JP3082881B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子楽器に関し、特に、
波形メモリを有し、前記波形メモリから楽音波形を順に
読み出し、波形の最後に達すると、予定の区間を繰り返
し読み出すことによって楽音を発生させる電子楽器に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子楽器、例えば電子ピアノなど
は、ピアノなどの実際の楽器の音をＰＣＭ録音し、その
データを加工して波形メモリに記憶し、押下されたキー
の音高に対応するアドレス間隔で、前記波形メモリから
波形を読み出し、楽音を発生させていた。

【０００３】実際のピアノの音は長い場合には数十秒も
あり、波形の最後まで記憶するには膨大な量のメモリが
必要となるが、波形の後ろの部分は、時間の経過による
音色、即ち波形の変化が比較的少ないので、波形メモリ
の所定の区間を繰り返し読み出すことによって楽音波形
を発生させていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の電
子楽器においては、前記の波形メモリの一定の区間を繰
り返し読み出す期間に入ると、同じ波形を何度も繰り返
して楽音信号を発生させるので、周期性が出て、発生さ
れる楽音が単調になってしまうという問題点があった。

【０００５】本発明の目的は、前記のような従来技術の
問題点を改良し、波形の繰り返し読み出し時に、発生す
る楽音の周波数、振幅等を単調さを感じないように変調
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 本発明は、楽音波形を
記憶する波形メモリと、音色情報に対応したパラメータ
を発生するパラメータ発生手段と、該パラメータ発生手
段からの第１のパラメータに応答して、前記波形メモリ
からの楽音波形を順に読み出し、波形の最後に達する
と、予定の区間を繰り返し読み出す読み出し手段と、前
記パラメータ発生手段からの第２のパラメータに応答し
て、楽音波形を制御する制御信号を発生する制御信号発
生手段と、該制御信号により前記波形メモリから読み出
された楽音波形を制御して、楽音信号を形成する楽音信
号形成手段と、前記読み出し手段の読み出しが繰り返し
読み出し期間に入ったことを検出する繰り返し期間検出
手段と、前記繰り返し期間検出手段の出力に応答して第
１のパラメータに関連する変調情報および第２のパラメ
ータに関連する変調情報を発生し、該変調情報を前記読
み出し手段および前記制御信号発生手段にそれぞれ印加
する変調情報発生手段とを具備し、前記第２のパラメー
タに関連する変調情報の加味された前記制御信号発生手
段から出力される制御信号により、前記第１のパラメー
タに関連する変調情報の加味された前記波形メモリから
読み出された楽音波形を制御して、変調効果をかけられ
た楽音信号を生成するようにした点に特徴がある。

【０００７】

【作用】このような手段により、発生される楽音に微妙
に変化が付くことによって、実際の楽器の音に近くな
り、単調さが感じられなくなる。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照して詳
細に説明する。図１は本発明が適用される電子楽器のハ
ードウェア構成を表すブロック図である。図１におい
て、ＣＰＵ１はキーアサイン、発音制御など電子楽器全
体の制御を行う。ＲＯＭ２には、キーアサイン、発音制
御などに必要なプログラム、データが格納されている。
ＲＡＭ３には、キーアサインデータ、音源制御用データ
等が記憶される。なお、ＲＡＭ３の一部または全部はバ
ッテリーバックアップされており、電源を切っても、音
色設定スイッチにより設定されたデータ等は保持されて
いる。

【０００９】キーボード部４は、スイッチを備えた複数
の鍵盤、および鍵盤の各スイッチ接点をＣＰＵ１の制御
により順次読み取る回路から成る。操作パネル部５は、
音色設定スイッチ等のスイッチ群、スイッチ群の各スイ
ッチ接点をＣＰＵ１の制御により順次読み取る回路、及
びＬＣＤあるいはＬＥＤによる表示装置から成る。

【００１０】楽音発生部６は、後述するが、ＣＰＵ１の
制御により、指定された周波数に対応するアドレス間隔
で波形メモリから波形信号を読み出し、デジタル楽音波
形を出力するような構成のものである。また、楽音発生
部６は一般に時分割多重処理により、例えば３２チャネ
ル等の複数チャネルを同時に発音可能な構成となってい
る。

【００１１】Ｄ／Ａ変換器７は、楽音発生部６から出力
されたデジタル楽音信号をＤ／Ａ変換する。アナログ信
号処理部８はアナログ楽音信号に対してノイズ除去のた
めの簡単なフィルタ処理、増幅処理を施す回路である。
９は増幅器、１０はスピーカである。なお、Ｄ／Ａ変換
器７、アナログ信号処理部８、増幅器９、スピーカ１０
はそれぞれ左右の分として２個づつある。１１は各回路
を接続するバスである。

【００１２】図２は、楽音発生部６の内部構成を示すブ
ロック図である。パラメータメモリ２０は楽音発生部６
の各チャネルごとの音色情報を記憶するメモリである。
記憶内容としては、波形メモリの読み出し開始アドレ
ス、読み出し終了アドレス、繰り返し開始アドレス等の
読み出しアドレス情報（ＦＩ）、アタック、ディケイな
どの各フェーズにおけるレベル、スピード等のエンベロ
ープ情報（ＡＩ）、カットオフ周波数、レゾナンス（共
振部分の増加レベル）等のフィルタ制御情報（ＴＩ）、
パン効果、残響効果など、その他の効果情報（ＥＩ）な
どがある。これらの情報は、ＣＰＵ１がキーアサイン、
発音制御に従って随時更新する。

【００１３】波形読み出しアドレス発生器２１は、後述
するが、ＣＰＵ１から与えられたキー情報およびＣＰＵ
１からの音色情報に応答するパラメータメモリ２０から
のパラメータに基づき、波形メモリの読み出しアドレス
ＲＡを算出する回路である。この波形読み出しアドレス
発生器２１は、波形メモリからの読み出しが、１つの波
形データの最後に達すると、所定のアドレスまで戻って
繰り返し読み出す、あるいは逆方向に所定のアドレスま
で読み出し、再び方向を変えて最後まで読み出す等の方
法により、長い楽音の発生制御を行なう。

【００１４】図６は、波形メモリからデータを読み出す
方式を示す説明図である。（ａ）は、所定のアドレスま
で戻って繰り返し読み出す方式を示しており、開始アド
レスＳＴから読み出しを開始し、終了アドレスＬＥに達
すると、繰り返し開始アドレスＬＴに戻って同じ方向に
読み出しを継続する。

【００１５】図６（ｂ）は終了アドレスＬＥに達する
と、今度は終了アドレスＬＥから逆方向に読み出しを行
ない、繰り返し開始アドレスＬＴに達すると、また方向
を変えて読み出しを継続するものである。本発明はいず
れの方式においても実施可能であるが、実施例としては
（ａ）の方式のものについて説明する。

【００１６】図２に戻ると、波形読み出しアドレス発生
器２１は、本実施例の特徴部分である、繰り返し期間に
おける単調さを無くすための変調効果信号発生回路も備
えている。これについては後述する。

【００１７】波形メモリ２２は、ピアノなどの各種音色
の楽音をＰＣＭ録音し、そのデータを加工したものを記
憶しており、波形読み出しアドレス発生器２１から指定
された、読み出しアドレスＲＡの整数部のアドレスの波
形データを補間回路２３に出力する。データは繰り返
し、あるいは折り返し読み出しを行なうために、繰り返
し部、あるいは折り返し部において波形データが急激に
変化することによってノイズが発生しないように、例え
ば繰り返し部、あるいは折り返し部の波形データが共に
０になるような加工を行なう。

【００１８】補間回路２３は、波形読み出しアドレス発
生器２１から出力される読み出しアドレスＲＡの小数部
と、波形メモリ２２から読み出される、読み出しアドレ
スＲＡの整数部のアドレスの波形データ、および（読み
出しアドレスＲＡの整数部＋１）のアドレスの波形デー
タとから、演算により正確な値を求める回路である。

【００１９】デジタルフィルタ２４は、発生された楽音
信号の周波数成分の調整を行なうためのもので、フィル
タ制御信号発生器２５からの制御信号に基づいて、カッ
トオフ周波数、レゾナンス（共振部分の増加レベル）等
の特性を制御する。

【００２０】フィルタ制御信号発生器２５は、パラメー
タメモリ２０からの出力情報（ＴＩ）と波形読み出しア
ドレス発生器２１からの変調信号（ＴＤ）とを演算し、
デジタルフィルタ２４に制御信号を出力する。

【００２１】エンベロープ発生器２６は、パラメータメ
モリ２０からの出力情報（ＡＩ）および波形読み出しア
ドレス発生器２１からの変調信号（ＡＤ）に基づいてエ
ンベロープを発生し、乗算器２７は、デジタルフィルタ
２４の出力にエンベロープ発生器２６の出力を乗算す
る。

【００２２】図５（ａ）はエンベロープ発生器２６の一
例を示すブロック図である。このエンベロープ発生器
は、キーオン／オフの情報により、パラメータメモリ２
０からのデータＡＩに基づいて、エンベロープ生成部５
０がエンベロープを発生し、該エンベロープ信号と、波
形読み出しアドレス発生器２１から出力される変調信号
ＡＤを乗算器５１によって乗算することによって、変調
をかけるものである。

【００２３】図５（ｂ）はエンベロープ発生器２６の他
の構成例を示すブロック図である。このエンベロープ発
生器は、パラメータメモリ２０からのデータＡＩの一
部、例えばサスティンパラメータにのみ、波形読み出し
アドレス発生器２１から出力される変調信号ＡＤを乗算
器５２によって乗算し、このパラメータに基づいて、エ
ンベロープ生成部５０がエンベロープを発生する。従っ
てこのエンベロープ発生器は、エンベロープ信号のサス
ティン部にのみ変調がかかるものである。

【００２４】図２に戻って、パン効果付加回路２８は、
チャネル毎の１つの楽音信号を与えられた比率で左右２
つの楽音信号に分配、出力することにより、楽音ごとの
音像（音源の位置）を制御するものである。パン制御信
号発生器２９は、パラメータメモリ２０からの出力情報
（ＥＩ）および波形読み出しアドレス発生器２１からの
変調情報（ＥＤ）を演算して、パン効果付加回路２８へ
の制御信号を発生する。

【００２５】図３は、波形読み出しアドレス発生器２１
の内部構造を示すブロック図である。このアドレス発生
器は、読み出しアドレスが終了アドレスに達すると、繰
り返し開始アドレスまで戻って、再び同じ方向に読み出
しを続行する、図６（ａ）の方式の例を示している。

【００２６】第１の加算器３０は、音高情報であるキー
番号と、変調効果メモリ４０の出力（ＦＤ）とを加算す
る。また必要に応じて、周波数変調効果（ビブラート、
ポルタメントなど）生成のために変調効果信号Ｅを加算
するようにしてもよい。なお、この加算器は周波数ナン
バーメモリ３１の後に設けるようにしてもよい。

【００２７】周波数ナンバーメモリ３１は、音高情報で
ある第１の加算器３０の出力をアドレスとして入力し、
波形メモリ２２から読み出すべきアドレス間隔である周
波数ナンバーを出力する。変調効果等を細かく表現する
ために、キー番号は半音階情報を表わすノートと小数部
のセントより成る。この為、周波数ナンバーメモリ３１
は、例えば半音階を更に百等分したキー番号に対する周
波数ナンバーを記憶している。周波数ナンバーも整数部
と小数部から成る。

【００２８】立上がり検出器３２は、キーオン／オフ信
号の立上がり、即ちキーオンになった時点を検出し、１
クロック期間だけ、信号を出力する。第１の選択器３３
は、波形メモリの読み出しアドレス累算回路に挿入され
ており、立上がり検出器３２の出力信号が存在する間は
読み出し開始アドレスＳＴを出力し、その他の期間は第
２の選択器３８からの信号を出力する。この選択器によ
り、発音開始時にアドレス累算回路（保持器３５）に読
み出し開始アドレスＳＴが入力される。

【００２９】第２の加算器３４は第１の選択器３３と周
波数ナンバーメモリ３１との出力を加算することによっ
て、次に読み出すべきアドレスＲＡを算出する。この値
は、波形メモリ２２、補間回路２３に出力される。保持
器３５はチャネル数分の記憶装置であり、図示しないク
ロックに従って、第２の加算器３４によって累算した読
み出しアドレスＲＡを保持している。

【００３０】比較器３６は、第２の加算器３４によって
累算した読み出しアドレスＲＡから、読み出し終了アド
レスＬＥを減算し、（ＲＡ≧ＬＥ）の条件が成り立つ時
に、読み出しアドレスが終了アドレスを越えたことを示
す到達信号がカウンタ３９および第２の選択器３８に一
定期間出力される。またオーバー値（ＲＡ−ＬＥ）が第
３の加算器３７に一定期間出力される。

【００３１】第３の加算器３７は、前記オーバー値（Ｒ
Ａ−ＬＥ）と繰り返し開始アドレスＬＴとを加算する。
第２の選択器３８は通常は保持器３５からの信号を出力
しているが、比較器３６から到達信号が発生すると、第
３の加算器３７からの入力を出力する。

【００３２】カウンタ３９は、繰り返し読み出し期間に
入ったことを検出、表示するためのものである。カウン
タ３９はチャネル数分備えられており、立上がり検出器
３２の出力信号によってリセットされ、比較器３６から
の到達信号によってカウントアップしていく。この動作
により、図６（ａ）のように、波形メモリからの読み出
しの繰り返し回数を計数する。

【００３３】変調情報メモリ４０は、カウンタ３９の計
数値をアドレスとして入力し、各回路への変調信号を出
力する。出力される信号は、例えばデジタルフィルタ２
４を変調するための信号ＴＤ、エンベロープ発生器２６
を変調するための信号ＡＤ、その他の効果付加回路を変
調するための信号ＥＤ、波形読み出しアドレス発生器２
１を変調するための信号ＦＤなどである。

【００３４】図７は、発音開始からの変調情報メモリ４
０の出力波形の一例を示す波形図である。図において
は、発音開始から所定の期間は、繰り返し領域には達し
ていないので、変調情報メモリ４０の出力は０である。
所定期間を過ぎ、繰り返し領域に入ると、カウンタがカ
ウントアップし始め、その値に従って変調情報メモリ４
０の出力が図のように変化する。

【００３５】この例の場合は振幅が次第に大きくなる正
弦波を示しており、例えばこの信号をＦＤ、ＡＤなどと
して用いることにより、楽音信号をわずかに変化させ
て、単調さを無くすることができる。波形としては、こ
の他にも任意の波形が考えられ、例えばデジタルフィル
タ２４を変調するための信号ＴＤとしては、単調減少す
る信号を発生させ、これを用いてカットオフ周波数を制
御すれば、時間の経過に従って高調波成分の少なくなる
楽音信号が得られる。図３に戻ると、信号ＦＤについて
は、第１の加算器３０に加えられ、楽音信号の周波数が
変調される。

【００３６】つぎに、図３のカウンタ３９の、他の構成
例を説明する。図３のカウンタ３９は、読み出しアドレ
スが終了アドレスに達する度にカウントアップしている
が、個々の波形データはそれぞれ、データの繰り返し部
の長さが異なっており、また同じ波形データを読み出す
場合でも、音高の違いにより読み出す速度が異なる。従
ってカウンタ３９のカウント周期が、波形の種類や音高
によって異なる場合があり、変調信号にばらつきがあ
る。

【００３７】図４に示すカウンタの構成例は、上記のよ
うな問題点を改良したものである。ＲＳフリップフロッ
プ４１のセット入力端子には、図３の比較器３６の到達
信号が接続されており、またリセット入力端子には、立
上がり検出器３２の出力が接続されている。ＲＳフリッ
プフロップ４１の反転出力は、カウンタ４３とＤＣＯ
（デジタル制御発信器）４２のリセット端子に接続され
ており、ＤＣＯ４２の出力はカウンタ４３のクロック端
子に接続されている。ＤＣＯ４２は、外部（例えばＣＰ
Ｕ１）から、発振周波数をプリセットできるようになっ
ている。

【００３８】このような構成にすれば、読み出しアドレ
スが終了アドレスに達し、繰り返し領域に入った後は、
ＤＣＯ４２の発振周波数に基づく一定の周期でカウンタ
４３がカウントアップしていくので、波形の種類や音高
によって変調信号にばらつきがでることは無くなる。

【００３９】つぎに、上記実施例の動作を図２、３を中
心に説明する。演奏者がキーボードを押下すると、図１
のＣＰＵ１は周知の方法でキーアサイン処理を行ない、
音色情報をパラメータメモリ２０の該当するチャネルの
領域に書き込む。また音高情報を波形読み出しアドレス
発生器２１に与えると共に、波形読み出しアドレス発生
器２１およびエンベロープ発生器２６に起動をかける。
これにより発音が開始される。

【００４０】波形メモリの読み出しが波形データの最後
に達すると、図３の比較器３６が到達信号を出力し、読
み出しアドレスＡＤが（繰り返し開始アドレスＬＴ＋オ
ーバー値）に設定し直されると共に、カウンタ３９がカ
ウントアップする。この動作は図６（ａ）に示すよう
に、波形メモリの読み出しが波形データの最後に達する
度に繰り返される。

【００４１】すると、図７に示すように、変調情報メモ
リ４０から、カウンタ３９のカウント値に応じた、各種
の変調信号（ＴＤ、ＡＤ、ＥＤ、ＦＤ）が出力され、楽
音信号の周波数、高調波成分比率、振幅、音像、残響等
に変調がかけられる。このような動作により、発生され
る楽音に微妙に変化が付くことによって、単調さが感じ
られなくなる。

【００４２】以上、一実施例を説明したが、本発明は波
形メモリの繰り返し読み出し期間を検出して、楽音信号
に様々な変調効果をかけるものであり、効果の種類とし
ては、例えば残響効果など様々なものが考えられる。

【００４３】繰り返し読み出し期間に入ったことを検出
する検出手段としては、カウンタを用いた例を示した
が、単にフリップフロップあるいはフラグを用いて該期
間内であることを表示し、通常の変調効果付加手段を用
いて変調をかけるようにすることも可能である。また、
楽音信号に変調効果をかける手段についても、メモリを
用いて変調信号を発生させる例を示したが、ゲート回
路、あるいはアナログ回路により変調信号を発生させる
ことも可能である。

【００４４】さらに、本実施例ではハードウェアにより
変調信号の発生制御を行なうものを開示したが、繰り返
し期間の検出も含めてソフトウェアにより制御を行なう
ことも可能である。この場合には図示しないビブラート
等の変調効果の制御と合わせて音色制御情報を算出し、
パラメータメモリ２０を介して各信号発生器を制御する
ように構成することも可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、発
生される楽音に微妙に変化がつくことによって、単調さ
が感じられなくなり、実際の楽器の音に近い楽音の発生
が可能になるという効果がある。また、本発明によれ
ば、前記楽音波形を制御する制御信号を、主たる信号で
あるパラメータと、従たる信号である変調情報とから生
成するので、該従たる変調情報の情報量を小さくでき、
また該変調情報の更新が簡単であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用される電子楽器のハードウェア
構成を表すブロック図である。

【図２】 楽音発生部６の内部構成を示すブロック図で
ある。

【図３】 波形読み出しアドレス発生器２１の内部構造
を示すブロック図である。

【図４】 図３のカウンタ３９の他の構成例を示すブロ
ック図である。

【図５】 エンベロープ発生器２６の構成例を示すブロ
ック図である。

【図６】 波形メモリからデータを読み出す方式を示す
説明図である。

【図７】 変調情報メモリ４０の出力波形の一例を示す
波形図である。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…ＲＯＭ、３…ＲＡＭ、４…キーボード
部、５…操作パネル部、６…楽音発生部、７…Ｄ／Ａ変
換器、８…アナログ信号処理部、９…増幅器、１０…ス
ピーカ、１１…バス ２０…パラメータメモリ、２１…波形読み出しアドレス
発生部、２２…波形メモリ、２３…補間回路、２４…デ
ジタルフィルタ、２５…フィルタ制御信号発生器、２６
…エンベロープ発生器、２７…乗算器、２８…パン効果
付加回路、２９…パン制御信号発生器

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 楽音波形を記憶する波形メモリと、 音色情報に対応したパラメータを発生するパラメータ発
   生手段と、 該パラメータ発生手段からの第１のパラメータに応答し
   て、前記波形メモリからの楽音波形を順に読み出し、波
   形の最後に達すると、予定の区間を繰り返し読み出す読
   み出し手段と、 前記パラメータ発生手段からの第２のパラメータに応答
   して、楽音波形を制御する制御信号を発生する制御信号
   発生手段と、 該制御信号により前記波形メモリから読み出された楽音
   波形を制御して、楽音信号を形成する楽音信号形成手段
   と、 前記読み出し手段の読み出しが繰り返し読み出し期間に
   入ったことを検出する繰り返し期間検出手段と、 前記繰り返し期間検出手段の出力に応答して第１のパラ
   メータに関連する変調情報および第２のパラメータに関
   連する変調情報を発生し、該変調情報を前記読み出し手
   段および前記制御信号発生手段にそれぞれ印加する変調
   情報発生手段とを具備し、前記第２のパラメータに関連する 変調情報の加味された
   前記制御信号発生手段から出力される制御信号により、
   前記第１のパラメータに関連する変調情報の加味された
   前記波形メモリから読み出された楽音波形を制御して、
   変調効果をかけられた楽音信号を生成するようにしたこ
   とを特徴とする電子楽器。
2. 【請求項２】 前記繰り返し期間検出手段は、波形読み
   出しの繰り返し回数を出力するものであることを特徴と
   する請求項１記載の電子楽器。
3. 【請求項３】 前記繰り返し期間検出手段は、繰り返し
   読み出し期間に入ってからの経過時間を出力するもので
   あることを特徴とする請求項１記載の電子楽器。