JPH04343394A - 音像定位装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ピアノの弦の振動が
共鳴する響板上の振動伝播をシミュレートする音像定位
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子的に形成された楽音信号
を自然楽器をシミュレートした響きにするための効果装
置が提案されている。この響きを実現するため、残響の
長さや残響が聞こえてくる方向などをシミュレートする
。このような装置として、たとえば特開平２−１３２４
９３号に示す音像定位装置がある。この装置は、前後左
右の音像定位信号に基づいて複数チャンネルに所定のレ
ベルで楽音信号を割り振ることにより、三次元における
音像定位を実現するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
式では、音像を定位するための制御要素は各発音チャン
ネルの発音レベル（音量）のみであるため、音像定位感
が明瞭でなく、また楽音の空間的な広がりを再現するこ
とができない欠点があった。

【０００４】たとえば、実際のピアノを演奏した場合、
弦の振動が直接伝わるのみならず、その振動が駒を介し
て響板に伝播し響板全体の響きとなって広がる。この響
きにはさまざまの共鳴や反響が複雑に混合されているた
め、単純な音量レベルの調整による合成では再現できな
かった。

【０００５】この発明は駒を介して響板に伝播する楽音
信号の伝播特性をシミュレートするフィルタを設けたこ
とによりピアノの響板での響きを再現できる音像定位装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、ピアノの弦
の振動をシミュレートした楽音信号を供給する楽音信号
供給手段と、前記楽音信号が入力されこの楽音信号が駒
を介して響板に伝達する状態をシミュレートするフィル
タ手段と、フィルタ手段から出力された楽音またはフィ
ルタ手段および前記楽音供給手段から出力された楽音を
音響として出力する手段と、を備えたことを特徴とする
。

【０００７】

【作用】この発明の音像定位装置では、ピアノの弦の振
動をシミュレートした楽音信号を駒を介して響板に伝播
する状態をシミュレートするフィルタ手段に通過させる
。このフィルタ手段は、たとえば、実際のピアノで測定
された駒から響板へのインパルス応答特性をシミュレー
トするＦＩＲフィルタなどを用いることができる。フィ
ルタ手段を通過した楽音信号は、それぞれ所定のチャン
ネルから音響として出力される。これによって、弦の振
動が実際に響板で反響するような楽音信号の定位を実現
することが可能になる。

【０００８】

【実施例】図１はこの発明においてシミュレートされる
グランドピアノＰを示し、このピアノにおいて駒の振動
が響板に伝播する特性を測定するために設定された点を
示す図である。同図において、Ａ，Ｂは駒を示している
。このピアノの弦は、この駒に張架される。この駒上で
響きに特に関与する代表的な５点Ｄ１〜Ｄ５を駆動点と
して設定する。また、響板上で響きに関与する代表的な
３点を測定点ａ，ｂ，ｃとして設定する。駆動点Ｄ１〜
Ｄ５に音響インパルスを発する発音源を設置し、測定点
ａ，ｂ，ｃに音響センサを設ける。音像定位装置では測
定点ａ，ｂ，ｃの位置にスピーカが設置される。伝播特
性の測定時には、駆動点Ｄ１〜Ｄ５の順に順次音響イン
パルスを発する。各音響インパルスは響板を伝播して測
定点ａ〜ｃに達する。各測定点に設けられた音響センサ
がこれを検出する。その応答波形をそれぞれ記憶してお
く。応答波形は、Ｄ１→ａ，Ｄ１→ｂ，Ｄ１→ｃ，Ｄ２
→ａ，Ｄ２→ｂ，Ｄ２→ｃ，Ｄ３→ａ，Ｄ３→ｂ，Ｄ３
→ｃ，Ｄ４→ａ，Ｄ４→ｂ，Ｄ４→ｃ，Ｄ５→ａ，Ｄ５
→ｂ，Ｄ５→ｃの１５の組み合わせがある。

【０００９】図２〜図７は上記測定結果を適用した音像
定位装置を示す図である。図１の駆動点−測定点間で測
定されたインパルス応答特性は伝播特性シミュレート回
路１５（図６）でシミュレートされる。

【００１０】図２おいて、この音像定位装置には弦モデ
ル１０から楽音信号が供給される。

【００１１】弦モデル１０は図４〜図６に示すように、
実際のピアノにおいて弦がハンマの打撃によって振動す
る状態をシミュレートしたいわゆる物理モデル音源であ
る。この弦モデルは複数個並列に接続されており、その
数の音を同時発音可能である。

【００１２】各弦モデル１０の楽音信号出力はそれぞれ
個別のアンプ１２を介して加算器１３に入力される。こ
のアンプ１２，加算器１３の組み合わせは複数組（５組
）設けられている。５個の加算器１３は駆動点Ｄ１〜Ｄ
５にそれぞれ対応している。アンプ１２のゲインは弦モ
デル１０−加算器１３の組み合わせ毎に異なっている。

【００１３】すなわち、アンプ１２は各駆動点へのその
弦の振動の伝播量を実現するようにそのゲインが決定さ
れている。図３にアンプのゲイン特性を示す。アンプ１
２のゲインは、弦モデル１０が形成した楽音信号のキー
コードおよび加算器１３がシミュレートしている駆動点
の番号によって決定される。すなわち、弦（キーコード
）に近い駆動点には多く伝播し、遠い駆動点には少なく
伝播する。加算器１３の出力は伝播特性シミュレート回
路１５に入力される。伝播特性シミュレート回路１５は
、図６に示すように１５個のＦＩＲフィルタで構成され
ている。これらのＦＩＲフィルタは、それぞれ図１の駆
動点Ｄ１〜Ｄ５から測定点ａ，ｂ，ｃへの伝播特性（イ
ンパルス応答特性）をシミュレートしている。すなわち
、各ＦＩＲフィルタがＤ１→ａ，Ｄ１→ｂ，Ｄ１→ｃ，
Ｄ２→ａ，Ｄ２→ｂ，Ｄ２→ｃ，Ｄ３→ａ，Ｄ３→ｂ，
Ｄ３→ｃ，Ｄ４→ａ，Ｄ４→ｂ，Ｄ４→ｃ，Ｄ５→ａ，
Ｄ５→ｂ，Ｄ５→ｃの伝播特性のシミュレートを担当し
ている。

【００１４】伝播特性シミュレート回路１５において、
響板における共鳴がシミュレートされたのち、３チャン
ネルの測定点（スピーカ）に楽音信号が分離され、Ｄ／
Ａ変換回路１６を介して各チャンネルのサウンドシステ
ム１７に入力される。

【００１５】図４は前記弦モデルの構成を示す図である
。この図において３１は閉ループ回路であり、遅延回路
３３，加算器３４，フィルタ３５，位相反転回路３６，
遅延回路３７，加算器３８，フィルタ３９および位相反
転回路４０から構成されている。この閉ループ回路３１
はピアノの弦の振動をシミュレートしている。

【００１６】ここで、図５に示すピアノの振動発生のメ
カニズムに対応させてこの回路の構成について説明する
。図５において、Ｓはピアノの弦，ＨＭはハンマーを示
す。

【００１７】弦Ｓ及びハンマーＨＭは、一つの鍵に対応
している。また、弦Ｓはその両端を固定端Ｔ１およびＴ
２によって固定されている。このようなピアノにおいて
、鍵盤が押し下げられると、対応するハンマーＨＭが弦
Ｓを打つ。この打弦によって生じた弦の振動は、振動波
Ｗａ，Ｗｂとなって弦Ｓを伝播する。伝播は固定端Ｔ１
，Ｔ２で反射され、更に、この振動が他端へ伝播する。 このような振動の伝播状態を前記閉ループ回路３１がシ
ミュレートしている。すなわち、振動の伝播に要する時
間を遅延回路３３，３７がシミュレートし、固定端にお
ける振動波の位相反転をインバータ３６，４０がシミュ
レートしている。また、振動の伝播にともなって、高次
の振動波は減衰するためその減衰特性をフィルタ３５，
３９がシミュレートしている。

【００１８】また、加算器４２〜加算器５６はハンマの
打弦をシミュレートする回路である。すなわち、この回
路では、加算器５６からハンマの初速度Ｖ０が与えられ
、積分器５１，減算器４７を介して非線形関数４８に与
えられる。この非線形関数４８は図５に示すような特性
を有している。ハンマは常に停止した状態から起動され
るとは限らず、また、静止した弦を打つのみではないた
め、ハンマの動きはアンプ４９，積分器５０によって初
速度が入力される加算器５６にフィードバックされる。 また、弦の振動はフィードバック系（加算器４２，アン
プ４３，加算器４４，遅延フィードバック回路４５，加
算器４７）を介してハンマの動きに加算される。

【００１９】図８はこの発明の他の実施例を示す図であ
る。この実施例では、電子鍵盤楽器に音像定位装置が適
用されている。鍵スイッチ回路６０は押鍵検出回路６１
に接続され、押鍵鍵検出回路６１は、鍵スイッチ回路６
０のキーオン／キーオフおよびそのキーコードＫＣを検
出する。これらの信号ＫＣ，ＫＯＮＰ，ＫＯＦＰはキー
アサイナ６４に入力される。キーアサイナ６４には音色
選択信号ＴＣも入力される。音色選択信号ＴＣは音色選
択スイッチ回路６２の操作をスイッチ検出回路６３が検
出して出力するものである。キーアサイナ６４はキーオ
ン／キーオフがあったときこの処理をするチャンネルＣ
Ｈを割り当てて上記データとともに楽音形成回路６５に
入力する。この装置は１系統の回路で複数チャンネルを
時分割処理している。楽音形成回路６５はこのデータに
基づいて楽音信号を形成する。楽音形成回路６５が形成
した楽音信号は５個の乗算器６７にそれぞれ入力される
。

【００２０】この５個の乗算器６７は図１における５個
の駆動点Ｄ１〜Ｄ５のそれぞれに対応している。楽音形
成回路６５が成形した楽音のキーコードにより各乗算器
６７に入力される係数が変更される。この係数は重み付
け係数テーブル６６から出力される。この重み付け係数
テーブルにはキーコードＫＣおよびアサインチャンネル
ＣＨが入力される。入力されるキーコードと出力される
係数の関係は図３に示したグラフと同様の関係である。 乗算器６７で係数が乗算された楽音信号は伝播特性シミ
ュレート回路６８に入力される。この伝播特性シミュレ
ート回路６８は５個の駆動点からの楽音信号の伝播をシ
ミュレートする回路である。この回路で響板上の共鳴音
が付加された楽音信号は３チャンネルのＤ／Ａ変換回路
６９，サウンドシステム７０を介して音響として出力さ
れる。伝播特性シミュレート回路６８〜サウンドシステ
ム７０の構成は図２に示す実施例と同様である。

【００２１】図８はこの発明の更に他の実施例を示す図
である。この実施例は図７に示した実施例と同様、電子
鍵盤楽器に適用された例を示すものである。この実施例
において上記図７の実施例と同様の構成のものは同一番
号を付して説明を省略する。

【００２２】楽音形成回路６５が形成した楽音信号は加
算器７６を介してＤ／Ａ変換回路６９に入力されるとと
もに、共振音形成部７４に入力される。共振音形成部７
４はある弦の振動に共鳴して他の弦（倍音関係にある弦
）が振動する現象をシミュレートするためのものである
。この共振現象はダンパペダルが踏み込まれているとき
のみ生じる。したがって、共振音形成部７４にはペダル
スイッチ７１の踏み込み量データＰＤが、ペダル踏み込
み位置センサ７２−Ａ／Ｄ変換回路７３を介して入力さ
れる。共振音形成部７４が形成した共振信号は伝播特性
シミュレート回路７５に入力される。この伝播特性シミ
ュレート回路の出力は加算器７６で前記楽音形成回路６
５の楽音信号と加算される。なお、ペダルが全く踏み込
まれていないときには伝播特性シミュレート回路７５に
は楽音形成回路６５が形成した楽音信号のみが入力され
る。

【００２３】図９は前記共振音形成部７４を示す図であ
る。入力された３チャンネルの楽音信号は加算器８１で
加算され、ハイパスフィルタ８２，アンプ８３を介して
共振音形成回路８４に入力される。ハイパスフィルタ８
２は倍音成分のみを透過し唸り成分を除去するためのも
のである。共振音形成回路８４は複数並列に設けられて
いる。これは、低次倍音から高次倍音まで複数の共振周
波数をシミュレートするためのものである。全ての共振
音形成回路８４の出力はアンプ８５，加算器８６によっ
て再度３チャンネルに統合される。このアンプのゲイン
は図３のグラフに示すような可変ゲインであり、３チャ
ンネルは図１の測定点と同様である。

【００２４】なお、この実施例では５個の駆動点，３個
の測定点によってピアノをシミュレートしたが、これ以
外の数でシミュレートすることも可能であり、また、そ
れぞれの点の設定値が実施例に限らない。また楽音信号
を供給する音源はこの実施例の物理モデル音源に限らず
ＰＣＭ音源やＦＭ音源などを用いることもできる。また
、伝播特性のシミュレートはＦＩＲフィルタ以外の方式
で行うことも可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上のようにこの発明の音像定位装置に
よれば、楽音信号が駒を介して響板に伝播する状態をシ
ミュレートすることができため、単に発音レベルの増減
による音像の定位に比べて定位感が明確になり、且つ、
楽音の響きそのものをシミュレートすることができるた
め、ピアノの響板の空間的な伝播特性を実現することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明においてシミュレートされるグランド
ピアノの駒の駆動点および響板の測定点を示す図、

【図
２】この発明の実施例である音像定位装置の構成を示す
ブロック図、

【図３】同音像定位装置におけるキーコードと各駆動点
における出力の関係を示す図、

【図４】同音像定位装置の弦モデル音源の構成を示す図
、

【図５】前記弦モデル音源における非線形テーブルを示
す図、

【図６】同音像定位装置の伝播特性シミュレート回路を
示す図、

【図７】この発明の他の実施例を示す図、

【図８】この
発明の第３の実施例を示す図、

【図９】前記第３の実施
例で用いられる弦の共振をシミュレートするための共振
音形成部の構成を示す図。

【符号の説明】

１５，６８，７５−伝播特性シミュレート回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピアノの弦の振動をシミュレートした楽音
   信号を供給する楽音信号供給手段と、前記楽音信号が入
   力され、この楽音信号が駒を介して響板に伝播する状態
   をシミュレートするフィルタ手段と、フィルタ手段から
   出力された楽音、または、フィルタ手段および前記楽音
   供給手段から出力された楽音を音響として出力する手段
   と、を備えたことを特徴とする音像定位装置。