JPH02187796A

JPH02187796A - 実時間ディジタル加算シンセサイザ

Info

Publication number: JPH02187796A
Application number: JP1303481A
Authority: JP
Inventors: John D Stevenson; ジョン・ディー・スティーブンソン
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-25
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1990-07-23
Also published as: EP0370942A3; EP0370942A2; US4909118A

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、電子楽器に関し、特定すると出力波形が複数
の成分波形から計算されるディジタルシンセサイザ形式
の楽器に関する：［用語の説明］この出願の目的上、下記の用語は、特に断わらない限り
、下記の意味を有するものとする。

ボイス：ピッチ化および非ピッチ化成分より成り、その
振幅エンベロープを含む複合波形。

ＡＤＳＲ−アタック−デイケイ−サスティン−リリース
：ボイスを含むエンベロープ振幅波形ティンバ：ビッチ
化成分より成るボイス部分。時折、この用語は非ピッチ
化成分をも含むのに使用される。ただし、振幅エンベロ
ープを絶対に含まない。

ピッチ二周波数と同義語で使用される用語。

基本波：最低ピッチを有するピッチ化成分。基本波の振
幅はゼロとし得るが、なお有効である。基本波を設定す
るに十分のオーバートーンが存在すれば、それが存在し
なくてさえ基本波は認められる。

オーバートーン：基本波より高い周波数のピッチ化成分
。調波は一群のオーバートーンである。基本波は、オー
バートーンではない。

調波−基本波より高く、基本波に関してピッチにおいて
整数関係を有するピッチ化成分。これは調波を定義する
レファレンスであるから、基本波は厳密には調波ではな
い。しかし、一組として調波とともに含まれるとき、基
本波は第１調波として言及されることが多い。

パーシャル：ボイスのピッチ化または非ピッチ化成分部
分。

フラクショナル：　１／２．　Ｉ／３．　Ｉ／４のよう
な基本波に関して単純な分数関係をもつオーバートーン
な意味する新しい用語。

［従来技術、発明の課題］気持ちのよい楽音は、複合的ピッチ化波形を、基本波（
基本ピッチ正弦波）と選択された調波オーバートーン（
基本波の周波数の整数倍である周波数をもつ正弦波形）
の和として形成することによって電子的に発生できる。

この形式の電子楽器は、例えばＤｅｕｔｃｈに発行され
た米国特許第３．８０９゜７８６号に開示されている。

この波形で発生されるティンバ乃至楽音は、普通、サイ
クル毎に形状が固定された複合波形を有する。この特性
から生ずる１つの利点は、波形の単一のサイクルをメモ
リに入れ、所望の基本ピッチレートでメモリを走査する
ことによってプレイバックできることである。この形式
の電子楽器は、例えばＤｅｕｔｓｃｈの米国特許第４．
６０１２２９号に開示されている。

この形式のシステムにおいては、振幅係数を変えること
により、多くのテインバの変形を生ずることができるが
、このようにして発生された音は、退屈であると考えら
れ、聴取者が興味を示さない。これは、機械的楽器によ
り発生される音がこの形式のディジタルシステムにより
発生される音と相当異なるという事実にも起因する。例
えば、機械的楽器は、基本波と真の調波（整数）関係か
らピッチが少し変動したオーバートーンを発生している
。すなわち、機械的楽器のオーバートーンは、若干同調
を外されている。楽器の聴取者は、このようなオーバー
トーンの脱調を示す楽器を強く好む。

複合波形の成分間の位相関係につねに一定のシフトがあ
ることに起因して、脱調オーバートーンなもつピッチ化
複合波形は、サイクルごとに形状が一様でない。したが
って、数秒の音楽を含むことができる非常に大型のメモ
リが使用されない限り、それらをメモリに入れてプレイ
バックを行うことができない。このようなメモリは、特
に複数のボイスが即座のプレイバックのために含まれる
べき場合、寸法が極端に大きくなるであろう。それゆえ
、脱調オーバートーンを有するボイスは、実時間で発生
されねばならない。

実時間プレイバックのための脱調オーバートーンを得る
ため、数種の方式が考案された。能力が制限され、非常
に複雑なハードウェア要件を有する方式が、Ｄｅｕｔｃ
ｈの米国特許第４．５１３．６５１号に示されている。

この方式は、３組のパーシャル振幅係数を用意するが（
したがって三重のハードウェアで）、これらの係数はゼ
ロ振幅に関して相互に相客れない。パーシャル振幅係数
の各組は、他から若干異なるピッチで利用され、これが
複合波形を形成するように加算される。これらの３組は
、パーシャルの組に対して偏差を提供するが、個々のピ
ッチ調節を許容しない。

他の方式が、ｃｈｉｂａｎａ米国特許第４，２１５，６
１４号に開示されているが、この方式は技術思想におい
ては簡潔であるが、ハードウェアが過度に複雑である。

この方式は、脱調係数およびピッチ係数を対数目盛で用
意する。これらの係数は、加算されるとき、対数−直線
コンバータを介して処理され、そうでない場合に必要と
される乗算操作に対する十分の代替物を提供する。この
特許はまた、ビブラート、ボルタメントおよびグライド
のような他のピッチ変動が合体され得ることを示唆して
いる。しかしながら、これは非経済的であろう。

何故ならば、これらの機能は現実には想到緩慢であり、
制御用プロセッサにおいてソフトウェアによりより変幻
的にかつ安く取り扱うことができるからである。

上述のオーバートーンの脱調に加えて、機械的楽器は、
単一の楽音の行程中、オーバートーン構造に変化を示す
。これらの変化の若干のものは、エンベロープ振幅と関
連され、他は時間と関連される。例えば、ギターの場合
のオーバートーン構造は、半振幅点において、そのピー
ク振幅点におけるのと相当異なる。オーバートーン構造
におけるこれらの変化は、オーバートーン振幅およびオ
ーバートーンピッチの両者において起こる。

機械的楽器はまた、演奏スタイルの結果として、オーバ
ートーン構造に相当の変化を示す。例えば、柔らかに演
奏されるクラリネットのオーバートーン構造は、それが
座高に演奏される場合のオーバートーン構造と同じでな
い。

最近の音楽聴取者は、これらのオーバートーン構造変化
を示す楽器に慣れてきた。現代のギター奏者は、演奏中
ボイスティンバを調節するために多くの装置を使用する
。最近のキーボード装置は、多くのティンバー調節能力
を示す。

電子楽器の設計者が直面する他の挑戦事項は、楽器が複
数のボイスを含んでおり、排他的選択または逐次の選択
により瞬間的選択がスイッチによりなされ得るならば有
利であろうということである。

これらの挑戦事項の一部を対処する努力は、１９８６年
９月２３日付でＹｏｉｃｈｉ　Ｎａｇａｓｈｉｍａに発
行された米国特許第４．６１２．８３８号に提案されて
いる。この特許において、その発明者らは、異なる振幅
係数を有する２つのボイス構造を発生し、中間のオ−バ
ートーン構造を有するボイスを得るために両者間の内挿
を得ることを提案している。この内挿方式は、必要とさ
れる八−ドウエアの複雑性や計算時間のため、その有用
性は減ぜられる。２組の係数のみを有することによって
課される制約も（中間点が他の組の係数として作用して
さえ）、望ましくない。ｎａｇａｓｈｉｍａの発明は、
オーバートーン振幅調節のみを包含し、オーバートーン
ピッチ調節の問題を扱っていない。

従来、電子楽器の設計者は、自然に追い付くことに努力
してきた。すなわち機械的楽器の聴取上の魅力を有する
ボイスを合成的に発生することを努力してきた。実際に
、既存の機械的楽器の音を複製しようとする試みに多く
の努力が費やされた。

音楽合成のためのこの狭い手法は、専ら、基本波プラス
整数または整数近似関係のオーバートーン（オーバート
ーンは、基本波の完全倍数または完全倍数に近い）より
成るボイスを発生することになった。しかしながら、実
際上、非常に快いボイ又は、基本波の１／２（またはほ
とんどそれに近い）倍数であるオーバートーンから構成
できることが分かった。このようなボイスは、機械的楽
器には現われない。１／３．　ｌ／４のような他の分数
調波も、ボイスを構成するのにも、より従来手法で構成
されたボイスの楽音全品質を高めるのにも使用できよう
が、従来技術はこの事実に気付いていないようである。

従来の電子楽器において見落とされてきたボイス品質向
上の他の手法は、特定のパーシャルの多様化の可能性を
もたらすことである。機械的楽器には所与の１組のパー
シャルの各々の１つしか現われないから、１つパーシャ
ルのみが必要とされると仮定されていた。しかしながら
、ボイスの特に顕著な向上は、成分パーシャルの１つを
選択し、それを３つに複製し、１つを純粋のピッチ比に
同調し、他をフラットに、そして　他の１つをシャープ
に同調することによって実現できることが分かった。合
成（少量のこの種の脱調を有する）は、合唱的オーバー
トーンを有する単一のボイスである。このテーマに対し
て無数の変形が可能で有る。例えば、１以上のパーシャ
ルを第２の一組を種々の程度のシャープまたはフラット
に同調させてそのように構成してもよいし、そして他の
一つを反対方向に脱調させて発生させてもよい。これら
の変形は、すべて、適正に設計されているならば、機械
的楽器のいずれにおいても利用できない音楽特性を有す
る興味のある、独特な旋律的ボイスである。

ボイス構成のための現在の方式の他の欠点は、ボイスに
対する１成分が必要であってもなくても、すなわちそれ
がゼロ振幅係数を有してさえ、ハードウェアでその成分
を発生させることにある。従来技術の方式にあっては、
ボイス構成に使用されるべき各可能な成分に対して、計
算中スロットが割当てられ、その時間スロットが、その
成分が存在してもしなくても、そのボイス要素の計算に
使用されることである。本発明において開示されるずっ
と変幻性のある方式は、時間スロットに対して独立の成
分割当てを可能にするものである。たいていのボイスは
、利用可能なパーシャル成分のあるもの（または殆ど）
に対してゼロ振幅係数値を有する。これらの時間スロッ
トが再割当て自由であれば、ボイスは、倍音のオーバー
トーンまたは選択された分数的パーシャルでさらに向上
できよう。実際上、ボイスが若干のパーシャルしか必要
としなければ、全ボイスが複製されよう。複製されたボ
イスが適正に同調されていれば、これは、他のハードウ
ェアを追加するという複雑さを伴わずに、合唱効果をも
たらすであろう。

［発明の概要］本発明は、上述の欠陥や従来技術の欠点がなく、構造が
経済的であり、動作および機能に変幻性をもたらす電子
楽器を提供することである。

本発明の他の目的は、各オーバートーンがピッチおよび
振幅において個々に制御可能であるボイスオーバートー
ン構造を発生する楽器を提供することである。

本発明の他の目的は、常時、実行制御下に多数のボイス
オーバートーン構造を含んでおり、それにより瞬間的ボ
イス選択が時間、エンベロープまたは演奏者の要求に応
答してなされ得る楽器を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、所望されるボイスオーバー
トーン成分の再生を含め、該成分に対する各計算期間の
個々の割当てを可能にし、かつゼロ振幅係数を持つ成分
の除去を可能にするという変幻性を備えるハードウェア
構造を提供することである。

本発明のさらに他の他の目的は、現在の技術の機構にお
いて最低においても１つの乗算を排除し、人間的ボイス
構造乃至デザイン概念とより調和する構造乃至デザイン
概念を提供する独特なオーバートーン生成方法を提供す
ることである。

簡単に述べると、本発明の電子楽器は、奏者により所望
される基本ピッチおよびテインバを含む音楽的パラメー
タを特定する奏者からの入力信号を受け入れる入力イン
ターフェースを備える。ティンバ記憶回路が、複数の選
択可能なテインバを表わすデータを記憶する。ティンバ
ー記憶回路は、複数組の相対的パーシャルピッチデータ
を記憶するための相対的パーシャルピッチ記憶回路を備
える。しかして、各組のデータは、その組に対して限定
された複数のパーシャルに対する相対ビッヂな表わす。

ティンバ記憶回路はまた、複数組のパーシャル振幅デー
タを記憶するパーシャル振幅記憶回路を備える。しかし
て、各組のデータは、パーシャルの組の任意の１つの個
々のパーシャルに対する最大の振幅を表わす。楽器はま
た、ティンバデータ、奏者により選択されたティンバお
よび奏者により選択されたピッチから、音楽波形の逐次
の値を実時間で決定するための波形決定回路を備える。

逐次の値は、予定された時間間隔だけ離間されている。

波形決定回路は、選択されたティンバの各パーシャルの
位相を加算的に決定する第１の加算器を含む。しかして
、第１の加算器は、相対的パーシャルピッチ記憶回路に
応答して、そのパーシャルの位相を決定する。第２の加
算器が設けられており、各予定された時間間隔にて選択
されたティンバに対して全パーシャルの大きさを加算し
、その瞬間における音楽波形の太きさな生成する。

［実施例］ディジタル合成形式の電子楽器は、所望の波形を合成す
るためフーリエモデルを使用する。フーリエモデル、す
なわちにおいて、Ｆ　（ｓ）　：サンプルＳの値Ｓ：特定のサンプルＳ：　１つの基本波におけるサンプル数Ｃ：構成におい
て使用される調波の数ｎ：調波の整数倍Ａ　（ｎ）　：調波ｎに対応する振幅係数このモデルは
、基本波の整数倍である調波より成る固定のティンバ波
形を限定するもので、そしてこれは実際に必要とされる
ティンバの限定された１組のみである。

より一般的なモデル、および満足できるディジタルシン
セサイザの全必要条件をより緊密に記述するものは、下
記のティンバを許容する。

（１）整数および非整数オーバートーンより成るもの。

（２）複数の同一またはほぼ同一のパーシャルを有し得
るもの。

（３）各パーシャルの振幅およびピッチの両者に変動を
もたらすもの。

このより一般的なモデルは、本発明に合体される。（１
）および（２）の要件を満足させるため、パーシャルの
ピッチは、そのパーシャルを生ずる算術的要素から分離
されねばならない。例えば、第１２調波であるためには
、仮想的算術要素１２が必要とされ得ることはない。こ
の変幻性を許容するために、各ティンバに対してティン
バ構成に使用されるべきパーシャルの数と同数で（ティ
ンバセットにおける振幅係数の数と同数でもある）一組
のピッチ係数が提供されねばならない。

（３）の要件を満足させるためには、それぞれ複数組の
係数を含む２つのマトリクスが必要とされる。２つのマ
トリクスは、同一のサイズ、Ａ　（ｒ、　ｃ）およびＰ
　（ｒ、　ｃ）より成る。ここで、Ｃは、発生されるべ
きティンバにおいて使用されるべきパーシャルの数、ｒ
は、奏者の演奏行為の前に負荷されるべき個々のボイス
ティンバの数である。Ａマトリクスは、パーシャル振幅
係数を含み、そしてその各々は０≦Ａ≦１である。Ｐマ
トリクスはパーシャルピッチ係数を含み、その値はｌ≦
Ｐである。

ティンバは、振幅およびピッチ係数の対応する組を走査
し、選択することによって変更される。このより一般的
なモデルは、数学的に下記のように表わせる。すなわち
、Ｆ　（ｓ、　ｖ）　＝　　Σ　Ａ（ｖ、ｎ）＊５ｉｎｅ
（Ｐ（ｖ、ｎ）＊２　　ｚｓ／５）ｎ＝１ここで、Ｆ（ｓ、ｖ）　：特定のテインバに対するサンプル値Ｃ
：構成において使用されるパーシャルの数ｎ　　　：ティンバ内における特定のパーシャル■　　
　＝特定のティンバセット例示として、Ｐ　（ｖ、　ｎ）の値が１ならば、基本波が発生される。

２ならば、二次調波が発生される。

１．５ならば、１／２フラクショナル列の第２のフラク
ショナルが発生される。

４．１ならば、シャープ２．５％に同調された第４調波
が発生される。

３．９ならば、フラット２．５％に同調された第４の調
波が発生される。

第１図は、このより一般的なモデルを合体した本発明の
電子楽器を例示するものである。ここに記述されるシン
セサイザは、得られた波形ピッチの大きな整数倍数であ
る速度で、波形の瞬間的値な逐次態様で計算することに
よって、複合的音楽波形を発生する。高品質の音楽の場
合、代表的倍数は、非常に高いピッチに対して３２程度
と小さく、非常に低いピッチに対しては１０２４と大き
い。

かかるボイスは、まず、その構造において使用されるべ
きパーシャルの数およびこれらのバージャルの各々のピ
ッチおよび振幅を特定することを通じて、所望のティン
バを提供するように設計される。シンセサイザは、発生
することを要求されるボイスを適性に限定するために必
要とされ得る最大数のパーシャルを用意する。かかるパ
ーシャルの代表的数は、３２とし得よう。使用される各
パーシャルの瞬間的値が計算され、そしてすべての結果
値が複合波形値を得るように加算される。

すべてのパーシャル値が同時に得られるようにこれらの
計算を並列態様で遂行することは、多くの同一のハード
ウェア回路セットを必要とするから、ハードウェアの複
雑性をとてつもなく増大させる。１つの計算回路を使用
し、先ず一つのパーシャルを、ついで次のものをという
ように、全セットが計算されてしまうまで、この計算を
逐次的に遂行するのがずっと経済的である。このために
、予期されるパーシャルの最大数に等しい数の時間スロ
ット（計算チャンネル）を設定し、それによりパーシャ
ルの計算を同じ計算回路によって多重化する。

計算に先立ち、発生されるべきボイスの規格がシンセサ
イザに負荷されねばならない。

入カドランスジューサ１０１が、鍵盤楽器、弦楽器、ホ
ーンまたは奏者がその欲求を表現し得るその他の任意の
構造体から、特定の特性を有する楽音に対して、信号形
式で音楽情報を得るために設けられている。最小の信号
として所望されるピッチおよびエンベロープ振幅を指示
する信号は、ボイスティンバ変更、トレモロ、ビブラー
ト等に対する奏者の要求を表わす信号により拡大される
。この種のすべての信号は、アナログ電圧として発生さ
れたものでさえ、実行制御回路１０２に伝送されるとき
には、ディジタルワード形式でなければならない。

従来の制御回路より成る実行制御回路１０２（好ましい
実施例においてはマイクロプロセッサを含む）は、入カ
ドランスジューサ１０１から信号を受信し、ピッチ、振
幅およびその他のディジタル制御およびタイミング信号
をシンセサイザに供給する。この回路はまた、演奏モー
ドに先立ちシンセサイザ内の対応するレジスタにピッチ
および振幅係数を負荷するための用意を有する。

クリスタル発振器が、計算機能およびピッチ発生を制御
するため、精密なりロック１０５を供給する。

パーシャル相対ピッチ係数レジスタ２００が、多数組の
相対ピッチ係数に対する記憶を行う。各計算チャンネル
すなわち時間スロットに対して、１つの相対ピッチ係数
が必要とされる。代表的実施例は、３２のかかるチャン
ネルを備えており、それにより単位ボイスセット当り３
２の相対ピッチ係数を必要とする。シンセサイザが１つ
の波形値を計算しつつあるとき、実行制御回路１０２は
レジスタ２００に対するアドレス指定を行い、マルチプ
ルワード加算器アキュムレータ２０１にピッチ係数を逐
次供給する。即時演奏に対して多数のボイスが利用でき
るようにするため（代表的数は６４であろう）、パーシ
ャル相対ピッチ係数レジスタ２００に、これらの係数の
複数組が用意される。係数のレジスタ２００への負荷は
、負荷モード中に奏者の演奏前に実行制御回路１０２に
より遂行される。

マルチプルワード加算器アキュムレータ２０１は、所与
の計算チャンネルに対応する相対ピッチ係数を、その同
じチャンネルに対する累算ワードに逐次加えることによ
って、パーシャル相対ピッチ係数レジスタ２００から提
示される項のモジュロ加算を行う。これは、ピッチジェ
ネレータ２０６により発生される各クロック信号に対し
て一度、係数の全組についてこの機能を遂行する。

このチャンネル累積ワードの各々は、ついでサインレジ
スタ２０２にテーブル横断アドレスデータを供給する。

このアキュムレータ２０１のより詳細な説明は、以下の
第３図についての論述においてなされている。

ピッチジェネレータ２０６により発生されるクロック信
号は、ディジタル−アナログコンバータ２０５により音
響システム１０４（従来の音声スピーカ、増幅器等）に
供給される出力合成波形の所望のピッチであるが、ずっ
と高いオクターブである。このクロックの周波数はＣ／
Ｐである。ここで、Ｃは精密クロック１０５からのマス
タークロック周波数、Ｐは実行制御回路１０２からのデ
ィジタルピッチワードである。代表的には、このオクタ
ーブは、４０乃至８０キロヘルツの範囲にあるであろう
。このクロックは、出力信号のサンプリング速度を提供
する。波形上の点は、ピッチジェネレータ２０６からの
各クロックパルスで計算される。

マルチプルワード加算器アキュムレータ２０１内の特定
のモジュロワードの最高位ビットは、（Ｃ／Ｐ）　ｘ　
（Ｒ／Ｍ）の周波数を有する。ここでＲは、その計算時
間スロットに対する相対ピッチ係数であり、Ｍはモジュ
ロワードにおいて起こり得る最大係数値である。ピッチ
係数値が５１２、モジュロワードが１６ビツト幅である
とき（最大係数値＝６５３３６　）最上位ビット周波数
は（Ｃ／Ｐ）／１２８となろう。１０２４のピッチ係数
は、整数関係の第２調波を供給し、１０４０の係数はシ
ャープで税調された第２調波を供給しよう。最上位ビッ
ト（サインテープルが５１２の値を含む場合、９ビツト
）は、サインレジスタ２０２のサインテーブルに対して
テーブル尋問アドレス線を形成する。

この構成の重要な利点は、パーシャルの割当てが順番に
制限されず、パーシャルの複製が可能な点である。各計
算時間スロットは、その相対周波数に関して独立的であ
る。

ピッチジェネレータ２０６により提供される周波数は、
普通範囲が１オクターブに制限されるから、所与の一組
の相対ピッチ係数は、１オクターブのみに対する一組の
パーシャルを提供しよう。

これらの係数の右または左へのシフトは、より低いまた
はより高い次のオクターブを生ずるから、相対ピッチ係
数レジスタに複数組の係数を提供するか、係数をシフト
することによって、複数のオクターブを得ることができ
る。いずれの場合にも、制御は、実行制御回路１０２に
より提供されるオクターブ信号に応答することによって
行われ得る。

サインレジスタ２０２は、マルチプルワード加算器アキ
ュムレータ２０１からアドレス指定に応答してサインデ
ータを、またパーシャル振幅係数レジスタ２０３からパ
ーシャルレベルデータを提供する。このサインレジスタ
は、各々普通５１２の値より成る複数のサインテーブル
を含むリードオンリーメモリである。乗算を避けるため
に、サインテーブルは、スケールされた値で挿入されて
いる。適正なテーブルは、パーシャル振幅係数レジスタ
２０３から振幅係数により選択される。

所与の数のサインテーブルに対してより大きなダイナミ
ックレンジを得るために、サインレジスタ２０２内のサ
インテーブルは、直線スケールでなくデシベルで目盛ら
れている。非常に拡大された範囲を提供することに加え
て、この目盛りは、人間の耳の聴覚応答により対応して
いる。人間の耳は、２デシベルの音量の段階変化を１ス
テツプとして認めることができないから、サインテーブ
ルにそれより非常に大きな精度を必要としない。

（ティンバ内のパーシャルの残部の和のような）ある音
量内に埋もれた音（特定のパーシャルのような）は、そ
れが振幅が一４５デシベルよりずっと低ければ、一般に
失われる。サインテーブルは、それよりずっと低いレベ
ルを用意することは必要でない。１例として、５１２の
エントリーサインテーブル、テーブル間１デシベルステ
ップ差、最強のテーブルと最弱のテーブル間６３デシベ
ル範囲（１つのテーブルはゼロ振幅に対して逆転されね
ばならぬ）を利用し、そして１６ビツトの精度を持つサ
インレジスタは、２つの廉価な２７２５６　（３２Ｋ　
Ｘ８）　ＥＰＲＯＭ　Ｆ電子的にプログラム可能なリー
ドオンリーメモリ）パッケージにより実施できる。その
結果、パーシャル振幅係数は、デシベルによる振幅規格
である。

パーシャル振幅規格を包含するため、パーシャル振幅係
数レジスタ２０３が設けられている。１組の振幅係数は
、各計算チャンネルに対して１つより成る。複数組の振
幅係数がこのレジスタに含まれており、そして各組は、
相対ピッチ係数レジスタ２００に含まれる複数のパーシ
ャルピッチ係数セットの１つと対応しており、それによ
り複数のボイスに対してパーシャルピッチおよび振幅の
両者に対する制御を提供する。

計算サイクルに入る前、単一ワード加算器アキュムレー
タがＯにクリヤされる。各計算スロット時間中、各調節
されたサイン値がサインレジスタ２０２から受信される
と、それは、その時間スロットの終りに単一ワード加算
器アキュムレータ中に加算される。単一ワード加算器ア
キュムレータ２０４についてのより詳細な説明は、第２
図について説明する以下の説に与えられている。

計算サイクルが完了すると、その計算サイクル内の全計
算時間スロットの総和を含む単一ワード加算器アキュム
レータ２０４からのワードが、ディジタル−アナログコ
ンバータ（ＤＡＣ）　２０５中にラッチされる。このＤ
ＡＣは、乗算形式であり、ＡＤＳＲエンベロープジェネ
レータ１０３からのアナログ振幅値がそれに供給される
。２つの信号のアナログ積は、音響システム１０４に対
する音楽出力となる。

精密クロック１０５（代表的には２４Ｍｌ−１２）から
のクロック信号は、ピッチジェネレータ２０６に供給さ
れる。ピッチジェネレータ２０６はプログラマブルカウ
ンタであり、その出力周波数は、クロック周波数を実行
制御回路１０２により供給されるピッチ数により分割し
て得られる商である。出力周波数は、所望の音楽ピッチ
の整数倍である。

第２図は、単一ワード加算器アキュムレータ２０４の拡
張図である。このアキュムレータは、加算器３０１およ
びラッチ３０２より成る。加算器は、負および正入力数
を加算するため、エンドアラオウンドキャリ一方式で配
線されている。データは、加算器３０１のへ入力端子上
にサインレジスタ２０２から受信される。データはまた
、加算器３０１のＢ端子上にラッチ３０２から受信され
る。加算器３０１の加算端子上に得られる和Ａ十Ｂは、
ラッチ３０２の入力端子上に供給され、またＤＡＣ２０
５中にラッチされるべき出力累積ワードとして作用する
。

計算サイクルに先立ち、実行制御回路１０２はラッチ３
０２のクリヤ端子上にクリヤ信号を供給する。第１計算
スロツト（計算チャンネル）中、そのスロットにおいて
計算されつつあるパーシャルに対する被調節サイン値は
、加算器３０１のＡ端子上に現われる。ラッチ３０２は
クリヤされてしまうから、ゼロが加算器３０１のＢ端子
上に現われ、Ａ端子上の値に等しい出力ワードをもたら
す。この時間スロットの終了時に、実行制御回路１０２
は、ラッチ３０２にクロック信号を供給し、それにより
その入力端子上の値を出力端子にクロック送出する。

第２の時間スロット中、そのスロットにおいて計算され
つつあるパーシャルに対する被調節サイン値が、加算器
３０１のＡ端子上に現われる。ラッチ３０２の出力端子
は、加算器３０１のＢ端子上に直前にラッチされた値を
持つ。ここで、加算器３０１の加算端子３０１は、最初
の２つの時間スロットに対する被調節サイン値の和を含
む。この時間の終了時に、ラッチ３０２は再度クロック
される。

同様にして、第３の時間スロット中、最初の３つのスロ
ットに対する被調節サイン値に対する和が、加算器３０
１の加算端子上に現われる。計算サイクルの最後の時間
スロット中、全時間スロットに対する被調節サイン値の
和が、加算器３０１の相端子上に現われる。これは、Ｄ
ＡＣ２０５中に中にラッチされる値である。

第３図は、マルチプルワード加算器アキュムレータの拡
張概略線図である。マルチプルワード加算器アキュムレ
ータ２０１は、その名の意味するように、それが単一ワ
ードの和の代わりに複数ワードの和を累積することを除
き、加算器アキュムレータと同様な機能を遂行する。こ
のマルチプルワード加算器アキュムレータ２０１の場合
、計算サイクル中（代表的には３２、機構は任意の数に
対して動作するが）各時間スロットに対して１ワードが
累積される。加算器アキュムレータ２０４と異なり、マ
ルチワード加算器アキュムレータ２０１は、各計算サイ
クルの開始時にクリアされず、和を次の計算サイクルに
向かって送る。完全な一組の計算チャンネル結果を一つ
の和に加算する加算器アキュムレータ２０４と異なり、
マルチプルワード加算器アキュムレータ２０１は、各計
算チャンネルに対して、係数レジスタ２００からのパー
シャルピッチ係数の反復される加算のみをその同じ計算
チャンネルに対する総和ワードに加算する。

パーシャル相対ピッチ係数レジスタ２００のデータ出力
端子は、加算器４０１のへ入力端子に接続される。計算
サイクル中、各計算チャンネルにおいて計算されるパー
シャルに対する相対ピッチ係数は、加算器４０１に逐次
加算される。

透過性（トランスバレント）ラッチ４０２の出力端子は
、加算器４０１のＢ端子に供給される。

透過性ラッチは、そのクロックビン上の信号が低電位で
あるとき透過性の性質（その入力端子上の値がその出力
端子上に現われる）を有する。そのモードにおいては、
ラッチは正の論理バッファとして働く。クロックビンが
高電位に上昇すると、前縁の時間における入力ビン上の
データは、出力ビンにラッチされ、そしてクロックビン
が高電位に留まる限り、出力データは一定であり、入力
ビン上のデータが変化してさえ不変である。

レジスタ４０３（普通スタチックランダムアクセスメモ
リ）のデータ出力ビンは、透過性ラッチ４０２の入力ビ
ンに接続される。加算器４０１のＡ＋Ｂの和出力ビンは
、サインレジスタ２０２に所望されるサインテーブルア
ドレス信号を供給し、そしてこれらのビン上の信号も、
レジスタ４０１の入力データビンに供給される。加算の
みが遂行され、所望される出力はモジュロ形式より成る
から、加算器はエンドアラウンドキャリーで接続されな
い。レジスタ２００上に使用されるのと同じアドレス指
定が、レジスタ４０３にも供給されていて、各計算チャ
ンネルに対して、特定の相対ピッチ係数がレジスタ２０
０により加算器４０１に供給され、対応するレジスタワ
ードが、レジスタ４０３により透過性ラッチ４０２を介
して、加算器４０に供給されるようになされている。

各パーシャル計算時間の前半中、透過性ラッチ４０２上
のクロックビンは低電位にあり、レジスタ４０３上の読
取り書込みビンは、読取り状態にある。その特定の時間
スロットに対するレジスタ４０３のデータは、透過性ラ
ッチ４０２（現在透過性すなわちバッファモードにある
）を介して加算器４０１のＢ入力データピンに供給され
る。同時に、そのパーシャルに対する相対ピッチ係数が
、相対ピッチ係数レジスタ２００により発生され、加算
器４０１の六入カビン上に送入される。

加算器４０１からのＡ＋Ｂ和は、レジスタ４０３の入力
ビン上に送入されるが、レジスタ４０３は読取りモード
にありその入力ビン上の信号を無視するから、この半サ
イクル中影響を及ぼさない。

各パーシャル計算時間スロットの前半の終了時に、透過
性ラッチ４０２のクロックビンは高電位にもたらされ、
それにより、その出力端子上のデータをその入力端子上
の値にロックする。各パーシャル計算時間スロットの後
半中、透過性ラッチ４０２上のクロックビンは高電位に
あり、ラッチはラッチ状態に留まる。この期間中、Ａ＋
Ｂ和は、同じに留まり、レジスタ４０３の入力ビンにな
お供給されている。この期間の終了時に向かい、すべて
の信号が鎮静化して安定となる時間を有した後、書込み
信号がレジスタ４０３に加えられ、それにより和Ａ＋Ｂ
が、前にＢのみを含んだ同じレジスタ位置に書き込まれ
る。

同じパーシャル計算時間スロットがサービスを受ける度
に、その時間スロットに対応するレジスタ４０３のレジ
スタワードは、その以前の値と、相対ピッチ係数レジス
タ２００からの相対ピッチ係数の対応する値との和を累
算する。

上述の記載を考慮すれば、本発明の種々の目的および特
徴が達成され、他の利益ある結果が得られることが分か
ろう。

本発明の技術思想から逸脱することなく、上述のシステ
ムに種々の変更をなすことができよう。

本発明は以下の特許請求の範囲の内容によってのみ限定
されるべきものであり、上に図示され上述の説明に含ま
れる内容は、単なる例示として解釈されるべきものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好まし実施例の概略ブロック図、第２
図は第１図に示される単一ワード加算器アキュムレータ
の詳細ブロック図、第３図は第１図に示されるマルチプ
ルワード加算器アキュムレータの詳細ブロック図である
。１０１　：　　入カドランスジューサ１０２；　実行制御装置１０３：　　ＡＤＳＲエンベロープジェネレータ１０４
：　音響システム１０５：　精密クロック２００：　パーシャル相対ピッチ係数レジスタ２０１：
　　マルチプルワード加算器アキュムレータサインレジスタパーシャル振幅係数レジスタ単一ワード加算器アキュムレータディジタル−アナログコンバータピッチジェネレータ２０２　：２０３　：２０４　；２０５　：２０６　；

Claims

【特許請求の範囲】

（１）音楽波形をディジタル的に合成する形式の電子楽
器において、演奏者が所望する基本ピッチおよびティン
バを含む音楽パラメータを特定する入力信号を演奏者か
ら受け入れる手段と、複数の選択可能なティンバを表わ
すデータを記憶するためのティンバ記憶手段と、ティン
バデータ、演奏者により選択されるティンバおよび演奏
者により選択されるピッチから、予定された時間間隔だ
け離間された音楽波形の逐次の値を実時間で決定するた
めの波形決定手段とを備え、前記ティンバ記憶手段が、
各組に対して限定される複数のパーシャルに対する相対
ピッチを各々表わす複数組の相対パーシャルピッチデー
タを記憶するための相対パーシャルピッチ記憶手段と、
前記複数組のパーシャルのいずれか１つの個々のパーシ
ャルに対する最大の振幅を各々表わす複数組のパーシャ
ル振幅データを記憶するためのパーシャル振幅データ記
憶手段を備え、前記波形決定手段が、前記選択されたテ
ィンバの各パーシャルの位相を加算的に決定する加算器
であって、相対パーシャルピッチ記憶手段に応答して、
前記位相を決定する第１の加算器と、各予定された時間
間隔にて選択されたティンバに対する全パーシャルの大
きさを加算して、その瞬間における音楽波形の大きさを
発生する第２の加算器を備える電子楽器。
（２）前記第１加算手段が、各パーシャルに対する相対
パーシャルピッチデータを、その特定のパーシャルに対
する先に存在する和に加算し、各パーシャルに対する得
られた和を一時的に記憶して、次の予定された時間間隔
中各パーシャルの位相を決定するのに使用することによ
って、選択されたティンバにおける各パーシャルの位相
を逐次決定するための手段を備える特許請求の範囲第１
項記載の電子楽器。
（３）第１加算器が、そのパーシャルに対する位相情報
のみが、特定のパーシャルに対する和の計算後に保持さ
れるように選択された係数を持つモジュロ加算器である
特許請求の範囲第２項記載の電子楽器。
（４）前記波形決定手段が、パーシャルの位相に対応す
る複数組のサイン値を記憶するためのメモリ手段を備え
、該メモリ手段が、前記第１加算手段に接続されかつ該
手段に応答して、各パーシャルに対して、その特定のパ
ーシャルに対する加算手段からの和に対応するメモリ手
段からサイン値を選択する特許請求の範囲第２項記載の
電子楽器。
（５）メモリ手段の内容が、メモリ位置アドレス信号に
よりアクセスされ、各パーシャルに対する第１加算手段
からの和が、対応するサイン値に対するアドレス信号の
一部を形成する特許請求の範囲第４項記載の電子楽器。
（６）パーシャル振幅記憶手段もメモリ手段に接続され
、前記パーシャル振幅記憶手段からのデータも、対応す
るサイン値に対するアドレス信号の一部を形成する特許
請求の範囲第５項記載の電子楽器。
（７）前記メモリ手段が複数組のサイン値を含み、該複
数組のサイン値が、異なる組のサイン値が異なる最大の
振幅値を表わすように相互に関してスケールされており
、前記パーシャル振幅記憶手段が、パーシャル振幅記憶
手段から供給されるデータに対応する一組のサイン値を
選択するようにメモリ手段に接続されており、前記第１
加算手段が、該第１加算手段の和により表わされる位相
と関連される対応する１組のサイン値から特定の値を選
択するようにメモリ手段に接続されている特許請求の範
囲第６項記載の電子楽器。
（８）前記複数組のサイン値が対数関係でスケールされ
ており、隣接する組の対応するサイン値が、少なくとも
１デシベルだけ異なっている特許請求の範囲第７項記載
の電子楽器。
（９）前記メモリ手段の出力が、第２加算手段に接続さ
れており、前記メモリ手段が、第１加算手段に応答して
、予定された時間間隔中前記第２加算手段に１組の値を
供給し、前記第２加算手段が、前記メモリ手段に応答し
て、１組の値の特定の値を加算して、その特定の予定さ
れた時間間隔に対する音楽波形の大きさを決定する特許
請求の範囲第４項記載の電子楽器。
（１０）前記第２加算手段が、各予定された時間間隔の
終了時に、次の予定された時間間隔に対する音楽波形の
値の計算が、前記第２加算手段により開始される前に、
前記第２加算手段をクリヤするための手段を含む特許請
求の範囲第９項記載の電子楽器。
（１１）前記加算手段の出力に接続され、前記第２加算
手段からの大きさ値を音声スピーカーまたは同等物に対
して適当なアナログ信号に変換するディジタル−アナロ
グコンバータを備える特許請求の範囲第９項記載の電子
楽器。
（１２）前記ディジタル−アナログコンバータに接続さ
れかつ前記入力信号受入れ手段に応答して、演奏者によ
り選択される所望の絶対振幅に応じて出力アナログ信号
の絶対振幅を制御する手段を備える特許請求の範囲第１
１項記載の電子楽器。
（１３）前記第１加算手段が、選択されたティンバ内の
特定のパーシャルに各々対応する複数のワードを一時的
に記憶するための手段を有し、各パーシャルに対する相
対パーシャルピッチデータを、対応するワードに蓄積さ
れる値に逐次加算する特許請求の範囲第２項記載の電子
楽器。
（１４）前記ティンバ記憶手段が、特定のティンバに対
するデータを、ほぼ同じ周波数を有する一組のパーシャ
ルとともに含み、前記一組の前記パーシャルの少なくと
も１つが、前記組の前記パーシャルの他の１つに関して
若干フラットである特許請求の範囲第１項記載の電子楽
器。
（１５）前記ティンバ記憶手段が、奏者により選択され
る基本ピッチの第２調波のみまたはそれ以上の調波を含
む特定のティンバに対するデータを含む特許請求の範囲
第１項記載の電子楽器。
（１６）前記ティンバ記憶手段が、奏者により選択され
る基本ピッチの分数的オーバートーンであるパーシャル
を含む特定のティンバに対するデータを含む特許請求の
範囲第１項記載の電子楽器。
（１７）相対パーシャルピッチ記憶手段内のデータおよ
びパーシャル振幅記憶手段内のデータが、両者とも奏者
により独立的に選択可能であり、任意の特定の１組の相
対パーシャルピッチデータが、奏者により所望されると
ころにしたがって任意特定の１組のパーシャル振幅デー
タとともに使用できるようになされている特許請求の範
囲第１項記載の電子楽器。
（１８）予定された比較的高い速度でクロック信号を発
生するためのクロック手段と、奏者により選択されるピ
ッチに応答して、ピッチ情報を波形決定手段に供給する
ピッチ発生手段をさらに備え、前記ピッチ情報供給手段
が、クロック手段に接続され、かつ選択されたピッチお
よびクロック信号速度の両者の関数である出力を有して
いる特許請求の範囲第１項記載の電子楽器。
（１９）前記第１加算手段が、ピッチ発生手段に接続さ
れ、該ピッチ発生手段が前記第１の予定された時間間隔
を決定する特許請求の範囲第１８項記載の電子楽器。
（２０）前記ピッチ発生手段が、プログラマブルカウン
タであり、前記ピッチ発生手段の出力が、クロック手段
の出力の周波数を奏者により選択されるピッチを表わす
数によって除した周波数を有する特許請求の範囲第１８
項記載の電子楽器。