JPH0640268B2

JPH0640268B2 - 電子楽器の周波数制御装置

Info

Publication number: JPH0640268B2
Application number: JP59072040A
Authority: JP
Inventors: 章雄伊庭
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1984-04-11
Filing date: 1984-04-11
Publication date: 1994-05-25
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPS60214395A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、デジタル技術を用いて楽音の周波数を逐次変
化させるようにした電子楽器の周波数制御装置に関す
る。

〔発明の背景〕

近年、デジタル技術を用いて電子楽器を構成することが
さかんにおこなわれている。ところで、このような電子
楽器において、楽音の周波数を逐次変化させる技術例え
ばポルタメント効果を得る技術を開示したものとして特
開昭５０−１４６３２１号がある。この先行技術におい
ては、周波数制御はすべて周波数ナンバーと称するデー
タを逐次変化させて行っているが、この種のデータは周
波数に比例するためそれを使用すると多ビットの演算処
理を行わねばならぬ欠点があり、また周波数変化はヘル
ツ単位で行われるという問題があった。

このような周波数変化をセント単位で行わせるようにし
たものとして特開昭５８−１９９３９２号がある。しか
るに、この先行技術においては、ポルタメントの変化ス
ピードは、変化すべき音高幅によらず一定であって、そ
のためポルタメント演奏の時間が音高幅が大きくなれば
長くなるというように一定時間とならないという欠点が
あった。

このポルタメント演奏の時間を音高幅に依存せずに一定
とするためには、ポルタメント演奏の時間は一定とし、
音高幅が小さいときは一定時間毎の音高変化幅を小さく
し、音高幅が大きいときはこの音高変化幅を大きくする
方法（例えば特開昭５３−１３２３２６号）、あるいは
この音高変化幅を一定として変化するタイミングの周期
を、音高幅が大きいときは大きくし、音高幅が小さいと
きは小さくする方法（例えば特開昭５５−７０８９３
号）が考えられる。これらの方法によれば、ポルタメン
ト演奏時間は演奏幅が変化してもそれに依存せずに一定
となる。

しかしながら、このポルタメント演奏時間は音高幅に依
存せずに一定となるのはよいが、例えば演奏速度が速い
場合などポルタメント演奏時間が終了しないうちにまた
新たな音高が入力されることになり、ポルタメント効果
がはっきりと聞き取れないという問題がある。

この問題を解決するにはポルタメント演奏時間を、演奏
者が外部より自由に設定できるようにすることが考えら
れる。このときももちろんポルタメント演奏時間がいか
なる値に設定されたとしても、従来のように音高幅の変
化によっては変更しないようにしなければならない。

しかしながら、従来のように単に音高幅に応じて一定時
間毎の音高変化幅を可変したり、逆に音高変化幅を一定
として変化するタイミングを可変させただけでは、設定
されたポルタメント演奏時間だけ音高を滑らかに変化さ
せることはできなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、ポルタメント演奏時間が外部より自由に設定
することができるとともに、この設定されたポルタメン
ト演奏時間が音高幅に依存して変化しないようにしたポ
ルタメント効果を付与することのできる電子楽器の周波
数制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明の要点は、前回操作された演奏操作子のコードと
今回操作された演奏操作子のコードとの差のコードを演
算し、この差のコードを外部より設定記憶された音高変
化幅に対する微小コードで除算してやることにより累算
回数を演算するとともに、この累算回数で外部より設定
記憶されたポルタメント演奏時間に対応する値を除算す
ることにより累算タイミング信号の発生周期を演算し、
この発生周期に対応して微小コードを累算していき、こ
の累算出力コードが上記差のコードに一致又は超過する
まで累算を継続し、この累算出力コードと前回操作され
た演奏操作子のコードから得られるコードに従って周波
数制御を行うようにしたことである。

〔実施例〕

以下図面に示す第１実施例につき説明する。第１図は、
実施例のブロック回路を示すもので、図中１は、演奏操
作子としてのキーボードであり、複数の鍵を有する。い
ま、その鍵は、音高Ｃ_１から音高Ｃ_６までの６１個の鍵
を有するものとする。このキーボード１の鍵操作信号は
スキャンニングの結果ＣＰＵ２に供給される。このＣＰ
Ｕ２は、マイクロプロセッサ等から成るものであり、後
述する各種処理の制御を行う。このＣＰＵ２には、更に
ポルタメント（グリッサンド）の速度を変化させるボリ
ューム３からの出力が与えられる。

具体的には、ボリューム３は、ポルタメントの期間、つ
まり前回のキーコードから今回のキーコードへ変化する
までの時間を決定するものであり、またボリューム２１
は、１回の演算で変更するキーコードの幅（セント単
位）つまりΔＰＩＴＣＨを決定するもので、このボリュ
ーム２１の操作はＣＰＵ２にて検知されて、レジスタ２
３にΔＰＩＴＣＨとしてストアされる。そしてＣＰＵ２
は、キーボード１及びボリューム３からの出力に従って
レジスタ４〜１１に各種データを生成し供給すると共
に、これらのレジスタ４〜１１の内容に従って、演算処
理を行う。

即ち、レジスタ４は前回の鍵操作に従ったキーコードを
ストアするもので、ポリフォニックの発音数分の個数分
（例えばｎ＝０〜７までの８個）のエリアを有する。い
ま図面ではＯＳＣ（old scale code）と示してある。

レジスタ５は、今回の鍵操作に従ったキーコードをスト
アするもので、ポリフォニックの発音数分の個数（上記
同様にｎ＝０〜７までの８個）分のエリアを有する。図
面ではＮＳＣ（new scale code）と示してある。

なお、第２図に示すように、各鍵は、バイナリコードで
表現されたキーコードを有している。なお、各鍵のキー
コードは１６進表現で０〜３Ｃまでの値をとる。

レジスタ６は、前回のキーコード（ＯＳＣ）から今回の
キーコード（ＮＳＣ）を引いた値のコードがストアされ
る。このレジスタ６も、ポリフォニックの発音数分の個
数（ｎ＝０〜７の８個）のエリアを有する。図面ではＶ
ＡＬＵＥと示してある。そして、このレジスタ６ととも
に使用されるのがレジスタ７であって、前回のキーコー
ド（ＯＳＣ）から今回のキーコード（ＮＳＣ）を減算し
た結果が正であるか負であるのかを示す符号又はを
発音数分（ｎ＝０〜７の８個）記憶する。図面ではＳＩ
ＧＮと示してある。

レジスタ２４は、演算周期（タイミング）を決定するデ
ータｔ_ｎを記憶するもので、次式による。

Δｔ＝PSF／｜OSC−NSC｜／ΔPITCH なおこの式のＰＳＦはレジスタ１０に記憶される値で、
Portament Speed Factorを示し、ポルタメントのスピー
ドを決定する値である。

このレジスタ２４もポリフォニックの発音数分の個数
（ｎ＝０〜７の８個）のエリアを有する。

そしてこのΔｔ_ｎのタイミング毎にレジスタ２３のΔＰ
ＩＴＣＨは累算されて、レジスタ９に記憶される。この
レジスタ９もポリフォニックの発音数分の個数（ｎ＝０
〜７の８個）のエリアを有し、図面では、ＰＩＴＣＨ▽
と示してある。

更に、第１図中符号１２は、タイマーであり発音数分の
個数（ｎ＝０〜７の８個）有し、説明の便宜上ＴＩＭＥ
Ｒと示す。このタイマー１２に対しＣＰＵ２は、タイマ
ー駆動時間Δｔを示すデータをプリセットし、その時間
が経過すると、インタラプト信号ＩＮＴをＣＰＵ２に与
える。

ＣＰＵ２は、上述したレジスタ４〜１１、タイマー１２
の出力信号に応じて逐次変化するキーコード信号ＫＣＤ
を、ポリフォニックの発音数分（ｎ＝０〜７）だけ発生
し、周波数データ変換部１３に送出する。即ち、上記キ
ーコード信号ＫＣＤは、セント比例するコードを示すも
ので、それを周波数データ変換部１３はヘルツ単位で動
作するトーンジェネレータ群１４へ変換して送出する。
この変換された周波数データを図面ではｎと示してあ
る。

トーンジェネレータ群１４は、ポリフォニックの発音数
分（ｎ＝０〜７）の発音回路を有する。それは、個別の
回路構成をとるものであっても、時分割処理により複数
音の楽音生成をなし得る回路構成を有するものであって
もよい。

次に第３図乃至第７図を参照して、本実施例の動作につ
き詳述する。第３図は、ＣＰＵ２の処理を示すフローチ
ャートであり、ステップＲ_１では、レジスタ１０のＰＳ
Ｆの値を決定する。このＰＳＦの値は、ボリューム３の
操作によって変化する。そして、ＰＳＦが１のとき最も
ゆっくりポルタメントがかかり、ＰＳＦが３Ｆ（１６進
表現）のとき最もはやくポルタメントがかかる。そして
ボリューム２１の操作位置に従ってレジスタ２３の値Δ
ＰＩＴＣＨを決定し入力する。

ステップＲ_２、Ｒ_３はＣＰＵ２がキーボード１に対しキ
ーコモン信号を出力し、その結果得られるキーデータ信
号を入力するものであり、キーボード１の操作状態を検
出する。そしてステップＲ_４に進み、もし新たにキーオ
フされたものがあればステップＲ_５にてキーオフ処理を
行う。即ち、ＣＰＵ２は、発音中の楽音を消音すべくト
ーンジェネレータ群１４の特定のトーンジェネレータＴ
Ｇ_ｎにキーオフ指令を図示しない信号線を介して与え
る。

更に、ＣＰＵ２は、ステップＲ_４にてＮＯの判断がなさ
れるとステップＲ_５に進行することなくステップＲ_６へ
移る。またステップＲ_５の実行後もステップＲ_６へ移
る。

ステップＲ_６では、ステップＲ_２、Ｒ_３にて検出動作が
なされた結果新たに押圧操作された鍵があるか否か判別
し、もしＮＯの判断がなされると、ステップＲ_６に続け
てステップＲ_２へ進行し、ＹＥＳの判断がなされるとス
テップＲ_７へ進行する。ステップＲ_７では、レジスタ５
に記憶されていたＮＳＣ_ｎをレジスタ４にＯＳＣ_ｎとし
て転送する。そして、ステップＲ_８に進行し新たに操作
された鍵に対応するキーコードをレジスタ５のＮＳＣ_ｎ
としてストアする。

なお、この実施例にあっては、８個のレジスタのうちい
ずれのレジスタに割当てるかは、nの値が小さいものか
ら順に行うことで決定され、例えば１つの鍵が押鍵さ
れ、その後その鍵が離鍵され、更にその後新たな鍵が押
鍵された場合は、ｎ＝０の同一のレジスタに次々と割当
てられるようになる。又、例えば同時に３鍵押圧されれ
ばｎ＝０〜２の各レジスタに夫々のキーコードを割当
て、離鍵後異なる３鍵が押鍵されると、前の３鍵と同じ
ｎ＝０〜２の各レジスタにその新たな押鍵によるキーコ
ードを割当てるようになっている。

そして、ステップＲ_９において、レジスタ５の内容ＮＳ
Ｃ_ｎとレジスタ４の内容ＯＳＣ_ｎとの大小判断を検出
し、ＹＥＳの判断がなされるとステップＲ₁₀に進行し、
ＮＳＣ_ｎ−ＯＳＣ_ｎの値をレジスタ６にＶＡＬＵＥ_ｎと
してストアさせ、ステップＲ₁₁にて符号がであること
を示すデータをレジスタ７にＳＩＧＮ_ｎとしてストアさ
せる。

従って後述するようにこの場合は今回のキーコード（Ｎ
ＳＣ_ｎ）が前回のキーコード（ＯＳＣ_ｎ）より大である
から音高が上昇するようなポルタメント効果が得られ
る。

逆にステップＲ_９にてＮＯの判断がなされると、ステッ
プＲ_９に続けてステップＲ₁₂へ進行し、レジスタ４の内
容ＯＳＣ_ｎからレジスタ５の内容ＮＳＣ_ｎを減算した
値、即ちＯＳＣ_ｎ−ＮＳＣ_ｎの値をレジスタ６のＶＡＬ
ＵＥ_ｎにストアさせ、ステップＲ₁₃にて符号がである
ことを示すデータをレジスタ７のＳＩＧＮ_ｎにストアさ
せる。

従って、後述するようにこの場合に今回のキーコード
（ＮＳＣ_ｎ）が前回のキーコード（ＯＳＣ_ｎ）より小で
あるから音高が下降するようなポルタメント効果が得ら
れる。

そして上記ステップＲ₁₁またはステップＲ₁₃の処理の後
ステップＲ₁₄に進行する。

そして次のステップＲ₁₄では、上述したタイミングを決
定するデータΔｔ_ｎを得るもので、レジスタ１０のＰＳ
Ｆのデータと、レジスタ６のＶＡＬＵＥ_ｎと、レジスタ
２３のΔＰＩＴＣＨとから、 Δt_n＝PSF／VALUE_n／ΔPITCH の計算式に従って算出する。

即ち、例えば、ＰＳＦを８secとしたとき、ΔＰＩＴＣ
Ｈが０．０６２５、ＯＳＣが０、ＮＳＣが１のとき、 Δtn＝８／｜１−０｜／0.0625 ＝0.5sec となり、同様にＰＳＦが８secとしたとき、ΔＰＩＴＣ
Ｈが０．０６２５、ＯＳＣが０、ＮＳＣが３Ｃ（１６進
表現）では、 Δtn＝８／｜３Ｃ−０｜／0.0625 ＝8.3msec となる。つまり、前回と今回の押鍵の音高幅が広けれ
ば、タイマーインタラプトが短い期間でかかるように
し、上記音高幅が狭ければ、タイマーインタラプトは長
い期間毎にかかるようになる。

また、この実施例では、ΔＰＩＴＣＨを１とする、つま
り１００セント毎の音高変化をとらせてグリッサンド効
果を得るようにすることも可能であって、例えばＰＳＦ
を２secとしＯＳＣが０で、ＮＳＣがＣ（１６進表現）
のとき、 t_n＝｜Ｃ−０｜／１＝166.6msec 同様に、ΔＰＩＴＣＨを１とし、ＰＳＦを２secとし、
ＯＳＣを０、ＮＳＣを３Ｃ（１６進表現）では、 t_n＝２／｜３Ｃ−０｜／１＝33.3msec となる。

そして、このステップＲ₁₄に続けてステップＲ₁₅に進行
し、微小コードを累算するレジスタ９の対応するエリア
の内容ＰＩＴＣＨ▽_ｎをクリアする。

次にステップＲ₁₆にて、レジスタ４の対応するエリアの
内容、つまり前回操作された鍵のキーコードＯＳＣ_ｎを
ＣＰＵ２は読み出し、キーコード信号ＫＣＤ_ｎとして周
波数データ変換部１３に与え、対応する周波数データ
_ｎをトーンジェネレータ群１４の対応するトーンジェネ
レータＴＧ_ｎに供給する。そして次のステップＲ₁₇にて
ＣＰＵ２はトーンジェネレータ群１４の当該トーンジェ
ネレータＴＧ_ｎに図示しない制御ラインを介してキーオ
ン指令信号を与え発音を開始させる。

そして次のステップＲ₁₈にてタイマー１２のなかの当該
タイマー（ＴＩＭＥＲ_ｎ）に、Δｔ_ｎに相当する情報を
与え、ステップＲ₁₉にてそのタイター（ＴＩＭＥＲ_ｎ）
を起動せしめる。そして次にステップＲ_２にもどり、上
記同様の処理が実行される。

従って、いまの場合第４図に示すようにトーンジェネレ
ータＴＧ_ｎは、キーコードＯＳＣ_ｎに対応する周波数の
楽音を生成するようになる。

そして、タイマー１２の夫々のタイマー（ＴＩＭＥ
Ｒ_ｎ）がΔｔ_ｎを計数すると、インタラプト信号ＩＮＴ
_ｎをＣＰＵ２に与え、ＣＰＵ２は第３図のステップＲ₂₀
を実行する。即ち、ステップＲ₂₀ではレジスタ２３に記
憶されているΔＰＩＴＣＨ_ｎをＣＰＵ２は読み出し、そ
れをレジスタ９に記憶されているＰＩＴＣＨ▽_ｎと加算
し、再びレジスタ９の当該エリアに再格納する。そして
次のステップＲ₂₁にてレジスタ９の内容ＰＩＴＣＨ▽_ｎ
が、レジスタ６の当該エリアに記憶されている内容ＶＡ
ＬＵＥ_ｎを越えたか否かジャッジする。まだＰＩＴＣＨ
▽_ｎがＶＡＬＵＥ_ｎより小であれば、ステップＲ₂₂に移
行する。そしてレジスタ７に記憶されている符号データ
ＳＩＧＮ_ｎに従って、ジャッジされてステップＲ₂₃又は
ステップＲ₂₄に進行する。

即ち、符号ＳＩＧＮ_ｎがであるときは、ステップＲ₂₃
にて、レジスタ４に記憶されているＯＳＣ_ｎと、レジス
タ９に記憶されているＰＩＴＣＨ▽_ｎを加算の上、ＣＰ
Ｕ２はキーコードＫＣＤ_ｎとして周波数データ変換部１
３に送り、周波数を上昇変化させる。

逆に符号ＳＩＧＮ_ｎがであるときは、ステップＲ₂₄に
て、レジスタ４に記憶されているＯＳＣ_ｎからレジスタ
９に記憶されているＰＩＴＣＨ▽_ｎを減算の上、ＣＰＵ
２はキーコードＫＣＤ_ｎとして周波数データ変換部１３
に送り、周波数を下降変化させる。

このようにしてインタラプト処理が終了すると通常の処
理にもどる。従って、第４図に示されているように、Δ
ｔ_n毎に、キーコード信号ＫＣＤ_ｎは、ＯＳＣ_ｎの値か
らＮＳＣ_ｎの値へと、微小コード分ΔＰＩＴＣＨ_ｎ分だ
け増、減されて変化してゆき、発生楽音もそれにつれて
均一のセント比例した周波数変化をもって発生される。

そして、最終段階では、インタラプト処理中のステップ
Ｒ₂₁にてＹｅｓの判断がなされ、ステップＲ₂₅を実行す
る。即ち、微小コードの累算結果がＯＳＣ_ｎとＮＳＣ_ｎ
との差のコード即ちＶＡＬＵＥ_ｎを越えたときは、レジ
スタ９のＰＩＴＣＨ▽_ｎをレジスタ６に記憶されていた
コードＶＡＬＵＥ_ｎとする。そして、次のステップＲ₂₆
にてタイマー１２の当該タイマー（ＴＩＭＥＲ_ｎ）の動
作をストップする。従って、以降はこの差のコードＶＡ
ＬＵＥ_ｎとＯＳＣ_ｎのコードを加減算して得られるコー
ド、即ち新たな押鍵にともなうキーコードＮＳＣ_ｎに相
当する周波数の楽音が継続して発生することになり、タ
イマーインタラプト処理は実行しないことになる。

従って、この実施例によれば、第４図に示すような音高
変化がなされる。即ち、前回の押鍵に係るキーコードＯ
ＳＣ_ｎから、今回の押鍵に係るキーコードＮＳＣ_ｎま
で、ΔＰＩＴＣＨの微小幅をもって逐次変更してゆくの
であって、その変更タイミングΔｔ_ｎが、ＶＡＬＵＥ_ｎ
の大きさに依存して変化する。

その様子は第５図と第６図を比較すれば容易に理解され
るもので、ポルタメントの期間Ｔと微小コードΔＰＩＴ
ＣＨとは一定であるから、音高を変更する演算周期Δｔ
が、前回と今回の押鍵の音高幅によって変化するように
なる。

第７図及び第８図は、音高が上昇するポルタメントと、
音高が下降するポルタメントとを示している。

このように、この実施例にあっては、どのような鍵操作
の変化があったとしても等しい時間のポルタメント効果
（グリッサンド効果）を得ることができ、その場合の周
波数変化も所定セントを単位として行うもので、音楽上
好ましいものとなる。

また、この実施例にあっては、一回の音高の変化幅ΔＰ
ＩＴＣＨを明確に指定出来るため、半音（１００セン
ト）単位のグリッサンド効果も容易に得られるものであ
る。

〔発明の効果〕本発明は以上詳述したように、演奏操作子を指定するコ
ードを処理することによりポルタメント効果（グラッサ
ンド効果）を得るようにしたから、小ビットの演算処理
で周波数制御を実現できるという利点がある。

また、前回の演奏操作子の操作と今回操作とで指定され
る演奏操作子の音高差に無関係に、予め設定されたポル
タメント演奏時間で周波数変化がなされるため、音楽的
に好ましいポルタメント効果が実現できるという利点が
ある。このため、演奏者の演奏速度に合わせたポルタメ
ント演奏時間をもったポルタメント効果が付与でき、演
奏速度が変化してもポルタメント効果をはつきりと聞取
れることができる。

さらにポルタメント演奏時間及び及び音高変化幅が外部
より可変でき、しかも音高が変化する周期は従来のよう
に音高差ばかりでなく、このポルタメント演奏時間及び
音高変化幅に基づいて演奏されるため、これらの条件の
もとで周波数の変化が階段状に不自然に変化せずに、滑
らかに変化するための最適の周波数変化周期が自動的に
得られる、という利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の回路構成図、第２図はキー
コードを示す図、第３図はその処理を示すフローチャー
ト図、第４図乃至第８図はその動作状態を示す図であ
る。１……キーボード、２……ＣＰＵ、３……ボリューム、４〜７，９，１１……レジスタ、１２……タイマー、１３……周波数データ変換部、２１……ボリューム、２２……ＣＰＵ、２３，２４……レジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前回操作された演奏操作子を示すコードを
記憶する第１の記憶手段と、今回操作された演奏操作子を示すコードを記憶する第２
の記憶手段と、上記第１の記憶手段に記憶されたコードと上記第２の記
憶手段に記憶されたコードとの差を示すコードを得る第
１の演算手段と、所定値の微小コードを記憶する第３の記憶手段と、この第３の記憶手段に記憶された微小コードの値を可変
する第１の可変手段と、ポルタメント時間に対応する所定値を記憶する第４の記
憶手段と、この第４の記憶手段に記憶された所定値を可変する第２
の可変手段と、上記第１の演算手段にて得られた差を示すコードの値を
上記第３の記憶手段に記憶された微小コードの値で除算
することにより累算回数を演算するとともに、上記第４
の記憶手段に記憶されたポルタメント時間に対応する値
をこの累算回数で除算することにより累算タイミング周
期を演算する第２の演算手段と、この第２の演算手段にて得られた累算タイミング周期で
上記微小コードを累算する累算手段と、この累算手段の累算出力コードと上記第１の演算手段に
て得られた差を示すコードとを比較し、該累算出力コー
ドが上記差を示すコードを超えたとき上記累算手段の累
算動作を停止する停止手段と、上記累算出力コードと上記第１の記憶手段に記憶された
コードとを加減算して得られるコードにて周波数制御を
行う周波数制御手段と、を有することを特徴とする電子楽器の周波数制御装置。
【請求項２】上記第１の演算手段は、上記第１の記憶手
段に記憶されたコードと上記第２の記憶手段に記憶され
たコードとの大小の比較を行い、その比較結果に応じて
上記周波数制御手段では上記累算出力コードと上記第１
の記憶手段に記憶されたコードとを加算するか減算する
かが決定されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の電子楽器の周波数制御装置。