JPS5917435B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、操作鍵音高に対応した基本波（基音）ぉよ
びその高調波成分（倍音）を発生させ、この基本波およ
び高調波成分にそれぞれ対応する振幅係数を乗じてその
乗算値を加算することによつて楽音を形成する高調波合
成方式の電子楽器の改良に関し、特に押鍵速度、押鍵圧
力、押鍵深さ５ 等の鍵タッチに関連して発生楽音の音
色を可変制御し得るようにした電子楽器に関するもので
ある。

Ａ、従来技術の説明高調波合成方式の電子楽器としては
、楽音波形の連続するサンプル点における振幅値を（１
）式にも１０とず〜・て順次計算することにより楽音を
得るようにしたものがある。

２｜ ７６ＸＯ（ｑＲ）■ｎ汀ｎＳｉｎｗｎｑＲ・・・・・・
・・・（１）（ｑ＝１、２、・ ・ ・ ・ ・ ・
・ ・ ・ ）ここで、Ｘｏ（ｑＲ）・・・・・・・・
・楽音波形の各サンプル点におノ０ ける波形振幅値。

Ｒ・・・・・・・・・発生楽音の周波数（音高）に比例
した数値（以下、周波数ナンバと称す）。

ｎ ・・・・・・・・・基本波を含む高調波成分の次数
を表わし、ｎ＝１は基本波（基音）、７５ｎ■２は第２
高調波（第２倍音）、ｎ−３は第３高調波（第３倍音）
・・・・・・・・・に対応する。

Ｃｎ・・・・・・・・・各次数の高調波成分に対する振
幅係数（フーリエ係数）。

１０Ｎ・・・・・・・・・楽音波形のサンプル点の数。

ｗ・・・・・・・・・各サンプル点における振幅計算に
含まれる高調波（倍音）の数。Ｗ＝Ｎ／２の関係がある
。

この高調波合成方式による電子楽器は、例えば■５ 第
１図に示すように構成されている。

同図において、１は鍵盤部に設けられたキースイッチ回
路であつて、鍵盤部の各鍵に対応したキースイッチを有
し、ある鍵が押鍵されると対応するキースイツチが動作
し、その出力線に論理値″１″の信号を出力するように
構成されている。このキースイツチ回路１には単音優先
回路が内蔵されており、同時に２個以上のキースイツチ
が動作した場合、優先順位の高いキースイツチに対応す
る出力線にのみＳ１″信号が出力されるようになつてい
る。キースイツチ回路１の各キースイツチに対応する出
力線は、各鍵の音高に対応した周波数ナンバＲが記憶さ
れている周波数ナンバメモリ２の入力側に接続されてお
り、ある鍵が押鍵されるとキースイツチ回路１の出力に
よつてアドレスされて周波数ナンバメモリ２からその鍵
の音高に対応した周波数ナンバＲが読み出される。一方
、クロツク発振器４は一定周期のクロツクパルスＴｃを
出力しており、このクロツクパルスＴｃはカウンタ４に
おいてｗ分周されて計算区間タイミング信号Ｔｘとなる
。

この場合、「Ｗ」は合成しようとする高調波の総数であ
つて、例えば第１６高調波まで合成する場合は「Ｗ−１
６」となる。なお、以下の説明における「高調波」とは
基本波をも含むものどし、基本波（基音）は第１高調波
に相当する。このようにして作られた計算区間タイミン
グ信号Ｔｘはゲート５に供給される。このゲート５は計
算区間タイミング信号Ｔｘが供給される毎にゲートを開
（・て周波数ナンバメモリ２から出力される周波数ナン
バＲを音程区間加算器６に供給する。音程区間加算器６
はゲート５を介して周波数ナンバＲが供給される毎（す
なわち計算区間タイミング信号Ｔｘが発生する毎）に該
周波数ナンバＲを累算して１Ｒ１２Ｒ１３Ｒ・・・・・
・・・・と増力ｎする累算値ＱＲを出力する。そして、
累算値ＱＲが該加算器６のモジユロ（法）Ｎを超えると
オーバフローしてオールゼロとなり、以後は計算区間タ
イミング信号Ｔｘが発生される毎に再び同様な累算動作
が行なわれる。このように、計算区問タイミング信号Ｔ
ｘの発生毎に変化する累算値ＱＲは、クロツクパルスＴ
ｃによつてゲート制御されるゲート７を介して高調波区
間加算器８に供給される。この場合、クロツクパルスＴ
ｃは計算区間タイミング信号ＴＸｆ）ｗ倍の周波数を有
しているために、計算区間タイミング信号Ｔｘの１周期
間にゲート７はｗ回開かれることになる。この結果、高
調波区間加算器８はクロツクパルスＴｃの発生毎にゲー
ト７から出力される累算値ＱＲを順次加算してその累算
値ＮｑＲを出力する。そして、Ｗ回の累算が完了すると
、計算区間タイミング信号Ｔｘによつてりセツトされ、
以後同様な動作を行なう。従つて、この高調波区間加算
器８は、計算区間タイミング信号Ｔｘの１周期の間にク
ロツクパルスＴｃにしたがつて順次増加する累算値Ｎｑ
Ｒ（ｎ＝１、２、３・・・・・・・・・）を発生してい
ることになる。この累算値ＮｑＲは、メモリ・アドレス
・デコーダ９にお（・てデコードされ、このデコード出
力が正弦波波形１周期の各サンプル点振幅値を各アドレ
スに記憶している正弦関数メモリ１０にアドレス信号と
して供給され、該メモリ１０から正弦振幅値πＳｉｎ；
ＮｑＲを読み出す。

上記の説明から明らかなように、音程区間加算器６の累
算値ＱＲは、楽音波形振幅の計算すべきサンプル点を示
し、また高調波区間加算器８の累算値ＮｑＲは現在計算
中のサンプル点ＱＲにおけるｎ次高調波の位相を表わす
ことになる。

この結果正弦関数メモリ１０からは当該サンプル点ＱＲ
における各高調波（基本波を含む）の正弦振幅値８１ｎ
−Ｎ，Ｒ（ｎ−１、２・・・・・・・・・Ｗ）が基本波
１λ１（第１高調波）、第２高調波、・・・・・・・・
・第ｗ高調波の順で順次発生される。

この場合、計算される楽音波形の順次サンプル点は計算
区間タイミング信号Ｔｘの発生毎に順次移行していくも
のであるが、次にどのサンプル点に移行すべきかは周波
数ナンバＲによつて決まるものであり、この周波数ナン
バＲは操作鍵の音高に比例したものである。したがつて
、正弦関数メセリ１０からは操作鍵の音高πに対応した
各高調波の正弦振幅値（Ｓｉｎ−ＮｑＲ）１Ｘ１が順次
時分割的に発生される。

一方、メモリアドレス制御装置１１はモジユロ（法）Ｗ
のカウンタによつて構成されており、カウンタ４に同期
してクロツクパルスＴｃを順次カウントしてそのカウン
ト値を高調波係数メモリ１２にアドレス信号として出力
する。

高調波係数メモリ１２には、所望の楽音音色を得るため
に最適な各高調波の振幅値に対応した高調波振幅係数Ｃ
ｎが各アドレスに記憶されており、メモリアトレス制御
装置１１からクロツクパルスＴｃに同期してカウントア
ツプするアドレス信号が供給されると、各アドレスに記
憶されている各高調波の振幅値を設定する高調波振幅係
数Ｃｎが順次読み出される。この高調波振幅係数Ｃｎは
高調波振幅乗算器１３に出力される。高調波振幅乗算器
１３は、正弦関数メモリ１０から各サンプル点毎に時分
割的に読み出される各高調波の正弦振幅値ｌレ Ｓｉｎ−ＮｑＲと各高調波別に設定された高調波振１Ｘ
７幅係数Ｃｎを乗算してその乗算値Ｆｎ＝ π ＣｎｓｉｎマＪｎｑＲを累算器１４に供給する。

この場合、高調波区間加算器８とメモリアドレス制御装
置１１は互いに同期しているために、各高調波別に順次
読み出される高調波振幅係数Ｃｎが対応πする高調波正
弦振幅値Ｓｉｎ−ＮｑＲに乗算され、１Ｘ１）これによ
つて各高調波別の振幅値Ｆｎの設定が行なわれる。

累算器１４は高調波振幅乗算器１３から出力される各高
調波別の振幅値Ｆｎを順次累算する。そして、計算区間
タイミング信号仮 が発生されると、ゲート１５が開い
て累算器１４の累算値（楽音波形のあるサンプル点にお
ける振幅値を表わしている）をＤ−Ａ変換器１６に出力
するとともに、累算器１４がりセツトされて次の順次サ
ンプル点における振幅値計算のために再び前述と同様な
累算動作を行なう。従つて、Ｄ−Ａ変換器１６には、押
下鍵の音高に対応した楽音波形の各サンプル点における
各高調波の振幅設定された振幅値の累算値が計算区間タ
イミング信号Ｔｘの発生毎に供給されることになり、こ
の累算値をアナログ信号に変換してサウンドシステム１
７に供給することにより押下鍵に対応した音高でかつ高
調波係数メモ１川２に記憶させた各高調波の振幅比率を
設定する高調波振幅係数Ｃｎに対応した音色の楽音が発
生される。また、この電子楽器においては、押鍵操作に
伴なう押鍵速度、圧力、深さ等の鍵タツチ状態を検出す
るタツチ検出回路１８が設けられている。

このタツチ検出回路１８は、例えば各鍵の押鍵速度を検
出するコイルあるいは各鍵の押鍵圧力を検出する圧電素
子等の鍵タツチ検出センサを有しており、この鍵タツチ
検出センサの出力をタツチ信号Ｔとしてサウンドシステ
ム１７に出力する。この場合、タツチ検出回路１８から
出力されるタツチ信号Ｔとキースイツチ回路１から送出
される出力信号は同一操作鍵に対応している。サウンド
システム１８ではタツチ信号Ｔに対応して発生楽音の振
幅を制御し、これによつてピアノのような自然楽器と同
様に鍵タツチにより発生楽音の音量が制御されるように
なつている。一方、発生楽音に対する振幅エンベロープ
の付与は次のようにして行なわれている。

すなわち、サウンドシステム１７には、いずれかの鍵が
押鍵された時にキースイツチ回路１から出力されるキー
オン信号ＫＯＮによつて動作を開始するエンベロープ波
形発生器が設けられており、このエンベロープ波形発生
器から出力されるエンベロープ波形が楽音信号に乗算さ
れて発生楽音にアタツク、サステイン、デイケイ等の振
幅エンベロープが付与される。なお、このような電子楽
器は、特開昭４８９０２１７号に開示されているのでそ
の詳細説明は省略する。

Ｂ．従来技術の欠点 以上の説明から明らかなように、上述した従来の高調波
合成方式の電子楽器は、押下鍵の音高に対応した周波数
で、また高調波係数メモリに記憶された高調波振幅係数
Ｃｎによつて設定される音色で、かつ振幅エンベロープ
および鍵タツチに対応した音量の楽音を発生している。

従つて、この発生楽器は鍵タツチに対応して音量制御さ
れるとともに、押鍵・離鍵に対応して振幅エンベロープ
制御されるのみで、その楽音音色は何ら変化しないもの
である。ところが、一般に自然楽器の発生音は、その発
音操作（例えば押鍵操作）の状態によつて音量の他にさ
らに音色（波形形状）も微妙に変化するものであり、こ
れによつて自然性のある豊かな音となつている。しかし
ながら、上述した従来の高調波合成方式の電子楽器では
、自然楽器のような押鍵操作状態による音色制御ができ
ず、発生楽音は極めて単調なものとなつてしまう欠点を
有している。

Ｃ．この発明の目的および概要説明 この発明は、上述した従来の欠点に鑑みなされたもので
、その目的とするところは高調波合成方式の電子楽器に
おいて押鍵操作に伴う鍵タツチに関連して発生楽音の音
色を変化し得るようにすることである。

このためこの発明にお℃・ては、楽音を構成する各高調
波の振幅値を設定する各振幅係数を鍵タツチ信号により
相対的に可変制御するようにしている。以下、図面を用
いてこの発明による電子楽器を詳細に説明する。

Ｄ．この発明の構成および動作説明 １この発明の構成説明 第２図はこの発明による電子楽器の一実施例を示すプロ
ツク図であつて、第１図と同一部分は同一記号を用いて
ある。

同図において１９はメモリアドレス制御装置１１から出
力される高調波次数信号ｎとタツチ検出回路１８から出
力されるデジタルタツチ信号ＴＤとによつてアドレスさ
れて高調波振幅係数ＣｎＴが読み出される高調波係数メ
モリであつて、この高調波係数メモリ１９は例えば各高
調波次数に対応する高調波振幅係数Ｃｎをそれぞれ異な
らせて記憶させた複数グループのメモリによつて構成さ
れており、高調波次数信号ｎによつて高調波の次数が指
定され、タツチ信号ＴＤによつてグループが指定されて
対応する高調波振幅係数ＣｎＴが読み出されるように構
成されている。２この実施例の動作説明 このように構成された電子楽器に於℃・て、鍵盤部であ
る鍵が押鍵されると対応するキースイツチが閉じて、キ
ースイツチ回路１の対応する出力線にＳ１″信号が出力
される。

この場合、キースイッチ回路１は単音優先回路が内蔵さ
れているために、複数の鍵が押下されても優先順位の高
い出力線１本にのみＳ１″信号が出力される。このキー
スイツチ回路１の出力信号は、周波数ナンバメモＩＪ２
をアドレスして押下鍵の音高に対応した周波数ナンバＲ
を読み出して出力する。この周波数ナンバＲは、クロツ
ク発振器３から出力される一定周期のクロツクパルスＴ
ｃをカウンタ４にお℃・てｗ分周に作られた計算区間タ
イミング信号Ｔｘによつて開となるゲート５を介して音
程区間加算器６に供給される。音程区間加算器６は計算
区間タイミング信号Ｔｘの発生毎に供給される周波数ナ
ンバＲを順次加算し、累算値ＱＲを出力する。この累算
値ＱＲはクロツクパルスＴｃによつて開となるゲート７
を介して高調波区間加算器８に供給され、この高調波区
間加算器８は累算値ＱＲを計算区間タイミング信号Ｔｘ
の一周期内においてクロツクパルスＴｃのタイミング１
ｑＲ１２ｑＲ、３ｑＲ・・・・・・・・・と順次加算し
て、各高調波（基本波を含む）の当該サンプル点におけ
る正弦振幅値の位相を指定する累算値ＮｑＲを発生する
。この累算値ＮｑＲは、メモリ・アドレス・デコーダ９
においてデコードされた後、正弦関数メモリ１０をπア
ドレスして各高調波の正弦振幅値Ｓｉｎ−ＮｑＲＷを時
分割的に読み出す。

このような動作は、計算区間タイミング信号Ｔｘの発生
毎に、押下鍵音高に対応した楽音波形の順次サンプル点
に対して行なわれることになる。一方、メモリアドレス
制御装置１１は、カウンタ４に同期してクロツクパルス
Ｔｃをカウントし、そのカウント値を高調波次数信号ｎ
として出力することにより、正弦関数メモリ１０から読
み出さＩＧれる正弦振幅値Ｓｉｎ−ＮｑＲに対応する高
調波のＷ次数を指定する。

また、タツチ検出回路１８は、キースイツチ回路１から
出力される信号に対応する鍵の鍵タツチ（押鍵圧力また
は押鍵速度等）を検出し、該鍵タツチに対応したデジタ
ル信号をタツチ信号ＴＤとして出力する。

従つて、タツチ信号ＴＤは鍵タツチの状態に対応して変
化することになる。このようにして発生された高調波次
数信号ｎとタツチ信号ＴＤは高調波係数メモリ１９に供
給されてこのメモｌ月９をアドレスする。

この場合、高調波次数信号ｎは高調波の次数を指定し、
またタツチ信号ＴＤはそれぞれ１組の高調波振幅係数Ｃ
１〜ＣＷを記憶した複数の記憶グループのいずれかを指
定して高調波係数メモＩ川９から高調波振幅係数ＣｎＴ
を読み出す。従つて、タツチ信号ＴＤが一定であれば高
調波の各次数に対応して記憶されている１組の高調波振
幅係数ＣｎＴが順次繰り返し読み出されることになる。
この場合、タツチ信号ＴＤは鍵タツチに対応して押鍵の
都度変化するために、これに伴なつてタツチ信号ＴＤに
よつて高調波係数メモリ１９の別のグループがアドレス
されて別の１組の高調波振幅係数ＣｎＴが順次読み出さ
れる。従つて、タツチ信号ＴＤの変化によつて異なつた
値の１組の高調波振幅係数ＣｎＴが読み出される。この
ように、高調波次数信号ｎとタツチ信号ＴＤによつて変
化する高調波振幅係数ＣｎＴを高調波振幅乗算器１３に
おいて正弦関数メモリ１０から出力される各高調波の正
π弦振幅値Ｓｉｎ−ＮｑＲと乗算して各高調波の振幅Ｗ
１＆ 値Ｆｎ（ＣｎＴｓｉｎ−ＮｑＲ）を設定すると、夕τＴ
Ｔツチ信号ＴＤ、つまり押鍵操作に伴なう鍵タツチによ
つて各高調波相互間の相対振幅値Ｆｎが変化することに
なり、これに伴なつて楽音波形の順次サンプル点毎に各
高調波の振幅値Ｆｎを累算する累算器１５の累算値が変
化する。

したがつて、サウンドシステム１７からは、押鍵操作に
伴なう鍵タツチの状態に対応して音色の変化する楽音が
発生されることになる。なお、上述した実施例において
は、互（・に独立した高調波次数信号ｎとタツチ信号Ｔ
Ｄとによつて高調波係数メモＩ川９をアドレスしたが、
高調波次数信号ｎとタツチ信号ＴＤの乗算値ｎ−ＴＤに
よつて高調波係数メモリ（乗算値ｎ・ＴＤの各種値に対
応して多数の高調波振幅係数ＣｎＴＤが記憶されている
。

）をアドレスするように構成しても良いことは言うまで
もない。以上説明したように、上記構成による電子楽器
によれば、押鍵操作に伴なう鍵タツチに関連して各高調
波に対応する高調波振幅係数の値を相対的に変化させる
ことができ、この結果、鍵タツチにより発生楽音の音色
を容易に可変制御できる。

Ｅ．この発明による他の実施例第３図はこの発明による
他の実施例を示すプロツク図であつて、第２図と同一部
分は同一記号を用いてある。

同図において、２０，２１はメモリアドレス制御装置１
１から出力される高調波次数信号ｎによつてアドレス制
御される高調波係数メモリであつて、高調波係数メモリ
２０にはフルートの音色を得るために必要な各高調波に
対する高調波振幅係数Ｃｌｎが記憶されており、また高
調波係数メモリ２１にはストリングの音色を得るために
必要な各高調波に対する高調波振幅係数Ｃ２ｎが記憶さ
れている。２２は高調波次数信号ｎとタツチ信号ＴＤと
によつてアドレスされるタツチメモリであつて、このタ
ツチメモリ２２の各アドレスにはタツチ信号ＴＤの値に
対応して複数組の各高調波次数別のタツチ係数ＧｎＴが
記憶されている。

２３，２４は音色選択スイツチで高調波振幅係数Ｃｌｎ
，ｃ２ｎをそれぞれ選択する。

２５は音色選択スイツチ２３，２４からの高調波振幅係
数Ｃｌｎ，ｃ２ｎを加算する加算器、２６は加算器２５
の出力Ｃｎにタツチメモリ２２から出力されるタツチ係
数ＧｎＴを乗算して高調波振幅係数Ｃｎ′−Ｃｎ−Ｇｎ
Ｔを出力する乗算器である。

このように構成された電子楽器においては、メモリアド
レス制御装置１１から出力される高調波次数信号ｎによ
つて高調波係数メモリ２０，２１から高調波振幅係数Ｃ
ｌｎ，ｃ２ｎがそれぞれ読み出される。また、タツチメ
モリ２２からは、高調波次数信号ｎとタツチ信号ＴＤと
によつてアドレスされて該信号ｎおよびＴＤに対応した
タツチ係数ＧｎＴが読み出される。そして、例えば音色
選択スイツチ２３が閉じられているとすると、加算器２
５は高調波係数メモリ２０から読み出された高調波振幅
係数Ｃｌｎを乗算器２６に出力する。乗算器２６は高調
波振幅係数Ｃｌｎとタツチ係数ＧｎＴとを乗算した高調
波振幅係数Ｃｎ′ＧｎＴを高調波振幅乗算器１３に供給
して各高調波の振幅制御が行なわれ、この結果フルート
の音色を有する楽音がタツチ信号ＴＤによつて変化する
タツチ係数ＧｎＴだけ音色変化して発音される。また、
音色選択スイツチ２４のみが閉じられた場合には、スト
リングの音色を有する楽音がタツチ信号ＴＤによつて変
化するタツチ係数ＧｎＴだけ音色変化して発音されるこ
とになる。従つて、音色選択スイツチ２３が閉じられた
場合に於ける高調波振幅係数Ｃｎ７は、 となり、音色選択スイツチ２４のみが閉じられた場合に
於ける高調波振幅係数Ｃｎ′は、 となる。

従つて、このように構成した場合においては、高調波振
幅係数Ｃｌｎ，ｃ２ｎが発生楽音の基本的な音色を決定
し、タツチ係数ＧｎＴが鍵夕ツチに対応した音色変化を
決定していることになる。このため、基本的な音色を変
更するには高調波係数メモリ２０，２１の出力をスイツ
チ２３，２４で選択するのみで良く、第２図に示した場
合に比較して音色変更が効果的に行なわれる。なお、上
述した実施例にお（・ては、高調波振幅係数Ｃｎ（Ｃｌ
ｎあるいはＣ２ｎ）にタツチ係泌？ＮＴを加重するのに
乗算器２６を用いたが、この発明はこれに限定されるも
のではなく、両信号を加重することができる演算器であ
ればいかなるものであつても良い。Ｆ．この発明による
効果 以上説明したように、この発明は、高調波合成方式の電
子楽器において、各高調波に対する高調波振幅係数の値
を押鍵操作に伴なう鍵タツチに関連して相対的に変化さ
せるようにしたのであるため、発生楽音の音色が鍵タツ
チによつて微妙に変化し、これに伴なつて自然性のある
豊かな演奏音が得られる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は高調波合成方式による従来の電子楽器の一例を
示すプロツク図、第２図はこの発明による電子楽器の一
実施例を示すプロツク図、第３図はこの発明による電子
楽器の他の実施例を示すプロツク図である。 １・・・・・・キースイツチ回路、２・・・・・・周波
数ナンバメモリ、３・・・・・・クロツク発振器、４・
・・・・・カウンタ、５，７，１６・・・・・・ゲート
、６・・・・・・音程区間加算器、８・・・・・・高調
波区間加算器、９・・・・・・メモリ・アドレス・デコ
ーダ、１０・・・・・・正弦関数メモリ、１１・・・・
・・メモリアドレス制御装置、１３・・・・・・高調波
振幅乗算器、１４・・・・・・累算器、１６・・・・・
・Ｄ−Ａ変換器、１７・・・・・・サウンドシステム、
１８・・・・・・タツチ検出回路、１９，２０，２１・
・・・・・高調波係数メモリ、２２・・・・・・タッチ
メモリ、２３，２４・・・・・・音色選択スイツチ、２
５・・・・・・加算器、２６・・・・・・乗算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 楽音を構成する基本波およびその高調波に対応する
   各成分を発生させ、この各成分にそれぞれ対応する振幅
   係数を乗じてその乗算値を加算することによつて楽音を
   形成する高調波合成方式の電子楽器において、押鍵操作
   に伴なう鍵タッチ状態を検出するタッチ検出回路と、こ
   のタッチ検出回路の出力に関連して上記各振幅係数の値
   を相対的に変化させる振幅係数変化手段とを備えたこと
   を特徴とする電子楽器。 ２ 前記振幅係数変化手段を、高調波の次数を示す信号
   と前記タッチ検出回路の出力信号とによつてアドレスさ
   れるメモリによつて構成した特許請求の範囲第１項記載
   の電子楽器。 ３ 前記振幅係数変化手段を、高調波の次数を示す信号
   とタッチ検出回路の出力信号とによつてアドレスされ上
   記次数を示す信号と上記タッチ検出回路の出力信号に対
   応した係数信号が読み出されるメモリと、このメモリ出
   力と上記振幅係数とを演算する演算手段とによつて構成
   した特許請求の範囲第１項記載の電子楽器。