JPS6126093A

JPS6126093A - 楽音合成方法

Info

Publication number: JPS6126093A
Application number: JP14603984A
Authority: JP
Inventors: 宏平野; 和久岡村
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Priority date: 1984-07-16
Filing date: 1984-07-16
Publication date: 1986-02-05
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPH0652474B2

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〕この発明は、周波数変調演算または振幅変調演算等の変
調演算を用いて楽音信号を合成する楽音合成方法に関し
、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。

〔従来の技術〕

従来、特公昭５４−３３５２５号、特公昭５４−７５７
０号１．特公昭５８−２９５１９号に開示されているよ
うに、可聴周波数領域の周波数変調演算または振幅変調
演算によって所望の倍音構成を持つ楽音信号を合成する
技術が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述した従来のものにおいてはいずれも倍音
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項式の変調演算では不十分であり、多重式あ
るいは多項式の複雑な変調演算を行わねばならなかった
。このため、演算回路の構成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。なお、比較的単純な演算によって倍音成分
を多く含む楽音を合成する方法として、上述の特公昭５
４−７５７０号に示されているように、予め多くの周波
数成分を有する波形を変調波又は被変調波として用いる
方法が考えられているが、演算に使用できる波形は波形
メモリに記憶したものに限られるため、合成し得る音色
に限界があった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、変調信号と被変調信号を用いた所定の変調
演算に基づき楽音信号を合成する方法において、変調波
または被変調波関数−６：ａ生のために用いる波形テー
ブルから発生すべきまたは発、生された関数波形の所定
位相区間を変更し、この変更された関数波形を変調演算
に用いるようにしたものである。

〔作用〕

関数波形の所定位相区間を変更することにより、この変
更された関数波形は多数の高調波成分を含むものとなり
、多項式等の複雑な変調演算を行うことなく、多くの高
調波成分を含む楽音信号を合成゛することかてきる。

〔実施例〕

第１図は、周波数変調（以下、ＦＭと略記）演算型の楽
音合成方法におけるこの発明の一実施例を示すブロック
図であり、大別して変調波関数発生部１０と被変調波関
数発生部２０および被変調波すなわち搬送波の位相変調
を行うための加算器３０を備えている。変調波関数発生
部１０では、変調波位相角テークωｍｔに応じて正弦波
テーブル１１から正弦波形データｓｉｎωｍｔを誂み出
し、これに変調指数データＩ　（ｔ）を乗算器１２で乗
算して変調波データとして出力する。加算器６０では、
搬送波位相角データωｃｔに対して乗算器１２から出力
された変調波テークＩ　（ｔ）−ｓｉ’ｎωｍｔを加算
し、搬送波の位相変調を行う。

被変調波関数発生部２０は、加算器３０から出力された
位相変調済みの搬送波の位相角データωｃｔ＋Ｉ（ｔ）
−ｓｉｎωｍｔに従って所定の被変調波関数を発生し、
この被変調波関数に基づき楽音信号Ｇを出力する。

この第１図の実施例では、この被変調波関数発生部２０
にこの発明が適用されている。

すなわち、被変調波関数発生部２０は正弦波テーブル２
１、禁止制御回路２２、ゲート２３、乗算器２４とから
構成され、正弦波チーフル２１では加算器３０から搬送
波の位相角テークθ（θ−ωｃｔ＋Ｉ（ｔ）・ｓｉｎω
ｍｔ）がアドレス信号として入力されると、この位相角
データθに応じて正弦波形データｓｉｎθが読ろ出され
る。この正弦波形データｓｉｎθはゲート２６に供給さ
れる。

一方、位相角テークθは禁止制御回路２２に対しても供
給される。この禁止制御回路２２は、位相角データθの
１周期における特定位相区間で０″の制御信号ＩＮＩ（
を出力する。この制御信号ＩＮπが０゛′となる特定位
相区間は音色選択信号ＴＣに応じて変更される。そして
、この制御信号ＩＮπはゲー；・２６に与えられる。こ
れにより、正弦波テーブル２１から読み出された正弦波
形テークｓｉｎθは、制御信号ＩＮＨが′０″となって
いる聞出力か禁止される。

説明を簡単にするために、位相角テークθを例えば第２
図（ａ）に示すように単純に増加するテークとした場合
（θ−ωｃｔとした場合）、禁止制御回路２Ｑ２は位相
角テークθが「０〜２π」まで変化する間に音色選択信
号ＴＣに応じて第２図（ｂ）に示すような制御信号下■
１を出力する。この結果、ゲート２６からは第２図（Ｃ
）に示すように正弦波の特定位相区間の振幅か零となっ
た波形テークが出力される。なお、この第２図（Ｃ）に
示す波形は第３図のような周波数スペクトルをもつ。

このようにして、ゲート２６において特定位相区間が変
更された正弦波形テークは乗算器２４に供給され、ここ
で振幅係数データＡ　（ｔ）が乗算されることによって
振幅の設定制御が行われ、楽音信号Ｇとして出力される
。

従って、音色選択回路ＴＣに応じて禁止制御回路２２か
ら出力される制御信号−「「πを第２図（（１）に示す
ように変更した場合、ゲート２６から出力される波形デ
ータは第２図（ｅ）に示すようなものとなる。

このようにして被変調波関数発生部２０から出力される
楽音信号Ｇは、第２図（Ｃ）　、　（ｅ）の波形形状か
らも明らかなように、多数の高調波成分を含んだものと
なる。

この結果、簡単な構成で多数の高調波成分を含む楽音信
号Ｇを得ることができる。

ところで、この実施例において用いられる各パラメータ
ωｍｔ　、　Ｉ　（す、　ωｃｔ　、　　ＴＣ、Ａ（ｔ
）は、第４図に示すような回路から与えられる。第４図
において、鍵盤回路４０は電子楽器の鍵盤で押圧された
鍵を検出し、押鍵テークを出力する。位相テーク発生回
路４１は、鍵盤回路４０から与えられる押鍵テ−りに応
じて押圧鍵の音高に対応する周期で変化する変調波位相
角テークωｍｔ　（！：搬送波位相角データωｃｔを発
生する。

一方、エンベロープ発生器４２は、鍵盤回路４０から鍵
の抑圧時に発生されるキーオン信号ＫＯＮに応答して時
間的に順次変化する変調指数テーク■（りおよび振幅係
数テークＡ（ト）を発生する。これら位相テーク発生回
路４１およびエンベロープ発生器４２には、音色選択回
路４３から音色選択信号ＴＣか与えられ、ωＣ１と四η
ｔの周波数比およびＩ（ｔ）、Ａ（１）の時間関数の波
形形状が選択音色に応じて制御される。

なお、この第１図の実施例において、正弦波テーブル２
１から出力される正弦波形テークｓｉｎθの変更は、特
定位相区間における正弦波形テークｓｉｎθの出力をゲ
ート２６において禁止することによって行っているが、
第５図に示すように、正弦波形データｓｉｎθ、所定値
ＦＤ１およびＦＤ２をセレクタ２５に入力し、これら各
入力信号を選択するための選択制御信号ＳＥＬを第３図
（ａ）に示すように、θ＝０〜πの間ではｓｉｎθを選
択するように、θ−π〜３／２πの間では所定値ＦＤ１
を選択するように、またθ−３／２π〜２πの間ては所
定値ＦＤ２を選択するように構成することにより、第３
図（ｂ）に示すようにさらに複雑に変化する波形形状の
波形テークを得ることができる。なお、この第５図の構
成を第１図の実施例に適用するためには、第１図のゲー
ト２６を第５図のセレクタ２５に置換し、かつ第１図の
禁止制御回路２２を制御信号ＩＮＨに代えて選択制御信
号ＳＥＬを出力するように変更するものである。

また、第７図に示すように、正弦波形テークｓｉｎθを
乗算器２６に入力し、さらに制御信号−「「πが＋＋　
０　＋＋のときは係数発生器２７から例えばに−０，５
の係数Ｋを、また信号ＩＮＨかｊ′′のときはに’＝１
．０の係数を位相角データθのπ／２毎に発生すること
により、第８図（ｂ）に示すように複雑に変化する波形
形状の波形データを得ることができる。なお、この第７
図の構成を第１図の実施例に適用するためには、第１図
のゲート２３を第７図の乗算器２６と係数発生器２７に
置換するものである。

なお、以上の説明では、被変調波関数発生部２０にこの
発明を適用した場合を示したが、これに代えて変調波関
数発生部１０にこの発明を適用するようにしてもよい。

すなわち、変調波関数発生部１０を第９図に示すように
構成し、変調波位相角データωｍｔに基づいて正弦波テ
ーブル１１から発生される正弦波形データｓｉｎω１η
ｔをゲート１６に入力すると共に、禁止制御回路１４に
変調波位相角データωｍｔを入力し、正弦波形データｓ
ｉｎωｍｔ　の特定位相区間を禁止制御回路１４から出
力される制御信号−ＩＮＨによって変更し、この変更さ
れた正弦波形データに変調指数データｒ　（ｇを乗算器
１２で乗算することにより、多くの高調波成分を含む変
調波関数を発生させ、この変調波関数によってＦＭ演算
を行うようにしてもよい。

この場合、変調波関数発生部１０と被変調波関数発生部
２０の両方共にこの発明を適用してもよい。また、第１
図において正弦波テーブル１１の出力波形データを破線
で示すように入力側にフィードパンクし、この出力波形
データによって位相角データωｍｔを変調すれば、さら
に複雑な高調波成分を有する楽音信号Ｇを得ることがで
きる。

第１０図は振幅変調（以下、ＡＭと略記）演算型の楽音
合成方法におけるこの発明の実施例を示すブロック図で
あり、被変調波関数発生部５０にこの発明が適用されて
いる。すなわち、被変調波関数発生部５０は正弦波テー
ブル５１、禁止制御回路５２およびゲート５３とから構
成され、正弦波テーブル５１では搬送波の位相角データ
ωｃｔがアドレス信号として入力されると、この位相角
データωｃｔに応じた正弦波形データｓｉｎωｃｔが読
み出され、ゲート５３に供給される。

一方、位相角データωｃｌは音色選択信号ＴＣと共に禁
止制御回路５２に供給される。これにより、禁止制御回
路５２は位相角データωｃｔの１周期において音色選択
信号Ｔ、Ｃに応じた特定位相区間だけ０″となる制御信
号−ＩＮＨを発生し、この制御信号ＩＮＨをゲート５６
に供給する。

この結果、搬送波すなわち被変調波関数として正弦波テ
ーブル５１から読み出される正弦波形データｓｉｎωｃ
ｔのうち特定位相区間のデータの送出が禁止され、第２
図（ｂ）　、　（ｅ）で示したのと同様の波形形状の被
変調波関数か出力されることになる。

一方、この被変調波関数を変調する変調波関数発生部６
０は、正弦波テーブル６１２乗算器６２および余弦波テ
ーブル６３を有しており、変調波位相角データωｍｔが
正弦波テーブル６１にアドレス信号として入力されると
、この正弦波テーブル６１から位相角データωｍｔに応
じた正弦波形データｓｉｎ萌ｎｔが読み出される。この
正弦波形データｓｉｎω「ηｔには乗算器６２で変調指
数データ■（りが乗算された後、余弦波テーブル６３に
アドレス信号として供給される。これにより、余弦波テ
ーブル６３から余弦波形データｃｏｓ（Ｉ（す・５ｌｎ
（ＪＸｎｔ）が読み出される。この余弦波形データｃｏ
ｓ　（Ｉ　（す・ｓｉｎωｍｉ）は変調波関数として乗
算器７０に供給され、被変調波関数と乗算されることに
より振幅変調演算が行われる。この乗算器７０の出力は
、乗算器８０に供給され、振幅係数データＡ（１）と乗
算されることによって振幅の設定制御がなされた後楽音
信号Ｇさして出力される。

従って、この実施例においても被変調波関数自体が多く
の高調波成分を既に含んでいるため、最終的に得られる
楽音信号Ｇも多くの高調波成分を含むものきなる。

なお、この実施例においても被変調波関数の変更を第５
図および第７図で示したのと同様な構成によって行うよ
うにすれば、さらに多くの高調波成分を含む楽音信号を
発生させることができる。

さらに、変調波関数発生部６０にのみこの発明を適用し
てもよいし、被変調波関数発生部５０の両方共にこの発
明を適用してもよい。

さころで、この発明による被変調波関数または変調波関
数の波形変更機能と他の波形変更機能とを組合せ、第１
１図に示すような被変調波関数または変調波関数発生用
のオペレータユニノ１−ＯＰＵを構成することにより、
さらに複雑に変化する波形形状の楽音信号を発生させる
ことができる。

すなわち、位相角データＸをシフタ９０に入力し、波形
制御部９１から与えられる位相シフトデータＡＳＦＴて
指示されるシフト量たけ位相角テークＸを上位ヒツト側
または下位ヒツト側にシフ）・することにより、１周期
かに倍（但し、ｋ＝２Ｊはシフト量であり、十）は上位
ヒツト側へのシフトを示し、−ｊは下位ヒノＩ・側への
シフトを示す。

この±ｊはテークＡＳＦＴによって指示される。）され
た位相角テークｋｘを堆り出す。次に、正弦波形データ
を対数値Ｉ！ｏｆｓｉｎＸて記憶した波形デープル９２
に対し、この位相角テークｋｘをアドレス信号として入
力し、この波形テーブル９２からｌＯ？　ｓｉｎ　ｋ　
ｘの正弦波形テークを読み出す。次（乙この正弦波形テ
ーク１ｏｙｓｉｎｋｘをシフタ９６に入力し、波形制御
部９１から与えられる波形シフトデータＤＳＦＴで指示
されるシフト量だけ上位ビット側または下位ヒント側に
シフトすることにより、正弦波形テーク４ｏｙｓｉｎｋ
ｘを波形テークｍ−１ｏグ５ｉｎｋｘに変更する。ここ
で、ｍはｍ＝２１　（であり、＋１は上位ビット側への
シフトを示し、−１は下位ヒツト側へのシフトを示す。

この±ｌはデータＤＳＦＴによって指示される。次に、
この波形テークＩＴＩ　−１ｏｙｓｉｎｋＸを対数リニ
ア変換器９４に入力し、自然数の波形データ（ｓｉｎ　
ｋｘ　）”に変換する。すなわち、シフタ９３における
シフト量±Ｉを例えば！−１さした場合（波形テーブル
９２の出力を上位ビット側または下位ビット側に１ビッ
トシフｌ−１，た場合）には、（ｓｉｎ　ｋ　ｘ　）２
またはＪ訂Ｔの波形テークが得られる。

次に、この波形テーク（ｓｉｎｋｘ）ｍ　をセレクタ９
５を介してゲート９６に入力し、波形制御部９１から与
えられる制御信号下Ｗπが１″となる特定位相区間だけ
出力する。さらに、この特定位相区間の波形テーク（ｓ
ｉｎｋｘ）”に波形制御部９１から与えられる正、負の
極性の符号テークＳＤを付加して外部に出力する。

ここで、位相シフトデータＡＳＦＴ、波形シフトデータ
ＤＳＦＴ、セレクタ９５のセレクト制御信号ＳＦ）〜Ｌ
、−？制御信号−ＩＮＨおよび符号データＳＤは音色選
択信号ＴＣに応じて異なるように制御される。そして、
特定の選択音色においてはシフタ９０から出力される位
相角データｋｘがセレクタ９５によって選択され、ゲー
ト９６を介して出力される。

従って、ＤＳＦＴで指示される波形シフト量子■を＋１
　、ＡＳＦＴで指示される位相シフト量子ノを０．制御
信号−ＩＮＦが′０″となる位相区間をπ〜２π、セレ
クク９５をＡ入力選択状態（対数リニア変換器９５の出
力を選択出力する）にし、符号テークＳＤをＯ〜πの位
相区期で正とした場合、第１２図Ｃａ）に示すように５
ｌｎｘ２の波形テークがＯ〜πの位相区間の間のみ得ら
れる。

また、波形制御部９１から出力するテークＡＳＦＴ等を
次の第１表に示すように設定することにより、第１２図
（ｂ）に示すような波形形状の波形テークが得られる。

第１表従って、このようなオペレータユニットｏＰＵを用いて
被変調波関数または変調波関数を発生することにより、
さらに複雑な波形形状の変調波関数や被変調波関数、さ
らには楽音信号を発生することができる。この場合、オ
ペレータユニットＯＰＵに入力する位相角データＸを変
更するのみで、被変調波関数または変調波関数を選択的
に発生できるため、被変調波関数および変調波関数を共
通の回路で容易に発生させることができ、コストの低減
化を図れるという利点がある。

なお、この発明は１項から成るＦＭ、Ａ、Ｍ変調演算に
限らず、多項または多重あるいは巡回型のＦＭ、ＡＭ変
調演算式を用いた楽音合成方法においても適宜の箇所で
適用できるのはもちろんである。

才だ、変調波関数および被変調波関数の発生のためにそ
れぞれ専用の波形テーブルを用いてもよいが、１つの波
形テーブルを時分割使用して各関数を発生させるように
してもよい。また、波形テーブルには正弦波に限らず、
余弦波、三角波、矩形波、その他複雑な波形の波形デー
タを記憶させるようにしてもよい。さらに、変調演算は
ティジタル演算に限らず、アナロク演算で行うようにし
てもよい。

さらにまた、第１図、第９図および第１０図の実施例に
おいて、ゲート２３，１３．５３を正弦波テーブルの入
力側に設けるように変更し、入力データθ、ωｍｔ、　
ωｃｔを制御信号ＩＮＨで制御するようにしてもよい。

また、禁止制御回路２２゜１４．５２の入力データはθ
、　ωｍｔ　、　（７ＪＣｔに代えて正弦波テーブルの
２１，１ｆ、５１出力データを入力し、この正弦波テー
ブルの出力データの値に応じて制御信号下ＮＩ（を発生
するようにすれば、例えば所定レベル以下の値が除去さ
れた変調波関数または被変調波関数を得ることができる
。

この場合、禁止制御回路２２，１４．５２の入力テーク
を音色に応じて正弦波テーブルの出力データまたは位相
角データθ、ωｍｔ、ωｃ’ｔに切替えるようにすれば
、さらに多様に変化する変調波関数または被変調波関数
を得ることができる。

また、禁止制御回路２２，１４．５２から発生する制御
信号ＩＮＨの発生条件を楽音発生時からの時間経過に伴
って順次変化させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、波形
テーブルに予め準備した変調波または被変調波の波形を
極めて簡単な構成によってより多くの高調波成分を含む
波形に変更し、これを用いて変調演算を行うようにした
ため、より多くの高調波成分を含む楽音信号を簡単な変
調演算式で合成することができる。これにより、回路の
小型化と低コスト化が図れたうえ、多様な音色の楽音信
号を簡単な制＃（こよって合成できるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はＦＭ演算型の楽音合成方法におけるこの発明の
一実施例を示すフロック図、第２図は第１図の各部出力
波形の一例を示す図、第３図は第１図の実施例において
得られる楽音信号の周波数スペクトルの一例を示す図、
第４図は第１図で用いる各種演算パラメータを供給する
回路の一例を示すブロック図、第５図および第７図は第
１図の実施例において変調波または被変調波の関数波形
を変更する部分の他の例を示すブロック図、第３図およ
び第８図は第５図および第７図の回路の動作を説明する
ための波形図、第９図は変調波関数の発生部にこの発明
を適用した一実施例を示すブロック図、第１０図はＡＭ
演算型の楽音合成方法におけるこの発明の一実施例を示
すブロック図、第１ｊ図はこの発明による被変調波関数
または変調波関数の波形変更機能と他の波形変更機能と
を組み合わせて被変調波関数または変調波関数を発生す
るために用いられるオペレータユニットの一実施例を示
すブロック図、第１２図は第１１図のオペレータユニッ
トから得られる関数波形の形状の一例を示す図である。１０．６０　　変調波関数発生部、２０　、５０　・被
変調波関数発生部、１１，２１，５１．６１正弦波テー
ブル、１４，２２．５２　　禁止制御回路、１６，２″
’３．５３　　ゲート、２５　セレクタ、２６　乗算器
、２７　係数発生器。

Claims

【特許請求の範囲】１、変調信号と被変調信号を用いた所定の変調演算に基
づき楽音信号を合成する楽音合成方法において、変調波または被変調波関数の発生のために用いる波形テ
ーブルから発生すべきまたは発生された関数波形の所定
位相区間の値を変更すること、この変更された関数波形
を前記変調演算に用いること、を特徴とする楽音合成方法。２、前記変調演算は、所定の周波数変調演算式に従うも
のである特許請求の範囲第１項記載の楽音合成方法。３、前記変調演算は、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項記載の楽音合成方法。４、前記関数波形の変更は、前記波形テーブルに対する
読出しアドレス情報の入力を前記所定位相区間だけ禁止
することにより行うことを特徴とする特許請求の範囲第
１項〜第３項記載のいずれかの楽音合成方法。５、前記関数波形の変更は、前記波形テーブルから読み
出された関数波形の送出を前記所定位相区間だけ禁止す
ることにより行うことを特徴とする特許請求の範囲第１
項〜第３項記載のいずれかの楽音合成方法。６、前記関数波形の変更は、前記波形テーブルから読み
出された関数波形の値を前記所定位相区間だけ制御する
ことにより行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項
〜第３項記載のいずれかの楽音合成方法。７、前記関数波形の変更は、前記所定位相区間の間だけ
前記波形テーブルから読み出された関数波形に代えて所
定値を選択出力することにより行うことを特徴とする特
許請求の範囲第１項〜第３項記載のいずれかの楽音合成
方法。８、前記所定位相区間は、合成すべき楽音信号の音色に
対応して設定することを特徴とする特許請求の範囲第１
項〜第７項記載のいずれかの楽音合成方法。