JPS5898787A

JPS5898787A - 楽曲演奏装置

Info

Publication number: JPS5898787A
Application number: JP56198021A
Authority: JP
Inventors: 繁規今井; 敏松本; 泰裕堀田; 鵜野　高明
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1981-12-08
Filing date: 1981-12-08
Publication date: 1983-06-11

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音階データ、音符長データ
等を記憶し、これらのデータの読出しに従って曲を再生
する楽曲演奏装置に係る。

この楽曲演奏装置として、曲情報を記憶する半導体メモ
リー（一般にはＲＯＭ、ＲＡＭが適当である）を交換可
能とし、またその内の複数曲から任意のものを選択して
適宜再生する、いわゆる「半導体カラオケ」としての応
用が提案される。

現在、広く市販されまた使用されているカセットテープ
による“カラオケセット”では、音階の変更は不可能で
あり、素人がカラオケをうたう場合向の音程に合わない
ことが多々あり、広範囲、特に素人への利用の防げにな
っていた。仮に、現状の“カラオケセット”においてテ
ープ速度を変えても、曲演奏のテンポが変化するだけで
あって、テンポを落とすと音程全体が下がり、テンポを
上げると音程全体が高くなってしまった。すなわち、各
音階に対する周波数比が一定でないため、テンポを変え
れば再生される音程にずれが生じ、曲の演奏自体がその
音楽的効果をなくしてしまうものであった。

本発明は、音階、音符長が全く別個に制御されるもので
あって、外部よりの操作でメモリーから読出される音階
データを適宜演算し、演算した音階データで対応する周
波数信号を発生し得るようにし、音階の制御、すなわち
曲の移調又は転調を容易にして、またテンポの変更にも
関わらず、所定の音階で曲が演奏されるようにしたもの
である。

以下図面に従って本発゛明装置の一実施例を説明する。

なお、本実施例では、エンベロープ及びエンベロープ内
の基本波形を指定して、楽器音を含む様々な音色で曲を
再生し得るようにしており、音色（おんしよく）豊かに
曲を再生することができる。

第１図は本発明装置の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．外部入力回
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から出力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
ッチ入力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、Ｂφ〜Ｂ１５の１６ビツトで
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Ｂ８．Ｂ９　
（２ビツト）・・・・・・オクターブビットＢ　＋ｏ　
＋　Ｂｌｔ　（２ビツト）・・・・・・楽器組換えビ１
．トＢ１２．Ｂ１３（２ビツト）・・・・・・音の強弱
ビットＢ１４（１ヒツト）・・・・・・音響効果ビット
１ｈｓ（１ビツト）・・・・・・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〉１）まず、入力回路４の曲指定用スイッチにより曲が選
択される。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〜Ｂｓ　（音階ビット）、Ｂ８〜Ｂ１１（オクターブ
ビット、楽器組換えビット）の８ビツトはトーン・ジェ
ネレータ部２へ、また、８４〜Ｂ７　（音符長ビット）
　＋　Ｂｘｏ＝Ｂｔ４（楽器組換えビット、音の強弱ビ
ット、音響効果ビット）の８ビツトはエンベロープ発生
部８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。Ｂ１５ビツトに”１″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＠Ｏ′
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２に伝達された８ビツトの
うち、Ｂφ〜”　３　ｅ　”　８　＋　８９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ＩＪ−
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Ｂ−〜Ｂ５１Ｂ８１Ｂ９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２−２により各オクターブに対
応する基本周波数ｆ０１〜ｆｏ４の一つが選択される。

分周回路２−１は発振・分周回路１に接続され、そのバ
イナリ出力より倍々（＋、２，４．８倍）の基本周波数
ｆ０１〜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
ｏｉ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ビットバイナリ分周出力は、−数回路２−４
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２−５からの同じく９ビ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をリセツトする。

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、５００
ＫＨｚの基準周波数に対して分周比が４７８〜２５３の
間（バイナリフードで９ビツトにより表現できる）の１
２値であるとすると、１０４６〜＋　９７５Ｈ２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、次段基本波形メモり　−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
ウンターとして動作する。

基本波形メモリー２−８は８ビツト構成、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−ブセレクタ２
−２．一致回路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２二８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変換されて音信号の基本波形を形成する。

また、基本波形メモＩＪ　−２−８には曲情報メモリー
７からＢｌｏｙＢｕの２ビツト、エンベロープ発生部３
の分周回路３ヨ７の上位２ビツトバイナリ分周出力Ｃを
入力している。Ｂｌｏ、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ビ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等を付加したもの
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８ビツトについ
てＳＲ４〜Ｂ７の４ビツ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ビツトはｉｉ組換用の制御ビ・ノド
とシテエンベロープ波形メモリー３−８に、またＢ１２
　、　Ｂ１３　、　Ｂ１４　の３ビツトは音の強弱、音
響効果（トレモロ）制御用ビットとして演算回路８−９
に入力される。

７）エンベロープ発生部８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ビツ
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ＩＪ　−
３−３の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ＩＪ　−８−６はＢ４〜Ｂ７の４
ビツトをアドレス指定として、各音符長に対応する８ビ
ツトの分周比云−夕を選択し出力する。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。このパ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、ｌ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。

９）エンベロープ波形メモリー３−８は、８ビット構成
、３２ステツプで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ＩＪ　−３−８
のいわゆるアドレスカウンターとなっており、５ビツト
のバイナリ分周出力により、ｌ音符長につきエンベロー
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。

エンベロープ波形メモリー３−８に入力されたＢＩＯ，
Ｂｌｌ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。

＋０）エンベロープ波形メモリー８−８から読出される
データは、演算回路８−９においてＮ　Ｂ１２＋Ｂ１３
の強弱ビットデータに基づく乗算及びＢ１４の音響効果
（トレモロ）ビットデータに基づく加減算を行ない、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−】ＯでＤ／Ａ変
換されエンベロープを発生する。

１１）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を介して放音される
。

１２）なお、分周回路３−７で３２ステツプ（１つノエ
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では次の曲情報ビ
ットパターンが読出され、上記ｌ）〜１２）の動作を繰
返す。

１Ｂ）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、Ｂ１５ビツトに“１”
が出力されると、コントロール回路５より停止の信号が
出力され、各分周回路２−１．２−３゜２−７．３−１
．３−４．３−７をリセットするとともに１゛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ビットＸ１２音階基本波形メモリー２−８・・・８ビツトＸＩ６ステツ、プｘ４基本波形（ただし、Ｃによる波形選択制御がない場合）音符長分局比メモリー３−８・・・８ビツト×１最短音符長音符長分局比メモリー８−６・・・８ビツトＸ１６音符長エンベロープ波形メモリー３−８・・・８ビットＸ、１２ステツプ×４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）ｆ弦波、（ｂ）鋸波、（Ｃ）矩形
波、（ｄ）三角波等がある。基本波形メモ１．１−２−
８には、これら波形の１周期分が１６分割されて、８ビ
ー：）、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ビツト、８２
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。

（２）から構成されることとなる０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。

移調・転調、テンポ調整について以下に更に詳しく説明
する。

〈移調・転調、テンポ調整〉音Ｎテータｃ、Ｂφ〜Ｂ３ビット）のコード図を第６図
に、音符長データ（８４〜Ｂ７ビツト）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ビ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“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って設定され
る。

音階の移調・転調は上記のフ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）〜”
１１１１″（コードＦＨ）で表わされ、変ニ長調の１オ
クターブは”ｏｔｏｔ”（コード５Ｈ）〜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ｌオクターブは、１オクターブ下の
＠１目１″（コードＦＨ）、同オクターブの１０１０１
（コード４Ｈ）〜”１ｒ＋ｏ’（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−少の上下は、上記の加減算で“０１００”（コ
ード４Ｈ）〜”Ｈｌｌ”（コードＦＨ）のキャリー及び
ボローで表わされる。

第８−図にトーン・ジェネレータ部２の加減算回路２−
６の詳細及びその周辺回路を示す。

実施例でＧオキ音階で上下１〜６音ずらせて移調・転調
を行なうようにしている。入力回路４のスイッチＳ１は
単一パルス発生回路ＯＰＩを介してその操作毎にＤタイ
プフリップフロップＤＦ／Ｆを制御し、Ｑ出力信号Ｓｏ
の“０′で上方・＼の、また１１”で下方への移調・転
調を指示する。スイッチＳ２は移調・転調の音数を設定
するもので、単一パルス発生回路ＯＰ２を介しそＱ操作
数を３ビツトバイナリフリツプフロツプＢＦ／Ｆでカウ
ントするようにしている。３ビツトの出力信号Ｑ□、Ｑ
２１Ｑ３はバイナリコードで移調・転調の音数を表わす
ことになる。

加減算回路２−６は４つの４ビツト加算器ＡＤＩ。

ＡＤ２．ＡＤ３．ＡＤ４及び４ビツト比較器ＣＯとから
構成される。減算は加算器ＡＤのＢ入力端を１１１の補
数化し、またＣ１ｎ（キャリー人力）端子に“ビを加え
ることによって行なう周知の方法を採用している。

ＤタイプフリップフロップＤＦ／ＦのＱ出力信号Ｓｏが
０″（上方への移調・転調）のとき、通常の加算処理が
行なわれる。移調・転調のためＱ１〜Ｑ３ビットに１〜
６の任意の音数が設定されていれば、曲情報メモリー７
から音階データ（Ｂ−〜Ｂ３）ピットが読出される毎に
、加算器ＡＤＩにおいて順次設定された音数が加算され
る。

キャリーがあるとき（加算結果が“１１１１”（コード
ＦＨ）以上のとき）は、加算器ＡＤ２において、曲情報
メモリー７から読出されるオクターブデータ（Ｂ８．Ｂ
９ピット）に＋１され、移調・転調により１オクターブ
上がったことを示す。しかし、キャリーがあるとき、１
オクターブの音階を”０１００″（コード４Ｈ）〜１目
目”（コードＦＨ）で表わしているため、加算された音
階データに更に４（コード４Ｈ）を加算して補正するこ
とが必要である。

キャリーＣｏが出力されたときＱ４信号は“１″で１加
算器ＡＤ３において４が加算される。

ＤタイプフリップフロップＤＦ／ＦのＱ出力信号Ｓｏが
１１”（下方への移調・転調）のとき、加算器ＡＤ、に
おいて減算が行なわれる。この減算において減算結果が
８　（”００１１”）以下の場合、オクターブデータ（
Ｂ８＃Ｂ９ビット）に−１し、また上記音階データの減
算結果に更に４（”０１００”）を減算して補正しなけ
ればならない。４（’０１００″）の減算はＱ４信号カ
ケｌ″のとき加算器ＡＤ３において行なわれる。Ｄタイ
プ７リツブフロツブＩＦ／Ｆ−のＱ出力信号ＳＯが＠ｌ
”であるので、キ、　１．１−ｃ。

が“θ″のとき、または比較器ＣＯにより音階データの
減算結果が３（“００１１”）〜ｏ　（”ｏｏｏｏ”）
の範囲内であることを検出したときＱ４信号が“１”と
なる。

この種の減算処理では、Ｂφ〜Ｂ３ビットデータがＱ３
〜Ｑ１ビットデータより大きいときキャリーＣｏ（＠１
’）が出力される。しかし、減算結果が３じ００１１”
）〜Ｏ（”０ｏｏｏ”）の範囲のとき、キャリーＣｏは
“ｌ”であるが比較器ＣＯによりこの範囲であることが
検出され、Ｑ４信号はｌ”である。また、Ｂ−〜Ｂ３ビ
ットデータがＱ３〜Ｑｌピットデータより小さい場合（
例えばドの音階データ“０１００”（コード４ｍ（）が
出力され、５又は６音下方の移調・転調が設定されてい
るとき、または戸、し１の音階データ“０１０１″（コ
ード５Ｈ）が出力され、６音下方の移調・転調が設定さ
れているとき）、減算結果はθ以下の数値を表わす１回
り下の”１１１ビ（コードＦＨ）又は＠】】ｌｏ’（コ
ードＥＨ）となりキャリーＣｏは出力されない。

すなわち、この場合もＱ４信号は１１″となる。

このようにして減算結果が３（“００１１”）以下の場
合、加算器ＡＤ３において更に４（０１００”）を減算
して補正される。

オクターブ制御用の加算器ＡＤ２．ＡＤ４は、減算処理
においてＢ１ｔＢ２端子に１１″が加えられるので、キ
ャリー人力Ｃｉｎのない場合のみ−１の減算が行なわれ
る。減算結果が３　（”００１１”）−＝−０（“００
００″）の場合、加算器ＡＤ１からはキャリーＣＱ（”
１″）が出力され、加算器ＡＤ２では−１の減算を行な
わない。しかし、加算器Ａｌ５ａにおける補正のための
減算で、Ａｏ−Ａ３端子入力されるデータが４（“０１
００”）以下であるのでキャリーＣｏは出力されない。

従って、この場合は、加算器Ａ　ＩＪ４で７１の減算が
行なわれ、オクターブはここで曲情報メモリー７から読
出されたものより一つ下に指定される。

減算結果がθ以下を表わす”＋１１１”（コードＦＨ）
、”１１１ｏ”（コードＥＨ）である場合は、加算器Ａ
Ｄ、においてキャ＋）−（０が出力されず、加算器ＡＤ
２で−１の減算が行なわれる。この場合、加算器ＡＤ３
の補正のための減算では加算器ＡＤａからキャリーＣＯ
が出力されるので、加算器ＡＤ４では−１の減算を行な
わない。これによって、減算結果がθ以下を表わす場合
も１オクターブ下に指定される。

本実施例では、半音部を含めド〜シの音階を、”　０１
００　’（コード４Ｈ）〜＠１１１ビ（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。

テンポも同様な構成の加減算回路３−１１により、６ビ
ツト分周比メモ＋Ｊ−３−３の出力に任意数（／＜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。

以山のように本発明によれば、移調・転調を何ら支障を
きたすことなく容易に行なうことができるものであり、
１半導体カラオケ”等に応用して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
（幇〜（４）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図の加減算回路周辺を詳細に示
す要部ブロック図である。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、　４・・・外
部入力回路、　５・・・コントロール回路、　６・−・
アドレスカウンター、　７・・・曲情報メモリー、　９
・・・アンプＳ　　１０・・・スピーカー、　２−６・
３−１１・・・代理人　妻部乎　垣　＋　φ　窪

Claims

【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するメモリ一手段を有し、前記
メモリ一手段からの曲情報の読出しに応じ、前記音階デ
ータに対応して各音階の周波数信号を発生する手段と、
前記音符長データに対応して前記メモリ一手段の読出し
期間を制御し前記各音階の音符長を設定する手段と、外
部より制御され前記読出された音階データを演算し、該
演算された音階データを前記各音階の周波数信号発生手
段に供給する手段とを備えてなることを特徴とする楽曲
演奏装置。