JPH0643876A - 電子楽器用アコースティック楽音シンセサイザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力楽音のピッチを決定するという段階を経
ることなしに、新たな可聴音入力についての複製合成音
を速やかに得て、他の合成音との選択使用を可能とす
る。 【構成】 入力楽音信号の複数周期分を記憶手段２０３
に取り込み、記憶された楽音信号から高調波係数発生器
２２５により１組の高調波係数を生成し、音響係数メモ
リ２２４に記憶させる。他の高調波係数メモリ２６と音
響係数メモリ２２４とから選択的に高調波係数を読み出
し、楽音波形を規定する点の振幅に対応する複数のデー
タ語を計算手段１０１において計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子楽音合成に関する
ものであり、特に音源から楽音を発生させるための装置
（手段）に関する。

【０００２】

【従来の技術】人間の歌声をまねるための装置を製作す
るために、長年の間に種々の試みが行われてきた。初期
の劇場用パイプオルガンは、人声音栓（Vox Huma-na ）
と呼ばれるソロストップを備えていた。このストップ
は、人間の音源の１つをかすかに思い起こさせるだけの
１列に並んだリードパイプとして実行された。

【０００３】ボコーダー形の実施例は、人間の声に似た
音を出すのに用いられてきた。歌の質をうるために、本
当の人間の歌声の音を電子信号に変換するのにマイクロ
ホンが用いられる。周波数フォロワによって、入力信号
の基本周波数をトラック（track ）し、次に鍵盤スイッ
チの作動に応答して楽音ピッチに変えることができる。
その結果生じる音は、入力音の正確な複製ではないが、
人間の声に似た音質を有する。

【０００４】米国特許第4085644 号（特願昭51-93519）
に説明されている種類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独自に反復して
データを与えるように実行され、そのデータは楽音波形
に変換される。計算サイクルの期間中に、発生した楽音
を特徴づける１組の高調波係数を用いて離散的フーリエ
変換を実行することによって主データセットがつくられ
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。計算サイクルが終了すると、主データセッ
トはメモリに記憶される。

【０００５】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、多数の楽音発
生器のうちの予め選択された楽音発生器に記憶された主
データセットが転送される。出力楽音発生は計算サイク
ルと転送サイクルの期間中中断することなく続行する。
転送されたデータは、楽音発生器に含まれる音調レジス
タに記憶される。多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含まれる音調レジスタに記憶さ
れた主データセットは、逐次反復して記憶装置から読出
され、Ｄ−Ａ変換器によってアナログ楽音波形に変換さ
れる。メモリアドレッシング速度は、楽音発生器に関連
した楽音ピッチの対応する基本周波数に比例する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のボコーダー形の
楽音合成装置は、入力可聴音のピッチを決定する段階を
経るものであり、低い複製の精度しか得られなかった。
また予め記憶された高調波係数を使用する複音シンセサ
イザは、新たな可聴音入力により複製する楽音を速やか
に変化させることはできない。

【０００７】本発明は、入力楽音のピッチを決定すると
いう段階を経ることなしに新たな入力可聴音を速やかに
複製することができ、従って新たな合成音と以前の合成
音とを簡単に比較することができ、また幾つかの合成音
を任意に切り換えて或いは更新しながら使用することが
できる楽音シンセサイザを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電子楽器用アコ
ースティック楽音シンセサイザは、マイクロホンに向か
って歌うことにより、又はハミングすることによって、
新しい音が楽音発生器に導入される。入力アナログ信号
データは、Ａ−Ｄ変換器を用いることによってデジタル
データ語に変換される。変換されたデータのうち選択さ
れたサンプル長（sample length ）は、離散的フーリエ
形計算方式によって処理されて１組の高調波係数を与
え、この高調波係数は主データセットの計算に使用され
るように記憶される。この記憶された１組の高調波係数
と別に固定的に或いは前もって記憶された高調波係数と
は、使用者が指示して選択して読み出すことができる。

【０００９】

【作用】新たな可聴音入力により速やかに複製合成音が
得られる。高調波係数の組を選択することにより、新た
な合成音と以前の合成音とを簡単に比較することがで
き、また幾つかの合成音を任意に切り換えて或いは更新
しながら使用することができる。

【００１０】

【実施例】本発明は、外郭の音源から高調波係数を得
て、離散的フーリエ変換算法を実行することによって楽
音波形を合成する種類の楽音発生器に組込まれるサブシ
ステムを指向する。この種類の楽音発生システムは、こ
こに参考のため述べてある“複音シンセサイザ”と題す
る米国特許第4085644 号（特願昭51-93519）に詳細に説
明されている。下記の説明において、参考のために述べ
てある米国特許に説明されているシステムのすべての素
子は、参考のため述べてある米国特許に出てくる同一数
字の素子に対応する２桁数字で示されている。２００代
の一連の３桁数字で示されているすべてのシステム素子
ブロックは、本発明の改良を実施してアコースティック
音シンセサイザを製作するため、複音シンセサイザに付
加された素子に対応する。１００代の一連の数字は複音
シンセサイザの機能素子の組合せを示す。

【００１１】図１は、米国特許第4085644 号（特願昭51
-93519）に説明されているシステムの変形および付加物
として説明される本発明の１実施例を示す。参考のため
に述べた米国特許に説明されているように、複音シンセ
サイザは鍵盤スイッチ１２と表示されたブロックに含ま
れている１列のスイッチを内蔵し、これらのスイッチは
例えばオルガンのような電子楽器の従来の鍵盤スイッチ
配列に対応する。楽器の鍵盤上の１個又はそれ以上の鍵
を押すことによって、音調検出・割当回路１４は作動さ
れた鍵に対する楽音情報を記憶し、１２個の別々の独立
した楽音発生器の１つに作動された各鍵スイッチを割当
てる。その１組の楽音発生器は楽音発生器１０２と表示
されているシステムブロックに含まれる。適当な音調検
出・割当回路は、ここに参考のため述べてある米国特許
第4022098 号（特願昭51-110652）に説明されている。
鍵盤上の１個又はそれ以上の鍵が押されると、又は作動
されると、実行制御回路１６は計算サイクルを開始さ
せ、その期間中に６４データ語からなる主データセット
が主データセット発生器１０１によって計算され、メモ
リに記憶される。この６４データ語は、楽音発生器によ
り発生される楽音に対するオーディオ波形の１サイクル
に対する６４の等間隔に配置された点の振幅に対応する
値をもって発生される。一般的原則は、オーディオ楽音
スペクトルの高調波の最大数が完全な１波形サイクルの
データ点数の１／２以下か、又は主データセットをなす
データ点数に等しいということである。

【００１２】計算サイクルが完了すると、転送サイクル
が開始され、この転送サイクルの期間中には、メモリに
記憶された主データセットが読出され、１組の楽音発生
器１０２の各楽音発生器の素子である音調レジスタ転送
される。これらの音調レジスタは、予め選択された楽音
の完全な１サイクルに対応する６４データ語を記録す
る。音調レジスタに記憶されたデータ語は順次反復して
読出されてＤ−Ａ変換器に転送され、このＤ−Ａ変換器
はデジタルデータ語をアナログ楽音波形に変換し、次に
この波形は従来の増幅器およびスピーカサブシステムか
らなる音響システム１１により可聴音に変換される。記
憶されたデータは、楽音発生器が割当てられている作動
された鍵スイッチに対応する楽音の基本周波数に対応す
る速度で各音調レジスタから読出される。

【００１３】上述した米国特許第4085644 号（特願昭51
-93519）に説明されているように、作動された鍵が鍵盤
上で押鍵されたままになっている間に、発生した主デー
タセットを一連の計算サイクルの期間中連続的に再計算
して記憶し、このデータを音調レジスタにロードできる
ようにすることが望ましい。この機能は、読出しクロッ
ク速度でのＤ−Ａ変換器へのデータ点の流れを妨げるこ
となしに達成される。

【００１４】スイッチＳ１は、主データセットを計算す
るため主データセット発生器１０１によって用いられる
高調波係数値を選択するのに用いられる高調波係数指示
手段である。スイッチＳ１が右方にいくと、高調波係数
メモリ２６に記憶された高調波係数値が主データセット
発生器１０１に転送される。スイッチＳ１が左方にいく
と、音響係数メモリ２２４に記憶された高調波係数値が
選択され、主データセット発生器１０１に転送される。

【００１５】高調波係数発生器２２５は音響発生器２０
１により発生された楽音を後述する方法で受信し、受信
した信号を処理して、音響係数メモリ２２４に記憶され
ている１組の高調波係数を評価する。

【００１６】図２は、図１に示した高調波係数発生器２
２５の詳細な論理を示す。音響発生器２０１は便利なア
ナログ楽音発生源ならばどんなものでもよい。好ましい
実施例は増幅器を伴ったマイクロホンとして音響発生器
を実行することである。マイクロホンが受けとった音は
信号に変換され、この信号は音響発生器２０１の出力と
して用いられる。本発明の動作を説明するため、“楽
音”又は“楽音信号”は、周期的信号、又は時間ととも
に徐々に変化する基本周波数をもった信号に対する一般
的語として用いられる。

【００１７】音響発生器２０１のマイクロホンに対する
入力楽音のピッチは、Ｃ₃ 〜Ｃ₅ の楽音範囲内にあるも
のと想定される。更に、現実的な想定は、入力楽音は１
６以下の高調波に限定されると想定することである。こ
れらの想定は、歌唱又はハミングによって発生される音
に矛盾するものでなく、本発明に本来備っている限界又
は制約を表すものでもない、任意の範囲の楽音周波数お
よび入力音に関連した最大高調波数を扱うため、種々の
サンプリングおよびメモリシステムに容易に変更を加え
うることは明らかである。

【００１８】音響発生器２０１が低域フィルタを内蔵し
ていて、Ｃ₅ の１６次高調波、又は1046.5×16＝16.7Ｋ
Hzを超える周波数が減衰され、だいたい除去されてＡ−
Ｄ変換器２０２に転送されないようにするのが有利であ
る。

【００１９】Ａ−Ｄ変換器２０２は、音響発生器２０１
により発生されたアナログ信号を一連のデジタル語に変
換する。楽音Ｃ₅ の１６次高調波の周波数上限に対して
は、Ａ−Ｄ変換器２０２は、この周波数上限に対し f_s
＝1046.5×16×2 ＝33.4ＫHzに固定されているナイキス
トサンプル速度（rate）より高いサンプル速度で動作し
なければならない。サンプリング周波数はナイキスト周
波数よりやや高くすると有利である。ナイキスト周波数
の約 1.2〜1.8 倍の周波数を選択することがサンプルさ
れたデータシステムにはしばしば行われている。

【００２０】一般的な、“大ざっぱではあるが実際に則
したやり方”として、高調波スペクトルデータ値を抽出
することを意図したデータプロセッサに利用できる周期
的波形の完全な周期約４周期のデータサンプルを有する
ことが望ましい。好ましい実施例では、Ｎ＝１０２４点
のデータセットが用いられている。このＮ値はピッチＣ
₃ の楽音の下限周波数における楽音に対して４周期のデ
ータサンプルを与え、ピッチＣ₅ の楽音の上限周波数で
１６周期のデータサンプルを与える。

【００２１】新たな１組の高調波係数が発生し音係数メ
モリに記憶されると、音楽家が作動させたスイッチによ
って開始信号が発生する。この開始信号はフリップフロ
ップ２０６をセットするのでその出力論理状態はＱ＝
“１”となる。論理状態Ｑ＝“１”に応答して、ゲート
２０８はサンプルクロック２１０により発生されたタイ
ミング信号を転送させてＡ−Ｄ変換器２０２を動作させ
る。状態Ｑ＝“１”になると、カウンタ２０９はエッジ
検出回路３００の動作によってその初期値又は初期カウ
ント状態にリセットされる。このカウンタはサンプルク
ロック２１０が発生させたタイミング信号に応答して増
分する。サンプルクロック２１０は、上述したように少
なくともナイキストサンプリング周波数に等しい周波数
をもつタイミング信号源である。

【００２２】Ａ−Ｄ変換器２０２が発生させたデジタル
データサンプルはサンプルシフトレジスタ２０３に記憶
される。カウンタ２０９がその最大カウント状態１０２
４にまで増分されると、リセット信号が発生する。リセ
ット信号に応答してフリップフロップ２０６がリセット
されるので、その出力は論理状態Ｑ＝“０”となる。論
理状態Ｑ＝“１”に応答してサンプルシフトレジスタ２
０３は、Ａ−Ｄ変換器２０２の出力において与えられる
一連のデジタルデータ値を記憶する。論理状態Ｑ＝
“０”に応答してサンプルシフトレジスタ２０３は、シ
フトレジスタに対する従来の循環データ循環モードで動
作する。

【００２３】音響発生器２０１からの入力楽音に対する
高調波係数は、３６dbのダイナミックレンジで計算する
のが有利である。このレンジの値はＡ−Ｄ変換器を実行
することにより与えられ、少なくとも７ビットを有する
デジタル語に変換する。８ビット分解能を有する市販さ
れている多数のデータ変換器があるので、８ビットを選
択するのがよい。

【００２４】開始信号で開始されたデータ収集モードが
完了すると、論理状態Ｑ＝“０”はインバータ２９５に
よって論理“１”信号に反転され、計算モードを開始さ
せる。計算モード期間中に、１組の高調波係数 c_q は下
記の関係によりサンプルシフトレジスタ２０３に記憶さ
れたデータ値 x_n に対応して評価される。

【００２５】

【数１】

【００２６】x_n は音響発生器２０１により発生された
信号のＡ−Ｄ変換によって得られるデータサンプルを表
す。Ｎはサンプルシフトレジスタ２０３に記憶されたデ
ータ点の総数である。高調波係数 c_q は正規化基本周波
数１／Ｎに対応する高調波である。それは音響係数メモ
リに記憶された c_q 係数ではなく、 c_q のサブセットが
後述する方法で選択される。この c_q は正規化高調波係
数と呼ばれる。

【００２７】図３はある程度の雑音が加えられた典型的
な楽音波形に対応するスペクトル応答を示す。縦軸目盛
りは−５db刻みでしるされている。横軸目盛りは正規化
周波数１／Ｎ刻みでしるされている。曲線は最大dbに比
例してdb単位で表した正規化周波数係数 c_q のプロット
である。係数 c_q の所望のサブセットは、完全なスペク
トルの最初の１６の規則的に間隔をおいたピークであ
る。

【００２８】インバータ２９５からの信号出力は、エッ
ジ検出回路２９６により短いパルスに変換される。この
パルスはフリップフロップ２９７をセットするのに用い
られる。このフリップフロップがセットされると、シス
テムはその計算モードに入る。

【００２９】計算モードの期間中にフリップフロップ２
９７からの信号は、クロック選択回路２３０がシステム
主クロックを選択してサンプルシフトレジスタ内のデー
タを進めさせるようにする。主クロックはデータ処理シ
ステム素子における論理を計時する。主クロックは、サ
ンプルクロック２１０の周波数より高い周波数で有利に
動作できる。上述したように、サンプルクロック２１０
の周波数は、音響発生器２０１からの信号出力より予測
される最高周波数成分によって決定される。

【００３０】高調波カウンタ２０５およびカウンタ２３
１はいずれもフリップフロップ２９７から論理“１”出
力状態への移行に応答して計算モードの開始においてそ
れらの初期カウント状態に初期設定する。

【００３１】カウンタ２３１は、システムの計算モード
に対してクロック選択回路２３０によって選択される主
クロックタイミング信号により増分される。カウンタ２
３１は、サンプルシフトレジスタ２０３に記憶されたデ
ータ点の数に等しい１０２４をモジュロとしてカウント
するように実施されている。カウンタ２３１がモジュロ
カウンティング動作の故にその初期状態に増分される度
毎に、リセット信号が発生し、この信号は高調波カウン
タ２０５のカウント状態を増分するのに用いられる。

【００３２】高調波カウンタ２０５はモジュロ５１２を
カウントするように実施されている。一般的な場合に
は、カウンタ２３１がモジュロＮ（但しＮはサンプルシ
フトレジスタ２０３に記憶されているデータ値の数）を
カウントすると、高調波カウンタ２０５はモジュロ〔Ｎ
／２〕をカウントする。〔Ｎ／２〕はＮ／２を超えない
最大整数値を意味する。

【００３３】加算器−アキュムレータ２０８は、カウン
タ２３１のカウント状態の変化に応答してそれ自体に高
調波カウンタ２０５のカウント状態を連続的に加算す
る。加算−アキュムレータ２０８はカウンタ２３１が発
生させたリセット信号により初期設定される。

【００３４】メモリアドレスデコーダ２１１は、加算器
−アキュムレータ２０８の内容に応答して正弦波関数表
２１４および２１５からデータをアドレスするのに用い
られる。正弦波関数表２１４は sin(2πk/1024) の値を
記憶するメモリとして実行され、正弦波関数表２１５は
ｋ＝１、２、…、１０２４の値に対する cos(2πk/102
4) の値を記憶するメモリとして実行されている。１０
２４点の完全周期を記憶する代わりに、両メモリは、メ
モリアドレスデコーダ２１１を実行して三角法の正弦お
よび余弦関数の周知の対称性を利用することによって１
／４周期の２５６点に減らすことができる。そのような
表（table ）アドレッシング技術は信号処理技術におい
て周知である。

【００３５】計算モード期間中にゲート２０４によって
転送されたデータは、正弦波関数表２１４からアドレス
アウトされた三角関数値と乗算器２１３によって乗算さ
れる。同様に、同じデータは、乗算器２１２により正弦
波関数表２１５からアドレスアウトされた三角関数値と
乗算される。

【００３６】計算モード期間中に、データはカウンタ２
３１のカウント状態に対応するアドレスにおいて奇数レ
ジスタ２１６および偶数レジスタ２２１から読出され、
それらのレジスタに書きこまれる。これら２つのレジス
タに対するアドレスデータはアドレス選択回路２２２に
よって選択される。

【００３７】乗算器２１２からのデータ値出力はスクエ
アラ（squarer ）２１９によって二乗され、奇数レジス
タ２１６から読出されたデータ値に加算器２１７によっ
て加算される。その和は奇数レジスタ２１６に記憶され
る。同様に、乗算器２１３からのデータ値出力はスクエ
アラ２２０によって二乗され、偶数レジスタ２２１から
読出されたデータ値に加算器２１８によって加算され
る。その和は偶数レジスタ２２１に記憶される。奇数レ
ジスタ２１６に記憶されたデータ値は正規化高調波係数
の奇数サブセットと呼ばれ、偶数レジスタ２２１に記憶
されたデータ値は正規化高調波係数の偶数サブセットと
呼ばれる。

【００３８】高調波カウンタ２０５が最大カウント〔Ｎ
／２〕＝５１２においてその初期状態にリセットされる
と、計算モードは完了する。この時に終了信号が発生
し、この信号はフリップフロップ２９７をリセットしそ
れによって計算モードを終了させるのに用いられる。こ
の終了信号はフリップフロップ２９８をセットするのに
用いられる。計算モードの終了時に、奇数レジスタ２１
６は式２の a_q ² の値を含み、偶数レジスタ２２１は式
３の b_q ² の値を含む。

【００３９】計算モードが終了してフリップフロップ２
９８がセットされると、転送モードが開始される。転送
モードの期間中に、絶対値計算回路２２３は奇数レジス
タ２１６および偶数レジスタ２２１に記憶されたデータ
を用い、音響発生器２０１の信号出力の１６高調波に対
応するスペクトル関数の１６ピークを選択するのに用い
られる。選択されたピーク値はそれらの対応する平方根
値に減少して所望の信号高調波係数を発生させ、これら
の係数は音響係数メモリ２２４に記憶される。

【００４０】図４は、図２に示す絶対値計算回路２２３
を含む詳細なシステム論理を示す。

【００４１】フリップフロップ２９８がセットされる
と、転送開始信号が発生し、この信号はフリップフロッ
プ２３９をセットし、それによってシステムを転送モー
ドに入れる。転送開始信号はまたカウンタ２３８および
高調波アドレスカウンタ２４３を初期設定するのにも用
いられる。

【００４２】カウンタ２３８のカウント状態は、クロッ
ク選択回路２３０によって転送されるクロックタイミン
グ信号によって増分される。フリップフロップ２３９か
らのＱ＝“１”状態に応答して、アドレス選択回路２２
２はカウンタ２３８のカウント状態を転送する。Ｑ＝
“０”状態に応答して、アドレス選択回路２２２はカウ
ンタ２３１からカウント状態を転送する。これらのカウ
ント状態は、奇数レジスタ２１６および偶数レジスタ２
２１に記憶されたデータ値をアドレスアウトするのに用
いられる。これら２つのレジスタから読出されたデータ
値は加算器２３５によって合計される。

【００４３】加算器２３５により発生された合計出力
は、閾値回路２３６によって検査され、予め特定された
閾値絶対値レベルを超える合計されたデータの第１最大
値を見出す。閾値回路２３６の動作は、図５に示してあ
る詳細な論理に関連して後述される。

【００４４】音響発生器２０１はピーク読出し装置を具
えこの発生器により発生された信号が或る予め定めたピ
ーク値にセットされうるようにするのが有利である。こ
の方法によって、閾値回路２３６に対する閾値絶対値レ
ベルを決定し特定することができ、そのレベルは c_q ²
＝ a² _q ＋ｂ² _q の値の予想される第１最大値よりは小
さく、第１最大値前に発生する低周波数雑音より大とな
る。この雑音は図３に示されている。

【００４５】加算器２３５からの出力の第１最大値が見
出されるか又は検出されると、閾値回路２３６は検出信
号を発生させ、この信号は遅延回路３０７により発生さ
れる遅延後にフリップフロップ２３９をリセットするの
に用いられる。この検出信号が発生すると、アンドゲー
ト２４７は論理“１”信号をゲート２４０に転送する。
この“１”信号に応答して、ゲート２４０はカウンタ２
３８の現在のカウント状態を転送し、この状態はカウン
トレジスタ２４１に記憶される。この方法によりカウン
トレジスタ２４１は、入力楽音に対する第１高調波係数
に対応するカウント又は正規化高調波ナンバーを含む。

【００４６】最初の真の最大値が検出された場合に閾値
回路２３６により発生される検出信号がオアゲート２４
６に介してゲート２３７に転送される。この信号に応答
してゲート２３７は加算器２３５からの出力を平方根回
路２４５に転送する。平方根回路２４５はその入力デー
タ値について平方根動作を行い、平方根値は高調波アド
レスカウンタ２４３のカウント状態により決定されるア
ドレスにおいて音係数メモリ２２４に記憶される。

【００４７】カウンタ２４２はオアゲート２４５を介し
てアンドゲート２４７によって転送される信号によって
初期設定される。高調波アドレスカウンタ２４３は、転
送開始信号によってその初期カウント状態（１０進値１
に対応する）に初期設定される。この方法により、加算
器２３５からの第１最大出力の平方根は、音響係数メモ
リ２２４の第１メモリアドレス場所に記憶される。

【００４８】カウンタ２４２は、カウンタ２３８のカウ
ント状態を増分させるのに用いられる同じタイミング信
号によって増分される。比較器２４４は、カウンタ２４
２のカウント状態とカウントレジスタ２４１に記憶され
た数とを比較する。比較器２４４がこれら２つの入力値
が等しいことを見出すと、等値信号が発生する。この等
値信号は高調波アドレスカウンタ２４３のカウント状態
を増分するのに用いられる。等値信号はオアゲート２４
６を介してゲート２３７に伝送される。等値信号に応答
してゲート２３７は加算器からの出力を平方根回路２４
５に伝送する。平方根回路２４５からの出力は、高調波
アドレスカウンタ２４３のカウント状態に対応するメモ
リ場所において音響係数メモリ２２４に記憶される。

【００４９】等値信号は、カウンタ２４２をその初期カ
ウント状態にリセットするので、システムは音響発生器
２０１により発生される入力楽音の次の真の高調波係数
を探索するように初期設定される。先行する順序の動作
は、５１２データ点全部が奇数レジスタ２１６および偶
数レジスタ２２１からデータ点が読出されてしまうまで
反復される。このデータ全部がアクセスされると、デー
タ転送モードは完了し、音響係数メモリ２２４は音響発
生器２０１からの入力楽音に対応する１６高調波係数を
含む。カウンタ２３８はモジュロ５１２カウンタとして
実施されているので、このカウンタがその初期カウント
状態に増分されると、転送終了信号がこのカウンタによ
って発生させられる。この転送終了信号は図２に示され
ているフリップフロップ２９８をリセットするのに用い
られる。最大値レジスタは、図５に示されている転送開
始信号によって零値にセットされる。比較器２９９は加
算器２３５からの出力データと予め特定された閾値定数
とを比較する。現在の出力データが絶対値において閾値
定数より大であれば、現在の出力データは、ゲート２４
８を介して比較器２５０に転送される。比較器２５０は
ゲート２４８によって転送されたデータと最大値レジス
タ２５１に記憶されたデータとを比較する。ゲート２４
８からのデータが絶対値において最大値レジスタに記憶
された現在のデータより大であれば、比較器２５０は書
込み信号を発生させ、この信号はゲート２４８からのデ
ータ出力を最大値レジスタ２５１に記憶させる。ゲート
２４８からの現在のデータが最大値レジスタに記憶され
たデータ値より小であれば、比較器２５０はフリップフ
ロップ２３９をリセットする信号を発生させる。この信
号は、加算器２３５により発生される出力信号の第１最
大値（first max-imum）の検出を示す。

【００５０】比較器２９９の目的は、真の第１最大値に
先行する雑音状低レベルデータから発生する可能性のあ
る加算器２３５からのデータ出力の誤れる第１最大値を
システムが検出するのを防ぐことである。閾値定数の値
は、臨界的ではなく、音響発生器２０１における予め選
択されたピークレベルに調節された入力信号に対する予
想されたピーク値の約１／２に容易にセットすることが
できる。

【００５１】入力アナログ信号の正確なピーク値は、説
明したシステムによって必ずしも常に配置されるとは限
らないことが認められている。サンプルシフトレジスタ
２０３に記憶されたサンプル点の数によって決定される
限定された周波数分解能の故に記憶場所の誤差が発生す
る。好ましい実施例では、周波数分解能は１／Ｎであ
る。例えば、Ｃ₃ の基本ピッチを有する楽音では、周波
数分解能は 130×16/1024 ＝ 2Hzとなる。従って、真の
基本ピッチを見つける場合に誤差が起こり得る。この誤
差は各高調波の場所を発見する場合に高調波の数によっ
て乗算される。このような誤差は重大なものではない。
という訳は、これらの誤差は測定された高調波係数の絶
対値(magnitude) の誤差としてのみ表れるからである。
高調波係数の誤差の結果として出力楽音に不快な雑音は
生じない。そのような誤差は発生した音色に比較的僅か
な変化を導入するにすぎない。

【００５２】図２に示すシステムは上述した３つの動作
モードに対し下記の時間的間隔を必要とする。

【００５３】データ収集(acquisition) モード： Ｔ_A ＝1024×(1／33488.1)＝30.6ミリ秒 計算モード： Ｔ_C ＝1024×512 ×10^-6＝524.3 ミリ秒 転送モード： Ｔ_T ＝512 ×10^-6＝0.512 ミリ秒

【００５４】必要とされる総時間は、Ｔ_A ＋Ｔ_C ＋Ｔ_T
＝0.555 秒である。もし基本周波数が判っていれば、入
力楽音に対する高調波成分を見つけるのに要する時間を
短縮することができる。一定の既知のピッチに楽音をセ
ットする１つの方法は、その楽音をオルガンで発生し、
次の可聴（オーデブル）ピッチで歌うことである。正確
なピッチが歌われるやいなやそのオルガンの鍵は開放さ
れ、開始キーが動作してデータ収集モードを開始させ
る。

【００５５】図６は本発明の代わりの実施例を示し、こ
の実施例では音響発生器２０１により発生される信号
は、予め特定した基本周波数を有する周期性波形であ
る。サンプルクロック２１０は、音響発生器２０１から
の信号出力の基本周波数の３２倍の周波数で動作する。
この周波数は、所定の信号に対する１６高調波の決定を
調節する。

【００５６】図６に示すシステム素子は、スクエアラ２
１９およびスクエアラ２２０に対しデータが達するまで
は、図２に示したシステムについて上述したのと同じ方
法で動作する。カウンタ２０９およびカウンタ２３１は
この場合にはモジュロ３２をカウントするように実施さ
れている。図６に示すシステムは、図２に示したシステ
ムですでに説明した方法により動作するデータ収集モー
ドおよび計算モードを有する。図６に示すシステムは、
正規化された高調波係数のピークを見出すのに転送モー
ドを必要としない。この場合には正規化された高調波係
数は信号の高調波係数と同じである。

【００５７】計算モードの期間中に、スクエアラ２１９
およびスクエアラ２２０からの出力データは加算器２５
４によって合計される。合計されたデータは平方根回路
２５５によってその絶対値の平方根を見出すように処理
され、その結果は音響係数メモリ２２４中において高調
波カウンタ２０５のカウント状態に対応するアドレスに
記憶される。

【００５８】図６に示すシステムは、Ａ₄ ＝４４０Hzの
入力周波数に対し２つの動作モードのために下記の時間
的間隔を必要とする。

【００５９】データ収集モード： Ｔ_A ＝32×１／(440×16×2 ) ＝2.27ミリ秒 計算モード： Ｔ_C ＝32×16×10^-6＝0.512 ミリ秒

【００６０】入力楽音の高調波係数を収集し見出すのに
要する総時間はＴ_A ＋Ｔ_C ＝2.78ミリ秒である。図２お
よび図６に示してある両方のシステムにおいて、計算の
ために用いられる論理クロック速度は１ＭHzにセットさ
れている。入力楽音の基本周波数に関する先験的知識
は、明らかに１組の高周波係数を得るのに要する時間を
大幅に短縮するのに用いることができる。

【００６１】本発明の更にもう１つの実施例が図７に示
されている。このシステムは図２と図６に示してある両
方のシステムの特徴を組合わせてある。図２に示したシ
ステムの変形は先ず音響発生器２０１により発生された
入力楽音の基本周波数を見出すのに用いられる。ひとた
びこの周波数が見出されると、入力時間に対し所望する
１組の高調波係数を見出すために、図６に示される構成
と類似のシステム構成を用いることができる。

【００６２】スイッチを閉じることによって発生する開
始信号に応答して、周波数発生器２６０がセットされ３
３．４９ＫHzの周波数の一連のタイミング信号を発生さ
せる。この一連のタイミング信号は、約Ｃ₃ 〜Ｃ₅ の範
囲で音響発生器２０１により発生された信号をサンプル
するのに適している。発生した信号は１６以下の高調波
を有するものと予想される。周波数発生器２６０の動作
については後述する。

【００６３】フリップフロップ２０６は開始信号に応答
してセットされる。フリップフロップ２０６がセットさ
れると、その出力論理状態Ｑ＝“１”によりカウンタ２
０９はその初期カウント状態にリセットされ、同時にカ
ウンタ２０９はモジュロ１０２４をカウントするモード
におかれる。開始信号が発生するとシステムは周波数決
定動作モードにおかれる。

【００６４】周波数決定動作モードでは、フリップフロ
ップ２６１はセットされないので、その出力論理状態は
Ｑ＝“０”である。この出力状態はモード制御信号と呼
ばれる。“０”状態のモード制御信号に応答して、語カ
ウンタ２５９はモジュロ１０２４をカウントするように
なる。

【００６５】カウンタ２０９がその最大カウント１０２
４に達しそのモジュロカウンティング実行によりリセッ
トされると、リセット信号が発生する。このリセット信
号はフリップフロップ２０６をリセットし、フリップフ
ロップ２６１をセットする。この動作によりモード制御
信号は論理“１”状態になる。この時にサンプルメモリ
２５７は、Ａ−Ｄ変換器２０２によりデジタル値に変換
される音響発生器２０１からの信号出力から誘導される
１０２４の連続サンプル点を含む。

【００６６】モード制御信号が論理“１”である場合に
は、周波数動作モードの一部として周波数計算動作モー
ドが開始される。周波数計算モードの期間中に、離散的
フーリエ変換がサンプルメモリ２５７に記憶されたデー
タを用いて実行され、正規化された周波数 f_N ＝１／１
０２４の最初の３２の高調波を計算する。周波数決定モ
ード期間中のフーリエ変換動作は、図２に示したシステ
ムについて上述した方法で機能する。

【００６７】高調波カウンタ２０５および語カウンタ２
５９は、モード制御信号が“１”状態に変換するのに応
答して周波数決定モードの開始時にそれらの初期カウン
ト状態に初期設定される。

【００６８】語カウンタ２５９は周波数発生器２６０が
発生させるタイミング信号によって増分される。サンプ
ルメモリ２５７に記憶されたデータ点は、語カウンタ２
５９のカウント状態が増分される度毎に逐次読出され
る。語カウンタ２５９がそのモジュロカウンティング動
作の故にその初期状態に増分される度毎に、リセット信
号が発生し、この信号は高調波カウンタ２０５のカウン
ト状態を増分するのに用いられる。

【００６９】加算器−アキュムレータ２０８は、語カウ
ンタ２５９のカウント状態の変化に応答して高調波カウ
ンタ２０５のカウント状態を連続的に加算する。加算器
−アキュムレータ２０８は周波数計算モードの開始時に
モード制御信号によって初期設定される。

【００７０】メモリアドレスデコーダ２１１は、加算器
−アキュムレータ２０８の内容に応答して正弦波関数表
２１４および２１５からデータをアドレスするのに用い
られる。乗算器２１２は、正弦波関数表２１４から読出
された正弦波関数表とサンプルメモリ２５７から読出さ
れた信号データ値との積を与える。乗算器２１３はサン
プルメモリ２５７から読出された正弦波関数値の積を与
える。乗算器２１２からの積データ値はスクエアラ２１
９により絶対値が二乗され、乗算器２１３からの積デー
タ値はスクエアラ２２０により絶対値が二乗される。周
波数計算モードの期間中にモード制御信号が論理状態
“１”をもつと、選択ゲート２９１はスクエアラ２１９
の出力を加算器２１７に転送し、スクエアラ２２０の出
力を加算器２１８に転送する。

【００７１】スクエアラ２１９から選択ゲート２９１に
よって転送されたデータ値は、語カウンタ２５９のカウ
ント状態に応答して読出された偶数レジスタ２２１の内
容に加算器２１７により加算される。スクエアラ２１９
から選択ゲート２９１によって転送されたデータ値は、
語カウンタ２５９のカウント状態に応答して読出された
奇数レジスタ２１６の内容に加算器２１８により加算さ
れる。

【００７２】データが奇数レジスタ２１６と偶数レジス
タ２２１に書込まれるにつれて、これら２つのデータ値
は加算器２３５によって合計される。データ値は、語カ
ウンタ２５９のカウント状態に対応するメモリアドレス
に記憶される。加算器２３５の出力は図４に関連して上
述したように絶対値計算回路２２３によって処理され
る。この場合モード制御は図４に示した転送開始信号に
対して用いられる。また図７に示したシステムに対して
は、カウンタ２４２は、第１高調波係数だけが必要なの
で、モジュロ１をカウントするようにつくられている。
周波数計算モードの期間中に、フーリエ変換は、１／１
０２４の正規化された周波数の単位で測定される正規化
された高調波係数の第１高調波ピークの位置を見出すた
めにのみ用いられる点が注目される。

【００７３】図４のカウンタ２３８が発生させた転送終
了（End Transfer）信号は、フリップフロップ２６１を
リセットしそれによってモード制御信号を２進論理状態
“０”にするのに用いられる。転送終了信号は、またフ
リップフロップ２０６をセットしそれによってシステム
を計算モードにするのにも用いられる。

【００７４】計算モード又は高調波データ計算モードの
期間中に、データ制御の“０”状態は語カウンタ２５９
をしてモジュロ３２をカウントするようにさせ、カウン
タ２０９をしてモジュロ３２をカウントするようにさ
せ、高調波カウンタ２０５をしてモジュロ１６をカウン
トするようにさせる。

【００７５】周波数決定モードの期間中のシステム動作
に似た方法で、音響発生器２０１からの信号出力の３２
の等間隔に置かれたサンプルはＡ−Ｄ変換器２０２によ
ってデジタル値に変換され、サンプルメモリ２５７に記
憶される。図８に関連して後述する方法で、周波数発生
器２６０は音響発生器２０１からの信号出力の基本周波
数の約３２倍にセットされる。

【００７６】高調波データ計算モード期間中のシステム
動作は、信号処理システムにおける選択ゲート２９１ま
では周波数決定モード期間中の動作に似ている。高調波
データ計算モードでは、高調波カウンタ２０５はモジュ
ロ１６をカウントし、一方語カウンタ２５９はモジュロ
３２をカウントする点が注目される。この方法によって
入力信号の１６の高調波全部が決定される。

【００７７】モード制御の“０”状態は、選択ゲート２
９１が出力値をスクエアラ２１９および２２０から加算
器２６２に転送させる。加算器２６２は２つの入力デー
タ値を合計し、合計された出力の平方根は平方根回路２
５５によって評価される。平方根回路からの出力は、音
響係数メモリ内において、高調波カウンタ２０５の状態
に対応するメモリ位置に記憶される。

【００７８】図８は、図７に示した周波数発生器２６０
を含むサブシステム論理を示す。開始信号に応答して、
選択ゲート２７１は周波数定数回路２７０に記憶された
周波数定数値を転送し、周波数レジスタ２７２に転送さ
れた値を記憶する。周波数定数は、１０進法の１の値に
相当する２進値に等しくするのが有利である。周波数レ
ジスタ２７２に記憶された周波数ナンバーは、周波数ク
ロック２７５によって決定される速度で加算器−アキュ
ムレータ２７３の内容に反復して加算される。周波数ク
ロック２７５はデータサンプリング周波数３３．４９Ｋ
Hzで動作する。１０進数１の２進等値に達すると、加算
器−アキュムレータ２７３内のアキュムレータはその初
期値にリセットする。この最終的な結果として、データ
収集モードの期間中に、加算器−アキュムレータ２７３
により発生されるリセット信号は周波数３３．４９ＫHz
の一連のサンプルクロック信号となる。

【００７９】周波数決定モードの期間中に分析されたサ
ンプル楽音の第１高調波の位置は、図４に関連して上述
した方法によってカウントレジスタ２４１に記憶され
る。カウントレジスタ２４１に記憶されたナンバーは右
２進シフト回路２７４によって３２で割算される。デー
タ収集モードの期間中にモード制御信号がその２進状態
“１”になると、選択ゲート２７１は右２進シフト回路
２７４の出力を転送し、周波数レジスタ２７２に記憶さ
せる。この方法により、データ収集モードの期間中に発
生したサンプルクロック信号は、音響発生器２０１から
の信号出力の基本周波数の３２倍にほぼ等しい周波数を
有する。

【００８０】図７に示すシステムに要する総分析時間は
種々の動作モードに必要な時間からなる。

【００８１】周波数収集モード： Ｔ_FA＝1024×(1／33490)＝30.6ミリ秒 周波数決定モード： Ｔ_F ＝1024×32×10^-1＝32.8ミリ秒 Ｃ₃ の楽音に対する第２データ収集モード： Ｔ_S ＝32×(1／130.81）＝245 ミリ秒 計算モード： Ｔ_C ＝32×16×10^-6＝0.51ミリ秒 総分析時間は Ｔ_T ＝Ｔ_FA＋Ｔ_F ＋Ｔ_S ＋Ｔ_C ＝0.308 秒 である。

【００８２】従って、図８に示すシステムに対する１組
１６の高調波係数を得るのに要する時間の短縮は、図２
に示すシステムに要する時間の約１／２である。約０．
５秒の時間的遅延は、楽音システムの楽音変化に要する
時間にとって必ずしも常に難点になるとは考えられない
という点に注目すべきである。例えば、パイプオルガン
を組合わせたシステムの楽音を変化させるピストン変化
は、制御スイッチの作動後スイッチング動作を完了させ
るのに通常約０．５秒を必要とする。

【００８３】音響発生器２０１からの信号出力の周波数
を発見するための図７に示したサブシステムの周波数分
解能は f_R ＝33490 ／（1024×16）＝ 2Hzである。入力
周波数範囲における２つの最高音間の周波数の差はＣ₅
とＢ₄ との間の差である。これは周波数差２９．４Hzで
ある。周波数分解能は、周波数決定モードで用いられ
る、サンプルメモリ２５７に記憶されたデータサンプル
数Ｎの大きさを増大させることによって高めることがで
きる。データの大きさＮを２倍にするとヘルツで測定し
た周波数分解能は１／２になる。

【００８４】本発明はまた、出力楽音波形がフーリエ形
変換器を実施することによって発生する他の楽音発生シ
ステムにも応用できる。発生した楽音は予め選択した高
調波係数によって決定される。そのような楽音発生シス
テムは“コンピュータオルガン”と題する米国特許第38
09786 号に説明されている。この特許はここに参考のた
め述べてある。

【００８５】図９は、本発明と米国特許第3809786 号に
説明してある楽音発生器との組合わせを示す。“７０
０”代の数字で表示されているシステム論理ブロック
は、本発明の図９に用いた表示数字から７００を差引い
た数字を有する、参照特許の図１のシステム論理ブロッ
クに対応する。追加したサブシステムは、その動作を上
述してあるシステム論理ブロック２２４、２２５および
２０１を含む。

【００８６】以下本発明の実施の態様を列記する。

【００８７】１ 前記音響発生器はアコースティック信
号を電気信号に変換するための音響トランスジューサを
含む請求項１による楽器。

【００８８】２ 前記高調波係数計算手段は、一連のタ
イミング手段を与えるためのクロックと、前記一連のタ
イミング信号に応答して、前記楽音信号を信号音サンプ
ルデータセットを含む一連の２進デジタル数字に変換す
る変換手段と、前記信号音サンプルデータセットを記憶
するためのサンプルメモリとを具える請求項１による楽
器。

【００８９】３ 前記変換手段は、開始信号を発生させ
るための手段と、前記一連のタイミング信号によって増
分され、所定の数Ｎをモジュロとしてカウントするサン
プルカウンタと、前記開始信号に応答して、前記サンプ
ルカウンタを初期カウント状態にリセットする初期設定
回路と、前記サンプルカウンタがその初期状態に戻ると
計算信号を発生させるサンプルモジュロリセット回路と
を含む前記第２項による楽器。

【００９０】４ 前記高調波係数計算手段は、前記サン
プルメモリに記憶された信号音サンプルデータセットに
応答して、１組の正規化高調波係数を計算する係数計算
手段と、前記１組の高調波係数値を前記１組の正規化高
調波係数から選択し前記第１アドレッシング手段に与え
る絶対値計算手段とを更に含む前記第３項による楽器。

【００９１】５ 前記係数計算手段は、前記一連のタイ
ミング手段に応答し、前記所定数Ｎをモジュロとしてカ
ウントする語カウンタと、前記計算信号に応答し、前記
語カウンタを初期カウント状態にリセットする語初期設
定回路と、前記語カウンタがその初期状態に戻ると、語
リセット信号を発生させる語モジュロリセット回路と、
前記語リセット信号によって増分され、前記所定数Ｎの
１／２を超えない最大整数値をモジュロとしてカウント
する高調波カウンタと、前記計算信号に応答し、前記高
調波カウンタを初期カウント状態にリセットする高調波
初期設定回路と、前記高調波カウンタがその初期状態に
戻ると終了信号を発生させる高調波モジュロリセット回
路と、前記語カウンタの状態の変化に応答して前記高調
波カウンタの内容を連続的に加算しその結果生じる和を
記憶するため、前記語リセット信号に応答して初期設定
される加算器−アキュムレータと、三角関数の正弦関数
値を記憶する第１正弦波関数表と、三角関数の余弦関数
値を記憶する第２正弦波関数表と、前記加算器−アキュ
ムレータ手段に記憶された前記結果として生じた和に応
答して前記第１正弦波関数表から三角関数正弦波値を読
出し、前記第２正弦波関数表から三角関数余弦波値を読
出すための正弦波関数表アドレッシング手段と、後から
読出されるデータを記憶するための奇数メモリ手段と、
後から読出されるデータを記憶するための偶数メモリ手
段と、前記サンプルメモリから信号音サンプルデータセ
ット値を読出すため前記一連のタイミング信号に応答す
るサンプルメモリアドレッシング手段と、前記サンプル
メモリから読出された前記信号サンプルデータセット値
と前記第１正弦波関数表から読出された前記三角関数正
弦波値との乗算積を発生させるための第１乗算器手段
と、前記第１乗算器手段が発生させた前記乗算積を自ら
乗算することによって第１二乗値を発生させる第１スク
エアラ手段と、前記語カウンタの内容に応答して前記第
１二乗値と前記奇数メモリ手段から読出されたデータ値
とを連続的に代数的に加算して奇数合計値をつくるため
の手段と、前記語カウンタの内容に応答して前記奇数合
計値を前記奇数メモリ手段に記憶し、それによって前記
正規化高調波係数の奇数サブセットをつくる奇数アドレ
ッシング手段と、前記サンプルメモリから読出された前
記信号サンプルデータセット値と前記第２正弦波関数表
から読出された前記三角関数余弦波値との乗算積を発生
させるための第２乗算器手段と、前記第２乗算器手段に
より発生された前記乗算積を自ら乗算させることによっ
て第２二乗値を発生させる第２スクエアラ手段と、前記
語カウンタの内容に応答し、前記第２二乗値と前記偶数
メモリ手段から読出されたデータ値とを連続的に代数的
に合計するための第２手段と、前記語カウンタの内容に
応答して前記偶数和の値を前記偶数メモリ手段に記憶
し、それによって前記正規化高調波係数の偶数サブセッ
トをつくる偶数アドレッシング手段とを含む前記第４項
による楽器。

【００９２】６ 前記絶対値計算手段は、前記一連のタ
イミング信号によって増分され、前記所定数Ｎの１／２
を超えない最大整数値をモジュロとしてカウントするレ
ジスタカウンタと、前記終了信号に応答し、前記レジス
タカウンタを初期カウント状態にリセットするレジスタ
初期設定回路と、前記レジスタカウンタの内容に応答
し、それによって前記奇数メモリ手段から奇数正規化高
調波係数を読出し、前記偶数メモリ手段から偶数正規化
高調波係数を読出すレジスタアドレッシング手段と、前
記の読出した奇数正規化高調波係数と前記の読出した偶
数正規化高調波係数とを合計することによって合計した
正規化高調波係数をつくるための加算器手段と、後から
読出すカウント状態を記憶するためのカウントレジスタ
と、前記加算器手段によってつくられた前記の合計した
正規化高調波係数が所定の閾値より大きい最大値を有す
る場合には閾値信号を発生させる閾値比較手段と、前記
カウントレジスタのカウント状態を前記カウントレジス
タに記憶するため前記閾値信号に応答するカウント転送
回路と、前記一連のタイミング信号によって増分され、
カウント同等信号に応答して初期状態にリセットされる
選択カウンタと、前記選択カウンタのカウント状態が前
記カウントレジスタに記憶されたカウント状態に等しい
場合には前記カウント同等信号を発生させるカウント比
較手段と、前記カウント同等信号によって増分され、前
記終了信号に応答して初期状態にリセットされる高調波
アドレスカウンタと、入力データ値の平方根絶対値を評
価するための平方根手段と、前記の合計した正規化高調
波係数を前記平方根手段に転送するための前記カウント
同等信号に応答する係数選択ゲートとを含む前記第５項
による楽器。

【００９３】７ 前記第１アドレッシング手段は、前記
平方根手段によって評価した平方根絶対値を、前記係数
メモリ内の、前記高調波アドレスカウンタのカウント状
態に対応するアドレスに記憶するアドレッシング回路を
含む前記第６項による楽器。

【００９４】８ 前記高調波計算手段は、前記一連のタ
イミング信号に応答して、前記信号楽音の１周期に対応
する信号音サンプルデータセットを含む多数のＮ２進デ
ジタル数を含むセットに前記信号楽音に変換する変換手
段と、前記信号音サンプルデータセットを記憶するため
のサンプルメモリとを含む前記第９項による楽器。

【００９５】９ 前記変換手段は、開始信号を発生させ
るための手段と、前記一連のタイミング信号によって増
分され、前記数Ｎをモジュロとしてカウントするサンプ
ルカウンタと、前記開始信号に応答し、前記サンプルカ
ウンタを初期カウント状態にリセットする初期設定回路
と、前記サンプルカウンタがその初期状態に戻ると計算
信号を発生させるサンプルモジュロリセット回路とを含
む前記第８項による楽器。

【００９６】１０ 前記高調波係数計算手段は、前記一
連のタイミング信号に応答し、前記数Ｎをモジュロとし
てカウントする語カウンタと、前記計算信号に応答し、
前記語カウンタを初期カウント状態にリセットする語初
期設定回路と、前記語カウンタがその初期状態に戻ると
語リセット信号を発生させる語モジュロリセット回路
と、前記語リセット信号によって増分され、前記数Ｎの
１／２を超えない最大整数値をモジュロとしてカウント
する高調波カウンタと、前記計算信号に応答し、前記高
調波カウンタを初期カウント状態にリセットする高調波
初期設定回路と、前記高調波回路がその初期状態に戻る
と終了信号を発生させる高調波モジュロリセット回路
と、前記語カウンタの状態の変化に応答して前記高調波
カウンタの内容を連続的に自ら加算してその結果生じる
合計を記憶するため、前記語リセット信号に応答して初
期設定する加算器−アキュムレータと、三角関数の正弦
波関数値を記憶する第１正弦波関数表と、三角関数の余
弦波関数値を記憶する第２正弦波関数表と、前記第１正
弦波関数表から三角関数正弦波値を読出し、前記第２正
弦波関数表から三角関数余弦波値を読出すため、前記加
算器−アキュムレータ手段に記憶された前記結果的に生
じた和に応答する正弦波関数表アドレッシング手段と、
前記サンプルメモリから信号音サンプルデータセット値
を読出すため、前記一連のタイミング信号に応答するサ
ンプルメモリアドレッシング手段と、前記サンプルメモ
リから読出された前記信号音サンプルデータセット値と
前記正弦波関数表から読出された前記三角関数正弦値と
の乗算積を発生させるための第１乗算器手段と、前記第
１乗算器手段が発生させた乗算積を自ら乗算することに
よって第１二乗値を発生させる第１スクエアラ手段と、
前記サンプルメモリから読出された前記信号音サンプル
データセット値と前記第２正弦波関数表から読出された
前記三角関数余弦値との乗算積を発生させる第２乗算器
手段と、前記第２乗算器手段が発生させた前記乗算積を
自ら乗算することによって第２二乗値を発生させる第２
スクエアラ手段と、前記第１二乗値と前記第２二乗値と
を加算して合計値をつくるための加算器手段と、前記合
計値の平方根に対応する高調波係数を発生させるための
平方根手段とを含む前記第１０項による楽器。

【００９７】１１ 前記第１アドレッシング手段は、前
記平方根手段により発生された前記高調波係数を前記係
数メモリ内の、前記高調波カウンタのカウント状態に対
応するアドレスに記憶するアドレッシング回路を含む前
記第１１項による楽器。

【００９８】１２ 前記計算手段は、一連のタイミング
信号を発生させるための可変周波数クロック手段と、前
記周波数決定モードの間動作し、前記信号楽音のピッチ
に対応する周波数ナンバーを発生させる周波数決定手段
と、前記可変周波数クロックを前記高調波データ計算モ
ード期間中に前記周波数ナンバーのＮ倍の周波数に対応
する周波数で動作させ、それによって前記可変周波数ク
ロックを前記周波数決定モード期間中に所定の周波数Ｍ
で動作させる周波数セッティング手段と、前記一連のタ
イミング信号に応答し、信号音サンプルデータセットを
含む一連の２進デジタル数に前記楽器を変換する変換手
段と、前記信号音サンプルデータセットを記憶するため
のサンプルメモリとを含む前記第１３項による楽器。

【００９９】１３ 前記変換手段は、開始信号を発生さ
せるための手段と、前記開始信号に応答して２進論理状
態“０”を有し検出信号に応答して状態“１”を有する
モード制御信号を発生させるための手段と、前記モード
制御信号に応答し、モード制御信号が“０”状態にあれ
ば前記周波数決定モードで動作し、モード制御信号が
“１”状態にあれば前記高調波データ計算モードで動作
するモード制御手段と、前記一連のタイミング信号によ
って増分され、前記周波数決定モード期間中には所定数
Ｐをモジュロとしてカウントし、前記高調波データ計算
期間中には前記数Ｎをモジュロとしてカウントするサン
プルカウンタと、前記開始信号又は前記検出信号に応答
し、それにより前記サンプルカウンタを初期カウント状
態にリセットする初期設定回路と、前記サンプルカウン
タがその初期状態に戻ると計算信号を発生させるサンプ
ルモジュロリセット回路とを含む前記第１４項による楽
器。

【０１００】１４ 前記計算手段は、前記一連のタイミ
ング信号によって増分され、前記周波数決定モードの期
間中には前記数Ｐをモジュロとしてカウントし、前記高
調波データ計算モード期間中には前記数Ｎをモジュロと
してカウントする語カウンタと、前記計算信号に応答
し、前記語カウンタを初期カウント状態にリセットする
語初期設定回路と、前記語カウンタがその初期カウント
状態に戻ると語リセット信号を発生させる語モジュロリ
セット回路と、前記語リセット信号によって増分され、
前記周波数決定モード期間中は１をモジュロとしてカウ
ントし、前記高調波データ計算モード期間中は前記数Ｎ
の１／２を超えない最大整数値をモジュロとしてカウン
トする高調波カウンタと、前記計算信号に応答し、前記
高調波カウンタを初期カウント状態にリセットする高調
波初期設定回路と、前記高調波カウンタがその初期状態
に戻ると終了信号を発生させる高調波モジュロリセット
回路と、前記語カウンタのカウント状態に応答して前記
高調波カウンタの内容を自ら連続的に加算し記憶し、前
記語リセット信号に応答して初期設定される加算器−ア
キュムレータと、三角関数の正弦関数値を記憶する第１
正弦波関数表と、三角関数の余弦関数値を記憶する第２
正弦波関数表と、前記一連のタイミング信号に応答し、
前記サンプルメモリから信号音サンプルデータセット値
を読出すためのサンプルメモリアドレッシング手段と、
前記加算器−アキュムレータ手段に記憶された内容に応
答して前記第１正弦波関数表から三角関数正弦値を読出
し、前記第２正弦波関数表から三角関数余弦値を読出す
ための正弦関数表アドレッシング手段と、前記信号サン
プルデータセット値と前記第１正弦波関数表から読出し
た前記三角関数正弦値との乗算積を発生させるための第
１乗算器手段と、前記第１乗算器手段が発生させた前記
乗算積を自ら乗算して第１二乗値を発生させる第１スク
エアラ手段と、前記信号サンプルデータセット値と前記
第２正弦波関数表から読出した前記三角関数余弦値との
乗算積を発生させるための第２乗算器手段と、前記第２
乗算器手段が発生させた前記乗算積を自ら乗算すること
によって第２二乗値を発生させる第２スクエアラ手段
と、高調波係数計算手段と、前記周波数決定モード期間
中に前記第１二乗値と前記第２二乗値を前記周波数決定
手段に転送し、前記高調波データ計算モード期間中にそ
のような第１二乗値と前記第２二乗値を前記高調波係数
計算手段に転送するデータ選択手段とを更に含む前記第
１５項による楽器。

【０１０１】１５ 前記周波数決定手段は、後から読出
すデータを記憶するための奇数メモリ手段と、後から読
出すデータを記憶するための偶数メモリ手段と、前記語
カウンタの内容に応答し、前記データ選択手段によって
転送された前記第１二乗値を前記奇数メモリ手段に記憶
させる奇数アドレッシング手段と、前記語カウンタの内
容に応答し、前記データ選択手段によって転送された前
記第２二乗値を前記偶数メモリ手段に記憶させる偶数ア
ドレッシング手段と、前記信号楽音の基本周波数に対応
する第１および第２二乗値を含む前記の奇数メモリ手段
および前記偶数メモリ手段の共通アドレス位置を決定す
るための最大振幅手段とを含む前記第１６項による楽
器。

【０１０２】１６ 前記最大振幅手段は、前記一連のタ
イミング信号によって増分されるレジスタカウンタと、
前記奇数メモリ手段からデータ値を読出し前記偶数メモ
リ手段からデータ値を読出すため前記レジスタカウンタ
の内容に応答するレジスタアドレッシング手段と、前記
奇数メモリ手段から読出されたデータ値と前記偶数メモ
リ手段から読出されたデータ値とを合計して合計値をつ
くるための加算器と、前記合計値が予め選択された閾値
より大きい最大値を有する場合には前記検出信号を発生
させる最大値検出手段と、前記レジスタカウンタの内容
を前記数Ｎで除算しそれによって前記周波数ナンバーを
発生させるため、前記検出信号に応答する除算器手段と
を含む前記第１７項による楽器。

【０１０３】１７ 前記高調波係数手段は、前記データ
選択手段によって転送された前記第１二乗値と前記デー
タ選択手段によって転送された前記第２二乗値とを合計
して二乗合計値をつくるための第２加算器と、前記二乗
合計値の平方根絶対値に対応する高調波係数を発生させ
るための平方根手段とを含む前記第１６項による楽器。

【０１０４】１８ 前記第１アドレッシング手段は、前
記平方根手段が発生させた前記高調波係数を前記係数メ
モリ内において前記高調波カウンタのカウント状態に対
応するアドレスに記憶させるアドレッシング回路を含む
前記第１９項による回路。

【０１０５】

【発明の効果】本発明によると、入力楽音のピッチを決
定するという段階を経ることなしに、新たな可聴音入力
により速やかに複製合成音が得られ、高調波係数の組を
選択することにより、新たな合成音と以前の合成音とを
簡単に比較することができ、また幾つかの合成音を任意
に切り換えて或いは更新しながら使用することができ
る。従って、本発明のシンセサイザを使用して変化に富
んだ楽音の創作をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の概略図である。

【図２】図１の高調波係数発生器の概略図である。

【図３】代表的な楽音波形に対応するスペクトルグラフ
である。

【図４】図２の絶対値計算回路の概略図である。

【図５】図４に示した閾値回路の概略図である。

【図６】本発明の別の実施例の概略図である。

【図７】本発明の更に別の実施例の概略図である。

【図８】図７の周波数発生器の概略図である。

【図９】コンピュータオルガンシステムと組合わせた本
発明の１実施例の概略図である。

【符号の説明】

１１ 音響システム １２ 鍵盤スイッチ １４ 音調検出・割当装置 １６ 実行制御回路 ２６ 高調波係数メモリ １０１ 主データセット発生器 １０２ 楽音発生器 ２０１ 音響発生器 ２２４ 音響係数メモリ ２２５ 高調波係数発生器 Ｓ１ スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 楽音波形を規定する点の複数の振幅に対
   応する複数のデータ語を計算し順次Ｄ−Ａ変換器へ転送
   し楽音波形に変換する多数の楽音発生器を有する電子楽
   器において、 １組の高調波係数を記憶する音響係数メモリと、 楽音を入力する楽音入力手段と、 該入力された楽音信号を複数周期記憶する入力楽音記憶
   手段と、 該記憶された入力楽音信号から１組の高調波係数をつく
   り出す高調波係数発生器と、 該高調波係数発生器でつくられた１組の高調波係数を前
   記音響係数メモリに記憶させるアドレッシング手段と、 前記１組の高調波係数以外の高調波係数を記憶する高調
   波係数メモリと、 前記音響係数メモリと高調波係数メモリから利用者の指
   示に基づき選択的に１組の高調波係数を読み出す高調波
   係数指示手段と、 前記選択的に読み出された１組の高調波係数に応答し
   て、楽音波形を規定する点の振幅に対応する複数のデー
   タ語を計算する計算手段とからなり、入力音を模倣した
   楽音を発生する電子楽器用アコースティック楽音シンセ
   サイザ。