电子键盘乐器及乐音产生方法与流程

1.本发明涉及电子键盘乐器及乐音产生方法。


背景技术：

2.提出有能够更忠实地模拟声学钢琴的共鸣音的共鸣音生成装置的技术。(例如，日本特开2015
‑
143764号公报)


技术实现要素：

3.作为本发明的一个实施例的电子键盘乐器，具备：
4.键盘，包括第一键和低音域侧的多个低音域键；
5.处理器；以及
6.音源，
7.根据由所述处理器检测到制音器关闭时的所述第一键的按键检测，所述音源，
8.将与所述第一键对应的第一激励信号数据输入到与所述第一键相应的第一通道，
9.将根据所述第一激励信号数据的输入而由所述第一通道输出的第一通道输出数据，分别输入到与所述多个低音域键分别对应的各低音域通道，
10.将基于各低音域通道输出数据和所述第一通道输出的第一通道输出数据生成的乐音数据，作为与所述第一键相应的乐音数据输出，所述各低音域通道输出数据是根据所述第一通道输出数据的输入而由所述各低音域通道分别输出的数据。
11.作为本发明的一个实施例的乐音生成方法，其中，
12.根据由处理器检测到制音器关闭时的第一键的按键检测，音源，
13.将与第一键对应的第一激励信号数据输入到与所述第一键相应的第一通道，
14.将根据所述第一激励信号数据的输入而由所述第一通道输出的第一通道输出数据，分别输入到与多个低音域键分别对应的各低音域通道，
15.将基于各低音域通道输出数据和所述第一通道输出的第一通道输出数据生成的乐音数据作为与所述第一键相应的乐音数据输出，所述各低音域通道输出数据是根据所述第一通道输出数据的输入而由所述各低音域通道分别输出的数据。
16.根据本发明，能够产生良好的制音器共振。
附图说明
17.图1是表示本发明的一实施方式的电子键盘乐器的基本的硬件电路的结构的框图。
18.图2是例示该实施方式的产生弦音的音源通道整体的概念结构的框图。
19.图3是说明该实施方式的在安装电平下从弦音和打击音的通道输出数据产生乐音数据的安装电平下的功能结构的框图。
20.图4是表示该实施方式的主要是弦音模型通道的详细的电路结构的框图。
21.图5是表示该实施方式的主要是打击音产生通道的详细的电路结构的框图。
22.图6是表示该实施方式的波形读出部的电路结构的框图。
23.图7是表示该实施方式的图4的全通滤波器的详细的电路结构的框图。
24.图8是表示该实施方式的图4的低通滤波器的详细的电路结构的框图。
25.图9是表示该实施方式的制音器关闭(damper off)信号接收时的音源dsp中的处理内容的流程图。
26.图10是表示该实施方式的制音器开启(damper on)信号接收时的音源dsp中的处理内容的流程图。
27.图11是例示该实施方式的声学钢琴的频谱的图。
28.图12是例示该实施方式的从图11的频谱将弦音的波形成分除去后的打击音的频谱的图。
29.图13是例示该实施方式的弦音的频谱的图。
30.图14是表示该实施方式的与构成钢琴的乐音的各波形相加合成后的钢琴的乐音的波形的具体例的图。
31.图15是例示该实施方式的基音与泛音的波形的关系的图。
具体实施方式
32.参照附图对将本发明应用于电子键盘乐器的情况下的一实施方式进行说明。
33.[结构]
[0034]
图1是表示将本实施方式应用于电子键盘乐器10的情况下的基本的硬件电路的结构的框图。在该图中，将操作信号s11和操作信号s12输入到lsi13的cpu13a，所述操作信号s11包含与在作为演奏操作件的键盘部11的操作相应的、音符编号(音高信息)和作为音量信息的速度值(按键速度)，所述操作信号s12是与在制音器踏板12的操作相应的制音器开启/关闭的操作信号。
[0035]
lsi13经由总线b将cpu13a、第一ram13b、音源dsp(数字信号处理器)13c、d/a变换部(dac)13d连接。
[0036]
另外，音源dsp13c与lsi13外部的第二ram14连接。进而，在总线b上连接lsi13外部的rom15。
[0037]
cpu13a控制电子键盘乐器10整体的动作。rom15存储cpu13a执行的动作程序、用于演奏的激励信号数据等。第一ram13b作为闭环电路等用于产生乐音的信号延迟的缓冲存储器发挥功能。
[0038]
第二ram14是供cpu13a、音源dsp13c展开动作程序并进行存储的工作存储器。cpu13a在演奏动作时对音源dsp13c提供音符编号、速度值、伴随于音色的共鸣参数(表示制音器共振的电平、弦共振的电平的共鸣电平)等参数。
[0039]
音源dsp13c读出存储于rom15的动作程序、固定数据，在使其展开存储于成为工作存储器的第二ram14上的基础上，执行动作程序。具体而言，音源dsp13c根据从cpu13a提供的参数，从rom15读出用于产生需要的弦音的激励信号数据，与闭环电路中的处理相加，合成多个闭环电路的输出数据而生成弦音的信号数据。
[0040]
另外，音源dsp13c从rom15读出与弦音不同的打击音的信号数据，对于分配给发音
的音符的每个通道，产生根据速度调整了振幅、音质的输出数据。
[0041]
进而，音源dsp13c对产生的弦音和打击音的各输出数据进行合成，将合成后的乐音数据s13c向d/a变换部13d输出。
[0042]
d/a变换部13d对乐音数据s13c进行模拟信号化(s13d)，向lsi13外部的放大器(amp.)16输出。通过由放大器16放大后的模拟的乐音信号s16，扬声器17对乐音进行扩声放音。
[0043]
另外，能够通过软件来实现图1所示的硬件电路结构。在由个人计算机(pc)实现时，功能性硬件的电路结构与图1所示的内容不同。
[0044]
图2是说明不采用基于动态分配的通道的分配的、基于音源dsp13c的弦音的音源通道整体的原理的概念结构的框图。
[0045]
与一般钢琴的键(音符)数88对应地，对进行88音符量的闭环处理的弦模型通道(ch)21
‑
01～21
‑
88提供由音符开启/关闭、速度、制音器开启/关闭的各信息构成的控制信号。在图2中，越是位于图中的下侧则越位于低音侧，越是位于图中的上侧越位于高音侧。
[0046]
另外，在此，将钢琴的1个音符量设为包含3弦(中音域以及高音域)(在低音域为1弦或者2弦)的模型通道。
[0047]
在各弦模型通道21
‑
01～21
‑
88中，通过按键被设为音符开启的通道以应该发音的音高及音量产生信号数据，它们的输出由加法器22相加，作为弦音的输出数据输出。
[0048]
此外，加法器22输出的弦音的输出数据被用于负反馈的放大器23适当衰减，反馈输入到各弦模型通道21
‑
01～21
‑
88，由此能够产生共鸣音。
[0049]
此外，后述的打击音的输出数据同样被反馈输入到各弦模型通道21
‑
01～21
‑
88。
[0050]
另外，在本实施方式中，打击音包含例如声学钢琴中由于按键在钢琴内部音锤与弦碰撞时的碰撞音、音锤的动作音、钢琴演奏者的手指的敲键音、键盘碰到止动件而停止时的音这样的音的成分，不包含纯粹的弦音的成分(各键的基音成分及泛音成分)。另外，打击音不一定限于在按键时产生的物理的打击动作本身的声音。
[0051]
另外，将在图2中用虚线ii包围表示的、最低音侧的12音符量的1八度音阶的弦模型通道21
‑
01～21
‑
12设为在踩下了制音器踏板12的制音器关闭时产生弦音的音符区。
[0052]
为了将合成了弦音的输出数据和打击音的输出数据的乐音数据作为已完成的钢琴的乐音，如图2所示，将弦音的输出数据和打击音的输出数据一起输入弦模型，生成作为共鸣音的乐音数据，但对输出的弦音的输出数据施加反馈，另一方面，打击音的输出数据作为pcm音源而产生，因此不是通过反馈，而是通过前馈(串联连接)进行输入，因此各自的路径不同。
[0053]
关于打击音的输出数据，由于通过前馈结构输入，不需要进行异常振荡的应对。
[0054]
对弦模型通道21
‑
01～21
‑
88的打击音的输出数据的输入，基本是在全弦模型的通道中进行的，但在本实施方式中，设为仅是图2的音符区ii所示的最低音侧的1个八度音阶量即可。
[0055]
但是，若考虑动态分配方式，则通过设为能够同等地处理所有的弦模型通道的结构，从而产生能够统一结构的优点。
[0056]
另外，假设弦模型的通道为88键量，则不需要采用动态分配方式，能够将各弦模型通道21
‑
01～21
‑
88的发音音符作为静态分配方式的结构而固定化。
[0057]
另一方面，如果弦模型的通道是比88少的数量，例如32，则采用动态分配方式，按照提供的音符开启/关闭信号动态地分配最大32的模型通道。在该情况下，当然不能同时产生全部88音符量的乐音。
[0058]
在伴随着制音器踏板12的踩踏而产生了制音器关闭信号的情况下，本来需要将所有的弦的制音器设为关状态，并再现容易共鸣的状态。
[0059]
在本实施方式中，在产生了制音器关闭信号的情况下，采用部分静态分配方式的结构，仅将最低音域1个八度的制音器设为关状态，由此产生制音器共振的共鸣音。
[0060]
即，在整体中为动态分配的系统结构并且产生了制音器关闭信号的情况下，依次从最低音符起分配1八度音阶量、12音符，同样地将制音器设为关闭，由此产生制音器共振音。
[0061]
此时，在相应的最低音域1八度音阶中的相应的音符已经被按键的情况下，在该音符中已经处于制音器关闭状态，因此跳过在该音符中设为制音器关闭的处理。根据模型通道的数量、各键的音符开启/关闭，空闲的通道的状态也变化，因此不是在任何状态下都能够产生准确的制音器共振音，但通过从低音的弦依次分配，以能够用最低限度的资源产生制音器共振音的方式进行动作。关于为此的处理控制将后述。
[0062]
接着，对在仅最低音1八度音阶量的制音器关闭处理中得到制音器共振音的理由进行说明。
[0063]
能够通过从最低音符被限定的音符区例如1八度音阶量的制音器关闭而产生制音器共振音的理由为，低音弦包含全部更高的音符的泛音。例如，a0的泛音包含a1、a2、a3、
…
这样的相同音名但更高的音符的泛音。因此，如a0、a0#、b0、c1、c1#、
…
、g1、g1#这样，通过将1八度音阶量的最低音域进行制音器关闭，能够产生全音符的制音器关闭时的泛音，因此，作为结果，能够产生接近将全音符进行了制音器关闭的情况的共鸣音。
[0064]
接着，对将全弦进行了制音器关闭的情况和将最低音域1八度音阶量进行了制音器关闭的情况下的效果的不同进行说明。
[0065]
以非调谐(inharmonicity，不协调性引起的泛音的频率的偏差。泛音的频率从整数倍偏差的现象)、或拉伸调音(stretch tune，通过将高音调得更高，将低音调得更低，来协调为非调谐的钢琴音的一般的调音(tunning)法)为主要原因，由于有泛音或八度音阶关系的频率的倍率不是准确的整数，因此在全弦产生的共鸣音和在最低音域1八度音阶量的制音器关闭处理中产生的共鸣音准确来说是不同的。但是，由于构成泛音的频率成分特性接近，泛音数量非常多，所以电子乐器的用户在实际使用上难以察觉，音质变得充分。
[0066]
图3是说明以动态分配方式从弦音和打击音的通道输出数据产生乐音数据的、基于音源dsp13c的安装电平下的功能结构的框图。
[0067]
为了将合成了弦音和打击音的乐音设为已完成的钢琴的乐音，在弦音和打击音中分别各具有多个通道，例如各32通道。
[0068]
具体而言，根据音符开启信号从激励信号波形存储器61读出弦音的激励信号数据s61，在最大32通道的弦音模型通道63中分别通过闭环处理产生弦音的通道输出数据s63，并输出到加法器65a。在加法器65a中合成的相加结果作为弦音的输出数据s65a，通过放大器66a根据来自cpu13a的弦音电平而衰减后，向加法器69输入。
[0069]
另外，加法器65a输出的弦音的输出数据s65a在通过延迟保持部67a延迟了1个采
样周期的量(z
‑
1)之后，在放大器68a中根据来自cpu13a的制音器共振弦音电平而衰减，反馈输入到弦音模型通道63。
[0070]
另一方面，通过音符开启信号从打击音波形存储器62读出打击音的信号数据s62，在最大32通道的打击音产生通道64中分别产生打击音的通道输出数据s64，并向加法器65b输出。作为打击音的输出数据s65b，在加法器65b中合成的相加结果根据来自cpu13a的打击音电平而被放大器66b衰减后，输入到加法器69。
[0071]
另外，加法器65b输出的打击音的输出数据s65b在放大器68b中根据来自cpu13a的制音器共振打击音电平而被衰减，并输入到弦音模型通道63。
[0072]
加法器69通过相加处理对经由放大器66a输入的弦音的输出数据s66a和经由放大器66b输入的打击音的输出数据s66b进行合成，并输出合成后的乐音数据s69。
[0073]
表示cpu13a向放大器66a输出的指定衰减率的弦音电平的信号s13a1、和同样向放大器66b输出的指定衰减率的打击音电平的信号s13a2，即弦音与打击音的相加比，是根据预设的钢琴音色、用户的喜好而设定的参数。
[0074]
另外，cpu13a向放大器68a输出的制音器共振弦音电平的信号s13a3、和同样向放大器68b输出的制音器共振打击音电平的信号s13a4是能够与前述的弦音电平的信号、打击音电平的信号不同的设定的参数。
[0075]
这是因为，在实际的声学钢琴中，作为主音发出的音是通过钢琴弦的琴桥(bridge)、音板、琴身整体产生的音，与通过弦彼此的共鸣的主要的传递路径即琴桥而发出的共鸣音在音质上产生差异。因此，设为能够调整该差的结构。通常，通过将打击音成分设为较大的设定，在琴桥传送路径中传递的音能够将制音器共振音生成为与声学钢琴非常相似的声音。
[0076]
另外，在想要分别设定未被踩下制音器踏板12时产生的弦共振量、踩下制音器踏板12时的制音器共振量的情况下，也可以控制为根据制音器踏板12的踩下方式的状态，使制音器共振(打击音/弦音)的电平分别变化。
[0077]
例如，在制音器踏板12未被踩下的制音器开启时的共鸣音(弦共振)的情况下，作为共鸣音产生接近于纯音的音，因此，考虑将打击音设定得较少的设定。另外，在制音器踏板12被踩下的制音器关闭时的共鸣音(制音器共振)的情况下，作为共鸣音，产生具有被打击音激励的宽的频带的音，因此，考虑将打击音设定为较多。
[0078]
图4是主要表示图3的弦音模型通道63的详细的电路结构的框图。图4除了后述的音符事件处理部31以及激励信号波形存储器61(rom15)之外，在图中用虚线包围表示的范围63a～63c相当于1个通道。
[0079]
即，在电子键盘乐器10中，以实际的声学钢琴为基准，设每1键具有1根(最低音域)、2根(低音域)或3根(中音域以上)的弦模型的信号循环电路。在图4中，通过动态分配应对，具有与3根弦模型对应的共用的信号循环电路。
[0080]
以下，以3根弦模型的信号循环电路的1个、弦音模型通道63a为例进行说明。
[0081]
音符事件处理部31从cpu13a被提供音符的开启/关闭信号s13a5、速度信号s13a6、decay(衰减)/release(余音)的速率设定信号s13a7、共鸣电平设定值信号s13a8、以及制音器的开启/关闭信号s13a9，分别将发音开始信号s311送出到波形读出部32，将速度信号s312送出到放大器34，将反馈量信号s313送出到放大器39，将共鸣值信号s314送出到包络
线发生器(eg)42，将与音高(pitch)相应的弦长延迟的整数部pt_r[n]送出到延迟电路36，将其小数部pt_f[n]送出到全通滤波器(apf)37，将截止(cut off)频率fc[n]送出到低通滤波器(lpf)38。
[0082]
接收到来自音符事件处理部31的发音开始信号s311的波形读出部32从激励信号波形存储器61读出已窗口倍增处理(window
‑
multiplying processing)的激励信号数据s61并向放大器34输出。放大器34以与来自音符事件处理部31的速度信号s312相应的衰减量调整激励信号数据s61的电平并向加法器35输出。
[0083]
另外，在加法器35中，作为来自加法器41的和输出，输入将弦音和打击音相加后的输出数据s41，将作为相加的结果而得到的和输出作为弦音的通道输出数据s35(s63)向下一级的加法器65a直接输出，并且向构成闭环电路的延迟电路36输出。
[0084]
延迟电路36在声学钢琴中，作为与该弦振动时输出的声音的1波长的整数部相应的值(例如，在与高音的键对应的情况下为20，在与低音的键对应的情况下为2000这样的整值)，从音符事件处理部31设定弦长延迟pt_r[n]，将通道输出数据s35延迟该弦长延迟pt_f[n]的量，向全通滤波器(apf)37输出。
[0085]
全通滤波器37作为与该1波长的小数部相应的值，由音符事件处理部31设定了弦长延迟pt_f[n]，将延迟电路36的输出数据s36延迟该弦长延迟pt_f[n]的量，向低通滤波器(lpf)38输出。即，延迟电路36和全通滤波器37延迟根据音符编号信息(音高信息)决定的时间(1波长量的时间)。
[0086]
低通滤波器38使比由音符事件处理部31针对该弦长的频率设定的广域衰减用的截止频率fc[n]靠低频侧的全通滤波器37的波形数据s37通过，并向放大器39以及延迟保持部40输出。
[0087]
放大器39根据从音符事件处理部31提供的反馈量信号s313使来自低通滤波器38的输出数据s38衰减后向加法器41输出。该反馈量信号s313在按键状态且制音器关闭状态下根据遵循了decay(衰减)的速率的值而设定，另一方面，在非按键状态且在制音器开启状态下根据遵循release(余音)的速率的值而设定。该反馈量信号s313在release(余音)的比率高的情况下变得更小，声音的衰减快，弦音的共鸣的程度也低。
[0088]
延迟保持部40将低通滤波器38输出的波形数据保持1个采样周期的量(z
‑
1)后，作为减数向减法器44输出。
[0089]
另外，在减法器44中输入有从放大器68a重叠了全弦模型的、1个采样周期前的共鸣音用的弦音的输出数据s68a，将经由延迟保持部40的低通滤波器38的输出即自身的弦模型的输出数据s40作为减数，将该差的输出数据s44输出到加法器45。
[0090]
另外，在加法器45中输入来自放大器68b的打击音的输出数据s68b，由它们的相加得到的和输出的输出数据s45被提供给放大器43。放大器43执行基于信号s42的衰减处理，并将衰减处理后的输出数据s43向加法器41输出，该信号s42从包络线发生器42提供，表示与来自音符事件处理部31的共鸣值对应地在时间上变化的adsr(attack(上升)/decay(衰减)/sustain(衰减后的保持)/release(余音))的阶段相应的音量。
[0091]
加法器41将作为放大器39的输出的自身的弦模型的输出数据s39、和作为放大器43的输出的整体的弦音和打击音的共鸣音的输出数据s43相加，并将该和输出的输出数据s41提供给加法器35，由此进行共鸣音的向闭环电路的反馈输入。
[0092]
在向音符事件处理部31输入音符开启信号s13a5的情况下，在发音开始前，将向放大器34的速度信号s312、向与音高相应的延迟电路36的延迟时间的整数部pt_r[n]、向全通滤波器37的其小数部弦长延迟pt_f[n]、低通滤波器38的截止频率fc[n]、向放大器39的反馈量信号s313、向包络线发生器42的共鸣值信号s314分别设定为规定的电平。
[0093]
若向波形读出部32输入发音开始信号s311，则对闭环电路提供与规定的速度信号s312相应的输出数据s34，按照设定的音色变化、延迟时间开始发音。
[0094]
之后，通过该音符中的音符关闭信号s13a5，向放大器39提供与规定的release(余音)的比率相应的反馈量信号s313，转移到消音动作。
[0095]
在按键状态以及制音器关闭状态下，提供给包络线发生器42的反馈量信号s314成为按照延迟电路36、全通滤波器37中的延迟量的值。
[0096]
另一方面，在非按键状态以及制音器开启状态下，提供给包络线发生器42的反馈量信号s314成为与release(余音)时的音量相应的值。
[0097]
作为提供给包络线发生器42的反馈量信号s314的控制，非按键状态以及制音器开启状态变小，声音的衰减快，也不怎么共鸣。
[0098]
另外，在非按键状态下处于制音器关闭状态的情况下，即在踩下了制音器踏板12的状态下，按照制音器开启/关闭信号s13a9，设定前述的音符开启时的一系列的参数，但成为不向波形读出部32发送发音开始信号s311，不经由波形读出部32以及放大器34向加法器35输入输出数据s34的动作。
[0099]
另外，在按键状态下处于制音器关闭状态的情况下，通过输入弦音的输出数据s68a或输入打击音的输出数据s68b，激励包含延迟电路36、全通滤波器37、低通滤波器38、放大器39、放大器43、加法器41的闭环电路，产生共鸣音。
[0100]
如上所述，弦音模型通道63a～63c是在钢琴的音符每1通道配置3弦量的通道，因此具有如下优点：在动态分配的情况下，如果预先固定为3弦，预先将所有通道的输出数据(s63)的处理动作统一，则在处理的程序结构上以及硬件的电路结构上简单化，并且不需要弦结构的动态的变更。
[0101]
这一点与如下情况理由相同：在本实施方式中，在单单不进行最低音的音符1八度音阶等的音域的音源处理的情况下，在原本不需要的打击音的输出数据的输入上也统一了。
[0102]
在将各弦模型的通道结构统一为3弦的模型的情况下，在将3弦模型分配给2弦、1弦的区域的音符的情况下，可以在对发音输出激励信号数据的开始处理的阶段进行控制，通过设为消除表示弦的音程(unison(detune))的微妙的音程差的设定也能够简单地应对。
[0103]
另外，在执行例如将弦模型准备88音符量并固定地分配各音符的静态分配的情况下，并不限于此。
[0104]
若进一步以具体的实施例说明本技术发明，则在一边踩踏制音器踏板12一边按下键盘11所包含的除最低音域1八度音阶中所包含的键以外的任意的第一键的情况下，将来自与第一键相应的第一通道的第一输出数据输入到与最低音域1八度音阶相应的12个低音域通道(21
‑
01～21
‑
12)。
[0105]
在此，在与最低音域1八度音阶相应的任意低音域通道中都不输入激励信号数据(低音域激励信号数据)。即，12个低音域通道各自所包含的波形读出部32不从激励信号波
形存储器61读出激励信号数据(低音域激励信号数据)。
[0106]
这是因为，通过踩踏制音器踏板12(通过使制音器关闭)，与最低音域1八度音阶相应的12个低音域通道仅用于生成作为被按键的第一键的共鸣弦的音，而不是最低音域1八度音阶所包含的键被按下，为了生成与这些键的按键相应的声音而使用这些低音域通道的。
[0107]
在本发明的实施方式中，通过加法器22将该12个低音域通道各自的输出数据、和来自与被按键的第一键对应的通道的输出数据相加(合并)，从而生成包含与被按键的第一键对应的、制音器关闭时的共鸣音的乐音数据。
[0108]
在此，在一边踩踏制音器踏板12一边按下键盘11所包含的最低音域1八度音阶所包含的任意的第二键的情况下，将来自与第二键对应的第二通道的输出数据输入到与最低音域1八度音阶相应的12个低音域通道中的第二通道以外的11个低音域通道，通过加法器22将来自11个低音域通道的输出数据和来自第二通道的输出数据相加(合并)，由此生成包含与被按键的第二键对应的、制音器关闭时的共鸣音的乐音数据。
[0109]
此外，在该情况下，与作为低音域通道的第二通道对应的波形读出部32从激励信号波形存储器61读出激励信号数据(低音域激励信号数据)。另一方面，剩余的11个低音域通道各自所包含的波形读出部32未从激励信号波形存储器61读出激励信号数据(低音域激励信号数据)。
[0110]
图5是主要表示图3的打击音产生通道64的详细的电路结构的框图。在打击音产生通道64中，通过应对动态分配方式而具有32通道的信号产生电路。
[0111]
以下，以打击音产生通道64的1个为例进行说明。
[0112]
音符事件处理部31从cpu13a被提供音符开启/关闭信号s13a5，分别将发音控制信号s315送出到波形读出部91，将指示音符开启/关闭和速度的信号s317送出到包络线发生器(eg)42，进而将指示与速度相应的截止频率fc的信号s316送出到低通滤波器(lpf)92。
[0113]
接收到来自音符事件处理部31的发音控制信号s315的波形读出部91读出信号数据s62并向低通滤波器92输出，该信号数据s62被从作为pcm音源存储有打击音的信号数据s62的打击音波形存储器62(rom15)指示。
[0114]
对于打击音的信号数据s62，低通滤波器92使比从音符事件处理部31提供的截止频率fc低的低频侧的成分通过，从而提供与速度相应的音色的变化，向放大器93输出。
[0115]
放大器93执行基于信号s42的音量调整处理，将处理后的打击音的通道输出数据s93(s64)向后级的加法器65b输出，该信号s42是从包络线发生器42提供的，表示与来自音符事件处理部31的速度对应地随时间变化的adsr的阶段相应的音量。
[0116]
也如图3所示，最大32通道量的打击音的通道输出数据s64由加法器65b合成并汇总，经由放大器66b向加法器69输出，另一方面，还经由放大器68b向处理弦音的乐音信号的弦音模型通道63侧输出。
[0117]
图6是表示在图4的弦音模型通道63内读出弦音的激励信号数据s61的波形读出部32、以及在图5的打击音产生通道64内读出打击音信号数据s62的波形读出部91的共用的电路结构的框图。
[0118]
在存在键盘部11中的按键的情况下，表示与应发音的音符编号和速度值相应的开头地址的偏移地址被保持在偏移地址寄存器51中。该偏移地址寄存器51的保持内容s51被
输出到加法器52。
[0119]
另一方面，在发音初始时被复位而成为“0(零)”的当前地址计数器53的计数值s53被输出到加法器52、插补部56、以及加法器55。
[0120]
当前地址计数器53是如下的计数器：利用将保持脉冲的再生音高(pitch)的音高寄存器54的保持值s54、和自身的计数值s53通过加法器55相加而得到的结果s55，依次增加计数值。
[0121]
作为音高寄存器54的设定值的脉冲的再生音高，在通常的情况下，如果激励信号波形存储器61或打击音波形存储器62内的信号数据的采样率与弦模型一致，则成为“1.0”，另一方面，在通过主调音(master tunning)、拉伸调音(stretch tunning)、音律等变更了音高的情况下，提供从“1.0”加减的值。
[0122]
将来自偏移地址寄存器51的偏移地址s51与来自当前地址计数器53的当前地址s53相加的加法器52的输出(地址整数部)s52作为读出地址输出到激励信号波形存储器61(或打击音波形存储器62)，从激励信号波形存储器61(或打击音波型存储器62)读出对应的弦音的激励信号数据s61(或打击音的信号数据s62)。
[0123]
所读出的信号数据s61(或s62)在插补部56中，在根据与当前地址计数器53输出的、与音高相应的地址小数部进行插补处理之后，作为脉冲输出而输出。
[0124]
图7是表示图4的全通滤波器37的详细的电路结构的框图。来自前级的延迟电路36的输出s36被输入到减法器71。减法器71将放大器72输出的、1个采样周期前的波形数据作为减数执行减法，将成为其差的输出数据向延迟保持部73以及放大器74输出。放大器74将根据弦长延迟pt_f而衰减的输出数据向加法器75输出。
[0125]
延迟保持部73对发送来的输出数据进行保持，并延迟1个采样周期的量(z
‑
1)而向放大器72以及加法器75输出。放大器72将根据弦长延迟pt_f而衰减的输出数据作为减数向减法器71输出。加法器75的和输出，对应于前级的延迟电路36中的延迟动作，作为延迟了根据所输入的音符编号信息(音高信息)决定的时间(1波长量的时间)的量的输出数据s37，向后级的低通滤波器38送出。
[0126]
图8是表示图4的低通滤波器38的详细的电路结构的框图。来自前级的全通滤波器37的延迟的输出数据s37被输入到减法器81。对减法器81提供放大器82输出的截止频率fc以上的输出数据作为减数，作为其差，计算小于截止频率fc的低频侧的输出数据，并输出到加法器83。
[0127]
对加法器83也输入延迟保持部84输出的、1个采样周期前的该输出数据，将成为其和的输出数据向延迟保持部84输出。延迟保持部84保持从加法器83发送来的输出数据，延迟1个采样周期的量(z
‑
1)，作为该低通滤波器39的输出数据s38，另一方面，也向放大器82、加法器83输出。
[0128]
作为结果，低通滤波器38使比针对该弦长的频率设定的广域衰减用的截止频率fc靠低频侧的波形数据通过，并向后级的放大器39以及延迟保持部40输出。
[0129]
在闭环电路中，由于输出数据反复通过而在低通滤波器38中的除去能力提高，因此作为提供给放大器82的截止频率fc，大多采用通常更高的值的频率。
[0130]
[动作]
[0131]
接着，对所述实施方式的动作进行说明。
[0132]
图9是表示在踩下了制音器踏板12、由cpu13a接收到制音器关闭的信号s12、cpu13a将指示最低音域1八度音阶量、12音符的制音器关闭的各种信号输出到音符事件处理部31的情况下的处理内容的流程图。
[0133]
在处理最初，cpu13a由于该时间点的演奏状态，在32个通道量的弦音模型通道63中，检索成为空闲通道的通道号码(步骤s101)。
[0134]
此外，除了成为空闲通道的通道号码之外，如下通道也可以视为空闲通道来进行检索：在该时间点产生乐音的通道中，表示产生的乐音的声压的通道输出数据s63的波高值没有达到预定的阈值的通道；以及与表示在该时间点最高的乐音的声压的通道输出数据s63的波高相比，通道输出数据s63的波高值比规定的比例低的通道。
[0135]
接着，cpu13a检索弦音模型通道63中的使用状况并收集在该时间点在键盘部11处于按键中的音符的号码的信息(步骤s102)。
[0136]
接着，cpu13a开始最低音域的a0～g1#的1八度音阶的量、12音符的制音器关闭控制(步骤s103)。
[0137]
然后，cpu13a判断在该时间点在32个通道中是否有没有产生乐音的空闲通道(步骤s104)。
[0138]
在此，在判断为有空闲通道的情况下(步骤s104的“是”)，接着cpu13a判断是否结束了针对最低音域的a0～g1#的1八度音阶、12音符量的处理(步骤s105)。
[0139]
在判断为针对最低音域的1八度音阶量的处理未结束的情况下(步骤s105的“否”)，cpu13a在最初选择其中最低的a0的音符作为判断对象的基础上，判断在键盘部11中该音符是否处于按键中(步骤s106)。
[0140]
在判断为该音符不处于按键中的情况下(步骤s106的“否”)，cpu13a将该音符分配给空闲通道，针对该通道开始作为制音器关闭使乐音的共鸣音产生的处理(步骤s107)。
[0141]
然后，在设定为使处理对象向上移动1音符的基础上(步骤s108)，返回到从步骤s104起的处理。
[0142]
另外，在步骤s106中，在由键盘部11判断为该音符处于按键中的情况下(步骤s106的“是”)，认为已执行该音符中的制音器关闭处理，cpu13a在跳过该音符中的追加处理的基础上，设定为使处理对象向上移动1音符(步骤s109)，之后返回到从步骤s104起的处理。
[0143]
这样，以最低音域的12的音符、1八度音阶量执行步骤s107、s108的处理、或步骤s109的处理。
[0144]
在步骤s104中，在判断为没有未产生乐音的空闲通道的情况下(步骤s104的“否”)，以及在步骤s105中判断为针对最低音域的1八度音阶量的处理结束了的情况下(步骤s105的“是”)，cpu13a在该时间点结束图9中的处理。
[0145]
接下来的图10是表示从踩下了制音器踏板12的状态返回并由cpu13a接收制音器开启的信号s12，cpu13a向音符事件处理部31输出指示制音器开启的各种信号的情况下的处理内容的流程图。
[0146]
在处理最初，cpu13a检索在弦音模型通道63中的使用状况并收集在该时间点处于按键中的音符的号码的信息(步骤s201)。
[0147]
接着，cpu13a开始最低音域的a0～g1#的1八度音阶量、12音符的制音器开启控制(步骤s202)。
[0148]
然后，根据选择了最低音域的12个音符中的1个、最初是其中最低的a0的音符的状态，判断是否结束了关于最低音域的a0～g1#的1八度音阶、12音符量的处理(步骤s203)。
[0149]
在判断为针对最低音域的1八度音阶量的处理未结束的情况下(步骤s203的“否”)，cpu13a判断在该时间点选择的最低音域的音符是否处于按键中(步骤s204)。
[0150]
在判断为在键盘部11中该音符处于按键中的情况下(步骤s204的“是”)，cpu13a在跳过该音符中的追加处理的基础上，设定为使处理对象向上移动1音符(步骤s205)，之后返回到从步骤s203起的处理。
[0151]
这样，对于最低音域的a0～g1#的1八度音阶量、12音符，如果该音符分别处于按键中，则通过反复执行步骤s205的处理，维持制音器关闭的状态。
[0152]
另外，在步骤s204中，在判断为在最低音域的12音符中，在键盘部11中该音符不处于按键中的情况下(步骤s204的“否”)，cpu13a依次从最低音域的音符向相应的弦音模型通道63送出制音器开启的信号，执行使共鸣音衰减的处理(步骤s206)。
[0153]
然后，在设定为使处理对象向上移动1音符的基础上(步骤s207)，返回到从步骤s203起的处理。
[0154]
在步骤s203中，在判断为针对最低音域的1八度音阶量的处理结束了的情况下(步骤s107的“是”)，cpu13a在该时间点结束图10中的处理。
[0155]
接着，使用图11至图14对进行弦音的波形数据与打击音的波形数据的相加合成的结构进行说明。
[0156]
图11是例示在声学钢琴产生的、某个音高f0的音符被按键的情况下产生的乐音的频谱的图。如图所示，频谱由峰状的基音f0与其泛音f1、f2、
…
相连而成的弦音、和在这些峰状的弦音的间隙部分xi、xi、
…
产生的打击音构成。在本实施方式中，在分开产生弦音的波形的信号数据和打击音的波形的信号数据的基础上，将它们相加合成，由此产生更自然的钢琴的乐音数据。
[0157]
图12是例示从图11的频谱除去弦音的波形成分后的打击音的频谱的图。具有这样的波形的打击音的信号数据被存储在打击音波形存储器62中，如图5所示，由波形读出部91在打击音产生通道64中读出。
[0158]
另一方面，如图13所示，具有峰状的基音f0与其泛音f1、f2、
…
相连而成的频谱的弦音的信号数据被存储在激励信号波形存储器61中，如图4所示，在弦音模型通道63中通过波形读出部32读出。
[0159]
图14是表示与构成钢琴的乐音的各波形相加合成后的钢琴的乐音的波形的具体例的图。通过将具有图14(a)所示的频谱的弦音的输出数据s66a和具有图14(b)所示的频谱的打击音的输出数据s66b相加合成，能够产生如图14(c)所示的极接近于声学钢琴的乐音的、近似于自然的钢琴的乐音数据s69。
[0160]
另外，对实际上将弦音和打击音相加时的相加比进行说明。
[0161]
弦音是由钢琴的弦所具有的物理基本特性产生的音，与此相对，本实施方式中定义的打击音如前述那样，包含由于按键在钢琴内部音锤与弦碰撞时的碰撞音、音锤的动作音、钢琴演奏者的手指的敲键音、键盘碰到止动件而停止时的音、以及除了纯粹的弦音的成分以外的其他声音的成分，包含各种要素。
[0162]
弦音与打击音的相加比根据想要合成的音、钢琴的种类、与假定的钢琴的距离等
而变化。
[0163]
例如，能够听到更大的打击音的情况是从更接近钢琴的演奏的位置听到的情况，所以在设定为距钢琴的距离近的情况下，增大打击音的相加比，相反地，在设定为从远处听钢琴的演奏的情况下，减小打击音的相加比。
[0164]
此外，例如在产生未踩下制音器踏板12的状态的共鸣音、即没有制音器共振而仅有弦共振的共鸣音的情况下，共鸣音作为接近纯音的音，减小打击音的相加比，另一方面，在踩下了制音器踏板12的状态下的共鸣音，作为产生制音器共振，产生整体的共鸣音被打击音激励的具有宽的频带的音的情况，考虑增大打击音的相加比的设定。
[0165]
实际的声学钢琴的弦的音被通过琴桥的共鸣板放大后输出到该钢琴的外侧，与此相对，弦的共鸣动作主要通过琴桥，通过弦彼此共振而产生，因此与共鸣板响起的弦音不同，共鸣音的打击音的成分变多，并且成分比由于钢琴的种类、机种等而不同。
[0166]
因此，在本实施方式中，共鸣用的琴桥传递音的成分构成为能够以与钢琴的合成音不同的比率进行合成。
[0167]
这样，成为如下结构：根据钢琴的种类、机种、用户的喜好等，具体而言，通过改变各放大器中的放大率(衰减率)来进行设定，能够调整所产生的共鸣音的音质。
[0168]
最后，对作为重新踩下了制音器踏板12时产生的共鸣音的制音器共振的原理结构进行说明。
[0169]
图15例示了相对于图15(a)所示的基音的图15(b)所示的高1个八度音阶的泛音、图15(c)所示的高2个八度音阶的泛音、图15(d)所示的高3个八度音阶的泛音的各波形的关系。
[0170]
相对于基音的频率分别处于偏离八度音阶的关系，例如c0、c1、c2、
…
那样，音名相同的弦的泛音，最长的弦包含其泛音的全部。因此，在踩下了制音器踏板12的情况下，通过利用最低音域的1八度音阶量、12音符产生共鸣音，能够产生包含所有音域的泛音的共鸣音。
[0171]
如以上详述的那样，根据本实施方式，能够产生良好的制音器共振。
[0172]
在本实施方式中，基于最低音域的连续的多个音符而产生制音器共振音，因此能够得到包含这些基音和各泛音在内的更精细的制音器共振音。
[0173]
在这一点上，特别是在本实施方式中，通过最低音域的1八度音阶、12音符量来产生制音器共振音，因此通过这些基音和各泛音，能够产生包含所有音高的、与本来的制音器共振音充分近似的共鸣音。
[0174]
另外，在本实施方式中，由于将弦音的乐音信号和打击音的乐音信号进行反馈输入，所以能够产生以声学钢琴为首的弦打乐器的更自然的乐音。
[0175]
在将最低音域的音符分配给弦音的模型通道时，从在可听频率范围内存在更多的泛音的低音侧的音符起依次分配给空闲通道，所以能够高效地实施通道的分派。
[0176]
另外，在本实施方式中也进行了说明，但除了空闲通道之外，还可以将小于预先设定的声压的发音中的通道等也视为虚拟的空闲通道而作为分配最低音域的音符的对象，能够考虑屏蔽效果并有效地活用音源的通道。
[0177]
并且，在本实施方式中，由于在该时间点不与按键对应地对发音中的通道进行向新的音符的分配，所以不会扰乱发音中的乐音，能够高效地处理向通道的分配处理。
[0178]
另外，在本实施方式中，在最低音域的音符中处于按键状态的情况下，视为已经进行了与该音符对应的制音器关闭处理，跳过对通道的分配处理，因此能够高效地处理向通道的分配处理。
[0179]
并且，在本实施方式中，除了多个弦音的产生通道之外，还具有多个打击音的产生通道，对弦音和打击音进行相加合成而生成乐音信号，因此不仅能够忠实地再现声学钢琴等弦打乐器的乐音，还能够设定考虑乐器的机种、乐器的位置和听该乐音的人的距离和位置关系、喜好的音等而产生的乐音等，能够享受由自由度更高的设定带来的演奏。
[0180]
在该情况下，打击音的乐音信号不是如弦音的乐音信号那样在八度音阶周期中具有峰特性，而是作为在这些峰特性间变动的波形而被提供，使在弦音和打击音中比率、特性等不同等的处理变得容易。
[0181]
另外，在本实施方式中，通过将产生弦音的音源的多个通道设为共用结构，即使在产生因音符的音域而每1通道产生的弦音的数量不同的声学钢琴的乐音的情况下等，也能够高效地实施通道的分配。
[0182]
另外，在本实施方式中，通过采用利用闭环电路使弦音的乐音信号进行负反馈的结构，能够以少的电路规模高效地产生共鸣音。
[0183]
此外，在本实施方式中，在各闭环电路中，根据各弦音的乐音信号的相加结果，对减去该通道的该闭环电路的输出而得到的弦音的乐音信号进行负反馈，因此能够在不增大电路规模的情况下一边抑制异常振荡一边生成共鸣音。
[0184]
此外，如前所述，本实施方式对应用于电子键盘乐器的情况进行了说明，但本发明并不限定于乐器、特定的模型。
[0185]
此外，本技术发明并不限定于上述实施方式，在实施阶段能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。另外，各实施方式也可以尽可能地适当组合来实施，在该情况下能够得到组合的效果。而且，在上述实施方式中包含各种阶段的发明，能够通过所公开的多个结构要件中的适当的组合来提取各种发明。例如，即使从实施方式所示的全部结构要件中删除几个结构要件，也能够解决发明要解决的课题栏中所述的课题，在能够得到发明效果一栏中所述的效果的情况下，能够将删除了该结构要件的结构作为发明来提取。