JPH05150780A

JPH05150780A - 楽音合成装置

Info

Publication number: JPH05150780A
Application number: JP3315031A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Nishimoto; 哲夫西元
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1993-06-18
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: JP3404756B2

Abstract

(57)【要約】【目的】固定フォルマント的な音色を上手く表現でき
る楽音合成装置を提供する。【構成】各周期の開始点と終了点の波形値が「０」
で、各周期の開始点の波形データにマークが付された複
数周期の波形データを記憶する波形メモリと、各々、発
音すべき音高に対応した時間だけ相互に遅延し、周期の
開始点に対応した値から終了点に対応した値に一定レー
トで変化する多層の位相データを発生し、波形メモリか
らマークの付された波形データで始まる１周期分の波形
データを読み出す動作を各相に対応した位相データに従
って並列実行し、１周期分の波形データを読み出した後
は、前記周期の開始点に対応した位相データが供給され
るのに応答し、既に読み出した周期の次の周期の波形デ
ータを読み出すアドレスジェネレータと、読み出された
各波形データの波形値を加算して出力し、波形データが
読み出されていない期間については振幅「０」の波形値
を出力するアキュムレータとを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フォルマント音を合
成する楽音合成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自然楽器や人声の発音機構は、直接的に
振動が励起される「励振器」と励振器により励起された
振動に共鳴する「共鳴器」とから構成されるとみること
ができる。例えば、図１２に示すように、バイオリンは
弦が「励振器」であり、胴が「共鳴器」である。サック
スはリードが「励振器」であり、管が「共鳴器」であ
る。また、人声の発音機構においては声帯が「励振器」
であり、声道が「共鳴器」である。ここで、励振器は発
音すべき音のピッチによって音を構成するスペクトルの
分布が変化する。図１３（ａ）は、ピッチの低い音を発
声した（上側）場合およびピッチの高い音を発声した場
合（下側）に、励振器たる声帯に発生する振動のスペク
トルを例示したものである。これらの図に示すように、
発生する音のピッチが高くなると、スペクトルの分布は
各スペクトルの包絡線形状を維持した状態で横軸（周波
数）方向に一律引き延ばしたものとなる。このようなピ
ッチ変化に対するスペクトルの分布の振る舞いを以下、
便宜上“移動フォルマント的である”という。一方、共
鳴器たる声道は、図１３（ｂ）に示すように、声帯から
伝播してくる音振動のピッチとは無関係に所定の伝送利
得周波数特性を維持する。このように、発音あるいは共
鳴しようとする音のピッチに依らず、一定のフォルマン
ト形状を出力する性質のことを以下では“固定フォルマ
ント的である”という。

【０００３】このように、「励振器」と「共鳴器」とで
は演奏ピッチの高低に対するスペクトラム包絡特性の変
化の仕方は異なっている。また、人声あるいは楽器等に
よりその音色に対する「励振器」と「共鳴器」の寄与す
る割合は各々異なっている。例えば人声の場合、「共鳴
器」である声道の特性が支配的であり、固定フォルマン
ト的な音色となる。一方、金管楽器等の場合、「共鳴
器」の影響をあまり受けず、移動フォルマント的な音色
となる。さらに、ギター等の場合、「励振器」と「共鳴
器」の両方の特徴を備えた音色となる。

【０００４】ところで、従来、楽音合成装置としてＦＭ
方式を利用したものや、ＰＣＭ方式を利用したサンプラ
等が知られている。これらによる合成音は、基本的には
ピッチ変化に対してスペクトルの凹凸形状が横軸（周波
数）方向に伸縮する、いわゆる移動フォルマント音であ
る。このため、従来、ピッチ変化に対してスペクトルの
凹凸形状が固定されている、いわゆる固定フォルマント
音を表現するために様々な工夫がなされてきた。例え
ば、ＦＭ方式を利用した楽音合成装置においては、変調
指数をキースケーリングすることにより固定フォルマン
ト的な音色を表現していた。また、サンプラ等の波形記
憶／読み出し方式を利用した楽音合成装置においては、
鍵盤音域を細かく分割して各区間毎にその区間の代表的
なピッチで発音された生楽器音を録音してそれらの波形
を取り込む。そして、音域毎のサンプル波形を再生する
ことにより、固定フォルマント的な音色を表現してい
た。一方、固定フォルマント音の合成専用装置として
は、ＬＰＣ型、ＰＡＲＣＯＲ型等の音声合成装置が知ら
れている。また、その他の例は特開平２−２５４４９７
および特開平２−２７１３９７に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＦ
Ｍ方式を利用した楽音合成装置においては、ある特定の
音域以外は固定フォルマント的な音色を上手く表現でき
なかった。一方、上述したサンプラ等においては、１つ
１つのキーについてサンプリングを行えば固定フォルマ
ント的な音色を上手く表現できると考えられる。しかし
ながら、それを行った場合、ハードウエアの構成が複雑
になると同時に製造コストが著しく嵩み、コスト／性能
比に見合わなくなることが予想され現実的でない。この
ように、従来の楽音合成装置は人声やオーボエの様な極
度に固定フォルマント的な音色には対応しきれず、上述
した固定フォルマント音の合成専用装置には到底及ばな
いという問題があった。

【０００６】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、固定フォルマント的な音色を上手く表現でき
る楽音合成装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上に述べた
課題を解決するために、複数周期からなり、各周期の開
始点および終了点における波形値が「０」である波形デ
ータを記憶し、各周期の開始点に対応する波形値につい
ては、マークの付された波形データを記憶している波形
メモリと、各々、発音すべき音高に対応した時間だけ相
互に遅延し、前記周期の開始点に対応した値から終了点
に対応した値に一定レートで変化する多層の位相データ
を発生する位相発生手段と、前記波形メモリから前記マ
ークの付された波形データで始まる１周期分の波形デー
タを読み出す動作を前記各相に対応した位相データに従
って並列実行し、１周期分の波形データを読み出した後
は、前記周期の開始点に対応した位相データが供給され
るのに応答し、既に読み出した周期の次の周期の波形デ
ータを読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段によ
って読み出された各波形データの波形値を加算した波形
値を出力し、波形データが読み出されていない期間につ
いては振幅「０」の波形値を出力する加算手段とを具備
することを特徴としている。

【０００８】

【作用】上述の構成によれば、各々、発音すべき音高に
対応した時間だけ相互に遅延し、上記波形メモリに記憶
される波形の周期の開始点に対応した値から終了点に対
応した値に一定レートで変化する多層の位相データが発
生される。そして、上記波形メモリから上記マークの付
された波形データで始まる１周期分の波形データを読み
出す動作が前記各相に対応した位相データに従って並列
実行され、１周期分の波形データが読み出された後は、
前記周期の開始点に対応した位相データが供給されるの
に応答し、既に読み出された周期の次の周期の波形デー
タが読み出される。さらに、読み出された各波形データ
の波形値は加算されて出力され、波形データが読み出さ
れていない期間については振幅「０」の波形値が出力さ
れる。この結果、不連続点のない波形による固定フォル
マント音が合成される。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について説明する。図１は、この発明の一実施例による
楽音合成装置の構成を示すブロック図である。図におい
て、１は音色選択部である。操作者は、この音色選択部
１に設けられた操作子を操作することにより、発音させ
るべき音が移動フォルマント音であるか、あるいは固定
フォルマント音であるかを設定する。２は音色設定部で
ある。操作者は、移動フォルマント音および固定フォル
マント音を含んだ音を合成する場合、この音色設定部２
に設けられた操作子を操作することにより、発音させる
べき音における移動フォルマント音と固定フォルマント
音との混合比を設定する。そして、音色選択部１および
音色設定部２によって設定された設定情報は、音色パラ
メータ記憶部３に記憶される。

【００１０】４は押鍵検出割当回路であり、操作者によ
り鍵盤部５における任意のキーが押された場合、押され
たキーに対応するキーコード信号ＫＣと、キーオンパル
スＫＯＮＰを出力する。６は波形メモリであり、予め録
音採取した原音のサンプル波形を後に詳述する所定の加
工を施した状態で記憶している。

【００１１】７は固定フォルマント合成部であり、音色
パラメータ記憶部３に固定フォルマント音の合成を指示
する情報が記憶されている場合、押鍵検出割当回路４か
らキーコード信号ＫＣとキーオンパルスＫＯＮＰを取り
込み、これに基づいて固定フォルマント音を合成する。
なお、固定フォルマント合成部７による固定フォルマン
ト音の合成については後述する。

【００１２】８は移動フォルマント合成部であり、音色
パラメータ記憶部３に移動フォルマント音の合成を指示
する情報が記憶されている場合、押鍵検出割当回路４か
らキーコード信号ＫＣとキーオンパルスＫＯＮＰを取り
込み、キーコード信号ＫＣに対応したピッチに応じた読
み出し速度でサンプル波形を波形メモリ６から読み出
し、移動フォルマント音を合成する。

【００１３】乗算器９，１０およびこれらの乗算器の出
力信号を加算する加算器１１により、固定フォルマント
音および移動フォルマント音を混合する混合器が構成さ
れている。ここで、固定フォルマント音および移動フォ
ルマント音の混合比は、乗算器９および１０に供給され
る乗算係数により決定されるものであり、これらの各乗
算係数は音色パラメータ記憶部３に記憶される設定情報
に応じたものが発生される。１２はサウンドシステムで
あり、加算器１１から取り込んだ固定フォルマント音と
移動フォルマント音との混合音の信号に基づき発音を行
う。

【００１４】次に、本実施例において行われるべき前処
理について説明を行う。この前処理とは、原音を録音採
取してサンプル波形を加工し波形メモリ６に記憶させる
処理を指している。以下、図２に示す本実施例において
行われるべき前処理のフローチャートを参照しながら説
明を行う。まず、ステップＳ１において、楽器演奏によ
る原音の録音採取を行う。次に、ステップＳ２に進む
と、ステップＳ１において採取された原音のピッチ抽出
を行い、ピッチデータを得る。ピッチデータは複数周期
の平均によって決定することができる。また、一般にピ
ッチ抽出は計算量が膨大であることも考慮して、本実施
例ではピッチ抽出が比較的容易な非実時間分析によって
行う。なお、ステップＳ１，Ｓ２の処理はコンピュータ
上で行われる。

【００１５】次に、ステップＳ３に進むと、ステップＳ
２において得られたピッチデータに基づき、原音波形を
ピッチ周期毎に切り出す。このとき、切り出したポイン
トから１番近いゼロクロス・ポイントを検出し、そのポ
イントを周期波形の境とする。続いて、その境からステ
ップＳ２で求められたピッチ周期で切り出し、同様に１
番近いゼロクロス・ポイントを捜す。この処理を繰り返
す。このような周期波形の切り出し点を求める処理は入
力波形にローパス処理を行った後に行うとよい。ここ
で、図３は原音波形の例を示す図であり、図中の垂線Ｌ
は平均ピッチ周期の境を示している。図中Ｐに示すよう
に、原音波形は平均ピッチ周期の境で振幅が「０」にな
っていない。この状態のまま波形切り出しを行い波形メ
モリ６に記憶させた場合、読み出しのピッチ周期を変え
ると、波形の不連続点が発生しノイジーな音になってし
まう。上記ゼロクロス検出処理において、ある程度ピッ
チ周期の境を振幅「０」に近づけることができるが、そ
れだけでは不十分である。そこで、次にステップＳ４あ
るいはステップＳ４′に進み、ピッチ周期の境における
位相あるいは振幅を強制的に「０」にする。

【００１６】ステップＳ４に進んだ場合、切り出し波形
毎にＦＦＴ（高速フーリエ変換）分析を行った後、逆Ｆ
ＦＴを行って合成し直す。この結果、位相「０」から始
まる波形が得られる。一方、ステップＳ４′に進んだ場
合、切り出し波形毎にウィンドウ波形を乗算して、ピッ
チ周期の境における振幅を「０」にする。図４は、切り
出し波形にウィンドウ波形を乗算した状態を示す図であ
る。ステップＳ４あるいはステップＳ４′の処理が終了
すると、次にステップＳ５に進む。

【００１７】ステップＳ５に進むと、ピッチ周期の境す
なわち切り出し波形の境を識別できるようにした後、波
形メモリ６に記憶させる。図５は、波形メモリ６の記録
内容を示す図である。先頭フィールドには、原音をサン
プルした時のサンプルレートが記録され、２番目のフィ
ールドには、サンプリングした楽音波形の音高、すなわ
ちサンプルキーが記録されている。そして、これらに続
くフィールドに切り出された波形データが各々マークビ
ットを含んで順次記録されている。図５には、波形デー
タのＭＳＢをマークビットとした場合の例が示されてい
る。各ピッチ周期の開始点にはＭＳＢが“１”である振
幅「０」の波形データが記憶されており、ピッチ周期の
途中の波形データはＭＳＢが“０”となっている。ここ
で、マークビットにはＭＳＢ、ＬＳＢのどちらのビット
を使用しても良い。

【００１８】このようにして、波形メモリ６に記憶され
たサンプル波形は、固定フォルマント音の合成時におい
て、様々なピッチ周期に対応した時間間隔で読み出され
る。図６は、サンプル波形を低ピッチ再生した場合と高
ピッチ再生した場合を示す波形図である。（ａ）は原音
のサンプル波形を示しており、（ｂ）は低ピッチ再生に
よる読み出し波形を示し、（ｃ）は高ピッチ再生による
読み出し波形を示している。低ピッチ再生の場合、個々
の波形データを読み出す時間間隔はサンプリング時のサ
ンプル周期と同じであるが、１波を読み出す毎に振幅が
「０」の区間を挿入することによりピッチ周期ｔ′とし
ている。一方、高ピッチ再生の場合、個々の波形データ
の読み出し周期は、低ピッチ再生のときと同様、サンプ
リング時のサンプル周期に対応した読み出し速度で読み
出しを行うが、前の波形の読み出しが終わらないうちに
前の波形の読み出し開始時刻から時間ｔ″だけ経過した
時点で次の波形が読み出される。そして、読み出された
各波を重ねて振幅を加算することにより高ピッチによる
読み出し波形が得られる。

【００１９】次に、図７および図８を参照しながら、固
定フォルマント合成部７の構成について詳述する。図７
は固定フォルマント合成部７の構成（波形メモリ６を含
めて図示してある。）を示すブロック図であり、図８は
波形メモリ６の記憶内容と各アドレスの関係を示す図で
ある。図７において、６１ａ〜ｄはアドレスジェネレー
タであり、再生時のピッチ周期分位相をずらした波形メ
モリ６の相対アドレスＡＧ１〜４を５０ｋＨ_Zのアドレ
ス発生レートで出力する。この相対アドレスＡＧ１〜４
とは、図８に示すように、読み出すべきサンプル波形の
周期の開始点のアドレスを開始アドレス「０」とした各
波形データの相対アドレスのことである。また、図７に
おいて、図示を省略したアドレス選択信号発生源によ
り、アドレスジェネレータ６１ａ〜ｄによるアドレス発
生レートの４倍の周波数、すなわち２００ｋＨ_Zのパル
スがアドレス選択信号ＡＤＳＥＬとして発生される。

【００２０】６２ａ〜ｄはラッチ回路であり、アドレス
ジェネレータ６１ａ〜ｄに各々対応しており、サンプル
波形における周期の開始点の絶対アドレスＡＡ１〜４が
書き込まれる。この絶対アドレスＡＡ１〜４とは、図８
に示すように、波形メモリ６の先頭アドレスから起算し
た各サンプル波形の周期の開始点を捜すための絶対アド
レスのことである。６３ａ〜ｄは加算器であり、アドレ
スジェネレータ６１ａ〜ｄから出力される相対アドレス
ＡＧ１〜４と、ラッチ回路６２ａ〜ｄから出力される絶
対アドレスＡＡ１〜４とを各々について加算し、波形メ
モリ６の実効アドレスＡＤ１〜４として出力する。

【００２１】６４は波形アドレス選択部であり、加算器
６３ａ〜ｄから出力される実効アドレスＡＤ１〜４を、
アドレス選択信号ＡＤＳＥＬが発生される毎にＡＤ１〜
４の順番で順次選択して出力する。６５はセレクタであ
り、波形アドレス選択部６４から出力される実効アドレ
スＡＤ１〜４が入力端子Ａに入力され、後述するマーク
アドレス供給部６９から出力されるサンプル波形の周期
の開始点を捜すためのアドレス信号ＭＡが入力端子Ｂに
入力される。そして、これらをアドレス選択信号ＡＤＳ
ＥＬに従って選択し、波形メモリ６に対して順次出力す
る。

【００２２】６６はマーク検出部であり、波形メモリ６
の読み出しデータからマークビットが検出されると、マ
ーク検出信号ＭＦを出力する。６７はセレクタであり、
マーク検出信号ＭＦを入力し、これをアドレス選択信号
ＡＤＳＥＬに従って出力端子ＡあるいはＢから出力す
る。すなわち、アドレス選択信号ＡＤＳＥＬがＨｉｇｈ
レベルの場合、出力端子Ａからマーク読取パルスＭＫＷ
を出力する。一方、アドレス選択信号ＡＤＳＥＬがＬｏ
ｗレベルの場合、出力端子Ｂからマーク探索パルスＭＫ
Ｍを出力する。

【００２３】６８はフリップフロップ回路であり、セレ
クタ６７から出力されるマーク探索パルスＭＫＭによっ
てセットされ、後述するピッチクロック発生部８１から
出力されるフェーズパルスφによってリセットされる。
７０は加算器であり、後述するスタートアドレスＳＴＡ
Ｄに「１」を加算して出力する。マークアドレス供給部
６９は、キーオンパルスを取り込んだタイミングで、加
算器７０から出力された値を初期値としてカウントアッ
プを開始する。そして、フリップフロップ回路６８から
出力される出力信号Ｑ１に基づいてカウントの停止と再
開を制御し、各時点のカウント値を周期の開始点を捜す
ためのアドレス信号ＭＡとして出力する。７１はラッチ
回路であり、セレクタ６７から出力されるマーク探索パ
ルスＭＫＭをラッチ信号として受けると、マークアドレ
ス供給部６９から出力される周期の開始点を捜すための
アドレス信号ＭＡをラッチし、これをアドレス信号ＭＡ
Ａとして出力する。

【００２４】７２ａ〜ｄはセレクタである。セレクタ７
２ａにはスタートアドレスＳＴＡＤが入力端子Ａに入力
され、ラッチ回路７１から出力されるアドレス信号ＭＡ
Ａが入力端子Ｂに入力される。セレクタ７２ｂ〜ｄには
アドレス「０」が入力端子Ａに入力され、ラッチ回路７
１から出力されるアドレス信号ＭＡＡが入力端子Ｂに入
力される。キーオンパルスＫＯＮＰがＨｉｇｈレベルの
場合、セレクタ７２ａは、スタートアドレスＳＴＡＤを
ラッチ回路６２ａに対して出力し、セレクタ７２ｂ〜ｄ
は、アドレス「０」をラッチ回路６２ｂ〜ｄに対して出
力する。一方、キーオンパルスＫＯＮＰがＬｏｗレベル
の場合、セレクタ７２ａ〜ｄは、アドレス信号ＭＡＡを
各々ラッチ回路６２ａ〜ｄに対して出力する。７３ａ〜
ｄはＯＲ回路であり、各々後述するフリップフロップ回
路８０ａ〜ｄから出力されるカウントイネーブル信号Ｃ
Ｅ１〜４とキーオンパルスＫＯＮＰとのＯＲをとったラ
ッチ信号をラッチ回路６２ａ〜ｄに対して出力する。

【００２５】７４はラッチ回路であり、アドレス選択パ
ルスＡＤＳＥＬを受けると、波形メモリ６から異なる４
位相のアドレスにより読み出された波形データをラッチ
し、これを出力する。７５はアキュームレータであり、
ラッチ回路７４から出力された異なる４位相の波形デー
タを加算して出力する。

【００２６】ピッチクロック発生部８１は、キーコード
に対応した周波数ナンバを記憶しており、キーコード信
号ＫＣを取り込むと、これに対応する周波数ナンバを順
次累算し、この結果に基づいてフェーズパルスφを発生
する。したがって、このフェーズ信号φのパルスはピッ
チ周期に対応して発生される。７６は先頭アドレス供給
部であり、キーオンパルスＫＯＮＰを取り込んだタイミ
ングで記憶してあるスタートアドレスＳＴＡＤを出力す
る。このスタートアドレスＳＴＡＤは、図８に示すよう
に第１波の先頭波形データが記憶されているアドレスで
ある。

【００２７】７７および７８は共にデマルチプレクサで
ある。デマルチプレクサ７７はピッチクロック発生部８
１から出力されるフェーズパルスφを４つのパルスＤＰ
１１〜１４に分散して出力する。デマルチプレクサ７８
はセレクタ６７から出力されるマーク読取パルスＭＫＷ
を４つのパルスＤＰ２１〜２４に分散して出力する。そ
して、デマルチプレクサ７７から出力された４つのパル
スＤＰ１１〜１４は、フリップフロップ回路８０ａ〜ｄ
にセット信号として各々取り込まれる。一方、デマルチ
プレクサ７８から出力された４つのパルスＤＰ２１〜２
４は、ＯＲ回路７９ａ〜ｄにより各々キーオンパルスＫ
ＯＮＰとＯＲをとられた後、フリップフロップ回路８０
ａ〜ｄにリセット信号として取り込まれる。フリップフ
ロップ回路８０ａ〜ｄは、これらセット信号およびリセ
ット信号に対応したカウントイネーブル信号ＣＥ１〜４
を、各々アドレスジェネレータ６１ａ〜ｄおよびラッチ
回路６２ａ〜ｄに対して出力する。

【００２８】次に、固定フォルマント合成部７による波
形メモリ６の読み出し動作について説明する。図９はア
ドレスジェネレータ６１ａ〜ｄから出力される相対アド
レスＡＧ１〜４に関わる信号のタイミング図である。ア
ドレスジェネレータ６１ａ〜ｄは、各々カウントイネー
ブル信号ＣＥ１〜４に従ってアドレスのカウントを行い
つつ、５０ｋＨ_Zのアドレス発生レートに従って相対ア
ドレスＡＧ１〜４を出力する。すなわち、図９におい
て、例えばアドレスジェネレータ６１ａは、カウントイ
ネーブル信号ＣＥ１がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベル
に変わると初期値「０」からカウントアップを開始す
る。そして、カウントイネーブル信号ＣＥ１がＨｉｇｈ
レベルの間、カウントアップを続ける。次に、カウント
イネーブル信号ＣＥ１がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベ
ルに変わるとカウントを停止する。そして、カウントイ
ネーブル信号ＣＥ１がＬｏｗレベルの間、カウントを停
止したまま一定のアドレスを保つ。次に、カウントイネ
ーブル信号ＣＥ１がＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに
変わるとアドレスを初期値「０」にクリアした後、再び
カウントアップを開始する。アドレスジェネレータ６１
ｂ〜ｄにおいても、各々カウントイネーブル信号ＣＥ２
〜４に従って同様のカウント動作が行われる。また、ア
ドレスジェネレータ６１ａ〜ｄにキーオンパルスＫＯＮ
Ｐが取り込まれると、各々のアドレスは初期値「０」に
クリアされる。

【００２９】そして、アドレスジェネレータ６１ａ〜ｄ
から出力される相対アドレスＡＧ１〜４とラッチ回路６
２ａ〜ｄから出力される次に読み出すべき周期波形の先
頭を示す絶対アドレスＡＡ１〜４は、加算器６３ａ〜ｄ
によって各々加算される。そして、波形メモリ６の波形
データを読み出すための実効アドレスＡＤ１〜４として
出力される。

【００３０】次に、図１０を参照しながら、実効アドレ
スＡＤ１〜４が得られた後、波形メモリ６にアドレスが
供給されるまでの動作を説明する。図１０は波形メモリ
６に供給されるアドレス信号の生成に関わる信号のタイ
ミング図である。この図において、ＳＣはこの装置のシ
ステムクロックである。また、ＷＡは波形アドレス選択
部６４から出力されるアドレス信号であり、ＳＡはセレ
クタ６５から出力されるアドレス信号である。波形アド
レス選択部６４は実効アドレスＡＤ１〜４を取り込む
と、アドレス選択信号ＡＤＳＥＬに同期させてＡＤ１〜
４の順番に並べたアドレス信号ＷＡを出力する。そし
て、セレクタ６５はこのアドレス信号ＷＡと周期の開始
点を捜すためのアドレス信号ＭＡに基づき、波形メモリ
６に対しアドレス信号ＳＡを供給する。すなわち、アド
レス選択信号ＡＤＳＥＬがＨｉｇｈレベルのとき、実効
アドレスＡＤ１〜４を出力し、アドレス選択信号ＡＤＳ
ＥＬがＬｏｗレベルのとき、周期の開始点を捜すための
アドレスＭ１，Ｍ２，Ｍ３，…を出力する。したがっ
て、周期の開始点を捜すためのアドレスＭ１，Ｍ２，Ｍ
３，…は常に実効アドレスＡＤ１〜４に対して先行する
ことになり、事前に次に読み出すべき周期波形の開始点
のアドレスが得られることになる。

【００３１】このようにして波形メモリ６にアドレスが
供給されると、波形メモリ６から波形データの読み出し
あるいは周期の開始点の検出が行われる。そして、ラッ
チ回路７４はアドレス選択信号ＡＤＳＥＬをラッチ信号
として受けると、異なる４位相のアドレスにより波形メ
モリ６から読み出された波形データをラッチし、これを
出力する。そして、アキュームレータ７５は、ラッチ回
路７４から出力された異なる４位相の波形データを加算
して出力する。

【００３２】次に、図１１を参照しながら、波形メモリ
６においてマークビット検出後、絶対アドレスＡＡ１〜
４がラッチ回路６２ａ〜ｄから出力されるまでの動作を
説明する。図１１は周期の開始点の検出に関わる信号の
タイミング図である。波形メモリ６の読み出しの際にマ
ークビットが検出されると、マーク検出部６６は、マー
ク検出信号ＭＦを出力する。そして、セレクタ６７はマ
ーク検出信号ＭＦをアドレス選択信号ＡＤＳＥＬに基づ
いてマーク読取パルスＭＫＷあるいはマーク探索パルス
ＭＫＭとして出力する。すなわち、マーク検出信号ＭＦ
のＨｉｇｈレベルとアドレス選択信号ＡＤＳＥＬのＨｉ
ｇｈレベルが一致した場合、波形データを読み出すため
の実効アドレスＡＤ１〜４によりマークビットが検出さ
れたことになるので、この時マーク読取パルスＭＫＷを
出力する。一方、マーク検出信号ＭＦのＨｉｇｈレベル
とアドレス選択信号ＡＤＳＥＬのＨｉｇｈレベルが一致
しない場合、周期の開始点を捜すためのアドレスＭ１，
Ｍ２，Ｍ３，…によりマークビットが検出されたことに
なるので、この時マーク探索パルスＭＫＭを出力する。

【００３３】そして、フリップフロップ回路６８はセレ
クタ６７から出力されるマーク探索パルスＭＫＭをセッ
ト信号として取り込み、ピッチクロック発生部８１から
出力されるフェーズパルスφをリセット信号として取り
込む。そして、これらの信号に対応した出力信号Ｑ１を
出力する。さらに、マークアドレス供給部６９は、キー
オンパルスＫＯＮＰを取り込むと、加算器７０から取り
込んだスタートアドレスＳＴＡＤに「１」を加算したア
ドレスを開始アドレスとしてアドレス選択信号ＡＤＳＥ
Ｌに従いカウントアップを開始する。そして、フリップ
フロップ回路６８から出力される出力信号Ｑ１に基づい
てカウントの停止と再開を制御する。すなわち、フリッ
プフロップ回路６８から出力される出力信号がＨｉｇｈ
レベルの間はアドレスをカウントアップして周期の開始
点を捜すためのアドレス…，Ｍ_k-2，Ｍ_k-1として出力
し、Ｌｏｗレベルの間はアドレスのカウントを停止させ
て周期の開始点のアドレスＭ_kを出力する。そして、ラ
ッチ回路７１は、マーク探索パルスＭＫＭをラッチ信号
として受けると、マークアドレス供給部６９から出力さ
れるマークアドレスＭ_kをラッチし、これをアドレス信
号ＭＡＡとして出力する。

【００３４】そして、セレクタ７２ａは、キーオンパル
スＫＯＮＰを受けると、入力端子Ａに取り込んだスター
トアドレスＳＴＡＤを選択し、ラッチ回路６２ａに対し
て出力する。また、セレクタ７２ｂ〜ｄは、キーオンパ
ルスＫＯＮＰを受けると、入力端子Ａに取り込んだアド
レス「０」を選択し、各々ラッチ回路６２ｂ〜ｄに対し
て出力する。このとき、ラッチ回路６２ａ〜ｄは、各々
ＯＲ回路７３ａ〜ｄからラッチ信号を受けて、スタート
アドレスＳＴＡＤあるいはアドレス「０」をラッチして
絶対アドレスＡＡ１〜４として出力する。一方、セレク
タ７２ａ〜ｄは、キーオンパルスＫＯＮＰを受けていな
いとき、入力端子Ｂに取り込んだアドレス信号ＭＡＡを
選択し、各々ラッチ回路６２ａ〜ｄに対して出力する。
そして、ラッチ回路６２ａ〜ｄのうち、カウントイネー
ブル信号ＣＥ１〜４に基づくＯＲ回路７３ａ〜ｄからの
ラッチ信号を受けているものがアドレス信号ＭＡＡをラ
ッチして絶対アドレスＡＡ１〜４として出力する。例と
してカウントイネーブル信号ＣＥ３と絶対アドレスＡＡ
３を図示してある。以上が固定フォルマント合成部７に
よる波形メモリ６の読み出し動作の説明である。

【００３５】次に、本実施例による楽音合成装置の動作
について説明を行う。操作者は、例えば固定フォルマン
ト的な音色と移動フォルマント的な音色との比を８対２
の割合で含んだ音を再生する場合、音色選択部１の操作
子を操作して固定フォルマント音と移動フォルマント音
の両方を選択する。そして、音色設定部２の操作子を操
作して固定フォルマント音と移動フォルマント音との混
合比を８対２に設定する。この結果、音色パラメータ記
憶部３には、固定フォルマント音と移動フォルマント音
との再生割合が８対２であるという設定情報が記憶され
る。

【００３６】次に、操作者は鍵盤部５により楽音の演奏
を行う。この演奏による押鍵に伴って、押鍵検出割当回
路４からキーオンパルスＫＯＮＰと対応するキーコード
信号ＫＣが出力される。そして、音色パラメータ記憶部
３の設定情報に従って、固定フォルマント合成部７と移
動フォルマント合成部８による楽音合成が行われる。固
定フォルマント合成部７は、押鍵検出割当回路４から出
力されたキーオンパルスＫＯＮＰとキーコード信号ＫＣ
を取り込み、上述したキーコード信号ＫＣに対応するピ
ッチに従った波形メモリ６の読み出しを行い、固定フォ
ルマント音の合成を行う。一方、移動フォルマント合成
部８は、キーオンパルスＫＯＮＰとキーコード信号ＫＣ
を取り込み、従来のサンプラと同様にキーコード信号Ｋ
Ｃに対応するピッチに従った読み出し速度で波形メモリ
６の読み出しを行い、移動フォルマント音の合成を行
う。

【００３７】固定フォルマント合成部７から出力された
固定フォルマント音の信号は、乗算器９において、音色
パラメータ記憶部３に記憶された混合比０．８を掛け合
わされて出力される。一方、移動フォルマント合成部８
から出力された移動フォルマント音の信号は、乗算器１
０において、音色パラメータ記憶部３に記憶された混合
比０．２を掛け合わされて出力される。そして、乗算器
９から出力された固定フォルマント音の信号と乗算器１
０から出力された移動フォルマント音の信号とは、加算
器１１において加算され、混合音の信号として出力され
る。サウンドシステム１２は、加算器１１から出力され
た混合音の信号に基づき発音を行う。

【００３８】以上説明したように、本実施例によれば、
固定フォルマント音の場合、サンプリング時のピッチと
異なるピッチで演奏しても原音のフォルマントが固定さ
れたまま再生される。このため、従来のサンプラ等のよ
うに、固定フォルマント音を表現するために、音域を細
かく分割して音域毎のサンプル波形を用意しておく必要
がなくなる。また、操作者が音色選択部１および音色設
定部２の操作子を操作して、原音に対応した固定フォル
マント音と移動フォルマント音の割合を設定することが
できる。また、操作者が意図的に原音の特性とは関係な
く固定フォルマント音と移動フォルマント音の割合を設
定することにより、原音とは違ったニュアンスの音色を
得ることができる。さらに、本実施例においては読み出
しレートをサンプルレートで固定としたが、これを可変
にしておくことにより、フォルマント周波数を上下にシ
フトすることができるので、音色を変えることが可能と
なり、より応用範囲が広がる。また、本実施例のよう
に、移動フォルマント合成部８に従来のＰＣＭ方式を利
用したものを使用すれば、固定フォルマント合成部７と
波形メモリ６の共有が可能となり構成が簡略化できる。
この場合、両者による波形メモリ６の読み出しは時分割
で行う。同様に、アドレスジェネレータ６１ａ〜６１ｄ
による動作についても時分割で行うとよい。また、アド
レスジェネレータの数は必ずしも４つに限定されない。
本実施例のように４つとした場合、ピッチアップの限界
音域は２オクターブに制限されることになる。

【００３９】なお、マークすべきサンプル波形のアドレ
スを波形メモリ６と別のメモリに記憶させておけば、固
定フォルマント合成部７の構成をより簡略化することが
できる。また、同じサンプル波形を何回繰り返して読み
出すかを指定できるようにすれば、音色変化の速さを制
御することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、複数周期からなり、各周期の開始点および終了点に
おける波形値が「０」である波形データを記憶し、各周
期の開始点に対応する波形値については、マークの付さ
れた波形データを記憶している波形メモリと、各々、発
音すべき音高に対応した時間だけ相互に遅延し、前記周
期の開始点に対応した値から終了点に対応した値に一定
レートで変化する多層の位相データを発生する位相発生
手段と、前記波形メモリから前記マークの付された波形
データで始まる１周期分の波形データを読み出す動作を
前記各相に対応した位相データに従って並列実行し、１
周期分の波形データを読み出した後は、前記周期の開始
点に対応した位相データが供給されるのに応答し、既に
読み出した周期の次の周期の波形データを読み出す読み
出し手段と、前記読み出し手段によって読み出された各
波形データの波形値を加算した波形値を出力し、波形デ
ータが読み出されていない期間については振幅「０」の
波形値を出力する加算手段とを設けたので、原音のサン
プリング時のピッチと異なるピッチで演奏しても、原音
のフォルマント等の特性が変わらずに再生される。この
ため、従来のサンプラ等のように、固定フォルマント的
な音色を表現するために、音域を細かく分割して音域毎
のサンプル波形を用意しておく必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による楽音合成装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】同実施例において行われるべき前処理を示す
フローチャートである。

【図３】図３は原音波形の例を示す図である。

【図４】切り出し波形にウィンドウ波形を乗算した状
態を示す図である。

【図５】波形メモリ６の記録内容を示す図である。

【図６】サンプル波形を低ピッチ再生した場合と高ピ
ッチ再生した場合を示す波形図であり、（ａ）は原音の
サンプル波形を示しており、（ｂ）は低ピッチ再生によ
る読み出し波形を示し、（ｃ）は高ピッチ再生による読
み出し波形を示している。

【図７】固定フォルマント合成部７の構成（波形メモ
リ６を含めて図示してある。）を示すブロック図であ
る。

【図８】波形メモリ６の記憶内容と各アドレスの関係
を示す図である。

【図９】アドレスジェネレータ６１ａ〜ｄから出力さ
れる相対アドレスＡＧ１〜４に関わる信号の波形を示す
図である。

【図１０】波形メモリ６に供給されるアドレス信号の
生成に関わる信号を示す図である。

【図１１】周期の開始点の検出に関わる信号を示す図
である。

【図１２】楽器および人声において、各々「励振器」
と「共鳴器」に対応するものを表にして示した図であ
る。

【図１３】人声を例とした場合の発音ピッチの高低に
対する声帯と声道とのスペクトラム包絡特性の相違を示
す図である。

【符号の説明】

１……音色選択部、２……音色設定部、３……音色パラ
メータ記憶部、４……押鍵検出割当回路、５……鍵盤
部、６……波形メモリ、７……固定フォルマント合成
部、８……移動フォルマント合成部、９，１０……乗算
器、１１，６３ａ〜ｄ，７０……加算器、１２……サウ
ンドシステム、６１ａ〜ｄ……アドレスジェネレータ、
６２ａ〜ｄ，７１，７４……ラッチ回路、６４……波形
アドレス選択部、６５，６７，７２ａ〜ｄ……セレク
タ、６６……マーク検出部、６８，８０ａ〜ｄ……フリ
ップフロップ回路、６９……マークアドレス供給部、７
３ａ〜ｄ，７９ａ〜ｄ……ＯＲ回路、７５……アキュム
レータ、７６……先頭アドレス供給部、７７，７８……
デマルチプレクサ、８１……ピッチクロック発生部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数周期からなり、各周期の開始点およ
び終了点における波形値が「０」である波形データを記
憶し、各周期の開始点に対応する波形値については、マ
ークの付された波形データを記憶している波形メモリ
と、各々、発音すべき音高に対応した時間だけ相互に遅延
し、前記周期の開始点に対応した値から終了点に対応し
た値に一定レートで変化する多層の位相データを発生す
る位相発生手段と、前記波形メモリから前記マークの付された波形データで
始まる１周期分の波形データを読み出す動作を前記各相
に対応した位相データに従って並列実行し、１周期分の
波形データを読み出した後は、前記周期の開始点に対応
した位相データが供給されるのに応答し、既に読み出し
た周期の次の周期の波形データを読み出す読み出し手段
と、前記読み出し手段によって読み出された各波形データの
波形値を加算した波形値を出力し、波形データが読み出
されていない期間については振幅「０」の波形値を出力
する加算手段とを具備することを特徴とする楽音合成装
置。