JP2705378B2 - 楽音波形発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、予め記憶した波形か
ら任意の部分を切り出して楽音波形を発生させる楽音波
形発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の楽音波形装置には、波形メモリ内
から波形データを読み出し、この波形データに窓関数を
乗じて楽音波形を生成するものがあった。さらにこの楽
音波形データにフィルタリングや残響効果を付与して、
楽音波形データに変化を与えるものもあった。ところ
で、楽音波形装置の波形メモリ内には、各音色（ピアノ
音やヴァイオリン音等）の波形データが音色別、押鍵強
さ別に種々記憶されており、演奏者が行う鍵盤の押鍵操
作や、音色選択状態を検出して、該当する音色、音高等
の波形データを読み出すものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成の装置では、予め記憶された波形をそのまま
読み出すだけのものであったので、音色選択、演奏条件
（例えば、鍵盤のタッチ押力など）に応じて楽音の音色
を変化させるような場合、使用する波形のすべてをメモ
リ内に用意して置く必要があった。この発明は、上記の
ような問題に鑑み案出されたもので、その目的とすると
ころは、多様な楽音波形が容易に得られる楽音波形発生
装置を実現することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
わる楽音波形発生装置は、上記課題を解決するために、
楽音波形が記憶された波形メモリから指定された波形を
読み出すようにした楽音波形発生装置において、前記波
形メモリに記憶された一連の波形から任意の部分を切り
出して出力させる波形切り出し手段と、前記波形切り出
し手段によって切り出された波形に対し窓関数を乗算す
る窓関数乗算手段と、前記窓関数の形を制御する窓関数
制御手段とを具備する。

【０００５】

【作用】上記構成によれば、窓関数制御手段によって、
窓関数の両端は、０に収束するもので、窓関数の立ち上
がり時間、読み出し速度および保持期間は、任意に設定
することができる。また、波形切り出し手段によって、
波形データの読み出し速度および切り出し区間は任意に
設定することができる。そして、楽音波形データは、波
形データと窓関数との積で生成され、残響効果が付与さ
れる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明による一実施例を、図面を参
照して説明する。図１は、この発明による楽音波形発生
装置の構成を示すブロック図である。この図において、
鍵盤４は複数のキースイッチから構成されており、各キ
ーについてキーの音高を示す信号およびキーの操作速度
（強さ）を示す信号を出力する。５は、音色（後述する
駆動波形）を選択するための音色選択スイッチ等を有し
ている音色選択部であり、この音色選択部の操作に応じ
て音色、すなわち楽音の波形が選択される。この場合、
各音色選択スイッチの操作信号は操作検出部６に供給さ
れるようになっている。次に、１、２、３は、音色選択
部５によって選択された波形に対して種々の変形を指示
するための操作子であり、各々操作状況に応じた信号を
操作検出部６に出力する。

【０００７】操作検出部６は、操作子１、２、３、鍵盤
４および音色選択部５から供給される信号に応じて次の
各データを作成し、波形／窓制御部８に供給する。操作
データOP1 は操作子１の操作に応じた信号であり、後述
する駆動波形データの読み出し開始アドレスの指定に用
いられる。操作データOP2 は操作子２の操作に応じた信
号であり、後述する窓関数の読み出し速度の指定に用い
られる。操作データOP3 は操作子３の操作に応じた信号
であり、後述する窓関数の値が保持される期間の指定に
用いられる。音色指定データTCは音色選択部５から供給
された信号より生成されるデータであり、記憶されてい
る駆動波形データの音色を選択する。ピッチ指定データ
PITCH は鍵盤４から供給されるキーコードに対応した信
号であり、波形データの読み出し速度を指定する。ま
た、タッチデータTCH は、押鍵の強弱に関するデータで
ある。キーオンパルス信号KONPはキーが押下されている
ことを示すパルス信号である。窓関数読み出し速度指定
データWDWPCHは、窓関数の読み出し速度の指定に用いら
れる。

【０００８】ここで、波形／窓制御部８の詳細について
図を参照して説明する。図２は、波形／窓制御部８の構
成を示すブロック図である。この図において、２０は、
音色指定データTC、タッチデータTCHおよび操作データO
P1に基づいてアドレスデータを発生する波形先頭アドレ
ステーブルである。このアドレスデータは、図１に示す
駆動波形メモリ１０の読み出しアドレスADの初期値とな
る。

【０００９】駆動波形メモリ１０には、音色別の波形デ
ータが個々に記憶されており、さらに、各音色別の波形
データは、演奏タッチ毎の複数の波形データから構成さ
れている。これはタッチによって微妙に異なる楽音の違
いを再現するためである。したがって、駆動波形メモリ
１０から所望の波形データを選択するには、音色指定デ
ータTCによって音色を指定し、さらに、タッチデータ T
CHによってタッチを指定しなければならない。また、こ
の実施例においては、上述のようにして選択した波形デ
ータのどの部分を用いるかが選択できるようになってお
り、操作データOP1によって選択した部分の先頭アドレ
スが決定される。したがって、所望の波形データの読み
だしアドレスADを発生するには、音色指定データTC、タ
ッチデータTCHおよび操作データOP1が必要となる。波形
先頭アドレステーブル２０から出力されるアドレスデー
タADは、カウンタ２１のプリセットデータとして入力端
PDへ供給される。

【００１０】ピッチ指定データPITCH は、全加算器２２
の入力端Aと乗算器２３の一方の入力端とに供給され
る。全加算器２２の出力信号は、ディレイ・フリップフ
ロップ（以下Ｄ−ＦＦという）２４を介して、全加算器
２２の入力端B に供給される。Ｄ−ＦＦ２４の入力端R
には、リセット信号としてキーオンパルス信号KONPが入
力される。全加算器２２のキャリーイン端子Ciには値が
Ｌの信号が供給されており、また、キャリーアウト端子
Coから出力されるキャリーアウト信号は、サンプリング
クロックCLK1として、後述するディレイ１４およびルー
プフィルタ１５に出力されるとともに、カウンタ２１の
クロック入力端に供給される。

【００１１】カウンタ２１は、入力端PDに供給されたデ
ータを初期値としてサンプリングクロックCLK1をカウン
トする。このカウント結果は、読み出しアドレスADとし
て駆動波形メモリ１０に供給される。すなわち、カウン
タ２１は、押鍵される間だけカウント結果を出力する。

【００１２】一方、乗算器２３は、ピッチ指定データPI
TCHと操作データOP2とを乗算した乗算結果を加算器２５
の一方の入力端に供給する。加算器２５の他方の入力端
には、窓関数読み出し速度指定データWDWPCHが供給され
る。加算器２５は、窓関数読み出し速度指定データWDWP
CHと乗算器２３の乗算結果とを加算して、加算結果を全
加算器２６の入力端A に供給する。全加算器２６の出力
信号は、Ｄ−ＦＦ２７を介して、全加算器２６の入力端
B に供給される。Ｄ−ＦＦ２７は、キーオンパルス信号
KONPによってリセットされる。全加算器２６のキャリー
イン端子Ciには値がＬの信号が供給されており、キャリ
ーアウト端子Coからキャリーアウト信号が窓関数読み出
しクロックCLK2として出力される。この窓関数読み出し
クロックCLK2は、ゲート２８を介してカウンタ３０のク
ロック入力端に供給され、また、ゲート２９を介してカ
ウンタ３１のクロック入力端に供給される。

【００１３】カウンタ３０には、０のデータが入力端PD
に供給されており、カウンタ３０は、この０から窓関数
読み出しクロックCLK2をカウントする。このカウント結
果は、 Q出力端からアドレスデータとして窓関数テーブ
ル３２に供給される。ゲート３３は、カウンタ３０のア
ドレスデータの値がすべて１であるときだけ、値がＬの
信号を出力し、その出力信号をゲート２８の入力端に供
給する。

【００１４】窓関数テーブル３２には、窓関数が記憶さ
れており、カウンタ３０のアドレスデータで指定された
窓関数データWINDOWが読み出される。図４の（イ）に、
窓関数テーブル３２に記憶される窓関数の一例を示す。
例示した窓関数は、値が０（アドレス００…００）から
１（例えば、アドレス１０…００）まで徐々に増加した
後、再び０（アドレス１１…１１）まで徐々に減少する
ものである。読み出された窓関数データWINDOWは、比較
器３４の入力端A に供給されるとともに、図１に示した
乗算器１１の他方の入力端へ供給される。比較器３４の
入力端B には、値がすべて１に設定されたテーブル比較
データTBLPNTが供給される。この比較器３４は、A=B な
らば出力がＨとなり、それ以外の場合では、出力がＬと
なる。この出力信号は、ゲート３５の一方の入力端に供
給される。

【００１５】ここで、ゲート３５の出力状態が比較器３
４の出力に依存していることについて説明する。鍵盤４
を押下した直後では、キーオンパルス信号KONPが供給さ
れた直後であるので、カウンタ３１の出力データは０で
ある。入力がA＞Bではないので、比較器３６の出力信号
はＬであり、インバータ３７によって反転されてＨとな
るからである。

【００１６】一方、カウンタ３１には、０のデータが入
力端PDに供給されており、この０から窓関数読み出しク
ロックCLK2をカウントする。このカウント結果は、出力
端Qから比較器３６の入力端A に供給される。比較器３
６の入力端B には、操作子３の操作データOP3 が供給さ
れる。この比較器３６は、A＞Bならば出力信号がＨとな
り、それ以外の場合は出力信号がＬとなる。この出力信
号は、インバータ３７で反転されてゲート３５の他方の
入力端に供給される。ゲート３５の出力信号は、ゲート
２９の他方の入力端に供給されるとともに、インバータ
３８によって反転されてゲート２８の入力端に供給され
る。上記に述べた波形／窓制御部８についてまとめる
と、波形／窓制御部８は、読み出しアドレスADを生成し
て駆動波形メモリ１０に供給し、サンプリングクロック
CLK1を生成して後述するディレイ１４およびループフィ
ルタ１５に供給し、さらに窓関数データWINDOWを窓関数
テーブル３２から読み出して乗算器１１の一方の入力端
に供給する。

【００１７】次に、図１に示す音色指定データTC、ピッ
チ指定データPITCHおよびタッチデータTCHは、波形フィ
ルタ制御部９−１およびループ制御部９−２にそれぞれ
供給される。波形フィルタ制御部９−１は、これら３つ
のデータから駆動波形フィルタパラメータWFを生成し、
駆動波形フィルタ１２のパラメータとして入力端に供給
する。ループ制御部９−２は、上記と同じデータからデ
ィレイパラメータDPARとループフィルタパラメータFPAR
を決定し、前者をディレイ１４に、後者をループフィル
タ１５にそれぞれ供給する。ディレイパラメータDPAR
は、ディレイ１４において遅延時間を指定し、ループフ
ィルタパラメータFPARは、ループフィルタ１５の伝搬特
性を指定する。以上述べた、波形／窓制御部８、波形フ
ィルタ制御部９−１およびループ制御部９−２によっ
て、制御部７が構成される。

【００１８】駆動波形メモリ１０には、各音色の波形デ
ータが記憶されており、読み出しアドレスADで指定され
たデータが読み出される。図３の（イ）に、記憶された
波形データの一例を示す。この図において、横軸はアド
レスである。駆動波形メモリ１０から読み出されたデー
タは、乗算器１１の他方の入力端に供給されて、窓関数
データWINDOWと掛け合わせられる。乗算器１１の出力信
号は、駆動波形フィルタ１２の一方の入力端に供給され
る。

【００１９】駆動波形フィルタ１２は、乗算器１１の乗
算結果を駆動波形フィルタパラメータWFをパラメータと
してフィルタリングをすることによって、駆動波形の波
形変形処理を行い、処理後の出力信号を加算器１３の一
方の入力端に供給する。加算器１１の出力信号は、ディ
レイ１４に供給されるとともに、最終出力として取り出
される。

【００２０】ディレイ１４は、入力信号をディレイパラ
メータDPARで指定された時間だけ遅延させ、遅延後の信
号をループフィルタ１５に供給する。ループフィルタ１
５は、ループフィルタパラメータFPARをパラメータとし
てフィルタリングを行う。ループフィルタ１５の出力信
号は乗算器１６に供給される。乗算器１６は、入力信号
に所定の係数を掛けて、その乗算結果を加算器１３の他
方の入力端に供給する。以上に述べた加算器１３、ディ
レイ１４、ループフィルタ１５、乗算器１６、加算器１
３によって残響制御部７が構成されており、この残響制
御部７によって、駆動波形フィルタ１２の出力信号に残
響効果が付与される。

【００２１】次に、以上のように構成されたこの実施例
の動作について説明する。初めに、演奏者の演奏に応じ
て、駆動波形メモリ１０から波形データが切り出される
までを説明する。演奏者の鍵盤４の押鍵操作に応じて、
鍵盤４はキーに関する信号を操作検出部６に供給する。
操作検出部６は、この信号により、キーオンパルス信号
KONP、ピッチ指定データPITCHおよびタッチデータTCHを
出力する。また、このときの音色の種類は、音色指定デ
ータTCによって指定されている。そして、波形先頭アド
レステーブル２０は、音色指定データTC、タッチデータ
TCH および操作データOP1から、駆動波形メモリ１０に
おいて切り出しを開始する先頭アドレスを決定し、この
アドレスデータをカウンタ２１へプリセットする。

【００２２】一方、ピッチ指定データPITCH に基づいて
サンプリングクロックCLK1が生成され、カウンタ２１
は、サンプリングクロックCLK1が供給される毎にアドレ
スデータを逐次カウントして更新する。そして、このカ
ウント結果を、読み出しアドレスADとして図１における
駆動波形メモリ１０に供給する。駆動波形メモリ１０
は、押鍵されている間、読み出しアドレスADで指定され
た波形データを逐次読み出して、乗算器１１の一方の入
力端に供給する。図３の（ロ）は、同図（イ）における
波形データを読み出したものである。この図のように、
波形の両端は切り立っている。

【００２３】次に、窓関数データWINDOWが窓関数テーブ
ル３２から読み出される動作を説明する。演奏者は、操
作子１、２、３を操作したり、鍵盤４を押鍵したりする
ことによって演奏を行う。このときの、鍵盤４の鍵情報
と操作子２の操作子情報から、操作検出部６は、ピッチ
指定データPITCH、操作データOP2および窓関数読み出し
速度指定データWDWPCHを作成して波形／窓制御部８に供
給する。そして、これら３つのデータから、窓関数読み
出しクロックCLK2が生成されて、ゲート２８を介してカ
ウンタ３０のクロック入力端へ供給される。カウンタ３
０の入力端PDには、値がすべて０のデータがプリセット
されているので、カウンタ３０は、００…００から窓関
数読み出しクロックCLK2が供給される毎に順次カウント
して行き、窓関数テーブル３２では、このカウント値に
対応するアドレスから窓関数データWINDOWが読み出され
る。

【００２４】そして、窓関数データWINDOWが“１”に達
すると、比較器３４の入力ではA＝Bとなり、比較器３４
はＨを出力する。この出力信号は、ゲート３５を介し、
インバータ３８で反転されてＬとなって、ゲート２８の
入力端に供給されるので、ゲート２８は閉じる。この結
果、窓関数読み出しクロックCLK2のカウンタ３０への供
給が停止される。これにより、カウンタ３０は、窓関数
データWINDOWの値が“１”でカウントを停止する。した
がって、窓関数データは、“１”の状態が保持される。

【００２５】窓関数データが“１”に達すると、上記の
説明のように、比較器３４の出力はＨなる。また、この
信号は、ゲート２９の他方の入力端にも供給されて、ゲ
ート２９が開く。この結果、窓関数読み出しクロックCL
K2の供給は、カウンタ３０からカウンタ３１へと切り替
わる。カウンタ３１の入力端PDには、０のデータがプリ
セットされているので、カウンタ３１は、窓関数読み出
しクロックCLK2が供給される毎に、００…００から順次
カウントして行く。一方、操作検出部６は、演奏者の操
作子３の操作情報から操作データOP3 を生成して、比較
器３６の入力端B に供給する。

【００２６】比較器３６は、カウンタ３１のカウント結
果が操作データOP3を越えると、出力信号をＨにする。
この出力信号は、インバータ３７で反転されてＬとな
り、ゲート３５が閉じる。この結果、ゲート２９が閉
じ、ゲート２８が再び開くので、窓関数読み出しクロッ
クCLK2の供給は、カウンタ３１からカウンタ３０へと、
再度切り替わる。このため、カウンタ３０はカウントを
再開し、窓関数テーブル３２から窓関数データWINDOWが
読み出される。このとき、窓関数データWINDOWの値は
“１”から徐々に減少する。ここで、窓関数データの
“１”の状態が保持される期間は、操作データOP3によ
って決定されることがわかる。そして、カウンタが１１
…１１までカウントする、つまり、窓関数データWINDOW
の値が再び“０”になって読み出しが終了すると、ゲー
ト３３がこの終了を検出し、出力信号をＬにする。ゲー
ト３３の出力信号がＬになることにより、ゲート２８は
閉じる。したがって、窓関数読み出しクロックCLK2のカ
ウンタ３０への供給が停止される。以上のようにして、
窓関数テーブル３２から窓関数データWINDOWが読み出さ
れる。図４の（ロ）は、同図（イ）における窓関数を読
み出したものである。

【００２７】そして、乗算器１１は、駆動波形メモリ１
０から読み出された波形データと、窓関数データWINDOW
とを掛け合わせて楽音波形を生成する。図５は、楽音波
形の一例であり、図３の（ロ）の波形と図４の（ロ）の
窓関数とを掛け合わせたものである。この図のように、
楽音波形は、その両端が連続的かつ滑らかなものとな
る。そして、この楽音波形は、駆動波形フィルタ１２に
よってフィルタリングされた後、残響制御部１７で残響
効果が付与されて、楽音波形発生装置の出力として取り
出される。

【００２８】なお、上記のように構成された実施例は、
全加算器２２のキャリーアウト信号をサンプリングクロ
ックCLK1とした同期式のシステムであったが、駆動波形
メモリ１０から読み出された波形データや窓関数データ
WINDOWを補間して、一定のサンプリング速度の波形と
し、一定のサンプリング周波数で動作する残響制御部１
７に供給して楽音を発生する非同期式のシステム構成と
しても良い。また、上記実施例において、窓関数は、窓
関数テーブル３２から読み出されたが、操作データOP
1、OP2、OP3 等により演算にて発生するようにしても良
いし、また、ＭＩＤＩ信号等によって制御されるように
しても良い。さらに、作成された窓関数に各種のフィル
タリングを施すことによって、窓関数の波形に変化を与
えても良い。上記のように構成された一実施例では、比
較器３４の入力端B に、値が１に設定されたテーブル比
較データTBLPNTが供給されたが、テーブル比較データTB
LPNTを任意に設定できるようにして、窓関数の上限値を
任意の値で保持できるようにしても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、メモリ内から各種条件にしたがって波形データを切
り出すので、波形編集の手間が省くことができ、かつ多
様な駆動波形が容易に得られる。また、切り出した波形
データに窓関数を乗じることによって波形の両端が連続
的になるので、聴感上、不快なノイズが発生するのを抑
えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】 図１における波形／窓制御部８の構成を示す
ブロック図である。

【図３】 駆動波形メモリ１０に記憶されている波形の
一例である。

【図４】 窓関数テーブル３２に記憶されている窓関数
の一例である。

【図５】 楽音波形の一例である。

【符号の説明】

１，２，３……操作子、４……鍵盤、５……音色選択
部、６……操作検出部、７……制御部、８……波形／窓
制御部、９−１……波形フィルタ制御部、９−２……ル
ープ制御部、１０……駆動波形メモリ、１１，１６……
乗算器、１２……駆動波形フィルタ、１３……加算器、
１４……ディレイ、１５……ループフィルタ、１７……
残響制御部 ２０……波形先頭アドレス、２１，３０，３１……カウ
ンタ、２２，２６……全加算器、２３……乗算器、２
４，２７……Ｄ−ＦＦ、２５……加算器、２８，２９，
３３，３５……ゲート、３２……窓関数テーブル、３
４，３６……比較器、３７，３８……インバータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 楽音波形が記憶された波形メモリから指
   定された波形を読み出すようにした楽音波形発生装置に
   おいて、 前記波形メモリに記憶された一連の波形から任意の部分
   を切り出して出力させる波形切り出し手段と、 前記波形切り出し手段によって切り出された波形に対し
   窓関数を乗算する窓関数乗算手段と、 前記窓関数の形を制御する窓関数制御手段とを具備する
   ことを特徴とする楽音波形発生装置。