JPS6227397B2

JPS6227397B2 -

Info

Publication number: JPS6227397B2
Application number: JP56197650A
Authority: JP
Inventors: Hideo Suzuki
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Priority date: 1981-12-10
Filing date: 1981-12-10
Publication date: 1987-06-15
Also published as: JPS58100191A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はフイードバツク型周波数変調演算に
よつて楽音を合成する電子楽器に関する。

フイードバツク型周波数変調（以下周波数変調
を単にFMという）によつて楽音合成を行なうも
のの従来技術としては、特願昭53−79948号（特
開昭55−7733号）明細書に開示されたものが存在
する。そこで開示された楽音合成方法は、加算器
と、この加算器の出力をアドレス信号として正弦
波関数値が読み出される正弦波メモリと、この正
弦波メモリの出力を適当な帰還率で前記加算器に
フイードバツクする回路とを具備し、前記加算器
において所望の楽音周波数に対応して繰返し変化
する位相角データと前記正弦波メモリの出力のフ
イードバツク信号とを加算するようにしたもので
ある。位相角データに正弦波メモリ出力が適当な
帰還率で加算されるようにしたことにより、上記
先行出願では、米国特許第4018121号（日本国対
応特許出願、特開昭50−126406号）に示されたよ
うなFM型楽音合成方法における多重FM演算に
類似した演算、すなわち多重FM演算をあたかも
無限回繰返したのと同等の演算が行なわれること
になる。しかしながら、上記先行出願では、フイ
ードバツクされる信号の波形は、帰還率を設定す
るパラメータの調整によりその振幅を可変できる
にしても、あくまでも正弦波であり、そのため合
成し得る音色がおのずから制限されてくる。

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、
フイードバツク型FM演算によつて楽音合成を行
なう電子楽器において、フイードバツクループに
フイルタを挿入し、フイードバツクされる波形信
号の成分をこのフイルタにおいて設定されたパラ
メータに応じて変更するようにし、合成し得る音
色の範囲を拡大し得るようにすることを目的とす
る。

以下添付図面を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明しよう。

第１図において、演算ユニツト１０は、この発
明に係るフイードバツク型FM演算によつて楽音
合成を行なうためのもので、加算器１１、波形メ
モリ１２、デイジタルフイルタ１３及び乗算器１
４，１５を具えている。加算器１１の一方入力に
は、所望の楽音周波数に対応して周期的にその値
が変化する位相角データＸが演算ユニツト１０の
外部から与えられる。加算器１１の他方入力に
は、演算ユニツト１０内のフイードバツクループ
を通つて適宜の帰還率（β）でフイードバツクさ
れる波形信号が加えられる。波形メモリ１２は所
定の波形１周期（1/2周期または1/4周期等でもよ
い）の順次サンプル点振幅データを予じめ記憶し
たもので、加算器１１の出力信号をアドレス指定
信号（位相角状報）としてそれに対応するサンプ
ル点の振幅データを読み出す。

波形メモリ１２の出力は乗算器１４を介してデ
イジタルフイルタ１３に入力される。乗算器１４
は、楽音の発音を制御するための振幅エンベロー
プ信号ENVに従つて波形信号の振幅をスケール
するためのものである。デイジタルフイルタ１３
は、波形メモリ１２から読み出された波形信号を
所定のフイルタ特性に従つて制御するためのもの
であり、演算ユニツト１０の外部から与えられる
フイルタ制御パラメータＫに応じてそのフイルタ
特性を任意に設定し得るものである。波形メモリ
１２から読み出される波形振幅データがデイジタ
ルで表わされているものとしているため、デイジ
タルフイルタ１３が使用されているが、メモリ１
２から読み出される波形振幅データがアナログで
表わされている場合はアナログフイルタを使用す
ることも可能である。

フイルタ１３から出力された波形信号Ｙは乗算
器１５を介して加算器１１にフイードバツクされ
る。乗算器１５は波形信号Ｙの帰還率を設定する
ためのものであり、演算ユニツト１０の外部から
与えられる回帰パラメータβを波形信号Ｙに乗算
する。この構成により、加算器１１から波形メモ
リ１２に与えられるアドレス指定信号（位相角情
報）は「Ｘ＋β・Ｙ」となり、所望の楽音周波数
に対応する位相角情報Ｘをパラメータβによつて
スケールされた波形信号Ｙによつて変調したもの
となる。

位相角データＸは例えば鍵盤１６の押鍵操作に
もとづき発生される。キーロジツク１７は鍵盤１
６で押圧された鍵を検出し、その押圧鍵を示すキ
ーコードKCを周波数情報発生器１８に与える。
周波数情報発生器１８は、押圧鍵の周波数に対応
する定数すなわち周波数ナンバＦをキーコード
KCにもとづき発生するもので、一例として周波
数ナンバROMから成る。周波数ナンバＦはアキ
ユムレータ１９に与えられ、所定のクロツク信号
に従つて繰返し加算（もしくは減算）される。ア
キユムレータ１９は位相角２πに対応する所定の
モジユロ数をもち、累算値qF（ｑは１、２、３
…と、累算の進展に伴つて順次変化する変数）が
そのモジユロ数に到達する（あるいは越える）毎
にそのモジユロ数を引いた値まで該値qFが減少
する。従つて、累算値qFは所定モジユロ数を最
大値として（位相角０から２πに対応する範囲
で）増加を繰返す関数である。その繰返し周波数
は周波数ナンバＦによつて決定される。アキユム
レータ１９の累算値qFが位相角データＸとして
演算ユニツト１０に与えられる。

一方、キーロジツク１７はキーコードKCに対
応する鍵の押圧及び離鍵を表わすキーオン信号
KONを出力し、エンベロープ発生器２０に与え
る。エンベロープ発生器２０はキーオン信号
KONにもとづきエンベロープ信号ENVを発生
し、演算ユニツト１０内の乗算器１４に与える。

パラメータセレクタ２１は演算ユニツト１０で
使用する各パラメータＫ，βの値を選択するため
のもので、音色選択スイツチを含んでおり、奏者
によつて選択された音色を実現するパラメータ
Ｋ，βが選択されるようになつている。パラメー
タROM２２は多数のフイルタ制御パラメータＫ
及び回帰パラメータβを予じめ記憶しており、セ
レクタ２１によつて選択されたパラメータＫ，β
が該パラメータROM２２から読み出されて演算
ユニツト１０に供給される。

出力ユニツト２３は適当な楽音制御回路及びサ
ウンドシステムを含み、演算ユニツト１０から出
力される楽音波形信号Ｙを適宜処理して発音す
る。第１図では、デイジタルフイルタ１３から出
力される波形信号Ｙが出力ユニツト２３に与えら
れるようになつているが、乗算器１４の出力を出
力ユニツト２３に与えるようにしてもよい。

演算ユニツト１０において、波形メモリ１２に
例えば正弦波が記憶されているとすると、その読
み出し出力Ｚは次のように表わすことができる。

Ｚ＝sin（Ｘ＋β・Ｙ） ……(1) ここで、波形信号Ｙは波形メモリ１２の出力波
形Ｚを制御パラメータＫに応じてフイルタ制御し
たものであるので、前記(1)式は多重FM演算を無
限回繰返すのと同等の演算式であり、しかもパラ
メータＫに応じたフイルタ制御により各多重項内
のＹは単純な正弦波ではなく複雑な関数となる。
多重FM演算において、変調指数及び変調波周波
数が得られる楽音波形のスペクトル構成（音色）
の決定に関与することはよく知られるところであ
る。演算ユニツト１０において、上述のスペクト
ル構成決定要素に相当するものがフイルタ制御パ
ラメータＫと回帰パラメータβであり、これらの
値を適宜可変設定することにより所望の音色を自
由に合成することができる。勿論、波形メモリ１
２に記憶する波形は正弦波に限らず任意の波形が
可能であり、また、複数種類の波形のいずれかが
選択可能な構成であつてもよい。

デイジタルフイルタ１３としては、従来から知
られている各種の構成を利用することができ、例
えば、有限インパルス応答フイルタ（以下FIRフ
イルタと略称する）や無限インパルス応答フイル
タ（以下IIRと略称する）あるいはそれらの組合
せを利用することができる。デイジタルフイルタ
１３としてFIRフイルタ１３Ａを用いた場合の演
算ユニツト１０の一例を第２図に示し、IIRフイ
ルタ１３Ｂを用いた場合の一例を第３図に示す。
２４乃至３２は遅延回路、３３乃至４６は乗算
器、４７乃至５３は加算器、である。フイルタ制
御パラメータＫは複数の係数K₀、K₁、K₂…Knか
ら成り、各遅延回路２４乃至３２の入力または出
力信号が各乗算器３３乃至４６で各係数K₀、
K₁、K₂…Knと乗算される。FIRフイルタ１３Ａ
においては全乗算器３３乃至３７の出力を加算し
た加算器４７の出力が波形信号Ｙとして出力され
る。IIRフイルタ１３Ｂにおいては、IIRフイルタ
の小グループがいくつか構成されており、各グル
ープ毎の乗算器３８〜４０，４１〜４３，４４〜
４６の出力が各グループ内の加算器４９，５１，
５３に夫々入力され、加算器４９，５１，５３の
出力が加算器４８，５０，５２を介して同じグル
ープ内に帰環される。そしてIIRフイルタの小グ
ループは順次従属接続されており、最後のグルー
プの出力が波形信号Ｙとして出力されるようにな
つている。尚、デイジタルフイルタ１３の構成は
第２図、第３図に示したものに限らず、様々な構
成が考えられる。

尚、複音電子楽器においては演算ユニツト１０
を時分割動作させて複数チヤンネル分の楽音波形
信号を合成することも可能であり、その場合、キ
ーロジツク１７には周知のキーアサイナを用いれ
ばよい。また、演算ユニツト１０の構成は第１図
に示したものに限定されず、同図の構成を基本構
成として様々なバリエーシヨンを作ることができ
る。例えば、複数の演算ユニツト１０を使用し、
各ユニツトで使用する位相角データＸ、パラメー
タＫ，βの全部もしくは一部を互いに異なるもの
とし（その場合位相角データＸの繰返し周波数は
調和することが好ましいがときには非調和であつ
てもよい）、各ユニツトの出力波形信号を加算合
成して楽音信号を得るような構成、あるいは複数
の演算ユニツト１０における各々の乗算器１５の
出力を自己の加算器１１に戻さずに別の演算ユニ
ツト１０の加算器１１に順送りに入力して全体と
して１つのフイードバツクループを構成する、等
種々のバリエーシヨンが考えられる。

以上説明したようにこの発明によれば、フイー
ドバツクループにフイルタを挿入し、帰還波形信
号の成分を可変制御するようにしたので、フイー
ドバツク型FM演算によつて合成し得る楽音音色
の範囲を拡大することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロツク
図、第２図は同実施例におけるデイジタルフイル
タとして有限インパルス応答（FIR）フイルタを
使用した場合の演算ユニツトの一例を示すブロツ
ク図、第３図は同実施例におけるデイジタルフイ
ルタとして無限インパルス応答（IIR）フイルタ
を使用した場合の演算ユニツトの一例を示すブロ
ツク図、である。１０……演算ユニツト、１１……加算器、１２
……波形メモリ、１３……デイジタルフイルタ、
１３Ａ……有限インパルス応答（FIR）フイル
タ、１３Ｂ……無限インパルス応答（IIR）フイ
ルタ、１４，１５……乗算器、Ｘ……位相角デー
タ、Ｋ……フイルタ制御パラメータ、β……回帰
パラメータ。

Claims

【特許請求の範囲】１押圧された鍵に関連する周波数でその値が繰
返し変化する位相角信号を発生する位相角信号発
生回路を具える電子楽器において、所定の波形を
記憶した波形メモリと、この波形メモリの出力を
制御するフイルタと、このフイルタの出力が一つ
の入力に加えられ、加算出力が前記波形メモリに
アドレス信号として入力される加算器とを含む演
算ループを具備し、前記位相角信号発生回路から
発生された前記位相角信号を前記加算器の他の入
力に加え、前記波形メモリあるいはフイルタの出
力にもとづき楽音波形信号を得るようにした電子
楽器。２前記フイルタは、有限インパルス応答フイル
タあるいは無限インパルス応答フイルタあるいは
それらの組合せから成るデイジタルフイルタであ
り、そのフイルタ制御パラメータの変更によつて
フイルタ特性を可変設定するようにした特許請求
の範囲第１項記載の電子楽器。３押圧された鍵に関連する周波数でその値が繰
返し変化する位相角信号を発生する位相角信号発
生回路を具える電子楽器において、所定の波形を
記憶した波形メモリと、この波形メモリの出力を
制御するフイルタと、このフイルタの出力が一つ
の入力に加えられ、加算出力が前記波形メモリに
アドレス信号として入力される加算器と、前記フ
イルタを経由して前記加算器に与えられる信号の
帰還率をパラメータに応じて制御する回路とを含
む演算ループを具備し、前記位相角信号発生回路
から発生された前記位相角信号を前記加算器の他
の入力に加え、前記波形メモリあるいはフイルタ
の出力にもとづき楽音波形信号を得るようにした
電子楽器。