JPH033236B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は楽音発生装置に関し、特に、楽音波形
を時間的に変化させて自然楽器音を模擬する楽音
発生装置に関するものである。 自然楽器音の特徴の一要素として、楽音信号の
スペクトル成分の時間的変化に伴なう波形の形状
変化が考えられる。 従来、このようなスペクトル成分の時間的変化
を施し自然楽器音を模擬する電子楽器を実現する
場合、回路規模が大きくなり、実現化が困難であ
つた。 本発明は上述のような問題を解決し、簡単な構
成で自然楽器音を模擬する楽音発生装置を提供す
るものである。 以下図面とともに本発明の一実施例を説明す
る。 まず、本発明の原理について説明する。 第１図に離散的に抽出した楽音１周期の楽音波
形を示す。発音開始時からの時間経過と楽音波形
との関係を下記に示す。 楽音波形 時間経過 Ａ …… 10ms Ｂ …… 25ms Ｃ …… 50ms Ｄ …… 320ms Ｅ …… 720ms 第１図からもわかるように、時間経過とともに
楽音波形の形状が変化している。本発明は楽音波
形の時間的形状変化と云う点に着目し、波形の形
状の時間的変化を模擬することにより、自然楽器
らしい楽音を発生するものである。 第２図に発音開始時から発音終了時までの楽音
波形のエンベロープ包絡状態の一例を示す。 第２図に示したエンベロープ包絡の発音開始時
から発音終了時までＩ分割する。そして、各分割
点から抽出した楽音波形１周期をそれぞれＫ分割
する。第３図に抽出した楽音波形の一例を示す。 抽出したＩサンプル個の楽音波形１周期をＫ分
割して得たＫサンプル個のサンプル値すなわち、
Ｋ×Ｉ個のサンプル値をデイジタル値の形で波形
メモリに記憶しておく。 楽音発生時には、波形メモリに記憶してあるＩ
＝０サンプル目の楽音波形１周期をＪ回繰り返し
て読み出し、つぎに、Ｉ＝１サンプル目の楽音波
形１周期をＪ回繰り返して読み出し、順次つづけ
て、最後にＩサンプル目の楽音波形１周期をＪ回
繰り返して読み出せば、Ｉ×Ｊ波の楽音が発生す
る。 以下説明を簡単にするために、Ｉ＝16，Ｊ＝
16，Ｋ＝16とする。 次に、楽音波形の基本波の周期決定について述
べる。なお、発生できる鍵数を４オクターブ48鍵
とする。 第４図に波形メモリに記憶してある楽音波形１
周期の一例を示す。 第４図に示したような楽音波形１つから４オク
ターブ48鍵に相当する楽音を発生するために、次
にような操作を行なう。 楽音波形１周期をＮ分割する。ここでＮは、正
整数ＫとＬの積とする。つぎに、１周期をＫ分割
した点をx₀，x₁，x₂，……x_n，……，x_k-1とす
る。Ｋ分割した各区間内にはそれぞれＬ個の点が
存在する。それらの分割点をx_nから数えて、０，
１，２，……，ｒ，……，（Ｌ−１）と番号づけ
してx_nrで表現する。このようにすると１周期内
のＮ個のすべての点をx_nrで表わすことができる。
ここで、 ｍ＝０，１，２，……，Ｋ−１ ｒ＝０，１，２，……，Ｌ−１ である。したがつて上記x_nはx_npと表わされる。
また、点x_nrの位相は一周期が2πであるから θ_nr＝2π／Ｎ×（L_n＋ｒ） ……(1) となる。 これを読み出しクロツク_ck〔Hz〕で順次読み出
すと、１／_ck〔sec〕ごとにｒが１個づつ増加す
るから、発音周波数は、 ＝_ck／Ｎ〔Hz〕 ……(2) となる。 同様に、ｑ個づつの飛越し読み出しを行なう
と、１／_ck〔sec〕ごとにｒはｑ個づつ増加する
から発音周波数は ＝ｑ／Ｎ_ck〔Hz〕 ……(3) となる。 最低オクターブ12音の飛越し数ｑを第１表の如
き値を使用する。そうすると、飛越し数ｑの最大
値q_naxは q_nax＝451×2^4-1＝3608 ……(4) となる。 そして、最高周波数でも楽音波形１周期のサン
プル数を16とすると、分割数Ｎは Ｎ＝q_nax×16＝57728 ……(5) となる。 最低周波数では一周期は役242サンプルになる。 また、デイジタル処理を考慮するとＮを２の累
乗とすることにより、処理が容易になるので、結
局、分割数Ｎは Ｎ＝2¹⁶＝65536 ……(6) となる。

【表】

【表】 ここで、読み出しクロツク_ckを _ck＝17932.74〔Hz〕 と一定にする。 そして、飛越し数ｑ＝239とすれば、(3)式より、
（239／2¹⁶）×1793.74≒65.4〔Hz〕となる。さら
に、ｑ＝253とすれば、 ≒69.2〔Hz〕、ｑ＝268とすれば、 ≒73.3〔Hz〕となる。 第１表に示した飛越し数ｑを用いることによ
り、音名C₁（65.406〔Hz〕）〜音名B₁（123.47〔Hz〕）
までの１オクターブの楽音を発生することができ
る。 １オクターブ上の音程を発生するには、飛越し
数ｑを２倍することにより得られる。たとえば、
飛越し数ｑ×２＝239×２＝478とすれば、≒
130.8〔Hz〕すなわち、音名C₂に相当する音程が得
られることになる。 同様に、２オクターブ上の音程を得るには、第
１表に示した飛越し数ｑを４倍すればよい。 この結果、(3)式にさらにオクターブ情報を代入
すると下式のようになる。 ＝ｑ・2_OD-1／Ｎ×_ck〔Hz〕 ……(7) ＝１，２，３，４（はオクターブナンバ
ーである。） 波形メモリにはＫ分割した各分割点x₀，x₁，…
…x_n，……，x_k-1、すなわち、16個のサンプル値
が楽音波形１周期として記憶されている。そし
て、残る（Ｎ−Ｋ）個のx_nr（ｒ≠Ｏ）の点につい
ては、x₀，x₁，……，x_k-1のサンプル値を参照し
て楽音サンプルを求めるものである。 第５図に発生される楽音サンプルの一例を示
す。第５図において、(A)は波形メモリに記憶され
ているサンプル値である。(B)はクロツク_ckごと
のx_nrの位置を表わすものである。(C)はx_nrによつ
て求められる楽音サンプル値である。第５図の例
は音名B₄すなわち飛越し数をｑ・2^OD-1＝3608と
している。 まず、x_nr＝3608×０の時は波形(A)のx₀サンプ
ル値が発生される。x_nr＝3608×１の時は波形(A)
のx₀とx₁サンプル値間にx_nrが存在しx₀サンプル
値が発生される。x_nr＝3608×２の時は波形(A)の
x₁とx₂サンプル値間にx_nrが存在しx₁サンプル値
が発生される。以下同様にx_nrによつて所定のサ
ンプル値が発生されることになる。 第６図に本発明の一実施例を示す。第６図では
複音構成（８音を発生する構成）を想定してい
る。 第６図において、１は鍵盤で、複数の鍵スイツ
チにより構成されている。２は押鍵検出部で、特
公昭50−33407号「電子楽器における楽音および
ボイスを選択するための多重装置」などで既に公
知のジエネレータアサイナと同様の機能を有する
ものであつて、上記鍵盤１の押離鍵状態を検出
し、押鍵された鍵に対応して複数の楽音発生チヤ
ネルのうち空いている適当なチヤネルを割り当
て、鍵の音高を表わすノートデータとオクターブ
データとを送出するものであり、ここではマイク
ロコンピユータを想定している。３は発音周期デ
ータ発生部で、上記押鍵検出部２から送出された
ノートデータ、オクターブデータに基づいた発音
周期データ（飛越し数ｑ・2^OD-1）を発生する。
４は周期メモリで、上記発音周期データ発生部３
から送出された発音周期データを記憶する。５は
累積メモリ、６は計数メモリ、７，８は加算器
で、入力Ａと入力Ｂとの２進加算演算を行ない入
力CKに供給されるクロツクパルスによつて加算
結果を記憶保持し、出力Ｃから送出するものであ
る。９は波形メモリで、第２図および第３図で説
明を行なつた各サンプル値をデイジタル値として
記憶している。１０はデイジタル・アナログ変換
器（以下DACと略す）、１１はタイミングパルス
発生器（以下TPGと略す）で、楽音発生の動作
タイミングを決定するタイミングパルスを発生す
るものである。１２はアンドゲート、１３はイン
バータである。 なお、第６図では複音構成（８音発生）となつ
ているため、周期メモリ４、累積メモリ５、計数
メモリ６はそれぞれ８音分に相当するデータが記
憶できるようになつており、全体動作としては、
TPG１１によつて時分割多重処理が行なわれる
ようになつている。 第７図に波形メモリ９のメモリマツプを示す。
図中、Ｉ＝１，Ｋ＝２の位置には、発音開始時か
ら発音終了時までをＩ分割して押出したＩ＝１サ
ンプル目の楽音波形１周期をＫ分割して得たＫ＝
２サンプル目のサンプル値がデイジタル値の形で
記憶されている。以下同様に、各サンプル点のサ
ンプル値が記憶されている。 次に、TPG１１から発生している動作タイミ
ングについて説明する。 第８図にTPG１１の一具体例を示す。第８図
において、１４は発振器、１５はカウンタで、36
進カウンタ構成である。１６はリード・オンリ
ー・メモリ（以下ＲＭと略す）である。第９図
にTPG１１から発生しているタイミングパルス
のタイムチヤートを示す。 発振器１４の出力信号によりカウンタ１５カウ
ントアツプ操作を行なう。そうすると、発振器１
４の出力信号とカウンタ１５の出力Q₀，Q₁から
送出される分周信号がＲＭ１６の入力Ａ，Ｂ，
Ｃにそれぞれ供給され、第９図に示した信号φ₁
〜信号φ₅が出力₅〜₅から送出される。 ＲＭ１６の入・出力の論理関係を示すと次の
ようになる。 カウンタ１５の出力Q₀の出力信号をQ₀、出力
Q₁の出力信号をQ₁とする。 φ₁＝₀・₀・₁ φ₂＝₀・Q₀・₁ φ₃＝₀・₀・Q₁ φ₄＝₀・Q₀・Q₁ φ₅＝₀・Q₁ この信号φ₁〜信号φ₅は周期メモリ４、累積メ
モリ５および計数メモリ６のデータ書き込み、あ
るいは読み出し信号や、加算器７，８の加算結果
ラツチクロツクに用いられる。 また、カウンタ１５の出力Q₂〜出力Q₅から送
出される信号ADは周期メモリ４、累積メモリ５
および計数メモリ６などに供給しており、各チヤ
ネルに対応するアドレスコードとなる。 信号ADと対応チヤネルの関係を第２表に示
す。 なお、論理信号として“１”は論理ハイレベ
ル、“０”は論理ロウレベルとする。カウンタ１
５の出力Q₂〜出力Q₅の出力信号をそれぞれQ₂〜
Q₅とする。

【表】 また、信号ADの周期Ｔが、前述した_ckに相当
するものである。すなわち、周期Ｔごとに８チヤ
ネル分に相当する楽音の各サンプル値が発生され
ることになる。 次に第６図の具体的な動作説明を行なう。 押鍵検出部２において、鍵盤１の押鍵状態の検
索を行ない、押鍵スイツチに対応するノートデー
タとオクターブデータおよび割り当て発音チヤネ
ルのアドレスデータとデータ書き込み信号とを押
鍵検出部２から送出する。 押鍵検出部２から送出された各種データは発音
周期データ発生部３に供給される。そうすると、
供給されたノートデータとオクターブデータに基
づいて発生楽音波形の音程を決める飛越し数ｑ・
2^OD-1が発生される。そして、TPG１１から供給
されている信号ADと割り当て発音チヤネルのア
ドレスデータとが一致した時、周期メモリ４、累
積メモリ５、計数メモリ６に対し、新発音データ
書き込み信号（以下NDWR信号と略す）が送出
される。 ここで、押鍵検出部２から発音周期データ発生
部３に供給されるデータのタイムチヤートを第１
０図に示し、第３表、第４表にノートデータ、オ
クターブデータの構成内容を示す。さらに、第５
表に割り当て発音チヤネルのアドレスデータの構
成内容を示す。

【表】

【表】

【表】 第１１図に発音周期データ発生部３の一具体例
を示す。第１１図において、１７はラツチで、入
力CKに“１”が供給されると入力INに供給され
ているデータを記憶する。そして、入力CRに
“１”が供給されるとクリヤー操作が行なわれ出
力UTの出力信号はすべて“０”となる。１８
はラツチで、上記ラツチ１７と同様なもので、ク
リヤー機能を除いたものである。１８はＲＭ
で、楽音波形の周期を決定する周期データ（飛越
し数ｑ・2^OD-1）が記憶されている。２０は比較
器で、入力Ａ，Ｂに供給されている信号が等しく
なると出力Ｃから“１”が送出されるものであ
る。２１はアンドゲートである。 なお、ラツチ１７は４ビツト構成、ラツチ１８
は６ビツト構成となつている。また、ＲＭ１９
には、12音階４オクターブ分のすべての飛越し数
が記憶されている。 押鍵検出部２から第１０図に示したタイミング
で各種データが供給されると、データ書き込み信
号CKの“１”で、発音チヤネルのアドレスデー
タがラツチ１７に、ノートデータ、オクターブデ
ータがラツチ１８にそれぞれ記憶される。 そうすると、ラツチ１８に記憶されたノートデ
ータとオクターブデータに基づいた飛越し数ｑ・
2^OD-1がＲＭ１９の出力UTから送出される。 一方、ラツチ１７に記憶されたアドレスデータ
とTPG１１から供給されている信号ADとの比較
を比較器２０で行ない、一致すると出力Ｃから
“１”信号が出力される。このタイミングを第１
２図に示す。たとえば、ラツチ１７にチヤネル３
に対応するアドレスコードが記憶されると、比較
器２０において信号ADとラツチ１７の出力信号
の比較を行ない第１２図に示すように一致すれば
信号WPが“１”となる。そして、TPG１１から
供給される信号φ₄が“１”となると、アンドゲ
ート２１を介して、ラツチ１７の入力CRにクリ
ア信号が供給され、ラツチ１７の出力信号は再び
all“０”となる。 その後、TPG１１から供給される信号ADが再
びチヤネル３に対応するアドレスコードが発生し
ても、ラツチ１７の出力信号がall“０”であるた
め、信号WPは“１”とならない。 すなわち、信号WPが“１”となるタイミング
は押鍵検出部２から新しいデータが供給され、割
り当てられたチヤネルに新しいデータを書き込む
最初のタイミングのみに“１”が現われることに
なる。 この信号WPは周期メモリ４、累積メモリ５、
計数メモリ６に、新データ書き込みを行なうもの
である。 また、出力Ｄ１から送出される信号は飛越し
数ｑ・2^OD-1であり、周期メモリ４に送出される。 一方、出力Ｄ２から送出される信号は、all
“０”データであり、累積メモリ５と計数メモリ
６に送出される。このデータは累積メモリ５と計
数メモリ６の初期値設定すなわち、累積および計
数値のクリヤ操作を行ない波形メモリ９から読み
出すデータを発音開始データから始まるように準
備するものである。 なお、ROM１９に４オクターブ分すべての飛
越し数ｑ・2^OD-1が記憶されているが、ＲＭ１
９のかわりに第１表に示した１オクターブ分の飛
越し数を記憶しておき、ラツチ１８に記憶された
ノートデータに基づいて所定の飛越し数ｑを選択
し、そのデータとラツチ１８に記憶されたオクタ
ーブデータとの乗算を行ない飛越し数ｑ・2^OD-1
を発生するようにしてもよい。 第６図に戻つて動作説明を行なう。 発音周期データ発生部３からNDWP信号が供
給されると、TPG１１から供給されている信号
ADに従つた所定のチヤネルが選択され（たとえ
ば、チヤネル３が選択されたとする）、信号φ₃、
信号φ₅によつて、周期メモリ４には新しい飛越
し数ｑ・2^OD-1が、累積メモリ５と計数メモリ６
にはall“０”データが書き込まれる。 そして、再びTPG１１から送出される信号AD
がチヤネル３に対応するコードとなると、信号
φ₁，φ₅によつて、周期メモリ４から飛越し数
ｑ・2^OD-1が読み出され加算器７の入力Ａに送出
される。累積メモリ５からは累積値が加算器７の
入力Ｂに送出される。計数メモリ６からは計数値
が加算器８の入力Ｂに送出される。 そうすると、加算器７において飛越し数ｑ・
2^OD-1と累積値とが加算演算され信号φ₂によつて
加算結果が記憶保持される。また、加算器８にお
いて、加算器７の出力Ｃから送出される最上位ビ
ツト、計数値とが加算演算され、信号φ₂によつ
て加算結果が記憶保持される。 加算器７，８の出力信号は波形メモリ９に供給
される。供給されたデータに基づいて所定のサン
プル値が選択され、DAC１０を介してアナログ
信号に変換されてアナログ的な楽音波形の１サン
プルが形成される。 そして、信号φ₃が“１”となると、加算器７
の出力信号が累積メモリ５に、加算器８の出力信
号が計数メモリ６にそれぞれ書き込まれる。 信号ADがチヤネル３のアドレスコードからチ
ヤネル４のアドレスコードに変わると、チヤネル
４に対応した上述と同様な処理が行なわれること
になる。 再び信号ADがチヤネル３のアドレスコードと
なると、前述と同様な処理を行ない、DAC１０
の出力から次の楽音波形のサンプル値が形成さ
れ、以下同様に順次、楽音波形のサンプル値が形
成されることになる。 そして、加算器８の出力信号のMSBが“１”
となると、インバータ１３を介してアンドゲート
１２の入力に“０”が供給され、アンドゲート１
２の出力は“０”となり、加算器７からの信号に
左右されることなく加算器８の入力Ａには“０”
が供給される。 そうすると、加算器７の出力信号のMSBが
“１”となつても、計数メモリ６に記憶されてい
る計数値の＋１処理が行なわれなくなる。 この結果、加算器８の出力信号のMSBが“１”
となると、波形メモリ９から読み出されるサンプ
ル値はＩ＝０サンプル目の楽音波形１周期が読み
出され、楽音の発生は停止する。なぜならば、Ｉ
＝０サンプル目の楽音波形は発音開始時で楽音が
まだ発生されていないためサンプル値として、Ｉ
＝０，Ｋ＝０〜15サンプルはすべて０となつてお
り、楽音が発生されなくなる。 なお、第６図では、加算器８の＋１操作を禁止
するようにしていたが、加算器７と８の加算操作
を禁止するようにしてもよい。 次に、周期メモリ４、累積メモリ５、計数メモ
リ６および加算器７，８の出力信号と波形メモリ
９から選択される楽音波形のサンプルについて第
１３図を用いて説明する。 なお、各出力信号を下記のようなデータ名とす
る。 周期メモリＡ……データＡ 累積メモリ５……データＢ 計数メモリ６……データＣ 加算器７……データＤ 加算器８……データＥ まず、各データのビツト構成について述べる。 データＡは飛越し数であり、４オクターブ分の
楽音発生を想定しているので飛越し数ｑ・2^OD-1
の最大値は＜3608＞となる。その結果、２進数の
データとしてビツト数は12ビツト必要になる。 データＢは発音できる最高周波数の楽音波形１
周期の分割数を16分割とすると、ｑ・2^OD-1 _(nax)×
16＝57728となり、その結果、２進数のデータと
してビツト数は16ビツト必要になる。 データＣは、Ｉ＝16、Ｊ＝16を想定しているの
で９ビツト構成となる。 データＤは、データＡとデータＢとの加算結果
となるので、17ビツト構成となる。 データＥは、データＣとデータＤのMSBとの
加算結果となるので、９ビツト構成となる。 また、データＤのビツト０〜ビツト15で表わさ
れている内容が第４図で説明したmrに相当する。
また、ビツト０〜ビツト11で表わされている内容
がｒにビツト12〜ビツト15の内容がｍに相当す
る。さらに、データＤのｒデータとデータＥのｊ
データはデータＤのｍデータとデータＥのｉデー
タそれぞれの仮想サンプル点を示すものとなる。 第１３図からもわかるように、データＡとデー
タＢの内容が加算され、加算された結果がデータ
Ｄとなる。 また、データＣとデータＤのビツト16の内容が
加算され、加算された結果がデータＥとなる。 そして、データＤのビツト12〜ビツト15（ｍデ
ータとする）の内容と、データＥのビツト４〜ビ
ツト７（ｉデータとする）の内容がメモリ９に供
給されている。 メモリ９に供給されたｍデータとｉデータとに
より所定のサンプル値が選択されることになる。 ｍデータで所定のＫサンプル目を選択し、ｉデ
ータで所定のＩサンプル目を選択するようになつ
ている。 また、楽音波形１周期が発生されるごとに、デ
ータＥが＋１処理される。そして、データＥの内
容が16歩進するごとにＩサンプルの読み出し点が
変化する。 すなわち、16波の楽音波形を発生するごとに波
形の形状の異なるものが読み出されることにな
る。 以上の説明のように、上記実施例は、第２図に
示したような楽音波形エンベロープ包絡の発音開
始時から発音終了時までをＩ分割し、各分割点か
ら抽出した楽音波形１周期をＫ分割し、抽出した
Ｉサンプル個の楽音波形１周期をＫ分割して得た
Ｋサンプル個のサンプル値すなわち、Ｋ×１個の
サンプル値をデイジタル値の形で波形メモリ９に
記憶しておき、楽音発生時には、発音すべき周波
数に対応した飛越し数ｑ・2^OD-1によつて波形メ
モリ９に記憶してあるＩ＝０サンプル目の楽音波
形１周期をＪ回繰り返して読み出し、つぎに、Ｉ
＝１サンプル目の楽音波形１周期をＪ回繰り返し
て読み出し、順次つづけて、最後にＩサンプル目
の楽音波形１周期をＪ回繰り返して読み出し、Ｉ
×Ｊ波の楽音を発生するようにして、時間的に波
形の形状が変化する楽音信号を得るものである。 第１４図に本発明の他の実施例の要部を示す。 第６図に示した実施例では、第４図で説明した
x_nrがx_n,pとx_n+1,pとの間に存在した場合、波形メ
モリ９から読み出されるサンプル値はx_n,pのサン
プル値が読み出されるようになつていた。 第１４図では、x_nrがx_n._pとx_n+1,pとの間に存在
した場合でも補間演算を行ない仮想的に仮想サン
プル点におけるサンプル値を算出して近似値を求
めようとするものである。 補間処理として直線補間を行なう場合は、つぎ
のようになる。x_n+1,pとx_n,pとに対して、
（x_n+1,p）と（x_n,p）の間を直線補間すると、 ^（x_nr）＝｛（x_n+1,p）−（x_n,p）｝ｒ／Ｌ＋
（x_n,p） ……(8) なる補間値^（x_nr）で（x_nr）を近似できる。第
１４図の実施例は(8)式を具現化する一例である。 なお、第６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１４図において、２２
はＲＭで、加算器７の出力信号に＋１した内容
を記憶している。２３はセレクタ、２４はRSフ
リツプフロツプ（以下RSFFと略す）、２５，２
６はラツチ、２７は減算器、２８は乗算器、２９
はＲＭで、乗算係数αを記憶している。３０は
加算器である。 加算器７の出力信号のうちビツト12〜ビツト15
がセレクタ２３とＲＭ２２に供給される。そし
て、信号φ₂がRSFF２４の入力Ｒに供給されると
出力Ｑからの出力信号は“０”となり、セレクタ
２３の出力には加算器７から直接供給された信号
が現われ、波形メモリ９にｍデータとして供給さ
れる。 一方、加算器８の出力信号のうちビツト４〜ビ
ツト７がｉデータとして波形メモリ９に供給され
ている。そうすると、ｍデータとｉデータにより
波形メモリ９から所定のサンプル値が送出され
る。 そして、波形メモリ９から送出されたサンプル
値は信号φ₂が“１”から“０”へ変化するタイ
ミングでラツチ２５に記憶保持される。 その後、信号φ₃がRSFF２４の入力Ｓに供給さ
れると出力Ｑは“１”となりＲＭ２２の出力信
号がセレクタ２３の出力に現われ、ｍデータとし
て波形メモリ９に供給される。ＲＭ２２から出
力されるデータは第６表に示すように加算器７の
出力信号のビツト12〜ビツト15の２進数に＋１操
作を行なつたものである。

【表】

【表】 そして、上述と同様に加算器８の出力信号のう
ちビツト４〜ビツト７がｉデータとして波形メモ
リ９に供給されている。そうすると、ｍデータと
ｉデータとにより波形メモリ９から所定のサンプ
ル値が送出される。波形メモリ９から送出された
サンプル値は、信号φ₃が“１”から“０”へ変
化するタイミングでラツチ２６に記憶保持され
る。 その結果、ラツチ２５には、(8)式に示した
（x_n,p）が、ラツチ２６には(8)式に示した
（x_n+1,p）に相当するサンプル値が記憶保持される
ことになる。 そして、減算器２７において、(8)式に示した
（x_n+1,p）−（x_n,p）に相当する減算処理を行な
い、減算結果が乗算器２８に供給される。 乗算器２８の他入力には、加算器７の出力信号
のビツト０〜ビツト11に基づいた乗算係数αが供
給される。乗算係数αは(8)式に示したｒ／Ｌに相当 するものであり、ｒは加算器７の出力信号のビツ
ト０〜ビツト11の累算結果に相当するものであ
る。また、Ｌは第４図で述べた分割数Ｎと楽音波
形１周期の分割数Ｋとにより決まる定数である。 本発明の場合、Ｎ＝2¹⁶，Ｋ＝16として説明を
進めているので、Ｌ＝Ｎ／Ｋ＝4096（10進数）と
なる。そして、ＲＭ２９には、加算器７の出力
信号のビツト０〜ビツト11で表わされる組み合わ
せ、すなわち、2¹²通りのｒ／Ｌに相当する乗算係数 αが記憶されている。 そして、加算器３０において、乗算器２８の出
力信号とラツチ２５に記憶保持されているデータ
との加算処理を行ない、加算結果をDAC１０に
供給し、アナログ的な楽音波形の１サンプルを形
成する。 その結果、加算器３０の出力には(8)式に示した
^（x_nr）が算出されることになる。 以上の説明のように、第４図で述べたx_nrが
x_n,pとx_n+1,pとの間に存在した場合、波形メモリ
９からx_n,pとx_n+1,pに相当するサンプル値（x_n,p）
と（x_n+1,p）とを選択する。そして、加算器７の
出力信号のビツト０〜ビツト７すなわち、ｒデー
タと選択した（x_n,p）と（x_n+1,p）とを用い直
線補間演算し、（x_nr）を補間値^（x_nr）で近似
することにより、波形の形状変化をなめらかにし
さらに、不用なノイズ成分の発生を防ぐことがで
きる。 第１５図に本発明の他の実施例の要部を示す。 第１６図に楽音のエンベロープ包絡を発音開始
時から発音終了時までをＩ分割し、抽出したｉサ
ンプル目とｉ＋１サンプル目の楽音波形１周期の
一例を示す。 第１６図中の記号について述べる。 ｉはＩ分割して抽出したサンプル位置であり、
第１３図に示したデータＥのビツト４〜ビツ
ト７の内容に相当する。 ｊはｉサンプルをＪ回（16回）繰り返し読み出
しを行なつている途中の位置を表わすもの
であり、第１３図に示したデータＥのビツ
ト０〜ビツト３の内容に相当するものであ
る。 ｍは楽音波形１周期の分割サンプル位置。 x_i,nは加算器７，８の出力信号によつて選択さ
れた波形サンプル。 x_i+1,nは加算器７と加算器８に＋１された出力
信号によつて選択された波形サンプル。 x_i,j,nは x_i+1,nとx_i,nサンプルとの間に存在するｊ回
目の波形サンプルである。 第６図に示した実施例は波形サンプルx_i,j,n（ｊ
＝０，１，２，……15）は、すべて同じ波形デー
タを用い楽音波形の１サンプルを発生するように
していた。 第１５図では、波形サンプルx_i+1,nとx_i,nとの間
に存在するx_i,j,nは補間演算を用い仮想的に仮想サ
ンプル点におけるサンプル値を算出して近似値を
求めようとするものである。 なお、演算処理にあたり、減算器３６と乗算器
３７とROM３８と加算器３９とにより演算器を
構成している。 補間処理として、直線補間を行なう場合は、つ
ぎのようになる。x_i+1,nとx_i,nとに対して、
（x_i+1,n）と（x_i,n）との間を直線補間すると、 ^（x_i,j,n）＝｛（x_i+1,n） −（x_i,n）｝ｊ／Ｊ＋（x_i,n） ……(9) ｊ＝０，１，２，……，15 なる補間値^（x_i,j,n）で（x_i,j,n）を近似できる
。
第１５図の実施例は(9)式を具現化する一例であ
る。 なお、第６図と同一機能なものには同一符号を
付して説明を省略する。第１５図において、３１
はＲＭで、加算器８の出力信号に＋１した内容
を記憶している。３２はセレクタ、３３は
RSFF、３４，３５はラツチ、３６は減算器、３
７乗算係数、３８はＲＭで、乗算係数βを記憶
している。３９は加算器である。 加算器８の出力信号のうちビツト４〜ビツト７
がセレクタ３２とＲＭ３１に供給される。そし
て、信号φ₂がRSFF３３の入力Ｒに供給されると
出力Ｑからの出力信号は“０”となり、セレクタ
３２の出力には加算器８から直接供給された信号
が現われ、波形メモリ９にｉデータとして供給さ
れる。 一方、加算器７の出力信号のうちビツト12〜ビ
ツト15がｍデータとして波形メモリ９に供給され
ている。そうすると、ｍデータとｉデータにより
波形メモリ９から所定のサンプル値が送出され
る。 そして、波形メモリ９から送出されたサンプル
値は信号φ₂が“１”から“０”へ変化するタイ
ミングでラツチ３４に記憶保持される。 その後、信号φ₃がRSFF３３の入力Ｓに供給さ
れると出力Ｑは１となりＲＭ３１の出力信号が
セレクタ３２の出力に現われ、ｉデータとして波
形メモリ９に供給される。ＲＭ３１から出力さ
れるデータは第７表に示すように加算器８の出力
信号のビツト４〜ビツト７の２進数に＋１操作を
行なつたものである。

【表】

【表】 そして、上述と同様に加算器７の出力信号のう
ちビツト12〜ビツト15がｍデータとして波形メモ
リ９に供給されている。そうすると、ｍデータと
ｉデータとにより波形メモリ９から所定のサンプ
ル値が送出される。波形メモリ９から送出された
サンプル値は信号φ₃が“１”から“０”へ変化
するタイミングでラツチ３５に記憶保持される。 その結果、ラツチ３４には、(9)式に示した
（x_i,n）がラツチ３５には(9)式に示した（x_i+1,n）
に相当するサンプル値が記憶保持されることにな
る。 そして、減算器３６において、(9)式に示した
（x_i+1,n）−（x_i,n）に相当する減算処理を行ない、
減算結果が乗算器３７に供給される。 乗算器３７の他入力には、加算器８の出力信号
のビツト０〜ビツト３に基づいた乗算係数βが供
給される。乗算係数βは(9)式に示したｊ／Ｊに相当 するものであり、ｊは加算器８の出力信号のビツ
ト０〜ビツト３の計数結果に相当するものであ
る。また、Ｊは16の定数である。 そして、ＲＭ３８には、加算器８の出力信号
のビツト０〜ビツト３で表わされる組み合わせ、
すなわち、2⁴通りのｊ／Ｊに相当する乗算係数βが 記憶されている。 そして、加算器３９において、乗算器３７の出
力信号とラツチ３４に記憶保持されているデータ
との加算処理を行ない、加算結果をDAC１０に
供給し、アナログ的な楽音波形の１サンプルを形
成する。 その結果、加算器４の出力には(9)式に示した
（x_i,j,n）が算出されることになる。 以上の説明のように、波形メモリ９からx_i+1,n
とx_i,nに相当するサンプル値（x_i+1,n）と（x_i,n）
とを選択する。そして、加算器８の出力信号のビ
ツト０〜ビツト３すなわち、ｊデータと選択した
（x_i+1,n）と（x_i,n）とにより直線補間演算し
（x_i,j,n）を補間値（x_i,j,n）で近似することによ
り、波形の形状変化をなめらかにしさらに、不用
なノイズ成分の発生を防ぐことができる。 第１７図に本発明の他の実施例の要部を示す。 第１７図は、サンプルx_i,j,n,rを補間演算で算出
し、近似値を求めようとするものである。 補間処理として直線補間を行なう場合の一例を
示すとつぎのようになる。第１８図に説明図を示
す。 まず、x_i+1,nとx_i,nとに対して（x_i+1,n）と
（x_i,n）との間の直線補間を行ない、 ^（x_i,j,n）＝｛（x_i+1,n） −（x_i,n）｝ｊ／Ｊ＋（x_i,n）……(10) なる補間値^（x_i,j,n）で（x_i,j,n）を近似する。 次に、x_i+1,n+1とx_i,n+1とに対して、（x_i+1,n+1）
と（x_i,n+1）との間に直線補間を行ない、 ^（x_i,j,n+1）＝｛（x_i+1,n+1） −（x_i,n+1）｝ｊ／Ｊ＋（x_i,n+1） ……(11) なる補間値^（x_i,j,n+1）で（x_i,j,n+1）を近似す
る。 そして、(10)式と(11)式で求めた^（x_i,j,n）と^
（x_i,j,n+1）との間の直線補間を行ない、 ^（x_i,j,n,r）＝｛^（x_i,j,n+1） −^（x_i,j,n）｝ｒ／Ｌ＋（x_i,j,n） ……(12) なる補間値（x_i,j,n,r）で（x_i,j,n,r）を近似する
。 ｉ＝０，１，……，15、ｊ＝０，１，２，…
…，15、ｍ＝０，１，２，……，15、ｒ＝０，
１，２，……，Ｌ−１ 第１７図の実施例は(10)，(11)，(12)式を具現化する
一例である。 第１４，１５図と同一機能なものには同一符号
を付して説明を省略する。第１７図において、４
０，４１，４２は補間器で、第１４図などに示し
たラツチ３４，３５、減算器３６、乗算器３７お
よび加算器３９と同様なもので構成されている。 補間器４０において、(10)式に示した補間演算を
行ない補間値^（x_i,j,n）を求める。 補間器４１において、(11)式に示した補間演算を
行ない補間値^（x_i,j,n+1）を求める。 そして、補間器４２において、補間器４０と補
間器４１で求めた補間値^（x_i,j,n）と^（x_i,j,n+1
）を
入力とし(12)式に示した補間演算を行ない補間値^
（x_i,j,n,r）を求め、その補間値をDAC１０に供給
し楽音波形を発生する。 以上の説明のように、加算器７，８の出力信号
に相当するサンプル値（x_i,j,n,r）を限られた個数
のサンプル値（波形メモリ９にはＩ×Ｋサンプル
個のサンプル値が記憶されている）から、(10)，
(11)，(12)式を用いて、補間演算を行ない補間値^
（x_i,j,n,r）で（x_i,j,n,r）を近似することにより、
波
形の形状の時間的変化がなめらかになる。さら
に、不用なデイジタルノイズ成分の発生を防ぐこ
とができる。 以上のように本発明は、楽音の発音開始時から
発音終了時までをＩ分割して得たＩ個の異なる楽
音波形１周期をさらにＫ分割して得たＩ×Ｋ個の
サンプル値をデイジタル値の形で記憶する波形メ
モリ（実施例では波形メモリ９で構成）と、上記
波形メモリより異なる楽音波形の複数個のサンプ
ル値を順次読み出すための読み出しデータを発生
する読み出し装置（実施例では周期メモリ４、累
算器メモリ５、計数メモリ６と加算器７，とＲ
Ｍ３１ととセレクタ３２とで構成）と、上記読み
出されたサンプル値を用いて補間計算を行なう演
算器（実施例では減算器３６と乗算器３７とＲ
Ｍ３８と加算器３９とで構成）とを具備し、上記
波形メモリから読み出された複数個のサンプル値
（x_i+1,n）と（x_i,n）間に存在する仮想サンプル
点における仮想サンプル値（x_i,j,n）を上記演算
器を用いて求めた補間値^（x_i,j,n）で近似すること
により、波形の形状の時間変動の伴なつた自然楽
器に非常によく似た楽音信号をつくることができ
る。また、補間計算により波形の形状変化をなめ
らかにし、不用のデイジタルノイズ成分の発生を
防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は楽音波形の一例を示す図、第２図は楽
音波形のエンベロープ包絡状態の一例を示す図、
第３図は楽音波形の一例を示す図、第４図、第５
図は本発明の動作原理の説明図、第６図は本発明
の一実施例を示すブロツク図、第７図は第６図の
波形メモリ９のメモリマツプを示す図、第８図は
第６図のタイミングパルス発生部１１の一具体例
を示すブロツク図、第９図は上記タイミングパル
ス発生部１１のタイムチヤート、第１０図は上記
実施例の動作を説明するためのタイムチヤート、
第１１図は第６図の発音周期発生部３の一具体例
を示すブロツク図、第１２図は第１１図の動作を
説明するためのタイムチヤート、第１３図、第１
６図、第１８図は上記実施例の動作を説明するた
めの説明図、第１４図、第１５図、第１７図は本
発明の他の実施例を示すブロツク図である。 １……鍵盤、２……押鍵検出部、３……発音周
期データ発生部、４……周期メモリ、５……累算
メモリ、６……計数メモリ、９……波形メモリ、
７，８，３０，３９……加算器、１０……DAC、
１１……タイミングパルス発生部、１２，２１…
…アンドゲート、１３……インバータ、１７，１
８，２５，２６，３５，３４……ラツチ、１６，
１９，２２，２９，３１，３８……ＲＭ、２０
……比較器、１４……発振器、１５……カウン
タ、２３，３２……セレクタ、２４，３３……
RSフリツプフロツプ、２７，３６……減算器、
２８，２７……乗算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発音開始時から発音終了時まで時間経過とと
   もに形状が変化している楽音波形の、発音開始時
   から発音終了時までの時間をＩ分割した時点にお
   けるＩ個の楽音波形のそれぞれの１周期をＫ分割
   して得たＩ×Ｋ個のサンプル値を記憶する波形メ
   モリと、楽音音階を決定する発音周期データ発生
   部と、前記発音周期データ発生部から出力される
   発音周期データに基づき前記波形メモリより異な
   る楽音波形の複数個のサンプル値（X_i,n），
   （X_i+1,n）を順次読み出すための読み出しデータ
   を発生する読み出し装置と、前記読み出し装置で
   発生した読み出しデータにより読み出された前記
   複数個のサンプル値と前記読み出しデータに基づ
   く乗算係数βとを用いて補間演算を行なう演算器
   とを具備し、前記演算器では前記波形メモリから
   読み出した前記２つの波形サンプル（X_i,n），
   （X_i+1,n）および前記読み出しデータに基づく乗
   算係数βを用いて次式に示す補間演算を行ない、
   発音音階に対応する仮想サンプル点における仮想
   サンプル値^（X_i,〓_,n）を求めるようにしたことを
   特徴とする楽音発生装置。 ^（X_i,〓_,n）＝｛（X_i+1,n）−（X_i,n）｝× β＋（X_i,n） 但し、ｉは波形ナンバを示し、ｉ＝０，１，
   ２，……，−１，ｍは一周期内の波形サンプル
   数を示し、ｍ＝０，１，２，……，Ｍ−１