JPH0631968B2 - 楽音信号発生装置 - Google Patents

楽音信号発生装置

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JPH0631968B2
JPH0631968B2 JP59228371A JP22837184A JPH0631968B2 JP H0631968 B2 JPH0631968 B2 JP H0631968B2 JP 59228371 A JP59228371 A JP 59228371A JP 22837184 A JP22837184 A JP 22837184A JP H0631968 B2 JPH0631968 B2 JP H0631968B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子楽器等において用いられる楽音信号発
生装置に関する。
〔従来技術〕
従来、電気的に楽音信号を発生する装置として種々の方
式のものが知られているが、その1つに、楽音信号の複
数の部分をメモリに記憶させ、このメモリ内のデータを
繰返し読出して楽音信号を形成するものが提案されてい
る。(特願昭59−2667号参照)。この方式の楽音
信号発生装置は、第2図の曲線Lを楽音信号の包絡線と
すれば、図に示す部分A1,A2…について、楽音信号
をサンプリングして得た波形データ(サンプリングデー
タ)を予めメモリ内に記憶させておく。なお、部分A
1,A2…の時間幅は例えば楽音信号の1周期である。
そして、図に示す期間T1の楽音信号形成時には、部分
A1のサンプリングデータを繰返し読出して楽音信号を
形成する。同様に、期間T2,T3…の楽音信号形成時
には、部分A2,A3…のサンプリングデータをそれぞ
れ繰返し読出して楽音信号を形成する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、この種の楽音信号発生装置における問題点
は、期間T1,T2…のつなぎ目にある。すなわち、例
えば期間T2の楽音信号形成が終了した時点でいきなり
部分A3のサンプリングデータによる楽音信号形成を開
始すると、その接続部で楽音信号の波形が急に変わるこ
とから極めて不自然な楽音が発生してしまう。そこで、
従来は、例えば第3図に示すように「1」から「0」へ
順次減少するデータおよび「0」から「1」へ順次増加
するデータを各々、今まで発生していたサンプリングデ
ータおよび次に発生するサンプリングデータに乗算し、
この乗算結果を加算してつなぎ目の楽音波形の補間を行
つていた。しかしながら、このような補間方法は、補間
のための構成が複雑になる欠点があつた。
そこでこの発明は、上述したつなぎ目における楽音波形
の補間を極めて簡単な構成によつて行うことができる楽
音信号発生装置を提供することを目的としている。
〔問題を解決するための手段〕
この発明は、 (a)楽音の立ち上がりから立ち下がりまでの間を複数
の部分に分割した各部分について、当該部分を構成する
楽音波形のうちn周期(nは整数)分の波形をデジタル
データによって記憶した記憶手段と、 (b)発生させる楽音の音高を指定する音高指定手段
と、 (c)前記記憶手段内の各波形のデジタルデータを、前
記音高指定手段によって指定された音高に対応した周期
で所定回数繰り返しながら楽音進行順に順次切り換えて
読み出す読出手段と、 (d)前記読出手段によって指定されたデジタルデータ
が入力されるローパスフィルタであって、遅延時間が前
記読出手段から読み出される波形の周期の整数倍に設定
された遅延手段と、入力されるデータにフィルタ係数を
乗算する乗算手段とをループ状に接続してなるローパス
フィルタと、 を具備してなり、前記ローパスフィルタの出力データを
楽音信号として発生するようにしたことを特徴とする。
〔実施例〕
第4図は周知のデイジタルローパスフイルタの構成を示
すブロツク図であり、この図において1は入力端子、2
は加算器、3は1サンプルタイムの遅延要素(例えば、
DFF:デイレイフリツプフロツプ)、4は入力される
データにフイルタ係数gを乗算する乗算器、5は入力さ
れるデータに係数(1−g)を乗算する乗算器、6は出
力端子である。このローパスフイルタにおいて、入力端
子1へ供給されるデータが例えば第5図の実線L1にて
示すように急激に変化した場合、出力端子6から出力さ
れるデータは同図に曲線L2にて示すように指数カーブ
に従つて徐々に変化する。なお、曲線L2の形は、係数
gの値に応じて破線L3またはL4のように変わる。な
お、係数gは「1」より小さいが、「1」に近い値に設
定される。
第6図は、第4図における遅延要素3をmサンプルタイ
ムの遅延要素7に置換したローパスフイルタを示す図で
ある。ここで、遅延要素7は入力されるデータをmサン
プルタイム遅延させて出力するもので、例えばシリーズ
接続されたm個のDFFによつて構成される。この図に
示すローパスフイルタは、mサンプル点毎のデータに対
し、ローパスフイルタとして働く。言い換えれば、独立
したm点のサンプリングデータを時分割でローパスフイ
ルタ処理するものである。
第7図は第6図に示すローパスフイルタを変形したもの
で、第6図のものとの相違点は乗算器4の位置である。
この第7図に示すものは、機能的には第6図のものと略
同じであるが、第6図のものより、フイルタ係数gが変
化した場合における出力端子6のデータのレベル変化が
少い利点がある。そして、以下に説明する実施例(第1
図(イ))におけるローパスフイルタ28は、この第7図
に示すローパスフイルタを基本形としている。次に、こ
のローパスフイルタの入力端子1へ楽音波形データ(サ
ンプリングデータ)が印加された場合について説明す
る。第8図は楽音波形の一例を示す図であり、この図に
おいて期間T1〜T3の各波形は同一、期間T4〜T6
の各波形も同一であり、期間T1〜T3の波形と期間T
4〜T6の波形は異なつている。また、期間T1〜T6
の時間(周期)はいずれも等しく、1周期におけるサン
プル点数はmとする。いま、図に示す時刻tにおいてサ
ンプリングデータD1が第7図の入力端子1へ印加され
たとすると、時刻t+mT(T:サンプリング周期),
t+2mTにおいても入力端子1へ同一のデータD1が
印加され、時刻t+3mT,t+4mT,t+5mTに
おいて入力端子1へデータD2が印加される。この場
合、第7図に示すローパスフイルタがmサンプル点毎の
データに対しローパスフイルタとして働くことから、時
刻t+mT,t+2mT…において出力端子6から順次
出力されるデータは、第9図に示すようにデータD1か
ら指数カーブに沿つてデータD2まで逐次変化するデー
タとなる。他のサンプル点のデータについても全く同じ
ことが言える。すなわち、第8図に示すように波形が急
激に変わる楽音波形データが第7図の入力端子1へ印加
された場合、出力端子6から波形補間が行われた楽音波
形の波形データが得られる。なお、第7図のフイルタは
図に示す出力端子6aから出力を得てもよい。この出力
端子6aのデータと出力端子6のデータは、時間mTの
ずれがあるだけである。
第10図は第7図に示すローパスフイルタの変形例を示
す図であり、この10図に示すものが第7図のものと異
なる点は連動動作するスイツチ要素8a,8bが設けら
れている点である。そして、これらのスイツチ要素8
a,8bが共に実線位置にある場合は、第10図の回路
と第7図の回路が同一となり、一方、スイツチ要素8
a,8bが破線位置にある場合は、遅延要素7の出力デ
ータがスイツチ要素8b,加算器2を介して遅延要素7
の入力端へ供給され、これにより、遅延要素7内のデー
タが自己保持される。この構成において、入力端子1へ
供給される楽音波形の1周期間スイツチ要素8a,8b
を実線位置とし、次いで例えば5周期間スイツチ要素8
a,8bを破線位置とし、以下上記動作を繰返えせば、
波形のつなぎ目における波形補間を第7図の回路よりさ
らにゆつくり行うことができる。第1図(イ)に示す実施
例は、ローパスフイルタ28として、この第10図の回
路と等価な回路を用いている。
次に、第1図(イ)に示す実施例について説明する。この
図に示す実施例は、第2図に示す部分A1,A2…の各
波形を予め波形メモリ14内に記憶させておき、このメ
モリ14内の各波形を読出して楽音信号の形成を行う。
すなわち、第1図(イ)において、符号11は鍵盤、12
は押鍵検出回路である。この押鍵検出回路12は鍵盤1
の各キーのオン/オフ状態を検出し、オン状態にあるキ
ーのキーコードKCを出力すると共に、キーがオンとさ
れた時“1”信号に立上り、オフとされた時“0”信号
に戻るキーオン信号KONを出力する。アドレス発生器
13は、メモリ14および15へ供給するアドレスデー
タを発生する回路であり、その詳細例を第1図(ロ)に示
す。この第1図(ロ)において、符号16はキーコードK
Cに対応する周波数のノートクロックφを発生する回路
である。17は微分回路であり、キーオン信号KONの
立上りにおいて、すなわちキーが新たに押下された時点
において幅の短かいキーオンパルスKONPを出力す
る。カウンタ18はノートクロックφをアツプカウント
するm進のカウンタであり、キーオンパルスKONPに
よつてリセツトされる。このカウント18のカウント出
力は「0」〜「m−1」にわたつて変化し、また、この
カウント出力がアドレスデータAD1として波形メモリ
14へ供給される。また、このカウンタ18のカウント
出力が「m−1」から「0」に変わる時発生するキヤリ
イ信号CAがカウンタ19へ供給される。カウンタ19
はキヤリイ信号CAをアツプカウントするカウンタであ
り、オアゲート20の出力によつてリセツトされる。繰
返し回数メモリ21は同一波形を繰返す回数、すなわ
ち、第2図における部分A1,A2…の波形を各々何回
繰返すかを示す数値が記憶されたメモリである。比較回
路22はカウンタ19のカウント出力と、メモリ21の
出力データとを比較し、両者が一致した時一致信号EQ
(“1”信号)を出力する。カウンタ23はアンドゲー
ト24を介して供給される一致信号EQをアツプカウン
トするカウンタであり、キーオンパルスKONPによつ
てリセツトされる。ナンドゲート25はカウンタ23の
カウント出力の各ビツトのナンド条件をとる回路であ
る。スイッチ制御回路26は、第1図(イ)に示すスイッ
チ要素30をオン/オフ制御するスイッチ制御信号SO
Nを出力する回路であり、カウンタ19のカウント出力
が例えば「0」,「5」,「10」,「15」,…の時
スイツチ制御信号SONとして“1”信号を出力し、そ
れ以外の時は“0”信号を出力する。このスイツチ制御
信号SONが“1”信号の時スイツチ要素30がオンと
なる。
波形メモリ14は記憶エリアE0,E1…を有し、各エ
リアE0,E1…内に各々第2図に示す部分A1,A2
…の各波形が記憶されている。この場合、各波形はいず
れも1周期分であり、そのサンプル点数は共にmであ
る。すなわち、エリアE0,E1…内には各々m個のサ
ンプリングデータが記憶されている。そして、エリアE
0,E1…内がアドレスデータAD2によつて指定さ
れ、指定されたエリアE0,E1…内の各サンプリング
データがアドレスデータAD1に基づいて読出される。
28はローパスフイルタであり、減算器29と、スイツ
チ要素30と、乗算器31と、加算器32と、遅延要素
33とから構成される。この場合、乗算器31はデータ
シフト回路と加算器等により簡単に構成することができ
る。また、遅延要素33は入力されるデータをノートク
ロックφのmビツトタイム遅延させて出力するもので、
ノートクロックφでトリガされるm個のDFFから構成
され、また、各DFFはキーオンパルスKONPによつ
てリセツトされる。このローパスフイルタ28は第10
図に示すローパスフイルタと等価である。すなわち、第
10図において入力端子1のデータをx,遅延要素7の
出力データをyとすると、スイツチ要素8a,8bがオ
ンの場合において乗算器4および5の出力が各々gx,
(1−g)yとなり、したがつて、加算器2の出力が gx+(1−g)y…(1) となる。一方、ローパスフイルタ28においては、減算
器29の出力がx−yとなり、スイツチ要素30がオン
の場合において乗算器31の出力がg(x−y)とな
り、加算器32の出力が、 g(x−y)+y=gx+(1−g)y…(2) となる。この(2)式と前記(1)式とを比較すれば明らかな
ように、第10図のローパスフイルタとローパスフイル
タ28とは等価となる。なお、第1図(イ)のローパスフ
イルタ28において、スイツチ要素30がオフの時は、
第10図の場合と同様に、遅延要素33内のデータが自
己保持される。
係数メモリ15は、乗算器31へ供給すべきフイルタ係
数g0,g1…が予め記憶されているメモリであり、これら
の係数g0,g1…は各々アドレスデータAD2に従つて読
出され、乗算器31へ供給される。ローパスフイルタ2
8の出力データが供給される乗算器35は、該出力デー
タにエンベロープ発生器36から出力されるエンベロー
プデータEDを乗算するもので、この乗算器35の出力
はDAC(デイジタル/アナログ変換器)37へ供給さ
れる。DAC37は、乗算器35の出力をアナログ信号
に変換し、サウンドシステム38へ供給する。サウンド
システム38は供給されたアナログ信号を増幅し、スピ
ーカから楽音として発音する。
次に、上記構成による実施例の動作を説明する。鍵盤1
1のいずれかのキーが押下されると、押鍵検出回路12
がこれを検出し、同キーのキーコードKCおよびキーオ
ン信号KON(“1”信号)をアドレス発生器13へ出
力する。アドレス発生器13内のノートクロック発生器
16(第1図(ロ))は、以後、押下キーのキーコードK
Cに対応する周波数のノートクロックφを出力する。一
方、微分回路17はキーオン信号KONの立上りにおい
てキーオンパルスKONPを出力する。このキーオンパ
ルスKONPによつて、カウンタ18,19,23が各
々リセツトされると共に、ローパスフイルタ28内の遅
延要素33がリセツトされる。カウンタ23がリセツト
されると、アドレスデータAD2「0」が同カウンタ2
3から出力され、波形メモリ14および係数メモリ15
へ供給される。これにより、波形メモリ14内のエリア
E0が指定され、また、係数メモリ15からフイルタ係
数g0が読出され、乗算器31へ供給される。また、アド
レスデータAD2「0」は繰返し回数メモリ21へも供
給される。これにより、同メモリ21から部分A1(第
2図)の繰返し回数(N1とする)が読出され、比較回
路22へ供給される。
次に、カウンタ18は、キーオンパルスKONPによつ
てリセツトされた時点以降、ノートクロックφをカウン
トする。これにより、カウンタ18からアドレスデータ
AD1「0」〜「m−1」が繰返し出力され、またアド
レスデータAD1が「m−1」から「0」に戻る時キヤ
リイ信号CAが出力される。アドレスデータAD1
「0」〜「m−1」が繰返し出力されると、波形メモリ
14のエリアE0内のサンプリングデータが繰返し読出
され、ローパスフイルタ28を通して乗算器35へ供給
され、この乗算器35においてエンベロープが付与さ
れ、次いでDAC37においてアナログ信号に変換さ
れ、サウンドシステム38へ供給される。これにより第
2図に示す期間T1の楽音が発生する。
一方、カウンタ19はキヤリイ信号CAを逐次アツプカ
ウントする。そして、カウンタ19のカウント出力が前
述した繰返し回数N1に達すると比較回路22から一致
信号EQが出力され、アンドゲート24を介してカウン
タ23へ供給される。これにより、カウンタ23からア
ドレスデータAD2「1」が出力される。アドレスデー
タAD2「1」がカウンタ23から出力されると、波形
メモリ14のエリアE1が指定され、また、係数メモリ
15からフイルタ係数g1が読出され、また、繰返し回数
メモリ21から部分A2(第2図)の繰返し回数(N2
とする)が出力される。また、一致信号EQはオアゲー
ト20を介してカウンタ19のリセツト端子Rへ供給さ
れ、これによりカウンタ19がリセツトされる。以後、
アドレスデータAD1に基づいてエリアE1内のサンプ
リングデータが繰返し読出される。読出されたサンプリ
ングデータは、ローパスフイルタ28において波形補間
が行われた後、乗算器35においてエンベロープが付与
され、DAC37を介してサウンドシステム38へ供給
される。これにより、第2図に示す期間T2の楽音が発
生する。
次に、カウンタ19のカウント出力が繰返し回数N2に
達すると、再び比較回路22から一致信号EQが出力さ
れ、カウンタ23からアドレスデータAD2「2」が出
力される。これにより、波形メモリ14のエリアE2が
指定され、係数メモリ15から係数g1が出力され、また
繰返し回数メモリ21から繰返し回数N3が出力され
る。また、一致信号EQによつてカウンタ19がリセツ
トされる。そして、以後期間T3の楽音が発生する。
以下、上記動作が繰返えされる。また、上記動作が繰返
えされている間に、スイツチ制御回路26からはスイツ
チ制御信号SON(“1”信号)が繰返し出力される。
これにより、スイツチ要素30がカウンタ19のカウン
ト出力に同期して繰返しオン/オフされる。次に、カウ
ンタ23からアドレスデータAD2“11…11”が出
力されると、波形メモリ14内の最後のエリア内のサン
プリングデータが読出されて楽音信号が形成される。ま
た、同アドレスデータAD2“11…11”が出力され
ると、ナンドゲート25から“0”信号が出力され、こ
れによりアンドゲート24が閉状態となる。以後、アド
レスデータAD2は次のキーが押下されるまで変化しな
い。
以上が第1図(イ)に示す実施例の詳細である。
なお、上記実施例においては、波形メモリ14に記憶す
る各波形を1周期としたが、複数周期としてもよい。ま
た、上記実施例においては、波形メモリ14を用いて波
形データ(サンプリングデータ)を発生しているが、他
の方式によつて波形データを発生してもよい。例えば演
算によつて波形データを発生するようにしてもよい。ま
た、上記実施例においては、遅延要素33の遅延時間を
波形の1周期分に対応する時間に設定したが、この遅延
時間を波形の複数周期分に対応する時間に設定するよう
にしてもよい。この場合、遅延要素33は、シフトレジ
スタやRAM(ランダムアクセスメモリ)を用いて構成
することも可能である。また、上記実施例においては、
ローパスフイルタ28の出力を遅延要素33の出力側か
ら取り出しているが、これに代えて加算器32の出力側
等の適宜箇所から取り出すことが可能である。また、上
記実施例では、楽音信号に対する振幅エンベロープ付与
を乗算器35およびエンベロープ発生器36を用いて行
なうようにしたが、これに代えて、デイケイ状態では、
スイツチ要素30を常にオン状態にするとともに、波形
メモリ14からの波形データxを「0」とし、かつ乗算
器31に供給する係数gを適宜設定し、ローパスフイル
タ28の出力データが指数的に減衰することを利用して
楽音信号の振幅エンベロープ制御を行なうようにしても
よい。このようにすれば、乗算器35,エンベロープ発
生器36を省略できる。また、上記実施例においては、
デイジタル処理によつて楽音信号の形成を行つている
が、この発明はアナログ処理によつて楽音信号を形成す
る場合にも同様に実施できるものである。さらに、この
発明は、鍵盤で押鍵されたキーに対応する楽音信号を発
生する場合に限らず、打楽器音等の楽音信号を発生する
場合にも同様に実施できるものである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、波形が経時的
に滑らかに変化する高品質の楽音信号を発生できるとと
もに、波形切換り時の波形補間をローパスフイルタを用
いて行うようにしたので、波形補間を極めて簡単な構成
によつて行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)はこの発明の一実施例の構成を示すブロツク
図、第1図(ロ)は同実施例におけるアドレス発生器13
の構成例を示すブロツク図、第2図は楽音波形の一例を
示す図、第3図は従来の波形補間方法を説明するための
図、第4図は一般的なデイジタルローパスフイルタの構
成例を示すブロツク図、第5図は同ローパスフイルタの
動作を説明するための図、第6図は同ローパスフイルタ
における遅延要素3を遅延要素7に置換えて構成したロ
ーパスフイルタを示すブロツク図、第7図は第6図のロ
ーパスフイルタの変形例を示すブロツク図、第8図は楽
音波形の一例を示す図、第9図は第7図のローパスフイ
ルタ動作を説明するための図、第10図は第1図(イ)の
ローパスフイルタ28と等価なローパスフイルタの構成
を示すブロツク図である。 13……アドレス発生器、14……波形メモリ、15…
…係数メモリ、28……ローパスフイルタ、31……乗
算器、33……遅延要素(遅延手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)楽音の立ち上がりから立ち下がりま
    での間を複数の部分に分割した各部分について、当該部
    分を構成する楽音波形のうちn周期(nは整数)分の波
    形をデジタルデータによって記憶した記憶手段と、 (b)発生させる楽音の音高を指定する音高指定手段
    と、 (c)前記記憶手段内の各波形のデジタルデータを、前
    記音高指定手段によって指定された音高に対応した周期
    で所定回数繰り返しながら楽音進行順に順次切り換えて
    読み出す読出手段と、 (d)前記読出手段によって指定されたデジタルデータ
    が入力されるローパスフィルタであって、遅延時間が前
    記読出手段から読み出される波形の周期の整数倍に設定
    された遅延手段と、入力されるデータにフィルタ係数を
    乗算する乗算手段とをループ状に接続してなるローパス
    フィルタと、 を具備してなり、前記ローパスフィルタの出力データを
    楽音信号として発生するようにしたことを特徴とする楽
    音信号発生装置。
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