JPS628793B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は例えばギターのような衝撃的な波形
を持つ楽器音を、その周波数に比例した直流信号
に変換する周波数−電圧変換装置に関し、特にピ
ツキング時等に発生する雑音の影響を受けること
なく安定な直流信号を得ることができる周波数−
電圧変換装置を提供しようとするものである。

シンセサイザと呼ばれる電子楽器は周知のよう
に外部から直流電圧を与えるとその直流電圧に対
応した周波数の信号が発振され、この発振信号の
波形が波形整形回路に設定された波形に整形さ
れ、好みの楽器の音を得ることができるように構
成されている。一般には鍵般操作によりその鍵盤
に対応した直流電圧を得るようにし、この直流電
圧をシンセサイザに与えて鍵盤に対応した音程を
持つ好みの音色の音を得るのが普通である。

然し乍らシンセサイザに鍵盤を附加するとそれ
だけシンセサイザのコストが高くなり高価なもの
となる欠点がある。また鍵盤操作はピアノ或はオ
ルガン等を演奏できる者でなければうまく行い難
いので、だれにでも簡単にシンセサイザによる演
奏を楽しめるまでに至らない。このため他の楽器
特に普及度の高いギターによつてシンセサイザを
操作できると都合がよい。

ギターの音は周知のように間欠的な衝撃波であ
る。このため音の周波数を検出しその周波数に対
応した連続した直流電圧を得ることが必要とな
る。従来でもギター音からその周波数に対応した
直流電圧を得、その直流電圧によつてシンセサイ
ザを操作する試みがなされているが、例えば弦を
弾くときのピツキング時の雑音或は弦と指との摩
擦音等の雑音にも応動し弦の振動周波数だけに追
従して変化する直流電圧を得ることができなかつ
た。

この発明の目的はこれらの雑音に応動しない安
定に動作する周波数−電圧変換装置を提供するに
ある。

以下にこの発明の一実施例を図面を用いて詳細
に説明する。

図中１は入力端子を示し、この入力端子１に例
えばマイクロホンでとらえたギターの信号或はギ
ターマイクから出力されるギターの信号が供給さ
れる。尚ここではギターは一弦だけを弾くものと
し単音信号が与えられるものとする。２は基本波
抽出回路である。この基本波抽出回路２は例えば
第２図Ａに示すようなギター信号のピーク点と、
そのピーク点通過後の第１番目のゼロクロス点を
検出し、ゼロクロス点毎に第２図Ｂに示すように
パルスQ₁を出力し、ピーク点毎に同図Ｃに示す
ようにパルスQ₂を出力するものとする。このよ
うな基本波抽出回路２は本出願人により既に「実
願昭54−60775号」にて提案されているからここ
ではその詳細説明は省略する。基本波抽出回路２
にて得られるパルスQ₁とQ₂はそれぞれが入力信
号の基本波の周期に等しい周期を持ちパルス発生
器３に供給される。パルス発生器３では第２図
Ｄ，Ｅ及びＦ，Ｇに示すようにパルスQ₁に同期
したパルス幅が広いパルスP₁とパルス幅が狭いパ
ルスＰ′_１及びパルスQ₂に同期したパルス幅が広い
パルスP₂とパルス幅が狭いパルスＰ′_２とを得る。

この発明においては二つの積分器４ａ，４ｂを
設け、この二つの積分器４ａ，４ｂのリセツト端
子Ｒにパルス幅が狭いパルスＰ′_１及びＰ′_２を供給す
る。積分器４ａ，４ｂはリセツト端子Ｒにパルス
Ｐ′_１及びＰ′_２が供給される毎にその積分電圧がゼロ
にリセツトされ、リセツト後積分時定数に従つて
例えば正極性の電圧が積分される。よつて積分器
４ａ，４ｂの出力は第２図ＨとＩに示すように入
力信号の基本波と同じ周期の鋸歯状波となる。こ
れら二つの積分器４ａ，４ｂの積分時定数は１：
２の比率に選定される。この例では積分器４ｂの
積分時定数を積分器４ａの時定数の２倍に選定し
た場合について説明する。積分器４ａ，４ｂの出
力はそれぞれピークホールド回路５ａ，５ｂに供
給する。このピークホールド回路５ａ，５ｂには
パルス発生器３から出力されるパルス幅が広いパ
ルスP₁とP₂を供給し、このパルスP₁及びP₂によつ
て積分器４ａ，４ｂの積分電圧をサンプルホール
ドする。従つてギター信号が一度与えられると、
そのギター信号の基本波に対応した直流電圧がピ
ークホールド回路５ａ，５ｂの出力に得られる。
積分器４ａ，４ｂの積分時定数が１：２の関係に
選定したからピークホールド回路５ａ，５ｂのホ
ールド電圧は２：１の関係となつている。

ピークホールド回路５ａのホールド電圧は時定
数回路６を通じてサンプルホールド回路７に供給
し、そのホールド電圧を逆数演算器８にて逆数演
算し出力端子９に入力信号の周波数に比例した電
圧を出力する。

この発明においては二つの積分器４ａ，４ｂの
出力をピークホールドし、そのホールド電圧が２
周期以上にわたつて一致していることとギターを
弾いたことを表わすトリガ信号が出力されている
こと及び入力信号のレベルが或るレベル以上ある
こと、更に入力信号のレベルが或るレベルより低
下しても前に与えられた音の周波数と今回与えら
れた信号の周波数が大きく異ならないこと等を条
件としてサンプルホールド回路７のサンプリング
動作を実行させるようにし、これにより雑音によ
つて出力端子９の電圧が変動しないように構成し
たものである。

即ちピークホールド回路５ａのホールド出力電
圧を抵抗分圧回路１０にて1/2の値に分圧し、そ
の分圧出力と他方のピークホールド回路５ｂのホ
ールド電圧とをウインドコンパレータ１１にて比
較し、これらの値が相互において例えば±５％の
範囲内にあるか否かを判定し±５％の範囲内にあ
るときその出力にＨ論を出力させ、この範囲より
外れた場合はＬ論を出力する。ウインドコンパレ
ータ１１の出力は例えばＤ型フリツプフロツプ１
２のデータ端子Ｄに与えられる。Ｄ型フリツプフ
ロツプ１２のクロツク端子CLにはパルスP₁，P₂
が与えられ、これらパルスP₁，P₂の立上り毎にウ
インドコンパレータ１１の出力の状態を読込む。
Ｄ型フリツプフロツプ１２の出力は論理回路１３
を構成するアンド回路１３ａに供給される。アン
ド回路１３ａの他方の一つ入力端子にはオア回路
１３ｂを通じて他の条件信号が与えられ、更に他
の一つの入力端子にはコンパレータ１７から入力
信号が与えられたことを表示するトリガ信号が供
給される。つまり他の条件信号とはコンパレータ
１４から出力され入力信号のレベルが或る一定値
以上あることを表わす信号と、第２ウインドコン
パレータ１５の出力信号である。コンパレータ１
４は電圧比較器であり、この電圧比較器１４では
その一方の入力端子に入力信号のピークホールド
電圧を与え、他方の入力端子に設定電圧を与え
る。入力信号のピークホールド電圧は基本波抽出
回路２に設けたピークホールド回路を利用するこ
とができる。設定電圧は一定の電圧を与えればよ
いものの、この例ではトリガ信号を一定時間遅ら
せて与えるように構成した場合を示す。１６はそ
の遅延回路を示す。トリガ信号はコンパレータ１
７から出力される。つまりこのコンパレータ１７
の一方の入力端子にはサンプルホールド回路７の
ホールド電圧を与え、他方の入力端子に積分器４
ｂから出力される鋸歯状波を与える。入力信号が
無い場合には積分器４ｂの出力はリセツト信号が
与えられないから電源電圧にまで達する。よつて
入力信号の無い間はコンパレータ１７の出力はＬ
論理となつている。入力信号が与えられると積分
器４ｂは入力信号の一周期毎にリセツトされる。
ここでは積分器４ｂの積分時定数を４ａの２倍に
採つたからこの積分器４ｂから出力される鋸歯状
波はピークホールド回路７のホールド電圧より高
くなることはなく、よつて入力信号が入力されて
いる間はコンパレータ１７の出力はＨ論理となつ
ている。このように入力端子１に信号が与えられ
ると積分器４ｂの積分電圧は瞬時ゼロにリセツト
され、コンパレータ１７の出力はＨ論理に反転す
る。このＨ論理の信号を遅延回路１８，１９を通
じてトリガ信号出力端子２０に出力し、シンセサ
イザ（特に図示しない）に音を出すことを指令す
る。これと同時に遅延回路１８の出力を遅延回路
１６を通じてコンパレータ１４の設定電圧端子１
４ａに与える。このように構成することにより無
信号時はコンパレータ１４の設定電圧端子１４ａ
の電位はほぼゼロ電位となつているから入力端子
１に信号が与えられるとコンパレータ１４の出力
は直ちにＨ論理に反転する。入力信号が与えられ
てから一定時間経過するとトリガ信号が出力され
るからコンパレータ１４の設定電圧端子１４ａの
電位はＨ論理に反転する。この時点で入力信号の
レベルが或るレベルより大きければコンパレータ
１４はＨ論理を出力し続けるが、入力信号のレベ
ルが或るレベルより低下していればコンパレータ
１４の出力は強制的にＬ論理に反転される。コン
パレータ１４の年出力は論理回路１３を構成する
オア回路１３ｂと及びアンド回路２１の一方の入
力端子に供給される。オア回路１３ｂには第２ウ
インドコンパレータ１５の出力もインバータ２２
を通じて供給される。アンド回路１３ａの出力は
サンプルホールド回路７に供給され、スイツチ素
子７ａをオン、オフ制御する。

このように構成した論理回路１３によりサンプ
ルホールド回路７のスイツチ素子７ａをオン、オ
フ制御することにより、正確にギターが弾かれた
ときにだけスイツチ素子７ａがオンとなり記憶用
コンデンサC₀にピークホールド回路５ａのホー
ルド電圧を与えることができる。つまりピツツキ
ング時の雑音或は弦と指の摩擦音等が入力されて
もスイツチ素子７ａがオンになることを阻止さ
れ、雑音による情報がコンデンサC₀に与えられ
ないようにすることができる。スイツチ素子７ａ
がオンになる条件は 「ピークホールド回路５ａ，５ｂのホールド電
圧が入力信号の２周期にわたつて連続して一致し
ていること、トリガ信号が出されていること、つ
まりＨ論理になつていること、更に入力信号のレ
ベルが或るレベルより大きいこと」の条件が揃う
とスイツチ素子７ａはオンとなる。また「入力信
号のレベルが或るレベルより低下しても入力信号
の周波数が記憶用コンデンサC₀に記憶されてい
る電圧に対応する周波数から±５％の範囲にあれ
ばスイツチ素子７ａをオンの状態にし続ける。」 従つてピツキング時の雑音或は指と弦との摩擦
音等が入力されてもスイツチ７ａはオンになら
ず、コンデンサC₀には前回弾いた音の周波数に
対応した電圧が保持される。更にピツキング後に
入力信号のレベルが或るレベルより低下しコンパ
レータ１４の出力がＬ論理に反転し、その後に音
の周波数が±５％以上ずれたときはスイツチ素子
７ａがオフとなるから記憶用コンデンサC₀に記
憶した電圧が急激に変化することがなく、よつて
シンセサイザに安定な電圧信号を送ることができ
る。

尚ピツキング直後の状態においては入力信号の
レベルが充分高いからコンパレータ１４の出力は
Ｈ論理に保持される。よつてアンド回路２１の一
方の入力端子にＨ論理が与えられる。一方第２ウ
インドコンパレータ１５は記憶用コンデンサC₀
に記憶した電圧と今回与えられた音の周波数によ
る電圧の比率が±５％の範囲を越えるとＨ論理を
出力する。よつてこの出力をアンド回路２１の他
方の入力端子に与えるからアンド回路２１は入力
信号のレベルが大きく、且つ前回の音の周波数か
ら±５％以上ずれた音が入力されたときＨ論理を
出力し時定数回路６に設けたスイツチ６ａをオン
に制御し、ピークホールド回路５ａの出力電圧を
直接サンプルホールド回路７に与え、ピークホー
ルド回路５ａの電圧の変化を時間遅れなく記憶用
コンデンサC₀に書込むようにしている。

以上説明したようにこの発明によれば二つの積
分器４ａ，４ｂを設け、そのピーク値をホールド
してそのホールド電圧が一致していること、トリ
ガ信号が出されていること、更に入力信号のレベ
ルが或るレベル以上になつているか又は入力信号
のレベルが或るレベルより低下しても入力信号の
周波数が大幅に変化しないこと等の条件が揃つて
始めてスイツチ素子７ａをオンに制御するから雑
音等が入力されても出力端子９に出力される電圧
が変動しないからシンセサイザにギターの音に関
連した電圧だけを与えることができ、よつてシン
セサイザからはピツキング時の雑音及び指と弦と
の摩擦音に影響されない安定した音の信号を出力
することができる。

尚上述では入力信号をギターから供給すると説
明したが、その他の楽器例えばマンドリン、バン
ジヨ−等の弦楽器或は木琴、鉄琴等の打楽器を信
号源とすることもできギターに限定されるもので
ないことは容易に理解できよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す系統図、第
２図はその動作を説明するための波形図である。 １：入力端子、２：基本波抽出回路、３：パル
ス発生器、４ａ，４ｂ：積分器、５ａ，５ｂ：ピ
ークホールド回路、７：サンプルホールド回路、
８：逆数演算回路、９：出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力楽音信号の基本波と同期し互に位相が異
   なる二つの信号を出力する基本波検出回路と、こ
   の基本波検出回路から得られた互に位相が異なる
   二つの信号の周期に比例した電圧を出力するピー
   クホールド回路と、そのピークホールド回路のホ
   ールド電圧が一致したときそのピークホールド電
   圧を記憶するサンプルホールド回路と、そのサン
   プルホールド回路の出力の逆数値を得る逆数演算
   回路とを具備して成る周波数−電圧変換装置。