JPH03203791A - 楽音発生装置 - 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】 ［発明の技術分野」 この発明は電子楽器で使用可能な楽音発生装置［従来技
術とその問題点］ 今日、種々の楽音発生装置（電子音源）が知られている
。しかしながら、様々な音色、スペクトルをもつ複雑な
楽音信号を合成するためには。

般に、大規模なハードウェアを必要とするのが現状であ
る。

■発明の目的］ したがって、この発明の目的は、豐かなスペクトルをも
つ楽音信号を小規模なハードウェアで合成可能な新規な
アーキテクチャ−による楽音発生装置を提供することで
ある。

Ｅ発明の構成１作用］ 上記の目的を達成するため、この発明によれば、複数の
Ｄ　Ｄ　Ａ　（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｉ
ａｌａｎａｌｉｚｅｒデジタル微分解析機）を直列接続
し、最終段のＤＤＡの出力を最初の段のＤＤＡの入力に
供給するフィードバックループを有する発振手段を複数
組備えるとともに、この複数組の発振手段のひとつの組
の発振手段の出力を変調入力として他の組の発振手段の
入力として結合する結合手段を夫々の組の発振手段の間
に設けてなり、特定組の発振手段からの発振出力を楽音
信号として取り出すようにして成ることを特徴とする楽
音発生装置が提供される。

この構成によれば、上記結合手段により変調入力を墜え
る発振器は変調器として機能し、変調器出力を変調入力
として受ける発振器は被変調器として機能する。この結
果、被変調器の出力は変調入力によって変調され、豐か
なスペクトル成分をもつことになる。各発振器は少なく
とも２個のレジスタと１個の全加算器のみで構成される
ＤＤＡを用いた発振器なのでそのハードウェアは極めて
小規模になる。また、結合手段も、自己の発振器の出力
に別の発振器のｔｈ力を加算または減算する回路のみで
構成できる。したがって、この発明の楽音発生装置は同
様の楽音信号を発生する回路構成に比べて非常に小規模
でありながら、豊かなスペクトルをもつ楽音信号を合成
可能である。

発振器間の結合の態様は、直列、並列、またはその組み
合わせの接続形態を取り得る０例えば、１つの変調用発
振器で複数の発振器を変調する構成、複数の変調用発振
器で１つの発振器を変調する構成、少なくとも１つの変
調用発振器で少なくとも１つの発振器を変調し、更に後
者の発振器の出力で別の発振器を変調する構成等が可能
である。

［実施例］ 以下、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明に従い、ＤＤＡを基本モジュールとす
るＤＤＡを用いた音源ＴＧを有する電子ｍｇ１楽器の構
成例である。ここでは４つのＤＤＡｌ〜４を用いている
。各ＤＤＡ１〜４は同一構成であり、第２図のシンボル
表現に示すように１人力として、ｙｏ、ｐｎ、φ、ｄｙ
、ｄｘを有し、を１力としてｙ、！−ｄｚを有する。第
３図は、本実施例におけるＤＤＡの内部構成を示したも
のである。

第３図に示すように、ＤＤＡの入力ＶｏはＹレジスタ１
０１の初期値を定める入力であり、初期時に、プリセッ
ト信号ＰＲにより、セレクタ１０２で入力ｙｏを選択し
、その偵でＹレジスタｌＯ１を初期化する。ｄｙはＹレ
ジスタ１０１の値の変化の度合（レート）を定めるレー
ト入力であり、加算器１０３に入力され、ここでレート
入力ｃｔｙがＹレジスタ１０１の値に加算される。φは
楽音のピッチに比例するクロック信号入力であり、Ｙレ
ジスタ１０１に入力されて、その動作を制御する。これ
らの要素１０１−１０３で第１の累算器が構成される。

第１の累算器は、クロック信号φが入力されるごとに、
累算［（ＹレジスタｌＯ１出力）が、レートｄｙだけ、
変化する。この第１の累算器の累算値はＤＤＡの出力Ｙ
として出力されるとともに、第２の累算器に入力される
。

第２の累算器は加算器１０４とｒレジスタ１０５とで構
成される。加算器１０４は第１累算器の出力（Ｙレジス
タｌＯ１出力）を入力ｄｘの符号ビットｍｓｂに従って
、ｒレジスタ１０５の出力に加減算する。ゼロ判定回路
１０６により、入力ｄｘ　（１か−１か０の偵をとる）
がゼロかどうかが判定され、その判定信号ｚ　ｅ　ｒ　
ｏ　／　ｎ　ｏ　ｔｚｅｒｏが出力される。この信号ｚ
　ｅ　ｒ　ｏ　／　ｎ　。

ｔｚｅｒｏはＡＮＤゲート１０７におけるクロック信号
φの通過を制御し、入力ｄｘがゼロでないときにのみ、
ＡＮＤゲー）１０７を通ってクロック信号φがｒレジス
タ１０５に入力されて、第２の累算器における累算が行
われるようにしている。加算器１０４の出力のうち上位
ビットが出力ｄｚとして与えられ、加算器１０４出力の
下位ビットがｒレジスタ１０５に取り込まれる。

第３図のＤＤＡにおいて、ＤＤＡの出力Ｙは入力ｃｔｙ
の積分に相当する値を有し、もう１つの出力ｄｚはｄｚ
＝ｙ・ｄｘで表現することができる。

第１図に戻って、ＤＤＡｌ、！１−ＤＤＡ２は正弦波発
振器Ｍｌとして機能するように接続されている。即ち、
ＤＤＡＩ（７）出力ｄｚが、ＤＤＡ２のｄｙ大入力加え
られ、ＤＤＡ２の出力が反転回路（ＩＮＶ）５を介して
符号反転されてＤＤＡ　ｌの入力ｄｙにフィードバック
されている。また、ＤＤＡＩの初期化人力ｙｏは“０”
であり、ＤＤＡ２の初期化人力ｙｏは音色レジスタ１３
の出力によって与えられる。この０ＤＡ２の初期化人力
ｙｏの１１は、正弦波発振器Ｍｌの出力（ＤＤＡ２の出
力ｄｚ）の振幅を定めるように働く０図示のように、正
弦波発振器Ｍｌの出力は後述する発振器Ｍ２の変調入力
となっているので、ＤＤＡ２の初期化人力ｙｏの値によ
って、ＤＤＡ音源の出力波形のスペクトルないし音色を
制御可能である。

したがって、ＤＤＡ２の初期化入カフ０を与えるレジス
タ１３を音色レジスタと呼んでいる。ＤＤＡｌとＤＤＡ
２のプリセット信号入力ＰＲは鍵盤８からの押鍵を示す
トリガー信号によって与えられる。また、ＤＤＡ　１と
ＤＤＡ２のクロック信号入力φは加算器９のキャリイ信
号を１７２分周器１１で分周した信号で与えられる。こ
こに加算器９は＃！８からのキーコードＫＣを基本クロ
ックで動作するラッチｌＯを介して累算するので、加算
器９のキャリイ信号出力はキーコード、すなわち楽音の
ピッチに比例する周期で発生するパルスとして与えられ
る。

第２の発振器Ｍ２は、ＤＤＡ３．ＤＤＡ４、反転回路６
及び加算器１７を有する。この第２の発振器Ｍ２から、
加算器１７を除いて１反転回路６の出力をＤＤＡ３の入
力ｄｙにそのまま入力したとすると、その構成は、第１
の発振器Ｍｌと同様となり、正弦波発振器として機能す
る（ただし、ＤＤＡ３、ＤＤＡ４の各クロック人力φに
は加算器９からのキャリイ信号が直接与えられるので発
振周波数は発振器Ｍｌの２ｆｇである〕、シかし、この
発明に従い、この第２の発振器Ｍ２には、ｙｌＳｌの発
振器Ｍ１からの出力（ＤＤＡ２の出力ｄｚ）が変調入力
として与えられている。即ち、加算器１７において、第
２の発振器Ｍ２のＤＤＡ４からの反転回路６を通したフ
ィードバック信号ｄｚに、第１の発振器Ｍｌの出力を加
算し、加算結果を第２の発振器Ｍ２の入力であるＤＤＡ
３の入力ｃｉｙに加えている。第２の発振器Ｍ２におい
て、ＤＤＡ３とＤＤＡ４の各入力ＰＲは鍵′ｌ１１８か
らのトリガー信号で与えられる。ＤＤＡ３の初期１１人
力ｙｏはゼロであり、ＤＤＡ４の初期化人力ｙｏは音量
レジスタ１２によって与えられる。このレジスタ１２を
音量レジスタと呼んだのは、ＤＤＡ４の入力ｙｏの値に
よって、第２の発振器Ｍ２の振幅が制御され、第２の発
振器Ｍ２の出力がＤＤＡ音源の楽音信号出力を与えるか
らである。

第２の発振器Ｍ２の出力（ＤＤＡ音源出力）はＤＤＡ３
の出力ｙから取り出されてデジタルアナログ変換器（Ｄ
ＡＣ）１４に供給される。ＤＡＣ１４でアナログ信号に
変換された楽音はアンプ１５、スピーカ１６を通して放
音される。

なお、第３図において、各ＤＤＡ１〜４の入力ｄｘには
偵″′ｌ”が与えられ、ＤＤＡ内部の加減算器１０４を
加算モードで動作させている。

第１図のＤＤＡ音源ＴＧの楽音出力波形例を第４図に示
す、（Ａ）は第１の発振器ＭｌのＤＤＡ２の入力ｙｏに
加える音色レジスタ１３の値が、８００　（１６進）の
ときに、ＤＤＡ３の出力ｙに現われるＤＤＡ音源ＴＧの
出力波形を示したものであり、同様に、（Ｂ）、（Ｃ）
、（Ｄ）は音色レジスタ１３の値が１０００　（１６進
）、２０００（１６進）、４０００　（１６進）のとき
のＤＤＡ音源ＴＧの出力波形を示している。ＤＤＡ２の
入力ｙｏの値は第１発振器Ｍｌの振幅を定め、第１発振
器Ｍｌ出力は加算器１７を介して、第２発振器Ｍ２の変
調信号として使用されるので、ＤＤＡ２の入力ｙｏを定
める音色レジスタ１３の値が大きい程、大きな変調が第
２発振器Ｍ２に加わり、第４図に示すように、ＤＤＡ音
源ＴＧの楽音出力波形を歪ませる。

第４図に例示するようなスペクトルの豐かな楽音信号を
従来の音源で合成しようとすると、相当な規模のハード
ウェアを必要とし、第１図のＤＤＡｉｆｉＴＧのように
小さなハードウェアでは側底、実現し得ない。

ＤＤＡａ源として、他の種々の構成が可能である。

第５図は減衰する正弦波変調波形を楽音信号として生成
するＤＤＡ音源の構成図である。ブロックＮ−１とブロ
ックＮ−２は同様の構成であり、各ブロックは減衰正弦
波発振器として機能する。

第１発振器Ｎ−１内１７）ＤＤＡ２０の入力ｄｘとＤＤ
Ａ２１の人力ｄｘには音階クロック信号（第１図の加算
器９のキャリイ信号出力であり得る）を分周回路４０で
分周した信号が加えられ、これに対応する第２発振器Ｎ
−２のＤＤＡ３０とＤＤＡ３１の入力ｄｘには音階クロ
ックが直接入力される。ＤＤＡ２０の初期化人力ｙｏに
は変調パラメータＡＩが入力され、対応するＤＤＡ３０
の初期イ、−人力ｙｏには、音量パラメータＡＯが入力
される。また、第１発振器Ｎ−１のＤＤＡ２６の入力ｙ
ｏには変調減衰量パラメータｅ１が加わり。

第２発振器Ｎ−２の対応するＤＤＡ３６の入力Ｖｏには
減衰量パラメータｅｏが加わる。上記音量パラメータＡ
Ｏは第５図のＤＤＡ音源の音量（発振器Ｎ−２の振幅）
を制御するパラメータであり、減衰量パラメータｅ６は
ＤＤＡ音源の音量の減衰率を定めるパラメータである。

また、変調パラメータＡＩはＤＤＡ音源の変調を制御す
るパラメータであり、変調減衰量パラメータｅ１はＤＤ
Ａ音源の変調の減衰率を定めるパラメータであ６、　以
上（７）ＤＤＡ２０．３０．２６．３６以外のＤＤＡ２
１〜２３．３１〜３３．２５．３５の各初期化入力は“
０”である、また、各ＤＤＡ２０〜２３．３０〜３３．
２５．３５．２６．３６の入力ＰＲにはトリガー信号が
入力され、入力φには第１図に示すような基本クロック
信号が入力される。

ＤＤＡ２０　（ＤＤＡ３０）（７）出力ｄｚはＤＩ）Ａ
２１　（ＤＤＡ３１）の入力ｄｙ、ＤＤＡ２２　（ＤＤ
Ａ３２）の入力ｄｘ、ＤＤＡ２３　（ＤＤＡ３３）の入
力ｃｔｙ、及びＤＤＡ２５　（ＤＤＡ３５）の入力ｄｘ
に加えられる。ＤＤＡ２２　（ＤＤＡ３２）の入力ｄｙ
には“０”が加わる。ＤＤＡ２２（ＤＤＤＡ３２）（７
）出力ｄｚはＤＤＡ２３　（ＤＤＡ３３）の入力ｃｉｙ
に結合する。ＤＤＡ２３　（ＤＤＡ３３）の出力ｄｚは
反転回路２４（３４）を介してＤＤＡ２５　（ＤＤＡ３
５）の入力ｄｙに結合す６．ＤＤＡ２５　（ＤＤＡ３５
）（７）出力ｄｚはＤＤＡ２６　（ＤＤＡ３６）（７）
入力ｄｘに結合する。ＤＤＡ２６　（ＤＤＡ３６）の入
力ｄｙには“Ｏ”が加わる。ＤＤＡ２１　（ＤＤＡ３１
）の出力から反転回路２７（３７）を介して反転した信
りとＤＤＡ２６　（ＤＤＡ３６）（７）出力ｄｚからの
信号が加算器２８（３８）で加算されて、発振器Ｎ−１
（Ｎ−２）の出力を与える。

第１発振器Ｎ−１の方では、加算器２８からの発振器ｔ
ｂ力が、ＤＤＡ２０の入力ｄｙにフィードバックされる
。

これに対し、第２発振器Ｎ−２の対応するＤＤ／Ａ　３
０の入力ｄｙには、この発明に従い加算器３８からの発
振器Ｎ−２の出力に、加算器２８からの発振器Ｎ−１の
出力を加算器４１で加算した信号が入力される。このよ
うにすることにより第１発振器Ｎ−１は第２発振器Ｎ−
２に対する変調器として機能する。したがって、第１発
振器Ｎ−１の出力の振幅を制御するパラメータＡ１は第
５図のＤＤＡ音源全体からみて変調の大きさを制御する
パラメータとして働き、第１発振器Ｎ−１の出力の減衰
率を足めるパラメータｅ１はＤＤＡ音源全体からみて変
調の減衰率を制御するパラメータとして働く。

ＤＤＡ音源の楽音信号出力は第２発振器Ｎ−２のＤＤＡ
３１の出力ｙから取り出される。

第５図のＤＤＡ音源の楽音信号出力波形の例を第６図に
示す、第６図において、楽音信号出力波形の初期の振幅
値は第２発振器Ｎ−２のＤＤＡ３０の初期値人力ｙｏの
偵によって定まり、波形の減衰率は第２発振器Ｎ−２の
ＤＤＡ３６の初期値人力ｙｏの値によって定まる。第５
図において、第１発振器Ｎ−１の出力（ＤＤＡ２１の出
力ｙに現われる信号）はＤＤＡ２０の入力ｙｏの値によ
って定まる振幅初期値をもち、ＤＤＡ２Ｂの入力ｙｏの
１１によって足まる減衰率をもつ減衰正弦波である。こ
れが、第２発振器Ｎ−２の変調入力となるので、第６図
に示すように、出力波形は歪んだ波形（スペクトルの豐
富な波形）が減衰しながら、除去に減衰正弦波に近づく
。

第５図のようなＤＤＡ音源はリズム音源として有効であ
る。

更に別のＤＤＡｉ源の構成例を第７図に示す。

ＤＤＡ対５０は第１図の発振器Ｍｌで構成され、ＤＤＡ
対５１．５２は各々、第１図の発振器Ｍ２で構成され得
る。ＤＤＡ対５０〜５２の直列構成により、ＤＤＡ対５
０はＤＤＡ対５１の変調器として−き、ＤＤＡ対５１は
ＤＤＡ対５２に対し、変調器として働く、音階クロック
がＤＤＡ対５２の各人力φに入力され、１／２分周回路
５４で音階クロックを分周した信号がＤＤＡ対５１の各
人力φに加わり、ｌ／４分周回路５３で分周した信号が
ＤＤＡ対５０の各人力φに加わる。ＤＤＡ対５対内２内
ＤＡの…力ｙから楽音出力がとり出される。

第８図はｆ５７図のＤＤＡ音源の楽音信号出力波形例を
示したものである。

なお、第７図において、分周比は他の任意の分周比が選
択でき、所望であれば、分周回路は省略できる（これに
ついては第１図、第９図も同様である）。

第９図は更に別のＤＤＡ音源の構成例を示したものであ
る。ＤＤＡ対６０とＤＤＡ対６対線１れぞれ、第１図の
発振器Ｍｌで構成され、ＤＤＡ対６２は第１図の発振器
Ｍ２で構成される。第９図では、ＤＤＡ対６０をＤＤＡ
対６２に対する第１の変調器とし、ＤＤＡ対６対線１Ｄ
Ａ対６２に対する第２の変調器として機能させるため、
両ＤＤＡ対６０．６１の出力を加算器６３で加算し、そ
の結果を、ＤＤＡ対６２（のフィードバック径路」二に
設けられる加算器１７）に入力している。被変調ＤＤＡ
対６２には音階クロックをクロック信号φとして入力し
、変調ＤＤＡ対６０にはその１７４分周６４出力をクロ
ック信号φとして入力し、変調ＤＤＡ対６１にはその１
／２分周６５出力をクロック信号φとして入力している
。ＤＤＡ音源の楽音信号出力は積置ｍ（出力）ＤＤＡ対
６対内２内ＤＡの出力ｙから取り出される。

第１０図は第９図のＤＤＡ音源の楽音信号…力波形例で
ある。

なお第７図ではＤＤＡ対の直列数を３にしているが任意
の直列数にしてもよく、同様に、第９図では変調ＤＤＡ
の並列数を２にしているが任意の並列数にしてもよい、
更に、第７図に例示するような直列構成と第９図に例示
するような並列構成を任意に組み合わせてＤＤＡ音源を
構成することができる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明では、２個のレジ
スタと１個の全加算器のみで構成されるＤＤＡを含む発
振器を複数個有し、この複数のＤＤＡ発振器間を結合手
段によって夫々結合し、特定の発振器の発振出力を楽音
信号として出力することにより、少なくとも１つのＤＤ
Ａ発振器な変調器として別の少なくとも１つの発振器を
変調するようにしたので、豐かなスペクトルをもつ楽音
信号を得ることができる。またＤＤＡ自体非常に簡単な
構成のため同様な楽音信号を発生する、従来の回路構成
に比べ格段に小さな回路規模で合成できる利点がある。

【図面の簡単な説明】 ５Ｓ１図はこの発明に従い、ＤＤＡを基本モジュールと
する音源を有する電子１１１１楽器の構成例を示す図。 第２図はＤＤＡの回路記号表現を示す図、第３図はＤＤ
Ａの構成図、 第４図は第１図のＤＤＡ音源の出力波形を例示する図。 第５図は変調された減衰波形を生成するＤＤＡ音源の構
成例。 第６図は第５図のＤＤＡ音源の出力波形を例示する図。 第７図は直列接続によるＤＤＡ音源の構成例を示す図、 第８図は第７図のＤＤＡ音源の出力波形を例示する図、 第９図は並列接続によるＤＤＡ音源の構成例を示す図、 第１０図は第９図のＤＤＡ音源の出力波形を例示する図
である。 ■、２．３，４・・・・・・ＤＤＡ、Ｍｌ、Ｎ２・・・
・・・発振器、１７・・・・・・加算器（結合手段）、
Ｎ１．Ｎ２・・・・・・発振器、４１・・・・・・加算
器（結合手段）。 特 許 出 願 人 カシオ計算機株式会社 第 ７ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数のＤＤＡを直列接続し、最終段のＤＤＡの出力を
   最初の段のＤＤＡの入力に供給するフィードバックルー
   プを有する発振手段を複数組備えるとともに、 この複数組の発振手段のひとつの組の発振手段の出力を
   変調入力として他の組の発振手段の入力として結合する
   結合手段を夫々の組の発振手段の間に設けてなり、特定
   組の発振手段からの発振出力を楽音信号として取り出す
   ようにして成ることを特徴とする楽音発生装置。