JPH06348263A - 電子楽器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成によって、楽音の音色に時間的な
変化を与えることが可能な電子楽器を提供すること。 【構成】 電子楽器において、楽音信号を複数の系統に
分配し、それぞれの系統のレベルを時間的に変化させ、
各系統ごとに異なるフィルタを通した後に合成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子楽器に関し、特に、
簡単な構成で、音色の時間的な変化を実現することが可
能な電子楽器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シンセサイザー、電子ピアノ、電
子オルガン、音源モジュール等の電子楽器において、発
音される楽音信号に時間的な音色変化を与えようとした
場合、楽音信号を周波数軸上でいくつかの帯域に分割
し、分割した信号を別々に波形メモリに記憶させ、発生
時には、同時に読み出した複数の波形にそれぞれ異なる
エンベロープを与えることにより、楽音に時間的な音色
変化を与えていた。また、他の方式として、波形メモリ
の読み出しポイントを変えることによって音色を変化さ
せる技術もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の音
色変化方式においては、例えば周波数分割した複数の波
形を記憶するには大容量の波形メモリが必要になるとい
う問題点があり、また読み出しポイントを変える方式で
は、一度記憶した波形の音色を後から変更することが不
可能であり、変化の制御幅が狭いという問題点があっ
た。

【０００４】本発明の目的は、前記のような従来技術の
問題点を改良し、簡単な構成によって、楽音の音色に時
間的な変化を与えることが可能な電子楽器を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、楽音信号を複
数の系統に分配し、それぞれの系統のレベルを時間的に
変化させ、各系統ごとに異なるフィルタを通した後に合
成するところに特徴がある。

【０００６】

【作用】本発明は、このような手段により、例えば発生
した楽音信号を２系統に分配し、一方の系統のレベルを
指数関数的に減衰させ、この信号を高域通過型フィルタ
を通した後に、他方の信号を低域通過型フィルタに通し
たものと合成すれば、時間の経過と共に高調波成分が減
衰し、音色が変化する楽音信号が得られる。この方式に
よれば、波形メモリの容量は少なくて済み、またレベル
の変化を制御することにより、様々な音色変化態様を実
現できる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明が適用される電子楽器の実施例
を詳細に説明する。図１は電子楽器の構成を表すブロッ
ク図である。ＣＰＵ１はＲＯＭ２に記憶されているプロ
グラムにより電子楽器全体の制御を行う。またタイマ割
り込み回路も内蔵している。ＲＯＭ２には制御用プログ
ラムの他、例えばデモ曲用の楽曲データ、あるいは各種
音色データなども記憶している。ＲＡＭ３はＣＰＵ１の
作業用領域として使用される他、キーアサインテーブ
ル、音源制御情報テーブルなどの各種制御データを記憶
している。パネル４は音色設定スイッチ、デモ曲演奏ス
イッチ等の各種スイッチ、テンポや音量等を調節するボ
リューム、あるいはＬＥＤや液晶の表示装置を有し、さ
らにスイッチやボリュームの情報をＣＰＵ１に読み込む
ためのスキャン回路、および表示装置を駆動するドライ
ブ回路を備えている。

【０００８】ＭＩＤＩインターフェース５は外部のＭＩ
ＤＩ機器との接続を行う。キーボード６はスイッチを有
する複数の鍵からなり、スキャン回路７は、ＣＰＵ１の
制御により鍵のスイッチをスキャンする。音源回路８
は、ＣＰＵ１の制御により、例えば１６チャネルの独立
したデジタル楽音信号を発生することができるものであ
り、後述するが、１チャネル当たり２系統の出力を有す
る。波形メモリ９は各種音色に対応する楽音波形情報を
記憶するメモリであり、１つの音色の波形として、例え
ばピアノであれば、ある音高範囲の鍵盤のグループごと
に、鍵を強打した時のアタック部分から、ディケイ、サ
スティン部までの長い期間の波形情報が記憶されてい
る。

【０００９】ＬＰＦ１０は低域通過型フィルタであり、
ＨＰＦ１１は高域通過型フィルタである。これらのフィ
ルタは周知のデジタルフィルタ構成方式の任意のものが
採用可能であり、周波数特性は、例えば図５（ａ）に示
すように、お互いのカットオフ周波数ｆｃが等しいよう
な特性のものを使用する。加算器１２はＬＰＦ１０とＨ
ＰＦ１１の出力を加算、合成し、Ｄ／Ａ変換器１３は加
算器１２から出力されるデジタル信号をデジタル−アナ
ログ変換する。アンプ１４はアナログ楽音信号を増幅
し、スピーカ１５から発音される。バス１６は電子楽器
の各回路を接続している。

【００１０】図２は図１の音源回路８の構造を示すブロ
ック図である。波形読み出し回路２０は、発生すべき楽
音の音高に比例したアドレス間隔情報をＣＰＵ１からセ
ットされ、、波形メモリ９から波形を読み出すためのア
ドレス情報を順次発生する。このアドレス情報に従っ
て、波形メモリ９からは所望の音高の波形信号が読み出
される。

【００１１】パラメータテーブル２１は、音色情報、キ
ーオン時のベロシティ（押鍵速度）等の情報を基に、エ
ンベロープを発生させるために必要な、アタックスピー
ド、アタックレベル等のパラメータ、あるいはレベル制
御信号を記憶している係数テーブルの読み出し開始アド
レスを出力する。エンベロープ発生器は、パラメータテ
ーブルから与えられたパラメータに基づき、エンベロー
プ信号を発生する。乗算器２３は波形信号にエンベロー
プ信号を乗算し、楽音信号を出力する。この楽音信号は
２つの乗算器２４、２５に入力されて、係数発生器２６
からのそれぞれのレベル制御信号と乗算される。各乗算
器２４、２５の出力は、２つの加算器２７、２８にそれ
ぞれ入力され、他のチャネルの信号と加算、合成されて
２つのフィルタ１０、１１に出力される。

【００１２】係数発生器２６はキーオンに従って、２つ
のレベル制御信号の発生を開始し、タイマからの周期的
な信号（タイマ割り込み）に従って、時間的に変化する
レベル制御信号を出力する。この係数発生器は、後述す
る実施例ではソフトウェアによる制御により実現してい
る。なお図２は１チャネル分のブロックしか記載してい
ないが、実際の音源回路は時分割多重処理により複数の
チャネルの楽音信号を同時に発生させ、加算器２７、２
８によって合成されている。

【００１３】つぎに、ＣＰＵの処理の詳細を説明する。
図３は、ＣＰＵ１のメイン処理を示すフローチャートで
ある。電子楽器の電源が投入されると、ステップＳ１に
おいては、ＣＰＵ、音源ＬＳＩ等の各種ハードウェア、
あるいはＲＡＭ内のデータなどを初期化する。ステップ
Ｓ２においては、パネルのスイッチ等に変化があったか
否かが調べられ、変化があった場合には、変化のあった
スイッチ等に対応する処理を行う。ステップＳ３におい
ては、新たにキーオンされたキーがあるか否かが調べら
れ、ある場合にはステップＳ４に移行し、キーオンされ
たキーナンバーとベロシティ値により、エンベロープを
発生させるのに必要なスピードやレベルのパラメータを
パラメータテーブルを参照して求め、エンベロープ発生
器にセットする。

【００１４】ステップＳ５においては、係数発生器に初
期値をセットする。この実施例においては、係数発生器
は系統ごとの単なるレジスタであり、ＣＰＵがソフトウ
ェア制御により書き込む値を順次更新していくものであ
る。この更新処理については後述する。ステップＳ６に
おいては、波形読み出し回路およびエンベロープ発生器
に起動をかけ、楽音信号の発生を開始する。

【００１５】ステップＳ７においては、キーオンからキ
ーオフに変化したキーがあるか否かが調べられ、変化し
たものが検出されればステップＳ８に移行し、ダンパー
ペダルがオン、即ち踏まれているか否かが調べられ、オ
ンでなければステップＳ９に移行し、音源回路の該キー
に割り当てられたチャネルのエンベロープ発生器にリリ
ースのスピードをセットし、楽音を減衰させる。なおペ
ダルがオンの場合には、エンベロープのパラメータを変
更せずに、サスティン部のスピードのまま減衰させる。

【００１６】図４はタイマ割り込み処理の本発明に関係
する処理を示すフローチャートである。タイマ割り込み
は一定の周期、例えば数ミリ秒ごとにタイマから起動さ
れる割り込みである。ステップＳ２０においては、現在
発音中のチャネルがあるか否かが調べられ、ある場合に
はステップＳ２１に移行し、新たな係数データ（レベル
制御信号）を得る。係数データの求め方には各種の方式
が考えられるが、例えば係数テーブルと各チャネル毎の
係数読み出しアドレス記憶エリヤを用意し、タイマ割り
込みごとに該テーブルからの係数読み出しアドレスを１
ずつインクリメントし、このアドレスを用いて係数を読
み出す方式でもよい。なお、音高に従ってアドレスへの
加算値を増加するようにして、キーの音高が高いほど高
域を早く減衰させるようにしてもよい。

【００１７】また発音開始からの経過時間ｔを各チャネ
ルごとに記憶するエリヤを設け、割り込みごとに経過時
間を更新し、該値をもとに、演算（例えばｙ＝ａ／（ｔ
＋ｂ）、ａ、ｂは定数、など）により求めるか、あるい
は係数値を記憶するエリヤを設け、割り込みごとに該値
に１より小さい定数を乗算することによって係数値を更
新するようにしてもよい。ステップＳ２２においては、
求めた係数を係数発生器のレジスタにセットし、レベル
制御信号として出力する。そして、ステップＳ２０に戻
り、他にまだ処理していない発音中のチャネルがあるか
否かが調べられる。

【００１８】図５（ｂ）は係数テーブルの内容の一例を
示す説明図である。図において、Ｌで示すレベル制御信
号は図２の係数発生器２６から乗算器２４に出力される
信号であり、Ｈは乗算器２５に出力されるものである。
この例では信号Ｌは一定の値を保ち、信号Ｈは初期値か
ら時間と共に指数関数的に減少している。以上のような
実施例によれば、発音開始からの時間経過に従って、高
域の信号レベル、即ち高調波成分が指数関数的に減衰す
るような楽音信号が得られ、簡単な構成で、音色の時間
的変化を付けることができる。

【００１９】次に第２の実施例について説明する。第２
の実施例は、キーナンバー、即ち音高情報や、ベロシテ
ィ情報、音色情報等によっても音色を変化させ、あるい
は補正するものである。この実施例では、例えば係数テ
ーブルを用いてレベル制御信号を発生させる場合に、音
色ごとにテーブルを用意し、キーナンバーおよびベロシ
ティ値に従って読み出し開始アドレスを決定するように
構成する。この読み出し開始アドレスは例えば図２のパ
ラメータテーブル２１に記憶させておき、図の点線のよ
うに、係数発生器に与えるようにすればよい。

【００２０】図６は、第２の実施例の処理の一部を示す
フローチャートである。第２の実施例では、図３のステ
ップＳ３から図６のステップＳ３０に移行し、ステップ
Ｓ３０においては、キーオンされたキーナンバーとベロ
シティ値および音色情報とにより、楽音パラメータを得
て、エンベロープ発生器にセットする。ステップＳ３１
においては、キーオンされたキーナンバーとベロシティ
値および音色情報とにより、係数テーブルの読み出しア
ドレスの初期値を求め、該初期値によって読み出された
係数値を係数発生器にセットする。ステップＳ３１の処
理後は図３のステップＳ６に移行する。

【００２１】ここで、ベロシティにより、読み出し開始
アドレスを変化させれば、タッチの強弱に従って、高調
波成分のレベルの初期値を変えることが出来る。例えば
強めにキーオンした場合には図５のＡ１の位置（アドレ
ス）から読み出しを開始し、弱めの場合にはＡ２の位置
から読み出しを開始する。そうすると、強打するほど高
域の成分、即ち高調波成分の多い音色とすることができ
る。

【００２２】また、キーナンバーにより読み出し開始ア
ドレスを制御するように構成することにより、波形読み
出し方式における音高に対する音色の変化の不連続点を
補正することが可能となる。図７はキーナンバーによる
音色補正の説明図である。一般に、波形読み出し方式の
電子楽器、例えば電子ピアノにおいては、１つの楽音波
形データである範囲の音高のキー群（Ａ、Ｂなど）の発
音をカバーしている。従って、そのカバー範囲の上限の
キーの楽音は下限のキーの楽音を周波数軸上で並行移動
したものとなるために、下限のキーの楽音に較べると高
域が強調された音色になってしまい、例えばキーナンバ
ー６と７の間において、音色が不連続になってしまうと
いう問題点があった。

【００２３】この実施例においては、キーナンバーか
ら、該キーが波形メモリがカバーする音高範囲のどの位
置にあるかを求め、この位置情報により係数テーブルの
読み出しアドレスを制御することにより、音色の不連続
点がなくなるように音色を補正することができる。例え
ば図７に示すように、１つの波形データのカバー領域
Ａ、Ｂ、Ｃの下限に近いほど係数Ｈのレベルが高くなる
ように係数テーブルの読み出し開始アドレスを補正すれ
ば、音高の変化に従って音色が滑らかに変化するような
電子楽器を構成することが可能となる。

【００２４】以上、実施例を説明したが、以下のような
変形例も考えられる。実施例においては、楽音を２系統
に分配し、それぞれの系統のレベルを独立して制御でき
る構成を示したが、例えばＬＰＦ側はレベルを固定にし
ても良く、またＬＰＦの代わりに単なる減衰器のみを挿
入し、あるいは直接元の楽音信号を加算器に入力する構
成としてもある程度の効果は得られる。

【００２５】また、実施例においては、ＬＰＦ側のレベ
ルが時間に依らず一定である例を示したが、勿論ＬＰＦ
側のレベルも時間と共に変化するようにしてもよい。ま
た系統も２系統に限らず、３系統以上に分配するように
してもよい。更に、４系統に分配し、２系統ずつについ
て実施例のような処理を行い、かつ２系統ずつ独立にレ
ベル制御を行って左右の出力とすることにより、パン効
果回路を兼ねることもできる。

【００２６】係数発生器は、ソフトウェアによる制御方
式の実施例を説明したが、ハードウェアによる係数発生
器を用いても実現可能であり、この場合、エンベロープ
発生器を用いることができる。実施例においては、デジ
タル信号の処理を行うＬＰＦ、ＨＰＦの例を示したが、
フィルタの前段でＤ／Ａ変換し、アナログのＬＰＦ、Ｈ
ＰＦを用いることも可能である。図８はアナログフィル
タを用いる例を示すブロック図であり、楽音発生回路の
出力は２つのＤ／Ａ変換器によってアナログ信号に変換
され、アナログのＬＰＦ１７およびＨＰＦ１８によって
濾波された後、アナログ加算器１９によって加算合成さ
れ、楽音として出力される。Ｄ／Ａ変換器は１つの変換
器で時分割多重処理するようにしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、以
下に示すような効果がある。 １．音色に任意の時間的変化を付与することができる。 ２．波形メモリの量を増加する必要がなく、必要とする
ハードウェアの量も小量で済む。 ３．音色の時間的変化と共に、タッチの強弱や、キーナ
ンバーによる補正を行うことも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 電子楽器の構成を表すブロック図である。

【図２】 音源回路の構造を示すブロック図である。

【図３】 ＣＰＵのメイン処理を示すフローチャートで
ある。

【図４】 タイマ割り込み処理を示すフローチャートで
ある。

【図５】 フィルタ特性およびレベル制御信号を示す概
念図である。

【図６】 第２の実施例の処理の一部を示すフローチャ
ートである。

【図７】 キーナンバーによる補正を示す説明図であ
る。

【図８】 フィルタの他の実施例を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…ＲＯＭ、３…ＲＡＭ、４…パネル、５
…ＭＩＤＩインターフェース、６…キーボード、７…ス
キャン回路、８…音源回路、９…波形メモリ、１０…Ｌ
ＰＦ、１１…ＨＰＦ、１２…加算器、１３…Ｄ／Ａ変換
器、１４…アンプ、１５…スピーカ、１６…バス、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 楽音信号発生手段と、 キーオンごとに、時間と共に変化するレベル制御信号を
   １つ以上発生する制御信号発生手段と、 レベル制御信号により、楽音信号のレベルを制御して、
   それぞれ独立して出力する１つ以上のレベル制御手段
   と、 レベル制御手段の出力信号を入力して特定の帯域の信号
   のみを通過させる、レベル制御手段に対応したフィルタ
   手段と、 元の楽音信号あるいは１つ以上のフィルタ手段の出力の
   内の少なくとも２つ以上を合成して楽音信号を出力する
   手段を含む電子楽器。
2. 【請求項２】 前記レベル制御信号の内の１つは、キー
   オン時から指数関数的に減少するものであり、このレベ
   ル制御信号に対応したフィルタ手段は、高域通過型フィ
   ルタであることを特徴とする請求項１に記載の電子楽
   器。
3. 【請求項３】 前記レベル制御信号の初期値は、タッ
   チ、音高、音色の内の少なくとも１つの情報によって変
   化することを特徴とする請求項１または２のいずれかに
   記載の電子楽器。