JPS5848914B2 - 電子楽器のピッチベンド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、音源発振器として電圧制御型発振器を有す
る電子楽器において、ゲイン可変増幅回路のゲインを制
御するピツチベンド操作用可変抵抗器の他に、ゲインの
可変幅を可変設定する別の可変抵抗器を設けてピツチベ
ンド可変幅を制御しうるようにした改良されたピツチベ
ンド装置に関する。

一般に、ミュージックシンセサイザ等の電子楽器は、音
源発振器としての電圧制御型発振器を、各鍵毎に異なる
ように定められた音高電圧で制御することにより、押さ
れた鍵に対応する音高の楽音信合を合戒するようになっ
ている。

従来から、この種の電子楽器には、鍵を押したまま、ピ
ツチベンド操作子（通常は、可変抵抗の摺動子）を基準
点からプラス側又はマイナス側へ動作させることにより
ピッチ（音高）を上下に変化させるよううにしちピツチ
ベンド装置が設けられている。

しかし、従来のピツチベンド装置においては、操作子と
してピツチベンド操作子しか設けられていないため、ピ
ツチベンドの可変幅を外部から制御することはできなか
った。

すなわち、ピッチの上下方向のずれの最大量は固定され
ており、その値は例えば±１，２００セント（１オクタ
ーブ相当）であった。

従って、このピツチベンド装置では、演奏中に、例えば
±５００セントだけピッチをずらそうとすれば、ピツチ
ベンド操作子をその可動範囲の中途の適当な位置で停止
させるように操作しなければならず、このような操作は
実際上極めて困難であり、再現性よく反復することが不
可能であった。

この発明の目的は、ピツチベンドの可変幅（ピツチずれ
の最大量）を適宜制御することのできる改良されたピツ
チベンド装置を提供することにある。

この発明の特徴とするところは、ゲイン可変増幅回路の
ゲインを制御してピツチベンドを行う可変抵抗器とは別
にもう１つの可変抵抗器を設け、このもう１つの可変抵
抗器でゲインの可変幅を制御することによってピツチベ
ンドの可変幅を制御するようにした点にある。

このような特徴によれば、簡単な回路構成で、広範囲の
安定したピツチベンド可変幅制御を達成できる。

以下、添付図面を参照してこの発明の好ましい実施例を
説明する。

第１図は、この発明の一実施例によるピツチベンド装置
をそなえた電子楽器を示すもので、１０の音高制御信号
ＰＣにより発振周波数が制御される音源発振器としての
電圧制御型発振器（ＶＣＯ）である。

音高制御信号ＰＣは後述するように鍵が押されるたびに
、押された鍵の音名に対応した電圧値を有するように発
生されるものであり、ＶＣＯ１０の出力側には、押され
た鍵の音名に対応した音高（周波数）の音源信号が発生
される。

この音源信号は、電圧制御型フィルタ（ＶＣＦ）１２を
介して電圧制御型増幅器（ＶＣＡ）１４に送られ、ＶＣ
Ｆ１ ２では音色特性を、ＶＣＡ１４では振幅エンベロ
ープ特性をそれぞれ付与される。

ＶＣＡ１４の出力端に得られる楽音信号は出力増幅器１
６を介してスピーカ１８に送らへ このスピーカ１８に
より楽音に変換される。

ここで、音高制御信号ＰＣを発生するための系統につい
て説明すると、この系統は、音高電圧発生回路２０と、
鍵オン信号発生回路２２と、サンプルホールド回路２４
と、バツファ２６とを含む。

音高電圧発生回路２０は、後述される音高基準電圧発生
回路４０からの音高基準電圧ＲＶに基づいて各鍵の音名
に対応した音高電圧Ｐ■を発生するためのもので、一群
の鍵スイッチＫＳ−Ａと、これらの鍵スイッチに種々の
レベルの電圧を供給する抵抗回路網ＲＷとをそなえてい
る。

鍵オン信号発生回路２２は、鍵スイッチＫＳ−Ａと連動
する一群の鍵スイッチＫＳ−Ｂを有し、これらの鍵スイ
ッチＫＳ−Ｂの一方の端子に共通に電圧＋■を印加する
とともに、鍵スイッチＫＳ−Ｈの他方の端子を共通接続
してその共通接続点から鍵オン信号ＫＯＮを発生させる
ようになっている。

この鍵オン信号ＫＯＮは、いずれかの鍵がオン操作され
たことを示すものである。

ある鍵が押されたとすると、音高電圧発生回路２０から
６大 その押された鍵の音名に対応した音高電圧Ｐ■が
発生され、鍵オン信号発生回路２２からは、鍵のオン操
作があったことを示す鍵オン信号ＫＯＮが発生される。

音高電圧Ｐ■は、鍵オン信号ＫＯＮとともにサンプルホ
ールド回路２４に供給される。

サンプルホールド回路２４は、鍵オン信号ＫＯＨに応じ
て音高電圧ＰＶをサンプリングするサンプリングゲート
Ｇと、このゲー１−Ｇの出力をホールドするコンデンサ
Ｃとを含んでいる。

音高電圧ＰＶを鍵オン信号ＫＯＮに応じてサンプルホー
ルドした後バツファ２６に供給することにより、このバ
ツファ２６の出力側に音高制御信号ＰＣが得られる。

この音高制御信号ＰＣは、押された鍵の音名に対応した
電圧値を有するものであるから、これをもつてＶＣＯ１
０を制御すると、押された鍵の音名に対応した周波数の
音源信号を得ることができる。

なお、音高制御信号ＰＣは減衰用可変抵抗２８を介して
ＶＣＦ１２にも供給されており、それによって音高変化
に応じてＶＣＦ１２のしゃ断周波数が制御される（通常
は、音高が高くなるにつれてしゃ断周波数も高くなるよ
うに制御される）。

一方、制御電圧発生回路３０は、押鍵時の音色（ろ波特
性）変化及び振幅（増幅利得）変化のパターンに対応し
たエンベロープ信号を形成するのに必要とされるいくつ
かのレベルの制御電圧Ｃ■を発生して、この制御電圧Ｃ
■を各エンベロープ発生器（ＥＧ）３２．３４に供給し
ている。

各々のエンベロープ発生器３２ ．３４には鍵オン信号
ＫＯＮも供給されている。

鍵オン信号ＫＯＮが発生されると、エンベロープ発生器
３２は、押鍵時の音色（ろ波特性）変化パターンに対応
したエンベロープ信号ＥＶ１を発生し、ＶＣＦ１２を制
御してそのろ波特性を時間的に変化させると共に、エン
ベロープ発生器３４は、押鍵時の振幅変化パターンに対
応したエンベロープ信号ＥＶ２を発生し、ＶＣＡ１４を
制御してその増幅利得を変化させる。

以上のような構戊の結果、ＶＣＡ１４の出力側には、
押された鍵の音名に対応した周波数（音高）と、所定の
音色特性及び振幅エンベロープ特性とを有する楽音信号
が得られ、この楽音信号は出力増幅器１６を介してスピ
ーカ１８に送出され、ここで楽音として発音される。

さて、この発明の教示によれば、音高電圧発生回路２０
の音高電圧ＰＶのもとになる音高基準電圧ＲＶを独特の
様式で変化させることにより、音高を上下方向に所定幅
にわたって変化させるピツチベンド操作が行われるよう
になっている。

すなわち、音高基準電圧ＲＶを発生するための回路４０
には、ピツチベンド装置５０と、チューニング（調律）
回路６０とが設けられている。

ピツチベンド装置５０においては、入力端に基準電圧設
定用可変抵抗器５１からの基準電圧Ｖｓが印加されるゲ
イン可変増幅回路５２が設けられており、この増幅回路
５２のゲインは、ピツチベンド操作用可変抵抗器５３に
より制御されるとともに、このゲインの可変幅は、ピツ
チベンド可変幅制御用可変抵抗器５４により制御される
ようになっている。

この結果、増幅回路５２の出力側には、基準電圧Ｖｓに
対し、可変抵抗器５３．５４で設定されるゲインを乗算
したものに対応する出力電圧Ｖｒが取出される。

チューニング回路６０においては、増幅出力Ｖｒの極性
を反転させるための反転回路６１と、この反転回路６１
の出力Ｖ ｒ ’を一方の加算入力端に受信するととも
にチューニング操作用可変抵抗器６２からのチューニン
グ電圧Ｖｔを他方の入力端に受信する加算回路６３とが
設けられており、加算回路６３の出力側から音高基準電
圧ＲＶを発生するようになっている。

次に第２図を参照して、音高基準電圧発生回路４０の内
部構或を詳細に説明する。

第２図において、第１図におけると同一部分には同一符
号を付してある。

まず、ピツチベンド装置５０において、ゲイン可変増幅
回路５２は正相アンプとして作動するように接続された
演算増幅器（以下、オペアンプという）ＯＰＩが設けら
れており、このオペアンプＯＰＩの非反転入力端には、
直列抵抗Ｒｇを介して可変抵抗器５１の可動子５１ａか
ら基準電圧Ｖｓが供給されている。

可変抵抗器５１の両端にはそれぞれ電圧＋Ｖ，−Ｖが印
加されており、可動子５１ａを操作することにより、音
高電圧のもとになる音高基準電圧ＲＶの基準としてふさ
わしい基準電圧Ｖｓを設定しうるようになっている。

一方、オペアンプＯＰＩの非反転入力端と反転入力端と
には可変抵抗器５３の一端Ｐと他端Ｑとがそれぞれ接続
されており、この抵抗器５３の中点Ｍは接地されている
。

可変抵抗器５３の、ピツチベンド操作子としての可動子
５３ａと、接地点との間には、可変抵抗器５４と、抵抗
５５とが直列に接続されており、その直列合或抵抗はＲ
ｓで表わされる。

この抵抗５５は、可変抵抗器５３の可動子５３ａが一端
Ｐに接触し且つ可変抵抗器５４の抵抗値がゼ川こなって
も、オペアンプＯＰＩの非反転入力端と接地点との間に
介在してオペアンプＯＰＩの正相アンプとしての動作を
保証するためのものである。

また、オペアンプＯＰｌの反転入力端と出力端との間に
は、直列抵抗Ｒｇとほぼ等しい抵抗値を有する帰還抵抗
Ｒｆが接続されている。

このような構威のピツチベンド装置５０の動作において
は、可変抵抗器５４を予め調整した後、可変抵抗器５３
の可動子５３ａを一端Ｐと他端Ｑとの間で最大限に往復
動的に変位させることにより、基準電圧Ｖｓのレベルを
中心にして上下に均等量変化する形の増幅出力電圧Ｖｒ
をオペアンプＯＰＩの出力側に取出すことができる。

この発明にとって好ましい数値例を上げると共に回路動
作を次に詳しく説明する。

いま、可変抵抗器５３の中点Ｍと両端Ｐ，Ｑの各々との
間の抵抗Ｒを例えば約２５〔ＫΩ〕として、直列抵抗Ｒ
ｇと帰還抵抗Ｒｆとをたがいに等しく約２．７〔ＫΩ〕
とすれば、第１に、（４）可動子５３ ａが中点Ｍに対
応する位置にある場合、第２に、（６）可動子５３ａが
一端Ｐに対応する位置にある場合、第３に、０可動子５
３ａが他端Ｑに対応する位置にある場合のそれぞれの場
合についてオペアプンＯＰＩの出力電圧Ｖｒは、これを
数式的に表現すると次のようになる。

（４）の場合の出力電圧Ｖｒ１は、 一例として、Ｋ＝１７２、Ｖｓ＝２−（Ｖｌとすると、
上掲の（２） ， （４） ， （６）式よりＶｒ１，
Ｖｒ２，Ｖｒ３はそれぞれ、Ｖｒ１二２〔■〕，■ｒ２
二４［Ｖ），■ｒ３＝１〔■〕 となり、このような電
圧を音高基準電圧ＲＶとして使用した場合に生ずるピッ
チずれは±１２００〔セント〕（１オクターブ相当）と
なる。

一般にピッチずれはＰＤは、セント値で表示する場合に
次のように定義される。

ここで、ｆｏは基準周波数、ｆは実際の発音周波数であ
る。

この実施例で示したような電子楽器では、周波数と、こ
れを制御する電圧との間には比例関係があるから、（７
）式において、各周波数ｆ，ｆｏは対応する電圧に置換
できる。

従って、前述（７）０３）及び０の場合において、電圧
Ｖｒ１ を基準として、電圧Ｖ ｒ２ ＋Ｖ ｒ３を使
用した場合に生ずるピツチずれをセント値で表示すると
、ノ）の場合には、 となる。

これ、らの（８）式及び（９）式を対比すれば、上下の
ピッチずれは一致していることがわかる。

このように上下のピツチずれが一致することは、この実
施例によるピツチベンド装置の最犬の特徴である。

何故ならば、ピツチベンド操作子としての可動子，５３
ａを中点Ｍを中心に双方向的に最大限に変位させるのが
通常のピツチベンド操作のやり方であるので、この操作
に伴うピツチずれが上下で一致していないとすれば、そ
の不一致量が大きければ大きいほど楽音には不自然なき
きにくい変化が現われるからである。

オペアンプＯＰＩからの出力電圧Ｖ ｒ ＣＪ これ
を直接に音高基準電圧ＲＶとして使用することもできる
が、この実施例では、チューニングを可能にするため、
第２図に示すように反転回路６１を介してチューニング
用加算回路６３に供給するようになっている。

反転回路６１はオペアンプＯＰ２を反転アンプとして作
動するように結線したものであって、オペアンプＯＰ２
の反転入力側には、オペアンプＯＰ１からの出力電圧Ｖ
ｒと、可変抵抗ＶＲＩからの補正電圧とがたがいに加算
される形で供給されている。

オペアンプＯＰ２の出力電圧Ｖｒ’は実質的には、オペ
アンプＯＰＩの出力電圧Ｖｒを反転したものであって、
オペアンプＯＰ３の反転入力側へ供給されている。

オペアンプＯＰ３の反転入力側にはさらに、オペアンプ
ＯＰ２の出力電圧Ｖｒ’に加算されるように、可変抵抗
器ＶＲ２からの補正電圧と、チューニング用操作子６２
の可動子６２ａからのチューニング電圧Ｖｔとが供給さ
れている。

反転アンプとして作動するオペアンプＯＰ３の出力端は
、エミツタフオロワトランジスタＴｒのベースに接続さ
れ、トランジスタＴｒのエミツタに接続された負荷抵Ｒ
Ｌから音高基準電圧ＲＶが取出されるようになっている
。

この音高基準電圧ＲＶは、前述のオペアンプＯＰＩの出
力電圧Ｖｒにチューニング電圧Ｖｔを加算した形で得ら
れるものであって、ピツチベンド操作用可変抵抗器５３
の抵抗値変化に対する応答性やピツチベンド可変幅制御
用可変抵抗器５４の抵抗値変化に対する応答性を有する
ことは明らかである。

さらに、第３図は、第２図に示すピツチベンド装置５０
と同一機能を有する他の実施例を示すものであり、第２
図と同一部分には同一符号を付してある。

まず、ピツチベンド装置５０において、ゲイン可変利得
増幅回路５２には正相アンプとして動作するように接続
されたオペアンプＯＰＩが設けられており、このオペア
ンプＯＰＩの非反転入力には可変抵抗器５１の可動子５
１ａから直接基準電圧Ｖｓが供給されている。

一方、オペアンプＯＰＩの反転入力は、可変抵抗器５３
および出力抵抗ｒｇを介してオペアンプＯＰＩの出力端
に接続されており、可変抵抗器５３の中点Ｍは接地され
ている。

可変抵抗器５３の、ピツチベンド操作子としての可動子
５３ａと、接地点との間には、可変抵抗器５４と、抵抗
５５とが直列に接続されており、その直列合戒抵抗はｒ
ｓで表わされる。

また、オペアンプＯＰＩの反転入力と出力端との間には
出力抵抗ｒｇとほぼ等しい抵抗値を有する帰還抵抗ｒｆ
が接続されており、ゲイン可変利得増幅回路５２の出力
電圧Ｖｒは出力抵抗ｒｇと可変抵抗器５３との接続点か
ら取り出される。

このような構戊のピツチベンド装置５０における可変抵
抗器５４と可変抵抗器５３の調整操作については第２図
の可変抵抗器５４と可変抵抗器５３に関して述べたもの
と全く同一である。

また、帰還抵抗ｒｆと出力抵抗ｒｇとを等しくすると共
に、第２図に関する説明と同様に可動子５３ａの位置を
中点Ｍ、一端Ｐまたは他端Ｑに設定した前述ノ淘，＠ま
たは０の各々の場合の出力電圧Ｖｒは、これを数式的に
表現すると次のようになる。

となる。

すなわち、（４），＠，０各々の場合の数式（１１）
， （１３） ， （１５）ハ、前述ノ数式（２），（
４），（６）ト全く同一であり、第３図のピツチベンド
装置５０が第２図のピツチベンド装置５０と同一機能を
有することは明らかである。

以上に詳述したところから明らかなように、この発明に
よるピツチベンド装置は、ピツチベンド操作子の機械的
変位量を制御するような困難な操作を全く必要とせず、
予めピツチベンド可変幅制御用可変抵抗器を調整した後
ピツチベンド操作用可変抵抗器の操作子を双方向的に最
大限に変位させる簡単な操作によって種々の可変幅のピ
ツチベンド制御を再現性よく達成できるものであり、電
子楽器の演奏表現の態様を豊富にする上で極めて有益な
ものである。

特に、実施例に示したピツチベンド装置は、上下方向の
ピツチずれを一致させることができる顕著な利点を有す
る。

なお、上述したピツチベンド装置５０の回路は、この発
明に利用される他、音色フィルタのカットオフ周波数を
制御するブＩＪ ＩＪアンスベンド（又はトーンベンド
）の制御にも利用されうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例によるピツチベンド′装
置をそなえた電子楽器のブロック図、第２図は、第１図
の電子楽器における音高基準電圧発生回路の詳細を示す
回路図、第３図は、ピツチベンド装置の他の実施例を示
す回路図である。 ４０・・・・・・音高基準電圧発生回路、５０・・・・
・・ピツチベンド装置、５１・・・・・・基準電圧設定
用可変抵抗器、５２・・・・・・ゲイン可変増幅回路、
５３・・・・・・ピツチベンド操作用可変抵抗器、５４
・・・・・・ピツチベンド可変幅制御用可変抵抗器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各鍵毎に異なる音高電圧を発生するとともに、押さ
   れた鍵に対応した音高電圧で電圧制御型発振器を制御し
   て、前記押された鍵に対応した音高の楽音信号を合或す
   るようにした電子楽器において、人力端に基準電圧が印
   加されるゲイン可変増幅回路と、ピッチベント操作用可
   動子の変位に応じて前記増幅回路のゲインを変化させる
   ように前記増幅回路中に接続された第１の可変抵抗器と
   、ピッチベント可変幅を決定するために前記増幅回路の
   ゲインを可変設定するように前記増幅回路中に接続され
   た第２の可変抵抗器とを設け、前記第１及び第２の可変
   抵抗器の抵抗値変化に応じて、前記各音高電圧のもとに
   なる電圧出力を前記増幅回路の出力側から取出すように
   したことを特徴とするピツチベンド装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のピツチベンド装置に
   おいて、前記増幅回路は、非反転入力端に直列抵抗を介
   して前記基準電圧が印加される演算増幅器をそなえ、こ
   の演算増幅器の反転入力端と非反転入力端との間には中
   点を接地した形で前記第１の可変抵抗器が接続され、前
   記第１の可変抵抗器の可動子と接地点との間には前記第
   ２の可変抵抗器が接続され、前記演算増幅器の反転入力
   端と出力端との間には前記直列抵抗とほぼ等しい抵抗値
   をもつ帰還抵抗が接続さへ前記演算増幅器の出力端から
   は前記第１可変抵抗器における中点に関して互いに逆方
   向のほぼ等量の可動子の変位に応じて前記電圧出力が取
   出さへ この電圧出力に基づいて互いに逆方向にほぼ等
   しいピッチの変化が得られるようにしたことを特徴とす
   るピツチベンド装置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載のピツチベンド装置に
   おいて、前記増幅回路は、非反転入力端に前記基準電圧
   が印加される演算増幅器をそなえ、この演算増幅器の反
   転入力端と出力端との間には帰還抵抗が接続されると共
   に、前記第１の可変抵抗器と出力抵抗との直列路が接続
   され、前記出力抵抗の抵抗値は前記帰還抵抗の抵抗値と
   ほぼ等しい値に設定され、前記第１の可変抵抗器の中点
   が接地されると共に、該第１可変抵抗器の可動子と接地
   点との間には前記第２の可変抵抗器が接続され、前記出
   力抵抗と前記第１可変抵抗器との接続点からは前記第１
   可変抵抗器における中点に関して互いに逆方向のほぼ等
   量の可動子の変位に応じて前記電圧出力が取出され、こ
   の電圧出力に基づいて互いに逆方向にほぼ等しいピッチ
   の変化が得られるようにしたことを特徴とするピツチベ
   ンド装置。