JPS62183498A - 電子楽器の楽音発生装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、電子楽器の楽音発生装置に関し、特に、デ
ィジタル・フィルタ等を用いた、いわゆる減算方式と呼
ばれる楽音発生装置に関する。

（発明の概要） この発明は、正確な楽音のピッチ周期を持つインパルス
によって駆動される楽音発生装置を提供することを目的
としている。

本発明によれば、連続する３個のインパルスによって形
成される２次曲線の頂点間の距離に相当する時間が楽音
のピッチ周期となるため、その３個のインパルスの撮幅
（レベル）を調整することにより、ピッチ周期の微調が
可能となった。

これにより、従来不可能であった、正確なピッチ周期を
有するインパルスが得られるため、新たなピッチ周期微
調回路が不要となった。

（従来の技術） 音を発生させる方法のひとつに、広い範囲に渡ってスペ
クトルを有するインパルスを１イジタル・フィルタに通
して、任意の波形を作る。いわゆる減算方式というもの
がある。

この方法は、音程合成などでよく知られた方法であり、
［音声情報処理のり礎、１斉藤他、オーム社刊、などに
詳しい。

（発明が解決しようとする問題点） この音声合成では正確なピッチ周期が必要ないため、サ
ンプリング間隔の精度でピッチ周期の精度が決められて
いた。

しかし、楽音の場合には、正確なピッチ周期は不可欠で
ある。正確なピッチ周期を得るためにサンプリング周波
数を上げていくと、楽音発生装置のもうひとつの重要な
機能である多重化（ポリフォニック化）が損われてしま
うという問題点があった。また、これを防ぐために、新
たにピッチ周期の調整回路を設けるのは回路規模上問題
があった。

（問題点を解決するための手段） 上記の問題点を解決するために、本発明は、３個の連続
するインパルスをおおよそのピッチ周期毎に繰り返し発
生させ、その３個のインパルスの振幅値を２次曲線上の
３点とすると各２次曲線の各頂点間の距離に対応する時
間がピッチ周期となることを利用し、サンプリング間隔
以下の細かいピッチ周期の精度も得られるようにした。

（作用） 連続する３個のインパルスの振幅をＶ−１，７ｏ。

ｙｌとすると、Ｖ−１＋　ｙＯ、Ｖｌはは（れぞれ各サ
ンプリング間隔毎に発生する。

所望のインパルス（Ｉｇのインパルスのみが発生すると
仮定したとぎ）の振幅値をＬＶとし、正確なピッチ周Ｉ
Ｉとひとつ前の２次曲線の頂点からｙｏまでの時間との
差をＦＰとすると、（′；ＸＸ４図。

第５図参照） ｙ−、＝ａ−（ｉ　＋ＦＰ）　　　トＬＶ・・・・・・
■２　　　　　　　　・・・・・・■ ｙ□　＝−ＦＰ　　＋ＬＶ ｙｌ−−（１−ＦＰ）　　＋ＬＶ・・・・・・■となる
。

すなわち、Ｖ−１−’ｌ’ｏ　−ｙｌを最適に選ぶこと
によって正確なＦ　Ｐ、つまり、正確なピッチ周期を得
ることができる。

（実施例） 以下にこの発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図において、発生させるべき複数のインパルスのピ
ッチ周期を記憶しているピッチレジスタ８の値は初期化
時にピッチカウントレジスタ１に転送される。ピッチカ
ウントレジスタ１．ピッチレジスタ８の段数は、（ひと
つの楽音を構成する部分音数）Ｘ（ポリフォニック数）
により求まる。

ピッチカウントレジスタ１の値は、クロック毎に次段に
転送され、サンプリング周期の間に一巡する。ピッチカ
ウントレジスタ１の値は、−巡する毎に（サンプリング
周期毎に）その整数部の値が減算器Ｂ２によって「１」
を減じられる。その結果が、［２］になれば、２検出回
路３から、また「０．１になれば、Ｏ検出回路４から信
号が出力される。２検出回路３．０検出回路４から信号
が出力されない場合、すなわち、ピッチカウントレジス
タ１のその時の値が「２」でも「０」でもない場合は、
減算器Ｂ２の出力である整数部と何も処理されなかった
小数部とが組合わされて、ラッチＡ５を介して加算器Δ
７の一方の入力に接続される。このとき、ラッチＢ６の
出力を「０」に固定されるようにしておくと、加算器Ａ
７の他方の入力はｒＯＪとなり、加算器Ａ７は、減算器
Ｂ２が出力する整数部と、残っている小数部の組合せら
れたものを出力する。つまり、ピッチカウントレジスタ
１の値が−１されτ戻って来て、−巡することになる。

今、減算器Ｂ２の出力が「２」となり、２検出回路３が
信号を出力した場合を考える。

このとき、プリセットレジスタ１０のプリセット端子Ｐ
Ｌに接続されているｒ３Ｊの値が、２検出回路３の出力
信号によってプリセットされる。

このプリセットレジスタ１０の出力はデ」−ダ１４で解
析され、プリセットレジスタ１０の出力が「３」のとき
には、「１」とラッチＣ１５の出力を加算するようにプ
リセットレジスタ１０の出力が「２」とｒＯＪのときに
は加減算器Ｃ１７の出力が「０」になるように、プリセ
ットレジスタ１０の出力が「１」のときには「１」から
ラッチ０１５の出力を減するように、加減算器Ｃ１７を
制御する。

フリップフロップ１３はプリセットレジスタ１０の出力
がｆＯＪ以外のときセットされ、その出力信号ＦＬＧＮ
Ｚは、ラッチＣ１５，ラッチＤ１６．ラッチ「１８．ラ
ッチＦ２１．ラッチＧ２３、ラッチＨ２５のデータ取込
み条件を決定するＡＮＤゲート２６．２７，２８．２９
のそれぞれの入力端子の一方に接続される。

ラッチＣ１５とラッチＤ１６は、信号Ｆ　ＬＧＮ２が“
１°“のとき、ＣＬＫ３のタイミングでピッチカウント
レジスターの最上段の小数部と取り込む。ラッチＣ１５
へはこの小数部の値が左へ１ビツトシフトされ、すなわ
ち２倍されて取込まれる。

このラッチＣ１５の値は、加減算３５Ｃ１７で前述した
処理が行われた後、ＣＬＫ４のタイミングでラッチＥ１
８に取込まれる。

ラッチＤ１６に取込まれた直は２乗計１０Ｍ１９で２乗
され、ＣＬＫ４のタイミングでラッチＦ２１に取込まれ
る。

これらの演算処理は、式■、■、■を変形したＶ−１＝
１１＋２１”Ｐ＋Ｆｐ　　）十ＬＶ・・・・・・■２　
　　　　　　　　　　　・・・・・・■ｙｏ＝−ＦＰ　
　＋ＬＶ ｙ　　＝−（１−２ＦＰ＋ＦＰ２）＋ＬＶ・・・・・・
■の式において、ラッチＥ１８は、１＋２ＦＰや１−２
ＦＰを表わし、ラッチＦ２１は、ＦＰ２を表わしている
。

ラッチＦ２１に取込まれた値は、所望のインパルスの振
幅値が格納されたレベルレジスタ２０の値から減算器Ｄ
２２で減算されＣＬＫＩのタイミングでラッチＧ２３に
取込まれる。

ラッチＧ２３の値は、式■、■、■において、ＬＶ−Ｆ
Ｐ２に対応する。

ラッチＥ１８．ラッチＧ２３の値は減算器Ｅ２４で減算
され、ＣＬＫ２のタイミングでラッチＨ２５に取込まれ
る。ラッチＨ２５の値は、弐〇。

■、■の’Ｔ’−１，ＶＯ、Ｖｌに対応する。

プリセットレジスタ１０の出力は、その値が［０１でな
いとぎだけ減算器Ｆ１２で−１され、コードレジスタ９
に戻される。もし、プリセットレジスタ１０の出力が「
０」のときは、０検出回路１１が減算器Ｆ１２を制御し
、−１しないようにする。

ピッチカウントレジスタ１の整数部が減算器Ｂ２で−１
されていき、その結果がｒＯＪになったとき、０検出回
路４は信号を出力し、ピッチカウントレジスタ１の値と
対応するピッチレジスタ８の値をラッチＢ６に取込み、
ラッチＡ５に取込まれた値（整数部は「０」であるので
小数部の値のみになっている）と加算器Ａ７で加算しピ
ッチカウントレジスタ１に転送する。

上述したタイミングについては、第２図に示す通りとな
っており、例えば同一・楽音の中の他の部分音が続けて
２検出やＯ検出しても、動作に支障がないようになって
いる。

今、ひとつの楽音のある部分音のピッチが５９゜８であ
ったとする。

この値は、ピッチレジスタ８に格納されているが初期化
の段階でピッチカウントレジスタ１にも転送されている
。このピッチカウントレジスタ１に格納された値５９．
８は、その整数部分５９がサンプリング周期毎に減算器
Ｂ２で「１」を減じられる。この結果ピッチカウントレ
ジスタ１の値は５９→５８→５７・・・と減っていくが
、この値が「２」になった時、２検出回路３から信号が
出力され、プリセットレジスタ１０が「３１にレットさ
れる。この時、フリップフロップ１３がセットされＦＬ
ＧＮＺが出力される。また、デコーダ１４は、プリセッ
トレジスタ１０の出力が「３」であることを解析して、
加減算器Ｃ１７を、１十（ラッチＣの値）となるように
制御する。実際には、上記１＋（ラッチＣの値）の１と
（ラッチＣのｍ＞はスケーリングされる。スケーリング
の値は、ピッ１周期をどれだけ正確に表わすかによるが
、一般には８〜１２８程度が適当である。ここでは、ス
ケーリング・ファクターを６４とする。

したがって、スケーリング後の値は１が６４になり、（
ラッチＣの値）は、ラッチＣ１５にはピッチカウントレ
ジスタ１の小数部の値０．８が２倍されて格納されるた
め、０．８Ｘ２Ｘ６４＝１０２．４となる。それゆえ、
加減算器Ｃ１７の出力は、６４＋１０２．４−１６６．
４となり、この値がラッチＥ１８に格納される。このス
ケーリングは、小数点の位置をどこにするかの考え方だ
けの問題であり、ハードウェアの増加、変更にはならな
い。

同様に、ラッチＤ１６に取込まれる値０．８もスケーリ
ングされて０．８ｘ６４＝５１．２となり、２乗計算１
マ０Ｍ１９で２乗された（ｉＦｆ　２６２１　。

４４がラッチＦ２１に格納される。

インパルスの所望の振幅値はレベルレジスタ２０に格納
されているが、今ピッチ周期５９．８に対応するインパ
ルスの振幅値が３０００であったとする。この場合、減
算器Ｄ２２によって３０００−２６２１．４４＝３７８
．５６が求められ、ラッチＧ２３にこの値が取込まれる
。

減算器Ｅ２４ではラッチＧ２３の値からラッチＥ１８の
値が減算される。すなわち、３７８゜５６−１６６．４
＝２１２．１６が演算され、この値がラッチＨ２５に取
込まれてｙ−１となる。

次にピッチカウントレジスタ１の値が減算ＷＢ２で−１
されて、結果が「１」になったとき、プリセットレジス
タ１０の値は「２」になっているため、デコーダ１４は
加減算器０１７も出力が「０」になるように制御する。

そのため、減算器Ｅ２４の出力は、減亦器Ｄ２２の出力
と同じ値となる。すなわち、３０００−２６２１．４４
＝３７８．５６がｙ。どなる。

また、減算器Ｂ２によって−１された結果が「０」にな
った場合、プリセットレジスタ１０の出力は「１」とな
っているため、デコーダ１４は加減算器Ｃ１７が１−（
ラッチＣの値）を演算するように制御する。

このとき、加減算器Ｃ１７の出力は、６４−０．８ｘ２
ｘ６４＝−３８，４となる。

一方、減算器Ｄ２２の出力は、前々回、前回と同様に３
０００−２６２１．４４＝３７８．５６となるため、減
算器Ｅ２４の出力、すなわら、ｙｌは３７８．５６−　
（−３８，４）＝４１６゜９６となる。

そして、０検出回路４が出す信号によってラッチＢ６が
ピッチレジスタ８の値５９．８を取込む。

また、ラッチＡ５もピッチカウントレジスタ１の小数部
の値０．８を取込む。（整数部は「０］になっている。

） 加算鼎Ａ７は、０．８＋５９．８＝６０．６の演算を行
い、新しいデータとしてピッチカウントレジスタ１に取
込む。

以上述べたように、初期波形発生装置は、ピッチ周期と
その振幅値に対応する３個の連続するインパルスを発生
する。

このような処理波形発生装置を有する楽音発生装置につ
いて、第３図を用いて説明する。

鍵盤部１０４において押鍵された鍵に対応する周波数（
またはピッチ周期）ｆｏ　（ｔ）が、初期波形発生装＠
１００に伝送される。

初期波形発生装置１００は、入力された周波数（または
ピッチ周期）情報に対応した３個の連続したインパルス
をディジタルフィルタ１０１に出力する。ディジタルフ
ィルタ１０１では、指定された楽音を作成するために与
えられた情報（例えば、ディジタルフィルタのカットオ
゛）周波数、減衰特性、ローパス、バイパス、バンドパ
スの区別。

バンドパスの場合のバンド幅など）を用いて、入力され
たインパルスをフィルタリングする。

ディジタルフィルタ１０１の出力は、エンベロープ回路
１０２で所定のレベルに制御され、次段のＤ／Ａコンバ
ータ１０３を介してアナログ波形に変換される。

ひとつの楽音を作成するのに、いくつかの部分音を重ね
合わせる（加算する）方法があるが、本発明は、前述し
たようにこの様な場合でも適用可能となっている。

（発明の効果） この発明は、以上に説明したように、３個の連続するイ
ンパルスにより、１個のインパルスが持つピッチ周期を
サンプリング周期以下の精度で表わせるため、ピッチ周
期を重視する楽音発生には好適である。

また、この実施例では、２乗計算ＲＯＭ１９の回路規模
を小さくするために、式■、■、■のような展開された
式に基づいて回路を構成したが、ＬＳＩの集積度がさら
に向上ずれば、式■、■。

■に示される式に基づいて回路を構成することは可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる楽音発生装置の初期波形発
生装置の全体構成図、第２図は、初期波形発生装置のタ
イミングチャート、第３図は、初期波形発生装置を含む
楽音発生装置の全体構成図、第４図は初期波形図、第５
図は、連続する３個のインパルス波形図である。 １・・・ピッチカウントレジスタ ２．１２，２２．２４・・・減算器 ３・・・２検出回路 ４．１１・・・０検出回路 ７・・・加算器 ８・・・ピッチレジスタ ９・・・コードレジスタ １０・・・ブリはットレジスタ １３・・・フリップフロップ １４・・・デコーダ ５．６，１５．１６．１８．２１．２３．２５・・・ラ
ッチ １７・・・加減算鼎 １９・・・２乗計算ＲＯＭ ２０・・・レベルレジスタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 整数部と小数部を有する値で表わされる楽音の基本周期
   を格納する第１のレジスタと、 前記第１のレジスタの整数部の値から順次１を減算し、
   その値を記憶する第２のレジスタと、前記第２のレジス
   タの整数部の値が特定の値になつた時点から、３個のイ
   ンパルスを当該するタイミングで順次出力する手段を有
   し、 繰り返される前記３個のインパルス列を楽音発生の初期
   波形として用いることを特徴とする電子楽器の楽音発生
   装置。