JPH0522919B2

JPH0522919B2 -

Info

Publication number: JPH0522919B2
Application number: JP57149105A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Hanzawa
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1982-08-30
Filing date: 1982-08-30
Publication date: 1993-03-31
Also published as: JPS5938798A

Description

【発明の詳細な説明】この発生はデイジタル的に楽音波形を形成する
電子楽器に関する。

本出願人は先に、特開昭57−24000号（発明の
名称合「電子楽器に於けるデイジタル波形発生方
式」）の特許出願を行つている。この特許出願は
次の理由にもとづいてなされたものである。即
ち、従来の電子楽器で生成される楽音の波形が一
般に、出力すべき楽音の音高に基づく周期で進歩
されるステツプ毎の階段波形により形成されるも
のであり、そのため楽音の周期Ｔに対し、階段波
形が占有する期間ｔの割合、即ち、デユーテイτ
（＝ｔ／Ｔ）が出力楽音の音程によらず常に一定
となり、したがつて発生楽音の倍音成分は高音域
も低音域も全く同率的に含まれていた。

然るに一般には、前記デユーテイτは高音域ほ
ど大、低音域ほど小として、高音域に比べて低音
域ほど楽音の倍音成分を多く含ませるようにした
方が楽音として好ましいと言われている。

そのため前記特許出願は、上述したような従来
の欠点を解消することを目的としてなされたもの
で、その発明の構成は次の如くなつている。即
ち、演奏キーに対応する音高の周期をデイジタル
的に規定するための音高クロツクの発生手段およ
び固定周波数のクロツクの発生手段を設け、また
前記固定周波数以下の低周波数の楽音では前記固
定周波数のクロツクにもとづいて波形メモリをア
ドレスし、他方、前記固定周波数より高周波の楽
音では当該周波数の音高クロツクにもとづいて前
記波形メモリをアドレスし、該波形メモリから
夫々複数ステツプの階段波形の楽音波形を読出し
て楽音をデイジタル的に生成するものである。

したがつて前記特許出願による電子楽器では、
通常の音域においては極めて自然感に富んだ楽音
が生成可能になつている。然しながら、未だ、前
記特許出願には以下に述べるような欠点が残され
ていた。即ち、前記固定周波数のクロツクの周波
数は例えば、音高C₄付近の周波数に固定されて
いるが、一般に演奏者には個人差があり、したが
つて実際には前記固定周波数のクロツクの周波数
は可変可能とし、演奏者がその好みに応じて変化
できる方が音楽上好ましい。又、音色を切換えた
際、固定周波数のクロツクの周波数が各音色に応
じて異なつていた方が望ましく、各音色に適した
前記固定周波数のクロツクの周波数が設定される
事が好ましい。

この発明は上述した前記特許出願の不都合を解
消するためになされたもので、その目的とすると
所定の楽音波形データを記憶する波形メモリと、
演奏操作により発生する音高データに対応する音
高周波数の整数倍の周波数を有する音高クロツク
を発生する音高クロツク発生手段と、この音高ク
ロツクをカウントして上記音高データに対応する
音高と同一周期で信号を出力するステツプカウン
タ手段と、一定周波数の制御クロツクを発生する
制御クロツク発生手段と、この制御クロツクおよ
び上記音高クロツクが入力するとともにそのいず
れか一方を選択出力する選択手段と、上記ステツ
プカウンタ手段からの出力信号に応答してこの選
択手段からのクロツク信号のカウント動作を開始
しそのカウント出力に応じて順次上記波形メモリ
から楽音波形データを読み出すアドレスカウンタ
手段と、を有する電子楽器の波形発生装置において、上記制御クロツク発生手段が、発生する制御ク
ロツクの周波数を外部より可変可能な可変クロツ
ク発生手段で構成され、さらに上記選択手段が入
力する上記音高クロツク及び上記制御クロツクの
うち周波数の高い方を選択出力するように構成し
たことを特徴とする電子楽器の波形発生装置を提
供することである。

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説
明する。第１図は要部の回路構成図である。図の
回路は主として、制御クロツク発生部１、切換え
回路２、アドレスカウンタ３、波形ROM（リー
ドオンリメモリ）４、ステツプカウンタ５から成
つている。制御クロツク発生部１は音高クロツク
φ_aとは異なる制御クロツクφ_Kを発生し、而して
この制御クロツクφ_Kの周波数は、外部スイツチ
の操作あるいはCPUの制御に応じて供給される
クロツクφ_Xが変化するに伴つて可変となる。切
換え回路２はステツプカウンタ５から出力する信
号C₀に応じて音高クロツクφaか、または制御ク
ロツクφkの何れか一方を選択して出力する。な
お、この選択クロツクをφ_Rとする。

アドレスカウンタ３は16進カウンタを形成し、
波形ROM４から16ステツプの階段波形として楽
音波形を読出す。而して波形ROM４は種々の波
形をデイジタル記憶出来るが、いま例えば台形波
の楽音波形を記憶している。そして波形メモリ４
から読出された波形データはＤ／Ａ変換器へ送出
され、その楽音を生成される。

なお、前記音高クロツクφaは図示しない音高
クロツク発生部において、演奏キーの音高に応
じ、且つ楽音の１周期を、例えば16分割する時間
幅で出力され、対応する音高の周期をデイジタル
的に規定する。したがつて楽音の周波数を_Gとし
た場合、前記音高クロツクφaの周波数〓_aは、例
えば16_Gである。またこの電子楽器の動作は第１
図の回路動作を含めて図示しないCPU（中央処理
装置）により制御される。

次に前記回路１，２，３，５の構成を更に具体
的に説明すると、制御クロツク発生部１のアダー
６の入力端子A₂，A₁，A₀には夫々、レジスタ７
の３ビツトの出力データが入力している。そして
アダー６はその入力データに＋１した出力データ
を出力端子S₂，S₁，S₀から出力し、アンドゲート
８₂，８₁，８₀を介しレジスタ７へ与える。アン
ドゲート８₂，８₁，８₀の他の入力端子には、イ
ンバータ１０の出力が入力している。またアダー
６の出力はアンドゲート８₂，８₁，８₀を介しノ
アゲート９にも与えられ、而してノアゲート９か
ら制御クロツクφkが出力し、切換え回路２に入
力する。なお、アダー６、レジスタ７は基本クロ
ツクにて動作するが、アダー６に与えられるクロ
ツクφxは前記外部スイツチの操作あるいはCPU
の制御に応じてその周波数が変化し、したがつて
制御クロツクφkの周波数も変化する。

アドレスカウンタ３のアダー１６の入力端子
A₀には切換え回路２が出力する選択クロツクφ_R
がアンドゲート１５を介し入力し、また他の入力
端子B₃，B₂，B₁，B₀には夫々、レジスタ１７か
らの４ビツトの出力データが入力する。そしてア
ダー１６は入力端子B₃〜B₀に入力するデータに、
アンドゲート１５の出力を加算し、その結果デー
タを出力端子S₃，S₂，S₁，S₀から出力してレジス
タ１７へ与える。そしてレジスタ１７は入力デー
タをそのまま出力してアダー１６へ与えると共
に、波形ROM４へ与えてアドレス指定する。更
にレジスタ１７の出力はノアゲート１８に入力
し、またその出力はアンドゲート１９に入力して
いる。

ステツプカウンタ５のアダー２０の入力端子
A₀には音高クロツクφaが入力し、また入力端子
B₃，B₂，B₁，B₀にはレジスタ２１の出力が入力
している。そしてアダー２０は両入力データを加
算し、その結果データを出力端子S₃，S₂，S₁，S₀
から出力してレジスタ２１へ与える。またキヤリ
ーは発生した場合、その信号C₀を出力端子C₀か
ら出力し、切換え回路２へ与える。レジスタ２１
は入力データをそのまま出力してアダー２０へ与
えると共にノアゲート２２へ与える。ノアゲート
２２の出力はアンドゲート２３へ与えられ、而し
てこのアンドゲート２３には音高クロツクφaが
入力している。そしてその出力はインバータ１０
に印加されるほか、インバータ２４を介しアンド
ゲート１９の他端にも印加される。またアンドゲ
ート１９の出力はインバータ２５を介しアンドゲ
ート１５の他端に印加される。

次に前記切換え回路２の具体的構成を第２図を
参照して説明する。図において、信号C₀がオア
ゲート３１を介しラツチＬ１に入力するほか、ラ
ツチＬ２に入力している。ラツチＬ１の出力はア
ンドゲート３２に入力するほか、アンドゲート３
３に入力している。またアンドゲート３２の出力
はオアゲート３１を介しラツチＬ１に入力する。
更にアンドゲート３３の出力はオアゲート３４を
介しアンドゲート３５に入力する。このアンドゲ
ート３５の他端にはラツチＬ２の出力がインバー
タ３６を介し入力し、またアンドゲート３５の出
力はラツチＬ３に入力する。そしてラツチＬ３の
出力はオアゲート３４を介しアンドゲート３５に
入力する。

一方、制御クロツクφk、音高クロツクφaが
夫々、インバータ３７または３８を介し共にアン
ドゲート３９に入力し、そしてアンドゲート３９
の出力がアンドゲート３２にゲート制御信号とし
て入力する。また制御クロツクφkがアンドゲー
ト４０の一端に直接入力し、また音高クロツク
φaがインバータ４１を介し他端に入力している。
そしてアンドゲート４０の出力が前記アンドゲー
ト３３にゲート制御信号として入力する。更に、
制御クロツクφkがアンドゲート４２に入力し、
また音高クロツクφaがアンドゲート４３に入力
している。而してアンドゲート４２はアンドゲー
ト３５の出力によつて直接ゲート制御され、また
アンドゲート４３はアンドゲート３５の出力をイ
ンバータ４４を介し入力されてゲート制御され
る。そしてアンドゲート４２，４３から夫々出力
する制御クロツクφkまたは音高クロツクφaは共
にオアゲート４５を介しクロツクφ_Rとして出力
し、アンドゲート１５へ与える。

次に第３図ないし第８図を参照して前記実施例
の動作を説明する。先ず、切換え回路２の動作か
ら説明する。最初に、音高クロツクφaの周波数
が制御クロツクφkの周波数より高い場合を第３
図により説明する。即ち、第３図ａ，ｂ，ｃ，
ｄ，ｅ，ｆ，ｇには、夫々、制御クロツクφk、
信号C₀音高クロツクφa、ラツチＬ１出力、ラツ
チＬ２出力、ラツチＬ３入力、クロツクφ_Rを
夫々示している。

いま、第３図ｈに示す様に時刻T₁にてステツ
プカウンタ５の値が「1111」（10進数の15）から
「0000」（10進数の０）へ変化し、アダー２０の出
力端子C₀から“１”レベルの信号C₀が出力する
と、その信号C₀が切換え回路２のオアゲート３
１を介しラツチＬ１へ入力し、またラツチＬ２に
直接入力する。ラツチＬ１の出力はアンドゲート
３２へ循環入力するほかアンドゲート３３へ入力
するが、アンドゲート３２はアンドゲート３９の
出力によつてゲート制御されており、而してアン
ドゲート３９は制御クロツクφkおよび音高クロ
ツクφaが共に“０”レベルで出力するときに
“１”レベルの信号を出力し、アンドゲート３２
を開成させる。いま第３図にみられるように、ク
ロツクφk，クロツクφaが同時に発生する時刻T₁
から、該両クロツクφk，φaの消失後（時刻
T₁′）、最初に発生する音高クロツクφaが出力す
る時刻T₂までの間、アンドゲート３９の出力は
“１”となる。したがつて、上記最初に発生する
音高クロツクφaが消失する時刻をT₂′とすると上
記時刻T₁′から時刻T₂′の間、ラツチＬ１の出力
が“１”となつてアンドゲート３３へ印加されて
いる。然し、上記期間、アンドゲート４０の出力
は“０”レベルであり、アンドゲート３３を閉成
している。更に時刻T₂′以後、φkが出力して、ア
ンドゲート４０の出力が“１”となつても、時刻
T₂′でラツチＬ１がリセツトされるためアンドゲ
ート３３の出力は“０”である。したがつて常に
アンドゲート３３の出力は“０”となつてオアゲ
ート３４を介しアンドゲート３５に入力する。

一方、ラツチＬ２の出力はC₀より１ヒツトお
くれで第３図ｅに示すように“１”レベルで出力
し、この信号はインバータ３６により反転されて
アンドゲート３５に入力する。しかしながら、ア
ンドゲート３３の出力は常に“０”レベルのた
め、アンドゲート３５の出力は“０”レベルであ
り、したがつてアンドゲート４２が閉成し、且つ
アンドゲート４３が開成する。したがつてアンド
ゲート４３から音高クロツクφaが出力し、オア
ゲート４５を介しクロツクφ_Rとして出力される。
即ち、切換え回路２は、周波数が高い方の音高ク
ロツクφaを選択して出力することになる。

次に第４図を参照して制御クロツクφkの方が
音高クロツクφaより周波数が高い場合の動作を
説明する。上述したように時刻T₁にて信号C₀が
“１”レベルで出力すると、アンドゲート３９は
クロツクφk，φaが消失（時刻T₁′）後最初に発
生する制御クロツクφkが出力する時刻T₂までの
間、アンドゲート３９の出力が“１”レベルとな
る。したがつて、上記最初に発生する制御クロツ
クφkが消失する時刻をT₂′とすると、上記時刻
T₁′から時刻T₂′の間ラツチＬ１の出力が“１”
レベルを保持し、アンドゲート３３に入力する。
一方、アンドゲート４０は上記最初に発生する制
御クロツクφkが出力する間（時刻T₂から時刻
T₂′）出力は“１”となる。したがつてアンドゲ
ート３３の出力は上記最初に発生する制御クロツ
クφkの出力時に“１”レベルとなり、オアゲー
ト３４を介しアンドゲート３５に入力する。一
方、そのときラツチＬ２の出力は“０”でありイ
ンバータ３６の出力は“１”であり、したがつて
アンドゲート３５の出力がそのときから“１”レ
ベルに反転し、ラツチＬ３、アンドゲート４２、
インバータ４４へ夫々入力する。而してラツチＬ
３の“１”レベルの出力はオアゲート３４を介し
アンドゲート３５に循環入力することにより
“１”レベルを保持される。またラツチＬ２は、
出力C₀の１ビツトおくれで出力が“１”となり、
ラツチＬ３をリセツトしたのちはその出力は
“０”となり、インバータ３６を介し“１”レベ
ルでアンドゲート３５に入力する。その様子を第
４図ｆに示す。したがつて時刻T₁においてアン
ドゲート３５の出力が“０”レベルである時は、
アンドゲート４２が閉成し、且つアンドゲート４
３が開成し、したがつて音高クロツクφaがクロ
ツクφ_Rとして出力する。しかし、その後アンド
ゲート３５の出力が“１”レベルに反転後はアン
ドゲート４２が開成し、且つアンドゲート４３が
閉成するから、制御クロツクφkがクロツクφ_Rと
して以後、出力することになる。ここでステツプ
カウンタ５の値が「15」から「０」へ移行し、
“１”レベルの信号C₀が出力すると１ビツトおく
れでラツチＬ２の出力が“１”となり、したがつ
てアンドゲート３５の出力が“０”レベルに反転
し、ラツチＬ３がリセツトされるが、次の制御ク
ロツクφkでセツトされる。このようにして切換
え回路２は、周波数の高い方の制御クロツクφk
を選択し、アンドゲート１５へ与えるものであ
る。

次に第５図および第６図を参照して全体的な動
作を説明する。即ち、第５図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
ｅ，ｆ，ｇには夫々、制御クロツクφk、音高ク
ロツクφa、アンドゲート２３出力、アンドゲー
ト１９出力、アンドゲート１５出力、レジスタ１
７出力、レジスタ２１出力を示している。したが
つて第５図ａ，ｂから分かるように、この例では
制御クロツクφkの周波数は演奏キーの音高クロ
ツクφaの周波数より高く、約20倍となつている。
したがつて切換え回路２はクロツクφkを選択し
てそれをクロツクφ_Rとして出力し、アンドゲー
ト１５に与えている。

一方、ステツプカウンタ５においてレジスタ２
１の出力が４ビツトオール“０”（10進数「０」）
のときにはノアゲート２２の出力は“１”となつ
てアンドゲート２３を開成している。このとき音
高クロツクφaが出力し、アダー２０の入力端子
A₀は印加されると（時刻T₁第５図ｈ参照）、アダ
ー２０はそれを加算してその結果データは
「0001」（「１」）に変化し、レジスタ２１に与えて
次に音高クロツクφaが出力するまでの間、その
値を循環保持する。また時刻T₁にてアンドゲー
ト２３から音高クロツクφaに同期したクロツク
が出力し、インバータ１０，２４に夫々入力す
る。これによりアンドゲート８₂，8₁，8₀が同時
に閉成し、ノアゲート９からクロツクφkが出力
して切換え回路２に入力し、クロツクφ_Rとして
アンドゲート１５に入力する。而してこのときア
ンドゲート１９が閉成しその出力が“０”となる
からインバータ２５の出力が“１”となつてアン
ドゲート１５を開成する。そのためアンドゲート
１５に入力したクロツクφkはアドレスカウンタ
３のアダー１６の入力端子A₀に印加される。そ
してその結果、それまでの値「0000」から
「0001」（「１」）に変化し、レジスタ１７に入力す
る。そのため波形ROM４は０ステツプ目に次い
で１ステツプ目をアドレスされ、その波形データ
が読出されてＤ／Ａ変換器へ送出される。また、
以後、ノアゲート１８の出力は“０”を保持され
る。

次に、上述したようにステツプカウンタ５の値
が時刻T₁にて「１」に変化したため、以後はノ
アゲート２２の出力が“０”となり、したがつて
アンドゲート２３が以後閉成してその出力は
“０”を保つ。その結果、以後、インバータ１０，
２４の出力は共に“１”を保持し、アンドゲート
８₂〜８₀アンドゲート１９を開成させている。し
たがつて次に時刻T₂にて２発目の制御クロツク
φkが出力するとアダー１６の値は＋１されて
「２」となり、レジスタ１７に与えられる。この
ため波形ROM４は２ステツプ目をアドレスさ
れ、その波形データが読出される。

以下、同様にて、３発目〜15発目の制御クロツ
クφkが順次出力するごとにアダー１６は＋１づ
つされてその値は「３」、「４」……、「15」と順
次変化し、３ステツプ目〜15ステツプ目を順次ア
ドレスされ、各波形データが読出される。そして
時刻T₃にて16発目の制御クロツクφkが出力する
とアダー１６の値は「０」に戻り、このためノア
ゲート１８の出力が“１”に変化し、これに応じ
てアンドゲート１９の出力が“１”に変化し、し
たがつてインバータ２５の出力が“０”となり、
アンドゲート１５を閉成する。このため次に出力
する17発目の制御クロツクφkはアダー１６に印
加されず、したがつてアドレスカウンタ３の値は
「０」から変化しない。また18発目移行の制御ク
ロツクφkの出力時にも同一動作が実行される。
そして時刻T₄にて２発目の音高クロツクφaが出
力するとステツプカウンタ５の値は「２」に変化
する。そして以後16発目の音高クロツクφaが出
力するまでの間、同一動作が実行され、また16発
目が出力するとステツプカウンタ５の値は「０」
に戻り、更に17発目の出力時に前記時刻T₁の状
態に各回路が復帰する。

以上、説明したように、１発目の音高クロツク
φaの出力後、波形ROM４から16ステツプ分の波
形データが第６図に示すように読出されたのち
は、２つ目の波形データの読出しは禁止される。
即ち、１発目と２発目の音高クロツクφaの出力
間には16ステツプの階段波形として三角波の波形
データが１波形だけ読出されるものである。

第７図、第８図は夫々、第３図及び第４図に対
応しており、共に波形メモリ４から読出された楽
音波形を図示している。即ち、第７図は高い方の
周波数が音高クロツクφaであり、その音高クロ
ツクφaにて楽音波形が読出された例である。他
方、第８図は制御クロツクφkの方が周波数が高
いため選択されてその制御クロツクφkにより楽
音波形が読出された例である。

なお、前記実施例では波形ROMに台形波を記
憶させたが、他の波形であつてもよい。また前記
波形を16ステツプによつて読出したが、「24」な
ど、他のステツプ数であつてもよい。

この発明は波形メモリを読み出すための制御ク
ロツクを可変可能とし、さらに音高クロツクとこ
の制御クロツクとを比較していずれか高い周波数
の方で波形メモリを読み出すようにしているた
め、制御クロツクの周波数が外部スイツチ操作あ
るいは音色切換などにより可変でき、最も好まし
い音質の楽音を放音できる。また制御クロツクの
変更に伴つて波形メモリの楽音波形のステツプを
歩進させるためのクロツクの切換えも自動的に行
われるから、楽音波形は常に確実に波形メモリか
ら読出されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の要部の回路構成
図、第２図は切換え回路２の詳細回路図、第３
図、第４図は夫々、音高クロツクφaまたは制御
クロツクφkが選択された場合の切換え回路２の
各動作を説明するタイムチヤート、第５図および
第６図は全体的な回路動作を説明するタイムチヤ
ート、第７図、第８図は夫々、第３図、第４図に
対応し夫々、読出される楽音波形の状態を説明す
るタイムチヤートである。１……制御クロツク発生部、２……切換え回
路、３……アドレスカウンタ、４……波形メモ
リ、５……ステツプカウンタ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３
……ラツチ。

Claims

【特許請求の範囲】１所定の楽音波形データを記憶する波形メモリ
と、演奏操作により発生する音高データに対応す
る音高周波数の整数倍の周波数を有する音高クロ
ツクを発生する音高クロツク発生手段と、この音
高クロツクをカウントして上記音高データに対応
する音高と同一周期で信号を出力するステツプカ
ウンタ手段と、一定周波数の制御クロツクを発生
する制御クロツク発生手段と、この制御クロツク
および上記音高クロツクが入力するとともにその
いずれか一方を選択出力する選択手段と、上記ス
テツプカウンタ手段からの出力信号に応答してこ
の選択手段からのクロツク信号のカウント動作を
開始しそのカウント出力に応じて順次上記波形メ
モリから楽音波形データを読み出すアドレスカウ
ンタ手段と、を有する電子楽器の波形発生装置において、上記制御クロツク発生手段が、発生する制御ク
ロツクの周波数を外部より可変可能な可変クロツ
ク発生手段で構成され、さらに上記選択手段が入
力する上記音高クロツク及び上記制御クロツクの
うち周波数の高い方を選択出力するように構成し
たことを特徴とする電子楽器の波形発生装置。