JP2888844B2

JP2888844B2 - 楽音信号発生装置

Info

Publication number: JP2888844B2
Application number: JP63334187A
Authority: JP
Inventors: 栄作岡本
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JPH02179689A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は電子楽器等に用いて好適な楽音信号発生装
置に関する。

「従来の技術」電子楽器の分野において、いかにして自然楽器に近い
音を発生するかという課題がある。一般に自然楽器にお
いては、音の立ち上がりおよび立ち下がり時にその振幅
変化に応じて音色の変化することが知られている。従っ
て、電子楽器においても、楽音信号の立ち上がりおよび
立ち下がり時に信号波形を変化させるようにしたものが
開発されている。その一実現形態としては、信号波形の
異なる複数の音源と、各音源に対応したゲート回路と、
発生すべき楽音信号のエンベロープ波形のレベルを検知
する回路とを設けておき、検知されたレベルの区分に対
応して当該ゲート回路を導通状態とし、当該音源の信号
を選択的に出力する楽音信号発生装置が知られている。
なお、この種の楽音信号発生装置については、特公昭56
−16440号公報に詳しく説明されている。

「発明が解決しようとする課題」ところで、自然楽器の音は、特に立ち上がり時に音色
が顕著に変化する。そして、立ち上がり以降の音色変化
は、立ち上がり時とは異なったものとなる。しかしなが
ら、上述した従来の楽音信号発生装置は、エンベロープ
の振幅レベルに対応して音色を切り換えているので、立
ち上がり以降においても立ち上がり時と同様の音色変化
が生じてしまい、かえって不自然な音となってしまうと
いう問題があった。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、上
記問題を克服し、自然楽器に近い楽音を発生することが
できる楽音信号発生装置を提供することを目的としてい
る。

「課題を解決するための手段」この発明は、楽音発生開始指示に応答して楽音波形を
発生する楽音波形発生手段と、前記楽音発生開始指示か
らの時間経過に応じて変化するエンベロープ情報を出力
するエンベロープ情報発生手段と、前記エンベロープ情
報に基づいて前記楽音波形の振幅を制御する振幅制御手
段と、楽音信号発生区間の中の特定の区間を検出する区
間検出手段と、前記特定の区間内において、前記楽音波
形を前記エンベロープ情報に基づいて変更制御する波形
制御手段とを具備することを特徴としている。

「作用」上記構成によれば、楽音信号の発生時、その振幅レベ
ルを示すエンベロープ情報がエンベロープ情報発生手段
によって逐次発生される。そして、楽音信号発生区間の
特定区間が区間検出手段によって検出される。そして、
該特定の区間内において、楽音波形が波形制御手段によ
ってエンベロープ情報に基づいて変更制御される。この
結果、自然楽器に近い楽音が発生される。

「実施例」以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明
する。

第１図はこの発明の一実施例による楽音信号発生装置
の構成を示すブロック図である。同図において、１は電
子楽器に設けられた複数の鍵である。また、２は押鍵検
出部であり、演奏者によって鍵１が押された場合に、そ
の鍵のキーコードKCおよび鍵がON状態であることを示す
キーオン信号KONを出力する。３は音色選択部であり、
電子楽器のパネル面に設けられた音色操作子の状態を検
出し、それに対応した音色データを出力する。４は音色
パラメータ発生部である。この音色パラメータ発生部４
には、音色選択部３から出力される音色データおよび押
鍵検出部２から出力されるキーコードKCが入力され、デ
ータWP、EM、EPおよびTLが出力される。

ここで、WPは出力すべき楽音信号の基準波形の番号を
指定するデータである。また、EMは変換制御データであ
る。なお、このデータEMについては後述する。EPはエン
ベロープ波形（発音から消音までの期間における楽音信
号の振幅の包絡線波形）の形状を指定するエンベロープ
パラメータである。また、TLは発生する楽音信号の最大
値レベルを指定するトータルレベルデータである。

５はエンベロープジェネレータであり、キーオン信号
KONおよびエンベロープパラメータEPが入力され、これ
らに対応したエンベロープ波形の各瞬時値を示すエンベ
ロープデータELを順次出力する。このエンベロープデー
タELはどのような音色であっても最大値レベルが「１」
となるように正規化されている。６は乗算回路であり、
エンベロープデータELとトータルレベルデータTLとの乗
算処理を行い、各音色対応で最大値レベルのスケーリン
グのなされたスケーリング済みエンベロープデータELS
を出力する。

７は振幅対応データ発生部であり、エンベロープデー
タELの振幅レベルを判定し、振幅レベルの区分を示す振
幅対応データEWを出力する。前述したようにエンベロー
プデータELはあらゆる音色において最大値が「１」とな
るように正規化されているので、この振幅対応データ発
生部７は、振幅判定レベルを各音色対応で変える必要が
なく、簡単な回路構成で実現することができる。８は変
換回路である。この変換回路８では、前述した変換制御
データEMに対応した変換ルールに従って、振幅対応デー
タEWが波形変更データMESに変換される。このようにす
ることにより、本楽音信号発生装置は、各音色に対応し
て、振幅レベルと信号波形との対応関係を切り換えるこ
とができるようにしている。

９は演算部であり、基準信号波形データWPおよび波形
変更データMESに対して所定の演算を施し、演算結果を
波形番号データWDとして出力する。10は楽音信号発生部
であり、キーコードKCに対応した音源データSKCを出力
する。また、波形種類指定部11は、波形番号データWDに
従って楽音信号発生部10の波形切換を行う。これまでの
説明で明らかなように、波形番号データWDはエンベロー
プ波形の振幅レベルに対応して切り換えられるので、楽
音信号発生部10の音源データSKCは、振幅レベルに対応
して波形が切り換えられる。そして、音源データSKCと
スケーリング済みエンベロープデータELSとの乗算処理
が、エンベロープ付与回路12によって行われ、楽音信号
データSSKCが出力される。このデータSSKCはD/A（デジ
タル／アナログ）変換部13によってアナログ信号に変換
され、サウンドシステム14ではこのアナログ信号によっ
て楽音が発生される。

第２図は第１図において一点鎖線で囲った部分20の具
体的回路例を示す回路図である。21はアドレス信号発生
回路であり、内部にアドレスカウンタを有する。このア
ドレスカウンタには分周比としてキーコードKCが与えら
れ、アドレスカウンタは内部クロックφをカウントす
る。そして、アドレスカウンタの上位４ビットがアドレ
スデータADRとして出力される。従って、アドレスデー
タADRの繰り返し周期はキーコードKCに対応したものと
なる。なお、このアドレス信号発生回路21としては、上
述のようなアドレスカウンタを用いたものに限らず、キ
ーコードKCと対応する所定のデータを内部クロックφに
同期して逐次累積加算するような方式のものでもよい。

22は、アドレスデータADRの下位３ビットを入力デー
タとするデコーダであり、第０ビット〜第７ビット出力
の内、入力データに対応するビット出力が“1"になる。
22a〜22fは、各々ORゲートであり、デコーダ22の出力デ
ータのOR演算を行う。この図における記法について補足
説明すると、例えば、ORゲート22aには、デコーダ22の
第２、第４および第６ビット出力が入力されることが示
されている。他のORゲート22b〜22fについても同様であ
る。

23は、22と同等の回路構成のデコーダであり、波形番
号データWDが入力データとして供給される。なお、この
波形番号データWDを生成する回路については後述する。
23a〜23fはANDゲートであり、デコーダ23の各ビット出
力とORゲート22a〜22fとのAND演算を行う。そして、AND
ゲート23a〜23fの各出力はORゲート24に入力される。一
方、ORゲート24にはデコーダ23の第０ビット出力が直接
入力される他、デコーダ22の第０ビット出力が入力され
る。そして、ORゲート24の出力はANDゲート25に入力さ
れる。ここで、ANDゲート25の他方の入力端にはアドレ
スデータADRの最上位ビットがインバータ26によって反
転されて入力される。そして、ANDゲート25からは音源
データSKCが出力される。

以上説明した各部が、前述した第１図の楽音信号発生
部10および波形種類指定部11に相当する。以下、その動
作を説明する。まず、波形番号データWDが「０」の場
合、デコーダ23の第０ビット出力が“1"となるので、OR
ゲート24の出力は“1"とされる。そして、アドレスデー
タADRの最上位ビットデータがインバータ26およびANDゲ
ート25を介し、音源データSKCとして出力される。第３
図は１周期分の音源データSKCを波形番号データWD毎に
示したものである。上述の説明で明らかなように、波形
番号データWDが「０」の場合は、第３図（ａ）に示すよ
うに、前半の期間（“0"〜“7"と図示された期間）にお
いてSKCは“1"、後半の期間（“8"〜“15"と図示された
期間）においてはSKCは“0"となる。

次に、波形番号データWDが「４」の場合、デコーダ23
の第０〜第３ビット出力および第５〜第７ビット出力は
“0"となり、ANDゲート23a〜23fの出力は全て“0"とな
る。従って、デコーダ22の第０ビット出力のみがORゲー
ト24を介してANDゲート25に供給される。この結果、第
３図（ｅ）に示すように、音源データSKCは期間“0"の
みが“1"となる。なお、１周期の後半部（“８〜15"）
においては、インバータ26の出力が“0"となるので、デ
ータSKCは“0"となる。

次に、波形番号データWDが「７」の場合、デコーダ23
の第７ビット出力が“1"となるので、ORゲート22aの出
力が選択されて、ANDゲート23aから出力される。そし
て、デコーダ22の第０ビット出力とANDゲート23aの出力
とがORゲート24を介してANDゲート25に供給される。従
って、ANDゲート25からは、１周期の前半部において、
デコーダ22の第０、第２、第４、第６ビット出力が出力
され、音源データSKCは、第３図（ｈ）に示すように、
期間“0"、“2"、“4"、“6"において“1"となる。そし
て、１周期の後半部（期間“8"〜“15"）においては、
インバータ26の出力が“0"となるので、SKCは“0"とな
る。なお、波形番号データWDが「１」、「２」、
「３」、「５」、「６」の場合も、上記と同様の動作が
得られ、音源データSKCとして、第３図（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）に示すものが得られ
る。

第２図において、27はゲート回路であり、第１図のエ
ンベロープ付与部12に相当する。このゲート回路27には
イネーブル信号として、音源データSKCが供給される。
そして、データSKCが“1"の場合にゲート回路27がイネ
ーブルされ、スケーリング済みのエンベロープデータEL
Sが楽音信号データSSKCとして出力される。このように
して、ON/OFFのタイミングは音源データSKCに従い、ON
時の振幅レベルはスケーリング済みエンベロープデータ
ELSに従った楽音信号データSSKCが得られ、後続のD/A変
換部13（第１図）に供給される。

28はレベル検出部であり、エンベロープジェネレータ
５（第１図）から出力されるエンベロープデータELの大
きさを判定し、判定データELa、ELbを出力する。ここ
で、エンベロープデータELと判定データELa、ELbとの関
係は、表１に示すようになっている。

判定データELaおよびELbは、ORゲート29および30に各
々入力される。また、ORゲート29および30の他方の入力
端には、エンベロープジェネレータ５内のステート制御
部5SからステートデータSTDが供給される。そして、OR
ゲート29および30からはデータEG₀およびEG₁が出力され
る。これらのデータEG₀およびEG₁は振幅対応データEWを
構成する。

ここで、第４図を参照して、本楽音信号発生装置にお
けるステート制御について説明する。なお、第４図にお
いて、実線の波形は持続エンベロープ、破線の波形はパ
ーカッシブエンベロープを示す。本楽音信号発生装置で
は、キーオン時点（“KON"と図示）からエンベロープが
立ち上がるまでの期間を第１ステート（“ST1"と図
示）、第１ステート終了後からエンベロープが一定レベ
ルに落ち着くまでの期間を第２ステート（“ST2"と図
示）、第２ステート終了後からキーオフ時点（“KOF"と
図示）までの期間を第３ステート（“ST3"と図示）、キ
ーオフ状態の期間を第４ステート（“ST0"と図示）とい
うように区分している。そして、本楽音信号発生装置で
は、ステート制御部5Sから各部に制御情報を送り、各部
において、ステートの区分に対応した動作を行うように
している。

ステートデータSTDは第１ステート時のみ“0"、他の
ステート時は“1"となる。従って、振幅対応データEW
は、第４図に示すように、第１ステート時のみエンベロ
ープデータの振幅レベルに対応して「０」、「１」、
「２」と変化するが、第２ステート以降はエンベロープ
データの振幅レベルに変化があっても「３」に固定され
る。

次に、31は変換制御データEMを入力データとするデコ
ーダである。また、31a〜31cは各々ANDORゲートであ
り、デコーダ31の各出力および振幅対応データEWが入力
される。そして、これらのANDORゲート31a〜31cによっ
て、振幅対応データEW（第０ビット＝EG₀、第１ビット
＝EG₁）が波形変更データMESに変換される。ここで、こ
のデータ変換の動作は変換制御データEMに対応して切り
換えられる。

すなわち、変換制御データEMが「０」の場合はデコー
ダ31の第１〜第３ビット出力は“0"であるので、波形変
更データMESは振幅対応データEWに関係なくALL“0"とな
る。次に、変換制御データEMが「１」の場合はデコーダ
31の第１ビットが“1"となる。従って、データEG₀がAND
ORゲート31aを介して波形変更データMESの第０ビットデ
ータとして出力されると共に、データEG₁がANDORゲート
31bを介して波形変更データMESの第１ビットデータとし
て出力される。この時、第２ビットデータは“0"が出力
される。次に、変換制御データEMが「２」の場合は、デ
ータEG₀がANDORゲート31aを介して第０ビットデータと
して出力されると共に、データEG₁がANDORゲート31cを
介して第２ビットデータとして出力される。また、第１
ビットデータは“0"が出力される。次に、変換制御デー
タEMが「３」の場合は、データEG₀が第１ビットデータ
として、また、データEG₁が第２ビットデータとして出
力され、第０ビットデータとしては“0"が出力される。

32は３ビットの全加算器である。この加算器32では、
波形変更データMESと基準波形番号データWPとが加算さ
れ、加算結果が波形番号データWDとして、前述したデコ
ーダ23に供給される。なお、全加算器32のキャリイン入
力CIには“0"が与えられる。上述したように、波形変更
データMESは、変換制御データEMと振幅対応データEWと
に対応して切り換えられる。従って、波形番号データWD
としては、第５図に示すものが得られる。

以下、本楽音信号発生装置の動作を説明する。

ここでは、基準波形番号データWPが「２」、変換制御
データEMが「１」の場合を例に説明する。

第１図において、鍵１のいずれかが押鍵されると、押
鍵検出部２からキーコードKCおよびキーオン信号KONが
出力される。これにより、楽音信号発生部10ではキーコ
ードKCに対応した音源データが生成される。また、エン
ベロープジェネレータ５では、エンベロープデータELが
発生されると共にステート制御部5S（第２図）ではステ
ートデータSTDが発生される。

第２図において、エンベロープデータELは、レベル検
出部28によって判定され、判定データELa、ELbが出力さ
れ、振幅対応データEWがORゲート29および30から出力さ
れる。そして、ANDORゲート31a〜31cおよび全加算器32
によって、振幅対応データEWに対応した波形番号データ
WDが演算される。そして、波形番号データWDはデコーダ
23によってデコードされ、このデコード信号に従って第
３図（ａ）〜（ｈ）に示す波形の中の対応するもの１つ
が選択され、ANDゲート25から音源データSKCとして出力
される。

すなわち、第１ステートにおいて、振幅対応データEW
が「０」の時は、第５図の演算に従って波形番号データ
WDは「２」となる。この結果、第３図（ｃ）に示すもの
が音源データSKCとして出力される。次いで振幅対応デ
ータEWが「１」になると、波形番号データWDは「３」と
なり、第３図（ｄ）に示すものが音源データSKCとして
出力される。そして、振幅対応データEWが「２」になる
と、波形番号データWDは「４」となり、第３図（ｅ）に
示すものが音源データSKCとして出力される。第２ステ
ートになると、以後、振幅対応データEWは、エンベロー
プデータELの振幅に関係なく、「３」とされる。従っ
て、波形番号データWDは以後「５」となり、第３図
（ｆ）に示すものが音源データSKCとして出力される。

このように、音源データSKCはエンベロープの振幅に
対応して切り換えられる。そして、ゲート回路27によっ
て音源データSKCにエンベロープが付与され、楽音信号
データSSKCが出力される。そして、この楽音信号データ
SSKCがD/A変換されてサウンドシステム14（第１図）に
送られ、楽音が発生される。このようにして、本楽音信
号発生装置では、エンベロープの第１ステートのみ、信
号の振幅に対応して音色の変化する楽音が得られる。

なお、以上説明した実施例では、第１ステートのみ音
色を切り換えるようにしたが、第１ステートと第２ステ
ート、あるいは第０ステートのリリース部のみ音色を切
り換えるようにしても同様の効果が得られる。また、実
施例では、エンベロープジェネレータからのステートデ
ータを用いて特定区間を検出したが、エンベロープの特
定域を検出する回路を別途設けてもよい。さらに、実施
例ではパルス波形の音源を用いた場合を説明したが、他
のどのような方式の音源でも構わない。また、実施例で
は、変換制御データEMによって、振幅対応の波形切換を
制御するようにしているが、特にこの制御方式を用いな
くとも実施例と同様の効果が得られる。また、実施例で
示した波形切換制御を行う場合、変換制御データEMは演
奏者が操作子を操作することにより直接入力するように
してもよい。また、実施例では単音の場合を説明したが
複音の場合に適用しても同様の効果が得られる。さら
に、本発明は、例えば音源ユニットあるいはリズムマシ
ーンといった鍵盤のない電子楽器に適用しても、実施例
と同様に、自然楽器に近い楽音が得られる。

「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、楽音発生開
始指示に応答して楽音波形を発生する楽音波形発生手段
と、前記楽音発生開始指示からの時間経過に応じて変化
するエンベロープ情報を出力するエンベロープ情報発生
手段と、前記エンベロープ情報に基づいて前記楽音波形
の振幅を制御する振幅制御手段と、楽音信号発生区間の
中の特定の区間を検出する区間検出手段と、前記特定の
区間内において、前記楽音波形を前記エンベロープ情報
に基づいて変更制御する波形制御手段とを設けたので、
楽音信号波形を時間の経過とともに自在に変化させるこ
とができ、より自然に近い楽音を発生する楽音信号発生
装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による楽音信号発生装置の
構成を示すブロック図、第２図は同実施例の具体的回路
の構成を示す回路図、第３図は同実施例における音源デ
ータSKCの１周期分の波形図、第４図は同実施例におけ
るエンベロープ波形とステートとの対応を説明する図、
第５図は同実施例における波形番号データWDの演算方法
を説明する図である。５……エンベロープジェネレータ、5S……ステート制御
部、７……振幅対応情報発生部、８……変換回路、９…
…演算部、11……波形種類指定部、10……楽音信号発生
部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】楽音発生開始指示に応答して楽音波形を発
生する楽音波形発生手段と、前記楽音発生開始指示からの時間経過に応じて変化する
エンベロープ情報を出力するエンベロープ情報発生手段
と、前記エンベロープ情報に基づいて前記楽音波形の振幅を
制御する振幅制御手段と、楽音信号発生区間の中の特定の区間を検出する区間検出
手段と、前記特定の区間内において、前記楽音波形を前記エンベ
ロープ情報に基づいて変更制御する波形制御手段とを具備することを特徴とする楽音信号発生装置。