JPS5858679B2 - デンシガツキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子楽器に係り、特に楽音波形の形成方式
に関する。

従来、楽音波形の形成方式として、所望の波形をアナロ
グ的又はディジタル的ζこ記憶させた波形メモリを用い
、この波形メモリから所定の速度で記憶内容を繰返し読
み出し楽音波形を形成するようにした波形読み出し方式
（例えば、米国特許第３．５１５，７９２号）が知られ
ている。

一般に、この種の方式を採用した電子楽器は、発生する
楽音波形は時間に対して常に一定であり（定常楽音波形
）変化に乏しく、また時間的な楽音変化を持たせるため
のエンベロープの形成は波形を読み出した後に係数を乗
算することにより行なっていた。

しかし、この場合にも、楽音の音量の時間的変化は達成
でさるが、音色が時間的に変化する楽音を得ることはで
きず、このためには、更に時間的に周波数特性が変化す
る、構成の複雑な可変フィルタ等を設けなければならな
かった。

以上からするに、従来の電子楽器で変化に富んだ表情豊
かな楽音を発生させるためζこは、周辺回路が複雑大規
模となり従って高価なものにならざるを得なかった。

特に、ピアノ、ギター、ハープ、シロフオンなどのよう
に時間と共に音量が減衰し、しかも音色の変化を伴う減
衰性楽音を簡単な構成で得ることは難かしかった。

この発明は上記欠点を除去しようとして成されたもので
あり、定常楽音のみならず時間的に音量及び音色が変化
する非定常楽音を含む各種の楽音波形を容易に得ること
のできる電子楽器を提供することを目的とする。

上記目的は発生すべき楽音の基本周波数に対応した周波
数のクロックパルスを発生するクロックパルス発生回路
と、少なくとも１周期分の波形を記憶し前記クロックパ
ルスに従って読み出しが行なわれる波形メモリを有し、
楽音発生開始時から少なくとも上記基本周波数の１周期
分に相当する所定時間の間上記波形メモリから読み出さ
れた波形を出力する波形発生装置と、前記クロックパル
スによって駆動され、所望の周波数特性を有するフィル
タの通過信号を前記所定時間に等しい遅延時間だけ遅延
させる遅延手段を有し、前記波形発生装置から出力され
る波形を入力してこの波形をくり返し循環させるループ
回路と、楽音発生開始時から前記所定時間の間は前記波
形発生装置からの波形を、前記所定時間経過後は前記ル
ープ回路の循環波形を選択して取出す選択回路とを具え
、前記選択回路の動作に従って取出された波形を楽音波
形として用いるようにすることで達成される。

以下、添付図面に従ってこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の実施例を示すものであり、ディジタ
ル的に楽音波形を形成する場合について示している。

この実施例によれば、波形を記憶させたメモリを含む波
形形成部１００と、この波形形成部１００のメモリをア
ドレスするための鍵盤入力部１０１とを具えている。

鍵盤入力部１０１は、鍵盤１０、キーナンバデコーダ１
１．プログラムカウンタ１２、及びマスタクロック１３
を具えて成る。

この鍵盤入力部１０１によれば、鍵盤１０で操作した鍵
に対応する鍵番号をキーナンバデコーダ１１から読み出
し、このデコーダ１１の出力でプログラムカウンタ１２
を作動させることにより当該鍵番号に対応する繰り返し
周期を有するクロックパルスを発生させて波形形成部１
００を駆動する。

尚、プログラムカウンタ１２は固定周期を有するマスク
クロック１３の出力を分周することで必要な周期のクロ
ックパルスを形成する。

波形形成部１００は、波形メモリ１４、シフトレジスタ
１５、フィルタ１６、セレクタ１７、及びカウント制御
装置１８をもって構成ちれている。

ここで、波形メモリ１４は、楽音波形の最初の部分を形
成するための少くとも１周期分の波形をアナログ的又は
ディジタル的に記憶させたものであり、例えばＲＯＭ構
戒構成ることができる。

この波形メモリ１４はプログラムかウンタ１２のクロッ
クパルス出力によって駆動される。

このようにして読み出されたメモリ１４の内容は選択回
路であるセレクタ１７を介して楽音波形出力１９として
送出される一方、フィルタ１６を介してシフトレジスタ
１５へ帰還される。

このようにシフトレジスタ１５は、セレクタ１７の切換
えによって最初の１周期（こ続く楽音波形を出力するも
のであり、フィルタ１６を通過して来る楽音波形を１度
保持した後出力するものであり、例えばＲＡＭ構成とす
ることができる。

このシフトレジスタ１５は、波形メモリ１４と同じくプ
ログラムカウンタ１２σこよって駆動される。

以上ζこ説明したよう（こ、波形メモリ１４から最初の
１周期分の波形を読み出した後シフトレジスタ１５を動
作させるにはセレクタ１γの切換えをもって行う。

この場合、セレクタ１７の切換えはカウント制御装置１
８０こよって行なう。

カウント制御装置１８は、プログラムカウンタ１２の出
力であるクロックパルスをカウントして最初の１周期分
をカウントした後フリップフロップを動作させ、セレク
タ１７の切換駆動出力を送出するようなものとする。

例えば、波形メモリ１４とシフトレジスタ１５の内容が
Ｎワードをもって構成されているとすれば、Ｎ個のクロ
ックパルスをカウント制御装置１８がカウントした後セ
レクタ１１の切換１駆動出力を送出する。

なお、楽音の形成が開始されるに先立って、セレクタ１
γは波形メモリ１４を選択する側に切換えられ、またシ
フトレジスタ１５の内容はクリアされるようＯこなって
いる。

これは、特ζこ図示してないが、例えば押鍵時（こ発生
スるパルス（押鍵パルス）を用いてシフトレジスタ１５
、カウント制御装置１８をクリアすることにより行なわ
れる。

フィルタ１６は、２周期目以後の楽音波形を通過させる
ものであり、楽音波形の２周期目はフィルタ１６を１回
通過した波形、３周期目はフィルタを２回通過した波形
、同様にｎ周期目はフィルタを（ｎ−１）回通過した波
形として形成される。

すなわち、出力波形を１周期づつ分けて考えれば、１周
期分の波形がフィルタ１６を通過する毎に、得られる波
形はフィルタ１６の周波数特性によって順次変化して行
く。

例えば、フィルタ１６がローパス特性を有するものであ
るとすると、充分時間が経った後（出力波形が相当回数
フィルタ１６を通過した後）には、高次の高調波成分は
減衰し、低次の高調波成分のみを有する出力波形が得ら
れるであろう。

また、フィルタ１６が特定の周波数帯域で１より大きい
ゲインを有すると、その帯域内の高調波成分は時間と共
に振幅が増加し、同様に１より小さいゲインを持つと高
調波成分の振幅は時々刻々減衰する。

以上から分かるように、フィルタ１６の周波数特性を適
当Ｉこ選ぶことｌこより、のの発明ｌこよれば、楽音波
形の各高調波成分が時間と共に変化する非定常的さ楽音
を得ることができる。

しかも、一般にフィルタは周波数によって変化する位相
特性を持つから、基本波成分に対する高調波成分の位相
関係も１周期毎に変化し、従来の方式では得られない複
雑な楽音を達成できる。

次に、以上で説明したフィルタ１６について具体例を示
す。

第２図は、加算器２０、レジスタ２１、乗算器２２．２
３を具えて成るディジタルフィルタを示している。

ここで、入力信号をｘ（ｎＴ）、帰還信号をｙ（ｎＴ）
、出力信号をｚ（ｎＴ）とすれば、 ｙ（ｎＴ）＝ｘ（ｎＴ）＋ｐＸｙ（（ｎ−１）Ｔ）ｚ（
ｎＴ）＝ｑＸｙ（ｎＴ） （ただし、ｐ、ｑはそれぞれ乗算器２２ 、２３の乗算
係数である） なる関係が得られる。

これらの方程式を基にフィルタの伝達特性（周波数−ゲ
イン特性Ｇ、及び周波数−位相特性θ）を求めれば、
′を得ることができる。

第３図は、第２図のディジタルフィルタにおいて前記ｐ
をｐ＝Ｑ、Ｑ １ 、０．５の場合ｔこついて（それぞ
れゲインＧを求めて得られる特性曲線Ａ、Ｂを示したも
のである（ただし、ｑ−＝１−ｐ）。

尚、縦軸はゲインＧをａｂ’”で表示し、横軸は楽音波
形の基本周波数を、サンプリング周波数（〒）を基準と
したときの相対周波数で表わしである。

ところで、第１図で示した実施例において、例えばサン
プリング周波数、すなわちプログラムカウンタ１２から
のクロックパルスの周波数を鍵番号に従って基本周波数
のＮ倍に設定する（従って、第３図において、基本波に
対応する周波数は横軸上のＮのところである）。

今、例えば、Ｎ＝１２８として、発生すべき楽音の基本
周波数を４４０Ｈｚとすれば、サンプリング周期は１７
．７５６μ５ｅｃ（１／（４４０Ｘ１２８））となり、
この周期のクロック・パルスが押鍵に対応してプログラ
ムカウンター２から送出される。

この場合、ｐ＝ｏ、０１ｑ二０．９９としたフィルタを
１回通過して得られる利得Ｇを基本波及び各高調波につ
いて示せば、次の第１表のようである。

ただし、周波数は第３図の表示に合わせである。

この発明の実施例によれば、楽音波形は、１秒間Ｇこ上
回フィルタを通過するから、第１表のＸＮ 右欄の値Ｇ× は１秒間当りの減衰率を示しＸＮ ていることが分かる。

これからも明らかなように、ｐ＞ｏの場合に得られる楽
音は、低次倍音はほとんど減衰せず高次倍音は時間と共
に急激に減衰する特性を有する。

この種の特性は、ピアノやギター等の楽器の発する楽音
に極めで良い近似となる。

また、係数値ｑを種々の値ζこ設定することにより、フ
ィルタに成る周波数帯域にわたって゛１″以上の利得を
持たせたり、第１表で示す以上の減衰特性を与えること
が可能である。

従って、これを利用して楽音の立上り、立下りの波形を
より実際に近く近似することができる。

また、ｐ二〇、ｑ二１とすることにより定常楽音も容易
（こ発生させることができる。

以上のように、この発明にかかる電子楽器（こおいては
記憶された波形を初期所定周期分、楽音の基本周波数に
対応した周波数のクロックパルスで読み出し、その後は
選択回路を切換えて読み出された波形を所定特性を有す
るフィルタと楽音周波数に対応する所定遅延時間を有す
る遅延手段よりなるループ回路を循環させるようにして
いるので、簡単な構成で振幅、高調波含有率、高周波位
相関係等が時間と共に大きく変化する、自然楽器の楽音
に極めて近似した楽音を形成でき、特にピアノやギター
のような非定常性の強い楽音を得ることができる。

また遅延回路の遅延時間が楽音周期に対応しているため
周波数の高低いかんにかかわらず安定した音色変化が得
られる。

さらに、少ないビット数でディジタル構成を行うことが
可能であるためＬＳＩ化が実現でき低廉化を図ることが
できる。

更に、定常性楽音にあっても楽音波形の立上り部分、立
下り部分を自然楽器の楽音に極めて近づけることができ
る。

尚、ディジタル回路での構成が可能であるためＬＳＩ化
が実現でき低廉化が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の系統図、第２図はこの発明
に係るフィルタの例示的系統図、第３図は第２図のフィ
ルタの特性図である。 １０・・・・・・鍵盤、１１・・・・・・キーナンバデ
コーダ、１２・・・・・・プログラムカウンタ、１３・
・・・・・マスタクロック、１４・・・・・・波形メモ
リ、１５・・・・・・シフトレジスタ、１６・・・・・
・フィルタ、１７・・・・・・セレクタ、１８・・・・
・・カウント制御装置、２０・・・・・・加算器、２１
・・・・・・レジスタ、２２ 、２３・・・・・・乗算
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発生すべき楽音の基本周波数に対応した周波数のク
   ロックパルスを発生するクロックパルス発生回路と、 少なくとも１周期分の波形を記憶し前記クロックパルス
   に従って読み出しが行なわれる波形メモリを有し、楽音
   発生開始時から少なくとも上記基本周波数の１周期分に
   相当する所定時間の間上記波形メモリから読み出された
   波形を出力する波形発生装置と、 前記クロックパルスによって駆動され所望の周波数特性
   を有するフィルタの通過信号を前記所定時間に等しい遅
   延時間だけ遅延させる遅延手段を有し、前記波形発生装
   置から出力される波形を入力してこの波形をくり返し循
   環させるループ回路と、 楽音発生開始時から前記所定時間の間は前記波形発生装
   置からの波形を、前記所定時間経過後は前記ループ回路
   の循環波形を選択して取出す選択回路とを具え、前記選
   択回路の動作に従って取出された波形を楽音波形として
   用いるようにしてなる電子楽器。