JPH0222397B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子楽音シンセサイザに関するもの
であり、更に詳しく云うと、アンサンブル効果を
発生するデジタル楽音発生器に関する。

アンサンブル効果は、１つの楽音が２個以上の
楽器から発生するように聞える場合に達成され
る。１群のバイオリンによつて奏せられる１つの
楽音は、単一のバイオリンによつて奏せられる同
一楽音とは異なるように聞える。このアンサンブ
ル効果は、いくつかの楽器の名目上同一であるが
僅かに異なるピツチの楽音の合成によつて発生さ
れる。アンサンブル効果は、異なる楽器の音質の
違いによつて更に強められる。従つて、楽器シン
セサイザによるアンサンブル効果に関連した楽音
の“暖かさ”（warmth）を再生するためには、
ピツチと音質の僅かに異なる多重楽音をつくり出
すことが望ましい。

電子楽器においてアンサンブル効果を出す楽音
の発生は周知である。例えば米国特許第3347973
号、第3429978号、第3884108号および第3978755
号を参照されたい。これらの特許はそれぞれ真の
楽音周波数からずれている周波数を発生させるこ
とによつてアンサンブル効果を発生する方法を開
示している。このような先行技術特許においては
多重楽音発生器を利用することにより達成されて
いる。“複音シンセサイザにおけるアンサンブル
と高調波発生方式”と係属中の米国特許第
4112803号（特開昭52−82413号）には、音質なら
びにピツチが異なる楽音を発生することができる
デジタル式複音シンセサイザのためのアンサンブ
ルシステムが説明されている。これは、別々のデ
ジタル式楽音発生器を具えることによつて達成さ
れ、数個の楽音発生器により発生される波形を制
御するように計算される多数の主データセツトを
必要とする。

本発明は、多重音（multiple tone）の楽音効
果が単一の主データセツトを利用する１個の楽音
発生器により発生される複音シンセサイザにおい
てアンサンブル効果を発生する装置を指向する。

これは、簡単に云うと、発生される楽音波形の
１サイクルに沿つた等間隔点を規定する同一の主
データセツトを記憶するための１対のシフトレジ
スタを有する楽音発生器を与えることによつて達
成される。等間隔点における振幅ワードは、発生
される楽音の所望のピツチに比例する周波数にお
ける１個のクロツク源に同期した２個のレジスタ
からシフトアウトされる。ワードは、反復するサ
イクルの間に２個のレジスタからＤ−Ａ変換器手
段に連続的に転送される。いずれか一方のレジタ
ルにデータセツト中の１ワードを２回記憶させる
か、又は主データセツトのすべてのワードより１
ワード少なく記憶させることにより、各反復サイ
クルは、２個のレジスタの出力間において主デー
タセツトの対応するワードの間に更に１語の遅延
又は進みを発生させる。かくして、その結果結合
された可聴信号は、各反復サイクル間に１クロツ
ク時間だけ効果的に位相をシフトし、それによつ
て周波数と高調波内容が僅かに異なる２個の楽音
の合成音である１つのアンサンブル楽音を発生さ
せる。

本発明の実施例は、米国特許第4085644号（特
開昭52−27621号）に詳細に述べられている複音
シンセサイザに対する改良として説明される。し
かし、本発明の原理は、他の型のデジタル楽音発
生器に応用できる。

第１図を詳細に参照するに、上記米国特許の複
音シンセサイザは、計算フエイズの間に、計算さ
れた主データセツトを主レジスタ３４にロードす
る。主データセツト中の各ワードは、発生される
楽音の波形上の１点の相対振幅に対応する値を有
する。代表的には、64個の値は、発生される波形
の１つの完全サイクルを規定するため主データセ
ツトとして記憶される。ひとたび主データセツト
が、計算され主レジスタ３４に記憶されると、そ
のうちの１個が35にて示されている複数の楽音シ
フトレジスタの任意の１つにワードが連続的にシ
フトされ、複音シンセサイザの各楽音発生器に対
して１個の楽音シフトレジスタが存在する。第１
図には、１個の楽音発生器のみが示されているに
すぎない。楽音セレクト回路４０は、主データセ
ツトが楽音発生器に転送されている間に、どの楽
音シフトレジスタが主レジスタ３４の出力に接続
されるかを選択する。主レジスタ３４から楽音シ
フトレジスタ３５への移動（シフテイング）は、
クロツクセレクト回路４２により選択された楽音
発生器と関連した楽音クロツク３７の出力と同期
する。楽音クロツク３７は、その周波数が、鍵選
択楽音の基本周波数又はピツチの64倍の倍数にな
るように、楽器鍵盤上の選択された１個の鍵の動
作によつて設定される電圧制御発振器である。楽
音クロツク３７は、楽器鍵盤上で作動された鍵に
応答して制御される。

主レジスタ３４中の64個のワードがひとたび楽
音シフトレジスタ３５に転送されると、ロードセ
レクト回路４５は、主レジスタ３４の出力から楽
音シフトレジスタ３５の出力までレジスタ３５へ
入力を転送し、循環モードを与え、それらがレジ
スタからシフトされると同時に楽音シフトレジス
タ中のワードは、楽音クロツク３７により制御さ
れる速度でシフトレジスタを介して連続的に戻さ
れて再循環される。ロードセレクト回路４５を介
してワードが再循環されるにつれて、それらのワ
ードはＤ−Ａ変換器４７の入力に印加され、その
変換器は、その一連のデジタルワードを周波数お
よび波形の対応する可変アナログ電圧に変換す
る。このアナログ電圧は、音響システム１１に印
加される。種々のセレクト回路はすべて、実行制
御回路の論理によつて制御される。

本発明によればアンサンブル効果を発生するた
めに、１個の従楽音シフトレジスタ１０４が複音
シンセサイザの楽音発生器に１個又は１個以上に
加えられる。第１図に示すように、主レジスタ３
４からの主データセツトは、主データセツトがロ
ードセレクト回路４５を介して楽音シフトレジス
タ３５に転送されるのと同時に、ロードセレクト
回路１０２を通して従楽音レジスタ１０４へ転送
される。シフトパルスは、ゲート１０８を介して
楽音クロツク３７から従楽音シフトレジスタ１０
４に印加される。ゲート１０８は、フリツプフロ
ツプ１０３により制御される。ゲート１０８は、
フリツプフロツプ１０３がリセツト状態にある場
合には通常は開放されている。フリツプフロツプ
１０３は、楽音クロツク３７からのクロツクパル
スを計数するモジユロ６４のカウンタからの溢れ
パルスによりセツトされる。かくして、64個のシ
フトパルスが、ゲート１０８を介して従楽音シフ
トレジスタ１０４に印加された後、フリツプフロ
ツプ１０３は、セツトされゲート１０８は閉じら
れる。同時に、フリツプフロツプ１０３は、ゲー
ト１０５を開き、それは、楽音クロツク源３７か
らフリツプフロツプ１０３のリセツト入力に至る
まで次のフリツプフロツプを通過せしめる。従つ
て、65個ごとの楽音クロツクパルス３７に対し
て、64個のパルスだけが従楽音シフトレジスタ１
０４をシフトさせるのに用いられ、65番目のパル
スはゲート１０８により阻止される。その結果、
従楽音レジスタ１０４の連続的完全循環移動（シ
フテイング）サイクルの各々は、楽音シフトレジ
スタ３５に対して１楽音クロツクパルス間隔だけ
遅延される。

従楽音シフトレジスタ１０４からの出力ワード
は、Ｄ−Ａ変換器１０７へ印加される。勿論レジ
スタ１０４の各完全移動（シフテイング）サイク
ルにより２楽音クロツク間隔の間、ワードの中の
１ワードが変換器１０７に印加される。この方法
により、従楽音シフトレジスタから読出された波
形は、実際には１リサイクル期間当り65の点を含
むが、ワードは、楽音シフトレジスタ３５から読
出される１リサイクル期間当り64点と同一クロツ
ク速度にて読出される。その結果従楽音シフトレ
ジスタ１０４及びＤ−Ａ変換器１０７の出力によ
り発生される合成楽音は、楽音シフトレジスタ３
５及びＤ−Ａ変換器４７の出力により発生される
楽音の基本周波数の64／65のピツチを有する。そ
の結果、従楽音シフトレジスタの出力により発生
される可聴信号は、選択された鍵の真のピツチと
−26.84セントだけ差がある。（註：1200セントの
差は１オクターブに相当する。）２音アンサンブ
ルにおける第２音のこの僅かな周波数偏移は、音
楽的に効果があることが判つている。一般的に
は、主データセツト中の語数をＷとすると、１デ
ータ点を加算することによつて発生される周波数
偏移をセントにて示すと次のようになる。

Ｃ＝1200／log2×logＷ＋１／Ｗ (1) 第２図は、第１図に示したシステムにより発生
される信号の３つのスペクトル図を示す。これら
３つの曲線のＸ軸は、高調波次数を示し、Ｙ軸
は、Ｄ−Ａ変換器からの出力信号の各高調波に対
する相対的DB（デジベル）である。第２図の一
番上のスペクトルは、全部が同一値を有する１組
の高調波係数から計算される主データセツトより
抽出されたものである。×印は、Ｄ−Ａ変換器４
７の信号出力のスペクトル成分である。実線のス
ペクトルは、Ｄ−Ａ変換器１０７の信号出力を示
す。真中のスペクトルは、2DB（デシベル）段階
で値が減少する１組の高調波係数に対するもので
ある。一番下のスペクトルにおいては、基本波又
は１次高調波以外のすべての高調波の高調波係数
が０である。

第２図のすべてのスペクトルにおいて、従楽音
シフトレジスタ１０４からの反復される65番目の
値は、３個の入力データセツトの各々に対する主
データセツトの最後の点であると仮定される。第
３図は、反復される点が主データセツト中の最初
の点に置かれる場合の同様な１組のスペクトルを
示す。Ｄ−Ａ変換器１０７の出力のスペクトル
は、65の点のうち何れが反復点であるかに依存し
て変化していることが判るであろう。第１図にお
いては、反復される点は、楽音が発生される度毎
に無作為的に発生する。しかし、第４図において
は、主データセツト中のワードの転送は、常にク
ロツクパルスの計数と一定の関係にあり、反復さ
れる点が常に主データセツト中の最初の点として
置かれるような配置が示されている。

同期ビツトは、楽音シフトレジスタをロードす
るように使用される。この同期ビツトは、主レジ
スタからの新たな主データセツトの最初のワード
が楽音シフトレジスタに常にロードされることを
可能とし、楽音シフトレジスタに記憶されている
前の主データセツトの最後のワードのすぐ後に続
くようにさせる。同期ビツトは、以前に記憶され
た主データセツトからの楽音の発生を妨げること
なく楽音シフトレジスタのワードを可能とする。

同期ビツト検知器３９は、従楽音レジスタ１０
４に記憶される同期ビツトを有するワードが、楽
音クロツク源３７からのクロツクパルスに応答し
て何時シフトアウトされるかを検出する。同期ビ
ツト検知器は、フリツプフロツプ１０３をセツト
し、ゲート１０８を閉じ、フリツプフロツプ１０
３がリセツトされるまで従楽音レジスタ１０４の
移動（シフテイング）を中断する。フリツプフロ
ツプ１０３は、ゲート１０５を介して楽音クロツ
ク源３７からの次のクロツクによつてリセツトさ
れ、そのゲート１０５は、それがセツト状態にあ
る時はフリツプフロツプ１０３により開かれる。

第５図は示される別のシステムにおいて、第１
図の配置におけるように１ワードを反復するので
はなく、主データセツトの各反復サイクル期間中
に１ワードを除去することによりオフセツト楽音
が発生される。その効果は、１リサイクル期間
（１周期）当り標準の64点と比較して１リサイク
ル期間（１周期）当り63点を有する波形を発生さ
せることである。その結果得られるオフセツト周
波数は、真の周波数と比べて＋27.26セントの差
がある。第５図の配置において、従楽音シフトレ
ジスタ１０４は、各完全シフトサイクル期間中に
付加クロツクを与えシフトする。このことは、従
楽音シフトレジスタ１０４からシフトされる同期
ビツトによりセツトされる制御フリツプフロツプ
１１５より達成される。クロツクセレクト回路１
１７は、通常は楽音クロツク３７からのパルスを
従楽音シフトレジスタ１０４のシフト入力に接続
する。制御フリツプフロツプ１１５がセツトされ
ると、その結果クロツクセレクト１１７は主クロ
ツクからのパルスを選択する。制御フリツプフロ
ツプ１１５は、ゲート１１６により通過される次
の主クロツクによつてリセツトされ、ゲート１１
６はフリツプフロツプ１１５のセツトにより開か
れる。主クロツク速度は、最高の楽音クロツク速
度より少なくとも10倍速いので、その効果は、１
つの楽音クロツクとその次の楽音クロツクとの間
で従楽音シフトレジスタ１０４からの出力中の１
ワードをスキツプさせることである。第６図は、
第５図に示すシステムから得られた合成スペクト
ルデータを示す。

第１図、第４図、第５図に示すシステムにおい
て、楽音シフトレジスタおよび従楽音シフトレジ
スタは共に、主データセツトの64ワードを記憶す
る。しかし、本発明のアンサンブル効果は、ま
た、異なるワード数を含むシフトレジスタを利用
することによつて達成されることができよう。か
くして、第７図においては、従楽音シフトレジス
タ１０４が65ワードを含むシステムが示されてい
る。従楽音シフトレジスタ１０４の２ワード位置
は、主データセツトから同一ワードを受けとる。
かくして第７図に示されるように、主レジスタの
主データセツトは、楽音セレクト回路４８および
それぞれのロードセレクト回路４５，１０２を介
して主レジスタ３４から楽音シフトレジスタ３
５、従楽音シフトレジスタ１０４の両者に転送さ
れる。しかし、楽音クロツク３７からのクロツク
パルスは、フリツプフロツプ１４２によつて制御
されるゲート１４０を介して主レジスタ３４に印
加される。フリツプフロツプ１４２は、転送サイ
クルが開始されることを示す実行制御回路からの
信号に続いて楽音シフトレジスタ３５の出力上の
同期ビツトに応答して同期ビツト検知器３９の出
力によつてゲート１４０を開くようにセツトされ
る。フリツプフロツプ１４２からの出力はゲート
１４０を開いて主レジスタ３４にロードセレクト
回路４５へのワードの移動（シフテイング）を開
始させる。フリツプフロツプ１４２の出力は、ま
た、ロードセレクト回路４５が楽音シフトレジス
タ３５の循環モードを中断させ、順次、主レジス
タ３４からのワードを各楽音クロツクパルスごと
に楽音シフトレジスタ３５に挿入させる。

同期ビツト検知器３９の出力は、楽音クロツク
３７からのパルスに応答して計数するモジユロ３
５カウンタ１４４をリセツトする。カウンタ１４
４は64まで計数した後に、フリツプフロツプ１４
２をリセツトして主レジスタ３４のそれ以上の移
動（シフテイング）を中断し、ロードセレクト回
路４５を循環モードに戻す。同期ビツト検知器３
９からの出力は、また第２の制御フリツプフロツ
プ１４６をセツトし、そのフリツプフロツプの出
力は、ロードセレクト回路１０２を制御して循環
モードを中断し、主レジスタ３４の出力を従楽音
シフトレジスタ１０４の入力へ転送させる。フリ
ツプフロツプ１４６は、カウンタ１４４が計数値
６５に達すると、カウンタ１４４によりリセツト
される。65番目のクロツクパルスは、主レジスタ
３４をシフトさせず、その結果レジスタの連続す
る２シフトの間に主レジスタ３４の出力上の同一
ワードは、従楽音シフトレジスタ１０４に挿入さ
れ、それによつて同一のワードが従楽音シフトレ
ジスタ１０４の２つの連続した位置に記憶される
ことが判るであろう。

楽音シフトレジスタ３５に記憶される64ワード
および従楽音シフトレジスタ１０４に記憶される
65ワードとは、楽音クロツクパルスと同期して加
算器回路１４８へシフトされ、その加算器回路１
４８の出力は、可聴楽音に変換するためにＤ−Ａ
変換器４７に印加される。アナログ電圧に変換す
る前に２つのアンサンブル楽音のデジタル加算
は、第１図〜第６図に関連して前述した方法によ
り、２個の変換器を使用し、アナログ電圧を加算
するのと同一機能的結果を発生させる。第７図に
示される配置は、ローデイング論理が、複音発生
システムの楽音発生器のいずれかに時分割的に転
送することが可能であるから、複数の楽音発生器
に対して１組のローデイング論理のみを必要とす
るという利点を有する。時分割は、主レジスタか
らロードされる特定の楽音シフトレジスタおよび
従楽音シフトレジスタと関連した適当な楽音クロ
ツクを選択するクロツクセレクト回路４２によつ
て制御される。

従楽音シフトレジスタへ転送される65番目のワ
ードは、たとえ主レジスタ３４の出力から直接誘
導されないにしても、アンサンブル効果は、第７
図の配置において発生されることができる。かく
して、ロードセレクト回路４５および１０２の両
方を制御するのに同一の制御フリツプフロツプ１
４２を用いてもよい。その結果は、どのようなワ
ードが、従楽音シフトレジスタ中に記憶される前
のデータ組から、或いは他の幾つかの無作為値に
わたつて残されていようとも、従楽音シフトレジ
スタ１０４中に65番目のワードを含むことにな
る。

更に別の実施例が第８図に示されている。従シ
フトレジスタ１０４は、楽音シフトレジスタ３５
よりもワードだけ少ない記憶語を与える。即ち、
楽音シフトレジスタ３５に記憶される64ワードに
比較して従楽音シフトレジスタには63ワード記憶
される。主レジスタ３４からの転送動作中に、従
楽音レジスタ１０４に転送される最初のワード
は、転送動作中の64番目のワードの上に重ねて書
き込まれる。その後引続いて64ワードと63ワード
をそれぞれのＤ−Ａ変換器４７および１０７に転
送すると、第５図に関連して前述したのと同様の
アンサンブル効果を発生する。

２つのアンサンブル楽音ではなくて３つのアン
サンブル楽音を発生させるために、いくつかの実
施例の組合わせが使用され得ることが理解される
であろう。例えば、第７図と第８図の配置を組み
合わせることによつて、２個の従楽音シフトレジ
スタが与えられ、そのうちの１個は、63語を含
み、他の１個は65語を含むことになるであろう。
これら２個の従楽音シフトレジスタは、楽音シフ
トレジスタ３５と同期してシフトされると、その
効果は、周波数と高調波内容が僅かに異なる３つ
の楽音を発生することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の概略的なブロツク
図である。第２図は、第１図のシステムにより発
生される信号の周波数スペクトルを示す。第３図
は、第１図に示される配置の変形を示す。第４図
は、第３図の変形により発生される信号の周波数
スペクトルを示す。第５図は、本発明の別の実施
例の概略的なブロツク図を示す。第６図は、第５
図の実施例から得られるスペクトルデータを示
す。第７図は、本発明の更に別の実施例を示す。
第８図は、第５図に示した実施例の別個の実施例
である。 第１図において、１１は音響システム、１５は
主クロツク、３４は主レジスタ、３５は楽音シフ
トレジスタ、３７は楽音クロツク、４０は楽音セ
レクト、４２はクロツクセレクト、４５，１０２
はロードセレクト、４７，１０７はＤ−Ａ変換
器、１０４は従楽音シフトレジスタ、１０５，１
０８はゲート、１０６はカウンタモジユロ６４。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 楽音波形の１サイクルを規定する等間隔点の
   振幅値をデイジタル的に符号化した一連のワード
   を記憶する第１記憶手段と、該第１記憶手段と同
   じワード数を記憶しうる第２記憶手段及び第３記
   憶手段と、押鍵に応じた楽音周波数に比例したク
   ロツクを発生する楽音クロツク発生手段と、前記
   第１記憶手段の前記一連のワードを第２及び第３
   記憶手段に転送する手段と、前記第２記憶手段の
   一連のワードを前記楽音クロツクに従い出力する
   出力手段と、前記楽音クロツク発生手段からのク
   ロツクを阻止あるいは増加して前記一連のワード
   の一部を重複あるいは省略して前記第３記憶手段
   のワードを出力する制御出力手段と、前記第２、
   第３の記憶手段からの出力を可聴信号に変換する
   変換器手段からなり前記第２記憶手段と前記第３
   記憶手段からの出力のピツチや高調波内容が僅か
   に重なる複数の楽音を同時に発生させることを特
   徴とする電子楽器の楽音発生器。 ２ 前記制御出力手段は、第３記憶手段の一連の
   ワードにおける任意のワードを重複して出力する
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載
   の楽音発生器。 ３ 前記制御出力手段は第３記憶手段の一連のワ
   ードにおける任意のワードを読みとばし出力する
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載
   の楽音発生器。 ４ 前記制御出力手段は同期ビツトに関連して制
   御し出力することを特徴とする前記特許請求の範
   囲第２項また第３項の何れか１項記載の楽音発生
   器。 ５ 前記第３記憶手段を２以上具えてなる前記特
   許請求の範囲第１項記載の楽音発生器。 ６ 楽音波形の１サイクルを規定する等間隔点の
   振幅値をデイジタル的に符号化した一連のワード
   を記憶する第１記憶手段と、前記第１記憶手段と
   同じワード数を記憶しうる第２記憶手段と、前記
   第１記憶手段と異なるワード数を記憶しうる第３
   記憶手段と、押鍵に応じた楽音周波数に比例した
   クロツクを発生する楽音クロツク発生手段と、 前記第１記憶手段の一連のワードを第２記憶手
   段に転送する手段と、前記第１記憶手段の一連の
   ワードを第３記憶手段に重ねて書き込むように転
   送する制御転送手段と、前記第２記憶手段及び前
   記第３記憶手段の一連のワードを前記楽音クロツ
   クに従い出力する手段と、前記第２、第３記憶手
   段からの出力を可聴信号に変換する変換器手段か
   らなり、前記第２記憶手段と前記第３記憶手段か
   らの出力のピツチや高調波内容が僅かに異なる複
   数の楽音を同時に発生することを特徴とする電子
   楽器の楽音発生器。