JPS649639B2

JPS649639B2 -

Info

Publication number: JPS649639B2
Application number: JP59140223A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sasaki; Kotaro Hanzawa; Shigenori Morikawa; Hiroshi Morozumi
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1984-07-06
Filing date: 1984-07-06
Publication date: 1989-02-17
Also published as: JPS6120093A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、電子楽器等において用いられる波
形合成装置に関する。

〔発明の背景〕

従来より波形を表現するデイジタル情報をメモ
リに記憶しておき、それを発生すべき音高に応じ
た速度でアクセスして、原波形を再現することが
行われている。この場合、メモリには、例えば
PCM（Pulse Code Modulation）にて表現され
る波形が、その出初めから出終りまでの全期間に
ついて記憶されるのが一般的である。

ところで、このようなPCM技術を用いて波形
情報を記憶させる場合は、電子楽器を製造するメ
ーカー側で特定の音源波形として選択したものを
用いて、例えばROMに記録しておくのが一般的
であつて、演奏者が種々変更して望んだ波形を得
ることができず汎用性に欠くものであつた。

また、例えば使用者がマイクロフオンなどを介
して自然音を記録して、これを音源波形として用
いて、任意の音階音の楽音信号を発生することが
行われているが、この場合においても、記憶され
た波形を変化させることができず、面白味に欠け
るものであつた。

〔発明の目的〕

この発明は、上述の如き欠点を解消するために
なされたもので、汎用性に富む波形合成装置を提
供することを目的とする。

〔発明の概要〕

すなわち、本件第１発明は、波形情報入力手段
から手書き操作により入力する所定周期の波形を
表現する波形情報に対し、エンベロープ情報設定
手段により設定されるエンベロープ情報を与え
て、波形の出初めから出終りまでの波形を表現す
る波形情報を発生手段にて発生し、この波形情報
を記憶手段にて記憶するようにしたことを特徴と
するものであり、記憶手段に記憶された波形情報
を使用して例えば新音源波形による楽音を生成す
ることを可能とする。特に、記憶手段にはエンベ
ロープが付加された波形情報が記憶されているの
で、更に他の波形情報との合成処理や、加工処
理、例えば効果（エフエクト）を付加すること
や、別のエンベロープを更に重畳することも簡単
に行ない得る。

本件の第２発明は、上述した第１発明に対して
新たな要素を付加したもので、特に、他の波形情
報との合成を更に行つて新たな波形情報を得るよ
うにしたことを特徴とする。

具体的には、上述のようにして発生手段から所
定周期の波形情報とエンベロープ情報とに基づき
発生される波形の出初めから出終りまでの波形を
表現する波形情報（これを第１の波形情報とす
る。）に対し、記憶手段に記憶されている別の波
形の出初めから出終りまでの波形を表現する波形
情報（これを第２の波形情報とする。）とを合成
して新たに波形の出初めから出終りまでの波形情
報（これを第３の波形情報とする。）を合成手段
で得る。そして、この合成手段にて得た合成波形
情報である第３の波形情報を上記記憶手段に記憶
する手段を有して成る。

このように、この第２発明によれば、波形の重
ね書きができることになり、複雑なスペクトルを
もち、且つ時間的にスペクトルが変化するような
波形をも得ることができる。また、正弦波合成な
ども行なえることになる。

〔発明の実施例〕

以下この発明の実施例につき説明する。第１図
は、この発明の原理を示す第１の実施例であつ
て、図中１は、入力装置であり、各種キーボード
装置あるいは文字、図形入力装置が使用可能であ
る。この入力装置１からは、メモリ２に対して波
形の１周期を示す波形情報を入力し、またメモリ
３に対してエンベロープを示すエンベロープ情報
を入力する。すなわち、入力装置１が所定周期の
波形を表現する波形情報を手書き入力する波形情
報入力手段に対応し、入力装置１とメモリ３とが
所定周期の波形に対応するエンベロープ情報を設
定するエンベロープ情報設定手段に対応する。

いま、メモリ２はＭ分割されていて、波形１周
期がＭサンプル点にて表現されるようになり、各
サンプル点の波高値がデイジタル情報により記憶
されることになる。同様に、メモリ３はＮ分割さ
れていて、音量を決定するエンベロープがＮサン
プル点にて表現され、デイジタル情報により記憶
される。

図中４は、波形合成部であつて、上記メモリ２
とメモリ３とから読出される情報を乗算等の演算
によつて、合成して得られる波形情報を出力し、
加算器５に供給する。そして、この加算器５の出
力はメモリ６に供給される。すなわち上記波形合
成部４が所定周期の波形を表わす波形情報とエン
ベロープ情報とから上記波形の出初めから出終り
までの波形を表現する波形情報を発生する発生手
段を構成し、またメモリ６が上記発生手段である
波形合成部４からの波形の出初めから出終りまで
の波形を表現する波形情報を記憶する記憶手段を
構成する。

このメモリ６は、Ｌ分割されていて、波形の出
初めから出終りまでの全期間の波形情報をＬ個の
サンプル点で表現して記憶するものである。そし
て、このメモリ６に記憶された波形情報がアクセ
スされて音響装置に送出されることにより、当該
音高音が発生される。

また、上記メモリ６の出力はスイツチ７を介し
て波形合成部４にフイードバツクされる。つま
り、一度メモリ６に記憶された波形情報に対し
て、上記メモリ３に記憶されたエンベロープ情報
を乗算して、新たに波形の出初めから出終りまで
の波形情報を得、それを再びメモリ６に格納する
ことができる。

また、上記メモリ６の出力は、スイツチ８を介
して加算器５に供給される。

つまり、メモリ６に記憶された波形の出初めか
ら出終りまでの全ての波形を表現する波形情報に
対して、新たに波形合成部４から出力される波形
情報を加算合成し、その結果得られる新たな波形
の出初めから出終りまでの全ての波形を表現する
波形情報を上記メモリ６に書込むことができる。
すなわち、この場合、発生手段である波形合成部
４からは波形の出初めから出終りまでの波形を表
現する第１の波形情報が出力し、記憶手段を構成
するメモリ６から記憶された第１の波形とは異な
る波形の出初めから出終りまでの波形を表現する
第２の波形情報を読み出し、合成手段を構成する
加算器５にて、上記第１、第２の波形情報を合成
して、新たな波形の出初めから出終りまでの波形
を表現する第３の波形情報を得て、記憶させる手
段によつて記憶手段であるメモリ６に格納するこ
とになる。

次に、この第１図の動作につき第２図を参照し
て説明する。

先ず、メモリ２とメモリ３とに夫々１周期の波
形情報とエンベロープ情報とが入力装置１の操作
によりストアされる。そして、いまこのメモリ２
の波形の周期を決定する周波数ｆを指定する。波
形合成部４では、この２つの情報を乗算して、サ
ンプリング周波数fsampにて逐次波形情報を算出
しメモリ６へ送出する。

ところで、この波形合成は、次式で表現される
処理を行うことに相当する。ｔ〔ｉ〕＝Ｗ〔（ｉ×
fsamp／ｆ）％Ｍ〕×ｅ〔Ｎ／Ｌｉ〕ここでｉ＝０〜Ｌ
− １であり、各メモリ２，３，６のｉ番目の値を、
Ｗ〔ｉ−１〕、ｅ〔ｉ−１〕、ｔ〔ｉ−１〕とし、％
は、整数除算の余りを表わす。

つまり、（ｉ×fsamp／ｆ）％Ｍは、（ｉ× fsamp／ｆ）をＭで割つたときの余りを表現している。

従つて、メモリ２は、繰返しアクセスされて波
形情報を出力し、メモリ３から出力されるエンベ
ロープ情報と乗算され、新たな波形情報が波形合
成部４から発生して、メモリ６に書込まれる。

従つて、以上の処理によつて、１周期の波形情
報とエンベロープ情報とから、波形の出初めから
出終りまでの全ての波形を表現する波形情報が得
られる。

次に、このメモリ６に記憶された波形情報と、
上記同様な処理によつて、得られる波形情報とを
合成して、新たな波形情報を算出することについ
て説明する。

つまり、このときは、スイツチ８が閉じられる
ことによつて、メモリ２、メモリ３から得られる
情報によつて算出される波形情報t′〔ｉ〕と、予
めメモリ６に記憶されている波形情報ｔ〔ｉ〕と
が合算されて、つまり次式によつて表現される処
理を実行して得られる波形情報が、メモリ６に記
憶される。

t″〔ｉ〕＝ｔ〔ｉ〕＋W′〔（ｉ×fsamp／ｆ％
Ｍ〕×e′〔Ｎ／Ｌｉ〕＝ｔ〔ｉ〕＋t′〔ｉ〕従つて、以上の説明から明らかなように、この
処理を繰返すことによつて任意波形にエンベロー
プ乗算した波形を、複数合成して任意波形を得る
ことができるようになつている。

従つて、例えば、メモリ２に記憶させる波形を
正弦波の基本波、２次高調波、３次高調波、…と
変更してゆき、それに対応するエンベロープをメ
モリ３に独立的に記憶させることによつて、時間
と共に高調波成分の含有率が変化する正弦波合成
方式の波形合成装置を得ることができる。

このように、時間と共に音色が変化する楽音の
波形情報を容易に得ることが可能である。

そして、次に、メモリ６に記憶された波形情報
に対し、全く異なるエンベロープを乗算する処理
につき説明する。即ち、スイツチ８を開放し、ス
イツチ７を閉じることによつてメモリ６に記憶さ
れた波形情報t″〔ｉ〕が、波形合成部４に供給さ
れ、メモリ３に記憶されたエンベロープ情報
e″〔ｉ〕と波形合成部４にて乗算される。

つまり、その処理は次式にて表現される。

ｔ〔ｉ〕＝t″〔ｉ〕×e″〔ｉ〕このように、一度メモリ６に記憶された波形の
出初めから出終りまでを表現する波形情報に、エ
ンベロープ情報を乗算して異なるエンベロープを
もつ波形情報を算出することを可能とするもので
ある。

次に、この第１図に示した原理的回路構成を、
具体的なデイジタル回路を用いて実現した第２の
実施例につき説明する。

メモリ１２，１３，１６は第１実施例のメモリ
２，３，６に対応し、乗算器１４は、第１実施例
の波形合成部４に、加算器１５は、第１実施例の
加算器５に対応し、ゲート１７，１８は第１実施
例のスイツチ７，８に対応する。なお、このゲー
ト１７にはゲート開閉信号g₁が、ゲート１８には
ゲート開閉信号g₂が印加される。すなわち、この
第２実施例においては、波形情報入力手段からの
手書き波形入力を受けとるものがメモリ１３であ
つて、上述したエンベロープ情報設定手段がメモ
リ１３に、発生手段が乗算器１４に、記憶手段が
メモリ１６に夫々対応し、合成手段が加算器１５
に対応し、記憶手段に記憶させる手段が後述する
ラツチ２４に対応する。

そして、メモリ１２，１３には図示しない入力
装置から供給される波形情報とエンベロープ情報
とが記憶される。そして、夫々のアドレスを指定
するのが、アドレスカウンタ１９，２０であり、
プログラマブル分周器２１，２２の出力によつて
順次インクリメント動作する。そして、このプロ
グラマブル分周器２１，２２に対しては後述する
ような分周比を決定する値がセツトされ、基本ク
ロツクジエネレータ２３が発生する基本クロツク
φをカウントし、そのキヤリー出力が、上記アド
レスカウンタ１９，２０のインクリメント信号と
なる。

また、メモリ１６の手前にはラツチ２４があ
り、加算器１５出力がラツチされる。そして、こ
のメモリ１６のアドレスを指定するのがアドレス
カウンタ２５であり、プログラマブル分周器２６
から与えられるキヤリー信号を入力して順次イン
クリメント動作してアドレス信号を生成出力す
る。

即ち、プログラマブル分周器２６には、後述す
るように分周比を決定する値がプリセツトされ、
上記基本クロツクジエネレータ２３が発生する基
本クロツクφをカウントしてそれに応じて発生す
るキヤリー出力が上記アドレスカウンタ２５のカ
ウント入力となるとともに、ラツチ２４に対する
読込指令信号となる。

この第３図に示す回路を動作開始するときはス
タート信号STARTが与えられて、基本クロツク
ジエネレータ２３を動作可能状態とすると共に、
アドレスカウンタ１９，２０，２５にクリア信号
CLRを与えて、その内容を初期設定する。そし
て、上記メモリ１２，１３，１６には、その動作
状態に従つてリード／ライト信号Ｒ／Ｗが与えら
れて、読出しと書込みが切換制御される。

また、上記アドレスカウンタ２５からキヤリー
信号が出力すると、その全処理を完了したことに
なるため、ストツプ信号STOPとして上記基本ク
ロツクジエネレータ２３に印加される。その結
果、基本クロツクジエネレータ２３からは基本ク
ロツクφが出力しなくなり、動作終了状態とな
る。

従つて、このような構成であるため、この実施
例においては、先ずメモリ１２に波形情報を１周
期分入力し、また、メモリ１３にエンベロープ情
報を入力する。そのときは、プログラマブル分周
器２１に所定の値例えば１を設定し、次々と波形
情報を入力する、あるいはプログラマブル分周器
２２に所定の値例えば１を設定し、次々とエンベ
ロープ情報を入力すればよい。

そして、その後、この２つのメモリ１２，１３
に記憶された情報から、波形の出初めから出終り
までの全ての波形を表現する波形情報を発生し、
メモリ１６に書込む。このとき、ゲート１７にゲ
ート信号g₁を与えて、乗算器１４にはメモリ１２
出力が与えられるようにしておく。そしていま、
簡単のため、各メモリ１２，１３，１６のメモリ
長Ｍ，Ｎ，Ｌは２のべき乗の値をとるものとす
る。そして、その際、予めプログラマブル分周器
２１，２２，２６には、例えば次の値をセツトす
る。即ちプログラマブル分周器２１には値１をセ
ツトし、プログラマブル分周器２２には値Ｌ／Ｎ× fsamp／ｆをセツトし、プログラマブル分周器２６には値fsamp／ｆをセツトする。従つて、夫々対応するアドレスカウンタ１９，２０，２５には、上
記プログラマブル分周器２１，２２，２６がセツ
トされた回数だけ上記基本クロツクφを計数した
ときにカウント指令が与えられる。

従つて、スタート信号STARTが与えられた
後、夫々メモリ１２，１３はそれぞれ対応する速
度でアクセスされ、それが乗算器１４にて乗算さ
れた後加算器１５を介して、ラツチ２４にラツチ
される。従つて、このラツチ２４はプログラマブ
ル分周器２６からの出力信号の到来時に印加デー
タをラツチし、しかる後メモリ１６に書込む。

従つて、波形の出初めから出終りまでの全波形
を表現する波形情報がメモリ１６に順次書込まれ
てゆく。そして、アドレスカウンタ２５からキヤ
リー信号が出力した時点で動作終了する。

次に、一度メモリ１６に書込まれた波形情報に
対して、再び異なる波形情報を算出し加算合成す
る場合につき説明する。即ち、そのときは、予め
メモリ１２，１３に新たな波形１周期の情報とエ
ンベロープ情報をセツトし、その後、上記同様に
して両方の情報を乗算して新たな波形情報を生成
してゆく。そして、今回は、ゲート１８に対して
ゲート信号g₂を与えて開成しておき、メモリ１６
からアクセスされて出力する予め記憶された波形
情報を加算器１５に与え、上記乗算器１４からの
出力を加算することによつて合成し、その出力を
ラツチ２４に与える。

従つて、いまこのメモリ１６では、予め書込ま
れた波形情報が順次読出され、また新たな波形情
報が同じメモリエリアに順次書込まれてゆく。従
つて、アドレスカウンタ２５からキヤリー信号が
出力した時点で、合成されて得られる新しい波形
情報がメモリ１６に書込まれたことになる。

次に、メモリ１６に書込まれた波形情報に対し
て、新たにエンベロープ情報を乗算する場合につ
き説明する。このときは、ゲート１７にゲート信
号g₁を与えて、波形メモリ１６の出力を乗算器１
４に供給するようにし、エンベロープを記憶して
いるメモリ１３の出力と乗算器１４にて乗算する
ようにする。

いま、このとき、プログラマブル分周器２２，
２６には、例えば値Ｌ／Ｎ、１を与えて動作させればよい。その結果、メモリ１６に記憶されていた
波形情報が読出されて、新たなエンベロープ情報
が付加されて、新たな波形情報が発生し、再びメ
モリ１６に書込まれることになる。

このように、この実施例においては、デイジタ
ル回路を使用して、上記第１実施例と同じ処理結
果を得ることが可能である。

次に、この発明の第３実施例につき説明する。
即ち、この実施例は、パーソナルコンピユータ等
の電子計算機の計算処理によつて同様の動作を行
わせるものであつて、第４図に示すようにパーソ
ナルコンピユータ３０と、電子鍵盤楽器４０とか
ら構成されており、このパーソナルコンピユータ
３０は、入力装置３１としてキーボード３２、デ
イジタイザー３３を有する。即ち、キーボード３
２には、種々のコマンドやデータを入力するため
の複数のキーを有するものであり、またデイジタ
イザー３３は、例えばこの上に載置される紙上に
描かれた波形図あるいはエンベロープ図を操作子
３３−１の操作によつて、上記紙上の図形をなぞ
りながら入力することができる。

なお、このような２次元の座標情報を入力する
入力装置としては、デイジタイザーのほかに、マ
ウス、ライトペン、トラツクボール等の操作によ
つてもよく、例えばCRT３４上にライトペン等
で波形図を書くことによつても入力可能である。

またこのパーソナルコンピユータ３０は、
CPU（中央処理装置）３５を備えており、この
CPU３５にて全動作が制御される。このほかに
第４図には示していないがフロツピーデイスク、
カセツトテープ、ROM／RAMパツケージ等の
メモリ（後述する第５図では、符号３６で示す）
がある。

また、このパーソナルコンピユータ３０と接続
される電子鍵盤楽器４０には、キーボード４１、
スピーカ４２等が外表面に設けられていて、パー
ソナルコンピユータ３０によつて演算処理された
結果得られる波形情報が転送記憶されることにな
る。従つて、この電子鍵盤楽器４０では、この波
形情報を、音階周波数に応じた速度でアクセスし
て、当該楽音を発生する。

第５図は、第４図に示した装置の回路構成を示
すもので、上述したように、パーソナルコンピユ
ータ３０内にはバスラインBUSに接続される入
力装置３１、CRT３４、CPU３５、メモリ３６
があり、CPU３５内部に入力された波形情報と
エンベロープ情報とから、上述した第１、第２実
施例と同様の処理をソフト的に行つて波形の出初
めから出終りまでの全波形を表現する波形情報を
発生するようにし、その波形情報をインターフエ
ース（Ｉ／Ｏ）回路３７を介して、電子鍵盤楽器
４０内部のCPU４３に送出する。

電子鍵盤楽器４０では、CPU４３が全ての動
作制御を行い、パーソナルコンピユータ３０から
転送されてきた波形情報を、波形メモリ４４にス
トアする。

そして、キーボード４１の演奏をCPU４３は
検出し、押鍵に応じた速度で波形メモリ４４をア
クセスしてゆく。そして、この波形メモリ４４か
ら読出された波形情報は、音響装置４５にてアナ
ログ信号に変換され、適宜フイルタリングされ、
増幅された後、スピーカに供給されて、放音され
る。すなわち、この第３実施例においては、デイ
ジタイザー３３を含む入力装置３１が波形情報入
力手段やエンベロープ情報設定手段に対応し、発
生手段、合成手段、記憶させる手段は全てCPU
３５が機能実現しており、更にメモリ３６が記憶
手段を構成する。

以上この発明の第１〜第３実施例について、詳
述したが、以下の如き変形例がある。

即ち、上記実施例にあつては、予め波形情報と
して１周期の波形情報を記憶するようにしたが、
これは１周期に限られるものでなく、例えば複数
周期の波形であつてもよく、逆に半周期等の波形
であつてもよく、その記憶された波形情報にもと
づき波形の初まりから終りまでの波形をエンベロ
ープ情報に従つて生成するようにすればよい。

また、上記実施例では、所定周期の波形情報を
手動入力することで予め装置内に設定し、この波
形情報とエンベロープ情報とから出初めから出終
りまでの全ての期間の波形情報を発生し、この波
形情報に対して、更に同様の手順で得られる新た
な波形情報を加算合成して、もとの波形とは異な
る波形、しかも時間とともに高調波成分が変化す
る波形を得るようにしたが、例えばROM等によ
り予め設定されている出初めから出終りまでの全
ての期間の波形を表現する波形情報に対して、手
動入力等によつて別の波形情報を入力し、それを
加算合成するようにして新たな波形情報を発生す
るようにしてもよい。

更にまた、上記実施例では、波形の出初めから
出終りまでの全期間を表現する波形情報を予め算
出し、これに対して全く異なるエンベロープを手
動入力して、別のエンベロープをもつ波形情報を
算出するようにしたが、例えばROM等に予め記
憶されている出初めから出終りまでの全期間の波
形を表現する波形情報に対して、手動入力等によ
り指定したエンベロープを付加して、別個のエン
ベロープをもつ波形情報を発生するようにしても
よい。

また、上記実施例においては、波形をPCMに
て表現するようにしたが、波形をデイジタル的に
表現する手法としては、DPCM（Differential
Pulse Code Modulation）、DM（Delta
Modulation）、ADM（Adaptive Delta
Modulation）等各種方式のものをとることがで
きることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

上述したように、本件第１発明によれば、種々
の波形を表現する波形情報が手書き入力で得ら
れ、しかもエンベロープを付加して波形の出初め
から出終りの波形を表現する波形情報を得てそれ
が記憶手段に記憶されるため、この記憶手段に記
憶された波形情報をもとに、更に加工処理を施す
ことや、別のエンベロープを更に重畳することが
容易に行えるという利点がある。

第２発明は、第１発明を更に発展してなされた
もので、記憶手段から読み出した他の波形情報に
対し、上述の如く所定周期の波形情報とエンベロ
ープ情報とから得た波形情報を合成して新たな波
形情報を発生し、それを記憶手段に記憶すること
ができ、従つて複雑な高調波成分をもち、しかも
各成分が時間的に変化するような波形を表現する
波形情報を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は、第１
実施例の回路構成図、第２図は、第１実施例の動
作を説明するための図、第３図は第２実施例の回
路構成図、第４図は第３実施例の外観斜視図、第
５図は第３実施例の回路構成図である。１……入力装置、２，３，６……メモリ、４…
…波形合成部、５……加算器、７，８……スイツ
チ、１２，１３，１６……メモリ、１４……乗算
器、１５……加算器、１７，１８……ゲート、１
９，２０，２５……アドレスカウンタ、２１，２
２，２６……プログラマブル分周器、３０……パ
ーソナルコンピユータ、３３……デイジタイザ
ー、４０……電子鍵盤楽器。

Claims

【特許請求の範囲】１所定周期の波形を表現する波形情報を手書き
入力する波形情報入力手段と、上記所定周期の波形に対するエンベロープを決
定するエンベロープ情報を設定するエンベロープ
情報設定手段と、上記波形情報と上記エンベロープ情報とから上
記波形の出初めから出終りまでの波形を表現する
波形情報を発生する発生手段と、この発生手段が発生する上記波形の出初めから
出終りまでの波形を表現する波形情報を記憶する
記憶手段と、を具備したことを特徴とする波形合成装置。２所定周期の波形を表現する波形情報を手書き
入力する波形情報入力手段と、上記所定周期の波形に対するエンベロープを決
定するエンベロープ情報を設定するエンベロープ
情報設定手段と、上記波形情報と上記エンベロープ情報とから上
記波形の出初めから出終りまでの波形を表現する
第１の波形情報を発生する発生手段と、上記第１の波形情報とは異なる波形の出初めか
ら出終りまでの波形を表現する第２の波形情報を
記憶する記憶手段と、この記憶手段から読み出される上記第２の波形
情報と上記発生手段から発生される上記第１の波
形情報とを合成して新たに波形の出初めから出終
りまでの波形を表現する第３の波形情報を発生す
る合成手段と、上記合成手段から発生する上記第３の波形情報
を上記記憶手段に記憶させる手段と、を具備したことを特徴とする波形合成装置。