JPH0799477B2

JPH0799477B2 - 楽音信号発生方法

Info

Publication number: JPH0799477B2
Application number: JP60142053A
Authority: JP
Inventors: 秀雄鈴木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPS623299A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、限られた複数周期の波形を繰返すことによ
り連続的な楽音信号を発生する方法に関し、特に、繰返
しによって生ずるおそれのある不自然さを軽減するよう
にした楽音信号発生方法に関する。

〔従来の技術〕

楽音の発音開始から終了に至るまでの全波形をメモリに
予め記憶し、これを読み出すことにより高品質の楽音信
号を発生するようにすることが特開昭52−121313号公報
に示されている。しかし、このように全波形を記憶する
方式では、メモリ容量が膨大となり、コスト高になると
いう不都合があるほか、持続音の発生は実質的に不可能
であった。この点に鑑みて、全発音期間のうちの一部の
複数周期波形を波形メモリに記憶しておき、これを繰返
し読み出すことにより楽音信号を得るようにすることが
同じく上記公報中に示されている。しかし、繰返し読み
出した複数周期波形部分を単に連続させただけでは繰返
し部分相互のつながりが不自然になるという問題があっ
た。

この点に鑑みて、特開昭59−188697号公報においては、
繰返し部分の終端と始端とが滑らかにつながるようにし
た工夫が開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、限られた複数周期波形を繰返すことにより連
続的な楽音信号を発生する場合、上述のように繰返し部
分相互のつながりを滑らかにするのは勿論のこと、繰返
しによる不自然な周期性を感じさせないようにすること
も重要である。繰返し部分として準備した複数周期波形
の音色が定常的であれば、これを繰返しても不自然な周
期性を余り感じさせないが、この繰返し部分の音色が定
常的でなければ、これを繰返したとき不自然な周期性が
感じられてしまう、という問題点があった。このこと
を、音色変動をたて軸にとったグラフによって示すと、
第４図（ａ）のように音色が比較的安定している繰返し
部分を繰返した場合、同図（ｂ）のように音色変化の不
自然な周期性が現われないが、同図（ｃ）のように音色
が定常的でない繰返し部分を繰返した場合は、同図
（ｄ）のように音色変化に不自然な周期性が生じる。

従来のものにおいては、上述のように繰返し部分の終端
と始端を滑らかにつなぐ工夫はなされているが、繰返し
によって生ずる不自然さを軽減する特別の工夫はなされ
ていなかった。このような不自然さを軽減するには、単
純には、繰返し部分の波形としてできるだけ音色が定常
状態にある波形を選定すればよい（自然楽器音波形から
採取する）のであるが、それは面倒かつ困難であり、ま
た、楽器によってはそのような定常状態が無いものも多
い。例えば、ピアノの場合、特に低温部においてそのよ
うな音色の定常状態は存在せず、時間経過に伴って或る
指向性を持って音色が変動する。このように指向性を持
って変動する音色が、繰返しによって時間的に前の音色
に戻るのは極めて不自然である。

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、限られた
複数周期波形を繰返すことにより連続的な楽音信号を発
生する場合において、繰返しによって生じるおそれのあ
る不自然な周期性を軽減することができるようにした楽
音信号発生方法を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る楽音信号発生方法は、第１の複数周期波
形を準備すること、前記第１の複数周期波形を時間的に
逆向きに並べ換えることにより第２の複数周期波形を得
ること、前記第１及び第２の複数周期波形をサンプル点
同士で合成することにより、合成された複数周期波形を
得ること、前記合成された複数周期波形をメモリに記憶
すること、及び前記メモリに記憶された前記合成された
複数周期波形を繰返し読み出すことにより前記連続的な
楽音信号を発生すること、から成るものである。

〔作用〕

第２の複数周期波形は第１の複数周期波形を時間的に逆
向きに並べ換えたものであるから、第１の複数周期波形
の音色変動の指向性とは逆向きの指向性を持つことにな
る。従って、両波形を合成することにより、音色変動が
平均化され、指向性が解消される。これにより、合成波
形の繰返しによって得られる連続的な楽音信号において
音色変化の不自然な周期性が軽減される。

実施態様として、第２の複数周期波形を得るための第１
の複数周期波形の並べ換えは、サンプル点単位で行って
もよいし、１又は複数周期単位若しくは1/2周期単位で
行ってもよい。

〔実施例〕

以下、添付図面に基づきこの発明の一実施例を詳細に説
明しよう。

第１図はこの発明の一実施例に係る手順を流れ図によっ
て示したもので、第１のステップにおいて、限られた複
数周期から成る第１の波形を準備する。第２のステップ
において、第１の複数周期波形を時間的に逆向きに並べ
換えることにより第２の複数周期波形を得る。第３のス
テップにおいて、第１及び第２の複数周期波形を合成す
る。

第２図は、各ステップで準備される若しくは得られる波
形の一例を示すと共に、それに関連する音色変動特性を
模式的に示すものである。

第２図（ａ）は、第１のステップで準備される第１の複
数周期波形を示す。このステップでは、例えば、所望の
自然楽器音の発音開始から終了に至るまでの全波形の中
から音色変動が比較的安定している部分（サステイン部
分）の複数周期波形を選定し、これを時間的に順方向に
複数サンプル点Ｍでサンプリングし、適宜のメモリに記
憶しておくとよい。なお、選定した複数周期波形のエン
ベロープレベルを一定にするレベル規格化処理を行って
おくとよい。

第２図（ｃ）は、第２のステップで得られる第２の複数
周期波形を示す。このステップでは、例えば、メモリに
記憶した上記第１の複数周期波形を逆アドレス方向に読
み出すことにより該第１の複数周期波形をサンプル点単
位で時間的に逆向きに並べ換え、かつ位相反転を行う
（つまり各サンプル値の正負極性を反転する）ことによ
り第２の複数周期波形を作成し、これを適宜のメモリに
記憶しておくとよい。第１の複数周期波形における時間
的に順方向のサンプル点を１〜Ｍで番号付けし、第２の
複数周期波形における時間的に順方向のサンプル点を
１′〜Ｍ′で番号付けすると、サンプル点１′の波形サ
ンプル値はサンプル点Ｍの波形サンプル値の極性を反転
したものであり、サンプル点２′の波形サンプル値はサ
ンプル点Ｍ−１の波形サンプル値の極性を反転したもの
であり、以下同様に、サンプル点Ｍ′の波形サンプル値
はサンプル点１の波形サンプル値の極性を反転したもの
である。なお、位相反転する理由は、両波形を合成した
ときに振幅値の打消しが起ることを防ぐためである。波
形区間の選定の仕方によってそのような打消しの心配が
ない場合も有り得るが、そのような場合は、上述の位相
反転（極性反転）の必要はない。

第２図（ｂ）は（ａ）の波形における音色変動特性の一
例を示し、（ｄ）は（ｃ）の波形における音色変動特性
を示す。（ｃ）の波形は（ａ）の波形を時間的に逆向き
に並べ換えたものであるため、両波形における音色変動
の指向性はほぼ逆向きになる。

第２図（ｅ）〜（ｇ）は、第３のステップで合成される
複数周期波形の一例を示したものである。この例の場
合、まず（ａ），（ｃ）に示す第１及び第２の複数周期
波形をメモリから読み出して同一アドレス順序のもの同
士（例えばサンプル点１と１′、あるいは２と２′、Ｍ
とＭ′など）を加算し、これを２で割って平均化し、第
２図（ｅ）に示すような合成波形を得る。次に、この
（ｅ）に示す合成波形の適当な始端区間Ａ〜Ｂを立上り
特性のエンベロープで重みづけし、区間Ａ〜Ｂと同じ幅
の終端区間Ｃ〜Ｄを立下り特性のエンベロープで重みづ
けして、第２図（ｆ）に示すような合成波形を得る。次
に、（ｆ）に示す合成波形の終端区間Ｃ〜Ｄを切り取
り、これを始端区間Ａ〜Ｂの部分に加算し、第２図
（ｇ）に示すような合成波形を得る。この（ｇ）の合成
波形をメモリに記憶しておくとよい。第２図（ｈ）は
（ｇ）の波形における音色変動特性を示す。これは
（ｂ），（ｄ）に示された特性を合成した特性になるた
め、音色変動の指向性が解消され、ほぼ定常状態とな
る。なお、第２図（ｅ），（ｆ）に示す波形の音色変動
特性も第２図（ｈ）と同様に定常状態を示すものとな
る。

楽音信号を発生する場合、例えば、第２図（ｇ）に示す
合成波形をメモリから繰返し読み出す。こうして、第２
図（ｇ）に示す複数周期波形を繰返すことにより連続的
な楽音信号が発生される。第２図（ｇ）の波形を繰返し
た場合、繰返し部分同士のつながりを滑らかにすること
ができるので有利である。しかし、場合によっては、第
２図（ｅ）に示す合成波形をメモリに記憶し、これを繰
返し読み出すことにより連続的な楽音信号を発生するよ
うにしてもよい。

楽音信号を発生するための別の例として、第１及び第２
のステップでメモリに記憶した第１及び第２の複数周期
波形を該メモリから同時に繰返し読み出し、こうして繰
返し発生される第１及び第２の複数周期波形に基づき前
記第３のステップを実時間で実行し、これにより第２図
（ｅ）又は（ｇ）に示すような合成波形が繰返し発生さ
れるようにしてもよい。また、第１のステップでメモリ
に記憶した第１の複数周期波形を順アドレス方向に繰返
し読み出すと共に、該メモリを逆アドレス方向に繰返し
読み出して前記第２のステップを実時間で実行し、こう
して繰返し発生される第１及び第２の複数周期波形に基
づき前記第３のステップを実時間で実行するようにして
もよい。

前記第２のステップの別の例として、第１の複数周期波
形を１又は所定の複数周期単位で時間的に逆向きに並べ
換えることにより第２の複数周期波形を得るようにして
もよい。第２図（ｉ）は、そのようにして得た第２の複
数周期波形の一例を示すものであり、１周期単位で並べ
換えたものである。すなわち、第２図（ａ）に示す第１
の複数周期波形の第１周期波形から第ｎ（最終）周期波
形までをP₁〜P_nで示すと、第２図（ｉ）に示す第２の複
数周期波形の第１周期波形はP_n、第２周期波形はP_n-1,
……第ｎ周期波形はP₁となる。この場合、１周期波形内
のサンプル点順位は時間的に逆向きとなっていず、従っ
て、合成の際の波形打消しの心配がなく、位相反転の必
要はない。

また、第２のステップの別の例として、第１の複数周期
波形を1/2周期単位で時間的に逆向きに並べ換え、かつ
位相反転を行うことにより第２の複数周期波形を得るよ
うにしてもよい。第２図（ｊ）はそのようにして得た第
２の複数周期波形の一例を示す。この場合、半周期波形
内のサンプル点順位は逆向きになっていないが、半周期
毎に位相が逆転するので、合成の際の波形打消しの問題
が生じ、従って、位相反転（極性反転）を行う。

更に、別の例として、任意のサンプル点数を単位として
前記第２のステップにおける並べ換え処理を行うように
してもよい。

また、第３のステップにおいて、第２図（ｆ）に示す波
形から区間Ａ〜Ｂを切り離して区間Ｃ〜Ｄに加算し、第
２図（ｋ）に示すような合成波形を得て、これを繰返す
ことにより楽音信号を発生するようにしてもよい。この
場合、特開昭59−188697号に示されるように、区間Ａ〜
Ｂに対応する第１の複数周期波形の始端区間が、別途に
準備する立上り部の複数周期波形の終端区間に該当する
ものとすれば、この立上り部の複数周期波形と第２図
（ｋ）に示す波形とのつながりを滑らかにすることがで
きる。

第３図はこの発明に係る楽音信号発生方法を応用した電
子楽器の一例を示すもので、波形メモリ10において、複
数周期から成る立上り部の楽音波形と繰返し部の楽音波
形とを各音色種類毎に記憶している。ここで、該波形メ
モリ10に記憶される繰返し部の楽音波形は、例えば前述
の第３のステップで合成された第２図（ｅ），（ｇ）、
又は（ｋ）に示すような波形である。例えば、メモリ10
における１音色種類分の波形のデータの記憶の仕方は、
立上り部の楽音波形の順次サンプル点データがアタック
スタートアドレスA_sから繰返しスタートアドレスR_sの直
前のアドレスまでの範囲に記憶されており、繰返し部の
楽音波形の順次サンプル点データが繰返しスタートアド
レスR_sから繰返しエンドアドレスR_eまでの範囲に記憶さ
れているものとする。この場合、メモリに記憶する波形
データの符号化形式は、PCM（パルスコード変調）方式
に限らず、DPCM方式、DM方式、ADPCM方式、ACM方式など
どのようなものでもよく、又はアナログ形式であっても
よい。

波形メモリ10には、音色選択装置11から音色選択信号TC
が与えられており、選択された音色種類に対応する立上
り部及び繰返し部の楽音波形が選択的に読み出し可能と
される。読み出し可能とされた楽音波形の各サンプル点
データは、アドレスカウンタ12及び加算器13を経由して
該メモリ10に与えられるアドレスデータに従って読み出
される。この読み出しは、最初に立上り部の楽音波形を
一通り読み出し、次に繰返し部の楽音波形を繰返し読み
出すことによって行われる。

以下、詳細を説明すると、鍵盤14における押鍵、離鍵が
押鍵検出回路15で検出され、押圧鍵を示すキーコードK
C、この鍵の押圧、離鍵に対応するキーオン信号KON、及
び押鍵開始時に一瞬だけ信号“1"となるキーオンパルス
KONPが該回路15から出力される。ノートクロック発生回
路16は、押圧鍵を示すキーコードKCを受入し、その音高
に対応する周波数をもつノートクロックパルスを発生す
る。アドレスカウンタ12は、発音開始時にカーオンパル
スKONPによって一旦リセットされ、以後、ノートクロッ
ク発生回路16から与えられるノートクロックパルスをカ
ウントする。スタートアドレス発生回路17は、音色選択
信号TCに応じて、選択された音色に対応する所定のアタ
ックスタートアドレスA_sを示すデータを発生する。この
アタックスタートアドレスデータとアドレスカウンタ12
のカウント出力とが加算器13で加算され、その加算結果
がアドレスデータとして波形メモリ10に入力される。

繰返しエンドアドレス発生回路18は、音色選択信号TCに
応じて、選択された音色に対応する所定の繰返しエンド
アドレスR_eを示すデータを発生する。加算器13から出力
されたアドレスデータと繰返しエンドアドレスデータと
が比較器19で比較され、両者が一致したとき信号“1"を
アドレスカウンタ12のプリセット制御入力に与える。繰
返しスタートアドレス発生回路20は、音色選択信号TCに
応じて、選択された音色に対応する所定の繰返しスター
トアドレスR_sを示すデータを発生する。この場合、該回
路20から発生される繰返しスタートアドレスデータはア
タックスタートアドレスA_sと繰返しスタートアドレスR_s
との差で表現されているとする。この回路20から発生さ
れた繰返しスタートアドレスデータはアドレスカウンタ
12のプリセットデータ入力に与えられる。アドレスカウ
ンタ12は、比較器19の出力信号が“1"になったとき、つ
まり波形メモリ10の現読み出しアドレスが所定の繰返し
エンドアドレスR_eに到達したとき、回路20から発生され
た繰返しスタートアドレスデートをプリセットする。な
お、図中破線で示すようにアドレスカウンタ12の出力を
比較器19に入力するようにしてもよく、その場合はアタ
ックスタートアドレスA_sと繰返しエンドアドレスR_eとの
差を表わすデータを回路18から発生するものとする。

以上の構成により、加算器13から波形メモリ10に与えら
れるアドレスデータは、鍵押圧に応答して、最初はアタ
ックスタートアドレスASから繰返しエンドアドレスR_eま
で押圧鍵の音高に対応するレートで順次変化し、これに
伴ない、波形メモリ10からは立上り部の楽音波形と、繰
返し部の楽音波形が連続して１回だけ読み出される。次
に、アドレスデータは繰返しスタートアドレスR_sに戻
り、繰返しエンドアドレスR_eまで順次変化し、以後、繰
返しスタートアドレスR_sからエンドアドレスR_eまでの変
化を繰返す。これに伴ない、繰返し部の楽音波形が波形
メモリ10から繰返し読み出される。

波形メモリ10から読み出された楽音波形データは乗算器
21に与えられ、エンベロープ発生器22から発生されたエ
ンベロープ信号が乗算される。エンベロープ発生器22
は、キーオン信号KONに応じて、鍵押圧と同時に一定レ
ベルに立上り、この一定レベルを持続し、離鍵に応じて
所定のカーブ（音色選択信号TCに応じて、選択された音
色に対応するカーブ）で減衰するエンベロープ信号を発
生する。エンベロープ信号にアタック特性を持たせない
理由は、波形メモリ10に記憶した立上り部の楽音波形が
エンベロープ付与済みのものであるからである。一方、
発音の減衰は、繰返し読み出される繰返し部の楽音波形
にディケイエンベロープを付与することによりなされ
る。乗算器21の出力はディジタル／アナログ変換器23で
アナログ信号に選択され、その後、サウンドシステム24
に与えられる。

第３図は単音楽器となっているが、周知のキーアサイナ
を設け、アドレスカウンタ12等を複数チャンネルで時分
割動作させれば複音楽器とすることができる。

また、上述では、１種類の複数周期波形（繰返し部）の
みを繰返すことにより楽音信号を発生しているが、複数
種類の複数周期波形を時間的に切換えながら夫々を繰返
すことにより連続的な楽音信号を発生する場合において
もこの発明を応用することができる。

また、第３図の構成は単なる一例にすぎず、その他様々
な構成の電子楽器においてこの発明を応用することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上の通り、この発明によれば、第１の複数周期波形を
時間的に逆向きに並べ換えることにより第２の複数周期
波形を得て、両者を合成することにより音色変動の時間
的指向性を相殺した波形を得るようにしているので、こ
の合成波形の繰返しによって得られる楽音信号において
音色変化の不自然な周期性を取除くことができる、とい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の楽音信号発生方法に係る一実施例の
手順を略示する流れ図、第２図は第１図の各ステップで準備される若しくは得ら
れる波形の一例を示すと共にそれに関連する音色変動特
性を模式的に示す図、第３図はこの発明の楽音信号発生方法を応用した電子楽
器の一例を示す電気的ブロック図、第４図はこの発明が解決しようとする問題点を説明する
ために補助的に用いたグラフ、である。 10……波形メモリ、11……音色選択装置、12……アドレ
スカウンタ、13……加算器、14……鍵盤。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数周期の波形を繰返すことにより連続的
な楽音信号を発生する方法において、第１の複数周期波形を準備すること、前記第１の複数周期波形を時間的に逆向きに並べ換える
ことにより第２の複数周期波形を得ること、前記第１及び第２の複数周期波形をサンプル点同士で合
成することにより、合成された複数周期波形を得るこ
と、前記合成された複数周期波形をメモリに記憶すること、
及び前記メモリに記憶された前記合成された複数周期波形を
繰返し読み出すことにより前記連続的な楽音信号を発生
すること、から成る楽音信号発生方法。
【請求項２】前記第２の複数周期波形を得る場合におい
て、前記第１の複数周期波形をサンプル点単位で時間的
に逆向きに並べ換え、かつ位相反転を行うことにより該
第２の複数周期波形を得るようにした特許請求の範囲第
１項記載の楽音信号発生方法。
【請求項３】前記第２の複数周期波形を得る場合におい
て、前記第１の複数周期波形を１又は複数周期単位で時
間的に逆向きに並べ換えることにより該第２の複数周期
波形を得るようにした特許請求の範囲第１項記載の楽音
信号発生方法。
【請求項４】前記第２の複数周期波形を得る場合におい
て、前記第１の複数周期波形を1/2周期単位で時間的に
逆向きに並べ換え、かつ位相反転を行うことにより該第
２の複数周期波形を得るようにした特許請求の範囲第１
項記載の楽音信号発生方法。