JPH0776873B2

JPH0776873B2 - 楽音信号発生装置

Info

Publication number: JPH0776873B2
Application number: JP61086833A
Authority: JP
Inventors: 秀雄鈴木; 政樹工藤; 靖鞍掛
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1986-04-15
Filing date: 1986-04-15
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPS62242994A

Description

【発明の詳細な説明】

「産業上の利用分野」この発明は、電子楽器等において用いられる楽音信号発
生装置に関する。「従来の技術」電子楽器においては、いかに自然楽器の楽音に近い楽音
を発生するかが大きな課題である。電子楽器における楽
音信号発生方法としては種々の方法が知られているが、
それらの中でも、自然楽器の楽音波形の各瞬時値を逐次
サンプリングしてメモリに記憶させておき、この記憶さ
せたサンプリングデータを読み出して楽音信号を発生す
るPCM方式が、最も自然楽器に近い楽音を発生すること
ができて優れている。なお、このPCM方式については、
特開昭52−121313号公報（発明の名称；電子楽器）に開
示されている。「発明が解決しようとする問題点」ところで、PCM方式による電子楽器においては、サンプ
リングデータを記憶させるためのメモリの容量が極めて
大きくなる。そこで、このメモリ容量を削減するため、
例えば線形予測法によってデータ圧縮を行った後、メモ
リ書き込みを行うことが提案されている（特願昭59−21
2382号）。また、メモリ容量をさらに削減するためには、楽音の発
音時から消音時に至る全波形を記憶するより、アタック
部とその後の一部の波形のみを記憶し、アタック部の波
形を読み出して楽音形成を行った後は、その後の一部の
波形を繰り返して読み出すことによって楽音形成を行っ
たり、あるいは全波形のうちの所望の一部の波形のみを
記憶し、これを繰り返し読み出すことによって楽音形成
を行ったりした方が効率が良く、また、メモリ容量も少
なくて済む。（なお、このような方法は、例えば特開昭
59−188697号公報に示されている。）ところで、上述した線形予測法によって圧縮したデータ
をメモリに記憶させ、このメモリ内のデータを読み出し
復号する場合は、過去の復号値と現時点の読出データと
に基づいて、現時点復号値を作成するため、各繰り返し
の初期時点におけるデータの連続性が保証されていなけ
ればならない。しかし、従前の線形予測法を用いる楽音
信号発生装置にあっては、上記連続性を確保したものが
なく、このため、上述した繰り返し読み出しができず、
発音時から消音時までの全波形を記憶するという構成を
とっており、効率およびメモリ容量の点で著しく不利で
あった。なお、データ圧縮を行わないPCM方式の楽音信
号発生装置においては、前回の読み出しデータを参照す
るという必要がないため、一部の波形を繰り返して読み
出して楽音を形成することは、比較的容易にできる（例
えば、特開昭59−188697等）が、この場合は、前述した
メモリ容量の増大化という問題が残る。この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、線
形予測法を用いて圧縮したデータをメモリに記憶させ、
このメモリ内のデータを読み出し、復号して楽音信号を
発生する楽音信号発生装置において、繰り返し読み出し
を良好に行うことができ、これにより、楽音信号発生の
効率化およびメモリ容量の大幅な低減化を図ることがで
きる楽音信号発生装置を提供することを目的としてい
る。「問題点を解決するための手段」この発明は、複数周期分の楽音波形の各瞬時値を示す波
形データを線形予測演算によって圧縮し、この圧縮デー
タを記憶した記憶手段と、波形の読み出しを指示する指
示手段と、該指示手段の指示に応じて、まず、前記記憶
手段中の圧縮データを、先頭アドレスより終了アドレス
まで順次読み出した後、該先頭アドレスと終了アドレス
の中間に位置するリピートアドレスから該終了アドレス
までの間を繰り返し読み出す読み出し手段と、前記読み
出し手段で読み出された前記圧縮データから線形予測に
基づく復号演算によって波形データを復号する復号手段
と、前記圧縮データの繰り返し読み出しにおける前記リ
ピートアドレスの圧縮データの復号時において、最初に
該リピートアドレスの圧縮波形を復号した際の前記復号
手段の線形予測の状態を再現する初期データを前記復号
手段へ供給し設定する供給手段とを具備し、前記復号手
段によって復号されたデータに基づいて楽音信号を発生
することを特徴としている。「作用」この発明によれば、繰り返し読み出し時における先頭デ
ータの復号時に、所定の初期データを用いて復号する。
これにより、該先頭データを正しく復号することができ
る。「実施例」以下、図面を参照しこの発明の一実施例による楽音信号
発生装置について説明する。第１図は同楽音信号発生装
置の基本的考え方を説明するためのブロック図、第２図
はこの発明の一実施例による楽音信号発生装置を適用し
た電子楽器の構成を示すブロック図である。この電子楽
器は、マイクロフォンによって収音した自然楽器の楽音
をディジタルデータに変換し、このディジタルデータを
線形予測法を用いて圧縮し、この圧縮したデータをメモ
リに記憶させる。そして、楽音形成時においては、この
メモリ内のデータを読み出し、復号して楽音信号を形成
する。

【基本構成】

第１図において、１はデータ圧縮回路、２はデータ圧縮
回路１によって圧縮されたデータが記録されるLPCデー
タメモリ、３はLPCデータメモリ２から読み出されたデ
ータを復号する復号回路である。データ圧縮回路１にお
いて、４は自然楽器の楽音を収音するためのマイクロフ
ォン、５はマイクロフォン４の出力信号を一定周期でサ
ンプリングし、ディジタルデータ（サンプリングデー
タ）に変換するA/D（アナログ／ディジタル）変換器、
６は波形処理装置である。この波形処理装置６は、A/D
変換器５の出力データを内部のメモリに一旦記憶し、こ
の記憶したデータを規格化してメモリ７に書き込む。こ
こで、規格化とは次のような処理を言う。第３図は楽音
信号の一例を示す図であり、この図に示すように、楽音
信号のアタック部（立上り部）ATCは徐々に振幅が増大
する波形となる。規格化とは、このアタック部ATCを図
の繰返部RPTの振幅と同じ振幅の波形に変換する処理で
ある。具体的には、アタック部ATCの振幅エンベロープ
と丁度逆の変化をするエンベロープデータを、アタック
部ATCの各サンプリングデータに乗算する処理である。
なお、この処理は、振幅が小さい部分の楽音再生精度を
上げるために行なわれる。また、A/D変換器５から出力
されるサンプリングデータのビット数は、例えば24ビッ
トである。しかして、波形処理装置６は、サンプリング
データを上記のようにして規格化し、次いで必要最小限
のビット数のデータ（例えば、12ビット）とし、波形メ
モリ７に波形データSnとして書き込む。次に、８は切換スイッチ、９は線形予測係数演算回路で
ある。波形メモリ７に波形データSnが収録されると、切
換スイッチ８が線形予測係数演算回路９側に投入され、
次いで、波形メモリ７内の各波形データが逐次読み出さ
れ、スイッチ８を介して線形予測係数演算回路９へ供給
される。線形予測係数演算回路９は、供給された波形デ
ータSnに基づいて、第３図に示すＮ個のフレーム

〔０〕
〜〔Ｎ−１〕毎に最適な線形予測係数a1,a2を算出し、
係数メモリ10に書き込む。この線形予測係数a1,a2の算
出方法としては、従来から種々の方法が知られている
が、例えば自己相関関数を利用したDurbin法等が有効で
ある。また、係数a₁,a₂は、フレーム内の全波形データ
から求めてもよく、一部の波形データから求めてもよ
い。次に、11は線形予測演算回路である。この線形予測演算
回路11において、12は減算回路であり、その出力データ
En（12ビット）はリミッタ13へ供給される。リミッタ13
は、減算回路12から出力される12ビットのデータEnの例
えば下位２ビットおよび上位４ビットを各々カットし、
６ビットの圧縮データLnとして出力する。この場合、上
記４ビット中に“1"が含まれていたときは、圧縮データ
LnとしてAll“1"を出力する。そして、このリミッタ13
から出力される圧縮データLnがLPCデータメモリ２に記
憶される。15は加算回路、16は予測値算出回路である。
この予測値算出回路16において、17,18は各々Ｄ−FF
（ディレイフリップフロップ）、19,20は各々係数メモ
リ10から出力される線形予測係数a₁,a₂を乗算係数とす
る乗算器、22は加算回路であり、この加算回路22の出力
が予測値◇Snとして減算回路12へ供給される。次に、上記線形予測演算回路11の動作を説明する。係数
メモリ10内の各フレーム

〔０〕〜〔Ｎ−１〕の各々につ
いての線形予測係数a₁,a₂が書き込まれると、次に切換
スイッチ８が線形予測演算回路11側に投入される。次い
で、波形メモリ７内の各フレーム

〔０〕，〔１〕…の波
形データSnが順次読み出され、減算回路12へ供給され、
また、フレーム

〔０〕の波形データSnが波形メモリ７か
ら読み出されているときは、係数メモリ10内のフレーム

〔０〕に対応する線形予測係数a₁,a₂が、フレーム
〔１〕の波形データSnが波形メモリ７から読み出されて
いるときは、係数メモリ10内のフレーム〔１〕に対応す
る線形予測係数a₁,a₂が、…各々メモリ10から読み出さ
れ、乗算器19,20へ供給される。なお、波形メモリ７の
読み出しタイミングを決めるクロックパルスとＤ−FF1
7,18へ供給されるクロックパルスは同一である。減算回
路12は、波形データSnから、予測値◇Snを減算する。す
なわち、 Sn−◇Sn＝En ……（１）なる演算を行い、この演算によって得られたデータEnを
リミッタ13へ出力する。ここで、予測値◇Snは、現在、
減算回路12へ供給されている波形データSnに近い値であ
る。（この理由は後述する。）この結果、データEnは、
波形データSnよりはるかに値が小さいデータとなる。す
なわち、データEnの上位４ビットは、初期データを除く
と、通常は「０」となる。したがって、リミッタ13の出
力データLnは、ほぼデータEnと同一のデータであり、下
位２ビットをカットすることによる僅かな誤差のみが含
まれている。いま、このデータLnを、 Ln＝En＋dn ……（２）とする。但し、dnは上述した誤差分である。次に、加算回路15は、上述したデータLnと予測値◇Snと
を加算する。この加算結果は、 Ln＋◇Sn＝En＋dn＋◇Sn＝Sn＋dn ……（３）となる。すなわち、加算回路15の出力は、ほぼ波形デー
タSnに等しい値となる。したがって、Ｄ−FF17内には、
１クロックパルス前の波形データSnにほぼ等しいデータ
が記録され、Ｄ−FF18内には２クロックパルス前のデー
タSnにほぼ等しいデータが記憶される。他方、前述した
線形予測係数演算回路９は、２つ前の波形データと１つ
前の波形データSnから第１図の予測値算出回路16によっ
て予測値◇Snを算出したとき、該予測値が現在データに
最も近くなるような係数a₁,a₂を算出し、係数メモリ10
に書き込む。したがって、この係数a₁,a₂を用いて算出
された予測値◇Snは波形データSnに非常に近い値とな
る。第４図（イ）〜（ト）に各々、波形データSn,データEn,
データLn,加算回路15の出力,D−FF17の出力,D−FF18の
出力，予測値◇Snの変化を示す。なお、このタイミング
図は、Ｄ−FF17,18の初期値が「０」の場合である。次に、復号回路３について説明する。この復号回路３
は、LPCデータメモリ２から逐次読み出されるデータLn
をデータ「Sn＋dn＝Hn」に復号する回路であり、加算回
路25と、上述した予測値算出回路16と同一構成の演算回
路26とから構成されている。この場合、演算回路26内の
乗算器29,30へは各々、係数メモリ10から読み出された
係数a₁,a₂が供給される。また、Ｄ−FF27,28へは、LPC
データメモリ２の読み出しタイミングを決めるクロック
パルスが供給される。しかして、この復号回路３によれ
ば、演算回路26の出力データが前述した予測値◇Snとな
り、したがって、加算回路25の出力データは、 Ln＋◇Sn＝En＋dn＋◇Sn＝Sn＋dn＝Hn ……（４）となる。そして、この復号データHnがD/A（ディジタル
／アナログ）変換されて、楽音信号が得られる。第４図（チ）〜（オ）に各々、LPCデータメモリ２の出
力，加算回路25の出力,D−FF27の出力,D−FF28の出力，
加算回路31の出力（予測値◇Sn）を示す。なお、このタ
イミング図は、Ｄ−FF27,28の初期値を「０」とした場
合である。以上がこの実施例による楽音信号発生装置の構成であ
る。上記の構成は、リミッタ13の出力に含まれる誤差dn
が予測値算出回路16の入力データに含まれるエラーフィ
ードバック型であり（第（３）式参照）、したがって、
加算回路25から出力される復号データHnに誤差が累積さ
れることがない（第４図（リ）参照）。また、予測値算
出回路16と演算回路26の入出力ビット数および演算ビッ
ト数を完全に一致させれば、有限語長データ演算のため
に起こる誤差の発生を防ぐことができる。なお、非常に精度の高い演算が可能の場合は、データEn
が非常に小さな値となり、したがって、リミッタ13にお
いて、下位ビットのカットを行わず、例えば上位６ビッ
トをカットすることも可能となる。このような場合にお
いては、リミッタ13の出力データLnとデータEnとがほぼ
完全に一致し、データLnに誤差dnが含まれず、したがっ
て、誤差の累積を考慮する必要がない。第５図は線形予
測演算回路11の他の構成例を示すブロック図であり、誤
差累積を考慮する必要がない場合は、このような構成で
もよい。なお、リミッタ13の入出力特性は任意に設定で
きるものであり、また、リミッタ13を必要に応じて省略
することも可能である。例えば、上述したように、リミ
ッタ13においてデータEnの上位ビットだけをカットする
ような場合には、リミッタ13は実質的に不要となる。また、通常の楽音信号発生装置には、第１図におけるデ
ータ圧縮回路１が設けられない。このデータ圧縮回路１
が設けられるのは、この楽音信号発生装置がサンプリン
グ電子楽器（演奏者が自ら音をサンプリングできるよう
にした電子楽器）に用いられる場合などである。

【第２図の実施例の構成】次に、第２図に示す電子楽器について説明する。最初に、この電子楽器における楽音形成方法を説明す
る。まず、LPCデータメモリ35内には、第１図のデータ圧縮
回路１によって規格化され、かつ、圧縮された楽音波形
が、各音色毎に、また各タッチ強度（押鍵強度）毎に、
また各音高毎に（各鍵盤キー毎に）記憶されている。例
えば、音色の種類が10、キー数が40、タッチ強度が５段
階の場合、10×40×５＝2000種類の楽音波形が記憶され
ている。この場合、LPCデータメモリ35内に記憶されて
いる各楽音波形は各々、楽音の開始から終了までの全波
形ではなく、第３図に示すように、楽音のアタック部AT
Cの波形と、このアタック部ATCに続く波形の途中まで
（繰返部RPTの波形）である。そして、楽音形成時にお
いては、まず、アタック部ATCの波形が読み出され、次
いで、繰返部RPTの波形が繰り返し読み出される。そし
てこの読み出された波形にエンベロープが付与された
後、D/A変換され、楽音信号とされる。以下、第２図の回路について詳述する。まず、符号36は
キーボード、37はタッチ検出回路である。このタッチ検
出回路37は、キーボード36のいずれかのキーが押下され
た時、同キーのタッチ強度を検出し、検出したタッチ強
度に対応するタッチデータTDを出力する。このタッチ強
度を検出する方法としては、キーが僅かに押下された時
オンとなる接点と、キーが最下点まで押下された時オン
となる接点各々、各キー毎に設け、これらの接点がキー
オンに応じて順次オンとなる間の時間に基づいてタッチ
強度を検出する方法や、キーの下部に圧電素子等のキー
押下圧力を検出する素子を設け、この素子の出力に基づ
いて検出する方法等が採られる。 38は押鍵検出回路であり、キーボード36の各キーの下部
に設けられたキースイッチの出力に基づいて各キーのオ
ン／オフ状態を検出する。そして、いずれかのキーがオ
ンとされたことを検出した場合は、同キーのキーコード
KCを出力すると共に、キーオン信号KON（“1"信号）を
出力し、また、このキーオン信号KONの立ち上がりにお
いて、キーオンパルスKONPを出力する。また、キーがオ
フとされたことを検出した場合は、キーオン信号KONを
“0"信号に戻す。また、複数のキーが同時にオンとされ
た場合は、いずれか１つのキー（例えば、最も後にオン
とされたキーまたは最も高い音のキー）のみについて上
記の処理を行う。ノートクロック発生回路39は、押鍵検
出回路38から出力されるキーコードKCが示すキーの音高
に対応する周波数のノートクロックNCKを発生し、各部
へ出力する。アドレスカウンタ40は、ノートクロックNC
Kをアップカウントし、そのカウント出力を加算回路41
へ供給する。音色選択回路42は、複数の音色選択操作子と、付属回路
とから構成され、現在設定されている音色選択操作子の
音色に対応するトーンコードTCを出力する。スタートア
ドレスメモリ43は、LPCデータメモリ35内の各楽音波形
の先頭データの記憶アドレスを示すアドレスデータがが
記憶されているメモリであり、キーコードKC,トーンコ
ードTC,タッチデータTDが各々供給されると、これらの
各データに対応する楽音波形の先頭アドレスを示すアド
レスデータが読み出され、スタートアドレスデータSAと
して出力される。リピートアドレスメモリ44はLPCデー
タメモリ35内の各楽音波形のリピートデータの記憶アド
レスを示すアドレスデータが記憶されているメモリであ
る。ここで、リピートデータとは、第３図に示す繰返部
RPTの先頭データを言う。このリピートアドレスメモリ4
4へキーコードKC,トーンコードTC,タッチデータTDが各
々供給されると、これらの各データに対応する楽音波形
のリピートデータの記憶アドレスを示すアドレスデータ
が読み出され、リピートアドレスデータRAとして出力さ
れる。45はセレクタであり、スタートアドレスデータS
A,リピートアドレスデータRAのいずれか一方を選択し
て、加算回路41へ出力する。46はセレクタ45を制御する
セット／リセットフリップフロップであり、このフリッ
プフロップ46の出力Ｑが“0"信号の時は、セレクタ45の
入力端Ａが選択され、スタートアドレスデータSAが加算
回路41へ出力され、また、“1"信号の時は、セレクタ45
の入力端Ｂが選択され、リピートアドレスデータRAが加
算回路41へ出力される。加算回路41はアドレスカウンタ
40の出力とセレクタ45の出力とを加算し、この加算結果
をアドレスデータADとしてLPCデータメモリ35へ供給す
る。アタックエンドアドレスメモリ47は、LPCデータメモリ3
5内の各楽音波形のアタック部エンドデータの記憶アド
レスを示すアドレスデータが記憶されているメモリであ
る。ここで、アタック部エンドデータとは、第３図に示
すアタック部ATCの最後のデータを言う。このアタック
エンドアドレスメモリ47へキーコードKC,トーンコードT
C,タッチデータTDが各々供給されると、これらの各デー
タに対応する楽音波形のアタック部エンドデータの記憶
アドレスを示すアドレスデータが読み出され、アタック
エンドアドレスデータAEAとして比較回路48へ出力され
る。比較回路48は、加算回路41から出力されるアドレス
データADと、アタックエンドアドレスデータAEAとを比
較し、両者が一致した時、アタックエンド信号AEND
（“1"信号）を出力する。49はタイミング調整用のＤ−
FF（ディレイフリップフロップ）であり、アタックエン
ド信号AENDをノートクロックNCKの１タイミング遅延さ
せ、信号AENDDとして出力する。リピートエンドアドレ
スメモリ51は、LPCデータメモリ35内の各楽音波形の繰
返部エンドデータの記憶アドレスを示すアドレスデータ
が記憶されているメモリである。ここで、繰返部エンド
データとは、第３図に示す繰返部RPTの最後のデータを
言う。このリピートエンドアドレスメモリ51へキーコー
ドKC,トーンコードTC,タッチデータTDが各々供給される
と、これらの各データに対応する楽音波形の繰返部エン
ドデータの記憶アドレスを示すアドレスデータが読み出
され、リピートエンドアドレスデータREAとして比較回
路52へ出力される。比較回路52は、加算回路41から出力
されるアドレスデータADと、リピートエンドアドレスデ
ータREAとを比較し、両者が一致した時、リピートエン
ド信号REND（“1"信号）を出力する。53はタイミング調
整用のＤ−FFであり、リピートエンド信号RENDをノート
クロックNCKの１タイミング遅延させ、信号RENDDとして
出力する。第２図の上部に示すリピートフレームメモリ56は、前述
したリピートデータ（繰返部RPTの先頭データ）が属す
るフレーム番号が、各楽音波形の各々に対応して記憶さ
れているメモリである。すなわち、第３図の波形例にお
いては、リピートデータがフレーム〔２〕に属している
が、このリピートデータがどのフレームに属しているか
は、各楽音波形毎に決められている。リピートフレーム
メモリ56には、予め各楽音波形毎に、このリピートデー
タが属するフレームの番号が記憶されており、キーコー
ドKC,トーンコードTC,タッチデータTDが各々供給される
と、これらの各データに対応するフレーム番号が読み出
され、フレームカウンタ57のプリセットデータ端子PDへ
出力される。フレームカウンタ57は、現在楽音形成が行
なわれているフレームの番号を出力するカウンタであ
り、キーオンパルスKONPによってリセットされ、信号RE
NDDによってリピートフレームメモリ56の出力データが
プリセットされ、また、Ｄ−FF58の出力をアップカウン
トする。このフレームカウンタ57のカウント出力は、フ
レームコードFLCとして、フレームエンドアドレスメモ
リ59および線形予測係数メモリ61へ供給される。フレー
ムエンドアドレスメモリ59は、フレーム

〔０〕〜〔Ｎ−
１〕の各最終波形データが記憶されているLPCデータメ
モリ35のアドレスを示すアドレスデータが、各楽音波形
毎に記憶されているメモリである。このメモリ59へキー
コードKC,トーンコードTC,タッチデータTDが各々供給さ
れると、これらの各データに対応し、予めＮ個のアドレ
スデータが記憶されている記憶エリアが指定され、この
記憶エリア内の各アドレスデータがフレームカウンタ57
から出力されるフレームコードFLCに基づいて読み出さ
れる。そして、この読み出されたアドレスデータがフレ
ームエンドアドレスデータFLEA（FLC）として比較回路6
0へ出力される。比較回路60は、加算回路41から出力さ
れるアドレスデータADと、フレームエンドアドレスデー
タFLEA（FLC）と比較し、両者が一致した時、“1"信号
を出力する。58はタイミング調整用のＤ−FFであり、比
較回路60の出力信号をノートクロックNCKの１タイミン
グ遅延させ、フレームカウンタ57のクロック端子CKへ出
力する。線形予測係数メモリ61は線形予測係数a₁,a₂が記憶され
ているメモリであり、LPCデータメモリ35内の各楽音波
形の各々に対応する記憶エリアを有し、これらの各記憶
エリアに各々、フレーム

〔０〕〜〔Ｎ−１〕に対応する
Ｎ組の線形予測係数a₁,a₂が記憶されている。そして、
キーコードKC,トーンコードTC,タッチデータTDが各々供
給されると、これらの各データに対応する上記記憶エリ
アが選択され、この記憶エリア内の線形予測係数a₁,a₂
が、フレームカウンタ57から出力されるフレームコード
FLCに基づいて読み出される。次に、63はLPCデータメモリ35から出力される圧縮デー
タLnを復号するLPC復号回路であり、その詳細を第６図
に示す。この復号回路63の基本構成は第１図に示す復号
回路３と同じである。第６図において、65はその一方の
入力端へ供給される圧縮データLnと、その他方の入力端
へ供給される予測値◇Snとを加算する加算回路、66,67
は各々ロード端子Ｌへ信号AENDDが供給された時入力端
のデータを読み込むラッチ、68,69は各々セレクタであ
る。これらのセレクタ68,69は共に、リピートエンド信
号RENDが“1"信号の時入力端Ａのデータを出力し、“0"
信号の時は入力端Ｂのデータを出力する。70,71は各々
ノートクロックNKCが供給された時入力端のデータを読
み込み、キーオンパルスKONPによってリセットされるＤ
−FF、72,73は各々線形予測係数a₁,a₂を乗算係数とする
乗算器、74は乗算器72,73の各出力を加算する加算回路
である。次に、第２図において、76はエンベロープジェネレータ
であり、キーオン信号KONが“1"信号に立ち上がった時
点以降、キーコードKC,トーンコードTC,タッチデータTD
の各値に応じて決まるエンベロープデータEDを逐次出力
し、乗算回路77へ供給する。第７図（イ）はキーオン信
号KONを示し、（ロ）、（ハ）は各々エンベロープデー
タEDの値の変化の一例を示す。ここで、（ロ）はパーカ
ッシブ系の音色の場合、（ハ）は特続音系の音色の場合
である。乗算回路77は、LPC復号回路63から出力される
復号データHnとエンベロープデータEDとを乗算し、その
乗算結果をD/A変換器78へ出力する。D/A変換器78は乗算
回路77の出力データをアナログ信号に変換し、サウンド
システム79へ出力する。サウンドシステム79は、D/A変
換器78の出力信号を増幅し、スピーカによって発音す
る。

【第２図の実施例の動作】まず、演奏者が音色選択操作子を操作して、楽音の音色
が設定されると、音色選択回路42から、設定された音色
に対応するトーンコードTCが出力され、回路各部へ供給
される。次に、演奏者によってキーボード36のいずれか
のキーが押下されると、タッチ検出回路37からタッチデ
ータTDが、また、押鍵検出回路38からキーオンパルスKO
NP,キーオン信号KON（“1"信号），キーコードKCが各々
回路各部へ出力される。キーオンパルスKONPが押鍵検出
回路38から出力されると、フリップフロップ46,フレー
ムカウンタ57,D−FF70,71（第６図）が各々リセットさ
れる。フレームカウンタ57がリセットされると、同フレ
ームカウンタ57から出力されるフレームコードFLCが
「０」となり、このフレームコードFLC「０」がフレー
ムエンドアドレスメモリ59および線形予測係数メモリ61
へ出力される。これにより、フレームエンドアドレスメ
モリ59からフレームエンドアドレスFLEA（０）が出力さ
れ、また、線形予測係数メモリ61からフレーム

〔０〕の
線形予測係数a₁,a₂が出力される。また、上述したキー
オンパルスKONPは、オアゲート84を介してアドレスカウ
ンタ40へ供給され、これにより、アドレスカウンタ40が
リセットされる。また、キーオン信号KONが押鍵検出回
路38から出力されると、以後、エンベロープジェネレー
タ76から、エンベロープデータEDが出力される。また、
キーコードKCが押鍵検出回路38から出力され、ノートク
ロック発生回路39へ供給されると、以後、ノートクロッ
ク発生回路39から、押圧されたキーの音高に対応する周
波数のノートクロックNCKが出力され、アドレスカウン
タ40へ供給される。アドレスカウンタ40は、このノート
クロックNCKをアップカウントする。これにより、アド
レスカウンタ40のカウント出力が、0,1,2……と順次変
化する。このアドレスカウンタ40のカウント出力は、加
算回路41へ供給され、この加算回路41において、セレク
タ45の出力と加算される。この時、フリップフロップ46
はリセットされており、したがって、スタートアドレス
メモリ43から出力されているスタートアドレスデータSA
がセレクタ45から出力される。この結果、加算回路41の
出力は、このスタートアドレスデータSAとアドレスカウ
ンタ40のカウント出力とを加算したデータとなり、この
データが、アドレスデータADとしてLPCデータメモリ35
へ出力される。すなわち、「SA＋０」，「SA＋１」，
「SA＋２」……なるアドレスデータADが順次LPCデータ
メモリ35へ出力される。これにより、LPCデータメモリ3
5から、まずアタック部ATCの圧縮データLnが順次出力さ
れ、LPC復号回路63へ供給される。この時、リピートエ
ンド信号RENDは“0"信号にあり、したがって、セレクタ
68,69（第６図）の各入力端Ｂのデータが各出力端から
出力される。すなわち、この時点においては、第６図の
LPC復号回路63が第１図の復号回路３と同じ回路になっ
ている。したがって、LPCデータメモリ35から出力され
た圧縮データLnは、LPC復号回路63において前述した場
合と同様にして復号され、復号データHnとして出力され
る。そして、この復号データHnに、乗算回路77において
エンベロープが付与され、この乗算回路77の出力が、D/
A変換器78においてアナログ楽音信号に変換され、この
アナログ楽音信号がサウンドシステム79において楽音と
して発音される。このようにして、まず、フレーム

〔０〕の楽音形成が行なわれる。次に、アドレスデータADがフレームエンドアドレスFLEA
（０）に達すると、比較回路60から“1"信号が出力さ
れ、Ｄ−FF58を介してフレームカウンタ57のクロック端
子CKへ供給される。これにより、フレームカウンタ57が
インクレメントされ、フレームコードFLCが「１」とな
る。フレームコードFLCが「１」になると、フレームエ
ンドアドレスメモリ59からフレームエンドアドレスFLEA
（１）が出力される。また、線形予測係数メモリ61から
フレーム〔１〕の線形予測係数a₁,a₂が出力され、乗算
器72,73（第６図）へ供給される。以下、LPCデータメモリ35の読み出しが進み、これによ
り、フレーム〔１〕の楽音が形成される。そして、アド
レスデータADがフレームエンドアドレスFLEA（１）に達
すると、上記と同様にして、フレームエンドアドレスメ
モリ59からフレームエンドアドレスFLEA（２）が、ま
た、線形予測係数メモリ61からフレーム〔２〕の線形予
測係数a₁,a₂が各々出力され、以後、フレーム〔２〕の
楽音形成が行なわれる。そして、例えばこのフレーム〔２〕の楽音形成の途中に
おいて、アドレスデータADがアタックエンドアドレスAE
Aに一致すると（第３図参照）、比較回路48からアタッ
クエンド信号AENDか出力され、このアタックエンド信号
AENDからノートクロックNCKの１タイミング後に、Ｄ−F
F49から信号AENDDが出力される。この信号AENDDは、オ
アゲート86,84を介してアドレスカウンタ40へ供給さ
れ、これによりアドレスカウンタ40がリセットされる。
また、信号AENDDは、フリップフロップ46のセット端子
Ｓへ供給され、これによりフリップフロップ46がセット
される。フリップフロップ46がセットされると、以後、
リピートアドレスRAがセレクタ45を介して加算回路41へ
供給される。また、信号AENDDは、ラッチ66,67（第６
図）のロード端子Ｌへ供給され、これにより、その時の
Ｄ−FF70,71の出力データが各々ラッチ66,67に読み込ま
れる。いま、第６図の加算回路65から出力されるアタッ
ク部ATCの最終部分のデータHnおよび繰返部RPTの最初の
部分のデータHnを各々第８図（イ）に示すものとすれ
ば、Ｄ−FF70,71の出力は各々第８図（ロ），（ハ）に
示すデータとなり、また、信号AENDおよび信号AENDDは
各々第８図（ニ），（ホ）に示すタイミングで出力され
る。これらのタイミング図から明らかなように、信号AE
NDDがラッチ66,67のロード端子Ｌへ供給されると、ラッ
チ66,67に各々アタック部ATCの最後のデータ（A1）およ
び最後から２番目のデータ（A2）が各々記憶される。以上が、信号AENDDに基づく動作である。以後、加算回
路41から、「RA＋０」，「RA＋１」，「RA＋２」……な
るアドレスデータADが順次出力され、これにより、繰返
部RPTの楽音形成が行なわれる。この場合、アタック部A
TCの楽音形成時の同様に、フレームが変わる毎に新たな
線形予測係数a₁,a₂が線形予測係数メモリ61から出力さ
れ、LPC復号回路63へ供給される。次に、アドレスデータADがリピートエンドアドレスREA
に一致すると、すなわち、第１回目の繰返部RPAの楽音
形成が終了すると、比較回路52からリピートエンド信号
REND（“1"信号）が出力され、Ｄ−FF53およびセレクタ
68,69（第６図）へ各々供給される。セレクタ68,69へリ
ピートエンド信号RENDが供給されると、セレクタ68,69
の入力端Ａが選択され、ラッチ66,67の出力が各々セレ
クタ68,69を介してＤ−FF70,71の入力端へ供給される。
次に、ノートクロックNCKが出力されると、Ｄ−FF70,71
にラッチ66,67の出力が読み込まれ、また、Ｄ−FF53か
ら信号RENDD（“1"信号）が出力される。この信号RENDD
は、フレームカウンタ57のプリセット端子PRへ出力さ
れ、これにより、リピートフレームメモリ56の出力（こ
の例の場合「２」）がフレームカウンタ57にプリセット
される。この結果、フレームコードFLCが「２」とな
り、フレームエンドアドレスメモリ59からフレームエン
ドアドレスFLEA（２）が出力され、また、線形予測係数
メモリ61からフレーム〔２〕の線形予測係数a₁,a₂が各
々出力される。また、信号RENDDはオアゲート86,84を介
してアドレスカウンタ40へ供給され、これにより、同ア
ドレスカウンタ40がリセットされる。この結果、以後、
加算回路41から再び「RA＋０」，「RA＋１」，「RA＋
２」……なるアドレスデータADが順次出力され、これに
より、繰返部RPTの第２回目の楽音形成が行なわれる。
この場合、線形予測係数a₁,a₂は勿論フレーム毎に変化
する。ここで、第２回目の繰返部RPTの先頭の部分の復号デー
タHnについて説明する。いま、第９図（イ）に示すよう
に、繰返部RPTの最後の部分の復号データHnをRE3,RE2,R
E1とする。また、第９図（ロ），（ハ）に各々リピート
エンド信号RENDおよび信号RENDDを示す。また、ラッチ6
6,67内には各々、第８図において説明したデータA1,A2
（アタック部ATCの最後の部分の復号データ）が記憶さ
れている。この場合、信号RENDDのタイミングにおい
て、第９図（ニ），（ホ）に示すようにＤ−FF70,71に
各々データA1,A2が読み込まれる。一方、この信号RENDD
のタイミングにおいて、繰返部RPTの第１番目の圧縮デ
ータLnがLPCデータメモリ35から読み出され、加算回路6
5へ供給される。すなわち、第２回目における繰返部RPT
の第１番目の圧縮データLnがLPCデータメモリ35が読み
出された時点において、Ｄ−FF70,71内のデータが第１
回目の場合と同一になり、したがって、第１回目の場合
と同一の復号データHnがLPC復号回路63から出力され
る。同様に、第２回目における第２番目，第３番目……
の復号データHnも第１回目の場合と同じになる。次に、第２回目の繰返部RPTの楽音形成が終了すると、
以後、上記と全く同様の過程によって、第３回目，第４
回目……の繰返部RPTの楽音形成が行なわれる。次に、演奏者がキーを離鍵すると、キーオン信号KONが
“0"信号に戻る。これにより、エンベロープデータEDが
逐次「０」まで減衰し、したがって、発生楽音が減衰し
つつに停止する。

【上記実施例の変形例】

（１）第６図のLPC復号回路63を、第10図に示すように
構成してもよい。この第10図に示す回路においては、第
６図におけるラッチ66,67が共に設けられておらず、代
わりに繰返部RPTの初期値演算用の初期データメモリ81
が設けられている。この初期データメモリ81には、予め
前述したアタック部ATCの最後の圧縮データA1,A2がLPC
データメモリ35内の各楽音波形の各々に対応して記憶さ
れており、キーコードKC,トーンコードTC,タッチデータ
TDが供給されると、これらに対応するデータA1,A2が読
み出され、セレクタ68,69へ供給される。他の構成は第
６図の回路と同一である。（２）上記実施例は単音電子楽器であるが、この発明は
複音電子楽器にも勿論適用可能である。そして、複音電
子楽器の場合は、時分割処理を用いることが好ましい。（３）上記実施例における比較回路48,52,60、乗算器7
2,73等の演算処理を時分割処理によって行ってもよい。（４）上記実施例においては、LPCデータメモリ35に記
憶させる楽音波形を規格化された波形としたが、規格化
されていないエンベロープ付きの波形を同メモリ35に記
憶させてもよい。（５）上記実施例においては、トーンコードTC、キーコ
ードKC、タッチデータTDの各々に対応して楽音波形を記
憶させたが、トーンコードTCのみに対応して楽音波形を
記憶させてもよい。また、演奏者が操作する操作子の各
操作状態に対応して楽音波形を記憶させてもよい。上記
いずれの組み合わせも可能である。（６）キーコードKCの各々、タッチデータTDの各々につ
いて楽音波形を記憶させるのではなく、補間演算を用い
るようにしてもよい。例えば、タッチデータTDの場合、
最強のタッチデータTDに対応する波形と、最弱のタッチ
データTDに対応する波形を各々記憶させておき、中間の
タッチデータTDの場合は、上記最強および最弱のタッチ
データTDに対応する各波形から補間演算によって波形を
求める。なお、この補間演算を行う回路構成について
は、特開昭60−55398号公報に開示されている。（７）上記実施例においては、繰返部RPTが１つである
が、この繰返部を複数設け、時間的に切り替えるように
してもよい。また、その場合において、繰返部と次の繰
返部との接続を滑らかにするため、補間接続（特開昭60
−147793号参照）を用いてもよい。また、特開昭59−18
8697号公報に記載されるような波形接続方法を用いても
よい。（８）上記実施例においては、波形処理装置６（第１
図）から出力されたディジタルデータを一旦波形メモリ
７に記憶させた後、圧縮処理を行っているが、リアルタ
イムでこの圧縮処理を行うようにしてもよい。（９）上記実施例においては、A/D変換器５の出力デー
タを規格化した後、圧縮しているが、例えば適当な箇所
を抜き出したり、繰返部が滑らかにつながるように演算
を行った後、すなわち、適宜波形編集を行った後データ
圧縮してもよい。（10）上記実施例においては、マイクロフォン４によっ
て収音し、A/D変換器５によってA/D変換して、元になる
楽音データを得ているが、これに代えて、コンピュータ
シミュレーションによって元となる楽音デーを得るよう
にしてもよい。（11）データ圧縮回路と、LPCデータメモリと、データ
復号回路を１台の電子楽器の中に組み込んでサンプリン
グ電子楽器を構成してもよい。（12）この発明は鍵盤楽器に限らず、音源モジュールあ
るいはリズム音源等、鍵盤の無い電子楽器にも適用可能
である。（13）復号回路の後段に、タッチデータTD、キーコード
KC等に応じてフィルタ特性が変化する（ディジタル）フ
ィルタを設け、このフィルタを通すことにより音色を制
御してもよい。（14）LPCデータメモリ35のアドレスデータADの形成方
法は、上記実施例以外の方法でもよい。例えば、Ｆナン
バ（周波数ナンバ）を累算する方法、ALL“1"から逐次
減算することによりアドレスデータを形成する方法、プ
リセットタイプのアドレスカウンタ40を用い、スタート
アドレスをプリセットするようにする方法、（マイク
ロ）プログラムを利用してアドレスを演算する方法等い
ずれの方法でもよい。（15）上記実施例においては、各フレーム毎に線形予測
係数a₁,a₂を変えるようになっているが、全フレームに
おいて線形予測係数a₁,a₂を同一の値としてもよい。こ
の場合、勿論フレーム分けの必要はない。（16）実施例における線形予測（LPC）データ圧縮方式
に、ADPCM,ADM,DPCM,DM等の符号化方式を組み合わせ
て、さらにデータ圧縮を図ってもよい。（17）フレーム切換方式は上記実施例の方式に限らな
い。例えば、アドレスデータADの上位ビットを利用して
フレーム切換を行ってもよい。（18）上記実施例においては、LPCの段数（予測値算出
回路16内のＤ−FFの段数）が２段であるが、これは勿論
３段以上でもよい。（19）上記実施例においては、フレームの切換位置と繰
返部の設定を各々独立としたが、繰返部の先頭において
フレーム切換を行う等、両者を同期させてもよい。（20）上記実施例においては、アタック部と繰返部の両
方をメモリに記憶するようにしたが、これに代えて、繰
返部（または、アタック部または所望の部分）のみをメ
モリに記憶し、これを（記憶データの総てを）繰り返し
読み出して楽音信号を形成するようにしてもよい。この
ようにした場合には、発生される楽音信号の質が多少悪
くなるが、その分メモリ容量が削減でき、特に安価な楽
音信号発生装置に適する。「発明の効果」以上説明したように、この発明によれば、線形予測法に
よって圧縮され、メモリに記憶された圧縮データの全部
または一部を繰り返し読み出して楽音信号を発生するこ
とができる。この結果、従来に比較し、さらに大幅にメ
モリ容量を削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の基本的考え方を説明する
ためのブロック図、第２図は同実施例を電子楽器に用い
た場合の構成例を示すブロック図、第３図は楽音波形の
一例を示す図、第４図は第１図の各部の出力データを示
すタイミング図、第５図は第１図における線形予測演算
回路11の他の構成例を示すブロック図、第６図は第２図
におけるLPC復号回路63の詳細例を示すブロック図、第
７図はエンベロープ波形の例を示す波形図、第８図はア
タック部ATCと繰返部RPTの接続を説明するためのタイミ
ング図、第９図は第１回目の繰返部RPTの最後と、第２
回目の繰返部RPTの最初との接続を説明するためのタイ
ミング図、第10図は第６図に示すLPC復号回路63の他の
構成例を示すブロック図である。１……データ圧縮回路、2,35……LPCデータメモリ、3,6
3……LPC復号回路、66,67……ラッチ、68,69……セレク
タ、81……初期データメモリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−113300（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−100796（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−90198（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数周期分の楽音波形の各瞬時値を示す波
形データを線形予測演算によって圧縮し、この圧縮デー
タを記憶した記憶手段と、波形の読み出しを指示する指示手段と、該指示手段の指示に応じて、まず、前記記憶手段中の圧
縮データを、先頭アドレスより終了アドレスまで順次読
み出した後、該先頭アドレスと終了アドレスの中間に位
置するリピートアドレスから該終了アドレスまでの間を
繰り返し読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段で読み出された前記圧縮データから線
形予測法に基づく復号演算によって波形データを復号す
る復号手段と、前記圧縮データの繰り返し読み出しにおける前記リピー
トアドレスの圧縮データの復号時において、最初に該リ
ピートアドレスの圧縮波形を復号した際の前記復号手段
の線形予測の状態を再現する初期データを前記復号手段
へ供給し設定する供給手段と、を具備し、前記復号手段によって復号された波形データ
に基づいて楽音信号を発生することを特徴とする楽音信
号発生装置。