JPS6035114Y2

JPS6035114Y2 - 電子楽器

Info

Publication number: JPS6035114Y2
Application number: JP1978120511U
Authority: JP
Inventors: 健足立
Original assignee: ヤマハ株式会社
Priority date: 1978-09-04
Filing date: 1978-09-04
Publication date: 1985-10-18
Also published as: JPS5538356U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、押鍵操作によって人間の声に似た音を発生
させ、声楽曲の作曲や編曲、コーラスの練習等に便宜を
供するようにした電子楽器に関する。

従来の電子楽器は、一般に器楽音を発生するものであり
、人声音による演奏ができなかったため、声楽音の作曲
や編曲、コーラスの練習等に充分活用できなかった。

この考案は上記の点に鑑みてなされたもので、所定の周
波数で多数の高調波を含む波形信号を、発音指令に対応
して発生させるゆるやかな立上り時定数（１００ｍ５〜
数１００ｍ５）ノ制御波形ニヨッテ開閉制御し、その
出力信号を遅延時間変調器によって低周波信号で変調す
るとともに、その変調した信号と元の信号とを混合し、
少くとも２ケの山部を有する人声用の周波数特性をもつ
固定フォルマントフィルタを介して音色形成して出力す
ることにより、極めて人の声に似た演奏音が得られるよ
うにした電子楽器を提供するものである。

以下、添付図面を参照して、この考案をデジタル技術を
用いて音源信号を発生させるようにした電子楽器に適用
した実施例について説明する。

第１図はこの発明の１実施例を示すブロック線図であり
、第２図は第１図における１点鎖線で囲んだ部分の詳細
を示すブロック線図である。

この実施例において、操作鍵音高に対応して所定の周波
数で多数の高調波を含む波形の信号である鋸歯状波信号
を発生する音源装置は、本出願人が先に出願して既に公
開された特開昭５１−１２４４１５号公報中に示されて
いるものと同様なデジタル技術及び時分割技術を用いた
音源装置である。

先ず、この音源装置について第１，２図によって簡単に
説明する。

１は図示しない鍵盤に配された各０に対応して設けたキ
ースイッチからなるキースイッチ群、２は押鍵検出回路
で、キースイッチ群１のオン・オフ状態を検出走査し、
どの鍵が押圧（操作）されているかを識別し、時分割多
重化された各鍵のオン・オフ情報、すなわちキーデータ
信号ＫＤを発音割当回路３へ送る。

発音割当回路３ではこのキーデータ信号ゆにより、第３
間口に示すような押鍵中゛１゛となり離鍵中“０゛とな
る押鍵信号ＫＯＮを１本の出力ラインから時分割信号と
して出力すると共に、それに同期して押圧された鍵に対
応するキーアドレスコードＫＣを例えば７ビツトのデジ
タル情報として時分割的に送出する。

また、この発音割当回路３はこの電子楽器の同時最大発
音数によって限定される発音チャンネル（例えば１〜８
Ｃｈ）のどのチャンネルにその押圧鍵の情報を割当てる
かを決定し、各チャンネルに対応する同期信号出力ライ
ンＳＹ１〜ＳＹ８のいずれかに同期信号ＳＹを送出する
。

この場合、新らたな押圧鍵の割当は空チャンネルを使っ
てなされるが、もし空チャンネルが無い時には楽音の音
量減衰が最も進んでいるチャンネルを使用する。

周波数情報記憶装置４は予め各鍵のキーアドレスコード
に対応した周波数情報としての数値情報を記憶させた例
えばリードオンリ・メモリであり、発音割当回路３から
送出されたキーアドレスコードＫＣによりそれに対応す
る周波数情報が読出される。

後述するように、この周波数情報を規則的時間間隔で逐
次累算して一定の時間毎に楽音波形の振幅をサンプリン
グするようにしているため、この周波数情報は当該鍵の
楽音周波数の位相に関するデジタル的数値情報である。

この周波数情報の数値は成る一定のサンプリング速度の
もとで、楽音周波数の値が特定されれば一義的に決定さ
れる。

周波数情報記憶装置４から読出された周波数情報Ｆは２
系列に分配され、両系列の乗算器５，６において夫々後
述する乗算が行われる。

乗算器５．６から送出される周波数情報Ｆａ、Ｆｂは
夫々累算器７，８において規則的時間間隔で順次累算さ
れる。

そして、この累算結果が夫々再び２系列に分配されて第
１、第２の楽音発生回路２０，３０へ送られ、後述する
波形メモリからの波形サンプル点振幅値読出しのために
使用される。

したがって、累算器７，８における累算によって読出し
波形の位相が進められる。

第２図における第１の楽音発生回路２０内の波形メモ１
Ｊ２１，２２は夫々鋸歯状波の音源波形を記憶しており
、デジタル的なアドレス入力に応じてサンプル点振幅値
をアナログ量で読出すようになっている。

したがって、累算器７，８からの出力Ｓａ、Ｓｂをア
ドレス入力として、押圧鍵に対応する周波数の鋸歯状波
信号を時分割的に読出すことになる。

すなわち、周波数情報記憶回路４から送出される周波数
情報Ｆとしての数値が大きい程、波形メモリ２１．２２
に記憶している鋸歯状波の一周期を速く読み出すことに
なり、読出された信号の周波数が高くなる。

ところで、乗算器５，６には夫々ピッチ調整器９から、
２系列の信号のピッチを互いに僅かにずらすためのピッ
チずれ係数が乗算入力として入力される。

このピッチずれの度合いはピッチ調整器９によって調整
可能である。

このようにすることによって、両系列によって発生され
る楽音信号のピッチが僅かに異なり、それを混合してビ
ートを起こし、豊かな感じのする音を得ることができる
。

乗算器５，６には又、ビブラート信号発生器１０によっ
て発生するビブラート係数が他の乗算入力として入力さ
れる。

１１はビブラートスピード設定器、１２はビブラート深
さ設定器で、夫々ビブラート信号発生器１０によって発
生するビブラート係数の変動周期及び変動巾を制御して
、発生する音源信号のビブラート周波数及びビブラート
深さを調整するものである。

このようなピッチずれ係数及びビブラート係数が乗算器
５，６に入力する周波数情報Ｆに乗算され、その出力の
Ｆａ、Ｆｂが累算器７，８によって累算され、その累
算出力Ｓａ、Ｓｂによって、波形メモＩＪ２１，２２
から夫々鋸歯状波の音源信号を読出すので、波形メモリ
２１．２２から読出された鋸歯状波信号（音源信号）Ｍ
Ｓ１９ＭＳ２は互に僅かにピッチがずれ、夫々所定の周
波数及び深さのビブラート変調が付与されるものとなる
。

波形メモリ２１．２２の出力側には、夫々発音チャンネ
ル数に対応した数のサンプルホールド回路２３１〜２３
８及び２４１〜２４８が並列に設けられており、各サン
プルホールド回路２３１〜２３８．２４１〜２４８は発
音割当回路３から発せられる同期信号ＳＹによって制御
されてその入力信号をホールドするようになっている。

そして、時分割多重化された音源信号ＭＳ１９ＭＳ２の
うち、あるチャンネルの音が割当てられたタイムスロッ
トと、そのチャンネルに対応するサンプルホールド回路
に同期信号ＳＹが入力するタイムスロットとが完全に一
致するようになっている。

したがって、発音割当て回路３によるチャンネル割当て
に応じて、時分割多重化音源信号ＭＳ１゜ＭＳ２は１音
（１チヤンネル）毎に各発音チャンネルに対応する所定
のサンプルホールド回路２３１〜２３８，２４１〜２４
８のいずれかに振分けられ、ホールドされる。

こうして音源信号ＭＳ□。ＭＳ２は各音別にスタティッ
クな状態に変換される。

したがって、各サンプルホールド回路２３１〜２３８，
２４１〜２４８から出力される音源信号は多重化信号で
はなく、各々押圧鍵の音高に対応する周波数の連続した
鋸歯状波信号となる。

ここまでが、操作音高に対応する周波数の鋸歯状波信号
を発生する音源装置であるが、この実施例においてはさ
らに第２の楽音発生回路３０を設けて、前述の第１の楽
音発生回路２０において発生する音源信号ＭＳ１９ＭＳ
２よりも１オクターブ高い音源信号を発生させるように
構成しである。

第１図におけるフィートチェンジャ１３．１４は累算器
７，８の累算出力Ｓａ、Ｓｂを夫々２倍にするもので
あり、例えばシフト回路によって構成され、２進データ
である累算出力Ｓａ、Ｓｂを夫々最上位側に１ビツト
だけシフトすることによって２倍にする。

このようにすれば、前述の第１の楽音発生回路２０と全
く同じ構成の第２の楽音発生回路３０において、波形メ
モリ（図示せず）の読出し速度が２倍になり、読出され
る音源信号の周波数が２倍になる。

したがって、第１の楽音発生回路で発生される音源信号
ＭＳ１．ＭＳ２（ｓフィート）よりも１オクターブ
高い（４フイート）音源信号が発生されることになる。

ここで、フィートチェンジャ１３．１４を変更すること
により、所望のオクターブ上下した（フィートを変えた
）音源信号を発生させることができる。

次に、第１の楽音発生回路２０における開閉制御信号発
生器及び開閉回路、さらに遅延時間変調器４０、混合回
路６０等について主として第２図を参照して説明する。

サンプルホールド回路２３１〜２３８に対応して夫々開
閉回路としての電圧制御型可変利得増幅器（以下ｒＶＣ
ＡＪと略称する）２５１〜２５８及び制御波形発生器と
してのエンベロープジェネレータ（以下ｒＥＧヨと略称
する）２６１〜２６８が設けられて各発音チャンネルを
構成している。

同様にサンプルホールド回路２４１〜２４８に対応して
もＶＣＡ２７１〜２７８及びＥＧ２８１〜２８８が設け
られている。

ＥＧ２６１〜２６８，２８１〜２８８は夫々発音割当回
路３によって発生される時分割多重化された発音指令と
しての押鍵信号ＫＯＮを発音チャンネルを割当てる同期
信号ＳＹによって振り分けられてサンプルホールドし、
その押鍵信号ＫＯＮに基いて第３図イに示すようなゆる
やかな立上り時定数のエンベロープ制御波形の電圧信号
を発生する。

この制御波形は、立上り時定数であるイニシャルアタッ
クタイムＴＡが１００ｍ５〜数１００ｍ５゜ファースト
ディケイタイムＴ。

１が１〜３３ｅｃ、サスティンレベルＳＬはアタックレ
ベルＡＬより４〜−減衰し、セカンドディケイタイムＴ
Ｄ２が数ｌＱＱｍｓとなるようにする。

これらのうち、イニシャルアタックタイムを１００ｍ５
〜数１００ｍ５にすることが人の声に似た発音を得るた
めに最も重要である。

ＥＧ２６１〜２６８，２８１〜２８８によって発生する
ようなエンベロープ制御波形によって各ＶＣＡ２５１〜
２５８，２７１〜２７８の利得が制御される。

それによって、サンプルホールド回路２３１〜２３８，
２４１〜２４８から入力される音源信号が各チャンネル
毎に開閉制御されると共にエンベロープ猛威される。

ＶＣＡ２５１〜２５８．２７１〜２７Ｂの出力信号は夫
々１本づつの出力線にまとめて出力され、遅延時間変調
器（以下’ＤＴＭ、と略称する）４０及び混合回路６
０へ送られる。

このＤＴＭ４ＱはＢＢＤ、ＣＣＤ等の電荷転送素子（こ
こでは以下’ＢＢＤＪとして説明する）４１゜４２のア
ナログ信号を遅延させて伝送する作用を利用したもので
あり、クロック発振器４３．４４から発生される転送用
クロック信号の周波数によってその遅延時間が可変され
る。

８０は変調信号発生器であり、約６Ｈｚの低周波信号を
発生する発振器８１と約０．６Ｈｚの超低周波信号を発
生する発振器８２を２組とし、同様な発振器８３と８４
をもう１組とする２組の発振器と、夫々１２０°の移相
作用を持つ２組の移相器８５．８６と８７．８８、及び
夫々混合回路を構成する４組の抵禎Ｒ１とＲ２、Ｒ３と
Ｒ４、Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７゜Ｒ８から戒っている。

そして、発振器８１と８２の出力信号がミキシング抵抗
Ｒ１，Ｒ２を介して重畳されて変調信号としてクロック
発振器４３に印加されその発生クロック周波数を変動さ
せる。

このクロック発振器４３は電圧制御型可変周波散発−振
器（以下’ｖｃｏＪと略称する）によって構成する。

したがってＢＢＤ４−１による遅延時間が変調され、
入力した楽音信号に人の声における喉の震えに似たビブ
ラートが付与される。

また、発振器８３と８４の出力信号は抵ｔ’Ｍ５ｔＲ
ｅを介して重畳されてクロック発振器（ＶＣＯ構戒構成
４に印加されるが、その作用は前述の場合と同様である
。

一方、移相器８５．８６によって１２０°移相された信
号はミキシング抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して重畳され、又移
相器８７，８８によって１２０°移相された信号はミキ
シング抵抗Ｒ７，Ｒ８を介して重畳され、夫々第２の楽
音信号発生回路３０によって発生された楽音信号を遅延
時間変調するＤＴＭ５０の変調信号として図示しない
各クロック発振器に印加される。

したがって、ＤＴＭ４ＱとＤＴＭ５０との変調位相が１
２００ずれるため、後に両系統の楽音信号を混合するこ
とにより得られるコーラス効果が一層助長されることに
なる。

さて、ＢＢＤ４１の入力信号と出力信号とが夫々混合回
路６０においてバッファアンプ６１゜６２を介して可変
抵抗器ＶＲ，によって混合され、ＢＢＤ４２の入力信号
と出力信号とが夫々バッファアンプ６３．６４を介して
可変抵抗器■Ｒ２によって混合される。

夫々の混合比は可変抵抗器ＶＲ４，ＶＲ２によって調整
し得る。

そして、可変抵抗器■Ｒ１，ＶＲ２によって混合された
２系列のピッチが僅かにずれた楽音信号が、さらに可変
抵抗器ＶＲ３，ＶＲ４を介して混合されて８フイートの
混合楽音信号鳩′となる。

一方、混合回路７０においても上述と同様に、遅延時間
変調上た信号と元の信号との混合及び２系列のピッチの
僅かにずれた楽音信号の混合が行われ、４フイートの混
合楽音信号Ｍ４′となる。

そしてこれらの混合楽音信号Ｍ８′とＭ４′とが可変抵
抗器ＶＲ５，ＶＲ６を介して浮台される。

この混合された楽音信号は、夫々人声用の周波数特性を
持つ全オクターブ共通の固定フォルマントフィルタ９１
〜９６によって音色形成され、トーンボリュームｖＲ７
〜ＶＲ□２を介して音色を選択されて、アンプ、スピー
カ等からなるサウンドシステム１００によって発音され
る。

固定フォルマントフィルタ９１〜９３は男声用で、９１
は７’″ＡＪＳ９２はつ’Ｕヨ、９３はｒ″ＯＪの音
色の形成するためのものであり、各々第４図、第５図、
第６図に示すような周波数特性ヲ持つ。

一方、固定フォルマントフィルタ９４〜９６は女声用で
、９４はア″ＡＪＳ９５はつ１Ｕヨ９６は第１０Ｊの音
色を形成するためのものであり、各々第７図、第８図、
第９図に示すような周波数特性を持っている。

第４図乃至第９図から明らかなように、固定フオルマン
−トフィルタ９１〜９６はいずれも少くとも２ケの山部
を有する人声用の周波数特性を有している。

したがって、トーンボリュームＶＲ７〜ＶＲ□２ヲ任意
に調整することによって、男声音、女声音の’ＡＪ’Ｕ
Ｊ’Ｏヨのいずれかによるソロ又は斉唱の演奏、又はそ
れらの組合せによるコーラス演奏を任意に行うことがで
きる。

そして、この実施例によれば、−２系列の僅かにピッチ
の異なる信号を混合し、また、１オクターブ音高の異な
る信号を１２０°位相の異なる変調信号で変調して夫々
ビブラートを付与して混合しているため、コーラスの実
感を出すことが充分にできる。

なお、男声と女声の音域を分けるような場合にハ固定フ
ォルマントフィルタ９１〜９６は全オクターブ共通では
なく、数オクターブ共通となる。

また、トーンボリュームＶＲ７〜ＶＲ１゜の代りにスイ
ッチを用いて音色を選択するようにしてもよい。

次に、第１０図に示すこの考案の他の実施例を説明する
。

この実施例において、第１、第２の楽音発生回路２０．
３０までの構成は、第１，２図に示しだ前述の実施例と
全く同じであるので説明を省略する。

第１、第２の楽音発生回路２０及び３０から音高がｌオ
クターブ異なり、夫々ピッチが僅かに異なる２系列づつ
の楽音信号が出力されるが、これらの４系統の信号を先
ず混合回路１５によって混合する。

この混合した信号を夫々遅延時間変調器を構成する３個
のＢＢＤ１６ａ、１６ｂ、１６ｃに入力し、遅延時間変
調によるビブラートを付与する。

１７ａ、１７ｂ、１７ｃは夫々ＢＢＤ１５ａ、１６
ｂ＊１６ｃを駆動するクロックパルスを発生するＶ
ＣＯである。

一方、変調信号発生器は６〜７Ｈｚの低周波信号を発生
する発振器８１′と０．６〜０．７Ｈｚの超低周波信号
を発生する発振器８２′の２個の発振器と、夫々入力信
号を１２００移相する４個の移相器８５′〜８８′と、
ミキシング抵抗Ｒ□□〜Ｒ１６からなり、第１１図Ａ、
Ｂ、Ｃに示すような示すような夫々０．６〜０．７Ｈｚ
の信号に６〜７Ｈｚの信号が重畳され、１２００づつ位
相のずれた変調信号■、■０を出力する。

この変調信号□□□、■◎を夫々ｖｃｏ１７ａ、１７ｂ
、１７ｃに印加して各クロックパルスの周波数を異なる
変調位相で変化させるため、各ＢＢＤ１６ａ、１６ｂ、
１６ｃにおいて入力信号が異なる変調位相で遅延時間変
調される。

そして、各ＢＢＤ１６ａ＝１６ｂ、１６
ｃの出力信号と、それらの入力信号すなわち混合回路１
５からの変調されない信号とを混合器１６によって混合
する。

この混合回路１６及び前述の混合回路１５は、いずれも
各入力信号を夫々抵抗器又は可変抵抗器を介して混合す
る回路である。

混合回路１６によって混合された楽音信号は、固定フォ
ルマントフィルタＦＭ、ＦＷ、Ｆｏによって音色形成さ
れ、スイッチＳＷ□、ＳＷ２．ＳＷ３によって音色を選
択されて、アンプ、スピーカ等からなるサウンドシステ
ム１００により発音される。

この実施例においては、固定フォルマントフィルタを３
個のみとして、いずれもア１Ａヨの音を形成する人声用
の周波数特性をもつものとした。

ＦＭは男声用で第４図に示すような周波数特性を有し、
Ｆｗは女声用で、第７図に示すような周波数特性をもつ
ものが望ましいが、第４図の周波数特性を周数軸に対し
て高い方ヘシフトした形状の周波数特性をもつ固定フォ
ルマントフィルタで代用することもできる。

また、ＦＣは子供の声用の固定フォルマントフィルタで
、第４図に示す男声ｒＡＪのフィルタの周波数特性を周
波数軸に対して、女声用にする時よりもさらに高い方ヘ
シフトした形状の周波数特性を持たせる。

このようにすれば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３によって、
男声、女声、子供の声の１Ａ、の音色を任意に選択して
演奏することができ、ｒＵＪ及び１０Ｊの音色は選択で
きないが、他の効果は殆んど前述の実施例と同様である
。

なお、スイッチＳＷ□〜ＳＷ３の代りにトーンボリュー
ムを用いてもよいことは勿論である。

上記各実施例における固定フォルマントフィルタ９１〜
９６、ＦＭ、ＦＷ、Ｆｏは夫々ローパスフィルタ、
バンドパスフィルタ、バイパスフィルタを適宜組合せて
構成する。

また、制御波形発生器（ＥＣ）よって発生する制御波形
を第３図へに示すようにアタックレベルＮ、とサスティ
ンレベルＳＬとが等しい波形にしてもよく、このように
することによりＥＧのコストダウンを計ることができる
。

以上説明したように、この考案によれば電子楽器によっ
て人の声に極めて似た演奏音を得ることができ、声楽的
の作曲又は編曲や、コーラスの練習等に使用して極めて
有効である。

特に上記各実施例のように構成すれば、多勢の男声、女
声、あるいは子供をも含む合唱の実感を出すことができ
る。

さらに、各実施例の構成は集積回路化するのに適してい
るため生産性が良く、安価に且つ小型の装置としてこの
発明の電子楽器を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の１実施例を示すブロック線図、第２
図は第１図における１点鎖線で囲んだ部分の詳細を示す
ブロック線図、第３図イ及びハはこの考案に使用する制
御波形の異なる例を示し、口は押鍵信号を示す波形図、
第４図乃至第９図は夫々この考案に用いる固定フォルマ
ントフィルタの周波数特性曲線図、第１０図はこの考案
の他の実施例を示す要部のブロック線図、第１１図Ａ〜
Ｃは夫々第１０図の実施例における変調信号■ａＯの波
形図である。１・・・・・・キースイッチ、２・・・・・・押鍵検出
回路、３・・・・・・発音割当回路、４・・・・・・周
波数情報記憶装置、５．６・・・・・・乗算器、７，８
・・・・・・累算器、９・・・・・ゼツチ調整器、１０
・・・・・・ビブラート信号発生器、１３．１４・・・
・・・フィートチェンジャ、１５，１６゜６０．７０・
・・・・・混合器、２１，２２・・・・・・波形メモリ
、４０，５０・・・・・・遅延時間変調器、８０・・・
・・・変調信号発生器、９１〜９６・・・・・・固定フ
ォルマントフィルタ、１００・・・・・・サウンドシス
テム、２３１〜２３８，２４１〜２４８・・・・・・サ
ンプルホールド回路、２５１〜２５８，２７１〜２７８
・・・・・・開閉回路（ＶＣＡ）、２６１〜２６８，２
８１〜２８８・・・・・・制御波形発生器（ＥＧ）。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】１所定の周波数で多数の高調波を含む波形信号を発生
する音源装置と、発音指令に対応してゆるやかな立上り
時定数の制御波形を発生する制御波形発生器と、上記制
御波形によって前記音源装置によって発生した波形信号
を開閉制御する開閉回路と、該開閉回路の出力信号を低
周波信号で変調する遅延時間変調器と、該遅延時間変調
器の入力信号と出力信号とを混合する混合回路と、該混
合回路によって混合された信号を入力して音色形成する
数オクターブに共通のフィルタであって少くとも２ケの
山部を有する人声用の周波数特性をもつ固定フォルマン
トフィルタとを備えてなる電子楽器。２前記制御波形の立上り時定数が１００ｍ５〜数１０
９ｍ５である実用新案登録請求の範囲第１項記載の電子
楽器。