JP2627770B2

JP2627770B2 - 電子楽器

Info

Publication number: JP2627770B2
Application number: JP63129066A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　勲
Original assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-05-26
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JPH01297700A; US4957030A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、ビブラート効果が付与できるようにした
電子楽器に関する。

具体的にいえば、この発明の電子楽器では、ビブラー
ト効果を付与することができるようにした従来の電子楽
器における不都合を解決し、簡単な構成の回路を使用す
るだけで、ビブラート効果が得られるようにして、コン
ピュータ処理を行う場合でも、処理時間の短縮を可能に
して小規模なマイクロプロセッサ等でも、迅速に処理で
きるようにすると共に、安価な電子楽器を提供すること
を目的とする。

〔従来の技術〕

従来から、鍵盤と、該鍵盤の押下鍵を検出する押下鍵
検出回路と、押下鍵の音高に対応した鍵定数を記憶する
鍵定数記憶手段と、該鍵定数記憶手段に記憶された鍵定
数によってアドレス信号を演算してアドレスするアドレ
ス信号生成手段と、楽音波形の各サンプル点の振幅値を
デジタル値で記憶する楽音波形記憶手段とを備え、押下
鍵の音高に対応して予め設定された鍵定数を一定時間毎
に演算することによってアドレス信号を生成し、該アド
レス信号により前記楽音波形記憶手段から各サンプル点
の振幅値を順次読出しD/A変換して楽音信号を出力する
電子楽器は、例えば特開昭48−34523号公報等に記載さ
れているように、周知である。

楽音波形記憶手段は、通常ROMからなり、再生すべき
楽音波形のｎ個の各サンプル点の振幅値が、その大きさ
を示すデジダル値と、正負の符号とで記憶される。な
お、この振幅値は、差数と正負の符号とで与えることも
できるが、以下の説明では、デジタル値と正負の符号と
で記憶されている場合とする。

第６図は、この種の電子楽器で発生される楽音波形に
ついて、その各サンプル点の振幅値とアドレスとの関係
を説明するための図である。

この第６図のようなアナログ波形を再生するために、
１周期（１サイクル）を時間軸方向に等間隔でｎ個に分
割し、各サンプル点の振幅値をデジタル値で、楽音波形
記憶手段の連続したアドレスに記憶させておく。ここ
で、ｎは、例えば、ｎ＝32,64,128等であり、１周期に
ついてのサンプル点の数を増加させることにより、第６
図のアナログ波形に極めて近似した楽音波形を得ること
ができる。

例えば、この第６図の波形の場合に、128個のサンプ
ル点（アドレス）の読出し速度、すなわちアドレス信号
の発生速度を、楽音周波数に対応して変化させれば、押
下鍵に対応する音階（周期）の楽音波形が出力される。

楽音波形記憶手段で、128個のサンプル点のアドレス
が、「０」から「127」まで連続して与えられていると
きは、アドレスカウンタとして、「128」毎にリセット
される循環式カウンタを使用する。

このアドレスカウンタをクロックパルス等で歩進さ
せ、その出力をアドレス信号として楽音波形記憶手段へ
与えれば、第６図のような楽音波形が出力される。

このアドレス信号の生成速度を制御するために、予め
各音階毎に定数（以下、鍵定数Ｋという）を設定し、鍵
定数記憶手段に記憶させておく。

そして、同じく予め設定された各音階に共通の一定の
時間間隔（演算周期ｔとする）で、鍵定数Ｋを順次加算
し、その加算値（整数値）が次のアドレスを指定する値
となったとき、楽音波形記憶手段の読出しアドレス信号
として出力する。加算結果が、次のアドレス値に達しな
い値のときは、鍵定数Ｋの加算のみを行う。

ここで、鍵定数Ｋについて説明すると、演算周期ｔ
と、サンプル点の数ｎと、音階の周波数ｆとに比例する
関数であり、これらの積で表わすことができる。

この関係を式で示せば、Ｋ＝ｔ×ｎ×ｆ ……（１）となる。なお、楽音波形の場合、一般に、演算周期ｔは
マイクロ・セコンドのオーダーである。

例えば、音階C₄の周波数ｆは、261.626Hzであるか
ら、その１周期は約3,822.2μｓ（マイクロ・セコン
ド）である。

また、サンプル点の数ｎ＝128とすれば、鍵盤上で音
階C₄の鍵が押下されたとき、アドレス信号の出力タイミ
ングは、3,822.2/128（μｓ）＝29.86（μｓ）の時間間
隔となる。

このような時間間隔で発生すべきアドレス信号は、鍵
定数Ｋに基いて演算される。

そのために、鍵定数Ｋを演算周期ｔ毎に発生されるク
ロックパルスによって鍵定数記憶手段から読出し、順次
加算する。したがって、通常、鍵定数Ｋは、小数点以下
の小さな値に設定される。このように、鍵定数Ｋを小さ
く設定し、かつ演算周期ｔを短くすればする程、精度が
向上される。

以上のように、従来の電子楽器、すなわち、鍵盤と、
押下鍵検出回路と、鍵定数を記憶する鍵定数記憶手段
と、鍵定数によってアドレス信号を演算してアドレスす
るアドレス信号生成手段と、楽音波形の各サンプル点の
振幅値をデジタル値で記憶する楽音波形記憶手段とを備
え、押下鍵の音高に対応して予め設定された鍵定数を一
定時間毎に演算することによってアドレス信号を生成
し、該アドレス信号により前記楽音波形記憶手段から各
サンプル点の振幅値を順次読出しD/A変換して楽音信号
を出力する電子楽器では、押下鍵に対応する鍵定数Ｋ
を、一定周期のクロックで読出し順次加算することによ
って、各音階に対応した速度でアドレス信号が生成され
る。

要するに、第６図に示した楽音波形のｎ個のサンプル
点（アドレス）の振幅値を、押下された鍵に対応する速
度で演算・生成されるアドレス信号で読出せば、その鍵
に対応する音高のデジタル的な楽音波形が得られること
になるが、このような構成の電子楽器は、従来から周知
である。

ところで、ビブラート効果を付与する場合には、その
音階の周波数ｆを中心として、周波数を上下に振動させ
ることになる。

例えば、先の音階C₄にビブラート効果を付与するとき
は、その周波数ｆ＝261.626Hzを中心として、例えば5Hz
のような特定の周期に１回の割合いで、±10Hzの幅で変
化させればよい。

なお、この±10Hzの幅を大きくすれば、ビブラートの
深さが大きくなり、逆に小さくすれば浅くなる。

また、同じ±10Hzの幅で変化させる場合でも、例え
ば、そのビブラート周波数が、5Hz程度のときと、10Hz
程度のときとでは、ビブラート効果が異なる。

例えば、先の音階C₄の場合、周波数261.626Hzを中心
として、ビブラート周波数を5Hzとして、261.626Hz→27
1.626Hz→261.626Hz→251.626Hz→261.626Hz→……、の
ような変化を繰返えせば、ビブラート効果を付与するこ
とができる。また、この同じ変化を、ビブラート周波数
を10Hzとして繰返えすと、異なるビブラート効果が得ら
れる。

このように、ビブラート効果は、音階C₄の中心周波数
261.626Hzに対して、±何Hzの幅で上下に１回の変動を
与えるかによって異なり、また、ビブラート周波数を変
化させることによっても異なる。

このようなビブラート効果を付与することができる電
子楽器も、例えば特開昭52−37031号公報に記載されて
いるように、すでに公知である。

すでに述べたように、ビブラート効果を付与するため
には、押下鍵に対応する音階の中心周波数を、その一定
周期の間に、一定の周波数の幅で上下に振動させること
になる。

この従来の電子楽器では、ビブラート効果を付与する
ために、押下鍵の音高に対応した周波数情報（鍵定数）
を記憶する周波数情報記憶装置の値と、ビブラート制御
回路からの制御信号とを乗算する乗算器を設け、この乗
算器の出力によって、楽音波形記憶手段からその各サン
プル点の振幅値を読出すアドレス信号の発生速度、すな
わち、出力タイミングを制御している。

しかし、ビブラート制御回路や乗算器は、構成が極め
て複雑であり、しかも、コンピュータ制御を行う方式の
場合には、処理時間が長くなる上に、マイクロプロセッ
サ等の負担も増加する、という多くの不都合があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明の電子楽器では、ビブラート効果を付与でき
るようにした従来の電子楽器におけるこれらの不都合を
解決し、簡単な構成の回路を使用するだけで、ビブラー
ト効果が得られるようにして、コンピュータ処理を行う
場合でも、処理時間の短縮を可能にして小規模なマイク
ロプロセッサ等でも、迅速に処理できるようにすると共
に、安価な電子楽器を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明では、ａ鍵に対応し、鍵の押下状態を検出する鍵押下状態検
出手段と、ｂ鍵押下状態検出手段（ａ）が検出した押下鍵の音高
に対応した該鍵に係わる値を記憶する鍵定数記憶手段
と、ｃ複数のアドレスを備え、各アドレスに対応して楽音
波形の各サンプル点の振幅値をデジタル値で記憶する楽
音波形記憶手段と、ｄ鍵定数記憶手段（ｂ）に記憶された鍵に係わる値を
一定時間毎に演算することによって、前記楽音波形記憶
手段（ｃ）から楽音波形を読み出すためのアドレス信号
を生成するアドレス信号生成手段と、ｅアドレス信号に対応して読み出された楽音波形を変
換・増幅して楽音を得る変換する手段、のａ〜ｅを備えた電子楽器において、ｆビブラート効果を付与するか否かを選択するビブラ
ート効果選択手段と、ｇ電源投入中は一定の周期でクロックパルスを発生す
るクロックパルス発生手段と、ｈクロックパルス発生手段（ｇ）が発生するクロック
パルスを計数することによって成る計時手段と、ｉ計時手段（ｈ）の飽和に対応して周期的に一方の入
力を加算と減算との間で切り換えることのできる演算手
段と、ｊ押下鍵に対応した鍵に係わる値に対応して発生すべ
きビブラート定数を発生するビブラート定数発生手段、のｆ〜ｊを設け、ｋビブラート効果選択手段（ｆ）においてビブラート
効果を付与することが選択されている場合は、計時手段
（ｈ）の飽和に対応して、ビブラート定数発生手段
（ｊ）からビブラート定数を演算手段（ｉ）の切り換え
可能な方の入力に加えると共に、その鍵に係わる値を記
憶する鍵定数記憶手段（ｂ）から鍵に係わる値を読み出
して演算手段（ｉ）の他方に入力することによって、そ
の鍵に係わる値を変更することができるようにし、１ビブラート効果選択手段（ｆ）においてビブラート
効果を付与することが選択されていない場合は、その鍵
に係わる値を変更しないようにしている。

〔実施例１〕次に、この発明の電子楽器について、図面を参照しな
がら、その実施例を詳細に説明する。

第１図は、この発明の電子楽器について、その要部構
成の一実施例を示す機能ブロック図である。図面におい
て、１は鍵盤、２は押下鍵検出回路、３は鍵定数記憶装
置、４はビブラート定数記憶装置、５は計数回路、６は
加減算器、７はアドレス信号生成装置、８は楽音波形記
憶装置、９はD/A変換器、10はオーディオシステム、SW₁
とSW₂はスイッチを示す。

この第１図で、ビブラート効果の付与に機能するブロ
ックは、ビブラート定数記憶装置４と、計数回路５と、
加減算器６であり、その他の構成は、基本的には、通常
の電子楽器と同様である。

理解を容易にするために、まず、通常の動作、すなわ
ち、ビブラート効果を付与しない場合について説明す
る。この場合の動作は、従来の電子楽器と同様であるこ
とはいうまでもない。

鍵盤１上で、１つの鍵が押下されると、押下鍵検出回
路２によって、どの鍵の押下であるかが検知される。

押下鍵検出回路２は、鍵の押下を検知すると、鍵定数
記憶装置３に予め記憶された押下鍵の音高に対応する鍵
定数を指示するために、その押下鍵に割当てられたキー
コードを鍵定数記憶装置３に対して出力する。

第２図は、第１図に示したこの発明の電子楽器で、鍵
定数記憶装置３に記憶される鍵定数と、ビブラート定数
記憶装置４に記憶されるビブラート定数の数値例を示す
図である。

先に、式（１）として説明したように、鍵定数Ｋは、
演算周期ｔと、サンプル点の数ｎと、音階の周波数ｆと
に比例する関数で、これらの積で表わされる。

この第２図では、演算周期ｔが120μｓ、サンプル点
（アドレス）の数ｎが128、の場合について示してい
る。

音階の周波数ｆは、C₄が261.626Hzであるから、鍵定
数Ｋは、上記の式（１）によって、4.0186となる。

同様に、音階A₄の周波数ｆは440.000Hzであるから、
鍵定数Ｋは6.7585、また、音階C₅の周波数ｆは523.251H
zであるから、鍵定数Ｋは8.0372となる。

また、ビブラート定数〔Ｖ（ｆ）とする〕は、10回の
演算で±20セントのビブラートをかける場合には、中心
周波数ｆに４セントを加算する。

この関係を式で示せば、Ｖ（ｆ）＝Ｋ（ｆ＋４セント）−Ｋ（ｆ） ……（２）で表わすことができる。

第３図は、鍵定数Ｋとビブラート定数Ｖ（ｆ）とによ
って、アドレスの演算を行う場合の詳細な処理の流れを
示すフローチャートである。

計数回路５には、システムの電源投入時から発生され
るクロックパルスが、常時入力され、そのパルスが計数
されている。

この計数回路５の出力は、加減算器６の加算減算の切
換え信号、および加減算実行制御信号として用いられ
る。

加減算器６の出力は、アドレス信号生成装置７へ与え
られ、鍵定数Ｋがビブラート定数Ｖ（ｆ）により修正さ
れた値によって、アドレス信号が生成される。なお、こ
の加減算器６は、第３図のフローチャートに示したよう
に、前回の演算結果を保持しており、この演算結果に対
して計数回路５からの制御信号に応じて、ビブラート定
数記憶装置４から得られるビブラート定数の加減算を行
う。

ここで、音階A₄にビブラートを付加する場合につい
て、具体的な実施例を説明する。

音階A₄の周波数は440Hzであり、その鍵定数Ｋは、先
の式（１）より6.758（10進数）である。

そして、10回の演算によって、−20〜＋20セント変化
させるとする。この場合には、１回の演算毎に、４セン
ト変化させれば良い。なお、ビブラートの１周期につい
ては、20回の演算を行うことになる。

周波数440Hzの＋４セントは、周波数441.018Hzであ
る。

また、周波数440Hzの鍵定数Ｋは、上記の式（１）に
より、6.758（10進数）となる。

この場合に、ビブラート周波数を6Hzとすると、その
１周期は166.6msであり、この間に20回の演算が実行さ
れるので、１回の演算時間は、166.6/20ms＝8.33msであ
る。

したがって、8.33ms毎に、音階A₄を４セントずつ変化
させるためには、ビブラート定数は、式（２）によっ
て、Ｖ（ｆ）＝0.016（10進数）となる。

第４図は、この発明の電子楽器において、周波数440H
zの音階A₄を４セントずつ±20セント変化させる場合の
鍵定数の変化と時間との関係の一例を示す図である。

この第４図に示すように、音階A₄の鍵定数Ｋ＝6.758
（10進数）へ、１回の演算時間である8.33ms毎に、ビブ
ラート定数Ｖ（ｆ）＝0.016を加算して、鍵定数を修正
する。

そして、ｍ＝５に達したとき、すなわち、修正された
鍵定数が、6.838となったときは、ビブラート定数Ｖ
（ｆ）＝0.016の減算を行う。

この減算回数は、2m＝10で、10回である。

したがって、鍵定数は、この第４図に示すように、6.
838→6.822→6.806……→6.710→6.698→6.678と変化す
る。

このように、ビブラート定数Ｖ（ｆ）が10回減算され
て、修正された鍵定数が6.678になると、ビブラートが
付加された音階A₄の周波数は最小となる。

次に、この修正された鍵定数は、ビブラート定数Ｖ
（ｆ）が加算される。

すなわち、6.678→6.698→6.710……→6.758→……→
6.774→6.790……→6.838となる。

このように、音階A₄の鍵定数を、４セントに相当する
ビブラート定数Ｖ（ｆ）の加減算によって修正し、ビブ
ラート周波数が6Hzのときは、その１周期166.6msに20回
の演算を行う。

したがって、8.33ms毎に、音階A₄の周波数440Hzが４
セントずつ増加され、最大20セントに達すると、４セン
トずつ減少されて、440Hz→445.090Hz（＋20セント）→
434.610Hz（−20セント）のように変化される。

このような周波数の変化は、従来の電子楽器と同様
に、アドレス信号の歩進速度を制御することによって達
成される。

ビブラート用スイッチが押下され、第１図のスイッチ
SW₁とSW₂が端子ｂ側へ接続されたとき、先の第３図のフ
ローに従って説明したように、加減算器６では、以上の
動作によって鍵定数Ｋとビブラート定数Ｖ（ｆ）との加
／減算を行い、その出力をアドレス信号生成装置７へ出
力する。

したがって、例えば、440Hzから445.090Hz（＋20セン
ト）への変化時には、アドレス信号の歩進速度が速くな
り、逆に、445.090Hz（＋20セント）から434.610Hz（−
20セント）への変化時には、アドレス信号の歩進速度が
遅くなって、±20セントのようなビブラートをかけるこ
とができる。

次に、この発明の電子楽器について、アドレス信号を
生成するための加減算処理の他の実施例を説明する。

このアドレス信号のための加減算処理では、システム
の電源がオンになると同時に発生されるクロックパルス
を計数する計数回路が設けられており、ビブラート用ス
イッチがオンになると、その時点でのカウント値によっ
てビブラートの演算が行われる。

第５図は、この発明の電子楽器における他の実施例に
おいて、アドレス信号生成時の処理の流れを示すフロー
チャートで、（１）は主処理、（２）は詳細な処理を示
す図である。図面において、S1〜S4と、S11〜S22はステ
ップを示す。

ステップS2で、鍵定数Ｋの情報を取込み、次のステッ
プS3で、第１図の楽音波形記憶装置８から波形情報を読
出す。

次のステップS4で、D/A変換器９によって、アナログ
信号に変換して出力する。

この第５図（１）のフローで、ステップS2の鍵定数Ｋ
取込み後のアドレス演算の処理は、第５図（２）に示さ
れている。

ステップS11で、ビブラート数の演算タイミングであ
るか否か判断し、演算タイミングであれば、次のステッ
プS12で、アドレス信号の演算を行う。

次のステップS13で、加減算の切換えタイミングであ
るか否か判断し、もし、切換えタイミングであれば、先
の第４図で説明したように、ビブラート定数Ｖ（ｆ）を
加算から減算、あるいは減算から加算に切換える。

ステップS15の判断で、ビブラート用スイッチがオン
であるか否か判断する。

オンであれば、次のステップS16で、ビブラート数、
ビブラート定数Ｖ（ｆ）、および鍵定数Ｋによって、ア
ドレス演算を行う。

もし、ステップS15の判断で、ビブラート用スイッチ
がオフのとき、および、ステップS16で、アドレス演算
を行ったときは、ステップS17で、鍵をサーチする。

ステップS18で、押下鍵に変化があったか否か判断
し、変化がなければ、再び、ステップS11へ戻って、同
様の処理を繰返えす。

もし、ステップS18の判断で、押下鍵に変化があった
ときは、ステップS19へ進み、その変化がオフからオン
への変化であったか否か判断する。

ステップS19の判断で、オフからオンへの変化であっ
たときは、ステップS20で、その押下鍵に対応する鍵定
数Ｋと、ビブラート定数Ｖ（ｆ）とを取込み、ステップ
S21で、タイマーの割込みを許可し、再び、ステップS11
へ戻る。

もし、ステップS19の判断で、オフからオンへの変化
でないとき（オンからオフの変化のとき）は、ステップ
S22で、タイマーの割込みを禁止する。

このような処理を繰返えすことによって、押下鍵に対
応する音階、さらに、ビブラート用スイッチの押下に対
応するビブラートが付加される。

〔発明の効果〕

この発明の電子楽器によれば、簡単な構成の計数回路
や加減算器を使用するだけで、ビブラート効果を付与す
ることができる。

その結果、コンピュータ処理を行う場合でも、処理時
間の短縮が可能となり、小規模なマイクロプロセッサ等
でも、迅速に処理することができ、低コストの電子楽器
が得られる、という優れた効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の電子楽器について、その要部構成
の一実施例を示す機能ブロック図、第２図は、第１図に示したこの発明の電子楽器で、鍵定
数記憶装置３に記憶される鍵定数と、ビブラート定数記
憶装置４に記憶されるビブラート定数の数値例を示す
図、第３図は、鍵定数Ｋとビブラート定数Ｖ（ｆ）とによっ
て、アドレスの演算を行う場合の詳細な処理の流れを示
すフローチャート、第４図は、この発明の電子楽器において、周波数440Hz
の音階A₄を４セントずつ±20セント変化させる場合の鍵
定数の変化と時間との関係の一例を示す図、第５図は、この発明の電子楽器における他の実施例にお
いて、アドレス信号生成時の処理の流れを示すフローチ
ャートで、（１）は主処理、（２）は詳細な処理を示す
図、第６図は、従来の電子楽器で発生される楽音波形につい
て、その各サンプル点の振幅値とアドレスとの関係を説
明するための図。図面において、１は鍵盤、２は押下鍵検出回路、３は鍵
定数記憶装置、４はビブラート定数記憶装置、５は計数
回路、６は加減算器、７はアドレス信号生成装置、８は
楽音波形記憶装置、９はD/A変換器、10はオーディオシ
ステム。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鍵に対応し、鍵の押下状態を検出する鍵押
下状態検出手段と、前記鍵押下状態検出手段が検出した押下鍵の音高に対応
した該鍵に係わる値を記憶する鍵定数記憶手段と、複数のアドレスを備え、各アドレスに対応して楽音波形
の各サンプル点の振幅値をデジタル値で記憶する楽音波
形記憶手段と、前記鍵定数記憶手段に記憶された鍵に係わる値を一定時
間毎に演算することによって、前記楽音波形記憶手段か
ら楽音波形を読み出すためのアドレス信号を生成するア
ドレス信号生成手段と、前記アドレス信号に対応して読み出された楽音波形を変
換・増幅して楽音を得る変換する手段、とを備えた電子楽器において、ビブラート効果を付与するか否かを選択するビブラート
効果選択手段と、電源投入中は一定の周期でクロックパルスを発生するク
ロックパルス発生手段と、前記クロックパルス発生手段が発生するクロックパルス
を計数することによって成る計時手段と、前記計時手段の飽和に対応して周期的に一方の入力を加
算と減算との間で切り換えることのできる演算手段と、前記押下鍵に対応した鍵に係わる値に対応して発生すべ
きビブラート定数を発生するビブラート定数発生手段、とを備え、前記ビブラート効果選択手段においてビブラート効果を
付与することが選択されている場合は、前記計時手段の
飽和に対応して、前記ビブラート定数発生手段からビブ
ラート定数を前記演算手段の切り換え可能な方の入力に
加えると共に、前記鍵に係わる値を記憶する鍵定数記憶
手段から鍵に係わる値を読み出して前記演算手段の他方
に入力することによって、前記鍵に係わる値を変更する
ことができるようにし、前記ビブラート効果選択手段においてビブラート効果を
付与することが選択されていない場合は、前記鍵に係わ
る値を変更しないようにしたことを特徴とする電子楽
器。