JPH0122632B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は波形メモリ読出し方式の楽音発生装
置に関し、詳しくは楽音の発音開始から終了に至
るまでの全波形もしくはその一部の波形を記憶し
た波形メモリを読み出して楽音を発生する楽音発
生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、楽音の発音開始から終了に至るまでの全
波形もしくはその一部の複数周期波形を波形メモ
リに記憶させておき、この波形メモリを読み出す
ことにより、自然楽器に極めて近似した高品質の
楽音を発生し得るようにした楽音発生装置がある
（特開昭52−121313号）。

ところが、この楽音発生装置は、波形メモリに
記憶した全波形もしくは一部波形を読み出してそ
のまま直接楽音信号として発生するものであるた
め、発生される楽音の音色変化が一様で音楽的に
おもしろ味が無いという欠点がある。そこで、発
生すべき楽音の音高や音域に応じて音色を変える
キースケーリング制御や演奏用鍵の操作状態（操
作速度、操作強さ）に応じて音色を変えるタツチ
レスポンス制御、さらには各種操作子の操作状態
に応じて音色を変える操作子制御を行おうとする
と、これらの制御内容別に複数の波形メモリを設
け、このうち１つを選択して読み出さなければな
らず、構成が複雑化すると同時に、波形メモリの
容量が膨大なものになつてしまう欠点が生じてい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、キースケーリング制御などの音色
変化制御を行おうとする場合に構成が複雑化する
という問題点と、波形メモリの容量が膨大になる
という問題点を解決しようとするものであり、簡
単で小容量の波形メモリの構成でキースケーリン
グ制御などの音色変化を付与することができる楽
音発生装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

この発明は、波形メモリから読み出される波形
情報を変更して異なる音色の波形情報を形成する
波形変更手段と、この波形変更手段から出力され
る波形情報と波形メモリから読み出される波形情
報とを合成する合成手段と、キースケーリング回
路やタツチレスポンス回路などの音色調整手段か
ら出力される音色調整情報に基づき上記合成手段
における２つの波形情報の合成比率を制御する合
成比制御手段とを設け、上記合成手段の出力を音
色変化の付与された楽音信号として出力するよう
にしたものである。

〔実施例〕

第１図は、この発明を適用した電子楽器の一実
施例を示す全体ブロツク図であり、この実施例の
電子楽器には複数の時分割発音チヤンネルが設け
られ、この時分割発音チヤンネルに対し鍵盤での
１ないし複数の各押圧鍵を割り当てることによつ
て同時に複数の押圧鍵に対応した楽音が発音でき
るようになつている。第１図において、１は発生
すべき楽音の音高指定を行う複数の演奏用鍵を備
えた鍵盤、２は鍵盤１における押圧鍵を検出し、
各押圧鍵に対応したキーコードKCを複数の時分
割発音チヤンネル（以下、単に発音チヤンネルと
いう）のいずれかにそれぞれ割り当て、この割当
てチヤンネルに同期したタイミングで時分割出力
するキーアサイナである。この場合、キーアサイ
ナ２は押圧鍵に対応したキーコードKCを割り当
てると同時に、当該押圧鍵が離されるまでの間論
理“１”を継続するキーオン信号KONを割当て
チヤンネルに同期して出力すると共に、新たな押
圧鍵のキーコードKCをいずれかの発音チヤンネ
ルに割り当てた場合にはこのことを示す短いパル
ス幅のキーオンパルスKONP（“１”信号）を当
該割当てチヤンネルに同期したタイミングで出力
する。

３はキーアサイナ２から出力されるキーコード
KCに基づき押圧鍵の音高に対応した周波数のノ
ートクロツク信号NCKを各発音チヤンネル別に
時分割で出力するノートクロツク発生器、４は前
記ノートクロツク信号NCKを選択的に通過させ
るゲート、５はゲート４を介して入力されるノー
トクロツク信号NCKを各発音チヤンネルごとに
それぞれカウントして後述するトーンジエネレー
タ１０内の波形メモリのアドレス信号ADを形成
するアドレスカウンタである。このアドレスカウ
ンタ５は複数の発音チヤンネルにそれぞれ対応し
た複数のカウントチヤンネルを有しており、各発
音チヤンネルに対応したタイミングでノートクロ
ツク発生器３から入力されるノートクロツク信号
NCKをそれぞれ対応するカウントチヤンネルで
カウントし、各カウントチヤンネルのカウント値
を波形メモリのアドレス信号ADとして時分割出
力する。

この場合、各カウントチヤンネルはそれぞれ対
応する発音チヤンネルに新たな押圧鍵が割り当て
られた時、キーアサイナ２から出力されるキーオ
ンパルスKONPによつて以前のカウント値がリ
セツトされ、このリセツト値から新たなカウント
動作を開始する。

６はアドレスカウンタ５から出力される各発音
チヤンネルのアドレス信号ADが波形メモリの最
終アドレス値に達した否かを検出するエンドアド
レス検出回路であり、アドレス信号ADが波形メ
モリの最終アドレス値に達した場合にはこのアド
レス信号ADの発音チヤンネルの時分割タイミン
グでゲート４に対してインヒビツト信号をインバ
ータ８を介して供給し、アドレスカウンタ５にお
ける最終アドレス値に達したカウントチヤンネル
のカウント動作を停止させる。

９はピアノやバイオリンなどの所望の音色を選
択する音色選択回路であり、選択音色を表わす音
色選択情報TCを出力する。

１０は、楽音の発音開始から終了に至るまでの
全波形に関する波形情報を音色選択回路９で選択
可能な各音色ごとに記憶した波形メモリを備え、
この波形メモリの波形情報をアドレスカウンタ５
から与えられるアドレス信号ADによつて読み出
すことにより、押圧鍵の音高に対応した楽音信号
Ｇを発生するトーンジエネレータであり、前述し
たように同時発音数に対応した複数の発音チヤン
ネルを有している。この発音チヤンネルは、波形
メモリを含む回路を時分割的に使用することによ
つて構成されている。

１１は鍵盤１における鍵の操作速度あるいは操
作強さを検出し、このことを表わすタツチ情報
TSを出力するタツチ検出回路、１２はタツチ検
出回路１１から出力されるタツチ情報TSと音色
選択回路９から出力される音色選択情報TCに基
づき、選択音色に適合した特性のタツチデータ
TDをタツチ情報TSに従つて出力するタツチデ
ータ発生回路であり、ここでは３系列のタツチデ
ータTD₁〜TD₃を出力する。

１３はキーアサイナ２から出力されるキーオン
信号KONによつて動作を開始し、各発音チヤン
ネルで形成される楽音信号Ｇの音色や振幅をその
立上りから立下りまでの間時間変化させるための
エンベロープ信号ENVを発生するエンベロープ
信号発生回路であり、ここから発生されるエンベ
ロープ信号ENVは音色選択情報TCで示される選
択音色毎に波形形状が異なり、しかも１つの選択
音色につき３系列のエンベロープ信号ENV₁〜
ENV₃として出力される。

１４はキーアサイナ２から出力されるキーコー
ドKCと音色選択回路９から出力される音色選択
情報TCに基づき、各発音チヤンネルで形成され
る楽音信号Ｇの音色や振幅を押圧鍵の音域と選択
音色に応じて制御するためのキースケーリング情
報KSを出力するキースケーリング制御回路であ
り、ここでも前記の回路１２および１３と同様に
３系列のキースケーリング情報KS₁〜KS₃が出力
される。

１５は楽音の明るさなどの音色および音量など
を制御するための複数の操作子を備え、これら操
作子の操作状態に応じた操作子情報OPDを出力
する操作子回路であり、ここでも３系列の操作子
情報OPD₁〜OPD₃が出力される。

１６はトーンジエネレータ１０で形成された各
発音チヤンネルのデイジタル楽音信号Ｇをアナロ
グの楽音信号に変換し、サウンドシステム１７か
ら楽音として発音させるDA変換器である。

なお、タツチデータ発生回路１２、エンベロー
プ信号発生回路１３およびキースケーリング制御
回路１４は、各発音チヤンネル別に楽音信号Ｇの
音色や振幅を制御するため、３系列のタツチデー
タTD₁〜TD₃、キースケーリング情報KS₁〜KS₃
およびエンベロープ信号ENV₁〜ENV₃を各発音
チヤンネルに対応した時分割タイミングに同期し
て出力する。ここで、タツチデータ発生回路１２
が出力するタツチデータTD₁〜TD₃、エンベロー
プ信号発生回路１３が出力するエンベロープ信号
ENV₁〜EENV₃およびキースケーリング制御回
路１４が出力するキースケーリング情報KS₁〜
KS₃の一例をそれぞれ第３図ａ，ｂ，ｃに示す。
なお、この場合各回路１２〜１４のデータ出力特
性は音色選択情報TCが示す音色に応じて異なる。

第２図は、トーンジエネレータ１０の詳細な構
成の一例を示すブロツク図であり、楽音の発音開
始から終了に至るまでの全波形に関する波形情報
を音色選択回路９で選択可能な各音色ごとに記憶
した波形メモリ１００と、この波形メモリ１００
から音色選択情報TCおよびアドレス信号ADに
従つて読み出される波形情報WV₀を変更して他
の音色の波形情報WV₁に変更する音色回路１０
１を備えている。また、波形メモリ１００から読
み出される波形情報WV₀と音色回路１０１から
出力される波形情報WV₁とをそれぞれ重み付け
した後合成する乗算器１０２，１０３および加算
器１０４を備えると共に、加算器１０４から出力
される合成波形情報WV₂を重み付けして楽音信
号として出力する乗算器１０５を備えている。さ
らに、前述した３系列のタツチデータTD₁〜
TD₃、エンベロープ信号ENV₁〜ENV₃、キース
ケーリング情報KS₁〜KS₃および操作子情報
OPD₁〜OPD₃のうち同じ系列の信号の組合せ
〔TD₁，ENV₁，KS₁，OPD₁〕〜〔TD₃，ENV₃，
KS₃，OPD₃〕に基づき、乗算器１０２における
波形情報WV₀を重み付けするための係数E₁、乗
算器１０３における波形情報WV₁を重み付けす
るための係数E₂、乗算器１０５における合成波
形情報WV₂を重み付けするための係数E₃をそれ
ぞれ発生する３個の係数発生回路１０６〜１０８
を備えている。

この場合、係数発生回路１０６〜１０８は演算
回路またはメモリまたはそれらの組合せ等により
構成され、一方音色回路１０１は所望のフイルタ
特性のデイジタルフイルタ等で構成される。ま
た、これらトーンジエネレータ１０を構成する各
部分は全て時分割で動作し、各発音チヤンネルに
割当てられた楽音信号を時分割的に形成する。

以上のような構成のトーンジエネレータ１０の
動作を説明する。なお、以下では説明を簡単にす
るために１つの発音チヤンネルについて説明す
る。

波形メモリ１００からは音色選択情報TCが表
わす音色に対応した波形情報がアドレス信号AD
に従つて押圧鍵の音高に対応した速度で順次読み
出され、この読み出された波形情報WV₀は乗算
器１０２に供給されて係数E₁と乗算されること
により重み付けされる。また、この波形情報
WV₀は音色回路１０１に入力される。音色回路
１０１は波形情報WV₀の波形形状（音色）を変
更して波形情報WV₁として出力する。この音色
回路１０１から出力される波形情報WV₁は乗算
器１０３に入力され、ここで係数E₂が乗算され
ることによつて重み付けされる。

このようにして重み付けされた波形情報E₁・
WVおよびE₂・WV₁は加算器１０４で加算され
ることによつて合成され、さらに乗算器１０５に
入力され、ここで係数E₃が乗算されることによ
つてさらに重み付けされる。

ここで、たとえば、音色回路１０１のフイルタ
特性をハイパスフイルタ特性とし、またキースケ
ーリング制御回路１４が第３図ｃに示したような
キースケーリング情報KS₁〜KS₃を出力するもの
とし、さらに係数発生回路１０６〜１０８から出
力される係数E₁〜E₃とキースケーリング情報KS₁
〜KS₃との関係を第４図のグラフに示すように設
定した場合、加算器１０４で合成される２つの波
形情報E₁・WV₀，E₂・WV₁の重みは情報E₂・
WV₁の方が高音域になるにつれて大きくなり、
高音域の楽音ほど高次倍音成分が漸次強調される
ものとなる。また、合成後の楽音の振幅は係数
E₃が高音域になるにつれて小さくなるため、こ
れに比例して高音域の楽音ほど振幅が漸次小さく
なる。

また、同様にして、タツチデータTD₁〜TD₃と
係数E₁〜E₃との関係を第５図のグラフに示すよ
うに設定した場合、鍵の操作速度または操作強さ
が増加するほど音色回路１０１から出力される波
形情報WV₁の重み付けが波形メモリ１００から
出力される波形情報WV₀に比べて大きくなり、
鍵タツチが大きいほど高次倍音成分が強調される
と同時に、振幅も大きくなる楽音が得られる。

さらに、エンベロープ信号ENV₁，ENV₂と係
数E₁，E₂との関係を第６図のグラフに示すよう
に設定した場合、楽音の立上り部分では高次倍音
成分が強調され、立下り部分では高次倍音成分が
抑制された楽音が得られる。

操作子回路１５から出力される操作子情報
OPD₁〜OPD₃についても同様に係数E₁〜E₃との
関係を適宜設定することにより、操作子の操作状
態に応じて楽音の立上りから立下りまでの音や音
量を可変することができる。

また、第１図に破線で示すように、エンベロー
プ信号発生回路１３に対しキーコードKC、タツ
チ情報TS、操作子情報OPD₁〜OPD₃を入力し、
第３図ｂに示した各エンベロープ信号EV₁〜EV₃
の立上り時間が立下り（減衰）時間や各部のレベ
ルを押圧鍵の音域、操作速度または操作強さおよ
び操作子回路１５における操作子の操作状態に応
じて適宜変えることにより、さらに複雑に変化す
る音色の楽音が得られる。

なお、上述した実施例では、波形メモリ１００
から出力される波形情報WV₀を主音源、音色回
路１０１から出力される波形情報WV₁を従音源
として考えているが、これらの関係は全く逆にし
ても同様な効果が得られる。また、２つの波形情
報WV₀，WV₁の合成比率および合成後の振幅レ
ベルを係数E₁〜E₃によつて制御しているが、音
色回路１０１のフイルタ特性も同様にして制御す
ることにより、楽音の音色をさらに複雑に可変制
御することができる。

第７図はトーンジエネレータ１０の他の実施例
を示すブロツク図であり、この実施例のトーンジ
エネレータ１０′は単音電子楽器に使用されるも
ので単音構成（発音チヤンネルが１つだけ）とな
つている。このトーンジエネレータ１０′は、第
２図のトーンジエネレータ１０における音色回路
１０１をシフトレジスタ１０１０、セレクタ１０
１１、デコーダ１０１２により構成し、シフトレ
ジスタ１０１０の各ステージに波形メモリ１００
から読み出された波形情報WV₀をノートクロツ
ク信号NCKに従つてサンプル点単位（メモリア
ドレス単位）で順次転送し、そして各ステージか
ら遅延されたサンプル点単位の波形情報WV₀を
取り出してセレクタ１０１１に入力するととも
に、最終ステージから取り出されたnt時間（ｎ＝
ステージ数、ｔ＝サンプル点時間間隔）前の波形
情報WV₀の振幅レベルをデコーダ１０１２によ
つてデコードし、nt時間前の波形情報WV₀の振
幅レベルに応じてシフトレジスタ１０１０の各ス
テージ出力をセレクタ１０１１で選択し、この選
択出力を波形情報VW₁として乗算器１０３に入
力するようにしたものである。

この構成によれば、セレクタ１０１１から出力
される波形情報WV₁は、アドレス信号ADが指定
するサンプル点とは異なるサンプル点に関するも
のであり、しかも出力される波形情報WV₁のサ
ンプル点は不規則に変化するため、セレクタ１０
１１からは結果的に波形メモリ１００の出力に対
応してアドレス信号ADを変調するフイードバツ
ク周波数変調方式により得られる波形と等価な波
形を表わす波形情報WV₁が得られる。

なお、この場合、デコーダ１０１２にシフトレ
ジスタ１０１０の最終ステージ出力を入力する代
わりにセレクタ１０１１の出力を入力するように
してもよく、さらにセレクタ１０１１をデコーダ
１０１２の出力で制御する代わりに第７図に破線
で示すように所望のアドレス信号AD′（アドレス
信号ADと同じでもよい）により読み出しが行わ
れる変調波形メモリ１０１３の出力によつて制御
するようにしてもよく、いずれの場合もセレクタ
１０１１からは複雑に変調された波形を表わす波
形情報WV₁が出力されることになる。また、第
７図に破線で示すようにシフトレジスタ１０１０
の入力側にデイジタルフイルタ１０１４を介在さ
せ、このフイルタ１０１４のフイルタ特性を係数
E₃によつて制御することにより、所定の周波数
帯域で周波数変調効果を付与したのと等価な波形
を表わす波形情報WV₁が得られる。

以上の実施例によれば、多様な音色変化を実現
するにつき、波形メモリから読み出した波形情報
とこの波形情報を変更した波形情報とをキースケ
ーリング制御回路などからの音色調整情報によつ
て適宜の比率で合成して出力するように構成した
ので、波形メモリは１個だけで済み、しかも合成
比率を制御するだけでよいので構成が非常に簡単
になるという利点がある。

なお、以上説明した実施例では、波形メモリが
楽音の立上り（発音開始）から立下り（発音終
了）までの全波形を記憶しているものとして説明
したが、波形メモリには楽音の立上り部分の全波
形とその後の一部波形についてのみ記憶させるよ
うにしてもよい。また、波形メモリには記憶すべ
き波形の各サンプル点における波形情報を全て記
憶させるのではなく、飛び飛びのサンプル点の波
形情報だけを記憶させ、中間のサンプル点の波形
情報は補間演算によつて算出するようにしてもよ
い。さらに、楽音の立上がりから立下りまでを複
数フレームに分割し、各フレーム毎に代表的な１
周期または２周期分の波形の波形情報のみを記憶
させ、この波形情報を順次切換えながら繰り返し
読み出すようにしてもよく、さらに必要に応じて
この波形切換え時に前の波形と次の新たな波形と
を補間演算して滑らかに変化する波形情報を形成
るようにしてもよい。また特開昭58−142396号公
報に開示されているように、波形メモリに複数周
期分の楽音波形の波形情報だけを記憶させ、この
波形情報を繰返し読み出すようにしてもよい。こ
のようにすれば、波形メモリの容量をさらに小さ
くすることができる。また、この場合の波形情報
の符号化方式としては、通常のパルスコード符号
化方式（PCM方式）に限らず、差分PCM方式、
デルタ変調方式（DM方式）、適応型PCM方式
（ADPCM方式）、適応型デルタ変調方式（ADM
方式）のいずれでもよい。

一方、実施例において、係数発生回路はキース
ケーリング情報、エンベロープ信号、タツチデー
タ、操作子情報の全てに応答するものとしたが、
このうち一部についてのみ応答するものでもよ
い。逆に、これらのキースケーリング情報などに
加えてさらに音色選択情報に対しても応答するも
のでもよい。

また、実施例では、波形メモリの出力と音色回
路の出力との両方を重み付けしているが、一方は
固定とし、他方のみを重み付けするものでもよ
い。

さらに、実施例では、波形メモリの波形情報を
読み出すためのアドレス信号は、ノートクロツク
信号をカウントして形成するようにしたが、押圧
鍵の音高に対応した周波数情報を累算あるいは加
減算することによつて形成するものでもよい。

さらに、実施例では、楽音の立上りから立下り
までの全期間に亘つてこの発明を適用して楽音を
発生するようにしたが、楽音の立上りから立下り
までの全期間のうち一部期間（例えばアタツク部
のみあるいはアタツク部以降の接続部のみ）をこ
の発明を適用して楽音を発生するようにしてもよ
い。

さらに、この発明は、複音電子楽器に限らず、
単音電子楽器の楽音発生にも使用することがで
き、さらにまた音階音に対応した楽音の発生に限
らず、リズム音の発生にも使用できるものであ
る。

〔発明の効果〕 以上説明したようにこの発明は、波形メモリか
ら読み出した波形情報とこの波形情報を変更した
波形情報とをキースケーリング制御などの音色調
整情報に対応した比率で合成して楽音信号を発生
するようにしたので、波形メモリに記憶する高品
質な波形が一種類であつても、この記憶波形にも
とづきそれと同様に高品質な波形を多様な音色変
化（鍵タツチ又は押圧鍵の音高又はその他音色変
化因子に応じた音色変化）で実現することができ
るようになり、そのような高品質の音色変化が比
較的小規模かつ低コストな構成で実現できるよう
になる、という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の楽音発生装置を用いた電子
楽器の一実施例を示す全体ブロツク図、第２図は
第１図におけるトーンジエネレータの詳細構成の
一例を示すブロツク図、第３図は第１図の実施例
におけるタツチデータ、エンベロープ信号、キー
スケーリング情報の設定例を示すグラフ、第４図
〜第６図は第１図の実施例における係数の設定例
を示すグラフ、第７図はトーンジエネレータの他
の実施例を示すブロツク図である。 １……鍵盤、１０……トーンジエネレータ、１
２……タツチデータ発生回路、１３……エンベロ
ープ信号発生回路、１４……キースケーリング制
御回路、１５……操作子回路、１００……波形メ
モリ、１０１……音色回路、１０２，１０３，１
０５……乗算器、１０４……加算器、１０６〜１
０８……係数発生回路、１０１０……シフトレジ
スタ、１０１１……セレクタ、１０１２……デコ
ーダ、１０１３……変調波形メモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発生すべき楽音の音高を指定する音高指定手
   段と、楽音の発音開始から発音終了に至る一部ま
   たは全部の楽音波形に関する波形情報を記憶し、
   上記音高指定手段で指定された音高に応じて該波
   形情報の読み出しが行われる波形記憶手段と、こ
   の波形記憶手段から読み出される波形情報を変更
   して異なる音色の波形情報を形成する波形変更手
   段と、発生すべき楽音を所望の音色に調整する音
   色調整情報を発生する音色調整手段と、上記波形
   記憶手段から読み出される波形情報と上記波形変
   更手段から出力される波形情報とを合成して楽音
   信号として出力する合成手段と、上記音色調整情
   報に基づき上記合成手段における２つの波形情報
   の合成比率を制御する合成比率制御手段とを備え
   て成る楽音発生装置。 ２ 前記音色調整手段は、発生すべき楽音の音高
   または音域に応じて異なる値の音色調整情報を出
   力するキースケーリング制御回路であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の楽音発生装
   置。 ３ 前記音高指定手段は、複数の鍵を具えた鍵盤
   であり、前記音色調整手段は、上記鍵盤の鍵操作
   状態に応じて異なる値の音色調整情報を出力する
   タツチデータ発生回路であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の楽音発生装置。 ４ 前記音色調整手段は、音色調整用操作子の操
   作状態に応じて異なる値の音色調整情報を出力す
   る操作子回路であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の楽音発生装置。 ５ 前記音色調整手段は、音色選択操作子の音色
   選択内容に応じて異なる値の音色調整情報を出力
   する音色選択回路であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の楽音発生装置。 ６ 前記音色調整手段は、楽音の立上りから立下
   りまでの間で時間変化するエンベロープ信号を音
   色調整情報として出力するエンベロープ信号発生
   回路であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の楽音発生装置。 ７ 前記波形変更手段は、前記波形記憶手段から
   読み出された波形情報を入力するデイジタルフイ
   ルタであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の楽音発生装置。 ８ 前記合成比制御手段は、前記音色調整情報の
   内容に対応して前記合成手段における２つの波形
   情報の合成比率を定める係数を発生する係数発生
   回路であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の楽音発生装置。