JP2526838B2 - 波形デ―タ発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、波形メモリに格納した
デジタル波形データを用いて音発生を行う波形データ発
生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、パルス符号変調方式（以下、Ｐ
ＣＭ方式という）により楽音発生を行う波形データ発生
装置としての電子楽器の従来のシステム構成図である。

【０００３】同図に示すように、この電子楽器は、例え
ばマイクロプロセッサから成る中央処理装置（以下、Ｃ
ＰＵという）１、鍵情報発生装置２、波形アドレステー
ブル３、アドレス発生装置４、フラグレジスタ５、波形
メモリ６、補間装置７、デジタル／アナログ変換器（以
下、Ｄ／Ａ変換器という）８及び音響装置９から構成さ
れている。

【０００４】鍵情報発生装置２は、キーボードや音色ス
イッチ等を有しており、上記キーボードの押鍵によって
指定される音高や上記音色スイッチの選択によって指定
される音色等に対応する鍵情報ａを発生する。

【０００５】波形メモリ６は、例えばＲＯＭ（リード・
オンリ・メモリ）等から成り、ＰＣＭ方式により所定ビ
ットに量子化された複数の音色のデジタル波形データｂ
を格納している。

【０００６】波形アドレステーブル３は、上記波形メモ
リ６に記憶されている各音色のデジタル波形データの先
頭アドレス、及び各音色に対応するアドレス幅を格納し
ている。

【０００７】アドレス発生装置４は、ＣＰＵ１が、鍵情
報発生装置２から入力する音高情報、音色情報に基づい
て、波形アドレステーブル３から読み出す前記先頭アド
レス及びアドレス幅情報を入力し、それらのデータを特
に図示していないレジスタに格納する。そして、指定さ
れている音色の波形データの先頭アドレス、及び指定さ
れた音高に対応するアドレス幅に基づいて、波形メモリ
６の読み出しアドレスとなるカレントアドレスの整数部
ｄと波形メモリ６から読み出された波形データの補正に
用いられるカレントアドレスの小数部ｅとを発生する。

【０００８】上記カレントアドレス整数部ｄは、ＣＰＵ
１から入力されるアドレス幅情報に基づいて所定時間間
隔毎に歩進される。フラグレジスタ５は、アドレス発生
装置４のカレントアドレス整数部ｄの歩進動作を開始さ
せるアドレス歩進許可フラグを有しており、そのアドレ
ス歩進許可フラグはＣＰＵ１によりセットされる。又、
そのアドレス歩進許可フラグの出力ｆはアドレス発生装
置４に出力される。

【０００９】補間装置７は、前記アドレス発生装置４か
ら加わるカレントアドレスの少数部ｅに基づいて、波形
メモリ６から出力されるデジタル波形データｂを補間し
て指定される音高に対応するデータ波形データｉを生成
し、Ｄ／Ａ変換器（デジタル／アナログ変換器）８に出
力する。

【００１０】Ｄ／Ａ変換器８は、補間装置７から入力す
るデジタル波形データｉを対応するアナログ楽音信号ｊ
に変換し、音響装置９に出力する。音響装置９は、アン
プ及びスピーカ等から成り、Ｄ／Ａ変換器８から出力さ
れるアナログ楽音信号ｊを増幅して、外部に放音させ
る。

【００１１】次に、上記のように構成された電子楽器の
動作を説明する。演奏者が鍵情報発生装置２の音色スイ
ッチの操作により任意の音色を選択した後、任意の鍵を
押鍵すると、鍵情報発生装置２から出力される音色情報
及び押鍵された鍵に関する鍵情報がＣＰＵ１により読み
出される。次に、ＣＰＵ１は、その音色情報に対応する
先頭アドレス、及び押鍵により指定された音高に対応す
る波形メモリ６の読み出しアドレス歩進幅情報を、波形
アドレステーブル３から読み出す。そして、その読み出
した先頭アドレス及びアドレス幅情報をアドレス発生装
置４内の所定レジスタに書き込む。

【００１２】続いてＣＰＵ１は、フラグレジスタ５内の
アドレス歩進許可フラグをオン（「１」）に設定する。
このことにより、アドレス歩進許可フラグの出力ｆがア
クティブとなってアドレス発生装置４に加わる。

【００１３】アドレス発生装置４は、上記出力ｆがアク
ティブとなると、上述のようにしてＣＰＵ１により所定
レジスタ内に書き込まれた先頭アドレス及びアドレス歩
進幅情報に基づいてアドレス歩進を開始し、その歩進の
結果得られるカレントアドレスの整数部ｄを波形メモリ
６に出力するとともにカレントアドレスの小数部ｅを補
間装置７に出力する。これら一連の動作によって、波形
メモリ６から指定された音色のデジタル波形データｂが
指定された音高に対応するアドレス幅で順次読み出さ
れ、押鍵操作ａに対応した音高の楽音が指定された音色
で発生される。

【００１４】楽音発生は、まず、波形メモリ６から読み
出されたデジタル波形データｂに対し、補間装置７が補
間を施して音高調整を行うことにより行われる。補間装
置７は、アドレス発生装置４から加わるカレントアドレ
スの小数部ｅに基づき、波形メモリ６から連続して読み
出される２つのデジタル波形データｂに対する補間を行
い、指定された音高に対応するデジタル波形データｉを
生成し、その生成したデジタル波形データｉをＤ／Ａ変
換器８に出力する。アドレス発生装置４は、所定時間の
１時分割時間をさらに前半と後半に２分割し、その前半
と後半において、隣接するサンプリングデータのアドレ
スを波形メモリ６に出力する。そして、補間装置７が上
記アドレス出力に対応して、波形メモリ６から読み出さ
れる隣接する２つのデジタル波形データ及び前記カレン
トアドレスの小数部ｅを用いて指定音高のデジタル波形
データｉを算出する。そして、補間装置３により算出さ
れたデジタル波形データｉは、Ｄ／Ａ変換器８により対
応するアナログ楽音信号ｊに変換され、音響装置９に入
力される。そして、音響装置９により、波形整形・増幅
されて外部に放音される。

【００１５】上述のようなデジタル処理により発生され
る楽音の音質は、デジタル波形データｂのビット幅によ
り決定される。デジタル波形データｂは、ＰＣＭ方式に
おいては、微小時間毎にサンプリングして得られる所定
の音高の楽音波形の振幅値を量子化により所定ビットの
デジタルデータに変換したもので、通常、充分な振幅値
分解能を得るために、１６ビットデータが採用されてい
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、デジタル波
形データｂを１６ビット幅とした場合、その振幅値分解
能は、１２ビット幅のデジタル波形データｂよりも２⁴
＝１６倍となり、その音質は、より繊細となる。

【００１７】しかしながら、デジタル波形データのビッ
ト幅を１６ビット幅とした場合、１２ビット幅とした場
合に比べ振幅値分解能が向上し楽音の音質は全体的に鮮
明とはなるものの、低音域の楽音までが澄んだ繊細な楽
音として発生されてしまい、感覚的に音質が細い楽音と
して感じられてしまうことがある。これでは、低音域の
楽音に本来的に要求される重厚感や迫力感が損なわれる
結果となり、むしろ、フィルタ効果を期待できる１２ビ
ット幅のデジタル波形データｂを用いた方が、低音域の
再生には適しているものと考えられる。

【００１８】すなわち、所定のビット幅で表現されたデ
ジタル波形データｂから発生される楽音には特有の音質
が存在し、高音域、低音域を共に特定のビット幅のデジ
タル波形データｂを用いて生成すると自然な音感が得ら
れないことになる。このような欠点を解決するために、
ビット幅の異なる複数のデジタル波形データを波形メモ
リ６に記憶させ、音域に応じてその音域に対して最適な
ビット幅の波形データを選択的に読み出して使用する手
法も考えられるが、この場合、各ビット幅毎に異なる補
間処理を行う必要があると共に、各ビット幅にＤ／Ａ変
換器を新たに付加しなければならず、どうしてもコスト
高となってしまう。

【００１９】本発明の課題は、波形メモリの容量を増大
させることなく音質の楽音を発生させる電子楽器を提供
することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、波形メモリに
格納されている所定のビット幅に量子化されたデジタル
波形データを用いて音を発生する波形データ発生装置に
適用される。

【００２１】請求項１記載の第１の発明の手段は次の通
りである。デジタル波形データ読出手段は、少なくとも
指定される読出し速度に基づいて波形メモリからデジタ
ル波形データを所定のアドレス幅で読み出す。

【００２２】ビット幅設定手段は、波形メモリから読み
出されるデジタル波形データのビット幅を設定する。デ
ジタル波形データ変換手段は、ビット幅設定手段によっ
て設定されるビット幅情報に基づいて、デジタル波形デ
ータ読出手段によって波形メモリから読み出されるデジ
タル波形データの一部のビットを無効とし、任意のビッ
ト幅のデジタル波形データを発生させる。

【００２３】請求項２記載の第２の発明は、前記デジタ
ル波形データ読出手段、前記ビット幅設定手段、及び前
記デジタル波形データ変換手段に加え、前記デジタル波
形データ読出手段及び前記ビット幅設定手段を各々時分
割制御する時分割制御手段をさらに有する。

【００２４】請求項３記載の第３の発明は、前記デジタ
ル波形データのビット幅を、発生される音の周波数又は
音色等の楽音特性に基づいて設定される。

【００２５】

【作用】上記第１の発明の手段の作用は次の通りであ
る。押鍵操作等により読出し速度指定操作を行うと、デ
ジタル波形データ読出手段により、波形メモリからその
指定された読出し速度に対応するアドレス幅でその指定
された音色に対応する波形の瞬時値（任意のビット幅の
デジタル波形データ）が波形メモリから読み出される。
また、ビット幅設定手段により、波形メモリから読み出
されるデジタル波形データのビット幅を設定する。次
に、デジタル波形データ変換手段は、前記ビット幅設定
手段により設定されたビット幅に基づき波形メモリから
読み出される所定ビット幅のデジタル波形データの一部
のビットを無効とする。上記無効処理は、例えば一部の
ビットを「１」から「０」に強制的に変換することによ
り行われる。

【００２６】このように、波形メモリから読み出される
任意のビット幅のデジタル波形データの一部が、その音
高又は音色等の楽音特性に応じて、無効とされるので、
指定される音高又は音色等の楽音特性に最適なデジタル
波形データを得ることが可能となる。

【００２７】また、第２の発明においては、デジタル波
形データ読出手段が時分割制御手段により時分割制御さ
れ、複数の音高の楽音に対応する波形データが波形メモ
リから時分割で読み出されると共に、ビット幅設定手段
も時分割制御手段により時分割制御され、上記波形メモ
リから読み出される異なる音高の複数の楽音の波形デー
タが、それぞれの音高又は音色等の楽音特性に応じてそ
の一部ビットが強制的に無効とされる。このように、波
形メモリから時分割で所定のビット幅のデジタル波形デ
ータをそれぞれの読出し速度に対応するアドレス幅で読
み出し、その読み出した所定のビット幅のデジタル波形
データの一部を、その指定された周波数又は音色等の特
性に応じて各々独立に無効とするので、複数の異なる周
波数の音を、それぞれの周波数に最適なデジタル波形デ
ータを用いて発生させることが可能となり、ポリフォニ
ックな音発生をより効果的に行うことが可能となる。

【００２８】また、第３の発明においては、前記ビット
幅設定手段は、周波数指定操作、音色指定操作等に応じ
て波形メモリから読み出されるデジタル波形データのビ
ット幅を設定する。このように、周波数に応じて、又は
音色に応じてビット幅が変化するので最適の音が容易に
得ることが可能となる。

【００２９】

【実施例】以下実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。 ｛構成｝図１に本発明に係る一実施例の電子楽器のシス
テム構成図を示す。

【００３０】この電子楽器は、従来の電子楽器に４個の
ＡＮＤゲートから成るＡＮＤゲート群１０を付加して構
成されている。詳しくは、波形メモリ６から補間装置７
に出力される１６ビット幅のデジタル波形データｂの一
部をＡＮＤゲート群１０内の各ＡＮＤゲートの一方の入
力端にそれぞれ入力させ、フラグレジスタ５から出力さ
れる１ビットのゲート制御フラグｋを各ＡＮＤゲートの
他方の入力端に同時に入力させている。

【００３１】｛動作｝次に、上記構成の電子楽器の動作
を説明する。演奏者がキーボード（鍵盤）の任意の鍵の
押鍵操作、及び音色スイッチの操作を行い、所定の音
高、及び所定の音色を指定すると、それらの指定情報
は、所定のデジタル信号から成る鍵情報ａとしてＣＰＵ
１に出力される。ＣＰＵ１は、所定の周期で鍵情報ａを
読み出しており、音高指定（押鍵操作）又は音色指定が
行われた旨の鍵情報ａを読み出すと、その指定された音
色に対応するデジタル波形データｂを波形メモリ６から
読み出すために、波形アドレステーブル３からその指定
された音色の波形データが格納されている波形メモリ４
内の領域の先頭アドレス及びその指定された音高に対応
する波形メモリ４の読み出しアドレス幅を読み出す。ま
た、ＣＰＵ１は押鍵操作を検出すると、フラグレジスタ
５内のアドレス歩進許可フラグｆを「オン」にセットす
る。

【００３２】さらに、ＣＰＵ１は波形アドレステーブル
３から読み出した先頭アドレス及びアドレス幅をアドレ
ス発生装置４内の所定レジスタに書き込む。アドレス発
生装置４は、フラグレジスタ５の歩進許可フラグの出力
ｆがアクティブとなって加わると、ＣＰＵ１により書き
込まれた先頭アドレス及びアドレス幅に基づいて、アド
レス歩進を開始する。すなわち、波形メモリ６に加える
アドレスを前記先頭アドレスから前記アドレス幅で歩進
させ、その歩進の結果得られたアドレスをカレントアド
レスの整数部ｄとカレントアドレスの小数部ｅに分離す
る。そして、カレントアドレスの整数部ｄを波形メモリ
６に、カレントアドレスの小数部ｅを補間装置７に出力
する。

【００３３】さらに詳しく説明すると、アドレス発生装
置４は、上記アドレス歩進の結果得られるカレントアド
レスを、その整数部であるカレントアドレスの整数部ｄ
とその小数部であるカレントアドレスの小数部ｅとに分
割する。また、そのアドレス歩進の結果得られたカレン
トアドレスの整数部ｄと、そのカレントアドレスの整数
部ｄに「１」加えたアドレスを、波形メモリ６のアドレ
ス信号として、それぞれ一時割時間内の前半部と後半部
に分けて波形メモリ６に出力する。

【００３４】このようにして、指定された音色の波形デ
ータの指定音高に対応する１６ビット幅のデジタル波形
データが、波形メモリ６から順次読み出され、その波形
データの上位１２ビットｌが補間装置７に入力され、下
位４ビットｍの各１ビットがＡＮＤゲート群１０内の各
ＡＮＤゲートの一方の入力端にそれぞれ入力される。一
方、前記各ＡＮＤゲートの他方の入力端には、前述した
ようにＣＰＵ１によって設定されるフラグレジスタ５内
の所定の１ビットのゲート制御フラグの出力ｋが入力さ
れる。ここで、ＡＮＤゲート群１０内の各ＡＮＤゲート
に入力されるゲート制御フラグｋの値が「１」（アクテ
ィブ）の場合には、各ＡＮＤゲートの一方の入力端に入
力される信号値、すなわち、波形メモリ６から読み出さ
れるデジタル波形データの下位４ビットｍの値がＡＮＤ
ゲート群１０を介してそのまま補間装置７に入力され
る。また、ゲート制御フラグｋの値が「０」（ノンアク
ティブ）の場合には、前記１６ビット幅のデジタル波形
データの下位４ビットｍの値は無効、すなわち常に
「０」となって補間装置７に入力される。

【００３５】つまり、波形メモリ６から読み出される１
６ビット幅のデジタル波形データは、ゲート制御フラグ
ｋの値が「１」（アクティブ）のときはそのまま補間装
置７に入力され、ゲート制御フラグｋの値が「０」（ノ
ンアクティブ）のときは下位４ビットｍが常に「０」
（無効）となって補間装置７に入力されることになる。
従って、波形メモリ６に格納された所定のビット幅（１
６ビット幅）から成るデジタル波形データは、ＡＮＤゲ
ート群１０とこれを制御するゲート制御フラグｋとの作
用により、ビット幅の一部（下位４ビットｍ）が強制的
に全て「０」となったデジタル波形データとして処理さ
れることになる。

【００３６】補間装置７は、一時分割内に入力される２
つのデジタル波形データに基づいて、補間を行う。補間
には、先にアドレス発生装置４から発生されたカレント
アドレスの小数部ｅが利用され、前述したようにして当
該デジタル波形データｉが算出される。そして、補間装
置７により算出されたデジタル波形データｉは、Ｄ／Ａ
変換器８に出力されて、対応するアナログ楽音信号ｊに
変換された後、アンプ、スピーカ等から成る音響装置９
を介して外部に放音される。

【００３７】ここで、音響装置９から発生される楽音の
音質は、ＡＮＤゲート群１０およびゲート制御フラグｋ
によって決定されるデジタル波形データの下位４ビット
の値幅により異なり、下位４ビットの値幅が、波形メモ
リ６から読み出された値と同じ場合には澄んだ繊細な楽
音となり、上記下位４ビットの値が全て「０」の場合に
は多少濁った太い感じの楽音となる。

【００３８】従って、例えば、高音域の楽音を表現する
ときには波形メモリ６から読み出されるデジタル波形デ
ータをそのまま適用し、低音域の楽音を表現するときに
は波形メモリから読み出されデジタル波形データ４の下
位４ビットを全て強制的に「０」に変換することによ
り、低音域を太い音で、高音域を繊細な音で発生させる
など自然感のある楽音発生を行うことができる。

【００３９】また、複数のＤＣＯを用いて、楽音発生を
行う場合、エンベロープに関しては、アタック部分のみ
に下位の所定ビットを強制的に「０」としたデジタル波
形データを割り当て、その他の、ディケイ部分、サステ
ィーン部分、及びリリース部分には波形メモリから読み
出されたデジタル波形データをそのまま割り当てるよう
にすれば、発生される楽音に対し存在感を付加すること
ができる。さらに、マルチ・ティンバー・モードにおい
て、複数音高の楽音を複数の音色で発生させるときに
は、各音色に応じて、波形メモリから読み出される波形
データの一部を強制的に「０」に設定し、各音色毎に最
適なデジタル波形データを割り当てることによりピアノ
や鐘等を澄んだ繊細な楽音で発生させ、ベース等を多少
濁った楽音で発生させることができる。

【００４０】また、波形メモリからの波形データの読み
出しを時分割制御して、同時に複数の楽音を発生するよ
うにした場合、各時分割チャンネルに対し、それぞれの
時分割チャンネルにおいて指定されている音高又は音色
に応じて、波形メモリから読み出される当該波形データ
に対し適宜一部のビットを強制的に「０」にするように
することも可能である。

【００４１】また、楽音表現をより豊かなものとするた
めに、例えば図２に示すような多数のＡＮＤゲートを有
するＡＮＤゲート群１０ａを使用し、波形メモリから読
み出されるデジタル波形データの下位８ビットを任意に
強制的に「０」に設定できるようにしてもよい。

【００４２】尚、上記実施例では１６ビットのデジタル
波形データを用いているが、デジタル波形データのビッ
ト幅は１６ビットに限定されることなく、任意のビット
幅でよい。

【００４３】さらに、本実施例ではＰＣＭ方式の音源を
用いる電子楽器について説明したが、本発明はＰＣＭ方
式に限定されることなく、波形メモリに格納されたデジ
タル波形データを用いて楽音の発生を行う他のデジタル
音源方式の電子楽器にも適用することができる。

【００４４】更に、ビット幅を変更するか否かのスイッ
チを設け、波形メモリ内の波形データをそのままの分解
能のまま用いて楽音を得るか、ビット幅を変更させて楽
音を得るか選択できるようにしてもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、波
形メモリから読み出される所定のビット幅のデジタル波
形データの一部を、強制的に無効とした後、アナログ変
換を行い、音発生を行うようにしたのでひとつの波形デ
ータから種々の音響音の発生が可能となる。このため例
えば、電子楽器等に用いれば各音域又は音色等の各楽音
特性に応じた最適な音質を有する楽音を発生させること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例のシステム構成図であ
る。

【図２】図１の実施例に適用可能な他のＡＮＤゲート群
の回路図である。

【図３】従来の電子楽器のブロック図である。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ３ 波形アドレステーブル ４ アドレス発生装置 ５ フラグレジスタ ６ 波形メモリ ７ 補間装置 １０、１０ａ ＡＮＤゲート群

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波形メモリに格納されている所定のビッ
   ト幅に量子化されたデジタル波形データを用いて音響信
   号を発生する波形データ発生装置において、 少なくとも指定される読出し速度に基づいて前記波形メ
   モリから前記デジタル波形データを所定のアドレス幅で
   読み出すデジタル波形データ読出手段と、 前記波形メモリから読み出される前記デジタル波形デー
   タのビット幅を設定するビット幅設定手段と、 該ビット幅設定手段によって設定されるビット幅情報に
   基づいて、前記デジタル波形データ読出手段によって読
   み出される所定ビット幅の前記デジタル波形データの一
   部のビットを無効とするデジタル波形データ変換手段
   と、 を有することを特徴とする波形データ発生装置。
2. 【請求項２】 前記デジタル波形データ読出手段及び前
   記ビット幅制御手段を各々時分割制御する時分割制御手
   段をさらに有することを特徴とする請求項１記載の波形
   データ発生装置。
3. 【請求項３】 前記ビット幅設定手段により設定される
   前記デジタル波形データのビット幅は、発生される音響
   信号の周波数又は音色特性に基づいて自動的に設定され
   ることを特徴とする請求項１記載の波形データ発生装
   置。