JPH09258735A - 電子楽器 - Google Patents
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- JPH09258735A JPH09258735A JP8088958A JP8895896A JPH09258735A JP H09258735 A JPH09258735 A JP H09258735A JP 8088958 A JP8088958 A JP 8088958A JP 8895896 A JP8895896 A JP 8895896A JP H09258735 A JPH09258735 A JP H09258735A
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- G10H2250/571—Waveform compression, adapted for music synthesisers, sound banks or wavetables
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Abstract
に任意の読み出し方式に対応可能な波形メモリを備えた
電子楽器を提供すること。 【解決手段】 電子楽器において、波形メモリに記憶さ
れる波形情報は複数個のデータブロックに分かれてお
り、各データブロックには、ADPCM等により圧縮さ
れた波形サンプルデータ、および該データブロックの次
に読み出される可能性のあるブロックの圧縮された波形
サンプルデータを伸長するために必要な解凍データが格
納されている。従って、小容量の波形メモリで従来と同
様の精度の波形情報を記憶することができ、例えばデー
タブロック内にその前後のデータブロックの解凍情報を
格納しておけば、どちらの方向に読み出しても、必要と
する解凍情報を直前に読み出したデータブロックから抽
出することができる。
Description
に波形データを圧縮して記憶し、かつ任意の読み出し方
式を可能にした電子楽器に関するものである。
子オルガン、シングルキーボード等の電子楽器において
は、生楽器の楽音が発音開始から発音終了まで、あるい
は音色の変化が殆ど無くなるまでPCM録音され、所望
の特性に加工されて波形メモリに記憶されていた。そし
て、楽音発生時には押下された鍵の音高に対応するアド
レス間隔で、波形データが読み出され、エンベロープが
付与されて発音されていた。また、波形の後半を繰り返
し同じ方向に読み出したり、本来の時間方向とは逆方向
から楽音波形を読み出したり、更には、特定の範囲を交
互に逆方向に読み出すオルタネート読み出しによって発
音処理することも行われていた。
る波形記憶方式においては、PCM録音した波形サンプ
ル値を複数周期に渡って記憶するために、大容量の波形
メモリを必要とするという問題点があった。
問題点を解決し、小容量で従来と同様な精度で波形情報
を記憶し、更に任意の読み出し方式に対応可能な波形メ
モリを備えた電子楽器を提供することにある。
手段に記憶された波形情報を読み出すことによって波形
信号を生成する電子楽器において、波形情報記憶手段に
記憶される波形情報は、複数個の波形データから成るデ
ータブロックに分かれており、各データブロックには、
DPCM、ADPCM等の圧縮方式により圧縮された波
形サンプルデータ、および該データブロックの次に読み
出される可能性のあるブロックの圧縮された波形サンプ
ルデータを伸長するために必要な解凍データが格納され
ていることを特徴とする。
波形データを圧縮して記憶するので小容量の波形メモリ
で従来と同様の楽音波形情報を記憶することができ、か
つ解凍に必要なデータがデータブロックの解凍時に揃う
ように、例えば隣接するデータブロック内に格納されて
いる。従って、例えばあるデータブロック内に、その前
後のデータブロックの解凍情報を格納しておけば、順方
向に読み出しても逆方向に読み出しても、任意のデータ
ブロックについて必要とする解凍情報を直前に読み出し
たデータブロックのデータから抽出することができ、任
意の読み出し方式に対応可能となる。
を参照して詳細に説明する。図2は、本発明を適用した
電子ピアノの構成を示すブロック図である。CPU1
は、ROM2に格納されている制御プログラムに基づ
き、電子ピアノ全体の制御を行う中央処理装置である。
ROM2には制御プログラム、音色パラメータ、自動演
奏データ等が記憶されている。RAM3はワークエリア
およびバッファとして使用される。また、バッテリ等に
よりバックアップされていてもよい。
イッチを有する複数の鍵からなる鍵盤、およびキーボー
ドの各鍵のスイッチをスキャンし、状態変化情報やタッ
チ情報を検出してCPU20に通知するキーボードスキ
ャン回路からなる。パネル回路5は、音色選択、自動演
奏曲選択などのための各種スイッチ、液晶やLEDによ
り文字等を表示する表示装置およびそれらのインターフ
ェース回路からなる。
り所望の楽音信号を発生する回路であり、詳細は後述す
るが、デジタル楽音波形の圧縮情報が記憶されている波
形メモリから、発音すべき音高に比例したアドレス間隔
で順次圧縮データを読み出し、元のサンプル値に復元し
てから、補間演算等を行って楽音波形信号を発生させ
る。また、エンベロープ信号発生回路を有し、設定され
たエンベロープパラメータに基づいて発生したエンベロ
ープ信号を楽音波形信号に乗算してエンベロープを付与
し、楽音信号を出力する。楽音発生回路6は、複数の楽
音発生チャネルを有しているが、実際には、1つの楽音
発生回路を時分割多重動作させることにより、同時に複
数の楽音信号を独立して発生可能に構成されている。
ログ信号に変換し、アナログ信号処理回路8は、楽音信
号に対してノイズ除去のためのフィルタ処理を施し、ア
ンプ9によって増幅された楽音信号はスピーカ10によ
って発音される。バス11は電子ピアノ内の各回路を接
続している。なお、必要に応じて、メモリカードインタ
ーフェース回路、フロッピィディスク装置、MIDIイ
ンターフェース回路等を備えていてもよい。
ている波形メモリに格納されている波形データを示す説
明図である。一般的に、波形メモリに格納される波形デ
ータとしては、まず原楽器の楽音がPCM録音され、振
幅がほぼ一定になるように、かつ繰り返し読み出される
所定の範囲(LT:ループトップ〜LE:ループエン
ド)については振幅や音色(周波数スペクトラム)の変
化が殆ど無くなるように加工される。図1(a)は加工
された楽音信号を示す概念図である。
通常図1(b)に示すように、波形の先頭アドレスST
から読み出しを開始し、波形の最後LEに達すると、繰
り返し読み出し範囲の先頭LTに戻って、波形読み出し
を繰り返す。
に、波形メモリに格納する波形データとして、波形デー
タを所定数ごとに区切ったフレーム(Q〜Z)を連続し
て記憶する構造を採用する。そして、各フレームは、更
に例えば図1(d)に示すようなデータ構造を採用す
る。この例においては、1フレームは8ビット×8ワー
ドであり、各ワード内のT?0〜T?6(? は0から7の添
え字)の7ビットが楽音波形サンプル値を差分符号化方
式により圧縮した圧縮サンプルデータ、u? は各ワード
に分散して格納されている予測、量子化データである。
元、解凍する場合に必要なデータであり、例えば予測係
数情報、量子化ステップ幅情報等からなる。そしてこの
解凍情報は任意のフレームの読み出しを開始する前ある
いは開始と同時に差分データの復号器に供給する必要が
ある。従って、図1(c)に示すように、任意のフレー
ムには、該フレームの次に読み出されるフレームに対応
する解凍データが格納されている(大文字のフレームと
小文字の解凍情報とが対応する)。
凍情報uが格納され、Tの解凍情報は1つ前のフレーム
Sに格納されている。なお、繰り返し読み出し部分の最
後のフレームZには、次に読み出される繰り返し読み出
し範囲の先頭フレームRの解凍情報が格納されている。
方向読み出しする場合におけるフレームと解凍データの
関係を示す説明図である。波形を逆方向に読み出す場合
には、解凍情報は1つ後ろのフレームに格納されている
必要があり、図1(c)の順方向読み出しの場合とはフ
レーム内のデータの組み合わせが異なっている。
出しの双方に対応した波形メモリのデータ構成を示す説
明図である。この例の場合には、1つのフレーム内に順
方向読み出し用の解凍データと逆方向読み出し用の解凍
データの双方が格納されている。例えばフレームQには
その前後のフレームの解凍データrおよびpが図示され
ているようなフォーマットで格納されており、復号器は
読み出し方向に従って、必要とする側の解凍データを抽
出して使用する。フレームMまで、あるいはT以降な
ど、繰り返し読み出さない範囲においては解凍データは
1つで足りるので、この範囲のフレームにおいては圧縮
サンプルデータにもう1ビット割り当ててもよい。但し
復号処理を行う場合に該範囲の情報が必要となる。
トしかないが、フレームのビット数、ワード数は任意で
あり、例えばワード数を16ワードにすれば、各ワード
当たり1ビットを使用するのみで、順方向および逆方向
解凍データを格納可能である。また、更にワード数を増
やして32ワードとした場合には、1ワードおきに1ビ
ットを使用すれば足りる。従って、1フレーム当たりの
ワード数を増加し、更に補間技術の採用により量子化ノ
イズの低減を図ることができる。
の楽音発生回路6の構成を示すブロック図である。波形
読み出し回路20は、CPU1から設定された周波数
(F)ナンバ、読み出し開始アドレスST等の各種パラ
メータを記憶する読み出し情報メモリ21、および読み
出しアドレス発生器22から成る。読み出しアドレス発
生器22は、読み出し情報メモリ21から各種パラメー
タを入力し、周波数ナンバを累算して、例えば図3に矢
印で示すような波形メモリ読み出しアドレスを順次発生
させる回路である。該回路の構成としては、提案されて
いる各種の方式を採用可能であるが、例えば本発明者が
以前に提案した、特開平2−282297号公報に記載
されているパラメータ信号生成装置を採用してもよい。
〜In および小数部F0 〜Fk から成り、整数部は波形
メモリの読み出しアドレスとして使用され、小数部は補
間器32へ出力される。本実施例においては、周波数ナ
ンバが1未満になるように、波形メモリのサンプリング
周波数等が設定されており、読み出しアドレスの整数部
が一度に2以上増加あるいは減少し、波形サンプル値の
読み飛ばしが発生しないようになっている。これは、圧
縮方式が差分データの場合には順番通りに1つづつ復号
(伸長)していかないと復号できないからである。
に例えば図3に示すような圧縮波形サンプルデータおよ
び解凍情報を記憶しており、音色情報及び音域情報(キ
ー識別信号)に対応する上位アドレスB0 〜Bm によっ
て指定された波形データを読み出しアドレス整数部I0
〜In に従って読み出して出力する。読み出されたデー
タの内、圧縮サンプルデータ(6ビット)は圧縮波形デ
コーダ31に入力される。また、順方向予測、量子化デ
ータ1ビットは8ビットのシフトレジスタからなるS−
P(シリアル−パラレル)変換器24に入力され、逆方
向予測、量子化データ1ビットはS−P変換器25に入
力される。
0 の立ち上がりおよび立ち下がりの双方においてパルス
信号を発生し、両S−P変換器は該パルスに従ってそれ
ぞれ解凍情報を1ビットづつ読み込んでシフトしてい
く。保持器26、27はそれぞれ8ビットのラッチ回路
であり、エッジ検出器29からのラッチパルスに従っ
て、それぞれS−P変換器の出力データを保持する。エ
ッジ検出器29は、アドレスI2 および、読み出し方向
信号B/F(順方向のとき0、逆のとき1)を入力し、
順方向の場合にはアドレスI2 の立ち下がりにおいて、
逆方向の場合にはアドレスI2 の立ち上がりにおいてラ
ッチパルスを発生する。選択器30は読み出し方向信号
B/Fが0(順方向)の場合には保持器26の内容
(A)を出力し、B/Fが1(逆方向)の場合には保持
器27の内容(B)を出力する。
よび2つのエッジ検出器28、29の発生パルスのタイ
ミングを示す波形図である。図示するようなタイミング
でS−P変換器へのシフトパルスおよび保持器へのラッ
チパルスが発生することによって、圧縮波形デコーダ3
1には、次のフレームに移行する直前に、読み出し方向
に対応した8ビットの解凍情報が供給される。
ンプル値データを元のデータに復元(伸長)する回路で
ある。図6は、圧縮波形デコーダ31の構成例を示すブ
ロック図である。このデコーダは、適応差分符号化方式
(ADPCM)によって圧縮された波形サンプル値を復
元するためのものであり、解凍データとしては、予測係
数の組み合わせ番号(4ビット)および、量子化ステッ
プ幅データ(4ビット)が供給されるものとする。
データはシフト回路62に入力される。シフト回路62
は、量子化ステップ幅データに基づき、差分データをシ
フトすることによって桁数を合わせる(元の差分値に戻
す)回路である。波形サンプル値は差分符号化され、フ
レーム毎に区切られるが、フレーム内の差分データの絶
対値の最大のものが例えば「000110.101…」
であったとすると、差分データ全体を3ビット左へシフ
トして、「110101」とし、6ビット全部を有効デ
ータとして利用する。この場合、3ビット左シフトと
は、量子化ステップ幅を2の−3乗、即ち1/8にした
ことと等価であり、量子化ステップ幅データとしては、
「3」が格納される。デコーダ31においては、量子化
ステップ幅データが「3」であった場合には、差分波形
サンプル値を右(下)に3ビットシフトして出力する。
タを遅延させるレジスタ64、65、遅延させたデータ
に予測係数を乗算する乗算器66、67は、周知の差分
復号器を構成しており、予測係数K0 、K1 は予測係数
テーブル68から供給される。予測係数テーブル68に
は、予め定められた予測係数値K0 、K1 の組み合わせ
が16組記憶されている。波形サンプル値を差分符号化
する場合には、差分値の絶対値の最大値が最も小さくな
るような予測係数値K0 、K1 の組み合わせが選択され
る。そして予測係数情報としては、該組み合わせの番号
が格納される。デコーダ31においては、波形メモリ2
3から読み出された解凍データの中の予測係数番号情報
をアドレスとして予測係数テーブル68から予測係数値
K0 、K1 が読み出され、出力される。なお、読み出し
方向反転時には波形の位相が180度反転するが、波形
の連続性からするとこのほうが好ましい。
コーダ31から出力された波形サンプル値を補間演算に
必要な数だけ一時記憶しており、読み出しアドレス発生
器22から出力される読み出しアドレス小数部データF
0 〜Fk に基づき、周知の補間演算を行う。エンベロー
プ発生器34は、CPU1からエンベロープ発生に必要
な各種パラメータを設定され、対応するエンベロープ信
号を発生する。乗算器33は、補間器32から出力され
る波形データとエンベロープ信号とを乗算し、楽音信号
を出力する。
縮した波形サンプル値を記憶することによってメモリ容
量を削減し、なおかつ波形データの順方向および逆方向
読み出しが可能となる。
構成を示すブロック図である。第2の実施例は、図3に
示すような内容の波形メモリに対して、波形のオルタネ
ート読み出しを可能にしたものである。図9は、オルタ
ネート読み出しを示す説明図であり、順方向オルタネー
ト読み出しの場合、まず波形データを最後まで読み出
し、次に、繰り返し区間を最後から先頭に向かって逆方
向に読み出し、繰り返し区間の先頭に達すると、今度は
最後に向かって順方向に読み出していくものである。
同じ番号が付与されている。図4に示す第1の実施例と
異なるところは、まず読み出しアドレス発生器51が、
図9に示すようなアドレスを発生するところである。こ
れに従って、波形メモリ23からは、図8(a)に示す
ようなフレームのデータが読み出される。なおこの例は
順方向読み出し(ノーマルオルタネート、R/N=0)
の場合を示している。図7において、選択器40はB/
F信号(アドレスが増加する場合に0、減少する場合に
1)によって制御され、例えば順方向(B/F=0)の
場合には順方向の解凍データを出力する。
解凍データを直並列変換し、保持器42に出力する。な
おエッジ検出器45は、I0 の立ち上がりおよび立ち下
がりの双方、即ち波形メモリ23から新たなデータが読
み出される度にパルスを発生する。また、エッジ検出器
46は、B/F信号が0の場合にはI2 の立ち下がりに
おいて、B/F信号が1の場合にはI2 の立ち上がりに
おいてラッチパルスを発生する。このラッチパルスによ
って保持器42はS−P変換器41の出力信号をラッチ
し、保持器43は保持器42の出力をラッチする。
りおよび立ち下がりの双方においてパルスを発生し、該
パルスはRSフリップフロップ48をセットする。選択
器44はRSフリップフロップ48の出力Qが1である
場合には保持器43の出力(A)を出力し、Qが0であ
る場合には保持器42の出力(B)を出力する。RSフ
リップフロップ48は、エッジ検出器46の出力パルス
によってリセットされる。
号の変化を示す説明図である。なお波形メモリには図3
に示すようなフレームが記憶されており、ノーマルオル
タネート(R/N=0)の場合にはフレームO〜Sの区
間が繰り返し読み出されるものとする。読み出し開始時
にはB/F(b)は0であり、(a)に示すように、タ
イミング7までにフレームSまでが順に読み出される。
この時、選択器40の出力(f)には順方向の解凍デー
タが1ビットづつ順に出力されている。保持器42の出
力(g)は、(f)より1フレーム分遅れてパラレルの
解凍データがラッチされ、出力される。更に保持器43
の出力(h)は、(g)より1フレーム分遅れて解凍デ
ータが出力される。
Qが0であるので、選択器44の出力(i)は(g)と
同じとなり、圧縮波形デコーダ31には(a)の圧縮波
形データと同期して順方向解凍データが出力される。タ
イミング7のフレームSの読み出しが終了すると、タイ
ミング8においては、読み出しアドレス発生器51から
出力されるB/F信号(b)が1に変化し、エッジ検出
器47からパルスが出力される(c)。すると、RSフ
リップフロップ48がセットされ、出力Q(e)が1に
なり、選択器44からは保持器43の出力(h)である
解凍データsが出力される。なお方向反転時にはアドレ
スI2 は変化しないが、エッジ検出器46からはパルス
が発生するように構成する。
は、エッジ検出器46のパルスによりRSフリップフロ
ップ48がリセットされるので、選択器44からは保持
器42の値が出力される。但し、B/F信号が1である
ので、保持器42の内容は逆方向解凍データrとなって
いる。以下同様にタイミング12までは逆方向解凍デー
タが、そしてタイミング13以降は順方向解凍データが
出力される。以上のような構成により、順方向および逆
方向のオルタネート読み出しが可能となる。
形例も考えられる。前記したように、実施例では波形サ
ンプル値が6(あるいは7)ビットしかないが、フレー
ムのビット数、ワード数は任意であり、例えばワード数
を16ワードにすれば、各ワード当たり1ビットを使用
するのみで、順方向および逆方向解凍データを格納可能
である。また、更にワード数を増やして32ワードとし
た場合には、1ワードおきに1ビットを使用すれば足り
る。従って、1フレーム当たりのワード数を増加し、更
に補間技術の採用により量子化ノイズの低減を図ること
ができる。
ップ幅データ4ビット、予測係数情報4ビットを使用す
る例を開示したが、これらのデータのビット数も任意で
ある。更に、予測係数を固定とし、量子化ステップ幅デ
ータのみを各フレームに記憶するようにしてもよい。
み出していると時間がかかるので、発音開始時の解凍情
報を波形毎に別のメモリに格納しておき、CPU1が読
み出して、保持器26、27等に書き込むようにしても
よい。また、発音開始時の解凍情報を全ての波形データ
に共通な固定値として記憶しておいてもよい。なお、実
施例においては、差分符号化方式を採用した例を開示し
たが、本発明は、解凍データを使用して圧縮データを復
元するような任意の圧縮方式を採用可能である。
PCM波形データを圧縮して記憶するので小容量の波形
メモリで従来と同様の楽音波形情報を記憶することがで
き、かつ解凍に必要なデータがデータブロックの解凍時
に揃うように、例えば隣接するデータブロック内に格納
されている。従って、例えばあるデータブロック内に、
その前後のデータブロックの解凍情報を格納しておけ
ば、順方向に読み出しても逆方向に読み出しても任意の
データブロックについて必要とする解凍情報を直前に読
み出したデータブロックのデータから抽出することがで
き、任意の読み出し方式に対応可能となるという効果が
ある。
説明図である。
ック図である。
波形メモリのデータ構成を示す説明図である。
である。
のタイミングを示す波形図である。
図である。
ロック図である。
す説明図である。
ド、5…パネル回路、6…楽音発生回路、7…D/A変
換器、8…アナログ信号処理回路、9…アンプ、10…
スピーカ、11…バス
Claims (3)
- 【請求項1】 波形情報記憶手段に記憶された波形情報
を読み出すことによって波形信号を生成する電子楽器に
おいて、 前記波形情報記憶手段に記憶される波形情報は、複数個
の波形データから成るデータブロックに分かれており、 各データブロックには、圧縮された波形サンプルデー
タ、および該データブロックの次に読み出される可能性
のあるブロックの前記圧縮された波形サンプルデータを
伸長するために必要な解凍データが格納されていること
を特徴とする電子楽器。 - 【請求項2】 前記解凍データは、前記波形情報記憶手
段内の複数の番地に分散して格納されていることを特徴
とする請求項1に記載の電子楽器。 - 【請求項3】 波形情報記憶手段から波形情報を読み出
す読み出し手段と、 読み出された波形情報から圧縮された波形サンプルデー
タおよび解凍データを分離抽出する手段と、 以前に抽出された解凍データを用いて、対応する圧縮波
形サンプルデータを解凍する解凍手段とを備えたことを
特徴とする請求項1または2に記載の電子楽器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08088958A JP3081530B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 電子楽器 |
| US08/826,430 US5886277A (en) | 1996-03-19 | 1997-03-18 | Electronic musical instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08088958A JP3081530B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 電子楽器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09258735A true JPH09258735A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3081530B2 JP3081530B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=13957360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08088958A Expired - Fee Related JP3081530B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 電子楽器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| US (1) | US5886277A (ja) |
| JP (1) | JP3081530B2 (ja) |
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1997
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|---|---|---|---|---|
| JP2008107547A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Yamaha Corp | 楽音合成装置及びプログラム |
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