JPS58100191A - 電子楽器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はフィードバック型周波数変調演算によって楽
音を合成する電子楽器に関する。

フィードバック型周波数変調（以下周波数変調ｆ！：ａ
にＦＩＶＩという）によって楽音合成を行な°うものの
従来技術としては、特願昭５３−７９９４８号（特開昭
５５−７’７３３号）明細書に開示されたものが存在す
る。そこで開示された楽音合成方法は、加算器と、この
加算器の出力をアドレス信号として正弦波間ａ値が読み
出される正弦波メモリと、この正弦波メモリの出力を適
当な帰還率で前記加算器にフィードバックする回路とを
具備し、前記加算器において所望の楽音周波数に対応し
て繰返し変化する位相角データと前記正弦波メモリの出
力＠フィードバック信号とを加算するようにしたもので
ある。位相角データに正弦波メモリ出力が適当な帰還率
で加算されるようにしたことにより、上記先行出願では
、米国特許第４０１８１２１号（日本国対応特許出願、
特開昭５０−１２６４０６号）に示されたようなＦＭ型
楽音合成方法における多重ＦＭ演算に類似した演算、す
なわち多重ＦＭ演算をあたかも無限回繰返したのと同等
の演算が行なわれることになる。しかしながら、上記先
行出願では、フィードバックされる信号の波形は、帰還
率を設定するパラメータの調整によりその振幅を可変で
きるにしても、あくまでも正弦波であり、そのため合成
し得る音色がおのずから制限されてくる。

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、フィード
バック型ＦＭ演算によって楽音合成と行なう電子楽器に
おいて、フィードバックループにフィルタと挿入し、フ
ィードバックされる波形信号の成分をこのフィルタＶζ
お・いて設定されたパラメータに応じて変更するように
し、合成し得る音色の範囲を拡大し得るようにすること
を目的とする。

以下添付図面を参照してこの発明の一実施列を詳細に説
明しよう。

第１図において、演算ユニ゛ット１０は、この発明に係
るフィードバック型ＦＭ演算によって楽音合成を行なう
ためのもので、加算器１１、波形メモリ１２、ｆイジタ
ルフィルタ１６及び乗算器１４゜１５を具えている。加
算器１１の一方入力には、所望の楽音周波数に対応して
周期的にその値が変−化する位相角データＸが演算ユニ
ット１０の外部から与えられる。加算器１１の他方入力
には、演算ユニット１０内のフィードバックループを通
つ゛Ｃ適宜の帰還率（β）でフィードバックされる波形
信号が加えられる。波形メモリ１２は所定の波形ｌｌｉ
！ｄ期（−周期または一周期等でもよい）の順４ 次サンプル点振幅データを予じめ記憶したもので、加算
器１１の出力信号をアドレス指定信号（位相角情報）と
してそれに対応するサンプル点の振幅データを読み出す
。

波形メモリ１２の出力は乗算器１４を介してディジタル
フィルタ１３に入力される。乗算器１４は、楽音の発Ｍ
　を制御するための振！エンベロープ信号ＥＮＶに従っ
て波形信号の振幅をスケールするためのものである。デ
ィジタルフィルタＬ３は、波形メモリ１２から読み出さ
れた波形信号を所定のフィルタ特性に従って制御するた
めのものであり、演算ユニット１０の外部から与えられ
るフィルタ制御パラメータＫに応じてそのフィルタ特性
を任意に設定し得るものである。波形メモリ１２から読
み出される波形振幅データがディジタルで表わされてい
るものとしているため、ディジタルフィルタ１６が使用
されているが、メモリ１２から読み出される波形振幅デ
ータがアナログで表わされている場合はアナログフィル
タを使用することも可能である。

フィルタ１６から出力された波形信号Ｙは乗算器１５ｔ
−介して加算器１１にフィードバックされる。乗算器１
５は波形信号Ｙの帰還率を設定するためのものであり、
演算ユニット１０の外部から与えられる回帰パラメータ
βを波形信号Ｙに乗算する。この構成により、加算器１
１から波形メモリ１２に与えられるアドレス指定信号（
位相角情報）は「Ｘ＋β・Ｙ」となり、所望の楽音周波
数に対応する位相角情報Ｘをパラメータβによってスケ
ールされた波形信号Ｙによって変調したものとなる。

位相角データＸは例えば鍵盤１６の押鍵操作シこもとづ
き発生される。キーロジック１７は鍵盤１６で押圧され
た鍵を検出し、その押圧鍵を示すキーコードＫＣを周波
数情報発生器１８に与える。周波数情報発生器１８は、
押圧鍵の周波数に対応する定数すなわち周波数ナンバＦ
をキーコードＫＣにもとづき発生するもので、−例とし
て周波数ナンバＲＯＭから成る。周波数ナンバＦはアキ
ュムレータ１９に与えられ、所定のクロック信号に従っ
て繰返し加算（もしくは減算）される。アキュムレータ
１９は位相角２１′ｒに対応する所定のモジュロ数をも
ち、累算値ｑＦ（ｑは１，２，３．、・と、累算の進展
に伴って順次変化する変数）がそのモジュロ数に到達す
る（あるいは越える）毎にそのモジュロ数を引いた値ま
で該値ｑＦが減少する。

従って、累算値ｑＦは所定モジュロ数を最大値として（
位・相角０から２πに対応する範囲で）増加と繰返す関
数である。その繰返し周波数は周波数ナンバＦによった
決定される。アキュムレータ１９の累算値ｑＦが位相角
データＸとして演算ユニット１０に与えられる。

一方、キーロジック１７はキーコードＫＣにり・］応す
る鍵の抑圧及び離鍵を表わすキーオン店号１（ＯＮと出
力し、エンベロープ発生器２ｏに与える。

エンベロープ発生器２ｏはキーオン信ＷＫＯＮｔ＝もと
づきエンベロープ信号ＥＮＶを発生し、演算ユニット１
０内の乗算器１４に与える。

パラメータセレクタ２１は演算ユニット１ｏで使用する
各パラメータに、βθ値を選択するためのもので、音色
選択スイッチと含んでおり、奏者によって選択された音
色？実現するパラメータＫ。

βが選択されるようになっている。パラメータＲＯＭ２
２は多数のフィルタ制御パラメータＫ及び回帰ハラメー
タβを予じめ記憶しており、セレクタ２１によって選択
されたパラメータに、βが該パラメータＲＯＭ２２がら
読み出されて演算ユニットト０に供給される。

出カニニット２３は適当な楽音制御回路及びサウンドシ
ステムを含み、演算ユニット１ｏから出力される楽音波
形信号Ｙを適宜処理して発音する。

第１図では、ディジタルフィルタ１３がう出力される波
形信号Ｙが出カニニット２６に与えられるようになって
いるが、乗算器１４の出力を出カニニット２３に与える
ようにしてもよい。

演算ユニット１０において、波形メモリ１２に例えば正
弦展が記憶されているとすると、その読み出し出力Ｚは
次のように表わすことができる。

Ｚ＝ｓｉｎ（Ｘ＋β−Ｙ　）　　　　　　・（１）ここ
で、波形信号Ｙは波形メモリ１２の出力波形Ｚを制御パ
ラメータＫに応じてフィルタ制御したものであるので、
前記（１）式は多重ＦＭ演算を無限回繰返すのと同等の
演算式であり、しかもパラメータＫに応じたフィルタ制
御により各多重項内のＹは単純な正弦波ではなく複雑な
関数となる。

多重ＦＭ演算において、変調指数及び変調波周波数が得
られる楽音波形のスペクトル構成（音色）の決定に関与
することはよく知られるところである。演算ユニット１
０において、上述のスペクトル構成決定要素に相当する
ものがフィルタ制御パラメータにと回帰パラメータβで
あり、これらの値を適宜可変設定することにより所望の
音色を自由に合成することができる。勿論、波形メモリ
１２に記憶する波形は正弦波に限らず任意の波形がＬｉ
Ｊ能であり、また、複数種類の波形のいずれがか選択可
能な構成であってもよい。

ディジタルフィルタ１６としては、従来がら知られてい
る各種？構成を利用することができ、例えば、有限イン
パルス応答フィルタ（以下Ｆ　Ｉ　Ｒフィルタと略称す
る）や無限インパルス応答フィルタ（以下ＩＩＲと略称
する）あるいはそれらの組合せを利用することができる
。ディジタルフィルタ１６・とじてＦＩＲフィルタ１３
Ａｔｌ−用いた場合の演算ユニット１０の一例を第２図
ニ示シ、Ｉ−Ｉ　Ｒフィルタ１３Ｂｔ−用いた場合の一
例を第３図に示す。２４乃至３２は遅延回路、６６乃至
４６は乗算器、４７乃至５６は加算器、である。フィル
タ制御パラメータには複数の係数Ｋｏ　、Ｋｔ　ｅ　Ｋ
ｔ・”　Ｋｎから成り、各遅延回路２４乃至６２の入力
または出力信号が６乗算器６３乃至４６で各係数Ｋ　ｏ
　＋　Ｋ　ｔ　ｅ　Ｋ　２−　Ｋｎと乗算される。　Ｆ
ＩＲフィルタ１３Ａにおいては全乗算器６３乃至６７の
出力を加算した加算器４７の出力が波形信号Ｙとして出
力される。ＩＩＲフィルタ１３Ｂにおいては、ＩＩＲフ
ィルタの小グループがいくつカ町構成されており、各グ
ループ毎の乗算器６８〜４０，４１〜４６．４４〜４６
の出力が各グループ内の加算器４９，５１．５６に夫々
入力され、加算器４９゜５１．５３の出力が加算器４８
，５０．５２を介して同じグループ内に帰還される。そ
してＩＩＲフィルタの小グループは順次従属接続されて
おり、最後のグループの出力が波形信号Ｙとして出力さ
れるようになっている。尚、ディジタルフィルタ１６の
構成は第２図、第３図に示したものに限らず、様々な構
成が考えられる。

尚、複音電子楽器においては演算ユニット１０を時分割
動作させて複数チャンネル分の楽音波形信号を合成する
ことも可能であり、その場合、キーロジック１７には周
知のキーアサイナを用いればよい。また、演算ユニット
１０の構成は第１図に示したものに限定されず、同図の
構成を基本構成として様々なバリエーションを作ること
ができる。例えば、複数の演算ユニット１０を使用し、
各ユニットで使用する位相角データＸ、パラメータに、
βの全部もしくは一部を互いに異なるものとしくその場
合位相角データＸの繰返し周波数は調和する−ことが好
ましいがときには非調和であってもよい）、各ユニット
の出力波形信号を如尊ａ成して楽音信号を得るような構
成、あるいは複数の演算ユニット１０における各々の乗
算器１５の出力を自己の加算器１１に戻さずに別の演算
ユニット１０の加算器１１に順送りに入力して全体とし
て１つのフィートバックル、−プ全構成する、等種々の
バリエーションが考えられる。

以上説明したようにこの発明によれば、フィードバック
ループにフィルタを挿入し、帰還波形信号の成分を可変
制御するようにしたので、フィードバック型Ｆ”’Ｍ演
算によって合成し得る楽音音色の範囲を拡大することが
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は同実施例におけるディジタルフィルタとして有限イン
パルス応答（’ＦＩＲ）フィルタを使用した場合の演算
ユニットの一例を示すブロック図、第３因は同実施例に
おけるディジタルフィルタとして無限インパルス応答（
ＩＩＲ）フィルタｋｌｒ用した場合の演算ユニットの一
例を示すブロック図、である。 １０・・・演算ユニツ）、ＩＬ・・加算器、１２・・・
波形メモリ、１６・・・ディジタルフィルタ、１　、’
Ｓ　Ａ・・・有ノ髭ルス応答（ＦＩＲ）フィルタ、１３
Ｂ・・・無限インパルス応答（Ｉ　ＩＲ）フィルタ、１
４．１５・・・乗算器、Ｘ・・・位相角データ、Ｋ・・
・フィルタ制御パラメータ、β・・・回帰パラメータ。 特許出願人　日本楽器製造株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、押圧された鍵に関連する周波数でその値が繰返し変
   化する位相角信号を発生する位相角信号発生回路を具え
   る゛電子楽器において、所定の波形を記憶した波形メモ
   リと、この波形メモリの出力を制御するフィルタと、こ
   のフィルタの出力が一つの入力に加えられ、加算出力が
   前記波形メモリにアドレス信号として入力される加算器
   とを含む演算ループを具備し、前記位相角信号発生回路
   から発生された前記位相角信号を前記加算器の他の入力
   に加え、前記波形メモリあるいはフィルタの出力にもと
   づき楽音波形信号を得るようにした電子楽器。 ２、前記フィルタは、有限インパルス応答フィルタある
   いは無限インパルス応答フィルタあ′るいはそれらの組
   合せから成るディジタルフィルタであり、そのフィルタ
   制御パラメータの変更によってフィルタ特性を可変設定
   するようにした特許請求の範囲第１項記載の電子楽器。 ６、押圧された鍵に関連する周波数でその値が、操返し
   変化する位相角信号分発生する位相角信号発生回路を具
   える電子楽器において、所定の波形を記ｉ意した波形メ
   モリと、この波形メモリの出力を制御するフィルタと、
   このフィルタの出力が一つの入力に加えられ、加算出力
   が前記波形メモリにアドレス信号として入力される加算
   器と、前記フィルタ（ｉ−経由して前記加算器に与えら
   れる信号の帰還率をパラメータに応じて制御する回路と
   を含む演算ループを具備し、前記位相角信号発生回路か
   ら発生さ几た前記位相角信号を前記加算器の他の入力に
   加え、前記波形メモリあるいはフィルタの出力にもとづ
   き楽音波形信号を得るようにした電子楽器。