JPH02254497A - フォルマント音発生装置 - 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」 この発明は、管楽器台や人声音（コーラス音）等を発生
させる際に用いて好適なフォルマント音発生装置に関す
る。

「従来の技術」 管楽器台や人声音等のフォルマントを持つ楽音を発生す
る装置としては、特公昭５９−１９３５２号が知られて
いる。この装置は、第２６図（イ）に示すような周期波
形と同図（ロ）に示す窓関数とを乗算し、この結果、得
られる波形（第２７図参照）を音素として、この音素を
周期的に発生する。この場合、音素を発生する周期が、
楽音の音高すなわちピッチ周期に対応する。また、フォ
ルマントを一定にするためには、窓関数の発生時におけ
る周期波形の位相を常に一定にする必要がある。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した従来の装置においては、ピッチ周期
が窓関数の時間幅１”　ｗより長い場合は良好な楽音発
生をすることができるが、逆の場合には不要なスペクト
ルが発生するという欠点があった。

すなわち、第２７図や第２８図（イ）に示すように、ピ
ッチ周期′ｒが窓関数Ｔｗより長いか等しい場合には問
題がないが、第２８図（ロ）に示すように、Ｔ　Ｗ　＞
　Ｔの場合には、窓関数の発生途中において次の窓関数
が発生されるため、その継目部分において不要なスペク
トルが発生してしまう。

このように、従来装置においては、発音可能なピッチ周
期Ｔが窓関数の時間幅Ｔｗによって制限されてしまい、
高い音高を発生することができなかった。

また、従来装置にあっては、周期波形と窓関数とを各々
別々の波形メモリに記憶し、各波形メモリを並行して読
出すことによって上記各波形を得ていたため、構成およ
び制御が複雑化するという問題があった。なお、２つの
波形を発生する方法としては、高調波発生方法もあるが
、この方法によった場合でも、構成は複雑になり、上記
と同様の問題が発生した。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、第
１の「１的は発音可能なピ、ッチ周期が窓関数の時間幅
Ｔｗに影響されず高い音高の楽音を発生することができ
るフォルマント音発生装置を提供するところにあり、ま
た、第２の目的は波形メモリを一つにして構成および制
御の簡略化を図ることができるフォルマント音発生装置
を提供するところにある。

「課題を解決するための手段」 請求項１に記載の発明は、ｎ　（ｎ＝１．２．３……）
系統のピッチ制御信号の各々を発音すべき楽音信号の基
本ピッチ周期の０倍毎に発生するとともに、各系統のピ
ッチ制御信号の発生タイミングを基本ピッチずつずらせ
るピッチ制御信号発生手段と、前記各ピッチ制御信号が
発生される毎に、基本ピッチ周期内において滑らかな窓
関数を各系統について発生する窓関数発生手段と、フォ
ルマント中心周波数を有する周期的関数を各系統につい
て発生するとともに、前記ピッチ制御信号が発生される
毎に周期関数の位相を所定値にセットする周期関数発生
手段と、前記周期関数発生手段によって発生された周期
関数を前記窓関数発生手段によって発生された同一系統
の窓関数によって変調する変調手段と、この変調手段の
各系統についての出力信号を加算する加算手段とを具備
している。

また、請求項（２）に記載の発明にあっては、前記窓関
数発生手段、前記周期関数発生手段および変調手段は、
各系統についての処理を各々時分割で行い、また、前記
加算手段は同一発音タイミングにかかる各系統について
の前記変調手段の出力信号を順次累算することを特徴と
している。

また、請求項（３）に記載の発明にあっては、ｎ　（ｎ
＝１．２．３……）系統のピッチ制御信号の各々を発音
すべき楽音信号の基本ピッチ周期のｎ倍毎に発生すると
ともに、各系統のピッチ制御信号の発生タイミングを基
本ピッチずつずらせるピッチ制御信号発生手段と、前記
各ピッチ制御信号が発生される毎に、各系統について第
１の設定値を順次累算する第１のアキュームレータと、
各系統について第１の設定値より小さい第２の設定値を
順次累算し、対応するピッチ制御信号が発生される毎に
、累算値が所定値にセットされる第２のアキューｌ・レ
ークと、周期関数の値が記憶されるとともに、前記第１
、第２のアキュームレータの累算出力が選択的に、かっ
、各系統について時分割的にアドレスデータとして供給
される周期関数記憶テーブルと、第１のアキュームレー
タの累算出力に基づいて前記周期関数記憶テーブルから
読出されたデータを各系統についてｋ　（ｋは任意の整
数）乗する累乗手段と、前記第２のアキュームレータの
累算出力に基づいて前記周期関数記憶テーブルから読出
されたデータと前記累乗手段が出力するデータとを各系
統毎に乗算する乗算手段と、同一発音タイミングにかか
る各系統についての前記乗算手段の出力信号を順次累算
する累算手段とを具備している。

「作用」 各請求項に記載の発明においては、加算手段または累算
手段によって各系統についてのフォルマント音波形が加
算される。この結果、フォルマント形状が同一で窓関数
発生周期より短いピッチのフォルマント音が発生される
。

また、請求項（３）に記載の発明にあっては、周期関数
発生テーブルの読出データに基づいてフォルマント中心
周波数を有する周期関数と窓関数とが作成される。すな
わち、１の波形記憶テーブルから２つの関数が発生され
る。

「実施例」 次に、図面を参照してこの発明の実施例について説明す
る。

（１）実施例の構成 第１図は、この発明の一実施例である電子楽２？Ｉの構
成を示すブロック図である。図において、鍵情報発生回
路１は、キーボードとその周辺回路とから構成されてお
り、押下されたキーを示すキーコードＫＣと、キーが押
下されていることを示すキーオン信号ＫＯＮとを出力す
る。音色指定部２は、複数の操作子を有して構成され、
各操作子に対応した音色指定データＲＤを出力するもの
である。音色パラメータ供給回路３は、音色指定データ
ＲＤに対応する各種の音色パラメータｆｃ、Ｋ。

Ｓ、Ｎ、ＥＢ　（これらのパラメータについては後述す
る）を発生し、回路各部に供給する。

次に、位相発生器５は、音色パラメータであるフォルマ
ント中心周波数ｆｃの値を順次累算する回路である。こ
の場合、フォルマント中心周波数ｆｃが低いときは累算
の速度が小さく、フォルマント中心周波数ｆｃが高いと
きは累算の速度が大きくなるように構成されている。ま
た、累算値がオーバーフローしたときは、再び初期値に
戻って累算を繰り返すようになっている。したがって、
フォルマント中心周波￥１．ｆｃが高いときは繰り返し
周期が短く、逆にフォルマント中心周波数１０が低いと
きは繰り返し周期が低い。ここで、第２図（ニ）は、位
相発生器５が出力する累算値の変化の状況を示しており
、図示のように累算値がオーバーフローする毎にリセッ
トされるようになっている。この位相発生器５の累算出
力は、セレクタ９を介して対数ｓｉｎテーブルｌＯにア
ドレスデータとして供給されるようになっている。

第１図に示す位相発生器６は、アキュームレータによっ
て構成されており、鍵情報発生回路１から供給されるキ
ーコードＫＣを基本ピッチ周波数データｆｏとして取り
込み、この基本ピッチ周波数データｆｏを順次累算する
。この位相発生器６は、オーバーフローするとリセット
され再び０から累算動作を行う（第２図（イ）参照）。

したがって、累算の周期は、基本ピッチ周波数データｆ
。

に対応した時間になり、基本ピッチ周波数データｆｏが
大きいほど小さくなる。また、位相発生器６はオーバー
フローパルス（例えば、最上位ヒツトＭＳＢ）を微分回
路７に供給するようになっている。微分回路７は、ワン
ショットマルチバイブレータから構成されており、オー
バーフローパルスが立ち上がると、第２図（ロ）に示す
ように所定幅のリセットパルス信号Ｒ３を位相発生器５
および位相発生器８に供給する。すなわち、微分回路７
は、位相発生器６の出力値がＯになるタイミングを検出
し、このタイミングにおいてリセットパルスＲ３を出力
する。位相発生器５は、リセットパルスＲ３が供給され
ると、その累算値が第２図（ニ）に示すように強制的に
リセットされるようになっている。

位相発生？：（８は、音色パラメータとして供給される
音素変調波位相定数Ｋを所定クロックに同期して累算す
る回路である。この位相発生器８は、累算値がオーバー
フローすると最終値を保持し、次いでリセットパルスＲ
３が供給されると、内容をリセットして再び累算を開始
するようになっている。第２図（ハ）は、位相発生器８
の累算結果を示しており、図示のように、リセットパル
スＲ８が供給されると、累算値がＯから順次増加し、オ
ーバーフローするとその値を保持する。この位相発生器
８の累算結果は、セレクタ９を介して対数ｓ　ｉ　ｎテ
ーブル１０にアドレスデータとして供給されるようにな
っている。この場合、位相発生器８の累算速度は、位相
発生器５の累算速度に比べて極めて遅くなるように音素
変調波位相定数にの値が設定されている。また、セレク
タ９は、動作信号ＳＥＬが供給されたときに位相発生器
５の出力データを選択し、動作信号ＳＥＬが供給されな
いときに位相発生器８の出力データを選択するようにな
っている。

次に、対数ｓｉｎテーブル１０は、対数ｓｉｎデータが
１周期分記憶されているテーブルであり、セレクタ９を
介して供給されるアドレスデータに応じた値を出力する
ようになっている。したがって、対数ｓｉｎテーブル１
０は、位相発生器５または８における累算値に応じた間
隔で関数値を出力するようになっている。

データシフタ１１は、対数ｓｉｎテーブル１０の出力デ
ータを、音色パラメータであるシフトｍデータＳに従っ
てシフトする回路である。ただし、シフト動作は、動作
信号ＳＦＴが供給されているときに行われ、動作信号Ｓ
ＦＴが供給されていないときは対数ｓｉｎテーブル１０
から供給されたデータをそのまま出力する。また、デー
タシフタ１１におけるシフトは、シフトｍデータＳの値
だけ上位側にシフトする動作となる。このように、上位
側にシフトすることは、データを２ｓ倍することになる
が、対数ｓＩｎテーブル１０から出力されるデータは対
数値であるため、真数に対しては２″乗を行うことにな
る。したがって、位相発生器８が出力する累算値に基づ
いて対数ｓｉｎテーブル１０のデータを読出した場合は
、データシフタ１１の出力信号は、 ｓ　　ｉ　ｎ”Ｋ　Ｌ−（１） なる式で表される。なお、上記（１）式において先は累
算回数を示している。

次に、加算器１２は、動作信号ＡＤＤ　ｌが供給される
と、データシフタ１１の出力データとレジスタ１３の出
力データとを加算する回路である。

動作信号ΔＤＤＩが供給されない場合は、加算器１２に
供給されるデータは、そのまま出力端から出力される。

また、レジスタ１３には、加算器１２をそのまま通過し
たデータが記憶されるようになっている。この場合、加
算器１２による加算は、対数データについての加算であ
るから、真数に対しては乗算を行うことになる。

次に、加算器１２の出力データは、加算器１５に供給さ
れる。加算器１５は、動作信号ＡＤＤ２が供給されると
、加算器１２の出力データとエンベローブ発生器２０の
出力信号々を加算する。エンベロープ発生器２０は、キ
ーオン信号ＫＯＮが供給されると、所定のエンベロープ
データ（対数値）を発生する回路である。どのようなエ
ンベロープデータを発生するかは、音色パラメータであ
るエンベロープ指定データＥＢによって決定される。こ
の加算器１５における加算は、対数値の加算であるから
真数に対しては乗算を行っていることになる。対数／リ
ニア変換テーブル２２は、加算器１５から供給される対
数データを真数に変換するテーブルである。対数／リニ
ア変換テーブル２２が出力するデータは、加算器２８と
レジスタ２９とからなるアキュームレータ３０によって
適宜累算されて出力されるようになっている。このアキ
ュームレータ３０における累算動作は、アキュームレー
タ制御部３１が出力するタイミング信号へ〇Ｍによって
制御されるようになっている。アキュームレータ制御部
３１は、基本ピッチ周波数データｆｏと音素変調波位相
定数にとに基づいてタイミング信号ＡＣＭを作成する。

また、動作タイミング発生回路３５は、前述した動作タ
イミング信号ＡＤＤＩ、ＡＤＤ２．ＳＥＣ，ＳＦＴを発
生する。

また、この実施例における位相発生器５，６゜８は、各
々＃ｌ〜＃Ｎの複系統分設けられており、動作の態様に
よって駆動される系統数が異なるようになっている。

（２）実施例の動作 次に、上述した構成によるこの実施例の動作について説
明する。

この実施例においてはｓ　２　Ｘｎ　（ｎは１，２゜…
…）のタイムスロットが設定されており、各タイムスロ
ット毎に時分割で動作が行われる。ここで、ｎの値は、
窓関数時間幅をＴｗとした時にｆＷ＝１／Ｔｗとすると
、 ｆｏ≦ｆｗのときは　ｎ＝１ ｆｗ≦ｆｏ≦２ｆｗのときはｎ＝２ ２ｆｗ≦ｆｏ≦３ｆｗのときはｎ＝３ ３ｆｗ≦ｆｏ≦４ｆｗのときはｎ＝４ となる。以上のようにｎの値は、窓関数時間幅ＴＷと基
本ピッチ周波数データｆｏとの関係によって決定される
。なお、基本ピ、、チ周波数データｆ。

は前述のように、キーコードＫＣが示す音高に対応して
いる。

次に、ｎが１．２，３．４の場合を例にとって動作を説
明する。

■ｎ＝１の場合（ｆｏ≦ｆｗ） ｎ−１であるからタイムスロット数は２である。

ここで、これらのタイムスロットを１”Ｓｌ、ＴＳ２と
する。また、この動作の場合は、系統＃１のみが駆動さ
れる。

まず、演奏者は、音色指定部２を操作して所望の音色を
設定する。この操作に対応して音色設定データＲＤが出
力され、これにより、音色パラメータ供給回路３からフ
ォルマント中心周波数データｆｃ、音素変調波位相定数
に等の音色パラメータが回路各部に出力される。フォル
マン）　中心周波数データｆｃが出力されると、位相発
生器５が第２図（ニ）に示す累算を開始し、また、音素
変調波位相定数Ｋが出力されると位相発生器８が第２図
（ハ）に示す累算を開始する。

次に、演奏者がキーボードを操作すると、キーオン信号
ＫＯＮおよび押下した鍵に対応するキーコードＫＣが出
力され、このキーコードＫＣが基本ピッチ周波数データ
ｆＯとして位相発生器６に取り込まれる。この結果、位
相発生器６は第２図（イ）に示すような累算を行う。こ
の累算におけるリセットからオバーフローまでの周期は
基本ピッチ周波数データ１０に対応するから、微分回路
７から出力されるリセット信号Ｒ３も基本ピッチ周波数
データｆｏに対応する。また、リセット信号Ｒ３は、位
相発生器５および位相発生器８に供給されるから、位相
発生器８の累算開始タイミングにおいては、位相発生器
５の累算開始タイミングが一致する。

また、キーオン信号ＫＯＮが出力されると、タイムスロ
ットＴＳＩの動作が開始される。

タイムスロットＴＳＩにおいては、動作タイミング発生
回路３５から動作信号ＳＥＬが出力され、これにより、
位相発生器５の累算値が対数ｓｉｎテープ１ルｌＯにア
ドレスデータとして供給される。

この結果、対数ｓｉｎテーブル１０から上記累算値に対
応する対数ｓｉｎデータが出力され、これがデータシフ
タ１１および加算器１２を介してレジスタ１３に格納さ
れる。

次に、タイミングＴＳ２の動作に進むと、動作タイミン
グ発生回路３５が動作信号ＳＥＬを停止し、動作信号Ｓ
ＦＴ、ＡＤＤＩ、ＡＤＤ２を出力する。この結果、位相
発生器８の累算値がセレクタ９を介して対数ｓｉｎテー
ブル１０にアドレスデータとして供給される。これによ
り、対数ｓｉｎテーブル１０から位相発生器８の累算値
に対応する対数ｓｉｎデータが出力される。この対数Ｓ
ｉｎデータは、データシフタ１１において上位ピット側
に所定ｍシフトされる。このとき、音色パラメータ供給
回路３から出力されるシフト量データＳの値を「１」と
すれば、シフトｍは１ビツトとなり、対数ｓｉｎデータ
が２倍されることになる。

すなわち、真数に対しては２乗されることになり、ｓｉ
ｎ”Ｋｔ（ｔは累算回数）なる演算が行われたことにな
る。そして、データシフタ１１から出力されたデータは
、加算器１２に供給される。この時点においては、動作
信号ＡＤＤ　１が出力されているから、シフト後のデー
タとレジスタ１３に格納されていたデータとが加算され
る。この加算値が、加算２１１５に供給されると、エン
ベロープ発生器２０が出力する対数エンベロープデータ
と加算（真数に対しては乗算）され、次に、対数／リニ
ア変換テーブル２２において真数に変換される。この変
換後のデータはアキニームレータ３０を介して出力され
る。なお、ｎ＝１の場合においては、アキュームレータ
３０は累算動作は行わないようになっている。

以後は、再び上述したタイムスロットＴＳＩ、ＴＳ２の
動作が繰り返される。このようにして２つのタイムスロ
ット毎に１個の加算値が加算器１２から出力され、この
加算値が順次真数に変換されて出力される。この場合、
タイムスロットＴＳ１において発生されるのは、（を累
算回数とすれば、５ｉｎ（ｆｃ−ｔ）なる周期波形であ
る。また、タイムスロットＴＳ２において発生されるの
は、前述した（１）式に示す窓関数である。これらの周
期波形および窓関数の対数値が加算器１２において加算
されるから、実質的に乗算されたことになり、この結果
、第２図（ホ）に示すように、周波数がフォルマント中
心周波数ｆｃに一致したｓｉｎ波と、周期が期間Ｔｗに
一致した窓関数（Ｓｉｎｔ波）との乗算波が、ｌ　／　
ｆ　ｏの周期で出力される。したがって、ピッチ周波数
ｆｏのフォルマント音が発生される。なお、第２図（ホ
）は、簡単化のためにエンベロープの処理がなされない
場合の波形を示している。

■ｎ＝２の場合（ｆｗ≦ｆＯ≦２ｆｗ）次に、ｎ＝２の
場合を説明する。この場合は、演奏者による操作は、上
述と同様であるが、タイムスロットがＴＳ　ｌ、ＴＳ２
、ＴＳ３、ＴＳ４の４つになり、系統＃ｌと＃２とが駆
動される。ここで、系統＃１によって発生される窓関数
と系統＃２によって発生される窓関数とを′各々第３図
（イ）、（ロ）に示す。図示のように、各系統＃１、＃
２の累算値によって発生される窓関数の発生周期は、共
に２／【Ｏであるが、系統＃２の窓関数は系統＃１の窓
関数の発生タイミングに対し１／ｆＯ遅れるようになっ
ている。これは各系統における位相発生器６の動作開始
タイミングが１／【０づつずらしであるからである。次
に、系統＃１、＃２において発生したフォルマント波形
の処理について説明する。

まず、系統＃１が発生する累算値（対数ｓｉｎテーブル
１０のアドレスデータ）に基づき、タイムスロットＴＳ
Ｉ、ＴＳ２において上記■と同様の動作により周期波形
であるｓｉｎ波と窓関数（Ｓ１０瀧波）との積が演算さ
れる。この演算結果は、アキュームレータ３０内のレジ
スタ２９に格納される。次に、系統＃２が発生する累算
値（対数Ｓｉｎテーブル１０のアドレスデータ）に基づ
き、タイムスロットＴＳ３．ＴＳ４において上記■と同
様の動作により周期波形と窓関数との積が演算サレル。

この演算結果は、アキュームレータ３゜内の加算器２８
において、レジスタ２９に格納すれている系統＃ｌの演
算結果と加算。れ、加算結果が最終出力信号として出力
される。こ。よう（。、系統＃ｌと系統＃２の累算結果
に基づくフォルマント音波形が加算されて出力される。

ただし、第３図に示すように系統＃１または＃２による
窓関数のみが発生されている期間においては、アキュー
ムレータ３０の累算動作は行われない。

ここで、第４図（イ）および（ロ）は、各々系統＃１、
＃２の累算値に基づくフォルマント音波形を示しており
、同図（ハ）はフォルマント音波形の加算状態を示して
いる。このようにフォルマント音波形が加算さ、れると
、スペクトル形状が変わらないまま、ピッチ（１／　ｆ
　ｏ　）が窓関数時間幅Ｔｗより短（なる。スペクトル
形状が変わらない理由は以下の通りである。

まず、時間的にずらした波形の加算のフーリエ変換を考
える。

ここで、時間関数ｘ　（ｔ）のフーリエ変換をＸ（ｆ）
とすると、τずらした時間関数ｘ（ｔ＋τ）のフーリエ
変換は、 Ｆ［ｘ（ｔ　＋ｒ）］＝ｆｘ　（ｔ＋ｒ）ｅ−””＝　
６　　Ｊｕｇ　ｒｅ　ｆ　　Ｘ　　（Ｔ　　）　　６　
−Ｊｌｙ　ｒｖ＝ｅＪ″”’Ｘ（ｆ）　　　・・・・・
・（２）となる。この式（２）に示されるように、ｘ（
を十τ）のフーリエ変換は、Ｘ（ｔ）に比べて位相が２
πｆｔ進む。

したがって、第４図（イ）に示す波形のフーリエ変換ｘ
（Ｈに対して同図（ロ）に示す波形のフーリエ変換はｅ
　Ｊ１＃ｊｔ）（（１）となる。そして、２系列の波形
を累算によって合成すると、Ｘ　（（ＩＪ）　＋ｅ’″
’Ｘ　（ω）　＝　（１＋ｅ”’）　Ｘ　（ω）・・・
・・・（３） となる。ここで、第（３）式の右辺の絶対値の２乗をと
ってスペクトル形状を調べると、（ｌ　＋　ｅ　”“）
Ｘ（ω）１″ ＝Ｉ（１＋ｅ’Ｍ′）１８・ＩＸ（ω）・・・・・・（
４） となり、 ｅＪ″’＝ｃｏｓωτ＋Ｊｓｌｎωτ　−９−３１，（
５”）であるから、 （ｌ十ｅＪ′″′） ＝（（１＋ｃｏｓωｒ）”＋ｓ　Ｉｎ”ωｒｌ””・・
・・・・（６） となる。（６）式の右辺は、 （１＋２ｃｏｓ　ωｒ＋ｃｏｓ”ωｒ十ｓ　　ｉｎ”ｃ
ｃ＋ｒ）”’＝　（２（１＋ｃｏｓωτ）　ｌ　　’／
”・・・・・・（７） であるから、（３）式右辺の絶対値の二乗は、２（ｌ＋
ｃｏｓωτ）ＩＸ（ω）１″・・・・・・（８）となる
。

ここで、ＩＸ（ω）１！は、第４図（イ）または（ロ）
に示す合成前の波形のスペクトルである。

そして、（１＋ＣＯ３ωτ）は、第５図に示す関数であ
り、ｆ＝１／２τ、３／２τ・・・・・・毎にＯとなる
（ただしω＝２πｆ）。したがって、第４図（ハ）に示
す合成波形のスペクトルは、合成前のスペクトル成分か
らｆ　＝　１／２τ、３／２τ・・・・・・の部分を除
いたものとなる。すなわち、合成前のスペクトルは第６
図（イ）に示すようになっているが、合成後のスペクト
ルは同図（ロ）に示すように１　＝　１／２τ、３／２
τ・・・・・・の部分が間引かれたスペクトルとなる。

このようにスペクトルの一部が間引かれたスペクトルに
なるが、全体としてのスペクトル形状は変化していない
。したがって、フォルマント形状を変化させずに、窓関
数時間幅７ｗ以上にピッチを上げることができる。

■ｎ＝３の場合（２″ｗ≦ｆＯ≦３ｆｗ）次に、ｎ＝３
の場合は、タイムスロットとして’ｒｓｔ〜ＴＳ６の６
スロツトを設定し、また、系統＃１〜＃３が駆動される
。ここで、系統＃１〜＃３によって発生される窓関数を
各々第７図（イ）、（ロ）、（ハ）に示す。図示のよう
に、各系統＃ｌ、＃２、＃３の累算値によって発生され
る窓関数の発生周期は、共に３／ｆｏであるが、系統＃
２の窓関数は系統＃１の窓関数の発生タイミングに対し
ｌ　／　ｆ　ｏ遅れ、系統＃３の窓関数は系統＃２の窓
関数の発生タイミングに対し１／ｆＯずつ遅れるように
なっている。これは各系統における位相発生器６の動作
開始タイミングがｌ　／　ｆ　ｏづつずらしであるから
である。

系統＃１、＃２、＃３において発生したフォルマント波
形の処理は、上述の■の場合と同様である。

■ｎ＝４の場合（３ｆｗ≦ｆＯ≦４ｆｗ）この場合は、
系統＃１〜＃４が駆動されるが、処理的には上記■と同
様である。各系統＃１〜＃４の窓関数は、その発生周期
が４　／　ｆ　ｏに設定され、また、発生タイミングが
順次１／ｆＯずつ遅れるように設定されている。

ここで、第８図（イ）〜（ニ）に、各系統＃１〜＃４の
累算値に基づ（フォルマント波形を示す。

アキュームレータ３０によって各フォルマント波形が合
成されると、同図（ホ）に示すようになり、ピッチｌ　
／　ｆ　ｏは、窓関数時間幅Ｔｗの１／４以下となって
いる。この場合においても、前述したようにスペクトル
の形状（包絡線）は変化しないから、同一のフォルマン
ト音が高いピ・／チで発生される。

また、ｎが５以上の場合も上記と同様の処理によってフ
ォルマント音の発生を行うことができる。

この場合は、系統＃ｌ〜＃ｎを駆動するようにし、各系
統＃１〜＃ｎによる窓関数の発生周期がｎ／Ｅｏに設定
される。また、各系統＃ｌ〜＃ｎによる窓関数の発生タ
イミングは、上記と同様に順次１　／　ｆ　ｏずつ遅れ
るように設定する。

（３）変形例 上記実施例には以下の変形例が可能である。

■窓関数としてｓｉｎの２ｓ乗の関数を用いたが、これ
以外の関数を用いても良い。他の関数の条件としては、
微分値が断続しないもの、すなわち、滑らかな波形であ
ることが必要である。他の関数を用いる場合においても
実施例と同様に関数を記憶したテーブルを用意して、こ
こから適宜関数値を読出すようにすればよい。また、実
施例で用いた対数ｓｉｎテーブルと他の関数のテーブル
とを併用し、音色に応じて適宜切り替えるように構成し
てもよい。上記のことは、他の周期波形（実施例ではｓ
ｉｎ波）についても同様の変形が可能である。

また、窓関数を第９図に示すように、第１の区間と第２
の区間とに分け、例えば、第１の区間においてＳｌｎ”
ｋａＬ）第２の区間において５ｉｎＩＩｂｋｂｔなる関
数を設定し、周期１／ｆＯ内において連続性が保たれる
ようにｓａ、ｋａ、ｓｂ、ｋｂの各値を設定してもよい
。さらに、これらの値をｉ♂宜切り換えるように構成す
ることもできる。

この切換によりスペクトルの裾野の広がり等を制御する
ことができるから、フォルマント音の音色を変化させる
ことができる。

■また、各系統＃１〜＃ｎの累算に基づく波形発生を時
分割にせずに、並行して行うようにしてもよい。すなわ
ち、後段の回路を複数設けてもよい。

（４）実験例 次に、上記実施例において実際にフォルマント波形を発
生させた際の波形例を示す。

まず、第１０図、第１１図、第１２図および第１３図は
、各々フォルマント中心周波数を３３５Ｑ　Ｉ−１ｚに
固定しておいて、ピッチ周波数を１００Ｈｚ　、　２０
０　Ｈｚ　、　４００　Ｈｚおよび８００１（ｚとした
場合のフォルマント音波形（上段）とフーリエ解析後の
周波数スペクトル（下段）を示している。これらの図に
示すように、ピッチ周波数が変動しても周波数スペクト
ルは変動しない。特に、第１３図は、基本ピッチ周波数
が窓関数発生周波数より高い場合を示しているが、周波
数スペクトルの全体形状は変化していないのが判る。

第１４図、第１５図、第１６図および第１７図は、各々
基本ピッチ周波数を４００Ｈｚに固定してフォルマント
中心周波数を１２５０Ｈｚ、２５００１−１ｚ、３７５
０Ｈｚ、５５００Ｈｚにした場合のフォルマント音波形
図および周波数スペクトルを示している。

第１８図、第１９図、第２０図および第２１図ハ、各々
フォルマントバンド幅を次第に狭くした場合を示してい
る。これは、第１図に示す音素変調波位相定数Ｋを次第
に小さくすることによって実現される。

第２２図、第２３図、第２４図および第２５図は、各々
フォルマント形状を制御した場合を示しており、このよ
うなフォルマント形状の制御は、第１図（あるいは第（
１）式）に示すＳの値を換えることによって実現される
。上記各図は、Ｓの（ｔｆｌｌ！、１，２，３．４と順
次大きくしていった場合を示しており、ピークが鋭（裾
が広がっていた形状が次第にピークが緩やかで裾が狭く
なる形状に変化している。

「発明の効果」 以上説明したように、各請求項の発明によれば、複数系
列で発生したフォルマント音を加算するようにしたので
、窓関数の時間幅より狭いピッチのフォルマント音をフ
ォルマント形状を変えずに発生することができる。また
、請求項（３）に記載の発明にあっては、−の関数発生
テーブルによってフォルマント周波数を有する周期関数
と窓関数とを発生するようにしたので、構成が極めて簡
単となる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
茅２図は同実施例における回路各部の波形図、第３図は
同実施例における系統＃１と＃２の窓関数発生タイミン
グを示す波形図、第４図は同実施例におけるフォルマン
ト波形の合成状態を示す波形図、第５図は（１＋ｃｏｓ
ωτ）の波形図、第６図は波形合成前のスペクトルと波
形合成後のスペクトルとを示すスペクトル図、第７図は
系統＃１、＃２、＃３の窓関数発生タイミングを示す波
形図、第８図は系統＃ｌ〜＃４によるフォルマント音波
形の合成状態を示す波形図、第９図は窓関数の他の例を
示す波形図、第１０図〜第２５図は各々本実施例におけ
る実験結果を示す波形図、第２６図はフォルマント音発
生の為の周期関数と窓関数との波形を示す波形図、第２
７図はフォルマント音波形を示す波形図、第２８図はピ
ッチ周期が窓関数時間幅以下の場合を示す波形図である
。 ５・・・・・・位相発生器（周期関数発生手段：第２の
アキュームレータ）、６・・・・・・位相発生器（ピッ
チ制御信号発生手段）、７・・・・・・微分回路（ピッ
チ制御信号発生手段）、８・・・・・・位相発生器（窓
関数発生手段：第１のアキュームレータ）、１ｏ・旧・
・対数ｓｉｎテーブル（周期関数発生手段：窓関数発生
手段：周期関数記憶テーブル）、１１・旧・・データシ
フタ（窓関数発生手段）、１２・・・・・・加算器（変
調手段：乗算手段）、１３・・・・・・レジスタ（変調
手段）、３０・・・・・・アキュームレータ（加算手段
：累算手段）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｎ（ｎ＝１、２、３……）系統のピッチ制御信号
   の各々を発音すべき楽音信号の基本ピッチ周期のｎ倍毎
   に発生するとともに、各系統のピッチ制御信号の発生タ
   イミングを基本ピッチずつずらせるピッチ制御信号発生
   手段と、 前記各ピッチ制御信号が発生される毎に、基本ピッチ周
   期内において滑らかな窓関数を各系統について発生する
   窓関数発生手段と、 フォルマント中心周波数を有する周期的関数を各系統に
   ついて発生するとともに、前記ピッチ制御信号が発生さ
   れる毎に周期関数の位相を所定値にセットする周期関数
   発生手段と、 前記周期関数発生手段によって発生された周期関数を前
   記窓関数発生手段によって発生された同一系統の窓関数
   によって変調する変調手段と、この変調手段の各系統に
   ついての出力信号を加算する加算手段とを具備すること
   を特徴とするフォルマント音発生装置。
2. （２）前記窓関数発生手段、前記周期関数発生手段およ
   び変調手段は、各系統についての処理を各々時分割で行
   い、また、前記加算手段は同一発音タイミングにかかる
   各系統についての前記変調手段の出力信号を順次累算す
   ることを特徴とするフォルマント音発生装置。
3. （３）ｎ（ｎ＝１、２、３……）系統のピッチ制御信号
   の各々を発音すべき楽音信号の基本ピッチ周期のｎ倍毎
   に発生するとともに、各系統のピッチ制御信号の発生タ
   イミングを基本ピッチずつずらせるピッチ制御信号発生
   手段と、 前記各ピッチ制御信号が発生される毎に、各系統につい
   て第１の設定値を順次累算する第１のアキュームレータ
   と、 各系統について第１の設定値より小さい第２の設定値を
   順次累算し、対応するピッチ制御信号が発生される毎に
   、累算値が所定値にセットされる第２のアキュームレー
   タと、 周期関数の値が記憶されるとともに、前記第１、第２の
   アキュームレータの累算出力が選択的に、かつ、各系統
   について時分割的にアドレスデータとして供給される周
   期関数記憶テーブルと、第１のアキュームレータの累算
   出力に基づいて前記周期関数記憶テーブルから読出され
   たデータを各系統についてｋ（ｋは任意の整数）乗する
   累乗手段と、 前記第２のアキュームレータの累算出力に基づいて前記
   周期関数記憶テーブルから読出されたデータと前記累乗
   手段が出力するデータとを各系統毎に乗算する乗算手段
   と、 同一発音タイミングにかかる各系統についての前記乗算
   手段の出力信号を順次累算する累算手段とを具備するこ
   とを特徴とするフォルマント音発生装置。