JPS5848109B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電子楽器に係り、特に楽音波形の形或方法に
関する。

従来、所望の楽音波形をアナログ的又はデジタル的に記
憶させた波形メモリを用い、この波形メモリから発生し
ようとする楽音の周波数に比例する速度で記憶内容を繰
返し読出して某音波形を形戒するようにした電子楽器か
提案されている。

しかしこのような電子楽器では発生する楽音波形は常に
相似波形が繰返されるだけで、変化に富んだ表情豊かな
楽音を発生するためには波形メモリから読出した楽音波
形に対し更に種々の波形処理を施さねばならなかった。

このような欠点を除去するため本願出願人が昭和５０年
１２月１６日付で出願した昭和５０年特許願第１４９１
４８号「電子楽器」（％開昭５２ − ７３７２１号参
照）（以下先出願という）においては所望の周波数特性
を有するフィルタの入力端子に楽音波形を加え、該フィ
ルタの出力端子に現われる楽音波形を１周期遅延して再
び前記フィルタの入力端子に加えるようにして楽音波形
がフィルタを循環するようにし、フィルタを通過するた
びにフィルタの特性によって順次変化してゆく楽音波形
をとり出すようにした。

先出願の好適な設計例としてフィルタにはデジタルフィ
ルタが用いられ、またその出力を１周期遅延するために
はシフトレジスタが用いられた。

したがってフィルタの伝達特性を決定するパラメータを
変更することも容易であって、先出願の回路を応用して
、時間の経過と共に波形が所望の変化を，する楽音を発
生する電子楽器を得ることができるものである。

しかし先出願の電子楽器には改善すべき余地が残ってい
る。

改善すべき余地の一つは波形メモリから読出したデータ
とフィルタからシフトレジスタを経て出力したデータの
いずれかを選択する選択回路に関する点である。

ここで先出願の実施例の系統図を要約して第１図に示す
。

第１図（こおいて１０１は鍵盤入力部、１４は波形メモ
リ、１５はシフトレジスタ、１６はフィルタ、１７はセ
レクタ、１８はカウント制御装置であって、これらの動
作に関しては先出願において詳細に説明されており重複
した説明を省略するが、第１図に示す実施例では波形メ
七り１４から出力されるデータとシフトレジスタ１５か
ら出力されるデータとはセレクタ１７で切換えられてそ
のいずれかが出力されるようになっているもので、波形
メモリ１４の出力データとシフトレジスタ１５の出力デ
ータとが梶合されることはない。

しかしながら波形メモリ１４の出力データとシフトレジ
スタ１５の出力データとを適当な混合比を以て混合し、
この混合したデータを出力すると共にそのデータをフィ
ルタ１６に入力した方が、上記混合比を制御することも
できて更に複雑豊富な変化を楽音波形に与え得ることは
明らかである。

この発明は上述の点を改善することを目的とするもので
以下図面について更に詳細に説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示すブロック線図であっ
て、第１図と同一符号は同一部分を示しその説明を省略
する。

フィルタ１６は先出願の実施例と同じく加算回路２０、
レジスタ２１、乗算回路２２．２３から構成される回帰
型１段のデジタルフィルタで、その乗算のパラメータＰ
５２０とＱ５４０は鍵盤入力部１０１から与えられるも
のとする。

また１８０は乗算回路、１７０は加算回路で、乗算のパ
ラメータＡ。

１９０は同じく鍵盤入力部１０１から与えられるものと
する。

鍵盤入力部１０１からの制御によってパラメータＱ５４
０二〇とすればシフトレジスタ１５から加算回路１７０
への入力は零となり第１図の回路においてセレクク１７
を波形メモリ１４側に切換えたと同一状態となり、また
パラメータＡ。

１９００とすれば乗算回路１８０から加算回路１７０へ
の入力は零となり第１図の回路においてセレクタ１７を
シフトレジスタ１５側に切換えたと同一状態となる。

すなわち第２図の回路で第１図のセレクタ１７の切換制
御と同様な動作をさせることは勿論のこと、さらにセレ
クタ１７の切換制御では得られない種々の複雑な制御を
この第２図の回路によって行なうことができる。

最も簡単な応用例としてキーオンの時点から所定の時間
の間パラメータＰ５２０＝ｏ、Ｑ５４０Ｑ，、Ａｏ１９
０＝Ａｏ１に保つ場合を考えてみる。

波形メモリ１４から読出される波形を時間ｔ１周期Ｔに
関しフーリエ級数で表わし 第２図に示すフィルタ１６においてパラメータＰ５２０
を零にすると、フィルタ１６が通常の意味でのフィルタ
としての機能を失い単純な増幅器（又は減衰器）として
動作することは容易に理解できるところである。

この場合フィルタ１６の入力（すなわち加算回路１１０
の出力）をＳ。

とすると、フィルタ１６の出力Ｓ１はＳ１二Ｑ１Ｓｏ・
・・（３）となる。

加算回路１７０の出力Ｓ。

は乗算回路１８０の出力Ｌ。

にフィルタ１６の出力Ｓ１がシフトレジスタ１５によっ
て１周期Ｔだけ遅延して加算された値となるので、時間
ｔの変化にともなうＳ。

の変化は次に示すようになる。

すなわちｔの変化にともなってＳ。

の値が変化する状況はＱ１の値によって異なりＱ１〉■
であればｎが充からｎの増加、すなわち時間ｔの増加に
したがってほゾ指数関数的に増加するエンベローブ波形
が発生され、０〈Ｑ１〈１であればｎが充分大きなの増
加、すなわち時間ｔの増加にしたがって一定値に漸近す
るエンベローブ波形が発生される。

またＱ１二１のときはＳ。

二ｎＬｏ となり時間と共に直線的に変化するエンベロ
ーブ波形が発生される。

これらのエンベローブ波形を第３図のグラフに示す。

第３図ではＸ軸は周期Ｔを単位として時間ｔを表わし、
ｙ軸はＬ。

を単位としてＳ。を表わして？るからエンベロープ波形
は措段状に変化し、それぞれ措段波形Ｑ１ｓ （ Ｑｌ
＝ １の場合を示す）、Ｑ１（Ｑ１＝１．２の場合を
示す）、およびＱ１３（ Ｑ， ＝ ０． ５ ０）場
合を示す）で示してある。

これに対し第１図に示す先出願の回路においてフィルタ
１６の構成が第２図に示すフィルタ１６と同一であって
パラメータＰ５２ ０＝０１Ｑ５４０二Ｑ１に設定され
、波形メモリ１４からＬ。

Ａｏ， ｆ（ｔ）で表わされる波形が１周期分読み出さ
れだ後でセレクタ１７の入力がシフトレジスタ１５の出
力に切換えられると（ｎ １）Ｔ＜ｔ≦ｎＴの周期の
間のセレクタ１７の出力Ｓ。

′はＳ。′Ｑｎ−ＩＬｏとなるのでそのエンベロープ波
形Ｓ。

′／Ｌｏは第４図に示すようになる。

第４図においてＱ１４はＱ１：１の場合エンベロープ波
形が変化しない状況を示し、ＱＩ５’はＱ１〉■の場合
エンベロープ波形が指数関数的に増加する状況を示し、
Ｑ．６は０＜Ｑ１＜１の場合エンベロープ波形が零に漸
近する状況を示す。

キーオンの時点から所定の時間の間、時間の経過にとも
なってエンベロープ波形の振幅が漸次増加するアタック
部の波形等を発生させるためには、この発明を用いると
先出願の回路を用いるよりはるかに容易であることは第
３図と第４図の比較から明らかであろう。

第３図と第４図についての記述はフィルタ１６において
パラメータＰ５２０二〇と設定した最も簡単な場合の応
用例の説明であるが、フィルタ１６が複雑な特性のフィ
ルタである場合においても楽音波形に含まれる個々の周
波数成分に対しては同様な説明を適用することができる
。

すなわちフィルタ１６の特性がどのようなものであって
も、単一の周波数の信号に対してはその入出力の振幅比
が式（３）で表わされ、かつ入出力の間に一定の位相差
が発生し、したがってたとえば第５図にベクトルｖ
，ｖ ，ｖ ，ｖ ，ｖ ・・・で示すように
、０ １ ２ ３
４’最初にフィルタ１６に入力される信号■。

がフィルタ１６を通過して循環するごとに漸次Ｖ１，
Ｖ２，■３，■４・・・と変化する。

第１図に示す先出願の回路ではセレクタ１７の出力が時
間と共に■。

→■１→ｖ２→■３→ｖ４・・・と変化し、第２図に示
すこの発明の回路では加算回路１７０り出力が■。

→（ ＶＯ＋Ｖ１ ）→（ Ｖｏ＋Ｖ， ＋Ｖ２）→・
・・と変化することを意味し、そイ１ぞれ第３図と第４
図に類似した結果となることは容易に理解できるであろ
う。

管又は絃あるいは膜の振動を利用する楽器においても管
又は絃あるいは膜によって構成される共振機構にたくわ
えられているエネルギー、この共振機構に外部から加え
られるエネルギー、こり共振機構から音となって放出さ
れるエネルギーの３種類のエネルギーが共存する期間の
状態は第２図に示すこの発明の回路によって最もよくシ
ミュレートされる。

したがってこの発明の電子楽器は管又は絃あるいは膜の
振動を利用する楽器のアタック部のシミュレーションに
は最も適しているということができる。

ＩＪ ＩＪ−ス部では共振機構に外部から加えられるエ
ネルギーがなくなり共振機構にたくわえられているエネ
ルギーが音のエネルギーとなって放出されるだけである
から第１図においてセレクタ１７の入力がフィルタ１５
Ｑ）出力に切換えられた回路によって良好にシミュレー
トされるが、同様の回路が第２図においてパラメータＡ
ｏ１９０＝ｏとすることによって簡単に構成できること
は既に説明したとおりである。

な，お、加算回路１７０の出力はサウンドシステム（図
示してない）に入力され、必要な場合は更に種々の波形
処理が施されて発音されるが、サウンドシステムについ
ては一般によく知ら石ているのでその説明を省略する。

第６図はこの発明の他の実施例を示すブロック線図であ
って、波形メモリが互に異なった楽音波形を記憶する複
数個の波形メモｌＪ１４１，１４２，１４３から構成さ
れ、したがってこれに対応して複数個の乗算回路１８Ｌ
１８２，１８３を有し、各乗算回路１８Ｌ１８２，１８
３に対する乗算のパラメータＡ，１ ９１ ，Ａ２１９
２ ，Ａ３１９３も一般的にはそれぞれ異なった値を有
する場合の実施例である。

乗算回路１８Ｌ１８２，１８３の出力はそれぞれ加算回
路１７０に入力され、シフトレジスタ１５の出力との総
和が加算回路１７０から出力される。

第３図において第２図と同一符号は同一部分を表わし同
一の動作をするのでその説明を省略するが、パラメータ
Ａ１１９１，Ａ２１９２，Ａ３１９３，Ｐ５２０，Ｑ５
４０を適宜設定すれは加算回路１７０の出力は更に複雑
に変化することは容易に理解できるであろう。

第２図及び第６図に示されている鍵盤入力部１０１、波
形メモリ１４，１４Ｌ１４２，１４３、シフトレジスタ
１５、フィルタ１６、加算回路１７０、乗算回路１８０
，１８１ ，１８２，１８３等はいずれも従来公知の技
術を用いて容易に設計できるものであるので、その一般
的な説明は省略し、第６図の回路に用いられる鍵盤入力
部１０１の設計の一例を第７図について説明する。

第７図は第６図の実施例における鍵盤入力部１０１の一
設計例を示すブロック線図であって、信号Ａ１１ ９１
，Ａ２１ ９２，Ａ３１９３ ，Ｐ５２０，Ｑ５ ４
０は第６図の同一符号と同じであり、符号３０１は第
６図波形メモリ１４１，１４２，１４３、乗算回路１８
１，１８２，１８３、シフトレジスタ１５、フィルタ１
６等で用いられるクロツクパルスの出力端子を示し、こ
のクロツクパルスは必ずしも１種類ではなく互に同期し
て一定の周波数比を有し、かつ第２図および第６図に示
す実施例では発生すべき楽音周波数に比例する周波数の
パルスであるが、メモリ、シフトレジスタ、演算回路等
に対するクロツクパルスの設計は一般によく知られてい
る技術に属するので詳細な説明は省略し、第２図および
第６図においでもその回路を一部省略して示しである。

第７図の回路で演奏者が操作するのは鍵盤２００の各千
一と連動するキースイッチ２０１，・山・・２０ｋ，・
・・・・・２０ｎと音色セレクタ４００である。

第７図の実施例では千一スイッチ２０１，・・・・・・
２０ｋ，・・・・・・２０ｎが優先接続されており、同
時にオン状態となる複数のキースイッチのうち最優先の
接続順位を有するキースイッチからの出力線に電圧Ｖ＋
が出力され、この出力線の電圧信号がクロツクパルス発
生器３００に入力されて対応するキーに割当られた楽音
闇波数に比例する周波数のクロツクパルスが端子３０１
から出力される。

またどのキースイッチがオン状態となってもオアゲート
２１０から十一スイッチのオン状態を表わす信号が出力
され、その立上り点が微分回路２７０で微分されて十一
オンの時点を表わすパルスＫＯＮ７１となり、その立下
り点が微分回路２８０で微分さイ９て千一オフの時点を
表わすパルスＫＯｐＦ７ ２となり、共にタイマ３１０
に入力される。

タイマ３１０のクロツクパルスとしては端子３０１のク
ロツクパルスが用いられ、したがってタイマ３１０は楽
音波形ｌ周期に比例する時間単位でＫＯＮ７ １ ，
ＫＯＰ． Ｆ ７ ２を基準としで時間を測定し、その
設定された時点がくるとパラメータＡ，１９１，Ａ２１
９２，Ａ３１９３，Ｐ５２０，Ｑ５４０のデータ切換信
号を出力する○ ＲＯＭ４ １ ０にはパラメータＡ１１ ９ １ ，Ａ
２１ ９２，Ａ３１ ９３，Ｐ５２０，Ｑ５４０の値が
複数種類記憶されでいで、その中から音色セレクタ４０
０によって選定されかつタイマ３１０力）らの信号によ
って指定されたものがＫＱＮ７ １ ． ＫＱＦＦ ７
２点からの時間経過にしたがって出力される。

このようにして所望のアタック波形、所望のリリース波
形等が自然に発生されるような値のパラメータＡ１１
９１ ，Ａ２１ ９２ ，Ａ３１９３，Ｐ５２０，Ｑ５
４０がタイマ３１０によって時間的に切換え選定されて
出力される。

なお第２図および第３図についての説明においては基本
的な楽音波形すなわち式（１）のｆ（ｔ）で示した波形
を発生させるために波形メモｌＪ１４、１４１，１４２
，１４３を用いてこれを読出しているが、この発明に用
いられる波形発生回路は波形メモリから波形を読出す回
路に限定されることなく、発振器を用いた波形発生回路
、演算Ｉこよって波形を算出する波形発生回路等どのよ
うな波形発生回路を用いてもよいことは申すまでもない
。

以上の説明によって明らかなようにこの発明では波形メ
モリからの楽音波形とフィルタを通過した楽音波形とを
適当７，１′混合比で混合して楽音波形を得るようにし
たので時間的に複雑に変化する楽音が得られ、しかもそ
のための構成もきわめて簡単である。

またパラメータを適宜変更することによって楽音波形の
変化態様を自由に選定することができる複雑豊富な変化
を楽音波形に与えた電子楽器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術に関する図面であって先出願の実施例
を示す系統図、第２図はこの発明の一実施例を示すブロ
ック線図、第３図はこの発明によるエンベロープ波形の
実例を示すグラフ、第４図は従来の装置によるエンベロ
ープ波形の実例を示すグラフ、第５図はフィルタによる
単一周波数の信号の変化を示すベクトル図、第６図はこ
の発明の他の実施例を示すブロック線図、第γ図はこの
発明に用いられる鍵盤入力部の一設計例を示すブロック
線図である。 １４，１４Ｌ１４２，１４３・・・・・・波形メモ１バ
１８０，１８１ ，１８２，１８３・・・・・・乗算回
路、１７０・・・・・・加算回路、１６・・・・・・フ
ィルタ、１５・・・・・・遅延回路（シフトレジスタ）
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１周期分の楽音波形を発生する波形発生
   回路と、前記波形発生回路にて発生された波形出力に対
   し任意の定数を乗算する乗算回路と、前記乗算回路の出
   力を一方の入力とする加算回路と、前記加算回路の出力
   が供給されるフィルタ回路と、前記フィルタ回路の出力
   を入力して波形の１周期分の遅延を与える遅延回路とを
   備え、前記遅延回路の出力を前記加算回路の他方の入力
   とし前記フィルタ回路に供給される前記加算回路の出力
   が楽音発生のための原波形としで用いらイ１ることを特
   徴とする電子楽器。 ２ 前記波形発生回路は所望の楽音波形１周期分を記憶
   している波形メモリと該波形メモリの読出し回路とから
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子
   楽器。