JPH04330496A - 楽音信号処理装置 - Google Patents

楽音信号処理装置

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JPH04330496A
JPH04330496A JP3126645A JP12664591A JPH04330496A JP H04330496 A JPH04330496 A JP H04330496A JP 3126645 A JP3126645 A JP 3126645A JP 12664591 A JP12664591 A JP 12664591A JP H04330496 A JPH04330496 A JP H04330496A
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Doitsuchie Rarufu
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルシステムを
用いた楽音信号処理装置に関するものであり、特にディ
ジタル信号をアナログ信号に変換する際に所望しない雑
音を減少させるための装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】楽音波形を先ずディジタルの形で発生さ
せ、つぎに音響システムのためにD−A変換器によって
アナログ信号に変換する多種類の楽音発生器システムが
ある。この種の代表的なディジタル楽音発生器が“ディ
ジタルオルガン”と題する米国特許第3515792号
、“コンピュータオルガン”と題する米国特許第380
9789号、“複音シンセサイザ”と題する米国特許第
4085644号(特願昭51−93519)に開示さ
れ、記述されている。
【0003】一連のディジタル数字データを対応するア
ナログ波形に変換するための最も簡単な方法、従って最
も一般的に知られている方法は、D−A変換器を用いて
反復してディジタル数字をアナログ電圧に変換する方法
である。そのような変換の後にはサンプルおよび保持回
路が通常は用いられているので、現在の電流または電圧
レベルはその次の変換時間まではほぼ一定の値に維持さ
れる。そのような標本および保持回路はしばしば零次サ
ンプルおよび保持回路と言われる。また時にはそれは“
ボックスカー(box  car)”検出器とも言われ
る。
【0004】結果として生じるアナログ信号が、信号変
換の周期的間隔のすべての整数倍で形象化(image
)されるスペクトル成分を有することは、データを周期
的間隔にて変換するD−A変換システム固有の特徴であ
る。この周期的間隔は、標本化(サンプリング)周期と
言われ、D−A変換の周期である。
【0005】零次標本(サンプル)および保持変換シス
テムは、標本化周期の倍数の付近に集まる出力信号スペ
クトルを発生させ、もとの入力スペクトルは(標準化周
期は、充分高いので従って重なり合いまたは折り返し使
用は存在しないと仮定する)、下記の形式のスペクトル
振幅係数(factor)によって乗算されることは周
知である:
【0006】
【数1】
【0007】但し、Tは標本化周期である。この周知の
性質についての論議は1967年にニューヨークのホル
ト・ラインハート・アンド・ウインストン社から発行さ
れたクーパーG.R.およびクレアD.マクギレン著“
信号およびシステム解析の方法”第135頁に記載され
ている。
【0008】D−A変換に対する補間装置としての零次
標本および保持回路の効果は、入力ディジタルデータ系
列(シーケンス)のスペクトル内容における最高周波数
成分に比較した場合の標本化周期Tの相対的な値によっ
て決まる。一般的原則とてしては、ディジタル系列(シ
ーケンス)における最高の周波数成分に比べて標本化周
波数fs=1/Tが高ければ高いほど、信号出力スペク
トルの所望しない、または雑音成分はよく抑制される。
【0009】ここでは雑音という用語は、所望しない波
形成分を包括する一般的な意味で用いられている。例え
ば、もし参照したディジタル楽音発生器のうちの1つが
16の高調波をもった特定の音色を出すことを意図した
ものであるとすると、D−A変換システムによって発生
されるそれ以上の高調波は雑音と考えられる。余分の高
調波からなるそのような雑音は、場合によっては不快な
、または嫌悪感を与える音とはならないこともあるとい
うことは明らかである。しかし、多くの場合余分な高調
波は非常な嫌悪感を与えるものであり、たとえそれを聞
く者にとって不快感を与えるような特徴はもっていない
にしても、容認できると考えられる所望の楽音のピッチ
と比べると周波数が大幅に異なる倍音を発生させる可能
性がある。
【0010】図1は、零次標本(サンプル)および保持
回路からの出力信号に対する典型的なスペクトル曲線を
示す。下方のグラフはディジタル数字の順序を変換し、
標本化時間の間で一定の信号振幅を保つことによって発
生される波形を示す。この波形は32の等しい高調波を
もつ周期的順序から合成される。上方のグラフは出力ス
ペクトルであり、式1に対する形式sinx/xの特徴
的な振幅変化を示す。より高い周波数をもつ高い高調波
クラスタは非常に徐々に減少する。
【0011】多数の所望しない標本化高調波を減らすた
め白明な一般的に用いられる方法は、零次標本および保
持回路の後に低減フィルタを用いることである。実際に
実施する際の問題点は、短い過渡時間応答を保持しつつ
所望の高調波に影響を与えることなく所望しない周波数
のみを減衰させることができるような鋭いカットオフを
示す低域フィルタを設計することである。低域フィルタ
はD−A変換システムに用いられてきているが、このフ
ィルタは上記の参考のため述べた種類の楽音発生器にと
っては実行可能な雑音減少システムを提供するものでは
ない。これらの楽音調発生器にとっては、低域フィルタ
のしゃ断周波数を、発生する楽音の各基本波ごとに変え
ねばならない。基本波がその中に入るオクターブの関数
としてしゃ断周波数をかえることによってのみ或る程度
の簡素化を行うことができる。
【0012】D−A楽音変換システムと一緒に使用する
ことを意図した雑音減少システムは、“ディジタル楽音
発生器用雑音減少回路”と題する本発明者の米国特許第
4111090号に記述されている。ここに参考のため
述べた特許に開示されているシステムは、ディジタル楽
音発生器とともに用いられる零次標本および保持回路の
ための改良された減衰特性を達成する。この改良は、発
生する楽音の各基本波周期におけるデータ点の数を増や
す必要がない。この改良は、連続したデータ点の間に線
形補間を実施するための回路を具えることによって行わ
れる。米国特許第4111090号に記述されている1
実施例においては、楽音波形を構成するもとの順序のデ
ータ点のうちの各2つの連続データ点の間に補間法によ
り少なくとも7つの追加データ点が挿入されている。従
って、サンプリング速度は能率的に8倍に上昇する。波
形に対する一連のサンプル点の振幅を規定する記憶され
たデータ語が、発生する楽音の基本ピッチによって決定
される速度で連続的に第1および第2のレジスタへ転送
される回路配置を具えることによって達成される。更に
、データ語はそれが第1レジスタから第2レジスタへ転
送されるにつれて、同じ所定の速度でD−A変換器の入
力も転送される。第1および第2レジスタへ結合されて
いる減算および除算手段は、これら2つのレジスタのデ
ータ語間の値の差に比例した出力信号を発生させる。 この差の信号は、それがD−A変換器印加される前に第
1レジスタからの入力の値をくり返し増加させるのに用
いられる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】D−A変換器の出力に
おける残留雑音を、零次標本および保持回路、または米
国特許第4111090号に記述されているような線形
補間システムと組合わせた回路によってえられるレベル
より低いレベルに更に減少させることが本発明の目的で
ある。ここに参考のため述べた特許によるシステムを実
施するのに用いられる周波数よりも高い周波数に対する
クロック速度を増大させることなく出力雑音を減少させ
ることもまた本発明の目的である。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の楽音信号処理装
置は、一連の離散した振幅データ値を複数個保持するメ
モリ手段と、上記振幅データ値の平滑化に用いられる重
み関数として、上記振幅データ値の離散間隔を細分化し
た分割間隔で一連の多数の平滑化関数データ値を記憶し
た平滑化メモリと、上記メモリ手段から得られる複数個
の振幅データ値と、上記平滑化メモリから得られる同数
の平滑化関数データ値とを乗算する乗算器と、上記乗算
器から得られる複数個の積の値を加算する加算器とを具
備し、上記平滑化メモリから読み出される複数の平滑化
関数データ値は、上記振幅データ値の離散間隔に相当す
る位相差を互に持ちながら、それぞれ上記分割間隔で変
化すると共に、上記複数個の振幅データ値に対応した区
間の関数値が巡回読み出しされることを特徴とする。
【0015】また本発明の第2の発明によると、オーデ
ィオ楽音信号の1周期を規定する等間隔点の振幅に対応
する複数の振幅データ値を記憶する波形メモリを有し、
発生する楽音のピッチに比例する速度で上記振幅データ
値が順次に反復して上記波形メモリから読み出されてD
−A変換器へ転送される楽音装置において、上記振幅デ
ータ値の平滑化に用いられる重み関数として、上記振幅
データ値の離散間隔を細分化した分割間隔で一連の多数
の平滑化関数データ値を、互に上記振幅データ値の離散
間隔に相当する位相差で記憶した複数の平滑化メモリと
、上記波形メモリから得られる複数個の振幅データ値と
、上記平滑化メモリから得られる同数の平滑化関数デー
タ値とを乗算する複数個の乗算器と、上記乗算器から得
られる複数個の積の値を加算する加算器とを具備し、上
記平滑化メモリの各々からから読み出される複数の平滑
化関数データ値は、上記振幅データ値の離散間隔に相当
する位相差を互に持ちながら、それぞれ上記分割間隔で
変化すると共に、上記複数個の振幅データ値に対応した
区間の関数値が巡回読み出しされることを特徴とする。
【0016】本発明の第3の発明によると、オーディオ
楽音信号の1周期を規定する等間隔点の振幅に対応する
複数の振幅データ値を記憶する波形メモリを有し、発生
する楽音のピッチに比例する速度で上記振幅データ値が
順次に反復して上記波形メモリから読み出されてD−A
変換器へ転送される楽音装置において、上記振幅データ
値の平滑化に用いられる重み関数として、上記振幅デー
タ値の離散間隔を細分化した分割間隔で一連の多数の平
滑化関数データ値を記憶した1個の平滑化メモリと、上
記波形メモリから得られる複数個の振幅データ値と、上
記平滑化メモリから得られる同数の平滑化関数データ値
とを乗算する複数個の乗算器と、上記乗算器から得られ
る複数個の積の値を加算する加算器とを具備し、上記平
滑化メモリからから読み出される複数の平滑化関数デー
タ値は、上記振幅データ値の離散間隔に相当する位相差
を互に持ちながら、それぞれ上記分割間隔で変化すると
共に、上記複数個の振幅データ値に対応した区間の関数
値が巡回読み出しされることを特徴とする。
【0017】本発明の第4の発明によると、オーディオ
楽音信号の1期を規定する等間隔点の振幅に対応する複
数の振幅データ値を記憶する波形メモリを有し、発生す
る楽音のピッチに比例する速度で上記振幅データ値が順
次に反復して上記波形メモリから読み出されてD−A変
換器へ転送される楽音装置において、上記振幅データ値
の平滑化に用いられる重み関数として、上記振幅データ
値の離散間隔を細分化した分割間隔で一連の多数の平滑
化関数データ値を記憶した1個の平滑化メモリと、上記
波形メモリから順次読み出される振幅データ値でもって
1つずつ更新されながら常に複数個の振幅データ値を格
納し、上記分割間隔のデータ列が生じるように複数回循
環出力する循環データ記憶手段と、上記平滑化メモリか
らから複数の平滑化関数データ値を、上記振幅データ値
の離散間隔に相当する位相差を互に持ちながら、それぞ
れ上記分割間隔で変化するように読み出すと共に、上記
複数個の振幅データ値に対応した区間の関数値を巡回読
み出しする位相アドレッシング手段と、上記循環データ
記憶手段から得られる複数個の振幅データ値と、上記平
滑化メモリから得られる平滑化関数データ値とを順次乗
算する1個の乗算器と、上記乗算器から得られる複数個
の積の値を累算し、上記循環データ記憶手段の1回の循
環毎に累算値を導出する累算器とを具備することを特徴
とする。
【0018】
【作用】振幅データ値の離散間隔を細分化した分割間隔
で振幅データ値を平滑したデータが加算器出力として得
られる。平滑化振幅データ値をアナログ信号に変換した
時の残留雑音又は所望しない倍音成分は、大幅に減少さ
れる。
【0019】
【実施例】信号が−w≦f≦wのような有限な範囲に限
定された周波数fをもち、この信号が離散的時間間隔t
n =n/ 2w、−∞<n<∞においてのみ知られる
ならば、もとの連続的信号f(t)は、下記の関係によ
り離散的サンプルの重みつき値を合計することによって
、1組の離散的サンプルf(n/ 2w)から完全に再
生し得ることは信号理論技術上周知である(上記に参考
として述べた著書138頁参照):
【0020】
【数2】
【0021】式2は一般形として下記のように書き改め
ることができる。
【0022】
【数3】
【0023】但し、g( 2wt−n)は離散的信号振
幅値f(n/ 2w)平滑化に用いられる重み関数を示
す。 従って、少なくとも理論的には、もしf(n/ 2w)
のすべての値が常に(完全な過去、現在および未来)同
時に判っており、重み関数g(2wt−n)もまた常に
判っていて適用されるならば、連続平滑化信号関係f(
t)は外部からのサンプル雑音なしに完全に再生される
ことができる。
【0024】もしf(t)が、上記に参考のため述べた
楽音発生器の場合のように周期関数であれば、波形の1
周期に対するサンプル点についての知識をもつことは、
あらゆる時のサンプル点について完全な知識をもつこと
と全く同じである。。波形の1周期当たりのサンプル点
数を適当に選択し、重み関数を選択すれば、一連のディ
ジタル値によって表される離散的サンプルの1組の入力
から楽音波形を再構成するために式2の有限形式を用い
ることができる。
【0025】図2は、入力ディジタルデータを出力アナ
ログ信号に変換するのに用いられるD−A変換器が発生
させる標準化雑音を減らす本発明の実施例を示す。
【0026】完全な1サイクル上の連続する点を表すデ
ィジタルデータは音調レジスタ105に記憶される。こ
のデータは多くの方法により発生させることができる。 1サイクルの楽音調波形に対する点を発生させる1つの
方法が、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(特願昭51
−49272)に詳細に記述されている。
【0027】好ましい実施例では、音調レジスタ105
のデータ語は64のデータ語から構成される。これらの
データ語は、上記に参考として述べた特許に記述されて
いるカウンタ102が発生させる信号に応答して音調レ
ジスタ105からアクセスされる。
【0028】音調クロックの周波数は、所望する楽音ピ
ッチの基本周波数よりも64×8=512個の高い周波
数を選ぶのが有利である。いろいろな種類の周知のシス
テムから選んで実施できる音調クロックには特別な条件
は課せられていない。楽音発生システムに適したそのよ
うな音調クロックの1つの実施例が、ここに参考のため
に述べてある米国特許第4067254号に詳しく記述
されている。
【0029】カウンタ102は音調クロック101から
の信号を計数するために用いられており、モジュロ8を
カウントするように実施されている。
【0030】平滑化動作が利用できる64のデータ点の
全部に同時に適用された時に、雑音の減少は最もよく行
われる。108、110および112の番号のついてい
るシステムブロックによって示唆的に示されている64
の平滑化関数メモリがある。その64の平滑化関数メモ
リに関連した64の乗算器がある。それらの乗算器は、
109、111および113の番号のついているシステ
ムブロックによって示唆的に示されている。
【0031】各平滑化関数メモリは、−256から+2
55までのインデックス(指数)nの整数値に対して、
下記の関係式によって計算される64×8=512のデ
ータ語を含んでいる。
【0032】
【数4】
【0033】各平滑化関数メモリに記憶されたデータは
、図3に示す方法により8個の平滑化関数データ点だけ
位相がずれている。最初の平滑化関数メモリ108には
、最大値で始まる平滑化関数が記憶されている。第2の
平滑化関数メモリ110には、その最大値が平滑化関数
メモリ108に記憶された対応するデータ値より8デー
タ語だけ前の位置で始まるデータは記憶されている。 平滑化データはモジュロ256で記憶されるので、デー
タが図3に示す方法によって、それ自体で折り返す(l
oop−backする)。1組64の平滑化関数メモリ
の残りのメモリについても、8データ語の同一バックス
ペース(back−spacing)が連続的に用いら
れる。8データ語の位相スペーシング(phase  
spacing)は、各平滑化関数メモリの最初の最小
値を、そのすぐ前のメモリ内のデータの最大値と同一デ
ータ語位置に配置することに注目すべきである。
【0034】各メモリの平滑化関数データは式1から計
算され、インデックス数(指数)である(n+jh)に
よりメモリにいれられる。jは特定の平滑化関数メモリ
を指定する数(ナンバー)である。hは位相オフセット
数と呼ばれる。図3に図示した場合について言うと、h
の値は8である。インデックス(指数)である(n+j
h)はモジュロ256の数であり、より一般的に言うと
、平滑化関数メモリのデータ語数をモジュロとする。
【0035】D−A変換器から最小の出力標準化雑音を
発生させる本発明の最初の実施例について言うと、カウ
ンタ104は音調クロック101からのモジュロ1信号
を計数する。明らかにこの実施例においては、カウンタ
104は何の目的にも役立っておらず、下記に述べる代
わりのシステム構造を考えて図2に示してあるに過ぎな
い。
【0036】割当装置103は音調(楽音)レジスタ(
note  register)105から反復して連
続的に読み出されるデータ語を受けとり、1組の乗算器
109〜113のうちの1つの乗算器へデータを選択的
に送る。割当装置の詳細は図4に示してあり、後に説明
する。
【0037】割当装置103は、音調レジスタから受け
とった最初の語を乗算器109へ送り、そのような指令
はその後につづく語について周期的割当順序で行われる
ので、64番目の語は乗算器113へ送られる。この割
当過程は、カウンタ102の制御をうけて音調レジスタ
105からの波形データの各周期的アドレッシングごと
にくり返される。
【0038】音調クロック101によってタイミング信
号が発生する度ごとに、音調レジスタ105からの出力
データ語は、音調クロックに応答して平滑化メモリから
アドレスされる平滑化データ値によって乗算される。各
平滑化メモリはアドレスデコーディング手段を具えてい
て、記憶されたデータは音調クロックタイミング信号に
応答してモジュロ256で読み出されるようになってい
る。積のデータまたは積の値は、1組の64個の乗算器
からの出力で、加算器114において合計される。加算
器114は1組の従来のディジタル加算器であって、す
べての入力データの合計に等しい出力を出す。加算器1
14からの出力が合計されたデータ点は、D−A変換器
115によりアナログ信号に変換される。ついで出力ア
ナログ信号は利用手段116へ与えられる。大部分の楽
器システムの場合には、利用手段は従来の増幅器と音再
生装置からなっている。システムタイミングは、音調レ
ジスタ105からアドレスされた各データ語に対して8
つの出力重みつき値が与えられるようになっている。
【0039】図5は図2に示すシステムによってえられ
る典型的な標本化雑音減少を示す。音調レジスタ105
に記憶された波形データは、図1に示す波形データに対
応する。図5の下方のグラフは、D−A変換器115か
らの出力波形データ値を示し、上方の曲線はそれに対応
する高調波スペクトルである。入力スペクトルを示す第
1図の上方のグラフと出力スペクトルを示す図5の上方
のグラフを比較すると、標準化雑音減少の効率が明らか
である。音調レジスタ116に記憶された波形データは
、32の相等しい高調波から合成された64点の波形か
らなっている。
【0040】本発明はデータが音調レジスタ105に記
憶されることを必要としないことは明らかである。音調
レジスタ105およびカウンタ102からのそのメモリ
アドレッシングは省いて、何らかの順序の入力ディジタ
ル点によって代えることができる。主な要件は、ディジ
タルデータの到来と平滑化関数メモリからの平滑化デー
タ値のアドレッシングとの間のタイミング関係である。 従って、入力データ点間の各間隔ごとに、平滑化関数メ
モリは8つの等しい時間インクリメントにおいてアドレ
スされなければならない。
【0041】上述したシステムの代わりの実施例は、動
作を制限してデータ平滑化を完全な1組64の利用可能
なデータ点よりも少ないデータ点に適用することである
。8データ点平滑化を用いることにより、かなりの標準
化雑音減少が行えることが判明している。データ点の数
を減らそうとする動機は1組64の乗算器と平滑化関数
メモリを1組8個に減らして費用を安くすることにある
【0042】図4は8データ点平滑化を用いた標準化デ
ータ平滑化システムを示す。図4はまた割当装置103
の詳細も示している。カウンタ102は音調クロック1
01によって計数を増やし、モジュロ8をカウントする
。カウント状態デコーダ120は、カウンタ102の各
状態を1組8つの個々の信号にデコードする。音調レジ
スタ105から読み出されたデータ語は、121〜12
3として記号で示してある完全な1組8個のデータラッ
チへ1入力として印加される。
【0043】カウント状態デコードからの信号が“1”
である場合には、音調レジスタ105から現在読み出さ
れるデータ点は、“1”信号が送られる対応するデータ
ラッチに含まれる現在のデータを置き換えるのに用いら
れる。この方法によって音調レジスタから読み出される
最初のデータ語はデータラッチ121に記憶、またはラ
ッチされる。第2のデータ語は次のデータラッチ122
に記憶され、以下同様にして8番目のデータ語がデータ
ラッチ123に記憶するまで続けられる。音調レジスタ
から読み出される次の語、即ち語番号9はデータラッチ
121に記憶され、語番号10はデータラッチ122に
記憶されて割当のための周期的順序がつくられる。デー
タラッチは、カウント状態デコーダ120からの出力信
号によって決定される時にデータを受けとるためにクロ
ックするレジスタとして実施することができる。
【0044】割当装置103は、カウント状態デコーダ
120と1組のデータラッチ121〜123からなって
いる。データラッチの数は、データ平滑化動作に用いら
れるデータ点の数に等しい。
【0045】図4に示すシステム配置の場合には、平滑
化関数メモリ108〜112はすべての64のデータ語
を含んでいる。従ってカウンタ104は、音調クロック
101からのタイミング信号をモジュロw=8で計数す
るように実施されている。−32から31までのインデ
ックスnの整数値に対して、平滑化データ値は下記の関
係により計数される。
【0046】
【数5】
【0047】各平滑化関数メモリ中のデータもまた第3
図に示すのと同じ方法により置き換えられる。これらの
メモリ中の平滑化関数データは、上記に定義したインデ
ックス数(指数)である(n+jh)によりインデック
スされる。
【0048】8つの点の同時データ平滑化によってえら
れる標準化雑音減少は、1つの波形全部の64点の同時
データ平滑化によってえられる標準化雑音減少ほどすぐ
れてはいない。しかし、8データ点の平滑化によってえ
られる標準化雑音減少は、零次標本および保持によって
えられる雑音減少に比べればきわめて大きな改良である
。平滑化点を64点から8点に減らすシステムの利点は
、データ平滑化メモリ数の数およびそれに関連した乗算
器の数を減らすことができる点にある。
【0049】図6は上述した図4のシステムの代わりの
実施例を示す。図6に示すシステムの改良点は、図4に
示すシステムに用いられている1組の平滑化関数メモリ
の代わりに1個の平滑化関数メモリを使用している点に
ある。
【0050】データ平滑化値は、シフトレジスタに対し
て通常の循環モードの読み出し/書き込み動作で動く平
滑化関数シフトレジスタ108に記憶される。1組の出
力データ点が平滑化関数シフトレジスタについて与えら
れるので、8つの平滑化データ点のデータスペーシング
のために8つの同時データ点が利用できる。
【0051】平滑化関数データのためにシフトレジスタ
を用いる代わりに、アドレス可能な読み出しメモリを使
用することができる。
【0052】図7に示すシステムは、ディジタルデータ
語がD−A変換器115によってアナログ信号に変換さ
れる前にデータ平滑化動作がそれらのディジタルデータ
語について行われる配置のための本発明の好ましい実施
例のシステムである。図7に示すシステムに具体化され
ている改良点は、1個の乗算器109と結合した1個の
平滑化関数メモリ108を使用している点にある。間隔
をおいた多数の信号をもつ1個の平滑化関数メモリ10
8の動作は、図6に示してあり、すでに上記に説明して
ある。
【0053】図7に示すシステムの動作は、8つの同時
入力データ点によるデータ平滑化について説明してある
。このシステムは他の入力データ点数にも容易に広げる
ことができる。
【0054】例として音調レジスタ105は、楽音波形
の完全な1サイクルを構成する64データを含んでいる
【0055】循環データ記憶装置131は、音調レジス
タ101が発生させるタイミング信号によって決定され
る速度で進む循環モードで動作するシフトレジスタであ
る。この循環データ記憶装置は8データ語を記憶する。 この8データ語は、平滑化動作が行われる現在のデータ
語である。循環データ記憶装置中のデータは、データが
音調レジスタ105から読み出される時間の間に64回
循環する。
【0056】データ選択回路130は、カウンタ102
のカウント状態が変わる度ごとに発生する信号に応答す
る。カウント状態変更信号がない場合には、データ選択
回路130は、循環データ記憶装置130から読み出さ
れた語を同じレジスタの入力端子へ転送するので、通常
の循環シフトレジスタ動作モードが実施される。カウン
ト状態変更信号がカウンタ102からデータ選択回路1
30によって受けとられると、音調レジスタ105から
現在読み出された新しいデータ点が、循環記憶装置13
1からデータ選択回路130へ読み取られた現在のデー
タ点を置き換えるのに用いられる。上述の方法により、
循環データ記憶装置131は、音調レジスタ105から
アドレスされた最も新しい8データ点を常に記憶し、循
環させる。
【0057】平滑化関数メモリ108は、方程式5によ
り計算される64データ点を含む。このメモリから呼び
出された出力データは、8データ語の間隔のある、また
は8データ語だけずれた8つの同時データ点である。そ
のよびだされた出力データはデータ選択回路132へ転
送される。
【0058】平滑化関数メモリ108は、ROM(固定
メモリ)としても、また循環モードで動作するシフトレ
ジスタとしても同じく実施することができる。
【0059】カウント状態デコーダ120はカウンタ1
20の現在の2進状態を受けとり、この状態数字を1組
の8本の個々の状態ラインにデコードする。この。1組
8本の状態ラインは、データ選択回路132内のデータ
選択論理回路を選択的に作動させるのに用いられる。そ
の究極の結果として、カウンタ104の各状態ごとに、
平滑化関数メモリからの対応する出力データ点が選択さ
れ、その選択されたデータ平滑化値点はデータ選択回路
132を介して乗算器109へ転送される。
【0060】カウント状態デコーダ120は、データが
循環記憶装置131から読み出されるのと同じ速度で平
滑化データを選択しなければならないので、カウンタ1
04はモジュロN=8をカウントするように実施される
【0061】各データ点が循環記憶装置131から読み
出されるのについて、そのデータ点は乗算器106にお
いて選択された平滑化データ点値によって乗算される。 その結果生じる積の値は加算器−アキュムレータ133
へ送られ、その加算器−アキュムレータは、それがすで
に含んでいる以前の和に連続的に受けとる各値を加算す
る。循環データ記憶装置131から8データ語が読み出
された後に、カウンタ104が発生させるリセット信号
は、加算器−アキュムレータ133の内容をD−A変換
器133へ転送させる。このリセット信号はまた加算器
−アキュムレータを零値にリセットする。このリセット
信号は、カウンタ104のモジュロ計数動作のためこの
カウンタがその初期状態に戻る度ごとにカウンタ104
により出される。
【0062】カウンタ104が発生させるリセット信号
がD−A変換器115により受けとられると、加算器−
アキュムレータ133内にある現在の2進データ数字は
アナログ信号に変換され、そのアナログ信号は利用手段
116へ送られる。
【0063】本発明を例をあげて説明するのに用いたす
べてのシステムは、sinX/X形の好ましい平滑化関
数を用いて論じたが、他の平滑化関数の使用も可能であ
り、本発明はsinX/X関数に限定されないことは明
らかである。例えば、J0 (x)関数も使用できる。 J0 (x)は零位および変数xのベツセル関数を示す
。このベツセル関数はsinX/X関数に似ており、変
数値x=2.40483においてその最初の零を有する
。最も新しい8点に働くシステムとともに用いるデータ
平滑化値をうるためには、区間x=2.40483を8
つの等しい部分に分け、1組の平滑化関数点をうるため
にベツセル関数を評価される区間を測定する。
【0064】本発明を例をあげて説明するために示し且
つ記述した各システムにおいて、データ源として役立つ
ために循環的に反復してアドレスされる音調レジスタの
ような装置に入力データが含まれることが必須条件でな
いことは明白である。本発明はまた一連のディジタルデ
ータがアナログ信号に変換される非音楽的ディジタルシ
ステムにも応用できる。
【0065】以下本発明の実施の態様を列記する。 1  上記複数の平滑化メモリが関数式Xn =sin
(πn/M)/(πn/M)〔但しnは上記複数の平滑
化メモリのうちの1つにおける各アドレスに対するイン
デックス、Mは複数の平滑化メモリにおけるメモリ数〕
により計算された平滑化関数データ値を記憶する請求項
2による楽器。
【0066】2  上記複数の平滑化メモリが2.40
83/M(但しMは複数のメモリにおけるメモリ数)に
等しいAのインクリメントに対してベツセル関数JO 
(A)の値から計算された平滑化関数データ値を記憶す
る請求項2による楽器。
【0067】3  オーディオ信号の1周期を規定する
複数の振幅データ値が1組のN値であり、上記複数の平
滑化メモリは、各々が上記複数の平滑化メモリの1つに
対応し、各々がN平滑化関数データ値を含み、各データ
値がメモリアドレス(n+jh)〔但し、jは多数のメ
モリの一部を示すインデックス、nは1、2、…、Nの
範囲におけるインデックス、hは位相オフセット数の値
、(n+jh)はモジュロNの数〕に位置する多数のM
メモリを更に含む請求項2による楽器。
【0068】4  オーディオ信号の1周期を規定する
複数の振幅データ値が1組のN値であり、上記アドレッ
シング手段が更に複数のMメモリからアドレスアウトさ
れた平滑化関数データを、インデックス数である(n+
jh)〔但し、jは複数のメモリのうちの1つを指定す
るインデックス、nは一連のインデックス数、hは位相
オフセット数値、(n+jh)はモジュロNの数〕によ
り一連の値にアドレスアウトする位相アドレッシング手
段を含む請求項2による楽器。
【0069】5  オーディオ信号の1周期を規定する
複数の振幅データ値が1組のN値であり、循環順序で上
記波形メモリからアドレスアウトされた振幅データ値を
上記複数の乗算器の各々へ転送するための割当回路を更
に含む請求項2による楽器。
【0070】6  上記平滑化関数メモリが関数Xn 
=sin(πn/M)/(πn/M)〔但し、nは平滑
化関数メモリにおける各アドレスに対するインデックス
、Mは上記多数の乗算器における乗算器数〕により計算
された平滑化関数データを記憶する請求項3による楽器
【0071】7  上記波形メモリからアドレスアウト
された振幅データが上記データ記憶手段におけるメモリ
アドレスの循環順序で記憶されるデータ置き換え回路と
、上記データ記憶手段に記憶されたデータが循環的にア
ドレスアウトされて上記乗算器手段へ転送されるデータ
アドレッシング手段を含む請求項4による楽器。
【0072】8  上記累算手段は、更に上記乗算器に
よって与えられた積の和を加算してその和を上記信号変
換手段へ転送し、上記音調クロック手段に応答して各上
記転送後に加算器−アキュムレータの内容が初期設定さ
れる加算器−アキュムレータを含む請求項4による楽器
【0073】
【発明の効果】本発明の第1の発明によると、入力の振
幅データ値の離散間隔を細分化した分割間隔で補間され
た平滑化振幅データ値が加算器出力として得られ、平滑
化振幅データ値をアナログ信号に変換した時の残留雑音
又は所望しない倍音成分は、大幅に減少される。
【0074】本発明の第2の発明によると、上記第1の
発明と同じ効果を奏すると共に、複数の平滑化メモリと
複数の乗算器を備えていて複数の振幅データ値と平滑化
関数データとを並列乗算するので、演算速度の低い演算
回路を使用することができる。
【0075】本発明の第3の発明によると、上記第1の
発明と同じ効果を奏すると共に、平滑化メモリが1つで
あるので、回路規模を小さくすることができる。
【0076】本発明の第4の発明によると、上記第1の
発明と同じ効果を奏すると共に、平滑化メモリと乗算器
がそれぞれ1つであるので、回路規模が更に小さくなる
【図面の簡単な説明】
【図1】零次サンプルおよび保持回路により発生される
高調波列を示す図である。
【図2】本発明の1実施例の概略的な図である。
【図3】データ平滑化関数間の位相関係を示す図である
【図4】割当回路の詳細を示す概略的な図である。
【図5】本発明によって得られる典型的な高調波雑音減
少を図示した図である。
【図6】1個の平滑化関数メモリを用いた本発明の別の
実施例の概略的な図である。
【図7】1個の平滑化関数メモリと1個の時分割乗算器
の使用を必要とする本発明の別の実施例の概略的な図で
ある。
【符号の説明】
101  音調クロック 102  カウンタ(モジュロN) 103  割当装置 104  カウンタ(モジュロN) 105  音調レジスタ 108  平滑化関数メモリ 109  乗算器 110  平滑化関数メモリ 111  乗算器 112  平滑化関数メモリ 113  乗算器 114  加算器 115  D−A変換器 116  利用手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  一連の離散した振幅データ値を複数個
    保持するメモリ手段と、上記振幅データ値の平滑化に用
    いられる重み関数として、上記振幅データ値の離散間隔
    を細分化した分割間隔で一連の多数の平滑化関数データ
    値を記憶した平滑化メモリと、上記メモリ手段から得ら
    れる複数個の振幅データ値と、上記平滑化メモリから得
    られる同数の平滑化関数データ値とを乗算する乗算器と
    、上記乗算器から得られる複数個の積の値を加算する加
    算器とを具備し、上記平滑化メモリから読み出される複
    数の平滑化関数データ値は、上記振幅データ値の離散間
    隔に相当する位相差を互に持ちながら、それぞれ上記分
    割間隔で変化すると共に、上記複数個の振幅データ値に
    対応した区間の関数値が巡回読み出しされることを特徴
    とする楽音信号処理装置。
  2. 【請求項2】  オーディオ楽音信号の1周期を規定す
    る等間隔点の振幅に対応する複数の振幅データ値を記憶
    する波形メモリを有し、発生する楽音のピッチに比例す
    る速度で上記振幅データ値が順次に反復して上記波形メ
    モリから読み出されてD−A変換器へ転送される楽音装
    置において、上記振幅データ値の平滑化に用いられる重
    み関数として、上記振幅データ値の離散間隔を細分化し
    た分割間隔で一連の多数の平滑化関数データ値を、互に
    上記振幅データ値の離散間隔に相当する位相差で記憶し
    た複数の平滑化メモリと、上記波形メモリから得られる
    複数個の振幅データ値と、上記平滑化メモリから得られ
    る同数の平滑化関数データ値とを乗算する複数個の乗算
    器と、上記乗算器から得られる複数個の積の値を加算す
    る加算器とを具備し、上記平滑化メモリの各々からから
    読み出される複数の平滑化関数データ値は、上記振幅デ
    ータ値の離散間隔に相当する位相差を互に持ちながら、
    それぞれ上記分割間隔で変化すると共に、上記複数個の
    振幅データ値に対応した区間の関数値が巡回読み出しさ
    れることを特徴とする楽音信号処理装置。
  3. 【請求項3】  オーディオ楽音信号の1周期を規定す
    る等間隔点の振幅に対応する複数の振幅データ値を記憶
    する波形メモリを有し、発生する楽音のピッチに比例す
    る速度で上記振幅データ値が順次に反復して上記波形メ
    モリから読み出されてD−A変換器へ転送される楽音装
    置において、上記振幅データ値の平滑化に用いられる重
    み関数として、上記振幅データ値の離散間隔を細分化し
    た分割間隔で一連の多数の平滑化関数データ値を記憶し
    た1個の平滑化メモリと、上記波形メモリから得られる
    複数個の振幅データ値と、上記平滑化メモリから得られ
    る同数の平滑化関数データ値とを乗算する複数個の乗算
    器と、上記乗算器から得られる複数個の積の値を加算す
    る加算器とを具備し、上記平滑化メモリからから読み出
    される複数の平滑化関数データ値は、上記振幅データ値
    の離散間隔に相当する位相差を互に持ちながら、それぞ
    れ上記分割間隔で変化すると共に、上記複数個の振幅デ
    ータ値に対応した区間の関数値が巡回読み出しされるこ
    とを特徴とする楽音信号処理装置。
  4. 【請求項4】  オーディオ楽音信号の1周期を規定す
    る等間隔点の振幅に対応する複数の振幅データ値を記憶
    する波形メモリを有し、発生する楽音のピッチに比例す
    る速度で上記振幅データ値が順次に反復して上記波形メ
    モリから読み出されてD−A変換器へ転送される楽音装
    置において、上記振幅データ値の平滑化に用いられる重
    み関数として、上記振幅データ値の離散間隔を細分化し
    た分割間隔で一連の多数の平滑化関数データ値を記憶し
    た1個の平滑化メモリと、上記波形メモリから順次読み
    出される振幅データ値でもって1つずつ更新されながら
    常に複数個の振幅データ値を格納し、上記分割間隔のデ
    ータ列が生じるように複数回循環出力する循環データ記
    憶手段と、上記平滑化メモリからから複数の平滑化関数
    データ値を、上記振幅データ値の離散間隔に相当する位
    相差を互に持ちながら、それぞれ上記分割間隔で変化す
    るように読み出すと共に、上記複数個の振幅データ値に
    対応した区間の関数値を巡回読み出しする位相アドレッ
    シング手段と、上記循環データ記憶手段から得られる複
    数個の振幅データ値と、上記平滑化メモリから得られる
    平滑化関数データ値とを順次乗算する1個の乗算器と、
    上記乗算器から得られる複数個の積の値を累算し、上記
    循環データ記憶手段の1回の循環毎に累算値を導出する
    累算器とを具備することを特徴とする楽音信号処理装置
JP3126645A 1979-06-01 1991-04-30 楽音信号処理装置 Expired - Lifetime JPH0642148B2 (ja)

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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2459524A1 (fr) * 1979-06-15 1981-01-09 Deforeit Christian Synthetiseur numerique polyphonique de signaux periodiques et instrument de musique comportant un tel synthetiseur
US4538496A (en) * 1982-07-31 1985-09-03 Casio Computer Co., Ltd. Electronic musical instrument
JPH0754432B2 (ja) * 1986-12-30 1995-06-07 ヤマハ株式会社 楽音信号発生装置
JPH0681051B2 (ja) * 1987-10-30 1994-10-12 亮一 森 デジタルアナログ変換方式
JPH0626314B2 (ja) * 1987-10-30 1994-04-06 アルパイン株式会社 デジタルアナログ変換器
JPH0626315B2 (ja) * 1987-10-30 1994-04-06 アルパイン株式会社 デジタルアナログ変換方式
JPH0681046B2 (ja) * 1988-05-24 1994-10-12 亮一 森 デジタルアナログ変換器
JP2708037B2 (ja) * 1996-05-20 1998-02-04 ヤマハ株式会社 楽音信号発生装置
US6639535B1 (en) 1998-02-26 2003-10-28 Niigata Seimitsu Co.., Ltd. Digital to analog converter using B spline function
US6782297B2 (en) * 2001-05-24 2004-08-24 Eric Paul Tabor Methods and apparatus for data smoothing

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5370814A (en) * 1976-12-07 1978-06-23 Kawai Musical Instr Mfg Co Electronic musical instrument
JPS5465020A (en) * 1977-11-01 1979-05-25 Nippon Gakki Seizo Kk Waveform generator of electronic musical instruments
JPS5538565A (en) * 1978-09-13 1980-03-18 Nippon Musical Instruments Mfg Sound source device in electronic musical instrument

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4020332A (en) * 1975-09-24 1977-04-26 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Interpolation-decimation circuit for increasing or decreasing digital sampling frequency
US4111090A (en) * 1976-10-18 1978-09-05 Kawai Musical Instrument Mfg. Co. Ltd. Noise reduction circuit for a digital tone generator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5370814A (en) * 1976-12-07 1978-06-23 Kawai Musical Instr Mfg Co Electronic musical instrument
JPS5465020A (en) * 1977-11-01 1979-05-25 Nippon Gakki Seizo Kk Waveform generator of electronic musical instruments
JPS5538565A (en) * 1978-09-13 1980-03-18 Nippon Musical Instruments Mfg Sound source device in electronic musical instrument

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Publication number Publication date
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US4245541A (en) 1981-01-20
JPS6359159B2 (ja) 1988-11-17

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