増加または減少をさせてエンベロープ波形の
生成を行う。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の演算型ＥＧによ
り生成されるエンベロープ波形は、時間経過に対して直
線的に変化するために、簡単な演算により生成すること
ができるが、立上がりの変化や減衰する変化が単調であ
り、自然楽器の発する音の立上がりや減衰を忠実に模倣
することが困難であり、聴感上やや不自然な印象を与え
る。

【００１１】本発明の目的は、電子楽器の音源波形にか
けるエンベロープを種々の形状に制御することが容易な
楽音特性制御装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、電子楽器の音源部においてノートオンパルスに応じ
て形成される楽音の特性を制御する楽音特性制御装置で
あって、前記ノートオンパルスの入力に応じて所定形状
でなる素材波形を生成する素材波形発生手段と、前記素
材波形を入力とし、エンベロープ波形を出力する２次以
上の極を持つフィルタ手段と、前記フィルタ手段より出
力されたエンベロープ波形に基づいて前記音源部で形成
される楽音の特性を制御する制御部とを有する楽音特性
制御装置が提供される。本発明の他の観点によると、電
子楽器の音源部においてノートオンパルスに応じて形成
される楽音の特性を制御する楽音特性制御装置であっ
て、前記ノートオンパルスの入力に応じて減衰波形を生
成する減衰波形発生手段と、前記ノートオンパルスの入
力に応じて振動成分を出力する２次以上の極を持つフィ
ルタ手段と、前記減衰波形と前記振動成分とを合成して
エンベロープ波形を出力する合成手段と、前記合成手段
より出力されたエンベロープ波形に基づいて前記音源部
で形成される楽音の特性を制御する制御部とを有する楽
音特性制御装置が提供される。

【００１３】

【作用】２次の極を持つフィルタ手段を用いることによ
り、振動波形等の複雑な形状のエンベロープ波形を生成
することができる。そして、生成された種々の形状のエ
ンベロープ波形に基づいて楽音の特性を制御することに
より、表現力豊かな楽音を生成することができる。

【００１４】

【実施例】まず、本発明の実施例で用いるエンベロープ
波形を生成するために用いるフィルタを説明する。

【００１５】図１は、２次の極を持つフィルタを示す回
路図である。ディジタル信号Ｓ_inが２次のフィルタ回路
に入力されると、ディジタル信号Ｓ_out が出力される。
入力信号Ｓ_inは加算器ＡＤ１１に入力される。加算器Ａ
Ｄ１１は、入力信号Ｓ _inと乗算器Ｍ１１の出力信号と乗
算器Ｍ１２の出力信号とを加算する。加算器ＡＤ１１に
て加算された信号は、乗算器Ｍ１３とディレイ回路Ｄ１
１に供給される。

【００１６】加算器ＡＤ１１にて加算された信号は、デ
ィレイ回路Ｄ１１に供給される。ディレイ回路Ｄ１１
は、入力された信号を時間Ｔだけ遅延して出力する。遅
延された信号は、乗算器Ｍ１１とディレイ回路Ｄ１２に
供給される。ここで、ディレイ回路Ｄ１１にて遅延され
る時間Ｔは、入力のディジタル信号Ｓ_inのサンプリング
間隔の時間を示す。

【００１７】ディレイ回路Ｄ１１にて遅延された信号
は、乗算器Ｍ１１においてフィルタ係数Ｃ₁ との乗算が
行われ、加算器ＡＤ１１に供給される。また、ディレイ
回路Ｄ１１にて遅延された信号は、ディレイ回路Ｄ１２
において更に時間Ｔだけ遅延され、乗算器Ｍ１２に供給
される。乗算器Ｍ１２は、遅延された信号にフィルタ係
数Ｃ₂ を乗じて、加算器ＡＤ１１に供給する。

【００１８】加算器ＡＤ１１にて加算された信号は、乗
算器Ｍ１３において係数Ｃ₃ と乗算される。この乗算さ
れた信号が２次のフィルタの出力信号Ｓ_out として出力
される。

【００１９】入力信号Ｓ_inは、サンプリング間隔Ｔにて
標本化されたディジタル信号であり、信号系列ｘ（ｎ）
で表すことができる。ここで、ｎはサンプリング間隔Ｔ
で連続する系列を示す。この時、加算器ＡＤ１１におい
て、入力の信号系列ｘ（ｎ）と巡回された信号とを加算
された信号系列をｙ（ｎ）とする。

【００２０】信号系列ｘ（ｎ）は、２次のフィルタ回路
を介することにより、次式のような信号系列ｙ（ｎ）に
変換される。

【００２１】

【数１】 ｙ（ｎ）＝ｘ（ｎ）＋Ｃ₁ ｙ（ｎ−１）＋Ｃ₂ ｙ（ｎ−２） 上式の時間系列信号についてｚ変換を行う。ただし、信
号系列ｘ（ｎ）とｙ（ｎ）のｚ変換はそれぞれＸ（ｚ）
とＹ（ｚ）で表されるとする。この時の伝達関数Ｈ
（ｚ）は次式により表すことができる。

【００２２】

【数２】 Ｈ（ｚ）＝Ｙ（ｚ）／Ｘ（ｚ） ＝１／（１−Ｃ₁ ｚ^-1−Ｃ₂ ｚ^-2） ‥‥‥（２） ここで、共役複素極ｚ₁ ，ｚ₂ を次式で表すことができ
るとする。

【００２３】

【数３】ｚ₁ ＝ｒ・ｅｘｐ［ｊθ］

【００２４】

【数４】ｚ₂ ＝ｚ₁ ^* ＝ｒ・ｅｘｐ［−ｊθ］ そして、この共役複素極ｚ₁ ，ｚ₂ を用いて、フィルタ
係数Ｃ₁ およびＣ₂ を次式のように設定する。

【００２５】

【数５】 Ｃ₁ ＝ｚ₁ ＋ｚ₂ ＝２ｒｃｏｓθ ‥‥‥（５）

【００２６】

【数６】 Ｃ₂ ＝−ｚ₁ ｚ₂ ＝−ｒ² ‥‥‥（６） 係数Ｃ₁ ，Ｃ₂ を共役複素極ｚ₁ ，ｚ₂ に置き換えて、
数式２を表すと次式のようになる。

【００２７】

【数７】 Ｈ（ｚ）＝１／｛１−（ｚ₁ ＋ｚ₂ ）ｚ^-1＋ｚ₁ ｚ₂ ｚ^-2｝ ＝１／（１−ｚ₁ ｚ^-1）（１−ｚ₂ ｚ^-1） ＝１／（１−ｒ・ｅｘｐ［ｊθ］・ｚ^-1）（１−ｒ・ｅｘｐ［− ｊθ］・ｚ^-1） ＝ｅｘｐ［ｊθ］／｛２ｊｓｉｎθ（１−ｒ・ｅｘｐ［ｊθ］・ ｚ^-1）｝ −ｅｘｐ［−ｊθ］／｛２ｊｓｉｎθ（１−ｒ・ｅｘｐ［−ｊ θ］・ｚ^-1）｝ この伝達関数Ｈ（ｚ）をインパルス列で表すと、次式の
ようになる。

【００２８】

【数８】 ｈ（ｎ）＝ｅｘｐ［ｊθ］・（ｒ・ｅｘｐ［ｊθ］）ⁿ ／（２ｊｓｉｎθ ） −ｅｘｐ［−ｊθ］・（ｒ・ｅｘｐ［−ｊθ］）ⁿ ／（２ｊｓ ｉｎθ） ＝ｒⁿ ｛ｅｘｐ［ｊθ（ｎ＋１）］−ｅｘｐ［−ｊθ（ｎ＋１） ］｝／（２ｊｓｉｎθ） ＝ｒⁿ ・ｓｉｎ｛（ｎ＋１）θ｝／ｓｉｎθ このインパルスレスポンスは、上式より減衰振動的なも
のであることがわかる。つまり、入力信号Ｓ_inとしてイ
ンパルス信号を２次のフィルタに入力すると、出力信号
Ｓ_out は減衰振動的な波形が出力される。

【００２９】上式のインパルスレスポンスｈ（ｎ）のう
ちｒⁿ が減衰を表す部分である。例として、インパスル
信号を入力して、０．５秒後に−６０ｄＢ減衰する波形
を出力するフィルタ係数を算出する手順を示す。ただ
し、ディジタル信号のサンプリング周波数ｆ_s を５０ｋ
Ｈｚとする。

【００３０】インパルスレスポンスの減衰部ｒⁿ に対し
て−６０ｄＢの減衰は次のように表せる。

【００３１】

【数９】２０ｌｏｇ₁₀ｒⁿ ＝−６０［ｄＢ］ この時のサンプル数ｎは次式により求めることができ
る。

【００３２】

【数１０】ｎ＝−３／ｌｏｇ₁₀ｒ ０．５秒後の信号系列ｎは次式のような関係になる。

【００３３】

【数１１】０．５＝ｎ／ｆ_s ＝−３／（５００００×ｌｏｇ₁₀ｒ） したがって、減衰率ｒは次のように求められる。

【００３４】

【数１２】 ｒ＝１０^(-3/25000) ＝０．９９９７２３７ ‥‥‥（１２） また、ピアノ音を模倣するために、ピアノの響板の振動
周波数を１００Ｈｚとして、この時の周波数θを次式に
より求める。

【００３５】

【数１３】 θ＝ωＴ＝ω／ｆ_s ＝２π×１００／５００００ ＝０．０１２５６６３７［ｒａｄ］ ‥‥‥（１３） 数式１２と数式１３で求めた減衰率ｒと周波数θより、
フィルタ係数Ｃ₁ とＣ ₂ は数式５と数式６より次のよう
に設定すればよいことになる。

【００３６】

【数１４】Ｃ₁ ＝２ｒｃｏｓθ ＝１．９９９２８９６

【００３７】

【数１５】Ｃ₂ ＝−ｒ² ＝０．９９９４４７５４ 以上のようにフィルタ係数Ｃ₁ とＣ₂ を設定すれば、イ
ンパルス信号を二次のフィルタに入力したとき、０．５
秒後に−６０ｄＢ減衰する振動周波数が１００Ｈｚの波
形が出力される。

【００３８】図３は、２次のフィルタを用いたＥＧの構
成例１を示す。図３（Ａ）は、ＥＧの構成を示す回路図
である。ＥＧに２次のフィルタを用いることにより、減
衰振動的なエンベロープ波形を生成することができる。

【００３９】鍵盤上の鍵を押下すると、インパルス発生
回路１５にはノートオンパルスが供給される。インパル
ス発生回路１５は、供給されたノートオンパルスに応じ
てインパルス信号を生成する。生成されたインパルス信
号は、加算器ＡＤ１５においてゲート回路Ｇ１５から供
給される信号との加算が行われる。

【００４０】加算器ＡＤ１５にて加算された信号は、デ
ィレイ回路Ｄ１５に供給されて巡回する。ディレイ回路
Ｄ１５は、入力された信号を時間Ｔだけ遅延して出力す
る。遅延された信号は、ゲート回路Ｇ１５に供給され
る。時間Ｔは、サンプリング間隔を示す。

【００４１】ゲート回路Ｇ１５は、ゲート制御信号によ
りオープン状態とクローズ状態に制御される。ゲート回
路Ｇ１５がオープンであれば入力信号をそのまま出力
し、ゲート回路Ｇ１５がクローズであれば０レベルを出
力し、加算器ＡＤ１５に供給される。

【００４２】図３（Ｂ）は、ゲート回路Ｇ１５がクロー
ズ状態のときの信号波形を示す。ゲート回路Ｇ１５がク
ローズであれば、加算器ＡＤ１５はインパルス発生回路
１５にて生成されたインパルス信号をそのまま出力する
ため、２次のフィルタ（ＦＸ）１６にはインパルス信号
が入力される。

【００４３】ｒ，θ発生回路１７は、２次のフィルタ１
６のフィルタ係数Ｃ₁ ，Ｃ₂ を決定するための減衰率ｒ
と周波数θを生成し、２次のフィルタ１６に供給する。
２次のフィルタ１６では、数式５および数式６を用い
て、供給されたｒとθよりフィルタ係数Ｃ₁ とＣ₂ が決
定される。つまり、ｒ，θ発生回路１７は、２次のフィ
ルタ１６のフィルタ係数Ｃ₁ ，Ｃ₂ の制御を行い、減衰
および振動の程度を決めることができる。

【００４４】したがって、ゲート回路Ｇ１５がクローズ
の場合、２次のフィルタ１６は、インパルス信号の入力
により、減衰振動的なエンベロープ波形を出力する。図
３（Ｃ）は、ゲート回路Ｇ１５がオープン状態のときの
信号波形を示す。ゲート回路Ｇ１５がオープンであれ
ば、加算器ＡＤ１５は、インパルス発生回路１５にて生
成されたインパルス信号と、ディレイ回路Ｄ１５を巡回
した信号とが加算される。これにより、ステップ信号が
加算器ＡＤ１５から出力されて、２次のフィルタ１６に
供給される。

【００４５】２次のフィルタ１６は、入力されたステッ
プ信号に対して、減衰振動的な成分を加えたエンベロー
プ波形を出力する。減衰および振動の程度は、ｒ，θ発
生回路１７により決定される。

【００４６】図４は、２次のフィルタを用いたＥＧの構
成例２を示す。図４（Ａ）は、ＥＧの構成を示す回路図
である。鍵盤上の鍵を押下すると、ステップ関数発生回
路２１にはノートオンパルスが供給される。ステップ関
数発生回路２１は、ノートオンパルスが供給されるとス
テップ関数の信号生成を開始する。そして、鍵盤上の鍵
を離すと、ステップ関数発生回路２１にはノートオフパ
ルスが供給される。ステップ関数発生回路２１は、ノー
トオフパルスが供給されるとステップ関数の信号生成を
終了する。

【００４７】ステップ形状制御回路２２は、ステップ関
数発生回路２１において生成されるステップの形状を制
御する。ステップ関数発生回路２１は、ステップ形状制
御回路２２により異なる出力レベルのステップ関数を組
み合わせて、様々なステップ形状を生成する。生成され
たステップ信号は、２次のフィルタ（ＦＸ）２３に供給
される。

【００４８】図４（Ｂ）は、２次のフィルタ（ＦＸ）２
３への入力波形とそれに対応する出力波形の例を示す。
ＦＸ入力信号は、ノートオンパルスが発生すると、一定
の信号レベルが維持され、所定時間経過後に信号レベル
が下がり再び信号レベルが維持される。そして、ノート
オフパルスが発生すると、信号レベルは０になる。

【００４９】ｒ，θ発生回路２４は、２次のフィルタ２
３のフィルタ係数Ｃ₁ ，Ｃ₂ を決定するための減衰率ｒ
と周波数θを生成し、２次のフィルタ２３に供給する。
２次のフィルタ２３は、入力されたステップ信号に対し
て、減衰振動的な成分を加えたエンベロープ波形を出力
する。減衰および振動の程度は、ｒ，θ発生回路２４に
より決定される。

【００５０】図５は、２次のフィルタを用いたＥＧの構
成例３を示す。図５（Ａ）は、ＥＧの構成を示す回路図
である。鍵盤上の鍵を押下すると、インパルス発生回路
２５にはノートオンパルスが供給される。インパルス発
生回路２５は、供給されたノートオンパルスに応じてイ
ンパルス信号を生成する。生成されたインパルス信号
は、２次のフィルタ（ＦＸ）２６に供給され、減衰振動
的な信号にフィルタリングされる。

【００５１】また、インパルス発生回路２５にて生成さ
れたインパルス信号は、加算器ＡＤ２６にも供給され
る。加算器ＡＤ２６から出力される信号は、ディレイ回
路Ｄ２５において時間Ｔだけ遅延されて、加算器ＡＤ２
６に帰還する。加算器ＡＤ２６では、インパルス発生回
路２５にて生成されたインパルス信号と、ディレイ回路
Ｄ２５を介して帰還する信号との加算が行われる。加算
された信号は、ステップ信号を形成して、１次フィルタ
２７に供給される。１次フィルタ２７は、入力されたス
テップ信号を時間変化とともに減衰させて、加算器ＡＤ
２５に供給する。

【００５２】図５（Ｂ）は、加算器ＡＤ２５から出力さ
れるエンベロープ波形を示す。加算器ＡＤ２５には、２
次のフィルタ（ＦＸ）２６からの出力信号と１次フィル
タ２７からの出力信号が供給される。

【００５３】２次のフィルタ２６の出力信号は、所定の
振動周波数で振動し、時間経過とともに振動成分が減衰
する信号を形成する。１次フィルタ２７の出力信号は、
時間経過とともに信号レベルが指数関数的に減衰する信
号を形成する。

【００５４】加算器ＡＤ２５では、以上の２つの信号を
加算して、減衰振動的な信号が時間経過とともに減衰す
る信号に加算されたエンベロープ波形を形成する。な
お、２次のフィルタ２６、１次フィルタ２７およびディ
レイ回路は、ノートオンパルスを受けるとクリアされ
る。

【００５５】以上、一般減衰型のエンベロープ波形を生
成するＥＧについて述べたが、次は２段減衰型のエンベ
ロープ波形の生成方法について述べる。図６は、２段減
衰エンベロープ発生回路を示し、図６（Ａ）は、その構
成を表す回路図を示す。

【００５６】入力信号Ｓ_inは、第１減衰部３１および第
２減衰部３２に供給され、第１減衰部３１の出力信号と
第２減衰部３２の出力信号とが加算器ＡＤ３３にて加算
されて、信号Ｓ_out が出力される。

【００５７】まず、第１減衰部３１について説明する。
入力信号Ｓ_inは、加算器ＡＤ３１に供給される。加算器
ＡＤ３１から出力される信号は、ディレイ回路Ｄ３１に
おいて時間Ｔだけ遅延され、さらに乗算器Ｍ３１にて係
数ａ倍されて加算器ＡＤ３１に帰還する。加算器ＡＤ３
１では、入力信号Ｓ_inと係数ａ倍された遅延信号の加算
が行われる。加算された信号は、乗算器Ｍ３３において
係数Ａ倍されて、加算器ＡＤ３３に供給される。

【００５８】次に、第２減衰部３２について説明する。
入力信号Ｓ_inは、加算器ＡＤ３２に供給される。加算器
ＡＤ３２から出力される信号は、ディレイ回路Ｄ３２に
おいて時間Ｔだけ遅延され、さらに乗算器Ｍ３２にて係
数ｂ倍されて加算器ＡＤ３２に帰還する。加算器ＡＤ３
２では、入力信号Ｓ_inと係数ｂ倍された遅延信号の加算
が行われる。加算された信号は、乗算器Ｍ３４において
係数Ｂ倍されて、加算器ＡＤ３３に供給される。

【００５９】図６（Ｂ）は、入力信号Ｓ_inと出力信号Ｓ
_out の信号波形の例を示す。入力信号Ｓ_inとして、イン
パルス信号を２段減衰エンベロープ発生回路に入力する
場合を考える。入力されたインパルス信号Ｓ_inは、第１
減衰部３１および第２減衰部３２に入力されて、加算器
ＡＤ３３から信号Ｓ_out が出力される。出力信号Ｓ_{ou t}
は、入力のインパルス信号のように立上がり、その後に
急激な減衰をして、所定時間経過後には緩やかな減衰を
する。つまり、急激な減衰と緩やかな減衰の２段階の減
衰が行われる。この２段階の減衰速度は、第１減衰部の
係数ａ，Ａおよび第２減衰部の係数ｂ，Ｂにより決定さ
れる。

【００６０】この２段減衰エンベロープ発生回路の伝達
関数は、次式のように表される。

【００６１】

【数１６】 Ｈ（ｚ）＝Ａ／（１−ａｚ^-1）＋Ｂ／（１−ｂｚ^-1） ＝｛（Ａ＋Ｂ）−（Ａｂ−Ｂａ）ｚ^-1｝／（１−ａｚ^-1）（１− ｂｚ^-1） ‥‥‥（１６） 図７は、２段減衰エンベロープ発生回路と２次のフィル
タを用いたＥＧの構成例を示す。図７（Ａ）は、ＥＧの
構成を示す回路図である。

【００６２】インパルス発生回路３５において生成され
たインパルス信号は、２次のフィルタ（ＦＸ）３６およ
び２段減衰エンベロープ発生部３７に供給される。２次
のフィルタ３６は、インパルス信号の入力により、減衰
振動的な信号を出力する。出力された信号は、乗算器Ｍ
３５において所定の係数との乗算が行われ、加算器ＡＤ
３５に供給される。

【００６３】２段減衰エンベロープ発生部３７は、図６
（Ａ）の２段減衰エンベロープ発生回路と形は異なる
が、同等な２段減衰エンベロープ信号を生成することが
できる。なぜならば、図６（Ａ）の回路で数式１６の伝
達関数を実現することが可能だからである。その回路構
成を次に説明する。

【００６４】インパルス発生回路３５において生成され
たインパルス信号Ｓ_inは、加算器ＡＤ３６に供給され
る。加算器ＡＤ３６から出力される信号は、ディレイ回
路Ｄ３５において時間Ｔだけ遅延され、さらに乗算器Ｍ
３９にて係数Ｃ₄ 倍されて加算器ＡＤ３６に帰還する。
加算器ＡＤ３６では、インパルス発生回路３５からのイ
ンパルス信号Ｓ_inと係数Ｃ₄ 倍された遅延信号の加算が
行われる。加算された信号は、乗算器Ｍ４０において係
数Ｃ₅ 倍されて、加算器ＡＤ３７に供給される。

【００６５】また、加算器ＡＤ３６にて加算された信号
は、ディレイ回路Ｄ３５にて遅延されて、さらに乗算器
Ｍ４１において係数Ｃ₆ 倍されて、加算器ＡＤ３７に供
給される。

【００６６】加算器ＡＤ３７から出力される信号は、デ
ィレイ回路Ｄ３６において時間Ｔだけ遅延された後、乗
算器Ｍ３６にて係数Ｃ₁ 倍されて加算器ＡＤ３７に帰還
する。また、加算器ＡＤ３７から出力される信号は、デ
ィレイ回路Ｄ３６において時間Ｔだけ遅延され、さらに
ディレイ回路Ｄ３７において時間Ｔだけ遅延された後、
乗算器Ｍ３７にて係数Ｃ₂ 倍されて加算器ＡＤ３７に帰
還する。

【００６７】加算器ＡＤ３７にて加算された信号は、乗
算器Ｍ３８において係数Ｃ₃ 倍され、２段減衰エンベロ
ープ発生部３７の出力信号Ｓ_out として加算器ＡＤ３５
に供給される。

【００６８】加算器ＡＤ３５では、２次のフィルタ３６
にて生成された減衰振動的な信号と、２段減衰エンベロ
ープ発生部３７にて生成された信号Ｓ_out との加算を行
い、エンベロープ波形を出力する。

【００６９】２段減衰エンベロープ発生部３７の係数Ｃ
₁ 〜Ｃ₆ は、数式１６の伝達関数Ｈ（ｚ）に当てはめる
と次のようになる。

【００７０】

【数１７】Ｃ₁ ＝ａ＋ｂ Ｃ₂ ＝−ａｂ Ｃ₃ ＝任意 Ｃ₄ ＝任意 Ｃ₅ ＝Ａ＋Ｂ Ｃ₆ ＝−（Ａｂ＋Ｂａ）

【００７１】持続波形形成部３８は、図３（Ａ）で示し
たインパルス信号の帰還をゲート制御する回路と同様で
ある。つまり、係数Ｃ₄ ＝０とすれば、加算器ＡＤ３６
に入力されたインパルス信号がそのまま加算器ＡＤ３６
から出力され、インパルス信号が形成される。係数Ｃ₄
＝１とすれば、加算器ＡＤ３６に入力されたインパルス
信号と帰還する遅延信号が加算されて加算器ＡＤ３６か
ら出力され、ステップ信号が形成される。そのため、係
数Ｃ₄ に応じて、持続波形形成部３８に入力されるイン
パルス信号Ｓ_inは様々な持続波形に変換される。

【００７２】持続波形応答形成部３９は、持続波形形成
部３８で形成された持続波形に対する応答の形を決め
る。持続波形応答形成部３９は、２次のフィルタと同じ
回路構成を有し、前述の２次のフィルタと同様にＣ₁ ＝
２ｒｃｏｓθ，Ｃ₂ ＝−ｒ² で定められる周波数θに応
じた振動成分が発生する。

【００７３】図７（Ｂ）は、２段減衰エンベロープ発生
部３７において生成される信号波形を示す。インパルス
信号Ｓ_inが２段減衰エンベロープ発生部３７に入力され
た際の出力波形Ｓ_out の例を示す。

【００７４】２段減衰エンベロープ発生部３７の出力波
形は、係数Ｃ₁ 〜Ｃ₆ の値により変化する。係数Ｃ₁ 〜
Ｃ₆ を３種類の異なる値に設定した際の出力波形Ｓ_out
１，Ｓ_out ２，Ｓ_out ３の例を示す。

【００７５】出力波形Ｓ_out １は、図６（Ｂ）と同様に
２段減衰エンベロープ波形を示す。振動成分を０とした
ときは、このような２段減衰エンベロープが得られる。
フィルタ係数の選択により、２段階のそれぞれの減衰速
度を種々に変えることができる。

【００７６】出力波形Ｓ_out ２は、２段減衰エンベロー
プに振動成分が加わった波形である。振動成分は、周波
数θに応じた成分となり、振動周波数を低く設定すると
出力波形Ｓ_out ３のような波形が生成される。

【００７７】このように、２次のフィルタ３６において
初期変調の周波数や減衰速度を決めることができ、２段
減衰エンベロープ発生部３７においてエンベロープの大
枠を決めることができる。

【００７８】図８は、ピアノ音を模倣するためのＥＧの
構成例を示す。ピアノが有する鍵の数８８鍵に対応して
８８の２次のフィルタを用いてＥＧを構成する。これら
２次のフィルタは各鍵に対応した振動周波数を有する。

【００７９】鍵盤上の鍵が押下されると、ノートオンパ
ルスが発生し、インパルス発生回路４０に供給される。
インパルス発生回路４０は、供給されたノートオンパル
スに応じてインパルス信号を生成する。生成されたイン
パルス信号は、並列に配置された８８の２次のフィルタ
ＦＸ１〜ＦＸ８８に供給される。各２次のフィルタＦＸ
は、それぞれ減衰振動的な信号を生成できる。押鍵され
た鍵に対応して２次のフィルタＦＸを励起することによ
り、押鍵に対応した音高の信号が発生する。

【００８０】２次のフィルタＦＸ１〜ＦＸ８８からそれ
ぞれ出力された８８の信号は、加算器ＡＤ４０に供給さ
れる。また、同様の構成でピアノ響板を模倣する場合に
は、振動周波数を１００〜２００Ｈｚに設定した２次の
フィルタを並列に接続すればよい。

【００８１】図９は、２次のフィルタのＥＧを用いた電
子楽器の構成例を示す。鍵盤回路５０は、演奏を行うた
めの鍵を複数有する。検出回路５１は、鍵盤回路５０の
鍵の押鍵を示すノートオン信号、離鍵を示すノートオフ
信号、音高情報を示すキーコード信号および押鍵速度を
示すベロシティを検出して、楽音制御データ供給回路５
７に供給する。検出回路５２は、鍵盤回路５０の鍵の押
鍵圧力を示すアフタタッチ信号を検出して、楽音制御デ
ータ供給回路５７に供給する。

【００８２】パネルスイッチ５５は、マニュアル操作で
音量調整、音色選択または種々の効果付与、変調等を行
うための指示を与えるスイッチを有する。スイッチ検出
回路５６は、パネルスイッチ５５上のスイッチの状態を
検出し、楽音制御データ供給回路５７に出力する。

【００８３】パネルスイッチ５５内の音色選択スイッチ
により所望の音色を選択することができる。音色選択ス
イッチが選択されると、楽音制御データ供給回路５７
は、予めメモリ設定されている信号値を波形発生回路６
２、ディジタルフィルタ６３、ＥＧ１、ＥＧ２およびＥ
Ｇ３に供給する。

【００８４】楽音制御データ供給回路５７は、また検出
回路５１，５２より検出されたキーイベントおよびスイ
ッチ検出回路５６より検出されたスイッチ状態を受け
て、ドライバ５４に出力する。ドライバ５４は、入力さ
れた信号に応じて選択された音色等を表示器５３に表示
する。表示器５３は、例えば液晶表示器等である。

【００８５】楽音制御データ供給回路５７は、鍵盤回路
５０から検出されたキーイベントに応じて、割り当てら
れた所定の発音チャンネルに対応する音源部６８に楽音
制御データを供給する。もし、時分割発音チャンネルが
１６チャンネル備えられているとすれば、１６の音源部
の内の所定のチャンネルの音源部６８に楽音制御データ
を供給する。

【００８６】すなわち、音源部６８の各構成要素は１６
チャンネル時分割動作により、１６の独立した楽音を時
分割で生成し、アキュムレータ６５に出力している。楽
音制御データ供給回路５７は、音源部６８中のＥＧ１、
ＥＧ２およびＥＧ３にエンベロープ形状を決める各種の
信号を供給する。ＥＧ１、ＥＧ２およびＥＧ３は、それ
ぞれ２次のフィルタを用いて形成されている。そこで、
楽音制御データ供給回路５７は、生成するエンベロープ
波形の基となる素材波形の形状を指定する信号や、２次
のフィルタの係数である変調周波数θや変調減衰率ｒを
各ＥＧに供給する。また、前述の図３、図４、図５、図
７に示した様々なＥＧの構成の内から採用するＥＧアル
ゴリズムの選択を指示するための信号も供給する。

【００８７】ＥＧ１、ＥＧ２およびＥＧ３の各時分割チ
ャンネルの動作は、楽音制御データ供給回路５７から供
給されるキーオン信号またはキーオフ信号によりクリア
される。

【００８８】楽音制御データ供給回路５７は、検出回路
５１にて検出されたキーコード信号に対応するピッチデ
ータを加算器６１に供給する。加算器６１は、ピッチデ
ータとＥＧ１にて生成されるピッチエンベロープ波形の
加算を行い、波形発生回路６２に供給する。ピッチデー
タは周波数の対数を表すセントスケールで表され、ピッ
チエンベロープと加算されることにより楽音ピッチの対
数信号を形成する。周波数の対数が聴感上はリニアとな
るため、ピッチデータと係数の加算による変調は、自然
なピッチ変調を与えるのに便宜である。

【００８９】ＥＧ１は、例えば、楽音の立上がりにおけ
るアタックピッチの揺れや周波数の揺れを模擬するエン
ベロープを生成する。波形発生回路６２は、加算器６１
に入力されるピッチデータにＥＧ１にて生成されるエン
ベロープ波形に応じたアタックピッチを付加した波形を
生成する。

【００９０】波形発生回路６２は、ノートオン信号また
はノートオフ信号により、波形生成の開始と終了を制御
され、楽音制御データ供給回路５７から供給される波形
指定信号に応じた形状の波形を生成し、ディジタルフィ
ルタ６３に供給する。波形発生回路６２は、波形メモリ
音源、ＦＭ音源、高調波合成音源または物理モデル音源
等により構成できる。

【００９１】ディジタルフィルタ６３は、ノートオン信
号またはノートオフ信号によりクリアされ、楽音制御デ
ータ供給回路５７およびＥＧ２から供給されるフィルタ
係数に応じたフィルタリングを行う。ＥＧ２は音色の減
衰振動的変化を与える。

【００９２】ディジタルフィルタ６３は、楽音制御デー
タ供給回路５７およびＥＧ２から供給される信号に応
じ、例えばカットオフ周波数を変化させる。例えば、楽
音の立上がりにおいては、カットオフ周波数を上げてき
らびやか音色として、時間の経過とともにカットオフ周
波数を下げて落ち着いた音色に変化させることもでき
る。

【００９３】ディジタルフィルタ６３から出力された信
号は、エンベロープ乗算回路６４に供給され、ＥＧ３に
て生成された音量エンベロープ波形との乗算が行われ、
発音される音量の制御が行われる。

【００９４】エンベロープ乗算回路６４から出力された
楽音信号は、音源部６８の出力信号となり、発音チャン
ネルの数だけの楽音信号が時分割でアキュムレータ６５
に供給される。アキュムレータ６５は、供給された各発
音チャンネルの楽音信号を合成して、Ｄ／Ａ変換器６６
に供給する。Ｄ／Ａ変換器６６に供給された楽音信号
は、ディジタル信号からアナログ信号に変換され、サウ
ンドシステム６７において発音される。

【００９５】なお、演奏中にパネルスイッチ５５におい
て、ＥＧ１、ＥＧ２およびＥＧ３のパラメータをマニュ
アルで入力することもできる。もちろんエディットモー
ドにおいて、パネルスイッチ５５内のパラメータスイッ
チを操作することにより、ＥＧ１、ＥＧ２およびＥＧ３
のそれぞれに対する素材波形形状、変調周波数θ、変調
減衰率ｒまたはＥＧアルゴリズムを選択することもでき
る。

【００９６】ピッチ変調を行いたいときにはＥＧ１のパ
ラメータスイッチを、音色変調を行いたいときにはＥＧ
２のパラメータスイッチを、振幅変調を行いたいときに
はＥＧ３のパラメータスイッチをそれぞれ操作すればよ
い。

【００９７】以上の説明においては、音色選択により指
定された所定のフィルタ係数またはパラメータスイッチ
からのマニュアル入力によるフィルタ係数に応じて固定
的に２次のフィルタの特性が決定されたが、２次のフィ
ルタの特性のリアルタイムコントロールを行うこともで
きる。

【００９８】図１０は、２次のフィルタのリアルタイム
コントロールを行うＥＧの構成例を示す。鍵盤回路から
検出されたノートオン信号、キーコード信号またはベロ
シティ信号は、素材波形発生回路７０に供給される。素
材波形発生回路７０は、インパルス関数またはステップ
関数等による波形生成を行い、２次のフィルタ７４に供
給する。なお、素材波形発生回路７０は、この他に演算
型ＥＧまたはエンベロープメモリによる波形生成を行っ
てもよい。

【００９９】また、鍵盤回路から検出されたノートオン
信号は、タイムカウンタ７１に供給される。タイムカウ
ンタ７１は、ノートオン信号によりリセットされ、カウ
ントを開始する。カウントされたカウント値ＣＮＴは、
θ，ｒ発生回路７２に供給される。

【０１００】また、θ，ｒ発生回路７２には、鍵盤回路
から検出されたキーコード信号、ベロシティ信号または
アフタタッチ信号が供給され、さらにフットペダル等の
操作によるダンプ指示信号が供給される。

【０１０１】θ，ｒ発生回路７２は、キーコード信号、
ベロシティ信号またはアフタタッチ信号に基づき、タイ
ムカウンタ７１から供給されたカウント値ＣＮＴに応じ
た関数θ（ＣＮＴ）と関数ｒ（ＣＮＴ）の値を生成し、
変調周波数θと変調減衰率ｒを時間補間回路７３に供給
する。これにより、ノートオン信号が示す楽音の立上が
り時からの経過時間に応じて変調周波数θと変調減衰率
ｒを変化させることができる。

【０１０２】また、θ，ｒ発生回路７２にダンプ指示信
号が供給されたときには、変調減衰率をｒ＝０に設定し
て、ＥＧの出力を０に抑える。時間補間回路７３には、
カウント値ＣＮＴ毎に変調周波数θと変調減衰率ｒが供
給されるので、離散的変調周波数θと変調減衰率ｒが得
られる。そこで、時間補間回路７３は、離散的変調周波
数θと変調減衰率ｒの値をそれぞれ補間して、２次のフ
ィルタ７４に供給する。

【０１０３】２次のフィルタ７４は、供給される変調周
波数θと変調減衰率ｒにより決定されるフィルタ特性に
従い、素材波形発生回路７０から入力されるインパルス
信号等の素材波形を基にして減衰振動的なエンベロープ
波形を生成出力する。

【０１０４】また、ピアノの３本弦をシミュレーション
するには、３本の弦に対応させて２次のフィルタを３系
統並列に構成する。そして、発音開始時には３系統の２
次のフィルタをそれぞれ異ならせた変調周波数θから開
始し、徐々に変調周波数θを合わせるように制御すれば
よい。これにより、微妙にずれたピッチを有する３本の
弦が、次第に揃っていく過程を模倣することができる。

【０１０５】以上のように、２次のフィルタを用いたＥ
Ｇにより、楽音の立上がりや減衰の速度を制御すること
ができ、さらに複雑な立上がりの形やオーバーシュート
の形等の生成も可能である。これにより、楽音の立上が
りや変調によるビブラート波形等の形状を自然楽器に近
付けることができる。また、インパルス信号等の素材波
形を２次のフィルタに供給することによりエンベロープ
波形を生成することができるので、トリガーが非常に簡
単である。

【０１０６】なお、この他に、本実施例によるＥＧを、
物理モデル音源またはリバーブ等のエフェクタ回路のパ
ラメータ制御に用いることもできる。また、ＥＧに用い
たフィルタは２次のフィルタに限られず、３次以上のフ
ィルタでもよい。２次以上のフィルタであれば、減衰振
動的な波形を生成することが可能である。

【０１０７】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組合わせ等が可能なことは当業者に自
明であろう。

【０１０８】

【発明の効果】２次の極を持つフィルタ手段を用いるこ
とにより、種々の立上がり形状または振動的変調等を有
するエンベロープ波形を生成することができるので、楽
音性豊かな楽音信号を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ２次の極を持つフィルタを示す回路図であ
る。

【図２】 従来のＥＧにより生成されるエンベロープ波
形の例を示す波形図である。

【図３】 ２次のフィルタを用いたＥＧの構成例１を示
す。図３（Ａ）は、ＥＧの構成を示す回路図であり、図
３（Ｂ）は、ゲート回路がクローズ状態のときの信号波
形図であり、図３（Ｃ）は、ゲート回路がオープン状態
のときの信号波形図である。

【図４】 ２次のフィルタを用いたＥＧの構成例２を示
す。図４（Ａ）は、ＥＧの構成を示す回路図であり、図
４（Ｂ）は、２次のフィルタ（ＦＸ）への入力波形とそ
れに対応する出力波形の例を示す波形図である。

【図５】 ２次のフィルタを用いたＥＧの構成例３を示
す。図５（Ａ）は、ＥＧの構成を示す回路図であり、図
５（Ｂ）は、加算器から出力されるエンベロープ波形を
示す波形図である。

【図６】 ２段減衰エンベロープ発生回路を示す。図６
（Ａ）は、その構成を表す回路図であり、図６（Ｂ）
は、入力信号Ｓ_inと出力信号Ｓ_out の信号波形の例を示
す波形図である。

【図７】 ２段減衰エンベロープ発生回路と２次のフィ
ルタを用いたＥＧの構成例を示す。図７（Ａ）は、ＥＧ
の構成を示す回路図であり、図７（Ｂ）は、２段減衰エ
ンベロープ発生部において生成される信号波形を示す波
形図である。

【図８】 ピアノ音を模倣するためのＥＧの構成例を示
す回路図である。

【図９】 ２次のフィルタのＥＧを用いた電子楽器の構
成例を示すブロック図である。

【図１０】 ２次のフィルタのリアルタイムコントロー
ルを行うＥＧの構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

ＡＤ 加算器、 Ｄ ディレイ回路、 Ｍ 乗算
器、 Ｇ ゲート回路、 １６，２３，２６，３６
２次のフィルタ、 ３１ 第１減衰部、３２ 第２
減衰部、 ３７ ２段減衰エンベロープ発生部、
３８ 持続波形形成部、 ３９ 持続波形応答形成
部、 ６８音源部、 ＣＮＴ カウント値、 ｒ
減衰率、 θ 周波数

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−94187（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−328795（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−232958（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−97295（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−336599（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−224674（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−150778（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10H 1/00 - 7/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子楽器の音源部においてノートオンパ
   ルスに応じて形成される楽音の特性を制御する楽音特性
   制御装置であって、前記 ノートオンパルスの入力に応じて所定形状でなる素
   材波形を生成する素材波形発生手段と、 前記素材波形を入力とし、エンベロープ波形を出力する
   ２次以上の極を持つフィルタ手段と、 前記フィルタ手段より出力されたエンベロープ波形に基
   づいて前記音源部で形成される楽音の特性を制御する制
   御部とを有する楽音特性制御装置。
2. 【請求項２】 電子楽器の音源部においてノートオンパ
   ルスに応じて形成される楽音の特性を制御する楽音特性
   制御装置であって、前記 ノートオンパルスの入力に応じて減衰波形を生成す
   る減衰波形発生手段と、前記ノートオンパルスの入力に応じて 振動成分を出力す
   る２次以上の極を持つフィルタ手段と、 前記減衰波形と前記振動成分とを合成してエンベロープ
   波形を出力する合成手段と、 前記合成手段より出力されたエンベロープ波形に基づい
   て前記音源部で形成される楽音の特性を制御する制御部
   とを有する楽音特性制御装置。