JPS623299A - 楽音信号発生方法 - 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、限られた複数周期の波形を繰返すことによ
り連続的な楽音信号を発生する方法に関し、特に、繰返
しによって生ずるおそれのある不自然さを軽減するよう
にした楽音信号発生方法に関する。

〔従来の技術〕

楽音の発音開始から終了に至るまでの全波形をメモリに
予め記憶し、これを読み出すことにより高品質の楽音信
号を発生するようにすることが特開昭５２−１２１３）
３号公報に示されている。

しかし、このように全波形を記憶する方式では、メモリ
容量が膨大となり、コスト高になるという不都合がある
ほか、持続音の発生は実質的に不可能であった。この点
に鑑みて、全発音期間のうちの一部の複数周期波形を波
形メモリに記憶しておき、これを繰返し読み出すことに
より楽音信号を得るようにすることが同じく上記公報中
に示されている。しか１５、繰返し読み出した複数周期
波形部分を単に連続させただけでは繰返し部分相互のつ
ながりが不自然になるという問題があった。　　　　　
　　　″この点に鑑みて、特開昭５９−１８８６９７号
公報においては、繰返し部分の終端と始端とが滑らかζ
こつながるようにした工夫が開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、限られた複数周期波形を繰返すことにより連
続的な楽音信号を発生する場合、上述のように繰返し部
分相互のつながりを滑らかにするのは勿論のこと、繰返
しくこよる不自然な周期性を感じさせないようにするこ
とも重要である。繰返し部分として準備した複数周期波
形の音色が定常的であれば、これを繰返しても不自然な
周期性を余り感じさせないが、この繰返し部分の音色が
定常的でなければ、これを繰返したとき不自然な周期性
が感じられてしまう、という問題点があった。

このことを、音色変動をたて軸にとったグラフによって
示すと、第４図（ａ）のように磨色が比較的安定してい
る繰返し部分を繰返した場合、同図の）のように音色変
化の不自然な周期性が現われないが、同図（Ｃ）のよう
に音色が定常的でない繰返し部分を繰返した場合は、同
図（ｄ）のように音色変化に不自然な周期性が生じる。

従来のものにおいては、上述のように繰返し部分の終端
と始端を滑らかにつなぐ工夫はなされているが、繰返し
によって生ずる不自然さを軽減する特別の工夫はなされ
ていなかった。このような不自然さを軽減するには、単
純には、繰返し部分　　　　　　　。７の波形としてで
きるだけ音色が定常状態にある波形を選定すればよい（
自然楽器音波形から採取する）のであるが、それは面倒
かつ困難であり、また、楽器によってはそのような定常
状態が無いものも多い。例えば、ピアノの場合、特に低
音部においてそのような音色の定常状態は存在せず、時
間経過に伴って成る指向性を持って音色が変動する。こ
のように指向性を持って変動する音色が、繰返しによっ
て時間的に前の音色に戻るのは極めて不自然である。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　□この発
明は上述の点に鑑みてなされたもので、限られた複数周
期波形を繰返すことにより連続的　　　　　　　□な楽
音信号を発生する場合において、繰返しによって生じる
おそれのある不自然な周期性を軽減することができるよ
うにした楽音信号発生方法を提供しようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る楽音信号発生方法は、第１の複数周期波
形を準備し、この第１の複数周期波Ｊ１時間的に逆向き
に並べ換えることにより第２の複数周期波形を得るよう
にし、この第１及び第２の複数周期波形を合成し、合成
された複数周期波形の繰返しにより連続的な楽音信号が
得られるようにしたものである。

〔作用〕

第２の複数周期波形は第１の複数周期波彫金時間的に逆
向きに並べ換えたものであるから、第１の複数周期波形
の音色変動の指向性とは逆向きの指向性を持つことにな
る。従って、両波形を合成することにより、音色変動が
平均化され、指向性が解消される。これにより、合成波
形の繰返しによって得られる連続的な楽音信号において
音色変化の不自然な周期性が軽減される。

実施態様として、第２の複数周期波形を得るための第１
の複数周期波形の並べ換えは、サンプル点単位で行って
もよいし、１又は複数周期単位若しくは工周期単位で行
ってもよい。

〔実施例〕

以下、添付図面に基づきこの発明の一実施例を詳細に説
明しよう。

第１図はこの発明の一実施例に係る手順を流れ図によっ
て示したもので、第１のステップにおいて、限られた複
数周期から成る第１の波形を準備する。第２のステップ
において、第１の複数周期波形を時間的に逆向きに並べ
換えることにより第２の複数周期波形を得る。第３のス
テップにおいて、第１及び第２の複数周期波形を合成す
る。

第２図は、各ステップで準備される若しくは得られる波
形の一例を示すと共に、それに関連する音色変動特性を
模式的に示すものである。

第２図（ａ）は、第１のステップで準備される第１の複
数周期波形を示す。このステップでは、例えば、所望の
自然楽器音の発音開始から終了に至るまでの全波形の中
から音色変動が比較的安定している部分（サスティン部
分）の複数周期波形を選定し、これを時間的に順方向に
複数サンプル点Ｍでサンプリングし、適宜のメモリに記
憶しておくとよい。なお、選定した複数周期波形のエン
ベロープレベルを一定にするレベル規格化処理を行って
おくとよい。

第２図（Ｃ）は、第２のステップで得られる第２の複数
周期波形を示す。このステップでは、例えば、メモリに
記憶した上記第１の複数周期波形を逆アドレス方向に読
み出すことにより該第１の複数周期波形をサンプル点単
位で時間的に逆向きに並べ換え、かつ位相反転を行う（
つまり各サンプル値の正負極性を反転する）ことにより
第２の複数周期波形を作成し、これを適宜のメモリに記
憶しておくとよい。第１の複数周期波形における時間的
に順方向のサンプル点を１〜Ｍで番号付けし、第２の複
数周期波形における時間的に順方向のサンプル点を１′
〜Ｍ′で番号付けすると、サンプル点１１の波形サンプ
ル値はサンプル点Ｍの波形サンプル値の極性を反転した
ものであり、サンプル点２′の波形サンプル値はサンプ
ル点Ｍ−１の波形サンプル値の極性を反転したものであ
り、以下同様に、サンプル点Ｍ′の波形サンプル値はサ
ンプル点１の波形サンプル値の極性を反転したものであ
る。なお、位相反転する理由は、両波形を合成したとき
に振幅値の打消しが起ることを防ぐためである。波形区
間の選定の仕方によってそのような打消しの心配がない
場合も有り得るが、そのような場合は、上述の位相反転
（極性反転）の必要はない。

第２図（ｂ）は（ａ）の波形における音色変動特性の一
例を示し、（ｄ）は（Ｃ）の波形における音色変動特性
を示す。（Ｃ）の波形は（ａ）の波形を時間的に逆向き
に並べ換えたものであるため、両波形における音色変動
の指向性はほぼ逆向きになる。

第２図（ｅ）〜（２）は、第３のステップで合成される
複数周期波形の一例を示したものである。この例の場合
、まず（ａ）　、　（Ｃ）に示す第１及び第２の複数周
期波形をメモリから読み出して同一アドレス順序　　　
　　　。

のもの同士（例えばサンプル点１（！：１′、あるいは
２と２′、ＭとＭ′など）を加算し、これを２で割って
平均化し、第２図（ｅ）に示すような合成波形を得る。

次に、この（ｅ）に示す合成波形の適当な始端区間Ａ−
Ｂを立上り特性のエンベロープで重みづけし、区間Ａ、
Ｂと同じ幅の終端区間Ｃ−Ｄを立下り特性のエンベロー
プで重みつけして、第２図（ｆ）に示すような合成波形
を得る。次に、（ｆ）に示す合成波形の終端区間Ｃ−Ｄ
を切り取り、これを始端区間Ａ−Ｂの部分に加算し、第
２図（２）に示すような合成波形を得る。この（２）の
合成波形をメモリに記憶しておくとよい。第２図（ｈ）
は（ｇ）の波形における音色変動特性全示す。これは（
ｂ）　、　（ｄ）に示された特性を合成した特性になる
ため、音色変動の指向性が解消され、はぼ定常状態とな
る。なお、第２図（ｅ）　、　（ｆ）に示す波形の音色
変動特性も第２図中）、と同様に定常状態を示すものと
なる。

楽音信号を発生する場合、例えば、第２図（２）に示す
合成波形をメモリから繰返し読み出す。こうして、第２
図（２）に示す複数周期波形を繰返すことにより連続的
な楽音信号が発生される。第２図（２）の波形を繰返し
た場合、繰返し部分同士のつながりを滑らかにすること
ができるので有利である０しかし、場合によっては、第
２図（ｅ）に示す合成波形をメモリに記憶し、これを繰
返し読み出すことにより連続的な楽音信号を発生するよ
うにしてもよい。

楽音信号を発生するための別の例として、第１及び第２
のステップでメモリに記憶した第１及び第２の複数周期
波形を該メモリから同時に繰返し読み出し、こうして繰
返し発生される第１及び第２の複数周期波形に基づき前
記第３のステップを実時間で実行し、これにより第２図
（ｅ）又は（２）に示すような合成波形が繰返し発生さ
れるようにしてもよい。また、第１のステップでメモリ
に記憶した第１の複数周期波形を順アドレス方向に繰返
し読み出すと共に、該メモリを逆アドレス方向に繰返し
読み出して前記第２のステップを実時間で実行し、こう
して繰返し発生される第１及び第２の複数周期波形に基
づき前記第３のステップを実時間で実行するようにして
もよい。

前記第２のステップの別の例として、第１の複数周期波
形を１又は所定の複数周期単位で時間的に逆向きに並べ
換えることにより第２の複数周期波形を得るようにして
もよい。第２図（ｉ）は、そのようにして得た第２の複
数周期波形の一例を示すものであり、１周期単位で並べ
換えたものである。

すなわち、第２図（ａ）に示す第１の複数周期波形の第
１周期波形からｉｎ（最終）周期波形までをＰ１〜Ｐ、
で示すと、第２図（ｉ）に示す第２の複数周期波形の第
１周期波形はＰｎ１第２周期波形はＰ。−１、・・・・
・％ｎ周期波形はＰ、となる。この場合、１周期波形内
のサンプル点順位は時間的に逆向きとなっていず、従っ
て、合成の際の波形打消しの心配がなく、位相反転の必
要はない。

また、第２のステップの別の例として、第１の複数周期
波形を１周期単位で時間的に逆向きに並べ換え、かつ位
相反転を行うことにより第２の複数周期波形金得るよう
にしてもよい。第２図（ｉ）はそのようにして得た第２
の複数周期波形の一例を示す。この場合、半周期波形内
のサンプル点順位は逆向きになっていないが、半周期毎
に位相が逆転するので、合成の際の波形打消しの問題が
生じ、従って、位相反転（極性反転）を行う。

更に、別の例として、任意のナンプル点数を単位として
前記第２のステップにおける並べ換え処理を行うように
してもよい。

また、第３のステップにおいて、第２図（０に示す波形
から区間Ａ−Ｂを切り離して区間Ｃ−Ｄに加算し、第２
図（ｋ）に示すような合成波形を得て、これｔ繰返すこ
とにより楽音信号を発生するようにしてもよい。この場
合、特開昭５９−１８８６９７号に示されるように、区
間Ａ−Ｂに対応する第１の複数周期波形の始端区間が、
別途に準備する立上り部の複数周期波形の終端区間に該
当するものとすれば、この立上り部の複数周期波形と第
２図（ｋ）に示す波形とのつながりを滑らかにすること
ができる。

第３図はこの発明に係る楽音信号発生方法を応用した電
子楽器の一例を示すもので、波形メモリ１０において、
複数周期から成る立上り部の楽音波形と繰返し部の楽音
波形とを各音色種類毎に記憶している。ここで、該波形
メモリ１０に記憶される繰返し部の楽音波形は、例えば
前述の第３のステップで合成された第２図（ｅ）　ｒ　
（ｇ）　、又はＣ）に示すような波形である。例えば、
メモリ１０における１音色種類分の波形のデータの記憶
の仕方は、立上り部の楽音波形の順次サンプル点データ
がアタックスタートアドレスＡ５から繰返しスタートア
ドレスＲ５の直前のアドレスまでの範囲に記憶されてお
り、繰返し部の楽音波形の順次サンプル点データが繰返
しスタートアドレスＲ８から繰返しエンドアドレスＲｅ
までの範囲に記憶されているものとする。この場合、メ
モリに記憶する波形データの符号化形式は、ＰＣＭ（パ
ルスコード変調）方式に限らず、ＤＰＣＭ方式、ＤＭ方
式、ＡＤＰＣＭ方式、ＡＤＭ方式などどのようなもので
もよく、又はアナログ形式であってもよい。

波形メモリ１０には、音色選択装置１１から音色選択信
号ＴＣが与えられており、選択された音色種類に対応す
る立上り部及び繰返し部の楽音波形が選択的に読み出し
可能とされる。読み出し可能とされた楽音波形の各サン
プル点データは、アドレスカウンタ１２及び加算器１６
を経由して該メモリ１０に与えられるアドレスデータに
従って読み出される。この読み出しは、最初に立上り部
の楽音波形を−通り読み出し、次に繰返し部の楽音波形
を繰返し読み出すことによって行われる。

以下、詳細を説明すると、鍵盤１４における押鍵、離鍵
が押鍵検出回路１５で検出され、押圧鍵４示すキーコー
ドＫＣ，この鍵の抑圧、離鍵に対応するキーオン信号Ｋ
ＯＮ、及び押鍵開始時に一瞬だけ信号パ１”となるキー
オンパルスＫＯＮＰが該回路１５から出力される。ノー
トクロック発生回路１６は、押圧鍵を示すキーコードＫ
Ｃを受入し、その音高に対応する周波数をもつノートク
ロックパルスを発生する。アドレスカウンタ１２は、発
音開始時にキーオンパルスＫＯＮＰによって−Ｈリセッ
トされ、以後、ノートクロック発生回路１６から与えら
れるノートクロックパルスをカウントする。スタートア
ドレス発生回路１７は、音色選択信号ＴＣに応じて、選
択された音色に対応する所定のアタックスタートアドレ
スＡ、を示すデータを発生する。このアタックスタート
アドレスデータとアドレスカウンタ１２のカウント出力
とが加算器１３で加算され、その加算結果がアドレスデ
ータとして波形メモリ１０に入力される。

繰返しエンドアドレス発生回路１８は、音色選択信号Ｔ
Ｃに応じて、選択された音色に対応する所定の繰返しエ
ンドアドレス発生回路すデータを発生する。加算器１６
から出力されたアドレスデータと繰返しエンドア：・ル
スデー夕とが比較器１９で比較され、両者が一致したと
き信号゛１“全アドレスカウンタ１２のプリセット制御
入力に与える。繰返しスタートアドレス発生回路２０は
、音色選択信号ＴＣに応じて、選択された音色に対応す
る所定の繰返しスタートアドレスＲ５を示すデータを発
生する。この場合、該回路２０から発生される繰返しス
タートアドレスデータはアタックスタートアドレスＡ５
と繰返しスタートアドレスＲ５との差で表現されている
とする。この回路２０から発生された繰返しスタートア
ドレスデータはアドレスカウンタ１２のプリセットデー
タ入力に与えられる。アドレスカウンタ１２は、比較器
１９の出力信号が°′１′″になったとき、つまり波形
メモリ１０の現読み出しアドレスが所定の繰返しエンド
アドレスＲｅに到達したとき、回路２０から発生された
繰返しスタートアドレスデータをプリセットする。なお
、図中破線で示すようにアドレスカウンタ１２の出力を
比較器１９に入力するようにしてもよく、その場合はア
クツクスタートアドレスＡＳと繰返しエンドアドレスＲ
ｅとの差を表わすデータを回路１８から発生するものと
する。

以上の構成により、加算器１６から波形メモリ１０に与
えられるアドレスデータは、鍵押圧に応答して、最初は
アタックスタートアドレスＡｓから繰返しエンドアドレ
スＲｅまで押圧鍵の音高に対応するレートで順次変化し
、これに伴ない、波形メモリ１０からは立上り部の楽音
波形と、繰返し部の楽音波形が連続して１回だけ読み出
される。次に、アドレスデータは繰返しスタートアドレ
スＲ８に戻り、繰返しエンドアドレス几ｅまて順次変化
し、以後、繰返しスタートアドレスＲ５からエンドアド
レスＲｅまでの変化を繰返す。これに伴Ｉよい、繰返し
部の楽音波形が波形メモリ１０から繰返し読み出される
。

波形メモリ１０から読み出された楽音波形データは乗算
器２１に与えられ、エンベロープ発生器２２から発生さ
れたエンベロープ信号が乗算される。エンベロープ発生
器２２は、キーオン信号ＫＯＨに応じて、鍵押圧と同時
に一定レベルに立上り、この一定レベルを持続し、離鍵
に応じて所定のカーブ（音色選択信号ＴＣに応じて、選
択された音色に対応するカーブ）で減衰するエンベロー
プ信号を発生する。エンベロープ信号にアタック特性を
持たせない理由は、波形メモリ１０に記憶した立上り部
の楽音波形がエンベロープ付与済みのものであるからで
ある。一方、発音の減衰は、繰返し読み出される繰返し
部の楽音波形にディケイエンベロープを付与することに
よりなされる。

乗算器２１の出力はディジタル／アナログ変換器２６で
アナログ信号に選択され、その後、サウンドシステム２
４に与えられる。

第３図は単音楽器となっているが、周知のキーことがで
きる。

また、上述では、１種類の複数周期波形（繰返し部）の
みを繰返すことにより楽音信号を発生しているが、複数
種類の複数周期波形を時間的に切換えながら夫々を繰返
すことにより連続的な楽音信号を発生する場合において
もこの発明を応用することができる。

また、第３図の構成は単なる一例にすぎず、その他機々
な構成の電子楽器においてこの発明を応用することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上の通り、この発明によれば、第１の複数周期波形を
時間的に逆向きに並べ換えることにより第２の複数周期
波形を得て、両者を合成することにより音色変動の時間
的指向性を相殺した波形を得るようにしているので、こ
の合成波形の繰返しによって得られる楽音信号において
音色変化の不自然な周期性を取除くことができる、とい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の楽音信号発生方法に係る一実施例の
手順を略示する流れ図、 第２図は第１図の各ステツー２°で準備される若しくは
得られる波形の一例を示すと共にそれに関連する音色変
動特性を模式的に示す図、 第３図はこの発明の楽音信号発生方法を応用した電子楽
器の一例を示す電気的ブロック図、第４図はこの発明が
解決しようとする問題点を説明するために補助的に用い
たグラフ、である。 １０・・・波形メモリ、１１・・・音色選択装置、１２
・・・アドレスカウンタ、１３・・・加算器、１４・・
・鍵盤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数周期の波形を繰返すことにより連続的な楽音信
   号を発生する方法において、 第１の複数周期波形を準備すること、 前記第１の複数周期波形を時間的に逆向きに並べ換える
   ことにより第２の複数周期波形を得ること、 前記第１及び第２の複数周期波形を合成すること、 から成り、合成された複数周期波形の繰返しにより前記
   楽音信号が得られるようにした楽音信号発生方法。 ２、前記第２の複数周期波形を得る場合において、前記
   第１の複数周期波形をサンプル点単位で時間的に逆向き
   に並べ換え、かつ位相反転を行うことにより該第２の複
   数周期波形を得るようにした特許請求の範囲第１項記載
   の楽音信号発生方法。 ３、前記第２の複数周期波形を得る場合において、前記
   第１の複数周期波形を１又は複数周期単位で時間的に逆
   向きに並べ換えることにより該第２の複数周期波形を得
   るようにした特許請求の範囲第１項記載の楽音信号発生
   方法。 ４、前記第２の複数周期波形を得る場合において、前記
   第１の複数周期波形を１／２周期単位で時間的に逆向き
   に並べ換え、かつ位相反転を行うことにより該第２の複
   数周期波形を得るようにした特許請求の範囲第１項記載
   の楽音信号発生方法。 ５、前記第１及び第２の複数周期波形を合成する場合に
   おいて合成された複数周期波形をメモリに記憶しておき
   、該メモリに記憶された合成された複数周期波形を繰返
   し読み出すことにより前記楽音信号を得るようにした特
   許請求の範囲第１項記載の楽音信号発生方法。 ６、前記第１の複数周期波形及び第２の複数周期波形を
   メモリに記憶しておき、これを繰返し読み出し、前記第
   １及び第２の複数周期波形を合成する場合において前記
   メモリから繰返し読み出された前記第１及び第２の複数
   周期波形を合成し、これにより前記楽音信号を得るよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の楽音信号発生方法。