JP2748784B2

JP2748784B2 - 波形生成装置

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Publication number: JP2748784B2
Application number: JP4219751A
Authority: JP
Inventors: 裕行戸田
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1992-07-27
Publication date: 1998-05-13
Anticipated expiration: 2013-05-13
Also published as: JPH0651778A

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、該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、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。

【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。

【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２ａ）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２ａ）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２ａ）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２ｂ）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２ａ）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
２ａ）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２ｃ）は、図２ｂ）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２ｂ）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２ｂ）
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２ｂ）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２ｂ）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２ｂ）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
２ｃ）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か
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２ｄ）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２ｃ）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２ａ）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〜
Ｉ₈）には、波形メモリ１９から、それぞれ図２ａ）
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
Ｉ₁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
２ｃ）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・
Ｓ₂＋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９ａ）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９ａ）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９ｂ）―２）と８つの圧縮波形サンプル〜
（図９ｂ）―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９ｂ）―１に示されるタイミング信号Ｓ１に
より、図９ｂ）―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９ｂ）―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９ｂ）―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９ｃ）−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９ｃ）−
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
８₁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９ｃ）−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９ｄ）−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９ｄ）−４）、信号ＮＰのパルス（図９ｄ）
−２）の立下がりに同期して信号Ｗｄとして出力される
（図９ｄ）−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９ｅ）−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９ｅ）−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９ｅ）−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９ｄ）−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９ｄ）−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９ｄ）−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）１１Ｆ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２３４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

(57)【特許請求の範囲】

【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、該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、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。
【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。