JPS599072B2 - 電子楽器の非整数倍音効果装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自然楽器により近い音を発生させる電子楽器の
非整数倍音効実装置に関する。

一般に電子楽器により発生される楽音信号は基本周波数
とそれに対し固有スペクトル量を持つ整数倍音とで構成
されている。

一方ピアノ等の自然楽器における倍音成分を調べて見る
と基本周波数の丁度整数倍とはならず、多くの場合整数
倍の値から僅かずれていることが最近の研究により解明
されている。

そのずれは整数倍値を基準にして数セント乃至数十セン
トである。このように整数倍音より僅かずれた周波数の
成分を含んだものを２倍音、３倍音・・・・・・のよう
に複数有して楽音を形成しているため、電子楽器の楽音
と比較して豊かな響き、艶のある音色を得ていると云え
る。本発明の目的は従来の整数倍音で形成される単純な
楽音の電子楽器に対し、非整数倍音を含む楽音を電子的
に発生させることによつて自然楽器により近い楽音の得
られる電子楽器を提供することにある。

以下図面に示す本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例を示すブロック図であつて、１
は電子オルガン、シンセサイザ等鍵盤を有する電子楽器
、２は戸波器であつて２１の低域通過型と、２２の高域
通過型とを並列接続している。各沢波器の周波数関係は
第２図に示すように、低域通過型Ｐ波器２１のカットオ
フ周波数は基本波周波数ｆ。に選び、高域通過型戸波器
２２のカットオフ周波数は基本波の第２倍調波周波数２
ｆｏに選定しておく。また楽器の出力周波数は高低の変
化があるため、前記各Ｐ波器はそのカットオフ周波数の
変更可能な電圧制御型戸波器（ＶＣＦ）を使用し、電子
楽器１の音高信号ＴＨの端子をＶＣＦの制御端子に接続
することが好適である。３は信号の可変遅延素子でＢＢ
Ｄ（バケツリレー型転送素子）ＣＣＤ（電荷結合素子）
等を用い、この素子には高域通過型Ｐ波器２２の出力の
みが印加されている。

４は電圧制御型クロックパルス発生回路（ＶＣＯ）であ
つて、ＢＢＤ素子３の信号転送用パルスを発生し、その
周期を可変とすることによりＢＢＤ素子３に印加される
楽音の倍調波信号を周波数変調させる。

５はクロック周波数変調信号発生回路であつて、押鍵信
号により起動されＶＣ０４を前述のように制御する回路
である。

６は信号合成用増幅器、７はスピーカ、８は低域通過型
ｆ波器を示す。

押鍵操作により電子楽器１から得られた楽音信号のうち
基本波成分は低域通過型ｆ波器２１により選択されその
まま信号合成用増幅器６に到達し、第２倍調波以上の倍
調波成分（基本波に対し整数倍周波数となつている）は
ＢＢＤ素子３により周波数変調を受け整数倍音からずれ
た周波数となりｆ波器８により信号が平滑化されて合成
用増幅器６に到達する。

非整数倍音成分は基本波成分と比較しＢＢＤ素子転送時
間だけ遅れているが、その値は数ミリ秒以内のため、人
間の耳では通常感知することができない程度である。

信号合成用増幅器６の出力は前記両成分が合成され、自
然楽器により近い非整数倍音を含んでいるから、スピー
カ７から艶のある音色が得られる。次に非整数倍音の発
生について詳細に説明する。

まずクロツク周波数変調信号発生回路５の具体的回路図
を第３図に示す。Ｃはコンデンサ、Ｒは抵抗、ＦＥＴは
電界効果トランジスタを示している。電子楽器１におい
て押鍵信号を得てそれによりコンデンサＣを充電すると
、充電特性は次（：ｒ）＜１）式によつて与えられる。
一般に第ｎ段から第（ｎ＋１）段へシフトされく たＫ
Ｌ．Ｅｍは押鍵信号の最大値であつて、この特性は動作
説明用第４図Ａに示されている。

同図においてｔ−ＴＯを押鍵時刻とする。（１）式で与
えられるコンデンサ充電電位は電圧ホロア回路（図示し
てない）を介してＶＣＯ４に制御電圧として印加される
。したがつてクロツクパルス周波数は第４図Ｂに示すよ
うに変化する。ＣＯ４の発振周波数は次の（２）式の瞬
時位相角により与えられる。ここでωｃはクロツクパル
スの定常時の角周波数、ωｄはクロツクパルスの偏移率
を決める値である。次に楽音信号がＢＢＤ素子３に入力
しサンプリングされる時点におけるクロツクパルスの周
期Ｔ１はここでｔは押鍵時からの経過時間を示す。

したがつてＴ１経過後に信号のサンプル点はＢＢＤ素子
３の初段から第２段へシフトされる。

次に第２段から第３段へシフトされる時間間隔Ｔ２は以
下１―次信号は次の時間間隔を経てシフトされて行くし
たがつて全部でＮ段の個別素子で形成されているＢＢＤ
素子３により、楽音信号の入力してから出力されるまで
の遅延時間Ｔｄは今第５図に示すようにＢＢＤ素子３の
入力端子において周期Ｔｉｎでサンプリングされた信号
は前述の（６）式に示す時間経過して出力端子に現われ
る。

このときサンプリング周期ＴＯｕｔはＴｉｎとは異なオ
つた値となり、この周期の伸張または収縮により信号は
周波数変調を受けている。

Ｔｉｎは前述の（３）式で、ＴＯｕｔは（５）式で与え
られるから入力信号周波数Ｆｓｉと出力信号周波数Ｆｓ
Ｏとの比をとるととなる。（７）式においてｔを変数と
して出力周波数の変化率を求めると第４図Ｃの曲線が得
られる。同図において押鍵時の周波数変調率１．０３は
ほぼ５０セントの周波数のずれに相当する。

なお５０セントのずれはωＣ）ωＤ，ＢＢＤの段数Ｎと
により定まる値であつて、実験的に求められ、或いは計
算器によりシユミレートすることにより求められる。な
おこの例は押鍵時において整数倍音よりずれた周波数の
音となり、押鍵後の時間経過と共に整数倍周波数の音に
漸近して行く。漸近の程度は周波数変調信号発生回路５
のＣＲ時定数によつて決定さわる。次に離鍵されたとき
は、第３図においてそれまで非導通であつたＦＥＴに対
し離鍵信号が与えられて導通となるから、コンデンサＣ
の残存電荷はＦＥＴを介して瞬時に放電する。

したがつて離鍵信号は単発パルスの形成とすることが良
い。なお周波数変調信号発生回路５はＣＲ回路として説
明したが、ミラー積分器その他を使用して構成すること
ができる。

ミラー積分器を使用すると整数倍音に漸近してくる時間
をより長くすることが可能である。このようにして本発
明によると基本波に対し整数倍音を取出し、可変遅延素
子により周波数変調を与えているから、押鍵時において
整数倍周波数より最もずれた音となり、時間経過と共に
整数倍音に近接した音を得て、それを再び基本波と合成
しているため、合成音は自然楽器により近いものとなる
。

したがつて電子楽器であつても演奏効果を十分発揮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第２図は第
１図中の沢波器２の特性を示す図、第３図は第１図中の
周波数変調信号発生器の具体的回路図、第４図は第１図
の動作説明図、第５図は第１図のＢＢＤ素子の入出力端
子における信号を示す図である。 １ ・・・・・・電子楽器、２ ・・・・・・沢波器、
２１・・・・・・低域通過型Ｐ波器、２２・・・・・・
高域通過型沢波器、３・・・・・・ＢＢＤ素子、４ ・
・・・・・電圧制御型クロツクパルス発生回路、５ ・
・・・・・周波数変調信号発生回路、６ ・・・・・・
信号合成用増幅器、Ｔ・・・・・・スピーカ、８・・・
・・・低域通過型Ｐ波器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 押鍵により基本波とその整数倍音とを含む楽音信号
   を発生する電子楽器において、楽音信号を基本波成分と
   その整数倍音成分とに分割する濾波回路と、前記整数倍
   音成分信号の印加される可変遅延素子と、該可変遅延素
   子を駆動するクロックパルスを発生する電圧制御型発振
   器と、押鍵信号に制御されて押鍵時から電圧が滑らかに
   変化し、所要時間後に一定となる電圧の変調制御信号を
   前記電圧制御型発振器へ供給して、押鍵時から周波数が
   滑らかに高くなり所要時間後に一定となる周波数のクロ
   ックパルスを前記電圧制御型発振器から発生させるよう
   にするクロック周波数変調信号発生器と、前記可変遅延
   素子出力と前記基本波成分とを合成する回路とを具備す
   ることを特徴とする電子楽器の非整数倍音効果装置。