JPH0314198B2

JPH0314198B2 -

Info

Publication number: JPH0314198B2
Application number: JP56103927A
Authority: JP
Inventors: Kunio Sato
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1981-07-02
Filing date: 1981-07-02
Publication date: 1991-02-26
Also published as: JPS585798A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、ビブラート制御をデジタル的に行
う電子楽器のビブラート制御装置に関する。

従来、電子楽器に於て、音階に対応する周波数
にビブラートを付与する回路としては、アナログ
回路方式のものがある。そして、この回路として
は、VCO（電圧制御発振器）の発振周波数をビブ
ラート信号に応じて変化せしめ、このVCOの出
力を楽音信号作成部のクロツクとすることによ
り、ビブラート制御を行う方法と、楽音信号作成
部から音階周波数信号が入力されるBBD（バケツ
ド・ブリケード・デバイス）素子をビブラート信
号に応じて遅延動作せしめることにより、ビブラ
ート制御を行う方法とに大別される。

しかしながら、このようなアナログ回路方式の
ものにあつては、温度上昇による誤差、部品のば
らつき、あるいは発振周波数のずれ等、不安定な
要素が多くあり、また部品点数が非常に多くな
り、作成する工程に多大な労力、時間を要し、更
に、集積回路化に不適合である等、種々の欠点が
あつた。

また、デジタル的にビブラート制御を行う技術
を開示したものとして、例えば、特開昭50−
153620号公報、特開昭50−153918号公報、特開昭
51−63614号公報、特開昭52−37030号公報、特開
昭52−37031号公報がある。

これらの先行技術に従つてデジタル制御により
ビブラートを付加した楽音を得る場合の一構成
例、つまり本件発明の前提とする電子楽器を先ず
詳述する。

第１図は、そのような電子楽器の主要回路図を
示したもので、図中符号１は複数の演奏キーが配
設されているキーボードである。このキーボード
１からは操作された演奏キーに対応するキーコー
ドが発生するようになつている。このキーコード
とは、当該演奏キーのオクターブとノート（音
階）を示している。

そして、このキーコードはキーアサイナ２を介
してキーコードレジスタ３に供給される。このキ
ーコードレジスタ３はクロツクφ₁に従つてシフ
ト動作を行う４段のシフトレジスタから成り、各
シフトレジスタにはキーアサイナ２からのキーコ
ードが割当てられ、そして、割当てられたキーコ
ードはその４段目の出力がキーアサイナ２を介し
てその１段目に与えられることで、循環保持され
る。このようにキーコードレジスタ３を構成する
ことにより、この実施例では最大４つの演奏キー
の同時操作に対応して４チヤンネルまでのビブラ
ート波形情報出力回路を時分割処理により構成で
きるようにしたものである。

そして、キーコードレジスタ３から出力される
キーコードのうち、オクターブコードは楽音作成
部（図示せず）に供給されると共に、ノートコー
ドは周波数情報ROM４に供給される。この周波
数情報ROM４には最低オクターブ（第１オクタ
ーブ）に対応する各音階の周波数情報（即ち、位
相角を示す情報であり、半音間で ¹²√２倍とな
り、オクターブで２倍となる。）がデジタル的に
記憶されており、この周波数情報はキーコードレ
ジスタ３からのキーコードに応じて読出され、例
えば10ビツトデータとしてアダー回路５のＡ入力
端子A₀〜A₉に供給される。

このアダー回路５は、そのＡ入力端子A₀〜A₉
に供給される周波数情報とそのＢ入力端子B₀〜
B₂に入力されるビブラート波形情報（後述する）
とを加算し、この加算の結果得られた周波数情報
を上記楽音作成部に供給する。この楽音作成部は
キーコードレジスタ３からのオクターブコードと
アダー回路５からの周波数情報とに基づいて当該
周波数情報を2ⁿ倍（ｎはオクターブコードを示
す）に加算して、当該オクターブの周波数情報を
得るようになつている。なお、上記楽音作成部か
ら出力される楽音信号はスピーカ（図示せず）に
送られて放音される。

次に、上記ビブラート波形情報の出力回路につ
いて説明する。符号６はビブラートクロツク発生
部であり、キーコードレジスタ３の時分割処理の
各周期（４チヤンネルの時間）毎にビブラートク
ロツクを生成する。即ち、ビブラートクロツク発
生部６には、クロツクφ₁が４発出力される毎に
１発出力されるクロツクφ₄に従つてカウントア
ツプされる４進カウンタ６１を有している。この
４進カウンタ６１の２ビツト出力は、直接および
対応するインバータ６２，６３を介してデコーダ
６４に供給される。このデコーダ６４はノアゲー
トマトリクスより成り、このデコード出力は対応
するアンドゲート６５〜６８を順次開成させる。
これら各アンドゲート６５〜６８の他端には、対
応するタイミング信号t₁〜t₄が与えられている。
これら各タイミング信号はキーコードレジスタ３
の時分割処理のチヤンネル１〜チヤンネル４に同
期している。そして、ビブラートクロツク発生部
６からは、アンドゲート６５〜６８が開成される
タイミングで、対応するビブラートクロツク
CLK１〜CLK４がオアゲート６９を介して択一
的に出力され、ビブラートカウンタ部７に供給さ
れる。

このビブラートカウンタ部７はビブラートクロ
ツク発生部６からのビブラートクロツクCLK１
〜CLK４によつてカウントアツプして、その内
容をビブラート波形メモリ部８にアドレスデータ
として出力するもので、このビブラートカウンタ
部７も４チヤンネルの時分割動作を行う。即ち、
ビブラートカウンタ部７にはキーコードレジスタ
３に同期して４チヤンネルの時分割動作を行うビ
ブラートレジスタ７１を有している。このビブラ
ートレジスタ７１はクロツクφ₁によつてシフト
動作を行う４段のシフトレジスタから成り、その
４段目の出力は重み付け「１」、「２」、「４」、
「８」、「16」の端子から５ビツトデータとして出
力され、アダー回路７２に供給される。このアダ
ー回路７２はビブラートクロツク発生部６からの
ビブラートクロツクCLK１〜CLK４によつてそ
の内容を「＋１」するもので、５ビツトの結果デ
ータD₀〜D₄を出力する。この結果データD₀〜D₄
はビブラートレジスタ７１の１段目のシフトレジ
スタに供給されると共に、ビブラートカウンタ部
７から送出される。しかして、上記データD₀〜
D₄のうち、最上位ビツト（D₄）は符号ビツトと
され、第２ビツト（D₃）以下のビツトはそれ以
下の重み付けを有するビツトである。そして、第
３ビツト乃至最下位ビツト（D₂〜D₀）はビブラ
ート波形メモリ部８に対し、「０」〜「７」の８
ステツプのアドレスを指定する。

このビブラート波形メモリ部８にはアダー回路
７２の第３ビツト乃至最下位ビツト（D₂〜D₀）
に対応する排他的オアゲート８１〜８３と、これ
ら排他的オアゲート８１〜８３の出力がアドレス
データとして与えられる正弦波ROM８４を有し
ている。排他的オアゲート８１〜８３の一端に
は、対応するデータD₂〜D₀が与えられていると
共に、それらの他端にはデータD₃が与えられる。
正弦波ROM８４には、第２図に示す如き、1/4
周期分の正弦波の波高値（振幅値）が2³（＝８）
サンプル点に分割されてデジタル的に記憶されて
いる。そして、正弦波ROM８４を繰返しアドレ
ス指定することにより、第３図に示す如き１周期
分の波高値が読出される。即ち、ビブラート波形
メモリ部８の上記構成により、正弦波の1/4周期
分の波高値を読出す間に、排他的オアゲート８１
〜８３から出力されるアドレスデータは、最小ア
ドレス「000」から最大アドレス「111」に変化す
る。しかして、第３図の正波に示す２ビツトのデ
ータ「00」、「01」、「10」、「11」は、アダー回路７
２の最上位ビツトデータD₄、第２ビツトデータ
D₃の出力内容と得られる正弦波の各部との対応
関係を示したもので、最上位ビツトデータD₄が
“０”のときには正の波高値（０〜1.0）を示し、
また、“１”のときには負の波高値（０〜−1.0）
を示す。また、第２ビツトデータD₃が“０”の
ときには、正弦波ROM８４にはアドレスデータ
「000」→「111」が入力されており、他方、“１”
のときには、アドレスデータ「111」→「000」が
入力されている。しかして、正弦波ROM８４か
らはアドレス指定に伴つて３ビツトのビブラート
波形情報が出力される。

このビブラート波形情報はビブラートの深さを
設定する深さ設定部９に供給される。この深さ設
定部９にはマニユアルのビブラート設定スイツチ
９１を有している。この設定スイツチ９１の操作
信号は、オン操作時にはLOW（論理値「０」）レ
ベル、オフ操作時にはHigh（論理値「１」）レベ
ルとなる信号であり、この操作信号は直接トラン
スフアゲートG₁〜G₃にゲート信号として与えら
れると共に、インバータ９２を介してトランスフ
アゲートG₄〜G₆にゲート信号として与えられる。
これら各トランスフアゲートG₁〜G₆は、ゲート
信号がHighレベルのときに開成される。したが
つて、設定スイツチ９１の操作信号がHighレベ
ル、即ち、設定スイツチ９１のオフ時には、トラ
ンスフアゲートG₁〜G₃が開成され、また、LOW
レベル、即ち、設定スイツチ９１のオン時には、
トランスフアゲートG₄〜G₆が開成される。しか
して、トランスフアゲートG₁〜G₃は正弦波ROM
８４の３ビツト出力に対応するラインL₁〜L₃（ラ
インL₁が最上位ビツト、ラインL₂が第２ビツト、
ラインL₃が最下位ビツトである）中に設けられ
ている。そして、トランスフアゲートG₄の一端
はグランドレベルに接続され、他端はラインL₁
に接続される。また、トランスフアゲートG₅の
一端はラインL₁に接続され、他端はラインL₂に
接続される。更に、トランスフアゲートG₆の一
端はラインL₂に接続され、他端はラインL₃に接
続される。したがつて、トランスフアゲートG₄
〜G₆の出力はトランスフアゲートG₁〜G₃の出力
に対して、下位側に１ビツトシフトされたものと
なる。そして、深さ設定部９から出力される３ビ
ツトデータは、乗算器１０に供給される。

この乗算器１０にはまた周波数情報ROM４か
ら周波数情報が供給される。そして、乗算器１０
は入力される上記周波数情報に深さ設定部９から
の３ビツトデータとを乗算し、その結果データ
（６ビツトデータ）の上位３ビツトのデータを対
応する排他的オアゲート１１〜１３に与える。こ
れら各排他的オアゲート１１〜１３の他端には、
アダー回路７２の最上位ビツトから符号ビツトデ
ータD₄が供給されている。この符号ビツトデー
タD₄はアンドゲート１４にも供給される。そし
て、排他的オアゲート１１〜１３の出力は、対応
するアンドゲート１５〜１７に与えられる。これ
ら各アンドゲート１４〜１７の他端には、ビブラ
ートを付与するか否かを制御するビブラートスイ
ツチ１８の操作信号がインバータ１９を介して与
えられる。このスイツチ１８の操作信号は、オン
操作時にLOWレベル、オフ操作時にHighレベル
となる。そして、アンドゲート１５〜１７の出力
はアダー回路５のＢ入力端子B₀〜B₂に供給され、
また、アンドゲート１４の出力はアダー回路５の
キヤリー入力端子Cinに供給される。

次に、上記構成例の動作につき説明する。先
ず、第４図を参照してビブラートクロツク発生部
６の動作につき説明する。４進カウンタ６１の内
容は、クロツクφ₄（第４図ｂ）によつて「00」、
「01」、「10」、「11」、「00」…へと変化する。そし
て、この４進カウンタ６１の内容が「00」→
「11」「00」…とカウントアツプされる毎に、各ア
ンドゲート６５〜６８は順次開成される。即ち、
４進カウンタ６１の内容が「00」のときには、ア
ンドゲート６５が開成され、「01」のときには、
アンドゲート６６、「10」のときには、アンドゲ
ート６７、「11」のときには、アンドゲート６８
が夫々開成される。しかして、クロツクφ₄は第
４図ａに示す如く、クロツクφ₁が４発出力され
る毎に、１発出力され、また、第４図ｄ〜ｇに示
されるタイミング信号t₁〜t₄は、第３図ｃに示す
如く、チヤンネル１〜４に同期している。その結
果、４進カウンタ６１の内容が「00」のときに
は、第４図ｈに示す如く、チヤンネル１が指定さ
れるタイミングでビブラートクロツクCLK１が
論理値「１」となり、また、「01」のときには、
第４図ｉに示す如く、チヤンネル２が指定される
タイミングでビブラートクロツクCLK２が論理
値「１」となり、また、「10」のときには、第４
図ｊに示す如く、チヤンネル３が指定されるタイ
ミングでビブラートクロツクCLK３が論理値
「１」となり、更に、「11」のときには、第４図ｋ
に示す如く、チヤンネル４が指定されるタイミン
グでビブラートクロツクCLK４が論理値「１」
となる。このように、ビブラートクロツクCLK
１〜CLK４は、時分割処理の各周期毎に、チヤ
ンネル１〜４の指定に対応して規則的にオアゲー
ト６９から順次出力される。

しかして、ビブラートカウンタ部７では、電源
オン時にビブラートレジスタ７１の各チヤンネル
の内容は「00000」にセツトされる。この状態に
於て、ビブラートクロツクCLK１〜CLK４がア
ダー回路７２に供給されると、ビブラートレジス
タ７１からの「00000」のデータがアダー回路７
２にて「＋１」される。そして、この加算動作は
ビブラートクロツクCLK１〜CLK４に対応して
各チヤンネル毎に行なわれ、各チヤンネルが一通
り指定されると、各チヤンネルの内容は全て
「00001」となる。以下、同様に、ビブラートレジ
スタ７２の各チヤンネルの内容は、対応するビブ
ラートクロツクCLK１〜CLK４によつて順次
「＋１」される。従つて、アダー回路７２から出
力されるデータは「00000」→「11111」、「00000」
…のように変化する。そして、その下位４ビツト
のデータはビブラート波形メモリ部８に供給され
る。

このビブラート波形メモリ部８はアダー回路７
２からのデータにてアドレス指定される。即ち、
アダー回路７２から下位３ビツトデータD₀〜D₂
が排他的オアゲート８１〜８３に与えられた場合
に於て、第２ビツトのデータD₃が「０」であれ
ば、データD₀〜D₂が「000」〜「111」に変化す
るに応じて正弦波ROM８４からは位相角が０〜
π／２の間の波高値データが読出される。また、
第２ビツトのデータD₃が「１」であれば、正弦
波ROM８４に供給されるアダー回路７２の下位
３ビツトデータD₀〜D₂は、排他的オアゲート８
１〜８３にて論理レベルが反転される。その結
果、排他的オアゲート８１〜８３の出力はオール
１からオール０の方向へ変化し、正波ROM８４
からは位相角がπ／２〜πの間の波高値データが
読出される。そして、正弦波ROM８４は４チヤ
ンネルの時分割に動作せしめられ、各チヤンネル
毎にビブラート波形情報が各チヤンネルで異なる
位相をもつて読出される。

そして、正弦波ROM８４から読出されたビブ
ラート波形情報は、深さ設定部９に供給される。
このとき、設定スイツチ９１がオフされている場
合には、トランスフアゲートG₁〜G₂が開成され
る。この場合、正弦波ROM８４から出力される
ビブラート波形情報はそのまま深さ設定部９から
送出される。また、設定スイツチ９１がオンされ
ている場合には、トランスフアゲートG₄〜G₆が
開成される。この場合、正弦波ROM８４から読
出されるビブラート波形情報は、下位側に１ビツ
トシフトされる。その結果、設定スイツチ９１の
オン操作で正弦波ROM８４から読出されたビブ
ラート波形情報の波高値は1/2に設定される。

しかして、乗算器１０に於ては、周波数情報
ROM４からの周波数情報と深さ設定回路９から
のビブラート波形情報とを乗算し、その結果デー
タの上位３ビツトのデータを排他的オアゲート１
１〜１３に与える。このとき、アダー回路７２の
符号ビツトのデータD₄が「０」である場合には、
乗算器１０の出力データがそのまま排他的オアゲ
ート１１〜１３を介して出力され、また、「１」
である場合には、そのデータが排他的オアゲート
１１〜１３にて論理レベルが反転されて出力され
る。そして、排他的オアゲート１１〜１３の出力
はアンドゲート１５〜１７を介してアダー回路５
のＢ入力端子B₀〜B₂に供給される。これと同時
に、アダー回路７２の符号ビツトのデータD₄は、
アンドゲート１４を介してアダー回路５のキヤリ
ー入力端子Cinに供給される。この符号ビツトの
データD₄が「１」のときには、アダー回路５の
Ｂ入力端子B₀〜B₂に供給される３ビツトデータ
は、その各ビツトのレベルを反転し、かつその値
に「＋１」したデータ（２の補数表現）となる。
したがつて、アダー回路５から出力される周波数
情報は、アダー回路７２から出力される符号ビツ
トのデータD₄が「０」のときには、位相角０〜
πの部分の正弦波に相当し、また「１」のときに
は、位相角π〜2πの部分の正弦波に相当するも
のとなる。そして、アダー回路５からの周波数情
報は、キーコードレジスタ３からのオクターブコ
ードと共に、楽音作成部に供給される。この楽音
作成部は入力される最低オクターブの周波数情報
をオクターブコードによつて加算（2ⁿ倍）して、
当該オクターブの周波数情報を得る。

いま、上述した動作を数式を用いて表現する
と、 F_VIB（ｔ）＝（Ｆ＋Ｆ×Ｘ（ｔ）×DEPTH）×2ⁿ ＝Ｆ×（１＋Ｘ（ｔ）×DEPTH）×2ⁿ となる。

ここで、F_VIB（ｔ）は楽音にビブラートを付与
したときの当該楽音の周波数情報、Ｆは楽音にビ
ブラートを付与しないときの当該楽音の周波数情
報、Ｘ（ｔ）は正弦波ROM８４から出力される
波高値データ（時間ｔによつて変化する波形デー
タ）、DEPTHは深さ設定部９に於る深さ設定値、
ｎはオクターブ（ｎ＝０で最低オクターブ、ｎ＝
１、２、…でそれより高音側のオクターブ）であ
る。

このように、本実施例の電子楽器に於ては、ビ
ブラート制御をデジタル的に行うことが可能であ
る。また、ビブラートの深さを可変することで、
演奏者の好みによる快いビブラートを付与するこ
とが可能である。更に、４チヤンネルの時分割処
理により、同時に４つの楽音に対して異なる位相
のビブラートを付与することができる。

以上説明した、本件発明の前提とする一構成例
によれば、デジタル的にビブラート制御ができ
る。しかしながら、得られる楽音の周波数変化
は、ビブラート波形信号に依存するだけの単調な
ものとなり、実際の自然楽器の演奏時のような周
波数のゆらぎや不均一な音高変化をもたらすもの
ではない。

本発明は、上述の点にもとづきなされたもので
あり、ビブラート効果をより自然に、つまりラン
ダムな変化をともなう楽音の周波数変化をもたら
すことのできる電子楽器のビブラート制御装置を
提供することを目的とする。

以下、本発明の一実施例を説明するが、上述し
た一構成例と同一部分については説明を省略し、
本件発明の要部に相当するビブラートクロツク発
生部についてのみ第５図を用いて説明する。

すなわち、この第５図のビブラートクロツク発
生部６００は第１図のビブラートクロツク発生部
６にとつてかわるものであつて、本実施例のビブ
ラートクロツク発生部６００はデコーダ６４に乱
数データを入力するようにしたものである。即
ち、ビブラートクロツク発生部６００には、クロ
ツクφ₄によつてシフト動作を行う７ビツトのシ
フトレジスタ６０１を有している。このシフトレ
ジスタ６０１の１ビツト出力および７ビツト出力
は排他的オアゲート６０２に供給される。この排
他的オアゲート６０の出力はオアゲート６０３を
介してシフトレジスタ６０１の１ビツト目に転送
される。また、シフトレジスタ６０１の１ビツト
目には、電源オン時に出力されるワンシヨツトの
トリガ信号がオアゲート６０３を介して与えられ
ることにより、論理値「１」がセツトされる。そ
して、シフトレジスタ６０１の１ビツト出力およ
び排他的オアゲート６０２の出力は、直接および
対応するインバータ６２，６３を介してデコーダ
６４に供給される。

しかして、電源をオンすると、レジスタ６０１
の１ビツト目には、論理値「１」がセツトされ
る。このとき、シフトレジスタ６０１の各ビツト
の内容は夫々論理値「０」となつている。この状
態で、シフトレジスタ６０１のシフト動作が開始
されることにより、排他的オアゲート６０４の出
力およびシフトレジスタ６０１の１ビツト出力か
ら成る２ビツトデータは、乱数データとなり、こ
の乱数データがデコーダ６４に供給される。この
ため、アンドゲート６５〜６８の出力をビブラー
トクロツクとして用いることにより、各楽音のビ
ブラートを制御するビブラート波形信号の位相の
変化速度をランダムに変化させることができ、自
然なビブラート効果が得られる。

なお、上記実施例に於ては、周波数情報ROM
に最低オクターブの各音階の周波数情報を記憶す
るようにしたが、各オクターブ毎の周波数情報を
記憶するものでもよい。また、上記実施例では、
正弦波ROMに1/4周期の正弦波の波高値データ
を記憶させたが、正弦波の波高値データを一周期
にわたつて記憶するものでもよい。また、その他
三角波などの波高値データを出力するようにして
も良い。更に、ビブラート深さ設定部の設定値を
１／２倍に設定するようにしたが、その設定値は任
意である。

また、上記実施例では、時分割処理を４チヤン
ネルとしたが、分割するチヤンネル数は任意であ
る。また、時分割処理の方法も必ずしも上述した
方法に限定されるものでなく、ビブラートの変化
は音階信号の変化に比べてかなりおそくても良い
ため、マイクロプロセツサ等を用いて処理するよ
うにしても良い。

この発明は、以上詳述した如く、音階周波数情
報とこの音階周波数情報に対応するビブラート波
形情報とをデジタル的に生成し、これら各情報を
合成することによりビブラート制御された楽音を
生成出力するようにしたから、安定した自由なビ
ブラートを付与することができ、また、デジタル
回路で構成したために、LSI化が可能となり、従
つて、製造コスト、製造工程が大幅に縮減できる
利点がある。しかも本発明によれば、乱数データ
によつて、ビブラート制御のための波形情報の位
相の変化速度をランダムにすることにより、周波
数情報を変調して得られる修正周波数情報にて指
定される楽音の音高の変化が、単調なものでなく
なり、自然楽器におけるビブラート効果と同様な
自然な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の前提となる一構成例による
要部の回路構成図、第２図は正弦波ROMに記憶
されている1/4周期の正弦波を示す図、第３図は
正弦波ROMから出力される１周期分の正弦波を
示す図、第４図はビブラートクロツク発生部の動
作を示すタイムチヤート、第５図はこの発明の一
実施例のビブラートクロツク発生部の回路構成図
である。１……キーボード、４……周波数情報ROM、
５……アダー回路、６，６００……ビブラートク
ロツク発生部、７……ビブラートカウンタ部、８
……ビブラート波形メモリ部、９……深さ設定
部、１０……乗算回路、６０１……シフトレジス
タ、６０２……排他的オアゲート。

Claims

【特許請求の範囲】１音階に対応する周波数情報をデジタル的に出
力する周波数情報出力手段と、周期的に変化するビブラート制御のための波形
情報をデジタル的に出力する波形情報発生手段
と、この波形情報発生手段に対し乱数データを与え
て上記波形情報の位相の変化速度をランダムに変
化させる乱数データ供給手段と、上記波形情報発生手段から出力する位相の変化
速度がランダムな上記波形情報にて、上記周波数
情報出力手段が出力する上記周波数情報を変調し
て時間とともに内容が変化する修正周波数情報を
得る修正手段と、を具備し、上記修正周波数情報にて出力楽音の音
高制御を行うことを特徴とする電子楽器のビブラ
ート制御装置。２上記周波数情報出力手段および上記波形情報
発生手段は、複数チヤンネルに時分割動作せしめ
られ、各チヤンネル毎に独立してビブラート制御
を行うようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の電子楽器のビブラート制御装置。３上記修正手段は、上記周波数情報と上記波形
情報とを加算合成することによつて上記修正周波
数情報を得る加算手段を有することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の電子楽器のビブラー
ト制御装置。