JPH1055183A - 電子楽器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乱数を用いて楽音信号を変化させるのにあた
って、楽音波形のエンベロープを従来に比べより大き
く、また複雑に変化させることができる電子楽器を提供
することを目的とする。 【解決手段】 乱数を発生する乱数発生器140と、複数
の部分からなるエンベロープ波形を発生するための複数
のパラメータ（RATE, LEVEL）に基づき演算によりエン
ベロープ波形を示すエンベロープデータを発生するエン
ベロープ発生する回路であって、発生されるエンベロー
プ波形が次の部分に移行する毎に乱数発生器140が発生
した乱数にしたがってパラメータを変化させるととも
に、次の部分が終了するまでの間はこの変化されたパラ
メータに基づいてエンベロープデータを発生するもの
と、エンベロープデータに従って楽音信号を時間変化さ
せ、楽音信号を発生させるトーンジェネレータとを具備
する電子楽器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子楽器に関す
る。例えば、この発明は、波形発生および周波数変調を
行う複数のオペレーションユニット（オペレータ）を有
するシンセサイザータイプの電子楽器等に用いて好適な
ものである。

【０００２】

【従来の技術】波形発生および周波数変調を行う複数の
オペレータを有するシンセサイザータイプの電子楽器お
よびこの種の方法は、米国特許NO.4,554,857およびNO.
4,249,447に示されている。

【０００３】最初に、米国特許NO.4,554,857に示された
電子楽器は、幾つかの波形を発生するとともにその変調
を行う複数（例えば６個）のオペレータを具備してい
る。このオペレータは、サイン波データを有するサイン
波テーブルを内蔵した波形発生器と、サイン波テーブル
のアドレスを指定する位相データを発生する位相発生器
と、サイン波テーブルの出力データを変調するエンベロ
ープ発生器とを具備している。位相発生器は、押下キー
の周波数を示す周波数ナンバデータに基づいて位相デー
タを作成し、そして、波形発生器は位相データに相当す
る波形を発生する。波形発生器は、その機能の一つとし
て、外部データおよび（または）他のオペレータの出力
データの使用によって位相データを変調する機能を有し
ており、このため、位相データは時間を超えた複雑な変
化を持ち、したがって、オペレータは豊かでダイナミッ
クな音を作成することができる。これらのオペレータ
は、アルゴリズムと呼ばれる幾つかの異なる形に配列さ
れる。前述した米国特許の第５図には、Ａ−１からＡ−
３１までの３１個のアルゴリズムが示されている。アル
ゴリズム内の位置によって、オペレータは変調器あるい
はキャリア発生器のいずれかとして動作し、音色につい
て広い範囲を生成する。演奏者は、これらのアルゴリズ
ムのうち所望の音色を得るためのものを演奏前に選択す
る。

【０００４】第２に、米国特許NO.4,249,447は、フィー
ドバックループを持つオペレータの機能によって所望の
和音構成を有した波形を発生するための方法を示す。こ
の所望の和音構成は、フィードバックパラメータβを変
えることによって得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した楽器または方
法は、効果的で強力なものである。しかしながら、未だ
次のような解決されるべき課題がある。

【０００６】（ａ）各位相発生器から作成された位相デ
ータを独立に変調できるとしても、位相発生器に供給さ
れる周波数ナンバーデータは全てのオペレータに対して
共通である。言い換えれば、各位相発生器に供給される
ピッチデータ（すなわち、周波数ナンバーデータ）は共
通データである。これは、広いレンジで複雑な音を創作
することに対して限界を与える。

【０００７】（ｂ）従来、オペレータについてのフィー
ドバックパラメータβは演奏中は一定に保持され、言い
換えれば、演奏前にセットしなければならず、かつ、演
奏中は変えることができない。パラメータβあるいはオ
ペレータのアルゴリズムを演奏前に設定することは、音
色についての広いレンジの生成を可能にする。しかしな
がら、これも表情豊かな演奏を達成するには一定の限界
を負わせる。なぜなら、キータッチではフィードバック
パラメータβの変化を生じさせることができず、したが
って、タッチ変化によって劇的に変化するダイナミック
な音を得ることはできない。

【０００８】（ｃ）従来のエンベロープ発生器は、予め
決定されたデータのレベルおよびレートによって定義さ
れたエンベロープを発生する。したがって、エンベロー
プパターンは音色が変更されない限り一定に保持され
る。しかし、自然楽器においては（特に、吹奏楽器にお
いては）、例えば、息を吐くこと、および唇の動きの巧
みな変化によって、微妙なピッチ変化が各音毎に現れ
る。前記発明の楽器や方法では、微妙で確定的でないピ
ッチ変化をシミュレートすることはできない。

【０００９】（ｄ）キーコードと、キーのピッチによっ
て決定される周波数ナンバーデータとを相互に関係させ
るために周波数ナンバーテーブルが使用される。ある発
明の楽器では、任意の周波数ナンバーを所望のキーに割
り当てるために、周波数ナンバーテーブルの内容を書き
改める調律編集器が用いられる。したがって、任意の周
波数ナンバーは、所望のキーに割り当てられ得る。しか
しながら、各キーへのピッチデータの割り当ては、極め
て長時間を要し、時間の浪費となる。

【００１０】本願では、上記従来の電子楽器における課
題の中で特に項目（ｃ）について着目し、例えば、オペ
レータに供給される楽音の変調データが乱数に応じて修
正され、これより、自然楽器によって発生されるよう
な、より複雑で人間味ある音を奏することができる電子
楽器を提供することを目的とする。

【００１１】乱数に応じて楽音波形に変化を与える電子
楽器としては、例えば、特開昭６０−１７４９６号公報
「楽音合成装置」に記載されている、記憶された楽音波
形を読み出すためのクロックの周波数を変化させること
により楽音波形に揺れを与えるものや、特開昭５７−９
７５９２号公報「電子楽器」に記載されている、演算に
より発生した楽音波形のエンベロープデータに乱数を加
算することによりデータを変化させるものがある。ま
た、特開昭５４−８７５１８号公報「電子楽器」には、
キーオン時に乱数を発生し、その乱数に従ってエンベロ
ープを演算するためのパラメータを変化させるものが記
載されている。

【００１２】しかしながら、これらの公報に記載されて
いる従来の技術は、発生した乱数を単にエンベロープ波
形に加算することによって波形データを変化させるもの
であったり、キーオン時に確定した乱数によってエンベ
ロープ波形を変化させるものであったりしたため、乱数
によって楽音波形のエンベロープに対して大きな、ある
いは時間で変化するような多様な変化を与えることがで
きず、自然楽器によって発生されるような複雑でいきい
きした楽音を発生することができないという課題があっ
た。

【００１３】したがって、本願発明は、上記課題に鑑
み、乱数を用いて楽音信号を変化させるのにあたって、
楽音波形のエンベロープを従来に比べより大きく、また
複雑に変化させることができる電子楽器を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明は、乱数を発生する乱数発生手段と、複数
の部分からなるエンベロープ波形を発生するための複数
のパラメータに基づき演算によりエンベロープ波形を示
すエンベロープデータを発生するエンベロープ発生手段
であって、発生されるエンベロープ波形が次の部分に移
行する毎に前記乱数発生手段が発生した乱数にしたがっ
て該パラメータを変化させるとともに、次の部分が終了
するまでの間はこの変化されたパラメータに基づいて該
エンベロープデータを発生するものと、楽音信号を発生
させる楽音発生手段であって、前記エンベロープ発生手
段から発生されるエンベロープデータに従って前記楽音
信号を時間変化させるものとを具備することを特徴とし
ている。

【００１５】上記構成によれば、エンベロープ発生手段
によって複数の部分からなるエンベロープ波形を発生す
るための複数のパラメータに基づき演算によりエンベロ
ープ波形を示すエンベロープデータを発生する際に、乱
数にしたがってエンベロープ波形を発生するためのパラ
メータを変化させるようにしたので、単に乱数をエンベ
ロープに加算するようなものに比べてエンベロープの概
形を大きく変化させることができる。また、エンベロー
プ波形を複数の部分から形成するとともに、乱数によっ
てパラメータを変化させる際に、発生されるエンベロー
プ波形が次の部分に移行する毎に乱数発生手段が発生し
た乱数にしたがってパラメータを変化させるとともに、
次の部分が終了するまでの間はこの変化されたパラメー
タに基づいてエンベロープデータを発生するようにした
ので、キーオン時に乱数を確定してしまうようなものに
比べ、より大きなエンベロープの概形変化を得ることが
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明を、添付図面を参照して
説明する。図１及び図２は、２つの図をあわせて、この
発明の一実施形態のメインコントローラを表すブロック
図である。なお、図１及び図２の各図において、丸で囲
んだ符号Ｃ１００〜Ｃ１１５は、それぞれ互いに同一の
符号に接続される結合子を示している。図１及び図２に
おいて、数字２はキーボード／スイッチ／ボリュームコ
ントローラ（以下、インターフェイスコントローラ２と
いう）を示し、その入力端子はキーボード４、パネル上
のディスプレイ／スイッチ６、アナログ−ディジタル変
換器（ＡＤＣ）８およびペダルスイッチ（サステインス
イッチ）１０に接続されている。ＡＤＣ８の入力端子に
は、コンティニュアススライダ、ボリュームペダル、ピ
ッチベンダーホイールおよびモジュレーションレベルホ
イール等の外部操作部１２から種々の演奏パラメータが
入力される。アナログ信号である演奏パラメータは、Ａ
ＤＣ８によってディジタルデータに変換され、インター
フェイスコントローラ２に入力される。また、演奏者の
選択に従って音色を示すプログラムナンバＰＧＭをイン
ターフェイスコントローラ２が発生する。プログラムナ
ンバＰＧＭは、アドレスポインタ１４に伝達される。ア
ドレスポインタ１４は、音色データメモリ１６のアドレ
スを発生し、同メモリに供給する。音色データメモリ１
６は、音色データやその他のパラメータ、例えば、調律
データ、演奏データあるいはシステム設定データなどを
予め記憶している。音色データメモリ１６から読出され
たデータは、データ転送コントローラ１８を介してメイ
ンコントローラの各部に転送される。インターフェイス
コントローラ２から登録データＤＥＹが供給される音色
エディタ２０によって、音色データメモリ１６の内容が
書き込み可能になっている。

【００１７】音色データメモリ１６に記億されているポ
ルタメントデータは、ポルタメントコントローラ２２に
転送される。ポルタメントコントローラ２２は、音階か
ら音階へのなめらかな移行のために作動し、これはイン
ターフェイスコントローラ２から供給されるキーコード
データＫＣおよびキーオンデータＫＯＮに従って達成さ
れる。このキーコードデータＫＣおよびキーオンデータ
ＫＯＮは、インターフェイスコントローラ２によって作
成される。具体的にいうと、インターフェイスコントロ
ーラ２はキーボード４をスキャンし、これにより、押下
されたキーを検出するとともに、押下キーを示すキーコ
ードＫＣおよびキーが押下され続けているかすでに離鍵
されたかを示すキーオンデータＫＯＮを生成する。実際
には、これは時分割された１つの基部においてなされ、
そして、キーコードデータＫＣおよびキーオンデータＫ
ＯＮは、インターフェイスコントローラ２によって用意
されたタイムスロットに割り当てられる。ポルタメント
コントローラ２２の出力データは、キーコード／周波数
ナンバーコンバータ２４に供給される。

【００１８】キーコード／周波数ナンバーコンバータ２
４は、周波数ナンバーテーブルを用いて、キーコードＫ
Ｃを周波数ナンバーデータＦＮＤに変換する。この周波
数ナンバーテーブルは、キーコードＫＣと周波数ナンバ
ーデータＦＮＤとの相関関係を自由に設定するために、
チューニングエディター２６によって書込可能になって
いる。キーオンデータＫＯＮは、ピッチエンベロープ発
生器２８と低周波発振器（ＬＦＯ）３０にも供給されて
いる。ピッチエンベロープ発生器２８は、音色データメ
モリ１６からデータ転送コントローラ１８を介して転送
されるレートおよびレベルパラメータに基づいてピッチ
エンベロープデータを作成する。

【００１９】なお、キーコード／周波数ナンバー変換器
２４およびピッチエンベロープ発生器２８の詳細につい
ては後述する。低周波発振器３０は、キーオンデータＫ
ＯＮに一致して低周波データを発生する。この低周波デ
ータは、ピッチエンベロープ発生器２８の出力データの
変調に用いられる。

【００２０】また、低周波データは、乗算器３２に供給
され、この乗算器３２には加算器３４からデータが供給
される。加算器３４は、乗算器３６と３８の出力データ
を加算する。これら乗算器３６と３８は、各々インター
フェイスコントローラ２から供給されるアフタータッチ
データＡＴおよび変調データＭＯＤに、音色データメモ
リ１６からデータ転送コントローラ１８を介して供給さ
れるレベルバリエーションデータを乗算する。このよう
に修正されたアフタータッチデータＡＴと変調データＭ
ＯＤとは、アダー３４によって加算され、その結果のデ
ータが乗算器３２に供給され、乗算器３２にＬＦＯ３０
からのデータを順次修正する。その修正されたデータ
は、２つの乗算器４０と４２とに供給され、これらの乗
算器は供給されたデータに、音色データメモリ１６から
の各々のデータを乗算する。

【００２１】乗算器４０からの出力データとインターフ
ェイスコントローラ２からのピッチベンドデータＰＢと
は加算器４４に供給され、加算器４４はこれらのデータ
とピッチエンベロープ発生器２８から供給されるデータ
とを加算し、ピッチ変調データＰＭＤを得る。一方、乗
算器４２からの出力データは、振幅変調データＡＭＤと
して用いられる。

【００２２】キーベロシティＫＶは、キーの押鍵タイミ
ングと離鍵タイミングの間隔に基づいてインターフェイ
スコントローラ２によって作成され、また、ベロシティ
プロセッサ５０に供給される。ベロシティプロセッサ５
０は、音色データメモリ１６からデータ転送コントロー
ラ１８を介して供給されるベロシティカーブを用いて、
キーベロシティＫＶをキーベロシティデータＫＶＤに変
換する。キーベロシティデータＫＶＤは、セレクトスイ
ッチ５２に転送され、このセレクトスイッチ５２は、キ
ーベロシティデータＫＶＤとデータ転送コントローラ１
８から供給されるフィードバックレベルデータのいずれ
か一方を選択するとともに、選択したデータをフィード
バックデータＦＢとして出力する。

【００２３】ＭＩＤＩ（Musical Instrument Interfa
ce）出力プロセッサ５４は、プログラムナンバーＰＧ
Ｍ、登録データＤＥＹ、キーベロシティＫＶおよびピッ
チベンドＰＢなどをＭＩＤＩ規格に変換し、そして、こ
れらを出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３から出力する。メイ
ンコントローラには、外部ＭＩＤＩデータを受けるた
め、およびそのデータをインターフェイスコントローラ
２に供給するために、端子ＭＩＤＩ ＩＮおよびＴＨＲ
Ｕが用意されている。

【００２４】メインコントローラは、スキャンクロック
φｓをインターフェイスコントローラ２に供給するシス
テムクロック発生器５６と、クロックφ１、φ２をトー
ンジェネレータ７０に供給するトーンジェネレータクロ
ック発生器５８とを具備している。トーンジェネレータ
７０への種々の入力データは、メインコントローラから
供給される。この入力データは、周波数ナンバーデータ
ＦＮＤ、ピッチ変調データＰＭＤ、振幅変調データＡＭ
Ｄ、ボリュームデータＶＯＬ、キーオンデータＫＯＮ、
ペダルデータ（サスティンデータ）ＰＥＤＡＬ、フィー
ドバックデータＦＢ、キーベロシティデータＫＶＤおよ
びデータ転送コントローラ１８からの他のデータであ
る。データ転送コントローラ１８は、音色データメモリ
１６内に記憶されているデータを取り込み、これをトー
ンジェネレータ７０に供給する。これらのデータは、音
色が変更されない限り一定であり、また、周波数データ
ＦＲＥＱ、アウトプットレベルデータＯＬ、個別オペレ
ーションデータおよびアルゴリズムデータＡＬＧのよう
なデータを含む。なお、これらのデータの詳細について
は後述する。

【００２５】データ転送コントローラ１８からのエフェ
クトデータＥＦＣは、エコーまたは残響を奏するために
サウンドエフェクトシステム６０に供給される。サウン
ドエフェクトシステム６０の出力は、アナログ出力信号
を作成するために各チャンネルについて用意されている
ディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）６２に供給され
る。

【００２６】図３及び図４は、２つの図をあわせてトー
ンジェネレータ７０を表すブロック図である。トーンジ
ェネレータ７０は、ＯＰ１からＯＰ６までの６個のオペ
レータを有する。各オペレータＯＰｉ（ｉ＝１，２，…
…６）は、波形発生器ＷＧｉ、位相発生器ＰＧｉおよび
振幅エンベロープ発生器ＡＥＧｉを含む。

【００２７】波形発生器ＷＧｉは、図５に示されるよう
に、単一のサイン波を示すデータが入っている基本波形
メモリ７２、位相角データＰＨと変調データＭＯＤを加
算する加算器７４、および基本波形メモリ７２の出力デ
ータに振幅エンベロープ発生器ＡＥＧｉからのエンベロ
ープデータＡＥＧを乗算する乗算器７６を有する。

【００２８】位相発生器ＰＧｉは、乗算器７８と位相累
算器８０とを有する。乗算器７８は、周波数ナンバーデ
ータＦＮＤａに周波数比データＲＦｉ（後述）を乗算す
る。これらのデータの積は、位相累算器８０に供給さ
れ、位相累算器８０は位相角データＰＨを作成するため
に上記積を累算する。

【００２９】位相角データＰＨはアダー７４に供給さ
れ、基本波形メモリ７２のアドレスデータを作成するた
めに変調データＭＯＤと加算される。したがって、位相
角データＰＨと変調データＭＯＤの和は、サインデータ
が読出される基本波形メモリ７２のアドレスを決定す
る。基本波形メモリ７２の出力データは、乗算器７６に
供給され、乗算器７６ではそのデータにエンベロープデ
ータＡＥＧが乗算され、その結果が波形発生器ＷＧｉの
出力データとして作成される。

【００３０】エンベロープデータＡＥＧは振幅エンベロ
ープ発生器ＡＥＧｉ内において作成される。このエンベ
ロープは、よく知られているように、通常は４つのセグ
メント、すなわち、アタック、ディケイ、サステインお
よびリリースによって構成される。最初のセグメント、
つまり、エンベロープのアタック部分は、真に音の始ま
りである。それは、キーオンタイミングまたは予め設定
したキーオンタイミングの期間経過後に開始する（遅延
変調）。最初のセグメントにおいては、エンベロープの
振幅はピークレベルに達するまで一定の割合で増大す
る。第２のセグメント、すなわち、ディケイにおいて
は、振幅は一定の割合でサステインレベル（第３のセグ
メント）まで減少する。第３のセグメントにおいては、
音階が保持されているのと同じ間、言い換えれば、キー
が押されている間固定レベルにとどまる。いったん、キ
ーが解放されると、音は第４のセグメント、すなわち、
リリース部分に入り、ここでは、エンベロープの振幅は
サステインレベルから０レベルまで一定の割合で減少す
る。

【００３１】上述のレートおよびレベルは、データ転送
コントローラ１８からエンベロープジェネレーションデ
ータとしてデータレジスタ８２および８４に供給され
る。レートデータレジスタ８２は、各セグメントのレー
トデータを記憶し、これに対してレベルデータレジスタ
８４は各セグメントのレベルデータを記憶する。レベル
データレジスタ８４の出力は乗算器８６に供給され、こ
こで前記出力にアウトプットレベルデータＯＬが乗算さ
れる。このデータＯＬも音色データの一つとしてデータ
転送コントローラ１８から供給される。レートデータレ
ジスタ８２および乗算器８６の出力は、キーオンデータ
ＫＯＮとペダル（サステイン）データを用いてエンベロ
ープ波形を発生するエンベロープ発生器８８に供給され
る。キーオンデータは、アタック部分の開始点を示し、
そして、サステインデータＰＥＤＡＬはサステイン部分
を継続する。エンベロープ発生器８８から生成されるエ
ンベロープは乗算器９０に供給され、ここで、音色デー
タの一つとしてデータ転送コントローラ１８から供給さ
れる振幅変調データＡＭＤに乗算される。上述したよう
に振幅エンベロープデータＡＧＥが作成され、そして、
このエンベロープデータＡＧＥは基本波形メモリ７２か
らの出力データを変調するために乗算器７６に供給され
る。乗算器７６の出力はオペレータ出力加算器ＡＤｉに
供給され、オペレータ出力加算器ＡＤｉは他のオペレー
タからの出力データＥＸＯＰＩＮと前記乗算器７６の出
力とを加算する。

【００３２】オペレータＯＰｉは、その出力部分から入
力へ戻るフィードバックループを有してもよい。このフ
ィードバックループは、フィードバックコントローラ９
２によって与えられ、フィードバックコントローラ９２
は、フィードバックセレクトスイッチ５２（図２参照）
から供給されるフィードバックデータＦＢに従ってフィ
ードバック量を制御する。セレクトスイッチ５２は、前
述のように、データ転送コントローラ１８からのフィー
ドバックレベルまたはベロシティプロセッサ５０からの
キーベロシティデータＫＶＤを選択する。音色データが
変更されない限りフィードバックレベルは一定値に固定
されるが、その間、キーベロシティデータＫＶＤは各キ
ーの押下に応じて変化する。選択されたデータは、フィ
ードバックコントローラ９２にフィードバックデータと
して供給される。実際には、フィードバックコントロー
ラ９２は乗算器９２ａを含み、この乗算器９２ａはオペ
レータＯＰｉの出力データに、フイードバックデータＦ
Ｂを乗算し、また、このフィードバックデータＦＢはそ
の値がβ（以後フィードバックパラメータβという）に
よって表される。

【００３３】ＯＰ１からＯＰ６までの６個のオペレータ
は、米国特許第4,554,857に示されるように、オペレー
タＯＰ１からＯＰ６の間の入出力の接続を変えることに
より、任意の仕方で接続可能である。図３及び図４は、
これらの配置の一つで、米国特許第4,554,857の第５図
のＡ−３に一致するものを示す。オペレータＯＰ１から
ＯＰ３、およびオペレータＯＰ４からＯＰ６は各々縦続
接続され、そして、オペレータＯＰ１とＯＰ４の出力デ
ータはオペレータ出力加算器ＡＤ１によって加算され
る。その他の配置も、アルゴリズムコントローラ９４が
オペレータＯＰ１からＯＰ６の間の接続を変えることに
よって得られる。アルゴリズムコントローラ９４は、レ
ジスタや論理ゲートのような論理回路によって構成さ
れ、そして、アルゴリズムデータＡＬＧによって指示さ
れた配置が達成されるように作動する。

【００３４】ここで、オペレータＯＰ１からＯＰ６の入
力データを説明する。まず、入力データの２つのグルー
プがある。このデータとは、音色が変更されない限り一
定のデータと、連続的に変化するデータとである。一定
のデータは、データ転送コントローラ１８から供給され
たものである。すなわち、上述した個別オペレーション
データＩＤＶＯＰ、周波数データＦＲＥＱ、エンベロー
プジェネレーションデータＥＧＤ、出力レベルデータＯ
ＬおよびアルゴリズムデータＡＬＧである。これに対し
て、変化するデータは、メインコントローラの他の部分
から供給されたものである。すなわち、周波数ナンバー
データＦＮＤ、フィードバックデータＦＢ、ピッチ変調
データＰＭＤ、振幅変調データＡＭＤ、キーベロシティ
データＫＶＤおよびボリュームデータＶＯＬである。

【００３５】キーコード／周波数ナンバー変換器２４
（図１参照）からの周波数ナンバーデータＦＮＤは、加
算器９６に供給され、ここで、新しい周波数ナンバーデ
ータＦＮＤａを作成するために、以下に述べられる共通
ピッチ変調データＣＭＮ ＰＭＤと加算される。周波数
ナンバーデータＦＮＤａは位相発生器ＰＧ１〜ＰＧ６の
すべてに供給される。インターフェイスコントローラ２
からのボリュームデータＶＯＬは、乗算器９８に供給さ
れ、ここで、オペレータＯＰ１のアダーＡＤ１の出力と
乗算され、その結果がトーンジェネレータの出力ＴＧＯ
ＵＴとして生成される。フィードバックデータＦＢは、
フィードバックパラメータβを制御するためにオペレー
タＯＰ６のフィードバックコントローラ９２に供給され
る。

【００３６】その他のデータＰＭＤ、ＩＤＶＯＰ、ＦＲ
ＥＱ、ＥＧＤ、ＯＬ、ＡＭＤおよびＫＶＤは、時分割方
式によってオペレータＯＰ１〜ＯＰ６のそれぞれのデー
タを含み、そして、これらは１対７あるいは１対６のデ
マルチプレクサを用いて分離される。

【００３７】ＰＭＤデマルチプレクサ１００（１対７の
デマルチプレクサ）は、ピッチ変調データＰＭＤを共通
ピッチ変調データＣＭＮと６個のオペレータＯＰ１〜Ｏ
Ｐ６に一致する６つの個別ピッチ変調データに分離す
る。ＲＦデマルチプレクサｌ０２（１対６のデマルチプ
レクサ）は、周波数比データＦＲＥＱを６つの個別デー
タに分離する。同様に、ＥＧデマルチプレクサ１０４は
エンベロープジェネレーションデータＥＧＤを６つの個
別データＥＧＤＡＴＡ１〜ＥＧＤＡＴＡ６に分離し、出
力レベルデマルチプレクサ１０６は出力レベルデータＯ
Ｌを６つの個別出力データＯＬ１〜ＯＬ６に分離し、Ａ
ＭＤデマルチプレクサ１０８は振幅変調データＡＭＤを
６つの個別振幅変調データＡＭＤ１〜ＡＭＤ６に分離
し、また、ＫＶＤデマルチプレクサ１１０はキーベロシ
ティデータＫＶＤを６つの個別データに分離する。

【００３８】ＰＭＤデマルチプレクサ１００からの６つ
の個別ピッチ変調データは、６個のスイッチを有したゲ
ート回路１１２に供給され、これらのスイッチは個別ピ
ッチ変調データもしくは論理値０のデータのいずれか
を、個別オペレーションデータＩＤＶＰの制御の下に選
択する。ゲート１１２の出力データは、６つの個別周波
数比データＲＦ１〜ＲＦ６を作成するために、加算器１
１４によって、ＲＦデマルチプレクサ１０２の出力デー
タと加算される。個別周波数比データＲＦｉは周波数ナ
ンバデータＦＮＤａを変調するために位相発生器ＰＧｉ
に供給される。

【００３９】出力レベルデマルチプレクサ１０６からの
出力レベルデータＯＬ１〜ＯＬ６は、乗算器１１６に供
給され、ここで、６つの個別ボリュームデータＶＯＬｌ
〜ＶＯＬ６を作成するために、ＫＶＤデマルチプレクサ
１１０の出力データと各々乗算される。データＶＯＬ
ｉ、ＥＧＤＡＴＡｉおよびＡＭＤｉ、同様にキーオンデ
ータＫＯＮおよびペダルデータＰＥＤＡＬは各オペレー
タＯＰｉの振幅エンベロープ発生器ＡＥＧｉに供給され
る。

【００４０】図３及び図４に示されるトーンジェネレー
タ７０によれば、位相発生器ＰＧｉによって作成された
位相角データＰＨは、他の位相発生器ＰＧｊ（ｊ＝１，
２，……６，ｉは除く）によって発生されたものに関係
なく変化する。なぜならば、たとえ音色が変更されない
限り周波数データＦＲＥＱが一定値を保持したとして
も、各オペレータＯＰ１〜ＯＰ６についてのＰＭＤデマ
ルチプレクサ１００からの個別ピッチ変調データは、時
間に応じて変化し、したがって、データＲＦｉに対応す
るゲート１１２内のスイッチがＰＭＤデマルチプレクサ
１００に接続されていれば、周波数比データＲＦｉは他
のデータＲＦｊに関係なく変化する。従来は、すべての
位相発生器が同じ周波数ナンバーデータを用いて作動し
ていたので、これらは同じ位相データを作成する。した
がって、その音は重厚さおよび生き生きした音質に欠け
ている。一方、この実施形態の位相発生器ＰＧ１〜ＰＧ
６は、他の周波数比データと拘わりなく変化する周波数
比データによって、同じ周波数ナンバーデータＦＮＤａ
を選択的に変調することができる。したがって、この発
明によるトーンジェネレータ７０は、重厚で、よりダイ
ナミックで、生き生きとした倍音に富んでいる音を得る
ことができる。

【００４１】さらに、オペレータＯＰ６のフィードバッ
クパラメータβがキーベロシティによって変化され得る
から、大きくかつダイナミックな音色の変化をタッチに
よって奏することができる。概して言うと、フィードバ
ックパラメータβはより強烈な音色変化とより豊富な倍
音を得ることができ、そして、自然楽器においては、よ
り強いタッチによってより豊富な倍音が生じる煩向があ
る。したがって、自然楽器についてのより良いシミュレ
ーションとするためには、トーンジェネレータ７０は、
なるべく、より強いタッチがより大きなフィードバック
パラメータβを生成するように設計される。これは、ベ
ロシティプロセッサ５０内のベロシティカーブを調整す
ることによって行われる。このように、タッチ感覚があ
り、強烈に変化し、ダイナミックで生き生きした音色を
得ることができる。さらに、キーベロシティＫＶに対応
するキーベロシテイデータＫＶＤは、ベロシティプロセ
ッサ５０内のベロシティカーブを変更することによって
自由に変えられるから、音色の範囲を変更することはそ
れぞれのキーナンバーについて自由に設定される。ま
た、ベロシティカーブはすべての音色についても変更可
能であり、したがって、各音色のタッチ感覚は自由に設
定される。

【００４２】フィードバックパラメータβも、βエンベ
ロープ発生器の使用によって変えられる。それはキーオ
ンデータＫＯＮによって始動されるとともに、他のエン
ベロープ発生器と同様に、フィードバックパラメータβ
を変調する波形を発生するように設計される。そのう
え、エンベロープ波形は、より複雑なエンベロープを作
成するために、さらに変調され得る。

【００４３】図６は、図１に示されるピッチエンベロー
プ発生器２８のブロック図である。それは、エンベロー
プパラメータを保持する２つのレジスタ、すなわち、レ
ートレジスタ１２０およびレベルレジスタ１２２を有し
ている。ピッチエンベロープは、例えば、図７に示され
るようなＳＥ１〜ＳＥ４の４つのセグメントを有してい
る。セグメントＳＥ１は、すべてのキーオンタイミング
（あるいは、それから所定時間後）において始まり、そ
の振幅がピークレベルＬ１なるまで一定のレートＲ１で
増大する。エンベロープの次の部分、すなわちセグメン
トＳＥＧ２はピークレベルＬ１から始まり、一定のレー
トＲ２でボトムレベルＬ２になるまで減少する。同様
に、セグメントＳＥＧ３はその振幅がピークレベルＬ３
になるまで一定のレートＲ３で増大し、セグメントＳＥ
Ｇ４はその振幅がレベルＬ４になるまで一定のレートＲ
４で減少する。これらのパラメータＲ１〜Ｒ４およびＬ
１〜Ｌ４は、ライトパラメータＷＲＩＴＥおよびランダ
ムモードパラメータＲＰＥＧ（random pitch envelop
e）とともに、音色パラメータと同様にして、図２に示
すデータ転送コントローラ１８から供給される。

【００４４】レートパラメータＲ１〜Ｒ４およびレベル
パラメータＬ１〜Ｌ４は、各々データセレクタ１２４お
よび１２６から供給される。ライトパラメータＷＲＩＴ
Ｅがセレクタ１２４および１２６の選択端子に供給され
ると、これらはデータ転送コントローラ１８から転送さ
れたレートパラメータＲ１〜Ｒ４またはレベルパラメー
タＬ１〜Ｌ４を選択し、レジスタ１２０および１２２に
供給する。これらのパラメータは、オアゲート１２８か
らのシフトパルスとしてのライトパラメータＷＲＩＴＥ
を用いて、演奏前に、レジスタ１２０および１２２に連
続して書き込まれる。

【００４５】レートレジスタ１２０は４ステージのパラ
レルイン−パラレルアウトの環状のシフトレジスタによ
って構成されている。それぞれのステージには、４つの
パラメータＲ１〜Ｒ４の一つが入っており、これらのレ
ートはシフトパルスＳＨＩＦＴによってセレクタ１２４
を通過して循環される。レベルレジスタ１２２は、レー
トレジスタ１２０と同様の構造を有して４つのレベルパ
ラメータＬ１〜Ｌ４を含み、これらレベルパラメータＬ
１〜Ｌ４は、シフトパルスＳＨＩＦＴによって、レート
パラメータＲ１〜Ｒ４と同期してセレクタ１２６を通過
して循環される。

【００４６】レートパラメータＲ１〜Ｒ４は、レジスタ
１２０から連続して読出され、そして、レート発生器１
３０に供給される。レート発生器１３０は、予め設定さ
れた特有のカーブに従ってレートパラメータを特有値に
変換し、それをレートアキュームレータ１３２に供給す
る。レートアキュームレータ１３２は、セグメントコン
トローラ１３４からの指示に従って、特有値を増大もし
くは減少方向に累算する。

【００４７】レートアキュームレータ１３２の出力デー
タ、すなわち、発生されたエンベロープは、レベルコン
パレータ１３６に供給され、ここで、現時点のセグメン
トのレベルと比較される。レベルコンパレータ１３６
は、各セグメントの振幅がそれらのピークレベルに達す
る毎に、一致信号を発生してセグメントコントローラ１
３４に供給する。このように、一致信号は、エンベロー
プの振幅がセグメントＳＥＧ１〜ＳＥＧ４の各終点であ
るレベルＬ１，Ｌ２，Ｌ３およびＬ４に達すると作成さ
れる。各セグメントが終了すると、一致信号を受け取っ
たセグメントコントローラ１３４は、オアゲート１２８
に信号ＳＥＧを送り、そして、この信号はシフトパルス
ＳＨＩＦＴとしてレジスタ１２０および１２２に転送さ
れる。その結果として、レートパラメータＲ１〜Ｒ４お
よびレベルパラメータＬ１〜Ｌ４は、連続的にシフトさ
れ、各々のレジスタ１２０，１２２内でセレクタ１２
４，１２６を介して循環する。このように、レートパラ
メータＲ１〜Ｒ４は、レート発生器１３０に連続的に供
給されるのに対し、レベルパラメータＬ１〜Ｌ４は加算
器１３８に供給される。加算器１３８は現時点のレベル
パラメータに乱数発生器１４０から供給される乱数を加
算する。乱数発生器は、全てのセグメントついて乱数を
作成する。

【００４８】図８に、乱数発生器１４０の構成を示す。
それは、Ｍ系列乱数発生器１４２およびＮビットのラッ
チ１４４を含む。Ｍ系列乱数発生器１４２は、よく知ら
れているように、直列方式で接続されたＮ個のＤフリッ
プフロップ１４２−１〜１４２−Ｎおよびエクスクルー
シブオアゲート１４２ａを有し、そして、乱数ＲＮを作
成する。乱数ＲＮはラッチ１４４に供給され、セグメン
トＳＥＧ１〜ＳＥＧ４のすべてのスタートポインにおい
て、セグメントコントローラ１３４から供給されるラッ
チ信号ＬＡＴＣＨによってロードされる。アンドゲート
１４６はキーオンデータＫＯＮとランダムモードパラメ
ータＲＰＥＧの論理積をとり、ロードの前においては、
ラッチ１４４はアンドゲート１４６を介して供給される
キーオンデータＫＯＮによってクリアされる。このよう
に、レベルパラメータＬ１〜Ｌ４に加えられる乱数は、
４つのセグメントのスタートポイントと各キーオンタイ
ミングにおいて変化する。

【００４９】図９は、ピッチエンベロープ発生器２８の
動作を示すタイミングチャートである。レートパラメー
タＲ１〜Ｒ４およびレベルパラメータＬ１〜Ｌ４は、図
９（ｂ）から（ｄ）に示すように、ライトパラメータＷ
ＲＩＴＥによって演奏前にロードされる。このタイミン
グにおいては、レートレジスタ１２０およびレベルレジ
スタ１２２の出力パラメータは、各々Ｒ１とＬ１である
（同図（ｅ）および（ｆ）参照）。ランダムモードの場
合では、ランダムモードパラメータＲＰＥＧが（ｌ）に
示すように“Ｈ”レベル（ハイレベル）に保持される。
キーオンデータＫＯＮが供給されると（同図（ｇ）参
照）、これがレートアキュームレータ１３２と乱数発生
器１４０内のラッチ１４４をクリアする。同じ時刻にお
いて、レート発生器１３０は、レートパラメータＲ１を
ロードし、そして、加算器１３８はレベルパラメータＬ
１と乱数ＲＮ１とを加算し、その加算結果であるＬ１’
（＝Ｌ１＋ＲＮ１）をレベルコントローラ１３６に与え
る（同図（ｉ）〜（ｋ）参照）。このように、レートア
キュームレータ１３２は、最初のセグメントＳＥＧ１の
作成を始める（同図（ａ）参照）。最初のセグメントＳ
ＥＧ１の振幅がＬ１’に達すると、レベルコンパレータ
１３６は、セグメント信号ＳＥＧをオアゲート１２８に
順次供給するセグメントコントローラ１３４に対し一致
信号を与える。オアゲート１２８はこの一致信号をシフ
トパルスＳＨＩＦＴとしてレジスタ１２０と１２２に送
り、これらのレジスタの内容を循環させる。同様の動作
が各セグメントＳＥＧ２〜ＳＥＧ４について行われ、図
９（ａ）に示すエンベロープがアキュームレータ１３２
から作成される。

【００５０】図１０に、第４セグメントＳＥＧ４が開始
される前にキーが解放されたときのエンベロープ波形を
示す。この場合においては、エンベロープはレートＲ４
でキーオフポイントからレベルＬ４になるまで減少す
る。

【００５１】ピッチエンベロープ発生器２８は、上述し
たように、乱数発生器１４０を使用し、そして、セグメ
ントＳＥＧ１〜ＳＥＧ４の終点レベルを変調する。した
がって、自然楽器の演奏のシミュレーションが達成され
る。

【００５２】なお、ピッチエンベロープ発生器２８は、
次のような、代替あるいは変形が考えられる。

【００５３】（ａ）吹奏楽器の実際の演奏においては、
図１１に示すように、アタック部において最大のピッチ
変化が現れる。これをシミュレートし、かつ自然な楽音
を得るためには、レベルＬ４’は０でなければならな
い。なぜなら、レベルＬ４’が０でない限りは、キーが
押されている間の定常部分においてピッチ偏差が現れて
しまうからである（図１１参照）。ピッチ偏差を避ける
ためには、レベルＬ４’を０に保持しなければならな
い。これは、第３セグメントの終点において作成される
３番目の一致信号でラッチ１４４をリセットすることに
より達成され、乱数によるレベルＬ４（＝０）の変調が
防止される。

【００５４】図１２に、上記のような動作を達成するた
めの回路図を示す。カウンタ１５０は、各キーオンデー
タＫＯＮによってリセットされるとともに、信号ＳＥＧ
をカウントする。その内容が「３」になったときに、ナ
ンドゲート１５２の出力端に論理値“０”が現れ、そし
て、この “０”信号がアンドゲート１５４を通ってラ
ッチ１４４をクリアする。このように、第３セグメント
ＳＥＧ３の終点においてラッチ１４４がリセットされる
ので、乱数によるレベルＬ４の変調が防止される。

【００５５】図１３はキーコード／周波数ナンバー変換
器２４のブロック図である。図１におけるインターフェ
イスコントローラ２からの８ビットのキーコードＫＣ
は、キーコード検出器１６０に供給され、ここで、キー
ナンバーに変換される。キーコードＫＣは図１４に示す
ように構成されている。このコードは８ビットを有して
おり、下位半分がキーネームを示し、上位半分がそのキ
ーネームに属するオクターブを示す。キーナンバーは、
周波数ナンバーテーブル１６２に供給され、対応する周
波数ナンバーデータＦＮＤｂに変換される。例えば、キ
ーナンバーが６０であるとすれば、周波数ナンバーデー
タＣ３が周波数ナンバーテーブル１６２から読出され
る。この周波数ナンバーデータＦＮＤｂは、以下に説明
されるように変調される。

【００５６】周波数ナンバーデータＦＮＤｂを変調する
ために、３つのパラメータが考えられる。すなわち、セ
ンターキーデータＣＫＤ、ストレッチファクタデータＳ
ＦＤおよびキーナンバーデータＫＮである。

【００５７】図１５に、これらのパラメータの関連を示
す。平均律からの偏差は、予め設定されたセンターキー
において０となるように、かつ、キーナンバーに比例し
て変化するように設定されている。この比例定数はスト
レッチファクタデータＳＦＤと呼ばれる。与えられたキ
ーについての平均律からの偏差ＤＥＶ１は、次の式で表
される。

【００５８】DEV1 ＝（ KN−CKD ) ＊ SFD ……（１）

【００５９】さらに、オクターブ内における平均律から
の他の偏差ＤＥＶ２は、各音階について任意の値を設定
することにより与えられる。図１６から図１７は、偏差
ＤＥＶ２の一例を示す。この偏差ＤＥＶ２は、“ホンキ
ートンクピアノ”をシミュレートするよう意図して用意
されたものである。

【００６０】これらの偏差ＤＥＶ１とＤＥＶ２の和は、
図１８に示すように平均律からの総合偏差ＤＥＶを与
え、そして次のように表される。

【００６１】 DEVJ ＝ DEV1 ＋ DEV2 ＝ ( KN − CKD ) ＊ DEV2 …… （２）

【００６２】偏差ＤＥＶは、周波数ナンバーデータＦＮ
Ｄｂと加算され、それゆえ、結果としての周波数ナンバ
ーデータＦＮＤは次のように表される。

【００６３】 FND ＝ ( KN− CKD ）＊ SFD ＋ DEV2 ＋ FNDA …… （３）

【００６４】これまでに述べた計算は、演算部１７０に
よって行われる。第１に、８ビットのセンターキーデー
タＣＫＤがセンターキーレジスタ１７２を通って補数回
路１７４に供給され、ここで、その補数が作成される。
センターキーデータの補数（−ＣＫＤ）は加算器１７６
に供給され、ここで、キーコードデコーダ１６０から与
えられているキーナンバーＫＮに加算される。このよう
に、（ＫＮ−ＣＫＤ）は加算器１７６より得られる。第
２に、４ビットのストレッチファクタデータＳＦＤはレ
ジスタ１７８を通って乗算器１８０に供給され、ここ
で、加算器１７６からの出力データと乗算される。した
がって、乗算器１８０の出力データは、第１式で与えら
れるように（ＫＮ−ＣＫＤ）＊ＳＦＤ（＝ＤＥＶ１）と
なる。第３に、偏差ＤＥＶ２は、加算器１８２によって
偏差ＤＥＶ１と加算され、そして、その和ＤＥＶ１＋Ｄ
ＥＶ２（＝ＤＥＶ）が得られる。最後に、和ＤＥＶは加
算器１８４に供給され、ここで、偏差ＤＥＶは周波数ナ
ンバーデータＦＮＤｂと加算される。その結果の和は、
加算器１８４からの周波数ナンバーデータＦＮＤとして
生成される。偏差ＤＥＶ２は、ストレッチチューンテー
ブル１８６に予め記憶されており、そして、加算器１８
４に供給される。このストレッチチューンテーブル１８
４の内容の一例は図１６に示される。

【００６５】テーブル１６２と１８６のデータは、デー
タ転送コントローラ１８から音律データとして供給さ
れ、それらに設定される。データ転送コントローラ１８
は、音律データを音色データメモリ１６から取り出し、
そして、テーブル１６２と１８６に転送する。音律デー
タが平均律からの偏差を有していないときは、原調律が
実行される。一方、音律データが例えば図１６に示すよ
うな偏差を有していれば、キーコード／周波数ナンバー
変換器２４は、“ホンキートンクピアノ”をシミュレー
トした周波数ナンバーデータを作成する。

【００６６】上述したように、キーコード／周波数ナン
バー変換器２４によれば、平均律からの偏差は、僅かな
パラメータによって計算される。この結果、平均律から
の偏差がキーナンバーに比例して増大する調律用のデー
タを、容易に得ることができる。

【００６７】以上、この発明に一致した構成の電子楽器
の一実施形態が示されてきたが、これは、この発明が特
定の形態やここで説明された使用法に限定されることを
意味するものではない。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、複数の部分からなるエンベロープ波形を発生するた
めの複数のパラメータに基づき演算によりエンベロープ
波形を示すエンベロープデータを発生する際に、発生さ
れるエンベロープ波形が次の部分に移行する毎に乱数発
生手段が発生した乱数にしたがってパラメータを変化さ
せるとともに、次の部分が終了するまでの間はこの変化
されたパラメータに基づいてエンベロープデータを発生
するようにしたので、エンベロープの概形を大きく変化
させることができ、変化がより大きい音を発生すること
ができるため、これより、自然楽器によって発生される
ような、より複雑で生き生きとした音を奏することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、図２とあわせてこの発明の一実施形
態による電子楽器のメインコントローラを示すブロック
図である。

【図２】 図２は、図１とあわせてこの発明の一実施形
態による電子楽器のメインコントローラを示すブロック
図である。

【図３】 図３は、図４とあわせて同電子楽器のトーン
ジェネレータ７０の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図４】 図４は、図３とあわせて同電子楽器のトーン
ジェネレータ７０の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図５】 トーンジェネレータ７０内のオペレータのブ
ロック図である。

【図６】 メインコントローラ内のピッチエンベロープ
発生器２８のブロック図である。

【図７】 ピッチエンベロープ発生器28によって発生さ
れるピッチ変調エンベロープを示す波形図である。

【図８】 ピッチエンベロープ発生器２８内の乱数発生
器の構成を示す回路図である。

【図９】 ピッチエンベロープ発生器２８の動作を示す
タイミングチャートである。

【図１０】 エンベロープが第４セグメントに達する前
にキーが解放された場合において、ピッチエンベロープ
発生器２８によって発生されるピッチエンベロープを示
す波形図である。

【図１１】 ピッチエンベロープ発生器２８によって発
生されたピッチエンベロープと、振幅エンベロープ発生
器ＡＥＧｉによって発生された振幅エンベロープとの間
の関係を示す図であって、レベルＬ４における結果を説
明するための図である。

【図１２】 図１２は、図１１（ｂ）に示される振幅エ
ンベロープの定常部分の間におけるピッチ変化を防止す
るための回路構成を示すブロック図である。

【図１３】 メインコントローラのキーコード／周波数
ナンバー変換器２４の構成を示すブロック図である。

【図１４】 キーコードの構成を示す図表である。

【図１５】 キーナンバーと対応する平均率からの偏差
との関係を示す図である。

【図１６】 オクターブ内における各音階の偏差を示す
図表である。

【図１７】 オクターブ内における音階とこれらの平均
率からの偏差との関係を示す図である。

【図１８】 オクターブ内における音階とこれらの平均
率からの偏差との関係を示す図である。

【符号の説明】

２……インターフェイスコントローラ、２４……キーコ
ード／周波数ナンバーコンバータ、２８……ピッチエン
ベロープ発生器、５０……ベロシティプロセッサ、７０
……トーンジェネレータ（楽音発生手段）、７８……乗
算器、９２……フィードバックコントローラ、９４……
アルゴリズムコントローラ、１００……ＰＭＤデマルチ
プレクサ、１０２……ＲＦデマルチプレクサ、１１２…
…ゲート、１１４……加算器、１４０……乱数発生器
（乱数発生手段）、１６２……周波数ナンバーテーブ
ル、１７０……演算部、１８６……ストレッチチューン
テーブル、ＯＰ１〜ＯＰ６……オペレータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乱数を発生する乱数発生手段と、 複数の部分からなるエンベロープ波形を発生するための
   複数のパラメータに基づき演算によりエンベロープ波形
   を示すエンベロープデータを発生するエンベロープ発生
   手段であって、発生されるエンベロープ波形が次の部分
   に移行する毎に前記乱数発生手段が発生した乱数にした
   がって該パラメータを変化させるとともに、次の部分が
   終了するまでの間はこの変化されたパラメータに基づい
   て該エンベロープデータを発生するものと、 楽音信号を発生させる楽音発生手段であって、前記エン
   ベロープ発生手段から発生されるエンベロープデータに
   従って前記楽音信号を時間変化させるものとを具備する
   ことを特徴とする電子楽器。