JPS6033600A - 音源装置 - Google Patents

音源装置

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JPS6033600A
JPS6033600A JP58143254A JP14325483A JPS6033600A JP S6033600 A JPS6033600 A JP S6033600A JP 58143254 A JP58143254 A JP 58143254A JP 14325483 A JP14325483 A JP 14325483A JP S6033600 A JPS6033600 A JP S6033600A
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waveform data
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JP58143254A
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正隆 二階堂
河本 欣士
村瀬 多弘
達也 足立
松田 桜子
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial 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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は音声合成装置あるいは電子楽器等に用いること
ができる音源装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 近年、音声合成−や、楽音合成の一方法として・一周期
分の波形(以後、素片と呼ぶこともある)複数筒を、順
次複数回ずつくり返して出力することによって、自然な
音声や楽音を発生させる方法が提案されている。しかし
、この際、同一素片を複数回くり返して続く素片に連結
する方法では連3 、+、、−一 結部に不連続が生じ、出力音声に不自然さが生じること
が知られている。
そこで、従来この連結部の不連続を軽減する音源装置が
提案されている。この従来例においては、ある選択され
た素片をくり返すかわりにこの素片と、続いて出力され
るべく選択された素片とを加重平均して得られる波形を
、この2つの選択された素片間に1ないし複数波挿入す
ることによって不連続を軽減している。
例えばある選択された素片iWt、続いて出力されるべ
く選択された素片fezとして、 WlとW2の間に3
つの素片を挿入する場合は、たとえばまず第1波として
Wlがそのまま出力され、第2波とし′−W2が出力さ
れ、第4波として−Wr +−W2が出力2 4 4 され、第5波としてはW2がそのまま出力される。
但し、たとえば−Wr+−W2は、Wl及びW2に各々
4 4 1及び−の加重を与えて加算して得られる波形を表4 
4 わす。この様に構成すれば、確かにWlを4回くり返し
た後、突然W+f出力する場合にくらべて、波形が4ス
テツプでW+からW2に近ずくため、波形の不連続にL
軽減される。
しかしこの従来例においては、上記の説明で明らかな様
に乗算処理あるいは多くの加算処理が必要となり、この
ため装置の大型化あるいは、演算処理の複JVt、 r
l:: f余儀なくされていた。
発明の目的 本発明けかかる問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的に[、簡単な構成で自然な音源信号の得られる音
源装置を提供することである。
発明の構成 本発明の音源装置は、複数の波形データと、前記波形デ
ータの利用の仕方を規定する制御データを記憶する第1
の記憶手段と、前記波形データを前記制御データに基す
いて処理して音源情報を形成する波形処理手段と、前記
音源情報を一時的に記憶する第2の記憶手段とを具備し
、前記波形データは、前記波形処理手段により前記第2
の記憶手段に一時的に記憶された音源情報に加算される
ことなく利用される複数の第1類の波形データと、5 
べ−〕 前記波形処理手段により前記第2の記憶手段に一時的に
記憶された音源情報に加算されて利用される複雑の第2
類の波形データとからなり、前記波形処理手段は、前記
制御データの内容に従って前記波形データが第1類の波
形データか、第2類の波形データかを判別して処理を変
更するように構成したものであり、これにより自然な音
源信号が得られるものである。
実施例の説明 以下本発明の音源装置の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
第1図は本発明を応用した電子楽器の音源装置のブロッ
ク図である。第1図において3は複数の波形データと、
各波形データの利用の仕方を規定する制御データを記憶
している64にワードの読出し専用メモリ(以下ROM
と略す)である。2は音源情報を一時的に記憶する26
6リードの読書き可能メモリ(以下RANと略す)であ
る。1は波形処理とRAM2.ROM3のアドレス管理
を行なうマイクロコンピュータ(以下μPと略す)6 
である。4は、μp1の処理タイミングと、指定された
発生音の音高で決まる標本化周期のタイミングとの同期
をとるためのファーストインツマ−ストアウトメモリ(
以下FIFOと略す)である。
1oは鍵盤装置である、(以下KBDと略す)8はKB
DIOとtrplとの接続を行なうインターフェイス回
路(以下PIOと略す)である。9は、KBDloから
の押鍵情報からFIFO4の読出しクロックを生成する
ノートクロ・νり発生回路(以下NCGと略す)である
。5はFIFO4から読み出された離散的な音源情報を
アナログの音源信号に変換するディジタルアナログ変換
器(以下DACと略す)である66は低域通過フメルタ
(以下LPFと略す)である。了はDAC5の音源信号
出力の振幅を制御して楽音信号として出力するエンベロ
ープ制御回路(以下ENVと略す)であり、電圧制御増
幅器等で構成される。RAM2゜ROM3.PIOa、
FIFO4は8本のデータ線からなるデータバスを介し
てμp1に接線されており、谷μp1とデータの交信が
できる。ROM37 +j−: は16本のアドレス線全部が、又RAM2は下位バイト
にあたる8本のアドレス線がμp1と接続されており、
μI)IKより読出し及び書込みのアドレスを制御され
る。
以上のように構成された本実施例の音源装置について以
下その動作を説明する。
音源情報生成の千1@の説明 第2図はROM3の内容の例である。へ・ンダアドレス
部は各錘に対応するヘッダの先頭アドレスを、2バイト
で記憶している部分であり、KBDiOの出力する押鍵
情報に基づいてヘッダアドレスを選択するのに用いる。
ヘッダ部は波形データ部の各波形データの先頭アドレス
七番波形の利用方法を示す制御データ(この2つを合せ
てヘッダと呼ぶ)を記憶している部分である。波形デー
タ部は各音高に対応する複数の波形データのmを記憶し
ている。波形データの組は、楽音の一周期に対応する複
数の瞬時振幅値(以下サンプルと云うこともある)から
なる複数の波形データからなり、各波形データの瞬時振
幅値の数(以下サンプル数と云うこともある)は第1表
に示すように、オクターブごとに決められている。
例えばd(146,8Hz)の鍵が押されfC場合、K
BDloけ、押鍵信号KONを発生し、同時にd(14
6,8Hz )に対応する押鍵情報を出力する。押鍵情
報は第2表に示すごとく押されたオクターブと音名に対
応するオクターブ情報OCTとノート情報9 ・ζ−;
゛ N0TEとからなる。dの場合・押鍵情報として、(0
010o1o)2が出力される。(以下()nは()内
がn選数であることを示す記号として用いる。)PIO
8はKON信号を受けて、μp1に押鍵情報の取り込み
を促すべく割込み信号INTを送出する。
1o ベーン 第2表 11 ベージ 第3図はμp1の動作を説明する流れ図である。
以下、第3図に従ってμp1の処理全説明する。
また第3図で()はそのレジスタの内容を示す。
μp1は割込み信号INT i受けると、第3図のステ
ップ■から実行するようにプログラムされている。この
とき押鍵情報は7ビツトであるが、最上位ビット“0”
が付加される。故にμp1には押鍵情報として(000
10010)2がとり込まれる・次に、とり込まれた押
鍵情報の上位4ピツトの表わす数すなわちオクターブ情
報からこの押鍵に対応する波形データのサンプル数を計
算する、(ステップ■)計算式は第(1)式で示される
す77’fiv数=28−(オクターブ情報)(1)今
の場合、オクターブ情報は(0001) 2= (1)
10であるので・サンプル数は(12B )10と々す
、第1表に示す第2オクターブのサンプル数としてまっ
ている。こうしてまったサンプル数は、サンプルナンバ
レジスタ(SNR)と名付けたレジスタに格納される(
ステップ■)。次に、ROM3特開II九(1−336
00(4) より、押鍵情報(oooloOlo)2を1ビツト左シ
フトして得た(00100100)2=(24)16を
下位バイトとして、上位バイトは(00)16であるア
ドレスから2バイトのへ・ンダアドレスヲ読ミ込ム(ス
テ・シブ■)。このヘッダアドレスはd音の発音に使用
するヘッダがROM3のどこから入っているかを示すも
のであり・この例では第2図に示すとと((0321C
)t6がその値である。このヘッダアドレスもヘッダア
ドレスレミスタ(M AR)と名付けたレジスタに格納
される(ステップ[相])。
次[ヘッダアドレス(032K)16’iiアドレスと
してROM3から発音に使用する波形データのROM3
の先頭アドレスを、2バイトで読み込んで先頭アドレス
レジスタ(TAB)と名付けたレジスタに格納する(ス
テップ■)。この例のd音の場合、(了1Cj O) 
u;が波形の先頭アドレスである。HARレジスタの内
容は、先頭アドレス2バイトを読み込んだ時点で(03
2F)lai示すことになるので、第1波形の利用方法
を示す制御データ全ROM3より読込むために・MAR
レジスタを1歩進させ13ベーン゛ て(0330)16とし、(ステラブ■)。このHムR
レジスタの内容をアドレスとしてROM3から第1波形
の制御データを読み込む(ステップの)。
制御データの内容は、第3表に示すようになっている。
制御データの最上位ビットはモードフラグ(M F)で
あり、MFが”1”であれば、対応する波形データは、
RAM2の内容に加算されることなく出力される第1類
の波形であり、このようなモードiPcMモードと呼ぶ
。MFが0”であれば対応する波形データはRAM2の
内容に加算されて出力される第2類の波形であり、この
ようなモードを差分モードと呼ぶ。
制御データの下位7ビツトはくり返し回数指定データ(
REP )であり、(1)10〜(126)toまでの
くり返し回数を指定できる。このMFとRICPによっ
て対応する波形データの利用方法が決定されている。
また制御データが(F F )16である時は、ホール
モードと呼び、波形データの組がここまでであ14 、
− ることを示し、trplは後述する川波形くり返しルー
チンを実行することにより、楽音を発生しつづける。
第3表 第2図の例では、第1波形の制御データは(81)16
すなわち、PGMモードを示し、くり返し回数は1回で
あることを示している。ここで、制御データがホールド
モードでないかどうかをチェック(ステップ■)。ホー
ルドモードでなければ、くり返し回数を指定するデータ
REPi、REPレジスタと名付けたレジスタに格納す
る。この例で16ベン ば(1)toがREPレジスタに格納される(ステップ
■)。また、MFフラグもユーザ一定義のフラグか、レ
ジスタを利用して記憶させる。この例ではMF=1が記
憶される。
波形データは、第4図に示す様に1ずつ歩進するWPR
レジスタと、TABレジスタの内容の和をアドレスとし
てROM3より1つずつ順番に読み出される。読み出す
波形の1サンプル目から順次読み出すために、まずステ
ップりでWPRレジスタをクリアする。その後、TAB
レジスタとWPRレジスタの内容を加算して波形データ
の読み出しアドレスを作り出して(ステップ0)。
ROM3にアドレスとして供給し、データを読み込む(
ステップ0)。
次にMFフラグが1であるので(ステップ0)ステップ
0は実行されず、ステップ[相]でFIFO4の状態を
チェ、りする。PIFO4はデータの書込みが可能な状
態であれば、つまり内部に空き領域があれば、書き込み
可能信号XRfμp1に送出するようにしである。故に
、μp1はステップ[相]でIR−iチェックして、F
IFO4が書き込み可能であればステップOにおいて波
形データの送出を行ない、書き込み信号WRi送出して
、RAM2とFIFO4に書き込む。第4図に示すよう
にこの場合のRAM2に与えるアドレス信号は、WPH
の内容である。ステ・ツブOにおいてWPRが1歩進し
てステップ18においてWPRの内容がサンプル数と比
較されて、WPHの内容がサンプル数以上でないと、ス
テップ0に戻るので、ステップ■カラステップ0オでか
サンプル数回、すなわち128回くり返される。この間
、第4図に示すようにROM3のアドレス(7100)
16からアドレス(723F)1Gの内容が順次読み出
され、FIFO4とRAM2に出力され、RAM2のア
ドレス(00)16からアドレス(7F )16に順次
書き込まれる。以後RAMに書込まれている波形デルタ
を旧波形データと呼ぶ。
ステップ0からステップ[相]までを128回くり返し
たら、ステップ[相]において、WPHの内容がサンプ
ル数と等しくなるのでステップ[相]に分岐す17 ベ
ー; る。ステップ[相]で、REPレジスタの内容が1減じ
られる。当初RICPレジスタには、第1波形のくり返
し回数として(1)lOが記憶されていたのでステ・ツ
ブ0においてREPレジスタの内容は、(0)10とな
る。次にステラ/Qにおいて、REPレジスタの内容が
(0)10かどうかの判別の結果、(0)1゜であるの
で、ステップOでTABレジスタの内容にサンプル数(
128)10i加算してTARレジスタに記憶する。そ
の結果、TARレジスタの内容は(7240)16とな
る。その後、ステップ■に戻って第2波形の制御データ
を読んでくる(ステップ■■)。第2波形の制御データ
(06)16は第2波形が第2類すなわち差分モードの
波形であり、くり返し数が6であることを示す。故に、
MFフラグには0が、REPレジスメには(e)1oが
記憶される。
従って、第2波形については・ステップOからステップ
■が6回・ その内のステップ0からステップ18がそ
れぞれ128回くり返される。その際、MF二〇である
ので、ステップ0ffi実行し、旧波形データと第2波
形の各対応するサンプルが加算されて、18 ・ − FIFO4及びRAM2に出力される。この様子を第6
図に示す。第5図において、’L、nは第1波形の第n
サンプルを表わし、Wz、nは第2波形の△ 第nサンプルであり、Wl t nは第j番目に出力さ
れる波形の第n4)ンブルである。第1波形はPIOM
△ モードでくり返し回数が1であったので、Wl、nは△ [1,n===W1.n (1(n(12Bnは整数辷
−(2) △ である。しかるにW2. nは、第2波形が差分モード
= Wl、 n + W2. n −−・・・(4)△ Wj、 n = Wj−1,n + W2. n (2
(j(7jは整数)・・・・・・・・・(5) = Wl、 n+ (j −1) W2. n −−−
(6)である。
これを第6図で説明する。第6図で示されるように・第
1波形は、そのまま出力されてRAM2に書込まれ、第
2波形はRAM2の内容と加算さ19 − 。
れて出力される。RAM2の内容は波形が1波出力され
る毎に更新されている。つまり今から出力かな出力波形
を得ようというこの例においては、を使用すれば目的が
達せられる。
このことを従来例の場合と対比させて見ると・例えば前
述のWlとWlの間に3つの素片(波形)を挿入する場
合は、本実施例においては、第1波形を第1類の波形と
してWlをそのまま記憶し、第2波形は第2類の波形と
して 2−Wl を記憶する。制御データは、第1波形の制御データが(
81)1aであり、第2波形の制御データが(03)1
6となる。波形合成時はまず第1波形の制御データに従
−て第1波形がPGMモードでそのまま出力される。次
に、第2波形の制御データに従って旧W2 −Wl 波形データWlに、第2類の波形□を加算3 W2−W
t −ターW+1−−−W2に□を加算して−Wt十4 4
 4 2 1W2が得られる。
このようにして、Wl及びW2に加重を与えて加算する
のに、乗算全必要とせず、加算のみで従来例と同等の効
果、すなわち不連続の軽減された波形が得られる。
ところで、W +、 W2が共に正弦波であった場合は
例えば第10図に示す様な出力波形が得られる。
第10図の例では、まず第1波形がそのまま出力され、
その後第2波形が旧波形に4回加算されてW2に到達す
る。その後は第3波形が旧波形に加算される。第10図
の例では出力波形に不連続はないものの振幅が段階的に
変化するので、幾分かの不自然さが聴感上感知せられる
であろう。次に、別の方法として第11図に示す様な波
形データを使用することができる。
第11図の例では、第1波形は振幅変化を含ん21 − △ だ正弦波形Wli切り出して第1類の波形として記憶し
ている。第3波形は、振幅変化を含んだ正△ W2. n=W2. n−Wt、n=Wa、n−W2.
n=W4.n−W3.nが滑らかに振幅を変化する様な
出力波形を得たい場合は、第1波形をそのまま出力し、
第2波形を旧データに加算して出力する操作を3回行な
い、第3波形をそのまま出力し、第4波形を旧データに
加算して出力する操作を4回行なう。
この様にすると、第11図に示した様な滑らかな出力波
形が得られる。
なお、第10図及び第11図の説明では、説明の簡単な
為に正弦波をとり上げたが、このことは加算という処理
の線形性より一般の波形についても同様の結果が生じる
ことは明白である。
この」:うにして押鍵情報に対応した波形データが、各
々の制御データに基づいて処理を変えながら、楽音情報
の出力に供せられるが、制御データを読み進んで、(F
 F )16つまり前述のホールドモードが指定されて
いれば、μp1は第3図の旧波形くり返しルーチンを実
行する。旧波形くり返しルーチンでは、RAM2VC記
憶された旧波形データがWPRレジスタの内容をアドレ
スとして順次読み出されて出力されるが、WPRはステ
ップOとステップOの働きによって、この例では128
を法として1ずつ歩進する整数となるので、RAM2の
(00)16番地から(7F )is番地の内容がくり
返し出力される。このくり返し出力は、押鍵を止めて新
しく押鍵動作がされないかぎり続けられるが第1図のK
HV6はKON信号が”L”となると出力される音楽信
号の振幅を次第に小さくし、発生音は感知されなくなる
。この様子を第7図に示す。このよりなENVei実現
する方法は電子楽器製造の分野では公知であるので説明
を略す。
次にμp1の処理タイミングと標本化周期の同期につい
て説明する。
μp1は、押鍵の音高に関りのないマシンサイクルで動
く。一方DAC5に入力されるべき音源情報は、押鍵に
対応する標本化周期で一定間隔でなければならない。F
 I FO4はこの2つの同期をとる働きをする。
初めにFIFO4からデータを読み出すクロック入力を
作り出すNCH3について説明する。第8図にNCH3
の一構成例を示す。第8図において901は発振器であ
り7:55MH2の矩形波を発生する。902〜907
は分周期であり、周波数の比が音程で半音の比に並ぶ1
2個の分局出力を得る。
但し第8図にはその中の6つを代表的に図示しである。
908はセレクタであり、上記12個の分局出力の1つ
を前述のN0TIC情報に従って選択し、FIFOの読
出しパルスとして使用されるNCK信号全出力する。例
えば先の例+1 (146,8Hz)が押鍵された時は
、1/402分周器906の出力が選択されてN[K信
号として出力される。
この場合NCK信号の周波数は、 756MHz÷402 m 18,781 KHzであ
り、dのサンプル数は128であったので、再生される
音高は1 18.781に÷12a二146.8 (H2)となり
、d (146,8Hz)が再生されることがわかる。
次にFTPO4のタイムチャートラ第9図に示す。
FIFO4に空きのない状態でNCK信号が入力される
とその立ちトがりの工・・ヂでFIFO4の出力は次の
サンプル値に変化し、書き込み可能信号IRfアクティ
ブとする。μp1はIFI信号の状態がアクテlブなら
ば、第3図のステ・ンブ0において、FIFO4に新し
いデータを補充する・従って〜μp1として、NGK信
号の周期よりも第3図のステップ0〜ステツプ伸までの
処理を平均的に短い時間で行なえるものを使用すれば、
FIFO4は、データが空になることは無く、μp1の
処理と標本化周期の25 、、、。
同期がとれる。なお、このように動作するF ffo 
4には例えばテキサスインストルメンツ社の5N74L
S224等が使用できる。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は複数の波形デ
ータと、前記波形データの利用の仕方を規定する制御デ
ータを記憶する第1の記憶手段と前記波形データを前記
制御データに基すいて処理して音源情報を形成する波形
処理手段と、前記音源情報を一時的に記憶する第2の記
憶手段と全具備し、前記波形データは、前記波形処理手
段により前記第2の記憶手段に一時的に記憶された音源
情報に加算されることなく利用される複数の第1類の波
形データと、前記波形処理手段により前記第2の記憶手
段に一時的に記憶された音源情報に加算されて利用され
る複数の第2類・波形データとからなり、前記波形処理
手段は、前記制御データの内容に従って前記波形データ
が第1類の波形データか、第2類の波形データか全判別
して処理を変更するように構成しているので・1つの波
形から別の波形に推移する楽音波形を得る場合、乗算や
多くの加算全必要とせずに簡単な加算処理のみで滑らか
な楽音波形が得られる。
さらに、第1類の波形データとして、各高調波成分の振
幅が時間的に直接的に増大あるいは減少している楽音波
形の1周期分を切り出して得られたものを使用し、第2
類の波形データとして、各高調波成分の振幅が時間的に
直接的に増大あるいは減少している上記楽音波形の隣り
合う2周期の波形間の瞬時値の差分値でなる差分波形よ
り得たものを使用することによって全く不連続のない滑
らか々楽音波形が得られるという優れた効果が得られる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を電子楽器に応用した実施例のブロック
図、第2図itそのROM3の内容を示す説明図、第3
図はそのμp1の処理の流れを示す流れ図、第4図は波
形データの読出しを説明するための図、第6図、第6図
は各波形の処理を説明するための波形図及びブロック図
、第7図はENVY27 − の出力波形図、第8図はNCG9の構成例を示すブロッ
ク図、第9図はPIFO4のタイミング図、第10図、
第11図は本発明により得られる出力波形を示す図であ
る。 1・・・・・マイクロコンピュータ、2・・・・・・R
AM。 3・・・・・・ROM、4・・・・・・ファーストイン
ファーストアウトメモリ、6・・・・・・ディジタルア
ナログ変換器、6・・・・・・LPF、7・・・・・・
エンベローフ制御回路、8・・・・・・インターフェー
ス回路、9・・・・・・ノートクロック発生回路、10
・・・・・・鍵盤装置。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名。 特開昭GO−33GOO(9)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の波形データと、前記波形データの利用の仕
    方全規定する制御データとを記憶する第1の記憶手段と
    、前記波形データを前記制御データに基づいて処理して
    音源情報を形成する波形処理手段と、前記音源情報を一
    時的に記憶する第2の記憶手段とを具備し、前記波形デ
    ータは前記波形処理手段により、前記第2の記憶手段に
    一時的に記憶された音源情報に加算されることなく利用
    される複数の第9類の波形データと前記波形処理手段に
    より前記第2の記憶手段に一時的に記憶された音源情報
    に加算されて利用される複数の第2類の波形データとか
    らなり、前記波形処理手段は、前記制御データの内容に
    従って前記波形データが第1類の波形データか第2類の
    波形データかを判別して処理を変更する音源装置、 2 ・−
  2. (2)第1類の波形データは、各高調波成分の振幅が時
    間的VC直接的に増大あるいは減少している楽音波形の
    1周期分を切り出して得られたものであり、第2類の波
    形データは、各高調波成分の振幅が時間的に直接的に増
    大あるいは減少している1−記楽音波形の隣り合う2周
    期の波形間の瞬時値の差分値からなる差分波形より得た
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の音源装置。
JP58143254A 1983-08-04 1983-08-04 音源装置 Pending JPS6033600A (ja)

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JP (1) JPS6033600A (ja)

Cited By (8)

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