JPS5842475B2 - デンシガツキニオケルガクオンハケイハツセイソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、楽音波形発生装置に関する。

従来、楽音波形を発生させる装置として、（１）ある特
定の楽音波形そのものを記憶する記憶装置を設け、これ
を適宜読み出すことにより楽音波形を発生させる装置。

（２）ある特定の楽音波形そのものを記憶するかわりに
、基本波及び基本波に対する複数の高周波の正弦波をそ
れぞれサンプリングし、それら振幅をデジタル情報とし
て記憶する記憶装置を設け、この記憶装置を読み出し、
読み出された各波形出力の相対レベルを得るべき音色に
応じて適宜乗算し、その後各波形出力を加算合成し楽音
波形を発生させる装置。

とがある。

しかしく１）の方法においては記憶内容を変えることが
容易でないため複数の種々の楽音波形を得るためには、
それぞれ所望の楽音波形に対応する固有の記憶装置が多
数必要であり、また任意の楽音波形を得ることはできな
い欠点があり、（２）の装置においては、（１）の装置
に比較して任意の楽音波形を合成できるなど優れた点を
持っているが、回路構成特に乗算器が複雑になること、
また実時間により計算を行なっているために、クロック
周波数が高くなり、全体として高い周波数で動作しなげ
ればならない欠点を有している。

本発明は叙上の欠点を除去したものであって、その主た
る目的は、楽音波形をデジタル的に容易に合成し得る楽
音発生装置を提供することであり、他の目的は、任意波
形ｆ （ｘ）を、係数Ｃｎと１．０表示可能な直交関数
Ｆ （ｘ）との積の形式ｆ（ｘ）＝ΣＣｎ−Ｆ（Ｘ）で
容易に合成し得る楽音発生装置を提供することにある。

本発明の特徴は、前記直交関数としては、Ｊ。

Ｗａｌｓｈにより提示されたＷａｌｓｈ関数を使用すれ
ば、楽音のデジタル化に好都合であることが見出され且
つ任意の楽音波形をより簡単な電子回路によって構成し
た楽音発生装置を可能としたことである。

Ｊ 、Ｗａ ｌ ｓｈ氏によって提示された前記Ｗａｌ
ｓｈ関数は数学的には完備正規直交系であり、それは単
に＋１または−１の二値のみによって構成されている。

一例として、第７次までのＷａｌｓｈ関数を示せば第１
図の如くなる。

このＷａ １ ｓｈ関数に適当な重みづげを行うことよ
り、関数ｆ （ｔ）を表現できるという証明をＪ 、Ｗ
ａ ｌ ｓｈ氏は行い、漱１）、（２）式で示す関係式
を導いた。

Ｊ 、Ｗａｌ ｓｈ氏によって提示されたＷａｌｓｈ関
数の＋１、−１の二値をデジタル回路として容易にする
ために１、Ｏの二値に変換し、楽音波形ｆ（ｔ）とする
と、Ｗａｌｓｈ−Ｆｏｕｒｉｅｒ級数に展開することが
でき、次に示す第（３）、（４）式によって表わすこと
ができる。

ここで、ａｉ は三角関数系の周波数スペクトルに対
応したＷａ ｌ ｓｈ係数（５ｅｑｕｅｎｃｙ スペク
トル）である。

前述の如く、Ｗａ ｌ ｓｈ関数は、１．０の値を持つ
完備正規直交系であり三角関数系のフーリエ級数とよく
似た性質を持っている。

しかしＷａ ｌ ｓｈ関数と三角関数とを比較した場合
、Ｗａｌｓｈ関数は次のような特徴を持っている。

（１） Ｗａｌ ｓｈ関数を用いることにより、三角
関数のフーリエ級数と同様任意の楽音波形を合成するこ
とができる。

（２） Ｗａｌｓｈ関数はすべて１．０の二値により
構成されているためデジタル回路に最適の関数である。

（３） Ｗａｌｓｈ関数発生回路は簡単なデジタル回
路で構成することができる。

このＷａｌｓｈ関数の他に、１．０表示可能な直交関数
が存在するので、回路実現が可能である限り本発明に容
易に使用できることは勿論である。

この結果、任意の楽音波形を合成するにあたって三角関
数を用いた楽音波形発生装置に比べて、■、０表示可能
なＷａ ｌ ｓｈ関数を用いた楽音波形発生装置の方が
より簡単な装置となる。

次に本発明における楽音波形発生装置の原理について述
べる。

まず、Ｗａｌｓｈ関数発生器によって、ｎ次までのＷａ
ｌ ｓｈ関数Ｗａｌ（ｉ）を発生する。

このＷａｌｓｈ関数Ｗａｌ（ｉ） と、あらかじめ所
要の値に設定されたＷａｌｓｈ係数ａｉ とを次のＷ
ａｌｓｈ係数乗算器により乗算し、その値を加算器によ
り加算することにより楽音波形を発生させるという原理
を利用している。

更に詳述すれば、まずＷａｌｓｈ関数発生器によりＷａ
ｌ ｓｈ関数を０次〜（Ｎ−１）次まで並列出力させ
る。

第２図は、第１５次までのＷａｌｓｈ関数の出力波形を
示す。

この並列出力されたＯ次〜（Ｎ−１）次までのＷａ １
ｓｈ関数は、次にマルチプレクサ等により時分割され
た直列信号に変換され出力される。

これと同時に予め所要の値に設定された記憶回路に記憶
されたＷａｌｓｈ係数ａｉ はマルチプレクサ等の出力
信号と同期して読み出され、これらはＷａｌｓｈ係数乗
算器により互いに乗算されＰ計算区間においてはａＩＷ
ａｌｐ（ｉ）を得る。

その後、前記Ｗａｌｓｈ係数乗算器の出力は累算器によ
りｉ＝ｏから（Ｎ−１’）次までのａｉ ＸＷａｌｐ（
ｉ）の累算を行い、その結果その計算区間Ｐにおける楽
音波形の振幅Ｆ （Ｊ））は で表わされる。

ここでＰは計算区間を表わし、Ｐは、１〜Ｎまで変化す
る。

この計算−例を表わせば第１表に示す通りであり、第３
図にそのタイムチャートを示す。

次に各計算区間Ｐによって計算された振幅値は一旦ラッ
チ回路によってラッチされ、その間にう※※ラッチ路出
力は書き込み読み出し可能な波形合成メモリの所定のア
ドレスに書き込まれる。

以下同様にして波形一周期分を波形合成メモリに書き込
む。

波形合成メモリへの書き込み完了後備ＫＥＹの周波数ｆ
に対応した速度Ｎｆｏで楽音波形が波形合成メモリより
読み出され、デジタルアナログ変換器Ｄ／Ａによりアナ
ログ信号に変換された楽音波形を得ることができる。

以下本発明の技術内容を実施例図面及び波形図に基いて
詳細に説明する。

第４図は本発明による電子楽器における楽音波形発生装
置の一実施例を小すフロック構成図である。

同図において１はクロックパルス発生器、２は制御パル
ス発生回路、３はＷａ１ｓｈ関数発生器、４はセレクタ
・カウンタ、５はデータ・セレクタ、６はマルチプレク
サ、７は係数カウンタ、８は係数デコーダ、９はＷａｌ
ｓｈ係数メモリ、１０はＷａｌａｈ係数乗算器、１１
は累算器、１２はラッチ回路、１３は書き込みカウンタ
、１４は書き込みデコーダ、１５は読み出しカウンタ、
１６は読み出しデコーダ、１７は波形合成メモリ、１８
はＤ／Ａ変換器、１９はクロックパルス発生器、端子Ｙ
はタブレット・ドローバ等による書き込み指令入力端子
、端子Ｕは出力端子である。

以上の接続構成において、クロックパルス発生器１は楽
音波形を発生させるためのｆｃＨｚのクロＷａ ｌ ｓ
ｈ係数メモリ９からのＷａｌｓｈ係数ａｌ と乗算さ
れる。

即ち、制御パルス発生器２からの出力パルスＭｅにより
、係数カウンタ７は駆動され、その係数値は、係数デコ
ーダ８によりデコードされ、あらかじめ楽音波形によっ
て設定されたＷａｌｓｈ係数メモリ９を時分割されたＷ
ａｌｓｈ関数と同期して読み出し、Ｗａｌｓｈ係数乗算
器１０で乗算される。

第７図に示す回路例はＷａｌ ｓｈ関数とＷａｌ ｓｈ
係数とを乗算するＷａｌｓｈ係数乗算器１０の詳細回路
である。

第７図に図示のＷａｌｓｈ係数乗算器１０は、Ｗａ ｌ
ｓｈ関数が単に１．０の二値のみで構成されているた
めその乗算ａｉ−Ｗａｌｐ（ｉ）は、Ｗａ ｌｐ （ｉ
）が１のときａｉＳｗａｌｐ（ｉ）が０のとき０とな
り、第７図に示す如く単にＡＮＤ回路群により構成する
ことができる。

このためＷａ ｌ ｓｈ関数の乗算は非常に簡単に行な
うことができる。

Ｗａ ｌ ｓｈ係数乗算器１０の出力ａｉ−Ｗａｌｐ
（ｉ）は、制御パルス発生器２よりの累算命令パルスＡ
ｃｅにより、累算器１１において累算される。

この例では、第１５次までの積、即ち、Σ ａｉ−Ｗａ
ｌｐ（ｉ）１＝０ が計算される。

第１５次までの、Σａｉ−Ｗａｌｐ（ｉ）ｌ＝＝０ の計算が完了すると、この出力は次のラッチ回路１２に
入力され、ラッチ命令パルスＬｃによりラッチされ、次
の計算区間Ｐ＋１の 、Σａｉ−Ｗａｌｐ＋１（ｉ）の計算が完了し、新しい
１＝Ｑ ラッチ命令パルスＬｃが与えられるまでラッチしている
。

この間累算器１１の累算値がラッチ回路１２にラッチさ
れると累算器１１に制御パルス発生器２からの累算値ク
リヤ命令パルスＡｃｒにより累算値がクリヤされ累算器
１１の内容はゼロとなり、次の計算区間Ｐ＋１の累算に
備える。

以下同様手段にて順次計算が行なわれる。

以上述べた計算過程は、第５図Ｂに図示のタイムチャー
トを参照すればより一層よく理解できるであろう。

ラッチ回路１２の出力は書き込み、読み出し可能なメモ
リ即ち波形合成メモリ１Ｔに送られる。

第４図に図示のＹ端子（詳細は後述）には書き込み用の
Ｈ端子、続出し用のＬ端子（何れも図示せず）を有し、
Ｈ，Ｌ端子の操作によりそれらの目的を達成することが
できる。

そして、書き込みの場合には、Ｈ端子側に倒せば所定の
番地に制御パルス発生器２よりの波形書き込みパルスＲ
ｗにより制御される書き込みカウンタ１３及び書き込み
デコーダ１４を介して、波形合成メモＩＪ １７に順次
書き込まれ、波形−周期の書き込みが完了する。

また読み出しの場合には、前記端子をＬにすると波形合
成メモリ１７は読み出し可能となる。

そして、鍵ＫＥＹの周波数に対応したＮ倍の周波数のク
ロックパルスを発生する鍵クロックパルス発生器１９か
らＮｆクロックパルスによって制御される読み出しカウ
ンタ１５、読み出しデコーダ１６によって、Ｆ（１）、
Ｆ（２）・・・・・・・・Ｆ０６）が順次１６ｆの速度
で読み出され、次段Ｄ／Ａ変換器１８によりアナログ信
号に変換され出力端子Ｕに楽音波形が得られる。

書き込み指令入力端子Ｙに、異なる音色のタフレット、
又はドローバ−などの指令を与えると波形合成メモリ１
７は、書き込み指令入力端子Ｙに与えられた指令により
異子音色、音質のための情報を書き込み、この情報は、
再び前述の手段により読み出すことが可能となる。

本発明による電子楽器における楽音波形発生装置によれ
ば上記詳述の如く、デジタル信号処理に最適の回路に適
したＷａ ｌ ｓｈ関数を使用することにより任意の楽
音波形を得ることができ、しかも装置全体の構成が非常
に簡単にでき、高集積化ができる利点があり、複雑な楽
音波形が要求される電子楽器に用いて著しい効果を持つ
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電子楽器の楽音波形発生装置の原
理を説明するための直交関数の波形図、第２図及び第３
図は本発明による電子楽器の楽音波形発生装置に利用さ
れるＷａ ｌ ｓｈ関数の一例、及びそのタイムチャー
トを示す。 第４図は本発明の一実施例のブロック構成図を示す。 第５，６，７図は本発明の電子楽器の楽音波形発生装置
に用いられる制御パルス発生回路、Ｗａｌｓｈ関数発生
器及びＷａｌｓｈ係数乗算器の詳細な実施例回路である
。 第４図において１・・・・・・クロックパルス発生器、
２・・・・・・制御パルス発生回路、３・・・・・・Ｗ
ａｌｓｈ関数発生器、４・・・・・・セレクタ・カウン
タ、５・・・・・・データ・セレクタ、６・・・・・・
マルチプレクサ、７・・・・・・係数カウンタ、８・・
・・・・係数デコーダ、９・・・・・・Ｗａｌｓｈ係数
メモリ、１０・・・・・・Ｗａｌｓｈ係数乗算器、１１
・・・・・・累算器、１２・・・・・・ラッチ回路、１
３・・・・・・書き込みカウンタ、１４・・・・・・書
き込みデコーダ、１５・・・・・・読み出しカウンタ、
１６・・・・・・読み出しデコーダ、１７・・・・・・
波形合成メモリ、１８・・・・・・Ｄ／Ａ変換器、１９
・・・・・・鍵クロックパルス発生器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各サンプリング点の振幅値を計算しその結果を一旦
   記憶させその内容を読出す方式の楽音発生装置において
   、 押鍵に対応する速度に無関係の固定速度のクロックパル
   スにより２値直交関数系を発生する直交関数発生装置、 前記クロックパルスに同期し前記直交関数系から所定次
   数の直交関数を直列的に順次選択してデジタル乗算器に
   供給するマルチプレクサ、直交関数の次数に対応して、
   乗算すべき複数種類の係数をデジタル量として記憶して
   おき発生すべき楽音波形に応じて選択した係数を前記マ
   ルチプレクサと同期して前記デジタル乗算器に供給する
   メモリ装置、 供給された各次数の直交関数とこれに対応する係数とを
   順次デジタル乗算するデジタル乗算器、該デジタル乗算
   結果を累算する累算器、 該累算結果を一旦記憶する波形合成メモリ、該波形合成
   メモリに記憶された合成波形な押鍵に対応した速度のク
   ロックパルスで読出す読出し装置、及び該読出された合
   成波形をデジタル・アナログ変換し楽音波形を発生させ
   るデジタル・アナログ変換器を備えたことを特徴とする
   電子楽器における楽音波形発生装置。