JPS61255398A - Electronic musical instrument - Google Patents

Electronic musical instrument

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JPS61255398A
JPS61255398A JP60096762A JP9676285A JPS61255398A JP S61255398 A JPS61255398 A JP S61255398A JP 60096762 A JP60096762 A JP 60096762A JP 9676285 A JP9676285 A JP 9676285A JP S61255398 A JPS61255398 A JP S61255398A
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JP
Japan
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envelope
bits
musical tone
data
waveform data
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JP60096762A
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高木 善之
哲彦 金秋
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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。
(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】 (産業上の利用分野) 本発明は電子楽器に関するもので、特にデジタル方式で
波形データとエンベロープ値を乗算して楽音を発生する
楽音発生器の量子化ノイズの低減に係わるものである。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to electronic musical instruments, and in particular to reduction of quantization noise in musical tone generators that generate musical tones by digitally multiplying waveform data and envelope values. It is related.

(従来の技術) 近年、電子楽器はデジタル信号処理技術の導入により高
度な音づくりが可能となった。このような電子楽器とし
て例えば特開昭59−214091号に示される。
(Prior Art) In recent years, electronic musical instruments have become capable of creating sophisticated sounds with the introduction of digital signal processing technology. An example of such an electronic musical instrument is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 59-214091.

この従来例のブロック図を第4図に示し、その機能の概
略を以下に説明する。
A block diagram of this conventional example is shown in FIG. 4, and its functions will be outlined below.

電子楽器の演奏操作から演奏情報がマイコンパスを通っ
て楽音発生部1に送られ、楽音発生部1は演奏情報の中
の音色指定データ等に対応してROM 2から所定の波
形データWを読み取る。また楽音発生部1は演奏情報に
基づいて音量の時間変化特性であるエンベロープEを発
生し、波形データWと乗算し、楽音信号WEを発生する
Performance information from the performance operation of the electronic musical instrument is sent to the musical tone generator 1 through the microcompass, and the musical tone generator 1 reads predetermined waveform data W from the ROM 2 in response to tone designation data etc. in the performance information. . Further, the musical sound generating section 1 generates an envelope E, which is a time-varying characteristic of volume, based on the performance information, and multiplies it with waveform data W to generate a musical sound signal WE.

更に楽音発生部は、演奏情報の中の音程データに対応す
るノートクロックを発生し、D/A変換された楽音信号
WEをノートクロック周期で出方する。
Furthermore, the musical tone generator generates a note clock corresponding to the pitch data in the performance information, and outputs the D/A converted musical tone signal WE at the note clock period.

出力されたアナログ値の楽音信号wEはフィルタ3によ
り、ノートクロックに起因する折返しノイズを除去され
、スピーカ4により発音される。
The output musical tone signal wE having an analog value has aliasing noise caused by the note clock removed by a filter 3, and is then sounded by a speaker 4.

楽音信号WHの作成する楽音発生部の核を単純化して表
現すると第5図のように、波形データWとエンベロープ
Eを入力とする乗算器5と、その出力WE’をOA変換
してアナログ信号すE″として出力するDA変換器6と
になる。ここでwE’は、DA変換器6のビット数(N
)の制限により乗算結果の真値WHのビット数のすべて
をDA変換することができず、vEの上位Nビットを有
効データとしたものを表している。通常波形データは1
2〜16ビット、エンベロープは10〜16ビット、D
A変換器のビット数は現状の最高でも16ビットであり
、必ず切捨誤差が発生する。
The core of the musical tone generator that generates the musical tone signal WH can be expressed simply as shown in FIG. 5, as shown in FIG. wE' is the number of bits of the DA converter 6 (N
), it is not possible to DA convert all the bit numbers of the true value WH of the multiplication result, and the upper N bits of vE are used as valid data. Normal waveform data is 1
2 to 16 bits, envelope 10 to 16 bits, D
The number of bits of the A converter is currently 16 bits at most, and a truncation error always occurs.

(発明が解決しようとする問題点) 波形データWのビット数がa、エンベロープEのビット
数がbである時、WXEの乗算の演算結果のビット数は
a+bとなる。通常、この演算の後に行うDA変換器の
ビット数NがN < a + bの時。
(Problems to be Solved by the Invention) When the number of bits of the waveform data W is a and the number of bits of the envelope E is b, the number of bits of the WXE multiplication result is a+b. Normally, when the number of bits N of the DA converter performed after this operation is N < a + b.

演算結果はビット数a+bの上位Nビットを有効データ
として扱い、有効データ未満を切捨てる。
In the operation result, the upper N bits of the bit number a+b are treated as valid data, and the parts less than valid data are discarded.

つまりWXEの乗算の演算結果はり・Eであるべきとこ
ろをw−E’ として扱うことになり、ここに切捨誤差
が含まれてしまう。
In other words, the calculation result of the WXE multiplication, which should be E, is treated as w-E', which includes a truncation error.

波形データWがゼロを中心として正負に対称に振幅する
波形のくり返し波形であり、エンベロープEが次第に減
衰して最後にゼロになる減衰エンベロープであるものに
ついて図示して説明する。
The waveform data W is a repeating waveform of a waveform that amplitudes symmetrically in positive and negative directions around zero, and the envelope E is an attenuated envelope that gradually attenuates and finally becomes zero.

第6図に波形データWとエンベロープEと、両者の乗算
結果である楽音信号の真値VEとの関係を示し、第7図
に楽音信号の真値WEと、切捨てによる有効データWE
’との関係を示し、第8図にエンベロープ大の時のwE
’を実線で示し、減衰の進んだ時のWE’を破線で示し
、第9図は更に減衰の進んだ時点でのIIE’を示す。
Fig. 6 shows the relationship between the waveform data W, the envelope E, and the true value VE of the musical tone signal which is the result of multiplication of both, and Fig. 7 shows the true value WE of the musical tone signal and the effective data WE after truncating.
Figure 8 shows the relationship between wE when the envelope is large.
' is shown by a solid line, WE' when the attenuation has progressed is shown by a broken line, and FIG. 9 shows IIE' when the attenuation has further progressed.

つまり、第7図に示すように、WXEの真値WEと有効
データWE’は、有効ビットのLSBを1とすると OりI wE I−I ME’ K:1の関係が成立す
る。
In other words, as shown in FIG. 7, the true value WE of WXE and the valid data WE' have a relationship of O=I wE I-I ME' K:1, assuming that the LSB of the valid bit is 1.

更に減衰が進むと第8図の破線で示すように、波形デー
タが正の領域ではWE’はOと+1の値をとり、波形デ
ータが負の領域ではWE’は−1と−2の値をとること
になる。
As the attenuation progresses further, as shown by the broken line in Figure 8, WE' takes on values of O and +1 in the region where the waveform data is positive, and values of -1 and -2 in the region where the waveform data is negative. will be taken.

更に減衰が進むと第9図に示すように、波形データが正
の領域でwE″=0、波形データが負の領域でWE’=
−1となる。
As the attenuation progresses further, as shown in Figure 9, wE''=0 in the region where the waveform data is positive, and WE'=0 in the region where the waveform data is negative.
-1.

更に減衰が進むと、VE’lIOとなる。When the attenuation further progresses, it becomes VE'lIO.

以上説明したようにこれまでの方式では、波形データW
の振幅の中心値がゼロであるにもかかわらず楽音信号W
E’の振幅の中心値が0.5になり、それが音質の劣化
となるという問題を有していた。
As explained above, in the conventional method, the waveform data W
Even though the center value of the amplitude of is zero, the musical tone signal W
There was a problem in that the center value of the amplitude of E' was 0.5, which resulted in deterioration of sound quality.

今一つ、これまでの方式の有している大きな問題がある
。先に述べたようにエンベロープの減衰に従って、楽音
信号wE’は第8図のように振幅の中心値が−0,5で
減衰してゆくが、エンベロープが更に小さくなると第9
図のように、急にvE′は0と−1の間でデユティ50
%の矩形波となる。矩形波は非常にノイズが多い音であ
り、またデユティが大きいため聴感上急に音量が増大す
る。
There is another major problem with the conventional methods. As mentioned earlier, as the envelope attenuates, the musical tone signal wE' attenuates with the center value of the amplitude at -0.5 as shown in FIG.
As shown in the figure, vE' suddenly changes to duty 50 between 0 and -1.
% square wave. The rectangular wave is a very noisy sound and has a large duty, so the volume suddenly increases to the auditory sense.

この状態はエンベロープEが減衰していくらゼロに近づ
いても、エンベロープEに一致するまで続く。
This state continues until it matches the envelope E, no matter how much the envelope E attenuates and approaches zero.

このことは、エンベロープEの減衰に従って。This follows from the decay of the envelope E.

音量が次第に小さくなっていた楽音が、ある時点で急に
音量が増え、ノイズの高い異質な音に変化したまま音量
が一定となり、エンベロープEがゼロに達した時、急に
「プツ」と音が消えることを意味する。
The volume of the musical tone was gradually decreasing, but at a certain point the volume suddenly increases, and the volume remains constant while changing to a noisy, foreign sound. When the envelope E reaches zero, it suddenly makes a "pop" sound. means disappearing.

これは音量の自然な減衰と異なり極めて不都合な問題と
なる。
This is different from the natural attenuation of sound volume and is extremely inconvenient.

従来例は、以上述べたようにS/N比が悪く、ダイナミ
ックレンジが不自然である、という二つの問題を有して
いた。
As described above, the conventional example has two problems: the S/N ratio is poor and the dynamic range is unnatural.

本発明は上記問題点に鑑み、乗算時の切捨誤差に起因す
る音質の歪を改善した電子楽器を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides an electronic musical instrument with improved sound quality distortion caused by truncation errors during multiplication.

(問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決するために本発明の電子楽器は、波形
データとエンベロープの乗算結果の必要ビット数のLS
Bの1ビット下に1を加算する手段を有するという構成
を備えたものである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the electronic musical instrument of the present invention has the following features:
This has a configuration that includes means for adding 1 to one bit below B.

(作 用) 本発明は上記した構成により、これまで乗算の切捨誤差
によって楽音の振幅の中心値が−0,5でありこのこと
で生じていた音質の歪を、+0.5することで振幅の中
心値をゼロにして改善することとなる。
(Function) With the above-described configuration, the present invention can reduce the distortion of the tone quality by +0.5, which has been caused by the center value of the amplitude of the musical tone being -0.5 due to the truncation error of multiplication. This is improved by setting the center value of the amplitude to zero.

(実施例) 以下図面に基づき本発明の一実施例を説明する。(Example) An embodiment of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図は本発明による楽音発生装置を用いた電子楽器の
ブロック図である。この第1図を説明すると、1−1は
鍵盤である。1−2はタブレットであり。
FIG. 1 is a block diagram of an electronic musical instrument using a musical tone generator according to the present invention. To explain this FIG. 1, 1-1 is a keyboard. 1-2 is a tablet.

この電子楽器より出力される楽音の音色の選択を指示す
る操作部である。1−3は効果スイッチであり、楽音に
対する各種の効果の制御、例えばヴイブラート、トレモ
ロ等の効果のオン・オフを指示するスイッチである。1
−4はマイコン(マイクロコンピュータ)であり、例え
ばインテル社のマイコン8049等が相当する。1−5
は楽音発生部であり、マイコン4より与えられた制御信
号に基づいて波形演算、周波数演算を行う、1−6はデ
ータバンクであり、楽音発生部1−5にて使用する波形
データエンベロープデータが格納されているROM (
読出専用メモリ)である。1−7はフィルタであり、楽
音発生部1−5より出力される楽音信号の折り返しノイ
ズを除去する。1−8はスピーカである。
This is an operation section that instructs selection of the tone color of the musical tone output from this electronic musical instrument. Reference numeral 1-3 denotes an effect switch, which controls various effects on musical tones, such as turning on/off effects such as vibrato and tremolo. 1
-4 is a microcomputer, such as Intel's microcomputer 8049. 1-5
1-6 is a musical tone generating section, which performs waveform calculation and frequency calculation based on the control signal given by the microcomputer 4. 1-6 is a data bank, which stores the waveform data envelope data used in the musical tone generating section 1-5. The stored ROM (
read-only memory). A filter 1-7 removes aliasing noise from the musical tone signal output from the musical tone generating section 1-5. 1-8 is a speaker.

次に第1図に示す電子楽器の動作を説明する。Next, the operation of the electronic musical instrument shown in FIG. 1 will be explained.

マイコン1−4は内部に予め書き込まれた命令に従って
、鍵盤1−1、タブレット1−2.効果スイッチ1−3
の状態を順次横築する。またマイコン1−4は鍵盤1−
1における鍵の0N10FFの状態に基づいて、押圧さ
れている鍵のコードを楽音発生部1−5の複数のチャン
ネルに割り当てる割当て信号を送出するとともに、タブ
レット1−2.効果スイッチ1−3の状態に応じて制御
データを送出する。楽音発生部1−5においては、マイ
コン1−4より送出される割当て信号及びその他の制御
信号を内部のレジスタに取り込み、これらの信号に基づ
いてデータバンク1−6より必要な波形データ、エンベ
ロープデータを読み出しながら楽音信号の合成を行なう
、この楽音発生部1−5において合成された楽音信号は
、フィルタ1−7を通してスピーカ1−8へと送られ楽
音を発生する。
The microcomputer 1-4 operates the keyboard 1-1, tablet 1-2, . Effect switch 1-3
The state of construction will be gradually completed horizontally. Also, the microcomputer 1-4 is the keyboard 1-
Based on the 0N10FF state of the key in tablet 1-2. Control data is sent out depending on the state of the effect switch 1-3. In the musical tone generating section 1-5, the assignment signal and other control signals sent from the microcomputer 1-4 are taken into internal registers, and based on these signals, necessary waveform data and envelope data are generated from the data bank 1-6. The musical tone signals synthesized in the musical tone generating section 1-5 are sent to the speaker 1-8 through a filter 1-7 to generate musical tones.

エンベロープデータは1例えばエンベロープの傾きを差
分表示するものであって、これを順次加算することによ
って刻々変化するエンベロープが作成できる。
The envelope data 1, for example, is a differential display of the slope of the envelope, and by sequentially adding the data, an envelope that changes every moment can be created.

波形データは、例えばデータバンク1−6に格納された
1周期分の波形データを順次読み出し、1周期分のデー
タの読み出しが完了すると再び1周期分のデータを読み
出すことにより波形データをくり返して読み出す。
For example, the waveform data is read out repeatedly by sequentially reading one period of waveform data stored in data banks 1 to 6, and once reading of one period of data is completed, reading one period of data again. .

本発明の演算部を第2図に示す。波形データWのビット
数を12ビットとしエンベロープEのビット数を10ビ
ットとし、 DA変換器のビット数を12ビットとした
場合を示しである。
The arithmetic unit of the present invention is shown in FIG. This figure shows a case where the number of bits of the waveform data W is 12 bits, the number of bits of the envelope E is 10 bits, and the number of bits of the DA converter is 12 bits.

乗算器11はWXEを行って22ビットのvEを出力す
るが、DA変換器13のビット数が12ビットであるの
で、WHの必要ビットは12ビットとなる。つまり22
ビットのIIBの上位12ビットが必要ビット数となり
1乗算器11はこれより下位にもう1ビット増して、1
3ビットのvE’を出力する。加算器12は、13ビッ
トのvE’に1を加えて13ビットの加算結果を作成す
るが、LSBを無視して上位12ビットのデータをデジ
タル楽音信号11E”として出力する。12ビットのD
A変換器13は12ビットのWE”をDA変換し、アナ
ログ楽音信号WE”として出力する。
The multiplier 11 performs WXE and outputs 22-bit vE, but since the number of bits of the DA converter 13 is 12 bits, the necessary bits of WH are 12 bits. That is 22
The upper 12 bits of bit IIB become the required number of bits, and the 1 multiplier 11 adds one more bit to the lower order, and
Outputs 3 bits vE'. The adder 12 adds 1 to the 13-bit vE' to create a 13-bit addition result, but ignores the LSB and outputs the upper 12 bits of data as a digital musical tone signal 11E''.The 12-bit D
The A converter 13 performs DA conversion on the 12-bit WE'' and outputs it as an analog tone signal WE''.

第3図に楽音信号の真値WEと1本発明の実施例の楽音
信号WE”を示した。更にエンベロープEが小さくなっ
た時のWE”を第3図に破線で示した。
FIG. 3 shows the true value WE of the musical tone signal and the musical tone signal WE'' of an embodiment of the present invention.Furthermore, WE'' when the envelope E becomes small is shown by a broken line in FIG.

即ち本発明の楽音信号の振幅の中心値はゼロとなり、従
来例で述べたような音質の歪を解消することができる。
That is, the center value of the amplitude of the musical tone signal of the present invention becomes zero, and the distortion in tone quality as described in the conventional example can be eliminated.

更に、今一つの問題、つまりエンベロープが十分小さく
なった時、減衰しつつあった楽音が急に異質な音に変化
し、大きな音量になる、という現象は生じない。
Furthermore, another problem, that is, when the envelope becomes sufficiently small, the decaying musical tone suddenly changes to a foreign sound and becomes louder, does not occur.

つまり本発明では、エンベロープの減衰に従って楽音は
第3図に示すように、振幅の中心値をゼロとして刻々と
その振幅値とデユティを減少させる。つまり音量は次第
に小さくなりゼロに近づく。
In other words, according to the present invention, as the envelope attenuates, the amplitude and duty of the musical tone decrease moment by moment, with the center value of the amplitude set at zero, as shown in FIG. In other words, the volume gradually decreases and approaches zero.

つまり従来の2大問題であるS/N比とダイナミックレ
ンジの両方が飛躍的に向上した。
In other words, both the S/N ratio and dynamic range, which were two major problems in the past, have been dramatically improved.

(発明の効果) 以上のように本発明は、波形データとエンベロ−プの乗
算結果の必要ビット数のLSBの1ビット下に+1する
ことにより、楽音信号の振幅の中心値をゼロとすること
ができ、音質の歪と音量減衰時の不自然さが解消した。
(Effects of the Invention) As described above, the present invention makes it possible to set the center value of the amplitude of a musical tone signal to zero by adding +1 to one bit below the LSB of the required number of bits of the result of multiplying waveform data and an envelope. This eliminates the distortion in sound quality and the unnaturalness when the volume attenuates.

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

第1図は本発明の実施例のブロック図、第2図は第1図
の楽音発生部の波形データとエンベロープの乗算部、第
3図は本発明の楽音信号の説明図。 第4図は従来例のブロック図、第5図は従来例に於ける
波形データとエンベロープの乗算部、第6図ないし第9
図は従来例の演算の説明図である。 ■−5・・・楽音発生部、11・・・乗算器、12・・
・加算器、13・・・DA変換器。 特許出願人 松下電器産業株式会社 第1図 第2図 一■ 第3図 第4図 第5図 :)                    リ第6
図 第7図 第8図 ◆8 第9図
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform data and envelope multiplication section of the musical tone generating section of FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a musical tone signal of the present invention. Figure 4 is a block diagram of the conventional example, Figure 5 is the waveform data and envelope multiplier in the conventional example, and Figures 6 to 9.
The figure is an explanatory diagram of a conventional calculation. ■-5...Musical tone generator, 11...Multiplier, 12...
-Adder, 13...DA converter. Patent Applicant: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Figure 1 Figure 2 Figure 1 ■ Figure 3 Figure 4 Figure 5:) Figure 6
Figure 7 Figure 8 Figure ◆ 8 Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 波形データとエンベロープを乗算することにより楽音信
号を発生する電子楽器において、上記波形データと上記
エンベロープの乗算結果の必要ビット数のLSBの1ビ
ット下に1を加算することを特徴とする電子楽器。
An electronic musical instrument that generates a musical tone signal by multiplying waveform data and an envelope, characterized in that 1 is added to one bit below the LSB of the required number of bits of the result of multiplying the waveform data and the envelope.
JP60096762A 1985-05-09 1985-05-09 Electronic musical instrument Granted JPS61255398A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5917838A (en) * 1982-07-22 1984-01-30 Sony Corp Supporting structure of motor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5917838A (en) * 1982-07-22 1984-01-30 Sony Corp Supporting structure of motor

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