滤波器效果赋予装置、电子乐器以及电子乐器的控制方法与流程

1.本发明涉及滤波器效果赋予装置、电子乐器以及电子乐器的控制方法。


背景技术：

2.以往，已知有通过将随时间变化的滤波器系数连续地提供给数字滤波器装置，能够生成各种音色的乐音信号的电子乐器(例如，参照专利文献1)。在这种电子乐器中，将时间上变化的包络信号作为参数，使多个滤波器系数变化。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利第3217739号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.然而，在上述现有技术中，通过使包络信号在规定区间变化，只能在2个滤波器特性之间往返，难以更有效地进行滤波器特性的切换。
8.本发明是鉴于以上情况而完成的，其优点在于提供一种能够有效地切换滤波器特性的滤波器效果赋予装置、电子乐器以及其控制方法。
9.用来解决课题的手段
10.为了解决上述课题，本发明提供一种滤波器效果赋予装置，其中，具备：
11.特性可变滤波器，具有与构成组的多个滤波器系数相应的滤波器特性；以及
12.控制电路，使所述多个滤波器系数的组从作为起点值设定的第一系数组变化到作为终点值设定的第二系数组，
13.所述控制电路保持所述变化的中途的系数组，并且在作为所述终点值新设定第三系数组时，将所述保持的系数组设定为所述起点值。
14.另外，本发明是电子乐器，其中，具备：
15.演奏操作部，供用户进行演奏操作；
16.乐音生成部，生成与所述演奏操作部的演奏操作相应的乐音；
17.特性可变滤波器，具有与构成组的多个滤波器系数相应的滤波器特性；
18.控制电路，使所述多个滤波器系数的组从作为起点值设定的第一系数组变化到作为终点值设定的第二系数组；以及
19.效果赋予部，对由所述乐音生成部生成的乐音实施基于所述特性可变滤波器的滤波处理，
20.所述控制电路保持所述变化的中途的系数组，并且在作为所述终点值新设定第三系数组时，将所述保持的系数组设定为所述起点值。
21.另外，本发明是电子乐器的控制方法，其中，
22.使电子乐器执行控制处理和效果赋予处理，
23.所述电子乐器具有：演奏操作部，供用户进行演奏操作；乐音生成部，生成与所述演奏操作部的演奏操作相应的乐音；以及特性可变滤波器，具有与构成组的多个滤波器系数相应的滤波器特性，
24.所述控制处理使所述多个滤波器系数的组从作为起点值设定的第一系数组变化到作为终点值设定的第二系数组，
25.所述效果赋予处理对由所述乐音生成部生成的乐音实施基于所述特性可变滤波器的滤波处理，
26.所述控制处理保持所述变化的中途的系数组，并且在作为所述终点值新设定第三系数组时，将所述保持的系数组设定为所述起点值。
27.发明效果
28.根据本发明，能够有效地切换滤波器特性。
附图说明
29.图1是表示实施方式中的电子乐器的概略结构的框图。
30.图2是表示实施方式中的音源部以及效果赋予部的具体结构的框图。
31.图3是表示实施方式中的信号处理部的结构的框图。
32.图4是表示实施方式中的滤波处理部的电路结构例的框图。
33.图5是表示实施方式中的滤波器系数计算部的电路结构例的框图。
34.图6是表示实施方式中的滤波器系数计算处理的流程的流程图。
35.图7a是用于说明实施方式中的滤波器系数的转变的图。
36.图7b是用于说明实施方式中的滤波器系数的转变的图。
37.图8是表示实施方式中的哇音(wah
‑
wah，日语：
ワウ
)效果的滤波器特性例的曲线图。
具体实施方式
38.参照图1至图8，对本发明所涉及的滤波器效果赋予装置以及具备该滤波器效果赋予装置的电子乐器的一实施方式进行说明。
39.另外，在以下的实施方式中，以应该赋予的滤波器效果为音响效果的音响效果赋予装置为例进行说明，但本发明也能够应用于包括赋予音响效果以外的滤波器效果的情况的一般的滤波器效果赋予装置。
40.另外，在以下叙述的实施方式中，为了实施本发明而附加了在技术上优选的各种限定，但本发明的范围并不限定于以下的实施方式以及图示例。
41.图1是表示本实施方式中的电子乐器1的概略结构的框图。
42.如该图所示，电子乐器1具备cpu(central processing unit，中央处理单元)11、rom(read only memory，只读存储器)12、ram(random access memory，随机存取存储器)13、键盘21、操作部22、踏板23、音源部30、效果赋予部40、d/a转换器(dac)51、放大电路52以及扬声器53。其中，除d/a转换器51、放大电路52及扬声器53以外的各部经由数据总线14相互连接。
43.cpu11控制电子乐器1整体，从存储有各种程序、数据的rom12读出程序、数据，执行
程序。通过执行程序而生成的数据等被存储在作为工作区域的ram13中。
44.此外，由cpu11(通用的控制电路即通用处理器)和程序实现的各种功能(控制处理)也可以通过每个功能的专用电路来实现。
45.键盘21、操作部22以及踏板23是受理用户(演奏者)的操作的部分。操作部22以及踏板23指示由用户对键盘21的按键操作而产生的向乐音的变化内容。这些键盘21、操作部22以及踏板23将与被操作的内容对应的信号(演奏操作信息)输出到cpu11。cpu11基于来自键盘21、操作部22以及踏板23的演奏操作信息，向音源部30发出发音指令。
46.音源部30基于来自cpu11的发音指令，从rom12或ram13取得波形数据，生成乐音数据，并输出到效果赋予部40。
47.效果赋予部40由dsp(digital signal processor，数字信号处理器)构成，对由音源部30生成的乐音数据赋予基于用户操作的规定的音响效果，并输出到d/a转换器51。
48.d/a转换器51将从效果赋予部40输出的数字信号的乐音数据转换为模拟信号。转换为模拟信号的乐音数据经由放大电路52从左右一对扬声器53放音。
49.图2是表示音源部30及效果赋予部40的具体结构的框图。
50.如该图所示，在音源部30中，在与发音数对应的各n信道中，通过波形生成部(wg)31生成与演奏操作信息对应的乐音波形数据，对该乐音波形数据进行基于时变滤波器(tvf)32的滤波处理和基于时变放大器(tva)33的放大器包络(amplitude envelope)处理。这样生成的n通道量的乐音数据通过混频器34按左右2通道
×
2组的每个系统在规定的加权后累计，并输出到效果赋予部40。
51.效果赋予部40具有第一信号处理部41和第二信号处理部42这2个信号处理部60。2个信号处理部60对从音源部30个别地输出的乐音数据执行赋予规定的音响效果的处理。在本实施方式中，第一信号处理部41进行插入(insertion)或系统效果(system effect)，第二信号处理部42进行终级的主效果(master effect)。由2个信号处理部60处理后的乐音数据最终作为左右2个通道的乐音数据输出到d/a转换器51。
52.信号处理部60对乐音数据实施规定的滤波处理。本发明的音响效果赋予装置至少包含信号处理部60和cpu11而构成。
53.另外，本发明的音响效果赋予装置不仅能够应用于效果赋予部40的信号处理部60，还能够应用于音源部30的时变滤波器32。时变滤波器32在进行分时处理的情况下由硬件逻辑安装，效果赋予部40的信号处理部60一般由dsp、高速cpu等安装。但是，该安装方式没有特别限定，能够选择各自适合的结构。
54.图3是表示信号处理部60的结构的框图。
55.如该图所示，信号处理部60具备分别与数据总线14连接的包络生成部61、滤波器系数计算部62、以及滤波处理部63。
56.包络生成部61生成时间变化的包络信号(coef_eg：参照图5)。本实施方式的包络信号在0到1之间变化。该包络信号是通过按每个采样周期依次将速率值相加并更新而生成的。此外，包络生成既可以通过硬件结构实现，也可以由cpu11等控制装置逐次进行。此外，该包络生成可以是比采样周期晚的生成周期。
57.滤波器系数计算部62基于从cpu11输入的基于演奏操作信息的参数和由包络生成部61生成的包络信号，计算构成组的多个滤波器系数(后述的b0、b1、b2、a1、a2)。各滤波器
系数根据时间变化的包络信号，随着时间的经过而变化。
58.关于该滤波器系数的计算处理的详细内容将在后面叙述。
59.滤波处理部63对乐音数据实施与多个滤波器系数相应的滤波器特性的滤波处理。
60.图4是表示滤波处理部63的电路结构例的框图。
61.如该图所示，滤波处理部63在本实施方式中是一般的双截滤波器(bicut filter)。另外，图4所示的是标准的2次滤波器，在使用多次滤波器的情况下适当地组合该滤波器即可。
62.具体而言，滤波处理部63具有加法器71a～71d、乘法器72a～72e、以及延迟器73a～73d。在该滤波处理部63中，对乘法器72a～72e分别赋予由滤波器系数计算部62计算出的滤波器系数，将输入到乘法器72a～72e的每一个的信号与滤波器系数相乘。
63.以下，将滤波器系数设为b0(eq_b0)、b1(eq_b1)、b2(eq_b2)、a1(eq_a1)、a2(eq_a2)，将它们设为1个系数组。
64.图5是表示滤波器系数计算部62的电路结构例的框图。
65.如该图所示，滤波器系数计算部62以与滤波处理部63的采样周期相同的周期动作，计算多个滤波器系数并输出到滤波处理部63。具体而言，滤波器系数计算部62具有分别计算5个滤波器系数(b0、b1、b2、a1、a2)的5个运算模块80(80a～80e)。
66.各运算模块80具有系数表81、切换器82、83、减法器84、乘法器85、加法器86、以及寄存器87～89。
67.系数表81预先存储多组与滤波处理部的滤波器特性对应的各滤波器系数的起点值和终点值。该系数表81可以在每次动作时暂时存储从rom12或ram13读出的起点值和终点值，也可以将该系数表81自身存储在rom12或ram13中。
68.从5个运算模块80中的5个系数表81(81a～81e)读出起点值的系数组和终点值的系数组。在本实施方式中，将起点值的系数组1设为{b10、b11、b12、a11、a12}，将终点值的系数组2设为{b20、b21、b22、a21、a22}。在此，继系数的字母之后的最初的数字是指起点值还是终点值(1是起点值，2是终点值)，第二个数字是指系数的次数。
69.切换器82、83将运算模块80(滤波器系数计算部62)的处理动作切换为随着包络信号的变化而更新滤波器系数的系数更新状态(切换器82、83为图5的实线的状态)和保持滤波器系数的系数保持状态(切换器82、83为图5的虚线的状态)。
70.如后所述，这些切换器82、83在包络信号到达结束值的情况下，或者在对操作部22或踏板23进行了规定的用户操作的情况下进行切换。包络信号的结束值在包络信号从0向1变化的情况下是指1，在向其相反的方向变化的情况下是指0。
71.在滤波器系数计算部62为系数更新状态(切换器82、83为图5的实线的状态)的情况下，在寄存器87中保持起点值和终点值的差分值，在寄存器88中保持起点值。寄存器87的差分值在由乘法器85与包络信号coef_eg相乘之后，与寄存器88的起点值相加，并保持在寄存器89中。
72.由此，从滤波器系数计算部62输出到滤波处理部63的5个滤波器系数如下式(1)～(5)。
73.eq_b0＝b10+coef_eg
×
(b20
‑
b10)...(1)
74.eq_b1＝b11+coef_eg
×
(b21
‑
b11)...(2)
75.eq_b2＝b12+coef_eg
×
(b22
‑
b12)...(3)
76.eq_a1＝a11+coef_eg
×
(a21
‑
a11)...(4)
77.eq_a2＝a12+coef_eg
×
(a22
‑
a12)...(5)
78.这样，包络信号是指定5个滤波器系数接近起点值的系数组1和终点值的系数组2中的哪一个的比例的参数，在系数更新状态下，以成为该包络信号指定的比例的方式，在起点值的系数组1和终点值的系数组2之间对5个滤波器系数进行插值处理。这样，通过使用包络信号对滤波器系数的起点值和终点值进行插值，滤波器系数一边从起点值逐渐变化到终点值一边被逐次更新。即，滤波器系数在起点值与终点值之间动态地更新。
79.另外，在本实施方式中，以对起点值与终点值之间进行直线插值的情况为例进行了说明，但该插值方法并不限定于直线插值。例如，也可以对起点值和终点值分别分配系数而另行计算。
80.另一方面，在滤波器系数计算部62为系数保持状态(切换器82、83为图5的虚线的状态)的情况下，寄存器89的滤波器系数被保持为在该时间点的值，并且该滤波器系数作为起点值被保持在寄存器88中，也被反映在寄存器87的差分值中。
81.接下来，将对由滤波器系数计算部62执行的滤波器系数计算处理进行说明。
82.图6是表示滤波器系数计算处理的流程的流程图。
83.滤波器系数计算处理作为通过cpu11读出规定的程序并展开而执行的滤波处理的一环来执行。
84.另外，以下，使用该时间点的各滤波器系数，以规定的周期执行滤波处理。另外，作为滤波处理的初始状态，滤波器系数计算部62虽然是系数更新状态，但包络信号的生成被设为关闭(信号为零)，以起点值的系数组进行滤波处理。
85.如图6所示，当执行滤波处理时，首先，cpu11判定包络生成部61是否进行包络信号的生成动作(步骤s1)。
86.在该步骤s1中，在判定为进行了包络信号的生成动作的情况下(步骤s1：是)，cpu11判定是否输入了包络信号的强制到达指示(步骤s2)。
87.强制到达指示是指例如在对操作部22或踏板23进行了规定的用户操作的情况下，向与对应于此时的起点值以及终点值的滤波器特性不同的滤波器特性的切换的指示，是使包络信号的生成停止并保持此时的各滤波器系数的指示。cpu11在检测到该用户操作时，判定为输入了包络信号的强制到达指示。
88.然后，在判定为输入了包络信号的强制到达指示的情况下(步骤s2：是)，cpu11将处理转移到后述的步骤s9。另外，在判定为未输入包络信号的强制到达指示的情况下(步骤s2：否)，cpu11将处理转移到后述的步骤s6。
89.另一方面，在步骤s1中，在判定为未进行包络信号的生成动作的情况下(步骤s1：否)，cpu11判定是否解除滤波器系数计算部62的系数保持状态(步骤s3)。
90.然后，在判定为不解除系数保持状态的情况下(步骤s3：否)，cpu11将处理转移到后述的步骤s12。此时，在滤波器系数计算部62为系数更新状态的情况下，cpu11使切换器82、83动作而切换为系数保持状态。
91.另外，在步骤s3中，在判定为解除滤波器系数计算部62的系数保持状态的情况下(步骤s3：是)，cpu11清除此时的包络信号的值并返回初始值，并且从系数表81读出滤波器
系数计算部62的各滤波器系数的终点值并设定为规定的值之后，切换切换器82、83而成为系数更新状态(步骤s4)。但是，在滤波器系数计算部62已经为系数保持状态的情况下，原样维持系数保持状态。另外，例如在未进行后述的步骤s11中的各滤波器系数的起点值的变更的情况下等，在不需要变更已经设定的各滤波器系数的终点值时，原样维持该终点值。新设定的终点值与基于用户操作而被指示了向其的切换的滤波器特性对应。
92.另外，在该步骤中，也可以不使包络信号的值返回初始值，在到达结束值的情况下将该结束值设为初始值(即，使变化的方向反转)，在为0～1的区间的中间值的情况下保持该中间值。
93.然后，cpu11开始由包络生成部61进行的包络信号的生成动作(步骤s5)。
94.接着，包络生成部61进行包络信号的更新处理，对此时的包络信号coef_eg加上速率值而使该值前进(步骤s6)。
95.然后，滤波器系数计算部62使用更新后的包络信号的值，通过上述的式(1)～(5)计算并更新各滤波器系数(步骤s7)。
96.接着，cpu11判定包络信号是否到达结束值(步骤s8)。
97.然后，在判定为包络信号未到达结束值的情况下(步骤s8：否)，cpu11将处理转移到后述的步骤s12。
98.另一方面，在该步骤s8中，在判定为包络信号已到达结束值的情况下(步骤s8：是)，cpu11将处理转移到下一步骤s9。
99.接着，cpu11停止由包络生成部61进行的包络信号的生成动作(步骤s9)。
100.接着，cpu11判定是否保持此时的各滤波器系数(步骤s10)。
101.是否保持各滤波器系数的判定内容基于用户操作来设定。例如，基于包络信号到达结束值的次数，或者基于乐音数据的特征或其变化，保持各滤波器系数。作为后者的具体例，例如可以列举：在乐音数据被转调的情况下等，调整滤波器设定以使哇音等滤波器的峰值频率位置与调一致，或者在乐音数据的拍子例如为4拍子的情况下，在第一拍和除此以外的情况下改变峰值位置而出现节奏(beat)感。
102.然后，在判定为不保持各滤波器系数的情况下(步骤s10：否)，cpu11将处理转移到后述的步骤s12。
103.另外，在步骤s10中，在判定为保持各滤波器系数的情况下(步骤s10：是)，cpu11切换滤波器系数计算部62的切换器82、83而成为系数保持状态，由此，将各滤波器系数保持为该时间点的值，并且将该保持的各滤波器系数设定为起点值(步骤s11)。
104.接着，cpu11判定是否结束滤波器系数计算处理(步骤s12)，在判定为不结束的情况下(步骤s12：否)，使处理转移到上述的步骤s1。
105.另一方面，例如在基于用户操作等判定为结束滤波器系数计算处理的情况下(步骤s12：是)，cpu11结束滤波器系数计算处理。
106.接着，列举具体的动作例对上述的滤波器系数计算处理进行说明。
107.在本动作例中，对在包络信号为0～1的区间内被分配了成为哇音效果的滤波器系数的情况进行说明。
108.图7a以及图7b是用于说明滤波器系数的转变的图，图8是表示哇音效果的滤波器特性例的曲线图。
109.首先，对包络信号到达结束值而滤波器系数切换的情况下的动作例进行说明。
110.当用户在由键盘21演奏的同时对分配了哇音效果的操作部22或踏板23进行操作等而执行滤波器系数计算处理时，开始包络信号的生成动作(步骤s1：否、s3：是、s4、s5)。
111.于是，随着包络信号的变化，各滤波器系数也依次被更新(步骤s6、s7、s8：否、s12：否、s1：是、s2：否、s6、s7)，最终包络信号到达结束值，该包络信号的生成被停止，值被清零(步骤s8：是、s9)。
112.在此，例如在设定为滤波器特性根据分配了哇音效果的操作部22的调制轮的操作次数而切换的情况下(即，在该操作次数达到了规定次数时，指示切换为与起点值的系数组1和终点值的系数组2对应的滤波器特性不同的其他滤波器特性的情况)，直到与该操作次数对应的包络信号的结束值的到达次数达到规定次数为止，不保持各滤波器系数(步骤s10：否、s12：否)，同样地反复进行各滤波器系数的更新。
113.由此，如图7a以及图8所示，各滤波器系数从起点值的系数组1朝向终点值的系数组2依次变化，在系数组1与系数组2之间反复转变。滤波器特性也在与这些系数组1和系数组2对应的特性之间反复变化。
114.此外，此时，也可以在包络信号到达时不清除其值而使变化的方向反转，从而利用系数组1和系数组2交替地切换起点值和终点值(参照图7a的单点划线)。
115.然后，当到达包络信号的结束值的次数达到规定次数时，保持该时间点的系数组2的各滤波器系数，并且将该系数组2的各滤波器系数设定为起点值(步骤s10：是、s11)。
116.然后，将各滤波器系数的终点值设定为与系数组1、系数组2、以及从系数组1向系数组2的变化中途的系数组的任一个都不同的系数组3(与被指示了切换的上述的其他滤波器特性对应的系数组)，当包络信号的生成动作开始时(步骤s12：否、s1：否、s3：是、s4、s5)，与上述的情况同样地，随着包络信号的变化，各滤波器系数朝向系数组3依次更新。
117.这样，各滤波器系数的起点值从系数组1变更为系数组2，终点值从系数组2变更为系数组3，从系数组2向系数组3转变。滤波器特性也在这些与系数组2和系数组3对应的特性之间变化。
118.由此，能够依次切换哇音效果用的各滤波器系数，进而能够在维持发音的状态下依次更新滤波器特性。
119.接着，对根据包络信号的强制到达指示来切换滤波器特性的情况下的动作例进行说明。
120.首先，与上述的动作例同样地，当通过用户操作执行滤波器系数计算处理时，各滤波器系数从起点值的系数组1朝向终点值的系数组2依次变化。
121.然后，当用户操作例如被分配了滤波器特性的切换功能的操作部22的开关时，通过该操作输入包络信号的强制到达指示(步骤s1：是、s2：是)，保持此时的各滤波器系数，并且将该各滤波器系数设定为起点值(步骤s9、s10：是、s11)。
122.然后，将各滤波器系数的终点值设定为与指示了切换的滤波器特性对应的系数组3，当包络信号的生成动作开始时(步骤s12：否、s1：否、s3：是、s4、s5)，与上述的动作例同样地，随着包络信号的变化，各滤波器系数朝向系数组3依次更新。
123.这样，如图7b所示，各滤波器系数在从系数组1向系数组2的转变中，其中途的值成为起点值，向与这些系数组不同的系数组3转变。
124.由此，即使在滤波器特性的变化的中途，也能够进一步切换为其他的滤波器特性。
125.如上所述，根据本实施方式，在各滤波器系数从系数组1变化到了系数组2的情况下或者正在变化的情况下，在指示了向与对应于系数组1以及系数组2的滤波器特性不同的其他滤波器特性的切换时，将该指示时的各滤波器系数设定为起点值的系数组，并且将与其他滤波器特性对应的系数组3设定为终点值的系数组。
126.由此，在从与系数组1对应的滤波器特性向与系数组2对应的滤波器特性的变化后或变化中，能够进行向对应于与这些不同的系数组3的滤波器特性的切换。
127.因此，与仅能够在2个滤波器特性之间往返的以往相比，能够有效地切换滤波器特性。
128.另外，根据本实施方式，由于在被指示了滤波器系数的变更时保持该时间点的各滤波器系数，所以即使从滤波器系数的转变中的状态也能够转变为其他滤波器系数的状态，能够进行自由度比以往高的滤波器动作。
129.另外，不需要在滤波器系数的切换中使用交叉淡化机构或延迟存储器。
130.另外，根据本实施方式，基于用于进行各滤波器系数的插值处理的1个包络信号，进行使系数组2向系数组3转变的滤波器系数的设定，由此与对各滤波器系数设定包络信号的情况不同，滤波器系数的转变定时不会偏移。
131.此外，以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于该实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形，这是不言而喻的。
132.例如，在上述实施方式中，滤波器系数计算部62的状态基于包络信号以及用户操作(强制到达指示)而切换为系数更新状态和系数保持状态，但该状态切换的触发也可以仅是包络信号以及用户操作中的任意一方。
133.另外，在上述实施方式中，将cpu11记载为主要的控制主体，但并不限定于此，例如效果赋予部40的处理器也可以进行其中的至少一部分的控制。
134.另外，在上述实施方式中，对将本发明应用于具备键盘的电子乐器的情况进行了说明，但能够应用本发明的电子乐器没有特别限定。
135.进一步而言，本发明并不限定于对电子乐器的应用，本发明的音响效果赋予装置也能够适宜地应用于例如滤波器类的效果器等。
136.以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但本发明的范围并不限定于上述的实施方式，包含权利要求书所记载的发明的范围及其等同的范围。
137.产业上的利用可能性
138.如上所述，本发明所涉及的滤波器效果赋予装置、电子乐器以及电子乐器的控制方法对于有效地切换滤波器特性是有用的。
139.附图标记说明
140.1 电子乐器
141.11 cpu
142.30 音源部
143.40 效果赋予部
144.60 信号处理部
145.61 包络生成部
146.62 滤波器系数计算部
147.63 滤波处理部
148.80 运算模块
149.81 系数表
150.82 切换器
151.83 切换器
152.87 寄存器
153.88 寄存器
154.89 寄存器
155.coef_eg 包络信号