JP2707776B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、電子楽器に関する。より詳しく言えば、
波形発生および周波数を行う複数のオペレーションユニ
ット（オペレータ）を有するシンセサイザータイプの電
子楽器に関する。

「従来の技術」 電子楽器およびこの種の方法は、米国特許NO.4,554,8
57およびNO.4,249,447に示されている。

最初に、米国特許NO.4,554,857に示された電子楽器
は、幾つかの波形を発生するとともにその変調を行う複
数（例えば６個）のオペレータを具備している。このオ
ペレータは、サイン波データを有するサイン波テーブル
を内蔵した波形発生器と、サイン波テーブルのアドレス
を指定する位相データを発生する位相発生器と、サイン
波テーブルの出力データを変調するエンベロープ発生器
とを具備している。位相発生器は、押下キーの周波数を
示す周波数ナンバデータに基づいて位相データを作成
し、そして、波形発生器は位相データに相当する波形を
発生する。波形発生器は、その機能の一つとして、外部
データおよび（または）他のオペレータの出力データの
使用によって位相データを変調する機能を有しており、
このため、位相データは時間を超えた複雑な変化を持
ち、したがって、オペレータは豊かでダイナミックな音
を作成することができる。これらのオペレータは、アル
ゴリズムと呼ばれる幾つかの異なる形に配列される。前
述した米国特許の第５図には、Ａ−１からＡ−31までの
31個のアルゴリズムが示されている。アルゴリズム内の
位置によって、オペレータは変調器あるいはキャリア発
生器のいずれかとして動作し、音色について広い範囲を
生成する。演奏者は、これらのアルゴリズムのうち所望
の音色を得るためのものを演奏前に選択する。

第２に、米国特許NO.4,249,447は、フィードバックル
ープを持つオペレータの機能によって所望の和音構成を
有した波形を発生するための方法を示す。この所望の和
音構成は、フィードバックパラメータβを変えることに
よって得ることができる。

「発明が解決しようとする課題」 上述した楽器または方法は、効果的で強力なものであ
る。しかしながら、未だ次のような解決されるべき課題
がある。

（ａ）各位相発生器から作成された位相データを独立し
て変調できるとしても、位相発生器に供給される周波数
ナンバーデータは全てのオペレータに対して共通であ
る。言い換えれば、各位相発生器に供給されるピッチデ
ータ（すなわち、周波数ナンバーデータ）は共通データ
である。これは、広いレンジで複雑な音を創作すること
に対して限界を与える。

（ｂ）従来、オペレータについてのフィードバックパラ
メータβは演奏中は一定に保持され、言い換えれば、演
奏前にセットしなければならず、かつ、演奏中に変える
ことができない。パラメータβあるいはオペレータのア
ルゴリズムを演奏前に設定することは、音色についての
広いレンジの生成を可能にする。しかしながら、これも
表情豊かな演奏を達成するには一定の限界を負わせる。
なぜならば、キータッチではフィードバックパラメータ
βの変化を生じせることができず、したがって、タッチ
変化によって劇的に変化するダイナミックな音を得るこ
とはできない。

（ｃ）従来のピッチエンベロープ発生器は、予め決定さ
れたデータのレベルおよびレートによって定義されたエ
ンベロープを発生する。したがって、エンベロープパタ
ーンは音色が変更されない限り一定に保持される。しか
し、自然楽器においては（特に、吹奏楽器において
は）、息を吐くこと、および唇の動きの巧みな変化によ
って、微妙なピッチ変化が各音毎に現れる。前記発明の
楽器や方法では、微妙で確定的でないピッチ変化をシミ
ュレートすることはできない。

（ｄ）キーコードと、キーのピッチによって決定される
周波数ナンバーデータとを相互に関係させるために周波
数ナンバーテーブルが使用される。ある発明の楽器で
は、任意の周波数ナンバーを所望のキーにより割り当て
るために、周波数ナンバーテーブルの内容を書き改める
調律編集器が用いられる。したがって、任意の周波数ナ
ンバーは、所望のキーに割り当てられ得る。しかしなが
ら、各キーへのピッチデータの割り当ては、極めて長時
間を要し、時間の浪費となる。

このために、この発明の目的は、１またはそれ以上の
位相発生器に供給される周波数ナンバーデータが、他の
位相発生器に供給される周波数ナンバーデータから自由
に、かつ選択的に変調され、これによって、より複雑で
ダイナミックで、生き生きした音を奏することができる
電子機器を提供するところにある。

この発明の他の目的は、フィードバックパラメータβ
が、キーベロシティ、アフタータッチデータなどのタッ
チデータに応じて変化され得る電子楽器を提供すること
である。したがって、より表現豊かな演奏を奏すること
ができる。この発明のさらに他の目的は、楽器の音律
が、その音律に関連づけられた僅かのパラメータによっ
て簡単に作られる電子楽器を提供するところにある。

「課題を解決するための手段」 請求項１記載の発明は、発生すべき楽音周波数に対応
する周波数ナンバーデータを発生する周波数ナンバーデ
ータ発生手段と、１またはそれ以上の入力に供給された
周波数ナンバーデータおよび変調データの双方またはい
ずれか一方に基づいて各々が波形発生およびその変調を
行う複数のオペレータと、前記各オペレータ間の入力と
出力の組合せを変更可能に設定する設定手段と、前記設
定手段によって設定された接続の組合せに対応して前記
各オペレータ間の接続を切り換える接続切換手段と、１
またはそれ以上の前記オペレータに供給された前記周波
数ナンバーデータを、供給された周波数ナンバー変調デ
ータによって、選択的に、かつ独立に変調する変調手段
とを具備してなる電子楽器である。

また、請求項２記載の発明は、さらに、１またはそれ
以上の前記オペレータについて、同一オペレータの出力
から入力へのフィードバックを可変フィードバックパラ
メータβを用いて行うフィードバック手段と、演奏およ
び時間の経過のうち少なくとも１つに従って変更される
外部パラメータに応じて前記フィードバックパラメータ
βを制御するための制御データを発生する制御データ発
生手段とを具備することを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、フィードバックパラメ
ータβを制御するための前記外部パラメータを発生する
エンベロープ発生手段をさらに含むことを特徴としてい
る。

また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の電子楽
器において、さらに、前記周波数ナンバーデータに対応
して楽音を発生する楽音発生手段と、各音階の平均律か
らのピッチの偏差を音律パラメータに基づいて演算する
演算手段と、前記音律パラメータを前記演算手段に供給
する供給手段とを具備し、前記周波数ナンバーデータ発
生手段が、キーコードを周波数ナンバーデータに変換す
ることによって前記周波数ナンバーデータを発生するこ
とを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、前記楽音発生手段が、
前記１またはそれ以上の入力に供給された周波数ナンバ
ーデータおよび変調データの双方またはいずれか一方に
基づいて各々が波形発生およびその変調を行う複数のオ
ペレータと、前記各オペレータ間の入力と出力の組合せ
を変更可能に設定する設定手段と、前記設定手段によっ
て設定された接続の組合せに対応して前記各オペレータ
間の接続を切り換える接続切換手段とを含むことを特徴
としている電子楽器である。

「実施例」 この発明を、添付図面を参照して説明する。第１図
は、この発明の一実施例のメインコントローラのブロッ
ク図である。

第１図において、数字２はキーボード／スイッチ／ボ
リュームコントローラ（以下、インターフェイスコント
ローラ２という）を示し、その入力端子はキーボード
４、パネル上のディスプレイ／スイッチ６、アナログ−
ディジタル変換器（ADC）８およびペダルスイッチ（サ
ステインスイッチ）10に接続されている。ADC8の入力端
子には、コンティニュアススライダ、ボリュームペダ
ル、ピッチベンダーホイールおよびモジュレーションレ
ベルホイール等の外部操作部12から種々の演奏パラメー
タが入力される。アナログ信号である演奏パラメータ
は、ADC8によってディジタルデータに変換され、インタ
ーフェイスコントローラ２に入力される。また、演奏者
の選択に従って音色を示すプログラムナンバPGMをイン
ターフェイスコントローラ２が発生する。プログラムナ
ンバPGMは、アドレスポインタ14に伝達される。アドレ
スポンインタ14は、、音色データメモリ16のアドレスを
発生し、同メモリに供給する。音色データメモリ16は、
音色データやその他のパラメータ、例えば、調律デー
タ、演奏データあるいはシステム設定データなどを予め
記憶している。音色データメモリ16から読出されたデー
タは、データ転送コントローラ18を介してメインコント
ローラの各部に転送される。インターフェイスコントロ
ーラ２から登録データDEYが供給される音色エディタ20
によって、音色データメモリ16の内容が書き込み可能と
なっている。

音色データメモリ16に記憶されているポルタメントデ
ータは、他は、ポルタメントコントローラ22に転送され
る。ポルタメントコントローラ22は、音階から音階への
なめらかな移行のために作動し、これはインターフェイ
スコントローラ２から供給されるキーコードKCおよびキ
ーオンデータKONに従って達成される。このキーコード
データKCおよびキーオンデータKONは、インターフェイ
スコントローラ２によって作成される。具体的にいう
と、インターフェイスコントローラ２はキーボード４を
スキャンし、これにより、押下されたキーを検出すると
ともに、押下キーを示すキーコードKCおよびキーが押下
され続けているかすでに離鍵されたかを示すキーオンデ
ータKONを生成する。実際には、これは時分割された１
つの基部においてなされ、そして、キーコードデータKC
およびキーオンデータKONは、インターフェイスコント
ローラ２によって用意されたタイムスロットに割り当て
られる。ポルタメントコントローラ22の出力データは、
キーコード／周波数ナンバーコンバータ24に供給され
る。キーコード／周波数ナンバーコンバータ24は、周波
数ナンバーテーブルを用いて、キーコードKCを周波数ナ
ンバーデータFNDに変換する。この周波数ナンバーテー
ブルは、キーコードKCと周波数ナンバーデータFNDとの
相関関係を自由に設定するために、チューニングエディ
ター26によって書込可能になっている。キーオンデータ
KONは、ピッチエンベーロープ発生器28と低周波発振器
（LFO）30にも供給されている。ピッチエンベロープ発
生器28は、音色データメモリ16からデータ転送コントロ
ーラ18を介して転送されるレートおよびレベルパラメー
タに基づいてピッチエンベロープデータを作成する。な
お、キーコード／周波数ナンバー変換器24およびピッチ
エンベロープ発生器28の詳細については後述する。低周
波発振器30は、キーオンデータKONに一致して低周波デ
ータを発生する。この低周波データは、ピッチエンベロ
ープ発生器28の出力データの変調に用いられる。また、
低周波データは、乗算器32に供給され、この乗算器32に
は加算器34からデータが供給される。加算器34は、乗算
器36と38の出力データを加算する。これら乗算器36と38
は、各々インターフェイスコントローラ２から供給され
るアフタータッチデータATおよび変調データMODに、音
色データメモリ16からデータ転送コントローラ18を介し
て供給されるレベルバリエーションデータを乗算する。
このように修正されたアフタータッチデータATと変調デ
ータMODとは、アダー34によって加算され、その結果の
データが乗算器32に供給され、乗算器32にLFO30からの
データを順次修正する。その修正されたデータは、２つ
の乗算器40と42とに供給され、これらの乗算器は供給さ
れたデータに、音色データメモリ16からの各々のデータ
を乗算する。

乗算器40からの出力データとインターフェイスコント
ローラ２からピッチベンドデータPBとは加算器44に供給
され、加算器44はこれらのデータとピッチエンベロープ
発生器28から供給されるデータとを加算し、ピッチ変調
データPMDを得る。一方、乗算器42からの出力データ
は、振幅変調データAMDとして用いられる。

キーベロシティKVは、キーの押鍵タイミングと離鍵タ
イミングの間隔に基づいてインターフェイスコントロー
ラ２によって作成され、また、ベロシティプロセッサ50
に供給される。ベロシティプロセッサ50は、音色データ
メモリ16からデータ転送コントローラ18を介して供給さ
れるベロシティカーブを用いて、キーベロシティKVをキ
ーベロシティデータKVDに変換する。キーベロシティデ
ータKVDは、セレクトスイッチ52に転送され、このセレ
クトスイッチ52は、キーベロシティデータKVDとデータ
転送コントローラ18から供給されるフィードバックレベ
ルデータのいずれか一方を選択するとともに、選択した
データをフィードバックデータFBとして出力する。

MIDI（Musical Instrument Interface）出力プロセッ
サ54は、プログラムナンバーPGM、登録データDEY、キー
ベロシティKVおよびピッチベンドPBなどをMIDI規格に変
換し、そして、これらを出力端子OUT1〜OUT3から出力す
る。メインコントローラには、外部MIDIデータを受ける
ため、およびそのデータをインターフェイスコントロー
ラ２に供給するために、端子MIDI INおよびTHRUが用意
されている。

メインコントローラは、スキャンクロックφｓをイン
ターフェイスコントローラ２に供給するシステムクロッ
ク発生器56と、クロック１、φ２をトーンジェネレータ
70に供給するトーンジェネレータクロック発生器58とを
具備している。トーンジェネレータ70への種々の入力デ
ータは、メインコントローラから供給される。この入力
データは、周波数ナンバーデータFND、ピッチ変調デー
タPMD、振幅変調データAMD、ボリュームデータVOL、キ
ーオンデータKON、ペダルデータ（サスティンデータ）P
EDAL、フィードバックデータFB、キーベロシティデータ
KVDおよびデータ転送コントローラ18からの他のデータ
である。データ転送コントローラ18は、音色データメモ
リ16内に記憶されているデータを取り込み、これをトー
ンジェネレータ70に供給する。これらのデータは、音色
が変更されない限り一定であり、また、周波数データFR
EQ、アウトプットレベルデータOL、個別オペレーション
データおよびアルゴリズムデータALGのようなデータを
含む。なお、これらのデータの詳細については後述す
る。

データ転送コントローラ18からエフェクトデータEFC
は、エコーまたは残響を奏するためサウンドエフェクト
システム60に供給される。サウンドエフェクトシステム
60の出力は、アナログ出力信号を作成するために各チャ
ンネルについて用意されているディジタル・アナログ変
換器（DAC）62に供給される。

第２図はトーンジェネレータ70のブロック図である。
トーンジェネレータ70は、OP1からOP6までの６個のオペ
レータを有する。各オペレータOPi（ｉ＝1,2,……６）
は、波形発生器WGi、位相発生器PGiおよび振幅エンベロ
ープ発生器AEGiを含む。

波形発生器WGiは、第３図に示されるように、単一の
サイン波を示すデータが入っている基本波形メモリ72、
位相角データPHと変調データMODを加算する加算器74、
および基本波形メモリ72の出力データに振幅エンベロー
プ発生器AEGiからのエンベロープデータAEGを乗算する
乗算器76を有する。

位相発生器PGiは、乗算器78と位相累算器80とを有す
る。乗算器78は、周波数ナンバーデータFNDaに周波数比
データRFi（後述）を乗算する。これらのデータの積
は、位相累積器80に供給され、位相累算器80は位相角デ
ータPHを作成するために上記積を累算する。

位相角データPHはアダー74に供給され、基本波形メモ
リ72のアドレスデータを作成するために変調データMOD
と加算される。したがって、位相角データPHと変調デー
タMODの和は、サインデータが読出される基本波形メモ
リ72のアドレスを決定する。基本波形メモリ72の出力デ
ータは、乗算器76に供給され、乗算器76ではそのデータ
にエンベロープデータAEGが乗算され、その結果が波形
発生器WGiの出力データとして作成される。

エンベロープデータAEGは振幅エンベロープ発生器AEG
i内において作成される。このエンベロープは、よく知
られているように、通常は４つのセグメント、すなわ
ち、アタック、ディケイ、サステインおよびリリースに
よって構成される。最初のセグメント、つまり、エンベ
ロープのアタック部分は、真に音の始まりである。それ
は、キーオンタイミングまたは予め設定したキーオンタ
イミングの期間経過後に開始する（遅延変調）。最初の
セグメントにおいては、エンベロープの振幅はピークレ
ベルに達するまで一定の割合で増大する。第２のセグメ
ント、すなわちディケイにおいては、振幅は一定の割合
でサステインレベル（第３のセグメント）まで減少す
る。第３のセグメントにおいては、音階が保持されてい
るのと同じ間、言い換えれば、キーが押されている間固
定レベルにとどまる。いったん、キーが解放されると、
音は第４のセグメント、すなわち、リリース部分に入
り、ここでは、エンベロープの振幅はサステインレベル
から０レベルまで一定の割合で減少する。

上述のレートおよびレベルは、データ転送コントロー
ラ18からエンベロープジェネレーションデータとしてデ
ータレジスタ82および84に供給される。レートデータレ
ジスタ82は、各セグメントのレートデータを記憶し、こ
れに対してレベルデータレジスタ84は各セグメントのレ
ベルデータを記憶する。レベルデータレジスタ84の出力
は乗算器86に供給され、ここで前記出力にアウトプット
レベルデータOLが乗算される。このデータOLも音色デー
タの一つとしてデータ転送コントローラ18から供給され
る。レートデータレジスト82および乗算器86の出力は、
キーオンデータKONとペダル（サステイン）データを用
いてエンベロープ波形を発生するエンベロープ発生器88
に供給される。キーオンデータは、アタック部分の開始
点を示し、そして、サステインデータPEDALはサステイ
ン部分を継続する。エンベロープ発生器88から生成され
るエンベロープは乗算器90に供給され、ここで、音色デ
ータの一つとしてデータ転送コントローラ18から供給さ
れる振幅変調データAMDに乗算される。上述したように
振幅エンベロープデータAGEが作成され、そして、この
エンベロープデータAGEは基本波形メモリ72からの出力
データを変調するために乗算器76に供給される。乗算器
76の出力はオペレータ出力加算器ADiに供給され、オペ
レータ出力加算器ADiは他のオペレータからの出力デー
タEXOPINと前記乗算器76の出力とを加算する。

オペレータOPiは、その出力部分から入力へ戻るフィ
ードバックループを有してもよい。このフィードバック
ループはフィードバックコントローラ92によって与えら
れ、フィードバックコントローラ92は、フィードバック
セレクトスイッチ52（第１図参照）から供給されるフィ
ードバックデータFBに従ってフィードバック量を制御す
る。セレクトスイッチ52は、前述のように、データ転送
コントローラ18からのフィードバックレベルまたはベロ
シティプロセッサ50からのキーベロシティデータKVDを
選択する。音色データが変更されない限りフィードバッ
クレベルは一定値に固定されるが、その間、キーベロシ
ティデータKVDは各キーの押下に応じて変化する。選択
されたデータは、フィードバックコントローラ92にフィ
ードバックデータとして供給される。実際には、フィー
ドバックコントローラ92は乗算器92aを含み、この乗算
器92aはオペレータOPiの出力データに、フィードバック
データFBを乗算し、また、このフィードバックデータFB
はその値がβ（以後フィードバイクパラメータβとい
う）によって表される。

OP1からOP6までの６個のオペレータは、米国特許第4,
554,857に示されるように、オペレータOP1からOP6の間
の入出力の接続を変えることにより、任意の仕方で接続
可能である。第２図は、これらの配置の一つで、米国特
許第4,554,857の第５図のＡ−３に一致するものを示
す。オペレータOP1からOP3、およびオペレータOP4からO
P6は各々縦続接続され、そして、オペレータOP1とOP4の
出力データはオペレータ出力加算器AD1によって加算さ
れる。その他の配置も、アルゴリズムコントローラ94が
オペレータOP1からOP6の間の接続を変えることによって
得られる。アルゴリズムコントローラ94は、レジスタや
論理ゲートのような論理回路によって構成され、そし
て、アルゴリズムデータALGによって指示された配置が
達成されるように作動する。

ここで、オペレータOP1からOP6の入力データを説明す
る。まず、入力データの２つのグループがある。このデ
ータとは、音色が変更されない限り一定のデータと、連
続的に変化するデータとである。一定のデータは、デー
タ転送コントローラ18から供給されたものである。すな
わち、上述した個別オペレーションデータIDVOP、周波
数データFREQ、エンベロープジェネレーションデータEG
D、出力レベルデータOLおよびアルゴリズムデータALGで
ある。これに対して、変化するデータは、メインコント
ローラの他の部分から供給されたものである。すなわ
ち、周波数ナンバーデータFND、フィードバックデータF
B、ピッチ変調データPMD、振幅変調データAMD、キーベ
ロシティデータKVDおよびボリュームデータVOLである。

キーコード／周波数ナンバー変換器24（第１図参照）
からの周波数ナンバーデータFNDは、加算器96に供給さ
れ、ここで、新しい周波数ナンバーデータFNDaを作成す
るために、以下に述べられる共通ピッチ変調データCMN
PMDと加算される。周波数ナンバーデータFNDaは位相
発生器PG1〜PG6のすべてに供給される。インターフェイ
スコントローラ２からのボリュームデータVOLは、乗算
器98に供給され、ここで、オペレータOP1のアダーAD1の
出力と乗算され、その結果がトーンジェネレータの出力
TGOUTとして生成される。フィードバックデータFBは、
フィードバックパラメータβを制御するためにオペレー
タOP6のフィードバックコントローラ92に供給される。

その他のデータPMD、IDVOP、FREQ、EGD、OL、AMDおよ
びKVDは、時分割方式によってオペレータOP1〜OP6のそ
れぞれのデータを含み、そして、これらは１対７あるい
は１対６のマルチプレクサを用いて分離される。

PMDマルチプレクサ100（１対７のデマルチプレクサ）
は、ピッチ変調データPMDを共通ピッチ変調データCMNと
６個のオペレータOP1〜OP6に一致する６つの個別ピッチ
変調データに分離する。RFデマルチプレクサ102（１対
６のデマルチプレクサ）は、周波数比データFREQを６つ
の個別データに分離する。同様に、EGデマルチプレクサ
104はエンベロープジェネレーションデータEGDを６つの
個別データEGDATA1〜EGDATA6に分離し、出力レベルマル
チプレクサ106は出力レベルデータOLを６つの個別出力
データOL1〜OL6に分離し、AMDデマルチプレクサ108は振
幅変調データAMDを６つの個別振幅変調データAMD1〜AMD
6に分離し、またKVDデマルチプレクサ110はキーベロシ
ティデータKVDを６つの個別データに分離する。

PMDデマルチプレクサ100からの６つの個別ピッチ変調
データは、６個のスイッチを有したゲート回路112に供
給され、これらのスイッチは個別ピッチ変調データもし
くは論理値０のデータのいずれかを、個別オペレーショ
ンデータIDVPの制御の下に選択する。ゲート112の出力
データは、６つの個別周波数比データRF1〜RF6を作成す
るために、加算器114によって、RFデマルチプレクサ102
の出力データと加算される。個別周波数比データRFiは
周波数ナンバデータFNDaを変調するために位相発生器PG
iに供給される。

出力レベルデマルチプレクサ106からの出力レベルデ
ータOL1〜OL6は、乗算器116に供給され、ここで、６つ
の個別ボリュームデータVOL1〜VOL6を作成するために、
KVDデマルチプレクサ110の出力データと各々乗算され
る。データVOLi、EGDATAiおよびAMDi、同様にキーオン
データKONおよびペダルデータPEDALは各オペレータOPi
の振幅エンベロープ発生器AEGiに供給される。

第２図に示されるトーンジェネレータ70によれば、位
相発生器PGiによって作成された位相角データPHは、他
の位相発生器PGj（ｊ＝1,2,……６、ｉは除く）によっ
て発生されたものに関係なく変化する。なぜならば、た
とえ音色が変更されない限り周波数データFREQが一定値
を保持したとしても、各オペレータOP1〜OP6についての
PMDデマルチプレクサ100からの個別ピッチ変調データ
は、時間に応じて変化し、したがって、データRFiに対
応するゲート112内のスイッチがPMDデマルチプレクサ10
0に接続されていれば、周波数比データRFiは他のデータ
RFjに関係なく変化する。従来は、すべての位相発生器
が同じ周波数ナンバーデータを用いて作動していたの
で、これらは同じ位相データを作成する。したがって、
その音は重厚さおよび生き生きした音質に欠けている。
一方、この実施例の位相発生器PG1〜PG6は、他の周波数
比データと拘わりなく変化する周波数比データによっ
て、同じ周波数ナンバーデータFNDaを選択的に変調する
ことができる。したがって、この発明によるトーンジェ
ネレータ70は、重厚で、よりダイナミックで、生き生き
とした倍音に富んでいる音を得ることができる。

さらに、オペレータOP6のフィードバックパラメータ
βがキーベロシティによって変化され得るから、大きく
かつダイナミックな音色の変化をタッチによって奏する
ことができる。概して言うと、フィードバックパラメー
タβはより強烈な音色変化とより豊富な倍音を得ること
ができ、そして、自然楽器においては、より強いタッチ
によってより豊富な倍音が生じる傾向がある。したがっ
て、自然楽器についてのより良いシュミレーションとす
るためには、トーンジェネレータ70は、なるべく、より
強いタッチがより大きなフィードバックパラメータβを
生成するように設計される。これは、ベロシティプロセ
ッサ50内のベロシティカーブを調整することによって行
われる。このように、タッチ感覚があり、強烈に変化
し、ダイナミックで生き生きした音色を得ることができ
る。さらに、キーベロシティKVに対応するキーベロシテ
ィデータKVDは、ベロシティプロセッサ50内のベロシテ
ィカーブを変更することによって自由に変えられるか
ら、音色の範囲を変更することはそれぞれのキーナンバ
ーについて自由に設定される。また、ベロシティカーブ
はすべての音色についても変更可能であり、したがっ
て、各音色のタッチ感覚は自由に設定される。

フィードバックパラメータβも、βエンベロープ発生
器の使用によって変えられる。それはキーオンデータKO
Nによって始動されるとともに、他のエンベロープ発生
器と同様に、フィードバックパラメータβを変調する波
形を発生するように設計される。そのうえ、エンベロー
プ波形は、より複雑なエンベロープを作成するために、
さらに変調され得る。

第４図は、第１図に示されるピッチエンベロープ発生
器28のブロック図である。それは、エンベロープパラメ
ータを保持する２つのレジスタ、すなわち、レートレジ
スタ120およびレベルレジスタ122を有している。ピッチ
エンベロープは、例えば、第５図に示されるようなSE1
〜SE4の４つのセグメントを有している。セグメントSE1
は、すべてのキーオンタイミング（あるいは、それから
所定時間後）において始まり、その振幅がピークレベル
L1なるまで一定のレートR1で増大する。エンベロープの
次の部分、すなわちセグメントSEG2はピークレベルL1か
ら始まり、一定のレートR2でボトムレベルL2になるまで
減少する。同様に、セグメントSEG3はその振幅がピーク
レベルL3になるまで一定のレートR3で増大し、セグメン
トSEG4はその振幅がレベルL4になるまで一定のレートR4
で減少する。これらのパラメータR1〜R4およびL1〜L4
は、ライトパラメータWRITEおよびランダムモードパラ
メータRPEG（random pitch envelope）とともに、音色
パラメータと同様にして、第１図に示すデータ転送コン
トローラ18から供給される。

レートパラメータR1〜R4およびレベルパラメータL1〜
L4は、各々データセレクタ124および126から供給され
る。ライトパラメータWRITEがセレクタ124および126の
選択端子に供給されると、これらはデータ転送コントロ
ーラ18から転送されたレートパラメータR1〜R4またはレ
ベルパラメータL1〜L4を選択し、レジスタ120および122
に供給する。これらのパラメータは、オアゲート128か
らのシフトパルスとしてのライトパラメータWRITEを用
いて、演奏前に、レジスタ120および122に連続して書き
込まれる。

レートレジスタ120は４ステージのパラレルイン−パ
ラレルアウトの環状のシフトレジスタによって構成され
ている。それぞれのステージには、４つのパラメータR1
〜R4の一つが入っており、これらのレートはシフトパラ
メータSIFTによってセレクタ124を通過して循環され
る。レベルレジスタ122は、レートレジスタ120と同様の
構造を有して４つのレベルパラメータL1〜L4を含み、こ
れらレベルパラメータL1〜L4は、シフトパラメータSIFT
によって、レートパラメータR1〜R4と同期してセレクタ
126を通過して循環される。

レートパラメータR1〜R4は、レジスタ120から連続し
て読出され、そして、レート発生器130に供給される。
レート発生器130は、予め設定された特有のカーブに従
ってレートパラメータを特有値に変換し、それをレート
アキュームレータ132に供給する。レートアキュームレ
ータ132は、セグメントコントローラ134からの指示に従
って、特有値を増大もしくは減少方向に累算する。

レートアキュームレータ132の出力データ、すなわ
ち、発生されたエンベロープは、レベルコンパレータ13
6に供給され、ここで、現時点のセグメントのレベルと
比較される。レベルコンパレータ136は、各セグメント
の振幅がそれらのピークレベルに達する毎に、一致信号
を発生してセグメントコントローラ134に供給する。こ
のように、一致信号は、エンベロープの振幅がセグメン
トSEG1〜SEG4の各終点であるレベルL1,L2,L3およびL4に
達すると作成される。各セグメントが終了すると、一致
信号を受け取ったセグメントコントローラ134は、オア
ゲート128に信号SEGを送り、そして、この信号はシフト
パルスSHIFTとしてレジスタ120および122に転送され
る。その結果として、レートパラメータR1〜R4およびレ
ベルパラメータL1〜L4は、連続的にシフトされ、各々の
レジスタ120,122内でセレクタ124,126を介して循環す
る。このように、レートパラメータR1〜R4は、レート発
生器130に連続的に供給されるのに対し、レベルパラメ
ータL1〜L4は加算器138に供給される。加算器138の現時
点のレベルパラメータに乱数発生器140から供給される
乱数を加算する。乱数発生器は、全てのセグメントにつ
いて乱数を作成する。

第６図に、乱数発生器140の構成を示す。それは、Ｍ
系列乱数発生器142およびＮビットのラッチ144を含む。
Ｍ系列乱数発生器142は、よく知られているように、直
列方式で接続されたＮ個のＤフリップフロップ142−１
〜14−2Nおよびエクスクルーシブオアゲート142aを有
し、そして、乱数RNを作成する。乱数RNはラッチ144に
供給され、セグメントSEG1〜SEG4のすべてのスタートポ
インにおいて、セグメントコントローラ134から供給さ
れるラッチ信号LATCHによってロードされる。アンドゲ
ート146は、キーオンデータKONとランダムモードパラメ
ータRPEGの論理積をとり、ロードの前においては、ラッ
チ144はアンドゲート146を介して供給されるキーオンデ
ータKONによってクリアされる。このように、レベルパ
ラメータL1〜L4に加えられる乱数は、４つのセグメント
のスタートポイントと各キーオンタイミングにおいて変
化する。

第７図は、ピッチエンベロープ発生器28の動作を示す
タイミングチャートである。

レートパラメータR1〜R4およびレベルパラメータL1〜
L4は、第７図（ｂ）から（ｄ）に示すように、ライトパ
ラメータWRITEによって演奏前にロードされる。このタ
イミングにおいては、レートレジスタ120およびレベル
レジスタ122の出力パラメータは、各々R1とL1である
（同図（ｃ）および（ｆ）参照）。ランダムモードの場
合では、ランダムモードパラメータRPEGが（１）に示す
ように“H"レベル（ハイレベル）に保持される。キーオ
ンデータKONが供給されると（同図（ｇ）参照）、これ
がレートアキュームレータ132と乱数発生器140内のラッ
チ144をクリアする。同じ時刻において、レート発生器1
30は、レートパラメータR1をロードし、そして、加算器
138はレベルパラメータL1と乱数RN1とを加算し、その加
算結果であるL1′（＝L1＋RN1）をレベルコントローラ1
36に与える（同図（ｉ）〜（ｋ）参照）。このように、
レートアキュームレータ132は、最初のセグメントSEG1
の作成を始める（同図（ａ）参照）。最初のセグメント
SEG1の振幅がL1′に達すると、レベルコンパレータ136
は、セグメント信号SEGをオアゲート128に順次供給する
セグメントコントローラ134に対し一致信号を与える。
オアゲート128はこの一致信号をシフトパルスSHIFTとし
てレジスタ120と122に送り、これらのレジスタの内容を
循環させる。同様の動作を各セグメントSEG2〜SEG4につ
いて行われ、第７図（ａ）に示すエンベロープがアキュ
ームレータ132から作成される。

第８図に、第４セグメントSEG4が開始される前にキー
が解放されたときのエンベロープ波形を示す。この場合
においては、エンベロープはレートR4でキーオフポイン
トからレベルL4になるまで減少する。

ピッチエンベロープ発生器28は、上述したように、乱
数発生器140を使用し、そして、セグメントSEG1〜SEG4
の終点レベルを変調する。したがって、自然楽器の演奏
のシミュレーションが達成される。

なお、ピッチエンベロープ発生器28は、次のような、
代替あるいは変形が考えられる。

（ａ）吹奏楽器の実際の演奏においては、第９図に示す
ように、アタック部において最大のピッチ変化が現れ
る。これをシミュレートし、かつ自然な楽音を得るため
には、レベルL4′は０でなければならない。なぜなら、
レベルL4′が０でない限りは、キーが押されている間の
定常部分においてピッチ偏差が現れてしまうからである
（第９図参照）。ピッチ偏差を避けるためには、レベル
L4′を０に保持しなければならない。これは、第３セグ
メントの終点において作成される３番目の一致信号でラ
ッチ144をリセットすることにより達成され、乱数によ
るレベルL4（＝０）の変調が防止される。

第10図に、上記のような動作を達成するための回路図
を示す。カウンタ150は、各キーオンデータKONによって
リセットされるとともに、信号SEGをカウントする。そ
の内容が「３」になったときに、ナンドゲート152の出
力端に論理値“0"が現れ、そして、この“0"信号がアン
ドゲート154を通ってラッチ144をクリアする。このよう
に、第３セグメントSEG3の終点においてラッチ144がリ
セットされるので、乱数によるレベルL4の変調が防止さ
れる。

第11図はキーコード／周波数ナンバー変換器24のブロ
ック図である。第１図におけるインターフェイスコント
ローラ２からの８ビットのキーコードKCは、キーコード
検出器160に供給され、ここで、キーナンバーに変換さ
れる。キーコードKCは第12図に示すように構成されてい
る。このコードは８ビットを有しており、下位半分がキ
ーネームを示し、上位半分がそのキーネームに属するオ
クターブを示す。キーナンバーは、周波数ナンバーデー
タ162に供給され、対応する周波数ナンバーデータFNDb
に変換される。例えば、キーナンバーが60であるとすれ
ば、周波数ナンバーデータC3が周波数ナンバーテーブル
162から読出される。この周波数ナンバーデータFNDb
は、以下に説明されるように変調される。

周波数ナンバーテーブルFNDbを変調するために、３つ
のパルスが考えられる。すなわち、センターキーデータ
CKD、ストレッチファクタデータSFDおよびキーナンバー
データKNである。

第13図に、これらのパラメータの関連を示す。平均律
からの偏差は、予め設定されたセンターキーにおいて０
となるように、かつ、キーナンバーに比例して変化する
ように設定されている。この比例定数はストレッチファ
クタデータSFDと呼ばれる。与えられたキーについての
平均律からの偏差DEV1は、次の式で表される。

DEV1＝（KN−CKD）＊SFD ……（１） さらに、オクターブ内における平均律からの他の偏差
DEV2は、各音階について任意の値を設定することにより
与えられる。第14図から第15図は、偏差DEV2の一例を示
す。この偏差DEV2は、“ホンキートンクピアノ”をシミ
ュレートするよう意図して用意されたものである。

これらの偏差DEV1とDEV2の和は、第16図に示すように
平均律からの総合偏差DEVを与え、そして次のように表
される。

DEVJ＝DEV1＋DEV2＝（KN−CKD）＊DEV2 ……（２） 偏差DEVは、周波数ナンバーデータFNDbと加算され、
それゆえ、結果としての周波数ナンバーデータFNDは次
のように表される。

FND＝（KN−CKD）＊SFD＋DEV2＋FNDA ……（３） これまでに述べた計算は、演算部170によって行われ
る。第１に、８ビットのセンターキーデータCKDがセン
ターキーレジスタ172を通って補数回路174に供給され、
ここで、その補数が作成される。センターキーデータの
補数（−CKD）は加算器176に供給され、ここで、キーコ
ードデコーダ160から与えられているキーナンバーKNに
加算される。このように、（KN−CKD）は加算器176より
得られる。第２に、４ビットのストレッチファクタデー
タSFDはレジスタ178を通って乗算器180に供給され、こ
こで、加算器176からの出力データと乗算される。した
がって、乗算器180の出力データは、第１式で与えられ
るように（KN−CKD）＊SFD（＝DEV1）となる。第３に、
偏差DEV2は、加算器182によって偏差DEV1と加算され、
そして、その和DEV1＋DEV2（＝DEV）が得られる。最後
に、和DEVは加算器184に供給され、ここで、偏差DEVは
周波数ナンバーデータFNDbと加算される。その結果の和
は、加算器184からの周波数ナンバーデータFNDとして生
成される。偏差DEV2は、ストレッチチューンテーブル18
6に予め記憶されており、そして、加算器184に供給され
る。このストレッチチューンテーブル184の内容の一例
は第14図に示される。

テーブル162と186のデータは、データ転送コントロー
ラ18から音律データとして供給され、それらに設定され
る。データ転送コントローラ18は、音律データを音色デ
ータメモリ16から取り出し、そして、テーブル162と186
に転送する。音律データが平均律からの偏差を有してい
ないときは、原調律が実行される。一方、音律データが
例えば第14図に示すような偏差を有していれば、キーコ
ード／周波数ナンバー変換器24は、“ホンキートンクピ
アノ”をシミュレートした周波数ナンバーデータを作成
する。

上述したように、キーコード／周波数ナンバー変換器
24によれば、平均律からの偏差は、僅かなパラメータに
よって計算される。この結果、平均律からの偏差がキー
ナンバーに比例して増大する調律用のデータを、容易に
得ることができる。

以上、この発明に一致した構成の電子楽器の一実施例
が示されてきたが、これは、この発明が特定の形態やこ
こで説明された使用法に限定されることを意味するもの
ではない。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば１あるいはそ
れ以上の位相発生器に供給される周波数ナンバーデータ
が、他の位相発生器に供給される周波数ナンバーデータ
から自由に選択的に変調され、これによって、より複雑
でダイナミックで、生き生きとした音を奏することがで
きる。

また、フィードバックパラメータβが、キーベロシテ
ィ、アフタータッチデータなどのタッチデータに応じて
変化され得るので、より表現豊かな演奏を奏すことがで
きる。さらに、また、楽器の音律が、その音律に関連づ
けられた僅かのパラメータによって簡単に作られるとい
う効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電子楽器のメインコ
ントローラのブロック図、 第２図は同電子楽器のトーンジェネレータ70の電気的構
成を示すブロック図、 第３図はトーンジェネレータ70内のオペレータのブロッ
ク図、 第４図はメインコントローラ内のピッチエンベロープ発
生器28のブロック図、 第５図はピッチエンベロープ発生器28によって発生され
るピッチ変調エンベロープを示す波形図、 第６図はピッチエンベロープ発生器28内の乱数発生器の
構成を示す回路図、 第７図はピッチエンベロープ発生器28の動作を示すタイ
ミングチャート、 第８図はエンベロープが第４セグメントに達する前にキ
ーが解放された場合において、ピッチエンベロープ発生
器28によって発生されるピッチエンベロープを示す波形
図 第９図はピッチエンベロープ発生器28によって発生され
たピッチエンベロープと、振幅エンベロープ発生器AEGi
によって発生された振幅エンベロープとの間の関係を示
す図であって、レベルL4における結果を説明するための
図、 第10図は第９図（ｂ）に示される振幅エンベロープの定
常部分の間におけるピッチ変化を防止するための回路構
成を示すブロック図、 第11図はメインコントローラのキーコード／周波数ナン
バー変換器24の構成を示すブロック図、 第12図はキーコードの構成を示す表、 第13図はキーナンバーと対応する平均率からの偏差との
関係を示す図、 第14図はオクターブ内における各音階の偏差を示す表、 第15図および第16図はオクターブ内における音階とこれ
らの平均率からの偏差との関係を示す図である。 ２……インターフェイスコントローラ（設定手段）、24
……キーコード／周波数ナンバーコンバータ（周波数ナ
ンバーデータ発生手段）、28……ピッチエンベロープ発
生器（ピッチエンベロープ発生手段）、50……ベロシテ
ィプロセッサ（制御データ発生手段）、70……トーンジ
ェネレータ（楽音発生手段）、78……乗算器（変調手
段）、92……フィードバックコントローラ（フィードバ
ック手段）、94……アルゴリズムコントローラ（接続ス
イッチ手段）、100……PMDデマルチプレクサ（変調手
段）、102……RFデマルチプレクサ（変調手段）、112…
…ゲート、114……加算器（変調手段）、140……乱数発
生器（乱数発生手段）、162……周波数ナンバーテーブ
ル（周波数ナンバーデータ発生手段）、170……演算部
（演算手段）、186……ストレッチチューンテーブル
（供給手段）、OP1〜OP6……オペレータ。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発生すべき楽音周波数に対応する周波数ナ
   ンバーデータを発生する周波数ナンバーデータ発生手段
   と、 １またはそれ以上の入力に供給された周波数ナンバーデ
   ータおよび変調データの双方またはいずれか一方に基づ
   いて各々が波形発生およびその変調を行う複数のオペレ
   ータと、 前記各オペレータ間の入力と出力の組合せを変更可能に
   設定する設定手段と、 前記設定手段によって設定された接続の組合せに対応し
   て前記各オペレータ間の接続を切り換える接続切換手段
   と、 １またはそれ以上の前記オペレータに供給された前記周
   波数ナンバーデータを、供給された周波数ナンバー変調
   データによって、選択的に、かつ独立に変調する変調手
   段と を具備してなる電子楽器。
2. 【請求項２】さらに、１またはそれ以上の前記オペレー
   タについて、同一オペレータの出力から入力へのフィー
   ドバックを可変フィードバックパラメータβを用いて行
   うフィードバック手段と、 演奏および時間の経過のうち少なくとも１つに従って変
   更される外部パラメータに応じて前記フィードバックパ
   ラメータβを制御するための制御データを発生する制御
   データ発生手段と を具備することを特徴とする請求項１記載の電子楽器。
3. 【請求項３】フィードバックパラメータβを制御するた
   めの前記外部パラメータを発生するエンベロープ発生手
   段をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の電子楽
   器。
4. 【請求項４】さらに、前記周波数ナンバーデータに対応
   して楽音を発生する楽音発生手段と、 各音階の平均律からのピッチ偏差を音律パラメータに基
   づいて演算する演算手段と、 前記音律パラメータを前記演算手段に供給する供給手段
   とを具備し、 前記周波数ナンバーデータ発生手段が、キーコードを周
   波数ナンバーデータに変換することによって前記周波数
   ナンバーデータを発生する ことを特徴とする請求項１記載の電子楽器。
5. 【請求項５】前記楽音発生手段が、 前記１またはそれ以上の入力に供給された周波数ナンバ
   ーデータおよび変調データの双方またはいずれか一方に
   基づいて各々が波形発生およびその変調を行う複数のオ
   ペレータと、 前記各オペレータ間の入力と出力の組合せを変更可能に
   設定する設定手段と、 前記設定手段によって設定された接続の組合せに対応し
   て前記各オペレータ間の接続を切り換える接続切換手段
   と を含むことを特徴とする請求項４記載の電子楽器。