JPH08305365A - 電子楽器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、１次のＤＰＣＭ方式で圧縮された
波形を記憶する電子楽器において、繰り返し読み出しを
行う際に、ループトップで復号化装置をリセットした
り、あるいはループ読み出し間に誤差を生じないように
制御する特殊な機能を必要としない電子楽器を提供する
ことを目的とする。 【構成】 本発明は、１次の差分ＰＣＭ方式で圧縮され
た波形の繰返し読出しを行う電子楽器において、前記繰
返し読出しの行われる波形は、該繰返し読出しの行われ
る波形のループトップで常に遅延レジスタに記憶される
値が一致するように予め補正された波形データが記憶さ
れていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１次の差分ＰＣＭ方式
で圧縮された波形を記憶し、繰返し読出しを行う電子楽
器において、先頭の読出し部分で復号化装置をリセット
する装置を必要とせずに繰り返し読み出しを可能にする
電子楽器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子楽器では、いかにして自然音に近似
した楽音を発生するかということが重要な課題であり、
近年では、自然音をサンプリングして記憶し、それを記
憶した波形メモリから読み出すことにより楽音を発生す
るＰＣＭ方式が主流となっている。

【０００３】しかし、自然音の波形は、音高や音量ごと
に異なっており、ＰＣＭ方式により、より自然な音に近
似した楽音を発生するためには、音高や音量ごとに異な
った波形を用意する必要があり、これを記憶する波形メ
モリは膨大な量となる。

【０００４】そこで、このメモリの圧縮方法として、予
測フィルタを用いて予測値との差分値を記憶しておく差
分ＰＣＭ方式（以下ＤＰＣＭ方式という）や適応差分Ｐ
ＣＭ方式（以下ＡＤＰＣＭ方式という）が用いられてい
る。

【０００５】また、ＰＣＭ方式では、自然音の発音開始
から終了までの全てのデータを記憶するのではなく、発
音開始部分とその後の一部の波形を記憶しておき、発音
開始部分を再生したのちは、記憶されている一部の波形
を繰り返して再生することにより楽音を形成する方法を
用いてメモリの節約が図られているものもある。

【０００６】しかしながら、これらＤＰＣＭ方式やＡＤ
ＰＣＭ方式においては、波形の繰返し読出しを行うこと
が有効な手段であると考えられるが、予測フィルタを用
いてデータを符号化して処理するため、ループトップと
ループエンドにおける遅延レジスタの値の違いによる誤
差を蓄積するという欠点があった。

【０００７】このため、波形の繰返し読み出しを行うた
めには、繰り返しの先頭部分においては予測フィルタの
遅延レジスタの内容を毎回一致させる必要がある。

【０００８】そこで、従来の電子楽器においては、誤差
の累積を防止し、繰返し読出しの先頭部分（ループトッ
プ）では毎回同じ元波形に戻すために、繰返し読出しの
先頭部分では遅延レジスタの内容を再設定する措置が取
られており、そのための装置が設けられていた。

【０００９】このように従来の電子楽器において波形の
繰り返し読み出しを行うためには、再設定するための特
殊な装置を必要とするため、構造は複雑で高価になると
いう欠点があり、対応策が求められていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は係る事情に鑑
みなされてものであり、１次のＤＰＣＭ方式で圧縮され
た波形を記憶する電子楽器において、繰り返し読み出し
を行う際に、ループトップで復号化装置をリセットす
る。あるいはループ読み出し間に誤差を生じないように
制御する特殊な機能を必要としない電子楽器を提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、１次の差分Ｐ
ＣＭ方式で圧縮された波形を復号化し繰返し読出しを行
う電子楽器において、前記繰返し読出しの行われる波形
は、復号化時に繰返し読出しの先頭部分で毎回結果が一
致するように波形が予め設定されて圧縮されていること
を特徴とする。

【００１２】前記繰返し読出しの行われる波形の補正
は、ループエンドの値を修正することにより行われるこ
とを特徴とする。

【００１３】また、前記繰返し読出しの行われる波形の
補正は、ループの中間において分散して行なわれること
を特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明は、１次のＤＰＣＭ方式で圧縮が行われ
た波形の繰り返し読み出しを行う電子楽器において、該
繰返し読出しが行なわれる波形データを設計する際に、
該波形の繰り返し読出し間に発生する誤差を吸収し、繰
返し読出しの行われる波形のループトップにおける遅延
レジスタに記憶される値は、常に一定の値になるうに設
計された波形データを電子楽器に搭載するものである。

【００１５】このため、繰返しの行われる波形データを
設計するに当たっては、該波形のループトップとループ
エンドにおいて遅延レジスタに記憶される値の差をあら
かじめ把握し、ループエンドに達すると該誤差値をルー
プエンドの波形の遅延レジスタの値に加えることによ
り、繰返し読出しの先頭部分では遅延レジスタの内容が
常に一定になるように設計される。

【００１６】あるいは、誤差を、繰り返し読み出しを行
っている間に逐次分散配分して吸収するように波形を設
計し、繰返し読出しの先頭部分に戻った際には、遅延レ
ジスタの内容が常に一定になるように構成するものであ
る。

【００１７】このため、本発明においては、例えば汎用
計算機を用い、誤差の配分について予め元波形に近い最
適な波形を求め、求められた波形データを電子楽器に搭
載する。

【００１８】これにより、繰返し読出しの先頭部分（ル
ープトップ）では遅延レジスタの内容が常に同一値にセ
ットされるので、繰り返し読み出しの終末部分（ループ
エンド）から先頭部分（ループトップ）に移行する際に
新値をリセットする装置を設置したり、各波形ごとに誤
差の吸収の可能な最適な予測フィルタ係数を使用して各
波形を制御する必要はなくなる。

【００１９】従って本発明の波形データを搭載した電子
楽器は、単に波形データを繰り返して読み出すだけで繰
り返し読み出しが可能となり、構造は簡単で扱いやすい
電子楽器が提供できる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照しながら、１次の差分ＤＰ
ＣＭ方式で予測フィルタ係数が１の場合の実施例につい
て説明する。

【００２１】図２は、例えば汎用計算機等を用いて、圧
縮された波形を作るエンコーダの図である。図において
３１は遅延レジスタ、３２は符号を反転する乗算器、３
３は加算器、３４は量子化幅制御ブロックである。

【００２２】係る構成において、元波形が入力される
と、前回入力されて遅延レジスタ３１に記憶されている
データが読み出され、乗算器３２で符号が反転され、加
算器３３で元波形に加算され、前回のデータ値との差分
が求められる。

【００２３】次いで、量子化幅制御ブロック３４で圧縮
されて、該圧縮された波形のデータ値が図示しないメモ
リ部に逐次記憶される。一方、今回入力されたデータ値
は、次回の差分を求めるためのデータ値として遅延レジ
スタ３１に記憶される。

【００２４】このようにして、波形のデータ値には前回
入力された波形との差分値が記憶されるので、振幅は圧
縮され波形メモリが圧縮される。

【００２５】次いで、ループトップにおける波形データ
の演算を行なった際に用いられた遅延レジスタ３１に記
憶されていたデータ値と、ループエンドにおいて波形デ
ータの演算を行なった直後に遅延レジスタ３１に記憶さ
れていたデータ値の差が求められる。

【００２６】続いて、前記ループトップとループエンド
における遅延レジスタ３１に記憶されていたデータ値の
差（以下、誤差という）に基づいて、繰り返し読出しの
行われる波形データの補正を行う。

【００２７】波形データの補正に当たっては、誤差をル
ープエンドのデータ値のみに加えて補正する方法、ルー
プ間の複数のポイントのデータ値に誤差を分散する、例
えば誤差を複数のポイントに均等配分して、逐次遅延レ
ジスタに記憶されるデータの値を修正する方法等があ
る。

【００２８】そして、係る方法で補正された波形の圧縮
されたデータを記憶させることにより、電子楽器では何
らの補正措置をとることなく繰り返し読み出しの可能な
電子楽器が提供可能となる。

【００２９】なお、ループエンドで補正を加える方法に
おいては、その処理は容易であるがやや音質が劣る。一
方、複数のポイントに誤差を均等配分する方法において
は、その処理はやや複雑であるが良好な音質が得られ
る。

【００３０】次に、上記実施例に基づいて作成された波
形を搭載した電子楽器について図面を参照しながら説明
する。図１は、本発明に係る電子楽器の全体的な構成を
説明する概略ブロック図である。

【００３１】図において、１０はＣＰＵであり、１１は
ＲＯＭ，１２はＲＡＭ、１３は表示部である。また、１
は鍵盤、２は鍵盤スキャン回路、３は操作パネル、４は
パネルスキャン回路、５は楽音信号発生部、６は波形メ
モリである。

【００３２】また、７はデコーダ、８はデジタルコント
ロールフィルタ（以下ＤＣＦという）、９はデジタルコ
ントロールアンプ（以下ＤＣＡという）、１４はデジタ
ル・アナログ変換器（以下Ｄ／Ａ変換器という）、１５
は増幅器、１６はスピーカである。

【００３３】ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１１の図示しないプ
ログラムメモリ部に記憶された制御プログラムに従って
当該電子鍵盤楽器の各部を制御するとともに、鍵盤１の
押鍵部位に応じて所定のデータを読み出し発音させる制
御を行うものである。

【００３４】ＲＯＭ１１は、上述したＣＰＵ１０を動作
させるプログラムの他、音色データ、その他、種々の固
定データを記憶している。

【００３５】ＲＡＭ１２にはＣＰＵ１０の作業用領域、
当該電子楽器を制御するための各種レジスタ、カウン
タ、フラグ、バッファ等が定義されている他、ＲＯＭ１
１に記憶されているデータのうち必要なデータが転送さ
れて一時的に格納されるデータエリアを有している。

【００３６】また、操作パネル３の各キーやスイッチの
設定状態に対応して放音に必要なデータがセットされた
複数のレジスタ、楽音信号発生部５の各楽音発生回路
（ＤＣＯ）を未使用チャンネルに割り付けるためのデー
タを記憶するアサイナメモリ、楽音情報を記憶する記憶
領域等も該ＲＡＭ１２に設けられている。

【００３７】鍵盤１は発生すべき楽音を指定するために
使用されるものであり、複数のキーと、これらのキーの
押鍵・離鍵動作に連動して開閉するキースイッチとで構
成され、演奏者の押鍵・離鍵動作は鍵盤スキャン回路２
によって検出され、検出された信号はＣＰＵ１０の制御
のもとに楽音信号発生部５に送られる。

【００３８】また、当該鍵盤１の押鍵又は離鍵により発
生された演奏情報はＲＡＭ１２の所定のエリアに一時記
憶され所要に応じてＣＰＵ１０により読み出される。

【００３９】鍵盤スキャン回路２は、演奏者の押鍵・離
鍵動作、つまり鍵のオン／オフを検出し、検出したオン
／オフ情報をその鍵番号とともに楽音信号発生部５に伝
えるものである。ＣＰＵ１０は、この鍵のオン／オフ情
報をＲＡＭ１２上に記憶させる。

【００４０】操作パネル３には、電源スイッチの他、音
色選択スイッチ、モード指定スイッチ、メロディ選択ス
イッチ、リズム選択スイッチ等、各種のスイッチや表示
器が設けられている。

【００４１】操作パネル３の各スイッチのセット／リセ
ット状態は内部に含まれるパネルスキャン回路４によっ
て検出されるようになっており、このパネルスキャン回
路４で検出したスイッチのセット状態に関するデータは
ＣＰＵ１０の制御の下にＲＡＭ１２上の所定の領域に記
憶される。

【００４２】また、操作パネル３には、上記各種スイッ
チ類の他、各種情報を表示するための表示器１３が設け
られている。

【００４３】楽音信号発生部５は、ＣＰＵ１０から出力
される信号に対応する楽音波形データ及びエンベロープ
データを波形メモリ６から読み出し、読み出した楽音波
形データにエンベロープを付加して楽音信号として出力
するものである。

【００４４】この楽音信号発生部５は同時発音数に対応
する数のデジタルコントロールオシレータ（以下「ＤＣ
Ｏ」という）で構成されており、一発音ごとに、それぞ
れ異なったＤＣＯにより楽音信号が生成され、デコーダ
７に送られる。

【００４５】なお、楽音信号発生部５には、本発明の圧
縮され、さらに補正を加えられた波形データやエンベロ
ープデータを記憶する波形メモリ６が接続されている。

【００４６】デコーダ７は、楽音信号発生部５より送ら
れる圧縮された波形データを復号化するものであり、該
デコーダ７の動作については図３で説明する。

【００４７】ＤＣＦ８はディジタル制御フィルタであ
り、デコーダ７から送られた楽音波形に対して音色変化
を加えるものである。また、ＤＣＡ９はデジタル制御増
幅器であり、ＤＣＦ８から送られた楽音波形に振幅変調
を加えるものである。

【００４８】増幅器１５は、Ｄ／Ａ変換器１４から供給
されるアナログ楽音信号を所定の利得で増幅するもので
ある。この増幅器１５の出力はスピーカ１６に供給され
るようになっている。

【００４９】スピーカ１６は、増幅器１５より送られた
電気信号としてのアナログ楽音信号を音響信号に変換す
るものである。つまり、発生された楽音信号に応じて楽
音を放音するものである。

【００５０】係る構成において、演奏が開始されると、
鍵盤スキャン回路２を介して接続されている鍵盤１から
入力された押鍵／離鍵データと、パネルスキャン回路４
を介して接続された操作パネル３で設定された発音条件
がＲＡＭ１２に一時記憶される。

【００５１】そして、所定のタイミングになると、ＲＡ
Ｍ１２に保存されている鍵盤データとパネルイベントデ
ータがＣＰＵ１０により読み出され、演算加工されて楽
音信号発生部５に与えられ、圧縮された楽音信号が読み
出されてデコーダ７に与えられて復号化され、元波形が
生成される。

【００５２】次に図３を参照しながら本発明の電子楽器
のデコーダ７の復号化の動作について説明する。

【００５３】図３は、圧縮された波形を復号化するデコ
ーダの図である。図において２１は量子化幅制御ブロッ
クであり、２２は遅延レジスタ、２３は加算器である。

【００５４】係る構成において、波形メモリ６より読み
出され、楽音信号発生部５より送られた圧縮された楽音
信号は、先ず、量子化制御幅ブロック２１により量子化
幅を制御して、予測フィルタブロック２０に送られる。

【００５５】予測フィルタブロック２０では、この信号
を受けて遅延レジスタ２２に記憶されているデータが読
み出され、加算器２３で量子化制御幅ブロック２１より
送られたデータに差分値が加算されて復号化され、生成
された楽音波形がＤＣＦ８へ送られる。

【００５６】一方、上記処理で差分値が加えられ生成さ
れた楽音波形のデータ値が遅延レジスタ２２に記憶さ
れ、次のデータの処理のための準備が行われる。

【００５７】このように処理され復号化される楽音波形
データは、本発明によれば波形データの生成段階でルー
プトップに戻った際には常に一定の遅延レジスタ値に戻
るように設定されている。

【００５８】従って、電子楽器で楽音を処理する際に
は、従来の電子楽器のようにループトップに戻った際に
新値をリセットする装置を設けたり、あるいはループト
ップに戻った際には常に一定値が得られるように設計さ
れた予測フィルタ係数を用いて波形を制御する等の処置
は不要となり、構造が簡単で低価格の電子楽器が提供で
きる。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による波形
を利用すれば、１次のＤＰＣＭ符号化方式で圧縮された
波形を搭載した電子楽器において、繰返し読出しで波形
のループエンドからループトップに移行する際に、波形
データをリセットしたり、特定の予測フィルタ係数を用
いて制御する必要はなく、構造が簡単で低価格の電子楽
器が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の波形データを搭載した電子楽器の概略
ブロック図である。

【図２】本発明の波形の作成を説明する図である。

【図３】本発明の電子楽器の波形の復号化を説明する図
である。

【符号の説明】

電子楽器 １ 鍵盤 ２ 鍵盤スキャン回路 ３ 操作パネル ４ パネルスキャン回路 ５ 楽音信号発生部 ６ 波形メモリ ７ デコーダ ８ ＤＣＦ ９ ＤＣＡ １０ ＣＰＵ １１ ＲＯＭ １２ ＲＡＭ １３ 表示部 １４ Ｄ／Ａ変換器 １５ 増幅器 １６ スピーカ ２０ 予測フィルタブロック ２１ 量子化幅制御ブロック ２２ 遅延レジスタ ２３ 加算器 汎用計算機 ３０ 予測フィルタブロック（エンコーダ） ３１ 遅延レジスタ ３２ 乗算器 ３３ 加算器 ３４ 量子化ブロック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次の差分ＰＣＭ方式で圧縮された波形
   を復号化して繰返し読出しを行う電子楽器において、 前記繰返し読出しの行われる波形は、復号化時に繰返し
   読出しの先頭部分で毎回結果が一致するように予め設定
   されて圧縮されていることを特徴とする電子楽器。
2. 【請求項２】 前記繰返し読出しの行われる波形の補正
   は、ループエンドの値を修正することにより行われるこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子楽器。
3. 【請求項３】 前記繰返し読出しの行われる波形の補正
   は、ループの中間において分散して行われることを特徴
   とする請求項１記載の電子楽器。