JPH035758B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、鍵やエクスプレツシヨンペダルな
どの演奏操作子の操作状態に応じて楽音の音色な
どを変えるようにした電子楽器に関する。

従来、電子楽器の音源として、波形メモリに発
音すべき楽音の波形情報を記憶しておきその波形
情報をそのまま読み出して楽音信号を形成する波
形メモリ方式が知られている。この波形メモリ方
式は発音すべき楽音波形をそのまま記憶し、それ
を読み出すために音質的にはかなり高品質である
が、鍵盤部での押鍵速度や押鍵強さなど（以下
「押鍵チツチ」という）に応じて楽音の音色など
を変化させるいわゆるタツチレスポンス効果を得
ることについて問題があつた。

つまり、押鍵タツチによつて楽音の音色を変化
させようとすると、波形メモリから読み出す波形
は常に一定なので、一旦読み出した波形情報をデ
イジタルフイルタあるいはアナログ信号に変換し
た後アナログフイルタに入力し、このフイルタを
押鍵タツチに対応して制御するという方法をとる
しかなく、回路構成が複雑になるという問題があ
つた。

この発明は上記の点にかんがみなされたもの
で、その目的とするところは、波形メモリ方式の
音源を有する電子楽器において、簡単な回路構成
で、鍵やエクスプレツシヨンペダルなどの演奏操
作子の操作状態に応じて楽音の音色を制御すると
ともに、さらに必要に応じて音量や減衰時間、ピ
ツチ変動などをも制御し得るようにすることであ
る。

このような目的を達成するために、この発明に
おいては大きなエネルギーつまり強いタツチで演
奏操作した楽器の楽音をその立上りから減衰まで
記憶し、楽音形成のための演奏操作に応じて記憶
手段における読出し開始アドレスを指定し、その
後は順次アドレスを歩進して波形を形成するよう
に構成したものする。

以下図面に基づいてこの発明の実施例を説明す
る。

第１図はこの発明による電子楽器の一実施例を
示すブロツク線図である。鍵盤回路１は電子楽器
の鍵盤（たとえば上鍵盤、下鍵盤、ペダル鍵盤）
の各鍵ごとに設けられたキースイツチから成り、
各キースイツチは押鍵操作によりオンされる。押
鍵検出回路２は鍵盤回路１の各キースイツチの動
作を検出して押圧鍵を表わす鍵情報（以下キーコ
ードKCで表わす）と、押鍵タイミングを表わす
キーオンパルス信号KONPとを出力する。なお、
この実施例の電子楽器は単音構成となつており、
これに対応して押鍵検出回路２は同時に複数の鍵
が押鍵されたときにはそのうちの最高音または最
低音に相当する鍵を選択し、この選択した鍵に対
応してキーコードKCおよびキーオンパルス信号
KONPを出力する優先選択機能を備えている。
キーコードKCはたとえば押圧鍵が所属するオク
ターブ音域を示す３ビツトのオクターブコード
B₃，B₂，B₁と、音名を示す４ビツトのノートコ
ードN₄，N₃，N₂，N₁とから成る７ビツトのデ
ータである。またキーオンパルス信号KONPは、
押鍵されたとき“１”に立上り離鍵されたとき
“０”になるキーオン信号の立上りを微分するこ
とにより得られる。波形メモリ３は、たとえば音
色選択回路４で選択可能なピアノ、ギター、マリ
ンバなどの各音色に対応して設けられた複数の
ROMで構成され、各ROMにはそれぞれ対応す
る音色の楽音波形データが記憶されている。さら
に、この各ROMはそれぞれ鍵盤の各鍵に対応し
た複数（鍵数に等しい）の記憶エリアを有してお
り、各記憶エリアにはそれぞれ対応する鍵の音高
の楽音波形のサンプルデータがたとえば第２図に
示すように複数周期分所定の音高周波数に従つて
記憶されている。この波形メモリ３においては、
音色選択回路４の出力により複数のROMのうち
の１つが選択指定され、さらにこの選択指定され
たROM内の各記憶エリアのうちの１つがキーコ
ードKCにより選択指定されるようになつている。
そして、このようにして選択指定された記憶エリ
アの記憶内容（楽音波形データ）は後述するアド
レスカウンタ８の出力により順次読み出される。

ここで、波形メモリ３に記憶される楽音波形デ
ータについて詳細に説明する。楽音波形データは
波形、振幅、一周期の時間幅が周期ごとに若干異
なる複数周期の波形データから成り、振幅は周期
ごとに次第に減衰するようなものが好ましく、必
要に応じてビブラート効果やトレモロ効果を持た
せてもよい。

大きなエネルギーを有する強いタツチで押鍵操
作したときの押鍵タツチはタツチ出力検出回路５
によつて検出されたタツチ信号として出力され
る。このタツチ出力検出回路５としては、圧電素
子やコイルのように押鍵タツチの強さ（圧力）に
応じて起電力を生ずる素子あるいは光電的な手段
により押鍵タツチに応じた電気信号を出力する装
置などを用いることができる。タツチ信号はデイ
ジタル信号とするのが好ましく、タツチ出力がア
ナログ信号として検出される場合はデイジタル変
換する。読出し開始アドレス発生回路６は波形メ
モリ３に記憶された楽音波形データの読出し開始
アドレス信号を発生する回路であり、読出し開始
アドレス信号はタツチ出力検出回路５から出力さ
れるタツチ信号に応じて変化し、この実施例で
は、押鍵タツチが強いほど大きなアドレス値を有
する。たとえば第２図においては、最大押鍵タツ
チに対応する読出し開始アドレス値がA_n、最小
押鍵タツチに対応する読出し開始アドレス値が
A₁となるように設定されている。

押鍵検出回路２から出力されるキーオンパルス
信号KONPはＲ−Ｓフリツプフロツプ７のセツ
ト端子Ｓと、前記読出し開始アドレス発生回路６
からの読出し開始アドレス信号を入力するカウン
タ８のプリセツト端子SETに送られる。Ｒ−Ｓ
フリツプフロツプ７はセツト端子Ｓにキーオンパ
ルス信号KONPが入力すると、そのＱ端子に
“１”を出力する。その結果アンド回路A₁はクロ
ツク発振器９から一定周期で発生されている読出
しクロツク信号の通過を許容しアドレスカウンタ
８のクロツク端子CLに送出する。一方、アドレ
スカウンタ８には、キーオンパルス信号KONP
により読出し開始アドレス発生回路６から送出さ
れる読出し開始アドレス信号がプリセツトされ、
これによりクロツク信号が入力するたびに読出し
開始アドレスからカウントダウンし始める。アド
レスカウンタ８のカウント値は波形データ読出し
アドレス信号として波形メモリ３に送られるが、
この波形データ読出しアドレス信号の初期値は上
述したように、押鍵タツチの強さによつて決定さ
れる。

波形メモリ３においては、そこに記憶されてい
る各音色ごとのしかも各鍵ごとの楽音波形データ
のうちから音色選択回路４により選択された音色
で且つ押鍵検出回路２からのキーコードKCによ
り指定された鍵の楽音波形データを読出してアド
レス信号に従つて波形データを順次読み出してい
く。すなわち、第２図において、波形メモリ３に
記憶されている楽音波形データをＷとすると、押
鍵タツチが大きいほど楽音波形Ｗの始点Ｓに近い
部分から読み出され、押鍵タツチが小さいほど楽
音波形Ｗの終点Ｅに近い部分から読み出される。
たとえば、最大タツチに対応する読出し開始アド
レスがA_nだとすると、まず楽音波形Ｗの始点Ｓ
の楽音波形データが読み出され、その後は順次減
少するアドレス信号により楽音波形データが読み
出されていく。また最小タツチに対応する読出し
開始アドレスがA₁だとすると、楽音波形Ｗの中
間点Ｍから楽音波形データの読出しが行なわれ
る。この場合、楽音波形データの読出し開始アド
レスは楽音波形Ｗのゼロクロスに対応するアドレ
スを指定するようにしておくのが好ましい。この
ためには、たとえば読出し開始アドレス発生回路
６を上述のゼロクロスに対応する各アドレスの値
を記憶したメモリで構成し、このメモリをタツチ
出力検出回路５の出力で読み出すようにすればよ
い。

アドレスカウンタ８のカウント値が「０」すな
わちカウント値の全ビツトが“０”になつたと
き、ノア回路Ｎを介してＲ−Ｓフリツプフロツプ
７のリセツト端子Ｒに“１”が与えられるためＲ
−Ｓフリツプフロツプ７はリセツトされる。この
とき波形メモリ３における楽音波形データは終点
Ｅを読み出しており、アドレスカウンタ８のクロ
ツク端子CLへの読出しクロツク信号の入力が停
止するので楽音波形データの読出しが終了する。
波形メモリ３から読み出された楽音波形データは
Ｄ／Ａ変換器１０に送出され、そこでアナログ信
号に変換されてサウンドシステム１１に送られ楽
音として発生される。このようにすれば、押鍵タ
ツチの大きさに応じて楽音波形データの読出し開
始点が異なるために、読み出された楽音波形の波
形、振幅、周期幅が周期ごとに異なり、その結果
形成される楽音の音色、音量、ピツチ幅または減
衰時間が変化する。

次に、この発明による電子楽器の他の実施例を
第３図に基づいて説明する。この実施例におい
て、鍵盤回路１、音色選択回路４、タツチ出力検
出回路５、Ｄ／Ａ変換器１０、サウンドシステム
１１は第１図に示した実施例において用いられる
ものと同じである。

第３図において、発音割当回路１２は、押鍵検
出回路２から出力されるキーコードKCに基づき
鍵盤で押圧されている各鍵をそれぞれ複数（たと
えば８）の楽音発生チヤンネルのいずれかに割り
当て、各チヤンネルに割り当てられた鍵を示すキ
ーコードKCおよびその押鍵タイミングを表わす
キーオンパルス信号KONPを各チヤンネルタイ
ミング（タイムスロツト）に同期して時分割的に
出力する。分周比メモリ１３はROMなどで構成
され、たとえば最高オクターブに属する12音名の
各音高（Ｃ＃₆ 〜C₇）に対応した分周比データを
記憶しており、発音割当回路１２から送られてく
るキーコードKCのノートコードN₄〜N₁に応じ
て分周比データを各タイムスロツトごとに時分割
的に出力する。

分周回路１４は、楽音発生チヤンネルの数に等
しい数（たとえば８）の同一構成の分周回路、す
なわち第１チヤンネルに対応する分周回路１４−
１、第２チヤンネルに対応する分周回路１４−
２、…第８チヤンネルに対応する分周回路１４−
８により構成されている。たとえば分周回路１４
−１においては、第４図に示したようにタイムス
ロツト１においてチヤンネルタイミング信号CH
１が入力されると、ラツチ回路１４ａは分周比メ
モリ１３からの第１チヤンネルに関する分周比デ
ータをラツチし、このラツチした分周比データを
プログラマブルカウンタ１４ｂに加える。プログ
ラマブルカウンタ１４ｂはマスタクロツク発振器
１５からのクロツクをラツチ回路１４ａに保持さ
れた分周比データですなわち第１チヤンネルに割
り当てられた鍵の音名に対応した分周比で分周
し、その分周パルスをアンド回路A₂に出力する。
アンド回路A₂にはチヤンネルタイミング信号CH
１が入力されており、カウンタ１４ｂからの分周
パルスを第１チヤンネルに対応するタイムスロツ
ト１の間において出力してオア回路Ｇに供給す
る。同様に、回路１４−２も、分周メモリ１３か
ら出力される分周比データをチヤンネルタイミン
グ信号CH２によりラツチし、その分周比データ
に基づいてクロツク信号を分周した分周パルスを
タイムスロツト２の間出力してオア回路Ｇに供給
する。回路１４−８も上記回路１４−１，１４−
２，…と同様に第８チヤンネルに割り当てられた
鍵の音名に対応した分周比で分周した分周パルス
をタイムスロツト８に同期して出力してオア回路
Ｇに供給する。ここで留意すべき点は、各分周回
路１４−１〜１４−８のプログラマブルカウンタ
１４ｂから出力される分周パルスのパルス幅は第
４図に示したタイムスロツト１から８までの時間
を有するものとする。これは、各分周回路１４−
１ないし１４−８における分周パルスをアンド回
路A₂およびオア回路Ｇにより時分割多重化する
に際し、時分割多重化動作を確実に行ない得るよ
うにするためである。

分周回路１４の出力は、オア回路Ｇおよびアン
ド回路A₃を介して加算器１６のキヤリイ入力端
子Ciに加えられる。アンド回路A₃のアンド条件
の成否は後述するエンドアドレス検出回路１９の
出力により制御される。

一方、鍵盤の押鍵タツチの大きさを表わすタツ
チ信号はＡ／Ｄ変換器２０によりデイジタル信号
に変換されタツチデータ変換器２１に送られる。
タツチデータ変換器２１では、第５図に示したよ
うな特性でタツチ信号と読出し開始アドレスとを
予め対応させて作つたタツチデータ変換テーブル
に基づいてタツチ信号に応じた読出し開始アドレ
ス信号を出力する。この実施例の場合、第５図か
らわかるように、タツチ出力が大きいほど読出し
開始アドレス信号の値が小さくなるようにしてあ
る。

セレクタ１７のＡ端子には加算器１６からの出
力が入力され、Ｂ端子にはタツチデータ変換器２
１からの読出開始アドレス信号が入力され、これ
らのＡ，Ｂ端子に入力力したデータのうちSA端
子、SB端子に加えられる選択信号により選択さ
れた一方方が出力される。すなわち、SA端子に
はキーオンパルス信号KONPがインバータＩに
より反転されて加えられ、SB端子にはキーオン
パルス信号KONPが直接加えられる。従つて、
あるチヤンネルのタイムスロツトにおいてキーオ
ンパルス信号KONPが“１”になると、Ｂ端子
に入力する読出し開始アドレス信号が選択されて
アドレスデータとして出力され、その後キーオン
パルス信号KONPが“０”となると、Ａ端子に
入力される加算器、１６の出力が選択されてアド
レスデータとして出力される。すなわち、各チヤ
ンネルへの押圧鍵の割当て時（押鍵タイミング）
でまず波形メモリに対するアドレスデータとして
タツチデータ変換器２１からの読出し開始アドレ
ス信号が出力され、その後アドレスデータとして
加算器１６の加算値が出力される。シフトレジス
タ１８はセレクタ１７からの出力を各チヤンネル
毎に一時記憶し、各チヤンネルに対応するタイム
スロツトに同期してアドレスデータとして時分割
的に出力する。加算器１６は、シフトレジスタ１
８から時分割的に出力されるアドレスデータとオ
ア回路Ｇ、アンド回路A₃を介して時分割的にに
加えられる分周回路１４（１４−１〜１４−８）
からの分周パルスとを各チヤンネル毎にそれぞれ
加算して新たなアドレスデータとして出力するも
ので、分周パルスが“１”のときは「１」を加算
して出力し、分周パルスが“０”のときは加算せ
ずにそのまま出力する。エンドアドレス検出器１
９は、シフトレジスタ１８から出力される各チヤ
ンネルのアドレスデータがエンドアドレスA_Eに
達したことを検出するもので、エンドアドレス
A_Eを検出したとき“０”を出力し、それ以外は
常に“１”を出力している。あるチヤンネルのタ
イムスロツトにおいてエンドアドレス検出器１９
から“０”が出力されると、アンド回路A₃は当
該チヤンネルに関する分周回路１４からの分周パ
ルスの通過を阻止する。

シフト回路２２はシフトレジスタ１８から出力
されるアドレスデータを各チヤンネル毎にキーコ
ードKCに含まれるオクターブコードB₃〜B₁に基
づいて押圧鍵が属するオクターブに応じたアドレ
ス信号に変換して波形メモリ３′に送る。この実
施例では、シフトレジスタ１８から出力されるア
ドレスデータは上述したように分周比メモリ１３
によつて最高オクターブの音高として処理されて
いるので、シフト回路２２においては発音割当回
路１２からのオクターブコードB₃〜B₁に基づい
て実際のオクターブに対応するアドレスデータと
なるように必要な段数だけシフトする。分周比メ
モリ１３に全ての鍵の音高に対応する分周比デー
タを記憶しておけば、このシフト回路２２は必要
でなくなるが、そのようにすると分周比メモリ１
３を構成するROMの容量が膨大になり、コスト
上不利である。そこでこの実施例のように分周比
メモリ１３は最高オクターブの12音名の音高（Ｃ
＃ ６〜C₇）に対応する分周比データのみを記憶し、
シフトレジスタ１８からのアドレスデータを押鍵
のオクターブに応じてシフト回路２２によりシフ
トすることにより分周比メモリ１３の容量を少な
くすることができる。

波形メモリ３′には、すでに説明したように、
音色選択回路４により選択可能な音色ごとに全鍵
共通の第６図に示すような楽音波形データが記憶
されており、シフト回路２２から送られるアドレ
ス信号に基づいて各チヤンネル毎に時分割で楽音
波形データが読み出される。この場合、読出し開
始アドレスはタツチデータ変換器２１からの読出
し開始アドレス信号により定められる（たとえば
読出し開始アドレスA_tn）。なお、波形メモリ３
に記憶されている楽音波形データは第２図の場合
と異なり、アドレスが「０」で最大振幅を有し、
アドレスの増加に従つて振幅が徐々に減少し、ア
ドレスA_Eで振幅零となるものとする。

波形メモリ３′から読み出された各チヤンネル
の楽音波形データはＤ／Ａ変換器１０によりアナ
ログ信号に変換されサウンドシステム１１から楽
音として発生される。このように、押鍵タツチの
大きさに応じて読み出される楽音波形の波形、振
幅、周期などが同期ごとに異なるので、第１図に
示した実施例の場合と同様に楽音の音色、音量、
ピツチ幅などが変化する。

なお、上記実施例では、押鍵タツチに応じてタ
ツチレスポンス効果を得る場合について例示した
が、タツチ検出手段は鍵盤とは独立して設けられ
たタツチ検出専用の素子（たとえば鍵盤の横に設
けた圧電素子）であつてもよい。また、押鍵タツ
チを検出する場合、各鍵ごとに、全鍵共通、ある
いは全鍵をいくつかの鍵域に分けて、鍵域ごと共
通、のいずれでもよい。なお、この場合第３図の
実施例において、タツチ出力検出回路５から各鍵
ごと（あるいは各鍵域ごと）にタツチ信号を出力
するように構成した場合には、たとえば特公昭56
−793号公報に示されているような技術を用いて
タツチ信号を各チヤンネルに対応して時分割多重
化した後Ａ／Ｄ変換器２０に入力するようにすれ
ばよい。また、演奏操作子の操作状態に応じて楽
音の音色などを制御するのに実施例で用いた押鍵
タツチの代わりに演奏者がひざで操作するニーレ
バーや足で操作するエクスプレツシヨンペダル、
さらには操作パネル上のボリユームなど鍵以外の
演奏操作子を用いることができる。

また、実施例では楽音波形データを記憶する波
形メモリとしてデイジタルメモリを用いたが、ア
ナログメモリを用いることもでき、その場合には
Ｄ／Ａ変換器が不要になることはもちろんであ
る。

さらに、第３図の実施例ではアドレス信号を作
るのに音高に応じた周期のパルス信号（分周パル
ス）を繰返し加算したが、音高に対応した値の周
波数ナンバを累算していく方式を用いることもで
き、その場合も同様に読出し開始アドレスを設定
すればよい。

さらに、上記２つの実施例のうち、第１の実施
例は鍵盤の各鍵ごとに楽音波形データを記憶した
ものであり、第２の実施例は各鍵共通に１つの楽
音波形データを記憶したものであるが、オクター
ブごと（鍵域ごと）に音色、ピツチずれ、音量エ
ンベロープなどが少しずつ異なる楽音波形データ
を波形メモリに記憶しておき、キーコードのオク
ターブコードにより対応する楽音波形データを選
択してこれを読み出すようにしてもよい。また、
波形メモリに１つの音色に対して複数の楽音波形
データを記憶しておき、それらを同時に読み出し
て合成するようにしてもよい。

また、上記実施例のいずれにおいても波形メモ
リにはパーカツシブエンベロープを有する楽音波
形データを記憶させたものを例示したが、波形メ
モリの出力側にエンベロープ発生器および乗算回
路などからなるエンベロープ制御回路を設けて波
形メモリから読み出した楽音波形データの立上り
部のエンベロープをなめらかに変化させるように
制御することもできる。さらに、パーカツシブエ
ンベロープでなく持続エンベロープを有する楽音
波形データを記憶させることもでき、その場合立
上り部（アタツク部）の読出し開始アドレスを演
奏操作子の操作状態に応じて制御するようにすれ
ばよい。この場合、持続エンベロープの楽音波形
の持続部分は波形メモリに記憶された楽音波形デ
ータの特定部分を繰返し読み出すようにすればメ
モリ容量を小さくすることができる。これはパー
カツシブエンベロープを有する楽音波形の場合に
も適用することができ、楽音波形データの特定部
分を繰返し読み出しながらその振幅を次第に減衰
させていけばメモリ容量を減らすことができる。

さらに、上記実施例は鍵盤楽器において押鍵さ
れた鍵に対応する音高の楽音を発生する例である
が、この発明をリズム楽器に適用し、シンバル、
バスドラム、スネアドラム、タムタムなどの波形
データを波形メモリに記憶しておき、演奏操作子
の操作状態（タツチ出力）に応じて読出し開始ア
ドレスを変えるようにすれば、自然性のあるリズ
ム楽器音（打楽器音）が得られる。この場合、大
きなエネルギーで演奏操作をするとは強い力でた
たくことであり、本発明の電子楽器がこれらの打
楽器以外に、弦楽器や管楽器の場合は強い撥弦や
強い呼気で演奏することをいう。

以上説明したように、この発明は、波形メモリ
方式の音源を有する電子楽器において、鍵やエク
スプレツシヨンペダルなどの演奏操作子の操作状
態に応じて楽音の音色を変化させるとともに、さ
らに必要に応じて音量、減衰時間、ピツチ変動な
どを変化させるようにしたので、簡潔な回路構成
で自然楽器に近い変化に富んだ楽音を発生させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電子楽器の一実施例の
概略構成を示すブロツク線図、第２図は第１図に
示した波形メモリに記憶される楽音波形データの
一例を示す波形図、第３図はこの発明による電子
楽器の他の実施例を示すブロツク線図、第４図は
第３図に示した実施例における信号処理のタイミ
ングを説明するタイムチヤート、第５図は第３図
に示した実施例における押鍵タツチの出力と読出
し開始アドレスとの関係を示す図、第６図は第３
図に示した波形メモリに記憶される楽音波形デー
タの一例を示す波形図である。 １…鍵盤回路、２…押鍵検出回路、３…波形メ
モリ、４…音色選択回路、５…タチツチ出力検出
回路、６…読出し開始アドレス発生回路、８…ア
ドレスカウンタ、１１…サウンドシステム、１２
…発音割当回路、１３…分周比メモリ、１４…分
周回路、１６…加算器、１７…セレクタ、１８…
シフトレジスタ、１９…エンドアドレス検出器、
２０…Ａ／Ｄ変換器、２１…タツチデータ変換
器、２２…シフト回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 大きなエネルギーで演奏操作した楽器の楽音
   をその立上りから減衰まで楽音波形データとして
   記憶した波形メモリと、楽音形成のための演奏操
   作を検出する検出手段と、前記波形メモリに記憶
   された楽音波形データの読出し開始アドレスを前
   記検出手段の操作出力に応じて制御する制御手段
   とを備え、前記読出し開始アドレスから前記楽音
   の減衰に対応するアドレスまで順次楽音波形デー
   タを読出すことで前記演奏操作に応じた楽音を発
   生することを特徴とする電子楽器。