JPS5833B2 - 電子楽器のビ−ト効果音発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子楽器の効果装置に関し、特に電圧制御発振
器を備えた電子楽器に於いて、楽音信号の周波数に比例
してビート周波数が増加するビート効果音を得るように
した電子楽器のビート効果音発生装置を提供するもので
ある。

従来のビート効果を発生する電子楽器に於いては、例え
ば音源発振器の出力信号を被変調波とし、低周波発振器
の出力信号を変調波として平衡変調することによって、
２つの発振器の発振周波数の和と差の周波数を有する信
号を得、音源信号との周波数のずれによって生じるビー
ト効果を利用しているが、しかし、この取液数のずれは
音源信号の各高調波についても全く同じ値であり、高調
波次数に比例してずれが増加してゆく本来のビート効果
は得られないうえに、複雑でかつ高価な回路を必要とす
るため、ビート効果は特殊な電子楽器に採用されている
のみである。

また、２個以上の電圧制御発振器を備えたミュージック
・シンセサイザなどの電子楽器に於いては、制御特性を
わずかにずらせた２個以上の電圧制御発振器の出力信号
を同時に音源信号として用いることによってビート効果
を得ているが、非常に高度な周波数制御特性の直線性が
要求される。

さらに経時変化や温度変化などに起因するビート周波数
の変動が著しいといった欠点があった。

本発明は上述のような欠点を除去すべくなされたもので
、ビート周波数が、設定可能で、かつ音源周波数に比例
して増加するところのビート効果音が得られるビート効
果音発生装置を提供せんとするものである。

以下、本発明を図示の実施例に基いて説明する。

第１図に於いて、鍵盤１を押すことによって鍵電圧発生
回路２には押した鍵に対応した電圧が発生する。

電圧制御発振器３は制御電圧に比例した周波数の出力信
号を発生するもので、これは上記鍵電圧発生回路２の出
力電圧により制御され、押した鍵に対応する周波数の出
力信号を出力端子９に発生する。

４は上記電圧制御発振器３の出力信号をクロック入力と
する同期式ｎ進カウンタ（ｎは２以上の整数）であり、
上記電圧制御発振器３の発振周波数のｎ分の１の周波数
のパルスを発生する。

５は上記電圧制御発振器３の出力信号を入力とし、上記
鍛型圧発生回路２の出力電圧を振幅制御電圧とする第１
の鋸歯状波変換器であり、これは入力信号に同期した鋸
歯状波電圧を出力する。

なお、その出力振幅は入力信号の周波数に反比例し、振
幅制御電圧に比例して変化する。

６は上記同期式ｎ進カウンタ４の出力パルスを入力とし
、上記鍛型圧発生回路２の出力電圧を振幅制御電圧とす
る第２の鋸歯状波変換器であり、入力信号に同期し、第
１の鋸歯状波電圧に対して逆相（逆スロープ）の鋸歯状
波電圧を出力する。

なお、その出力振幅は入力信号の周波数に反比例し、振
幅制御電圧に比例して変化するもので、前記第１の鋸歯
状波変換器５の出力電圧と等しい振幅と直流レベルを有
する。

７は上記第１の鋸歯状波変換器５の出力電圧と上記第２
の鋸歯状波変換器６の出力電圧とを比較する電圧比較器
であり、両者の差が正のときバイレベル（またはローレ
ベル）の出力電圧を、負のときローレベル（またはバイ
レベル）の出力電圧を発生するものである。

８は上記電圧比較器７の出力電圧を入力とする微分回路
であり、上記電圧比較器７の出力電圧に周期的に現われ
る立ち上り（もしくは立ち下り）のみを微分し波形整形
して周期的なパルス信号を発生する。

このとき、上記微分回路８に得られるパルス信号の周波
数は、上記電圧制御発振ｆＨｚとなる。

ただし、後述するようにこのパルス信号は第２の鋸歯状
波電圧の周期で、これに同期した部分のパルスが歯抜け
の状態になったものである。

１１は上記微分回路８と全く同様な微分回路であって、
同期式ｎ進カウンタ４の出力パルスを入力とし、これを
微分、波形整形して、上記微分回路８の出力パルス信号
の歯抜けの部分を補うルス信号を出力する。

１２は電圧加算回路であり、微分回路８と微分回路１１
の出力パルス信号を加算し、波形整形して、周期的なパ
ルス信号を出力端子１０に出力する。

このときの周波数はれる信号と出力端子１０に現われる
信号をそれぞれ独立に波形変換して、同時に音源信号と
して用得られる。

第２図は第１図の要部を具体的に示した回路構成図であ
る。

次に本装置の動作を第２図の具体的実施例を参照して説
明する。

なお、前記電圧制御発振器３の制御特性を第３図に示す
ように、ｆ＝に、−ＶＫ、（ただし、ｆは発振周波数、
Ｋは比例定数、−ＶＫは制御電圧）とし、また、上記同
期式ｎ進カウンタ４を、ここでは上記電圧制御発振器３
の発振周波数の８分の１周波数のパルスを発生する同期
式８進カウンタとする。

まず、鍵盤１の成る鍵を押すと、鍛型圧発生回路２の出
力端には、押した鍵に対応した電圧−ＶＫが発生される
。

従って上記電圧制御発振器３は第４図Ａに示すような周
波数Ｆ１（＝ＫＶＫ）の出力信号を出力端子９に発生す
る。

また、同期式８進カウンタ４は第４図Ｂに示よび６はそ
れぞれ演算増幅器の積分器と放電回路で構成した第１お
よび第２の鋸歯状波変換器である。

上記第１の鋸歯状波変換器５の出力電圧は振で示され、
時間（１）の経過と共に接地電圧から直線制御発振器３
の発振周波数）の時点で、上記電圧制御発振器３の出力
信号の立ち上りで放電回路が作動し、出力電圧■。

（ｔ）は、ＶＡ＝ＶＯ（Ｔ１） ＝くり返し、結局、上
記電圧制御発振器３の発振局Ｃに示すような鋸歯状波信
号となる。

同様に、上記第２の鋸歯状波変換器６の出力電圧は、上
記回状波信号となるが、このときＣ２Ｒ２＝８Ｃ１Ｒ１
の条件のものに、Ｃ２，Ｒ２の値を定めておけば、＝Ｖ
Ａとなる。

上記電圧制御発振器３の発振周波数ｆ１が変化しても、
上記第１と第２の鋸歯状波変換器５と６の出力信号は、
それらの振幅が互いに相等しく、反転増幅器の働きによ
って位相反転した第４図Ｄ（破線）に示すような鋸歯状
波信号となる。

ここで、一般に振幅が等しい２つの鋸歯状波の一方の周
波数が他方の周波数の整数分の１になっているとき、こ
れら２つの鋸歯状波の傾斜部分での交点が時間的に等間
隔で現われる、即ち一定の周期で現われることを証明し
ておく。

第５図は、振幅Ｅで周期Ｔの鋸歯状波ａと、これと逆相
で周期がｎＴ（ｎは２以上の整数）の鋸歯状波ｈ′が交
点を生じる様子を示したものである。

図かられかるように、交点は鋸歯状波ｂ′の１周期中に
、ｔ０〜ｔｎ４１のｎ＋２時点に於いて現われるがｔｏ
を前の１周期の交点と考えれば、１周期ごとにｎ＋１個
の交点が生じることになる。

さて、鋸歯軟道ａを時間ｔの関数として示すと、Ｖａ（
ｔ）＝Ｅ／Ｔｔ−ｋＥ〔ｋＴ≦ｔ≦（ｋ＋１）Ｔ、に＝
０，１，２・・・ｎ−１〕となる。

一方、鋸歯状波で示される。

従って、ｋ番目の交点の生じる時点ｔＫは次の方程式か
ら求められる。

Ｖａ（ｔＫ）＝Ｖｂ′（ｔＫ） た、ｋ＋１番目の交点の生じる時点ｔＫ＋１は次の方程
式から求められる。

Ｖａ（ｔＫ＋１）＝Ｖｂ′（ｔＫ＋１） 従って、任意の相隣る交点の生じる時間間隔はで生じる
ことになる。

即ち交点列の周波数はさて、前記第１の鋸歯状波変換器
５の出力電圧Ｃを電圧比較器７の非反転入力端子に、そ
して前記第２の鋸歯状波変換器６の出力電圧りを上記電
圧比較器７の反転入力端子にそれぞれ印加することによ
って、上記電圧比較器７は第４図Ｅに示すような出力信
号Ｅを発生する。

該出力信号Ｅの立ち上りの時点は、上記出力電圧Ｃの立
ち上り部分の電圧と上記出力電圧りの立ち上り部分の電
圧とが等しくなる時点（図形的には交差する時点）に一
致する。

従って、該出力信号Ｆの立ち上りは、同期式発振カウン
ター４の出力信号の立上り時点いた場合）の周期で周期
的に発生する。

上記電圧比較器７の出力信号Ｅを微分回路８の入力端子
に導いて、信号の立ち上りのまを微分して波形整形ルス
信号を得ることができる。

ただし、同図に見られる如く、出力電圧りのスロープの
切り換わりの時点（急峻に変化する時点）では、電圧比
較器７の出力電圧Ｅは立ち下るため、微力回路８の出力
パルス信号Ｆは発生しないので、第４図Ｆの２番目と１
１番目に位置すべきパルスが歯抜けとなる。

一方、微分回路１１の出力パルス信号Ｇは、同期式８進
カウンタ４の出力信号Ｂの立ち上りエツジで発生し、丁
度、歯抜けのパルス信号Ｆの歯抜けの位置に立つ。

微分回路８と微分回路１１の両出力パルス信号Ｆ、Ｇを
電圧加算回路１２で加算、波形整形すると、第４図Ｈに
示す如き、歯抜力端子１０に得ることができる。

従って、出力端子９には周波数ｆ１の出力信号が、また
、出力端発生されるから、これら２つの信号をそれぞれ
独立に波形変換して音色回路を通した後、増幅してるビ
ート効果音を得ることができる。

このときビート周波数は音源信号周波数ｆ１に比例して
いるから段られるビート効果音のピッチに任例して、ビ
ート周波数が増加することになる。

また、上記波数とビート周波数の比は分周によって変化
を受けることはない。

一般に楽音信号周波数とビート周波数の比は上記同期式
ｎ進カウンタ４の進数ｎによって決定され、ｎとなる。

従って所望にピッチの楽音で所望の周波数のビートを得
ようとすれば、ピッチとビート周波数の比からｎを設定
すればよい。

例えば２００Ｈｚの楽音で１０Ｈｚのビートを得ようと
すれば、両者の比は２０であるから、進数ｎを２０に設
定し、同期式ｎ進カウンタ４に同期式２０進カウンタを
用いれば実現できる。

また上記出力端子９に得られる信号と上記出力端子１０
に得られる信号とをそれぞれ相異なる分周数で分周した
２つの信号を音源信号として用いれば、楽音から得られ
るビート効果は基本波をもとにしたビート効果から、基
本波と高調波あるいは高調波と高調波をもとにしたビー
ト効果となり、さらに効果が拡大して非常に価値の高い
ものとなる。

以上のように本発明によれば、鍵に対応した周波数の音
源信号と、該音源信号の周波数から音源周波数の整数分
の１の周波数だけ上まわった周波数をもつ他の音源信号
が同時に発生するため、ビート周波数が設定可能で、か
つ楽音のピッチに比例して増加するところのビート周波
数を有するビート効果音を得ることができるものである
。

特に本発明は従来の平衡変調によるビート効果音発生方
式のように正弦波信号を必要とせず、複数の電圧制御発
振器による方式のように高度の直線性と温度安定度を必
要としないので、比較的簡単に、かつ確実にビート効果
の再現性が得られて電子楽器の商品価値を非常に高める
ことができるという特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成図、第２図は第１
図の実施例の要部具体的回路構成図、第３図は第２図の
実施例で使われる電圧制御発振器の制御特性を示す図、
第４図は第２図の実施例の各部の信号波形図、第５図は
第２図の実施例の動作説明に用いる信号波形図である。 ３・・・・・・電圧制御発振器、４・・・・・・同期式
ｎ進カウンタ、５・・・・・・第１の鋸歯状波変換器、
６・・・・・・第２の鋸歯状波変換器、７・・・・・・
電圧比較器、８，１１・・・・・・微分回路、１２・・
・・・・電圧加算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 制御電圧に比例した周波数の出力信号を発生する電
   圧制御発振器と、上記電圧制御発振器の出（ただし、ｎ
   は２以上の整数）と、上記制御電圧と上記出力信号によ
   って上記出力信号と等しい周波数をもつ第１の鋸歯状波
   信号を発生する第１の分周器またはｎ進カウンタの出力
   によって上記筆数をもつ第２の鋸歯状波信号を発生する
   第２の鋸歯状波信号発生手段と、上記第１と第２の鋸歯
   状波信号発生手段の出力電圧を比較する電圧比較器と、
   上記電圧比較器の出力信号の立ち上り又は立ち下りエツ
   ジのうち、一定周期で現われないエツジを検出し、パル
   ス信号を発生する第１のパルス信号発生手段と、上記第
   ２の鋸歯状波信号と同じ位相で、これに同期したパルス
   を発生する第２のパルス発生手段と、上記第１、第２の
   パルス発生手段の出力信号を加算する加算手段とを具備
   し、上記加算手段の出力信号と上記電圧制御発振器の出
   力信号もしくは、これと同じ周波数の信号とによってビ
   ート周波数を発生せしめるようにしたことを特徴とする
   電子楽器のビート効果音発生装置。