JP2003058162A - Fm sound source circuit - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operator in which musical sound signals on perfect interval 5 degree and musical sound signals having various intervals, that are not provided by a conventional operator (an FM sound source circuit), are formed. SOLUTION: A shifter 21 forms frequency data FD by shifting frequency number FN for the number of bits instructed by an octave data BL. A shift and adder 22 increases the data FD by one half, one, two, three, etc., times in accordance with control data Mult. A 1/2 shifter 23 makes the output of the shift and adder 22 one half. A selector 24 selects either the output of the 1/2 shifter 23 or the output of the shift and adder 22 in accordance with control data 1/2 Mu. An accumulator 25 forms phase data ωt by accumulating the output of the selector 24. Then, sine waveforms are read from a sine table based on the data and the waveforms are outputted.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ＦＭ（周波数変
調）方式によって楽音信号を形成するＦＭ楽音形成回路
に係り、特に、その構成要素であるＦＭ音源回路（以
下、オペレータという）に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an FM tone forming circuit for forming a tone signal by an FM (frequency modulation) method, and more particularly to an FM tone generator circuit (hereinafter referred to as an operator) which is a constituent element thereof.

【０００２】[0002]

【従来の技術】シンセサイザや電子オルガンの楽音信号
を形成する方式は種々知られているが、その１つにＦＭ
方式がある。このＦＭ方式による楽音形成回路は、オペ
レータと呼ばれる正弦波発生器を２〜６個組み合わせて
構成される。図４はオペレータＯＰの構成を示すブロッ
ク図である。この図において、符号１はフェイズジェネ
レータであり、その詳細を図５に示す。図５において、
ＦＮはオペレータＯＰにおいて発生させるディジタル楽
音信号のノートを指示する周波数ナンバ、ＢＬはオクタ
ーブを指示するオクターブデータである。２はシフタで
あり、周波数ナンバＦＮをオクターブデータＢＬが指示
するビット数だけシフトし周波数データＦＤとして出力
する。周知のように、Ｍオクターブ上の周波数ナンバは
周波数ナンバＦＮを２^M倍すること、すなわち、周波数
ナンバをＭビット上位方向へシフトすることによって得
られる。2. Description of the Related Art There are various known methods for forming tone signals of synthesizers and electronic organs. One of them is FM.
There is a method. The tone generation circuit based on the FM system is configured by combining 2 to 6 sine wave generators called an operator. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the operator OP. In this figure, reference numeral 1 is a phase generator, the details of which are shown in FIG. In FIG.
FN is a frequency number that indicates a note of a digital tone signal generated by the operator OP, and BL is octave data that indicates an octave. Reference numeral 2 is a shifter, which shifts the frequency number FN by the number of bits indicated by the octave data BL and outputs it as frequency data FD. As is well known, the frequency number on the M octave is obtained by multiplying the frequency number FN by 2 ^M , that is, by shifting the frequency number upward by M bits.

【０００３】シフト＆アダー３はシフタ２から出力され
る周波数データＦＤに制御データMultに対応する次の倍
率を乗算する回路である。 データMult：０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
10,11 12,13 14,15 倍率 ：1/2 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
10 12 15 すなわち、このシフト＆アダー３は周波数データＦＤを
所定ビット数だけシフトするシフタと、シフト後のデー
タに周波数データＦＤを１回または複数回加算する回路
とから構成され、例えば、制御データMultが「３」の場
合は、周波数データＦＤを１ビットシフトすることによ
って２倍とし、次いでシフト後のデータに周波数データ
ＦＤを１回加算する。同様に、制御データMultが「６」
の場合は、周波数データＦＤを２ビットシフトし２回加
算する。累算器４はシフト＆アダー３の出力を繰り返し
累算する回路であり、累算値がオーバフローすると最小
値から再び累算を行う。この累算器４の出力が位相デー
タωcｔとして加算器７（図４）へ出力される。この累
算器４の出力は、鋸歯状に変化するデータとなる。The shift & adder 3 is a circuit for multiplying the frequency data FD output from the shifter 2 by the next magnification corresponding to the control data Mult. Data Mult: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10,11 12,13 14,15 Magnification: 1/2 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 12 15 That is, the shift & adder 3 is composed of a shifter for shifting the frequency data FD by a predetermined number of bits and a circuit for adding the frequency data FD once or a plurality of times to the shifted data. When Mult is “3”, the frequency data FD is doubled by shifting it by 1 bit, and then the frequency data FD is added once to the shifted data. Similarly, the control data Mult is "6".
In the case of, the frequency data FD is shifted by 2 bits and added twice. The accumulator 4 is a circuit that repeatedly accumulates the output of the shift & adder 3, and when the accumulated value overflows, the accumulation is performed again from the minimum value. The output of the accumulator 4 is output to the adder 7 (FIG. 4) as the phase data ωct. The output of the accumulator 4 becomes data that changes in a sawtooth shape.

【０００４】加算器７は上述した位相データωcｔと別
のオペレータからのデータＤpとを加算し、加算結果を
サインテーブル８へ出力する。サインテーブル８はサイ
ン波形の各瞬時値が記憶されたメモリであり、加算器７
の出力がそのアドレス端子へ印加されると、サイン波形
の各瞬時値が順次読み出され、乗算器９へ出力される。
すなわち、このサインテーブル８の出力は、ｓｉｎ（ω
cｔ＋Ｄp）となる。The adder 7 adds the above-mentioned phase data ωct and the data Dp from another operator, and outputs the addition result to the sine table 8. The sine table 8 is a memory that stores each instantaneous value of the sine waveform.
Is applied to the address terminal, each instantaneous value of the sine waveform is sequentially read and output to the multiplier 9.
That is, the output of this sine table 8 is sin (ω
ct + Dp).

【０００５】１０はエンベロープジェネレータであり、
エンベロープデータＡ（ｔ）を発生し乗算器９へ出力す
る。乗算器９はエンベロープジェネレータ１０の出力と
サインテーブル８の出力を乗算して出力する。すなわ
ち、この乗算器の出力（オペレータＯＰの出力）は、Ａ
（ｔ）ｓｉｎ（ωcｔ＋Ｄp）なる式で表される正弦波と
なる。Reference numeral 10 is an envelope generator,
The envelope data A (t) is generated and output to the multiplier 9. The multiplier 9 multiplies the output of the envelope generator 10 and the output of the sine table 8 and outputs the result. That is, the output of this multiplier (output of operator OP) is A
(T) sin (ωct + Dp) is a sine wave represented by the equation.

【０００６】図６は上述したオペレータを２個シリーズ
に接続した楽音形成回路の構成を示すブロック図であ
る。いま、オペレータＯＰ１の出力を、Ａ１（ｔ）ｓｉ
ｎωｍｔとし、このオペレータＯＰ１の出力をオペレー
タＯＰ２へデータＤｐとして印加すると、オペレータＯ
Ｐ２の出力は、Ａ（ｔ）ｓｉｎ{ωcｔ＋Ａ１（ｔ）ｓｉ
ｎωｍｔ}となる。すなわち、ＦＭ変調波形となる。FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a tone forming circuit in which the above-mentioned two operators are connected in series. Now, the output of the operator OP1 is A1 (t) si
If nωmt is set and the output of the operator OP1 is applied to the operator OP2 as data Dp, the operator O
The output of P2 is A (t) sin {ωct + A1 (t) si
nωmt}. That is, the FM modulation waveform is obtained.

【０００７】このように、ＦＭ方式による楽音形成回路
は、複数のオペレータＯＰをシリーズやパラレルやシリ
ーズ＋パラレルに接続することによって種々の変化に富
んだ楽音波形を形成するものである。As described above, the tone forming circuit of the FM system forms a variety of tone waveforms by connecting a plurality of operators OP in series, parallel or series + parallel.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のオペレータＯＰは、シフト＆アダー３によって、基
本となる周波数データＦＤの1/2倍、１倍、２倍・・・
なる周波数データを作ることができるが、例えば完全５
度上の楽音を発生させるための周波数データを形成でき
ないという問題があった。すなわち、音楽においては、
和音を作る上で完全５度上の音は重要であり、ある楽音
と完全５度上の楽音を同時に作って合成したいという要
望がある。しかし、ノートｎの基音に対し完全５度上の
ノート（ｎ＋７）の音を作るには、基音の周波数データ
ＦＤの１．５倍の周波数データを作る必要があるが、上
述した従来のオペレータＯＰはシフト＆アダー３によっ
て１．５倍の周波数データを作ることができず、このた
め、完全５度上の楽音を形成することができなかった。By the way, the conventional operator OP described above uses the shift & adder 3 to perform 1/2 times, 1 time, 2 times, etc. of the basic frequency data FD.
It is possible to create frequency data such as
There has been a problem that frequency data cannot be formed in order to generate a high-level tone. That is, in music,
To create a chord, a perfect fifth tone is important, and there is a desire to simultaneously create and synthesize a certain tone and a perfect fifth tone. However, in order to make a sound of a note (n + 7) which is completely 5 degrees higher than the fundamental tone of the note n, it is necessary to make frequency data 1.5 times the frequency data FD of the fundamental tone. The shift & adder 3 could not produce 1.5 times the frequency data, and therefore could not form a tone of a perfect 5th degree.

【０００９】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、その目的は、完全５度上の楽音信号を始
め、従来のオペレータによっては作ることができなかっ
た種々の音程の楽音信号を形成することができるオペレ
ータを提供することにある。The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its object is to produce musical tones of various pitches which cannot be produced by a conventional operator, including a musical tone signal of a perfect 5 degrees. It is to provide an operator who can form a signal.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明は上記の課題を
解決すべくなされたもので、請求項１に記載の発明は、
発生楽音の周波数を指示する周波数データを、外部から
供給される第１の制御データに基づく倍率で変更する第
１の手段と、前記第１の手段の出力または該第１の手段
の出力の1/2のデータを、外部から供給される第２の制
御データに基づいて選択して出力する第２の手段とを具
備し、前記第２の手段の出力に対応する周波数の楽音信
号を形成することを特徴とするＦＭ音源回路である。The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 is
First means for changing the frequency data indicating the frequency of the generated musical tone by a magnification based on the first control data supplied from the outside, and one of the output of the first means or the output of the first means. Second data which selects and outputs the data of / 2 based on second control data supplied from the outside, and forms a tone signal having a frequency corresponding to the output of the second means. The FM tone generator circuit is characterized by the following.

【００１１】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のＦＭ音源回路において、前記第１の手段は、前
記周波数データをシフトするシフト手段と、前記シフト
手段の出力と前記周波数データとを加算する加算手段と
からなることを特徴とする。また、請求項３に記載の発
明は、請求項１または請求項２に記載のＦＭ音源回路に
おいて、前記第２の手段は、前記第１の手段の出力を下
位方向へ１ビットシフトするシフト手段を有し、該シフ
ト手段によって前記第１の手段の出力を1/2とすること
を特徴とする。The invention described in claim 2 is the same as claim 1.
In the FM tone generator circuit described in the paragraph (1), the first means comprises a shift means for shifting the frequency data, and an adding means for adding the output of the shift means and the frequency data. The invention according to claim 3 is the FM tone generator circuit according to claim 1 or 2, wherein the second means shifts the output of the first means by 1 bit in the lower direction. And the output of the first means is halved by the shift means.

【００１２】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、この発明の
一実施の形態について説明する。図１は同実施の形態に
よるオペレータにおいて用いられるフェイズジェネレー
タ２０の構成を示すブロック図である。この図におい
て、２１はシフタであり、周波数ナンバＦＮをオクター
ブデータＢＬが示すビット数だけシフトし、周波数デー
タＦＤとして出力する。シフト＆アダー２２は、周波数
データＦＤに制御データMultに対応する倍率を乗算して
出力する。1/2シフタ２３は、シフト＆アダー２２の出
力データを１ビット下位方向へシフトし出力する。すな
わち、この1/2シフタ２３はシフト＆アダー２２の出力
データを1/2にして出力する。セレクタ２４は制御デー
タ1/2Muが”１”の時1/2シフタ２３の出力を累算器２５
へ出力し、”０”の時シフト＆アダー２２の出力を累算
器２５へ出力する。累算器２５はセレクタ２４の出力を
繰り返し累算し、累算結果を位相データωｔとして出力
する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a phase generator 20 used by an operator according to the same embodiment. In this figure, 21 is a shifter, which shifts the frequency number FN by the number of bits indicated by the octave data BL and outputs it as frequency data FD. The shift & adder 22 multiplies the frequency data FD by a scaling factor corresponding to the control data Mult and outputs the result. The 1/2 shifter 23 shifts the output data of the shift & adder 22 downward by 1 bit and outputs it. That is, the 1/2 shifter 23 halves the output data of the shift & adder 22 and outputs it. The selector 24 outputs the output of the 1/2 shifter 23 to the accumulator 25 when the control data 1 / 2Mu is "1".
The output of the shift & adder 22 is output to the accumulator 25 when "0". The accumulator 25 repeatedly accumulates the output of the selector 24 and outputs the accumulation result as the phase data ωt.

【００１３】なお、この実施形態に係るオペレータのフ
ェイズジェネレータ２０以外の構成は図４に示す従来の
オペレータＯＰと同様である。図２は上述したオペレー
タの発生波形を制御する制御データが書き込まれるレジ
スタの１つを示す図である。この図に示すレジスタの第
４〜第７ビットには制御データMultが書き込まれ、第３
ビットには制御データ1/2Muが書き込まれ、第０〜第２
ビットにはそれぞれ制御データKSR,SUS,EGTが書き込ま
れる。なお、制御データKSR,SUS,EGTはこの発明と直接
関係しないので説明を省略する。The structure of the operator other than the phase generator 20 according to this embodiment is the same as that of the conventional operator OP shown in FIG. FIG. 2 is a diagram showing one of the registers in which the control data for controlling the waveform generated by the operator is written. The control data Mult is written in the fourth to seventh bits of the register shown in this figure, and the third data
Control data 1 / 2Mu is written in the bit, and the 0th to 2nd
Control data KSR, SUS, and EGT are written in the bits, respectively. The control data KSR, SUS, and EGT are not directly related to the present invention, so the description thereof will be omitted.

【００１４】次に、上述した実施形態の動作を説明す
る。いま、例えば、基音に対し完全５度上の楽音を形成
し、基音と合成しようとする場合は、図３に示すよう
に、フェイズジェネレータとして図１の回路を具備する
オペレータＯＰ３およびＯＰ４を用意し、基音の周波数
ナンバＦＮおよびオクターブデータＢＬを両オペレータ
ＯＰ３、ＯＰ４へ印加し、また、データＤｐ（図４）と
して両オペレータＯＰ３、ＯＰ４へ「０」を印加する。
また、オペレータＯＰ３へ制御データMult１、1/2Mu１
として、 Mult１＝「１」、 1/2Mu１＝”０” を印加し、また、オペレータＯＰ４へ制御データMult
２、1/2Mu２として、 Mult２＝「３」、 1/2Mu２＝”１” を印加する。Next, the operation of the above embodiment will be described. Now, for example, in the case of forming a musical tone which is five degrees above the fundamental tone and synthesizing it with the fundamental tone, as shown in FIG. 3, operators OP3 and OP4 having the circuit of FIG. 1 as a phase generator are prepared. , The frequency number FN of the fundamental tone and the octave data BL are applied to both operators OP3 and OP4, and “0” is applied to both operators OP3 and OP4 as data Dp (FIG. 4).
In addition, control data Mult1, 1 / 2Mu1 is sent to the operator OP3.
, Mult1 = “1”, 1 / 2Mu1 = “0” is applied, and control data Mult is applied to the operator OP4.
As 2 and 1 / 2Mu2, Mult2 = “3” and 1 / 2Mu2 = “1” are applied.

【００１５】これにより、オペレータＯＰ３のセレクタ
２４からは基音の周波数データＦＤが出力されて累算器
２５へ供給され、これにより、オペレータＯＰ３から基
音の楽音データが出力される。一方、オペレータＯＰ４
のセレクタ２４からは基音の周波数データＦＤをシフト
＆アダー２２によって３倍し、さらに1/2シフタ２３に
よって1/2にしたデータ、すなわち、「1.5ＦＤ」なる周
波数データが出力され、累算器２５へ供給される。これ
により、オペレータＯＰ４から基音に対し完全５度上の
楽音データが出力される。したがって、オペレータＯＰ
３、ＯＰ４の出力データを加算器２８によって加算すれ
ば、基音とその完全５度上の楽音とを合成した楽音を得
ることができる。なお、２つのオペレータＯＰ３、ＯＰ
４を用いるのではなく、１つのオペレータを時分割で使
用し、上記の楽音合成を行っても良い。As a result, the fundamental tone frequency data FD is output from the selector 24 of the operator OP3 and supplied to the accumulator 25, whereby the tone data of the fundamental tone is output from the operator OP3. On the other hand, operator OP4
From the selector 24, the frequency data FD of the fundamental tone is tripled by the shift & adder 22 and further halved by the 1/2 shifter 23, that is, the frequency data of "1.5FD" is output, and the accumulator is added. 25. As a result, the operator OP4 outputs musical tone data which is completely 5 degrees higher than the fundamental tone. Therefore, the operator OP
By adding the output data of 3 and OP4 by the adder 28, it is possible to obtain a musical tone that is a combination of the fundamental tone and the musical tone that is five degrees above the fundamental tone. Two operators OP3 and OP
Instead of using No. 4, one operator may be used in a time division manner to perform the above-mentioned tone synthesis.

【００１６】このように、上記実施形態によれば、安価
なＦＭ音源において、基音に対し完全５度上の楽音を形
成することができ、さらに、制御データMultを適宜選択
することにより、基音の周波数データＦＤの0.25倍、3.
5倍、4.5倍、7.5倍、12.5倍等の周波数データによる楽
音を形成することができる。As described above, according to the above-described embodiment, it is possible to form a tone of a perfect fifth degree with respect to the fundamental tone in an inexpensive FM sound source, and further, by selecting the control data Mult appropriately, 0.25 times frequency data FD, 3.
It is possible to form musical tones by frequency data of 5 times, 4.5 times, 7.5 times, 12.5 times, etc.

【００１７】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、発生楽音の周波数を指示する周波数データを、外部
から供給される第１の制御データに基づく倍率で変更す
る第１の手段と、第１の手段の出力または該第１の手段
の出力の1/2のデータを、外部から供給される第２の制
御データに基づいて選択して出力する第２の手段とを具
備し、第２の手段の出力に対応する周波数の楽音信号を
形成するので、基音に対し完全５度上の楽音信号を始
め、従来のオペレータによっては作ることができなかっ
た種々の音程の楽音信号を形成することができる効果が
ある。また、過去音色データと完全互換性を保ちつつ制
御データMultを拡張することができる効果がある。As described above, according to the present invention, the first means for changing the frequency data instructing the frequency of the generated musical tone by the magnification based on the first control data supplied from the outside, Second means for selecting and outputting the output of the first means or 1/2 of the output of the first means based on second control data supplied from the outside, Since the tone signal having the frequency corresponding to the output of the second means is formed, the tone signal having a perfect pitch of 5 degrees with respect to the fundamental tone and the tone signals having various pitches which cannot be produced by the conventional operator are formed. There is an effect that can be. Further, there is an effect that the control data Mult can be expanded while maintaining complete compatibility with the past tone color data.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 この発明の一実施形態によるオペレータのフ
ェイスジェネレータの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an operator face generator according to an embodiment of the present invention.

【図２】 同実施形態によるオペレータの発生波形を制
御する制御データが書き込まれるレジスタの１つを示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing one of registers in which control data for controlling a waveform generated by an operator is written according to the same embodiment.

【図３】 同実施形態によるオペレータを２個用いて構
成した楽音形成回路の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a tone forming circuit configured by using two operators according to the same embodiment.

【図４】 従来のオペレータの構成を示すブロック図で
ある。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional operator.

【図５】 図４に示すオペレータにおけるフェイズジェ
ネレータ１の構成を示すブロック図である。5 is a block diagram showing a configuration of a phase generator 1 in the operator shown in FIG.

【図６】 図４に示すオペレータを２個用いて構成した
楽音形成回路の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a musical tone forming circuit configured by using two operators shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２０…フェイズジェネレータ、２１…シフタ、２２…シ
フト＆アダー、２３…1/2シフタ、２４…セレクタ、２
５…累算器、ＯＰ３、ＯＰ４…オペレータ（ＦＭ音源回
路）。20 ... Phase generator, 21 ... Shifter, 22 ... Shift & adder, 23 ... 1/2 shifter, 24 ... Selector, 2
5 ... Accumulator, OP3, OP4 ... Operator (FM sound source circuit).

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 発生楽音の周波数を指示する周波数デー
タを、外部から供給される第１の制御データに基づく倍
率で変更する第１の手段と、 前記第１の手段の出力または該第１の手段の出力の1/2
のデータを、外部から供給される第２の制御データに基
づいて選択して出力する第２の手段と、 を具備し、前記第２の手段の出力に対応する周波数の楽
音信号を形成することを特徴とするＦＭ音源回路。1. A first means for changing frequency data instructing a frequency of a generated musical tone by a magnification based on first control data supplied from the outside, an output of the first means or the first means. 1/2 of the output of the means
And a second means for selecting and outputting the data according to the second control data supplied from the outside, and forming a tone signal having a frequency corresponding to the output of the second means. FM sound source circuit characterized by. 【請求項２】 前記第１の手段は、前記周波数データを
シフトするシフト手段と、前記シフト手段の出力と前記
周波数データとを加算する加算手段とからなることを特
徴とする請求項１に記載のＦＭ音源回路。2. The first means comprises a shift means for shifting the frequency data, and an adder means for adding the output of the shift means and the frequency data. FM sound source circuit. 【請求項３】 前記第２の手段は、前記第１の手段の出
力を下位方向へ１ビットシフトするシフト手段を有し、
該シフト手段によって前記第１の手段の出力を1/2とす
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＦ
Ｍ音源回路。3. The second means includes shift means for shifting the output of the first means by 1 bit in the lower direction,
The F according to claim 1 or 2, wherein the shift means reduces the output of the first means to 1/2.
M sound source circuit.