JPS5931720B2 - Octave conversion method - Google Patents

Octave conversion method

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JPS5931720B2
JPS5931720B2 JP53071270A JP7127078A JPS5931720B2 JP S5931720 B2 JPS5931720 B2 JP S5931720B2 JP 53071270 A JP53071270 A JP 53071270A JP 7127078 A JP7127078 A JP 7127078A JP S5931720 B2 JPS5931720 B2 JP S5931720B2
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JP
Japan
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signal
envelope
sound source
source signal
octave
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JP53071270A
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Japanese (ja)
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JPS54162535A (en
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六郎太 「まん」谷
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Nippon Gakki Co Ltd
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Nippon Gakki Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電気ピアノなどに使用して好適な楽音のオク
ターブ変換方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an octave conversion method for musical tones suitable for use in electric pianos and the like.

従来、ある楽器の音色を有する楽音信号をオクターブ変
換するには基本波の波形とエンベロープ波形とを分離し
、基本波を分周して周波数をてい減した後エンベロープ
成形を行なつていたが、このような方法によると回路構
成が複雑になり、しかも原音らしい忠実度の高い音はな
かなか得られなかつた。このような従来の問題点を解決
するために、原音信号のエンベロープと同じでかつその
基本波が1以上のオクターブだけ低い楽音信号を発生さ
せるようなオクターブ変換方法が出願人によつて提案さ
れている(特願昭53−34540号(特開昭54−1
27301号))。
Conventionally, in order to octave convert a musical tone signal having the timbre of a certain musical instrument, the fundamental waveform and envelope waveform were separated, the fundamental wave was divided to reduce the frequency, and then envelope shaping was performed. This method requires a complicated circuit configuration, and it is difficult to obtain a high-fidelity sound similar to the original sound. In order to solve these conventional problems, the applicant has proposed an octave conversion method that generates a musical tone signal that has the same envelope as the original sound signal and whose fundamental wave is one or more octaves lower. (Japanese Patent Application No. 53-34540
No. 27301)).

このオクターブ変換方法は、楽器の機械的振動を電気的
に検出して得た音源信号と例えば音源信号の半分の周波
数を有する変調信号とを電圧制御増幅器に入力し、乗算
して音源信号と変調信号の周波数の差をとつて例えば音
源信号より1オクターブ低い楽音信号を得るようにした
ものである。この場合、オクターブ変換した楽音信号の
基本波に対する偶数次倍音は、電圧制御増幅器の漏れ信
号を利用したり、また音源信号を直接出力にミキシング
したりして、音源信号を周波数変換しないままとり出し
て得ていた。このため、偶数次倍音は原音信号と全く同
じエンベロープを有することになる。一般に機械的振動
による音は基本波に対して倍音のエンベロープの減衰時
間が短かいが、前記のようなオクターブ変換方法によつ
て得た楽音信号は倍音のエンベロープが基本波のエンベ
ロープと同じ減衰時間を持つため特に立上り時など音量
がある程度大きい場合自然音に近い音色が得られないと
いう欠点があつた。この発明は上記の点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、音の立上り時に偶
数次倍音が多く発生し、しかも原音信号と別のエンベロ
ープで成形することにより自然音に近い音色を有する楽
音信号が得られるようなオクターブ変換方法を提供する
ことにある。
This octave conversion method involves inputting a sound source signal obtained by electrically detecting the mechanical vibrations of a musical instrument and a modulation signal having, for example, half the frequency of the sound source signal into a voltage-controlled amplifier, multiplying the sound source signal, and modulating the sound source signal. The frequency difference between the signals is calculated to obtain a musical tone signal that is, for example, one octave lower than the sound source signal. In this case, the even harmonics of the fundamental wave of the octave-converted musical tone signal are extracted without converting the frequency of the sound source signal by using the leakage signal of the voltage control amplifier or by mixing the sound source signal directly to the output. I was getting it. Therefore, the even harmonics have exactly the same envelope as the original sound signal. In general, sounds caused by mechanical vibration have a shorter decay time for the harmonic envelope than the fundamental wave, but musical tone signals obtained by the above-mentioned octave conversion method have harmonic envelopes that have the same decay time as the fundamental wave envelope. Because of this, it had the disadvantage that it was not possible to obtain a tone close to natural sounds, especially when the volume was high to a certain extent, such as at the start of the sound. This invention was made in view of the above points, and its purpose is to produce a tone that is close to natural sounds by generating many even-order harmonics at the rise of a sound, and by shaping it with an envelope different from the original sound signal. An object of the present invention is to provide an octave conversion method that allows a musical tone signal having the following characteristics to be obtained.

このような目的を達成するために、この発明は音源信号
が所定レベル以上にあるときにエンベロープ発生回路を
動作させてニップロープ信号を発生させ、このエンベロ
ープ信号を変調信号に加えて電圧制御増幅器に入力する
ようにしたものである。
In order to achieve such an objective, the present invention operates an envelope generation circuit to generate a nip rope signal when the sound source signal is at a predetermined level or higher, adds this envelope signal to a modulation signal, and inputs it to a voltage control amplifier. It was designed to do so.

以下、この発明を実施例に基づいて詳細に説明する。Hereinafter, this invention will be explained in detail based on examples.

第1図はこの発明に係るオクターブ変換方法の一実施例
を用いたオクターブ変換回路のプロツク回路図である。
FIG. 1 is a block circuit diagram of an octave conversion circuit using an embodiment of the octave conversion method according to the present invention.

電気ピアノなどの弦振動をピツクアツプで検出した音源
信号を入力端子Tiから入力すると、この音源信号はフ
イルタ1によつて所定の周波数が強調された後、電圧制
御増幅器(VCA)2に入る。
When a sound source signal obtained by picking up string vibrations of an electric piano or the like is input from an input terminal Ti, a predetermined frequency of this sound source signal is emphasized by a filter 1 and then input to a voltage control amplifier (VCA) 2.

一方変調入力端子Tmに電子回路で発振された矩形波の
変調信号を入力すると、この変調信号はフイルタ3によ
つて不要の高調波が除去され正弦波に近い波形となつて
ミキシング回路4を経て電圧制御増幅器2に入る。これ
によつて音源信号は変調信号と乗算処理されてオクター
プ変換がなされ、フイルタ5によつて不要の高次高調波
が除去された後、音源信号からオクターブ変換された楽
音信号が出力端子T。から出力される。このとき、電圧
制御増.幅器2は入力信号の一部がそのまま漏れ信号と
なつて出るいわゆる加算機能も有しているので、音源信
号の一部はオクターブ変換されずそのまま楽音信号の内
に入つて出力端子T。から出力される。なお、ここで、
漏れ信号は必要に応じ、フイルタ.アツテネータで除去
あるいは減衰させることもできる。ここで、エンベロー
プ発生回路の説明に入る前に電圧制御増幅器2における
オクターブ変換の基本作用を式を使つて説明する。
On the other hand, when a rectangular wave modulation signal oscillated by an electronic circuit is input to the modulation input terminal Tm, unnecessary harmonics are removed from this modulation signal by the filter 3, and the waveform becomes close to a sine wave and is passed through the mixing circuit 4. It enters the voltage controlled amplifier 2. As a result, the sound source signal is multiplied by the modulation signal and subjected to octave conversion, and after unnecessary high-order harmonics are removed by the filter 5, the musical tone signal octave converted from the sound source signal is sent to the output terminal T. is output from. At this time, voltage control is increased. Since the spanner 2 also has a so-called addition function in which a part of the input signal is output as a leakage signal, a part of the sound source signal is not octave converted and enters the musical tone signal as it is and is sent to the output terminal T. is output from. Furthermore, here,
Filter the leakage signal as necessary. It can also be removed or attenuated with an attenuator. Here, before going into the explanation of the envelope generation circuit, the basic operation of octave conversion in the voltage control amplifier 2 will be explained using equations.

いま、電圧制御増幅器2の特性を次のように設定する。Now, the characteristics of the voltage control amplifier 2 are set as follows.

(ただし、VO=楽音信号電圧、Vi=音源信号電圧、
A=増幅度、Vm=変調信号電圧、α、C=定数)ここ
で、音源信号の基本周波数をFi、変調信号の周波数を
Fmとすると、音源信号電圧Viおよび変調信号電圧V
mは次の式になる。
(However, VO = musical tone signal voltage, Vi = sound source signal voltage,
A = amplification degree, Vm = modulation signal voltage, α, C = constant) Here, if the fundamental frequency of the sound source signal is Fi and the frequency of the modulation signal is Fm, the sound source signal voltage Vi and the modulation signal voltage V
m becomes the following formula.

(ただし、E(t)は音源信号のエンベロープを示す関
数)( 1)式に(2)式および(3)、(4)式を代
入すると楽音信号電圧V。
(However, E(t) is a function indicating the envelope of the sound source signal.) Substituting equations (2), (3), and (4) into equation (1) yields the musical tone signal voltage V.

は次の式のようになる。したがつて、楽音信号電圧V。becomes like the following formula. Therefore, the musical tone signal voltage V.

としては、音源信号と同じエンベロープを有し周波数が
( Fm+Fi)の成分と、( Fm−Fi)の成分と
、Fiの成分とからなる電圧が得られることになる。い
ま、変調信号の周波数Fmを音源信号の基本周波数Fi
の半分、すなわちFm=−ユにすると、(5)ク式は次
のようになる。
As a result, a voltage having the same envelope as the sound source signal and consisting of a frequency component of (Fm+Fi), a component of (Fm-Fi), and a component of Fi is obtained. Now, the frequency Fm of the modulation signal is the fundamental frequency Fi of the sound source signal.
If we set half of that, that is, Fm=-U, then equation (5) becomes as follows.

すなわち、フイルタ5で(−」一)の成分を強調すれば
、音源信号と同じエンベロープを有し基本波の周波数が
(−υ一)となつた音源信号より1オクターブ低い楽音
信号が得られる。
That is, by emphasizing the (-) component with the filter 5, a musical tone signal that has the same envelope as the sound source signal and whose fundamental wave frequency is (-υ-1) is one octave lower than the sound source signal can be obtained.

なお、楽音信号にはこの基本波のほかに周波数Fiの2
倍音、周波数(−Fi)の3倍音の成分が含まれる。音
源信号およぴ変調信号に高調波を含んでいれば、楽音信
号にはさらに高次の倍音が含まれる。ここで、(6)式
の〔CE(t)Sin2πFit〕の項は、2次倍音信
号電圧に相当するものである。
In addition to this fundamental wave, the musical tone signal also has a frequency Fi of 2.
Overtones include components of the third harmonic of frequency (-Fi). If the sound source signal and modulation signal contain harmonics, the musical tone signal will contain higher-order harmonics. Here, the term [CE(t)Sin2πFit] in equation (6) corresponds to the second harmonic signal voltage.

E(t)によつてこの信号は音源信号と同じエンベロー
プを形成するので、定数Cを時間的に変化させればこの
信号に音源信号と異なるエンベロープを形成することが
できる。すなわち、音源信号の一部は整流回路6に入り
整流された後にコンパレータ7によつてそのレベルが一
定のスレツシユホールド電圧と比較される。
Since this signal forms the same envelope as the sound source signal due to E(t), by temporally changing the constant C, it is possible to form this signal with a different envelope from the sound source signal. That is, after a part of the sound source signal enters the rectifier circuit 6 and is rectified, the comparator 7 compares its level with a constant threshold voltage.

この整流電圧がスレツシユホールド電圧より大きくなる
とコンパレータ7から出力が出てエンベロープ発生回路
8が動作しエンベロープ信号を発生する。このエンベロ
ープ信号は立上りが速く指数関数的に減衰し、しかもこ
の減衰時間は楽音信号のエンベロープより短かくなるよ
うに設定される。エンベロープ発生回路8からのエンベ
ロープ信号はミキシング回路4にて変調信号と合成され
、その合成された出力が電圧制御増幅器2に入力する。
電圧制御増幅器2における定数Cはこのエンベロープ信
号に応じて時間的に変化しバイアス電圧が変化するので
、前記2次倍音信号電圧はこれによつてエンベロープが
形成される。なお、2次倍音以外の偶数次倍音もこれに
含まれていれば同様にエンベロープ形成される。第2図
はエンベロープ発生回路部分の具体的実施例の回路図で
ある。
When this rectified voltage becomes larger than the threshold voltage, an output is output from the comparator 7, and the envelope generating circuit 8 operates to generate an envelope signal. This envelope signal has a fast rise and decays exponentially, and the decay time is set to be shorter than the envelope of the musical tone signal. The envelope signal from the envelope generation circuit 8 is combined with a modulation signal in the mixing circuit 4, and the combined output is input to the voltage control amplifier 2.
The constant C in the voltage control amplifier 2 changes over time in accordance with this envelope signal, and the bias voltage changes, so that the second harmonic signal voltage forms an envelope. Note that if even-numbered harmonics other than secondary overtones are also included, envelopes are formed in the same way. FIG. 2 is a circuit diagram of a specific embodiment of the envelope generating circuit portion.

コンデンサ、抵抗、ダイオードからなる整流回路6で整
流された楽音信号は、コンパレータ7に入力しここでス
レシユホールド電圧Vthと比較される。コンパレータ
7の出力は常時ゞH″であるが、整流された楽音信号が
スレツシユホールド電圧Vthより大きくなると瞬間的
にゞL″になり、この矩形波が微分回路8aで微分され
た後、演算増幅器8bで増幅されてエンベロープ信号に
なる。微分回路8aと演算増幅器8bとによりエンベロ
ープ発生回路8が構成される。なお、ダイオードDは正
のパルスを除くために接続されたものである。第3図は
各信号の波形図である。
The musical tone signal rectified by a rectifier circuit 6 consisting of a capacitor, a resistor, and a diode is input to a comparator 7, where it is compared with a threshold voltage Vth. The output of the comparator 7 is always ``H'', but when the rectified musical tone signal becomes higher than the threshold voltage Vth, it momentarily becomes ``L'', and after this rectangular wave is differentiated by the differentiating circuit 8a, the calculation The signal is amplified by the amplifier 8b and becomes an envelope signal. An envelope generating circuit 8 is constituted by a differentiating circuit 8a and an operational amplifier 8b. Note that the diode D is connected to remove positive pulses. FIG. 3 is a waveform diagram of each signal.

イは音源信号の波形、印まオクターブ変換した楽音信号
基本波の波形を示す。楽音信号は音源信号と同じエンベ
ロープを有する。ハは楽音信号の偶数次倍音の波形を示
すが、音源信号とは異つたエンベロープを有する。この
ように音の立上り時に大きくなり基本波の減衰より早く
減衰するように倍音のエンベロープを形成すると、オク
ターブ変換された楽音信号はいわゆるアタツク感が増し
自然に近い音色になる。実験によると、信号全体のエン
ベロープを二重減衰波形にしてアタツク感をつけるより
、この実施例のように倍音を別エンベロープに形成した
後付加して二重減衰波形にした方が明らかに自然なアタ
ツク感が得られた。実施例では楽音信号は音源信号より
1オクターブ低くしたが変調信号の周波数を変えて2オ
クターブ以上式くすることができる。
A shows the waveform of the sound source signal, and A shows the waveform of the octave-converted musical tone signal fundamental wave. The musical tone signal has the same envelope as the sound source signal. C shows the waveform of even harmonics of the musical tone signal, but it has a different envelope from that of the sound source signal. In this way, by forming the envelope of overtones so that they become louder at the rise of a sound and decay faster than the decay of the fundamental wave, the octave-converted musical tone signal will have a more so-called sense of attack and a tone that is closer to natural. Experiments have shown that rather than creating a sense of attack by making the envelope of the entire signal into a double attenuation waveform, it is clearly more natural to create a double attenuation waveform by forming harmonics into a separate envelope and then adding them as in this example. I felt a sense of attack. In the embodiment, the tone signal is one octave lower than the sound source signal, but it can be made lower than the tone signal by two octaves or more by changing the frequency of the modulation signal.

また、機械的振動をする楽器としては電気ピアノのほか
、電気ギタ一も使用できるし、これら弦楽器のほか管楽
器、打楽器にも適応することが可能である。このように
この発明に係るオクターブ変換方法によると、音源信号
よりnオクターブ(nは自然数)低い楽音信号を自然音
に近い音色で得ることができる効果がある。
In addition to the electric piano, an electric guitar can also be used as a mechanically vibrating musical instrument, and in addition to these stringed instruments, wind instruments and percussion instruments can also be used. As described above, according to the octave conversion method of the present invention, it is possible to obtain a musical tone signal n octaves (n is a natural number) lower than the sound source signal with a tone close to a natural tone.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明に係るオクターブ変換方法の一実施例
を用いた楽音発生器のプロツク回路図、第2図はそのエ
ンベロープ発生回路部分の具体的実施例の回路図、第3
図は各信号の波形図である。 1,3,5・・・・・・フイルタ、2・・・・・・電圧
制御増幅器、4・・・・・・ミキシング回路、6・・・
・・・整流回路、7・・・・゜・コンパレータ、8・・
・・・・エンベローブ発生回路。
FIG. 1 is a block circuit diagram of a musical tone generator using an embodiment of the octave conversion method according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a specific embodiment of the envelope generating circuit portion, and FIG.
The figure is a waveform diagram of each signal. 1, 3, 5... Filter, 2... Voltage control amplifier, 4... Mixing circuit, 6...
... Rectifier circuit, 7...゜Comparator, 8...
...Envelope generation circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 楽器の機械的振動を電気的に検出した音源信号と所
定周波数の変調信号とを電圧制御増幅器に入力し、この
電圧制御増幅器から前記音源信号よりnオクターブ(n
は自然数)低い楽音信号を得るようにしたオクターブ変
換方法において、前記音源信号が所定レベル以上になつ
たときエンベロープ発生回路を動作させてエンベロープ
信号を発生させ、このエンベロープ信号を前記変調信号
に加えて前記電圧制御増幅器に入力するようにしたオク
ターブ変換方法。 2 前記エンベロープ信号を前記音源信号のエンベロー
プより早く減衰するものとした特許請求の範囲第1項記
載のオクターブ変換方法。
[Scope of Claims] 1. A sound source signal obtained by electrically detecting the mechanical vibration of a musical instrument and a modulation signal of a predetermined frequency are input to a voltage control amplifier, and the voltage control amplifier outputs a sound source signal that is n octaves (n) from the sound source signal.
is a natural number) In an octave conversion method for obtaining a low musical tone signal, when the sound source signal reaches a predetermined level or higher, an envelope generation circuit is operated to generate an envelope signal, and this envelope signal is added to the modulation signal. An octave conversion method that is input to the voltage controlled amplifier. 2. The octave conversion method according to claim 1, wherein the envelope signal is attenuated faster than the envelope of the sound source signal.
JP53071270A 1978-03-25 1978-06-13 Octave conversion method Expired JPS5931720B2 (en)

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JP53071270A JPS5931720B2 (en) 1978-06-13 1978-06-13 Octave conversion method
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JP53071270A JPS5931720B2 (en) 1978-06-13 1978-06-13 Octave conversion method

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