JPS5832389B2 - エンベロ−プ変換回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電子楽器の演奏効果を拡大すべく、楽音信号
のエンベロープを変換することによって、例えば、ギタ
ーから得られる楽音信号を基にして、バイオリン等の楽
音信号若しくは現用の楽器からは得られない新規なエン
ベロープを有する楽音信号等を得るごとくに構成したエ
ンベロープ変換回路に関する。

楽器の音高はその楽音信号に含まれる基本波の周波数に
よって、また、音色はその楽音信号に含まれる各高調波
成分の含有率によって表現される。

更に楽音を特徴づけるもう一つの要素トして楽音信号の
エンベロープがあり、各種の楽器から得られる楽音信号
はそれぞれ特有のエンベロープを有している。

例えば、ピッキング奏法によってギーターから得られる
楽音信号は鳴動開始時に跳躍的に最大振幅となり、以後
急速に減衰するエンベロープを有しており、かかるエン
ベロープを例えばボーイング奏法によって他の弦楽器か
ら得られる楽音信号のエンベロープに近似せしめること
は困難であった。

したがって、たとえ、楽音信号に含まれる各高調波成分
の含有率を変化せしめて種々の音色を表現し得たとして
も、エンベロープによる音響勢力バタンが特有の音響効
果を有する以上、エンベロープが特定されると、楽音信
号全体から得られる演奏上の効果も制約されていた。

この発明は上記の技術的課題を解決すべく人力された楽
音信号（以下楽音入力信号という）に対シてそのエンベ
ロープの変化を圧縮した楽音信号とそのエンベロープの
変化を強調した楽音信号とを得、更に、これらの楽音信
号同志を加減算することによって、楽音入力信号を各種
のエンベロープを有する楽音信号（以下、楽音出力信号
という）に変換するごとくに構成したエンベロープ変換
回路を提供することを目的としている。

第１図はこの発明の一実施例として第３図に示すエンベ
ロープ変換回路において使用する乗算回路の構成を示す
。

同図において１は楽音信号入力端子であって結合コンデ
ンサ２を通じてトランジスタ３０ベースに接続される。

該ベースはバイアス用抵抗器４を通じて正極性電源５に
接続され、また、バイアス用抵抗器６を通じて接触され
る。

該トランジスタのエミッタは抵抗器７を通じて電源５に
接続される。

更に、該トランジスタのコレクタは差動増幅器を構成す
るトランジスタ８及び９のエミッタに接続される。

該トランジスタ８及び９のコレクタは・それぞれ負荷抵
抗１０及び１１を通じて負極性電源１２に接続され該１
〜ランジスタ９のベースは抵抗器１３を通じて接地電位
を含む適宜の電位に保持される。

先ず、同図に基づいて、かかる乗算回路をこの発明の一
実施例として第３図に示すエンベロープ変換回路に用い
た場合の動作を説明する。

いま、楽音信号入力端子１に第２図に示すととくの楽音
人力信号を印加する。

該信号は結合コンデンサ２を通じてトランジスタ３を駆
動する。

結果として該トランジスタのコレクタ電流、即ち、トラ
ンジスタ８及び９のコレクタ電流は該信号に比例して変
化する。

しかも、トランジスタ８及び９のコレクタ間の電位差は
Ｖ。

−ＫＩｏＶｉｄ となることが知られている。

ここに、（Ｋ）は定数、（１０） はトランジスタ３
のコレクタ電流、（Ｖｉｄ） はトランジスタ８及び
９０ベ一ス間電位差である。

そこで、楽音信号入力端子１に第２図に示すととくの ｅｏ ｓｉｎ （ｗｔ ）で表わされる楽音入力信号を
印加すると、トランジスタ３のコレクタ電流は■ｏ−８
ｉｎ（ｗｔ）だけ変化する。

いま、トランジスタ８及び９０ベ一ス間に単位電圧の電
位差を与えたとすると、該トランジスタ８及び９のコレ
クタ間の電位差がＫＩｏ ｓｉｎ（ｗｔ ）だけ変化す
るためには該トランジスタのそれぞれのコレクタにはそ
のコレクタ電流に対してそれに重畳する正弦波成分の振
幅が一定の比率になるべきことが容易に理解できる。

例えば、ｌ・ランジスタ８のコレクタ電流が減少し逆に
トランジスタ９のコレクタ電流が増大スるとトランジス
タ８のコレクタに現われる第一の出力信号中の第一の正
弦波成分の振幅が減少しトランジスタ９のコレクタに現
われる第二の出力信号中の第二の正弦波成分の振幅は増
大する。

さて、次に、第３図に基づいて、楽音信号入力端子１に
第４図Ａに示すととくの楽音入力信号を印加した場合を
例にとって、この発明の一実施例であるエンベロープ変
換回路の全体的な動作を説明する。

第３図においてトランジスタ８のコレクタは第一の出力
端子に接続された交流増幅器１４を通じて結合コンデン
サ１５の一端に接続される。

該コンデンサの他端はダイオード１６を通じて平滑用コ
ンデンサ１７の一端に接続されるとともに可変抵抗器１
９を通じて減算回路を構成する演算増幅器２０の負極性
入力端子にも接続される。

また、平滑用コンデンサ１７の一端は抵抗器１８、帰還
信号入力端子を通じてトランジスタ８０ベースに接続さ
れる。

一方、トランジスタ９のコレクタは第二の出力端子に接
続された交流増幅器２１．結合コンデンサ２２及び可変
抵抗器２３を通じて演算増幅器２０の正極性入力端子に
接続される。

２４は該演算増幅器の出力端子、２５は該演算増幅器の
帰還抵抗器、２６は該演算増幅器をして減算回路を構成
せしめるべく該演算増幅器の正極性入力端子から接地に
至る抵抗器、また、２７は抵抗器であってトランジスタ
８０ベースと接地間に接続される。

なお、同図において点線で囲まれた構成部分は第１図に
示す乗算回路の構成である。

いま、トランジスタ８０ベースを接地して考察すると、
該トランジスタ８のコレクタにも第４図Ａに示す楽音入
力信号に相似の楽音信号を含む波形が第一の出力信号と
して現われるから、これを交流増幅器１４でもって増幅
し、結合コンデンサ１５を通過せしめると、第一の正弦
波成分が抽出されて、該コンデンサの他端には、第４図
Ａに示す楽音入力信号に相似の波形（図示せず）が得ら
れる。

かかる第一の正弦波成分をダイオード１６でもって整流
して、平滑用コンデンサ１７に印加すると、該コンデン
サの端子電圧として第４図Ｂに示すごとく、同図Ａに示
す波形の正極性エンベロープに相当する波形信号が得ら
れる。

今度は、該波形信号が抵抗器１８及び２７でもって適切
に分圧されてトランジスタ８０ベースに帰還信号として
印加される場合について考察すると、先ず、ｌ・ランジ
スタ８のコレクタに現われた第一の正弦波成分が交流増
幅器１４及び結合コンデンサ１５を通じて、ダイオード
１６に印加される。

該ダイオードに印加される第一の正弦波成分のピーク値
が該ダイオードのスレショルド電圧を超えると、整流作
用によって平滑用コンデンサ１７に正極性の直流電圧を
生ずる。

該直流電圧は、抵抗器１８及び２Ｔでもって適切に分圧
されて、帰還信号となり、帰還信号入力端子を介して、
トランジスタ８．９のベース間に差動入力信号として印
加されるためにトランジスタ８のコレクタ電流は減少し
、それに重畳する第一の正弦波成分の振幅も減少する結
果、交流増幅器１４から結合コンデンサ１５を通じてダ
イオード１６に印加される第一の正弦波成分もまた減少
する。

かかる−巡の作用はエンベロープについての負帰還作用
であって、結局、第４図Ａに示す楽音入力信号に相似す
る第一の出力信号に対しても、交流増幅器１４から結合
コンデンサ１５を通じてダイオード１６に印加される第
一の正弦波成分のピーク値を該ダイオードのスレショル
ド電圧と略々等しい電圧に保持するごとくにトランジス
タ８のコレクタ電流が制御される。

したがって、該トランジスタのコレクタ電流は第４図Ｃ
に示すごとくとなる。

同図においてａに示す部分では楽音入力信号の振幅が太
きいために点線で示すとと（にコレクタ電流が減少し、
第一の正弦波成分の振幅が圧託恐れる。

またｂに示す部分では楽音入力信号の振幅が小さいため
に点線で示すごとくコレクタ電流は動作点近傍に復帰し
、入力楽音信号の減衰分部が圧１ｍねることなく現われ
る。

一方、トランジスタ９のコレクタの電流は同図りに示す
ごとくとなる。

即ち、トランジスタ８０ベースに印加される帰還信号が
差動入力信号として作用するために同図において点線で
示すごとく、トランジスタ８のコレクタ電流が減少した
分だけトランジスタ９のコレクタ電流が増大する。

したがってトランジスタ９のコレクタ電流は時間に対し
て減少する傾向にあるためにこれに重畳する第二の正弦
波成分の振幅もともに減少する傾向にある。

加えて、楽音入力信号自体が第４図Ａに示１ごとく時間
に対して減少する傾向にあるために該第二の正弦波成分
の減少傾向は強調され、第４図りにおいてａ′に示すご
とく、強い傾斜を有するエンベロープの正弦波が得られ
る。

時間が経過して、トランジスタ８０ベースが零電位にな
ったときはトランジスタ９のコレクタ電流に重畳する第
二の正弦波成分の振幅も零となるために第４図りにおい
てｂ′に示すごとく第二の正弦波成分の振幅も零に向っ
て減少する。

かかる状態においてトランジスタ８のコレクタ電圧を交
流増幅器１４でもって増幅し、結合コンデンサ１５を通
過せしめると第４図Ｃ′に示すごとく、同図Ｃに示す第
一の出力信号から第一の正弦波成分が抽出される。

同様に、ｌ・ランジスタ９のコレクタ電圧を交流増幅器
２１でもって増幅し結合コンデンサ２２を通過せしめる
と第４図Ｄ′に示すごとく同図りに示す第二の出力信号
からの第二の正弦波成分だけが抽出される。

これら、結合コンデンサ１５，２２からの第一、第二の
正弦波成分はそれぞれ可変抵抗器１９及び２３を通じて
加減算回路を構成する演算増幅器２０に印加される。

そこで、結合コンデンサ１５からの第一の正弦波成分に
適切な比率を乗じて得られる波形から、結合コンデンサ
２２かもの第二の正弦波成分に適切な比率を乗じて得ら
れる波形を減算する。

即ち第４図Ｃ′に示す第一の正弦波成分に相似する波形
のうち可変抵抗器１９の抵抗値によって特定される第二
の正弦波成分から同図Ｄ′に示す波形に相似する波形の
うち可変抵抗器２３の抵抗値によって特定される波形を
減算することになる。

例えば、第４図Ｃ′に示す第一の正弦波成分から第４図
Ｄ′において点線で示す第二の正弦波成分を演算するご
とくに可変抵抗器１９及び２３を設定すると同図Ｅに示
すごとく中央に腹部Ｃを有する楽音出力信号を得ること
ができる。

なお、以上の実施例では楽音信号入力端子１に弦楽器の
楽音信号を印加した場合についてその動作を説明してい
るが各種の楽音信号を印加した場合でもそれらのエンベ
ロープが持続し、かつ、適切な勾配を有する限り全く同
様の動作が期待できるし、楽音成分も単一の正弦波成分
に限られるものではなく、例えば、鋸歯状波等のように
、複数の正弦波成分の合成によって得られるあらゆる波
形、即ち、交流成分はこの明細書でいう正弦波成分に含
まれる。

また、演算増幅器２０は減算回路を構成した場合にも各
種のエンベロープを有する楽音信号を得ることができる
。

更に、この実施例ではトランジスタ８及び９のコレクタ
電流が略々等しい場合についてその動作を説明している
が、両トランジスタの電流比を変えることによって、ト
ランジスタ８のコレクタに現われる第一の正弦波成分の
圧縮度合及びトランジスタ９のコレクタに現われる第二
の正弦波成分の強調度合を変化せしめることができる。

かくして、各種の楽音入力信号に対して楽音出力信号の
エンベロープを適切な範囲にわたって変化せしめること
ができる。

また、構成要素としてのトランジスタＮＰＮ接合のもの
でもよく、更には、ＦＥＴ、真空管等、増幅器を構成し
得る他の能動素子に替えることができる。

以上のごとく、この発明は、楽音人力信号のエンベロー
プが帰還され、エンベロープの変化が圧縮されて現われ
る第一の出力信号と、該エンベロープの変化が強調され
て現われる第二の出力信号との二様の出力信号を出力す
る乗算回路を備え、これらの二様の出力信号に含まれる
第一、第二の正弦波成分を演算回路でもって加減算する
ことにより、楽音入力信号のエンベロープを種々に変形
できるように構成されているので、 この発明によれば、少数の回路素子を用いた簡単な構成
でもって、例えば、ギターから得られる楽音信号のエン
ベロープを変換してバイオリンの楽音信号とエンベロー
プにおいて類似の楽音信号を得るごとく、特定のエンベ
ロープを有する楽音入力信号を各種の楽器固有の、若し
くは現用の各種楽器からは得られない新規なエンベロー
プを有する楽音出力信号に変換することができる。

したがって、楽音信号を構成する各高調波成分の含有率
の調整による各種の楽器固有の音色の表現と相まって各
種の楽器固有の演奏効果を忠実に再現することができる
とともに新規なエンベロープ若しくはエンベロープと音
色の新規な組合わせによって現用の楽器からは得られな
い全く新規な演奏効果を得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例として第３図に示すエンベ
ロープ変換回路において使用する乗算回路の構成を示す
。 同図において、１・・・・・・楽音信号入力端子、２・
・・・・・コンデンサ、４ ６ ７ １０ １１ １３
・・・・・・抵抗器、５１２・・・・・・電源、３，８
．９・・・・・・トランジスタ。 第２図は第１図に示す乗算回路の楽音信号入力端子１に
印加される信号波形を示す。 第３図はこの発明の一実施例であるエンベロープ変換回
路の構成を示す。 同図にトいて、１４２１・・・・・・交流増幅器、１５
２２・・・・・・結合コンデンサ、１６・・・・・・ダ
イオード、１７・・・・・・積分用コンデンサ、１８，
１９，２３，２５，２６゜２７・・・・・・抵抗器、２
０・・・・・・演算増幅器、２４・・・・・・出力端子
。 第４図は第３図に示す回路構成における主要部の波形を
示す。 同図において、Ａ・・・・・・楽音信号入力端子１に印
加される変換されるべき楽音信号波形、Ｂ・・・・・・
Ａに示す波形のエンベロープ、Ｃ・・・・・・トランジ
スタ８のコレクタ電流波形、Ｃ′・・・・・・結合コン
デンサ１５を通過した電圧波形、Ｄ・・・・・・トラン
ジスタ９のコレクタ電流波形、Ｄ′・・・・・・結合コ
ンデンサ２２を通過した電圧波形。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ そのコレクタが第一の出力端子に接続され、そのベ
   ースが帰還信号入力端子に接続された第一のトランジス
   タ８と、そのコレクタが第二の出力端子に接続され、そ
   のベースが特定の電位に保持された第二のトランジスタ
   ９とを有する差動増幅器と、該第−１第二のトランジス
   タ８，９の共通接続されたエミッタに対してそのコレク
   タが接続され、そのベースが楽音信号入力端子に接続さ
   れた第三のトランジスタ３を有する増幅器とから成る乗
   算回路であって、帰還信号入力端子に供給される帰還信
   号に応答して、第一の出力端子には、楽音信号入力端子
   に印加されている楽音入力信号のエンベロープの変化が
   圧縮されて表われる第一の出力信号を出力し、第二の出
   力端子には、該楽音入力信号のエンベロープの変化が強
   調されて現われる第二の出力信号を出力する乗算回路を
   含み、更に、上記第一の出力信号から該信号中に含まれ
   る第一の正弦波成分を抽出して出力する第一の交流結合
   回路と、該第−の正弦波成分を整流してそのエンベロー
   プに相当する波形信号を生成する整流回路と、該波形信
   号を帰還信号として前記乗算回路の帰還信号入力端子に
   供給する帰還回路と、前記第二の出力信号から該信号中
   に含まれる第二の正弦波成分を抽出して出力する第二の
   交流結合回路と、前記第一の交流結合回路が出力する第
   一の正弦波成分と上記第二の交流結合回路が出力する第
   二の正弦波成分とを加減算して楽音出力信号として出力
   する加減算回路とを含んで成るエンベロープ変換回路。