JP2722482B2 - Tone generator - Google Patents

Tone generator

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JP2722482B2
JP2722482B2 JP63034717A JP3471788A JP2722482B2 JP 2722482 B2 JP2722482 B2 JP 2722482B2 JP 63034717 A JP63034717 A JP 63034717A JP 3471788 A JP3471788 A JP 3471788A JP 2722482 B2 JP2722482 B2 JP 2722482B2
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10HELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H2250/00Aspects of algorithms or signal processing methods without intrinsic musical character, yet specifically adapted for or used in electrophonic musical processing
    • G10H2250/471General musical sound synthesis principles, i.e. sound category-independent synthesis methods
    • G10H2250/481Formant synthesis, i.e. simulating the human speech production mechanism by exciting formant resonators, e.g. mimicking vocal tract filtering as in LPC synthesis vocoders, wherein musical instruments may be used as excitation signal to the time-varying filter estimated from a singer's speech

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  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は波形メモリ読出し方式を利用して固定フォル
マント特性を有する楽音(人間の声等も含む)を発生す
る楽音発生装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a musical tone generator that generates musical tones (including human voices) having fixed formant characteristics by using a waveform memory reading method.

(従来技術) 従来、この種の装置は、複数オクターブに渡る音域を
複数の音域グループに分割して各音域グループ毎に楽音
波形データを波形メモリに記憶しておき、楽音を発生す
る際に、発生すべき楽音の周波数が属する音域グループ
の楽音波形データを該周波数に対応したレートで読出す
ことにより、音域が変化してもフォルマントが移動しな
いようにして、発生すべき楽音の周波数に対応しかつ複
数オクターブに渡る楽音周波数に対して固定フォルマン
ト特性の楽音を得るようにしていた。
(Prior Art) Conventionally, this type of apparatus divides a range over a plurality of octaves into a plurality of range groups, stores musical tone waveform data for each range group in a waveform memory, and generates a tone when generating a tone. By reading out the musical tone waveform data of the musical range group to which the frequency of the musical tone to be generated belongs at a rate corresponding to the frequency, the formants do not move even if the musical range changes, and the frequency corresponding to the frequency of the musical tone to be generated is adjusted. In addition, a tone with a fixed formant characteristic is obtained for tone frequencies over a plurality of octaves.

(発明が解決しようとする課題) しかるに、上記従来の装置にあっては、各音域グルー
プ間における楽音の固定フォルマント特性は確保される
ものの、各音域グループ内における楽音のフォルマント
は発生楽音の周波数に対応した読出しレートに応じて移
動する。これにより、分割音域を広く設定した場合に
は、各音域グループに属する最低周波数と最高周波数と
の間には大きな差ができるので、前記音域グループ内に
おけるフォルマントの移動が固定フォルマントの実現に
大きな問題となる。一方、分割音域を狭く設定すれば、
この問題は解消されるが、かかる場合には、楽音波形デ
ータを記憶するのに必要な波形メモリの容量が大きくな
るという問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above-mentioned conventional apparatus, although the fixed formant characteristics of the musical tones between the respective musical range groups are secured, the formants of the musical tones within the respective musical range groups are different from the frequencies of the generated musical tones. It moves according to the corresponding read rate. Accordingly, when the divided range is set wide, a large difference is generated between the lowest frequency and the highest frequency belonging to each range group, so that the movement of the formants within the range group is a serious problem in realizing a fixed formant. Becomes On the other hand, if you set the divided range narrow,
Although this problem is solved, in such a case, there is a problem that the capacity of the waveform memory required for storing the musical tone waveform data increases.

本発明は上記問題を解消することを課題とするもの
で、その目的は波形メモリの容量を節約しても良好な固
定フォルマント特性の楽音を得ることができる楽音発生
装置を提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a tone generator capable of obtaining a tone having a good fixed formant characteristic even if the capacity of a waveform memory is saved. is there.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴
は、原音を表す波形データをそのスペクトルエンベロー
ブが滑らかになるように加工した楽音波形データを記憶
する波形メモリと、波形メモリに記憶されている楽音波
形データを発生すべき楽音の周波数に対応したレートで
読出し出力する読出し手段と、読出し手段から出力され
た楽音波形データを入力して該楽音波形データに前記加
工前の波形データのスペクトルエンベローブと前記加工
後の楽音波形データのスペクトルエンベローブとの差に
対応した周波数特性を付与するフィルタ手段とを備えた
ことにある。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, a configurational feature of the present invention is a waveform storing musical tone waveform data obtained by processing waveform data representing an original sound so that its spectral envelope becomes smooth. A memory, reading means for reading out and outputting the musical tone waveform data stored in the waveform memory at a rate corresponding to the frequency of the musical tone to be generated, and inputting the musical tone waveform data output from the reading means, There is provided a filter means for giving a frequency characteristic corresponding to a difference between the spectrum envelope of the waveform data before processing and the spectrum envelope of the musical tone waveform data after processing.

(発明の作用及び効果) 上記のように構成した本発明においては、波形メモリ
には、原音を表す波形データをそのスペクトルエンベロ
ーブが滑らかになるように加工した楽音波形データが記
憶されているので、同波形メモリに記憶されている楽音
波形データは、フォルマント(スペクトルエンベローブ
の山部)を有さないとともに、フォルマント特性を除け
ば原音の特色をよく表している。そして、この楽音波形
データが、読出し手段により発生すべき楽音の周波数に
対応したレートで読出されてフィルタ手段に供給される
ので、同フィルタ手段に供給される楽音波形データは、
発生すべき楽音の周波数に対応し、原音のフォルマント
の移動をなくして滑らかなスペクトルエンベローブを有
し、かつフォルマント特性を除く原音の特色をよく表し
たものとなる。そして、フィルタ手段が、前記読出し出
力された楽音波形データに前記加工前の波形データのス
ペクトルエンベローブと前記加工後の楽音波形データの
スペクトルエンベローブとの差に対応した周波数特性を
付与するので、フィルタ手段から出力された楽音波形デ
ータは、前記読出しレートとは無関係に、原音のフォル
マント特性の付与されたものとなる。
(Operations and Effects of the Invention) In the present invention configured as described above, the waveform memory stores the musical tone waveform data obtained by processing the waveform data representing the original sound so that its spectral envelope becomes smooth. The musical tone waveform data stored in the waveform memory does not have a formant (a peak of a spectrum envelope), and well expresses the characteristics of the original sound except for the formant characteristics. Then, since the tone waveform data is read out at a rate corresponding to the frequency of the tone to be generated by the reading means and supplied to the filter means, the tone waveform data supplied to the filter means is:
It corresponds to the frequency of the musical tone to be generated, has a smooth spectral envelope by eliminating the shift of the formant of the original sound, and well expresses the characteristics of the original sound excluding the formant characteristics. Then, the filter means assigns a frequency characteristic corresponding to the difference between the spectrum envelope of the waveform data before processing and the spectrum envelope of the processed sound waveform data to the read and output tone waveform data. The tone waveform data output from the above-described device has the formant characteristics of the original sound, irrespective of the readout rate.

したがって、本発明によれば、フィルタ手段から出力
される楽音波形データにより表された楽音は所望の周波
数を有するとともに原音のフォルマント特性を忠実に再
生したものとなり、波形メモリを利用した楽音発生装置
においても固定フォルマントのための音域分割が不要と
なり、波形メモリ方式の長所を生かしつつ波形メモリの
容量を節約しても良好な固定フォルマント特性の楽音を
得ることができる。
Therefore, according to the present invention, the musical tone represented by the musical tone waveform data output from the filter means has a desired frequency and faithfully reproduces the formant characteristics of the original sound. Also, it is not necessary to divide the sound range for the fixed formant, and it is possible to obtain a musical sound with good fixed formant characteristics even if the capacity of the waveform memory is reduced while taking advantage of the waveform memory system.

(実施例) 以下、本発明の一実施例に係る楽音発生装置を電子楽
器に適用した具体的実施例について説明するが、その前
に該楽音発生装置の基本原理及び同装置にて利用される
各種データの作成方法について説明しておく。
(Embodiment) Hereinafter, a specific embodiment in which a tone generator according to an embodiment of the present invention is applied to an electronic musical instrument will be described. Before that, the basic principle of the tone generator and the device used in the same are described. A method for creating various data will be described.

基本原理及びデータ作成方法 第3図は楽音発生装置の基本回路をブロック図により
示しており、該楽音発生装置は波形メモリ11、フォルマ
ントフィルタ12及びフォルマントフィルタ係数メモリ13
からなる。波形メモリ11は原音(発生すべき楽音)のフ
ォルマント特性を滑らかにしたスペクトルエンベロープ
を有する楽音波形データ、すなわち原音が第6図の破線
Aのようなスペクトルエンベロープを有するとすれば同
エンベロープの山部の頂点a,b,cを結んだ実線Bのよう
なスペクトルエンベロープを有する楽音波形データを記
憶している。フォルマントフィルタ12はフォルマントフ
ィルタ係数メモリ13から出力されるフィルタ係数により
制御されて、実線Bのようなスペクトルエンベロープを
破線Aのようなスペクトルエンベロープに変更するため
の周波数特性を波形メモリ11から読出し出力された楽音
波形データに付与するもので、かかる周波数特性は、第
7図に示すように、原音のスペクトルエンベロープ(第
6図の破線A)から前記楽音波形データのスペクトルエ
ンベロープ(第6図の実線B)を減算したものに対応し
ている。このようにすれば、フォルマント特性を除き原
音の特色を有する楽音波形データが波形メモリ11から読
出された後に、該読出された楽音波形データに前記読出
しとは独立して原音のフォルマント特性が付与されるの
で、読出しレートが変化してもフォルマントが移動しな
くなる。その結果、原音の波形を忠実に再現する波形メ
モリ方式による楽音合成の特徴を生かしつつ、良好な固
定フォルマント特性の楽音が得られる。
FIG. 3 is a block diagram showing a basic circuit of a tone generator, which comprises a waveform memory 11, a formant filter 12, and a formant filter coefficient memory 13.
Consists of The waveform memory 11 stores tone waveform data having a spectral envelope in which the formant characteristics of the original sound (musical sound to be generated) are smoothed, that is, if the original sound has a spectral envelope as shown by a broken line A in FIG. Musical tone waveform data having a spectrum envelope as shown by a solid line B connecting the vertices a, b, and c of FIG. The formant filter 12 is controlled by a filter coefficient output from the formant filter coefficient memory 13, and reads out and outputs from the waveform memory 11 a frequency characteristic for changing a spectrum envelope like a solid line B to a spectrum envelope like a broken line A. As shown in FIG. 7, the frequency characteristic is changed from the spectrum envelope of the original sound (broken line A in FIG. 6) to the spectrum envelope of the musical sound waveform data (solid line B in FIG. 6). ) Is subtracted. In this way, after the tone waveform data having the characteristics of the original sound excluding the formant characteristics are read from the waveform memory 11, the read tone waveform data is given the formant characteristics of the original sound independently of the reading. Therefore, even if the read rate changes, the formants do not move. As a result, a tone having good fixed formant characteristics can be obtained while utilizing the characteristics of tone synthesis by the waveform memory system that faithfully reproduces the waveform of the original sound.

次に、波形メモリ11に記憶される楽音波形データ及び
フォルマントフィルタ係数メモリ13に記憶されるフィル
タ係数を作成する方法について説明する。第4図及び第
5図は前記楽音波形データ及びフィルタ係数を作成する
ための処理をブロック線図により示している。まず、例
えばトランペット、バイオリン等の楽器音又は人間の声
等を原音として入力し(ブロック21)、該原音に高速フ
ーリェ変換(FFT)処理を施して(ブロック22)、第6
図の破線Aのような原音のスペクトルエンベロープを検
出する(ブロック23)。次に、該スペクトルエンベロー
プの山部の頂点a,b,cを直線で結んだ第6図の実線Bの
ようなスペクトルエンベロープを導出するとともに、破
線Aのスペクトルエンベロープから実線Bのスペクトル
エンベロープを減算することにより第7図のような周波
数特性を求め、該周波数特性を得るためのフィルタ係数
を算出する(ブロック24)。そして、このフィルタ係数
をフォルマントフィルタ係数メモリ13(第3図)に記憶
する。
Next, a method of creating the musical tone waveform data stored in the waveform memory 11 and the filter coefficients stored in the formant filter coefficient memory 13 will be described. FIGS. 4 and 5 are block diagrams showing the processing for creating the tone waveform data and the filter coefficients. First, for example, an instrumental sound such as a trumpet or a violin or a human voice is input as an original sound (block 21), and the original sound is subjected to a fast Fourier transform (FFT) process (block 22).
The spectrum envelope of the original sound is detected as shown by the broken line A in the figure (block 23). Next, a spectrum envelope as shown by a solid line B in FIG. 6 connecting the peaks a, b, and c of the peaks of the spectrum envelope with a straight line is derived, and the spectrum envelope of the solid line B is subtracted from the spectrum envelope of the broken line A. Thus, a frequency characteristic as shown in FIG. 7 is obtained, and a filter coefficient for obtaining the frequency characteristic is calculated (block 24). Then, the filter coefficients are stored in the formant filter coefficient memory 13 (FIG. 3).

また、前記周波数特性の導出処理(ブロック24)と併
行して又は該導出処理後、同処理とは逆に、実線Bのス
ペクトルエンベロープから破線Aのスペクトルエンベロ
ープを減算した第8図のような周波数特性を求めるとと
もに、該周波数特性を得るための逆フィルタ係数を算出
する(ブロック25)。この逆フィルタ係数の算出後、同
係数を第5図の逆フィルタ係数メモリ28に記憶し、プリ
フィルタ27による周波数特性を第8図のように設定す
る。そして、再び原音を入力し(ブロック26)、該原音
をプリフィルタ27を通過させることにより実線B(第6
図)のスペクトルエンベロープを有し複数のサンプリン
グデータからなる楽音波形データを形成して波形メモリ
11(第3図)に記憶する(ブロック29)。なお、これら
の処理は、専用のハード回路を用いてもよいが、コンピ
ュータを利用するのが便利である。
Also, in parallel with or after the derivation of the frequency characteristic (block 24), in contrast to the derivation, the frequency envelope shown in FIG. 8 is obtained by subtracting the spectrum envelope of the dashed line A from the spectrum envelope of the solid line B. A characteristic is obtained, and an inverse filter coefficient for obtaining the frequency characteristic is calculated (block 25). After calculating the inverse filter coefficient, the coefficient is stored in the inverse filter coefficient memory 28 shown in FIG. 5, and the frequency characteristic of the pre-filter 27 is set as shown in FIG. Then, the original sound is input again (block 26), and the original sound is passed through the pre-filter 27, whereby the solid line B (6
Waveform memory which forms the musical tone waveform data having the spectrum envelope shown in FIG.
11 (FIG. 3) (block 29). Note that these processes may use a dedicated hardware circuit, but it is convenient to use a computer.

具体的実施例 次に、上記のような楽音発生装置を電子楽器に適用し
た本発明の具体的実施例を説明する。第1図は該電子楽
器の全体をブロック図により示しており、該電子楽器は
上述の場合と同種の波形メモリ31、フォルマントフィル
タ32及びフォルマントフィルタ係数メモリ33を有する。
Specific Embodiment Next, a specific embodiment of the present invention in which the above-described tone generator is applied to an electronic musical instrument will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the entirety of the electronic musical instrument. The electronic musical instrument has a waveform memory 31, a formant filter 32, and a formant filter coefficient memory 33 which are the same as those described above.

波形メモリ31は、上述と同様、発生すべき楽音のフォ
ルマント特性を滑らかにしたスペクトルエンベロープを
有し複数のサンプリングデータからなる楽音波形データ
を記憶するものであるが、かかる場合には、トランペッ
ト、バイオリン等の楽器音又は人間の声等からなる音色
毎、及び音質向上のために鍵域毎例えば半オクターブ、
1オクターブ毎に複数組の楽音波形データを記憶してい
る。さらに、この音色毎及び鍵域毎の楽音波形データは
複数のフレーム毎、例えば第2図に示すように、楽音の
アタック部におけるサンプリングデータに対応した第1
フレームFR1と同楽音のサステイン部及びディケイ部に
おける所定長のサンプリングデータに対応した第2乃至
第NフレームFR2〜FRNに分割されて記憶されている。
As described above, the waveform memory 31 stores a musical tone waveform data including a plurality of sampling data having a spectral envelope in which the formant characteristics of a musical tone to be generated are smoothed. For each tone composed of instrument sounds or human voices, etc., and for each key range for improving sound quality, for example, a half octave,
A plurality of sets of musical tone waveform data are stored for each octave. Further, the tone waveform data for each tone color and for each key range are stored in a plurality of frames, for example, as shown in FIG. 2, the first tone waveform data corresponding to the sampling data in the attack portion of the tone.
Are stored is divided into second through the N-th frame FR 2 ~FR N corresponding to a predetermined length of the sampling data in the sustain portion and the decay portion of the frame FR 1 the same tone.

フォルマントフィルタ32は、上述の場合と同様、波形
メモリ31からの楽音波形データにフォルマント周波数特
性を付与して出力するもので、該周波数特性はフォルマ
ントフィルタ係数メモリ33からのフィルタ係数によって
制御されるようになっている。フォルマントフィルタ係
数メモリ33は前述の音色毎、鍵域毎及びフレーム毎の楽
音波形データに対応した複数組のフィルタ係数を記憶し
ている。
The formant filter 32 adds the formant frequency characteristic to the tone waveform data from the waveform memory 31 and outputs the same, as in the case described above. The frequency characteristic is controlled by the filter coefficient from the formant filter coefficient memory 33. It has become. The formant filter coefficient memory 33 stores a plurality of sets of filter coefficients corresponding to the tone waveform data for each timbre, key range, and frame.

これらの波形メモリ31及びフォルマントフィルタ係数
メモリ33は鍵スイッチ回路34、押鍵検出回路35、アドレ
ス発生回路36、音色選択スイッチ回路37及び選択音色検
出回路38により制御されて、両メモリ31,33内の楽音波
形データ及びフィルタ係数は鍵盤における押鍵及び音色
選択操作子群における選択音色に応じて読出されるよう
になっている。
The waveform memory 31 and the formant filter coefficient memory 33 are controlled by a key switch circuit 34, a key press detection circuit 35, an address generation circuit 36, a timbre selection switch circuit 37, and a selected timbre detection circuit 38. The musical tone waveform data and the filter coefficient are read out according to the key pressed on the keyboard and the selected timbre in the timbre selection operator group.

鍵スイッチ回路34は鍵盤における複数の鍵にそれぞれ
対応した複数の鍵スイッチからなり、各鍵スイッチは鍵
盤における押離鍵に応じて開閉成する。押鍵検出回路35
は鍵スイッチ回路34に接続されて各鍵スイッチの開閉成
を検出することにより鍵盤における各鍵の押離鍵を検出
するもので、各検出に応じて押鍵された鍵を表すキーコ
ードKCをアドレス発生回路36に出力するとともに、押鍵
を表すキーオン信号KONを出力する。また、キーコードK
Cは波形メモリ31及びフォルマントフィルタ係数メモリ3
3にも供給されるようになっており、押鍵された鍵の属
する音域を指定する。アドレス発生回路36は、前記供給
キーコードKCに基づき、鍵盤にて押鍵された鍵音高周波
数に対応したレートで変化するアドレス信号ADRを波形
メモリ31に出力して同メモリ31に記憶されている楽音波
形データの読出しを制御するとともに、楽音の各フレー
ムFR1〜FRNを表すフレーム信号FRをフォルマントフィル
タ係数メモリ33に出力して同メモリ33に記憶されている
フィルタ係数の読出しを制御する。かかる場合、アドレ
ス信号ADRは音色及び鍵域毎に記憶されていて第1乃至
第NフレームFR1〜FRNからなる楽音波形データの各サン
プリングデータの記憶アドレスを指定するものであり、
その上位ビットはフレームを表しかつその下位ビットは
各フレーム内のサンプリングデータの記憶アドレスを表
す。なお、このアドレス発生回路36には、フレーム信号
FRを選択音色に応じて切換えるために、後述する選択音
色信号TCが選択音色検出回路38から供給されている。
The key switch circuit 34 includes a plurality of key switches respectively corresponding to a plurality of keys on the keyboard, and each key switch opens and closes in response to a key pressed or released on the keyboard. Key press detection circuit 35
Is connected to the key switch circuit 34 to detect the opening / closing of each key switch, thereby detecting the key press / release of each key on the keyboard, and generates a key code KC representing the key pressed in accordance with each detection. It outputs to the address generation circuit 36 and also outputs a key-on signal KON indicating a key press. Also, key code K
C is waveform memory 31 and formant filter coefficient memory 3.
3 is also supplied, and specifies the range to which the depressed key belongs. The address generation circuit 36 outputs an address signal ADR that changes at a rate corresponding to a key pitch frequency pressed on the keyboard based on the supply key code KC to the waveform memory 31 and stores the address signal ADR in the memory 31. controls the reading of the musical tone waveform data are to control the reading of filter coefficients stored frame signal FR representing each frame FR 1 ~FR N tone to formant filter coefficients and outputs to the memory 33 the memory 33 . In this case, the address signal ADR is used to designate a storage address of each sampling data of the musical tone waveform data composed of the first through the N-th frame FR 1 ~FR N have been stored for each tone color and key range,
The upper bits represent the frame and the lower bits represent the storage address of the sampling data in each frame. It should be noted that the frame signal is supplied to the address generation circuit 36.
In order to switch the FR in accordance with the selected timbre, a selected timbre signal TC described later is supplied from the selected timbre detection circuit.

音色選択スイッチ回路37は複数の音色選択操作子にそ
れぞれ対応した複数の音色選択スイッチからなり、各音
色選択スイッチは音色選択操作子の操作に応じて開閉成
する。選択音色検出回路38は音色選択スイッチ回路37に
接続されて各音色選択スイッチの開閉成を検出すること
により選択音色を検出するもので、該検出に応じて選択
音色を表す選択音色信号TCを波形メモリ31及びフォルマ
ントフィルタ係数メモリ33に出力して、各メモリ31,33
に対して選択音色を指示する。
The tone color selection switch circuit 37 includes a plurality of tone color selection switches respectively corresponding to the plurality of tone color selection operators, and each tone color selection switch is opened and closed according to the operation of the tone color selection operator. The selected timbre detection circuit 38 is connected to the timbre selection switch circuit 37, and detects a selected timbre by detecting opening / closing of each timbre selection switch.The selected timbre detection circuit 38 generates a selected timbre signal TC representing the selected timbre according to the detection. Output to the memory 31 and the formant filter coefficient memory 33,
Is instructed to select the tone.

フォルマントフィルタ32の出力は乗算器41の一方の入
力に接続されており、同乗算器41の他方の入力にはエン
ベロープ信号発生回路42が接続されている。エンベロー
プ信号発生回路42は押鍵検出回路35からのキーオン信号
KONに応じて楽音の振幅エンベロープを制御する振幅エ
ンベロープ信号ENVを出力する。なお、このエンベロー
プ信号発生回路42には選択音色信号TC及びキーコードKC
も供給されており、前記振幅エンベロープ信号ENVによ
り振幅エンベロープ波形が選択音色及び鍵域に応じて変
更制御されるようになっている。
The output of the formant filter 32 is connected to one input of a multiplier 41, and the other input of the multiplier 41 is connected to an envelope signal generating circuit. The envelope signal generation circuit 42 is a key-on signal from the key press detection circuit 35
It outputs an amplitude envelope signal ENV that controls the amplitude envelope of the musical tone according to KON. The envelope signal generation circuit 42 has a selected tone color signal TC and a key code KC.
Is also supplied, and the amplitude envelope waveform is changed and controlled according to the selected timbre and the key range by the amplitude envelope signal ENV.

乗算キー41の出力はD/A変換器43に接続されており、
同変換器43は乗算器41からのディジタル信号をアナログ
信号に変換してサウンドシステム44に出力する。サウン
ドシステム44はアンプ、スピーカ等により構成され、供
給されたアナログ信号に対応した楽音を発音する。
The output of the multiplication key 41 is connected to the D / A converter 43,
The converter 43 converts the digital signal from the multiplier 41 into an analog signal and outputs the analog signal to the sound system 44. The sound system 44 includes an amplifier, a speaker, and the like, and emits a musical tone corresponding to the supplied analog signal.

上記のように構成した電子楽器においては、鍵盤にて
いずれかの鍵が押鍵されると、アドレス発生回路36は、
鍵スイッチ回路34と押鍵検出回路35との協働により、押
鍵された鍵の音高周波数に対応したレートで変化するア
ドレス信号ADRを波形メモリ31に供給し、第1乃至第N
フレームFR1〜FRNを順次切換えながら各フレーム毎の楽
音波形データを構成するサンプリングデータの順次読出
しを制御する。なお、選択音色がバイオリン等の持続系
のものであって前記押鍵が長く続く場合には、第Nフレ
ームFRNの楽音波形データの読出し後、第2乃至第Nフ
レームFR2〜FRNの楽音波形データの一つ若しくは複数の
繰返し読出しを制御する。これにより、波形メモリ31
は、選択音色検出回路38からの選択音色信号TCにより指
定された選択音色及び押鍵検出回路35からのキーコード
KCにより指定された鍵域に関する第1乃至第Nフレーム
FR1〜FRNの楽音波形データを押鍵された鍵の音高周波数
に対応したレートでフォルマントフィルタ32に出力す
る。その結果、フォルマントフィルタ32に供給される楽
音波形データは、フォルマント特性を除けば、音色、鍵
域及び時間経過に応じて変化する楽音の特色をよく表す
ものとなる。
In the electronic musical instrument configured as described above, when any key is pressed on the keyboard, the address generation circuit 36
In cooperation with the key switch circuit 34 and the key press detection circuit 35, an address signal ADR that changes at a rate corresponding to the pitch frequency of the key pressed is supplied to the waveform memory 31, and the first to Nth
Controlling the sequential reading of sampling data constituting the tone waveform data of each frame while sequentially switching the frame FR 1 ~FR N. In the case where said key depression selected timbre be of sustained system such violin last long after reading the musical tone waveform data of the N frame FR N, the second to N-th frame FR 2 ~FR N One or more repetitive readings of the musical tone waveform data are controlled. As a result, the waveform memory 31
Are the selected timbre specified by the selected timbre signal TC from the selected timbre detection circuit 38 and the key code from the keypress detection circuit 35
First to Nth frames related to the key range specified by KC
The tone waveform data of FR 1 to FR N is output to the formant filter 32 at a rate corresponding to the pitch frequency of the key that has been pressed. As a result, the musical tone waveform data supplied to the formant filter 32, excluding the formant characteristics, well expresses the characteristic color of the musical tone that changes with the timbre, the key range, and the passage of time.

一方、フォルマントフィルタ係数メモリ33は選択音色
検出回路38からの選択音色信号TC、押鍵検出回路35から
のキーコードKC及びアドレス発生回路36からのフレーム
信号FRにより制御されていて、前述の楽音波形データの
読出しに連動して同データに対応したフィルタ係数をフ
ォルマントフィルタ32に読出し出力するので、同フィル
タ32は供給された楽音波形データに対応した周波数特性
(発生すべき楽音のフォルマント特性に対応したスペク
トルエンベロープと波形メモリ31から読出された楽音波
形データのスペクトルエンベロープとの差に対応した周
波数特性)を付与する。その結果、フォルマントフィル
タ32から出力される楽音波形データのスペクトルエンベ
ロープは鍵盤にて押鍵された鍵の音高周波数とは無関係
であって、発生すべき楽音のフォルマントに対応すると
ともに固定したものとなる。
On the other hand, the formant filter coefficient memory 33 is controlled by the selected timbre signal TC from the selected timbre detection circuit 38, the key code KC from the key press detection circuit 35, and the frame signal FR from the address generation circuit 36. Since the filter coefficient corresponding to the data is read out and output to the formant filter 32 in conjunction with the data reading, the filter 32 has the frequency characteristic (corresponding to the formant characteristic of the tone to be generated) corresponding to the supplied musical tone waveform data. A frequency characteristic corresponding to the difference between the spectrum envelope and the spectrum envelope of the musical tone waveform data read from the waveform memory 31 is provided. As a result, the spectral envelope of the musical sound waveform data output from the formant filter 32 is independent of the pitch frequency of the key pressed on the keyboard, and corresponds to the formant of the musical sound to be generated and is fixed. Become.

そして、このフォルマントフィルタ31から出力された
楽音波形データは乗算器41に供給され、同乗算器41が同
データにエンベロープ信号発生回路42との協働により選
択音色及び鍵域に応じた振幅エンベロープを付与する。
次に、このようにして振幅エンベロープの付与された楽
音波形データはD/A変換器43にてアナログ信号に変換さ
れてサウンドシステム44に供給されるので、同システム
44からは振幅エンベロープの付与された楽音が発音され
る。さらに、鍵盤にて前記押鍵中の鍵が離鍵されると、
キーオン信号KONの消滅に伴って、エンベロープ信号発
生回路42は徐々に減衰する振幅エンベロープ信号ENVを
出力するので、前記発音中の楽音は徐々に減衰してその
発音を停止する。
Then, the tone waveform data output from the formant filter 31 is supplied to a multiplier 41, and the multiplier 41 cooperates with the envelope signal generating circuit 42 to generate an amplitude envelope corresponding to the selected timbre and the key range. Give.
Next, the tone waveform data to which the amplitude envelope has been added in this manner is converted into an analog signal by the D / A converter 43 and supplied to the sound system 44.
From 44, a musical tone with an amplitude envelope is generated. Further, when the key being depressed on the keyboard is released,
With the disappearance of the key-on signal KON, the envelope signal generating circuit 42 outputs the amplitude envelope signal ENV which is gradually attenuated, so that the musical tone being generated is gradually attenuated and the sound generation is stopped.

上記説明からも理解できる通り、上記実施例によれ
ば、波形メモリ31に発生すべき楽音例えばトランペッ
ト、バイオリン等の自然楽器又は人間の声から採取した
楽音のフォルマントを滑らかにしたスペクトルエンベロ
ープを有する楽音波形データを記憶させておくことによ
ってフォルマント特性を除く楽音の特色をよく表す楽音
波形データを発生させるとともに、フォルマントフィル
タ32及びフォルマントフィルタ係数メモリ33からなるフ
ィルタ手段によって音高周波数とは無関係に前記楽音に
個有のフォルマントを楽音波形データに付与するように
したので、波形メモリ方式の長所を生かしつつ波形メモ
リ31の容量を節約しても良好な固定フォルマント特性の
楽音を発音できるようになる。
As can be understood from the above description, according to the above embodiment, a musical tone to be generated in the waveform memory 31 such as a trumpet, a violin or other natural musical instrument or a musical tone having a spectral envelope in which a formant of a musical tone collected from a human voice is smoothed By storing the waveform data, the musical tone waveform data which well represents the characteristic of the musical tone excluding the formant characteristic is generated, and the musical tone is generated irrespective of the pitch frequency by the filter means including the formant filter 32 and the formant filter coefficient memory 33. Since a unique formant is added to the musical sound waveform data, it is possible to produce a musical tone having a good fixed formant characteristic even if the capacity of the waveform memory 31 is reduced while taking advantage of the waveform memory system.

変形例 なお、上記実施例においては、波形メモリ31及びフォ
ルマントフィルタ係数メモリ33にはそれぞれ楽音波形デ
ータ及びフィルタ係数を音色に対応して複数の鍵域毎及
びフレーム毎に記憶させるようにしたが、音質の若干の
低下を許容すれば、音色に対応して全鍵域に共通又は単
一のフレームに関する楽音波形データ及びフィルタ係数
を前記両メモリ31,33に記憶させておくようにしてもよ
い。また、楽音波形データとしては複数波に関するもの
でなくても一波分の波形データを利用するようにしても
よい。さらに、前記とは逆に、音質の向上の目的で波形
メモリ31の容量の増大を許容するならば、楽音の発生開
始から終了までの連続した全楽音波形データを波形メモ
リ31に記憶させるようにしてもよい。
Modifications In the above embodiment, the waveform memory 31 and the formant filter coefficient memory 33 store the musical tone waveform data and the filter coefficient respectively for each of a plurality of key ranges and frames corresponding to timbres. If a slight decrease in tone quality is permitted, the tone waveform data and filter coefficients for a common frame or a single frame may be stored in the memories 31 and 33 in correspondence with the tone color. Also, the waveform data for one wave may be used as the musical sound waveform data, not for a plurality of waves. Further, conversely, if the capacity of the waveform memory 31 is allowed to increase for the purpose of improving the sound quality, the waveform memory 31 stores all continuous tone waveform data from the start to the end of the tone generation. You may.

また、上記実施例においては、波形メモリ31には楽音
波形データとして楽音波形のサンプリングデータをその
まま記憶するようにしたが、該サンプリングデータをデ
ータ圧縮した形で記憶しておくようにしてもよい。この
ようにすることにより、波形メモリ31の容量を節約で
き、上述の変形例で述べた全楽音波形データを波形メモ
リ31に記憶しておく場合には特に有効である。
Further, in the above-described embodiment, the sampling data of the musical sound waveform is stored as it is as the musical sound waveform data in the waveform memory 31, but the sampling data may be stored in a compressed form. By doing so, the capacity of the waveform memory 31 can be saved, and this is particularly effective when the entire musical tone waveform data described in the above-described modified example is stored in the waveform memory 31.

さらに、上記実施例においては、フォルマントフィル
タ係数メモリ33に記憶されているフィルタ係数の読出し
をアドレス発生回路36からのフレーム信号により切換え
るようにしたが、押鍵からの時間経過を計測する手段を
設けて、該手段による時間経過に従って前記フィルタ係
数の切換えを制御するようにしてもよい。このようにす
ることにより、前述のように波形メモリ31に一波分の楽
音波形データ又は全楽音波形データを記憶させる場合で
も、容易に固定フォルマント特性を時間的に変化させる
ことができる。
Further, in the above embodiment, the reading of the filter coefficients stored in the formant filter coefficient memory 33 is switched by the frame signal from the address generating circuit 36. The switching of the filter coefficient may be controlled in accordance with the passage of time by the means. This makes it possible to easily change the fixed formant characteristic with time even when storing one waveform of musical tone waveform data or all musical tone waveform data in the waveform memory 31 as described above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る楽音発生装置を適用し
た電子楽器の全体ブロック図、第2図は第1図の波形メ
モリに記憶される楽音波形データの一例を示す波形図、
第3図は本発明の基本原理を説明するためのブロック
図、第4図及び第5図は第1図及び第3図で利用するデ
ータの形成方法を説明するためのブロック図、第6図は
第3図乃至第5図の動作を説明するためのスペクトルエ
ンベロープ波形図、第7図及び第8図は第3図乃至第5
図の動作を説明するための周波数特性図である。 符号の説明 11,31……波形メモリ、12,32……フォルマントフィル
タ、13,33……フォルマントフィルタ係数メモリ、34…
…鍵スイッチ回路、35……押鍵検出回路、36……アドレ
ス発生回路。
FIG. 1 is an overall block diagram of an electronic musical instrument to which a tone generator according to one embodiment of the present invention is applied, FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of musical tone waveform data stored in a waveform memory of FIG.
FIG. 3 is a block diagram for explaining the basic principle of the present invention, FIGS. 4 and 5 are block diagrams for explaining a method of forming data used in FIGS. 1 and 3, and FIG. FIG. 7 is a spectrum envelope waveform diagram for explaining the operation of FIGS. 3 to 5, and FIGS. 7 and 8 are FIGS.
FIG. 3 is a frequency characteristic diagram for explaining the operation of FIG. Description of reference numerals 11,31 …… Waveform memory, 12,32 …… Formant filter, 13,33 …… Formant filter coefficient memory, 34…
... Key switch circuit, 35 ... Key press detection circuit, 36 ... Address generation circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】原音を表す波形データをそのスペクトルエ
ンベローブが滑らかになるように加工した楽音波形デー
タを記憶する波形メモリと、 前記波形メモリに記憶されている楽音波形データを発生
すべき楽音の周波数に対応したレートで読出し出力する
読出し手段と、 前記読出し手段から出力された楽音波形データを入力し
て該楽音波形データに前記加工前の波形データのスペク
トルエンベローブと前記加工後の楽音波形データのスペ
クトルエンベローブとの差に対応した周波数特性を付与
するフィルタ手段と を備えたことを特徴とする楽音発生装置。
1. A waveform memory for storing tone waveform data obtained by processing waveform data representing an original sound so that its spectral envelope becomes smooth, and a frequency of a tone to be generated from the tone waveform data stored in the waveform memory. Reading means for reading and outputting at a rate corresponding to the following; and inputting the musical tone waveform data output from the reading means, and inputting the musical tone waveform data into the spectral envelope of the waveform data before the processing and the spectrum of the musical tone waveform data after the processing. And a filter means for giving a frequency characteristic corresponding to a difference from the envelope.
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