JP3288500B2 - 電子楽器の楽音発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子楽器の楽音発生装
置に係り、特に波形データの波形メモリに対する記憶、
読出しを波形データのサンプリングレートの時間変化に
合わせて行うようにした電子楽器の楽音発生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子楽器の楽音発生装置において
は、楽音波形データを波形メモリに記憶し、楽音の位相
情報によって波形メモリから波形データを読み出して楽
音を取り出すようにしている。

【０００３】その際、波形メモリに記憶される波形デー
タのサンプリングレートは、その波形の最高次のスペク
トルにより、時間的にある一定な値に定められていた。

【０００４】この場合、波形データの高次スペクトルを
表すには波形のサンプリングレートを高くする必要があ
り、このように波形のサンプリングレートを高くするに
は波形のサンプル数（ワード数）を大きくしなければな
らない。

【０００５】ピアノなどの減衰音は、音の立ち上がり時
には高次スペクトル成分を多く含んでいるが、高次成分
の方が減衰が速いため時間の経過と共にそれらの成分は
減少していくものである。

【０００６】図６乃至図９は、ビブラホンのスペクトル
の時間変化を示す周波数特性図である。

【０００７】図６は打撃直後、図７は ０．０８５秒経
過後、図８は０．１７秒経過後、図９は０．６８秒経過
後のスペクトル変化を示している。

【０００８】これらの図から明らかなように、時間の経
過と共に高次成分が減少し、波形の変化は少なくなって
いる。

【０００９】このように、従来技術においては、音の立
ち上がり部の最高次のスペクトルを表現できるように波
形のサンプリングレートを定めると、時間がある程度経
過し、定常的になった部分の波形に対しても同じサンプ
リングレートが用いられる。

【００１０】このため、定常的になった部分の波形に対
しても、本来必要のない高いサンプリングレートが用い
られ、波形のサンプル数が増え、波形メモリのサイズが
大きくなるという問題があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、
波形メモリに波形データを記憶する際に、波形スペクト
ルの時間変化に合わせてサンプリングレートを変化させ
ることにより、音質を損なうことなく波形メモリを小型
にした効率のよい電子楽器の楽音発生装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による電子装置の楽音発生装置は、発音すべ
き楽音の音高を指示する音高指示手段１と、前記音高指
示手段１による音高に基づいて楽音の位相情報を発生す
る位相情報発生手段５と、サンプリングレートが時間変
化する波形データを記憶する波形記憶手段７と、前記位
相情報発生手段５からの位相情報の整数部に基づき前記
波形記憶手段７から波形データを読み出すためのアドレ
ス信号を出力するアドレス制御手段６とを備え、前記ア
ドレス制御手段６からのアドレス信号により読み出され
た波形データに基づいて楽音を発生する楽音発生装置に
おいて、前記位相情報発生手段５が、前記位相情報の進
行にともない、前記波形データにおけるサンプリングレ
ートの時間変化に適合する補正周波数データを発生する
補正周波数データ発生手段２４を有することを特徴とす
る。

【００１３】第２の発明は前記第１の発明において、前
記補正周波数データ発生手段が発生する補正周波数デー
タは、前記位相情報の進行に伴い次第に減少することを
特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明は、楽音のスペクトル変化の特性に着目
してなされたものであり、楽音の立ち上がり時のスペク
トル変化の激しいときと、楽音のスペクトル変化が安定
し定常状態に達したときのサンプリングレートを時間の
経過に応じて変化させ、発音時には前記時間の経過に応
じた速度で波形データを読み出し発音するものである。

【００１５】これにより、発音状態に応じ、発音開始時
のサンプリングレートは密に、定常状態に達したときの
サンプリングレートは粗にすることにより、音質を損な
うことなくメモリの節減が可能となる。

【００１６】

【実施例】図１は、本発明の電子楽器の全体構成を示す
ブロック図である。

【００１７】図において、１は当該電子楽器全体の動作
を制御するＣＰＵ（中央処理装置）であり、２はＣＰＵ
１の動作プログラムおよび楽音を制御する各種データを
記憶するＲＯＭである。３はＣＰＵ１が使用する作業用
バッファとしてのＲＡＭである。

【００１８】４は鍵盤回路であり、鍵盤の押下により該
鍵に対応する楽音をＣＰＵ１の制御下でオン・オフ信号
として出力するものである。５は位相情報発生回路であ
り、鍵盤回路４やＲＯＭ２からの出力に基づいて楽音の
位相情報を発生するものである。

【００１９】６はアドレス制御回路であり、位相情報発
生回路５からの出力である楽音位相情報の整数部（Ｉｎ
ｔ）に基づき、波形メモリ７に記憶された波形データの
連続する複数の基本サンプル点に対応するアドレス信号
を時分割に出力する。

【００２０】７は波形メモリであり、例えばＲＯＭで構
成され、楽音の立ち上がり部分と、これに続く繰り返し
部分からなる波形データを記憶するものである。

【００２１】８はサンプル補間回路であり、波形メモリ
７からの出力波形データの連続する複数の基本サンプル
点に基づいて波形振幅値を補間演算して出力する。サン
プル補間回路８は係数メモリ、乗算器、加算器等で構成
される。

【００２２】９はエンベロープ発生回路であり、鍵盤回
路４などからの演奏データの出力に基づいて楽音波形の
エンベロープを発生するものである。１０は乗算器であ
り、サンプル補間回路８からの波形振幅値とエンベロー
プ発生回路９からのエンベロープ信号とを乗算して出力
するものである。

【００２３】１１はＤ／Ａ変換器であり、乗算器１０の
出力をデジタル信号からアナログ信号に変換するもので
ある。１２はサウンドシステムであり、Ｄ／Ａ変換器か
ら供給された楽音信号により放音するものである。

【００２４】次に、係る構成における本実施例の動作に
ついて説明する。

【００２５】この電子楽器は、ＣＰＵ１の制御によりＲ
ＯＭ２から読み出された楽音情報または鍵盤回路４から
入力された楽音情報に基づいて、位相情報発生回路５か
ら位相情報の整数部（Ｉｎｔ）がアドレス制御回路６に
出力され、また小数部（Ｆｒａｃ）はサンプル補間回路
８に出力される。

【００２６】位相情報の整数部のデータを受け取ったア
ドレス制御回路６は、波形メモリ７に対して連続する複
数の基本サンプル点に対応するアドレス信号を時分割に
出力する。波形メモリ７はアドレス信号に対応した複数
の波形データをサンプル補間回路８に時分割に送出す
る。

【００２７】波形メモリ７からの波形データとともに位
相情報発生回路５から位相情報の小数部のデータを受け
サンプル補間回路８は、この小数部のデータに基づいて
前記波形メモリ７からの複数の波形データを補間し位相
情報に対応した波形振幅値を出力する。

【００２８】サンプル補間回路８からの波形振幅値は乗
算器１０に出力され、エンベロープ信号と乗算され、Ｄ
／Ａ変換器１１でアナログ量に変換され、サウンドシス
テム１２から放音される。

【００２９】図２は本実施例の位相情報発生回路５の構
成図である。図を参照しなが位相情報発生回路５の構成
について説明する。

【００３０】図において、２１はループトップアドレス
( Loop Top Address) を記憶するループトップアドレス
レジスタ（以下ＬＴレジスタという）であり、２２はル
ープエンド(Loop End)アドレスを記憶するループエンド
アドスレジスタ（以下ＬＥレジスタという）である。

【００３１】２３は基本周波数データを記憶する基本周
波数データレジスタ（以下ＦＮレジスタという）であ
り、この内容はＣＰＵバス３２を介してＣＰＵ１により
設定される。２４は、本発明の主題である記憶された波
形の読み出し速度を時間変化させるための補正周波数デ
ータを発生する補正周波数データ発生回路である。２５
〜２７は加算器である。

【００３２】２８はＬＥレジスタ２２の出力をマイナス
入力端子に、加算器２６の出力をプラス入力端子に受
け、マイナス出力（それらの減算出力）を与える減算器
である。

【００３３】２９はセレクタであり、減算器２８からの
ボロー出力により、ＬＴレジスタ２１とＬＥレジスタ２
２の出力を選択し、加算器２７に出力するものである。

【００３４】３０はＣＰＵバス３２からの直接出力と加
算器２７からの出力を選択するセレクタであり、３１は
位相情報の現在値を記憶する現在値レジスタ（以下Σａ
レジスタという）である。

【００３５】Σａレジスタ３１は図１のアドレス制御回
路６およびサンプル補間回路８に、それぞれ位相情報の
整数（Ｉｎｔ）部および小数（Ｆｒａｃ）部を出力する
ものである。。

【００３６】次に図２を参照しながら位相情報発生回路
５の動作について説明する。

【００３７】ＦＮレジスタ２３からの基本周波数データ
および補正周波数データ発生回路２４からの補正周波数
データが加算器２５に入力され、基本周波数データが補
正されて加算器２５から出力される。

【００３８】加算器２５の出力は加算器２６に入力さ
れ、さらに、この加算器２６には当該回路の出力である
位相情報が整数部・小数部ともにフィードバックされて
入力される。

【００３９】その結果、加算器２６からは当該回路の出
力の位相情報に、基本周波数データと補正周波数データ
が加算された出力が得られ、減算器２８のプラス端子に
入力される。

【００４０】減算器２８のマイナス端子にはＬＥレジス
タ２２からＬＥアドレスが入力されており、それらの減
算出力が加算器２７に出力される。また、減算器２８か
らはセレクタ２９にボロー信号が出力される。

【００４１】この結果、ＬＴレジスタ２１からＬＴアド
レスを、また、ＬＥレジスタ２２からＬＥアドレスを入
力されたセレクタ２９は、減算器２８からのボロー信号
によりＬＴアドレスまたはＬＥアドレスを選択して加算
器２７に出力する。

【００４２】加算器２７はセレクタ２９からの出力と、
減算器２８からの減算出力とを加算してセレクタ３０に
出力する。セレクタ３０は加算器２７からの加算出力と
ＣＰＵバス３２からの直接信号とのいずれかを選択し、
Σａレジスタ３１に出力する。

【００４３】その結果、Σａレジスタ３１は位相情報の
整数部（Ｉｎｔ）と小数部（Ｆｒａｃ）の現在値を出力
する。

【００４４】図３は本実施例の電子楽器の波形メモリの
データの記憶状態を説明する図である。

【００４５】図のような状態で記憶されている波形の読
取りは、先ずスタートアドレスから開始され（この発音
開始時の位相情報は図２のΣａレジスタ３１にＣＰＵ１
により書き込まれる）、ＬＴアドレスとＬＥアドレスの
間でループ状に波形展開される。

【００４６】なお、ＬＴアドレスおよびＬＥアドレスは
図２のＬＴレジスタ２１およびＬＥレジスタ２２に記憶
され、その設定はＣＰＵバス３２を介してＣＰＵ１によ
り行われる。

【００４７】図４は位相情報であるアドレスと補正周波
数データの関係を示す特性図である。

【００４８】図２の位相情報発生回路図に示されている
補正周波数データ発生回路２４は、例えば図４に示すよ
うに、横軸に位相情報のアドレスを取ると、アドレスが
大きくなるにつれて補間周波数データは次第に小さくな
る関数形をとることを特徴としている。

【００４９】これは、図６〜図９にビブラホンについて
例示したように、楽音の高次スペクトル成分は、時間が
たつと急速に減少することを示している。

【００５０】従って, 楽音の立ち上がり部の最高次のス
ペクトルが表現できるように波形のサンプリングレート
を決めたとき、このサンプリングレートでは、ある程度
時間が経過し楽音が定常的になったときには必要以上の
サンプリングが行われていることになる。

【００５１】このため、スペクトルの変化に応じてサン
プリングレートを変化させることにより、音質を損なう
ことなく波形メモリの節減が可能となる。

【００５２】図５は補正周波数データ発生回路の一実施
例を示す構成図である。図に示すように、Σａレジスタ
３１からの位相情報の整数部（Ｉｎｔ）の上位ビットに
より補正値メモリ３３から補正値が読み出され、補間回
路３４に入力される。

【００５３】一方、Σａレジスタ３１からの位相情報の
整数部（Ｉｎｔ）の下位ビットが補間回路３４に入力さ
れ、ここで補正値メモリ３３からの補正値を補間し、補
正周波数データを出力する。

【００５４】なお、補間回路３４を設けず補正値メモリ
３３の出力をそのまま補正周波数データとして出力する
ように構成してもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば音
質を損なうことなく波形メモリを節減可能となり、経済
的な電子楽器の楽音発生装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子楽器の全体回路構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】本実施例の電子楽器の位相情報発生回路の構成
図である。

【図３】本実施例の電子楽器の波形メモリにおける波形
データの記憶状態を示す説明図である。

【図４】アドレスと補正周波数データの関係を示す特性
図である。

【図５】補正周波数データ発生回路の一実施例を示す構
成図である。

【図６】最初のビブラホンのスペクトルの時間変化を示
す周波数特性図である。

【図７】０．０８５秒経過後のビブラホンのスペクトル
の時間変化を示す周波数特性図である。

【図８】０．１７秒経過後のビブラホンのスペクトルの
時間変化を示す周波数特性図である。

【図９】０．６８秒経過後のビブラホンのスペクトルの
時間変化を示す周波数特性図である。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ（音高指示手段） ２ ＲＯＭ ３ ＲＡＭ ４ 鍵盤回路 ５ 位相情報発生回路（位相情報発生手段） ６ アドレス制御回路（アドレス制御手段） ７ 波形メモリ（波形記憶手段） ８ サンプル補間回路 ９ エンベロープ発生回路 １０ 乗算器 １１ Ｄ／Ａ 変換器 １２ サウンドシステム ２１ ＬＴレジスタ ２２ ＬＥレジスタ ２３ ＦＮレジスタ ２４ 補正周波数データ発生回路（補正周波数デー
タ発生手段） ２５、２６、２７ 加算器 ２８ 加減算器 ２９、３０ セレクタ ３１ Σａレジスタ ３２ ＣＰＵバス ３３ 補正値メモリ ３４ 補間回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発音すべき楽音の音高を指示する音高指
   示手段と、 前記音高指示手段による音高に基づいて楽音の位相情報
   を発生する位相情報発生手段と、 サンプリングレートが時間変化する波形データを記憶す
   る波形記憶手段と、 前記位相情報発生手段からの位相情報の整数部に基づき
   前記波形記憶手段から波形データを読み出すためのアド
   レス信号を出力するアドレス制御手段とを備え、 前記アドレス制御手段からのアドレス信号により読み出
   された波形データに基づいて楽音を発生する楽音発生装
   置において、 前記位相情報発生手段が、前記位相情報の進行にともな
   い、前記波形データにおけるサンプリングレートの時間
   変化に適合する補正周波数データを発生する補正周波数
   データ発生手段を有することを特徴とする電子楽器の楽
   音発生装置。
2. 【請求項２】 前記補正周波数データ発生手段が発生す
   る補正周波数データは、前記位相情報の進行に伴い次第
   に減少することを特徴とする請求項１記載の電子楽器の
   楽音発生装置。