JPS5830595B2 - エンベロ−プ信号発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子オルガンなどの鍵盤式電子（または電気）
楽器ｌこ採用して有効なエンベロープ信号発生装置に関
するもので、特に、エンベロープ信号の立ち上りの速さ
、立ち上りに続く第１の直流レベルの持続時間、第１の
直流レベルから第２の直流レベルへの減衰の速さ、第２
の直流レベルの大きさ、第２の直流レベルに続く減衰の
速さの５つの要素をそれぞれ独立に連続可変設定できる
ようにしたものである。

従来の電子オルガンには楽音の音量や音色の制御用にエ
ンベロープ信号発生装置が設けられているが、その多く
は単純な立ち上りと減衰とから成り、かつ、その時定数
はほとんどのものが固定であるため、音の立り上りから
減衰まで時々刻々に変化する音量、音色をもった自然楽
器音を現出するにはあまりにも単純すぎる。

また、トランジスタ技術１９７７年７月号ミュージック
・シンセサイザの製作鵜ノロ武彦著ＣＱ出版（株）発行
Ｐ、２５１〜２６８１こ見られる如く、ミュージック・
シンセサイザの多くには、立ち上り（アタック）の速さ
、立ち上りに続く第１の減衰（ディケイ）の速さ、直流
レベル（サスティン）の大きさ、直流レベルに続く第２
の減衰（レリース）の速さの４つの要素をそれぞれ独立
に連続可変設定できるようにしたＡＤＳＲエンベロープ
信号発生回路が設けられているが、アタックから直ちｌ
こディケイｌこ移るため、ピークレベル（アタックのＲ
高レベル）にとどまっている時間がない。

このため、楽音の音量制御に用いた場合に、例えばドラ
ムのようにアタックの強いパーカッシブな音を得るのが
難しいとか、楽音の音色の音色制御や擬音発生に用いた
場合、所望の充分な効果が出しにくいという機能的な欠
点を有している。

本発明は上記のような従来の欠点を除去し、従来のＡＤ
ＳＲエンベロープ信号のアタック（立ち上り）とディケ
イ（第１の減衰）との間に持続時間可変の直流レベル（
これをピークと名付ける）を設けることによって、楽音
の音量や音色等の制御Ｉこ用いた場合に、パンチのきい
たパーカッション音や、従来得られなかった音色や擬音
を創り出すことのできるエンベロープ信号発生装置を提
供しようとするものである。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図に於いて、１はキースイッチ、２はパルス増幅器
あるいはトランジスタ・スイッチなどで実現され、上記
キースイッチ１の出力で制御される押鍵検出回路であり
、第２図ｇに示すようにキー・オン（鍵が押されている
状態）時には電圧＋ｖＢを、キー・オフ（鍵が押されて
ない状態）では接地電圧をそれぞれ発生する。

３は記憶回路として用いたＲＳフリップ・フロップであ
り、入力信号の立ち上りでトリガされる。

４はインバータ、５はオア・ゲートである。

６は所定の電圧ｖｔｈを閾電圧にもつ電圧比較器である
。

γはタイ、として用いた単安定マルチバイブレークであ
り、上記電圧比較器６の出力電圧Ｃの立ち上りで１リガ
され、押鍵検出回路２の出力電圧ａのローレベルでクリ
アされて、第２図ｇに示すようなパルス幅ｔｗの負方向
のパルス電圧を発生する。

このパルス幅ｔｗの大きさは自由に設定可能で、演奏渚
の好みに応じて変えられるものである。

８はアンド・ゲートである。

１１は流入する電流Ｈｔ）ｔ に対シテ、Ｖ（ｔ）＝−ｇ ｆ Ｉ （ｔ）ｄ ｔで
示される電圧出力を得る積分回路であり、この出力がエ
ンベロープ信号発生装置の出力となる。

９は積分回路１γを充電するための充電電流を発生する
充電回路で、この充電電流の大きさを自由Ｉこ設定でき
る機能を有する。

１０は充電回路９と積分回路１γの間に介在し、充電回
路９からの充電電流をオン・オフ制御するスイッチ回路
であり、ＲＳフリップ・フロップ３の出力ｅが＋ＶＢの
ときにオン、接地電圧のときオフする機能を有する。

１４は電圧比較器６の閾値電圧ｖｔｈを自由に設定する
ことができる可変電圧源である。

１３は入力電圧と出力電圧を比較して、両名が後者より
犬のときに電流をオンし、その逆のときにオフする機能
を有する電流スイッチ回路であり、出力端子は上記可変
電圧源１４に接続されている。

１２は積分回路１γから可変電圧源１４に対して放電電
流を流す第１の放電回路で、放電電流の大きさを自由に
設定できる機能を有する。

１１は積分回路１γと第１の放電回路１２の間に介在し
、積分回路１γからの放電電流をオン・オフ制御するス
イッチ回路であり、アンド・ゲート８の出力りが＋■３
の電圧のときにオン、接地電圧のときにオフする機能を
有する。

１６は積分回路１γから接地電圧に対して放電電流を流
す第２の放電回路で、放電電流の大きさを自由に設定で
きる機能を有する。

１５は積分回路１γと第２の放電回路１６の間に介在し
、積分回路１γからの放電電流をオン・オフするスイッ
チ回路で、インバータ４の出力すが＋ＶＢ電圧のときに
オン、接地電圧のときにオフする機能を有する。

次にこの実施例の動作について第２図の信号波形図を参
照して説明する。

第２図に於いてａ ＝ ｉはそわぞれ第１図ｔこおける
各出力信号ａ ＝ ｉ ｊこ対応し、スイッチｉｏ、Ｌ
ｉ、υはそれぞれ第１図に於けるスイッチ回路ｉｏ、ｉ
ｉ 、ｉｓの各タイ□ングでのオン・オフを示す。

第２図の（１）に基本釣はエンベロープ信号波形を、（
ｎ） 、 （Ｉｆｆ）に押鍵の持続時間を短くした場合
の代表的な二側の波形を、そして（ＩＶ）に前のエンベ
ロープが終了しないうちに鍵を押した場合の波形例をそ
れぞれ示す。

まず、（Ｉ）について説明する。

鍵が押される前には、ＲＳフリップ・フロップ３はリセ
ット状態にあり、その出力ｅは接地電圧にある。

また、積分回路１γの出力ｉは接地電圧にあり、これを
入力電圧とする電圧比較器６の出力Ｃは接地電圧にある
。

単安定マルチバイブレークγはクリア状態にあり、その
出力ｇは＋ｖＢ電圧にある。

従っテ）充電用のスイッチ回路１０はオフ、第１および
第２の放電用のスイッチ回路１１および１５はオンの状
態になっている。

さて、この状態から鍵を押すとキースイッチ１の出力が
押鍵検出回路２に加わり、出力ａは＋ｖＢとなる。

この出力ａの立ち上りで、ＲＳフリンブ・フロップ３が
セットされる。

従って翫出力す、ｅおよびｈはそれぞれ、接地電圧、＋
Ｖ Ｂ ％および接地電圧となって、充電用のスイッチ
回路１０はオン、第１と第２のスイッチ回ＭＩＬ１５は
共にオフとなる。

これにより、充電回路９から充電電流が積分回路１γに
流れ込む。

ここで説明を明解にするために第１図の充放電関係の各
ブロックの具体的構成を図面に示した通りのものとする
。

充電回路９は＋ｖＢの電圧を発生する定電圧源９０と、
これに接続された可変抵抗ＲＡ （抵抗値を表わす）と
から成り、積分回路１γは一方の端子を接地したコンデ
ンサＣ（容量値も表わす）から成るため、エンベロープ
信号出力ｉは接地電圧から＋ｖＢに対して時定数ＣＲＡ
で立ち上る（アタック過程）。

この立ち上り電圧が電圧比較器６の閾電圧ｖｔｈを越え
た瞬間に出力Ｃが＋ｖＢ となる。

これによってオア・ゲートの出力ｄが＋ｖＢに立ち上り
、ＲＳフリップ・フロップ３がリセットされ、スイッチ
１０がオフとなって、充電が停止される。

一方、単安定マルチバイブレークγは出力Ｃの立ち上り
でトリガされ、設定可変のパルス幅ｔｗの負方向のパル
ス電圧を出力ｇに発生する。

アンド・ゲート８の出力りは上記のｔｗのパルス電圧が
発生している間も接地電圧を保っているから、スイッチ
回路１１はオフを維持している。

すなわち、エンベロープ信号出力ｉは閾電圧Ｖｔｈ（厳
密にはエンベロープ信号出力ｌがｖｔｈと等しくなった
瞬間から充電が停止するまでの時間に、エンベロープ信
号が上昇した電圧分だけがｖｔｈに加算されたものであ
るが、これは微少であるため無祝できる）に時間ｔＷだ
け停留する（ピーク過程）０さて、単安定マルチバイブ
レークγが時間ｔ のパルス電圧を発生し終ると、出力
ｇは再び＋ＶＢとｆ、）す、アンド・ゲート８の出力り
は＋ＶＢとなって、ティケイ用のスイッチ回路１１がオ
ンとなる。

すると、エンベロープ信号出力ｉは閾電圧ｖｔｈから可
変電圧Ｅ８に向って時定数ＣＲＤで減衰する（ティケイ
過程）。

この減衰が始まってすぐにエンベロープ信号出力ｉが閾
電圧ｖｔｈを下まわることになり、電圧比較器６の出力
Ｃは再び接地電圧に戻る。

さて、押鍵が続く限りエンベロープ信号は可変電圧Ｅ８
を保持している（サスナイン過程）が、鍵が離されると
押鍵検出回路２の出力ａが再び接地電圧に戻り、レリー
ス用のスイッチ回路１５がオンになる。

このため積分回路１γから、一端を接地した可変抵抗Ｒ
Ｒ（抵抗値も表わす）で構成された第２の放電回路１６
へ放電電流が流れる。

この時にダイオードＤ１３で構成された電流スイッチ回
路１３の働きで可変電圧源１４から積分回路１γへの充
電力咄動的に阻止される。

すなわち、エンベロープ信号出力ｉは可変電圧ＥＳから
接地電圧に向かって時定数ＣＲＲで減衰し、接地電圧に
達して終了する（レリース過程）０ 次に、エンベロープ信号が閾電圧ｖｔｈと可変電圧Ｅｓ
との間にある時に鍵を離した場合（Ｉｆ）の波形ニつい
て説明する。

鍵が押されてエンベロープ信号出力ｉが時定数ＣＲＡで
立ち上るのは（Ｉ）の場合と同様である。

エンベロープ信号出力ｉが可変電圧Ｅを越えて閾電圧ｖ
ｔｈに達する前に鍵を離すと、押鍵検出回路２の出力ａ
は接地電圧に戻りレリース用のスイッチ回路１５をオン
にすると同時に、ＲＳフリップ・フロップ３をリセット
する。

このため、アタック用（充電用）のスイッチ回路１０は
オフ、ディケイ用（第１の放電用）のスイッチ回路１１
はオンとなり、ここｌこティケイ用とレリース用（第２
の放電用）の両放電回路１２゜１６が同時に作動すると
いう状態が生じる。

すなわち、エンベロープ信号は鍵が離れた時点から、デ
ィケイ用の可変抵抗ＲＤとレリース用の可変抵抗ＲＲと
の並列抵抗ＲＤ７’ＲＢを放電抵抗として放電するため
、時定数Ｃ（ＲＤ／ＲＲ）で接地電圧に向って減衰する
。

しかし、エンベロープ信号出力ｉが減衰して可変電圧Ｅ
ｓＩこ達した時、（Ｉ）の場合と同様に電流スイッチ回
路１３が働いてディケイ用の放電回路１２は機能を失う
ため、以後の動作はＩの場合と同様になる。

結局、この場合は二重時定数減衰型のエンベロープと成
る。

（ＩＩＩ）の波形はピーク過程（出力ｊ力■ｔｈに停留
している時間）の途中で鍵が離された場合のものである
。

鍵が離されるまでは（Ｉ）と全く同様であるから説明は
省略する。

鍵が離されると押鍵検出回路２の出力ａが接地電圧に戻
る。

これによって、今まで作動していた単安定マルチバイブ
レークγがクリアされて、出力ｇは＋ＶＢに戻ると同時
に、ディケイ用とレリース用の両スイッチ回路１１゜１
５がオンして放電を開始する。

これ以後はＨの波形過程と全く同様にして減衰してゆく
。

最後にエンベロープ信号が終了しない間に鍵が押された
場合の波形例（ｉＶ）について説明する。

ＱＶ）は（１）の波形の途中から（Ｉ）の波形に転化し
たものと見られる。

（匍の波形の途中、すなわちディケイ用とレリース用の
両スイッチ回路ＩＬ１５が共にオンの時に鍵が押される
と、この両スイッチ回路ＩＬ１５は強制的にオフされ、
アタック用のスイッチ回路１０はオンにされて、鍵が押
された瞬間のエンベロープ信号電圧から充電が始まる。

以後の動作、波形は（Ｉ）や（ＩＩ）の説明で明らかで
あるから省略する。

なお、第１図において充放電用の各スイッチ回路１０．
ＩＬ１５は具体的にはそれぞれ、電圧効果トランジスタ
ＴｒＡ、ＴｒＤ、Ｔ、Ｒで構成されているが、これに限
定されることなくダイオードによるスイッチやリレー・
スイッチなどで容易に実現できる。

また、充電回路９、第１の放電回路１２、第２の放電回
路１６の充放電電流の制御特性を単なる可変抵抗による
ものでなく、例えば可変定電流回路によるものにすれば
、直線的な立ち上りや減衰をもつエンベロープ信号が得
られる。

エンベロープ信号出力ｌはトランジスタのエミッタ・フ
ォロワやボルテージ・フォロワなどのバアファ回路を介
して摩り出せばよい。

以上のように本発明によれば、５つの要素、即ち、立ち
上り（アタック）の速さ、第１の直流レベル（ピーク）
の持続時間、第１の減衰（ディケイ）の速さ、第２の直
流レベル（サヌナイン）の大きさ、そして第２の減衰（
レリース）の速さをそれぞれ独立に連続可変設定できる
ようにしたため、極端にゆっくり変化するエンベロープ
から極端に速く変化するエンベロープまで非常に多彩な
エンベロープを得ることができる。

また、押鍵の持続時間ｌこよってオルガン型エンベロー
フ０力）らピアノ型エンベロープに変化させることがで
きて、楽音の要素（音量、音色等）の制御に用いた場合
に、多種多様な楽音の時間開変化が得られ、演奏効果上
、非常に価値のあるものになる。

特に、アタックとディケイとの間にピークが設けられて
いるため、楽音の音量や音色等の制御に用いた場合に、
パンチのきいたパーカッション音や、従来得られなかっ
た音色や擬音を創り出すことができ、楽音合成において
も非常に優れた効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成図、第２図は第１
図における各部の信号波形図である。 １・・・・・・キースイッチ、２・・・・・・押鍵検出
回路、３０．・、、ＲＳフリップ・フロップ、６・・・
・・・電圧比較器、１・・・・・・単安定マルチバイブ
レーク、９・・・・・・充電回路、１０，１１・・・・
・・スイッチ回路、１２・・・・・・第１の放電回路、
１３・・・・・・電流スイッチ回路、１４・・・・・・
可変電圧源、１５・・・・・・スイッチ回路、１６・・
・・・・第２の放電回路、１γ・・・・・・積分回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンベロープ信号の立ち上がりの速さを制御する手
   段と、立ち上がりに続く第１の直流レベルの持続時間を
   制御する手段と、第１の直流レベルから第２の直流レベ
   ルへの減衰の速さを制御する手段と、第２の直流レベル
   の大きさを制御する手段と、第２の直流レベルに続く減
   衰の速さを制御する手段とを具備し、上記の５つの手段
   をそれぞれ独立に設定できるようにしたことを特徴とす
   るエンベロープ信号発生装置。 ２ 充電回路と第１及び第２の放電回路を有してなる充
   放電回路と、演奏用の鍵が押されているか否かを検出す
   る押鍵検出回路と、所定の直流電圧レベルを閾電圧とし
   上記充放電回路の出力を入力とする電圧比較器と、上記
   所定の直流電圧レベル以下の電圧レベルを発生する電圧
   レベル発生回路と、鍵を押すとセット状態になり、鍵を
   離すか、もしくは上記充放電回路の出力が上記電圧比較
   器の閾電圧に達することによってリセット状態になる記
   憶回路と、上記充放電回路の出力が上記電圧比較回路の
   閾電圧に達することによってトリガされ、鍵を離すこと
   によってクリアされるタイマとを具備し、上記第１の放
   電回路は上記充放電回路の出力を上記電圧レベル発生回
   路の出力電圧レベルにまで放電し、上記第２の放電回路
   は基準電圧レベルにまで放電するようにし、かつ上記第
   ２の放電回路は上記押鍵検出回路により鍵を押した場合
   にオフ、離した場合にオンとなるように制御され、上記
   充電回路は上記記憶回路により該記憶回路のセット状態
   でオン、リセット状態でオフとなるように制御され、上
   記第１の放電回路は上記記憶回路と上記タイマとにより
   該記憶回路がセット状態にあるか、または上記タイマが
   パルス電圧ヲ出力している場合にのみオフ、そうでない
   場合にオンとなるように制御されるようにして、鍵を押
   すことにより上記充電回路で決まる速さで立ち上り、上
   記所定の直流電圧レベルに達すると上記タイマの出力パ
   ルス幅に相当する時間の間、該所定の直流電圧レベルを
   維持して上記第１の放電回路で決まる速さで上記電圧レ
   ベルにまで減衰し、以後は押鍵の続く限り上記電圧レベ
   ルを保持し、押鍵を解除すると上記第２の放電回路で決
   まる速さで減衰するようなエンベロープ信号を上記充放
   電回路の出力に得るようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のエンベロープ信号発生装置０ ３ タイマとして単安定マルチバイブレークを用いたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のエンベロー
   プ信号発生装置。