JPH0683359A

JPH0683359A - 音発生装置

Info

Publication number: JPH0683359A
Application number: JP4255923A
Authority: JP
Inventors: Katsu Setoguchi; 克瀬戸口
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1994-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】再生処理を複雑化することなく、記憶容量の
制約下で多数のＰＣＭ音を発生可能な音発生装置を提供
する。【構成】波形データＲＯＭ１０８は、記憶サンプリン
グ周波数が異なる複数の音のＰＣＭデータを記憶する。
ＣＰＵ１０４はＰＣＭデータの再生処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電子楽器のような音楽
装置の音発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子楽器にあっては様々な種類の音を発
生できることが通常望まれる。いまなおＦＭ方式等の合
成音源を使用する機種が存在するが、リアル性に優れた
特徴をもつ、いわゆるＰＣＭ音源が今回の電子楽器の音
源としてもっとも広く普及している。特に、人の音声の
ようなものは音楽用途ではＰＣＭ録音によるものが通例
である。ＰＣＭ音源の欠点は大量のデータが必要なこと
である。

【０００３】電子楽器の音源に割り当てる記憶容量には
限りがあるので、発生できる音の種類の数との間で妥協
が必要である。記憶容量の制約の下で音の種類を増やす
ための１つの方法は、音質は若干劣化するが、ＡＤＰＣ
Ｍ方式のようなデータ圧縮式のＰＣＭ符号化方式を用い
ることにより、１サンプル当りの所要ビット数を減少さ
せることである。もう１つは、これも音質の劣化をまね
くが符号化データのサンプリング周波数を可能な限り下
げることである。

【０００４】他方、複数の音の符号化データを音として
再生するためには、符号化データの記録サンプリング周
波数が同一である方が再生処理が容易なため、従来はＰ
ＣＭ音源のデータとして同一記録サンプリング周波数で
記録したＰＣＭデータを用いている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、この発明
の目的は、ＰＣＭ方式に基づきながら、限られた記憶容
量でより多数の音を発生可能な音発生装置を提供するこ
とである。なお、ここにいうＰＣＭ方式とはＡＤＰＣＭ
等の変形ＰＣＭ方式も含む意味で使用している。

【０００６】

【課題を解決するための手段、作用】この発明は、音の
種類によって必要な帯域幅が異なること、及び複数の音
を異なるサンプリング周波数で記録した場合でも、その
再生処理が実際にはさほど複雑化しないことに着目した
ものである。

【０００７】即ち、この発明によれば、複数の音を、音
の種類によって異なる帯域幅をもたせるために、異なる
サンプリング周波数を有する符号化データの形式で記憶
する複数音記憶手段と、音の発生を指示する音発生指示
手段と、前記音発生指示手段からの音の発生指示に応答
し、前記複数音記憶手段から該当する音の符号化データ
を読み出し、音として再生する音再生手段とを有するこ
とを特徴とする音発生装置が提供される。

【０００８】この構成によれば、種々の音を各々の所要
帯域幅の広さに見合ったサンプリング周波数の符号化デ
ータとして複数音記憶手段に記録しておけばよいので、
記憶容量を節約できる。いいかえれば、限られた記憶容
量でより多くの音が発生可能となる。例えば、上記複数
の音は人の発音による複数の異なる音声である。

【０００９】一構成例において、前記音再生手段は、オ
ーバーサンプリングのために、前記複数音記憶手段から
読み出した符号化データに基づいて補間を行うオーバー
サンプリング補間手段を有することを特徴とする。

【００１０】例えば、前記オーバーサンプリング補間手
段は、音の種類によらず再生サンプリング周波数を同じ
にする補間を実行する手段であり得る。この構成は、再
生音の種類によらず単一のデジタル／アナログ変換ハー
ドウェアによるデジタル再生音信号がアナログ信号への
変換を可能にする。あるいは、前記オーバーサンプリン
グ補間手段は、音の種類によらず同一のオーバーサンプ
リング比で補間を実行するものであってもよい。

【００１１】また、再生処理を単純化するため、前記複
数音記憶手段に記憶される前記複数の音の符号化データ
は、互に単純な整数比の関係にある複数の異なるサンプ
リング周波数を有することが好ましい。

【００１２】好ましい構成例において、前記音再生手段
は、プログラム制御の下に前記音の発生指示を検出し、
該当する音の再生処理を実行するＣＰＵを有する。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。第１実施例（図１〜図５）第１実施例で扱う複数の音は、各音階音に対応して発音
された「ド、レ、ミ、ファ、ソ、ラ、シ、ド、レ、ミ、
……」の人の音声である。これらの音声のうち、「ミ」
と「シ」の音声はサンプリング周波数の１０ＫＨｚ（正
確には１０６０８Ｈｚ）で波形データＲＯＭに記録され
ている。その他の音声「ド」「レ」「ファ」「ソ」
「ラ」はサンプリング周波数５ＫＨｚ（正確には５３０
４Ｈｚ）で波形データＲＯＭに記録されている。

【００１４】このようにした理由は、音声の種類によ
り、認識が可能な帯域幅が異なるからである。例えば、
母音「あいうえお」のなかでは、「あ」の音声を中心と
して、「い」の音声の帯域が最も広く、次に「え」の音
声であり、「う」「お」の音声は比較的帯域が狭い。そ
こで、実施例では母音が「い」となる「ミ」と「シ」の
音声に対しては帯域幅を５ＫＨｚとするため、１０ＫＨ
ｚのサンプリング周波数でこれらの音声を記録すること
により、十分な認識を可能にしたものである。

【００１５】１０ＫＨｚと５ＫＨｚのサンプリング周波
数比は２対１である。このような単純な整数比を選んだ
理由は、それによって再生処理が一層容易になる点と、
認識に対する最適化のために半端なサンプリング周波数
比を選んでも、再生処理が複雑になる反面それによって
もたらされるデータ量の減少はわずかであることを考慮
に入れたからである。また、符号化音声データの１サン
プル当りのビット数を減らすために、音声はＡＤＰＣＭ
方式の４ビット符号化で波形ＲＯＭに記録されている。

【００１６】図１に第１実施例に係る電子楽器の主要な
ハード構成を参照番号１００で示す。波形データＲＯＭ
１０８に上述したような音声データが記憶される。ＲＯ
Ｍ１１０は音再生処理のための作業エリアを含む。ＣＰ
Ｕ１０４はプログラムＲＯＭ１００のプログラムによっ
て制御される。メインプログラムの実行により、ＣＰＵ
１０４は鍵盤１１２及び楽器パネル上にあるその他の入
力装置（図示せず）の状態の読み取り、表示装置（図示
せず）の制御、その他システムに必要な処理を実行す
る。更に、割込で呼び出される音再生処理ルーチンの実
行により、ＣＰＵ１０４は複数の押鍵に対して割り当て
た複数の再生チャンネル（ポリフォニック）の音再生処
理を実行し、結果をＤＡＣ１１４に転送する。タイマー
１０６は1/20ＫＨｚの周期で信号を発生する。この信号
はＣＰＵ１０４の制御をメインプログラムから音再生処
理ルーチンに移すための割込要求信号としてＣＰＵ１０
４に入力される。したがって音は再生サンプリング周波
数２０ＫＨｚで再生される。ＤＡＣ１１４は変換周波数
２０ＫＨｚで駆動され、デジタル再生信号をアナログに
変換する。アナログに変換された再生信号はＬＰＦ、ア
ンプ、スピーカーを含むサウンドシテスム１１６を介し
て外部に放音される。

【００１７】ここで、図１の電子楽器１００に組み込ま
れた音再生機能について図２の機能ブロック図を参照し
て説明する。図２の音声データ再生装置において、波形
メモリ５０は、「ミ」と「シ」の音声に対してはサンプ
リング周波数１０６０８ＨｚのＡＤＰＣＭ符号化データ
（４ビット／サンプル）を、その他の音階音音声に対し
ては半分のサンプリング周波数５３０４ＨｚのＡＤＰＣ
Ｍ符号化データ（４ビット／サンプル）を記憶する。

【００１８】このような音声符号化データは次のように
して、作成される。まず、各音声をサンプリング周波数
４２４３２Ｈｚで標本化して１６ビット／サンプルのＰ
ＣＭデータを原音データとして得る。次に、時間方向の
データ圧縮のためこの原音データをデシメーションフィ
ルタに通す。ここで、「ミ」と「シ」の音声データのサ
ンプリング周波数は１０６０８Ｈｚに制限され、他の音
声データのサンプリング周波数は５３０４Ｈｚに下げら
れる。次に、サンプリング周波数が１０６０８Ｈｚとな
った「ミ」と「シ」の音声データに対しては５３０４Ｈ
ｚの周期性ディザを付加し、サンプリング周波数が５３
０４Ｈｚとなった他の音声データに対しては２６５２Ｈ
ｚの周期性ディザを付加する。最後に振幅方向のデータ
圧縮のために４ビット符号化ＡＤＰＣＭ変調を施し、各
サンプルのビット数を１６から４に減少させる。再生に
おいて、この波形メモリ５０からの符号化差分音声デー
タはＡＤＰＣＭ復調部５２により復号化されて、復号化
差分音声データとなる。

【００１９】ＡＤＰＣＭ復調部５２から出力される復号
化差分音声データの最大有効ビット数は９である。この
復号化差分音声データを単純に積分すれば、「ミ」と
「シ」の音声については、サンプリング周波数１０６０
８Ｈｚの音声データが、その他の音声についてはサンプ
リング周波数５３０４Ｈｚの音声データが復元される。

【００２０】第１実施例では、すべての音声を同一の再
生サンプリング周波数で再生することとしている。例え
ば、再生サンプリング周波数を２１２１６Ｈｚとするの
であれば、記録サンプリング周波数１０６０８Ｈｚの音
声データに対しては２倍オーバーサンプリングを、記録
サンプリング周波数５３０４Ｈｚの音声データに対して
は４倍オーバーサンプリングを行う必要がある。このた
めには、積分によって復元した音声データサンプル間に
１個（記録サンプリング周波数１０６０８Ｈｚの場合）
または３個（記録サンプリング周波数５３０４Ｈｚの場
合）の補間値を挿入する必要がある。

【００２１】図２においてこれらの処理は積分・補間フ
ィルタ５４によって行われる。ブロック５４内におい
て、記録サンプリング周波数５３０４Ｈｚの音声データ
を扱う積分・４倍オーバーサンプリング補間フィルタ
は、フィルタ５４入力、即ち、ＡＤＰＣＭ復調部５２出
力をｄｉｆ（ｎ）、フィルタ５４出力をｓｏｕｎｄ（４
ｎ＋ｋ）（ここにｋ＝０，１，２，３）として、例え
ば、ｓｏｕｎｄ（４ｎ）＝ｓｏｕｎｄ（４ｎ−１）＋ｄｉｆ（ｎ）ｓｏｕｎｄ（４ｎ＋１）＝ｓｏｕｎｄ（４ｎ）＋ｄｉｆ（ｎ）ｓｏｕｎｄ（４ｎ＋２）＝ｓｏｕｎｄ（４ｎ＋１）＋ｄｉｆ（ｎ）ｓｏｕｎｄ（４ｎ＋３）＝ｓｏｕｎｄ（４ｎ＋２）＋ｄｉｆ（ｎ）に示すような、積分・４点直線補間演算を行なうことが
できる。このフィルタの伝達関数Ｈ（ｚ）を示すと、Ｈ_(z)＝（１＋ｚ^-1＋ｚ^-2＋ｚ^-3）²／４となる。なお、ｓｏｕｎｄ（）の始めの方のデータ
は、再生時におけるクリップ音防止のために０に初期化
される。

【００２２】同様にして、ブロック５４内において、記
録サンプリング周波数１０６０８Ｈｚの音声データを扱
う積分・２倍オーバーサンプリング補間フィルタは、入
力をｄｉｆ（ｎ）、出力をｓｏｕｎｄ（２ｎ＋ｋ）（こ
こにｋ＝０，１）として、ｓｏｕｎｄ（２ｎ）＝ｓｏｕｎｄ（２ｎ−１）＋ｄｉｆ（ｎ）ｓｏｕｎｄ（２ｎ＋１）＝ｓｏｕｎｄ（２ｎ）＋ｄｉｆ（ｎ）に示すような積分・２点直線補間を行なうことができ
る。

【００２３】次に、移動平均デジタルフィルタ５６で音
声データからディザ成分を除去する。上述したように記
録サンプリング周波数５３０４Ｈｚの音声データには２
６５２Ｈｚのディザが付加されており、一方、記録サン
プリング周波数１０６０８Ｈｚの音声データには５３０
４Ｈｚのディザが付加されている。また、ブロック５６
に入力される音声データの再生サンプリング周波数はと
もに２１２１６Ｈｚである。そこでブロック５６に入力
される音声データのうち、記録サンプリング周波数が５
３０４Ｈｚのものについては、８点移動平均フィルタに
よりディザを除去し、記録サンプリング周波数が１０６
０８Ｈｚのものについては４点移動平均フィルタにより
ディザを除去する。

【００２４】次にディザ成分を除去した音声データを増
幅部（乗算部）５８で適当に増幅してビット数を増や
す。このようにして伸長再生したデジタル音データを変
換周波数２１２１６Ｈｚ、１６ビット分解能のＤＡＣ６
０に入力してアナログ信号に変換し、更に、ＬＰＦ６２
に通すことにより、アナログ音を再生する。

【００２５】以上、図２について、図１の電子楽器に組
み込まれる音再生機能の概要を述べたが、実際の音再生
動作は、鍵盤１１２における押鍵を音の発生指示とし
て、これに応答して開始する。即ち、鍵盤１１２で押鍵
があると、ＣＰＵ１０４はそれを検知し、押鍵に対する
音発生のため再生チャンネルを割当て、波形データメモ
リ１０８における該当する音データの先頭をロケートす
る。以降、割込タイマー１０２につづく音再生処理ルー
チン中の該当チャンネル再生ルーチンにおいて、波形デ
ータメモリ１０８から音データを読み出し、ＡＤＰＣＭ
復調処理、積分・補間フイルタリング処理、移動平均フ
イルタリング処理、増幅処理を実行してチャンネル再生
データを生成する。生成したチャンネル再生データは音
再生処理ルーチンの始めにすべての再生チャンネルデー
タを足し合わせた形式でＤＡＣ１１４に転送される。Ｄ
ＡＣ１１４はこれをアナログ信号に変換し、サウンドシ
ステム１１６に通して音を再生する。

【００２６】図３にＣＰＵ１０４によって実行されるメ
インプログラムの概略フローを示す。３−１で鍵盤１１
２を走査し、押鍵あり（３−２）なら、チャンネルアサ
イン３−３を実行する。チャンネルアサイン３−３で
は、押鍵状態に変化した鍵のために、複数のチャンネル
のなかから空チャンネルを見つけ、それを押鍵の再生チ
ャンネルとして割り当てる。この割当処理は、ＲＡＭ１
０内の空となったチャンネルエリアへの所要のデータ書
込（設定）によって行われる。この書込にはオーバーサ
ンプリング再生のための補間数データＭの設定と、音声
データアドレスの設定が含まれる。この実施例の場合、
鍵盤上の鍵と波形データＲＯＭ１０８の複数の音声とは
１対１で対応している。そこで、押鍵のキーコードから
それに対応する音声データメモリのアドレス情報（先頭
と最終アドレス）がデータＲＯＭから取り出され、ＲＡ
Ｍ１１０内の割り当てたチャンネルエリアのアドレス情
報メモリ（レジスタ）に書き込まれる。同様に、押鍵の
キーコードに対応する音声を再生するときの補間数デー
タＭがデータＲＯＭから取り出され、ＲＡＭ１１０内の
割り当てたチャンネルエリアの補間数メモリ（レジス
タ）に書き込まれる。ここに、「ミ」と「シ」の音声の
場合は、再生サンプリング周波数が記録サンプリング周
波数の２倍なので補間数Ｍは１となり、その他の音声
「ド」、「レ」、「ファ」、「ソ」、「ラ」のの場合は
再生サンプリング周波数が記録サンプリング周波数の４
倍なので補間数Ｍは３となる。３−４で押鍵状態に変化
した鍵が他にもあり、かつ空チャンネルが残っている可
能性があれば、３−３に戻り、他の押鍵についてチャン
ネルアサインを実行する。その後、その他の処理３−５
を行った後、鍵盤走査３−１に戻る。

【００２７】図４にチャンネル再生ルーチンのフローを
示す。ＡＤＰＣＭ復調・積分・補間ルーチン２００（ス
テップ４−１〜４−７）において、音データメモリから
該当する符号化差分音データをその記録サンプリング周
波数（５ＫＨｚまたは１０ＫＨｚ）と再生サンプリング
周波数（２０ＫＨｚ）との関係に従い４倍または２倍オ
ーバーサンプリングを行うために、４回または２回のパ
スにつき１回の割合で取り出し、それを復号化する。復
号化の結果Ｄを毎回、ＳＤに加えて積分を実行する。移
動平均増幅ルーチン３００（ステップ４−８〜４−１
７）ではルーチン２００からの新たな積分値ＳＤ（４倍
または２倍オーバーサンプリング直線補間積分値）と、
ＢＵＦ（）にある過去７個または３個の積分値サンプ
ルを足し合わせて８点または４点移動平均フィルタリン
グを行ないその結果ＡＶを増幅率ａで増幅（乗算）す
る。更に、ルーチン２００からの積分値サンプルＳＤを
ＢＵＦ（）上の格納場所ｎに格納し、次回のパスのた
めに格納場所を更新する。チャンネル再生ルーチンの実
行結果（チャンネル再生音データ）はＡＶによって示さ
れる。最後に（４−１８）、ＡＳ＝ＡＳ＋ＡＶにより、
アキュームレータＡＳにチャンネル再生音データＡＶを
加える。

【００２８】次の音再生ルーチンの始めに、アキューム
レータＡＳには、全ての再生チャンネル音データの総和
が入っている。そこでＣＰＵ１０４は、転送命令を実行
してＡＳの内容をＤＡＣ１１４に転送する。ところで、
割込タイマー１０８が割込要求信号をＣＰＵ１０４に与
えてから、実際にＣＰＵ１０４の制御が割込ルーチンで
ある音再生ルーチンに移り、そのなかでＣＰＵ１０４が
ＤＡＣ１１４への転送命令を実行するまでの時間は、格
別の工夫なしには一定ではない。したがって転送命令の
実行タイミングでデジタルからアナログへの変換をＤＡ
Ｃ１１４に行わせると、大きな歪みが再生音に生じる。

【００２９】このタイミングのずれを解消する２重ラッ
チ構成を図５に示す。前段のラッチ１１４１は転送命令
の実行により、ＣＰＵ１０４から与えられる転送ストロ
ーブパルスで駆動され、データバスに乗っているＡＳの
内容、即ち再生チャンネル音の累算データをラッチす
る。後段のラッチ１１４２はタイマー１０６から与えら
れる安定した周期（1/20ＫＨｚ）のストローブパルスの
タイミングで前段のラッチ１１４１の内容をラッチし、
Ｄ／Ａ変換器１１４３に与える。したがってＤ／Ａ変換
器１１４３は安定した変換周期でデジタル信号をアナロ
グ信号に変換するので、上述した歪みの発生は解消され
る。

【００３０】この代りに、タイマー１０６で２０ＫＨｚ
の割込要求信号と、割込要求信号に対して所定の時間遅
れをもつ転送タイミング信号を発生させ、これらの信号
をＣＰＵ１０４に与えるようにしてもよい。割込要求信
号が発生してから、ＣＰＵ１０４の制御がメインプログ
ラムから割込プログラム（音再生ルーチン）に移るまで
の時間は一般には、命令の実行のためのマシンサイクル
数が命令の種類によって異なるので一定でない（ただ
し、最悪即ち最大の時間は使用するシステムにより定ま
る）。音再生ルーチンの最初の命令として転送タイミン
グ信号の発生をチェックする一連の命令を用意する。こ
の命令の実行により、ＣＰＵ１０４はタイマー１０６の
転送タイミングポートをよみ、転送タイミング信号が発
生してなければこの命令を繰り返して信号の発生を待
つ。発生していればＤＡＣ１１４への転送命令を実行す
る。このような構成をとることにより、タイマー１０６
から割込要求信号が発生してから転送命令を実行するま
での時間（マシンサイクル数）を一定にできるので上述
の問題は解消される。なお、この構成の場合、図５にお
ける後段のラッチ１１４２と、このラッチにストローブ
を与えるためのタイマー１０６からの信号線は不要とな
る。

【００３１】第１実施例では、単一のＤＡ変換器ハード
ウェア（ＤＡＣ１１４）とその出力に接続される単一の
ＬＰＦ等（図示せず）を再生されるすべての音声データ
に対して兼用している。したがって、音出力装置をロウ
コストで実現できる利点が有る。

【００３２】その他、第１実施例の特徴をあげると、（Ａ）波形データＲＯＭ１０８に記憶させる音声ないし
音の記録サンプリング周波数を音声ないし音の種類によ
って異ならせたので、記憶容量が節約される。（Ｂ）再生サンプリング周波数はすべての音について同
一にしたので、再生音信号のＤＡ変換を単一のＤＡＣハ
ードウェア１１４で行える。（Ｃ）記録サンプリング周波数の比を単純な整数比（１
対２）に選んだので、同一の再生サンプリング周波数で
再生するために、オーバーサンプリング比（記録対再生
のサンプリング周波数の比）をあまり高くする必要がな
く、ＣＰＵ１０４による再生処理の負担の増加を軽減で
きる。（Ｄ）事実、図４のチャンネル再生ルーチンからわかる
ように、このチャンネル再生ルーチンは記録サンプリン
グ周波数をすべての音について同一としたときのチャン
ネル再生処理ルーチン（これは図４における変数Ｍが、
特定の値の常数にかわるだけである）とほとんどかわら
ない。（Ｅ）記録サンプリング周波数（したがって帯域）が異
なるすべての音声信号を同じＬＰＦ（その特性は低い方
の記録サンプリング周波数５ＫＨｚを考慮して定めた）
に通したのにもかかわらず、「ド」から「シ」までのい
ずれの音声も充分に認識できた。（Ｆ）再生サンプリング周波数を同一にしたので、再生
サンプリング周波数で呼び出される単一の割込ルーチン
において各チャンネルの再生処理を実行することができ
る。

【００３３】チャンネル再生ルーチンの変形（図６）第１実施例では再生サンプリング周波数を同一にする方
式のため、記録サンプリング周波数が異なる音声データ
に対し異なる補間数でのオーバーサンプリング補間を行
った。即ち、この方式の場合、オーバーサンプリング比
ないし、記録対再生サンプリング周波数の比が音声によ
って異なる。

【００３４】この代りに、すべての音声について、記録
対再生サンプリング周波数の比を一定にして再生を行う
方式（サンプリング比一定方式）が考えられる。この方
式は後述する第２実施例のように、記録サンプリング周
波数の数（したがって再生サンプリング周波数の種類の
数）だけ割込タイマーとＤＡＣ等を設け、ＣＰＵで、各
割込タイマー信号に応答して各再生サンプリング周波数
での音再生処理を行うようにすることで実現できる。

【００３５】ここでは、記録サンプリング周波数の比が
単純な整数比（第１実施例の場合１対２）であることを
利用して、第１実施例におけるチャンネル再生ルーチン
（図４）のみを変形することで、オーバーサンプリング
比一定方式が実現されることを示す。

【００３６】チャンネル再生ルーチンの変形を図６に示
す。ここでは、オーバーサンプリング比を２としてい
る。したがって、記録サンプリング周波数ｆｓが５ＫＨ
ｚの音データは１０ＫＨｚのサンプリング周波数で再生
され、ｆｓが１０ＫＨｚの音データは２０ＫＨｚのサン
プリング周波数で再生される。このために、ＩＰをモジ
ュロ４のパスサイクルカウンタとして動かす（６−１、
６−２、６−６）。ＩＰはパスの都度、６−１でインク
リメントする。

【００３７】ｆｓ＝１０ＫＨｚの音データに対しては、
パスサイクルがＩＰ＝０か（６−６）、ＩＰ＝２のとき
（６−３、６−５）、符号化データを音データメモリか
ら読み出し（６−７）、ＡＤＰＣＭ復調し（６−８）、
次の音データメモリアドレスを準備し（６−９）、積分
を実行し（６−１０）、移動平均・増幅処理を行って
（６−１１）、再生チャンネル音データのサンプルＡＶ
を作成する。そして、これをアキュームレータＡＳに加
える（６−１２）。一方、パスサイクルがＩＰ＝１かＩ
Ｐ＝３のときは（６−４）、復号処理はスキップして積
分６−１０以降の処理を行うことにより補間を実行す
る。

【００３８】これに対し、記録サンプリング周波数ｆｓ
がｆｓ＝５ＫＨｚの音声データについては、パスサイク
ルがＩＰ＝０のとき、ｆｓ＝１０ＫＨｚのデータに対す
るパスサイクル０か２のときの処理と同じ処理（６−７
〜６−１２）を行って再生チャンネル音サンプルＡＶを
作成し、パスサイクルがＩＰ＝１のときには、ｆｓ＝１
０ＫＨｚのデータに対するパスサイクル１か３のときの
処理と同じ処理（６−１０〜６−１２）を行って補間再
生チャンネル音サンプルＡＶを作成する。しかし、ｆｓ
＝１０ＫＨｚのデータについては、パスサイクルがＩＰ
＝１かＩＰ＝３のときは（６−４）新しい値のＡＶは作
成せず、ＩＰ＝０かＩＰ＝２のときに（前パスサイクル
で）作成したサンプルＡＶをそのままアキュームレータ
ＡＳに加える（６−１２）。したがって、記録サンプリ
ング周波数ｆｓが１０ＫＨｚ、５ＫＨｚのいずれの音声
データも補間数が１の２倍オーバーサンプリングで再生
されることになる。

【００３９】第２実施例第２実施例は、複数の異なる記録サンプリング周波数で
記録された符号化音データを同一ではなく複数の異なる
再生サンプリング周波数で再生する。図７に異なる数が
２の場合の電子楽器の構成を示す。この構成では第１の
記録サンプリング周波数で記録した音データをＮ１ＫＨ
ｚの再生サンプリング周波数で再生し、第２の記録サン
プリング周波数で記録した音データをＮ２ＫＨｚ（Ｎ２
はＮ１と異なる）の再生サンプリング周波数で再生する
（なお、記録サンプリング周波数は再生サンプリング周
波数と同一であってもよいし、異なってもよい。）。こ
のために、２つのタイマー１２６、１２７と２つのＤＡ
Ｃ１３４、１３５を設ける。また、各ＤＡＣ１３４、１
３５の出力には出力別にサンプルホールド回路を介して
ＬＰＦが結合する（サウンドシステム１３６内）。タイ
マー１２６はＮ１ＫＨｚの信号を発生し、タイマー１２
７はＮ２ＫＨｚの信号を発生する。Ｎ１ＫＨｚタイマー
１２６の信号出力は割込要求信号としてＣＰＵ１０４に
供給されるとともにＤＡＣ１３４をＮ１ＫＨｚの変換周
波数で駆動するためＤＡＣ１３４に供給される。Ｎ２Ｋ
Ｈｚタイマー１２７の信号出力は第２の割込要求信号と
してＣＰＵ１０４に供給されるとともにＤＡＣ１３５を
Ｎ２ＫＨｚの変換周波数で駆動するためにＤＡＣ１３５
に供給される。

【００４０】Ｎ１ＫＨｚタイマー１２６からの割込要求
信号に応答して、ＣＰＵ１０４の制御はメインプログラ
ムから第１の記録サンプリング周波数の音データを再生
するためのＮ１ＫＨｚ再生ルーチンに移る。また、Ｎ２
ＫＨｚタイマー１２７からの第２の割込要求信号に応答
して、ＣＰＵ１０４の制御はメインプログラムから第２
の再生ルーチン（Ｎ２ＫＨｚ再生ルーチン）に移る。Ｃ
ＰＵ１０４はＮ２ＫＨｚ再生ルーチンを実行することに
より、第２の記録サンプリング周波数で記録された音デ
ータを再生する。ただし、割込要求信号が供給されて
も、他方の再生ルーチンが実行されている間は要求は受
け付けられず、他方の再生ルーチンの完了後に要求にか
かわる再生ルーチンが開始する。また、両タイマー１２
６と１２７から同時に割込要求信号が発生したときは、
いずれかの再生ルーチンを優先させる。

【００４１】図８に第２実施例の動作をタイムチャート
で示す。「Ｎ１再生動作」においてハイレベルの区間が
Ｎ１ＫＨｚ再生ルーチンの実行区間を表わす。同様に、
「Ｎ２再生動作」においてハイレベルの各区間がＮ２Ｋ
Ｈｚ再生ルーチンの実行区間を表わしている。図８から
わかるように各再生ルーチンの実行によって作成した再
生データ（例えばｄ（ｎ＋１））は次に再生ルーチンの
始めに該当するＤＡＣに転送される（図５の前段ラッチ
１１４２へのロード）。そして次の該当するタイマーの
ストローブでＤＡＣでの実際のＤ／Ａ変換が開始する
（図５の後段ラッチ１１４２のラッチングにより）。

【００４２】変形第２実施例の場合、２つの割込プロセス（Ｎ１ＫＨｚ再
生ルーチンのプロセスと、Ｎ２ＫＨｚ再生ルーチンのプ
ロセス）があるので、片方の割込プロセスが実行されて
いる間他方の割込プロセスへの要求があってもその実行
を待機させる必要がある。しかし、再生周波数の比が単
純な整数比になる場合には、同一の再生ルーチンの実行
によって、各再生サンプリング周波数での音データ再生
処理を行うことが可能である。

【００４３】再生サンプリング周波数として１０ＫＨｚ
のものと２０ＫＨｚのものがある場合を例にとって説明
しよう。この場合、１０ＫＨｚタイマーと２０ＫＨｚタ
イマーのうち高い周波数のタイマー（２０ＫＨｚ）の信
号のみを割込要求信号としてＣＰＵ１０４に与える。こ
の割込要求信号に応答してＣＰＵ１０４はメインプログ
ラムを中断し、図９に示すような再生ルーチンを実行す
る。

【００４４】即ち、再生ルーチンのパスサイクルが偶数
サイクルなら（９−１）、前サイクルで作成した再生サ
ンプリング周波数２０ＫＨｚの（累算）再生音データを
第１のＤＡＣ（例えば図７のＤＡＣ１３４に相当するも
の）に転送する（９−２）。同様に前サイクルで作成し
た再生サンプリング周波数１０ＫＨｚの再生音データを
第２のＤＡＣ（図７のＤＡＣ１３５）に転送する（９−
３）。そして再生サンプリング周波数を２０ＫＨｚとす
る各チャンネル音データを再生し、累算する（９−
４）。一方、再生ルーチンのパスサイクルが奇数サイク
ルなら前サイクルで作成した再生サンプリング周波数２
０ＫＨｚの再生音データを第１のＤＡＣに転送する（９
−５）。そして、再生サンプリング周波数１０ＫＨｚの
各チャンネル音データを再生・累算する（９−６）とと
もに再生サンプリング周波数２０ＫＨｚの各チャンネル
音データを再生・累算する（９−７）。

【００４５】なお、この場合も、２０ＫＨｚの割込要求
信号が発生してから、各ＤＡＣへの転送命令（９−２、
９−３、９−５）が実行されるまでのマシンサイクルを
一定にすれば、各ＤＡＣの後段ラッチ１１４２は不要で
ある。なお、各ＤＡＣを２重ラッチ構成（図５）にした
場合、再生ルーチンで１０ＫＨｚまたは２０ＫＨｚの再
生音データを作成した後、同一のパスサイクル内で作成
した再生音データを該当するＤＡＣに転送するようにし
てもよい。

【００４６】また、複数の異なる再生サンプリング周波
数ないし周期の比が単純な整数比になる場合には、異な
る再生サンプリング周波数の再生音データについてＤＡ
Ｃに時分割多重のデジタル／アナログ変換を行わせるこ
とにより、ＤＡＣハードウェアの数を（例えば１に）減
らすことができる

【００４７】図１０（Ａ）にその構成例を示す。また図
１０（Ｂ）に図１０（Ａ）の回路に供給するタイミング
信号の例を示す。この構成例は１つのＤＡＣを２つの再
生サンプリング周波数のデータについて時分割多重化し
たものである。Ｄ／Ａ変換器１４２のアナログ出力側に
おいて、上側に示すサンプルホールド回路（デグリッジ
回路）１４３とＬＰＦ１４５は第１の再生サンプリング
周波数の再生音信号を通す。一方、下側のサンプルホー
ルド回路１４４とＬＰＦ１４６は第２の再生サンプリン
グ周波数の再生音信号を通す。ＬＰＦ１４５と１４６の
出力は個別のアンプ、スピーカを介して別々に外部に放
音するようにしてもよいが、図１０ではミキサー１４７
で合成している。Ｄ／Ａ変換器１４２のデジタル側には
２重にラッチ１４０とラッチ１４１が設けられている。

【００４８】図１０において、ラッチ１４１をストロー
ブする信号Ｔ２は、第１の再生サンプリング周期のタイ
ミングパルスｔ２１と第２の再生サンプリング周期のタ
イミングパルスｔ２２とのオアをとったものである。第
１のサンプルホールド回路１４３へのタイミング信号Ｔ
３はｔ２１の直後（ラッチ１４１出力が変化してからＤ
／Ａ変換器１４３のアナログ変換出力が安定した後、即
ちセトリングタイムの経過後）に発生し、第２のサンプ
ルホールド回路１４４へのタイミング信号Ｔ４はｔ２２
の直後に発生する。パルスｔ２１とｔ２２との間の最短
の時間差はＤ／Ａ変換器１４２のセトリングタイム（例
えば１．６マイクロ秒以内）より短くなってはならな
い。このような接近は、第１と第２の再生サンプリング
周波数の比が複雑な比、例えば、大きな整数比Ｎ１対Ｎ
２になるときには生じるが、ある程度以下の整数比であ
れば生じないようにすることができる。

【００４９】図１０（Ｂ）の場合、この比は１対２であ
る。即ちｔ２１の周期はｔ２２の周期の２倍である。こ
の両タイミングパルスｔ２１、ｔ２２の間に図に示すよ
うなずれを設ければ、両タイミングパルスｔ２１、ｔ２
２間の最短の時間差はタイミングパルスｔ２２の周期の
１／２となる。例えば、タイミングパルスｔ２２の周期
を1/20ＫＨｚ＝５０マイクロ秒とすれば、最短時間差は
２５マイクロ秒であり、例えば１．６マイクロ秒の最悪
セトリングタイムをもつＤ／Ａ変換器１４２には十分す
ぎる長さである。

【００５０】この構成で注意すべきことは、ラッチ１４
１がラッチング動作する前にラッチ１４０（ＣＰＵから
のストローブＴ１で動作する）の内容が変わってはなら
ないことである。これが、問題になる場合には、１つの
ラッチ１４０の代りに、２つのラッチＡ、Ｂを並列に設
け、各ラッチＡ、ＢをＣＰＵからの各再生サンプリング
周波数の再生音データの転送命令実行時に動作させ、ま
たラッチ１４１の代りにタイミングパルスｔ２１が発生
すればラッチＡの出力を選択し、タイミングパルスｔ２
２が発生すればラッチＢの出力を選択する選択回路を使
用するとよい。

【００５１】なお、図１０（Ａ）の構成は、第１実施例
のように記録サンプリング周波数は異なるが同一の再生
サンプリング周波数で音データを再生する場合にも適用
できる。この場合、タイミングパルスｔ２１とｔ２２の
周期は同じになるが、適当な時間差をつけて両パルスを
発生させる。上側のアナログライン（ＳＨ１４３とＬＰ
Ｆ１４５を含む）が第１の記録サンプリング周波数（例
えば５ＫＨｚ）の音データを再生した信号を通し、下側
のアナログライン（ＳＨ１４４とＬＰＦ１４６を含む）
が第２の記録サンプリング周波数（例えば１０ＫＨｚ）
の音データを再生した信号を通す。また、図１０で述べ
たＤＡＣ共通化技術は３以上の異なる再生サンプリング
周波数で再生を行う場合にも適用できる。

【００５２】上記第１実施例と第２実施例では鍵盤上で
指定される音高と、データＲＯＭ上の音声ないし音とが
１対１であることを想定した。いいかえると記録した音
データのピッチを変化させずに再生している。この発明
は記録した音データのピッチを指定音高に合わせて再生
する電子楽器にも適用できる。このような再生には、再
生サンプリング周波数を指定音高によらず固定して行う
再生サンプリング周波数固定方式と、再生サンプリング
周波数を指定音高に合わせて変化させる再生サンプリン
グ周波数可変方式とがある。

【００５３】図１１を参照してこの発明の固定方式への
適用例を説明する。いま、異なる記録サンプリング周波
数の音のなかで特定の音が鍵域ごとに選択されているも
のとする。この場合、押鍵のチャンネルアサイン（図１
１（Ａ）参照）において、押鍵の属する鍵域について選
択されている音の記録サンプリング周波数に従うオーバ
ーサンプリング補間数（例えば４倍オーバーサンプリン
グ再生なら３）をセットする（１１−１）。次に選択音
データメモリのアドレス情報をセットする（１１−
２）。そして、押鍵の指定音高と選択音の記録ピッチと
の間の周波数比で定まるアドレス歩進幅をセットする
（１１−３）。図１１（Ｂ）にチャンネル再生で行われ
る補間処理を示す。複数の○印は音データメモリの記憶
アドレスにある符号化データをＡＤＰＣＭ復調し、積分
したときの再生データを表わしている（ｄ１、ｄ２、ｄ
３が復号化差分値）。アドレス歩進幅は図示のように、
一般には記憶アドレスの間隔とは異なる。上記○印を直
線で結んだ線上に補間値を求めることにより（アドレス
歩進幅の内部に示す３つのオーバーサンプリング補間位
相における補間値もこの線上にくるように補間する）、
直線補間が実現される。

【００５４】次に図１２を参照して、この発明を可変方
式に適用した場合の例を説明する。ここでは、ＣＰＵに
対し、再生処理を要求するタイマーはプログラマブルで
ある。このようなタイマーはポリフォニックの数だけ設
けられる。メインプログラムにおける押鍵に対するチャ
ンネルアサイン（図１２（Ａ）参照）として、空になっ
ているタイマー、即ち停止中のタイマーに対し、押鍵の
指定音高と再生すべき音の記録ピッチとの周波数比と、
記録サンプリング周波数に対する再生補間数ないしオー
バーサンプリング比とに基づいてタイムデータを計算
し、セットする（１２−１）。次に音データメモリの先
頭と最後のアドレスをセットする（１２−２）。最後に
タイマーをスタートさせる（１２−３）。以降、タイマ
ーはタイムデータに相当する時間が経過する都度、ＣＰ
Ｕに再生ルーチン（図１２（Ｂ）参照）の実行を要求す
る。再生ルーチンの１２−４でチャンネル音のデータサ
ンプルを作成する。次に（１２−５）、作成したチャン
ネル音データを該当するＤＡＣに転送する。再生終了な
らば（最後のアドレスに達していれば）、タイマーを停
止する（１２−６、１２−７）。

【００５５】その他の変形上記実施例では、直線補間を行っているが、高次のＦＩ
Ｒデジタルフィルタリングによって精度の高い補間を行
ってもよい。また、上記実施例ではＣＰＵ１０４に音再
生ルーチンを実行させることによって音データの再生処
理を行っているが、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）
あるいはパイプライン方式の音再生専用のハードウェア
を用いて再生処理を行うこともできる。

【００５６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、この発明
によれば、音の種類によって異なる複数の記録サンプリ
ング周波数符号化データを用いているので記憶容量を節
約でき、記憶容量の節約下で可能なかぎり多数の音を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係る電子楽器のハード
構成を示すブロック図。

【図２】図１の電子楽器で行なわれる音再生処理の概要
を示す機能ブロック図。

【図３】メインプログラムのフローチャート。

【図４】チャンネル再生ルーチンのフローチャート。

【図５】２重ラッチ構成のＤＡＣを示すブロック図。

【図６】チャンネル再生ルーチンの変形を示すフローチ
ャート。

【図７】第２実施例に係る電子楽器のハード構成を示す
ブロック図。

【図８】第２実施例の動作のタイムチャート。

【図９】再生ルーチンのフローチャート。

【図１０】（Ａ）は複数の再生サンプリング周波数の再
生音に対してＤＡ変換器を共通化する構成図、（Ｂ）は
そのタイムチャート。

【図１１】（Ａ）は再生サンプリング周波数固定方式へ
のこの発明の適用例を示すフローチャート、（Ｂ）は直
線補間を示す図。

【図１２】再生サンプリング周波数可変方式へのこの発
明の適用例を示すフローチャート。

【符号の説明】

１０２プログラムＲＯＭ１０４ＣＰＵ１０８波形データＲＯＭ１１２鍵盤１１４ＤＡＣ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の音を、音の種類によって異なる帯域
幅をもたせるために、異なるサンプリング周波数を有す
る符号化データの形式で記憶する複数音記憶手段と、音の発生を指示する音発生指示手段と、前記音発生指示手段からの音の発生指示に応答し、前記
複数音記憶手段から該当する音の符号化データを読み出
し、音として再生する音再生手段と、を有することを特徴とする音発生装置。
【請求項２】請求項１記載の音発生装置において、前記
複数の音は複数の異なる音声であることを特徴とする音
発生装置。
【請求項３】請求項１記載の音発生装置において、前記
音再生手段は、オーバーサンプリングのために、前記複
数音記憶手段から読み出した符号化データに基づいて補
間を行うオーバーサンプリング補間手段を有することを
特徴とする音発生装置。
【請求項４】請求項３記載の音発生装置において、前記
オーバーサンプリング補間手段は、音の種類によらず再
生サンプリング周波数を同じにする補間を実行すること
を特徴とする音発生装置。
【請求項５】請求項４記載の音発生装置において、前記
音再生手段は、前記再生サンプリング周波数でデジタル
再生音信号をアナログ信号に変換する単一のデジタル／
アナログ変換ハードウェア手段を有することを特徴とす
る音発生装置。
【請求項６】請求項３記載の音発生装置において、前記
オーバーサンプリング補間手段は、音の種類によらず同
一のオーバーサンプリング比で補間を実行することを特
徴とする音発生装置。
【請求項７】請求項１記載の音発生装置において、前記
複数音記憶手段に記憶される前記複数の音の符号化デー
タは、互に単純な整数比の関係にある複数の異なるサン
プリング周波数を有することを特徴とする音発生装置。
【請求項８】請求項１記載の音発生装置において、前記
音再生手段は、プログラム制御の下に前記音の発生指示
を検出し、該当する音の再生処理を実行するＣＰＵを有
することを特徴とする音発生装置。