JPH04161991A - 楽音変調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は電子楽器等の音源で発生する楽音信号を変調
する楽音変調装置に属する。

［従来技術］ 従来の代表的な楽音変調装置は比較的低周波（例えば、
ビブラートの用途で数〜数十Ｈｚ）の単純な繰り返し波
形（例えば、正弦波、のこぎり波）を発生するＬＦＯ（
低周波発振器）を変調信号源として使用する。

原理上、この種の楽音変調装置によって与えられる楽音
の変調は、単純な繰り返し変動となるため、人工的で機
械的な印象をぬぐいきれない。

別の従来技術では、変調信号源としてホワイトノイズ発
生器を使用する。この種の楽音変調装置は楽音に完全に
不規則な変動を与えるため、先に挙げた従来技術と対極
を成し、自然音のもつ心地よい変動、ゆらぎを与えるこ
とはできない。

単純の極や不規則の極にある、上述の従来技術の問題を
改良するために、ゆらぎ周波数が高くなるにつれ、その
パワー（または振幅）が減少するような特性をもつノイ
ズ（例えば］／ｆノイズ）を発生するゆらぎ発生器を変
調信号源として使用する提案が最近なされている（本件
出願人に係る特願平２−３１５１５号、平成２年２月１
４日出願）。

実験によると、この種のゆらぎ発生器を使用した楽音変
調装置はかすれた音を再現するのには有効であった。し
かし、ゆっくりとしたゆらぎをもつ楽音については十分
な成果が得られなかった。

本件発明者は、その理由がゆらぎ発生器から出力される
ゆらぎ信号の広い帯域幅にあることを見い出した０例え
ばｌ／、ゆらぎを例にとると、５Ｈｚのゆらぎ周波数の
パワーに対し、その３２倍のゆらぎ周波数（１６０Ｈｚ
）のパワーは１／３２の大きさしかもっていない、しか
しながら実際にはこの大きさは人間の聴覚特性により、
ｌ７３２よりもずっと大きな影響を与え、かすれ音の混
合した音として聞こえてしまうからである。

［発明の目的］ したがって、この発明の目的はより自然なゆっくりとし
たゆらぎをもち、かすれ音の含まない楽音を発生可能に
する楽音変調装置を提供することである。

［発明の構成、作用］ 上記の目的を達成するため、この発明によれば、楽音信
号を電子的に発生する音源手段と、比較的広いゆらぎ帯
域幅を持ち１周波数の値に依存してパワーが変化するパ
ワースペクトルをもつゆらぎ信号を発生するゆらぎ信号
発生手段と、前記ゆらぎ信号のゆらぎ帯域幅を比較的低
い周波数帯域にＭＩＩＪ！シて変調信号を形成する変調
信号形成手段と、前記音源手段において発生する楽音信
号を前記変調信号に基づいて変調する変調手段と、を有
することを特徴とする楽音変調装置が提供される。

この構成によれば、自然楽器音に見られるゆっくりとし
たゆらぎをより正確にシミュレートできる。

上記変調信号は楽音のピッチ（周波数）音量、音色の変
調あるいはサウンドエフェクト（例えばリバーブ）の変
調に利用できる。

一構成例において、ゆらぎ信号はデジタルデータの列で
表現され、変ｔＪＪ信号形成手段はゆらぎ信号を表現す
るデジタルデータ列における隣り合うデータサンプル間
に少なくとも１つの補間値を挿入する補間手段で構成さ
れる。

所望であれば、変調信号形成手段をゆらぎ信号に対しデ
ジタル的にフィルタリングを行うデジタルローパスフィ
ルタ手段で構成してもよい６［実施例１ 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

第１図にこの発明の特徴を組み込んだ電子楽器の全体構
成を示す。電子楽器は装置全体を制御するＣＰＵ１．　
プログラム及び定数を記憶するＲＯＭ２、ワーキングメ
モリとしてのＲＡＭ３．演奏入力装置としての鍵＠４、
同時に複数（図では４つ）の音を電子的に発生可能な音
源５（音源手段）、音源５からの楽音信号を外部に出力
するサウンドシステム６を含む、更に、この発明に従い
、電子楽器は音ｓ５の発生する楽音に変調を加えるため
に、変調信号源として変調回路７を含む、変調回路７は
ポリフォニック音源５の各発音チャンネルＣ図において
、　音源０、ｌ、２．３で示す）に対応して複数の変調
チャンネル（図において変調回路０．１．２．３で示す
）を有している。

動作において、ＣＰＵＩ　（変調手段）は、変調回路７
からの変調信号を読み、その値に従って音源５を制御す
ることにより、音源５で発生する楽音信号を変調する。

第２図に変調回路の１チャンネル分の構成を示す、各変
調回路チャンネルにおいて、白色雑音（ホワイトノイズ
）発生器７１は等しいパワーのスペクトルをもつ擬似ホ
ワイトノイズを発生スる。

第３図に白色雑音発生器７１の構成例を示す。

ここでは、フリップフロップチエイン７１ａと排他的論
理和素子７１ｂとの組み合わせで擬似ホワイトノイズ（
擬似乱数列）を形成している。

第２図に戻って、白色雑音発生器７１からのホワイトノ
イズは’／ｌ　フィルタ７２に入力され、ここで１７［
ゆらぎ特性をもつゆらぎ信号に変換される。

第４図にｌ／「　フィルタ７２の構成例を示す。図示の
ようにＩ／、フィルタ７２は４つの加算素子７２−１〜
７２−４．２つの遅延素子７２−５．７２−６．４つの
乗算素子７２−７〜７２−１０によって構成される。乗
算素子７２−７〜７２−１０の乗数をそれぞれ”／ｈａ
　、　−”／１６　、３／ａ　。

−１７４に選択することにより、’／ｒ　に近いゆらぎ
特性をもつゆらぎ信号が得られることが知られている。

なお、ゆらぎフィルタとしては、本実施例の如く１７Ｆ
　フィルタに限らず、他のゆらぎ特性（例えばＩ／Ｆ２
、’＃３）をもつフィルタを用いてゆらぎ信号を発生す
るものでもよい。

第２図に戻って、音畏回路の白色雑音発生器７１と１７
「　フィルタ７２はゆらぎ信号発生手段を構成する。柱
目すべき点は、ゆらぎ信号発生手段から出力されるゆら
ぎ信号のゆらぎ帯域幅が相当広いことである。

この発明によれば、この広い帯域幅を周波数低域部に制
限するために、変調信号形成手段が使用される。第２図
において、変調信号形成手段はデータラッチ３．１／１
６分周器７４、直線補間回路７５によって実現されてい
る。

１／１６分周器７４は変調基本クロックを１７１６分周
した信号を白色雑音発生器７１、ｌ／「　フィルタ７２
、及び（１７「　フィルタ７２からのゆらぎ信号のデジ
タルデータサンプルを取り込むための）データラッチ７
３にクロックとして供給する。これに対し、直線補間回
路７５には変調基本クロックが直接入力される。これに
より、ゆらぎ信号発生手段の動作周波数の１６倍で変調
信号形成手段の主要素である直線補間回路７５が動作す
る。

直線補間回路７５はゆらぎ信号発生手段からの隣り合う
ゆらぎデータサンプル間に少なくとも１つ以上の（ここ
ではｌ／１６分周に従って１５個の）菊間偵を挿入して
変調信号（出力Ｘで示す）を形成する。

直線補間回路７５の構成例を第５図に示す。第５図にお
いて直線補間回路７５の減算器７５−１は’／Ｆ　フィ
ルタ７２からの新しいゆらぎデータサンプルｘ１゜１と
、データラッチ７３からの古いゆらぎデータサンプルｘ
１を受ける。データサンプルｘ１．１　とｘｌはゆらぎ
信号における隣り合うデータサンプルである。減算器７
５−１はこの隣り合うデータサンプルの差（Ｘ：＝＋　
　Ｘ：　）をとる。この差を４ビツトシフト回路７５−
２は１／１６してデータ（ｘ１４１−ｘｌ）／１６を形
成する。

このデータは加算器７５−３において、変調基本クロッ
クで動作する出カラフチ７５−４からの値に加えられ、
その結果が次の変調基本クロックでラッチ７５−４に取
込まれる。

したがって、出力ラッチ７５−４の出力（直線補間回路
７５の出力であり、変調回路の出力）である変調信号Ｘ
は、変調基本クロックに同期して、Ｘ＋　、Ｘ＋　　＋
’／＋ｂ　（差）　、　Ｘｌ　＋２／＋６（差）　、−
Ｘ１＋＋５／＋６　　（差）、Ｘニー＋　　（ここに差
は隣り合うゆらぎデータサンプルｘ１、Ｘ　ｉ　、＋　
の差）というように変化して、ゆらぎ帯域が低周波数帯
域に制限された直線補間データ列を形成する。

動作において、ＣＰＵ１は、変調回路の変調信号Ｘの値
を読み、それに基づいて、音源の対応する発音チャンネ
ルを制御する。また、押鍵時には、ＣＰＵＩは押鍵に割
り当てた変調回路（チャンネル）に対し、クリア信号を
与えて、変調回路を初期化する。第２図において、クリ
ア信号は。

白色雑音発生器７１．１７「　フィルタ７２、データラ
ッチ７３、形成直線補間回路７５に入力される。

ＣＰＵＩの動作を示すフローチャートを第６図〜第８図
に示す。

ＣＰＵＩは鍵走査６−１を実行し、押鍵を検出したとき
には（６−２，６−３）　、その押鍵に対し音源５の発
音チャンネルと変調回路７のチャンネルを割り当て、割
り当てた変調回路７を初期化し、発音チャンネルを発音
する（６−４〜６−１１）。詳細には、押鍵のキーコー
ドをＡレジスタにセットしく６−４）、チャンネルカウ
ンタｎを０から動かしながら、空チャンネル（ＣＣｒｌ
　＝０で示される）を見つけ出す（６−５〜６−８）。

空チャンネルが見つかったら（６−６）、チャンネルレ
ジスタＣＣｎに押鍵のキーコートＡをストアしく６−７
）、対応する変調回路（チャンネル）Ｄにクリアパルス
を与えて変調回路チャンネルｎを初期化しく６−１０）
、音［（チャンネル）ｎに発音指示を与える（６−１１
．）。

発音中のチャンネルに対する処理は第７図に示される。

ＣＰＵＩはチャンネルカウンタｎを初期化しく７−１）
、その後、発音中のチャンネル（ＣＣｎがＯ即ち“空”
でないことによって示される）を見つけたら（７−２）
、そのチャンオルのキーコードＣＣｎに対応する周波数
データｆ（セント比例表現）を読み出しく７−３）、変
調回路チャンネルｎから変調データｘ（０〜ｌの範囲と
して扱われる）を読み込み（７−４）、読み込んだ変調
データＸと深さｄｅｐｔｈを用いて基本の周波数データ
ｆを次式に従って変調する（７−５）。

ｆ　−ｆ　＋　（Ｘ−’／２　）　Ｘｄｅｐｔｈ　　　
　　（式ｌ）（式ｌ）により１周波数データは基本周波
数（音階周波数ｆｏ）を中心とし、変調信号Ｘの偵に応
じてｆ　ｏ　−’／２ｄｅｐｔｈからｆ　ｏ　＋　’／
７　ｄｅｐｔｈの範囲で変動する値を取る。

ＣＰＵＩはこの変調された周波数データｆを音源チャン
ネルｎに送る（７−６）。以上の処理をすべてのチャン
ネルについて実行する（７〜７．７−８）。

この結果、発音中の音源チャンネルｎからは灼応する変
調回路チャンネルｎからの変調信号Ｘに依存して周波数
（ピッチ）がゆらぐ楽音信号が発生することになる。こ
こに、変調信号Ｘはゆらぎ帯域幅が低周波数帯域に制限
されたゆらぎ周波数特性をもつので、従来より自然でリ
アルなピッチゆらぎが楽音に加えられることになる。

なお、発音開始時（６−１１）には音源チャンネルは基
本周波数（音階周波数）で楽音の発生を開始する。

ＣＰＵＩは鍵走査６−１において離鍵を検出したときに
は（６−２，６−３）、第８図に示す離鍵処理ルーチン
を実行する。離鍵処理ルーチンにおいて、ＣＰＵＩは離
鍵のキーコードをＡレジスタにセットしく８−１）、離
鍵と同一のキーコードをもつチャしネルレジスタＣＣｎ
　を捜しｔｊ３１゜（８−３〜８−５）、　　そのチャ
ンネルレジスタＣＣｎ　を空状態“Ｏ”に戻しく８−６
）、対応する音源チャンネルｎを消音処理する（８−７
）。

以とで実施例の説明を終えるが、この発明の範囲内で種
々の変形、変更が可能である。例えば、変調回路７．音
源５の少なくとも一部はプログラム（ソフトウェア）と
プログラムを実行するＣＰＵとで実現してもよい。また
、変調信号をピッチ（音高）以外の楽音の他の要素（例
えば音量、音色、音響）の変調に利用してもよい。

また、変調されたパラメータの計算も他の計算法が可能
である。例えば、キーコードごとに最高周波数データｆ
　ｍａｔと最低周波数データＬｓｉｎとを用意し、７−
３に対応するステップで、これらのデータを読み出し、
７−５に対応するステップで、変調信号Ｘを用いて ｆ　　＝　　ｆｍｉｎ　　＋　　ｘ　　（ｆｍａｘ　　
−ｆｍｉｎ　　）により、変調された周波数データを得
るようにしてもよい。

［発明の効果］ 以」二、詳細に述へたように、この発明ではゆらぎ信号
発生手段において周波数に依存してそのパワーが変化す
るパワーヌベクトルをもつゆらぎ信号を発生し、このゆ
らぎ信号のもつ比較的広いゆらぎ帯域幅を変調信号形成
手段にて比較的低い周波数帯域に制限して変調信号を形
成し、変調手段にてこの低周波の変調信号に基づいて音
源の楽音信号をゆっくりと変調しているので、従来では
得られなかった自然なゆっくりしたゆらぎをもちかすれ
音の含まない楽音を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係る電子楽器の全体構成図、第２図は
変調回路の構成図、 第３図は白色雑音発生回路の構成図、 第４図は１／［フィルタの構成図。 第５図は直線補間回路の構成図、 第６図、第７図、第８図はＣＰＵの動作を示すフローチ
ャートである。 ｌ・・・・・・ＣＰＵ（変調手段）、２・・・・・・Ｒ
ＯＭ、５・・・・・・音源（音源手段）、７・・・・・
・変調回路、７１．７２・・・・・・（ゆらぎ信号発生
手段）１７３．７４．７５・・・・・・（変調信号発生
手段）、７５・・・・・・直線補間回路。 特許出願人　　カシオ計算機株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）楽音信号を電子的に発生する音源手段と、比較的
   広いゆらぎ帯域幅をもち、周波数の値に依存してパワー
   が変化するパワースペクトルをもつゆらぎ信号を発生す
   るゆらぎ信号発生手段と、前記ゆらぎ信号のゆらぎ帯域
   幅を比較的低い周波数帯域に制限して変調信号を形成す
   る変調信号形成手段と、 前記音源手段において発生する楽音信号を前記変調信号
   に基づいて変調する変調手段と、を有することを特徴と
   する楽音変調装置。
2. （２）請求項１記載の楽音変調装置において、前記変調
   手段は楽音信号のピッチ、音量、音色のうち少なくとも
   １つを前記変調信号に基づいて変調することを特徴とす
   る楽音変調装置。
3. （３）請求項１記載の楽音変調装置において、前記ゆら
   ぎ信号はデジタルデータ列によって表現され、 前記変調信号形成手段は前記デジタルデータ列における
   隣り合うデータサンプル間に少なくとも１つの補間値を
   挿入する補間手段から成る、ことを特徴とする楽音変調
   装置。