JP5549691B2 - Filter device and electronic musical instrument - Google Patents

Filter device and electronic musical instrument Download PDF

Info

Publication number
JP5549691B2
JP5549691B2 JP2012021459A JP2012021459A JP5549691B2 JP 5549691 B2 JP5549691 B2 JP 5549691B2 JP 2012021459 A JP2012021459 A JP 2012021459A JP 2012021459 A JP2012021459 A JP 2012021459A JP 5549691 B2 JP5549691 B2 JP 5549691B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filter
frequency
output
parameter
filter coefficient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012021459A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012108536A (en
Inventor
洋二 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
Priority to JP2012021459A priority Critical patent/JP5549691B2/en
Publication of JP2012108536A publication Critical patent/JP2012108536A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5549691B2 publication Critical patent/JP5549691B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)

Description

本発明は、フィルタ装置および当該フィルタ装置を搭載した電子楽器に関する。   The present invention relates to a filter device and an electronic musical instrument equipped with the filter device.

従来から、電子楽器では演奏の強弱、および、時間経過に応じて、楽音の音色を変化させるためにディジタルフィルタを搭載している。ディジタルフィルタを使用することで、原波形、たとえば、PCM波形の所望の周波数成分の遮断や増強により音色を変化させる。従来のディジタルフィルタでは、カットオフ周波数fcおよびバンド幅Qなどのパラメータを制御することで音色変化を実現するのが一般的である。このような制御は、アナログシンセサイザにおいてアナログフィルターを制御した頃から継承されている。   Conventionally, an electronic musical instrument is equipped with a digital filter in order to change the tone of a musical tone according to the strength of performance and the passage of time. By using the digital filter, the timbre is changed by blocking or enhancing a desired frequency component of the original waveform, for example, the PCM waveform. In a conventional digital filter, a timbre change is generally realized by controlling parameters such as a cutoff frequency fc and a bandwidth Q. Such control has been inherited since the analog filter was controlled in the analog synthesizer.

たとえば、自然楽器の音色変化は、基音に対する倍音の振幅比率が変化することによって生ずる。特に、演奏の強弱による音色変化において、強く演奏する(たとえばピアノでは強く打鍵する)ほど高次倍音の振幅比率が大きくなる。その一方、弱く演奏する(ピアノでは弱く打鍵する)ほど高次倍音の振幅比率は小さくなる。   For example, a timbre change of a natural musical instrument is caused by a change in the amplitude ratio of the harmonic overtone. In particular, in the timbre change due to the strength of performance, the amplitude ratio of the higher harmonics increases as the performance is stronger (for example, the key is strongly pressed on a piano). On the other hand, the amplitude ratio of the higher harmonics decreases as the performance is weaker (the key is weaker on the piano).

図16(a)、(b)は、アコースティックピアノの波形を示すグラフであり、図16(a)は、フォルテシモで打鍵したときの波形、図16(b)はメゾピアノで打鍵したときの波形である。図17(a)、(b)は、図16(a)、(b)のそれぞれの波形から算出されたスペクトルを示すグラフである。図17(a)、(b)において、横軸(周波数軸)はリニアであり、縦軸はdBである。これらは、図16(a)、(b)に示す波形の発音開始近傍から4096サンプルを、ブラックマン(Blackmann)の窓関数で切り取ったものに基づいて算出されている。   16 (a) and 16 (b) are graphs showing the waveform of an acoustic piano. FIG. 16 (a) is a waveform when a key is played with fortissimo, and FIG. 16 (b) is a waveform when a key is played with a meso piano. is there. FIGS. 17A and 17B are graphs showing spectra calculated from the waveforms of FIGS. 16A and 16B. In FIGS. 17A and 17B, the horizontal axis (frequency axis) is linear, and the vertical axis is dB. These are calculated based on the 4096 samples from the vicinity of the start of sound generation of the waveforms shown in FIGS. 16A and 16B, which are cut out by the Blackmann window function.

図18は、図17(a)、(b)に示すスペクトルから抽出したスペクトラム・エンベロープを示す図である。図18に示すように、スペクトラム・エンベロープは、基本波から高調波に向かってほぼ一定の傾きをもち、かつ、その傾きが、演奏の強さにより一様に変化することがわかる。図18の例では、演奏の強さが強くなるのにしたがって、傾きが大きくなる(つまり0に近づく)。したがって、電子楽器においてフィルタ回路によって、音色を変化させる場合にも、フィルタ回路が、図18に示すようなスペクトラム・エンベロープを持つようなフィルタ特性を持っているのが望ましい。   FIG. 18 is a diagram showing a spectrum envelope extracted from the spectra shown in FIGS. 17 (a) and 17 (b). As shown in FIG. 18, it can be seen that the spectrum envelope has a substantially constant slope from the fundamental wave to the harmonic, and the slope varies uniformly with the strength of the performance. In the example of FIG. 18, the gradient increases (that is, approaches 0) as the performance strength increases. Therefore, even when the timbre is changed by the filter circuit in the electronic musical instrument, it is desirable that the filter circuit has a filter characteristic having a spectrum envelope as shown in FIG.

特開平4−78213号公報JP-A-4-78213

従来のフィルタの伝達関数を(1)式に示す。   The transfer function of the conventional filter is shown in equation (1).

Figure 0005549691

なお、ω=2πfc/fs (0<ω<1)
ここに、fcはカットオフ周波数、fsはサンプリング周波数、ωはカットオフ角周波数、Qは選択度を表す。
Figure 0005549691

Ω 0 = 2πfc / fs (0 <ω 0 <1)
Here, fc is the cutoff frequency, fs is the sampling frequency, ω 0 is the cutoff angular frequency, and Q is the selectivity.

従来のフィルタ回路においては、フィルタ特性をω(或いはfc)とQとによって変化させるため、フィルタ回路は、パラメータとしてω(或いはfc)およびQを受け入れ、これに基づいて、その特性を変化させるように構成されている。 In the conventional filter circuit, since the filter characteristic is changed by ω 0 (or fc) and Q, the filter circuit accepts ω 0 (or fc) and Q as parameters, and changes the characteristic based on this. It is configured to let you.

図19は、(1)式に示す特性をもつ二次IIRフィルタにおいて、パラメータとしてfcを変更したときのフィルタ特性を示すグラフである。図19においても、横軸(周波数軸)はリニア(0〜10kHz)であり、縦軸はdBである。図19に示すように、fcを変更しても、変更されたフィルタ特性は、図17(a)、(b)、図18に示すような特性とは程遠く、したがって、カットオフ周波数を制御してピアノ音色の変化と同等の変化を実現することが非常に難しいという問題点があった。   FIG. 19 is a graph showing the filter characteristics when fc is changed as a parameter in the secondary IIR filter having the characteristics shown in the equation (1). Also in FIG. 19, the horizontal axis (frequency axis) is linear (0 to 10 kHz), and the vertical axis is dB. As shown in FIG. 19, even if fc is changed, the changed filter characteristics are far from the characteristics shown in FIGS. 17 (a), (b) and FIG. 18, and therefore the cutoff frequency is controlled. Therefore, there is a problem that it is very difficult to realize a change equivalent to a change in piano tone.

また、現在、電子楽器においては、PCM方式を採用しているものが多い。このPCM方式においては、楽音の発生時(アタック時)のアタック時波形と、それ以降の繰り返し用の波形の波形データを波形メモリに記憶しておき、アタック時以降には、繰り返し用の波形の波形データを繰り返して読み出すことで、波形メモリの容量を小さくしている。しかしながら、同じ波形を繰り返すだけでは、音色が固定され単調となるため、フィルタ回路によって音色を時間経過にともなって変化させている。特に、アコースティックピアノは、時間経過にともなって高次倍音ほど速く減衰する。このような変化を従来のフィルタ回路において実現することは不可能であった。   Currently, many electronic musical instruments adopt the PCM method. In this PCM method, the waveform at the time of the occurrence of a musical sound (at the time of attack) and the waveform data of the waveform for repetition thereafter are stored in the waveform memory, and after the time of attack, the waveform of the waveform for repetition is stored. By repeatedly reading the waveform data, the capacity of the waveform memory is reduced. However, since the timbre is fixed and monotonous only by repeating the same waveform, the timbre is changed over time by the filter circuit. In particular, an acoustic piano attenuates faster with higher harmonics over time. Such a change cannot be realized in a conventional filter circuit.

たとえば、特許文献1には、カットオフ周波数fcではなく、伝達特性が変化し始める特定の周波数f0とその変化率をパラメータとするフィルタが提案されている。しかしながら、特許文献1に開示されたフィルタを用いても、特に、ピアノ音色の変化と同等の変化を実現することは困難であった。特に、所定の周波数における減衰或いは増強の最大レベルから所定の比率となる周波数(以下、本明細書においては、「遷移周波数」と称する)が、パラメータの変化により移動するという問題点があった。   For example, Patent Document 1 proposes a filter that uses, as parameters, a specific frequency f0 at which the transfer characteristic starts to change, and its rate of change, instead of the cutoff frequency fc. However, even if the filter disclosed in Patent Document 1 is used, it has been particularly difficult to realize a change equivalent to a change in piano timbre. In particular, there is a problem in that a frequency (hereinafter referred to as “transition frequency” in this specification) having a predetermined ratio from the maximum level of attenuation or enhancement at a predetermined frequency moves due to a change in parameters.

さらに、電子楽器では、ピアノなどの自然楽器音の生成だけではなく、いわゆるシンセサイザならでは、自然楽器では出せないような音色を生成する必要もある。したがって、電子楽器のディジタルフィルタが自然楽器音の音色変化に適した周波数特性だけを備えるのでは、様々な音楽ジャンルに対応することができないという問題点があった。   Furthermore, in an electronic musical instrument, it is necessary to generate not only a natural instrument sound such as a piano, but also a tone color that cannot be produced by a natural instrument with a so-called synthesizer. Therefore, if the digital filter of the electronic musical instrument has only the frequency characteristics suitable for the timbre change of the natural musical instrument sound, there is a problem that it cannot cope with various music genres.

本発明は、自然楽器の音色変化と同等の音色変化を実現できるだけではなく、いわゆるシンセサイザならではの音色変化も実現可能なフィルタ装置および電子楽器を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a filter device and an electronic musical instrument that can realize not only a timbre change equivalent to a timbre change of a natural musical instrument but also a timbre change unique to a so-called synthesizer.

本発明の目的は、フィルタ係数b及びcを出力するフィルタ係数出力手段と、外部より供給される、所定の周波数を有する楽音信号に対して、前記フィルタ係数出力手段より出力されたフィルタ係数b及びcで規定されるフィルタ特性に基づくフィルタ処理を施すために、下記の伝達関数H(z)を有するフィルタ手段と、を備えたフィルタ装置であって、

Figure 0005549691
前記フィルタ係数出力手段が、
サンプリング周波数fsの1/2での最大ゲインをAとすると、当該最大ゲインの1/2のゲインとなる周波数をf0とした場合、前記フィルタ係数b及びcを、
Figure 0005549691
Figure 0005549691
の演算により算出して前記フィルタ手段に出力することを特徴とするフィルタ装置により達成される。 An object of the present invention is to provide filter coefficient output means for outputting filter coefficients b and c , filter coefficients b output from the filter coefficient output means for a musical sound signal having a predetermined frequency supplied from the outside, and a filter device having a transfer function H (z) below in order to perform a filtering process based on a filter characteristic defined by c ,
Figure 0005549691
The filter coefficient output means comprises:
Assuming that the maximum gain at 1/2 of the sampling frequency fs is A, when the frequency that is 1/2 of the maximum gain is f0, the filter coefficients b and c are
Figure 0005549691
Figure 0005549691
This is achieved by a filter device that calculates and outputs to the filter means .

好ましい実施態様において、前記供給される楽音信号の周波数及び強度に対応して最大ゲインA及び周波数f0を決定することを特徴とする。 In a preferred embodiment, the maximum gain A and the frequency f0 are determined corresponding to the frequency and intensity of the supplied musical sound signal.

別の好ましい実施態様においては、前記フィルタ係数出力手段はさらに、前記最大ゲインAを、時間の経過に伴って変化させるエンベロープ発生手段を有する。 In another preferred embodiment, the filter coefficient output means further includes an envelope generating means for changing the maximum gain A with time.

さらに、本発明の目的は、外部操作により発音すべき楽音の周波数及び強度を指示する発音指示手段と、
前記周波数に基づき第1のパラメータを生成するとともに、前記強度に基づき第2のパラメータを算出する制御手段と、
前記制御手段により算出された第1及び第2のパラメータに基づいて決定される周波数及びレベルに対応するフィルタ係数の組をパラメータテーブルから取り出すフィルタ係数生成手段と、
供給される楽音信号に対して、このフィルタ係数生成手段からのフィルタ係数の組により規定されるフィルタ特性に基づくフィルタリング処理を施して出力するフィルタ手段と、
を備えた電子楽器において、
前記フィルタ手段は、フィルタ係数をb及びcとした場合、伝達関数H(z)が

Figure 0005549691
であり、
かつ前記フィルタ係数生成手段は、前記第2のパラメータをサンプリング周波数fsの1/2での最大ゲインをAとし、当該最大ゲインの1/2のゲインとなる周波数f0を前記第1のパラメータとした場合に、前記フィルタ係数b及びcを、
Figure 0005549691

Figure 0005549691
の演算により算出して前記フィルタ手段に出力することを特徴とする電子楽器により達成される。

Furthermore, an object of the present invention is to provide sound generation instruction means for instructing the frequency and intensity of a musical sound to be generated by an external operation,
Control means for generating a first parameter based on the frequency and calculating a second parameter based on the intensity;
Filter coefficient generation means for extracting from the parameter table a set of filter coefficients corresponding to the frequency and level determined based on the first and second parameters calculated by the control means;
Filter means for performing a filtering process based on a filter characteristic defined by a set of filter coefficients from the filter coefficient generation means and outputting the musical sound signal supplied ;
In an electronic musical instrument with
The filter means has a transfer function H (z) where the filter coefficients are b and c.
Figure 0005549691
And
The filter coefficient generation means uses the second parameter as the maximum gain at 1/2 of the sampling frequency fs as A, and the frequency f0 at which the gain as 1/2 as the maximum gain as the first parameter. The filter coefficients b and c are
Figure 0005549691

Figure 0005549691
This is achieved by an electronic musical instrument characterized in that it is calculated by the above calculation and output to the filter means.

好ましい実施態様においては前記フィルタ係数生成手段はさらに、前記最大ゲインAを時間の経過に伴って変化させるエンベロープ発生手段を有する。 In a preferred embodiment, the filter coefficient generating means further includes an envelope generating means for changing the maximum gain A over time.

本発明によれば、自然楽器の音色変化と同等の音色変化を実現できるだけではなく、いわゆるシンセサイザならではの音色変化も実現可能なフィルタ装置および電子楽器を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a filter device and an electronic musical instrument that can realize not only a timbre change equivalent to a timbre change of a natural musical instrument but also a timbre change unique to a so-called synthesizer.

図1は、本発明の実施の形態にかかる電子楽器の概略を示すブロックダイヤグラムである。FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an electronic musical instrument according to an embodiment of the present invention. 図2は、本実施の形態にかかる楽音発生回路をより詳細に示すブロックダイヤグラムである。FIG. 2 is a block diagram showing the musical tone generating circuit according to the present embodiment in more detail. 図3は、演奏強弱によるアコースティックピアノの音色フィルタを実現するための理想的なフィルタ特性を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining ideal filter characteristics for realizing a timbre filter of an acoustic piano depending on performance strength. 図4は、ある遷移周波数で、ゲインを変更したときの二次IIRフィルタの特性を示す。FIG. 4 shows the characteristics of the second-order IIR filter when the gain is changed at a certain transition frequency. 図5は、図4に示すフィルタ特性を実現するための、二次のフィルタ係数を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing second-order filter coefficients for realizing the filter characteristics shown in FIG. 図6は、本実施の形態におけるフィルタ特性およびパラメータテーブルを説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining filter characteristics and a parameter table in the present embodiment. 図7は、あるバンド幅(Q=2)において、カットオフfcを変化させたときの、それぞれのフィルタ特性(周波数特性)を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing respective filter characteristics (frequency characteristics) when the cut-off fc is changed in a certain bandwidth (Q = 2). 図8は、カットオフfcのそれぞれの状態におけるフィルタ係数b〜dを示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the filter coefficients b to d in each state of the cutoff fc. 図9は、本実施の形態にかかるフィルタ係数算出回路の構成を示すブロックダイヤグラムであるFIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the filter coefficient calculation circuit according to the present embodiment. 図10は、本実施の形態にかかるパラメータテーブルの例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a parameter table according to the present embodiment. 図11は、本実施の形態にかかる補間回路をより詳細に示すブロックダイヤグラムである。FIG. 11 is a block diagram showing the interpolation circuit according to this embodiment in more detail. 図12は、本実施の形態にかかるフィルタ回路の概略を示すブロックダイヤグラムである。FIG. 12 is a block diagram showing an outline of the filter circuit according to the present embodiment. 図13は、本実施の形態にかかる二次元補間を説明する図である。FIG. 13 is a diagram for explaining two-dimensional interpolation according to the present embodiment. 図14は、本実施の形態にかかるフィルタ係数算出の際のタイミングチャートである。FIG. 14 is a timing chart when calculating the filter coefficient according to the present embodiment. 図15は、第2の実施の形態にかかるパラメータテーブルの例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a parameter table according to the second embodiment. 図16(a)、(b)は、アコースティックピアノの波形を示すグラフである。FIGS. 16A and 16B are graphs showing the waveform of an acoustic piano. 図17(a)、(b)は、図16(a)、(b)のそれぞれの波形から算出されたスペクトルを示すグラフである。FIGS. 17A and 17B are graphs showing spectra calculated from the waveforms of FIGS. 16A and 16B. 図18は、図17(a)、(b)に示すスペクトルから抽出したスペクトラム・エンベロープを示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a spectrum envelope extracted from the spectra shown in FIGS. 17 (a) and 17 (b). 図19は、従来の帰還形二次フィルタにおいて、パラメータとしてfcを変更したときのフィルタ特性を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing filter characteristics when fc is changed as a parameter in a conventional feedback secondary filter.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の実施の形態にかかる電子楽器の概略を示すブロックダイヤグラムである。図1に示すように、電子楽器は、マイクロコンピュータ1、ROM(Read Only Memory)2、RAM(Random Access Memory)3、スイッチ類4、タッチ検出回路5、鍵盤6、楽音発生回路7、波形ROM8、D/A変換器(DAC)9、増幅回路10およびスピーカ11、12を備えている。マイクロコンピュータ1、ROM2、RAM3および楽音発生回路7は、データバス13に接続され、タッチ検出回路5はマイクロコンピュータ1に接続される。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an outline of an electronic musical instrument according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the electronic musical instrument includes a microcomputer 1, a ROM (Read Only Memory) 2, a RAM (Random Access Memory) 3, switches 4, a touch detection circuit 5, a keyboard 6, a tone generation circuit 7, and a waveform ROM 8. , A D / A converter (DAC) 9, an amplifier circuit 10, and speakers 11 and 12. The microcomputer 1, the ROM 2, the RAM 3 and the tone generation circuit 7 are connected to the data bus 13, and the touch detection circuit 5 is connected to the microcomputer 1.

マイクロコンピュータ1は、電子楽器全体を制御し、プログラムやデータを格納したROM2から、プログラムやデータを読み出して、プログラムを実行する。プログラムの実行にて生成されるデータなどはワークエリアであるRAM3に記憶される。スイッチ類4は、電子楽器のコンソールパネル上に配置されている。マイクロコンピュータ1は、演奏者によるスイッチ類4の操作を検出する。タッチ検出回路5は、所定のタイミングで鍵盤6に対して走査信号を送出し、各鍵盤6の鍵に配置された2つのスイッチのオンに応答して、演奏操作データ(音高およびタッチレスポンスデータ)を生成して、マイクロコンピュータ1に出力する。本実施の形態において、鍵盤6は88個の鍵を有し、各鍵には、その長手方向に2つのスイッチが配置され、鍵の押下によってまず第1のスイッチがオンされ、さらに、鍵が押下されることにより第2のスイッチがオンされるようになっている。   The microcomputer 1 controls the entire electronic musical instrument, reads the program and data from the ROM 2 storing the program and data, and executes the program. Data generated by executing the program is stored in the RAM 3 which is a work area. The switches 4 are arranged on the console panel of the electronic musical instrument. The microcomputer 1 detects the operation of the switches 4 by the performer. The touch detection circuit 5 sends a scanning signal to the keyboard 6 at a predetermined timing, and in response to turning on the two switches arranged on the keys of each keyboard 6, performance operation data (pitch and touch response data). ) And output to the microcomputer 1. In the present embodiment, the keyboard 6 has 88 keys, and each key is provided with two switches in the longitudinal direction. When the key is pressed, the first switch is first turned on. When pressed, the second switch is turned on.

マイクロコンピュータ1は、スイッチ類4の操作により指定された音色と、および、タッチ検出回路5から出力されたタッチレスポンスデータおよび音高を含む演奏操作データとに基づき、楽音発生回路7を制御して、所定の楽音を発生させる。楽音発生回路7は、波形ROM8から指定された音色の波形データを読み出して、演奏操作データにしたがった音高および音量(ベロシティ)の楽音を生成してDAC9に出力する。DAC9は、楽音発生回路7から出力されたディジタルデータをアナログ信号に変換する。アナログ信号は増幅回路10を介してスピーカ11、12から放音される。   The microcomputer 1 controls the musical tone generation circuit 7 based on the tone color designated by the operation of the switches 4 and the performance operation data including the touch response data and the pitch output from the touch detection circuit 5. A predetermined musical tone is generated. The musical tone generation circuit 7 reads the waveform data of the tone color designated from the waveform ROM 8, generates a musical tone having a pitch and volume (velocity) according to the performance operation data, and outputs it to the DAC 9. The DAC 9 converts the digital data output from the tone generation circuit 7 into an analog signal. The analog signal is emitted from the speakers 11 and 12 via the amplifier circuit 10.

図2は、本実施の形態にかかる楽音発生回路をより詳細に示すブロックダイヤグラムである。図2に示すように、楽音発生回路7は、インタフェース20、波形発生回路21、フィルタ回路22、乗算回路23、ミキサ24、第1のエンベロープ発生回路25、フィルタ係数算出回路26、第2のエンベロープ発生回路27を有している。インタフェース20、波形発生回路21、フィルタ回路22、ミキサ24、第1のエンベロープ発生回路25、フィルタ係数算出回路26および第2のエンベロープ発生回路27は、内部バス28に接続される。   FIG. 2 is a block diagram showing the musical tone generating circuit according to the present embodiment in more detail. As shown in FIG. 2, the tone generation circuit 7 includes an interface 20, a waveform generation circuit 21, a filter circuit 22, a multiplication circuit 23, a mixer 24, a first envelope generation circuit 25, a filter coefficient calculation circuit 26, and a second envelope. A generation circuit 27 is provided. The interface 20, waveform generation circuit 21, filter circuit 22, mixer 24, first envelope generation circuit 25, filter coefficient calculation circuit 26 and second envelope generation circuit 27 are connected to the internal bus 28.

インタフェース20は、図1に示すデータバス13と接続され、楽音発生回路7内の、波形発生回路21、フィルタ回路22などの各演算ユニットに、内部バス28を介して設定データなどを書き込む。波形発生回路21は、波形ROM8と接続され、波形ROM8の所定のアドレスから、PCMデータを読み出して、演奏操作データ中の音高に対応する周波数の楽音波形データを生成する。   The interface 20 is connected to the data bus 13 shown in FIG. 1, and writes setting data and the like to each arithmetic unit such as the waveform generation circuit 21 and the filter circuit 22 in the musical tone generation circuit 7 via the internal bus 28. The waveform generation circuit 21 is connected to the waveform ROM 8, reads PCM data from a predetermined address of the waveform ROM 8, and generates musical tone waveform data having a frequency corresponding to the pitch in the performance operation data.

フィルタ係数回路26は、インタフェース20を介してマイクロコンピュータ1から与えられた演奏操作信号に基づくパラメータと、第1のエンベロープ発生回路25から出力され、時間変化する第1のエンベロープ信号とにしたがってフィルタ係数を算出する。第1のエンベロープ信号により、その周波数特性に変化が与えられ、フィルタ係数は時間の経過とともに変化する。フィルタ回路22は、フィルタ係数にしたがって、楽音波形データにフィルタ処理を施す。   The filter coefficient circuit 26 is a filter coefficient according to a parameter based on a performance operation signal given from the microcomputer 1 via the interface 20 and a first envelope signal output from the first envelope generation circuit 25 and time-varying. Is calculated. The frequency characteristic is changed by the first envelope signal, and the filter coefficient changes with time. The filter circuit 22 performs a filter process on the musical sound waveform data according to the filter coefficient.

乗算器23は、楽音波形データと、第2のエンベロープ発生回路27から出力される、時間変化する第2のエンベロープ信号とを乗算する。これにより、鍵盤6の鍵のオン・オフにしたがった楽音の立ち上がり、立下りや、タッチレスポンスデータにしたがった音量を制御する。なお、波形発生回路21、フィルタ回路22、第1のエンベロープ発生回路25、フィルタ係数算出回路26、乗算器23および第2のエンベロープ発生回路27は、最大同時発音数の処理を時分割に行うことによって、鍵盤演奏に十分なチャンネル数の楽音を生成することができる。ミキサ24は、生成された最大同時発音数のチャンネルの楽音を、それぞれ、所定の重みで累算して、最終的に、左右2つのチャンネルの楽音として配分する。ミキサ24の出力は、DAC9に出力される。   The multiplier 23 multiplies the musical sound waveform data and the second envelope signal that is output from the second envelope generation circuit 27 and changes with time. Thereby, the rising and falling of the musical sound according to the on / off of the key of the keyboard 6 and the volume according to the touch response data are controlled. Note that the waveform generation circuit 21, the filter circuit 22, the first envelope generation circuit 25, the filter coefficient calculation circuit 26, the multiplier 23, and the second envelope generation circuit 27 perform processing of the maximum simultaneous sound generation time-divisionally. Thus, it is possible to generate musical sounds with a sufficient number of channels for keyboard performance. The mixer 24 accumulates the generated musical tones of the maximum number of simultaneous pronunciations with predetermined weights, respectively, and finally distributes the musical tones of the two left and right channels. The output of the mixer 24 is output to the DAC 9.

以下、本実施の形態にかかるフィルタ回路22およびフィルタ係数算出回路26の概略について説明する。本実施の形態においては、主として自然楽器の音色変化に適したフィルタ特性に対応するアコースティック楽器用フィルタ特性、および、主としていわゆるシンセサイザの音色変化に適したフィルタ特性に対応するシンセサイザ用フィルタ特性の双方のフィルタ特性を備えることができる。   The outline of the filter circuit 22 and the filter coefficient calculation circuit 26 according to the present embodiment will be described below. In the present embodiment, both of the acoustic instrument filter characteristic mainly corresponding to the filter characteristic suitable for the timbre change of the natural musical instrument and the synthesizer filter characteristic mainly corresponding to the filter characteristic suitable for the timbre change of the so-called synthesizer. Filter characteristics can be provided.

以下、アコースティック楽器用フィルタ特性について説明する。図3は、演奏強弱によるアコースティックピアノの音色フィルタを実現するための理想的なフィルタ特性を説明する図である。図3において縦軸はゲイン、横軸はリニアな周波数を表す。   The acoustic instrument filter characteristics will be described below. FIG. 3 is a diagram for explaining ideal filter characteristics for realizing a timbre filter of an acoustic piano depending on performance strength. In FIG. 3, the vertical axis represents gain, and the horizontal axis represents linear frequency.

図3に示すように、理想的なフィルタ特性においては、図17に示すアコースティックピアノのスペクトラム・エンベロープから類推されるもので、基本波に対する倍音成分が、基本波に基づく一定のポイントからほぼリニアに減衰していくようなものとなっている。また、その傾きは、音量が小さい場合には小さく(つまり右下がりの度合いが大きく:傾きが小さく)、音量が大きくなるにしたがって大きくなる(つまり右下がりの度合いが小さくなり、より水平に近くなる:傾きが大きくなる)。   As shown in FIG. 3, the ideal filter characteristics are inferred from the spectrum envelope of the acoustic piano shown in FIG. 17, and the harmonic component of the fundamental wave is almost linear from a certain point based on the fundamental wave. It is like decaying. In addition, the inclination is small when the volume is small (that is, the degree of right-down is large: the inclination is small), and increases as the volume increases (that is, the degree of right-down is small and becomes more horizontal). : Increasing the inclination).

以下、基本波に基づいてリニアに減衰し或いは増強を始めるポイント(周波数)を基準周波数、サンプリング周波数fsの1/2の周波数における減衰量(dB)をゲイン、ゲインに対して所定の比率となるような周波数(本実施の形態においては、fs/2における減衰量の1/2となるような周波数)を遷移周波数と称する。また、基準周波数からのリニアに減衰し或いは増強する度合いを傾きと称する。傾きは、周波数軸をx軸、減衰量をy軸とする。したがって、負の減衰量が大きくなるほど、周波数特性における傾きは小さくなり、負の減衰量が0に近づくほど、その傾きは大きくなり0に近づく。正の現推量が大きくなるほど、周波数特性における傾きは大きくなる。   Hereinafter, a point (frequency) at which linear attenuation or enhancement starts based on the fundamental wave is set as a reference frequency, an attenuation (dB) at a frequency half of the sampling frequency fs is set as a predetermined ratio with respect to gain and gain. Such a frequency (in this embodiment, a frequency that is ½ of the attenuation at fs / 2) is referred to as a transition frequency. The degree of linear attenuation or enhancement from the reference frequency is referred to as inclination. For the slope, the frequency axis is the x-axis and the attenuation is the y-axis. Therefore, the larger the negative attenuation amount, the smaller the slope in the frequency characteristic. The closer the negative attenuation amount is to 0, the larger the slope becomes and approaches 0. The greater the positive current guess, the greater the slope in the frequency characteristic.

また、本実施の形態において、基本波が変化することにより基準周波数は変化する。また、基準周波数の変化に伴って遷移周波数も一定の規則で変化する。   In the present embodiment, the reference frequency changes as the fundamental wave changes. In addition, the transition frequency changes according to a certain rule as the reference frequency changes.

本実施の形態においては、後述するように、フィルタ回路は、基本波に基づいて変化する遷移周波数と、フィルタの深さを示すゲインとによって制御される。これによって、アコースティックピアノの実際の音色変化とほぼ同様な、基本波に対する高調波成分の制御を実現する。   In this embodiment, as will be described later, the filter circuit is controlled by a transition frequency that changes based on the fundamental wave and a gain that indicates the depth of the filter. This realizes control of harmonic components with respect to the fundamental wave, which is almost the same as the actual timbre change of an acoustic piano.

なお、本実施の形態においては、高調波成分を減衰させるだけでなく、増強する場合も考えている。これは、波形ROM8のPCMデータからの音色をより広範囲に変化させるためである。このような特性を実現するには、FIR(Finite Impulse Response:有限インパルス応答)フィルタが適する。しかしながら、FIRフィルタは演算量が多く、大規模なハードウェアを要する。そこで、本実施の形態においては、図3に示す理想のフィルタ特性に近似した特性を、低次のIIR(Infinite Impulse Resonance:無限インパルス応答)フィルタで実現し、フィルタ係数を、理想のフィルタ特性とほぼ同等となるように制御している。   In the present embodiment, it is considered that not only the harmonic components are attenuated but also enhanced. This is to change the timbre from the PCM data of the waveform ROM 8 over a wider range. An FIR (Finite Impulse Response) filter is suitable for realizing such characteristics. However, the FIR filter has a large calculation amount and requires large-scale hardware. Therefore, in the present embodiment, a characteristic approximate to the ideal filter characteristic shown in FIG. 3 is realized by a low-order IIR (Infinite Impulse Resonance) filter, and the filter coefficient is expressed as the ideal filter characteristic. It is controlled so that it is almost the same.

上述したようなフィルタ特性を有するフィルタを得るためには、様々な方法が考えられるが、演算量を最小限にするために、一次IIRフィルタでの近似を試み、それを拡張することにより、理想に近い周波数特定を得た。まず、一次IIRフィルタの伝達関数を(2)式と考える。   In order to obtain a filter having the above filter characteristics, various methods are conceivable. In order to minimize the amount of calculation, an approximation with a first-order IIR filter is attempted, and the ideal is obtained by extending the approximation. A frequency specification close to is obtained. First, the transfer function of the first-order IIR filter is considered as equation (2).

Figure 0005549691

(2)式において、最大ゲイン(つまり、サンプリング周波数fsの1/2の周波数での最大ゲインをA)とすると、Aは、(3)式のように表すことができる。
Figure 0005549691

In equation (2), if the maximum gain (that is, the maximum gain at a frequency that is ½ of the sampling frequency fs) is A, A can be expressed as equation (3).

Figure 0005549691

また、遷移周波数f0のときに、最大ゲインの1/2のゲインとなるとすると、(4)式が導き出される。
Figure 0005549691

If the gain is ½ of the maximum gain at the transition frequency f0, the equation (4) is derived.

Figure 0005549691

上記(3)式および(4)式を解くと、係数b、cは(5)式および(6)式に示すようになる。
Figure 0005549691

When the above equations (3) and (4) are solved, the coefficients b and c are as shown in equations (5) and (6).

Figure 0005549691
Figure 0005549691

Figure 0005549691

したがって、(2)式に示す一次IIRフィルタの係数b、cは、最大ゲインAおよび遷移周波数f0とから、(5)式および(6)式に示すように求めることができる。なお、上記(5)式からフィルタ係数には2通りのセットが存在するが、その係数範囲から制御しやすい方を選択すればよい。
Figure 0005549691

Therefore, the coefficients b and c of the first-order IIR filter shown in the equation (2) can be obtained from the maximum gain A and the transition frequency f0 as shown in the equations (5) and (6). Although there are two sets of filter coefficients from the above equation (5), it is only necessary to select one that is easier to control from the coefficient range.

一次IIRフィルタは、その減衰特性が穏やか過ぎる。そこで、本実施の形態においては、遷移周波数の異なる2つの一次フィルタIIRを直列に接続し、二次IIRフィルタとすることにより、より理想フィルタに近似したフィルタ特性を得ている。(7)式は、一次IIRフィルタを直列に接続した二次IIRフィルタの伝達関数を示す図である。   The first-order IIR filter has too slow attenuation characteristics. Therefore, in the present embodiment, two primary filters IIR having different transition frequencies are connected in series to form a secondary IIR filter, thereby obtaining a filter characteristic more approximate to an ideal filter. Equation (7) is a diagram showing a transfer function of a secondary IIR filter in which primary IIR filters are connected in series.

Figure 0005549691

図4は、ある遷移周波数で、ゲインを変更したときの二次IIRフィルタの特性を示す。図4に示す特性は、図3に示す理想的な特性に近似していることが理解できる。なお、本実施の形態においては、二次IIRフィルタにより理想フィルタを近似しているが、フィルタの次数を上げることにより、その特性を、さらに理想フィルタの特性と近似させることが可能である。
Figure 0005549691

FIG. 4 shows the characteristics of the second-order IIR filter when the gain is changed at a certain transition frequency. It can be understood that the characteristics shown in FIG. 4 approximate the ideal characteristics shown in FIG. In the present embodiment, the ideal filter is approximated by a secondary IIR filter. However, by increasing the order of the filter, the characteristic can be further approximated to the characteristic of the ideal filter.

図5は、図4に示すフィルタ特性を実現するための、二次のフィルタ係数を示すグラフである。なお、横軸は負のゲインのレベルを表す。レベル1は、最も負のレベルが大きい(つまり、傾きが最小である)ようなゲインを表し、レベル0は、最も負のレベルが小さい(つまり、傾きが0である)ようなゲインを表す。このように、本実施の形態においては、レベル1〜9のそれぞれにおいて、フィルタ係数b、c、d、eおよびfが決定される。   FIG. 5 is a graph showing second-order filter coefficients for realizing the filter characteristics shown in FIG. The horizontal axis represents the negative gain level. Level 1 represents a gain having the largest negative level (that is, the slope is minimum), and level 0 represents a gain having the smallest negative level (that is, the slope is 0). Thus, in the present embodiment, the filter coefficients b, c, d, e, and f are determined at levels 1 to 9, respectively.

正のゲインに対するフィルタ係数は、上記(7)式の分母と分子を入れ替えることにより算出できる((8)式参照)。   The filter coefficient for the positive gain can be calculated by exchanging the denominator and numerator of the above equation (7) (see equation (8)).

Figure 0005549691

したがって、負のゲインの係数のb〜fをそれぞれ、
b:e/d、c:f/d、d:1/d、e:b/d、f:c/d
と入れ替えることにより、正のゲイン特性のフィルタ係数を得ることができる。
Figure 0005549691

Therefore, the negative gain coefficients b to f are
b: e / d, c: f / d, d: 1 / d, e: b / d, f: c / d
Can be obtained to obtain a filter coefficient having a positive gain characteristic.

本実施の形態においては、このフィルタ係数を演算により算出するのではなく、遷移周波数およびゲインをアドレスとするテーブル(パラメータテーブル)をフィルタ係数算出回路26に設け、テーブルからデータ値を取り出し、さらにそのデータ値を補間することにより、適切なフィルタ係数を算出するようにしている。   In this embodiment, this filter coefficient is not calculated by calculation, but a table (parameter table) with transition frequency and gain as addresses is provided in the filter coefficient calculation circuit 26, and a data value is extracted from the table. An appropriate filter coefficient is calculated by interpolating the data value.

図6は、本実施の形態におけるアコースティック用フィルタ特性およびアコースティック用フィルタ特性のパラメータテーブルを説明するための図である。アコースティック用フィルタ特性においては、遷移周波数を第1のパラメータ、ゲインのレベルを第2のパラメータとしている。   FIG. 6 is a diagram for explaining a parameter table of acoustic filter characteristics and acoustic filter characteristics in the present embodiment. In the acoustic filter characteristics, the transition frequency is the first parameter, and the gain level is the second parameter.

図6(a)は、ある基準周波数fに基づく遷移周波数Fのときのフィルタ特性を示す図である。先に述べたように、基本波の周波数にしたがって基準周波数fは決定される。たとえば、基準周波数は基本波とほぼ同じとしても良いし、基本波の所定倍数の周波数としても良い。図6(a)に示すように、単一の遷移周波数Fについて、複数の傾きを有するフィルタ特性が考えられる。図6(a)の例では、負の特性(減衰する特性)として小さい方からゲインのレベルG11、G12、・・・G1i(=減衰「0」)、正の特性として、G1(i+1)、・・・G1(2i−1)が示されている。また、基本波が異なることに伴って、基準周波数がfからf(f<f)に変化した場合を考えると、図6(b)に示すように、基準周波数の変更にともなって、遷移周波数Fは変更される。また、ゲインのレベルG21、G22、・・・、G2i、・・・、G2(2i−1)も変更され得る。 FIG. 6A is a diagram illustrating a filter characteristic at the transition frequency F 1 based on a certain reference frequency f 1 . As described above, the reference frequency f 1 is determined according to the frequency of the fundamental wave. For example, the reference frequency may be substantially the same as the fundamental wave, or may be a frequency that is a predetermined multiple of the fundamental wave. As shown in FIG. 6 (a), the single transition frequencies F 1, is considered a filter characteristic having a plurality of tilt. In the example of FIG. 6A , gain levels G 11 , G 12 ,... G 1i (= attenuation “0”) from the smallest negative characteristic (attenuating characteristic), and G 1 as the positive characteristic. (I + 1) ... G1 (2i-1) is shown. Further, considering the case where the reference frequency is changed from f 1 to f 2 (f 1 <f 2 ) due to the difference in the fundamental wave, as shown in FIG. 6B, the reference frequency is changed. Te, the transition frequency F 2 is changed. In addition, gain levels G 21 , G 22 ,..., G 2i ,..., G 2 (2i−1) can also be changed.

たとえば、図6(a)では、単一の遷移周波数Fについて、2i−1個のレベルが存在する。したがって、この例では、遷移周波数Fとあるレベルとの組み合わせについて、1つのフィルタ係数の組(b、c、d、e、f)が存在する。つまり、2i−1個のレベルがあれば、2i−1個のフィルタ係数の組が存在する。図6(b)についても同様である。したがって、遷移周波数がn種類存在すれば、n×(レベルの数(図6の例では、(2i−1))個のフィルタ係数の組が存在しえる。 For example, in FIG. 6 (a), the the single transition frequencies F 1, 2i-1 single level exists. Therefore, in this example, there is one set of filter coefficients (b, c, d, e, f) for a combination of the transition frequency F 1 and a certain level. That is, if there are 2i-1 levels, there are 2i-1 filter coefficient pairs. The same applies to FIG. 6B. Therefore, if there are n types of transition frequencies, there may be n × (number of levels ((2i−1) in the example of FIG. 6)) filter coefficient sets.

遷移周波数ごとに各ゲインのフィルタ係数のセットを保持すると、膨大な大きさ(遷移周波数の設定数×ゲインの設定数×フィルタ係数の種類(5))のテーブルを用意する必要がある。そこで、遷移周波数の設定数およびゲインの設定数を限定して、これらの組み合わせに応じた一連のフィルタ係数を格納したテーブルのみを用意し、遷移周波数およびゲインの双方について補間(二次元の補間)を実現することで、テーブルのサイズを小さくし、かつ、フィルタ係数の適切化を実現している。   If a set of filter coefficients for each gain is held for each transition frequency, it is necessary to prepare a table of enormous size (number of transition frequency settings × number of gain settings × type of filter coefficient (5)). Therefore, by limiting the number of transition frequency settings and the number of gain settings, prepare only a table that stores a series of filter coefficients according to these combinations, and interpolate both the transition frequency and gain (two-dimensional interpolation). By realizing the above, the size of the table is reduced and the filter coefficient is optimized.

次に、シンセサイザ用フィルタ特性について説明する。シンセサイザ用フィルタ特性では、従来のシンセサイザのフィルタと同様に、バンド幅Qを第1のパラメータ、カットオフfcを第2のパラメータとしている。   Next, synthesizer filter characteristics will be described. In the synthesizer filter characteristics, the bandwidth Q is the first parameter and the cut-off fc is the second parameter, as in the conventional synthesizer filter.

図7は、Q=2において、カットオフfcを、3000Hz、1765Hz、1038Hz、611Hz、359Hz、211Hz、124Hz、73Hz、43Hzと指数的に変化させたときの、それぞれのフィルタ特性(周波数特性)を示すグラフである。また、図8は、カットオフfcのそれぞれの状態におけるフィルタ係数b〜dを示すグラフである。なお、従来の二次IIRフィルタの伝達関数は、(9)式で表される。   FIG. 7 shows the respective filter characteristics (frequency characteristics) when the cut-off fc is exponentially changed to 3000 Hz, 1765 Hz, 1038 Hz, 611 Hz, 359 Hz, 211 Hz, 124 Hz, 73 Hz, and 43 Hz at Q = 2. It is a graph to show. FIG. 8 is a graph showing filter coefficients b to d in each state of the cutoff fc. Note that the transfer function of the conventional second-order IIR filter is expressed by equation (9).

H(z)=f/(1+(−2+f+f/Q)z−1+(1−f/Q)z−2
・・・(9)
したがって、フィルタ係数eおよびfは、e=0、f=0で固定となっている。
H (z) = f 2 / (1 + (− 2 + f 2 + f / Q) z −1 + (1−f / Q) z −2 )
... (9)
Therefore, the filter coefficients e and f are fixed at e = 0 and f = 0.

以下、本実施の形態にかかるフィルタ係数算出回路26およびフィルタ回路22の構成についてより詳細に説明する。   Hereinafter, the configurations of the filter coefficient calculation circuit 26 and the filter circuit 22 according to the present embodiment will be described in more detail.

図9は、本実施の形態にかかるフィルタ係数算出回路の構成を示すブロックダイヤグラムである。図9に示すように、フィルタ係数算出回路26は、インタフェース31、加算器32〜34、パラメータテーブル35、補間回路36およびレジスタ37〜41を備える。また、図9には示していないが、フィルタ係数算出回路26は、所定のタイミングで、パラメータテーブル35へのアドレス信号のインクリメント信号X1、Y1、および、パラメータテーブル35の選択信号SELを出力する制御回路を有している。   FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the filter coefficient calculation circuit according to this embodiment. As shown in FIG. 9, the filter coefficient calculation circuit 26 includes an interface 31, adders 32 to 34, a parameter table 35, an interpolation circuit 36, and registers 37 to 41. Although not shown in FIG. 9, the filter coefficient calculation circuit 26 outputs the address signal increment signals X1 and Y1 to the parameter table 35 and the selection signal SEL of the parameter table 35 at a predetermined timing. It has a circuit.

インタフェース31は、楽音発生回路7の内部バス28に接続され、マイクロコンピュータ1からインタフェース20を介して送信される2種類のパラメータを受信して保持し、フィルタ算出回路26に出力する。本実施の形態においては、アコースティック楽器用フィルタ特性に関する第1のパラメータである遷移周波数データF[15:0]、および、第2のパラメータであるゲインデータG[15:0]からなるパラメータの組、並びに、シンセサイザ用フィルタ特性に関する第1のパラメータであるバンド幅データQ[15:0]、および、第2のパラメータであるカットオフデータfc[15:0]からなるパラメータの組が、マイクロコンピュータ1からインタフェースに与えられる。   The interface 31 is connected to the internal bus 28 of the tone generation circuit 7, receives and holds two types of parameters transmitted from the microcomputer 1 via the interface 20, and outputs them to the filter calculation circuit 26. In the present embodiment, a set of parameters including transition frequency data F [15: 0], which is a first parameter related to acoustic instrument filter characteristics, and gain data G [15: 0], which is a second parameter. And a set of parameters including the bandwidth data Q [15: 0] as the first parameter relating to the filter characteristics for the synthesizer and the cut-off data fc [15: 0] as the second parameter. 1 to the interface.

また、本実施の形態においては、インタフェース31は、マイクロコンピュータ1からのアコースティック楽器用フィルタ特性或いはシンセサイザ用フィルタ特性を選択するフィルタモード選択信号A/Sを受け入れ、フィルタモード選択信号A/Sを、パラメータテーブル35に出力する。本実施の形態において、フィルタモード選択信号A/Sが「0」であるときには、アコースティック楽器用フィルタ特性に基づいてフィルタ係数算出回路26は動作する。したがって、マイクロコンピュータ1からインタフェース31には、第1のパラメータP1として遷移周波数データFが与えられ、第2のパラメータP2として、ゲインデータGが与えられる。   In the present embodiment, the interface 31 receives the filter mode selection signal A / S for selecting the acoustic instrument filter characteristic or the synthesizer filter characteristic from the microcomputer 1, and receives the filter mode selection signal A / S as Output to the parameter table 35. In the present embodiment, when the filter mode selection signal A / S is “0”, the filter coefficient calculation circuit 26 operates based on the acoustic instrument filter characteristics. Therefore, the transition frequency data F is given from the microcomputer 1 to the interface 31 as the first parameter P1, and the gain data G is given as the second parameter P2.

その一方、フィルタモード選択信号A/Sが「1」であるときには、シンセサイザ用フィルタ特性に基づいてフィルタ係数算出回路26は動作する。したがって、マイクロコンピュータ1からインタフェース31には、第1のパラメータP1としてバンド幅データQが与えられ、第2のパラメータP2として、カットオフデータfcが与えられる。   On the other hand, when the filter mode selection signal A / S is “1”, the filter coefficient calculation circuit 26 operates based on the synthesizer filter characteristics. Therefore, the bandwidth data Q is given from the microcomputer 1 to the interface 31 as the first parameter P1, and the cut-off data fc is given as the second parameter P2.

さらに、本実施の形態において、インタフェース31は、マイクロコンピュータ1から、パラメータテーブル35を書き換えるためのデータ、アドレスおよび種々の制御信号を受け入れ、これらをパラメータテーブル35に出力する。図9において、WRBはパラメータテーブルへの書き込みイネーブル信号、Sはアドレスの切り替え信号である。また、図9において、Dはパラメータテーブル35の書き込み用データ、ADはパラメータテーブル35の書き込み用アドレスである。   Further, in the present embodiment, the interface 31 receives data, addresses and various control signals for rewriting the parameter table 35 from the microcomputer 1 and outputs them to the parameter table 35. In FIG. 9, WRB is a write enable signal for the parameter table, and S is an address switching signal. In FIG. 9, D is the data for writing in the parameter table 35, and AD is the address for writing in the parameter table 35.

図9に示すように、第2のパラメータP2[15:0]は加算器32に与えられる。加算器32にはもう一方の入力として、第1のエンベロープ発生回路25から経時的に変化する第1のエンベロープ信号が与えられる。したがって、加算器から出力される第2のパラメータP2[15:0]は、第1のエンベロープ信号に基づいて、その値が時間の経過に伴って変化する。   As shown in FIG. 9, the second parameter P <b> 2 [15: 0] is given to the adder 32. The adder 32 is supplied with the first envelope signal that changes over time from the first envelope generation circuit 25 as the other input. Therefore, the value of the second parameter P2 [15: 0] output from the adder changes with time based on the first envelope signal.

第2のパラメータP2[15:0]のうち、P2[15:12]が加算器33に与えられる。また、第1のパラメータP1[15:0]のうちP1[15:13]が加算器34に与えられる。加算器33、34においては、必要に応じて所定のタイミングでインクリメント信号「1」が加算され、パラメータテーブル35のアドレスとして出力される。加算器33においては、P2[15:12]の出力の次のタイミングで、インクリメント信号X1を加算することで、連続するアドレス(P2[15:12]+1)を出力することができる。また、加算器34においても、P1[15:13]の出力の次のタイミングで、インクリメント信号Y1を加算することで、連続するアドレス(P1[15:13]+1)を出力することができる。   Among the second parameters P2 [15: 0], P2 [15:12] is given to the adder 33. Further, P1 [15:13] of the first parameter P1 [15: 0] is given to the adder 34. In the adders 33 and 34, the increment signal “1” is added at a predetermined timing as necessary, and is output as an address of the parameter table 35. The adder 33 can output a continuous address (P2 [15:12] +1) by adding the increment signal X1 at the timing next to the output of P2 [15:12]. The adder 34 can also output a continuous address (P1 [15:13] +1) by adding the increment signal Y1 at the timing next to the output of P1 [15:13].

パラメータテーブル35の下位アドレスA[4:0]には、加算器33からの信号が与えられ、その次に上位のアドレスA[8:5]には、加算器34からの信号が与えられる。さらに、最上位アドレスA[11:9]には制御回路(図示せず)からの選択信号SELが与えられる。   A signal from the adder 33 is given to the lower address A [4: 0] of the parameter table 35, and a signal from the adder 34 is given to the next higher address A [8: 5]. Further, a selection signal SEL from a control circuit (not shown) is given to the highest address A [11: 9].

図10は、本実施の形態にかかるパラメータテーブルの例を示す図である。図10に示すように、パラメータテーブル35は、セレクタ101、オア回路102、104、インバータ103、メモリ105、106およびセレクタ107を有する。本実施の形態においては、メモリ105(RAMA)には、アコースティック用フィルタ特性の第1のパラメータ(遷移周波数データ)および第2のパラメータ(ゲインデータ)に基づくファイル係数が格納される。また、メモリ106(RAMB)は、シンセサイザ用フィルタ特性の第1のパラメータ(バンド幅データ)および第2のパラメータ(カットオフデータ)に基づくフィルタ係数が格納される。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a parameter table according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, the parameter table 35 includes a selector 101, OR circuits 102 and 104, an inverter 103, memories 105 and 106, and a selector 107. In the present embodiment, the memory 105 (RAMA) stores file coefficients based on the first parameter (transition frequency data) and the second parameter (gain data) of the acoustic filter characteristics. The memory 106 (RAMB) stores filter coefficients based on the first parameter (bandwidth data) and the second parameter (cutoff data) of the synthesizer filter characteristics.

本実施の形態において、たとえば、メモリ105には、9種類の遷移周波数×17種類のゲイン(8種類のマイナスのゲイン、ゲイン「0」、および、8種類のプラスのゲイン)×5種類のフィルタ係数を記憶する。したがって、メモリ105は、9×17×5=765ワードのフィルタ数を記憶している。   In the present embodiment, for example, the memory 105 includes 9 types of transition frequencies × 17 types of gains (8 types of negative gain, gain “0”, and 8 types of positive gains) × 5 types of filters. Store the coefficients. Therefore, the memory 105 stores the number of filters of 9 × 17 × 5 = 765 words.

同様に、メモリ105には、9種類のバンド幅×8種類のカットオフのそれぞれについて、5種類のフィルタ係数を記憶している。   Similarly, the memory 105 stores five types of filter coefficients for each of nine types of bandwidth × 8 types of cutoffs.

たとえば、遷移周波数については、上位3ビット(8種類)の値を下位13ビットで補間するため、9種類のアドレスが用意される。また、ゲインについては、上位4ビット(16種類)の値を、下位12ビットで補完するため、17種類のアドレスが用意される。また選択信号SELは、5種類の係数b〜fの何れかを選択するために使用される。   For example, for the transition frequency, nine types of addresses are prepared in order to interpolate the upper 3 bits (8 types) with the lower 13 bits. As for the gain, 17 kinds of addresses are prepared in order to complement the upper 4 bits (16 kinds) with the lower 12 bits. The selection signal SEL is used to select one of the five types of coefficients b to f.

図10に示すように、WRB信号とA/S信号とがオア回路102に与えられ、オア回路102の出力が、メモリ105のライトイネーブルとして入力される。その一方、WRB信号とA/S信号のインバータ103による反転信号とがオア回路104に与えられ、オア回路104の出力が、メモリ106のライトイネーブルとして入力される。このライトイネーブルは「0」が入力されたときにメモリを書き込み可能とする。   As shown in FIG. 10, the WRB signal and the A / S signal are supplied to the OR circuit 102, and the output of the OR circuit 102 is input as a write enable of the memory 105. On the other hand, the WRB signal and the inverted signal of the A / S signal by the inverter 103 are supplied to the OR circuit 104, and the output of the OR circuit 104 is input as a write enable of the memory 106. This write enable makes the memory writable when “0” is input.

また、セレクタ101は、S信号が「0」のときに、インタフェース31から与えられる書き込み用アドレスAD[11:0]を選択し、S信号が「1」のときに、インタフェース31から与えられるパラメータA[11:0]を選択する。   The selector 101 selects the write address AD [11: 0] given from the interface 31 when the S signal is “0”, and the parameter given from the interface 31 when the S signal is “1”. Select A [11: 0].

メモリ105、106にデータを書き込むときに、マイクロコンピュータ1は、インタフェース31に、所定の制御信号(WRB信号、A/S信号、S信号)を出力するとともに、アドレスADおよびデータDを出力する。   When writing data to the memories 105 and 106, the microcomputer 1 outputs predetermined control signals (WRB signal, A / S signal, S signal) to the interface 31, and outputs an address AD and data D.

マイクロコンピュータ1からインタフェース31を介して、WRB信号「0」、A/S信号「0」およびS信号「0」が与えられることより、メモリ105において、マイクロコンピュータ1からインタフェース31を介して与えられた書き込み用アドレスAD[11:0]に、アコースティック用フィルタ特性に基づくフィルタ係数であるデータD[19:0]が書き込まれる。   Since the WRB signal “0”, the A / S signal “0”, and the S signal “0” are given from the microcomputer 1 via the interface 31, they are given from the microcomputer 1 via the interface 31 in the memory 105. The data D [19: 0], which is a filter coefficient based on the acoustic filter characteristics, is written to the write address AD [11: 0].

また、マイクロコンピュータ1からインタフェース31を介して、WRB信号「0」、A/S信号「1」およびS信号「0」が与えられることより、メモリ106において、マイクロコンピュータ1からインタフェース31を介して与えられた書き込み用アドレスAD[11:0]に、シンセサイザ用フィルタ特性に基づくフィルタ係数であるデータD[19:0]が書き込まれる。   Further, the WRB signal “0”, the A / S signal “1”, and the S signal “0” are given from the microcomputer 1 via the interface 31, so that in the memory 106 from the microcomputer 1 via the interface 31. Data D [19: 0], which is a filter coefficient based on the synthesizer filter characteristics, is written to the given write address AD [11: 0].

また、WRB信号が「1」のときには、メモリ105、106は読み出し用となる。マイクロコンピュータ1は、スイッチ4において指定された音色が、アコースティック楽器の音色に属するものであれば、メモリ105からフィルタ係数を読み出すように、また、いわゆるシンセサイザ音色に属するものであれば、メモリ106からフィルタ係数を読み出すように、パラメータテーブル35に対して、制御信号およびパラメータを出力する。   When the WRB signal is “1”, the memories 105 and 106 are for reading. The microcomputer 1 reads the filter coefficient from the memory 105 if the timbre specified by the switch 4 belongs to the timbre of the acoustic instrument, and from the memory 106 if it belongs to the so-called synthesizer timbre. A control signal and a parameter are output to the parameter table 35 so as to read out the filter coefficient.

マイクロコンピュータ1からインタフェース31を介して、WRB信号「1」、A/S信号「0」およびS信号「1」が与えられると、メモリ105においては、SEL信号をA[11:9]、第1のパラメータの所定の上位アドレスP1[15:13]をA[8:5]、第2のパラメータの所定の上位アドレスP2[15:12]をA[4:0]として、データが読み出される。セレクタ107にもA/S信号「0」が与えられているので、メモリ105からの出力が選択される。したがって、パラメータテーブル35からは、遷移周波数およびゲインに基づく、補間前のフィルタ係数が出力される。   When the WRB signal “1”, the A / S signal “0”, and the S signal “1” are given from the microcomputer 1 via the interface 31, the memory 105 outputs the SEL signal as A [11: 9], Data is read with the predetermined upper address P1 [15:13] of the first parameter as A [8: 5] and the predetermined upper address P2 [15:12] of the second parameter as A [4: 0]. . Since the A / S signal “0” is also given to the selector 107, the output from the memory 105 is selected. Therefore, the filter coefficient before interpolation based on the transition frequency and the gain is output from the parameter table 35.

マイクロコンピュータ1からインタフェース31を介して、WRB信号「1」、A/S信号「1」およびS信号「1」が与えられると、メモリ106においては、SEL信号をA[11:9]、第1のパラメータの所定の上位アドレスP1[15:13]をA[8:5]、第2のパラメータの所定の上位アドレスP2[15:12]をA[4:0]として、データが読み出される。セレクタ107にもA/S信号「1」が与えられているので、メモリ106からの出力が選択される。したがって、パラメータテーブル35からは、バンド幅およびカットオフに基づく、補間前のフィルタ係数が出力される。   When the WRB signal “1”, the A / S signal “1”, and the S signal “1” are given from the microcomputer 1 via the interface 31, the memory 106 transmits the SEL signal as A [11: 9], Data is read with the predetermined upper address P1 [15:13] of the first parameter as A [8: 5] and the predetermined upper address P2 [15:12] of the second parameter as A [4: 0]. . Since the selector 107 is also given the A / S signal “1”, the output from the memory 106 is selected. Therefore, the filter coefficient before interpolation based on the bandwidth and the cutoff is output from the parameter table 35.

以下、本実施の形態にかかる補間回路36について説明する。なお、説明の便宜上、パラメータテーブル35から、遷移周波数およびゲインに基づく補間前のフィルタ係数が出力された場合について説明する。しかしながら、バンド幅およびカットオフに基づく補間前のフィルタ係数が出力された場合にも同様の補間演算が行われることはいうまでもない。   Hereinafter, the interpolation circuit 36 according to the present embodiment will be described. For convenience of explanation, the case where the filter coefficient before interpolation based on the transition frequency and the gain is output from the parameter table 35 will be described. However, it goes without saying that the same interpolation calculation is also performed when filter coefficients before interpolation based on the bandwidth and the cutoff are output.

パラメータテーブル35の出力、つまり補間前のフィルタ係数の組は、補間回路36に与えられる。また、遷移周波数データの下位データF[12:0](図9におけるP1[12:0])およびゲインデータの下位データG[11:0](図9におけるP2[12:0])も補間回路36に与えられる。補間回路36においては、5種類の補間後のフィルタ係数b〜fが算出されて出力される。レジスタ37〜41は、順次出力される補間後のフィルタ係数b〜fをそれぞれ保持する。   The output of the parameter table 35, that is, the set of filter coefficients before interpolation is given to the interpolation circuit 36. Further, the lower data F [12: 0] of transition frequency data (P1 [12: 0] in FIG. 9) and the lower data G [11: 0] of gain data (P2 [12: 0] in FIG. 9) are also interpolated. The circuit 36 is provided. In the interpolation circuit 36, five types of post-interpolation filter coefficients b to f are calculated and output. The registers 37 to 41 hold the filter coefficients b to f after interpolation that are sequentially output, respectively.

図11は、本実施の形態にかかる補間回路をより詳細に示すブロックダイヤグラムである。図11に示すように、補間回路36は、レジスタ51〜54、減算器55、乗算器56、加算器57、レジスタ58、減算器65、乗算器66、加算器67、レジスタ68、減算器70、乗算器71、および、加算器72を有している。   FIG. 11 is a block diagram showing the interpolation circuit according to this embodiment in more detail. As shown in FIG. 11, the interpolation circuit 36 includes registers 51 to 54, a subtractor 55, a multiplier 56, an adder 57, a register 58, a subtractor 65, a multiplier 66, an adder 67, a register 68, and a subtractor 70. , A multiplier 71, and an adder 72.

減算器55により、レジスタ51の出力から、レジスタ51の出力を減算した差分値が算出され、この差分値と、ゲインデータの下位データG[11:0](P2[11:0])とが乗算器56において乗算され、乗算値は加算器57に出力される。加算器57は、乗算値と、レジスタ51からの出力とを加算し、加算された値が、レジスタ58に記憶される。   The subtractor 55 calculates a difference value obtained by subtracting the output of the register 51 from the output of the register 51, and the difference value and the lower data G [11: 0] (P2 [11: 0]) of the gain data are obtained. Multiplication is performed in the multiplier 56, and the multiplied value is output to the adder 57. The adder 57 adds the multiplication value and the output from the register 51, and the added value is stored in the register 58.

同様に、減算器65により、レジスタ53の出力から、レジスタ54の出力を減算した差分値が算出され、この差分値と、ゲインデータの下位データG[11:0](P2[11:0])とが乗算器66において乗算され、乗算値は加算器67に出力される。加算器67は、乗算値と、レジスタ53からの出力とを加算し、加算された値が、レジスタ68に記憶される。   Similarly, the subtractor 65 calculates a difference value obtained by subtracting the output of the register 54 from the output of the register 53, and this difference value and the lower data G [11: 0] (P2 [11: 0] of the gain data). ) Are multiplied by the multiplier 66, and the multiplied value is output to the adder 67. The adder 67 adds the multiplication value and the output from the register 53, and the added value is stored in the register 68.

さらに、減算器70において、レジスタ58の出力から、レジスタ68の出力を減算した差分値が算出され、この差分値と、遷移周波数データの下位データF[12:0](P1[11:0])とが乗算器71において乗算され、乗算値は加算器72に出力される。加算器72は、乗算値と、レジスタ58からの出力とを加算する。加算器72からの出力が、補間されたフィルタ係数となる。   Further, in the subtractor 70, a difference value obtained by subtracting the output of the register 68 from the output of the register 58 is calculated, and this difference value and the lower-order data F [12: 0] (P1 [11: 0] of the transition frequency data) ) And the multiplication value is output to the adder 72. The adder 72 adds the multiplication value and the output from the register 58. The output from the adder 72 becomes the interpolated filter coefficient.

図12は、本実施の形態にかかるフィルタ回路の概略を示すブロックダイヤグラムである。図12に示すように、フィルタ回路22は、加算器80,88、乗算器81、82、85、86、87、および、遅延回路83、84を有する。乗算器81、82、85、86、87のそれぞれに、フィルタ係数算出回路22にて算出されたフィルタ係数b、c、d、e、fが与えられ、乗算器のそれぞれの入力に印加される信号とフィルタ係数とが乗算される。   FIG. 12 is a block diagram showing an outline of the filter circuit according to the present embodiment. As shown in FIG. 12, the filter circuit 22 includes adders 80 and 88, multipliers 81, 82, 85, 86 and 87, and delay circuits 83 and 84. Filter coefficients b, c, d, e, and f calculated by the filter coefficient calculation circuit 22 are given to the multipliers 81, 82, 85, 86, and 87, respectively, and applied to respective inputs of the multipliers. The signal and the filter coefficient are multiplied.

以下、本実施の形態にかかる二次元の補間について説明する。図13は、本実施の形態にかかる二次元補間を説明する図である。説明の便宜のため、x=G[15:12]、dx=G[11:0]、y=F[15:13]、dy=F[12:0]とする。図11のレジスタ51〜54には、以下の値が格納される。   Hereinafter, two-dimensional interpolation according to the present embodiment will be described. FIG. 13 is a diagram for explaining two-dimensional interpolation according to the present embodiment. For convenience of explanation, it is assumed that x = G [15:12], dx = G [11: 0], y = F [15:13], and dy = F [12: 0]. The following values are stored in the registers 51 to 54 of FIG.

レジスタ51:o[x,y](なお、o[x,y]は、アドレスxyでのパラメータテーブル35の出力を表す。)
レジスタ52:o[x+1,y]
レジスタ53:o[x,y+1]
レジスタ54:o[x+1,y+1]
減算器55により、レジスタ52の出力o[x+1,y]からレジスタ51の出力o[x,y]が減算され、かつ、乗算器56により、減算値とdxとが乗算される。その後、加算器57により、乗算値とo[x,y]とが加算されてレジスタ58に格納される。したがって、レジスタ58には以下のような値が格納される。
Register 51: o [x, y] (where o [x, y] represents the output of the parameter table 35 at the address xy)
Register 52: o [x + 1, y]
Register 53: o [x, y + 1]
Register 54: o [x + 1, y + 1]
The subtracter 55 subtracts the output o [x, y] of the register 51 from the output o [x + 1, y] of the register 52, and the multiplier 56 multiplies the subtracted value by dx. Thereafter, the adder 57 adds the multiplication value and o [x, y] and stores them in the register 58. Therefore, the register 58 stores the following values.

レジスタ58:o[x,y]+(o[x+1,y]−o[x,y])*dx
=o[x+dx,y]
図13に示すように、これは、o[x,y]とo[x+1,y]との間をdxに基づいて直線補間したものに相当する。
Register 58: o [x, y] + (o [x + 1, y] −o [x, y]) * dx
= O [x + dx, y]
As illustrated in FIG. 13, this corresponds to linear interpolation between o [x, y] and o [x + 1, y] based on dx.

また、減算器65により、レジスタ54の出力o[x+1,y+1]からレジスタ53の出力o[x,y+1]が減算され、かつ、乗算器66により、減算値とdxとが乗算される。その後、加算器67により、乗算値とo[x,y+1]とが加算されてレジスタ58に格納される。したがって、レジスタ68には以下のような値が格納される。   The subtracter 65 subtracts the output o [x, y + 1] of the register 53 from the output o [x + 1, y + 1] of the register 54, and the multiplier 66 multiplies the subtracted value by dx. Thereafter, the adder 67 adds the multiplication value and o [x, y + 1] and stores them in the register 58. Therefore, the register 68 stores the following values.

レジスタ68:o[x,y+1]+
(o[x+1,y+1]−o[x,y+1])*dx
=o[x+dx,y+1]
図13に示すように、これは、o[x,y+1]とo[x+1,y+1]との間をdxに基づいて直線補間したものに相当する。
Register 68: o [x, y + 1] +
(O [x + 1, y + 1] −o [x, y + 1]) * dx
= O [x + dx, y + 1]
As shown in FIG. 13, this corresponds to linear interpolation between o [x, y + 1] and o [x + 1, y + 1] based on dx.

さらに、減算器70により、レジスタ68の出力o[x+dx,y+1]からレジスタ58の出力o[x+dx,y]が減算され、かつ、乗算器71により、減算値とdyとが乗算される。その後、加算器72により、乗算値とo[x+dx,y]とが加算されて出力される。したがって、出力値は以下のようなものとなる。   Further, the subtracter 70 subtracts the output o [x + dx, y] of the register 58 from the output o [x + dx, y + 1] of the register 68, and the multiplier 71 multiplies the subtracted value by dy. Thereafter, the adder 72 adds the multiplication value and o [x + dx, y] and outputs the result. Therefore, the output value is as follows.

出力値:o[x+dx,y]+
(o[x+dx,y+1]−o[x+dx,y])*dy
=o[x+dx,y+dy]
図13に示すように、出力値は、o[x+dx,y]とo[x+dx,y+1]との間をdyに基づいて補間したものに相当する。したがって、得られた出力値は、dx、dyに基づく二次元の補間値となる。
Output value: o [x + dx, y] +
(O [x + dx, y + 1] −o [x + dx, y]) * dy
= O [x + dx, y + dy]
As shown in FIG. 13, the output value corresponds to an output value obtained by interpolating between o [x + dx, y] and o [x + dx, y + 1] based on dy. Therefore, the obtained output value is a two-dimensional interpolation value based on dx and dy.

本実施の形態については、選択信号SELを順次変更して、パラメータテーブル35から、フィルタ係数b、c、d、e、fの補間前の値を出力することで、補間回路36において、b、c、d、e、fの補間値が生成され出力される。   In this embodiment, by sequentially changing the selection signal SEL and outputting the pre-interpolated values of the filter coefficients b, c, d, e, and f from the parameter table 35, the interpolation circuit 36 Interpolated values of c, d, e, and f are generated and output.

図14は、フィルタ係数算出の際のタイミングチャートである。図14において、R0〜R5は、それぞれ、図11のレジスタ51〜54、58、68に対応し、B〜Fは、それぞれ、図9のレジスタ37〜41に相当する。   FIG. 14 is a timing chart for calculating the filter coefficient. 14, R0 to R5 correspond to the registers 51 to 54, 58, and 68 in FIG. 11, respectively, and B to F correspond to the registers 37 to 41 in FIG. 9, respectively.

図14において、信号X1より、アドレスA[4:0]が、「x」或いは「x+1」に切り替えられ、また、信号Y1により、アドレスA[8:5]が、「y」或いは「y+1」に切り替えられる。また、選択信号SELにより、アドレスA[9:11]が変更される。最初のY1の一周期(符号1401参照)では、選択信号SELは、「b」を示すものであり、したがって、最初のY1の周期でパラメータテーブル35に与えられる4種類のアドレスによって、フィルタ係数bに関するo[x,y]、o[x+1,y]、o[x,y+1]およびo[x+1,y+1]が出力され、それがR0〜R3に格納される。   In FIG. 14, the address A [4: 0] is switched to “x” or “x + 1” from the signal X1, and the address A [8: 5] is changed to “y” or “y + 1” by the signal Y1. Can be switched to. Further, the address A [9:11] is changed by the selection signal SEL. In one cycle of the first Y1 (see reference numeral 1401), the selection signal SEL indicates “b”. Therefore, the filter coefficient b is determined by the four types of addresses given to the parameter table 35 in the cycle of the first Y1. O [x, y], o [x + 1, y], o [x, y + 1] and o [x + 1, y + 1] are output and stored in R0 to R3.

R0、R1にそれぞれ格納されたo[x,y]、o[x+1,y]に基づいて、o[x+dx,y]が算出されて、これがR4に格納される。また、R2、R3にそれぞれ格納されたo[x,y+1]およびo[x+1,y+1]に基づいて、o[x+dx,y+1]が算出されて、これがR5に格納される。R4およびR5に格納されたo[x+dx,y]およびo[x+dx,y+1]に基づいて、フィルタ係数bについての補間後の値b[x+dx,y+dy]が算出されて、これがBに格納される。   Based on o [x, y] and o [x + 1, y] stored in R0 and R1, respectively, o [x + dx, y] is calculated and stored in R4. Further, o [x + dx, y + 1] is calculated based on o [x, y + 1] and o [x + 1, y + 1] stored in R2 and R3, respectively, and stored in R5. Based on o [x + dx, y] and o [x + dx, y + 1] stored in R4 and R5, an interpolated value b [x + dx, y + dy] for the filter coefficient b is calculated and stored in B. .

同様に、選択信号SELが、「c」、「d」、「e」および「f」を示す場合には、最終的に、フィルタ係数c〜fのそれぞれの補間後の値c[x+dx,y+dy]、d[x+dx,y+dy]、e[x+dx,y+dy]およびf[x+dx,y+dy]が算出されて、算出された値は、それぞれC〜Fに格納される。   Similarly, when the selection signal SEL indicates “c”, “d”, “e”, and “f”, finally, the interpolated values c [x + dx, y + dy] of the filter coefficients c to f are finally obtained. ], D [x + dx, y + dy], e [x + dx, y + dy] and f [x + dx, y + dy] are calculated, and the calculated values are stored in C to F, respectively.

本実施の形態によれば、遷移周波数およびゲインに基づいてフィルタ係数を出力する第1のメモリ、および、バンド幅およびカットオフに基づいてフィルタ係数を出力する第2のメモリを設け、指定された音色にしたがって何れかのメモリからフィルタ係数が出力される。   According to the present embodiment, the first memory that outputs the filter coefficient based on the transition frequency and the gain, and the second memory that outputs the filter coefficient based on the bandwidth and the cutoff are provided and designated. Filter coefficients are output from one of the memories according to the tone color.

遷移周波数は発音すべき楽音の基本波の周波数に基づくものであり、かつ、ゲインは、その減衰の程度(または増強の程度)を示す。したがって、直感的な理解が容易なパラメータによって、また、複雑な演算を行うことなく、アコースティック楽器、特に、アコースティックピアノのフィルタ特性にきわめて近似したフィルタ特性を有するディジタルフィルタを実現し、アコースティック楽器とほぼ同等の音色の楽音を出力することが可能となる。   The transition frequency is based on the frequency of the fundamental wave of the musical sound to be generated, and the gain indicates the degree of attenuation (or the degree of enhancement). Therefore, it is possible to realize a digital filter having a filter characteristic very close to the filter characteristic of an acoustic instrument, particularly an acoustic piano, with parameters that are easy to understand intuitively and without performing complicated calculations. It is possible to output a musical tone with an equivalent tone.

その一方、第2のメモリを用いて、従来のバンド幅およびカットオフに基づくフィルタ係数を出力することで、従来のフィルタ特性を有するディジタルフィルタを実現し、いわゆるシンセサイザならではの音色の楽音を出力することも可能である。   On the other hand, a digital filter having a conventional filter characteristic is realized by outputting a filter coefficient based on the conventional bandwidth and cut-off using the second memory, and outputs a musical tone tone unique to a so-called synthesizer. It is also possible.

また、本実施の形態によれば、第1のエンベロープ発生回路から時間変化するエンベロープデータが出力され、このエンベロープデータは、フィルタ係数算出回路にて、ゲインデータ、或いは、カットオフに加算される。したがって、ここでも簡単な回路構成で、フィルタによるゲインの減衰(或いは増強)の時間変化、或いは、カットオフの変化による減衰の時間変化を実現し、所望の音色の変化を実現することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the envelope data that changes with time is output from the first envelope generation circuit, and this envelope data is added to the gain data or the cut-off by the filter coefficient calculation circuit. Accordingly, it is possible to realize a desired timbre change by realizing a time change of gain attenuation (or enhancement) by a filter or a time change of attenuation by a cut-off change with a simple circuit configuration. Become.

さらに、本実施の形態によれば、第1のパラメータ(遷移周波数データ或いはバンド幅データ)の上位ビット、および、第2のパラメータ(ゲインデータ或いはカットオフデータ)の上位ビットをアドレスとして、パラメータテーブルが粗いフィルタ係数を出力し、かつ、第1のパラメータの下位ビットおよび第2のパラメータの下位ビットにより、粗いフィルタ係数を二次元補正して、補正されたフィルタ係数を取得する。これにより、パラメータテーブルが格納するデータ(係数)の数をそれほど大きくすることなく、精度の良い適切なフィルタ係数を得ることが可能となる。   Furthermore, according to the present embodiment, the upper bits of the first parameter (transition frequency data or bandwidth data) and the upper bits of the second parameter (gain data or cut-off data) are used as an address, and the parameter table Outputs a coarse filter coefficient, and two-dimensionally corrects the coarse filter coefficient with the low-order bit of the first parameter and the low-order bit of the second parameter to obtain a corrected filter coefficient. As a result, it is possible to obtain an appropriate filter coefficient with high accuracy without increasing the number of data (coefficients) stored in the parameter table.

次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。第1の実施の形態においては、2つのメモリ(RAMAおよびRAMB)を備え、一方のメモリ(RAMA)にアコースティック楽器用フィルタ特性に基づくフィルタ係数を格納し、遷移周波数データおよびゲインデータをアドレスとしてフィルタ係数を出力し、他方のメモリ(RAMB)にシンセサイザ用フィルタ特性に基づくフィルタ係数を格納し、バンド幅データおよびカットオフデータをアドレスとしてフィルタ係数を出力している。無論、これは物理的に2つのメモリである必要はなく、単一のメモリのアドレス空間を2つに区切り、一方にはRAMAとしてアコースティック楽器用フィルタ特性に基づくフィルタ係数を格納し、他方にはRAMBとしてシンセサイザ用フィルタ特性に基づくフィルタ係数を格納する場合も含まれる。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, two memories (RAMA and RAMB) are provided, filter coefficients based on the acoustic instrument filter characteristics are stored in one memory (RAMA), and the filter is performed using transition frequency data and gain data as addresses. The coefficient is output, the filter coefficient based on the synthesizer filter characteristics is stored in the other memory (RAMB), and the filter coefficient is output using the bandwidth data and the cut-off data as addresses. Of course, this does not have to be physically two memories, it divides the address space of a single memory into two, one storing the filter coefficients based on acoustic instrument filter characteristics as RAMA and the other The case where the filter coefficient based on the filter characteristic for synthesizers is stored as RAMB is also included.

これに対して、第2の実施の形態においては、書き換え可能な単一のメモリを用いて、マイクロコンピュータ1からの制御により、アコースティック楽器用フィルタ特性に基づくフィルタ係数、或いは、シンセサイザ用フィルタ特性に基づくフィルタ係数の何れかを格納する。   On the other hand, in the second embodiment, a filter coefficient based on the acoustic instrument filter characteristics or the synthesizer filter characteristics is controlled by the microcomputer 1 using a single rewritable memory. Store any of the filter coefficients based on it.

図15は、本発明の実施の形態にかかるパラメータテーブルの例を示すブロックダイヤグラムである。図15に示すように、パラメータテーブルは、セレクタ111およびメモリ112を有する。インタフェース31からパラメータテーブルには、制御信号として、WRB信号、S信号が与えられる。第1の実施の形態のようにメモリの切り替えは必要ないため、A/S信号は省略される。それ以外のアドレスやデータは第1の実施の形態と同様である。   FIG. 15 is a block diagram showing an example of a parameter table according to the embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 15, the parameter table includes a selector 111 and a memory 112. A WRB signal and an S signal are given as control signals from the interface 31 to the parameter table. Since the memory does not need to be switched as in the first embodiment, the A / S signal is omitted. Other addresses and data are the same as those in the first embodiment.

メモリ112にデータを書き込むときに、マイクロコンピュータ1は、インタフェース31に所定の制御信号(WRB信号、S信号)を出力するとともに、アドレスADおよびDを出力する。   When writing data to the memory 112, the microcomputer 1 outputs predetermined control signals (WRB signal, S signal) to the interface 31 and outputs addresses AD and D.

マイクロコンピュータ1からインタフェース31を介して、WRB信号「0」およびS信号「0」が与えられることより、メモリ112において、マイクロコンピュータ1からインタフェース31を介して与えられた書き込み用アドレスAD[11:0]に、フィルタ係数に相当するデータD[19:0]が書き込まれる。   Since the WRB signal “0” and the S signal “0” are given from the microcomputer 1 via the interface 31, the write address AD [11: given by the microcomputer 1 via the interface 31 is given in the memory 112. 0] is written with data D [19: 0] corresponding to the filter coefficient.

たとえば、スイッチ4において指定された音色がアコースティック楽器の音色に属するものであれば、データDとしてアコースティック楽器用フィルタ特性に基づくフィルタ係数が、メモリ112に書き込まれる。その後、マイクロコンピュータ1は、インタフェース31を介して、WRB信号「1」およびS信号「1」を与えることにより、メモリ112からは、遷移周波数データおよびゲインデータに基づくアドレスA[11:0]に対応するフィルタ係数が出力される。   For example, if the tone color designated by the switch 4 belongs to the tone color of the acoustic instrument, a filter coefficient based on the acoustic instrument filter characteristics is written in the memory 112 as data D. After that, the microcomputer 1 gives the WRB signal “1” and the S signal “1” via the interface 31, whereby the memory 112 sends the address A [11: 0] based on the transition frequency data and the gain data. Corresponding filter coefficients are output.

スイッチ4において指定された音色がいわゆるシンセサイザの音色に属するものであれば、データDとしてシンセサイザ用フィルタ特性に基づくフィルタ係数が、メモリ112に書き込まれる。その後、マイクロコンピュータ1は、インタフェース31を介して、WRB信号「1」およびS信号「1」を与えることにより、メモリ112からは、バンド幅データおよびカットオフデータに基づくアドレスA[11:0]に対応するフィルタ係数が出力される。   If the tone color designated by the switch 4 belongs to a so-called synthesizer tone color, a filter coefficient based on the synthesizer filter characteristics is written in the memory 112 as data D. Thereafter, the microcomputer 1 gives the WRB signal “1” and the S signal “1” via the interface 31, whereby the address A [11: 0] based on the bandwidth data and the cutoff data is received from the memory 112. The filter coefficient corresponding to is output.

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention. Needless to say.

1 マイクロコンピュータ
2 ROM
3 RAM
4 スイッチ類
5 タッチ検出回路
6 鍵盤
7 楽音発生回路
8 波形ROM
9 DAC
10 増幅回路
11、12 スピーカ
20 インタフェース
21 波形発生回路
22 フィルタ回路
23 乗算器
24 ミキサ
25 第1のエンベロープ発生回路
26 フィルタ係数算出回路
27 第2のエンベロープ発生回路
35 パラメータテーブル
36 補間回路
1 Microcomputer 2 ROM
3 RAM
4 Switches 5 Touch detection circuit 6 Keyboard 7 Musical sound generation circuit 8 Waveform ROM
9 DAC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Amplifier circuit 11, 12 Speaker 20 Interface 21 Waveform generation circuit 22 Filter circuit 23 Multiplier 24 Mixer 25 1st envelope generation circuit 26 Filter coefficient calculation circuit 27 2nd envelope generation circuit 35 Parameter table 36 Interpolation circuit

Claims (5)

フィルタ係数b及びcを出力するフィルタ係数出力手段と、
外部より供給される、所定の周波数を有する楽音信号に対して、前記フィルタ係数出力手段より出力されたフィルタ係数b及びcで規定されるフィルタ特性に基づくフィルタ処理を施すために、下記の伝達関数H(z)を有するフィルタ手段と、を備えたフィルタ装置であって、
Figure 0005549691
前記フィルタ係数出力手段が、
サンプリング周波数fsの1/2での最大ゲインをAとすると、当該最大ゲインの1/2のゲインとなる周波数をf0とした場合、前記フィルタ係数b及びcを、
Figure 0005549691

Figure 0005549691
の演算により算出して前記フィルタ手段に出力することを特徴とするフィルタ装置。
Filter coefficient output means for outputting the filter coefficients b and c;
In order to perform a filtering process based on the filter characteristics defined by the filter coefficients b and c output from the filter coefficient output means on a musical sound signal having a predetermined frequency supplied from the outside, the following transfer function A filter device comprising H (z),
Figure 0005549691
The filter coefficient output means comprises:
Assuming that the maximum gain at 1/2 of the sampling frequency fs is A, when the frequency at which the gain is 1/2 of the maximum gain is f0, the filter coefficients b and c are
Figure 0005549691

Figure 0005549691
A filter device characterized in that the filter device calculates and outputs to the filter means.
前記供給される楽音信号の周波数及び強度に対応して最大ゲインA及び周波数f0を決定することを特徴とする請求項1に記載のフィルタ装置。   2. The filter device according to claim 1, wherein a maximum gain A and a frequency f0 are determined corresponding to the frequency and intensity of the supplied musical sound signal. 前記フィルタ係数出力手段はさらに、前記最大ゲインAを、時間の経過に伴って変化させるエンベロープ発生手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載のフィルタ装置。   The filter device according to claim 1, wherein the filter coefficient output unit further includes an envelope generation unit that changes the maximum gain A over time. 外部操作により発音すべき楽音の周波数及び強度を指示する発音指示手段と、
前記周波数に基づき第1のパラメータを生成するとともに、前記強度に基づき第2のパラメータを算出する制御手段と、
前記制御手段により算出された第1及び第2のパラメータに基づいて決定される周波数及びレベルに対応するフィルタ係数の組をパラメータテーブルから取り出すフィルタ係数生成手段と、
供給される楽音信号に対して、このフィルタ係数生成手段からのフィルタ係数の組により規定されるフィルタ特性に基づくフィルタリング処理を施して出力するフィルタ手段と、
を備えた電子楽器において、
前記フィルタ手段は、フィルタ係数をb及びcとした場合、伝達関数H(z)が
Figure 0005549691
であり、
かつ前記フィルタ係数生成手段は、前記第2のパラメータをサンプリング周波数fsの1/2での最大ゲインをAとし、当該最大ゲインの1/2のゲインとなる周波数f0を前記第1のパラメータとした場合に、前記フィルタ係数b及びcを、
Figure 0005549691

Figure 0005549691
の演算により算出して前記フィルタ手段に出力することを特徴とする電子楽器。
Pronunciation instruction means for instructing the frequency and intensity of a musical tone to be generated by an external operation;
Control means for generating a first parameter based on the frequency and calculating a second parameter based on the intensity;
Filter coefficient generation means for extracting from the parameter table a set of filter coefficients corresponding to the frequency and level determined based on the first and second parameters calculated by the control means;
Filter means for performing a filtering process based on a filter characteristic defined by a set of filter coefficients from the filter coefficient generation means and outputting the musical sound signal supplied ;
In an electronic musical instrument with
The filter means has a transfer function H (z) where the filter coefficients are b and c.
Figure 0005549691
And
The filter coefficient generation means uses the second parameter as the maximum gain at 1/2 of the sampling frequency fs as A, and the frequency f0 at which the gain as 1/2 as the maximum gain as the first parameter. The filter coefficients b and c are
Figure 0005549691

Figure 0005549691
An electronic musical instrument characterized in that the electronic musical instrument is calculated and output to the filter means.
前記フィルタ係数生成手段はさらに、前記最大ゲインAを時間の経過に伴って変化させるエンベロープ発生手段を有することを特徴とする請求項4に記載の電子楽器。   5. The electronic musical instrument according to claim 4, wherein the filter coefficient generation unit further includes an envelope generation unit that changes the maximum gain A with time.
JP2012021459A 2012-02-03 2012-02-03 Filter device and electronic musical instrument Active JP5549691B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012021459A JP5549691B2 (en) 2012-02-03 2012-02-03 Filter device and electronic musical instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012021459A JP5549691B2 (en) 2012-02-03 2012-02-03 Filter device and electronic musical instrument

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006292200A Division JP4961946B2 (en) 2006-09-19 2006-10-27 Filter device and electronic musical instrument

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012108536A JP2012108536A (en) 2012-06-07
JP5549691B2 true JP5549691B2 (en) 2014-07-16

Family

ID=46494122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012021459A Active JP5549691B2 (en) 2012-02-03 2012-02-03 Filter device and electronic musical instrument

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5549691B2 (en)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2526581B2 (en) * 1986-11-02 1996-08-21 ヤマハ株式会社 Music signal processor
JP3177978B2 (en) * 1990-07-18 2001-06-18 カシオ計算機株式会社 Digital filter coefficient setting method
JP3203687B2 (en) * 1991-06-26 2001-08-27 カシオ計算機株式会社 Tone modulator and electronic musical instrument using the tone modulator
JPH0661790A (en) * 1992-02-21 1994-03-04 Yamaha Corp Digital filter
JPH0798584A (en) * 1993-09-28 1995-04-11 Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd Digital filter device for electronic musical instrument
JP3279861B2 (en) * 1995-02-27 2002-04-30 株式会社河合楽器製作所 Music signal generator
JPH09114460A (en) * 1995-10-17 1997-05-02 Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd Filter device of electronic musical instrument
JP4661745B2 (en) * 2006-09-19 2011-03-30 カシオ計算機株式会社 Filter device and electronic musical instrument

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012108536A (en) 2012-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4661745B2 (en) Filter device and electronic musical instrument
JPS5858679B2 (en) Denshigatsuki
JP2020056977A (en) Electronic music instrument, tone generation method, and program
US5450350A (en) Filter device and electronic musical instrument using the filter device
JP4702392B2 (en) Resonant sound generator and electronic musical instrument
JP4961946B2 (en) Filter device and electronic musical instrument
JPH0496000A (en) Musical sound synthesizer
US5149902A (en) Electronic musical instrument using filters for timbre control
JP2009175677A (en) Resonance sound adding device and electronic musical instrument
JP5549691B2 (en) Filter device and electronic musical instrument
JP6543895B2 (en) Effect adding device, method, and program, electronic musical instrument
JP4432951B2 (en) Musical sound generator and electronic musical instrument
EP1903556B1 (en) Filter device and electronic musical instrument using the filter device
JP2689646B2 (en) Electronic musical instrument
JPH0535277A (en) Electronic nusical instrument
JP2897680B2 (en) Music signal generator
JPH02108099A (en) Waveform interpolating device
JP2001175264A (en) Musical sound signal synthesizer
JPH0320797A (en) Sampling electronic musical instrument
JP5035388B2 (en) Resonant sound generator and electronic musical instrument
JP2580795B2 (en) Electronic musical instrument
JP3217739B2 (en) Digital filter device and digital filter method
JPH0594193A (en) Filter device for electronic musical instrument
JPH07121183A (en) Sound source device for electronic instrument
JP2004309812A (en) Method and system for timbre control

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120224

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120224

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130705

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130820

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130906

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140422

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140505

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5549691

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150