JP2603922B2

JP2603922B2 - 楽音信号発生装置

Info

Publication number: JP2603922B2
Application number: JP61086834A
Authority: JP
Inventors: 秀雄鈴木; 政樹工藤; 靖鞍掛
Original assignee: ヤマハ株式会社
Priority date: 1986-04-15
Filing date: 1986-04-15
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: JPS62242995A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は、電子楽器において用いられる楽音信号発
生装置に関する。

「従来の技術」電子楽器においては、いかに自然楽器の楽音に近い楽
音を発生するかが大きな課題である。電子楽器における
楽音信号発生方法としては種々の方法が知られている
が、それらの中でも、自然楽器の楽音波形の各瞬時値を
遂次サンプリングしてメモリに記憶させておき、この記
憶させたサンプリングデータを読み出して楽音信号を発
生するPCM方式が、最も自然楽器に近い楽音を発生する
ことができて優れている。なお、このPCM方式について
は、特開昭52-121313号公報（発明の名称：電子楽器）
に開示されている。

「発明が解決しようとする問題点」自然楽器の楽音波形は、同一の楽器でも音高または音
域によって微妙に異なっている。例えば、ピアノの場
合、わずかではあるが各音高（音域）毎に楽音波形が異
なっている。なお、各音高毎に波形の周期が異なってい
るのは勿論であるが、周期以外の波形そのものの形も異
なっている。したがって、PCM方式によって真に自然楽
器に近い楽音を発生しようとした場合、各楽器毎に、ま
た必要に応じて各音高（音域）毎に楽音波形をメモリし
なければならず、この結果メモリ容量が極めて膨大にな
る。すなわち、PCM方式の楽音信号発生装置において
は、メモリ容量をいかに削減するかが最大の課題であ
る。

このメモリ容量を削減する方法として、 DPCM（Differentical Pulse Code Moduration）,ADPCM
（Adaptive Differentical Pulse Code Moduration）等
の方法が知られている。

ところで、メモリ容量をさらに削減するためには、楽
音の発音時から消音時に至る全波形を記憶するより、ア
タック部とその後の一部の波形のみを記憶し、アタック
部の波形を読み出して楽音形成を行った後は、その後の
一部の波形を繰り返し読み出すことによって楽音形成を
行ったり、あるいは全波形のうちの所望の一部の波形の
みを記憶し、これを繰り返し読み出すことによって楽音
形成を行ったりした方が効率が良く、また、メモリ容量
も少なくて済む。なお、このような方法は、例えば、特
開昭59-188679号公報に示されている。

しかしながら、上述したDPCM,ADPCM等の方式によって
記憶したデータを復号する場合は、１つ前の復号値と現
時点の読出データとに基づいて、現時点復号値を作成す
るため、各繰り返しの初期時点におけるデータの連続性
が保証されていなければならない。従来のDPCM,ADPCM等
の方式（差分変調方式に基づく方式）を用いる楽音信号
発生装置にあっては、上記連続性を確保したものがな
く、このため、上述した繰り返し読み出しができず、発
音時から消音時までの全波形を記憶するという構成をと
っており、効率およびメモリ容量の点で著しく不利であ
った。また、このような状況は、DM（Delta Moduratio
n）やADM（Adaptive Delta Moduration）方式（デルタ
変調方式に基づく方式）による楽音信号発生装置におい
ても同様であった。

なお、PCM方式を用いる楽音信号発生装置において
は、前回の読み出しデータを参照するという必要がない
ため、一部の波形を繰り返して読み出して楽音を形成す
ることは、比較的容易にできる（例えば、特開昭59-188
697等）が、この場合は、前述したメモリ容量の増大化
という問題が残る。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、
DPCM,ADPCM,ADM,DM等の差分あるいはデルタ変調方式に
基づいて圧縮されたデータをメモリり記憶し、これを読
み出し復号して楽音信号を発生する楽音信号発生装置に
おいて、波形の連続性を確保しつつ、良好に繰り返し読
み出しを行うことができ、これにより、楽音信号発生の
効率化およびメモリ容量の大幅な低減化を図ることがで
きる楽音信号発生装置を提供することを目的としてい
る。

「問題点を解決するための手段」この発明は、上記問題点を解決するために、複数周期
分の楽音波形の各瞬時値を示す波形データをデルタまた
は差分変調方式に基づく圧縮演算によって圧縮し、この
圧縮データを記憶した記憶手段と、波形の読み出しを指
示する指示手段と、該指示手段の指示に応じて、まず、
前記記憶手段中の圧縮データを、先頭アドレスより終了
アドレスまで順次読み出した後、該先頭アドレスと終了
アドレスの中間に位置するリピートアドレスから該終了
アドレスまでの間を繰り返し読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段で読み出された前記圧縮データからデ
ルタまたは差分変調方式に基づく復号演算によって波形
データを復号する復号手段と、前記圧縮データの繰り返
し読み出しにおける前記リピートアドレスの圧縮データ
の復号時において、最初に該リピートアドレスの圧縮波
形を復号した際の前記復号手段の状態を再現する初期デ
ータを前記復号手段へ供給し設定する供給手段とを設
け、前記復号手段によって復号されたデータに基づいて
楽音信号を発生するようにしている。

「作用」前記圧縮データを繰り返して読み出す際に、繰り返し
読み出しの先頭データの復号が所定の初期データを参照
して行なわれるから、先頭データの復号が正確に行なわ
れる。

「実施例」以下、図面を参照してこの発明の一実施例による楽音
信号発生装置について説明する。なお、この実施例は、
メモリに記憶する波形データをADPCM方式によりデータ
圧縮した場合の実施例である。

「実施例の基本構成」始めに、この実施例の基本構成について説明する。

第２図は、同実施例の基本構成を示すブロック図であ
り、図において、１はデータ圧縮回路、２はデータ圧縮
回路１によって圧縮されたデータが記憶されるADPCMデ
ータメモリ（波形メモリ）、３はADPCMデータメモリ２
から読み出されたデータを復号するデータ復号回路であ
る。

データ圧縮回路１において、４は自然楽器の楽音を収
音するためのマイクロフォン、５はマイクロフォン４の
出力信号を一定周期でサンプリングし、12ビットのPCM
コードSnに変換するアナログ／デジタル変換器（以下A/
D変換器という）である。６は偏差検出点であり、前回
のPCMコードSn_-1の再生値であるPCM再生コード◇Sn
_-1（PCM再生コード◇Sn−１の作成処理については後
述）と現時点のPCMコードSnとの差を取り、その差であ
る差分PCMコードenをエンコーダ７に供給する。エンコ
ーダ７は偏差検出点６に得られる差分PCMコードenを後
述するようなADPCM方式によって量子化し、４ビットの
量子化差分コードCn（最上位ビットはサインビット）と
して出力する。この場合、量子化差分コードCnの内容
は、差分PCMコードenと量子化誤差εｎの和に対応した
ものになる。８はエンコーダ７が出力する量子化差分コ
ードCnの値に基づいて、エンコーダ７における適応化量
子化幅データΔｎ（８〜12ビット）を設定する量子化幅
制御回路であり、その処理動作は以下の通りである。

まず、直前の量子化幅データをΔn_-1とすると、量子
化幅制御回路８は、以下の演算を行って次の量子化幅デ
ータΔｎを求める。

Δｎ＝Δn_-1・ｋ……（１）この（１）式におけるｋは、直前の量子化差分コード
Cn_-1の値によって決定される係数である。第３図は、量
子化差分コードCnの値と上記係数ｋとの関係を示す図で
あり、図示のように、量子化差分コードCnの絶対値が大
きくなるに従って、その値が大きくなるように設定され
ている。ただし、この実施例においては、第３図に示す
係数ｋの値の少数点以下第２位を四捨五入した数値をｋ
として、量子化幅制御回路８内の所定のメモリに記憶さ
せている。なお、第３図中のCn＝「1000」が、10進の
「０」に対応している。

エンコーダ７は、第４図に示すように、上記量子化幅
データΔｎの値を「１」とした場合における差分PCMコ
ードenの相対値en/Δｎを求め、この演算値を量子化差
分コードCnとして出力する。この場合、en/Δｎの値
は、−１〜＋１の間の全ての値を取りうるが、量子化差
分コードCnは４ビットであるため、リニアな変換演算は
行えない。そこで、この実施例においては、en/Δｎを
第５図に示すような区間に分け、各区間に対応させて量
子化差分コードCnへの変換を行うようにしている。例え
ば、en/Δｎが1/2以上5/8未満のときは、量子化差分コ
ードCnを「0100」とし、また、en/Δｎが０以上1/8未満
のときは、量子化差分コードCnを「0000」とする。

次に、９は量子化差分コードCnと適応化量子化幅Δｎ
とに基づいて、差分PCMコードenおよび量子化誤差εｎ
を再生するデコーダであり、具体的な再生処理は以下の
通りである。

量子化差分コードCnの各ビットを（B₃,B₂,B₁,B₀）と
すると、en＋εｎは次式によって算出される。

en＋εｎ＝(1-2・B₃)・｛Δn/2・B₂＋（Δn/4）・B₁＋
（Δn/8）・B₀＋Δn/8｝……（２）上記（２）式において、アンダーラインを付した項
は、符号を作る項であり、サインビットであるB₃が“1"
のときは負、“0"のときは正となる。また、中カッコで
くくられた項は、絶対値に対応する項であり、Δｎの値
に各ビットの重みを乗じた値が加算されるとともに、オ
フセット値Δn/8が加えられてen＋εｎの絶対値が作成
される。

上記デコーダ９が出力する差分PCMコードenは、遅延
要素であるディレイフリップフロップ11に加算点10を介
して供給され、ここで、１クロック分遅延された後に加
算点10および偏差検出点６に供給される。この結果、加
算点10においては、現時点における差分PCMコードenと
前回の差分PCMコードen_-1とが加算される。この前回差
分値に今回差分値を加算するという演算の結果は、差分
変調方式の性質上偏差検出点６に現在供給されている信
号Snの波高値に対応する。すなわち、上記演算は、現時
点のPCMコードを再生するという演算になる。したがっ
て、加算点10から出力される信号は、PCM再生コード◇S
nとなり、また、ディレイフリップフロップ11の出力信
号は前回のPCM再生コード◇Sn_-1となる（ただし、◇Sn
の初期値◇Soは０）。このように、量子化幅制御回路
８、デコーダ９、加算点10およびディレイフリップフロ
ップ11は、１つ前のサンプリング点におけるPCMコードS
n_-1を復号する機能を有している。そして、PCM再生コー
ド◇Sn_-1は、前述したように偏差検出点６に供給され、
ここで現在供給されているPCMコードSnとの偏差が取ら
れ、差分変調方式を行う際の根本的処理である差分検出
が行なわれる。

以上が、データ圧縮回路１の構成および動作であり、
上述のようにして作成された量子化差分データCnはADPC
Mデータメモリ２に順次記憶される。

次に、データ復号回路３における量子化幅制御回路1
6、デコーダ15、加算点17およびディレイフリップフロ
ップ18は、各々前述した量子化幅制御回路８、デコーダ
９、加算点10およびディレイフリップフロップ11と同様
のものであり、ADPCMデータメモリ２から順次読み出さ
れる量子化差分コードCnを順次復号してPCMコードSnを
再生する。また、上述した回路におけるエンコーダ７
は、再生時にエラーが累積されないエラーフィードバッ
ク型であり、量子化幅制御回路８、デコーダ９およびデ
ィレイフリップフロップ11からなる復号処理回路とエン
コーダ７との入出力関係、演算精度を一致させることに
より、エラー成分を極力押さえることができる。

以上がこの実施例の基本構成である。なお、通常の楽
音信号発生装置においては、第２図に示すデータ圧縮回
路１は設けられない。このデータ圧縮回路１が設けられ
るのは、サンプリング電子楽音（演奏者が自ら音をサン
プリングできるようにした電子楽器）の場合などであ
る。そして、以下に述べる実施例の具体構成において
も、データ圧縮回路１は設けられていない。

［実施例の具体的構成］次に、具体的構成について説明する。第６図は本実施
例である楽音信号発生装置を適用した電子楽器の具体的
構成を示すブロック図であり、以下にこの図に示す電子
楽器について説明する。

最初に、この電子楽器における楽音形成方法を説明す
る。

まず、ADPCMデータメモリ35内には、第２図のデータ
圧縮回路１によって規格化され、かつ、圧縮された楽音
信号が、各音色毎に、また各タッチ強度（押鍵強度）毎
に、また各音高毎に（各鍵盤キー毎に）記憶されてい
る。例えば、音色の種類が10、キー数が40、タッチ強度
が５段階の場合、10×40×５＝2000種類の楽音信号が記
憶されている。この場合、ADPCMデータメモリ35内に記
憶されている各楽音信号は各々、楽音の開始から終了ま
での全波形ではなく、第７図に示すように、楽音のアタ
ック部ATCの波形と、このアタック部ATCに続く波形の途
中まで（繰返部RPTの波形）である。そして、楽音形成
時においては、まず、アタック部ATCの波形が読み出さ
れ、次いで、繰返部RPTの波形が繰り返し読み出され
る。そしてこの読み出された波形にエンベロープが付与
された後、D/A変換され、楽音信号とされる。

以下、第６図の回路について詳述する。まず、符号36
はキーボード、37はタッチ検出回路である。このタッチ
検出回路37は、キーボード36のいずれかのキーが押下さ
れた時、同キーのタッチ強度を検出し、検出したタッチ
強度に対応するタッチデータTDを出力する。このタッチ
強度を検出する方法としては、キーが僅かに押下された
時オンとなる接点と、キーが最下点まで押下された時オ
ンとなる接点とを各キー毎に設け、これらの接点がキー
オンに応じて順次オンとなる間の時間に基づいてタッチ
強度を検出する方法や、キーの下部に圧電素子等のキー
押下圧力を検出する素子を設け、この素子の出力に基づ
いて検出する方法等が採られる。

38は押鍵検出回路であり、キーボード36の各キーの下
部に設けられたキースイッチの出力に基づいて各キーの
オン／オフ状態を検出する。そして、いずれかのキーが
オンとされたことを検出した場合は、同キーのキーコー
ドKCを出力すると共に、キーオン信号KON（“1"信号）
を出力し、また、このキーオン信号KONの立ち上がりに
おいて、キーオンパルスKONPを出力する。また、キーが
オフとされたことを検出した場合は、キーオン信号KON
を“0"信号に戻す。また、複数のキーが同時にオンとさ
れた場合は、いずれか１つのキー（例えば、最も後にオ
ンとされたキーまたは最も高い音のキー）のみについて
上記の処理を行う。ノートクロック発生回路39は、押鍵
検出回路38から出力されるキーコードKCが示すキーの音
高に対応する周波数のノートクロックNCKを発生し、各
部へ出力する。アドレスカウンタ40は、ノートクロック
NCKをアップカウントし、そのカウント出力を加算回路4
1へ供給する。

音色選択回路42は、複数の音色選択操作子と、付属回
路とから構成され、現在設定されている音色選択操作子
の音色に対応するトーンコードTCを出力する。スタート
アドレスメモリ43は、ADPCMデータメモリ35内の各楽音
信号の先頭データの記憶アドレスを示すアドレスデータ
が記憶されているメモリであり、キーコードKC,トーン
コードTC,タッチデータTDが各々供給されると、これら
の各データに対応する楽音信号の先頭アドレスを示すア
ドレスデータが読み出されスタートアドレスデータSAと
して出力する。リピートアドレスメモリ44はADPCMデー
タメモリ35内の各楽音信号のリピートデータの記憶アド
レスを示すアドレスデータが記憶されているメモリであ
る。ここで、リピートデータとは、第７図に示す繰返部
RPTの先頭データを言う。

このリピートアドレスメモリ44へキーコードKC,トー
ンコードTC,タッチデータTDが各々供給されると、これ
らの各データに対応する楽音信号のリピートデータの記
憶アドレスを示すアドレスデータが読み出され、リピー
トアドレスデータRAとして出力される。45はセレクタで
あり、スタートアドレスデータSA,リピートアドレスデ
ータRAのいずれか一方を選択して、加算回路41へ出力す
る。46はセレクタ45を制御するセット／リセットフリッ
プフロップであり、このフリップフロップ46の出力Ｑが
“0"信号の時は、セレクタ45の入力端Ａが選択され、ス
タートアドレスデータSAが加算回路41へ出力され、ま
た、“1"信号の時は、セレクタ45の入力端Ｂが選択さ
れ、リピートアドレスデータRAが加算回路41へ出力され
る。加算回路41はアドレスカウンタ40の出力とセレクタ
45の出力とを加算し、この加算結果をアドレスデータAD
としてADPCMデータメモリ35へ供給する。

アタックエンドアドレスメモリ47は、ADPCMデータメ
モリ35内の各楽音波形のアタック部エンドデータの記憶
アドレスを示すアドレスデータが記憶されているメモリ
である。ここで、アタック部エンドデータとは、第７図
に示すアタック部ATCの最後のデータを言う。このアタ
ックエンドアドレスメモリ47へキーコードKC,トーンコ
ードTC,タッチデータTDが各々供給されると、これらの
各データに対応する楽音波形のアタック部エンドデータ
の記憶アドレスを示すアドレスデータが読み出され、ア
タックエンドアドレスデータAEAとして比較回路48へ出
力される。比較回路48は、加算回路41から出力されるア
ドレスデータADと、アタックエンドアドレスデータAEA
とを比較し、両者が一致した時、アタックエンド信号AE
ND（“1"信号）を出力する。49はタイミング調整用のD-
FF（ディレイフリップフロップ）であり、アタックエン
ド信号AENDをノートクロックNCKの１タイミング遅延さ
せ、信号AENDDとして出力する。リピートエンドアドレ
スメモリ51は、ADPCMデータメモリ35内の各楽音波形の
繰返部エンドデータの記憶アドレスを示すアドレスデー
タが記憶されているメモリである。ここで、繰返部エン
ドデータとは、第７図に示す繰返部RPTの最後のデータ
を言う。このリピートエンドアドレスメモリ51へキーコ
ードKC,トーンコードTC,タッチデータTDが各々供給され
ると、これらの各データに対応する楽音波形の繰返部エ
ンドデータの記憶アドレスを示すアドレスデータが読み
出され、リピートエンドアドレスデータREAとして比較
回路52へ出力される。比較回路52は、加算回路41から出
力されるアドレスデータADと、リピートエンドアドレス
データREAとを比較し、両者が一致した時、リピートエ
ンド信号REND（“1"信号）を出力する。53はタイミング
調整用のD-FFであり、リピートエンド信号RENDをノート
クロックNCKの１タイミング遅延させ、信号RENDDとして
出力する。

次に、63はADPCMデータメモリ35から出力される圧縮
データCnを復号するADPCM復号回路であり、第１図にそ
の詳細を示す。この復号回路63は、第２図に示す復号回
路３に対応する回路である。

第１図において、100は、量子化差分コードCnが供給
されると、その値に対応した係数ｋを出力するADPCM係
数メモリであり、第３図に示す変換データが記憶されて
いる。このADPCM係数メモリ100が出力する係数ｋは、乗
算器101の一方の入力端に供給され、ここで、前回の量
子化幅データΔn_-1との積が取られる。すなわち、前述
した（１）式の演算が行なわれ、現時点の量子化幅デー
タΔｎが算出される。この乗算器101の出力信号はセレ
クタ102の入力端Ｂに供給される。セレクタ102は、端子
SAに“1"信号が供給されると入力端Ａを選択し、端子SB
に“1"信号が供給されると入力端Ｂを選択する。すなわ
ち、セレクタ102は、キーオンパルスKONPが出力された
時のみ入力端Ａを選択し、その他の場合は入力端Ｂを選
択する。103は、量子化幅データΔｎの初期値Δn₀が記
憶される初期値Δn₀記憶部であり、その記憶値である初
期値Δn₀はセレクタ102の入力端Ａに供給される。この
セレクタ102の出力信号（ΔｎもしくはΔn₀）は最大最
小制御部104を介してデコーダ110、ディレイフリップフ
ロップ105、およびラッチ106に供給される。最大最小制
御部104は、量子化幅データΔｎの最大値および最小値
を規制するものであり、例えば、最小値が(16)₁₀、最大
値が(1552)₁₀に設定され、量子化幅データΔｎがこれら
の制限値を越える場合には、強制的に上記制御値を出力
するようになっている。ディレイフリップフロップ105
は、ノートクロックNCKに基づいて、量子化幅データΔ
ｎを１クロックタイミング遅らせるものであり、ラッチ
106は、アタックエンド信号AENDが供給されると、入力
端に供給されている量子化幅データΔｎを取り込んでラ
ッチする。上記ディレイフリップフロップ105とラッチ1
06の各出力データは、各々セレクタ107の入力端Ａ、Ｂ
に供給される。セレクタ107は、端子SAに“1"信号が供
給されると入力端Ａを選択し、端子SBに“1"信号が供給
されると入力端Ｂを選択する。すなわち、セレクタ107
は、信号RENDDが供給された時のみ入力端Ｂを選択し、
その他の場合は入力端Ａを選択する。この場合、セレク
タ107の入力端Ａが選択されると、ディレイフリップフ
ロップ105によって１クロックタイミング遅らされた量
子化幅データΔn_-1が出力端Ｓから出力される。また、
セレクタ107の入力端Ｂが選択された場合には、ラッチ1
06内のデータが出力されるが、この場合の作用について
は後述する。なお、上記構成により、量子化幅制御回路
108が構成されている。

次に、デコーダ110は、第２図に示すデコーダ7,15と
同様に前記（２）式の演算を行うデコーダであり、ま
た、111は第２図に示す加算点17と同様の加算点であ
る。したがって、デコーダ110の出力信号は（en＋ε
ｎ）となり、また、加算点111の出力信号は（Sn＋ε
ｎ）となる。

115は第２図に示すディレイフリップフロップ18と同
様のディレイフリップフロップであり、入力端に供給さ
れているデータをノートクロックNCKに基づいて、１ク
ロックタイミング遅らせて出力する。116は、キーオン
パルスKONPが出力されていない状態において開状態とな
るゲートであり、開状態時においてはディレイフリップ
フロップ115の出力信号をセレクタ117の入力端Ａに供給
する。118はラッチであり、アタックエンド信号AENDが
供給されると、入力端に供給されているデータを取り込
んでラッチする。このラッチ118の出力信号はセレクタ1
17の入力端Ｂに供給される。セレクタ117は、セレクタ1
17と同様の構成となっており、信号RENDDが供給された
時のみ入力端Ｂを選択し、その他の場合は入力端Ａを選
択する。この場合、セレクタ117の入力端Ａが選択され
ると、ディレイフリップフロップ115によって１クロッ
クタイミング遅らされたデータ◇Sn_-1が出力端Ｓから出
力される。また、セレクタ117の入力端Ｂが選択された
場合には、ラッチ118内のデータが出力されるが、この
場合の作用については後述する。

次に、第６図において、86はエンベロープジェネレー
タであり、キーオン信号KONが“1"信号に立ち上がった
時点以降、キーコードKC,トーンコードTC,タッチデータ
TDの各値に応じて決まるエンベロープデータEDを遂次出
力し、乗算回路87へ供給する。第８図（イ）はキーオン
信号KONを示し、（ロ）、（ハ）は各々エンベロープデ
ータEDの値の変化の一例を示す。ここで、（ロ）はパー
カッシブ系の音色の場合、（ハ）は持続音系の音色の場
合である。乗算回路87は、ADPCM復号回路63から出力さ
れる復号データSn＋εｎとエンベロープデータEDとを乗
算し、その乗算結果をD/A変換器88へ出力する。D/A変換
器88は乗算回路87の出力データをアナログ信号に変換
し、サウンドシステム89へ出力する。サウンドシステム
89は、D/A変換器88の出力信号を増幅し、スピーカによ
って発音する。

［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。

まず、演奏者が音色選択操作子を操作して楽音の音色
が設定されると、音色選択回路42から、設定された音色
に対応するトーンコードTCが出力され、回路各部へ供給
される。次に、演奏者によってキーボード36のいずれか
のキーが押下されると、タッチ検出回路37からタッチデ
ータTDが、また押鍵検出回路38からキーオンパルスKON
P,キーオン信号KON（“1"信号），キーコードKCが各々
回路各部へ出力される。キーオンパルスKONPが押鍵検出
回路38から出力されると、このキーオンパルスKONPがフ
リップフロップ46のリセット端子Ｒに供給されて同フリ
ップフロップ46がリセットされるとともに、オアゲート
76を介してアドレスカウンタ40へ供給され、これによ
り、アドレスカウンタ40がリセットされる。また、キー
オン信号KONが押鍵検出回路38から出力されると、以
後、エンベロープジェネレータ86から、エンベロープデ
ータEDが出力される。また、キーコードKCが押鍵検出回
路38から出力され、ノートクロック発生回路39へ供給さ
れると、以後、ノートクロック発生回路39から、同キー
コードKCに対応する周波数のノートクロックNCKが出力
され、アドレスカウンタ40へ供給される。アドレスカウ
ンタ40は、このノートクロックNCKをアップカウントす
る。これにより、アドレスカウンタ40のカウント出力
が、0,1,2……と順次変化する。このアドレスカウンタ4
0のカウント出力は、加算回路41へ供給され、この加算
回路41において、セレクタ45の出力と加算される。この
時、フリップフロップ46はリセットされており、したが
って、スタートアドレスメモリ43から出力されているス
タートアドレスデータSAがセレクタ45から出力される。
この結果、加算回路41の出力は、このスタートアドレス
データSAとアドレスカウンタ40のカウント出力とを加算
したデータとなり、このデータが、アドレスデータADと
してADPCMデータメモリ35へ出力される。すなわち、「S
A＋０」，「SA＋１」，「SA＋２」……なるアドレスデ
ータADが順次ADPCMデータメモリ35へ出力される。これ
により、ADPCMデータメモリ35から、まずアタック部ATC
の圧縮データCnが順次出力され、ADPCM復号回路63へ供
給される。

この時、リピートエンド信号RENDは“0"信号にあり、
また、キーオンパルスKONPはキーオン時のみ“1"信号と
なるだけでその後は直ちに“0"信号となるから、キーオ
ン時以降はセレクタ107,117（第１図）の各入力端Ａが
選択されて、同入力端Ａに供給されているデータが各出
力端Ｓから出力される。すなわち、この時点において
は、第１図のADPCM復号回路63が第２図の復号回路３と
同じ回路になっている。なお、キーオン時は、キーオン
パルスKONPが“1"となり、ゲート116が閉状態となって
セレクタ117からはラッチ118内のデータが出力される
が、初期状態においてはラッチ118はクリアされるの
で、この時の内部データは「０」となっている。したが
って、キーオン時においては、デコーダ110から出力さ
れるデータen＋εｎは加算点111を介してデータSn＋ε
ｎとして出力される。

以上のように、ADPCMデータメモリ35から出力された
圧縮データCnは、ADPCM復号回路63において、前述した
場合と同様にして復号され、復号データSn＋εｎとして
出力される。そして、この復号データSn＋εｎに、乗算
回路77においてエンベロープが付与され、この乗算回路
77の出力が、D/A変換器78においてアナログ楽音信号に
変換され、このアナログ楽音信号がサウンドシステム79
において楽音として発音される。このようにして、順次
楽音が形成されて行く。以下、ADPCMデータメモリ35の
読み出しが進み、これにより、アタック部ATCの楽音が
形成される。

そして、アドレスデータADがアタックエンドアドレス
AEAに一致すると、比較回路48からアタックエンド信号A
ENDが出力され、このアタックエンド信号AENDが、ラッ
チ106,118（第１図）のロード端子Ｌへ供給される。こ
の結果、ラッチ106には、アタック部ATCの最後のデータ
に対応する量子化幅データΔｎが記憶され、ラッチ118
にはアタック部ATCの最後の復号データSn＋εｎが記憶
される。

また、アタックエンド信号AENDの発生時からノートク
ロックNCKの１タイミング後には、第６図に示すD-FF49
から信号AENDDが出力される。この信号AENDDは、オアゲ
ート78,76を介してアドレスカウンタ40へ供給され、こ
れによりアドレスカウンタ40がリセットされる。また、
信号AENDDは、フリップフロップ46のセット端子Ｓへ供
給され、これによりフリップフロップ46がセットされ
る。フリップフロップ46がセットされると、以後、リピ
ートアドレスデータRAがセレクタ45を介して加算回路41
へ供給される。

以後、加算回路41から、「RA＋０」，「RA＋１」，
「RA＋２」……なるアドレスデータDAが順次出力され、
これにより、繰返部RPTの楽音形成が行なわれる。

次に、アドレスデータADがリピートエンドアドレスRE
Aに一致すると、すなわち、第１日目の繰返部RPTの楽音
形成が終了すると、比較回路52からリピートエンド信号
REND（“1"信号）が出力され、D-FF53（第６図）へ供給
される。この結果、D-FF53は、リピートエンド信号REND
をノートクロックNCKの１クロック分遅延した信号RENDD
を出力し、オアゲート76を介してアドレスカウンタ40の
リセット端子Ｒに供給する。これにより、アドレスカウ
ンタ40がリセットされ、加算回路41から出力されるアド
レスデータADは、再びリピートアドレスデータRAとな
る。したがって、ADPCデータメモリ35からは、繰返部RP
Tの最初の圧縮データCnが出力される。

また、上記信号RENDDは、第１図に示すセレクタ107,1
17へ供給され、この結果、同セレクタ107,117の入力端
Ｂが選択される。この入力端Ｂが選択されると、ラッチ
106,118の出力が各々セレクタ107,117を介して出力され
る。したがって、繰返部RPTの第２回目の楽音形成にお
ける最初の圧縮データCnが読み出された時点において、
前回値として参照される量子化幅データΔn_-1およびPCM
再生コード◇Sn_-1は、各々アタック部ATCの最後の圧縮
データCnに対応するものとなり、あたかもアタック部AT
Cから引き続いて楽音形成がなされたのと同様の結果と
なる。

そして以後は、ノードクロックNCKが出力される毎に
加算回路41から「RA＋１」，「RA＋２」……なるアドレ
スデータADが順次出力され、これにより、繰返部RPTの
第２回目の楽音形成が行なわれる。

上述のようにして第２回目の繰返部RPTの楽音形成が
終了すると、以後、上記と全く同様の過程によって、第
３回目，第４回目……の繰返部RPTの楽音形成が行なわ
れる。

次に、演奏者がキーを離鍵すると、キーオン信号KON
が“0"信号に戻る。これにより、エンベロープデータED
が遂次「０」まで減衰し、したがって、発生楽音が減衰
しつつに停止する。

［上記実施例の変形例］（１）第１図のADPCM復号回路63を、第９図に示すよう
に構成してもよい。この第９図に示す回路においては、
第１図におけるラッチ106,118が共に設けられておら
ず、代わりにΔｎ繰返部初期値メモリ120とアタック部
最終データ値メモリ121が設けられている。このΔｎ繰
返部初期値メモリ120には、予めアタック部ATCの最後の
圧縮データCnに対応する量子化幅データΔｎが、DPCMデ
ータメモリ35内の各楽音波形の各々に対応して記憶され
ており、キーコードKC,トーンコードTC,タッチデータTD
が供給されると、これらに対応するデータ量子化幅デー
タΔｎを出力する。また、アタック部最終データ値メモ
リ121には、予めアタック部ATCの最後のPCMコードSn＋
εｎが、DPCMデータメモリ35内の各楽音波形に対応して
記憶されており、キーコードKC,トーンコードTC,タッチ
データTDが供給されると、これらに対応する最終PCMコ
ードを出力する。なお、上記回路の他の構成は第１図の
回路と同一である。

（２）上記実施例は単音電子楽器であるが、この発明は
複音電子楽器にも勿論適用可能である。そして、複音電
子楽器の場合は、時分割処理を用いることが好ましい。

（３）上記実施例における比較回路48,52、乗算器87,10
1等の演算処理を時分割処理によって行ってもよい。

（４）上記実施例においては、ADPCMデータメモリ35に
記憶させる楽音波形を規格化された波形としたが、規格
化されていないエンベロープ付きの波形を同メモリ35に
記憶させてもよい。

（５）上記実施例においては、トーンコードTC、キーコ
ードKC、タッチデータTDの各々に対応して楽音波形を記
憶させたが、トーンコードTCのみに対応して楽音波形を
記憶させてもよい。また、演奏者が操作する操作子の各
操作状態に対応して楽音波形を記憶させてもよい。上記
いずれの組み合わせも可能である。

（６）キーコードKCの各々、タッチデータTDの各々につ
いて楽音波形を記憶させるのではなく、補間演算を用い
るようにしてもよい。例えば、タッチデータTDの場合、
最強のタッチデータTDに対応する波形と、最弱のタッチ
データTDに対応する波形を各々記憶させておき、中間の
タッチデータTDの場合は、上記最強および最弱のタッチ
データTDに対応する各波形から補間演算によって波形を
求める。なお、この補間演算を行う回路構成について
は、特開昭60-55398号公報に開示されている。

（７）上記実施例においては、繰返部RPTが１つである
が、この繰返部を複数設け、時間的に切り替えるように
してもよい。また、その場合において、繰返部と次の繰
返部との接続を滑らかにするため、補間接続（特開昭60
-147793号参照）を用いてもよい。また、特開昭59-1886
97号公報に記載されるような波形接続方法を用いてもよ
い。

（８）波形のエンコードは、アナログ／ディジタル変換
された波形を一旦PCMでメモリに記憶しておき、この記
憶されたデータをエンコードするようにしてもよく、ま
た、リアルタイムで圧縮処理を行うようにしてもよい。

（９）上記実施例においては、A/D変換器５の出力デー
タを規格化した後、圧縮しているが、例えば適当な箇所
を抜き出したり、繰返部が滑らかにつながるように演算
を行った後、すなわち、適宜波形編集を行った後データ
圧縮してもよい。

（10）上記実施例においては、マイクロフォン４によっ
て収音し、A/D変換器５によってA/D変換して、元になる
楽音データを得ているが、これに代えて、コンピュータ
シミュレーションによって元となる楽音データを得るよ
うにしてもよい。

（11）データ圧縮回路と、ADPCMデータメモリと、デー
タ復号回路を１台の電子楽器の中に組み込んでサンプリ
ング電子楽器を構成してもよい。

（12）この発明は鍵盤楽器に限らず、音源モジュールあ
るいはリズム音源等、鍵盤の無い電子楽器にも適用可能
である。

（13）復号回路の後段に、タッチデータTD、キーコード
KC等に応じてフィルタ特性が変化する（ディジタル）フ
ィルタを設け、このフィルタを通すことにより音色を制
御してもよい。

（14）ADPCMデータメモリ35のアドレスデータADの形成
方法は、上記実施例以外の方法でもよい。例えば、Ｆナ
ンバ（周波数ナンバ）を累算する方法、ALL“1"から遂
次減算することによりアドレスデータを形成する方法、
プリセットタイプのアドレスカウンタ40を用い、スター
トアドレスをプリセットするようにする方法、（マイク
ロ）プログラムを利用してアドレスを演算する方法等い
ずれの方法でもよい。

（15）実施例におけるADPCMに線形予測（LPC）データ圧
縮方式やADM,DPCM,DM等の符号化方式を組み合わせて、
さらにデータ圧縮を図ってもよい。

（16）実施例は、ADPCMの場合を示したが、この発明はA
DM、DM、DPCM等の他の差分変調方式やデルタ変調方式に
も適用することができる。

（17）上記実施例においては、アタック部と繰返部の両
方をメモリに記憶するようにしたが、これに代えて、繰
返部（または、アタック部または所望の部分）のみをメ
モリに記憶し、これを（記憶データの総てを）繰り返し
読み出して楽音信号を形成するようにしてもよい。この
ようにした場合には、発生される楽音信号の質が多少悪
くなるが、その分メモリ容量が削減でき、特に安価な楽
音信号発生装置に適する。

［発明の効果］以上説明したように、この発明によれば、デルタまた
は差分変調方式に基づき圧縮され、メモリ記憶された圧
縮データの全部又は一部を繰り返して読み出して楽音信
号を発生することができる。この結果、従来に比し、さ
らに大幅にメモリ容量を削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を電子楽器に用いた場合の一実施例の
要部の構成を示すブロック図、第２図は同実施例の基本
的構成例を示すブロック図、第３図は係数ｋと量子化差
分コードCnの関係を示す図、第４図はエンコーダ７にお
けるデータ圧縮原理を示す図、第５図は差分PCMコードe
n、量子化幅データΔｎおよび量子化差分コードCnの関
係を示す図、第６図は同実施例の全体構成を示すブロッ
ク図、第７図は楽音波形の一例を示す波形図、第８図は
エンベロープ波形の一例を示す波形図、第９図は同実施
例の一変形例の構成を示すブロック図である。１……データ圧縮回路、2,35……ADPCMデータメモリ、
3,63……ADPCM復号回路、106,118……ラッチ、107,117
……セレクタ、120……Δｎ繰返部初期値メモリ、121…
…アタック部最終データ値メモリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鞍掛靖浜松市中沢町10番１号日本楽器製造株式会社内 (56)参考文献特開昭60−113300（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−185391（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−184296（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数周期分の楽音波形の各瞬時値を示す波
形データをデルタまたは差分変調方式に基づく圧縮演算
によって圧縮し、この圧縮データを記憶した記憶手段
と、波形の読み出しを指示する指示手段と、該指示手段の指示に応じて、まず、前記記憶手段中の圧
縮データを、先頭アドレスより終了アドレスまで順次読
み出した後、該先頭アドレスと終了アドレスの中間に位
置するリピートアドレスから該終了アドレスまでの間を
繰り返し読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段で読み出された前記圧縮データからデ
ルタまたは差分変調方式に基づく復号演算によって波形
データを復号する復号手段と、前記圧縮データの繰り返し読み出しにおける前記リピー
トアドレスの圧縮データの復号時において、最初に該リ
ピートアドレスの圧縮波形を復号した際の前記復号手段
の状態を再現する初期データを前記復号手段へ供給し設
定する供給手段と、を具備し、前記復号手段によって復号されたデータに基
づいて楽音信号を発生するようにしたことを特徴とする
楽音信号発生装置。