JPH0367277B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の背景 発明の分野 本発明は電子楽音合成に関し、特に時間で変動
する高調波の強さ（harmonic strength）を有す
る楽音を発生させるための装置（手段）に関す
る。 先行技術の説明 電子楽器を設計する場合に表現しにくい目標
は、通常の音響的なタイプのオーケストラ用楽器
の音を本物そつくりにまねることである。最善の
結果は空気を吹きこむパイプオルガンやハープシ
コードをまねる電子楽器について得られている。
これらの楽器についてすぐれた模倣結果が得られ
る主な理由は、それらの楽音が本質的には機械的
楽音発生器であるからである。楽音発生機構は動
作が自動的に行われ、音楽家はオン−オフスイツ
チを作動させるだけでよい。 従来のオルガンの楽音を注目すべき例外とし
て、楽器により発生される殆んどすべての楽音
は、その構成が時間で変動する楽音スペクトルを
示すことが認識されている。近年になつて、音響
的なオーケストラ用楽器により発生される音の詳
細な性質がかなり研究されるようになつてきた。
この研究に大型デジタルコンピユータが用いられ
るようになつた結果、大量のスペクトルデータが
得られるようになつた。楽器の楽音スペクトルを
構成する種々の高調波は、楽音発生の開始時から
終了時まで時間とともに変化することが一般的に
決定されている。個々の高調波は時間で変動する
強さのパターンを有し、それらのパターンは本質
的に互に独立している。 楽音を合成するため個々の高調波の時間による
変動の記憶された表の値を用いる楽音シンセサイ
ザが実施されている。合成された楽音をその原の
楽器により発生される楽音と容易に区別できない
ことがしばしばある。 １組の高調波の時間で変動する要素
（behavior）を個々に制御するため大量のデータ
を記憶しなければならないということは、その１
組の高調波を用いてフーリエ変換を計算すること
によつて楽音を発生させる楽音シンセサイザを実
際に実施する上での重大な障害になつている。選
択された楽音を特徴づける１組の高調波を構成す
る各高調波に対する振幅−時間関数曲線に近似さ
せるため、一連の直線分を利用することによつて
記憶するデータ量を減少させる試みが行われてき
た。線形近似過程において解決しなければならな
い実際的な問題は、曲線に近似させるため最小数
の個々の線分を選択し、“本物そつくりの”楽音
を発生させる一方で、その楽音の合成に用いられ
る各高調波に対して記憶しなければならない線分
に対するデータ量を減らすことである。 区分的線分（piecewise linear segment）を用
いて曲線に近似させるための種種のアルゴリズム
の研究は、J.ストロウンによる技術論文“デジタ
ル音合成のための振幅および周波数関数の近似法
および総合的な解析”〔コンピユータミユージツ
クジヤーナル誌第４巻第３号（1980）３−24頁〕
に述べられている。 関数に近似させるため区分的線分（piecewise
linear segment）を用いる方法は広く用いられ
ている技術であるが、それは利用できる唯一の技
術でもなく、またいかなる任意の状況においても
使用される最善の方法でもない。近似関数の選択
は、許容できる近似誤差により影響され、また最
小データセツトの曲線発生パラメータから選択さ
れた近似関数を発生させることから生じる実際的
問題により影響される。線形線分に対しては近似
値は線の勾配および始点を特定することにより決
められる。必要とされる線分の総数は、楽音の高
調波成分の時間による変動を表わす一定の関数を
調べることによつてのみ決定される。各線分は、
線の勾配、始点およびその線が関数近似法に用い
られる時間からなるデータセツトを必要とする。 高調波時間関数の近似の形が判つており、完全
には任意ではない場合には、近似法のため記憶さ
れるデータの量を、区分的線形近似法に要するデ
ータ量に比べて減少させうることがしばしばあ
る。そのような曲線近似法は“電子楽器用高調波
フオルマントフイルタ”と題する米国特許第
4211138号（特開昭55−4091）に説明されている。
この特許は、個々の成分である共振曲線の共振周
波数を変位させた後に多数の標準共振曲線を一緒
に加算することによつて楽音フオルマントフイル
タを構成する曲線合成技術を説明している。 発明の要約 米国特許第4085644号（特開昭52−27621）に説
明されている種類の複音シンセサイザにおいて
は、計算サイクルとデータ転送サイクルとが反復
して独立して実行され、楽音波形に変換されるデ
ータを与える。計算サイクルの期間中には、予め
選択された楽音を特徴づける、時間で変動する１
セツトの高調波係数を用いて離散的フーリエ変換
を実行することによつて主データセツトがつくら
れる。計算はいかなる楽音周波数とも非同期の高
速で行われる。計算サイクルの終りに主データセ
ツトはメモリに記憶される。 計算サイクルに引きつづいて転送サイクルが開
始され、この転送サイクルを期間中に、多数の楽
音発生器のうちの予め選択された楽音発生器へ記
憶された主データセツトのデータが転送される。
計算サイクルと転送サイクルの期間中出力楽音発
生は中断することなく続けられる。転送されたデ
ータは楽音発生器に含まれる音調レジスタに記憶
される。 多数の楽音発生器のうちの予め選択された各楽
音発生器の音調レジスタに記憶された主データセ
ツトは逐次反復して記憶装置から読出され、Ｄ−
Ａ変換器によつてアナログ楽音波形に変換され
る。メモリアドレツシング速度（rate）は、楽音
発生器に関連した楽音ピツチの対応する基本周波
数に比例する。 時間で変動する高調波係数は、現在値が前の値
の簡単なスケーリングによつてえられる再帰的計
算により得られる。記憶された曲線選択パラメー
タおよび開始値を用いて４つの再帰的計算の型
（種類）から選択が行われる。計算の型の選択は、
記憶されたセグメントナンバーおよび調節可能フ
オルマントクロツクにより決定される時間に行わ
れる。 本発明の目的は、時間で変動する高調波成分を
もつ楽音を再帰的アルゴリズムで発生させ、時間
で変動する個々の高調波を発生させることであ
る。 本発明のもう１つの目的は、再帰的アルゴリズ
ムにより発生された一連の区分的指数関数によつ
て時間で変動する高調波関数曲線を近似させるこ
とである。 発明の構成 本発明は、楽音波形を規定する等間隔に置かれ
た当該サンプル点の振幅に対応する複数の振幅デ
ータを計算し、該振幅データが発生される楽音の
ピツチに比例する速度で逐次Ｄ−Ａ変換器に転送
される電子楽器において、各高調波の高調波係数
を記憶する高調波係数メモリ２６，２７と、前記
高調波係数メモリから各高調波係数を読出す読出
し手段２５と、タイミング信号を発生するクロツ
ク発生手段１１０を含み、該タイミング信号に応
答して、各高調波係数をスケールするための時間
的に変動する高調波スケール係数を、該高調波ス
ケール係数の時間変動を規定する記憶されている
パラメータを用いて再帰的アルゴリズムで計算
し、発生させる高調波関数発生手段２０２と、前
記高調波係数メモリから読出された前記各高調波
係数と各高調波係数をスケールするための前記高
調波スケール係数とを乗算して、時間で変動する
高調波係数を発生させる乗算手段２０１と、前記
乗算手段からの前記時間で変動する高調波係数に
基づいて、前記楽音波形を規定する等間隔に置か
れた当該サンプル点の振幅に対応する複数の振幅
データを計算する計算手段３４，３３，２８，２
４，２３，２１，２２，２０，１９，１６と、該
計算手段で計算された前記楽音波形の複数の振幅
データから楽音信号を発生させる手段２０３とを
具備し、時間で変動する独立した高調波成分を有
する楽音を発生することを特徴とする楽音発生装
置である。 発明の詳細な説明 本発明は、離散的フーリエ変換アルゴリズムを
実施することによつて楽音波形を合成する種類の
楽音発生器に組み込まれた時間で変動する高調波
発生器サブシステムを指向する。この種類の楽音
発生システムは、ここに参考のため述べてある
“複音シンセサイザ”と題する米国特許第4085644
号（特開昭52−27621）に説明されている。下記
の説明において、参考のための述べた特許に説明
してあるシステムの全素子は、その特徴に現われ
ている同一数字の素子に対応する２桁数字によつ
て識別されている。３桁数字によつて識別されて
いるすべてのシステム素子ブロツクは、時間で変
動する高調波成分を有する楽音を発生させるため
に本発明の改良を実施するため複音シンセサイザ
に付加された素子に相当する。 第１図は米国特許第4085644号（特開昭52−
27621）に開示したシステムの変更として述べら
れている本発明の実施例を示す。参考のため述べ
た特許に説明されているように、複音シンセサイ
ザは鍵盤スイツチ１２と表示されたブロツクに含
まれる１列に配列されたスイツチを備えている
が、この鍵盤スイツチはオルガンのような電子楽
器の従来の鍵盤に対応する。楽器の鍵盤上の１個
又はそれ以上の鍵を押すことによつて、音調検
出・割当装置回路１４は作動された鍵に対する音
調（ノート）情報を記憶し、作動された各鍵スイ
ツチを12個の別々の楽音発生器のうちの１つに割
当てる。この１セツトの楽音発生器、楽音
（tone）発生器２０３と表示されたシステムブロ
ツクに含まれる。音調検出・割当装置回路１４は
ここに参考のために述べてある米国特許第
4022098号（特開昭52−44626）に説明されてい
る。鍵盤上の１個又はそれ以上の鍵が押され、又
は作動されると、実行制御回路１６が計算サイク
ルを開始させ、この間に64語からなる主データセ
ツトが計算され主レジスタ３４に記憶される。こ
の64語は、楽音発生器により発生される楽音に対
するオーデイオ波形１周期に対し等間隔に置かれ
た64の点の振幅に対応する値をもつて発生され
る。一般的原則として、楽音スペクトルの最大高
調波数は完全な１周期におけるデータ点の数、又
は相当する主データセツトを構成するデータ点の
数の半分以下である。 計算サイクルが完了すると、転送サイクルが開
始され、この期間中には主レジスタ３４に記憶さ
れた主データセツトが読出され、そのセツトの楽
音発生器２０３の各発生器に含まれる音調レジス
タへ転送される。これらの音調レジスタは、予め
選択された楽音の完全な１周期に対応する64デー
タ語を記憶する。音調レジスタに記憶されたデー
タ語は逐次反復して読出され、Ｄ−Ａ変換器へ転
送され、この変換器はデジタルデータ語をアナロ
グ楽音波形に変換し、この楽音波形は従来の増幅
器とスピーカシステムからなる音響システムによ
つて音に変換される。記憶されたデータは、楽音
発生器が割当てられ作動された鍵スイツチに対応
する楽音の基本周波数に対応する速度で各音調レ
ジスタから読出される。 上述した米国特許第4085644号（特開昭52−
27621）に説明されているように、一連の計算サ
イクルの期間中に主レジスタ３４内にある主デー
タを連続的に再計算して、このデータを音調レジ
スタにロードする一方で、作動された鍵は鍵盤上
で押鍵されたままになつていることが望ましい。
このことは、読出しクロツク速度におけるデータ
点のＤ−Ａ変換器への流れを中断させることなく
達成される。 第１図において、語カウンタ１９は論理システ
ムの主クロツクによつて与えられるタイミングパ
ルスをモジユロ64でカウントする。高調波カウン
タ２０は、全部で64のデータ点を有する主データ
セツトと関連する最大高調波数に対応するモジユ
ロ32をカウントする。高調波カウンタ２０は、語
カウンタ１９がその初期又は最小カウント状態に
戻る度毎に増分する。高調波カウンタ２０のカウ
ント状態は、語カウンタ１９が増分する度毎にゲ
ート２２に介して加算器−アキユムレータ２１へ
転送される。メモリアドレスデコーダ２３は、加
算器−アキユムレータ２１の内容に応答して正弦
波関数表２４に記憶された三角関数値をアドレス
する。 計算サイクル期間中に、実行制御回路１６は語
カウンタが１周期（サイクル）64カウントの完全
カウンテイング周期（サイクル）32周期だけ増分
されるようにする。 高調波係数C_qの複数のセツトが高調波係数メ
モリ２６および２７に記憶される。楽音発生器２
０３により発生される対応する音色を発生させる
のに用いられる所望のセツトの高調波係数を選択
するために楽音スイツチ又はストツプS1および
S2が使用される。 高調波係数は、高調波カウンタ２０の状態に応
答して高調波係数メモリ２６および２７からアド
レスアウトされる。このカウント状態はメモリア
ドレスデコーダ２５によつてメモリをアドレスす
る形式に変換される。 楽音スイツチS1およびS2により選択された高
調波係数C_qは、乗算器２０１により高調波関数
発生器２０２により与えられたスケールフアクタ
と乗算される。高調波関数発生器の詳しい説明は
下記に述べてある。 乗算器２０１によつて発生されるスケールされ
た高調波係数は、上記に参考のため述べた米国特
許第4085644号（特開昭52−27621）に説明されて
いる方法により、乗算器２８で正弦波関数表２４
からアドレスアウトされた正弦波関数値と乗算さ
れる。乗算器２８からの出力データは、主レジス
タ３４から読出されたデータに加算器３３でもつ
て点ごとに加算され、その結果は語カウンタ１９
のカウント状態に対応するアドレスにおいて主レ
ジスタ３４に記憶される。計算サイクルの終了時
には、予め選択された楽音に対応する主データセ
ツトは計算され、主レジスタ３４に記憶される。 音響的種類のオーケストラ用楽器により発生さ
れる楽音について実験的に得た高調波−経時的変
動曲線を調べてみると、楽音高調波曲線のアタツ
クフエーズは増加指数関数のセグメントに似てい
るが、そのデイケイおよびレリーズフエーズは減
少指数関数のセグメントに似ていることが示され
ている。従つて、高調波−時間曲線を指数関数セ
グメントによつて近似させることは合理的な方法
である。この方法に対する補強は、楽器の全体的
楽音エンベロープ（振幅エンベロープ）は増加指
数関数アタツク形と減少指数関数デイケイ形を有
する傾向があるという周知の観察によつて更に強
められる。 指数関数は２つのパラメータによつて特徴づけ
られる。１つのパラメータは開始点を示し、第２
のパラメータは関数値の変化速度を決定する。選
択した楽音に対し高調波−時間曲線を近似させる
のに一連の指数関係を用いることの利点は、一般
的に云つて直線セグメントを用いる区分的近似法
の場合に必要とするよりも少数のセグメントを必
要とするという点である。更に、後述するよう
に、指数関数値を得るために簡単な回帰関係
（recur sion relation）が実行できるので、指数
関数の曲線近似法の簡単さは複雑な計算論理サブ
システムを犠牲にして得られるものではない。 “ラウドネス自動補正制御装置を具えた電子楽
器”と題する米国特許第4214503号（特開昭55−
120097）には、回帰的関係を実行することによつ
てアタツク、デイケイおよびレリーズエンベロー
プスケールフアクタを計算する方法が説明されて
いる。この特許はここに参考のため述べてある。 参考のために述べた米国特許第4214503号（特
開昭55−120097）には、ADSR（アタツク、デイ
ケイ、サステインおよびレリーズ）エンベロープ
曲線を構成する６フエーズに対する回帰関係が列
記されている。現在の曲線近似法にはこれら６フ
エーズのうちの４フエーズだけが必要とされる。
ここではこれらのフエーズを“形状”又は“曲線
型”と呼び、ここで用いる“形状”という語と、
ADSRエンベロープ関数の特定の領域を云うため
に参考のために述べた特許に用いてある“フエー
ズ”という語とを区別してある。 任意の高調波に対する高調波−経時変動曲線の
各点の値は下記の回帰（漸化）関係によつて計算
される。 A′＝KA＋Ｎ 式１ 但し、Ａは以前の振幅値、A′は新らしい、又
は現在の振幅値、ＫおよびＮは予め特定した数で
ある。ＫおよびＮの値は４つの曲線形の各々に対
して変化する。式１は再帰的計算を規定する。４
つの曲線形は、式１の基本的漸化関係の下記の明
らかな形を実行することによつて発生される。 曲線１：A′＝KA 式２ 曲線２：A′＝A′／Ｋ−Ｍ（１−Ｋ）／Ｋ 式３ 曲線３：A′＝KA＋Ｍ（１−Ｋ） 式４ 曲線４：A′＝Ａ／Ｋ 式５ 第２図は４つの曲線型を示す。参考のため述べ
た米国特許第4214503号（特開昭55−120097）に
は明示されていないが、各曲線は指数形を有す
る。各曲線におけるドツトの位置は式２〜式５の
対応する漸化関係によつて計算された点を表わ
し、一方実線は下記の４つの対応する指数関数の
うちの１つから計算される。 指数１ Ａ＝A₀exp（BX） 式６ 指数２ Ａ＝A₀（１−exp（−BX）） 式７ 指数３ Ａ＝−A₀exp（BX） 式８ 指数４ Ａ＝A₀exp（−BX） 式９ これらの式においてＸは独立した曲線変数であ
り、この場合には時間である。 各曲線の型および対応する指数に対する式を用
いるころによつて、再帰的（recursive）曲線パ
ラメータＫおよびＭに対する関係が得られる。、
指数曲線パラメータA₀およびＢは、指数関数の
セグメントによつて近似されるセグメントとして
選択される高調波−時間曲線の選択されたセグメ
ントから得られる。近似指数関数のパラメータ
は、高調波−時間曲線の選択された開始点と終点
に対する指数方程式に振幅と時間の値を挿入する
ことによつて得られる２つの連立方程式を解くこ
とによつて得られる。その結果得られる２つの方
程式は超越形式をしており、ニユートン−ラフソ
ン反復解法などの周知の方法で数値的に解いて近
似指数に対する値A₀およびＢを見出すことでき
る。 第１表は４つの曲線形の各々に対する指数曲線
パラメータA₀およびＢおよび曲線形パラメータ
ＫおよびＮの間の関係を列記している。

【表】 Ｍは漸近線の値において対応する指数関数によ
つて得られる曲線形に対する最大値である。 第３図は選択された近似セグメントの曲線形に
対するパラメータを得る方法を示す。破線は、音
響的トランペツト音の第５高調波の経時的変動の
グラフである。実線は式２〜５に示されている漸
化関係により発生されたデータを使用してこの曲
線の区分的近似法によつて得られた結果である。 曲線パラメータの計算の方法が、例えばＸ軸値
X1、X2の間に発生するセグメントについて例証
される。Ｘ軸は実時間間隔に関係ある任意の単位
で示されている。選択されたセグメントは形４の
曲線により最もよく近似される。これは式３と式
４との比較から明らかである。式９は下記の連立
方程式を解くことによつてA₀とＢの値を得るの
に応用される。 A_i＝A₀exp（−BX_i）；ｉ＝１、２ 式10 曲線形４に対し式５に用いられるＫ値は、第１
表に示してある曲線４の記入事項から得られる。 同様な方法が他の曲線近似区分の各々に対して
用いられる。セグメントの選択は、与えられた高
調波−経時変動曲線を目視で検分することにより
行うことができる。耳は、高調波−時間振幅変化
の適度の変動には比較的鈍感であるので、“最善
の”適合は必要でない。 近似曲線は後述するように曲線形の種類を構成
するデータ、パラメータＫおよびＭの値、および
近似曲線形が用いられる時間を記憶することによ
つて発生させることができる。 第４図は、第１図に示す高調波関数発生器２０
２の詳細な論理を示す。個々の高調波に対する高
調波変動は、曲線パラメータ値の記憶された表か
ら近似高調波−時間関数曲線を発生させる単一の
計算システムを時分割することによつて得られ
る。この計算システムは本質的には参考のため述
べた米国特許第4214503号（特開昭55−120097）
に説明したADSR曲線発生システムの改良であ
る。 楽音高調波に対する経時変動効果は、鍵スイツ
チが作動された時に開始するので、計算サイクル
と転送サイクルは各楽音に対して一連のものとし
て実施される。即ち、計算サイクルセグメントは
割当てられた楽音発生器に対して実行される。こ
の計算サイクルが終了すると転送サイクルが開始
し、この転送サイクルでは主データセツトは割当
てられた楽音発生器へ転送される。第１転送サイ
クルの直後に、もし第２の鍵スイツチが（閉鎖状
態において）作動された場合、第２の計算サイク
ルセグメントが実行される。第２の計算サイクル
セグメントは第２転送サイクルが続き、第２転送
サイクルにおいては新たな主データが第２の割当
てられた楽音発生器へ転送される。計算サイクル
セグメントと転送サイクルのこの順序は、すべて
の割当てられた楽音発生器が新たな主データセツ
ト値を受けとるまで実行される。この時点におい
て、この順序は第１の割当てられた楽音発生器か
ら再び始まつて反復される。 振幅シフトレジスタ１０１はその各々の長さが
Ｑである１組ｐ個のシフトレジスタである。構成
要素である各シフトレジスタは楽音発生器２０３
に含まれる楽音発生器のうちの１つに対応する。
ｐはこれらの楽音発生器の数であり、Ｑは計算サ
イクルセグメントの期間中に用いられる最大高調
波数である。好ましい実施例ではＱ＝32である。 セグメントカウンタレジスタ１０２もまたその
各各が楽音発生器２０３に含まれる楽音発生器の
うちの１つに対応する１組ｐ個のシフトレジスタ
として実行される。 鍵スイツチが作動されたこと（鍵スイツチは閉
鎖された状態にある）を鍵検出・割当装置１４が
決定すると、参考のための述べた米国特許第
4214503号（特開昭55−120097）に説明されてい
る方法によつて線87上に信号が発生する。新たな
発生器割当装置１０６は、線87上の新たな信号を
12本の信号線のうちの１本にデコードする。これ
らの線の各々は、第１図において楽音発生器２０
３として表示してあるブロツクに含まれる１組12
個の楽音発生器のうちの１個に対応する。 発生器カウンタ１０３は実行制御回路１６によ
つて増分される。発生器カウンタ１０３の各カウ
ント状態は、同じ計算サイクルセグメントに割当
てられた楽音発生器に割当てられた計算サイクル
セグメントに対応する。発生器カウンタ１０３は
モジユロ１２をカウントするように実行される。 発生器カウンタ１０３の２進カウント状態は、
発生器カウント状態デコーダ１０４によつて12本
の線に符号化される。これらの線は１組の入力信
号として選択ゲート１０５へ与えられる。選択ゲ
ートは線87上の新たな楽音信号に応答してその１
組12本の出力線のうちの１本上に“１”論理状態
信号を与える。この方法により新たな楽音信号は
新たに作動された鍵盤スイツチの割当てられた楽
音発生器に対応する信号線上でコードされる。 選択ゲート１０５からのｐ本の線のうちの１本
上の“１”論理状態信号は、振幅シフトレジスタ
１０１およびセグメントカウンタレジスタ１０２
に含まれる対応するシフトレジスタ成分を初期設
定する。 振幅シフトレジスタ１０１およびセグメントカ
ウンタレジスタ１０２に含まれるすべてのシフト
レジスタは、高調波カウンタのカウント状態が増
分される度毎にそれに同期してシフトされる。 セグメント終点メモリ１０７は、与えられた１
組32の高調波−経時変動曲線を近似するのに選択
された指数セグメントの終点において振幅の予め
計算された値を記憶するのに用いられる。このメ
モリは各メモリがＴ語を有するＱメモリとして構
成される固定メモリである。ＴはＱ高調波−経時
変動曲線のうちの任意の曲線を近似するのに用い
られる指数セグメントの最大数である。発生器カ
ウンタ１０３のカウント状態は、高調波カウンタ
２０の現在のカウント状態に対してセグメントカ
ウンタレジスタ１０２からアドレスアウトされた
データ語によつてセグメント終点メモリ１０７に
含まれるＱメモリのうちのどれがアドレスされる
かを選択するのに用いられる。上述したように、
高調波カウンタ２０が増分される度毎にデータが
セグメントカウンタレジスタ１０２から読出され
る。フエーズメモリ１０８は、予め選択された高
調波−経時変動曲線を近似するのに４つの曲線型
のうちのどれを用いるかを決める所定の数Ｓを記
憶するのに用いられる。このメモリはその各々が
Ｔデータ語を含むＱメモリとして構成された固定
メモリとして実行される。発生器カウンタ１０３
のカウント状態は、高調波カウンタ２０の現在の
カウント状態に対してセグメントカウンタレジス
タ１０２からアドレスアウトされたデータ語によ
つてフエーズメモリ１０８に含まれるＱメモリの
うちのどれがアドレスされるかを選択するのに用
いられる。 第４図に詳細に示されている高調波関数発生器
２０２の作動は、P_jとして指定されている楽音発
生器が鍵盤上の新たな鍵閉鎖に対応して割当てら
れたばかりの状況に対して検討される。振幅シフ
トレジスタ１０１およびセグメントカウンタレジ
スタ１０２のP_jシフトレジスタは初期設定され
る。振幅シフトレジスタ１０１内のP_jシフトレジ
スタの各データ語は値Ａ＝１／256に初期設定さ
れる。セグメントカウンタレジスタ１０２内のP_j
シフトレジスタの各データ語は値０に初期設定さ
れる。 発生器カウンタ１０３がカウント状態ｊにある
と、出力データ選択回路１０９は振幅シフトメジ
スタ１０１のP_jシフトレジスタから出力データを
選択し、入力データ選択回路１１７は入力データ
を転送して対応するP_jシフトレジスタの終端位置
に書き込ませる。 フオルマントクロツク１１０は一連のタイムパ
ルスを発生させるための可変周波数クロツク発生
器である。このクロツクの周波数は、予め選択さ
れた楽音合成に用いられる高調波係数の各々に対
して振幅変化が行われる速度を制御するのに用い
られる。通常はフオルマントクロツク１１０の周
期は、12計算サイクルセグメントを完了するのに
要する時間より短くセツトされる。例えば、主論
理クロツクが1MHzの周波数で動作する場合には、
計算サイクルセグメントは64×32×10^-6＝2.048
ミリ秒の時間の長さを有する。フオルマントクロ
ツクは488×12＝40Hz以下の周期を有するこたが
好ましい。高調波カウンタ２０が高調波ナンバー
ｑ＝１に対応してその初期状態にあると、アンド
ゲート１１８′はフオルマントクロツク１１０か
らタイミング信号を転送し、この信号はフリツプ
フロツプ１１１をセツトする。このフリツプフロ
ツプは、高調波カウンタ２０が増分されそのモジ
ユロ32のカウンテイングを実行することによつて
初期状態にリセツトされた場合にそのカウンタ２
０により発生されるリセツト信号によつてリセツ
トされる。 新たな振幅A′は、Ｎ計算回路１１４とKA計算
回路１１３によつて、出力データ選択回路１０９
により選択された振幅シフトレジスタ１０１のP_j
シフトレジスタから読出された現在の振幅Ａから
計算される。Ｎ計算回路１１４およびKA計算回
路１１３は加算器１１５とともに、フエーズメモ
リ１０８からアドレスアウトされたＳの現在値に
よつて選択された式２〜５の４つの曲線型のうち
の１つに従つて新たな振幅値A′を計算する。Ｎ
計算回路１１４およびKA計算回路１１３の詳し
い動作は後述する。 現在の記憶された振幅Ａおよび新たに計算され
た値A′はいずれもデータ入力信号として選択ゲ
ート１１２へ与えられる。フリツプフロツプ１１
１がそのセツト状態になく、従つて出力状態がＱ
＝“０”であると、選択ゲート１１２は現在の振
幅Ａを選択し、入力データ選択回路１１７と乗算
器２０１へ転送する。入力データ選択回路１１７
へ転送された振幅値は選択され、振幅シフトレジ
スタ１０１のP_jシフトレジスタの終端位置に書込
まれる。 セグメント終点メモリ１０７からアドレスアウ
トされた現在の終点振幅は、出力データ選択回路
１０９によつて与えられた現在の振幅値と比較器
１１６によつて比較される。振幅Ａと終点振幅と
の差の絶対値が予め特定した値より大であれば、
比較器１１６は選択ゲート１１２へＣ＝“０”論
理状態信号を伝送する。信号がＣ＝“０”であり
フリツプフロツプ１１１の状態がＱ＝“１”であ
れば、新たな振幅値が選択ゲート１１２によつて
選択され、入力データ選択回路１１７と乗算器２
０１へ転送される。 Ａと終点値との差の絶対値が予め選択された比
較値より小さいことを比較器１１６が見出すと、
論理信号Ｃ＝“１”が発生する。Ｃ＝“１”信号に
応答して、選択ゲート１１２はセグメント終点メ
モリ１０７から読出された終点値を選択し、入力
データ選択回路１１７と乗算器２０１へ転送す
る。 Ｃ＝“１”信号に応答して、加算器１１８はセ
グメントカウンタレジスタ１０２に含まれるP_jシ
フトレジスタに記憶されたカウント状態を増分さ
せる。この増分動作によりシステムは次の近似曲
線セグメントに対する振幅値の計算を開始する。 振幅値の時間による変化はフオルマントクロツ
クの周波数により制御され、このクロツクはその
周期がＰ計算サイクルセグメントに要する時間の
周期より短い周波数にセツトするのが有利であ
る。 高調波カウンタ２０が32の高調波の全範囲に対
して増分されると、発生器カウンタ１０３が増分
されるので、P_j楽音発生器について上述した方法
と同様な方法によつてP_j+1楽音発生器に対する現
在の振幅が計算される。 Ｋ値メモリ１２０は、第１表に示した関係によ
り曲線パラメータＫ、１／ＫおよびＭの値を記憶
するのに用いられる。このメモリは、その各々が
Ｔデータ語を含むＰメモリとして構成された固定
メモリとして実行されている。発生器カウンタ１
０３のカウント状態は、高調波カウンタ２０の現
在のカウント状態に対してセグメントカウンタレ
ジスタ１２０からアドレスアウトされたデータ語
によつてＫ値メモリ１２０に含まれたＰメモリの
うちのどれがアドレスされるかを選択するのに用
いられる。Ｋ、１／ＫおよびＭの値を１つの拡張
語（extended word）として符号化し、これら
３つの量を分離するのにシステム論理素子におけ
る選択ゲートを用いるのが便利である。 KA計算回路１１３の論理が第５図に示されて
いる。データ選択デート５０２は、Ｋ値メモリ１
２０からアドレスアウトされたデータ語K′の有
効ビツトの第１セツトをデータ値Ｋにデコード
し、有効ビツトの第２セツトはデータ値１／Ｋに
デコードされる。乗算器５０４は出力データ選択
回路１０９からの現在の振幅値Ａと値Ｋ又は値
１／Ｋとを乗算する。データ選択ゲート５０３が
Ｋを選択するか１／Ｋを選択するかは、入力曲線
型パラメータＳによつてきまる。式２〜５を検討
すると、曲線の型１および３に対してＫが選択さ
れるが、曲線型２および４に対しては１／Ｋが選
択されることが判る。 第６図に示すＮ計算回路１１４は、曲線の型２
および３に対し式３および４の第２項を計算する
のに用いられる。データ選択回路５２２はＫ値メ
モリ１２０からの入力データ語K′を３つの曲線
パラメータＫ、１／ＫおよびＭにデコードする。
Ｋおよび１／Ｋの値はそれぞれ補数回路５０５お
よび補数回路５０６によつて処理される。デジタ
ル論理システムにおいて通常行われるように、Ｋ
および１／Ｋの値は２進数字の形で符号化される
としよう。補数演算の結果は10進値１−Ｋおよび
１−１／Ｋである。曲線デコーダ５０１は曲線の
型ナンバーＳを曲線の型２および３に対する２の
出力線にデコードする。曲線型２の信号に応答し
てデータ選択回路５０７は、値１−１／Ｋを乗算
器５０９の１入力に転送する。曲線型３の信号に
応答してデータ選択回路５０７は値１−Ｋを乗算
器５０９に転送する。曲線型１および４の場合に
は、０値が乗算器５０９に転送される。乗算器５
０９は、データ選択回路５０７によつて転送され
たデータとデータ選択回路５２２によつて転送さ
れたＭの値とを乗算する。積のデータはデータ入
力の１つとして加算器１１５に与えられる。 第７図は実行制御回路１６の詳細なシステム論
理を示す。好ましい実施例として、発生器カウン
タ１０３は、選択された鍵盤において割当てられ
た楽音発生器の数に等しい計算サイクルセグメン
トを発生させるためにのみ使用される。目的の説
明のために上鍵盤が選ばれている。他の鍵盤又は
鍵盤の組合せへの拡張は容易に行なわれる。 フリツプフロツプ４０２がセツトされその出力
論理状態がＱ＝“１”になると、一連の計算サイ
クルセグメントからなる完全な計算サイクルが開
始される。転送サイクル要求がアンドゲート４１
２によつて受けとられており、この時にフリツプ
フロツプ４０２が論理状態Ｑ＝“０”とともにそ
のリセツト状態にあれば、フリツプフロツプ４０
２はセツトされうる。転送サイクル要求は、参考
のため述べた米国特許第4085644号（特開昭52−
27621）の第１図に示してある論理ブロツク同期
ビツト検出器３９によつて発生する。 フリツプフロツプ４０２がセツトされると、出
力論理状態Ｑ＝“１”は、ゲート４０１をして主
クロツク１５からタイミング信号を伝送させ、こ
のタイミング信号は語カウンタ１９およびカウン
タ４０４のカウント状態を増分させるのに用いら
れる。カウンタ４０４は、モジユロ64をカウント
するように実行されている。カウンタ４０４がそ
のモジユロカウンテイング実行の故にその初期カ
ウント状態に戻る度毎に、INCR信号が発生す
る。INCR信号は高調波カウンタ２０のカウント
状態を増分するのに使用される。 語カウンタ１９が計算サイクルセグメントの最
後のモジユロカウンテイング実行によつてその初
期状態にリセツトされると、リセツト信号が発生
する。このリセツト信号は、発生器カウンタ１０
３のカウント状態を増分するのに使用される。同
一リセツト信号は、フリツプフロツプ４０２をリ
セツトするのに使用される。フリツプフロツプ４
０２のリセツテイングは計算サイクルセグメント
の終了を示す。語カウンタ１９からのリセツト信
号は、発生器カウンタ１０３のカウント状態より
１つ少い数値の表示に対応する楽音発生器に対し
主データセツトの転送サイクルを開始させるのに
使用することができる。 音調検出・割当装置１４の破線の囲いは割当・
検出論理システム３０１を含む。このシステムの
機能の１つは、上鍵盤上の鍵スイツチ状態を検査
した時の線４２上に信号を発生させ、下鍵盤上の
鍵スイツチ状態を検査した時に線４３上に信号を
発生させ、足鍵盤又は第３の鍵盤上の鍵スイツチ
状態を検査した時に線４４上に信号を発生させる
ことである。鍵スイツチ状態が前の鍵盤走査以後
変化していて作動されていない状態にあると、線
８６上に信号が発生する。鍵スイツチ状態が前の
鍵盤走査後変化していて作動された状態にある
と、線８７上に信号が発生する。 割当・検出論理システム３０１が鍵スイツチ状
態の変化を見出す度毎に、割当メモリ８２の内容
がアドレスアウトされて記憶されたデータを検査
する。データは、メモリアドレス／データ書込み
回路８３によつてアドレスアウトされる。割当メ
モリに記憶されたデータ語は10ビツトからなる。
対応する楽音発生器が割当てられていれば最下位
のビツトは“１”となる。記憶された各語は、楽
音発生機能を実行するためデータを使用する対応
する楽音発生器を有する。ビツト２−４は作動さ
れた鍵スイツチのオクターブを示し、ビツト５−
６は鍵盤を示し、ビツト７−10はオクターブ内の
楽音を示す。 信号が線４４上に現われると、音調割当カウン
タ３０３はそのカウント状態がカウントレジスタ
３０５へ転送された後に０値に初期設定される。
デイビジヨンデコード３０２は、上鍵盤に対応す
る鍵盤符号“01”を有する割当メモリからデータ
語がアドレスアウトされる度毎に信号を発生させ
る。フリツプフロツプ３０７がセツトされデータ
語が上鍵盤に対応する割当メモリ８２から読出さ
れると、アンドゲート３０７′は、信号を転送し
て音調割当カウンタ３０１のカウント状態を増分
させる。 信号が線４３上に現われると、上鍵盤上の鍵ス
イツチ状態の走査が完了したことになる。線４３
上の信号はエツジ検出回路３０８によつてパルス
状信号に変換され、その結果はフリツプフロツプ
３０７をセツトするのに使用される。フリツプフ
ロツプ３０７がセツトされると、アンドゲート３
０７′は、デイビジヨンデコード３０２により発
生された信号を転送し、音調割当カウンタ３０３
のカウント状態を増分させる。参考のため述べた
米国特許第4022098号（特開昭52−44626）に説明
してあるように音調カウンタ６４がそのカウンタ
状態12に増分されると、フリツプフロツプ３０７
をリセツトするのに用いられる信号が発生する。
最終的な結果として、音調割当カウンタ３０３の
カウント状態は上鍵盤に割当てられた楽音発生器
の数に等しくなる。この数は線４４上の信号によ
つて検出された第３鍵盤に対し走査が開始された
時にカウントレジスタ３０５に転送される。 比較器４０５は、発生器カウンタ１０３のカウ
ント状態と、カウントレジスタ３０５に含まれる
割当てられた楽音発生器の数とを比較する。これ
ら２つの数が等しいと、等値信号が発生し、この
信号ぱ発生器カウンタ１０３の状態をリセツト、
又は初期設定するのに用いられる。この方法によ
り、時間で変動する高調波を発生させるのに用い
られる計算サイクルセグメント数は、鍵スイツチ
閉鎖の結果として上鍵盤に割当てられた楽音発生
器数と等しくなる。 第８図は、第４図に示す新たな発生器割当装置
１０６用の入力データを発生させるための論理を
示す。データが割当メモリ８２から読出されるの
につれて、デイビジヨンデコーダ３０２は割当て
られた上鍵盤楽音発生器に対応するデータを１組
の選択ゲート３１１に転送する。楽音発生器デコ
ーダ３１０はメモリアドレス／データ書込み回路
からのメモリアドレツシングデータを１組の選択
ゲート３１１に接続されている12本の線にデコー
ドする。線８７上の信号は新たなスイツチ閉鎖が
検出されたことを示す。この方法により、もし新
たな鍵スイツチ閉鎖が上鍵盤について検出される
と、選択ゲート３１１からの出力が発生する。 本発明は、記憶された１組の高調波係数から楽
音波形を発生させるためフーリエ型変換が実行さ
れる他の楽音発生器システムに容易に組み入れる
ことができる。そのようなシステムは“コンピユ
ータオルガン”と題する米国特許第3809786号
（特開昭48−90217“電子楽器”）に説明されてい
る。この特許はここに参考のため組入れられる。 第９図は時間で変動する独立した高調波を発生
させるため本発明をどのようにしてコンピユータ
オルガンに組み込むことができるかを示す。700
代の数字は、700に米国特許第3809786号（特開昭
48−90217“電子楽器”）の第１図に示したブロツ
ク表示数字を加えたものに対応する。高調波関数
発生器２０２および乗算器２０１によつて示され
たサブシステムを追加すると時間で変動する独立
した高調波楽音が発生する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例の概略的なブロツ
ク図である。第２図は、４種類の近似指数関数曲
線を示す。第３図は、近似曲線パラメータを得る
方法を示す。第４図は、高調波関数発生器の概略
的なブロツク図である。第５図は、第４図のKA
−計算回路の概略図である。第６図は、第４図の
Ｎ−計算回路の概略図である。第７図は、第１図
の実行制御回路の概略図である。第８図は、第４
図の新たな発生器割当装置の入力データ発生器の
概略図である。第９図は、本発明の別の実施例の
概略図である。 第１図において、１２は鍵盤スイツチ、１４は
音調検出・割当装置、１５は主クロツク、１６は
実行制御回路、１９は語カウンタ、２０は高調波
カウンタ、２１は加算器−アキユムレータ、２２
はゲート、２３，２５はメモリアドレスデコー
ダ、２４は正弦波関数表、２６，２７は高調波係
数メモリ、２８，２０１は乗算器、３３は加算
器、３４は主レジスタ、４２はクロツク選択回
路、２０２は高調波関数発生器、２０３は楽音発
生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 楽音波形を規定する等間隔に置かれた当該サ
   ンプル点の振幅に対応する複数の振幅データを計
   算し、該振幅データが発生される楽音のピツチに
   比例する速度で逐次Ｄ−Ａ変換器に転送される電
   子楽器において、 各高調波の高調波係数を記憶する高調波係数メ
   モリと、 前記高調波係数メモリから各高調波係数を読出
   す読出し手段と、 タイミング信号を発生するクロツク発生手段を
   含み、該タイミング信号に応答して、各高調波係
   数をスケールするための時間的に変動する高調波
   スケール係数を、該高調波スケール係数の時間変
   動を規定する記憶されているパラメータを用いて
   再帰的アルゴリズムで計算し、発生させる高調波
   関数発生手段と、 前記高調波係数メモリから読出された前記各高
   調波係数と各高調波係数をスケールするための前
   記高調波スケール係数とを乗算して、時間で変動
   する高調波係数を発生させる乗算手段と、 前記乗算手段からの前記時間で変動する高調波
   係数に基づいて、前記楽音波形を規定する等間隔
   に置かれた当該サンプル点の振幅に対応する複数
   の振幅データを計算する計算手段と、 該計算手段で計算された前記楽音波形の複数の
   振幅データから楽音信号を発生させる手段と、 を具備し、時間で変動する独立した高調波成分を
   有する楽音を発生することを特徴とする楽音発生
   装置。