JP2546202B2 - 波形発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はサンプリング電子楽器などに用いて好適な波
形発生装置に関する。

［従来技術とその問題点］ 従来、犬の鳴き声や金属を叩く音のような外部からの
音を適当な周期でサンプリングし、その音の波形を記憶
しておき、これを再生することで楽器の音源として用い
たものが知られている。

さて、音はよく知られているようにそのレベルが逐次
変化しており、電子楽器の分野ではエンベロープという
包絡波形に原波形が重畳して楽音が発生しているものと
考えられており、特に、エンベロープ形状は原波形の音
色傾向を決める要因になっている。

このエンベロープは、放音時間の経過とともにその振
幅が変化するものであって、従来のサンプリング電子楽
器では、このエンベロープを含んだ波形信号を逐次サン
プリングして記憶しておき、再生時にその波形信号を読
み出して波形を発生する波形発生装置を用いている。

ところで、従来の波形発生装置では、サンプリングし
た波形信号を異なる音色で再生しようとする場合、記憶
手段から読み出した波形信号に、所望の音色を形成する
新たなエンベロープを付与することになるが、そうした
場合、元々エンベロープを含む波形信号に対して再度エ
ンベロープを重畳させてしまうから、原波形の周波数成
分を忠実に再現できず、聴感上、原波形のニュアンス
（特性）が変質してしまうという問題がある。

［発明の目的］ そこで、本発明は上述した事情に鑑みてなされたもの
で、サンプリングした波形信号を各種音色で再生して
も、原波形のニュアンス（特性）が変質せず、原波形の
周波数成分を忠実に再現することができる波形発生装置
を提供することを目的としている。

［発明の要点］ この発明は、所望の波形形状（音色）を形成するエン
ベロープ信号に対して、正規化によりエンベロープが除
去された原波形信号を重畳して出力波形を形成する構成
を備えることを要点としており、これによりサンプリン
グした波形信号を各種音色で再生しても、原波形のニュ
アンス（特性）が変質せず、原波形の周波数成分を忠実
に再現し得る。

なお、以下に述べる実施例では、波形のレベルをエン
ベロープのレベルで除算してあるいは近似的な除算のた
めのシフト処理を施して正規化するようにしている。

［第一実施例の構成］ 以下、本発明の一実施例につき図面を参照して詳述す
る。

第１図はサンプリング電子楽器の全体回路構成を示す
もので、図中１は外部音入力端子であり、図示しないマ
イクからの外部音信号は、この外部音入力端子１を通
じ、入力アンプ２で増幅後、ローパスフィルタ３で高周
波成分がカットされ、サンプリングホールド回路４で所
定の周期でサンプリングされて、A/D変換器５でA-D（ア
ナログ−デジタル）変換され、エンベロープ検出回路６
に与えられるとともにシフトレジスタ７を介して除算回
路８に与えられる。エンベロープ検出回路６では、この
サンプリング外部音のエンベロープが検出され、そのエ
ンベロープレベルデータが除算回路８に与えられる。

除算回路８では、上記A/D変換器５より与えられるサ
ンプリング外部音の波形レベルデータが、上記エンベロ
ープレベルデータで除算されて、エンベロープが一定レ
ベルと仮定した時の波形が抽出される。言い換えると、
エンベロープを含んだ外部音の波形からエンベロープを
含まない均一の波形が抽出されることになる。

この抽出された均一な波形データは、波形メモリ９に
書き込まれて記憶され、また上述のエンベロープ検出回
路６からのエンベロープデータは、エンベロープメモリ
10に書き込まれて記憶される。この波形メモリ９の波形
データは、アドレスコントローラ11の読出アドレスの制
御下で読み出されて、D/A変換器12でD-A（デジタル−ア
ナログ）変換されて、乗算回路14に与えられ、一方エン
ベロープメモリ10のエンベロープデータは、同じくアド
レスコントローラ11の読出アドレスの制御下で読み出さ
れて、D/A変換器13でD-A変換された切換スイッチ16を介
して、乗算回路14に与えられる。乗算回路14では、波形
信号にエンベロープ信号が乗算されて外部音の楽音信号
が生成され、オーディオシステム15に送られて放音され
ていく。上記アドレスコントローラ11は上述した波形メ
モリ９、アドレスコントローラ11への書き込みにあたっ
ても、書込アドレスの制御を行う。

また、キーボード17の各鍵の操作はCPU18で検出さ
れ、その操作鍵に応じた音高に対応する速度で上記アド
レスコントローラ11の読出アドレスのインクリメントが
行われていく。このアドレスコントローラ11の書込及び
読出の切り換えは、プレイスイッチ19又はレコードスイ
ッチ20のオン操作に基づいてCPU18によって行われる。

エンベロープジェネレータ21からは、上記エンベロー
プメモリ10のエンベロープとは異なる、予め決められた
パターンのエンベロープデータがCPU18の制御下で選択
出力され、切換スイッチ22を介して上記乗算回路14に与
えられ、波形メモリ９からの波形データに種々のエンベ
ロープを与えることが可能となっている。切換スイッチ
22には、CPU18からのエンベロープ選択信号がインバー
タＩを介して反転して与えられるとともに、上記切換ス
イッチ16には、このCPU18からのエンベロープ選択信号
がそのまま与えられ、乗算回路14に供給されるエンベロ
ープ信号がエンベロープジェネレータ21からのものか、
エンベロープメモリ10からのものか、いずれか選択され
るようになっている。

〈エンベロープ検出回路６の構成〉 第２図はエンベロープ検出回路６の具体的な回路構成
を示すもので、上記A/D変換器５からのサンプリング外
部音の波形レベルデータａは、ラッチ23にラッチされて
比較回路24に与えられるとともに、比較回路24に直接与
えられる。比較回路24では、ラッチ23のラッチデータｂ
と順次変化していく波形レベルデータａとの比較が行わ
れ、波形レベルデータａの方が大きくなると、比較信号
ｄがナンドゲートNAを介して上記ラッチ23にラッチ信号
ｄとして出力され、ラッチ23のラッチデータｂは順次よ
り大きい値に書き換えられていく。上記ナンドゲートNA
には、サンプリング周期と同じ周期のクロック信号φも
与えられており、ラッチ23へのラッチがサンプリング周
期との同期がとられるようになっている。このラッチ23
には、上記クロック信号φの８倍の周期をもつリセット
信号も与えられており、このリセット信号周期ごとの波
形レベルデータａの最高値がラッチ23のラッチデータｂ
として抽出される。この最高値がエンベロープレベルデ
ータとなるわけである。このエンベロープレベルデータ
となるラッチデータｂは、上記リセット信号がラッチ信
号として印加されるタイミングでラッチ25にラッチさ
れ、エンベロープレベルデータｅとして上記除算回路８
に与えられていく。

［第一実施例の動作］ 次に本実施例の動作について述べる。

いま第４図（１）に示すようなエンベロープをもつ波
形が外部音入力端子１より入力されたものとし、そのサ
ンプリングレベルが第３図（３）に示すような値で得ら
れるものとする。すると、ラッチ23にはリセット後、第
３図（５）に示すように、入力波形の波形レベルデータ
ａが「５、10、15、14、13……」と変化するに従って、
「５、10、15……」とラッチデータｂが書き換えられ、
その後波形レベルデータａが「15、14、13……」と下が
ると、ラッチデータｂは「15」を維持したままとなっ
て、最高値「15」が保持され、これがエンベロープレベ
ルデータｅとして出力される。次のリセットの後も同様
にして、その区間で最高値の「10」がエンベロープレベ
ルデータｅとして出力される。

第４図（３）は、このようにして得られるエンベロー
プレベルデータを示すもので、第４図（１）の入力波形
によく対応したものとなっている。そして、除算回路８
は、この第４図（１）の入力波形の波形レベルデータを
第４図（３）のエンベロープレベルデータで除算するの
で、除算後の入力波形は、第４図（４）に示すようにエ
ンベロープを含まない均一のものとなり、これが波形メ
モリ９に書き込まれていく。なお、第４図（４）は、記
憶波形のエンベロープを示すもので、略一定のレベルと
して波形信号が抽出され、記憶されることになる。

こうして、外部音の波形をエンベロープから分離した
均一の状態で記憶しておき、これを所望の音色の楽音と
して発生する場合には、CPU18の制御の下にエンベロー
プジェネレータ21の発生パターンを選択する。ここで選
択するパターンとは所望の音色を形成する波形形状のエ
ンベロープパターンである。発生すべきエンベロープデ
ータが指定されたエンベロープジェネレータ21は、CPU1
8の波形発生指示に応じて順次エンベロープデータを出
力する。この時、切換スイッチ22はCPU18の制御により
オン設定され、エンベロープジェネレータ21の出力を乗
算回路14に供給する。

なお、エンベロープジェネレータ21から所望の波形形
状（音色）を形成するエンベロープデータが出力される
時、その進行レートはアドレスコントローラ11の読み出
しアドレスにて制御される。すなわち、アドレスコント
ローラ11は発音音高に応じた読み出し速度で変化する読
み出しアドレスを発生し、これに基づき波形メモリ９か
ら正規化された波形信号が順次読み出されるようになっ
ており、これに伴ってエンベロープの進行を制御する訳
である。

この結果、乗算回路14では、所望の波形形状（音色）
を形成するエンベロープ信号に対して、正規化によりエ
ンベロープが除去された波形信号を重畳して出力波形を
発生する。この出力波形は、原波形の周波数成分を保ち
ながら所望の音色傾向を備えることになり、換言すれ
ば、聴感上、原波形のニュアンス（特性）が変質せず、
原波形の周波数成分が忠実に再現される。

第５図は第二実施例を示すものである。本実施例で
は、除算回路８として入力データのビットシフトを行う
シフタを用いており、第５図（３）に示すようにエンベ
ロープレベルデータが最大ピーク値の1/2になれば、波
形レベルデータを上位に１ビットシフトして２倍し、エ
ンベロープレベルデータが最大ピーク値の1/4になれ
ば、波形レベルデータを上位に２ビットシフトして４
倍、以後同様にしてエンベロープレベルデータが最大ピ
ーク値の1/8、1/16……になれば、波形レベルデータを
上位に３ビット、４ビット……シフトして８倍、16倍…
…にしていく。この場合でも、上述の第一実施例と同じ
く、波形レベルデータをエンベロープレベルデータで除
算したのと同じ効果が得られる。

こうして、第５図（４）に示すように、多少の変動は
あるものの、外部音の波形をエンベロープから分離した
均一の状態で記憶できる。

本実施例では、除算回路８をシフタとしているので、
除算回路８の構成を簡単なものとすることができる。

なお上記実施例では除算回路８をデジタル除算回路又
はシフタとしたが、アナログ除算回路でもよく、要は、
エンベロープのレベルに対する波形のレベルの割合を演
算算出できればよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、エンベロープ
検出手段が入力信号のエンベロープレベルを検出する
と、正規化手段が上記エンベロープ検出手段にて検出さ
れるエンベロープレベルに応じて前記入力信号を正規化
してエンベロープを除去した原波形信号を発生し、波形
記憶手段がこの正規化手段から出力される原波形信号を
記憶する。そして、波形形成手段が波形発生指示に応じ
て前記波形記憶手段から原波形信号を順次読み出すと共
に、所望の波形形状を形成するエンベロープ信号を発生
し、このエンベロープ信号に前記原波形信号を重畳して
出力波形を形成する。

したがって、所望の波形形状（音色）を形成するエン
ベロープ信号に、正規化によりエンベロープが除去され
た原波形信号を重畳して出力波形を形成するので、この
出力波形は原波形の周波数成分を保ちながら所望の音色
傾向を備えることになり、換言すれば、聴感上、原波形
のニュアンス（特性）を持った所望の音色の波形を発生
し得る、という本願特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はサンプリング電子楽器の全体回路構成図、第２
図はエンベロープ検出回路６の具体的回路構成図、第３
図はエンベロープ検出回路６におけるエンベロープレベ
ルデータを検出する経過を示すタイムチャートの図、第
４図は外部音から均一の波形を抽出する経過を示すタイ
ムチャートの図、第５図は第二実施例における外部音か
ら均一の波形を抽出する経過を示すタイムチャートの図
である。 ４……サンプリングホールド回路、６……エンベロープ
検出回路、８……除算回路、９……波形メモリ、10……
エンベロープメモリ、14……乗算回路、15……オーディ
オシステム。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号のエンベロープレベルを検出する
   エンベロープ検出手段と、 このエンベロープ検出手段にて検出されるエンベロープ
   レベルで前記入力信号の波形レベルを除算してエンベロ
   ープを除去した原波形信号を発生する正規化手段と、 この正規化手段から出力される原波形信号を記憶する波
   形記憶手段と、 波形発生指示に応じて前記波形記憶手段から原波形信号
   を順次読み出すと共に、所望の波形形状を形成するエン
   ベロープ信号を発生し、このエンベロープ信号に前記原
   波形信号を重畳して出力波形を形成する波形形成手段と を具備することを特徴とする波形発生装置。
2. 【請求項２】前記エンベロープ検出手段は、入力信号の
   所定期間毎の最大値からエンベロープレベルを検出する
   ことを特徴とする請求項１記載の波形発生装置。
3. 【請求項３】前記正規化手段は、エンベロープ検出手段
   にて検出されるエンベロープレベルに応じてビットシフ
   トするシフタを備えることを特徴とする請求項１記載の
   波形発生装置。