JPH0514917B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、周波数変調演算又は振幅変調演算
等の変調演算を用いて楽音波形信号の合成を行う
楽音形成装置に関し、特に、簡単な演算により比
較的多数の周波数成分を制御し得るようにしたこ
とに関する。

従来技術 可聴周波数領域の周波数変調演算によつて所望
のスペクトル構成を持つ楽音信号を合成する場
合、変調波又は被変調波を発生するために波形メ
モリが演算回路に組込まれる。従来の周波数変調
（以下FMと略称する）演算回路では波形メモリ
として正弦波又は所定の波形を固定的に記憶した
メモリが用いられていたため、合成すべき楽音の
音色は専ら演算パラメータ及び演算式の構造に従
つて制御されるようになつていた。従つて、倍音
成分を十分に有する満足のゆく音色の楽音を合成
するには単純な１項式のFM演算では不十分であ
り、多重式又は多項式のFM演算を行わねばなら
なかつた。このため、演算回路の構造が複雑かつ
大型化し、また、時分割で各演算項の演算を行う
方式にあたつては制御クロツクを高速化せざるを
得なくなり、コスト高になる傾向にあつた。同様
の問題はFM演算型のものに限らず、可聴周波数
領域の振幅変調（以下AMと略称する）演算型の
楽音形成装置においても存在する。

発明の目的 この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、
所定の変調演算によつて楽音波形信号を形成する
装置において、比較的簡単な構成によつて音色の
時間的変化や複雑な音色制御を可能にすることを
目的とする。

発明の概要 この発明に係る楽音形成装置は、読み書き可能
な波形記憶手段と、この波形記憶手段の記憶デー
タを所望の音高に応じて読み出すためのアドレス
信号を供給するアドレス信号供給手段と、前記ア
ドレス信号供給手段から前記波形記憶手段に供給
されるアドレス信号を、前記波形記憶手段から読
み出された波形データに対応して変調するアドレ
ス信号変調手段と、前記波形記憶手段から読み出
された波形データを遅延したデータによつて前記
波形記憶手段の記憶波形を書替える記憶波形書替
手段とを具えたものである。

これにより、前記波形記憶手段から読み出され
た波形データに対応して、該波形記憶手段の読み
出しアドレス信号が変調され、周波数変調演算が
行われることになる。しかも、この波形記憶手段
の記憶波形が、波形記憶手段から読み出された波
形データを遅延したデータによつて書き換えられ
るので、周波数変調演算で使用される変調波及び
搬送波の波形が随時変化することになる。これに
より、周波数変調演算におけるパラメータを変更
することなく、その合成波形を時間的に変化させ
ることができる。しかも、１個の波形記憶手段を
使用するだけで周波数変調演算を行うので、構成
が簡単であり、更には、その波形記憶手段から読
み出された波形データを遅延したデータによつて
その記憶波形を書替えるので、ハードウエア構成
が簡単である。

従つて、多重式又は多項式等の複雑な演算式を
用いることなく、また、複雑な演算パラメータ制
御を特に行うことなく、音色の時間変化や複雑な
音色制御を容易に行うことができ、しかも、ハー
ドウエア構成が簡単であるという効果を奏する。

実施例 第１図はこの発明に係る楽音形成装置を実施し
た電子楽器の基本的構成を示すもので、楽音形成
オペレータ１０と制御信号発生回路１１の部分が
この発明の主要部に相当する。まず、第１図につ
いて簡単に説明すると、鍵盤１２の各鍵の押鍵又
は離鍵を押鍵検出回路１３によつて検出し、この
検出出力に基き単音優先回路１４で単一の押圧鍵
を所定の優先基準に従つて選択し、選択された押
圧鍵のキーコードKCとキーオン信号KON（押鍵
時に“１”、離鍵時に“０”となる信号）を出力
する。位相データ発生器１５は、キーコードKC
に基き押圧鍵の音高に対応するレートで変化する
位相データＰ(t)（瞬時位相角情報）を発生する。
楽音形成オペレータ１０は、位相データＰ(t)を位
相パラメータとして用いて所定の変調演算式（例
えばFM演算式）に従つて楽音波形信号を形成す
るものである。制御信号発生回路１１は、オペレ
ータ１０に演算パラメータその他制御信号を供給
するもので、音色選択回路１６から与えられる音
色情報TCに応じて所定の変調指数データIDXを
発生すると共に所定のタイミングで初期波形書込
信号及びメモリ切替信号M1／2を発生す
る。エンベロープ発生器１７はキーオン信号
KONに応じてエンベロープ波形信号EVを発生す
るもので、発生すべきエンベロープ波形は音色情
報TCによつて選択される。尚、後述するように、
初期波形書込信号が“０”のときはオペレ
ータ１０での楽音合成演算が開始していないの
で、その分だけエンベロープ波形信号EVの立上
りを遅らせるためにアンド回路１８が設けられて
いる。すなわち、アンド回路１８にはキーオン信
号KONと初期波形書込信号が入力されてお
り、が“０”のときキーオン信号KONがエ
ンベロープ発生器１７に与えられることを禁止す
る。乗算器１９は、オペレータ１０から出力され
た楽音波形信号にエンベロープ波形信号EVを乗
算し、振幅エンベロープを付与するためのもので
ある。乗算器１９の出力は図示しないＤ／Ａ変換
器等を経由して最終的にサウンドシステム２０に
至る。

第２図は楽音形成オペレータ１０の一例を示す
図で、RAM（ランダムアクセスメモリの略）か
ら成る読み書き可能な２つの波形メモリ２１，２
２を備えている。巡回型のFM演算によつて楽音
波形信号の合成を行う２つのFMオペレータ１０
Ａ，１０Ｂが設けられており、これが楽音波形合
成手段に相当する。各波形メモリ２１，２２は各
FMオペレータ１０Ａ，１０Ｂ内に組込まれてい
る。各FMオペレータ１０Ａ，１０Ｂは、波形メ
モリ２１，２２と、この読み出し出力に変調指数
データIDXを乗算する乗算器２３，２４と、乗算
器２３，２４の出力を位相データＰ(t)に加算して
位相変調を行う加算器２５，２６とを備えてい
る。加算器２５，２６の出力が対応する波形メモ
リ２１，２２の位相アドレス入力ADに与えられ
る。

波形メモリ２１に記憶した波形の関数を_n（θ）
で表わし、その位相アドレス入力信号の瞬時値を
θとし、乗算器２３の出力をIDX・_n（θ₁）とす
ると（但しθ₁は現在のθの１サンプル点前の位相
アドレス値であり、加算器２５、波形メモリ２
１、乗算器２３のループには１サンプル時間の遅
延が設定されているものとする）、波形メモリ２
１の出力は、 _n（θ）＝_n｛Ｐ(t)＋IDX・_n（θ₁）｝ ……(1) となり、これがFMオペレータ１０Ａにおける楽
音合成用変調演算式である。他方のFMオペレー
タ１０Ｂも同様である。

初期波形メモリ２７は所定の初期波形の１周期
（又は複数同期でもよい）を予め記憶したROM
（リードオンリーメモリの略）から成り、位相デ
ータＰ(t)に従つてこの初期波形が読み出される。
このメモリ２７の読み出し出力はセレクタ２８の
Ｂ入力に与えられる。セレクタ２８のＡ入力には
波形メモリ２２の読み出し出力が与えられる。こ
のセレクタ２８の選択制御入力Ａ／には初期波
形書込信号が与えられ、該信号が“０”
のときＢ入力（初期波形データ）を選択し、“１”
のときＡ入力を選択する。セレクタ２８の出力は
一方の波形メモリ２１のデータ入力D_INに与えら
れる。他方の波形メモリ２２のデータ入力D_INに
は波形メモリ２１の読み出し出力が与えられる。

アンド回路２９には初期波形書込信号と
メモリ切替信号M1／2が与えられており、その
出力が一方の波形メモリ２１の読み書き制御入力
Ｒ／に与えられる。他方の波形メモリ２２の読
み書き制御入力Ｒ／にはメモリ切替信号M1／
M2をインバータ３０で反転した信号が与えられ
る。

波形メモリ２１，２２の読み出し出力はセレク
タ３１のＡ，Ｂ入力に別々に与えられる。セレク
タ３１はメモリ切替信号M1／2が“１”のとき
Ａ入力に加わる波形メモリ２１の出力（すなわち
FMオペレータ１０Ａの出力）を選択し、“０”
のときＢ入力に加わる波形メモリ２２の出力（す
なわちFMオペレータ１０Ｂの出力）を選択す
る。

各制御信号，M1／2の発生例を示すと
第３図のようである。すなわち、制御信号発生回
路１１（第１図）はキーオン信号KONと位相デ
ータＰ(t)を入力しており、キーオン信号KONが
“１”に立上つたとき位相データＰ(t)に基き波形
１周期分の時間を検出し、この間で初期波形書込
信号を“０”にする。また、最初はメモリ
切替信号M1／2を“１”にし、オペレータ１０
Ａの波形メモリ２１を選択する。信号が
“０”の間、セレクタ２８はＢ入力を選択し、こ
の間でメモリ２７から読み出される１周期分の初
期波形データが波形メモリ２１に入力される。ま
た、信号が“０”の間はアンド回路２９の
出力が“０”であり、波形メモリ２１はＲ／入
力の“０”により書込みモード(W)に設定される
（第３図のメモリ２１のモードの欄参照）。従つて
初期波形データが波形メモリ２１に書込まれる。
尚、このとき乗算器２３の出力は“０”であり、
書込みアドレスは位相データＰ(t)によつて指定さ
れる。

初期波形書込信号は“１”に立上ると、
アンド回路２９が可能化され、波形メモリ２１が
読み出しモード(R)に設定される。従つて、波形メ
モリ２１に記憶した波形データがアドレス入力
ADに加わる位相アドレス信号θに応じて読み出
されるようになり、オペレータ１０Ａにおいて前
述の(1)式に従う楽音合成演算が行われる。当初
は、関数_n（θ）は初期波形に対応している。ま
た、この間はメモリ切替信号M1／2の“１”に
よりセレクタ３１で波形メモリ２１の出力（オペ
レータ１０Ａの出力）を選択し、この楽音形成オ
ペレータ１０で形成した楽音波形信号として出力
する。一方、この間では、信号M1／2の“１”
（インバータ３０の出力“０”）により他方の波形
メモリ２２が書込みモード(W)とされ、FMオペレ
ータ１０Ａで合成した楽音波形信号（つまり波形
メモリ２１の出力）が波形メモリ２２に逐次書込
まれる。このとき乗算器２４の出力は“０”であ
り（メモリ２２が読み出されていないため）、波
形メモリ２２の書込みアドレスは位相データＰ(t)
によつて指定される。

やがて、メモリ切替信号M1／2が“０”に立
下ると、波形メモリ２１，２２の読み書きモード
（Ｒ，Ｗ）が逆転し、かつセレクタ３１がＢ入力
を介して波形メモリ２２の読み出し出力（つまり
オペレータ１０Ｂで合成した楽音波形信号）を選
択するようになる。このとき波形メモリ２２に記
憶されている波形は、初期波形とは異なり、直前
のFMオペレータ１０Ａの演算によつて合成され
た楽音波形の１周期である。従つて、FMオペレ
ータ１０Ｂの演算式は基本的には前記(1)式と同じ
であるが、関数_n（θ）が前回とは異つており、
これにより、合成される楽音波形信号の倍音構成
も前回とは異なるものとなる。尚、既に初期波形
書込信号が“１”に立上つているのでセレ
クタ２８はＡ入力を介して波形メモリ２２の読み
出し出力を選択しており、書込みモードとなつた
波形メモリ２１には波形メモリ２２の読み出し出
力（つまりオペレータ１０Ｂで合成した楽音波形
信号）が書込まれる。

やがて、再びメモリ切替信号M1／2が“１”
に立上ると、波形メモリ２１，２２の読み書きモ
ードが再度逆転し、かつセレクタ３１がＡ入力を
介して波形メモリ２１の出力を選択するようにな
る。このとき波形メモリ２１に記憶されている波
形は、直前のオペレータ１０Ｂの演算によつて合
成された楽音波形の１周期であり、従つて、前記
(1)式の関数_n（θ）が前回とは更に異なるものと
なり、合成される楽音波形信号の倍音構成も更に
異なるものとなる。

こうしてFM演算で用いる演算の関数_n（θ）
が次第に変化してゆき、得られる楽音波形信号の
音色が時間的に変化し、また、その倍音構成も複
雑にすることができる。この変化のパターンはメ
モリ切替信号M1／2によつて制御することがで
きる。従つて、メモリ切替信号M1／2の発生シ
ーケンスは音色情報TCに応じて制御するように
するとよい。

因みに、得られる楽音波形の変化を略図で示す
と第４図のようになる。第４図ａは位相アドレス
信号の変化を示す図で、ｂは波形メモリ２１，２
２に記憶する波形及び得られる楽音波形の変化を
示す図である。実線A₁が波形メモリ２１に記憶
した初期波形を示し、a₁が正規の位相アドレス信
号Ｒ(t)を示す。a₁がA₁に応じて変調されるので、
波形メモリ２１のアドレス入力に加わる信号は例
えばa₂のようになり、これにより波形メモリ２１
から読み出される波形はA₂のようになる。メモ
リの読み書きモードが切替えられたとき、波形
A₂が波形メモリ２２に記憶されているとすると、
a₁がA₂に応じて変調されるので、波形メモリ２
２のアドレス入力はa₃のようになり、これにより
波形メモリ２２から読み出される波形はA₃のよ
うになる。このように出力楽音波形を随時変化さ
せることができる。

尚、上記実施例では２つの波形メモリ２１，２
２を交互に書替えるようにしているが、同時に読
み書き可能なRAMを１つだけ用いて波形メモリ
を構成してもよい。その場合、一方のオペレータ
１０Ｂは不要であり、第５図に示すように波形メ
モリ２１の読み出し出力を遅延回路３２で適宜遅
延してセレクタ２８を介して該メモリ２１に入力
するようにすればよい。また、第２図のセレクタ
３１の出力を波形メモリ２１，２２のデータ入力
D_INに与えるようにしてもよい。

また、上記実施例では巡回型のFMオペレータ
を用いているが、第６図のような通常のFMオペ
レータにおいても勿論この発明を実施することが
できる。変調波位相データω_nｔに応じて波形メ
モリ３３が読み出され、乗算器３４で変調指数デ
ータIDXが乗算され、加算器３５で搬送波位相デ
ータω_cｔが変調波信号によつて変調され、この
加算器３５の出力によつて波形メモリ３６が読み
出され、該波形メモリ３６の出力としてFM演算
による楽音波形信号が得られる。ここにおいて、
波形メモリ３３，３６の両方又は一方をRAMで
構成し、RAMのデータ入力に波形メモリ３６の
出力を破線で示すように入力して記憶波形の書替
えを行う。この波形書替え方法としては、第２図
のように２つのRAMを用いる方法又は第５図の
ように１つのRAMと遅延回路を用いる方法のい
ずれでもよく、その細部の図示は省略する。ま
た、第６図においては初期波形メモリ及び書替制
御のための回路等も図示を省略したが、第２図か
ら容易に理解し得るところである。

勿論、１項式に限らず多重式又は多項式のFM
演算回路においてもこの発明を実施することがで
きる。その場合、複数の波形メモリのうち１又は
複数をRAMで構成し、このRAMのデータ入力
に任意の箇所から引き出した楽音波形信号（必ら
ずしも最終の楽音波形信号とは限らない）を入力
するようにすればよい。その一例を示すと第７図
のようであり、オペレータOP１は第６図と同様
のものであり、このオペレータOP１の出力を変
調信号として入力したオペレータOP２は、搬送
波位相データω_C2ｔを位相変調するための加算器
３７と波形メモリ３８、乗算器３９を含んでい
る。各乗算器３４，４０，３９に加わるIDX₁，
IDX₂，IDX₃は変調指数又は振幅係数である。波
形メモリ３３，３６，３８のどれかをRAMで構
成し、このRAMのデータ入力に破線で示すよう
なレートで楽音波形信号を供給し、記憶波形の書
替えを行う。書替え方法は前述同様２つのRAM
又は１つのRAMと遅延回路のどちらの方法でも
よく、この点は図示を省略してある。また、初期
波形メモリ、書替制御のための回路についても図
示を省略した。

勿論、多重又は多項FM演算における各オペレ
ータOP１，OP２……はハードウエア的に別体で
なくてもよく、１つのFMオペレータハードウエ
アを時分割共用したものであつてもよい。

また、上記実施例では単音楽器として説明され
ているが、第１図の単音優先回路１４をキーアサ
イナに置換えれば複音型とすることができる。そ
の場合、読み書き可能な波形メモリを発音チヤン
ネル数分だけ設ければ、各音毎に独立に音色の時
間的変化を実現することができる。

この発明は上述のようなFM演算型の楽音形成
装置に限らず、特開昭56−62297号その他に示さ
れたようなAM演算型の楽音形成装置にも適用す
ることができる。その場合、オペレータにおける
演算構成が変わるだけであり、読み書き可能な波
形メモリの読み書き制御に関しては上記実施例と
同様に実施することができる。

発明の効果 以上の通りこの発明によれば、波形記憶手段か
ら読み出された波形データに対応して該波形記憶
手段の読み出しアドレス信号が変調されるので、
簡単な構成で周波数変調演算が行われることにな
り、しかも、この波形記憶手段の記憶波形が、波
形記憶手段から読み出された波形データを遅延し
たデータによつて書き換えられるので、周波数変
調演算で使用される変調波及び搬送波の波形が随
時変化することになる。これにより、複雑な変調
演算や複雑な演算パラメータ制御を特に行うこと
なく、音色の時間変化や複雑な音色制御を容易に
行うことができ、しかも、ハードウエア構成が簡
単であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る楽音形成装置を実施し
た電子楽器の基本的構成例を示すブロツク図、第
２図はこの発明の一実施例を示すもので、第１図
の楽音形成オペレータの内部構成を示すブロツク
図、第３図は第２図の動作例を示すタイミングチ
ヤート、第４図は第２図の回路で得られる波形の
変化例を示す波形図、第５図はこの発明の別の実
施例を示すブロツク図、第６図及び第７図はFM
演算形式の変更に応じたこの発明の適用例を夫々
略示するブロツク図、である。 １０……楽音形成オペレータ、１０Ａ，１０
Ｂ，OP１，OP２……FMオペレータ、１１……
制御信号発生回路、１５……位相データ発生器、
２１，２２……読み書き可能な波形メモリ、２７
……初期波形メモリ、２８，３１……セレクタ、
３２……遅延回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 読み書き可能な波形記憶手段と、 この波形記憶手段の記憶データを所望の音高に
   応じて読み出すためのアドレス信号を供給するア
   ドレス信号供給手段と、 前記アドレス信号供給手段から前記波形記憶手
   段に供給されるアドレス信号を、前記波形記憶手
   段から読み出された波形データに対応して変調す
   るアドレス信号変調手段と、 前記波形記憶手段から読み出された波形データ
   を遅延したデータによつて前記波形記憶手段の記
   憶波形を書替える記憶波形書替手段と を具えた楽音形成装置。