JP3339273B2 - Musical sound wave forming device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、波形信号を循環さ
せる手段を備える楽音波形形成装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a musical tone waveform forming apparatus provided with means for circulating a waveform signal.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、自然楽器の発音機構をシミュレー
トするために、波形信号を循環させる手段を備えている
楽音波形形成装置が特公平7−23999号等に提案さ
れている。この楽音波形形成装置の構成を図12に示
し、その概略説明をすると、非線形テーブル43では、
演奏情報に応じて供給される弓等の操作子の速度情報VE
L および操作子の弦に対する押圧力(弓圧)情報PRESに
したがって、予め記憶されているテーブルから非線形関
数の励起信号が読み出される。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to simulate a sounding mechanism of a natural musical instrument, a musical tone waveform forming apparatus having means for circulating a waveform signal has been proposed in Japanese Patent Publication No. 7-23999. FIG. 12 shows the configuration of this musical tone waveform forming apparatus.
Speed information VE of controls such as bows supplied according to performance information
The excitation signal of the nonlinear function is read from a table stored in advance according to L and the pressing force (bow pressure) information PRES on the string of the operating element.
【0003】一方、遅延回路23、ローパスフィルター
(LPF)25、乗算器27、加算器29、遅延回路2
2、ローパスフィルター(LPF)24、乗算器26、
および加算器28から循環ループが形成され、非線形テ
ーブル43から出力された励起信号が加算器28,29
に印加されることにより、この循環ループに励起信号が
供給されている。そして、循環ループを循環した信号
は、加算器31を介して加算器32に供給され、ここで
操作子の速度情報VEL が加算され、さらに除算器42に
おいて押圧力(弓圧)情報PRESで除算されて非線形テー
ブル43に入力される。On the other hand, a delay circuit 23, a low-pass filter (LPF) 25, a multiplier 27, an adder 29, and a delay circuit 2
2, low-pass filter (LPF) 24, multiplier 26,
A cyclic loop is formed from the adder 28 and the excitation signal output from the non-linear table 43.
Is applied to this circulation loop to supply an excitation signal. Then, the signal circulated through the circulation loop is supplied to an adder 32 via an adder 31, where the speed information VEL of the operating element is added, and further divided by a pressing force (bow pressure) information PRES in a divider 42. The result is input to the non-linear table 43.
【0004】このようにして非線形テーブル43から読
み出された励起信号は、乗算器44にて押圧力(弓圧)
情報PRESが乗算されて循環ループに供給される。循環ル
ープに供給された励起信号は、遅延回路22,23で遅
延され、ローパスフィルター24,25にて所定の周波
数特性が与えられて、減衰しながら循環ループを循環す
るようになる。この場合の循環信号のピッチは、おもに
遅延回路22,23によって決定される。そして、循環
信号が楽音信号として取り出されている。なお、「−
1」が乗算される乗算器26,27は弦の固定端で弦振
動が逆相で反射されることをシミュレートしている。The excitation signal read from the non-linear table 43 in this manner is subjected to a pressing force (bow pressure) by a multiplier 44.
The information PRES is multiplied and supplied to the circulation loop. The excitation signal supplied to the circulating loop is delayed by the delay circuits 22 and 23, given predetermined frequency characteristics by the low-pass filters 24 and 25, and circulates in the circulating loop while being attenuated. The pitch of the circulating signal in this case is mainly determined by the delay circuits 22 and 23. Then, the circulating signal is extracted as a tone signal. Note that "-
The multipliers 26 and 27 multiplied by "1" simulate that the string vibration is reflected in the opposite end at the fixed end of the string.
【0005】ところで、非線形テーブル43には、例え
ば図12(b)に示すような鋸歯状の正負に渡る非線形
関数が記憶されているが、この非線形関数の横軸は操作
子である弓の動き量を示し、縦軸はバイオリン等の楽器
の弦の動き量を表している。すなわち、直線状に増加あ
るいは下降する部分は弓の動きにつれて弦が引っ張られ
て動いていく両者間の摩擦が静止摩擦とされる部分を示
しており、その先の弦が弓の動きに抗して元に戻り弦の
動き量がが小さなほぼ一定の値となる部分は、両者の摩
擦が動摩擦とされる部分である。そして、弦にこのよう
な静止摩擦と動摩擦とが繰り返し生じることにより、
(b)に示すような鋸歯状の非線形関数が非線形テーブ
ル43から出力されるようになる。The non-linear table 43 stores, for example, a saw-toothed positive / negative non-linear function as shown in FIG. 12 (b). The vertical axis represents the amount of movement of a string of a musical instrument such as a violin. In other words, the linearly increasing or descending portion indicates a portion where the friction between the two strings is pulled and moved as the bow moves, and the friction between them is static friction, and the preceding string resists the bow movement. The portion where the amount of movement of the string returns to a small value and becomes a substantially constant value is a portion where the friction between the two is regarded as dynamic friction. And such static friction and dynamic friction repeatedly occur on the strings,
The sawtooth-shaped non-linear function as shown in FIG.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】このように、非線形関
数の遷移部分は急峻な特性とされているため、循環ルー
プから出力される楽音波形が、サンプリング定理を満足
しない周波数域の信号を含み、折り返しノイズが発生す
る恐れがある。特に、ピッチが高い場合にはこの現象が
生じる恐れが高くなる。そこで、これを解決するため
に、特開平4−303896号公報に記載されているよ
うに、楽音のピッチが高い場合は非線形関数の特性を図
12(c)に示すように滑らかに遷移する特性として、
楽音の周波数帯域を制限することが提案されている。し
かしながら、非線形関数の特性を図12(c)に示すよ
うに滑らかに遷移する波形とすると、周波数帯域が制限
されることから、楽音のリアリティーが失われてしまう
という問題点があった。As described above, since the transition portion of the nonlinear function has a steep characteristic, the tone waveform output from the circulation loop includes a signal in a frequency range that does not satisfy the sampling theorem. There is a possibility that aliasing noise may occur. In particular, when the pitch is high, there is a high possibility that this phenomenon occurs. To solve this problem, as described in JP-A-4-303896, when the pitch of the musical tone is high, the characteristic of the nonlinear function changes smoothly as shown in FIG. As
It has been proposed to limit the frequency band of musical sounds. However, if the characteristic of the nonlinear function has a waveform that transitions smoothly as shown in FIG. 12C, there is a problem that the reality of the musical tone is lost because the frequency band is limited.
【0007】また、循環ループから出力される楽音波形
のピッチは、非線形関数の遷移点から元に戻り、次に遷
移するまでの時間となる。そこで、非線形テーブルから
出力される信号の波形でみると、この信号は周期的な鋸
歯状の波形信号となるが、鋸歯状の波形の遷移点から次
の遷移点までの周期がピッチに対応するようになる。こ
の場合、図12に示す楽音信号形成装置は、ディジタル
システムとして構成されているため、信号は所定の周期
のサンプリングされたディジタル信号である。すなわ
ち、アナログ信号で見た場合の遷移点で必ずしもサンプ
リングされるものとは限らないため、その遷移点が次の
サンプリング点を越えるまでは、ディジタル楽音信号の
見かけ状のピッチは変更されないようになる。すなわ
ち、サンプル周期に対応するピッチロックが生じるとい
う問題点がある。このピッチロックの影響は、高音域に
おいて特に著しいものとなる。[0007] The pitch of the musical tone waveform output from the circulating loop is the time from the transition point of the nonlinear function to the original point and to the next transition. Therefore, when looking at the waveform of the signal output from the non-linear table, this signal is a periodic sawtooth waveform signal, and the period from the transition point of the sawtooth waveform to the next transition point corresponds to the pitch. Become like In this case, since the tone signal forming apparatus shown in FIG. 12 is configured as a digital system, the signal is a digital signal sampled at a predetermined cycle. That is, since the sampling is not always performed at the transition point when viewed as an analog signal, the apparent pitch of the digital tone signal is not changed until the transition point exceeds the next sampling point. . That is, there is a problem that a pitch lock corresponding to the sample period occurs. The effect of the pitch lock is particularly remarkable in a high frequency range.
【0008】そこで、本発明は楽音のリアリティーを保
ったまま、折り返しノイズが生じたり、ピッチロックす
ることのない楽音波形形成装置を提供することを目的と
している。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a musical sound waveform forming apparatus which does not generate aliasing noise and does not lock the pitch while maintaining the reality of the musical sound.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の楽音波形形成装置は、波形信号を循環させ
ることにより発音すべき楽音のピッチに対応した共振周
波数を得る信号循環手段と、該信号循環手段を循環中の
波形信号を所定の非線形特性に応じて変換して、前記信
号循環手段に出力する非線形制御手段とを備え、前記非
線形制御手段は、非線形変換手段と、該非線形変換手段
の出力の周波数帯域を制限するフィルター手段からな
り、今回のサンプリングタイミングにおけるサンプリン
グ値が、前回のサンプリングタイミングにおけるサンプ
リング値から所定レベルを通過して変化した時の、前回
のサンプリングタイミングから今回のサンプリングタイ
ミングにおける所定レベルを通過するタイミングまでの
時間割合に応じて、前記フィルター手段のフィルター係
数が制御されることにより、前記時間割合に応じて前記
フィルター手段により遅延されたディジタルサンプル信
号が、前記非線形変換手段から出力されるようにしたも
のである。In order to achieve the above object, a musical sound waveform forming apparatus of the present invention comprises a signal circulating means for circulating a waveform signal to obtain a resonance frequency corresponding to a pitch of a musical tone to be produced. And a non-linear control means for converting the waveform signal circulating in the signal circulating means in accordance with a predetermined non-linear characteristic and outputting the converted signal to the signal circulating means. It consists of filter means for limiting the frequency band of the output of the conversion means.
Sampling value at the previous sampling timing
The last time when the value changed from the ring value after passing a predetermined level
This time of sampling Thailand from the sampling timing
Depending on the time proportion of up timing which passes a predetermined level in the timing, by the filter coefficient of said filter means is controlled, in response to said proportion the time
The digital sample signal delayed by the filter means is output from the non-linear conversion means.
【0010】このような本発明によれば、非線形制御手
段において、必要最小限の周波数帯域の制限をすること
ができ、これにより、折り返しノイズの発生を防止する
ことができる。また、アナログ的に近似した遷移点のタ
イミングに応じて、フィルター係数を設定するようにし
たので、フィルターの遅延時間をこの遷移点のタイミン
グに応じて変化させることができる。このため、ピッチ
ロックが防止されたディジタルデータを出力することが
できる。According to the present invention, the non-linear control means can limit the necessary minimum frequency band, thereby preventing the generation of aliasing noise. Further, since the filter coefficient is set in accordance with the timing of the transition point approximated in an analog manner, the delay time of the filter can be changed in accordance with the timing of this transition point. Therefore, digital data in which pitch lock is prevented can be output.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】最初に、本発明の楽音波形形成装
置において、ピッチロックしないようにする原理を図1
ないし図5を用いて説明する。ここでは説明を簡単にす
るために非線形関数が図1(a)に示すようなステップ
関数であるとする。このステップ関数は入力xがxs≧
xの時「1」、x>xsの時「0」となる関数である。
すなわち、xsがスレショルドとなる。このステップ関
数を離散的な2通りの時間で読み出すことを考える。第
1の例をAとして示すが、この例においては時間(ti
me)t0のサンプリングタイミングにおいて入力xが
x00であり、この入力xで読み出されたy軸上のステ
ップ関数は「1」であり、時間T後の次のサンプリング
タイミングt1において入力xがx01となって、この
入力xで読み出されたステップ関数は「0」となる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the principle of preventing pitch locking in the musical sound waveform forming apparatus of the present invention is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. Here, it is assumed that the non-linear function is a step function as shown in FIG. In this step function, the input x is xs ≧
This function is “1” when x and “0” when x> xs.
That is, xs is the threshold. Consider that this step function is read out at two discrete times. The first example is shown as A, but in this example the time (ti
me) At the sampling timing of t0, the input x is x00, the step function on the y-axis read at the input x is “1”, and at the next sampling timing t1 after the time T, the input x becomes x01. As a result, the step function read by the input x becomes “0”.
【0012】また、第2の例をBとして示すが、この例
においては時間(time)t0のサンプリングタイミ
ングにおいて入力xがx10であり、この入力xで読み
出されたステップ関数は「1」であり、時間T後の次の
サンプリングタイミングt1において入力xがx11と
なって、この入力xで読み出されたステップ関数は
「0」となる。このように、第1の例と第2の例では読
み出すタイミングの入力xが異なるものの、読み出され
たステップ関数は、図1(c)に示すようにいずれもタ
イミングt0で「1」、タイミングt1で「0」とな
る。このように、遷移点がサンプリングのタイミングの
関係で本来あるべき時間位置と異なるようになる。この
遷移点の不正確さが折り返しノイズやピッチロックが生
じる原因である。The second example is shown as B. In this example, the input x is x10 at the sampling timing of the time (time) t0, and the step function read by this input x is "1". The input x becomes x11 at the next sampling timing t1 after the time T, and the step function read out by this input x becomes “0”. As described above, although the input x of the read timing is different between the first example and the second example, the read step functions are both “1” at the timing t0 and “1” at the timing t0 as shown in FIG. It becomes "0" at t1. In this way, the transition point differs from the original time position due to the sampling timing. The inaccuracy of this transition point causes aliasing noise and pitch lock.
【0013】この場合、第1の例においては同図(d)
のAに示すようなタイミングt02で遷移するステップ
関数が読み出され、第2の例においては同図(d)のB
に示すようにタイミングt12で遷移するステップ関数
が読み出されればピッチロックは生じないようになる。
このように遷移点がサンプリングのタイミングから若干
ずれている場合をディジタル信号で表現するために、図
2に示すような構成を考える。この図において、アナロ
グローパスフィルター1は、入力されるアナログ信号の
ナイキスト周波数以上の周波数成分を除去するフィルタ
ーであり、アナログ/ディジタル変換器(A/D)2は
このフィルター1からの信号を取り込んでサンプリング
周期毎にディジタル信号に変換して、変換したディジタ
ルデータを出力するものである。In this case, in the first example, FIG.
A step function that transits at a timing t02 as shown in A of FIG. 7 is read out, and in the second example, B of FIG.
When the step function that transits at the timing t12 is read out as shown in FIG.
In order to represent the case where the transition point is slightly shifted from the sampling timing in a digital signal, a configuration as shown in FIG. 2 is considered. In this figure, an analog low-pass filter 1 is a filter for removing a frequency component higher than the Nyquist frequency of an input analog signal, and an analog / digital converter (A / D) 2 takes in the signal from the filter 1 The digital signal is converted at every sampling period, and the converted digital data is output.
【0014】このアナログローパスフィルター1のイン
パルス応答は、図3に示すように、 y=sin(x)/x なる形状となり、無限に連続な関数である。この関数を
ジンク関数という。したがって、アナログローパスフィ
ルター1からはステップ関数に図3に示すジンク関数を
畳み込んで得られる関数波形が出力される。この関数波
形の立ち下がり部分を図1(e)に示すが、第1の例A
と第2の例Bにおけるアナログローパスフィルター1の
フィルター係数は異なるように設定されている。すなわ
ち、第1の例Aにおいてはアナログローパスフィルター
1のフィルター係数は、その遅延時間が小さいものとさ
れるが、第2の例Bにおいてはアナログローパスフィル
ター1のフィルター係数は、その遅延時間が大きいもの
とされる。As shown in FIG. 3, the impulse response of the analog low-pass filter 1 has a shape of y = sin (x) / x and is an infinitely continuous function. This function is called a zinc function. Accordingly, the analog low-pass filter 1 outputs a function waveform obtained by convolving the step function with the zinc function shown in FIG. The falling part of this function waveform is shown in FIG.
And the filter coefficient of the analog low-pass filter 1 in the second example B is set to be different. That is, in the first example A, the filter coefficient of the analog low-pass filter 1 has a small delay time, but in the second example B, the filter coefficient of the analog low-pass filter 1 has a large delay time. It is assumed.
【0015】この結果、アナログローパスフィルター1
からは第1の例Aの場合は、図1(e)に示すように、
サンプリングタイミングt0において出力値y00が得
られ、サンプリングタイミングt1において出力値y0
1が得られる。また、第2の例の場合は、同図に示すよ
うに、サンプリングタイミングt0において出力値y1
0が得られ、サンプリングタイミングt1において出力
値y11が得られる。このように、サンプリングタイミ
ングの間の異なるタイミングで遷移する信号を、遷移タ
イミングに応じたディジタル信号で表現することができ
るようになる。本発明はこのようにして、ピッチロック
されることを防止しているのである。As a result, the analog low-pass filter 1
From the case of the first example A, as shown in FIG.
The output value y00 is obtained at the sampling timing t0, and the output value y0 is obtained at the sampling timing t1.
1 is obtained. Further, in the case of the second example, as shown in FIG.
0 is obtained, and the output value y11 is obtained at the sampling timing t1. As described above, signals that transition at different timings between the sampling timings can be represented by digital signals corresponding to the transition timings. The present invention thus prevents pitch locking.
【0016】以上の説明は非線形関数が立ち下がるステ
ップ関数として説明したが、立ち上がる非線形関数とさ
れた場合を図4を参照しながら説明する。図4(a)は
ステップ関数に変換後の遷移タイミングの異なるA,B
の2つのステップ関数波形でありアナログ信号として表
現されている。同図(b)はサンプリングクロックのタ
イミングであり、サンプリング周期はTである。同図
(c)は出力されるディジタルデータをアナログ波形上
の黒丸で示すサンプル点として示している。同図(a)
に示すタイミングt0に近いタイミングで遷移する第1
の例Aにおいては、図2に示す構成の処理が行われてタ
イミングt0でディジタルデータ値y00が出力され、
タイミングt1においてディジタルデータ値y01、タ
イミングt2においてディジタルデータ値y02が出力
される。また、タイミングt1に近いタイミングで遷移
する第2の例Bにおいては、図2に示す構成の処理が行
われてタイミングt0でディジタルデータ値y10が出
力され、タイミングt1においてディジタルデータ値y
11、タイミングt2においてディジタルデータ値y1
2が出力される。このようにして、遷移するタイミング
に応じたディジタルデータ値を得ることができる。In the above description, the step function in which the nonlinear function falls is described. The case where the nonlinear function rises will be described with reference to FIG. FIG. 4A shows A and B having different transition timings after conversion into a step function.
And the two step function waveforms are represented as analog signals. FIG. 3B shows the timing of the sampling clock, and the sampling period is T. FIG. 4C shows the output digital data as sample points indicated by black circles on the analog waveform. FIG.
The first transition at a timing close to the timing t0 shown in FIG.
In the example A, the processing of the configuration shown in FIG. 2 is performed, and the digital data value y00 is output at the timing t0.
A digital data value y01 is output at timing t1, and a digital data value y02 is output at timing t2. Further, in the second example B in which the transition is made at a timing close to the timing t1, the processing of the configuration shown in FIG.
11. At timing t2, the digital data value y1
2 is output. In this way, a digital data value corresponding to the transition timing can be obtained.
【0017】本発明の楽音信号形成装置は以上のような
原理に基づくものであるが、ローパスフィルターのフィ
ルター係数を遷移するタイミングに応じて制御するため
に、図5に示すようにサンプリングタイミングからの遷
移点の時間の割合を算出している。図5において、遷移
点は入力xがスレショルドxsを越えた瞬間であり、サ
ンプリングされている入力xがタイミングt0において
入力x0、次のサンプリング周期T後のタイミングt1
において入力x1であったとする。この時の入力x0と
入力x1とを直線補間した時の補間値が、スレショルド
xsとなった時のタイミングTxsを求めると、 Txs=(xs−x0)T/(x1−x0) となる。このタイミングTxsに応じてフィルター係数
を設定することにより、図1(e)および図4(c)に
示すように遷移するタイミングに応じたディジタルデー
タ値を得ることができる。The tone signal forming apparatus according to the present invention is based on the above principle. However, in order to control the filter coefficient of the low-pass filter in accordance with the transition timing, as shown in FIG. The ratio of the transition point time is calculated. In FIG. 5, the transition point is a moment when the input x exceeds the threshold xs, and the input x being sampled is the input x0 at the timing t0 and the timing t1 after the next sampling period T.
Is assumed to be input x1. When the timing Txs when the interpolated value obtained by linearly interpolating the input x0 and the input x1 at this time becomes the threshold xs is obtained, Txs = (xs−x0) T / (x1−x0). By setting the filter coefficient according to the timing Txs, a digital data value corresponding to the transition timing can be obtained as shown in FIG. 1 (e) and FIG. 4 (c).
【0018】次に、本発明の楽音波形形成装置の実施の
形態例の構成を示す機能ブロック図を図6に示す。この
図に示す楽音波形形成装置は、演奏情報発生部11と音
色情報発生部12、および楽音制御信号発生部13とを
備え、演奏情報発生部11からの演奏情報および音色情
報発生部からの音色情報に基づいて、楽音制御信号発生
部13から発生される楽音制御信号を、楽音波形信号形
成部20へ供給してバイオリン、ビオラ等の擦弦楽器の
楽音波形信号を形成するようにしたものである。FIG. 6 is a functional block diagram showing the configuration of an embodiment of the musical sound waveform forming apparatus according to the present invention. The musical sound waveform forming apparatus shown in FIG. 1 includes a performance information generator 11, a timbre information generator 12, and a tone control signal generator 13, and the performance information from the performance information generator 11 and the timbre from the timbre information generator. Based on the information, a tone control signal generated from the tone control signal generator 13 is supplied to a tone waveform signal generator 20 to form a tone waveform signal of a bowed instrument such as a violin or viola. .
【0019】ここで、演奏情報発生部11は音階に対応
した複数の鍵からなる鍵盤と、この鍵盤の各鍵の押鍵操
作の有無を検出する押鍵検出回路と、押鍵された鍵の押
鍵操作速度を検出するイニシャルタッチ検出回路と、押
鍵された鍵の押鍵圧力又は押鍵深さを検出するアフター
タッチ検出回路等の鍵盤に付随する各種回路を備えてい
る。そして、各鍵の押鍵の有無及び押鍵された鍵を表す
鍵情報、イニシャルタッチ情報、アフタータッチ情報等
の演奏情報を楽音制御信号発生部13に供給している。
また、音色情報発生部12は音色選択スイッチと、この
選択スイッチの操作検出回路とを備え、選択音色を表す
音色情報を楽音制御信号発生部13へ出力している。Here, the performance information generating section 11 includes a keyboard composed of a plurality of keys corresponding to the scale, a key depression detecting circuit for detecting the presence or absence of a key depression operation of each key of the keyboard, and a key depression detection circuit. There are provided various circuits associated with the keyboard such as an initial touch detection circuit for detecting a key pressing operation speed and an after touch detection circuit for detecting a key pressing pressure or a key pressing depth of a pressed key. Then, performance information such as presence / absence of key depression and key depression of each key, initial touch information, and after touch information is supplied to the musical tone control signal generation unit 13.
The timbre information generation unit 12 includes a timbre selection switch and an operation detection circuit for the selection switch, and outputs timbre information representing the selected timbre to the tone control signal generation unit 13.
【0020】さらに、楽音制御信号発生部13は例えば
マイクロコンピュータ、楽音制御パラメータ記憶テーブ
ル等により構成されており、前記演奏情報及び音色情報
に応じて前記テーブルを参照して、時間変化しない各種
楽音制御信号と時間変化する各種楽音制御信号とを楽音
波形信号形成部20へ出力している。これらの楽音制御
信号は、例えば、鍵盤にて押鍵された鍵により決定され
る発生楽音のピッチを合算値により表すようにした第1
ピッチ信号PIT1および第2ピッチ信号PIT2と、イニシャ
ルタッチ演奏情報、アフタータッチ演奏情報および音色
情報により決定される擦弦楽器における弓の移動速度を
表す弓速度信号VEL と、弓の移動時における弓から弦に
付与される圧力を表す弓圧信号PRESと、音色情報により
主に決定されるとともに、各演奏情報を考慮して決定さ
れる音色制御要素としての音色制御信号TC1 〜TC5 とか
らなる。Further, the tone control signal generator 13 comprises, for example, a microcomputer, a tone control parameter storage table, etc., and refers to the table in accordance with the performance information and tone color information to obtain various tone control signals which do not change over time. A signal and various time-varying tone control signals are output to the tone waveform signal forming unit 20. These musical tone control signals are, for example, a first value in which the pitch of a generated musical tone determined by a key pressed on a keyboard is represented by a sum value.
A pitch signal PIT1 and a second pitch signal PIT2; a bow speed signal VEL representing a bow moving speed of a bowed instrument determined by initial touch performance information, after touch performance information and timbre information; bow pressure signal PRES which represents the pressure applied to, while being primarily determined by the tone color information, consisting of tone color control signals TC 1 to Tc 5 serving as a tone color control elements determined in consideration of the performance information.
【0021】なお、前記電子楽器が演奏者により操作さ
れるホイール、ペダル等の他の演奏操作子を備えている
場合には、これらの各演奏操作子の操作に関する演奏情
報を前記イニシャルタッチ及びアフタータッチと同様な
演奏情報として扱ってもよい。また、前記演奏情報発生
部11および音色情報発生部12として、他の楽器、自
動演奏装置等を採用し、これらから楽音制御信号発生部
13に演奏情報及び音色情報が供給されるようにした
り、また他の楽器、自動演奏装置内にて前記各種楽音制
御信号が形成されるようにして、形成された楽音制御信
号が楽音波形信号形成部20へ直接供給されるようにし
てもよい。When the electronic musical instrument has other performance operators such as wheels and pedals operated by a player, performance information relating to the operation of each of these performance operators is stored in the initial touch and after-touch. It may be handled as performance information similar to a touch. Further, as the performance information generating section 11 and the timbre information generating section 12, other musical instruments, automatic performance devices and the like are adopted, and the performance information and the timbre information are supplied to the musical tone control signal generating section 13 from them. Further, the various musical tone control signals may be formed in another musical instrument or an automatic performance device, and the formed musical tone control signals may be directly supplied to the musical tone waveform signal forming unit 20.
【0022】楽音波形信号形成部20は擦弦楽器の弦に
対応して楽音波形信号を循環させる閉ループの循環ルー
プ21を有しており、この循環ループ21内には遅延回
路22,23、ローパスフィルター(LPF)24,2
5、乗算器26,27および加算器28,29が縦続に
接続されている。遅延回路22,23はピッチ信号PIT
l,PIT2により各遅延時間がそれぞれ可変制御されるよ
うになっており、この遅延時間の可変制御により、循環
ループ21の共振周波数を押鍵された鍵の音高に対応す
ることができ、発生楽音の音高がほぼ決定されるように
なっている。ローパスフィルター24,25は、循環し
ている波形信号の周波数特性を変更することにより、種
々の弦の振動特性をシミュレートするもので、音色制御
信号TC1 ,TC2 により前記特性が切り替え制御されてい
る。The tone waveform signal forming section 20 has a closed loop circulating loop 21 for circulating the tone waveform signal corresponding to the strings of the bowed musical instrument. In the circulating loop 21, delay circuits 22, 23 and a low-pass filter are provided. (LPF) 24, 2
5, multipliers 26 and 27 and adders 28 and 29 are connected in cascade. The delay circuits 22 and 23 use the pitch signal PIT
The delay time is variably controlled by l and PIT2. By the variable control of the delay time, the resonance frequency of the circulating loop 21 can be made to correspond to the pitch of a pressed key. The pitch of the musical tone is almost determined. The low-pass filters 24 and 25 simulate the vibration characteristics of various strings by changing the frequency characteristics of the circulating waveform signal. The characteristics are switched and controlled by the timbre control signals TC 1 and TC 2. ing.
【0023】また、乗算器26,27は循環波形信号に
「−1」を乗算することにより、循環波形信号の位相を
反転するもので、弦の両側の固定端における振動波の反
射をシミュレートしている。ところで、循環ループ21
上の波形信号は、乗算器26,27の各出力側にて、加
算器31に供給されている。この加算器31は加算器3
2と共に入力手段を構成しており、加算器32の一方の
入力には加算器31の出力が供給されており、かつ加算
器32の他方の入力には、楽音波形信号の発生開始及び
持続を制御する起動制御信号としての弓速度信号VEL が
供給されている。この加算器31,32は、弦における
弓との接触部が弓の移動により変位することと、この接
触部が弦上を進行する振動波により変位することとをシ
ミュレートしている。The multipliers 26 and 27 invert the phase of the circulating waveform signal by multiplying the circulating waveform signal by "-1", and simulate the reflection of the vibration wave at the fixed ends on both sides of the string. are doing. By the way, the circulation loop 21
The upper waveform signal is supplied to the adder 31 at each output side of the multipliers 26 and 27. This adder 31 is an adder 3
2 together with an input means, one of the inputs of the adder 32 is supplied with the output of the adder 31, and the other input of the adder 32 is used for starting and maintaining the generation of the tone waveform signal. A bow speed signal VEL is supplied as an activation control signal to be controlled. The adders 31 and 32 simulate that the contact portion of the string with the bow is displaced by the movement of the bow, and that the contact portion is displaced by the vibration wave traveling on the string.
【0024】そして、加算器32の出力は、加算器4
1、除算器42を介して非線形制御部100に入力され
ると共に、非線形制御部100の出力は乗算器44およ
び加算器28,29を介して循環ループ21へ供給され
ている。この非線形制御部100は、加算器32からの
出力を非線形変換して操作子である弓の移動による弦の
変位状態をシミュレートしている。そして、非線形制御
部100には前記したピッチロックを防止する原理が適
用されて、ピッチロックすることのないディジタルデー
タが乗算器44に出力するようにされている。The output of the adder 32 is
1. The signal is input to the nonlinear controller 100 via the divider 42, and the output of the nonlinear controller 100 is supplied to the circulation loop 21 via the multiplier 44 and the adders 28 and 29. The non-linear control unit 100 simulates a string displacement state due to a movement of a bow, which is an operator, by non-linearly converting an output from the adder 32. The principle of preventing the pitch lock described above is applied to the nonlinear control unit 100, so that digital data without pitch lock is output to the multiplier 44.
【0025】また、除算器42及び乗算器44には弓圧
信号PRESが共に入力されており、除算器42は非線形制
御部100に入力される信号を弓圧信号PRESにより除算
し、乗算器44は非線形制御部100の出力信号に弓圧
信号PRESを乗算する。これらの除算器42および乗算器
44は、摩擦係数が弦に付与される弓圧力により変化し
て、非線形特性が変更されることをシミュレートするも
のである。この変更は、弓圧力に応じて弓速度に対する
弦速度を相似的に拡大又は縮小するような変更とされて
いる。また、乗算器44の出力はローパスフィルター
(LPF)45および乗算器46を介して合成手段とし
ての加算器41に帰還されており、この帰還により除算
器42および乗算器44を含めた非線形制御部100に
よる信号の非線形変換に、ヒステリシス特性が付与され
ている。The bow pressure signal PRES is input to both the divider 42 and the multiplier 44. The divider 42 divides the signal input to the non-linear control unit 100 by the bow pressure signal PRES. Multiplies the output signal of the nonlinear control unit 100 by the bow pressure signal PRES. The divider 42 and the multiplier 44 simulate that the coefficient of friction changes due to the bow pressure applied to the string, thereby changing the nonlinear characteristic. This change is such that the chord speed with respect to the bow speed is similarly increased or decreased in accordance with the bow pressure. The output of the multiplier 44 is fed back to the adder 41 as a synthesizing means via a low-pass filter (LPF) 45 and a multiplier 46, and the feedback causes the nonlinear control unit including the divider 42 and the multiplier 44 to return. Hysteresis characteristics are given to the non-linear conversion of the signal by 100.
【0026】また、循環信号は加算器28と遅延回路2
3との接続点から取り出されて、フォルマントフィルタ
ー51に接続されている。このフォルマントフィルター
51は擦弦楽器の動の音響特性をシミュレートするもの
で、音色制御信号TC5 により周波数特性が切替制御され
ている。このフォルマントフィルター51からの出力
は、サウンドシステム52に供給されて楽音信号はアナ
ログ信号に変換された後、増幅されてスピーカから発音
される。The circulating signal is supplied to the adder 28 and the delay circuit 2
3 and is connected to a formant filter 51. The formant filter 51 simulates the acoustic characteristics of the dynamic of the rubbed string instrument, the frequency characteristics are switched controlled by tone color control signal TC 5. The output from the formant filter 51 is supplied to a sound system 52, where the tone signal is converted into an analog signal, and then amplified and emitted from a speaker.
【0027】このように構成された楽音波形形成装置に
おいて、演奏情報発生部11から、演奏操作子の鍵情
報、イニシャルタッチ情報、アフタータッチ情報等の演
奏情報が楽音制御信号発生部13に供給され、楽音制御
信号発生部13は、これらの演奏情報と音色情報発生部
から供給されている音色情報に基づき、各種制御信号を
楽音波形信号形成部20へ供給する。すなわち、弓速度
信号VEL が加算器32に、弓圧信号PRESが除算器42,
乗算器44に供給されることにより、非線形制御部10
0が弓速度信号VEL をピッチロックが生じないよう非線
形処理して循環ループ内の加算器28,29に供給す
る。これにより、循環ループ内を起動信号が循環し始め
るが、遅延回路22,23の遅延時間はピッチ信号PIT
1,PIT2により制御されて、これらの遅延時間の和が発
生すべき音高の周期に対応した値とされる。In the musical sound waveform forming apparatus thus constructed, the performance information generating section 11 supplies performance information such as key information of a performance operator, initial touch information, and after touch information to the musical tone control signal generating section 13. The tone control signal generator 13 supplies various control signals to the tone waveform signal generator 20 based on the performance information and the tone color information supplied from the tone color information generator. That is, the bow speed signal VEL is supplied to the adder 32, and the bow pressure signal PRES is supplied to the divider 42,
By being supplied to the multiplier 44, the nonlinear controller 10
0 supplies the bow speed signal VEL to the adders 28 and 29 in the circulating loop after performing non-linear processing so that pitch lock does not occur. As a result, the start signal starts to circulate in the circulation loop, but the delay time of the delay circuits 22 and 23 is changed by the pitch signal PIT
1, controlled by PIT2, the sum of these delay times is set to a value corresponding to the pitch period to be generated.
【0028】したがって、循環ループ内の循環信号の周
期は演奏情報発生部11から供給された発生すべき音高
情報の周期と一致するようになる。また、この循環信号
には、音色情報TC1 ,TC2 により制御されたLPF2
4,25により、弦の特性に応じた周波数特性が付与さ
れるようになる。このような循環信号は、音色制御情報
TC5 により制御されているフォルマントフィルター51
に導かれ、擦弦楽器の胴の音響特性が付与されてサウン
ドシステム52に供給される。これにより、サウンドシ
ステムから擦弦楽器の音響信号が発音されるようにな
る。Therefore, the cycle of the circulating signal in the circulating loop coincides with the cycle of the pitch information to be generated supplied from the performance information generator 11. The circulating signal includes an LPF 2 controlled by timbre information TC 1 and TC 2.
4, 25, a frequency characteristic corresponding to the characteristic of the string is given. Such a circulating signal is based on the tone control information.
Formant filter 51 controlled by TC 5
And the acoustic characteristics of the body of the bowed instrument are given to the sound system 52. As a result, the sound signal of the bowed instrument is emitted from the sound system.
【0029】次に、ピッチロックが生じないように非線
形処理する非線形制御部100の構成の一例を図7に示
す。この図において、除算器42よりの信号は非線形関
数テーブル101に入力されて、非線形変換されてフィ
ルター部200に入力される。このフィルター部200
のフィルター係数が非線形変換された信号の遷移タイミ
ングに応じて制御されることにより、フィルター部20
0から図1(e)および図4(c)に示すようなピッチ
ロックの生じていないディジタルデータが出力されて、
乗算器44に出力されている。Next, FIG. 7 shows an example of the configuration of the nonlinear control section 100 which performs nonlinear processing so that pitch lock does not occur. In this figure, a signal from a divider 42 is input to a non-linear function table 101, subjected to non-linear conversion, and input to a filter unit 200. This filter unit 200
Is controlled in accordance with the transition timing of the nonlinearly converted signal, so that the filter unit 20
From 0, digital data free of pitch lock as shown in FIGS. 1 (e) and 4 (c) is output,
It is output to the multiplier 44.
【0030】ここで、フィルター部200はFIR(Fi
nite Impulse Responce )型のローパスフィルターとさ
れており、n段縦続接続された1サンプル周期Tだけ遅
延する遅延手段(D)104−1,104−2,・・
・,104−nと、それぞれの遅延手段104−1,1
04−2,・・・,104−nの前後の出力にフィルタ
ー係数を乗算する(n+1)個の係数乗算器105−
1,105−2,・・・,105−(n+1)と、係数
乗算器105−1,105−2,・・・,105−(n
+1)よりの各出力をすべて加算する加算器106−
1,106−2,・・・,106−nから構成されてい
る。Here, the filter unit 200 has a FIR (Fi
delay means (D) 104-1, 104-2,... which are delayed by one sample period T connected in cascade with n stages.
, 104-n and respective delay means 104-1, 1
04-2,..., 104-n (n + 1) coefficient multipliers 105-
, 105- (n + 1) and coefficient multipliers 105-1, 105-2, ..., 105- (n
+1) to add all the outputs from the adder 106−
, 106-n.
【0031】このフィルター部200のフィルター係数
は、フィルター係数テーブルを備えるフィルター係数制
御部103により制御される。そして、後述するように
フィルター係数制御部103において、サンプリング周
期に対する遷移点までの時間割合が、除算器42より入
力された連続する2つのサンプリング信号から前記図5
に示す手法で算出され、検出された(xs−x0)T/
(x1−x0)に基づいて、係数テーブルから所定のフ
ィルター係数が読み出されるようにされる。また、この
フィルター係数が変更されるタイミングは遷移点である
不連続点が生じるタイミングであるので、不連続点の発
生タイミングを除算器42より入力された連続する2つ
のサンプリング信号から、後述する不連続点の検出部1
02が検出して、この検出部102の出力をフィルター
係数の変更タイミングとして、フィルター係数制御部1
03にトリガー(Trigger )信号として印加している。The filter coefficients of the filter section 200 are controlled by a filter coefficient control section 103 having a filter coefficient table. Then, as described later, in the filter coefficient control unit 103, the time ratio up to the transition point with respect to the sampling period is determined from the two consecutive sampling signals input from the divider 42 in FIG.
(Xs-x0) T /
Based on (x1-x0), a predetermined filter coefficient is read from the coefficient table. Since the timing at which the filter coefficient is changed is a timing at which a discontinuous point as a transition point occurs, the timing at which the discontinuous point is generated is calculated from two consecutive sampling signals input from the divider 42 as described later. Continuous point detection unit 1
02, the output of the detection unit 102 is used as the filter coefficient change timing, and the filter coefficient control unit 1
03 is applied as a trigger signal.
【0032】また、非線形関数テーブル101の関数の
一例がそのブロック内に示されているが、この関数特性
は、弓の移動による弦の変位状態をシミュレートしてい
る。すなわち、弓を弦に擦りつけた場合、弓速度が小さ
いときには、弓と弦の間における摩擦力は静止摩擦係数
により主に支配されて弦速度は弓速度とほぼ同じになる
が、弓速度が大きくなると、前記摩擦力は動摩擦係数に
より主に支配されるようになって弦速度は弓速度より遅
くなるものであり、この現象が非線形関数テーブル10
1による非線形変換により実現されるようになってい
る。なお、この非線形関数テーブル101の特性は音色
制御信号TC3 により変更制御されるようにされている。An example of the function of the non-linear function table 101 is shown in the block, but this function characteristic simulates the state of displacement of the string due to the movement of the bow. That is, when the bow is rubbed against the string, when the bow speed is low, the frictional force between the bow and the string is mainly governed by the static friction coefficient, and the string speed becomes almost the same as the bow speed. As the frictional force becomes larger, the frictional force is mainly controlled by the dynamic friction coefficient, and the string speed becomes lower than the bow speed.
1 is realized by nonlinear conversion. The characteristic of the non-linear function table 101 is to be changed controlled by tone color control signal TC 3.
【0033】次に、不連続点の検出部102の詳細構成
を図8に示す。この図に示す不連続点の検出部102
は、非線形制御部100に入力される信号のレベル(以
下、信号xと記す。)が、図1に示すようにスレショル
ドxsとなった時に非線形変換された出力が遷移して、
不連続点が発生されることを利用することにより不連続
点を検出している。この不連続点の検出部102にはサ
ンプリングされた信号x1が入力されるが、この信号x
1は1サンプル周期の遅延手段(D)110により1サ
ンプル周期遅延される。したがって、遅延手段110か
らは信号x1より1サンプル前の信号x0が出力され
る。なお、遅延手段110にはサンプリングクロックφ
sが供給されている。Next, FIG. 8 shows a detailed configuration of the discontinuous point detecting unit 102. A discontinuous point detection unit 102 shown in FIG.
When the level of a signal input to the nonlinear control unit 100 (hereinafter, referred to as a signal x) becomes a threshold xs as shown in FIG.
The discontinuous point is detected by utilizing the fact that the discontinuous point is generated. The sampled signal x1 is input to the discontinuous point detection unit 102.
1 is delayed by one sample period by the delay means (D) 110 having one sample period. Therefore, the signal x0 one sample before the signal x1 is output from the delay unit 110. The delay means 110 has a sampling clock φ
s is supplied.
【0034】遅延手段110の入力側および出力側から
取り出された連続する2つのサンプリング信号x1,x
0はそれぞれ比較器111(比較器1),比較器112
(比較器2)に供給される。比較器1ではサンプリング
信号x0とスレショルドxsとを比較して、サンプリン
グ信号x0がスレショルドxs以上となった時に、
「1」信号を出力する。また、比較器2ではサンプリン
グ信号x1とスレショルドxsとを比較して、サンプリ
ング信号x1がスレショルドxs以上となった時に、
「1」信号を出力する。比較器1の出力はアンド回路1
16の一方に入力されると共に、インバータ113を介
してアンド回路114の一方に入力される。また、比較
器2の出力はアンド回路114の他方に入力されると共
に、インバータ115を介してアンド回路116の他方
に入力される。Two consecutive sampling signals x1, x taken from the input side and the output side of the delay means 110
0 indicates a comparator 111 (comparator 1) and a comparator 112, respectively.
(Comparator 2). The comparator 1 compares the sampling signal x0 with the threshold xs, and when the sampling signal x0 becomes equal to or larger than the threshold xs,
Outputs a "1" signal. The comparator 2 compares the sampling signal x1 with the threshold xs, and when the sampling signal x1 becomes equal to or larger than the threshold xs,
Outputs a "1" signal. The output of the comparator 1 is an AND circuit 1
16 and one of the AND circuits 114 via the inverter 113. The output of the comparator 2 is input to the other terminal of the AND circuit 114 and also input to the other terminal of the AND circuit 116 via the inverter 115.
【0035】したがって、アンド回路114では x0<xs・x1≧xs が出力される。すなわち、入力される信号が増加してい
ってスレショルドxs以上となった時に「1」が出力さ
れる。また、アンド回路116では x0≧xs・x1<xs が出力される。すなわち、入力される信号が減少してい
ってスレショルドxs以下となった時に「1」が出力さ
れる。Therefore, the AND circuit 114 outputs x0 <xs · x1 ≧ xs. That is, "1" is output when the input signal increases and becomes equal to or larger than the threshold xs. Further, the AND circuit 116 outputs x0 ≧ xs · x1 <xs. That is, "1" is output when the input signal decreases and falls below the threshold xs.
【0036】そして、アンド回路114とアンド回路1
16の出力の論理和がオア回路117で取られ、オア回
路117の出力の立ち上がりエッジでトリガ信号発生部
118がトリガされて、インパルス状のトリガ信号(TR
IGGER )が発生される。すなわち、トリガ信号発生部1
18により立ち上がりエッジが検出される。このよう
に、不連続点の検出部102においては入力されるサン
プリング信号が増加していって、スレショルドxs以上
のレベルとなった時、および入力されるサンプリング信
号が減少していって、スレショルドxs以下のレベルと
なった時に、不連続点が生じるものとしてトリガ信号が
発生されるのである。And circuit 114 and AND circuit 1
The OR of the outputs of the OR circuit 117 is obtained by the OR circuit 117, and the trigger signal generator 118 is triggered by the rising edge of the output of the OR circuit 117, and the impulse-like trigger signal (TR
IGGER) is generated. That is, the trigger signal generator 1
A rising edge is detected by 18. As described above, in the discontinuous point detection unit 102, when the input sampling signal increases and reaches a level equal to or higher than the threshold xs, and when the input sampling signal decreases, the threshold xs When the following level is reached, a trigger signal is generated on the assumption that a discontinuous point occurs.
【0037】次に、この不連続点の検出部102の動作
を図9に示すフローチャートを参照しながら説明する。
不連続点の検出部102は2つのサンプリング信号を必
要とすることから、サンプリング信号x1が入力された
時に処理が開始され、ステップS10にてx0<xsか
つx1≧xsか否かが判定される(アンド回路114に
相当)。ここで、増加していったサンプリング信号がス
レショルドxs以上となると、「YES」と判定されて
ステップS20に進みトリガ信号が出力される。次い
で、ステップS25にてサンプリング信号x1がサンプ
リング信号x0とされてリターンされ、次のサンプリン
グタイミングでサンプリング信号x1が入力された時に
再度処理が開始される。Next, the operation of the discontinuous point detecting section 102 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
Since the discontinuous point detection unit 102 requires two sampling signals, the process starts when the sampling signal x1 is input, and it is determined in step S10 whether x0 <xs and x1 ≧ xs. (Equivalent to AND circuit 114). Here, when the increased sampling signal becomes equal to or larger than the threshold xs, it is determined to be “YES” and the process proceeds to step S20 to output a trigger signal. Next, in step S25, the sampling signal x1 is set as the sampling signal x0, and the process returns. When the sampling signal x1 is input at the next sampling timing, the process is started again.
【0038】また、ステップ10で「NO」と判定され
た場合は、ステップS15にてx0≧xsかつx1<x
sか否かが判定される(アンド回路116に相当)。こ
こで、減少していったサンプリング信号がスレショルド
xs以下となると、「YES」と判定されてステップS
20に進みトリガ信号が出力される。次いで、ステップ
S25にてサンプリング信号x1がサンプリング信号x
0とされてリターンされ、次のサンプリングタイミング
でサンプリング信号x1が入力された時に再度処理が開
始される。このように、不連続点の検出処理はサンプリ
ングタイミング毎に行われることになる。なお、ステッ
プS15にて「NO」と判定されるとステップS25に
てサンプリング信号x1がサンプリング信号x0とされ
てリターンされる。If "NO" is determined in step 10, x0≥xs and x1 <x in step S15.
s is determined (corresponding to AND circuit 116). Here, when the decreasing sampling signal becomes equal to or smaller than the threshold xs, it is determined to be “YES” and the step S is performed.
Proceeding to 20, a trigger signal is output. Next, in step S25, the sampling signal x1 is
The processing is returned to 0, and the processing is started again when the sampling signal x1 is input at the next sampling timing. As described above, the process of detecting a discontinuous point is performed at each sampling timing. If "NO" is determined in the step S15, the sampling signal x1 is set as the sampling signal x0 in the step S25, and the process returns.
【0039】この不連続点の検出部102よりのトリガ
信号は、フィルター係数制御部103に供給されて、フ
ィルター係数を変更するタイミングとされる。このフィ
ルター係数制御部103の詳細構成を図10に示すが、
フィルター係数制御部103は前記図5に示す原理でサ
ンプリング周期Tに対する遷移点(不連続点)の時間割
合を算出している。図10において、入力されたサンプ
リング信号xは1サンプル遅延手段(D)120で遅延
されて、遅延手段120からは1サンプル周期前のサン
プリング信号x0が出力される。The trigger signal from the discontinuous point detecting section 102 is supplied to a filter coefficient control section 103, which is used as a timing for changing the filter coefficient. FIG. 10 shows a detailed configuration of the filter coefficient control unit 103.
The filter coefficient control unit 103 calculates the time ratio of the transition point (discontinuous point) to the sampling period T based on the principle shown in FIG. In FIG. 10, the input sampling signal x is delayed by a one-sample delay unit (D) 120, and the delay unit 120 outputs a sampling signal x0 one sample cycle earlier.
【0040】そして、減算器121において(x1−x
0)が演算出力されて、この演算出力が絶対値回路(A
BS)122で絶対値信号とされて割り算器125のA
入力端子に入力される。また、減算器123において
(xs−x0)が演算出力されて、この演算出力が絶対
値回路(ABS)124で絶対値信号とされて割り算器
125のB入力端子に入力される。割り算器125で
は、A入力端子の信号で、B入力端子の信号が除算さ
れ、その結果が出力される。すなわち、(xs−x0)
/(x1−x0)が割り算器125から出力される。こ
の出力に、乗算器(NA)126においてサンプリング
周期Tが乗算され、サンプリング周期Tに対する遷移点
の時間割合(xs−x0)T/(x1−x0)が乗算器
126から出力されるようになる。Then, in the subtractor 121, (x1-x
0) is calculated and output, and the calculated output is the absolute value circuit (A
BS) 122 and outputs the signal of the absolute value signal
Input to the input terminal. Further, (xs-x0) is output from the subtractor 123, and the output is converted into an absolute value signal by an absolute value circuit (ABS) 124 and input to the B input terminal of the divider 125. In the divider 125, the signal at the B input terminal is divided by the signal at the A input terminal, and the result is output. That is, (xs-x0)
/ (X1-x0) is output from the divider 125. This output is multiplied by the sampling period T in the multiplier (NA) 126, and the time ratio (xs-x0) T / (x1-x0) of the transition point to the sampling period T is output from the multiplier 126. .
【0041】この時間割合の出力(xs−x0)T/
(x1−x0)が係数テーブル127に入力され、この
時間割合に応じたフィルター係数が係数テーブル127
から読み出されてラッチ(Latch )回路128に供給さ
れる。そして、このラッチ回路128において、前記し
た不連続点の検出部102からのトリガ信号により、係
数テーブル127から読み出されたフィルター係数がラ
ッチされる。ラッチされたフィルター係数は、前記図7
に示す係数乗算器105−1〜105−(n+1)にそ
れぞれ供給され、前記図1(e)および図4(c)に示
すようなピッチロックしないサンプリング信号が得られ
るようになる。The output of this time ratio (xs-x0) T /
(X1-x0) is input to the coefficient table 127, and a filter coefficient corresponding to the time ratio is calculated in the coefficient table 127.
And supplied to the latch circuit 128. Then, in the latch circuit 128, the filter coefficient read from the coefficient table 127 is latched by a trigger signal from the discontinuous point detection unit 102 described above. The latched filter coefficient is shown in FIG.
Are supplied to the coefficient multipliers 105-1 to 105- (n + 1), and the sampling signals without pitch lock as shown in FIGS. 1 (e) and 4 (c) can be obtained.
【0042】なお、係数テーブル127に記憶されてい
るフィルター係数の例を図11を参照しながら説明する
が、ここでは、FIRフィルターが図11(b)に示す
構成とされ、係数乗算器に供給されるフィルター係数は
1,2,3,4の4係数であるとする。図11(a)は
FIRフィルターのインパルス応答に窓関数を乗算し
て、その応答を有限長としたインパルス応答であり、○
を付した○1,○2,○3,○4の点を第1のフィルタ
ー係数組とすると、この第1のフィルター係数組はイン
パルス応答に対して左右対称とされて、サンプリング周
期Tの中央、すなわち時間遅れが50%の係数とされ
る。また、△を付した△1,△2,△3,△4の点を第
2のフィルター係数組とすると、時間遅れは0.5T短
くなり、時間遅れが0%の係数とされる。さらに、□を
付した□1,□2,□3,□4の点を第3のフィルター
係数組とすると、時間遅れは0.5T長くなり、時間遅
れが100%の係数とされる。An example of the filter coefficients stored in the coefficient table 127 will be described with reference to FIG. 11. Here, the FIR filter has the configuration shown in FIG. 11B and is supplied to the coefficient multiplier. It is assumed that the filter coefficients to be performed are four coefficients of 1, 2, 3, and 4. FIG. 11A shows an impulse response obtained by multiplying the impulse response of the FIR filter by a window function and setting the response to a finite length.
Are defined as the first set of filter coefficients, the first set of filter coefficients is symmetric with respect to the impulse response, and the center of the sampling period T That is, the time delay is a coefficient of 50%. If the points of △ 1, △ 2, △ 3, and △ 4 with △ are used as the second set of filter coefficients, the time delay is shortened by 0.5T, and the time delay is a coefficient of 0%. Further, when points □ 1, □ 2, □ 3, □ 4 with □ are set as the third set of filter coefficients, the time delay becomes 0.5T longer and the time delay becomes a coefficient of 100%.
【0043】この0%の第2のフィルター係数と、10
0%の第3のフィルター係数の間のフィルター係数を多
数係数テーブル127に記憶しておくことにより、0〜
100%の遅れ時間のフィルター係数を係数テーブル1
27から読み出すことができ、ピッチロックを防止した
ディジタルデータをフィルタ部200から出力すること
ができるようになる。This second filter coefficient of 0% and 10
By storing the filter coefficients between the third filter coefficients of 0% in the multiple coefficient table 127, 0 to 3
Coefficient table 1 with filter coefficient of 100% delay time
27, and digital data in which pitch lock has been prevented can be output from the filter unit 200.
【0044】なお、本発明の楽音波形形成装置は擦弦楽
器をシミュレートするものとして説明したが、これに限
られるものではなく、非線形の特性や各部の制御・調整
を行うことにより管楽器をシミュレートすること、およ
び非現実的な音色の合成も可能である。また、楽音波形
形成装置における楽音合成のアルゴリズムはDSP(Di
gitalSignal Processor),MPU(Micro Processing
Unit )などを用いて、マイクロプログラム等で記述し
て実行するようにしてもよい。また、ハードウェアで構
成してもよい。さらに、演奏操作子としては既存の鍵盤
等や、バイオリンを模した操作子を用いることができ
る。Although the musical tone shaping apparatus of the present invention has been described as simulating a bowed musical instrument, the present invention is not limited to this, and simulates a wind instrument by performing non-linear characteristics and controlling and adjusting each part. And unrealistic tone synthesis is also possible. Also, the tone synthesis algorithm in the tone waveform forming apparatus is a DSP (Di
gitalSignal Processor), MPU (Micro Processing)
Unit) or the like, and may be described and executed by a microprogram or the like. Moreover, you may comprise with hardware. Further, as the performance control, an existing keyboard or the like or a control imitating a violin can be used.
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、非線形制御手段において、必要最小限だけ周波数帯
域を制限することができ、これにより折り返しノイズの
発生を防止することができる。また、アナログ的に近似
した遷移点のタイミングに応じて、フィルター係数を設
定するようにしたので、フィルターの遅延時間をこの遷
移点のタイミングに応じて変化させることができる。こ
のため、出力されるディジタルデータのピッチロックを
防止することができる。According to the present invention, the frequency band can be limited to the minimum necessary in the nonlinear control means, thereby preventing the generation of aliasing noise. Further, since the filter coefficient is set in accordance with the timing of the transition point approximated in an analog manner, the delay time of the filter can be changed in accordance with the timing of this transition point. For this reason, pitch lock of the output digital data can be prevented.
【図1】 本発明の楽音波形形成装置の原理を説明する
ための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a musical sound waveform forming apparatus according to the present invention.
【図2】 本発明の楽音波形形成装置の原理構成を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing a principle configuration of a musical sound wave forming apparatus of the present invention.
【図3】 図2に示す構成のアナログフィルターのイン
パルス応答を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an impulse response of the analog filter having the configuration shown in FIG. 2;
【図4】 本発明の楽音波形形成装置においてピッチロ
ックしていない出力を説明するためのステップ入力に対
する出力を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an output with respect to a step input for explaining an output that is not pitch-locked in the musical sound waveform forming apparatus of the present invention.
【図5】 本発明の楽音波形形成装置においてサンプリ
ング入力からサンプリング周期に対する遷移点までの時
間割合の算出を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining calculation of a time ratio from a sampling input to a transition point with respect to a sampling cycle in the musical sound waveform forming apparatus of the present invention.
【図6】 本発明の楽音波形形成装置の実施の形態例の
構成を示す機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram illustrating a configuration of an embodiment of a musical sound waveform forming apparatus according to the present invention.
【図7】 本発明の楽音波形形成装置における非線形制
御部の詳細構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a detailed configuration of a non-linear control unit in the musical sound waveform forming apparatus of the present invention.
【図8】 本発明の楽音波形形成装置における不連続点
の検出部の詳細構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a detailed configuration of a discontinuous point detecting unit in the musical sound waveform forming apparatus of the present invention.
【図9】 本発明の楽音波形形成装置における不連続点
の検出部の動作を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing an operation of a discontinuous point detecting unit in the musical sound waveform forming apparatus of the present invention.
【図10】 本発明の楽音波形形成装置におけるフィル
ター係数制御部の詳細構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a detailed configuration of a filter coefficient control unit in the musical sound waveform forming apparatus of the present invention.
【図11】 本発明の楽音波形形成装置におけるフィル
ター係数制御部に記憶されるフィルター係数を説明する
ためのインパルス応答、およびフィルターの構成を示す
図である。FIG. 11 is a diagram showing an impulse response for explaining a filter coefficient stored in a filter coefficient control unit and a configuration of a filter in the musical sound waveform forming apparatus of the present invention.
【図12】 従来の楽音波形形成装置の構成を示す機能
ブロック図である。FIG. 12 is a functional block diagram showing a configuration of a conventional musical sound waveform forming apparatus.
1 アナログローパスフィルター、2 A/D変換器、
21 循環ループ、22,23 遅延回路、24,25
LPF、26,27 乗算器、100 非線形制御
部、101 非線形関数テーブル、102 不連続点の
検出部、103 フィルター係数制御部、200 フィ
ルター部1 analog low-pass filter, 2 A / D converter,
21 circulating loop, 22, 23 delay circuit, 24, 25
LPF, 26, 27 multiplier, 100 nonlinear control unit, 101 nonlinear function table, 102 discontinuous point detection unit, 103 filter coefficient control unit, 200 filter unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10H 7/00 G10H 7/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G10H 7/00 G10H 7/08
Claims (1)
すべき楽音のピッチに対応した共振周波数を得る信号循
環手段と、 該信号循環手段を循環中の波形信号を所定の非線形特性
に応じて変換して、前記信号循環手段に出力する非線形
制御手段とを備え、 前記非線形制御手段は、非線形変換手段と、該非線形変
換手段の出力の周波数帯域を制限するフィルター手段か
らなり、今回のサンプリングタイミングにおけるサンプ
リング値が、前回のサンプリングタイミングにおけるサ
ンプリング値から所定レベルを通過して変化した時の、
前回のサンプリングタイミングから今回のサンプリング
タイミングにおける所定レベルを通過するタイミングま
での時間割合に応じて、前記フィルター手段のフィルタ
ー係数が制御されることにより、前記時間割合に応じて
前記フィルター手段により遅延されたディジタルサンプ
ル信号が、前記非線形変換手段から出力されるようにし
たことを特徴とする楽音波形形成装置。1. A signal circulating means for obtaining a resonance frequency corresponding to a pitch of a musical tone to be generated by circulating a waveform signal, and converting the circulating waveform signal according to a predetermined nonlinear characteristic by the signal circulating means. Te, and a non-linear control means for outputting said signal circulation means, said nonlinear control means comprises filter means for limiting the non-linear conversion means, the frequency band of the output of the nonlinear conversion means, sump at the current sampling time
The ring value is
When it changes from the sampling value through a predetermined level,
Current sampling from previous sampling timing
Timing passes a predetermined level at the timing or
Depending on the time rate at, by the filter coefficient of said filter means is controlled, depending on the percentage the time
A musical sound waveform forming apparatus wherein the digital sample signal delayed by the filter means is output from the non-linear conversion means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26615095A JP3339273B2 (en) | 1995-09-21 | 1995-09-21 | Musical sound wave forming device |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH0990959A JPH0990959A (en) | 1997-04-04 |
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