JPH0713800B2 - 電子楽器 - Google Patents

電子楽器

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JPH0713800B2
JPH0713800B2 JP60264043A JP26404385A JPH0713800B2 JP H0713800 B2 JPH0713800 B2 JP H0713800B2 JP 60264043 A JP60264043 A JP 60264043A JP 26404385 A JP26404385 A JP 26404385A JP H0713800 B2 JPH0713800 B2 JP H0713800B2
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JP
Japan
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signal
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dac
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waveform
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哲彦 金秋
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子楽器に係かり、特にデジタル的に楽音を発
生する電子楽器に関する。
従来の技術 近年電子楽器はデジタル的に楽音を発生するものが多く
なっている。このような電子楽器が特開昭58−88790号
公報に示されている。第6図にブロック図を示し、その
説明を行う。波形発生器1がノート・オクターブ情報に
基づいて周期的な波形データを発生している。エンベロ
ープ発生器6は押鍵情報に基づいてエンベロープ信号を
発生する。ここで、エンベロープ信号は、予めメモリに
入力されたエンベロープ波形を押鍵によって立上り部よ
り順次読みだし出力する。乗算器7が波形発生器1の発
生する波形データとエンベロープ発生器6の発生するエ
ンベロープ信号との乗算を行い、デジタル・アナログ変
換器(以下DACと称す)5にてアナログ信号に変換され
楽音信号として出力する。
発明が解決しようとする問題点 発生する楽音のダイナミックレンジは最終的に出力する
信号(楽音信号)のビット数によって決定されるが、上
記の構成ではどれだけ出力のビット数を増やしてもその
後段に接続されたDACのビット精度によって決ってしま
う。即ち、DACのビット数を楽音信号のビット数に合わ
せて増やしてもDACのビット精度によってダイナミック
レンジが決ってしまう。そこでDACのビット精度を高く
すれば高ダイナミックレンジが得られるが、1音当たり
100dB以上も必要な楽器において100dB、即ち、17ビット
程度のビット精度を有するDACが必要となり、コスト的
に大変高くなるという難点がある。
本発明は上記した問題点に鑑み、低いビット精度のDAC
であっても広いダイナミックレンジの楽音を発生させる
ことができる電子楽器を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の電子楽器は、2値論
理信号による波形を発生する波形発生器と、エンベロー
プを発生するエンベロープ発生器と前記エンベロープの
レベルに基づきオフセット信号を発生するオフセット発
生器と、前記波形と前記エンベロープの乗算を行ない楽
音波形を発生する手段と、前記楽音波形と前記オフセッ
ト信号との加算を行なう加算器とを備え、前記加算器の
出力を楽音信号として用いるようにしたものである。
作用 本発明は上記した構成によって、DACに対し、上位側の
ビットを固定し、下位側のビットのみを変化させるよう
にしたので、上位側のビットによる誤差の影響が出力に
現れない。故に低いビット精度のDACであっても広いダ
イナミックレンジの楽音を発生させることができる。
実施例 以下図面に基づき本発明の一実施例について説明を行
う。
第1図は本発明による電子楽器の概念を示すブロック図
である。第1図において、1は波形発生器であり、デジ
タルデータによる波形を発生している。2はレベル検出
器であり、波形発生器1が出力する波形のレベルを検出
する。3はオフセット発生器であり、レベル検出器2に
て検出されたレベルに応じてオフセット信号を発生す
る。4は加算器であり、波形発生器1による波形とオフ
セット発生器3によるオフセット信号の加算を行う。5
はDACである。これにより、出力はO(零)を中心とし
ない波形になる。
このようにすると、波形が徐々に減衰していくにつれて
上位ビットからデータが固定されるため、ビット精度が
それほど高くなくともDACより出される信号の音量は徐
々に小さくなり、広いダイナミックレンジを得ることが
出来る。このことを簡単に説明すると次のようになる。
即ち: DACの出力はその各ビットにおけるビット精度をδ
してつぎのように表せる。
但し、b:DACビットmに対する入力 N:DACのビット数 故に、仮にDACの入力がOを中心としたものであるとす
ると、通常DACのMSB(最上位ビット)入力は反転されて
いるのでその入力は“01……1"(10進における−1)と
“10……0"(同0)の間を往復することになる。この2
値を(1)式に代入すると、 (入力)=0の時:DAC出力=1/(2+δ)……(3) ここで、仮に12ビットのDACで8ビット精度であったと
すると、 −1/512<δ<1/512 (但し、n=0、1、…、11) であるので、δ〜δ11が負側、即ち−1/512に、δ
が正側、即ち+1/512にばらついたとすると、(入力)
=−1の時は(2)式より、 (入力)=0の時は、(3)式より、 DAC出力=1/{2+(1/512)}=0.499512 となり、 (入力=−1の時のDAC出力)> (入力=0の時のDAC出力) という場合がでてくる。
一方、この場合において、 (入力)=−3、−2、+1、+2の時は(1)式よ
り、 (入力)=−3の時→DAC出力=0.500727 (入力)=−2の時→DAC出力=0.500934 (入力)=+1の時→DAC出力=0.499759 (入力)=+2の時→DAC出力=0.500006 となり、入力が0と−1との間でのみ大きく変化幅が異
なっていることが分かる。
逆にいえば、入力の符号が変化する時に出力に大きな歪
が発生することを意味する。一方、入力の符号が変化し
ないときには、DAC出力は入力が+1変化する毎にほぼ
0.00025ずつ変化している。
この値は、DACの精度8ビット、すなわち、1/256(0.00
195)よりも小さく、ほぼ12ビット精度に相当する。従
って、オフセットが与えてある場合は、DAC入力の上位
ビットが変化しないため、入力の符号が変化せず、前述
したような大きな歪を発生することがない。
また、DAC出力の変化幅もDACのビット数に応じて小さく
なり、より細かな変化の信号を出力することが出来、即
ち、より大きなダイナミックレンジを有する出力を得る
ことが出来る。
一般に、DACのダイナミックレンジはDACが発生する信号
の変化幅の最大値と最小値によって決まるが、以上のよ
うにDACに入力する信号にあらかじめオフセット信号を
加算して入力するように構成しているので、DACのビッ
ト精度が低くても、歪が少なく、且つ高ビット精度で大
きいダイナミックレンジの信号を出力できる。
第2図は本発明における一実施例を示すものである。こ
の図において、第1図と同一の機能を有する物には同一
の記号を付し、機能の詳細な説明は省略する。第2図に
おいて、6はエンベロープ発生器であり、押鍵情報に応
じたエンベロープ信号を発生する。7は乗算器であり入
力される2種類の信号の乗算を行う。
次に第2図に示す電子楽器の動作説明を行う。波形発生
器1はここでは周期的な波形を発生している(第3図
(a))。エンベロープ発生器6は押鍵情報に応じてエ
ンベロープ信号を発生している(第3図(b))。この
エンベロープ信号は一方は乗算器7へ、他方はオフセッ
ト発生器3へ与えられている。乗算器7は波形とエンベ
ロープ信号の乗算を行い出力する(第3図(c))。こ
こで、エンベロープ発生器6によるエンベロープ信号は
乗算器7の出力波形のレベルを表すものである。故にオ
フセット発生器3はエンベロープ信号に応じてオフセッ
ト信号を発生する(第3図(d))。加算器4が乗算器
7の出力とオフセット信号との加算を行い、DAC5より楽
音信号として出力する(第3図(e))。
ここで、楽音信号について述べると、この楽音信号は、
ちょうどペデスタルを含む形になっているが、オフセッ
ト信号の変化が緩やかであるため、このペデスタル分に
ついては聴感上殆ど聞こえない。又、前述のとおり、オ
フセット信号によりDACに与えられる出力信号は上位ビ
ットから順次固定されていくのでDACのビット数に応じ
たダイナミックレンジが得られる。
第4図は第2図におけるオフセット発生器3の具体的な
実施例である。この図を説明すると、41は比較器であ
り、エンベロープ信号を入力とし、そのレベルが一定の
値を超えると“1"を出力し、そうでない場合には“−1"
を出力する。42は加算器である。43はオーバーフロー検
出器であり、加算器42がオーバーフロー又は、アンダー
フローした場合にその直前の値(0,或は1……1)を出
力する。以上のように構成することにより第3図(d)
に示すようなオフセット信号を発生するものである。
第5図は第2図におけるオフセット発生器3の他の具体
的な実施例を示すものである。この図を説明すると、51
は比較器であり、エンベロープ信号のレベルが一定の値
を超えると“1"を出力し、そうでない場合は“0"を出力
する。52はアップダウンカウンタであり、C入力をクロ
ック入力としてS入力が“0"の場合はアップカウント、
“1"の場合はダウンカウントを行う。53はALL0検出器で
あり、アップダウンカウンタ52の出力が“0……0"の時
に“1"を出力する。54は10000検出器であり、アップダ
ウンカウンタ52の出力が“10000"の時に“1"を出力す
る。
次に第5図に示すオフセット発生器3の動作を説明す
る。エンベロープ信号が一定の値を超えると比較器51が
“1"を出力する。すると、アップダウンカウンタ52はダ
ウンカウントを開始する。ここで、アップダウンカウン
タ52の出力が“0……0"になると、ALLO検出器53の出力
が“1"になり、ANDゲート55の出力が“0"となる。一
方、NORゲート56には比較器51より“1"が与えられてい
るのでその出力は常に“0"である。故にアップダウンカ
ウンタ53の出力が“0……0"になった時点でAND・ORゲ
ート57を介して与えられているクロック信号が停止さ
れ、アップダウンカウンタ52はカウントをストップす
る。次いでエンベロープ信号が減衰を開始し、一定の値
以下になると、比較器51は“0"を出力するので、アップ
ダウンカウンタ52はアップカウントを開始する。ここで
アップダウンカウンタ52の出力が“10000"になると、10
000検出器54の出力が“1"になり、NORゲート56の出力が
“0"となる。一方、ANDゲート55には比較器51より“0"
が与えられているのでその出力は常に“0"である。故に
アップダウンカウンタ53の出力が“10000"になった時点
でAND・ORゲート57を介して与えられているクロック信
号が停止され、アップダウンカウンタ52はカウントをス
トップする。以上のように構成することにより第3図
(d)に示すようなオフセット信号を発出するものであ
る。
なお、第4図,第5図においては、エンベロープ信号が
一定の値以下になった時にのみオフセット信号を発生す
るようにしたが、単に、エンベロープ信号をビットシフ
ト等によってレベルを小さくして反転しても同様のオフ
セット信号を得るこができる。
発明の効果 以上のように本発明は、2値論理信号による波形を発生
する波形発生器と、エンベロープを発生するエンベロー
プ発生器と前記エンベロープのレベルに基づきオフセッ
ト信号を発生するオフセット発生器と、前記波形と前記
エンベロープの乗算を行ない楽音波形を発生する手段
と、前記楽音波形と前記オフセット信号との加算を行な
う加算器とを備え、前記加算器の出力を楽音信号として
用いるようにしたことにより、低いビット精度のDACを
用いて高ダイナミックレンジの楽音を得ることが出来
る。特に、R−2Rの抵抗ラダーを用いてD/A変換を行う
場合、低精度の抵抗をラダー状に接続するだけでよいの
でローコストで高ダイナミックレンジの楽音信号を得る
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の概念を示すブロック図、第2図は本発
明の一実施例における電子楽器の構成を示すブロック
図、第3図は第2図における各ブロックの出力波形を表
す波形図、第4図,第5図は第2図におけるオフセット
発生器3の具体例を示したブロック図、第6図は従来例
における電子楽器を表すブロック図である。 1……波形発生器、2……レベル検出器、3……オフセ
ット発生器、4……加算器、5……DAC、6……エンベ
ロープ発生器、7……乗算器、41……比較器、42……加
算器、51……比較器、52……アップダウンカウンタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2値論理信号による波形を発生する波形発
    生器と、エンベロープを発生するエンベロープ発生器
    と、前記エンベロープのレベルに基づきオフセット信号
    を発生するオフセット発生器と、前記波形と前記エンベ
    ロープの乗算を行ない楽音波形を発生する手段と、前記
    楽音波形と前記オフセット信号との加算を行なう加算器
    とを備え、前記加算器の出力を楽音信号として用いたこ
    とを特徴とする電子楽器。
JP60264043A 1985-11-25 1985-11-25 電子楽器 Expired - Lifetime JPH0713800B2 (ja)

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JPS62124597A JPS62124597A (ja) 1987-06-05
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