JPS58115488A - 楽曲演奏用ｌｓｉ - 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、少なくとも音階データと音符長データをビッ
トパターンとする曲情報を記憶し、該曲情報の読出しに
従−て楽曲を演奏する楽曲演奏装置に係り、特にそのＬ
ＳＩの回路構成に関するものである。

従来この種の装置は、各音階の周波数信号は一定の正弦
波または矩形波で再生されるだけであり単調な音の演奏
であ−た。そこで、各音階の周波数信号の／周期を形作
る基本波形と、各音符長期間の波形を形作るエンベロー
プ波形をそれぞれ記憶し、音階データの読出しに応じ各
音階を示す周波数信号の／周期毎に相当して基本波形を
読出し、また音符長の読出しに応じ各音符長の期間に相
当してエンベロープ波形を読出１、この基本波荊とエン
ベロープ波形との組合せをもって、ギター。

ピアノ、バイオリン等の楽器音を含む所望の音色で楽曲
を再生することが提案される。

本発明は、このような楽曲演奏装置において、音階デー
タに従って動作するトーン・ジェネレータ部と音符長デ
ータに従って動作するエンベロープ発生部を、プリセッ
タブルダウンカウンタ、アナログパターンジェネレータ
の組合せを基本構造して、それぞれを類似回路で構成し
、ＬＳＩの回路設計を容易にするものである。

以下図面に従って本発明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。本装
置は大別して、発振１分周回路／、トーン・ジェネレー
タ部、２．エンベロープ発生部３゜外部入力回路グ、コ
ントロール回路ｊ、アドレスカウンタに１曲情報メモリ
ー７、アンプ２．スピーカーＩＯから構成される。トー
ン・ジェネレータ部−及びエンベロープ発生部３におい
て、Ａはプリセッタブルダウンカウンタ、Ｂはアナログ
パターンジェネレータを構成するものである。

発振０分周回路／は、例えば水晶発振回路及び分周回路
からなり、装置各部の基本クロックを発生する。トーン
・ジェネレータ部−は、曲情報メモリー７（例えば、Ｒ
ＯＭより構成される）より出力される音階データに応じ
て、ある基本波形をもっ゛で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２から出力され
る音符長データに応じて音の長さ及びエンベロープを作
り出す。入力回路ダは選曲１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ｊは入力回路グのスイッチ入力を信号化し各プロ
、ツクに伝達する。

アドレスカウンターｇ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２に記憶された楽曲デ
ータを順次読出す。

第一図に曲情報メモリー２に記憶されたデータのビット
割当てを示す。すなわち、Ｂφ〜８１５の７ｇビットで
それぞれ Ｂφ〜Ｂ３　（ｙビット）・・・音階ビットＢ４〜Ｂｒ
Ｃ４１ビット）・・・音符長ビットＢｓ　　、Ｂｅ　　
（，２ビツト）・・・オクターブビットＢ１ｏ、Ｂｔｔ
　（，２ビツト）・・・楽曲組換えビットＢｌｌ　＊　
Ｂ１３（，２ビツト）・・・音の強弱ビットＢ１４（／
ビット）・・・音響効果ビットＢ１５（／ビット）・・
・ストップビットのように割当てられる。

〔具体的構成とその動作〕

ｌ）まず、入力回路ダ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Ｍ８〜Ｍ、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２の読出し用先頭アドレスを指定す
る。

２）次に入力回路ダのスタートスイッチをオンすると、
上記に初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〜Ｂｓ（音階ビット）ｎａ〜Ｂｌｌ　（オクターブビ
ット、楽器組換えビット、）のｒビットはトーン・ジェ
ネレータ部コヘ、また、Ｂａ〜ＢｙＣ音符長ビット）　
＃　Ｂ１ｏ〜Ｂ！４（楽器組換えビット、音の強弱ビッ
ト、音響効果ビット）の２ビツトはエンベロープ発生部
３に伝達される。

Ｂ１５（ストップビット）はコントロール回路ｊに伝達
される。Ｂｌｊｉビットに″／”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ＩＩ　Ｏ
ｗで何ら動作に影響を及ぼさない。

３）トーン・ジェネレータ部−に伝達されたｒビットの
うち、Ｂφ〜Ｂ３　、Ｂａ　、Ｂ、のｇビットは加減算
回路Ｊ−Ｊに入力され、音階分周比メモリーＪ−，５の
アドレスを指定するとともに、オクターブセレクターコ
ーーによりオクターブを選択する。

加減算回路２−ｔは、入力回路ダの外部スイッチ入力に
よりＢφ〜Ｂ３１　ＢＭ　ａ　ＢＧのデータを制御して
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コーコにより各オクターブに対
応する基本周波数ｆ０１〜ｆ０４の−っが選択される。

分周回路−一／は発振８分周回路／に接続され、そのバ
イナリ出力より倍々（１、ｉ、４Ｉ、ｒ倍）の基本周波
数ｆ０１〜ｆＯ４を準備するものである。

オクターブセレクタコーーより選択された基本周波数ｆ
ｏｉは分周回路、２−３に入力され分周される。分周回
路コー３の２ビットバイナリ分局出力は、一致回路コー
ダにおいて、上記アドレスにより指定された分局比メモ
リーーーｊからの同じく２ビツトの分局比出力と比較さ
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。すなわち、分周回路ノー３．一致
回路一−ｙ、分局比メモリーーーｊにより、いわゆるプ
リセッタブルダウンカウンタ人が構成される。

ちなみに、、５００ＫＨｚの基準周波数に対して分局比
がｙ７♂〜、２ｊ３の間（バイナリコードで２ビツトに
より表現できる）の／−値であるとすると、１０４１Δ
〜／９７ＪＨｚ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）一致検出パルスは更に開部コのアナログパターンジ
ェネレータＢに入力される。分周回路−一２はそのｙビ
ットバイナリ分周出力により次段基本波形メモリーＪ−
Ｊ’のアドレス指定ヲ行なう。すなわち、分周回路、２
−２はいわゆるアドレスカウンタとして動作する。

基本波′形メモリーーー♂は！ビット構成で７ｇステッ
プで音階周波数の／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
コー、２．一致回路一−グから出力される周波数は実際
の音階周波数の７４倍に相当するものであり、分周回路
コー２により各音階周波数の／周期分を７２分割ち して、基本波形メモリーーー♂の７ｇステップのアドレ
スを順次指定するようにしている。ζ゛のアドレス指定
により続出さ゛れた波形データはＤ／Ａコンバータ、２
−２に入力され、Ｄ／Ａ変換されて音信号の基本波形を
形成する。

また、基本波形メモリ一一−♂には曲情報メモリー７か
らＢ１０　＊　Ｂ　１１の一ビット、エンベロープ発生
部３の分周回路３−２の上位一ビットバイナリ分周出力
Ｃを入力している。Ｂ８゜、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の一ビッ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、ききやすさを増すためのもので
ある。

６）エンベロープ発生部３に伝達された２ピッドについ
て、Ｂ４〜Ｂ７のダビットは音符長分局比メモリー、３
−１にアドレス指定として入力される。Ｂ１゜、Ｂ１□
　の一ビットは楽器組換え用の制御ビットとしてエンベ
ロープ波形メモリー！−１？に、またＢｘｘ　＊　Ｂｌ
ａ　、　Ｂ１４　ｆ）Ｊヒラ）は音の強弱、音響効果（
トレモロ）制御用ビットとして演算回路３−タに入力さ
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−／が動作を開始する。分周
回路３−／のｔビッ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’）−Ｊ−Ｊのｔビ
ッ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！−４１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、入力回路ダのテンポ制御用スイッチの操作に
より、加減算回路３−／／に＃いて分局比メモリー３−
３の分局比出力を加減算し分局比を変えて任意のテンポ
に設定することができる。

上記部分も本実施例では加減算回路３−７／が含まれる
が、基本的には分周回路、？−／、一致回路３−コ９分
周比メモリー３−３からなりプリセッタブルダウンカウ
ンタＡを構成する。

８）音符長分局比メモリー３−グはＢ４〜Ｂ１のダビッ
トをアドレス指定として、各音符長に対応する！ビット
の分局比データを選択し出力する。

これに応じて一致回路３−ｊにおいて、分局回路３−ダ
のｒビッ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。このパルスの出力時間間隔はＢ４〜
Ｂ、のダビットで指定される各音符長に対応して変化す
る。この構成している。

一致回路３−．２から出力されるパルスは次段の分周回
路３−２に入力され分周される。

９）エンベロープ波形メモリー３−♂は、ｒビット構成
、３−ステップで１つのエンベロープ波形を形作るよう
データを記憶しでいる。このようにエンベロープ波形は
３．２ステツプと固定的に記憶されたものであり、いず
れの音符長でもその／音符長で７つのエンベロープ波形
を読出すようにされる。すなわち、上述した音符長ビッ
トＢ４〜Ｂ７により指定される一致回路、？−、ｆの出
力パルス間隔は、このエンベロープ波形メモリー、？−
Ｊ’における読出し速度を決定するものであり、いずれ
の音符長の場合でも、パルス発生間隔を変えて／音符長
につき３．２個のパルスが出力される。

これによ−て、分周回路３−７は、一致回路Ｊ−６から
の出力パルスを受けて動作する、いわゆるエンベロープ
波形メモリーＪ−１のアドレスカウンタとなり、／音符
、長の期間に相当して、そのｊ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−♂の３２ステツ
プを順次読出す。

Ｂ１゜、Ｂ１．ビットは読出されるべき波形メモリーを
選択し、基本波形メモリーコー！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の一ビットは分
周回路３−７のｊ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グ等分する。

１０）エンベロープ波形メモリー３−ｒから読出される
データは、演算回路３−２において、Ｂ１！＊Ｂｌｌの
強弱ビットデータに基づく乗算及びＢ１４の加減算を行
ない、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３−Ｉ
ＯでＤ／Ａ変換されエンベロープを発生する。

９）、１０）で述べたように、ここでは演算回路３−２
を有しているが、基本的には分周回路３−２．工・ンベ
ロープ波形メモリーｊ−ｊ？。

Ｄ／Ａコンバータ３−ＩＯからなり、アナログパターン
ジェネレータＢを構成する。

１１）エンベロープはトーン舎ジェネレータ部コのＤ／
Ａコンバータ２−２にレベル制御信号トして送られ、Ｄ
／Ａコンパ−タコ−２で基本波形とミ牛ンングされエン
ベロープ付音信号を出力する。音信号はアンブタ、スピ
ーカー／θを介して放音される。

１２）分周回路３−７で３２ステツプをカウントすると
、そのキャリーパルスはアドレスカウンタｔに入力され
アドレスを７つ進める。すなわち、分周回路３−２は異
なる出力パルス間隔の入力で、いずれの音符長の場合で
も３．２をカウントすることにより、エンベロープ波形
の読出しを終え、同時にそれぞれの音符長期間を終了す
ることとなる。キャリーパルスの発生によりアドレスが
１つ進められれば、曲情報メモリー２から次の曲情報ビ
ットパターンが読出され、上記ｌ）〜１２）の動作を繰
返す。

１３）このようにして曲情報メモリー７から順次曲情報
ビットパターンを読出していき、Ｂ１゜ビットに＠／２
が出力されると、コントロール回路コアｉ　、　、；７
−３　、．２−７　、　ｊ−／　、　Ｊ−４Ｉ、３−２
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。

音階分局比メモリーーー５ ・・・２ビット×／−音階 基本波形メモリーコー♂ ・・・ｒビット×／Δステップ×ダ基本波形（ただし、
Ｃ信号による制御がない場合）音符長分局比メモリー３
−３ ・・・♂ピッｌ−Ｘ／最短音符長 音符長分局比メモリーＪ−ｔ ・・・♂ビット×／ｇ音符長 エンベロープ波形メモリー３−♂ ・・・ｒビット×３２ステップ×クエンベロープ波形〔
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。基本波形メモリ
−一−♂には、これら波形Ａの１周期分が／を分割され
て、ｒビット、／にステップのディジタルデータとして
記憶される。第７図１１１〜（４）のタイムチャートは
エンベロープの波形例を示す。

エンベロープ波形Ｂは３．２分割されて、エンベロープ
波形メモリー３−ｔにｒビット、３．２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）、エンベロープ波形Ｂは第７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。

以下上な機能について更に詳細に説明する。

〔移調、転調、テンポ調整〕

音階データ（Ｂφ〜Ｂ３ビット）のコード図を第を図に
、音符長データ（Ｂ４〜Ｂ１ビット）のコード図をｊＩ
２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、グビッ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′ＯＯ
θＯ”（コードＯＨ）のとき休符を表わし、体符長は音
符長データをもって設定される。

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／オクタ
ーブは”０　／　００’（コード４１１（）〜”／／／
／’　（コードＦＨ）で表わされ、変ニ長調の／オクタ
ーブは”０１０／’　（コード６Ｈ）〜／オクターブ上
の′０１０Ｏ′（コードグＨ）となり、ハ長調のコード
にＯＯθ／”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／オクターブは、／オクターブ下の
″”／／／／”（コードＦＨ）、同オクターブの”ｏｉ
ｏ／’　（コードダＨ）〜１／１０’ｃコードＥＨ）と
なり、ハ長調から”０００／″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１θｔｏｏ’　（コ
ード４１Ｈ）〜”／／／／”（コードＦＨ）の牛ヤリ−
及びボローで表わされる。

トーン・ジェネレータ部−の加減算回路コーｇは上述の
ような加減算を行なうもので、移調、転調データは入力
回路ダのスイッチ操作により設定される。本実施例では
、半音部を含めド〜シの音階を、”０１００”（コード
４ｔＨ）〜″″／／ｌ／″（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、簡単な加減算よ
り、移調、転調した音階をそれぞれ指定することができ
非常に有用である。

テンポも同様な加減算回路３−／／により、ｔビット分
周比メモリー３−３の出方に任意数（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
。

〔楽器音の発生〕

音色ハ、エンベロープトそのエンベローフヲ形作ってい
る基本波形によって構成されておりその基本波形及びエ
ンベロープを指定することにより、所望の楽器音も指定
することができる。　　　　　　　７ア楽器音を指定す
るデータは、゛曲情報メモリー２から出力される楽器組
換えピッｌ”　Ｂｌｏ　Ｉ　Ｂ１１であり、ここでは最
大／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Ｂ１゜ｓＢｌ□のデータは基本
波形メモリーーー♂、エンベロープ波形メモリー！−１
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。基本波形例は第３図、エンベロー
プ波形例は第７図のタイムチャートに示されるとおりで
、例えば基本波形Ａとして第３図（Ｃ）のものが、エン
ベロープ波形Ｂとして第ｙ図（２）のものが選択された
場合は、第５図に示すような波形形態をもつ楽器音が出
力される。

楽器音は、楽器組換えピッ）ＢＩＧ　、　Ｂｌｌで指定
される７種類である。ビットＢ１゜、Ｂ１１が１θ０−
　、”０／”、ｌ／θ”、′／／”の場合において、そ
れぞれ定められた基本波形及びエンベロープ波形の組合
せが選択され、選択された基本波形、エンベロープ波形
゛が続出される。

楽器組換えビットとしてビット数を増やし、それぞれ単
独で基本波形、エンベロープ波形を選択し得るようにす
ると、任意に基本波形とエンベロープ波形の組合せを指
定し、限られたメモリー容量で更に多くの楽器音に切換
えることができる。

〔音の自然さ、ききやすさ〕

基本波形メモリーーー♂に入力されたコビットのＣ信号
は音の自然さ、音のききやすさを増すものである。

１つのエンベロープ内で、基本波形の組合せが変わるこ
とがある。一般には１．第７図（１）の油室的なエンベ
ロープ波形に示されるように、音の立上りからピークに
なるまでの時間ニアタック、タイムチャ−トから保持レ
ベルまでの時間：ディケイ、タイムＤ、保持レベルの時
間：サスティン、タイムＳ、立下りの時間：リリース、
タイムＲがあり、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
期間を均等にグ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、楽器組換え用ピッｌ”　ＢＩＧ　、　Ｂｌｌ
で指定され、またそれぞれエンベロープのり期間で基本
波形を選択する必要から、り×りの基本波形をメモリー
し、基本波形メモリーーー♂のデータ容量は ｒビット×／ｇステップ×（ダ×り）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１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変調することによって実現でき
る。

エンベロープ発生部：３の演算回路３−２は、上記のた
め音の強弱ピッ）　Ｂ１２　＊　Ｂｔｓ及び音響効果ビ
ットＢ１４が入力され、適宜読出されエンベロープ波形
（ディジタル量）に演算を施こすものである。

以上のように、本発明は、プリセッタブルダウンカウン
タＡとアナログパターンジェネレータＢを組合せ、これ
らを主要部としてトーン・ジェネレータ部及びエンベロ
ープ発生部のそれぞれを類似構成とするものであり、各
部はビット数、データ、データ量等が異なるだけで回路
設計及びＬＳＩ内での配置などもきわめて容易であり、
有用な楽曲演奏用ＬＳＩ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図は曲情報メモリーのビット割当てを示す図、第
３図（，３〜（ｄ）は基本波形例を示すタイムチャート
、第７図（１１〜＋４１はエンベロープの波形例を示す
タイムチャート、第５図は基本波形とエンベロープ波形
のミ牛シング例を示すタイムチャート、第２図は各音階
に対応するコード例を示す図、第２図は各音符長に対応
するコード例を示す図である。 ／・・・発振０分周回路、−・・・トーン・ジェネレー
タ、３・・・エンベロープ発生部、ｇ・・・アドレスカ
ウンタ、７・・・曲情報メモリ、Ａ・・・プリセッタブ
ルダウンカウンタ、Ｂ・・・アナログパターンジェネレ
ータ、−−Ｊ、！−７．３−グ・・・分局回路、コーグ
、３−．２ＰＪ−、ｆ・・・一致回路、コーＪ　、　、
？−Ｊ　、　Ｊ−１・・・分局比メモリ、Ｊ−７，３−
７・・・分局回路、−一！・・・基本波形メモリー、３
−♂・・・エンベロープ波形メモリー、コー２．Ｊ−１
０・・・Ｄ／Ａコンバータ、Ｂφ〜Ｂ３・・・音階ビッ
ト、Ｂ４〜Ｂ７・・・音符長ビット。 代理人　弁理士　　福　士　愛　彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも音階データと音符長データをビットパタ
   ーンとする曲情報を記憶し、該曲情報の読出しに従って
   楽曲を演奏する装置において、前記音階データに応じ周
   波数の／周期に相当して、予じめ記憶した基本波形を読
   出し該基本波形をも−で各音階を示す周波数信号を発生
   するトーン・ジェネレータ部と、 前記音符長データに応じ各音符長の期間に相当して、予
   じめ記憶したエンベロープ波形を読出し前記各音階を示
   す周波数信号にエンベロープを発生させるエンベロープ
   発生部とを備え、前記トーン・ジェネレータ部及ヒエン
   ヘロープ発生部をそれぞれプリセッタブルダウンカウン
   タ、アナログパターンジェネレータを基本構造とし類似
   回路で構成してなることを特徴とする楽曲演奏用ＬＳＩ
   ０