JPH0413193A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば電子キーボード、電子ピアノ、シンセ
サイザー等に用いられる楽音発生装置に関し、特にあら
かじめメモリに記憶した楽音波形データを繰り返し読出
すことによって楽音を発生するようにした楽音発生装置
に関する。

（従来の技術） 従来、波形メモリに記憶した楽音波形データを順次読出
して発音することにより楽音を発生する楽音発生装置が
知られている。

このような楽音発生装置は、楽音の立ち上がり部分から
終了までの全波形をあらかじめ波形メモリに記憶してお
き、これを先頭から順次読出すこζにより持続する楽音
を得るものがある。しかし、この方式を採用する楽音発
生装置は膨大なメモリ容量を必要とし、装置が高価にな
るという欠点があった。そこで、楽音の立ち上がり部分
から所定区間の複数周期波形を波形メモリに記憶してお
き、上記所定区間の先頭から読出しを開始し、最後才で
読出したら該所定区間の終端部の特定区間を繰り返し読
出すことによって持続する楽音を得るものがある。

しかしながら、この方式を採用するものは、終端部特定
区間の波形データを繰り返し読み出す際、正確に所定周
期で連続して読出すのは困難であり、例えば第８図（１
周期で繰り返し読出す場合を示している）に示すように
、繰り返し部分で不連続部分Ｎが発生する。このような
不連続部分Ｎが発生するとつながりが不自然になるとと
もに、たとえ正弦波であっても、第９図の周波数特性図
に示すように、不要な高次倍音が多数発生し、高音質の
楽音が得られないという欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記したように楽音の立ち土がり部分から所
定区間の複数周期波形を波形メモリに記憶しておき、上
記所定区間の先頭から読出しを開始し、最後まで読出し
たら該所定区間の終端部の特定区間を繰り遅し読出すこ
とによって持続する楽音を得る方式を採用するものは、
終端部特定区間の所定周期の波形データを繰り返し読み
出す際、正確に所定周期で連続して読出すのは困難であ
り、繰り返し部分で不連続部分が発生し、つながりが不
自然になるとともに、不要な高次倍音が多数発生して高
音質の楽音が得られないという欠点を解消するためにな
されたもので、終端部特定区間の所定周期の波形を繰り
返し読み出す際にも繰り返し部分で不連続な部分が発生
せず、したがって楽音のつながりが自然になるとともに
不要な高次倍音の発生を防止することができ、高音質の
楽音が得られる楽音発生装置を提供することを目的とす
る。

［発明の楕−成］ （課題を解決するための手段） 本発明の楽音発生装置は、楽音の立ち上がり部分の波形
データと、この楽音の立ち上がり部分に連続する楽音の
定常部分の波形データとをあらかじめ記憶した波形メモ
リを備え、前記楽音の立ち上がり部分の波形データを１
回読出した後に前記楽音の定常部分の波形データを繰り
返し読出して楽音を発生する楽音発生装置であって、前
記波形メモリに記憶する波形データは、楽音の立ち上が
り部分の波形データと、これに続く楽音の定常部分の所
定区間に含丈れる波形データに減衰特性の重み付けを施
したものと、前記楽音の定常部分の任意区間の波形デー
タに基づいて合成した単周期の合成波形データを前記所
定区間に含丈れる波数と同数だけ連結して立ち上がり特
性の重み付けを施したものとを加えた波形データと、こ
れに続く前記単周期の合成波形データとでなることを特
徴とする。

（作用） 本発明においては、波形メモリに楽音波形データを記憶
する際に、楽音の立ち上がり部分は原楽音の波形データ
をそのまま記憶し、楽音の立ち上がり部分に続く所定区
間は、原楽音の定常部分の所定区間に減衰特性の重み付
け、つまりフェードアウト処理を施したものと、原楽音
の定常部分の任意の区間の波形から合成した単周期の波
形データを上記所定区間分だけつなげて立ち上がり特性
の重み付け、つまりフェードイン処理を施したものとを
加算するクロスフェードミックスを行い、これに続く繰
り遅し読出される部分は上記単周期の合成波形データを
記憶するようにしている。そして、楽音を発生する際は
、上記楽音の立ち上がり部分及び所定区間を１回だけ読
出し、最後に単周期の波形データを繰り返し読出すこと
により持続する楽音を発生するようになっている。これ
により、楽音の立ち上がり部分から繰り返し読出し部分
への移行が円滑に行われるとともに、繰り返し読出す波
形データは合成波形データであるので不連続部分が発生
せず、したがって、発音される楽音に不自然さがなくな
り、また不要な高次倍音もなくなるので高音質の楽音が
得られるものとなっている。

（実施例） 第１図は本発明に係る楽音発生装置を適用した電子楽器
の構成を示すブロック図である。

図において、中央処理装置（以下、ｒＣＰＵ。

と略す）１は、読出専用メモリ（以下、ＦＲＯＭ。

と略す）２のプログラムメモリ部に記憶されたプログラ
ムを、システムバス１４を介して順次読出し実行するこ
とにより、この電子楽器の各部を制御するものである。

上記ＲＯＭ２は、ＣＰＵＩを動作させるプログラムの他
、音色データ、その他の種々の固定データを含んでいる
。

読出書込可能メモリ（以下、ｒＲＡＭＪという）３は、
ＲＯＭ２に記憶されている所定のデータを転送記憶する
とともに、電子楽器を制御するための各種レジスタ及び
作業用のワーキング領域を有している。

キーボード４は、演奏者の押鍵・離鍵動作を伝える鍵盤
スイッチ群である。このキーボード４からのスイッチ情
報はタッチセンサ５に送られるようになっている。

タッチセンサ５は、押鍵・離鍵された鍵盤を示すキーコ
ードと、押鍵の強さを示すタッチデータを周知のタッチ
検出回路で検出して入出力インタフェース６に送出する
ものである。

パネル７は、電源スィッチ、モード指定スイッチ、音色
選択スイッチ、リズム選択スイッチ、各種効果スイッチ
等により構成されるスイッチ群である。このパネル７上
のスイッチはパネルスキャン回路（図示しない）により
その設定状態が検出され、パネルスイッチコードとして
入出力インタフェース６に送出されるようになっている
。

入出力インタフェース６は、押鍵・離鍵された鍵のキー
コードとタッチデータ、及びパネル７からのパネルスイ
ッチコードをシステムバス１４を介してｃｐｕｔに送出
するものである。

トーンジェネレータ８は、楽音信号生成の制御を行うも
のである。つまり、パネル７で指定された音色、及びキ
ーボード４の押鍵又は離鍵された鍵のキーコードに対応
した波形データを波形メモリ９から順次読出して持続す
る楽音を発生する制御を行うものである。このトーンジ
ェネレータ８の詳細については後述する。

波形メモリ９は、音色あるいは背高に対応した複数の波
形データを記憶するものであり、トーンジェネレータ８
からのアドレスデータに応じて１つの波形データが選択
され、順次読出されるものである。この波形メモリ９か
ら読出された波形データは楽音波形信号として乗算器１
１に供給されるようになっている。この波形メモリ９に
記憶する楽音波形データの詳細については後述する。

エンベロープジェネレータ１ｏは、゛システムバス１４
から送られてくるエンベロープデータに従って楽音波形
信号の振幅を制御するエンベロープ信号を発生するもの
である。このエンベロープジェネレータ１０で発生され
たエンベロープ信号も乗算器１１に供給されるようにな
っている。

乗算器１１は、上記波形メモリ９からの楽音波形信号と
エンベロープジェネレータ１０からのエンベロープ信号
とを乗算し、エンベロープが付加された楽音信号を生成
する。これにより音の強弱が制御されて放音されるよう
になっている。このエンベロープが付加されたデジタル
楽音信号はＤ／Ａ変換器１２に供給されるようになって
いる。

Ｄ／Ａ変換器１２は、乗算器１１が出力するデジタル楽
音信号をアナログ楽音信号に変換するものである。この
Ｄ／Ａ変換器１２の出力はサウンドシステム１３に供給
されるようになっている。

サウンドシステム１３は、アンプ１３ａ及びスピーカ又
はヘッドホン１３ｂにより構成され、Ｄ／Ａ変換器から
供給された電気信号としてのアナログ楽音信号を音響信
号に変換して放音するものである。

第３図は波形メモリ９に記憶される１つの楽音波形デー
タの記憶形式を説明すための図である。

すなわち、１つの楽音波形データは、例えば１６にワー
ドで構成され、スタートアドレスＳＡを先頭として楽音
の立ち上がり部分から繰り返し部分まで順次記憶される
ようになっている。ルーブト・ｌプアドレスＬＴは繰り
返し読出しを行う際の先頭アドレスであり、ループエン
ドアドレスＬＥは繰り返し読出を行う際の終端アドレス
である。そして、キーボード４の鍵の押下状態に対応し
た１つの持続する楽音を発生するときは、スタートアド
レスＳＡから楽音波形データの読出しを開始し、ループ
エンドアドレスＬＥに至ったらループトップアドレスＬ
Ａに戻って読出を継続し、以下ループトップアドレスＬ
ＡとループエンドアドレスＬＥとの問を繰り返し読出す
ことにより持続す楽音を発生するようになっている。

第４図は、本発明の特徴である波形メモリ９への楽音波
形データの記憶方法を説明すための図である。楽音波形
データの記憶は第３図に示した形式で行われる。

まず、同図（ａ）に示すような原楽音波形をＰＣＭデー
タとして取り込む。そして、原楽音波形の立ち上がり部
分の区間Ａと、それに続く持続音部分の区間Ｂを任意に
決定する。続いて、区間Ｂ以降の任意の区間Ｃを定め、
その区間Ｃの周波数特性（倍音レベルデータ）をＦＦＴ
（高速フーリエ変換）等によって得る。このようにして
得られたデータを基に波形を合成し、これをつなげて第
４図（ｂ）に示すような合成波を得る。

次いで、区間Ｂの波形データに減衰特性、つまりフェー
ドアウト特性の重み付けを行い、また、同図（ｂ）に示
す合成波の区間Ｂと同一区間で立ち上がり特性、つまり
フェードイン特性の重み付けを行う、この際、原楽音波
形の基本ピッチと合成波の基本ピッチは等しくする。こ
の重み付けを行った２つの波形データを加算し、第４図
＜ｃ＞に示すように、いわゆるクロスフェードミックス
を行う。

波形メモリ９には、原楽音波形の立ち上がり部分Ａと、
原楽音波形の区間Ｂと合成波とをクロスフェードミック
スした波形（区間Ｄ）と、さらに重み付けをされていな
い合成波１周期（区間Ｅ）を連続して記憶し、これを１
つの楽音波形データとする。そして、区間Ａの先頭をス
タートアドレスＳＡ、区間Ｅの先頭をループトップアド
レスＬＴ、終端をループエンドアドレスＬＥとする。

このようにして決定されたスタートアドレスＳＡ、ルー
プトップアドレスＬＴ及びループエンドアドレスＬＥは
、該楽音波形データに対応付けてＲＯＭ２に記憶される
ようになっている。

このようにして記憶された楽音波形データをスタートア
ドレスＳＡから順次読み出せば、最初に原楽音波形の立
ち上がり部分を発音し、続いてクロスフェード部分によ
ってスムーズに合成波に移行し、最後に重み付けされな
い合成波１波長を繰り返し読出すことによって不連続性
のない自然な持続音を得ることができるようになってい
る。

第２図は上記トーンジェネレータ８の一実施例を示すも
のである１図において、周波数ナンバ、スタートアドレ
スＳＡ、ループトップアドレスＬＴ及びループエンドア
ドレスＬＥはいずれもＣＰＵＩから送られてくる情報で
ある。

ラッチ２１は、キーボード４から出力されるキーコード
に対応した周波数ナンバを一時的に記憶するものである
。同様に、ラッチ２２及び２３は、ループトップアドレ
スＬＴ、ループエンドアドレスＬＥを一時的に記憶する
ものである。

セレクタ２４は、スタートアドレスＳＡ又は後述するラ
ッチ２５の出力のいずれかを選択して出力するもので、
発音開始時は図示しない制御部によりＨ側が選択されて
スタートアドレスＳＡを出力するようになっている。

加算器２６はラッチ２１に記憶された周波数ナンバとセ
レクタ２４の出力とを加算するもので、これにより波形
メモリ９の読出アドレスを生成するようになっている。

加算器２７は、加算器２６の加算結果からラッチ２２に
記憶されたループエンドアドレスＬＥを減算するもので
、これにより読出アドレスがループエンドアドレスＬＥ
を越えたか否かを判断するようになっている。

セレクタ２８は、加算器２７のキャリーアウト信号Ｃｏ
ｕｔに応じて、ラッチ２２に記憶されたループエンドア
ドレスＬＥ又はラッチ２３に記憶されたループトップア
ドレスＬＴのいずれかを出力し加算器２９に供給するも
のである。

加算器２つは、加算器２７の出力とセレクタ２８の出力
とを加算するもので、加算結果はラッチ２５に供給され
るようになっている。

ラッチ２５は、加算器２９の出力を一時的に記憶するも
ので、このラッチの出力が波形メモリ９に供給されて楽
音波形データを読出すアドレスとして用いられる。また
、このラッチ２５の出力はセレクタ２４のＬ側に供給さ
れ、次の読出アドレスの計算に使用されるようになって
いる。

次に、上記構成のトーンジェネレータの動作について説
明する。

まず、ＣＰＵＩから周波数ナンバがラッチ２１に、ルー
プエンドアドレスＬＥがラッチ２２に、ループトップア
ドレスＬＴがラッチ２３に、それぞれセットされる。ま
た、セレクタ２４は図示しない制御部の制御によりＨｌ
ｌが選択されている。

かかる状態で、スタートアドレスＳＡがセレクタ２４に
供給されると、最初のタイムスロットでは、加算器２６
で周波数ナンバとスタートアドレスＳＡが加算され、波
形メモリ９の読出アドレスが算出される１次いで、加算
器２６が出力する読出アドレスからラッチ２２に記憶さ
れたループエンドアドレスＬＥを加算器２７で減算する
。この際、読出アドレスがループエンドアドレスＬＥを
越えていなければキャリーアウト信号Ｃｏｕｔがアクテ
ィブにならず、セレクタ２８はＬｌｌが選択されてルー
プエンドアドレスＬＥを加算器２９に供給する。これに
より、加算器２９は、加算器２７の出力とループエンド
アドレスＬＥとを加算する。

このことは、加算器２７で減算した分を再度加えること
を意味し、加算器２９からは加算器２６の出力と同じも
のが出力される。、これがラッチ２５にセットされて波
形メモリ９の読出アドレスとなる。

次のタイムスロットでは、セレクタ２４はＬ側が選択さ
れるように制御される。したがって、上記と同様の動作
を行うことにより、現在の読出アドレスに周波数ナンバ
が加算されて次の読出アドレスが計算され、波形メモリ
９に供給される。

このようにして、順次読出アドレスの計算が行われ、読
出アドレスがループエンドアドレスＬＥを越えると、つ
まり加算器２７からアクティブなキャリーアウト信号Ｃ
ｏｕｔが出力されると、セレクタ２８はＨ側が選択され
る。これにより加算器２９の一方の入力にはループトッ
プアドレスＬＴが供給される。一方、加算器２９の他方
の入力には加算器２７の出力が供給されており、これら
が加算されることにより、読出アドレスはループトップ
アドレスＬＴ、若しくはループエンドアドレスＬＥから
はみ出した分を補正した値が得られる。

以上の動作を繰り返し実行することにより、キーコード
に対応した楽音の発音が持続されることになる。

第５図は、上記トーンジェネレータ８を用いて、繰り返
し部分（ループトップアドレスＬＴとループエンドアド
レスＬＥで囲まれる部分）が１周期の正弦波である持続
する楽音波形を発生した場合の波形図を示すものである
６図示するように、不連続部分がない滑らかな正弦波の
楽音信号が得られる。

第６図は、第５図に示した楽音波形の周波数特性を示す
ものである。不要な高次倍音が発生することなく高音質
の楽音を得ることができるものとなっている。

次に、第１図に示した電子楽器の動作を第７図に示すフ
ローチャートを参照しながら説明する。

まず、電源投入等により動作が開始されると、音色初期
化処理が行われる（ステップＳｌ）、すなわち、放音す
べき音色を指定する音色ポインタを初期値に設定し、こ
の音色ポインタで指定されるＲＯＭ２内の音色テーブル
に記憶されている初期音色データをトーンジェネレータ
８に送出する。

次いで、入出力インタフェース６を介してパネル７から
のスイッチデータを入力することにより、パネル７のス
イッチ操作があったか否がが調べろれる（ステップＳ２
）、ここで、パネル７のスイッチ操作があったことが判
断されると、その操作内容に応じて音色テーブルの音色
ポインタをセットする（ステップＳ３）、これにより、
音色ポインタで指定された音色データがトーンジェネレ
ータ８に出力され、このトーンジェネレータ８から波形
メモリ９に上位アドレス（図示しない）として与えられ
ることにより、波形メモリ９中の該当する音色の楽音波
形データが選択される。

一方、上記ステップＳ２でパネル７のスイッチ操作がな
かったことが判断されると、入出力インタフェース６を
介してキーボード４のデータを読み込むことにより、押
鍵があったか否かが調べられる（ステップＳ４）、そし
て、押鍵があったことが判断されると、発音処理を行う
（ステップＳ５）、この発音処理は、トーンジェネレー
タ８及びエンベロープジェネレータｌＯに音色、タッチ
、音域に応じたデータを転送して発音開始を指示する処
理である。これにより、サウンドシステム１３から楽音
が発音されることになる。

一方、上記ステップＳ４で押鍵がなかったことが判断さ
れると、入出力インタフェース６を介してキーボード４
のデータを読み込むことにより、離鍵があったか否かが
調べられる（ステップＳ６）。

そして、離鍵があったことが判断されると、消音処理を
行う（ステップＳ７）、この消音処理は、トーンジェネ
レータ８及びエンベロープジェネレータ１０に音色、タ
ッチ、音域に応じたデータを転送して発音終了を指示す
る処理である。これにより、サウンドシステム１３から
の発音が中止されることになる。この際、発音は完全に
中止されるのではなく、離鍵に伴ういくらかの音が残る
ことになる。

以上の一連の処理が終了するとステップＳ２へ戻り、上
述した動作を繰り返し実行する。これにより、パネル７
のスイッチ操作、キーボード４の押鍵又は離鍵に伴って
音色を変更しつつ、放音又はその中止が行われることに
なる。

［発明の効果］ 以上詳述したように１本発明によれば波形メモリの終端
部特定区間の所定周期の波形データを繰り返し読み出す
際にも繰り返し部分で不連続な部分が発生せず、したが
って楽音のつながりが自然になるとともに不要な高次倍
音の発生を防止することができ、高音質の楽音が得られ
る楽音発生装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１ｒＭないし第７図はこの発明の実施例を示すもので
、第１図は電子楽器の該略構成を示すブロック図、第２
図はトーンジェネレータの構成を示すブロック図、第３
図は波形メモリの記憶形式を示す図、第４図は波形メモ
リに記憶される楽音波形データを説明するための図、第
５図は本発明を適用して得られた楽音波形の一例を示す
図、第６図は第５図に示す楽音波形の周波数特性を示す
図、第７図は動作を説明するためのフローチャートであ
り、第８図及び第９図は従来の楽音発生装置を説明する
ためのもので、第８図は従来の方式により得られる楽音
波形の一例を示す図、第９図は第８図に示す楽音波形の
周波数特性を示す図である。 １・・・ＣＰＵ、２・・・ＲＯＭ、３・・・ＲＡＭ、４
・・・キーボード、５・・・タッチセンサ、６・・・入
出力インタフェース、７・・・パネル、８・・・トーン
ジェネレータ、９・・・波形メモリ、１０・・・エンベ
ロープジェネレータ、１１・・・乗算器、１３・・・サ
ウンドシステム。 出願人　株式会社　河合楽器製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 楽音の立ち上がり部分の波形データと、この楽音の立ち
   上がり部分に連続する楽音の定常部分の波形データとを
   あらかじめ記憶した波形メモリを備え、前記楽音の立ち
   上がり部分の波形データを１回読出した後に前記楽音の
   定常部分の波形データを繰り返し読出して楽音を発生す
   る楽音発生装置であつて、 前記波形メモリに記憶する波形データは、楽音の立ち上
   がり部分の波形データと、これに続く楽音の定常部分の
   所定区間に含まれる波形データに減衰特性の重み付けを
   施したものと、前記楽音の定常部分の任意区間の波形デ
   ータに基づいて合成した単周期の合成波形データを前記
   所定区間に含まれる波数と同数だけ連結して立ち上がり
   特性の重み付けを施したものとを加えた波形データと、
   これに続く前記単周期の合成波形データとでなることを
   特徴とする楽音発生装置。