JPS623436B2 - - Google Patents

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JPS623436B2
JPS623436B2 JP54085719A JP8571979A JPS623436B2 JP S623436 B2 JPS623436 B2 JP S623436B2 JP 54085719 A JP54085719 A JP 54085719A JP 8571979 A JP8571979 A JP 8571979A JP S623436 B2 JPS623436 B2 JP S623436B2
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JP
Japan
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musical tone
amplitude
partial
tone signal
signal
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JP54085719A
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JPS569795A (en
Inventor
Akio Hyoshi
Eisaku Okamoto
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Nippon Gakki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Gakki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Gakki Co Ltd filed Critical Nippon Gakki Co Ltd
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Publication of JPS569795A publication Critical patent/JPS569795A/ja
Publication of JPS623436B2 publication Critical patent/JPS623436B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
この発明は部分音合成方式の楽音信号発生装置
に関し、特に各部分音の振幅または各部分音の位
相あるいは各部分音の周波数を楽音信号発生の一
周期毎にあるいは指定された複数周期毎に変化さ
せ、これによつて自然楽器の楽音に近似した時間
的に音色の変化する楽音を発生し得るようにした
楽音信号発生装置に関するものである。 A 従来技術とその欠点 従来から知られているように、部分音(高調
波)合成方式の楽音信号発生装置とは、押下鍵音
高に対応した基本波成形成分およびその高調波成
分を作り、これらの各成分を所望のレベルに振幅
設定して合成することによつて楽音を発生するよ
うにしたものである。 なお、以下の説明では基本波および高調波の各
成分を「部分音」または「部分音成分」を称する
ことにする。 ところで、自然楽器による楽音は、その波形形
状が一周期毎あるいは複数周期毎に微妙に変化
し、これによつて豊から音色の楽音として発音さ
れている。 しかし、上述した従来における部分音合成方式
の楽音信号発生装置では、各部分音の振幅、位相
および周波数を定める情報が固定的な情報として
予めメモリ等に記憶されているため、同一波形形
状の楽音信号が繰り返すのみで、楽音の波形形状
が一周期毎あるいは複数周期毎に変化する自然楽
器と同様の楽音を発生させることができないとい
う欠点を有している。 B この発明の目的と概要説明 この発明は上述した従来における楽音信号発生
装置の欠点に鑑みなされたもので、その目的は各
部分音の振幅が各部分音の位相および周波数を楽
音信号発生の一周期毎にあるいは指定された複数
周期毎に同期して時間変化させ、これによつて自
然楽器の楽音に近似した複雑な楽音を発生し得る
ようにした楽音信号発生装置を提供することであ
る。 以下、図面を用いてこの発明を詳細に説明す
る。 C この発明の一実施例を示す楽音信号発生装置 (1) 構成説明 第1図はこの発明による楽音信号発生装置の
一実施例を用いた電子楽器示すブロツク図であ
る。 同図において、1は鍵盤部に設けられたキー
スイツチ回路であつて、鍵盤部の各鍵に対応し
たキースイツチを有し、ある鍵が押鍵されると
対応するキースイツチが動作し、その出力線に
論理“1”の信号を出力すると共に、いずれか
の鍵が押鍵されたことを示すキーオン信号
KONを出力する。2はキースイツチ回路1か
ら出力されるキーオン信号KONの立上りでト
リガされ幅の狭いキーオンパルスKONPを出力
するワンシヨツト回路、3は各アドレスに各鍵
の音高に対応した周波数ナンバ(単位時間当り
の位相増分値)Rを記憶している周波数ナンバ
メモリであつて、この周波数ナンバメモリ3は
キースイツチ回路1の出力によつてアドレスさ
れた押下鍵音高に対応した周波数ナンバRが読
み出される。4は一定周期のクロツクパルスtc
を出力するクロツク発振器、5はクロツクパル
スtcをW分周(W:各サンプル点において合成
しようとする部分音成分の総数)して計算区間
タイミング信号txを出力するカウンタ、6は各
アドレスに異なる変更周期数ナンバΔRNを記
憶している変更周波数ナンバメモリであつて、
この変更周波数ナンバメモリ6は後述するカウ
ンタ12から出力される楽音信号の発生周期数
を示す発生周期数情報Nによつてアドレスされ
てその出力から楽音信号の発生周期毎に異なる
変更周波数ナンバΔRNが読出される。ここ
で、変更周波数ナンバΔRNは発生される楽音
信号の正規のピツチに対するピツチずれを決め
る情報であり、正の値あるいは負の値のいずれ
をもとり得る。7は周波数ナンバメモリ3から
読み出された周波数ナンバRと変更周波数ナン
バメモリ6から読み出された変更周波数ナンバ
ΔRNとを加算する加算器であつて、この加算
器7の出力に得られる加算値「R+ΔRN」は
計算区間タイミング信号txの発生毎にオン状態
となるゲート8を介して基本波位相増分値加算
器9に供給される。9はゲート8を介して周波
数ナンバ「R+ΔRN」が供給される毎(すな
わち計算区間タイミング信号txが発生する毎)
に該周波数ナンバ「R+ΔRN」を累算して
1・(R+ΔRN)、2・(R+ΔRN)、3・(R
+ΔRN)………と増加する基本波(第1次部
分音)波形振幅の計算すべきサンプル点位相を
指定する累算値q・(R+ΔRN)〔q=1、
2、3………〕を出力する基本波位相増分値加
算器であつて、該加算器9は累算値q・(R+
ΔRN)がそのモジユロ(法)を越えるとオー
バーフローしてそのキヤリイ出力端子CAから
基本波発生の1周期相当するキヤリイ信号CA
を出力し、以後は計算区間タイミング信号txの
発生毎に再び同様な累算動作を行う。このよう
に、計算区間タイミング信号txの発生毎に変化
する累算値q・(R+ΔRN)は、クロツクパル
スtcによつてゲート制御されるゲート10を介
して高調波位相増分値加算器11に供給され
る。 11はゲート10を介して供給される累算値
q・(R+ΔRN))を累算してその出力から値
q・(R+ΔRN)で指定されるサンプル点位相
における第n次部分音波形の位相を指定するた
めの累算値nq・(R+ΔRN)〔n;1〜W〕を
出力する高周波位相増分値加算器であつて、こ
の高周波位相増分値加算器11はW回の累算を
完了すると、計算区間タイミング信号txによつ
てリセツトされ以後同様な累算動作を行う。と
ころでこの場合、ゲート10を制御するクロツ
クパルスtcは計算区間タイミング信号txのW倍
の周波数を有しているため、高調波位相増分値
加算器11からは計算区間タイミング信号txの
1周期の間に第1次部分音(基本波)から第W
次部分音(第W次高調波)の位相情報に相当す
るW種類の累算値nq・(R+ΔRN)〔1・q・
(R+ΔRN))W・q・(R+ΔRN)〕がクロツ
クパルスtcの発生毎に順次時分割的に出力され
る。 12は基本波位相増分値加算器9から出力さ
れるキヤリイ信号CAをカウントし、そのカウ
ント出力を楽音信号の発生周期数を表わす発生
周期数情報Nとして出力するカウンタであつ
て、発生周期数情報Nは変更周波数ナンバメモ
リ6にアドレス信号として与えられると共に、
後述する位相情報メモリ14および振幅係数メ
モリ18にもアドレス信号の一部として与えら
れる。このカウンタ12は押鍵開始時において
ワンシヨツト回路2から出力されるキーオンパ
ルスKONPによつてリセツトされる。 13はクロツク発振器4から出力されるクロ
ツクパルスtcをカウントしてその出力から各部
分音の次数に対応するアドレス信号Anを出力
するメモリアドレス制御回路であつて、このメ
モリアドレス制御回路13はワンシヨツト回路
2から出力されるキーオンパルスKONPによつ
て押鍵開始時においてリセツトされる。 14は楽音信号の発生周期毎に各部分音の位
相ずれを変化させるための位相情報ΔLNoを出
力する位相情報メモリであつて、この位相情報
メモリ14はW個のメモリアドレスからなる複
数個のメモリブロツクMB0〜MBiを有し、この
複数個のメモリブロツクMB0〜MBiの各アドレ
スには次の第1表に示すようにメモリブロツク
毎に異る各部分音の位相情報ΔLNoが記憶され
ている。
【表】 そして、この位相情報メモリ14は、複数個
のメモリブロツクMB0〜MBiのうちいずれか1
つが前記発生周期数情報Nによつてアドレスさ
れることにより指定され、さらにこの指定され
たメモリブロツクの各アドレスがメモリアドレ
ス制御回路13から出力されるアドレス信号
An(n:1〜w)によつてアドレスされるこ
とにより当該メモリブロツクに記憶されている
各部分音に対する位相情報ΔLNoがクロツクパ
ルスtcの発生毎に順次読出される。従つて、位
相情報メモリ14からは楽音信号の発生周期毎
に異なる各部分音に対する位相情報ΔLNoが出
力される。 ところで、この位相情報メモリ14の各メモ
リブロツクMB0〜MBiに記憶させる各部分音の
位相情報ΔLNoを次の第2表に示すように、複
数のメモリブロツクにおいて共通化した場合、
読み出される位相情報ΔLNoはこの記憶内容に
対応して楽音信号発生周期の2周期毎に変化す
るものとなる。換言すれば、位相情報メモリ1
4の記憶内容を適宜設定することにより、指定
された楽音信号発生周期毎に異なる位相情報Δ
Noを発生させることができる。
【表】 15は高調波位相増分値加算器11から順次
時分割的に出力される各部分音の位相情報に相
当する累算値nq・(R+ΔRN)と位相情報メ
モリ14から順次時分割的に出力される各部分
音の位相情報ΔLNoとを各部分音毎に順次加算
する加算器であつて、この加算器15の出力に
得られる加算値「nq・(R+ΔRN)+ΔLNo
はメモリアドレスデコーダ16においてデコー
ドされて正弦関数メモリ17にアドレス信号と
して供給される。 この場合、位相情報ΔLNoはメモリアドレス
制御回路13から出力される各部分音の次数に
対応したアドレス信号Anによつて各メモリブ
ロツク(MB0〜MBiのうち1つ)の各アドレス
から順次クロツクパルスtcの発生毎に時分割的
に読み出されるものであり、また累算値nq・
(R+ΔRN)はある1つの高調波計算区間内に
おいてクロツクパルスtcの発生毎に順次形成さ
れるものである。このため、各次数に位相情報
ΔLNoと累算値nq・(R+ΔRN)とは互に同
期して加算器15に供給される。 17は各アドレスに正弦波形−周期の各サン
プル点振幅値を記憶した正弦関数メモリであつ
て、この正弦関数メモリ18は加算器16から
出力される加算値「nq・(R+ΔRN)+ΔLN
」をメモリアドレスデコーダ17でデコード
して得たアドレス信号によつてアドレスされる
ことにより正弦波形−周期の各サンプル点振幅
値のうち加算値「nq・(R+ΔRN)+ΔLNo
に対応するサンプル点振幅値が各部分音の正弦
振幅値 sinπ/w{nq・(R+ΔRN)+ΔLNo} として時分割的に順次読み出される。 18は楽音信号の発生周期毎に異なる各部分
音成分に対する振幅係数CNoを出力する振幅係
数メモリであつて、この振幅係数メモリ18は
w個のメモリアドレスからなる複数個のメモリ
ブロツクMB0〜MBiを有し、このメモリブロツ
クMB0〜MBiの各アドレスには次の第3表に示
すようにメモリブロツク毎に異なる各部分音別
の振幅係数CNoが記憶されている。
【表】 そして、この振幅係数メモリ18は複数個の
メモリブロツクMB0〜MBNのうちいずれか1つ
が前記発生周波数情報Nによつてアドレスされ
ることにより指定され、さらにこの指定された
メモリブロツクの各アドレスをメモリアドレス
制御回路13から出力されるアドレス信号An
(n:1〜w)によつて順次アドレスされるこ
とにより楽音信号の発生周期毎に異なる各部分
音に対する振幅係数CNoが読み出される。 ところでこの場合、振幅係数メモリ18の各
メモリブロツクMB0〜MBiの記憶内容を前述の
位相情報メモリ14の場合と同様に、複数のメ
モリブロツクにおいて共通化すれば読み出され
る振幅係数CNoは楽音信号発生周期の複数周期
毎に変化するものとなる。換言すれば、振幅係
数メモリ18の記憶内容を適宜設定することに
より、指定された楽音信号発生周期毎に異なる
各部分音別の振幅係数CNoを発生させることが
できる。 19は正弦関数メモリ17から順次時分割的
に出力される各楽音波形サンプル点における各
部分音の正弦振幅値 sinπ/w{nq・(R+ΔRN)+ΔLNo} と振幅係数メモリ18から順次時分割的に出力
される各部分音に対する振幅係数CNoとを乗算
して各部分音の振幅値 FNo=CNo・sinπ/w{nq・(R+ΔRN)+ΔLNo} を出力する高調波振幅乗算器である。 この場合、正弦振幅値 sinπ/w{nq・(R+ΔRN)+ΔLNo} は、クロツクパルスtcの発生毎に各次数に関す
るものが正弦関数メモリ17から順次時分割的
に読み出されるものであり、また振幅係数CNo
はクロツクパルスtcの発生毎に各次数に関する
ものが振幅係数メモリ18から順次時分割的に
読み出されるものである。このため、各次数毎
の部分音の正弦振幅値 sinπ/w{nq・(R+ΔRN)+ΔLNo} と振幅係数CNoとは互に同期関係となつてい
る。 20は高調波振幅乗算器19から順次出力さ
れる各部分音の振幅値FNoを各楽音波形サンプ
ル点毎(計算区間タイミング信号txの発生毎)
に累算するアキユムレータであつて、その出力
に得られる累算値
【式】 は計算区間タイミング信号txの発生毎にゲート
21を介してDA変換器22に供給される。ま
た、このアキユムレータ20は計算区間タイミ
ング信号txによつてリセツトされ、以後同様な
累算動作を繰り返す。 22はゲート21を介して供給される累算値
【式】 (楽音信号のあるサンプル点における振幅値に
相当する)を対応するアナログの楽音信号に変
換するDA変換器であつて、このDA変換器22
から出力される楽音信号はサウンドシステム2
3から楽音として発音される。 (2) 動作説明 以上のように構成された電子楽器において、
鍵盤部である鍵が押鍵されると、キースイツチ
回路1の対応するキースイツチがオンしてこの
キースイツチに対応する出力線に“1”信号が
出力される。この時、キースイツチ回路1から
は、いずれかの鍵が押鍵されたことを表わすキ
ーオン信号KONが出力される。 キースイツチ回路1から出力される前記
“1”信号は、周波数ナンバメモリ3にアドレ
ス信号として供給され、これによつて周波数ナ
ンバメモリ3から押下鍵の音高に対応した周波
数ナンバRが読み出される。 一方、キースイツチ回路1から出力されるキ
ーオン信号KONはワンシヨツト回路2にトリ
ガ信号として与えられ、これによつてワンシヨ
ツト回路2からキーオン信号KONに立上り部
分に同期した狭いパルス幅のキーオンパルス
KONPが出力される。このワンシヨツト回路2
から出力されるキーオンパルスKONPは、カウ
ンタ12およびメモリアドレス制御回路13に
対しリセツト信号として供給される。これによ
つて、カウンタ12およびメモリアドレス制御
回路13はリセツトされ、押鍵開始時における
カウンタ12の出力、すなわち発生周期数情報
Nは「N=0」となり、メモリアドレス制御回
路13の出力、すなわちアドレス信号Anは
「An=0」となる。 今仮りに、変更周波数ナンバメモリ6の各ア
ドレスに記憶されている変更周波数ナンバΔR
Nが次の第4表に示すようなものであるとする
と、押鍵開始時において変更周波数ナンバメモ
リ6からは発生周期数情報「N=0」に対応す
る変更周波数ナンバΔR0が読み出される。
【表】
【表】 このようにして押下鍵音高に対応した周波数
ナンバRが周波数ナンバメモリ3から読み出さ
れ、また「N=0」の発生周期情報Nに対応し
た変更周波数ナンバΔR0が変更周波数ナンバ
メモリ6から読み出されると、加算器7はこれ
ら2つの周波数ナンバRおよびΔR0を加算
し、その加算値「R+ΔR0」を押下鍵音高に
対応し、かつ楽音信号発生周期毎に異なる楽音
信号発生周期別の周波数ナンバ「R+ΔR0
として出力する。この楽音信号発生周期別の周
波数ナンバ「R+ΔR0」は、カウンタ5から
出力される計算区間タイミング信号txの発生毎
にゲート8を介して基本波位相増分値加算器9
に供給され、ここにおいて計算区間タイミング
信号txの発生毎に1・(R+ΔR0)、2・(R+
ΔR0)、3・(R+ΔR0)、………という具合に
順次増加する累算値q・(R+ΔR0)が算出さ
れる。この算出された累算値q・(R+ΔR0
は、クロツクパルスtcの発生毎にゲート10を
介して高調波位相増分値加算器11へ供給さ
れ、ここにおいて第1次〜第n次までの各部分
音の位相を指定するための累算値nq・(R+Δ
R0)が算出される。この高調波位相増分値加算
器11において算出された累算値nq・(R+Δ
R0)は、加算器15において位相情報メモリ1
4から出力される「N=0」の発生周期数情報
Nに対応した各部分音別の位相情報ΔL0n(Δ
L01〜ΔL0w)と各部分音毎(各次数毎)に順
次加算される。累算値nq・(R+ΔR0)と位相
情報ΔL0nとを加算するということは、正弦波
形−周期のあるサンプル点においてnq・(R+
ΔR0)で指定される第n次部分音の位相をΔ
L0nで示される位相だけシフトしていることを
意味する。従つて、加算器15の出力に得られ
る加算値「nq・(R+ΔR0)+ΔL0n」をメモリ
アドレスデコーダ16においてデコードし、こ
のデコード出力をアドレス信号として正弦関数
メモリ17に供給すると、正弦関数メモリ17
からは前記加算値「nq・(R+ΔR0)+ΔL0n」
に対応した正弦関数値 sinπ/w {nq・(R+ΔR0)+ΔL0n}が読み出される。
つまり、正弦関数メモリ17からは、正規の正
弦振幅値 inπ/wnqR に対し、各部分音の周波数が変更周波数ナンバ
ΔR0で指定される周波数だけシフトされると
共に、各部分音の位相が位相情報ΔL0nで指定
される位相だけシフトされた正弦振幅値 sinπ/w {nq・(R+ΔR0)+ΔL0n}が読み出される。
そして、この正弦関数メモリ17から順次出力
される各部分音の正弦関数値 sinπ/w{nq・(R+ΔR0)+ΔL0n} は高調波振幅乗算器19に供給され、ここにお
いて振幅係数メモリ18から順次出力される
「N=0」の発生周期数情報Nに対応した各部
分音の振幅係数C0n(C01〜C0w)と各部分音毎
(各次数毎)に順次乗算され、これによつ各部
分音の振幅値F0n(F01〜F0w)が設定される。
そして、このw個の振幅値F01〜F0wはアキユ
ムレータ20において累算され、その累算値
【式】 は計算区間タイミング信号txの発生毎にゲート
21を介してDA変換器22に供給され、対応
するアナログの楽音信号に変換される。 このようにして周波数ナンバメモリ3から出
力される周波数ナンバRと、変更周波数ナンバ
メモリ6から出力される変更周波数ナンバΔ
R0と、位相情報メモリ14から出力される位
相情報ΔL0n(ΔL01〜ΔL0w)と、振幅係数メ
モリ18から出力される振幅係数C0n(C01
C0w)とによつて楽音信号の第1回目の発生周
期の各楽音信号サンプル点における各部分音の
振幅値が順次形成されるが、一定時間後の第k
計算区間において基本波位相増分値加算器9に
おける累算値q・(R+ΔR0)が該加算器9の
モジユロ(法)を越えてオーバーフローする
と、すなわち楽音信号の第1回目の発生周期に
おける各楽音波形サンプル点振幅値の計算が終
了して第2回目の発生周期に移ると、該加算器
9のキヤリイ出力端子(CA)からキヤリイ信
号CAが出力される。すると、このキヤリイ信
号CAによつてカウンタ12の内容が「0」か
ら「1」へ変化し、該カウンタ12から「1」
の新たな発生周期数情報Nが出力される。これ
によつて、位相情報メモリ14からは発生周期
数情報「N=1」に対応したメモリブロツク
MB1の各アドレスに記憶されている各部分音別
の位相情報ΔL1n(ΔL11〜Δ1w)が読み出さ
れるようになり、また振幅係数メモリ18から
は発生周期数情報「N=1」に対応したメモリ
ブロツクMB1の各アドレスに記憶されている各
部分音別の振幅係数C1n(C11〜C1w)が読み出
されるようになる。この結果、第2周期目の最
初の計算区間においては、この位相情報メモリ
14および振幅係数メモリ18からそれぞれ読
み出された新たな位相情報ΔL1n(ΔL11〜Δ
L1w)および振幅係数C1n(C11〜C1w)に基づ
き各楽音波形サンプル点振幅値が算出される。 この場合、発生周期数情報Nが「0」から
「1」に変化すると、変更周波数ナンバメモリ
6からはこの発生周期数情報「N=1」に対応
した変更周波数ナンバΔR1が読み出される
が、ゲート8が計算区間タイミング信号txの発
生毎にオンするため、この時の変更周波数ナン
バΔR1は次のタイミングの計算区間において
有効な意味をもつものとなる。そして、次の第
「k+1」計算区間になると、基本波位相増分
値加算器9に供給される周波数ナンバ「R+Δ
N」のΔRNは、発生周期数情報「N=1」で
指定される変更周波数ナンバメモリ6のアドレ
スに記憶されている「ΔR1」(第4表参照)と
なり、この新たな入力周波数ナンバ「R+Δ
R1」によつて累算値q・(R+ΔR1)算出され
る。そして、基本波位相増分値加算器9から次
のキヤリイ信号CAが発生するまでの間、発生
周期数情報「N=1」に対応した変更周波数ナ
ンバΔR1、変更位相情報ΔL1n、振幅係数C1n
を用いて第2周期目の楽音信号が発生される。
従つて、このようにして得られる楽音信号は、
その発生周期毎に各部分音の周波数および位相
ならびに各部分音の振幅係数が変化するため、
これをサウンドシステム23から楽音として発
音させた場合には自然楽器音に極めて近似した
豊かな楽音となる。とくに、この実施例におい
ては、楽音信号の発生周期毎に変化させる情報
ΔRN,ΔLNo、ΔCNoを個別に設定可能であ
るため、これらの情報ΔRN,ΔLNoを個々
別々に選択設定しながら発音させることによつ
て自然楽器音のシユミレーシヨンを行うことが
できる。 なお、上述の実施例において、カウンタ12
から出力される発生周期数情報Nで変更周波数
ナンバメモリ6、位相情報メモリ14および振
幅係数メモリ18をアドレスするにつき、発生
周期数情報Nの最下位ビツトを除く他のビツト
のみで該メモリ6,14および18をアドレス
するようにすれば、メモリ6,14および18
からそれぞれ読み出される情報ΔRN,ΔLNo
およびCNoは楽音信号発生周期の2周期毎に変
化するものとなり、また発生周期数情報Nの下
位2ビツトを除く他のビツトのみでメモリ6,
14および18をアドレスするようにすれば、
各情報ΔRN,ΔLNoおよびCNoは楽音信号発
生周期の4周期毎に変化するものとなる。この
場合、各メモリ6,14および18をアドレス
する発生周期数情報Nの態様を、例えばメモリ
6は情報Nの下位2ビツトを除く他のビツトの
みでアドレスし、メモリ14は情報Nの最下位
ビツトを除く他のビツトのみでアドレスし、メ
モリ18は情報Nの全ビツトを用いてアドレス
するという具合に異ならせば、情報ΔRN,Δ
No,CNoの変化の周期を異ならせることがで
きる。 また、上記実施例において、基本波位相増分
値加算器9から出力されるキヤリイ信号CAを
適宜の分周比(例えば1/2、1/3、1/
4、………1/7………)の分周器を介してカ
ウンタ12に加えるようにすれば、上記メモリ
6,14および18から読み出される情報ΔR
N,ΔLNoおよびCNoをこの分周比に対応した
楽音信号発生周期毎に変化させることが可能と
なる。 D この発明の他の実施例を示す楽音信号発生装
置 (1) 構成説明 第2図はこの発明による楽音信号発生装置の
他の実施例を用いた電子楽器を示すブロツク図
であつて、第1図に示した電子楽器との基本的
な相違点は、各部分音の正弦振幅値を各部分音
に対応して並列的に設けられた正弦関数メモリ
から読み出すようにしていることである。な
お、この実施例では部分音数を16としている。 第2図において、100は鍵盤部に設けられ
たキースイツチ回路であつて、鍵盤部の各鍵に
対応したキースイツチを有し、ある鍵が押鍵さ
れると対応するキースイツチが動作し、その出
力から出該押下鍵を表わすキーコードKCを出
力すると共に、いずれかの鍵が押鍵されたこと
を示すキーオン信号KONを出力する。101
は、第1図に示したワンシヨツト回路2と同一
機能のワンシヨツト回路であつて、キースイツ
チ回路100から出力されるキーオン信号
KONの立上りでトリガされ狭いパルス幅のキ
ーオンパルスKONPを出力する。103は第1
図に示した周波数ナンバメモリ3と同様、各ア
ドレスに各鍵の音高に対応した周波数ナンバR
を記憶している周波数ナンバメモリであつて、
この周波数ナンバメモリ103はキースイツチ
回路100から出力されるキーコードKCによ
つてアドレスされてその出力から押下鍵音高に
対応した周波数ナンバRが読み出される。 104は第1図に示した加算器7と同様、周
波数ナンバメモリ103から読み出された周波
数ナンバRと後述する変更周波数ナンバメモリ
113から読み出された変更周波数ナンバΔR
Mとを加算し、その加算値「R+ΔRM」を押下
鍵音高に対応し、かつ楽音信号の指定された発
生周期毎に異なる周波数ナンバ「R+ΔRM
として出力する加算器、105は加算器104
から出力される周波数ナンバ「R+ΔRM」を
クロツクパルスφのタイミングで順次累算し、
各部分音の計算すべきサンプル点位相を指定す
る累算値q・(R+ΔRM)〔q=1、2、3…
……〕を出力する累算器であつて、該累算器1
05は累算値q・(R+ΔRM)がモジユロ
(法)を越えるとそのキヤリイ出力端子CAから
楽音波形の一周期に相当するキヤリイ信号CA
を出力し、以後は同様な累算動作を繰り返し行
う。 106は第1図に示したカウンタ12と同
様、累算器105から出力されるキヤリイ信号
CAをカウントし、そのカウント出力を楽音信
号の発生周期数を表わす発生周期数情報Nとし
て出力する第1の周期数情報発生手段としての
カウンタであつて、このカウンタ106は次の
(a)または(b)の条件下においてリセツトされる。 (a) 押鍵開始時においてワンシヨツト回路10
1から出力されるキーオンパルスKONPがオ
アゲート107を介してリセツト信号として
入力されたとき。 (b) 後述する比較器109から一致信号AEQB
がオアゲート107を介してリセツト信号と
して入力されたとき。 108は変更周波数ナンバΔRMおよび後述
する各部分音に対する振幅係数CM1〜CM16
楽音信号発生周期の何周期目に切換え変更すべ
きかを示すデータ切換え周期数値を記憶してい
るデータ切換え周期数メモリであつて、このデ
ータ切換え周期数値メモリ108はキースイツ
チ回路100から出力されるキーコードKCに
よつてアドレスされることにより押下鍵音高に
対応したデータ切換え周期数値DCCが読み出
される。 109はカウンタ106から出力される発生
周期数情報Nとデータ切換え周期数メモリ10
8から出力されるデータ切換え周期数値値
DCCとを比較し、両者が一致した時に“1”
の一致信号AEQBを出力する比較器である。 110はアンドゲート111を介してカウン
ト入力端子Cpに供給される比較器109から
の一致信号AEQBをカウントし、そのカウント
出力を新たな楽音信号発生周期における変更周
波数ナンバΔRMおよび各部分音別の振幅係数
M1〜CM16を得るためのアドレス信号Mとし
て出力するカウンタであつて、このカウンタ1
10はワンシヨツト回路101から押鍵開始時
において出力されるキーオンパルスKONPによ
つてリセツトされた後アンド回路111を介し
て供給される一致信号AEQBを順次カウントす
る。そして、そのカウント値が最大値に達する
と(全ビツトが“1”になると)、このカウン
タ110の全ビツト出力を入力とするナンドゲ
ート112から“0”の最大値検出信号MAX
が出力され、この最大値検出信号MAXがアン
ドゲート111にインヒビツト信号として入力
されるため、以後におけるカウント動作は停止
する。 113は第1図に示した変更周波数ナンバメ
モリ6と同様に、各アドレスにそれぞれ異なる
変更周波数ナンバΔRMを記憶している変更周
波数ナンバメモリであつて、この変更周波数ナ
ンバメモリ113はカウンタ110から出力さ
れるアドレス信号Mによつてアドレスされてそ
の出力から指定された楽音信号発生周期毎に異
なる変更周波数ナンバΔRMが読み出される。 114は各アドレスにそれぞれ異なる各部分
音に対する1組の振幅係数CM1〜CM16を記憶
している振幅係数メモリであつて、この振幅係
数メモリ114はカウンタ110から出力され
るアドレス信号Mによつてアドレスされてその
出力から指定された楽音信号発生周期毎に異な
る一組の各部分音成分に対する振幅係数CM1
M16が並列的に読み出される。 115〜11516は第1次〜第16次部分音
に対応して設けられ、各アドレスに各次数nに
対応したn周期の正弦波形のサンプル点振幅値
を記憶している正弦関数メモリであつて、これ
らの正弦関数メモリ115〜11516は累算
器105から出力される累算値q(R+ΔR
M)によつてアドレスされることにより各部分
音の正弦波形振幅値 sin2π/Q・q(R+ΔRM) が読み出される。ここで、Qは正弦波数−周期
のサンプル点数を示す数値である。 116〜11616は、正弦関数メモリ11
〜11116からそれぞれ出力される各部分
音の正弦波形振幅値 sin2π/Q・q(R+ΔRM) と、振幅係数メモリ114から出力される各部
分音の振幅係数CM1〜CM16とをそれぞれ乗算
して各部分音の振FM1〜FM16の設定を行う乗
算器である。 117は乗算器116〜11616は各出力
に得られた各部分音の振幅値 FM1=CM1・sin2π/Q・q(R+ΔRM)〜FM16= CM16・sin2π/Q・q(R+ΔRM) を加算する加算器である。 118は発生楽音の振幅エンベロープを制御
するためのエンベロープ波形信号EVを出力す
るエンベロープ波形発生器であつて、キースイ
ツチ回路100からキーオン信号KONの発生
に動作して所望のエンベロープ波形信号EVを
出力する。 119は加算器117から出力される各部分
音の合成振幅値
【式】 と前記エンベロープ波形信号EVとを乗算する
乗算器であつて、この乗算器119の出力はサ
ウンドシステム120においてアナログ楽音信
号に変換された後、楽音として発音される。 (2) 動作説明 以上のように構成された電子楽器において、
鍵盤部である鍵が押鍵されると、キースイツチ
回路100の対応するキースイツチがオンして
当該押下鍵を表わすキーコードKCが出力され
る。この時、キースイツチ回路1からは、いず
れかの鍵が押鍵されたことを表わすキーオン信
号KONが出力される。 キースイツチ回路100から出力されるキー
オン信号KONは、ワンシヨツト回路101に
トリガ信号として供給され、これによつてワン
シヨツト回路101からキーオン信号KONの
立上り部分に同期したキーオンパルスKONPが
出力される。このキーオンパルスKONPは、オ
アゲート107を介してカウンタ106のリセ
ツト信号として供給されると共に、カウンタ1
10のリセツト信号として供給される。これに
よつて、カウンタ106およびカウンタ110
はリセツトされ、カウンタ106から出力され
る発生周期数情報Nは「N=0」となり、また
カウンタ110から出力されるアドレス信号M
は「M=0」となる。 一方、キースイツチ回路100から出力され
るキーコードKCは周波数ナンバメモリ103
およびデータ切換え周期数メモリ108にアド
レス信号として供給され、周波数ナンバメモリ
103から押下鍵音高に対応した周波数ナンバ
Rが読み出され、またデータ切換え周期数メモ
リ108から押下鍵音高に対応したデータ切換
え周期数値DCCが読み出される。 周波数ナンバメモリ103から読み出された
周波数ナンバRは、加算器104において変更
周波数ナンバメモリ113から出力される変更
周波数ナンバΔRMと加算された後、累算器1
05に供給される。この場合、変更周波数ナン
バメモリ113の各アドレスに記憶されている
変更周波数ナンバΔRMが次の第5表に示すよ
うなものであるとすると、楽音信号の第1回目
の発生周期においてはカウンタ110から出力
されるアドレス信号Mが「M=0」となつてい
るため、変更周波数ナンバメモリ113からは
このアドレス信号≪M=0」に対応する変更周
波数ナンバΔR0が読み出される。
【表】 従つて、楽音信号の第1回目の発生周期にお
いて加算器104から出力される周波数ナンバ
「R+ΔRM」は「R+ΔR0」となり、この周
波数ナンバ「R+ΔR0」が累算器105に供
給される。すると、累算値105は、この周波
数ナンバ「R+ΔR0」をクロツクパルスφの
発生タイミングで順次累算値し、1・(R+Δ
R0)、2・(R+ΔR0)、3・(R+ΔR0)………
という具合に順次変化する累算値q・(R+Δ
R0)を出力する。この累算値q・(R+ΔR0
は、正弦関数メモリ115〜11516にアド
レス信号として並列的に供給され、これによつ
て正弦関数メモリ115〜11516から第1
次〜第16次の各部分音の正弦波形振幅値 sin2π/Q・q(R+ΔR0) が読み出される。正弦関数メモリ115〜1
1516から読み出された各部分音の正弦振幅値 sin2π/Q・q(R+ΔR0) は、乗算器116〜11616において対応す
る次数の振幅係数CM1〜CM16と乗算されて振
幅値の設定が行なわれる。この場合、振幅係数
メモリ114の各アドレスに記憶されている振
幅係数CM1〜CM16が次の第6表に示すような
ものであるとすると、楽音信号の第1回目の発
生周期においてはカウンタ110から出力され
るアドレス信号Mが「M=0」となつているた
め、振幅係数メモリ114からはアドレス信号
「M=0」に対応する振幅係数C01〜C016が読み
出される。
【表】 従つて、楽音信号の第1回路の発生周期にお
いて乗算器116〜11616から出力される
各部分音の振幅値M1〜FM16は、 F01=C01×sin2π/Q・q・(R+ΔR0)、F02=C02
・ sin2π/Q・q・(R+ΔR0)、………F016=C016・s
in 2π/Q・q(R+ΔR0) となる。そして、これら各部分音の振幅値F01
〜F016は加算器117において加算され、その
合成振幅値
【式】 が乗算器119に供給される。乗算器119
は、加算器117から供給される楽音信号の第
1回目の発生周期のあるサンプル点おける合成
振幅値
【式】 とエンベロープ波形発生器118から出力され
るエンベロープ波形信号EVとを乗算して振幅
エンベロープの設定を行い、その乗算値
【式】 をサウンドシステム120に供給する。 このようにして楽音信号の第1回目の発生周
期の各サンプル点における振幅値がクロツクパ
ルスφの発生タイミングで順次算出されるが、
累算器105における累算値q(R+ΔR0)が
オーバーフローすると、すなわち楽音信号の第
1回目の発生周期における各サンプル点の楽音
波形振幅値の算出処理が終了すると、累算器1
05からキヤリイ信号CAが出力される。この
キヤリイ信号CAはカウンタ106に供給さ
れ、これによつてカウンタ106から出力され
る発生周期数情報Nは「N=1」となる。カウ
ンタ106から出力される発生周期情報Nは比
較器109においてデータ切換え周期数メモリ
108から出力されるデータ切換え周期数値
DCCと比較されるが、この時のデータ切換え
周期数値DCCが例えば「DCC=2」となつて
いるとすると、この場合発生周期数情報Nが
「N=1」であるので比較器109からは一致
信号AEQBは出力されない。したがつて、カウ
ンタ110から出力されるアドレス信号Mは
「M=0」のまま変化せず、変更周波数ナンバ
メモリ113および振幅係数メモリ114から
は変更周波数ナンバΔR0および振幅係数C01
C016が読み出され続ける。この結果、、楽音信
号の第2回目の発生周期(第2周期目)におい
ては、上述の第1周期目と同様にして変僅周波
数ナンバΔR0および振幅係数C01〜C016に基づ
き楽音波形振幅値の算出が行なわれる。そし
て、第2周期目の楽音波形振幅値の算出処理に
終了して累算器105からキヤリイ信号CAが
出力されると、カウンタ106から出力される
発生周期数情報Nは「2」となる。したがつ
て、発生周期数情報Nが「N=2」となつた時
点において、すなわち第2周期目の楽音波形振
幅値の算出処理が終了した時点において比較器
109から一致信号AEQBが出力される。この
比較器109から出力され一致信号AEQBは、
アンドゲート111を介してカウンタ110に
供給される。すると、カウンタ110から出力
されるアドレス号Mは「0」から「1」に変化
し、これに伴つて変更周波数ナンバメモリ11
3および振幅係数メモリ114からはこのアド
レス信号「M=1」に対応した新たな変更周波
数ナンバΔR1(第5表参照)および振幅係数
C11〜C116(第6表参照)がそれぞれ読み出さ
れる。 一方、比較器109から出力される一致信号
AEQBはオアゲート107を介してカウンタ1
06にもリセツト信号として供給される。この
ため、カウンタ106は第2周期目の楽音波形
振幅値の算出処理が終了した時点においてリセ
ツトされ、再び「0」の発生周期数情報Nを出
力する。 そして、以後の第3周期および第4周期にお
いては、変更周波数ナンバ113および振幅係
数メモリ114からそれぞれ出力される新たな
変更周波数ナンバΔR1および振幅係数C11
C116を用いて第3周期目および第4周期目の楽
音波形振幅値が前述の場合と同様に算出され
る。そして、カウンタ106から出力される発
生周期数情報Nが再び「N=2」となると、す
なわち第4周期目の楽音波形振幅値の算出処理
が終了すると、比較器109から再び一致信号
AEQBが出力されてカウンタ110のカウント
値が更新される。すなわち、楽音信号の発生周
期数がデータ切換え周期数値DCCで指定され
た周期数に達する毎に、カウンタ110は比較
器109から出力される一致信号AEQBによつ
てそのカウント値が順次更新される。これによ
つて、アドレス信号Mはデータ切換え周期数値
DCCに指定された楽音信号の発生周期数毎に
順次変化するものとなり、これに伴い変更周波
数ナンバメモリ113および、振幅係数メモリ
114からそれぞれ出力される変更周波数ナン
バΔRMおよび振幅係数CM1〜CM16もデータ切
換え周期数値DCCで指定された楽音信号の発
生周期数毎に変化するものとなり、この変化す
る変更周波数ナンバΔRMおよび振幅係数CM1
〜CM16を用いて各周期における楽音波形振幅
値が算出される。そして、カウンタ110のカ
ウント値が最大値に達すると、ナンドゲート1
12から“0”の最大値検出信号MAXが出力
されるため、カウンタ110のカウント動作は
以後において停止されて最大値を保持する。従
つて、データ切換え数値DCCが例えば「DCC
=2」に設定されているとすると、変更周波数
ナンバメモリ113および振幅係数メモリ11
4からそれぞれ出力される変更周波数ナンバΔ
Mおよび振幅係数CM1〜CM16は押鍵開始時か
らカウンタ110のカウント値(アドレス信号
M)が最大値に達するまでの間、2周期毎に変
化するものとなり、これ以後においては最大値
アドレスの記憶内容が連続的に出力される。こ
の場合、データ切換え数値DCCは押下鍵音高
に応じて変化するものであるため、変更周波数
ナンバΔRMおよび振幅係数CM1〜CM16の変化
周期は押下鍵音高に応じて変化するものとな
る。 従つて、このように指定された楽音信号発生
周期数毎に変化する変更周波数ナンバΔRM
よび振幅係数CM1〜CM16を用いて各周期にお
ける楽音波形振幅値を繰り返し算出することに
より、その楽音信号は周波数および振幅値が指
定された楽音信号発生周期数毎に変化するもの
となり、この楽音信号をサウンドシステム12
0において楽音として発音させると、その発生
楽音が自然楽器音に極めて近似した楽音とな
る。 なお、この実施例においては各部分音成分の
周波数および振幅のみ指定された楽音信号発生
周期数毎に変化させるようにしたが、第3図に
その要部を示すように、正弦関数メモリ115
〜11516からそれぞれ読み出される各部分
音の正弦波形振幅値 sin2π/Qq・(R+ΔRM) をクロツクパルスφの発生周期で順次シフトす
る複数ビツトYステージのシフトレジスタ13
0aと、このシフトレジスタ130aの各ステ
ージ出力のうち1つを位相情報メモリ140か
ら出力される各部分音別の位相情報ΔLY1〜Δ
Y16に基づいて選択出力するセレクタ130
bとからなるフエーズシフタ130〜130
16を正弦関数メモリ115〜11516と乗算
器116〜11616との間に設ければ、各部
分音の位相を正規の位相に比べて位相情報ΔL
Y1〜ΔLY16によつて指定された位相だけシフ
トさせることができる。。この場合、位相情報
メモリ140は変更周波数ナンバ113および
振幅係数メモリ114と同様にカウンタ110
から出力されるアドレス信号Mによつてアドレ
スされるものである。 ところで、各部分音の位相を指定された楽音
信号発生周期数毎に変化させる手段として、上
述したフエーズシフタ130〜13016を用
いるかわりに次のようにしてもよい。すなわ
ち、第2図の累算器105と正弦関数メモリ1
15〜11516との間にそれぞれ加算器を設
け、この各加算器の一方入力に累算器105か
ら出力される累算値q(R+ΔRM)を共通に
加えるとともに、その他方入力に第3図の位相
情報メモリ140から出力される各位相情報Δ
M1〜ΔLM16をそれぞれ加えるようにしても
良い。 また、正弦関数メモリ115〜〜11516
を読み出すためのアドレス信号を形成する手段
として、周波数ナンバRと変更周波数ナンバΔ
Mとの加算値「R+ΔRM」を累算器105で
繰り返し累算して累算値q(R+ΔRM)を形
成するかわりに次のようにしてもよい。すなわ
ち、第2図に示す周波数ナンバメモリ103を
キースイツチ回路100から出力されるキーコ
ードKCに基づき押下鍵音高に対応した周波数
のノートクロツク信号を発生するノートクロツ
ク発生器に置換し、また累算値105を上記ノ
ートクロツク発生器から発生されるノートクロ
ツク信号をカウントするカウンタに置換する。
更に変更周波数ナンバメモリ113から出力さ
れる変更周波数ナンバΔRMを上記ノートクロ
ツク発生器に加えて変更周波数ナンバΔRM
より発生されるノートクロツク信号の周波数を
若干変化させるようにする。そして、上記カウ
ンタのカウント出力を上記正弦関数メモリ11
〜11516にアドレス信号として加えるよ
うにするものである。なお、この場合のノート
クロツク信号発生器としては、例えばキーコー
ドKCおよび変更周波数ナンバΔRMをそれぞれ
DA変換器に入力して対応するアナログ電圧に
変換した後この両アナログ電圧を加算し、そし
てこの加算されたアナログ電圧で電圧制御型可
変周波数発振器を駆動するように構成すればよ
い。 E この発明の効果 以上説明したようにこの発明による楽音信号発
生装置は、楽音の音色を楽音周期に同期して時間
変化させるようにしたため、楽音信号の波形形状
が所定周期毎に変化して自然楽器音に極めて近似
した楽音を発音させることができる。とくに、各
部分音の振幅や位相または周波数を変化させるた
めの情報を個々別々に選択設定しながら発音させ
ることによつて自然楽器音のシユミレーシヨンを
簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による楽音信号発生装置の一
実施例を示すブロツク図、第2図はこの発明によ
る楽音信号発生装置の他の実施例を示すブロツク
図、第3図は第2図に示した楽音信号発生装置の
応用例の要部を示すブロツク図である。 1,100……キースイツチ回路、2,101
……ワンシヨツト回路、3,103……周波数ナ
ンバメモリ、6,113……変更周波数ナンバメ
モリ、7,104……加算器、9……基本波位相
増分値加算器、12,106……カウンタ、1
4,140……位相情報メモリ、18,114…
…振幅係数メモリ、105……累算器、108…
…データ切換え周期数メモリ、109……比較
器、110……カウンタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 発生すべき楽音信号の音高に対応した基本波
    およびその高調波の各部分音を形成し、この各部
    分音をそれぞれ所望のレベルに振幅設定して合成
    することによつて楽音信号を発生する部分音合成
    方式の楽音信号発生装置において、 上記楽音信号の音高に対応する繰返し周期の周
    期信号を発生する周期信号発生手段と、 上記周期信号を計数し、その計数出力を上記楽
    音信号の発生周期数を表わす楽音信号周期数情報
    として出力する第1の周期数情報発生手段と、 上記各部分音に対する1組の振幅係数を発生す
    る振幅係数発生手段と、 所望の切換え周期数を表わす切換え周期数情報
    を発生する第2の周期数情報発生手段と、 上記楽音信号周期数情報が上記切換え周期数情
    報と一致したことを検出して上記第1の周期数情
    報発生手段の計数出力を初期設定するとともに、
    上記振幅係数発生手段が発生する1組の振幅係数
    を変更制御する制御手段と と設け、 上記振幅係数発生手段から発生される振幅係数
    に基づき上記各部分音の振幅設定を行なうように
    したことを特徴とする楽音信号発生装置。 2 前記切換え周期数情報を発生すべき楽音信号
    の音高に応じて変更することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の楽音信号発生装置。 3 発生すべき楽音信号の音高に対応した基本波
    およびその高調波の各部分音を形成し、この各部
    分音をそれぞれ所望のレベルに振幅設定して合成
    することによつて楽音信号を発生する部分音合成
    方式の楽音信号発生装置において、 上記楽音信号の音高に対応する繰返し周期の周
    期信号を発生する周期信号発生手段と、 上記周期信号を計数し、その計数出力を上記楽
    音信号の発生周期数を表わす周期数情報として出
    力する周期数情報発生手段と、 上記周期数情報に基づき、指定された楽音信号
    発生周期毎に異なる上記各部分音に対する1組の
    振幅係数を発生する振幅係数発生手段と、 上記周期数情報に基づき、指定された楽音信号
    発生周期毎に異なる上記各部分音に対する1組の
    位相情報を発生する位相情報発生手段と、 上記振幅係数により上記各部分音の振幅設定を
    行なう部分音振幅設定手段と、 上記位相情報により上記各部分音の位相制御を
    行なう部分音位相制御手段と、 を具備してなる楽音信号発生装置。 4 発生すべき楽音信号の音高に対応した基本波
    およびその高調波の各部分音を形成し、この各部
    分音をそれぞれ所望のレベルに振幅設定して合成
    することによつて楽音信号を発生する部分音合成
    方式の楽音信号発生装置において、 上記楽音信号の音高に対応する繰返し周期の周
    期信号を発生する周期信号発生手段と、 上記周期信号を計数し、その計数出力を上記楽
    音信号の発生周期数を表わす周期数情報として出
    力する周期数情報発生手段と、 上記周期数情報に基づき、指定された楽音信号
    発生周期毎に異なる上記各部分音に対する1組の
    振幅係数を発生する振幅係数発生手段と、 上記周期数情報に基づき、指定された楽音信号
    発生周期毎に異なる変更周期波数情報を発生する
    変更周波数情報発生手段と、 上記振幅係数により上記各部分音の振幅設定を
    行なう部分音振幅設定手段と、 上記変更周波数情報により上記各部分音の基本
    周波数を変更制御する部分音周波数制御手段と を具備してなる楽音信号発生装置。
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JPS51104333A (ja) * 1975-03-11 1976-09-16 Kawai Musical Instr Mfg Co
JPS5480114A (en) * 1977-12-09 1979-06-26 Nippon Gakki Seizo Kk Electronic musical instrument

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