JPS58200295A - 包絡線信号発生装置 - Google Patents

包絡線信号発生装置

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JPS58200295A
JPS58200295A JP57084233A JP8423382A JPS58200295A JP S58200295 A JPS58200295 A JP S58200295A JP 57084233 A JP57084233 A JP 57084233A JP 8423382 A JP8423382 A JP 8423382A JP S58200295 A JPS58200295 A JP S58200295A
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河本 欣士
村瀬 多弘
哲彦 金秋
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、電子楽器に用いる楽音信号の種々の3ベーン 包絡線信号をディジタルデータとして生成する包絡線信
号発生装置に関し、特に、少量のデータで広範な形状の
信号が発生できるようにしたものである。
第1図は、本発明の周波数制御装置を採用した電子楽器
のブロック図である。1は鍵盤部、2は音色タブレット
スイッチやビブラート効果のオンオフスイッチ、ビブラ
ート効果の深さを設定するボリュームなどによシ構成さ
れる操作部、3は中央処理装置(cptr)で、コンピ
ュータなどに用いられているものと同様のもの、4は読
み書き可能な記憶装置(ランダムアクセスメモリ、通常
RAMと呼ぶ)、5はCPU3の動作を決定するプログ
ラムが格納された読み出し専用記憶装置(リードオンリ
ーメモリ、通常ROMと呼ぶ)、7は音色の合成するた
めのパラメータのうちエンベロープパラメータを記憶し
:1ているROM、eは音色の合成を行なうためのパラ
メータのうち周波数に関するデータを記憶しているRO
Mである。
8は本発明の周波数制御装置、9は特願昭66−165
189号のような正弦波発生器、1oは包絡線信号発生
器、11は正弦波と包絡線信号を表わすエンベロープデ
ータを掛は合わせる掛算器、12は時分割多重化されて
いる掛算結果のうち、所定のものを加え合わせたシ、時
分割多重の順序と入れかえるタイムスロット制御装置、
13は時分割多重化された位相変調器、14はディジタ
ルアナログ変換器、15.16は電気音響変換器である
。
鍵盤部1、操作部2、cpua、FIAM4、ROM5
、ROMe、ROM7、周波数制御装置8、包絡線信号
発生器1oはデータバス、アドレスバスおよびコントロ
ール線で結合されている。
このようにデータバスとアドレスバスとコントロール線
とで結合する方法そのものはミニコンピユータやマイク
ロコンピュータを中心とした構成方法として公知のも、
、のぎある。データバスとしては8〜16本位用いられ
、このバス線上をデータが一方向でなく多方向に時分割
的に送受信される。
アドレスバスも複数本たとえば16本用意され、5ペー
ジ 通常はCPU3がアドレスコードを出方し、他の部分が
アドレスコードを受は取る。コントロール線は、通常、
メモリ・リクエスト線(MREQ)II10リクエスト
線(IQRQ)、リード線(”)+ライト線(WR)な
どが用いられる。
MRIEQはメモリを読み書きすることを示し、IQR
Qは入出力装置(Ilo)の内容を取シ出しすることを
示し、HDはメモリやIloからデータを読み出すタイ
ミングを示し、WRはメモリヤ工10にデータを書き込
むタイミングを示す。
このようなコントロール線を用いたものとしてはザイロ
グ社のマイクロプロセッサz8oがあげられる。
つぎに第1図の電子楽器の動作について述べる。
鍵盤部1は複数の鍵スィッチを複数の群に分けて、群内
の鍵スィッチの0N−OFF状態を一括してデータバス
に送ることができるように構成される。
たとえば、6オクターブの鍵盤の場合61鍵を6鍵(半
オクターブ)づつの10群と1鍵のみの1群の11群に
分け、各群にアドレスコードを1っ6ページ づつ割9つける。アドレスラインに、上記各群のうちの
1つを示すアドレスコードが到来し、l0RQとRDが
印加されると、鍵盤部1はそのアドレスコードを解読し
て対応する群内のキースイッチの0N−OFFを示す6
ビツトまたは1ビツトのデータをデータバスに出力する
。これらはデコーダ、バスドライバおよび若干のゲート
回路を用いて構成することができる。操作部2のうち、
タブレットスイッチについては鍵盤部1と同様の構成を
とることができる。ボリュームの設定状態については、
ボリュームの出力する電圧をアナログディジタル変換器
によシディジタルコードに変l0RQとHDによシ読み
出すようにする。
cptrsはその内部にあるプログラムカウンタのコー
ドに対応するROMesのアドレスから命令コードを読
み取り、これを解読して、算術演算。
論理演算、データの読み込みと書き込み、プログラムカ
ウンタの内容の変更による命令のジャンプなどの作業を
行なう。これらの作業の手順は71゛−ン ROM5に書き込まれている。まずCPU3はROM5
より鍵盤部1のデータを取り込むだめの命令を読み取り
鍵盤部1の各鍵の0ff−OFFを示すコードを各群ご
とに取シ込んで行く。そして、押鍵されている鍵コード
を、楽音発生部の有限のチャンネルに割り当ててゆく。
つぎにCPU3は操作部2よりデータを取り込むための
一群の命令を順次ROM sから読み取シ、これらを解
読して、操作部2に対応するアドレスコードとコントロ
ール信号l0RQとHDを出力し、データバスに操作部
2のスイッチやボリュームの状態を表現するコードを出
力させ、CPU3内に読み込む。そして、どの音色の楽
音信号を合成すべきかを(3PU3は知る。
以上で、楽音発生部のどのチャンネルにどの周波数をも
ったどの音色を発生させるべきかが明確になったので、
CPU3は各音色の周波数に関するデータを記憶してい
るROMeより、所望の音色の周波数パラメータを格納
しであるアドレスコードとコントロール信号MRKQと
R11とを出力してデータバスに所望の周波数パラメー
タを読み出して0PUa内に取り込み、周波数制御装置
8に書き込む。書き込むためには、周波数制御装置8の
内部に設けられたデータレジスタに対応するアドレスコ
ードを0PU3が出力し、同時にl0RQとWitとを
出力すると、WR倍信号立上シ時にデータバス上に出力
されている周波数パラメータを表わすデータが上記デー
タレジスタに書き込まれる。
つぎに、出力すべき音色の内容を表わす音色パラメータ
をROMアよシ読み出し、エンベロープ発生器1oの内
部のレジスタに書き込む。つぎに周波数制御装置8とエ
ンベロープ発生器1oの両方に、発音出力指令を与える
と、周波数制御装置8は飛越数Jを正弦波発生器9に与
え、包絡線信号発生器1oはエンベロープデータを発生
する。
正弦波発生器9の出力する飛越数Jに比例した周波数を
もった正弦波データとエンベロープデータは掛算されて
、エンベロープが正弦波に付与される。正弦波データと
エンベロープデータとはそれ9ページ それ時分割多重化されて発生する。時分割多重は、例え
ば、160多重とし、1チヤンネル当#)2゜の正弦波
を割シ当て、8チャンネル設けることにする。通常は、
20本の正弦波の合成により、ひとつの楽音を合成する
ことになる。したがって、フーリエ級数の式で知られる
とおシ、2oの正弦波データを加算することになる。こ
のためのタイムスロット間のデータ加算を、タイムスロ
ット変換器12で実施する。タイムスロット変換器は、
160のタイムスロットで時分割多重されて入力される
エンベロープデータで変調された正弦波データ列のうち
、所定のデータを加算しタイムスロットの数を減らした
シ、あるいは特願昭57−zo 2 ’;ipc’−a
  の時分割多重変換装置のようにタイムスロットの交
換を行なうものである。時分割多重位相変調器13は特
願昭66−182083「ディジタル楽音変調装置」の
ように時分割多重で複数種の変調を同時に実施するもの
である。時分割多重位相変調装置13の出力はアナログ
ディジタル変換器14にょシアナログ信10ページ 号に直されて、電気音響変換器15.16よ多出力され
る。
第1図では図示を省いたが、タイムスロット変換器12
や時分割多重位相変調装置13に対してモ、アドレスバ
ス、データパス、コントロール線を介して(jPU3と
結合して、操作部2によって行なわれる音色や変調効果
の設定に対応して、タイムスロットの変換や変調条件を
変えて設定するようにすることができる。
第1図において包路線信号発生器1oはROM7にアド
レスと読出指令信号とを出力して所望のデータを直接読
み取ることもできるようにしている。
第2図は本発明の包絡線信号発生i置の実施例のブロッ
ク図である。第2図において、7は上述のパラメータR
OMであって、その内部には包絡線信号のサンプル値を
圧縮したデータが記憶されている。2oはサンプル演算
器、21はタブレットインタフェース、22は鍵インタ
フェース、23は補間計算器である。
11ベージ タブレットインタフェース21とパラメータROM7に
は、第1図のCPUよシ音色コードが供給される。音色
コードのうちの上位3ビツトは8種類の楽器のうちの1
つを指定するコードとしてパラメータROM7の上位ア
ドレスに印加され、パラメータROM7のうちの上記指
定された楽器音のパラメータが格納されている領域を選
択する。
音色コードの下位ビットには、音色のモード、たトエハ
、エンヘロープ形状が、オルガン型カビアノ型かなどを
示すデータが含まれておシ、タブレットイ7夕7エース
21を介してサンプル演算器20に供給される。タブレ
ットインタフェース21は、データラッチを含むもので
、CPU3がデータラッチに音色コードを書き込み、そ
の後、必要なタイミングにおいてサンプル演算器2oが
読み出す。0PU3は鍵インタレエース22に対して、
発生させようとする音の高さを表わすノートオクターブ
データと、その音高の鍵がONかOFFかを表わす鍵O
N 、OFF信号とを供給し、内部のラッチに書き込む
。サンプル演算器2oは内部の所定のタイミングにした
がってタブレットインタフェース21と鍵インタフェー
ス22の保持しているデータを読み出し、このデータに
もとづいて、パラメータROM7に対し、アドレスデー
タを出力して、その内容を読み出し、サンプルを演算に
よって生成し、補間計算器23に供給する。補間演算器
23は、つぎつぎに供給される包絡線サンプルの途中を
補間演算、たとえば、直線補間して、なめらかに変化す
る包絡線サンプルを出力する。
第3図は、本発明において適用するサンプル演算を説明
するための包絡線信号とそれらのサンプル値の例を示す
ものである。第3図(b)は発生させようとする包絡線
をdB尺度で描いたものであって、最大値をOdB、最
小値を一80dBとしている。この曲線上の、黒点(s
O+ sl 1 s2 + ”’ ”・)は時間間隔T
i=Tおよび2Tでサンプリングしたサンプル値を表わ
す。このようなデータをもとに各サンプル値のdB尺度
庇上差分値をとると第3図(a)の(ル0.ΔJ + 
J”2 +・旧・・)ようになる。
13ページ 第3図(c+)は、第3図(b)の黒点で示すサンプル
値を、dB尺度からリニア尺度の値(LEO+ ” 1
 y L E2 +・・・・・・)に変換し、それぞれ
の点の間を点線状の直線で結んだものである。本発明で
は、第3図(a)に示したdB差分値ΔEo、Δ”+ 
+ΔE2+・・・・・・をパラメータROM7に記憶し
ておく。これらのdB差分値を順次読み出して累算して
ゆくことにより、dB尺度庇上包絡線サンプルSOH”
j +S2 +・・・・・・を得る。
つぎにdB尺度庇上包絡線サンプルを対数−直線変換し
てリニア尺度上の包絡線サンプルLEo。
LXl、 LK2 、・・・・・・を得る。この包絡線
サンプルのサンプル周期は、上記Ti=Tや2Tなどで
あるが、この周期は最終的に出力される楽音サンプルの
周期T、より大きい。したがって楽音のサンプル周期に
対応した時刻での包絡線サンプルをつぎつぎに生成する
ために、サンプルLKo 、 IJ、 。
LE2.・・・・・・の隣接する2つのサンプルの間を
直線補間演算し周期Tsごとに第3図(a)の点線で示
したような形状をもつ包絡線サンプルを得る。
14ページ 第4図は本発明の実施例のブロック図で、第3図に述べ
た演算手順を実現する。第4図において読出演算制御部
25は音色コード、ノートオクターブデータ、鍵ON 
、OFFデータを読み込み、これらのデータにしたがっ
て、音色コードと、ノートオクターブデータに対応する
包絡線信号を表わすdB差分値axiを格納しである番
地のアドレスADを順次発生し、読出指令信号HDを出
力して、パラメータROM7よfidB差分値ΔEiを
出力端子Doに読み出し、ラッチ3oに格納する。
ラッチ31には常にゼロが入っているものとする。
加減算器32はΔEiとゼ・を加誉してaEiを出しこ
れを加減算器32の一方の入力に供給する。加Q・、5 減算器33の出力は、レジスタ34に格納されるととも
に、対数−直線変換器36に供給される。
加減算器33の他の入力にはレジスタ34の出方が供給
される。レジスタ34は1ワードのラッチである。加減
算器33とレジスタ34とは、aJを累算して、 n−+ を生成し出力する累算器として働く。対数−直線変換器
36は入力コードSnに対して、直線化された出力コー
ドIJnを生成する読み出し専用メモリ(ROM)であ
る。入力が8ビツト、出方が16ビツトとすると256
x16=4096ビツトのROMになる。包絡線サンプ
ルIJnはレジスタ36に加えられ、1サンプル時間遅
延される。
そして、減算器37において、 ΔLXn= LEn−LKn 、が演算される。減算器
37の出力ΔIJnはビットシフトレジスタ38におい
て下位に所定ビットだけシフトされ、加減算器39の一
方の入力に供給される。加減算器39の出力はシフトレ
ジスタ4oで、楽舎サンプル周期TBだけ遅延されて加
減算器39の他方の入力に供給される。ビットシフトレ
ジスタ38は一種の割算器で、 δB=(LEn Ll!:n−+)/(Tn−1/Ts
)     (2)(n=2.3,4.・旧・・) Tn−1//’I’、 = 2P(a)のように2のべ
き乗であれば、Pビットシフトすることが、割算に相当
する。
δユを2P回累算すると、 ΔLE、=IJ:n−LEn、           
   (4)(n−2H3+ ’ +・・・・・・)に
なる。したがって、LICn−1からlICn0間を、
’rn−1の時間で直線補間できる。補間された包絡線
サンプルは LEn、j =LICn −+ +i (”n ”n−
+ ) / (T!?1 / Tg )  (6)(]
 ”” 1 r ・=・・・+ Tn−+/Ts )と
表わすことができる。
snl ”n 14M−2δユの生成はTi周期で実行
される。したがって、ラッチ30.レジスタ34゜36
、ビットシフトレジスタ38の記憶はTiコとのラッチ
パルスが読出演算制御部26よシ出力されて更新される
。ビットシフトレジスタ38のシフトビット数Pは読出
演算制御部26から出力されるTi/Tsに対応し、た
Pを表わすコードによ17ベージ り複数連シのシフトされた出力コードルEn +ΔIl
l:n/21ルKn/22.・・・・・・ から選択さ
れ、その出力がラッチされる。レジスタ40は周期Ts
 ごとにその内容が更新されるため、周期T8ごとにラ
ッチパルスが読出演算制御部25よシ供給される。
第5図は簡単化された包絡線データ(ΔX1)(i=1
,2,3.・・・・・・、N)の例である。dB差分値
ΔXiがパラメータROM内のアドレス1〜Nに配置さ
れている。先頭の番地oiは、レリーズアドレスRAD
が格納されている。今、簡単化するために、第3図(b
)のTi  (1−1+ 223 +・・・・・・)が
皆等しい場合について説明する。読出演算制御部25に
入力される鍵ON 、OFF信号が1”になシ押鍵され
ると、まず、番地Oを示すアドレスムDがROM7に出
力され、HDがo“になって、番地0に格納されている
レリーズアドレスRADを読み出し、これを内部のレジ
スタに格納しておく。そのつぎにムDを1増やし、°が
っRDをo“にして1番地のΔに+ ’rラッチ3oに
書18ページ き込む。初期状態としてレジスタs□ 、34 。
36.38.40にゼロが格納してあったとすると、S
、 −0、LEl−0、JIIIC,=O、δ、=oで
あった。したがって加減算器33の出力はS2=Δ帽と
なる。このあとは先に述べた手順で演算が実施される。
iが1つ進むごとにアドレスムDが1づつ増加する。
鍵を押しつづけるとTiはどんどん進むが、Ti−T1
5の直前になると、アドレスADの増加を停止し、ビッ
トシフトレジスタ38の内容をクリアして、ゼロにし、
直前の累算値を保持するようにすれば包絡線信号はLF
、5を維持したままになる。
その後、鍵ON、OFF信号が“0“になって鍵がけな
されたことがわかると、Ti=T+sに対応して   
 “ΔE15を読み出して、815〜S16の減衰過程
に入るようにする。T+sはレリーズの開始点で、これ
に対応するΔ”+5が格納されている番地をレリーズア
ドレスRADとする。
Ti=T、sになる前に、鍵ON 、OFF信号が0 
になると、アドレスムDが1増加する代りに19ページ RADに書きかえられて出力され、ΔE15が読み出さ
れる。そしてそのあとは、RAI)+1 。
RAD+2 、・・・・・・とレリーズ過程を進むよう
にする。このようにすると、どの時刻に鍵がOFFにな
っても、その時点あるいはそれにもつとも近い所定の時
点でRADに飛ぶことができ、鍵OFF後、速やかにレ
リーズに入ってゆく。しかも、dB差分値を用いている
から、つながりがなめらかになる。たとえばs12から
815へ飛ぶと、約6dBの不連続になるが、Δ帽1か
らΔ帽5に飛べばS、2のあとに、815〜820かも
とのデータにくらべsdB低下してなめらかにつながる
ことになる。
したがって、飛ぶ前後のつながシが、どんな包絡線形状
でも、不連続を生じない。また、dB尺度上にあるから
、レリーズ過程の単位時間当シのdB変化(dB尺度上
の傾斜)は保たれる。したがって、楽音の減衰の時間率
化の聴いた感じは、どの時点で鍵をOFFにしても、同
じものになる。
以上述べた動作を実現する読出演算制御部26はアドレ
ス五りを制御するレジスタ、RADを格納するレジスタ
、アドレスを増減したシ、変更したりする演算装置、い
わゆるムLUおよび、これらをコントロールするプログ
ラムの入ったROMとその解読器など、マイクロコンピ
ュータにおいて用いられている要素回路を用いて、マイ
クロコンピュータの順序制御と同様の手法で実現するこ
とができる。
第5図では1通りのdB差分値よりなる包絡線データを
示している。この一群のデータを、鍵盤のオクターブが
異なるごとに別々にもつたり、さらに1オクターブ内の
ノートが異なるごとに別々にもつことができる。このよ
うに別々のデータを持っておくと、各音域の鍵に対して
最適な包絡線を使用することができ、優れた音色がどの
音域でもつくり出せる。このために、第4図におけるノ
ートオクターブデータを受は取り、このデータによって
パラメータROMのアドレス五Dを変更して、第6図の
0〜N番地と別の番地に格納された同種の形式のデータ
を選択するようにもできる。
第6図のデータ形式では、Tiを一定としたが、21ペ
ージ 一般に楽音の立上りでは包絡線の変化が激しいので、T
iを小さくして、サンプル点を多くするのが良い。Ti
の大きさをiによって変更できるようにするには、第6
図のようなデータ形式にすれ、  ば良い。第6図では
0番地にレリーズアドレスRAD、1番地にスロープデ
ータ5LOPE、2番地にポイントインタバA/PIと
ポイントナンノ(PN、その後3〜7番地にΔz1〜Δ
!5が格納されている。つぎにPIとPN、そのあとに
パ6〜ΔE14  が格納され、最後のグループとして
、RAD番地にPIとPN、その後にΔLs〜Δ”19
 が格納されている。RADは第6図で述べたもの、5
LOPICは立上り部の平均的増分を示すデータでΔE
1〜ΔE5 に対し共通に加算されるものである。PI
はサンプル点間の間隔Tiを示すコード、PNはサンプ
ル点間隔Tiが何ポイント続くかを示すコードである。
第3図(ロ)の包絡線であれば、2番地のPIはT1を
指定し、PNは5である。
8番地ではPIはT6(=2T、)でPNは9である。
レリーズアドレスRAIIでは、PIはT、を22ペー
ジ 指定しPNは5である。
第4図の実施例において第6図のデータ形式のパラメー
タROMを読み出す手順を説明する。鍵がONになると
、まず0番地のRADをRADレジスタに格納する。つ
ぎにスロープデータ8LOPEを読み出しレジスタ31
(第4図)に格納する。
その後PIとPNを読み出しPIレジスタとPNレジス
タに格納する。つぎに3番地よシΔx1を読み出しレジ
スタ30に格納する。そして、PNを1だけ減じ、PI
にしたがって決まるTi/TBに対応するビットシフト
用のコードをビットシフトレジスタ38に供給する。こ
のようにすれば、区間T1の間の包絡線サンプルLE 
、 、 jが計算される。
T1の終了直前に、4番地からΔTL2を読み出しレジ
スタ3oに格納し、PNを1だけ減じる。このようにし
て7番地まで進むとPN=Oになっているから、つぎは
PIとPNが格納されていることがわかる。したがって
8番地を読み出し、PIレジスタとPNレジスタに格納
する。そして、その後ΔT16を読み出しレジスタ30
に格納するととも23ベーン にレジスタ31をクリアする。さらにPN−1を求め、
PIのコードにしたがって、T6 (= 2’i’1)
に対応するビットシフト用のコードをビットシフトレジ
スタ38に供給する。RAD−1番地に達するとPNが
ゼロになるから、つぎにPIとPNが格納されているこ
とがわかる。そこで8番地と同様の操作により、今度は
レリーズ過程に入る。
RADがレリーズ過程であることはRADレジスタのデ
ータと現アドレスとの比較により判定できるから1.!
11C19を読み出すとそのあとは続いて同じΔE19
を読み出すようにすることができる。鍵ONが続けば、
RAD番地の前で停止するようにすればよい。鍵がRA
Dよシ前の状態でOFFになったときは、五Dレジスタ
の内容をRAJC書きかえてレリーズ過程に入ればよい
。
第6図のように5LOPIEデータを設けると、ΔE1
〜ΔE5の立上り部のデーー長を小さくすることができ
、データ圧縮できる。5LOPEデータは第3図(b)
の包絡線形状の平均傾斜を示し、ΔE1〜Δに5はその
傾斜からのずれ分になる。レリーズ過程でRADに逆傾
斜すなわち負のスロープデータを設けてもよい。
第611のデータ形式のパラメータROMを読み出す読
出演算制御装置26はその内部に、第7図に示すような
Pエレジスタ、PMレジスタ、ムクレジスタ、RADレ
ジスタなどを備え、さらにムLU(算術論理演算器)、
これらの動作手順を指示するROM 、プログラムカウ
ンタ、命令解読器などマイクロコンピュータで周知の回
路を用いて構成することができる。また、マイクロコン
ピュータそのものを使って構成することも可能である。
上記説明では、1通Bc6包路線信号をっ〈フ出す場合
について説明した。楽音は一般に複数の周波数成分よシ
成りたっているから、複数の包絡線信号を必要とする。
また、単旋律だけでなく複音を出す場合にも、それぞれ
の音に対して別々に包絡線信号が必要になる。このため
には、第4図の実施例において、レジスタ3・4,36
,4Qの内部に、複数個のレジスタを設け、加算器33
゜26ベーノ 39、減算器37、対数−直線変換器35、ビットシフ
トレジスタ38を時分割多重化して使用するようにすれ
ばよい。レジスタ34,36.40は多重化数の段数を
備えたシフトレジスタでも良い。読出演算制御部26の
動作手順も、多重化数に対応して時分割動作するように
構成すればよい。
第8図は第4図で説明した本発明の包絡線信号発生装置
のサンプル演算器の部分をマイクロプロセッサと同様に
、加減算器を時分割で使い、かつ、種々のデータをバス
ライ−上で伝送し“;演算手順をプログラム制御によシ
実行するようにした実施例である。
第8図において、50はアドレスコントローラで第1図
の0PU3からアドレスコードムDR。
データDB、入出力指令信号10RQ、書込指令信号W
Rを受けて、パラメータROM7にアドレスムDを送出
し、パラメータROM7からアドレスムDによシ指定さ
れたデータをデータバスRDBより読み込む。61はタ
イミングパルスジェネレータ(TPG)で、マスタクロ
ック周波数がら内26ページ 部に必要なパルス信号をっくシ出す。TPG151はク
ロック発振器と゛カウンタとゲートを用いれば構成でき
る。52はシーケンサで、アドレスや後述する書込指令
信号や読出指令信号などを、演算手順にしたがい出力さ
せるための手順を記憶したROMである。63は命令解
読器で、シーケンサ52が出力する命令コードを入力と
し、アドレスコード、書込指令信号、読出指令信号を出
力させる。
54it、)レモロ変調レジスタで、トレモロ変調を生
じさせる周期的変動データの差分値をデータバスRDB
よ)受は入れWRlの立上シで記憶する。OClが“1
”のとき、内容をムバスに出力する。スロープレジスタ
66はデータバスRDBよシスロープデータを受は入れ
WB2の立上シで記憶する。002が“1″のときムバ
スに出力する。
ムD1にはスロープレジスタ65の中にある120個の
レジスタのうちの1つを指定するアドレスコードが4え
られる。56はdB差分レジスタで120個のデータレ
ジスタよシ成シ、ムD1にょ27ベ ・ シそのうちの1つが指定される。そしてWB3の立上り
で、データバスRDBよpdB差分データを受は入れて
記憶し、OC3が“1”のとき、その内容とBバスに出
力する。57はエンベロープレジスタで120個のデー
タレジスタより成り、アドレスコードムD2によりその
うちの1つが指定され、Cバスより供給されるデータS
nをWB4の立上りで記憶する。OC4が1”のときd
B尺度上の包絡線サンプルデータ亀をAバスに出力する
。58は対数−直線変換器で、Cバスより供給されるデ
ータSnをWB2の立上シでラッチし、対数−直線変換
された包絡線サンプルLICnを、OC5が“1“のと
きにムバスに出力する。69は包絡線サンプルレジスタ
で120個のレジスタよシ成りアドレスコードムD3に
よりその1つが指定され、Cバスより供給される包絡線
サンプルLEn  が、WB2の立上りモラッチされ、
0061 が”1“のときBバスに出力される。6oはワーキング
レジスタ(WRKG )で2ワードのレジスタにより構
成され、アドレスコードムD3によりそのうちの1つが
選択され、Cバスよシ供給されるデータをWB2の立上
シで内部に記憶し、007人が1 のときにムバスにそ
の内容を出力し、0C7Bが1 のときにBバスにその
内容を出力する。
61は加減算器でAバスとBバスの各入力データを演算
して、Cバスに出力する。加減算の切シ換え選択は命令
解読器63よシ指定される。
62は差分包絡線データレジスタでΔLXnを記憶する
。20個のレジスタよシ成シそのうちの1つがアドレス
コードムD4によシ選択され、WRl 0の立上シ時点
で加減算器61が出力するΔIJnを内部に記憶する。
63は差分包絡線データレジスタで120個のデータレ
ジスタよシ成りそのうちの1つがアドレスデータムD6
によシ指定され、WB2が立上がるときに入力データが
記憶されOC8が“1“のときに出力される。64は入
力データを所定のビット数だけシフトするためのシフト
ゲートである。何ビットシフトするかは5HIFT信号
によシ指定される。シフトされた信号はデータδ、に対
応する。66は累算用の加29べ 、j 減算器である。66は加減算器65の出力を受けて記憶
するレジスタで120個のレジスタから成る。アドレス
データムD6によりそのうちの1つが指定され、WB2
の立上りで記憶し、009が1 のときに出力する。
第8図の実施例では、1音当t)2o次の周波数成分に
対応する20個の包絡線信号を、8チヤンネルすなわち
8音分同時に発生するように、2゜X8=160の16
0重の時分割多重動作をするようにしている。8音のう
ちの何音目′かをに=1〜8で表わし、20次のうちの
何番目かをI=1〜2oを表わす。
演算の手順をつぎに説明する。先に用いた添字nの代り
に、ここではiを用いる。
WREG +−8LOF K (K 、I ) + 7
1E i(K 、 I )     (6)WFtKG
 4−WRKG +St (K 、 I)      
  (7)Si++(K、I)←WFIEG+ΔムM、
(K、I)     (8)LOG /L IN 、 
WRKG+ΔムMi(K、I)     (9)ル’I
L i−H(Kj) 4+ LOG/LIN −LIC
i (K、 I)  θ0)Lもや、(K、工)←LO
G/LIN         (11)3oべ、−、ジ まず(6)式によシ、8LOPΣ(K、I)をスロープ
レジスタ66よシ読み出し、dB差分データΔxi(x
t工)をdB差分レジスタ66よシ読出して加算し、ワ
ーキングレジスタ6oに格納する。つぎに(η式のよう
にワーキングレジスタ6oの内容と、エンベロープレジ
スタ67の内容5i(K、I)とを読出して加算し、ワ
ーキングレジスタ6oに格納する。つぎに(8)式にし
たがい、ワーキングレジスタ60の内容と、トレモロ変
調レジスタ54の内容ΔムMi(KtI)  とを読み
出して加算し、新たなエンベロープサンプルSi+1(
K、工)を得、これをエンベロープレジスタ67の(K
 、 I >番地に格納する。また(9)式により、同
じ答を、対数−直線変換器68の入力ラッチに書込む。
つぎに、(1o)式にしたがい、対数−直線変換器68
の出力上包絡線サンプルレジスタ69の出力を読み出し
、その差ルEi−+−+(LI)をとって、差分包絡線
データレジスタ62の(′I)番地に書き込む。つぎに
(11)式にしたがい対数−直線変換器58の出力であ
るLΣ拝、(K、I)を包絡線サンプルレジスタ69の
31 /、 (K、工)番地に書き込む。上記説明および(6)〜(
11)式におイテ、(Kll)は8X20=160ワー
ドのレジスタのうちの1つを指示する。lは正の整数で
鍵ONを検出した後を1として順次増加するサンプル番
号である。
上記計算手順を実行するには、先に説明したアドレスコ
ードムD1〜4、書込指令信号WR4〜7.10、読出
指令信号oc1〜e 、7a 、7bを(6)〜(11
)式の順序で出力するようにすればよい。
(6)〜(11)式を、まずに−1において、I=1〜
2oに対して実行し、つぎにに=2.・・・・・・8と
してゆき、−順すると、また最初にもどるようにするこ
とにより、iを1つづつ進めてゆくことができる。
差分包絡線データレジスタ62はI=1〜2゜の20ワ
ードのレジスタから晟る。したがって、工=1〜20の
新しい20個のΔL”i+1(L工)が求まると、その
あと、この新しいΔ”i+1(Kll)は差分包絡線デ
ータレジスタ63の内部の対応する20個の番地のレジ
スタへ転送される。この転送の速度は差分包絡線データ
レジスタ63の読出速度、すなわち、アドレスコードム
D6の更新速度に一致していなければならない。またこ
の速度は最終的にエンベロープデータLI!:i、jが
出力される周期に対応する。差分包絡線データレジスタ
63のアドレスムD6は常に160を周期として循環的
に変化し、ルX1(K、I)がアドレスコードムD5で
決まる(K、I)にしたがって、つぎつぎ出力される。
シフトゲート64はΔLEi(K、I)を所定ビット数
だけシフトして、δi(にを工) を出力し、加減算器
66とレジスタ66により累算してゆく。
第9図は第8図の実施例に用いるパラメータROM7の
データの例である。番地0はパーカッシブかノーマルエ
ンベロープかなど音の基本性質を示す。MODEコ←ド
と、工に1〜20本の包絡線のうち最大何本を出力する
かを指定する高調波制限コードよ構成る。番地1は先述
のレリーズアドレスである。番地2〜21は20本の包
絡線3371.、: 信号に対応する各タイムスロットが、何番目のエンベロ
ープデータを使用するかを指定するデータのテーブルで
ある。22〜41番地は20個のスロープデータである
。42番地は立上多部分のポイントインタバルPIとポ
イントナン/(−PNである。43〜62.63〜82
.・・・・・・、103〜122番地は各20個づつP
NNダグループdB差分データである。12323番地
ぎのPIとPNである。124〜143 、144〜1
63゜164〜183.・旧・・、204〜223は各
20個づつのdB差分データである。以降同様の配列と
なっている。このような構成のパラメータが複数セット
用意されている。それぞれのセットは特定の音色の特定
の音域に対応して設けられている。
第8図のアドレスコントローラ50K(3PU3(第1
図)からアドレスコード、データ、制御信号l0RQ、
WRが供給されて、音色コード1ノートオクターブデー
タ、鍵ON 、OFFデータが供給されると、それらの
データをもとにして、パラメータROMの内の指示され
た音色領域の中の34、−、 ノートオクターブに対応するパラメータセットが入って
いる領域のスタートアドレスが判る(このスタートアド
レスはCPU3から直接与えるようにしてもよい。)。
このスタートアドレスをパラメータ10Mへ データをRDBよシ読み出して、アドレスコントローラ
5oの内部のレジスタに格納する。つぎつぎにアドレス
を進めて、0〜21番地のデータを取シ込む。つぎにス
ロープデータを22〜41番地より読出してスロープデ
ータレジスタ66に格納する。つぎに42番地のPIと
PMをアドレスコントローラ6o内の所定のレジスタに
格納する。
つぎに43〜62番地のdB差分データΔに,(K,I
)をdB差分レジスタ56に格納する。゛以上のデータ
を読み込んだので(6)〜(11)式の演算が先述の手
順で行なえる。モード、高調波制限コード、レリーズア
ドレス、タイムスロット/包結線番号テーブル、PI,
PNなどは各チャンネルごとに必要なので、それぞれを
格納するレジスタをアドレスコントローラの内部に備え
ている。
35ページ 第9図において、高調波制限コードVは1〜20の数で
、この数Mを越え20以下の包絡線サンプルとして、ゼ
ロを出力するように指定する。
このためには、(M+1)〜2oに対してはaJとして
負の大きい数を適用することにより、ΔLF4として負
の大きい数とし、シフト量を小さくとっておくことによ
り、δiを負の大きな数とする。
このようにすることによシ、加減算器66に、おける累
積値を負数としてしまう。一方、一般に包絡線サンプル
は通常ゼロか正の値でよい。したがって、加減算器85
の演算結果が負のときは、これを検出して、ゼロを強制
的に出力するように制御線68を設けている。このよう
にすれば、不用な包絡線サンプルをゼロとすることがで
きる。
第9図において、タイムスロット/包絡線番号テーブル
は、I;1〜20のタイムスロットの任意のタイムスロ
ットの包絡iのdB差分データΔ”t(KtI)をl7
)(異ナル他ノデータΔJ(K、I)るものである。こ
のようにしておくと、Δに、(x、x)としでは、I=
1〜2oの全部をもつ必要がなく、1=1〜1oを準備
しておきI=11〜2oについては、I=1〜10のう
ちの適切なもの、形状の似ているものを選択するように
できる。このためには、ニー11〜2oの計算において
、工=1〜1oに対応するΔEi(KyI)の格納され
ているアドレスを出力するようなアドレス変換操作を行
なえばよい。このようなアドレスの変換はマイクロコン
ピュータやミニコンピユータの相対番地や間接番地の操
作と同様の操作によシ実現できる。
第8図のトレモロ変調レジスタ64に供給するデータは
周期的に変動する波形の差分PGMデータをROMに格
納したものを読出すようにすればよい。
以上のように、第8図に示したマイクロプロセッサ構造
のサンプル演算器を用いることによってパスラインに接
続したレジスタ群と加減算器などにより、プログラムに
よって所定の演算ができる。
(6)〜(11)式の手順は1つの例であって、一部の
データを省いたり、あるいは手順を変更するとと37ベ
ー・ によシ種々の実施例を構成できる。
アドレスコントローラ50.タイミングノくルスジェネ
レータ51、シーケンサ52、命令解読器63は、既に
種々のマイクロプロセッサで知られているので、その詳
細については省く。
上記説明において、鍵ONの状態が続くと、レリーズア
ドレスRAI)の手前で一定の包絡線サンプルを出しつ
づけるようにしたが、RAD−1に到達するとそのあと
から、さらに手前のアドレスに飛ばすことにより、たと
えば第3図(ロ)で説明すれば、86〜815  を繰
り返すようにアドレスの操作を行なってもよい。また、
86〜S15 を繰り返すのでなく、S15からS6〜
815の間のアドレスに適当に飛ぶようにしてもよい。
このようなアドレスの操作は擬似ランダムシーケンス発
生器の出力するランダムコードをアドレスに加算または
減算することによって実現することができる。
レリーズ過程の一種として、楽器ではダンツク−をかけ
たり、ミューティングを高速でかけたりすることが要求
される。このような要求が発生した38ページ 場合、dB差分データを負の大きい値にすることにより
、累算によシ急速な減衰を実現できる。このためにはΔ
Eiとして所定の値を書き込むような手順をつぐってお
けば良い。
第10図は、第8図の実施例のタイミングを示す図であ
る。第10図(ム)は正弦波波形のサンプル並びを示す
もので、ある1つの正弦波波形のサンプル周期は20μ
Bである。第10図俤)は20μsの中を拡大したもの
で、この中に8x20=160個のタイムスロットがあ
り、160個のサンプルが存在する。各サンプルは12
Sngきざみで処理される。チャンネル1(CHl)に
は、20個のサンプルがある。CH2N2も同様である
。一方、第10図(C)は(&)に同期しながら、差分
包絡線サンプルΔIJi、、 の計算を行なうタイミン
グである。160μSを単位とするチャンネルタイムス
ロッ) CI(Sが1〜8まで設けられている。
CH31ではチャンネル10ΔLEi(+、I)の計算
が行なわれ、以下順に対応するチャンネルの計算が行な
われる。1csoxs=1280 μs(1,28ms
)39、、、、、・ 周期で各チャンネルのルXi計算が繰り返される。
第10図(D)は各チャンネルタイムスロットCH8の
内部を表わしたもので、例としてCH31を拡大してい
る。CH31の中には、6μBを単位として、処理タイ
ムスロットPTSが1〜32まである。PTS(I)、
I=1〜20ではチャンネル1における20個のスペク
トル(正弦波形)に対応する差分包絡線サンプルΔl4
i(K、I)を計算する。そして、pT82’lの前半
の2.5μ腸において、計算された20個のΔLΣi(
K、I”)値を第10図グ)に示すように125nsき
ざみで、差分包絡線レジスタ63(第8図)へ転送する
。この転送のタイミングはCH31〜8で異なる。たと
えば、0H8BではPTS24の後半で実行される。第
10図CE)は各処理タイムスロットPT81〜2゜の
中味を拡大したものである。PT81〜20はそれぞれ
命令タイムスロッ)工□、TS1〜6の6つ5し の部分に分かれている。それぞれは830n8の長さで
ある。これらの命令タイムスロットITSにおいて前記
(6)〜(11)式の命令が実行される。
PT81〜20の間は第8図の実施例において、加減算
器61を中心とする演算が行なわれる。
PT321〜32の間に、第8図におけるΔムMi(K
、I) 、 5LOPICi(K、I) 、Δxt(i
ctx)を中心とするデータの新たな書き込みをデータ
バスDBを介して行なう。
第3図の包絡線の形状において、パーカッシブ形の場合
、指数関数で減衰する場合には、ルは減衰過程において
は、iにかかわらず一定の値で良いことになるから、減
衰過程における代表値として、一種のΔ冨を持つだけで
良くなシ、大幅なデータ圧縮ができることになる。
第4図の対数−直線変換器36の変換特性として、入力
Snが小さいとき、んとえば−80dB以下に相当する
入力コードに対してはLE、としてゼロを出力するよう
に、ROMを構成してもよい。
以上のように本発明によれば、次のような優れた効果が
得られる。
(1)包絡線サンプルをディジタルデータとして記憶し
、これをもとに、補間演算しているの41べ巳 で、まばらな包絡線サンプルをもとにして、なめらかに
連続する包絡線信号データが得られる。
(2)包絡線サンプルを差分データとして記憶しておき
、これを累算するようにしているので包絡線サンプルを
単純に連続的に読み出すことが適切でない。鍵ON→O
FFへの変化時点においても、なめらかな包絡線変化が
つくり出せる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を採用した電子楽器のブロック図、第2
図は本発明の基本構成を示すブロック図、第3図は本発
明の包絡線信号発生装置の扱う包結線信号波形を示す図
、第4図は本発明の実施例の要部のブロック図、第5図
、第6図は本発明に用いるデータのフォーマットの一例
を示す図、第7図はアドレス演算レジスタを示す図、第
8図は本発明の他の実施例のブロック図、第9図はその
データのフォーマットの一例を示す図、第10図はその
タイミングチャートを示す図である。 42ベージ 7・・・・・・記憶器、2o・・・・・・サンプル演算
器、23・・・・・・補間計算器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第5
図     第6図 特りl昭58−200295414) 第8図 ン *pB        27M(tc、rlβ /I+) 五         ′ ” B ’#pQ  A、R5ρ    /11)、 HR2σ
Cz s6p CONTR/IL                 
     !i  (x、T)ApL l/RJ oc
J 67 34LKI) 5/    Ap3 TPG  、5HIFT Ap2わ4σC4 62sro   ”?    ”’/’tNl”All
   sン AD+    oct 第7図 −″ N)01NS      、。 pttop蹟      OC41E4°(にr)  
       LE<。 aci     6q aci WR(”’     4h WRI 066WRり  
 ト目甲〒目至戸に9、  〆ρ VVREG面8

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)楽音の包絡線信号を記憶したディジタル型の記憶
    器と、上記記憶器から包絡線信号を順次読出して包絡線
    サンプルを生成するサンプル演算器と、上記包絡線サン
    プルの相隣るものの間を補間演算する補間計算器とを備
    え、上記記憶器が記憶しているデータは包絡線サンプル
    の差分値であって、上記サンプル演算器は上記差分値を
    順次累算することによシ包絡線サンプルを生成するよう
    にした包絡線信号発生装置。 (2、特許請求の範囲第1項の記載において、記憶器は
    包絡線信号の立上りと立下り区間の少なくとも一方にお
    いて傾斜に対応したスロープデータを記憶し、上記サン
    プル演算器は上記スロープデータによシ指定されるスロ
    ープ値を、上記立上りと立下り区間において、包絡線サ
    ンプルに加えることによシ、急峻な包絡線信号を生成2
    ページ し得るようにした包絡線信号発生装置。 (3)特許請求の範囲第1項の記載において、包絡線サ
    ンプルの生成周期を可変にするとともに、生成周期に応
    じて補間演算区間を可変とした包絡線信号発生装置。 (4)特許請求の範囲第1項の記載において、記憶器に
    記憶されたディジタルデータの読み出しを鍵OFF時に
    はレリーズ過程のアドレスに飛ぶようにした包絡線信号
    発生装置。 (6)特許請求の範囲第1項の記載において、記憶器に
    記憶されたディジタルデータの読み出しを鍵ONが長時
    間続くときに、データのアドレスがランダムに変化する
    ようにしたことを特徴とする包絡線信号発生装置。 (6)特許請求の範囲第1項の記載において、サンプル
    演算器と補間演算器を時分割多重動作させ、複数の包絡
    線信号を発生するようにした包絡線信号発生装置。
JP57084233A 1982-05-18 1982-05-18 包絡線信号発生装置 Granted JPS58200295A (ja)

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