JP2504172B2

JP2504172B2 - フォルマント音発生装置

Info

Publication number: JP2504172B2
Application number: JP1077383A
Authority: JP
Inventors: 哲夫西元
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JPH02254497A; US5138927A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、管楽器音や人声音（コーラス音）等を発
生させる際に用いて好適なフォルマント音発生装置に関
する。

「従来の技術」管楽器音や人声音等のフォルマントを持つ楽音を発生
する装置としては、特公昭59−19352号が知られてい
る。この装置は、第26図（イ）に示すような周期波形と
同図（ロ）に示す窓関数とを乗算し、この結果、得られ
る波形（第27図参照）を音素として、この音素を周期的
に発生する。この場合、音素を発生する周期が、楽音の
音高すなわちピッチ周期に対応する。また、フォルマン
トを一定にするためには、窓関数の発生時における周期
波形の位相を常に一定にする必要がある。

「発明が解決しようとする課題」ところで、上述した従来の装置においては、ピッチ周
期が窓関数の時間幅Twより長い場合は良好な楽音発生を
することができるが、逆の場合には不要なスペクトルが
発生するという欠点があった。すなわち、第27図や第28
図（イ）に示すように、ピッチ周期Ｔが窓関数Twより長
いか等しい場合には問題がないが、第28図（ロ）に示す
ように、Tw＞Ｔの場合には、窓関数の発生途中において
次の窓関数が発生されるため、その継目部分において不
要なスペクトルが発生してしまう。このように、従来装
置においては、発音可能なピッチ周期Ｔが窓関数の時間
幅Twによって制限されてしまい、高い音高を発生するこ
とができなかった。

また、従来装置にあっては、周期波形と窓関数とを各
々別々の波形メモリに記憶し、各波形メモリを並行して
読出すことによって上記各波形を得ていたため、構成お
よび制御が複雑化するという問題があった。なお、２つ
の波形を発生する方法としては、高調波発生方法もある
が、この方法によった場合でも、構成は複雑になり、上
記と同様の問題が発生した。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、
第１の目的は発音可能なピッチ周期が窓関数の時間幅Tw
に影響されず高い音高の楽音を発生することができるフ
ォルマント音発生装置を提供するところにあり、また、
第２の目的は波形メモリを一つにして構成および制御の
簡略化を図ることができるフォルマント音発生装置を提
供するところにある。

「課題を解決するための手段」請求項１に記載の発明は、ｎ（ｎ＝1,2,3……）系統
のピッチ制御信号の各々を発音すべき楽音信号の基本ピ
ッチ周期のｎ倍毎に発生するとともに、各系統のピッチ
制御信号の発生タイミングを基本ピッチずつずらせるピ
ッチ制御信号発生手段と、前記各ピッチ制御信号が発生
される毎に、基本ピッチ周期内において滑らかな窓関数
を各系統について発生する窓関数発生手段と、フォルマ
ント中心周波数を有する周期的関数を各系統について発
生するとともに、前記ピッチ制御信号が発生される毎に
周期関数の位相を所定値にセットする周期関数発生手段
と、前記周期関数発生手段によって発生された周期関数
を前記窓関数発生手段によって発生された同一系統の窓
関数によって変調する変調手段と、この変調手段の各系
統についての出力信号を加算する加算手段とを具備して
いる。

また、請求項（２）に記載の発明にあっては、前記窓
関数発生手段、前記周期関数発生手段および変調手段
は、各系統についての処理を各々時分割で行い、また、
前記加算手段は同一発音タイミングにかかる各系統につ
いての前記変調手段の出力信号を順次累算することを特
徴としている。

また、請求項（３）に記載の発明にあっては、ｎ（ｎ
＝1,2,3……）系統のピッチ制御信号の各々を発音すべ
き楽音信号の基本ピッチ周期のｎ倍毎に発生するととも
に、各系統のピッチ制御信号の発生タイミングを基本ピ
ッチずつずらせるピッチ制御信号発生手段と、前記各ピ
ッチ制御信号が発生される毎に、各系統について第１の
設定値を順次累算する第１のアキュームレータと、各系
統について第１の設定値より小さい第２の設定値を順次
累算し、対応するピッチ制御信号が発生される毎に、累
算値が所定値にセットされる第２のアキュームレータ
と、周期関数の値が記憶されるとともに、前記第１、第
２のアキュームレータの累算出力が選択的に、かつ、各
系統について時分割的にアドレスデータとして供給され
る周期関数記憶テーブルと、第１のアキュームレータの
累算出力に基づいて前記周期関数記憶テーブルから読出
されたデータを各系統についてｋ（ｋは任意の整数）乗
する累乗手段と、前記第２のアキュームレータの累算出
力に基づいて前記周期関数記憶テーブルから読出された
データと前記累乗手段が出力するデータとを各系統毎に
乗算する乗算手段と、同一発音タイミングにかかる各系
統についての前記乗算手段の出力信号を順次累算する累
算手段とを具備している。

「作用」各請求項に記載の発明においては、加算手段または累
算手段によって各系統についてのフォルマント音波形が
加算される。この結果、フォルマント形状が同一で窓関
数発生周期より短いピッチのフォルマント音が発生され
る。

また、請求項（３）に記載の発明にあっては、周期関
数発生テーブルの読出データに基づいてフォルマント中
心周波数を有する周期関数と窓関数とが作成される。す
なわち、１の波形記憶テーブルから２つの関数が発生さ
れる。

「実施例」次に、図面を参照してこの発明の実施例について説明
する。

（１）実施例の構成第１図は、この発明の一実施例である電子楽器の構成
を示すブロック図である。図において、鍵情報発生回路
１は、キーボードとその周辺回路とから構成されてお
り、押下されたキーを示すキーコードKCと、キーが押下
されていることを示すキーオン信号KONとを出力する。
音色指定部２は、複数の操作子を有して構成され、各操
作子に対応した音色指定データRDを出力するものであ
る。音色パラメータ供給回路３は、音色指定データRDに
対応する各種の音色パラメータfc,K,S,N,EB（これらの
パラメータについては後述する）を発生し、回路各部に
供給する。

次に、位相発生器５は。音色パラメータであるフォル
マント中心周波数fcの値を順次累算する回路である。こ
の場合、フォルマント中心周波数fcが低いときは累算の
速度が小さく、フォルマント中心周波数fcが高いときは
累算の速度が大きくなるように構成されている。また、
累算値がオーバーフローしたときは、再び初期値に戻っ
て累算を繰り返すようになっている。したがって、フォ
ルマント中心周波数fcが高いときは繰り返し周期が短
く、逆にフォルマント中心周波数fcが低いときは繰り返
し周期が低い。ここで、第２図（ニ）は、位相発生器５
が出力する累算値の変化の状況を示しており、図示のよ
うに累算値がオーバーフローする毎にリセットされるよ
うになっている。この位相発生器５の累算出力は、セレ
クタ９を介して対数sinテーブル10にアドレスデータと
して供給されるようになっている。

第１図に示す位相発生器６は、アキュームレータによ
って構成されており、鍵情報発生回路１から供給される
キーコードKCを基本ピッチ周波数データfoとして取り込
み、この基本ピッチ周波数データfoを順次累算する。こ
の位相発生器６は、オーバーフローするとリセットされ
再び０から累算動作を行う（第２図（イ）参照）。した
がって、累算の周期は、基本ピッチ周波数データfoに対
応した時間になり、基本ピッチ周波数データfoが大きい
ほど小さくなる。また、位相発生器６はオーバーフロー
パルス（例えば、最上位ピッチMSB）を微分回路７に供
給するようになっている。微分回路７は、ワンショット
マルチバイブレータから構成されており、オーバーフロ
ーパルスが立ち上がると、第２図（ロ）に示すように所
定幅のリセットパルス信号RSを位相発生器５および位相
発生器８に供給する。すなわち、微分回路７は、位相発
生器６の出力値が０になるタイミングを検出し、このタ
イミングにおいてリセットパルスRSを出力する。位相発
生器５は、リセットパルスRSが供給されると、その累算
値が第２図（ニ）に示すように強制的にリセットされる
ようになっている。

位相発生器８は、音色パラメータとして供給される音
素変調波位相定数Ｋを所定クロックに同期して累算する
回路である。この位相発生器８は、累算値がオーバーフ
ローすると最終値を保持し、次いでリセットパルスRSが
供給されると、内容をリセットして再び累算を開始する
ようになっている。第２図（ハ）は、位相発生器８の累
算結果を示しており、図示のように、リセットパルスRS
が供給されると、累算値が０から順次増加し、オーバー
フローするとその値を保持する。この位相発生器８の累
算結果は、セレクタ９を介して対数sinテーブル10にア
ドレスデータとして供給されるようになっている。この
場合、位相発生器８の累算速度は、位相発生器５の累算
速度に比べて極めて遅くなるように音素変調波位相定数
Ｋの値が設定されている。また、セレクタ９は、動作信
号SELが供給されたときに位相発生器５の出力データを
選択し、動作信号SELが供給されないときに位相発生器
８の出力データを選択するようになっている。

次に、対数sinテーブル10は、対数sinデータが１周期
分記憶されているテーブルであり、セレクタ９を介して
供給されるアドレスデータに応じた値を出力するように
なっている。したがって、対数sinテーブル10は、位相
発生器５または８における累算値に応じた間隔で関数値
を出力するようになっている。

データシフタ11は、対数sinテーブル10の出力データ
を、音色パラメータであるシフト量データＳに従ってシ
フトする回路である。ただし、シフト動作は、動作信号
SFTが供給されているときに行われ、動作信号SFTが供給
されていないときは対数sinテーブル10から供給された
データをそのまま出力する。また、データシフタ11にお
けるシフトは、シフト量データＳの値だけ上位側にシフ
トする動作となる。このように、上位側にシフトするこ
とは、データを2^S倍することになるが、対数sinテーブ
ル10から出力されるデータは対数値であるため、真数に
対しては2^S乗を行うことになる。したがって、位相発生
器８が出力する累算値に基づいて対数sinテーブル10の
データを読出した場合は、データシフタ11の出力信号
は、 sin^2SKt ……（１）なる式で表される。なお、上記（１）式においてｔは累
算回数を示している。

次に、加算器12は、動作信号ADD1が供給されると、デ
ータシフタ11の出力データとレジスタ13の出力データと
を加算する回路である。動作信号ADD1が供給されない場
合は、加算器12に供給されるデータは、そのまま出力端
から出力される。また、レジスタ13には、加算器12をそ
のまま通過したデータが記憶されるようになっている。
この場合、加算器12による加算は、対数データについて
の加算であるから、真数に対しては乗算を行うことにな
る。

次に、加算器12の出力データは、加算器15に供給され
る。加算器15は、動作信号ADD2が供給されると、加算器
12の出力データとエンベロープ発生器20の出力信号とを
加算する。エンベロープ発生器20は、キーオン信号KON
が供給されると、所定のエンベロープデータ（対数値）
を発生する回路である。どのようなエンベロープデータ
を発生するかは、音色パラメータであるエンベロープ指
定データEBによって決定される。この加算器15における
加算は、対数値の加算であるから真数に対しては乗算を
行っていることになる。対数／リニア変換テーブル22
は、加算器15から供給される対数データを真数に変換す
るテーブルである。対数／リニア変換テーブル22が出力
するデータは、加算器28とレジスタ29とからなるアキュ
ームレータ30によって適宜累算されて出力されるように
なっている。このアキュームレータ30における累算動作
は、アキュームレータ制御部31が出力するタイミング信
号ACMによって制御されるようになっている。アキュー
ムレータ制御部31は、基本ピッチ周波数データfoと音素
変調波位相定数Ｋとに基づいてタイミング信号ACMを作
成する。また、動作タイミング発生回路35は、前述した
動作タイミング信号ADD1,ADD2,SEC,SFTを発生する。

また、この実施例における位相発生器5,6,8は、各々
＃１〜＃Ｎの複系統分設けられており、動作の態様によ
って駆動される系統数が異なるようになっている。

（２）実施例の動作次に、上述した構成によるこの実施例の動作について
説明する。

この実施例においては、２×ｎ（ｎは1,2,……）のタ
イムスロットが設定されており、各タイムスロット毎に
時分割で動作が行われる。ここで、ｎの値は、窓関数時
間幅をTwとした時にfw＝1/Twとすると、 fo≦fwのときはｎ＝１ fw≦fo≦2fwのときはｎ＝２ 2fw≦fo≦3fwのときはｎ＝３ 3fw≦fo≦4fwのときはｎ＝４となる。以上のようにｎの値は、窓関数時間幅Twと基本
ピッチ周波数データfoとの関数によって決定される。な
お、基本ピッチ周波数データfoは前述のように、キーコ
ードKCが示す音高に対応している。

次に、ｎが1,2,3,4の場合を例にとって動作を説明す
る。

ｎ＝１の場合（fo≦fw）ｎ＝１であるからタイムスロット数は２である。ここ
で、これらのタイムスロットをTS1、TS2とする。また、
この動作の場合は、系統＃１のみが駆動される。

まず、演奏者は、音色指定部２を操作して所望の音色
を設定する。この操作に対応して音色設定データRDが出
力され、これにより、音色パラメータ供給回路３からフ
ォルマント中心周波数データfc、音素変調波位相定数Ｋ
等の音色パラメータが回路各部に出力される。フォルト
マント中心周波数データfcが出力されると、位相発生器
５が第２図（ニ）に示す累算を開始し、また、音素変調
波位相定数Ｋが出力されると位相発生器８が第２図
（ハ）に示す累算を開始する。

次に、演奏者がキーボードを操作すると、キーオン信
号KONおよび押下した鍵に対応するキーコードKCが出力
され、このキーコードKCが基本ピッチ周波数データfoと
して位相発生器６に取り込まれる。この結果、位相発生
器６は第２図（イ）に示すような累算を行う。この累算
におけるリセットからオバーフローまでの周期は基本ピ
ッチ周波数データfoに対応するから、微分回路７から出
力されるリセット信号RSも基本ピッチ周波数データfoに
対応する。また、リセット信号RSは、位相発生器５およ
び位相発生器８に供給されるから、位相発生器８の累算
開始タイミングにおいては、位相発生器５の累算開始タ
イミングが一致する。

また、キーオン信号KONが出力されると、タイムスロ
ットTS1の動作が開始される。

タイムスロットTS1においては、動作タイミング発生
回路35から動作信号SELが出力され、これにより、位相
発生器５の累算値が対数sinテーブル10にアドレスデー
タとして供給される。この結果、対数sinテーブル10か
ら上記累算値に対応する対数sinデータが出力され、こ
れがデータシフタ11および加算器12を介してレジスタ13
に格納される。

次に、タイミングTS2の動作に進むと、動作タイミン
グ発生回路35が動作信号SELを停止し、動作信号SFT、AD
D1、ADD2を出力する。この結果、位相発生器８の累算値
がセレクタ９を介して対数sinテーブル10にアドレスデ
ータとして供給される。これにより、対数sinテーブル1
0から位相発生器８の累算値に対応する対数sinデータが
出力される。この対数sinデータは、データシフタ11に
おいて上位ビット側に所定量シフトされる。このとき、
音色パラメータ供給回路３から出力されるシフト量デー
タＳの値を「１」とすれば、シフト量は１ビットとな
り、対数sinデータが２倍されることになる。すなわ
ち、真数に対しては２乗されることになり、sin²Kt（ｔ
は累算回数）なる演算が行われたことになる。そして、
データシフタ11から出力されたデータは、加算器12に供
給される。この時点においては、動作信号ADD1が出力さ
れているから、シフト後のデータとレジスタ13に格納さ
れていたデータとが加算される。この加算値が、加算器
15に供給されると、エンベロープ発生器20が出力する対
数エンベロープデータと加算（真数に対しては乗算）さ
れ、次に、対数／リニア変換テーブル22において真数に
変換される。この変換後のデータはアキュームレータ30
を介して出力される。なお、ｎ＝１の場合においては、
アキュームレータ30は累算動作は行わないようになって
いる。

以後は、再び上述したタイムスロットTS1、TS2の動作
が繰り返される。このようにして２つのタイムスロット
毎に１個の加算値が加算器12から出力され、この加算値
が順次真数に変換されて出力される。この場合、タイム
スロットTS1において発生されるのは、ｔを累算回数と
すれば、sin（fc・ｔ）なる周期波形である。また、タ
イムスロットTS2において発生されるのは、前述した
（１）式に示す窓関数である。これらの周期波形および
窓関数の対数値が加算器12において加算されるから、実
質的に乗算されたことになり、この結果、第２図（ホ）
に示すように、周波数がフォルマント中心周波数fcに一
致したsin波と、周期が期間Twに一致した窓関数（sin²
波）との乗算波が、1/foの周期で出力される。したがっ
て、ピッチ周波数foのフォルマント音が発生される。な
お、第２図（ホ）は簡単化のためにエンベロープの処理
がなされない場合の波形を示している。

ｎ＝２の場合（fw≦fo≦2fw）次に、ｎ＝２の場合を説明する。この場合は、演奏者
による操作は、上述と同様であるが、タイムスロットが
TS1、TS2、TS3、TS4の４つになり、系統＃１と＃２とが
駆動される。ここで、系統＃１によって発生される窓関
数と系統＃２によって発生される窓関数とを各々第３図
（イ）、（ロ）に示す。図示のように、各系統＃１、＃
２の累算値によって発生された窓関数の発生周期は、共
に2/foであるが、系統＃２の窓関数は系統＃１の窓関数
の発生タイミングに対し1/fo遅れるようになっている。
これは各系統における位相発生器６の動作開始タイミン
グが1/foづつずらしてあるからである。次に、系統＃
１、＃２において発生したフォルマント波形の処理につ
いて説明する。

まず、系統＃１が発生する累算値（対数sinテーブル1
0のアドレスデータ）に基づき、タイムスロットTS1,TS2
において上記と同様の動作により周期波形であるsin
波と窓関数（sin²波）との積が演算される。この演算結
果は、アキュームレータ30内のレジスタ29に格納され
る。次に、系統＃２が発生する累算値（対数sinテーブ
ル10のアドレスデータ）に基づき、タイムスロットTS3,
TS4において上記と同様の動作により周期波形と窓関
数との積が演算される。この演算結果は、アキュームレ
ータ30内の加算器28において、レジスタ29に格納されて
いる系統＃１の演算結果と加算され、加算結果が最終出
力信号として出力される。このように、系統＃１と系統
＃２の累算結果に基づくフォルマント音波形が加算され
て出力される。ただし、第３図に示すように系統＃１ま
たは＃２による窓関数のみが発生されている期間におい
ては、アキュームレータ30の累算動作は行われない。

ここで、第４図（イ）および（ロ）は、各々系統＃
１、＃２の累算値に基づくフォルマント音波形を示して
おり、同図（ハ）はフォルマント音波形の加算状態を示
している。このようにフォルマント音波形が加算される
と、スペクトル形状が変わらないまま、ピッチ（1/fo）
が窓関数時間幅Twより短くなる。スペクトル形状が変わ
らない理由は以下の通りである。

まず、時間的にずらした波形の加算のフーリエ変換を
考える。

ここで、時間関数ｘ（ｔ）のフーリエ変換をＸ（ｆ）
とすると、τずらした時間関数ｘ（ｔ＋τ）のフーリエ
変換は、Ｆ［ｘ（ｔ＋τ）］＝∫ｘ（ｔ＋τ）ｅ^−j2πｆτ ＝ｅ^j2πｆτ∫ｘ（τ）ｅ^−j2πｆτ ＝ｅ^j2πｆτＸ（ｆ） ……（２）となる。この式（２）に示されるように、ｘ（ｔ＋τ）
のフーリエ変換は、Ｘ（ｔ）に比べて位相が２πft進
む。

したがって、第４図（イ）に示す波形のフーリエ変換
Ｘ（ｆ）に対して同図（ロ）に示す波形のフーリエ変換
はｅ^j2πｆτＸ（ｆ）となる。そして、２系列の波形を
累算によって合成すると、Ｘ（ω）＋ｅ^ｊωτＸ（ω）＝（１＋ｅ^ｊωτ）Ｘ
（ω） ……（３）となる。ここで、第（３）式の右辺の絶対値の２乗をと
ってスペクトル形状を調べると、｜（１＋ｅ^ｊωτ）Ｘ（ω）｜^２＝｜（１＋ｅ^ｊωτ）
｜^２・|X（ω）｜^２ ……（４）となり、ｅ^ｊωτ＝cosωτ＋jsinωτ ……（５）であるから、｜（１＋ｅ^ｊωτ）＝｛（１＋cosωτ）^２＋sin^２ω
τ｝^1/2 ……（６）となる。（６）式の右辺は、（１＋2cosωτ＋cos^２ωτ＋sin^２ωτ）^1/2＝｛２＋
（１＋cosωτ）｝^1/2 ……（７）であるから、（３）式右辺の絶対値の二乗は、２（１＋cosωτ）|X（ω）｜² ……（８）となる。

ここで、|X（ω）｜²は、第４図（イ）または（ロ）
に示す合成前の波形のスペクトルである。そして、（１
＋cosωτ）は、第５図に示す関数であり、ｆ＝1/2τ、
3/2τ……毎に０となる（ただしω＝２πｆ）。したが
って、第４図（ハ）に示す合成波形のスペクトルは、合
成前のスペクトル成分からｆ＝1/2τ、3/2τ……の部分
を除いたものとなる。すなわち、合成前のスペクトルは
第６図（イ）に示すようになっているが、合成後のスペ
クトルは同図（ロ）に示すようにｆ＝1/2τ、3/2τ……
の部分が間引かれたスペクトルとなる。このようにスペ
クトルの一部が間引かれたスペクトルになるが、全体と
してのスペクトル形状は変化していない。したがって、
フォルマント形状を変化させずに、窓関数時間幅Tw以上
にピッチを上げることができる。

ｎ＝３の場合（2fw≦fo≦3fw）次に、ｎ＝３の場合は、タイムスロットとしてTS1〜T
S6のスロットを設定し、また、系統＃１〜＃３が駆動さ
れる。ここで、系統＃１〜＃３によって発生される窓関
数を各々第７図（イ）、（ロ）、（ハ）に示す。図示の
ように、各系統＃１、＃２、＃３の累算値によって発生
される窓関数の発生周期は、共に3/foであるが、系統＃
２の窓関数は系統＃１の窓関数の発生タイミングに対し
1/fo遅れ、系統＃３の窓関数は系統＃２の窓関数の発生
タイミングに対し1/foずつ遅れるようになっている。こ
れは各系統における位相発生器６の動作開始タイミング
が1/foづつずらしてあるからである。

系統＃１、＃２、＃３において発生したフォルマント
波形の処理は、上述のの場合と同様である。

ｎ＝４の場合（3fw≦fo≦4fw）この場合は、系統＃１〜＃４が駆動されるが、処理的
には上記と同様である。各系統＃１〜＃４の窓関数
は、その発生周期が4/foに設定され、また、発生タイミ
ングが順次1/foずつ遅れるように設定されている。

ここで、第８図（イ）〜（ニ）に、各系統＃１〜＃４
の累算値に基づくフォルマント波形を示す。アキューム
レータ30によって各フォルマント波形が合成されると、
同図（ホ）に示すようになり、ピッチ1/foは、窓関数時
間幅Twの1/4以下となっている。この場合においても、
前述したようにスペクトルの形状（包絡線）は変化しな
いから、同一のフォルマント音が高いピッチで発生され
る。

また、ｎが５以上の場合も上記と同様の処理によって
フォルマント音の発生を行うことができる。この場合
は、系統＃１〜＃ｎを駆動するようにし、各系統＃１〜
＃ｎによる窓関数の発生周期がn/foに設定される。ま
た、各系統＃１〜＃ｎによる窓関数の発生タイミング
は、上記と同様に順次1/foずつ遅れるように設定する。

（３）変形例上記実施例には以下の変形例が可能である。

窓関数としてsinの2_S乗の関数を用いたが、これ以
外の関数を用いても良い。他の関数の条件としては、微
分値が断続しないもの、すなわち、滑らかな波形である
ことが必要である。他の関数を用いる場合においても実
施例と同様に関数を記憶したテーブルを用意して、ここ
から適宜関数値を読出すようにすればよい。また、実施
例で用いた対数sinテーブルと他の関数のテーブルとを
併用し、音色に応じて適宜切り替えるように構成しても
よい。上記のことは、他の周期波形（実施例ではsin
波）についても同様の変形が可能である。

また、窓関数を第９図に示すように、第１の区間と第
２の区間とに分け、例えば、第１の区間においてsin^sak
_at、第２の区間においてsin^sbk_btなる関数を設定し、周
期1/fo内において連続性が保たれるようにsa、ka、sb、
kbの各値を設定してもよい。さらに、これらの値を適宜
切り換えるように構成することもできる。この切換によ
りスペクトルの裾野の広がり等を制御することができる
から、フォルマント音の音色を変化させることができ
る。

また、各系統＃１〜＃ｎの累算に基づく波形発生を
時分割にせずに、並行して行うようにしてもよい。すな
わち、後段の回路を複数設けてもよい。

（４）実験例次に、上記実施例において実際にフォルマント波形を
発生させた際の波形例を示す。

まず、第10図、第11図、第12図および第13図は、各々
フォルマント中心周波数を3350Hzに固定しておいて、ピ
ッチ周波数を100Hz、200Hz、400Hzおよび800Hzとした場
合のフォルマント音波形（上段）とフーリエ解析後の周
波数スペクトル（下段）を示している。これらの図に示
すように、ピッチ周波数が変動しても周波数スペクトル
は変動しない。特に、第13図は、基本ピッチ周波数が窓
関数発生周波数より高い場合を示しているが、周波数ス
ペクトルの全体形状は変化していないのが判る。

第14図、第15図、第16図および第17図は、各々基本ピ
ッチ周波数を400Hzに固定してフォルマント中心周波数
を1250Hz、2500Hz、3750Hz、5500Hzにした場合のフォル
マント音波形図および周波数スペクトルを示している。

第18図、第19図、第20図および第21図は、各々フォル
マントバンド幅を次第に狭くした場合を示している。こ
れは、第１図に示す音素変調波位相定数Ｋを次第に小さ
くすることによって実現される。

第22図、第23図、第24図および第25図は、各々フォル
マント形状を制御した場合を示しており、このようなフ
ォルマント形状の制御は、第１図（あるいは第（１）
式）に示すＳの値を換えることによって実現される。上
記各図は、Ｓの値は、1,2,3,4と順次大きくしていった
場合を示しており、ピークが鋭く裾が広がっていた形状
が次第にピークが緩やかで裾が狭くなる形状に変化して
いる。

「発明の効果」以上説明したように、各請求項の発明によれば、複数
系列で発生したフォルマント音を加算するようにしたの
で、窓関数の時間幅より狭いピッチのフォルマント音を
フォルマント形状を変えずに発生することができる。ま
た、請求項（３）に記載の発明にあっては、一の関数発
生テーブルによってフォルマント周波数を有する周期関
数と窓関数とを発生するようにしたので、構成が極めて
簡単となる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例における回路各部の波形図、第３図は
同実施例における系統＃１と＃２の窓関数発生タイミン
グを示す波形図、第４図は同実施例におけるフォルマン
ト波形の合成状態を示す波形図、第５図は（１＋cosω
τ）の波形図、第６図は波形合成前のスペクトルと波形
合成後のスペクトルとを示すスペクトル図、第７図は系
統＃１、＃２、＃３の窓関数発生タイミングを示す波形
図、第８図は系統＃１〜＃４によるフォルマント音波形
の合成状態を示す波形図、第９図は窓関数の他の例を示
す波形図、第10図〜第25図は各々本実施例における実験
結果を示す波形図、第26図はフォルマント音発生の為の
周期関数と窓関数との波形を示す波形図、第27図はフォ
ルマント音波形を示す波形図、第28図はピッチ周期が窓
関数時間幅以下の場合を示す波形図である。５……位相発生器（周期関数発生手段：第２のアキュー
ムレータ）、６……位相発生器（ピッチ制御信号発生手
段）、７……微分回路（ピッチ制御信号発生手段）、８
……位相発生器（窓関数発生手段：第１のアキュームレ
ータ）、10……対数sinテーブル（周期関数発生手段：
窓関数発生手段：周期関数記憶テーブル）、11……デー
タシフタ（窓関数発生手段）、12……加算器（変調手
段：乗算手段）、13……レジスタ（変調手段）、30……
アキュームレータ（加算手段：累算手段）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ｎ（ｎ＝1,2,3……）系統のピッチ制御信
号の各々を発音すべき楽音信号の基本ピッチ周期のｎ倍
毎に発生するとともに、各系統のピッチ制御信号の発生
タイミングを基本ピッチずつずらせるピッチ制御信号発
生手段と、前記各ピッチ制御信号が発生される毎に、基本ピッチ周
期内において滑らかな窓関数を各系統について発生する
窓関数発生手段と、フォルマント中心周波数を有する周期的関数を各系統に
ついて発生するとともに、前記ピッチ制御信号が発生さ
れる毎に周期関数の位相を所定値にセットする周期関数
発生手段と、前記周期関数発生手段によって発生された周期関数を前
記窓関数発生手段によって発生された同一系統の窓関数
によって変調する変調手段と、この変調手段の各系統についての出力信号を加算する加
算手段とを具備することを特徴とするフォルマント音発
生装置。
【請求項２】前記窓関数発生手段、前記周期関数発生手
段および変調手段は、各系統についての処理を各々時分
割で行い、また、前記加算手段は同一発音タイミングに
かかる各系統についての前記変調手段の出力信号を順次
累算することを特徴とするフォルマント音発生装置。
【請求項３】ｎ（ｎ＝1,2,3……）系統のピッチ制御信
号の各々を発音すべき楽音信号の基本ピッチ周期のｎ倍
毎に発生するとともに、各系統のピッチ制御信号の発生
タイミングを基本ピッチずつずらせるピッチ制御信号発
生手段と、前記各ピッチ制御信号が発生される毎に、各系統につい
て第１の設定値を順次累算する第１のアキュームレータ
と、各系統について第１の設定値より小さい第２の設定値を
順次累算し、対応するピッチ制御信号が発生される毎
に、累算値が所定値にセットされる第２のアキュームレ
ータと、周期関数の値が記憶されるとともに、前記第１、第２の
アキュームレータの累算出力が選択的に、かつ、各系統
について時分割的にアドレスデータとして供給される周
期関数記憶テーブルと、第１のアキュームレータの累算出力に基づいて前記周期
関数記憶テーブルから読出されたデータを各系統につい
てｋ（ｋは任意の整数）乗する累乗手段と、前記第２のアキュームレータの累算出力に基づいて前記
周期関数記憶テーブルから読出されたデータと前記累乗
手段が出力するデータとを各系統毎に乗算する乗算手段
と、同一発音タイミングにかかる各系統についての前記乗算
手段の出力信号を順次累算する累算手段とを具備するこ
とを特徴とするフォルマント音発生装置。