JPH0519767A - 楽音合成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 波形を補間して音高制御を行う場合、出力す
る波形を１点算出するために、波形データを２個読み出
す必要がある、という問題点を解決し、かつ、演算負荷
を低減して、より回路構成が簡単な楽音合成装置を提供
する。 【構成】 出力したい楽器の音高に対応してアドレス整
数部Ａｉとアドレス小数部Ａｆとから形成されるアドレ
スを出力するアドレス発生器５１と、アドレス整数部Ａ
ｉに基づいて読み出されるデータが記憶された波形メモ
リ１１と、波形メモリ１１から出力されるデータを波形
データＰと差分データΔとに分割するデコーダ１２と、
差分データΔとアドレス小数部Ａｆとを乗算する乗算器
５６と、その乗算出力と波形データＰとを加算する加算
器５７の構成を有している。これらの構成により、１つ
の波形メモリからデータ読み出しを１回行うだけで、出
力したい楽器の音高に対応する楽音波形の補間値を求め
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる電子楽器にお
いて波形を補間することにより音高制御を実施する楽音
合成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の楽音合成装置では、出力したい音
高の楽音波形を得る方法として、波形メモリに記憶され
ている波形データの読みとばしのみを行って求める方法
や、読みとばしを行った後、波形データ間を補間するこ
とによって求める方法などがある。

【０００３】従来の楽音合成装置としては、例えば特公
昭５６−５２３１７号公報及び特公昭５３−３００１５
号公報に示されている。

【０００４】従来の楽音合成装置の構成を図３に示し、
その説明を行う。ここでは、出力したい音高の楽音波形
を得るために、波形メモリに記憶されている波形データ
を直線補間する例を示す。

【０００５】図３において、３１はアドレス整数部Ａｉ
とアドレス小数部Ａｆとから形成されるアドレスを出力
するアドレス発生器である。３２は加算器で、アドレス
整数部Ａｉを１だけインクリメントする。３３，３４は
同一の波形データが記憶されている波形メモリである。
３５は減算器で、波形メモリ３３，３４から出力される
波形データ間の減算を行う。３６は乗算器で、減算器３
５の出力と、アドレス小数部Ａｆとの乗算を行う。３７
は加算器で、波形メモリ３３の出力である波形データ
と、乗算器３６の出力との加算を行う。

【０００６】以上のように構成された楽音合成装置につ
いて、以下その動作について説明する。

【０００７】まず、アドレス発生器３１に出力したい楽
器の音高情報を入力すると、アドレス整数部Ａｉとアド
レス小数部Ａｆとから形成されるアドレスを出力する。
ここで、アドレス発生器３１に入力される音高情報は、
出力したい楽器の音高に基づいて決定されるものであ
り、音高Ｆ〔Ｈｚ〕、波形メモリ内に記憶されている１
周期波形のサンプル数をＷＳ〔サンプル〕、予め定めた
タイミング、即ちサンプリング周波数をＦｓ〔Ｈｚ〕と
したとき、音高情報Ｓは（数１）で表わされる。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここで、アドレス発生器３１の構成を図４
に示す。図４において、４１は加算器、４２はレジスタ
である。レジスタ４２はアドレスを格納するものであ
り、これを２０ビットとする。また、波形メモリに記憶
する１周期波形のサンプル数ＷＳを１０２４とすると、
図５に示すように、アドレス整数部Ａｉは１０ビットで
あり、従ってアドレス小数部Ａｆは１０ビットとなる。

【００１０】サンプリング周波数Ｆs を３２ＫＨｚとし
た時のアドレス整数部Ａｉの動きについて以下に説明す
る。

【００１１】音高情報Ｓが「１」の時、加算器４１によ
ってサンプリング周波数毎に音高情報「１」がレジスタ
４２の内容に加算されるので、アドレス整数部Ａｉはア
ドレス０〜１０２３までに記憶した波形データ１０２４
点が波形メモリ３３から読み出されることになる。アド
レス整数部Ａｉは１０ビットであるので、アドレス整数
部Ａｉの値はアドレス１０２３を越えると再びアドレス
０から始まることになるので、結局波形メモリ３３に記
憶された波形データ１０２４点が繰り返し出力されるこ
とになる。この時出力される音高は（数１）を変形して
得られるので３１.２５Ｈｚとなる。

【００１２】同様にして、音高情報Ｓが「２」の時は、
６２.５ Ｈｚの音高を持つ音が得られる。音高情報Ｓが
「１」の時と「２」の時とでは１オクターブの関係にあ
り、その１オクターブ内の他の音高を形成するために、
音高情報Ｓは小数値を取ることになる。音高情報Ｓの整
数部を２ビット、小数部を１０ビットとし、音高情報Ｓ
が１〜２の値を取るとすると、３１.２５Ｈｚ〜６２.５
Ｈｚのオクターブ内の音高を持つ音を形成することが可
能となる。

【００１３】音高情報Ｓが「１.５」の時、第１点目の
波形データとして波形メモリ３３から出力される波形デ
ータが、アドレス１、あるいはアドレス１.５ を四捨五
入して得られるアドレス２に記憶された波形データが出
力されるとすると、その出力波形は歪が大きくなる。従
って、アドレス１.５ 相当の波形データを算出すること
により歪を低減することができる。このような演算につ
いて直線補間する操作を以下に記述する。なお、波形メ
モリ３４は１周期波形のサンプル数が１０２４であり、
波形メモリ３３と同一のものである。

【００１４】このアドレス整数部Ａｉに対応して波形メ
モリ３３の波形データが送り出されるが、一方、加算器
３２において、１だけインクリメントされたアドレス整
数部（Ａｉ＋１）に対応して波形メモリ３４の波形デー
タが送り出される。なお、波形メモリ３３，３４に記憶
されたデータの１ワードを１６ビットとする。波形メモ
リ３３，３４から出力される波形データ間の差が減算器
３５で求められる。減算器３５の出力（１６ビット）
と、アドレス小数部Ａｆ（１０ビット）とが乗算器３６
で乗算される。乗算器３６の出力（１６ビット）は、加
算器５７において、波形メモリ３３の出力である波形デ
ータ（１６ビット）に加えられる。加算器３７の出力
（１６ビット）を楽音波形の補間値とする。

【００１５】なお、波形メモリ３３，３４は１つのメモ
リとして、波形データを１つのメモリから２回読み出す
ようにしてもよい。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、出力したい楽器の音高に対応する１つの
補間値を求めるために、波形データを２個読み出す必要
があるという問題点を有していた。

【００１７】本発明は上記従来の問題点を解決するとと
もに、演算負荷を低減し、より回路構成が簡単な楽音合
成装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の楽音合成装置は、出力したい楽器の音高に対
応してアドレス整数部とアドレス小数部とから形成され
るアドレスを出力するアドレス発生器と、アドレス整数
部に基づいて読み出されるデータが記憶された波形メモ
リと、波形メモリから出力されるデータを波形データと
差分データとに分割するデコーダと、差分データとアド
レス小数部とを乗算する乗算器と、その乗算結果と波形
データとを加算する加算器とで構成している。

【００１９】

【作用】本発明は上記した構成により、アドレス発生器
によって出力したい楽器の音高に対応してアドレス整数
部とアドレス小数部が出力されるが、アドレス整数部に
基づいて読み出されたデータは、デコーダによって波形
データと差分データとに分割され、その後に小数アドレ
スと差分データとが乗算され、その乗算結果と波形デー
タとが加算されることによって楽音波形の補間値が得ら
れる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００２１】図１は本発明の一実施例における楽音合成
装置の構成を示すものである。図１において、１１は波
形メモリ、１２はデコーダ、１３は乗算器、１４は加算
器である。なお、３１はアドレス発生器で、これは従来
例の構成と同じものである。

【００２２】以上のように構成された本実施例の楽音合
成装置について、以下その動作について説明する。

【００２３】アドレス発生器３１の動作は従来例と同様
であり、アドレス発生器３１に出力したい楽器の音高情
報（１２ビット）が入ると、アドレス整数部Ａｉ（１０
ビット）とアドレス小数部Ａｆ（１０ビット）とが分割
して出力され、アドレス整数部Ａｉは波形メモリ１１
に、アドレス小数部Ａｆは乗算器１３に送られる。

【００２４】波形メモリ１１にアドレス整数部Ａｉが入
力されると、それに対応する波形メモリ内のデータが波
形メモリ１１から送られる。波形メモリ１１に記憶され
たデータの１ワードはそれぞれ図２に示すように波形デ
ータと、隣合う波形データの差分データとの組み合わせ
から構成されている。

【００２５】一般に、波形データのビット数としては、
ディジタルオーディオテープレコーダーやコンパクトデ
ィスクプレーヤーといったディジタルオーディオ関連技
術の規格からもわかるように、１６ビットが使用されて
いることが多く、従来例の説明では１６ビットとして説
明した。この１６ビットというビット数は、必ずしも人
間の聞こえと一致するわけではなく、波形メモリとして
使用する半導体メモリの１データ即ちワードを構成する
単位が２のべき乗であることに起因しているので、ビッ
ト数を減らすことも可能である。また、波形データに用
いるビット数をＮｐ、隣合う波形データとの差分データ
に用いるビット数をＮｄとすると、楽音信号についてそ
の関係はＮｐ＞Ｎｄとなることが期待できる。よって、
例えば図２に示したように、１ワード１６ビットの構成
のうち波形データ１０ビット、差分データ６ビットとに
割当てることができる。

【００２６】波形メモリ１１から出力されたデータ（１
６ビット）は、デコーダ１２に入力することにより波形
データＰ（１０ビット）と差分データΔ（６ビット）と
に分割される。

【００２７】差分データΔ（６ビット）及びアドレス小
数部Ａｆ（１０ビット）が乗算器１３に入力されると、
Δと Ａｆの乗算が行われるが、得られる乗算結果は波
形データＰ（１０ビット）と加算されるので、乗算結果
の整数部６ビットだけを有効化できればよい。従って、
乗算器１３は６×７ビット程度の演算精度があれば良
い。そして、乗算器１３の出力（６ビット）と波形デー
タＰ（１０ビット）とが加算器１４で加算される。加算
器１４の出力（１０ビット）が、出力したい楽器の音高
に応じた補間値である。

【００２８】なお、波形データと差分データとの１ワー
ドのビットをここでは１０ビットと６ビットとして組合
せたが、例えば９ビットと７ビットとしても良い。

【００２９】以上のように本実施例によれば、波形メモ
リの１ワードのデータを波形データ１０ビットと、隣合
う波形データとの差分データ６ビットとから組み合わせ
ることにより、１ワードを構成する１６ビットを効率的
に使用することができる。

【００３０】また、乗算器の演算精度を差分データ（６
ビット）に合わせて設定することができるので、乗算器
の構成を簡単にできる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明は出力したい楽器の
音高に対応してアドレス整数部とアドレス小数部とから
形成されるアドレスを出力するアドレス発生器と、アド
レス整数部に基づいて読み出されるデータが記憶された
波形メモリと、波形メモリから出力されるデータを波形
データと差分データとに分割するデコーダと、差分デー
タとアドレス小数部を乗算する乗算器と、その乗算結果
と波形データを加算する加算器を設けることにより、１
つの波形メモリからデータ読みだしを１回行なうだけで
出力したい楽器の音高に対応する楽音波形の補間値を求
めることができるとともに、演算負荷を低減し、回路構
成をより簡単にすることができ、その実用上優れた効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における楽音合成装置の構成
を示すブロック図

【図２】同実施例に置ける波形メモリに記憶されている
波形データ１ワードのビット構成を示す模式図

【図３】従来の楽音合成装置の構成を示すブロック図

【図４】同従来例に置けるアドレス発生器の構成を示す
ブロック図

【図５】同従来例に置けるアドレスのビット構成を示す
模式図

【符号の説明】

１１ 波形メモリ １２ デコーダ １３ 乗算器 １４ 加算器 ３１ アドレス発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 雅浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力したい楽器の音高に対応してアドレス
   整数部とアドレス小数部とから形成されるアドレスを出
   力するアドレス発生器と、 前記アドレス整数部に対応して送り出されるデータが記
   憶された波形メモリと、 前記波形メモリから出力されるデータを波形データと差
   分データとに分割するデコーダと、 前記差分データと前記アドレス小数部とを乗算する乗算
   器と、 前記乗算器の出力と前記波形データとを加算する加算器
   と、を備えた楽音合成装置。
2. 【請求項２】波形メモリに記憶されたデータの１ワード
   は、それぞれ波形データと、隣合う波形データの差分デ
   ータとが組み合わせて記憶されたことを特徴とする請求
   項１記載の楽音合成装置。