JPS6315300A - 補間方法 - 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、楽音の標本値を記憶しているメモリから標
本値を読み出して楽音を発生するに際し、記憶されてい
る標本値間の値をたたみ込み演算によって補間する方法
に関する。

〈従来技術〉 一般に、鍵盤を備えた電子楽器においては、鍵盤の鍵の
押鍵強度あるいは押鍵位置に応じて発生する楽音の周波
数特性を変更することがある。このような場合、従来の
電子楽器のアナログ方式のものでは、各音源回路それぞ
れに電圧制御フィルタ（Ｖ　ＣＦ　）を設け、打鍵され
た鍵に対応する楽音を発生している音源回路のｖＣＦの
特性を押鍵強度あるいは押鍵位置に応じて変更すること
が行なわれていた。

また、メモリに記憶した楽音の標本値を読み出して楽音
を発生するディジタル方式のものでは、例えば楽音を遮
断周波数の高いフィルタを通してから標本化して記憶さ
せたメモリと、楽音を遮断周波数の中程度のフィルタを
通してから標本化して記憶させたメモリと、楽音を遮断
周波数が低いフィルタを通してから標本化して記憶させ
たメモリとを準備し、押鍵強度あるいは押鍵位置に応じ
て標本値を読み出すメモリを選択することが考えられる
。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、上述したアナログ方式のものでは、各音源回路
にそれぞれｖＣＦを設けなければならず、回路構成が複
雑になるという問題点があった。また、上述したディジ
タル方式のものでは、複数のメモリが必要で、メモリ全
体の容量が多くなるという問題点があった。

く問題点を解決するための手段〉 この発明は、上記の各問題点を解決するためになされた
もので、前提として、メモリから読み出す標本値間の値
を、ディジタルフィルタを用いて補間する技術を用いて
いる。この技術は、第１図（至）に示すように成る楽音
を標本化して得た各標本値Ｙ０〜Ｙｎ（第１図には中途
のＹ工〜Ｙｒ１１１１のみを示している。）を記憶し、
この標本化に用いた標本化フィルタのインパルスレスポ
ンス波形を楽音の標本化周波数より高い周波数（第１図
（ａ）では８倍の周波数）で標本化した標本値も。−ｔ
９６（これら標本値としては、時刻か−■から＋Ｘまで
の無限のインパルスレスポンスを標本化したものヲ用い
るのが理想であるが、充分に実用になるので実際にはハ
ミング窓等の適当なウィンドウをかけて限定して標本化
し、標本値の数を制限している。）を補間メモリに記憶
し、例えばＹｍ５とＹｒｎ６との中間点−１ｒａを補間
する場合、波形メモリからＹｏ−Ｙ、、を読み出し、補
間メモリからｔ４、；１□・・・ｔ９□を読み出し、Ｙ
ａ＝Ｙｍ・℃４＋Ｙ１１□、“′−１□＋Ｙｍ２・ｔ２
ｏ＋Ｙｍ３・ｔ２８＋Ｙ、ｎ４・ｔ３６＋Ｙｍ５　’　
ｔ４４　＋７ｍ６　’　ｔ５２　＋７ｍ　７　’　”　
８０　＋７ｍ８　・”　６８　＋７ｍ　９　’　ｔ７６
＋ＹｍｌＱ　”８４＋Ｙｍｌ＋　”９２というたたみ込
み演算を行なうものである（このことは特開昭５７−１
１３６１８号に例示されている。）このたたみ込み演算
に用いるローパスフィルタの遮断周波数を変化させると
、補間が上述したのと同様に行なえるうえに、発生した
楽音の周波数特性も変化させられることが明らかである
。

そこで、それぞれ異なる遮断周波数のローパスフィルタ
のインパルスレスポンスの標本値を別個の補間メモリに
記憶させ、打鍵強度に応じて標本値を読み出す補間メモ
リを選択することが考えられる。これでは、補間メモリ
の全容量が大きくなるという問題点が生じる。

そこで、この発明は、遮断周波数が異なってもローパス
フィルタのインパルスレスポンスが相似形となる性質を
利用して、補間メモリの容量を減少させている。すなわ
ち、第２図（ａ）に示す周波数領域において振幅Ａ、遮
断周波数ｆ０の理想ローパスフィルタは、フーリエ逆変
換することにより時間領域におけるインパルスレスポン
スとして表わされ、第２図（１））に示す。

となる。この式から明らかなように遮断周波数ｆ０ヲ変
更スルト、ローパスフィルタのインパルスレスポンスは
相似形で伸縮することになる。第２図（Ｃ）は振幅Ａを
そのままとして遮断周波数を下げ、ンヌは第２図（（１
）の実線に示すように第２図（ｂ）の波形と相似形であ
る。そこで、この発明は、第１図（ａ）に示す各標本値
の読み出し間隔を変更して、異なる遮断周波数のローパ
スフィルタのインパルスレスポンスを得ている。第１図
の例では、遮断周波数をｆ。とじて、Ｙａを補間する場
合、インパルスレスポンスの標本値は、１　１　１　　
、、、ｔ、２と４’　　　　＋２’　　　２０ いうように８間隔で読み出して、たたみ込み演算て、Ｙ
ａを補間する場合、インパルスレスポンスの標本値は、
ｔ　１℃　、ｔ　・・・ｔ８１というように６＋５　　
　　２１　　　　２７ ７間隔読み出し、たたみ込み演算を行なっている。

このように読み出し間隔を小さくすると、各標本値の間
隔を開いたのと等価になる。第３図（ａ）、（ｂ）にそ
の状態を示す。同図（ａ）は第１図（ａ）の標本値を８
間隔寸読み出した場合、同図（至）は６間隔で読み出し
た場合である。これによって、第２図（（１）に示ポン
ヌの標本値が得られる。なお、この場合、インパルスレ
スポンスの各標本値のレベルは元のままであるので、実
際のレスポンス波形は第２図（１）に破線で示すように
レベルは必要とする遮断周波数のローパスフィルタのイ
ンパルスレスポンスより大きくなる（周波数領域で示せ
ば、第２図（Ｃ）に破線で示すように振１嘔は−Ａとな
る。少しかし、これは必要があれば補正すればよく、ま
たエネルギとしては変わらないので、そのまま補正せず
に用いることもできる。なお、読み出し間隔を広げれば
遮断周波数を高くできることはいうまでもない。

く効　　果〉 以上のように、この発明によれば、補間メモリのインバ
ルヌレスポンヌの各標本値の読み出し間隔を変えること
によって、遮断周波数が異なるローパスフィルタのイン
パル７レヌボンヌを得て、これを用いて各楽音の標本値
間の値を補間すると共に、再生された楽音の周波数特性
を制御している。従って、補間メモリに記憶させるロー
パスフィルタのインパル７レヌボンヌの標本値は１種類
の遮断周波数のものだけでよく、補間メモリの容量を小
さくできると共に、遮断周波数を微細に調整できる。

く実　施　例〉 第４図にこの実施例に用いる装置のブロック図を示す。

この実施例は鍵盤楽器にこの発明を実施したものである
っ同図において、２は波形メモリで、第１図（至）に示
すように成る周波数を有する楽音を適当な標本１゛じ周
波数で標本化して得た慄本盈Ｙ０〜ＹｎをＯ番地〜ｎ番
地に記憶させたものである。

４は補間メモリで、楽音の標本化周波数の−の遮断層波
数ヲ有スるローパスフィルタのインパル７レヌボンヌを
、標本化周波数よシ高い周波数（この実施例では８焙り
で標本化して得た第１図ら）に示す標本値ｔ。−℃、６
を０番地〜９６番地に記憶させたものである。

６は周波数情報発生回路で、補間して得ようとする楽音
のピッチを決定する周波数情報Ｆを発生するものである
。例えば波形メモリ２の楽音のピッチが８００　Ｈｚで
、発生しようとするピッチを１０００Ｈｚにする場合、
Ｆは１．２５　となる。な２、この周波数情報発生回路
６は、例えば鍵盤（図示せず）の入力に応じて周波数情
報Ｆを生成する。この周波数情報Ｆは、累算器８によっ
て標本化周波数と同じ周波数のクロック信号φによって
累算される。

従って、累算器８の値は補間１．ようとする波形の波形
メモリ２におけるアドレスを表している。今、この累算
値がｍ５＋０．５、すなわちＹａのアドレスを指定して
いるとする。ここで、ｍ５を整数部工ＮＴと、０．５を
小数部ｄとするっ この整数部工ＮＴは、カウンタユＯに与えられる。

たみ込み演算を行なおうとする点数、この実施例でば１
２）を引いた値（この実施例ではｍ）にセットされる。

従って、カウンタ１０の値は、たたみ込み演算に用いる
各波形標本値のアドレスのうちもつとも小さい値を表し
ている。そして、クロック信号φよシ高い周波数のクロ
ック侶号φユが入力されるごとにカウント値を歩進させ
る。このクロック信号φ１は合計１１回だけ発生する。

その結果、カウンタ１０のカウント値は順にｍ　４　ｍ
ｌ、ｍ２・・・ｍｌｌとなシ、波形メモリ２からＹｒｎ
’　Ｙｍ＋　、Ｙｍ、＋が読み出される。このようにし
て、たたみ込み演算に用いる波形の標本値が読み出され
る。

１２は乗算器、１４は加算器、１６は遮断周波数制御回
路、１８は累算器で、これらはたたみ込み演算に用いる
インパル７レヌボンヌの各原本値を補間メモリ４から読
み出すためのものである。補間メモリ４から必要な各標
本値を読み出すため、累算器１８は加算器１４によって
与えられた初期値下Ａをセットし、遮断周波数制御回路
１６によって与えられた増分工ＮＣづつ初期値下Ａから
累算器１８にクロック信号φ１が入力されるごとに値を
増加させる。

このクロック信号φ１も１１回供給される。その結果、
例えば遮断周波数をｆ。１ｌ（ｌｔは例えば上述しｔ３
９・ｔ４５・′−５１・ｔ５７・ｔ６３・ｔ６９・ｔ７
５・ｔ８１が補間メモリ４から読出される。これら読出
された標本値の間隔は６であり、増分工ＮＣが６である
ことは明らかである。この増分工ＮＣは、遮断周波数が
ｆ。である場合の各標本値の読み出し間隔を表している
ローパスフィルタの標本化周波数の波形の標本化周波数
に対する比率Ｐ（この実施例では８）にインパル７レヌ
ボンス波形の読み出し間隔に対によって得られる。この
乗算は、遮断周波数制御回路１６によって行なわれる。

インバルヌレヌボンヌの各標本値の読み呂しは、累算器
１８によって行なわれ、しかもその累算値は増分子ＮＣ
づつ増加する。すなわち小さな値のアドレスから読み出
される。従って、初期直下Ａは、ｔｏが記憶されている
Ｏ番地を基準とした値が必要である。そこで、初期値工
Ａは、 ｄ）Ｐは、遮断周波数を元のｆ。とじた場合の初期値の
アドレスを＋４８のアドレスを基準として表した値であ
る。遮断周波数をｆ。ｌｔとするため、読み出し間隔を
７１倍しているので、初期値の位置を＋４８のアドレス
を基準として教えた値も７１倍され、第２項の値となる
。従って、ｔｏのアドレスを基準として表した遮断周波
数がμｆ０の場合の初期値のアドレスは（１）式で表わ
される。

（１）式は、 工Ａ　＝Ｐ　Ｃ”　　（Ｎ−１）　１１　）　＋Ｐｄ、
ｕと変形できる。従って、遮断周波数制御回路１６ば、
乗算器１２にＰμを送出し、累算器１８よシ送られてき
たｄと乗算し、Ｐ　７ｚ　ｄを得る。一方、遮断周波数
制御回路１６は、Ｐ（況−（衣−１）、＋ｚ、ｌ（以下
、Ｘと称する。）を加″ｎ器１４に送出し、ＸとＰ　／
１．　ｄとを加算器１４で加算し、初期直下Ａを得る。

これを切換ヌイツチ２０を介して累算器ユ８にセットす
る。

このセットは例えばクロック信号φによって行なわれる
。そして、切換ヌイッチ２ｏが切換わり、増分子ＮＣが
遮断周波数制御回路から累Ｘ器１８に与えられ、上述し
たようにクロック信号φ１が発生するごとに増分ＩＮＣ
づつ累算器１８の累算値を増加させ７、＋１５、＋２１
　・・・を補間メモリ４から読み出す。

遮断周波数制御回路１６は、例えばＣＰＵによって溝成
されておシ、図示していない鍵盤の押鍵速度や押鍵位置
を検出する回路からの出力信号知応じて遮断周波数を決
定し、その遮断周波数に応じてｐ　ＩＺ　、工Ａ１工Ｎ
Ｏを演算して出力する。

このようにして、波形メモリ２がらＹｍ’　Ｙｍｌ　・
・・ｙｍＩ　＋が読み出され、補間メモリ４から＋１５
、ｔ２Ｉ・・・＋８１が読み出されるが、クロックφが
発生したとき、カウンタ１ｏには整数部工ＮＴが供給さ
れ、カウンタ１０の値はＹｍとなり、同時に累算器１８
には初期［工Ａ″　　がセットされ結果としてＹｍが読
み出されたとき、＋１５が読み出される。またカウンタ
１０と累算器１８とはクロックφ１が供給されるごとに
値を上述したよって大きくする。従ってＹｍｌが読み出
されると同時にｔ２＋が読み出され、・・・Ｙｍｌ＋　
　が読み出されたとき同時に”２＋が読み出され：る。

このように同時に補間メモリ４及び波形メモリ２から読
み出された標本値は、乗算器２２で乗算され、累算器２
４で累算される。この累算にはクロック信号φ、φ１の
双方が用いられる。結果として累算器２４の累算値は ７ｍ　’　”＋５　＋Ｙｍｌ　’　”２１　＋７ｍ２　
’　ｔ２７＋Ｙｍ３　’　”３３＋Ｙｍ４　’ｔ３９＋
Ｙｍ５　’　ｔ４５＋Ｙｍ６　・＋５１　＋７ｍ７　”
５７＋Ｙｍ８　’　ｔ６３＋Ｙｍ９’・ｔ６９＋Ｙｍｌ
Ｏ’　ｔ７５＋Ｙｍ目’　＋８１となり、上述したよう
にＹａを補間によって得たうたものと等価になる。この
累算１直は、クロック信号φ１の最後の１発が発生し、
再びクロック信号φが発生するまでの間に発生するクロ
ック信号ｄ２によって送出される。同時に累算器２４は
リセットされる。またクロック信号φ２によって累算器
１８もリセットされる。送出された累算値は、Ｄ／Ａ変
換器（図示せず）に供給されてアナログ信号に変換され
、以後公知の方法によって処理される。

上記の実施例では、この発明を鍵盤楽器に実施したが、
この池にコーラヌ回路にも実施できる。

この場合、遮断周波数制御回路１６に供給されるＰ７ｚ
、Ｘ、■ＮＯを決定するためのデータは、ヌイツチや可
変抵抗器によって与えられる。また、上記の実施例では
説明の便宜上、波形メモリ２及び補間メモリ４のアドレ
スは１０進法で示したが、実際には２進法が用いられ、
カウンタ１ｏ、累算器１８カ与よるアドレスデータは２
進データである。さらに上記の実施例では補間メモリ４
にはａ本領ｔ。

〜ｔ９６　　を記憶させたが、第１図から明らかなよう
あるので、ｔｏ−ｔ４８だけを記憶してｔ４８から折シ
返して読み出すようにしてもよい。その場合、累算器１
８の累算器がｔ４８のアドレノより大きな鎮となったと
き、累算器１８の累算値（２進データ）を反転させ、こ
れに「ユ」（２進データノを加えれば−よい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による補間法に用いる楽音のｍ本ｉと
ローバヌフィルタのインバルヌレヌポンヌの漂本値との
関係を示す図、第２図は異なる遮断周波数のローバヌフ
ィルタの周波数特性とインバルヌレスポンヌとを示す図
、第３図は第１図のローパヌフィルタのインバルヌレヌ
ボンヌの標本値の読み出し間隔を変えた状態の一部を拡
大して示す図、第４図はこの発明による補間法に用いる
装置の１実施例のブロック図である。 ２・・・波形メモリ、４・・・補間メモリ、８．１８．
２４・・・累算器、１２．２２・・・乗算器、１４・・
・加算器、１６・・・遮断周波数制御回路。 菫３回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）波形の各標本値と補間フィルタの各標本値とをそ
   れぞれメモリに記憶し、これら波形の各標本値を読み出
   すと共に、補間フィルタの各標本値を所定の間隔ごとに
   読み出して、たたみ込み演算を行なうことにより波形の
   標本値間の値を補間する方法において、上記補間フィル
   タから読み出す各標本値の読み出し間隔を制御すること
   により、上記補間フィルタの特性を制御する補間方法。