JPS644199B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は音色等の楽音種類の選択に応じて異
なつたアルゴリズム（計算手段）により楽音信号
を形成するデイジタル方式の楽音信号形成装置に
関する。 所定のアルゴリズムを実行することによつて楽
音信号（または音源信号）を形成する形式の楽音
信号形成装置において、従来このアルゴリズムは
固定されたものであり、この固定されたアルゴリ
ズムによつて形成された楽音信号に基づいて種々
の音色の楽音が合成されるようになつている。例
えば周波数変調方式（FM方式）による楽音信号
形成装置においては、第(1)式 ｅ（ｔ）＝Ａ（ｔ）sin｛n1ωt＋Ｉ（ｔ）sinn2ωt｝
…(1) （ただし、Ａ（ｔ）は計算波形の振幅の大きさを
決定する定数（エンベロープ振幅値）、Ｉ（ｔ）は
変調の深さを決定する定数（変調指数）、n1ωお
よびn2ωはそれぞれ搬送波および変調波の周波数
を決定する角速度で形成すべき楽音信号の音高に
対応するものである）にしたがつて基本的アルゴ
リズムを実行するもの、または第(1)式を多系列化
した第(2)式 ｅ（ｔ）＝_n 〓^k=1 Ak（ｔ）sin｛n1kωt ＋Ik（ｔ）sin n2kωt｝ …(2) （ただし、Ak（ｔ）、Ik（ｔ）；ｋ＝１…ｍおよび
n1、kω、n2kωは前述したＡ（ｔ）、Ｉ（ｔ）、
n1ω、n2ωと同様である）にしたがつたアルゴリ
ズムを実行するもの、または第(1)式を多項化した
第(3)式 ｅ(t)＝Ａ(t)sin｛n1ωt＋_M 〓^k=1 Ik(t)sin n2kωt｝ …(3) （ただし、Ａ（ｔ）、Ik（ｔ）、n1ω、n2kωは前述
した値と同様である）にしたがつたアルゴリズム
を実行するもの、または第(1)式をネステイングし
た第(4)式 ｅ（ｔ）＝Ａ（ｔ）sin〔n1ωt＋I₁（ｔ）sin｛n2ωt ＋I₂（ｔ）sin n3ωt｝〕 …(4) （ただし、この式は第(1)式を２重化したものを示
しており、またＡ（ｔ）、I₁（ｔ）、I₂（ｔ）、n1ω、
n2ω、n3ωは前述した値と同様である）にしたが
つたアルゴリズムを実行するもの等のように種々
多様なアルゴリズムの実行により楽音信号を形成
する装置が提案されているが、従来のこの種の装
置はいずれも上記種々多様なアルゴリズムのうち
の１つを実行するものであり、そのアルゴリズム
はハード的に固定されている。 ところで、上記種々のアルゴリズムの実行によ
り得られる楽音信号の高調波スペクトルはそれぞ
れ異なつており、どのアルゴリズムを採用しても
全ての音色の合成を可能とするものとはならな
い。例えば基本的なアルゴリズムである第(1)式に
したがつた演算の結果得られる楽音信号はある音
色の合成には適しているが他の音色の合成は不可
能なものであり、同様のことが第(2)式、第(3)式、
第(4)式にしたがつた演算の結果得られる楽音信号
に対してもいえる。 このように上記固定されたアルゴリズム（１種
類のアルゴリズム）による装置においては合成で
きる音色に限界が生じ、これが音色の豊かさを欠
く１つの原因となつている。 この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、
音色等の楽音種類の選択に応じて異なつたアルゴ
リズムにしたがつて計算を実行することによつて
選択された楽音種類に最も適した楽音信号を形成
し、これによつて高品質の各種楽音が得られるよ
うにした楽音信号形成装置を提供することを目的
とする。 この発明の楽音形成装置によれば、形成すべき
楽音の特性を選択する選択手段と、楽音信号を形
成するための演算アルゴリズムが前記選択手段で
選択可能な楽音の各特性毎にそれぞれ複数設定さ
れており、前記選択手段による楽音の特性の選択
に対応して該選択された楽音の特性に対応する複
数の各演算アルゴリズムに基づく楽音信号形成演
算を時間経過に従つて順次実行させるための該各
演算アルゴリズムそれぞれに対応するアルゴリズ
ム制御情報を、形成すべき楽音信号の周期よりも
長い時間の時間経過に従つて順次発生する制御情
報発生手段と、前記各演算アルゴリズムにもとづ
く楽音信号形成演算が実行可能であつて、前記制
御情報発生手段から発生されるアルゴリズム制御
情報に対応した演算アルゴリズムに基づく楽音信
号形成演算を実行することにより、前記選択手段
によつて選択された楽音の特性に対応し、かつ時
間経過に従つて順次変化する演算アルゴリズムに
対応して変化する楽音信号を形成する楽音信号形
成手段とを具えている。 また、この発明の楽音形成装置によれば、それ
ぞれ異なる単位演算を実行する相互に接続可能な
複数の回路手段を有する楽音信号形成手段と、前
記回路手段を相互に接続させ所望の演算アルゴリ
ズムに基づく楽音信号形成演算を実行させること
により楽音信号の各サンプル点における波形振幅
値を計算させる１組の制御信号からなるアルゴリ
ズム制御情報を当該サンプル点振幅値の計算に割
当てられた時間の間に前記楽音信号形成手段に対
して順次供給する制御情報発生手段と、前記制御
情報発生手段から前記楽音信号形成手段に対して
供給される前記アルゴリズム制御情報を、形成す
べき楽音信号の周期より長い時間経過に従つて時
間的に変化させ、この変化に応じて前記回路手段
にそれぞれ異なつた相互接続をさせることにより
前記楽音信号形成手段に異なつた演算アルゴリズ
ムに基づく楽音信号形成演算を実行させる制御手
段とを具えている。 また、この発明の楽音形成装置によれば、 ａ−１ 形成すべき楽音信号に対応した位相角デ
ータを発生する位相角発生手段、 ａ−２ 前記位相角データを第１の入力データと
して受け、該第１の入力データと第２の入力デ
ータとを演算することにより、前記位相角デー
タを変調して出力する第１の演算手段、 ａ−３ 前記第１の演算手段の出力データに基づ
き所定の基準波形に関する波形データを発生す
る基準波形発生手段、 ａ−４ 前記波形データに対応するデータを第１
の入力データとして受け、該第１の入力データ
と第２の入力データとを演算する第２の演算手
段、 ａ−５ 前記第２の演算手段の出力データを記憶
する第１の記憶手段を含み、該１の記憶手段の
記憶データを前記第２の演算手段における第２
の入力データとして帰還する第１の帰還手段、 ａ−６ 前記第２の演算手段の出力データまたは
前記波形データに対応するデータを記憶する第
２の記憶手段を含み、該第２の記憶手段の記憶
データを前記第１の演算手段における第２の入
力データとして帰還する第２の帰還手段、 を有する楽音信号形成手段と、形成すべき楽音の
特性を選択する選択手段と、前記選択手段で選択
された楽音の特性に対応して前記第１および第２
の帰還手段の帰還動作をそれぞれ制御する複数の
制御情報を複数の各タイムスロツト毎にそれぞれ
前記楽音信号形成手段に出力することにより、前
記複数のタイムスロツトを用いて前記選択手段で
選択された楽音の特性に対応する１つの楽音信号
形成演算を前記楽音信号形成手段に実行させる制
御手段とを具えている。 以下この発明の楽音信号形成装置を用いた電子
楽器の一実施例を添付図面の一実施例を参照して
詳細に説明する。 第１図はこの発明の一実施例をブロツク図で示
したもので、この実施例ではFM方式による種々
のアルゴリズムがアルゴリズムコントロールデー
タ発生回路２３から出力される４ビツトのアルゴ
リズムコントロールデータL₁〜L₄によつて制御
される。 第１図において鍵盤１で押下された鍵はキーア
サイナ２によつて検出される。キーアサイナ２は
同時最大発音数（例えば12音）に対応する複数の
発音チヤンネルを有しており、検出した鍵を表わ
すキーコードKCをこのいずれかの発音チヤンネ
ルに割当て、この割当てたキーコードKCを各チ
ヤンネルに対応するチヤンネル時間をタイムスロ
ツトとする時分割信号として出力する。このキー
アサイナ２はクロツクパルスφ₁によつて駆動さ
れており、上記チヤンネル時間はクロツクパルス
φ₁の周期に対応している。ここでクロツクパル
スφ₁は、第２図に示すようにクロツクパルス発
生回路２５から発生されるマスタクロツクパルス
φ₀が加わる８ステージのリングカウンタ２６の
最終ステージから得られるもので、マスタクロツ
クパルスφ₀が８発生じる毎に１発生じるパルス
である。またキーアサイナ２は押鍵検出した鍵を
示すキーコードKCをいずれかの発音チヤンネル
に割当てると、この割当てられた発音チヤンネル
のチヤンネル時間に所定パルス幅のキーオンパル
スKPを出力する。 キーアサイナ２から各チヤンネル時間をタイム
スロツトとして出力される時分割キーコードKC
は位相角データ発生回路３に加えられる。位相角
データ発生回路３は時分割キーコードKCを受入
すると、各キーコードKCに対応する位相角ωtを
表わす信号を同様に時分割信号として出力する。
なおこの位相角データ発生回路３としてはキーコ
ードKCをアドレスとして周波数情報ωを記憶す
るリードオンリイメモリ（ROM）およびこの
ROMの出力を所定のクロツクに応じて累算する
累算回路を用いて構成することができる。 音色選択回路２０は音色TC₁〜TC_oのうち選択
された音色を表わす音色選択信号TCを出力する
もので、この回路２０は例えば音色選択スイツチ
（図示せず）等によつて駆動される。 時間関数発生回路２４はキーアサイナ２から各
チヤンネル時間をタイムスロツトとして発生され
る時分割キーオンパルスKPを受入し、各チヤン
ネルに割当てられたキーコードKCに対応する時
間関数ｔ（ｔ＝０〜ｔ＝ｍ）を発生する。ここで
時間関数ｔは各チヤンネルに割当てられたキーコ
ードKCに対応する楽音信号を形成するための時
間の流れを表わすもので、キーオンパルスKPが
生じた時点をｔ＝０とし、エンベロープが終了す
る時点をｔ＝ｍとしており、時間関数ｔに応じて
エンベロープが進められる。この時間関数発生回
路２４としては第３図に示すような回路を用いる
ことができる。第３図において、タイムナンバメ
モリ２８は音色選択信号TCをアドレス信号とし
て所定の数値情報（タイムナンバＴ）を記憶する
例えばリードオンリイメモリ（ROM）からな
り、加えられた音色選択信号TCに対応して所定
のタイムナンバＴを読み出す。このタイムナンバ
Ｔは時間関数ｔの進む速度を決定するもので、タ
イムナンバＴが大きいとこの速度は速くなり、小
さいと遅くなる。タイムナンバメモリ２８から読
み出されたタイムナンバＴは加算器２９に加えら
れる。 加算器２９の出力はキーアサイナ２から加えら
れるキーオンパルスKPをインバータINで反転し
た信号によつてゲートされるゲート回路３０を介
してクロツクパルスφ₁によつて駆動される12ス
テージ・ｙビツトのシフトレジスタ３１に加えら
れ、このシフトレジスタ３１の最終ステージ出力
は加算器２９の他の入力となつている。すなわ
ち、加算器２９、ゲート３０、シフトレジスタ３
１はタイムナンバメモリ２８から加えられるタイ
ムナンバＴを時分割的に累算する累算器を構成し
ており、キーオンパルスKPはそのクリア信号と
なつている。例えばキーアサイナ２において検出
された押下鍵を示すキーコードKCがあるチヤン
ネルに割当てられ、このチヤンネルに対応するチ
ヤンネル時間にキーオンパルスKPが発生される
と、このキーオンパルスKPによつてシフトレジ
スタ３１の対応するチヤンネルの内容がクリアさ
れ、続いて加算器２９、ゲート３０、シフトレジ
スタ３１からなる累算器はクロツクパルスφ₁の
12周期毎にタイムナンバメモリ２８から出力され
るタイムナンバＴを累算する。そして、シフトレ
ジスタ３１からは対応するタイムスロツトにその
累算値が出力される。このようにシフトレジスタ
３１から各チヤンネル時間をタイムスロツトとし
て時分割的に出力される累算値は時間関数ｔとし
て出力される。なお、この時間関数ｔとしてはシ
フトレジスタ３１の全出力ビツトを用いずに上位
数ビツトを用いるようにしてもよい。またタイム
ナンバメモリ２８から出力されるタイムナンバＴ
の累算の結果、その累算値の内容がオール“１”
となるとこのチヤンネルに対応するチヤンネル時
間においてシフトレジスタ３１の全出力ビツトの
信号のアンド条件をとるアンド回路ANのアンド
条件が成立し、アンド回路ANから信号“１”が
出力される。このアンド回路ANの出力（信号
“１”）はエンベロープの終了を示すデイケイフイ
ニツシユ信号DFとしてキーアサイナ２に送出さ
れる。 ピツチデータ発生回路２１は音色選択回路２０
から出力される音色選択信号TC、時間関数発生
回路２４から出力される時間関数ｔおよび同期信
号SY₁〜SY₈に基づいてこれから説明する楽音信
号の計算に用いるピツチデータKi（ｉ＝１〜８）
を出力する。ここで同期信号SY₁〜SY₈は第２図
に示すようにクロツクパルス発生器２５の出力
φ₀によつて駆動される８ステージのリングカウ
ンタ２６のパラレル出力から得られるものでチヤ
ンネル時間を与えるクロツクパルスφ₁との時間
的関係を示すと第４図のようになる。すなわち同
期信号SY₁〜SY₈はそれぞれクロツクパルスφ₁に
よつて形成されるタイムスロツトを８分割したタ
イムスロツトを有している。なお、上記ピツチデ
ータ発生回路２１は音色選択信号TC、時間関数
ｔおよび同期信号SY₁〜SY₈によつてアドレスさ
れるリードオンリイメモリ（ROM）から構成さ
れる。 エンベロープ信号発生回路２２も音色選択信号
TC、時間関数ｔおよび同期信号SY₁〜SY₈によ
つてアドレスされるリードオンリイメモリ
（ROM）から構成され、音色選択信号TC、時間
関数ｔおよび同期信号SY₁〜SY₈に応じて楽音信
号の計算に用いるエンベロープ信号Ai（ｉ＝１〜
８）を出力する。 アルゴリズムコントロールデータ発生回路２３
は、音色選択信号TC、時間関数ｔおよび同期信
号SY₁〜SY₈を受入し、４ビツトのアルゴリズム
コントロールデータL₁〜L₄を出力する。このア
ルゴリズムコントロールデータL₁〜L₄はこれか
ら説明する楽音信号形成のための演算内容を決定
する。アルゴリズムコントロールデータ発生回路
２３は上記ピツチデータ発生回路２１、エンベロ
ープ信号発生回路２２と同様に音色選択信号TC、
時間関数ｔおよび同期信号SY₁〜SY₈によつてア
ドレスされるリードオンリイメモリ（ROM）か
ら構成されており、その記憶内容を図式化して示
すと第５図のようになる。すなわちこのリードオ
ンリイメモリはまず各音色TC₁〜TO_oに対応する
アドレスを有しておりこの各音色TC₁〜TC_oに対
応するアドレスは時間関数ｔに対応するｔ＝０か
らｔ＝ｍまでのアドレスに分割され、このｔ＝０
からｔ＝ｍまでの各アドレスにはそれぞれ同期信
号SY₁〜SY₈に対応するアルゴリズムコントロー
ルデータL₁〜L₄が記憶されている。 第１表はこのアルゴリズムコントロールデータ
L₁〜L₄の一例を示したものである。

【表】 そして、この第１表に示すアルゴリズムコント
ロールデータL₁〜L₄によつて以下の説明から明
らかになるように演算式 ｅ（ｔ）＝A₂sin（K₂ωt＋A₁sinK₁ωt）＋A₄sin
（K₄ωt＋A₃sinK₃ωt）…(5) の演算が実行される。 まず、アルゴリズムコントロール回路２３から
第１表に示すアルゴリズムコントロールデータ
L₁〜L₄が出力されるとして、特定チヤンネル時
間にのみ注目して以下の回路を説明する。 同期信号SY₁のタイムスロツトにおいてはピツ
チデータ発生回路２１からピツチデータK₁が出
力され、エンベロープ信号発生回路２２からはエ
ンベロープ信号A₁が出力され、アルゴリズムコ
ントロールデータ発生回路２３からは信号L₁だ
け“１”となるアルゴリズムコントロールデータ
L₁〜L₄“1000”が出力される。 位相角データ発生回路３から出力される押下鍵
の周波数に対応する位相角ωtを示す信号は乗算
器６に加えられる。乗算器６にはピツチデータ発
生回路２１から同期信号SY₁に同期したピツチデ
ータK₁が加えられており、乗算器６は位相角ωt
とピツチデータK₁とを乗算して値K₁ωtを出力す
る。この値K₁ωtは加算器７に加えられる。この
とき加算器７の他の入力にはまだ信号が加えられ
ていないので加算器７はこの値K₁ωtをそのまま
正弦波関数メモリ８に加え、対応する正弦波関数
値sinK₁ωtを読み出す。正弦波関数メモリ８から
読み出された値sinK₁ωtは乗算器９に加えられ、
エンベロープ信号発生回路２２から出力されたエ
ンベロープ信号A₁と乗算される。乗算器９によ
つて乗算された値A₁sinK₁ωtは加算器１０に加え
られる。加算器１０の他の入力にはこのときまだ
信号が加わつていないので加算器１０は加えられ
た値A₁sinK₁ωtをそのまま信号L₁によつてゲート
されるゲート回路５を介してクロツクパルスφ₀
によつて動作するレジスタ４に読み込む。 同期信号SY₂のタイムスロツトになるとピツチ
データ発生回路２１、エンベロープ信号発生回路
２２からはそれぞれピツチデータK₂、エンベロ
ープ信号A₂が出力され、アルゴリズムコントロ
ールデータ発生回路２３からは信号L₃が“１”
となるアルゴリズムコントロールデータL₁〜L₄
“0010”が出力される。これによつて乗算器６は
位相角データ発生回路３から出力される位相角
ωtとピツチデータ発生回路２１から出力された
ピツチデータK₂とを乗算し、乗算値K₂ωtを加算
器７に加える。このとき加算器７の他の入力には
レジスタ４に読み込まれた値A₁sinK₁ωtが加えら
れている。したがつて加算器７では値K₂ωtが加
算される。この加算器７の出力値（K₂ωt＋
A₁sinωt）は正弦波関数メモリ８に加えられ、対
応する正弦波関数値sin（K₂ωt＋A₁sinK₁ωt）が
読み出される。正弦波関数メモリ８から読み出さ
れた正弦波関数値sin（K₂ωt＋A₁sinK₁ωt）は乗
算器９でエンベロープ信号発生回路２２からのエ
ンベロープ信号A₂と乗算され、値A₂sin（K₂ωt＋
A₁sinK₁ωt）として他の入力に信号が加わつてい
ない加算器１０を介して加算器１３に加えられ
る。このとき加算器１３の他の入力にはまだ信号
が加わつていない。したがつて加算器１３はこの
加えられた値A₂sin（K₂ωt＋A₁sinK₁ωt）をその
まま出力し、この値は信号L₃によつてラツチ回
路１４に読み込まれる。 同期信号SY₃のタイムスロツトになるとピツチ
データ発生回路２１、エンベロープ信号発生回路
２２からそれぞれピツチデータK₃、エンベロー
プ信号A₃が出力され、アルゴリズムコントロー
ルデータ発生回路２３からは信号L₁が“１”と
なるアルゴリズムコントロールデータL₁〜L₄
“1000”が出力される。このタイムスロツトにお
いてはアルゴリズムコントロールデータL₁〜L₄
が同期信号SY₁のタイムスロツトと同一であるの
で同期信号SY₁のタイムスロツトにおける演算と
同一の演算を行う。すなわち、乗算器６において
位相角データ発生回路３からの位相角ωtとピツ
チデータ発生回路２１からのピツチデータK₃と
を乗算し、この乗算値K₃ωtは正弦波関数メモリ
８に加え、対応する正弦波関数値sinK₃ωtを読み
出し、この正弦波関数値に乗算器９でエンベロー
プ信号発生回路２２から発生されたエンベロープ
信号A₃を乗算し、この乗算値A₃sinK₃ωtを加算
器１０、信号L₁によつてゲートされるゲート回
路５を介してレジスタ４に読み込む。 同期信号SY₄のタイムスロツトになるとピツチ
データ発生回路２１、エンベロープ信号発生回路
２２からそれぞれピツチデータK₄、エンベロー
プ信号A₄が出力され、アルゴリズムコントロー
ルデータ発生回路２３からは信号L₄が“１”と
なるアルゴリズムコントロールデータL₁〜L₄
“0001”が出力される。このタイムスロツトにお
いては、まず乗算器６で位相角データ発生回路３
からの位相角ωtとピツチデータ発生回路２１か
らのピツチデータK₄とを乗算し、この乗算値
K₄ωtに同期信号SY₃のタイムスロツトにおいて
レジスタ４に読み込まれている値A₃sinK₃ωtとを
加算器７で加算し、この加算器７の出力値
（K₄ωt＋A₃sinK₃ωt）を正弦波関数メモリ８のア
ドレス入力に加えることによつて対応する正弦波
関数値sin（K₄ωt＋A₃sinK₃ωt）を読み出し、正
弦波関数メモリ８から読み出された値にエンベロ
ープ信号発生回路２２から発生されるエンベロー
プ値A₄を乗算器９で乗算し、乗算器９の乗算値
A₄sin（K₄ωt＋A₃sinK₃ωt）を加算器１０を介し
て加算器１３に加える。加算器１３の他の入力に
は同期信号SY₂のタイムスロツトにおいて信号L₃
によつてラツチ回路１４に読み込まれた値A₂sin
（K₂ωt＋A₁sinK₁ωt）が加えられている。したが
つて加算器１３はこれらの値を加算して値A₂sin
（K₂ωt＋A₁sinK₁ωt）＋A₄sin（K₄ωt＋A₃sinK₃ωt）
を算出し、これを信号L₄によつてラツチ回路１
５に読み込む。 このようにアルゴリズムコントロールデータ発
生回路２３からのアルゴリズムコントロールデー
タL₁〜L₄に応じた演算の実行によりラツチ回路
１５に読み込まれた信号 ｅ（ｔ）＝A₂sin(K₂ωt+A1sinK1ωt) ＋A₄sin(K₄ωt+A₃sinK₃ωt) はアキユムレータ１６に読み込まれる。 上記と同様の演算が各チヤンネル時間毎に実行
される。そして各チヤンネルの演算結果はアキユ
ムレータ１６に読み込まれる。アキユムレータ１
６に読み込まれた１チヤンネルから12チヤンネル
までの演算結果はクロツクパルスφ₂のタイミン
グでラツチ回路１７に読み込まれる。ここでクロ
ツクパルスφ₂は第２図に示すように各チヤンネ
ル時間を与えるクロツクパルスφ₁によつて駆動
される12ステージのリングカウンタ２７の最終ス
テージから得られるものでパルスφ₁が12発出る
毎に１発出るパルスである。なおアキユムレータ
１６はクロツクパルスφ₂を例えばクロツクパル
スφ₀によつて遅延させた信号によつてクリアさ
れる。 ラツチ回路１７に読み込まれた値はデイジタル
アナログコンバータ（DAC）１８に加えられ、
対応するアナログ信号に変換される。なお、上記
動作は時間関数発生回路２４から発生される時間
関数ｔの表わすある時間（例えばｔ＝１）におけ
る動作を説明したもので、時間関数発生回路２４
から発生される時間関数ｔに応じて上記と同様の
演算が実行され、デイジタルアナログコンバータ
１８からは時間関数ｔに応じて変化するアナログ
信号が得られる。このようにしてデイジタルアナ
ログコンバータ１８から出力されるアナログ信号
はサウンドシステム１９に加えられ、楽音として
発音される。 上記説明はアルゴリズムコントロールデータ発
生回路２３から第１表に示すアルゴリズムコント
ロールデータL₁〜L₄が生じた場合の動作につい
て示したものであるが、次にアルゴリズムコント
ロールデータL₁〜L₄の他の例として第２表に示
すようなアルゴリズムコントロールデータL₁〜
L₄がアルゴリズムコントロールデータ発生回路
２３から出力された場合について説明する。

【表】 このアルゴリズムコントロールデータL₁〜L₄
によつては次に示す演算式 ｅ（ｔ）＝A₃sin（K₃ωt＋A₂sinK₂ωt＋A₁sinK₁ωt）＋
A₆sin｛K₆ωt＋A₅sin（K₅ωt＋A₄sinK₄ωt）｝…(6) の演算が実行される。 まず同期信号SY₁のタイムスロツトにおいて
は、ピツチデータ発生回路２１、エンベロープ信
号発生回路２２からそれぞれピツチデータK₁、
エンベロープ信号A₁が出力されるとともに、ア
ルゴリズムコントロールデータ発生回路２３から
信号L₂が“１”となるアルゴリズムコントロー
ルデータL₁〜L₄“0100”が出力され、これによつ
てゲート１２が開となる。したがつて、位相角デ
ータ発生回路３から出力される位相角ωtとピツ
チデータ発生回路２１から発生されるピツチデー
タK₁とを乗算する乗算器６の出力は他の入力に
信号が加つていない加算器７を介して正弦波関数
メモリ８に加えられ、対応する正弦波関数値
sinK₁ωtを読み出し、この値に乗算器９でエンベ
ロープ信号発生回路２２から発生されたエンベロ
ープ信号A₁を乗算し、この乗算値A₁sinK₁ωtを
他の入力に信号が加わつていない加算器１０、信
号L₂によつて開状態にあるゲート１２を介して
クロツクパルスφ₀で動作するレジスタ１１に読
み込む。 同期信号SY₂のタイムスロツトになると、ピツ
チデータ発生回路２１、エンベロープ信号発生回
路２２からそれぞれピツチデータK₂、エンベロ
ープ信号A₂が発生され、またアルゴリズムコン
トロールデータ発生回路２３から信号L₁が“１”
となるアルゴリズムコントロールデータL₁〜L₄
“1000”が出力されゲート５が開となる。これに
よつて乗算器６、加算器７、正弦波関数メモリ
８、乗算器９を介し、上記と同様にして計算され
た値A₂sinK₂ωtが加算器１０に加えられ、加算器
１０はこのとき加算器１０の他の入力に加えられ
ている同期信号SY₁のタイムスロツトにおいてレ
ジスタ１１に読み込まれた値A₁sinK₁ωtと上記値
A₂sinK₂ωtとを加算して、この加算値A₁sinK₁ωt
＋A₂sinK₂ωtをゲート５を介してレジスタ４に読
み込む。 同期信号SY₃のタイムスロツトになるとピツチ
データ発生回路２１、エンベロープ信号発生回路
２２からそれぞれピツチデータK₃、エンベロー
プ信号A₃が出力され、またアルゴリズムコント
ロールデータ発生回路２３から信号L₃が“１”
であるアルゴリズムコントロールデータL₁〜L₄
“0010”が出力される。このタイムスロツトにお
いては、加算器７で乗算器６から出力される値
K₃ωtと同期信号SY₂のタイムスロツトにおいて
レジスタ４に読み込んだ値A₁sinK₁ωt＋
A₂sinK₂ωtとを加算し、この加算値によつて正弦
波関数メモリ８から対応する正弦波関数値sin
（K₃ωt＋A₁sinK₁ωt＋A₂sinK₂ωt）を読み出し、
この値に乗算器９を介してエンベロープ信号A₃
を乗算し、乗算値A₃sin（K₃ωt＋A₁sinK₁ωt＋
A₂sinK₂ωt）を加算器１０，１３を介して信号L₃
によつてラツチ回路１４に読み込む。 同期信号SY₄のタイムスロツトにおいては、ピ
ツチデータ発生回路２１、エンベロープ信号発生
回路２２からそれぞれピツチデータK₄、エンベ
ロープ信号A₄が発生され、またアルゴリズムコ
ントロールデータ発生回路２３からは信号L₁が
“１”となるアルゴリズムコントロールデータL₁
〜L₄“1000”が出力され、ゲート５が開となる。
したがつて、乗算器６、加算器７、正弦波関数メ
モリ８、乗算器９、加算器１０、ゲート５を介し
て計算された値A₄sinK₄ωtがレジスタ４に読み込
まれる。 同期信号SY₅のタイムスロツトにおいてはピツ
チデータ発生回路２１、エンベロープ信号発生回
路２２からそれぞれピツチデータK₅、エンベロ
ープ信号A₅が出力され、またアルゴリズムコン
トロールデータ発生回路２３からは信号L₁が
“１”であるアルゴリズムコントロールデータL₁
〜L₄“1000”が出力されゲート５が開になる。し
たがつて、加算器７でまず乗算器６の出力値
K₅ωtと同期信号SY₄のタイムスロツトでレジス
タ４に読み込まれた値A₄sinK₄ωtを加算し、加算
値（K₅ωt＋A₄sinK₄ωt）によつて正弦波関数メ
モリ８から対応する正弦波関数値sin（K₅ωt＋
A₄sinK₄ωt）を読み出し、この値に乗算器９でエ
ンベロープ信号A₅を乗算し、乗算値A₅sin（K₅ωt
＋A₄sinK₄ωt）を加算器１０、ゲート５を介して
レジスタ４に読み込む。 同期信号SY₆のタイムスロツトにおいてはピツ
チデータ発生回路２１、エンベロープ信号発生回
路２２からそれぞれピツチデータK₆、エンベロ
ープ信号A₆が発生され、アルゴリズムコントロ
ールデータ発生回路２３からは信号L₄が“１”
となるアルゴリズムコントロールデータL₁〜L₄
“0001”が出力される。このタイムスロツトにお
いては、加算器７で乗算器６の出力値K₆ωtと同
期信号SY₅のタイムスロツトにおいてレジスタ４
に読み込まれた値A₅sin（K₅ωt＋A₄sinK₄ωt）と
が加算され、加算値K₆ωt＋A₅sin（K₅ωt＋
A₄sinK₄ωt）によつて正弦波関数メモリ８から対
応する正弦波関数値sin｛K₆ωt＋A₅sin（K₅ωt＋
A₄sinK₄ωt）｝を読み出し、この正弦波関数値を
乗算器９に加えることによつてエンベロープ信号
A₆を乗算し、乗算値 A₆sin｛K₆ωt＋A₅sin（K₅ωt＋A₄sinK₄ωt）｝ を加算器１０を介して加算器１３に加え、加算器
１３においてこの値と同期信号SY₃のタイムスロ
ツトにおいてラツチ回路４に読み込まれている値 A₃sin（K₃ωt＋A₂sinK₂ωt＋A₁sinK₁ωt） と加算し、加算値 A₃sin（K₃ωt＋A₂sinK₂ωt＋A₁sinK₁ωt）＋A₆sin｛K₆
ωt＋A₅sin（K₅ωt＋A₄sinK₄ωt）｝ を信号L₄によつてラツチ回路１５に読み込む。 なお、上記動作は第１表に基づく動作説明と同
様に１チヤンネル時間内の動作を示したものであ
る。すなわち各チヤンネル時間毎に上記と同様の
動作が行なわれ、ラツチ回路１５に読み込まれた
各チヤンネルの演算結果はアキユムレータ１６に
加えられる。そしてアキユムレータ１６の内容は
前記と同様にしてクロツクパルスφ₂によつて動
作するラツチ回路１７、デイジタルアナログコン
バータ１８を介してサウンドシステム１９に加え
られる。 なお、上記２つの動作例はこの装置の多様の動
作のうちの１例を示したにすぎない。 例えば、次の第３表に示すようなアルゴリズム
コントロールデータL₁〜L₄を同期信号SY⁷ ₁〜
SY₈に対応して発生させれば、演算式 ｅ（ｔ）＝A₂sin（K₂ωt＋A₁sinK₁ωt）＋A₄sin（K₄ωt
＋A₃sinK₃ωt）＋A₆sin（K₆ωt ＋A₅sinK₅ωt）＋A₈sin（K₈ωt＋A₇sinK₇ωt） が実行され、“一項変調の４系列”の演算を行う
ことができることは容易に理解できるであろう。

【表】 また、次の第４表に示すようなアルゴリズムコ
ントロールデータL₁〜L₄を順次発生させれば、
演算式 ｅ（ｔ）＝₈ 〓ⁱ⁼¹ AisinKiωt が実行される。

【表】 この場合には、前述したFM方式（第１表〜第
３表の場合）とは異なり高調波合成方式による楽
音信号形成のための演算となる。 このようなアルゴリズムコントロールデータ
L₁〜L₄は前述したように音色TC₁〜TC_oに対応し
てアルゴリズムコントロールデータ発生回路２３
に記憶されており、各音色に最適なアルゴリズム
に対応するようになつている。これによつて音色
の選択に応じて最適なアルゴリズムにしたがつた
演算が実行され、選択された音色に最適な楽音信
号を形成することができる。 なお、この発明は、上述した演算式以外の式を
用いて楽音信号形成のための演算を実行させる場
合にも適用できるものである。 また加算器、乗算器等の演算回路およびゲート
やラツチ回路の接続態様も第１図のものに限らず
適宜変更し得る。 以上説明したようにこの発明によれば楽音種類
の選択に応じて最適なアルゴリズムにしたがつた
演算の実行により楽音信号が形成されるので、固
定されたアルゴリズムによつては合成不可能であ
つた多くの音色の合成が可能となり、これによつ
て種々の高品質の楽音を得ることができる。ま
た、構成が非常に簡単であり、小規模かつ低いコ
ストに構成できる。更に１つの楽音信号を形成す
るにつき、演算アルゴリズム自体を途中で変更で
きるので非常に複雑に変化する楽音信号が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の楽音信号形成装置を用いた
電子楽器の一実施例を示すブロツク図、第２図は
この実施例に関するクロツクパルスを発生する回
路の１例を示すブロツク図、第３図は第１図に示
した時間関数発生回路の１例を示すブロツク図、
第４図はクロツクパルスφ₀，φ₁，φ₂の時間関係
を示す説明図、第５図は第１図に示したアルゴリ
ズムコントロールデータ発生回路の記憶内容を示
す説明図である。 １……鍵盤、２……キーアサイナ、３……位相
角データ発生回路、４，１１……レジスタ、５，
１２……ゲート、６，９……乗算器、７，１０，
１３……加算器、８……正弦波関数メモリ、１
４，１５，１７……ラツチ回路、１６……アキユ
ムレータ、１８……デイジタルアナログコンバー
タ、１９……サウンドシステム、２０……音色選
択回路、２１……ピツチデータ発生回路、２２…
…エンベロープ信号発生回路、２３……アルゴリ
ズムコントロールデータ発生回路、２４……時間
関数発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 形成すべき楽音の特性を選択する選択手段
   と、 楽音信号を形成するための演算アルゴリズムが
   前記選択手段で選択可能な楽音の各特性毎にそれ
   ぞれ複数設定されており、前記選択手段による楽
   音の特性の選択に対応して該選択された楽音の特
   性に対応する複数の各演算アルゴリズムに基づく
   楽音信号形成演算を時間経過に従つて順次実行さ
   せるための該各演算アルゴリズムそれぞれに対応
   するアルゴリズム制御情報を、形成すべき楽音信
   号の周期よりも長い時間の時間経過に従つて順次
   発生する制御情報発生手段と、 前記各演算アルゴリズムにもとづく楽音信号形
   成演算が実行可能であつて、前記制御情報発生手
   段から発生されるアルゴリズム制御情報に対応し
   た演算アルゴリズムに基づく楽音信号形成演算を
   実行することにより、前記選択手段によつて選択
   された楽音の特性に対応し、かつ時間経過に従つ
   て順次変化する演算アルゴリズムに対応して変化
   する楽音信号を形成する楽音信号形成手段と を具えた楽音信号形成装置。 ２ それぞれ異なる単位演算を実行する相互に接
   続可能な複数の回路手段を有する楽音信号形成手
   段と、 前記回路手段を相互に接続させ所望の演算アル
   ゴリズムに基づく楽音信号形成演算を実行させる
   ことにより楽音信号の各サンプル点における波形
   振幅値を計算させる１組の制御信号からなるアル
   ゴリズム制御情報を当該サンプル点振幅値の計算
   に割当てられた時間の間に前記楽音信号形成手段
   に対して順次供給する制御情報発生手段と、 前記制御情報発生手段から前記楽音信号形成手
   段に対して供給される前記アルゴリズム制御情報
   を、形成すべき楽音信号の周期より長い時間経過
   に従つて時間的に変化させ、この変化に応じて前
   記回路手段にそれぞれ異なつた相互接続をさせる
   ことにより前記楽音信号形成手段に異なつた演算
   アルゴリズムに基づく楽音信号形成演算を実行さ
   せる制御手段と を具えた楽音信号形成装置。 ３ ａ 次のａ−１乃至ａ−６の要件を有する楽
   音信号形成手段と、 ａ−１ 形成すべき楽音信号に対応した位相角
   データを発生する位相角発生手段 ａ−２ 前記位相角データを第１の入力データ
   として受け、該第１の入力データと第２の入
   力データとを演算することにより、前記位相
   角データを変調して出力する第１の演算手段 ａ−３ 前記第１の演算手段の出力データに基
   づき所定の基準波形に関する波形データを発
   生する基準波形発生手段 ａ−４ 前記波形データに対応するデータを第
   １の入力データとして受け、該第１の入力デ
   ータと第２の入力データとを演算する第２の
   演算手段 ａ−５ 前記第２の演算手段の出力データを記
   憶する第１の記憶手段を含み、該第１の記憶
   手段の記憶データを前記第２の演算手段にお
   ける第２の入力データとして帰還する第１の
   帰還手段 ａ−６ 前記第２の演算手段の出力データまた
   は前記波形データに対応するデータを記憶す
   る第２の記憶手段を含み、該第２の記憶手段
   の記憶データを前記第１の演算手段における
   第２の入力データとして帰還する第２の帰還
   手段 ｂ 形成すべき楽音の特性を選択する選択手段
   と、 ｃ 前記選択手段で選択された楽音の特性に対応
   して前記第１および第２の帰還手段の帰還動作
   をそれぞれ制御する複数の制御情報を複数の各
   タイムスロツト毎にそれぞれ前記楽音信号形成
   手段に出力することにより、前記複数のタイム
   スロツトを用いて前記選択手段で選択された楽
   音の特性に対応する１つの楽音信号形成演算を
   前記楽音信号形成手段に実行させる制御手段と を具えた楽音信号形成装置。 ４ 前記楽音信号形成手段および前記制御手段
   は、複数の楽音信号形成チヤンネルに関して時分
   割で動作する特許請求の範囲第３項記載の楽音信
   号形成装置。 ５ 前記位相角発生手段は、形成すべき楽音信号
   の音高に対応したレートで変化する位相角データ
   を発生する位相角データ発生回路と、この位相角
   データ発生回路から発生された位相角データを所
   定倍して出力する出力回路からなる特許請求の範
   囲第３項記載の楽音信号形成装置。 ６ 前記波形データに対応するデータは、前記基
   準波形発生手段から発生される波形データの振幅
   レベルを制御したデータである特許請求の範囲第
   ３項記載の楽音信号形成装置。 ７ 前記第２の帰還手段には、前記波形データに
   対応するデータが与えられ、前記制御手段は、前
   記第２の演算手段と前記第１の帰還手段の部分に
   おいて前記波形データに対応するデータを累算す
   るように前記第１の帰還手段を動作させるための
   制御情報を該第１の帰還手段に出力することを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の楽音信号形
   成装置。 ８ 前記第２の帰還手段には、前記第２の演算手
   段の出力データが与えられる特許請求の範囲第３
   項記載の楽音信号形成装置。 ９ 前記第２の演算手段は、それぞれ第１の入力
   および第２の入力をもつ第１の演算回路および第
   ２の演算回路を具え、前記第１の帰還手段は第１
   の一時メモリおよび第２の一時メモリを具え、前
   記第１の演算回路の第１の入力には前記波形デー
   タに対応するデータが加えられ、前記第２の演算
   回路の第１の入力には前記第１の演算回路の出力
   データが加えられ、前記第１の演算回路の出力デ
   ータは前記第１の一時メモリを介して前記第１の
   演算回路の第２の入力に帰還され、前記第２の演
   算回路の出力データは前記第２の一時メモリを介
   して前記第２の演算回路の第２の入力に帰還さ
   れ、前記第１の演算回路の出力データが前記第２
   の帰還手段に与えられる特許請求の範囲第３項記
   載の楽音信号形成装置。 １０ 前記楽音信号形成手段は、前記複数のタイ
   ムスロツトのうちの特定のタイムスロツトにおい
   て前記制御手段から出力される制御情報に従つて
   前記第２の演算手段の出力データを記憶する手段
   を具え、この記憶する手段の出力を楽音信号とし
   て送出する特許請求の範囲第３項記載の楽音信号
   形成装置。 １１ 前記制御手段は、楽音信号を形成するため
   の演算アルゴリズムが前記選択手段で選択可能な
   楽音の各特性毎にそれぞれ複数設定されており、
   前記選択手段による楽音の特性の選択に対応して
   該選択された楽音の特性に対応する複数の各演算
   アルゴリズムに基づく楽音信号形成演算を時間経
   過に従つて順次実行させるための該各演算アルゴ
   リズムそれぞれに対応するアルゴリズム制御情報
   を、形成すべき楽音信号の周期よりも長い時間の
   時間経過に従つて順次発生する特許請求の範囲第
   ３項記載の楽音形成装置。 １２ 前記制御手段は、前記選択手段で選択可能
   な各楽音の特性にそれぞれに対応して１組の前記
   制御情報を記憶したメモリを具える特許請求の範
   囲第３項記載の楽音形成装置。