JP2797578B2 - 楽音発生装置 - Google Patents

楽音発生装置

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JP2797578B2
JP2797578B2 JP1341513A JP34151389A JP2797578B2 JP 2797578 B2 JP2797578 B2 JP 2797578B2 JP 1341513 A JP1341513 A JP 1341513A JP 34151389 A JP34151389 A JP 34151389A JP 2797578 B2 JP2797578 B2 JP 2797578B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は電子楽器で使用可能な楽音発生装置に関す
る。
[従来技術とその問題点] 今日、種々の楽音発生装置(電子音源)が知られてい
る。しかしながら、様々な音色、スペクトルをもつ複雑
な楽音信号を合成するためには、一般に、大規模なハー
ドウェアを必要とするのが現状である。
[発明の目的] したがって、この発明の目的は、豊かなスペクトルを
もつ楽音信号を小規模なハードウェアで合成可能な新規
なアーキテクチャーによる楽音発生装置を提供すること
である。
[発明の構成、作用] 上記の目的を達成するため、この発明によれば、指定
された音高に対応する周期でカウントを行うyレジスタ
と及びこのyレジスタにてカウントされた値を累算する
累算器を含む第1及び第2のDDA(Digital Differentia
l Analyzerデジタル微分解析機)とから成り、この第1
のDDA内の累算器の上位ビット出力が第2のDDA内のyレ
ジスタへの被カウント値として供給されるとともに、上
記第2のDDA内の累算器の上位ビットが反転されて上記
第1のDDA内のyレジスタへの被カウント値として供給
されるように構成された第1の発振手段と、指定された
音高に対応する周期でカウントを行うyレジスタと及び
このyレジスタにてカウントされた値を累算する累算器
を含む第3及び第4のDDAとから成り、この第3のDDA内
の累算値の上位ビット出力が4のDDA内のyレジスタへ
の被カウント値として供給されるとともに、上記第4の
DDA内の累算器の上位ビットが反転された出力及び上記
第2のDDA内の累算器の出力を加算した値を記第3のDDA
内のyレジスタへの被カウント値として供給されるよう
に構成された第2の発振手段と、発生すべき楽音の音色
に対応するデータを記憶するとともに、当該データを供
給されるトリガ信号に応答して上記第1の発振手段内の
yレジスタにプリセットする音色レジスタ手段と、発生
すべき楽音の音量に対応するデータを記憶するととも
に、当該データを供給されるトリガ信号に応答して上記
第2の発振手段内のyレジスタにプリセットする音量レ
ジスタ手段と、を有し上記第2の発振手段の第4のDDA
内の累算器の出力を楽音信号として出力する楽音発生装
置が提供される。
この構成によれば、変調入力を与える第1の発振手段
は変調器として機能し、変調器出力を変調入力として受
ける発振器は被変調器として機能する。この結果、被変
調器の出力は変調入力によって変調され、豊かなスペク
トル成分をもつことになる。各発振器は少なくとも2個
のレジスタと1個の全加算器のみで構成されるDDAを用
いた発振器なのでそのハードウェアは極めて小規模にな
る。また、結合手段も、自己の発振器の出力に別の発振
器の出力を加算または減算する回路のみで構成できる。
したがって、この発明の楽音発生装置は同様の楽音信号
を発生する回路構成に比べて非常に小規模でありなが
ら、豊かなスペクトルをもつ楽音信号を合成可能であ
る。
発振器間の結合の態様は、直列、並列、またはその組
み合わせの接続形態を取り得る。例えば、1つの変調用
発振器で複数の発振器を変調する構成、複数の変調用発
振器で1つの発振器を変調する構成、少なくとも1つの
変調用発振器で少なくとも1つの発振器を変調し、更に
後者の発振器の出力で別の発振器を変調する構成等が可
能である。
[実施例] 以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明す
る。
第1図はこの発明に従い、DDAを基本モジュールとす
るDDAを用いた音源TGを有する電子鍵盤楽器の構成例で
ある。ここでは4つのDDA1〜4を用いている。各DDA1〜
4は同一構成であり、第2図のシンボル表現に示すよう
に、入力として、y0、PR、φ、dy、dxを有し、出力とし
てyとdzを有する。第3図は、本実施例におけるDDAの
内部構成を示したものである。
第3図に示すように、DDAの入力y0はYレジスタ101の
初期値を定める入力であり、初期時に、プリセット信号
PRにより、セレクタ102で入力y0を選択し、その値でY
レジスタ101を初期化する。dyはYレジスタ101の値の変
化の度合(レート)を定めるレート入力であり、加算器
103に入力され、ここでレート入力dyがYレジスタ101の
値に加算される。φは楽音のピッチに比例するクロック
信号入力であり、Yレジスタ101に入力されて、その動
作を制御する。これらの要素101〜103で第1の累算器が
構成される。第1の累算器は、クロック信号φが入力さ
れるごとに、累算値(Yレジスタ101出力)が、レートd
yだけ、変化する。この第1の累算器の累算値はDDAの出
力Yとして出力されるとともに、第2の累算器に入力さ
れる。
第2の累算器は加算器104とrレジスタ105とで構成さ
れる。加算器104は第1累算器の出力(Yレジスタ101出
力)を入力dxの符号ビットmsbに従って、rレジスタ105
の出力に加減算する。ゼロ判定回路106により、入力dx
(1か−1か0の値をとる)がゼロかどうかが判定さ
れ、その判定信号▲▼/notzeroが出力される。
この信号▲▼/notzeroはANDゲート107における
クロック信号φの通過を制御し、入力dxがゼロでないと
きにのみ、ANDゲート107を通ってクロック信号φがrレ
ジスタ105に入力されて、第2の累算器における累算が
行われるようにしている。加算器104の出力のうち上位
ビットが出力dzとして与えられ、加算器104出力の下位
ビットがrレジスタ105に取り込まれる。
第3図のDDAにおいて、DDAの出力Yは入力dyの積分に
相当する値を有し、もう1つの出力dzはdz=y・dxで表
現することができる。
第1図に戻って、DDA1とDDA2は正弦波発振器M1として
機能するように接続されている。即ち、DDA1の出力dz
が、DDA2のdy入力に加えられ、DDA2の出力が反転回路
(INV)5を介して符号反転されてDDA1の入力dyにフィ
ードバックされている。また、DDA1の初期化入力y0
“0"であり、DDA2の初期化入力y0は音色レジスタ13の出
力によって与えられる。このDDA2の初期化入力y0の値
は、正弦波発振器M1の出力(DDA2の出力dz)の振幅を定
めるように働く。図示のように、正弦波発振器M1の出力
は後述する発振器M2の変調入力となっているので、DDA2
の初期化入力y0の値によって、DDA音源の出力波形のス
ペクトルないし音色を制御可能である。したがって、DD
A2の初期化入力y0を与えるレジスタ13を音色レジスタと
呼んでいる。DDA1とDDA2のプリセット信号入力PRは鍵盤
8からの押鍵を示すトリガー信号によって与えられる。
また、DDA1とDDA2のクロック信号入力φは加算器9のキ
ャリィ信号を1/2分周器11で分周した信号で与えられ
る。ここに加算器9は鍵盤8からのキーコードKCを基本
クロックで動作するラッチ10を介して累算するので、加
算器9のキャリィ信号出力はキーコード、すなわち楽音
のピッチに比例する周期で発生するパルスとして与えら
れる。
第2の発振器M2は、DDA3、DDA4、反転回路6及び加算
器17を有する。この第2の発振器M2から、加算器17を除
いて、反転回路6の出力をDDA3の入力dyにそのまま入力
したとすると、その構成は、第1の発振器M1と同様とな
り、正弦波発振器として機能する(ただし、DDA3、DDA4
の各クロック入力φには加算器9からのキャリィ信号が
直接与えられるので発振周波数は発振器M1の2倍であ
る)。しかし、この発明に従い、この第2の発振器M2に
は、第1の発振器M1からの出力(DDA2の出力dz)が変調
入力として与えられている。即ち、加算器17において、
第2の発振器M2のDDAからの反転回路6を通したフィー
ドバック信号dzに、第1の発振器M1の出力を加算し、加
算結果を第2の発振器M2の入力であるDDA3の入力dyに加
えている。第2の発振器M2において、DDA3とDDA4の各入
力PRは鍵盤8からのトリガー信号で与えられる。DDA3の
初期値入力y0はゼロであり、DDA4の初期化入力y0は音量
レジスタ12によって与えられる。このレジスタ12を音量
レジスタと呼んだのは、DDA4の入力y0の値によって、第
2の発振器M2の振幅が制御され、第2の発振器M2の出力
がDDA音源の楽音信号出力を与えるからである。
第2の発振器M2の出力(DDA音源出力)はDDA3の出力
yから取り出されてデジタルアナログ変換(DAC)14に
供給される。DAC14でアナログ信号に変換された楽音は
アンプ15、スピーカ16を通して放音される。
なお、第3図において、各DDA1〜4の入力dxには値
“1"が与えられ、DDA内部の加減算器104を加算モードで
動作させている。
第1図のDDA音源TGの楽音出力波形例を第4図に示
す。(A)は第1の発振器M1のDDA2の入力y0に加える音
色レジスタ13の値が、800(16進)のときに、DDA3の出
力yに現われるDDA音源TGの出力波形を示したものであ
り、同様に、(B)、(C)、(D)は音色レジスタ13
の値が1000(16進)、2000(16進)、4000(16進)のと
きのDDA音源TGの出力波形を示している。DDA2の入力y0
の値は第1発振器M1の振幅を定め、第1発振器M1出力は
加算器17を介して、第2発振器M2の変調信号として使用
されるので、DDA2の入力y0を定める音色レジスタ13の値
が大きい程、大きな変調が第2発振器M2に加わり、第4
図に示うように、DDA音源TGの楽音出力波形を歪ませ
る。
第4図に例示するようなスペクトルの豊かな楽音信号
を従来の音源で合成しようとすると、相当な規模のハー
ドウェアを必要とし、第1図のDDA音源TGのように小さ
なハードウェアでは到底、実現し得ない。
DDA音源として、他の種々の構成が可能である。
第5図は減衰する正弦波変調波形を楽音信号として生
成するDDA音源の構成図である。ブロックN−1とブロ
ックN−2は同様の構成であり、各ブロックは減衰正弦
波発振器として機能する。第1発振器N−1内のDDA20
の入力dxとDDA21の入力dxには音階クロック信号(第1
図の加算器9のキャリィ信号出力であり得る)を分周回
路40で分周した信号が加えられ、これに対応する第2発
振器N−2のDDA30とDDA31の入力dxには音階クロックが
直接入力される。DDA20の初期化入力y0には変調パラメ
ータA1が入力され、対応するDDA30の初期化入力y0
は、音量パラメータA0が入力される。また、第1発振器
N−1のDDA26の入力y0には変調減衰量パラメータe1
加わり、第2発振器N−2の対応するDDA36の入力y0
は減衰量パラメータe0が加わる。上記音量パラメータA0
は第5図のDDA音源の音量(発振器N−2の振幅)を制
御するパラメータであり、減衰量パラメータe0はDDA音
源の音量の減衰率を定めるパラメータである。また、変
調パラメータA1はDDA音源の変調を制御するパラメータ
であり、変調減衰量パラメータe1はDDA音源の変調の減
衰率を定めるパラメータである。以上のDDA20、30、2
6、36以外のDDA21〜23、31〜33、25、35の各初期化入力
は“0"である。また、各DDA20〜23、30〜33、25、35、2
6、36の入力PRにはトリガー信号が入力され、入力φに
は第1図に示すような基本クロック信号が入力される。
DDA20(DDA30)の出力dzはDDA21(DDA31)の入力dy、
DDA22(DDA32)の入力dx、DDA23(DDA33)の入力dy、及
びDDA25(DDA35)の入力dxに加えられる。DDA22(DDA3
2)の入力dyには“0"が加わる。DDA22(DDDA32)の出力
dzはDDA23(DDA33)の入力dyに結合する。DDA23(DDA3
3)の出力dzは反転回路24(34)を介してDDA25(DDA3
5)の入力dyに結合する。DDA25(DDA35)の出力dzはDDA
26(DDA36)の入力dxに結合する。DDA26(DDA36)の入
力dyには“0"が加わる。DDA21(DDA31)の出力から反転
回路27(37)を介して反転した信号とDDA26(DDA36)の
出力dzからの信号が加算器28(38)で加算されて、発振
器N−1(N−2)の出力を与える。
第1発振器N−1の方では、加算器28からの発振器出
力が、DDA20の入力dyにフィードバックされる。
これに対し、第2発振器N−2の対応するDDA30の入
力dyには、この発明に従い加算器38からの発振器N−2
の出力に、加算器28からの発振器N−1の出力を加算器
41で加算した信号が入力される。このようにすることに
より第1発振器N−1は第2発振器N−2に対する変調
器として機能する。したがって、第1発振器N−1の出
力の振幅を制御するパラメータA1は第5図のDDA音源全
体からみて変調の大きさを制御するパラメータとして働
き、第1発振器N−1の出力の減衰率を定めるパラメー
タe1はDDA音源全体からみて変調の減衰率を制御するパ
ラメータとして働く。
DDA音源の楽音信号出力は第2発振器N−2のDDA31の
出力yから取り出される。
第5図のDDA音源の楽音信号出力波形の例を第6図に
示す。第6図において、楽音信号出力波形の初期の振幅
値は第2発振器N−2のDDA30の初期値入力y0の値によ
って定まり、波形の減衰率は第2発振器N−2のDDA36
の初期値入力y0の値によって定まる。第5図において、
第1発振器N−1の出力(DDA21の出力yに現われる信
号)はDDA20の入力y0の値によって定まる振幅初期値を
もち、DDA26の入力y0の値によって定まる減衰率をもつ
減衰正弦波である。これが、第2発振器N−2の変調入
力となるので、第6図に示すように、出力波形は歪んだ
波形(スペクトルの豊富な波形)が減衰しながら、除去
に減衰正弦波に近づく。
第5図のようなDDA音源はリズム音源として有効であ
る。
更に別のDDA音源の構成例を第7図に示す。DDA対50は
第1図の発振器M1で構成され、DDA対51、52は各々、第
1図の発振器M2で構成され得る。DDA対50〜52の直列構
成により、DDA対50はDDA対51の変調器として働き、DDA
対51はDDA対52に対し、変調器として働く。音階クロッ
クがDDA対52の各入力φに入力され、1/2分周回路54で音
階クロックを分周した信号がDDA対51の各入力φに加わ
り、1/4分周回路53で分周した信号がDDA対50の各入力φ
に加わる。DDA対52内のDDAの出力yから楽音出力がとり
出される。
第8図は第7図のDDA音源の楽音信号出力波形例を示
したものである。
なお、第7図において、分周比は他の任意の分周比が
選択でき、所望であれば、分周回路は省略できる(これ
については第1図、第9図も同様である。) 第9図は更に別のDDA音源の構成例を示したものであ
る。DDA対60とDDA対61はそれぞれ、第1図の発振器M1で
構成され、DDA対62は第1図の発振器M2で構成される。
第9図では、DDA対60をDDA対62に対する第1の変調器と
し、DDA対61をDDA対62に対する第2の変調器として機能
させるため、両DDA対60、61の出力を加算器63で加算
し、その結果を、DDA対62(のフィードバック径路上に
設けられる加算器17)に入力している。被変調DDA対62
には音階クロックをクロック信号φとして入力し、変調
DDA対60にはその1/4分周64出力をクロック信号φとして
入力し、変調DDA対61にはその1/2分周65出力をクロック
信号φとして入力している。DDA音源の楽音信号出力は
被変調(出力)DDA対62内のDDAの出力yから取り出され
る。
第10図は第9図のDDA音源の楽音信号出力波形例であ
る。
なお第7図ではDDA対の直列数を3にしているが任意
の直列数にしてもよく、同様に、第9図では変調DDAの
並列数を2にしているが任意の並列数にしてもよい。更
に、第7図に例示するような直列構成と第9図に例示す
るような並列構成を任意に組み合わせてDDA音源を構成
することができる。
[発明の効果] 以上詳述に説明したように、この発明では、2個のレ
ジスタと1個の全加算器のみで構成されるDDAを含む発
振器を複数個有し、この複数のDDA発振器間を結合手段
によって夫々結合し、特定の発振器の発振出力を楽音信
号として出力することにより、少なくとも1つのDDA発
振器を変調器として別の少なくとも1つの発振器を変調
するようにしたので、豊かなスペクトルをもつ楽音信号
を得ることができる。またDDA自体非常に簡単な構成の
ため同様な楽音信号を発生する、従来の回路構成に比べ
格段に小さな回路規模で合成できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に従い、DDAを基本モジュールとする
音源を有する電子鍵盤楽器の構成例を示す図、 第2図はDDAの回路記号表現を示す図、 第3図はDDAの構成図、 第4図は第1図のDDA音源の出力波形を例示する図、 第5図は変調された減衰波形を生成するDDA音源の構成
例、 第6図は第5図のDDA音源の出力波形を例示する図、 第7図は直列接続によるDDA音源の構成例を示す図、 第8図は第7図のDDA音源の出力波形を例示する図、 第9図は並列接続によるDDA音源の構成例を示す図、 第10図は第9図のDDA音源の出力波形を例示する図であ
る。 1、2、3、4……DDA、M1、M2……発振器、17……加
算器(結合手段)、N1、N2……発振器、41……加算器
(結合手段)。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】指定された音高に対応する周期でカウント
    を行うyレジスタと及びこのyレジスタにてカウントさ
    れた値を累算する累算器を含む第1及び第2のDDAとか
    ら成り、この第1のDDA内の累算器の上位ビット出力が
    第2のDDA内のyレジスタへの被カウント値として供給
    されるとともに、上記第2のDDA内の累算器の上位ビッ
    トが反転されて上記第1のDDA内のyレジスタへの被カ
    ウント値として供給されるように構成された第1の発振
    手段と、 指定された音高に対応する周期でカウントを行うyレジ
    スタと及びこのyレジスタにてカウントされた値を累算
    する累算器を含む第3及び第4のDDAとから成り、この
    第3のDDA内の累算器の上位ビット出力が第4のDDA内の
    yレジスタへの被カウント値として供給されるととも
    に、上記第4のDDA内の累算器の上記ビットが反転され
    た出力及び上記第2のDDA内の累算器の出力を加算した
    値を記第3のDDA内のyレジスタへの被カウント値とし
    て供給されるように構成された第2の発振手段と、 発生すべき楽音の音色に対応するデータを記憶するとと
    もに、当該データを供給されるトリガ信号に応答して上
    記第1の発振手段内のyレジスタにプリセットする音色
    レジスタ手段と、 発生すべき楽音の音量に対応するデータを記憶するとと
    もに、当該データを供給されるトリガ信号に応答して上
    記第2の発振手段内のyレジスタにプリセットする音量
    レジスタ手段と、 を有し上記第2の発振手段の第4のDDA内の累算器の出
    力を楽音信号として出力する楽音発生装置。
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