JPS60111298A - Electronic musical instrument - Google Patents

Electronic musical instrument

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JPS60111298A
JPS60111298A JP58218412A JP21841283A JPS60111298A JP S60111298 A JPS60111298 A JP S60111298A JP 58218412 A JP58218412 A JP 58218412A JP 21841283 A JP21841283 A JP 21841283A JP S60111298 A JPS60111298 A JP S60111298A
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JP
Japan
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waveform
circuit
musical sound
musical
interpolation
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洋一 長嶋
近藤 達憲
高氏 清己
北村 実音夫
松島 正
永島 英二
溝口 雅文
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Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
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Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は、楽音波形の各サンプル点の波形振幅値をフー
リエ合成によって個々に計算して楽音波形を形成する方
式の電子楽器において、離散的な時間的代表点において
演算・合成された楽音波形をより微小な時即問隔で補間
演算することで、少ない波形合成演算量で有効に楽音波
形を時間的に変化きせるようにした電子楽器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Technical field of the invention The present invention relates to an electronic musical instrument in which a musical sound waveform is formed by individually calculating the waveform amplitude value of each sample point of a musical sound waveform by Fourier synthesis. This invention relates to an electronic musical instrument that can effectively change the musical sound waveform temporally with a small amount of waveform synthesis calculation by performing interpolation calculations on the musical sound waveform calculated and synthesized at temporally representative points at smaller time intervals. .

(2) 従来技術と問題点 従来、ディジタル方式の電子楽器においては、楽音波形
の各サンプル点の波形振幅値を何らかの方法で発生し、
これを音高周波数に対応した読み出しレートで読み出す
方式のものが多く提案されてきた。その最も単純な方法
は波形データそのものを記憶して読み出すいわゆる「波
形メモリ方式」であり、アナログ入力をA/D変換して
波形データとする方式もこれに準する。しかし楽音波形
を音域に応じて変化させるためには膨大なメモリ容量を
必要とする上に、楽音波形が時間的に変化しない、等の
欠点があった。また各種の連続関数を用いてパラメータ
ーを計録したり、周波数変調方式による実時間波形合成
において楽音波形の時間的変化を計算する方法も考えら
れたが、波形発生のためのパラメーターと発生される楽
音の音色との対応が人間の感覚にとって極めて不自然で
あり、所望の音色を得ることが困難であった。
(2) Prior art and problems Conventionally, in digital electronic musical instruments, the waveform amplitude value of each sample point of a musical sound waveform is generated by some method.
Many methods have been proposed in which this is read out at a readout rate that corresponds to the pitch frequency. The simplest method is the so-called "waveform memory method" in which the waveform data itself is stored and read out, and a method in which analog input is A/D converted into waveform data is also similar to this method. However, in order to change the musical sound waveform according to the musical range, an enormous memory capacity is required, and the musical sound waveform does not change over time. Other methods have been considered, such as recording parameters using various continuous functions or calculating temporal changes in musical waveforms in real-time waveform synthesis using a frequency modulation method. The correspondence with the timbre of musical tones is extremely unnatural to human senses, and it has been difficult to obtain the desired timbre.

一方、フーリエ合成による楽音波形発生方式は、高調波
係数のパラメーターが聴覚的な音色評価に自然に対応し
ているため、波形合成演算量が多いという短所を補うた
めの種々の改良とともに広く採用きれてきた。フーリエ
合成による楽音波形発生方式において楽音の音色を決定
するのは高調波係数の構成比であり、楽音波形を時間的
に変化きせる方法については、複数のメモリを用いて多
くの高調波係数を選択する方法が考えられたが、回路規
模が膨大になる割に十分な音色変化が得られない欠点が
あつに0また特公昭53−46445号に記載されたよ
うな、設定された高調波係数と「フォルマントフィルタ
」を乗算する方式、および特開昭5−7−172396
号に記載されたような、時間変化関数を高調波係数毎に
乗算する方式においては、いずれも高調波係数の乗算回
路が必要である上に楽音波形演算にも乗算−累算演算を
行うために、高次の高調波係数にわたって個々の時間的
変化を演算することは回路規模・演算量・演算速度等の
面で限界があり、ディジタル方式の楽音波形の時間的変
化としては十分でない欠点があった。
On the other hand, since the harmonic coefficient parameters of the musical waveform generation method using Fourier synthesis naturally correspond to auditory timbre evaluation, it has been widely adopted along with various improvements to compensate for the drawback that it requires a large amount of waveform synthesis calculations. It's here. In the musical sound waveform generation method using Fourier synthesis, it is the composition ratio of harmonic coefficients that determines the timbre of a musical sound, and in order to make the musical sound waveform change over time, multiple memories are used to select many harmonic coefficients. A method was considered to do this, but it had the drawback that the circuit scale was enormous and sufficient timbre change could not be obtained. Method of multiplying "formant filter" and JP-A-5-7-172396
In the method described in the above issue, in which a time-varying function is multiplied by each harmonic coefficient, a multiplication circuit for the harmonic coefficient is required, and a multiplication-accumulation operation is also performed in the musical waveform calculation. However, calculating individual temporal changes over high-order harmonic coefficients has limitations in terms of circuit scale, amount of calculation, calculation speed, etc., and has the disadvantage that it is not sufficient for calculating temporal changes in musical sound waveforms using digital methods. there were.

(3ン 発明の構成および目的 本発明は上記のような点に鑑みてなきれなもので、時間
的に変化する楽音波形を演算・合成する楽音波形発生回
路の回路規模および演算速度を増大させずに、より微小
な時間間隔に対応した波形補間値をめるための補間回路
と、前記波形補間のための目標値および現在値を格納す
る記憶回路を備えることを特徴とする。
(3) Structure and Purpose of the Invention The present invention has been developed in view of the above points, and it is an object of the present invention to increase the circuit scale and calculation speed of a musical sound waveform generation circuit that calculates and synthesizes musical sound waveforms that change over time. The present invention is characterized by comprising an interpolation circuit for calculating waveform interpolation values corresponding to minute time intervals, and a storage circuit for storing target values and current values for the waveform interpolation.

(4) 発明の実施例 以下、本発明の実施例を図面とともに詳細に説明する。(4) Examples of the invention Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は、本発明による電子楽器の構成を説明するため
の構成概念図であり、3は押鍵検出・発音割当回路、4
は高調波係数回路、5は波形発生回路、6は波形記憶回
路、7は音高周波数回路、8はD/A変換回路、9はエ
ンベロープ回路である。
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the configuration of an electronic musical instrument according to the present invention, in which 3 is a key press detection/sound generation assignment circuit;
5 is a harmonic coefficient circuit, 5 is a waveform generation circuit, 6 is a waveform storage circuit, 7 is a pitch frequency circuit, 8 is a D/A conversion circuit, and 9 is an envelope circuit.

すなわち、押m検出・発音割当回路3においては、鍵盤
1および音色設定タブレット2によって入力された音色
情報・演奏情報に応じた制御信号を各部分に供給する。
That is, in the press m detection/sound generation assignment circuit 3, control signals corresponding to the timbre information and performance information inputted from the keyboard 1 and the timbre setting tablet 2 are supplied to each part.

高調波体数回VB4においては5押鍵検出・発音割当回
路3からの音色情報に応じて楽音波形合成演算のための
フーリエ高調波係数を設定する。波形発生回路5におい
ては、高調波係数回路4からのフーリエ高調波係数によ
って楽音波形を順次演算・合成して波形記憶回路6に供
給する。一方音高周波数回路7においては、押鍵検出・
発音割当回路3からの演奏情報によって楽音周波数に対
応した読み出し信号を発生し、波形記憶回路6から楽音
周波数に対応した楽音波形を読み出す。またエンベロー
プ回v89においては、押鍵検出・発音割当回路3から
の演奏情報によって個々の楽音の立上り・立下りやエン
ベロープ特性等の振幅変調データを設定する。(以上の
動作はディジタル的に時分割動作させることで、回路規
模を節約することが可能である。) D/A変換回路8
においては、波形記憶回路6から音高周波数回路7によ
って読み出きれた楽音周波数に対応した楽音波形をディ
ジタル−アナログ変換し、エンベロープ回v89からの
振幅変調データを乗諒し、アナログ48号出力を得る。
In the harmonic body number VB4, Fourier harmonic coefficients for musical sound waveform synthesis calculation are set in accordance with the timbre information from the five key press detection/tone generation assignment circuit 3. In the waveform generation circuit 5, musical sound waveforms are sequentially calculated and synthesized using the Fourier harmonic coefficients from the harmonic coefficient circuit 4, and are supplied to the waveform storage circuit 6. On the other hand, in the tone pitch frequency circuit 7, key press detection and
A readout signal corresponding to the musical tone frequency is generated based on the performance information from the sound generation allocation circuit 3, and a musical waveform corresponding to the musical tone frequency is read from the waveform storage circuit 6. In the envelope cycle v89, amplitude modulation data such as the rise and fall of individual musical tones and envelope characteristics are set based on the performance information from the key press detection and sound generation assignment circuit 3. (The above operations can be performed digitally in time division to save circuit size.) D/A conversion circuit 8
, the musical waveform corresponding to the musical tone frequency read out from the waveform storage circuit 6 by the pitch frequency circuit 7 is digital-to-analog converted, multiplied by the amplitude modulation data from the envelope circuit v89, and the analog No. 48 output is obtained. obtain.

D/A変換回路8からのアナログ信号出力は効果回路、
アンプ、スピーカーを含むシウンドシステム10によっ
て音響に変換され、電子楽器の演奏音として発音きれる
The analog signal output from the D/A conversion circuit 8 is an effect circuit,
The sound system 10, which includes an amplifier and a speaker, converts the sound into sound, and can produce it as the sound of an electronic musical instrument.

第2図は、第1図に示す波形発生口F85に設けられる
、本発割にかかる楽音波形合成演算処理部分を説明する
ための具体的構成例である。第2図において、11はフ
ーリエ合成演算を行う演算回路、12はフーリエ合成演
算のための三角関数データを発生ずるす゛イン関数発生
回路、13は演算回路11の演算結果である楽音波形デ
ータを補間演算の目標値として一時記憶する目標値メモ
リ回路、14は読み出きれる楽音波形データが現在値を
表わす現在値メモリ回路、15は目標値メモリ回r81
3および現在値メモリ回v814の楽音波形データによ
って補間演算された楽音波形データを得る波形補間回路
、16は波形発生回路5内の時分割タイミングおよび全
体の回路との動作タイミングを制御するタイミング回路
、17は波形補間回v815の出力楽音波形データを現
在値メモリ回路14に書き込む書き込み回路、18は現
在値メモリ回路14の楽音波形データを読み出して最終
的に波形記憶回路6に供給する読み出し回路である。
FIG. 2 shows a specific configuration example for explaining the musical sound waveform synthesis calculation processing section provided in the waveform generation port F85 shown in FIG. 1 and related to the main generation. In FIG. 2, 11 is an arithmetic circuit that performs a Fourier synthesis operation, 12 is an in-function generation circuit that generates trigonometric function data for the Fourier synthesis operation, and 13 is an interpolation circuit that interpolates musical waveform data that is the operation result of the arithmetic circuit 11. 14 is a current value memory circuit in which the musical waveform data that can be read out represents the current value; 15 is a target value memory circuit that temporarily stores the target value for calculation; 15 is a target value memory circuit r81
3 and a waveform interpolation circuit that obtains musical waveform data interpolated by the musical waveform data of the current value memory circuit v814; 16 a timing circuit that controls time division timing within the waveform generation circuit 5 and operation timing with the entire circuit; 17 is a write circuit that writes the output musical waveform data of the waveform interpolation circuit v815 into the current value memory circuit 14; 18 is a read circuit that reads the musical waveform data from the current value memory circuit 14 and finally supplies it to the waveform storage circuit 6. .

第2図に示す具体的構成例について、波形発生回路5で
楽音波形が演算・合成されるまでの動作を説明すると、
一般に波形発生回路5においては、 F(s)=ΣCn−5in(2πns/5)n=1 −−−−− (1)式 によって楽音波形の振幅値が順次演算きれる。ここにn
は高調波の次数、Nは高調波の最高次数、Sはサンプル
点、Sは1周期のサンプル数、Cnは高調波係数回路4
で設定される高調波係数である。楽音波形が一定である
音色を合成する場合には(1)式で十分であっても、時
間的に変化する楽音波形を合成する場合には、このサン
プリング定数Sとは別に時間的なパラメーターしを用い
て、 F(s、t)= Σ Cn(t)・5in(2πns/
S)n:1 −−−−− (2)式 に従って演算を行う必要がある。この演算は本質的に非
同期な演算パラメーター:s、tの変化の度1こ必要に
なるため、回路規模と動作速度の限界によって倍音数を
少なく限定したり、1周期に対するサンプル点の精度を
限定しなければならなか一ンな。
Regarding the specific configuration example shown in FIG. 2, the operation up to calculation and synthesis of musical sound waveforms in the waveform generation circuit 5 will be explained as follows.
Generally, in the waveform generation circuit 5, the amplitude values of musical tone waveforms can be sequentially calculated using the following formula: F(s)=ΣCn-5in(2πns/5)n=1 (1). here n
is the harmonic order, N is the highest harmonic order, S is the sampling point, S is the number of samples in one period, Cn is the harmonic coefficient circuit 4
is the harmonic coefficient set by . Although equation (1) is sufficient when synthesizing a tone with a constant musical sound waveform, when synthesizing a musical sound waveform that changes over time, it is necessary to set a temporal parameter in addition to this sampling constant S. Using, F(s, t) = Σ Cn(t)・5in(2πns/
S) n:1 ------- It is necessary to perform the calculation according to equation (2). This calculation is essentially asynchronous calculation parameters: s and t require one change each time s and t change, so the number of harmonics is limited to a small number due to circuit scale and operating speed limits, and the accuracy of sampling points for one cycle is limited. It's something I have to do.

第2図に示す、本発明にかかる楽音波形合成演算処理部
分を説明するための具体的構成例においては、上記のよ
うな楽音波形合成演算を複数個の時間的代表点において
のみ実行し、補間回路15によって前記複数個の時間的
代表点よりも微小な時間軸上の点に対応した複数個の波
形の補間値を得ることで、全体としては少ない波形合成
演算量で有効に楽音波形の時間的変化を実現する。この
動作を第4図に示す波形図を用いて説明すると、第4図
(a)は従来の波形補間方法で、時刻T1におけるナン
ブル値P1および時刻T2におけるサンプル値P2を直
線的に補間した値Q1さらに値R1、値R2,、、、を
めて行くものである。この波形補則方法は波形データの
サンプル点の粗ざを補うためには有効であるが、楽音波
形の時間的変化に実時間的に追従するためには非常に高
速の補間演算が要求されるため、低次の補間がサンプリ
ングノイズ除去の方式として多(用いられている。第4
図(b)は本発明における補間回路15の動作を示した
もので、現在の楽音波形L1および時間的変化を代表す
るある時点での楽音波形L2に対して、同一のサンプル
時点T3に対応したサンプル値Sl、S2をめ、これら
シンブル値S1、S2の補間値として値R1、または値
R2、または値R31,,,をめて行くものである。こ
の第4図(a)および第4図(b)の波形補間方法のち
がいは、前者がいわば時間軸上の7Il1間としてサン
プリング速度に応じた高速で1種類の波形の2点間を補
間するのに対し、本発明による後者はいわば2種類の波
形のサンプル値の補間であり、時間的変化を代表するあ
る時点での楽音波形L2をサンプリング間隔の数百倍程
度の低速で設定できることであり、楽音波形の時間卯変
化を高精度で実現するために非常に有効である。
In the specific configuration example shown in FIG. 2 for explaining the musical sound waveform synthesis calculation processing part according to the present invention, the musical sound waveform synthesis calculation as described above is executed only at a plurality of temporal representative points, and the interpolation By using the circuit 15 to obtain interpolated values of a plurality of waveforms corresponding to points on the time axis that are smaller than the plurality of temporal representative points, the time of the musical waveform can be effectively calculated with a small amount of waveform synthesis calculations as a whole. Achieve positive change. To explain this operation using the waveform diagram shown in Fig. 4, Fig. 4(a) shows a value obtained by linearly interpolating the number value P1 at time T1 and the sample value P2 at time T2 using the conventional waveform interpolation method. Q1, and then the value R1, value R2, . . . Although this waveform supplementation method is effective for compensating for the roughness of sample points in waveform data, very high-speed interpolation calculations are required to follow the temporal changes in musical waveforms in real time. , low-order interpolation is often used as a sampling noise removal method.
Figure (b) shows the operation of the interpolation circuit 15 according to the present invention, in which the current tone waveform L1 and the tone waveform L2 at a certain point in time representative of temporal changes correspond to the same sample time T3. From sample values Sl and S2, a value R1, a value R2, or a value R31, . . . is determined as an interpolated value of these thimble values S1 and S2. The difference between the waveform interpolation methods shown in Fig. 4(a) and Fig. 4(b) is that the former interpolates between two points of one type of waveform at a high speed corresponding to the sampling speed, so to speak, as an interval of 7Il1 on the time axis. On the other hand, the latter method according to the present invention is, so to speak, interpolation of sample values of two types of waveforms, and the musical waveform L2 at a certain point in time representing a temporal change can be set at a slow speed of several hundred times the sampling interval. This is very effective for realizing time-varying changes in musical sound waveforms with high precision.

第2図において、演算量f811では(2)式に従って
時刻tにおけるフーリエ波形合成演算が行なわれる。た
とえば第5図(a)に示すような高調波係数が高調波係
数回路4から与えられると、サイン関数発生回路12か
らの三角関数データによって第5図(b)のような波形
信号Fl(x)が得られ、目標値メモリ回路13に転送
される。次に、楽音波形の時間的変化に応じた一定時間
後、タイミング回路16の制暉によってたとえば第6図
(a)に示すような高調波係数が・高調波係数回路4か
ら与えられると、演算回路11からは第6図(b)のよ
うな波形信号F2(x)が得られ、再び目標値メモリ回
路13に転送きれる。補間回路15においては、現在値
メモリ回路14の楽音波形データと前記目標値メモリ回
路14の楽音波形データとの間の補間値をめる補間演算
を行い、演算結果を再び現在値メモリ回路14の楽音波
形データとして格納する。この動作を第7図に示す波形
図を用いて説明すると、一般に第7図(a)の波形Aと
波形Eの間を波形81波形01波形りのように等間隔に
補則するためには、第7図(a)の波形への楽音波形デ
ータと波形Eの楽音波形データのそれぞれに対応した2
種のメモリ回路が必要であり、ざらに補間演算結果の波
形81波形01波形りに対応した楽音波形データを格納
する第3のメモリ回路も必要となる。しかし第2図の補
間回路15においては、第7図(b)の波形へを現在値
メモリ回#14の楽音波形データとし、第7図(b)の
波形Gを目標値メモリ回路13の楽音波形データとした
場合、1回目の補間演算結果は第7図(b)の波形Bの
ようになり、これが再び現在値メモリ回「814の楽音
波形として格納きれるため、補間動作は2種のメモリ回
路によって行なわれる。2回目の補間演算においては、
第7図(b)の波形Bを現在値メモリ回路14の楽音波
形データとし、第7図(b)の波形Gを目標値メモリ回
路13の楽音波形データとすることになり、補間演算結
果は第7図(b)の波形Cのようになり、これが再び現
在値メモリ回路14の楽音波形として格納される。以上
の補間演算を(2)式に従って表現すると、一定時間ご
とに演算合成される目標値メモリ回路13の楽音波形デ
ータは、 Fl(s、tl、)= Σ Cn(tl)・5in(2
7Cns/5)n=1− −−−−− (3)式 となり、一方現在値メモリ回路14の楽音波形データは
、 F2(s、t)−ΣCn(t)・5in(27Cns/
S)n:1 一−−−− (4)式 と表現できる。ここでたとえば一定の漸近バラメーター
二Mを設定して、補間演算結果:IP(s、t)をあら
れすと、 I P(s、t)=F2(s、t) +M・(Fl(s、tl)−F2(s、t))−−一−
−(5)式 となる。これが次の補間演算におけるF2(s 、t’
)になるので、波形補間演算を表す全体の漸化式として
は、補間演算回数:kを用いて、 (Fl(s、tl) −F2(s、t、に+1))= 
M・(F Hs、tl) −F2(s、t、k))−−
−−−(6)式 となり、一定の漸近パラメーター:Mを0<M<1 一−−−− (7)式 とした場合の一般解は、 I P (s、t、k)= Fl(s、tl)・(1−
M’−’)+I P (s、t、1)・M’−’ −−−−− (8)式 となり、第7図(b)のように指数関数的に漸近補−間
演算される。この動作に影響を与える条件としては、漸
近パラメーター:MをたとえばM=0.5 (または2
のn乗根)とするならば、第2図の補間回路15におい
ては2進シフト回路と簡単な加算回路に−よって特別に
簡略に構成でき、一方補間のポイント数が多くなるに従
って補間演算結果は第7図(b)の波形D1波形E1波
形F、、、、のように得られ、波形はよりなめらかに変
化しているのがわかる。また演算速度の点に注目してみ
ると、演算回V811の動作において楽音波形データが
変化するのは(2)式に従ってフーリエ波形合成演算が
終了する毎の比較的長い時間間隔であれば良く、人間の
知覚識別能力から見て2〜3m5ecという十分な演H
時間を想定できる。一方、(2)式において高調波係数
Cn (t)を実時間的に変化きせて高調波係数回路4
から供給する場合、サンプルポイント数を限定しても波
形発生回路5の演算時間は数JJ s e c程度しか
なく、こQ・速度の差は現実に回路を構成する場合、非
常に重大な影響を持っている。
In FIG. 2, with the calculation amount f811, Fourier waveform synthesis calculation at time t is performed according to equation (2). For example, when a harmonic coefficient as shown in FIG. 5(a) is given from the harmonic coefficient circuit 4, a waveform signal Fl(x ) is obtained and transferred to the target value memory circuit 13. Next, after a certain period of time corresponding to the temporal change of the musical sound waveform, the harmonic coefficients as shown in FIG. A waveform signal F2(x) as shown in FIG. 6(b) is obtained from the circuit 11 and can be transferred to the target value memory circuit 13 again. The interpolation circuit 15 performs an interpolation calculation to obtain an interpolated value between the musical tone waveform data in the current value memory circuit 14 and the musical tone waveform data in the target value memory circuit 14, and the calculation result is transferred to the current value memory circuit 14 again. Store as musical waveform data. To explain this operation using the waveform diagram shown in FIG. 7, in general, in order to make the intervals between waveform A and waveform E in FIG. 7(a) equal, such as waveform 81 waveform 01 waveform, 2 corresponding to the musical waveform data of the waveform of FIG. 7(a) and the musical waveform data of waveform E.
In addition, a third memory circuit is also required to store tone waveform data roughly corresponding to the waveform 81 waveform 01 waveform resulting from the interpolation calculation. However, in the interpolation circuit 15 shown in FIG. 2, the waveform shown in FIG. In the case of waveform data, the first interpolation calculation result will be like waveform B in Figure 7(b), and this can be stored again as a musical sound waveform of 814 in the current value memory, so the interpolation operation can be performed in two types of memory This is done by a circuit.In the second interpolation operation,
The waveform B in FIG. 7(b) is the musical sound waveform data in the current value memory circuit 14, and the waveform G in FIG. 7(b) is the musical sound waveform data in the target value memory circuit 13, and the interpolation calculation result is The waveform becomes like the waveform C in FIG. 7(b), and this is stored again as a musical tone waveform in the current value memory circuit 14. Expressing the above interpolation calculation according to equation (2), the musical waveform data of the target value memory circuit 13 that is calculated and synthesized at regular intervals is as follows: Fl(s, tl,) = Σ Cn(tl)・5in(2
7Cns/5) n=1- ------ Expression (3) is obtained, and on the other hand, the musical waveform data of the current value memory circuit 14 is F2(s, t)-ΣCn(t)・5in(27Cns/
S) n: 1 ---- It can be expressed as equation (4). For example, if we set a constant asymptotic parameter 2M and obtain the interpolation result: IP(s, t), then IP(s, t)=F2(s, t) +M・(Fl(s ,tl)-F2(s,t))--1-
- Equation (5) is obtained. This is F2(s, t'
), so the overall recurrence formula representing the waveform interpolation calculation is (Fl (s, tl) - F2 (+1 for s, t)) = (using the number of interpolation calculations: k)
M・(F Hs, tl) −F2(s, t, k))−−
---The general solution is I P (s, t, k) = Fl( s, tl)・(1-
M'-')+I P (s, t, 1)・M'-' ------ Formula (8) is obtained, and asymptotic interpolation is performed exponentially as shown in Figure 7(b). . Conditions that affect this operation include the asymptotic parameter: M, for example, M = 0.5 (or 2
(the n-th root of ), the interpolation circuit 15 in FIG. are obtained as waveforms D1, E1, and F in FIG. 7(b), and it can be seen that the waveforms change more smoothly. Also, if we pay attention to the calculation speed, it is sufficient that the musical waveform data changes in the operation of calculation cycle V811 at a relatively long time interval every time the Fourier waveform synthesis calculation is completed according to equation (2). A sufficient performance H of 2 to 3 m5ec from the perspective of human perceptual discrimination ability.
You can estimate the time. On the other hand, in equation (2), by changing the harmonic coefficient Cn (t) in real time, the harmonic coefficient circuit 4
When supplying data from have.

第3図は、第1図に示す波形発生回路5に設けられる、
本発明にかかる楽音波形合成演算処理部分を説明するた
めの別の具体的構成例である。第3図において、5は第
2図に示したような、波形発生・波形補間回路、21は
波形発生・波形補間回路5からの出力楽音波形データを
一時記憶する補間値メモリ回路、22は補間値メモリI
gIN21の楽音波形データを時間的に補間する時間的
補間回路、23は波形発生・波形補間回路5および時間
的補間回路22の動作タイミングを制御する時間設定回
路である。すなわち、第4図(b)に示したような、前
述の波形補間演Iを行った後に、第4図(a)に示した
ような、従来の時間的補間演算を行うものである。この
動作を(8)式に続いて説明すると、補間値メモリ回路
21に転送される楽音波形データは波形補間回路15が
ら現在値メモリ回路14に刻々と転送される補間値であ
り、バラメーター二s、t、に、jを用いてI P (
s、j、t、k) 一一−−− (9)式 のように表現される。ここにSは波形合成演算のサンプ
ル点、jは時間的補間回路22における時間的補間パラ
メーター、tは楽音波形合成を行う複数個の時間的代表
点、kは波形発生・波形補間回路5における波形補間パ
ラメーターである。時間的補間回路22ではこのうちサ
ンプル点Sにたいする補間操作を行い、 IP(s、j、t、k) =IP(s、1.t、k) + Q(j)(IP(s+1.1.t、k)−IP(s
、1.t、k))−−−−−(10)式 なる時間的補間値を得る。ここにQU)は補間特性を決
定する補間成敗であり、第4図(a)のような直線補間
であれば線形関数によって実現され、また指数関数的に
補間する場合は前述のようにシフト回路等によって実l
!きれる。第3図に示した具体的構成例では全体の回v
8構成が比較的大規模になるが、楽音波形合成演算全体
の動作として考えると、サンプル点の節約および楽音波
形の時間的変化に対応した波形合成演算間隔の余裕度の
面で、従来の電子楽−では実現不可能であった演算量の
実行を可能にする方式であり、パラメーターの設定次第
で十分に有効に機能するものである。
FIG. 3 shows the waveform generating circuit 5 provided in the waveform generation circuit 5 shown in FIG.
This is another specific configuration example for explaining the musical sound waveform synthesis calculation processing section according to the present invention. In FIG. 3, 5 is a waveform generation/waveform interpolation circuit as shown in FIG. 2, 21 is an interpolation value memory circuit that temporarily stores the output musical waveform data from the waveform generation/waveform interpolation circuit 5, and 22 is an interpolation value memory I
A temporal interpolation circuit 23 temporally interpolates the musical waveform data of the gIN 21, and a time setting circuit 23 that controls the operation timing of the waveform generation/waveform interpolation circuit 5 and the temporal interpolation circuit 22. That is, after performing the above-mentioned waveform interpolation operation I as shown in FIG. 4(b), a conventional temporal interpolation operation as shown in FIG. 4(a) is performed. To explain this operation following equation (8), the musical waveform data transferred to the interpolated value memory circuit 21 is an interpolated value that is transferred from the waveform interpolation circuit 15 to the current value memory circuit 14 from time to time. Using j for s, t, I P (
s, j, t, k) ---- Expressed as in equation (9). Here, S is the sample point of the waveform synthesis calculation, j is the temporal interpolation parameter in the temporal interpolation circuit 22, t is a plurality of temporal representative points for musical waveform synthesis, and k is the waveform in the waveform generation/waveform interpolation circuit 5. It is an interpolation parameter. The temporal interpolation circuit 22 performs an interpolation operation on the sample point S, and calculates the following equation: IP(s, j, t, k) = IP(s, 1.t, k) + Q(j)(IP(s+1.1. t,k)-IP(s
, 1. t, k)) --- Obtain the temporal interpolation value of equation (10). Here, QU) is the success or failure of interpolation that determines the interpolation characteristics, and in the case of linear interpolation as shown in Figure 4(a), it is realized by a linear function, and in the case of exponential interpolation, it is realized by a shift circuit as described above. Real l by etc.
! I can do it. In the specific configuration example shown in FIG.
8 configuration is relatively large-scale, but when considered as the overall operation of musical sound waveform synthesis calculations, it is superior to conventional electronic It is a method that enables the execution of a computational amount that was impossible to achieve with conventional methods, and it functions effectively depending on the parameter settings.

(5) 発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、楽音波形をフーリ
エ合成演Wによって形成する方式の電子楽蕎において、
楽音波形の時間的変化を演算する高速の回路構成を必要
とせず、低速で演算・合成された楽音波形をフィードバ
ック式の記憶回路および補間回路によってより微小な時
間間隔で補間演算し、少ない波形合成演算量で有効に楽
音波形を時間的に変化させるようにした楽音波形発生方
式を実現することで、音楽性豊かな電子楽藷を容易に提
供できるものであり、良質の音楽のために貢献するとこ
ろ大である。
(5) As described in detail, according to the present invention, in an electronic musical instrument in which a musical sound waveform is formed by Fourier synthesis W,
There is no need for a high-speed circuit configuration that calculates temporal changes in musical sound waveforms, and the musical sound waveforms that are calculated and synthesized at low speed are interpolated and calculated at minute time intervals using a feedback storage circuit and an interpolation circuit, resulting in less waveform synthesis. By realizing a musical sound waveform generation method that effectively temporally changes the musical sound waveform using the amount of calculation, it is possible to easily provide electronic music with rich musicality, contributing to high-quality music. It's a big deal.

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

第1図は、本発明による電子東回の構成を説明するため
の構成概念図、第2図は、第1図に示す波形発生回路5
に設けられる、本発明にががる楽音波形合成演算処理部
分を説明するための具体的構成例、第3図は、第1図に
示す波形発生回路5に設けられる、本発明にががる楽音
波形合成演諌処理部分の別の実施例を説明するための具
体的構成例、第4図は、第2図に示す具体的構成例の動
作を説明するための波形図、第5図および第6図は、第
2図に示す具体的構成例の動作をさらに説明するための
波形図、第7図は、第2図に示す具体的構成例の動作を
説明ざらにするための波形図である。 同図において、1はm盤、2は音色設定タブレット、3
は押鍵検出・発音割当回路、4は高調波係数回路、5は
波形発生回路、6は波形記憶回路、7は音高周波数回路
、8はD/A変換回路、9はエンベロープ回路、10は
サウンドシステム、11は演算回路、12はサイン関数
発生回路、13は第一のメモリ回路、14は第二のメモ
リ回路、15は補間回路、16はタイミング回路、21
は補間値メモリ回路、22は時間的補間回路、23は時
間設定回路である。 特許出願人 TI T2 (時6) T3(時間) 第4図
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the electronic Tokai according to the present invention, and FIG. 2 is a waveform generation circuit 5 shown in FIG. 1.
A specific configuration example for explaining the musical sound waveform synthesis calculation processing section according to the present invention, which is provided in the waveform generation circuit 5 shown in FIG. 1, is shown in FIG. A specific configuration example, FIG. 4, for explaining another embodiment of the musical sound waveform synthesis recitation processing section is a waveform diagram, FIG. 5, and a waveform diagram for explaining the operation of the specific configuration example shown in FIG. 6 is a waveform diagram for further explaining the operation of the specific configuration example shown in FIG. 2, and FIG. 7 is a waveform diagram for simplifying the explanation of the operation of the specific configuration example shown in FIG. 2. It is. In the same figure, 1 is an M board, 2 is a tone setting tablet, and 3 is a tone setting tablet.
4 is a harmonic coefficient circuit, 5 is a waveform generation circuit, 6 is a waveform storage circuit, 7 is a pitch frequency circuit, 8 is a D/A conversion circuit, 9 is an envelope circuit, and 10 is a key press detection/sound generation assignment circuit. Sound system, 11 is an arithmetic circuit, 12 is a sine function generation circuit, 13 is a first memory circuit, 14 is a second memory circuit, 15 is an interpolation circuit, 16 is a timing circuit, 21
2 is an interpolation value memory circuit, 22 is a temporal interpolation circuit, and 23 is a time setting circuit. Patent applicant TI T2 (hour 6) T3 (hour) Figure 4

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 楽音波形の各サンプル点の波形振幅値をフーリ
エ合成によって個々に計算して楽音波形を形成する方式
の電子楽器において、時間的に変化する楽音波形を複数
個の時間的代表点において演W・合成する楽音波形発生
回路と、前記楽音波形発生回路において演算・合成され
た楽音波形を目標値として一時記憶する目標値記憶回路
と、読み出される楽音波形が現在値を表わす現在値記憶
回路と、前記目標値記憶回路および前記現在値記憶回路
より前記2mの楽音波形を読み出して前記複数個の#量
的代表点よりも微小な時間軸上の点に対応した楽音波形
の補間値を計算する波形補間回路と、前記波形7補r&
1回路の出方波形を前記現在値。 記憶回路に再度書き込む書ぎ込み回路と、前記現在値記
憶回路から楽音波形出力を読み出す読み出し回路とを具
備し、少ない波形合成演算量で有効に楽音波形を時間的
に変化させるようにしたことを特徴とする電子楽器。
(1) In an electronic musical instrument that forms a musical sound waveform by individually calculating the waveform amplitude value of each sample point of the musical sound waveform by Fourier synthesis, it is possible to perform a musical sound waveform that changes over time at multiple temporal representative points. W. A musical sound waveform generation circuit for synthesizing, a target value storage circuit that temporarily stores the musical sound waveform calculated and synthesized in the musical sound waveform generation circuit as a target value, and a current value storage circuit in which the musical sound waveform read out represents the current value. , reads out the 2 m musical sound waveform from the target value storage circuit and the current value storage circuit, and calculates an interpolated value of the musical sound waveform corresponding to a point on the time axis that is smaller than the plurality of quantitative representative points. The waveform interpolation circuit and the waveform 7 interpolation r&
The output waveform of one circuit is the current value. The present invention is provided with a write circuit for rewriting to the memory circuit and a read circuit for reading out the musical sound waveform output from the current value memory circuit, so that the musical sound waveform can be effectively temporally changed with a small amount of waveform synthesis calculations. Characteristic electronic musical instruments.
(2) 楽音波形の各シンプル点の波形振幅値をフーリ
エ合成によって個々に君1算して楽音波形を形成する方
式の電子楽器において、時間的に変化する楽音波形を複
数個の時間的代表点において演算・合成する楽音波形発
生回路と、前記楽音波形発生回路において演算・合成さ
れた楽音波形を目標値として一時記憶する目標値記憶回
路と、読み出される楽音波形が現在値を表わす現在値記
憶回路と、前記目標値記憶回路および前記現在値記憶回
路より前記2種の楽音波形を読み出して前記複数個の時
間的代表点よりも微小な時間軸上の点に対応した楽音波
形の補間値を計算する波形補間回路と、前記波形補間回
路の出力波形を前記現在値記憶回路に百度書き込む書き
込み回路と、前記波形補間回路の出力信号を一時記憶す
る補間値記憶−回路と、前記補間値記憶回路より相前後
する2サンプル点の楽音波形振幅値データを読み出しよ
り細かいサンプル点に対応した複数個の波形の補間値を
gJ算する時間的補間回路とを具備し、少ない波形合成
演算量で有効に楽音波形を時間的に変化させるようにし
たことを特徴とする電子楽器。
(2) In an electronic musical instrument in which a musical sound waveform is formed by individually calculating the waveform amplitude values of each simple point of a musical sound waveform by Fourier synthesis, a musical sound waveform that changes over time is divided into multiple temporally representative points. a musical sound waveform generating circuit that calculates and synthesizes the musical sound waveform in the musical sound waveform generating circuit; a target value storage circuit that temporarily stores the musical sound waveform calculated and synthesized in the musical sound waveform generating circuit as a target value; and a current value storage circuit that causes the musical sound waveform read out to represent the current value. and reading out the two types of musical sound waveforms from the target value storage circuit and the current value storage circuit, and calculating an interpolated value of the musical sound waveform corresponding to a point on the time axis that is smaller than the plurality of temporal representative points. a write circuit for writing the output waveform of the waveform interpolation circuit into the current value storage circuit; an interpolation value storage circuit for temporarily storing the output signal of the waveform interpolation circuit; Equipped with a temporal interpolation circuit that reads the musical waveform amplitude value data of two consecutive sample points and calculates the interpolated values of multiple waveforms corresponding to the finer sample points in gJ, it is possible to effectively generate musical sounds with a small amount of waveform synthesis calculations. An electronic musical instrument characterized by a waveform that changes over time.
(3) 前記波形補間回路において、前記目標値記憶回
路および前記現在値記憶回路より読み出された前記21
1!の楽音波形振幅データを一定の比率で補間近似する
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項また
は第2項記載の電子楽器。
(3) In the waveform interpolation circuit, the 21 values read out from the target value storage circuit and the current value storage circuit
1! 3. The electronic musical instrument according to claim 1, wherein the musical sound waveform amplitude data is interpolated and approximated at a constant ratio.
(4) 前記波形捕間回路において、前記目標値記憶回
路および前記現在値記憶回路より読み出された前記2s
の楽音波形によって前記複数個の時間的代表点よりも微
小な時間軸上の点に対応した楽音波形の補間値を複数個
にわたって計算するようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第1項または第2項記載の電子楽器。
(4) In the waveform intervening circuit, the 2s read out from the target value storage circuit and the current value storage circuit
Claim 1, characterized in that a plurality of interpolated values of the musical sound waveform corresponding to points on the time axis that are smaller than the plurality of temporal representative points are calculated using the musical sound waveform. or the electronic musical instrument described in paragraph 2.
(5) 前記波形捕間回路において、前記2榎の楽音波
形に対する重み関数を設定する重み設定回路と、前記重
み関数を時間的に変化させる時間変化回路と、前記28
1の楽音波形データおよび前記重み関数から補間値を計
算する補間演算回路とを具備し、波形補間演算の時間的
変化状態を任意に制御できるようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第4項記載の電子楽器。
(5) In the waveform interpolation circuit, a weight setting circuit that sets a weighting function for the two tone waveforms, and a time varying circuit that temporally changes the weighting function;
claim 4, further comprising an interpolation calculation circuit that calculates an interpolation value from the musical waveform data of No. 1 and the weighting function, so that the temporal change state of the waveform interpolation calculation can be arbitrarily controlled. Electronic musical instruments listed in section.
(6) 前記波形捕間回路において、前記2種の楽音波
形振幅データの差分値をめる差分値設定回路と、前記差
分値を2進シフトして増分値データをめる増分値設定回
路と、前記2mの楽音波形データおよび前記増分値デー
タから補間値を計算する補間演算回路とを具備し、波形
補間演算の時間的変化状態を指数関数的に制御できるよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の
電子楽器。
(6) The waveform interpolation circuit includes a difference value setting circuit that sets a difference value between the two types of musical waveform amplitude data, and an incremental value setting circuit that binary-shifts the difference value and sets incremental value data. , comprising an interpolation calculation circuit that calculates an interpolation value from the 2m musical waveform data and the incremental value data, and is capable of exponentially controlling the temporal change state of the waveform interpolation calculation. An electronic musical instrument according to claim 4.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6398699A (en) * 1986-10-16 1988-04-30 株式会社河合楽器製作所 Electronic musical instrument
JPH0239197A (en) * 1988-07-29 1990-02-08 Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd Higher harmonic factor sound source system
JPH03209300A (en) * 1990-01-11 1991-09-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Musical sound synthesizer

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