JPH0233159B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体メモリー等に音階データ、音
符長データ等をビツトパターンとする曲情報を記
憶し、これらの曲情報の読出しに従つて楽曲を再
生する楽曲演奏装置に係る。

従来、この種の装置は、再生において各音符長
に対応する長さで各音階の周波数信号として一定
の正弦波または矩形波で形成されるだけであり、
単調な音の演奏であつた。

本発明は、音階データ、音符長データの読出し
に従つて、各音階示す周波数の１周期に相当して
読出される複数個の基本波形と、また各音符長期
間に相当して読出される複数個のエンベロープ波
形をそれぞれ記憶するメモリー手段を備えてい
る。そして、読出される基本波形とエンベロープ
波形の組合せでもつて、ギター、ピアノ、バイオ
リン等の楽器音を含む所定の音色で曲を再生し、
かつ曲情報として音階データ、音符長データとと
もに基本波形及びエンベロープ波形の選択制御デ
ータを有し、少なくともいわゆる１音符ごとに読
出される基本波形とエンベロープ波形の組合せを
可変し得るようにして、曲を楽器音を含む多種多
様の音色で演奏できるようにした装置である。

本発明装置は、曲の各パーツで楽器音を異なら
しめて演奏する場合等に応用して非常に有用であ
る。

以下図面に従つて本発明装置の一実施例を説明
する。

第１図は全体の回路ブロツク図を示すものであ
る。装置は大別して、発振・分周回路１、トーン
ジエネレータ部２、エンベロープ発生部３、外部
入力回路４、コントロール回路５、アドレスカウ
ンタ６、曲情報メモリー７、アンプ９、スピーカ
ー１０から構成される。

発振・分周回路１は、例えば水晶発振回路及び
分周回路からなり、装置の基本クロツクを発生す
る。トーン・ジエネレータ部２は曲情報メモリー
７（例えば、ROMより構成される）より出力さ
れるデータに応じて対応する周波数信号を作り出
す部分である。エンベロープ発生部３は曲情報メ
モリー７から出力されるデータに応じて音の長さ
及びエンベロープを作り出す。入力回路４は選
曲、曲のスタート、移調・転調、テンポ等を制御
するスイツチ回路である。コントロール回路５は
入力回路４のスイツチ入力を信号化し各ブロツク
に伝達する。アドレスカウンター６は曲情報メモ
リー７のアドレスを指定するもので、曲情報メモ
リー７に記憶された楽曲データを順次読出す。

第２図に曲情報メモリー７に記憶されたデータ
のビツト割当てを示す。すなわち、B₀〜B₁₅の16
ビツトでそれぞれ Bφ〜B₃（４ビツト）……音階ビツト B₄〜B₇（４ビツト）……音符長ビツト B₈，B₉（２ビツト）……オクターブビツト B₁₀，B₁₁（２ビツト）……楽器組換えビツト B₁₂，B₁₃（２ビツト）……音の強弱ビツト B₁₄（１ビツト）……音響効果ビツト B₁₅（１ビツト）……ストツプビツト のように割当てられる。

＜具体的構成とその動作＞ (1) まず、入力回路４の曲指定用スイツチにより
曲を選択する。このスイツチ操作によりコント
ロール回路５ではM₁〜M₃にデコードされた３
ビツトパターンを出力し、曲情報メモリー７の
読出し用先頭アドレスを指定する。

(2) 次に入力回路４のスタートスイツチをオンす
ると、上記において指定されたアドレスの曲情
報ビツトパターンが読出される。読出されたビ
ツトパターンのうち、Bφ〜B₃（音階ビツト）、
B₈〜B₁₁（オクターブビツト、楽器組換えビツ
ト）の８ビツトはトーン・ジエネレータ部２
へ、また、B₄〜B₇（音符長ビツト）、B₁₀〜B₁₄
（楽器組換えビツト、音の強弱ビツト、音響効
果ビツト）の９ビツトはエンベロープ発生部３
に伝達される。

B₁₅（ストツプビツト）はコントロール回路
５に伝達される。B₁₅ビツトに“１”が出力さ
れると動作はストツプするが、スタート時及び
楽曲演奏時は“０”で何ら動作に影響を及ぼさ
ない。

(3) トーン・ジエネレータ部２に伝達された８ビ
ツトのうち、Bφ〜B₃、B₈、B₉の６ビツトは加
減算回路２−６に入力され、音階分周比メモリ
ー２−５のアドレスを指定するとともに、オク
ターブセレクタ２−２によりオクターブを選択
する。

加減算回路２−６は、入力回路４の外部スイ
ツチ入力によりBφ〜B₃、B₈、B₉のデータを制
御して移調・転調を可能にするものである。

(4) オクターブセレクタ２−２により各オクター
ブに対応する基本周波数f₀₁〜f₀₄の一つが選択
される。分周回路２−１は発振・分周回路１に
接続され、そのバイナリ出力より倍々（１、
２、４、８倍）の基本周波数f₀₁〜f₀₄を準備す
るものである。

オクターブセレクタ２−２より選択された基
本周波数f_piは分周回路２−３に入力され分周さ
れる。分周回路２−３の９ビツトバイナリ分周
出力は、一致回路２−４において、上記アドレ
スにより指定された分周比メモリー２−５から
の同じく９ビツトの分周比出力と比較され、一
致したときパルスを出力するとともに分周回路
２−３をリセツトする。

この一致時に出力されるパルスの周波数は各
オクターブにおけるそれぞれの音階に対応す
る。ちなみに、500KHzの基準周波数に対して
分周比が478〜253の間（バイナリコードで９ビ
ツトにより表現できる）の12値であるとする
と、1046〜1975Hz範囲の各音階周波数を得るこ
とができる。オクターブは基準周波数を倍々に
変化すればよい。

(5) 一致検出パルスは更に分周回路２−７に入力
される。分周回路２−７はその４ビツトバイナ
リ分周出力により次段基本波形メモリー２−８
のアドレス指定を行なう。すなわち、分周回路
２−７はいわゆるアドレスカウンタとして動作
する。

基本波形メモリー２−８は８ビツト構成で16
ステツプで音階周波数の１周期分に相当する波
形を形作るようデータを記憶している。すなわ
ち、オクターブセレクタ２−２、一致回路２−
４から出力される周波数は実際の音階周波数の
16倍に相当するものであり、分周回路２−７に
より各音階周波数の１周期分を16分割して、基
本波形メモリー２−８の16ステツプのアドレス
を順次指定するようにしている。このアドレス
指定により読出された波形データはＤ／Ａコン
バータ２−９に入力され、Ｄ／Ａ変換されて音
信号の基本波形を形成する。

また、基本波形メモリー２−８には曲情報メ
モリー７からB₁₀，B₁₁の２ビツト、エンベロ
ープ発生部３の分周回路３−７の上位２ビツト
バイナリ分周出力Ｃを入力している。B₁₀，
B₁₁ビツトは楽器組換え制御に応じて読出すべ
き波形メモリーを選択するもので、Ｃの２ビツ
トは更にエンベロープを時間的に所定領域に分
け、適宜基本波形として高次周波数を付加した
もの等を選択し、音の自然さ、ききやすさを増
すためのものである。

(6) エンベロープ発生部３に伝達された９ビツト
について、B₄〜B₇の４ビツトは音符長分周比
メモリー３−６にアドレス指定として入力され
る。B₁₀，B₁₁の２ビツトは楽器組換用の制御
ビツトとしてエンベロープ波形メモリー３−８
に、またB₁₂，B₁₃，B₁₄の３ビツトは音の強
弱、音響効果（トレモロ）制御用ビツトとして
演算回路３−９に入力される。

(7) エンベロープ発生部３では、スタートスイツ
チがオンになるとまず分周回路３−１が動作開
始する。分周回路３−１の６ビツトバイナリ分
周出力は一致回路３−２に入力され、テンポ分
周比メモリー３−３の６ビツト分周比出力と比
較される。一致すればパルスを発生し後段の分
周回路３−４に入力する。このパルスは最短音
符長の時間間隔を決定する。

要すれば、入力回路４のテンポ制御用スイツ
チの操作により、加減算回路３−１１において
分周比メモリー３−３の分周比出力を加減算
し、分周比を変えて任意のテンポに設定するこ
とができる。

(8) 音符長分周比メモリー３−４はB₄〜B₇の４
ビツトをアドレス指定として、各音符長に対応
する８ビツトの分周比データを選択し出力す
る。これに応じて一致回路３−５において、分
周回路３−４の８ビツトバイナリ分周出力と比
較され、一致したときパルスを出力する。この
パルスの出力時間間隔はB₄〜B₇の４ビツトで
指定される各音符長に対応する。

しかし、ここでも次に述べる理由により、１
音符長につき32個のパルスを出力するようにさ
れる。すなわち、一致検出回路３−２，３−５
等から出力されるパルスの周波数は普通一般の
場合の32倍である。このパルスは分周回路３−
７に入力され分周される。

(9) エンベロープ波形メモリー３−８は、８ビツ
ト構成、32ステツプで１つのエンベロープ波形
を形作るようデータを記憶している。エンベロ
ープ波形は、先の基本波形と同様、ここでは各
音符長で時間的な圧縮、伸長があるだけで、１
音符長で１つのエンベロープ波形が読出されな
ければならない。分周回路３−７はエンベロー
プ波形メモリー３−８のいわゆるアドレスカウ
ンタとなつており、５ビツトのバイナリ分周出
力により、エンベロープ波形メモリー３−８の
32ステツプのアドレスを順次指定する。

エンベロープ波形メモリー３−８に入力され
たB₁₀、B₁₁ビツトは読出されるべき波形メモ
リーを選択し、基本波形メモリー２−８で選択
される基本波形と組合せて楽器組換え制御を行
なう。Ｃの２ビツトは分周回路３−７の５ビツ
トバイナリ分周出力の高位のもので、エンベロ
ープ期間を４等分する。

(10) エンベロープ波形メモリー３−８から読出さ
れるデータは、演算回路３−９において、
B₁₂、B₁₃の強弱ビツトデータに基づく乗算及
びB₁₄の音響効果（トレモロ）ビツトデータに
基づく加減算を行ない、エンベロープ波形デー
タをモデイフアイする。モデイフアイされたデ
ータはＤ／Ａコンバータ３−１０でＤ／Ａ変換
されエンベロープを発生する。

(11) エンベロープはトーン・ジエネレータ部２の
Ｄ／Ａコンバータ２−９にレベル制御信号とし
て送られ、Ｄ／Ａコンバータ２−９で基本波形
とミキシングされエンベロープ付音信号を出力
する。音信号はアンプ９、スピーカー１０を介
して放音される。

(12) なお、分周回路３−７で32ステツプ（１つの
エンベロープ読出し）をカウントすると、その
キヤリーパルスはアドレスカウンタ６に入力さ
れアドレスを１つ進める。これにより曲情報メ
モリー７では次の曲情報ビツトパターンが読出
され、上記(1)〜(12)の動作を繰返す。

(13) このようにして曲情報メモリー７から順次
曲情報ビツトパターンを読出していき、B₁₅ビ
ツトに“１”が出力されると、コントロール回
路５より停止の信号が出力され、各分周回路２
−１，２−３，２−７，３−１，３−４，３−
７をリセツトするとともに、内部のゲート回路
を閉じ、一連の動作を終了する。

＜メモリーのデータ容量＞ ちなみに、上記実施例における各メモリーのデ
ータ容量は次のとおりである。

音階分周比メモリー２−５…９ビツト×12音階 基本波形メモリー２−８…８ビツト×16ステツ
プ×４基本波形 音符長分周比メモリー３−３…８ビツト×１最
短音符長 音符長分周比メモリー３−６…８ビツト×16音
符長 エンベロープ波形メモリー３−８…８ビツト×
32ステツプ×４エンベロープ波形 ＜基本波形とエンベロープ＞ 基本波形としては、例えば第３図のタイムチヤ
ートに示されるように、ａ正弦波、ｂ鋸波、ｃ矩
形波、ｄ三角波等がある。基本波形メモリー２−
８には、これら波形Ａの１周期分が16分割され
て、８ビツト、16ステツプのデイジタルデータと
して記憶される。第４図１〜４のタイムチヤート
はエンベロープの波形例を示す。エンベロープ波
形Ｂは32分割されて、エンベロープ波形メモリー
３−８に８ビツト、32ステツプのデイジタルデー
タとして記憶される。上述の基本波形、エンベロ
ープ波形は一例であり、他に様々な基本波形、エ
ンベロープ波形があり、これらに限定されるもの
ではない。ある楽器の音が第５図のようであると
すると、基本波形Ａは第３図のａ、エンベロープ
波形Ｂは第４図の２から構成されることとなる。
基本波形の周波数は各音階に、エンベロープの長
さは各音符長に対応する。

以下主な機能について更に詳細に説明する。

＜移調・転調、テンポ調整＞ 音階データ（Bφ〜B₃ビツト）のコード図を第
６図に、音符長データ（B₄〜B₇ビツト）のコー
ド図を第７図に示す。ここでは図示のようにそれ
ぞれ音階データ、音符長データを、４ビツトのバ
イナリコードに順次対応させてコード化してい
る。なお、音階データは“0000”（コードOH）
のとき休符を表わし、休符長は音符長データをも
つて設定される。

音階の移調・転調は上記のコードを用いて考え
ると、ある数のバイナリコードの加減算になる。
例えば、ハ長調から半音上げると変ニ長調に変わ
る。ハ長調の１オクターブは“0100”（コード
4H）〜“1111”（コードFH）で表わされ、変ニ
長調の１オクターブは“0101”（コード5H）〜１
オクターブ上の“0100”（コード4H）となり、ハ
長調のコードに“0001”を加えたものになる。ま
た、ハ長調から半音下げるとロ長調になる。この
ときのロ長調の１オクターブは、１オクターブ下
の“1111”（コードFH）、同オクターブの
“0101”（コード4H）〜“1110”（コードEH）と
なり、ハ長調から“0001”を減じたものとなる。
オクターブの上下は、上記の加減算で“0100”
（コード4H）〜“1111”（コードFH）のキヤリー
及びボローで表わされる。

トーン・ジエネレータ部２の加減算回路２−６
は上述のような加減算を行なうもので、移調・転
調データは入力回路４のスイツチ操作により設定
される。本実施例では、半音部を含めド〜シの音
階を、“0100”（コード4H）〜“1111”（コード
FH）とバイナリコードに応じて順次対応させて
いるので、簡単な加減算より、移調・転調した音
階をそれぞれ指定することができ非常に有用であ
る。

テンポも同様な加減算回路３−１１により、６
ビツト分周比メモリー３−３の出力に任意数（バ
イナリコード）を加減算し最短音符長を変化する
ことにより達成できる。

＜楽器音の発生＞ 音色は、エンベロープとそのエンベロープを形
作つている基本波形によつて構成されており、そ
の基本波形及びエンベロープを指定することによ
り、所望の楽器音も指定することができる。

楽器音を指定するデータは、曲情報メモリー７
から出力される楽器組換えビツトB₁₀、B₁₁であ
り、ここでは最大１音符毎に楽器音を切換えるこ
とができるようにしている。楽器組換えビツト
B₁₀，B₁₁のデータは基本波形メモリー２−８、
エンベロープ波形メモリー３−８に入力され、そ
れぞれ対応する基本波形及びエンベロープ波形が
選択される。基本波形例は第３図、エンベロープ
波形例は第４図のタイムチヤートに示されるとお
りで、例えば基本波形Ａとして第３図ｃのもの
が、エンベロープ波形Ｂとして第４図２のものが
選択された場合は、第５図に示すような波形形態
をもつ楽器音が出力される。

楽器音は、楽器組換えビツトB₁₀，B₁₁で指定
される４種類である。ビツトB₁₀，B₁₁が“00”、
“01”、“10”、“11”の場合において、それぞれ定
められた基本波形及びエンベロープ波形の組合せ
が選択され、選択された基本波形、エンベロープ
波形が読出される。

楽器組換えビツトとしてビツト数を増やし、そ
れぞれ単独で基本波形、エンベロープ波形を選択
し得るようにすると、任意に基本波形とエンベロ
ープ波形の組合せを指定し、限られたメモリー容
量で更に多くの楽器音に切換えることができる。

このように、曲情報として音階データ、音符長
データとともに楽器組換え用データをビツトパタ
ーンとして記憶し、この楽器組換え用データによ
り最大１音符毎に楽器音を切換えることが可能で
あり、曲中種々の楽器音で演奏することができ
る。これによつて、例えばオーケストラのように
楽器が種々に切換わる演奏も可能である。このよ
うな場合、本装置を複数組セツトすれば、更にそ
の効果は大である。

＜音の自然さ、ききやすさ＞ 基本波形メモリー２−８に入力された２ビツト
のＣ信号は音の自然さ、音のききやすさを増すも
のである。１つのエンベロープ内で、基本波形の
組合せが変わることがある。一般には、第４図１
の典型的なエンベロープ波形に示されるように、
音の立上りからピークになるまでの時間をアタツ
ク・タイムＡ、ピークから保持レベルまでの時間
をデイケイ・タイムＤ、保持レベルの時間をサス
テイン・タイムＳ、立下りの時間をリリース・タ
イムＲがあり、これらの期間で基本波形も変わり
得る。本実施例では２ビツトのＣ信号により、エ
ンベロープ期間を均等に４分割しこれに近似化し
ている。基本波形の変化としては高次周波数を附
加して若干の変化がつけられるもの、あるいは特
定の楽器音ではある期間が全く異なる基本波形と
なる場合もあり様々である。

この場合、楽器組換用ビツトB₁₀，B₁₁で指定
され、またそれぞれエンベロープの４期間で基本
波形を選択する必要から、４×４の基本波形をメ
モリーし、基本波形メモリー２−８のデータ容量
は ８ビツト×16ステツプ×（４×４）基本波形 となる。

＜音の強弱、トレモロ制御＞ 音の強弱は振幅の大小で決まるので、エンベロ
ープ全体のレベル調整を行なうことによつて、ま
たトレモロ効果はいわゆる低周波数の振幅変調で
あるので、エンベロープ波形を低周波数にて振幅
変調することによつて実現できる。

エンベロープ発生部３の演算回路３−９は、上
記のため音の強弱ビツトB₁₂，B₁₃及び音響効果
ビツトB₁₄が入力され、適宜読出されエンベロー
プ波形（デイジタル量）に演算を施こすものであ
る。

以上のように本発明によれば、曲中種々の楽器
音で演奏することができ、曲の各パーツで楽器音
が異なる場合等に対応して有用な楽曲演奏装置が
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体の回路ブ
ロツク図、第２図は曲情報メモリーのビツト割当
てを示す図、第３図ａ〜ｄは基本波形例を示すタ
イムチヤート、第４図１〜４はエンベロープ波形
例を示すタイムチヤート、第５図は基本波形とエ
ンベロープ波形のミキシング例を示すタイムチヤ
ート、第６図は各音階に対応するコード例を示す
図、第７図は各音符長に対応するコード例を示す
図である。 １……発振・分周回路、２……トーン・ジエネ
レータ部、３……エンベロープ発生部、６……ア
ドレスカウンタ、７……曲情報メモリー、２−８
……基本波形メモリー、３−８……エンベロープ
波形メモリー、B〓〜B₃……音階ビツト、B₄〜B₇
……音符長ビツト、B₁₀，B₁₁……楽器組換えビ
ツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 曲情報を記憶する第１のメモリー手段と、複
   数個の基本波形を記憶する第２のメモリー手段
   と、複数個のエンベロープ波形を記憶する第３の
   メモリー手段とを備え、前記第１のメモリー手段
   は音階データ、音符長データをビツトパターンと
   する曲情報を含み、前記音階データ、音符長デー
   タの読出し従つて、各音階を示す周波数の１周期
   に相当して前記基本波形を、また各音符長期間に
   相当して前記エンベロープ波形を読出すととも
   に、前記曲情報として基本波形及びエンベロープ
   波形の選択制御用データを有し、少なくとも１音
   階データ及び１音符長データ単位で、読出される
   基本波形及びエンベロープ波形を選択制御し得る
   よう構成してなることを特徴とする楽曲演奏装
   置。