JP2679314B2

JP2679314B2 - 楽音合成装置

Info

Publication number: JP2679314B2
Application number: JP1314745A
Authority: JP
Inventors: 雅浩中西; 大輔森; 克芳藤井; 正彦畠中; 瑞穂関
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1989-12-04
Publication date: 1997-11-19
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JPH03174593A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、楽器の発音メカニズムを近似したアルゴリ
ズムをディジタル電子回路を用いて実現した楽音合成装
置に関する。

従来の技術近年、ディジタル技術の進歩により、電子ピアノやシ
ンセサイザのようなディジタル電子回路を応用した楽音
合成装置が数多く開発されている。その中において、楽
器の発音メカニズムを解析し、これをディジタル電子回
路に置き換えて実現した楽音合成装置が提案されている
（例えば特開昭63−40199号公報「信号プロセッ
サ」）。前記特許公報に記載されている信号プロセッサ
は、電子楽器のような楽音合成装置や音場制御等の信号
処理回路に応用することができる。この公報では、バイ
オリンのような擦弦楽器を複数のディレイと加算器およ
び駆動部により楽音合成装置を構成しており、前記複数
ディレイの長さを相対的に制御することによって、弓が
弦を擦るときの接触位置（弦を支持しているナットの位
置と前記接触位置間の距離と、同じく弦を支持している
ブリッジの位置と前記接触位置間の距離との比率）を変
化させたときと同じような音色変化を実現することがで
きる。このことはピアノのような打弦楽器、あるいはギ
ターのような撥弦楽器にも応用することができる。

以下図面を参照しながら、上述したような楽音合成装
置について説明する。

第10図は弦楽器の発音メカニズムを表わす模式図であ
る。

第10図において、弦はブリッジ（Ａ点）およびナット
（Ｂ点）にて支持されている。弦を弾く、あるいはたた
く等の演奏操作によりＢ点に駆動入力が入力され、破線
矢印で示した方向に駆動入力が伝搬していく。Ａ点およ
びＣ点においては伝搬してきた波形が反射され再びＢ点
の方向に戻る。この動作を繰り返し行うことにより弦の
振動が生じることになる。なお、Ａ点およびＣ点におけ
る波形に対する影響は固定端によるところの「反射」
と、振動の漏れによるところの「高域周波数の遮断」の
２つが考えられる。

第11図は従来の楽音合成装置のブロック図を示すもの
である。なお、第11図に示すブロック図は第10図に示す
弦楽器の発音メカニズムを各種演算とテーブルおよびメ
モリとで近似したものである。

第11図において、91は鍵盤の押鍵等の発音指示信号
（以下konとする）に従いその内部に格納された駆動デ
ータの読み出しを開始し、読み出された駆動データを順
次加算器92,93に送出するテーブル部である。加算器92
はテーブル部91から送出された駆動データとメモリ99か
ら読み出されたデータとの加算を行うものであり、加算
器93はテーブル部91から送出された駆動データとメモリ
96から読み出されたデータとの加算を行うものである。
加算器92の加算結果はメモリ94で一時記憶されるように
なっており、メモリ94から読み出されたデータはデータ
加工部95で加工されるようになっている。また、メモリ
96はデータ加工部95から送出されたデータを一時記憶す
るようになっており、メモリ97は加算器93の加算結果を
一時記憶するようになっている。メモリ97から送出され
たデータはデータ加工部98で加工されるようになってお
り、データ加工部98から送出されたデータはメモリ99で
一時記憶される。メモリ97,99のアドレスはアドレス発
生部201で指定され、メモリ94,96のアドレスはアドレス
発生部202で指定されるようになっている。語長指示部2
03はメモリ94,96の語長を決定するためのメモリ語長デ
ータｍのアドレス発生部202に送出するとともにメモリ9
7,99の語長を決定するためのメモリ語長データｎをアド
レス発生部201に送出するようになっている。なお、第1
1図の楽音合成装置を第10図の弦楽器の発音メカニズム
の模式図に対応づけてみると、テーブル91から送出され
る駆動データはＢ点に与えられる駆動入力に相当し、メ
モリ94,96およびメモリ97,99による一時記憶の記憶時間
はそれぞれ弦のBC間,AB間の波形の伝搬時間に相当す
る。またデータ加工部95およびデータ加工部98における
加工はそれぞれＣ点のナットおよびＡ点のブリッジの反
射と高域遮断（低域通過）の影響に相当し、アドレス発
生部201,202および語長指示部203の処理は弦の全長であ
るAC間の長さを変える。すなわち音程を変化させるとい
った操作、あるいは駆動入力点（Ｂ点）の位置を変える
といった操作に相当する。

第12図はテーブル部91の回路図を示すものである。

第12図において、101は駆動データを予め格納してお
くテーブルである。カウンタ102はシステムクロックSCK
毎にテーブルアドレスをインクリメントし、テーブル10
1に対してテーブルアドレスを送出するようになってい
る。比較器103はカウンタ102から送出されたテーブルア
ドレスとテーブル101の全語長数に相当するテーブル語
長データＭとの比較を行い、比較一致したときに比較一
致フラグをRSフリップフロップ104のＳ入力に送出す
る。そしてRSフリップフロップ104はkonが入力されたと
きにカウンタ102のリセットを解除するとともに、比較
一致フラグが入力されたときにカウンタ102をリセット
するようになっている。

第13図は語長指示部203の回路図を示すものである。

第13図において、110は押鍵された鍵盤の位置、すな
わち音高データｆを指数データｅに変換するテーブルで
ある。乗算器111は駆動位置パラメータｋ（第10図にお
ける駆動入力点（Ｂ点）の位置を決定するためのパラメ
ータ）と指数データｅとの乗算を行い、乗算結果をメモ
リ語長データｎとして出力するようになっており、減算
器112は指数データｅからメモリ語長データｎを減算
し、減算結果をメモリ語長データｍとして出力する。な
お、音高データｆはセント単位に対してリニアな変数で
ある。指数データｅと音高データｆとの関係は（１）式
に示すとおりである。

ｅ＝２^{（fmax−ｆ）/12} …（１）（但しｆmaxはサンプリング周波数をfsとすると、楽音
周波数がfs/2となる値である。）また、駆動位置パラメ
ータｋは（２）式に示す範囲を動く変数であり、第10図
において駆動入力点（Ｂ点）がＡ点に近い程駆動パラメ
ータｋの値は小さくなり、それに対してＣ点に近い程駆
動パラメータｋの値は大きくなる。

０＜ｋ＜１ …（２）第14図はアドレス発生部201,202の回路図を示すもの
である。

第14図において、121はメモリ94,96あるいはメモリ9
7,99のアドレスをシステムクロックSCK毎にインクリメ
ントし出力するカウンタである。比較器122はカウンタ1
21から送出されたアドレスと語長指示部203から送出さ
れたメモリ語長データｍあるいはｎとの比較を行い、比
較一致したときに比較一致フラグをORゲート123に送出
するようになっており、ORゲート123はkonまたは比較一
致フラグが送出されたときにカウンタ121をリセットす
る。

第15図はデータ加工部95,98の回路図を示すものであ
る。

第15図において、131はメモリ94あるいは97から送出
されデータの反転を行う反転器であり、この反転器131
から送出されたデータは遅延器132で１サンプリング周
期分遅延させられるようになっている。遅延器132から
送出されたデータは乗算器133で値0.5との乗算が行われ
るようになっている。また、反転器131から送出された
データは乗算器134で値0.5と乗算を行われるようになっ
ている。そして、乗算器133,134の乗算結果は加算器135
で加算されるようになっている。なお、132,133,134,13
5から構成される回路は一般的に一次のFIRフィルタ（ロ
ーパスフィルタ）として知られ、それらをまとめてロー
パスフィルタ136とする。

以上のように構成された楽音合成装置について以下そ
の動作について説明する。

まず、第10図に示すように、実際の弦楽器のモデルに
おいてＢ点に駆動入力が与えられたことを想定する。与
えられた駆動入力はＡ点およびＣ点の方向に伝搬してい
き、それぞれの点で反射され（反射され更に高域が遮断
される）再びＢ点に戻ってくる。この動作が繰り返し行
われることにより弦の振動が生じる。ここで駆動入力点
（Ｂ点）の位置をＡ方向あるいはＣ方向にずらして駆動
させると、上で述べた振動とは異なる振動状態となり、
振動により発生される楽音の音色が異なることは明らか
である。

次に、上述した実際の弦の発音メカニズムを電子回路
で実現したものが第11図に示す従来の楽音合成装置であ
る。ここで弦はメモリ94,96,97,99に、ブリッジはデー
タ加工部98に、ナットはデータ加工部95に、そして駆動
入力はテーブル部91から送出される駆動データに相当す
る。

第11図において、まず駆動入力に相当する駆動データ
がテーブル部91から加算器92,93に入力される。詳しく
説明すると第12図において、発音を開始するためにたと
えば鍵盤等からkonがRSフリップフロップ104のＲ入力に
入力される。このときカウンタ102のリセットが解除さ
れ（これ以前にカウンタ102はリセットされていたもの
とする）、テーブルアドレスのインクリメントを開始す
る。カウンタ102のインクリメント動作に従ってテーブ
ル101は予め格納されていた駆動データを順次読み出し
ていく。そして、テーブルアドレス値がテーブル語長デ
ータＭと一致したときに比較器103は比較一致フラグをR
Sフリップフロップ104に送出しカウンタ102をリセット
する。そのためカウンタ102は次にkonが入力されるまで
はテーブルアドレス値を値０にホールドしたままの状態
となる。ここでテーブル101のアドレス０番地には値０
を書き込んでおくことによって、駆動データは一通り読
み出されたあと値０にホールドされることになる。

さて、第11図に戻って、加算器92においてはテーブル
部91から送出された駆動データとメモリ99から送出され
たデータとの加算が行われ、また加算器93においてはテ
ーブル部91から送出された駆動データとメモリ96から送
出されたデータとの加算が行われる。そして加算結果は
メモリ94,97に一時記憶される。ここでメモリ94,97に一
時記憶される記憶時間は、それぞれ弦BC間,BA間を波形
が伝搬する時間に相当する。なぜならば語長指示部203
はアドレス発生部201,202に対してそれぞれメモリ語長
データｍ（弦BC間の波形伝搬時間に相当）、語長データ
ｎ（弦BA間の波形伝搬時間に相当）を指示し、さらにア
ドレス発生部201,202はそれぞれメモリ97,99及び94,96
をサイクリックにアドレスすることから、結果としてメ
モリ94,95はｍ個の領域を、メモリ97,99はｎ個の領域を
使用し、さらにメモリ94,96,97,99は前記領域をリング
メモリ的にアクセスされるからである（のちほど詳細に
説明する）。したがってたとえばメモリ94において時刻
０に書き込まれたデータ（加算器82から送出されたデー
タ）は、サンプリング周期をTsとすると時間（ｍ×Ts）
経過後に読み出され反射部95に送出される。つまり、メ
モリ94はｍ段のディレイに相当すると考えることができ
る。同じようにメモリ96はｍ段のディレイ、メモリ97,9
9はｎ段のディレイと考えることができる。このように
考えるとテーブル部91から送出され加算器92に入力され
た駆動データは（ｍ×Ts）時間経過後、反射部95におい
て加工され、さらに（ｍ×Ts）時間経過後加算器93に到
達する。このときまだ駆動データの送出が行われている
最中であるとすると、駆動データとの加算が加算器93で
行われメモリ97に加算結果が書き込まれる。それから
（ｎ×Ts）時間経過後にデータ加工部98にて加工が行わ
れメモリ99に書き込まれ、さらに（ｎ×Ts）時間経過後
にメモリ99から読み出され再び加算器92に戻ってくる。
したがって加算器92,93、メモリ94,96,98,99、データ加
工部95,98によって構成される巡回型回路内を各データ
が（2Ts（ｍ＋ｎ））時間かけて処理されるので、所望
の楽音データの周波数は1/（2Ts（ｍ＋ｎ））となる。

次にアドレス発生部201,202の処理であるが、ここで
はメモリ94,96,97,99のアドレスを生成している。第14
図にその回路図を示す。第14図において、konがORゲー
ト123に入力された時点でカウンタ121のリセットがかか
り、アドレスのインクリメントを値０より開始する。ア
ドレスは比較器122およびORゲート123により値０からメ
モリ語長データ分の範囲をサイクリックにインクリメン
トすることになる。ここで第11図において、アドレス発
生部201は語長指示部203からメモリ語長データとしてｎ
を受け取るので値０から（ｎ−１）のアドレス値をサイ
クリックにメモリ97,99に送出する。同様にしてアドレ
ス発生部202は語長指示部203からメモリ語長データとし
てｍを受け取るので値０から（ｍ−１）のアドレス値を
サイクリックにメモリ94,96に送出する。

次に語長指示部203の処理であるが、ここでは所望の
楽音データの音程と、第10図に示す駆動点（Ｂ点）の位
置を決定する。まず音程の決定であるが、これは第13図
に示すテーブル110によって行われる。前述したように
第11図に示す楽音合成装置が合成する楽音データの音程
（周波数）は1/2Ts（ｍ＋ｎ）であった。すなわちｍ＋
ｎの値が決まると楽音データの音程が決まる。ところで
第13図においてはテーブル110から読み出される指数デ
ータｅはｍ＋ｎに他ならない。したがって楽音データの
音程はテーブル110によって決定される。次に第10図に
示す駆動点（Ｂ点）の位置の決定であるが、これは第13
図の乗算器111及び加算器112によって決定される。乗算
器111に入力される駆動位置パラメータｋは（２）式に
より０＜ｋ＜１の範囲を動く変数であることがわかっ
た。駆動位置パラメータｋが最小値をとるときメモリ語
長データｎは最小値（n_min）をとり、メモリ語長データ
ｍは（ｅ−n_min）となる。これは第10図において駆動入
力点（Ｂ点）をブリッジの位置（Ａ点）最も近づけた場
合に相当する。同様にして駆動位置パラメータｋが最大
値をとるときメモリ語長データｎは最大値（n_min）をと
り、メモリ語長データｍは（ｅ−n_max）となる。これは
第10図において駆動入力点（Ｂ点）をナットの位置（Ａ
点）に最も近づけた場合に相当する。さらに駆動位置パ
ラメータｋが0.5であるときメモリ語長データｎはe/2と
なり、メモリ語長データｍはe/2となる。これは第10図
において駆動入力点（Ｂ点）を弦の中点にもってきた場
合に相当する。このように駆動位置パラメータｋの値を
変えることによって、第10図に示す駆動入力点（Ｂ点）
の位置を変えることによる音色変化を実現することがで
きる。

最後にデータ加工部95,98の処理であるが、これは前
述したように、反転および高域遮断（低域通過）の処理
となる。したがって第15図に示すような回路図が考えら
れる。第13図において、反転器131は文字通り反転処理
をするものである。これに対し、ローパスフィルタ136
は低域を通過させるものである。これらをカスケードに
接続することによって、前述した所望の処理を行うこと
ができる。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記のような構成では、非常に多くの回
路が必要となり、ハードウェアの規模が大きくなる。ま
た処理スピードが遅くなり所望の楽音の品質が低くなる
という問題点を有していた。

本発明は上記問題に鑑み、簡単な回路で第10図に示す
駆動入力点（Ｂ点）の位置を変えることによる音色変化
を実現することのできる楽音合成装置を提供することを
目的とするものである。

課題を解決するための手段この目的を達成するために、本発明の楽音合成装置
は、鍵盤の押鍵等の発音指示に従い、予め記憶した駆動
データを送出するテーブル部と、データ位相反転とロー
パスフィルタ通過作用を加える第１および第２のデータ
加工部と、第２のデータ加工部から送出されたデータと
テーブル部から送出された駆動データとの加算を行う第
１の加算器と、同様に第１のデータ加工部とテーブル部
のデータを加算する第２の加算器と、第1,第２のそれぞ
れの加算器を一時記憶する第１および第２の記憶部と、
第1,第２の記憶部それぞれの読み出しおよび書き込みア
ドレスを指定する第１および第２のアドレス部とを備
え、第1,第２の記憶部から読み出されたデータを、それ
ぞれの第1,第２のデータ加工部に入力し、鍵盤の押鍵等
により発音指示はテーブル部より第1,第２の加算器に、
音高と音色については語長指示する語長指示部より第1,
第２のアドレス発生部のそれぞれに送出することによ
り、第１の記憶部の出力を楽音とするものである。

また本発明の楽音合成装置は、鍵盤の押鍵等の発音指
示に従い予め記憶した駆動データを加算器に送出するテ
ーブル部と、ローパスフィルタ部から送出されたデータ
と前記テーブル部から送出された駆動データとの加算を
行う加算器と、加算器による加算結果を一時記憶する記
憶部と、記憶部から読み出されたデータの加工を行うロ
ーパスフィルタ部と、記憶部の読み出しおよび書き込み
のアドレスを指定するアドレス発生部と、鍵盤の押鍵等
により指定された音高データと所望楽音の音色を決定す
るためのパラメータに基づき記憶部の語長を決定する語
長データを前記アドレス発生部に送出する語長指示部と
を備えたものである。

また本発明の楽音合成装置は、鍵盤の押鍵等の発音指
示に従い予め記憶した駆動データを加算器に送出し、さ
らに所望楽音の音色を決定するたのパラメータに基づき
予め記憶した駆動データの読み出し態様を制御するテー
ブル部と、ローパスフィルタ部から送出されたデータと
駆動データとの加算を行う加算部と、加算部による加算
結果を一時記憶する記憶部と、記憶部から読み出された
データの加工を行うローパスフィルタ部と、記憶部の読
み出し及び書き込みのアドレスを指定するアドレス発生
部と、鍵盤の押鍵等により指定された音高データに基づ
き記憶部の語長を決定する語長データをアドレス発生部
に送出する語長指示部を備えたものである。

作用上記した構成により、テーブル部から送出された駆動
データが第１および第２の加算器に入力された後、それ
ぞれ第１および第２の記憶部へ記憶され、ある時間遅延
された後に第１および第２のデータ加工部において加工
され、再び第１および第２の加算器に戻ってくる。この
動作を繰り返し行うことにより所望の楽音が得られる。
また第１および第２の記憶部の段数を第1,第２のアドレ
ス発生部及び語長指示部で制御することにより、弦楽器
における弦の駆動位置の変えることによる音色の変化と
同じような音色変化を実現する。ここで２つの記憶部だ
けの制御だけでよいので、アドレスラインも含め、簡単
な構成で音色変化が実現可能となる。

また上記した構成により、テーブル部から送出された
駆動データが加算器に入力された後、記憶部へ記憶さ
れ、ある時間遅延された後にデータ加工部において加工
され、再び加算器に戻ってくる。この動作を時分割で２
回行うことにより、前記２つの記憶部を用いた楽音合成
装置と同様の動作をする。時分割処理によってデータ加
工部および加算器が１つだけで構成でき、回路規模を小
さくすることができる。

また上記した構成により、テーブル部から予め記憶し
た駆動データを駆動データ列１と駆動データ列２の２回
にわけて読み出し、さらに駆動データ列２を駆動データ
列１に対して駆動位置データに相当する時間分遅延させ
て読み出す。その後加算部でローパスフィルタから送出
されたデータと駆動データ列１と駆動データ列２との加
算を行い加算結果を記憶部に記憶する。この動作を繰り
返し行うことにより、弦楽器における弦の駆動位置を変
えることによる音色変化と同様の音色変化を実現するこ
とができる。

実施例以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明の楽音合成装置のブロック図を示すも
のである。

第１図において、11は第１の加算器92から送出された
データの一時記憶を行ういわゆる記憶部（以降メモリと
する）である第１のメモリである。第２のメモリ12は第
２の加算器93から送出されたデータの一時記憶を行うも
のであり、第２のメモリ12のアドレスは第２のアドレス
発生部13で指定され、第１のメモリ11のアドレスは第１
のアドレス発生部14で指定されるようになっている。語
長指示部15は第１のメモリ11の語長を決定するためのメ
モリ語長データ2mを第１のアドレス発生部14に送出する
とともに、第２のメモリ12の語長を決定するためのメモ
リ語長データ2nを第１のアドレス発生部14に送出するよ
うになっている。ここで第2,第１のアドレス発生部13,1
4および語長指示部15はそれぞれ第11図に示す従来の楽
音合成装置のアドレス発生部201,202および語長指示部2
03と等価の回路であるが、動作条件を従来の楽音合成装
置にあわせるためにメモリ語長データ2mおよび2nに変更
されたところが従来と異なっている。前記動作条件とは
楽音データの周波数のことを言っており、すなわち第11
図に示す楽音合成装置が合成する楽音データの周波数は
メモリ94,96,97,98の個数の総和値にサンプリング周期T
sを乗じた値の逆数、すなわち1/2Ts（ｍ＋ｎ）であった
が、この周波数に本実施例の楽音合成装置もそろえるた
めに第１のメモリ11の個数を2m、第２のメモリ12の個数
を2nとしている。またその他のブロックは第11図に示す
従来の楽音合成装置と同様である。

第２図は第１図に示した楽音合成装置をより簡単な回
路構成とした楽音合成装置のブロック図を示すものであ
る。

どのように簡単化したかを説明すると、第１図におけ
る第１の加算器92、第１のメモリ11、第１のデータ加工
部95、第１のアドレス発生部14の一連の処理と、第２の
加算器93、第２のメモリ12、第２のデータ加工部98、第
２のアドレス発生部13の一連の処理とを、第２図に示す
加算器22、メモリ22、データ加工部95、アドレス発生部
24の回路で時分割に処理を行うことにより、回路の簡素
化を図ったものである。

第２図において、21はテーブル部91から送出された駆
動データとローパスフィルタ部136から送出されたデー
タとの加算を行う加算器である。加算器21の加算結果は
メモリ22で一時記憶されるようになっており、メモリ２
のアドレスはアドレス発生部23で指示されるようになっ
ている。なお、語長指示部15は第１図に示す楽音合成装
置のものと同様である。またその他のブロックは第11図
に示す楽音合成装置と同様である。

第３図はアドレス発生部23の回路図を示すものであ
る。

第３図において、31は語長指示部15から送出されたメ
モリ語長データ2mに基づきメモリ22のアドレスを生成す
るためのアドレス発生部である。アドレス発生部32は語
長指示部15から送出されたメモリ語長データ2nに基づき
メモリ22のアドレスを生成する。

前記アドレス発生部31,32から送出されたデータはセ
レクタ33のセレクト信号に基づき選択されるようになっ
ている。ここで、アドレス発生部31は第11図に示す従来
の楽音合成装置のアドレス発生部201と等価の回路であ
り、また、アドレス発生部32は第11図に示す従来の楽音
合成装置のアドレス発生部202と等価の回路であるが、
前述した従来の楽音合成装置の動作条件にそろえるため
に入力されるメモリ語長データをそれぞれ2m,2nに変更
している。

第４図はメモリ22の回路図を示すものである。

第４図において、41はメモリであり、2m段のメモリ領
域と2n段のメモリ領域とに分割されている。この２つの
分割領域は第３図に示すセレクト信号によって選択され
る。さらに言うと、このセレクト信号はアドレスの最上
位ビットに付加されており、この１ビットのデータによ
りメモリ41の２つの領域を選択する。また、第３図のア
ドレスのうちセレクト信号ビット分を除いたアドレスが
メモリ41の2m段の領域と2n段の領域に共通に接続されて
おり、セレクト信号によりどちらの領域も同じようにア
ドレスすることができる。

第５図は第１図の楽音合成装置から、加算器93、メモ
リ12、データ加工部98、アドレス発生部13を除き、メモ
リ11の個数を2mから２（ｍ＋ｎ）に増加し、データ加工
部95を反射部95内の反転器131を取り除いたローパスフ
ィルタ136とし、ローパスフィルタ136の出力を加算器92
に直結し、さらにテーブル部91をテーブル部51に変更し
ている。

第５図において、51はkonおよび駆動位置データＫに
基づき予め格納されている駆動データを読み出すテーブ
ル部であり、このテーブル部51から読み出された駆動デ
ータとローパスフィルタ136から送出されたデータは加
算部52で加算を行われるようになっている。そして、加
算部52から送出されたデータはメモリ53で一時記憶され
るようになっている。ここで、駆動位置データＫは駆動
位置パラメータｋと異なり、（３）式に示す範囲を動く
変数である。但し、整数であるとする。

０＜Ｋ＜２（ｍ＋ｎ） …（３）なお、その他の回路は第11図に示す従来の楽音合成装
置と同様である。

第６図はテーブル部51の回路図を示すものである。

第６図において、61はANDゲート69とカウンタ65から
送出されたテーブルアドレスの選択を行うセレクタであ
る。カウンタ62は値０から値２（ｍ＋ｎ）の間をサイク
リックにインクリメントするものであり、カウンタ62が
カウントするテーブルアドレスとテーブル語長データＭ
とは比較器63での比較を行われるようになっている。RS
フリップフロップ64は比較器63から送出される比較一致
フラグによりANDゲート69の出力をリセットし、さらにk
onによりANDゲート69の出力のリセットを解除するよう
になっている。カウンタ65は値０からテーブル語長デー
タＭの間をサイクリックにインクリメントするものであ
り、カウンタ62がカウントするテーブルアドレスと駆動
位置データＫとは比較器66で比較される。RSフリップフ
ロップ67は比較器66から送出される比較一致フラグによ
りカウンタ65をリセットし、さらにkonによりカウンタ6
5のリセットを解除するようになっており、カウンタ65
がカウントするテーブルアドレスとテーブル語長データ
Ｍとは比較器68で比較される。ANDゲート69はRSフリッ
プフロップ64がリセットフラグを送出したときにカウン
タ62から送出されたデータをマスクし、セレクタ61に値
０を送出するとともに、RSフリップフロップ64がリセッ
トフラグを送出しないときにはカウンタ62から送出され
たデータをスルーでセレクタ61に送出するようになって
いる。ここで、カウンタ65は値０からテーブル101の全
語長であるＭの間をカウントするが、これに対してカウ
ンタ62は値０から２（ｍ＋ｎ）の間をカウントする。そ
の他の回路は第11図に示す従来の楽音合成装置と同様で
ある。

第７図は加算部52の回路図を示すものである。

第７図において、71はローパスフィルタ136から送出
されたデータとラッチ73から送出されたデータとの選択
を行うセレクタである。加算器72はテーブル部51から送
出された駆動データとセレクタ71から送出されたデータ
との加算を行うようになっており、加算器72の加算結果
はラッチ73でラッチされる。そして、ラッチ73から送出
されたデータはラッチ74でラッチされるようになってい
る。

第８図はテーブル部51の回路図を示すものである。な
お、第６図，第８図はともにテーブル部51の回路図を示
すが、異なる点は第６図の回路に対して第８図の回路は
テーブル部101から読み出された複数の駆動データ間の
直線補間をする機能が付加されている点である。

第８図において、81はテーブル101から読み出された
複数の駆動データ間の直線補間を行う直線補間部であ
る。加算器82はカウンタ65から送出されたデータと値０
か１との加算を行うようになっている。その他の回路は
第６図に示すテーブル部51の回路と同様である。

第９図は直線補間部81の回路を示すものである。第９
図において、83はテーブル101から読み出された駆動デ
ータをラッチするラッチであり、加算器84はラッチ83か
ら送出されたデータと乗算器86から送出されたデータと
の加算を行うようになっている。テーブル101から読み
出された駆動データからラッチ83にラッチされたデータ
は減算器85で減算され、減算器85から送出されたデータ
と駆動位置データの小数部Kmとは乗算器86で乗算される
ようになっている。そして、ANDゲート87は駆動位置デ
ータの小数部Kmをリセットするようになっている。

以上のように構成された楽音合成装置について、以下
その動作について説明する。

まず、第１図に示す楽音合成装置について動作説明を
行う。

第１図に示す楽音合成装置においては、第11図に示す
楽音合成装置に対して、データ加工部95と加算器93の間
に挿入されていたメモリ96をメモリ94とカスケードに接
続することにより新たな第１のメモリ11を構成し、さら
に同様にしてデータ加工部98と加算器92の間に挿入され
ていたメモリ99をメモリ97とカスケードに接続すること
により新たな第２のメモリ12を構成したものであり、第
11図に示す楽音合成装置と概略同じ動作をする。語長指
示部15から送出されるメモリ語長データ2m,2nを駆動位
置パラメータｋにより制御することができるので、従来
の楽音合成装置と同様に、第10図に示す駆動入力点（Ｂ
点）の位置を変えることによる音色変化を実現すること
ができる。そこで回路規模の点であるが、第11図に示す
従来の楽音合成装置に対してほぼ同じ回路規模ではある
が、メモリ11及び12にまとめた点から、簡単な構成とな
っている。即ち、品質の面で効果が得られる。なお、第
１図では楽音出力を第１記憶部にしているが、メモリと
加算器と、データ加工部で構成するループ内であれば、
どこでも楽音出力は可能である。

次に、第２図に示す楽音合成装置について動作説明を
行う。

第２図に示す楽音合成装置は前述した通り、第１図に
示す楽音合成装置を時分割処理させたものである。

第２図において、テーブル部91から読み出された駆動
データはデータ加工部95から送出されたデータと加算器
21において加算される。加算結果は直ちにメモリ41に一
時記憶される。ここで、メモリ41のアクセス順序は以下
に示す通りである。

アクセス順序 R0,m→W0,m→R0,n→W0,n→R1,m→W1,m→R1,n→W1,n→ R2,m→W2,m→R2,n→W2,n→R3,m→W3,m→R3,n→W3,n→…
………… →Rn−1,m→Wn−1,m→Rn−1,n→Wn−1,n→Rn,m→Wn,m→
R0,n→W0,n→Rn＋1,m→Wn＋1,m→R1,n→W1,n→…………
… →Rm−1,m→Wm−1,m→Rm−n,n→Wm−n,n→……………… ただし、Ｒは読み出し、Ｗは書き込み、第１サフィッ
クスはメモリのアドレス番地、第２サフィックスは領域
選択を表わし、ｍは第４図における2m段の領域（領域ｍ
とする）、ｎは第４図における2n段の領域（領域ｎとす
る）であるとする。すなわち、R3nは2n段の領域の３番
地目のメモリの読み出しを表わす。

以上のように領域ｍと領域ｎのメモリアクセスを交互
に行うことができるのは、第３図においてセレクト信号
をメモリの読み出し／書き込み処理毎に切り換えるよう
にしているからである。このように領域ｍと領域ｎのメ
モリアクセスを交互に行うことによって時分割に処理を
行うことができ、結果として第１図に示すような楽音合
成装置と等価な処理が実現できる。

次に、第５図に示す楽音合成装置について動作説明を
行う。

まず、第６図においてテーブル部51の動作説明を行
う。鍵盤の押鍵等によりkonがカウンタ62のＲ入力に入
力される。このときカウンタ62はそれまでの動作を中止
し、カウント値をリセットし、値０からのインクリメン
ト動作を開始する。カウンタ62から送出されたデータは
ANDゲート69、比較器63及び比較器66に入力される。比
較器66においてはカウンタ62から送出されたデータと駆
動位置データＫとの比較が行われる。そして、比較一致
したときに比較一致フラグがRSフリップフロップ67に入
力され、カウンタ65のリセットを解除し、カウンタ65は
値０からのインクリメント動作を開始する。すなわち、
カウンタ62のインクリメント値が駆動位置データＫにな
るまでカウンタ65は値０を送出するので、セレクタ61に
おいてはANDゲート69からの送出値と値０が交互に選択
されることになる。そして、カウンタ62のカウント値が
Ｋに達した時点からカウンタ65はインクリメント動作を
開始し、そのカウント値をセレクタ61に送出するように
なる。そして、ANDゲート69は比較器63、カウンタ65は
比較器68により、それぞれカウンタ62,65のカウント値
が値Ｍに達した時点でリセットがかかる。このリセット
は次にkonが入力されるまで継続する。ここで、テーブ
ル101のアドレス０番地には値０が予め格納されている
とすると、ANDゲート69、カウンタ65がともにリセット
されている期間はテーブル101から読み出される駆動デ
ータは値０である。以上の動作からテーブル101はkonの
入力時からカウンタ62のカウント値に相当するアドレス
に格納された駆動データと値０が交互に読み出され、カ
ウンタ62のカウント値が駆動位置データＫに達した時点
から、カウンタ62のカウント値に相当するアドレスに格
納された駆動データとカウンタ65のカウント値に相当す
るアドレスに格納された駆動データが交互に読み出され
ることがわかる。以下にテーブル101からの駆動データ
の読み出し順序を示す。ここで、Ｄは駆動データを表わ
し、サフィックスはアドレスを表わす。

読み出し順序 D0→D0→D1→D0→D2→D0→…ＤK→D0→ＤK+1→D1→…Ｄ
M-1→ＤM-K-1…D0→D0 すなわち、テーブル101に格納されたデータ列を［D0,
D1,D2,D3…ＤM+1］とすると、以下に示すようにテーブ
ル101から読み出された駆動データ列は、カウンタ62に
より読み出された駆動データ列１と、これに対して駆動
位置データＫに相当する遅延時間の後にカウンタ65によ
り読み出された駆動データ列２との和とみなせる。

駆動データ列1: ［D0,D1…ＤK,ＤK+1,ＤK+2…ＤM-1］駆動データ列2: ←遅延→［D0,D1,D2…ＤK…ＤM-1］次に、第７図においてテーブル101から読み出された
駆動データと第５図に示すローパスフィルタ136から読
み出されたデータとの加算を行う。まず、XORゲート75
を通過して加算器72に入力された駆動データD0（カウン
タ62により読みだされた駆動データ）がローパスフィル
タ136から送出されたデータと加算される。このタイミ
ングにおいてはXORゲート75に反転信号は入力されない
ものとし、従って、駆動データの反転処理は行われな
い。また、セレクタ71においてはローパスフィルタ136
からのデータが選択されるものとする。加算器72の加算
結果はラッチ73にラッチされセレクタ71に送出される。
次に、XORゲート75を通過して加算器72に入力された駆
動データD0（カウンタ65により読み出された駆動デー
タ）がラッチ73から送出されたデータと加算される。こ
のタイミングにおいてはXORゲート75に反転信号が入力
されるものとし、したがって駆動データの反転処理が行
われる。また、セレクタ71においてはラッチ73からのデ
ータが選択されるものとする。加算器72の加算結果はラ
ッチ73を通過し、ラッチ74にラッチされる。以上の動作
を繰り返し行うことによってメモリ53に対して以下に示
すデータ列が入力されることがわかる。

D0→−D0→D1→−D0→D2→−D0→…ＤK→−D0→ＤK+1→
−D1→…ＤM-1→−ＤM-K-1…D0→−D0 すなわち、テーブル101に格納されたデータ列を［D0,
D1,D2,D3…ＤM-1］とすると、以下に示すようにメモリ5
3に入力される駆動データは、カウンタ62により読み出
され加算部52（加算処理のみ）を介してメモリ53に入力
される駆動データと、これに対して駆動位置データＫに
相当する遅延時間の後にカウンタ65により読み出され加
算部52（反転後に加算処理）を介してメモリ53に入力さ
れる駆動データとの和とみなせる。

駆動データ列1: ［D0,D1…ＤK,ＤK+1,ＤK+2…ＤM-1］駆動データ列2: ←遅延→［−D0,−D1,−D2…−ＤK…−ＤM-1］さて、さかのぼって第１図に示す楽音合成装置は駆動
位置パラメータｋを制御することによって、第10図に示
す駆動入力点（Ｂ点）の位置を変えることによる音色変
化を実現することができることがわかった。そこで、第
５図に示す楽音合成装置の動作を第１図に示す楽音合成
装置の動作と比較しながら再度動作説明行うことによっ
て、第５図に示す楽音合成装置も第10図に示す駆動入力
点（Ｂ点）の位置を変えることによる音色変化を実現す
ることができることを明確にする。

まず、第５図に示す楽音合成装置においてテーブル部
51から入力された駆動データが加工される回路は、加算
部52を除くと、メモリ53（2m＋2n段）とローパスフィル
タ136を巡回型に接続した回路（回路１とする）とな
る。これに対して第１図に示す楽音合成装置は同じく加
算器92,93を除くとメモリ11,12及びデータ加工部95,98
となる。ここで、データ加工部98を反射部95とメモリ12
の間に移行し、さらにデータ加工部95,98に含まれてい
る反転器131をともに取り除く変更を行い、この変更し
た回路を回路２とする。そうすると回路１と回路２とほ
ぼ等価な回路となる。ただし、回路１に対して回路２に
はローパスフィルタ136が１つ余分に含まれているので
回路のフィルタ特性が異なってくるが、これはたとえば
回路１のフィルタ特性を変更することによって、回路２
のフィルタ特性にあわせることができ、したがって回路
１と回路２は全く等価な回路となる。さて、回路２への
変更の是非であるが、この変更が合成される楽音データ
に影響を与えないので是とする。したがって、第５図に
示す楽音合成装置と第１図に示す楽音合成装置とを比較
した場合、加算器の挿入位置の違いが第10図に示す駆動
入力点（Ｂ点）の位置を変えて音色を変えることができ
るかどうかの機能差になっていることが明確になった。

そこで、第１図に示す楽音合成装置の加算器92,93の
挿入位置、及び第５図に示す楽音合成装置の加算部52の
挿入位置の違いに焦点を絞って動作説明を行う。まず、
第１図に示す楽音合成装置において、楽音データを合成
するためにテーブル部91から駆動データが合成回路１
（メモリ11,12、データ加工部95,98、加算器92,93とか
らなる巡回型の回路）に入力される。この駆動データの
列を駆動データ列１［D0,D1…ＤK,ＤK+1,ＤK+2…ＤM-
1］とすると、加算器92を介して合成回路１に駆動デー
タ列１［D0,D1…ＤK,ＤK+1,ＤK+2…ＤM-1］が入力され
メモリ11に一時記憶され、同じく加算器93を介して合成
回路１に駆動データ列１［D0,D1…ＤK,ＤK+1,ＤK+2…Ｄ
M-1］が入力され、メモリ12に一時記憶される。ここ
で、加算器93を介して合成回路１に入力された駆動デー
タ列１［D0,D1…ＤK,ＤK+1,ＤK+2…ＤM-1］はメモリ12
の2n段分遅延され、さらにデータ加工部98において反
転，高域遮断された後にメモリ11に一時記憶される。こ
の動作はテーブル部91から加算器92に対して、まず駆動
データ列１［D0,D1…ＤK,ＤK+1,ＤK+2…ＤM-1］を入力
し、続いてメモリ12の2n段分の遅延に相当する時間分お
くらせて駆動データ列１［D0,D1…ＤK,ＤK+1,ＤK+2…Ｄ
M-1］を反転させ、更に高域を遮断したデータ列を入力
したことと同じ動作であると言える。この動作を近似的
に実現したのが第５図に示す楽音合成装置のテーブル部
51および加算部52である。つまり、前述の説明からメモ
リ53に対して加算部から駆動データ列１［D0,D1…ＤK,
ＤK+1,ＤK+2…ＤM-1］と、駆動位置データＫに相当する
遅延時間遅れて駆動データ列２［−D0,−D1,−D2…−Ｄ
K…−ＤM-1］がメモリ53に入力されることがわかった。
ここで駆動データ列２［−D0,−D1,−D2…−ＤK…−ＤM
-1］は駆動データ列１［D0,D1…ＤK,ＤK+1,ＤK+2…ＤM-
1］を反転させたものであるので、データ加工部98によ
る高域遮断の処理を無視すれば、第１図に示す楽音合成
装置と第５図に示す楽音合成装置は等価な動作をするこ
とがわかる。ただし、駆動位置パラメータＫはメモリ12
の個数2nと同じ値をとるものとする。したがって、第５
図に示す楽音合成装置も第10図に示す駆動入力点（Ｂ
点）の位置を変えることによる音色変化を実現すること
ができる。

さて、第６図に示す比較器66に入力される駆動位置デ
ータＫは整数であるので、第10図に示す駆動入力点（Ｂ
点）をあらいステップで動かすことに相当する音色変化
しか得られない。この新たな問題を解決するのが第８図
に示す回路である。この回路はテーブル部51の回路であ
り、第６図に対して、直線補間部81と加算器82が付加す
ることによって、テーブル101から読み出される複数の
駆動データ間での直線補間機能が備わっている。以下に
直線補間の動作について説明する。まず駆動位置データ
は整数部Kiと小数部KmとからなりKiは第６図の回路と同
様比較器66に入力される。Kmは直線補間部81に入力さ
れ、ここで直線補間処理が行われる。カウンタ65でアド
レスされテーブル101から読み出された駆動データ列
（駆動データ列２の反転前のもの）［D0,D1…ＤK,ＤK+
1,ＤK+2…ＤM-1］は、カウンタ62でアドレスされテーブ
ル101から読み出された駆動データ列１［D0,D1…ＤK,Ｄ
K+1,ＤK+2…ＤM-1］に対して駆動位置データＫ分遅延す
ることが前述の説明でわかった（但しＫは整数であると
いう条件があった）。ここではＫは整数部Kiと小数部Km
とからなるので、明らかに遅延分はKiになる。そこで、
Km分の遅延を直線補間部81で実現しようとするのが第８
図のテーブル部51の特徴である。この直線補間はテーブ
ル101から読み出された任意のアドレスＮの駆動データ
をＤNとし、このアドレスＮに値１加えたアドレス（Ｎ
＋１）の駆動データをＤN+1とする。前記アドレスの加
算は加算器82（第８図）で行われる。さて、テーブル10
1から読み出されたＤNとＤN+1は直線補間部81（第９
図）の送出され、第４式に示す直線補間演算が実行され
る。

ＤN′＝ＤN＋（ＤN+1−ＤN）×Km （４）ＤN+1−ＤNを減算器85で実行し、そのあと乗算器86で
Kmがかけられ、加算器84にてＤNが加算されて直線補間
された駆動データ値ＤN′が得られる。ところでこの直
線補間演算はカウンタ65でアドレスされた駆動データ列
（駆動データ列２の反転前のもの）に対してのみ行われ
るものであり、カウンタ62でアドレスされた駆動データ
列１に対しては直線補間を禁止する必要がある。そのた
めには駆動データ列１が直線補間部81に入力されるフェ
ーズにおいてはKmを値０にすればよい。この処理を行う
ものがANDゲート87であり、リセットフラグの入力によ
りKmが値０にマスクされる。

以上の動作説明により第10図に示す駆動入力点（Ｂ
点）を細かいステップで動かすことに相当する音色変化
を実現することができる。なお本実施例においては駆動
データ列２の方を直線補間したが、駆動データ列１の方
の直線補間によっても同様の効果が得られる。また、直
線補間以外の補間によっても同様の効果が得られる。

以上のように本実施例によれば、第１図に示すように
従来の楽音合成装置で使用されていたメモリ94,96を第
１のメモリ11にまとめ、メモリ97,99を第２のメモリ12
にまとめることによって簡単な構成となる。また、第２
図に示すように更にメモリ11,12をメモリ22にまとめ時
分割でメモリ22をアクセスすることによって、回路規模
を縮小することができる。

また、第５図の楽音合成装置において、テーブル101
に格納された駆動データを駆動データ列１［D0,D1…Ｄ
K,ＤK+1,ＤK+2…ＤM-1］と駆動データ列２［−D0,−D1,
−D2…−ＤK…−ＤM-1］にわけてメモリ53に入力すると
ともに、駆動データ列１に対して駆動データ列２を遅延
させ、この遅延量を駆動位置データＫにより制御するこ
とによって、簡単な回路構成で第10図に示す駆動入力点
（Ｂ点）の位置を変えることによる音色変化を実現する
ことができる。

さらに、第８図に示すテーブル部51の直線補間部81に
より第10図に示す駆動入力点（Ｂ点）を細かいステップ
で動かすことに相当する音色変化を実現することができ
る。

発明の効果以上のように本発明によれば、回路中に散在するメモ
リをまとめ、簡単な構成となり、また時分割でメモリア
クセスする、あるいは予め格納された駆動データ列を駆
動データ列１と駆動データ列２の２回にわけて読み出す
テーブル部と、駆動データ列１と駆動データ列２を加算
したものを入力する加算部を設けることによって、簡単
な回路構成で実際の弦楽器の弦の駆動位置を変えること
による音色変化と同様の音色変化を実現することができ
る。さらに、駆動データ列２の各サンプル間を直線補間
することによって弦楽器の弦の駆動位置を微妙に変化さ
せて音色変化させることに相当する音色変化を実現する
ことができ、楽器そのもので演奏される微妙な音色変化
を確実に電気的に実現できるので、その効果は大なるも
のがある。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図，第５図は本発明の楽音合成装置のブロ
ック図、第３図はアドレス発生部23の回路図、第４図は
メモリ22の回路図、第６図はテーブル部51の回路図、第
７図は加算部52の回路図、第８図はテーブル部51の回路
図、第９図は直線補間部81の回路図、第10図は弦楽器の
発音メカニズムを表わす模式図、第11図は従来の楽音合
成装置のブロック図、第12図はテーブル部91の回路図、
第13図は語長指示部203の回路図、第14図はアドレス発
生部201,202の回路図、第15図はデータ加工部95,98の回
路図である。 21,82,84,135……加算器、 64,67,104……RSフリップフロップ、 69,87……ANDゲート、75……XORゲート、85,112……減
算器、86,111,133,134……乗算器、92……第１の加算
器、 93……第２の加算器、123……ORゲート、 131……反転器、132……遅延器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者畠中正彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者関瑞穂大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鍵盤の押鍵等の発音指示に従い、データを
送出するテーブル部と、データの遅延処理を行う記憶部とローパスフィルタ部と
を閉ループ状に接続したデータ巡回路を有し、このデー
タ巡回路を介してデータを巡回させることにより巡回中
のデータを所望の楽音データとして取り出すようにした
ループ部と、前記記憶部の読み出しおよび書き込みのアドレスを指定
するアドレス発生部と、前記鍵盤の押鍵等により指定された音高データに基づき
データの遅延時間に相当する前記記憶部の語長を決定す
る語長データを前記アドレス発生部に送出する語長指示
部とを備え、前記テーブル部が、前記駆動データと、前記駆動データ
を音色を決定するパラメータに対応した時間分遅延させ
たデータとの差分値を、前記ループ部に入力することを
特徴とする楽音合成装置。
【請求項２】テーブル部が、少なくとも駆動データ１系
列の各データ間の補間を行うことを特徴とする請求項１
記載の楽音合成装置。
【請求項３】テーブル部が直線補間を行うことを特徴と
する請求項１記載の楽音合成装置。