JP2747892B2 - 電子楽器 - Google Patents

電子楽器

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JP2747892B2
JP2747892B2 JP7180820A JP18082095A JP2747892B2 JP 2747892 B2 JP2747892 B2 JP 2747892B2 JP 7180820 A JP7180820 A JP 7180820A JP 18082095 A JP18082095 A JP 18082095A JP 2747892 B2 JP2747892 B2 JP 2747892B2
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正 松島
勉 斎藤
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Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は楽音波形発生の過程にお
いて、波形加算の桁あふれを防止できる電子楽器に関す
るものである。 【0002】 【従来の技術】従来のデジタル方式による楽音波形合成
手段内において、図5の(a)と(b)のような2つの
波形が合成されたとするとき、これら(a)と(b)の
波形を単純に加算すると、図5(c)のような波形が得
られうることが考えられる。 【0003】これは桁上りのビットが消失してしまい、
加算結果に寄与できないために起こる現象であるが、こ
の波形のスペクトル構成は同図(a),(b)の波形が
持っているスペクトル成分に加え、桁あふれによる波形
の鋭角化にともなったノイズ的な高調波成分も含まれ
る。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】このノイズ成分は、時
として原波形の音がわからなくなるほどのものであり、
桁あふれの発生している図5(c)のような波形の音は
もはや楽音とは呼べずノイズそのものである。また桁あ
ふれの発生を防ごうとすれば加算前の波形(a)(b)
のレベルを小さくしなければならない。ここで加算すべ
き波形が多くなった場合それぞれの波形のレベルは波形
の数に比例させて小さくしなければならない。その結
果、加算する波形のダイナミックレンジは狭くなり、音
質の低下を招くという問題点があった。 【0005】本発明は上記のような点に鑑みてなされた
もので、その目的は加算する波形のダイナミックレンジ
が狭くなるのを防ぎ、加算された波形にも桁あふれが発
生しないように波形を矯正することである。 【0006】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、演算波形データを累積加算して記憶する
加算記憶手段と、この加算記憶手段に記憶された波形デ
ータの出力時に桁あふれがあれば最大値又は最小値を出
力するリミッタ手段とを具え、上記加算記憶手段におい
て演算波形データを累積加算して記憶する場合は、ビッ
ト数を増やして行うものである。 【0007】 【作用】図1(a)〜(c)の原理説明図に示すよう
に、図5の従来例と同様に、図1(a)と同図(b)を
加算した同図(c)の波形においては、波形レベル上限
又は下限をリミッタ回路で切取り平坦にする。この場
合、切取り口には鋭角的な部分が生じるので若干のノイ
ズ成分が発生する。しかし、桁あふれをした場合の図5
(c)に生じたひずみよりは格段に少なく、原音がわか
らなくなるというものではなく、音作りに余裕を持たせ
ることができる。また、リミッタ回路の構成は簡単なも
のであり、コストを上げることなく大きな効果が得られ
る。 【0008】 【実施例】図2は本発明の実施例1の構成説明図であ
り、リミッタ効果を持たせた波形演算回路の出力部に近
い部分の回路構成である。破線で囲まれた部分20がリ
ミッタ回路である。 【0009】まず、波形記憶RAM16の記憶されたあ
る系列の波形をリードライト信号φ2にしたがって読出
し、ラッチ(LATCH)18にラッチ信号φ4でラッ
チする。アダー(ADDER)11は16ビット加算器
であり、この回路の前段の波形演算部で計算、合成され
た波形データと、ラッチ18にラッチされている波形と
を加算する働きを持つ。波形記憶RAM16には音色数
分のメモリがあり、それらは系列と呼ばれている。系列
内に貯えられた波形データは周期的にリード/ライトさ
れており、アダー11ではラッチ18に貯えられた波形
データと同系列の波形データの加算が行なわれるように
なっている。 【0010】系列加算された波形データは17ビットデ
ータとなり、ラッチ12へ向かう。ラッチ12はφ1
より定期的にリフレッシュされており、アダー11より
送られてくる系列ごとの波形データはφ1によりラッチ
される。 【0011】ラッチ12の出力はリミッタ回路20に入
る。インバータ13はMSBが“0”のときにビット0
〜ビット14までの15ビットを全て“1”に、MSB
が“1”のときにビット0〜ビット14までの15ビッ
トを全て“0”にし、データセレクタ15のB側に入力
する。 【0012】EX−OR14には波形データのビット1
6とビット15を入力する。波形データは2の補数で計
算されるためEX−OR14の出力が「桁あふれが発生
しているかどうか」を示す。 【0013】EX−OR14の出力が“0”のとき、す
なわち桁あふれが発生していない時はセレクタ15によ
りA側が選択され、ビット“0”からビット14までの
波形データがスルーで出力される。またEX−OR14
の出力が“1”の時すなわち桁あふれが発生した時はセ
レクタ15によりB側が選択され、波形レベルを上限、
下限で制限された14ビットデータがセレクタ15より
出力される。その出力データのサインビットMSBとし
てビット16が与えられリード/ライトパルスφ2によ
ってRAM16に書き込まれる。φ2の読出しタイミン
グでRAM16より読出された波形データはラッチパル
スφ3によりラッチ17へラッチされ、その出力はD/
Aコンバータへ向かう。 【0014】以上のように従来の回路に破線で囲まれた
回路を加えるだけで音源にリミッタ機能を与えることが
でき、優れた効果を得ることができる。 【0015】図4(a)〜は、図2の実施例1の動
作を示す説明図である。原理的には図1(C)に示すよ
うにリミット処理され波形が16ビットのRAM16
に記憶され、この内容がフィードバックされてアダー1
1で演算波形データ波形と加算されてリミッタ回路2
0によりリミットされた場合、波形のように加算の結
果レンジに余裕を生じた場合である。ここでは各波形の
ダイナミックレンジを広げる余地がある。この点に関
し、図3により各波形のダイナミックレンジを有効に広
げたものを提案する。 【0016】図3は本発明の他の実施例2の構成説明図
であり、図2のリミッタ機能をさらに高めた波形演算回
路の出力部に近い部分の回路構成である。ここで、図4
により実施例1、2の波形による機能比較をしてみる。 【0017】図4(a)は実施例1で述べたシステムの
系列加算される波形の変化である。図2の実施例1にお
いて、波形はラッチ18に保持される系列加算されす
でにリミッタ20によってオーバフロー部分が切り取ら
れた波形である。波形は波形演算部で計算されアダー
11に到達する演算波形データである。波形は前述の
波形,の波形をアダー11で加算して得られた波形
である。 【0018】このように、一度16ビットを越えるレベ
ルに達してしまった波形はリミッタ20によって切り取
られた部分を持ち、たとえ波形のように加算して振幅
が小さくなるような波形と加算されても、波形のよう
に切り取られた部分は復活することなく、むしろひずみ
は大きくなってしまう。そしてこのサイクルが何回か繰
り返された時、ひずみはさらに大きくなっている可能性
がある。 【0019】それに対して図4(b)は実施例2で述べ
るシステムにおける加算波形の変化である。図3におい
て詳しく後述するように、波形はラッチ24に保持さ
れる系列加算された波形である。振幅は16ビットを越
えているが、内部RAM23やデータバスは20ビット
であるので、波形は正常な形を保っている。波形は波
形演算部で計算されアダー21に到達する演算波形デー
タである。波形は前述の波形,の波形をアダー2
1で加算して得られた波形である。 【0020】RAM23には4つのメモリがあり、(そ
れぞれを系列と呼ぶとする)たとえば、この音源が16
CHの波形ジェネレータを持ち、それぞれのCHに4系
列のうち1つの系列情報が与えられていたとすると、1
6CH全てがある1つの系列に割り付けられることがあ
る。そうした場合でも量子化16ビットの波形を16個
加算してもデータ長は20ビットにまでしかならないか
ら、波形の一部を加算時のオーバフローで失なうことは
ない。 【0021】そして4つの系列にふりわけられ加算さ
れ、RAM23に貯えられた20ビットの波形データ
は、図3の破線で囲まれたリミッタ回路30を通ってこ
こで初めて20ビットのデータ長から16ビットのデー
タ長に短縮され、D/A変換されるデータとして出力さ
れる。 【0022】つまり、系列加算時には波形は完全な形を
維持されており、この音源より外部へ出力される時、初
めてリミッタ効果がかけられる。実施例1のシステムの
ように系列加算のたびにリミッタ効果がかかるよりはは
るかに良い精度が得られる。 【0023】実施例2では上述の機能を改善したもの
で、波形データ記憶RAM23を20ビット持ち、仮に
ある1つの系列に16CH全ての波形が集中しても、図
4(b)に示すようにアダー部21、波形データR
AM23内ではオーバフローは起こらず、同図(b)
に示すように出力段で最終的に16ビットデータに押さ
えられて出力される。この機能により波形ひずみは最小
限に押さえられる。 【0024】次に図3の回路の構成を述べる。アダー2
1は20ビットの加算器であり、演算波形データと系列
加算された波形データを加算する。ラッチ22はアダー
21出力をラッチパルスφ1のタイミングでラッチす
る。RAM23は20ビットの波形記憶であり、リード
/ライトパルスφ2で波形データのリード/ライトが行
なわれる。ラッチ24は波形記憶RAM23よりリード
された波形データをラッチパルスφ3によってラッチす
る。ラッチされた波形データはループを描きアダー21
に向う。インバータ25は波形記憶RAM23の出力の
20ビットデータのMSBビット19を反転しセレクタ
28B側に入力する。4入力OR回路26とEX−OR
回路27の組合せは、ビット15,16,17,18を
見て、桁あふれが発生している場合には“1”を、桁あ
ふれが発生していない場合には“0”を出力する。 【0025】セレクタ28はEX−OR回路27の出力
によりコントロールされ、桁あふれがない時は、A側の
データ(波形記憶RAM23の出力ビット0〜14)
を、桁あふれがある時はB側のデータ(インバータ25
の出力)を選択する。出力は15ビットであり、それに
ラッチ24出力のビット19を加えて16ビットデータ
とする。ラッチ29はセレクタ28出力をラッチパルス
φ4でラッチしDAC入力へ与える。 【0026】実施例2の回路構成は図2の実施例1の回
路構成に比べて多少ゲート数が増えるのはやむを得な
い。回路21,22,23,24における波形データは
20ビットデータとしてあつかわれており、図2の実施
例1の16ビットより4ビット多くデータ長を取ってい
る。しかしこの程度のゲート増加で完全なリミッタ回路
が得られるのであれば、わずかな代償と言うべきであ
る。 【0027】たとえ、1つの系列に16CH全てが割付
けられても、最終的に得られる波形は図4(b)のよ
うに常に16ビットをフルに使い、系列加算によるひず
みの極めて少ないものである。このようにリミッタ機能
はさらに完全となる。 【0028】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
波形データを累積加算して記憶する際にビット数を増や
して累積加算し、その累積加算された波形を出力する段
階で桁あふれが検出された時リミッタ機能が適用され、
音源の能力を常に十分引き出されることになり、ひずみ
の極めて少ない高品質の楽音波形を出力することができ
るものである。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の原理説明図である。 【図2】本発明の実施例の構成説明図である。 【図3】本発明の他の実施例の構成説明図である。 【図4】図2、図3の実施例の動作説明図である。 【図5】従来例の説明図である。 【符号の説明】 11、21 アダー 12、17、19、22、24、29 ラッチ 13、25 インバータ 14、27 EX−OR回路 15、28 セレクタ 16、23 RAM 20、30 リミッタ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.波形演算部にてL個の演算波形データを生成する電
    子楽器であって、 該波形演算部からのK個(但し、Kは1からLまでの整
    数である)の Nビットの演算波形データを累積加算し、
    Mビットの波形データ(但し、M>N)として記憶する
    加算記憶手段と、 該加算記憶手段に記憶されたMビットの波形データの上
    位(M−N)ビットに、下位Nビットからの桁あふれが
    なければ該Mビットの波形データをNビットの波形デー
    タに短縮して出力し、下位Nビットからの桁あふれがあ
    れば最大値又は最小値を有するNビットの波形データを
    出力するリミッタ手段とを備え、 (M−N)の値を、(L−1)を2進数で表現する場合
    に必要なビット数以上の値としたことを特徴とする電子
    楽器。
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