JPS6093491A - 楽音形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、周波数変調演算又は振幅変調演算等の変調
演算を用いて楽音波形信号の合成を行う楽音形成装置に
関し、特に、簡単な演算により比較的多数の周波数成分
を制御し得るようにしたことに関する。

従来技術 可聴周波数領域の周波数変調演算によって所望のスペク
トル構成を持つ楽音信号を合成する場合、変調波又は被
変調波を発生するために波形メモリが演算回路に組込ま
れる。従来の周波数変調（以下ＦＭと略称する）演算回
路では波形メモリとして正弦波又は所定の波形を固定的
に記憶したメモリが用Ｇ、）られていたため、合成すべ
き楽音の音色は専ら演算パラメータ及び演算式の構造に
従って制御されるようになっていた。従って、倍音成分
を十分に有する満足のゆく音色の楽音を合成するには単
純な１項式のＦＭ演算では不十分であり、多重式又は多
項式のＦＭ演算を行わねばならなかった。このため、演
算回路の構造が複雑かつ大型化し、また、時分割で各演
算項の演算を行う方式にあたっては制御クロックを高速
化せざるを得なくなり、コスト高になる傾向にあった。

同様の問題はＦＭ演算型のものに限らず、可聴周波数領
域の振幅変調（以下ＡＭと略称する）演算型の楽音形成
装置においても存在する。

発明の目的 この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、所定の変
調演算によって楽音波形信号を形成する装置において、
比較的簡単な構成によって音色の時間的変化や複雑な音
色制御を可能にすることを目的とする。

発明の概要 この発明は、所定の変調演算によって楽音波形信号を合
成する楽音波形合成手段において使用する波形メモリと
して、読み書き可能な記憶手段を用い、楽音波形合成手
段で新たに合成された楽音波形によってこの記憶手段の
記憶波形を随時書替えるようにしたことを特徴とするも
のである。この構成により、変調演算で使用する変調波
又は被変調波の波形が随時変化しく先に演算合成した楽
音波形に変化する）、これに伴ない、演算によって新た
に合成される楽音波形の倍音構成が時間的に変化する。

従って、多重式又は多項式等の複雑な演算式を特に用い
ることなく、また、複雑な演算パラメータ制御を特に行
うことなく、音色の時間的変化や複雑な音色制御を行う
ことができる。

なお、初期波形供給手段を設け、読み書き可能な波形記
憶手段に所定の初期波形を供給するものとする。

実施例 第１図はこの発明に係る楽音形成装置を実施した電子楽
器の基本的構成を示すもので、楽音形成オペレータ１０
と制御信号発生回路１１の部分がこの発明の主要部に相
当する。才ず、第１図について簡単に説明すると、鍵盤
１２の各鍵の押鍵又は離鍵を押鍵検出回路１３によって
検出し、この検出出力に基き単音優先回路１４で単一の
押圧鍵を所定の優先基準に従って選択し、選択された押
圧鍵のキーコードＫＣとキーオン信号ＫＯＮ（押鍵時に
１″、離鍵時にθ″となる信号）を出力する。位相デー
タ発生器１５は、キーコードＫＣに基き押圧鍵の音高に
対応するレートで変化する位相データＰ（す（瞬時位相
角情報）を発生する。

楽音形成オペレータ１ｏは、位相データＰ（１）を位相
パラメータとして用いて所定の変調演算式（例えばＦＭ
演算式）に従って楽音波形信号を形成するものである。

制御信号発生回路１１は、オペレータ１０に演算パラメ
ータその低制御信号を供給するもので、音色選択回路１
６から与えられる音色情報ＴＣに応じて所定の変調指数
データよりＸを発生すると共に所定のタイミングで初期
波形書込信号−「Ｗ〒及びメモリ切替信号Ｍ１／Ｍ２を
発生する。エンベローブ発生器１７はキーオン信号Ｋ　
ＯＮに応してエンベロープ波形信号ＥＶを発生ずるもの
で、発生すべきエンベロープ波形は音色情報ＴＣによっ
て選択される。尚、後述するように、初期波形書込信号
−ＩＮＴが′０′°のときはオペレータ１０ての楽音合
成演算が開始していないので、その分だけエンベロープ
波形信号ＥＶの立上りを遅らせるためにアンド回路１８
が設けられている。すなわち、アンド回路１８にはキー
オン信号ＫＯＮと初期波形書込信号ＩＮ〒が入力されて
おり、−「「了が”０”のときキーオン信号ＫＯＮがエ
ンベロープ発生器１７に与えられることを禁止する。乗
算器１９は、オペレータ１０から出力された楽音波形信
号にエンベロープ波形信号ＥＶを乗算し、振幅エンベロ
ープを付与するためのものである。乗算器１９の出力は
図示しないＤ　／　Ａ変換器等を経由して最終的にサウ
ンドシステム２０に至る。

第２図は楽音形成オペレータ１０の一例を示す図で、Ｒ
ＡＭ（ランダムアクセスメモリの略）から成る読み書き
可能な２つの波形メモ１Ｊ２１，２２を備えている。巡
回型のＦＭ演算によって楽音波形信号の合成を行う２つ
のＦＭオペレータ１０Ａ。

１０Ｂが設けられており、これが楽音波形合成手段に相
当する。各波形メモ１Ｊ２１．２２は各ＦＭオペレータ
１０Ａ、１０Ｂ内に組込まれている。

各ＦＭオペレーク１０Ａ、ＩＯＢは、波形メモリ２１．
２２と、この読み出し出力に変調指数デーラダＩＤＸを
乗算する乗算器２３．２４と、乗算器２３．２４の出力
を位相データＰ（りに加算して位相変調を行う加算器２
５．２６とを備えている。

加算器２５．２６の出方が対応する波形メモリ２１゜２
２の位相アドレス入力ＡＤに与えられる。

波形メモリ２１に記憶した波形の関数をｆｍ（ので表４
つじ、その位相アドレス入力信号の瞬時値をθとし、乗
算器２３の出力をＩＤＸ−ｆｎ、（θ１）とすると（但
しθ１は現在のθの１サンプル点前の位相アト゛レス徹
であり、加算器２５、波形メモリ２１、乗算器２３のル
ープには１サンプル時間の遅延が設定されているものと
する）、波形メモリ２１の出力は、 ｆＩｌｌ　（の−４，、、（Ｐ（Ｌ）＋　ＩＤＸ−ｆ、
、、（１／、）ｌ　−、、（１）となり、これがＦＭオ
ペレータＩＯＡにおける楽音合成用変調演算式である。

他方のＦＭオペレータ１０Ｂも同様である。

初期波形メモリ２７は所定の初期波形の１周期（又は複
数同期でもよい）を予め記憶したＲＯＭ（リードオンリ
ーメモリの略）から成り、位相データＰ（りに従ってこ
の初期波形が読み１片される。

このメモリ２７の読み出し出力はセレクタ２８のＢ入力
に与えられる。セレクタ２８のＡ入力には波形メモリ２
２の読み出し出力が与えられる。このセレクタ２８の選
択制御入力Ａ／百には初期波形書込信号丁ｙ〒が与えら
れ、該信号ＩＮ了が”０”のときＢ入力（初期波形デー
タ）を選択し、１″のときＡ入力を選択する。セレクタ
２８の出力は一方の波形メモリ２１のデータ入力ＤＩＮ
に与えられる。他方の波形メモリ２２のデータ人力ＤＩ
Ｎには波形メモリ２１の読み出し出力が与えられる。

アンド回路２９には初期波形書込信号ＩＮ〒とメモリ切
替信号Ｍｌ／Ｍ２が与えられており、その出力が一方の
波形メモリ２１の読み書き制御人力Ｒ／Ｗに与えられる
。他方の波形メモリ２２の読み書き制御人力Ｒ／Ｗには
メモリ切替信号Ｍ１／Ｍ２をインバータ３０で反転した
信号が与えられる。

波形メモリ２１．２２の読み出し出力はセレクタ６１の
Ａ、Ｂ入力に別々に与えられる。セレクタ６１はメモリ
切替信号Ｍ１／Ｍ２が′１″のときＡ入力に加わる波形
メモリ２１の出力（すなイっちＦＭオペレータ１０Ａの
出力）を選択し、ｏ”のときＢ入力に加イっる波形メモ
１戸２２の出力（すなわちＦＭオペレータ１０１３の出
力）を選択する。

各制御信号−ＩＮＴ、Ｍ１／Ｍ２の発生例を示すと第３
図のようである。すなわち、制御信号発生回路１１（第
１図）はキーオン信号ＫＯＮと位相データＰ（りを入力
しており、キーオン信号ＫＯＮが°゛１″に立上ったと
き位相データＰ（りに基き波形１周期分の時間を検出し
、この間で初期波形書込信号ＩＮＴを°“０”にする。

また、最初はメモリ切替信号Ｍｌ／Ｍ２を”１″にし、
オペレータ１０Ａの波形メモリ２１を選択する。信号Ｉ
Ｎ〒がＯ”′の開、セレクタ２８はＢ人力を選択し、こ
の間でメモリ２７から読み出される１周期分の初期波形
データが波形メモリ２１に入力される。

また、信号ＩＮＴが”Ｑ　Ｉ＋の間はアンド回路２９の
出力が０”であり、波形メモリ２１はＲ／　Ｗ入力の”
　ＯＩ＋により書込みモード（’Ｗ）に設定される（第
３図のメモリ２１のモードの欄参照）。

従って初期波形データが波形メモリ２１に書込まれる。

尚、このとき乗算器２６の出力は１１０１１であり、書
込みアドレスは位相データＰ（りによって指定される。

初期波形書込信号下■〒が°“１″に立上ると、アント
回路２９が可能化され、波形メモリ２１が読み出しモー
ド（Ｒ）に設定される。従って、波形メモリ２１に記憶
した波形データがアドレス入力ＡＤに加わる位相アドレ
ス信号θに応じて読み出されるようになり、オペレータ
１０Ａにおいて前述の（１）式に従う楽音合成演算が行
われる。当初は、関数ｆｍ　（のは初期波形に対応して
いる。また、この間はメモリ切替信号Ｍ１／Ｍ２＋７）
”　１　’ＭＣよりセレクタ３１で波形メモリ２１の出
力（オペレータ１０Ａの出力）を選択し、この楽音形成
オペレータ１０で形成した楽音波形信号として出力する
。一方、この間では、信号Ｍ１／Ｍ２の“ｌ″（インバ
ータ６０の出力”０“）により他方の波形メモリ２２が
書込みモード（Ｗ）とされ、ＦＭオペレータ１０Ａで合
成した楽音波形信号（っまり波形メモリ２１の出力）が
波形メモリ２２に逐次書込まれる。このとき乗算器２４
の出力はＯ″であり（メモリ２２が読み出されていない
ため）、波形メモリ２２の書込みアドレスは位相データ
Ｐ（りによって指定される。

やがて、メモリ切替信号Ｍ１／Ｍ２が０″に立下ると、
波形メモ１Ｊ２１，２２の読み書きモード（Ｒ，Ｗ）が
逆転し、かつセレクタ６１がＢ入力を介して波形メモリ
２２の読み出し出力（つまりオペレータ１０Ｂで合成し
た楽音波形信号）を選択するようになる。このとき波形
メモリ２２に記憶されている波形は、初期波形とは異な
り、直前のＦＭオペレータ１０Ａの演算によって合成さ
れた楽音波形の１周期である。従って、ＦＭオペレータ
１０Ｂの演算式は基本的には前記（１）式と同じである
が、関数ｆｍ（のが前回とは異っており、これにより、
合成される楽音波形信号の倍音構成も前回とは異なるも
のとなる。尚、既に初期波形書込信号ＩＮＴが°°ｌ′
′に立上っているのでセレクタ２８はＡ入力を介して波
形メモリ２２の読み出し出力を選択しており、書込みモ
ードとなった波形メモリ２１には波形メモリ２２の読み
出し出力（つまりオペレータ１０Ｂで合成した楽音波形
信号）が書込まれる。

やがて、再びメモリ切替信号Ｍ１／Ｍ２が°′１″に立
上ると、波形メモ１Ｊ２１，２２の読み書きモードが再
度逆転し、かつセレクタ３１が八人力を介して波形メモ
リ２１の出力を選択するようになる。このとき波形メモ
リ２１に記憶されている波形は、直前のオペレータ１０
Ｂの演算によって合成された楽音波形の１周期であり、
従って、前記（１）式の関数ｆｍ（のが前回とは更に異
なるものとなり、合成される楽音波形信号の倍音構成も
更に異なるものとなる。

こうしてＦＭ演算で用いる波形の関数ｆ１１１　（のが
次第に変化してゆき、得られる楽音波形信号の音色が時
間的に変化し、また、その倍音構成も複雑にするこさが
できる。この変化のパターンはメモリ切替信号Ｍ１／Ｍ
２によって制御することができる。従って、メモリ切替
信号Ｍ１／Ｍ２の発生シーケンスは音色情報ＴＣに応じ
て制御するようにするきよい。

因みに、得られる楽音波形の変化を略図で示すと第４図
のようになる。第４図（ａ）は位相アドレス信号の変化
を示す図で、（１〕ンは波形メモ１Ｊ２１，２２に記憶
する波形及び得られる楽音波形の変化を示す図である。

実線ＡＩが波形メモリ２１に記憶した初期波形を示し、
ａｌが正規の位相アドレス信号Ｐ（りを示す。ａｌがＡ
ｌに応じて変調されるので、波形メモリ２１のアドレス
入力に加わる信号は例えばａ２のようになり、これによ
り波形メモリ２１から読み出される波形はＡ２のように
なる。

メモリの読み書きモートが切替えられたさき、波形Ａ２
が波形メモリ２２に記憶されているとすると、ａｌがＡ
２に応じて変調されるので、波形メモリ２２のアドレス
入力はａ３のようになり、これにより波形メモリ２２か
ら読み出される波形はＡ３のようになる。このように出
力楽音波形を随時変化させることができる。

尚、上記実施例では２つの波形メモ１，１２１．２２を
交互に書替えるようにしているが、同時に読み書き可能
なＲＡＭを１つだけ用いて波形メモリを構成してもよい
。その場合、一方のオペレータ１０Ｂは不要であり、第
５図に示すように波形メモリ２１の読み出し出力を遅延
回路３２で適宜遅延してセレクタ２８を介して該メモリ
２１に入力するようにすればよい。また、第２図のセレ
クタ３１の出力を波形メモＩＪ　２１　、２２のデータ
人力ＤＩＮに与えるようにしてもよい。

また、上記実施例では巡回型のＦＭオペレータを用いて
いるが、第６図のような通常のＦＭオペレータにおいて
も勿論この発明を実施することができる。変調波位相デ
ータω１１．ｔに応じて波形メモリ６６が読み出され、
乗算器３４で変調指数データＩＤＸが乗算され、加算器
３５て搬送波位相データω。ｔが変調波信号によって変
調され、この加算器３５の出力によって波形メモリ３６
が読み出され、該波形メモリ６６の出力としてＦＭ演算
による楽音波形信号が得られる。ここにおいて、波形メ
モＩＪ　３３　、３６の両方又は一方をＲＡＭで構成し
、ＲＡＭのデータ入力に波形メモリ３６の出力を破線で
示すように入力して記憶波形の書替えを行う。この波形
書替え方法としては、第２図のように２つのＲＡＭを用
いる方法又は第５図のように１つのＲＡＭと遅延回路を
用いる方法のいずれでもよく、その細部の図示は省略す
る。また、第６図においては初期波形メモリ及び書替制
御のための回路等も図示を省略したが、第２図から容易
に理解し得るさころである。

勿論、１項式に限らず多重式又は多項式のＦＭ演算回路
においてもこの発明を実施することがてきる。その場合
、複数の波形メモリのうち１又は複数をＲＡＭで構成し
、このＲＡＭのデータ入力に任意の箇所から引き出した
楽音波形信号（必らずしも最終の楽音波形信号とは限ら
ない）を入力するようにすればよい。その−例を示すと
第７図のよってあり、オペレータｏｐ１は第６図と同様
のものであり、このオペレータＯＰ１の出力を変調信号
として入力したオペレータｏｐ２は、搬送波位相データ
ω。２ｔを位相変調するための加算器３７と波形メモリ
３８、乗算器３９を含んでいる。

各乗算器３４．４０．３９に加わるＩＤＸ、、ＩＤＸ２
゜ＩＤＸ３は変調指数又は振幅係数である。波形メモリ
３３．３６．３８のどれかをＲＡＭで構成し、このＲＡ
Ｍのデータ入力に破線で示すようなルートで楽音波形信
号を供給し、記憶波形の書替えを行う。書替え方法は前
述同様２つのＲＡＭ又は１つのＲＡＭと遅延回路のどち
らの方法でもよく、この点は図示を省略しである。また
、初期波形メモリ、書替制御のための回路についても図
示を省。

略した。

勿論、多重又は多項ＦＭ演算における各オペレ−１ｏｐ
　１　、ｏｐ２・・・はハードウェア的に別体でなくて
もよく、１つのＦＭオペレータ／）−ドウエアを時分割
共用したものであってもよい。

また、上記実施例では単音楽器として説明されているが
、第１図の単音優先回路１４をキーアサイナに置換えれ
ば複音型とすることができる。その場合、読み書き可能
な波形メモリを発音チャンネル数分だけ設ければ、各音
毎に独立に音色の時間的変化を実現することができる。

この発明は上述のようなＦＭ演算型の楽音形成装置に限
らす、特開昭５６−６２２９７号その他に示されたよう
なＡＭ演算型の楽音形成装置にも適用することができる
。その場合は、オペレータにおける演算構成か変イっる
だけであり、読み書き可能な波形メモリの読み書き制御
に関しては上記実施例♂同様に実施することができる。

発明の効果 以上の通りこの発明によれば、変調演算に用いる波形メ
モリの記憶波形を変調演算によって得た楽音波形によっ
て随時書替えるようにしたので、音色の時間的変化を簡
単に実現することができ、かつ比＋Ｉｆｆ的簡単な演算
回路構成で倍音成分を多く含む楽音波形を得るこさがで
き、音色制御の可能性を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る楽音形成装置を実施した電子楽
器の基本的構成例を示すブロック図、第２図はこの発明
の一実施例を示すもので、第１図の楽音形成オペレータ
の内部構成を示すブロック図、第３図は第２図の動作例
を示すタイミングチャート、第４図は第２図の回路で得
られる波形の変化例を示す波形図、第５図はこの発明の
別の実施例を示すブロック図、第６図及び第７図はＦＭ
演算形式の変更に応じたこの発明の適用例を夫々略示す
るブロック図、である。 １０・・楽音形成オペレータ、ＩＯＡ、ＩＯＢ。 ＯＰＩ、ＯＦ２　・ＦＭオペレータ、１１　制御信号発
生回路、１５・・位相データ発生器、２１．２２・読み
書き可能な波形メモリ、２７・初期波形メモリ、２８．
５１　・セレクタ、６２・遅延回路。 特許出願人　日本楽器製造株式会社 代理人　飯塚義仁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、読み書き可能な波形記憶手段と、この波形記憶手段
   に初期波形のデータを供給するための初期波形供給手段
   と、前記波形記憶手段に記憶されている波形を用いて所
   定の変調演算に従って新たな楽音波形信号を合成する楽
   音波形合成手段と、この楽音波形合成手段で合成された
   楽音波形信号に従って前記波形記憶手段の記憶波形を書
   替える記憶波形書替手段とを具えた楽音形成装置。 ２、前記波形記憶手段は、２つの記憶手段から成り、前
   記記憶波形書替手段によって一方の記憶手段を書替えて
   いるとき他方の記憶手段を前記楽音波形合成手段で利用
   するように両記憶手段の読み書きモードを交互に切替え
   るようにした特許請求の範囲第１項記載の楽音形成装置
   。 ３、前記記憶波形書替手段は、前記楽音波形合成手段で
   合成された楽音波形信号を遅延する手段を含み、□遅延
   された楽音波形信号によって前記波形記憶手段を書替え
   るようにした特許請求の範囲第１項記載の楽音形成装置
   。 ４、前記楽音波形合成手段における所定の変調演算は、
   可聴周波数領域の所定１波数変調演算式に従うものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の楽音形成装置。 ５、前記楽音波形合成手段における所定の変調演算は、
   可聴周波数領域の所定の振幅変調演算式に従うものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の楽音形成装置。