JP4088947B2

JP4088947B2 - Music generator

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Publication number: JP4088947B2
Application number: JP36017699A
Authority: JP
Inventors: 文章太田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: JP2001175259A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル制御フィルタ（以下、ＤＣＦと記す）を用いて楽音を発生する楽音発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、与えられたフィルタ係数に対応して所望のフィルタ特性を具現するデジタル制御フィルタ（ＤＣＦ）を備えた楽音発生装置が知られている。この種の装置では、ＤＣＦのカットオフ周波数を経時変化させることによって、発生する楽音のエンベロープを制御したり、カットオフ周波数付近に共振点を与え、その共振点近傍の周波数帯域における信号レベルを強調するようにしたレゾナンス制御を行うように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＤＣＦを搭載する楽音発生装置では、ＤＣＦのカットオフ周波数を経時変化させるエンベロープ制御を施しながら、カットオフ周波数近傍の信号レベルを強調するレゾナンス制御を同時に施すと、強調される周波数帯域が経時変化することによって、発生する楽音の基音や倍音成分が非調和な関係になる。この為、自然楽器では得難い人工的な音色変化を備えた、所謂シンセサイズ音を発生する際には好都合となる反面、自然楽器のような音色変化を得ることが出来ない、という問題がある。
そこで本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、自然楽器のような音色変化を得ることができる楽音発生装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、発音指示された楽音の基音周波数を初期カットオフ周波数に設定し、この初期カットオフ周波数を起点に経時変化するカットオフ特性を表すＤＣＦエンベロープを発生するＤＣＦエンベロープ発生手段と、経時変化するＤＣＦエンベロープが前記初期カットオフ周波数に収束した時点で、この初期カットオフ周波数にて経時変化する共振深さを表すレゾナンスエンベロープを発生するレゾナンスエンベロープ発生手段と、発音指示に応じて生成される波形に対し、前記ＤＣＦエンベロープに対応したカットオフ特性でフィルタリングを施して楽音を形成する一方、この形成された楽音に対し、前記レゾナンスエンベロープに対応した共振深さのフィルタリングを施して前記基音周波数を強調するフィルタ手段とを具備することを特徴とする。
【０００５】
上記請求項１に従属する請求項２に記載の発明によれば、前記レゾナンスエンベロープ発生手段は、指定された音高に対応したキースケール係数を発生するキースケール発生手段を備え、発生すべき楽音の音高が指定された場合、その音高に対応して前記キースケール発生手段が発生するキースケール係数を用いて前記レゾナンスエンベロープをキースケーリングすることを特徴としている。
【０００７】
さらに、上記請求項１に従属する請求項３に記載の発明によれば、前記レゾナンスエンベロープに対応した共振深さのフィルタリングにより生じる音量変化を相殺する逆特性に従って前記フィルタ手段が出力する楽音の音量を制御する音量制御手段を具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、発音指示に応じて生成される波形に対し、発音指示された楽音の基音周波数を初期カットオフ周波数とし、これを起点に経時変化するカットオフ特性を表すＤＣＦエンベロープに対応したフィルタリングを施して楽音を形成する一方、この形成された楽音に対し、前記ＤＣＦエンベロープが初期カットオフ周波数に収束した時点から、この初期カットオフ周波数で経時変化する共振深さを表すレゾナンスエンベロープに対応したフィルタリングを施すことによって、その楽音の基音周波数を強調するようにしたので、基音成分と倍音成分とが調和した自然楽器のような音色変化を得ることが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明による楽音発生装置は、周知の電子楽器の他、パーソナルコンピュータを用いたＤＴＭ装置などに適用される。以下では、本発明による楽音発生装置を適用した電子楽器を実施例とし、これについて図面を参照して説明する。
【００１０】
（１）構成
図１は、本発明による実施例の構成を示すブロック図である。この図において、１は装置パネルに配設されるパネルスイッチ群であり、各スイッチ操作に応じたスイッチイベント信号を発生する。このパネルスイッチ群１には、電源をオンオフする電源スイッチの他、音色を指定する音色スイッチ等が設けられている。２は押離鍵操作（演奏操作）に応じたキーオン／キーオフ信号および鍵番号（キーナンバ）、ベロシティ等からなる演奏情報を発生する鍵盤である。３はＬＣＤパネル等から構成される表示部であり、後述するＣＰＵ４から供給される表示制御信号に応じて楽器各部の設定状態や動作モード等を表示する。
【００１１】
ＣＰＵ４は、パネルスイッチ群１で行われるスイッチ操作に応じて発生するスイッチイベントに基づき楽器各部の動作状態を設定したり、演奏情報に応じた楽音パラメータ（例えば、発音指示コマンドや消音指示コマンド等）を生成して音源７に送出する。５はプログラムエリアとデータエリアとを備えるＲＯＭである。ＲＯＭ５のプログラムエリアには、上記ＣＰＵ４にロードされる各種制御プログラムが記憶される。また、ＲＯＭ５のデータエリアには、ＤＣＦエンベロープデータおよびレゾナンスエンベロープデータが格納される。
【００１２】
ＤＣＦエンベロープデータは、ＤＣＦエンベロープの各波形フェーズ（アタック、ディケイ、サステインおよびリリース）毎の周波数レベルＦＬＥＶＥＬおよび周波数レートＦＲＡＴＥから構成される。
例えば、図２に図示するＤＣＦエンベロープの一例の場合、図３および図４に図示するように、アタックフェーズでは周波数レートＦＲＡＴＥ（１）で周波数レベルＦＬＥＶＥＬ（１）まで増加し、続くディケイフェーズでは周波数レートＦＲＡＴＥ（２）で周波数レベルＦＬＥＶＥＬ（２）まで減少した後、サステインフェーズおよびリリースフェーズでは周波数レートＦＲＡＴＥ、周波数レベルＦＬＥＶＥＬ共に「０」を維持する特性となる。
【００１３】
レゾナンスエンベロープデータは、レゾナンスエンベロープの各波形フェーズ（アタック、ディケイ、サステインおよびリリース）毎のレゾナンスレベルＲＥＳＬＥＶＥＬおよびレゾンナンスレートＲＥＳＲＡＴＥから構成される。
例えば、図５に図示するレゾナンスエンベロープの一例の場合、図６および図７に図示するように、アタックフェーズではレゾンナンスレートＲＥＳＲＡＴＥ（１）でレゾナンスレベルＲＥＳＬＥＶＥＬ（１）まで増加し、続くディケイフェーズ〜リリースフェーズではレゾンナンスレートＲＥＳＲＡＴＥ（２）〜（４）を「０」として一定値「Ｂ」のレゾナンスレベルＲＥＳＬＥＶＥＬ（２）〜（４）を維持する特性となる。
【００１４】
次に、再び図１を参照して実施例の構成について説明を進める。図１において、６はＣＰＵ４のワークエリアとして用いられ、各種レジスタ・フラグデータを一時記憶するＲＡＭである。７はＤＣＯ７ａ、波形メモリ７ｂ、ＤＣＦ７ｃおよびＤＣＡ７ｄから構成される音源である。ＤＣＯ（デジタル制御発振器）７ａは、発生すべき楽音の音高に対応した読み出し位相を発生する。波形メモリ７ｂは、ＤＣＯ７ａから供給される読み出し位相に従って指定音色の波形データＷＤを読み出す。
【００１５】
ＤＣＦ７ｃは、上述したＤＣＦエンベロープデータおよびレゾナンスエンベロープデータに従って、波形メモリ７ｂが発生する波形データＷＤについてエンベロープ制御およびレゾンナンス制御を施して楽音波形ＷＡＶＥを形成する。ＤＣＡ（デジタル制御増幅器）７ｄは、ＤＣＦ７ｃが形成した楽音波形ＷＡＶＥの出力レベル（振幅値）を制御する。８は音源７が発生する楽音波形ＷＡＶＥをアナログ波形信号に変換して不要ノイズを除去する等のフィルタリングを施した後、これを増幅してスピーカＳＰから発音させるサウンドシステムである。
【００１６】
（２）動作
次に、上記構成による実施例の動作について説明する。以下では、最初に図８を参照してＣＰＵメインルーチンの動作について説明した後、図９〜図２０を参照して音源７側で実行される各種ルーチンの動作について説明する。
【００１７】
▲１▼ＣＰＵメインルーチンの動作
まず、上記構成による実施例に電源が投入されると、ＣＰＵ４はＲＯＭ５のプログラム記憶エリアから所定の制御プログラムを読み出して自身にロードし、図８に示すメインルーチンを実行してステップＳＡ１に処理を進め、ＲＡＭ６に格納される各種レジスタやフラグ類をリセットしたり初期値をセットするイニシャライズを行う。また、このステップＳＡ１では、音源７に対して各種レジスタやフラグ類を初期化するよう指示する。イニシャライズ完了後、ＣＰＵ４はステップＳＡ２に処理を進め、パネルスイッチ群１が発生するスイッチイベントに対応したスイッチ処理を実行する。
【００１８】
スイッチ処理完了後、ステップＳＡ３に進むと、キーイベントを検出する鍵走査を行い、この鍵走査の結果に基づき鍵変化を判別する。ここで、キーイベントが発生していない時、つまり、鍵操作されていない場合には何も処理せずに上述のステップＳＡ２に処理を戻すが、押鍵操作に応じたキーオンイベントが発生すると、ステップＳＡ４に処理を進め、押鍵された鍵の鍵番号をレジスタＮＯＴＥ（以下、鍵番号ＮＯＴＥと記す）にストアする。
次いで、ステップＳＡ５では、押鍵操作に対応して発生するベロシティをレジスタＶＥＬ（以下、ベロシティＶＥＬと記す）にストアする。そして、ステップＳＡ６では押鍵された鍵の音高の楽音を発音させるべく、鍵番号ＮＯＴＥおよびベロシティＶＥＬを含む発音指示コマンドを音源７に送出した後、上記ステップＳＡ２に処理を戻す。
【００１９】
一方、離鍵操作に応じたキーオフイベントが発生した場合には、ステップＳＡ７に処理を進め、離鍵された鍵の鍵番号をレジスタＮＯＴＥにセットし、続くステップＳＡ８では、ベロシティＶＥＬをゼロリセットする。そして、ステップＳＡ９では離鍵された鍵の音高の楽音を消音させるべく、鍵番号ＮＯＴＥおよびベロシティＶＥＬを含む消音指示コマンドを音源７に送出してから上記ステップＳＡ２に処理を戻す。
【００２０】
▲２▼音源７側の動作
次に、図９〜図２０を参照し、音源７側にて実行される各種ルーチンの動作について説明する。以下では、最初に音源７の全体動作を示す音源メインルーチンの動作について言及した後、この音源メインルーチンからコールされる「ＥＮＶＳＴＡＲＴ処理」、「ＤＣＦＥＮＶＳＴＡＲＴ処理」、「ＩＮＴ１処理」、「ＤＣＦＥＮＶ処理」、「ＲＥＳＥＮＶＳＴＡＲＴ処理」、「ＲＥＳＥＮＶ処理」、「ＤＣＦ処理」、「ＤＣＡ処理」、「ＲＥＬＥＡＳＥ処理」、「ＤＣＦＲＥＬＥＡＳＥ処理」および「ＲＥＳＲＥＬＥＡＳＥ処理」の各動作について述べて行く。
【００２１】
（ａ）音源メインルーチンの動作
音源７では電源投入と同時に音源メインルーチンを実行し、図４に示すステップＳＢ１に処理を進め、ＣＰＵ４側からのコマンドを受信したか否かを判断する。そして、例えば発音指示コマンドを受信した場合には、ステップＳＢ１，ＳＢ２の判断結果が共に「ＹＥＳ」となり、ステップＳＢ３に処理を進め、ＥＮＶＳＴＡＲＴ処理を実行する。
このＥＮＶＳＴＡＲＴ処理では、発音指示コマンドに含まれる鍵番号ＮＯＴＥおよびベロシティＶＥＬに対応した楽音波形ＷＡＶＥを形成すべく、エンベロープ制御を開始させる一連の処理から構成されており、その詳細については追って述べる。
【００２２】
ＥＮＶＳＴＡＲＴ処理完了後、音源７はステップＳＢ４に処理を進め、フラグＯＮＦを「１」にセットして発音状態を表す。フラグＯＮＦが「１」にセットされ、発音状態になると、次のステップＳＢ５の判断結果は「ＹＥＳ」となり、ステップＳＢ６〜ＳＢ７を経て楽音波形ＷＡＶＥを形成する。
すなわち、ステップＳＢ６では、前述したＤＣＯ７ａが発生する読み出し位相に応じて波形メモリ７ｂから指定音色の波形データＷＤを読み出すＤＣＯ処理を実行する。続いて、ステップＳＢ７では、後述するＤＣＦエンベロープ現在値およびレゾナンスエンベロープ現在値に基づいたフィルタリング（エンベロープ制御およびレゾンナンス制御）を波形データＷＤに施して楽音波形ＷＡＶＥを発生するＤＣＦ処理（後述する）を実行する。そして、ステップＳＢ８では、楽音波形ＷＡＶＥの出力レベルを制御するＤＣＡ処理（後述する）を実行する。
【００２３】
このようにして、楽音波形ＷＡＶＥが形成されると、音源７では上述したステップＳＢ１に処理を戻し、次のコマンド受信の有無を判断する。そして、ノートオフを指示する消音指示コマンドを受信すると、ステップＳＢ２を介してステップＳＢ９に処理を進め、ここでの判断結果が「ＹＥＳ」となり、後述するＲＥＬＥＡＳＥ処理を実行した後、上述したステップＳＢ５に処理を進める。
なお、発生楽音の音色を変更する等の、ノートオン／ノートオフ以外のコマンドを受信した場合には、ステップＳＢ２，ＳＢ９の判断結果がいずれも「ＮＯ」となり、この場合、ステップＳＢ１１に進み、受信したコマンドに対応したその他の処理を実行し、その後にステップＳＢ１に処理を戻す。
【００２４】
（ｂ）ＥＮＶＳＴＡＲＴ処理ルーチンの動作
次に、図１０を参照してＥＮＶＳＴＡＲＴ処理ルーチンの動作について説明する。上述したように、発音指示コマンドを受信してステップＳＢ３に進むと、図１０に示すＥＮＶＳＴＡＲＴ処理ルーチンを実行してステップＳＣ１に処理を進める。ステップＳＣ１では、発音指示コマンドに含まれる鍵番号ＮＯＴＥに対応した読み出し位相を発生させる為のＤＣＯエンベロープをスタートさせる。次いで、ステップＳＣ２では、ＤＣＦエンベロープデータに基づきＤＣＦエンベロープをスタートさせるＤＣＦＥＮＶＳＴＡＲＴ処理を実行する。
【００２５】
（ｃ）ＤＣＦＥＮＶＳＴＡＲＴ処理ルーチンの動作
すなわち、ステップＳＣ２を介して図１１に示すＤＣＦＥＮＶＳＴＡＲＴ処理が実行されると、音源７はステップＳＤ１に処理を進め、ＤＣＦエンベロープ現在値を保持するレジスタＦＣＮＴに初期値ＩＦをセットする。なお、この初期値ＩＦとは、鍵番号ＮＯＴＥに対応した音高で発音される楽音の基音周波数をカットオフ周波数に設定する値である。
続いて、ステップＳＤ２では、ＤＣＦエンベロープにおける波形フェーズを表すフラグ値を保持するレジスタＦＰＨＡＳＥに「１」（アタックフェーズを表す）をセットする。次に、ステップＳＤ３では、レジスタＦＰＨＡＳＥのフラグ値に従って、アタックフェーズの周波数レベルＦＬＥＶＥＬをＲＯＭ５から読み出してレジスタＦＬＥＶＥＬにセットする。次いで、ステップＳＤ４では、レジスタＦＰＨＡＳＥのフラグ値に従ってアタックフェーズの周波数レートＦＲＡＴＥをＲＯＭ５から読み出してレジスタＦＲＡＴＥにセットする。
【００２６】
こうして、ＤＣＦエンベロープ発生に必要な初期パラメータをセットし終えると、音源７は図１０に示すステップＳＣ３に処理を戻し、楽音波形ＷＡＶＥの出力レベル制御に必要なパラメータ（ＤＣＡエンベロープ）をＤＣＡ７ｄにセットする。この後、ステップＳＣ４に処理を進め、後述するＩＮＴ１処理を実行させるべくタイマ割込みの禁止を解除して本ルーチンを完了する。
【００２７】
（ｄ）ＩＮＴ１処理ルーチンの動作
上記ステップＳＣ４（図１０参照）にてタイマ割込みの禁止が解除されると、音源７では図１２に示すＩＮＴ１処理ルーチンが所定周期毎にタイマ割込み実行される。
ＩＮＴ１処理ルーチンでは、ステップＳＥ１にてＤＣＯエンベロープを、ステップＳＥ２にてＤＣＦエンベロープを、ステップＳＥ３にてＤＣＡエンベロープを、ステップＳＥ４にてリリースエンベロープをそれぞれ進行させる。以下、本発明の要旨に係わるＤＣＦＥＮＶ処理ルーチンの動作およびＲＥＳＥＮＶ処理ルーチンの動作について述べる。
【００２８】
（ｅ）ＤＣＦＥＮＶ処理ルーチンの動作
上記ステップＳＥ２を介して図１３に示すＤＣＦＥＮＶ処理ルーチンが実行されると、音源７はステップＳＦ１に処理を進め、レジスタＦＲＡＴＥに格納される周波数レート（以下、周波数レートＦＲＡＴＥと記す）が「０」でないかどうかを判断する。ここで、周波数レートＦＲＡＴＥが「０」であると、ＤＣＦエンベロープは収束した状態であるから、エンベロープ生成する必要がなくなり、この場合、判断結果が「ＮＯ」となり、本ルーチンを完了させる。
【００２９】
一方、周波数レートＦＲＡＴＥが「０」でないならば、ＤＣＦエンベロープを生成する必要があるので、上記ステップＳＦ１の判断結果は「ＹＥＳ」となり、ステップＳＦ２に処理を進める。ステップＳＦ２では、レジスタＦＣＮＴに格納されるＤＣＦエンベロープ現在値に、周波数レートＦＲＡＴＥを加算した結果を再びレジスタＦＣＮＴに格納するレート加算を行い、続くステップＳＦ３ではこのレート加算されたＤＣＦエンベロープ現在値が、レジスタＦＬＥＶＥＬに格納される周波数レベル（以下、周波数レベルＦＬＥＶＥＬと記す）に一致するか否かを判断する。
【００３０】
ここで、レート加算されたＤＣＦエンベロープ現在値が周波数レベルＦＬＥＶＥＬに達していない場合には、判断結果は「ＮＯ」となり、一旦、本ルーチンを完了させる。
これに対し、レート加算されたＤＣＦエンベロープ現在値が周波数レベルＦＬＥＶＥＬに達した場合には、判断結果が「ＹＥＳ」となり、ステップＳＦ４に処理を進め、レジスタＦＰＨＡＳＥのフラグ値を１インクリメントして歩進させる。次いで、ステップＳＦ５では、歩進されたフラグ値が「５」、つまり、リリースフェーズを超えたかどうかを判断する。リリースフェーズを超えた場合には、判断結果が「ＹＥＳ」となり、ステップＳＦ６に進み、周波数レートＦＲＡＴＥをゼロリセットして本ルーチンを完了させる。
【００３１】
一方、リリースフェーズを超えていない場合には、上記ステップＳＦ５の判断結果は「ＮＯ」となり、ステップＳＦ７に処理を進める。ステップＳＦ７では、歩進されたフラグ値が「３」、つまり、サステインフェーズであるかどうかを判断する。サステインフェーズでない場合には、判断結果が「ＮＯ」となり、ステップＳＦ９に処理を進め、歩進されたレジスタＦＰＨＡＳＥのフラグ値に対応した波形フェーズの周波数レベルＦＬＥＶＥＬをＲＯＭ５から読み出してレジスタＦＬＥＶＥＬにセットする。次いで、ステップＳＦ１０では、歩進されたレジスタＦＰＨＡＳＥのフラグ値に対応した波形フェーズの周波数レートＦＲＡＴＥをＲＯＭ５から読み出してレジスタＦＲＡＴＥにセットした後、本ルーチンを完了させる。
【００３２】
（ｆ）ＲＥＳＥＮＶＳＴＡＲＴ処理ルーチンの動作
これに対し、歩進されたフラグ値が「３」となり、サステインフェーズになった場合には、上記ステップＳＦ７の判断結果は「ＹＥＳ」となり、ステップＳＦ８を介して図１４に示すＲＥＳＥＮＶＳＴＡＲＴ処理ルーチンを実行し、ステップＳＧ１に処理を進める。
ステップＳＧ１では、レゾナンスエンベロープにおける波形フェーズを表すフラグ値を保持するレジスタＲＥＳＰＨＡＳＥに「１」（アタックフェーズを表す）をセットし、続くステップＳＧ２では、レゾナンスエンベロープ現在値を保持するレジスタＲＥＳＣＮＴに初期値Ａをセットする。
【００３３】
次いで、ステップＳＧ３では、レジスタＲＥＳＰＨＡＳＥのフラグ値に対応して、アタックフェーズにおけるレゾナンスレベルＲＥＳＬＥＶＥＬをＲＯＭ５から読み出してレジスタＲＥＳＬＥＶＥＬにセットする。次いで、ステップＳＧ４では、レジスタＲＥＳＰＨＡＳＥのフラグ値に従って、アタックフェーズにおけるレゾナンスレートＲＥＳＲＡＴＥをＲＯＭ５から読み出してレジスタＲＥＳＲＡＴＥにセットする。そして、ステップＳＧ５では、レゾナンスエンベロープの発生開始を表すべく、レジスタＲＥＳＦに「１」をセットする。こうして、レゾナンスエンベロープデータをセットし終えると、音源７は上述したステップＳＦ９，ＳＦ１０（図１３参照）を実行してからＤＣＦＥＮＶ処理ルーチンを完了させる。
【００３４】
（ｇ）ＲＥＳＥＮＶ処理ルーチンの動作
ＩＮＴ１処理ルーチンのステップＳＥ４（図１２参照）を介して図１５に示すＲＥＳＥＮＶ処理ルーチンが実行されると、音源７はステップＳＨ１に処理を進め、レジスタＲＥＳＦのフラグ値が「１」、つまり、ＤＣＦエンベロープがサステインフェーズに入ったのに同期してレゾナンスエンベロープがスタートしたかどうかを判断する。ここで、レジスタＲＥＳＦのフラグ値が「１」でない場合、レゾナンスエンベロープはスタートしていないので、判断結果は「ＮＯ」となり、何も処理せずに本ルーチンを完了させる。
【００３５】
一方、レジスタＲＥＳＦのフラグ値が「１」にセットされ、レゾナンスエンベロープがスタートしている場合には、上記ステップＳＨ１の判断結果は「ＹＥＳ」となり、ステップＳＨ２に処理を進める。ステップＳＨ２では、レジスタＲＥＳＲＡＴＥに格納されるレゾナンスレート（以下、レゾナンスレートＲＥＳ
ＲＡＴＥと記す）が「０」でないかどうかを判断する。
ここで、レゾナンスレートＲＥＳＲＡＴＥが「０」であると、レゾナンスエンベロープは収束した状態であるから、エンベロープ生成する必要がなくなり、この場合、判断結果が「ＮＯ」となり、本ルーチンを完了させる。
【００３６】
これに対し、レゾナンスレートＲＥＳＲＡＴＥが「０」でないならば、上記ステップＳＨ２の判断結果は「ＹＥＳ」となり、次のステップＳＨ３に処理を進める。ステップＳＨ３では、レジスタＲＥＳＣＮＴに格納されるレゾナンスエンベロープ現在値にレゾナンスレートＲＥＳＲＡＴＥを加算した結果を再びレジスタＲＥＳＣＮＴに格納するレート加算を行い、続くステップＳＨ４ではこのレート加算されたレゾナンスエンベロープ現在値が、レジスタＲＥＳＬＥＶＥＬに格納されるレゾナンスレベル（以下、レゾナンスレベルＲＥＳＬＥＶＥＬと記す）に一致するか否かを判断する。
【００３７】
ここで、レート加算されたレゾナンスエンベロープ現在値がレゾナンスレベルＲＥＳＬＥＶＥＬに達していない場合には、判断結果は「ＮＯ」となり、一旦、本ルーチンを完了させる。
一方、レート加算されたレゾナンスエンベロープ現在値がレゾナンスレベルＲＥＳＬＥＶＥＬに達した場合には、判断結果が「ＹＥＳ」となり、ステップＳＨ５に処理を進め、レジスタＲＥＳＰＨＡＳＥのフラグ値を１インクリメントして歩進させる。次いで、ステップＳＨ６では、歩進されたフラグ値が「５」、つまり、リリースフェーズを超えたかどうかを判断する。
【００３８】
リリースフェーズを超えた場合には、判断結果が「ＹＥＳ」となり、ステップＳＨ７に進み、レゾナンスレートＲＥＳＲＡＴＥをゼロリセットして本ルーチンを完了させる。
一方、リリースフェーズを超えていない場合には、上記ステップＳＨ６の判断結果は「ＮＯ」となり、ステップＳＨ８に処理を進める。ステップＳＨ８では、歩進されたレジスタＲＥＳＰＨＡＳＥのフラグ値に対応した波形フェーズのレゾナンスレベルＲＥＳＬＥＶＥＬをＲＯＭ５から読み出してレジスタＲＥＳＬＥＶＥＬにセットする。次いで、ステップＳＨ９では、歩進されたレジスタＲＥＳＰＨＡＳＥのフラグ値に対応した波形フェーズのレゾナンスレートＲＥＳＲＡＴＥをＲＯＭ５から読み出してレジスタＲＥＳＲＡＴＥにセットした後、本ルーチンを完了させる。
【００３９】
（ｈ）ＤＣＦ処理ルーチンの動作
前述した音源メインルーチンのステップＳＢ７（図９参照）を介して図１６に示すＤＣＦ処理ルーチンが実行されると、音源７はステップＳＪ１に処理を進め、レジスタＦＣＮＴに格納されるＤＣＦエンベロープ現在値に対応したカットオフ特性を具現するフィルタ係数を算出し、続くステップＳＪ２では、レジスタＲＥＳＣＮＴに格納されるレゾナンスエンベロープ現在値に対応した共振特性を具現するフィルタ係数を算出する。そして、ステップＳＪ３では、これら算出した各フィルタ係数に対応したフィルタリング（エンベロープ制御およびレゾナンス制御）を波形データＷＤに施し、これにて形成される楽音波形ＷＡＶＥを、ステップＳＪ４にて次段（ＤＣＡ７ｄ）へ出力する。
【００４０】
（ｉ）ＤＣＡ処理ルーチンの動作
前述した音源メインルーチンのステップＳＢ８（図９参照）を介して図１７に示すＤＣＡ処理ルーチンが実行されると、音源７はステップＳＫ１に処理を進め、レジスタＡＰＨＡＳＥのフラグ値が「４」、すなわち、ＤＣＡエンベロープがリリース状態にあるか否かを判断する。
ここで、ＤＣＡエンベロープがリリース状態でなければ、判断結果は「ＮＯ」となり、後述するステップＳＫ５に処理を進めるが、リリース状態にあると、判断結果が「ＹＥＳ」となり、ステップＳＫ２に処理を進める。
なお、上記レジスタＡＰＨＡＳＥのフラグ値とは、図示されていないＤＣＡＥＮＶ処理にてＤＣＡエンベロープの進行に応じて歩進されるようになっている。
【００４１】
ＤＣＡエンベロープがリリース状態であると、ステップＳＫ２に処理を進め、ＤＣＡエンベロープ現在値を保持するレジスタＡＣＮＴの値が「０」以下、つまり、ＤＣＡエンベロープが収束するキーオフ状態であるか否かを判断する。キーオフ状態でなければ、判断結果は「ＮＯ」となり、後述するステップＳＫ５に処理を進めるが、キーオフ状態であると、判断結果が「ＹＥＳ」となり、次のステップＳＫ３に処理を進める。
なお、レジスタＡＣＮＴに格納されるＤＣＡエンベロープ現在値とは、図示されていないＤＣＡＥＮＶ処理にてＤＣＡエンベロープを形成する過程で算出される値である。
【００４２】
そして、ステップＳＫ３に進むと、フラグＯＮＦをゼロリセットしてキーオフ状態に設定し、続くステップＳＫ４では、フラグＲＥＳＦをゼロセットする。次いで、ステップＳＫ５では、レジスタＡＣＮＴに格納されるＤＣＡエンベロープ現在値に応じて入力信号（楽音波形ＷＡＶＥ）の振幅レベルを制御し、その結果をステップＳＫ６にて出力する。
なお、ステップＳＫ５におけるレベル制御の一態様としては、レゾナンス制御による音量変化の特性を相殺する逆特性にて入力信号の音量制御を行う。
【００４３】
（ｊ）ＲＥＬＥＡＳＥ処理ルーチンの動作
次に、図１８〜図２０を参照してＲＥＬＥＡＳＥ処理ルーチンの動作について説明する。前述した音源メインルーチンにおいて、消音指示コマンドを受信してステップＳＢ１０（図９参照）に進むと、図１８に示すＲＥＬＥＡＳＥ処理ルーチンを実行してステップＳＬ１に処理を進める。ステップＳＬ１では、ＤＣＯ７ａをリリース状態で動作させるＤＣＯリリース処理を行う。続いて、ステップＳＬ２では、ＤＣＦエンベロープをリリースさせるＤＣＦＲＥＬＥＡＳＥ処理を実行する。
【００４４】
（ｋ）ＤＣＦＲＥＬＥＡＳＥ処理ルーチンの動作
すなわち、ステップＳＬ２を介して図１９に示すＤＣＦＲＥＬＥＡＳＥ処理ルーチンが実行されると、音源７はステップＳＭ１に処理を進め、レジスタＦＰＨＡＳＥにリリースフェーズを表す「４」をセットする。次いで、ステップＳＭ２では、レジスタＦＰＨＡＳＥのフラグ値に従って、リリースフェーズの周波数レベルＦＬＥＶＥＬをＲＯＭ５から読み出してレジスタＦＬＥＶＥＬにセットする。続いて、ステップＳＭ３では、レジスタＦＰＨＡＳＥのフラグ値に従ってリリースフェーズの周波数レートＦＲＡＴＥをＲＯＭ５から読み出してレジスタＦＲＡＴＥにセットする。
こうして、ＤＣＦエンベロープをリリースさせるのに必要なパラメータが定まると、音源７は図１８に示すステップＳＬ３に処理を進め、ＤＣＡエンベロープをリリースさせた後、ステップＳＬ４を介してＲＥＳＲＥＬＥＡＳＥ処理ルーチンを実行する。
【００４５】
（ｌ）ＲＥＳＲＥＬＥＡＳＥ処理ルーチンの動作
ステップＳＬ４を介して図２０に示すＲＥＳＲＥＬＥＡＳＥ処理ルーチンが実行されると、音源７はステップＳＮ１に処理を進め、レジスタＲＥＳＰＨＡＳＥにリリースフェーズを表す「４」をセットする。次いで、ステップＳＮ２では、レジスタＲＥＳＰＨＡＳＥのフラグ値に従って、リリースフェーズのレゾナンスレベルＲＥＳＬＥＶＥＬをＲＯＭ５から読み出してレジスタＲＥＳＬＥＶＥＬにセットする。続いて、ステップＳＮ３では、レジスタＲＥＳＰＨＡＳＥのフラグ値に従ってリリースフェーズのレゾナンスレートＲＥＳＲＡＴＥをＲＯＭ５から読み出してレジスタＲＥＳＲＡＴＥにセットする。
【００４６】
以上のように、本実施例によれば、キーオンと共に、初期カットオフ周波数を発音すべき楽音波形ＷＡＶＥの基音周波数に設定したＤＣＦエンベロープをスタートさせ、このＤＣＦエンベロープを経時変化させて楽音波形ＷＡＶＥを形成するエンベロープ制御を行い、その過程でＤＣＦエンベロープがサステインフェーズに達して再び初期カットオフ周波数に収束した時点で、レゾナンスエンベロープをスタートさせ、初期カットオフ周波数近傍の信号レベルを強調するレゾナンス制御を行うようにしたので、発音から消音までの間、楽音波形ＷＡＶＥの基音成分が強調され、これにより基音成分と倍音成分とが調和した自然楽器のような音色変化が得られるようになっている。
【００４７】
なお、上述した実施例では、鍵番号ＮＯＴＥによらず、一定のレゾナンスエンベロープを用いてレゾナンス制御を行うようにしたが、これに替えて、鍵番号ＮＯＴＥに応じてキースケール係数を発生するキースケールテーブルを用い、押鍵された鍵の鍵番号ＮＯＴＥに対応したキースケール係数をキースケールテーブルから読み出してレゾナンスエンベロープに乗算または加算することによって、レゾナンスエンベロープをキースケーリングするようにしても良い。このようにすることで、鍵番号ＮＯＴＥに応じて強調される倍音成分が変化する為、自然な音色変化を得ることが可能になる。
【００４８】
また、ベロシティに応じてレゾナンスエンベロープを修飾する形態としても良く、そのようにすると、倍音成分が強調される度合いを鍵タッチで制御することが出来、これにより鍵タッチで音色変化を調整し得るようになる結果、表現力豊かな演奏形態を実現することも可能になる。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、発音指示に応じて生成される波形に対し、発音指示された楽音の基音周波数を初期カットオフ周波数とし、これを起点に経時変化するカットオフ特性を表すＤＣＦエンベロープに対応したフィルタリングを施して楽音を形成する一方、この形成された楽音に対し、前記ＤＣＦエンベロープが初期カットオフ周波数に収束した時点から、この初期カットオフ周波数で経時変化する共振深さを表すレゾナンスエンベロープに対応したフィルタリングを施すことによって、その楽音の基音周波数を強調するようにしたので、基音成分と倍音成分とが調和した自然楽器のような音色変化を得ることができる。
請求項２記載の発明によれば、指定された音高に応じてレゾナンスエンベロープをキースケーリングするので、指定音高毎に強調される倍音成分が変化して自然な音色変化を得ることができる。
請求項３記載の発明によれば、レゾナンスエンベロープに対応した共振深さのフィルタリングにより生じる音量変化を相殺する逆特性にて楽音の音量を制御するので、自然な音量変化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】ＤＣＦエンベロープの一例を示す図である。
【図３】ＤＣＦエンベロープにおける各フェーズ毎の周波数レベルＦＬＥＶＥＬ（１）〜（４）の値を示す図である。
【図４】ＤＣＦエンベロープにおける各フェーズ毎の周波数レートＦＲＡＴＥ（１）〜（４）の値を示す図である。
【図５】レゾナンスエンベロープの一例を示す図である。
【図６】レゾナンスエンベロープにおける各フェーズ毎のレゾナンスレベルＲＥＳＬＥＶＥＬ（１）〜（４）の値を示す図である。
【図７】レゾナンスエンベロープにおける各フェーズ毎のレゾナンスレートＲＥＳＲＡＴＥ（１）〜（４）の値を示す図である。
【図８】ＣＰＵメインルーチンの動作を示すフローチャートである。
【図９】音源メインルーチンの動作を示すフローチャートである。
【図１０】ＥＮＶＳＴＡＲＴ処理ルーチンの動作を示すフローチャートである。
【図１１】ＤＣＦＥＮＶＳＴＡＲＴ処理ルーチンの動作を示すフローチャートである。
【図１２】ＩＮＴ１処理ルーチンの動作を示すフローチャートである。
【図１３】ＤＣＦＥＮＶ処理ルーチンの動作を示すフローチャートである。
【図１４】ＲＥＳＥＮＶＳＴＡＲＴ処理ルーチンの動作を示すフローチャートである。
【図１５】ＲＥＳＥＮＶ処理ルーチンの動作を示すフローチャートである。
【図１６】ＤＣＦ処理ルーチンの動作を示すフローチャートである。
【図１７】ＤＣＡ処理ルーチンの動作を示すフローチャートである。
【図１８】ＲＥＬＥＡＳＥ処理ルーチンの動作を示すフローチャートである。
【図１９】ＤＣＦＲＥＬＥＡＳＥ処理ルーチンの動作を示すフローチャートである。
【図２０】ＲＥＳＲＥＬＡＳＥ処理ルーチンの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１パネルスイッチ群
２鍵盤
３表示部
４ＣＰＵ
５ＲＯＭ
６ＲＡＭ
７音源
７ａＤＣＯ
７ｂ波形メモリ
７ｃＤＣＦ
７ｄＤＣＡ
８サウンドシステム
ＳＰスピーカ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a musical sound generating apparatus that generates musical sounds using a digital control filter (hereinafter referred to as DCF).
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a musical tone generator including a digital control filter (DCF) that realizes a desired filter characteristic corresponding to a given filter coefficient is known. In this type of device, the envelope of the generated musical tone is controlled by changing the cutoff frequency of the DCF over time, or a resonance point is given near the cutoff frequency, and the signal level in the frequency band near the resonance point is emphasized. It is configured to perform resonance control.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a musical sound generator equipped with a DCF, if the resonance control for emphasizing the signal level in the vicinity of the cut-off frequency is performed at the same time while performing envelope control for changing the cut-off frequency of the DCF with time, the emphasized frequency band is changed over time. By changing, the fundamental tone and the harmonic component of the generated musical tone are in an unharmonious relationship. For this reason, there is a problem that it is not possible to obtain a timbre change like a natural musical instrument while it is convenient when generating a so-called synthesis sound having an artificial timbre change that is difficult to obtain with a natural musical instrument.
Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a musical sound generating apparatus capable of obtaining a timbre change like a natural musical instrument.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the fundamental frequency of the musical tone instructed to be generated is set as an initial cut-off frequency, and a DCF representing a cut-off characteristic that changes with time from the initial cut-off frequency. DCF envelope generating means for generating an envelope and generation of a resonance envelope for generating a resonance envelope indicating a resonance depth that changes with time at the initial cutoff frequency when the DCF envelope that changes with time converges to the initial cutoff frequency. And a waveform generated in response to a sound generation instruction is filtered with a cutoff characteristic corresponding to the DCF envelope to form a musical tone, while the formed musical tone is resonated corresponding to the resonance envelope. The fundamental frequency is applied by depth filtering. Characterized by comprising a filter means for regulating.
[0005]
According to a second aspect of the present invention that is dependent on the first aspect, the resonance envelope generating means includes key scale generating means for generating a key scale coefficient corresponding to a specified pitch, and a musical tone to be generated. When the pitch of the key is designated, the resonance envelope is key-scaled using a key scale coefficient generated by the key scale generating means corresponding to the pitch.
[0007]
Further, a claim dependent on claim 1 above3According to the invention described in (2), it is provided with volume control means for controlling the volume of the musical sound output by the filter means according to an inverse characteristic that cancels the volume change caused by filtering the resonance depth corresponding to the resonance envelope. And
[0008]
In the present invention, the waveform generated in response to the sound generation instruction is subjected to filtering corresponding to the DCF envelope representing the cut-off characteristic that changes with time from the fundamental frequency of the musical sound instructed to be generated as the initial cut-off frequency. While the musical tone is formed by applying, filtering corresponding to the resonance envelope representing the resonance depth that changes with time at the initial cutoff frequency from the time when the DCF envelope converges to the initial cutoff frequency with respect to the formed musical tone. Since the fundamental frequency of the musical tone is emphasized by applying the tone, it is possible to obtain a timbre change like a natural instrument in which the fundamental component and the harmonic component are harmonized.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The musical sound generator according to the present invention is applied to a DTM device using a personal computer in addition to a known electronic musical instrument. In the following, an electronic musical instrument to which a musical tone generator according to the present invention is applied will be described as an example, and will be described with reference to the drawings.
[0010]
(1) Configuration
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment according to the present invention. In this figure, reference numeral 1 denotes a panel switch group disposed on the apparatus panel, which generates a switch event signal corresponding to each switch operation. The panel switch group 1 is provided with a timbre switch for designating a timbre in addition to a power switch for turning on / off the power. Reference numeral 2 denotes a keyboard for generating performance information including a key-on / key-off signal, a key number (key number), velocity, and the like in response to a press / release key operation (performance operation). Reference numeral 3 denotes a display unit composed of an LCD panel or the like, which displays a setting state, an operation mode, and the like of each part of the musical instrument in accordance with a display control signal supplied from a CPU 4 described later.
[0011]
The CPU 4 sets the operating state of each part of the musical instrument based on a switch event that occurs in response to a switch operation performed in the panel switch group 1, or a musical tone parameter (for example, a sound generation instruction command or a mute instruction command) according to performance information. Is transmitted to the sound source 7. Reference numeral 5 denotes a ROM having a program area and a data area. Various control programs loaded on the CPU 4 are stored in the program area of the ROM 5. In the data area of the ROM 5, DCF envelope data and resonance envelope data are stored.
[0012]
The DCF envelope data includes a frequency level F LEVEL and a frequency rate F RATE for each waveform phase (attack, decay, sustain, and release) of the DCF envelope.
For example, in the case of an example of the DCF envelope shown in FIG. 2, as shown in FIGS. 3 and 4, the attack phase increases to the frequency level F LEVEL (1) at the frequency rate F RATE (1) and continues to the decay phase. Then, after decreasing to the frequency level F LEVEL (2) at the frequency rate F RATE (2), both the frequency rate F RATE and the frequency level F LEVEL are maintained at “0” in the sustain phase and the release phase.
[0013]
The resonance envelope data is composed of a resonance level RES LEVEL and a resonance rate RES RATE for each waveform phase (attack, decay, sustain and release) of the resonance envelope.
For example, in the example of the resonance envelope shown in FIG. 5, as shown in FIGS. 6 and 7, the attack phase increases to the resonance level RES LEVEL (1) at the resonance rate RES RATE (1) and continues to decay. In the phase to release phase, the resonance levels RES RATE (2) to (4) are set to “0”, and the resonance levels RES LEVEL (2) to (4) having a constant value “B” are maintained.
[0014]
Next, the configuration of the embodiment will be described with reference to FIG. 1 again. In FIG. 1, 6 is a RAM which is used as a work area of the CPU 4 and temporarily stores various register / flag data. Reference numeral 7 denotes a sound source including a DCO 7a, a waveform memory 7b, a DCF 7c, and a DCA 7d. A DCO (Digital Controlled Oscillator) 7a generates a read phase corresponding to the pitch of a musical tone to be generated. The waveform memory 7b reads the waveform data WD of the designated tone color according to the read phase supplied from the DCO 7a.
[0015]
The DCF 7c performs the envelope control and the resonance control on the waveform data WD generated by the waveform memory 7b according to the above-described DCF envelope data and resonance envelope data to form a musical sound waveform WAVE. The DCA (digital control amplifier) 7d controls the output level (amplitude value) of the musical sound waveform WAVE formed by the DCF 7c. Reference numeral 8 denotes a sound system in which a musical sound waveform WAVE generated by the sound source 7 is converted into an analog waveform signal and subjected to filtering such as removing unnecessary noise, and then amplified to produce sound from the speaker SP.
[0016]
(2) Operation
Next, the operation of the embodiment having the above configuration will be described. In the following, the operation of the CPU main routine will be described first with reference to FIG. 8, and then the operations of various routines executed on the sound source 7 side will be described with reference to FIGS.
[0017]
(1) CPU main routine operation
First, when the power is turned on in the embodiment having the above-described configuration, the CPU 4 reads a predetermined control program from the program storage area of the ROM 5 and loads it on itself, executes the main routine shown in FIG. Then, initialization is performed to reset various registers and flags stored in the RAM 6 and to set initial values. In step SA1, the sound source 7 is instructed to initialize various registers and flags. After the initialization is completed, the CPU 4 advances the process to step SA2, and executes a switch process corresponding to the switch event generated by the panel switch group 1.
[0018]
When the process proceeds to step SA3 after the switch process is completed, a key scan for detecting a key event is performed, and a key change is determined based on the result of the key scan. Here, when no key event has occurred, that is, when no key operation has been performed, no processing is performed and the process returns to step SA2, but when a key-on event corresponding to the key pressing operation occurs, The process proceeds to step SA4, and the key number of the pressed key is stored in a register NOTE (hereinafter referred to as key number NOTE).
In step SA5, the velocity generated in response to the key pressing operation is stored in a register VEL (hereinafter referred to as velocity VEL). In step SA6, a tone generation instruction command including the key number NOTE and velocity VEL is sent to the sound source 7 to generate a musical tone having the pitch of the depressed key, and then the process returns to step SA2.
[0019]
On the other hand, when a key-off event corresponding to the key release operation occurs, the process proceeds to step SA7, the key number of the key released is set in the register NOTE, and in step SA8, the velocity VEL is reset to zero. . In step SA9, a mute instruction command including the key number NOTE and velocity VEL is sent to the sound source 7 in order to mute the musical tone of the pitch of the released key, and then the process returns to step SA2.
[0020]
(2) Operation on the sound source 7 side
Next, operations of various routines executed on the sound source 7 side will be described with reference to FIGS. In the following, first, the operation of the sound source main routine showing the overall operation of the sound source 7 will be referred to, and then “ENVSTART processing”, “DCF ENV START processing”, “INT1 processing”, “DCF ENV” called from this sound source main routine. The operations of “Process”, “RES ENV START Process”, “RES ENV Process”, “DCF Process”, “DCA Process”, “RELEASE Process”, “DCF RELEASE Process”, and “RES RELEASE Process” will be described.
[0021]
(A) Sound source main routine operation
The sound source 7 executes the sound source main routine at the same time as the power is turned on, and proceeds to step SB1 shown in FIG. 4 to determine whether or not a command from the CPU 4 side has been received. For example, when a sound generation instruction command is received, the determination results in steps SB1 and SB2 are both “YES”, the process proceeds to step SB3, and the ENV START process is executed.
The ENV START process includes a series of processes for starting envelope control in order to form a musical sound waveform WAVE corresponding to the key number NOTE and the velocity VEL included in the sound generation instruction command, the details of which will be described later.
[0022]
After completing the ENV START process, the sound source 7 advances the process to step SB4 and sets the flag ONF to “1” to indicate the sound generation state. When the flag ONF is set to “1” and a sound is generated, the determination result in the next step SB5 is “YES”, and a musical sound waveform WAVE is formed through steps SB6 to SB7.
That is, in step SB6, DCO processing for reading the waveform data WD of the specified tone color from the waveform memory 7b according to the read phase generated by the DCO 7a described above is executed. Subsequently, in step SB7, DCF processing (described later) for generating a musical tone waveform WAVE by applying filtering (envelope control and resonance control) based on the DCF envelope current value and the resonance envelope current value, which will be described later, to the waveform data WD is executed. To do. In step SB8, a DCA process (described later) for controlling the output level of the musical sound waveform WAVE is executed.
[0023]
When the musical tone waveform WAVE is formed in this way, the sound source 7 returns the process to the above-described step SB1, and determines whether or not the next command is received. Then, when a mute instruction command for instructing note-off is received, the process proceeds to step SB9 via step SB2, the determination result here becomes “YES”, and after executing the RELEASE process described later, the above-described step SB5 is performed. Proceed with the process.
When a command other than note-on / note-off is received, such as changing the tone of the generated musical tone, the determination results in steps SB2 and SB9 are both “NO”, and in this case, the process proceeds to step SB11. Other processing corresponding to the received command is executed, and then the processing returns to step SB1.
[0024]
(B) Operation of ENV START processing routine
Next, the operation of the ENV START processing routine will be described with reference to FIG. As described above, when the sound generation instruction command is received and the process proceeds to step SB3, the ENV START process routine shown in FIG. 10 is executed and the process proceeds to step SC1. In step SC1, a DCO envelope for generating a read phase corresponding to the key number NOTE included in the sound generation instruction command is started. Next, in step SC2, a DCF ENV START process for starting the DCF envelope based on the DCF envelope data is executed.
[0025]
(C) Operation of DCF ENV START processing routine
That is, when the DCF ENV START process shown in FIG. 11 is executed via step SC2, the sound source 7 proceeds to step SD1, and sets the initial value IF in the register FCNT holding the DCF envelope current value. The initial value IF is a value for setting the fundamental frequency of a musical tone generated at a pitch corresponding to the key number NOTE as the cutoff frequency.
Subsequently, in step SD2, “1” (representing an attack phase) is set in a register F PHASE that holds a flag value representing a waveform phase in the DCF envelope. Next, in step SD3, according to the flag value of the register F PHASE, the frequency level F LEVEL of the attack phase is read from the ROM 5 and set in the register F LEVEL. Next, in step SD4, the frequency rate F RATE of the attack phase is read from the ROM 5 according to the flag value of the register F PHASE and set in the register F RATE.
[0026]
When the initial parameters necessary for generating the DCF envelope are thus set, the sound source 7 returns the processing to step SC3 shown in FIG. 10, and sets the parameters (DCA envelope) necessary for output level control of the musical sound waveform WAVE in the DCA 7d. . Thereafter, the process proceeds to step SC4, the prohibition of the timer interrupt is canceled so as to execute the INT1 process described later, and this routine is completed.
[0027]
(D) Operation of INT1 processing routine
When the prohibition of the timer interrupt is canceled in step SC4 (see FIG. 10), the tone generator 7 executes the INT1 processing routine shown in FIG.
In the INT1 processing routine, the DCO envelope is advanced in step SE1, the DCF envelope is advanced in step SE2, the DCA envelope is advanced in step SE3, and the release envelope is advanced in step SE4. The operation of the DCF ENV processing routine and the operation of the RES ENV processing routine according to the gist of the present invention will be described below.
[0028]
(E) Operation of DCF ENV processing routine
When the DCF ENV processing routine shown in FIG. 13 is executed through step SE2, the sound source 7 proceeds to step SF1, and the frequency rate stored in the register F RATE (hereinafter referred to as frequency rate FRATE) is “ It is determined whether it is not “0”. Here, when the frequency rate FRATE is “0”, the DCF envelope is in a converged state, so it is not necessary to generate an envelope. In this case, the determination result is “NO”, and this routine is completed.
[0029]
On the other hand, if the frequency rate FRATE is not “0”, it is necessary to generate a DCF envelope. Therefore, the determination result in step SF1 is “YES”, and the process proceeds to step SF2. In step SF2, the result of adding the frequency rate F RATE to the DCF envelope current value stored in the register F CNT is stored again in the register F CNT, and in the subsequent step SF3, the DCF envelope current value obtained by adding this rate is added. It is determined whether or not the value matches the frequency level stored in the register F LEVEL (hereinafter referred to as the frequency level LEVEL).
[0030]
Here, if the DCF envelope current value to which the rate is added does not reach the frequency level F LEVEL, the determination result is “NO”, and this routine is once completed.
On the other hand, when the DCF envelope current value subjected to rate addition reaches the frequency level F LEVEL, the determination result is “YES”, the process proceeds to step SF 4, and the flag value of the register F PHASE is incremented by 1. Step forward. Next, in step SF5, it is determined whether the incremented flag value is “5”, that is, whether the release phase has been exceeded. If the release phase is exceeded, the determination result is “YES”, the process proceeds to step SF6, the frequency rate F RATE is reset to zero, and this routine is completed.
[0031]
On the other hand, if the release phase has not been exceeded, the determination result in step SF5 is “NO”, and the process proceeds to step SF7. In step SF7, it is determined whether or not the incremented flag value is “3”, that is, the sustain phase. If it is not the sustain phase, the determination result is “NO”, the process proceeds to step SF9, the frequency level F LEVEL of the waveform phase corresponding to the flag value of the advanced register F PHASE is read from the ROM 5, and the register F LEVEL is read. Set to. Next, in step SF10, the frequency rate FRATE of the waveform phase corresponding to the flag value of the advanced register F PHASE is read from the ROM 5 and set in the register FRATE, and then this routine is completed.
[0032]
(F) Operation of RES ENV START processing routine
On the other hand, if the advanced flag value is “3” and the sustain phase is entered, the determination result in step SF7 is “YES”, and the RES ENV START process shown in FIG. 14 is performed via step SF8. The routine is executed, and the process proceeds to step SG1.
In step SG1, "1" (representing an attack phase) is set in a register RES PHASE that holds a flag value indicating a waveform phase in the resonance envelope, and in step SG2, a register RES CNT that holds the current value of the resonance envelope is initialized. Set the value A.
[0033]
Next, in step SG3, the resonance level RES LEVEL in the attack phase is read from the ROM 5 and set in the register RES LEVEL corresponding to the flag value of the register RES PHASE. Next, in step SG4, according to the flag value of the register RES PHASE, the resonance rate RES RATE in the attack phase is read from the ROM 5 and set in the register RES RATE. In step SG5, “1” is set in the register RES F to indicate the start of the generation of the resonance envelope. When the resonance envelope data is set in this way, the sound source 7 executes steps SF9 and SF10 (see FIG. 13) described above, and then completes the DCF ENV processing routine.
[0034]
(G) Operation of RES ENV processing routine
When the RES ENV processing routine shown in FIG. 15 is executed via step SE4 (see FIG. 12) of the INT1 processing routine, the sound source 7 proceeds to step SH1, and the flag value of the register RES F is “1”, that is, Then, it is determined whether the resonance envelope has started in synchronization with the DCF envelope entering the sustain phase. Here, when the flag value of the register RES F is not “1”, the resonance envelope has not started, so the determination result is “NO”, and this routine is completed without performing any processing.
[0035]
On the other hand, when the flag value of the register RES F is set to “1” and the resonance envelope is started, the determination result in step SH1 is “YES”, and the process proceeds to step SH2. In step SH2, the resonance rate stored in the register RES RATE (hereinafter referred to as resonance rate RES).
It is determined whether “RATE” is not “0”.
Here, if the resonance rate RES RATE is “0”, the resonance envelope is in a converged state, so that it is not necessary to generate an envelope. In this case, the determination result is “NO”, and this routine is completed.
[0036]
On the other hand, if the resonance rate RES RATE is not “0”, the determination result in step SH2 is “YES”, and the process proceeds to the next step SH3. In step SH3, the result of adding the resonance rate RES RATE to the resonance envelope current value stored in the register RES CNT is stored again in the register RESCNT. In the subsequent step SH4, the resonance envelope current value obtained by adding the rate is obtained. Then, it is determined whether or not it matches the resonance level stored in the register RES LEVEL (hereinafter referred to as resonance level RES LEVEL).
[0037]
Here, if the current value of the resonance envelope to which the rate is added does not reach the resonance level RES LEVEL, the determination result is “NO”, and this routine is once completed.
On the other hand, when the current value of the resonance envelope to which the rate is added has reached the resonance level RES LEVEL, the determination result is “YES”, the process proceeds to step SH5, the flag value of the register RES PHASE is incremented by 1, and the step is advanced. Let Next, in step SH6, it is determined whether the incremented flag value is “5”, that is, whether the release phase has been exceeded.
[0038]
If the release phase is exceeded, the determination result is “YES”, the process proceeds to step SH7, the resonance rate RES RATE is reset to zero, and this routine is completed.
On the other hand, if the release phase has not been exceeded, the determination result in step SH6 is “NO”, and the process proceeds to step SH8. In step SH8, the resonance level RES LEVEL of the waveform phase corresponding to the flag value of the advanced register RES PHASE is read from the ROM 5 and set in the register RES LEVEL. Next, in step SH9, the waveform phase resonance rate RESRATE corresponding to the flag value of the incremented register RES PHASE is read from the ROM 5 and set in the register RES RATE, and then this routine is completed.
[0039]
(H) Operation of DCF processing routine
When the DCF processing routine shown in FIG. 16 is executed via step SB7 (see FIG. 9) of the sound source main routine described above, the sound source 7 proceeds to step SJ1, and the DCF envelope current value stored in the register FCNT is obtained. In the subsequent step SJ2, a filter coefficient that embodies the resonance characteristic corresponding to the resonance envelope current value stored in the register RES CNT is calculated. In step SJ3, filtering (envelope control and resonance control) corresponding to each of the calculated filter coefficients is applied to the waveform data WD, and the musical sound waveform WAVE formed thereby is added to the next stage (DCA7d) in step SJ4. Output to.
[0040]
(I) Operation of DCA processing routine
When the DCA processing routine shown in FIG. 17 is executed via step SB8 (see FIG. 9) of the sound source main routine described above, the sound source 7 proceeds to step SK1, and the flag value of the register A PHASE is “4”. That is, it is determined whether or not the DCA envelope is in a released state.
Here, if the DCA envelope is not in the release state, the determination result is “NO”, and the process proceeds to step SK5 described later. However, if the DCA envelope is in the release state, the determination result is “YES” and the process proceeds to step SK2. .
The flag value of the register A PHASE is incremented according to the progress of the DCA envelope in the DCAENV process (not shown).
[0041]
If the DCA envelope is in the released state, the process proceeds to step SK2 to determine whether or not the value of the register A CNT that holds the current value of the DCA envelope is “0” or less, that is, whether or not the key is in the key-off state where the DCA envelope converges To do. If it is not in the key-off state, the determination result is “NO”, and the process proceeds to step SK5, which will be described later. If it is in the key-off state, the determination result is “YES”, and the process proceeds to the next step SK3.
The DCA envelope current value stored in the register A CNT is a value calculated in the process of forming the DCA envelope by DCA ENV processing (not shown).
[0042]
In step SK3, the flag ONF is reset to zero and set to the key-off state. In step SK4, the flag RES F is set to zero. Next, in step SK5, the amplitude level of the input signal (musical sound waveform WAVE) is controlled in accordance with the DCA envelope current value stored in the register A CNT, and the result is output in step SK6.
As an aspect of the level control in step SK5, the volume control of the input signal is performed with an inverse characteristic that cancels the characteristic of the volume change by the resonance control.
[0043]
(J) Operation of RELEASE processing routine
Next, the operation of the RELEASE processing routine will be described with reference to FIGS. In the sound source main routine described above, when the mute instruction command is received and the process proceeds to step SB10 (see FIG. 9), the RELEASE process routine shown in FIG. 18 is executed and the process proceeds to step SL1. In step SL1, DCO release processing is performed to operate the DCO 7a in the release state. Subsequently, in step SL2, DCF RELEASE processing for releasing the DCF envelope is executed.
[0044]
(K) DCF RELEASE processing routine operation
That is, when the DCF RELEASE processing routine shown in FIG. 19 is executed via step SL2, the sound source 7 advances the processing to step SM1, and sets “4” representing the release phase in the register F PHASE. Next, at step SM2, the frequency level F LEVEL of the release phase is read from the ROM 5 and set in the register F LEVEL according to the flag value of the register F PHASE. Subsequently, in step SM3, the frequency rate F RATE of the release phase is read from the ROM 5 according to the flag value of the register F PHASE and set in the register F RATE.
When the parameters necessary for releasing the DCF envelope are determined in this way, the sound source 7 proceeds to step SL3 shown in FIG. 18, releases the DCA envelope, and then executes the RES RELEASE processing routine via step SL4. .
[0045]
(L) Operation of RES RELEASE processing routine
When the RES RELEASE processing routine shown in FIG. 20 is executed via step SL4, the sound source 7 proceeds to step SN1, and sets “4” representing the release phase in the register RES PHASE. Next, in step SN2, according to the flag value of the register RES PHASE, the resonance level RES LEVEL of the release phase is read from the ROM 5 and set in the register RES LEVEL. Subsequently, in step SN3, the resonance rate RES RATE of the release phase is read from the ROM 5 according to the flag value of the register RES PHASE and set in the register RES RATE.
[0046]
As described above, according to the present embodiment, with the key-on, the DCF envelope in which the initial cut-off frequency is set to the fundamental frequency of the musical sound waveform WAVE to be generated is started, and this DCF envelope is changed over time to When the DCF envelope reaches the sustain phase and converges to the initial cutoff frequency again in the process, the resonance envelope is started and the resonance control is performed to emphasize the signal level near the initial cutoff frequency. As a result, the fundamental tone component of the musical sound waveform WAVE is emphasized during the period from sound generation to mute, so that a timbre change like a natural musical instrument in which the fundamental tone component and the harmonic component are harmonized can be obtained.
[0047]
In the above-described embodiment, the resonance control is performed using a certain resonance envelope regardless of the key number NOTE. Instead, a key scale that generates a key scale coefficient according to the key number NOTE. The resonance envelope may be key-scaled by using a table and reading out the key scale coefficient corresponding to the key number NOTE of the key pressed from the key scale table and multiplying or adding to the resonance envelope. By doing so, since the overtone component emphasized according to the key number NOTE changes, it becomes possible to obtain a natural timbre change.
[0048]
In addition, the resonance envelope may be modified in accordance with the velocity, so that the degree to which the overtone component is emphasized can be controlled by the key touch, so that the timbre change can be adjusted by the key touch. As a result, it is also possible to realize a performance form rich in expressiveness.
[0049]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, with respect to the waveform generated in response to the sound generation instruction, the fundamental frequency of the musical sound instructed to generate the sound is set as the initial cut-off frequency, and the DCF representing the cut-off characteristic that changes with time from the starting frequency While the musical sound is formed by filtering corresponding to the envelope, the resonance depth that changes with time at the initial cut-off frequency from the time when the DCF envelope converges to the initial cut-off frequency is expressed with respect to the formed musical sound. By applying the filtering corresponding to the resonance envelope, the fundamental frequency of the musical tone is emphasized, so that it is possible to obtain a timbre change like a natural instrument in which the fundamental component and the harmonic component are harmonized.
According to the second aspect of the invention, since the resonance envelope is key-scaled according to the designated pitch, the overtone component emphasized for each designated pitch changes, and a natural timbre change can be obtained.
According to the third aspect of the present invention, since the volume of the musical tone is controlled by the reverse characteristic that cancels the volume change caused by the filtering of the resonance depth corresponding to the resonance envelope, a natural volume change can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a DCF envelope.
FIG. 3 is a diagram showing values of frequency levels F LEVEL (1) to (4) for each phase in the DCF envelope.
FIG. 4 is a diagram showing values of frequency rates F RATE (1) to (4) for each phase in the DCF envelope.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a resonance envelope.
FIG. 6 is a diagram illustrating values of resonance levels RES LEVEL (1) to (4) for each phase in the resonance envelope.
FIG. 7 is a diagram showing values of resonance rates RES RATE (1) to (4) for each phase in the resonance envelope.
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of a CPU main routine.
FIG. 9 is a flowchart showing an operation of a sound source main routine.
FIG. 10 is a flowchart showing an operation of an ENV START processing routine.
FIG. 11 is a flowchart showing an operation of a DCF ENV START processing routine.
FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the INT1 processing routine.
FIG. 13 is a flowchart showing the operation of a DCF ENV processing routine.
FIG. 14 is a flowchart showing an operation of a RES ENV START processing routine.
FIG. 15 is a flowchart showing an operation of a RES ENV processing routine.
FIG. 16 is a flowchart showing the operation of a DCF processing routine.
FIG. 17 is a flowchart showing the operation of a DCA processing routine.
FIG. 18 is a flowchart showing an operation of a RELEASE processing routine.
FIG. 19 is a flowchart showing an operation of a DCF RELEASE processing routine.
FIG. 20 is a flowchart showing an operation of a RES REASE processing routine.
[Explanation of symbols]
1 Panel switch group
2 keyboard
3 Display section
4 CPU
5 ROM
6 RAM
7 Sound source
7a DCO
7b Waveform memory
7c DCF
7d DCA
8 Sound system
SP speaker

Claims

DCF envelope generating means for setting a fundamental frequency of a tone for which sound generation is instructed to an initial cut-off frequency and generating a DCF envelope representing a cut-off characteristic that changes with time from the initial cut-off frequency;
Resonance envelope generating means for generating a resonance envelope representing a resonance depth that changes with time at the initial cutoff frequency when the DCF envelope that changes with time converges to the initial cutoff frequency;
The waveform generated in response to the sound generation instruction is filtered with a cut-off characteristic corresponding to the DCF envelope to form a musical sound, while the formed musical sound has a resonance depth corresponding to the resonance envelope. A musical tone generator comprising: filter means for performing filtering to emphasize the fundamental frequency.

The resonance envelope generating means includes key scale generating means for generating a key scale coefficient corresponding to a designated pitch, and when the pitch of a musical tone to be generated is designated, the key corresponding to the pitch is designated. 2. The musical tone generator according to claim 1, wherein the resonance envelope is key-scaled using a key scale coefficient generated by a scale generator.

2. The musical sound generating device according to claim 1, further comprising volume control means for controlling the volume of the musical sound output by the filter means in accordance with an inverse characteristic that cancels a volume change caused by filtering of a resonance depth corresponding to the resonance envelope. The musical tone generator according to claim 1.