JPS60111298A - 電子楽器 - Google Patents
電子楽器Info
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- JPS60111298A JPS60111298A JP58218412A JP21841283A JPS60111298A JP S60111298 A JPS60111298 A JP S60111298A JP 58218412 A JP58218412 A JP 58218412A JP 21841283 A JP21841283 A JP 21841283A JP S60111298 A JPS60111298 A JP S60111298A
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- circuit
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- musical
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１） 発明の技術分野
本発明は、楽音波形の各サンプル点の波形振幅値をフー
リエ合成によって個々に計算して楽音波形を形成する方
式の電子楽器において、離散的な時間的代表点において
演算・合成された楽音波形をより微小な時即問隔で補間
演算することで、少ない波形合成演算量で有効に楽音波
形を時間的に変化きせるようにした電子楽器に関する。
リエ合成によって個々に計算して楽音波形を形成する方
式の電子楽器において、離散的な時間的代表点において
演算・合成された楽音波形をより微小な時即問隔で補間
演算することで、少ない波形合成演算量で有効に楽音波
形を時間的に変化きせるようにした電子楽器に関する。
（２） 従来技術と問題点
従来、ディジタル方式の電子楽器においては、楽音波形
の各サンプル点の波形振幅値を何らかの方法で発生し、
これを音高周波数に対応した読み出しレートで読み出す
方式のものが多く提案されてきた。その最も単純な方法
は波形データそのものを記憶して読み出すいわゆる「波
形メモリ方式」であり、アナログ入力をＡ／Ｄ変換して
波形データとする方式もこれに準する。しかし楽音波形
を音域に応じて変化させるためには膨大なメモリ容量を
必要とする上に、楽音波形が時間的に変化しない、等の
欠点があった。また各種の連続関数を用いてパラメータ
ーを計録したり、周波数変調方式による実時間波形合成
において楽音波形の時間的変化を計算する方法も考えら
れたが、波形発生のためのパラメーターと発生される楽
音の音色との対応が人間の感覚にとって極めて不自然で
あり、所望の音色を得ることが困難であった。
の各サンプル点の波形振幅値を何らかの方法で発生し、
これを音高周波数に対応した読み出しレートで読み出す
方式のものが多く提案されてきた。その最も単純な方法
は波形データそのものを記憶して読み出すいわゆる「波
形メモリ方式」であり、アナログ入力をＡ／Ｄ変換して
波形データとする方式もこれに準する。しかし楽音波形
を音域に応じて変化させるためには膨大なメモリ容量を
必要とする上に、楽音波形が時間的に変化しない、等の
欠点があった。また各種の連続関数を用いてパラメータ
ーを計録したり、周波数変調方式による実時間波形合成
において楽音波形の時間的変化を計算する方法も考えら
れたが、波形発生のためのパラメーターと発生される楽
音の音色との対応が人間の感覚にとって極めて不自然で
あり、所望の音色を得ることが困難であった。
一方、フーリエ合成による楽音波形発生方式は、高調波
係数のパラメーターが聴覚的な音色評価に自然に対応し
ているため、波形合成演算量が多いという短所を補うた
めの種々の改良とともに広く採用きれてきた。フーリエ
合成による楽音波形発生方式において楽音の音色を決定
するのは高調波係数の構成比であり、楽音波形を時間的
に変化きせる方法については、複数のメモリを用いて多
くの高調波係数を選択する方法が考えられたが、回路規
模が膨大になる割に十分な音色変化が得られない欠点が
あつに０また特公昭５３−４６４４５号に記載されたよ
うな、設定された高調波係数と「フォルマントフィルタ
」を乗算する方式、および特開昭５−７−１７２３９６
号に記載されたような、時間変化関数を高調波係数毎に
乗算する方式においては、いずれも高調波係数の乗算回
路が必要である上に楽音波形演算にも乗算−累算演算を
行うために、高次の高調波係数にわたって個々の時間的
変化を演算することは回路規模・演算量・演算速度等の
面で限界があり、ディジタル方式の楽音波形の時間的変
化としては十分でない欠点があった。
係数のパラメーターが聴覚的な音色評価に自然に対応し
ているため、波形合成演算量が多いという短所を補うた
めの種々の改良とともに広く採用きれてきた。フーリエ
合成による楽音波形発生方式において楽音の音色を決定
するのは高調波係数の構成比であり、楽音波形を時間的
に変化きせる方法については、複数のメモリを用いて多
くの高調波係数を選択する方法が考えられたが、回路規
模が膨大になる割に十分な音色変化が得られない欠点が
あつに０また特公昭５３−４６４４５号に記載されたよ
うな、設定された高調波係数と「フォルマントフィルタ
」を乗算する方式、および特開昭５−７−１７２３９６
号に記載されたような、時間変化関数を高調波係数毎に
乗算する方式においては、いずれも高調波係数の乗算回
路が必要である上に楽音波形演算にも乗算−累算演算を
行うために、高次の高調波係数にわたって個々の時間的
変化を演算することは回路規模・演算量・演算速度等の
面で限界があり、ディジタル方式の楽音波形の時間的変
化としては十分でない欠点があった。
（３ン 発明の構成および目的
本発明は上記のような点に鑑みてなきれなもので、時間
的に変化する楽音波形を演算・合成する楽音波形発生回
路の回路規模および演算速度を増大させずに、より微小
な時間間隔に対応した波形補間値をめるための補間回路
と、前記波形補間のための目標値および現在値を格納す
る記憶回路を備えることを特徴とする。
的に変化する楽音波形を演算・合成する楽音波形発生回
路の回路規模および演算速度を増大させずに、より微小
な時間間隔に対応した波形補間値をめるための補間回路
と、前記波形補間のための目標値および現在値を格納す
る記憶回路を備えることを特徴とする。
（４） 発明の実施例
以下、本発明の実施例を図面とともに詳細に説明する。
第１図は、本発明による電子楽器の構成を説明するため
の構成概念図であり、３は押鍵検出・発音割当回路、４
は高調波係数回路、５は波形発生回路、６は波形記憶回
路、７は音高周波数回路、８はＤ／Ａ変換回路、９はエ
ンベロープ回路である。
の構成概念図であり、３は押鍵検出・発音割当回路、４
は高調波係数回路、５は波形発生回路、６は波形記憶回
路、７は音高周波数回路、８はＤ／Ａ変換回路、９はエ
ンベロープ回路である。
すなわち、押ｍ検出・発音割当回路３においては、鍵盤
１および音色設定タブレット２によって入力された音色
情報・演奏情報に応じた制御信号を各部分に供給する。
１および音色設定タブレット２によって入力された音色
情報・演奏情報に応じた制御信号を各部分に供給する。
高調波体数回ＶＢ４においては５押鍵検出・発音割当回
路３からの音色情報に応じて楽音波形合成演算のための
フーリエ高調波係数を設定する。波形発生回路５におい
ては、高調波係数回路４からのフーリエ高調波係数によ
って楽音波形を順次演算・合成して波形記憶回路６に供
給する。一方音高周波数回路７においては、押鍵検出・
発音割当回路３からの演奏情報によって楽音周波数に対
応した読み出し信号を発生し、波形記憶回路６から楽音
周波数に対応した楽音波形を読み出す。またエンベロー
プ回ｖ８９においては、押鍵検出・発音割当回路３から
の演奏情報によって個々の楽音の立上り・立下りやエン
ベロープ特性等の振幅変調データを設定する。（以上の
動作はディジタル的に時分割動作させることで、回路規
模を節約することが可能である。） Ｄ／Ａ変換回路８
においては、波形記憶回路６から音高周波数回路７によ
って読み出きれた楽音周波数に対応した楽音波形をディ
ジタル−アナログ変換し、エンベロープ回ｖ８９からの
振幅変調データを乗諒し、アナログ４８号出力を得る。
路３からの音色情報に応じて楽音波形合成演算のための
フーリエ高調波係数を設定する。波形発生回路５におい
ては、高調波係数回路４からのフーリエ高調波係数によ
って楽音波形を順次演算・合成して波形記憶回路６に供
給する。一方音高周波数回路７においては、押鍵検出・
発音割当回路３からの演奏情報によって楽音周波数に対
応した読み出し信号を発生し、波形記憶回路６から楽音
周波数に対応した楽音波形を読み出す。またエンベロー
プ回ｖ８９においては、押鍵検出・発音割当回路３から
の演奏情報によって個々の楽音の立上り・立下りやエン
ベロープ特性等の振幅変調データを設定する。（以上の
動作はディジタル的に時分割動作させることで、回路規
模を節約することが可能である。） Ｄ／Ａ変換回路８
においては、波形記憶回路６から音高周波数回路７によ
って読み出きれた楽音周波数に対応した楽音波形をディ
ジタル−アナログ変換し、エンベロープ回ｖ８９からの
振幅変調データを乗諒し、アナログ４８号出力を得る。
Ｄ／Ａ変換回路８からのアナログ信号出力は効果回路、
アンプ、スピーカーを含むシウンドシステム１０によっ
て音響に変換され、電子楽器の演奏音として発音きれる
。
アンプ、スピーカーを含むシウンドシステム１０によっ
て音響に変換され、電子楽器の演奏音として発音きれる
。
第２図は、第１図に示す波形発生口Ｆ８５に設けられる
、本発割にかかる楽音波形合成演算処理部分を説明する
ための具体的構成例である。第２図において、１１はフ
ーリエ合成演算を行う演算回路、１２はフーリエ合成演
算のための三角関数データを発生ずるす゛イン関数発生
回路、１３は演算回路１１の演算結果である楽音波形デ
ータを補間演算の目標値として一時記憶する目標値メモ
リ回路、１４は読み出きれる楽音波形データが現在値を
表わす現在値メモリ回路、１５は目標値メモリ回ｒ８１
３および現在値メモリ回ｖ８１４の楽音波形データによ
って補間演算された楽音波形データを得る波形補間回路
、１６は波形発生回路５内の時分割タイミングおよび全
体の回路との動作タイミングを制御するタイミング回路
、１７は波形補間回ｖ８１５の出力楽音波形データを現
在値メモリ回路１４に書き込む書き込み回路、１８は現
在値メモリ回路１４の楽音波形データを読み出して最終
的に波形記憶回路６に供給する読み出し回路である。
、本発割にかかる楽音波形合成演算処理部分を説明する
ための具体的構成例である。第２図において、１１はフ
ーリエ合成演算を行う演算回路、１２はフーリエ合成演
算のための三角関数データを発生ずるす゛イン関数発生
回路、１３は演算回路１１の演算結果である楽音波形デ
ータを補間演算の目標値として一時記憶する目標値メモ
リ回路、１４は読み出きれる楽音波形データが現在値を
表わす現在値メモリ回路、１５は目標値メモリ回ｒ８１
３および現在値メモリ回ｖ８１４の楽音波形データによ
って補間演算された楽音波形データを得る波形補間回路
、１６は波形発生回路５内の時分割タイミングおよび全
体の回路との動作タイミングを制御するタイミング回路
、１７は波形補間回ｖ８１５の出力楽音波形データを現
在値メモリ回路１４に書き込む書き込み回路、１８は現
在値メモリ回路１４の楽音波形データを読み出して最終
的に波形記憶回路６に供給する読み出し回路である。
第２図に示す具体的構成例について、波形発生回路５で
楽音波形が演算・合成されるまでの動作を説明すると、
一般に波形発生回路５においては、 Ｆ（ｓ）＝ΣＣｎ−５ｉｎ（２πｎｓ／５）ｎ＝１ −−−−− （１）式 によって楽音波形の振幅値が順次演算きれる。ここにｎ
は高調波の次数、Ｎは高調波の最高次数、Ｓはサンプル
点、Ｓは１周期のサンプル数、Ｃｎは高調波係数回路４
で設定される高調波係数である。楽音波形が一定である
音色を合成する場合には（１）式で十分であっても、時
間的に変化する楽音波形を合成する場合には、このサン
プリング定数Ｓとは別に時間的なパラメーターしを用い
て、 Ｆ（ｓ、ｔ）＝ Σ Ｃｎ（ｔ）・５ｉｎ（２πｎｓ／
Ｓ）ｎ：１ −−−−− （２）式 に従って演算を行う必要がある。この演算は本質的に非
同期な演算パラメーター：ｓ、ｔの変化の度１こ必要に
なるため、回路規模と動作速度の限界によって倍音数を
少なく限定したり、１周期に対するサンプル点の精度を
限定しなければならなか一ンな。
楽音波形が演算・合成されるまでの動作を説明すると、
一般に波形発生回路５においては、 Ｆ（ｓ）＝ΣＣｎ−５ｉｎ（２πｎｓ／５）ｎ＝１ −−−−− （１）式 によって楽音波形の振幅値が順次演算きれる。ここにｎ
は高調波の次数、Ｎは高調波の最高次数、Ｓはサンプル
点、Ｓは１周期のサンプル数、Ｃｎは高調波係数回路４
で設定される高調波係数である。楽音波形が一定である
音色を合成する場合には（１）式で十分であっても、時
間的に変化する楽音波形を合成する場合には、このサン
プリング定数Ｓとは別に時間的なパラメーターしを用い
て、 Ｆ（ｓ、ｔ）＝ Σ Ｃｎ（ｔ）・５ｉｎ（２πｎｓ／
Ｓ）ｎ：１ −−−−− （２）式 に従って演算を行う必要がある。この演算は本質的に非
同期な演算パラメーター：ｓ、ｔの変化の度１こ必要に
なるため、回路規模と動作速度の限界によって倍音数を
少なく限定したり、１周期に対するサンプル点の精度を
限定しなければならなか一ンな。
第２図に示す、本発明にかかる楽音波形合成演算処理部
分を説明するための具体的構成例においては、上記のよ
うな楽音波形合成演算を複数個の時間的代表点において
のみ実行し、補間回路１５によって前記複数個の時間的
代表点よりも微小な時間軸上の点に対応した複数個の波
形の補間値を得ることで、全体としては少ない波形合成
演算量で有効に楽音波形の時間的変化を実現する。この
動作を第４図に示す波形図を用いて説明すると、第４図
（ａ）は従来の波形補間方法で、時刻Ｔ１におけるナン
ブル値Ｐ１および時刻Ｔ２におけるサンプル値Ｐ２を直
線的に補間した値Ｑ１さらに値Ｒ１、値Ｒ２，、、、を
めて行くものである。この波形補則方法は波形データの
サンプル点の粗ざを補うためには有効であるが、楽音波
形の時間的変化に実時間的に追従するためには非常に高
速の補間演算が要求されるため、低次の補間がサンプリ
ングノイズ除去の方式として多（用いられている。第４
図（ｂ）は本発明における補間回路１５の動作を示した
もので、現在の楽音波形Ｌ１および時間的変化を代表す
るある時点での楽音波形Ｌ２に対して、同一のサンプル
時点Ｔ３に対応したサンプル値Ｓｌ、Ｓ２をめ、これら
シンブル値Ｓ１、Ｓ２の補間値として値Ｒ１、または値
Ｒ２、または値Ｒ３１，，，をめて行くものである。こ
の第４図（ａ）および第４図（ｂ）の波形補間方法のち
がいは、前者がいわば時間軸上の７Ｉｌ１間としてサン
プリング速度に応じた高速で１種類の波形の２点間を補
間するのに対し、本発明による後者はいわば２種類の波
形のサンプル値の補間であり、時間的変化を代表するあ
る時点での楽音波形Ｌ２をサンプリング間隔の数百倍程
度の低速で設定できることであり、楽音波形の時間卯変
化を高精度で実現するために非常に有効である。
分を説明するための具体的構成例においては、上記のよ
うな楽音波形合成演算を複数個の時間的代表点において
のみ実行し、補間回路１５によって前記複数個の時間的
代表点よりも微小な時間軸上の点に対応した複数個の波
形の補間値を得ることで、全体としては少ない波形合成
演算量で有効に楽音波形の時間的変化を実現する。この
動作を第４図に示す波形図を用いて説明すると、第４図
（ａ）は従来の波形補間方法で、時刻Ｔ１におけるナン
ブル値Ｐ１および時刻Ｔ２におけるサンプル値Ｐ２を直
線的に補間した値Ｑ１さらに値Ｒ１、値Ｒ２，、、、を
めて行くものである。この波形補則方法は波形データの
サンプル点の粗ざを補うためには有効であるが、楽音波
形の時間的変化に実時間的に追従するためには非常に高
速の補間演算が要求されるため、低次の補間がサンプリ
ングノイズ除去の方式として多（用いられている。第４
図（ｂ）は本発明における補間回路１５の動作を示した
もので、現在の楽音波形Ｌ１および時間的変化を代表す
るある時点での楽音波形Ｌ２に対して、同一のサンプル
時点Ｔ３に対応したサンプル値Ｓｌ、Ｓ２をめ、これら
シンブル値Ｓ１、Ｓ２の補間値として値Ｒ１、または値
Ｒ２、または値Ｒ３１，，，をめて行くものである。こ
の第４図（ａ）および第４図（ｂ）の波形補間方法のち
がいは、前者がいわば時間軸上の７Ｉｌ１間としてサン
プリング速度に応じた高速で１種類の波形の２点間を補
間するのに対し、本発明による後者はいわば２種類の波
形のサンプル値の補間であり、時間的変化を代表するあ
る時点での楽音波形Ｌ２をサンプリング間隔の数百倍程
度の低速で設定できることであり、楽音波形の時間卯変
化を高精度で実現するために非常に有効である。
第２図において、演算量ｆ８１１では（２）式に従って
時刻ｔにおけるフーリエ波形合成演算が行なわれる。た
とえば第５図（ａ）に示すような高調波係数が高調波係
数回路４から与えられると、サイン関数発生回路１２か
らの三角関数データによって第５図（ｂ）のような波形
信号Ｆｌ（ｘ）が得られ、目標値メモリ回路１３に転送
される。次に、楽音波形の時間的変化に応じた一定時間
後、タイミング回路１６の制暉によってたとえば第６図
（ａ）に示すような高調波係数が・高調波係数回路４か
ら与えられると、演算回路１１からは第６図（ｂ）のよ
うな波形信号Ｆ２（ｘ）が得られ、再び目標値メモリ回
路１３に転送きれる。補間回路１５においては、現在値
メモリ回路１４の楽音波形データと前記目標値メモリ回
路１４の楽音波形データとの間の補間値をめる補間演算
を行い、演算結果を再び現在値メモリ回路１４の楽音波
形データとして格納する。この動作を第７図に示す波形
図を用いて説明すると、一般に第７図（ａ）の波形Ａと
波形Ｅの間を波形８１波形０１波形りのように等間隔に
補則するためには、第７図（ａ）の波形への楽音波形デ
ータと波形Ｅの楽音波形データのそれぞれに対応した２
種のメモリ回路が必要であり、ざらに補間演算結果の波
形８１波形０１波形りに対応した楽音波形データを格納
する第３のメモリ回路も必要となる。しかし第２図の補
間回路１５においては、第７図（ｂ）の波形へを現在値
メモリ回＃１４の楽音波形データとし、第７図（ｂ）の
波形Ｇを目標値メモリ回路１３の楽音波形データとした
場合、１回目の補間演算結果は第７図（ｂ）の波形Ｂの
ようになり、これが再び現在値メモリ回「８１４の楽音
波形として格納きれるため、補間動作は２種のメモリ回
路によって行なわれる。２回目の補間演算においては、
第７図（ｂ）の波形Ｂを現在値メモリ回路１４の楽音波
形データとし、第７図（ｂ）の波形Ｇを目標値メモリ回
路１３の楽音波形データとすることになり、補間演算結
果は第７図（ｂ）の波形Ｃのようになり、これが再び現
在値メモリ回路１４の楽音波形として格納される。以上
の補間演算を（２）式に従って表現すると、一定時間ご
とに演算合成される目標値メモリ回路１３の楽音波形デ
ータは、 Ｆｌ（ｓ、ｔｌ、）＝ Σ Ｃｎ（ｔｌ）・５ｉｎ（２
７Ｃｎｓ／５）ｎ＝１− −−−−− （３）式 となり、一方現在値メモリ回路１４の楽音波形データは
、 Ｆ２（ｓ、ｔ）−ΣＣｎ（ｔ）・５ｉｎ（２７Ｃｎｓ／
Ｓ）ｎ：１ 一−−−− （４）式 と表現できる。ここでたとえば一定の漸近バラメーター
二Ｍを設定して、補間演算結果：ＩＰ（ｓ、ｔ）をあら
れすと、 Ｉ Ｐ（ｓ、ｔ）＝Ｆ２（ｓ、ｔ） ＋Ｍ・（Ｆｌ（ｓ、ｔｌ）−Ｆ２（ｓ、ｔ））−−一−
−（５）式 となる。これが次の補間演算におけるＦ２（ｓ 、ｔ’
）になるので、波形補間演算を表す全体の漸化式として
は、補間演算回数：ｋを用いて、 （Ｆｌ（ｓ、ｔｌ） −Ｆ２（ｓ、ｔ、に＋１））＝
Ｍ・（Ｆ Ｈｓ、ｔｌ） −Ｆ２（ｓ、ｔ、ｋ））−−
−−−（６）式 となり、一定の漸近パラメーター：Ｍを０＜Ｍ＜１ 一−−−− （７）式 とした場合の一般解は、 Ｉ Ｐ （ｓ、ｔ、ｋ）＝ Ｆｌ（ｓ、ｔｌ）・（１−
Ｍ’−’）＋Ｉ Ｐ （ｓ、ｔ、１）・Ｍ’−’ −−−−− （８）式 となり、第７図（ｂ）のように指数関数的に漸近補−間
演算される。この動作に影響を与える条件としては、漸
近パラメーター：ＭをたとえばＭ＝０．５ （または２
のｎ乗根）とするならば、第２図の補間回路１５におい
ては２進シフト回路と簡単な加算回路に−よって特別に
簡略に構成でき、一方補間のポイント数が多くなるに従
って補間演算結果は第７図（ｂ）の波形Ｄ１波形Ｅ１波
形Ｆ、、、、のように得られ、波形はよりなめらかに変
化しているのがわかる。また演算速度の点に注目してみ
ると、演算回Ｖ８１１の動作において楽音波形データが
変化するのは（２）式に従ってフーリエ波形合成演算が
終了する毎の比較的長い時間間隔であれば良く、人間の
知覚識別能力から見て２〜３ｍ５ｅｃという十分な演Ｈ
時間を想定できる。一方、（２）式において高調波係数
Ｃｎ （ｔ）を実時間的に変化きせて高調波係数回路４
から供給する場合、サンプルポイント数を限定しても波
形発生回路５の演算時間は数ＪＪ ｓ ｅ ｃ程度しか
なく、こＱ・速度の差は現実に回路を構成する場合、非
常に重大な影響を持っている。
時刻ｔにおけるフーリエ波形合成演算が行なわれる。た
とえば第５図（ａ）に示すような高調波係数が高調波係
数回路４から与えられると、サイン関数発生回路１２か
らの三角関数データによって第５図（ｂ）のような波形
信号Ｆｌ（ｘ）が得られ、目標値メモリ回路１３に転送
される。次に、楽音波形の時間的変化に応じた一定時間
後、タイミング回路１６の制暉によってたとえば第６図
（ａ）に示すような高調波係数が・高調波係数回路４か
ら与えられると、演算回路１１からは第６図（ｂ）のよ
うな波形信号Ｆ２（ｘ）が得られ、再び目標値メモリ回
路１３に転送きれる。補間回路１５においては、現在値
メモリ回路１４の楽音波形データと前記目標値メモリ回
路１４の楽音波形データとの間の補間値をめる補間演算
を行い、演算結果を再び現在値メモリ回路１４の楽音波
形データとして格納する。この動作を第７図に示す波形
図を用いて説明すると、一般に第７図（ａ）の波形Ａと
波形Ｅの間を波形８１波形０１波形りのように等間隔に
補則するためには、第７図（ａ）の波形への楽音波形デ
ータと波形Ｅの楽音波形データのそれぞれに対応した２
種のメモリ回路が必要であり、ざらに補間演算結果の波
形８１波形０１波形りに対応した楽音波形データを格納
する第３のメモリ回路も必要となる。しかし第２図の補
間回路１５においては、第７図（ｂ）の波形へを現在値
メモリ回＃１４の楽音波形データとし、第７図（ｂ）の
波形Ｇを目標値メモリ回路１３の楽音波形データとした
場合、１回目の補間演算結果は第７図（ｂ）の波形Ｂの
ようになり、これが再び現在値メモリ回「８１４の楽音
波形として格納きれるため、補間動作は２種のメモリ回
路によって行なわれる。２回目の補間演算においては、
第７図（ｂ）の波形Ｂを現在値メモリ回路１４の楽音波
形データとし、第７図（ｂ）の波形Ｇを目標値メモリ回
路１３の楽音波形データとすることになり、補間演算結
果は第７図（ｂ）の波形Ｃのようになり、これが再び現
在値メモリ回路１４の楽音波形として格納される。以上
の補間演算を（２）式に従って表現すると、一定時間ご
とに演算合成される目標値メモリ回路１３の楽音波形デ
ータは、 Ｆｌ（ｓ、ｔｌ、）＝ Σ Ｃｎ（ｔｌ）・５ｉｎ（２
７Ｃｎｓ／５）ｎ＝１− −−−−− （３）式 となり、一方現在値メモリ回路１４の楽音波形データは
、 Ｆ２（ｓ、ｔ）−ΣＣｎ（ｔ）・５ｉｎ（２７Ｃｎｓ／
Ｓ）ｎ：１ 一−−−− （４）式 と表現できる。ここでたとえば一定の漸近バラメーター
二Ｍを設定して、補間演算結果：ＩＰ（ｓ、ｔ）をあら
れすと、 Ｉ Ｐ（ｓ、ｔ）＝Ｆ２（ｓ、ｔ） ＋Ｍ・（Ｆｌ（ｓ、ｔｌ）−Ｆ２（ｓ、ｔ））−−一−
−（５）式 となる。これが次の補間演算におけるＦ２（ｓ 、ｔ’
）になるので、波形補間演算を表す全体の漸化式として
は、補間演算回数：ｋを用いて、 （Ｆｌ（ｓ、ｔｌ） −Ｆ２（ｓ、ｔ、に＋１））＝
Ｍ・（Ｆ Ｈｓ、ｔｌ） −Ｆ２（ｓ、ｔ、ｋ））−−
−−−（６）式 となり、一定の漸近パラメーター：Ｍを０＜Ｍ＜１ 一−−−− （７）式 とした場合の一般解は、 Ｉ Ｐ （ｓ、ｔ、ｋ）＝ Ｆｌ（ｓ、ｔｌ）・（１−
Ｍ’−’）＋Ｉ Ｐ （ｓ、ｔ、１）・Ｍ’−’ −−−−− （８）式 となり、第７図（ｂ）のように指数関数的に漸近補−間
演算される。この動作に影響を与える条件としては、漸
近パラメーター：ＭをたとえばＭ＝０．５ （または２
のｎ乗根）とするならば、第２図の補間回路１５におい
ては２進シフト回路と簡単な加算回路に−よって特別に
簡略に構成でき、一方補間のポイント数が多くなるに従
って補間演算結果は第７図（ｂ）の波形Ｄ１波形Ｅ１波
形Ｆ、、、、のように得られ、波形はよりなめらかに変
化しているのがわかる。また演算速度の点に注目してみ
ると、演算回Ｖ８１１の動作において楽音波形データが
変化するのは（２）式に従ってフーリエ波形合成演算が
終了する毎の比較的長い時間間隔であれば良く、人間の
知覚識別能力から見て２〜３ｍ５ｅｃという十分な演Ｈ
時間を想定できる。一方、（２）式において高調波係数
Ｃｎ （ｔ）を実時間的に変化きせて高調波係数回路４
から供給する場合、サンプルポイント数を限定しても波
形発生回路５の演算時間は数ＪＪ ｓ ｅ ｃ程度しか
なく、こＱ・速度の差は現実に回路を構成する場合、非
常に重大な影響を持っている。
第３図は、第１図に示す波形発生回路５に設けられる、
本発明にかかる楽音波形合成演算処理部分を説明するた
めの別の具体的構成例である。第３図において、５は第
２図に示したような、波形発生・波形補間回路、２１は
波形発生・波形補間回路５からの出力楽音波形データを
一時記憶する補間値メモリ回路、２２は補間値メモリＩ
ｇＩＮ２１の楽音波形データを時間的に補間する時間的
補間回路、２３は波形発生・波形補間回路５および時間
的補間回路２２の動作タイミングを制御する時間設定回
路である。すなわち、第４図（ｂ）に示したような、前
述の波形補間演Ｉを行った後に、第４図（ａ）に示した
ような、従来の時間的補間演算を行うものである。この
動作を（８）式に続いて説明すると、補間値メモリ回路
２１に転送される楽音波形データは波形補間回路１５が
ら現在値メモリ回路１４に刻々と転送される補間値であ
り、バラメーター二ｓ、ｔ、に、ｊを用いてＩ Ｐ （
ｓ、ｊ、ｔ、ｋ） 一一−−− （９）式 のように表現される。ここにＳは波形合成演算のサンプ
ル点、ｊは時間的補間回路２２における時間的補間パラ
メーター、ｔは楽音波形合成を行う複数個の時間的代表
点、ｋは波形発生・波形補間回路５における波形補間パ
ラメーターである。時間的補間回路２２ではこのうちサ
ンプル点Ｓにたいする補間操作を行い、 ＩＰ（ｓ、ｊ、ｔ、ｋ） ＝ＩＰ（ｓ、１．ｔ、ｋ） ＋ Ｑ（ｊ）（ＩＰ（ｓ＋１．１．ｔ、ｋ）−ＩＰ（ｓ
、１．ｔ、ｋ））−−−−−（１０）式 なる時間的補間値を得る。ここにＱＵ）は補間特性を決
定する補間成敗であり、第４図（ａ）のような直線補間
であれば線形関数によって実現され、また指数関数的に
補間する場合は前述のようにシフト回路等によって実ｌ
！きれる。第３図に示した具体的構成例では全体の回ｖ
８構成が比較的大規模になるが、楽音波形合成演算全体
の動作として考えると、サンプル点の節約および楽音波
形の時間的変化に対応した波形合成演算間隔の余裕度の
面で、従来の電子楽−では実現不可能であった演算量の
実行を可能にする方式であり、パラメーターの設定次第
で十分に有効に機能するものである。
本発明にかかる楽音波形合成演算処理部分を説明するた
めの別の具体的構成例である。第３図において、５は第
２図に示したような、波形発生・波形補間回路、２１は
波形発生・波形補間回路５からの出力楽音波形データを
一時記憶する補間値メモリ回路、２２は補間値メモリＩ
ｇＩＮ２１の楽音波形データを時間的に補間する時間的
補間回路、２３は波形発生・波形補間回路５および時間
的補間回路２２の動作タイミングを制御する時間設定回
路である。すなわち、第４図（ｂ）に示したような、前
述の波形補間演Ｉを行った後に、第４図（ａ）に示した
ような、従来の時間的補間演算を行うものである。この
動作を（８）式に続いて説明すると、補間値メモリ回路
２１に転送される楽音波形データは波形補間回路１５が
ら現在値メモリ回路１４に刻々と転送される補間値であ
り、バラメーター二ｓ、ｔ、に、ｊを用いてＩ Ｐ （
ｓ、ｊ、ｔ、ｋ） 一一−−− （９）式 のように表現される。ここにＳは波形合成演算のサンプ
ル点、ｊは時間的補間回路２２における時間的補間パラ
メーター、ｔは楽音波形合成を行う複数個の時間的代表
点、ｋは波形発生・波形補間回路５における波形補間パ
ラメーターである。時間的補間回路２２ではこのうちサ
ンプル点Ｓにたいする補間操作を行い、 ＩＰ（ｓ、ｊ、ｔ、ｋ） ＝ＩＰ（ｓ、１．ｔ、ｋ） ＋ Ｑ（ｊ）（ＩＰ（ｓ＋１．１．ｔ、ｋ）−ＩＰ（ｓ
、１．ｔ、ｋ））−−−−−（１０）式 なる時間的補間値を得る。ここにＱＵ）は補間特性を決
定する補間成敗であり、第４図（ａ）のような直線補間
であれば線形関数によって実現され、また指数関数的に
補間する場合は前述のようにシフト回路等によって実ｌ
！きれる。第３図に示した具体的構成例では全体の回ｖ
８構成が比較的大規模になるが、楽音波形合成演算全体
の動作として考えると、サンプル点の節約および楽音波
形の時間的変化に対応した波形合成演算間隔の余裕度の
面で、従来の電子楽−では実現不可能であった演算量の
実行を可能にする方式であり、パラメーターの設定次第
で十分に有効に機能するものである。
（５） 発明の詳細
な説明したように、本発明によれば、楽音波形をフーリ
エ合成演Ｗによって形成する方式の電子楽蕎において、
楽音波形の時間的変化を演算する高速の回路構成を必要
とせず、低速で演算・合成された楽音波形をフィードバ
ック式の記憶回路および補間回路によってより微小な時
間間隔で補間演算し、少ない波形合成演算量で有効に楽
音波形を時間的に変化させるようにした楽音波形発生方
式を実現することで、音楽性豊かな電子楽藷を容易に提
供できるものであり、良質の音楽のために貢献するとこ
ろ大である。
エ合成演Ｗによって形成する方式の電子楽蕎において、
楽音波形の時間的変化を演算する高速の回路構成を必要
とせず、低速で演算・合成された楽音波形をフィードバ
ック式の記憶回路および補間回路によってより微小な時
間間隔で補間演算し、少ない波形合成演算量で有効に楽
音波形を時間的に変化させるようにした楽音波形発生方
式を実現することで、音楽性豊かな電子楽藷を容易に提
供できるものであり、良質の音楽のために貢献するとこ
ろ大である。
第１図は、本発明による電子東回の構成を説明するため
の構成概念図、第２図は、第１図に示す波形発生回路５
に設けられる、本発明にががる楽音波形合成演算処理部
分を説明するための具体的構成例、第３図は、第１図に
示す波形発生回路５に設けられる、本発明にががる楽音
波形合成演諌処理部分の別の実施例を説明するための具
体的構成例、第４図は、第２図に示す具体的構成例の動
作を説明するための波形図、第５図および第６図は、第
２図に示す具体的構成例の動作をさらに説明するための
波形図、第７図は、第２図に示す具体的構成例の動作を
説明ざらにするための波形図である。 同図において、１はｍ盤、２は音色設定タブレット、３
は押鍵検出・発音割当回路、４は高調波係数回路、５は
波形発生回路、６は波形記憶回路、７は音高周波数回路
、８はＤ／Ａ変換回路、９はエンベロープ回路、１０は
サウンドシステム、１１は演算回路、１２はサイン関数
発生回路、１３は第一のメモリ回路、１４は第二のメモ
リ回路、１５は補間回路、１６はタイミング回路、２１
は補間値メモリ回路、２２は時間的補間回路、２３は時
間設定回路である。 特許出願人 ＴＩ Ｔ２ （時６） Ｔ３（時間） 第４図
の構成概念図、第２図は、第１図に示す波形発生回路５
に設けられる、本発明にががる楽音波形合成演算処理部
分を説明するための具体的構成例、第３図は、第１図に
示す波形発生回路５に設けられる、本発明にががる楽音
波形合成演諌処理部分の別の実施例を説明するための具
体的構成例、第４図は、第２図に示す具体的構成例の動
作を説明するための波形図、第５図および第６図は、第
２図に示す具体的構成例の動作をさらに説明するための
波形図、第７図は、第２図に示す具体的構成例の動作を
説明ざらにするための波形図である。 同図において、１はｍ盤、２は音色設定タブレット、３
は押鍵検出・発音割当回路、４は高調波係数回路、５は
波形発生回路、６は波形記憶回路、７は音高周波数回路
、８はＤ／Ａ変換回路、９はエンベロープ回路、１０は
サウンドシステム、１１は演算回路、１２はサイン関数
発生回路、１３は第一のメモリ回路、１４は第二のメモ
リ回路、１５は補間回路、１６はタイミング回路、２１
は補間値メモリ回路、２２は時間的補間回路、２３は時
間設定回路である。 特許出願人 ＴＩ Ｔ２ （時６） Ｔ３（時間） 第４図
Claims (6)
- （１） 楽音波形の各サンプル点の波形振幅値をフーリ
エ合成によって個々に計算して楽音波形を形成する方式
の電子楽器において、時間的に変化する楽音波形を複数
個の時間的代表点において演Ｗ・合成する楽音波形発生
回路と、前記楽音波形発生回路において演算・合成され
た楽音波形を目標値として一時記憶する目標値記憶回路
と、読み出される楽音波形が現在値を表わす現在値記憶
回路と、前記目標値記憶回路および前記現在値記憶回路
より前記２ｍの楽音波形を読み出して前記複数個の＃量
的代表点よりも微小な時間軸上の点に対応した楽音波形
の補間値を計算する波形補間回路と、前記波形７補ｒ＆
１回路の出方波形を前記現在値。 記憶回路に再度書き込む書ぎ込み回路と、前記現在値記
憶回路から楽音波形出力を読み出す読み出し回路とを具
備し、少ない波形合成演算量で有効に楽音波形を時間的
に変化させるようにしたことを特徴とする電子楽器。 - （２） 楽音波形の各シンプル点の波形振幅値をフーリ
エ合成によって個々に君１算して楽音波形を形成する方
式の電子楽器において、時間的に変化する楽音波形を複
数個の時間的代表点において演算・合成する楽音波形発
生回路と、前記楽音波形発生回路において演算・合成さ
れた楽音波形を目標値として一時記憶する目標値記憶回
路と、読み出される楽音波形が現在値を表わす現在値記
憶回路と、前記目標値記憶回路および前記現在値記憶回
路より前記２種の楽音波形を読み出して前記複数個の時
間的代表点よりも微小な時間軸上の点に対応した楽音波
形の補間値を計算する波形補間回路と、前記波形補間回
路の出力波形を前記現在値記憶回路に百度書き込む書き
込み回路と、前記波形補間回路の出力信号を一時記憶す
る補間値記憶−回路と、前記補間値記憶回路より相前後
する２サンプル点の楽音波形振幅値データを読み出しよ
り細かいサンプル点に対応した複数個の波形の補間値を
ｇＪ算する時間的補間回路とを具備し、少ない波形合成
演算量で有効に楽音波形を時間的に変化させるようにし
たことを特徴とする電子楽器。 - （３） 前記波形補間回路において、前記目標値記憶回
路および前記現在値記憶回路より読み出された前記２１
１！の楽音波形振幅データを一定の比率で補間近似する
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項また
は第２項記載の電子楽器。 - （４） 前記波形捕間回路において、前記目標値記憶回
路および前記現在値記憶回路より読み出された前記２ｓ
の楽音波形によって前記複数個の時間的代表点よりも微
小な時間軸上の点に対応した楽音波形の補間値を複数個
にわたって計算するようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載の電子楽器。 - （５） 前記波形捕間回路において、前記２榎の楽音波
形に対する重み関数を設定する重み設定回路と、前記重
み関数を時間的に変化させる時間変化回路と、前記２８
１の楽音波形データおよび前記重み関数から補間値を計
算する補間演算回路とを具備し、波形補間演算の時間的
変化状態を任意に制御できるようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第４項記載の電子楽器。 - （６） 前記波形捕間回路において、前記２種の楽音波
形振幅データの差分値をめる差分値設定回路と、前記差
分値を２進シフトして増分値データをめる増分値設定回
路と、前記２ｍの楽音波形データおよび前記増分値デー
タから補間値を計算する補間演算回路とを具備し、波形
補間演算の時間的変化状態を指数関数的に制御できるよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
電子楽器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58218412A JPS60111298A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 電子楽器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58218412A JPS60111298A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 電子楽器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60111298A true JPS60111298A (ja) | 1985-06-17 |
| JPH0311477B2 JPH0311477B2 (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=16719504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58218412A Granted JPS60111298A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 電子楽器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60111298A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6398699A (ja) * | 1986-10-16 | 1988-04-30 | 株式会社河合楽器製作所 | 電子楽器 |
| JPH0239197A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd | 高調波係数音源方式 |
| JPH03209300A (ja) * | 1990-01-11 | 1991-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 楽音合成装置 |
-
1983
- 1983-11-18 JP JP58218412A patent/JPS60111298A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6398699A (ja) * | 1986-10-16 | 1988-04-30 | 株式会社河合楽器製作所 | 電子楽器 |
| JPH0239197A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd | 高調波係数音源方式 |
| JPH03209300A (ja) * | 1990-01-11 | 1991-09-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 楽音合成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0311477B2 (ja) | 1991-02-18 |
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