JPS6261098A - 電子楽器における楽音発生装置 - Google Patents

電子楽器における楽音発生装置

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JPS6261098A
JPS6261098A JP60202211A JP20221185A JPS6261098A JP S6261098 A JPS6261098 A JP S6261098A JP 60202211 A JP60202211 A JP 60202211A JP 20221185 A JP20221185 A JP 20221185A JP S6261098 A JPS6261098 A JP S6261098A
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(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に関し、特にデジタルフィルタによ
り原波形信号を発生し、時変デジタルフィルタにより波
形信号形成を行う楽音発生方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
従来デジタル回路によって楽音を発生させる電子楽器の
開発が盛んに行われている。その実現方法を大別すると
、(イ)減算方式、(ロ)加算合成方式、(ハ)変調合
成方式、(ニ)波形読み出し合成方式9等がある。
前記(イ)の減算方式は矩形波や鋸歯状波など高調波を
豊富に含んだ原波形信号を、デジタルフィルタを用いて
所望の波形信号を得る方式である。
しかしこの方式はデジタルフィルタの回路規模が大きく
なる問題を有する。
前記(II)の加算合成方式は基本波及び高調波の正弦
波をデジタル回路で発生し、そのデジタル波形信号を合
成して所望の波形信号を得る方式である。しかしこの方
式は所望の部分音構成の波形信号を得る場合には必要と
する部分音の種類数の計算チャンネルを必要とする。さ
らに、各部分音の振幅の時間変化を得るためには、各部
分音ごとに振幅を制御する回路が必要となり回路規模が
大きくなる問題を有する。
前記(ハ)の変調合成方式はFM変調合成方式に代表さ
れるものであり、搬送波と変調波の2個の正弦波を用い
て周波数比、変調深さを変えることにより各部分音を変
化させる方式である。この方式は各部分音をある程度制
御することは可能であるが、各部分音がベッセル関数的
に変化するため、スペクトル包絡がなめらかに変化する
波形信号を得ることが困難である。
前記(ニ)の波形読み出し合成方式は、あらかじめメモ
リ等に記憶されている波形データを順次、位相角に対応
して読み出して波形信号を発生する方式である。前記の
波形メモリに記憶されている波形データは楽音として発
生する楽音波形のデータであるため、その波形信号のス
ペクトルは固定となっていた。そのためスペクトルを変
化させるにはスペクトルの変化に対応した波形データを
メモリに記憶しておかなければならず、さらに、それを
順次スペクトルの変化に対応して読み出すための制御回
路を必要とする。そのため、メモリの容量は増大し制御
回路も複雑となる問題を存している。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記の問題を解決し、比較的小規模な回路で各
部分音を制御し、さらに容易にスペクトルを変化させる
ことの出来る電子楽器の楽音発生方法を提供することを
目的とする。
すなわち、原波形信号を発生する、デジタルフィルタと
、波形信号を成形する時変デジタルフィルタと、前記デ
ジタルフィルタ及び時変デジタルフィルタにおける演算
に使用する係数を複数組予め記憶しておく第1及び第2
の係数記憶部と、前記係数をそれぞれのデジタルフィル
タに供給することを制御する係数制御部と、各周波数成
分の振幅構成を選択する音色選択装置と、発生すべき波
形信号の周波数を制御する周波数制御部を設け、前記音
色選択装置と周波数制御部により選択される波形信号を
作り出すための係数を前記係数制御部の指令により前記
第1の係数記憶部から前記デジタルフィルタへ、前記第
2の係数記憶部から前記時変デジタルフィルタへ供給し
て波形信号を発生する。
なお、前記デジタルフィルタはオール・ポール型のフィ
ルタであり、その極を2N点単位円上に配置することに
より、N個の周波数成分をもつ原波形信号を発生する。
また前記時変デジタルフィルタは周期的な時変デジタル
フィルタであり、係数を周gpで動作することにより、
角周波数ω。の入力信号に対しω。+r2π/P ただしr=0.1.2−・・・P−1 で示されるP個の高調波成分を発生する。
さらに前記音色選択装置は発生する波形信号の基本周波
数成分及び各高調波成分の振幅の時間変化を選択する。
〔作 用〕 上述のように簡単な回路構成で任意の波形信号を発生さ
せ、かつスペクトルを容易に変化させることが出来る。
〔実施例〕
具体的実施例を説明する前に、この発明で利用するデジ
タルフィルタ並びに時変デジタルフィルタを用いた波形
発生方法について原理的に説明する。
まず原波形信号発生について説明する。第4図は従来か
ら知られている2次巡回型フィルタの一構成例である。
第4図において1,2が単位遅延量りの単位遅延素子で
、3,4が夫々の係数bI。
b2の重み付けを行う乗算器、5が加算器である。
このデジタルフィルタのシステム関数H(Z)は■ と表される。Zは単位遅延演算子である。このデジタル
フィルタの周波数特性はZ = e ”とおくことによ
り となる、一方このデジタルフィルタの極をRe’θ。
Re−”とおくと、それぞれの係数す、 、 b、は1
)+w 2Rcosθ b!=−R”  −・−・−・
(31と書き表すことができる。この極が単位円上R−
1に存在すれば、このフィルタは角周波数θで発振する
。この時、夫々の係数J、bzはtl+−2cosθ 
  bχ=−1・・・…・・・…(4)任意の角周波数
θの原波形信号を得るためには、係数す、の値を(4)
弐に従って変化させればよいことになる。
また、2N次の巡回型フィルタを用いることにより2N
点の極を単位円上に配置すれば、N個の角周波数を持つ
波形信号を得ることができる。
次に、波形信号成形に用いる時変デジタルフィルタにつ
いて説明する。
時変デジタルフィルタの出力y(n)は次、のように書
き表わすことができる。 x(n)は時変デジタルフィ
ルタの入力である。
y (n)−Σ h(n、a+) x(n−m)  ”
・・・旧・・(5)ここでh(n、F)はn−1時間前
にフィルタに入力された単位インパルスの時間nにおけ
るフィルタの応答、インパルス応答である。周期的な時
変デジタルフィルタではインパルス応答h(n、m)が
周期的に変化する。この周期をPとするとインパルス応
答には次の関係が成り立つ。
h (n+ l P、n+)=  h(n、m)   
 l :すべでの整数−−−−−−(6)h (n +
 m )は時間nに関して離散フーリエ級数展開(DF
S)することが可能で、この結果次式に示すDFS変換
対を得る。
但し、ω1=2π/P この時出力y (n)は(5)式に(8)弐を代入する
ことにより ・・・・・・・・・・・・(9) さらに入力x (n)が角周波数ω。の周期関数x (
1) = e j嶋1であるとすると、出力y (n)
は・・・・・・・・・・・・aI となる。
弐〇のは角周波数ω。の入力に対し、時変デジタルフィ
ルタの出力としてω。+r帽(r−0、1、2゜・・・
・・・P−1)のP個の高調波成分が得られることを示
している。この周期的な時変デジタルフィルタの一構成
例を次に示す。
第5図は従来から知られているN次非巡回型フィルタの
一構成例である。6.7,8.9が単位遅延IDの単位
遅延素子で、10.11.12.13.14が夫々係数
all+ ant a2.ant aN−1の重み付け
を行う乗算器、15が加算器である0時変デジタルフィ
ルタの場合、この10,11.12,13.14の係数
は時間nの関数となり夫々a、(n)a、 (n) 、
at(n) +as(n)、aM−1(n)と書き表す
ことができる。入力データを時間nの関数x (n)と
すると、時変デジタルフィルタの出力y (n)は次式
となる。
y (n)  =ao(r+)x(n) +a、 (n
)x(n−1) +az(n)x(n−2)+a3(n
)x(n−3) + ”” +aN−r (n)x(n
−N+1)ここで係数a−(n)〜aN−1(n)が時
間nに関して周期的に変化する場合を考える。この係数
変化の周期がPであるとすると係数a、(n)はと書き
表すことができる。この場合、夫々の係数a、(n)は
時間nに関してDFSすることが可能で、この結果次式
に示すDFS変換対を得る。
この時、出力y (n)は09式にaa式を代入するこ
とに。
より ・・・・・・・・・・・・Q6) となる。さらに入力χ(n)が角周波数ω。の周期関数
  x(n)= e’嶋n であるとすると出力y (
n)はαω式より ・・・・・・・・・・・・αη となる。09式は角周波数ω。の入力に対し、時変デジ
タルフィルタの出力としてω。+rω1(r=0.1,
2.・・・・・・P−1)のP個の高調波成分を得られ
ることを示している。また各部分音ω。+rω、の振幅
は により一意に決定することができる。このことにより、
所望の波形信号成形を行うためには、所望の部分音数に
より係数の周期Pを設計し、各部分音の振幅をもつ係数
組51(r)をα樟式により設計し、この5.(r)を
逆DFS式(141に代入することにより係数組a、(
n)を得て、これを時変デジタルフィルタに供給すれば
よいことがわかる。
つぎに具体的な実施例について説明する。
第1図は、この発明の方法を実施する回路構成図である
。この実施例では継板17の情報に対応して発生すべき
周波数のパラメータが周波数制御部18により係数制御
部19に供給される。係数制御部19では、このパラメ
ータを用いて、発生すべき信号の周波数に応じた係数を
順次第1の係数記憶部20より原波形信号発生のための
デジタルフィルタ21に供給する。デジタルフィルタ2
1では、指定された係数により発振し、その出力を時変
デジタルフィルタ22に供給する。一方、音色選択装置
23は発生する波形信号の基本周波数成分及び各高調波
成分の振幅の時間変化を選択するもので、これにより選
択された部分音の振幅に対応するパラメータは、係数制
御部19に供給される。係数制御部19はこのパラメー
タに応じた時変デジタルフィルタの係数を第2の係数記
憶部24より時変デジタルフィルタ22に順次供給する
。時変デジタルフィルタ22は、前記のデジタルフィル
タ21の出力を第2の係数記憶部24より供給される係
数により処理し、原波形信号を所望の部分音を持った波
形信号に成形し、これをD/A変換器25に供給し、ア
ナログの楽音信号に変換する。
第2図は原波形信号発生用のデジタルフィルタ21の回
路構成図である。この実施例は2次の巡回型デジタルフ
ィルタを構成しており、その極を、2点単位円上に配置
することにより1個の周波数成分を持つ原波形信号を発
生する。
遅延素子を構成するレジスタ26 、27より読み出さ
れる1回の遅延データ1及び2回の遅延データー、と、
第1の係数記憶部20より供給される係数す。
とを用いて次の演算が乗算器28及び演算処理回路(^
LU) 29により行われる。
y=b、W+   Wz この出力yは一時合成器(MPX) 30に貯えられ、
レジスタ26 、27とMPX 30の間でデータの更
新貨z”−W+    W+← y が行われる。ここでこれらの演算は制御部38でマイク
ロフログラムにより制御される。なお、この原波形信号
を発生するデジタルフィルタ21は前記周波数制御部に
より決定される発生すべき周波数に応じて、その周波数
を発生する極を決定する係数を、係数制御部により第1
の係数記憶部からデジタルフィルタに供給し、前記周波
数の波形信号を発生する。この後、デジタルフィルタの
出力yは時変デジタルフィルタ22に供給される。
第3図は、波形信号成形用時変デジタルフィルタ22の
回路構成図である。この実施例は2次の非巡回型フィル
タを構成しており、係数を周期Pで動作することにより
、角周波数ω。の入力信号に対し、 なるP個の高調波成分を作り出すことができる。
前記のデジタルフィルタ21の出力yが、この時変デジ
タルフィルタ22の入力Xとなり、この人力Xはレジス
タ31に一時貯えられ(−0)、遅延素子を構成するレ
ジスタ32 、33より読み出される1回の遅延データ
1及び2回の遅延データhと第2の係数記憶部24より
供給される係数a−(n)、a、(n)、a−(n)と
を用いて次の演算が乗算器34.^Ltl 35に上り
行ねれる。
y(n) = ao(m)Wo+a+(m)L +at
(m)Lその結果出力y (n)が得られ、出力y (
n)はMPX37を介して出力される。その後、レジス
タ31,32.33の間でデータの更新 −、←−05W2←1 が行われる。ここで、これらの演算は制御部36でマイ
クロプログラムにより制御される。なお、時変デジタル
フィルタは前記音色選択装置により選択される波形に応
じて、原波形信号を成形することにより波形信号を作り
出すための係数を係数制御部により第2の係数記憶部か
ら時変デジタルフィルタに供給し、波形信号形成を行う
前記デジタルフィルタ21及び時変デジタルフィルタ2
2ニ用いられる乗算器28 、34及びALU 29 
、35はそれぞれ一つの乗算器及びALUを時分割多重
化して使用することにより回路規模を縮小することがで
きる。
〔発明の効果〕
上述の通り、この発明によれば、任意の数の部分音を持
つ波形信号を発生させることができ、夫々を自由に制御
部することも可能であり、スペクトルを変化させること
も容易である。また、時分割多重化処理を行うことによ
り、比較的小規模で低コストな構成で高品質かつ多様な
音色変化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は本発
明のデジタルフィルタの一実施例を示す図、第3図は本
発明の時変デジタルフィルタの一実施例を示す図、第4
図は従来の2次巡回型フィルタの構成例を示す図、第5
図は従来のN次巡回型フィルタの構成例を示す図である
。 17・・・・・・継板、18・・・・・・周波数制御部
、19・・・・・・係数制御部、20・・・・・・第1
の係数記憶部、21・・・・・・デジタルフィルタ、2
2・・・・・・時変デジタルフィルタ、23・・・・・
・音色選択装置、24・・・・・・第2の係数記憶部、
25・・・・・・D/A変換器。 死力 さくn) 手続主甫正書1発)6゜ 昭和60年io月14日  (1) 1、事件の表示 昭和60年 特 許 願 第202211号2、発明の
名称 電子楽器における楽音発生方法 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 002 赤井電機株式会社 4、代理人 補正の内容 明細書第12頁下から9行目のα呻式を下記の通訂正す
る。 P   ″1″″

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電子楽器において、原波形信号を発生するデジタ
    ルフィルタと、波形信号を成形する時変デジタルフィル
    タと、前記デジタルフィルタ及び時変デジタルフィルタ
    における演算に使用する係数を複数組予め記憶しておく
    第1及び第2の係数記憶部と、前記係数をそれぞれのデ
    ジタルフィルタに供給することを制御する係数制御部と
    、各周波数成分の振幅構成を選択する音色選択装置と、
    発生すべき波形信号の周波数を制御する周波数制御部を
    設け、前記音色選択装置と周波数制御部により選択され
    る波形信号を作り出すための係数を前記係数制御部の指
    令により前記第1の係数記憶部から前記デジタルフィル
    タへ、前記第2の係数記憶部から前記時変デジタルフィ
    ルタへ供給して波形信号を発生する電子楽器における楽
    音発生方法。
  2. (2)前記デジタルフィルタはオール・ポール型のフィ
    ルタであり、その極を2N点単位円上に配置することに
    より、N個の周波数成分をもつ原波形信号を発生する特
    許請求の範囲第1項記載の電子楽器における楽音発生方
    法。
  3. (3)前記時変デジタルフィルタは周期的な時変デジタ
    ルフィルタであり、係数を周期Pで動作することにより
    、角周波数ω_0の入力信号に対しω_0+r2π/P ただしr=0、1、2・・・・・・P−1 で示されるP個の高調波成分を発生する特許請求の範囲
    第1項記載の電子楽器における楽音発生方法。
  4. (4)前記音色選択装置は発生する波形信号の基本周波
    数成分及び各高調波成分の振幅の時間変化を選択する特
    許請求の範囲第1項記載の電子楽器における楽音発生方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01130196A (ja) * 1987-11-17 1989-05-23 Yamaha Corp 楽音信号処理装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6052895A (ja) * 1983-09-02 1985-03-26 ヤマハ株式会社 楽音信号発生装置

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