JPS599915B2 - 電子楽器の音源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子楽器の音源装置に関し、更に詳しくは
、フェーズ・ロツクド・ループ（以下、ＰＬＬと称する
）を用いて音源信号周波数を合成することにより安定し
たオクターブ・ビード効果が簡単に得られるようにした
改良された音源装置に関する。

従来、電子楽器の分野においては、オクターブ関係にあ
る音階音間でビード効果を発生させるために音源信号の
周波数比を２ｎ（ｎは任意の整数）なる値から所定の微
小値だけずれた値に等しくなるように選ぶことが知られ
ている。

第１図は、このような音源信号を発生するための従来の
音源装置の一例を示すものであり、０５１〜０５３は方
形波パルス列からなる音源信号ｆ１〜ｆ３をそれぞれ発
生する音源発振器であり、この音源発振器はビプラート
スイツチＶＳを介して選択的にビブラＩ−ト発振器（Ｖ
ＩＳ）１１が結合されるもので、このビブラート発振器
１１によつてビブラート制御され得るようになつている
。ＤＶ１〜ＤＶ３はそれぞれの音源信号ｆ１〜ｆ３を適
当に分周して各オクターブ毎の音階音に対応した周波数
の楽音信； 号を発生する分周器群、ＫＳは各楽音信号
の通路毎にそれぞれの楽音信号を開閉すべく設けられた
キー ・スイッチを含むキー ・スイッチ群、ＴＣはキ
ー・スイツチにより選択された楽音信号の周波数スペク
トルを変更して特定の音色をもつた楽音信号を発生する
音色回路である。通常の電子オルガンでは例えば６１個
の鍵が設けられている。この場合においてはトツプ・オ
クターブの分周器群ＤＶｌはＣ５〜Ｂ５の１２音とＣ６
の音とに対応した合計１３個の楽音信号を発生し、トツ
プ・オクターブより下の４つのオクターブに対応して設
けられた各分周器群ＤＶ２，Ｄ３・・・・・・・・・・
・・はそれぞれ、Ｃ４〜Ｂ４，Ｃ３〜Ｂ３・・・・・・
・・・・・・の各１２音に対応した楽音信号を発生する
ようになつている。音源信号ｆ１とＦ２、Ｆ２とＦ３の
各々の間の周波数比は各発振器毎に設けられた周波数調
整用抵抗ＶＲｌ〜ＶＲ３の調整により２ｎかられずかに
ずれた値になるよう定められる。すなわち各音源信号ｆ
１〜Ｆ３の周波数をｆ１〜Ｆ３で表わすとともに、ΔＦ
２、ΔＦ３を周波数のずれの値とすれば、各音源信号間
の周波数関係はｆ１＝２ｆ２＋ΔＦ２＝４ｆ３＋ΔＦ３
となつている。このように音源信号間の周波数関係を規
定しておくと、各分周器群により音源信号Ｆｌ，ｆ２，
ｆ３を分周して各音階音に対応する楽音信号を発生させ
た場合に、オクタープ関係にある楽音間でビード効果を
生じさせることができ、それによつて人間の聴覚に調和
した感じのよい楽音を得ることができる。しかしながら
、上記した従来の音源装置には次のような問題点がある
。

すなわち、第１に、抵抗ＶＲｌ〜ＶＲ３を調整して微小
な周波数ずれを設定するのが困難なことであり、第２に
温度その他の環境条件の変動により発振器０Ｓ１〜０Ｓ
３の発振周波数が容易に変動するため予め定められた好
ましい周波数比関係が乱されやすく、従つて良好なビー
ド効果を得るのが困難なことである。この発明の目的は
、上記した従来技術の難点を克服し、比較的簡単な構成
により安定なビード効果が得られるようにした新規な音
源装置を提供することにある。この発明の特徴とすると
ころは、あるオクターブの各音階音にそれぞれ対応した
複数の楽音信号の１つと、他のオクターブの各音階音に
それぞれ対応した複数の楽音信号の１つとに基づいて前
記他のオクタープの音源信号としてのクロック信号の周
波数を決定するために、ＰＬＬ方式の周波数合成回路を
用いる点にある。

前記あるオクターブ］の楽音信夛は音源信号としてのク
ロツク信号を分周する第１の分周器群により発生される
。

前記周波数合成回路は、前記あるオクタープの１つの楽
音信号を分周して前記他のオクターブのための基準周波
数信号を発生する分周器と、この基準周波数信号に応じ
て動作するＰＬＬ回路とをそなえており、このＰＬＬ回
路は前記基準周波数信号と帰還信号との間の位相差に応
じた制御信号を発生する制御回路と、この制御信号に応
じて出力クロツク信号の周波数が制御される可変周波発
振器と、この出力クロツク信号を分周して前記他のオク
ターブの楽音信号を発生する第２の分周器群とを具備し
、前記他のオクターブの楽音信号の、うちの特定の１つ
のものを前記帰還信号として前記制御回路に加えること
によりＰＬＬが形成される。この場合、帰還信号として
は、前記他のオクターブの１つの楽音信号そのものを用
いないで、この楽音信号の周波数に比例した周波数をも
つ信号を用いるようにしてもよい。上記構成のＰＬＬ式
周波数合成回路においては、前記基準信号発生用分周器
の分周比を調整して基準周波数を適当に定めることによ
り、前記あるオクターブの音源信号としてのクロツク信
号と前記他のオクターブの音源信号としてのクロツク信
号との周波数比が２ｎなる値から若干ずれた値をもつよ
うにすることができる。

このようにして一旦設定された周波数比関係は、前記あ
るオクターブの楽音信号と前記他のオクタープの楽音信
号とがフエーズ・ロツクされているため温度その他の環
境条件の変動によつて殆ど乱されることがないから、安
定したオクターブ・ビード効果が得られる。その上、こ
の発明による音源装置は、前記あるオクターブの音源発
振器の出力クロツク信号で直接フエーズ・ロツクをかけ
ているのではなく、該出力クロック信号を分周する楽音
信号発生用の第１の分周器群からの出力楽音信号の１つ
でフエーズ・ロツクをかけているので、結果的には、周
波数合成に必要な分周器のうちのいくつかを楽音信号発
生用の第１の分周器群のうちのいくつかの分周器がかた
がわりしていることになり、従つてその分の分周器が不
要で、回路構成が簡単になる利点をも有する。この発明
の上記並びにその他の目的、特徴ないし利点は、以下で
添付図面を参照してなされるこの発明の好ましい実施例
の説明により一層明らかになる。

第２図は、この発明の一実施例による電子楽器の音源装
置の回路構成を示すプロツク図であり、第１図における
と同一部分には同一符号を付してある。

１０は、トツプ・オクターブの各音階音のための音源信
号としての方形波パルス列からなるクロツク信号Ｆ。

を発生するためのマスタ音源発振器であり、ビブラート
発振器１１によつてビブラ一 １トスイツチＶＳを介し
て選択的にビブラート制御され得るようになつている。
そしてこのマスタ音源発振器１０はそのクロツク周波数
Ｆ。を変化させるための可変抵抗１０ａを有している。
クロック信号Ｆ。は分周器群１２により分周され、トツ
プ・オクターブの１２音Ｃ５〜Ｂ，とＣ６音とに対応し
た合計１３個の楽音信号に変換される。これらの楽音信
号はキー・スイツチ群ＫＳを介して音色回路ＴＣに供給
される。トツブ・オクターブより下位の各オクターブの
楽音信号Ｃ４〜Ｂ４，Ｃ３〜Ｂ３，Ｃ２〜Ｂ２・・・・
・・・・・・・・はそれぞれＰＬＬ式周波数合成回路２
０，３０，４０・・・・・・・・・・・・により発生さ
れる。

周波数合成回路２０，３０，４０はほぼ同様な構成であ
り、２１，３１，４１はそれぞれのオクターブのための
基準周波数信号Ｐｌ，Ｐ２，Ｐ３を発生する１／３分周
器、２２，３２，４２はそれぞれのオクターブの１つの
楽音信号を分周して帰還信号を発生する１／２分周器、
２３，３３，４３はそれぞれの入力に加わる基準周波数
信号と帰還信号との間の位相差を検知してその位相差に
応じた信号Ｒｌ，Ｒ２，Ｒ３を発生するフエーズ・デテ
クタ（ＰＤ）、２４，３４，４４は各位相差信号Ｒｌ，
Ｒ２，Ｒ３をそれぞれ対応する電圧信号Ｓｌ，Ｓ２，Ｓ
３に変換する積分回路又はローパス・フイルタ（ＬＰＦ
）、２５，・］この表においてｎはｎ＝０、１、２・・
・・・・・・・・・・０ ！５ 日１３５，４５はそれぞれの入力に加わる電圧信号に応
じて出力クロツク信号のＦｌ，ｆ２，ｆ３の周波数が制
御される電圧制御型可変周波発振器（ＣＯ）である。

，これらのＰＬＬ式周波数合成回路２０，３０，
４０において、音源信号としてのクロツク信号Ｆｌ，ｆ
２，ｆ３は、となり合うもの同士の周波数比ＦＯ／ｆ１
、ｆ１／Ｆ２、Ｆ２／Ｆ３が２かられずかにずれた値と
なるように発生される。

このために、周波数合成回路２０では、トツプ・オクタ
ーブのＣ５音に対応した楽音信号を１／３分周して基準
周波数信号Ｐ１を形成するとともにトツプ・オクターブ
よりも１オクターブ下のＦ４音に対応した楽音信号を１
／２分周して帰還信号Ｑ１を形成し、周波数合成回路３
０では、Ｃ４＃音に対応した楽音信号を１／３分周して
基準周波数信号Ｐ２を形成するとともにＦ３＃音に対応
した楽音信号を１／２分周して帰還信号Ｑ２を形成し、
さらに周波数合成回路４０では、Ｃ３＃音に対応する楽
音信号の１／３分周により基準周波数信号Ｐ３を形成す
るとともにＦ２＃音に対応した楽音信号の１／２分周に
より帰還信号Ｑ３を形成するようになつている。このよ
うに基準周波数信号Ｐ１〜Ｐ３及び帰還信号Ｑ１〜Ｑ３
を発生させると、各ＰＬＬ式周波数合成回路２０，３０
，４０内ではＰＬＬの作用によつてクロツク信号Ｆｌ，
ｆ２，ｆ３の周波数が固定されるとともに、周波数比Ｆ
。／ｆ１、ｆ１／Ｆ２、Ｆ２／Ｆ３がそれぞれ２かられ
ずかにずれた値に固定される。ここで、具体的な数値例
を挙げて楽音信号の発生動作を説明することにする。

まず、各オクターブ毎に設けられた分周器群における各
音階音に対応した分周比（分周器群を駆動するクロツク
信号に対する分周器群の且出力信号周波数比）は、例え
ば次表のように表わせる。そこでマスタ音源発振器１０
の出力周波数をＦＯとすれば、Ｃ，音に対応する楽音信
号の周波数Ｃ，は、となる。

一方、発振器２５の出力周波数をｆ１とすれば、Ｆ４音
に対応する楽音信号の周波数Ｆ４は、となる。ところで
、発振器２５は、ＰＬＬの原理により基準周波数信号Ｐ
１に対して帰還信号Ｑ１が周波数及び位相に関して追従
するように制御されるものであるから、次式が成り立つ
。

この（３）式に（１）式のＣ５を代入すると、となり、
この（４）式を（２）式に代入すれば、となる。

従つて、Ｃ４音に対応する楽音信号の周波数Ｃ４は、と
なる。

これに対して、単純にＦ。

／ｆ１＝２なる周波数比でＣ４音に対応した楽音信号を
発生させるものとすると、その楽音信号の周波数ＣＺ（
＝Ｃ５／２）は、フ となる。

そこで、（６）式と（７）式により周波数比Ｃ４／ＣＺ
をとれば、Ｃ４はＣＺより０．１４％だけ低い方へずれ
値をもつていることがわかる。以上と同様にしてＰＬＬ
式周波数合成回路３０に関してもＣ３＃音に対応した楽
音信号が周波数比でＣ４＃／２より０．０７％だけ低い
方へずれた値をもつことが計算される。

これらの例から明らかなように、どの楽音信号をＰＬＬ
回路で比較入力として用いるかにより周波数のずれの大
きさが異なり、この実施例では、第３図に示すような調
律カーブに合わせて高音域側でより大きなずれを得るよ
うに比較の音階名をかえてある。

なお、第３図でＬｘはＣ３〜Ｂ３音に一致して配置され
た平均律を表わす基準線である。周波数のずれΔｆは一
般に比較音名をかえることにより−０．０７〜−０．０
２％程度の範囲内で適宜選定しうるものであり、上述し
たもの（ＣとＦｌＣ＃とＦ＃）はあくまでも一例を示し
たにすぎない。この発明による音源装置は、上述したよ
うにＰＬＬを主体とした構成であるため高安定且つ高精
度の周波数合成が可能であり、良好なオクターブ・ビー
ド効果が得られるものである。

また、オクターブ分周器群の出力としての楽音信号を基
準信号及び帰還信号として比較入力に導くようになつて
いるので、マスタ発振器１０の出力で直接フエーズ・ロ
ツクをかけた場合に比較して使用分周器数が少なくてす
み、回路構成が簡単になる実益がある。なお従来の音源
装置にあつてはビブラートを付加する場合、複数の音源
発振器にビブラート信号を導いていたが、この発明の音
源装置にあつてはビプラート信号の注入点が１箇所です
む利点がある。

また前述のローパス・フイルタおよびＶＣＯの応答を適
当に遅らせることによつてより複数なビブラートを付加
することができるものである。

さらにこの発明は、上記した実施例に限定されることな
く、種々の改変形態で実施しうるものである。例えば、
分周器２１，２２，３１，３２，４１，４２の分周比は
周波数をずらす程度に応じて種々の値に変更できる。ま
た、分周器２１，３１，４１として例えば２／３分周器
のような分数分周器を用いることもでき、この場合には
、分周器２２，３２，４２を省略することがありうる。
さらに、フエーズ・ロツクをかけるには必ずしも１オク
ターブ上の楽音信号を用いることを要せず、数オクター
ブ上の楽音信号を用いうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の音源装置の一例を示すプロツク図、第
２図は、この発明の一実施例による音源装置を示すプロ
ツク図、第３図は、調律カーブの一例を示す図である。 符号の説明、１０・・・・・・マスタ音源発振器、１２
，２６，３６，４６・・・・・・分周器群、２０，３０
，４０・・・・・・ＰＬＬ式周波数合成回路、２１，３
１，４１・・・・・・１／３分周器、２２，３２，４２
・・・・・・１／２分周器、２３，３３，４３・・・・
・・フエーズ・デテクタ、２４，３４，４４・・・・・
・ローパス・フイルタ、２５，３５，４５・・・・・・
電圧制御型可変周波発振器、ＫＳ・・・・・・キー・ス
イツチ群、ＴＣ・・・・・・音色回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （ａ）第１のオクターブに属する複数の音階音の音
   源信号としての第１のクロック信号を発生する発振器、
   （ｂ）前記第１のクロック信号を分周して前記第１オク
   ターブの各音階音にそれぞれ対応した周波数の複数の楽
   音信号を発生する第１の分周器群、及び（ｃ）前記複数
   の楽音信号のうちの特定の１つ楽音信号を受信して前記
   第１オクターブより下位の第２オクターブに属する複数
   の音階音にそれぞれ対応した周波数の複数の楽音信号を
   発生する周波数合成回路をそなえ、 前記周波数合成回路は、（ｃ１）前記第１オクターブの
   前記特定の１つの楽音信号を分周して前記第２オクター
   ブのための基準周波数信号を発生する分周器と、（ｃ２
   ）この基準周波数信号及び帰環信号の間の位相差を検知
   してその位相差に応じた制御信号を発生する制御回路と
   、（ｃ３）前記第２オクターブの各音階音の音源信号と
   しての第２のクロック信号を発生するとともにこの第２
   クロック信号の周波数が前記制御信号に応じて制御され
   る可変周波発振器と、（ｃ４）この第２クロック信号を
   分周して前記第２オクターブの各音階音にそれぞれ対応
   した周波数の複数の楽音信号を発生する第２の分周器群
   とを有し、前記制御回路には前記第２オクターブの特定
   の１つの楽音信号又はこの楽音信号の周波数に比例した
   周波数の信号が前記帰環信号として印加されてフェーズ
   ・ロツクド・ループが形成され、前記基準周波数信号の
   周波数は前記第１クロック信号と前記第２クロック信号
   との周波数比が２ｎ（ｎは任意の整数）なる値から所定
   の微小値だけずれた値に等しくなるように規定されてい
   る電子楽器の音源装置。