JPH0572597B2 - - Google Patents

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JPH0572597B2
JPH0572597B2 JP57052198A JP5219882A JPH0572597B2 JP H0572597 B2 JPH0572597 B2 JP H0572597B2 JP 57052198 A JP57052198 A JP 57052198A JP 5219882 A JP5219882 A JP 5219882A JP H0572597 B2 JPH0572597 B2 JP H0572597B2
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waveform
formant
data
signal
tone
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Doitsuche Rarufu
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Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0572597B2 publication Critical patent/JPH0572597B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10HELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H7/00Instruments in which the tones are synthesised from a data store, e.g. computer organs
    • G10H7/08Instruments in which the tones are synthesised from a data store, e.g. computer organs by calculating functions or polynomial approximations to evaluate amplitudes at successive sample points of a tone waveform
    • G10H7/12Instruments in which the tones are synthesised from a data store, e.g. computer organs by calculating functions or polynomial approximations to evaluate amplitudes at successive sample points of a tone waveform by means of a recursive algorithm using one or more sets of parameters stored in a memory and the calculated amplitudes of one or more preceding sample points
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10HELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H2250/00Aspects of algorithms or signal processing methods without intrinsic musical character, yet specifically adapted for or used in electrophonic musical processing
    • G10H2250/131Mathematical functions for musical analysis, processing, synthesis or composition
    • G10H2250/215Transforms, i.e. mathematical transforms into domains appropriate for musical signal processing, coding or compression
    • G10H2250/235Fourier transform; Discrete Fourier Transform [DFT]; Fast Fourier Transform [FFT]
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10HELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H2250/00Aspects of algorithms or signal processing methods without intrinsic musical character, yet specifically adapted for or used in electrophonic musical processing
    • G10H2250/471General musical sound synthesis principles, i.e. sound category-independent synthesis methods
    • G10H2250/481Formant synthesis, i.e. simulating the human speech production mechanism by exciting formant resonators, e.g. mimicking vocal tract filtering as in LPC synthesis vocoders, wherein musical instruments may be used as excitation signal to the time-varying filter estimated from a singer's speech
    • G10H2250/501Formant frequency shifting, sliding formants
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S84/00Music
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は楽音合成に関するものであり、特にス
ライド型フオルマント発生装置に関する。
〔従来技術〕
シンセサイザと呼ばれる一般的な電子楽器に含
まれる重要なものの1つはスライド型フオルマン
ト発生器である。スライド型フオルマントは、電
気的制御信号に応答してフイルタカツトオフ周波
数を変化させることがきるように構成されている
低域通過又は高域通過型の周波数フイルタが通常
使用されている。
アナログ楽音発生器と一緒に使用されれる最も
一般的に使用されるスライド型フオルマント発生
器は、電圧制御フイルタ(VCF)である。この
フイルタは、制御信号電圧の作用によりアナログ
楽音波形スペクトルスポンスを変化させるのに用
いられる。デジタル楽音発生器は、楽音波形を与
えるため後でアナログ信号に変換される一連のデ
ジタル波形点のスペクトル内容を変更するめデジ
タルフイルタを用いることによつて、対応するス
ペクトル変化を得ることができる。フオルマント
フイルタとして使用するデジタルフイルタについ
ては、“デジタルスライド型フオルマントフイル
タを用いた楽音発生器”と題する1977年10月6日
付出願の米国特許4267761号(特開昭54−59922)
に記載されている。この発明と本発明の譲受人は
同一人である。
一般に、デジタルフイルタは遅延回路、乗算
器、係数メモリ、加算器の諸機能を有する基本素
子から構成されるのが普通であるので安価なシス
テムではない。乗算器は最も望ましくない素子で
ある。という訳は、そのようなデジタル回路は、
デジタルフイルタを構成する他のデジタル論理回
路に比べて比較的効果であるからである。
予め選択した数組の高調波係数を用いる離散的
フーリエ変換換算方を用いて楽音波形を計算する
タイプのデジタル楽音発生器いおいては、スライ
ド型フオルマントフイルタとして従来の時間領域
デジタルフイルタを使用することを避けている。
選択された高調波係数は容易に乗算(scale)で
き、時間的に変化させることができるので、結果
として計算される楽音波形は、時間領域スライド
型フオルマントフイルタによつて得られるスペク
トル効果に以た効果を得ることができる。そのよ
うなシステムは、“コンピユータオルガン”と題
する米国特許第3809786号および“複音シンセサ
イザ”と題する米国特許第4085644号(特開昭52
−27621)に説明されている。
“楽音発生のためのフイルタおよび遅延ループ
を有する電子楽器”と題する米国特許第4130043
号には、信号フイードバツク構成に用いられる1
個の固定フイルタを用いる型のスライド型フオル
マントフイルタが説明されている。楽音波形源
は、対応する楽音波形の1周期に対する等間隔に
配置された点を含むデジタルメモリである。この
データは予め選択されたブロツク速度でメモリか
ら順次に反復して読出され、アナログ波形に変化
される。指令信号に応答して、1周期に対するメ
モリからの出力データは低域通過デジタルフイル
タを通過し、メモリ中のデータと入れ代わるのに
用いられる。このプロセスは、メモリからのデー
タがフイルタによつて処理された回数とともにそ
のカツトオフ周波数が変化するスライド型低域通
過フイルタの効果を生じさせると主張された。カ
ツトオフ周波数を増加、減少の両方に変化させる
ように、フオルマントをスライドさせるための装
置は備えられていない。
〔発明の要約〕
本発明は、デジタル楽音発生器において、フイ
ードバツクデータ配置を使用することによつて得
られるスライド型フオルマント効果を発生させる
ための装置を指向する。
米国特許第4085644号(特開昭52−27621)に説
明されているタイプの複音シンセサイザにおいて
は、計算サイクルとデータ転送サイクルとが別々
に反復して実行されて、楽音波形に変換されるデ
ータを与える。計算サイクルの期間中には、予め
選択された楽音を特徴づける記憶された何組かの
高調波係数を用いて離散的フーリエ変換算方を実
行することによつて、主データセツトを発生させ
る。この計算はいかなる楽音周波数とも同期しな
い高速で行われる。フーリエ変換算方に必要な高
調波係数および直交関数はデジタルの形で記憶さ
れ、その計算はデジタル的に行われることが好ま
しい。計算サイクルの終了時には、主データセツ
トはメモリ内に記憶されている。
計算サイクルに引き続いて転送サイクルが開始
され、この転送サイクルの期間中に主データセツ
トのデータは複数の楽音発生器のうちの予め選択
された楽音発生器へ転送される。楽音発生出力
は、計算サイクルおよび転送サイクルの期間中中
断することなく継続する。
複数の楽音発生器のうちの予め選択された楽音
発生器の各々に記憶された主データセツトは、記
憶装置から逐次反復して読出され、D−A変換器
によつてアナログ楽音波形に変換される。メモリ
読出し速度は、楽音発生器で発生する楽音ピツチ
に対応する基本波に比例する。フオルマント制御
信号に応答して、楽音発生器中のメモリから読出
されたデータ点は処理されて連続的振幅和
(successive amplitude sums)を形成する。こ
の和はそのメモリに記憶されてもとの主データセ
ツトに取つ手代わる。連続的和(successive
sums)を計算するこのプロセスは、フオルマン
ト制御信号が発生する度毎に反復される。この信
号はアツプ/ダウンカウンタを増分するのに用い
られる。このカウンタの内容は、連続的振幅和を
計算することによつて主データセツトが変更され
る回数を示している。このフオルマント制御信号
はまたアツプ/ダウンカウンタを減分するために
使用することもできる。アツプ/ダウンカウンタ
がそのカウント状態を変える度毎に、連続的和を
計算してその結果を記憶するプロセスは、アツ
プ/ダウンカウンタのカウント状態に等しい回数
だけくり返される。その結果は、制御信号に応答
してそのカツトオフ周波数を高い方へも低い方へ
変更できるフオルマント発生システムができる。
本発明の目的は、制御信号に応答してそのカツ
トオフ周波数を高い方へも低い方へも変更できる
デジタル楽音発生器におけるスライド型フオルマ
ント発生システムを提供することである。
本発明のもう1つの目的は、デジタル乗算器を
必要としないデジタル楽音発生器において制御可
能なスライド型フオルマントを発生させるための
手段を提供することである。
本発明の第1発明の構成は以下の通りである。
楽音信号の1周期を規定する複数の波形データ
を記憶する波形メモリを有し、前記波形データを
割当てられた楽音のピツチに対応する速度で波形
メモリから遂次反復してデータD−A変換器へ転
送し楽音信号を発生する電子楽器において、 前記割当てられた楽音のピツチに対応するタイ
ミング信号を発生させるための音調クロツクと、 前記タイミング信号に応答し、波形データを前
記波形メモリから遂次反復して読出す読出手段
と、 前記波形メモリから読出された波形データを記
憶するための遅延手段および前記波形メモリから
読出された波形データと前記遅延手段に記憶され
た波形データとを加算又は減算する加算手段から
なるデジタルフイルタと、 該デジタルフイルタの出力を制御するためのフ
オルマントアドバンス信号を発生さえるフオルマ
ントアドバンス信号発生手段と、 前記フオルマントアドバンス信号に応答して前
記デジタルフイルタからの出力を選択し、前記フ
オルマントアドバンス信号が発生されない場合に
は前記波形メモリから読出された波形データを選
択する第1データ選択手段と、 前記第1データ選択手段が選択した波形データ
を前記波形メモリに記憶する第2データ選択手段
とを備え、 前記フオルマントアドバンス信号発生手段から
のフオルマントアドバンス信号に基づき前記波形
メモリから読出された波形データを前記デジタル
フイルタと前記第1および第2データ選択手段と
を経由して再度前記波形メモリへ回帰させること
によりスライド型フオルマント効果を得ることを
特徴とする電子楽器用回帰型フオルマント発生
器。
本発明の第2発明の構成は以下の通りである。
楽音信号の1周期の規定する複数の波形データ
を記録する波形メモリを有し、前記波形データを
割当てられた楽音のピツチに対応する速度で波形
メモリから遂次反復して読出しD−A変換器へ転
送し楽音信号を発生する電子楽器において、 前記割当てられた楽音のピツチに対応するタイ
ミング信号を発生させるための音調クロツクと、 前記タイミング信号に応答し、波形データを前
記波形メモリから遂次反復して読出す読出手段
と、 音源波形データを発生する音源波形発生手段
と、 該音源波形発生手段からの音源波形データを入
力として回帰型フイルタ処理を行うデジタルフイ
ルタと、 該デイジタルフイルタを制御するためのフオル
マント制御信号を発生する手段であつて、前記デ
ジタルフイルタにおけるカツトオフ周波数を増加
又は減少せるための信号を発生するフオルマント
制御信号発生手段と、 前記フオルマント制御信号に基づき前記デジタ
ルフイルタにおける回帰回数を制御するデジタル
フイルタ制御手段と、 前記デジタルフイルタにおいてフイルタ処理さ
れた変更後の音源波形データを前記波形メモリに
転送する転送手段とを備え、 前記フオルマント制御信号に基づき前記デジタ
ルフイルタにおけるカツトオフ周波数を時間的に
増加又は減少させるようにしたことを特徴とする
電子楽器用回帰型フオルマント発生器。
〔発明の詳細説明〕
本発明は、配列された鍵盤スイツチ上でされた
スイツチの音高に対応する速度でメモリから連続
した波形サンプル点を反復した読出すタイプの楽
音発生器に組み込まれたスライド型フオルマント
発生システムに関する。メモリから読出されたサ
ンプル点は、D−A変換器によつてアナログ楽音
信号に変換される。この種の楽音発生システム
は、ここに参考のため述べてある。“複音シンセ
サイダ”と題する米国特許第4085644号(特開昭
52−27621)に詳細に述べられている。下記の説
明において、参考のために述べてある特許に説明
されているシステムのすべての要素は、その特許
にでてくる同一番号の要素に対応する2桁数字で
識別されている。3桁数字で識別されているすべ
てのブロツクは、スライド型フオルマントの音色
効果を発生させるため本発明の改良を実施するた
めに“複音シンセサイザ”に付け加えられたもの
である。
上述した特許に詳細に説明されているように、
主データセツトが奇数対称で計算されると、主デ
ータセツトを構成するサンプル点は下記の関係で
表わされる。
xoM/2q=1 cqsin(2πnq/m);n=1,2,……,M 式1 但し、Mは対応する楽音波形の1周期における
点xoの総数であり、cqは高調波次数qに対する高
調波係数である。
スペクトル成分又は高調波係数は、式1のフー
リエ変換として下記のように表わすことができ
る。
cqMn=1 xosin(2πnq/M) 式2 1データ点の遅延後、逐次和(successive
sum)は、下記のように形成することができる。
yo=(xo+1+xo)/2 式3 逐次和のスペクトル成分bqはyoのフーリエ変換
又は下記の式から得ることができる。
bqMn=1 yosin(2πnq/M)=0.5Mn=1 xosin(2πnq/M) +0.5Mn=1 xo+1sin(2πq/M)=cq/2+0.5Mn=1 xo+1sin(2πq/M) 式4 変数u=n+1の変更は式4の最初の和の項に
おいて行われる。xoは奇数対称で同期性を示すと
いう性質を用いると、逐次振幅和に対するスペク
トル成分の式がえられる。
bq=cq〔1+cos(2πq/M)〕/2 =cqcos2(πq/M) 式5 高調波次数(number)q=M/4の場合には、
三角項は1/2に等しくなる。従つて、逐次和の計
算によつて得られるフイルタ効果の−3db減衰点
は、各波形周期に対し等間隔に置かれたデータ点
の数Mにより決定される全高調波次数の1/2に等
しい高調波次数q点となる。等間隔に置かれた点
Mによつて表わされる1波形に対してとりうる高
調波の数はM/2である。
第1図は、スライド型低域通過フイルタの効果
を作り出すスライド型フオルマントシステムを示
す。
鍵盤スイツチ12のスイツチの閉鎖に応答し
て、楽音波形の1周期に対して等間隔の置かれた
点に対応する1セツトの主データ点が、上記に参
考のため述べられた特許(米国特許第4085644、
特開昭52−27621)に説明されているような波形
発生器170により発生する。この主データセツ
トは主レジスタ34に記憶される。この主データ
セツトは、鍵盤スイツチ12のうちの作動された
スイツチに割当てられている複数の楽音発生器へ
転送される。第1図にはこれらの楽音発生器のう
ちの1つだけが明示されている。
転送サイクルの期間中に、ロード選択回路45
は、主レジスタ34内にある主データセツトが何
時読出され音調シフトレジスタ35へ転送される
かを示す信号を発生させる。ロード選択回路45
からの信号に応答して、データ選択回路120
は、主レジスタ34から読出された主データセツ
トを音調シフトレジスタ35へ転送する。
転送されたデータは、音調クロツクにより与え
られるタイミング信号で制御されて、通常の循環
方式で音調シフトレジスタ35から読出される。
音調クロツク37に使用できる電圧制御発振器を
実行するには種々の方法がある。そのような1つ
の実行方向が、ここに参考のため述べてある米国
特許第4067254号(特開昭52−65415)に詳細に説
明されている。
フリツプフロツプ105がセツトされていない
場合、その出力論理状態はQ=“0”となる。状
態Q=“0”に応答して、データ選択回路103
は、音調シフトレジスタから読出されたデータを
選択し、このデータをデータ選択回路120へ転
送するので、音調シフトレジスタ35は、出力デ
ータが入力データとしてシフトレジスタに再び書
込まれる循環読出し−書込みモードで動作する。
データ選択回路103により転送されるために選
択されたデータは、D−A変換器47によりアナ
ログ楽音波形に変換され、音響システム11へ与
えられる。
フオルマントアドバンス信号が発生すると、ス
ライド型フオルマント効果が生じる。フオルマン
トアドバンス信号は、楽音発生器へ割当てられる
鍵盤スイツチが作動される度にスタートするタイ
ミングクロツクを使用して発生させることができ
る。
フリツプフロツプ105はフオルマントアドバ
ンス信号に応答してセツトされ、それにより出力
論理状態Q=“1”を生じさせる。論理状態Q=
“1”に応答して、ゲート106は、カウンタ1
07を増分させるのに用いられてるタイミング信
号を音調クロツク37から転送する。更に論理状
態Q=“1”に応答して、データ選択回路103
は加算器102から受けとつた入力データを選択
し、データ選択回路120へ転送する。
加算器102への1入力は、音調シフトレジス
タ35からの読出された現在のデータ点の値であ
る。加算器102への第2入力は、遅延回路10
1における1音調クロツク遅延によつてえられる
前のデータ点である。
カウンタ107は、音調シフトレジスタ35に
記憶されたデータ点の数をモジユロ(進数)とし
てカウントするように実行されている。カウンタ
107が増分されてオーバーフローしてその最小
カウント状態に戻ると、リセツト信号が発生す
る。このリセツト信号はフリツプフロツプ105
をリセツトするのに用いられるので、その出力論
理状態はQ=“0”となる。この時、完全な1波
形周期に対する連続するデータ点を加算すること
によつて、完全に新しい1セツトの波形点が計算
されている。
加算器102からの出力データは2進ビツト1
ビツトだけ右へシフトされることにより2で割算
され、データ選択回路103へ転送される。
新たな波形を計算するのに要する時間の間に、
データ選択回路103によつて転送されたデータ
は連続的に楽音信号に変換されるので、楽音発生
は新たな波形点セツトの計算プロセスによつて妨
げられることはない。新たなフオルマントアドバ
ンス信号が受信されるまでは、音調シフトレジス
タ内に現在ある波形データ点セツトで楽音発生は
継続される。
第2図は第1図に示されているスライド型フオ
ルマントシステムにより発生される楽音の出力ス
ペクトルを示す。もとの主データセツトは、強さ
の等しい31の音調波と、他の高調波係数より
60db少い相対的レベルにある第32番目の高調波
を用いることにより発生される。もとの出力スペ
クトルは右端のラベル0(零)で示されている。
各ラベルは連続するフオルマントアドバンス信号
の各々に対する出力スペクトルを示す。スペクト
ル線の高さは正規化値である0dbに対応し、より
低い方のレベルすなわち底の平面は−50dbの値
に対応する。各高調波に対し垂直線が画かれてお
り、基本波(fundamental)は左側にある。スラ
イド式低域通過フオルマントフイルタの効果は第
2図に明らに示されている。
スライド型高域通過フイルタの効果は、第1図
に示したシステムの変更により得ることができ
る。この変更は第3図に示してある。この変更
は、遅延回路101からのデータ出力を2の補数
回路104によつて対応する2の補数の形に変え
ることからなる。この2つ補数演算は、入力デー
タの負の値をつくることに相当する。この方法に
より、加算器102は、音調シフトレジスタから
読出された連続した振幅点の差の値を、データ選
択回路103の入力データ端子のうちの1つへ与
える。連続する振幅点の差は次の通りである。
yo=(xo-1−xo)/2 式6 対応する新しいスペクトル成分又は高調波係数
は下記の通りである。
bq=cq(1−cos2πq/m)/2 =cqsin2πq/M 式7 この場合新しいスペクトル成分は、三角正弦二
乗関数によつて、各々の完全な波データ計算ごと
に古い成分と関連づけられている。従つて変更さ
れたスペクトルは、比較的高い周波数よりも比較
的低い周波数におけるものの方がより一層減衰さ
れる。
第4図は、第3図に示してあるスライド型フオ
ルマントシステムにより発生される楽音の出力ス
ペクトルである。もとの主データは、第2図に示
した曲線群(family)を発生させるのに使用さ
れ、上記に説明した主データと同じである。もと
の出力スペクトルは右端の0ラベルで識別されて
いる。各ラベルは、連続する各フオルマントアド
バンス信号の出力スペクトルを示す。スライド型
高域通過フオルマントフイルタの効果は、第4図
に明らかに示されている。種々のスライド型フオ
ルマント効果が、第1図又は第3図の遅延回路1
01を実行させ、2つ又はそれ以上のクロツク遅
延を与えることによつて得られる。クロツク遅延
の数は、遅延制御信号によつて選択することがで
きる。
第1図および第3図に示すシステムは、いづれ
も単音スライド型フオルマント効果を発生する。
即ち、各フオルマントアドバンス信号はフオルマ
ントを常に単一方向へ変化させる。多くの楽音シ
ンセサイザにおいては、ADSR(アタツク/デイ
ケイ・サイステイン/リリース)エンベロープ発
生器によつて発生されるような制御信号に応答し
て、スライド型フオルマント効果を周波数が高く
なる方向(モード)又は周波数が低くなる方向
(モード)のどちらへも移動させることが望まし
い。第5図は、双方向スライド型フオルマント効
果を発生させるシステムを図示している。このシ
ステムでは、スライド型フオルマント制御信号の
変化が検出されると、新しい波形がもとの主デー
タセツトを含むメモリから速やかに発生し、新し
い波形データ点が音調シフトレジスタ35に記憶
される。この方法により、増加モード又は減少モ
ードのいづれのモードにおいてもスライド型フオ
ルマントを発生させることかができる。
このシステム速度の用件は、容易に計算でき
る。主データセツトが対応する楽音波形の完全な
1周期に対しM=64の点を有するとしよう。これ
はM/2=32の高調波をもつことのできる楽音に
対応する。オルガン鍵盤上の最高の楽音ピツチは
c7であり、これは2093Hzの基本周波数に対応す
る。従つて、連続するデータ点が音調シフトレジ
スタから読出されなければならい最高周波数は n=64×2093=133.95KHz である。もし、c=2.68MHzの論理クロツク速度
で波形変更のための計算がなされるとするとする
と、連続するデータ点が音調シフトレジスタ35
から読出される時間的間隔の間に20回の完全な波
形変更を完了することができる。この時間的必要
条件は、c7以下の周波数を有するいかなる楽音に
とつても十分である。その論理クロツク周波数c
は、超小型電子回路の速度能力の範囲内に十分あ
る。
第5図に示されれているシステムにおいては、
音調クロツク37は、関連した発生楽音の基本周
波数の64×64=4096倍の周波数にセツトされる。
音調クロツク37により発生されたタイミング信
号は、分周器110によつて64で割算される。そ
の結果分周された周波数信号は、音調シフトレジ
スタ35からデータを読出すのに用いられる。
フオルマントカツトオフ高調波位置は、アツ
プ/ダウンカウンタ123のカウント状態を増分
又は減分することによつて制御される。フオルマ
ント制御信号は2本の信号線に分けられる。アツ
プ線上の信号はアツプ/ダウンカンタ123を増
分させ、ダウン線上の信号はこのカウンタを減分
させる。アツプ/タウンカウンタのカウント状態
のいかなる変化にも、オアゲート114からの論
理“1”出力が伴う。アツプ/ダウンカウンタ1
13のカウント状態は、出力楽音波形に対応する
64個のデータ点に対して実行された隣接するデー
タ点の一連の連続加算回数に等しい。
オアゲート114からの論理“1”信号に応答
して、フリツプフロツプ105がセツトされるの
で、出力論理状態はQ=“1”となる。フリツプ
フロツプ105がセツトされると、ゲート106
は分周器110の出力からタイミング信号を転送
してカウンタ107を増分する。
カウンタ107は、オアゲート114の出力に
おける論理“1”信号に応答してその初期値にリ
セツトされる。カウンタ107は64×64=4096を
モジユロ(進数)としてカウントするように実行
される。
比較器125はアツプ/ダウンカンウタ123
のカウント状態と、カウンタ107のカウント状
態の最上位の6ビツトとを比較する。カウンタ1
07の最上位の6ビツトは、アツプ/ダウンカウ
ンタ123のカウント状態がフオルマント制御信
号に応答して変化した時から音調シフトレジスタ
から読出される64のデータ点の完全な周期(サイ
クル)数に等しい。
カウンタ107のカウント状態の最上位の6ビ
ツトが、アツプ/ダウンカンウタ123の状態に
等しい場合には、比較器125は等値信号
(Equal signal)を発生させる。この等値信号は、
フリツプフロツプ105をリセツトするのに用い
られ、それによりそれ以上の分周器110からの
クロツクパルスがカウンタ107を増分させるの
に用いられるのを抑制する。
音調シフトレジスタ35から読出されたデータ
はD−A変換器47によりアナログ楽音波形に変
換され、ついで、音響システム11へ与えられ
る。
フリツプフロツプ105の出力状態が論理状態
Q=“0”である場合には、インバータを介して
論理“1”信号がデータ選択回路111へ送られ
る。その論理“1”信号に応答してデータ選択回
路111は、主レジスタ34内にある主データセ
ツトを転送サイクルの期間中にデータシフトレジ
スタ112へ転送する。
データシフトレジスタ112は、音調クロツク
37からのタイミング信号に応答して循環モード
で動作する。従つて、データシフトレジスタ11
2内のデータは、音調シフトレジスタ35内でシ
フトされるデータよりも64倍早い速度でシフトさ
れる。データシフトレジスタ112から読出され
たデータは、フリツプフロツプ105の論理出力
状態がQ=“1”である限りにおいては、データ
シフトレジスタ112の入力端子へ書込まれる。
この動作は、データ選択回路115とデータ選択
回路111との結合動作により達成される。
フリツプフロツプ105がQ=“1”である場
合には、データ選択回路111は、データ選択回
路115から受けとつたデータを転送してデータ
シフトレジスタ112に書き込まれるようにす
る。
音調クロツク37が発生したタイミング信号に
応答してデータシフトレジスタ112から読出さ
れたデータは、遅延回路101により1タイミン
グ信号周期だけ遅延さえる。遅延回路101から
の出力遅延データは、加算器102によりデータ
シフトレジスタからの次に読出されたデータ点と
加算される。その加算されたデータは、1ビツト
右2進シフトを用いて2で割算され、データ信号
出力の1つとしてデータ選択回路115へ与えら
れる。データ選択回路115への第2のデータ信
号入力は、データシフトレジスタ112から読出
されたデータである。
上述の動作の最終的な結果として、主レジスタ
34から転送された主データセツト値は、アツ
プ/ダウンカウンタ123のカウント状態と等し
い回数の波形周期に対する連続データ点の加算が
行なわれることにより変更される。この変更され
たデータはデータシフトレジスタ112内にあ
る。
比較器125からの等値信号(Eqaul signal)
に応答して、クロツク選択回路175は分周器1
10の出力を選択して、データシフトレジスタ1
12のためのタイミング信号を与える。もし等値
信号が存在しない場合には、クロツク選択回路1
75は音調クロツク37により発生されたタイミ
ング信号を選択し転送する。等値信号に応じて、
データシフトレジスタ112内にある現在の波形
データ点は、データ選択回路113を介して音調
シフトレジスタ35へ転送される。
等値信号はエツジ検出回路179によりパルス
に変換され、そのパルスはフリツプフロツプ17
6をセツトするのに用いられる。フリツプフロツ
プ176がセツトされると、データ選択回路11
3はデータ選択回路115の出力からデータを転
送し、音調シフトレジスタ35に書き込まれるよ
うにする。カウンタ177は、音調シフトレジス
タ35に記憶されているデータ点の数である64を
カウンタするように実行されている。フリツプフ
ロツプ176がセツトされると、カウンタ177
は初期設定される。カウンタ177は、分周器1
10からの出力タイミング信号により増分され
る。カウンタ177がその最大カウントに達し、
そのモジユロ(進数)カウンテイング動作によつ
てリセツトされると、フリツプフロツプをリセツ
トするのに用いられるリセツト信号が発生する。
この方法により、必要な64波形データ点だけが転
送され、音調シフトレジスタ35に記憶される。
フリツプフロツプ176がリセツトされると、デ
ータ選択回路113は音調シフトレジスタを循環
モードで動作させる。
スライダ型高域通過動作は、第5図に示すスイ
ツチにおいて容易に得ることができる。高域通過
モードは、第3図に明示してある2の補数回路1
04と同様な方法で、遅延回路101の出力と加
算器102との間に2つの補数回路を置くことに
よりえられる。
フオルマント制御信号はいかなる手ごろな方法
によつても発生させることができる。第6図は、
その制御信号源として従来のADSRエンベロープ
発生器を用いてフオルマント制御信号中のアツ
プ/ダウンのための信号を発生させるためのサブ
システムを示す。最適なADSR発生器は、ここに
参照のため述べてある米国特許第4079650号(特
開昭52−93315)に詳細に説明されている。
ADSR発生器176からの出力デジタルデータ値
は、ADSRクロツク175により決定される速度
で発生する。
ADSR振幅点は、遅延回路177により
IADSRクロツク期間だけ遅延させられる。現在
のADSR振幅点と以前のADSR振幅点が比較器1
78において比較される。もし変化が発生してい
なければ、比較器178から信号は転送されな
い。現在のデータ点が絶対値で前のデータ点より
大であることが検出されると、比較器178から
信号がエツジ検出回路180へ送られ、この回路
はアツプ(up)フオルマント制御信号を発生さ
せる。現在のデータ点が絶対値で前のデータ点よ
り小であることが検出されると、比較器178か
ら信号がエツジ検出回路181へ送られ、この回
路はダウン(down)フオルマント制御信号を発
生させる。
上述したフオルマント発生システムの重要な特
徴は、従来の時間領域デジタルフイルタにおいて
典型的な過渡現象を伴わず、フオルマントスペク
トル変化が説明したデジタル方式により行われる
ということである。即ち、1波形周期に対する完
全な64点の終りに、フオルマント発生サブシステ
ムは過渡状態でなく真の定常状態にある。
〔効果〕
以上のように、本発明によると、デジタルフイ
ルタにおいて乗算器等の複雑な回路を使用せず、
構成を簡単化できる効果がある。
さらに簡単な構成でデジタルフイルタのカツト
オフ周波数が時間的に増加又は減少するようなス
ライド型フオルマント効果を有する音楽の発生が
可能である。
下記に本発明の実施の態様を列記する。
1 前記第1データ選択手段は、 前記タイミング信号により増分されるカウン
ト状態をもつカウンタと、 前記フオルマントアドバンス信号に応答して
前記カウンタ手段を初期カウント状態にリセツ
トするリセツト回路手段と、 前記カウンタ手段のカウント状態に応答し
て、前記波形メモリに記憶された前記複数の波
形データ点と同数の一連の前記タイミング信号
に対し前記フオルマントアドバンス信号を前記
第1データ選択手段に与えるゲーテイング手段
とを含む 特許請求の範囲第1項による装置。
2 前記遅延手段は、 遅延メモリ手段と、 前記波形メモリから読出されたデータを前記
タイミング信号に対応して前記遅延メモリ手段
に記憶するアドレツシング回路と、 前記タイミング信号に応答して、前記遅延メ
モリ手段に記憶されたデータを読出し、前記波
形メモリから読出されたデータと入れかえる読
出し回路とを含む 特許請求の範囲第1項による装置。
3 前記遅延手段と前記加算器手段との間に配置
され、前記遅延手段から読出したデータをその
対応する負の値に変換する補数手段を更に含む 特許請求の範囲第1項による装置。
4 1列の鍵盤システムを有し、楽音信号の1周
期を規定する等間隔に配置された点の対応する
数の振幅に対応する複数の波形データ点を記憶
する波形メモリを有し、前記データ点が関連す
る鍵盤スイツチの楽音のピツチに対応する速度
で波形メモリから逐次反復して読出されD−A
変換器へ転送される鍵盤楽器と組み合わされた
装置において、 前記1列の鍵盤スイツチのうちの1つのスイ
ツチから作動されていない状態から作動された
状態に変わると音調信号を発生させる音調検出
手段と、 その状態変化が前記音調信号発生させる鍵盤
スイツチに関連した楽音ピツチに対してタイミ
ング信号を発生させるための音調クロツクと、 フオルマント信号を発生させるフオルマント
信号発生器と、 後から読出されるデータを記憶するための第
1メモリ手段と、 前記音調信号に応答して前記波形メモリに記
憶されたデータを転送し前記第1メモリ手段に
記憶し、前記順方向信号に対応して変更したデ
ータセツトを転送して前記第1メモリ手段に記
憶する第1データ選択手段と、 前記タイミング信号に応答してデータを前記
第1メモリ手段から逐次反復して読出す第1ア
ドレツシング手段と、 前記第1メモリ手段から読出されたデータを
記憶するための遅延手段と、 前記第1メモリ手段から読出されたデータと
前記遅延手段に記憶されたデータとを合計して
合計したデータセツトをつくる加算器手段と、 前記フオルマント信号に応答して前記合計し
たデータセツトを選択し、前記フオルマント信
号が発生しない場合には前記第1メモリ手段か
ら読出されたデータを選択し、選択されたデー
タから前記変更されたデータセツトを含む第2
データ選択手段と、 後から読出されるデータを記憶するための第
2メモリ手段と、 前記フオルマント信号に応答して、前記変更
されたデータセツトを前記第2メモリ手段に記
憶する第3データ選択手段と、 前記タイミング信号に応答し、データを前記
第2メモリ手段から逐次反復して読みだす第2
アドレツシング手段と、 前記第2メモリ手段から読出したデータを前
記楽音信号に変換して前記スライド型フオルマ
ント効果を発生させる変更手段とを含む、 スライド型フオルマント効果発生用装置。
5 前記遅延手段は、 遅延メモリ手段と、 前記第1メモリ手段から読出されたデータを
前記タイミング信号に応答して前記遅延メモリ
手段に記憶するアドレツシング回路と、 前記タイミング信号に応答して、前に前記遅
延メモリ手段に記憶されたデータを読出し、前
記第1メモリから読出されたデータと入れかえ
る読出し回路とを含む 前記第4項による装置。
6 前記フオルマント信号発生器手段は、 前記スライド型フオルマント効果が選択され
ると増加モードでアツプ信号を発生させ、減少
モードでダウン信号を選択する双方向信号発生
器と、 前記アツプ信号に応答してそのカウント状態
が増分し、前記ダウン信号に応答してそのカウ
ント状態が減分する第1カウンタ手段と、 前記音調信号に応答して前記カウンタ手段を
予め選択したカウント状態に初期設定する第1
初期設定回路と、 前記タイミング信号により増分され、またそ
のカウント状態が前記アツプ信号と前記ダウン
信号に応答して初期設定される第2カウンタ手
段と、 前記音調クロツクと前記第2カウンタ手段と
の間に配置され、ゲート制御信号に応答して前
記タイミング信号を前記第2カウンタ手段へ転
送するクロツクゲートと、 前記タイミング信号に対応し、また前記ダウ
ン信号に応答してゲート制御信号を発生させ、
もしカウント等値信号が発生したら前記ゲート
制御信号を発生させない制御信号発生手段と、 前記第1カウンタ手段のカウント状態と前記
第2カウンタ手段のカウント状態とが等しけれ
は、前記カウント等値信号を発生させる比較器
手段とを含む 前記第4項による装置。
7 前記第3データ選択手段は、 前記タイミング手段によつて増分される第3
カウンタ手段と、 前記カウント等値信号に応答して前記第3カ
ウンタ手段のカウント状態を初期設定する第2
初期設定回路と、 前記第3カウンタ手段のカウント状態が予め
選択されたカウント状態より小である場合に
は、前記変更されたデータセツトを前記第2メ
モリ手段に記憶させる転送ゲーテイング手段と
を含む、 前記第4項による装置。
8 前記双方向信号発生器は、 フオルマントタンミング信号を発生させるめ
のフオルマントクロツク源と、 前記フオルマントタイミング信号に応答し
て、一連の制御信号を発生させるフオルマント
シーケンス発生器と、 前記一連の制御信号の連続する値の間の差が
正の値である場合にはアツプ信号を発生させ、
前記一連の制御信号の連続する値の間の差が負
の値である場合には負の値を発生させ、前記一
連の制御信号の連続する値が等値である場合に
は、アツプ信号も発生させないアツプ信号発生
器手段とを含む 前記第4項による装置。
9 前記遅延手段と前記加算器手段との間に配置
され、前記遅延手段から読出されたデータをそ
の対応する負の値に変換する補数回路手段を更
に含む前記第4項による装置。
【図面の簡単な説明】
第1図は、低域スライド型フオルマントシステ
ムのブロツク図である。第2図は、低域スライド
型フオルマントフイルタに対するスペクトル変化
を示すグラフである。第3図は、高域スライド型
フオルマントフイルタのブロツク図である。第4
図は、高域スライド型フオルマントフイルタに対
するスペクトル変化を示すグラフである。第5図
は、双方向低域スライド型フイルマントシステム
のブロツク図である。第6図は、フオルマント制
御信号発生器のブロツク図である。第1図におい
て、 11は音響システム、12は鍵盤スイツチ、3
4は主レジスタ、35は音調シフトレジスタ、3
7は音調クロツク、45はロード選択回路、47
はD−A変換器、101は遅延回路、102は加
算器、103,120はデータ選択回路、105
はフリツプフロツプ、106はゲート、107は
カウンタ、170は波形発生回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 楽音信号の1周期を規定する複数の波形デー
    タを記憶する波形メモリを有し、前記波形データ
    を割当てられた楽音のピツチに対応する速度で波
    形メモリから遂次反復して読出しD−A変換器へ
    転送し楽音信号を発生する電子楽器において、 前記割当てられた楽音のピツチに対応するタイ
    ミング信号を発生させるための音調クロツクと、 前記タイミング信号に応答し、波形データを前
    記波形メモリから遂次反復して読出す読出手段
    と、 前記波形メモリから読出された波形データを記
    憶するための遅延手段および前記波形メモリから
    読出された波形データと前記遅延手段に記憶され
    た波形データとを加算又は減算する加算手段から
    なるデジタルフイルタと、 該デジタルフイルタの出力を制御するためのフ
    オルマントアドバンス信号を発生させるフオルマ
    ントアドバンス信号発生手段と、 前記フオルマントアドバンス信号に応答して前
    記デジタルフイルタからの出力を選択し、前記フ
    オルマントアドバンス信号が発生されない場合に
    は前記波形メモリから読出された波形データを選
    択する第1データ選択手段と、 前記第1データ選択手段が選択した波形データ
    を前記波形メモリに記憶する第2データ選択手段
    とを備え、 前記フオルマントアドバンス信号発生手段から
    のフオルマントアドバンス信号に基づき前記波形
    メモリから読出された波形データを前記デジタル
    フイルタと前記第1および第2データ選択手段と
    を経由して再度前記波形メモリへ回帰させること
    によりスライド型フオルマント効果を得ることを
    特徴とする電子楽器用回帰型フオルマント発生
    器。 2 楽音信号の1周期の規定する複数の波形デー
    タを記憶する波形メモリを有し、前記波形データ
    を割当てられた楽音のピツチに対応する速度で波
    形メモリから遂次反復して読出しD−A変換器へ
    転送し楽音信号を発生する電子楽器において、 前記割当てられた楽音のピツチに対応するタイ
    ミング信号を発生させるための音調クロツクと、 前記タイミング信号に応答し、波形データを前
    記波形メモリから遂次反復して読出す読出手段
    と、 音源波形データを発生する音源波形発生手段
    と、 該音源波形発生手段からの音源波形データを入
    力として回帰型フイルタ処理を行うデジタルフイ
    ルタと、 該デイジタルフイルタを制御するためのフオル
    マント制御信号を発生する手段であつて、前記デ
    ジタルフイルタにおけるカツトオフ周波数を増加
    又は減少せるための信号を発生するフオルマント
    制御信号発生手段と、 前記フオルマント制御信号に基づき前記デジタ
    ルフイルタにおける回帰回数を制御するデジタル
    フイルタ制御手段と、 前記デジタルフイルタにおいてフイルタ処理さ
    れた変更後の音源波形データを前記波形メモリに
    転送する転送手段とを備え、 前記フオルマント制御信号に基づき前記デジタ
    ルフイルタにおけるカツトオフ周波数を時間的に
    増加又は減少させるようにしたことを特徴とする
    電子楽器用回帰型フオルマント発生器。
JP57052198A 1981-04-02 1982-03-30 Repeated formant generator for electronic musical instrument Granted JPS57172397A (en)

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