JPH03174592A - 電子楽器の音源回路 - 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】 皇叉圭立丑且光立 この発明は、楽音波形メモリ（ＷＦＭ）を具備し、波形
読出し方式によって楽音波形を発生する電子楽器の音源
回路の改良に係り、特に、１個の音階の楽音波形を演算
生成するために、楽音波形メモリから複数個の波形情報
を読出し、これら複数個の波形を合成することによって
ｌ音階の楽音信号を出力する電子楽器の音源回路に関す
る。

具体的にいえば、電子ピアノや電子オルガンのように、
同時発音数（ポリ数）が１６音のような多数の楽音波形
の情報を読出す場合でも、大容量の１個の楽音波形メモ
リから読出すことが可能であるように構成することによ
って、音源回路の低コスト化を可能にした電子楽器の音
源回路に関する。

従ｍもＡ 楽音波形メモリを具備し、波形読出し方式によって楽音
波形を発生する電子楽器の音源回路では、楽音波形メモ
リにサンプリングされたディジタル値の波形情報が予め
記憶されている０通常、この場合に、楽音波形メモリの
容量を節減するために、同一の波形情報を半オクターブ
とか１オクターブのような範囲で兼用する方式が多く採
用されている。

音階鍵が押鍵されたときは、その音階に対応するピッチ
（アドレス発生タイミング）で該当するアドレスから波
形情報を読出し、エンベロープ演算を行った後、波形と
エンベロープとを乗算することによって、１音階の楽音
波形を出力している。

ところが、自然楽器から発生される各音階の楽音波形は
、極めて複雑であり、このように１楽音波形を１波形情
報で発生させる方式では、実際の楽音と異なるものにな
ってしまう。

そこで、通常は、１楽音波形を発生させるために、複数
個の波形情報を使用し、それぞれの波形情報によって楽
音波形を演算した後、これらの演算生成された楽音波形
を加算処理等によって合成する方式が用いられている。

したがって、波形読出し方式による電子楽器の音源回路
の従来技術としては、第１に、音階に対応するピッチで
の波形情報の読出し、第２に、エンベロープの演算、第
３に、波形とエンベロープとの乗算、の処理を合成に必
要な波形の数だけ行い、第４に、これらの波形を最終的
に加算することによって、１音階の楽音波形を発生させ
る処理方式が用いられている、ということになる。

第４図は、従来の電子楽器の音源回路について、その要
部構成の一例を示す機能ブロック図である。

図面において、１は楽音波形記憶メモリ、２は波形読出
し回路、３はアドレスバス、４はデータバスを示す。

この第４図に示すように、従来の電子楽器では、１個の
楽音波形記憶メモリ１から、１個の波形読出し回路２に
よって、１６チヤンネル１系列の楽音波形情報を読出し
１図示されない演算回路によって１音階の楽音波形を発
生させている。

ところで、近年は、高級機嗜好の傾向が強くなり、電子
ピアノや電子オルガン等では、例えば１６音のように、
多数の楽音波形を同時に発生する機能を備えた高級機種
が出現している。

この種の電子楽器では、時分割方式によって多数のチャ
ンネルが用意されており、演奏時に成る音階鍵が押下さ
れると、適当な空きチャンネルを押鍵された楽音の出力
用として割当てる（アサインする）ことによって、その
楽音波形を出力する。

すでに述べたように、１音階の楽音波形の演算合成には
、複数個の波形情報が必要であり、これらの波形情報は
、楽音波形メモリに記憶されている。

また、複数個の波形情報にそれぞれ対応して、同じく複
数個（ｎ個とする）のＤＣＯ（ディジタル・コンドロー
ルド・オシレータ）を設け、読出した波形情報によって
ディジタル信号を発生させる。

したがって、１楽音波形を発生させるために必要な１波
形を演算合成するだけでも、ｎ回の波形情報の読出しが
必要となり、１６波形を演算合成するには、合計（１６
Ｘｎ）回の波形情報の読出しを行うことが必要となる。

ところが、楽音波形として最適なサンプリング周波数で
、楽音波形の演算を行うためには、サンプリング周期内
で処理可能なチャンネル数が限定されてしまう。

例えば、サンプリング周波数が６２．５ｋＨｚのとき、
その１周期は、１／６２．５に胞＝０．０１６０１１８
＝１６ＬＩＳとなる。

すなわち、この場合のＩ周期は１６μｓであり、この間
に１６チヤンネルの楽音波形を演算するとすれば、１チ
ャンネル当りの楽音波形は、１６μ５７１６（チャンネ
ル）＝１μｓの間に演算しなければならない。

そして、すでに述べたように、１チヤンネルの楽音波形
の演算には、ｎ個の波形情報が必要であるから、この１
μｓの間に、ｎ回のアクセスを行わなければならない。

このように、ｌ楽音波形を演算合成するためには、ｎ個
の波形情報が必要であり、同時発音数が１６音のときは
、（１６Ｘｎ）チャンネルを用意しなければならない。

ところが、高級機種の場合には、工楽音波形を演算合成
するために２波形の合成では不充分であり１例えば、ｎ
＝４のように、多数の波形を合成したい、という要求が
ある。

このような要求に対応するためには、同時発音チャンネ
ル数が、波形読出し回路の処理チャンネル数より多い場
合には、波形読出し回路を複数個使用して対応する必要
がある。

しかし、波形読出し回路には、対応する楽音波形記憶メ
モリが必要であるから、複数個の波形読出し回路を設置
する場合には、それぞれの波形読出し回路に対応して、
同数の楽音波形記憶メモリを設置しなければならない。

第５図は、従来の電子楽器の音源回路について。

その要部構成の他の一例を示す機能ブロック図である。

図面における符号は第４図と同様であり、また、ｌ′は
第２の楽音波形記憶メモリ、２′は第２の波形読出し回
路、３′は第２のアドレスバス、４′は第２のデータバ
スを示す。

この第５図では、１６チヤンネル１系列の楽音波形情報
を、２系列分読出するとによって、３２チヤンネル（１
６Ｘ２チヤンネル）の楽音波形情報を得るようにしてい
る。

すなわち、先の第４図に示した１系列の楽音波形記憶メ
モリ１と波形読出し回路２の他に、もう１系列の第２の
楽音波形記憶メモリ１′と、第２の波形読出し回路２′
とを設ける必要がある。

この場合に、あるタイミングでは、どちらの楽音波形記
憶メモリ１または１′から楽音波形が読出されるか分ら
ないので、２個の波形記憶メモリ１、ｌ′に、それぞれ
同一の波形情報を記憶させておく必要がある。

したがって、この第５図に示した従来の波形読出し方式
によって楽音波形を発生する場合、例えば電子ピアノや
電子オルガンのように、同時発音数が１６音という多数
の楽音波形の情報を読出す必要があるときは、楽音波形
メモリの数が増加するので、その分だけ回路構成が複雑
になると共に、コストアップにもなる。という不都合が
ある。

が　　じようとする そこで、この発明の電子楽器の音源回路では、同時発音
数が１６音というように多数の楽音波形の情報を読出す
必要があり、しかも、１楽音波形の演算合成に１例えば
４個のように多数の波形を使用する波形読出し方式の電
子楽器の音源回路における従来の不都合、すなわち、波
形読出し回路に対応する数の楽音波形記憶メモリが必要
であるばかりでなく、読出しのための回路構成も複雑化
して、コストアップになるという不都合を解決し、１個
の楽音波形記憶メモリに対して複数個の波形読出し回路
を共用することにより、メモリの節減と回路構成の簡略
化とを可能にして、低コストの電子楽器の音源回路を提
供することを目的とする。

この目的を具体的にいえば、複数個の波形読出し回路を
１個の楽音波形記憶メモリに対して共用し、楽音波形の
演算に必要なタイミングで、必要な数の波形情報を読出
すことができるように構成することにより、音源回路の
低コスト化を可能にした電子楽器の音源回路を提供する
ことである。

を　　するための− ここで、この発明の電子楽器の音源回路が前提としてい
る同時発音数が多数の電子楽器において、１楽音波形の
演算合成に４つの波形情報を必要とする理由について述
べる。

簡単にいえば、その理由は、楽音波形メモリの容量を節
約するためである。

いわゆるサンプリングされた波形情報、すなわちディジ
タル値の振幅情報を小容量のメモリに格納するためには
、分解能を余り小さくすることができない。

しかも、通常、このような波形情報は、１オクターブに
対して１波とか、半オクターブに対して１波のように限
定されており、１種類の波形情報を兼用して、多数の音
階の楽音波形を発生させている。

そのため、従来から、最低でも２波形を合成して１楽音
波形を発生させており、高級機種の場合には、少なくと
も４波形以上を合成する必要がある。

４波形で１楽音波形を演算合成する例としては、第１に
、サンプル補間を行った２波形を使用する方式が考えら
れる。

波形読出し方式の電子楽器の場合、押鍵された鍵の音階
に対応してピッチ（読出し速度）を変化させる必要があ
り、必ずしも、その読出しタイミングに対応した波形情
報がメモリに記憶されているとは限らない。

もし、読出しタイミングと、実際にメモリに記憶されて
いる波形情報との間に生じる位相のずれを無視すると、
ノイズが発生し、音質が低下してしまう。

このノイズは、テーブル・ルックアップ・ノイズと呼ば
れ、このノイズを除去するための補正がサンプル補間で
ある。

換言すれば、読出しタイミングに対応する波形情報は、
実際にメモリに記憶されているそのタイミング直前の波
形情報と、直後の波形情報とから算出する。この場合に
は、これら３つのタイミングの間では、発生される波形
が線形（−次直線）の関係にあると仮定し、いわゆる線
形補間を行う。

したがって、１楽音波形を発生させるために必要な１波
形を演算合成するだけでも、２回の波形情報の読出しが
必要となり、２波形を演算合成するには、合計４回の波
形情報の読出しを行うことが必要となる。

また、他の方式としては１分解能が高い（１波形の波形
情報のアドレスが多い）２波形分の波形情報を使用する
と共に、高域成分の波形情報と、低域成分の波形情報と
を使用して、タッチ感が表現できるようにする場合が考
えられる。

すなわち、前者の２波形分の波形情報は、繰返えし波形
の情報であり、後者（高域成分と低域成分）の波形情報
は、押鍵速度に対応して変化する波形の情報である。

例えば、押鍵速度が速いときは、高域成分を多くし、低
域成分を少なくすれば、近似的に、極めて高音質の楽音
波形を発生させることが可能である。

この第２の方式でも、１楽音波形の演算合成には、４つ
の波形情報が必要である。

要約すれば、現在の電子楽器の技術分野では、２個の波
形の合成では不充分であり、しかも、メモリ節減の観点
から、１楽音波形の発生に余り多くの波形を使用するこ
とも好ましくないので、４個の波形情報で、可能な限り
忠実なｌ楽音波形を演算合成することができるように、
各種の方式を模索している、ということができる。

ところが、すでに述べたように、楽音波形として最適な
サンプリング周波数で、楽音波形の演算を行うためには
、サンプリング周期内で処理可能なチャンネル数が限定
されてしまい、１個の楽音波形メモリを用いるだけでは
、このような速度で波形情報を読出すことは不可能であ
る。

そこで、同時発音数が多い場合には、２個の楽音波形メ
モリを設け、それぞれの楽音波形メモリに予め必要な数
の波形情報を分割して格納しておき、押鍵時に、これら
の楽音波形メモリから１チヤンネルの波形を演算するの
に必要な波形情報を読出す方式が考えられる。

しかし、この読出し方式では、２個の楽音波形メモリと
、２個の読出し回路（アドレス信号発生回路）とが必要
となり、結果的に、コストアップになってしまう。

この発明の電子楽器の音源回路では、読出し処理に要す
る時間と、演算処理に要する時間との差に着目すると共
に、演算された波形情報の出力タイミングを巧みに調整
することにより、１個の楽音波形メモリに対して、２個
あるいはそれ以上の読出し回路を対応させることにより
、メモリの節減と構成の簡略化とを可能にして、コスト
ダウンを達成するようにしている。

を　　　るための この発明では。

楽音波形メモリを具備し、波形読出し方式によって楽音
波形を発生する電子楽器において。

前記楽音波形メモリを１個と。

該１個の楽音波形メモリに対して複数個の波形読出し回
路と、 同一チャンネルの演算後の波形の出力タイミングを調整
して出力する出力制御手段とを備え、一方の波形読出し
ｒｙ回路によって読出した波形情報の演算期間中に、残
りの波形読出し回路によって波形情報を読出し、同一チ
ャンネルの演算後の波形の出力タイミングを調整して出
力するように構成している。

叉−隨一撚 次に、この発明の電子楽器の音源回路について、図面を
参照しながら、その実施例を詳細に説明する。

第１図は、この発明の電子楽器の音源回路について、そ
の要部構成の一実施例を示す機能ブロック図である。図
面において、１と３と４は第４図と同様で、１は楽音波
形記憶メモリ、３はアドレスバス、４はデータバスを示
し、また、２Ａは第１の波形読出し回路、２Ｂは第２の
波形読出し回路、ｒｅｓｅｔ　Ａとｒｅｓｅｔ　Ｂはリ
セット信号を示す。

この第１図に示したこの発明の電子楽器の音源回路では
、■個の楽音波形記憶メモリ１に対して、第１の波形読
出し回路２Ａと第２の波形読出し回路２Ｂ、の計２個の
波形読出し回路が設けられている。

第１の波形読出し回路１と第２の波形読出し回路２Ａは
、１個の楽音波形記憶メモリ１から時分割方式で楽音波
形情報を読出し１図示されていなぃ演算回路へ波形情報
を送出する機能を有している。

演算回路では、読出し周波数を演算してエンベロープ値
を発生し、１個の楽音波形記憶メモリ１から読出された
楽音波形データとエンベロープ値とを乗算して、楽音波
形を形成する。

この場合に、楽音波形の読出し時間と、上記の演算の終
了時間との関係は、少なくとも、後者の演算終了時間の
方が、前者の楽音波形の読出し時間よりも、２倍以上と
される。

これら２個の波形読出し回路２Ａ、２Ｂは、そのシーケ
ンスタイミングを発生するカウンタを備え、このカウン
タの適当なタイミングで、リセット信号ｒｅｓｅｔＡ、
　ｒｅｓｅｔＢを発生する・第２図は、第１図に示した
この発明の電子楽器の音源回路について、その波形読出
し周期と波形演算周期との関係の一例を説明するための
タイミングチャートである。

この第２図に示すように、波形読出し回路２Ａ。

２Ｂからリセット信号ｒｅｓｅｔ　Ａ　、　ｒｅｓｅｔ
　Ｂを発生するタイミングは、一方の波形読出し回路２
Ａ（または２Ｂ）が、楽音波形記憶メモリ１の読出し期
間の間に、他方の波形読出し回路２Ｂ（または２Ａ）に
よって読出された波形情報が演算処理されるような関係
に制御される。

例えば、先に述べたように、サンプリング周波数が６２
．５ｋＨｚのとき、その１周期は１６μｓであり、この
間に１６チヤンネルの楽音波形を演算するとすれば、１
チャンネル当りの楽音波形は、１６μ５７１６（チャン
ネル）＝１μｓの間に演算することが必要である。

しかも、１チヤンネルの楽音波形の演算には。

４個の波形情報が必要であるから、この１μｓの間に、
４回アクセスを行わなければならない。

したがって、１回当りの許容アクセス時間、すなわちア
クセスタイムは、１μｓ／　４　＝　２５０　ｎｓとな
る。

現在、楽音波形記憶メモリとして使用されているＲＯＭ
は、そのアクセスタイムが、速いもので約２５０ｎｓで
ある。

すなわち、１チヤンネルの楽音波形の演算に割当てられ
たＩＩＪｓの間に、４回のアクセスが可能であり、４個
の波形情報を得ることができる。

しかしながら、演算タイムは、ＲＡＭの速度で制約を受
ける。

そして、この演算タイムの間に、ピッチデータ、エンベ
ロープレベルデータ、エンベロープスロープデータ、ア
ドレス累算結果、エンベロープ演算結果などの読出し、
および新アドレス累算結果。

新エンベロープ演算結果などの書込みを行わなければな
らない。

その理由は、すでに述べたように、１楽音波形の演算処
理には、電子楽器の音源回路の従来技術として、第１に
、音階に対応するピッチでの波形情報の読出し、第２に
、エンベロープの演算、第３に、波形とエンベロープと
の乗算、の処理を合成に必要な波形の数だけ行い、第４
に、これらの波形を最終的に加算する、の４つの工程が
必要であるからである。

しかし、第１図のように、１個の楽音波形記憶メモリｌ
から約２５０ｎｓの速度で読出せば、演算速度が約５０
０ｎｓや１μｓであっても、充分に対応することができ
る。

この第１図に示した波形読出し回Ｍ２Ａ、２Ｂが、１個
の楽音波形記憶メモリ１から波形情報を読出す場合のタ
イミングは、次の第３図に示すとおりである。

第３図は、１個の楽音波形記憶メモリから、２個の波形
読出し回路によって波形情報が読出される時間関係を説
明するためのタイミングチャートである。

この場合に、いずれのタイミングで読出された波形情報
も、その後の処理では同一タイミングとなるように１両
者を一致させる必要があるので。

後者のタイミングに合せて図示されない後段の回路へ出
力する。

なお、以上の実施例では、波形読出し回路を２個設ける
場合を中心にして説明した。

しかし、波形読出し回路は、演算後の出力タイミングの
調整が可能であれば、２個に限らず、複数個であっても
よいことはいうまでもない。

見映立羞朱 この発明の電子楽器の音源回路によれば、波形読出し方
式によって、同時発音数が１６音のように多数の楽音波
形の情報を読出す場合でも、１個の楽音波形メモリから
２個の波形読出し回路によって読出すことが可能となる
。

したがって、従来のように、２個の楽音波形メモリと、
２個の波形読出し回路を使用する場合に比べて、楽音波
形メモリが節約され、また、回路構成も簡略化されるの
で、低コスト化が遠戚される。という優れた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の電子楽器の音源回路について、そ
の要部構成の一実施例を示す機能ブロック図、 第２図は、第１図に示したこの発明の電子楽器の音源回
路について、その波形読出し周期と波形演算周期との関
係の一例を説明するためのタイミングチャート、 第３図は、１個の楽音波形記憶メモリから、２個の波形
読出し回路によって波形情報が読出される時間関係を説
明するためのタイミングチャート、第４図は、従来の電
子楽器の音源回路について、その要部構成の一例を示す
機能ブロック図、第５図は、従来の電子楽器の音源回路
について、その要部構成の他の一例を示す機能ブロック
図。 図面において、１は楽音波形記憶メモリ、２Ａは第１の
波形読出し回路、２Ｂは第２の波形読出し回路、３はア
ドレスバス、４はデータバス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 楽音波形メモリを具備し、波形読出し方式によつて楽音
   波形を発生する電子楽器において、前記楽音波形メモリ
   を１個と、 該１個の楽音波形メモリに対して複数個の波形読出し回
   路と、 同一チャンネルの演算後の波形の出力タイミングを調整
   して出力する出力制御手段とを備え、一方の波形読出し
   回路によつて読出した波形情報の演算期間中に、残りの
   波形読出し回路によつて波形情報を読出し、同一チャン
   ネルの演算後の波形の出力タイミングを調整して出力す
   ることを特徴とする電子楽器の音源回路。