JPH0690637B2

JPH0690637B2 - 補間方法

Info

Publication number: JPH0690637B2
Application number: JP61159956A
Authority: JP
Inventors: 弘之遠藤; 恒男樋口
Original assignee: ロ−ランド株式会社
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: JPS6315300A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞この発明は、楽音の標本値を記憶しているメモリから標
本値を読み出して楽音を発生するに際し、記憶されてい
る標本値間の値をたたみ込み演算によつて補間する方法
に関する。

＜従来技術＞一般に、鍵盤を備えた電子楽器においては、鍵盤の鍵の
押鍵強度あるいは押鍵位置に応じて発生する楽音の周波
数特性を変更することがある。このような場合、従来の
電子楽器のアナログ方式のものでは、各音源回路それぞ
れに電圧制御フイルタ（VCF）を設け、打鍵された鍵に
対応する楽音を発生している音源回路のVCFの特性を押
鍵強度あるいは押鍵位置に応じて変更することが行なわ
れていた。

また、メモリに記憶した楽音の標本値を読み出して楽音
を発生するデイジタル方式のものでは、例えば楽音を遮
断周波数の高いフイルタを通してから標本化して記憶さ
せたメモリと、楽音を遮断周波数の中程度のフイルタを
通してから標本化して記憶させたメモリと、楽音を遮断
周波数が低いフイルタを通してから標本化して記憶させ
たメモリとを準備し、押鍵強度あるいは押鍵位置に応じ
て標本値を読み出すメモリを選択することが考えられ
る。

＜発明が解決しようとする問題点＞しかし、上述したアナログ方式のものでは、各音源回路
にそれぞれVCFを設けなければならず、回路構成が複雑
になるという問題点があつた。また、上述したデイジタ
ル方式のものでは、複数のメモリが必要で、メモリ全体
の容量が多くなるという問題点があつた。

＜問題点を解決するための手段＞この発明は、上記の各問題点を解決するためになされた
もので、前提として、メモリから読み出す標本値間の値
を、デイジタルフイルタを用いて補間する技術を用いて
いる。この技術は、第１図（ｂ）に示すように或る楽音
を標本化して得た各標本値Yo〜Yn（第１図には中途のYm
〜Ym₁₁のみを示している。）を記憶し、この標本化に用
いた標本化周波数の1/2の周波数を遮断周波数とするロ
ーパスフイルタのインパルスレスポンス波形を楽音の標
本化周波数より高い周波数（第１図（ａ）では８倍の周
波数）で標本化した標本値t₀〜t₉₆（これら標本値とし
ては、時刻が−∞から＋∞までの無限のインパルスレス
ポンスを標本化したものを用いるのが理想であるが、充
分に実用になるので実際にはハミング窓等の適当なウイ
ンドウをかけて限定して標本化し、標本値の数を制限し
ている。）を補間メモリに記憶し、例えばYm₅とYm₆との
中間点Yaを補間する場合、波形メモリからYm〜Ym₁₁を読
み出し、補間メモリからt₄、t₁₂・・・t₉₂を読み出し、 Ya＝Ym・t₄＋Ym₁・t₁₂＋Ym₂・t₂₀＋Ym₃・t₂₈＋Ym₄・t₃₆ ＋Ym₅・t₄₄＋Ym₆・t₅₂＋Ym₇・t₆₀＋Ym₈・t₆₈＋Ym₉・t
₇₆ ＋Ym₁₀・t₈₄＋Ym₁₁・t₉₂ というたたみ込み演算を行なうものである（このことは
特開昭57−113618号に例示されている。）このたたみ込み演算に用いるローパスフイルタの遮断周
波数を変化させると、補間が上述したのと同様に行なえ
るうえに、発生した楽音の周波数特性も変化させられる
ことが明らかである。

そこで、それぞれ異なる遮断周波数のローパスフイルタ
のインパルスレスポンスの標本値を別個の補間メモリに
記憶させ、打鍵強度に応じて標本値を読み出す補間メモ
リを選択することが考えられる。これでは、補間メモリ
の全容量が大きくなるという問題点が生じる。

そこで、この発明は、遮断周波数が異なつてもローパス
フイルタのインパルスレスポンスが相似形となる性質を
利用して、補間メモリの容量を減少させている。すなわ
ち、第２図（ａ）に示す周波数領域において振幅Ａ、遮
断周波数foの理想ローパスフイルタは、フーリエ逆変換
することにより時間領域におけるインパルスレスポンス
として表わされ、第２図（ｂ）に示す。

となる。この式から明らかなように遮断周波数foを変更
すると、ローパスフイルタのインパルスレスポンスは相
似形で伸縮することになる。第２図（ｃ）は振幅Ａをそ
のままとして遮断周波数を下げ、とした場合で、このときのインパルスレスポンスは第２
図（ｄ）の実線に示すように第２図（ｂ）の波形と相似
形である。そこで、この発明は、第１図（ａ）に示す各
標本値の読み出し間隔を変更して、異なる遮断周波数の
ローパスフイルタのインパルスレスポンスを得ている。
第１図の例では、遮断周波数をfoとして、Yaを補間する
場合、インパルスレスポンスの標本値は、t₄、t₁₂、t₂₀
・・・t₉₂というように８間隔で読み出して、たたみ込
み演算を行なつていたのに対し、遮断周波数をとして、Yaを補間する場合、インパルスレスポンスの標
本値は、t₁₅、t₂₁、t₂₇・・・t₈₁というように６間隔で
読み出し、たたみ込み演算を行なつている。このように
読み出し間隔を小さくすると、各標本値の間隔を開いた
のと等価になる。第３図（ａ）、（ｂ）にその状態を示
す。同図（ａ）は第１図（ａ）の標本値を８間隔で読み
出した場合、同図（ｂ）は６間隔で読み出した場合であ
る。これによつて、第２図（ｄ）に示すような遮断周波
数をとしたインパルスレスポンスの標本値が得られる。な
お、この場合、インパルスレスポンスの各標本値のレベ
ルは元のままであるので、実際のレスポンス波形は第２
図（ｄ）に破線で示すようにレベルは必要とする遮断周
波数のローパスフイルタのインパルスレスポンスより大
きくなる（周波数領域で示せば、第２図（ｃ）に破線で
示すように振幅はとなる。）しかし、これは必要があれば補正すればよ
く、またエネルギとしては変わらないので、そのまま補
正せずに用いることもできる。なお、読み出し間隔を広
げれは遮断周波数を高くできることはいうまでもない。

＜効果＞以上のように、この発明によれば、補間メモリのインパ
ルスレスポンスの各標本値の読み出し間隔を変えること
によつて、遮断周波数が異なるローパスフイルタのイン
パルスレスポンスを得て、これを用いて各楽音の標本値
間の値を補間すると共に、再生された楽音の周波数特性
を制御している。従つて、補間メモリに記憶させるロー
パスフイルタのインパルスレスポンスの標本値は１種類
の遮断周波数のものだけでよく、補間メモリの容量を小
さくできると共に、遮断周波数を微細に調整できる。

＜実施例＞第４図にこの実施例に用いる装置のブロツク図を示す。
この実施例は鍵盤楽器にこの発明を実施したものであ
る。同図において、２は波形メモリで、第１図（ｂ）に
示すように或る周波数を有する楽音を適当な標本化周波
数で標本化して得た標本値Yo〜Ynを０番地〜ｎ番地に記
憶させたものである。４は補間メモリで、楽音の標本化
周波数の1/2の遮断周波数を有するローパスフイルタの
インパルスレスポンスを、標本化周波数より高い周波数
（この実施例では８倍）で標本化して得た第１図（ａ）
に示す標本値t₀〜t₉₆を０番地〜96番地に記憶させたも
のである。

６は周波数情報発生回路で、補間して得ようとする楽音
のピツチを決定する周波数情報Ｆを発生するものであ
る。例えば波形メモリ２の楽音のピツチが800Hzで、発
生しようとするピツチを1000Hzにする場合、Ｆは1.25と
なる。なお、この周波数情報発生回路６は、例えば鍵盤
（図示せず）の入力に応じて周波数情報Ｆを生成する。
この周波数情報Ｆは、累算器８によつて標本化周波数と
同じ周波数のクロツク信号φによつて累算される。従つ
て、累算器８の値は補間しようとする波形の波形メモリ
２におけるアドレスを表している。今、この累算値がm5
＋0.5、すなわちYaのアドレスを指定しているとする。
ここで、m5を整数部INTと、0.5を小数部ｄとする。

この整数部INTは、カウンタ10に与えられる。カウンタ1
0は、整数部INTから（Ｎはたたみ込み演算を行なおうとする点数、この実施
例では12）を引いた値（この実施例ではｍ）にセツトさ
れる。従つて、カウンタ10の値は、たたみ込み演算に用
いる各波形標本値のアドレスのうちもつとも小さい値を
表している。そして、クロツク信号φより高い周波数の
クロツク信号φ１が入力されるごとにカウント値を歩進
させる。このクロツク信号φ１は合計11回だけ発生す
る。その結果、カウンタ10のカウント値は順にｍ、m1、
m2・・・m11となり、波形メモリ２からYm、Ym₁、Ym₂・
・・・・・Ym₁₁が読み出される。このようにして、たた
み込み演算に用いる波形の標本値が読み出される。

12は乗算器、14は加算器、16は遮断周波数制御回路、18
は累算器で、これらはたたみ込み演算に用いるインパル
スレスポンスの各標本値を補間メモリ４から読み出すた
めのものである。補間メモリ４から必要な各標本値を読
み出すため、累算器18は加算器14によつて与えられた初
期値IAをセツトし、遮断周波数制御回路16によつて与え
られた増分INCづつ初期値IAから累算器18にクロツク信
号φ１が入力されるごとに値を増加させる。このクロツ
ク信号φ１も11回供給される。その結果、例えば遮断周
波数をfoμ（μは例えば上述したように3/4）とした場
合、t₁₅、t₂₁、t₂₇、t₃₃、t₃₉、t₄₅、t₅₁、t₅₇、t₆₃、t
₆₉、t₇₅、t₈₁が補間メモリ４から読出される。これら読
出された標本値の間隔は６であり、増分INCが６である
ことは明らかである。この増分INCは、遮断周波数がfo
である場合の各標本値の読み出し間隔を表しているロー
パスフイルタの標本化周波数の波形の標本化周波数に対
する比率Ｐ（この実施例では８）にインパルスレスポン
ス波形の読み出し間隔に対する割合μ（この実施例では
3/4）を乗算することによつて得られる。この乗算は、
遮断周波数制御回路16によつて行なわれる。

インパルスレスポンスの各標本値の読み出しは、累算器
18によつて行なわれ、しかもその累算値は増分INCづつ
増加する。すなわち小さな値のアドレスから読み出され
る。従つて、初期値IAは、toが記憶されてる０番地を基
準とした値が必要である。そこで、初期値IAは、で与えられる。（１）式の第１項は、t₀〜t₄₈までの標
本数を表している。また、第２項のは、遮断周波数を元のfoとした場合の初期値のアドレス
をt₄₈のアドレスを基準として表した値である。遮断周
波数をfoμとするため、読み出し間隔をμ倍しているの
で、初期値の位置をt₄₈のアドレスを基準として教えた
値もμ倍され、第２項の値となる。従つて、t₀のアドレ
スを基準として表した遮断周波数がμfoの場合の初期値
のアドレスは（１）式で表わされる。

（１）式は、と変形できる。従つて、遮断周波数制御回路16は、乗算
器12にＰμを送出し、累算器18より送られてきたｄと乗
算し、Ｐμｄを得る。一方、遮断周波数制御回路16は、（以下、Ｘと称する。）を加算器14に送出し、ＸとＰμ
ｄとを加算器14で加算し、初期値IAを得る。これを切換
スイツチ20を介して累算器18にセツトする。このセツト
は例えばクロツク信号φによつて行なわれる。そして、
切換スイツチ20が切換わり、増分INCが遮断周波数制御
回路から累算器18に与えられ、上述したようにクロツク
信号φ１が発生するごとに増分INCづつ累算器18の累算
値を増加させ、t₁₅、t₂₁・・・を補間メモリ４から読み
出す。

遮断周波数制御回路16は、例えばCPUによつて構成され
ており、図示していない鍵盤の押鍵速度や押鍵位置を検
出する回路からの出力信号に応じて遮断周波数を決定
し、その遮断周波数に応じてＰμ、IA、INCを演算して
出力する。

このようにして、波形メモリ２からYm、Ym₁・・・Ym₁₁
が読み出され、補間メモリ４からt₁₅、t₂₁・・・t₈₁が
読み出されるが、クロツクφが発生したとき、カウンタ
10には整数部INTが供給され、カウンタ10の値はYmとな
り、同時に累算器18には初期値IA″がセツトされ結果と
してYmが読み出されたとき、t₁₅が読み出される。また
カウンタ10と累算器18とはクロツクφ１が供給されるご
とに値を上述したように大きくする。従つてYm₁が読み
出されると同時にt₂₁が読み出され、・・・Ym₁₁が読み
出されたとき同時にt₂₁が読み出される。このように同
時に補間メモリ４及び波形メモリ２から読み出された標
本値は、乗算器22で乗算され、累算器24で累算される。
この累算にはクロツク信号φ、φ１の双方が用いられ
る。結果として累算器24の累算値は Ym・t₁₅＋Ym₁・t₂₁＋Ym₂・t₂₇＋Ym₃・t₃₃＋Ym₄・t₃₉＋Y
m₅・t₄₅＋Ym₆・t₅₁＋Ym₇・t₅₇＋Ym₈・t₆₃＋Ym₉・t₆₉＋Y
m₁₀・t₇₅＋Ym₁₁・t₈₁ となり、上述したようにYaを補間によつて得たうえに遮
断周波数がμfoのローパスフイルタにかけたものと等価
になる。この累算値は、クロツク信号φ１の最後の１発
が発生し、再びクロツク信号φが発生するまでの間に発
生するクロツク信号φ２によつて送出される。同時に累
算器24はリセツトされる。またクロツク信号φ２によつ
て累算器18もリセツトされる。送出された累算値は、D/
A変換器（図示せず）に供給されてアナログ信号に変換
され、以後公知の方法によつて処理される。

上記の実施例では、この発明を鍵盤楽器に実施したが、
この他にコーラス回路にも実施できる。この場合、遮断
周波数制御回路16に供給されるＰμ、Ｘ、INCを決定す
るためのデータは、スイツチや可変抵抗器によつて与え
られる。また、上記の実施例では説明の便宜上、波形メ
モリ２及び補間メモリ４のアドレスは10進法で示した
が、実際には２進法が用いられ、カウンタ10、累算器18
が与えるアドレスデータは２進データである。さらに上
記の実施例では補間メモリ４には標本値t₀〜t₉₆を記憶
させたが、第１図から明らかなようにt₀〜t₉₆の標本値
はt₄₈を対称軸として線対称であるので、t₀〜t₄₈だけを
記憶してt₄₈から折り返して読み出すようにしてもよ
い。その場合、累算器18の累算値がt₄₈のアドレスより
大きな値となつたとき、累算器18の累算値（２進デー
タ）を反転させ、これに「１」（２進データ）を加えれ
ばよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による補間法に用いる楽音の標本値と
ローパスフイルタのインパルスレスポンスの標本値との
関係を示す図、第２図は異なる遮断周波数のローパスフ
イルタの周波数特性とインパルスレスポンスとを示す
図、第３図は第１図のローパスフイルタのインパルスレ
スポンスの標本値の読み出し間隔を変えた状態の一部を
拡大して示す図、第４図はこの発明による補間法に用い
る装置の１実施例のブロツク図である。２……波形メモリ、４……補間メモリ、８、18、24……
累算器、12、22……乗算器、14……加算器、16……遮断
周波数制御回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波形の各標本値とインパルスレスポンスの
各標本値とをそれぞれメモリに記憶し、これら波形の各
標本値を読み出すと共に、インパルスレスポンスの各標
本値を所定の間隔ごとに読み出して、たたみ込み演算を
行なうことにより波形の標本値間の値を補間する方法に
おいて、上記インパルスレスポンスから読み出す各標本
値の読み出し間隔を制御することにより、上記たたみ込
み演算により得られるフィルタ特性を制御する補間方
法。