JPS61286899A - 電子楽器 - Google Patents

電子楽器

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JPS61286899A
JPS61286899A JP60130521A JP13052185A JPS61286899A JP S61286899 A JPS61286899 A JP S61286899A JP 60130521 A JP60130521 A JP 60130521A JP 13052185 A JP13052185 A JP 13052185A JP S61286899 A JPS61286899 A JP S61286899A
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JP
Japan
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frequency
musical
digital filter
octave
waveform data
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Pending
Application number
JP60130521A
Other languages
English (en)
Inventor
勝本 洋史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akai Electric Co Ltd
Original Assignee
Akai Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Akai Electric Co Ltd filed Critical Akai Electric Co Ltd
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Priority to US06/844,089 priority patent/US4829463A/en
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Priority to EP86104258A priority patent/EP0198293B1/en
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子楽器に関し、特に自然楽器音を記録した記
憶装置の波形読み出しを行って楽器音を再生する電子楽
器に関する。
〔従来の技術とその問題点〕
電子楽器が取扱う範囲の全音域の各半音ごとに一波長も
しくは複数波長を半導体メモリに記憶しておき、特定の
サンプル時間で読み出すもの、あるいは上記範囲の特定
の一音もしくは複数音の1波長もしくは複数波長を上記
メモリに記憶しておき可変サンプル時間で読み出すよう
にした楽音発生方法は従来から行われていた。
このような楽音発生方法を使用した電子楽器では特定の
読み出しレート(サンプル時間)で読み出すようにした
ものや、そのピッチを変える(可変サンプル時間)ため
に電子楽器の鍵盤等ピツチ検出部の各々に対応した波形
データを持ったものは、ピッチが下がる程メモリのアド
レス量が大きくなり、膨大なメモリ量を必要とするとい
う問題点がある。
またアドレス量の極めて長い波長を帯域制限してメモリ
に記憶しておき、このサンプル値を適当に間引いて特定
のサンプル時間で出力する方法も考案されている。この
方法によっても音程を正確に再現するには膨大なアドレ
ス量を必要とし、さらに広い音域を発音させることは困
難であるので、特に高次の倍音まで含ませる必要のある
音色を発音させる場合に高い音程の音を発音させる時に
生ずる折返し誤差という問題点がある。
さらにピッチを変えるために可変サンプル時間で読み出
すものは1個のD/Aコンバータで時分割多重すること
が出来ず、複数音を同時に発生させるためには複数個の
D/Aコンバータが必要であるという問題点がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上述のような問題点を解決し、より少ないメモ
リ量と簡単な構成によって自然楽器音に極めて近い音を
再現出来る電子楽器を提供することを第一の目的とする
さらに第二の目的は全デジタル処理することで    
  1信号処理と伝送にともなう信号の質の劣化のない
電子楽器を提供するものである。
以下図面により説明する。第1図は本発明の回路ブロッ
ク図で、特定の1オクターブ内の12の半音に相当する
自然楽器音を楽音波形データとして記憶するデータメモ
リ部1と、このデータメモリ部1の楽音波形データを前
記特定のオクターブより低い周波数の低域オクターブ内
の波形に変換する低域楽音変換手段2と、前記データメ
モリ部1の楽音波形データを前記特定のオクターブより
高い周波数の高域オクターブ内の波形に変換する高域楽
音変換手段5と、前記データメモリ部1の楽音波形デー
タまたは前記低域もしくは高域オクターブ内に変換され
た楽音波形データを繰り返しループ状に読み出してフィ
ルタ演算を行う時変デジタルフィルタ9と、前記低域及
び高域楽音変換手段2及び5と前記時変デジタルフィル
タ9とに係数を与える係数付与手段10とを備えたもの
である。
なお、前記低域楽音変換手段2として前記楽音波形デー
タに零値補間を行う補間処理部3と、補間処理されたデ
ータに対してフィルタ演算を行う第1のデジタルフィル
タ4を具備したものである。
また、前記高域楽音変換手段5として前記楽音波形デー
タにフィルタ演算を行う第2のデジタルフィルタ6と、
このフィルタ演算された波形データを記憶するRAM 
7と、このRAM 7から読み出した波形データに間引
き処理を行う間引き処理部8とを具備したものである。
さらに前記係数付与手段10として前記低域及び高域楽
音変換手段2及び5ならびに前記時変フィルタ9に係数
を付与する係数制御部11と、この係数制御部11が係
数を計算するためのデータまたは係数を記憶しておく係
数メモ1月2とを具備したものである。
〔作 用〕
上述のように第1及び第2のデジタルフィルタ   −
4及び6ならびに時変デジタルフィルタ9は1個のデジ
タル・シグナル・プロセッサ(D、S、P)を用いて、
時分割多重化することが容易であり、少ない回路構成で
実現出来る。これにより1オクターブ内の半音1波長分
の少ないメモリ量で自然楽器に近い音を再現することが
出来る。
(実施例〕 第1図は本発明の電子楽器の回路ブロック図である。こ
の電子楽器が取り扱う全オクターブのうちの特定の一つ
のオクターブ内の12の半音の波形サンプル値データを
データメモリ部(ROM) 1に書き込んでおく、この
データメモリ部lの読み出した出力は低域楽音変換手段
2.高域楽音変換手段5及び時変デジタルフィルタ9に
入力する。データメモリ部1に書き込まれているオクタ
ーブの楽音をそのまま発音させる場合は直接時変デジタ
ルフィルタ9に入力し、低いオクターブの楽音を発音さ
せる場合は低域楽音変換手段2に、高いオクターブの楽
音を発音させる場合は高域楽音変換手段5に入力する。
低域楽音変換手段2は補間処理部3と第1のデジタルフ
ィルタ4よりなり、データメモリ部1の出力を補間処理
部3で零値補間を行い、第1のデジタルフィルタ4を通
して時変デジタルフィルタ9に入力する。高域楽音変換
手段5は第2のデジタルフィルタ6とRAM 7及び間
引き処理部8よりなり、データメモリ部1の出力を第2
のデジタルフィルタ6に入力し、間引き処理部8で間引
き処理を行うために必要なフィルタ演算を行った後にサ
ンプル時間を第1のデジタルフィルタ4及び時変デジタ
ルフィルタ9と同一のサンプル時間とするためのRAM
に入力し、間引き処理部8で間引き処理後に時変デジタ
ルフィルタ9に入力する0時変デジタルフィルタ9は楽
音信号のスペクトルのエンベロープを近(UさせてD/
Aコンバータ13に入力する。一方、第1のデジタルフ
ィルタ4.第2のデジタルフィルタ6及び時変デジタル
フィルタ9の各フィルタの係数を選択された音のピッチ
もしくはある音のピッチが選択されてその音が出てから
その音が出なくなるまでの時間推移によって係数を変更
するための係数を記憶しておく係数メモリ (RAM)
 12及びその係数を上記のように変更するための係数
制御部11とで係数付与手段10を構成している。
上述のように第1のデジタルフィルタ4.第2のデジタ
ルフィルタ6及び時変デジタルフィルタ9は同一のサン
プル時間で演算を行うので、各フィルタ演算は図示して
ない1個のデジタル・シグナル・プロセッサ(D、S、
P)で実行される。
時変デジタルフィルタ9の出力はD/Aコンバータ13
でアナログの楽音に変換し、ローパスフィルタ(L、P
、F、)14を経由して出力される。
次に本装置の動作を説明する。
まず低域楽音変換手段2の動作について説明する。デー
タメモリ部1にはこの電子楽器が扱う全オクターブのう
ち、特定の1オクターブ分即ち12の半音のデータしか
記入していない、このサンプル値データと選択された音
のピンチに応じて、ある読み出しサンプル時間Tの2f
i倍(n =0+L2+・・・・・・)で読み出す、こ
れによって上記オクターブよりnオクターブ低い信号が
得られる。これを第2図に示す、(イ)は読み出しサン
プル時間Tでサンプル値データを読み出した場合、(1
1)はこれを2”Tで読み出した場合である。これを補
間処理部3にて零値補間をすることで補間処理前のサン
プル時間2′ITをもとのサンプル時間Tと同じにする
。即ち2”Tで読み出したサンプル値データ間にn個の
零値を補間する。n=1の時の例を第2図(ハ)に示す
、これに第1のデジタルフィルタ4でローパスフィルタ
演算を施したのが、第2図(ニ)である。
これをスペクトル領域で表したのが第3図である。(イ
)は第2図(イ)の波形のスペクトルを表すものとする
と、第2図(0)の波形のスペクトルは第3図(ty)
に示すようになる。これに零値補間を行った時に、スペ
クトルが変化しないのはよく知られているところである
。よって、第2図(El)の波形のスペクトルは第3図
(八)のようになる。
一般にD/Aコンバータの出力にアナログのローパスフ
ィルタを設けるが、今、第1図のD/Aコンバータ13
の出力に周波数Wをカットオフの周波数とするローパス
フィルタ14が設けられているので、第3図(イ)では
W以上は不要な成分であり、これを、上記アナログのロ
ーパスフィルタ14でカットする。ところが、第3図(
ハ)では不要な帯域−/2〜Wを上記アナログのローパ
スフィルタ14でカットできない。そこで第1のデジタ
ルフィルタ4で−72以上の周波数を除くフィルタ演算
を第2図(八)の波形に対して施したものが第2図(ニ
)であり、この時のスペクトルは第3図(ニ)に示すよ
うになる。
次に高域楽音変換手段5の動作について説明する。デジ
タルメモリ部1からある特定の読み出しサンプル時間T
で読み出した時の波形を第4図(イ)、この時のスペク
トルを第5図(イ)とすると、これを1/2”T (n
 =1.2.3−”)で読み出した第4図(0)の波形
は同図(イ)即ち上記デジタルメモリ部1から読み出し
サンプル時間Tで読み出した時の1オクターブよりnオ
クターブ高い信号を得ることができる。しかしながら第
4図(ロ)からn個間引いて前記サンプル時間T/2’
をTに戻すことはこのままではできない。
例として第4図(八)にn=1の場合を示すと、このと
きのスペクトルに2π八だけ元のスペクトルをずらした
ものを元のスペクトルと加算した値となり、第4図(ハ
)の波形のスペクトルは第5図(El)のようになり、
折り返し誤差によってもとのスペクトル成分が完全に破
壊されることとなる。
そこで第2のデジタルフィルタ6によって第4図(イ)
の波形に対して低域通過フィルタ演算を施したのが第4
図(ニ)であり、このスペクトルが第5図(ハ)である
。この信号1波長分を、RAM 7に一度記憶し、T/
2”なるサンプル時間で読み出してからn個間引きした
のが第4図(ネ)の波形で、この波形のスペクトルが第
5図(ニ)である。周波数Wをカットオフ周波数とする
アナログのローパスフィルタ14がD/Aコンバータ1
3の出力にあるので、W以上の周波数成分は不要である
。データメモリ部1から読み出しサンプル時間Tで読み
出した音よりnオクターブ高い周波数が必要であれば、
第5図(ハ)のように11/2”なる周波数以上の周波
数をフィルタ演算でカントし、T/2’なる読み出しサ
ンプル時間で読み出してn個を間引きすると、第4図(
0)の波形のスペクトルのうちWまでの周波数成分は保
存され、このときのスペクトルが第      15図
(=)のようになる。上記n個の間引きを行うのが、間
引き処理部8であり、これによってサンプル時間Tは一
定となる。
以上に述べた所の処理によって第1及び第2のデジタル
フィルタ4及び6ならびに時変デジタルフィルタ9の入
出力のサンプル時間Tは一定のままで、1オクターブの
12半音分の各々1波長分程度のサンプル値データから
、より広い周波数範囲のピッチの波形を、必要な周波数
成分を破壊することなく得ることができる。上述のよう
に、サンプル時間Tが一定なので、第1及び第2のデジ
タルフィルタ4及び6ならびに時変デジタルフィルタ9
は1個のデジタル・シグナル・プロセッサを用いて時分
割多重化処理することが可能であり、また、複数音を同
時に発生する電子楽器において(ポリフォニック)にお
いても、そのピッチによってデジタルフィルタに入力す
る際のサンプル時間Tが変化しないので、該当複数音も
時分割多重化によって処理することが可能となる。
時変デジタルフィルタ9はアナログ減算方式の電子楽器
に見られる電圧制御フィルタ(V、C,F)を置き換え
たものである。データメモリ部1に記憶した1周期、あ
るいはRAM 7に記憶した1周期を繰り返しループ状
に読み出し、時変デジタルフィルタ9により倍音成分の
時間的制御を行うことによってもとの自然楽器音のスペ
クトルの時間的変化を近似するものである。もし、これ
らの処理をアナログで行おうとすれば、この時変フィル
タ9を電圧制御フィルタでおきかえることとなり、複数
音を同時に発生させようとする場合、時分割多重化は不
可能なので、複数個の電圧制御フィルタが必要となる上
に、歪み率やS/N比の劣化は避けられない。
D/Aコンバータ13も、サンプル時間Tが一定なので
複数音の時分割多重化処理をするためにバッファを複数
個用意するだけで、上記多重化処理が可能となる。
〔発明の効果〕
上述のように本構成により、ハードウェアをより少なく
かつ簡単なものとすることができる。また、わずか12
半音分を各1波長だけ記憶しておけばよいのでメモリ量
を節約できる。さらに全サンプル時間Tの信号処理をデ
ジタルで行うため、処理に伴う信号の劣化がなく、高次
の倍音成分を再現しようとする場合、n次まで必要とす
ればサンプリング定理からその2倍の2n個のサンプル
値を1波長のデータのみ持てば良いことになる。これは
さしたる困難もなく行えるので高次の倍音まで正確に表
現でき、また、必要な帯域内においては、上記倍音成分
に対し折り返し誤差等の不用雑音等を与える心配もない
ので、音色の正確な再現が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電子楽器の回路ブロック図、第2図<
4> (0) (n) (:)は低域楽音変換の波形図
、第3図(イ) (D) (ハ)(ニ)は第2図の場合
のスペクトル図、第4図(イ) (TI) (八) (
:) (*)は高域楽音変換の波形図、第5図<4> 
(II) (ハ)(ニ)は第4図の場合のスペクトル図
である。 ■・・・・・・データメモリ部、2・・・・・・低域楽
音処理手段、3・・・・・・補間処理部、4・・・・・
・第1のデジタルフィルタ、5・・・・・・高域楽音処
理手段、6・・・・・・第2のデジタルフィルタ、7・
・・・・・RAM 、8・・・・・・間引き処理部、9
・・・・・・時変デジタルフィルタ、10・旧・・係数
付与手段、11・・・・・・係数制御部、12・・・・
・・係数メモリ。 箋Z図 G) 0口2 仁ノ 答−11目

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)自然楽器音を記録した記憶装置を設けた電子楽器
    において、特定の1オクターブ内の12の半音に相当す
    る楽音波形データを記憶するデータメモリ部と、このデ
    ータメモリ部の楽音波形データを前記特定のオクターブ
    より低い周波数の低域オクターブ内の波形に変換する低
    域楽音変換手段と、前記データメモリ部の楽音波形デー
    タを前記特定のオクターブより高い周波数の高域オクタ
    ーブ内の波形に変換する高域楽音変換手段と、前記デー
    タメモリ部の楽音波形データまたは前記低域もしくは高
    域オクターブ内に変換された楽音波形データを繰り返し
    ループ状に読み出してフィルタ演算を行う時変デジタル
    フィルタと、前記低域及び高域楽音変換手段と前記時変
    デジタルフィルタとに係数を与える係数付与手段とを備
    えてなる電子楽器。
  2. (2)前記低域楽音変換手段が前記楽音波形データに零
    値補間を行う補間処理部と、補間処理されたデータに対
    してフィルタ演算を行う第1のデジタルフィルタとを具
    備した特許請求の範囲第1項記載の電子楽器。
  3. (3)前記高域楽音変換手段が前記楽音波形データにフ
    ィルタ演算を行う第2のデジタルフィルタと、このフィ
    ルタ演算された楽音波形データを記憶するRAMと、こ
    のRAMから読み出した楽音波形データに間引処理を行
    う間引処理部とを具備した特許請求の範囲第1項記載の
    電子楽器。
  4. (4)前記係数付与手段が前記低域及び高域楽音変換手
    段ならびに前記時変デジタルフィルタに係数を付与する
    係数制御1部と、この係数制御部が係数を計算するため
    のデータまたは係数を記憶しておく係数メモリとを具備
    した特許請求の範囲第1項記載の電子楽器。
JP60130521A 1985-03-27 1985-06-14 電子楽器 Pending JPS61286899A (ja)

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JP60130521A JPS61286899A (ja) 1985-06-14 1985-06-14 電子楽器
US06/844,089 US4829463A (en) 1985-03-27 1986-03-26 Programmed time-changing coefficient digital filter
DE86104258T DE3688600T2 (de) 1985-03-27 1986-03-27 Musikinstrument mit digitalem Filter mit programmierten variablen Koeffizienten.
EP86104258A EP0198293B1 (en) 1985-03-27 1986-03-27 A musical instrument with a programmed time-changing coefficient digital filter

Applications Claiming Priority (1)

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JP60130521A JPS61286899A (ja) 1985-06-14 1985-06-14 電子楽器

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