JPS6325359B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の分野 この発明は、１組の主（基本）データを算出
し、そのデータをバツフア・メモリに移し、バツ
フア・メモリの内容を音楽的音響に変換すること
によつて楽音を発生する電子楽器（複音シンセサ
イザー）に関する。 先行技術 電子楽器に於けるデジタル波形発生方式の利点
は、米国特許第3515792号（デジタルオルガン）
と第3809786号（コンピユータオルガン）に略述
されており、それらは以下のようなものである。 ａ パイプオルガン音または他の楽器音、例えば
ピアノ、フルート、ベル、発弦楽器等を忠実に
模倣出来ること。 ｂ どの音階またはどのオクターブ音が演奏され
るかに関係なく同じ波形、従つて同一の音質特
性の生成が出来ること。 ｃ 基本的ストツプ及び、ミユーテーシヨン（変
化音）ストツプの両方が簡略化出来ること。 ｄ 発生される楽音のアタツク、リリース特性が
選択的に制御出来ること。 ｅ すべて電子的に操作出来ること。 ｆ 一括製造された超小型化デジタル電子回路技
術を利用出来るので、組み立てが簡単であるこ
と。 米国特許第3515792号（デジタルオルガン）に
記述されているオルガンに於いては、楽音の発生
は、一つの波形特性、例えばオルガスのパイプ音
をデジタル的に記憶させ、発生されるべき音の基
本周波数を規定する選択された繰り返し速度で、
前記記憶された波形を繰り返し読み出すことによ
り実現される。波形メモリには波形の複数のサン
プル点の実際の振幅値が記憶される。ある周波数
シンセサイザーは、鍵盤あるいはペダルによつて
選ばれた音階によつて決定される繰り返し速度で
クロツク信号を発生する。記憶されている振幅或
いは振幅増加値が、選択された楽音を発生させる
ために選択された速度で（各々は音階ごとに異な
つた速度であるが）繰り返し読み出される。音の
アタツク、デイケイは、読み出された振幅値また
は増加値のプログラムによる除算あるいは除算と
減算によつてつくられる。 米国特許第3809786号に記述されているオルガ
ンに於いては、楽音は一つの複雑な波形の連続的
なサンプル点における振幅を計算し、この振幅を
計算が実行されるたびに次々と音に変換して行く
ことにより発生される。離散的なフーリエ演算が
使用され、記憶されている高調波係数Cnの組と、
選択された周波数番号Ｒとから一般的には非整数
で波形の周期にわたる各々の振幅が計算される。
計算は（好ましくはデジタル的に行う）波形周期
とは無関係な正規化時間間隔ｔによつて行う。各
各の間隔ｔに於いて、周波数番号Ｒは波形サンプ
ル点qR（ｑ＝１，２，３……）を規定するために
高調波間隔加算器の内容に加算される。各々のサ
ンプル点qRに関して、Ｗ個の個々の高調波成分
値Cn sin（πnqR／Ｗ）が計算される（ここでｎ＝
１，２，３……Ｗ）。これらの成分値は瞬時の波
形振幅を得るために代数的に合計され、それで発
生されるべき楽音を形成するためＤ−Ａ変換器お
よび音響システムに供給される。 アタツク、デイケイその他の振幅変調効果は、
プログラム的に高調波係数をスケーリングするこ
とによつて得られる。複音システムの楽器におい
ては、時分割と多重化の技術を用いて各々の選択
された楽音のためのサンプル点の振幅が個々に計
算される。これらの振幅は、楽音の望ましいアン
サンブルを生み出すために加算される。 米国特許第3515792号に示されているデジタル
オルガンは、一つの音の音色特性がスムーズに連
続的時間変化ができることが必要とされるシンセ
サイザーの様な近代的楽器には適さない。メモリ
に記憶された波形は、予め定められた音色構造を
固定的に表示するものである。記憶された波形の
高調波成分を変えるためには高価なデジタルフイ
ルタが必要である。記憶された波形を使用する場
合の他の重大な欠点は、複音システムを時分割方
式により実施するためには高い論理クロツク周波
数が必要とされることである。楽音合成には約32
個の高調波が必要とされる。C₇音における第32
高調波は可聴範囲よりもずつと高い2.093×32＝
67KHzの周波数となる。C₇音におけるこの様な波
形を読み出すために必要な実際的な単一チヤネル
でのクロツク周波数は、２×67＝134KHzである。
単一波形メモリを多重化することによつて動作す
る12音複音システムに於いては、最小1.6MHzの
クロツク周波数を必要とする。 米国特許第3809786号に示されたコンピユータ
オルガンは、上述したデジタルオルガンに於ける
波形メモリ中の自由度のない波形によつて生ずる
近代的音色に関する音楽的問題の多くを解決する
ことが出来る。そのコンピユータオルガンは、非
常に高いクロツク周波数を必要とする。C₇音に
おいて第32高調波迄を発生させる単一チヤネル回
路の場合、クロツク周波数は、4.29MHzでなくて
はならない。単一計算チヤネルを使用する時分割
された12音の複音システムでは51.43MHzのクロ
ツク周波数を必要とする。もしも米国特許第
3809789号に述べられているような高調波制限が
このコンピユータオルガンに於いても使用される
ならば、最大周波数は20.9KHz（C₇の第10高調
波）であり、単一チヤネルシステムは1.34MHzに
おいて１つのクロツクを必要とし、12音の複音シ
ステムでは最小16.1MHzのクロツク周波数を必要
とする。クロツク周波数の変更は米国特許第
3809788号に述べられている回路を付加すること
によりなされる。 発明の目的 この発明の目的は、従来技術とは全体的に異な
る方法で時間的に変化する波形の合成を行い得る
複音式電子楽器を提供することにある。それは経
済的な一括製造された超小型電子回路部品に見合
つたクロツク周波数を使用し、しかも上述したよ
うな利点のあるデジタル波形の発生を行い得る。 この発明の他の目的及び特徴は次に述べる説明
と図面から明らかになるであろう。 前述した目的は、楽音に変換されるデータを供
給するために計算サイクルとデータトランスフア
ーサイクルが繰り返しかつ独立的に行われるよう
な複音の電子楽器を提供することによつて達成さ
れる。計算サイクルの期間に、基本的な合成楽音
を特徴付ける記憶された高調波係数の組を使用し
て離散的フーリエ演算を行うことによつて主デー
タの組がつくられる。その計算はいかなる楽音周
波数とも関係しない速い速度で行なわれる。この
装置は、連続的スライド調整形式のフオルマント
フイルタがもつような音楽的効果を発生させるた
め、計算的直交関数の振幅を時間変化させる機能
を有している。高調波係数と直交関数はデジタル
形式で記憶され、そして計算もデジタル的に行な
われるのが望ましい。計算サイクルの終了時に主
データの組がつくり出され、一時的データレジス
タの中に記憶される。 計算サイクルに続いてロードサイクルが始ま
り、主データの組を読み出し−書き込みメモリ群
に伝達する。各メモリに対する伝達は同期ビツト
の検出により始められるが、これは主クロツク周
波数とは非同期の周波数Pをもつクロツクに合
わされる。ここでは一つのメモリに割り当てら
れた特定の楽音の周波数を示し、Ｐは楽音波形の
高調波最大次数の２倍の値を示す。 トランスフアーサイクルはメモリのすべての内
容が書き込まれた時に終了し、そしてその時点で
新しい計算サイクルが開始される。楽音は計算サ
イクルおよびロードサイクルの間も何んら影響さ
れずに発生され続ける。 時分割Ｄ−Ａ変換器は個々の楽音チヤネルに割
り当てられている読み出し書込みメモリからの出
力をアナログ電圧に変換するためのものであり、
アタツク、デイケイ、サステイン、リリース及び
他の振幅変調効果を与えるため、各々のメモリ出
力について順次的に動作してデータを変換する。 好ましい実施例の説明 以下の詳細な説明は、この発明を実施する際に
現在期待され得る最良の態様についてなされる。
以下のこの説明は、限定的な意味のものにとられ
るべきではなく、この発明の展望は特許請求の範
囲においてもつとも良く明示されていることか
ら、単にこの発明の全般的な原理を説明するため
のものとしてなされる。最初に説明されるこの発
明の態様にかゝわる構造上および動作上の特徴
は、後に説明される態様においても、そのような
特徴が明らかに適用できないかまたは特別な除外
がなされるとしても、役立てられよう。 第１図の複音シンセサイザー１０は、楽器の鍵
盤スイツチ１２に組み合わされている一つのスイ
ツチを作動することによつて、選択された楽音を
音響システム１１を経て生じさせる。第２図は、
その楽器の楽音C₇，C₆またはＧ＃₅と組み合わさ
れている鍵盤スイツチがそれぞれ動作している
時、線１３を経て音響システム１１に供給されて
いる典型的な楽音波形を示す。次に述べるよう
に、そのおのおのの波形は、最初に主データのセ
ツト（組）を計算することによつて発生される。
この主データセツトは、次に時間領域（データ振
幅は時間の関数になる）に変換され、そして最後
には、その楽器の鍵盤１２上の作動スイツチに対
応した基本周期（即ち第一高調波の周期）の時間
の中で伸長される。 ある特定の楽器の楽音特性は、基本波および他
の高調波的な関係の周波数の正弦波成分を含んで
いることが知られている。これらの成分の相対的
な振幅が、個々の成分の相対的な位相とは無関係
に音色特性を決定する。 増幅器とスピーカを有する音響システム１１に
よつて形成される楽音信号は、一般的に対応する
音の高調波成分のかさね合わせか又は混合である
波形を有しているアナログ電圧（即ち時間の関数
としての電圧）である。 このような複雑な波形は、周波数形に関するフ
ーリエ級数によつてその高調波成分の形で数学的
に記述できる。第１図の回路１０は、次のような
離散的フーリエ級数によつて計算される主データ
セツトを最初に合成するように動作する。 Z_N＝_M 〓^q=1 Cq sin（2πNq／2M） ＋_M 〓^q=1 dq sin（2πNq／2M） (1) この式において、Ｎ＝１，２，……2Wは主デ
ータセツトのワード数、ｑ＝１，２，……Ｍは高
調波番号（次数）、Ｍ＝Ｗは主データセツトを合
成するために使用される高調波の個数、そして
Cqは音色No.１に対する高調波係数で、ｑは高調
波成分の次数と呼ばれる。この発明は、２つの音
色または“ストツプ”について説明されるが、あ
らゆる複数の音色への拡大が可能であることはこ
の分野の技術専門家にとつて明らかであろう。高
調波の個数であるＭは任意に設定すればよいが、
32個の高調波（Ｍ＝32）を使用すれば楽音シンセ
サイザーの“明るい”音色の音を合成するのに充
分である。Ｍは、Ｗより小さいか或いは等しい数
にすることができる。Ｗ＝Ｎ／２は、Ｎ語を有す
る主データセツトに可能な最大高調波個数であ
る。 主データセツトが計算された後、第１図の回路
１０は、そのデータを楽器の鍵盤スイツチ１２で
操作された楽音に対応するように伸長する動作を
行なう。 楽器の鍵盤スイツチ１２の一つが操作されてい
る時はいつでも音調検出および割り当て回路１４
によつて検出され、特定の作動させた鍵盤スイツ
チを識別するデータを含む回路１４内の一時メモ
リの割り当てを行う。音調検出および割り当て回
路１４は、鍵が操作されていることを検出し、そ
の検出情報を線５９を経て実行制御回路１６へ伝
える。音調検出および割り当ては技術的に知られ
ており、このようなシステムの一つは米国特許第
3610799号（電子楽器における楽音と音声の選択
多重方式）に記述されている。第１図の回路に関
するタイミングは、主クロツク１５によつて制御
される。一つはそのような制御線１７が実行制御
回路１６まで導かれている。主クロツク１５のた
めに周波数のかなりの広い範囲が使用される。し
かし1.1352MHzが好適である。実行制御回路１６
は、制御信号をいくつかの回路ブロツクへ与え、
それぞれのブロツクの機能を同期的に動作させ
る。線１８は、制御信号を実行制御回路１６から
音調検出および割り当て回路１４へ伝える働きを
する。 システム１０の動作は２進数で行なわれ、負の
値は通常“２の補数”によつて得られる。 計算サイクルの機能は、式１の反復計算をする
ことである。 計算サイクルの初めにおいては、ワードカウン
タ１９と高調波カウンタ２０、加算器−アキユム
レータ２１はすべて初期状態から動作が開始され
る。すなわち、おのおのの装置は、数値１を有す
るようにセツトされる。後出する表は、計算期
間に使用されるシステム内の論理ブロツクの内容
を示す。計算サイクルの第１ビツト時間に対応す
る時間t₁におけるワードカウンタ１９の内容は、
値１である。高調波カウンタ２０もまた値１を有
している。回路２０の中の数は時間t₁にゲート２
２を経て、加算器−アキユムレータ２１へ伝達さ
れる。 メモリ−アドレスデコーダ２３は、加算器−ア
キユムレータ２１からの数値を受け取り、そして
値sin2π（１×１）／Ｗを正弦波関数テーブル２４
から読み出させる。要するに、表は次式 S_Nq＝sin πNq／Ｗ (2) を使用し、正弦波関数テーブルアドレスは次式の
記号的表示法を用いて略記される。 （Ｎ×ｑ）^d≦πNq／Ｗ (3) メモリ−アドレスデコーダ２５は、高調波係数
メモリ２６または高調波係数メモリ２７のどちら
かを選択するために、ワードカウンタ１９の中に
含まれている数値を受け取る。その選択は双安定
ゲートに接続されているモジユロ３２カウンタに
よつて行なわれ、そうして一方又は他方の高調波
係数メモリがアドレスされる。高調波係数メモリ
を選択するのに加えて、メモリ−アドレスデコー
ダ２５は表に示されているような計算サイクル
中の各ビツト時間に対応する適当な高調波番号を
アドレスする。 この表において ｔ：計算サイクルにおけるビツト時間 Ｎ：ワードカウンタ１９の内容 ｑ：高調波番号、高調波カウンタ２０の内容 Nq：加算器−アキユムレータ２１の内容 SA：正弦波関数テーブルのアドレス HC：乗算器２８への高調波係数入力 ADD：加算器３３への入力 MR：主レジスタへの入力のためのワードアド
レス MRC：アドレスMRにおける主レジスタの内
容 （Ｎ×ｑ）：πNq／Ｗ

【表】 時間t₁において、メモリ−アドレスデコーダ２
５は、高調波係数メモリ２６から高調波係数c₁を
読み出させる。乗算器２８への入力信号は、線２
９上のc₁と線３０上のs₁である。従つてその乗算
器の出力は数値c₁s₁である。 補数器３１と位相器３２の機能は、計算サイク
ルに関する他の本質的作用を説明した後で明らか
にする。これら二つの機能が明らかにされるまで
は、補数器３１はいかなる入力数値をも補数化せ
ず正と負の数値が代数学的符号には無関係に補数
器３１から加算器３３へ伝えるという仮定のもと
で説明する。 主レジスタ３４は、循環シフトレジスタからな
る読み出し−書き込みレジスタであることが望ま
しい。主レジスタ３４の内容は、計算サイクルの
開始時に０の値で始められる。時間t₁において、
数値c₁s₁は主レジスタの１番地の中に入れられ
る。 第２ビツト時間t₂において、ワードカウンタ１
９は、数値２に増加される。高調波カウンタ２０
は、数値１を保ち、そしてこの値はその計算サイ
クルの最初の32ビツトの時間の間保たれる。加算
器アキユムレータ２１は、おのおののビツト時間
において、高調波カウンタ２０から数値ｑを受け
とる。したがつて時間t₂において、加算器アキユ
ムレータ２１は、Nq＝２の値を有する。（２×
１）番地と一致するs₂の値は、正弦波関数テーブ
ル２４から乗算器２８へ伝達される。また時間t₂
においては、高調波係数c₁が高調波係数メモリ２
６から読み出される。乗算器２８からの出力信号
は数値c₁s₂であり、それは主レジスタ３４の２番
地の初期値０に加算される。その結果、c₁s₂の値
が時間t₂のワード位置に入れられる。 この計算サイクルの最初のサブルーチンは、32
ビツト時間の間繰り返えされる。このサブルーチ
ンの終わりに主レジスタ３４の内容は、表の
MRC欄（主レジスタの内容）に示された最初の
32個の値である。 時間t₃₃に、計算サイクルの第２のサブルーチ
ンが始まる。時間t₃₃において、ワードカウンタ
１９は、これがモジユロＷ（Ｗ進）カウンタであ
つてＷは数値32に選択されているために、その初
期値１にもどる。該カウンタ１９の２巡目は、メ
モリ−アドレスデコーダ２５によつて検出され
る。この検出により、この計算サイクルにおける
次の連続する32ビツトの時間の間高調波係数メモ
リ２７をアドレスするよう、メモリ−アドレスデ
コーダ２５は動作させられる。ワードカウンタ１
９の２巡目は加算器−アキユムレータ２１によつ
ても検出され、カウンタ１９は１値に戻される。
したがつて時間t₃₃において加算器−アキユムレ
ータ２１は、高調波カウンタ２０から現在値１を
受け取る。この値は、次の線３０上に数値s₁を出
現させる。それと同時に高調波係数d₁が線２９上
に現われる。乗算の後数値d₁s₁は、主レジスタ３
４中の１番地の内容に加算され、ビツト時間t₃₃
に関する表の中の最後の欄に示されているよう
に数値c₁s₁＋d₁s₁を生ずる。 計算サイクルの第２サブルーチンは、32ビツト
時間で繰り返される。第２サブルーチン計算サイ
クルの終りに主レジスタ３４の内容は、表の中
のビツト時間t₃₃からt₆₄の見出しの部分に示され
ている。 時間t₆₅に、計算サイクルの第３サブルーチン
が始められる。時間t₆₅において、ワードカウン
タ１９は再び初期値１に戻る。このカウンタ１９
の繰り返しはメモリ−アドレスデコーダ２５によ
つて検出され、連続する32のビツト時間において
高調波係数メモリ２６をアドレスさせる。ビツト
時間t₆₅において、高調波カウンタ２０はｑ＝２
の値まで進む。その値（ｑ＝２）は連続する64の
ビツト時間の間保持される。そして最初の32の連
続するビツト時間に於いては高調波係数c₂をアド
レスさせ、次の32のビツト時間にはd₂をアドレス
させる。時間t₆₅において、加算器アキユムレー
タ２１は、高調波カウンタ２０から現在値ｑ＝２
を受け取る。数値c₂s₂が、主レジスタ３４の１番
地の内容に加算される。加算の結果は、数値c₁s₁
＋c₂s₂＋d₁s₁になる。 計算サイクルの第３サブルーチンは32ビツト時
間で繰り返される。第３サブルーチンの終了時に
は、主レジスタ３４の内容は表のビツト時間
t₆₅からt₉₆に示されたものとなる。 第４サブルーチンは第３サブルーチンの中で使
用されたc₂にかわつて高調波係数d₂に伴つて第３
サブルーチンと同様に行なわれる。したがつて、
ビツト時間t₉₇における主レジスタ３４の中の１
番地の内容は、数値c₁s₁＋c₂s₂＋d₁s₁＋d₂s₂であ
る。 この計算サイクルは、高調波カウンタ２０の中
に含まれる値ｑ＝32に関して最後の64ビツト時間
が完了するまで多数のサブルーチンについて進め
られる。この計算サイクルの終りにおいては、主
レジスタ３４のおのおのの番地の値は、添字記号
Ｎ＝１，２，……32が主レジスタ番地に一致させ
た式１によつて与えられる値となる。 式１によつて示されるように主レジスタ３４の
中に64ワードをもつ必要はない。三角関数におけ
る正弦波関数のよく知られている点対称の特性を
使用することにより、他の半分の値は点対称の関
係によつてすぐに得られるから計算サイクルの期
間中半分のみの計算でよい。 このように、残りの値は点対称に関する次式に
よつて得られる。 Z_N＝−Z_65-N Ｎ＝33，34……64 (4) 計算サイクルは全体として32×Ｕ×32ビツト時
間が必要であり、そしてＵは複雑な楽音のための
データを合成するために使用される高調波係数の
組の数を示す。第１図に示されているシステムの
場合はＵ＝２である。計算時間間隔は１ビツト時
間に等しい。正弦波関数テーブル２４は数値sin
（π／32）θ，θ＝１，２，……64を記憶してい
る固定メモリによつて構成されている。乗算器２
８は、乗算および被乗数が共に正である時に動作
するように構成することが好ましい。その好適な
構成においては、正弦波テーブルは、θ＝１，
２，……32に対して正値のみを記憶する。33θ
64の時、その対応しているビツト時間におい
て、読み出される正弦波関数値が負の値を持つて
いることを示すための“１”信号を位相器３２へ
送出する。 ０θ32の場合には“０”が位相器３２に送
出される。位相器３２は、乗算器２８を正の入力
値だけで動作することを可能にするとともに、更
に主データセツトの最大（ピーク）値を最小にす
るという大切な働きをもつ。聴覚は、楽音の中の
個々の高調波の相対的な位相に対して無感覚であ
るということが知られている。したがつて第１図
の複音シンセサイザー１０によつて発生される出
力音を変えることなく式１の中における個々の高
調波成分の位相または代数的符号を変更すること
ができる。１と０の32個の値が位相器３２の中に
蓄積される。これらの値は、位相制御信号を発生
するために計算サイクル中の各特定ビツト時間に
対応するｑ値によつてアドレスされる。あらゆる
複雑な楽音波形の最大（ピーク）振幅値を最小に
するような位相係数の唯一の最適の組合せがない
ときは、下記のような値の組が満足のゆく結果を
生むものとして経験的に立証されている。 ０，０，０，０，０，０，０，０，１，１，
１，０，０，０，１，１，０，０，１，１，０，
１，１，０，１，０，０，１，０，１，０，１ 位相器３２は、補数器３１へ送られる制御信号
を発生するために排他的オアゲートの中でメモリ
−アドレスデコーダ２３から受け取つた象限デー
タとｑでアドレスされた蓄積位相データとを結合
する。この方法において、乗算器２８からの正の
積は、補数器３１から加算器３３へ修正変更され
ないまま送られるかまたは、補数器３１によつて
入力値を補数化させるために、信号によつてその
代数的符号を実効的に反転される。“補数”は、
通常の２の補数による２進法処理を表わしてい
る。前記の表の位相値を記憶する他の方法とし
て、高調波番号ｑの各々入力値に対してそのよう
な値を発生させるためにワイヤードデジタル論理
回路を使用する方法もある。 計算サイクルが完了した時、実行制御回路１６
はデータトランスフアーサイクルを開始する。デ
ータトランスフアーサイクルの期間に、主レジス
タ３４の内容は、注意深く制御された方法で音調
シフトレジスタ３５と３６に伝達される。このデ
ータトランスフアーサイクルの説明は２つの音調
シフトレジスタについてなされているけれども任
意の数の多重化へ拡張可能であることは明らかで
ある。 おのおのの音調シフトレジスタワードは、同期
ビツトのための独自のビツト位置を持つている。
このビツト位置は、ある単一のワードに関しては
常にレジスタの中で“１”で、他のすべてのワー
ドに関して“０”である。この同期ビツトは、以
下に述べるように循環音調シフトレジスタの最初
の位相の状態を検出するためにいろいろな論理ブ
ロツクによつて使用される。更に一般的にいえ
ば、この同期調整方法は、同期時間データ語によ
つている。 最初の鍵が押されて鍵盤スイツチ１２が作動さ
れた時、音調クロツク３７が音調検出および割り
当て回路１４によつて割り当てられる。音調クロ
ツク３７と３８には、電圧制御発振器VCOを使
用することが好ましい。この発明の実施例の場
合、音調クロツクは主クロツク１５によつて規制
されず、非同期で動作する。音調検出および割り
当て回路１４は、鍵スイツチが閉じたことを検出
して、制御電圧または検出信号を音調クロツクに
与え、押された鍵に対応する基本周波数の64倍の
速度でこれらのクロツクを動作させるようにす
る。音調クロツク３７，３８は、それらの個々の
独立したクロツク速度で音調シフトレジスタ３
５，３６のデータを循環的に転送させる。同期ビ
ツトを含むワードが音調シフトレジスタ３５から
読み出された時、それは、同期ビツト検出器３９
によつて検出される。同期ビツトが検出された
時、位相時間が開始され、位相時間信号が音調選
択器４０へ送られる。音調選択器４０は特定の音
調シフトレジスタを指定してデータトランスフア
ーサイクルの第一のサブサイクルを始めさせる。
一度サブサイクルが始められると、それは同期ビ
ツト検出器３９によつてもう一つの別の同期ビツ
トの検出、たとえば音調シフトレジスタ３６から
のものがあつたとしても終わることがない。 データトランスフアーサイクルの第一のサブサ
イクルの開始において、音調選択器４０は４１か
らの情報を使用して、主クロツク１５を音調クロ
ツク３７により発生するクロツク速度に変化させ
るために、クロツク選択器４２から線４３上に出
力信号を生ずる。主レジスタ３４のワード内容は
補数器４４へ連続的に移される。主レジスタ３４
からのデータ転送の間、加算器３３はデータを修
正せずにレジスタの一方の端からもう一方の端へ
単にデータを移すのみである。補数器４４によつ
て修正されずに音調選択器４０へ送られる。最初
の32ワードが主データの組から読み出された後、
最初の32ワードが主レジスタ３４から読み出さ
れ、主レジスタ３４は残りの32ワードが32，31，
30，……１のように逆に読み出されるようにロー
ドサイクルの第２のサブサイクルの方向を逆転さ
せる。第２のサブサイクルにおいて、主レジスタ
の内容はロードサイクルの後半で読み出され、補
数器４４は、各入力データワードの、補数値（負
の値）を出力するように働く。音調選択器４０は
データをロード選択器４５に送る。ロード選択器
論理ブロツク４５と４６は、その共働する音調シ
フトレジスタにデータをロードするために働くか
または、対応するデータトランスフアーサブサイ
クルが完了した後に音調シフトレジスタを循環モ
ードで働かせるかのどちらかである。アツプダウ
ンカウンタを、主レジスタ３４の両方向読み出し
を制御のために使用するとよい。 音調シフトレジスタ３５が音調クロツク３７に
よつて決定されるクロツク速度で主レジスタ３４
から移されるデータをロードされた後、データト
ランスフアーサイクルの第１サブサイクルが完了
する。第２サブサイクルは、同期ビツトが音調シ
フトレジスタ３６から読み出されるデータから同
期ビツト検出器３９によつて検出されたときに開
始される。第２サブサイクルは、主レジスタ３４
からデータを転送するタイミングに使用される音
調クロツク３８を使用し、第１サブサイクルと同
様に働く。 データトランスフアーサイクルが終了すると実
行制御回路１６が新しい計算サイクルを開始させ
る。その新しい計算サイクルが行なわれている
間、データは別々の音調クロツク３７と３８の制
御下で音調シフトレジスタ３５と３６の両方から
独立的に読み出される。今まで述べられた方法に
よつて主レジスタ３４の中に計算され一時的に貯
えられた主データセツトは今度は鍵盤操作により
動作するスイツチと対応する楽音周波数の楽音波
形となるように伸張される。 おのおのの音調シフトレジスタ３５と３６から
の出力データはＤ−Ａ変換器４７と４８を用いて
アナログ電圧に変えられる。線４９と５０上に現
われる典型的な楽音波形を第２図に示す。楽音波
形は増巾器５１と５２の中で増幅され必要とする
アタツク／リリースエンベローブ波形が、アタツ
ク／リリース発生回路５３と５４を用いて与えら
れる。２個の増巾器からの２個の信号は加算器５
５の中で加算され、その出力信号は音響システム
１１へ送られる。 計算サイクルとデータトランスフアーサイクル
はおたがいに独立したものであるが、連動して動
作するようにプログラムされている。計算サイク
ルの間、出力楽音は連続的に発生され、中断され
ることはない。さらにデータトランスフアーサイ
クルの間、個々の音は中断されないので楽音はも
し高調波係数が変化されなければいかなる不連続
性をも示さない。もし制御スイツチ５６か５７の
いずれかが開かれると音質はサイクルの完了時に
変化するであろう。スイツチ５６と５７は普通
“ストツプ”とか音色スイツチと呼ばれている。 主データセツトを合成するための他の実施例シ
ステムが第３図に示されている。高調波結合サイ
クルが各々の計算サイクルの開始前に付加され
る。その高調波結合サイクルは実行制御回路１６
によつて開始される。その結合サイクルはワード
カウンタ１９と高調波カウンタ２０の初期値１か
ら開始される。加算器アキユムレータ２１は実行
制御回路１６から線６５を介して信号を受け取つ
ている。この信号は、すべての高調波結合サイク
ルの間一定に保たれ、その結果として加算器アキ
ユムレータ２１は一定の数値３２を有する。した
がつて、メモリ−アドレスデコーダ２３は高調波
結合サイクルのどのビツト時間においても正弦波
関数テーブル２４から値s₁₆を呼び出す。s₁₆は一
般に１に等しいかまたは正弦波関数テーブル２４
の精度によりほぼ１となる。 高調波結合サイクルの始まりにおいて、高調波
レジスタ６０のすべての内容は実行制御回路１６
から発生するかまたは送られる制御信号によつて
０の値から始められる。 高調波結合サイクルの間、位相器３２は実行制
御回路１６から線６６を介して一定信号を受け
る。線６６上の信号は各々のビツト時間に０値を
位相器３２に生ぜしめる。このようにして各々の
ビツト時間に補数器３１は乗算器２８から受け取
つたどの数値をも補数化しない。 高調波結合サイクルは、第１ビツト時間h₁にお
いて開始する。時間h₁において、ワードカウンタ
１９はメモリ−アドレスデコーダ２５をして高調
波係数メモリ２６をアドレスさせる値１を持つて
いる。高調波カウンタ２０は時間h₁において数値
１を持つから、高調波係数c₁は高調波係数メモリ
２６から読出される。もし音色スイツチ５６が閉
じられていれば、データ選択器６４へ送られる。
高調波結合サイクルの間、データ選択器６４は線
６７上を介して入力されるデータを乗算器２８に
移し、そして同時に線６８上のデータの伝達を阻
止する。 時間h₁において乗算器２８への入力はc₁とs₁₆
である。高調波結合サイクルの間、ゲート６２は
加算器３３から主レジスタ３４へ到達し更に主レ
ジスタ３４からのいかなるデータをも阻止する。
一方ゲート６１は、高調波レジスタ６０から加算
器３３へデータを伝える。したがつて、第１ビツ
ト時間h₁において、加算器３３の出力は０＋
c₁s₁₆である。S₁₆は１に等しいかまたは非常に１
に近いため、その和はほぼc₁となる。ロード選択
器６３は加算器３３からの出力を高調波レジスタ
６０内の一つのワード位置に書き込ませる。高調
波レジスタ６０は循環シフトレジスタから成る読
出し書込み型レジスタを用いるのが好ましい。 高調波結合サイクルの第１の32ビツト時間の
間、ワードカウンタ１９と高調波カウンタ２０の
内容は連続して増大され、数値１，２，……32と
なる。この様にして高調波係数メモリ２６の内容
は、高調波レジスタ６０へ伝えられる。 高調波結合サイクルの第２サブサイクルは、ビ
ツト時間33に対応する時間h₈₈から始まる。時間
h₈₈においてワードカウンタ１９はモジユロ３２
のカウンタであるために自動的に値１にリセツト
される。したがつて時間h₈₈においてメモリ−ア
ドレスデコーダ２５は、ワードカウンタ１９のリ
セツト信号を検出し高調波係数メモリ２７は高調
波結合サイクルの第２サブサイクルの連続32ビツ
ト時間の間に読み出されるようにする。 時間h₈₈において高調波係数d₁は、もし音色ス
イツチ５７が閉じられていれば乗算器２８に伝え
られる。加算器３３への２つの入力はc₁（第１サ
ブサイクルの間にすでに高調波レジスタ６０へ移
されている）とd₁である。値c₁＋d₁はそれからロ
ード選択器６３を介して高調波レジスタ６０へ伝
えられる。この結合過程は高調波結合サイクルの
第２のサブサイクルの32ビツト時間の間繰り返さ
れる。そのサイクルは時間h₆₄において高調波係
数メモリ２６と２７の中に記憶されている高調波
係数の和が高調波レジスタ６０の内容となる。係
数のどちらか又は両方が音色スイツチ５６と５７
の状態により高調波レジスタ６０の中で加算され
ている。 高調波係数メモリの種々の個数の場合に対する
高調波結合サイクルの変更は技術的にたくみに行
なわれる。高調波結合サイクルは32×ｇビツト時
間を必要とし、ｇは高調波係数メモリの数であ
る。 高調波結合サイクルが完了すると、実行制御回
路１６が計算サイクルを開始する。高調波結合サ
イクルが第３図に示されているシステムにおいて
計算サイクルに先行する時には、計算サイクルに
関してすでに述べたすべての初期信号に加えて他
の制御信号が必要とされる。計算サイクルの間、
メモリ−アドレスデコーダ２３と位相器３２は、
計算サイクルに関してすでに述べられたような動
作を行なう。 データ選択器６４は、次に線６８より入力され
るデータを乗算器２８へ移すために実行制御回路
１６によつて制御される。ゲート６１は、高調波
レジスタ６０から加算器３３へ送るデータを阻止
するように指令される。一方ゲート６２は、主レ
ジスタ３４から読み出されたデータを加算器３３
へ転送する。ロード選択器６３は、加算器３３か
ら主レジスタ３４へデータを移すように実行制御
回路１６によつて制御される。これらの制御は、
第１図に示されているような計算サイクルと同じ
態様で第３図に示されている。しかし高調波レジ
スタ６０内のデータは、高調波係数メモリ２６と
２７から直接読み出されるデータのかわりに、乗
算器２８へ入力されるようになる。 第３図に示されているシステムにおける計算サ
イクルは32×32＝1024ビツト時間を必要とし、高
調波係数メモリの数には無関係である。高調波結
合サイクルに必要な高調波結合時間間隔は、１ビ
ツト時間の間隔で測られたストツプの数の32倍で
ある。 計算サイクルと組み合わせて高調波結合サイク
ルを使用する際の一つの自明な変型は、最初の高
調波結合サイクルの後で、音色スイツチ５６，５
７の状態に変化が検出されなければ計算サイクル
の前にこのサイクルを除去することである。この
ような余分な計算サイクルの除去は、複音シンセ
サイザーシステムの残りの論理タイミングのため
に、時間をできるだけ短くすることが望ましい場
合に有効である。 第４ａ図は、−12db／octの傾きと−3db点で定
義されたしや断周波数uを持つた低域フイルタ
に関する振幅対周波数レスポンスの一般的な直線
の近似値を示す。スライド型フオルマントフイル
タは前述のいくつかの方法によつてしや断周波数
uを他の周波数u′に変えるフイルタである。そ
の方法としては手動による方法または予め定めら
れた時間の関数として自動的に変える方法とがあ
る。経験的に好ましい時間的関数は、予め決めら
れた範囲の時間に比例してしや断周波数が変化す
るばかりでなく、発生した楽音のアタツク／リリ
ースのエンベロープの形に比例して変化するもの
であることが知られている。 第４ｂ図は、−12db／octの傾きと−3db点で定
義されたしや断周波数_Lをもつた高域フイルタの
便宜的な直線近似特性を示す。高域フイルタ型の
スライド型フオルマントフイルタは前述の方法に
よりしや断周波数_Lをしや断周波数に移動させる
ことができる。スライド型フオルマントフイルタ
は低域フイルタ、高域フイルタばかりでなく両方
を組合せたものにもできる。 第４ｃ図は高調波係数値を減衰させることによ
り得られた実際の低域フイルタを示す。曲線１は
高調波次数８よりしや断が始まり、曲線２は高調
波次数１６よりしや断が始まる。 第４ｄ図は、曲線３が高調波次数８より、曲線
４が高調波次数１７よりしや断される実際の高域
フイルタを示す。 第５図は、複音シンセサイザーにおいて第１図
のシステム１０にスライド型フオルマントフイル
タを用いる為に追加されるサブシステムを示す。
線７１から比較器７２への入力信号は、計算サイ
クルにおいては高調波次数値ｑとなる。値q_cが線
７４を経て比較器７２への入力信号となる。q_cは
実際の低域フイルタのしや断周波数を決める高調
波次数である。フオルマントクロツク７０は、比
較器７２の入力となり、時間的に変化する値ｕを
つくるためのタイミング手段の機能をもつ。計算
サイクルの各々のビツト時間において、比較器７
２はｑ＋ｕとq_cとを比較する。もしｑ＋ｕがq_cよ
り小またはq_cに等しい時には比較器７２はフオル
マント係数メモリ７３に線７５を経て値Q′＝１
を送り、また比較器があるビツト時間に比較して
ｑ＋ｃがq_cよりも大きいことを見出したときに
は、値Q′＝ｑ＋ｕ−q_cがフオルマント係数メモリ
７３に対してアドレスとして送られる。 減衰率またはフオルマント係数Ｇは、入力値
Q′にしたがつてフオルマント係数メモリ７３よ
り呼び出される。フオルマント乗算器７４Ａは、
正弦波関数テーブル２４より読み出された値とフ
オルマント係数メモリ７３より読み出された値Ｇ
とを乗算する。フオルマントクロツク７０からの
出力信号ｕは時間とともに増加させたり減少させ
たりすることができる。表にフオルマント係数
メモリ７３に適した値を示す。増幅率ＧはQ′の
値により記憶されまた読み出される。dBの欄は
増幅率Ｇに対応するそれに等しい減衰値をdbで
表わしたものである。 フオルマント係数メモリ７３はＱの値を記憶す
るためのもので、固定メモリで構成されることが
好ましい。

【表】

【表】 線７６を経て比較器７２に入力されるＴ−制御
信号は、合成スライド型フオルマントフイルタが
低域フイルタか高域フイルタかを定める。 もし、Ｔ−制御信号が１の場合、前述のスライ
ド型フオルマントフイルタは低域フイルタとな
る。 もし、Ｔ−制御信号が“０”の時はスライド型
フオルマントフイルタは下記に述べる如く高域フ
イルタとなる。 Ｔ−制御信号が“０”の時には計算サイクルの
各各のビツト時間において比較器７２はｑ＋ｕと
q_cの値を比較する。 もしｑ＋ｕがq_cの値より大きいかまたは等しい
時には、比較器７２は線７５を経てQ′＝１の値
をフオルマント係数メモリ７３に与える。 もし比較器７２において比較した結果ｑ＋ｕが
q_cの値より小さい時には、Q′＝q_c−（ｑ＋ｕ）が
フオルマント係数メモリ７３に与えられる。 一つの自明な変型として、二つの比較器を使用
し、各々の比較器を高域フイルタと低域フイルタ
に使用されるようスライド型フオルマントフイル
タを同時に組み合わせることができる。また、単
一の比較器を用いて高域フイルタおよび低域フイ
ルタのモードに対する値の比較を同時に行なうよ
うに構成することもできる。 Q′の値は単純な低域フイルタや高域フイルタ
の形から他のフイルタの形となるようフオルマン
ト係数メモリ７３中に容易にプログラムされるこ
とができる。フオルマント係数表を使用するかわ
りに比較器７２の出力信号に応じて、適当な値を
計算する回路を使用する様に変更できることも明
らかである。 例えば表におけるＧの値は関係式 Ｇ＝exp｛0.1151 ×40log₁₀（８／（７＋ｎ））｝ より計算することができる。 第１図の複音シンセサイザー１０は32の高調波
をもつ合成音について説明された。最も高い鍵盤
キーC₇が押鍵されたとき高調波の最高周波数は、
2093×32＝66976KHzとなる。人間の耳は、その
ように高い周波数は感知できない。このため人間
の耳に感知できるような周波数に最高周波数を制
限し下記に示すようなシステムに簡略化すること
が望ましい。

【表】

【表】 表は鍵盤の音域の高調波の最高周波数を示
す。 第４欄の最大周波数はいかなる上音周波数も
15KHzを越えないように計算されている。 第３欄は指定最大値15KHzを満足する様な各々
の音の最高高調波次数を示す。C₂からA₄#まで
の音は32のすべての高調波を持つておりA₄#よ
り上の音においては高調波の最高波数は制限され
ている。 第６欄はC₅からB₅のオクターブにおいては21
の高調波、さらにC₆からC₇のオクターブにおい
ては10の高調波を使用した場合の最大周波数を示
す。 第６図に、第１図のシステム１０に表の第５
欄、第６欄に示される高調波制限機能を持つたシ
ステムを組合せたサブシステムを示す。 補数器３１の出力信号は線８８を経て加算器３
３に伝えられる。 主レジスタ＃１ ３４に接続された加算器３３
は第１図ですでに述べた方法で動作する。 高調波次数ｑが11より小さい場合ゲート８５は
主レジスタ＃１３４と同一のデータを主レジスタ
＃３ ８６に与える。しかしｑの値が10より大き
い値のものに対しては、ゲート８５は加算器３３
から与えられた線８３上のデータが主レジスタ
＃３ ８６へ行かないよう阻止する。 この様なｑの値のときには、ゲート８５はメイ
ンレジスタ＃３８６の内容を何ら変更させずに循
環シフトさせる。主レジスタ＃２ ８９に接続さ
れたゲート８４は、ゲート８５と主レジスタ＃３
８６の動作と同様な動作を行なう。 ゲート８４は高調波次数ｑが21を越えた場合に
線８３からのデータを阻止するという点が異なつ
ている。 三つの主レジスタ３４，８９，８６は、線４３
を経てクロツク選択器４２から線４３を経て加え
られるクロツク信号によつて各々のタイミングが
取られる。主レジスタ３４，８９，８６の出力信
号は、データ選択器８７に送られる。 実行制御回路１６の制御によりデータ選択器８
７は、指定された音調に対応する主シフトレジス
タからのデータを特定の音調シフトレジスタへ転
送させる。 ここでもし音調シフトレジスタがC₂からB₄の
範囲の押鍵に対応する音調クロツクを指定されて
いるときは、転送は主レジスタ＃１ ３４から音
調シフトレジスタへ行なわれる。 もし音調シフトレジスタがC₅からB₅の範囲の
押鍵に対応する音調クロツクを指定されている
と、主レジスタ＃２ ８９から音調シフトレジス
タへ転送が行なわれる。 同様にして、C₆からC₇の範囲の音調では、デ
ータは主レジスタ＃３ ８６から指定された音調
シフトレジスタへ転送が行なわれる。 複音シンセサイザーにおける高調波の制限は、
複数の主レジスタおよびゲートにより表現される
オクターブまたは音域分割単位の任意複数個に拡
張することが容易に出来る。 このように複数のレジスタを使用しても、高調
波制限のない一つの主レジスタを使用したシステ
ムの場合と計算サイクルにおけるビツト時間数は
変らない。 第７図は、第１図または前述された複音シンセ
サイザー１０とは別の出力サブシステムを示す。
第７図に示すサブシステムの目的は、音調シフト
レジスタの数を増加する際に同一の繰り返し回路
が増加することを本質的に妨ぐために、共通回路
要素を時分割化することである。 第７図は、同時に三つの押鍵がなされた場合の
三つの音調シフトレジスタのための時分割された
出力サブシステムを示しているが任意複数の楽音
発生器に拡張することができる。第７図の動作
は、初期サイクルの後のすべてのロードサイクル
の次の状態について説明される。各々の音調シフ
トレジスタ３５，３６，９３は固有の音調クロツ
ク３７，３８，９１によつて制御される通常の循
環形式で動作し、これらのクロツクは通常主クロ
ツク１５に対して非同期である。 データワードが音調シフトレジスタから出力さ
れるとロード選択器を通して循環し音調シフトレ
ジスタの入力へ与えられる。それと同時に、音調
シフトレジスタからの出力データワードは、音調
シフトレジスタ３５，３６，９３に接続されてい
るバツフアレジスタ９４，９５，９６に伝えられ
る。実行制御回路１６は、各々のバツフアレジス
タ内のデータを逐次的にデータ選択器９７へ出力
させる。第７ａ図に、バツフアレジスタ９４，９
５，９６からデータ選択器９７へ連続的に出力さ
れるデータのタイミングが示されている。 バツフアレジスタから出力されるデータのサン
プリング周波数は×２×ｓである。 ここでは最高周波数であり、ｓは使用可能な
周波数を最小にする安全率である。 高調波制限を用いた表に示される最高周波数
は20930KHzであり、2^1.37/12＝1.0823の安全率を用
いた場合、個々のチヤネルのサンプリング速度を
満足する周波数は46.03KHzである。 サンプリングされたデータは、Ｄ−Ａ変換器９
８によつてアナログ信号に変換される。その出力
電圧は各々の音調シフトレジスタに対応したサン
プルホールド回路１００，１０１，１０２の内の
一つに伝えられる。アナログ信号の振巾値は、実
行制御回路１６からの指令のもとで個々のバツフ
アレジスタが現内容を転送させている間維持され
ている。 すべてのサンプルホールド回路の出力信号は、
加算器５５において同時に加算され音響システム
１１へ送られる。 実行制御回路１６は、一つの楽音のエンベロー
プの状態に関する瞬時値情報を維持させる。 そのため実行制御回路１６は、各データ選択時
間が割り当てられたその楽音の瞬時的なエンベロ
ープの状態に適合する各特定データ選択時間にお
いて、アタツク／リリースメモリ１０３より１ワ
ードのデータを読み出させる。 アタツク／リリースメモリから読み出されたデ
ジタル語は、Ｄ−Ａ変換器１０４によつてアナロ
グ電圧に変換される。これらのアナログ電圧は、
Ｄ−Ａ変換器９８に供給され、現在のデータ選択
時間に発生可能な最大変換電圧を制御される。 このアタツク／リリースメモリ１０３やＤ−Ａ
変換器１０４により構成されるデジタル的なアタ
ツク／リリースサブシステムを、振幅制御信号を
発生する楽音シンセサイザーに適したアナログエ
ンベロープ回路で置き換える様に変更することは
容易である。 第８図は複数の鍵盤より構成されている複音シ
ンセサイザーにおいて各々の鍵盤に各々の主デー
タセツトを持たせるためシステム１０に組み合わ
されるサブシステムを示す。各々の鍵盤において
はその鍵盤について独立的に音色が指定され、等
価的にその鍵盤のもつている高調波係数メモリ群
が指定される。 一つの楽器鍵盤および楽器鍵盤に接続される音
源について“デイビジヨン”という用語を共通に
使用する。第８図や次に示すサブシステムは、電
子オルガンの様に上鍵盤、下鍵盤、足鍵盤を持つ
楽器のためのものである。 第８図に示すサブシステムの計算サイクルは、
三つのデイビジヨンの各々についての主データセ
ツトの計算に各々が対応する三つの大サブサイク
ルより構成されている。この計算サブサイクルを
説明上、上鍵盤サイクル、下鍵盤サイクル、足鍵
盤サイクルと呼ぶ。上鍵盤サイクルの間は、メモ
リ−アドレスデコーダ２５は上鍵盤係数メモリ１
１１の内容を読み出す。もしスイツチ１１０が閉
じられていると上鍵盤の高調波係数は上鍵盤利得
乗算器１１２に伝えられる。上鍵盤利得乗算器１
１２は通常１より小または１に等しい数を上鍵盤
高調波係数に乗算または圧縮する。この圧縮の制
御信号は線１１３を経て得られる。この様にし
て、高調波の係数の大きさを演奏家が楽器の演奏
中にいつでも自分の好きなように調整することが
できる。 上鍵盤利得乗算器１１２の出力信号は乗算器２
８の入力信号となる。乗算器２８より前のすべて
の論理ブロツクは、第１図のシステム１０につい
て前述されたものと同一である。 補数器３１と加算器３３については前述された
ものと同一である。 上鍵盤サイクルの間は、上鍵盤ゲート１１５が
入力信号を伝え、他方ペダル鍵盤ゲート２３１と
下鍵盤ゲート１１７は、入力信号をデータ転送よ
り阻止する。また、上鍵盤サイクルの間はレジス
タ選択ゲート１１４は上鍵盤主レジスタ１１６よ
り読み出されたデータのみを加算器３３に伝える
ように動作する。したがつて上鍵盤サイクルの間
は、加算器３３、上鍵盤ゲート１１５、上鍵盤主
レジスタ１１６、そしてレジスタ選択ゲート１１
４は組み合わされて上鍵盤主レジスタ１１６の内
容を連続的に加算する循環レジスタとして動作す
る。 足鍵盤サイクルも上鍵盤サイクルと同様な方法
で動作する。足鍵盤サイクルの間は足鍵盤の高調
波係数は足鍵盤高調波係数メモリ１１８より読み
出される。その係数は、スイツチ１１９が閉じら
れていれば線１２５の信号により足鍵盤利得乗算
器１２０において変えられる。 上鍵盤ゲート１１５と下鍵盤ゲート１１７はそ
の入力信号を阻止し、足鍵盤ゲート２３１は入力
データを足鍵盤主レジスタ１２１へ伝える。レジ
スタ選択ゲート１１４は、足鍵盤レジスタのデー
タのみを通し、他の主レジスタからのデータは阻
止する。それにより足鍵盤サイクルの間は、足鍵
盤主レジスタは加算器３３と循環接続されてロー
ドされる。 下鍵盤サイクルは上鍵盤サイクルと同じ方法で
動作し、下鍵盤主レジスタ１２２がロードされ
る。 計算サイクルにおけるサブサイクルの間はカプ
ラー動作を行なうことができる。カプラーはカプ
ラースイツチと呼ばれるスイツチ１２８，１２９
によつて制御される。もしスイツチ１２９が閉じ
られていると下鍵盤−上鍵盤デイビジヨンカプラ
ーと呼ばれる動作を行ない、下鍵盤主レジスタ１
２２の内容が上鍵盤主レジスタ１１６の内容に効
果的に加えられる。したがつて上鍵盤デイビジヨ
ンで押鍵されると上鍵盤デイビジヨンと下鍵盤デ
イビジヨンの両方の音が混合された音が出る。下
鍵盤サイクルの間、スイツチ１２９が閉じられる
と上鍵盤ゲート１１５はその入力データを転送さ
せそれにより上鍵盤主レジスタ１１６は下鍵盤主
レジスタ１２２と同一のデータをロードされる。
上鍵盤サイクルの間は、すべてのゲート１１７，
２３１，１１５は正常に動作する。その結果、上
鍵盤サイクルの終了時には、上鍵盤サイクルによ
り計算されたデータの和と下鍵盤サイクルの間に
発生されたデータとが加算された値が上鍵盤主レ
ジスタに蓄積される。 スイツチ１２８が閉じられると下鍵盤−足鍵盤
デイビジヨンカプラーが命じられ、下鍵盤サイク
ルの間閉じたスイツチ１２８により足鍵盤ゲート
２３１は足鍵盤主レジスタ１２１が下鍵盤レジス
タ１２２にロードされる内容と同一の内容になる
よう入力信号を伝える。足鍵盤サイクルの間は、
足鍵盤主レジスタ１２１の内容は下鍵盤主レジス
タと足鍵盤主レジスタ１２１のデータの和とな
る。 第８図には三つのデイビジヨンの各々に対して
各一つの主レジスタが示されているが、第６図に
示すように、複数のレジスタによつてこれらのい
くつかまたはすべての主レジスタを置き換え、そ
れにより前述の如くデイビジヨンカプラー動作と
同時に高調波制限を行なうことができる様に容易
に変更が可能である。第８図に示す各々または任
意の高調波メモリは、第３図に示す高調波レジス
タサブシステムによつて容易に置き換えることが
できる。 第９図は、第１図の１０に示されたシステムの
同期ビツト検出器３９の細部のいくつかを示す。
特に第９図は、音調シフトレジスタから同期ビツ
トを検出する方法を示す。データは主クロツク１
５と同期化され、そして第７図に示したアタツ
ク／リリースメモリ１０３を制御するのに使用さ
れる。第９図に示す論理ブロツクの動作を、最初
のロードサイクル以後の時間について述べる。第
１図に関して、説明したように各々の音調レジス
タの最小桁ビツトが同期ビツトとして使用され
る。前述のシステム１０では64語の最小ビツト
中、単に１個のみが１をもつ音調レジスタが説明
され、ここでは第33ワードの最小ビツト位置に余
分に１が加えられる。この様に同期ビツトは合成
音の各々の同期の初めばかりでなく各々の半周期
の初めのところでも循環している。この開始ビツ
トはロードサイクルにおいて完全な波形を維持す
るようロードサイクルを開始するために使用さ
れ、また半周期ビツトと共に第７図に示す形式の
アタツク／リリースエンベロープ発生器の制御の
ためのタイミングを取るのに使用される。 開始（スタート）ビツトまたは半サイクルビツ
トのどちらかが検知されると、データは音調シフ
トレジスタ＃１ ３５より読み出される。このビ
ツトは、捕捉回路１３０により一時記憶される。
エツジ検出器１３１は捕捉回路１３０内のラツチ
がセツト状態になるとき１個のパルスを発生す
る。エツジ検出器の出力信号は線１３２を経てリ
セツト回路１３３へ送られる。同時に同じ出力信
号はアタツク／リリースカウンタ１３４へ送られ
る。アタツクが始まると音調検出および割り当て
回路（アサイナー）１４（第１図に示す）は信号
を線１３５を経てアタツク／リリースカウンタ１
３４をリセツトするためリセツト回路１３３に送
られる。音調検出および割り当て回路１４が鍵が
離された（開かれた）ことを検出すると、アタツ
ク／リリースカウンタは再びリセツトされ、リリ
ース制御動作のために半周期カウントする。第９
図に示す論理ブロツク３６，１３６，１３７，１
３８，と１３９は論理ブロツク３５，１３０，１
３１，１３３，１３４に述べたと同様の動作を行
なう。 第１０図は、第９図の回路を論理ゲートレベル
で示す。第９図における音調レジスタ３５は説明
の等価的な64−１ビツトを持つ同期ビツトレジス
タ１５０によつて置き換えられる。同期ビツトレ
ジスタから読み出された各々の開始ビツトまたは
半周期ビツトは、線１５１を経てFF１５２に送
られる。ビツト遅延回路１５３、インバータ１５
４、ANDゲート１５５は組合されて、フリツ
プ・フロツプ１５２がリセツトする毎に線１５６
上に１パルスを出力する様なエツジ検出器として
働く。それにより線１５６上のパルスは、同期ビ
ツトレジスタ１５０に対応する音調シフトレジス
タの１周期の始めを知らせる。線１５６上の信号
は第１図に示す同期ビツトレジスタによつて使用
される。ANDゲート１５７，NANDゲート１５
８，１５９、インバータ１６０は組合わされて信
号をラツチする動作を行なう。このラツチは、同
期ビツトレジスタ１５０より開始ビツトや半周期
ビツトが出力され、そして主クロツク１５より線
１４０上にパルスが出力されたときにセツトされ
る。このラツチは同期ビツトレジスタ１５０の出
力がゼロのときリセツトされる。ビツト遅延回路
１６０Ａ、インバータ１６１Ａ，ANDゲート１
６２は組合わされることにより、線１６３上に信
号がラツチから現われる毎に１パルスを発生させ
る様なエツジ検出器として働く。このエツジ検出
器の信号は、アタツク／リリースカウンタ１３４
を増加させるのに使用される。 第１図に示すシステム１０は、正弦波関数表内
に記憶された正弦波関数を余弦波関数によつて容
易に置き換えできることは明らかである。その様
な置換が行なわれた場合には、主データ関数は次
の離散的フーリエ級数によつて発生される。 Z_N＝_M 〓^q=1 Cq cos（2πNq／2M） ＋_M 〓^q=1 dq cos（2πNq／2M） (5) ここでパラメータは（式１）に示されているも
のと同一の範囲である。余弦波三角関数は半周期
点について軸対称であるため図１に示す補数器４
４はシステム１０より除くことができる。 楽音に使用されているような周期波において
は、一般化された高調波級数によつてその波形を
表わすことができるということが数字的によく知
られている。 このような一般化された高調波級数は（式１）
や（式５）に示されるようなフーリエ級数を含む
がそれに制限はされない。その一般化された高調
波級数は次の様な形で書かれる。 Zn＝〓^q a_qφ_q（ｎ） (6) ここでφ_q（ｎ）は直交関数または直交多項式に
類するものを示す、通常のフーリエ級数に対応さ
せて、係数a_qは一般化されたフーリエ高調波係数
と呼ばれている。しばしば（式６）は離散的一般
化フーリエ変換とよばれている。直交多項式に
は、Legendre（ルジヤンドル）、Gengenbauer（ゲ
ーゲンバウエル）、Jacobi（ヤコビ）、Hemite（エ
ルミート）の多項式が含まれている。直交関数と
してWalsh（ウオルシユ）、Bessel（ベツセル）、
Trigononetric（三角関数）が含まれている。特
許請求の範囲に使用する用語の定義上、直交関数
という言葉は一般的直交関数系と直交多項式の両
方を含めた形で使用される。 第１図のシステム１０が含まれるような一般的
な複音シンセサイザーは、正弦波関数表を直交関
数または直交多項式の表に置き換えることにより
任意の直交関数や直交多項式で使用することが出
来る。関数や多項式の対称性によつて補数器３１
は、もし中央に関して点対称であるものについて
は使用され、軸対称であるものについては取り除
かれる。もし選ばれた関数や多項式が点対称のど
ちらも持たない場合には、補数器３１を取り除
き、主レジスタ３４を64語に広げればよい。この
様な場合、計算サイクルは第１図についてすでに
述べたような自明な拡張においてＮ＝１……64の
間隔に広げなければならない。しかし、ロードサ
イクルにおいては、主レジスタ３４はその64デー
タ語を転送するため、一方向にのみ読み出せばよ
い。 Walsh関数は、振巾値として１か０のみをもつ
点でデジタルシステムにとつて有利な特長をも
つ。Walsh関数はSal関数とCal関数に分けること
が出来る。Sal関数は三角関数における正弦波関
数に似ており、中点に対して点対称である点にお
いても正弦波関数と似ている。Cal関数は三角関
数における余弦波関数に似ており、その中点に対
して軸対称である。第１１図は、Sal関数を用い
る様に変更した第１図のシステム１０の一部を示
す。 表は、“シークエンシイ”（従来の周波数に類
似している）ｑが１から16まで、そしてＮが１か
ら32までの値についてのSal関数Salq（Ｎ）を示
す。32より大きなＮに対しては奇数対称の性質を
利用することにより得られる。Ｎが33から64の範
囲に対しては、 Salq（Ｎ）＝−Salq（65−Ｎ） (7) の関数式が利用される。表は、簡略化のため17
以下のｑに限定されている。しかしながら第１１
図に示されるサブシステムの動作は、１から32ま
での値をもつｑに対して説明される。

【表】

【表】

【表】 表は、１つの正弦波とその1/2周期の正弦波
からなる波形に対する普通のフーリエ係数とSal
−Walsh係数の両方を示している。 第１１図における論理ブロツク１６，１９，２
０，２２，２３，３３，３４，４４の動作は、第
１図のシステム１０ですでに述べられているもの
と同じである。Walsh Salテーブル１８０が第１
図の正弦波関数テーブルのかわりに計算サイクル
の間同様の方法で読み出される。メモリ−アドレ
スデコーダ２５は、計算サイクルの間の適当な時
間にWalsh係数を読み出す。乗算器２８のかわり
にWalsh関数システムでは、補数器１８３を利用
する。すべてのビツト時間においてSal関数は１
または０であるため、もし１がWalsh Salテーブ
ル１８０より読み出された場合にはそのWalsh係
数を変えずに転送し、もし０がWalsh Salテーブ
ルより読み出された場合には、Walsh係数を補数
化するように実際の乗算器は作られている。 すでに述べた様に第１図のシステム１０におい
て、正弦波関数テーブルがWalsh−Sal関数の様
な一般化された高調波関数によつて置き換えら
れ、高調波係数のメモリは一般化された係数メモ
リによつて置き換えられたように、種々のサブシ
ステムを容易に構成することが出来る。 第１２図は、フオルマントフイルタ、高調波レ
ジスタ、高調波制限および時分割出力データチヤ
ネルを基本システム１０に組み合わせた複音シン
セサイザーのための基本システム論理ブロツクを
示す。関数テーブル２０１は発生された高調波関
数のテーブルである。 今までデジタル方式に関して述べてきたが、こ
れに限られることなくすべてのシステムの機能を
アナログ方式で行なうことも可能である。シフ
ト・レジスタは“Bucket brigade”電荷結合装
置の様なアナログ装置によつて置き換えられる。
この発明は音調クロツクとして非同期クロツクを
使用することには限定されない。主クロツク１，
５から同期的に得られたクロツクを使用するよう
に変更することも容易である。 ここで示されたすべての新規で有用な、そして
自明でない特長に関して特許請求の範囲が記述さ
れている。本発明の実施の態様を列記すれば次の
通りである。 １ 主データセツトを構成する１組の正弦波高調
波成分のうちのそれぞれ１個の相対振幅を指定
する毎に高調波係数の１組を蓄積するメモリ装
置と、それぞれの各計算期間の間動作し、前記
主データセツトのそれぞれの語の成分に関連し
た正弦波関数値と前記メモリ装置から読み出さ
れたその高調波成分に対する係数値とを乗ずる
ことによつてそれぞれの高調波成分を別個に計
算するための装置とを具え、前記正弦波関数値
の偏角は前記主データセツトの語を指示する数
に前記高調波成分の次数を乗じた積であり、各
語に対して前記主データセツトを得るため前記
計算された高調波成分を累算する装置と、前記
主データセツトの語を前記第１メモリ装置に書
き込む手段と、を具える特許請求の範囲第１項
記載の電子楽器。 ２ 前記主データセツトの中の語を表示する番号
を選択するための語カウンタと、高調波成分の
次数を選択するための高調波カウンタと、各連
続する計算期間の間動作し、前もつて加算器−
アキユムレータに含まれている合計値に前記次
数を加え、その合計内容は前記正弦波関数値の
偏角を表わす加算器−アキユムレータと、該加
算器−アキユムレータの内容に応じて前記計算
する装置に供給される正弦波関数値を取得する
手段と、を具えた第１項記載の電子楽器。 ３ 前記正弦波関数値を取得する手段は、前記語
カウンタが主データセツトの中の語の最初の番
号にリセツトされるごとにクリアされ、各計算
期間に前記高調波カウンタの内容を加算器−ア
キユムレータの中の以前の合計値に繰り返し加
える動作をし、その内容は前記偏角を示す加算
器−アキユムレータと、正弦波関数テーブルメ
モリ装置と、前記加算器−アキユムレータ中に
作られた偏角に対応する正弦波関数値を前記正
弦波関数テーブルメモリ装置から読み出すため
の正弦波関数テーブル読み出し装置と、から構
成される第２項記載の電子楽器。 ４ 前記第１メモリ装置から情報を読み出す装置
は、第１メモリ装置から選択された速度で主デ
ータセツトを読み出すためのクロツク選択器
と、第２メモリ装置の中に蓄積された同期時間
データ語と、前記同期時間データ語が第２メモ
リ装置から読み出される位相時間を決定する装
置と、位相時間に応答し、それにより前記クロ
ツク選択器が第１メモリ装置から前記選択され
た速度で内容を読み出し第２メモリ装置に書き
込ませる装置と、第２メモリ装置への前記書き
込み終了を決定し、それにより前記クロツク選
択器に第１メモリ装置からの読み出しを終了さ
せる装置と、を有する特許請求の範囲第１項記
載の電子楽器。 ５ 楽音波形をつくり出す装置は、音響システム
と、第２メモリ装置から読み出された情報を受
け取りその情報に対応するアナログ楽音波形を
与えるデジタル−アナログ変換器と、楽音波形
のアナログ信号を変調してアタツク及びリリー
スの効果を与えるエンベロープ形成装置と、前
記変調されたアナログ楽音波形を前記音響シス
テムに供給するための増幅器と、からなる特許
請求の範囲第１項記載の電子楽器。 ６ 前記高調波成分計算回路は、前記計算サイク
ル中のそれぞれの計算時間において増分され、
その内容がモジユロＷで前記番号Ｎを表示する
語カウンタと、モジユロＷで表示された高調波
番号ｑを含む高調波カウンタと、前記高調波カ
ウンタの内容ｑの連続する値を加算しそれによ
つてその内容がNqを表わす加算器−アキユム
レータと、前記加算器−アキユムレータの中に
含まれている値Nqに応答して前記正弦波関数
テーブルをアドレス指示し、該正弦波関数テー
ブルから対応する蓄積値sin（2πNq／Ｗ）を呼
び出すための第１メモリ−アドレスデコーダ
と、対応するｑ番目の高調波成分に対する高調
波係数Cqをアドレス指示されたそれぞれの項
sin（2πNq／Ｗ）に乗算し、その乗算の結果を
前記連続的に代数加算する装置に供給する乗算
器と、からなる特許請求の範囲第２項記載の電
子楽器。 ７ 前記高調波成分計算回路は、前記計算サイク
ル中のそれぞれの計算時間において増分されそ
の内容がモデユロＷで前記番号Ｎを表示する語
カウンタと、前記語カウンタの内容ＮがＷに等
しい時、前記語カウンタをリセツトするリセツ
ト信号を発生するモジユロＷリセツト回路と、
前記リセツト信号によつて増分され、モジユロ
Ｗで表示された高調波番号ｑを含む高調波カウ
ンタと、前記高調波カウンタの内容ｑの連続す
る値を加算し、前記リセツト信号によつて０に
クリアされ、それによつてその内容がNqを表
わす加算器−アキユムレータと、前記加算器−
アキユムレータの中に含まれている値Nqに応
答して前記正弦波関数テーブルをアドレス指示
し、該正弦波関数テーブルから対応する蓄積値
sin（2πNq／Ｗ）を呼び出すための第１メモリ
アドレスデコーダと、対応するｑ番目の高調波
成分に対する高調波係数Cqをアドレス指示さ
れたそれぞれの項sin（2πNq／Ｗ）に乗算し、
その乗算の結果を前記連続的に代数加算する装
置に供給する乗算器と、からなる第６項記載の
電子楽器。 ８ 前記連続的に代数加算する装置は、前記高調
波番号ｑに応答し、高調波番号のそれぞれの値
に対応して、位相制御信号を発生する位相定数
装置と、前記乗算器から与えられた乗算結果を
前記位相制御信号に応じて代数的符号を変更す
る第１補数器と、前記語カウンタの中の数Ｎに
応答し、前記第１メモリ装置の中のアドレス指
示された内容を読み出すための第１メモリアド
レス装置と、前記乗算器から供給され、前記補
数器によつて代数的符号を変更される乗算結果
と前記第１メモリ装置から読み出された内容と
を代数的に加算し、その加算値を第１のメモリ
装置中に記憶される加算器と、を具える第６項
記載の電子楽器。 ９ 転送サイクル時間間隔の間に前記第１メモリ
装置から前記第２メモリ装置に前記主データセ
ツトを転送するための第１装置に応動する第２
装置は、前記第２メモリ装置の内容中に同期化
信号を蓄積する装置と、前記第２メモリ装置か
ら読み出された内容の中に同期化信号があるか
否かを検出し、それによつて位相時間信号を発
生させる装置と、鍵盤スイツチの閉接に応動し
て複数の音調クロツクパルス速度の中から１つ
を選ぶためのクロツク選択装置と、前記位相時
間信号が発生されるときにクリアされる可逆カ
ウンタから成り、前記選択された音調クロツク
速度によつて増分され、そして第１メモリアド
レス装置に前記カウンタの内容を与え、それに
よつて前記第１メモリ装置の内容が前記選択さ
れた音調クロツク速度で読み出され、また前記
可逆カウンタの内容が１からＮまで連続的に増
分され、その後、逆の順序でＮから１まで減少
される第２メモリアドレスデコーダと、第１メ
モリ装置から読み出された内容が語順１からＮ
を読み出す場合、代数的符号を変更せずにメモ
リ転送装置に与えられ、続いて第１メモリ装置
から読み出された内容を逆の語順Ｎから１まで
代数的符号を変更してメモリ装置に与える第２
補数器と、第１メモリ装置の内容が第２補数器
によつて供給された時、第２メモリ装置の中に
蓄積するための前記メモリ転送装置と、を具え
る特許請求の範囲第２項記載の電子楽器。 10 第２メモリ装置は、前記メモリ転送装置から
の入力を書き込み、後で読み出される第１メモ
リおよび第２メモリと、第１メモリおよび第２
メモリの内容中に同期化信号を蓄積する装置
と、第１メモリおよび第２メモリから読み出さ
れた内容の中に同期化信号があるか否かを検出
しそれによつて位相時間信号を発生させる装置
と、該位相時間信号発生装置に応動し、前記メ
モリ転送装置が前記第２補数器によつて供給さ
れたとき前記第１メモリ装置の内容を、選択さ
れた前記第１メモリにまたは選択された前記第
２メモリに蓄積させる音調選択装置と、前記第
１メモリおよび第２メモリの内容を前記鍵盤ス
イツチの閉接に対応する速度で読め出させるた
めの第３のアドレスデコーダと、を具える特許
請求の範囲第２項記載の電子楽器。 11 前記第３アドレスデコーダは、調節可能な速
度をもつ第１および第２の音調クロツクと、鍵
盤スイツチの閉接に応動して前記第１および第
２の音調クロツクの速度を調節するための回路
を含む割り当て装置と、第１および第２の音調
クロツクを発生し第１および第２メモリの内容
を読み出させるための装置と、前記第１メモリ
および第２メモリから読み出された内容をそれ
ぞれ受けとり、その内容に対応するアナログ楽
音波形を与える第１および第２のコンバータ
と、を具える第１０項記載の電子楽器。 12 前記第１メモリ装置、高調波係数メモリ、前
記正弦波関数テーブル、および前記第２メモリ
装置は、前記係数及び値がデジタル形式で蓄積
されるデジタル装置であり、計算するための前
記第１装置はデジタル的に機能し、前記第３装
置はデジタル−アナログ変換器を具える特許請
求の範囲第２項記載の電子楽器。 13 音調選択は、割り当て装置によつて行われ、
前記割り当て装置は、鍵盤スイツチの閉接を検
出し対応する検出信号を発生する装置と、検出
信号を楽音と関連づけ、更に第１および第２音
調クロツクを、閉じられた前記鍵盤スイツチに
割り当て、前記楽音の2^N倍の周波数にクロツク
速度を調整するための装置と、鍵盤スイツチの
開放を検出してリリース信号を発生する装置
と、リリース信号に応答して第１又は第２音調
クロツクを禁止し、それによつて第１および第
２メモリの内容の読み出しを終了させる回路
と、を具える第１１項記載の電子楽器。 14 前記第１装置は第１および第２の音質の楽音
を発生させるため、選択された高調波係数の異
なる組をそれぞれ記憶する第１および第２の高
調波係数メモリと、主データセツト中の数値を
計算するため高調波成分計算回路によつて、第
１あるいは第２の高調波係数メモリあるいはそ
の組み合わせのうちどれが用いられるかを選ぶ
ための第１および第２のトーンスイツチと、を
具える特許請求の範囲第２項記載の電子楽器。 15 前記一般化高調波成分計算回路は、前記計算
サイクル中の各計算時間に増分され、その内容
がモデユロＭで前記Ｎを表示する語カウンタ
と、モデユロＭで一般化された高調波番号ｑを
含む高調波カウンタと、前記語カウンタ中の値
Ｎと前記高調波カウンタ中の値ｑに応答して前
記関数テーブルをアドレス指示し、関数テーブ
ルから対応する蓄積値φ_q（Ｎ）を呼び出すため
の第１メモリ−アドレスデコーダと、このよう
にしてアドレスされた各φ_q（Ｎ）項に対応する
ｑ次の一般化高調波成分に対する前記一般化高
調波係数aqを乗算し、その乗算結果を前記連
続的に代数加算する装置に供給する乗算器と、
からなる特許請求の範囲第３項記載の電子楽
器。 16 前記一般化高調波成分計算回路は、前記計算
サイクル中の各計算時間に増分され、その内容
がモジユロＭで前記数字Ｎを表示する語カウン
タと、前記語カウンタがその内容ＮがＭに等し
くなつてリセツトされるとき、リセツト信号を
発生するモジユロＭリセツト回路と、前記リセ
ツト信号によつて増分され、モジユロＭで一般
化された高調波番号ｑを含む高調波カウンタ
と、前記語カウンタ中の値Ｎと前記高調波カウ
ンタ中の値ｑに応答して前記関数テーブルをア
ドレス指示し、関数テーブルから対応する蓄蓄
積値φ_q（Ｎ）を呼び出すための第１メモリ−ア
ドレスデコーダと、このようにしてアドレスさ
れた各φ_q（Ｎ）項に対応するｑ次の一般化高調
波成分に対する前記一般化高調波係数aqを乗
算し、その乗算結果を前記連続的に代数加算す
る装置に供給する乗算器と、からなる特許請求
の範囲第３項記載の電子楽器。 17 更に、前記直交関数はウオルシユ関数であ
り、前記一般化高調波係数はウオルシユ係数で
あり、そして前記乗算器は、対応するウオルシ
ユ関数が値０をもつ場合ウオルシユ係数の代数
符号を変更する補数器を具え、ウオルシユ関数
が値１をもつ場合前記補数器は、前記代数符号
を変更しないようにした第１５項記載の電子楽
器。 18 高調波メモリ装置は、選択された一般化高調
波係数の異つた組を蓄積し第１及び第２音質の
楽音を発生させる第１および第２の高調波メモ
リと、前記一般化高調波成分計算回路によつて
利用される第１および第２の高調波メモリの組
み合わせを選ぶための第１および第２のトーン
スイツチと、データを書き込み後で読み出され
る第３高調波メモリ装置と、前記一般化高調波
成分計算回路からの出力を第３高調波メモリ装
置か第１メモリ装置のどちらかへ選択的に読み
込むための転送選択器と、を具える第１５項記
載の電子楽器。 19 計算サイクルは、第１および第２の時間間隔
からなり、第１時間間隔において、前記高調波
カウンタは各計算時間に前記語カウンタと一致
して増分され、前記第１メモリ−アドレスデコ
ーダは一貫して前記関数テーブル中に蓄積され
た最大値をアドレス指示するようにされ、前記
代数加算装置は前記転送選択器にデータを供給
し、前記第３高調波メモリ装置に読み込ませる
ものであり、前記第２時間間隔において、前記
高調波カウンタと前記語カウンタは増分され、
前記第１メモリ−アドレスデコーダは前記語カ
ウンタ中の値Ｎおよび前記高調波カウンタ中の
値ｑに応動し前記関数テーブルをアドレス指示
し、前記転送選択器は前記第１メモリ装置中に
読み込ませる、第１８項記載の電子楽器。 20 Ｈをフオルマント係数の番号としてフオルマ
ント係数Gj（但しｊ＝１，２，……Ｈ）の組を
蓄積しておく係数メモリ装置と、タイイミング
信号を与えるフオルマントクロツクと、前記タ
イミング信号に応答して前記係数メモリ装置に
アドレス信号を与える比較器と、前記アドレス
指示されたそれぞれの項sin（2πNq／Ｗ）と前
記係数メモリ装置からのアドレス指示されたフ
オルマント係数Gjとｑ番目の高調波成分に対
応する高調波係数Cgとを乗算し、その結果
GjCqsin（2πNq／Ｗ）を前記代数的に連続的に
加算する装置に供給するための第１および第２
乗算器からなる乗算器と、を具える第６項記載
の電子楽器。 21 前記係数メモリ装置は、前記比較器から与え
られた信号に応答して前記フオルマント係数の
値を計算する回路を含む、第２０項記載の電子
楽器。 22 フオルマントクロツクは、対応する楽音のエ
ンベロープに応じて前記タイミング信号を発生
することを特徴とする第２０項記載の電子楽
器。 23 連続的に代数加算をするための装置は、第１
および第２データメモリ装置と、前記語カウン
タの中の数Ｎに応答し、それによつて読み出し
蓄積用の第１および第２データメモリ装置の内
容が同時にアドレスされる第１メモリアドレス
装置と、前記乗算器から与えられた乗算結果
と、前記第１データメモリ装置から読み出され
た内容を代数的に加算し、その加算された値を
第１メモリ−アドレス装置に与え、それにより
加算値を前記第１データメモリ装置中に蓄積さ
せるための加算器と、前記高調波カウンタの中
で、設定数Ｑよりも小さいｑの値に対して前記
加算値を第１メモリ−アドレス装置によつて第
２データメモリ装置中に蓄積させ、また設定数
Ｑと同じかあるいは設定数Ｑより大きい値に対
しては前記第１メモリ−アドレス装置が第２デ
ータメモリ装置から読み出された内容を変更な
しに第２データメモリ装置中に蓄積させるよう
にするゲート装置と、第１および第２データメ
モリ装置から読み出されたデータを選択可能に
する第１データ選択装置と、を有する第１６項
記載の電子楽器。 24 前記第３装置は、速度を調整することができ
る第１および第２音調クロツクと、前記鍵盤ス
イツチの閉接に応じて第１および第２音調クロ
ツクの速度を調整するための回路を含む割り当
て回路と、前記第１および第２音調クロツクに
よつて前記第１および第２メモリの内容を読み
出させるための装置と、前記第１および第２メ
モリから読み出されたデータを後で読み出され
るようにそれぞれ保持する第１および第２バツ
フア装置と、前記第１および第２バツフア装置
から楽音周波数に対応した速度で内容を読み出
すための装置と、第１および第２バツフア装置
から読み出された内容に対応し且つ振幅制御信
号に応じて可変振幅のアナログ信号を出力する
変換装置と、前記第１および第２バツフア装置
から読み出された内容に対応するアナログ信号
を後で読み出されるようにそれぞれ保持してお
くための第１および第２保持回路を含むデータ
選択回路と、前記第１および第２保持回路に保
持されているアナログ信号を繰り返し読み出し
加算する加算器と、からなる第１０項記載の電
子楽器。 25 前記第１装置は、第１および第２音質の楽音
を作り出すために選ばれた一般化高調波係数の
異つた組をそれぞれ蓄積している第１および第
２一般化高調波係数メモリ装置と、前記主デー
タセツトの数値を計算するために高調波計算回
路によつて用いられる前記一般化高調波係数メ
モリ装置を第１か第２か又はその組み合わせの
いずれかに選択する第１および第２のトーンス
イツチと、第１および第２利得装置と、を具
え、前記第１一般化高調波係数から読み出され
たデータは第１音階制御信号に応じて第１利得
装置によつて調整され、第２一般化高調波係数
メモリ装置から読み出されたデータは第２音階
制御信号に応じて第２利得装置によつて調整さ
れる如くした特許請求の範囲第３項記載の電子
楽器。 26 連続的に代数加算する装置は、前記一般化高
調波番号ｑに応答し、位相制御信号が前記高調
波番号のそれぞれの値に対して生成される位相
定数装置と、前記乗算器から与えられた乗算結
果が前記位相制御信号に応答して代数的符号を
変更する第１補数器と、前記語カウンタ中の数
Ｎに応じた前記第１メモリ装置中のアドレスさ
れた内容を読み出す第１メモリ−アドレス装置
と、前記第１補数器によつて代数的符号を変更
される乗算器出力と第１メモリ装置から読み出
された内容とを代数的に加算し、その加算され
た値を第１メモリ装置中に蓄積する加算器と、
からなる第１５項記載の電子楽器。 27 連続的に代数加算する装置は第１および第２
連結データメモリ装置と、第１および第２連結
データメモリ装置への入力データを第１および
第２カプラースイツチによつて選択された信号
に応じて禁止する第１および第２データゲート
と、前記乗算器からの乗算結果と前記第１およ
び第２データゲートによつて選択可能な第１お
よび第２連結データメモリ装置から読み出され
た内容とを代数的に加算し、それによつて加算
された信号を前記第１および第２データゲート
によつて選択的に第１および第２データメモリ
装置中に蓄積する加算器と、からなり、それに
より前記第１メモリ−アドレス装置は先づ第１
および第２データゲートによつて第１連結デー
タメモリ装置からデータを読み出して加算器に
供給し、その結果加算された信号を第１および
第２連結データメモリ装置の両方に蓄積させ、
次に第２連結データメモリ装置からデータを読
み出して加算器に与え、その結果の加算信号を
第２連結データメモリ装置中に蓄積させるよう
にした、第１５項記載の電子楽器。 28 前記計算する装置は、前記計算サイクルの複
数の連続計算時間間隔の時、楽音波形上の点に
対応する語を有する前記主データセツトを発生
する装置と、各計算時間間隔中、各高調波成分
に対する完全なデータセツトを計算する装置
と、計算サイクルの完了時に連続的に計算され
たデータセツトの対応する語を、主データセツ
トを構成するように加算する累算装置と、前記
第１メモリ装置に主データセツトを蓄積させる
装置と、を具える特許請求の範囲第４項記載の
電子楽器。 29 各鍵盤が複数の鍵スイツチを具える複数の鍵
盤と、各群は前記鍵盤の１つに関連され、各群
は複数のトーンスイツチを具える複数のトーン
スイツチ群と、を具える特許請求の範囲第５項
記載の電子楽器。 30 前記デジタル計算装置は、前記複数のトーン
スイツチ群の各群に対応する主データセツトを
独立に発生し記憶する装置と、複数のレジスタ
群と、前記鍵スイツチのセツテイングに応答し
選択された鍵盤および選択されたトーンスイツ
チ群に対応するレジスタ群内に選択された主デ
ータセツトを選択されたレジスタに転送する転
送装置と、を具える第２９項記載の電子楽器。 31 前記複数のレジスタは、同期化語が複数のレ
ジスタの各レジスタに記憶される回路と、複数
のレジスタから読み出された同期化語に応答し
て検出信号が発生される同期検出装置と、前記
検出信号に応答し、前記複数のレジスタのうち
の前記主データセツトの転送を行う転送装置
と、を具える特許請求の範囲第５項記載の電子
楽器。 32 前記デジタル計算装置は、前記複数のトーン
スイツチ群の対応するトーンスイツチに関連し
た複数の高調波係数メモリと、高調波係数メモ
リから読み出された高調波係数値が選択された
数と乗算される複数の利得乗算装置と、を具え
る第３０項記載の電子楽器。 33 主データセツトを独立に発生し記憶する装置
は、複数のカプラースイツチと、前記複数のカ
プラースイツチに応答し、選択された主データ
セツトを構成する対応語が代数的に加算される
選択データ装置と、を具える第３０項記載の電
子楽器。 34 楽音波形を規定する主データセツトを計算時
間中に高調波係数の記憶されたセツトから計算
記憶する計算記憶装置と、入力情報を後で読み
出されるように記憶しておくメモリ装置と、前
記計算記憶装置から前記主データセツトを読み
出し前記計算記憶装置内の新たな主データセツ
トの計算と記憶とを可能とするため該主データ
セツトを前記メモリ装置における入力情報とし
て書き込むための装置と、メモリ装置からある
選択された楽音周波数によつて決定される速度
で繰返し情報を読み出すための装置と、前記メ
モリ装置から読み出された前記情報から主デー
タセツトによつて規定される楽音波形を有する
オーデイオ信号を作り出すための装置と、を具
える電子楽器。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の計算サイクルとロードサイ
クルを示すブロツク図である。第２図は第１図の
楽器によつて発生される典型的な楽音波形を示
す。第３図は計算サイクルの高調波結合サブサイ
クルを示すブロツク図である。第４ａ図は従来の
アナログ型低域フイルタの周波数−振幅特性を示
す。第４ｂ図は従来のアナログ型高域フイルタの
周波数特性を示す。第４ｃ図は低域フオルマント
フイルタにおける高調波次数と振幅の関係を示
す。第４ｄ図は高域フオルマントフイルタにおけ
る高調波次数と振幅の関係を示す。第５図はスラ
イド型フオルマントフイルタを得るための装置を
示すブロツク図である。第６図は計算サイクルの
間の高調波成分制限のための装置を示す複音シン
セサイザーのブロツク図である。第７図は非同期
から同期へのクロツクの移行と時分割Ｄ−Ａ変換
を示す複音シンセサイザーのブロツク図である。
第７ａ図は時分割Ｄ−Ａ変換のためのタイミング
パルスを示す波形図である。第８図はデイビジヨ
ン間の結合回路装置（カプラー）を示すブロツク
図である。第９図は同期ビツト検出とアタツク／
リリースカウンタを示すブロツク図である。第１
０図は同期ビツト検出と楽音選択制御信号の働き
を示す論理ダイヤグラムである。第１１図はウオ
ルシユ（Walsh）関数を用いた複音シンセサイザ
ーのブロツク図である。第１２図はこの発明の複
音シンセサイザーのブロツク図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 楽音波形を規定する主データセツトを計算時
   間中に高調波係数の記憶されたセツトから計算す
   る装置と、計算された前記主データセツトを後で
   読み出されるように記憶しておく第１メモリ装置
   と、入力情報を後で読み出されるように記憶して
   おく第２メモリ装置と、前記第１メモリ装置から
   前記主データセツトを読み出し前記第１メモリ装
   置内の新たな主データセツトの計算と記憶とを可
   能とするため該主データセツトを前記第２メモリ
   装置における入力情報として書き込むための装置
   と、第２メモリ装置からある選択された楽音周波
   数によつて決定される速度で繰返し情報を読み出
   すための装置と、前記第２メモリ装置から読み出
   された前記情報から主データセツトによつて規定
   される楽音波形を有するオーデイオ信号を作り出
   すための装置と、を具える電子楽器。 ２ Ａ 主データセツトを記憶しその後で読み出
   される第１メモリ装置と、 Ｂ 入力情報を後で読み出されるように記憶して
   おく第２メモリ装置と、 Ｃ 前記第１メモリ装置の内容を計算サイクルの
   始めに零値に設定する装置と、 Ｄ ａ 関係式 Ｚ（Ｎ）＝_W 〓^q=1 Cq sin（2πNq／2W） ただし、ｑ＝１，２，３，…Ｗ Ｎ＝１，２，３，…2W ｑは高調波成分の数、 Ｎは第１メモリ装置内の語のアドレスを指
   定する番号、 Ｗは主データセツトのＺ（Ｎ）を規定す
   る高調波成分の数、 Cqはｑ番目の高調波成分に対応する高調
   波係数、 に従つて主データセツトの値Ｚ（Ｎ）を計算す
   るために高調波係数Cqを記憶する高調波係数
   メモリと、 ｂ分解定数区間Ｄで０≦φ≦2Wについてsin
   （πφ／Ｗ）の値を記憶するメモリからなる正
   弦波関数テーブルと、 ｃ 前記高調波係数メモリと前記正弦波関数テ
   ーブルとを使用してある選択されたＮの値に
   従つてＷ個の高調波成分のそれぞれに対する
   Cq sin（2πNq／2W）を計算する高調波成分
   計算回路と、 からなる第１装置と、 Ｅ 前記第１メモリ装置中の語Ｎの内容と前記高
   調波成分計算回路の出力とを連続的に代数加算
   する装置と、 Ｆ 新たな主データセツトの計算と記憶とを可能
   とするため、前記第１メモリ装置内の主データ
   セツトを前記第２メモリ装置へ前記第１装置に
   応動して転送する第２装置と、 Ｇ 前記主データセツトにしたがつて楽音を供給
   するために前記第２装置に応動する第３装置
   と、 を具備する電子楽器。 ３ 主データセツトを記憶し、その後で読み出さ
   れるようにする第１メモリ装置（ただし、Ｎは第
   １メモリ装置内の語のアドレスを指定する）と、
   入力情報を後で読み出されるように記憶しておく
   第２メモリ装置と、計算サイクルの始めに第１メ
   モリ装置の内容を零値に設定する装置と、ｑ＝
   １，２，…Ｍ、Ｎ＝１，２，…2Mの場合、そし
   てＭは対応する一般化されたｑ番目の成分の一般
   化された高調波係数の番号とする時、主データセ
   ツトについて離散的一般化フーリエ変換 ｙ（Ｎ）＝_M 〓^q=1 aqφq（Ｎ） の関係に従つて数ｙ（Ｎ）を計算する第１装置
   （ただし、該第１装置は、一般化された係数aqを
   記憶する高調波メモリ装置と、Ｄを分解能定数と
   して直交関数φq（ND）の値を記憶するメモリか
   ら成る関数テーブルと、高調波メモリ装置と関数
   テーブルを用いてある選択されたＮの値にしたが
   つて一般化高調波成分Ｍのそれぞれに対する
   aqφq（Ｎ）を計算するための一般化高調波成分計
   算回路と、からなる）と、一般化高調波成分計算
   回路の出力と第１メモリ装置の語Ｎの内容とを連
   続的に代数加算する装置と、第１装置に応動して
   主データセツトを第１メモリ装置から前記第１メ
   モリ装置内の新たな主データセツトの計算と記憶
   とを可能とするために前記第２メモリ装置へ転送
   するための第２装置と、前記主データセツトにし
   たがつて楽音を供給するために第２装置に応動す
   る第３装置と、を具備する電子楽器。 ４ 楽音波形を規定する一連の点の値に対応する
   主データセツトを、その計算サイクル中高調波係
   数の記憶されたセツトから計算する装置と、前記
   計算する装置により発生される前記主データセツ
   トを記憶する第１メモリ装置と、入力情報を記憶
   し後で読み出されるようにする第２メモリ装置
   と、転送サイクル中前記第１メモリ装置内の新た
   な主データセツトの計算と記憶とを可能とするた
   め前記第１メモリ装置からの主データセツトを前
   記第２メモリ装置に転送する装置と、複数の異な
   る速度のうちの選択された速度において前記第２
   メモリ装置から主データセツトを反復的に読み出
   す装置と、前記第２メモリ装置から読み出された
   前記主データセツトから楽音を発生させる装置
   と、を具える電子楽器。 ５ 複数の鍵スイツチを含む鍵盤と、 その各々が予め選択された楽音スペクトルに対
   応する１セツトの高調波係数を含む複数の高調波
   メモリと、 その各々が前記複数の高調波メモリのうちの１
   つに対応する複数のトーンスイツチと、 対応づけられているトーンスイツチが“オン”
   の位置状態に作動されるとき、前記複数の高調波
   メモリから高調波係数を読出すアドレス指定手段
   と、 前記複数の高調波メモリから読出された前記高
   調波係数に応答し、前記複数のトーンスイツチの
   作動に対応する楽音波形上の一連の点に対応する
   データ値を有する主データセツトを発生させ記憶
   するデジタル計算手段と、 複数のレジスタと、 任意の前記鍵スイツチのセツテイングに応答
   し、前記主データセツトを前記デジタル計算手段
   から前記複数のレジスタのうちの選択されたレジ
   スタに転送し、前記デジタル計算手段が新らしい
   主データセツトを計算し記憶できるようにする転
   送手段と、 その各々が前記複数のレジスタのうちの１つに
   対応づけられており、対応づけられたレジスタに
   記憶された主データセツトデータ値を選択された
   クロツク速度で読出す複数の可変周波数クロツク
   発生器と、 前記複数の鍵スイツチのうちの任意の１つの動
   作に応答し、前記クロツク発生器の周波数を鍵ス
   イツチに割当てられた所定値にセツトする手段
   と、 前記複数のレジスタに結合したＤ−Ａ変換器
   と、 前記複数のレジスタの各レジスタ内の記憶され
   た主データセツトを前記の対応づけられたクロツ
   ク発生器と同期して前記Ｄ−Ａ変換器手段に連続
   的に反復して読出し、前記Ｄ−Ａ変換器は前記鍵
   盤上の選択された鍵によつて決定される基本周波
   数と前記トーンスイツチのセツテイングによつて
   決定されるトーンスペクトルを有する波形を有す
   る複数のアナログ出力信号を発生させる手段と、
   を具える電子楽器。