JPH02134691A - 音発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は楽音発生装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の音発生装置は、第９図に示す構成であった。第９
図の装置では、まず発振回路９１の出力するクロック信
号を音符長発生回路９２で可変分周する。メインＲＯＭ
９３は、メロディ１の音符に関する音符長データと音程
データを記憶する記憶回路であって、ここから読み出さ
れた音符長データによって音符長発生回路９２における
分周比が設定される。ここで分周されたクロック信号は
、メインカウンタ９５を入力され、メインＲＯＭ９３の
読み出しアドレスを音符長に応じてインクリメントする
。一方、メインＲＯＭ９３から読み出された音程データ
は音程発生回路９４の分周比を設定する。音程発生回路
９４は発振回路９１からのクロック信号を設定された分
周比に応じて可変分周し、音程に応じた周波数のクロッ
ク信号を出力する。このクロック信号にはエンベロープ
発生回路９６においてエンベロープ波形が付加される。

エンベロープ発生回路９６は容量Ｃと抵抗Ｒからなり、
容量に充電した電荷を次のタイミングで抵抗を介して放
電させて一定のアナログ波形を形成する。エンベロープ
の付加された信号はスピーカに送られ、メインＲＯＭ９
Ｂに記憶された音程の音が音符長の時間分だけ発音され
る。メインＲＯＭ９３から順次データを読み出すことに
より、メロディの自動演奏がなされる。

このような従来の音発生装置では、矩形波のみの音の波
形、または矩形波にＣＲにより形成した一定のイクスポ
ネンシャル曲線形状のエンベロープを付加した音の波形
のみを扱うだけであって音質が悪く、電話機の保留音、
メロディカード等に使用されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前述の従来技術では、音質が一定で、音の強弱
がなく、音源数が少なく、リズム音の発生が不可である
ため、自然な広がりのある重厚な音を発生することは非
常に困難であった。

そこで本発明は、このような課題を解決するものであり
、その目的とするところは、自由な音の波形及びエンベ
ロープと音の強弱を持つことにより、さまざまな音質の
音を発生し、加えて異なった音質のリズム音を発生する
方式を提供するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の音発生装置は、発振回路と、前記発振回路によ
り励起された発振周波数を目的の周波数に分周する音高
用プログラマブルカウンタと、音の波形をデジタル的に
記憶した波形用メモリーと、前記音高用プログラマブル
カウンタの出力をカウントし、前記波形用メモリーをイ
ンクリメントする波形用カウンタと、前記波形用メモリ
ーのデジタル出力データをアナログ電圧波形に変換する
ＤＡ変換回路を設けた音発生装置において、前記音高用
プログラマブルカウンタの出力周波数を目的とする音の
周波数の整数倍に設定し、前記波形用メモリーのアドレ
ス数を前記整数と同数とし、前記波形用カウンタを前記
整数と同数進のカウンタとすることを特徴とする。

〔作　用〕

本発明の上記の構成によれば、波形用メモリーに記憶し
た波形データを目的とする音の周波数として出力するこ
とが出来る。

〔実　施　例〕

第１図は本発明の実施例におけるシステム図であって、
１は発振回路、２は制御回路、３は音源１．４は音源２
．５は音源３．６はリズム音発生回路、７は混合回路で
ある。

第２図は本発明の第１図における制御回路２の回路例で
あり、３１は発振周波数入力端子、３２はテンポを発生
するテンポ・プログラマブルカウンタ、３３はテンポ・
プログラマブルカウンタの分周比を設定するためのテン
ポデータを記憶したテンポＲＯＭ、３４は音符長を発生
するノート・プログラマブルカウンタ、３５はノート・
プログラマブルカウンタの分周比を設定するための音符
長データを記憶したノートＲＯＭ、３６はノート・プロ
グラマブルカウンタから出力される一音符ごとのパルス
をカウントするメイン・プログラマブルカウンタ、３７
はメイン・プログラマブルカウンタによりインクリメン
トされ、すべての曲の一音符ごとの多種の音符情報を記
憶したメインＲＯＭ、３８はメインＲＯＭのデータの１
っであるジャンプ・データをカウントするコントロール
・カウンタ、３９はコントロール・カウンタによってイ
ンクリメントされ、そのデータ出力によりメイン・プロ
グラマブルカウンタにセットまたはリセットをかけ、メ
インＲＯＭのアドレス・ジャンプ先を記憶したコントロ
ールＲＯＭ、４０はテンポ・プログラマブルカウンタの
出力、４１はメインＲＯＭの音符データの出力であり、
４０．４１ともに第１図の音源１、音源２、音源３及び
リズム音発生回路に入力される。

第３図は本発明の第１図における音源の回路例であり、
５１は第２図のテンポ・プログラマブルカウンタの出力
４０が入力する入力端子、５２は第２図のメインＲＯＭ
の音符データ出力４１のうち音符の音量データが入力す
る入力端子、５４は第２図の音符データ出力４１のうち
音符の音程データが入力する入力端子、５３は第１図の
発振回路１からの発振周波数の入力端子、５５は音のエ
ンベロープ形状をデジタル値に変換したデータを記憶し
たエンベロープＲＯＭ、５６は第２図のテンポ・プログ
ラマブルカウンタ３２の出力、すなわち最短音符の周期
によりエンベロープＲＯＭをインクリメントするエンベ
ロープ・カウンタ、５７はエンベロープＲＯＭから出力
されるエンベロープのデジタルデータと、第２図のメイ
ンＲＯＭ３７から出力される音量データとを加算し、エ
ンベロープ形状を上方に平行移動し、等価的に音量を増
加したデータを作成する第１の加算回路、５８は加算さ
れたエンベロープのデジタルデータをアナログ電圧値に
変換する第１のＤＡ変換回路、５つは第２図のメインＲ
ＯＭ　３７の音程データ出力によってアドレスが決定さ
れるスケールＲＯＭ。

６０はスケールＲＯＭデータにより分周比が決定され、
発振周波数を、出力したい音符のＮ倍の周波数に分周す
るスケール・プログラマブルカウンタ、６１は音の１波
形をデジタル値に変換したデータを記憶した波形ＲＯＭ
、６２はスケール・プログラマブルカウンタ６０の出力
をカウントするＮ進のカウンタであり、波形ＲＯＭ６１
のアドレス数はＮである。６３は第１のＤＡ変換回路５
８のアナログ電圧値を最大値とし、波形ＲＯＭ６１のデ
ジタル出力データをアナログ電圧波形に変換する第２の
ＤＡ変換回路、６４は第２のＤＡ変換回路の出力で、エ
ンベロープを付加した音の波形が出力される音源の最終
出力端子である。

第４図は本発明のリズム音発生回路の回路例であり、７
１は第２図のテンポ・プログラマブルカウンタ３２から
の入力端子、７２は第２図のメインＲＯＭ３７の出力デ
ータのうちリズム音の音量データの入力端子、７４はリ
ズム音のエンベロープ形状をデジタル値に変換したデー
タを記憶したリズムエンベロープＲＯＭ、７５は第２図
のテンポ・プログラマブルカウンタ３２の出力（最短音
符の周期）によりリズムエンベロープＲＯＭをインクリ
メンとするリズムエンベロープ・カウンタ、７６はリズ
ムエンベロープＲＯＭがら出力されるリズム音のエンベ
ロープのデジタルデータと、第２図のメインＲＯＭ３７
の出力データのうちリズム音の音量データとを加算し等
価的に音量を増加させたデータを作成する第２の加算回
路、７７は第２の加算回路からのエンベロープのデジタ
ルデータをアナログ電圧値に変換する第３のＤＡ変換回
路、７８は発振周波数をクロック入力とする複数のフリ
ップフロップで構成されたシフトレジスタと、イクスク
ルーシブ・オア回路で構成されたノイズ発生回路、７９
と８１は矩形波の音の周波数データを記憶した２個のカ
ネ音ＲＯＭ、８０と８２は２個のカネ音ＲＯＭデータに
より分周比が設定され、矩形波の音の周波数を発生する
２個のカネ音プログラマブルカウンタ、８３は第３のＤ
Ａ変換回路７７のアナログ電圧出力値を最大値とし、ノ
イズ発生回路のノイズ出力と、カネ音プログラマブルカ
ウンタの矩形波出力とを混合しアナログ電圧値に変換す
る第４のＤＡ変換回路、８４はエンベロープを付加した
ノイズ及び２種の異なった周波数の矩形波で作成された
リズム音の出力端子である。

第５図は各音源の音量と休符の説明図であり、図中１０
１はメインＲＯＭ、１０２はエンベロープＲＯＭまたは
リズム・エンベロープＲＯＭ、１０３−１０７はメイン
ＲＯＭの音量データとエンベロープＲＯＭのエンベロー
プデータを加算する加算器であり、１０７の点線枠内は
一回路例である。１０８はエンベロープ用のＤＡ変換回
路、１０９はメインＲＯＭの音量データがすべて０とな
ったとき（休符）を検出するＮＯＲ回路、１１０は１０
９のＮＯＲ回路の出力がハイになった時にＤＡ変換回路
の出力を強制的に基準電圧とショートさせるＭＯＳスイ
ッチである。

全体のシステムの動作は下記の通りである。

第１図の発振回路１で、ＣＲ光発振水晶発振または、セ
ラミック振動子による発振により目的の周波数を発振さ
せ、発振周波数を音源１．２．３及びリズム音発生回路
に入力し、また、発振周波数を１／Ｍに分周した周波数
を制御回路とリズム音発生回路に入力する。

第２図の制御回路の入力端子３１に入力された、発振周
波数を分周した周波数は、テンポ・プログラマブルカウ
ンタにより目的のテンポの周波数に分周される。たとえ
ば、テンポ・プログラマブルカウンタに入力される周波
数を１２８Ｈｚとし、このシステムでの最短音符が−（
３２分音符）とすると、一般にテンポは１−６０という
表現をするが、これは１分間に−（四分音符）が６００
個送れる速度（テンポ）という意味であり、−は１秒間
に１個送られ、−はｊの８倍の速度であるので１秒間に
８個、すなわち８Ｈｚとなる。従って１−６０を作る１
こは、テンポプログラマブル・カウンタで８／１２８−
１／１６分周すればよい。

５ビツトのテンポ命プログラマブルカウンタであれば、
テンポＲＯＭの出力データをｏｏｏｏｏから１１１１１
までのいくつかの値に設定すると、１／１分周から１／
３２分周まで変化できるため３２種のテンポが設定でき
、上記の例で言えば、−−３０から１御９６０まで可能
となる。３２種のうち何種かをテンポＲＯＭに記憶し、
コントロールＲＯＭからの出力をテンポＲＯＭのアドレ
スとすることにより曲演奏途中にテンポの変更が可能と
なる。テンポ・プログラマブルカウンタから出力された
最短音符の周波数はノート・プログラマブルカウンタに
入力される。ノート・プログラマブルカウンタでは、テ
ンポ・プログラマブルカウンタと同様に５ビツトの場合
、メインＲＯＭからの１音符ごとの音符データ出力によ
り、ノートＲＯＭのアドレスが設定されノートＲＯＭの
５ビツトのデータ出力により３２種類の分周比のうち１
種が決まり、最短音符−から最長音符０（全音符）まで
のうちの１種の音符の周波数が出力される。

ノート・プログラマブルカウンタから出力された音符の
周波数により、メイン・プログラマブルカウンタがカウ
ントされ、メインＲＯＭを音符ごとにインクリメントす
る。メインＲＯＭは、すべての曲の音符ごとのデータ（
音符種類、音程、音量、ジャンプのデータ）を記憶して
いる。音符データのうちジャンプデータが１となると、
それによりコントロールカウンタがカウントされると同
時にコントロールＲＯＭのデータが出力され、メイン中
プログラマブルカウンタにセットまたはリセットをかけ
、メインＲＯＭのアドレスジャンプを行う。コントロー
ルＲＯＭにはメインＲＯＭのジャンプ先が記憶されてお
り、コントロールカウンタがカウントされるごとに次の
ジャンプ先が選ばれる。

テンポ・プログラマブルカウンタの出力は、第３図の音
源のエンベロープカウンタに入力される。

エンベロープＲＯＭにはエンベロープ形状をデジタル値
に変換したデータが記憶されている。たとえば、のこぎ
り形状エンベロープの場合、４とットデータの場合は第
６図のデータが記憶されている。前記メインＲＯＭは音
符の区切りデータを記憶しており、そのデータ出力によ
り、音符の区切りごとに短いパルスでエンベロープカウ
ンタにリセットをかけ、エンベロープＲＯＭをＯアドレ
スにリセットされるようにし、さらに、最短音符の周波
数でエンベロープカウンタをカウントし、エンベロープ
データを出力する。第２図のメインＲＯＭの音量データ
が、第３図の入力端子５２に入力され、加算回路により
エンベロープデータと加算され、音量データ分だけエン
ベロープデータが大きくなるため音符ごとの音量調節が
可能となる。

メインＲＯＭからの音量データは各音源およびリズム音
発生回路に別個に入力されそれぞれ独立に音量を設定す
ることができる。加算回路からのエンベロープのデジタ
ルデータは第一のＤＡ変換回路によりアナログ電圧値に
変換される。

また、音量無し、つまり音譜上の休符を表現するために
、第一のＤＡ変換回路の出力端子と、第一のＤＡ変換回
路がゲイン０としている基準電圧との間にＭＯＳスイッ
チを設け、たとえばメインＲＯＭからの音量データがす
べて０になったときにＭＯＳスイッチがオンする構成に
することにより、音を出力しない状態を作成することが
できる。

第５図は各音源に内蔵された、加算回路を使用した音量
調整と、休符を実現する説明図である。

一方、第２図のメインＲＯＭがらの音程データにより第
３図のスケールＲＯＭのアドレスが設定される。スケー
ルＲＯＭには音程データが記憶されており、スケール・
プログラマブルカウンタの分周比を決定する。メインＲ
ＯＭからの音程データは各音源に別個に入力しており、
音源ごとに独立に音程を設定できる。スケール・プログ
ラマブルカウンタには発振周波数が入力され、出力した
い音程の周波数のＮ倍の周波数に分周された出力が出る
。例えば、Ｃ４＝２５６Ｈｚの音程を得たい場合、発振
周波数を２６２．１４４ｋＨｚＳＮ−３２とすると、２
５６Ｈｚｘ　（３２／２６２１４４Ｈｚ）＝１／３２分
周すればよい。スケール・プログラマブルカウンタの出
力はＮ進の波形カウンタに入力され、波形ＲＯＭをイン
クリメントする。

波形ＲＯＭは音の１波長の波形をデジタル値に変換した
データが記憶されている。例えば、波形ＲＯＭのアドレ
ス数（Ｎ）−３２、データ数−３２の場合、サイン波を
かきこむと第７図のようになる。従って、波形カウンタ
がすべてカウントし終った時点で目的の音程の周波数の
波形が１個出力される。テンポで決定される一音符の時
間だけスケール・プログラマブルカウンタからの出力を
連続して波形カウンタに入力することによりその音符の
時間の間、同じ周波数（音程）の音が出力される。音程
を変化させるためには、波形カウンタをカウントする周
波数をスケール・プログラマブルカウンタにより変化さ
せればよい。また、音符の切り変わり目に特に波形カウ
ンタにリセット等をかけることをせず、スケール・プロ
グラマブルカウンタの出力周波数が変化するままに波形
カウンタに入力することにより、アナログ音波形に不連
続が生ずることなく、自然に音程が変化するため、音符
の切り変わり目に異音が発生することを防止することが
できる。波形ＲＯＭから出力されたデジタルの波形デー
タは、第２のＤＡ変換回路に入力されるが、第２のＤＡ
変換回路の最大動作電圧を前記のエンベロープを作成し
た第１のＤＡ変換回路のアナログ出力電圧とすることに
より、第２のＤＡ変換回路からの最終出力波形は、エン
ベロープがついたアナログの音波形となる。

第４図は、リズム音発生回路の構成図であり、第２図の
テンポφプログラマブルカウンタの出力がリズム・エン
ベロープカウンタに入力される。

リズム・エンベロープカウンタは、リズム音のエンベロ
ープ形状をデジタル値に変換したデータが記憶されてい
るリズム・エンベロープＲＯＭをインクリメントする。

リズム舎エンベロープＲＯＭからのデジタルエンベロー
プデータは第２図のメインＲＯＭのデータ出力のうち、
リズム音の音量データと加算され、第３のＤＡ変換回路
により、アナログ電圧値に変換される。

一方、入力端子７３から発振周波数を分周した周波数が
入力され、ノイズ発生回路とカネ音プログラマブルカウ
ンタ８０．８２に入力する。ノイズ発生回路は多段のシ
フトレジスタと、そのシフトレジスタを構成しているフ
リップフロップの特定の２出力でイクスクルーシブ・オ
ア回路を作り、その出力を前記シフトレジスタの初段に
帰還させる構成になっており、シフトレジスタに入力さ
れるクロック周波数を最大周波数とするホワイトノイズ
を発生する。

カネ音プログラマブルカウンタは、矩形波の音の周波数
データを記憶したカネ音ＲＯＭ７９．８１のデータ出力
により、入力周波数を分周し、目的の矩形波の音の周波
数を出力する。ノイズ発生回路からのノイズと、複数の
カネ音プログラマブルカウンタからの周波数の異なる矩
形波とを、第４のＤＡ変換回路で混合するが、その第４
のＤＡ変換回路の最大動作電圧を第３のＤＡ変換回路の
アナログ出力電圧とすることにより、エンベロープが付
加されたリズム音が出力される。ノイズと矩形波とそれ
らに付加されるエンベロープにより、ドラム、シンバル
、鐘の音等のリズム音（パーカッション）が自由に作成
できる。

最終的に、複数の音源とリズム音とを混合回路で混合し
た音出力が発生する。第７図は、３音源に矩形波、サイ
ン波、ノコギリ波、それぞれの工ンベローブに種々のエ
ンベロープ形状を使用した場合の波形図を示す。波形Ｒ
ＯＭとエンベロープＲＯＭに楽器の波形及びエンベロー
プを記憶させることにより多彩な音色を発生することが
出来る。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、波形及びエンベロー
プ形状を記憶したメモリーを音源に持つことにより、従
来のような音質が一定の音を発生するのではなく、メモ
リーデータを書き換えることにより、自由な音質の音を
発生することができる。また、音符情報のメモリーに記
憶した強弱データと、エンベロープデータとを加算する
という方法により音符ごとの音量の調整が可能となる。

このシステムでは、外部からのマイクロコンピュータ等
の制御なしで、音楽情報をメモリーに記憶させることに
より、曲の自動演奏が可能となる。

さらに、音質の異なる音源を複数個持ち、リズム音が加
わることにより、従来にない、広がりのある重厚で自然
な演奏を実現でき、また、曲のみではなく、自然界の音
、例えば、鳥、虫等の動物の鳴き声、風、波、水等の音
、擬音等も実現でき、それらの複雑な音を発生させるた
めに必要な要素である音の高さ（周波数）を容易に設定
することが可能であり、自由な音楽表現を実現できると
いう非常に大きな効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の音発生装置の一実施例におけるシステ
ム図。 第２図は本発明の音発生装置の一実施例における制御回
路ブロック図。 第３図は本発明の音発生装置の一実施例における音源の
ブロック図。 第４図は本発明の音発生装置の一実施例におけるリズム
音発生回路のブロック図。 第５図は本発明の音発生装置の各音源に内蔵された、音
量調整と、休符を実現する説明図。 第６図は本発明の音発生装置の音源の、のこぎり波形状
エンベロープ・メモリーの説明図。 第７図は本発明の音発生装置の音源のサイン波形メモリ
ーの説明図。 第８図は本発明の音発生装置の全体の波形関係説明図。 第９図は従来の音発生装置のブロック図。 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴　木　喜三部（他１名）第１図 第３図 一一一ノー ＳＳ 第５図 第４図 Ｆ アドレス Ｆ アドレス 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発振回路と、前記発振回路により励起された発振周波数
   を目的の周波数に分周する音高用プログラマブルカウン
   タと、音の波形をデジタル的に記憶した波形用メモリー
   と、前記音高用プログラマブルカウンタの出力をカウン
   トし、前記波形用メモリーをインクリメントする波形用
   カウンタと、前記波形用メモリーのデジタル出力データ
   をアナログ電圧波形に変換するＤＡ変換回路を設けた音
   発生装置において、 前記音高用プログラマブルカウンタの出力周波数を目的
   とする音の周波数の整数倍に設定し、前記波形用メモリ
   ーのアドレス数を前記整数と同数とし、前記波形用カウ
   ンタを前記整数と同数進のカウンタとすることを特徴と
   する音発生装置。