JP2939098B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、波形間補間方式によっ
て聴覚上自然な合成音を発生する機能を具備する電子楽
器に関する。

【０００２】近年、自然楽器に限りなく接近しあるいは
それを超越する種々の機能を有する多種多様な電子楽器
が普及し、広く用いられている。

【０００３】

【従来の技術】通常、このような電子楽器は、音階に相
当する楽音を発生する音源システムを具備している。

【０００４】発生される楽音は、自然楽器に匹敵する豊
かな表現力を得るために、それぞれの音階に対応する基
本波に適宜高調波を重畳させる等により、多種の音色を
発生し得るものが多い。

【０００５】このような目的の音源システムは、これら
の波形を読み出し専用メモリ（以下、ＲＯＭという）に
記憶せしめておき、パネル、キーボード等による選択・
操作に応じて、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵとい
う）の特定するアドレスに従って読み出され、増幅およ
びＤ／Ａ変換された後、音響出力として出力されるもの
である。

【０００６】このように波形ＲＯＭに記憶された波形を
順次読み出し、所望の楽音とする場合に音色の異なる多
数の波形をそのまま読み出して出力すると、音色が急激
に変化し前後につながりのない不自然なものとなる。

【０００７】例えば、減衰系の音では、発音当初は音色
の変化が激しく、次第に定常波形に近づいて行く傾向に
ある。

【０００８】このような音色変化に相当する波形データ
を段階的にＲＯＭに記憶せしめておき、これを順次読み
出したとしても自然に近い楽音は得られない。

【０００９】このような不自然さを改善するために、一
定時間ごとあるいは任意時間ごとに音色すなわち波形を
変え、それぞれの波形間をクロスフェイドさせながら、
滑らかに音色を変化させる電子楽器がある。

【００１０】ここに、クロスフェイドとは、先の音色を
次第に弱めるフェイドアウト効果と、後の音色を次第に
強めるフェイドイン効果とを一部重複させながら実行す
ることにより音色を滑らかに変化させる操作をいう。

【００１１】このような従来技術による一定時間で音色
を変化させるシステムにおいては、波形切り替えのタイ
ミングが固定されている。したがって、例えば切り替え
間隔が長い場合には、音色の激しい変化に対して波形変
化情報が大幅に欠落する欠点がある。

【００１２】反対に、切り替え間隔を短くすると、音色
の激しい変化に対しては都合がよいものの、音色の変化
が緩慢な場合は、波形圧縮の効率が低下し、不経済な装
置となる。

【００１３】また、可変時間で音色を変化させるシステ
ムにおいては、波形切り替えのタイミングを決定するた
めの記憶手段が必要になる。

【００１４】このような記憶手段としては通常、読み出
し専用メモリ（以下、ＲＯＭという）が用いられるが、
所要データを読み出すためのアクセスに時間がかかる欠
点がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記事情
に鑑みてなされたもので、聴覚上も自然で豊かな音色変
化に対応し、かつ波形圧縮効率をも低減させない波形間
補間を行い得る簡易な音源を具備する電子楽器を提供す
ることを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の課題は、任意の
数の波形データを記憶する波形記憶手段を有し、これら
記憶された波形から演奏条件に適合する音色に相当する
波形を順次読み出して音源システムから楽音データを発
生せしめる電子楽器であって、先の波形と後続する波形
とをクロスフェイドすることにより滑らかに波形変化さ
せながら所望の楽音を発生する電子楽器において、演奏
に伴う音色変化に対応して変化する波形間補間間隔デー
タを、線形関数の時間経過に伴う変化状態に応じて演算
決定する機能を具備し、該決定された時間間隔データに
従って波形間補間処理を発音中に実行するように構成さ
れた、電子楽器によって解決される。

【００１７】

【作用】本発明にかかる電子楽器は、所望数の音色に相
当する波形データを記憶するＲＯＭを具備する音源シス
テムを備えており、必要な音色変化の度合いに応じて変
化する波形間補間間隔データを、線形関数の時間経過に
伴う変化状態に応じて決定し、このように決定された時
間間隔データに従って適宜変更させつつ波形間補間処理
を発音中に実行することができる。

【００１８】したがって、音色変化が激しい条件下にあ
っては、短い時間間隔で波形変化を行い、滑らかな音色
変化を実現する。他方、音色変化が緩やかな条件下にあ
っては長い時間間隔で波形変化させるように制御され、
簡易な構成によって初期の目的が達成される。

【００１９】

【実施例】図１は、上述のような可変時間間隔による波
形間補間を実行可能な音源システムを具備する電子楽器
の全体的な構成を概略的に示すブロック図である。

【００２０】ここに示す電子楽器は、システムバス１０
を介して、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）１１、
制御プログラムを記憶するプログラムＲＯＭ１２、ラン
ダムアクセスメモリ（以下、ＲＡＭとする）１３、キー
ボード１４、操作パネル１５、ＭＩＤＩ(Musical Instr
umet Digital Interface) １６、音源システム１７が相
互接続されている。

【００２１】このシステムバス１０は、例えばアドレス
バス、データバスおよび制御信号バス等から構成されて
おり、接続された各要素間の信号の授受を行うものであ
る。

【００２２】なお、音源システム１７にはディジタル／
アナログ変換器および増幅器（Ｄ／Ａ，ＡＭＰ）１８を
介してスピーカ装置１９が接続され、さらに、多数の波
形を記憶するＲＯＭ２０が接続されている。

【００２３】ＣＰＵ１１はプログラムＲＯＭ１２に記憶
されている制御プログラムに従い、かつＲＡＭ１３の記
憶内容も加味しつつ電子楽器全体の制御を司るものであ
る。

【００２４】例えば、ＣＰＵ１１は、パネル１５におけ
る設定を前提として、キーボード１４からの鍵オンまた
は鍵オフ信号を取り込み、この場合のデータに基づいて
イベントのあった鍵のキーナンバおよびタッチデータを
算出し、これらに基づいてプログラムＲＯＭ１２から発
音パラメータを読み出す。

【００２５】音源システム１７に送ることにより、所定
音色、音高等の演奏条件に合致する楽音を発生する処理
を行うものである。

【００２６】また、ＣＰＵ１１に接続されているパネル
１５は各種係数設定手段の一部および演奏条件等の入力
手段として機能するものである。

【００２７】また、ＭＩＤＩ１６は、他楽器または外部
コンピュータ等との間でディジタル音楽データの授受を
行うインターフェースとして機能する。

【００２８】プログラムＲＯＭ１２にはＣＰＵ１１の制
御プログラムが格納されている他にＣＰＵ１１が必要と
する種々の固定データが記憶される。

【００２９】またＲＯＭ１２には、所定音色の楽音を発
生するための発音パラメータが記憶される。この発音パ
ラメータは、音色および音域毎に設けられており、例え
ば波形アドレス、周波数データ、エンベロープデータ、
フィルタ係数等が含まれる。

【００３０】ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１が取り扱う種々
のデータを一時的に記憶するものであり、当該電子楽器
を制御するための各種レジスタ、カウンタ、フラグ等の
定義が含まれる。

【００３１】音源システム１７に接続されている波形Ｒ
ＯＭ２０には、発生すべき楽音の基礎となる波形が記憶
される。

【００３２】この波形ＲＯＭ２０には、複数種類の音色
を実現すべく、各音色に対応する複数種類の波形データ
が記憶されている。

【００３３】このＲＯＭ２０に記憶されている波形デー
タは、音源システム１７により読みだされる。この波形
データをループ処理することにより連続的に発音させる
ことができる。

【００３４】音源システム１７は、例えば複数のオシレ
ータを備えた回路である。この音源システム１７はＣＰ
Ｕ１１からの発音パラメータと発音開始指令を受けて、
波形ＲＯＭ２０に記憶された波形データを読み出し、こ
れに波形間補間、エンベロープ付加等の波形処理を行っ
てディジタル楽音信号を生成する。

【００３５】音源システム１７の出力は、ディジタル／
アナログ変換器および増幅器１８を経て再生装置として
のスピーカ装置１９に至る。その間、音源システム１７
の出力は、アナログ信号に変換され、その後所望レベル
まで増幅された後、スピーカ装置１９から音響出力とし
て出力される。

【００３６】このような構成における音源システム１７
には、図には示されていないが、線形時変数関数の時間
経過に伴い順次決定される変化状態に応じて補間間隔デ
ータを順次演算する機能が含まれている。

【００３７】このような補間間隔演算は、例えば図２に
示すような手順により求めることができる。図２では横
軸に時間を、そして縦軸に波形間補間間隔をとって、線
形な関数Ｆ（ｔ）を表したものである。この場合の線形
な関数Ｆ（ｔ）とは、Ｆ（ａ・ｔ１＋ｂ・ｔ２）＝ａ・
Ｆ（ｔ１）＋ｂ・Ｆ（ｔ２）の関係が成り立つ関数であ
る。具体的演算は、線形な関数Ｆ（ｔ）と初期値ｔ０，
ｎ０によって補間間隔が順次決定される波形補間方法に
よって行われる。ここに、関数Ｆ（ｔ）は時間ｔｉと補
間間隔とを対応させる関数で、ｔｉ（ｉは０，１，２，
３，・・）は１番目に波形を切り替える時間を表し、そ
してｎｉ（ｉは０，１，２，３，・・）はｉ番目の補間
間隔データを表すものである。

【００３８】この図によれば、当初の時間ｔ0 において
補間間隔ｎ0 とし、次いでｔ1 ＝ｔ0 ＋ｎ0 となり、順
次ｔ2 ＝ｔ1 ＋ｎ1 、ｔ3 ＝ｔ2 ＋ｎ2 となる。その結
果、線形法則に従った補間間隔データｎ0 、ｎ1 、ｎ2
、ｎ3 が得られる。

【００３９】上述のような構成において、当該電子楽器
の動作のうち、波形間補間の動作を主にして説明する。

【００４０】図３は、先の波形Ｗ１をクロスフェードさ
せつつ補間間隔ｎ0 で、後続波形Ｗ2 に移行させる状態
を示すものである。

【００４１】先の波形Ｗ１をフェードアウトさせると同
時に、後続波形Ｗ2 をフェードインさせ、両者を加算す
ることによって、先の波形Ｗ1 から後続波形Ｗ2 への滑
らかな移行、すなわち波形間補間が達成されるものであ
る。

【００４２】本願発明者は、このような可変間隔で波形
間補間を行う場合、図４のブロック図に示すように、波
形ＲＯＭ１２０の接続された音源システム１１７に対し
て、補間間隔データを記憶するための間隔ＲＯＭ１２１
を設けた電子楽器を本願と同日付けの特許願（特願平５
−２７８８５１号；特開平７−１１０６８９号公報参
照）において開示している。

【００４３】かかる構成においては、波形データの変化
に対応する補間間隔データを記憶しておき、ＣＰＵ１１
１からの制御に従って波形データならびにその変化の度
合いにしたがって補間間隔データがそれぞれ読み出され
る。

【００４４】このように読み出された波形データに従っ
て楽音が発生され、かつ補間間隔データに従って波形間
補間が行われる。

【００４５】このような記憶手段としての間隔ＲＯＭ１
２１を用いて補間を行う技術にあっては、理論上は多種
多様な補間間隔データを記憶せしめることができ、多様
な対応が可能である。

【００４６】しかし、間隔ＲＯＭ１２１自体が増加する
のみならず、システム全体を制御するＣＰＵ１１１や音
源システム１１７の負担が増加し、高速処理のために
は、各素子を高度化する必要があり、高価なものとなっ
ていた。

【００４７】本発明においては、補間間隔自体は完全な
ものでなくとも実用上十分な波形間補間が達成可能であ
る、との認識を前提とするものである。

【００４８】すなわち、楽音を発生せしめる各機構の特
性その他も線形であるため、単に読み出される波形デー
タの疎密に合わせても、ほぼ十分な波形間補間が達成さ
れることを見い出したことによって発明されたものであ
る。

【００４９】図５は、本発明における波形間補間の状態
を示すものである。線形な関数から算出されたる波形デ
ータがＷ0 ，Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 ，Ｗ4 のように変化する
場合、線形な関数から算出された補間間隔データはｎ0
，ｎ1 ，ｎ2 ，ｎ3 のように変化し、各間隔データは
それぞれ異なる値となっている。

【００５０】この場合の補間間隔データの大小は波形変
化、したがって音色変化の度合いに応じて変化する。

【００５１】この内容は上述のように、波形データＷ0
，Ｗ1 ，Ｗ2 ，Ｗ3 ，Ｗ4 に対応して、先のデータと
後続データとの差異に応じて対応する間隔データｎk
が、例えば音源システムにおいて、算出されるように制
御される。

【００５２】図６は、本発明にかかる電子楽器における
波形間補間動作を示すフロー図である。波形間補間の開
始に伴って、初期設定が行われる（ステップＳ１）。

【００５３】このような初期設定の後、演算がｔに達し
たか否かの判定が行われる（ステップＳ２）。演算がｔ
に達していない場合には、波形(k) と波形(k+1) の間で
波形間補間を実施する（ステップＳ３）。この場合の補
間間隔はｎである。

【００５４】次いで発音を停止するか否かを判定し（ス
テップＳ４）、停止しない場合には演算がｔに達したか
否かの判定（ステップＳ２）以降を繰り返す。発音を停
止する場合はフローを終了する。

【００５５】ステップＳ２の判定において演算がｔに達
していると判定された場合には、まだ波形データがある
か否かを判定する（ステップＳ５）。波形データがない
場合には、フローを終了する。

【００５６】波形データがある場合には、ｎ＝ｎ＋ｖの
処理（ここに、ｖは時間によって変化する補間間隔の増
分値である）（ステップＳ６）、ｔ＝ｔ＋ｎの処理（ス
テップＳ７）およびｋ＝ｋ＋１、すなわち波形ｋから波
形ｋ＋１の処理（ステップＳ８）の各処理を順次実行す
る。その後、発音を停止するか否かの判定（ステップＳ
８）に移行し、その判定結果に従って終了せしめ、ある
いはステップＳ２へ移行せしめる。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように、波形変化の度合い
に対応する補間間隔データを算出する機能を付与し、演
奏条件に応じて最適の波形間補間を行いつつ楽音を発生
する電子楽器を開示するこの発明によれば、音色が変化
する度合いに応じて変化する時間間隔で波形間補間を行
い、滑らかなかつ自然楽器音に近い楽音発生が可能とな
る。

【００５８】また、かかる構成により楽音波形の圧縮効
率を向上させ、楽器全体の構成を簡素化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる電子楽器の一実施例の構成を示
す概略ブロック図である。

【図２】本発明にかかる電子楽器における波形間補間間
隔データを算出するための説明図である。

【図３】先の波形と後続波形とをクロスフェイドさせつ
つ波形間補間を行う場合の説明図である。

【図４】補間間隔データ記憶手段を備えた従来技術にか
かる電子楽器の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明にかかる電子楽器における波形間補間の
状態を示す説明図である。

【図６】本発明にかかる電子楽器における波形間補間動
作を示すフロー図である。

【符号の説明】

１０ システムバス １１ 中央処理装置（ＣＰＵ） １２ プログラムＲＯＭ １３ ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ） １４ キーボード １５ パネル １６ ＭＩＤＩ １７ 音源システム １８ Ｄ／Ａ変換器・増幅器 １９ スピーカ装置 ２０ 波形ＲＯＭ（波形記憶手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意の数の波形データを記憶する波形記
   憶手段を有し、これら記憶された波形から演奏条件に適
   合する音色に相当する波形を順次読み出して音源システ
   ムから楽音データを発生せしめる電子楽器であって、先
   の波形と後続する波形とをクロスフェイドすることによ
   り滑らかに波形変化させながら所望の楽音を発生する電
   子楽器において、 演奏の音色変化に対応して変化する波形間補間間隔デー
   タを、線形関数の時間経過に伴う変化状態に応じて演算
   決定する機能を具備し、該決定された時間間隔データに
   従って波形間補間処理を発音中に実行するように構成さ
   れたことを特徴とする電子楽器。