JPS6398699A - 電子楽器 - 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〕 本発明は異なる楽音波形を合成する場合ダブルバッツァ
方式を用いノイズのない良質の楽音を得る電子楽器に関
するものである。

〔従来技術と問題点〕

従来、たとえば１周期のサンプル楽音波形を演算し、こ
れにその楽音波形に対応する周波数を付加し合成された
波形をメモリに、書込みタイムスロットで書込み、書込
みとは別のタイムスロットの読出しタイムスロットで楽
音波形を読出す方式％式％ この方式には、メモリ容量が１波形分で済む点と、現行
の技術において比較的低価格で実現できる非実時間シス
テムの電子楽器が得られるという特長がある。

この方式で時間と共に波形の変化するＴｉｍｅ　Ｖａｒ
ｉ−ａｔｎｔ児陶、（以後ＴＶＷ）を発生させようとす
る時、時間に対する変化が比較的緩やかなＴＶＷでは、
第８図（→のように、途中で新たな合成波形を書込む場
合、書込む以前の古い波形とほとんど変らないため、任
意の周波数に切替えて読出す場合にもしペル差によるノ
イズの発生はない。

しかし、ｉｅｊ激に変化する’ｒｖｗｏ揚合、第８図（
６）のように、以前に書かれた波形と、新たに書かれた
波形でレベルに差異が生ずる所が出【きて、その状態の
時に任意の周波数に切替え【読出すと、−レベル差の部
分がノイズとして楽音に加わる。そのため、原音に忠実
な楽音波形を合成発生させたい場合に、その楽器の特徴
を示すアタック部分でレベル変化の急激な場合が生じる
から、このアタック部分の音の再現に困癲性かめ９、原
音を美しく再現できないという問題点があった。

これらの問題点は前述のメモリを１つの記憶回路として
書込み、読出しを別々のタイムスロットでアクセスした
ことに起因するから、本発明者はこれを解決するため、
書込みと読出しに対し別々の２つの記憶回路を＠当てア
クセスし、書替え中の波形が続出されないようにし、ま
た波形演算部の能力をおぎなうために波形間補間、サン
プル間補間があるが、従来これら補間は別々の回路で処
理されていた。

本発明ではダブルバッファと補間係数という概念の組合
わせを用いて一つの補間回路でサンプル間補間を施しつ
つ、波形間補間も施すことを実現した。この時波形書込
み中の不完全な波形が存在する時間があるが、その書替
えは波形間補間が完全にもう一方のバッファ内の波形成
分のみを表している時間内に終了するものとする。これ
により、波形の変化はなめらかになり、音質は向上する
。

本発明の目的は合成された波形の書込み、読出しを２つ
の記憶回路でアクセスし、波形書替えノイズのない楽音
波形を読出しかつ波形間、サンプル間補間を補間係数を
用いることによシ同−回路で実現し、波形演算部の能力
以上の音質を得られるようにした電子楽器を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明においては、１周期分
の楽音波形のサンプル点を演算して得た楽音波形を逐次
合成する楽音波形合成手段と、該楽音波形合成手段から
の各楽音波形に周波数を付与する周波数発生手段と、前
記楽音波形合成手段からの楽音波形を一旦書込む第１の
記憶回路と、前記周波数発生手段からの周波数で前回書
込んだ楽音波形を読出し出力する第２の記憶回路とを有
し、交互に書込みと読出しを行なうように制御する波形
記憶手段と、前記第１．第２の記憶回路で書込みの終っ
た楽音波形に対しサンプル間の補間と異なる波形間の補
間な行なう補間制御手段と、を具えたものである。

〔作　用〕

上記構成によシ、書込み、読出しはそれぞれ別の記憶回
路を用いて対応する周波数でアクセスされるから第８図
（ｂ）の従来例のように新たな波形を書込み途中のバッ
ファから波形を続出して、その結果レベル差のある波形
を得てしまうことがなくなる。また演算された波形間ま
たは波形内サンプル間のレベル差に対し【は前記書込み
の終った波形につき補間制御することによ）、良質の美
しい楽音とすることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の基本回路の説明図である。

同図におい【、楽音波形合成回路１は１周期分の楽音波
形のサンプル点を演算し逐次合成する。これをコントロ
ール部２に送）、コントロール信号で２つの書込み、読
出しの役割を交替する記憶回路３．４のうちの書込み側
の記憶回路をアクセスする。ここで書込みの終った楽音
波形に対し、波形続出し周波数発生回路５より対応する
周波数を付加し、コントロール部６に送シコントロール
信号によシ読出し側の記憶回路よシ周波数を与えられた
楽音波形が出力される。

第２図は第１図の要部である波形記憶回路３゜４の作用
説明図である。

同図に）、（ｂ）は２つの波形記憶回路３．４がそれぞ
れ書込みと読出しの役割シを交替する状態を示す。

この第１記憶回路３をＳバッファ、第２記憶回路４をＤ
バッファと略称すると、同図（α）では選択器２で選択
された波形データがＤバッファに省込まれる、その時点
で、Ｄバッファには■に示す波形レベルの不整合がある
。これを第８図のように周波数を与えて読出せば当然ノ
イズが発生する０本発明では、次の段階で読出される波
形はＳバッファから任意の周波数でコントロール部６で
運択して読出し出力される。この場合は、レベルの不整
合は見られずノイズは発生しない。

次に同図（６）では、Ｄバッファの波形データの書替え
が終了した時点で、Ｓ、Ｄバッファに対する書込みと読
出しの関係が交替する。すなわち、今度はＳバッファに
波形データを書込みＤバッファから波形データを読出し
、以後このサイクルを繰返す、このように書込みバッフ
ァに波形のレベル差のある不整合があっても、楽音波形
は読出しバッファよシ続出されるから、レベル差はなく
なル、波形書替え時のノイズのない楽音波形が出力され
る。

この場合、同図（α）、（６）に示すように、第８図の
従来例に比し、２倍のメモＵ’ｔｘｔが必要となる。し
かし１周期の波形を表わすには２５６語位で十分であシ
、その量が２倍になったとしても５１２語であｊＤ、Ｐ
ＣＭ（パルスコード変調）方式の場合等に比較すれば問
題とならない語数で構成できる。

以上の２つの記憶回路を有し不整合のない読出しを可能
にする方式を以下ダブルバッファ方式と呼ぶ。

このダブルバッファ方式によるノイズの低減化の外、も
う一つの改善は、波形間の補間と波形内のサンプル間補
間を行なうことにより、より自然楽器音の変化に近付は
音質を向上することである。

第３図（α）、（ｂ）は波形間補間、第４図はサンプル
間補間の詳細説明図である。

第３図（α）において、波形合成器がある１波形を合成
した時刻をＴｏとし、次の波形の合成された時刻をＴＩ
とする時、ＴＩ−ＴＯが波形合成器の波形を合成する時
間であり波形合成器の能力である。たとえば、前述の第
２図（６）の段階を想定し、Ｓ波形からＤ波形へ変化す
るとき、ＴＩ−Ｔｏが大きければ自然楽器の連続的波形
変化から程遠いものとなってしまう１合成波形の含倍音
数を増やそうとすれば必然的にＴｓ　−Ｔｏは大きくな
り波形が変化する際の変化量が増えノイズが増大する。

そζで、Ｓ波形からＤ波形までを何ポイントかで補間す
れば、波形変化時間は短縮されまた波形変化の際の変化
量も少なくなシ、聴いた時の波形変化ノイズは低減され
る。同図（α）はＳ波形のＮポイント目からＤ波形のＮ
ポイント目までを直線４段階で補間したものである。

冨６図（６）ｌｅｔ＞）は波形間補間をしない場合の読
出し波形の変化を示したもので、Ｔｏ　＊　（Ｔ　＋　
１　）ｏ　＊　（Ｔ＋２）ｏの時刻で変化している。同
図（ロ）は４段階の波形間補間をもたせたもので、図を
見ても明らかなようにＴｏから（Ｔ＋１）ｏに移るのに
Ｔｌ−Ｔｚ　−Ｔｓ　、（Ｔ＋１）ｏから（Ｔ＋２）ｏ
に移るのに（Ｔ　＋　１　）ｚ　ｅ　（Ｔ　＋　１）２
　ｅ（Ｔ＋１）ｓと同図０）の４倍の変化点をもってい
る。

このように、波形間補間は音質の向上に極めて有効でら
ｐ、そしてダブルバッファ方式は波形間補間実現の基礎
となる必要条件とも言うべきものである。

次にもう一つ、波形合成回路の能力に変更な加えずに音
質の向上を図れ、る方式にテンプル間補間がある。

第４図を参照すると、この場合は記憶された波形のＮ、
Ｎ＋ＬＮ＋２ポイントが黒点（＠で示されており、直線
サンプル関補間を施した時が光点■で示されたポイント
である。

この場合は４ポイント補間であるが、サンプル間補間を
行なうことによって実質的にサンプルポイントを増やし
たのと等価となシ、明らかにノイズは低減し睦比は良く
なる。

第５図は本発明の実施例の構成説明図である。

同図において、楽音波形合成回路１において１周期分の
楽音波形のサンプル点を演算し合成し、これをコントロ
ール回路２に送シ、コントロール信号によシ前述のダブ
ルバッツ７５．４のどちらか一方をアクセスし書込む、
；ントロール回路２とダブルバッファ３，４との間に３
ステートゲート１０を設ｆｆ、Ｓ、Ｄバッファへの入力
データのサンプル点に対し第２図（α）　、　（６）の
ように切替え、出力データをタイミングを合せてラッチ
回路１１にラッチする。

この出力に対し、本発明の要部となる補間係数発生回路
１２によシダプルバッファ３，４内で波形間。

サンプル間の補間の制御を行なうための補間係数を発生
する。このダブルバッファ内の読出し側に周波数を与え
るため波形読出し周波数発生回路５が設けられ、コント
ロール回路２からのタイミングによシダプルバッファ内
の読出し側にアドレスが与えられる。ランチ回路１１の
サンプル点データと補間係数発生回路１２からの補間係
数とを乗算器１３で乗算し、加算器と２ツテ回路よシ成
る累算器１４に送フコントロール回路２からのタイミン
グで糸算し、出力する。

ここで本発明のダブルバッファを技術の中心に置き波形
書込みのノイズを除去し、ダブルバッファを基調として
波形間、サンプル間補間の機能を持たせ波形の合成時間
によシ影響される波形変化ノイズの低減化までも実現し
た例を示す、いま、４ポイントの波形間、サンプル間補
間を施した時のこのシステムにおける波形データの値は
次のような式で与えられる。

ｋ 十（１−−）・（１−−）ＷＤ（Ｎ＋１　＞　　　　　
　　　　　（１）ここで ルー　０．１．２．５　　サンプル間補間の度数ｋ　＝
　０．１．２．３　　波形間補間の度数Ｎ：波形データ
のサンプルポイント ただしポイント数がＸｑＣあシ Ｎ＝Ｘ　　であった場合の　Ｎ＋１　　は０であるＷＳ
Ｎ　：ｓ／＜ツファにおけるＮポイント目のサンプル１
ｎＷｓ　（）Ｊ＋１　）　ｅ　　　　　　　　　Ｎ＋　
１　　　　　　　　＃”■ｒｍ：ｌ）パン７アにおける
Ｎポイント目のサンプル値ＷＤ（Ｎ−１−１）　：　　
　　　ｓｐ　　　　　Ｎ＋１　　　　　　　　＃Ｓバッ
ファ、Ｄバッファの４ボイｙ　）　ＷａＮ、Ｗａ（ｓ＋
ｔ）ｔＷＤＮ、　ＷＤ（Ｎ−１−１）は波形間、サンプ
ル間の補間が施こされた時、新たなサンプルポイントに
よって満たされる。

第６区は、その時の状態を視覚的に表したもので６る。

ＭＡ（→はそれぞれＷＳＮ、　Ｗ８０Ｊ＋１　）、Ｗｍ
　、ＷＤ（Ｎ＋１）光点に）は補間によって生まれたサ
ンプルポイントである。

しかるに、第５図における補間制御回路１２は、周波数
発生回路５よシ送られてくるＡＤＤ（波形読出シアドレ
ス）を基にＳバッファ、ＤバッファのＮ　＊　Ｎ　＋　
１ポイントをアクセスするＡＤＤ　８Ｎ、　ＡＤＤ　＆
（Ｎ＋１）＊ＡＤＤ　ＤＮ＃　ＡＤＤ　Ｄ（Ｎ＋Ｄを作
シ出し、またそれらアドレスによって読出された波形Ｗ
ｓｗ、　Ｗｓ　（Ｎ＋１）、　ＷＤＮ　、　ＷＤ（Ｎ−
１−１）に重み付けをする式（１）の を発生させる機能をもっている。

そして、乗算器１３でこれら係数は波形データと乗算さ
れ、１０算回路１＋で式（１）の形態となる。こうして
作られたデータは補間することによって生まれたサンプ
ルポイントである。

ここで、コントロール回路２は楽音波形合成回路１によ
って合成された波形をダブルバッファ３へ転送する時の
転送コントローラの機能をもつ。

すなわち、波形は時間とともに変化するから定期的に転
送しなくてはならないが、転送途中に式（１）の計算を
行なってもレベル差の部分はノイズとしＣ残ってしまう
、そのため、波形間補間の状態が完全にＳバッファかＤ
バッファのどちらかの波形になっている時間内にその反
対側のバッファに新たな合成波形を転送してしまう機能
をもっている。

また第５図のシステムにおいて、波形間補間、サンプル
間補間を実現する上でいくつかの方式が考えられるが、
ここでもう一つの方式を実施例として述べてみる。

前記の実施例と同じく波形間、サンプル間を４ポイント
で補間しようという場合、（１）式と同じように各係数
を定義するとＳバッファ、Ｄバッファの波形のテンプル
間補間は ＷＳＮ　＋　（Ｗｓ（Ｎ＋１）　−ＷＳＮ　）　−（２
）ん ＷＤＮ＋　（ＷＤ（＄１）　−ＷＤＮ　）　−＜３）で
ある、これは、ＮポイントとＮ＋１ポイントの波形レベ
ルの差を求め、Ａ／４すなわち補間０進度を表わす数値
と乗算をし、その結果をＮポイントの波形レベルに加え
るという補間な考える上で最も理解し易い方法である。

そしてこれら（２）と（３）で得られた値に同じ考え方
による波形間補間を施すと、それは式 で表わされる１式（２）　＃　（３）　＃　（４）を簡
単な形に直すとＡ＋ＣＢ−Ａ）Ｃ（５） Ｑ形で表わされる。

第７図は本発明の他の実施例の構成説明図である。

すなわち、前記式（５）の形式の演算を実行する演算部
を具え、式（２）　Ｉ　（３）　ｅ　（４）と３回の演
算を時分割で行なうことによって、波形間、サンプル間
の補間を実現するシステムの構成を示す。

同図において、楽音波形合成回路１．コントローｙ回Ｗ
ｔ２＊ダブルバッファ５，４、波形読出ＬＭＩ波数発生
回路５、補間係数発生回路１２およびダブルバッファ３
，４への入力データのサンプル点を制御する３ステート
ゲート１０は第５図の実施例と同じである。

このうち、補間係数発生回路１２の補間係数はここでは
ｈＡｈるいはＶ４が用いられる。

このダブルバッファ３．４からの出力をセレクタ１７゜
１８に並列入力し、それぞれＳバッファ、Ｄバッファの
各波形を選択し、後述する式（５）の演算を行なう演算
部２０からの対応する計算データをフィードパンクして
ランチ回路１５．１６に入れコントロール回路２からの
タイミングに合わせてラッチし、これらの出力を前記セ
レクタ１７．１８に加え、その出力を演算回路２０に入
力する。Ａラッテ回路２１は式（５）における人、すな
わちＮポイントの波形データに相当するデータが一時蓄
えられ、Ｂ２ツテ回路２２はＢ１すなわちＮ＋１ポイン
トの波形データに相当するデータが一時蓄えられる。

パラツチ２１にランチされたデータはインバータ２３で
サインビットを反転し、Ｂ；ｊフチ２２にランチされた
データとを加算器２４で加算して（Ｂ−Ａ）を出力し、
これと補間係数発生回路１２からの補間の進度を表わす
数値Ｃとを乗算器２５で乗算して（Ｂ−Ａ）Ｃを出力し
、これとＡラッチ回路２１の出力Ａとを加算器２６で加
算し式（５）ＯＡ＋（Ｂ−Ａ）Ｃを出力する。

以上の構成によシ、ダブルバッファ３．４のＳバッファ
の波形のＮポイントを読出し、セレクタ１７を介して演
算回路２０のＡ２ラッチ路２１に蓄える。

次に（Ｎ＋１）ポイントを読出し、セレクタ１８を介し
Ｂラッテ回路２２に蓄え、前述の演算回路２０の演算結
果をフィードバックしてラッチ回路１５に蓄える。同様
の手順なりバッファの波形のＮポイントと（Ｎ＋１）ポ
イントについて行ない、その演算結果をランチ回路１６
に蓄える。

そして３回目のサイクルとして、ラッチ回路１５゜１６
に蓄えられたデータをそれぞれセレクタ１７゜１８を介
して演算回路２０に送シ、同様手順を繰返す。ここでダ
ブルバッファ３．４の波形書込みは第５図の実施例と同
様に波形がＳバッファ側あるいはＤバッファに行きつい
た時に行なわれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ダブルバッファ
を具えることにより、少ない記憶容量を用いて楽音波形
続出し時のノイズを減少させるとともに、さらにこのダ
ブルバッファの動作ヲ利用し【波形間あるいは波形内サ
ンプル間を補間することによシ、レベル変化をスムーズ
にしてサンプル数を増加して量子化したと同様の良質の
楽音を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、第２図は本発明の要部
の作用説明図、第５図（Ｇ）　、　（ｂ）は波形補間の
詳細説明図、第４図はサンプル間補間の詳細説明図、第
５図は本発明の実施例の構成説明図、第６図は実施例に
おける補間説明は、第７図は本発明の他の実施例の構成
説明図、第８図（Ｇ）　、　（６）は従来例の説明図で
あｐ１図中１は楽音波形合成回路、２はコントロール回
路、３．４は波形記憶回路（ダブルバッファ）、５は波
形読出し周波数発生回路、１０は３ステートゲート、１
１．１５，１６．２１．２２はラッチ回路、１２は補間
係数発生回路、１３．２５は乗算器、１４は累算器、１
７．１８はセレクタ、２０は演算回路、２４．２６は加
算器を示す。 特許出願人　株式会社河合楽器製作所 代理人　弁理士　１）坂　善　重 本発明の詳細な説明図 第１図 本発明の要部の作用説明図 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １周期分の楽音波形のサンプル点を演算して得た楽音波
   形を逐次合成する楽音波形合成手段と、該楽音波形合成
   手段からの各楽音波形に周波数を付与する周波数発生手
   段と、 前記楽音波形合成手段からの楽音波形を一旦書込む第１
   の記憶回路と、前記周波数発生手段からの周波数で前回
   書込んだ楽音波形を読出し出力する第２の記憶回路とを
   有し、交互に書込みと読出しを行なうように制御する波
   形記憶手段と、前記第１、第２の記憶回路で書込みの終
   つた楽音波形に対しサンプル間の補間と異なる波形間の
   補間を行なう補間制御手段と、を具えたことを特徴とす
   る電子楽器。