JPS5911118B2 - 調律用基準周波数信号発生回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、各種の楽器の調律を行なう際に必要とされ
る基準周波数信号を発生する回路に関し、特にピンチや
調律カーブに関するデータをデジタル回路で処理するこ
とにより種々の基準周波数信号を正確、簡単且つ迅速に
発生させうるようにしたものである。

従来、楽器調律器においては、インダクタンス（Ｌ）、
キャパシタンス（Ｑ、抵抗四等の回路定数を変化させて
種々の基準周波数を得るようにしたアナログ回路構成の
基準周波数信号発生回路が広く採用されている。

しかし、これには、基準周波数の変化が連続的である利
点がある反面、（１）基準周波数の安定性や精度が低《
、楽器を±１セント以内に調律するなどということは事
実上不可能であること、（２）ピッチの変化や調律カー
ブにしたがって基準周波数を発生させたい場合にはその
都度補正値表等を参照してＬ，Ｃ，Ｒ等の回路定数を変
化させる必要があり、手続的に煩雑で、多犬な時間と労
力を要すること、（３）発生可能な基準周波数の範囲が
比較的狭いため、特定の音を調律器で調律した後、その
音を基準にして他の音を調律するといった作業を必要と
する場合が多《、このため調律作業の能率が低下される
と共に、全体としての調律精度も低下されることなどの
欠点がある。

この発明の目的は、これらの欠点をな《した新規な調律
用基準周波数信号発生回路を提供することにある。

この発明による回路は、基準となる周波数変更比（分周
比又は逓倍比）データを記憶する第１の記憶装置と、基
準となる周波数変更比データに対してピッチの変化又は
調律カーブにしたがって加えるべき補正に要するデータ
を記憶する第２の記憶装置と、第１及び第２の記憶装置
から読出されるデータを演算して必要な基準周波数に対
応した周波数変更比データを形成する演算回路とを設け
、この演算回路からの出力データに応じて可変周波数発
振回路を制御して所望の基準周波数信号を得るようにし
たことを特徴とするもので、以下、添付図面に示す実施
例について詳細に説明する。

第１図は、この発明による調律装置で利用可能な種々の
調律特性を示すもので、横軸に平均律音階にもとづく周
波数ｆを、縦軸にその周波数からどの程度ずらせて調律
するかをセント値Ｃで表わしたものである。

１は全音域にわたって平坦なものを示し、２は低音域で
はより低《且つ高音域ではより高《調律する場合の一例
を示し、２Ａ又は２Ｂはそれぞれピッチを高く（例えば
Ａ４＝４４４Ｈｚ ）又は低く（例えばＡ４＝ ４４０
Ｈｚ ）設定することによりカーブ２をそれぞれ上又は
下にシフトした場合を示し、３は低音域ではより低く且
つ高音域ではより高く調律する場合の他の例を示す。

この発明による調律装置は、第１図に例示したような種
々の調律特性に適合するように各オクターブの各音名毎
に基準周波数信号を発生させて各音名毎に調律を行なえ
るようにしたもので、１台の装置でピッチの変更又は調
律カーブの変更に対処できる点で非常にユニークなもの
である。

第２図は、上記したような種々の調律特性を発揮できる
ように構成されたこの発明の一実施例による調律装置を
示すもので、１０は楽器音を検知してこれを対応する電
気信号に変換するマイクロホン（ＭＩＣ）のような音響
一電気変換器、１２は音響一電気変換器１０の出力信号
から高周波雑音等を除《フィルタ及びそのフィルタ出力
を増幅するアンプ（ＡＭＰ）等を含む増幅回路、１４は
増幅回路１２の出力信号から基本波を抽出する基本波抽
出回路である。

１６は、あるスケール（音階）の音名を指定する第１の
指定部１６ａ、ピッチを指定する第２の指定部１６ｂ１
オクターブを指定する第３の指定部１６ｃ、調律カーブ
を指定する第４の指定部１６ｄを含む周波数指定操作回
路であって、図示しないキースイッチ等の操作子の操作
に応じて音名指定信号ＮＴ、ピッチ指定信号ＰＴ、オク
ターブ指定信号ＯＣ１調律カーブ指定信号ＴＣからなる
基準周波数指定信号ＦＳを送出するようになっている。

１８は、基準周波数指定信号ＦＳによって指定される基
準周波数の信号ｆ。

を発生する基準周波数信号発生回路であって、その詳細
は第３図について後述される。

基本波抽出回路１４かも送出される基本波信号ｆと、基
準波数信号発生回路１８から送出される基準周波数信号
ｆ。

とは、比較回路２０で比較され、比較回路２０は、比較
人力ｆ及びｆ。

の差に応じた比較出力を表示装置２２又は自動調律系２
４に供給するようになっている。

表示装置２２は、被調律周波数ｆの基準周波数ｆ。

かやのずれを、例えばセント値でデジタル表示するよう
になつており、自動調律系２４は、被調律周波数ｆの基
準周波数ｆ。

からのずれを最小にするように調律ピン等を自動的に回
転駆動するものである。

従って第２図の調律装置によれば、周波数指定操作回路
１６で適宜キースイッチ等の操作子を操作することによ
り各オクターブの各音名毎に所望の調律特性に適合した
基準周波数ｆ。

を発生させ、この基準周波数ｆ。

と被調律周波数ｆとのずれを検知し、そのずれ信号を表
示又は自動調律に供することができるものである。

次に、第３図を参照して基準周波数信号発生回路１８の
詳細を説明する。

可変周波数発振回路３０は、水晶発振器等の安定な固定
発振器（ＯＳＣ）３２と、このＯＳＣ３２から発生され
る周波数信号ｆＳを、制御入力としての分周比データＤ
Ｓが示す分周比で分周するプログラマブル・カウンタか
もなる可変分周回路３４とをそなえており、可変分周回
路３４から送出される周波数信号ｆＴはオクターブ用分
周器回路３６セ適宜オクターブ分周される。

ゲート回路３８は、第２図の周波数指定操作回路１６か
ら供給されるオクターブ指定信号ＯＣに応じて分周器回
路３６の各分周段からの周波数信号を導出するもので、
トップオクターブに関しては周波数信号ｆＴをそのまま
導出すると共に、下位オクターブに関しては対応する分
周段からの周波数信号（ｆＴの１／２、１／４、１／８
等）をそれぞれ導出するように作用する。

ゲート回路３８の出力信号ｆ。

は基準周波数信号であり、第２図の比較回路２０に供給
される。

一方、可変分周回路３４に供給される分周比データＤＳ
を形成するための回路においては、リード・オンリイ・
メモリ（ＲＯＭ）４０，４４，４８と、デコーダ４２，
４６と、全加算器５０ ，５２とが設けられており、第
２図の周波数指定操作回路１６から音名指定信号ＮＴ、
ピッチ指定信号ＰＴ、オクターブ指定信号ＯＣ，調律カ
ーブ指定信号ＴＣが供給されている。

ＲＯＭ４０は、音名指定信号ＮＴによって指定されるＣ
，Ｃ＃・・・・・・Ｂの各音名に対応したトップオクタ
ーブの基準周波数を得るために必要な分周比データを記
憶しており、音名指定信号ＮＴが特定の音名を指定する
たびにその音名に対応した分周比データが読出されるよ
うになっている。

なお、この例では、音名指定信号ＮＴが符号化されてい
ない場合を例示してあるが、音名指定信号ＮＴが符号化
されていてもよく、その場合には適当なデコーダを介し
てＲＯＭ４０に入力させればよい。

デコーダ４２は、音名指定信号ＮＴとピッチ指定信号Ｐ
Ｔとに基づいてＲＯＭ４４の番地指定信号を形成するた
めのもので、音名とピッチとの組合せに応じてＲＯＭ４
４のデータ読出番地を指定するようになっている。

ＲＯＭ４４は、ピッチ指定信号ＰＴで指定されるピッチ
に対応して各音名毎にＲＯＭ４０の分周比データに対す
る補正値データを記憶するもので、デコーダ４２からの
番地指定信号に応じて、指定されたピッチに関する補正
値データが各音名毎に読出されるようになっている。

デコーダ４６は、音名指定信号ＮＴとオクターブ指定信
号ＯＣと調律カーブ指定信号ＴＣとに基づいてＲＯＭ４
８の番地指定信号を形成するためのもので、音名とオク
ターブと調律カーブとの組合せに応じてＲＯＭ４８のデ
ータ読出番地を指定するようになっている。

ＲＯＭ４Ｂは、調律カーブ指定信号ＴＣで指定される調
律カーブに対応して各オクターブの各音名毎にＲＯＭ４
００分周比データに対する補正値データを記憶するもの
で、デコーダ４６からの番地指定信号に応じて、指定さ
れた調律カーブに関する補正値データが各オクターブの
各音名毎に読出されるようになっている。

ＲＯＭ４４及び４８からそれぞれ読出された補正値デー
タは全加算器５０で相互に加算され、全加算器５０から
の相データは全加算器５２に一方の加算入力として供給
される。

全加算器５２の他方の加算入力としては、前述のＲＯＭ
４０からのトップオクターブの分周比データが供給され
ており、全加算器５２は、両加算入力を合計して分周比
データＤＳを形成する。

この分周比データＤＳは、トップオクターブの分周比デ
ータに対してピッチ又は調律カーブに関する補正値デー
タを加算したものであるので、トップオクターブの各音
名に対応した分周比をピッチ又は調律カーブに照らして
補正したものを指示することになる。

なお、ＲＯＭ４０に記憶したデータによって特定される
ピッチ及び調律特性（第１図の符号１で示されるもの）
に対応した基準周波数を得たい場合には、ＲＯＭ４０の
出力データに対して特別に補正を加える必要がないので
、この補正に関するデータはＲＯＭ４４及び４８に記憶
させな《てもよい。

ココで、ＲＯＭ４０からの分周比データの補正を行なう
にあたり、分周比データＤＳの示す値がＮからＮ＋１に
増加したものとすると、（Ｎ＋１）／Ｎなる比が第３図
の回路における特定音名に関する最隣接周波数間の隣接
度を決定することになる。

すなわち、Ｘセントきざみの周波数を得るには、セント
値の定義により が最低条件である。

必要な最大周波数をｆｍとし、発振源周波数をｆ８ と
すると、ｆｍ≦ｆｓ／Ｎであるから、Ｘを１セントとし
、ｆｍをＢ７の音名に対応した約４ＫＨｚ とすると、
Ｎ＞１．７３０、ｆ ｓ＞ ６． ９ Ｍ｝ｆｚ と
なる。

次に、このような前提において、第３図の回路の具体例
を説明する。

まず、ＯＳＣ３２の水晶発振周波数はｆ Ｓ ＞ ６．
９ ＭＨｚ に設定される。

また、可変分周回路３４を構成するプログラマブル・カ
ウンタとしては、Ｎ＞１７３０であるが、Ｂ７ と同一
オクターブ内の最低音Ｃ７ とＢ７ との周波数比が倍
近くあるので、１２ビットのものが必要である。

さらに、調律カーブをｎ１種類、ピッチをｎ２種類とし
てピアノの８８鍵を調律しようとすると、１２ビットの
データが８８ Ｘ ｎ， Ｘ ｎ２ワードとなり、これ
を１つのＲＯＭに記憶させる場合にはＲＯＭ及びその周
辺回路（デコーダなど）が大型化してこれをワンチップ
にＩＣ化するには相当の困難を伴う。

しかしながら、この発明による第３図の回路によれば、
ＲＯＭ４０にはトップオクターブの１２音に対応する分
周比データを記憶させると共にＲＯＭ４４及び４８には
該分周比データに対する補正値データを記憶させ、 ＲＯＭ４０，４４，４８からのデータをデジタル演算す
ることにより、指定音名に対応する分周比データＤＳを
形成するようにしているので、ＲＯＭ４０，４４，４８
のメモリ容量が非常に少な《てすみ、第３図の回路を水
晶発振子などは別にしてワンチップＩＣ化することが可
能になる。

すなわち、ＲＯＭ４０としては、１２ビットのデータが
１２音名分記憶できるようなメモリ容量のものでよい。

また、ＲＯＭ４４は、ＲＯＭ４０で特定されたピッチを
音名毎に補正するために設けられたものであるから、Ｒ
ＯＭ４０で特定されたピッチに関するデータは記憶する
必要はな《、その分だけメモリ容量は少なくてよい。

そして、回路を簡略化するためにはＲＯＭ４０で特定さ
れたピッチを最大又は最小のものと扱うようにすればよ
《、こうすると、記憶データの符号はプラス又はマイナ
スの一方に統一できる。

一例として、ピッチをＡ４の音名に関して４４０〜４
４ ５ Ｈｚまで６段階に変化させる（Ｔ１２＝６）場
合には、４ ４ ０ Ｈｚと４４５Ｈｚとの間にあるず
れは約２０セントであるから、データのビット数として
６ビットで足りる。

従って、との場合のＰＯＭ４４のメモリ容量としては、
６ビット×５（ピッチ調整度数）Ｘ１２（音名）のもの
でよい。

さらに、ＲＯＭ４８は平坦な調律特性（第１図の符号１
のもの）からのセントずれを補正値として記憶するもの
であり、平坦な調律特性に対応したデータを記憶する必
要はないから、その分だけメモリ容量は少なくてよい。

ピアノの例では、平坦な調律特性に対して約±３０セン
トのずれを生じさせる必要があるので、データビット数
としては７ビット程度必要であり、そのうちの１ビット
を符号表現のために使うようにする。

従って、この場合のＲＯＭ４Ｂのメモリ容量としては、
７ビット×８８（鍵）Ｘｍ（ｎ１−１ に相当）のも
のでよい。

ところで、全加算器５０は、ＲＯＭ４４及び４８からの
データを演算するものであるので、６ビットのもので十
分である。

ＲＯＭ４Ｇ，４４，４８のデータの演算方法としては種
々のものが考えられるが、この例のようにＲＯＭ４４及
び４８のデータを先に演算するのがビット数の減少とい
う点から有利である。

また加減算器を使わず、加算器のみで演算可能なように
ＲＯＭ４４及び４８に入れてお《マイナスのデータは予
め補数表現のものに変換しておいた方が好ましい。

全加算器５２は、ＲＯＭ４０からの１２ビットのデータ
と全加算器５０からの６ビットのデータとを加算するも
のであるので、１２ビットのもので十分である。

なお、全加算器５０及び５２０ビット数の差によって全
加算器５２０片方の入力の−Ｅ位ビットが余るが、これ
はＲＯＭ４４及び４８内のデータの符号ないし全加算器
５０の状態によって全加算器が減算機能をもたなくても
よいように適宜コントロールする。

一例として、調律カーブ３種類、ピッチ６種類としてピ
アノの８８鍵調律用に±１セントきざみに基準周波数信
号を発生させるように第３図の回路を具体化した場合、
分周比データを１つのＲＯＭに記憶させるのに比べて約
９０％もメモリ容量を低減させることができ、デコーダ
も小型化できた。

このため、第３図の回路は、水晶発振子及びそのチュー
ニングのための若干の部品を外付けする以外は１つの半
導体チップにＩＣ化（ＬＳＩ化）することができ、第１
図の調律装置は全体として手のひらにのる程度に小型軽
量化された。

上記した第３図の回路によれば、全加算器５２から送出
される分周比データＤＳによって可変分周回路３４を制
御し、その分周比を指定することによって可変分周回路
３４の出力側には１・ツプオクターブの各音名に対応し
た形で、又はトップオクターブの各音名に関してピッチ
調整ないし調律カーブによる補正を適宜付加した形で周
波数信号ｆＴが取出され、この周波数信号ｆＴを分周器
回路３６で必要に応じて適宜オクターブ分周し且つゲー
ト回路３８で適宜導出することにより、周波数指定操作
回路１６（第２図）で指定したものに対応する基準周波
数信号ｆ。

が得られるものである。

そして、この基準周波数信号ｆ。は、ピッチの変更ない
し調律カーブの変更に応じた形で各オクターブの各音名
毎に発生されるので、これに基づいて動作する第２図の
調律装置は、第１図に例示したような種々の調律特性に
応じた調律操作を正確、簡単且つ迅速に行なうことがで
きるものである。

第４図は、第３図の回路において使用可能な他の可変周
波数発振回路６０を示すもので、６２は水晶発振器等の
安定な固定発振器（Ｏ Ｓ Ｃ）、６４は一方の入力端
にＯＳＣ６２からの周波数信号ｆ。

Ｓが供給される位相検波回路（Ｐ Ｄ） 、６ ６はＰ
Ｄ６４の出力信号からりプル分を除去して直流出力を発
生するローパスフィルタ（ＬＰＦ）、６８はＬＰＦ６６
の出力信号で発振周波数が制御され、ＯＳＣ６２の出力
周波数ｆ。

Ｓ のＫ倍の周波数で発振する電圧制御型可変周波数発
振器（ＶＣＯ）、７０はＶＣＯ６８からの周波数信号を
１／Ｋ分周するプログラマブル・カウンタからなる分周
器であり、分周器１０の分周出力はＰＤ６４の他方の入
力端に供給されている。

すなわち、第４図の回路は、ＰＬＬ （フエーズ・ロッ
ク・ループ）を用いた周波数逓倍回路として動作するよ
うになっており、ＶＣ０６８の出力端からは安定した周
波数逓倍出力Ｋｆｏ８が得られるものである。

そして、この回路を第３図の回路で用いるにあたっては
、分周器７００制御入力として、周波数逓倍比Ｋを示す
データＤ Ｓ’を加えるようにする。

この逓倍比データＤ Ｓ’は、第３図の回路で形成でき
るが、そのためにはＲＯＭ４０，４４．４８のデータを
逓倍比Ｋに関して定めなおせばよい。

以上に詳述したように、この発明の調律用基準周波数信
号発生回路によれば、次のような優れた作用効果が得ら
れる。

（１）単一の回路でありながら、多機能である。

すなわち、平坦な調律特性、種々のピッチあるいは種々
の調律カーブに応じて任意のオクターブの任意の音名に
対応した基準周波数が得られる。

このことは、調律に要する時間と労力を大幅に低減させ
るのを可能にする。

（２）安定な固定発振器とデジタル回路との組合せであ
るため、動作の安定性が高《且つ高精度であり、とのた
め、例えば従来不可能であった±１七ンｌ・程度の調律
を安定して行なうことができる。

（３）複数のＲＯＭと演算回路とを組合せて周波数変更
比（分周比又は逓倍比）データを形成するようにしてい
るので、これを単一のＲＯＭに記憶させて読出すように
した場合に比べて、メモリ容量が極めて少なくてすみ且
つ周辺回路も簡単になって基準周波数信号回路の大幅な
小型化が可能であり、このことは、調律装置全体をコン
パクト且つ軽量に構成する上で非常に有利である。

（４）トップオクターブの各音名毎に形成した周波数信
号を適宜オクターブ分周することにより他のオクターブ
の各音名に対応した基準周波数を得るようにしたので、
これを全オクターブの各音名に対応して直接的に得るよ
うにした場合に比べて、回路構成が大幅に簡略化され、
このことは、調律装置の小型化及び軽量化を達成する上
で非常に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による調律装置の調律特性図、第２
図は、この発明の一実施例による調律装置を示すブロッ
ク図、第３図は、第２図の装置における基準周波数信号
発生回路の詳細を示す回路図、第４図は、第３図の回路
において使用可能な他の可変周波数発振回路を示す回路
図である。 １６・・・・・・周波数指定操作回路、１８・・・・・
・基準周波数信号発生回路、３０ ， ６０・・・・・
・可変周波数発振回路、３６・・・・・・オクターブ用
分周器回路、３８・・・・・・基準周波数信号導出用ゲ
ート回路、４０，４４、４８・・・・・・リード・オン
リイ・メモリ、４２，４６・・・・・・デコーダ、５０
，５２・・・・・・全加算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）あるスケールの音名と、ピッチ及び調律カーブ
   の少なくとも一方のものとを指定する操作に基づいて、
   発生すべき基準周波数を指定する周波数指定信号を送出
   する周波数指定操作回路と、（ｂ）この周波数指定操作
   回路で指定される各音名に対応した基準周波数を得るた
   めに必要な周波数変更比データを記憶する第１の記憶装
   置と、（Ｃ）前記周波数指定操作回路で指定されるピッ
   チ又は調律カーブに対応して前記周波数変更比データに
   対する補正値データを記憶する第２の記憶装置と、（ｄ
   ）前記周波数指定信号によって指定される基準周波数を
   得るために必要な周波数変更比データを、前記第１の記
   憶装置から読出される周波数変更比データと、前記第２
   の記憶装置から読出される補正値データとをデジタル演
   算することにより形成する演算回路と、（ｅ）この演算
   回路から送出される周波数変更比データに基づいて発振
   源周波数に適宜変更を加えることにより、指定された基
   準周波数をもった基準周波数信号を出力する可変周波数
   発振回路とを具備することを特徴とする調律用基準周波
   数信号発生回路。 ２（ａ）あるスケールの音名と、オクターブと、ピッチ
   と、調律カーブとを指定する操作に基づいて、発生すべ
   き基準周波数を指定する周波数指定信号を送出する周波
   数指定操作回路と、（ｂ）この周波数指定操作回路で指
   定されるトップオクターブの各音名に対応した基準周波
   数を得るために必要な周波数変更比データを記憶する第
   １の記憶装置と、（ｅ）前記周波数指定操作回路で指定
   されるピッチに対応して各音名毎に前記周波数変更比デ
   ータに対する補正値データを記憶する第２の記憶装置と
   、（ｄ）前記周波数指定操作回路で指定される調律カー
   ブに対応して各オクターブの各音名毎に前記周波数変更
   比データに対する補正値データを記憶する第３の記憶装
   置と、（ｅ）前記周波数指定操作回路で指定される各オ
   クターブの各音名に対応した基準周波数を得るために必
   要なトップオクターブの各音名に関する周波数変更比デ
   ータを、前記第１の記憶装置から読出される周波数変更
   比データと、前記第２及び第３の記憶装置からそれぞれ
   読出される補正値データとをデジタル演算することによ
   り形成する演算回路と、（ｆ＞この演算回路から送出さ
   れる周波数変更比データに基づいて発振源周波数に適宜
   変更を加えることにより、トップオクターブの各音名に
   関する周波数信号を出力する可変周波数発振回路と、（
   ｇ）前記周波数指定操作回路で各オクターブが指定され
   るのに応じて前記可変周波数発振回路からの周波数信号
   をトップオクターブについてはそのまま、下位オクター
   ブについては適宜分周してそれぞれ導出することにより
   、指定された基準周波数をもった基準周波数信号を出力
   する出力回路とを具備することを特徴とする調律用基準
   周波数信号発生回路。