JPH0695677A - 楽音合成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子楽器に使用される楽音合成装置におい
て、音質を劣化させることなく、合成に必要なメモリを
低減することを目的とする。 【構成】 楽音の一連の波形データをＮサンプル毎に波
形メモリ１２５に記憶し、波形メモリ１２５に記憶して
いない波形データに関するデータを波形メモリ１２５に
記憶した波形データに従属的なデータとしてインデック
スするためのデータをインデックスメモリ２００に記憶
するようにして、音高情報に対応して変化するアドレス
発生器１００のアドレス出力を基に、波形メモリ１２５
から出力する波形データと、インデックスメモリ２００
に記憶したデータにより特定される差分データに相当す
るベクトルデータを読み出して、出力波形を演算するよ
うにしたので、少ないメモリで、楽音波形を復号化する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自然楽器と同様の音色を
高品質に合成出力する電子楽器の楽音合成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子楽器のいわゆる楽音合成装置
にはディジタル技術による合成方式が導入されて、合成
音の品質の向上が著しい。特に、自然楽器の楽音波形を
そのまま記憶しておいて、再生すべき音高に比例した速
度で再生するいわゆるＰＣＭ方式に準じた方式が多く使
用されている。このような楽音合成装置は、たとえば、
特開昭５２−１２１３１３号公報、特開昭５１−９３４
８号公報、あるいは、特開昭５１−１４０１５号公報に
詳述されている。

【０００３】以下、図面を参照しながら上述の楽音合成
装置について説明する。図９は従来の楽音合成装置の構
成を示すものである。図９において、１００はアドレス
発生器、１２０と１２１は波形メモリ、１３０〜１３２
は加算器、１４０は乗算器である。

【０００４】以上のように構成される楽音合成装置につ
いて、以下その動作について説明する。

【０００５】波形メモリ１２０には楽音、例えば、ピア
ノ、ストリングス、あるいは、バスドラムなどの波形デ
ータを記憶させておくことができるが、ここでは、ピア
ノの音を記憶させておくものとする。波形メモリ１２０
の記憶容量を１６ＭＢｉｔ、１波形データを１６Ｂｉ
ｔ、波形アドレスを２０Ｂｉｔとすると、サンプリング
周波数Ｆｓが４０ｋＨｚの場合には、約２６.２秒分の
波形データが記憶されることとなる。本従来例において
は、上述のような条件でサンプリングされたピアノの音
（Ａ＝４４０Ｈｚ）の立ち上がりから立ち下がりまでの
波形を記憶しておくものとする。なお、波形メモリ１２
１は波形メモリ１２０と同一の波形データを記憶してい
るものとする。

【０００６】音高情報Ｓが入力されると、アドレス発生
器１００は、音高情報Ｓをサンプリング周波数Ｆｓに対
応したタイミングで累積加算して得られるアドレスＡ0
〜Ａ29を出力する。音高情報ＳとアドレスＡ0〜Ａ29と
のデータの対応を図１０に示す。

【０００７】アドレス発生器１００から出力されるアド
レスの内、アドレスＡ10〜Ａ29は波形メモリ１２０と加
算器１３０とへ供給され、アドレスＡ0〜Ａ9は乗算器１
４０へ供給される。加算器１３０において値１だけ増加
されたアドレスＡ10〜Ａ29は波形メモリ１２１に供給さ
れる。

【０００８】波形メモリ１２０に供給されるアドレスＡ
10〜Ａ29は、波形メモリ１２０内の波形アドレスＷＡ0
〜ＷＡ19として使用され、対応する波形アドレスに記憶
された波形データＷiが出力される。他方において、波
形メモリ１２１に供給される値１だけ増加されたアドレ
スＡ10〜Ａ29は、波形メモリ１２１内の波形アドレスＷ
Ａ0〜ＷＡ19として使用され、対応する波形アドレスに
記憶された波形データＷi+1が出力される。波形データ
ＷiとＷi+1とは実質的に隣合う波形データであり、加算
器１３１において、差分（Ｗi+1−Ｗi）が演算出力され
る。差分（Ｗi+1−Ｗi）は、乗算器１４０において、ア
ドレスＡ0〜Ａ9を小数部とした乗算がなされた後に加算
器１３２において、波形データＷiと加算され、波形値
Ｗとして出力される。以上の動作により、波形データＷ
iとＷi+1とについての、アドレスＡ0〜Ａ9による直線補
間値Ｗが演算されることとなる。以上の各データの対応
を図９と図１０とに示す。

【０００９】音高情報Ｓが値１.０の時、アドレス発生
器１００は、サンプリング周波数Ｆｓ毎に、Ｓ＝１.０
を累積加算するので、アドレスＡ10〜Ａ29の値がサンプ
リング周波数Ｆｓごとに１ずつ増加する。従って、波形
メモリ１２０と１２１とに入力される波形アドレスＷＡ
0〜ＷＡ19は、加算器１３０により値１だけずれたま
ま、順次に１ずつ増加することになる。波形メモリ１２
０と１２１とからそれぞれ出力される波形データは、波
形メモリ１２０の出力がＷ0,Ｗ1,Ｗ2,Ｗ3,・・・と変化す
るとき、波形メモリ１２１の出力はＷ1,Ｗ2,Ｗ3,Ｗ4,・・
・と変化することとなる。加算器１３１により得られる
差分データ出力は、乗算器１４０において乗算するアド
レスＡ0〜Ａ9が常に値０であるために、結局、乗算器１
４０の出力は値０となり、加算器１３２の出力は、波形
メモリ１２０から順次に読み出される波形データＷ0,Ｗ
1,Ｗ2,Ｗ3,・・・がそのまま出力されるので、記憶された
ピアノの音（Ａ＝４４０Ｈｚ）が波形出力されることと
なる。

【００１０】音高情報Ｓが値２の時、上述と同様の動作
により、波形メモリ１２０の出力はＷ0,Ｗ2,Ｗ4,Ｗ6,・・
・、波形メモリ１２１の出力はＷ1,Ｗ3,Ｗ5,Ｗ7,・・・とな
るので、加算器１３２からは、波形メモリ１２０から出
力される波形データＷ0,Ｗ2,Ｗ4,Ｗ6,・・・がそのまま出
力されることとなり、記憶されたピアノの音が波形デー
タ１点置きに読み出されるため、１オクターブ上の音名
Ａの音（８８０Ｈｚ）が出力されることとなる。

【００１１】音名Ｃの音（５２３.２５Ｈｚ）を出力さ
せるための音高情報Ｓは値１.１８９（周波数比）を与
えればよい。この時、上述と同様の動作により、波形メ
モリ１２０の出力は、Ｗ0,Ｗ1,Ｗ2,Ｗ3,Ｗ4,Ｗ5,Ｗ7,Ｗ
8,・・・、波形メモリ１２１の出力は、Ｗ1,Ｗ2,Ｗ3,Ｗ4,
Ｗ5,Ｗ6,Ｗ8,Ｗ9,・・・となる。初期状態、即ち、アドレ
ス発生器１００の出力Ａ0〜Ａ29が値０の時には、波形
メモリ１２０の出力Ｗ0がそのまま加算器１３２から出
力されるが、音高情報Ｓが加算されたときには、波形メ
モリ１２０の出力値Ｗ1と波形メモリ１２１の出力値Ｗ2
は、加算器１３１において差分値（Ｗ2−Ｗ1）が演算さ
れ、乗算器１４０において、アドレスＡ0〜Ａ9の値０.
１８９が乗じられて、加算器１３２においてＷ1と加算
されるため、波形データＷ1と波形データＷ2との間をア
ドレスＡ0〜Ａ9の値０.１８９により直線補間した補間
値が演算出力されることとなる。以下同様にして、乗算
器１４０においてアドレスＡ0〜Ａ9は、順次に０.３７
８，０.５６７，０.７５６，０.９４５，０.１３４，・
・・と変化しながら、対応する差分データ（Ｗ2−Ｗ
1），（Ｗ3−Ｗ2），（Ｗ4−Ｗ3），（Ｗ5−Ｗ4），
（Ｗ7−Ｗ8），・・・と乗算され、加算器１３２におい
て、対応する波形データＷ0,Ｗ1,Ｗ2,Ｗ3,Ｗ4,Ｗ5,Ｗ7,
・・・と加算されて補間演算値として出力されることとな
る。

【００１２】以上においては、波形メモリ１２０と波形
メモリ１２１には同じ波形データを記憶しているものと
したが、公知の時分割処理の技術を用いて、波形データ
ＷiとＷi+1とを単一の波形メモリ１２０を２回アクセス
することにより読み出すようにして波形メモリの記憶容
量をいわゆるサンプリングデータと同じ量としたり、あ
るいは、図１１の様に構成した楽音合成装置において波
形メモリ１２２に予め差分演算した（Ｗi+1−Ｗi）を記
憶させておくことにより、加算器１３０と１３１とを不
要にする方法も提案されているが、後者の方法では、い
わゆるサンプリングデータに等しい記憶容量の波形メモ
リとそれ以外に差分データを記憶する波形メモリが必要
とされていた。

【００１３】なお、非常に長いピアノの音やストリング
スなどのような持続系の楽音を合成するときには、波形
メモリに記憶させた波形データの最終部分を繰り返し読
み出すようにして、出力音を持続させることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、時分割処理によっても、１波形データ
を構成するＢｉｔ数、いわゆる、量子化Ｂｉｔ数と波形
データ数との乗算によって決まる多量のデータを記憶す
る波形メモリが必要になるという問題点があった。

【００１５】また、波形メモリに記憶した波形データの
出力音高を変化させて読み出すために、音高情報Ｓを累
積加算して読み出す波形データの波形アドレスを得るよ
うにしているために、記憶している波形データが必ずし
も順次に読み出されないために、公知の逐次圧縮技術、
すなわち、差分圧縮（ＤＰＣＭ）や適応型差分圧縮（Ａ
ＤＰＣＭ）などの技術、あるいは、ベクトル量子化のよ
うな圧縮技術を適用できないという問題点を有してい
た。

【００１６】本発明は上記問題点を解決するため、少な
い波形メモリで自然な楽音を合成することのできる楽音
合成装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、第１の発明の楽音合成装置は、楽音の一連の波形デ
ータのなかから予め定めたデータ数Ｎ個毎に波形データ
を記憶する波形メモリと、Ｎ個以上の要素から構成され
るベクトルを複数組記憶するベクトルメモリと、波形メ
モリに記憶した波形データとその近傍のＮ個の波形デー
タとの差分データに対応するベクトルとその大きさを特
定するインデックスデータを波形メモリに記憶した波形
データに対応して記憶するインデックスメモリと、出力
する楽音の音高に対応して順次に変化するアドレスを出
力するアドレス発生器と、アドレスとインデックスデー
タとに対応したベクトルメモリの要素を補間演算する補
間演算部と、アドレスに対応した波形メモリの波形デー
タと補間演算部出力とを加算する加算器より構成され
る。

【００１８】また、この目的を達成するために、第２の
発明の楽音合成装置は、楽音の一連の波形データのなか
から予め定めたデータ数Ｎ個毎に波形データを記憶する
波形メモリと、Ｎ個以上の要素から構成されるベクトル
を複数組記憶するベクトルメモリと、波形メモリに記憶
した波形データとその近傍のＮ個の波形データとの差分
データに対応するベクトルとその大きさとを特定するイ
ンデックスデータを波形メモリに記憶した波形データに
対応して記憶するインデックスメモリと、出力する楽音
の音高に対応して順次に変化するアドレスを出力するア
ドレス発生器と、アドレスに対応した波形メモリの波形
データに補間演算する第１の補間演算部と、アドレスと
インデックスデータとに対応したベクトルメモリの要素
を補間演算する第２の補間演算部と、第１と第２の補間
演算部出力を加算する加算器より構成される。

【００１９】さらに、この目的を達成するために、第３
の発明の楽音合成装置は、時間変化するスキップデータ
Ｎｉを出力するスキップデータ発生部と、楽音の一連の
波形データのなかからスキップデータＮｉ個毎に波形デ
ータを記憶する波形メモリと、出力する楽音の音高とス
キップデータＮiとに対応して順次に変化するアドレス
を出力するアドレス発生器と、アドレスとスキップデー
タとに対応して波形メモリから出力される波形データを
補間演算する補間演算部とから構成される。

【００２０】

【作用】第１の発明の構成によって、アドレス発生器は
指示された音高に従って順次に変化するアドレスを出力
する。アドレスに基づいて読み出されるインデックスメ
モリに記憶されたインデックスデータと、アドレスとイ
ンデックスデータとに基づいて読み出されるベクトルメ
モリに記憶されたベクトルを構成する複数の要素を補間
演算部で補間演算した値と、アドレスに基づいて読み出
される波形メモリに記憶された波形データの値とを、加
算器で加算するようにしたので、楽音の一連の波形デー
タをＮ個毎に記憶した波形データと、記憶した波形デー
タに関する複数の差分データに相当するベクトルデータ
とから出力波形が演算出力されることとなる。

【００２１】第２の発明の構成によって、アドレス発生
器は指示された音高に従って順次に変化するアドレスを
出力する。アドレスに基づいて読み出される波形メモリ
に記憶された複数の波形データに対して第１の補間演算
部で補間演算された値と、アドレスに基づいて読み出さ
れるインデックスメモリに記憶されたインデックスデー
タとアドレスとに基づいて読み出されるベクトルメモリ
に記憶されたベクトルを構成する複数の要素を第２の補
間演算部で補間演算した値とを、加算器で加算するよう
にしたので、楽音の一連の波形データをＮ個毎に記憶し
た複数の波形データと、記憶した波形データに関する複
数の差分データに相当するベクトルデータとから出力波
形が演算出力されることとなる。

【００２２】第３の発明の構成によって、アドレス発生
器は指示された音高とスキップデータＮiとに従って順
次に変化するアドレスを出力する。スキップデータ発生
部は時間変化するスキップデータＮｉを出力する。スキ
ップデータとアドレスとに基づいて読み出される波形メ
モリに記憶された波形データに関して、補間演算部にお
いて補間演算がなされて出力波形が得られることとな
る。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について、図面
を参照しながら説明する。

【００２４】図１は本発明の第１の実施例の楽音合成装
置のブロック図である。図１において、１２５は波形メ
モリ、１３３〜１３６は加算器、１４５，１４６は乗算
器、２００はインデックスメモリ、２２０，２２１はベ
クトルメモリ、２５０は比較器、２６０はゲートであ
る。なお、アドレス発生器１００は従来例の構成と同じ
ものである。

【００２５】第１の実施例においては、予め定めた波形
データの飛び越し数（スキップデータ）Ｎを４（２の２
乗）とする。従来例と同一の楽音波形をサンプリングし
た波形データ、即ち、従来例の波形メモリ１２０に記憶
した波形データの一部Ｗi-N〜Ｗi+Nを図２の（ａ）に示
す。波形Ｗi-NからＮサンプル毎、即ち、４サンプル毎
に選択した波形データを図２の（ｂ）に示すが、これら
の波形データを波形メモリ１２５に記憶しておくものと
する。波形Ｗi-Nについて、図２（ａ）のアドレス（ｉ
−Ｎ＋１）からアドレスｉまでの波形データと波形Ｗi-
Nとの差分データを図２（ｃ）に示すが、同様にして波
形Ｗiについてアドレス（ｉ＋１）からアドレス（ｉ＋
Ｎ）の差分データも示している。

【００２６】ベクトルメモリ２２０には、図３に示すよ
うにスキップデータＮに対応して４個の要素を有するベ
クトルを記憶しているものとする。例えば、ベクトルＶ
０は（０.２５，０.５０，０.７５，１.００）の４つの
要素から構成されており、アドレス０〜３に対して、最
終要素を先頭として、以下、第１要素から順次に（１.
００，０.２５，０.５０，０.７５）として記憶されて
いる。また、ベクトルＶ１は（０.８０，０.８７，０.
９３，１.００）の４つの要素から構成されており、ア
ドレス４〜７に対して、最終要素を先頭として、以下、
第１要素から順次に記憶されている。以下同様にして、
ベクトルＶ１１を構成する４つの要素は、アドレス４４
〜４７に対して、最終要素を先頭として、以下、第１要
素から順次に記憶されているものとする。なお、ベクト
ルメモリ２２１はベクトルメモリ２２０と同一のものと
する。

【００２７】インデックスメモリ２００には、波形メモ
リ１２５に記憶している波形データに対応したインデッ
クスデータが記憶されているものとする。波形データＷ
iに対応するインデックスデータＩiは、ベクトルインデ
ックスＶＩiとレベルデータＬiとから構成される。ベク
トルインデックスＶＩiは、ベクトルＶ０〜Ｖ１１を指
示するために、４ビットで構成される。本実施例におい
ては、ベクトルを１２種類としたが、これは、必要に応
じて増減することができる。なお、波形データの飛び越
し数Ｎを４としているため、サンプリング周波数４０ｋ
Ｈｚにおいては、楽器音に含まれる１０ｋＨｚ以上の周
波数成分の変動が、上述した図２（ｃ）に示すような差
分データの変動に大きく反映されることとなるが、楽器
音に含まれる１０ｋＨｚ以上の周波数成分は非常に小さ
なため、実質的には、本実施例における１２種類程度の
ベクトルがあれば良い。即ち、図２（ｃ）における差分
データについて、アドレス（ｉ＋１）〜（ｉ＋Ｎ）の４
つの差分データは、ベクトルＶ６により近似することが
でき、また、アドレス（ｉ−Ｎ＋１）〜ｉまでの差分デ
ータはベクトルＶ０で近似することができるので、波形
データＷi-NとＷiとに対応するインデックスデータのベ
クトルインデックスはそれぞれ、０と６となる。但し、
波形の補間精度を向上し、補間に起因するノイズを減少
させるためにインデックスデータを構成する要素数を増
しておくことは、非常に有効に働くので、要素数を８、
または、１６として補間精度を向上する、あるいは、１
０２４としてインデックスデータ要素間の補間演算その
ものを省略することもできる。また、レベルデータＬi
は、符号無し１２ビットのデータとして、ベクトルイン
デックスＶＩiに指定されたベクトルデータを使用する
大きさを決定する。即ち、図２（ｃ）における差分デー
タに関して、波形データＷi-NとＷiとに対応するインデ
ックスデータのレベルデータはそれぞれ、（Ｗi−Ｗi-
N）と（Ｗi+N−Ｗi）となる。

【００２８】以上のように構成される楽音合成装置の動
作について、以下に述べる。従来例と同様にして、アド
レス発生器１００は指示された音高情報Ｓを累積加算
し、アドレスＡ0〜Ａ29を出力する。波形メモリ１２５
に記憶している波形データ（図２（ｂ）参照）のサンプ
ル数は、従来例の波形メモリ１２０に記憶した波形デー
タ（図２（ｃ）参照）のサンプル数の４分の１（Ｎ＝
４）であるため、アドレスＡ12〜Ａ29が波形メモリ１２
５に供給されて、波形データＷiが出力される。インデ
ックスメモリ２００にも同様にして、アドレスＡ12〜Ａ
29が供給されて、インデックスデータＩiを構成するベ
クトルインデックスＶＩiとレベルデータＬiが出力され
る。

【００２９】ベクトルメモリ２２０は、アドレス発生器
１００から出力されるアドレスＡ10〜Ａ11を下位アドレ
スとし、インデックスメモリ２００から出力されるベク
トルインデックスＶＩiを上位アドレスとする計６ビッ
トのアドレスに従って決定されるベクトルを構成する要
素を出力する。ベクトルメモリ２２１も同様の動作によ
りベクトルを構成する要素を出力するが、加算器１３４
においてアドレスＡ10〜Ａ11に対して１だけ加算した値
を下位２ビットアドレスとする。また、アドレスＡ10と
Ａ11の値が共に値０の時には、比較器２５０は値０を出
力し、ゲート２６０の出力を値０にリセットし、アドレ
スＡ10とＡ11のいすれかの値が０でないときには、比較
器２５０は値１を出力し、ゲート２６０はベクトルメモ
リ２２０から出力されるベクトルの要素の値をそのまま
出力する。従って、アドレスＡ10〜Ａ11の値が（０→１
→２→３）と変化するにともなって、ゲート２６０とベ
クトルメモリ２２１からは、それぞれ、（値０→指定さ
れたベクトルの第１要素→第２要素→第３要素）および
（指定されたベクトルの第１要素→第２要素→第３要素
→第４要素）が出力される。これらの出力は、従来例の
加算器１３１〜１３２及び乗算器１４０と同様に構成さ
れる加算器１３５〜１３６及び乗算器１４５によって直
線補間された後に、乗算器１４６においてレベルデータ
を乗算されて、図２（ｃ）の差分データの直線補間値に
相当するデータとなり、さらに、加算器１３３において
波形メモリ１２５から出力される波形データと加算され
て、結局、直線補間波形が得られることとなる。

【００３０】なお、第１の実施例においては、理解を助
けるために、ベクトルを記憶するベクトルメモリをベク
トルメモリ２２０，２２１の２つのメモリとしたが従来
例の波形メモリと同様にして、時分割処理によって一つ
のベクトルメモリ２２０により構成できることは自明で
ある。

【００３１】また、第１の実施例においては予め定める
Ｎを４としたので、波形データとして圧縮率４分の１、
インデックスデータとしても波形データと同じ記憶容量
を必要とするため、ベクトルメモリを別にすれば、従来
例の波形メモリ１２０の２分の１の記憶容量により構成
される。

【００３２】なお、以上においては、予め定めるＮを４
としたが、楽音の種類によってはＮの値を他の値にする
ことにより、データの圧縮率をさらに高めたりすること
もできる。また、第１の実施例においては、ベクトルに
より直線補間値を得るようにしたが、必ずしも直線補間
演算でなく高次の補間演算をするようにしても良い。な
お、ベクトルの要素から得られる補間値を波形データに
加算するようにしたが、波形データにベクトルの要素を
加算した後で、補間演算を実施しても同様の効果が得ら
れることも付け加えておく。さらに、楽音波形において
時間的に近接する波形データの差分値は一般に波形デー
タを構成する語長よりも小さくなるため、ベクトルを構
成する要素の語長は、波形データの語長よりも小さな語
長で表すことができるので、ベクトルメモリの記憶語長
を小さくすることができる。

【００３３】以上のように、第１の実施例によれば、予
め定めたＮに従ってＮ個毎の波形データのみを記憶した
波形メモリと、インデックスデータにより特定されるベ
クトルデータとから補間値を演算するようにしたので、
少ないメモリと簡単な構成で、楽音を合成することがで
きる。

【００３４】以下、本発明の第２の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図４は本発明の第２の実施
例の楽音合成装置のブロック図である。図４において、
１２５，１２６は波形メモリ、１３０〜１３６は加算
器、１４０，１４５，１４６は乗算器、２０１はインデ
ックスメモリ、２２２，２２３はベクトルメモリであ
る。なお、アドレス発生器１００は従来例の構成と同じ
ものである。

【００３５】第２の実施例において第１の実施例と同様
に、予め定めた波形データの飛び越し数（スキップデー
タ）Ｎを４（２の２乗）とする。従来例と同一の楽音波
形をサンプリングした波形データ、即ち、従来例の波形
メモリ１２０に記憶した波形データの一部Ｗi-N〜Ｗi+N
を図２の（ａ）に示す。波形Ｗi-NからＮサンプル毎、
即ち、４サンプル毎に選択した波形データを図２の
（ｂ）に示すが、これらの波形データを波形メモリ１２
５に記憶しておくものとする。また、波形メモリ１２５
は波形メモリ１２６と同一のものとする。波形Ｗi-Nと
Ｗiとについて直線補間した値と、図２（ａ）のアドレ
ス（ｉ−Ｎ＋１）からアドレスｉまでの波形データと波
形Ｗi-Nとの差分データを図２（ｄ）に示すが、同様に
して波形Ｗiと波形Ｗi+Nとについて直線補間した値とア
ドレス（ｉ＋１）からアドレス（ｉ＋Ｎ）の波形データ
との差分データも示している。

【００３６】ベクトルメモリ２２２には、図５に示すよ
うにスキップデータＮに対応して４個の要素を有するベ
クトルＶ０〜Ｖ３とＶ４〜Ｖ７（図示せず）を記憶して
いるものとする。例えば、ベクトルＶ０は（０.００，
０.３３，０.６７，１.００）の４つの要素から構成さ
れており、アドレス０〜３に対して、第１要素から順次
に、（０.００，０.３３，０.６７，１.００）として記
憶されている。また、ベクトルＶ１は（０.００，０.５
０，１.００，０.５０）の４つの要素から構成されてお
り、アドレス４〜７に対して、第１要素から順次に記憶
されている。以下同様にして、ベクトルＶ３を構成する
４つの要素は、アドレス１２〜１５に対して、第１要素
から順次に記憶されているものとする。なお、ベクトル
Ｖ４〜Ｖ７はそれぞれベクトルＶ０〜Ｖ３の符号を反転
したデータとして、アドレス１６〜３１に記憶されてい
るものとする。なお、ベクトルメモリ２２２はベクトル
メモリ２２３と同一のものとする。

【００３７】インデックスメモリ２０１には、波形メモ
リ１２５に記憶している波形データに対応したインデッ
クスデータが記憶されているものとする。即ち、波形デ
ータＷiに対応するインデックスデータＩiは、ベクトル
インデックスＶＩiとレベルデータＬiとから構成され
る。ベクトルインデックスＶＩiは、ベクトルＶ０〜Ｖ
７を指示するために、３ビットで構成される。本実施例
においては、ベクトルを８種類としたが、これは、必要
に応じて増減することができる。なお、波形データの飛
び越し数Ｎを４としているため、サンプリング周波数４
０ｋＨｚにおいては、楽器音に含まれる１０ｋＨｚ以上
の周波数成分の変動が、上述した図２（ｄ）に示すよう
な差分データの変動に大きく反映されることとなるが、
楽器音に含まれる１０ｋＨｚ以上の周波数成分は非常に
小さく、また、差分データ（図２（ｄ）参照）を得るた
めに、波形メモリ１２５，１２６に記憶した波形データ
の補間波形との差分を得るようにしたため、ベクトルの
両端の要素は０近傍に集束するように正規化されるた
め、記憶すべきベクトルの種類は、実質的には、本実施
例における８種類程度のベクトルがあれば良い。即ち、
図２（ｄ）における差分データについて、アドレス（ｉ
＋１）〜（ｉ＋Ｎ）の４つの差分データは、ベクトルＶ
２により近似することができ、また、アドレス（ｉ−Ｎ
＋１）〜ｉまでの差分データはベクトルＶ０で近似する
ことができるので、波形データＷi-NとＷiとに対応する
インデックスデータのベクトルインデックスはそれぞ
れ、０と２となる。但し、波形の補間精度を向上し、補
間に起因するノイズを減少させるためにインデックスデ
ータを構成する要素数を増しておくことは、非常に有効
に働くので、要素数を８、または、１６として補間精度
を向上する、あるいは、１０２４としてインデックスデ
ータ要素間の補間演算そのものを省略することもでき
る。また、レベルデータＬiは、符号無し１２ビットの
データとして、ベクトルインデックスＶＩiに指定され
たベクトルを使用する大きさを決定する。即ち、図２
（ｄ）における差分データに関して、波形データＷi-N
とＷiとに対応するインデックスデータのレベルデータ
はそれぞれ、（Ｗi−Ｗi-N）と（Ｗi+N−Ｗi）よりも小
なる値となる。

【００３８】以上のように構成される楽音合成装置の動
作について、以下に述べる。従来例と同様にして、アド
レス発生器１００は指示された音高情報Ｓを累積加算
し、アドレスＡ0〜Ａ29を出力する。波形メモリ１２５
に記憶している波形データ（図２（ｂ）参照）のサンプ
ル数は、従来例の波形メモリ１２０に記憶した波形デー
タ（図２（ａ）参照）のサンプル数の４分の１（Ｎ＝
４）であるため、アドレスＡ12〜Ａ29が波形メモリ１２
５と加算器１３０とに供給され、波形メモリ１２６には
加算器１３０により１だけ増加されたアドレスＡ12〜Ａ
29が供給されて、以下、従来例と同様の動作により、ア
ドレスＡ12〜Ａ29の値が（ｉ−１）である時、波形メモ
リ１２５から波形データＷiー1が出力され、波形メモリ
１２６からは波形データＷiが出力されて、２つの波形
データ間の差分が加算器１３１より出力されて、乗算器
１４０においてアドレスＡ2〜Ａ11を小数部とした乗算
がなされた後に、加算器１３２において波形データＷiー
1と加算されるので、結局、波形メモリ１２５と１２６
とから出力される波形データの、アドレスＡ2〜Ａ11に
よる直線補間値Ｗpが演算されることとなる。

【００３９】インデックスメモリ２０１にも同様にし
て、アドレスＡ12〜Ａ29が供給されて、インデックスデ
ータＩiを構成するベクトルインデックスＶＩiとレベル
データＬiが出力される。

【００４０】他方において、加算器１３４〜１３６とベ
クトルメモリ２２２，２２３と乗算器１４５は、第１の
実施例と同様に構成されており、ベクトルメモリ２２２
は、アドレス発生器１００から出力されるアドレスＡ10
〜Ａ11を下位アドレスとし、インデックスメモリ２０１
から出力されるベクトルインデックスＶＩiを上位アド
レスとする計６ビットのアドレスに従って決定されるベ
クトルを構成する要素を出力する。ベクトルメモリ２２
３も同様の動作によりベクトルを構成する要素を出力す
るが、加算器１３４においてアドレスＡ10〜Ａ11に対し
て１だけ加算した値を下位２ビットアドレスとする。な
お、アドレスＡ10とＡ11の値が共に値０の時には、ベク
トルメモリ２２２，２２３に記憶されるベクトルデータ
の要素の値は０となっている。従って、アドレスＡ10〜
Ａ11の値が（０→１→２→３）と変化するにともなっ
て、ベクトルメモリ２２２，２２３からは、それぞれ、
（指定されたベクトルの第１要素→第２要素→第３要
素）および（指定されたベクトルの第２要素→第３要素
→第４要素→値０）が出力される。これらの出力は、従
来例の加算器１３１，１３２及び乗算器１４０と同様に
構成される加算器１３５，１３６及び乗算器１４５によ
って直線補間された後に、乗算器１４６においてレベル
データを乗算されて、図２（ｄ）の差分データの直線補
間値に相当するデータとなり、さらに、加算器１３３に
おいて波形メモリ１２５から出力される波形データと加
算されて、結局、直線補間波形が得られることとなる。

【００４１】なお、第２の実施例においては、理解を助
けるために、波形データを記憶する波形メモリを波形メ
モリ１２５，１２６として、また、差分データを近似す
るベクトルを記憶するベクトルメモリをベクトルメモリ
２２２，２２３として、それぞれ同じ内容のデータを記
憶する２つのメモリとしたが従来例と同様にして、時分
割処理によって、それぞれ一つの波形メモリ１２５とベ
クトルメモリ２２２とにより構成できることは自明であ
る。

【００４２】第２の実施例に必要とするメモリの記憶容
量は、第１の実施例と同様に従来例の４分の１の波形メ
モリとインデックスメモリであるのが、第１の実施例に
比べてさらに記憶すべきベクトルの種類を少なくするこ
とができる。

【００４３】なお、以上においては、予め定めるＮを４
としたが、楽音の種類によってはＮの値を他の値にする
ことにより、データの圧縮率をさらに高めたりすること
もできる。さらに、楽音波形において時間的に近接する
波形データの差分値は一般に波形データを構成する語長
よりも小さくなるため、ベクトルを構成する要素の語長
は、波形データの語長よりも小さな語長で表すことがで
きるので、ベクトルメモリの記憶語長を小さくすること
ができる。

【００４４】以上のように、第２の実施例によれば、予
め定めたＮに従ってＮ個毎の波形データのみを記憶した
波形メモリから読み出した波形データの補間値と、イン
デックスデータにより特定されるベクトルを構成する要
素とから補間値を演算するようにしたので、より少ない
メモリと簡単な構成で、楽音を合成することができる。

【００４５】以下、本発明の第３の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図６は本発明の第３の実施
例の楽音合成装置のブロック図である。図６において、
１１０，１１１は波形メモリ、３００はシフタ、３０１
はスキップデータ発生部である。なお、アドレス発生器
１００、加算器１３０〜１３２、乗算器１４０は従来例
の構成と同じものである。

【００４６】一般に、楽器音の立ち上がり部、特に、ピ
アノのような減衰系の楽器音の立ち上がり部において
は、高い周波数成分が多く含まれており、楽器音の定常
部あるいは減衰部になるにつれて、高い周波数成分が少
なくなる。従って、従来例あるいは第１及び第２の実施
例における予め定めた波形データの飛び越し数Ｎを時間
的に変化させることにより、楽器音波形への圧縮技術の
追従度を制御することができる。

【００４７】図８（ａ）にピアノの波形データを示す。
また、図８（ｂ）に、ピアノの波形データに関して必要
な波形データの飛び越し数（スキップデータ）Ｎの変化
を示す。

【００４８】波形メモリ１１０には、図８（ａ）に示す
ピアノの波形データに関してスキップデータＮ1を１と
して、即ち、時刻Ｔ1までの全ての波形データを波形デ
ータとして記憶する。時刻Ｔ1から時刻Ｔ2までは、スキ
ップデータＮ2を２として、即ち、波形データを２サン
プル毎に１個記憶する。以下同様にして、時刻Ｔ3から
合成動作完了まではスキップデータＮ4を８として波形
データを記憶するものとする。なお、波形メモリ１１１
は波形メモリ１１０と同一のものとする。

【００４９】スキップデータ発生部３０１は図７のよう
に構成される。図７において、２３０，２３１はスキッ
プメモリ、１４９は乗算器、１９０〜１９２は加算器で
ある。

【００５０】以上のように構成される楽音合成装置の動
作について、以下に述べる。スキップデータ発生部３０
１は、アドレス発生器１００から出力されるアドレスＡ
0〜Ａ29を入力として、スキップメモリ２３０にはアド
レスＡ28〜Ａ29が入力される。スキップメモリ２３０に
は、図８（ｂ）のスキップデータＮ1〜Ｎ5が記憶されて
おり、スキップメモリ２３０とスキップメモリ２３１は
同一のものとする。入力されるアドレスＡ28〜Ａ29に対
応したスキップデータＮkがスキップメモリ２３０から
出力されると、スキップメモリ２３１からは加算器１９
０により値１だけ増加されたアドレスに対応するスキッ
プデータＮk+1が出力される。加算器１９１から（Ｎk+1
−Ｎk）が出力されて、乗算器１４９においてアドレス
Ａ0〜Ａ27を小数部とする乗算がなされて、加算器１９
２でＮkと加算されて、その上位４ビットの値が出力さ
れるので、結局、スキップデータＮkとＮk+1とをアドレ
スＡ0〜Ａ27により直線補間したスキップデータＮiとし
て出力されることとなる。

【００５１】シフタ３００は、スキップデータ発生部３
０１から出力されるスキップデータＮiの値にしたがっ
て、入力される音高情報Ｓを除算するように働くので、
スキップデータが値１の時は音高情報Ｓをそのままに、
また、スキップデータが２あるいは３の時には、それぞ
れ音高情報Ｓを小さくするように１あるいは２ビットシ
フトして出力することとなる。シフタ３００においてビ
ットシフトされた音高情報Ｓは、アドレス発生器１００
へ入力されるが、出力されるアドレス情報への音高情報
Ｓの寄与度は、シフタ３００によるビットシフト量によ
り影響されることとなる。

【００５２】以上のようにして、音高情報Ｓのアドレス
発生器１００出力のアドレスへの影響度はスキップデー
タＮiにより制御されることとなるので、波形メモリ１
１０，１１１へ供給されるアドレスＡ0〜Ａ29により出
力される波形データとそれらの補間値は、スキップデー
タＮiに従って、Ｎi個毎に記憶された波形データとそれ
らの補間値となる。

【００５３】なお、第３の実施例においては、理解を助
けるために、波形データを記憶する波形メモリを波形メ
モリ１１０，１１１として、それぞれ同じ内容のデータ
を記憶する２つの波形メモリとしたが従来例と同様にし
て、時分割処理によって、一つの波形メモリ１１０によ
り構成できることは自明である。

【００５４】また、第３の実施例においても、第１と第
２の実施例と同様にして、インデックスデータにより、
ベクトルデータを用いて波形精度をさらに向上させるこ
ともできる。

【００５５】以上のように、第３の実施例によれば、時
間的に変化するスキップデータＮiに対応してアドレス
発生器から出力するアドレスを変化させるようにしたの
で、アドレスに従って、楽音の一連の波形データをスキ
ップデータＮiサンプル毎に記憶した波形メモリから読
み出される波形データを補間演算することにより波形出
力が得られることとなるため、楽音の波形に応じてスキ
ップデータを変化させることにより適切なデータ圧縮を
実現することができる。

【００５６】

【発明の効果】本発明の楽音合成装置は、楽音の一連の
波形データをＮサンプル毎に記憶した波形メモリと、波
形メモリに記憶していない波形データに関するデータを
波形メモリに記憶した波形データに従属的なデータとし
てインデックスするためのデータをインデックスメモリ
に記憶するようにして、音高に対応して変化するアドレ
ス発生器のアドレス出力を基に、波形メモリから出力す
る波形データと、インデックスメモリに記憶したデータ
により特定される差分データに相当するベクトルデータ
を読み出して、出力波形を演算するようにしたので、少
ないメモリで、楽音波形を復号化することができる。

【００５７】また、波形メモリにＮサンプル毎に記憶す
る波形データに関して、Ｎの値を楽音波形に応じて時間
変化することにより、波形出力の音質が波形出力開始か
ら停止までの全体にわたって、均質になるようにデータ
圧縮をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の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】本発明の第１，第２の実施例における動作を説
明するための例示的波形図

【図３】同第１の実施例における動作を説明するための
例示的波形図

【図４】本発明の第２の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５】同第２の実施例における動作を説明するための
例示的波形図

【図６】本発明の第３の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７】図６におけるスキップデータ発生部の内部構成
を示すブロック図

【図８】同第３の実施例における動作を説明するための
例示的包絡波形図

【図９】従来例における楽音合成装置の構成を示すブロ
ック図

【図１０】従来例における例示的データ構成を示す模式
図

【図１１】従来例を応用した楽音合成装置の構成を示す
ブロック図

【符号の説明】

１００ アドレス発生器 １１０〜１１１，１２０〜１２６ 波形メモリ １３０〜１３６，１９０〜１９２ 加算器 １４０〜１４９ 乗算器 ２００〜２０１ インデックスメモリ ２２０〜２２３ ベクトルメモリ ２３０〜２３１ スキップメモリ ２５０〜２５１ 比較器 ２６０〜２６２ ゲート ３００ シフタ ３０１ スキップデータ発生部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】楽音の一連の波形データのなかから予め定
   めたデータ数Ｎ個毎に波形データを記憶する波形メモリ
   と、 Ｎ個以上の要素から構成されるベクトルを複数組記憶す
   るベクトルメモリと、 前記波形メモリに記憶した波形データとその近傍のＮ個
   の波形データとの差分データに対応する前記ベクトルメ
   モリに記憶されたベクトルとその大きさを特定するイン
   デックスデータを記憶するインデックスメモリと、 出力する楽音の音高に対応して順次に変化するアドレス
   を出力するアドレス発生器と、 前記アドレスに対応した前記インデックスメモリのイン
   デックスデータに従って前記ベクトルメモリから出力さ
   れるベクトルの要素を補間演算する補間演算部と、 前記アドレスに対応した前記波形メモリの波形データと
   前記補間演算部出力とを加算する加算器とから構成され
   る楽音合成装置。
2. 【請求項２】加算器は波形メモリ出力の波形データとベ
   クトルメモリ出力のベクトルの要素とを加算出力し、補
   間演算部は前記加算出力を補間演算することを特徴とす
   る請求項１記載の楽音合成装置。
3. 【請求項３】楽音の一連の波形データのなかから予め定
   めたデータ数Ｎ個毎に波形データを記憶する波形メモリ
   と、 Ｎ個以上の要素から構成されるベクトルを複数組記憶す
   るベクトルメモリと、 前記波形メモリに記憶した波形データにより補間演算さ
   れるデータとその近傍のＮ個の波形データとの差分デー
   タに対応する前記ベクトルメモリに記憶されたベクトル
   とその大きさを特定するインデックスデータを記憶する
   インデックスメモリと、 出力する楽音の音高に対応して順次に変化するアドレス
   を出力するアドレス発生器と、 前記アドレスに対応した前記波形メモリの波形データに
   補間演算する第１の補間演算部と、 前記アドレスに対応した前記インデックスメモリのイン
   デックスデータに従って前記ベクトルメモリから出力さ
   れるベクトルの要素を補間演算する第２の補間演算部
   と、 前記第１と第２の補間演算部出力を加算する加算器とか
   ら構成される楽音合成装置。
4. 【請求項４】ベクトルメモリに記憶されたベクトルを構
   成する要素の語長が波形メモリに記憶する波形データの
   語長よりも小さなことを特徴とする請求項１，２または
   ３記載の楽音合成装置。
5. 【請求項５】時間変化するスキップデータＮｉを出力す
   るスキップデータ発生部と、 楽音の一連の波形データのなかから前記スキップデータ
   Ｎｉ個毎に波形データを記憶する波形メモリと、 出力する楽音の音高と前記スキップデータＮiとに対応
   して順次に変化するアドレスを出力するアドレス発生器
   と、 前記アドレスと前記スキップデータとに対応して前記波
   形メモリから出力される波形データを補間演算する補間
   演算部とから構成される楽音合成装置。
6. 【請求項６】時間変化するスキップデータＮiの値が時
   間経過と共に増加することを特徴とする請求項５記載の
   楽音合成装置。