JPS58105192A - 楽曲演奏装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体メモリー等に音階データ、音符長データ
をビットパターンとして記憶し、これらビットパターン
の読出しに従って所定の楽曲を再生して演奏するようｔ
こした楽曲演奏装置に係る。

従来この種の装置は、一定の正弦波または矩形波で各音
階の周波数信号が再生されるだけであり単調な音の演奏
であ−た。

本発明は、音階データの読出しｔこ従って各音階を示す
周波数の／周期に相当して読出される基本波形と、音符
長の読出しに従−て各音符長の期間に相当して読出され
るエンベロープ波形とをそれぞれ記憶し、この基本波形
とエンベロープ波形との組合せをもって、ギター、ピア
ノ、バイオリン等の楽器音を含む所望の音色で、また、
エンベロープの任意期間で読出される基本波形を選択し
、音の自然さ、音のききやすさを増大して楽曲を再生す
るようにしたものである。

以下図面に従・て本発明装置の一実施例を説明する。

第１図は全体の回路ブロック図を示すものである。装置
は大別して、発振・分局回路／、トーン・ジェネレータ
部−、エンベロープ発生部３．外部入力回路グ１コント
ロール回路ｊ、アドレスカウンタに１曲情報メモリー７
、アンプ２．スピーカー１０から構１戊される。

発振・分周回路／は、例えば水晶発儂回路及び分周回路
からなり、装置の基本クロックを発生する。トーン・ジ
ェネレータ部−は曲情報メモリー２（例えば、ＲＯＭよ
り構成される）より出力σれるデータをこ応じて対応す
る周波数信号を作り出す部分である。エンベロープ発生
部３は曲情報メモリー７から出力されるデータに応じて
音の長ざ及びエンベロープを作り出す。入力回路グは選
曲、曲のスタート、移調・転調８テンポ等を制御するス
イッチ回路である。コントロール回路５は入力回路ダの
スイッチ入力を信号化し各ブロックに伝達する。アドレ
スカウンター２は曲情報メモリー２のアドレスを指定す
るもので、曲情報メモリー７に記憶された楽曲データを
順次読出す。

第一図に曲情報メモリー７に記憶きれたデータのビット
割当てを示す。すなわち、Ｂφ〜Ｂ＋５の７２ビツトで
それぞれ Ｂφ〜Ｂ３（Ｆビット）・・・音階ビットＢ４〜Ｂｖｃ
ｙビット）・・・音符長ビットＢ８　、Ｂ、（−ビット
）・・・オクターブビットＢ＋ｏ−Ｂ＋＋（、，２ビツ
ト）・・・楽曲組換えビットＢ］２〜Ｂ＋３（Ｊビット
）・・・音の強弱ビットＢ１４（／ビット）・・・音響
効果ビットＢ１５（／ビット）・・・ストップビットの
ように割当てられる。

〈具体的構成とその動作〉 １）まず、入力回路ダの曲指定用スイッチをこより曲を
選択する。このスイッチ操作によりコントロール回路５
ではＭ１〜Ｍ３にデコードσレタ３ビットパターンを出
力し、曲情報メモリー７の読出し用先頭アドレスを指定
する。

２）次に入力回路グのスタートスイッチをオンすると、
上記ｔこおいて指定されたアドレスの曲情報ビットパタ
ーンが読出される。読出されたビットパターンのうち、
Ｂφ〜Ｂ！（音階ビット）。

Ｂ８〜Ｂ１□（オクターブビット、楽器組換えビット）
のｇビットはトーン・ジェネレータ部−へ、また、Ｂ４
〜Ｂ７（音符長ビット）＋Ｂ１０〜Ｂ１４（楽器組換え
ビット、音の強弱ビット、音響効果ビット）の２ビツト
はエンベロープ発生部３昏こ伝達される。

Ｂ１５（ストップビット）はコントロール回路ｊに伝達
きれる。Ｂ１０　ビットに°゛／゛′が出力纒れると動
作はストップするが、スタート時及び楽曲演奏時は“０
″で何ら動作に影響を及ぼさない。

３）トーン・ジェネレータ部、２ヲこ伝達きれたｇビッ
トのうち、Ｂφ〜Ｂ３　ｈ　Ｂ８　、Ｂ’ｌのにビット
は加減算回路ノーＪに入力され、音階分局比メモリーＪ
−６のアドレスを指定するとともｔこ、オクターブセレ
クタＪ−一によりオクターブを選択する。

加減算回路、２−Ｊは、入力回路グの外部スイッチ人力
ｅこよりＢφ〜Ｂ３．Ｂ、、Ｂ９のデータを制御して移
調・転調を可能をこするものである。

４）オクターブセレクタコーコにより各オクターブｔこ
対応する基本周波数ｆ。１〜ｆｏ４の一つが選択される
。分周回路−−／は発振・分周回路／に接続され、その
バイナリ出力より倍々（／、２．Ｆ、２倍）の基本周波
数ｆ。１〜ｆ０４　を準備するものである。

オクターブセレクターーノより選択された基本周波数ｆ
ｏｉは分周回路、２−３に入力され分周６れる。分周回
路−一３の２ビツトバイナリ分周出力は、一致回路一一
夕において、上記アドレスにより指定された分局比メモ
リーー−５からの同じく２ビツトの分局比出力と比較き
れ一致したときパルスを出力するとともに分周回路ノー
３をリセットする。

この一致時に出力されるパルスの周波数は各オクターブ
（こおけるそれぞれの音階ｔこ対応する。

ちなみに、ＪＯＯＫＨｚの基準周波数ｔこ対して分周比
がグアｇ〜−ｊ３の間（バイナリコードで２ビツトによ
り表現できる）の／−値であるとすると、１０グＺ〜／
’？７．５Ｈｚ範囲の各音階周波数を得ることができる
。オクターブは基檗周波数を倍々に変化すればよい。

５）一致検出パルスは更に分周回路、２−７に入力され
る。分周回路２−７はそのダビットバイナリ分周出力（
こより次段基本波形メモリーノー♂のアドレス指定を行
なう、いわゆるアドレスカウンターとして動作する。

基本波形メモＩＪ　−Ｊ−♂はｇビット構成で／にステ
ップで音階周波数の／周期分の波形を形作るようデータ
を記憶している。すなわち、オクターブセレクターーー
ー、一致回路一−グから出力される周波数は実際の音階
周波数の７２倍に相当するものであり、分周回路、２−
７により各音階周波数の／周期分を／１分割して基本波
形メモリーノーｇの７ｇステップのアドレスを順次指定
するよう昏こしている。このアドレス指定により読出妊
れた波形データはＩ）　／　Ａコンバータ、２−２に入
力され、Ｄ／Ａ変換されて音信号の基本波形を形成する
。

また、基本波形メモリーノー♂には曲情報メモリー７か
らＢＩＧ　、　Ｂ１１　の−ビット、エンベロープ発生
部３の分周回路３−２の上位２ビツトバイナリ分周出力
Ｃを入力している。ＢＩＧ。

Ｂ目　ビットは楽器組遺え制御に応じて読出すべき波形
メモリーを選択するもので、Ｃのコビットは更にエンベ
ロープを時間的にグ領域に分け、適宜基本波形として高
次周波数を付加したもの等を選し、音の自然さ、ききゃ
すσを増すためのものである。

６）エンベロープ発生部３に伝達でれたｇビット（こつ
いて、Ｂ４〜Ｂ７のダビットは音符長分周比メモリー３
−１ｆこアドレス指定として入力される。ＢＩＧ、ＢＩ
Ｉの一ビットは楽器組換用の制御ビットとしてエンベロ
ープ波形メモリー３−Ｊｉｍ、またＢ１２　ｒ　Ｂ１０
　、　Ｂ１４　（ＤＪ−ビット音の強弱、音響部果（ト
レモロ）制御用ビットとして演算回路３−５？　ｔこ入
力される。

７）エンベロープ発生部３では、スタートスイッチがオ
ンｔこなるとまず分周回路３−／が動作開始する。分周
回路３−／の２ビツトバイナリ分周出力は一致回路３−
ｊ９こ入力され、テンポ分局比メモリー３−３のｔビッ
ト分周比出力と比較きれる。一致すればパルスを発生し
後段の分周回路３−グに入力する。このパルスは最短音
符長の：時間間隔を決定する。

要すれば、入力回路グのテンポ制御用スイッチの操作に
より、加減算回路Ｊ’−／／）こおいて分局比メモリー
　３−　Ｊの分周比出力を加減算し分周比を変えて任意
のテンポに設定することができる。

８）音符長分周比メモリー３−グはＢ４〜Ｂ７のダビッ
トをアドレス指定として、各音符長に対応する♂ビット
の分局比データを選択し出力する。これに応じて一致回
路３−ｊ９こおいて、分周回路３−グのｇビットバイナ
リ分周出力と比較きれ、一致したときパルスを出力する
。このパルスの出力時間１間隔はＢ４〜Ｂ７のダビット
で指定される各音符長（こ対応する。

しかし、ここでも次ｔこ述べる理由により、／音符長に
つき３゜２個のパルスを出力するようをこしている。す
なわち、一致検出回路３−０２．３−Ｊ等から出力され
るパルスの周波数は普通一般の場合の３２倍である。こ
のパルスは分周回路３−７ｆこ入力され分周される。

９）エンベロープ波形メモリー３−♂は、♂ビット構成
、３−ステップで７つのエンベロープ波形を形作るよう
データを記憶している。エンベロープ波形は、先の基本
波形と同様、各音符長で時間的な圧縮、伸長があるだけ
で、／音符長で７つのエンベロープ波形が読出されなけ
ればならない。分周回路３−２はエンベロープ波形メモ
リー３−どのいわゆるアドレスカウンタとす一テオリ、
ｊビットのバイナリ分周出力により、／音符長ｔこつき
エンベロープ波形メモリー３−１？の３２ステツプのア
ドレスを順次指定する。

エンベロープ波形メモリー３−♂に入力σれたＢＩＯ，
Ｂｌ□　ビットは読出σわるべき波形メモリーを選択し
、基本波形メモリーノーｇで選択される基本波形と組合
せて楽器組換え制御を行なう。Ｃの２ビツトは分周回路
３−７のｊビットバイナリ分周出力の上位のもので、エ
ンベロープ期間をり等分する。

１０）エンベロープ波形メモリー３−♂から続出される
データは、演算回路３−２において、Ｂ１□、Ｂ１３の
強弱ビットデータに基つく乗算及びＢ１４の音響効果（
トレモロ）ビットデータに基つく加減算を行ない、エン
ベロープ波形データをモディファイする。モディフアイ
きれたデータはＩ）　／’　Ａコンバータ３−１０でＤ
／’Ａ変換されエンベロープを発生する。

１ｚ）エンベロープはトーン・ジェネレータ部コの１）
／’Ａコンバータ、、２−５＞ｔこレベル制御信号（！
：して送られ、Ｉ）　／’　Ａコンバーター−２で基本
波形とミキノングされエンベロープｔ」音信号を出力す
る。音信号はアンプ２．６ビーカー１０を介して放音６
れる。

１２）なお、分周回路３−７で３．２ステツプ（７つの
エンベロープ読出し）をカウントすると、そのキャリー
パルスはアドレスカウンター２に入力されアドレスを７
つ進める。これにより曲情報メモリー７では次の曲情報
ビットパターンが読出６れ、上記ｌ）〜１２）の動作を
繰返す。

１３）このようをこして曲情報メモリー２から順次曲情
報ビットパターンを読出していき、　　ＢＩ５ビットに
Ｉｆ／”が出力でれると、コントロール回路ｊより停止
の信号が出力され、各分周回路Ｊ−／　、　、２−Ｊ　
、　Ｊ−７、Ｊ’−／　、　Ｊ’−グ、３−７をリセッ
トするとともｅこ、円部のゲート回路を閉じ、一連の動
作を終了する。

〈メモリーのデータ容量〉 ちなみに、上記実施例における各メモリーのデータ容量
は次のとおりである。

音階分周比メモリーノー５ ・・・２ビット×７．２音階 基本波形メモリーノー？ ・・ｇビット×／ｚビットＸ／ｊ基本波形音符長分周比
メモリー３−３ ・・・♂ビット×／最短音符長 音符長分周比メモリーＪ−１ ・・・ｇビット×ｉｌ音符長 エンベロープ波形メモリー３−ｌ？ ・・・ｒビット×３．２ステツプ×グエンベロープ波形
〈基本波形とエンベロープ〉 基本波形としては、例えば第３図のタイムチャートに示
されるように、（、）正弦波、（ｂ）鋸波。

（ｃ＞矩形波、（ｄ）三角波等がある。基本波形メモリ
ー、２−、ｌ’ｔこは、これら波形Ａの／周期分が／に
分割きれて、ｒビット、ｔｔステ・ノブσ）ディジタル
データとして記憶される。第グ図ｉｌｌ〜（４）σ〕タ
イムチャートはエンベロープＢの波形例を示す。エンベ
ロープは３．２分割されて、エンベロープ波形メモリー
３−ｇに♂ビ・ノド、３−ステップのディジタルデータ
として記憶される。上述の基本波形、エンベロープ波形
は一例であり他に様々な基本波形、エンベロープ波形が
ありこれらｔこ限定されるものではない。

ある楽器の音が第５図のようであるとすると基本波形Ａ
は第３図の（ａ）、エンベロープＢは第Ｚ図の（２）か
ら構成きれることとなる。基本波形の繰返えきれる周波
数は各音階に、エンベロープの長さは各音符長に対応す
る。

以下主な機能について更に詳細ｔこ説明する。

〈移調・転調、テンポ調整〉 音階データ（Ｂ　　−Ｂ３ビット）のコード図を第ｇ図
に、音符長データ（Ｂ４〜Ｂ７ビツト）のコード図を第
Ｚ図ｔこ示す。ここでは図示のようにそれぞれ音階デー
タ、音符長データを、クビットのバイナリコードに１幀
次対応させてノー、ド化している。なお、音階データは
パθｏｏｏ”（コードＯＨ）のとき休符を表わし、体符
長は音符長データをもって設定される。

音階の移調・転調は上記のコードを用いて考えると、あ
る数のバイナリコードの加減算になる。例えば、ハ長調
から半音上げると変ニ長調長に変わる。ハ長調の／オク
ターブはθ／θθ′′（ノードグＨ）〜”／／／／”（
コードｐ　Ｈ）で表わされ、変ニ長調の／オクターブは
“Ｏ／θ／”′（コード６Ｈ）〜／オクターブ」ニの°
”０１００’”（コード４１１（）となり、ハ長調のコ
ードに°゛θ００／”を加えたものになる。

また、ハ長調から半音下げると口長調になる。

こσ）ときの口長調の／オクターブは、／オクターブ下
の“／／／／”′（コードＦ　Ｈ）　、同オクターブの
θ／θ／″（コードｙｔｘ）〜”／　／１０”′（コー
ドＥｌｆ）となり、ハ長調から“００θ／″を減じたも
のとなる。オクターブの上下は、上記の加減算で“０１
０θ″（ツードグｎ　）〜”　／　／　／　／”（コー
ドＦＨ）の＋ヤリー及びボローで表わされる。

第１図１・−ン・ジェネレータ部コの加減算回路、２−
１は、入力回路グからの移調・転調のためのスイッチ入
力により」二連した加減算を行なうもので、−Ｌ方又は
下方への移調・転調指示と／〜乙のいずれかの音数を設
定し得るよう（こすると、／オクターブ間の移調・転調
が容易に実行できる。

テンポも同様な加減算回路３−／／により、２ビツト分
周比メモリー３−３の出力をこ任意数（バイナリコード
）を加減算し最短音符長を変化することにより達成でき
る。

〈音色の発生〉 音色は、エンベロープとそのエンベロープを形作ってい
る基本波形によって構成きれておりその基本波形及びエ
ンベロープを指定することをこより、楽器音を指定する
ことができる。

楽器音を指定するデータは、曲情報メモリー７から出力
される楽器組換えピッｌ’　”１０　ｌ　ＢＩＩであり
、ここでは最大／音符毎（こ楽器音を切換えることがで
きるよう（こしている。楽器組換えピッ）　Ｂ、ｏ、Ｂ
、□のデータは基本波形メモリー、、２−、ｌ’、エン
ベロープ波形メモリー３−♂に入力でれ、それぞれ対応
する基本波形及びエンベロープ波形が選択される。基本
波形例は第３図、エンベロープ波形例は第７図のタイム
チャートに示妊れるとおりで、例えば基本波形Ａとして
第３図ｔｃ＋のものが、エンベロープ波形Ｂとして第７
図（２）のものが選択された場合は、第５図に示すよう
な波形形態をもつ楽器音が出力きれることとなる。

楽器音は、楽器組換えピッ）Ｂ＋ｏ、ＢＩＩ　で指定さ
れるグ種類である。ビットＢＩＯ、ＢＩＩが”　ｏ　ｏ
　”。°゛０／“′、“°／θ１１　、　ＩＩ　／　／
　Ｉ−の場合において、それぞれ定められた基本波形及
びエンベロープ波形の組合せが選択され、選択された基
本波形、エンベロープ波形が読出される。

なお、楽器音の選択は第１図の点線で示すよう（こ、入
力回路りのスイッチ操作やこよりコントロール回路グか
ら楽器組換えビットＢ、。、Ｂ１、をこ相当するデータ
Ｂ＋ｏ’　、　Ｂｌ□′を出力し得るようｔこして外部
から任意をこ指定するようにしてもよい。

また、楽器組換えビットとしてビット数を増やし、それ
ぞれ単独で基本波形、エンベロープ波形を選択し得るよ
うにすると、任意に基本波形とエンベロープ波形の組合
せを指定し、限られたメモリー容量で更に多くの楽器音
に切換えることができる。

〈音の自然さ、ききやすき〉 基本波形メモリー容量！に入力ぴれた２ビツトのＣ信号
は音の自然き、音のききゃすきを増すものである。

一般には、第り図Ｉｌ＋の凸型的なエンベロープ波形に
示きれるよう（こ、音の立にりからピーク（こなるまで
の時間ニアタック・タイムチャ−トから保持レベルまで
の時間：ディケイ・タイムＤ、保持レベルの時間：サス
ティン・タイムＳ、立下り時間：リリース・タイムＲが
あり、これらの期間で基本波形の組合せも変わり得る。

本実施例では一ビットのＣ信号により、エンベロープ期
間を均等にグ分割しこれに近似化している。基本波形の
変化としては高次周波数を附加して若干の変化がつけら
れるもの、あるいは特定の楽器音ではある期間が全く異
なる基本波形となる場合もあり様々である。

楽器組換えピッ）Ｂ＋ｏ、Ｂ＋＋ｔこよ−てグつの基本
波形を含む７つのブロックが選択され、エンベロープの
読出しく、２ビツトのＣ（言号。

°゛θθ１１　　、　１１　／　（７ＩＩ　　、　　Ｉ
Ｉθ／”　、°”／／”と変化）に従って／ブロック内
の各グ基本波形が順次切換えて読出δれる。従−て、基
本波形のメモリー数としては、本実施例では、グ楽器音
でグブロック、そして各ブロックにグつの基本波形を有
しているので、計／２の基本波形を記憶していることと
なる。

このように、エンベロープをアタック、ディケイ、サス
ティン、リリース等ｔこ対応してその期間を分割し、そ
の間で続出きれる基本波形を適宜選択するようにしてお
り、所望の音色を発生する際に音の自然さ、ききやすさ
を増して楽曲を再生することができる。

〈音の強弱、トレモロ制御〉 音の強弱は振幅の大小で決まるので、エンベロープ全体
のレベル調整を行なうことによってまたトレモロ効果は
いわゆる低周波数の振幅変調であるので、エンベロープ
波形を低周波数にて振幅変調することによ−て実現でき
る。

エンベロープ発生部３の演算回路３−２は、上記のため
音の強弱ビットＢ１□、　Ｂ　ｒ　３及Ｕ音響効果ビツ
トＢ１４が入力され、適宜続出きれエンベロープ波形（
ディジタル量）ｆこ演算を施こすものである。

以上のように本発明は、楽器音を含む所望の音色で、か
つ音の自然さ、ききゃす６を増して楽曲を再生できるも
のであり、半導体メモリー等を利用して音色豊かな楽曲
演奏装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体の回路ブロック図
、第２図は曲情報メモリーのビット割当を示す図、第３
図（ａ）〜（ｄ）は基本波形例を示すタイムチャート、
第り図ｉｌｌ〜（４）はエンベロープ波形例を示すタイ
ムチャート、第５図は基本波形とエンベロープ波形のミ
牛シング例を示すタイムチャート、第２図は各音階に対
応するコード例を示す図、第２図は各音符長に対応する
コード例を示す図である。 か・・発振・分周回路、−・・・トーン・ジェネレータ
部、３・・・エンベロープ発生部、グ・・・久方回路、
ｊ・・・コントロール回路、ｚ・・・アドレスカウンタ
ー、Ｚ・・・曲情報メモＩＪ−１，２−７・・・分局回
路、−一！・・・基本波形メモリー、３−７・・・分周
回路、３−、？・・・エンベロープ波形メモリー、Ｂφ
〜Ｂ３・・・音階ビット、Ｂ４〜Ｂ７・・・音符長ビ・
ント、ＢＩＯ＋Ｂ１□・・・楽器組換えビット、Ｃ・・
・」二位−ビットノイイナリ信号。 代理人　弁理士　　福　士　愛　彦 （２１） 第　６図 第７　。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　少なくとも音階データと音符長データをビットパタ
   ーンとする曲情報を記憶する第１のメモリ一手段と、該
   第１のメモリ一手段からの音階データの読出しｔこ応じ
   、各音階をホす周波数の／周期（こ相当して読出される
   基本波形を記憶する第一のメモリ一手段と、前記第１の
   メモリ一手段からの音階データの読出しに応じ、各音符
   長の期間に相当して続出されるエンベロープ波形を記憶
   する第３のメモリ一手段と、前記各音符長に対応するエ
   ンベロープを複数の期間に分割する手段とを備え、前記
   第一のメモリ一手段は複数の基本波形を記憶してなり、
   前記エンベロープの分割された期間で前記基本波形を選
   択的ｔこ続出するようにしたことを特徴とする楽曲演奏
   装置。