楽音信号生成装置
【課題】 音源で生成した弦信号に対して、アコースティックピアノの物理的な構造に基づく弦の共鳴効果と同様の共鳴効果を付与できるようにする。
【解決手段】 各音高の弦信号であって、音高に対応する発音指示に応じて立ち上がった後に減衰し、ダンパペダルがオフ状態の場合に消音指示に応じて減衰を加速する弦信号を複数生成する弦信号生成部３０と、各音高と対応する複数のループ部を備え、該複数のループ部がそれぞれ、共鳴信号を対応する音高に応じた時間だけ遅延する遅延部と、該共鳴信号を減衰する減衰部とを含む弦共鳴模擬部４０とを設け、弦共鳴模擬部４０において、上記複数のループ部を循環する複数の共鳴信号と、弦信号生成部３０が生成した複数の弦信号とを合成して上記複数のループ部に供給し、楽音の発音指示及び消音指示、ならびにダンパペダルのオン指示及びオフ指示に基づいて、上記複数のループ部の各々の減衰部に減衰係数を設定する。
【解決手段】 各音高の弦信号であって、音高に対応する発音指示に応じて立ち上がった後に減衰し、ダンパペダルがオフ状態の場合に消音指示に応じて減衰を加速する弦信号を複数生成する弦信号生成部３０と、各音高と対応する複数のループ部を備え、該複数のループ部がそれぞれ、共鳴信号を対応する音高に応じた時間だけ遅延する遅延部と、該共鳴信号を減衰する減衰部とを含む弦共鳴模擬部４０とを設け、弦共鳴模擬部４０において、上記複数のループ部を循環する複数の共鳴信号と、弦信号生成部３０が生成した複数の弦信号とを合成して上記複数のループ部に供給し、楽音の発音指示及び消音指示、ならびにダンパペダルのオン指示及びオフ指示に基づいて、上記複数のループ部の各々の減衰部に減衰係数を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各音高の楽音の発音指示および消音指示と、ダンパペダルのオン指示およびオフ指示とに基づき、ピアノタイプの自然楽器の音色の楽音信号を生成する楽音信号生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自然楽器の挙動をシミュレートすることにより、自然楽器の発する楽音を電子的に再現しようとする試みが行われている。
自然楽器のうち、例えばピアノにおいては、多数並んだ弦のうち、鍵盤で押鍵された鍵に対応する弦をハンマーで叩いて発音させ、離鍵と同時に弦にダンパを当てて振動を静止することにより発音を停止させる。また、ある弦を叩いて振動させると、その弦から音が発せられるだけでなく、付近の弦が共鳴したり、また、弦の振動が響板を伝わって他の弦に伝達され、他の弦を振動させたりすることにより、他の弦からも音が発せられることになる。そして、このような共鳴や振動の伝達も、ピアノの演奏音を形成する大きな要素となっている。さらに、全ての弦からダンパを離し、離鍵しても弦にダンパを当てないようにするサスティンペダルも知られている。
【０００３】
このようなピアノの演奏音を電子的に再現しようとする試みとしては、例えば特許文献１乃至３に記載のものが知られている。
特許文献１には、各音高の弦と対応する共鳴音形成チャンネルを設けて、音源が生成した、押鍵された鍵に対応する音高の楽音信号をその各共鳴音形成チャンネルに入力して各音高の弦と対応する共鳴音を形成させることが記載されている。また、各鍵のオンオフ状態やサスティンペダルのオンオフ状態に基づき定まるダンパの状態に応じて、各共鳴音形成チャンネルに入力する楽音信号のレベルを定める係数を制御することにより、ダンパが離れている弦のみについて共鳴音を生成することも記載されている。
【０００４】
特許文献２には、ピアノにおける駒から響板への振動の伝播状態をシミュレートしたフィルタを用意して、このフィルタにピアノの弦の振動をシミュレートした楽音信号を供給し、フィルタから出力される楽音信号、またはそれと共にフィルタ処理する前の楽音信号、を楽音の音響として出力することが記載されている。
特許文献３には、アコースティックピアノの各鍵に対応した弦、ピアノフレーム及び棚板支柱の振動状態を示す信号を用意しておき、鍵の押鍵を検出した場合に、その押鍵内容（キー番号、ハンマー速度など）に応じてこれらの振動状態を示す信号を読み出して響板駆動ユニットに供給し、響板を駆動することにより、鍵へのタッチに応じてアコースティックピアノと同様な音色の発音をさせることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８２８８７２号公報
【特許文献２】特許第２６５０５０９号公報
【特許文献３】特許第２９１７６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、アコースティックピアノにおいては、ある弦から別の弦へ、空気、駒、フレーム等を介して振動が伝播する。そして、この伝播自体は、各弦におけるダンパの状態（弦に触れているか、離れているか）の影響を受けない。
従って、特許文献１にあるように、ダンパの状態に応じて各共鳴音形成チャンネルに入力する楽音信号のレベルを制御する方式は、アコースティックピアノの物理的な構造を正しく反映したアルゴリズムとは言えない。
【０００７】
また、アコースティックピアノにおいては、ある弦から別の弦へ伝播した振動は、伝播先の弦からさらに別の弦へも伝播する。しかし、特許文献１に記載の方式では、このような伝播先の弦からさらに別の弦への振動の伝播は、再現されていない。
特許文献２及び３においても、このような点を改良した楽音信号生成のアルゴリズムについて、特に記載はない。
【０００８】
この発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、楽音の発音指示及び消音指示ならびにダンパペダルのオン指示及びオフ指示に基づいて、音源で生成した弦信号に対して、アコースティックピアノの物理的な構造に基づく弦の共鳴効果と同様の共鳴効果を付与できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、この発明のリモート制御システムは、各音高の楽音の発音指示および消音指示を供給する発音指示部と、ダンパペダルのオン指示およびオフ指示を供給するダンパ状態指示部と、それぞれ、各音高の弦信号であって、その音高に対応する発音指示に応じて立ち上がった後に減衰し、ダンパペダルがオフ状態の場合に、その音高に対応する消音指示に応じてその減衰を加速する弦信号を、複数生成する弦信号生成部と、各音高の共鳴信号が循環する、その各音高と対応する複数のループ部を備え、その複数のループ部がそれぞれ、その共鳴信号を対応する音高に応じた時間だけ遅延する遅延部と、その共鳴信号を減衰する減衰部とを含む弦共鳴模擬部と、上記複数のループ部を循環する複数の共鳴信号と、上記弦信号生成部が生成した複数の弦信号とを合成し、上記複数のループ部に供給する供給部と、上記複数のループ部を循環する複数の共鳴信号と、上記弦信号生成部が生成した複数の弦信号とに基づき、楽音信号を形成して出力する出力部と、上記楽音の発音指示及び消音指示、ならびに上記ダンパペダルのオン指示及びオフ指示に基づいて、上記複数のループ部の各々の減衰部に減衰係数を供給する制御部とを設けたものである。
【００１０】
上記の楽音信号生成装置において、上記制御部が、上記発音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされていない弦の減衰時間に相当する第１の減衰係数を供給し、上記ダンパペダルがオフ状態の場合、上記消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされた弦の減衰時間に相当する第２の減衰係数を供給し、上記ダンパペダルがオン状態の場合、上記消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、上記第１の減衰係数を供給するようにするとよい。
【００１１】
あるいは、上記制御部が、上記発音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされていない弦の減衰時間に相当する第１の減衰係数を供給し、上記消音指示がなされた音高が所定音高以下であり、かつ、上記ダンパペダルがオフ状態の場合、その消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされた弦の減衰時間に相当する第２の減衰係数を供給し、上記消音指示がなされた音高が所定音高より高いか、または、上記ダンパペダルがオン状態の場合、その消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、上記第１の減衰係数を供給するようにするとよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のようなこの発明の楽音信号生成装置によれば、楽音の発音指示及び消音指示ならびにダンパペダルのオン指示及びオフ指示に基づいて、音源で生成した弦信号に対して、アコースティックピアノの物理的な構造に基づく弦の共鳴効果と同様の共鳴効果を付与できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の楽音信号生成装置の実施形態のハードウェア構成を示す図である。
【図２】図１に示した弦信号生成部の構成を示す図である。
【図３】波形サンプリング時のピアノの状態を模式的に示す図である。
【図４】図１に示した弦共鳴模擬部の一部の構成を示す図である。
【図５】その別の一部の構成を示す図である。
【図６】図４に示した乗算器４３へのパラメータの設定について説明するための図である。
【図７】図６に示した補間回路４７による補間について説明するための図である。
【図８】図１に示した響板模擬部の構成を示す図である。
【図９】ピアノの駒及び響板上における、響きに関与する代表的な点の配置を示す図である。
【図１０】図１に示した楽音信号生成装置においてノートオンイベント発生時にＣＰＵが実行する処理のフローチャートである。
【図１１】同じくノートオフイベント発生時の処理のフローチャートである。
【図１２】同じくダンパペダルオン時の処理のフローチャートである。
【図１３】同じくダンパペダルオフ時の処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
以下の説明では、説明を簡単にするため、１つの音色データに基づき１つのタイプのピアノ音色の楽音波形を生成する楽音信号生成装置について説明する。しかしながら、複数のタイプのピアノ音色の音色データを用意して、その中から選択された音色データに基づき、所望のピアノ音色の楽音波形を生成できるようにしてもよいのは無論である。
【００１５】
まず図１に、この発明の楽音信号生成装置の実施形態のハードウェア構成を示す。
この図に示すように、楽音信号生成装置１０は、ＣＰＵ１１，ＲＯＭ１２，ＲＡＭ１３，ＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ（インタフェース）１４，パネルスイッチ１５，パネル表示器１６，弦信号生成部３０，弦共鳴模擬部４０，響板模擬部５０を備え、これらがシステムバス２０により接続されている。また、楽音信号生成装置１０は、ＤＡＣ（デジタル／アナログコンバータ）１７，サウンドシステム１８、波形メモリ１９も備えている。
【００１６】
そして、ＣＰＵ１１は、楽音信号生成装置１０全体を制御する制御手段であり、ＲＯＭ１２に記憶された所要の制御プログラムを実行することにより、パネルスイッチ１５の操作検出、パネル表示器１６における表示の制御、ＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ１４を介した通信の制御、及び、前記１の音色データに基づく、弦信号生成部３０、弦共鳴模擬部４０及び響板模擬部５０における楽音信号の生成及び処理の制御等の制御動作を行う。
【００１７】
ＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１が実行する制御プログラムや、パネル表示器１６に表示させる画面の内容を示す画面データ、弦信号生成部３０、弦共鳴模擬部４０及び響板模擬部５０に楽音信号の生成及び処理を行わせる際に設定するパラメータのデータ（上記１つの音色データ）等、あまり頻繁に変更する必要のないデータを記憶する、フラッシュメモリ等による書き換え可能な不揮発性記憶手段である。
ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１のワークメモリとして使用する記憶手段である。
ＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ１４は、ＭＩＤＩシーケンサ等の外部装置との間でＭＩＤＩデータの入出力を行うためのインタフェースである。
【００１８】
パネルスイッチ１５は、楽音信号生成装置１０の操作パネル上に設けた、ボタン、ノブ、スライダ、タッチパネル等の操作子であり、パラメータの設定や、画面や動作モードの切り替え等、ユーザからの種々の指示を受け付けるための操作子である。
パネル表示器１６は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプ等によって構成され、楽音信号生成装置１０の動作状態や設定内容あるいはユーザへのメッセージ、ユーザからの指示を受け付けるためのグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）等を表示するための表示手段である。
【００１９】
弦信号生成部３０は、各音高の楽音の発音指示（ノートオンイベント）及び消音指示（ノートオフイベント）、ならびにダンパペダルのオン指示及びオフ指示を検出し、それに応じて、上記１つの音色データ中の弦信号の生成に係る複数のパラメータ（弦信号パラメータ）に基づき、アコースティックピアノ（以下単に「ピアノ」といった場合にはこれを指す）における、発音指示のあった音高の弦の振動により発生する楽音のデジタル波形データである弦信号を生成する。この弦信号生成部３０が生成する弦信号は、ハンマーが弦を叩いたことによりその弦が振動して発する音を示す信号で、駒やピンを通じた振動の伝播により他の弦で引き起こされる振動（弦の共鳴）や、響板の振動による音色の変化（響板の響き）などの成分は、余り含まれていない信号である。波形メモリ１９に、このような音の波形のデータを予め記憶させておくためのメモリであり、弦信号生成部３０は、ここから波形データを読み出して、エンベロープ処理等を行って出力する。
【００２０】
弦共鳴模擬部４０は、ピアノにおける８８の音高に対応する長さを有する８８セットの弦の各々に対応する８８の共鳴部を備えている。ピアノにおいては、ある弦に生じた振動（弦信号）が他の弦に伝播して、他の弦が共鳴することにより共鳴音が生じる。それと同様に、この弦共鳴模擬部４０は、上記１つの音色データ中の弦共鳴に係る複数のパラメータ（弦共鳴パラメータ）に基づき、弦信号生成部３０から入力する弦信号に、各弦に対応する共鳴部中を循環させることにより、その弦の共鳴音に相当する共鳴信号を発生する。なお、各共鳴部の共鳴信号を誘起する入力信号には、弦信号生成部３０からの弦信号だけでなく、弦共鳴模擬部４０自身が生成している共鳴信号も含まれる。また、ある弦から他の弦への振動の伝播は、駒やピンを通して起こるものだけでなく、空気を通して起こるものも含まれる。
【００２１】
響板模擬部５０は、上記１つの音色データ中の響板共鳴に係る複数のパラメータ（響板パラメータ）に基づき、入力する楽音信号に対して、ピアノにおける駒から伝播した音の響板の振動による音色の変化に相当する効果（響板の響き）を付与する処理を行い、その処理後の波形データを出力する出力部である。楽音信号生成装置１０においては、弦信号生成部３０及び弦共鳴模擬部４０において、弦が発する音が駒上で響きに関与する代表的な５点の各々に与える振動を５チャンネル（ｃｈ）のデジタル波形データ（楽音信号）として生成し、その駒上の５つの点（響板の加振点）から響板上で放音に関与する代表的な３点（響板の放音点）に振動が伝達されるときの音の特性の変化を、響板模擬部５０により再現する。
【００２２】
響板模擬部５０が、その３点の各々における振動を、３ｃｈのデジタル波形データとして出力し、ＤＡＣ１７によってこれをアナログ音響信号に変換してサウンドシステム１８の、上記代表的な３点に対応する３つの位置に配置された３ｃｈのスピーカを駆動することにより、楽音信号生成装置１０は、各音高の楽音の発音指示及び消音指示、ならびにダンパペダルのオン指示及びオフ指示に応じて、ピアノにおける弦の共鳴や響板による反響を適切に反映した楽音を発音することができる。
【００２３】
なお、発音指示やペダル操作等の情報は、実際に鍵盤やペダル等の演奏操作子を設けてユーザに操作させ、その操作内容を楽音信号生成装置１０が検出して取得してもよいし、予め記憶されている楽曲データを再生して（楽曲データに従って、規定された時刻に規定されたイベントを発生させることにより）取得してもよい。また、操作内容あるいは再生された楽曲データに係るイベントの情報をＭＩＤＩデータとしてＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ１４から受信して取得してもよい。
【００２４】
ここで、通常のピアノ物理モデル音源は、自然楽器のピアノと同様に、各弦の弦波形の生成と複数の弦間の共鳴の２つの現象を複数の弦の弦モデルの演算によって実現している。それと比較すると、この実施形態の楽音信号生成装置１０においては、その２つの現象を実現するブロックを分離し、各弦の弦波形の生成は、波形メモリ音源（弦波形生成部３０）により行い、複数の弦間の共鳴は、エフェクタ（弦共鳴模擬部４０）により行うようにした点に、従来の物理モデル音源とは異なる特徴がある。
【００２５】
次に、図１に示した弦信号生成部３０、弦共鳴模擬部４０及び響板模擬部５０の構成について、より詳細に説明する。以下に示すこれら各部の機能は、専用ハードウェアによって実現しても、ソフトウェアによって実現しても、それらの組み合わせでもよい。
【００２６】
まず図２に、弦信号生成部３０の構成を示す。
図２に示すように、弦信号生成部３０は、６４個の発音ｃｈ３１を備える。これらの発音ｃｈは、ノートオンイベントの検出に応じて、そのノートオンイベントに係る音高（ノートナンバ）の発音に割り当てられ、弦信号生成部３０は、弦信号生成部３０は、該割り当てられた発音ｃｈにおいて、該音高の弦信号を生成する。なお、上述した発音指示（ノートオンイベント）には、パラメータとして、音高（ノートナンバ）と強度（ベロシティ）とが含まれている。
そして、各発音ｃｈ３１は、波形読出部３２，信号処理部３３，エンベロープ処理部３４及び、９３系統の出力に対応する９３個の乗算器３５（３５ｓｄ１〜３５ｓｄ５及び３５ｇ１〜３５ｇ８８）を有する。
【００２７】
このうち波形読出部３２は、サンプリング周期毎に、発音が割り当てられた各発音ｃｈについて、上記弦信号パラメータに基づいて、波形メモリ１９から、その発音ｃｈで生成する弦信号の基になる波形データを、その波形データの音高がその発音の音高となるようピッチシフトしつつ読み出す。波形メモリ１９には、自然楽器のピアノの１つの鍵を、１つの強度で押鍵することにより発生する弦音の波形データ（弦波形）が、複数の音域（各音域は連続する３〜１０鍵分の音高で構成される）毎、かつ、複数の強度（例えば、強、中、弱の３段階）毎に、それぞれ記憶されている。そして、波形読出部３２は、上記弦信号パラメータに基づいて、それらの波形データの中から発音指示に係る音高と強度に対応する１つの波形データを選択し、選択された波形データを読み出すようになっている。波形メモリに記憶する弦波形のサンプリングにおいては、収音される弦音の波形データに、他の弦の共鳴や、響板の響きが含まれないように、以下に述べるような特殊な方法が用いられる。
【００２８】
図３に、このサンプリング時のピアノの状態を模式的に示す。
図３において、１０１が、発音させる弦である。そして、それ以外の弦には、フェルト布１０２を絡ませ、振動しないようにする。また、筐体１０３及び響板１０４には、それぞれ十分な質量の制振ゲル１０５，１０６を接触させ、筐体１０３及び響板１０４も振動しないようにする。
【００２９】
この状態で鍵盤において弦１０１と対応する鍵を押鍵して、弦１０１をハンマーで叩くと、弦１０１の振動による音（及びハンマーが弦１０１を叩く音）は通常通り発せされるが、他の弦の共鳴や、響板の振動は起こらない。従って、マイク１０７でこの音を立ち上がりから減衰して聞こえなくなるまで全て収音し、デジタルの波形データに変換して記憶することにより、他の弦の共鳴の成分や、響板の響きの成分を殆ど含まない、ハンマーによる弦１０１の打撃およびそのエネルギによって生じる弦１０１の振動による純粋な弦音の波形データを取得することができる。
波形データメモリ１９には、ピアノが備える８８本の弦全てについて以上のような波形データを記憶してもよく、その場合には、ピッチシフトの処理が不要になる。
【００３０】
図２の説明に戻ると、信号処理部３３は、上記弦信号パラメータに基づいて、波形読出部３２が読み出した弦音の波形データに対し、強度（ベロシティ）に応じた音色の変化を付与するためのフィルタ処理を行う。このフィルタ処理により、各弦音の波形データから、弦信号として、その弦波形をサンプリングしたときの押鍵の強度とは異なる強度の弦音の波形データを生成することができる。
【００３１】
エンベロープ処理部３４は、上記弦信号パラメータに基づいて、各弦音の波形データの振幅の時間変化を制御する。ピアノにおいて、弦音の振幅は、押鍵に応じてハンマーが弦を叩いた時に立ち上がり（アタック状態）、その後、所定のディケイ速度で徐々に減衰する（ディケイ状態）。また、ダンパペダルを踏んでいない（ペダルがオフである）状態では、鍵を離すとダンパが弦に押しつけられ、減衰が加速され、所定のリリース速度で減衰する（リリース状態）。
【００３２】
ダンパペダルを踏んでいる（ペダルがオンである）状態では、鍵を離してもダンパは弦から離れた状態であり、減衰速度は押鍵状態の場合と変わらない。そして、その後ダンパペダルを離すと、ダンパが弦に押しつけられ、弦信号が所定のリリース速度で減衰する（リリース状態）。波形メモリ１９から読み出される各弦音の波形データは全波形データであり、アタックからディケイまでの音量変化を有している。従って、エンベロープ処理部３４では、発音指示以降、アタックからディケイまでの状態であれば、弦音の波形データの振幅を、一定の振幅エンベロープ（音量レベル）で制御し、時間変化については制御する必要はない。そして、消音指示以降は、ディケイ状態を継続していれば、一定の振幅エンベロープによる制御を継続し、リリース状態に移行していたら、弦音の波形データの振幅を、所定の速度で減衰する振幅エンベロープで制御する。
【００３３】
なお、弦を有する自然楽器において、ダンパ、人間の指、その他の部材を弦に押しつけることにより弦に生じている振動の減衰時間を短縮することを「ダンプ」と呼ぶ。
ピアノの場合、ダンプされていない弦の８０ｄｂ（デシベル）から４０ｄＢまでの減衰時間（上記ディケイ速度に対応）は、数秒から数十秒であり、低域の減衰時間が長く、高域に行くに従って減衰時間が短くなる。また、ダンプされた弦の減衰時間（上記リリース速度に対応）は１秒以下であり、やはり低域の方が減衰に時間がかかる。
【００３４】
またこのため、高音域の弦にはダンパが装備されないこともあり、一般的にダンパが装備されているのは低い方から６６〜７２番目程度の弦までである。ダンパの装備されない弦については、ダンパペダルがオフの状態で鍵を離しても、減衰が加速されることはない。何番目の弦までダンパが装備されるかは、同じメーカーでも機種毎に異なる場合があるので、この値はユーザが１つの音色パラメータとして設定できるようにしてもよい。
【００３５】
エンベロープ処理部３４は、ある弦信号の発音指示（ノートオン）に応じて、波形メモリ１９から読み出される弦音の波形データの振幅を、強度（ベロシティ）に応じた一定の振幅エンベロープ（音量レベル）で制御し、その弦信号の消音指示（ノートオフ）以降は、ダンパペダルがオフであれば、その弦音の波形データの振幅を、所定の速度（上記リリース速度と上記ディケイ速度の差分に相当）で減衰する振幅エンベロープで制御し、ダンパペダルがオンであれば、（それまでと同じ）時間変化しない振幅エンベロープで制御する。なお、弦信号生成部３０から出力される弦音の波形データ（弦信号）の振幅が聞こえない程度に充分に減衰した発音ｃｈについては、次の発音指示がその発音ｃｈに供給されるまでの間、エンベロープ処理部におけるその発音ｃｈの音量エンベロープ（音量レベル）が０（−∞ｄＢ）とされ、無音の波形データが出力される。
なお、本願では、減衰時間が数秒以上の弦を「ダンプされていない弦」、１秒以下の弦を「ダンプされた弦」と定義する（ここではピアノを例に挙げて説明しているが、これには限らない）。
【００３６】
乗算器３５は、エンベロープ処理部３４における処理後の波形データに対し、生成する弦信号が各出力先にどの程度影響を与えるかに応じて予め設定された係数を乗じる。出力先は、響板模擬部５０における駒上の５つの点（響板の加振点）と対応する入力（ＳＳｄ１〜ＳＳｄ５）と、弦共鳴模擬部４０における、各弦と対応する共鳴部４１の入力（ＳＳｇ１〜ＳＳｇ８８）である。
【００３７】
そこで、各乗算器３５に設定すべき係数は、生成する弦信号に係る音高の弦が、駒上の５つの点（響板の加振点）及び他の弦（共鳴部）の振動にどれほど影響を与えるかに応じて予め定めて、ＲＯＭ１２に上記弦信号パラメータの一部として記憶させておく。例えば、各駒に関する係数は、弦が直接固定されている駒上の点に対してはそうでない駒上の点より影響が大きく、また、弦から目標の点までの距離が近いほど影響が大きいとして定めることができる。各弦に対する係数は、物理的に近い距離にある弦についてより大きく、同一の駒に固定されている弦に対してより大きくするように定めることができる。また、生成する弦信号に係る音高の弦の共鳴は、弦音生成部３０が生成する弦音の波形データに含まれているので、その弦に対する係数は０（−∞ｄｂ：送出しない）に設定する。
【００３８】
もちろん、これらの係数の値は、発音ｃｈ３１に割り当てられる音高に応じて異なった値となる。従って、発音ｃｈ３１をある音高の発音に割り当てた時点で、その音高と対応する係数の値を、各乗算器３５に設定する。
また、弦信号生成部３０は、弦出力ミキサＯＭｓｄ１〜ＯＭｓｄ５及びＯＭｇ１〜ＯＭｇ８８を備え、６４の発音ｃｈ３１（実際には発音中の発音ｃｈのみ）が出力する弦信号の全てを、弦出力ミキサで出力先毎にミキシングして出力する。
弦信号生成部３０は、以上の構成により、弦がハンマーで叩かれることにより発生する楽音の波形データを、弦共鳴模擬部４０及び響板模擬部５０に対して出力することができる。複数の押鍵に応じて複数の弦が同時に楽音を発生する場合には、それらを混合した波形データを出力することができる。
【００３９】
次に、図４及び図５に、弦共鳴模擬部４０の構成を示す。
図４に示すように、弦共鳴模擬部４０は、ピアノが備える８８本の弦の各々と対応する８８系統の共鳴部４１（４１−１〜４１−８８）及び、各共鳴部４１の前段に配置された共鳴入力ミキサＩＭｇ１〜ＩＭｇ８８と、各共鳴部４１の後段に配置された出力乗算器４６（４６−１〜４６−８８）とを備える。
【００４０】
このうち共鳴部４１は、加算器４２，乗算器４３，フィルタ４４，ディレイ４５を備える（図４では、共鳴部４１−１に備える構成を、符号に添え字「−１」を付けて示した）。
そして、加算機４２が、共鳴入力ミキサからの入力に、ディレイ４５の出力を加算することにより、ループ部を構成している。ここで、ディレイ４５における遅延量は、共鳴部４１と対応する弦の音高に応じた時間であり、加算器４２、乗算器４３、フィルタ４４での遅延も考慮して、ディレイ４５の出力が、加算器４２において、その音高における１周期後の入力波形に加算されるような値に設定する。従って、このループ部により、共鳴部４１への入力波形のうち、共鳴部４１と対応する弦の音高の周波数成分が強調されることになり、対応する音高の共鳴音を再現することができる。
【００４１】
乗算器４３は、弦における振動の減衰を再現するためのものであり、設定された係数を入力波形データに乗じる機能を有する。乗算器４３には、ダンパが弦に押しつけられている場合（オン）と、ダンパが外れている場合（オフ）とで異なる係数を、ダンパの状態に合わせてリアルタイムで設定する。設定する係数の値は、ダンパが外れている状態の方が大きい（減衰しにくい）値である。
【００４２】
ここで、乗算器４３の係数として同じ値を設定したとしても、低音の方が単位時間当たりのループ回数が少ない（ディレイ４５における遅延量が大きいため）ので減衰が起こりにくくなる。また、実際の弦における振動の減衰は、上述のように低音の方が時間がかかる。そこで、これらを考慮して、乗算器４３の係数は、低音域の弦と高音域の弦とで減衰時間が余り異ならないように、音高に応じて異なる値を用意するのが良く、さらに、ピアノの弦と同じように、高音域から低音域にいくほど減衰時間が徐々に長くなるように、その係数の値を微調整しても良い。
なお、乗算器４３への係数の設定は、ダンパのオンオフに応じた値を直接設定するのではなく、ノイズを防止するため、急激な値の変化を防ぐ構成を設けるとよい。
【００４３】
図６及び図７に示すように、ダンパのオンオフに応じた値をリアルタイムで一旦係数レジスタ４８に設定し、係数レジスタ４８の値が変化した場合に、補間回路４７によってその変化をゆるやかに乗算器４３の係数値に反映させる等である。
この例では、係数レジスタの値が３段階の値を取っているが、これは、ダンパのオン時の係数値（図７の最大ゲイン）とオフ時の係数値（同最小ゲイン）に加え、ハーフダンパの状態を示す係数値（該最大と最小の中間のゲイン）を採れるようにした例を示すものである。
【００４４】
図４の説明に戻る。
フィルタ４４は、各弦に対応する共鳴部４１を循環する共鳴信号に対して、その弦の物理的な共鳴特性に応じた、音色の変化を付与するためのフィルタ処理を行うディジタルフィルタである。ピアノの弦の共鳴特性は、一般的に、その素材、形状、寸法、張力、保持の仕方等によって異なる。
以上の共鳴部４１は、ディレイ４５の出力を、対応する弦が共鳴により発生する楽音を示す波形データである共鳴信号として、出力乗算器４６を通して出力する。なお、各ディレイ４５の遅延量、各フィルタ４４のフィルタ係数、各乗算器３１の係数は、上記１の音色データ中の前記弦共鳴パラメータの一部として、ＲＯＭ１２に記憶されている。
【００４５】
出力乗算器４６は、９３の出力先に対応した９３の乗算器を有し、それぞれ、共鳴部４１が出力するディレイ４５における処理後の波形データである共鳴信号に対し、対応する弦の振動が各出力先の振動にどの程度影響を与えるかに応じて予め設定され、上記弦共鳴パラメータの一部としてＲＯＭ１２に記憶されている係数を乗じる。出力先は、響板模擬部５０における、駒上の５つの点（響板の加振点）と対応する入力（ｎ番目の弦と対応する共鳴部からの出力がＲＳｎｄ１〜ＲＳｎｄ５）と、弦共鳴模擬部４０における、各弦（共鳴部）と対応する共鳴入力ミキサの入力（ｎ番目の弦と対応する共鳴部からの出力がＳｎ−１〜Ｓｎ−８８）である。
【００４６】
そこで、出力乗算器４６が備える各乗算器に設定すべき係数は、弦信号生成部３０の乗算器３５の場合と同様な事項を考慮して予め定めて、ＲＯＭ１２に記憶させておく。ただし、具体的な値が乗算器３５の場合と同じである必要はない。
また、共鳴部４１と対応する弦自身に対しては、ディレイ４５の出力は加算器４２により共鳴部４１の入力に加算されており、出力乗算器４６及び共鳴入力ミキサを通してさらに共鳴部４１に入力すると二重になるため、係数は０（−∞ｄｂ：送出しない）に設定する。なお、加算器４２を設けず、これに代えて、ディレイ４５の出力を出力乗算器４６及び共鳴入力ミキサを通して共鳴部４１に入力する経路によりループを形成することも考えられる。この場合、係数は１（０ｄＢ：レベルを変更しない）に設定するとよい。
【００４７】
これらの係数の値は、共鳴部４１と対応する音高に応じて異なった値となる。そして、楽音信号生成装置１０における楽音生成に先だって、ＣＰＵ１１が、上記１つの音色データ中の弦共鳴パラメータに含まれる各係数の値を、出力乗算器４６が備える各乗算器に設定する。
また、ｎ番目の弦と対応する共鳴入力ミキサＩＭｇｎは、弦信号生成部３０が共鳴部４１−ｎに対して出力した弦信号（弦出力ミキサＯＭｇｎからｎ番目の弦と対応する共鳴部に入力する信号ＳＳｇｎ）と、８８系統の共鳴部４１から出力乗算器４６を経て共鳴部４１に対して出力された共鳴信号（ｎ番目の弦と対応する共鳴部に入力する信号Ｓ１−ｎ〜Ｓ８８−ｎ）とを合成して、対応する共鳴部４１−ｎに入力する。
【００４８】
従って、各共鳴部４１には、ハンマーで叩かれた弦で発生した弦信号のみならず、その振動に起因して共鳴した弦の共鳴信号も入力され、それら入力された信号のエネルギにより、共鳴部４１を循環する共鳴信号が生成されることになる。また、各共鳴部４１に、各弦の弦信号と各弦の共鳴信号とをどの程度入力するかは、ピアノの物理的な構造を反映した係数（乗算器３５の係数及び出力乗算器４６の係数）により設定可能であるため、ピアノの物理的な構造に基づく適切な共鳴信号を生成することができる。
【００４９】
なお、図５に示すように、弦共鳴模擬部４０は、響板模擬部５０の５つの加振点に対応する５つの共鳴出力ミキサＯＭｒｄを備えており、ｎ番目の加振点ｎに対応する共鳴出力ミキサＯＭｒｄｎは、８８の共鳴部４１に対応する８８の出力乗算器４６からその加振点ｎに対して出力される共鳴信号ＲＳ１ｄｎ〜ＲＳ８８ｄｎをミキシングして、共鳴混合信号ＲＳｄｎを響板模擬部５０に供給する。
【００５０】
次に、図８に、響板模擬部５０の構成を示す。
図８に示すように、響板模擬部５０は、響板入力ミキサＩＭｄ１〜ＩＭｄ５、ＦＩＲ（有限インパルスレスポンス：Finite Inpulse Response）フィルタ部５１ａ〜５１ｃ、および響板出力ミキサＯＭａ〜ＯＭｃを有する。
【００５１】
響板入力ミキサＩＭｄ１〜ＩＭｄ５は、上述した駒上の５つの点（響板の加振点）に対応して設けたものであり、点毎に、弦信号生成部３０が生成した弦信号と弦共鳴模擬部４０が生成した共鳴信号とをミキシングして、その点における入力信号としてＦＩＲフィルタ部５１ａ〜５１ｃにそれぞれ供給する。
ＦＩＲフィルタ部５１ａ〜５１ｃは、響板の加振に関与する代表的な５点（加振点）から、振動した響板からの放音に関与する代表的な３点（放音点）に振動が伝達される際の、各音信号の楽音特性の変化を再現するためのＦＩＲ型のフィルタである。
【００５２】
図９に、これらの点の配置を模式的に示す。
ピアノＰは、２つの駒Ａ，Ｂを備える。図８には示していないが、駒Ａには低音域の弦が固定され、駒Ｂには図で左から右に向かって中音域から高音域の弦が固定される。そして、Ｄ１〜Ｄ５が、駒を介して弦からの信号を響板に伝達して響板を振動させる代表的な５つの加振点であり、ａ〜ｃが、響板の振動を空気中に音として放射する代表的な３つの放音点である。
【００５３】
そして、実物のピアノにおいて、Ｄ１〜Ｄ５を駆動点（加振点）として、音響インパルスを発する発音源を設置し、ａ〜ｃを測定点として音響センサを設け、弦を外した状態でＤ１〜Ｄ５の発音源に順に音響インパルスを出力させ、響板を伝播してａ〜ｃに達したインパルスを音響センサで検出することにより、駆動点Ｄ１〜Ｄ５と測定点ａ〜ｃとの各組み合わせ１５通りにつき、１５の経路の伝播特性を示す１５の応答波形（インパルスレスポンス：Impulse Response）を得、対応する１５セットの係数を上記１の音色データの響板パラメータの一部としてＲＯＭ１２に記憶する。
【００５４】
ＦＩＲフィルタ部５１ａ〜５１ｃが各５個備えるＦＩＲフィルタは、ＲＯＭ１２に記憶された１５の応答波形に基づく１５セットの係数を使用して、１５の経路の伝播特性を再現するものである。例えば、ＦＩＲフィルタ部５１ａが備えるＦＩＲフィルタａ−１〜ａ−５は、駆動点Ｄ１〜Ｄ５と測定点ａの組み合わせについて計測された５つの応答波形に基づく５セットの係数を使用して、加振点Ｄ１〜Ｄ５から放音点ａへ伝達する５つの音信号に対して、響板の響きに相当する楽音特性の変化を付与する。ここでは、響板上の各経路における音信号の、各周波数帯域毎のレベルや位相の特性の変化がリアルに再現される。
【００５５】
また、ＦＩＲフィルタ部５１ａ〜５１ｃは、各ＦＩＲフィルタの出力に対し、上記１の音色データ中の上記響板パラメータの一部として記憶されている係数を乗算する乗算器５２を備えている。これらの係数は、５つの加振点Ｄ１〜Ｄ５から３つの放音点ａ〜ｃへの各経路の音信号の伝播量を制御するものである。
響板出力ミキサＯＭａ〜ＯＭｃは、響板上の放音点ａ〜ｃと対応して設けたものであり、放音点毎に、各加振点Ｄ１〜Ｄ５からその放音点に伝播してくる音信号のデータとして特性およびレベルが制御された乗算器５２の出力信号をミキシングし、その結果を出力する。
【００５６】
以上の響板模擬部５０により、共鳴も含む、弦の振動による楽音を示す波形データに対し、響板における共鳴の効果を付加した波形データを得ることができる。そして、響板模擬部５０の出力信号ＤＳａ〜ＤＳｃは、上述のようにＤＡＣ１７を介してサウンドシステム１８に供給され、発音に用いられる。サウンドシステム１８を構成する３ｃｈのスピーカは、当該楽音信号生成装置を搭載する鍵盤型電子楽器（電子ピアノ）の、ＦＩＲフィルタのパラメータを求める際に用いた実物のピアノの筐体における測定点ａ〜ｃ（放音点ａ〜ｃ）の位置に相当する位置に配置する。
【００５７】
電子ピアノにおいては、グランドピアノ様の形状を取る場合でも、アコースティックのグランドピアノより奥行きを短くすることがあるが、この場合、電子ピアノと上記実物のピアノとの奥行き方向のサイズ比に応じて、演奏者から各スピーカまでの距離を近づければよい。
また、ピアノの楽音に付加すべき響板の共鳴音は、響板模擬部５０の出力信号ＤＳａ〜ＤＳｃに既に含まれているので、電子ピアノの筐体は、スピーカボックスの役割を果たせばよく、フラットな周波数特性を持つことが好ましい。
【００５８】
次に、図１０乃至図１３を用いて、以上説明してきた楽音信号生成装置１０においてＣＰＵ１１が各種演奏イベントの発生時に実行する処理について説明する。
これに先だって、ＣＰＵ１１は、上記１つの音色データ中の弦共鳴パラメータに基づいて、弦共鳴模擬部４０に各種係数を、また、上記１つの音色データ中の響板パラメータに基づいて、響板模擬部５０に各種係数をそれぞれセットし終えている。このとき、弦共鳴模擬部４０における複数の各共鳴部４１のうち、ＤＫｍａｘ以下の各弦ｎに対応する共鳴部４１−ｎには、それぞれ、乗算器４３−ｎの係数Ｃ（ｎ）として、上記１つの音色データの弦共鳴パラメータ中の、ｎ番目の弦がダンプされているときの値Ｃｃｌｏｓｅｄ（ｎ）に初期設定されているので、その何れの共鳴部４１も共鳴しにくい状態にある。一方、ＤＫｍａｘより上の弦ｎに対応する共鳴部４１−ｎには、乗算器４３−ｎの係数Ｃ（ｎ）として、ｎ番目の弦がダンプされていないときの値Ｃｏｐｅｎ（ｎ）に初期設定されているので、その何れの共鳴部４１も何れも共鳴しやすい状態にある。」
【００５９】
まず、図１０に、ノートオンイベント発生時の処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ１１は、ノートオンイベントを検出すると、図１０のフローチャートに示す処理を開始する。
そして、まずレジスタｎｎ及びｖｅｌに、検出したノートオンイベントに付随するノートナンバ及びベロシティの値を設定する。ここで、ノートナンバは、８８鍵のピアノの第１鍵が「１」、第８８鍵が「８８」となるように割り当てられたナンバを示す。これは、ＭＩＤＩのノートナンバ（上記各鍵には「２０」〜「１０８」が割り当てられる）から−２０だけずれた数字となる。ベロシティについては、ノートオンイベントに含まれる値をそのまま使えばよい。また、ｎｎ番目の鍵のオンオフ状態を示すレジスタＫＳ（ｎｎ）に、オンを示す１を設定する（Ｓ１１）。
【００６０】
次に、ノートナンバｎｎに係る弦信号の生成に、弦信号生成部３０の発音ｃｈ３１のうち使用していないｃｈ１つを割り当てる（Ｓ１２）。なおここでは、１つの音高の発音には基本的に１つの発音ｃｈのみを割り当てることとし、ある音高の発音中にもう１つ同じ音高の発音を行う必要が生じた場合には、既に発音中の発音ｃｈ３１を急速減衰させつつ、次の発音に別の発音ｃｈを割り当てる。
また、ある発音ｃｈでの発音が充分に減衰して無音状態になったとき、その発音ｃｈは開放され「未使用」の発音ｃｈとなる。
【００６１】
そして、ステップＳ１２での割り当てができると、その割り当てた発音ｃｈに、上記１つの音色データに基づき、発音に必要な各種パラメータをセットする（Ｓ１３）。このパラメータには、波形読出部３２における、波形メモリ１９から読み出すべき１つの弦音の波形データを特定するパラメータ、その波形データのピッチシフト量を示すパラメータ（いわゆるＦナンバ）、信号処理部３３におけるフィルタ処理に用いるフィルタ係数（値が時変してもよい）、エンベロープ処理部３４における振幅エンベロープの初期（アタックからディケイまで）の音量レベル（ベロシティに依存する）、リリース状態での減衰速度、および、９３個の乗算器３５の９３の係数を含む。
その後、ステップＳ１２で割り当てた発音ｃｈに発音開始を指示する（Ｓ１４）。
【００６２】
また、ｎｎ≦ＤＫｍａｘであれば、すなわち、ノートオンイベントが、ダンパの装着されている鍵（例えば、「６８」以下。どの鍵まで装着されているかは、ピアノ毎に異なる。）に係るものであれば（Ｓ１５）、押鍵によりダンパが外れるため、（レジスタ４８の）ｎｎ番目の弦と対応する共鳴部４１−ｎｎの乗算器４３−ｎｎに与える係数Ｃ（ｎｎ）を、上記弦共鳴パラメータ中の、ｎｎ番目の弦がダンプされていない時の値Ｃｏｐｅｎ（ｎｎ）に設定し（Ｓ１６）、処理を終了する。ステップＳ１５でｎｎ＞ＤＫｍａｘであれば、押鍵があってもダンパの状態に変化はないため、そのまま処理を終了する。
以上の処理により、押鍵（発音指示）に応じて、押鍵された弦の弦信号の生成を開始すると共に、押鍵によりダンパが外れた弦に対応する共鳴部４１を、共鳴しやすい状態に変化させることができる。
【００６３】
次に、図１１に、ノートオフイベント発生時の処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ１１は、ノートオフイベントを検出すると、図１１のフローチャートに示す処理を開始する。
そしてまず、まずレジスタｎｎに、検出したノートオフイベントに付随するノートナンバの値を設定すると共に、ｎｎ番目の鍵のオンオフ状態を示すレジスタＫＳ（ｎｎ）に、オフを示す０を設定する（Ｓ２１）。
【００６４】
次に、ｎｎ≦ＤＫｍａｘかつＤＰＳ＝０であれば、すなわち、ノートオフイベントがダンパの装着されている弦に係るものであり、かつダンパペダルがオフ状態であれば（Ｓ２２，Ｓ２３）、離鍵によりダンパが弦に押しつけられるため、ｎｎ番目の弦と対応する共鳴部４４−ｎｎの乗算器４３−ｎｎに与える係数Ｃ（ｎｎ）を、上記弦共鳴パラメータ中の、ｎｎ番目の弦がダンプされている時の値Ｃｃｌｏｓｅｄ（ｎｎ）に設定する（Ｓ２４）。
そして、ノートナンバｎｎに係る弦信号を発音中の発音ｃｈ３１をサーチし（Ｓ２５）、該当のｃｈがあれば（Ｓ２６）、そのｃｈに対してリリース開始を指示して（Ｓ２７）、処理を終了する。
【００６５】
該リリース指示に応じて、弦信号生成部３０においては、リリースの開始が指示された発音ｃｈが「リリース状態」に設定され、エンベロープ処理部３４のその発音ｃｈの音量エンベロープが、先述したリリース速度とディケイ速度の差分に相当する速度で減衰を開始し、結果として、弦信号生成部３０から出力されるその発音ｃｈの弦音の各波形データの音量が該リリース速度で減衰する。
【００６６】
一方、ステップＳ２２又はＳ２３でＮＯ、すなわち、ノートオフイベントがダンパの装着されていない弦（所定音高より高い）に係るものであるか、またはダンパペダルがオン状態であれば、離鍵してもダンパの状態に変わりはなく、弦はダンプされないので、そのまま処理を終了する。この場合、弦振動の減衰も、ダンプによらない減衰カーブに任せて行うため、リリースを指示する必要もない。
【００６７】
以上の処理により、離鍵（消音指示）に応じて、ダンパペダルがオフであることを条件に、弦信号生成部３０における、離鍵された弦の弦信号の生成をリリース状態に移行させると共に、離鍵された弦に対応する共鳴部４１を、共鳴しにくい状態に変化させることができる。
また、以上の図１０及び図１１に示した処理は、複数の鍵が同時に押鍵又は離鍵された場合でも、問題なく実行可能である。
【００６８】
次に、図１２に、ダンパペダルオン時の処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ１１は、ダンパペダルのオン操作を示すイベントを検出すると、図１２のフローチャートに示す処理を開始する。
そしてまず、ダンパペダルのオンオフ状態を示すレジスタＤＰＳに、オンを示す１を設定すると共に、ｎｎを１からＤＫｍａｘまで増加させながら（Ｓ３１，Ｓ３３，Ｓ３４）、ｎｎの各値についてステップＳ３２の処理を順次実行する。すなわち、ダンパペダルのオン操作によりダンパが外れた各弦につき、共鳴部４１の係数レジスタ４８に与える係数の値Ｃ（ｎｎ）を、ｎｎ番目の弦についてダンプされていない時に用いる値Ｃｏｐｅｎ（ｎｎ）に設定する。以上の後、処理を終了する。
【００６９】
以上の処理により、ダンパペダルのオン指示に応じて、ダンパを有している弦に対応する共鳴部４１を、全て、共鳴しやすい状態にすることができる。なお、図１２の処理においては、更に、弦信号生成部３０の発音中の発音ｃｈの中から「リリース状態」にあるものをサーチして、見つかった発音ｃｈにリリース停止を指示して、その発音ｃｈの「リリース状態」を解除し、「アタック状態」ないし「ディケイ状態」に戻すようにしてもよい。
【００７０】
次に、図１３に、ダンパペダルオフ時の処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ１１は、ダンパペダルのオフ操作を示すイベントを検出すると、図１３のフローチャートに示す処理を開始する。
そしてまず、ダンパペダルのオンオフ状態を示すレジスタＤＰＳに、オフを示す０を設定すると共に、ｎｎを１からＤＫｍａｘまで増加させながら（Ｓ４１，Ｓ４７，Ｓ４８）、ｎｎの各値についてステップＳ４２乃至Ｓ４６の処理を順次実行する。
【００７１】
すなわち、まずノートナンバｎｎの鍵が押鍵されているか否か判断する（Ｓ４２）。そして、押鍵されていなければ（ＫＳ（ｎｎ）＝０ならば）、ダンパペダルのオフ操作によりダンパが弦に押しつけられるため、共鳴部４１−ｎｎの乗算器４３−ｎｎに与える係数Ｃ（ｎｎ）を、上記弦共鳴パラメータ中の、ｎｎ番目の弦がダンプされている時の値Ｃｃｌｏｓｅｄ（ｎｎ）に設定する（Ｓ４３）。
【００７２】
さらに、ノートナンバｎｎに係る弦信号を発音中の発音ｃｈ３１をサーチし（Ｓ４４）、該当のｃｈがあれば（Ｓ４５）、そのｃｈに対してリリース開始を指示する（Ｓ４６）。このリリースは、離鍵時にダンパが弦に押しつけられる場合の、図１１のステップＳ２７で設定するものと同様なものである。また、ステップＳ４２でＮＯの場合は、ダンパペダルをオフにしても、ダンパが弦に押しつけられず、ダンパの状態に変化はないため、特に何もしない。以上の後、処理を終了する。
【００７３】
以上の処理により、ダンパペダルのオフ指示に応じて、ダンパが備えられており、かつ、離鍵状態にある弦に対応する共鳴部４１を、共鳴しにくい状態に移行させると共に、弦信号生成部３０における、その弦の弦信号の生成を、リリース状態に移行させることができる。
【００７４】
以上で実施形態の説明を終了するが、装置の構成、使用するデータの形式、具体的な処理内容等が上述の実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。
例えば、上述の実施形態では、ノートナンバがＤＫｍａｘより大きい弦についてはダンパを設けない例について説明したが、このような区別をなくし、全ての弦にダンパが設けられているとして楽音の生成を行うようにしてもよい。また、ダンパの設けられていない弦については、Ｃｏｐｅｎ（ｎｎ）とＣｃｌｏｓｅｄ（ｎｎ）を同じ値とすると共に、リリースの減衰速度を押鍵状態の減衰速度と同じ値とすることにより、処理上はダンパのありなしを区別しなくても、実質的にダンパのない弦の発音を再現することができる。
【００７５】
また、上述の実施形態では、係数レジスタ４８に与える係数の値を、Ｃｏｐｅｎ（ｎｎ）とＣｃｌｏｓｅｄ（ｎｎ）の２通りとしたが、ハーフダンパの操作も検出できるようにし、ハーフダンパを検出した場合にこれと対応する中間的な係数の値を設定できるようにしてもよい。また、同じくダンプされていない状態であっても、押鍵状態と離鍵状態とで、異なる係数の値を設定するようにしてもよい（ただし、ダンプされていない状態では、必ずダンプされている状態よりも減衰時間の長い係数を設定する）。
また、ＣｏｐｅｎやＣｃｌｏｓｅｄの値を、全ての弦について異なる値とすることは必須ではなく、一部の弦で共通の値としてもよい。
また、上記１の音色データの各パラメータの値を、ユーザが編集（変更）できるようにしてもよい。
また、響板模擬部５０における伝播特性のシミュレートを、駒上の５点と響板上の３点を取って行ったが、点の数はこれに限られない。
【００７６】
また、上述した実施形態では、ピアノの物理的な共鳴構造をモデリングしたアルゴリズムについて説明したが、固定された複数の弦に振動を伝播させて共鳴させる構造を有する楽器であれば、乗算器３５及び出力乗算器４６やＦＩＲフィルタ部５１を始めとする各部のパラメータを適切に設定することにより、同様の仕組みでモデリング可能である。
【００７７】
少なくとも、任意のピアノメーカーのピアノ、任意の構造のピアノ、昔のフォルテピアノ等、ダンパペダルを有しているあらゆるタイプのピアノを用いて弦振動音のサンプリング、ＦＩＲフィルタパラメータを求めるための応答波形の測定、弦共鳴模擬部に設定する係数の設定を行って得た音色データを、楽音生成に用いることができる。また、ダンパペダルに関する制御を省略すれば、ダンパは有するがダンパペダルを有しないチェンバロ等の楽器音色にも適用することができる。
【００７８】
なお、例えばグランドピアノとアップライトピアノのように、響板の配置が大きく異なる場合、それに応じて放音点の位置関係が大きく異なるので、一組の（例えば３ｃｈの）スピーカを、それら双方の楽音生成に好適な位置に配置することは困難である。しかし、スピーカアレイを用いて伝達特性の畳み込みを行うことにより、仮想的に任意の位置から放音されるように聞き手に認識させることができるサウンドシステムを用いれば、上記のような放音点の位置関係が大きく異なるピアノの楽音を、楽音信号生成装置を搭載する１台の電子楽器により発音させることも可能である。使用する音色データに応じて、聞き手が認識する放音位置を変えるように、スピーカアレイの発音を制御すればよい。
また、実施形態の説明において述べたものも含め、以上において述べた変形は、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上の説明から明らかなように、この発明の楽音信号生成装置によれば、楽音の発音指示及び消音指示ならびにダンパペダルのオン指示及びオフ指示に基づいて、音源で生成した弦信号に対して、アコースティックピアノの物理的な構造に基づく弦の共鳴効果と同様の共鳴効果を付与できるようにすることができる。
従って、この発明を適用することにより、よりリアルな楽音の出力が可能な楽音信号生成装置を構成することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０…楽音信号生成装置、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、１４…ＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ、１５…パネルスイッチ、１６…パネル表示器、１７…ＤＡＣ、１８…サウンドシステム、１９…波形メモリ、２０…システムバス、３０…弦信号生成部、４０…弦共鳴模擬部、４１…共鳴部、４２…加算器、４３…乗算器、４４…フィルタ、４５…ディレイ、４６…出力乗算器、５０…響板模擬部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各音高の楽音の発音指示および消音指示と、ダンパペダルのオン指示およびオフ指示とに基づき、ピアノタイプの自然楽器の音色の楽音信号を生成する楽音信号生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自然楽器の挙動をシミュレートすることにより、自然楽器の発する楽音を電子的に再現しようとする試みが行われている。
自然楽器のうち、例えばピアノにおいては、多数並んだ弦のうち、鍵盤で押鍵された鍵に対応する弦をハンマーで叩いて発音させ、離鍵と同時に弦にダンパを当てて振動を静止することにより発音を停止させる。また、ある弦を叩いて振動させると、その弦から音が発せられるだけでなく、付近の弦が共鳴したり、また、弦の振動が響板を伝わって他の弦に伝達され、他の弦を振動させたりすることにより、他の弦からも音が発せられることになる。そして、このような共鳴や振動の伝達も、ピアノの演奏音を形成する大きな要素となっている。さらに、全ての弦からダンパを離し、離鍵しても弦にダンパを当てないようにするサスティンペダルも知られている。
【０００３】
このようなピアノの演奏音を電子的に再現しようとする試みとしては、例えば特許文献１乃至３に記載のものが知られている。
特許文献１には、各音高の弦と対応する共鳴音形成チャンネルを設けて、音源が生成した、押鍵された鍵に対応する音高の楽音信号をその各共鳴音形成チャンネルに入力して各音高の弦と対応する共鳴音を形成させることが記載されている。また、各鍵のオンオフ状態やサスティンペダルのオンオフ状態に基づき定まるダンパの状態に応じて、各共鳴音形成チャンネルに入力する楽音信号のレベルを定める係数を制御することにより、ダンパが離れている弦のみについて共鳴音を生成することも記載されている。
【０００４】
特許文献２には、ピアノにおける駒から響板への振動の伝播状態をシミュレートしたフィルタを用意して、このフィルタにピアノの弦の振動をシミュレートした楽音信号を供給し、フィルタから出力される楽音信号、またはそれと共にフィルタ処理する前の楽音信号、を楽音の音響として出力することが記載されている。
特許文献３には、アコースティックピアノの各鍵に対応した弦、ピアノフレーム及び棚板支柱の振動状態を示す信号を用意しておき、鍵の押鍵を検出した場合に、その押鍵内容（キー番号、ハンマー速度など）に応じてこれらの振動状態を示す信号を読み出して響板駆動ユニットに供給し、響板を駆動することにより、鍵へのタッチに応じてアコースティックピアノと同様な音色の発音をさせることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８２８８７２号公報
【特許文献２】特許第２６５０５０９号公報
【特許文献３】特許第２９１７６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、アコースティックピアノにおいては、ある弦から別の弦へ、空気、駒、フレーム等を介して振動が伝播する。そして、この伝播自体は、各弦におけるダンパの状態（弦に触れているか、離れているか）の影響を受けない。
従って、特許文献１にあるように、ダンパの状態に応じて各共鳴音形成チャンネルに入力する楽音信号のレベルを制御する方式は、アコースティックピアノの物理的な構造を正しく反映したアルゴリズムとは言えない。
【０００７】
また、アコースティックピアノにおいては、ある弦から別の弦へ伝播した振動は、伝播先の弦からさらに別の弦へも伝播する。しかし、特許文献１に記載の方式では、このような伝播先の弦からさらに別の弦への振動の伝播は、再現されていない。
特許文献２及び３においても、このような点を改良した楽音信号生成のアルゴリズムについて、特に記載はない。
【０００８】
この発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、楽音の発音指示及び消音指示ならびにダンパペダルのオン指示及びオフ指示に基づいて、音源で生成した弦信号に対して、アコースティックピアノの物理的な構造に基づく弦の共鳴効果と同様の共鳴効果を付与できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、この発明のリモート制御システムは、各音高の楽音の発音指示および消音指示を供給する発音指示部と、ダンパペダルのオン指示およびオフ指示を供給するダンパ状態指示部と、それぞれ、各音高の弦信号であって、その音高に対応する発音指示に応じて立ち上がった後に減衰し、ダンパペダルがオフ状態の場合に、その音高に対応する消音指示に応じてその減衰を加速する弦信号を、複数生成する弦信号生成部と、各音高の共鳴信号が循環する、その各音高と対応する複数のループ部を備え、その複数のループ部がそれぞれ、その共鳴信号を対応する音高に応じた時間だけ遅延する遅延部と、その共鳴信号を減衰する減衰部とを含む弦共鳴模擬部と、上記複数のループ部を循環する複数の共鳴信号と、上記弦信号生成部が生成した複数の弦信号とを合成し、上記複数のループ部に供給する供給部と、上記複数のループ部を循環する複数の共鳴信号と、上記弦信号生成部が生成した複数の弦信号とに基づき、楽音信号を形成して出力する出力部と、上記楽音の発音指示及び消音指示、ならびに上記ダンパペダルのオン指示及びオフ指示に基づいて、上記複数のループ部の各々の減衰部に減衰係数を供給する制御部とを設けたものである。
【００１０】
上記の楽音信号生成装置において、上記制御部が、上記発音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされていない弦の減衰時間に相当する第１の減衰係数を供給し、上記ダンパペダルがオフ状態の場合、上記消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされた弦の減衰時間に相当する第２の減衰係数を供給し、上記ダンパペダルがオン状態の場合、上記消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、上記第１の減衰係数を供給するようにするとよい。
【００１１】
あるいは、上記制御部が、上記発音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされていない弦の減衰時間に相当する第１の減衰係数を供給し、上記消音指示がなされた音高が所定音高以下であり、かつ、上記ダンパペダルがオフ状態の場合、その消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされた弦の減衰時間に相当する第２の減衰係数を供給し、上記消音指示がなされた音高が所定音高より高いか、または、上記ダンパペダルがオン状態の場合、その消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、上記第１の減衰係数を供給するようにするとよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のようなこの発明の楽音信号生成装置によれば、楽音の発音指示及び消音指示ならびにダンパペダルのオン指示及びオフ指示に基づいて、音源で生成した弦信号に対して、アコースティックピアノの物理的な構造に基づく弦の共鳴効果と同様の共鳴効果を付与できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の楽音信号生成装置の実施形態のハードウェア構成を示す図である。
【図２】図１に示した弦信号生成部の構成を示す図である。
【図３】波形サンプリング時のピアノの状態を模式的に示す図である。
【図４】図１に示した弦共鳴模擬部の一部の構成を示す図である。
【図５】その別の一部の構成を示す図である。
【図６】図４に示した乗算器４３へのパラメータの設定について説明するための図である。
【図７】図６に示した補間回路４７による補間について説明するための図である。
【図８】図１に示した響板模擬部の構成を示す図である。
【図９】ピアノの駒及び響板上における、響きに関与する代表的な点の配置を示す図である。
【図１０】図１に示した楽音信号生成装置においてノートオンイベント発生時にＣＰＵが実行する処理のフローチャートである。
【図１１】同じくノートオフイベント発生時の処理のフローチャートである。
【図１２】同じくダンパペダルオン時の処理のフローチャートである。
【図１３】同じくダンパペダルオフ時の処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
以下の説明では、説明を簡単にするため、１つの音色データに基づき１つのタイプのピアノ音色の楽音波形を生成する楽音信号生成装置について説明する。しかしながら、複数のタイプのピアノ音色の音色データを用意して、その中から選択された音色データに基づき、所望のピアノ音色の楽音波形を生成できるようにしてもよいのは無論である。
【００１５】
まず図１に、この発明の楽音信号生成装置の実施形態のハードウェア構成を示す。
この図に示すように、楽音信号生成装置１０は、ＣＰＵ１１，ＲＯＭ１２，ＲＡＭ１３，ＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ（インタフェース）１４，パネルスイッチ１５，パネル表示器１６，弦信号生成部３０，弦共鳴模擬部４０，響板模擬部５０を備え、これらがシステムバス２０により接続されている。また、楽音信号生成装置１０は、ＤＡＣ（デジタル／アナログコンバータ）１７，サウンドシステム１８、波形メモリ１９も備えている。
【００１６】
そして、ＣＰＵ１１は、楽音信号生成装置１０全体を制御する制御手段であり、ＲＯＭ１２に記憶された所要の制御プログラムを実行することにより、パネルスイッチ１５の操作検出、パネル表示器１６における表示の制御、ＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ１４を介した通信の制御、及び、前記１の音色データに基づく、弦信号生成部３０、弦共鳴模擬部４０及び響板模擬部５０における楽音信号の生成及び処理の制御等の制御動作を行う。
【００１７】
ＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１が実行する制御プログラムや、パネル表示器１６に表示させる画面の内容を示す画面データ、弦信号生成部３０、弦共鳴模擬部４０及び響板模擬部５０に楽音信号の生成及び処理を行わせる際に設定するパラメータのデータ（上記１つの音色データ）等、あまり頻繁に変更する必要のないデータを記憶する、フラッシュメモリ等による書き換え可能な不揮発性記憶手段である。
ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１のワークメモリとして使用する記憶手段である。
ＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ１４は、ＭＩＤＩシーケンサ等の外部装置との間でＭＩＤＩデータの入出力を行うためのインタフェースである。
【００１８】
パネルスイッチ１５は、楽音信号生成装置１０の操作パネル上に設けた、ボタン、ノブ、スライダ、タッチパネル等の操作子であり、パラメータの設定や、画面や動作モードの切り替え等、ユーザからの種々の指示を受け付けるための操作子である。
パネル表示器１６は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプ等によって構成され、楽音信号生成装置１０の動作状態や設定内容あるいはユーザへのメッセージ、ユーザからの指示を受け付けるためのグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）等を表示するための表示手段である。
【００１９】
弦信号生成部３０は、各音高の楽音の発音指示（ノートオンイベント）及び消音指示（ノートオフイベント）、ならびにダンパペダルのオン指示及びオフ指示を検出し、それに応じて、上記１つの音色データ中の弦信号の生成に係る複数のパラメータ（弦信号パラメータ）に基づき、アコースティックピアノ（以下単に「ピアノ」といった場合にはこれを指す）における、発音指示のあった音高の弦の振動により発生する楽音のデジタル波形データである弦信号を生成する。この弦信号生成部３０が生成する弦信号は、ハンマーが弦を叩いたことによりその弦が振動して発する音を示す信号で、駒やピンを通じた振動の伝播により他の弦で引き起こされる振動（弦の共鳴）や、響板の振動による音色の変化（響板の響き）などの成分は、余り含まれていない信号である。波形メモリ１９に、このような音の波形のデータを予め記憶させておくためのメモリであり、弦信号生成部３０は、ここから波形データを読み出して、エンベロープ処理等を行って出力する。
【００２０】
弦共鳴模擬部４０は、ピアノにおける８８の音高に対応する長さを有する８８セットの弦の各々に対応する８８の共鳴部を備えている。ピアノにおいては、ある弦に生じた振動（弦信号）が他の弦に伝播して、他の弦が共鳴することにより共鳴音が生じる。それと同様に、この弦共鳴模擬部４０は、上記１つの音色データ中の弦共鳴に係る複数のパラメータ（弦共鳴パラメータ）に基づき、弦信号生成部３０から入力する弦信号に、各弦に対応する共鳴部中を循環させることにより、その弦の共鳴音に相当する共鳴信号を発生する。なお、各共鳴部の共鳴信号を誘起する入力信号には、弦信号生成部３０からの弦信号だけでなく、弦共鳴模擬部４０自身が生成している共鳴信号も含まれる。また、ある弦から他の弦への振動の伝播は、駒やピンを通して起こるものだけでなく、空気を通して起こるものも含まれる。
【００２１】
響板模擬部５０は、上記１つの音色データ中の響板共鳴に係る複数のパラメータ（響板パラメータ）に基づき、入力する楽音信号に対して、ピアノにおける駒から伝播した音の響板の振動による音色の変化に相当する効果（響板の響き）を付与する処理を行い、その処理後の波形データを出力する出力部である。楽音信号生成装置１０においては、弦信号生成部３０及び弦共鳴模擬部４０において、弦が発する音が駒上で響きに関与する代表的な５点の各々に与える振動を５チャンネル（ｃｈ）のデジタル波形データ（楽音信号）として生成し、その駒上の５つの点（響板の加振点）から響板上で放音に関与する代表的な３点（響板の放音点）に振動が伝達されるときの音の特性の変化を、響板模擬部５０により再現する。
【００２２】
響板模擬部５０が、その３点の各々における振動を、３ｃｈのデジタル波形データとして出力し、ＤＡＣ１７によってこれをアナログ音響信号に変換してサウンドシステム１８の、上記代表的な３点に対応する３つの位置に配置された３ｃｈのスピーカを駆動することにより、楽音信号生成装置１０は、各音高の楽音の発音指示及び消音指示、ならびにダンパペダルのオン指示及びオフ指示に応じて、ピアノにおける弦の共鳴や響板による反響を適切に反映した楽音を発音することができる。
【００２３】
なお、発音指示やペダル操作等の情報は、実際に鍵盤やペダル等の演奏操作子を設けてユーザに操作させ、その操作内容を楽音信号生成装置１０が検出して取得してもよいし、予め記憶されている楽曲データを再生して（楽曲データに従って、規定された時刻に規定されたイベントを発生させることにより）取得してもよい。また、操作内容あるいは再生された楽曲データに係るイベントの情報をＭＩＤＩデータとしてＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ１４から受信して取得してもよい。
【００２４】
ここで、通常のピアノ物理モデル音源は、自然楽器のピアノと同様に、各弦の弦波形の生成と複数の弦間の共鳴の２つの現象を複数の弦の弦モデルの演算によって実現している。それと比較すると、この実施形態の楽音信号生成装置１０においては、その２つの現象を実現するブロックを分離し、各弦の弦波形の生成は、波形メモリ音源（弦波形生成部３０）により行い、複数の弦間の共鳴は、エフェクタ（弦共鳴模擬部４０）により行うようにした点に、従来の物理モデル音源とは異なる特徴がある。
【００２５】
次に、図１に示した弦信号生成部３０、弦共鳴模擬部４０及び響板模擬部５０の構成について、より詳細に説明する。以下に示すこれら各部の機能は、専用ハードウェアによって実現しても、ソフトウェアによって実現しても、それらの組み合わせでもよい。
【００２６】
まず図２に、弦信号生成部３０の構成を示す。
図２に示すように、弦信号生成部３０は、６４個の発音ｃｈ３１を備える。これらの発音ｃｈは、ノートオンイベントの検出に応じて、そのノートオンイベントに係る音高（ノートナンバ）の発音に割り当てられ、弦信号生成部３０は、弦信号生成部３０は、該割り当てられた発音ｃｈにおいて、該音高の弦信号を生成する。なお、上述した発音指示（ノートオンイベント）には、パラメータとして、音高（ノートナンバ）と強度（ベロシティ）とが含まれている。
そして、各発音ｃｈ３１は、波形読出部３２，信号処理部３３，エンベロープ処理部３４及び、９３系統の出力に対応する９３個の乗算器３５（３５ｓｄ１〜３５ｓｄ５及び３５ｇ１〜３５ｇ８８）を有する。
【００２７】
このうち波形読出部３２は、サンプリング周期毎に、発音が割り当てられた各発音ｃｈについて、上記弦信号パラメータに基づいて、波形メモリ１９から、その発音ｃｈで生成する弦信号の基になる波形データを、その波形データの音高がその発音の音高となるようピッチシフトしつつ読み出す。波形メモリ１９には、自然楽器のピアノの１つの鍵を、１つの強度で押鍵することにより発生する弦音の波形データ（弦波形）が、複数の音域（各音域は連続する３〜１０鍵分の音高で構成される）毎、かつ、複数の強度（例えば、強、中、弱の３段階）毎に、それぞれ記憶されている。そして、波形読出部３２は、上記弦信号パラメータに基づいて、それらの波形データの中から発音指示に係る音高と強度に対応する１つの波形データを選択し、選択された波形データを読み出すようになっている。波形メモリに記憶する弦波形のサンプリングにおいては、収音される弦音の波形データに、他の弦の共鳴や、響板の響きが含まれないように、以下に述べるような特殊な方法が用いられる。
【００２８】
図３に、このサンプリング時のピアノの状態を模式的に示す。
図３において、１０１が、発音させる弦である。そして、それ以外の弦には、フェルト布１０２を絡ませ、振動しないようにする。また、筐体１０３及び響板１０４には、それぞれ十分な質量の制振ゲル１０５，１０６を接触させ、筐体１０３及び響板１０４も振動しないようにする。
【００２９】
この状態で鍵盤において弦１０１と対応する鍵を押鍵して、弦１０１をハンマーで叩くと、弦１０１の振動による音（及びハンマーが弦１０１を叩く音）は通常通り発せされるが、他の弦の共鳴や、響板の振動は起こらない。従って、マイク１０７でこの音を立ち上がりから減衰して聞こえなくなるまで全て収音し、デジタルの波形データに変換して記憶することにより、他の弦の共鳴の成分や、響板の響きの成分を殆ど含まない、ハンマーによる弦１０１の打撃およびそのエネルギによって生じる弦１０１の振動による純粋な弦音の波形データを取得することができる。
波形データメモリ１９には、ピアノが備える８８本の弦全てについて以上のような波形データを記憶してもよく、その場合には、ピッチシフトの処理が不要になる。
【００３０】
図２の説明に戻ると、信号処理部３３は、上記弦信号パラメータに基づいて、波形読出部３２が読み出した弦音の波形データに対し、強度（ベロシティ）に応じた音色の変化を付与するためのフィルタ処理を行う。このフィルタ処理により、各弦音の波形データから、弦信号として、その弦波形をサンプリングしたときの押鍵の強度とは異なる強度の弦音の波形データを生成することができる。
【００３１】
エンベロープ処理部３４は、上記弦信号パラメータに基づいて、各弦音の波形データの振幅の時間変化を制御する。ピアノにおいて、弦音の振幅は、押鍵に応じてハンマーが弦を叩いた時に立ち上がり（アタック状態）、その後、所定のディケイ速度で徐々に減衰する（ディケイ状態）。また、ダンパペダルを踏んでいない（ペダルがオフである）状態では、鍵を離すとダンパが弦に押しつけられ、減衰が加速され、所定のリリース速度で減衰する（リリース状態）。
【００３２】
ダンパペダルを踏んでいる（ペダルがオンである）状態では、鍵を離してもダンパは弦から離れた状態であり、減衰速度は押鍵状態の場合と変わらない。そして、その後ダンパペダルを離すと、ダンパが弦に押しつけられ、弦信号が所定のリリース速度で減衰する（リリース状態）。波形メモリ１９から読み出される各弦音の波形データは全波形データであり、アタックからディケイまでの音量変化を有している。従って、エンベロープ処理部３４では、発音指示以降、アタックからディケイまでの状態であれば、弦音の波形データの振幅を、一定の振幅エンベロープ（音量レベル）で制御し、時間変化については制御する必要はない。そして、消音指示以降は、ディケイ状態を継続していれば、一定の振幅エンベロープによる制御を継続し、リリース状態に移行していたら、弦音の波形データの振幅を、所定の速度で減衰する振幅エンベロープで制御する。
【００３３】
なお、弦を有する自然楽器において、ダンパ、人間の指、その他の部材を弦に押しつけることにより弦に生じている振動の減衰時間を短縮することを「ダンプ」と呼ぶ。
ピアノの場合、ダンプされていない弦の８０ｄｂ（デシベル）から４０ｄＢまでの減衰時間（上記ディケイ速度に対応）は、数秒から数十秒であり、低域の減衰時間が長く、高域に行くに従って減衰時間が短くなる。また、ダンプされた弦の減衰時間（上記リリース速度に対応）は１秒以下であり、やはり低域の方が減衰に時間がかかる。
【００３４】
またこのため、高音域の弦にはダンパが装備されないこともあり、一般的にダンパが装備されているのは低い方から６６〜７２番目程度の弦までである。ダンパの装備されない弦については、ダンパペダルがオフの状態で鍵を離しても、減衰が加速されることはない。何番目の弦までダンパが装備されるかは、同じメーカーでも機種毎に異なる場合があるので、この値はユーザが１つの音色パラメータとして設定できるようにしてもよい。
【００３５】
エンベロープ処理部３４は、ある弦信号の発音指示（ノートオン）に応じて、波形メモリ１９から読み出される弦音の波形データの振幅を、強度（ベロシティ）に応じた一定の振幅エンベロープ（音量レベル）で制御し、その弦信号の消音指示（ノートオフ）以降は、ダンパペダルがオフであれば、その弦音の波形データの振幅を、所定の速度（上記リリース速度と上記ディケイ速度の差分に相当）で減衰する振幅エンベロープで制御し、ダンパペダルがオンであれば、（それまでと同じ）時間変化しない振幅エンベロープで制御する。なお、弦信号生成部３０から出力される弦音の波形データ（弦信号）の振幅が聞こえない程度に充分に減衰した発音ｃｈについては、次の発音指示がその発音ｃｈに供給されるまでの間、エンベロープ処理部におけるその発音ｃｈの音量エンベロープ（音量レベル）が０（−∞ｄＢ）とされ、無音の波形データが出力される。
なお、本願では、減衰時間が数秒以上の弦を「ダンプされていない弦」、１秒以下の弦を「ダンプされた弦」と定義する（ここではピアノを例に挙げて説明しているが、これには限らない）。
【００３６】
乗算器３５は、エンベロープ処理部３４における処理後の波形データに対し、生成する弦信号が各出力先にどの程度影響を与えるかに応じて予め設定された係数を乗じる。出力先は、響板模擬部５０における駒上の５つの点（響板の加振点）と対応する入力（ＳＳｄ１〜ＳＳｄ５）と、弦共鳴模擬部４０における、各弦と対応する共鳴部４１の入力（ＳＳｇ１〜ＳＳｇ８８）である。
【００３７】
そこで、各乗算器３５に設定すべき係数は、生成する弦信号に係る音高の弦が、駒上の５つの点（響板の加振点）及び他の弦（共鳴部）の振動にどれほど影響を与えるかに応じて予め定めて、ＲＯＭ１２に上記弦信号パラメータの一部として記憶させておく。例えば、各駒に関する係数は、弦が直接固定されている駒上の点に対してはそうでない駒上の点より影響が大きく、また、弦から目標の点までの距離が近いほど影響が大きいとして定めることができる。各弦に対する係数は、物理的に近い距離にある弦についてより大きく、同一の駒に固定されている弦に対してより大きくするように定めることができる。また、生成する弦信号に係る音高の弦の共鳴は、弦音生成部３０が生成する弦音の波形データに含まれているので、その弦に対する係数は０（−∞ｄｂ：送出しない）に設定する。
【００３８】
もちろん、これらの係数の値は、発音ｃｈ３１に割り当てられる音高に応じて異なった値となる。従って、発音ｃｈ３１をある音高の発音に割り当てた時点で、その音高と対応する係数の値を、各乗算器３５に設定する。
また、弦信号生成部３０は、弦出力ミキサＯＭｓｄ１〜ＯＭｓｄ５及びＯＭｇ１〜ＯＭｇ８８を備え、６４の発音ｃｈ３１（実際には発音中の発音ｃｈのみ）が出力する弦信号の全てを、弦出力ミキサで出力先毎にミキシングして出力する。
弦信号生成部３０は、以上の構成により、弦がハンマーで叩かれることにより発生する楽音の波形データを、弦共鳴模擬部４０及び響板模擬部５０に対して出力することができる。複数の押鍵に応じて複数の弦が同時に楽音を発生する場合には、それらを混合した波形データを出力することができる。
【００３９】
次に、図４及び図５に、弦共鳴模擬部４０の構成を示す。
図４に示すように、弦共鳴模擬部４０は、ピアノが備える８８本の弦の各々と対応する８８系統の共鳴部４１（４１−１〜４１−８８）及び、各共鳴部４１の前段に配置された共鳴入力ミキサＩＭｇ１〜ＩＭｇ８８と、各共鳴部４１の後段に配置された出力乗算器４６（４６−１〜４６−８８）とを備える。
【００４０】
このうち共鳴部４１は、加算器４２，乗算器４３，フィルタ４４，ディレイ４５を備える（図４では、共鳴部４１−１に備える構成を、符号に添え字「−１」を付けて示した）。
そして、加算機４２が、共鳴入力ミキサからの入力に、ディレイ４５の出力を加算することにより、ループ部を構成している。ここで、ディレイ４５における遅延量は、共鳴部４１と対応する弦の音高に応じた時間であり、加算器４２、乗算器４３、フィルタ４４での遅延も考慮して、ディレイ４５の出力が、加算器４２において、その音高における１周期後の入力波形に加算されるような値に設定する。従って、このループ部により、共鳴部４１への入力波形のうち、共鳴部４１と対応する弦の音高の周波数成分が強調されることになり、対応する音高の共鳴音を再現することができる。
【００４１】
乗算器４３は、弦における振動の減衰を再現するためのものであり、設定された係数を入力波形データに乗じる機能を有する。乗算器４３には、ダンパが弦に押しつけられている場合（オン）と、ダンパが外れている場合（オフ）とで異なる係数を、ダンパの状態に合わせてリアルタイムで設定する。設定する係数の値は、ダンパが外れている状態の方が大きい（減衰しにくい）値である。
【００４２】
ここで、乗算器４３の係数として同じ値を設定したとしても、低音の方が単位時間当たりのループ回数が少ない（ディレイ４５における遅延量が大きいため）ので減衰が起こりにくくなる。また、実際の弦における振動の減衰は、上述のように低音の方が時間がかかる。そこで、これらを考慮して、乗算器４３の係数は、低音域の弦と高音域の弦とで減衰時間が余り異ならないように、音高に応じて異なる値を用意するのが良く、さらに、ピアノの弦と同じように、高音域から低音域にいくほど減衰時間が徐々に長くなるように、その係数の値を微調整しても良い。
なお、乗算器４３への係数の設定は、ダンパのオンオフに応じた値を直接設定するのではなく、ノイズを防止するため、急激な値の変化を防ぐ構成を設けるとよい。
【００４３】
図６及び図７に示すように、ダンパのオンオフに応じた値をリアルタイムで一旦係数レジスタ４８に設定し、係数レジスタ４８の値が変化した場合に、補間回路４７によってその変化をゆるやかに乗算器４３の係数値に反映させる等である。
この例では、係数レジスタの値が３段階の値を取っているが、これは、ダンパのオン時の係数値（図７の最大ゲイン）とオフ時の係数値（同最小ゲイン）に加え、ハーフダンパの状態を示す係数値（該最大と最小の中間のゲイン）を採れるようにした例を示すものである。
【００４４】
図４の説明に戻る。
フィルタ４４は、各弦に対応する共鳴部４１を循環する共鳴信号に対して、その弦の物理的な共鳴特性に応じた、音色の変化を付与するためのフィルタ処理を行うディジタルフィルタである。ピアノの弦の共鳴特性は、一般的に、その素材、形状、寸法、張力、保持の仕方等によって異なる。
以上の共鳴部４１は、ディレイ４５の出力を、対応する弦が共鳴により発生する楽音を示す波形データである共鳴信号として、出力乗算器４６を通して出力する。なお、各ディレイ４５の遅延量、各フィルタ４４のフィルタ係数、各乗算器３１の係数は、上記１の音色データ中の前記弦共鳴パラメータの一部として、ＲＯＭ１２に記憶されている。
【００４５】
出力乗算器４６は、９３の出力先に対応した９３の乗算器を有し、それぞれ、共鳴部４１が出力するディレイ４５における処理後の波形データである共鳴信号に対し、対応する弦の振動が各出力先の振動にどの程度影響を与えるかに応じて予め設定され、上記弦共鳴パラメータの一部としてＲＯＭ１２に記憶されている係数を乗じる。出力先は、響板模擬部５０における、駒上の５つの点（響板の加振点）と対応する入力（ｎ番目の弦と対応する共鳴部からの出力がＲＳｎｄ１〜ＲＳｎｄ５）と、弦共鳴模擬部４０における、各弦（共鳴部）と対応する共鳴入力ミキサの入力（ｎ番目の弦と対応する共鳴部からの出力がＳｎ−１〜Ｓｎ−８８）である。
【００４６】
そこで、出力乗算器４６が備える各乗算器に設定すべき係数は、弦信号生成部３０の乗算器３５の場合と同様な事項を考慮して予め定めて、ＲＯＭ１２に記憶させておく。ただし、具体的な値が乗算器３５の場合と同じである必要はない。
また、共鳴部４１と対応する弦自身に対しては、ディレイ４５の出力は加算器４２により共鳴部４１の入力に加算されており、出力乗算器４６及び共鳴入力ミキサを通してさらに共鳴部４１に入力すると二重になるため、係数は０（−∞ｄｂ：送出しない）に設定する。なお、加算器４２を設けず、これに代えて、ディレイ４５の出力を出力乗算器４６及び共鳴入力ミキサを通して共鳴部４１に入力する経路によりループを形成することも考えられる。この場合、係数は１（０ｄＢ：レベルを変更しない）に設定するとよい。
【００４７】
これらの係数の値は、共鳴部４１と対応する音高に応じて異なった値となる。そして、楽音信号生成装置１０における楽音生成に先だって、ＣＰＵ１１が、上記１つの音色データ中の弦共鳴パラメータに含まれる各係数の値を、出力乗算器４６が備える各乗算器に設定する。
また、ｎ番目の弦と対応する共鳴入力ミキサＩＭｇｎは、弦信号生成部３０が共鳴部４１−ｎに対して出力した弦信号（弦出力ミキサＯＭｇｎからｎ番目の弦と対応する共鳴部に入力する信号ＳＳｇｎ）と、８８系統の共鳴部４１から出力乗算器４６を経て共鳴部４１に対して出力された共鳴信号（ｎ番目の弦と対応する共鳴部に入力する信号Ｓ１−ｎ〜Ｓ８８−ｎ）とを合成して、対応する共鳴部４１−ｎに入力する。
【００４８】
従って、各共鳴部４１には、ハンマーで叩かれた弦で発生した弦信号のみならず、その振動に起因して共鳴した弦の共鳴信号も入力され、それら入力された信号のエネルギにより、共鳴部４１を循環する共鳴信号が生成されることになる。また、各共鳴部４１に、各弦の弦信号と各弦の共鳴信号とをどの程度入力するかは、ピアノの物理的な構造を反映した係数（乗算器３５の係数及び出力乗算器４６の係数）により設定可能であるため、ピアノの物理的な構造に基づく適切な共鳴信号を生成することができる。
【００４９】
なお、図５に示すように、弦共鳴模擬部４０は、響板模擬部５０の５つの加振点に対応する５つの共鳴出力ミキサＯＭｒｄを備えており、ｎ番目の加振点ｎに対応する共鳴出力ミキサＯＭｒｄｎは、８８の共鳴部４１に対応する８８の出力乗算器４６からその加振点ｎに対して出力される共鳴信号ＲＳ１ｄｎ〜ＲＳ８８ｄｎをミキシングして、共鳴混合信号ＲＳｄｎを響板模擬部５０に供給する。
【００５０】
次に、図８に、響板模擬部５０の構成を示す。
図８に示すように、響板模擬部５０は、響板入力ミキサＩＭｄ１〜ＩＭｄ５、ＦＩＲ（有限インパルスレスポンス：Finite Inpulse Response）フィルタ部５１ａ〜５１ｃ、および響板出力ミキサＯＭａ〜ＯＭｃを有する。
【００５１】
響板入力ミキサＩＭｄ１〜ＩＭｄ５は、上述した駒上の５つの点（響板の加振点）に対応して設けたものであり、点毎に、弦信号生成部３０が生成した弦信号と弦共鳴模擬部４０が生成した共鳴信号とをミキシングして、その点における入力信号としてＦＩＲフィルタ部５１ａ〜５１ｃにそれぞれ供給する。
ＦＩＲフィルタ部５１ａ〜５１ｃは、響板の加振に関与する代表的な５点（加振点）から、振動した響板からの放音に関与する代表的な３点（放音点）に振動が伝達される際の、各音信号の楽音特性の変化を再現するためのＦＩＲ型のフィルタである。
【００５２】
図９に、これらの点の配置を模式的に示す。
ピアノＰは、２つの駒Ａ，Ｂを備える。図８には示していないが、駒Ａには低音域の弦が固定され、駒Ｂには図で左から右に向かって中音域から高音域の弦が固定される。そして、Ｄ１〜Ｄ５が、駒を介して弦からの信号を響板に伝達して響板を振動させる代表的な５つの加振点であり、ａ〜ｃが、響板の振動を空気中に音として放射する代表的な３つの放音点である。
【００５３】
そして、実物のピアノにおいて、Ｄ１〜Ｄ５を駆動点（加振点）として、音響インパルスを発する発音源を設置し、ａ〜ｃを測定点として音響センサを設け、弦を外した状態でＤ１〜Ｄ５の発音源に順に音響インパルスを出力させ、響板を伝播してａ〜ｃに達したインパルスを音響センサで検出することにより、駆動点Ｄ１〜Ｄ５と測定点ａ〜ｃとの各組み合わせ１５通りにつき、１５の経路の伝播特性を示す１５の応答波形（インパルスレスポンス：Impulse Response）を得、対応する１５セットの係数を上記１の音色データの響板パラメータの一部としてＲＯＭ１２に記憶する。
【００５４】
ＦＩＲフィルタ部５１ａ〜５１ｃが各５個備えるＦＩＲフィルタは、ＲＯＭ１２に記憶された１５の応答波形に基づく１５セットの係数を使用して、１５の経路の伝播特性を再現するものである。例えば、ＦＩＲフィルタ部５１ａが備えるＦＩＲフィルタａ−１〜ａ−５は、駆動点Ｄ１〜Ｄ５と測定点ａの組み合わせについて計測された５つの応答波形に基づく５セットの係数を使用して、加振点Ｄ１〜Ｄ５から放音点ａへ伝達する５つの音信号に対して、響板の響きに相当する楽音特性の変化を付与する。ここでは、響板上の各経路における音信号の、各周波数帯域毎のレベルや位相の特性の変化がリアルに再現される。
【００５５】
また、ＦＩＲフィルタ部５１ａ〜５１ｃは、各ＦＩＲフィルタの出力に対し、上記１の音色データ中の上記響板パラメータの一部として記憶されている係数を乗算する乗算器５２を備えている。これらの係数は、５つの加振点Ｄ１〜Ｄ５から３つの放音点ａ〜ｃへの各経路の音信号の伝播量を制御するものである。
響板出力ミキサＯＭａ〜ＯＭｃは、響板上の放音点ａ〜ｃと対応して設けたものであり、放音点毎に、各加振点Ｄ１〜Ｄ５からその放音点に伝播してくる音信号のデータとして特性およびレベルが制御された乗算器５２の出力信号をミキシングし、その結果を出力する。
【００５６】
以上の響板模擬部５０により、共鳴も含む、弦の振動による楽音を示す波形データに対し、響板における共鳴の効果を付加した波形データを得ることができる。そして、響板模擬部５０の出力信号ＤＳａ〜ＤＳｃは、上述のようにＤＡＣ１７を介してサウンドシステム１８に供給され、発音に用いられる。サウンドシステム１８を構成する３ｃｈのスピーカは、当該楽音信号生成装置を搭載する鍵盤型電子楽器（電子ピアノ）の、ＦＩＲフィルタのパラメータを求める際に用いた実物のピアノの筐体における測定点ａ〜ｃ（放音点ａ〜ｃ）の位置に相当する位置に配置する。
【００５７】
電子ピアノにおいては、グランドピアノ様の形状を取る場合でも、アコースティックのグランドピアノより奥行きを短くすることがあるが、この場合、電子ピアノと上記実物のピアノとの奥行き方向のサイズ比に応じて、演奏者から各スピーカまでの距離を近づければよい。
また、ピアノの楽音に付加すべき響板の共鳴音は、響板模擬部５０の出力信号ＤＳａ〜ＤＳｃに既に含まれているので、電子ピアノの筐体は、スピーカボックスの役割を果たせばよく、フラットな周波数特性を持つことが好ましい。
【００５８】
次に、図１０乃至図１３を用いて、以上説明してきた楽音信号生成装置１０においてＣＰＵ１１が各種演奏イベントの発生時に実行する処理について説明する。
これに先だって、ＣＰＵ１１は、上記１つの音色データ中の弦共鳴パラメータに基づいて、弦共鳴模擬部４０に各種係数を、また、上記１つの音色データ中の響板パラメータに基づいて、響板模擬部５０に各種係数をそれぞれセットし終えている。このとき、弦共鳴模擬部４０における複数の各共鳴部４１のうち、ＤＫｍａｘ以下の各弦ｎに対応する共鳴部４１−ｎには、それぞれ、乗算器４３−ｎの係数Ｃ（ｎ）として、上記１つの音色データの弦共鳴パラメータ中の、ｎ番目の弦がダンプされているときの値Ｃｃｌｏｓｅｄ（ｎ）に初期設定されているので、その何れの共鳴部４１も共鳴しにくい状態にある。一方、ＤＫｍａｘより上の弦ｎに対応する共鳴部４１−ｎには、乗算器４３−ｎの係数Ｃ（ｎ）として、ｎ番目の弦がダンプされていないときの値Ｃｏｐｅｎ（ｎ）に初期設定されているので、その何れの共鳴部４１も何れも共鳴しやすい状態にある。」
【００５９】
まず、図１０に、ノートオンイベント発生時の処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ１１は、ノートオンイベントを検出すると、図１０のフローチャートに示す処理を開始する。
そして、まずレジスタｎｎ及びｖｅｌに、検出したノートオンイベントに付随するノートナンバ及びベロシティの値を設定する。ここで、ノートナンバは、８８鍵のピアノの第１鍵が「１」、第８８鍵が「８８」となるように割り当てられたナンバを示す。これは、ＭＩＤＩのノートナンバ（上記各鍵には「２０」〜「１０８」が割り当てられる）から−２０だけずれた数字となる。ベロシティについては、ノートオンイベントに含まれる値をそのまま使えばよい。また、ｎｎ番目の鍵のオンオフ状態を示すレジスタＫＳ（ｎｎ）に、オンを示す１を設定する（Ｓ１１）。
【００６０】
次に、ノートナンバｎｎに係る弦信号の生成に、弦信号生成部３０の発音ｃｈ３１のうち使用していないｃｈ１つを割り当てる（Ｓ１２）。なおここでは、１つの音高の発音には基本的に１つの発音ｃｈのみを割り当てることとし、ある音高の発音中にもう１つ同じ音高の発音を行う必要が生じた場合には、既に発音中の発音ｃｈ３１を急速減衰させつつ、次の発音に別の発音ｃｈを割り当てる。
また、ある発音ｃｈでの発音が充分に減衰して無音状態になったとき、その発音ｃｈは開放され「未使用」の発音ｃｈとなる。
【００６１】
そして、ステップＳ１２での割り当てができると、その割り当てた発音ｃｈに、上記１つの音色データに基づき、発音に必要な各種パラメータをセットする（Ｓ１３）。このパラメータには、波形読出部３２における、波形メモリ１９から読み出すべき１つの弦音の波形データを特定するパラメータ、その波形データのピッチシフト量を示すパラメータ（いわゆるＦナンバ）、信号処理部３３におけるフィルタ処理に用いるフィルタ係数（値が時変してもよい）、エンベロープ処理部３４における振幅エンベロープの初期（アタックからディケイまで）の音量レベル（ベロシティに依存する）、リリース状態での減衰速度、および、９３個の乗算器３５の９３の係数を含む。
その後、ステップＳ１２で割り当てた発音ｃｈに発音開始を指示する（Ｓ１４）。
【００６２】
また、ｎｎ≦ＤＫｍａｘであれば、すなわち、ノートオンイベントが、ダンパの装着されている鍵（例えば、「６８」以下。どの鍵まで装着されているかは、ピアノ毎に異なる。）に係るものであれば（Ｓ１５）、押鍵によりダンパが外れるため、（レジスタ４８の）ｎｎ番目の弦と対応する共鳴部４１−ｎｎの乗算器４３−ｎｎに与える係数Ｃ（ｎｎ）を、上記弦共鳴パラメータ中の、ｎｎ番目の弦がダンプされていない時の値Ｃｏｐｅｎ（ｎｎ）に設定し（Ｓ１６）、処理を終了する。ステップＳ１５でｎｎ＞ＤＫｍａｘであれば、押鍵があってもダンパの状態に変化はないため、そのまま処理を終了する。
以上の処理により、押鍵（発音指示）に応じて、押鍵された弦の弦信号の生成を開始すると共に、押鍵によりダンパが外れた弦に対応する共鳴部４１を、共鳴しやすい状態に変化させることができる。
【００６３】
次に、図１１に、ノートオフイベント発生時の処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ１１は、ノートオフイベントを検出すると、図１１のフローチャートに示す処理を開始する。
そしてまず、まずレジスタｎｎに、検出したノートオフイベントに付随するノートナンバの値を設定すると共に、ｎｎ番目の鍵のオンオフ状態を示すレジスタＫＳ（ｎｎ）に、オフを示す０を設定する（Ｓ２１）。
【００６４】
次に、ｎｎ≦ＤＫｍａｘかつＤＰＳ＝０であれば、すなわち、ノートオフイベントがダンパの装着されている弦に係るものであり、かつダンパペダルがオフ状態であれば（Ｓ２２，Ｓ２３）、離鍵によりダンパが弦に押しつけられるため、ｎｎ番目の弦と対応する共鳴部４４−ｎｎの乗算器４３−ｎｎに与える係数Ｃ（ｎｎ）を、上記弦共鳴パラメータ中の、ｎｎ番目の弦がダンプされている時の値Ｃｃｌｏｓｅｄ（ｎｎ）に設定する（Ｓ２４）。
そして、ノートナンバｎｎに係る弦信号を発音中の発音ｃｈ３１をサーチし（Ｓ２５）、該当のｃｈがあれば（Ｓ２６）、そのｃｈに対してリリース開始を指示して（Ｓ２７）、処理を終了する。
【００６５】
該リリース指示に応じて、弦信号生成部３０においては、リリースの開始が指示された発音ｃｈが「リリース状態」に設定され、エンベロープ処理部３４のその発音ｃｈの音量エンベロープが、先述したリリース速度とディケイ速度の差分に相当する速度で減衰を開始し、結果として、弦信号生成部３０から出力されるその発音ｃｈの弦音の各波形データの音量が該リリース速度で減衰する。
【００６６】
一方、ステップＳ２２又はＳ２３でＮＯ、すなわち、ノートオフイベントがダンパの装着されていない弦（所定音高より高い）に係るものであるか、またはダンパペダルがオン状態であれば、離鍵してもダンパの状態に変わりはなく、弦はダンプされないので、そのまま処理を終了する。この場合、弦振動の減衰も、ダンプによらない減衰カーブに任せて行うため、リリースを指示する必要もない。
【００６７】
以上の処理により、離鍵（消音指示）に応じて、ダンパペダルがオフであることを条件に、弦信号生成部３０における、離鍵された弦の弦信号の生成をリリース状態に移行させると共に、離鍵された弦に対応する共鳴部４１を、共鳴しにくい状態に変化させることができる。
また、以上の図１０及び図１１に示した処理は、複数の鍵が同時に押鍵又は離鍵された場合でも、問題なく実行可能である。
【００６８】
次に、図１２に、ダンパペダルオン時の処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ１１は、ダンパペダルのオン操作を示すイベントを検出すると、図１２のフローチャートに示す処理を開始する。
そしてまず、ダンパペダルのオンオフ状態を示すレジスタＤＰＳに、オンを示す１を設定すると共に、ｎｎを１からＤＫｍａｘまで増加させながら（Ｓ３１，Ｓ３３，Ｓ３４）、ｎｎの各値についてステップＳ３２の処理を順次実行する。すなわち、ダンパペダルのオン操作によりダンパが外れた各弦につき、共鳴部４１の係数レジスタ４８に与える係数の値Ｃ（ｎｎ）を、ｎｎ番目の弦についてダンプされていない時に用いる値Ｃｏｐｅｎ（ｎｎ）に設定する。以上の後、処理を終了する。
【００６９】
以上の処理により、ダンパペダルのオン指示に応じて、ダンパを有している弦に対応する共鳴部４１を、全て、共鳴しやすい状態にすることができる。なお、図１２の処理においては、更に、弦信号生成部３０の発音中の発音ｃｈの中から「リリース状態」にあるものをサーチして、見つかった発音ｃｈにリリース停止を指示して、その発音ｃｈの「リリース状態」を解除し、「アタック状態」ないし「ディケイ状態」に戻すようにしてもよい。
【００７０】
次に、図１３に、ダンパペダルオフ時の処理のフローチャートを示す。
ＣＰＵ１１は、ダンパペダルのオフ操作を示すイベントを検出すると、図１３のフローチャートに示す処理を開始する。
そしてまず、ダンパペダルのオンオフ状態を示すレジスタＤＰＳに、オフを示す０を設定すると共に、ｎｎを１からＤＫｍａｘまで増加させながら（Ｓ４１，Ｓ４７，Ｓ４８）、ｎｎの各値についてステップＳ４２乃至Ｓ４６の処理を順次実行する。
【００７１】
すなわち、まずノートナンバｎｎの鍵が押鍵されているか否か判断する（Ｓ４２）。そして、押鍵されていなければ（ＫＳ（ｎｎ）＝０ならば）、ダンパペダルのオフ操作によりダンパが弦に押しつけられるため、共鳴部４１−ｎｎの乗算器４３−ｎｎに与える係数Ｃ（ｎｎ）を、上記弦共鳴パラメータ中の、ｎｎ番目の弦がダンプされている時の値Ｃｃｌｏｓｅｄ（ｎｎ）に設定する（Ｓ４３）。
【００７２】
さらに、ノートナンバｎｎに係る弦信号を発音中の発音ｃｈ３１をサーチし（Ｓ４４）、該当のｃｈがあれば（Ｓ４５）、そのｃｈに対してリリース開始を指示する（Ｓ４６）。このリリースは、離鍵時にダンパが弦に押しつけられる場合の、図１１のステップＳ２７で設定するものと同様なものである。また、ステップＳ４２でＮＯの場合は、ダンパペダルをオフにしても、ダンパが弦に押しつけられず、ダンパの状態に変化はないため、特に何もしない。以上の後、処理を終了する。
【００７３】
以上の処理により、ダンパペダルのオフ指示に応じて、ダンパが備えられており、かつ、離鍵状態にある弦に対応する共鳴部４１を、共鳴しにくい状態に移行させると共に、弦信号生成部３０における、その弦の弦信号の生成を、リリース状態に移行させることができる。
【００７４】
以上で実施形態の説明を終了するが、装置の構成、使用するデータの形式、具体的な処理内容等が上述の実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。
例えば、上述の実施形態では、ノートナンバがＤＫｍａｘより大きい弦についてはダンパを設けない例について説明したが、このような区別をなくし、全ての弦にダンパが設けられているとして楽音の生成を行うようにしてもよい。また、ダンパの設けられていない弦については、Ｃｏｐｅｎ（ｎｎ）とＣｃｌｏｓｅｄ（ｎｎ）を同じ値とすると共に、リリースの減衰速度を押鍵状態の減衰速度と同じ値とすることにより、処理上はダンパのありなしを区別しなくても、実質的にダンパのない弦の発音を再現することができる。
【００７５】
また、上述の実施形態では、係数レジスタ４８に与える係数の値を、Ｃｏｐｅｎ（ｎｎ）とＣｃｌｏｓｅｄ（ｎｎ）の２通りとしたが、ハーフダンパの操作も検出できるようにし、ハーフダンパを検出した場合にこれと対応する中間的な係数の値を設定できるようにしてもよい。また、同じくダンプされていない状態であっても、押鍵状態と離鍵状態とで、異なる係数の値を設定するようにしてもよい（ただし、ダンプされていない状態では、必ずダンプされている状態よりも減衰時間の長い係数を設定する）。
また、ＣｏｐｅｎやＣｃｌｏｓｅｄの値を、全ての弦について異なる値とすることは必須ではなく、一部の弦で共通の値としてもよい。
また、上記１の音色データの各パラメータの値を、ユーザが編集（変更）できるようにしてもよい。
また、響板模擬部５０における伝播特性のシミュレートを、駒上の５点と響板上の３点を取って行ったが、点の数はこれに限られない。
【００７６】
また、上述した実施形態では、ピアノの物理的な共鳴構造をモデリングしたアルゴリズムについて説明したが、固定された複数の弦に振動を伝播させて共鳴させる構造を有する楽器であれば、乗算器３５及び出力乗算器４６やＦＩＲフィルタ部５１を始めとする各部のパラメータを適切に設定することにより、同様の仕組みでモデリング可能である。
【００７７】
少なくとも、任意のピアノメーカーのピアノ、任意の構造のピアノ、昔のフォルテピアノ等、ダンパペダルを有しているあらゆるタイプのピアノを用いて弦振動音のサンプリング、ＦＩＲフィルタパラメータを求めるための応答波形の測定、弦共鳴模擬部に設定する係数の設定を行って得た音色データを、楽音生成に用いることができる。また、ダンパペダルに関する制御を省略すれば、ダンパは有するがダンパペダルを有しないチェンバロ等の楽器音色にも適用することができる。
【００７８】
なお、例えばグランドピアノとアップライトピアノのように、響板の配置が大きく異なる場合、それに応じて放音点の位置関係が大きく異なるので、一組の（例えば３ｃｈの）スピーカを、それら双方の楽音生成に好適な位置に配置することは困難である。しかし、スピーカアレイを用いて伝達特性の畳み込みを行うことにより、仮想的に任意の位置から放音されるように聞き手に認識させることができるサウンドシステムを用いれば、上記のような放音点の位置関係が大きく異なるピアノの楽音を、楽音信号生成装置を搭載する１台の電子楽器により発音させることも可能である。使用する音色データに応じて、聞き手が認識する放音位置を変えるように、スピーカアレイの発音を制御すればよい。
また、実施形態の説明において述べたものも含め、以上において述べた変形は、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上の説明から明らかなように、この発明の楽音信号生成装置によれば、楽音の発音指示及び消音指示ならびにダンパペダルのオン指示及びオフ指示に基づいて、音源で生成した弦信号に対して、アコースティックピアノの物理的な構造に基づく弦の共鳴効果と同様の共鳴効果を付与できるようにすることができる。
従って、この発明を適用することにより、よりリアルな楽音の出力が可能な楽音信号生成装置を構成することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０…楽音信号生成装置、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、１４…ＭＩＤＩ＿Ｉ／Ｆ、１５…パネルスイッチ、１６…パネル表示器、１７…ＤＡＣ、１８…サウンドシステム、１９…波形メモリ、２０…システムバス、３０…弦信号生成部、４０…弦共鳴模擬部、４１…共鳴部、４２…加算器、４３…乗算器、４４…フィルタ、４５…ディレイ、４６…出力乗算器、５０…響板模擬部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各音高の楽音の発音指示および消音指示を供給する発音指示部と、
ダンパペダルのオン指示およびオフ指示を供給するダンパ状態指示部と、
それぞれ、各音高の弦信号であって、該音高に対応する発音指示に応じて立ち上がった後に減衰し、ダンパペダルがオフ状態の場合に、該音高に対応する消音指示に応じて該減衰を加速する弦信号を、複数生成する弦信号生成部と、
各音高の共鳴信号が循環する、該各音高と対応する複数のループ部を備え、該複数のループ部がそれぞれ、該共鳴信号を対応する音高に応じた時間だけ遅延する遅延部と、該共鳴信号を減衰する減衰部とを含む弦共鳴模擬部と、
前記複数のループ部を循環する複数の共鳴信号と、前記弦信号生成部が生成した複数の弦信号とを合成し、前記複数のループ部に供給する供給部と、
前記複数のループ部を循環する複数の共鳴信号と、前記弦信号生成部が生成した複数の弦信号とに基づき、楽音信号を形成して出力する出力部と、
前記楽音の発音指示及び消音指示、ならびに前記ダンパペダルのオン指示及びオフ指示に基づいて、前記複数のループ部の各々の減衰部に減衰係数を供給する制御部とを備えたことを特徴とする楽音信号生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の楽音信号生成装置であって、
前記制御部は、
前記発音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされていない弦の減衰時間に相当する第１の減衰係数を供給し、
前記ダンパペダルがオフ状態の場合、前記消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされた弦の減衰時間に相当する第２の減衰係数を供給し、
前記ダンパペダルがオン状態の場合、前記消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、前記第１の減衰係数を供給することを特徴とする楽音信号生成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の楽音信号生成装置であって、
前記制御部は、
前記発音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされていない弦の減衰時間に相当する第１の減衰係数を供給し、
前記消音指示がなされた音高が所定音高以下であり、かつ、前記ダンパペダルがオフ状態の場合、該消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされた弦の減衰時間に相当する第２の減衰係数を供給し、
前記消音指示がなされた音高が所定音高より高いか、または、前記ダンパペダルがオン状態の場合、該消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、前記第１の減衰係数を供給することを特徴とする楽音信号生成装置。
【請求項１】
各音高の楽音の発音指示および消音指示を供給する発音指示部と、
ダンパペダルのオン指示およびオフ指示を供給するダンパ状態指示部と、
それぞれ、各音高の弦信号であって、該音高に対応する発音指示に応じて立ち上がった後に減衰し、ダンパペダルがオフ状態の場合に、該音高に対応する消音指示に応じて該減衰を加速する弦信号を、複数生成する弦信号生成部と、
各音高の共鳴信号が循環する、該各音高と対応する複数のループ部を備え、該複数のループ部がそれぞれ、該共鳴信号を対応する音高に応じた時間だけ遅延する遅延部と、該共鳴信号を減衰する減衰部とを含む弦共鳴模擬部と、
前記複数のループ部を循環する複数の共鳴信号と、前記弦信号生成部が生成した複数の弦信号とを合成し、前記複数のループ部に供給する供給部と、
前記複数のループ部を循環する複数の共鳴信号と、前記弦信号生成部が生成した複数の弦信号とに基づき、楽音信号を形成して出力する出力部と、
前記楽音の発音指示及び消音指示、ならびに前記ダンパペダルのオン指示及びオフ指示に基づいて、前記複数のループ部の各々の減衰部に減衰係数を供給する制御部とを備えたことを特徴とする楽音信号生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の楽音信号生成装置であって、
前記制御部は、
前記発音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされていない弦の減衰時間に相当する第１の減衰係数を供給し、
前記ダンパペダルがオフ状態の場合、前記消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされた弦の減衰時間に相当する第２の減衰係数を供給し、
前記ダンパペダルがオン状態の場合、前記消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、前記第１の減衰係数を供給することを特徴とする楽音信号生成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の楽音信号生成装置であって、
前記制御部は、
前記発音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされていない弦の減衰時間に相当する第１の減衰係数を供給し、
前記消音指示がなされた音高が所定音高以下であり、かつ、前記ダンパペダルがオフ状態の場合、該消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、ダンプされた弦の減衰時間に相当する第２の減衰係数を供給し、
前記消音指示がなされた音高が所定音高より高いか、または、前記ダンパペダルがオン状態の場合、該消音指示がなされた音高に対応する減衰部に、前記第１の減衰係数を供給することを特徴とする楽音信号生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２０３２８０（Ｐ２０１２−２０３２８０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６９２４７（Ｐ２０１１−６９２４７）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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