JPH09311686A - 電子楽器における低周波信号発生器 - Google Patents

電子楽器における低周波信号発生器

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JPH09311686A
JPH09311686A JP8149738A JP14973896A JPH09311686A JP H09311686 A JPH09311686 A JP H09311686A JP 8149738 A JP8149738 A JP 8149738A JP 14973896 A JP14973896 A JP 14973896A JP H09311686 A JPH09311686 A JP H09311686A
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JP
Japan
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output
signal
low frequency
input
lfo
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JP8149738A
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English (en)
Inventor
Ryuichi Kawamoto
隆一 河本
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で精度の良い正弦波のLFO出力
を得る。 【解決手段】 入力端子11から三角波信号が入力さ
れ、この信号xは増幅率c(=3/2)の増幅器12に
入力されるとともに、可変利得増幅器13の入力および
可変利得増幅器13および14の制御信号入力に印加さ
れる。これにより、可変利得増幅器14の出力からはx
3 が出力され、増幅率a(=−1/2)の増幅器15に
入力される。増幅器12と15の出力は加算器16にお
いて加算され、出力端子17からは−(1/2)x3
(3/2)xの出力が得られる。これにより、sin
((π/2)・t)(−1≦t≦1)をf(t)=−
(1/2)t3 +(3/2)t (−1≦t≦1)で近
似したLFO出力を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子楽器に関し、特
に楽音に対して効果を付与するための低周波信号発生器
(LFO:Low Frequency Oscillator)に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、電子楽器において、楽音のピ
ッチや音量を変化させることにより、ビブラートやトレ
モロなどの効果を作り出すことが行われており、そのた
めにLFOからの出力信号が用いられている(例えば、
特開平3−125196号公報を参照されたい)。
【0003】このような電子楽器の音源部分のブロック
図を図4に示す。この図において、41は鍵盤等の入力
装置、42a,42bは該入力装置41から出力される
音高データに対してLFO48から出力されるピッチ
(音高)変調用の低周波信号PLFを積算するための積
算器、43a,43bは前記入力装置41からのキーオ
ン信号KONおよび前記積算器42a,42bからの音
高データに基づいて波形形成する波形形成部、44a,
44bは該波形形成部43a,43bから出力される波
形データを前記LFO48から出力されるフィルタ特性
変調用の低周波信号FLFによって変調するためのフィ
ルタである。
【0004】また、45a,45bはエンベロープジェ
ネレータ、46a,46bは該エンベロープジェネレー
タ45a,45bから出力されるエンベロープ波形に対
し前記LFO48から出力される振幅変調用の低周波信
号ALFを積算する積算器、47a,47bは前記フィ
ルタ44a,44bから出力される波形データに対し前
記積算器46a,46bから出力されるエンベロープ波
形を付与するための積算器、49は図の上側の楽音発生
要素(エレメント0)と図の下側の楽音発生要素(エレ
メント1)から出力される楽音信号を加算するための加
算器、50は該加算器49から出力される最終的な楽音
信号に基づいて楽音を発生するためのサウンドシステム
である。
【0005】この図から明らかなように、LFO48か
ら出力されるピッチ(音高)変調用の低周波信号PLF
は積算器42a,43bにおいて音高データに対し変化
を与える。同様に、LFO48からのフィルタ特性変調
用の低周波信号FLFはフィルタ44a,44bに入力
されてこれらのフィルタの特性を変化させ、また、振幅
変調用の低周波信号ALFは積算器46a,46bにお
いてエンベロープ波形を変化させている。
【0006】前記LFO48から出力される変調用の低
周波信号PLF、FLFおよびALFとしては、それら
により付与させたい効果に応じて様々な波形のものが使
用されており、その一例を図5に示す。この図におい
て、(1)は三角波(tri)、(2)は右下がり鋸歯
状波(dwn)、(3)は右上がり鋸歯状波(up)、
(4)は方形波(squ)、(5)は正弦波(si
n)、(6)はサンプルホールド波(S/H)である。
これらの各種類のLFO波形を選択し、また、その周期
や遅延時間、位相などを選択して使用することにより、
楽音に種々の効果を与えることができる。
【0007】例えば、ピッチ変調用の低周波信号PLF
として正弦波や三角波が選択されているときはビブラー
トの効果が得られ、スクェア波のときはパトカーのサイ
レン、S/H(サンプルホールド)波を使えばランダム
なピッチといった効果を得ることができる。また、フィ
ルタ特性変調用の低周波信号FLFによりフィルタのカ
ットオフ周波数を変化させることによりワウワウ効果を
与えることができる。さらに、振幅変調用の低周波信号
ALFにより音量を変化させることによりトレモロの効
果を与えることができるものである。
【0008】このような各種のLFO波形を発生する場
合、三角波や鋸歯状波、方形波などの直線部分からなる
波形は、ハードウエアにより容易に発生させることがで
きる。また、正弦波信号を発生させるためには、(イ)
二重積分発振器などの発振器を用いて正弦波信号を直接
発生させる方法、(ロ)三角波信号を入力信号として折
れ線近似により疑似正弦波信号を発生させる方法、
(ハ)三角波信号をローパスフィルタに入力することに
より正弦波信号を発生させる方法、などの各種の方法が
使用されている。
【0009】図6に、このような従来の正弦波信号を発
生させるための構成の一例として、再帰型デジタルフィ
ルタにより構成されたローパスフィルタを用いる回路を
示す。この図において、61は入力端子、62および6
5は増幅率a1の増幅器、63は前記増幅器62の出力
と遅延回路64の出力とを加算し、増幅器65の出力を
減算する加算器、64は遅延回路、66は出力端子であ
り、これらにより、再帰型ディジタルフィルタ(IIR
(Infinite Inpulse Responce )フィルタ)によるロー
パスフィルタが構成されている。そして、入力端子61
に図示しない三角波発生器により発生された三角波信号
を入力することにより、出力端子66から正弦波信号が
出力されるものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】正弦波のLFO波形を
生成するために、前記(イ)の発振器を用いて直接正弦
波信号を発生する方法によれば、完全なsin波形を発
生させることができるが、三角波を発生させる手段と正
弦波を発生させる手段とを並列に設けることが必要とな
り、構成が複雑になるという問題点があった。また、前
記(ロ)の折れ線近似による方法による場合には、完全
な正弦波とはならないために、その出力波形により振幅
変調を行う場合には耳障りな楽音となってしまうという
問題点があった。
【0011】さらに、前記図6に示した(ハ)の方法に
よる場合には、マイクロプログラムのステップ数が少な
くすむ、入力側の係数をコントロールすることによりな
めらかなDEPTHコントロール(ピッチや振幅の変調
の深さの制御)ができるといった長所を有しているが、
反面、LFO周波数に連動して係数a1を制御すること
が必要であり、また、係数値が微小となるため演算の精
度が悪くなるといった問題点がある。さらに、三角波を
入力した直後の出力信号がオーバーシュートし、徐々に
収束してsin波となるという過渡現象が発生するとい
う問題点があった。したがって、この一定値以内に収ま
らないオーバーシュート部分をカットするための機構を
回路に付加することが必要であった。
【0012】そこで、本発明は、簡単な構成で必要とさ
れる精度の正弦波信号を発生することにできる電子楽器
における低周波信号発生器を提供することを目的として
いる。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電子楽器における低周波信号発生器は、入
力される三角波信号に対してn次(nは整数)多項式演
算を施すことにより出力信号を発生するようにしたもの
である。また、前記出力信号は正弦波信号であり、前記
n次多項式は−(1/2)t 3+(3/2)tとされて
いるものである。さらにまた、前記n次多項式の係数を
変更することにより、入力される三角波信号をそのまま
出力信号とすることができるものである。
【0014】
【発明の実施の形態】正弦波信号を発生させる場合に
は、前述したように、三角波信号を入力信号として正弦
波信号を発生させることが、LFOを簡単な構成とする
ために望ましい。したがって、本発明においては三角波
信号を入力として多項式演算により正弦波信号を出力す
るようにした。また、入力される三角波信号のうちの傾
きが正の部分について正弦波信号を多項式により近似す
るようにし、傾きが負の部分については前記傾きが正の
部分の出力が反転するような出力信号を得ることとす
る。
【0015】すなわち、図2に波線で示す三角波信号の
傾きが正(この場合は1)の部分、y=x(−1≦x≦
1)を近似多項式f(x)に入力して、図2に実線で示
すような正弦波出力、sin((π/2)x)(−1≦
x≦1)の近似出力を得るようにする。この場合、近似
多項式は次のような条件を満たしていることが要求され
る。 (a)図2における(−1,−1)、(0,0)および
(1,1)の3点を通ること、すなわち、f(−1)=
−1、f(0)=0、f(1)=1。 (b)傾きが正の部分と負の部分とで出力が滑らかにな
るようにするために、入力信号の値が−1の点と+1の
点の2点において、近似多項式の一次微分が0であるこ
と、すなわち、f’(−1)=f’(1)=0。 (c)点(0、0)に関して点対称の出力が得られるこ
と、すなわち奇関数であること。
【0016】以上の条件から、どのような近似多項式f
(x)が最適であるかを検討する。前述した条件(c)
よりf(x)は奇関数でなければならない。まず、一次
式f(x)=ax+bについて検討すると、この一次式
は前記条件(b)を満たさないため不適当である。ま
た、二次式f(x)=ax2 +bx+cは、奇関数では
なく前記条件(c)を満たさない。
【0017】次に、3次式f(x)=ax3 +bx2
cx+dについて検討する。前記条件(a)および
(b)より、a+c=1、3a+c=0、b=d=0で
あれば、前記各条件(a)〜(c)が満たされることが
わかる。したがって、a=−1/2、c=3/2とな
り、f(x)=−(1/2)x3 +(3/2)xという
近似多項式を得ることができる。
【0018】同様にして、五次式などの奇数次の多項式
とすれば、前述した条件(a)〜(c)が満たされるこ
とがわかる。しかしながら、次数が多くなるに従って、
近似の精度は高くなるものの、その演算を実行するため
の構成が複雑となる。したがって、この実施の形態にお
いては前記三次の近似多項式を採用している。この近似
多項式f(x)=−(1/2)x3 +(3/2)xによ
り算出された近似出力と、sin波とを図3に示す。こ
の図において、実線はこの近似多項式による出力を示
し、波線は正確な正弦波を示している。この図からわか
るように、この近似多項式によりLFO波形として要求
される精度を十分に満たす近似出力が得られていること
がわかる。
【0019】図1に、この近似多項式を用いて正弦波を
出力するLFO波形生成回路の構成を示す。この図にお
いて、11は図示しない三角波発生回路により発生され
た三角波信号が入力される入力端子、12は増幅率cを
有する増幅器、13および14は制御信号入力端に印加
される制御信号によりその増幅率が制御される可変利得
増幅器であり、図示するように、可変利得増幅器13の
入力端と制御信号入力端との両者に前記入力端子11に
入力される入力信号が印加されている。したがって、入
力端子11に入力される信号をxとしたとき、前記可変
利得増幅器13の出力はx2 となる。また、可変利得増
幅器14においてはその入力端に前記可変利得増幅器1
3の出力が印加され、その制御信号入力端には前記入力
信号xが入力されている。したがって、この該可変利得
増幅器14の出力端からはx3 が出力されることとな
る。
【0020】また、15は増幅率aを有する増幅器、1
6は加算器であり、該加算器16において前記増幅器1
2の出力と前記増幅器15の出力が加算されて、出力端
子17から出力される。このとき出力端子17から出力
される出力信号は、ax3 +cxとなる。ここで、前記
増幅器15を増幅率1/2の反転増幅器とし(すなわ
ち、a=−1/2とし)、前記増幅器12の増幅率を3
/2(すなわち、c=3/2)とすることにより、出力
端子17からは、前述した近似多項式f(t)=−(1
/2)t3 +(3/2)tによる演算結果を出力するこ
とができる。
【0021】なお、以上においては、増幅器や加算器な
どのハードウエアを使用するものとして説明したが、D
SP(Digital Signal Processor)などを用いてマイク
ロプログラム制御による演算によっても実現することが
できる。この場合にも、従来技術の場合に比べて、少な
いマイクロプログラムステップ数で実現することが可能
となる。
【0022】また、図1に示した構成において、増幅器
15の増幅率aをa=0とし、増幅器12の増幅率cを
c=1とすることにより、入力端子11から入力された
三角波信号をそのまま出力端子17から出力することが
可能となる。さらに、三角波信号ではなく台形波信号を
入力信号とすることにより、通常の正弦波よりも幅の広
いLFO波形を出力することも可能となる。
【0023】
【発明の効果】本発明のLFO波形発生回路によれば、
比較的簡単な回路構成により正弦波にかなり近い近似値
を得ることができる。また、3次式の係数を変更するこ
とにより、入力した三角波をそのままLFO波形として
出力することができ、LFOの構成を簡略なものとする
ことができる。さらに、台形波を入力することにより正
弦波よりも幅の広いLFO波形を出力することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の低周波信号発生器の一実施の形態の
構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明における近似多項式を説明するための
図である。
【図3】 本発明における近似出力と正弦波とを示す図
である。
【図4】 LFOを使用する電子楽器の音源部分の構成
を示すブロック図である。
【図5】 LFO波形の種類を示す図である。
【図6】 従来のLFO波形発生回路の一構成例を示す
図である。
【符号の説明】
11、61 入力端子、12、15、62、65 増幅
器、13、14 可変利得増幅器、16、63 加算
器、17、66 出力端子、64 遅延回路、41 入
力装置、42a、42b、46a、46b、47a、4
7b、49 積算器、43a、43b 波形形成部、4
4a、44b フィルタ、45a、45bエンベロープ
発生器、48 LFO発生器、50 低周波増幅器、5
1 サウンドシステム

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 楽音に対して効果を付与するために用
    いられる低周波信号発生器であって、入力される三角波
    信号に対してn次(nは整数)多項式演算を施すことに
    より出力信号を発生することを特徴とする電子楽器にお
    ける低周波信号発生器。
  2. 【請求項2】 前記出力信号は正弦波信号であること
    を特徴とする前記請求項1記載の電子楽器における低周
    波信号発生器。
  3. 【請求項3】 前記n次多項式は−(1/2)t3
    (3/2)tであることを特徴とする前記請求項2記載
    の電子楽器における低周波信号発生器。
  4. 【請求項4】 前記n次多項式の係数を変更すること
    により、入力される三角波信号をそのまま出力すること
    ができるようになされていることを特徴とする前記請求
    項1記載の電子楽器における低周波信号発生器。
JP8149738A 1996-05-22 1996-05-22 電子楽器における低周波信号発生器 Pending JPH09311686A (ja)

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