JPS58102989A - 楽曲演奏装置 - 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】 本発明は、半導体メモリー等に少なくとも音階データ、
音符長データをビットパターンとする楽曲情報を記憶し
、これらのビットパターンの読出しに従って楽曲を再生
する楽曲演奏装置に関するものである。

この種の装置として、・音階データの読出しに応じ各音
階に対応する周波数信号を発生するとともに、音符長デ
ータの読出しに応じ各音符長期間に相当して、予じめ記
憶したエンベロープ波形のディジタルデータを読出し、
Ｄ／Ａ変換して前記各音階の周波数信号にエンベロープ
をかけて楽曲を再生する装置が提案される。

本発明は、楽曲情報として音の強弱用データとトレモロ
効実用データのビットパターンを合わせて記憶し、音階
用、音符長用と同時にこれらのビットパターンを読出す
ことにより、エンベロープ波形のディジタルデータを制
御し、簡単な回路構成で音の属性を増した楽曲演奏装置
を提供する。

以下図面に従って本発明装置の一実施例を説明する。

第１図は全体の回路ブロック図を示すものである。装置
は大別して、発振・分周回路１、トーン・ジェネレータ
部２、エンベロープ発生部３、外部入力［１路４、コン
トロール回路５、アドレスカウンタ６、曲情報メモリー
７、アンプ９、スピーカー１０から構成される。

発振・分周回路１は、例えば水晶発振回路及び分周回路
からなり、装置の基本クロックを発生する。トーン・ジ
ェネレータ部２は曲情報メモリー７（例えば、ＲＯＭよ
り構成される）より出力されるデータに応じて対応する
周波数信号を作り出す部分である。エンベロープ発生部
３は曲情報メモリー７から出方されるデータに応じて音
の長さ及びエンベロープを作り出す。入力回路４は選曲
、曲のスタート、移調・転調、テンポ等を制御するスイ
ッチ回路である。コントロール回路５は入力回路４のス
イッチ大刀を信号化し各ブロックに伝達する。アドレス
カウンター６は曲情報メモリー７のアドレスを指定する
もので、曲情報メモリー７に記憶された楽曲データを順
次読出す。

第２図に曲情報メモリー７に記憶されたデータのビット
割当てを示す。すなわち、ＢＯ”Ｂ１５の１６ピツトで
それぞれ Ｂφ〜Ｂ３（４ビツト）・・・音階ビットＢ４〜Ｂ７（
４ビツト）゛・・音符長ビットＢＢ　　、Ｂ９（２ピツ
ト）・・・オクターブビットＢ＋ｏ　、　Ｂｏ（２ヒｙ
　）　）・・・楽器組換えビットＢＬ２　、１ｌＪ３（
２ビツト）・・・音の強弱ビットＢＩ４（＋ビット）・
・・トレモロ効果ビットＢ１５（＋ピッ　ト）・・・ス
トップビットのように割当てられる。

く具体的構成とその動作〉 ｌ）まず、入力回路４の曲指定用スイッチにより曲を選
択する。このスイッチ操作によりコントロール回路５で
はＭ１〜Ｍ３にデコードされた３ビツトパターンを出力
し、曲情報メモリー７の読出し用先頭アドレスを指定す
る。

２）次に入力回路４のスタートスイッチをオンすると、
上記において指定されたアドレスの曲情報ビットパター
ンが読出される。読出されたビットパターンのうち、Ｂ
φ〜Ｂ３’（音階ビット）、Ｂ８〜Ｂ＋＋　（オクター
ブビット、楽器組換えビット）の８ピツトはトーン・ジ
ェネレータ部２へ、また、Ｂ４〜Ｂ７（音符長ビット）
、ＢＩＯ−Ｂ１０（楽器組換えビット、音の強弱ビット
、トレモロ効果ビット）の９ピツトはエンベローフ発生
部３に伝達される。

Ｂ１５（ストップビット）はコントロール回路５に伝達
される。ＢＩ５ビットに１１“が出力されると動作はス
トップするが、スタート時及び楽曲演奏時は１０＃で何
ら動作に影響を及ぼさない。

８）ｌ−一ン・ジェネレータ部２に伝達された８ビツト
のうち、Ｂ（１−Ｂ３　、ＢＢ、Ｂ９の６ビツトは加減
算回路２−６に入力され、音階分周比メモリー２−５の
アドレスを指定するとともに、オクターブセレクタ２−
２によりオクターブを選択する。

加減算回路２−６は、入力回路４の外部スイッチ入力に
よりＢφ〜Ｂ３、Ｂ８、Ｂ９のデー、夕を制御して移調
・転調を可能にするものである。

４）オクターブセレクタ２−２により各オクターブに対
応する基本周波数１０１”ｆ０４の一つが選択される。

分周回路２−１は発振・分周回路ｌに接続され、そのバ
イナリ出力より倍々（１，２，４，８倍）の基本周波数
ｆ。Ｉ”ｆ０４を準備するものである。

オクターブセレクタ２−２より選択された基本周波数ｆ
。ｉは分周回路２−３に入力され分周される。分周回路
２−３の９ピットバイナリ分周出力は、一致回路２−４
において、上記アドレスにより指定された分周比メモＩ
Ｊ　−２−５からの同じく９ピツトの分周比出力と比較
され、一致したときパルスを出力するとともに分周回路
２−３をリセットする。

この一致時に出力されるパルスの周波数は各オクターブ
におけるそれぞれの音階に対応する。

ちなみに、５００ＫＨｚ　の基準周波数に対して分周比
が４７８〜２５３の間（バイナリコードで９ピツトによ
り表現できる）の１２値であるとすると、１０４６〜Ｉ
　９７５Ｈｚ範囲の各音階周波数を得ることができる。

オクターブは基準周波数を倍々に変化すればよい。

５）−数構出パルスは更に分周回路２−７に入力される
。分周回路２−７はその４ビツトバイナリ分周出力によ
り次段基本波形メモＩＪ　−２−８のアドレス指定を行
なう。すなわち、分周回路２−７はいわゆるアドレスカ
ウンタとして動作する。

基本波形メモＩＪ　−２−８は８ビツト構成で１６ステ
ツプで音階周波数の１周期分に相当する波形を形作るよ
うデータを記憶している。すなわち、オクターブセレク
タ２−２、−数回路２−４から出力される周波数は実際
の音階周波数の１６倍に相当するものであり、分周回路
２−７により各音階周波数の１周期分を１６分割して、
基本波形メモリー２−８の１６ステツプのアドレスを順
次指定するようにしている。このアドレス指定により読
出された波形データはＤ／Ａコンバータ２−９に入力さ
れ、Ｄ／Ａ変換されて１周期毎にその音信号の基本波形
を形成する。

また、基本波形メモ＋７−２−８には曲情報メモリー７
からＢＩＯ，Ｂ１１の２ピツト、エンベロープ発生部３
の分周回路３−７の上位２ピツトバイナリ分周出力Ｃを
入力している。Ｂ１０％Ｂ１１ビットは楽器組換え制御
に応じて読出すべき波形メモリーを選択するもので、Ｃ
の２ピツトは更にエンベロープを時間的に所定領域に分
け、適宜基本波形として高次周波数を付加したもの等を
選択し、音の自然さ、ききやすさを増すだめのものであ
る。

６）エンベロープ発生部３に伝達された９ビツトについ
て、Ｂ４〜Ｂ７０４ビットは音符長分周比メモリー３−
６にアドレス指定として入力される。ＢＩＯ、Ｂ１１の
２ピツトは楽器組換用の制御ビットとしてエンベロープ
波形メーモリー３−８に、またＢ菫２、ＢＩＯ、Ｂ１０
の３ピツトは音の強弱、トレモロ効果制御用ビットとし
て演算回路３−９に入力される。

７）エンベロープ発生部３では、スタートスイッチがオ
ンになるとまず分周回路３−１が動作開始する。分周回
路３−１の６ビツトバイナリ分周出力は一致回路３−２
に入力され、テンポ分周比メモＩＪ　−３−３の６ピツ
ト分周比出力と比較される。一致すればパルスを発生し
後段の分周回路３−４に入力する。このパルスは最短音
符長の時間間隔を決定する。

要すれば、入力回路４のテンポ制御用スイッチの操作に
より、加減算回路３−１１において分周比メモリー　３
−３０分周比出力を加減算し、分周比を変えて任意のテ
ンポに設定することができる。

８）音符長分周比メモリー　３−４はＢ４〜Ｂ７の４ピ
ントをアドレス指定として、各音符長に対応する８ビツ
トの分周比データを選択し出力する。

これに応じて一致回路３−５において、分周回路３−４
の８ビツトバイナリ分周出力と比較され、一致したとき
パルスを出力する。とのノくルスの出力時間間隔はＢ４
〜Ｂ７の４ビツトで指定される各音符長に対応する。

しかし、ここでも次に述べる理由により、１音符長につ
き３２個のパルスを出力するようにされる。すなわち、
−数構出回路３−２．３−５等から出力されるパルスの
周波数は普通一般の場合の３２倍である。このパルスは
分周回路３−７に入力され分周される０エンベロープ波
形メモリー３−８１４．８ビツト構成、３２ステツフテ
１つのエンベロープ波形を形作るようデータを記憶して
いる。エンベロープ波形は、先の基本波形と同様、各音
符長で時間的な圧縮、伸長があるだけで、ｌ音符長で１
つのエンベロープ波形が読出されなければならない。分
周回路３−７はエンベロープ波形メモリー３−８のいわ
ゆるアドレスカウンタとなっており、５ピ・７トのノ（
イナリ分周出力により、１音符長につきコンペロープ波
形メモリー３−８の３２ステ・）ブのアドレスを順次指
定する０ エンベロープ波形メモリー３−８に入力されたＢＩＯ，
Ｂ１１ビットは読出されるべき波形メモリーを選択し、
基本波形メモＩＪ　−２−８で選択される基本波形と組
合せて楽器組換え制御を行なう。Ｃの２ビツトは分周回
路３−７の５ビットバイナリ分周出力の高位のもので、
エンベロープ期間を４等分する。

９）エンベロープ波形メモリー３−８から読出されるデ
ータは、演算回路３−９において、Ｂ１０、ｆ３＋ａの
強弱ピットデータに基づく乗算及びＢ１４のトレモロ効
果ピットデータに基づく加減算を行ナイ、エンベロープ
波形データをモディファイする。モディファイされたデ
ータはＤ／Ａコンバータａ−１０でＤ／Ａ変換されエン
ベロープヲ発生する。

１０）エンベロープはトーン・ジェネレータ部２のＤ／
Ａコンバータ２−９にレベル制御信号として送られ、Ｄ
／Ａコンバータ２−９で基本波形とミキシングされエン
ベロープ付音信号を出力する。

音信号はアンプ９、スピーカー１０を介シテ放詮される
。

１１）なお、分周回路３−７で３２ステツプ（１つのエ
ンベロープ読出し）をカウントすると、そのキャリーパ
ルスはアドレスカウンター６に人力されアドレスを１つ
進める。これにより曲情報メモリー７では次の曲情報ピ
ットパターンが読出され、上記Ｉ）〜１１）の動作を繰
返す。

１２）このようにして曲情報メモリー７から順次曲情報
ヒツトパターンを読出していき、Ｂ１５ピントに％１１
が出方されると、コントロール回路５より停止の信号が
出方され、各分周回路２刊、２−３．２−７．３−１，
３−４．３−７をリセットするとともに、内部のゲート
回路を閉じ、一連の動作を終了する。

〈メモリーのデータ容量〉 ちなみに、上記実施例における各メモリーのデータ容量
は次のとおりである。

音階分周比メモリー２−５ ・・・９ピットス１２音階 基本波形メモリー２−８ ・・・８ビット×１６ステツプ×４基本波形音符長分周
比メモリー８−３ ・・・８ピツ）ＸＩ最短音符長 音符長分周比メモリー３−６ ・・・８ピツトＸＩ６音符長 エンベロープ波形メモリー３−８ ・・・８ピツト×３２ステツプ×４エンペローフ波形く
基本波形とエンベロープ〉 基本波形としては、例えば第３図のタイムチャートに示
されるように、（ａ）正弦波、（ｂ）鋸波、（Ｃ）矩形
波、（ｄ）三角波等がある。基本波形メモＩＪ−２−８
には、これら波形Ａの１周期分が１６分割されて、８ビ
ツト、１６ステツプのディジタルデータとして記憶され
る。第４図（１）〜（４）のタイムチャートはエンベロ
ープＢの波形例を示す。エンベロープは３２分割されて
、エンベロープ波形メモリー３−８に８ピント、３２ス
テツプのディジタルデータとして記憶される。上述の基
本波形、エンベロープ波形は一例であり、他に様々な基
本波形、エンベロープ波形がありこれらに限定されるも
のではない。

ある楽器の音が第５図のようであるとすると、基本波形
Ａは第３図の（ａ）、エンベロープＢは第４図の（２）
から構成されることとなる。基本波形の周波数は各音階
に、エンベロープの長さは各音符長に対応する。

楽器音を指定するデータは、曲情報メモリー７から出力
される楽器組換えビットＢＩＯ，Ｂ１１であり、ここで
は最大暑音符毎に楽器音を切換えることができるように
している。楽器組換えビットＢ１０５Ｂ１１のデータは
基本波形メモリー２−８、エンベロープ波形メモリー３
−８に入力され、それぞれ対応する基本波形及びエンベ
ロープ波形が選択される。

このように本実施例では、エンベロープ波形と基本波形
を組合せて所望の楽器音で楽曲を再生することができる
。

〈移調・転調、テンポ調整〉 音階データ（Ｂφ〜Ｂ３　ビット）のコード図を第６図
に、音符長データ（Ｂ４〜Ｂ７　ビット）のコード図を
第７図に示す。ここでは図示のようにそれぞれ音階デー
タ、音符長データを、４ピツトのバイナリコードに順次
対応させてコード化している。

なお、音階データはゝゝ００００”　（コードＯＨ）の
とき休符を表わし、体符長は音符長データをも−、で設
定される。

音階の移調・転調は上記のコードを用いて考えると、あ
る数のバイナリコードの加減算になる。

例えば、ハ長調から半音上げると変ニ長調に変わる。ハ
長調の１オクターブは’０１００“　（コード４Ｈ）〜
ｌ″＋１１１”（コードＦ、Ｈ）で表わされ、変ニ長調
の１オクターブは“０１０１“　（コード５ＩＩ　）〜
１オクターブ上の’０１００“（コード４Ｈ）となり、
ハ長調のコードに’０００１〃を加えたものになる。ま
た、ハ長調から半音下げると口長調になる。このときの
口長調の１オクターブは、ｌオクターブ下の’１１１１
“　（コードＦＨ）、同オクターブの１０１０１“（コ
ード４Ｈ）〜１Ｖ１１１０“（コードＥＨ）となり、ハ
長調から＋０００１’を減じたものとなる。オクターブ
の上下は、上記の加減算で’　０１００“（コード４Ｈ
）〜’　＋１１１”（コードＦＨ）のキャリー及びボロ
ーで表わされる。トーン・ジェネレータ部２の加減算回
路２−６はこれを実行するものであり、本例では、半音
部を含めド〜シの音階を、“０１００“（コート４　Ｈ
）〜’　１１＋１“　（コードＦＨ）とバイナリコード
に応じて順次対応させているので、簡単な加減算回路に
より移調・転調を行なうことができる。

テンポも同様な加減算回路３−１１により、６ビツト分
周比メモＩＪ　−３−３の出力に任意数（バイナリコー
ド）を加減算し最短音符長を変化することにより達成で
きる。

〈音の自然さ、ききやすさ〉 基本波形メモＩＪ　−２−８に入力された２ビツトのＣ
信号は音の自然さ、音のききやすさを増すものである。

一般には、第４図（１）の典型的なエンベロープ波形に
示されるように、音の立上りからピークになるまでの時
間をアタック・タイムＡ１ピークから保持レベルまでの
時間をディケイ・タイムＤ１保持レベルの時間をサステ
ィン・タイムＳ１立下りの時間をリリース・タイムＲと
呼び、これらの期間で基本波形も変わり得る。本実施例
では２ビツトのＣ信号により、エンベロープ期間を均等
に４分割しこれに近似化している。基本波形の変化とし
ては高次周波数を附加して若干の変化がつけられるもの
、あるいは特定の楽器音ではある期間が全く異なる基本
波形となる場合もあり様々である。

この場合、楽器組換用ビットＢＩＱ、　１３＋１で指定
され、またそれぞれエンベロープの４期間で基本波形を
選択する必要から、４×４　の基本波形をメモリーし、
基本波形メモリー２−８のデータ容量は ８ピツ）ＸＩ６ステツプｘ（４ｘ４　）基本波形となる
。

〈音の強弱、トレモロ制御〉 音の強弱は振幅の大小で決まるので、エンベロープ全体
のレベル調整を行なうことによって、またトレモロ効果
はいわゆる低周波数の振幅変調であるので、エンベロー
プ波形を低周波数にて振幅詳細及びその周辺回路を示す
。演算回路３−９は加減算回路３−９−１及びシフト回
路３−９−２とかう構成される。トレモロ用ビットＢ１
４のデータは加減算回路ｆ３−１−１に、音の強弱用ビ
’７）Ｂ１０、Ｂ１０のデータはシフト回路３−９−２
に入力される。

曲情報メモリー７の読出しでピ・ノドＢＩ４のデータが
１１“である場合、トレモロがかけられる。トレモロは
エンベロープ波形の後半部にかけられることが多く、本
例でも、アントゲ−）Ａに分周回路３−７の最上位ビッ
ト出力０５　を加えることにより、トレモロの時期を制
御している。分周回路３−７は５ビットバイナリ分周出
力によりエンベロープ波形メモリー３−８の３２ステツ
プのアドレスを順次指定するものであり、最上位ビット
出力０５はちょうど中間ステップ以降のアドレスを指定
する時点からＪｌとなる。

Ｂ１４ビツトデータがＪｌで、エンベロープの中間点か
ら出力０５が１１′になれば、低周波数信号ｆＴがアン
ドゲートＡを介して加減算回路３ｉ−１に入力される。

この低周波数信号ｆＴの１１“、′０＃信号に基づいて
、所定数がエンベロープ波形を示す８ビツトのバイナリ
コードに加減算される。すなわち、これによりエンベロ
ープ波形のディジタルばか低周波数ｆＴで変化を受ける
。

シフト回路３−９−２で影響を受けないとすると、シフ
ト回路３−９−２の後段のＤ／Ａコンバータ３−１０に
入力され、エンベロープの後半を低周波ｆＴで振幅変調
したアナログ信号を出力する。

音の強弱は、シフト回路Ｌ−９−２において、強弱制御
用ビットＢＩＩ　Ｎ　Ｂ＋２で指定されるビット分、加
減算回路３−９−１の出力を適宜シフトすることにより
行なわれる。例えば、 で、Ｂ１２、Ｂｅａビットのデータに従って供給される
３２ステンプの各バイナリコードを、順次指定されたビ
ット数シフトし、エンベロープ全体のデジタル量を所定
分変化する。

シフトされたバイナリ出力はＤ／Ａコンバータ３−１０
よりアナログ信号に変化されるが、１ピツトンフトでは
２倍、２ピツトシフトでは４倍、３ピツトシフトでは８
倍の振幅を有するアナログ信号として出力される。すな
わち、Ｂ１２、ＢｌａピントのデータによりＩ、　２．
４．８倍の振幅変化をもって音の強弱が制御される。

以上のように本発明によれば、各音階を示す周波数信号
にエンベロープをかけて再生できるものであって、楽器
音を含む音色豊かな演奏が可能であり、また、音の強弱
、トレモロ効果が加減算回路、シフト回路等と簡単な演
算回路で達成でき、簡単な回路構成で音の属性を増した
有用な楽曲演奏装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す全体の回路ブロック図
、第２図は曲情報ビットの割当てを示す図、第３図（ａ
）〜（ｄ）は基本波形例を示すタイムチャート、第４図
０）〜＠）はエンベロープ波形例を示すタイムチャート
、第５図は基本波形とエンベロープ波形のミキシング例
を示すタイムチャート、第６図は各音階に対応するコー
ド例を示す図、第７図は各音符長に対応するコード例を
示す図、第８図は第１図の要部を更に詳細に示す回路ブ
ロック図である。 １・・・発振・分周回路、２・・・トーン・ジェネレー
タ部、３・・・エンベロープ発生部、６・・・アドレス
カウンタ、７・・・曲情報メモリー、３−７・・・分周
回路、３−８・・・エンベロープ波形メモリー、３−９
・・・演算回路、３−１Ｏ・・・Ｄ／Ａコ／バータ、３
−９−１・・・加減算回路、３−９−２・・・シフト回
路、Ｂφ〜Ｂ３・・・音階ビット、Ｂ４〜Ｂ７・・音符
長ビット、Ｂ１２・ＥＳｔａ・・・音の強弱ビット、Ｂ
　・・・トレモロ効果ヒ・ソト。 代理人　弁理士　福　士　愛　彦 ／６　ｃ、ｔト 第２図 第６図　　　　　　　　第７図 Ｊ−７より 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　少なくとも音階データ、音符長データをビットパタ
   ーンとする楽曲情報を記憶し、前記音階データの読出し
   に応じ各音階に対応する周波数信号を発生するとともに
   、前記音符長データの読出しに応じ各音符長期間に相当
   して、予じめ記憶したエンベロープ波形を読出して前記
   周波数信号にエンベロープをかけて楽曲を再生するもの
   において、 前記楽曲情報は、音の強弱用データ及びトレモロ効実用
   データのビットパターンを有し、前記音の強弱用データ
   に従って前記読出されたエンベロープ波形のディジタル
   データのシフト動作を行ない、前記トレモロ効実用デー
   タに従って前記読出されたエンベロープ波形のディジタ
   ルデータを加減算する演算回路を設けてなることを特徴
   とする楽曲演奏装置。