JP3006095B2

JP3006095B2 - 楽音波形発生装置

Info

Publication number: JP3006095B2
Application number: JP2417381A
Authority: JP
Inventors: 隆阿久津; 潤細田; 隆二宇佐美; 康祐斯波; 広一郎太期; 和夫小倉
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-12-30
Publication date: 2000-02-07
Anticipated expiration: 2015-02-07
Also published as: JPH04136994A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、楽音波形発生装置にお
ける音源処理方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル信号処理技術とＬＳＩ処理技
術の発達により性能の良い様々な電子楽器が実現されて
いる。特に、半導体メモリの低価格化に伴い、自然楽器
等の楽音波形をデジタル信号としてメモリに記憶させ、
これを演奏操作に対応する音程等で読み出すことによ
り、リアルな楽音波形を発音可能な電子楽器の登場が、
プロ・アマチュアを問わず音楽人口の大幅な増加に貢献
している。このような音源方式としては、ＰＣＭ（パル
ス符号変調）方式、ＤＰＣＭ（差分パルス符号変調）方
式、ＡＤＰＣＭ（適応差分パルス符号変調）方式といっ
た方式がある。特に、ＡＤＰＣＭ方式は、大きなデータ
圧縮が可能であるため優れた音源方式である。

【０００３】電子楽器の楽音波形発生装置は、大量かつ
高速のディジタル演算が必要なため、従来は、必要とす
る音源方式に基づく楽音発生アルゴリズムと等価なアー
キテクチャをハードウエアで実現した専用の音源回路に
よって構成されている。このような音源回路により、Ｐ
ＣＭ方式等に基づく音源方式が実現される。

【０００４】上述のような音源回路は、いずれの音源方
式のものもその回路規模が大きい。ＬＳＩ化した場合、
波形データ等を記憶するメモリ部分を除いても、汎用の
データ処理用のマイクロプロセッサの２倍程度の規模に
なる。その理由は、音源回路においては、各種演奏情報
に基づいて波形データをアクセスするための複雑なアド
レス制御が必要になるからである。また、音源生成処理
の過程で得られる中間的なデータを一時的に保持するた
めのレジスタ等が、音源方式に対応したアーキテクチャ
で随所に配置される必要があるためである。特に、ＡＤ
ＰＣＭ方式では、適応量子化されメモリに記憶されてい
る差分データを読み出し逆量子化の処理を実行して元の
差分値を求め、それを累算して楽音波形データを生成す
る、といった複雑な処理が必要となり、それらに対応し
たハードウエア構成も必要となるからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
楽音波形発生装置は、音源方式に対応した専用の音源回
路によって構成されているため、ハードウエア規模が大
きくなってしまい、ＬＳＩで実現した場合におけるＬＳ
Ｉチップ製造時の歩留り等の点において、製造段階での
コストアップを招き、楽音波形発生装置の大型化を招い
てしまうという問題点を有している。

【０００６】また、ＡＤＰＣＭ方式の仕様を若干変更し
たい場合、ポリフォニック数を変更したい場合等におい
ても、音源回路の大幅な変更を余儀なくされ、開発段階
でのコストアップを招いてしまうという問題点を有して
いる。

【０００７】更に、従来の楽音波形発生装置を電子楽器
として実現するような場合には、演奏操作に対応する演
算情報から音源回路で処理可能なデータを生成したり、
他の楽器との演奏情報の通信を行ったりするための、マ
イクロプロセッサ等により構成される制御回路が必要と
なる。そして、このような制御回路においては、演奏情
報を処理するための演奏情報処理プログラムのほかに、
音源回路に演奏情報に対応したデータを供給するための
音源回路に対応した音源制御プログラムが必要となり、
しかも、その両方のプログラムを同期させて動作させる
必要がある。このようなプログラムの複雑性から、その
開発において多大なコストアップを招いてしまうという
問題点を有している。

【０００８】その一方、近年においては、汎用のデータ
処理を行うための高性能なマイクロプロセッサが多く実
現されており、このようなマイクロプロセッサを使用し
て音源処理をソフト的に行う楽音波形発生装置を実現さ
せることも考えられる。しかし、演奏情報を処理するた
めの演奏情報処理プログラムと、その演奏情報に基づい
て音源処理を実行するための音源処理プログラムとを同
期して動作させるための技術が知られていない。特に、
音源処理プログラムにおける処理時間が条件によって変
化するため、生成された楽音データをＤ／Ａ変換器へ出
力するための複雑なタイミング制御プログラムが必要と
なってしまう。このように、音源処理を単純にソフト的
に行うだけでは、処理プログラムが非常に複雑になり、
処理速度及びプログラム容量の面からＡＤＰＣＭ方式の
ような高度な音源方式の処理ができない。

【０００９】

【００１０】本発明は、専用の音源回路を必要とするこ
となく、マイクロプロセッサのプログラム制御によっ
て、ＡＤＰＣＭ方式による高度な音源処理を可能とする
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、まず、演奏情
報を処理するための演奏情報処理プログラムと、楽音信
号を得るための適応差分パルス符号変調（ＡＤＰＣＭ、
以下同じ）方式による音源処理プログラムを記憶するＲ
ＯＭ等のプログラム記憶手段を有する。

【００１２】この場合のＡＤＰＣＭ方式としては、適応
差分化された差分データをデータ記憶手段に記憶し、適
応量子化時の量子化時を制御する量子化データ（正規化
係数）を複数サンプル毎に１つずつ予め量子化データ記
憶手段に記憶しておき、音源処理時にはそれらを同期し
て読み出し逆量子化を行って差分値を再生し、その差分
値を累算して楽音波形を生成する方式が採用できる。

【００１３】

【００１４】また、量子化データはメモリには記憶せず
に、現在の適応量子化差分データに対する量子化データ
を、１サンプル前に求まった差分値の振幅幅に基づいて
論理的に生成する方式なども採用できる。更に、単純な
差分値ではなく、現在の波形データの値から１サンプル
前の波形データの値に固定の予測係数を乗算して得た値
を減算した値を適応量子化して記憶させる方式、このと
きの予測係数を１サンプル前の波形データの値に基づい
て適応的に変化させる方式、さらに発展して、１サンプ
ル前のみならず、２サンプル、３サンプル前といった過
去の複数サンプルの各々に異なる予測係数を乗算して総
和をとり、その総和の値を現在の波形データの値から減
算したものを適応量子化して記憶する方式など、さまざ
まなＡＤＰＣＭ方式が適応可能である。

【００１５】次に、プログラム記憶手段のアドレスを制
御するアドレス制御手段を有する。また、前述のＡＤＰ
ＣＭ方式で楽音信号を生成するために必要な楽音生成デ
ータを記憶するデータ記憶手段を有する。

【００１６】更に、四則演算処理を実行する乗算器等を
含む演算処理手段を有する。そして、上述のアドレス制
御手段、データ記憶手段及び演算処理手段を制御しなが
ら、プログラム記憶手段に記憶された演奏情報処理プロ
グラム又は音源処理プログラムを実行するプログラム実
行手段を有する。同手段は、通常時は前記演奏情報処理
プログラムを実行してデータ記憶手段上の楽音生成デー
タを制御し、所定時間間隔で音源処理プログラムに制御
を移してそれを実行し、その終了後に再び演奏情報処理
プログラムを実行する。また、プログラム実行手段は、
音源処理プログラムの実行時に、データ記憶手段上の楽
音生成データに基づいて上述したようなＡＤＰＣＭ方式
で楽音信号を生成する。この場合、プログラム実行手段
は、例えば上記所定時間間隔で割り込み信号を発生する
割り込み制御手段を有する。これにより、プログラム実
行手段は、演奏情報処理プログラムを実行中に、割り込
み制御手段から割り込み信号を発生したタイミングで演
奏情報処理プログラムを中断し、音源処理プログラムに
制御を移してそれを実行し、その終了後に割り込みを解
除して演奏情報処理プログラムの実行を再開する。

【００１７】上記構成に加えて、プログラム実行手段が
音源処理プログラムを実行して得られた楽音信号を保持
し、該保持された楽音信号を一定の出力時間間隔で例え
ばＤ／Ａ変換器に出力する楽音信号出力手段を有する。
この場合の一定の出力時間間隔は、通常はＤ／Ａ変換器
等のサンプリング周期に等しいが、この時間間隔は前述
の所定時間間隔と同じ間隔か、或いは、音源処理プログ
ラムを複数回実行して１サンプル分の楽音信号を生成す
るようにした場合には、所定時間間隔の複数回分の１の
時間間隔となる。

【００１８】

【作用】本発明では、プログラム記憶手段、アドレス制
御手段、データ記憶手段、演算処理手段及びプログラム
実行手段は、汎用のマイクロコンピュータと同様の構成
であり、専用の音源回路は全く必要としない。また、楽
音信号出力手段は、汎用のマイクロコンピュータとは異
なる構成であるが、楽音波形発生装置という範疇では汎
用的である。

【００１９】これにより、楽音波形発生装置全体の回路
規模を大幅に小型化することができ、ＬＳＩ化した場合
等においても通常のマイクロコンピュータの製造技術と
同じでよく、チップの歩留りも向上するため、製造コス
トを大幅に低減させることができる。なお、楽音信号出
力手段は簡単なラッチ回路で構成できるため、この部分
を付加したことによる製造コストの増加はほとんどな
い。

【００２０】また、ＡＤＰＣＭ方式の仕様例えば量子化
ビット数や適応量子化アルゴリズムを若干変更したい場
合。ポリフォニック数を変更したい場合等において、プ
ログラム記憶手段に記憶させる音源処理プログラムを変
更するだけで対処でき、新たな楽音波形発生装置の開発
コストを大幅に減少させることが可能となり、ユーザに
対しても例えばＲＯＭカード等によって新たなＡＤＰＣ
Ｍ方式を提供することが可能となる。

【００２１】以上のような作用を可能とするのは、本発
明が次のようなプログラムアーキテクチャ及びデータア
ーキテクチャを実現したからである。すなわち、本発明では、データ記憶手段上にＡＤＰＣ
Ｍ方式で楽音を生成するために必要な楽音生成データを
記憶させるデータアーキテクチャを実現している。そし
て、演奏情報処理プログラムが実行される場合は、デー
タ記憶手段上の楽音生成データが制御され、音源処理プ
ログラムが実行される場合は、データ記憶手段上の楽音
生成データに基づいて楽音信号が生成される。このよう
に演奏情報処理プログラムと音源処理プログラムとの間
のデータの通信は、データ記憶手段上の楽音生成データ
を介して行われ、各プログラムにおけるデータ記憶手段
に対するアクセスは、相手のプログラムの実行状態に一
切関わりなく行えばよいため、実質的に両プログラムを
独立したモジュール構成とすることができ、簡単かつ効
率的なプログラム構造とすることができる。

【００２２】上記データアーキテクチャに加えて、本発
明では、通常時は演奏情報処理プログラムを実行して、
例えば鍵盤キーや各種設定スイッチの操作、デモ演奏制
御等を行い、それに対して所定時間間隔で音源処理プロ
グラムを実行させ、その処理が終わったら再び演奏情報
処理プログラムに戻るというプログラムアーキテクチャ
を実現している。これにより、音源処理プログラムは、
例えば割り込み制御手段からの所定時間間隔で発生する
割り込み信号に基づいて強制的に演奏情報処理プログラ
ムに割り込めばよいため、演奏情報処理プログラムと音
源処理プログラムとの間の同期をとる必要はない。

【００２３】更に、プログラム実行手段が音源処理プラ
ログラムを実行する場合には、処理条件（例えば条件分
岐命令により異なる処理に分岐した場合等）によって処
理時間が変化するが、この変化は、楽音信号出力手段に
よって全て吸収することができる。従って、楽音信号を
Ｄ／Ａ変換器等へ出力するための複雑なタイミング制御
プログラムが必要なくなる。

【００２４】以上のように、演奏情操処理プログラムと
音源処理プログラムとの間のデータのリンクをデータ記
憶手段上の楽音生成データを介して行うというデータア
ーキテクチャと、演奏情報処理プログラムに対して所定
時間間隔で音源処理プログラムを実行するというプログ
ラムアーキテクチャを実現し、更に、楽音信号出力手段
を設けたことにより、汎用プロセッサとほとんど同じ構
成で、効率的なプログラム制御に基づく音源処理が実現
される。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。本実施例の構成図１は、本発明の実施例の全体構成図である。

【００２８】同図において、まず、装置全体はマイクロ
コンピュータ１０１により制御される。特に、楽器の制
御入力の処理のみならず、楽音を生成する処理をマイク
ロコンピュータ１０１で実行され、楽音生成用の音源回
路は必要としない。

【００２９】鍵盤１０２と機能キー１０３とからなるス
イッチ部１０４は楽器の操作入力部分であり、スイッチ
部１０４から入力された演奏情報はマイクロコンピュー
タ１０１で処理される。

【００３０】マイクロコンピュータ１０１が生成したア
ナログ変換後の楽音信号はローパスフィルタ１０５で平
滑化され、アンプ１０６で増幅された後、スピーカ１０
７を介して放音される。電源回路１０８は、マイクロコ
ンピュータ１０１、ローパスフィルタ１０５及びアンプ
１０６に必要な電源を供給する。

【００３１】次に、図２はマイクロコンピュータ１０１
の内部構成を示すブロック図である。制御データ兼波形
用ＲＯＭ２１２には、後述するエンベロープ値の目標値
等の楽音制御パラメータ、ＡＤＰＣＭ（アダプティブ差
分パルス符号変調）方式における楽音差分波形データ及
び量子化データが記憶されている。そして、コマンド解
析部２０７は、制御用ＲＯＭ２０１のプログラムの内容
を順次解析しながら、制御データ兼波形用ＲＯＭ２１２
上の上記各データをアクセスして、ソフトウエアによる
音源処理を行う。

【００３２】制御用ＲＯＭ２０１には、後述する楽音制
御用のプログラムが記憶されており、ＲＯＭアドレス制
御部２０５からＲＯＭアドレスデコーダ２０２を介して
指定されたアドレスのプログラム語（命令）を順次出力
する。具体的には、各プログラム語の語長は例えば２８
ビットであり、プログラム語の一部が次に読み出される
べきアドレスの下位部（ページ内アドレス）としてＲＯ
Ｍアドレス制御部２０５に入力されるネクストアドレス
方式となっている。なお、当然、通常のプログラムカウ
ンタ方式のＣＰＵで構成してもよい。

【００３３】コマンド解析部２０７は、制御用ＲＯＭ２
０１から出力される命令のオペコードを解析し、指定さ
れたオペレーションを実行するために、回路の各部に制
御信号を送る。

【００３４】ＲＡＭアドレス制御部２０４は、制御用Ｒ
ＯＭ２０１からの命令のオペランドがレジスタを指定し
ている場合に、ＲＡＭ２０６内の対応するレジスタのア
ドレスを指定する。ＲＡＭ２０６には、図１０等として
後述する各種楽音制御データが８発音チャネル分記憶さ
れるほか、後述する各種バッファ等が記憶され、後述す
る音源処理に使用される。

【００３５】ＡＬＵ部２０８及び乗算部２０９は、制御
ＲＯＭ３１からの命令が演算命令の場合に、コマンド解
析部２０７からの指示に基づいて、前者は加減算と論理
演算、後者は演算を実行する。

【００３６】インタラプト制御部２０３は、内部の特に
は図示しないハードタイマに基づいて、一定時間毎に、
ＲＯＭアドレス制御部２０５及びＤ／Ａ変換器部２１３
にインタラプト信号を供給する。

【００３７】入力ポート２１０及び出力ポート２１１に
は、図１のスイッチ部１０４が接続される。制御用ＲＯ
Ｍ２０１又はＲＡＭ２０６から読み出される各種データ
は、バスを介してＲＯＭアドレス制御部２０５、ＡＬＵ
部２０８、乗算器２０９、制御データ兼波形用ＲＯＭ２
１２、Ｄ／Ａ変換器部２１３、入力ポート２１０及び出
力ポート２１１に供給される。また、ＡＬＵ部２０８、
乗算器２０９及び制御データ兼波形用ＲＯＭ２１２の各
出力は、バスを介してＲＡＭ２０６に供給される。

【００３８】次に、図４は、図１のＤ／Ａ変換器部２１
３の内部構成を示すもので、データバスを介して、音源
処理で作成された楽音の１サンプルデータが、ラッチ３
０１に入力される。そして、ラッチ３０１のクロック入
力に図２のコマンド解析部２０７から音源処理終了信号
が入力されると、データバス上の１サンプル分の楽音デ
ータが、図５に示すようにラッチ３０１にラッチされ
る。

【００３９】ここで、前述の音源処理に要する時間は、
音源処理用のソウトウエアの実行条件により変化するた
め、音源処理が終了し、ラッチ３０１に楽音データがラ
ッチされるタイミングは一定でない。そのため、図３の
ように、ラッチ３０１の出力をそのままＤ／Ａ変換器３
０３に入力させることはできない。

【００４０】そこで、本実施例では図４の如く、ラッチ
３０１の出力をさらにラッチ４０１でラッチし、図２の
インタラプト制御部２０３から出力されるサンプリング
クロック間隔に等しいインタラプト信号により、楽音信
号をラッチ４０１にラッチさせ、一定間隔でＤ／Ａ変換
器３０３に出力させるようにしている。

【００４１】このようにラッチを２つ用いて、音源方式
における処理時間の変化を吸収したので、楽音データを
Ｄ／Ａ変換器へ出力させるための複雑なタイミング制御
プログラムが不用になった。本実施例の全体動作次に、本実施例の全体動作を説明する。

【００４２】本実施例では、マイクロコンピュータ１０
１が、図６のメインフローチャートに示すように、Ｓ
₆₀₂ 〜Ｓ₆₁₀ の一連の処理を繰り返し行っている。そし
て実際の音源処理は割り込み（インタラプト）処理で行
っている。具体的には、ある一定時間毎に、図６のメイ
ンフローチャートとして実行されているプログラムに割
り込みが掛かり、それに基づいて８チャンネルの楽音信
号を作る音源処理のプログラムが実行される。その処理
が終わると、８チャネル分の楽音波形が加算され、マイ
クロコンピュータ１０１に接続されているＤ／Ａ変換器
部２１３から出力さえる。その後、割り込み状態からメ
インフローに戻る。なお、上述の割り込みは、図２のイ
ンタラプト制御部２０３内のハードタイマに基づき、周
期的に行われる。この周期は、楽音出力時のサンプリン
グ周期に等しい。

【００４３】以上が、本実施例の概略動作が、次に、図
６〜図８に用いて詳細に本実施例の全体動作を説明す
る。図６のメインフローチャートは、インタラプト制御
部２０３から割り込みが掛からない状態においてマイク
ロコンピュータ１０１で実行される、音源処理以外の処
理の流れを示している。

【００４４】まず、電源がＯＮされ、マイクロコンピュ
ータ１０１内のＲＡＭ２０６（図２参照）の内容等の初
期設定が行われる（Ｓ₆₀₁)。次に、マイクロコンピュー
タ１０１の外部に接続される機能キー１０３（図１参
照）の各スイッチが走査され（Ｓ₆₀₂ ）、各スイッチの
状態が入力ポート２１０からＲＡＭ２０６内のキーバッ
ファエリアに取り込まれる。その走査の結果、状態の変
化した機能キーが識別され、対応する機能の処理がなさ
れる（Ｓ₆₀₃ ) 。例えば、楽音番号のセット、エンベロ
ープ番号のセット、また、付加機能にリズム演奏がつい
ていれば、リズム番号のセット等が行われる。

【００４５】その後、図１の鍵盤１０２において押鍵さ
れている鍵盤キーが上記機能キーの場合と同様に取り込
まれ（Ｓ₆₀₄ ）、変化した鍵が識別されることによりキ
ーアサイン処理が行われる（Ｓ₆₀₅ ）。

【００４６】次に、機能キー１０３（図１）で特には図
示しないデモ演奏キーが押されたときは、図２の制御デ
ータ兼波形用ＲＯＭ２１２からデモ演奏データ（シーケ
ンサデータ）が順次読み出されて、キーアサイン処理な
どが行われる（Ｓ₆₀₆ ）。また、リズムスタートキーが
押されたときは、リズムデータが制御データ兼波形用Ｒ
ＯＭ２１２から順次読み出され、キーアサイン処理など
が行われる（Ｓ₆₀₇ ）。

【００４７】その後に、以下に述べるタイマー処理が行
われる（Ｓ₆₀₈ ）。すなわち、後述するインタラプトタ
イマー処理（Ｓ₇₀₂ ）でインクリメントされている時間
データの時間値が判別され、デモ演奏制御用に順次読み
出される時間制御用のシーケンサデータ又はリズム演奏
制御用に読み出される時間制御用のリズムデータと比較
されることにより、Ｓ₆₀₆ のデモ演奏又はＳ₆₀₇ のリズ
ム演奏を行う場合の時間制御が行われる。

【００４８】さらに、発音処理Ｓ₆₀₉ では、発音処理さ
れるべき楽音のピッチにエンベロープを付加し、対応す
る発音チャネルにピッチデータを設定するというピッチ
エンベロープ処理等が行われる。

【００４９】更に、フロー１周準備処理が実行される
(Ｓ₆₀₁)。この処理においては、Ｓ₆₀₅の鍵盤キー処理に
おいて押鍵開始となったノート番号の発音チェネルの状
態を押鍵中に変えたり、離鍵となったノート番号の発音
チャネルの状態を消音中に変える等の処理が行われる。

【００５０】次に、図７図のインタラプト処理につき説
明する。図２のインタラプト制御部２０３により、図６
のメインフローに対応するプログラムに割り込みが掛か
ると、同プログラムの処理が中断され、図７のインタラ
プト処理プログラムの実行が開始される。この場合、イ
ンタラプト処理のプログラムにおいて、図６のメインフ
ローのプログラムで書き込みが行われるレジスタ等につ
いては、内容の書き換えが行われないように制御され
る。従って、通常のインタラプト処理の開始時と終了時
に行われるレジスタの退避と復帰の処理は不要となる。
これにより、図６のメインフローチャートの処理とイン
タラプト処理との間の移行が迅速に行われる。

【００５１】続いて、インタラプト処理において音源処
理が開始される（Ｓ₇₀₁ ）。この音源処理は図８に示さ
れる。この結果、８発音チャネル分が累算された楽音波
形データが、図２のＲＡＭ２０６内の後述するバッファ
Ｂに得られる。

【００５２】さらに、Ｓ₇₀₂ では、インタラプトタイマ
ー処理が行われる。ここでは、図７のインタラプト処理
が一定のサンプリング周期毎に実行されることを利用し
て、ＲＡＭ２０６（図２）上の特には図示しない時間デ
ータの値がインクリメントされる。すなわち、この時間
データの値を見れば時間経過がわかる。このようにして
得られる時間データは、前述したように、図６のメイン
フローのタイマー処理Ｓ₆₀₈ における時間制御に用いら
れる。

【００５３】そして、Ｓ₇₀₃ において、上記バッファ領
域の内容がＤ／Ａ変換器部２１３のラッチ３０１（図
４）にラッチされる。次に、図８のフローチャートを用
いて、インタラプト処理のステップＳ₇₀₁ で実行される
音源処理の動作を説明する。

【００５４】まず、ＲＡＭ２０６の波形データ加算用の
領域がクリアされる（Ｓ₈₀₁ ）。次に、発音チャネルの
１チャネル毎に音源処理が行られ（Ｓ₈₀₂ 〜Ｓ₈₀₉ ）、
最後に８チャネル目の音源処理が終了した時点で所定の
バッファ領域Ｂに８チャネル分が加算された波形データ
が得られる。これらの詳細な処理については後述する。

【００５５】次に図９は、前述の図６、図７のフローチ
ャートの処理の関係を概念的に示した流れ図である。ま
ず、ある処理Ａ（以下、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｆも同じ）が
行われる（Ｓ₉₀₁ ）。この「処理」は、図６のメインフ
ローチャートの、例えば「機能キー処理」、や「鍵盤キ
ー処理」などに対応する。その後、インタラプト処理に
入り、音源処理が開始される（Ｓ₉₀₂ ) 。これにより、
１サンプル分の８発音チャネルをまとめた楽音信号が得
られ、Ｄ／Ａ変換器部２１３に出力される。その後、メ
インフローチャートの何らかの処理Ｂに戻る。以上のよ
うな動作が、８つの全ての発音チャネルに対する音源処
理が行われながら繰り返される（Ｓ₉₀₄ 〜Ｓ₉₁₁ ）。そ
して、この繰り返し処理は、楽音の発音中続けられる。音源処理におけるデータ構成次に、図７のＳ₇₀₁ で実行される音源処理の具体例につ
いて説明する。

【００５６】本実施例では、マイクロコンピュータ１０
１が、８発音チャネル分の音源処理を分担することは前
述した。この８チャネル分の音源処理用のデータは、図
１０に示すようなデータフォーマットで、図２のＲＡＭ
２０６内の発音チャネル毎の領域に設定される。

【００５７】また、このＲＡＭ２０６に、図１１に示す
ような波形累算用のバッファＢが確保されている。この
場合、図１２の各発音チャネル領域には、ＡＤＰＣＭ方
式に基づく音源処理用の各種制御データが格納される。
同図において、Ａは、音源処理時に適応量子化差分デー
タ（後述する）が読み出される場合に指定されるアドレ
スを表し、Ａ_I が現在アドレスの整数部で、制御データ
兼波形用ＲＯＭ２１２（図２）の適応量子化差分データ
が格納されているアドレスに直接対応する。また、Ａ_F
は現在アドレスの小数部で、上記ＲＯＭ４１２から読み
出され逆量子化された差分値の補間に用いられる。つぎ
のＰ_I はピッチデータの整数部、Ｐ_F はピッチデータの
小数部を表す。例を示すと、Ｐ_I ＝１、Ｐ_F ＝０は原音
のピッチを、Ｐ_I ＝２、Ｐ_F ＝０は１オクターブ上のピ
ッチを、また、Ｐ_I ＝０、Ｐ_F ＝０．５は、１オクター
ブ下のピッチをそれぞれ表す。その他の種々の制御デー
タについては、後述のＡＤＰＣＭ方式の説明の際に詳述
する。

【００５８】本実施例では、図６のメインフローが実行
される場合に、音源処理に必要な制御データ、例えばピ
ッチデータ、エンベロープデータ等が、対応する発音チ
ャネル領域に設定される。そして、図７のインタラプト
処理での音源処理として実行される図８の各チャネル対
応の音源処理において、上記発音チャネル領域に設定さ
れている各種制御データが使用されながら、楽音の生成
処理が実行される。このようにメインフローのプログラ
ムと音源処理プログラムとの間のデータの通信は、ＲＡ
Ｍ２０６上の発音チャネル領域の制御データ（楽音生成
データ）を介して行われ、各プログラムにおける発音チ
ャネル領域に対するアクセスは相手のプログラムの実行
状態に一切関わりなく行えばよいため、実質的に両プロ
グラムを独立したモジュール構成とすることができ、簡
単かつ効率的なプログラム構造とすることができる。

【００５９】さらに、制御データ兼波形用ＲＯＭ２１２
には、特には図示しないデータフォーマットで適応量子
化差分データ（後述する）が記憶されると共に、後述す
る量子化データ（第１の実施例の場合）、伸長テーブル
（第２の実施例の場合）、又は関数テーブル（第３の実
施例の場合）が記憶される。これらは、後述するよう
に、制御データ兼波形量ＲＯＭ２１２から読み出された
適応量子化差分データの逆量子化を行うための制御デー
タである。このほか、同ＲＯＭ２１２には、各音色に対
応する楽音生成用の制御データが記憶されており、演奏
者により或る音色が設定された場合に、同ＲＯＭ２１２
からＲＡＭ２０６の前述の各発音チャネル領域に上記制
御データが転送、設定される。ＡＤＰＣＭ方式による音源処理の原理以下、このようなデータ構成を用いて実行される、図８
の１チャネル毎の各音源処理（Ｓ₈₀₂ 〜Ｓ₈₀₉ のいずれ
か）であるＡＤＰＣＭ方式の音源処理について説明す
る。なお、この音源処理は、マイクロコンピュータ１０
１のコンマンド解析部２０７が、制御用ＲＯＭ２０１に
格納されている音源処理用のプログラムを解釈・実行す
ることにより実現される。以下、特に言及しないかぎ
り、この前提のもとで処理が行われるものとする。

【００６０】始めに、ＡＤＰＣＭ方式の動作原理の概略
を説明する。まず、図１３において、制御データ兼波形
用ＲＯＭ２１２（図２）のアドレスＡ_I に対応するサン
プルデータＸ_P は、アドレスＡ_I の１つ前の、特には図
示しないアドレス（Ａ_I −１）に対応するサンプルデー
タとの差分値から求めた値である。

【００６１】制御データ兼波形用ＲＯＭ２１２のアドレ
スＡ_I には、つぎのサンプルデータとの差分値Ｄを求め
るための適応量子化差分データが書き込まれており、こ
のデータから差分値Ｄが基まる。従って、つぎのアドレ
スのサンプルデータはＸ_P ＋Ｄで求まり、これが新たな
サンプルデータＸ_P としておきかわる。

【００６２】この場合、現在アドレスを同図に示すよう
にＡ_F とすれば、現在アドレスＡ_F に対応するサンプル
データは、Ｘ_P ＋Ｄ×Ａ_F で求まる。このように、ＡＤ
ＰＣＭ方式では、現在のアドレスと、つぎのアドレスに
対応するサンプルデータ間の差分値Ｄを求めるための適
応量子化差分データが制御データ兼波形用ＲＯＭ２１２
（図２）から読み出され、それに基づいて差分値Ｄが計
算され、現在のサンプルデータに加算されて、つぎのサ
ンプルデータが求められることにより、順次波形データ
が作成される。

【００６３】このようなＡＤＰＣＭ方式を採用すると、
隣接する標本間の差分値が一般に小さい音声や楽音等の
ような波形を量子化する場合、通常のＰＣＭ方式に比較
して、少ないビット数で量子化を行えることは明らかで
ある。

【００６４】さらに、ＡＤＰＣＭ方式においては、以下
のような巧妙な適応量子化の原理が採用されている。
今、例えば楽音波形の差分値をメモリに記憶させる場
合、一定のＳ／Ｎを確保しながら最大±Ｅの振幅値（例
えば電圧値）をとり得る差分値を量子化するために、ｎ
ビットの量子化ビット数が必要であるとする。これに対
して、メモリ容量の制約等から１サンプルデータあたり
ｎビットより少ないｍビットのデータ量しか割り当てら
れない場合、差分値を１サンプルあたりなんとかｍビッ
トで量子化しなければならない。

【００６５】そのために通常は、±Ｅの振幅値の範囲を
２^m 分割することになるが、これでは量子化幅が広がっ
てＳ／Ｎが劣化してしまう。そこで、ＡＤＰＣＭ方式で
は、楽音波形等の差分値をメモリに記憶等される場合
に、一定のＳ／Ｎを確保できて、かつ、ｍビットで表現
できる振幅値の絶対値が｜±Ｅ｜より小さい｜±ｅ｜の
範囲を定める。そして、振幅値の絶対値が｜±ｅ｜より
大きな差分値は、１以上の正規化係数で割ってその範囲
内に入るように圧縮し、その後にｍビットで量子化し、
メモリに記憶等させる。これにより、一定のＳ／Ｎを確
保したまま１サンプデータあたりの量子化ビット数を減
らすことができ、メモリ容量を減らすことができる。こ
のような操作を適応量子化と呼ぶ。

【００６６】ここで、上述のように適応量子化された差
分データから元の差分値を再現するためには、各サンプ
ルデータの適応量子化を行った時の上記正規化係数もい
っしょに記憶させておき、適応量子化された差分データ
をメモリから読み出すときに、それに対応する正規化係
数も同時に読み出し、適応量子化された差分データに乗
算して元の差分値を再現しなければならない。この操作
を逆量子化と呼ぶ。

【００６７】しかし、１サンプルデータごとに上記正規
化係数を記憶させたのでは、結局、振幅値が±Ｅの範囲
の差分値をｎビットで量子化したのと同程度の記憶容量
が必要になってしまい、データ圧縮は実現できない。

【００６８】そこで、記憶容量の増加を抑えることので
きるＡＤＰＣＭ方式による音源処理の第１、第２及び第
３の実施例につき、以下に順次説明する。ＡＤＰＣＭ方式による音源処理の第１の実施例第１の実施例では、楽音波形の差分値の振幅が連続する
８サンプル程度の時間範囲では急激には変化しないこと
を利用して、差分値をメモリに記憶させる際に、連続す
る８サンプルの差分値は同じ正規化係数で適応量子化し
て記憶させることとする。そして、正規化係数の値自体
もそれほど細かくない一定のステップで変化するように
し、そのような正規化係数を数ビットで量子化する。

【００６９】具体的には、第１の実施例では、正規化係
数の値が８段階に変化するようにし、それを３ビットで
表現する。これにより、正規化係数は８サンプル毎に３
ビットのデータで量子化してメモリに記憶すればよいた
め、データ圧縮が実現できる。なお以下の説明では、上
述の正規化係数を量子化データと呼ぶことにする。

【００７０】上述の原理を図１４で説明する。同図で
は、上述の±Ｅは±６４、±ｅは±８であり、量子化幅
は１である。これにより、±８の範囲が１６レベルで量
子化されるため、差分値が適応量子化されるときの量子
化ビット数は４ビットとなり、また、量子化データは３
ビットである。そして、適応量子化時には、元の差分値
がこの量子化データに対応する係数で除算されることに
より、すべて±８の範囲に圧縮される。

【００７１】図１４では、元の差分値が±８以内の場合
には量子化データ「００１」によって指示される係数１
で除算され（すなわち、圧縮は行われない）、元の差分
値が±８より大きく±１６以内の場合には量子化データ
「０１０」によって指示される係数２で除算され、以下
同様にして、元の差分値が±３２より大きく±６４以内
の最大範囲の場合には量子化データ「１１１」によって
指示される係数８で除算される。そして、このようにし
て圧縮され４ビットで量子化された差分データが制御デ
ータ兼波形用ＲＯＭ２１２（図２）に記憶され、同時
に、このときの３ビットの量子化データが、差分値８サ
ンプルに対して１データずつ、図１２の如く上記ＲＯＭ
２１２に記憶される。

【００７２】以上のＡＤＰＣＭ方式の音源処理の第１の
実施例の動作を、図１５〜図１８の動作フローチャート
を用いて説明する。フロー中の各変数は、図２のマイク
ロコンピュータ１０１内のＲＡＭ２０６上の対応する発
音チャネル領域に図１０のデータフォーマットで確保さ
れている。

【００７３】図１５〜図１８に基づく音源処理は、大き
く分けてエンベロープ処理（Ｓ₁₅₀₁〜Ｓ₁₅₀₇）と、波形
処理（Ｓ₁₅₀₈〜Ｓ₁₅₃₂）から構成される。まず、図１３
及び図１４のＡＤＰＣＭ方式の原理に基づく波形処理の
前に、エンベロープ処理について説明する。

【００７４】図１９は、エンベロープ処理で生成される
エンベロープを示した図である。Ｓ₁₅₀₁〜Ｓ₁₅₀₇の処理
により生成されるエンベロープ値Ｅは、後述するステッ
プＳ₁₅₃₁において楽音波形出力Ｏに乗算されることによ
り、楽音波形の各サンプルデータにエンベロープが付加
される。

【００７５】各楽音波形データに付加されるエンベロー
プは、時間的にいくつかのステップ（セグメント）から
構成されている。同図では、４ステップの例が示されて
いる。図中のΔｘはエンベロープのサンプリング周期で
あり、Δｙはエンベロープ値の変化幅である。

【００７６】エンベロープ処理Ｓ₁₅₀₁〜Ｓ₁₅₀₇では、サ
ンプリングタイミング毎のエンベロープ値Ｅの計算と、
その値が現在のステップの目標エンベロープ値ＯＥに達
したか否かのチェックが行われる。そして、ＥがＯＥに
達したときには、図６のメインフローにおけるＳ₆₀₉ の
発音処理においてそれが検知されて、次のステップのエ
ンベロープのためのデータ（Δｘ、Δｙ及び目標エンベ
ロープ値ＯＥ）が、図２の制御データ兼波形用ＲＯＭ２
１２から読み出されて、ＲＡＭ２０６（図２）上の対応
する発音チャネル領域（図１０参照）にセットされてい
る。

【００７７】具体的には、Ｓ₁₅₀₁で、エンベロープの演
算周期Δｘと比較するためのタイマ値Δｘ_t が、インタ
ラプトタイミング毎にインクリメントされる。次に、Ｓ
₁₅₀₂で、ΔｘがΔｘ_t と一致したか否かが判定される。

【００７８】一致しなければエンベロープ処理は行われ
ない。Ｓ₁₅₀₂で、ΔｘがΔｘ_t と一致したと判定された
場合、Ｓ₁₅₀₃で、エンベロープ値の変化幅Δｙの符号ビ
ットが判別される。

【００７９】符号ビットが正でＳ₁₅₀₃の判定がＹＥＳの
場合、すなわち、エンベロープが上昇中の場合には、ス
テップＳ₁₅₀₄において、現在エンベロープ値Ｅに変化幅
Δｙが加算される。

【００８０】逆に、符号ビットが負でＳ₁₅₀₃の判定がＮ
Ｏの場合、すなわち、エンベロープが下降中の場合に
は、ステップＳ₁₅₀₅において、現在エンベロープ値Ｅか
ら変化幅Δｙが減算される。

【００８１】その後、Ｓ₁₅₀₆において、現在エンベロー
プ値Ｅが目標エンベロープ値ＯＥ以上となったか否かが
判別される。ＥがＯＥ以上となった場合には、現在エン
ベロープ値Ｅが目標エンベロープ値ＯＥで置き換えられ
る。

【００８２】これが、前述の如く図６のメインフローに
おけるＳ₆₀₉ の発音処理で検知されて、次のステップの
エンベロープのためのデータがＲＡＭ２０６上にセット
される。なお、発音処理で現在エンベロープ値Ｅとして
０が検出された場合には、発音の終了として処理され
る。

【００８３】次に、図１３及び図１４のＡＤＰＣＭ方式
の原理に基づく、Ｓ₁₅₀₈〜₁₅₃₂の波形処理について説明
する。制御データ兼波形用ＲＯＭ２１２（図２）上の適
応量子化差分データが記憶されているアドレスのうち、
現在の処理の対象とされるデータが記憶されているアド
レスを図１０の（Ａ_I,Ａ_F ）とする。

【００８４】まず、現在アドレス（Ａ_I,Ａ_F ）にピッチ
データ（Ｐ_I,Ｐ_F ）が加算される（Ｓ₁₅₀₈）。このピッ
チデータは、図１の鍵盤１０２において押鍵操作された
鍵番号に対応している。

【００８５】そして、加算されたアドレスの整数部Ａ_I
に変化があるか否かが判定される（Ｓ₁₅₀₉）。判定がＮ
Ｏならば、図１３のアドレスＡ_I における差分値Ｄを用
いて、Ｄ×Ａ_F なる演算処理により、アドレスの小数部
Ａ_F に対応する補間データ値Ｏが演算される
（Ｓ₁₅₂₉）。なお、差分値Ｄは、今回以前のインタラプ
トタイミングにおける音源処理により求まっている（後
述するＳ₁₅₁₈又はＳ₁₅₂₁参照）。

【００８６】次に、上記補間データ値Ｏにアドレスの整
数部Ａ_I に対応するサンプルデータＸ_P が加算され、現
在アドレス（Ａ_I,Ａ_F ）に対応する新しいサンプルデー
タＯ（図１３のＸ_Q に対応）が得られる（Ｓ₁₅₃₀）。

【００８７】この後、このサンプルデータに、前述のエ
ンベロープ処理で求まっているエンベロープ値Ｅが乗算
され（Ｓ₁₅₃₁）、得られたＯの内容がＲＡＭ２０６（図
２）内の波形データバッフアＢ（図１１参照）に累算さ
れる（Ｓ₁₅₃₂）。このバッファＢには、他の発音チャネ
ルに対する音源処理（図８Ｓ₈₀₂ 〜Ｓ₈₀₉ ）で生成され
た楽音波形出力が累算され、最終的に８チャネル分が累
算されたデータとして、１サンプル分の楽音波形データ
が生成される。

【００８８】その後、図６のメインフローに戻り、つぎ
のサンプリング周期でインタラプトが掛かって、図１５
〜図１８の音源処理の動作フローチャートがふたたび実
行されて、現在アドレス（Ａ_I,Ａ_F ）にピッチデータ
（Ｐ_I,Ｐ_F ）が加算される（Ｓ₁₅₀₈）。

【００８９】以上の動作が、アドレスの整数部Ａ_I に変
化が生ずるまで繰り返される。この間、サンプルデータ
Ｘ_P 及び差分値Ｄは更新されず、補間データＯのみがア
ドレスＡ_F に応じて更新され、その都度新たなサンプル
データＸ_Q が得られる。

【００９０】次に、Ｓ₁₅₀₈で現在アドレス（Ａ_I,Ａ_F ）
にピッチデータ（Ｐ_I,Ｐ_F ）が加算された結果、現在ア
ドレスの整数部Ａ_I が変化したら（Ｓ₁₅₀₉）、アドレス
Ａ_I がエンドアドレスＡ_E に達しているか又は越えてい
るか否かが判定される（Ｓ₁₅₁₀）。

【００９１】判定がＮＯの場合、以下のＳ₁₅₁₁〜Ｓ₁₅₁₈
のループ処理により、現在アドレスの整数部Ａ_I に対応
するサンプルデータが計算される。すなわち、まず、旧
Ａ_I という変数（図１０参照）には、現在アドレスの整
数部Ａ_I が変化する前の値が格納されている。これは、
後述するＳ₁₅₁₃又はＳ₁₅₂₄の処理の繰り返しにより実現
される。

【００９２】この旧Ａ_I の値がＳ₁₅₁₃で順次インクリメ
ントされながら、Ｓ₁₅₁₈において、旧Ａ_I により指示さ
れる制御データ兼波形用ＲＯＭ２１２（図２）上の適応
量子化差分データが読み出され、逆量子化の処理により
差分値Ｄが演算される。この逆量子化は、前述した如
く、適応量子化差分波形データに量子化データを乗算す
ることで実現されるが、このときの量子化データは、量
子化データ現在アドレスＡＤＲで指示される制御データ
兼波形用ＲＯＭ２１２上のデータとして読み出される
（図１２参照）。

【００９３】この場合の量子化データは、すでに説明し
たように差分値の８サンプル毎に１データずつが対応し
ている。そこで、ブロック内カウンタＢＫという変数が
用意され（図１０参照）、Ｓ₁₅₁₄において上記カウンタ
ＢＫが初期値０から順次インクリメントされ、Ｓ₁₅₁₅に
おいてそのカウンタＢＫの値が７を越えたか否かが判別
されることにより、８サンプル進んだか否かが判別され
る。そして、ＢＫの値が７を越えたら再びＢＫの値を初
期値０に戻し（Ｓ₁₅₁₆）、量子化データ現在アドレスＡ
ＤＲの値を１だけ進める（Ｓ₁₅₁₇）。

【００９４】このようにして、適切な量子化データ現在
アドレスＡＤＲによって読み出される適切な量子化デー
タに基づいて、Ｓ₁₅₁₈で差分値Ｄが演算される。そし
て、この差分値Ｄが、Ｓ₁₅₁₂において順次サンプルデー
タＸ_P 累算される。

【００９５】以上の動作が繰り返される結果、旧Ａ_I の
値が変化後の現在アドレスの整数部Ａ_I に等しくなった
時点で、サンプルデータＸ_P の値は変化後の現在アドレ
スの整数部Ａ_I に対応する値となる。

【００９６】このようにして、現在アドレスの整数部Ａ
_I に対応するサプルデータＸ_P が求まると、Ｓ₁₅₁₁の判
定がＹＥＳとなり、前述の補間値の演算処理（Ｓ₁₅₂₉）
に移る。

【００９７】上述の音源処理が各インタラプトタイミン
グ毎に繰り返され、Ｓ₁₅₁₀の判定がＹＥＳに変化した
ら、つぎのループ処理を入る。まず、エンドアドレスＡ
_E を越えた分のアドレス（Ａ_I ，Ａ_E ）がループアドレ
スＡ_L に加算され、得られたアドレスが新たな現在アド
レスの整数部Ａ_I とされる（Ｓ₁₅₁₉）。

【００９８】以下、ループアドレスＡ_L からどれだけア
ドレスが進んだかによって、差分値Ｄが演算され累算さ
れる操作が何回か繰り返されることにより、新たな現在
アドレスの整数部Ａ_I に対応するサンプルデータＸ_P が
計算される。

【００９９】すなわち、まず、初期設定としてサンプル
データＸ_P が予め設定されているループアドレスＡ_L で
のサンプルデータＸ_PL（図１０参照）の値とされ、旧Ａ
_I がループアドレスＡ_L の値とされる。

【０１００】さらに、量子化データ現在アドレスＡＤＲ
及びブロック内カウンタＢＫの各値が、ループアドレス
Ａ_L において対応する値ＡＤＲ_L 及びＢＫ_L とされる
（Ｓ₁₅₂₀）。

【０１０１】Ａ_L 、Ｘ_PL、ＡＤＲ_L 及びＢＫ_L の各値
は、予め制御データ兼波形用ＲＯＭ２１２からＲＡＭ２
０６の各発音チャネル領域（図１０参照）に読み出され
ている。なお、これらは演奏者が特には図示しない手段
により設定できるようにしてもよい。

【０１０２】続いて、以下のＳ₁₅₂₁〜Ｓ₁₅₂₈の処理が繰
り返される。すなわち、旧Ａ_I の値がＳ₁₅₂₄で順次イン
クリメントされながら、Ｓ₁₅₂₁において、旧Ａ_I により
指示される制御データ兼波形用ＲＯＭ２１２（図２）上
の適応量子化差分データが読み出され、逆量子化の処理
によって差分値Ｄが演算される。

【０１０３】このとき、Ｓ₁₅₁₈の場合と同様に、量子化
データ現在アドレスＡＤＲで指示される制御データ兼波
形用ＲＯＭ２１２上のアドレスから量子化データが読み
出され、適応量子化差分データに乗算されることによ
り、差分値Ｄが演算される。

【０１０４】このときの量子化データ現在アドレスＡＤ
Ｒは、前述のＳ₁₅₁₄〜Ｓ₁₅₁₇の処理と同様のＳ₁₅₂₄〜Ｓ
₁₅₂₈の処理によって更新される。そして、この差分値Ｄ
が、Ｓ₁₅₂₃において順次サンプルデータＸ_P に累算され
る。

【０１０５】以上の動作が繰り返される結果、旧Ａ_I の
値が変化後の現在アドレスの整数部Ａ_I に等しくなった
時点で、サンプルデータＸ_P の値はループ処理後の新た
な現在アドレスの整数部Ａ_I に対応する値となる。

【０１０６】このようにして、新たな現在アドレスの整
数部Ａ_I に対応するサンプルデータＸ_P が求まると、Ｓ
₁₅₂₂の判定がＹＥＳとなり、前述の補間値の演算処理
（Ｓ₁₅₂₉）に移る。

【０１０７】以上のようにして、１発音チャネル分のＡ
ＤＰＣＭ方式による波形データが生成される。ＡＤＰＣＭ方式による音源処理の第２の実施例以上説明した第１の実施例では、ＡＤＰＣＭにおける量
子化データを、差分値の８サンプルに１データずつ、制
御データ兼波形用ＲＯＭ２１２（図２）に記憶させてい
る。これに対して、以下に説明する第２の実施例では、
楽音波形の差分値の振幅の分布が予め楽音波形に特有の
分布となることを利用して、正規化係数の代わりに、差
分値の各振幅をどの値に圧縮するかという圧縮特性を定
め、差分値をメモリ（図２の２１２）に記憶させる際
に、この圧縮特性で圧縮を行いながら適応量子化して記
憶させることとする。そして、音源処理時には、その圧
縮特性の逆特性である伸長特性で適応量子化された差分
値を伸長しながら逆量子化を行って元の差分値を再生
し、それを累算して楽音波形を再生すればよい。そのた
めに、制御データ兼波形用ＲＯＭ２１２（図２）には、
上記伸長特性で伸長を行うための図２１で後述するよう
な伸長テーブルを記憶させておく。この場合は、第１の
実施例のような量子化データを記憶させる必要はない。

【０１０８】以下に、上述の原理に基づくＡＤＰＣＭ方
式による音源処理の第２の実施例の動作につき具体的に
説明する。第２の実施例による音源処理も第１の実施例
と同様、大きく分けてエンベロープ処理と、波形処理か
ら構成される。この場合、エンベロープ処理は、図１５
の第１の実施例のものと全く同様であり、また、波形処
理の後半の処理である、補間データ値の演算処理、エン
ベロープ値の乗算処理及び波形データバッファへの累算
処理は、図１８の第１の実施例のものと全く同様であ
る。

【０１０９】図２０は、波形処理の前半部分の処理の動
作フローチャートであり、第１の実施例における図１６
及び図１７の部分に対応する。同図において、図１６、
図１７と同じ番号のステップは、同じ機能を有するもの
とする。

【０１１０】図１６、図１７の第１の実施例のステップ
Ｓ₁₅₁₄〜Ｓ₁₅₁₇及びＳ₁₅₂₅〜Ｓ₁₅₂₈の処理では、制御デ
ータ兼波形用ＲＯＭ２１２から各サンプルに対応する８
サンプル単位のブロックの量子化データが読み出され、
適応量子化差分データに乗算されることにより差分値Ｄ
が演算された。これに対して、図２０の第２の実施例で
は、上述のステップＳ₁₅₁₄〜Ｓ₁₅₁₇がステップＳ
₂₀₀₁で、ステップＳ₁₅₂₅〜Ｓ₁₅₂₈がステップＳ₂₀₀₃でそ
れぞれ置き換えられている。

【０１１１】そして、これらのステップにおいて、ま
ず、旧Ａ_I により指示される制御データ兼波形用ＲＯＭ
２１２（図２）上の適応量子化差分データが読み出さ
れ、これを入力として、同じくＲＯＭ２１２上に記憶さ
れている図２１の例のような特性を有する伸長テーブル
で直接伸長されることにより逆量子化の処理が行われ、
差分値Ｄが演算される。

【０１１２】なお、第２の実施例では、図１０の音源処
理用のデータのうち、ブロック内カウンタＢＫ及び量子
化データＲＯＭの現在アドレスＡＤＲの２つのデータは
必要ない。これに対して、図１６のステップＳ₁₅₂₀は図
２０のステップＳ₂₀₀₂としてよい。

【０１１３】楽音波形信号の場合、その波形特性は予め
わかっているため、図２１の例のような伸長テーブルを
用意することにより、現在の適応量子化差分データの大
きさに基づいて、それを伸長テーブルによって直接逆量
子化できる。このため、通常の通信音声信号のように長
時間の平均的な特性しかわからないような信号に適用し
た場合に比較し、はるかに正確な適応量子化を行うこと
が可能となり、高品質かつ高圧縮率で楽音信号の記憶・
再生が可能となる。ＡＤＰＣＭ方式による音源処理の第３の実施例上述の第２の実施例では、現在の適応量子化差分データ
の大きさに基づいて、それを伸長テーブルで直接逆量子
化して差分データを求めている。これに対して、各タイ
ミング毎の量子化データ（正規化係数）を、前回のタイ
ミングの量子化データに前回の適応量子化差分データの
絶対値を入力として求まる関数値を乗算することにより
順次求め、その演算された量子化データを現在の適応量
子化差分データに乗算することによっても、差分値を求
めることができる。この原理に基づく第３の実施例の動
作を以下に説明する。

【０１１４】第３の実施例は、第２の実施例における図
２０の波形処理のステップＳ₂₀₀₂及びＳ₂₀₀₃のそれぞれ
を、図２２のステップＳ₂₂₀₁とＳ₂₂₀₂のセットからなる
ステップで置き換えた処理として実現される。

【０１１５】まず、制御データ兼波形用ＲＯＭ２１２
に、予め圧縮時に求まる図２３の例で示されるような変
換関数テーブルを記憶させておく。ステップＳ₂₂₀₁で
は、まず、（旧Ａ_I −１）により指示される制御データ
兼波形用ＲＯＭ２１２（図２）上の前回のタイミングの
適応量子化差分データが読み出され、これを同じくＲＯ
Ｍ２１２上に記憶されている図２３の例のような特性を
有する関数テーブルｆで変換する。そして、この関数値
を前回のタイミングの量子化データΔｑに乗算し、今回
のタイミングの新たな量子化データΔｑとして置き換え
る。

【０１１６】そして、ステップＳ₂₂₀₂で、この量子化デ
ータΔｑを、旧Ａ_I により指示される制御データ兼波形
用ＲＯＭ２１２上の今回のタイミングの適応量子化差分
データに乗算することにより、差分値Ｄが求まる。

【０１１７】なお、第３の実施例では、図１０の音源処
理用のデータのうち、ブロック内カウンタＢＫ及び量子
化データＲＯＭの現在アドレスＡＤＲの２つのデータは
必要なく、その代わりに各発音チャネルの領域に量子化
データΔｑが追加される。この発音チャネル毎のΔｑ
は、例えば図６の機能キー処理Ｓ₆₀₃ で各発音チャネル
にキーアサインが行われた場合等において、所定の初期
値に初期設定される。ＡＤＰＣＭ方式による音源処理の他の実施例以上説明した第１〜第３の実施例のほかに、より一般的
なＡＤＰＣＭ方式を本発明に適用することも可能であ
る。すなわち、現在の適応量子化差分データに対する量
子化データを、１サンプル前に求まった差分値の振幅値
に基づいて論理的に生成し、それを現在の適応量子化差
分データに乗算して現在の差分値を生成するようなアル
ゴリズムも採用することが可能である。この場合、例え
ば図１６及び図１７において、Ｓ₁₅₁₄〜Ｓ₁₅₁₇及びＳ
₁₅₂₅〜Ｓ₁₅₂₈の処理は不要となり、Ｓ₁₅₁₄及びＳ₁₅₂₄の
処理の後の更新前の差分値から量子化データを生成する
論理アルゴリズムの処理ステップを挿入し、Ｓ₁₅₁₈及び
Ｓ₁₅₂₁において、旧Ａ_I に基づいて制御データ兼波形用
ＲＯＭ２１２（図２）から読み出された適応量子化差分
データに上記量子化データを乗算すればよい。このよう
なＡＤＰＣＭ方式によれば、量子化データを制御データ
兼波形用ＲＯＭ２１２に記憶させる必要がないため、さ
らにデータ圧縮が可能となる。

【０１１８】また、ここまでのＡＤＰＣＭ方式では、１
サンプル前の波形データの値と現在の波形データの値と
の差分値を適応量子化して制御データ兼波形用ＲＯＭ２
１２に記憶させているが、これに限られるものではな
く、現在の波形データの値から１サンプル前の波形デー
タの値に固定の予測係数を乗算して得た値を減算した値
を記憶させれば、さらにデータ圧縮が可能となる。そし
て、このときの予測係数を、１サンプル前の波形データ
の値に基づいて適応的に変化させることも可能であり、
より一層のデータ圧縮が実現される。さらに発展して、
１サンプル前のみならず、２サンプル、３サンプル前と
いった過去の複数サンプルの各々に異なる予測係数を乗
算して総和をとり、その総和の値を現在の波形データの
値から減算したものを制御データ兼波形用ＲＯＭ２１２
に記憶させれば、究極的なデータ圧縮が可能となる。

【０１１９】以上の適用から理解されるように、ＡＤＰ
ＣＭ方式というカテゴリーであれば、どのような音源方
式も本発明に適用することが可能である。

【０１２０】

【発明の効果】本発明によれば、専用の音源回路は全く
必要とせずに、汎用のプロセッサ構成とすることが可能
となる。このため、楽音波形発生装置全体の回路規模を
大幅に小型化することができ、ＬＩＳ化した場合等にお
いても通常のマイクロコンピュータの製造技術と同じで
よく、チップの歩留りも向上するため、製造コストを大
幅に低減させることが可能なる。なお、楽音信号出力手
段は簡単なラッチ回路で構成できるため、この部分を付
加したことによる製造コストの増加はほとんどない。

【０１２１】また、適応差分パルス符号変調方式の仕様
を若干変更したい場合、ポリフォニック数を変更したい
場合等において、プログラム記憶手段に記憶させる音源
処理プログラムを変更するだで対処でき、新たな楽音波
形発生装置の開発コストを大幅に減少させることが可能
となり、ユーザに対しても例えばＲＯＭカード等によっ
て新たな音源方式を提供することが可能となる。

【０１２２】この場合、演奏情操処理プログラムと音源
処理プログラムとの間のデータのリンクをデータ記憶手
段上の楽音生成データを介して行うというデータアーキ
テクチャと、演奏情報処理プログラムに対して所定時間
間隔で音源処理プログラムを実行するというプログラム
アーキテクチャを実現したことにより、両プロセッサ間
の同期をとるための処理が必要なくなり、プログラムを
大幅に簡略化することが可能となる。これにより、適応
差分パルス符号変調方式のように処理が複雑な音源処理
も、十分な余裕をもって実行することができる。

【０１２３】更に、適応差分パルス符号変調方式の音源
処理における処理条件による処理時間の変化を楽音信号
出力手段によって全て吸収することができるため、楽音
信号をＤ／Ａ変換器等へ出力するための複雑なタイミン
グ制御プログラムが必要なくなるという効果も生まれ
る。

【０１２４】

【０１２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例の全体構成図である。

【図２】マイクロコンピュータの内部構成図である。

【図３】従来のＤ／Ａ変換器部の構成図である。

【図４】本実施例によるＤ／Ａ変換器部の構成図であ
る。

【図５】Ｄ／Ａ変換におけるタイミングチャートであ
る。

【図６】本実施例の全体動作フローチャートである。

【図７】インタフェース処理の動作フローチャートであ
る。

【図８】音源処理の動作フローチャートである。

【図９】メイン動作フローチャートとインタラプト処理
との関係を示す概念図である。

【図１０】ＲＡＭ上の発音チャネル毎の記憶領域を示す
図である。

【図１１】ＲＡＭ上のバッフア領域を示す図である。

【図１２】制御データ兼波形用ＲＯＭ上の量子化データ
のデータフォーマットを示す図である。

【図１３】ＡＤＰＣＭ方式において差分値Ｄと現在アド
レスＡ_F を用いて補間値Ｘ_Q を求める場合の原理説明図
である。

【図１４】適用量子化の原理説明図である。

【図１５】ＡＤＰＣＭ方式による音源処理の第１の実施
例の動作フローチャート（その１）である。

【図１６】ＡＤＰＣＭ方式による音源処理の第１の実施
例の動作フローチャート（その２）である。

【図１７】ＡＤＰＣＭ方式による音源処理の第１の実施
例の動作フローチャート（その３）である。

【図１８】ＡＤＰＣＭ方式による音源処理の第１の実施
例の動作フローチャート（その４）である。

【図１９】エンベロープ特性の説明図である。

【図２０】ＡＤＰＣＭ方式による音源処理の第２の実施
例の動作フローチャートである。

【図２１】第２の実施例における伸張テーブルの特性の
例を示した図である。

【図２２】ＡＤＰＣＭ方式による音源処理の第３の実施
例の動作フローチャートである。

【図２３】第３の実施例における関数テーブルの特性の
例を示した図である。

【符号の説明】

１０１マイクロコンピュータ１０２鍵盤１０３機能キー１０４スイッチ部１０５ローパスフィルタ１０６アンプ１０７スピーカ１０８電源回路２０１制御用ＲＯＭ２０２ＲＯＭアドレスデコーダ２０３インタラプト制御部２０４ＲＡＭアドレス制御部２０５ＲＯＭアドレス制御部２０６ＲＡＭ２０７コマンド解析部２０８ＡＬＵ部２０９乗算器２１０入力ポート２１１出力ポート２１２制御データ兼波形用ＲＯＭ２１３Ｄ／Ａ変換器部３０１、４０１ラッチ３０３Ｄ／Ａ変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宇佐美隆二東京都西多摩郡羽村町栄町３丁目２番１号カシオ計算機株式会社羽村技術センター内 (72)発明者斯波康祐東京都西多摩郡羽村町栄町３丁目２番１号カシオ計算機株式会社羽村技術センター内 (72)発明者太期広一郎東京都西多摩郡羽村町栄町３丁目２番１号カシオ計算機株式会社羽村技術センター内 (72)発明者小倉和夫東京都西多摩郡羽村町栄町３丁目２番１号カシオ計算機株式会社羽村技術センター内 (56)参考文献特開平２−179695（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−242996（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−131226（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10H 7/02 G10H 1/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】演奏情報を処理するための演奏情報処理
プログラムと、楽音信号を得るための適応差分パルス符
号変調方式による音源処理プログラムを記憶するプログ
ラム記憶手段と、前記プログラム記憶手段のアドレスを制御するアドレス
制御手段と、前記適応差分パルス符号変調方式で楽音信号を生成する
ために必要な楽音生成データを記憶するデータ記憶手段
と、演算処理手段と、前記アドレス制御手段、前記データ記憶手段及び前記演
算処理手段を制御しながら、前記プログラム記憶手段に
記憶された前記演奏情報処理プログラム又は前記音源処
理プログラムを実行する手段であり、通常時は前記演奏
情報処理プログラムを実行して前記データ記憶手段上の
楽音生成データを制御し、所定時間間隔で前記音源処理
プログラムに制御を移してそれを実行し、その終了後に
再び前記演奏情報処理プログラムを実行する手段であ
り、前記音源処理プログラムの実行時に、前記データ記
憶手段上の楽音生成データに基づいて前記適応差分パル
ス符号変調方式で楽音信号を生成するプログラム実行手
段と、前記プログラム実行手段が前記音源処理プログラムを実
行して得られた前記楽音信号を保持し、該保持された楽
音信号を一定の出力時間間隔で出力する楽音信号出力手
段と、を有することを特徴とする楽音波形発生装置。
【請求項２】前記プログラム実行手段は、前記所定時
間間隔で割り込み信号を発生する割り込み制御手段を含
み、該プログラム実行手段は、前記演奏情報処理プログラム
を実行中に、前記割り込み制御手段から前記割り込み信
号が発生したタイミングで前記演奏情報処理プログラム
を中断し、前記音源処理プログラムに制御を移してそれ
を実行し、その終了後に割り込みを解除して前記演奏情
報処理プログラムの実行を再開する、ことを特徴とする請求項１記載の楽音波形発生装置。