JP2001290483A - 簡易音源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化、低コスト化が可能で、且つ、多様性
に富む音色、和音の出力が可能な簡易音源装置を提供す
ることが課題である。 【解決手段】 音源波形の一部を切り出して得られる波
形をフーリエ変換してパワースペクトラムを求め、更
に、該パワースペクトラムをルート（平方根）演算した
パワースペクトラムを得る。そして、ルート演算したパ
ワースペクトラムをＲＯＭ２内に記憶する。楽音信号を
出力する際には、ＲＯＭ２に記憶されているパワースペ
クトラムから、ピッチデータに応じて所定周波数以上と
なるスペクトラムを除去する処理を行う。これにより、
折り返しによる不要なスペクトラムの発生を防止する。
その後、所定周波数以上のスペクトラムが除去されたパ
ワースペクトラムを、サイン波合成することにより、基
準波形を生成し、該基準波形に基づいて、出力する楽音
信号を生成する。これにより、多様な音色を出力するこ
とができるとともに、小型化、低コスト化を達成するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気仕掛けの玩具
や携帯電話等の機器に搭載して、各種音色、和音を出力
可能な音源装置に係り、特に、設置スペースに制限があ
るが故に、小型化を余儀なくされる簡易音源装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電気仕掛けの玩具は、簡易的な
音源装置を具備しているものがあり、何らかの操作が行
われたときや、条件が満たされたとき等に、楽音が出力
されるようになっている。

【０００３】図６（ｂ）は、従来より使用されている、
音の時間領域の周期波形（１〜数周期分；１周期とは、
上下に１回ずつ振幅する波形をいう）を分析再合成して
波形メモリに記憶する形態の音源装置１０１による処理
手順を示す説明図、同図（ａ）は、音源装置１０１に搭
載する波形記憶用の波形ＲＯＭ１０２に記憶する波形信
号を生成する手順を示す説明図である。

【０００４】まず、同図（ａ）を参照しながら、波形信
号を生成する手順について説明すると、所望の音色とな
る波形ｓ１１（例えば、ピアノの音色）から、ループ切
り出し等の処理により、所望の波形ｓ１２を取り出し、
この波形ｓ１２をフーリエ変換（離散フーリエ変換）し
てパワースペクトラムｓ１３を求める。次いで、このパ
ワースペクトラムｓ１３をサイン波合成することによ
り、時間領域の波形信号ｓ１４を得、これを正規化する
ことにより波形信号ｓ１５を求める。

【０００５】この際、サンプリング周波数の帯域を６オ
クターブとすると、各オクターブ毎のサンプリングが必
要となるので、合計６種の波形信号ｓ１５を求める。そ
して、この正規化した波形信号ｓ１５を、複数の各種音
色毎（ピアノ、オルガン、クラリネット、太鼓等）に生
成し、これらの各波形信号ｓ１５を図６（ｂ）に示す音
源装置１０１の波形ＲＯＭ１０２に記憶する。そして、
外部より波形選択番号、及びノート番号が入力される
と、この入力に応じて波形ＲＯＭ１０２から所望の波形
信号ｓ１５が読み出され、この波形信号ｓ１５に基づい
て、トーンジェネレータ１０３により楽音信号が生成さ
れ、Ｄ／Ａ変換器１０４でアナログ化された後出力され
る。

【０００６】図７は、トーンジェネレータ１０３の内部
構成を示すブロック図である。同図に示すように、トー
ンジェネレータ１０３は、位相加算器１０５と、補間器
１０６と、フィルタ１０７と、該フィルタ１０７のカッ
トオフ周波数を設定するカットオフ周波数設定部１０８
と、振幅設定乗算器１０９と、この振幅設定乗算器１０
９の増幅率を決定する増幅率設定部１１０と、を具備し
て構成されている。そして、波形ＲＯＭ１０２に記憶さ
れている波形データに基づいて楽音信号を生成して出力
する。

【０００７】図８は、図７に示した位相加算器１０５の
詳細な構成を示すブロック図であり、同図に示すよう
に、該位相加算器１０５は、ピッチデータ入力部１１１
と、加算器１１２と、ループ開始アドレス設定部１１３
と、位相累算処理部１１４と、選択部１１５と、アドレ
ス部１１６ａ及び小数部１１６ｂからなるアドレス設定
部１１６と、減算器１１７と、ループ終了アドレス設定
部１１８と、ループ管理部１１９と、から構成されてい
る。

【０００８】そして、アドレス部１１６ａは、ループ開
始アドレス設定部１１３より初期的に与えられるアドレ
ス値を波形ＲＯＭ１０２へ出力すると共に、ピッチデー
タ入力部１１１に入力されるピッチデータ（ノート番号
に対応する）を累算して得られるアドレス値を波形ＲＯ
Ｍ１０２へ出力する。また、２つのアドレス値の間とな
るデータは小数データとして小数部１１６ｂに設定さ
れ、該小数データは補間器１０６へ出力される。

【０００９】ここで、ループ開始アドレスは、ループ開
始アドレス設定部１１３に設定され、且つ、ループ終了
アドレスは、ループ終了アドレス設定部１１８に設定さ
れているので、加算器１１２より出力される位相加算値
と、ループ終了アドレス設定部１１３に設定されている
ループ終了アドレスとが減算器１１７により比較され
る。そして、位相加算値がループ終了アドレスに達した
場合（即ち、減算器１１７における減算結果がゼロとな
った場合）には、ループ管理部１１９の制御により、選
択部１１５はループ開始アドレス１１３側を選択する。
これにより、位相累算値はクリアされ、再度ループ開始
アドレスからの処理が繰り返される。こうして、ループ
開始アドレスからループ終了アドレスまでのループ処理
が実行される。

【００１０】そして、図７に示す波形ＲＯＭ１０２で
は、位相加算器１０５より出力されるアドレスに対応す
る波形データを補間器１０６に出力し、且つ、この補間
器１０６には位相加算器１０５より小数データが与えら
れるので、これらのデータに基づいて補間処理を行うこ
とにより、所望のピッチとなる波形データを得ることが
できる。

【００１１】その後、この波形データは、フィルタ１０
７で不要な高周波成分が除去され、振幅設定乗算器１０
９により振幅の大きさが調整された後、Ｄ／Ａ変換器１
０４でアナログ化され、楽音信号として出力される。こ
れにより、各種音色の楽音信号を多様性に富んだ形で出
力することができる。

【００１２】しかしながら、玩具や携帯電話機等に搭載
される音源装置は、該音源装置を搭載するためのスペー
スに制約があるため、できるだけ小型化することが望ま
しく、上述した図７に示した音源装置１０１では、装置
自体が大規模化するので、スペースに制約のある装置に
は、搭載しにくいという欠点がある。また、コスト的な
制約を受ける場合も多く、上記の音源装置１０１では、
コスト高となるので、玩具や携帯電話機等の機器に搭載
する音源装置としては適さないという問題があった。

【００１３】従って、従来における玩具や携帯電話機等
の機器では、これらに搭載する音源装置として、上記の
図７に示した音源装置１０１は用いられておらず、１〜
２オクターブ程度の音程で、単一の音色を出力する程度
の、極めて簡単な構成の音源装置を搭載しているのが現
状であった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、図７
に示した如くの従来における音源装置１０１は、装置が
大規模化し、且つ、コスト高となるので、電気仕掛けの
玩具や携帯電話機等の、設置スペース、及びコストに制
約を受ける機器に搭載するには不向きであるという欠点
がある。

【００１５】また、単一の音色を出力するのみの簡単な
構成を有する音源装置では、小型化が可能となるもの
の、多種の音色、和音等、多様性に富んだ楽音を出力す
ることができないという欠点があった。

【００１６】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたものであり、その目的とするところ
は、小型化、低コスト化が可能で、且つ幅広い音色、和
音の出力が可能な簡易音源装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願請求項１に記載の発明は、楽音出力機能を有す
る機器に搭載される音源装置であって、音源波形のパワ
ースペクトラムを、ｎ乗根（ｎ＝２，３，・・）の形ま
たは対数の形で記憶する基準スペクトラム記憶手段と、
ノート入力に応じて、前記基準スペクトラム記憶手段に
記憶されたパワースペクトラムのうち、使用する周波数
成分を選択し、選択したパワースペクトラムをｎ乗、ま
たは指数変換した後、各パワースペクトラムを波形合成
して基準波形を生成する波形合成処理手段と、前記生成
された基準波形を記憶する基準波形記憶手段と、前記基
準波形記憶手段に記憶された波形に基づいて、所望の楽
音信号を生成して出力する楽音生成手段と、を具備した
ことが特徴である。

【００１８】また、請求項２に記載の発明は、前記波形
合成処理手段は、当該簡易音源装置の出力音色選択時
に、前記ノート入力に応じた基準波形を生成し、これを
前記基準波形記憶手段に書き込む処理を行うことを特徴
とする。

【００１９】請求項３に記載の発明は、楽音出力機能を
有する機器に搭載される音源装置であって、複数の音源
波形のパワースペクトラムを、それぞれｎ乗根（ｎ＝
２，３，・・）の形または対数の形で記憶する基準スペ
クトラム記憶手段と、波形選択入力により、前記基準ス
ペクトラム記憶手段に記憶された複数のパワースペクト
ラムから所望のパワースペクトラムを選択し、且つ、ノ
ート入力に応じて、前記選択したパワースペクトラムの
うち、使用する周波数成分を選択し、選択されたパワー
スペクトラムをｎ乗、または指数変換した後、各パワー
スペクトラムを波形合成して基準波形を生成する波形合
成処理手段と、前記生成された基準波形を記憶する基準
波形記憶手段と、前記基準波記憶手段に記憶された基準
波形に基づいて、所望の楽音信号を生成して出力する楽
音生成手段と、を具備したことを特徴とする。

【００２０】請求項４に記載の発明は、前記波形合成処
理手段は、当該簡易音源装置の出力音色選択時に、前記
波形選択入力、ノート入力に応じた基準波形を生成し、
これを前記基準波形記憶手段に書き込むことを特徴とす
る。

【００２１】請求項５に記載の発明は、前記楽音生成手
段は、前記基準波形をループ処理して得られるアドレス
値を出力する位相加算手段と、前記位相加算手段より得
られるアドレス値に基づいて、前記基準波形に補間処理
を加えることにより、所望のピッチとなる楽音出力波形
を生成する補間手段と、前記補間手段にて生成された楽
音出力波形に含まれる高周波成分を除去するフィルタ
と、前記フィルタのカットオフ周波数を調整可能なカッ
トオフ周波数設定手段と、を具備し、前記カットオフ周
波数設定手段にて、前記フィルタのカットオフ周波数を
調整することにより、前記補間手段より出力される波形
データの出力レベルを調整することを特徴とする。

【００２２】請求項６に記載の発明は、前記楽音生成手
段は、前記フィルタの後段に、出力信号の振幅を制限す
る振幅制限手段を具備したことを特徴とする。請求項７
に記載の発明は、前記位相加算手段は、２のべき乗とな
るアドレスを周期としてループ処理することを特徴とす
る。

【００２３】請求項８に記載の発明は、前記フィルタは
カットオフ周波数をゼロまで下げる機能を具備し、且
つ、前記カットオフ周波数設定手段は、発音終了時に前
記カットオフ周波数をゼロに下げることを特徴とする。

【００２４】上述の如く構成された本発明によれば、音
源波形をフーリエ変換してパワースペクトラムを生成
し、該パワースペクトラムのｎ乗根、或いは対数を演算
して得られるパワースペクトラムを基準スペクトラム記
憶手段（ＲＯＭ２）に記憶する。そして、波形選択信号
が入力されると、基準スペクトラム記憶手段に記憶され
ているスペクトラムをｎ乗する処理、或いは指数演算の
処理を加えることにより、元のパワースペクトラムに戻
し、更に、ノート入力に応じて不要なパワースペクトラ
ムの成分を除去する処理を行う。次いで、得られたパワ
ースペクトラムを波形合成して、時間領域の基準波形を
求め、該基準波形を基準波形記憶手段（波形用ＲＡＭ
４）に書き込む処理を行う。

【００２５】そして、楽音生成手段（トーンジェネレー
タ２１）では、この基準波形に基づいて、出力する楽音
信号の波形を生成する処理を行う。このような構成によ
れば、波形データをパワースペクトラムの形で基準スペ
クトラム記憶手段に記憶するので、記憶するデータ量を
著しく低減することができ、小型化、低コスト化を図る
ことができるようになる。

【００２６】また、楽音生成手段は、従来の音源装置に
標準的に搭載されている振幅設定乗算器を具備しておら
ず、フィルタのカットオフ周波数を調整することによ
り、出力レベルを変化させるようにしている。よって、
振幅設定乗算器を搭載しない分だけ、装置の小型化、低
コスト化を図ることができる。

【００２７】更に、楽音生成手段に搭載される位相加算
手段は、２のべき乗となるアドレス毎にループ処理を行
うように構成されているので、ループの最終アドレスを
設定する必要がなく、従って、ループ最終アドレス設定
部を必要としない分だけ、装置の小型化、低コスト化が
可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１（ｂ）は、本発明の一実施形態
に係る簡易音源装置１の処理手順、同図（ａ）は該簡易
音源装置１のＲＯＭ２（基準スペクトラム記憶手段）に
記憶する波形データを生成する手順を示す説明図であ
る。

【００２９】まず、同図（ａ）を参照しながら、簡易音
源装置１のＲＯＭ２に記憶する波形データの生成手順に
ついて説明すると、例えば、ピアノの音色を設定する場
合には、ピアノの元波形ｓ１からループ切り出し等の操
作により、所望の部分（１〜２周期程度）の波形ｓ２を
取り出す。いま、ピアノのある鍵盤を押鍵したときに得
られる波形が図２に示す如くである場合には、例えば、
同図に示す符号「Ａ」に示す部分の波形を取り出す。こ
れにより、例えば、図３に示す如くの波形を得ることが
でき、この波形を図１に示す波形ｓ２とする。この際、
従来例で示した図６では、６オクターブ分の波形ｓ１２
を取り出す処理を行ったが、ここでは、１オクターブ分
の波形ｓ２を取り出している。

【００３０】そして、取り出した波形ｓ２をフーリエ変
換（離散フーリエ変換）することによりパワースペクト
ラムを求め、更に、該パワースペクトラムのうち、サン
プリング周波数の１／２よりも高い周波数成分を除去し
たパワースペクトラムｓ３を得る処理を行う。この処理
により得られるパワースペクトラムｓ３は、ナイキスト
周波数での折り返しによる不要なスペクトラムが発生し
ない。

【００３１】次いで、このパワースペクトラムｓ３に正
規化係数を乗じることにより、レベル調整されたパワー
スペクトラムｓ６を得る。これは、ナイキスト周波数よ
りも高い周波数成分を除去したことによる出力レベルの
減衰分を補正するための処理である。

【００３２】具体的には、パワースペクトラムｓ３をフ
ーリエ逆変換、及びサイン波合成して時間領域の波形ｓ
４（６オクターブ分）を求め、更に、この波形ｓ４の振
幅を正規化することにより波形ｓ５を得る。そして、こ
のときの正規化係数（６オクターブの波形のうちの最大
のもの）をパワースペクトラムｓ３に乗じることにより
レベル調整されたパワースペクトラムｓ６を求める。

【００３３】その後、パワースペクトラムｓ６の平方根
（ルート）を演算して、パワースペクトラムｓ７を求め
る。なお、ここでは一例として平方根を演算する例につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、３乗根以上（一般的に言えば、ｎ乗根；ｎ＝２，
３，４，・・）とすることもでき、また、対数演算とし
ても良い。

【００３４】次に、図１（ｂ）に示す簡易音源装置１の
処理について説明すると、ＲＯＭ２には、図１（ａ）に
示したパワースペクトラムｓ７が記憶される。上記で
は、音色としてピアノの音を例に説明したが、ここで
は、ピアノ、オルガン、クラリネット、太鼓、ギター、
等各種の音色波形に対応するパワースペクトラムをそれ
ぞれ記憶する。

【００３５】そして、外部より、波形選択番号、及びノ
ート番号が与えられると、選択された音色に対応するパ
ワースペクトラムが取り出される。また、選択された音
色波形をピッチアップする際に、折り返しによる不要な
スペクトラムが発生しないように、ノート番号（ピアノ
の例では、鍵盤の番号に相当する）に応じて決定される
所望の周波数よりも高くなるスペクトラムを除去する処
理を行う。これにより、パワースペクトラムｓ８を得る
ことができる。

【００３６】次いで、このパワースペクトラムｓ８を２
乗する処理を行うことにより、パワースペクトラムｓ９
を求める。なお、ここでは図１（ａ）に示すパワースペ
クトラムｓ６からパワースペクトラムｓ７を求める際
に、平方根を演算する処理を行っているので、この逆の
変換、即ち、２乗する処理を加えているが、ｎ乗根とし
た場合には、ｎ乗する処理を行う。また、対数処理を加
えている場合には、この逆の処理、即ち、指数演算を行
う。

【００３７】その後、パワースペクトラムｓ９をフーリ
エ逆変換し、サイン波合成することにより、データ生成
時の波形ｓ５と同様の時間領域波形ｓ１０を得ることが
できる。そして、トーンジェネレータ（楽音生成手段）
２１では、この波形ｓ１０に基づいて、出力する楽音信
号を生成する処理を行う。こうして、ＲＯＭ２に記憶し
た波形データに基づいて、各種の音色、音程の楽音を出
力することができる。

【００３８】以下、本実施形態に係る簡易音源装置１を
より具体的に説明する。図４は、本実施形態に係る簡易
音源装置１の構成を示すブロック図である。同図に示す
ように、この簡易音源装置１は、パワースペクトラム記
憶用のＲＯＭ２と、波形合成処理回路（波形合成処理手
段）３と、波形用ＲＡＭ（基準波形記憶手段）４と、音
色選択回路５と、トーンジェネレータ２１、及びＤ／Ａ
変換器１５と、から構成されている。

【００３９】ＲＯＭ２は、各音色毎に図１（ａ）に示す
パワースペクトラムｓ７を記憶するものであり、波形合
成処理回路３は、操作者により入力される波形選択番
号、及びノート番号に応じてパワースペクトラムｓ７か
ら波形ｓ１０を求める処理を行う。また、波形用ＲＡＭ
４は、波形合成処理回路３で得られた波形データを書き
込むためのメモリである。

【００４０】音色選択回路５は、電源オン時、外部信号
入力時、或いはスイッチ入力時等に与えられる波形選択
信号を受けて、出力する音色を選択するものである。波
形合成処理回路３は、音色選択回路５で音色が選択され
るとＲＯＭ２に記憶されているこの音色に対応するパワ
ースペクトラム（図１に示す波形ｓ７）に基づいてサイ
ン波合成（波形合成処理）を加え、楽音生成に用いる波
形（図１に示す波形ｓ１０）を生成して波形用ＲＡＭ４
に書き込む処理を行う。

【００４１】トーンジェネレータ２１は、位相加算器
（位相加算手段）６と、補間器７と、フィルタ８と、係
数変換回路１８と、カットオフ周波数設定部９と、リミ
ッタ回路（振幅制限手段）１６、及びエンベロープ設定
部１７と、から構成されており、波形用ＲＡＭ４に記憶
されている楽音生成用の波形、及びノート番号に対応す
るピッチデータに基づき、所望の波形を生成して楽音信
号として出力する。

【００４２】図５は、位相加算器６の内部構成を示すブ
ロック図である。同図に示すように、該位相加算器６
は、ノート番号に対応するピッチ（周波数に相当する）
を入力するピッチデータ入力部１０と、加算器１１と、
アドレス部１２ａ、小数部１２ｂからなるアドレス設定
部１２と、ループ開始アドレスを設定するループ開始ア
ドレス設定部１３と、位相累算処理部１４と、から構成
されている。

【００４３】アドレス部１２ａは、ループ開始アドレス
設定部１３より初期的に与えられるアドレス値を波形用
ＲＡＭ４へ出力すると共に、ピッチデータ入力部１０に
入力されるピッチデータを累算して得られるアドレス値
を波形用ＲＡＭ４へ出力する。小数部１２ｂは、２つの
アドレス値の間となるデータを設定するものであり、設
定した小数データを補間器７へ出力する。

【００４４】ここで、アドレス部１２ａは、例えば、０
〜２５５までの２５６番地といったように、２のべき乗
となる番地を有しており、アドレス値が「２５６」とな
った場合には、自動的に「０」に戻るように設定されて
いるので（即ち、２５６以上となる位を無視する）、ル
ープの最終アドレスを設定しなくても２５６番地毎にル
ープ処理を繰り返すことができる。

【００４５】図４に示す波形用ＲＡＭ４は、波形合成処
理回路３より与えられた波形を書き込むと共に、位相加
算器６より出力されるアドレスに対応する波形データを
補間器７に出力する。

【００４６】補間器７は、波形用ＲＡＭ４より出力され
る波形データと、位相加算器６より出力される小数デー
タに基づいて補間処理を行い、所望のピッチの波形デー
タを生成する。

【００４７】フィルタ８は、補間器７より出力される波
形データに含まれる高周波成分をカットオフ周波数Ｆｃ
で除去するものであり、該カットオフ周波数Ｆｃは、カ
ットオフ周波数設定部９、及び係数変換回路１８により
設定されるようになっている。また、フィルタ８は、カ
ットオフ周波数Ｆｃをゼロ［Ｈｚ］まで低下させること
ができるように構成されている。

【００４８】リミッタ回路１６は、入力された波形の振
幅を相似的に減少、或いは増幅させる処理を行うもので
あり、エンベロープ設定部１７より与えられるエンベロ
ープに基づいて、出力する波形の振幅を変化させる。

【００４９】次に、上記のように構成された本実施形態
に係る簡易音源装置１の動作について説明する。上記し
たように、図４に示すＲＯＭ２には、各種音色（ピア
ノ、オルガン、クラリネット、太鼓等）のパワースペク
トラムが記憶されている。そして、音色選択回路５に波
形選択信号が与えられ、該音色選択回路５より音色選択
信号が出力されると、波形合成処理回路３では、選択さ
れた音色に対応するパワースペクトラムをＲＯＭ２から
読み出し、更に、ノート入力に応じて不要なパワースペ
クトラムを除去し、これをサイン波合成して基準波形を
生成し、これを波形用ＲＡＭ４に書き込む処理を行う。

【００５０】また、トーンジェネレータ２１の位相加算
器６では、ループ開始アドレス設定部１３で設定された
ループ開始アドレスを波形用ＲＡＭ４に出力すると共
に、波形合成処理回路３より出力されるピッチデータを
累算して得られるアドレス値を波形用ＲＡＭ４に出力す
る。このとき、上記したように、アドレス設定部１２の
アドレス部１２ａは、例えば、２５６番地といったよう
に２のべき乗となる番地を有しているので、２５６番地
毎にループ処理を繰り返すことになる。また、２つのア
ドレスの間となるデータは、小数データとして小数部１
２ｂに設定され、該小数データは補間器７に出力され
る。

【００５１】そして、波形用ＲＡＭ４は、位相加算器６
より与えられたアドレスデータに対応する波形データを
補間器７に出力すると共に、該補間器７には位相加算器
６より小数データが与えられるので、補間器７はこれら
の各データに基づいて補間処理を行い、所望のピッチと
なる波形データを生成する。

【００５２】次いで、該補間器７で生成された波形デー
タは、フィルタ８により高周波成分が除去され、且つ、
リミッタ回路１６により、出力レベルが所望のレベルに
調整された後、Ｄ／Ａ変換器１５によりアナログ化され
て楽音信号として出力される。こうして、ＲＯＭ２に記
憶したスペクトラムから楽音信号を生成することができ
るのである。

【００５３】また、カットオフ周波数設定部９を調整す
ることにより、フィルタ８におけるカットオフ周波数Ｆ
ｃを適宜変更することができるので、不要な周波数成分
を除去することができる。更に、上記したように、波形
用ＲＡＭ４に書き込まれる基準波形はノート入力に対応
した折り返しによる不要な周波数成分が発生しないよう
に、予め高い周波数のスペクトラムを除去した後にサイ
ン波合成されているので、フィルタ８は急峻なカットオ
フ特性を持たなくても良い。つまり、図７に示した従来
の音源装置に搭載されるフィルタ１０７では、折り返し
による不要な周波数成分の発生を防止するために、ナイ
キスト周波数の近傍で急峻なカットオフ特性を有する必
要があるが、本実施形態で使用するフィルタ８は、この
ような急峻なカットオフ特性を持つ必要がないので、小
型化、低コスト化を図ることができる。

【００５４】また、図４に示すフィルタ８は、カットオ
フ周波数Ｆｃを低く設定することにより、出力音量が減
衰するので、カットオフ周波数設定部９により設定され
るカットオフ周波数Ｆｃを適宜変更することにより出力
レベルを調整することができる。

【００５５】更に、フィルタ８は、カットオフ周波数Ｆ
ｃをゼロ［Ｈｚ］まで低下させることができるように構
成されているので、カットオフ周波数設定部９を調整し
てカットオフ周波数Ｆｃをゼロ［Ｈｚ］とすれば、当該
フィルタ８を通過する信号をＤＣ成分（直流成分）のみ
とすることができる。また、上述したように、波形用Ｒ
ＡＭ４に書き込まれる波形データは、サイン波合成され
た波形であるので、ＤＣ成分はゼロとなる。つまり、カ
ットオフ周波数設定部９の操作により、出力レベルをゼ
ロとすることができる。

【００５６】このようにして、本実施形態の簡易音源装
置１では、各音色毎にパワースペクトラムのデータをＲ
ＯＭ２に記憶し、このパワースペクトラムを用いて、各
種音色の楽音信号を出力することができるので、従来よ
り使用している簡単な構成を有する音源装置と比較して
極めて多様性に富んだ音色の出力が可能となり、電気仕
掛けの玩具や携帯電話等の機器に搭載する音源装置とし
て極めて有用である。

【００５７】また、図６〜図８に示した従来の音源装置
１０１と比較すると、従来の音源装置１０１では、各種
音色に対応する波形を、時間領域の波形信号（図６の波
形ｓ１５）として波形ＲＯＭ１０２に記憶しているのに
対して、本実施形態の簡易音源装置１では、図１に示す
ように、１つの音色に対して１つのパワースペクトラム
（図１の波形ｓ７）の形でＲＯＭ２に記憶する構成とし
ているので、記憶するデータ量を著しく低減することが
できる。これにより、装置の小型化、低コスト化を図る
ことができる。

【００５８】また、リミッタ回路１６を搭載することに
より、減衰音を入力したときにこの減衰音のレベルを所
望のレベルまで増幅することができるので、例えば和音
を出力する際には、該和音を構成する各音色を確実に発
音させることができる。

【００５９】更に、図１（ａ）に示すパワースペクトラ
ムｓ６から、ＲＯＭ２に記憶するためのパワースペクト
ラムｓ７を生成する際に、平方根を演算する処理を行え
ば、これを２乗することにより元のスペクトラムに戻す
ことができる。従って、パワースペクトラムを対数演算
した形で記憶し、これを指数演算して元のスペクトラム
に戻す方式と比較して演算量を著しく削減することがで
きる。

【００６０】また、図８に示した従来の位相加算器１０
５と、図５に示した本実施形態に用いられる位相加算器
６とを比較すると、本実施形態の位相加算器６は、図８
に示す選択部１１５、減算器１１７、ループ終了アドレ
ス設定部１１８、ループ管理部１１９を具備していない
点で、従来の位相加算器１０５と相違する。つまり、本
実施形態では、ピッチデータ（位相加算値）を加算して
得られるアドレスが２のべき乗（例えば、２５６）とな
ったところで自動的にアドレスがゼロに戻されるので、
ループ終了アドレスを設定する必要がなく、その分だけ
装置規模を小型化することができ、且つ、コストダウン
を図ることができる。

【００６１】また、図７と図４とを比較して理解される
ように、本実施形態の簡易音源装置１では、出力レベル
を調整するための振幅設定乗算器１０９、及び増幅率設
定部１１０を搭載しておらず、フィルタ８のカットオフ
周波数を調整することで、出力レベルを調整するように
しているので、この分装置の小型化、低コスト化を図る
ことができるようになる。また、フィルタ８は、急峻な
カットオフ特性を持つ必要がないので、装置規模を小型
化することができる。

【００６２】次に、波形データをパワースペクトラム
（図１（ａ）に示す波形ｓ７）の形でＲＯＭ２に記憶す
ることにより、従来の方式（時間領域の波形データ）で
記憶する場合と比較して記憶するデータ量が削減される
ことについて説明する。

【００６３】いま、サンプリング周波数を１６ｋＨｚ、
量子化ビットを８ビットとした波形を例にとり、１オク
ターブに１マルチサンプルで６オクターブ分の音程を出
力する場合で、且つ、３２の音色を持つ場合を例に挙げ
ると、従来より使用されている音源装置では、１マルチ
サンプルあたり、下記（１）式により５０４サンプル必
要となる。 ２５６＋１２８＋６４＋３２＋１６＋８＝５０４ ・・・（１） そして、これが３２音色分あることから、（２）式によ
り、１６１２８バイト（１５．７５キロバイト）の記憶
容量が必要となる。 ５０４（サンプル）×１（バイト）×３２（音色） ＝１６１２８（バイト） ・・・（２）

【００６４】これに対して、上記した実施形態では、１
オクターブ分のデータで６オクターブ分の音程の波形を
生成することができるので、サンプル数は２５６とな
り、更に、位相情報を考慮しなければ、パワースペクト
ラムのサンプル数は２５６の半分の１２８サンプルとな
る。従って、１２８サンプルのパワースペクトラムは
（３）式により、４０９６バイト（４キロバイト）の記
憶容量が必要となる。 １２８（サンプル）×１（バイト）×３２（音色） ＝４０９６（バイト） ・・・（３）

【００６５】そして、（２）式と（３）式とを比較して
容易に理解できるように、本実施形態に係る簡易音源装
置１では、ＲＯＭ２に記憶するデータが約１／４程度と
なっている。これにより、従来と比較し、装置の小型
化、コストダウンを図ることができる。

【００６６】なお、上記した実施形態では、電気仕掛け
の玩具や携帯電話機に使用する簡易音源装置について説
明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、設
置スペース、或いはコストに制約を受けるその他の機器
に搭載する音源装置として使用することができる。

【００６７】また、上記実施形態では、振幅制限手段と
してリミッタ回路１６を用いる例について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、コンプレッサ
回路を使用することも可能である。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の簡易電源
装置においては、以下に示す如くの効果を奏する。 （イ）波形データがパワースペクトラムの形で基準スペ
クトラム記憶手段（ＲＯＭ２）内に記憶されるので、デ
ータの記憶量を著しく低減することができる。また、パ
ワースペクトラムを、平方根の形で記憶すれば、これを
２乗することにより容易に再現することができるため、
演算量を低減することができる。

【００６９】（ロ）位相加算器に、ループの最終アドレ
スを設定するための最終アドレス設定部が搭載されない
ので、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。 （ハ）カットオフ周波数設定手段にて設定するフィルタ
のカットオフ周波数を、適宜調整することにより、楽音
信号の出力レベルを変化させるように構成しているの
で、振幅設定乗算器を搭載する必要が無く、装置の小型
化、低コスト化を図ることができる。また、カットオフ
周波数をゼロとすることにより、楽音出力を停止させる
ことができる。

【００７０】（ニ）基準スペクトラム記憶手段に記憶さ
れているパワースペクトラムは、ピッチシフトに応じて
予め高い周波数成分のスペクトラムが除去された後、波
形合成されて基準波形記憶手段（波形用ＲＡＭ４）に書
き込まれるので、急峻なカットオフ特性を有するフィル
タを使用しなくても折り返しノイズを除去することがで
きる。 （ホ）振幅制限手段（リミッタ回路）を搭載しているの
で、減衰音が入力された場合でも、該減衰音を所望のレ
ベルまで増幅することができ、確実に発音させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ｂ）は、本発明が適用される簡易音源装置に
よる処理手順を示す説明図、（ａ）は、（ｂ）に示すＲ
ＯＭ内部に記憶するパワースペクトラムを生成する手順
を示す説明図である。

【図２】ピアノの、ある鍵盤を押鍵したときに得られる
波形を示す説明図である。

【図３】図２に示す波形から「Ａ」に示す部分を切り出
して得られる波形を示す説明図である。

【図４】本発明の一実施形態に係る簡易音源装置の構成
を示すブロック図である。

【図５】図４に示す位相加算器の詳細な構成を示すブロ
ック図である。

【図６】（ｂ）は、従来における音源装置による処理手
順を示す説明図、（ａ）は、（ｂ）に示すＲＯＭ内部に
記憶する波形を生成する手順を示す説明図である。

【図７】従来における音源装置の構成を示すブロック図
である。

【図８】図７に示す位相加算器の詳細な構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 簡易音源装置 ２ ＲＯＭ（基準スペクトラム記憶手段） ３ 波形合成処理回路（波形合成処理手段） ４ 波形用ＲＡＭ（基準波形記憶手段） ５ 音色選択回路 ６ 位相加算器（位相加算手段） ７ 補間器（補間手段） ８ フィルタ ９ カットオフ周波数設定部 １０ ピッチデータ入力部 １１ 加算器 １２ アドレス設定部 １２ａ アドレス部 １２ｂ 小数部 １３ ループ開始アドレス設定部 １４ 位相累算処理部 １５ Ｄ／Ａ変換器 １６ リミッタ回路（振幅制限手段） １７ エンベロープ設定部 １８ 係数変換回路 ２１ トーンジェネレータ（楽音生成手段）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 楽音出力機能を有する機器に搭載される
   音源装置であって、 音源波形のパワースペクトラムを、ｎ乗根（ｎ＝２，
   ３，・・）の形または対数の形で記憶する基準スペクト
   ラム記憶手段と、 ノート入力に応じて、前記基準スペクトラム記憶手段に
   記憶されたパワースペクトラムのうち、使用する周波数
   成分を選択し、選択したパワースペクトラムをｎ乗、ま
   たは指数変換した後、各パワースペクトラムを波形合成
   して基準波形を生成する波形合成処理手段と、 前記生成された基準波形を記憶する基準波形記憶手段
   と、 前記基準波形記憶手段に記憶された波形に基づいて、所
   望の楽音信号を生成して出力する楽音生成手段と、 を具備したことを特徴とする簡易音源装置。
2. 【請求項２】 前記波形合成処理手段は、当該簡易音源
   装置の出力音色選択時に、前記ノート入力に応じた基準
   波形を生成し、これを前記基準波形記憶手段に書き込む
   処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の簡易音源
   装置。
3. 【請求項３】 楽音出力機能を有する機器に搭載される
   音源装置であって、 複数の音源波形のパワースペクトラムを、それぞれｎ乗
   根（ｎ＝２，３，・・）の形または対数の形で記憶する
   基準スペクトラム記憶手段と、 波形選択入力により、前記基準スペクトラム記憶手段に
   記憶された複数のパワースペクトラムから所望のパワー
   スペクトラムを選択し、且つ、ノート入力に応じて、前
   記選択したパワースペクトラムのうち、使用する周波数
   成分を選択し、選択されたパワースペクトラムをｎ乗、
   または指数変換した後、各パワースペクトラムを波形合
   成して基準波形を生成する波形合成処理手段と、 前記生成された基準波形を記憶する基準波形記憶手段
   と、 前記基準波記憶手段に記憶された基準波形に基づいて、
   所望の楽音信号を生成して出力する楽音生成手段と、 を具備したことを特徴とする簡易音源装置。
4. 【請求項４】 前記波形合成処理手段は、当該簡易音源
   装置の出力音色選択時に、前記波形選択入力、ノート入
   力に応じた基準波形を生成し、これを前記基準波形記憶
   手段に書き込むことを特徴とする請求項３に記載の簡易
   音源装置。
5. 【請求項５】 前記楽音生成手段は、前記基準波形をル
   ープ処理して得られるアドレス値を出力する位相加算手
   段と、 前記位相加算手段より得られるアドレス値に基づいて、
   前記基準波形に補間処理を加えることにより、所望のピ
   ッチとなる楽音出力波形を生成する補間手段と、 前記補間手段にて生成された楽音出力波形に含まれる高
   周波成分を除去するフィルタと、 前記フィルタのカットオフ周波数を調整可能なカットオ
   フ周波数設定手段と、 を具備し、 前記カットオフ周波数設定手段にて、前記フィルタのカ
   ットオフ周波数を調整することにより、前記補間手段よ
   り出力される波形データの出力レベルを調整することを
   特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の簡易
   音源装置。
6. 【請求項６】 前記楽音生成手段は、前記フィルタの後
   段に、出力信号の振幅を制限する振幅制限手段を具備し
   たことを特徴とする請求項５に記載の簡易音源装置。
7. 【請求項７】 前記位相加算手段は、２のべき乗となる
   アドレスを周期としてループ処理することを特徴とする
   請求項５または請求項６のいずれかに記載の簡易音源装
   置。
8. 【請求項８】 前記フィルタはカットオフ周波数をゼロ
   まで下げる機能を具備し、且つ、前記カットオフ周波数
   設定手段は、発音終了時に前記カットオフ周波数をゼロ
   に下げることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれ
   か１項に記載の簡易音源装置。