JP2585519B2 - 楽音波形デ−タ発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は楽音波形データ発生装置に関し、詳細には
発生する楽音の波形を時間的になめらかに変化させる技
術に関する。

［発明の背景］ 従来の電子楽器等の波形データ発生装置では、音源メ
モリより出力される波形に対してモジュレーション（変
調）をかけることにより波形を変形させている。例えば
周波数変調、位相変調などである。しかし、このような
モジュレーションで行なえる楽音波形の変形範囲は限ら
れており、大きく楽音波形を変形することはできない。
このように大きく楽音波形を変形しようとすれば、楽音
波形に対してさらに複雑な演算処理を施す必要がある
が、このような方法を採用すれば、演算処理に時間がか
かる。

こうした楽音波形を大きく変形させるには、予め２種
類の異なる楽音波形を準備し、この一方の楽音波形を読
み出したあと他方の楽音波形に切り換えて読み出す方式
が別に考えられる。しかしながらこのように楽音波形を
急激に全く異なる波形に切り換えると、この切換え時点
で発生する楽音は極めて不自然なものとなる。このよう
な問題を解決するには、一方の楽音波形から他方の楽音
波形に切り換える際に両楽音波形の中間の補間波形を生
成して出力することにより、出力される楽音波形を時間
の経過とともになめらかに変化させていく方法が考えら
れる。

しかしながら、このような方法も、補間用の楽音波形
を生成する処理とこの生成された楽音波形を読み出して
出力する処理とをリアルタイムで行わねばならず、これ
もモジュレーションにより変形させる方式と同様により
複雑かつ高速な演算処理を必要とする。

［発明の目的］ この発明は上述した事情に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、複雑かつ高速な演算処理を必
要とせずに出力される楽音波形を時間の経過とともに大
きくなめらかに変化させていくことができる楽音波形デ
ータ発生装置を提供することである。

［発明の要点］ この発明は上記目的を達成するために、異なる２つの
原楽音波形に基づいて、一方の原楽音波形より他方の原
楽音波形へと順次遷移する複数種の補間楽音波形を生成
する生成処理モードと、最初に上記一方の原楽音波形を
繰り返して読み出し、その後この一方の原楽音波形から
他方の原楽音波形へと遷移するように上記タイマー手段
からのタイミング信号の発生に応答して上記記憶手段か
ら補間楽音波形を順次選択してこの選択された補間楽音
波形を繰り返して読み出すとともに、上記記憶手段に記
憶された複数種の補間楽音波形を全て選択した後に上記
他方の原楽音波形を繰り返し読み出す再生処理モードと
を有し、いずれかのモードをモード指定手段にて指定す
るようにしたことを特徴とする。

［実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。説明は、全体構成、生成機能、放音動作の順で行
う。

全体構成 第１図はこの実施例による機能を備えた電子楽器の全
体構成のブロック図である。１は波形データが組み込ま
れているROM、２は放音される波形データが書き込まれ
るRAM、、は全体の制御を行うCPU、４は鍵盤を構成する
音階キーの他各制御キーないしスイッチを有する鍵・ス
イッチ部、５はRAM2に書き込むデータがセットされる書
込アドレスレジスタ、６は放音する場合のRAM2の読出開
始（スタート）アドレスがCPU3によりセットされるスタ
ートアドレスレジスタ、７はRAM2内の各読出波形の波形
データを繰り返し読み出す場合の読出折返（リターン）
アドレスがセットされるリターンアドレスレジスタ、８
はRAM2内の各読出波形の読出最終（エンド）アドレスが
セットされるエンドアドレスレジスタ、９はCPU3の制御
の下に、スタートアドレスレジスタ６やリターンアドレ
スレジスタ７の内容を選択的にアドレスカウンタ10に通
すゲートである。アドレスカウンタ10は周波数カウンタ
13からのクロックにより歩進させられ、その内容がエン
ドアトレスの値に達すると、一致検出回路11が一致を検
出し、この結果、CPU3により、リターンアドレスレジス
タ７、ゲート９を介してアドレスカウンタ10に再度リタ
ーンアドレスがセットされるようになっている（ループ
読出し時）。ゲート12はアドレスカウンタ10または書込
アドレスレジスタ５のアドレスを選択的に通すゲートで
あり、放音中はアドレスカウンタ10を選択、また後述す
る補間波形の書込中は書込アドレスレジスタ５を選択す
る。周波数カウンタ13はアドレスカウンタ10の歩進速度
（したがってRAM2のデータの発生周波数）を定めるもの
であり、押された音階キーに応じてCPU3を介して周波数
データがセットされ、そのセットされた周波数データに
従う間隔でアドレスカウンタ10に歩進クロックを与える
ようになっている。タイマー14はエンベロープの制御
や、波形の読み出しを行う場合等の経過時間をカウント
するものである（なお図では単一のブロックで示してあ
るが、実際に多くの種類の経過時間を計時する機能を備
えており、ソフトウエアタイマーで実現される）。エン
ベロープ作成部15はタイマー14からの時間情報に従って
CPU3を介してエンベロープデータがセットされ、これを
楽音生成放音部16に供給する。楽音生成放音部16はRAM2
からの波形データをエンベロープ作成部15からのエンベ
ロープ信号で変調し、最終的な楽音として放音する機能
をもっている。

生成機能 次にROM1から選び出した２つの波形から両波形を補間
する補間波形列を生成し、それらの波形をRAM2に書き込
む、という波形生成機能について説明する。

第２図は第１図のCPU3で行なわれる波形生成の機能を
示した図である。要約すると、CPU3はROM1より第３図に
例示するような２種類の波形Ａ、Ｂを取り出し、両者を
連結する任意の数の補間波形を演算し、RAM2に書き込む
（第４図参照）。なお、第３図における横軸はROM1上の
アドレスを、また第４図における横軸はRAM2上のアドレ
スを示しており、縦軸は各アドレスにおけるデータの大
きさを示している。説明の便宜上、ROM1より取り出され
る２つの波形は同じステップ数（ｍ）のデータから構成
されるものとする。

詳細を述べると、第２図において301はROM1より読み
出す一方の波形（波形Ａのアドレスを指定するレジスタ
であり、以下レジスタA1と呼ぶ。302はRAM2より読み出
す他方の波形（波形Ｂ）のアドレスを指定するレジスタ
であり、以下レジスタA2と呼ぶ。レジスタA1により指定
されたROM1のデータは303で示すレジスタD1に、またレ
ジスタA2により指定されたROM1のデータは304で示すレ
ジスタD2に一時記憶される。305は波形Ａと波形Ｂの補
間波形数を指定するレジスタｎである（第４図は補間波
形数が３の場合の例である）。306はレジスタn305の指
定する補間波形数に応じ両波形Ａ、Ｂ間の各補間波形の
データを演算する演算部である。

本例では生成される波形間の差分Δｙ（第４図参照）
は等差であり、次式で表わされる。

（ただし、D1は元の波形Ａのデータ値、D2は元の波形Ｂ
のデータ値、ｎは補間波形数である） 307は演算部306からのデータを一時記憶するレジスタ
D3であり、その内容は308で示すレジスタA3が指定するR
AMアドレスに書き込まれる。309は各波形を構成するデ
ータの数ｍ（１波形分のアドレス領域の大きさ）がセッ
トされるレジスタｍ、310はどこまで生成処理が行なわ
れたかを示すポインタで最初はRAM2上の書き込スタート
アドレスAsがセットされるレジスタAp、311は波形生成
処理完了を支持するポインタで（As＋ｍ）の値がセット
されるレジスタAeである。312は補間波形のNo.を指定す
るレジスタＩである。

次に、上記の波形生成の処理について第５図のフロー
チャートを参照して説明する。まず、最初のステップT1
でCPU3は初期設定を行う。すなわち、指定されたROM1内
の２つの波形ＡとＢについて、その先頭アドレスの値A0
とB0をレジスタA1とA2それぞれセットし、その波形の読
出しエリアの大きさｍをレジスタｍにセットする。さら
にRAM2に書き込むデータの先頭アドレスの値Asをレジス
タApとレジスタA3にセットし、生成処理完了を指示する
（As＋ｍ）の値をレジスタAeにセットする。さらに、指
定された補間波形数の値ｎをレジスタｎにセットする。
続くステップT2で、CPU3はレジスタA1とA2で指定される
ROMアドレスのデータ（ここでは、波形ＡとＢの各先頭
アドレスA0とB0のデータ）をレジスタD1とレジスタD2に
取り込む。続くステップT3でCPU3は生成する波形間のデ
ータの差分Δｙを、レジスタD1、D2、レジスタｎの内容
を使い、Δｙ＝（D1−D2）／（ｎ＋１）に従って求め
る。続くステップT4で補間波形のNo.を指定するレジス
タI312をゼロに初期化する。次いでステップT5でΔｙ×
ＩにレジスタD1の値を加えたものをレジスタD3に転送す
る（最初はＩ＝０なのでレジスタD1の値がレジスタD3に
そのまま入る）とともにレジスタApの値に（ｍ×Ｉ）を
加えたものをレジスタA3に入れる。そしてステップT6で
レジスタD3に入っているデータをレジスタA3の指定する
RAMアドレスに書き込む。したがって、最初は、ROM1上
の先頭アドレスA0にあった波形Ａの先頭データが、RAM2
上の波形No.1用の先頭アドレスAsに書き込まれる。続く
ステップT7で補間波形No.を示すレジスタＩの内容が、
全補間波形数ｎに１を加えた値になっていないことを確
認してからステップT8でレジスタＩをインクリメント
し、上記のステップT5からの動作をくり返す。したがっ
て、T5〜T8のループをまわるごとに、差分Δｙだけ値の
異なるデータがRAM2上の対応する波形No.のアドレスに
順次書き込まれていく（第４図参照）。かくして、ステ
ップT7でＩ＝ｎ＋１となったときには、元波形Ａの先頭
のデータがRAM2上の波形No.1用の先頭アドレスに、この
データにΔｙだけ異なるデータが、RAM2上の波形No.2用
の先頭アドレスに、さらにそのデータにΔｙだけ異なる
データがRAM2上の波形No.3用の先頭アドレスに……元波
形Ｂの先頭データがRAM2上の波形No.5（ｎ＋１）用の先
頭アドレスに書き込まれた状態になっている。

次にステップT9でポインタであるレジスタApを＋１
し、ステップT10でその値がレジスタAeの指示するエン
ド位置に達していないことを確認し、ステップT11でRAM
2の読出アドレスを指定するレジスタA1とA2を夫々＋１
してから、上記のステップT2からの動作をくり返す。こ
の一連の動作をｍ回（波形ＡやＢのステップ個数）だけ
くり返すことにより、RAM2上には各生成波形の先頭から
最初までのデータが書き込まれることになる。このと
き、ステップT10でレジスタApの値がレジスタAeの値に
達したことが検出され、生成処理のフローを抜ける。

放音動作 第６図は第１図のCPU3が行うゼネラルフローを示して
いる。パワーオンされるとステップS1でシステムの初期
化が行なわれ、以降、キー操作の待ち状態では、ステッ
プS1、S10、S11をループして、鍵・スイッチ部４のキー
操作がモニターされている。補間生成のためのキー操作
が行なわれたときは、キーサンプリングステップS2、キ
ー分け処理ステップS3を通り、ステップS5で上述した第
５図の波形生成処理が実行され、第４図に例示するよう
な波形がRAM2に書き込まれ、S10、S11を通ってキー操作
の待ち状態に戻る。次に、音階キーが押されたとする
と、ステップS3を通ってステップS6へ進み、押された音
階キー処理として、対応する周波数データ、エンベロー
プデータ、RAM2のループ読み出しのスタートアドレス、
リターンアドレス、エンドアドレスが作成され、それぞ
れ第１図の周波数カウンタ13、タイマー14、エンベロー
プ作成部15、スタートアドレスレジスタ６、リターンア
ドレスレジスタ７、エンドアドレスレジスタ８にセット
される。これにより、音源回路側では、RAM2から順次、
波形データが読み出され、楽音生成放音部16を通って放
音される。一方、CPU3側では、キーオン中ということ
で、ステップS2、S7、S10、S11のプログラムループがく
り返され、ステップS10で、エンベロープデータ更新
と、波形切換のための経過時間がカウントアップされ続
け、エンベロープデータ更新のための時間が経過するご
とにステップS11で新しいエンベロープデータがエンベ
ロープ作成部15に与えられる。またステップS7では、ス
テップS10でカウントした経過時間データと、指定され
た波形切換時間データとの比較を行ない、切換の指定時
間になったことが検出されると、ループ読み出し波形N
o.（第４図参照）の更新のために、それまでのエンドア
ドレスの値にｍを加えたものをエンドアトレスレジスタ
８にセットし（ステップS8）、同様に、それまでのリタ
ーンアドレス（エンドアドレスの戻り先のアドレス）に
ｍを加えたものを、新しいリターンアドレスとして７に
セットする（ステップS9）。こうして、波形の切換時間
になるごとに、新しい波形のループ読み出しのためのル
ープポイントの切換、が行なわれる。この結果楽音生成
放音部16を介して、順次、新しい波形が楽音として出さ
れることになる。

なお、エンベロープのセッティングや、波形切換時間
のセッテイングのためのキー操作が行われたときは、CP
U3により対応するキー処理が実行される（その他のキー
処理S4参照）。

［まとめと変形例］ 上記実施例の効果のひとつは、音色が微妙に変化して
いく楽音をつくり出すことができる点である。例えば、
弦楽器を弾いたときに発生するような、非周期的に変化
する音色を人工的につくり出すことができる。これは、
RAM2に書き込む各波形のくり返し読出し時間を制御する
ことで実現される。

しかしながら、本発明は上記実施例には限定されず、
種々の変形、変更が可能である。例えば、上記実施例で
は、生成した各波形のくり返し読出し時間の設定をユー
ザーが自由に変えることができるようにしているが、反
面これはキー操作を煩雑化するという不便をもたらすか
ら、単純化してもよい。例えば、いわゆる音色選択キー
の操作だけで、自動的に、その音色のための波形生成処
理及び波形切換時間のセッティングをCPUが行うように
してもよい。これは、メーカーサイドで、最適の音色変
化となるような、波形生成数及びくり返し読出し時間
を、音色ごとにプログラムしておくことで実現できる。

また、上記実施例では、波形切換は、音色がなめらか
に変化するように、生成した波形No.（第４図参照）の
順に行なっているが、読み出す波形をランダムに変える
ようにしてもよい。これは、ループ読出しを行う波形を
指示するポインタを、タイマーが波形切換時間となるタ
イミングごとにランダムに切り変えることにより実現で
きる、このようにすればなめらかに変化する音色だけで
なく、不規則的に変化する音色を発生させることができ
る。

また、上記実施例では、ROMを元波形供給源としてい
るが、これに限られないことはもちろんである。例え
ば、マシンの外部音源を元波形供給源として使用でき
る。つまり、元波形データとしてPCM（パルス符号変
調）データを用いてもよい。

また上記実施例ではRAMに補間波形だけでなく、ROMよ
り選択した２つの元波形も書き込んでいるがこうする必
要はない。要するに放音の際に、読み出すべき波形列を
アクセスすることができれば足りる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明では、異なる２つの原楽
音波形に基づいて、一方の原楽音波形より他方の原楽音
波形へと順次遷移する複数種の補間楽音波形を生成する
生成処理モードと、最初に上記一方の原楽音波形を繰り
返して読み出し、その後この一方の原楽音波形から他方
の原楽音波形へと遷移するように上記タイマー手段から
のタイミング信号の発生に応答して上記記憶手段から補
間楽音波形を順次選択してこの選択された補間楽音波形
を繰り返して読み出すとともに、上記記憶手段に記憶さ
れた複数種の補間楽音波形を全て選択した後に上記他方
の原楽音波形を繰り返し読み出す再生処理モードとを有
し、生成処理モードで事前に出力すべき楽音波形を生成
しておき、この後再生処理モードにして必要とする楽音
波形を読み出して出力している。このため、楽音波形読
み出し時には、ただ記憶された楽音波形を繰り返し読み
出すだけで、複雑かつ高速の演算を行うことなくあるひ
とつの楽音波形から別の形状の楽音波形に大きくしかも
なめらかに可変して出力することができ、時間の経過と
ともに大きくなめらかに音色が変化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】

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図は波形生成の機能ブロック図、第３図と第４図は
実施例における波形生成の説明のために用いた波形図、
第５図は実施例における波形生成処理のフローチャー
ト、第６図は実施例における全体の処理のフローチャー
トである。 １……ROM、２……RAM、３……CPU、４……鍵・スイッ
チ部、10……タイマー、306……演算部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生成処理モード及び再生処理モードのいず
   れか一方のモードを指定するモード指定手段と、 このモード指定手段により生成処理モードが指定されて
   いるときに、異なる２つの原楽音波形に基づいて、一方
   の原楽音波形より他方の原楽音波形へと順次遷移する複
   数種の補間楽音波形を生成する生成手段と、 上記モード指定手段により生成処理モードが指定されて
   いるときに、この生成手段により生成された複数種の補
   間楽音波形を記憶する記憶手段と、 上記モード指定手段により生成処理モードが指定されて
   いるときに、所定の時間間隔毎にタイミング信号を発生
   するタイマー手段と、 上記モード指定手段により再生処理モードが指定されて
   いるときには、最初に上記一方の原楽音波形を繰り返し
   て読み出し、その後この一方の原楽音波形から他方の原
   楽音波形へと遷移するように上記タイマー手段からのタ
   イミング信号の発生に応答して上記記憶手段から補間楽
   音波形を順次選択してこの選択された補間楽音波形を繰
   り返して読み出すとともに、上記記憶手段に記憶された
   複数種の補間楽音波形を全て選択した後に上記他方の原
   楽音波形を繰り返し読み出す読出し切換え手段と、 を有することを特徴とする楽音波形データ発生装置。
2. 【請求項２】上記生成手段は、上記モード指定手段が生
   成処理モードが指定されているときに、上記２つの原楽
   音波形に基づいて生成すべき補間楽音波形の数を変数と
   して設定する補間楽音波形数設定手段と、この補間楽音
   波形数設定手段にて設定された補間楽音波形数に応じ
   て、一方の原楽音波形より他方の原楽音波形へと順次遷
   移する複数種の補間楽音波形を演算する演算手段と、 を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   楽音波形データ発生装置。