JPH0128399B2 - - Google Patents

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JPH0128399B2
JPH0128399B2 JP54110765A JP11076579A JPH0128399B2 JP H0128399 B2 JPH0128399 B2 JP H0128399B2 JP 54110765 A JP54110765 A JP 54110765A JP 11076579 A JP11076579 A JP 11076579A JP H0128399 B2 JPH0128399 B2 JP H0128399B2
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JP
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carrier wave
wave
waveform
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JP54110765A
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JPS5635193A (en
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Tatsunori Kondo
Kyomi Takauji
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Kawai Musical Instruments Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Kawai Musical Instruments Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は搬送波を高調波成分を含む任意の波形
とし、その周波数変調波形を波形関数表より読出
し楽音を合成する電子楽器に関するものである。
従来、搬送波を周波数変調により楽音を合成す
る方式は変調側波帯が搬送波の高調波倍音または
非高調波倍音を形成し、楽音の基本周波数が搬送
波周波数と一致する場合には周波数変調搬送波の
側波帯が楽音の倍音を形成する性質を利用してい
る。この方式は従来のサイン合成による加算方式
等に比べて少ないパラメータにより簡単に波形の
倍音構成ができ、またこれらを簡単に変えること
ができるという利点がある。周波数変調を利用し
た楽音合成方式は特公昭49―31894号またはJ.
Aud.Eng.Soc.Vol.21,No.7 1973年9月526〜
534頁に発表された論文:ジエー・エム・チヨウ
ニングの「周波数変調による複雑なオーデイオス
ペクトラムの合成」に記述されている。また、特
開昭50―126406号にはこの周波数変調理論を実行
に移すためのデジタルシステムが開示されてお
り、さらに、特願昭53―164504号にもこれを実行
するためのシステムが提案されている。
これらの周波数変調による楽音合成方式におけ
るスペクトルパターンはベツセル関数に依存した
ものであり、高次のスペクトル成分が急峻に減少
する等の特徴があり、他の楽音合成方式たとえば
フイルタによる減算方式、あるいはサイン合成に
よる加算方式に比べ、リード系は良いが、他のス
トリング系その他の自然楽器音の合成は満足でき
るものが得られないという欠点があつた。本発明
者らは検討の結果、この欠点は一つには前記周波
数変調波の楽音合成方式では搬送波として基本波
(正弦波)のみを用いていることに起因するもの
で、これに高調波成分を包含させることによりさ
らに多様の自然楽器音またはこれらにより類似し
た楽音が得られることが分つた。
本発明の目的は搬送波を周波数変調により楽音
を合成する方式を用いて多様の自然楽器音を合成
する電子楽器を提供することである。
前記目的を達成するため、周波数変調により楽
音を合成する電子楽器において、 発生される楽音の音色を選択する手段により選
択された音色制御データを発生する音色制御手段
と、 変調波として任意な波形を記憶する第1の記憶
手段と、 搬送波として高調波を含む任意な波形を記憶す
る第2の記憶手段と、 搬送波の角速度を決定する手段と、 前記音色制御手段からの第1の音色制御データ
に基づき、時間的に変化する変調指数を発生する
変調指数発生手段と、 前記音色制御手段から出力される第2の音色制
御データに対応し、前記第1の記憶手段から変調
波信号を読出す第1の読出手段と、 該第1の読出手段によつて読出された変調波信
号および前記変調指数発生手段からの変調指数と
前記搬送波の角速度を決定する手段からの信号と
により前記第2の記憶手段から搬送波信号を読出
す第2の読出手段と、 を具えることを特徴とするものである。
以下本発明の原理と実施例につき詳述する。
周波数変調波形の一般式は次式(1)であらわせ
る。
(t)=A(t)sin(ωc +I(t)sinωnt) (1) ここで A(t):搬送波の振幅 ωc:搬送波の角速度 I(t):変調指数 ωn:変調波の角速度 式(1)はベツセル関数を用いて次式(2)であらわさ
れる。
(t)=A(t){Jo(I(t))sinωct+J1
I(t))〔sin(ωc+ωn)t−sin (ωc−ωn)t〕+J2(I(t))〔sin(ωc
+2ωn)t+sin(ωc−2ωn)t〕 〓 +Jk(I(t))〔sin(ωc+Kωn)t+(−
1)Ksin(ωc−Kωn)t〕}……(2) ここでJKは第1種ベツセル関数である。
本発明では式(1)における搬送波を正弦波に限ら
ず高調波成分を含んだ任意の波形を用いることに
よつて、式(2)に展開されるパターンに限定される
ことなく所望の自然楽器に近い楽音を合成するこ
とができる。
たとえば、搬送波にのこぎり波を使用した場合
搬送波は式(3)で与えられる。
(θ)=Aθ/π |θ|<π (3) (θ)を|θ|<πの周期関数としてフーリ
エ級数展開すると、 9(θ)=2A/πn=1 (−1)n-1/nsinnθ (4) となる。
式(4)に搬送波の周期に比例した変調波によつて
周波数変調をかけると、 θ=ωct+I(t)sinωntとして S(t)=(θ)=2A/π 〓 〓n=1 (−1)n-1/nsinn(ωct+I(t)sinωnt)(
5) 式(5)をベツセル関数であらわすと、 S(t)=2A/π 〓 〓n=1 (−1)n-1/n{J1(nI(t)sinnωct+J1(nI
(t))〔sin(nωc +ωn)t−sin(nωc−ωn)t〕+J2(nI(t))〔s
in(nωc +2ωn)t+sin(nωc−2ωn)t〕 〓 +JK(nI(t))〔sin(nωc+Kωn)t+(−1)Ksi
n(nωc−Kωn)〕+…}…(6) 式(5),(6)はのこぎり波の各高調波成分に周波数
変調をかけたこととなり、式(2)と比較してより倍
音の豊富な信号ができる。
式(6)の周波数スペクトルを第7図に示す。同図
は式(5)を周波数分析したものであり、搬送波周波
数cのスペクトルの周辺に変調波成分スペクトル
があり、2倍、3倍の搬送波成分の周辺にも変調
波成分スペクトルが分布する。これらのスペクト
ルは変調指数I(t)によつて制御されるため、
変調指数I(t)を時間的に制御することにより、
音色の時間的変化を付加できることは明らかであ
る。前述の例では搬送波ののこぎり波を使用した
例を述べたが、さらにこれに限定されず三角波、
パルス波、サイン合成波等の高調波を含む波形に
対して有効であることは明らかである。
第1図は本発明の実施例の構成を示す説明図で
あり、特願昭53―164504号の提案例に適用したも
のである。ここで搬送波に使用される波形をたと
えば第2図に示すのこぎり波を後述の任意波形関
数表54に記憶させておき、以下に述べる信号によ
つて周波数変調をかけることにより第3図のよう
な信号を得ることができる。
同図において、演奏者によつて、鍵盤スイツチ
10が押下されると、音調検出割当回路(NDA)
20が鍵盤情報を検出し、その鍵盤情報を実行制
御回路40に伝えるとともに、エンベロープ回路
ADSR(アタツク、デイケイ、サステイン、リリ
ース)60に供給し、楽音のエンベロープ振幅A
(t)信号と後述する変調指数I(t)を発生す
る。
NDA20からの鍵盤情報により実行制御回路
40は波形計算を行なうための信号を音源回路5
0内の語カウンタ51に入力する。該語カウンタ
51は32進カウンタで構成され、波形データのワ
ード位置をあらわす。語カウンタ51の2進デー
タ出力としてライン503に搬送波の角速度ωc
のデータが出力する。ライン503は加算器52
と乗算器56に入力する。乗算器56は変調波の
角速度ωnを決定するために用いられる。タブレ
ツトスイツチ501により選択されたタブレツト
の情報が音色制御回路502に伝えられ、音色制
御回路502は音色を決定する変調波の角速度と
変調指数に関連する制御データを出力する。乗算
器56は音色制御回路502からのデータを受け
とり、ライン503からのデータと乗算を行な
い、角速度ωnのデータをメモリアドレスデコー
ダ57へ送る。
メモリアドレスデコーダ57は変調波の波形を
記憶する任意波形関数表58を読み出す。任意波
形関数表58は正弦波のような直交関数に限らず
所望の音響波形のどんな関数にも適用され選択さ
れる。任意波形関数表58はたとえば第4図のよ
うな正弦波を記憶させると、このデータがメモリ
アドレス57によつて読み出され乗算器59へ入
力する。乗算器59のもう一方の入力には乗算器
591の出力を入れ、該乗算器591はADSR6
0からの出力を入力しもう一方の入力には音色制
御回路502のデータを受ける。ADSR60によ
つて発生されるデータはたとえば第5図に示すよ
うに時間的に変化するデータで変調指数In(t)
で表わされる。このデータIn(t)と音色制御回
路502からのデータKと乗算され、I(t)=K
×In(t)が計算される。乗算器591の出力I
(t)と任意波形関数表58の出力のたとえば正
弦波形が乗算器59によつて乗算され、I(t)
sinωntが加算器52に送られる。
加算器52は語カウンタ51の出力ωcと乗算
器59の出力と加算し、周波数変調時の搬送波の
位相角ωct+I(t)sinωntを決める。この加
算器52の出力はメモリアドレスデコーダ53に
入力され、メモリアドレスデコーダ53は搬送波
の変調波形を格納した任意波形関数表54内の基
本波、高調波波形データを読出し、主レジスタ5
5に格納する。主レジスタ55はたとえば32ワー
ドの容量をもつレジスタで、各々計算された波形
振幅データのセツトすなわち主データセツトを記
憶する。以上の順序で実行制御回路40からの信
号によつて語カウンタ51の値が1進する毎に計
算されたデータが主レジスタ55の各ワードに記
憶される。
語カウンタ51の値が32ワードに達すると計算
終了し、実行制御回路40は主レジスタ55を音
源回路50から切離し、音調選択器551で制御
し、音調シフトレジスタ(NSR)80に主デー
タセツトを転送する。NSR80はNSR81と
NSR82を含み各々32ワードの容量を有し、音
調選択器551により主データセツトをNSR8
1かNSR82のいずれに転送するかが選択され
る。NSR80はここではNSR81とNSR82の
2レジスタより成るが、NDA20の割当てチヤ
ンネル数と同数またはその倍数の個数をもたせ
る。NSR81またはNSR82の読出しレートは
音調クロツク発生器70によつて決定される信号
をクロツク選択器31に送り選択される。そのレ
ートで読出されたデジタルデータはD/A変換器
90内のDAC91またはDAC92によつてアナ
ログ電圧に変換される。この場合、ADSR60か
ら発生される第6図の形状のエンベロープ電圧A
(t)がDAC91,92のリフアレンス電圧とし
て与えられNSR81,82の内容と乗算される。
DAC91,92によつてアナログ波形に変換
された楽音データはミキシング回路101によつ
て合成され、増幅器102とスピーカによつて可
聴音として放音される。
以上説明したように、本発明によれば、搬送波
として任意波形に対応する高調波成分を含む波形
を用いるとともに、前記基本式に関連した周波数
変調波および搬送波の周波数変調波形に対応する
波形を波形関数表に格納しておき、これを読出し
て演算合成したものであり、第7図に示すよう
に、搬送波が基本波だけの場合に比べて格段に高
調波成分を豊富に包含し、リード系のみならずス
トリング系、ピアノ等の各種の自然楽器音に近い
楽音を合成することが容易となるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の構成を示す説明図、
第2図〜第6図は実施例の要部の動作波形図、第
7図は本発明の周波数スペクトラムの1例を示し
たものであり、図中、10は鍵盤スイツチ、20
は音調検出割当回路、30は主クロツク、31は
クロツク選択回路、40は実行制御回路、50は
音源回路、501はタブレツトスイツチ、502
は音色制御回路、51は語カウンタ、52は加算
器、53は搬送波用メモリアドレスデコーダ、5
4は搬送波用任意波形関数表、55は主レジス
タ、551は音調選択回路、56,59,591
は乗算器、57は変調波用メモリアドレスデコー
ダ、58は変調波用任意波形関数表、60はエン
ベロープ回路(ADSR)、70は音調クロツク発
生器、80,81,82は音調シフトレジスタ、
90,91,92はデジタル―アナログ変換器、
101はミキシング回路、102は増幅器を示
す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 周波数変調により楽音を合成する電子楽器に
    おいて、 発生される楽音の音色を選択する手段により選
    択された音色制御データを発生する音色制御手段
    502と、 変調波として任意な波形を記憶する第1の記憶
    手段58と、 搬送波として高調波を含む任意な波形を記憶す
    る第2の記憶手段54と、 搬送波の角速度を決定する手段51と、 前記音色制御手段からの第1の音色制御データ
    に基づき、時間的に変化する変調指数を発生する
    変調指数発生手段591,60と、 前記音色制御手段から出力される第2の音色制
    御データに対応し、前記第1の記憶手段から変調
    波信号を読出す第1の読出手段56,57と、 該第1の読出手段によつて読出された変調波信
    号および前記変調指数発生手段からの変調指数と
    前記搬送波の角速度を決定する手段からの信号と
    により前記第2の記憶手段から搬送波信号を読出
    す第2の読出手段52,53,59と、 を具えることを特徴とする電子楽器。
JP11076579A 1979-08-30 1979-08-30 Electronic musical instrument Granted JPS5635193A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS547570A (en) * 1977-06-20 1979-01-20 Hitachi Ltd Method of coating hybrid integrated circuit with resin
JPS5919356B2 (ja) * 1977-10-26 1984-05-04 ヤマハ株式会社 電子楽器
US4175464A (en) * 1978-01-03 1979-11-27 Kawai Musical Instrument Mfg. Co. Ltd. Musical tone generator with time variant overtones
JPS54148520A (en) * 1978-05-15 1979-11-20 Nippon Gakki Seizo Kk Electronic musical instrument

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