JPS5917434B2 - 電子楽器 - Google Patents

電子楽器

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JPS5917434B2
JPS5917434B2 JP52123159A JP12315977A JPS5917434B2 JP S5917434 B2 JPS5917434 B2 JP S5917434B2 JP 52123159 A JP52123159 A JP 52123159A JP 12315977 A JP12315977 A JP 12315977A JP S5917434 B2 JPS5917434 B2 JP S5917434B2
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harmonic
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memory
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昌信 知花
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Nippon Gakki Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、操作鍵音高に対応した基本波(基音)およ
びその高調波成分(倍音)を発生させ、この基本波およ
び高調波成分をそれぞれ対応する振幅係数によつて重み
付けした後それらを加算することによつて楽音を形成す
る高調波合成方式の 。
電子楽器の改良に関し、特に上記振幅係数を時間的に変
化させることによつて、自然性のある豊かかな楽音が得
られるようにした電子楽器に関するものである。A 従
来技術の説明 高調波合成方式の電子楽器としては、楽音波形5 の連
続するサンプル点における振幅値を(1)式にもとずい
て順次計算することにより楽音を得るようにしたものが
ある。
1027c X0(qR)=ΣCnSin−nqR・・・・・・・・
・(1)n■1W(q=1、2、・・ ・・ ・ ・・
・ ・ )ここで、15Xo(qR)・・・・・・・・
・楽音波形の各サンプル点における波形振幅値。
R・・・・・・・・・発生楽音の周波数(音高)に比例
した数値(以下、周波数ナンバと称す)。
n ・・・・・・・・・基本波を含む高調波成分の次数
を表わし、ク0n■1は基本波(基音)、n=2は第2
高調波(第2倍音)、n=3は第3高調波(第3倍音)
・・・・・・・・・に対応する。
Cn・・・・・・・・・各次数の高調波成分に対する振
幅係数(フーリエ係数)。
ク5N・・・・・・・・・楽音波形のサンプル点の数。
W・・・・・・・・・各サンプル点における振幅計算に
含まれる高調波(倍音)の数。W=N/2の関係がある
。この高調波合成方式による電子楽器は、例えば?0
第1図に示すように構成されている。
同図に於いて、1は鍵盤部に設けられたキースイッチ回
路であつて、鍵盤部の各鍵に対応したキースイッチを有
し、ある鍵が押鍵されると対応するキースイッチが動作
し、その出力線に論理値゛1 ″の信号を15出力する
ように構成されている。このキースイッチ回路1には単
音優先回路が内蔵されており、同時に2個以上のキース
イッチが動作した場合、優先順位の高いキースイツチに
対応する出力線にのみSl2信号が出力されるようにな
つている。キースイツチ回路1の各キースイツチに対応
する出力線は、各鍵の音高に対応した周波数ナンバRが
記憶されている周波数ナンバメモリ2の入力側に接続さ
れており、ある鍵が押鍵されるとキースイツチ回路1の
出力によつてアドレスされて周波数ナンバメモリ2から
その鍵の音高に対応した周波数ナンバRが読み出される
。一方、クロツク発振器3は一定周期のクロツクパルス
Tcを出力しており、このクロツクパルスTcはカウン
タ4に於(・てw分周されて計算区間タイミング信号T
xとなる。
この場合、「W」は合成しようとする高調波の総数であ
つて、例えば合成しようとする高調波の総数であつて、
例えば第16高調波まで合成する場合は「W=16」と
なる。このようにして作られた計算区間タイミング信号
欲はゲート5に供給される。このゲート5は計算区間タ
イミング信号欲が供給される毎にゲートを開〜・て周波
数ナンバメモリ2から出力される周波数ナンバRを音程
区間加算器6に供給する。音程区間加算器6はゲート5
を介して周波数ナンバRが供給される毎(すなわち計算
区間タイミング信号Txが発生する毎)に該周波数ナン
バRを累算して1R12R、3R・・・・・・・・・と
増加する累算値QRを出力する。そして、累算値QRが
該加算器6のモジユロ(法)Nを超えるとオーバフロー
してオールゼロとなり、以後は計算区間タイミング信号
Txが発生される毎に再び同様な累算動作が行なわれる
このように、計算区間タイミング信号Txの発生毎に変
化する累算値QRは、クロツクパルスTcによつてゲー
ト制御されるゲート7を介して高調波区間加算器8に供
給される。この場合、クロツクパルスTcは計算区間タ
イミング信号TXf)w倍の周波数を有しているために
、計算区間タイミング信号Txの1周期間にゲート7は
w回開かれることになる。この結果、高調波区間加算器
8はクロツクパルスTcの発生毎にゲート7から出力さ
れる累算値QRを順次加算してその累算値NqRを出力
する。そして、w回の累算が完了すると、計算区間タイ
ミング信号Txによつてセツトされ、以後同様な動作を
行なう。従つて、この高調波区間加算器8は、計算区間
タイミング信号Txの1周期の間にクロツクパルスTc
にしたがつて順次増加する累算値NqR(n=1、2、
3・・・・・・・・・)を発生していることになる。こ
の累算値NqRは、メモリ・アドレス・デコーダ9に於
いてデコードされ、このデコード出力が正弦波波形1周
期の各サンプル点振幅値を各アドレスに記憶している正
弦関数メモリ10にアドレス信号として供給され、該メ
モリ10から正弦振幅値7L sinτWnqRを読み出す。
上記の説明から明らかなように、音程区間加算器6の累
算値QRは、楽音波形振幅の計算すべきサンプル点を示
し、また高調波区間加算器8の累算値NqRは現在計算
中のサンプル点QRにおけるn次高調波の位相を表わす
ことになる。
この結果正弦関数メモリ10からは当該サンプル点QR
における各高調波(基本波を含む)の正弦振幅値Sin
−NqR(n=1、2゜・゜・・・・・・W)が基本波
、1X1第1高調波、・・・・・・・・・の順で順次発
生される。
この場合、計算されるサンプル点は計算区間タイミング
信号Txの発生毎に順次移行していくものであるが、次
にどのサンプル点に移行すべきかは周波数ナンバRによ
つて決まるものであり、この周波数ナンバRは操作鍵の
音高に比例したものである。したがつて、正弦関数メモ
リ10からは操作鍵の音高に対応した基本波およびその
高調波の正弦振IL幅値(Sin−NqR)が順次時分
割的に発生されτTrる。
一方、メモリアドレス制御装置11はモジユロ(法)W
のカウンタによつて構成されており、カウンタ4に同期
してクロツクパルスTcを順次カウントしてそのカウン
ト値を高調波係数メモリ12にアドレス信号として出力
する。
高調波係数メモリ12には、所望の楽音音色を得るため
に最適な各高調波の振幅値に対応した高調波振幅係数C
nが各アドレスに記憶されており、メモリアドレス制御
装置11からクロツクパルスTcに同期してカウントア
ツプするアドレス信号が供給されると、各アドレスに記
憶されている基本波およびその各高調波の振幅を設定す
る高調波振幅係数Cnが順次読み出される。この高調波
振幅係数Cnは係数スケーラ13に於℃・て、後述する
エンンベロープ信号EBと乗算された後、高調波振幅係
数Cゴとして高調波振幅乗算器14に出力される。高調
波振幅乗算器14は、正弦関数メモリ10から各サンプ
ル点毎に時分割的に読み出される基本波およびその各高
調波の正弦振幅値π Sin−JカモVNqRと各高調波別に設定された高調波
振幅係数Cゴを乗算して各振幅を振幅係数によつてπ重
み付けした後、その乗算値Fn−Cn′Sin−NqR
Wを累算器15に供給する。
この場合、高調波区間加算器8とメモリアドレス制御装
置11は互に同期しているために、各高調波別に順次読
み出される高調波振幅係数Cn′が対応する高調波正弦
振幅侍値Sin−NqRに乗算され、これによつて各高
調1XI波別の振幅値Fnの設定が行なわれる。
累算器15は高調波振幅乗算器14から出力される各高
調波別の振幅値Fnを順次累算する。そして、計算区間
タイミング信号Txが発生されると、ゲート16が開い
て累算器15の累算値(楽音波形のあるサンプル点にお
ける振幅値を表わしている)をD−A変換器17に出力
するとともに、累算器15がりセツトされて次の楽音波
形サンプル点における振幅値計算のために再び前述と同
様な累算動作を行なう。従つて、D−A変換器17には
、押下鍵の音高に対応した楽音波形の各サンプル点にお
ける基本波およびその各高調波の振幅設定された振幅値
の累算値が計算区間タイミング信号Txの発生毎に供給
されることになり、この累算値をアナログ信号に変換し
てサウンドシステム18に供給することにより押下鍵に
対応した音高でかつ高調波係数メモリ12に記憶させた
各高調波の振幅比率を設定する高調波振幅係数Cnに対
応した音色の楽音が発生される。一方、発生楽音に対す
る振幅エンベロープの付与は次のようにして行なわれて
いる。
スイツチ開閉検出器19は、キースイツチ回路1のある
キースイツチが閉じられたことを検出してアタツクモー
ド信号AMを発生し、このアタツクモード信号AMをア
タツク・デイケイサイクルカウンタ20およびメモリセ
レクト装置21に供給する。アタツク・デイケイサイク
ルカウンタ20にはアタツク時間およびデイケイ時間が
発生楽音の周波数の関数として設定されており、音程区
間加算器6のオーバフロー信号0Fを計数してアタツク
時間およびデイケイ時間を設定する。つまり、アタツク
・デイケイサイクルカウンタ20は、アタツク信号AM
が入力されるとアタツクサイクルカウンタが選択されて
音程区間加算器6のオーバフロー信号0F(発生楽音の
周期に対応)を順次カウントし、発生楽音の周波数に対
応して増加するカウント値をメモリセレクト装置21に
供給する。メモリセレクト装置21はアタツクモード信
号AMの供給によつてアタツクスケールフアクタ・メモ
リ22を選択し、アタツク・デイケイサイクルカウンタ
20から出力されるカウント値をこの選択したアタツク
スケールフアクタ・メモリ22にアドレス信号として供
給する。アタツクスケールフアクタ・メモリ22の各ア
ドレスには、所望のアタツク波形に対応した各サンプル
点振幅値が記憶されており、アタツク・デイケイサイク
ルカウンタ20のカウント出力でアドレスすることによ
りアタツク部分のエンベロープ信号EBが読み出される
。そして、アタツクサイクルカウンタ20のカウンタ値
が設定値に達するとそのカウント動作を停止してこの状
態がサステイン状態となる。次に、スイツチ開閉検出器
19が離鍵に伴なうキースイツチの開動作を検出すると
デイケイモード信号DMを発生する。デイケイモード信
号DMが発生されると、デイケイ保持制御回路23は周
波数ナンバメモリ2を制御して先に出力していた周波数
ナンバRを保持して出力し続けさせる。従つて、離鍵後
に於℃・ても楽音の発生が続けられる。また、デイケイ
モード信号DMの発生に伴なつてアタツク・デイケイサ
イクルカウンタ20においてはデイケイサイクルカウン
タが選択され、メモリセレクト装置21はデイケイスケ
ールフアクタ・メモリ24を選択しており、この状態に
於いて音程区間加算器6からオーバフロー信号0Fが発
生されるとデイケイサイクルカウンタ20が順次カウン
トアツプし、そのカウント値によつてデイケイ波形の各
サンプル点振幅値が記憶されているデイケイスケールフ
アクタ・メモリ24を読み出してデイケイエンベロープ
信号EBを発生させる。このようにして発生されたアタ
ツクおよびデイヶイの工ンベロープ信号EBは、係数ス
ケーラ13に於〜゛て高調波係数メモ1川2から読み出
される高調波振幅係数Cnと乗算されて発生楽音にアタ
ツクおよびデイケイの振幅エンベロープが付与される。
なお、デイケイサイクルカウンタ20は、音程区間加算
器6のオーバフロー信号0Fを設定値までカウントする
と、デイケイ保持制御回路23を制御してその保持動作
を解除することによつてデイケイ動作を終了させる。こ
のように構成することによつて、操作鍵音高に対応した
基本波およびその高調波の各成分を発生させ、これら各
成分にそれぞれ振幅係数を乗算して合成することにより
高調波合成方式による楽音が発生される。
なお、このような構成による電子楽器は、特開昭48−
90217号に開示されているため、その各部の具体的
な構成および動作の説明は省略する。B従来技術の欠点 以上の説明から明らかなように、上述した従来の高調波
合成方式の電子楽器は、楽音の発生時から終了時まで押
下鍵の音高に対応した周波数でかつ高調波係数メモリに
記憶した高調波振幅係数Cnによつて設定される音色の
楽音波形に音量エンベロープを付与して楽音を発生して
いる。
従つて、この楽音はエンベロープ制御によつてその振幅
が変化するのみで、その波形形状は楽音の発生時から終
了に至るまで同一のものの繰り返しとなり、この結果、
発生楽音の音色は常に同じで変化しないものとなる。と
ころが、一般に自然楽器の発生音は、発音開始時から終
了に至るまでの間に於〜・て、その音色(波形形状)が
微妙に変化しており、これによつて自然性のある豊かな
音となつている。したがつて、上述した従来の高調波合
成方式の電子楽器では、発生楽音に自然楽器のような豊
かさがなく、極めて単調な演奏音となつてしまう欠点を
有している。
C この発明の目的 この発明は上述した従来の高調波合成方式の電子楽器の
欠点に鑑み、簡単な構成により正弦関数メモリから読み
出される基本波およびその高調波の各成分の振幅を制御
する高調波振幅係数Cnをそれぞれ時間的に変化させる
ことによつて、楽音発生時から終了に至るまでの間に於
(・てその発生楽音の音色を変化させて自然性のある豊
かな楽音が得られるようにした電子楽器を提供すること
である。
以下、図面を用(・てこの発明による電子楽器を詳細に
説明する。D この発明の構成および動作説明 1この発明の構成説明 第2図はこの発明による電子楽器の一実施例を示すプロ
ツク図であつて、第1図と同一部分は同一記号を用(・
てある。
同図にお(・て25はスイツチ開閉検出器19のスイツ
チ閉検出信号を入力してその立上りに同期したパルスを
出力するワンシヨツト回路、26は例えば100Hz以
下の低周波クロツク信号LFCを発振する周波数可変形
の低周波発振器、27はワンシヨツト回路25から出力
されるパルスによつてりセツトされ低周波発振器26か
らの低周波クロツク信号LFCをカウントするカウンタ
、28はカウンタ27の最上位ビツト信号を反転するイ
ンバータ、29は低周波発振器26からの低周波クロツ
ク信号LFCとインバータ28の出力信号との一致を求
め、その出力をカウンタ27へカウント信号として供給
するアンドゲート、31は各次数毎にそれぞれ所定の関
数値f(n)を記憶して(・て、メモリアドレス制御装
置11から出力されるアドレス信号nによつて各次数の
関数値f(n)が時分割で順次読み出されるメモリ、3
2はカウンタ27から出力されるアドレス信号tと関数
値f(n)とを乗算することにより、アドレス信号tを
各次数毎に変調してアドレス信号t−f(n)として出
力する乗算器、33は複数種の振幅係数を記憶して(・
て、変調されたアドレス信号t−f(n)によつて各次
数毎に異なる時間変化をする高調波振幅係数Cnt7が
読み出される高調波係数メモリである。ここで、低周波
発振器26、カウンタ27、インバータ28およびアン
ドゲート29によつて、押鍵後の時間経過に従つて変化
するアドレス信号tを発生するアドレス信号発生手段が
構成され、メモリ31および乗算器32によつて、高調
波の各成分の次数に対応して時分割で発生する信号f(
n)によつてアドレス信号tを次数毎に変更制御する制
御手段が構成され、また、高調波係数メモリ33によつ
て複数種の振幅係数を記憶した振幅係数記憶手段が構成
される。
このように構成された電子楽器に於℃・て、鍵盤部であ
る鍵が押鍵されると対応するキースイツチが閉じて、キ
ースイツチ回路1の対応する出力線にゞ1″信号が出力
される。
この場合、キースイツチ回路1は単音優先回路が内蔵さ
れているために、複数の鍵が押下されても優先順位の高
い出力線1本にのみゞ1″信号が出力される。このキー
スイツチ回路1の出力信号は、周波数ナンバメモリ2を
アドレスして押下鍵の音高に対応した周波数ナンバRを
読み出して出力する。この周波数ナンバRは、クロツク
発振器3から出力される一定周期のクロツクパルスTc
をカウンタ4に於いてw分周して作られた計算区間タイ
ミング信号Txによつて開となるゲート5を介して音程
区間加算器6に供給される。
音程区間加算器6は計算区間タイミング信号Txの発生
毎に供給される周波数ナンバRを順次加算し累算値QR
を出力する。この累算値QRは、クロツクパルスTcに
よつて開となるゲート7を介して高調波区間加算器8に
供給され、この高調波区間加算器8は累算値QRを計算
区間タイミング信号Txの1周期内に於いてクロツクパ
ルスTcのタイミングで1,R、2,R、3qR・・・
・・・・・・と順次加算して、各高調波(基本波を含む
)の当該サンプル点における正弦振幅値の位相を指定す
る累算値NqRを発生する。この累算値NqRは、メモ
リ・アドレス・デコーダ9に於いてデコードされた後、
正弦関数メモl川0をアドレスして各高調波の正弦振1
!幅値Sin需NqRを時分割的に読み出す。
このような動作は、計算区間タイミング信号徴の発生毎
に、押下鍵音高に対応した楽音波形の順次サンプル点に
対して行なわれる。一方、メモリアドレス制御装置11
は、カウンタ4に同期してクロツクパルスTcをカウン
トし、そのカウント値をアドレス信号nとして出力する
ことにより、正弦関数メモリ10から読み出されπる正
弦振幅値Sin−NqRに対応する高調波の次1λ1数
を指定する。
また、スイツチ開閉検出器19は押下鍵に伴なうキース
イツチの閉動作を検出する。そして、ワンシヨツト回路
25は、スイツチ開閉検出器19から出力される検出信
号の立上りによつてトリガされて動作し、幅の狭いパル
スを出力してカウンタ27をりセツトする。この結果、
カウンタ27はオールゼロとなつて最上位ビット信号を
反転するインバータ28の出力が″1 ″となり、これ
に伴なつて低周波発振器26からの低周波クロツク信号
LFCがアンドゲート29を介してカウンタ27に供給
されるためカウンタ27は該低周波クロツク信号LFC
を順次カウントする。カウンタ27のカウント値はアド
レス信号tとして出力されるもので、このアドレス信号
tは低周波クロツク信号LFCの周期に対応した遅い周
期でt1、T2、T3・・・・・・・・・と増加する。
そして、メモリアドレス制御装置11からの高調波次数
を指定するアドレス信号nによつてメモリ31から読み
出された関数f(n)とカウンタ27から出力されるア
ドレス信号tとの積が乗算器32によつて演算され、関
数f(n)によつて各次数毎に変調されたアドレス信号
t−f(n)が出力され、このアドレス信号によつて高
調波係数メモリ33をアドレスする。アドレス信号t−
f(n)は時間経過に伴ない極めて複雑に変化するため
、高調波係数メモリ33から読み出される高調波振幅係
数Cnt′は複雑に変化し、発生楽音の音色が時間経過
とともに変化する。このように高調波次数ごとに異なる
時間変化をする各高調波振幅係数Cnt′ を高調波振
幅乗算器14に於いて正弦関数メモリ10から出力さπ
れる各高調波の正弦振幅値Sin:一NqRとそれぞれ
乗算すると、時間経過とともに各高調波の振幅π値Fn
(Cntsin−NqR)がそれぞれ異なつWた態様で
変化することになり、これに伴なつて各サンプル点毎の
各高調波の振幅値Fnを累算する累算器15の累算値は
押鍵時からの時間経過とともに変化する。
したがつて、D−A変換器17の出力を楽音に変換する
サウンドシステム18からは、自然楽器に於ける発音と
同様に時間の経過とともに音色が変化する楽音が発生さ
れて自然性のある豊かな楽音となる。なお、カウンタ2
7は最上位ビツトがS1″になると、インバータ28の
出力が″0″となつてアンドゲート29が閉じられてカ
ウント動作を停止する。従つて、発生楽音の音色変化が
得られる期間は、発音開始時からカウンタ27の最上位
ビツトがゞ12となるまでの間であつて、この音色変化
期間は低周波発振器26の発振周期を可変設定すること
によつて容易に調整されるものである。なお、楽音に対
する振幅エンベロープの付与は、スイツチ開閉検出器1
9の出力で動作するエンベロープ制御器がサウンドシス
テム18に設けられて(・て、このエンベロープ制御器
から出力されるエンベロープ制御信号を楽音信号に乗算
することによつて行なわれているものとする。
また、カウンタ4、音程区間加算器6、高調波区間加算
器8およびメモリアドレス制御装置11を押鍵開始時に
発生される信号、例えばスイツチ開閉検出装置19から
出力される信号の立上り微分信号によつてりセツトする
ことにより、動作開始時に於ける同期関係が維持される
。このように構成された電子楽器に於℃・ては、比較的
小容量のメモリ31に記憶されている関数f(n)を変
えるのみで容易に音色変更ができ、しかも1つのメモリ
で各次数の共用が可能となり、各次数毎にそれぞれメモ
リを設ける必要がないために構成が簡単になる。
E この発明による効果 以上説明したように、この発明による電子楽器は、操作
鍵音高に対応した基本波およびその高調波の各成分を発
生させ、押鍵後の時間経過に従つて変化するアドレス信
号を各成分の次数に対応して時分割で発生する信号によ
つて次数毎に変更制御して振幅係数記憶手段から振幅係
数を順次読み出し、この振幅係数によつて各成分の振幅
を重み付けするようにしたものであるために、振幅係数
が複雑に変化し、発生楽音の音色が時間経過とともに微
妙に変化して自然楽器の発音に非常に近い発音状態が得
られ、自然性のある豊かな楽音となる優れた効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は高調波合成方式による従来の電子楽器の一例を
示すプロツク図、第2図はこの発明による電子楽器の一
実施例を示すプロツク図である。 1・・・・・・キースイッチ回路、2・・・・・・周波
数ナンバメモリ、3・・・・・・クロツク発振器、4,
27・・・・・・カウンタ、5,7,16・・・・・・
ゲート、6・・・・・・音程区間加算器、8・・・・・
・高調波区間加算器、9・・・・・・メモリ・アドレス
・デコーダ、10・・・・・・正弦関数メモリ、11・
・・・・・メモリアドレス制御装置、14・・・・・・
高調波振幅乗算器、15・・・・・・累算器、17・・
・・・・DA変換器、18・・・・・・サウンドシステ
ム、19゜゜゜・・・スイツチ開閉検出器、25・・・
・・・ワンシヨット回路、26・・・・・・低周波発振
器、31・・・・・・メモリ、32・・・・・・乗算器
、33・・・・・・高調波係数メモリ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 楽音を構成する基本波およびその高調波に対応する
    各成分を発生させ、この各成分の振幅をそれぞれ対応す
    る振幅係数によつて重み付けした後それらを加算するこ
    とによつて楽音を形成する高調波合成方式の電子楽器に
    おいて、複数種の振幅係数を記憶した振幅係数記憶手段
    と、押鍵後の時間経過に従つて変化するアドレス信号を
    発生するアドレス信号発生手段と、上記各成分の次数に
    対応して時分割で発生する信号によつて上記アドレス信
    号を次数毎に変更制御する制御手段とを設け、上記変更
    されたアドレス信号によつて上記振幅係数記憶手段から
    振幅係数を順次読み出し、この振幅係数によつてそれぞ
    れ対応する上記各成分の振幅を重み付けするようにした
    ことを特徴とする電子楽器。
JP52123159A 1977-10-14 1977-10-14 電子楽器 Expired JPS5917434B2 (ja)

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JPS5611493A (en) * 1979-07-06 1981-02-04 Nippon Hamondo Kk Multiplex keying device for electronic musical instrument
JPS55153334A (en) * 1979-05-18 1980-11-29 Nec Corp Manufacture of integrated element

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JPS5456814A (en) 1979-05-08

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