JPS6093493A - 楽音形成装置 - Google Patents

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】 技術分野 この発明は、周波数変調演算又は振幅変調演算等の変調
演算を用いて楽音波形信号の合成を行う楽音形成装置に
関し、特に、簡単な演算により比較的多数の周波数成分
を制御し得るようにしたことに関する。

従来技術 可聴周波数領域の周波数変調演算によって所望のスペク
トル構成を持つ楽音信号を合成する場合、変調波又は被
変調波を発生するために波形メモリが演算回路に組込ま
れる。従来の周波数変調（以下ＦＭと略称する）演算回
路では波形メモリとして正弦波又は所定の波形を固定的
に記憶したメモリが用いられていたため、合成すべき楽
音の音色は専ら演算パラメータ及び演算式の構造に従っ
て制御されるようになっていた。従って、倍音成分を十
分に有する満足のゆく音色の楽音を合成するには単純な
１項式のＦＭ演算では不十分であり、多重式又は多項式
のＦＭ演算を行わねばならなかった。このため、演算回
路の構造が複雑かつ大型化し、また、時分割で各演算項
の演算を行う方式にあっては制御クロックを高速化せざ
るを得なくなり、コスト高になる傾向にあった。同様の
問題はＦＭ演算型のものに限らず、可聴周波数領域の振
幅変調（以下ＡＭと略称する）演算型の楽音形成装置に
おいても存在する。

発明の目的 この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、所定の変
調演算によって楽音波形信号を形成する装置において、
比較的簡単な構成によって音色の時間的変化や複雑な音
色制御を可能にすることを目的とする。

発明の概要 この発明は、所定の変調演算によって楽音波形信号を合
成する楽音波形合成手段において使用する波形メモリと
して、読み書き可能な記憶手段を用い、これとは別途に
、互に異なる複数の波形データを予め記憶した波形変更
データメモリを設け、所定の時間シーケンスでこの波形
変更データメモリから異なる波形のデータを順次読み出
し、読み出された波形データによって前記記憶手段の記
憶波形を随時書替えるようにしたことを特徴とするもの
である。この構成により、楽音合成変調演算で使用する
変調波又は被変調波の波形が所定のシーケンスで時間的
に変化し、これに伴ない、演算によって合成される楽音
波形の倍音構成が時間的に変化する。従って、多重又は
多項式等の複雑な演算式を特に用いることなく、また、
複雑な演算パラメータ制御を特に行うことなく、音色の
時間的変化や複雑な音色制御を行うことができる。

実施例 第１図はこの発明に係る楽音形成装置を実施した電子楽
器の基本的構成を示すもので、楽音形成オペレータ１ｏ
と制御信号発生回路１１の部分がこの発明の主要部に相
当する。まず、第１図について簡単に説明すると、鍵盤
１２の各鍵の押鍵又は離鍵を押鍵検出回路１３によって
検出し、この検出出力に基き単音優先回路１４で単一の
押圧鍵を所定の優先基準に従って選択し、選択された押
圧鍵のキーコードＫＣとキーオン信号ＫＯＮ（押鍵時に
ｌ”、離鍵時に０”となる信号）を出力する。位相デー
タ発生器１５は、キーコードＫＣに基き押圧鍵の音高に
対応するレートで変化する位相データＰ（す（瞬時位相
角情報）を発生する。

楽音形成オペレータ１ｏは、位相データＰ（りを位相パ
ラメータとして用いて所定の変調演算式（例えばＦＭ演
算式）に従って楽音波形信号を形成するものである。制
御信号発生回路１１は、オペレータ１０に演算パラメー
タその他制御信号を供給するもので、音色選択回路１６
から与えられる音色情報ＴＣに応じて所定の変調指数デ
ータＩＤＸを発生するさ共に所定のタイミングで初期波
形書込信号〒翌１及びメモリ切替信号Ｍｌ／Ｍ２を発生
する。エンベロープ発生器１７はキーオン信号ＫＯＮに
応じてエンベロープ波形信号ＥＶを発生するもので、発
生すべきエンベロープ波形は音色情報ＴＣによって選択
される。尚、後述するように、初期波形書込信号ＩＮＴ
がＩＴ　ＯＩＴのときはオペレータ１０ての楽音合成演
算が開始していないので、その分だけエンベロープ波形
信号ＥＶの立上りを遅らせるためにアンド回路１８が設
けられている。すなわち、アンド回路１８にはキーオン
信号ＫＯＮと初期波形書込信号ＩＮＴが入力されており
、ＩＮＴが°“０″′のときキーオン信号ＫＯＮがエン
ベロープ発生器１７に与えられることを禁止する。乗算
器１９は、オペレータ１０から出力された楽音波形信号
にエンベロープ波形信号ＥＶを乗算し、振幅エンベロー
プを付与するためのものである。乗算器１９の出力は図
示しないＤ／Ａ変換器等を経由して最終的にサウンドシ
ステム２０に至る。

第２図は楽音形成オペレータ１０の一例を示す図で、Ｒ
ＡＭ（ランダムアクセスメモリの略）から成る読み書き
可能な２つの波形メモ１Ｊ２１．２２を備えている。巡
回型のＦＭ演算によって楽音波形信号の合成を行う２つ
のＦＭオペレータ１０Ａ。

１０Ｂが設けられており、これが楽音波形合成手段に相
当する。各波形メモ１Ｊ２１，２２は各ＦＭオペレータ
１０Ａ、１０Ｂ内に組込まれている。

各ＦＭオペレータＩＯＡ、１０Ｂは、波形メモリ２１．
２２と、この読み出し出力に変調指数データＩＤＸを乗
算する乗算器２３．２４と、乗算器２３．２４の出力を
位相データＰ（りに加算して位相変調を行う加算器２５
．２６とを備えている。

加算器２５．２６の出力が対応する波形メモリ２１゜２
２０位相アドレス人力ＡＤに与えられる。

波形メモリ２１に記憶した波形の関数をｆｍ（θンで表
わし、その位相アドレス入力信号の瞬時値をθとし、乗
算器２ろの出力をＩＤＸ−ｆｍ（θ１）とすると（但し
θ］は現在のθの１サンプル点前の位相アドレス値であ
り、加算器２５、波形メモリ２１、乗算器２６のループ
には１サンプル時間の遅延が設定されているものとする
）、波形メモリ２１の出力は、 ｆｌｎ（θ）＝ｒｍ（ｐ（す＋ＩＤＸ−ｆｍ（θｌ））
　（１）となり、これがＦＭオペレータ１０Ａにおける
楽音合成用変調演算式である。他方のＦＭオペレータ１
０Ｂも同様である。

波形変更データメモリ２７は、互に異なる複数の波形の
データを予め記憶したものであり、音色情報ＴＣに応じ
て所定の複数波形の組合せが選択され、選択された複数
波形の１つ１つがカウンタ２８の出力に応じて順次選択
され、選択された波形が位相データＰ（１）に従って読
み出される。この波形変更データメモリ２７の読み出し
出力は波形メモリ２１．２２のデータ人力ＤＩＮに与え
られる。カウンタ２８は初期波形書込信号ＩＮＴによっ
てリセットされ、メモリ切替信号Ｍ１／Ｍ２に応じてカ
ウントアツプされる。すなわち、初期波形書込信号ＩＮ
〒をインバータ２９で反転した信号が立上り微分回路３
０を介してカウンタ２８のリセット人力Ｒに与えられる
。また、初期波形書込信号−「ｙ〒とメモリ切替信号Ｍ
１／Ｍ２がアンド回路３１に与えられ、その出力が波形
メモリ２１の読み書き制御人力Ｒ／Ｗに与えられると共
に立上り微分回路３２及びオア回路６３を介してカウン
タ２８のカウント入力Ｃに与えられる。また、メモリ切
替信号Ｍ１／Ｍ２をインバータ３４て反転した信号が波
形メモリ２２の読み書き制御人力Ｒ／Ｗに与えられると
共に、立上り微分回路６５及びオア回路３６を介してカ
ウンタ２８のカウント人力Ｃに与えられる。

波形メモリ２１．２２の読み出し出力はセレクタ３６の
Ａ、Ｂ入力に別々に与えられる。セレクタ６６の制御人
力Ａ／Ｂにはメモリ切替信号Ｍ１／Ｍ２が与えられ、該
信号Ｍ１／Ｍ２が”１″のとき八人力に加わる波形メモ
リ２１の出力（すなわちＦＭオペレータ１０Ａの出力）
を選択しｎ　Ｑ　Ｉ＋のときＢ入力に加わる波形メモリ
２２の出力（すなわちＦＭオペレータＩＯＢの出力）を
選択する。

各制御信号ＩＮＴ　、Ｍｌ／Ｍ２は波形メモリ２１゜２
２０書替えを所定の時間シーケンスに従って行わせるも
ので、その発生例を示すと第３図のようである。すなわ
ち、制御信号発生回路１１（第１図）はキーオン信号Ｋ
ＯＮと位相データＰ（【）を入力しており、キーオン信
号ＫＯＮが°′１″に立上ったとき位相データＰ（りに
基き波形１周期分の時間を検出し、この間で初期波形書
込信号ＩＮＴを１１０１＋にする。また、最初はメモリ
切替信号Ｍ１／１７を“１″にし、以後は、選択された
音色に応じた所定の時間シーケンスで該信号Ｍｌ／Ｍ２
を′″０”又は°“１″に反転する。初期波形書込信号
下■〒が“０″に立下ったとき、微分回路３０からパル
スが出力され、カウンタ２８がリセットされる。カウン
タ２８の出力「０」により、波形変更データメモリ２７
は音色情報ＴＣによって選択された波形組合せ（波形変
更シーケンス）のうち最初の波形を選択し、これを位相
データＰ（りに従って読み出す。また、信号ＩＮＴ力げ
０″の間はアンド回路３１の出力が０″であり、波形メ
モリ２１はＲ／Ｗ入力のＯＩ＋により書込みモード（Ｗ
）に設定される（第３図のメモリ２１のモードの欄参照
）。従ってメモリ２７から読み出された最初のシーケン
スの波形データが波形メモリ２１に書込まれる。尚、こ
のとき乗算器２３の出力は”０”であり、書込みアドレ
スは位相データＰ（りによって指定される。

初期波形書込信号ＩＮＴが１″に立上ると、アンド回路
６１が可能化され、波形メモリ２１が読み出しモード（
Ｒ）に設定される。従って、波形メモリ２１に記憶した
波形データがアドレス人力ＡＤに加わる位相アドレス信
号θに応じて読み出されるようになり、オペレータＩＯ
Ａにおいて前述の（１）式に従う楽音合成演算が行われ
る。このとき、関数ｆ　ｍ　（θ）はメモリ２７から読
み出した最初のシーケンスの波形に対応している。また
、この間はメモリ切替信号Ｍ１／Ｍ２の”１”によリセ
レクタ３６で波形メモリ２１の出力（オペレータ１０Ａ
の出力）を選択し、この楽音形成オペレータ１０で形成
した楽音波形信号として出力する。一方、信号（Ｎ〒の
立上りに伴ってアンド回路３１の出力が°°１″に立上
ったとき微分回路３２からパルスが出力され、カウンタ
２８が１カウントアツプされる。こうしてカウンタ２８
の出力が「１」に変化すると、波形変更データメモリ２
７は音色情報ＴＣによって選択された波形組合せ（波形
変更シーケンス）のうち２番目の波形を選択し、これを
位相データＰ（切に従って読み出す。この間では、信号
Ｍ１／Ｍ２０°’　１　”　（インバータ６４の出力゛
０″）により他方の波形メモリ２２が書込みモード（Ｗ
）とされ（第３図の「メモリ２２のモード」の欄参照）
、メモリ２７から読み出された２番目の波形のデータが
波形メモリ２２に書込まれる。このとき乗算器２４の出
力はｌ＋　□　Ｉ＋であり（メモリ２２が読み出されて
いないため）、波形メモリ２２の書込みアドレスは位相
データＰ（りによって指定される。

やがて、メモリ切替信号Ｍｌ／Ｍ２が６０”に立下ると
、波形メモリ２１．２２の読み書きモード（Ｒ，Ｗ）が
逆転し、かつセレクタ３６がＢ入力を介して波形メモリ
２２の読み出し出力（つまりオペレータＩＯＢで合成し
た楽音波形信号）を選択するようになる。このとき波形
メモリ２２に記憶されている波形は、それまで波形メモ
リ２１に記憶されかつ楽音合成演算に利用されていた最
初の波形とは異なる２番目の波形である。従って、ＦＭ
オペレータＩＯＨの演算式は基本的には前記（１）式と
同じであるが、関数ｆｍ（０）が前回のＦＭオペレータ
ＩＯＡのものとは異っており、これにより、合成される
楽音波形信号の倍音構成も前回とは異なるものとなる。

一方、信号Ｍ１／Ｍ２が°′０”に立下ったとき微分回
路３５からパルスが出力され、カウンタ２８が１カウン
トアツプされる。こうしてカウンタ２８の出力が１゛２
」に変化すると、波形変更データメモリ２７は波形変更
シーケンスの３番目の波形を選択し、これが読み出され
る。この間では、アンド回路６１の出力が”０″であり
、波形メモリ２１が書込みモード（Ｗ）とされ、メモリ
２７から読み出された３番目の波形のデータが波形メモ
リ２１に書込まれる。

やがて、再びメモリ切替信号Ｍｌ／Ｍ２が°°１″に立
上ると、波形メモ１Ｊ２１，２２の読み書きモードが再
度逆転し、かつセレクタ６６が八人力を介して波形メモ
リ２１の出力を選択するようになる。このとき波形メモ
リ２１に記憶されている波形は、それまで波形メモリ２
２に記憶されかつ楽音合成演算に利用されていた２番目
の波形とは異なる３番目の波形である。従って、前記（
１）式の関数ｆｍ（θ）が前回とは更に異なるものとな
り、合成される楽音波形信号の倍音構成も更に異なるも
のとなる。

こうして、初期波形書込信号−ＩＮＴ及びメモリ切替信
号Ｍ１／Ｍ２−の時間的発生シーケンスに従ってカウン
タ２８のカウント値が変化し、これに伴い波形変更デー
タメモリ２７から読み出される波形が変化し、これに伴
いＦＭ演算で用いる波形の関数ｆｍ（θ）が変化し、そ
の結果、ＦＭ演算で得られる楽音波形信号の音色が時間
的に変化する。

この音色の時間的変化のパターンは、波形変更データメ
モリ２７における波形変更シーケンス（波形組合せ）及
びメモリ切替信号Ｍｌ／Ｍ２の時間的発生シーケンスに
応じて決定され、これらはいずれも音色情報ＴＣに応じ
て制御可能である。因みに、カウンタ２８のカウント値
の変化ｒｏ」−＞１１」→「２」→「３」・・・に応じ
た波形変更データメモリ２７の読み出し波形の変化の一
例を示すと第４図のようである。

波形変更データメモリ２７の読み出し方法は上述のもの
に限らず、任意の手段を用いることができる。例えば、
適宜のシーケンスメモリを設け、任意のタイミングで任
意の値の波形アドレス信号を該メモリから発生し、これ
によりメモリ２７で読み出すべき波形を指定するように
してもよい。

尚、上記実施例では２つの波形メモ’Ｊ２１，２２を交
互に書替えるようにしているが、同時に読み書き可能な
Ｒ＾Ｍを１つだけ用いて波形メモリを構成してもよい。

また、上記実施例では巡回型のＦＭオペレータを用いて
いるが、通常のＦＭオペレータ（変調波用の波形メモリ
と搬送波用の波形メモリを別々に用意したもの；但し１
つの波形メモリを時分割使用するものでもよい）におい
ても勿論この発明を実施することができる。また、１項
式に限らす多重式又は多項式のＦＭ演算型楽音形成装置
にもこの発明を適用することができる。

その場合、変調波又は搬送波のために準備された複数の
波形メモリのうち１又は複数を読み書き可能なメモリと
して、その部分にこの発明を適用すれはよい。

また、上記実施例では単音楽器として説明されているが
、第１図の単音優先回路１４をキーアサイナに置換えれ
ば複音型とすることができる。その場合、読み書き可能
な波形メモリを発音チャンネル数分だけ設ければ、各音
毎に独立に音色の時間的変化を実現することができる。

この発明は上述のようなＦＭ演算型の楽音形成装置に限
らず、特開昭５６−６２２９７号その他に示されたよう
なＡＭ演算型の楽音形成装置にも適用することができる
。その場合は、オペレータにおける演算構成が変わるだ
けであり、読み書き可能な波形メモリの読み書き制御に
関しては上記実施例と同様に実施することができる。

発明の効果 以上の通りこの発明によれば、楽音形成用変調演算に用
いる波形メモリの記憶波形を所定のシーケンスで順次書
替えるようにしたので、音色の時間的変化を簡単に実現
することができ、かつ比較的簡単な演算回路構成で倍音
成分を多く含む楽音波形を得ることができ、音色制御の
可能性を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る楽音形成装置を実施した電子楽
器の基本的構成例を示すブロック図、第２図はこの発明
の一実施例を示すもので、第１図の楽音形成オペレータ
の内部構成を示すブロック図、第３図は第２図の動作例
を示すタイミングチャート；第４図は第２図においてカ
ウンタのカウント値の変化に応じて波形変更データメモ
リから読み出される波形の変化の一例を示す波形図であ
る。 １０・・・楽音形成オペレータ、１０Ａ、１０Ｂ・ＦＭ
オペレータ、１１・制御信号発生回路、１５・位相デー
タ発生器、２１．２２　読み書き可能な波形メモリ、２
７・・・波形変更データメモリ、２８・・カウンタ、３
６・・セレクタ。 特許出願人　日本楽器製造株式会社 代理人　飯塚義仁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、読み書き可能な波形記憶手段と、互に異なる複数の
   波形のデータを予め記憶した波形変更データメモリと、
   所定の時間シーケンスで前記波形変更データメモリから
   異なる波形のデータを順次読み出し、読み出された波形
   データに従って前記波形記憶手段の記憶波形を書替える
   記憶波形書替手段と、前記波形記憶手段に記憶されてい
   る波形を用いて所定の変調演算に従って楽音波形信号を
   合成する楽音波形合成手段とを具えた楽音形成装置。 ２、前記波形記憶手段は、２つの記憶手段から成り、前
   記記憶波形書替手段によって一方の記憶手段を書替えて
   いるとき他方の記憶手段を前記楽音波形合成手段で利用
   するように両記憶手段の読み書きモードを交互に切替え
   るようにした特許請求の範囲第１項記載の楽音形成装置
   。 ３、前記楽音波形合成手段における所定の変調演算は、
   可聴周波数領域の所焙嘱波数変調演算式に従うものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の楽音形成装置。 ４、前記楽音波形合成手段における所定の変調演算は、
   可聴周波数領域の所定の振幅変調演算式に従うものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の楽音形成装置。　・