JPH06332462A

JPH06332462A - 電子楽器

Info

Publication number: JPH06332462A
Application number: JP6078668A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Sugita; 邦博杉田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1994-04-18
Publication date: 1994-12-02
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP2678970B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】ＰＣＭ方式と変調方式を混在させた電子楽器
において、ＰＣＭ波形データと変調用波形データを両方
式に適した標本間隔で波形メモリに記憶させ、両方式を
リアルタイムに切換えながら簡単なアドレス指定によっ
て楽音の発音を可能にする。【構成】まず押鍵情報を取込み、発音チャネルのいず
れかに割り当て、キーコードレジスタ部５に供給する。
レジスタ部５はこのキーコード及び選択部４からのＰＣ
Ｍ方式と変調方式のいずれかを選択する信号とに対応し
て、歩進幅データをアドレス発生部６に出力する。そし
てアドレス発生部６は、このピッチデータに対応する歩
進幅の累算値に相当するアドレス信号Ｘを出力し、変調
方式の楽音合成時、メモリ部９の読み出し時のアドレス
信号を変調する変調部７に入力する。選択回路８は、Ｐ
ＣＭ方式の選択時、アドレス信号Ｘをメモリ部９に供給
し、変調方式の選択時、変調されたアドレス信号Ｘ′を
供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の楽音合成方式を
効率的に混在させることができる電子楽器に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常の楽器の楽音は、倍音の周波数や振
幅が常に変動し、楽器によっては非整数次の倍音を含む
など、複雑な倍音構造を有するとともに、それぞれ楽器
固有の雑音成分−例えばピアノのアタック（立ち上が
り）時の衝撃性雑音など−を有している。このような倍
音と雑音成分は、楽器の音色を大きく特徴付けている。

【０００３】このような楽音を電子楽器でリアルに再現
するために、また、従来無かった新しい感覚の音を作り
出すために、各種の楽音合成方式が電子楽器に用いられ
ている。

【０００４】それらの方式の中には、ＰＣＭ方式、周波
数変調方式、位相変調方式、倍音加算方式など、多くの
方式があり、それぞれ長所・短所を有している。それを
適宜組み合わせて用いれば、上述の目的をある程度果た
すことができる。例えばアタック時は、通常、上述の雑
音以外にも倍音構造が複雑に変動するので、ＰＣＭ方式
が適し、その後のサステインの部分（定常部）は、ＰＣ
Ｍ方式を用いると大きな記憶容量を有するメモリが必要
になるので、別方式に切り替えることが考えられる。

【０００５】その１例として、特開昭５８−１０２２９
６号では、アタック時の楽音波形をＰＣＭ方式、それ以
後を周波数変調方式を用いて楽音を合成している。以
下、この方式について説明する。

【０００６】いま、押鍵があると、押圧鍵の音高に対応
した数値データを繰り返し累算し、その音高に対応した
速度で値が変化する累算値を得る。その後、この累算値
でＰＣＭ方式の波形メモリからアタック部の波形データ
を読み出し、それに図１２(a) に示すアタック部のエン
ベロープを与える。

【０００７】一方、上述の押圧鍵の音高に対応した数値
データと、その数値データを繰り返し累算し、その音高
に対応した速度で変化する累算値、および別の一定の定
数を周波数変調方式トーンジェネレータに入力し、周波
数変調波形を得ている。

【０００８】その後、その波形に図１２(b) に示すエン
ベロープを与え、加算器で上述のＰＣＭ方式による楽音
波形と加算、合成し、図１２(c) に示すように楽音のア
タック部、サステイン（定常）部、リリース（減衰）部
を有する楽音の全波形信号を作成する。

【０００９】以上から明らかなように、この楽音合成方
式は、楽音のアタック部はＰＣＭ方式による合成波形
を、またそれ以後は周波数変調方式による合成波形を用
い、アタックからの時間経過にしたがって楽音合成方式
を切り替えるものである。

【００１０】このほか、ＰＣＭ方式と周波数変調方式又
は位相変調方式とが異なる発音チャネルに割り当てられ
るように構成することも考えられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この場合、ＰＣＭ方式
は、波形メモリからＰＣＭ波形データを読み出す方式で
あり、上述の周波数変調方式或いは位相変調方式は、波
形メモリに記憶されたサイン波形データ等をアドレス信
号によって変調しながら読み出す方式である。

【００１２】ＰＣＭ方式においては、元の自然楽器等の
楽音波形が、サンプリング定理に従って、その楽音波形
の有効な周波数帯域の少なくとも２倍の周波数で標本化
され、ＰＣＭ波形データとして波形メモリに記憶されて
いる。そして、各標本点に対して間引き等を行うことに
より、様々な音高の楽音波形を出力可能としている。こ
の場合、いくつかの代表的な音域に対するＰＣＭ波形デ
ータを記憶し利用することにより、上述の間引き処理等
により出力波形の原音に対する忠実性が劣化するのを防
止することができる。

【００１３】一方、変調方式においては、以下に示され
る理由により、波形メモリに記憶されるサイン波等の変
調用波形データは、楽音波形として発音され得る一般的
な周波数帯域の２倍の周波数よりかなり高い周波数に相
当する標本間隔で標本値が用意される必要がある。その
理由は、発音可能な音域全体で音楽的に有害なノイズ成
分を含まない波形データが得られるようにするには、最
も音高の低い、すなわち標本点を間引かない状態での標
本値の数が十分に多い変調用波形データが必要なためで
ある。特に、変調が深くなるにしたがって波形メモリの
読み出しアドレスの歩進幅は時間的に大きく変化し得る
ため、そのような歩進幅の変化に対して有害なノイズ成
分の発生を抑え、忠実に変調された波形データを得るた
めには、変調用波形データの標本値の数に十分に余裕を
持たせることが必要である。

【００１４】ここで、ＰＣＭ方式と変調方式とを組み合
わせた電子楽器を実現しようとした場合、例えば回路構
成の複雑化を防ぐために波形メモリを両方式で共用する
ことが考えられる。そして、両方式をリアルタイムに切
り替えながら波形メモリをアクセスして楽音波形を生成
することを考えた場合、演奏操作に基づくアドレス指定
に対して、両方式間で、例えば同一の音高の楽音波形が
同じように出力されるように構成する必要がある。すな
わち、ユーザ側からみた場合に、楽音合成方式の相違に
よって発音動作等に違いがあると、非常に操作性の悪い
電子楽器となってしまう。従って、上述の如きＰＣＭ方
式及び変調方式を組み合わせる従来例では、波形メモリ
に記憶されるＰＣＭ波形データ及び変調用波形データの
標本間隔は、同じレートになるように設定される必要が
ある。

【００１５】しかし、例えば変調用波形データの標本間
隔をＰＣＭ波形データの標本間隔に等しくなるように広
く設定して標本値の数を減少させると、前述の如く音楽
的に有害なノイズ成分が発生しやすくなるという問題点
を有している。逆に、ＰＣＭ波形データの標本間隔を変
調用波形データの標本間隔に等しくなるように狭く設定
して標本値の数を増加させると、膨大なメモリ容量が必
要になってしまい、電子楽器のコストが大幅に増大して
しまうという問題点を有している。

【００１６】本発明の課題は、ＰＣＭ方式と変調方式を
混在させた電子楽器において、発音される楽音の音質を
劣化させることなく、ＰＣＭ波形データと変調用波形デ
ータを両方式に適した標本間隔で波形メモリに記憶させ
ることを可能とし、両方式をリアルタイムに切り替えな
がら簡単なアドレス指定によって楽音の発音を可能とす
ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＰＣＭ波形デ
ータを記憶した波形データ記憶手段をアクセスして楽音
波形を出力するＰＣＭ方式による楽音合成動作と、変調
用波形データを記憶した波形データ記憶手段をアクセス
して楽音波形を出力する変調方式による楽音合成動作と
を適宜切り替えて、該各楽音合成動作に対応した楽音信
号を発生可能な電子楽器を前提とする。この場合、例え
ば複数の時分割処理タイミングの各々に発音チャネルを
対応させ、発音チャネル毎にＰＣＭ方式と変調方式を切
り替えながら時分割処理によって楽音合成動作が行われ
る。或いは、各楽音の発音開始から消音までの発音区間
において、ＰＣＭ方式と変調方式を切り替えて発音が行
われる。

【００１８】そして、このような電子楽器において、以
下のような制御手段を有する。すなわち、制御手段は、
ＰＣＭ波形データを記憶した波形データ記憶手段をアク
セスする場合は、演奏操作に対応して発生する周波数情
報で指定される周波数をＰＣＭ波形データの標本化周波
数を基準にした周波数に変換し、該変換された周波数に
対応するアドレス信号を生成してアクセスを行う。ま
た、制御手段は、変調用波形データを記憶した波形デー
タ記憶手段をアクセスする場合は、周波数情報で指定さ
れる周波数を変調用波形データの標本化周波数を基準に
した周波数に変換し、該変換された周波数に対応する周
波数情報に対応するアドレス信号を生成し、該アドレス
信号を適宜変調してアクセスを行う。

【００１９】上述の構成において、ＰＣＭ波形データを
記憶する波形データ記憶手段と変調用波形データを記憶
する波形データ記憶手段は、共通の波形メモリとするこ
とができ、ＰＣＭ波形データと変調用波形データは、波
形メモリの異なるアドレス領域に記憶されるように構成
できる。

【００２０】

【作用】波形データ記憶手段に記憶されるＰＣＭ波形デ
ータは、一般に自然楽器等の楽音波形を、サンプリング
定理に従って、その楽音波形の有効な周波数帯域の少な
くとも２倍の周波数で標本化したデータである。また、
波形データ記憶手段に記憶されるサイン波等の変調用波
形データは、発音可能な音域全体で音楽的に有害なノイ
ズ成分が発生するのを防止するため、楽音波形として発
音され得る一般的な周波数帯域の２倍の周波数よりかな
り高い周波数に相当する標本間隔で用意されている。す
なわち、ＰＣＭ方式と変調方式とで、記憶される波形デ
ータの標本化周波数が異なる。

【００２１】一方、鍵盤の押鍵操作等の演奏操作に対応
して発生する周波数情報（音高データ等）で指定される
周波数は、一般に、押鍵された鍵等の音名に対応してい
る。そこで、ＰＣＭ方式と変調方式とが切り替えられな
がら楽音合成動作が行われる場合に、制御手段は、演奏
操作に対応して発生する周波数情報をＰＣＭ波形データ
及び変調用波形データのそれぞれの標本化周波数に対応
する周波数に変換し、その変換された周波数に基づいて
アドレス信号を生成して、各波形データが記憶されてい
る波形データ記憶手段をアクセスするようにしている。

【００２２】これにより、発音される楽音の音質を劣化
させることなく、ＰＣＭ波形データと変調用波形データ
を両方式に適した標本間隔で波形記憶手段に記憶させる
ことが可能となり、両方式をリアルタイムに切り替えな
がら簡単なアドレス指定によって楽音を発音させること
が可能となり、波形記憶手段をＰＣＭ方式と変調方式と
で共用することも可能となる。

【００２３】

【実施例】つぎに、図面を参照しながら、本発明を電子
鍵盤楽器に適用した１実施例につき説明する。

【００２４】図１は１実施例の全体の構成図である。ま
ず、演奏モード選択入力部３は、特には図示しない演奏
モード選択スイッチを有する。同スイッチは、単独およ
び複数の楽音合成方式を発音チャネルに割り当てた、い
くつかの演奏モードから、演奏者が望む演奏モードを選
択するためのスイッチである。

【００２５】つぎに、制御部２内のＣＰＵ（中央制御装
置）は、特には図示しないＲＯＭ(Read Only Memory)に
書き込まれているプログラムに従って、この楽器システ
ムを制御する。

【００２６】また、制御部２は一定の周期で走査を行
い、鍵盤部１の押鍵、離鍵情報を取り込む。押鍵がある
と、押鍵した鍵を複数の発音チャネルのいずれかに割り
当てるとともに、その鍵の操作情報をキーコードレジス
タ部５に送る。キーコードレジスタ部５は、制御部２よ
り送られる鍵の操作情報に基づいて、キーコードを一時
記憶するとともに、キーコードに対応するピッチデー
タ、すなわち、メモリ部９を読み出す歩進幅データを発
音チャネル数分、アドレス発生部６に出力する。

【００２７】ＰＣＭ方式／変調方式・選択部４は、制御
部２から送られてくる楽音合成方式の選択情報に基づい
て、ＰＣＭ方式と変調方式のいずれかを指示するととも
に、後述する定数倍器を作動させるためのフラグを出力
する。

【００２８】つぎに、アドレス発生部６は、キーコード
レジスタ部５より送られるピッチデータに対応する歩進
幅の累算値に相当するアドレス信号Ｘを出力する（その
ため、メモリ部を読み出す歩進速度は、押鍵された鍵の
音高に応じて変化する）。このアドレス信号Ｘは、メモ
リ部９の波形メモリのアドレスを読み出すために用いら
れる他に、変調される前の原位相角データとして、変調
部７に入力する。

【００２９】つぎに、メモリ部９は、ＰＣＭ方式で用い
る楽音波形データと変調方式で用いるサイン波データ
（サインテーブル）等の波形データを予め記憶し、それ
ぞれは、別のアドレスから読み出される。

【００３０】変調部７は、変調方式の楽音合成を行うと
きに、メモリ部９のサイン波メモリを読み出すためのア
ドレス信号を変調する回路である。選択回路８はゲート
回路であり、ＰＣＭ／変調方式・選択部４のフラグが
「１」（ＰＣＭ方式の場合）のときは、アドレス発生部
６のアドレス信号出力Ｘをそのまま選択し、同じくフラ
グが「０」（変調方式の場合）のときは、変調部７で変
調されたアドレス信号Ｘ′を選択する。選択回路８のう
ち、アドレスの整数部に当たる上位アドレスはメモリ部
９に入力する。また、小数部に当たる下位アドレスは補
間部１０に入力し、ここで整数部＋小数部に相当するア
ドレスの波形データを得る。

【００３１】つぎに、この補間部１０について説明す
る。メモリ部９の波形データを読み出すとき、押圧鍵の
音高によっては、図２(a)に示すように、メモリ部９の
隣接する２つのアドレスｎとｎ＋１の中間部ｎ＋ａ（た
だし、０＜ａ＜１）に対応する波形の振幅値Ｘ_m（Ｘ₁
とＸ₂の補間値で、Ｘ₁とＸ₂を結ぶ線上にある）を必
要とする場合がある。このａが、上述のアドレスの小数
部で、下位アドレスに相当する。

【００３２】このＸ_mはつぎのようにして求める。図２
(b) は、補間部１０の原理構成図である。同図におい
て、アドレスｎ、ｎ＋１にそれぞれ対応する振幅値
Ｘ₁、Ｘ₂を一時記憶するレジスタ１０_a、１０ _bの出
力の差（Ｘ₂−Ｘ₁)を減算器１０ｃで求めた後、乗算器
１０_dで下位アドレス値ａを乗算して、ａ（Ｘ₂−Ｘ₁)
を得る。その後、その値に加算器１０_eでアドレスｎの
振幅値Ｘ₁と加算して、Ｘ₁＋ａ（Ｘ₂−Ｘ₁)＝Ｘ_m を得る。

【００３３】このようにして、補間部１０により、アド
レスｎ₁、ｎ₂の振幅値Ｘ₁、Ｘ₂からアドレス（ｎ＋
ａ）の振幅値Ｘ_mが得られる。なお、下位アドレスａが
０のときは補間は行われず、メモリ部９からの波形デー
タが図２(b) のレジスタ１０ _b、加算器１０_eを介して
乗算部１２へ直接出力される。

【００３４】つぎに、上述のようにして得られる１チャ
ネル分の波形データは、乗算部１２においてエンベロー
プ発生部１１からのエンベロープ信号と乗算される。そ
の後、累算部１３で１サンプル毎に、全チャネル分の波
形データが累算され、さらにＤ／Ａ変換器１４でアナロ
グの楽音信号に変換されて、オーディオシステムへ送り
出される。

【００３５】ひきつづき、図３を用いて、発音チャネル
に割り当てられる楽音合成方式とキーコードとの関係に
つき説明する。図３は、１例として８音ポリフォニック
の場合を示す。

【００３６】まず、演奏モード１は、楽音合成方式にＰ
ＣＭ方式のみを用いる場合で、図２のＰＣＭ方式／変調
方式・選択部４のフラグは常に「１」で、図３の如く、
押鍵した８鍵（キーコードK1、K2、K3、・・・、K8）の
８チャネル分全部にＰＣＭ方式による楽音波形データが
割り当てられる。

【００３７】つぎの演奏モード２は、変調方式、例えば
位相変調方式、あるいは周波数変調方式などを単独に用
いる場合で、ＰＣＭ方式／変調方式・選択部４のフラグ
は常に「０」で、図３の如く、モード１と同じく押鍵し
た８鍵（キーコードのK1、K2、K3、・・・、K8）の８チ
ャネル分全部に、変調方式による楽音波形データが割り
当てられる。

【００３８】つぎの演奏モード３は本発明の特徴とする
モードで、制御部２より出力される制御信号により、Ｐ
ＣＭ方式／変調方式・選択部４が出力するフラグが発音
チャネル毎に変更され、ＰＣＭ方式と変調方式が４つの
発音チャネル毎に切り替えられる。そして、発音チャネ
ル１〜４及び発音チャネル５〜８のそれぞれのキーコー
ド（K1、K2、K3、K4）に対して、２つの楽音合成方式で
発音が行われ、それぞれにおいて４音ポリフォニックの
発音が行われる。この場合、２つの方式の各４つのキー
コード（K1、K2、K3、K4）に対応する各楽音には、それ
ぞれ異なったエンベロープE1、E2、E3、E4とE1' 、E2'
、E3' 、E4' が、それぞれの発音チャネルタイミング
毎に与えられる。この演奏モード３の場合は、ＰＣＭ方
式と変調方式の２つの方式により合成された楽音が聴感
上同時に発音され、単調でない「厚みのある」楽音が得
られる。

【００３９】つぎに、ＰＣＭ方式、変調方式の両方に共
通して用いられるアドレス発生部６の動作について説明
する。本実施例の場合、アドレスを指定して、順次メモ
リ部９（図１）の波形データを読み出すとき、アドレス
の歩進幅を、押鍵した鍵のキーコード、つまり音高に応
じて変える必要がある。この歩進幅を変えるのが、アド
レス発生部６で、図４にその回路構成を示す。

【００４０】図４において、加算器２０と刻々に変わる
アドレスを記憶するカレント・アドレス・レジスタ２２
が累算器として動作する。ピッチレジスタ１９には、キ
ーコードレジスタ５から送り出された歩進幅データが一
時記憶されている。この歩進幅データは、後述の定数倍
器２３を介して上述の累算器に入り、押圧鍵の音高に応
じた歩進幅で累算される。その結果、例えばある音の歩
進幅を１とすると、１、２、３、・・・が、またその１
オクターブ高い音に対しては、２、４、６、・・・のよ
うな累算値列を、カレント・アドレス・レジスタ２２か
ら順次出力する。これがメモリ部９を読み出すアドレス
信号Ｘである。このアドレス信号Ｘは、ＰＣＭ方式の場
合は、メモリ部９の波形データを読み出すアドレスデー
タであるが、変調方式の場合は、変調される前の原位相
角データに相当する。

【００４１】つぎに、前述の定数倍器２３について説明
する。ＰＣＭ方式の場合、メモリ部９には、あるピッチ
周波数を有する自然楽器等の楽音波形データが、サンプ
リング周期で記憶されている。これに対して、変調部７
の第１、第２の実施例として後述する位相変調方式の場
合、および同じく第３実施例として後述する周波数変調
方式の場合は、合成される楽音波形の精度を高めるため
に、メモリ部９に記憶される或るピッチ周波数（通常、
楽音の最低周波数）のサイン波データは、サンプリング
周期より細かい周期（ＰＣＭ方式の数分の１乃至十数分
の１程度）で記憶されている。そして、本実施例では、
ＰＣＭ方式と変調方式を混在させて、しかも並列して発
音させるために、定数倍器２３を作動させてこの位相変
調方式、あるいは周波数変調方式における歩進幅を所定
倍し、発音される楽音波形の音高がＰＣＭ方式における
場合と等しくなるようにしている。

【００４２】そして、この定数倍器２３を作動させるた
めに、定数倍フラグが、ＰＣＭ方式／変調方式・選択入
力部４から出力される。この定数倍フラグは、楽音合成
方式を指示するフラグと同じで、ＰＣＭ方式の場合は
「１」、変調方式の場合は、「０」であり、「１」の場
合（ＰＣＭ方式の場合）に定数倍率は１に、「０」の場
合（変調方式の場合）に上述の所定倍率になる。

【００４３】ところで、メモリ部９の波形データに基づ
いて楽音を合成するには、波形データ（サイン波形も含
めて）のスタート・アドレスから読み始めて、エンド・
アドレスで１回分読み終えたら、再びスタート・アドレ
スに戻る──というように、繰り返しメモリを読み出
す。これがループ再生といわれる動作で、そのためにス
タートアドレスからエンドアドレスまでのアドレス幅
（これをループ幅と呼ぶ）データをループ幅レジスタ１
５に予めストアーしておく。

【００４４】つぎに、このループ再生の動作を説明す
る。比較回路１８は常に加算器２０の出力のカレントア
ドレスＣがエンド・アドレス・レジスタ１７にセットし
たエンド・アドレスＲに等しくなったか、あるいはそれ
を越えたかを調べている。もしエンドアドレスＲに等し
くなるか、あるいは、それを越えたら、減算器２１で現
在のカレントアドレスＣから、上述のループ幅を減算
し、カレントアドレスＣがスタートアドレスに戻る。

【００４５】このとき、歩進幅の違いよっては、メモリ
部９（図１）の読み出しが、エンドアドレスで正確に終
わらない場合がある。例えば、図５(a) に示す楽音波形
（本実施例では、波形１周期分をループ再生することに
する）をストアーしているメモリ部９から、同波形を同
図(a) に示すアドレスで読み出すとする。図４のピッチ
レジスタ１９から出力される歩進幅が１または２の場合
は、図５(b) または(c) のように、カレントアドレスＣ
の８は、エンドアドレスＲの８と一致する。その結果、
ループ幅の８が減算器２１において加算器２０の出力８
から減算され、カレントアドレス・レジスタ２２の出力
は０になる。これにより、スタートアドレス０に戻り、
前回と同じくふたたび、１、２、３、・・・または、
２、４、６、・・・とアドレスを進める。

【００４６】一方、図５(c) の歩進幅３の場合は、カレ
ントアドレスは０、３、６、９と増え、エンドアドレス
の８を越える。これにより、加算器２０の出力９からル
ープ幅の８が減算され、カレントアドレス・レジスタ２
２の出力は１になる。従って、前回のスタートアドレス
のアドレス０でなく、アドレス１からループ再生が始ま
り、その後、歩進幅３で順次４、７、・・・とアドレス
が進む。

【００４７】このようにして、ループ幅レジスタ１５で
定めたループ幅で繰り返し再生される、不連続点の無い
波形が得られる。つぎに、このアドレス信号Ｘが変調部
７においてどのように変更されるかを、位相変調方式に
よる第１、および第２実施例と、周波数変調方式による
第３実施例を用いて順に説明する。 ≪変調部７の第１の実施例≫まず、変調部７の第１の実
施例につき説明する。この実施例では、サイン波データ
を記憶しているメモリ部９（図１）の読み出し用のアド
レス信号Ｘを変化させることによって、サイン波の読み
出し位相角が変化し、種々の波形が得られる。この位相
変調方式の場合、アドレス信号Ｘを原位相角データＸと
呼ぶことにする。

【００４８】始めに、本実施例の回路構成について説明
する前に、本実施例の動作原理について説明する。図６
(g) は、原位相角データＸと、後述する図７の回路にお
いて得られる変更位相角データＸ′との関係を示す。同
図からわかるように、本実施例では、ＸとＸ′が、折線
関数の傾きによって関係づけられている。図６(g) よ
り、同図の折線の傾きを、０≦Ｘ＜ＭおよびＮ−Ｍ≦Ｘ
＜Ｎの場合にα、Ｍ≦Ｘ＜Ｎ−Ｍの場合にβとすると、 α＝（Ｎ／４）／Ｍ・・・(1) β＝（Ｎ／４）／（Ｎ／２−Ｍ）・・・(2) となる。これら両式より、１／α＋１／β＝２・・・(3) が得られる。ここで、Ｎは位相角の２πラジアン（１周
期）を表し、Ｍは折線の傾きの切り替え点である。そし
て、Ｘ＝Ｍのとき、Ｘ′＝Ｎ／４＝π／２となり、メモ
リ部９（図１）のサイン波データの極大値がアクセスさ
れる。

【００４９】図６(g) より、後述する図７の回路では、
原位相角データＸに対して、０≦Ｘ＜ＭおよびＮ−Ｍ≦
Ｘ＜Ｎの場合にα、Ｍ≦Ｘ＜Ｎ−Ｍの場合にβを、それ
ぞれ乗算する演算が等価的に行われることより、変更位
相角データＸ′が得られる。

【００５０】更に、後述する図７の回路においては、 β＝α／２^k ・・・(4) （ただし、ｋ＝０、１、２、・・・、７）となるようにα及びβが決定されており、(3) 式と(4)
式より、 α＝（１＋２^k）／２・・・(5) β＝（１＋２^-k）／２・・・(6) が得られる。(5) 式及び(6) 式より、後述する図７の回
路では、ｋを予め決定した後、０≦Ｘ＜ＭおよびＮ−Ｍ
≦Ｘ＜Ｎのとき、Ｘ′＝αＸ＝｛（１＋２^k）／２｝Ｘ＝２^-1Ｘ＋２^k-1Ｘ・・・(7) Ｍ≦Ｘ＜Ｎ−Ｍのとき、Ｘ′＝βＸ＝｛（１＋２^-k）／２｝Ｘ＝２^-1Ｘ＋２^-k-1Ｘ・・・(8) で表される演算が、等価的に行われる。なお、(7) 式及
び(8) 式は、２進数のビットシフト演算で実行でき、後
述する図７の回路もビットシフト演算を行うように構成
されている。

【００５１】上述の(7) 式及び(8) 式の演算を等価的に
行うために、後述する図７の回路では、以下に示される
演算が順次実行される。原位相角データＸの最上位ビットＸ_MSBを除いた下位
ビットが取り出され、原位相角データＸの変化に対し
て、図６(a) の如く、Ｎ／２を境に反復するデータ
Ｘ₀′が得られる。

【００５２】Ｘ₀′が適宜反転され、原位相角データ
Ｘの変化に対して、図６(b) 及び(c) の如き特性を有す
るデータＸ₁′及びＸ₁″が得られる。Ｘ₁′にβ、Ｘ₁″にαが乗算され、原位相角データ
Ｘの変化に対して、図６図(d) 、(e) の如き特性を有す
るデータＸ₂′及びＸ₂″が得られる。

【００５３】Ｘ₂′≧Ｎ／４のときＸ₂″が選択さ
れ、Ｘ₂′＜Ｎ／４のときＸ₂′ が選択されることに
より、原位相角データＸの変化に対して、図６(f) の如
き特性を有するデータＸ₃′が得られる。

【００５４】０≦Ｘ＜ＭのときＸ₃′が選択され、Ｍ
≦Ｘ＜Ｎ／２のとき (Ｎ／２−Ｘ₃′ )なる演算が実行
され、Ｎ／２≦Ｘ＜Ｎ−Ｍのとき（Ｘ₃′＋Ｎ／２）な
る演算が実行され、Ｎ−Ｍ≦Ｘ≦Ｎのときに (Ｎ／２−
Ｘ₃′ )＋Ｎ／２なる演算が実行される。

【００５５】以上の〜の演算により、後述する図７
の回路において、前述の(7) 式及び(8) 式と等価な演算
が実行され、原位相角データＸの変化に対して、図６
(g) の如き折線特性を有する変調位相角データＸ′が得
られる。

【００５６】次に、図１の変調部７の構成として、上述
の〜の演算動作を実現する図７の回路例につき説明
する。まず、図１のアドレス発生部６から出力した原位
相角データＸのうち最上位ビットＸ_MSBを除いた下位ビ
ットが取り出され、Ｘ₀′が得られる。これは、前述の
演算動作に対応する。

【００５７】次に、このＸ₀′は、反転回路３１及び３
４に入力する。ここで、反転回路３１のＲ端子には、原
位相角データＸの最上位ビットＸ_MSBをインバータ３０
で反転した信号外１が入力し、一方、反転回路３４
のＲ端子には、上記Ｘ_MSBが

【００５８】

【外１】

【００５９】そのまま入力する。これにより、反転回路
３１は、上記Ｘ_MSBが「０」のときに入力Ｘ₀′を反転
してＸ₁′として出力し、「１」のときに入力Ｘ₀′を
そのままＸ₁′として出力する。一方、反転回路３４
は、上述のＸ_MSBが「０」のとき入力Ｘ₀′をそのまま
Ｘ₁″として出力し、「１」のときに入力Ｘ₀′を反転
してＸ₁″として出力する。この結果、図６(b) 、(c)
の如き位相角データＸ₁′、Ｘ₁″が得られる。以上が
前述の演算動作に対応する。

【００６０】この後、位相データＸ₁′に対して、右シ
フト回路３２によってｋビットの右シフト演算が行わ
れ、２^-kＸ₁′が演算される。そして、加算器３３は、
上記右シフト回路３２の出力２^-kＸ₁′及び位相データ
Ｘ₁′のそれぞれを１ビット右シフトした後に加算し、
結果として、Ｘ₂′＝βＸ₁′ ＝｛（１＋２^-k）／２｝Ｘ₁′ ＝２^-1Ｘ₁′＋２^-k-1Ｘ₁′ ・・・(9) を得る。一方、位相データＸ₁″に対して、左シフト回
路３５によってｋビットの左シフト演算が行われ、２^k
Ｘ₁″が演算される。そして、加算器３６は、上記左シ
フト回路３５の出力２^kＸ₁″及び位相データＸ₁″の
それぞれを１ビット右シフトした後に加算し、結果とし
て、Ｘ₂″＝αＸ₁″ ＝｛（１＋２^k）／２｝Ｘ₁″ ＝２^-1Ｘ₁″＋２^k-1Ｘ₁″ ・・・(10) 1 得る。ここで、右シフト回路３２及び左シフト回路３
５におけるシフト量を決定する係数ｋは、図１の制御部
２から変調部７に入力する３ビット制御データＳ ₀〜Ｓ
₂により与えられる。

【００６１】つぎに、選択回路３７は、加算器３３がキ
ャリーアウトＣＯを出力するとき、すなわち、Ｘ₂′≧
Ｎ／４のときのみＸ₂″を選択し、それ以外のときはＸ
₂′を選択するように動作し、原位相角データＸに対し
て、図６(f) の如き特性を有する位相データＸ₃′を出
力する。以上は、前述の演算動作に対応する。

【００６２】つぎの反転回路３８は、上記選択回路３７
の出力Ｘ₃′を選択的に反転する。同回路はＸ_MSBをイ
ンバータ３０で反転した信号外２と加算器３３のキ
ャリ

【００６３】

【外２】

【００６４】ーアウトＣＯを入力とするエクスクルーシ
ブオア回路３９の出力が「１」となるときにＸ₃′を反
転する。すなわち、外３とキャリーアウトＣＯのう
ち、一

【００６５】

【外３】

【００６６】方が「１」で一方が「０」となるのは、Ｍ
≦Ｘ＜Ｎ／２及びＮ−Ｍ≦Ｘ≦Ｎの範囲であるから、こ
の範囲でエクスクルーシブオア回路３９の出力が「１」
となり、Ｘ₃′が反転される。０≦Ｘ＜Ｍ及びＮ／２≦
Ｘ＜Ｎ−Ｍの範囲では、エクスクルーシブオア回路３９
の出力は「０」となり、Ｘ₃′がそのまま出力される。

【００６７】そして、反転回路３８の出力に、エクスク
ルーシブオア回路３９の出力が上位ビットとして付加さ
れ、更に前述の最上位ビットＸ_MSBが最上位ビットとし
て付加されることにより、最終的な変調位相角データ
Ｘ′が得られる。この場合、エクスクルーシブオア回路
３９の出力とＸ_MSBの値は、０≦Ｘ＜Ｍにおいて（０、
０）、Ｍ≦Ｘ＜Ｎ／２において（１、０）、Ｎ／２≦Ｘ
＜Ｎ−Ｍにおいて（０、１）、Ｎ−Ｍ≦Ｘ≦Ｎにおいて
（１、１）となるため、変調位相角データＸ′の値は、
０≦Ｘ＜Ｍにおいて反転回路３８の出力の値と等しくな
り、Ｍ≦Ｘ＜Ｎ／２において反転回路３８の出力の値に
Ｎ／４が加算された値となり、Ｎ／２≦Ｘ＜Ｎ−Ｍにお
いて反転回路３８の出力の値にＮ／２が加算された値と
なり、Ｎ−Ｍ≦Ｘ≦Ｎにおいて反転回路３８の出力の値
に３Ｎ／４が加算された値となって、結果的に、原位相
角データＸに対して図６(g) の特性を有する変調位相角
データＸ′が得られる。

【００６８】図８は、図７の回路を図１の変調部７とし
て、それにより得られる変調位相角データＸ′を用いて
メモリ部９のサイン波データをアクセスすることにより
得られる種々の波形データを示す。係数ｋの値が増加す
るにしたがって、次第にサイン波から鋸歯状波に近付く
のが分かる。

【００６９】以上は、図７の回路によって、原位相角デ
ータＸに対して、図６(g) の如き折線特性を有する変調
位相角データＸ′を生成した例であったが、そのほかに
も例えば、原位相角データＸに対して、図９(a) 〜(g)
に示されるような折線特性を有する変調位相角データ
Ｘ′を生成する回路を設けることにより、同図に示され
るように、様々に変調された波形データを得ることがで
きる。 ≪変調部７の第２の実施例≫次に、変調部７の第２の実
施例につき説明する。

【００７０】図１０は、前述の第１の実施例とは別の位
相変調方式に基づく、変調部７の第２の実施例の構成を
示すブロック図である。同図において、アドレス発生部
６（図１）から出力したアドレス信号Ｘで、サイン波、
あるいはサイン波とは異なる別の波形を記憶する波形Ｒ
ＯＭ４０を読み出す。読み出された波形に、エンベロー
プ発生器４１より出力したエンベロープを乗算器４２で
乗算した後、その波形を選択回路４３に入力する。選択
回路４３には、その他にアドレス信号Ｘが直接入力し、
特には図示しないＣＰＵより出力する制御信号で、この
２つの入力を選択する。その後、選択回路４３の出力に
定数倍器４４で一定倍率が掛けられ、図１のメモリ部９
の読み出しの歩進幅が、ＰＣＭの場合の歩進幅の数倍乃
至十数倍の一定倍数で拡大される。このようにして得ら
れた定数倍器４４の出力が、図１の変調部７の出力Ｘ′
になる。なお、定数倍器４４を用いたので、図１のアド
レス発生部６の定数倍器２３（図４参照）は省略され
る。

【００７１】図１０の回路で、アドレス信号を直接選択
した場合は、メモリ部９のサインテーブルより、サイン
波が読み出される。また、乗算器４２の出力を選択した
場合は、より複雑な波形を得ることができる。特にこの
場合、波形ＲＯＭ４０に様々な波形を記憶させることに
より、出力Ｘ′を前述の第１の実施例の場合より更に複
雑な信号とすることができ、図１のメモリ部９から読み
出される波形データも更に複雑な特性に変調することが
できる。 ≪変調部７の第３の実施例≫次に、変調部７の第３の実
施例につき説明する。

【００７２】図１１は、周波数変調方式に基づく、変調
部７の第３の実施例の構成を示すブロック図である。加
算部５４及び乗算部５０への入力信号ω_ct は、アドレ
ス発生部６（図１）のアドレス信号Ｘに相当し、押圧鍵
の音高に対応した歩進幅で値が変化する累算値である。
この累算値は０→２πラジアンの位相変化を繰り返す。
このω_ct は乗算部５０で一定値ω_m/ω_cと乗算され、
得られたω_mt をアドレス信号として、サインテーブル
５１をアクセスする。さらに、その出力信号ｓｉｎω_m
t に、乗算部５２で、制御信号に基づいて変調指数発生
部５３から発生した変調指数Ｉ(t) が乗算されて、Ｉ
(t) ｓｉｎω_mt が得られる。つぎに、加算部４４で、
ω _ct とＩ(t) ｓｉｎω_mt とが加算されて、ω_ct ＋
Ｉ(t) ｓｉｎω_m(t) が得られる。その後、加算部５４
の出力に図１０の４４と同様の定数倍器５５で一定倍率
が掛けられ、図１のメモリ部９の読み出しの歩進幅が拡
大される。このようにして得られた定数倍器５５の出力
が図１の変調部７の出力Ｘ′になる。なお、定数倍器５
５を用いたので、図１のアドレス発生部６の定数倍器２
３（図４参照）は、省略される。

【００７３】以上に示した図１の実施例全体の動作をま
とめると次のようになる。まず、演奏者が図３に示す演
奏モードを選択し、押鍵操作すると、制御部２から出力
される楽音合成方式選択用の制御信号により、ＰＣＭ方
式／変調方式・選択部４から、ＰＣＭ方式の場合はフラ
グ「１」が、変調方式の場合はフラグ「０」が出力され
る。このフラグによって、メモリ部９および選択回路８
のそれぞれの選択動作が行われる。すなわち、上述のフ
ラグが「１」で、メモリ部９のアドレスの最上位ビット
（ＭＳＢ）が「１」となったときは、ＰＣＭ方式に用い
られる楽音波形データが、当該最上位ビット「１」に対
応するアドレス領域から読み出され、フラグが「０」の
ときは、変調方式に用いるサイン波データが、当該最上
位ビット「０」に対応するアドレス領域から読み出され
る。そして、押圧鍵の音高に応じたキー情報に基づい
て、アドレス発生部６から、押圧鍵の音高に対応する歩
進幅を有するアドレス信号Ｘが出力される。ＰＣＭ方式
の場合は、このアドレス信号Ｘによって選択回路８を介
してメモリ部９の楽音波形データを直接読み出す。一
方、変調方式の場合は、このアドレス信号Ｘが変調部７
に入力し、その出力Ｘ′によって選択回路８を介してメ
モリ部９のサイン波データを変調しながら読み出す。

【００７４】以上の楽音合成方式の選択動作は、演奏モ
ード選択情報に基づき、演奏操作されるキーに対応する
発音チャネルタイミング毎に行われる。選択回路８の出
力は、そのアドレス信号の整数に当たる上位ビットがメ
モリ部９に、小数部に当たる下位ビットが補間部１０に
送られ、補間部１０で前述した補間動作が行われ、乗算
部１２、累算部１３からＤ／Ａ変換器１４を介して、オ
ーディオシステムから放音される。

【００７５】なお、本実施例においては、波形の振幅値
そのものを符号化したＰＣＭ方式を適用した電子楽器に
ついて説明したが、波形の差分値を記憶した、いわゆる
ＤＰＣＭ，ＡＤＰＣＭ方式等もＰＣＭ方式の１つとして
本発明に含まれ、適用可能であることは言うまでもな
い。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、ＰＣＭ方式と変調方式
とが切り替えられながら楽音合成動作が行われる場合
に、制御手段が、演奏操作に対応して発生する周波数情
報をＰＣＭ波形データ及び変調用波形データのそれぞれ
の標本化周波数に対応する周波数に変換し、その変換さ
れた周波数に基づいてアドレス信号を生成して、各波形
データが記憶されている波形データ記憶手段をアクセス
するようにしているため、発音される楽音の音質を劣化
させることなく、ＰＣＭ波形データと変調用波形データ
を両方式に適した標本間隔で波形記憶手段に記憶させる
ことが可能となる。

【００７７】そして、両方式をリアルタイムに切り替え
ながら簡単なアドレス指定によって楽音を発音させるこ
とが可能となり、波形記憶手段をＰＣＭ方式と変調方式
とで共用することも可能となる。これにより、回路の重
複部分を少なくすることができ、音質の優れた電子楽器
を低コストで実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の全体構成図である。

【図２】(a) 、(b) は、補間部１０の説明図である。

【図３】発音チャネルに割当てられる楽音合成方式とキ
ーコードとの関係を演奏モード毎に示した図である。

【図４】アドレス発生部６のブロック図である。

【図５】(a) 〜(d) は、ループ再生の説明図である。

【図６】(a) 〜(g) は、変調部７の第１の実施例におけ
る位相角データの変更過程を示す図である。

【図７】変調部７の第１の実施例のブロック図である。

【図８】変調部７の第１の実施例により生成された種々
の波形図である。

【図９】(a) 〜(g) は、変調された波形データの例を示
した図である。

【図１０】変調部７の第２の実施例のブロック図であ
る。

【図１１】変調部７の第３の実施例のブロック図であ
る。

【図１２】(a) 〜(c) は、楽音のエンベロープ波形図で
ある。

【符号の説明】

１鍵盤部２制御部３演奏モード選択入力部４ＰＣＭ方式／変調方式・選択部５キーコードレジスタ部６アドレス発生部７変調部８選択回路９メモリ部１０補間部１１エンベロープ発生部１２乗算部１３累算部１４Ｄ／Ａ変換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＰＣＭ波形データを記憶した波形データ
記憶手段をアクセスして楽音波形を出力する楽音合成動
作と、変調用波形データを記憶した波形データ記憶手段
をアクセスして楽音波形を出力する楽音合成動作とを適
宜切り替えて、該各楽音合成動作に対応した楽音信号を
発生可能な電子楽器において、前記ＰＣＭ波形データを記憶した波形データ記憶手段を
アクセスする場合は、演奏操作に対応して発生する周波
数情報で指定される周波数を前記ＰＣＭ波形データの標
本化周波数を基準にした周波数に変換し、該変換された
周波数に対応するアドレス信号を生成してアクセスを行
い、前記変調用波形データを記憶した波形データ記憶手
段をアクセスする場合は、前記周波数情報で指定される
周波数を前記変調用波形データの標本化周波数を基準に
した周波数に変換し、該変換された周波数に対応するア
ドレス信号を生成し、該アドレス信号を適宜変調してア
クセスを行う、制御手段を有することを特徴とする電子
楽器。
【請求項２】前記ＰＣＭ波形データを記憶した波形デ
ータ記憶手段と前記変調用波形データを記憶した波形デ
ータ記憶手段は共通の波形メモリであり、前記ＰＣＭ波
形データ及び前記変調用波形データは前記波形メモリの
異なるアドレス領域に記憶される、ことを特徴とする請
求項１記載の電子楽器。