JP4441928B2 - 音量制御装置および音量制御処理プログラム - Google Patents
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Description
この種の技術として、例えば特許文献1には、発生音量を調節するマスターボリュームの位置(又は値)に応じて、タッチ情報(ベロシティ)に対応して変化する楽音のダイナミックレンジあるいは周波数特性を制御し、弱いタッチで弾いても適切な音量や音色の楽音を発生可能にした電子楽器が開示されている。
[第1実施形態]
A.構成
(1)全体構成
図1は、第1実施形態による電子楽器の全体構成を示すブロック図である。この図において、鍵盤1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キー番号、ベロシティ等からなる演奏データを発生する。スイッチ部2は、楽器パネルに配設される各種スイッチを備え、操作されるスイッチ種に応じたスイッチイベントを発生する。また、スイッチ部2は、後述するマスターボリュームMVolおよびパートボリュームPVol[0]〜[NP−1]を設定するボリューム操作子を備える。ROM3は、CPU6にロードされる各種制御プログラムを記憶する。ここで言う各種制御プログラムとは、後述のメインルーチン、発音処理およびサンプリング処理を含む。
ここで、図2を参照してRAM4のワークエリアに設けられる主要レジスタ構成について説明する。図2において、レジスタMVolには、発生楽音全体の音量を制御するマスターボリュームがストアされる。以後、レジスタMVolにストアされる値をマスターボリュームMVolと記す。マスターボリュームMVolは、音源7の乗算器72(後述する)に供給される。
次に、図3を参照して音源7の構成を説明する。音源7は、各演奏パート(音色)が割当てられるオシレータ70−1〜70−nと、これらオシレータ70−1〜70−nの各出力を混合するミキサ71と、ミキサ71の出力にマスターボリュームMVolを乗算して音量制御する乗算器72とを備える。
1つのオシレータ70は、波形発生器70a、エンベロープ発生器70bおよび乗算器70cから構成される。波形発生器70aは、図4に図示するように、波形レベル(波形振幅)が異なる4種類の波形データWave1〜4を記憶しておき、これらの内、CPU6が選択する種類の波形データWaveを、当該CPU6から供給される楽音パラメータ(発音/消音コマンド等)に従って読み出して波形出力する。
具体的には、音量パラメータvolが「0x1000〜0x3FFF(16進表示)」の音量範囲に対応する場合に、16ビット長の波形データWave1が選択される。音量パラメータvolが「0x0400〜0x0FFF」の音量範囲に対応する場合に、14ビット長の波形データWave2が選択される。音量パラメータvolが「0x0100〜0x03FF」の音量範囲に対応する場合に、12ビット長の波形データWave3が選択される。音量パラメータvolが「0x0000〜0x00FF」の音量範囲に対応する場合に、10ビット長の波形データWave4が選択される。
このように、1つのオシレータ70では、音量パラメータvolに対応して波形レベルが異なる波形データWaveを選択することで実質的に第1の音量制御が行われ、さらに音量パラメータvolに基づき第2の音量制御を行うので、必要とされるダイナミックレンジに満たないボリュームを用いた場合でも必要十分な音量制御を行うことが可能になっている。
次に、図5〜図8を参照して第1実施形態の動作について説明する。以下では、最初に概略動作としてメインルーチンの動作を説明した後、続いてメインルーチンからコールされる発音処理およびサンプリング処理の各動作について述べる。
上記構成による電子楽器に電源が投入されると、CPU6は図5に示すメインルーチンを実行し、ステップSA1に処理を進め、RAM4のワークエリアに格納される各種レジスタやフラグをリセットしたり、初期値をセットするイニシャライズ処理を行う。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。そして、イニシャライズ完了後、ステップSA2に処理を進め、スイッチ部2が発生するスイッチイベントに対応した処理や、ボリューム操作子の操作に対応してマスターボリュームMVolおよびパートボリュームPVol[0]〜[NP−1]を設定するスイッチ処理を実行する。
次いで、ステップSA4では、押鍵毎に生成されるベロシティKVelとユーザ設定されるパートボリュームPVol[0]とを乗算して得た音量パラメータvolの値に応じた波形データWave1〜4を選択し、選択した波形データWaveと、それに対応させて音量パラメータvolをスケール変換した音量制御値vol(レジスタvol)とを音源7に設定する発音処理を実行する。
なお、本実施形態では、鍵盤操作に基づく発音/消音等を、パート番号0のパートで行うものとする。
なお、ステップSA5におけるその他の処理では、後述するサンプリング処理の他、MIDI処理を実行する。MIDI処理では、MIDIインタフェース5を介して外部MIDI機器から入力されるMIDIデータからノートオンイベントに含まれるキー番号およびベロシティを抽出して、上述のレジスタKNote、レジスタKVelにストアすることによって自動演奏させる態様も可能である。
次に、図6〜図7を参照して発音処理の動作を説明する。なお、以下では説明の簡略化を図る為、音源7がパート番号0のパートに関してはオシレータ70−1のみを使用するものとして、モノフォニック発音する場合に対応させた処理動作について述べる。
上述したメインルーチンのステップSA4(図5参照)を介して本処理が実行されると、図6に図示するステップSB1に進み、キー番号KNoteが「−1」でないか否か、つまり押鍵されたかどうかを判断する。押鍵されていない場合には、判断結果が「NO」になり、ステップSB9に進み、離鍵された鍵に対応する楽音の消音を音源7に指示する消音処理を実行した後、本処理を終える。
続いて、ステップSB3〜SB7では、音量パラメータvolの値に応じた波形データWave1〜4を選択すると共に、選択した波形データWave1〜4に対応させて音量パラメータvolをビットシフトさせ、スケール変換した音量制御値vol(レジスタvol)を発生する。
音量パラメータvolが「0x0400〜0x0FFF」の範囲内であると、ステップSB5に進み、波形データWave2を選択すべくレジスタWaveに波形番号「2」をセットすると共に、14ビット長の音量パラメータvolを5ビットシフトさせ、その上位7ビットを音量制御値volとしてレジスタvolにストアする。
音量パラメータvolが「0x00FF」以下であると、ステップSB7に進み、波形データWave4を選択すべくレジスタWaveに波形番号「4」をセットすると共に、14ビット長の音量パラメータvolを1ビットシフトさせ、その上位7ビットを音量制御値volとしてレジスタvolにストアする。
これにより、図7に図示するように、選択した波形データWave1〜4に対応させて音量パラメータvolをスケール変換した音量制御値vol(レジスタvol)が得られる。
これにより、音源7では、CPU6が指定する波形データを、押鍵された鍵のキー番号KNoteに対応した読み出し速度で再生し、再生した波形データWaveをレジスタvolの値に応じて音量制御する。この後、CPU6は、ステップSB9に進み、離鍵された鍵の楽音の消音を指示する消音処理を行ってから本処理を終える。
次に、図8を参照してサンプリング処理の動作を説明する。CPU6の動作モードがサンプリングモードに設定されている場合、図5に図示したその他の処理(ステップSA5)を介して本処理が実行され、図8に図示するステップSC1に進む。ステップSC1では、スイッチ部2に設けられ、波形番号1〜4に対応した4つの指定波形サンプリングスイッチのいずれかのオン操作の有無を判断する。オン操作されなければ、判断結果は「NO」となり、何もせずに本処理を完了させるが、いずれかがオン操作されると、判断結果が「YES」になり、ステップSC2に進む。
レジスタWaveに格納される波形番号が「2」の場合には、ステップSC9に進み、14ビットの波形レベル「0x3FFF」を振幅最大値maxで除算してスケール係数Aを算出する。
レジスタWaveに格納される波形番号が「4」の場合には、ステップSC11に進み、10ビットの波形レベル「0x03FF」を振幅最大値maxで除算してスケール係数Aを算出する。
このように、波形番号Waveに対応してスケーリングされた波形データを、音源7を構成するオシレータ70−1〜70−nの各波形発生器70aに登録すれば、前述の発音処理(図6参照)に用いることが可能になる。
A.構成
(1)全体構成
図9は、第2実施形態による電子楽器の全体構成を示すブロック図である。この図において、管体部13は、管楽器を模した筺体に息圧センサ13a(不図示)および音高指定用のキースイッチ13b(不図示)を備える。息圧センサ13aは、圧力センサ等から構成され、ユーザが吹奏する息圧を検出する。キースイッチ13bは、音高指定操作に応じたキー番号を発生する。スイッチ部2は、楽器パネルに配設される各種操作スイッチを備え、操作されるスイッチ種に応じたスイッチイベントを発生する。また、スイッチ部2は、後述するマスターボリュームMVolおよびパートボリュームPVol[0]〜[NP−1]を設定するボリューム操作子を備える。
次に、図10を参照してROM3に記憶される音色パラメータの構成について説明する。ROM3には、N種の音色パラメータTPRM[0]〜[N−1]が記憶される。1つの音色パラメータTPRMは、NW種(本実施形態では4種類の波形データWave1〜4)の波形パラメータWPRM[0]〜[NW−1]を備える。
1つの波形パラメータWPRMは、波形番号WaveNum、波形最小音量WaveMin、波形最大音量WaveMax、ピーク音量WavePeak、通常読み出しアドレスAdrs[0]およびクロスフェード時読み出しアドレスAdrs[1]から構成される。なお、これら各パラメータデータが意図するところについては追って述べる。
次に、図11を参照してRAM4の主要レジスタ構成について説明する。レジスタMVolには、発生楽音全体の音量を制御するマスターボリュームがストアされる。以後、レジスタMVolにストアされる値をマスターボリュームMVolと記す。マスターボリュームMVolは、音源7の乗算器702(後述する)に供給される。レジスタPVol[0]〜[NP−1]には、それぞれ各演奏パート(音色)毎の音量を制御するパートボリュームがストアされる。以後、レジスタPVol[0]〜[NP−1]にそれぞれ格納される値をパートボリュームPVol[0]〜[NP−1]と記す。
次に、図12を参照して第2実施形態による音源7の構成を説明する。音源7は、複数の演奏パート(音色)にアサインされるオシレータ700−1〜700−Nと、これらオシレータ700−1〜700−Nの各出力を混合するミキサ701と、ミキサ701の出力にマスターボリュームMVolを乗算して音量制御する乗算器702とを備える。
次に、図13〜図19を参照して第2実施形態の動作について説明する。以下では、最初に概略動作としてメインルーチンの動作を説明した後、続いてメインルーチンからコールされる発音処理およびサンプリング処理の各動作について述べる。
上記構成による電子楽器に電源が投入されると、CPU6は図13に示すメインルーチンを実行し、ステップSD1に処理を進め、RAM4のワークエリアに格納される各種レジスタやフラグをリセットしたり、初期値をセットするイニシャライズ処理を行う。また、このステップSD1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。
なお、本実施形態では、ブレス検出に基づく発音/消音等を、パート番号0のパートで行うものとする。
ブレス発音開始処理では、後述するように、停止中かつ未使用のオシレータ700に発音を割当て、音量パラメータvolに対応するオシレータボリュームOSC volumeを、発音割当てしたオシレータ700の乗算器700bに与えると共に、音量パラメータvolに対応して選択される波形データWaveを先頭から読み出す指示を音源7に与える。
ブレス音量変更処理では、後述するように、現在発音中にあるオシレータ700に割当てられている波形データWaveが、音量変化に伴って発音に不必要な波形データWaveになると、発音中のオシレータ700を未使用状態に設定して波形読み出しを停止させ、一方、発音に必要な波形データWaveになれば、その波形データWaveの発音を未使用のオシレータ700に割当て、かつ音量パラメータvolに対応するオシレータボリュームOSC volumeを供給して新たに音量制御する。
次に、図14を参照してブレス処理の動作を説明する。上述したメインルーチンのステップSD3(図13参照)を介して本処理が実行されると、図14に図示するステップSE1に進み、息圧センサ13aが検出する現在の息圧をレジスタPressにストアする。以後、レジスタPressの内容を現息圧Pressと記す。続いて、ステップSE2では、現息圧PressとレジスタPrevPressに格納される前回検出時の息圧(以後、前息圧PrevPressと記す)とが不一致であるか否か、つまり息圧変化の有無を判断する。息圧変化が無ければ、判断結果は「NO」となり、何も行わずに本処理を完了させるが、息圧変化が有ると、判断結果が「YES」になり、ステップSE3に進む。
ノートオンイベントの場合には、前息圧PrevPressは「0」なので、ステップSE3の判断結果が「YES」になり、ステップSE4に進み、発音開始処理用データを作成する。
すなわち、ステップSE4において、イベントリクエストReqStatにノートオンイベントを表す値「0」をセットし、キースイッチ13bの音高指定操作で指定されたキー番号を、キー番号ReqKeyにセットする。さらに、アタック部分からの通常波形読み出しを指定する値「0」を、波形読み出しアドレスReqAdrsにセットすると共に、現息圧Pressを息圧ReqPressにセットしてステップSE8に進む。
音量変更イベントの場合には、前息圧PrevPressおよび現息圧Pressはともに「0」にならないので、ステップSE3およびステップSE5の判断結果がともに「NO」になり、ステップSE7に進み、音量変更処理用データを作成する。
すなわち、ステップSE7において、イベントリクエストReqStatに音量変更イベントを表す値「2」をセットする。また、現息圧Pressを息圧ReqPressにセットすると共に、持続波形部分からクロスフェード波形読み出しを指定する値「1」を、波形読み出しアドレスReqAdrsにセットしてステップSE8に進む。
ノートオフイベントの場合には、現息圧Pressが「0」になる為、ステップSE5の判断結果が「YES」になり、ステップSE6に進み、消音処理用データを作成する。
すなわち、ステップSE6において、イベントリクエストReqStatにノートオフイベントを表す値「1」をセットすると共に、キースイッチ13bの音高指定操作で指定されたキー番号を、キー番号ReqKeyにセットする。この後、ステップSE14に進み、現息圧Pressを前息圧PrevPressに更新して本処理を完了させる。
音量パラメータvolに対応する波形データでなければ、判断結果は「NO」になり、ステップSE10に進み、イベントリクエストデータReq中でポインタnにて指定される波形状態WaveStat[n]に、発音不必要である旨を表す値「0」をセットした後、ステップSE12に進む。
以後、適合判定し終える迄、上述のステップSE9〜SE13を繰り返し、適合判定し終えると、ステップSE13の判断結果が「YES」になり、ステップSE14に進み、現息圧Pressを前息圧PrevPressに更新して本処理を完了させる。
次に、図16を参照して発音処理の動作を説明する。前述したメインルーチンのステップSD4(図13参照)を介して本処理が実行されると、図16に図示するステップSF1に進み、上述のブレス処理にて設定されるイベントリクエストReqStatの値を判定する。
すなわち、ノートオンイベントの場合には、イベントリクエストReqStatの値は「0」なので、ステップSF2に進み、ブレス発音開始処理(後述する)を実行した後、ステップSF5に進み、イベントリクエストReqStatに要求無し(イベント無し)を表す値「−1」をセットした後、ステップSF6に進み、その他の発音処理(他の演奏パートの発音処理)を実行して本処理を終える。
音量変更イベントの場合には、イベントリクエストReqStatの値は「2」なので、ステップSF4に進み、ブレス音量変更処理(後述する)を実行した後、ステップSF5に進み、イベントリクエストReqStatに要求無し(イベント無し)を表す値「−1」をセットした後、ステップSF6に進み、その他の発音処理(他の演奏パートの発音処理)を実行して本処理を終える。
イベント無しの場合には、イベントリクエストReqStatの値は「−1」なので、ステップSF6に進み、その他の発音処理(他の演奏パートの発音処理)を実行して本処理を終える。
次に、図17を参照してブレス発音開始処理の動作を説明する。上述した発音処理のステップSF2(図16参照)を介して本処理が実行されると、図17に図示するステップSG1に進み、ポインタnをゼロリセットする。続いて、ステップSG2〜SG4では、ノート管理データNPRMの数NNに達するまでポインタnを歩進させながら、当該ポインタnで指定されるノート管理データNPRM[n]中のノート状態NoteStat(NPRM[n].NoteStat)が「0」のNPRMを検索する。全てのNPRMを検索し、ノート状態NoteStatが「0」のNPRMを探し出せなかった場合には、ステップSG4の判断結果が「NO」となり、本処理を終える。
次に、図18を参照してブレス消音処理の動作を説明する。前述した発音処理のステップSF3(図16参照)を介して本処理が実行されると、図18に図示するステップSH1に進み、ポインタnをゼロリセットする。続いて、ステップSH2〜SH4では、ノート管理データNPRMの数NNに達するまでポインタnを歩進させながら、当該ポインタnで指定されるノート管理データNPRM[n]中のノート状態NoteStat(NPRM[n].NoteStat)が「1」であって、かつキー番号key(NPRM[n].key)がキー番号ReqKeyに一致するノート管理データNPRMを検索する。つまり、キー番号ReqKeyの音高の楽音を発音中のノート管理データNPRMを探し出す。そして、該当するノート管理データNPRMを探し出せなかった場合には、ステップSH4の判断結果が「NO」となり、本処理を終える。
次いで、ステップSH6では、ポインタnで指定され、キー番号ReqKeyの音高の楽音を発音中のオシレータ700に割当てられているノートを管理するノート管理データNPRM[n]において、波形検索ポインタwが指定するオシレータ割当波形番号OscNum[w](NPRM[n].OscNum[w])を、レジスタvにストアする。
次に、図19を参照してブレス音量変更処理の動作を説明する。前述した発音処理のステップSF4(図16参照)を介して本処理が実行されると、図19に図示するステップSJ1に進み、ポインタnをゼロリセットする。続いて、ステップSJ2〜SJ4では、ノート管理データNPRMの数NNに達するまでポインタnを歩進させながら、当該ポインタnで指定されるノート管理データNPRM[n]中のノート状態NoteStat(NPRM[n].NoteStat)が「1」、つまり現在発音中にあるノート管理データNPRMを検索する。該当するノート管理データNPRMが存在しなければ、ステップSJ4の判断結果が「NO」となり、本処理を終える。
従って、このステップSJ7では、現息圧Pressの変化、すなわち音量変化に伴って発音に不必要な波形データWaveになったか、あるいは発音に必要な波形データWaveになったかを判断する訳である。以下、発音に不必要な波形データWaveになった場合と、発音に必要な波形データWaveになった場合とに分けて動作説明を進める。
音量変化に伴って発音に不必要な波形データWaveになると、ステップSJ7の判断結果が「YES」となり、ステップSJ8に進む。ステップSJ8では、レジスタvにストアされた値が「−1」であるか否か、つまり波形検索ポインタwで指定される波形データWaveが、発音中のオシレータ700に割当てられていないかどうかを判断する。割当てられていなければ、判断結果は「YES」になり、ステップSJ10に進み、波形検索ポインタwをインクリメントして歩進させる。そして、ステップSJ11に進み、歩進された波形検索ポインタwが波形種NWより小さいか否か、つまり全ての波形データWave1〜4について検索し終えたかどうかを判断する。検索し終えていなければ、判断結果は「YES」になり、上述のステップSJ6に処理を戻す。
音量変化に伴って発音に必要な波形データWaveになると、上述したステップSJ7の判断結果が「NO」となり、ステップSJ12に進む。ステップSJ12では、レジスタvにストアされた値が「−1」であるか否か、つまり波形検索ポインタwで指定される波形データWaveが、発音中のオシレータ700に割当てられていないかどうかを判断する。
波形検索ポインタwで指定される波形データWaveが、発音中のオシレータ700に割当てられていなければ、判断結果は「YES」になり、ステップSJ13に進み、オシレータアサイン管理データOscStat[0]〜[NOSC−1]の内から未使用のオシレータ(OscStat[v]=0)を検索し、該当するオシレータ番号をレジスタvにストアする。
また、第2実施形態では、波形レベルが異なる4種類の波形データWaveを、音量パラメータvolの変化幅に対応付けて音源7に設けるようにしたが、これに替えて、前述した第1実施形態と同様にサンプリング処理(図8参照)を実行し、波形番号Waveに対応してスケーリングされた波形データを、音源7を構成するオシレータ700−1〜700−nの各波形発生器700aに登録する態様としてもよい。
2 スイッチ部
3 ROM
4 RAM
5 MIDIインタフェース
6 CPU
7 音源
8 D/A変換器
9 サウンドシステム
10 マイク
11 A/D変換器
12 表示部
Claims (6)
- ビット数が異なる波形データを複数種記憶する波形データ記憶手段と、
予め設定されたビット数の音量制御値を発生する音量制御値発生手段と、
前記波形データ記憶手段に記憶される複数種の波形データの内から前記音量制御値発生手段が発生する音量制御値に対応するビット数の波形データを選択する波形選択手段と、
前記音量制御値を、前記波形選択手段により選択された波形データのビット数分に応じたビット数分ビットシフトするビットシフト手段と、
前記音量制御値のビット数より少ない所定ビット数の乗算器から成り、前記ビットシフトされた音量制御値に含まれる前記所定ビット数分のデータに従って当該波形データの再生音量を制御する音量制御手段と
を具備することを特徴とする音量制御装置。 - ビット数が異なる波形データを複数種記憶する波形データ記憶手段と、
ボリューム操作で設定される第1の音量値に、発音毎に変化する第2の音量値を乗算して予め設定されたビット数の音量制御値を発生する音量制御値発生手段と、
前記波形データ記憶手段に記憶される複数種の波形データの内から前記音量制御値発生手段が発生する音量制御値に対応するビット数の波形データを選択する波形選択手段と、
前記音量制御値を、前記波形選択手段により選択された波形データのビット数分に応じたビット数分ビットシフトするビットシフト手段と、
前記音量制御値のビット数より少ない所定ビット数の乗算器から成り、前記ビットシフトされた音量制御値に含まれる前記所定ビット数分のデータに従って当該波形データの再生音量を制御する音量制御手段と
を具備することを特徴とする音量制御装置。 - 入力波形信号をサンプリングし、ビット数が異なる複数種の波形データを生成するサンプリング手段をさらに備えることを特徴とする請求項2記載の音量制御装置。
- 予め設定されたビット数の音量制御値を発生する音量制御値発生処理と、
ビット数が異なる波形データを複数種記憶する波形データ記憶手段に記憶される複数種の波形データの内から、前記音量制御値発生処理にて生成される音量制御値に対応するビット数の波形データを選択する波形選択処理と、
前記音量制御値を、前記選択された波形データのビット数分に応じたビット数分ビットシフトするビットシフト処理と、
前記音量制御値のビット数より少ない所定ビット数の乗算器に対して、前記ビットシフトされた音量制御値に含まれる前記所定ビット数分のデータに従って当該波形データの再生音量を制御させる音量制御処理と、
をコンピュータで実行させることを特徴とする音量制御処理プログラム。 - ボリューム操作で設定される第1の音量値に、発音毎に変化する第2の音量値を乗算して予め設定されたビット数の音量制御値を発生する音量制御値発生処理と、
ビット数が異なる波形データを複数種記憶する波形データ記憶手段に記憶される複数種の波形データの内から、前記音量制御値発生処理にて生成される音量制御値に対応するビット数の波形データを選択する波形選択処理と、
前記音量制御値を、前記選択された波形データのビット数分に応じたビット数分ビットシフトするビットシフト処理と、
前記音量制御値のビット数より少ない所定ビット数の乗算器に対して、前記ビットシフトされた音量制御値に含まれる前記所定ビット数分のデータに従って当該波形データの再生音量を制御させる音量制御処理と、
をコンピュータで実行させることを特徴とする音量制御処理プログラム。 - 入力波形信号をサンプリングし、ビット数が異なる複数種の波形データを生成するサンプリング処理をさらに備えることを特徴とする請求項5記載の音量制御処理プログラム。
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