JP2756115B2 - 音発生装置の周波数変調装置 - Google Patents

音発生装置の周波数変調装置

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JP2756115B2 JP62213980A JP21398087A JP2756115B2 JP 2756115 B2 JP2756115 B2 JP 2756115B2 JP 62213980 A JP62213980 A JP 62213980A JP 21398087 A JP21398087 A JP 21398087A JP 2756115 B2 JP2756115 B2 JP 2756115B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は音発生装置の周波数変調装置に関し、特に、
周波数発振器の低周波信号をアドレス周波数として他チ
ャンネルの波形データをアドレスし、その波形データに
基づいて周波数変調を行う音発生装置の周波数変調装置
に関する。 〔従来の技術〕 従来の音発生装置としては、例えば、周波数変調によ
って生じる高調波を楽音の合成に利用したものがある。
この周波数変調方式の中に、フィードバックFM方式があ
る。このフィードバックFM方式は、サインテーブルから
発生するサイン波を所定の帰還率でフィードバックさ
せ、これに所定の移相を与えて位相差を有したサイン波
を合成し、合成されたサイン波によって所定の波形を得
る方式である。合成波はエンベロップジェネレータによ
って所定の包絡曲線を与えられる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、従来の音発生装置によると、出力音の周波数
を変調し、その変調の深さを変えることが困難である。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記に鑑みてなされたものであり、周波数変
調の深さを変えられるようにするため、チャンネル毎に
記憶された波形データに基づいて出力音を 発生する少なくとも第1および第2のチャンネルを備
えた音発生装置において、 前記第1および第2のチャンネルにそれぞれ設けら
れ、前記出力音の出力音周波数を設定された周波数レジ
スタと、 低周波発振器用周波数を設定された低周波発振器周波
数レジスタと、 前記第2のチャンネルの前記周波数レジスタに設定さ
れた前記出力音周波数と前記低周波発振器周波数レジス
タに設定された前記低周波発振器用周波数との演算によ
って低周波のアドレス周波数を発生する低周波発振器
と、 前記アドレス周波数に基づいて前記第2のチャンネル
の前記波形データを読み出し、この読み出した前記波形
データに基づいて前記第1のチャンネルの周波数レジス
タに設定された前記出力音周波数を変調し、この変調し
た前記出力音周波数に基づいて前記第1のチャンネルの
前記波形データを読み出して前記第1のチャンネルに低
周波の変調信号によって変調された出力音を発生させる
制御手段を備えたことを特徴とする音発生装置の周波数
変調装置を提供する。 〔実施例〕 以下、本発明の音発生装置の周波数変調装置を詳細に
説明する。 第1図は本発明の一実施例を示し、チャンネル1より
チャンネル6の6チャンネルによって6つの音源を構成
するようになっている。各チャンネルは後述するレジス
タアレイ部11,12……16を有する。このレジスタアレイ
部11,12……16に加えて、チャンネルセレクトレジスタ
(R0)2,メイン音量調整レジスタ(R1)3、低周波発振
器(LFO)周波数レジスタ(R8)4、および低周波発振
器(LFO)コントロールレジスタ(R9)5が設けられて
いる。各チャンネルのレジスタアレイ部11,12……16
周波数微調レジスタ(R2)、周波数粗調レジスタ(R
3)、チャンネルON/音量レジスタ(R4)、左右(LR)音
量レジスタ(R5)、および波形レジスタ(R6)の5種類
のレジスタを有し、特に、チャンネル5及びチャンネル
6のレジスタアレイ部15および16はこれに加えてノイズ
イネーブルノイズ周波数レジスタ(R7)を有する。各チ
ャンネルは波形レジスタ(R6)をアドレスして出力音を
発生する波形発生器61,62……R6を有し、波形発生器61,
62……66より出力される出力音は減衰器71,72……76
よってD/A変換され、かつ、所定の音量調整を受ける。
ただし、チャンネル5およびチャンネル6においては波
形発生器65および66と並列にノイズ発生器8aおよび8bが
設けられており、波形発生器65および66とノイズ発生器
8aおよび8bの出力がセレクタ9aおよび9bに選択されて減
衰器75および76に入力するようになっている。減衰器
71,72……76の出力は左右の減衰器10a1および10b1,10a2
および10b2……10a7および10b7に分岐して入力し、そこ
で所定の減衰を受けた後ミックス(混合)される。左の
ミックス信号は左のメイン減衰器11aで音量調整を受
け、右のミックス信号は右のメイン減衰器11bで音量調
整を受けた後、左右のバッファアンプ12aおよび12bを通
過し、出力端子LOUTおよびROUTより出力される。レジス
タアレイ部11,12………16、チャンネルセレクトレジス
タ(R0)2,メイン音量調整レジスタ(R1)3、低周波発
振器(LFO)周波数レジスタ(R8)4、および低周波発
振器(LFO)コントロールレジスタ(R9)5はIC内部でC
PUのデータバスに接続されたデータバス13と、同じくIC
内部でアドレスバスに接続されたアドレスバス14からそ
れぞれデータの入力とアドレス指定を受けるようになっ
ている。データバス13はD0〜D7の8ビットのバスで構成
され、アドレスバス14はA0〜A3の4ビットのバスで構成
されている。以上述べた各レジスタはレジスタコントロ
ール回路15に接続されており、チップセレクト信号CSお
よび書込指令信号WRに基づいて選択されたレジスタにデ
ータバス13から転送されるデータを書き込む。 第2図は以上述べたレジスタ(R0〜R9)を示してお
り、それぞれ8ビットのレジスタである。以下、第2図
および関連する図面(第3図〜第11図)に基づいて各レ
ジスタを説明する。 (1)チャンネルセレクトレジスタ(R0) 下位3ビットにチャンネル選択データ(chSEL)が入
っている。第3図(a)はチャンネル選択データ0〜5
(16進数)と選択されるチャンネルch1〜ch6の関係を示
し、例えば、チャンネル選択データchSELが011=3であ
れば、チャンネル4(ch4)が選択される。 一方、各チャンネルのレジスタアレイ部11,12……16
のレジスタ(R2〜R7)、および他のレジスタR0,R1,R8お
よびR9はアドレスバス14のアドレス信号A0〜A3によって
それぞれアドレスされる。その関係は第3図(b)の通
りである。アドレス信号A0〜A3は0〜9(16進数)の値
を取り、アドレス信号A0〜A3が、例えば、0010=2であ
れば、周波数微調レジスタR2がアドレスされる。 従って、チャンネル選択レジスタR0で「3」をセット
した後、アドレスバス14に「2」のアドレス信号A0〜A3
を与えると、4チャンネルのレジスタアレイ部14の周波
数微調レジスタR2がアドレスされることになる。 (2)メイン音量調整レジスタ(R1) 各チャンネルのミックス音を減衰させて所定の音量に
する左右の減衰器11aおよび11bの減衰量を制御する。上
位4ビットLMALは左側の減衰器11aの、下位4ビットRMA
Lは右側の減衰器11bの減衰量を定める。4ビットのデー
タが「F」のとき最大音量となり、セット値が「1」減
少する毎に約3dBずつ低下する。 (3)周波数微調レジスタ(R2) 8ビットの周波数微調データFRQ LOWがセットされ
る。 (4)周波数粗調レジスタ(R3) 下位4ビットに周波数粗調データFRQ HIGHがセットさ
れる。 ここで、レジスタ(R2)の8ビットのデータを下位デ
ータとし、レジスタ(R3)の4ビットのデータを上位デ
ータとして12ビットのデータが得られる。この12ビット
のデータをF(10進数)としたとき、各チャンネルの波
形出力の周波数f1は次のように定まる。 上式における7.16MHzはCPU側から供給されるマスター
周波数である。 (5)チャンネルON/音量レジスタ(R4) 最上位のビットchONによって各チャンネルの音の出力
と後述する波形レジスタ(R6)の書き込みを制御し、第
2位のビットDDAによって後述するダイレクトD/Aモード
を制御する。また、下位5ビットALによって各チャンネ
ル減衰器71,72……76の減衰量を制御する。 第4図は最上位と第2位の上位2ビットによる制御を
示す。図示から明らかなように、最上位ビットが「1」
のときはそのチャンネルの音を出力し、「0」のときは
出力音がオフになり、かつ、波形レジスタ(R6)へのデ
ータ(データバス13から転送される)の書き込みが可能
になる。第2位のビットが「1」のときは波形レジスタ
(R6)のアドレスカウンタをリセットし、かつ、ダイレ
クトD/Aモードを可能にする。ダイレクトD/Aモードと
は、CPUからデータバス13を介して転送されてくるデー
タを対応するレジスタアレイ部11,12……16を通過さ
せ、波形発生器61〜66を通過しないルートを通って対応
する減衰器71,72……76に入力し、そこでD/A変換した
後、出力端子LOUTおよびROUTから出力させるモードであ
る。 下位5ビットALは減衰器71,72……76の減衰量を制御
するもので「1F」(16進数)をセットすると最大出力が
得られ、セット値が「1」減少する毎に約1.5dBだけ出
力信号の振幅が減少する。 (6)左右(LR)音量レジスタ(R5) 各チャンネルの左右の減衰量10a1および10b1,10a2
よび10b2……10a6および10b6の出力を所定の音量にして
左右のふりわけを決定する。上位4ビットのLALは左側
出力の音量を決定し、下位4ビットのRALは右側出力の
音量を設定する。LALおよびRALは「F」(16進数)のと
き最大音量となり、セット値が「1」だけ減少する毎に
約3dBずつ出力信号の振幅が減少する。 (7)波形レジスタ(R6) 第5図は波形レジスタ(R6)を示す。下位5ビットで
1ワードを構成し、これによって波形データをセットし
ている。内部に32のアドレス0,1,2……1E,1F(16進数)
を有し、それに対応して32の波形データ(32ワード)を
有する。32の波形データによって波形の一周期を構成す
る。32のアドレスを所定の回数、所定の周波数でアドレ
ス順にアクセスすることによって所定の周波数の音信号
を波形発生器61〜66に展開する。 第6図はアドレス(横軸)と波形データの振幅レベル
(縦軸)の関係を示し、アドレスが「0」より「1F」の
方向へ+1ずつインクリメントする度に振幅が「0」よ
り「31」に向かって1ずつレベルアップする。このデー
タを有する波形レジスタ(R6)を所定の周波数でアドレ
ス順にアクセスしたときは鋸歯状波の音が出力すること
になる。 第7図はサイン波形を波形レジスタ(R6)に登録する
ためにデータ変換した例を示し、波形の一周期を32のア
ドレス(横軸)で等分し、各アドレスに対応した振幅レ
ベルを5ビットのワードで表わす。また、波形レジスタ
(R6)をアドレスすることにより、第7図に示すような
波形パターンが波形発生器61〜66に展開される。サイン
波形と同じように、他に出力したい音があれば、波形を
シンクロスコープ等の波形観測装置等で観測し、第7図
と同じようにしてデータ変換すれば良い。 第7図のようにして変換したデータを波形レジスタ
(R6)に登録するときは以下の手順に従えばよい。即
ち、第4図においてチャンネルON/音量レジスタ(R4)
について説明したように、そのレジスタ(R4)の上位2
ビットをchON=0,DDA=0にすると、波形レジスタ(R
6)にデータを書き込む毎にそのアドレスが+1ずつイ
ンクリメントするモードが設定される。このようにして
32のアドレスに32のワード(波形データ)を書き込む。
このとき、当然、前述したように、チャンネルセレクト
レジスタ(R0)2によってチャンネルが選択され、アド
レスバス14のアドレスデータA0〜A3を6とし、データバ
ス13を介してCPUから波形データを転送する。波形レジ
スタ(R6)に波形データの書き込みが終了したとき、前
述のレジスタ(R4)の上位2ビットをchON=1,DDA=0
にセットすると出力モードにすることができる。波形レ
ジスタ(R6)へ波形データを書き込むとき、スタートア
ドレスを「0」にしたいときは、レジスタ(R4)の上位
2ビットを「01」に一度セットした後「00」にセットす
れば良い。このようにセットすると、ソフト的に波形レ
ジスタ(R6)のアドレスカウンタが「0」にリセットさ
れる。 一方、前述したダイレクトD/Aモードにおいて、レジ
スタ(R4)の上位2ビットを「00」にセットし、波形レ
ジスタ(R6)に「00」を書き込み、次に、レジスタ(R
4)の上位2ビットを「11」にセットすると発音準備が
完了する。ここで、波形レジスタ(R6)にライトを繰り
返すと、ライト毎に減衰器71〜76(D/A変換器)にデー
タが転送されて音声が出力される。この場合、波形レジ
スタ(R6)にデータを転送していることになるが、単に
そこを通過するモードと考えた方が良い。即ち、波形レ
ジスタ(R6)の内容は破壊されずにそのまま保持され
る。このモードの採用によって波形レジスタ(R6)より
出力される人工音に代えてCPUより音声を出力させるこ
とができる。 (8)ノイズイネーブルノイズ周波数レジスタ(R7) 最上位ビットNEによってノイズ音と楽音の切り換えを
行う。NE=1のとき、ノイズ音がイネーブルとなり、楽
音が出力されなくなる。また、下位5ビットによってノ
イズ周波数を制御する。ノイズ発生器8aおよび8bが5チ
ャンネルおよび6チャンネルに設けられている。従っ
て、このレジスタ(R7)も5チャンネルと6チャンネル
にだけ設けられている。ノイズ周波数の制御において
は、ノイズ発生器8aおよび8bに入力するクロック信号を
制御する。下位5ビットの内容が「0」から「1F」へ変
化すると低音から高音へシフトする。ノイズ周波数f2
以下の式で定まる。 ここで、NFはレジスタ(R7)の下位5ビットの内容で
ある。ノイズ音は擬似ランダム波形とし、出力波形は矩
形波であり、リズム音効果音の発生に応用できる。 (9)低周波発振器(LFO)周波数レジスタ(R8)4 低周波発振器(LFO)はチャンネル2の周波数微調レ
ジスタ(R2)と周波数粗調レジスタ(R3)、およびこの
低周波発振器(LFO)周波数レジスタ(R8)4のデータ
を使用し、20ページに示されている式に基づいて周波数
のアドレス周波数f3を発振する。このアドレス周波数f3
によってチャンネル2の波形レジスタ(R6)のデータが
読み出されて周波数変調用データとして使用される。こ
こで、周波数変調とは、チャンネル2の波形データを使
用してチャンネル1の音の周波数変調を行うことを言
う。周波数変調によって効果音ビブラートを発生させる
ことができる。 (10)低周波発振器(LFO)コントロールレジスタ(R
9)5 最上位ビットLF TRGと下位2ビットLF CTLを有する。
LF TRGに「1」が書き込まれたときは低周波発振器(LF
O)がリセットされて初期状態にもどる。このとき、チ
ャンネル2の波形レジスタ(R6)のアドレス0の内容が
周波数変調用データとして出力され、そこで変調が停止
する。LF TRG=0によって、周波数変調が開始する。即
ち、チャンネル1の音がチャンネル2の波形レジスタ
(R6)の波形データによって周波数変調され、効果音ビ
ブラートを発生させる。 下位2ビットのLF CTLは、周波数変調の変調度を制御
するビットである。第8図は低周波発振器(LFO)と周
波数変調の関係を示す。低周波発振器(LFO)の周波数f
3、即ち、チャンネル2の波形レジスタ(R6)をアドレ
スするアドレス周波数f3は次の式で定まる。 ここで、F′はチャンネル2のレジスタ(R2)の8ビ
ットのデータを下位データとし、レジスタ(R3)の4ビ
ットのデータを上位データとした12ビットのデータ値
(10進数)であり、F″は低周波発振器(LFO)レジス
タ(R8)4の8ビットのデータ値(10進数)である。こ
のアドレス周波数f3でチャンネル2の波形レジスタ(R
6)をアドレスし、そのデータでチャンネル1の周波数
変調を行う。即ち、チャンネル1の周波数微調レジスタ
(R2)にチャンネル2の波形レジスタ(R6)のデータが
加算あるいは減算される。 第9図はアドレスされるチャンネル2の波形レジスタ
(R6)の波形(0〜1F)の波形データに対応した周波数
変調用データ(LFOデータ)を示し、波形データの最上
位ビットが「1」のときは加算し(10〜1Fの波形)、
「0」のときは減算する(0〜Fの波形)。加算はチャ
ンネル1の音の周波数を低周波へ、減算はそれを高周波
へ移行させる。例えば、アドレス周波数f3でチャンネル
2の波形レジスタ(R6)をアクセスし、対応するアドレ
スの波形データ「11100」のときは、後述するように、
チャンネル1の周波数微調レジスタ(R2)の対応する4
ビットに「11100」の下位4ビット、即ち、「1100」=
Cが加算される。 第10図(a)、(b)、(c)はチャンネル1の周波
数微調レジスタ(R2)の何れの4ビットに前述した波形
データの下位4ビットを加減算するかを示している。即
ち、低周波発振器(LFO)コントローラ(R9)5の下位
2ビットLF CTLの内容に応じて被加算4ビットが選択さ
れる。 (イ) LF CTL=0のとき 低周波発振器(LFO)がオフとなり、通常の楽音が出
力される。 (ロ) LF CTL=1のとき 第10図(a)のように、チャンネル1の周波数微調レ
ジスタ(R2)のチャンネル下位4ビットにチャンネル2
の波形レジスタ(R6)の波形データの下位4ビットが加
減算され、その結果によってチャンネル1の音の周波数
が決定される。 (ハ) LF CTL=2のとき 第10図(b)のように、チャンネル1のレジスタ(R
2)の中間4ビットに加減算される。 (ニ) LF CTL=3のとき 第10図(c)のように、チャンネル1のレジスタ(R
2)の上位4ビットに加減算される。 第11図は以上述べた各レジスタR0〜R9へデータをセッ
トするときのタイミングを示している。まず、レジスタ
R0,R1,R8およびR9へデータをセットするときは、▲
▼信号を「0」にすることによりチップをエネーブル
し、アドレスバス14のアドレスA0〜A3によってレジスタ
を選択し、データバス13にセットしたデータD0〜D7をラ
イト信号▲▼の「0」によって書き込む。また、レ
ジスタR2〜R7へデータをセットするときは、チャンネル
セレクトレジスタR0に選択するチャンネルをセットし、
それ以降は前述の手順で選択されたチャンネルの対応す
るレジスタへデータが書き込まれる。 以上の説明によりシステム全体の構成が明らかになっ
た。 以下、本発明の動作を第8図より第10図(a)、
(b)、(c)を中心にして説明する。 低周波発振器(LFO)コントロールレジスタ(R9)5
の下位2ビットLF CTL≠0(1,2あるいは3)のとき、
低周波発振器(LFO)がオンし、低周波のアドレス周波
数f3を出力する。この低周波のアドレス周波数f3は前述
の式によって定まり、チャンネル2の周波数微調レジス
タ(R2)と周波数粗調レジスタ(R3)、および低周波発
振器(LFO)周波数レジスタ(R8)4の内容に依存す
る。低周波発振器(LFO)コントロールレジスタ(R9)
5の最上位ビットLF TRGへ「1」を書き込むと低周波発
振器(LFO)がリセットされ、初期状態へ戻る。このと
き、チャンネル2の波形レジスタ(R6)のアドレス0の
波形データが周波数変調データとして出力された状態で
変調が停止する。ここで、LF TRGへ「0」を書き込む
と、低周波のアドレス周波数f3で変調が再スタートす
る。この低周波のアドレス周波数f3によってチャンネル
2の波形レジスタ(R6)がアドレス1から順にアドレス
される。低周波のアドレス周波数f3が高いとアドレス速
度が大であり、低いとアドレス速度が小である。チャン
ネル2の波形レジスタ(R6)の波形データがアドレス順
にアクセスされ、波形データの下位4ビットがチャンネ
ル1の周波数微調レジスタ(R2)の所定の4ビットに加
減算される。このとき、5ビットの波形データの上位1
ビットが「1」のとき加算され、「0」のとき減算され
る。ここで、低周波発振器(LFO)コントロールレジス
タ(R9)5の下位2ビットLF CTLが「01」のとき、第10
図(a)のように、「10」のとき、第10図(b)のよう
に、「11」のとき、第10図(c)のように加減算され
る。第10図(a)より第10図(b)が、また、第10図
(b)より第10図(c)の方が変調度が大になる。この
ようにして、チャンネル1の周波数微調レジスタ(R2)
の内容にチャンネル2の波形レジスタ(R6)の波形デー
タが加減算されると、チャンネル1の周波数粗調レジス
タ(R3)の内容とこの加減算結果によってチャンネル1
の出力音が周波数変調され、効果音ビブラートの出力音
がチャンネル1より発生させられる。 〔発明の効果〕 以上説明した通り、本発明の音発生装置の周波数変調
装置によると、低周波発振器用周波数と、第2のチャン
ネルの出力音周波数とによって定まるアドレス周波数に
よって第2のチャンネルの波形メモリのデータを読み出
し、この読み出したデータによって第1のチャンネルの
出力音に周波数変調を施すため、第1のチャンネルの出
力音の周波数変調度と第2のチャンネルの出力音の種類
および高低を関連付けることが可能になり、これによっ
て周波数変調の深さを柔軟に変えることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示すブロック図。第2図は
レジスタ群を示す説明図。第3図(a)、(b)はチャ
ンネルセレクトレジスタとチャンネルの関係、およびア
ドレスとレジスタの関係を示す説明図。第4図はチャン
ネルON/音量レジスタの上位2ビットのモードと動作を
示す説明図。第5図は波形レジスタを示す説明図。第6
図は波形レジスタのアドレスと波形データの関係をパタ
ーン化した説明図。第7図は波形発生器および出力音を
データ変換する例を示す説明図。第8図は出力音の周波
数変調モードを示す説明図。第9図は周波数変調におけ
る加減算データを示す説明図。第10図(a)、(b)、
(c)は出力音の周波数データに周波数変調データを加
減算するモードを示す説明図。第11図はレジスタへデー
タを書き込むタイミングを示すタイミングチャート。 符号の説明 11〜16……レジスタアレイ部 2……チャンネルセレクトレジスタ 3……メイン音量調整レジスタ 4……低周波発振器(LFO)周波数レジスタ 5……低周波発振器(LFO)コントロールレジスタ 61〜66……波形発生器 71〜76……チャンネル減衰器(D/A変換器) 8a,8b……ノイズ発生器 9a,9b……セレクタ 10a1,10b1〜10a6,10b6……左右のチャンネル減衰器 11a,11b……メイン減衰器 12a,12b……バッファアンプ

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.チャンネル毎に記憶された波形データに基づいて出
    力音を発生する少なくとも第1および第2のチャンネル
    を備えた音発生装置において、 前記第1および第2のチャンネルにそれぞれ設けられ、
    前記出力音の出力音周波数を設定された周波数レジスタ
    と、 低周波発振器用周波数を設定された低周波発振器周波数
    レジスタと、 前記第2のチャンネルの前記周波数レジスタに設定され
    た前記出力音周波数と前記低周波発振器周波数レジスタ
    に設定された前記低周波発振器用周波数との演算によっ
    て低周波のアドレス周波数を発生する低周波発振器と、 前記アドレス周波数に基づいて前記第2のチャンネルの
    前記波形データを読み出し、この読み出した前記波形デ
    ータに基づいて前記第1のチャンネルの周波数レジスタ
    に設定された前記出力音周波数を変調し、この変調した
    前記出力音周波数に基づいて前記第1のチャンネルの前
    記波形データを読み出して前記第1のチャンネルに低周
    波の変調信号によって変調された出力音を発生させる制
    御手段を備えたことを特徴とする音発生装置の周波数変
    調装置。 2.前記制御手段は、前記第2のチャンネルの読み出し
    た前記波形データをその値に応じて前記第1のチャンネ
    ルの周波数レジスタに設定された前記出力音周波数に加
    算あるいは減算することによって前記第1のチャンネル
    の前記出力音周波数を変調する構成の特許請求の範囲第
    1項記載の音発生装置の周波数変調装置。 3.前記第1および第2のチャンネルの前記周波数レジ
    スタは、前記出力音周波数の上位データを設定された周
    波数粗調レジスタと、前記出力音周波数の下位データを
    設定された周波数微調レジスタを有する構成の特許請求
    の範囲第1項記載の周波数変調装置。
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