JP2748784B2 - 波形生成装置 - Google Patents

波形生成装置

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JP2748784B2
JP2748784B2 JP4219751A JP21975192A JP2748784B2 JP 2748784 B2 JP2748784 B2 JP 2748784B2 JP 4219751 A JP4219751 A JP 4219751A JP 21975192 A JP21975192 A JP 21975192A JP 2748784 B2 JP2748784 B2 JP 2748784B2
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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、波形生成装置、特に少
くとも1つの非圧縮波形サンプルと複数の圧縮波形サン
プルとを1ブロックにして複数のブロックのデータを記
憶した波形メモリから、所望の波形サンプルを再生する
波形生成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、波形サンプルをデジタル変換して
記憶する波形メモリを備えた波形生成装置が電子鍵盤楽
器のPCM音源等として使用されている。かかる波形生
成装置は、その波形メモリを効率的に利用するために、
波形メモリに記憶する波形サンプルのデータの表現形式
を単なるPCM形式でなく、圧縮したデータの表現形式
を用いている。この圧縮したデータの表現形式には、様
々な種類の表現形式が提案されている。
【0003】例えば、各波形サンプルと次の波形サンプ
ルとの偏差を取り、その偏差を記憶するいわゆるDPC
M方式と称される表現形式がある。
【0004】このDPCM方式は、最初にサンプリング
された1つの圧縮されていない波形サンプルを記憶し、
順次、得られる前記偏差を波形メモリに記憶する方式で
あり、圧縮される前の波形サンプルを再生するときに
は、前記圧縮されていない波形サンプルと最初に記憶さ
れた偏差とを加算して、次の波形サンプルが再生され、
この波形サンプルと2番目に記憶された偏差とを加算し
てその次の波形サンプルが再生されるというように、所
望の再生波形サンプルは、1つ前の再生波形サンプルと
所望の再生波形サンプルに対応して記憶された偏差とを
加算することにより得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の波形生成装置では、音声をピッチアップして再生す
るため波形メモリに記憶された波形サンプルを飛ばし読
みするときに、常に一つ前の波形サンプルを再生し、こ
の再生された波形サンプルに次の偏差を加算しなけれ
ば、所望の波形サンプルを得ることができないので、ピ
ッチアップできる幅に制限があった。したがって、例え
ば、ピッチアップ幅を大きくして各波形を広い音域で使
用する代わりに、波形サンプルの圧縮データを記憶する
波形メモリの容量を増大する必要があり、コスト増を招
くという問題があった。
【0006】また、ピッチEGなどのピッチの変動に
は、ピッチアップの制限のため追従できない場合が生じ
ていた。
【0007】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、波形メモリのメモリ容量を増大させることなくピッ
チアップできる幅を大きくすることができ、コストの低
減化を図ることが可能となる波形生成装置を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、少くとも1つの圧縮されていない波形サンプ
ルと複数の圧縮された波形サンプルとを1ブロックにし
て複数のブロックのデータを記憶した記憶手段と、ピッ
チを指定するピッチ指定手段と、該ピッチ指定手段によ
り指定されたピッチに応じた速さで変化する、前記記憶
手段における読出しアドレスを発生する読出しアドレス
発生手段と、読出しアドレス発生手段により発生され
た読出しアドレスの上位ビットで指定されるブロックを
前記記憶手段から読出す読出し手段と、該読出し手段に
より読出されたブロックの圧縮された波形サンプルを圧
縮前の波形サンプルに再生する再生手段と、該再生手段
により再生された波形サンプルおよび当該ブロックの圧
縮されていない波形サンプルから、前記読出しアドレス
発生手段により発生された読出しアドレスの下位ビット
で指定される波形サンプルを取り出す取出し手段と、
取出し手段により取り出された波形サンプルに基づいて
楽音信号を生成する楽音信号生成手段とを有することを
特徴とする。
【0009】また、好ましくは、生成しようとする波形
の周波数と無関係に常に一定のサンプリング周波数でサ
ンプリングすることにより波形を生成する場合に、前
音信号を生成するために前記再生された複数の波形サ
ンプルおよび当該ブロックの圧縮されていない波形サン
プルから前記取出し手段により取り出された複数の波形
サンプルを用いて補間する補間手段を有し、該補間手段
によりm個の波形サンプルを用いて補間する場合に、前
記記憶手段に記憶された1ブロックの波形サンプルの
内、最後からm―1個の波形サンプルは、次のブロック
の波形サンプルの最初からm―1個の波形サンプルと同
一であることを特徴とする。
【0010】
【作用】ピッチ指定手段によりピッチが指定されると、
該ピッチに応じた速さで変化する、記憶手段における読
出しアドレスが発生され、該発生された読出しアドレス
の上位ビットで指定されるブロックが前記記憶手段から
読み出され、該読出されたブロックの圧縮された波形サ
ンプルが圧縮前の波形サンプルに再生され、該再生され
た波形サンプルおよび当該ブロックの圧縮されていない
波形サンプルから、前記発生された読出しアドレスの下
位ビットで指定される波形サンプルが取り出され、該波
形サンプルに基づいて楽音信号が生成される
【0011】また、生成しようとする波形の周波数と無
関係に常に一定のサンプリング周波数でサンプリングす
ることにより波形を生成する場合には、前記圧縮される
前の波形サンプルが再生された後、補間手段により該再
生された複数の波形サンプルおよび当該ブロックの圧縮
されていない波形サンプルから取出し手段により取り出
された複数の波形サンプルを用いて補間され、補間サン
プルが生成され、該補間サンプルに基づいて楽音信号が
生成される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。
【0013】図1は、本発明に係る波形生成装置を有す
る電子鍵盤楽器の概略構成を示すブロック図である。
【0014】この電子鍵盤楽器は、各種音色を指定する
音色スイッチ1と、音色スイッチ1の状態を検出する検
出器2と、鍵盤3と、鍵盤3の押鍵状態を検出する検出
器4と、検出器2から出力される音色番号TNおよび検
出器4から出力される演奏データPD(ノートコード、
ノートオン/オフデータ等)に基づいて楽音信号波形を
生成する音源部(波形生成装置)5と、音源部5により
出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換するD/
Aコンバータ6と、D/Aコンバータ6の出力信号を音
声に変換するスピーカ等のサウンドシステム7とにより
構成される。
【0015】図2は、本発明の特徴である音源部5の波
形メモリに記憶された圧縮記憶波形サンプルとその再生
波形サンプルを説明する説明図である。
【0016】本実施例において、後述する波形メモリに
は、16ビットの圧縮されていない波形サンプル(以
下、「非圧縮波形サンプル」という)から成る波形デ
ータ(イ)(図2 a)と、6ビットの圧縮された波形サ
ンプル(以下、「圧縮波形サンプル」という)〜か
らなる波形データ(ロ)〜(ニ)(図2 a)が、図2a)
のように1データ長16ビットで、4データを1ブロッ
ク(即ち、1ブロックには9つの波形サンプル〜が
記憶されていることになる)として、複数のブロックが
記憶されている。該記憶された波形サンプルを読み出す
ときには、ブロック単位で読み出される。ここで、メモ
リを有効に使用するため、圧縮波形サンプル〜は、
図2 a)の(ロ)〜(ニ)のようにメモリ内に隙間なく記
憶されている。
【0017】図2 b)は、前記読み出された1ブロッ
クの波形データが後述するデータ分割器により分割され
た状態を示し、例えば、1番目の非圧縮波形サンプル
(ホ)は、図2 a)の波形データ(イ)により、2番目の
圧縮波形サンプル(ヘ)は、図2a)の波形データ(ロ)の
下位6ビットにより、4番目の波形サンプル(チ)は、図
2 a)の波形データ(ロ)の上位4ビットと波形データ
(ハ)の下位2ビットにより生成される。
【0018】図2 c)は、図2 b)で分割された波
形データをデコードして圧縮される前の波形サンプルを
再生した状態を示している。例えば、再生波形サンプル
(カ)は、図2 b)の非圧縮波形サンプル(ホ)に圧縮波
形サンプル(ヘ)の伸長データを加算して生成され、再生
波形サンプル(ヨ)は、該波形サンプル(カ)に図2 b)
の圧縮波形サンプル(ト)の伸長データを加算して生成さ
れる。
【0019】図3は、図2 b)に示される分割された
波形データから圧縮される前の波形サンプルを再生する
処理を示す原理図である。同図において、図2 b)の
非圧縮波形サンプル(ホ)は直接セレクタ81の一入力端
に入力される。一方、圧縮波形サンプル(ヘ)〜(ワ)は、
データ伸長テーブル82を介して16ビットデータに順
次伸長され、該伸長データは、加算器83により、遅延
回路84により遅延されたセレクタ81の出力値と加算さ
れ、リミッタ85を介してセレクタ81の他の入力端に入
力される。
【0020】例えば、図2 b)の圧縮波形サンプル
(ヘ)がデータ伸長テーブル82により16ビットデータ
に伸長され、出力されると、このときセレクタ81の出
力値は非圧縮波形サンプル(ホ)であるため、加算器83
では、圧縮波形サンプル(ヘ)の伸長波形サンプルと非圧
縮波形サンプル(ホ)とが加算され、セレクタ81から図
2 c)の再生波形サンプル(カ)が出力される。同様に
して、圧縮波形サンプル(ト)がデータ伸長テーブル82
により16ビットデータに伸長され、出力されると、加
算器83により圧縮波形サンプル(ト)の伸長波形サンプ
ルは再生波形サンプル(カ)と加算され、セレクタ81
ら再生波形サンプル(ヨ)が出力される。
【0021】なお、波形メモリには、上述した圧縮波形
サンプルを有するブロックのみでなく、すべて非圧縮波
形サンプルから成るブロックも記憶されている。
【0022】図2 d)は、後述する4データ送出回路
から補間回路へ出力される4つの再生波形サンプルを示
し、この4つの再生波形サンプルは、図2 c)の9つ
の再生波形サンプルから連続的に選択されたものであ
る。
【0023】図4は、本発明に係る波形生成装置として
の音源部5の詳細な構成を示すブロック図である。
【0024】図1の鍵盤3からの演奏データPDは、発
音チャンネル割当て回路(以下、「割当て回路」とい
う)10に入力される。一般に、音源部は1つの回路で
複数の音を発生させることができるように時分割で各回
路を使用し、割当回路10は、この時分割されたどのタ
イムスロットに演奏データPDを割り当てるかを決定す
る。以下、説明の都合上、時分割された複数のタイムス
ロットに割り当てられた演奏データPDの内、ある1つ
のタイムスロットに割り当てられた演奏データPD′に
ついて説明する。
【0025】割当て回路10の出力側にはFナンバ発生
器11および音色データ発生器13が接続され、演奏デ
ータPD′の内、音高を示すノートコードNCは、Fナ
ンバ発生器11に、また、演奏データPD′は、音色デ
ータ発生器13に入力される。
【0026】Fナンバ発生器11は、ノートコードNC
(音高)の周波数に比例するFナンバの値が記憶され、
入力されたノートコードNCに応じたFナンバ値を出力
する。また、生成しようとする波形の周波数と無関係に
常に一定のサンプリング周波数でサンプリングすること
により波形を生成するとき(ピッチ非同期あるいは固定
DACサイクル)に、Fナンバは、ノートコードNCに
より指定された周波数と波形メモリ19に記憶された波
形サンプルのサンプリング周波数との比で小数部および
整数部からなる数値として決定されるため、Fナンバ発
生器11には、選択された波形メモリ19の波形サンプ
ルがもともとどのサンプリング周波数で記録されたもの
であるかの情報を伝達する信号FCが、楽音データ発生
器13により供給される。しかして、Fナンバ発生器1
1は、該信号FCおよび前記ノートコードNCに応じた
Fナンバを出力する。
【0027】Fナンバ発生器11の出力側は、メインカ
ウンタ12の入力側に接続され、メインカウンタ12
は、Fナンバ発生器11から出力されたFナンバ値に応
じてカウントを行い、カウント値を出力する。即ち、メ
インカウンタ12によりノートコードNCの周波数に比
例したカウント値が出力されることになる。一般的に、
該カウント値は正の実数である。
【0028】前述したように、割当て回路10により割
当てられた演奏データPD′は、前記音色番号TNと共
に音色データ発生器13に入力される。音色データ発生
器13は、これらの入力信号に応じて、楽音出力波形の
エンベロープを制御するエンベロープ制御データEC、
選択された波形データが圧縮波形サンプルか非圧縮波形
サンプルかを示す信号COMP、選択された波形データ
の後述する波形メモリ19内におけるブロックのスター
トアドレスを示す波形スタートアドレスWSおよび前記
信号FCを出力する。ここで、信号COMPは、“H”
レベルのとき、選択された波形データが圧縮波形サンプ
ルであることを示し、“L”レベルのとき、非圧縮波形
サンプルであることを示す。
【0029】メインカウンタ12の出力値は、前述した
ように正の実数であり、各々1つの波形サンプルに対応
する整数部を示す信号INTと小数部を示す信号FRA
Cが別々に取り出される。該信号INTは、2つに分岐
され、一方は直接セレクタ14の一入力端に入力され、
他方は、2ビットシフト回路15を介して4倍され、セ
レクタ14の他の入力端に入力される。更に、セレクタ
14には、前記信号COMPが入力され、セレクタ14
は、該信号COMPが“L”レベル(0)のとき、即ち
非圧縮波形サンプルのとき前記直接入力された信号IN
Tを出力し、“H”レベル(1)のとき、即ち圧縮波形
サンプルのとき前記4倍された信号INTを出力する。
【0030】このセレクタ14の出力側は、加算器16
の一入力端に接続され、また、加算器16の他の入力端
には、前記波形スタートアドレスWSが入力され、セレ
クタ14の出力値は波形スタートアドレスWSと加算さ
れる。即ち、ノートコードNCにより選択された音高に
基づき、波形メモリ19から読み出されるべきブロック
のスタートアドレスが決定される。
【0031】加算器16の出力側は、加算器17の一入
力端に接続され、加算器17の他の入力端には、補助カ
ウンタ18の出力側が接続されている。補助カウンタ1
8は、波形データ読出し用カウンタで、0〜3までの整
数値を出力し、このカウンタ値が加算器17で加算器1
6の出力値により指定されたアドレスに加算され、1ブ
ロックに対応する連続した4つの波形データのアドレス
が、順次、波形メモリ19に出力される。即ち、圧縮波
形サンプルを有するブロックが指定されたとき、補助カ
ウンタ18は、非圧縮波形サンプルが読み出されるとき
には、“0”を、圧縮波形サンプルが読み出されるとき
には、その記憶位置に応じて1〜3の値を出力してい
る。
【0032】加算器17の出力側は、波形メモリ19の
入力側に接続され、加算器17により、前記4つの波形
データのアドレスが、順次、波形メモリ19に入力さ
れ、波形メモリ19は、該アドレス値により指定された
波形データを出力する。
【0033】波形メモリ19の出力側は、データ分割器
20の入力側および遅延回路22の入力側に接続されて
いる。
【0034】図5は、このデータ分割器20の詳細な構
成を示すブロック図である。前述したように、データ分
割器20は、非圧縮波形サンプルは、そのまま、圧縮
波形サンプル〜は、6ビットデータに分割され出力
されるように構成されている。図5において、データ分
割器20は、ラッチ回路51と、セレクタ52と、遅延
回路53と、タイミング調整回路54とにより構成され
ている。波形メモリ19の全出力ビット(0〜15ビッ
ト)、即ち図2 a)の波形データ(イ)の非圧縮波形
サンプルがラッチ回路51に入力され、ラッチ回路5
1は、セレクト信号S1が入力されると、ラッチされた
データを後述するデコーダに出力する。
【0035】一方、セレクタ52の各入力端子(I1
8)には、波形メモリ19から、それぞれ図2 a)
の波形データ(ロ)〜(ニ)に記憶された圧縮波形サンプル
〜に相当するビットが入力される。例えば、入力端
1には、0〜5ビット、即ち、前記波形データ(ロ)の
圧縮波形サンプルが直接入力され、入力端I3には、
遅延回路53を介して12〜15ビットおよび、直接、
0〜1ビット、即ち、波形サンプルデータ(ロ)および
(ハ)の圧縮波形サンプルが入力される。
【0036】以下、同様にして、セレクタ52の他の入
力端には、他の各圧縮波形サンプルに対応するビットが
入力される。このように、遅延回路53は、圧縮波形サ
ンプルおよびのように、圧縮波形サンプルが、隣接
する波形データにまたがって記憶されている場合、前の
波形データに記憶されている圧縮波形サンプルを遅延さ
せ、後の波形データに記憶されている圧縮波形サンプル
と略同時にセレクタ52に入力させるために用いられ
る。
【0037】更に、セレクタ52は、セレクト信号Sn
が入力され、この信号Snに従って、圧縮波形サンプル
〜を、順次、タイミング調整回路54に出力する。
タイミング調整回路54は、このようにセレクタ52か
ら時分割されて出力された圧縮波形サンプル〜のタ
イムスロット間隔を均一になるように補正する。
【0038】ここで、本音源部5は、図示しないシステ
ムクロック発生器を有し、該システムクロック発生器は
装置全体の動作に必要なシステムクロックを生成する。
また、システムクロックは、図示しないタイミング信号
発生器に供給され、各種タイミング信号が該タイミング
信号発生器により生成される。前記信号S1およびSn
は、このタイミング発生器により生成され、供給され
る。
【0039】データ分割器20の出力側は、デコーダ2
1の入力側と接続され、タイミング調整回路54により
タイミング調整された圧縮波形サンプルは、デコーダ2
1に信号Wbとして出力される。
【0040】デコーダ21は、信号Wbに基づいて、図
2 c)で説明したように、圧縮波形サンプルを非圧縮
波形サンプルに再生する処理を行う。
【0041】図6は、このデコーダ21の詳細な構成を
示すブロック図であり、本図は、図3で説明した原理図
と略同一であるので、同一要素には同一番号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。
【0042】図3で説明したように、データ分割器20
により出力された信号Wbの内、非圧縮波形サンプル
はそのままセレクタ81の一入力端に入力される一方、
圧縮波形サンプル〜はデータ伸長テーブル82によ
り16ビットデータに伸長された後、遅延回路84を介
してセレクタ81から出力された直前の信号に加算さ
れ、リミッタ85を介してセレクタ81の他の入力端に入
力される。セレクタ81は、前記タイミング発生器によ
り供給されたセレクト信号SDにより、この2つの入力
信号の内、一方を出力する。このセレクタ81の出力信
号は、遅延回路84に入力され、この遅延出力信号は、
2つに分岐され、一方は、加算器83に戻され、他方
は、信号Wcとして出力される。
【0043】デコーダ21の出力側は、4データ送出器
23の一入力端に接続され、4データ送出器23の他の
入力端には、前記遅延回路22の出力側および後述する
遅延回路24,28の出力側が接続されている。しかし
て、デコーダ21により出力された信号Wcは、遅延回
路22を介して遅延された波形メモリ19の非圧縮波形
データの出力信号Waとともに4データ送出回路23に
入力される。更に、4データ送出回路23には、後述す
る小数部FRACが6倍され、桁上がりした整数部FR
INTが遅延回路24を介して遅延された信号(以下、
「サンプル選択信号」という)SSと、遅延回路28を
介して遅延された前記COMP信号とが入力される。
【0044】ここで、前記サンプル選択信号SSについ
て説明する。
【0045】前述したように、メインカウンタ12の出
力信号は、整数部INTと小数部FRACとに分離され
て取り出され、小数部FRACは、さらに2つに分岐さ
れ、一方は1ビットシフト回路25、26および加算器
27により6倍されて遅延回路24に入力され、他方は
直接セレクタ30の一入力端に入力される。この6倍さ
れた小数部FRACは、桁上がりして整数となった整数
部FRINTと小数部FRFRACとに分離される。こ
の整数部FRINTは、遅延回路24を介してサンプル
選択信号SSとして4データ送出器23に入力される。
このサンプル選択信号SSは、後述するように、図2
c)に示される9つの再生波形サンプルから連続した4
つの再生波形サンプルを取り出すために用いられる。一
方、小数部FRFRACは、セレクタ30の他の入力端
に入力される。更に、セレクタ30のセレクト端子に
は、信号COMPが入力され、セレクタ30は、該信号
COMPが“H”レベルのとき、小数部FRFRACを
出力し、“L”レベルのときメインカウンタ12からの
小数部FRACを出力する。
【0046】ここで、小数部FRACを6倍してその整
数部FRINTを取り出す理由は、後述するように、サ
ンプル選択信号SSは、6種類あり、6倍することによ
りこの6種類のサンプル選択信号SSを都合よく選択で
きるからである。即ち、小数部FRACの範囲は、0〜
0.9・・であり、これを6倍すると、0〜5.9・・
となり、この整数部の範囲は0〜5となるため、各整数
値をこの6種類のサンプル選択信号SSに対応させるこ
とにより、4データ送出器23は、前記4つの連続した
再生波形サンプルを後述する補間回路に送出することが
できる。
【0047】これは圧縮の1ブロック毎に9つの波形が
再生でき、その中から補間用の4サンプルを選ぶときの
選び方が6通りあるためであり、1ブロックが再生時の
6サンプル分のアドレスに対応している。
【0048】また、セレクタ30から出力された信号
は、遅延回路31に入力され、信号FRAC′として後
述する補間回路29ヘ出力される。
【0049】図7は、4データ送出器23の詳細な構成
を示すブロック図である。
【0050】同図において、デコーダ21の出力Wc
は、セレクタ71の一入力端に入力され、遅延された信
号Waは、セレクタ71の他の入力端に入力される。ま
た、セレクタ71のセレクト端子には、前記信号COM
Pが入力され、該信号COMPは、同様に、セレクタ7
2のセレクト端子にも入力されている。
【0051】セレクタ72の一入力端には、後述する信
号NPが入力され、他の入力端には、前記サンプル選択
信号SSに応じて、選択パルス発生器73により発生さ
れたタイミングの異なる6種類の選択パルスSP(パル
ス数4)が入力される。
【0052】セレクタ71の出力側は、取り込みパルス
付き遅延回路74のデータ入力端子に接続され、セレク
タ72の出力側は、取り込みパルス付き遅延回路74の
取り込みパルス入力端子に接続されている。
【0053】セレクタ71は、信号COMPに応じて、
データの非圧縮時には遅延されたデータWaを、データ
の圧縮時にはデコーダ21の出力データWcをそれぞれ
選択して取り込みパルス付き遅延回路74に送る。ま
た、セレクタ72は、信号COMPに応じて、データの
非圧縮時には信号NPを、データの圧縮時にはサンプル
選択信号SS(選択パルスSP)を取り込みパルス付き
遅延回路74に送る。
【0054】取り込みパルス付き遅延回路74は、セレ
クタ72から出力される出力パルスに基づいて、セレク
タ71から出力されるデコーダ出力Wcの再生波形サン
プル,′〜′の中から4つの再生波形サンプルま
たは遅延データ出力Waのデータ(イ)〜(ニ)(R1
〜R4)(以下、両者を総称して「波形データ」とい
う)を遅延回路75に出力する。遅延回路75も、遅延
回路74と同様に取り込みパルス付き遅延回路であり、
更に、遅延回路75には、遅延回路74により入力され
た波形データを出力するためのクロックである信号NP
および遅延回路74から4つの波形データを取り込むタ
イミングと該波形データを出力するタイミングを決定す
るためのパルスであるロード信号LDが入力される。遅
延回路75は、該信号LDに応じて遅延回路74に取込
まれた4つの波形データが入力されると、前記信号NP
に同期して、入力された波形データを補間回路26へ信
号Wdとして出力する。
【0055】ここで、信号LD,NPは、前記タイミン
グ発生器により生成され供給される。
【0056】本実施例は、本発明を、生成しようとする
波形の周波数に無関係に常に一定のサンプリング周波数
でサンプリングすることにより波形を生成する、いわゆ
るピッチ非同期型の波形生成装置に適用したもので、こ
の種の波形生成装置においては、生成波形の周波数に、
非調和な折り返しノイズが発生する恐れがあり、これを
除去する必要がある。このため、例えば、以下に述べる
ように、前記4つの再生波形サンプルから1つの出力波
形を生成する4点補間方式が必要となり、これと同様な
補間方式を6点補間に適用したものが、すでに開示され
ている(特開昭63−168695号公報)。
【0057】また、本実施例は、所望の楽音信号を生成
するとき、1ブロックに含まれる波形サンプルのみから
該楽音信号を生成するように構成している。これは、該
楽音信号の生成に際して複数のブロックを読み出す必要
がなく、単純な回路で補間器を構成することができるか
らである。したがって、本実施例に4点補間方式を適用
する場合、読み出しブロックの最後の3つの波形サンプ
ルと次のブロックの最初の3つの波形サンプルは、重複
して同一データを持つ必要がある。即ち、本実施例は1
ブロック内に9つの波形サンプルを有し、その内3つの
波形サンプルは次のブロックと共通であるため実際には
6つの波形サンプル分の記憶領域に対応していることに
なる。
【0058】図8は、補間回路の詳細な構成を示すブロ
ック図である。
【0059】図8において、4データ送出回路23から
の出力信号Wd(順次送出される4つの波形データ)は
乗算器81の一入力端に入力され、他の入力端には係数
発生器82の出力が入力される。係数発生器82には、
前記遅延回路31からの出力信号FRAC′と補助カウ
ンタ83の出力とが入力され、両入力信号に基づいて所
定の係数が選択され、該係数は乗算器81により入力信
号Wdと乗算される。この乗算された入力信号Wdは、
加算器84に入力される。加算器84の出力は、遅延回
路85を介して遅延され、2つに分岐される。一方はゲ
ート87に入力され、他方は、ラッチ回路88に入力さ
れる。また、前記タイミング発生器から供給される補間
タイミング信号IPがインバータ86を介して反転され
ゲート87に入力されると共に、直接ラッチ回路88に
入力される。
【0060】信号Wdの4つの波形データ(これを、順
にS1,S2,S3,S4とする)の内、最初に出力さ
れた波形データS1は、補助カウンタ83の出力“0”
と信号FRAC′とにより選択された係数(以下、α1
という)と乗算器81により乗算され、その結果のデー
タα1・S1は加算器84に入力される。このとき、補
間タイミング信号IPは“H”レベルとなってゲート8
7は閉じており、データα1,S1はそのまま遅延回路8
5に入力される。次に、信号Wdの波形データS2は、
補助カウンタ83の出力“1”と信号FRACとにより
選択された係数(以下、α2という)と乗算され、その
結果のデータα2・S2は、遅延回路85で遅延された
データα1・S1と加算されて遅延回路85に再び入力
される。以下同様に、順次、データα3・S3はα1・S
1+α2・S2と加算され、α4・S4はα1・S1+α2
2+α3・S3と加算され、IP信号に同期してすべて
加算された結果(以下、「補間サンプル」という)が遅
延回路85から出力されたタイミングでラッチ回路88
によりラッチされ、次のIP信号の立ち上がりパルスに
よって、この補間サンプルWeがラッチ回路88から出
力される。
【0061】補間回路29の出力側は、掛算器34の一
入力端と接続され、乗算器34の他の入力端は、エンベ
ロープ発生器33と接続されている。
【0062】前記生成された補間サンプルWeは、音色
データ発生器13により出力され、遅延回路32により
遅延されたエンベロープ制御データECに基づいて、エ
ンベロープ発生器33により生成されたエンベロープ波
形と乗算器34で乗算され、その結果のデータが、チャ
ンネル累算器35により1DACサイクルの複数の時分
割チャンネルのすべてについて累算され、図1のD/A
コンバータ6によりアナログ変換され、サウンドシステ
ム7を介して楽音に変換される。
【0063】以下、本実施例の動作を図9に基づいて詳
細に説明する。
【0064】図9は、波形メモリ19から読み出された
1ブロック(4データ)の波形データから1つの補間サ
ンプルが生成されるまでのデータおよびタイミング信号
のタイミングを示すタイミングチャートである。
【0065】上述したように、図4の波形メモリ19に
は、圧縮された波形サンプルを含む波形とすべて非圧縮
波形サンプルから成る波形が各々複数記憶され、演奏デ
ータPDと音色番号TNとが決まれば、これに対応した
波形のアドレスが音色データ発生器13により選択さ
れ、該選択されたブロックのアドレスに応じて、圧縮サ
ンプルを含む波形(COMP=1)または圧縮サンプル
を全く含まない波形(COMP=0)が波形メモリ19
から読み出される。
【0066】以下、該波形が圧縮波形サンプルを含む波
形である場合と、すべて非圧縮波形サンプルから成る波
形である場合とに分けて説明する。
【0067】まず、図9 a)に示される圧縮波形サン
プルを含む波形が選択された場合を説明する。
【0068】演奏データPDと音色番号TNとが決まる
と、割当て回路10により、時分割されたあるタイムス
ロットに演奏データPD′が割り当てられ、該演奏デー
タPD′は、そのまま音色データ発生器13に入力さ
れ、また、該演奏データPD′の内、ノートコードNC
は、Fナンバ発生器11にも入力される。
【0069】音色データ発生器13は、入力された演奏
データPDおよび音色番号TNに基づいて、Fナンバ発
生器11に前記信号FCを出力し、所定のFナンバが出
力されるように制御する。このようにして、ノートコー
ドNCに基づいて生成されたFナンバ値に応じて、メイ
ンカウンタ12はカウントを行い、カウント値を出力す
る。このカウント値の内、整数部INTは4波形データ
を一度に読むために2ビットシフト回路15により4倍
され、セレクタ14の一入力端に入力される。このと
き、セレクタ14に入力される信号COMPは、圧縮波
形サンプルを選択しているため、セレクタ14は、4倍
された整数部INTを出力する。
【0070】セレクタ14の出力信号は、音色データ発
生器13により生成された波形スタートアドレスWSと
加算器16で加算され、この加算値は、補助カウンタ1
8から順次出力された0〜3の出力値と、加算器17で
加算され、この加算器17からの4つの波形データのア
ドレスが波形メモリ19に入力され、図9 a)に示さ
れるように、1ブロックの波形データR1〜R4が波形
メモリ19から順次出力される。
【0071】このようにして出力された波形データR1
〜R4は、データ分割器20で1つの非圧縮波形サンプ
ル(図9 b)―2)と8つの圧縮波形サンプル〜
(図9 b)―4)とに分割される。即ち、図5にお
いて、波形データR1は、ラッチ回路51によりラッチ
され、図9 b)―1に示されるタイミング信号S1に
より、図9 b)―2に示すように継続して出力され
る。
【0072】一方、波形データR2〜R4は、セレクタ
52により、圧縮波形サンプル〜に分割され、この
圧縮波形サンプル〜は、図9 b)―3に示される
タイミング信号Snにより、セレクタ52からタイミン
グ調整回路54へ順次出力され、図9 b)―4に示す
ように、各6ビットの圧縮波形サンプル〜が、同一
の時間間隔で出力される。
【0073】データ分割器20により分割された波形サ
ンプル〜は、出力信号Wbとしてデコーダ21に入
力され、デコーダ21は、この分割された波形サンプル
〜に基づいて、元の再生サンプルを生成する。
【0074】図6に示すように、波形サンプルは、セ
レクタ81の一入力端に入力され、図9 c)−1に示
されるセレクト信号SDが“H”レベルになると、セレ
クタ81は、波形サンプルを出力する(図9 c)−
2)。
【0075】また、波形サンプルは、データ伸長テー
ブル82により16ビットデータに伸長され、セレクタ
1から出力され遅延回路84により遅延された波形サン
プルと加算器83で加算され、加算結果(以下、「再
生波形サンプル′」という)のオーバーフローを防止
するためのリミッタ85を介してセレクタ81の他の入力
端に入力される。この再生波形サンプル′は、図9
c)−1に示されるように、セレクト信号SDが“L”
レベルになると、セレクタ81から出力される(図9
c)−2)。
【0076】以下、同様にして、波形サンプル〜が
それぞれ直前の波形サンプルと加算されて、再生波形サ
ンプル′〜′が、セレクタ81から順次出力される
(図9 c)−2)。
【0077】このようにして再生された再生波形サンプ
ル〜′は、出力信号Wcとして4データ送出器23
に出力される。図7に示すように、この出力信号Wc
は、セレクタ71の一入力端に入力され、このとき、セ
レクタ71のセレクト端子に入力された信号COMPは
“H”レベルであるため、そのまま取り込みパルス付き
遅延回路74へ出力される。また、このとき、セレクタ
72の出力信号は、セレクタ71と同様、信号COMP
により選択パルス発生器73の出力信号SPが選択され
る。即ち、図9 d)−1に示される6種類の選択パル
スの内、信号SSの値により選択された1つの選択パル
スSPが取り込みパルス付き遅延回路74のパルス入力
端に入力される。取り込みパルス付き遅延回路74は、
この選択パルスSPに基づきセレクタ71から出力され
た再生波形サンプル〜′の中から連続した4つの再
生波形サンプルを選択し、ロード信号LDのパルスが入
力されると取り込みパルス付き遅延回路75に出力す
る。
【0078】取り込みパルス付き遅延回路75にロード
信号LDに同期して取込まれた4つの再生波形サンプル
は(図9 d)−4)、信号NPのパルス(図9 d)
−2)の立下がりに同期して信号Wdとして出力される
(図9 d)−5)。
【0079】この出力信号Wdの再生波形サンプルS1
〜S4は、補間回路29に入力される。図8に示すよう
に、再生波形サンプルS1は、乗算器81で、補助カウ
ンタ83の出力値“0”および前記6倍された小数部F
RACの小数部FRFRACが遅延回路31を介して遅
延された信号FRAC′により選択された係数発生器8
2の係数α1と乗算される。この乗算器81の出力信号
α1・S1は、加算器84でゲート87の出力信号と加
算されるが、このとき、図9 e)−1に示されるよう
に、ゲート87に入力される信号IPは、“H”レベル
であるため、インバータ86により反転され、“L”レ
ベルとなり、ゲート87の出力信号は0となる。したが
って、乗算器81の出力はそのまま遅延回路85に入力
される。遅延回路85により遅延された出力信号は2つ
に分岐され、一方はゲート87に入力され、他方は、ラ
ッチ回路88に入力される。
【0080】再生波形サンプルS2は、前記再生波形サ
ンプルS1と同様に、補助カウンタ83の出力値“1”
および信号FRAC′により選択された係数と乗算さ
れ、加算器84でゲート87の出力信号と加算される。
このとき、図9 e)−1に示されるように、信号IP
は、“L”レベルであるため、ゲート87から前記遅延
された信号α1・S1が出力され、加算器84の出力信
号は、α1・S1+α2・S2となり、遅延回路85で遅
延され、ラッチ回路88によりラッチされる。
【0081】同様にして、再生波形サンプルS3,S4
は、乗算器81により、それぞれ係数α3,α4と掛け合
わされ、加算器84により1つ前の加算結果と加算さ
れ、最終的に、信号α1・S1+α2・S2+α3・S3
+α4・S4が遅延回路85で遅延され、ラッチ回路8
8によりラッチされる。図9 e)−1,2で示される
ように、信号IPの次の立上がりパルスに同期して、補
間サンプルWe(信号α1・S1+α2・S2+α3・S
3+α4・S4)が、ラッチ回路88から出力される。
【0082】この補間サンプルWeは、乗算器34によ
り、エンベロープ発生器33の出力信号であるエンベロ
ープ波形と乗算され、チャンネル累算器35により各チ
ャンネルの出力信号が累算され、図示しないサウンドシ
ステム等を介して、楽音として出力される。
【0083】次に、演奏データPDと音色番号TNによ
り、波形メモリ19に記憶された記憶波形の内、すべて
非圧縮波形サンプルから成るブロックが選択された場合
について説明する。
【0084】演奏データPDと音色番号TNが決まる
と、前述したように、割当て回路10により時分割され
たあるタイムスロットに演奏データPDが割り当てら
れ、音色データ発生器13により各種制御信号が出力さ
れ、Fナンバ発生器11によりFナンバ値が出力され、
メインカウンタ12によりこのFナンバ値に基づいてカ
ウントが行われ、実数のカウント値がその整数部INT
および小数部FRACとして取り出される。
【0085】整数部INTは、このとき、セレクタ14
のセレクト端子に入力される信号COMPが“L”レベ
ルであるため、そのままセレクタ14から出力される。
この出力信号INTは、加算器16で波形スタートアド
レスWSと加算され、この加算結果は、加算器17で補
助カウンタ18の出力値0〜3と、順次加算され、加算
器17の出力値で指定されるアドレスに応じて波形メモ
リ19から圧縮されていない波形サンプルが順に4つ出
力され、遅延回路22を介して遅延され、4データ送出
器23に入力される。
【0086】図7に示すように、このとき、セレクタ7
1、72のセレクト端子に入力された信号COMPは、
“L”レベルであるため、セレクタ71からは前記遅延
回路22により遅延された非圧縮波形サンプルが取り込
みパルス付き遅延回路74に出力され、セレクタ72か
らは図9 d)−2に示される信号NPが取り込みパル
ス付き遅延回路74のパルス入力端に出力され、ロード
信号LDのパルスが入力されると(図9 d)−4)、
信号NPのパルスの立下がりに同期して、取り込みパル
ス付き遅延回路74から取り込みパルス付き遅延回路7
5へ非圧縮波形サンプルR1〜R4が出力される。
【0087】取り込みパルス付き遅延回路75にロード
信号LDに同期して取込まれた非圧縮波形サンプルR1
〜R4は、前述したように、信号NPのパルス(図9
d)−2)の立下がりに同期して信号Wdとして出力さ
れる(図9 d)−5)。
【0088】信号Wdは、補間回路29に入力される。
このとき、セレクタ30に入力された信号COMPは
“L”レベルであるため、セレクタ30により前記小数
部FRACはそのまま出力され、遅延回路31を介して
遅延された信号FRAC′が補間回路29に入力され
る。
【0089】補間回路29以降の処理は、前述した圧縮
波形サンプルを含むブロックが選択された場合と同様で
あるので、その詳細な説明を省略する。
【0090】以上のようにして、本実施例によれば、各
ブロック中に1つの非圧縮波形サンプルを有し、波形サ
ンプルをブロック単位で読み出すので、ピッチアップし
て、飛ばし読みをしても、その波形サンプルを再生する
ことができ、また、圧縮波形サンプルを有しているため
波形メモリを効率的に使用することができ、これにより
メモリ容量の低減化を図り、コストの増加を抑制するこ
とができる。
【0091】なお、本実施例は、本発明に係る波形生成
装置を電子楽器の音源に適用したが、これに限らず、例
えば、音声メモリを備えた留守番電話やテープレコーダ
等のメモリに記憶された波形サンプルをピッチ変更等の
目的で飛ばし読みする場合にも適用可能である。
【0092】また、本実施例では、4点補間を行ってい
るため、圧縮波形サンプルを含む1ブロックは、前述し
たように6つの波形サンプルを有しているが、この補間
をやめてもよい。その場合、ブロック間で重複した波形
サンプルを有する必要がなくなるため、1ブロックは9
つの波形サンプル分のアドレスに対応することになる。
【0093】さらに、本実施例では、波形サンプルの圧
縮方法としてDPCMを採用したが、これに限らず、L
PC,ADPCM等の過去の再生値と新データに基づき
現在の再生値を得るような圧縮方式であれば、適用可能
である。
【0094】また、本発明は記憶された波形サンプルの
一部をループ読みするようにした圧縮型波形メモリ音源
に適用しても有効である。こうすることにより、ループ
スタートに戻るとき、特別な処理をしなくてもよい。
【0095】また、1ブロックを1つの非圧縮波形サン
プルと8つの圧縮波形サンプルで構成しているが、1ブ
ロックの圧縮波形のサンプル数は任意に変更してもよ
い。
【0096】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ピッチ指定手段によりピッチが指定されると、該ピッチ
に応じた速さで変化する、記憶手段における読出しアド
レスが発生され、該発生された読出しアドレスの上位ビ
ットで指定されるブロックが前記記憶手段から読み出さ
れ、該読出されたブロックの圧縮された波形サンプルが
圧縮前の波形サンプルに再生され、該再生された波形サ
ンプルおよび当該ブロックの圧縮されていない波形サン
プルから、前記発生された読出しアドレスの下位ビット
で指定される波形サンプルが取り出され、該波形サンプ
ルに基づいて楽音信号が生成されるので、ピッチアップ
して、飛ばし読みをしても、この飛ばし読みの幅にかか
わらず、その読出し対象の波形サンプルを確実に取出
し、この波形サンプルに基づいた楽音信号を生成するこ
とができ、ピッチアップの幅を大きくでき、波形メモリ
を効率的に使用することができ、これによりメモリ容量
の低減化を図り、コストの増加を抑制することが可能と
なる効果を奏する。
【0097】また、生成しようとする波形の周波数と無
関係に常に一定のサンプリング周波数でサンプリングす
ることにより波形を生成する場合に、前記楽音信号を生
成するために前記再生された複数の波形サンプルおよび
当該ブロックの圧縮されていない波形サンプルから前記
取出し手段により取り出された複数の波形サンプルを用
いて補間する補間手段を有し、該補間手段によりm個の
波形サンプルを用いて補間する場合に、前記記憶手段に
記憶された1ブロックの波形サンプルの内、最後からm
―1個の波形サンプルは、次のブロックの波形サンプル
の最初からm―1個の波形サンプルと同一であるので、
補間により精度のよい楽音信号を生成することができる
とともに、この楽音信号を生成するとき、次のブロック
内の波形サンプルを用いることなく、読み出された1ブ
ロック内の波形サンプルのみから該楽音信号を生成する
ことができ、これにより回路を単純化することが可能と
なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る波形生成装置を有する電子鍵盤楽
器の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明に係る波形生成装置を構成する波形メモ
リに記憶された圧縮記憶波形サンプルとその再生波形サ
ンプルを説明する説明図である。
【図3】データ分割器により分割された波形データから
元の非圧縮波形サンプルを再生する処理を示す原理図で
ある。
【図4】本発明に係る波形生成装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図5】図4の波形生成装置を構成するデータ分割器の
構成を示すブロック図である。
【図6】図4の波形生成装置を構成するデコーダの構成
を示すブロック図である。
【図7】図4の波形生成装置を構成する4データ送出回
路23の詳細な構成を示すブロック図である。
【図8】図4の波形生成装置を構成する補間回路の構成
を示すブロック図である。
【図9】波形メモリから読み出された1ブロックの波形
データから1つの補間サンプルが生成されるまでのタイ
ミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】 1 音色スイッチ 2 鍵盤5 音源部(楽音信号生成手段) 11 Fナンバ発生器(読み出し手段) 12 メインカウンタ(読み出し手段) 13 音色データ発生器 19 波形メモリ(記憶手段) 20 データ分割器 21 デコーダ 23 4データ送出器 29 補間回路(補間手段) 33 エンベロープ発生器(取出し手段)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少くとも1つの圧縮されていない波形サ
    ンプルと複数の圧縮された波形サンプルとを1ブロック
    にして複数のブロックのデータを記憶した記憶手段と、 ピッチを指定するピッチ指定手段と、該ピッチ指定手段により指定されたピッチに応じた速さ
    で変化する、前記記憶手段における読出しアドレスを発
    生する読出しアドレス発生手段と、読出しアドレス発生手段により発生された読出しアド
    レスの上位ビットで指定されるブロックを前記記憶手段
    ら読出す読出し手段と、 該読出し手段により読出されたブロックの圧縮された波
    形サンプルを圧縮前の波形サンプルに再生する再生手段
    と、 該再生手段により再生された波形サンプルおよび当該ブ
    ロックの圧縮されていない波形サンプルから、前記読出
    しアドレス発生手段により発生された読出しアドレスの
    下位ビットで指定される波形サンプルを取り出す取出し
    手段と、該取出し手段により取り出された波形サンプルに基づい
    て楽音信号を生成する楽音信号生成手段と を有すること
    を特徴とする波形生成装置。
  2. 【請求項2】 生成しようとする波形の周波数と無関係
    に常に一定のサンプリング周波数でサンプリングするこ
    とにより波形を生成する場合に、前記楽音信号を生成す
    るために前記再生された複数の波形サンプルおよび当該
    ブロックの圧縮されていない波形サンプルから前記取出
    し手段により取り出された複数の波形サンプルを用いて
    補間する補間手段を有し、 該補間手段によりm個の波形サンプルを用いて補間する
    場合に、前記記憶手段に記憶された1ブロックの波形サ
    ンプルの内、最後からm―1個の波形サンプルは、次の
    ブロックの波形サンプルの最初からm―1個の波形サン
    プルと同一であることを特徴とする請求項1の波形生成
    装置。
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