JP2701177B2

JP2701177B2 - 楽音発生装置

Info

Publication number: JP2701177B2
Application number: JP2095064A
Authority: JP
Inventors: 彰子小松; 康史佐藤
Original assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1998-01-21
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JPH03293698A; US5099741A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、例えば電子楽器等において楽音を発生する
楽音発生装置に関する。

（従来の技術）従来、電子オルガンや電子ピアノ等の電子楽器に用い
られている楽音発生装置は、発音源としての、ディジタ
ルコントロールオシレータ（以下、「DCO」と略す）を
複数備え、このDCOにより、例えば操作パネル等で指定
された音色やキーボードで指定された音域等に応じた楽
音信号を発生するようになっている。

このような楽音発生装置の一例を第９図に示す。図に
おいて、50₁〜50_mは、それぞれ例えば鍵盤楽器の１鍵に
対応し、１つの鍵が押されることによりDCO1〜DCO4の４
つのオシレータが同時に動作するようになっている。す
なわち、１つの楽音のうち音高に応じた周波数に比例し
てその周波数が変わり、発音時間が比較的長い楽音成分
であるアタック成分、ディケイ（減衰音）成分、及びハ
イ（強打音）成分と、必ずしも比例しない、発音時間が
比較的短い楽音成分であるノイズ（打撃音）成分とをそ
れぞれ４つのオシレータで別個に生成し、これらを合成
して１つの楽音を発生している。これにより、より自然
楽器の音に近い楽音を発生するようになっている。

そして、これら４つのオシレータDCO1〜DCO4が組み込
まれた楽音発生回路をポリフォニック数（同時発音数）
分だけ備えている。

従来の楽音発生装置は、上記したように、発音の時間
が短い打撃音を発音する目的で、発音時間が長い多の発
音源と同様にポリフォニック数だけオシレータを備えて
おり、発音に際してはこの打撃音を発音するためのチャ
ネル割り当てが行われるようになっている。

しかしながら、上記打撃音は音高、つまり打鍵された
キーの位置によって変わるものではなく、かつ短い時間
だけ発音されすぐに減衰するものである。このような短
い時間だけ発音される打撃音のために、オシレータをポ
リフォニック数分も用意し、かつチャネルを割り当てて
発音するのは大量のハードウエアを必要とし、かつ構成
が複雑になって装置が高価になるという欠点があった。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上記したように短い時間だけ発音される打
撃音のために、オシレータをポリフォニック数分も用意
し、かつチャネルを割り当てて発音するには大量のハー
ドウエアを必要とし、かつ構成が複雑になって装置が高
価になるという欠点を解決するためになされたもので、
ポリフォニック数を減らさないで、少ないハードウエア
による簡単な構成で廉価な楽音発生装置を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の楽音発生装置は、第１図の原理図に示すよう
に、発音時間が比較的長い複数の楽音成分信号ａ〜ｃを
生成し、これらを加算して第１の楽音信号ｄを生成する
同時発音数ｍの第１の楽音信号生成手段（51₁）、（5
1₂）、…（51_m）と、発音時間が比較的短い楽音成分信
号の第２の楽音信号ｅを生成する前記同時発音数ｍより
少ない数ｎの第２の楽音信号生成手段（52₁）、（5
2₂）、…（52_n）と、発音が指示された際に、前記第１
の楽音信号生成手段（51₁）、（51₂）、…（51_m）の中
の１つに発音を割り当てる第１の割当手段（53）と、発
音が指示された際に、前記第２の楽音信号生成手段（52
₁）、（52₂）、…（52_n）の中の１つに発音を割り当て
る第２の割当手段（54）を具備したことを特徴とする。

（作用）本発明は、第２の楽音信号ｅである例えば打撃音は短
い時間だけしか発音されないという特性を利用し、発音
時間が比較的長い楽音成分ａ〜ｃを発生して加算するこ
とにより第１の楽音信号ｄを生成する第１の楽音信号生
成手段（51₁）、（51₂）、…（51_m）を同時発音数ｍだ
け備える一方、発音時間が比較的短い楽音成分信号であ
る第２の楽音信号ｅを生成する第２の楽音信号生成手段
（52₁）、（52₂）、…（52_n）は上記同時発音数ｍより
少ない数ｎだけ備え、例えば押鍵により発音が指示され
た際、第１の楽音信号生成手段（51₁）、（51₂）、…
（51_m）の中の１つに発音時間が比較的長い楽音の発音
を割り当てると同時に、第２の楽音信号生成手段（5
2₁）、（52₂）、…（52_n）の１つに発音時間が比較的短
い楽音の発音を割り当てて１の楽音信号を合成するよう
にしている。これにより、第２の楽音信号生成手段（52
₁）、（52₂）、…（52_n）の数を減らすことができ、少
ないハードウエアによる簡単な構成で楽音発生装置を構
成できるものとなっている。

（実施例）第２図は、本発明に係る楽音発生装置を適用した電子
楽器の要部の構成を示すブロック図である。なお、以下
の説明においては、アタック成分、ディケイ成分、及び
ハイ成分により生成される楽音信号の同時発音数、つま
りポリフォニック数が「15」であり、ノイズ成分の楽音
発生回路を２つ有する場合について説明する。

図において、キーボード部１は、複数のキーを有する
キーボードで構成され、各キーの押下の状態を検知する
ためのキースキャン回路を含んでいる。タッチセンサ1a
は、キーボード部１からの信号に応じてキータッチの強
弱を検出するものである。上記各キーの押下の状態及び
キータッチの強弱を示すタッチデータはCPU3に送られる
ようになっている。

パネル部２は、電源スイッチ、モード指定スイッチ、
メロディ選択スイッチ、リズム選択スイッチ等の各種ス
イッチを備えている。

中央処理装置（CPU）３は、読出専用記憶装置（以
下、「ROM」という）４のプログラムメモリ部41に記憶
された制御プログラムに従って電子楽器の各部を制御す
るものである。

ROM4は、上記プログラムメモリ部41の他に、音色デー
タメモリ部42を有している。この音色データメモリ部42
には、出力すべき楽音情報である周波数ナンバ、波形ナ
ンバ、エンベロープ波形ナンバ、モードデータ等が記憶
されており、音色ポインタによって指示され、パネル操
作、鍵盤操作に応じて読出され、演算されるなどして楽
音発生装置に送出される。

書換え可能記憶装置（以下、「RAM」という）５は、C
PU3の制御の下に、ROM4に記憶されている必要なデータ
を転送して格納記憶するデータエリア、キーボード部
１、タッチセンサ1a及びパネル部２の各キーやスイッチ
の状態に対応する放音に必要なデータがセットされる複
数のレジスタ、後述する楽音発生回路を未使用チャネル
に割り付けるためのデータを記憶するアサイナメモリA,
B等を含んでいる。

楽音発生部６は、楽音信号を生成するものである。こ
の楽音発生部６は、楽音の始めの部分で立ち上がってす
ぐに減衰する音を生成するアタック成分楽音信号生成部
11、ゆっくり立ち上がって持続し徐々に減衰する減衰音
を生成するディケイ成分楽音信号生成部12、強く弾いた
ときに大きな音となる強打音を生成するハイ成分楽音信
号生成部13、例えば打鍵時の打撃音を生成するノイズ成
分楽音信号生成部14及びこれら各楽音成分の信号を加算
する加算器15から構成されている。上記アタック成分楽
音信号生成部11、ディケイ成分楽音信号生成部12及びハ
イ成分楽音信号生成部13は、15音の同時発音が可能とな
るようにそれぞれ15個の同一回路を備えている。また、
ノイズ成分楽音信号生成部14は２音の同時発音が可能と
なるように２個の同一回路を備えている。これらの詳細
については後述する。

また、楽音発生部６には波形データを記憶する波形メ
モリ21及びエンベロープデータを記憶するエンベロープ
波形メモリ29が接続されるようになっている。これらの
詳細についても後述する。

この楽音発生部６が出力するディジタル楽音信号はD/
A変換器７に供給される。D/A変換器７は、入力されたデ
ィジタル楽音信号をアナログ楽音信号に変換するもの
で、このD/A変換器が出力するアナログ楽音信号はサウ
ンドシステム８に供給される。サウンドシステム８は、
例えばスピーカ又はヘッドホンで構成されるもので、入
力された楽音信号に応じて放音出力するものである。

なお、上記タッチセンサ1a（キーボード部１）、パネ
ル部２、CPU3、ROM4、RAM5、及び楽音発生部６はシステ
ムパス10により相互に接続されている。

第３図は楽音発生回路の詳細な構成を示すもので、上
述したアタック成分楽音信号生成部11、ディケイ成分楽
音信号生成部12、ハイ成分楽音信号生成部13、及びノイ
ズ成分楽音信号生成部14は、全て同一の回路で構成さ
れ、CPU3からの制御に応じてそれぞれアタック、ディケ
イ、ハイ及びノイズ成分の楽音信号を発生する。

図において、波形上位アドレスレジスタ20は、CPU3か
ら送られてくる波形上位アドレスを記憶するものであ
る。この波形上位アドレスレジスタ20の出力は波形メモ
リ21に供給され、波形メモリ21に記憶されている音色や
音域に応じた波形を選択するために使用される。

波形メモリ21は、波形データを記憶している読出専用
メモリであり、上記波形上位アドレスレジスタ20からの
波形上位アドレス及び後述するモードセレクタ25からの
波形下位アドレスで選択された波形データを出力する。
この波形メモリ21からの波形データの読出しは、キーナ
ンバーに対応して生成される周波数ナンバーに応じた速
度（周波数）で行われる。

周波数ナンバーレジスタ22は、CPU3から送られてくる
周波数ナンバーを記憶するものである。ここで周波数ナ
ンバーは、波形メモリ21から波形データを読出す速度を
制御するために用いられるもので、実際には波形メモリ
21の読出アドレスの増分を表している。これにより周波
数ナンバーが小さいときは小さいピッチ（アドレス間
隔）で波形データが読出されることにより低い周波数の
楽音信号が生成され、周波数ナンバーが大きいときは大
きいピッチ（アドレス間隔）で波形データが読出される
ことにより高い周波数の楽音信号が生成される。この周
波数ナンバーレジスタ22の出力は加算器23の一方の入力
に供給される。

加算器23は上記周波数ナンバーレジスタ22の出力を一
方の入力とし、アドレスレジスタ24の出力を他方の入力
として加算を行い、結果を再びアドレスレジスタ24に出
力するものである。

アドレスレジスタ24は上述した加算器23の出力を記憶
するもので、このアドレスレジスタ24と上記加算器23と
により累積器を構成している。そして、このアドレスレ
ジスタ24の内容がモードセレクタ25を介して波形メモリ
21に波形下位アドレスとして供給されるようになってい
る。

モードセレクタ25は波形メモリ21からの読出方法を制
御するものである。例えば波形メモリ21の波形上位アド
レスで指定される領域をアドレス増加方向に順次読出
し、最後までいったら最初に戻って上記動作を繰り返す
のか、あるいは波形上位アドレスで指定される領域の最
後まで読出したら次はアドレス減少方向（逆方向）に読
出すのか、といった種々の読出方法をCPU3からの制御信
号（図示しない）に応じて制御するものである。このモ
ードセレクタ25の出力が波形下位アドレスとして波形メ
モリ21に供給される。

タッチデータ変換回路26は、CPU3から送られてくる所
定形式のタッチデータを当該楽音発生回路で扱い得る形
式に変換するものである。ここで、タッチデータとは、
キーの押鍵の強弱をタッチセンサ1aで検出して得られる
データである。このタッチデータ変換回路26の出力は、
エンベロープジェネレータ27に供給されるようになって
いる。

楽音成分選択レジスタ28は、CPU3から送られてくるア
タック成分、ディケイ成分、ハイ成分或はノイズ成分等
といった楽音成分の種類を選択するデータを記憶するレ
ジスタである。この楽音成分選択レジスタ28の出力は、
エンベロープ波形メモリ29に供給されるようになってい
る。

エンベロープ波形メモリ29は、楽音成分に応じた種々
のエンベロープデータを記憶するもので、楽音成分選択
レジスタ28の内容をアドレスとして所定のエンベローデ
ータを選択するものである。

エンベロープジェネレータ27は、楽音成分選択レジス
タ28で選択されたエンベロープデータをエンベロープ波
形メモリ29から順次読出し、タッチデータ変換回路26か
らのタッチデータに応じた大きさ（振幅）のエンベロー
プ信号を生成し、乗算器30に送出するものである。

乗算器30は、波形メモリ21から読出された波形データ
とエンベロープジェネレータ27から供給されるエンベロ
ープ信号とを乗算することにより波形データにエンベロ
ープを付加し、デジタル楽音信号を生成する。この乗算
器30の出力が１チャネル分の楽音信号として加算器15
（第２図参照）に供給され、発音される。

なお、第３図の波形メモリ21及びエンベロープ波形メ
モリ29は各楽音発生回路で共通に使用されるメモリであ
り、それ以外の部分は各楽音発生回路で個々に備えてい
るハードウエアである。また、上述した複数の楽音発生
回路を時分割で使用するように構成しても良く。この場
合は、楽音発生回路を構成するハードウエア量を減らす
ことができる。

第４図は、上記した第１、第２の楽音信号生成手段と
しての楽音発生回路と、その制御系の構成を示すもので
ある。

図において、第１〜第45の楽音発生回路51₁〜51
₄₅は、第２図に示した15音ポリフォニックのアタック成
分楽音信号生成部11、15音ポリフォニックのディケイ成
分楽音信号生成部12、15音ポリフォニックのハイ成分楽
音信号生成部13に相当し、第46及び第47の楽音発生回路
51₁及び52は、２音ポリフォニックのノイズ成分楽音信
号生成部14に相当するものである。そして、加算器15
a、15b、15cは、第２図に示した加算器15に相当するも
のである。

アサイン制御部A3aは、CPU3の機能で実現されるもの
で、第１〜第45の楽音発生回路51₁〜51₄₅を制御するも
のである。このアサイン制御部A3aは、RAM5に設けられ
たアサイナメモリA5aの内容に従ってチャネル割り当て
処理を行う。

アサイン制御部B3bも、CPU3の機能で実現されるもの
で、第46〜第47の楽音発生回路51₁、52₂を制御するもの
である、このアサイン制御部B3bは、RAM5に設けられた
アサイナメモリB5bの内容に従ってチャネル割り当て処
理を行う。

第５図はアサイナメモリＡの一例を示すものである。
アサイナメモリＡは、チャネル番号ｍ、キー状態ST、キ
ー番号NO及び押鍵時刻により構成される。チャネル番号
ｍは、１〜15チャネルのいずれかを示すものであり、キ
ー状態STは「０」であれば離鍵状態、「１」であれば押
鍵状態にあることを示し、キー番号NOはチャネルｍに割
り当てられているキーボード部１のキーの番号を示し、
押鍵時刻はそのキーが押下された時刻を記憶するもので
ある。

第６図はアサイナメモリＢの一例を示すものであり、
上記アサイナメモリＡと同様の構成である。

次に、以上の構成において、第７図及び第８図に示す
フローチャートを参照しながら本装置の動作をチャネル
割り当て処理を主体に説明する。

第７図は電子楽音のメインフローチャートを示す。す
なわち、まず、パネル部２の電源スイッチが投入される
と、初期化処理が行われる（ステップS1）。この初期化
処理は、CPU3内部のレジスタやRAM5内部に定義されてい
るレジスタを初期設定したり、ROM4に記憶されている所
定データをRAM5に移動したり、さらには音色ポインタを
初期化して放音する初期音色を決定する等の処理を行う
ものである。

この初期化処理が終了すると、パネル部２のパネルス
イッチがオンになったか否かが調べられる（ステップS
2）。そして、パネルスイッチがオンになったことが判
断されると、そのオンになったスイッチの内容に応じて
音色ポインタを変更し（ステップS3）、その後、ステッ
プS2に戻って、再度同様の動作を繰り返す。

一方、パネルスイッチがオンになっていないことが判
断されると、キーボード部１のキーの押鍵があったか否
かが調べられる（ステップS4）。そして、押鍵があった
ことが判断されると、アサイン処理を行う（ステップS
5）。このアサイン処理は、楽音発生回路を所定チャネ
ルに割り当てるとともに、楽音発生回路に音色、タッ
チ、音域等に応じたデータを転送して発音開始を指示す
る処理であり、これにより、サウンドシステム８から楽
音が放音されることになる。その後、ステップS2に戻っ
て、再度同様の動作を繰り返す。このアサイン処理の詳
細については後述する。

上記ステップS4で押鍵がなかったことが判断される
と、キーボード部１のキーの離鍵があったか否かが調べ
られる（ステップS6）。そして、離鍵があったことが判
断されると、離鍵処理を行う（ステップS7）。この離鍵
処理は、楽音発生回路に音色、タッチ、音域に応じたデ
ータを転送して発音終了を指示する処理である。これに
より、サウンドシステム８からの放音が中止されること
になる。その後、ステップS2に戻って、再度同様の動作
を繰り返す。なお、ステップS6で離鍵もなかったことが
判断された場応も、ステップS2へ戻って再度同様の動作
を繰り返す。

以上のようにステップS2乃至S7を繰り返し実行するこ
とにより、パネル部２のパネルスイッチの操作、及びキ
ーボード部１のキーの操作に応じて音色等を変えながら
楽音が放音されることになる。

第８図は、第７図のステップS5のアサイン処理を示す
フローチャートである。

アサイン処理では、まず、チャネル番号ｍを「１」に
し（ステップS10）、次いで、アサイナメモリＡの該当
チャネル番号ｍのキー状態ST＜ｍ＞を調べる（ステップ
S11）。そして、そのチャネル番号ｍに割り当てられて
いるキーのキー状態STが「１」であれば、つまり押鍵状
態であれば、そのチャネルは使用できないものと判断
し、チャネル番号ｍをインクリメントし（ステップS1
3）、ｍが「16」になったか否かを調べる（ステップS1
4）。そして「16」になっていないことが判断される
と、ステップS11に戻って次のチャネルのキー状態ST＜
ｍ＞を調べる。

このようにしてキー状態STが「０」のチャネル、つま
り離鍵状態にあるチャネルが見つかると、そのチャネル
ｍにデータを送出する（ステップS12）。これにより該
当チャネルの楽音発生回路が駆動され、楽音が放音され
ることになる。

一方、上記ステップS14でｍが「16」であることが判
断されると、「15」の全チャネルが押鍵状態にあること
を認識し、後押し優先処理を行う（ステップS15）。す
なわち、アサイナメモリＡの押鍵時刻欄を調べ、最も古
い時刻のチャネル発音の割り当てが行われる。そして、
そのチャネルのデータを送出する（ステップS12）。

次いで、チャネル番号ｎを「１」にし（ステップS1
6）、アサイナメモリＢの該当チャネル番号ｎのキー状
態ST＜ｎ＞を調べる（ステップS17）。そして、そのチ
ャネル番号ｎに割り当てられているキーのキー状態STが
「１」であれば、つまり既に使用中であれば、そのチャ
ネルは使用できないものと判断し、チャネル番号ｎをイ
ンクリメントし（ステップS19）、ｎが「３」になった
か否かを調べる（ステップS20）。そして「３」になっ
ていないことが判断されると、ステップS17に戻って他
方のチャネルのキー状態ST＜ｎ＞を調べる。

このようにしてキー状態STが「０」のチャネル、つま
り未使用状態にあるチャネルが見つかると、チャネルｎ
にデータを送出する（ステップS18）。これにより該当
チャネルの楽音発生回路が駆動され、ノイズ成分たる打
撃音の楽音が放音され、第７図のメインルーチンに戻る
ことになる。

一方、上記ステップS20でｎが「３」であることが判
断されると、双方のチャネルが使用状態にあることを意
味するので、後押し優先処理を行う（ステップS21）。
すなわち、アサイナメモリＢの押鍵時刻欄を調べ、古い
時刻の方のチャネルに発音の割り当てが行われ、そのチ
ャネルにデータを送出する（ステップS18）。

以上のように、発音時間が比較的長いアタック、ディ
ケイ、ハイ成分の楽音信号を発生する楽音発生回路5
1₁、51₂、…51₄₅をポリフォニック数、つまり同時発音
数「15」だけ備える一方、発音時間が比較的短い例えば
打撃音の楽音信号を発生する楽音発生回路51₁、51₂は２
個だけ備え、楽音発生回路51₁、51₂、…51₄₅の１つで発
音すると同時に、楽音発生回路51₁、51₂の１つを所定の
方法、例えば後押し優先で選択して打撃音を発生して合
成するようにしたので、楽音発生回路51₁、51₂の数を減
らすことができ、少ないハードウエアによる簡単な構成
で楽音発生装置を構成できるものとなっている。

なお、上記実施例では発音時間が比較的長いアタック
成分、ディケイ成分、ハイ成分の楽音信号を発生する楽
音発生回路51₁、51₂、…51₄₅をポリフォニック数、つま
り同時発音数「15」だけ備え、発音時間が比較的短い楽
音信号を発生する楽音発生回路52₁、52₂を２個備えた場
合について説明したが、ポリフォニック数は15音に限定
されない任意の数で良く、また、発音時間が比較的短い
楽音信号を発生する楽音発生回路も２個に限定されず上
記ポリフォニック数より少なければ本発明の目的を達成
できる。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明によればポリフォニック
数を減らさないで、少ないハードウエアによる簡単な構
成で廉価な楽音発生装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明装置の実施例を示すもので、
第１図は発明の原理を示す原理図、第２図は電子楽器の
要部の構成を示すブロック図、第３図は楽音発生回路の
構成を示すブロック図、第４図は楽音発生回路とその制
御系を示すブロック図、第５図及び第６図はアサイナメ
モリの構成を示す説明図、第７図及び第８図は動作を説
明するためのフローチャートであり、第９図は従来の楽
音発生装置を説明するための図である。 51₁〜51_m……第１の楽音信号生成手段、 52₁〜52_n……第２の楽音信号生成手段、 53……第１の割当手段、54……第２の割当手段、ｄ……第１の楽音信号、ｅ……第２の楽音信号。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発音時間が比較的長い複数の楽音成分信号
（ａ、ｂ、ｃ）を生成し、これらを加算して第１の楽音
信号（ｄ）を生成するための、同時発音数（ｍ）に相当
する数の第１の楽音信号生成手段（51₁、51₂、・・・・
51_m）と、発音時間が比較的短い楽音成分信号である第２の楽音信
号（ｅ）を生成するための、前記同時発音数（ｍ）より
少ない数（ｎ）の第２の楽音信号生成手段（52₁、52₂、
・・・・52_n）と、発音が指示された際に、前記第１の楽音信号生成手段
（51₁、51₂、・・・・51_m）の中の対応する１つに発音
を割り当てる第１の割当手段（53）と、発音が指示された際に、前記第２の楽音信号生成手段
（52₁、52₂、・・・・52_n）の中の対応する１つに発音
を割り当てる第２の割当手段（54）と、を具備したことを特徴とする楽音発生手段。