JP3293474B2

JP3293474B2 - 楽音発生方法

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Publication number: JP3293474B2
Application number: JP16516196A
Authority: JP
Inventors: 徹北山
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Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1996-06-06
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Also published as: JPH09325778A; US5770812A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、演算処理装置を備
える汎用処理装置により楽音波形サンプルを演算により
生成する楽音発生方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の楽音生成装置は、通常、ＭＩＤＩ
（Musical Instrument Digital Interface）、鍵盤、あ
るいはシーケンサ等からの演奏情報を入力する演奏入力
部、楽音波形を生成する音源部、入力した演奏情報に応
じて前記音源部を制御するマイクロプロセッサ（ＣＰ
Ｕ）等から構成されていた。ＣＰＵは、入力した演奏情
報に応じて、チャンネルアサイン、パラメータ変換等の
音源ドライバ処理（演奏処理）を実行し、音源部の割り
当てたチャンネルに変換したパラメータと発音開始指示
（ノートオン）を音源部に供給する。音源部は、ＬＳＩ
（Large Scale Integrated circuit）等の電子回路（ハ
ードウェア）で構成され、供給されたパラメータに基づ
いて楽音波形を生成する。このため、楽音生成装置は楽
音を生成するための専用機器となってしまい、楽音を生
成する時には専用の楽音生成装置を用意する必要があっ
た。

【０００３】そこで、これを解決するために、最近で
は、前記ハードウエア音源の動作をコンピュータプログ
ラムによる音源処理（ソフトウエア音源）に置き換え、
ＣＰＵにより演奏処理と音源処理とを実行させるように
した楽音生成方法が提案されている。ここで、演奏処理
とは、前述した音源ドライバ処理に相当する処理であっ
て、入力されたＭＩＤＩなどの演奏情報に基づき、生成
される楽音を制御するための制御情報を作成する処理で
ある。また、音源処理とは、前記演奏処理において作成
された制御情報に基づき楽音の波形サンプルデータを生
成する処理のことである。この楽音生成方法によれば、
専用の楽音生成装置を用いることなく、ＣＰＵとソフト
ウエアの他にはＤＡ変換用のチップを備えるだけで、楽
音を発生させることが可能となる。また、楽音を生成す
るプログラムのほかに他のアプリケーションプログラム
を並行して実行させることが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】楽音を発生させるため
には、サンプリング周期、すなわち、ＤＡＣ（Digtal A
nalog Converter ）における変換タイミング毎に波形サ
ンプルをＤＡＣに供給することが必要である。そこで、
従来の楽音生成方法においては、ＣＰＵは、通常時は押
鍵検出等の演奏処理を実行し、該演奏処理に対して各サ
ンプリング周期毎に音源処理を割り込み実行して、複数
チャンネルの楽音の１サンプル分の波形データを演算生
成した後、再び演奏処理に復帰するという動作を行なう
ようになされていた。

【０００５】ＣＰＵにより各発音チャンネルの楽音生成
処理を行う場合、まず、前回の当該発音チャンネルの演
算に用いた各種レジスタ値をメモリからＣＰＵのレジス
タに読み出す等の準備処理が必要であり、また、当該発
音チャンネルの楽音生成処理後には次回の処理のため、
前記レジスタ値をメモリに書き込むことが必要である。
したがって、各発音チャンネルの楽音波形サンプルの演
算処理を１サンプルずつ生成する場合には、楽音を生成
する処理以外の準備処理などに多くの演算時間が費やさ
れ、演算効率が悪くなり応答や楽音生成処理が遅くなる
という問題点があった。そこで、ＣＰＵの処理効率を向
上するために、サンプリング周期よりも長い周期、例え
ば、ＭＩＤＩに同期した割込サイクルで波形生成演算を
行ない、サンプリング周波数に同期した割込サイクルで
該演算生成した楽音波形を再生することが行われてい
る。

【０００６】演奏情報（ＭＩＤＩイベント）は、演奏者
の演奏操作やシーケンサでのイベントの再生により発生
し、演奏情報が発生した場合には演奏処理により演奏情
報が処理される。つまり、演奏情報の発生した時点で
は、ＣＰＵは、通常の音源処理に加えて演奏処理を実行
しなければならないため、非定期的に発生する演奏情報
により、演算量が一時的に増加することになる。しかし
ながら、従来の楽音生成方法においては、音源処理は、
演奏情報のあるなしにかかわらず定期的に優先実行さ
れ、場合によっては演奏処理が遅れてしまうという問題
点があった。さらに、ゲームソフトなどにおいては、画
像表示など他のプログラムもマルチタスクで実行されて
おり、それらのタスクの混み具合によって、音源処理に
余裕のある状態と余裕の無い状態が生じてしまい、場合
によっては楽音の再生がとぎれたりするという不都合が
生じることがある。

【０００７】そこで、本発明は安定して楽音波形を出力
することができる楽音発生方法を提供することを目的と
している。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を解決するため
に、本発明の楽音発生方法は、演算処理装置により楽音
波形サンプルを演算生成し、該演算生成された楽音波形
サンプルを記憶する出力バッファからサンプリング周期
毎に前記楽音波形サンプルを読出再生することにより楽
音を発生する楽音発生方法であって、（イ）演奏情報の
入力により起動され、該演奏情報に応じて複数の発音チ
ャンネル分の楽音制御情報を生成する第１のステップ、
（ロ）所定時間毎に起動され、前記楽音制御情報に基づ
いて複数の発音チャンネル分の楽音波形サンプルを演算
生成して出力バッファに記憶する第２のステップ、およ
び、（ハ）演算処理装置における処理の空き時間を検出
することにより起動され、所定の発音チャンネルに対応
する楽音波形サンプルを演算生成して記憶手段に記憶す
る第３のステップを有し、前記第２のステップは、前記
記憶手段中に前記第３のステップにより演算生成された
楽音波形サンプルが記憶されている発音チャンネルにつ
いては、楽音波形サンプルを演算生成する代わりに、該
記憶手段中に記憶されている楽音波形サンプルを前記出
力バッファに記憶するようになされている楽音発生方法
である。そして、前記所定の発音チャンネルは、所定の
音色が割り当てられた発音チャンネルあるいは所定の演
奏パートの演奏情報が割り当てられた発音チャンネルで
あるようになされた楽音発生方法である。

【０００９】また、さらに、（ニ）前記第３のステップ
により前記記憶手段に楽音波形サンプルが記憶されてい
る発音チャンネルについて、その楽音波形サンプルを変
更する必要がある演奏情報が入力されたことを検出した
ときに、前記記憶手段に記憶されている当該楽音波形サ
ンプルのキャンセルを行う第４のステップを有する楽音
発生方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の楽音発生方法の各実施の
形態を実行することのできる楽音生成装置の構成を図１
に示す。この図において、１はアプリケーションプログ
ラムや楽音波形サンプルの生成等の各種演算処理を行う
マイクロプロセッサなどの中央処理装置（ＣＰＵ）、２
はプリセット音色データ等が記憶されているリードオン
リメモリ（ＲＯＭ）、３はＣＰＵ１のワークメモリエリ
アや音色データエリア、チャンネルレジスタエリア、出
力バッファエリア等の記憶エリアを有するランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）、４は時刻を指示すると共に、タ
イマ割り込み処理のタイミングをＣＰＵ１に指示するタ
イマ、５はＭＩＤＩイベントが入力されると共に、生成
されたＭＩＤＩイベントを出力するＭＩＤＩインターフ
ェース、６は英字、かな、数字、記号などのキーと備え
るいわゆるパソコン用のキーボードである。

【００１１】７はユーザが楽音発生装置と対話するため
のディスプレイ（モニタ）装置、８は楽音を発生するシ
ーケンサソフトやゲームソフトなどの各種アプリケーシ
ョンプログラムが格納されているとともに、楽音波形サ
ンプルを生成するために使用する波形データ等が記憶さ
れているハードディスク（ＨＤＤ）、１０は、ＲＡＭ３
の一部のＣＰＵにより指定されたエリア（ＤＭＡバッフ
ァ）に記憶されている楽音波形サンプルデータを、一定
のサンプリング周期（例えば、４８ｋＨｚ）毎にＣＰＵ
１を介することなく直接にサウンド入出力回路（ＣＯＤ
ＥＣ）１１内のデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）に
供給するためのダイレクトメモリアクセス制御回路（Ｄ
ＭＡＣ;Direct Memory Access Controller）からなる再
生部である。

【００１２】１１は、ＣＯＤＥＣと呼ばれるサウンド入
出力回路であり、その内部には、デジタル・アナログ変
換器（ＤＡＣ）、アナログ・デジタル変換器（ＡＤ
Ｃ）、前記ＡＤＣに接続された入力用の先入れ先出しバ
ッファ（ＦＩＦＯ）および前記ＤＡＣに接続された出力
用のＦＩＦＯが設けられている。このサウンド入出力回
路（ＣＯＤＥＣ）１１は、サンプリングクロック発生器
１２から入力される周波数Ｆｓのサンプリングクロック
に応じて前記ＡＤＣによりＡ／Ｄ変換された外部オーデ
ィオ信号入力回路１３からのオーディオ入力信号を前記
入力用のＦＩＦＯに取り込み、また、前記ＤＭＡＣ１０
から前記出力用のＦＩＦＯに書き込まれた波形サンプル
データを該サンプリングクロックに応じて読み出して前
記ＤＡＣに１サンプルずつ出力する。そして、前記入力
用ＦＩＦＯにデータが存在するとき、および、前記出力
用ＦＩＦＯに空があるときには、データ処理を要求する
信号を前記ＤＭＡＣ１０に対して出力するように動作す
る。

【００１３】１２は前記サウンド入出力回路１１に周波
数Ｆｓのサンプリングクロックを発生するサンプリング
クロック発生回路、１３は外部オーディオ信号入力回路
であり、その出力は前記サウンド入出力回路１１内のＡ
ＤＣに接続されている。また、１４は前記サウンド入出
力回路１１内のＤＡＣからの出力に接続されたサウンド
システムであり、１サンプリング周期毎にＤＡＣから出
力されるアナログ信号に変換された楽音信号を増幅して
外部出力する。さらに、１５はフロッピィディスクを駆
動するためのフロッピィディスク装置、１６は前記各構
成要素間のデータ転送を行なうためのバスである。な
お、ＣＤ- ＲＯＭ装置やＭＯ装置などの上記した以外の
外部記憶装置が接続されている場合もある。以上の構成
は通常のパーソナルコンピュータやワークステーション
等と同等であり、それらの上で本発明の楽音発生方法を
実施することができる。

【００１４】次に、前記ＲＡＭ３上に形成される各デー
タエリアについて、図２および図３を参照して説明す
る。図２の（ａ）はシーケンサソフトやゲームソフトな
どの演奏情報を発生するソフトウエアにより発生される
ノートオン、ノートオフなど各種のＭＩＤＩイベントデ
ータＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，・・・が順次書き込まれ
る入力バッファである。これらＭＩＤＩイベントデータ
ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，・・・は、ＭＩＤＩイベント
のデータ内容（例えば、データ１内容）と、そのデータ
の発生時刻（データ１発生時刻）とにより構成されてお
り、この発生時刻はＭＩＤＩイベントデータ受信時にタ
イマ４の現在時刻を取り込むことにより知ることができ
る。

【００１５】図２の（ｂ）は音色データレジスタであ
り、この音色データレジスタには、各ＭＩＤＩチャンネ
ル（演奏パート）で生成される楽音波形を決定する音色
データＴＰ（１）、ＴＰ（２）・・・が記憶されてい
る。この音色データＴＰとしては、各音色毎に素材とす
る波形テーブルを指定する波形指定データ、ビブラート
等をかける時に使用するＬＦＯ（Low Frequency Oscill
ator）制御用のデータ、音色フィルタ特性を制御するフ
ィルタエンベロープの発生制御用のデータ（ＦＥＧ制御
ＯＤ）、振幅を制御する振幅エンベロープの発生制御用
のデータ（ＡＥＧ制御ＯＤ）、ベロシティにより楽音の
立ち上がりの速さ等を変えるタッチ制御用のデータ（タ
ッチ制御ＯＤ）、その他のデータ（その他ＯＤ）が記憶
されている。なお、ＯＤはオリジナルデータであること
を示しており、発音指示時のタッチデータ，音高データ
等に応じてこれらのオリジナルデータに加工を施すこと
により音源が使用する発音用のデータが作成される。

【００１６】図２の（ｃ）は音源レジスタである。この
音源レジスタは、各発音チャンネル（ｃｈ）別に該発音
チャンネルで生成される楽音波形を決定するデータを記
憶するものであり、この例では１ｃｈ，２ｃｈ，・・
・，３２ｃｈの３２チャンネル分のエリアが用意されて
いる。各チャンネルのエリアはノートナンバ、波形テー
ブルのアドレスを示す波形指定データ、ＬＦＯ制御デー
タ（ＬＦＯ制御Ｄ）、フィルタエンベロープ制御データ
（ＦＥＧ制御Ｄ）、振幅エンベロープ制御データ（ＡＥ
Ｇ制御Ｄ）、ノートオンデータ、タイミングデータ（Ｔ
Ｍ）、その他のデータ（その他Ｄ）、およびＣＰＵ１が
プログラム実行時に使用するワークエリアからなってい
る。この波形指定Ｄ、ＬＦＯ制御Ｄ、ＦＥＧ制御Ｄ、Ａ
ＥＧ制御Ｄは前記したオリジナルデータに加工が施され
た発音用のデータである。

【００１７】図３の（ａ）は先行生成バッファＳＢであ
る。本発明の楽音発生方法においてはＣＰＵの空き時間
を利用して楽音波形サンプルの先行生成を行っており、
この先行生成された楽音波形サンプルを格納するための
バッファがこの先行生成バッファＳＢである。この先行
生成バッファＳＢは、先行生成した楽音波形サンプルが
再生されるフレーム時間（先行タイミング）ＳＴ１、Ｓ
Ｔ２・・・毎に、先行生成された発音チャンネル（ｃｈ
１〜ｃｈｎ）の１フレーム時間（この例においては１２
８サンプル）分の楽音波形サンプルを各発音チャンネル
別に格納するものである。そして、各先行時刻ＳＴの先
行バッファＳＢ中にどの発音チャンネルの楽音波形サン
プルが先行生成されているかを示す管理データを用い、
該管理データにより示される発音チャンネル分の波形デ
ータを記憶するために充分な大きさの領域を先行生成バ
ッファＳＢの領域とすることにより、先行生成されない
チャンネルのための無駄な領域を設定することを防止す
ることができる。

【００１８】図３の（ｂ）は出力バッファＯＢであり、
演算生成された例えば１２８サンプル分の楽音波形デー
タ記憶エリアＯＤ１〜ＯＤ１２８を備えている。この出
力バッファＯＢには、演算により生成された最大３２発
音チャンネルの楽音波形サンプルデータを順次加算合成
した楽音波形データが記憶される。波形データの演算
は、１つのチャンネル毎に１フレーム時間分（１２８サ
ンプル）の楽音波形サンプルをまとめて演算生成し、こ
れを発音しているチャンネル分（最大３２チャンネル
分）繰り返すという手順で行われるが、一つのチャンネ
ルの楽音波形データが演算生成される毎にこの楽音波形
データを出力バッファＯＢ内に格納されている楽音波形
データに累算していくことにより行なわれる。

【００１９】なお、出力バッファＯＢのサイズは、１０
０ワード、５００ワード、１Ｋワード、５Ｋワード等任
意に設定することができるが、サイズを大きくすると発
音に遅れを生じ、サイズを小さくすると時間的マージン
が減少し、一時的な演算量の増加時に応答が悪くなるこ
とになる。そこで、リアルタイム性が要求されない、例
えばシーケンサ演奏等の場合は、演奏タイミングを前に
ずらすことにより発音遅れを吸収できるため、出力バッ
ファのサイズを大きくすることができるが、リアルタイ
ムの演奏が必要とされる、例えば鍵盤演奏等の場合にお
いては、発音遅れを防止するため、バッファサイズは１
００〜２００サンプルとするのが好適である。以上は、
再生のサンプリング周波数が４０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの
場合であり、サンプリング周波数を低く設定する場合
は、発音遅れを防止するためもっと小さいサイズにする
必要がある。

【００２０】このように構成された演算処理装置上で本
発明の楽音発生方法は実行されるのであるが、この実施
の形態においては、入力される演奏情報（ＭＩＤＩイベ
ント）により楽音制御情報を生成する処理（ＭＩＤＩ処
理）を該ＭＩＤＩイベントが入力される毎に実行し、該
楽音制御情報に基づいて各発音チャンネル分の楽音波形
サンプルを１フレーム時間分まとめて演算生成する処理
（波形生成処理）を所定の計算時刻（１フレーム時間）
毎に実行するようにしている。そして、波形生成処理に
より演算生成され出力バッファＯＢに記憶された楽音波
形サンプルは、再生部（ＤＭＡＣ）１０により管理され
るＤＭＡバッファに転送され、該再生部１０によりＤＭ
Ａバッファからサンプリング周期毎に１サンプルずつ読
み出されてＤＡＣに供給され、サウンドシステム１４か
ら発音されることとなる。

【００２１】また、前記波形生成処理は、前述した１フ
レーム時間毎に起動されるだけではなく、前記ＣＰＵ１
における処理に空が生じたことを検出したときにも起動
されるようになされており、この空き時間を利用して楽
音波形サンプルの先行生成が行なわれるようにされてい
る。このように所定の計算時刻に達していないときで
も、ＣＰＵの空き時間を利用して先のフレーム時間分の
楽音波形サンプルを先行して演算生成しておくことによ
り、一時的に処理が輻輳して楽音波形の演算生成が間に
合わなくなることを防止することが可能となる。

【００２２】このような本発明の楽音発生方法の一実施
の形態における各処理のタイミングについて図８を参照
して説明する。この図において横軸は時間軸である。前
述したように本発明の楽音生成方法においては波形生成
演算は１フレーム（１２８サンプル）を単位として実行
されており、この図において、時刻ｔａからｔｂまでの
期間Ｔａ、ｔｂ〜ｔｃの期間Ｔｂ、ｔｃ〜ｔｄの期間Ｔ
ｃはいずれも１フレーム時間である。

【００２３】図の最上段に記載されているのは、ゲーム
ソフトやシーケンスソフトなどのアプリケーションプロ
グラムからＭＩＤＩイベントが発生したときに生じるソ
フトウエア割込の発生タイミングを示しており、この図
の例においては、期間Ｔａ中の時刻ｔ１およびｔ３、ま
た、期間Ｔｂ中の時刻ｔ６にＭＩＤＩイベントによるソ
フトウエア割込が発生している。図の次の段に記載され
ているのは、ＭＩＤＩ処理（Ｓ１０）の実行されるタイ
ミングであり、この図に示すように、ＭＩＤＩイベント
によるソフトウエア割込が発生される毎にこのＭＩＤＩ
処理が実行されている。

【００２４】図の最下段に示されているのは再生部１０
により行なわれる楽音波形サンプルの読出再生の様子を
示したもので、１フレーム時間分の楽音波形サンプルの
出力が終了する毎に１フレーム再生完了割込が発生され
る（時刻ｔａ、ｔｂ、ｔｃ、ｔｄに発生されている上向
きの矢印）。この割込により、波形生成処理（Ｓ２０）
が起動される。この波形生成処理において演算生成され
た楽音波形サンプルは該波形生成演算の終了時に前述し
たＤＭＡバッファに転送され、次のフレーム周期に再生
部により読出再生される。

【００２５】そして、期間Ｔａに入力されたＭＩＤＩイ
ベントに対応する波形生成演算は期間Ｔｂに実行され、
該波形生成された楽音波形サンプルは期間Ｔｃに読出再
生される。したがって、演奏入力があってから（ＭＩＤ
Ｉイベントが発生してから）実際に楽音が発生されるま
で（あるいは消音されるまで）に約２フレーム分の時間
ずれが生じることとなるが、１フレームが１２８サンプ
ルの時には１フレーム時間は約２．６７ミリ秒（サンプ
リング周波数＝４８ｋＨｚのとき）であり、その時間ず
れはわずかなものである。

【００２６】図中、ＭＩＤＩ処理の下に記載されている
のは、楽音の発生に係る処理以外の処理が実行されるタ
イミングである。前述したように、本発明の楽音発生方
法が実行される演算処理装置においては、楽音の発生以
外の処理も並行して実行することができるものであり、
この図に示すように、時刻ｔ２において波形生成処理が
終了した後にこの他の処理の実行が開始される。そし
て、この図の例においては、途中でＭＩＤＩ処理および
波形生成処理に割り込まれながら、該他の処理が時刻ｔ
５まで実行されている。

【００２７】図において、前記他の処理の下に記載され
ているのは空き時間処理（Ｓ３０）である。この処理
は、前記ＭＩＤＩ処理、他の処理および波形生成処理の
いずれも起動していないときに実行される最も優先順位
の低い処理であり、この例においては、時刻ｔ５におい
て他の処理が終了した後時刻ｔ６においてＭＩＤＩ処理
が起動されるまでの間、および、時刻ｔ８においてＭＩ
ＤＩ処理が終了した後時刻ｔ９に他の処理が起動される
までの間に実行されている。この処理において楽音波形
の先行生成が行なわれる。

【００２８】各処理の優先順位は、前記ＭＩＤＩ処理と
前記波形生成処理とが最も高い優先順位とされ、その次
に前記他の処理、さらにその次に前記空き時間処理とさ
れている。したがって、ＭＩＤＩ処理あるいは波形生成
処理を実行中に１フレーム完了割込あるいはＭＩＤＩイ
ベント発生割込が発生したときは、実行中の処理を中断
して、後に発生した割込に対応する処理が実行されるこ
ととなる。例えば、この図において、時刻ｔａに発生し
たハードウエア割込に対応する波形生成処理を実行して
いる途中の時刻ｔ１にソフトウエア割込が発生して、当
該ＭＩＤＩイベントに対応するＭＩＤＩ処理が実行さ
れ、このＭＩＤＩ処理が終了した後に、前記波形生成処
理の続きが実行される。また、時刻ｔ６に発生したソフ
トウエア割込に対応するＭＩＤＩ処理を実行中の時刻ｔ
ｃに再生部１０からのハードウエア割込が発生して、該
ＭＩＤＩ処理が中断されて当該波形生成処理が実行さ
れ、この波形生成処理が時刻ｔ７に終了した後に、再び
前記中断されていたＭＩＤＩ処理が再開されている。ま
た、他の処理を実行中の時刻ｔ３にＭＩＤＩイベントが
発生したときは、該他の処理が中断されてＭＩＤＩ処理
が実行され、該ＭＩＤＩ処理が終了した後に前記他の処
理が再開されている。

【００２９】次に、前記した本発明の楽音発生方法の詳
細について図４を参照して説明する。（メインルーチン）図４の（ａ）はメインルーチンを示
す図である。このソフトウエア音源が起動されると、ま
ず、ステップＳ１においてＲＡＭ３上の各種バッファ領
域の確保などの初期設定処理が行なわれ、続いてステッ
プＳ２においてこのソフトウエア音源の表示画面が準備
される。そして、ステップＳ３に進み、何らかの起動要
因が発生しているか否かがチェックされ、ステップＳ４
において起動要因の有無が判定されて、起動要因が発生
しているときはステップＳ５に進み、発生していないと
きは前記ステップＳ３に戻って、起動要因の発生を待
つ。

【００３０】起動要因が発生したときは、ステップＳ５
においてその起動要因が何であるのかが判定され、起動
要因に応じてそれぞれ対応する処理が実行される。起動
要因としては、（１）シーケンサソフトなどからのＭＩ
ＤＩイベントの発生、（２）１フレーム分の波形サンプ
ルの再生（ＤＡＣへの出力）の完了、（３）ＣＰＵの空
き時間の検出、（４）パネル入力やコマンド入力などの
各種の要求、および、（５）終了コマンド入力などによ
る終了要求がある。

【００３１】上記（１）のシーケンサソフトなどからの
ＭＩＤＩイベントの発生はソフトウエア割込として、ま
た、上記（２）の１フレーム分の再生完了はサウンド入
出力回路１１あるいはＤＭＡＣ１０により発生されるハ
ードウエア割込としてＣＰＵに通知される。また、上記
（３）の各種要求および（４）の終了コマンド入力は、
キーボード６や操作パネルあるいはディスプレイ７のウ
インドウ画面などからのユーザー操作により入力され
る。前記ソフトウエア割込およびハードウエア割込は前
記ユーザー操作入力よりも高い優先順位とされており、
上記（１）および（２）に対応する各処理が上記（３）
および（４）に対応する各処理よりも優先して実行され
る。

【００３２】（ＭＩＤＩ処理）さて、前記ステップＳ５
による判定の結果、（１）ＭＩＤＩイベントの発生が起
きたときは、Ｓ１０のＭＩＤＩ処理が実行される。この
ＭＩＤＩ処理Ｓ１０においては、シーケンサソフト、ゲ
ームソフトなどの楽音を生成するアプリケーションプロ
グラムから発生されるＭＩＤＩイベントに対応して、ノ
ートオン、ノートオフ、プログラムチェンジ、コントロ
ールチェンジ、システムエクスクルーシブなどそれぞれ
のＭＩＤＩイベントに対応した処理が行われる。

【００３３】例えば、そのＭＩＤＩイベントがノートオ
ンイベントの場合にはノートオンイベント処理が行われ
る。このノートオンイベント処理のフローチャートを図
５の（ａ）に示す。ノートオンイベント処理が開始され
ると、まず、ステップＳ６１において、そのノートオン
イベントデータのノートナンバおよびパート別音色デー
タをそれぞれＮＮレジスタおよびｔレジスタに記憶す
る。次に、ステップＳ６２において３２チャンネルの発
音チャンネルのなかからこのノートオンに係る楽音を発
音する発音チャンネルを割り当て、割り当てられたチャ
ンネルの番号をｉとしてレジスタに記憶する。次にステ
ップＳ６３に進み、このノートオンイベントを受信した
ＭＩＤＩチャンネルに対応した音色データＴＰ（ｔ）を
前記ノートナンバＮＮおよびベロシティＶＥＬの値に応
じて加工して得られる音色データをノートオンを示すデ
ータおよび発生タイミングＴＭとともに、この割り当て
られた発音チャンネルｉに対応する音源レジスタに書き
込む。

【００３４】また、入力されたＭＩＤＩイベントがノー
トオフイベントであるときは、図５の（ｂ）に示すノー
トオフイベント処理が実行される。ノートオフイベント
処理が開始されると、まず、ステップＳ７１において、
そのノートオフイベントのノートナンバがＮＮレジスタ
に取り込まれ、また、そのノートナンバＮＮで発音され
ている発音チャンネル（ｃｈ）がサーチされて、対応す
る発音チャンネルの番号がｉとしてレジスタに取り込ま
れる。次に、ステップＳ７２において、ｉｃｈの音源レ
ジスタにこのノートオフイベントの発生時刻ＴＭとノー
トオフを示すデータを書き込む。

【００３５】続いて、ステップＳ７３に進み、その発音
チャンネルｉの楽音波形サンプルが先行生成されている
か否かが判定され、先行生成された楽音波形が有る場合
には、ステップＳ７５において該先行生成された楽音波
形のキャンセル処理を実行する。これは、ノートオフイ
ベントが発生したときには、当該発音チャンネルの波形
を立ち下げることが必要となり、ノートオフ後の楽音波
形を生成し直さなければならないために、先行生成され
ている当該発音チャンネルの楽音波形を破棄する処理で
ある。前述したように、先行生成バッファＳＢは先行タ
イミングＳＴ毎に発音チャンネル別に先行生成された楽
音波形を記憶しているために、ノートオフイベントが入
力された発音チャンネルに対応する楽音波形のみをキャ
ンセルすることは容易に行うことができる。

【００３６】なお、このキャンセル処理は、ノートオフ
イベント処理においてのみ実行されるわけではなく、例
えば、イクスプレッションイベント処理などの発音開始
後の楽音波形の変更を要求する楽音制御イベントが発生
したときに実行されるものである。上記のようにＭＩＤ
Ｉ処理（Ｓ１０）が実行された後は、ステップＳ１１に
進み、ディスプレイ装置７にＭＩＤＩイベントが受信さ
れた旨の表示処理が実行され、再びステップＳ３に戻
り、次の起動要因の発生を待つ。

【００３７】（波形生成処理）前記起動要因が（２）１
フレーム分の波形サンプルの再生完了であるときは、Ｓ
２０の波形生成処理が実行される。この波形生成処理は
ハードウエア音源の機能をシミュレートするものであ
り、前記ＭＩＤＩ処理において生成された発音制御情報
に基づいて１フレーム期間分の楽音波形サンプルをまと
めて演算生成し、出力バッファに記憶する処理である。
図６にこの波形生成処理のフローチャートを示す。

【００３８】この波形生成処理（Ｓ２０）が起動される
と、まず、ステップＳ８１において、演算順序の第１番
目の発音チャンネル（ｃｈ）の最初の楽音波形サンプル
の演算準備が行なわれる。本発明のようにＣＰＵにより
楽音波形サンプルの演算生成を行なう場合には、他の処
理からの割込などにより波形生成演算のためのＣＰＵ占
有時間が少なくなり、全発音チャンネル分の楽音波形サ
ンプルの供給が間に合わなくなるおそれがある。そこ
で、複数の発音チャンネル分の楽音を演算生成するとき
に、重要度の高い発音チャンネルから先に演算するよう
に、該複数の発音チャンネルに演算順序を付している。
ここで、重要度の高い発音チャンネルとは、発音レベル
が高いチャンネル、発音開始からの時間が短いチャンネ
ル、複数パート音演奏されているときの一番高い音、一
番低い音あるいはソロのパートの音を発音しているチャ
ンネルなどである。この最も優先順位の高い発音チャン
ネルが前記演算順序の第１番目の発音チャンネルであ
る。また、演算準備処理とは、前回の読み出しアドレ
ス、各種ＥＧ値、各種ＥＧのステート（アタックやリリ
ースなどの状態）、ＬＦＯ（Low Frequency Oscillato
r）値等のデータを、ただちに演算に使えるようにアク
セス準備したりＣＰＵ１の内部レジスタにロードしたり
する処理である。

【００３９】次に、ステップＳ８２に進み、該発音チャ
ンネルの先行生成された楽音波形サンプルが有るか否か
を判定する。この発音チャンネルが先行生成の対象とな
る発音チャンネルであり対応する楽音波形サンプルが先
行生成バッファＳＢ内に格納されているときには、ステ
ップＳ８３に進み、出力バッファＯＢに先行生成バッフ
ァＳＢ（ＳＴ１）に格納されている楽音波形サンプルを
足し込む。したがって、楽音波形生成演算を行わないの
で、非常に短時間に当該発音チャンネルについての処理
は終了することとなる。

【００４０】一方、先行生成波形が記憶されていないと
きには、ステップＳ８４に進み、波形生成演算が行われ
る。このステップＳ８４においては、ＬＦＯ、フィルタ
ＥＧ（ＦＥＧ）、音量ＥＧ（ＡＥＧ）の波形計算を行な
い、１フレーム時間分の演算に必要なＬＦＯ波形、ＦＥ
Ｇ波形、ＡＥＧ波形のサンプルを生成する。ＬＦＯ波形
はＦナンバ、ＦＥＧ波形、ＡＥＧ波形に加算され、各デ
ータを変調するために用いられる。次いで、前回の読み
出しアドレスを初期値としてＦナンバを繰り返し加算
し、１フレーム時間内の各波形サンプルの読み出しアド
レスを発生する。この読み出しアドレスの整数部に基づ
いて音色データ内の波形記憶領域より波形サンプルを読
み出すとともに、この読み出しアドレスの小数部に基づ
いて読み出された波形サンプル間の補間を行ない、１フ
レーム時間内の全補間サンプルを算出する。１フレーム
時間が、例えば１２８サンプル分の時間に相当する場
合、１２８サンプル分まとめて処理される。

【００４１】続いて、前記１フレーム時間分の補間サン
プルに対し、前記ＦＥＧ波形に基づいて音色制御を行な
う音色フィルタ処理が行なわれ、次いで、フィルタ処理
済みの各サンプルに対し前記ＡＥＧおよび音量データに
基づく振幅制御処理が行われる。次にステップＳ８５に
おいて、Ｓ８４の波形生成演算からの振幅制御処理され
た前記１フレーム時間分の楽音波形サンプルがそれぞれ
出力バッファＯＢの対応するサンプルに足し込まれる累
算書込処理が実行される。

【００４２】前記ステップＳ８３あるいはステップＳ８
５が実行された後、ステップＳ８６において演算する必
要のある全発音チャンネル分の処理が完了したか否かが
判定され、完了していないときは、ステップＳ８７にお
いて次の演算順序の発音チャンネルを指定して、再び前
記ステップＳ８２に戻る。また、演算する必要のある全
発音チャンネルについて処理が完了したときは、ステッ
プＳ８８に進む。このとき、発音中の全発音チャンネル
について演算生成された楽音波形サンプルの累算値が１
フレーム時間分の楽音波形サンプルとして出力バッファ
ＯＢ内に記憶されている。ステップＳ８８では設定に応
じてリバーブ演算などのエフェクト処理が実行される。
次に、ステップＳ８９に進み、該リバーブ効果などが付
与された出力バッファＯＢ中の楽音波形サンプルの再生
予約を行なう。これは、出力バッファＯＢの内容を例え
ば２つあるＤＭＡバッファのうちの現在波形の出力が行
われていない方のバッファに転送することにより行われ
る。以上が波形生成処理である。

【００４３】（空き時間処理）前記ステップＳ５におい
て、起動要因がＣＰＵの処理に空き時間があることの検
出であったときには、ステップＳ３０の空き時間処理が
実行される。この空き時間処理のフローチャートを図７
に示す。空き時間処理が開始されると、まず、ステップ
Ｓ９１において、特定の音色又は特定のパートの発音が
なされているかを検出する。これは、ノートオフイベン
トなどの発音開始後の楽音制御イベントが発生されるこ
とが少ない音色またはパートが楽音波形サンプルの先行
生成に適しているために、このような音色またはパート
が発音チャンネル中に有るのか否かを判定するためであ
る。

【００４４】例えば、ドラムパートやマリンバ音色など
においてはノートオフイベントなどの発音開始後の楽音
制御イベントが発生されることは非常に希であり、この
ような音色が割り当てられている発音チャンネルについ
ては、楽音波形サンプルを先行生成しても該楽音波形サ
ンプルがキャンセルされることは少ない。一方、トラン
ペットなど持続音の音色あるいはピアノ音色などの場合
には、ノートオフイベントあるいはイクスプレッション
イベントなどのイベントが発生される場合が多く、この
ような音色については、先行生成してもキャンセルされ
る確率が高い。したがって、この実施の形態において
は、ノートオフイベントなどの発音開始後の楽音制御イ
ベントの発生が少ない楽音を発生する発音チャンネルに
ついて優先的に先行生成するようにしている。したがっ
て、前記ステップＳ９１の判定の結果、ノートオフイベ
ントなどの発音開始後の楽音制御イベントが発生される
ことが少ない音色またはパートが発音されていないとき
には、先行生成を行うことなく空き時間処理が終了す
る。

【００４５】一方、このような音色またはパートが発音
中であるときは、ステップＳ９３に進み、先行時刻ＳＴ
の楽音波形サンプルが未生成のチャンネルが検出され
る。ここで、先行時刻ＳＴはフレーム時間を単位とする
ものであり、ＳＴ１は現在発音しているフレームの次の
フレーム、ＳＴ２はさらにその次のフレームを指す。こ
の判定の結果、先行時刻ＳＴにおいて未生成のチャンネ
ルがあるときには、ステップＳ９５に進み、該チャンネ
ルの先行時刻ＳＴにおける楽音波形を生成し、生成した
楽音波形を対応する先行時刻の先行生成バッファＳＢの
当該発音チャンネルの領域に格納する。なお、この先行
生成演算は、前述した波形生成処理と同様にして実行さ
れる。また、前記ステップＳ９４の判定結果がＮＯのと
きは、ステップＳ９６において先行時刻ＳＴを一つ先に
進める。

【００４６】ステップＳ９５あるいはステップＳ９６を
実行した後、ステップＳ９７に進み、まだ空き時間であ
るか否かを判定し、空き時間であるときは、再び、ステ
ップＳ９３に戻って、前述した処理を実行する。また、
他のタスクが発生して空き時間でなくなったときは、こ
の処理を終了する。そして、ステップＳ４１（図４）に
おいて、この空き時間処理の結果などを表示した後、再
び、ステップＳ３にもどり、起動要因の発生を待つ。

【００４７】（その他処理）また、前記ステップＳ５に
おいて、起動要因がその他の処理であると判定されたと
きは、ステップＳ４０に進み、それに対応する処理が実
行されることとなる。この処理としては、例えば、操作
者によりなされたパネル要求やコマンド入力などに応答
して、このソフトウエア音源の発音チャンネル数、サン
プリング周波数の選択、出力バッファの容量（これは１
フレーム時間の長さに相当する。）あるいはエフェクト
処理の設定など各種の設定処理が実行される。そして、
その結果などがステップＳ４１において画面上に表示さ
れ、再び、ステップＳ３に戻る。

【００４８】さらに、前記ステップＳ５の判定結果が終
了コマンドの入力であった場合は、ステップＳ５０に進
み、終了処理を行なったのち、ステップＳ５１において
このソフト音源に対応する表示画面を消去してこのソフ
ト音源の処理を終了する。

【００４９】図４の（ｂ）はＤＭＡＣ１０の動作を説明
するためのフローチャートである。前述したようにＣＯ
ＤＥＣ１１内のＦＩＦＯに空きが検出されたとき、ＤＭ
ＡＣ１０に対して割込が発生し、このＤＭＡＣ１０の処
理が起動される。起動されると、ステップＳ１００に進
み、ポインタレジスタの内容ｐにより指定されるＤＭＡ
バッファのアドレスから楽音波形サンプルデータを読み
出して、前記ＦＩＦＯに転送する。そして、ステップＳ
１１０に進み、ポインタレジスタの内容ｐをインクリメ
ントして、この処理を終了する。このようにして、ＦＩ
ＦＯに空きが生じる毎にＤＭＡバッファから楽音波形サ
ンプルデータがＦＩＦＯに転送される。そして、このＦ
ＩＦＯからサンプリングパルス発生回路により発生され
るサンプリングパルスに応じてＤＡＣに楽音波形サンプ
ルが出力されることとなる。

【００５０】なお、先行生成バッファＳＢの構成は、前
述したような構成に限られることはなく、先行生成され
た楽音波形サンプルを記憶することができるものであれ
ばいかなるものであってもよい。また、前述した実施の
形態においては、ＭＩＤＩイベント発生のソフトウエア
割込と１フレーム再生完了のハードウエア割込とが同じ
優先順位とされていたが、必ずしもこれに限られること
はなく、例えばＭＩＤＩイベント発生割込の優先順位の
方が１フレーム再生完了割込よりも高い優先順位を有す
るようにしてもよい。ＭＩＤＩ処理は波形生成処理より
も短い時間で終了するために、このように設定したほう
がより効率的な処理を期待できる。

【００５１】さらにまた、前述した実施の形態において
説明した時間的な処理の流れは、１つの例であり、フレ
ームのサイズやＭＩＤＩイベント、波形生成処理、読出
再生のそれぞれの時間フレームの切り替わり位置が異な
っていてもよい。さらにまた、前述の実施の形態におい
ては、１フレームの再生完了毎に発生される割込により
波形生成処理が起動されていたが、これに限られること
はなく、例えばＭＩＤＩイベントが発生したときにＭＩ
ＤＩ処理と波形生成処理とを連続して行なうようにして
もよい。さらにまた、楽音の生成方式としては、前述し
た波形メモリ方式に限られることはなく、ＦＭ方式、物
理モデル方式、ＡＤＰＣＭ方式など、どのような方式の
ものであってもよい。

【００５２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているた
め、ＣＰＵの処理の空き時間に楽音波形サンプルを先行
生成することができ、タスクが一時的に多数発生した場
合においても、楽音の発生が途切れたりすることがなく
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の楽音発生方法を実行できる楽音発生
装置のブロック図である。

【図２】ＲＡＭ上のデータエリアを示す図である。

【図３】ＲＡＭ上のバッファエリアを示す図である。

【図４】本発明の楽音発生方法のフローチャートであ
る。

【図５】本発明のＭＩＤＩ処理のフローチャートであ
る。

【図６】本発明の波形生成処理のフローチャートであ
る。

【図７】本発明の空き時間処理のフローチャートであ
る。

【図８】本発明の楽音生成方法におけるタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１ＣＰＵ、２ＲＯＭ、３ＲＡＭ、４タイマ、５
ＭＩＤＩインターフェース、６キーボード、７デ
ィスプレイ、８ハードディスク、１０再生部（ＤＭ
ＡＣ）、１１サウンド入出力回路（ＣＯＤＥＣ）、１
２サンプリング周波数発生器、１３外部入力回路、
１４サウンドシステム、１５フロッピィディスク装
置、１６バス

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】演算処理装置により楽音波形サンプルを
演算生成し、該演算生成された楽音波形サンプルを記憶
している出力バッファからサンプリング周期毎に前記楽
音波形サンプルを読出再生することにより楽音を発生す
る楽音発生方法であって、（イ）演奏情報の入力により起動され、該演奏情報に応
じて複数の発音チャンネル分の楽音制御情報を生成する
第１のステップ、（ロ）所定時間毎に起動され、前記楽音制御情報に基づ
いて複数の発音チャンネル分の楽音波形サンプルを演算
生成して出力バッファに記憶する第２のステップ、（ハ）演算処理装置における処理の空き時間を検出する
ことにより起動され、所定の発音チャンネルに対応する
楽音波形サンプルを演算生成して記憶手段に記憶する第
３のステップ、を有し、前記第２のステップは、前記記憶手段中に前記第３のス
テップにより演算生成された楽音波形サンプルが記憶さ
れている発音チャンネルについては、楽音波形サンプル
を演算生成する代わりに、該記憶手段中に記憶されてい
る楽音波形サンプルを前記出力バッファに記憶するよう
になされていることを特徴とする楽音発生方法。
【請求項２】前記所定の発音チャンネルは、所定の音
色が割り当てられた発音チャンネルあるいは所定の演奏
パートの演奏情報が割り当てられた発音チャンネルであ
ることを特徴とする前記請求項１記載の楽音発生方法。
【請求項３】（ニ）前記第３のステップにより前記記
憶手段に楽音波形サンプルが記憶されている発音チャン
ネルについて、その楽音波形サンプルを変更する必要が
ある演奏情報が入力されたことを検出したときに、前記
記憶手段に記憶されている当該楽音波形サンプルのキャ
ンセルを行う第４のステップをさらに有することを特徴
とする前記請求項１記載の楽音発生方法。