JPH0254959B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子楽器等に用いるエンベロープ付加
装置に関する。

従来例の構成とその問題点 従来、楽音波形にエンベロープを付加する方法
として、エンベロープ波形をエンベロープメモリ
に記憶しておき、エンベロープメモリから順次エ
ンベロープ波形サンプルを読み出し、そのエンベ
ロープ波形サンプルと楽音波形との乗算を行ない
エンベロープを付加するもの、エンベロープメモ
リの記憶内容を対数表示としてデータ容量を軽減
し、メモリから読み出したデータを指数変換して
楽音波形と乗算するもの、エンベロープ波形を折
れ線で近似し各折れ点間の傾向きをエンベロープ
メモリに記憶しておき傾向きデータを順次累算す
ることによりエンベロープ波形を求め楽音波形と
乗算しエンベロープを付加するものなどが提示さ
れているが、いずれの方法もエンベロープメモリ
が必要となる。さらに、高精度なエンベロープを
付加する場合、エンベロープメモリの容量が大き
くなるという問題点を有していた。

発明の目的 本発明の目的は、エンベロープ波形メモリをも
たず、乗算、シフト処理を用いた簡単な構成でエ
ンベロープを付加するエンベロープ付加装置を提
供するものである。

発明の構成 本発明のエンベロープ付加装置は、楽音波形を
生成する波形発生部と、所定時間ごとに歩進処理
を行ないエンベロープ信号を発生するエンベロー
プ発生部と、乗算部と、シフタ部とを具備し、上
記エンベロープ信号を上位、下位の２グループに
分け、上記乗算部で上記波形発生部の出力信号と
下位エンベロープ信号との乗算を行ない、上記乗
算結果を上位エンベロープ信号に基づいて上記シ
フタ部でシフト処理を行なうことにより、エンベ
ロープを付加した楽音波形を得るものであり、エ
ンベロープ波形を記憶するエンベロープメモリを
もたず、乗算、シフト処理を用いてエンベロープ
を付加するものである。

さらに、本発明は、楽音波形を生成する波形発
生部と、所定時間ごとに歩進処理を行ないエンベ
ロープ信号に基づいた歩進データを発生する歩進
データ発生部と、乗算部とシフタ部とを具備し、
上記エンベロープ信号を上位、下位の２グループ
に分け上記乗算部で上記波形発生部の出力信号と
下位エンベロープ信号との乗算を行ない、上記乗
算結果を上位エンベロープ信号に基づいて上記シ
フタ部でシフト処理を行なうことによりエンベロ
ープを付加した楽音波形を得るものである。

さらに本発明は、楽音波形を生成する波形発生
部と、発音楽音波形の振幅レベルを設定するレベ
ル設定部と、所定時間ごとに歩進処理を行ない上
記レベル設定部で設定した振幅レベルに基づいた
エンベロープ信号を発生するエンベロープ発生部
と、乗算部と、シフタ部とを具備し、上記エンベ
ロープ信号を上位、下位の２グループに分け、上
記乗算部で上記波形発生部の出力信号と下位エン
ベロープ信号との乗算を行ない、上記乗算結果を
上位エンベロープ信号に基づいて上記シフタ部で
シフト処理を行ならことによりエンベロープを付
加した楽音波形を得るとともに、上記レベル設定
部で設定した振幅レベルの楽音波形を得るもので
ある。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

まず、エンベロープ付加方法について説明す
る。

エンベロープ信号EDを20ビツト構成とし、上
位４ビツトをEDU（Ｑ）、下位16ビツトをEDL
（Ｒ）とする。

第１図にエンベロープ信号EDとエンベロープ
付加楽音波形の振幅レベルの関係を示す。

楽音信号と下位エンベロープ信号をEDLとの
乗算を行ない、その乗算結果を、上位エンベロー
プ信号EDUで−6dBステツプのシフト処理を行
ない、減衰エンベロープを付加する。

下式にエンベロープ付加楽音波形サンプル値を
求める演算式を示す。

ｆ（ｘ，ｅ）＝ｆ（ｘ）／2^q−１／2^q+1・ｒ／2^R・ｆ
（ｘ） ……(1) ｑ（q₃q₂q₁q₀；２進整数）は、上位エンベロー
プ信号EDUを表わす。

（ｑ＝０、１、２、……2^Q-1；Ｑ＝４） ｒ（r_R-1……r₁r₀；２進整数）は、下位エンベロ
ープ信号EDLを表わす。

（ｒ＝０、１、……2^R-1；Ｒ＝16） エンベロープEDの発生方法は、一定時間ごと
に、ED＝ED_-1＋ΔEDと云う演算処理を行なうこ
とにより発生している。

第２図に、(1)式のエンベロープ付加を実現する
構成図を示す。

第２図において、１は楽音波形を発生する波形
発生部、２はエンベロープ信号EDを格納するレ
ジスタ、３は増分値ΔEDを格納する増分レジス
タ、４は加算器、５はエンベロープ信号の状態を
制御するゲート、６は乗算器、７，８はシフタ、
９は論理反転を行なう反転ゲート、１０はキヤソ
入力データ、１１は加算器である。

ここで、波形発生部１について述べる。波形発
生部１は、複数枚の波形と上記波形を用いて合成
波形を生成する時に使用する制御データとを記憶
するデータメモリ部と上記制御データと波形とを
順次読み出し最終波形をくり返し読み出すデータ
読み出し部と、上記データ読み出し部で読み出し
た制御データと波形サンプルデータとを用い合成
波形サンプルを生成する波形計算部とで構成し、
上記波形計算部で生成する合成波形を順次読み出
し合成波形を生成する補間区間と最終波形をくり
返し読み出し合成波形を生成するホールド区間と
を有し、楽音の立上り部における波形の変化（音
色の変化）を補間区間で近似し、楽音の定常部に
おける安定した波形をホールド区間で近似し、た
楽音波形を発生するものであり、楽音発生部の動
作については、特願昭57−231482号「楽音発生装
置」に述べてある。

第２図中、一定時間ごとにレジスタ２に格納し
ているエンベロープ信号EDと増分レジスタ３に
格納している増分値ΔEDとを加算器４で加算演
算する。そして、演算結果は、ゲート５を介して
乗算器６、シフタ７，８に供給するとともに、レ
ジスタ２に新エンベロープ信号EDとして格納す
る。

ゲート５の動作としては、次の３種類の動作状
態がある。

(i) 鍵スイツチがオン状態の場合 鍵スイツチがオン状態の場合、ゲート５の出
力は常時（０）₁₀となる。この結果、乗算器６
には（０）₁₀を供給することになり、加算器１
１の出力信号ADDは、ADD＝ｆ（ｘ）；（ｆ
（ｘ）は波形発生部１の出力信号である）とな
る。

(ii) 鍵スイツチがオンからオフに変化した場合 この場合は、加算器４で加算処理を行なつた
結果が、ゲート５の出力に現われる。すなわ
ち、エンベロープ付加処理を行なう。

(iii) 上述エンベロープ信号EDUが（111）₂となつ
た場合 信号EDUが（1111）₂となると、エンベロー
プ信号ED全ビツト（20ビツト）を常時“１”
とする。この結果、楽音信号の発生を停止する
ことになる。

波形発生部１で発生した楽音信号ｆ（ｘ）と下
位エンベロープ信号EDL（ｒ）との乗算を乗算部
６で行ない、乗算結果の上位16ビツトをシフタ８
に供給する。そして、シフタ８において、上位エ
ンベロープ信号EDU（ｑ）に基づいたシフト処理
を行ない、シフト結果を反転ゲート９を介して加
算器１１に供給する。シフタ８の出力信号は、(1)
式の １／2^q+1・ｒ／2^R・ｆ（ｘ）項に相当する。

また、波形発生部１で発生した楽音信号ｆ（ｘ）
はシフタ７にも供給しており、シシフタ７におい
て、上位エンベロープ信号EDU（ｑ）に基づいた
シフト処理を行ない、シフト結果を加算器１１に
供給している。シフタの出力信号は(1)式の
ｆ（ｘ）／2^q項に相当する。

そして、加算器１１において加算処理を行な
い、減衰エンベロープを付加した楽音波形を求め
ることができる。

次に、エンベロープを付加する開始時点から、
楽音の発生を停止するまでの時間の関係について
述べる。

加算器４で加算処理を行なう周期を22μSごと
とすると、エンベロープ時間T_ENVは、 T_ENV＝（2⁴−１）2¹⁶／ΔED×22μS ……(2) となる。

ΔEDは増分レジスタ３に格納している増分値
である。

たとえば、ΔED＝１なら、T_ENVは21.6Sとな
り、ΔED＝２ならT_ENV＝10.8S、ΔED＝64なら
337.5mSとなる。

なお、第２図には、加算器４，１１とシフタ
７，８がそれぞれ２個づつ用意しているが、時分
割的処理を行なうことで、それぞれ１個づつとす
ることができる。

第３図は本発明の他の実施例の構成図である。
第２図と同一機能のものには同一符号を付して説
明を省略する。

第３図の構成は、(1)式に示したエンベロープ付
加演算式を簡略化したものを具現化するものであ
る。

(7)式に簡略化したエンベロープ付加演算式を示
す。

ｆ（ｘ，ｅ）＝ｆ（ｘ）／2^q−１／2^q+1・ｒ／2^R・ｆ
（ｘ） ＝ｆ（ｘ）−ｒ／２ｆ（ｘ）１／2_R／2^q ＝（2^R−ｒ／２）−ｆ（ｘ）／2_R／2^q 上式の（2^R−ｒ／２）項は、 2^R＝１＋_R-1 〓ⁱ⁼⁰ 1.2ⁱ＝１＋2^R-1＋_R-2 〓ⁱ⁼⁰ 1.2ⁱ ……(3) ｒ／２＝_R-1 〓ⁱ⁼⁰ r_i・2^(r-1) ……(4) （ｒ＝r_R-1……r₁r₀；２進整数（Ｒ＝16））と表
現することができる。

(4)式のr₀・2^-1（ｉ＝０）を無視すると ｒ／２＝_R-1 〓ⁱ⁼⁰ r_i・2_(i-1)＝_R-2 〓ⁱ⁼⁰ r_i+1・2ⁱ ……(5) となる。

(3)式と(5)式を用いて2^R−ｒ／２を表現すると、 2^R−ｒ／２＝１＋2^R-1＋_R-2 〓ⁱ⁼⁰ 1.2ⁱ −_R-2 〓ⁱ⁼⁰ r_i+1・2ⁱ ＝１＋1.2^R-1＋_R-2 〓ⁱ⁼⁰ （１−r_i+1）・2ⁱ ……(6) となる。

(6)式の_R-2 〓ⁱ⁼⁰ （１−r_i+1）・2ⁱ項は、（_R-1……_{2 1}；
２進整数）と等価なものである。

この結果、ｆ（ｘ，ｅ）は ｆ（ｘ，ｅ）≒（1.2^(R-1)＋ｒ／―′）・ｆ（ｘ）・１
／2_R／2^q
……(7) 〔′＝_R-1……_{2 1}；２進整数〕 として、近似することができる。

第３図において、レジスタ２に格納しているエ
ンベロープ信号EDは一定時間ごとに加算器４に
おいて増分値ΔEDとの加算処理を行ない、歩進
する。

そして、下位エンベロープ信号EDL（16ビツト
構成は）反転ゲート９を介して乗算器６に供給し
ている。反転ゲート９の入・出力信号の関係は、
次のようになる。

入力＝ｒ、出力＝１・2^(R-1)＋′ すなわち、入力信号ｒ（r₁₅（MSB）、r₁₄、r₁₃、
……、r₂、r₁、r₀（LSB）を右に１ビツトシフト
（r₁₅→r₁₄、r₁₄→r₁₃、r₁₃→r₁₂、……、r₂→r₁、r₁
→r₀、r₀は切り捨て）する。そして、シフト結果
を反転（ｒ→）し、最上位ビツトr₁₅を常時
“１”（１・2^(R-1)）とすることにより、出力信号
（１・2^(R-1)＋′）を求める。

乗算部６において、楽音発生部１で発生した楽
音信号ｆ（ｘ）と反転ゲート９の出力信号との乗
算を行ない、乗算結果の上位16ビツトをシフタ７
に供給する。乗算器６は16ビツト×16ビツト＝32
ビツト構成となつており、上位16ビツトのみを使
用することにより（１／2^R＝１／2¹⁶）の処理を行なう ことと等価になる。

そして、シフタ７において、乗算結果を、上位
エンベロープ信号EDU（４ビツト；１／2⁰、１／2¹、… …、１／2¹⁴、１／2¹⁵＝発音停止であり出力は常時すて “０”となる）に基づいてシフト処理を行ない、
減衰エンベロープ付加楽音波形ｆ（ｘ、ｅ）を算
出する。

第４図は、本発明の他の実施例の構成図であ
る。

第３図と同一機能のものには同一附号を付して
説明を省略する。

第４図において、１２は歩進データ発生部であ
る。

第３図の実施例の場合、エンベロープ信号ED
の歩進処理を行なう時に用いる増分値ΔEDは一
定であつたが、第４図の実施例では、レジスタ２
に格納している上位エンベロープ信号EDUを歩
進データ発生部１２に供給し、信号EDUに基づ
いた増分値ΔED_(q)が歩進データ発生部１２から
加算器４に供給する構成となつており、増分値
ΔEDが信号EDUによつて変化することになる。

この結果、第１図に示した減衰エンベロープの
傾向きが6dBステープごとに調整でき、折れ点を
有したエンベロープ特性などが実現できる。

第５図は、本発明の他の実施例の構成図であ
る。

第３図と同一機能のものには同一符号を付して
説明を省略する。

第５図において、１３は楽音の振幅レベルを設
定するレベルデータを格納するレベルレジスタ、
１４はゲートである。

第２図に示したゲート５は、鍵スイツチがオン
状態の場合、ゲート５の出力は常時（０）₁₀とな
つていたが、ゲート１４の場合は、レベルレジス
タ１３に格納したレベルデータLDを常時選択す
るようになつている。この結果、エンベロープ信
号ED＝レベルデータLDとなり、鍵スイツチがオ
ン状態の場合、レベルデータLDに対応す振幅レ
ベルの楽音信号がシフタ７の出力から得られる。

そして、鍵スイツチがオンからオフへ変化する
と、ゲート５と同様に、エンベロープ信号の歩進
処理を行なう。この場合、レベルデータLDの設
定位置から歩進を行なう。

そして、ゲート５と同様に、上位エンベロープ
信号EDUが（1111）₂となるとそれ以後、エンベ
ロープ信号ED全ビツト（20ビツト）を常時“１”
とする。この結果、楽音信号の発生を停止するこ
とになる。

レベルデータLDと振幅レベルとの関係につい
て述べる。

レベルデータLDは、８ビツト構成（LD₇
（MSB）、LD₆、……、LD₁、LD₀（LSB）となつ
ており、エンベロープ信号EDとの関係は、LD₇
＝ED₁₉、LD₆＝ED₁₈、LD₅＝ED₁₇、……LD₁＝
ED₁₃、LD₀＝ED₁₂となる。

ED₁₉〜ED₁₆は上位エンベロープ信号EDU（Q₃、
Q₁、Q₂、Q₀）に相当する。

ED₁₅〜ED₁₂は、下位エンベロープ信号EDL
（R₁₅（MSB）、R₁₄、R₁₃、……、R₁、R₀（LSB））
のR₁₅〜R₁₂のビツト位置に相当する。

この結果、振幅レベルの設定ステツプは、−
6dB／2⁴＝−0.375dBステツプとなる。このよう
に、鍵スイツチがオン状態時、エンベロープ信号
ED＝レベルデータLDとしているので、振幅レベ
ル制御用に乗算器などを別に設けることなく、容
易に楽音の振幅レベルが制御できる。

第６図に鍵スイツチのオン／オフ状態とオルガ
ン型楽音、ピアノ型楽音のエンベロープ信号とを
示す。

第６図中、１は鍵スイツチのオン／オフ状態を
表わすものである。２はオルガン型エンベロープ
信号、３はピアノ型エンベロープ信号を表わすも
のである。

オルガン型の楽音の場合、鍵スイツチがオン状
態であれば、エンベロープ信号は常時（０）₁₀あ
るいはレベルレジスタ１４に格納したレベルデー
タLDとなる。そして、鍵スイツチがオンからオ
フ状態に変化すると、エンベロープ信号の歩進処
理を開始し、上位エンベロープ信号EDUが
（1111）₂となると歩進処理を停止し楽音の発生を
停止するエンベロープ信号を発生する。

ピアノ型楽音の場合は、鍵スイツチがオフ状態
からオン状態に変化すると、エンベロープ信号を
（０）₁₀に初期設定あるいは、レベルレジスタ１４
に格納しれレベルデータLDを設定し、その後、
エンベロープ信号の歩進処理を行ない、上位エン
ベロープ信号EDUが（1111）₂となると、歩進処
理を停止し楽音の発生を停止する。エンベロープ
信号を発生する。

なお、第２図〜第５図の実施例では、増分値
ΔEDは１種類あるいは、上位エンベロープ信号
EDUによつて変化するものであつたが、複数の
増分値ΔED₁、ΔED₂、……、ΔED_Nを用意し、上
記増分値ΔED₁〜ΔED_Nから所定の増分値ΔEDを
選択し、歩進処理を行なうような構成とすること
により、減衰エンベロープの時間を制御すること
ができる。

また、増分レジスタ３に格納する増分値を減衰
エンベロープ特性に応じて異なるものを格納する
ことにより、上述と同様な減衰エンベロープの時
間を制御することができる。

本発明の効果 以上説明したように、本発明のエンベロープ付
加装置は、楽音波形を生成する波形発生部と、所
定時間ごとに歩進処理を行ないエンベロープ信号
を発生するエンベロープ発生部と、乗算部と、シ
フタ部とを具備し、上記エンベロープ信号を上
位、下位の２グループに分け、上記乗算部で上記
波形発生部の出力信号と下位エンベロープ信号と
の乗算を行ない、上記乗算結果を上位エンベロー
プ信号に基づいて上記シフタ部でシフト処理を行
なうことにより、エンベロープを付加した楽音波
形を得るものであり、上記エンベロープ発生部
は、エンベロープ信号を格納するエンベロープレ
ジスタと増分値を格納する増分レジスタと加算器
などで構成し、所定時間ごとにエンベロープレジ
スタのエンベロープ信号と増分レジスタの増分値
とを加算処理を行なうことによりエンベロープ信
号の歩進処理を行ない、歩進処理したエンベロー
プ信号を用い、乗算部とシフタ部とで乗算、シフ
ト処理を行なつてエンベロープを付加するように
しているので、膨大なエンベロープが付加でき
る。また、波形発生部内に乗算手段が存在する場
合、乗算部をエンベロープ付加用と波形発生部用
とに時分割的に利用することにより、さらに回路
規模を小さくすることができ、LSI化に適した回
路構成となる。

さらに本発明は、楽音波形を生成する波形発生
部と、所定時間ごとに歩進処理を行ないエンベロ
ープ信号を発生するエンベロープ発生部と、上記
エンベロープ信号に基づいた歩進データを発生す
る歩進データ発生部と、乗算部とシフタ部とを具
備し、上記エンベロープ信号を２グループに分け
（上位、下位）、上記乗算部で上記波形発生部の出
力信号と下位エンベロープ信号との乗算を行な
い、上記乗算結果を上位エンベロープ信号に基づ
いて上記シフタ部でシフト処理を行なうことによ
りエンベロープを付加した楽音波形を得るもので
あり、エンベロープ信号の内容に応じて歩進デー
タを調整できるようにしているので、折れ点を有
したエンベロープ特性を容易に実現できる。

さらに本発明は、楽音波形を生成する波形発生
部と、発音楽音波形の振幅レベルを設定するレベ
ル設定部と、所定時間ごとに歩進処理を行ない上
記レベル設定部で設定した振幅レベルに基づいた
エンベロープ信号を発生するエンベロープ発生部
と、乗算部と、シフタ部とを具備し、上記エンベ
ロープ信号を２グループに分け（上位、下位）上
記乗算部で上記波形発生部の出力信号と下位エン
ベロープ信号との乗算を行ない、上記乗算結果を
上位エンベロープ信号に基づいて上記シフタ部で
シフト処理を行なうことによりエンベロープを付
加した楽音波形を得るとともに、上記レベル設定
部で設定した振幅レベルの楽音波形を得るもので
あり、鍵スイツチがオン状態時、エンベロープ信
号をレベル設定部で設定した振幅レベルデータと
等しくし、その振幅レベルからエンベロープ信号
の歩進処理を行ない、振幅レベルに基づいたエン
ベロープ信号を発生しているので、振幅レベル制
御用に乗算器などを別に設ける必要がなく、容易
に楽音の振幅レベルが制御でき、振幅レベルに基
づいたエンベロープを付加できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第６図は本発明の動作説明図、第２
図、第３図、第４図、第５図はそれぞれ本発明の
実施例の構成図である。 １……波形発生部、２……レジスタ、３……増
分レジスタ、４……加算器、５……ゲート、６…
…乗算器、７，８……シフタ、９……反転ゲー
ト、１０……キヤリー入力デンタ、１１……加算
器、１２……歩進データ発生部、１３……レベル
レジスタ、１４……ゲート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 楽音波形を生成する波形発生部と、所定時間
   ごとに歩進処理を行ない20ビツトのエンベロープ
   信号を発生するエンベロープ発生部と、乗算部
   と、シフタ部とを具備し、上記エンベロープ信号
   を上位４ビツトｑ、下位16ビツトγの２グループ
   に分け、上記乗算部で上記波形発生部の出力信号
   と下位エンベロープ信号との乗算を行ない、上記
   乗算結果を上位エンベロープ信号に基づいて上記
   シフタ部で１／2q＋１倍を行なうことにより、エン ベロープを付加した楽音波形を得ることを特徴と
   するエンベロープ付加装置。 ２ 楽音波形を生成する波形発生部と、所定時間
   ごとに歩進処理を行ない20ビツトのエンベロープ
   信号を発生するエンベロープ発生部と、上記エン
   ベロープ信号に基づいた歩進データを発生する歩
   進データ発生部と、乗算部とシフタ部とを具備
   し、上記エンベロープ信号を上位４ビツトｑ、下
   位16ビツトγの２グループに分け、上記乗算部で
   上記波形発生部の出力信号と下位エンベロープ信
   号との乗算を行ない、上記乗算結果を上位エンベ
   ロープ信号に基づいて上記シフタ部で１／2q＋１倍 を行なうことによりエンベロープを付加した楽音
   波形を得るとともに、エンベロープ信号に基づい
   た歩進データでエンベロープ信号の歩進処理を行
   なうことにより折れ点を有するエンベロープ特性
   を付加した楽音波形を得ることを特徴とするエン
   ベロープ付加装置。 ３ 楽音波形を生成する波形発生部と、発音楽音
   波形の振幅レベルを設定するレベル設定部と、所
   定時間ごとに歩進処理を行ない上記レベル設定部
   で設定した振幅レベルに基づいた20ビツトのエン
   ベロープ信号を発生するエンベロープ発生部と、
   乗算部と、シフタ部とを具備し、上記エンベロー
   プ信号を上位４ビツトｑ、下位16ビツトγの２グ
   ループに分け、上記乗算部で上記波形発生部の出
   力信号と下位エンベロープ信号との乗算を行な
   い、上記乗算結果を上位エンベロープ信号に基づ
   いて上記シフタ部でシフト処理を行なうことによ
   りエンベロープを付加した楽音波形を得るととも
   に、上記レベル設定部で設定した振幅レベルの楽
   音波形を得ることを特徴とするエンベロープ付加
   装置。