特許 7331746 電子鍵盤楽器、楽音発生方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-15

(45)【発行日】2023-08-23

(54)【発明の名称】電子鍵盤楽器、楽音発生方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G10H 1/00 20060101AFI20230816BHJP

【ＦＩ】

G10H1/00 C

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020046437

(22)【出願日】2020-03-17

(65)【公開番号】P2021148864

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2021-06-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】坂田 吾朗

【審査官】菊池 智紀

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－２０４５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０９－５０１５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２８２２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１８４３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２０３２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－０９８０９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ１０Ｈ １／００－７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

低音域側の複数の低音域鍵と、前記複数の低音域鍵より高音域側の複数の中高音域鍵と、を含む鍵盤と、
プロセッサと、
前記鍵盤の鍵数より少ない数の発音チャンネルに対して、ダイナミックアサイン方式でアサインする音源と、
を備え、
前記プロセッサによるダンパオフ検出時における前記鍵盤に含まれるいずれかの第１鍵の押鍵検出に応じて、前記音源は、前記第１鍵に対応する発音チャンネルである第１チャンネルに含まれる、基本とその倍音とが連なった弦音を発生させる信号循環回路を有する弦音モデルチャンネルと、弦音の間隙部分に発生する打撃音を発生させる打撃音発生チャンネルと、をダイナミックにアサインするとともに、前記複数の低音域鍵に対応する複数の低音域チャンネルと、をダイナミックにアサインし、
前記第１鍵に対応する第１励振信号データを、前記第１鍵に応じた前記第１チャンネルに含まれる前記弦音モデルチャンネルに入力するとともに、前記打撃音の打撃音信号データを前記打撃音発生チャンネルに入力し、
前記第１励振信号データの入力に応じて前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データを、前記複数の中高音域鍵それぞれに対応する各中高音域チャンネルには入力させずに、前記複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域チャンネルにそれぞれ入力し、
前記第１チャンネル出力データの入力に応じて前記各低音域チャンネルがそれぞれ出力する各低音域チャンネル出力データと、前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データと、に基づいて生成される楽音データを、前記第１鍵に応じた楽音データとして出力し、
前記複数の低音域チャンネルは、低音の弦から順次アサインされる、
電子鍵盤楽器。

【請求項2】

前記プロセッサによるダンパオフ検出時における前記第１鍵の押鍵検出に応じて、前記音源は、
前記複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域励振信号データを、前記各低音域チャンネルに入力しない、
請求項１に記載の電子鍵盤楽器。

【請求項3】

前記プロセッサによるダンパオフ非検出時における前記第１鍵の押鍵検出に応じて、前記音源は、
前記第１鍵に対応する第１励振信号データを、前記第１鍵に応じた第１チャンネルに入力し、
前記第１励振信号データの入力に応じて前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データを、前記複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域チャンネルにそれぞれ入力せずに、前記第１鍵に応じた楽音データとして出力する、
請求項１または２に記載の電子鍵盤楽器。

【請求項4】

前記複数の低音域鍵は、最低音域１オクターブ分のみの低音域鍵である、
請求項１乃至３のいずれかに記載の電子鍵盤楽器。

【請求項5】

前記第１鍵に対応する基音成分及び倍音成分の間の周波数成分を補完する打撃音の打撃音信号データを前記各低音域チャンネルに入力する、
請求項１乃至４のいずれかに記載の電子鍵盤楽器。

【請求項6】

前記プロセッサによるダンパオフ検出時における前記複数の低音域鍵中のいずれかの第２鍵の押鍵検出に応じて、前記音源は、
前記第２鍵に対応する第２励振信号データを、前記第２鍵に応じた第２チャンネルに入力し、
前記第２励振信号データの入力に応じて前記第２チャンネルが出力する第２チャンネル出力データを、前記第２鍵を除く複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域チャンネルにそれぞれ入力し、
前記第２チャンネル出力データの入力に応じて前記各低音域チャンネルがそれぞれ出力する各低音域チャンネル出力データと、前記第２チャンネルが出力する第２チャンネル出力データと、に基づいて生成される楽音データを、前記第２鍵に応じた楽音データとして出力する、
請求項１乃至５のいずれかに記載の電子鍵盤楽器。

【請求項7】

低音域側の複数の低音域鍵と、前記複数の低音域鍵より高音域側の複数の中高音域鍵と、を含む鍵盤と、前記鍵盤の鍵数より少ない数の発音チャンネルに対して、ダイナミックアサイン方式でアサインする音源と、を備える電子鍵盤楽器のコンピュータに、
ダンパオフ検出時における前記鍵盤に含まれるいずれかの第１鍵の押鍵検出に応じて、前記音源は、前記第１鍵に対応する発音チャンネルである第１チャンネルに含まれる、基本とその倍音とが連なった弦音を発生させる信号循環回路を有する弦音モデルチャンネルと、弦音の間隙部分に発生する打撃音を発生させる打撃音発生チャンネルと、をダイナミックにアサインさせるとともに、前記複数の低音域鍵に対応する複数の低音域チャンネルと、をダイナミックにアサインさせ、
第１鍵に対応する第１励振信号データを、前記第１鍵に応じた前記第１チャンネルに含まれる前記弦音モデルチャンネルに入力させるとともに、前記打撃音の打撃音信号データを前記打撃音発生チャンネルに入力させ、
前記第１励振信号データの入力に応じて前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データを、複数の中高音域鍵それぞれに対応する各中高音域チャンネルには入力させずに、複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域チャンネルにそれぞれ入力させ、
前記第１チャンネル出力データの入力に応じて前記各低音域チャンネルがそれぞれ出力する各低音域チャンネル出力データと、前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データと、に基づいて生成される楽音データを、前記第１鍵に応じた楽音データとして出力させ、
前記複数の低音域チャンネルは、低音の弦から順次アサインされる、
楽音発生方法。

【請求項8】

低音域側の複数の低音域鍵と、前記複数の低音域鍵より高音域側の複数の中高音域鍵と、を含む鍵盤と、前記鍵盤の鍵数より少ない数の発音チャンネルに対して、ダイナミックアサイン方式でアサインする音源と、を備える電子鍵盤楽器のコンピュータに、
ダンパオフ検出時における前記鍵盤に含まれるいずれかの第１鍵の押鍵検出に応じて、前記音源は、前記第１鍵に対応する発音チャンネルである第１チャンネルに含まれる、基本とその倍音とが連なった弦音を発生させる信号循環回路を有する弦音モデルチャンネルと、弦音の間隙部分に発生する打撃音を発生させる打撃音発生チャンネルと、をダイナミックにアサインさせるとともに、前記複数の低音域鍵に対応する複数の低音域チャンネルと、をダイナミックにアサインさせ、
第１鍵に対応する第１励振信号データを、前記第１鍵に応じた前記第１チャンネルに含まれる前記弦音モデルチャンネルに入力させるとともに、前記打撃音の打撃音信号データを前記打撃音発生チャンネルに入力させ、
前記第１励振信号データの入力に応じて前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データを、複数の中高音域鍵それぞれに対応する各中高音域チャンネルには入力させずに、複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域チャンネルにそれぞれ入力させ、
前記第１チャンネル出力データの入力に応じて前記各低音域チャンネルがそれぞれ出力する各低音域チャンネル出力データと、前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データと、に基づいて生成される楽音データを、前記第１鍵に応じた楽音データとして出力させ、
前記複数の低音域チャンネルは、低音の弦から順次アサインされる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子鍵盤楽器、楽音発生方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

アコースティックピアノの共鳴音をより忠実に模擬できる共鳴音生成装置の技術が提案されている。（例えば、特許文献１）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１４３７６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ピアノの演奏中にダンパペダルを踏むと、ピアノが備えるすべての弦が共鳴可能状態になるため、ダンパペダルを踏んでいる場合と踏んでいない場合とで、発生する音に差が出る。ダンパペダルを踏んでいるときに発生する独特な共鳴音を、ダンパレゾナンスと称する。

【0005】

ディレイとフィードバックを含めた閉ループを用いた弦のモデルによるピアノ音源において前述したダンパレゾナンスの効果を実現する場合、ダンパペダルが踏まれた際ピアノの８８鍵に対応するすべてのモデリングチャンネルを用いて共鳴音を生成する方法が、アコースティックピアノの構造に忠実な処理方法と考えられる。

【0006】

しかしながら、実際に音源チャンネルの数をピアノの８８鍵すべてをカバーする数だけ設けるとすると、演算処理数が増大し、消費電流と発熱量が共に増大するという不具合を有する。一方で、音源チャンネルの数がピアノの８８鍵すべてをカバーする数より少ない場合には、モデリングチャンネルの割り当てや共鳴効果を得るための方法が問題となる。

【0007】

本発明は前記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、良好なダンパレゾナンスを発生させることが可能な電子鍵盤楽器、楽音発生方法及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係る電子鍵盤楽器は、低音域側の複数の低音域鍵と、前記複数の低音域鍵より高音域側の複数の中高音域鍵と、を含む鍵盤と、プロセッサと、前記鍵盤の鍵数より少ない数の発音チャンネルに対して、ダイナミックアサイン方式でアサインする音源と、を備え、前記プロセッサによるダンパオフ検出時における前記鍵盤に含まれるいずれかの第１鍵の押鍵検出に応じて、前記音源は、前記第１鍵に対応する発音チャンネルである第１チャンネルに含まれる、基本とその倍音とが連なった弦音を発生させる信号循環回路を有する弦音モデルチャンネルと、弦音の間隙部分に発生する打撃音を発生させる打撃音発生チャンネルと、をダイナミックにアサインするとともに、前記複数の低音域鍵に対応する複数の低音域チャンネルと、をダイナミックにアサインし、前記第１鍵に対応する第１励振信号データを、前記第１鍵に応じた前記第１チャンネルに含まれる前記弦音モデルチャンネルに入力するとともに、前記打撃音の打撃音信号データを前記打撃音発生チャンネルに入力し、前記第１励振信号データの入力に応じて前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データを、前記複数の中高音域鍵それぞれに対応する各中高音域チャンネルには入力させずに、前記複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域チャンネルにそれぞれ入力し、前記第１チャンネル出力データの入力に応じて前記各低音域チャンネルがそれぞれ出力する各低音域チャンネル出力データと、前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データと、に基づいて生成される楽音データを、前記第１鍵に応じた楽音データとして出力し、前記複数の低音域チャンネルは、低音の弦から順次アサインされる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、良好なダンパレゾナンスを発生させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る電子鍵盤楽器の基本的なハードウェア回路の構成を示すブロック図。

【図2】同実施形態に係る弦音を発生する音源チャンネル全体の概念構成を例示するブロック図。

【図3】同実施形態に係る実装レベルで弦音と打撃音のチャンネル出力データから楽音データを発生させる実装レベルでの機能構成を説明するブロック図。

【図4】同実施形態に係る主として弦音モデルチャンネルの詳細な回路構成を示すブロック図。

【図5】同実施形態に係る主として打撃音発生チャンネルの詳細な回路構成を示すブロック図。

【図6】同実施形態に係る波形読出し部の回路構成を示すブロック図。

【図7】同実施形態に係る図４のオールパスフィルタの詳細な回路構成を示すブロック図。

【図8】同実施形態に係る図４のローパスフィルタの詳細な回路構成を示すブロック図。

【図9】同実施形態に係るダンパオフ信号受信時の音源ＤＳＰでの処理内容を示すフローチャート。

【図10】同実施形態に係るダンパオン信号受信時の音源ＤＳＰでの処理内容を示すフローチャート。

【図11】同実施形態に係るアコースティックピアノの周波数スペクトルを例示する図。

【図12】同実施形態に係る図１１の周波数スペクトルから弦音の波形成分を除去した打撃音の周波数スペクトルを例示する図。

【図13】同実施形態に係る弦音の周波数スペクトルを例示する図。

【図14】同実施形態に係るピアノの楽音を構成する各波形と加算合成されたピアノの楽音の波形の具体例を示す図。

【図15】同実施形態に係る基音と倍音の波形の関係を例示する図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明を電子鍵盤楽器に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。
［構成］
図１は、本実施形態を電子鍵盤楽器１０に適用した場合の基本的なハードウェア回路の構成を示すブロック図である。同図で、演奏操作子である鍵盤部１１での操作に応じた、ノートナンバー（音高情報）と音量情報としてのベロシティ値（押鍵速度）とを含む操作信号ｓ１１と、ダンパペダル１２での操作に応じたダンパオン／オフの操作信号ｓ１２とが、ＬＳＩ１３のＣＰＵ１３Ａに入力される。

【0012】

ＬＳＩ１３は、バスＢを介してＣＰＵ１３Ａ、第１のＲＡＭ１３Ｂ、音源ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）１３Ｃ、Ｄ／Ａ変換部（ＤＡＣ）１３Ｄを接続している。

【0013】

また、音源ＤＳＰ１３Ｃは、ＬＳＩ１３外部の第２のＲＡＭ１４と接続される。さらに、バスＢには、ＬＳＩ１３外部のＲＯＭ１５が接続される。

【0014】

ＣＰＵ１３Ａは、電子鍵盤楽器１０全体の動作を制御する。ＲＯＭ１５は、ＣＰＵ１３Ａが実行する動作プログラムや演奏のための励振信号データ等を記憶する。第１のＲＡＭ１３Ｂは、閉ループ回路など、楽音を発生する信号遅延のためのバッファメモリとして機能する。

【0015】

第２のＲＡＭ１４は、ＣＰＵ１３Ａ、音源ＤＳＰ１３Ｃが動作プログラムを展開して記憶するワークメモリである。ＣＰＵ１３Ａは、演奏動作時に音源ＤＳＰ１３Ｃに対して、ノートナンバーやベロシティ値、音色に伴う共鳴パラメータ（ダンパレゾナンスのレベルやストリングレゾナンスのレベルを示す共鳴レベル）などのパラメータを与える。

【0016】

音源ＤＳＰ１３Ｃは、ＲＯＭ１５に記憶される動作プログラムや固定データを読み出してワークメモリとなる第２のＲＡＭ１４上に展開して記憶させた上で動作プログラムを実行する。具体的に、音源ＤＳＰ１３Ｃは、ＣＰＵ１３Ａから与えられたパラメータに応じて、ＲＯＭ１５から必要な弦音を発生させるための励振信号データを読出し、閉ループ回路での処理に加算して、複数の閉ループ回路の出力データを合成して弦音の信号データを生成する。

【0017】

また音源ＤＳＰ１３Ｃは、弦音とは別の打撃音の信号データをＲＯＭ１５から読み出し、発音するノートに割り当てられたチャンネル毎にベロシティに応じて振幅、音質を調整した出力データを発生させる。

【0018】

さらに音源ＤＳＰ１３Ｃは、発生した弦音と打撃音の各出力データを合成し、合成した楽音データｓ１３ｃをＤ／Ａ変換部１３Ｄへ出力する。

【0019】

Ｄ／Ａ変換部１３Ｄは、楽音データｓ１３ｃをアナログ信号化（ｓ１３ｄ）して、ＬＳＩ１３外部のアンプ（ａｍｐ．）１６へ出力する。アンプ１６で増幅されたアナログの楽音信号ｓ１６により、スピーカ１７が楽音を拡声放音する。

【0020】

なお、図１に示したハードウェア回路構成をソフトウェアにより実現することが可能である。パーソナルコンピュータ（ＰＣ）で実現する際には、機能的なハードウェアの回路構成は、図１で示した内容とは異なる。

【0021】

図２は、ダイナミックアサインによるチャンネルの割り当てを採用しない、音源ＤＳＰ１３Ｃによる弦音の音源チャンネル全体の原理的な概念構成を説明するブロック図である。

【0022】

一般的なピアノの鍵（ノート）数８８に対応して、８８ノート分の閉ループ処理を行なう弦モデルチャンネル（ＣＨ）２１－０１～２１－８８に対し、ノートオン／オフ、ベロシティ、ダンパオン／オフの各情報からなるコントロール信号が与えられる。図２では、図中の下側に位置するほど低音側、図中の上側に位置するほど高域側となるものとする。

【0023】

なお、ここではピアノの１ノート分を３弦（中音域および高音域）（低音域では１弦または２弦）を含むモデルチャンネルとする。

【0024】

各弦モデルチャンネル２１－０１～２１－８８のうち、押鍵によりノートオンとされたチャンネルが、発音すべき音高および音量で信号データを発生し、それらの出力が加算器２２で加算されて、弦音の出力データとして出力される。

【0025】

さらに加算器２２が出力する弦音の出力データは、ネガティブフィードバックのためのアンプ２３により適宜減衰されて、各弦モデルチャンネル２１－０１～２１－８８に帰還入力されることで、共鳴音を発生することができる。

【0026】

加えて、後述する打撃音の出力データが、同様に各弦モデルチャンネル２１－０１～２１－８８に帰還入力される。

【0027】

なお、本実施形態で打撃音には、例えば、アコースティックピアノにおいて、押鍵によってピアノ内部でハンマーが弦に衝突する際の衝突音、ハンマーの動作音、ピアノ奏者の指による打鍵音、鍵盤がストッパに当たって止まる際の音、といった音の成分を含み、純粋な弦音の成分（各鍵の基音成分及び倍音成分）を含まない。なお打撃音は、必ずしも押鍵時に生じる物理的な打撃動作そのものの音には限らないものとする。

【0028】

なお、図２中に破線IIで囲んで示す、最低音側の１２ノート分の１オクターブの弦モデルチャンネル２１－０１～２１－１２を、ダンパペダル１２が踏まれるダンパオフ時に弦音を発生するノートエリアとする。

【0029】

弦音の出力データと打撃音の出力データとを合成した楽音データを完成されたピアノの楽音とするため、図２に示した如く、弦音の出力データと打撃音の出力データをともに弦モデルに入力して共鳴音としての楽音データを生成させるが、出力された弦音の出力データにはフィードバックをかける一方で、打撃音の出力データはＰＣＭ音源として発生させるためにフィードバックではなく、フィードフォワード（直列接続）で入力するため、それぞれの経路が異なる。

【0030】

打撃音の出力データに関しては、フィードフォワード構造で入力するために、異常発振への対応を行なう必要がない。

【0031】

弦モデルチャンネル２１－０１～２１－８８への打撃音の出力データの入力は、本来は全弦モデルのチャンネルで行なうのが基本であるが、本実施形態では、図２のノートエリアIIで示した最低音側の１オクターブ分のみで良いものとする。

【0032】

ただし、ダイナミックアサイン方式を考慮すると、すべての弦モデルチャンネルを同等に取り扱うことができる構造とすることで、構造を統一できるメリットを生じる。

【0033】

また仮に、弦モデルのチャンネルが８８鍵分あれば、ダイナミックアサイン方式を採用する必要がなく、各弦モデルチャンネル２１－０１～２１－８８の発音ノートをスタティックアサイン方式の構造として固定化できる。

【0034】

一方で、弦モデルのチャンネルが８８より少ない数、例えば３２であれば、ダイナミックアサイン方式を採用し、与えられるノートオン／オフ信号に従って最大３２のモデルチャンネルを動的にアサインすることになる。この場合は、当然ながら全８８ノート分の楽音を同時に発生することができない。

【0035】

ダンパペダル１２の踏み込みに伴ってダンパオフ信号が発生した場合、本来はすべての弦のダンパをオフ状態として、共鳴し易い状態を再現する必要がある。

【0036】

本実施形態では、ダンパオフ信号が発生した場合に、部分的なスタティックアサイン方式の構成を採って、最低音域１オクターブのダンパのみをオフ状態とすることで、ダンパレゾナンスの共鳴音を発生させる。

【0037】

すなわち、全体ではダイナミックアサインのシステム構成ながら、ダンパオフ信号が発生した場合には、順次最低ノートから１オクターブ分、１２ノートをアサインし、同様にダンパをオフとすることで、ダンパレゾナンス音を発生させる。

【0038】

この際、該当する最低音域１オクターブ中に該当するノートが既に押鍵されていた場合、当該ノートでは既にダンパオフ状態にあるために、当該ノートでダンパオフとする処理をスキップする。モデルチャンネルの数、各鍵のノートオン／オフにより、空いているチャンネルの状態も変化するため、どのような状態でも正確なダンパレゾナンス音が発生できるものではないが、低音の弦から順次アサインすることで、最低限のリソースでダンパレゾナンス音を発生させることができるように動作する。そのための処理制御に関しては後述する。

【0039】

次に、最低音１オクターブ分のみのダンパオフ処理で、ダンパレゾナンス音が得られる理由について説明する。
最低ノートから限られたノートエリア、例えば１オクターブ分のダンパオフによってダンパレゾナンス音が発生できる理由は、低音弦が、より高いノートの倍音をすべて含んでいることによる。例えば、Ａ０の倍音は、Ａ１、Ａ２、Ａ３、‥‥という同一音名でより高いノートの倍音を含んでいる。そこで、Ａ０、Ａ０♯、Ｂ０、Ｃ１、Ｃ１♯、‥‥、Ｇ１、Ｇ１♯というように、１オクターブ分の最も低い音域をダンパオフすることにより、全ノートのダンパオフ時の倍音を発生させることができるため、結果として全ノートをダンパオフした場合に近い共鳴音を発生させることができる。

【0040】

次に、全弦をダンパオフした場合と最低音域１オクターブ分をダンパオフした場合の効果の相違について説明する。
インハーモニシティ（非調和性による倍音の周波数のずれ。倍音の周波数が整数倍からずれる現象）や、ストレッチチューン（高い音をより高く、低い音をより低く調律することで、インハーモニシティに調和したピアノ音とする一般的なチューニング法）を要因として、倍音やオクターブ関係にある周波数の倍率が正確な整数とはならないために、全弦で発生する共鳴音と、最低音域１オクターブ分のダンパオフ処理で発生する共鳴音とは、正確には異なるものとなる。しかしながら、倍音を構成する周波数成分特性は近く、倍音数がとても多いために、電子楽器のユーザが実用上では知覚するのが困難となるほどに、音質は十分なものとなる。

【0041】

図３は、ダイナミックアサイン方式で弦音と打撃音のチャンネル出力データから楽音データを発生させる、音源ＤＳＰ１３Ｃによる実装レベルでの機能構成を説明するブロック図である。

【0042】

弦音と打撃音とを合成した楽音を、完成したピアノの楽音とするために、弦音と打撃音とでそれぞれ複数チャンネル、例えば各３２チャンネルずつ有するものとする。

【0043】

具体的には、ノートオン信号に応じて励振信号波形メモリ６１から弦音の励振信号データｓ６１が読み出され、最大３２チャンネルの弦音モデルチャンネル６３にてそれぞれ閉ループ処理により弦音のチャンネル出力データｓ６３が発生されて、加算器６５Ａへ出力される。加算器６５Ａで合成された加算結果が弦音の出力データｓ６５ａとして、アンプ６６ＡによりＣＰＵ１３Ａからの弦音レベルに応じて減衰された後、加算器６９へ入力される。

【0044】

また、加算器６５Ａの出力する弦音の出力データｓ６５ａは、遅延保持部６７Ａにより１サンプリング周期分だけ（Ｚ^－１）遅延された後に、アンプ６８ＡでＣＰＵ１３Ａからのダンパレゾナンス弦音レベルに応じて減衰されて、弦音モデルチャンネル６３に帰還入力される。

【0045】

一方、ノートオン信号により打撃音波形メモリ６２から打撃音の信号データｓ６２が読み出され、最大３２チャンネルの打撃音発生チャンネル６４にてそれぞれ打撃音のチャンネル出力データｓ６４が発生されて、加算器６５Ｂへ出力される。加算器６５Ｂで合成された加算結果が打撃音の出力データｓ６５ｂとして、アンプ６６ＢによりＣＰＵ１３Ａからの打撃音レベルに応じて減衰された後、加算器６９へ入力される。

【0046】

また、加算器６５Ｂの出力する打撃音の出力データｓ６５ｂは、アンプ６８ＢでＣＰＵ１３Ａからのダンパレゾナンス打撃音レベルに応じて減衰されて、弦音モデルチャンネル６３に入力される。

【0047】

加算器６９は、アンプ６６Ａを介して入力される弦音の出力データｓ６６ａと、アンプ６６Ｂを介して入力される打撃音の出力データｓ６６ｂとを加算処理により合成し、合成した楽音データｓ６９を出力する。

【0048】

ＣＰＵ１３Ａがアンプ６６Ａへ出力する、減衰率を指定する弦音レベルの信号ｓ１３ａ１と、同じくアンプ６６Ｂへ出力する、減衰率を指定する打撃音レベルの信号ｓ１３ａ２は、すなわち弦音と打撃音の加算比を示すものであり、プリセットされたピアノ音色や、ユーザの好みによって設定されるパラメータである。

【0049】

また、ＣＰＵ１３Ａがアンプ６８Ａへ出力するダンパレゾナンス弦音レベルの信号ｓ１３ａ３と、同じくアンプ６８Ｂへ出力するダンパレゾナンス打撃音レベルの信号ｓ１３ａ４は、前述の弦音レベルの信号、打撃音レベルの信号とは異なる設定が可能なパラメータである。

【0050】

これは、実際のアコースティックピアノでは、主音として発音される音が、ピアノ弦のブリッジ、響板、ボディといった全体を通して発生される音であり、弦同士の共鳴の主な伝達路であるブリッジを通過して発音される共鳴音とで音質に差が生じる。そのため、その差を調整できる構造としている。一般には、ブリッジ伝送路で伝わる音は、打撃音成分を大きめの設定とすることで、ダンパレゾナンス音をアコースティックピアノと良く似た音として生成できる。

【0051】

また、ダンパペダル１２が踏まれていない時に発生するストリングレゾナンス量、ダンパペダル１２が踏まれている時のダンパレゾナンス量を別々に設定したい場合、ダンパペダル１２の踏み方の状態に応じて、ダンパレゾナンス（打撃音・弦音）のレベルをそれぞれ変化させるように制御しても良い。

【0052】

例えば、ダンパペダル１２が踏まれていないダンパオン時の共鳴音（ストリングレゾナンス）の場合、共鳴音としては純音に近い音が発生するので、打撃音を少なめとする設定が考えられる。また、ダンパペダル１２が踏まれたダンパオフ時の共鳴音（ダンパレゾナンス）の場合、共鳴音としては、打撃音に励起された広い周波数帯域を持った音が発生するので、打撃音を多めに設定することが考えられる。

【0053】

図４は、主として図３の弦音モデルチャンネル６３の詳細な回路構成を示すブロック図である。図４は、後述するノートイベント処理部３１および励振信号波形メモリ６１（ＲＯＭ１５）を除いて、図中に破線で囲んで示す範囲６３Ａ～６３Ｃが１チャンネルに相当する。

【0054】

すなわち、電子鍵盤楽器１０では、実際のアコースティックピアノに準じて、１鍵当たりで１本（最低音域）、２本（低音域）または３本（中音域以上）の弦モデルの信号循環回路を有するものとする。図４では、ダイナミックアサイン対応により、３本の弦モデルに対応した共通の信号循環回路を有するものとしている。

【0055】

以下、３本の弦モデルの信号循環回路の１つ、弦音モデルチャンネル６３Ａを例にとって説明する。
ノートイベント処理部３１は、ＣＰＵ１３Ａからノートのオン／オフ信号ｓ１３ａ５、とベロシティ信号ｓ１３ａ６、Ｄｅｃａｙ（減衰）／Ｒｅｌｅａｓｅ（余韻）のレート設定信号ｓ１３ａ７、共鳴レベル設定値信号ｓ１３ａ８、ダンパのオン／オフ信号ｓ１３ａ９が与えられ、波形読み出し部３２に発音開始信号ｓ３１１を、アンプ３４にベロシティ信号ｓ３１２を、アンプ３９に帰還量信号ｓ３１３を、エンベロープジェネレータ（ＥＧ）４２に共鳴値信号ｓ３１４を、ディレイ回路３６にピッチに応じた弦長ディレイの整数部Ｐｔ_ｒ[ｎ]を、オールパスフィルタ（ＡＰＦ）３７に同小数部Ｐｔ_ｆ[ｎ]を、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３８にカットオフ周波数Ｆｃ[ｎ]をそれぞれ送出する。

【0056】

ノートイベント処理部３１からの発音開始信号ｓ３１１を受けた波形読み出し部３２は、励振信号波形メモリ６１から窓掛け処理済の励振信号データｓ６１を読み出してアンプ３４へ出力する。アンプ３４は、ノートイベント処理部３１からのベロシティ信号ｓ３１２に応じた減衰量で励振信号データｓ６１のレベルを調整して加算器３５へ出力する。

【0057】

加算器３５にはまた、加算器４１からの和出力として、弦音と打撃音とを加算した出力データｓ４１が入力されており、加算の結果として得た和出力を、弦音のチャンネル出力データｓ３５（ｓ６３）として次段の加算器６５Ａへ直接出力すると共に、閉ループ回路を構成するディレイ回路３６へ出力する。

【0058】

ディレイ回路３６は、アコースティックピアノにおいて、当該弦が振動した際に出力される音の１波長の整数部に応じた値（例えば、高音の鍵に対応している場合は２０、低音の鍵に対応している場合は２０００といった整数値）として、ノートイベント処理部３１から弦長ディレイＰｔ_ｒ[ｎ]が設定されており、その弦長ディレイＰｔ_ｆ[ｎ]分だけチャンネル出力データｓ３５を遅延して、オールパスフィルタ（ＡＰＦ）３７へ出力する。

【0059】

オールパスフィルタ３７は、当該１波長の小数部に応じた値として、ノートイベント処理部３１から弦長ディレイＰｔ_ｆ[ｎ]が設定されており、その弦長ディレイＰｔ_ｆ[ｎ]分だけディレイ回路３６の出力データｓ３６を遅延して、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３８へ出力する。つまり、ディレイ回路３６及びオールパスフィルタ３７により、ノートナンバー情報（音高情報）に応じて決定されている時間（１波長分の時間）が遅延される。

【0060】

ローパスフィルタ３８は、その弦長の周波数に対してノートイベント処理部３１から設定された広域減衰用のカットオフ周波数Ｆｃ[ｎ]より、オールパスフィルタ３７の出力データｓ３７の低域側を通過させて、アンプ３９および遅延保持部４０へ出力する。

【0061】

アンプ３９は、ノートイベント処理部３１から与えられる帰還量信号ｓ３１３に応じてローパスフィルタ３８からの出力データｓ３８を減衰させた後に加算器４１へ出力する。この帰還量信号ｓ３１３は、押鍵状態かつダンパオフ状態ではＤｅｃａｙ（減衰）のレートに従った値に応じて設定される一方で、非押鍵状態かつダンパオン状態ではＲｅｌｅａｓｅ（余韻）のレートに従った値に応じて設定される。当該帰還量信号ｓ３１３は、Ｒｅｌｅａｓｅ（余韻）の比率が高い場合に、より小さくなり、音の減衰が早く、弦音の共鳴の度合いも低いものとなる。

【0062】

遅延保持部４０は、ローパスフィルタ３８が出力した波形データを１サンプリング周期分（Ｚ^－１）だけ保持した上で、減算器４４へ減数として出力する。

【0063】

減算器４４にはまた、アンプ６８Ａから全弦モデルを重畳した、１サンプリング周期前の共鳴音用の弦音の出力データｓ６８ａが入力されており、遅延保持部４０を介したローパスフィルタ３８の出力である、自身の弦モデルの出力データｓ４０を減数として、その差の出力データｓ４４が加算器４５に出力される。

【0064】

加算器４５にはまた、アンプ６８Ｂからの打撃音の出力データｓ６８ｂが入力されており、それらの加算による和出力の出力データｓ４５がアンプ４３へ与えられる。アンプ４３は、エンベロープジェネレータ４２から与えられる、ノートイベント処理部３１からの共鳴値に対応して時間的に変化するＡＤＳＲ（Ａｔｔａｃｈ（立ち上がり）／Ｄｅｃａｙ（減衰）／Ｓｕｓｔａｉｎ（減衰後の保持）／Ｒｅｌｅａｓｅ（余韻））の段階に応じた音量を示す信号ｓ４２に基づいた減衰処理を実行し、減衰処理後の出力データｓ４３を加算器４１へ出力する。

【0065】

加算器４１は、アンプ３９の出力である、自身の弦モデルの出力データｓ３９とアンプ４３の出力である、全体の弦音および打撃音の共鳴音の出力データｓ４３とを加算して、その和出力の出力データｓ４１を加算器３５に与えることで、共鳴音の閉ループ回路へのフィードバック入力を行なう。

【0066】

ノートイベント処理部３１へノートオン信号ｓ１３ａ５が入力される場合、発音開始前に、アンプ３４へベロシティ信号ｓ３１２、ピッチに応じたディレイ回路３６への遅延時間の整数部Ｐｔ_ｒ[ｎ]、オールパスフィルタ３７への同小数部弦長ディレイＰｔ_ｆ[ｎ]、ローパスフィルタ３８のカットオフ周波数Ｆｃ[ｎ]、アンプ３９への帰還量信号ｓ３１３、エンベロープジェネレータ４２への共鳴値信号ｓ３１４をそれぞれ所定のレベルに設定する。

【0067】

波形読み出し部３２に発音開始信号ｓ３１１が入力されると、所定のベロシティ信号ｓ３１２に応じた出力データｓ３４が閉ループ回路に与えられて、設定された音色変化、遅延時間にしたがって発音を開始する。

【0068】

その後、当該ノートでのノートオフ信号ｓ１３ａ５により、所定のＲｅｌｅａｓｅ（余韻）の比率に応じた帰還量信号ｓ３１３がアンプ３９に与えられて、消音動作に移行する。

【0069】

押鍵状態およびダンパオフ状態では、エンベロープジェネレータ４２に与えられる帰還量信号ｓ３１４が、ディレイ回路３６、オールパスフィルタ３７での遅延量にしたがった値となる。

【0070】

一方で非押鍵状態およびダンパオン状態では、エンベロープジェネレータ４２に与えられる帰還量信号ｓ３１４が、Ｒｅｌｅａｓｅ（余韻）時の音量に応じた値となる。

【0071】

エンベロープジェネレータ４２に与える帰還量信号ｓ３１４の制御として、非押鍵状態およびダンパオン状態の方が小さくなり、音の減衰が早く、共鳴もあまりしないものとする。

【0072】

また、非押鍵状態でダンパオフ状態にある場合、つまりダンパペダル１２が踏まれた状態では、ダンパオン／オフ信号ｓ１３ａ９に従って、前述したノートオン時の一連のパラメータが設定されるが、波形読み出し部３２への発音開始信号ｓ３１１は送られず、波形読み出し部３２およびアンプ３４を介しての加算器３５への出力データｓ３４の入力がない動作となる。

【0073】

また、押鍵状態でダンパオフ状態にある場合には、弦音の出力データｓ６８ａの入力や打撃音の出力データｓ６８ｂの入力により、ディレイ回路３６、オールパスフィルタ３７、ローパスフィルタ３８とアンプ３９、アンプ４３、加算器４１を含む閉ループ回路を励振して、共鳴音を発生する。

【0074】

弦音モデルチャンネル６３Ａ～６３Ｃは、前述したようにピアノのノート１チャンネル当たり３弦分が配置されるもので、ダイナミックアサインの場合は、３弦に固定しておき、すべてのチャンネルの出力データ（ｓ６３）の処理動作を統一しておくと、処理のプログラム構造上、またハードウェアの回路構造上の単純化と、弦構造のダイナミックな変更が必要なく、メリットを有するものとなる。

【0075】

この点は、本実施形態で最低音のノート１オクターブ等に限られた音域の音源処理のみを行わない場合に、本来は必要ない打撃音の出力データの入力においても統一したことと同じ理由である。

【0076】

各弦モデルのチャンネル構成を３弦のモデルに統一した場合で、３弦モデルが、２弦、１弦の領域のノートにアサインされた場合には、発音について励振信号データを出力する開始処理の段階で制御しても良いし、弦の音程（ユニゾン（デチューン））を表す微妙な音程差を無くす設定とすることでも簡単に対応できる。

【0077】

また、弦モデルを例えば８８ノート分用意して各ノートを固定的にアサインするスタティックアサインを実行する場合は、この限りではない。

【0078】

本願発明をさらに具体的な実施例で説明すれば、ダンパペダル１２を踏み込みながら鍵盤１１に含まれる最低音域１オクターブに含まれる鍵を除くいずれかの第１鍵が押鍵された場合、第１鍵に応じた第１チャンネルからの第１出力データを、最低音域１オクターブに応じた１２個の低音域チャンネル（２１－０１～２１－１２）に入力する。

【0079】

ここで、最低音域１オクターブに応じたいずれの低音域チャンネルにも励振信号データ（低音域励振信号データ）は入力されない。すなわち、１２個の低音域チャンネルそれぞれに含まれる波形読み出し部３２は、励振信号波形メモリ６１から励振信号データ（低音域励振信号データ）を読み出さない。

【0080】

ダンパペダル１２が踏み込まれることで（ダンパがオフされることで）、最低音域１オクターブに応じた１２個の低音域チャンネルを、押鍵された第１鍵の共鳴弦としての音を生成するために使用するだけであって、最低音域１オクターブに含まれる鍵が押鍵されたわけではなく、これらの鍵の押鍵に応じた音を生成するために、これらの低音域チャンネルを使用するわけではないからである。

【0081】

本発明の実施形態では、この１２個の低音域チャンネルそれぞれの出力データと、押鍵された第１鍵に対応するチャンネルからの出力データと、を加算器２２で加算（マージ）することで、押鍵された第１鍵に対応する、ダンパオフ時の共鳴音を含む楽音データを生成する。

【0082】

ここで、ダンパペダル１２を踏み込みながら鍵盤１１に含まれる最低音域１オクターブに含まれるいずれかの第２鍵が押鍵された場合、第２鍵に対応する第２チャンネルからの出力データを、最低音域１オクターブに応じた１２個の低音域チャンネルのなかの第２チャンネルを除く１１個の低音域チャンネルに入力し、１１個の低音域チャンネルからの出力データと、第２チャンネルからの出力データと、を加算器２２で加算（マージ）することで、押鍵された第２鍵に対応する、ダンパオフ時の共鳴音を含む楽音データを生成する。

【0083】

なお、この場合、低音域チャンネルである第２チャンネルに対応する波形読み出し部３２は、励振信号波形メモリ６１から励振信号データ（低音域励振信号データ）を読み出す。一方、残りの１１個の低音域チャンネルそれぞれに含まれる波形読み出し部３２は、励振信号波形メモリ６１から励振信号データ（低音域励振信号データ）を読み出していない。

【0084】

図５は、主として図３の打撃音発生チャンネル６４の詳細な回路構成を示すブロック図である。打撃音発生チャンネル６４においては、ダイナミックアサイン方式への対応により３２チャンネルの信号発生回路を有するものとしている。

【0085】

以下、打撃音発生チャンネル６４の１つを例にとって説明する。
ノートイベント処理部３１は、ＣＰＵ１３Ａからノートオン／オフ信号ｓ１３ａ５が与えられて、波形読み出し部９１に発音制御信号ｓ３１５を、エンベロープジェネレータ（ＥＧ）４２にノートオン／オフとベロシティを指示する信号ｓ３１７を、さらにローパスフィルタ（ＬＰＦ）９２にベロシティに応じたカットオフ周波数Ｆｃを指示する信号ｓ３１６をそれぞれ送出する。

【0086】

ノートイベント処理部３１からの発音制御信号ｓ３１５を受けた波形読み出し部９１は、ＰＣＭ音源として打撃音の信号データｓ６２が記憶された打撃音波形メモリ６２（ＲＯＭ１５）から指示された信号データｓ６２を読み出してローパスフィルタ９２へ出力する。

【0087】

ローパスフィルタ９２は、打撃音の信号データｓ６２に対して、ノートイベント処理部３１から与えられるカットオフ周波数Ｆｃより低域側の成分を通過させることで、ベロシティに応じた音色の変化を与えて、アンプ９３へ出力する。

【0088】

アンプ９３は、エンベロープジェネレータ４２から与えられる、ノートイベント処理部３１からのベロシティに対応して時間的に変化するＡＤＳＲの段階に応じた音量を示す信号ｓ４２に基づいた音量調整処理を実行し、処理後の打撃音のチャンネル出力データｓ９３（ｓ６４）を後段の加算器６５Ｂへ出力する。

【0089】

図３にも示した如く、最大３２チャンネル分の打撃音のチャンネル出力データｓ６４が加算器６５Ｂで合成されて取り纏められ、アンプ６６Ｂを介して加算器６９へ出力される一方で、アンプ６８Ｂを介して弦音の楽音信号を取扱う弦音モデルチャンネル６３側へも出力される。

【0090】

図６は、図４の弦音モデルチャンネル６３内で弦音の励振信号データｓ６１を読み出す波形読み出し部３２、および図５の打撃音発生チャンネル６４内で打撃音信号データｓ６２を読み出す波形読み出し部９１の共通した回路構成を示すブロック図である。
鍵盤部１１での押鍵があった場合、発音すべきノートナンバーとベロシティ値とに応じた先頭アドレスを示すオフセットアドレスが、オフセットアドレスレジスタ５１に保持される。このオフセットアドレスレジスタ５１の保持内容ｓ５１が加算器５２に出力される。

【0091】

一方、発音初期時にリセットされて「０（ゼロ）」となるカレントアドレスカウンタ５３のカウント値ｓ５３が、加算器５２、補間部５６、加算器５５に出力される。

【0092】

カレントアドレスカウンタ５３は、インパルスの再生ピッチを保持するピッチレジスタ５４の保持値ｓ５４と、自身のカウント値ｓ５３とが加算器５５で加算された結果ｓ５５により、順次カウント値を増加させるカウンタとなる。

【0093】

ピッチレジスタ５４の設定値であるインパルスの再生ピッチは、通常の場合、励振信号波形メモリ６１または打撃音波形メモリ６２内の信号データのサンプリングレートが弦モデルと一致していれば「１．０」となる一方、マスタチューニングやストレッチチューニング、音律等によりピッチが変更された場合には「１．０」から加減された値が与えられる。

【0094】

カレントアドレスカウンタ５３からのカレントアドレスｓ５３にオフセットアドレスレジスタ５１からのオフセットアドレスｓ５１を加算する加算器５２の出力（アドレス整数部）ｓ５２が、読出しアドレスとして励振信号波形メモリ６１（または打撃音波形メモリ６２）に出力され、励振信号波形メモリ６１（または打撃音波形メモリ６２）から対応する弦音の励振信号データｓ６１（または打撃音の信号データｓ６２）が読出される。

【0095】

読出された信号データｓ６１（またはｓ６２）は、補間部５６において、カレントアドレスカウンタ５３の出力する、ピッチに応じたアドレス小数部に応じて補間処理された後に、インパルス出力として出力される。

【0096】

図７は、図４のオールパスフィルタ３７の詳細な回路構成を示すブロック図である。前段のディレイ回路３６からの出力ｓ３６が、減算器７１に入力される。減算器７１は、アンプ７２が出力する、１サンプリング周期前の波形データを減数として減算を実行し、その差となる出力データを遅延保持部７３及びアンプ７４へ出力する。アンプ７４は、弦長ディレイＰｔ_ｆに応じて減衰させた出力データを加算器７５へ出力する。

【0097】

遅延保持部７３は、送られてきた出力データを保持し、１サンプリング周期分（Ｚ^－１）遅延してアンプ７２及び加算器７５へ出力する。アンプ７２は、弦長ディレイＰｔ_ｆに応じて減衰させた出力データを減算器７１へ減数として出力する。加算器７５の和出力が、前段のディレイ回路３６での遅延動作と合わせて、入力されたノートナンバー情報（音高情報）に応じて決定されている時間（１波長分の時間）分だけ遅延した出力データｓ３７として、後段のローパスフィルタ３８へ送出される。

【0098】

図８は、図４のローパスフィルタ３８の詳細な回路構成を示すブロック図である。前段のオールパスフィルタ３７からの遅延された出力データｓ３７が減算器８１に入力される。減算器８１には、アンプ８２が出力する、カットオフ周波数Ｆｃ以上の出力データが減数として与えられるもので、その差として、カットオフ周波数Ｆｃ未満の低域側の出力データが算出され、加算器８３に出力される。

【0099】

加算器８３には、遅延保持部８４が出力する、１サンプリング周期前の同出力データが合わせて入力され、その和となる出力データが遅延保持部８４へ出力される。遅延保持部８４は、加算器８３から送られてきた出力データを保持し、１サンプリング周期分（Ｚ^－１）遅延して、このローパスフィルタ３９の出力データｓ３８とする一方で、アンプ８２、加算器８３へも出力する。

【0100】

結果としてローパスフィルタ３８は、その弦長の周波数に対して設定された広域減衰用のカットオフ周波数Ｆｃより低域側の波形データを通過させて、後段のアンプ３９および遅延保持部４０へ出力する。

【0101】

閉ループ回路の中では、出力データが繰り返し通過するためにローパスフィルタ３８での除去能力が高まるので、アンプ８２に与えられるカットオフ周波数Ｆｃとしては、通常高めの値の周波数を採ることが多い。

【0102】

［動作］
次に前記実施形態の動作について説明する。
図９は、ダンパペダル１２が踏まれ、ダンパオフの信号ｓ１２がＣＰＵ１３Ａで受信されて、ＣＰＵ１３Ａが最低音域１オクターブ分、１２ノートのダンパオフを指示する各種信号をノートイベント処理部３１に出力する場合の処理内容を示すフローチャートである。

【0103】

処理当初にＣＰＵ１３Ａは、その時点での演奏状態により３２チャンネル分の弦音モデルチャンネル６３の中で、空きチャンネルとなっているチャンネル番号を検索する（ステップＳ１０１）。

【0104】

なお、空きチャンネルとなっているチャンネル番号に加えて、その時点で楽音を発生しているチャンネルで、発生している楽音の音圧を示すチャンネル出力データｓ６３の波高値が、予め定められるしきい値に達していないチャンネルや、その時点で最も高い楽音の音圧を示すチャンネル出力データｓ６３の波高に比して、所定の割合よりチャンネル出力データｓ６３の波高値が低いチャンネルも、空きチャンネルと見做して検索するものとしてもよい。

【0105】

次にＣＰＵ１３Ａは、その時点で鍵盤部１１で押鍵中であるノートの番号の情報を、弦音モデルチャンネル６３での使用状況を検索して収集する（ステップＳ１０２）。

【0106】

次にＣＰＵ１３Ａは、最低音域のＡ０～Ｇ１♯の１オクターブ分、１２ノートのダンパオフ制御を開始する（ステップＳ１０３）。

【0107】

その後、ＣＰＵ１３Ａはその時点で３２チャンネル中に楽音を発生していない空きチャンネルがあるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

【0108】

ここで空きチャンネルがあると判断した場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ）、続いてＣＰＵ１３Ａは、最低音域のＡ０～Ｇ１♯の１オクターブ、１２ノート分についての処理を終了したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。

【0109】

最低音域の１オクターブ分についての処理が終了していないと判断した場合（ステップＳ１０５のＮＯ）、ＣＰＵ１３Ａは、最初はそれらの中でも最も低いＡ０のノートを選択して判断対象とした上で、鍵盤部１１で当該ノートが押鍵中であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。

【0110】

当該ノートが押鍵中ではないと判断した場合（ステップＳ１０６のＮＯ）、ＣＰＵ１３Ａは当該ノートを空きチャンネルに割り当て、当該チャンネルについてダンパオフとして楽音の共鳴音を発生させる処理を開始させる（ステップＳ１０７）。

【0111】

その後、処理対象を１ノート上に移動するよう設定した上で（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０４からの処理に戻る。

【0112】

またステップＳ１０６において、鍵盤部１１で当該ノートが押鍵中であると判断した場合（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、すでのそのノートでのダンパオフ処理は実行されているものとして、ＣＰＵ１３Ａは当該ノートでの追加処理をスキップした上で、処理対象を１ノート上に移動するよう設定し（ステップＳ１０９）、その後にステップＳ１０４からの処理に戻る。

【0113】

こうしてステップＳ１０７、Ｓ１０８の処理、またはステップＳ１０９の処理を最低音域の１２のノート、１オクターブ分実行する。

【0114】

ステップＳ１０４において、楽音を発生していない空きチャンネルがないと判断した場合（ステップＳ１０４のＮＯ）、およびステップＳ１０５において、最低音域の１オクターブ分についての処理が終了したと判断した場合（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、ＣＰＵ１３Ａは、その時点で図９での処理を終了する。

【0115】

続く図１０は、ダンパペダル１２が踏まれた状態から戻され、ダンパオンの信号ｓ１２がＣＰＵ１３Ａで受信されて、ＣＰＵ１３Ａがダンパオンを指示する各種信号をノートイベント処理部３１に出力する場合の処理内容を示すフローチャートである。

【0116】

処理当初にＣＰＵ１３Ａは、その時点で押鍵中であるノートの番号の情報を、弦音モデルチャンネル６３での使用状況を検索して収集する（ステップＳ２０１）。

【0117】

次にＣＰＵ１３Ａは、最低音域のＡ０～Ｇ１♯の１オクターブ分、１２ノートのダンパオン制御を開始する（ステップＳ２０１）。

【0118】

その後、最低音域の１２のノートのうちの１つ、最初はそれらの中でも最も低いＡ０のノートを選択した状態から、最低音域のＡ０～Ｇ１♯の１オクターブ、１２ノート分についての処理を終了したか否かを判断する（ステップＳ２０３）。

【0119】

最低音域の１オクターブ分についての処理が終了していないと判断した場合（ステップＳ２０３のＮＯ）、ＣＰＵ１３Ａは、その時点で選択している最低音域のノートが押鍵中であるか否かを判断する（ステップＳ２０４）。

【0120】

鍵盤部１１で当該ノートが押鍵中であると判断した場合（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、ＣＰＵ１３Ａは当該ノートでの追加処理をスキップした上で、処理対象を１ノート上に移動するよう設定し（ステップＳ２０５）、その後にステップＳ２０３からの処理に戻る。

【0121】

こうして最低音域のＡ０～Ｇ１♯の１オクターブ分、１２ノートについて、それぞれ当該ノートが押鍵中であれば、ステップＳ２０５の処理を繰り返し実行することにより、ダンパオフの状態を維持する。

【0122】

またステップＳ２０４において、最低音域の１２のノート中、鍵盤部１１で当該ノートが押鍵中ではないと判断した場合（ステップＳ２０４のＮＯ）、ＣＰＵ１３Ａは順次最低音域のノートから該当する弦音モデルチャンネル６３にダンパオンの信号を送出して、共鳴音を減衰させる処理を実行する（ステップＳ２０６）。

【0123】

その後、処理対象を１ノート上に移動するよう設定した上で（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０３からの処理に戻る。

【0124】

ステップＳ２０３において、最低音域の１オクターブ分についての処理が終了したと判断した場合（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、ＣＰＵ１３Ａは、その時点で図１０での処理を終了する。

【0125】

次に、弦音の波形データと打撃音の波形データの加算合成を行なう構成について図１１乃至図１４を用いて説明する。
図１１は、アコースティックピアノの発生する、ある音高ｆ０のノートが押鍵された場合に発生する楽音の周波数スペクトルを例示する図である。図示するように、ピーク状の基本ｆ０とその倍音ｆ１、ｆ２、‥‥とが連なった弦音と、それらピーク状の弦音の間隙部分XI、XI、‥‥に発生する打撃音とで周波数スペクトルが構成されている。本実施形態では、弦音の波形の信号データと打撃音の波形の信号データを別に発生させた上で、それらを加算合成することで、より自然なピアノの楽音データを発生させる。

【0126】

図１２は、図１１の周波数スペクトルから弦音の波形成分を除去した、打撃音の周波数スペクトルを例示する図である。このような波形を有する打撃音の信号データが、打撃音波形メモリ６２に記憶されており、図５で示したように打撃音発生チャンネル６４で波形読み出し部９１により読み出される。

【0127】

一方で、図１３に示すように、ピーク状の基本ｆ０とその倍音ｆ１、ｆ２、‥‥とが連なった周波数スペクトルを有する弦音の信号データが励振信号波形メモリ６１に記憶されており、図４で示したように弦音モデルチャンネル６３で波形読み出し部３２により読み出される。

【0128】

図１４は、ピアノの楽音を構成する各波形と加算合成されたピアノの楽音の波形の具体例を示す図である。図１４（Ａ）に示す周波数スペクトルを有する弦音の出力データｓ６６ａと、図１４（Ｂ）に示すような周波数スペクトルを有する打撃音の出力データｓ６６ｂとを加算合成することで、図１４（Ｃ）に示すような、きわめてアコースティックピアノの楽音に近い、自然なピアノに近似した楽音データｓ６９を発生させることができる。

【0129】

なお、実際に弦音と打撃音とを加算する際の加算比に関して説明する。
弦音が、ピアノの弦が有する物理的基本特性により発生する音であるのに対し、本実施形態で定義した打撃音は、前述した如く、押鍵によってピアノ内部でハンマーが弦に衝突する際の衝突音、ハンマーの動作音、ピアノ奏者の指による打鍵音、鍵盤がストッパに当たって止まる際の音、その他、純粋な弦音の成分を除いた他の音の成分を含めており、種々の要素を含んでいる。

【0130】

弦音と打撃音の加算比は、合成したい音やピアノの種類、想定するピアノとの距離等に応じて変化させる。

【0131】

例えば、打撃音がより大きく聞こえるのは、ピアノの演奏をより近い位置から聞いた場合であるので、ピアノからの距離を近いものとして設定する場合には、打撃音の加算比を大きくし、反対に遠くからピアノの演奏を聞くものとして設定する場合には、打撃音の加算比を小さくする。

【0132】

加えて、例えばダンパペダル１２が踏まれていない状態の共鳴音、すなわちダンパレゾナンスのない、ストリングレゾナンスのみの共鳴音を発生させる場合には、共鳴音は純音に近いものとして、打撃音の加算比を小さくする一方で、ダンパペダル１２が踏まれた状態での共鳴音は、ダンパレゾナンスが発生し、全体の共鳴音が打撃音に励起された広い周波数帯域を有する音が発生するものとして、打撃音の加算比を大きくするような設定が考えられる。

【0133】

実際のアコースティックピアノの弦の音が、ブリッジに通じている共鳴板で増幅されて当該ピアノの外側に出力されるのに対して、弦の共鳴動作は、主にブリッジを通じて、弦同士が共振することで発生するため、共鳴板で響く弦音とは異なって、共鳴音は打撃音の成分が多くなるとともに、ピアノの種類、機種等によっても成分比が異なる。

【0134】

そこで本実施形態では、共鳴用のブリッジ伝達音の成分が、ピアノの合成音とは別の比率で合成できるものとして構成している。

【0135】

このようにピアノの種類、機種や、ユーザの好み等により、具体的には各アンプでの増幅率（減衰率）を変えて設定することで、発生する共鳴音の音質を調整できるような構成とした。

【0136】

最後に、あらためてダンパペダル１２が踏まれた時に発生する共鳴音であるダンパレゾナンスの原理構成について説明しておく。

【0137】

図１５は、図１５（Ａ）に示す基音に対し、図１５（Ｂ）に示す１オクターブ高い倍音、図１５（Ｃ）に示す２オクターブ高い倍音、図１５（Ｄ）に示す３オクターブ高い倍音の各波形の関係を例示している。

【0138】

基音の周波数に対してそれぞれオクターブ離れた関係にある、例えばＣ０、Ｃ１、Ｃ２、‥‥のように音名が同じ弦の倍音は、最も長い弦がその倍音すべてを含んでいる。したがって、ダンパペダル１２が踏まれた場合に、最低音域の１オクターブ分、１２ノートにより共鳴音を発生させることで、すべての音域の倍音を含んだ共鳴音を発生させることができる。

【0139】

以上詳述した如く本実施形態によれば、良好なダンパレゾナンスを発生させることが可能となる。

【0140】

本実施形態では、最低音域の連続する複数のノートに基づいてダンパレゾナンス音を発生させるため、それらの基音と各倍音を含んだ、より精緻なダンパレゾナンス音を得ることができる。

【0141】

この点で特に本実施形態では、最低音域の１オクターブ、１２ノート分によりダンパレゾナンス音を発生させるため、それらの基音と各倍音により、すべての音高を含んだ、本来のダンパレゾナンス音に十分近似した共鳴音を発生させることかできる。

【0142】

また本実施形態では、弦音の楽音信号と打撃音の楽音信号とを帰還入力するものとしたため、アコースティックピアノを始めとして、弦打楽器のより自然な楽音を発生させることができる。

【0143】

最低音域のノートを弦音のモデルチャンネルに割り当てるに当たっては、可聴周波数範囲内でより多くの倍音を内在している低音側のノートから順に空きチャンネルに割り当てるものとしたので、効率的にチャンネルの振り当てを実施できる。

【0144】

また本実施形態でも説明したが、空きチャンネルに加えて、予め設定した音圧未満の発音中のチャンネルなども、仮想的な空きチャンネルと見做して最低音域のノートを割り当てる対象としても良く、マスキング効果を考慮して音源のチャンネルを有効に活用できる。

【0145】

さらに本実施形態では、その時点で押鍵に対応して発音中のチャンネルへはあらたなノートへの割り当ては行わないものとしたので、発音中の楽音を乱すことなく、チャンネルへの割り当て処理を効率的に処理できる。

【0146】

また本実施形態では、最低音域のノートで押鍵状態にあるものは、当該ノートに対応するダンパオフ処理がすでに行われているものとして、チャンネルへの割り当て処理をスキップするようにしたので、チャンネルへの割り当て処理を効率的に処理できる。

【0147】

さらに本実施形態では、複数の弦音の発生チャンネルに加えて、複数の打撃音の発生チャンネルを有して、弦音と打撃音とを加算合成して楽音信号を生成するものとしたので、アコースティックピアノなどの弦打楽器の楽音を単に忠実に再現できるだけでなく、楽器の機種や、楽器の位置とその楽音を聞く者の距離や位置関係、好みの音なども考慮して発生させる楽音を設定できるなど、より自由度の高い設定による演奏を楽しむことができる。

【0148】

この場合、打撃音の楽音信号は、弦音の楽音信号のようにオクターブ周期でピーク特性を有するものではなく、それらピーク特性間で変動する波形として与えられ、弦音と打撃音とで比率や特性等を異ならせるなどの取り扱いを容易としている。

【0149】

また本実施形態では、弦音を発生させる音源の複数のチャンネルを共通構造とすることで、ノートの音域によって１チャンネル当たりで発生させる弦音の数が異なるアコースティックピアノの楽音を発生させる場合などでも効率的にチャンネルの割り当てを実施できる。

【0150】

また本実施形態では、弦音の楽音信号を閉ループ回路でネガティブフィードバックさせるような構成としたことにより、少ない回路規模で共鳴音を効率的に発生させることができる。

【0151】

加えて本実施形態では、各閉ループ回路で、各弦音の楽音信号の加算結果から、当該チャンネルの当該閉ループ回路の出力を減算した弦音の楽音信号をネガティブフィードバックするものとしたので、回路規模を増大することなく、異常発振を抑制しながら共鳴音を生成することが可能となる。

【0152】

なお、前述した如く、本実施形態は電子鍵盤楽器に適用した場合について説明したものであるが、本発明は楽器や特定のモデルに限定されるものではない。

【0153】

その他、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【0154】

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［請求項１］
第１鍵と、低音域側の複数の低音域鍵と、を含む鍵盤と、
プロセッサと、
音源と、
を備え、
前記プロセッサによるダンパオフ検出時における前記第１鍵の押鍵検出に応じて、前記音源は、
前記第１鍵に対応する第１励振信号データを、前記第１鍵に応じた第１チャンネルに入力し、
前記第１励振信号データの入力に応じて前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データを、前記複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域チャンネルにそれぞれ入力し、
前記第１チャンネル出力データの入力に応じて前記各低音域チャンネルがそれぞれ出力する各低音域チャンネル出力データと、前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データと、に基づいて生成される楽音データを、前記第１鍵に応じた楽音データとして出力する、
電子鍵盤楽器。
［請求項２］
前記プロセッサによるダンパオフ検出時における前記第１鍵の押鍵検出に応じて、前記音源は、
前記複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域励振信号データを、前記各低音域チャンネルに入力しない、
請求項１に記載の電子鍵盤楽器。
［請求項３］
前記プロセッサによるダンパオフ非検出時における前記第１鍵の押鍵検出に応じて、前記音源は、
前記第１鍵に対応する第１励振信号データを、前記第１鍵に応じた第１チャンネルに入力し、
前記第１励振信号データの入力に応じて前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データを、前記複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域チャンネルにそれぞれ入力せずに、前記第１鍵に応じた楽音データとして出力する、
請求項１または２に記載の電子鍵盤楽器。
［請求項４］
前記複数の低音域鍵は、少なくとも１オクターブ分の低音域鍵を含む、
請求項１乃至３のいずれかに記載の電子鍵盤楽器。
［請求項５］
前記第１励振信号データを前記第１チャンネルに入力するとともに、前記第１鍵に対応する基音成分及び倍音成分の間の周波数成分を補完する打撃音の打撃音信号データを前記第１チャンネルに入力する、
請求項１乃至４のいずれかに記載の電子鍵盤楽器。
［請求項６］
前記プロセッサによるダンパオフ検出時における前記複数の低音域鍵中のいずれかの第２鍵の押鍵検出に応じて、前記音源は、
前記第２鍵に対応する第２励振信号データを、前記第２鍵に応じた第２チャンネルに入力し、
前記第２励振信号データの入力に応じて前記第２チャンネルが出力する第２チャンネル出力データを、前記第２鍵を除く複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域チャンネルにそれぞれ入力し、
前記第２チャンネル出力データの入力に応じて前記各低音域チャンネルがそれぞれ出力する各低音域チャンネル出力データと、前記第２チャンネルが出力する第２チャンネル出力データと、に基づいて生成される楽音データを、前記第２鍵に応じた楽音データとして出力する、
請求項１乃至５のいずれかに記載の電子鍵盤楽器。
［請求項７］
電子鍵盤楽器のコンピュータに、
第１鍵に対応する第１励振信号データを、前記第１鍵に応じた第１チャンネルに入力させ、
前記第１励振信号データの入力に応じて前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データを、複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域チャンネルにそれぞれ入力させ、
前記第１チャンネル出力データの入力に応じて前記各低音域チャンネルがそれぞれ出力する各低音域チャンネル出力データと、前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データと、に基づいて生成される楽音データを、前記第１鍵に応じた楽音データとして出力させる、
楽音発生方法。
［請求項８］
電子鍵盤楽器のコンピュータに、
第１鍵に対応する第１励振信号データを、前記第１鍵に応じた第１チャンネルに入力させ、
前記第１励振信号データの入力に応じて前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データを、複数の低音域鍵それぞれに対応する各低音域チャンネルにそれぞれ入力させ、
前記第１チャンネル出力データの入力に応じて前記各低音域チャンネルがそれぞれ出力する各低音域チャンネル出力データと、前記第１チャンネルが出力する第１チャンネル出力データと、に基づいて生成される楽音データを、前記第１鍵に応じた楽音データとして出力させる、
プログラム。

【符号の説明】

【0155】

１０…電子鍵盤楽器
１１…鍵盤部
１２…ダンパペダル
１３…ＬＳＩ
１３Ａ…ＣＰＵ
１３Ｂ…第１のＲＡＭ
１３Ｃ…音源ＤＳＰ
１３Ｄ…Ｄ／Ａ変換部（ＤＡＣ）
１４…第２のＲＡＭ
１５…ＲＯＭ
１６…アンプ（ａｍｐ．）
１７…スピーカ
２１－０１～２１－８８…（１ノート分の）弦モデルチャンネル
２２…加算器
２３…（ネガティブフィードバック用）アンプ
３１…ノートイベント処理部
３２…波形読み出し部
３４…アンプ
３５…加算器
３６…ディレイ回路
３７…オールパスフィルタ（ＡＰＦ）
３８…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３９…アンプ
４０…遅延保持部（Ｚ^－１）
４１…加算器
４２…エンベロープジェネレータ（ＥＧ）
４３…アンプ
４４…減算器
４５…加算器
５１…オフセットアドレスレジスタ
５２…加算器
５３…カレントアドレスカウンタ
５４…ピッチレジスタ
５５…加算器
５６…補間部
６１…励振信号波形メモリ
６２…打撃音波形メモリ
６３、６３Ａ～６３Ｃ…弦音モデルチャンネル
６４…打撃音発生チャンネル
６５Ａ、６５Ｂ…加算器
６６Ａ、６６Ｂ…アンプ
６７Ａ…遅延保持部（Ｚ^－１）
６８Ａ、６８Ｂ…アンプ
６９…加算器
７１…減算器
７２…アンプ
７３…遅延保持部（Ｚ^－１）
７４…アンプ
７５…加算器
８１…減算器
８２…アンプ
８３…加算器
８４…遅延保持部（Ｚ^－１）
９１…波形読み出し部
９２…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
９３…アンプ
Ｂ…バス

【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14】

【図15】