JPS6024960B2 - 楽音合成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は楽音を構成する基本波およびその高周波の各
次数成分を発生し、これら各次数成分を加算合成するこ
とにより楽音信号を形成する高周波合成方式による楽音
合成方法に関する。

高調波合成方式の電子楽器として、たとえば第１図に示
す、特願昭４７一６班７３（特関昭４８−９０２１７）
、発明の名称「電子楽器」がある。

先ず、第１図の電子楽器の構成を簡単に説明する。この
電子楽器は、楽音波形の連続するサンプル点に於ける振
幅値を（１）式にもとづいて計算し、この振幅値から楽
音を得るようにしたものである。（ｑ＝１，２…、ｎ＝
１，２…） Ｘｏ（ｑＲ）・・・各サンプル点における波形振幅。

Ｒ・・・・・・鍵盤スイッチ１２の各鍵スイッチの音高
に対応して周波数ナンバメモリ１４から出力される周波
数 に比例した数値（以下、周波数ナ ンバ一と称す）。

ｎ ・・・高調波成分の次数を表わす。

ｎ＝１は基本数（基音）、ｎ＝２は第２高調波（第２倍
音）、ｎ＝３は 第３高調波（第３倍音）・・・にそれ ぞれ対応する。

Ｃｎ・・・各次数の高調波成分（倍音）に対して高調波
係数メモリ（フーリエ係数メモリ）１５から出力される 高調波係数（フーリエ係数）。

Ｎ・・・・・・振幅サンプル点の数。

Ｗ・・・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。

クロック発生器２０からは所定周波数のタイミング信教
が常時出力され、Ｑ表力ウンタ２２、ゲ‐ト２７等‘淵
合される。

挙げ汐２２はタイミング信号にを計数し、その計数値が
母こなるとタイミング信号戊を発生する。

タイミング信号ｔｃの変化は次の次数の高調波成分への
移行をし、またタイミング信号はの変化はサンプル点が
次のサンプル点に移行することを示す。すなわち、戊＝
Ｗｔｃの関係がある。タイミング信号ｔｘは、アキユー
ムレー夕１６、ゲート１７に加えられる。すなわち、信
号はによりゲート１７が開いてァキュームレータ１６の
内容がＤ〜Ａ変換器１８に出力され、この結果アキュー
ムレータ１６の内容がクリアされ、次のサンプル点に於
ける波形振幅計算のための初期状態が設定されるように
なっている。また、タイミング信号ははゲート２４、高
調波区間加算器２８にも加えられる。タイミング信号は
が発生する毎にゲート２４が開かれて周波数ナンバＲが
音程区間加算器２５に加えられ、すなわちｑＲ＝ｑ＋ｑ
Ｒの計算が実行されて、Ｒが順次加算され、新たな加算
値ｑＲ（ｑ＝１，２…）がライン２６に出力される。こ
の値ｑＲは次のタイミング信号ｔｘが発生するまで変化
せず、またこの値ｑＲはタイミング信号ｔｃがゲート２
７に加えられ、このゲート２７が開かれるたびに高調波
区間加算器２８に供給される。この結果、高調波区間加
算器２８の内容はその都度評価されるｎ番目の高調波成
分（第ｎ倍音）に対する値ｎｑＲとなっており、この値
ｎｑＲはメモリアドレスデコーダ３川こ入力され、この
結果、正弦関数表２９からその高調波成分の正弦値Ｓｉ
ｎＷ竺ｈｑＲが出力され、この正弦値は高調波振幅乗算
器３３に入力される。他方、上記高調波振幅乗算器３３
には高調波係数メモリ（フーリエ係数メモリ）１５から
の各次数ｎの高調波係数（フーリエ係数）Ｃｎが供給さ
れる。

この高調波係数メモリー５はメモリアドレス制御装置３
５によりアドレス制御される。このようにして楽音波形
の各サンプル点に於いて、各次数ｎの高調波（倍音）ご
とに正弦関数表２９から出力される正弦値ＳｉｎＷ申す
ｑＲに対して、その次数ｎの高調波係数Ｃｎが高調波係
数メモリ１５から読出され、高調波振幅乗算器３３にて
正弦値Ｓｉｎ蒜ｈｑＲにその高調波係数Ｃｎが乗算され
、その乗算値Ｆ（ｎ）＝ＣｎＳｉｎ串ｎｑＲがアキュー
ル−夕１６に加えられる。アキユムレータ１６はこれら
各次数ごとの乗算値Ｆ（ｎ）を加算し、その加算値Ｘｏ
（ｑＲ）を得る。１サンプル点の振幅計算がすべて完了
するとタイミング信号ｔｘが出力され、ゲート１７が開
かれそのサンプル点の振幅値Ｘｏ（ｑＲ）がＤ−Ａ変換
器１８に供給され、アナログ量に変換されて音響システ
ム１１に加えられる。

以上の説明から明らかなように、高調波合成方式の電子
楽器では、発生楽音の音色（楽音波形形状）は高調波係
数メモリー５に記憶した高調波係数Ｃｎによって設定さ
れるものであるが、上述した従来の電子楽器においては
高調波係数Ｃｎは楽音発生時から終了時に至るまで常に
同じで時間的変化がなく、したがって発生楽音の音色は
常に同じで変化しないものとなり自然性のある豊かな楽
音が得られない欠点がある。この発明は上述した従来の
高調波合成方式の電子楽器の点を解消するためになされ
たもので、その目的とするところは、簡単な構成で、上
述の高調波係数（振幅係数）をそれぞれ時間変化させる
ことによって音色が時間的に変化する自然性のある音を
発生できるようにした楽音合成方法を提供することであ
る。

このため、この発明においては、各次数毎にそれぞれ第
１および第２の振幅係数を発生しまた、第１および第２
の時間関数を発生し、上記各次数毎の第１の振幅係数を
それぞれ上記第１の時間関数によって変調制御し、また
、上記各次数毎の第２の振幅係数をそれぞれ上記第２の
時間数によって変調制御し、上記変調制御された次数毎
の第１および第２の振幅係数によってそれぞれ対応する
上記次数成分の振幅を制御するようにしている。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。な
お、この発明の実施例と、第１図の従来技術との同一構
成部には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
第２図はこの発明の第１実施例の全体の構成図である。
この実施例では、第１図の従来技術の高調波係数メモリ
１５および高調波振幅乗算器３３を除去し、代りに２組
の互いに異なる振幅係数群メモリ４１，４２、時間関数
発生器４３，４４および乗算器４５，４６，４７，４８
、ァダ−４９を設けたものである。第２図中の鍵盤スイ
ッチ１２等の他の構成は第１図の場合と同様である。ク
ロック発生器２０から出力されるタイミング信号に‘ま
、メモリアドレス制御装置３５に入力される。このメモ
リアドレス制御装置３５は、タイミング信号にが入力さ
れるたびにその内容がシフトされ、異なるアドレス信号
Ａｎが発生する。このアドレス信号Ａｎは同時に２種類
の振幅係数群メモリ４１，４２に入力される。振幅係数
群メモリ４１〔振幅係数群Ｙ，（ｎ）を記憶する〕には
、調波の各次数ｎ（ｎは正の整数）に対する振幅係数が
記憶されている。振幅係数群メモリ４２（振幅係数群Ｙ
２（ｎ）を記憶する〕には、上記〆モリ４１と異なる種
類の高調波の各次数ｎに対する振幅係数が記憶されてい
る。これら振幅係数群メモリ４１，４２は上記アドレス
信号Ａｎにより同時にアドレスされ、両メモリ４１，４
２から同一次数ｎの振幅係数Ｙ，（ｎ）・Ｙ２（ｎ）が
読出され、メモリ４１からの振幅係数Ｙ，（ｎ）は乗算
器４５に、またメモリ４２からの振幅係数Ｙ２（ｎ）は
乗算器４６に送られる。時間関数発生器４３〔時間関数
Ａ，（ｔ）を発生する〕は、時間ｔにより変化するデー
タを発生する装置で、たとえば従来の電子楽器に用いら
れるヱンベロープジェネレータと同様な構成を有する。

時間関数発生器４４〔時間関数Ａ２（ｔ）を発生する〕
は上記発生器４３と同様な構成ざら成り、発生器４３と
は異種類の時間関数を発生する。これら時間関数発生器
４３，４４はもに、鍵盤ィッチ１２のオン・オフ状態を
検出するオン・オフ検出器４０の出力信号により駆動さ
れ、発生器４３から発生される時間関数Ａ，（ｔ）は乗
算器４５に入力され、発生器４４から発生される時間関
数ん（ｔ）は乗算器６に入力される。乗算器４５は、入
力されたある次数の振幅係数Ｙ，（ｎ）と時間関数Ａ，
（ｔ）とを秦算し、その乗算値Ａ，（ｔ）・Ｙ，（ｎ）
を乗算器４７に出力する。同様に乗算器４６は、入力さ
れたある次数〔この次数は乗算器４５にこのとき入力さ
れる振幅係数Ｙ，（ｎ）の次数と同一である〕の振幅係
数Ｙ２（ｎ）と時間関数Ａ２（ｔ）とを秦算し、その乗
算値Ａ２（ｔ）・Ｙ２（ｎ）を乗算器４８に出力する。
乗算値Ａ．（ｔ）・Ｙ，（ｎ）と乗算値Ａ２（ｔ）・Ｙ
２（ｎ）の値は互いに異なる値である。ところで乗算器
４７，４８には、振幅係数群メモリ４１，４２から出力
される各振幅係数Ｙ，ｎ）・Ｙ２（ｎ）の次数と同一次
数の高調波成分に対応する正弦値ｓｉｎＷ申−ｑＲが同
期して正弦関数表２９から同時に送られてきている。

このため、乗算器４７，４８では、乗算器４５からの乗
算値Ａ，（ｔ）・Ｙ，（ｎ）および乗算器４６からの乗
算値ん（ｔ）−Ｙ２（ｎ〉と正弦値Ｓｉｒ荒ｎｑＲとを
それぞれ乗算し、その乗算結果Ａ，（ｔ）・Ｙ，（ｎ）
．ＳｉｎＷ申−ｑＲおよびＡ２（ｔ）・Ｙ２（ｎ）・ｓ
ｉｎＷ申すｑＲをァダー４９に送る。したがってァダー
４９は上記両乗算結果を加算し、‘２１式の加算値Ｆ（
ｎ）′を出力する。Ｆ（ｎ）′＝｛Ａ，（ｔ・Ｙ，（ｎ
）＋Ａ２（ｔ）・Ｙ２（ｎ）｝Ｓｉｎ蒜ｈｑＲ＝Ｃｎ′
ＳｉｎＷヱこｎｑＲ ・・・【２
１Ｃｎ′＝Ａ，（ｔ）・Ｙ，（ｎ）十ん（ｔ）・Ｙ２（
ｎ） …【３’上記何算
値Ｆ（ｎ）′はアキュームレータ１６に入力され、これ
以後の処理は第１図の場合と全く同一である。

上記｛２｝，‘３｝式から分るように、各次数ｎごとに
異なる時間変化を示す振幅係数（高調波係数）が第（３
ー式のＣｎ′で与えられ、また第｛２｝式により、第１
図に示す従釆技術全く同様にして、楽音波形の各サンプ
ル点に於ける波形の振幅が得られることが分かる。した
がって極めて少数のメモリ、たとえば２種類の振幅係数
群メモリおよび時間関数発生器により時間的に音色の変
化する楽音を発生させることができる。次に第２図中に
破線で示す、他のメモリアドレス制御装置５１、振幅係
数群メモリ５０を付加した上記第１実施例の変形例を説
明する。

メモリアドレス制御装置５１は、鍵盤スイッチ１２の各
スイッチ（すなわち各鍵）に対応するアドレス信号Ａｋ
をその鍵の押鍵時に出力し、このアドレス信号Ａｋによ
り振幅係数群メモリ５０をアドレスするようにした装置
ある。振幅係数群メモリ５０‘こは、各鍵に対する振幅
係数Ｃｋが指定されたアドレスに記憶されており、押鍵
によりその鍵に対応するアドレス信号Ａｋがメモリアド
レス制御装置６１から出力されると該アドレス信号Ａｋ
‘こ対応したアドレスに記憶されている振幅係数Ｃｋが
謙出され、上記乗算器４５，４６に送られる。したがっ
てこの振幅係数Ｃｋは乗算器４５，４６にて他の入力と
それぞれ乗算され、乗算器４５の出力ＺはＣｋ・Ａ，（
ｔ）・Ｙ，（ｎ）とり、また乗算器４６の出力はＣｋ・
Ａ２（ｔ）・Ｙ２（ｎ）となる。この結果、アダー４９
の出力は｛４）式で表わされるものとなる。Ｆ（ｎ）′
＝Ｃ′ｎ．Ｃｋ．ＳｉｎＷ窪川ｑＲ ・・・
【４１したがって、この場合には第１実施例によって形
成される振幅係数Ｃｎ′が更に振幅係数群メモリ５０に
記憶されている振幅係数Ｃｋによって修飾され、これに
より音色が時間的に変化するとともに、各鍵毎に異なる
音色を有する楽音を得ることができる。

次に第３図により、この発明の第２実施例を説明する。

この発明は上記第１実施例の波形振幅計算回路の一部、
即ち、振幅係数群メモリ４１，４２、時間関数発生器４
３，４４、乗算器４５，４６，４７，４８、周波数ナン
バメモリ１４、ゲート２４、音程区間加算器２５、ゲー
ト２７、高調波区間加算器２８、メモリアドレスコデコ
ーダ３０、正弦関数表２９を２系列並列的に設けてもの
で、第３図において第１系列の装置にはサフィックスの
１、また第２系列の装置にはサフィックスの２を付し区
別している。また両系列に共通して使用される鍵盤スイ
ッチ１２、クロック発生器２０、髪力ウンタ２２・アダ
‐４９・アキュ‐ムレーダ１６、ゲート１７、Ｄ−Ａ変
換器１８、音響システム１１、メモリアドレス制御装置
３５、オン・オフ検出器４川こはサフィックスを付して
いない。第１系列の周波数ナンバメモリ１４，からは、
各鍵盤スイッチ１２に対応する周波数ナンバＲが出力さ
れる。また第２系列の周波数ナンバメモリ１４２からは
、上記周波数ナンバＲと異なる周波数ナンバＲが出力さ
れるようになされている。したがって第１系列の正弦関
数表２９，からは正弦値ｓｉｎＷ窯ｍｑＲが出力され、
また第２系列の正弦関数表２９２からは、正弦値Ｓｉへ
崇ｈｑＲ′が出力される。また、メモリアドレス制御装
置３５によって制御される第１系列の振幅係数群メモリ
４１・，４２，および第２系列の振幅係数群メモリ４１
２，４２２が設けられている。

これら振幅係数群メモリ４１，，４２，，４１２，４２
２にはそれぞれ、互いに異なる振幅係数Ｙ，（ｎ），Ｙ
２（ｎ），Ｙ３（ｈ），Ｙ４（ｎ）が記憶されている。
そして上記〆モリアドレス制御装置３５のアドレス信号
Ａｎ‘こよって振幅係数群メモリ４１・，４２１，４１
２，４２２が同時にアドレスされると、各メモリ４１１
，４２・，４１２，４２２から上記振幅係数Ｙ，（ｎ）
，Ｙ２（ｎ），Ｙ３（ｎ），Ｙ４（ｎ）が謙出され、対
応する乗算器４５，，４６・，４５２，４６２に送出さ
れる。またオン・オフ検出器４０によって駆動される第
１系列の時間関数発生器４３，，４４，および第２系列
の時間関数発生器４３２，４４２が設けられ、これら発
生器４３・，４４・，４３２，４４２からははそれぞれ
異タ種類の時間関数Ａ，（ｔ），ん（ｔ），ん（ｔ），
へ（ｔ）が出力され、対応する乗算器４５．，４６・，
４５２，４６２に送られる。この結果、第１系列の乗算
器４５，，４６，からはそれぞれ乗算値Ａ，（ｔ），Ｙ
，（ｎ），Ａ２（ｔ），Ｙ２（ｎ）が０出力され、第１
系列の対応する乗算器４７，，４８，に送られる。また
第２系列の乗算器４５２，４６２ からはそれぞれん（
ｔ），Ｙ３（ｎ），Ａ４（ｔ），Ｙ４（ｎ）が出力され
、第２系列の対応する乗算器４７２，４８２に送られる
。タ 乗算器４７，，４８，には第１系列の正弦関数表
２９，から出力される正弦値ＳｉｎＷ空−ｑＲが、また
乗算器４７２，４８２には第２系列の正弦関数ひ ２９
２ から出力される正弦値ＳｉｎＷ空ｍｑＲ′が入力さ
れているから、アダー４９の出力Ｆ（ｎ）…は■式で表
わされる。

Ｆ（ｎ）川＝｛Ａ，（ｔ）．Ｙ，（ｎ）＋Ａ２（ｔ）．
Ｙ２（ｎ）｝Ｓｉ端ｈｑＲ十｛ん（ｔ）．Ｙ３（ｎ）十
Ａ４（ｔ）．Ｙ４（ｎ）｝Ｓｉｎ崇ｈｑＲ′＝Ｃ′ｎ・
Ｓｉｎ誌町Ｒ十Ｃ′帆ｎ崇ＭＲ′・・棚上記加算値Ｆ（
ｎ）…はアキュームレータ１６に入力され、第１図同様
に処理されて楽音が発生される。

この発明の上記第２実施例は、第１実施例の波形振幅計
算回路中の周波数ナンバメモリ１４、ゲート２４、音程
区間加算器２５、ゲート２７、高調波区間加算器２８、
メモリアドレスデコーダ３０、正弦関数表２９、振幅係
数群メモリ４１，４２、時間関数発生器４３，４４、乗
算器４５〜４８を２組設け、各系列ごとに異なる波形振
幅計算を実行できるように構成したので、第１実施例の
電子楽器の場合よ音色が複雑に時間的変化をし更に自然
性に富んだ楽音を発生させることができる。

猶、種類の異なる振幅係数群メモリおよび時間関数発生
器を予め設けておくとともに、これらの電子楽器への装
着および取外しあるいは電気的切りかえを自由に行える
ようにしておけば１台の電子楽器の演奏能力を向上させ
ることもできる。

以上説明したようにに、この発明によれば、構成が比較
的複雑な時間関数発生器を各次数共通に２つ設けるだけ
でよく、したがって全体の構成が簡単であり、しかも、
音色が時間的に変化する自然性に富んだ楽音を自由に発
生させることができる効果がある。また、この発明によ
れば時間関数が各次数共通のため、各次数の振幅係数の
時間変化の態様が常に互いに関連性をもつようになり、
この結果、自然楽器音のスペクトル変化に近似した楽音
を得ることができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高調波合成方式の電子楽器のブロック図
、第２図はこの発明の第１実施例の波形振幅計算回路の
ブロック図、第３図はこの発明の第２実施例の波形振幅
計算回路のブロック図である。 １１・・・・・・音響システム、１２・・・…鍵盤スイ
ッチ、１４・・・・・・周波数ナンバメモリ、１６・・
・・・・アキュームレータ、１８・・・・・４Ｄ−Ａ変
換器、２０・・・・・・クロック発生器、２５，２５，
，２５２・・・・・・音程区間加算器、２８，２８，，
２８２・・・・・・高調波区間加算器、２９，２９，，
２９２・・・・・・正弦関数表、３５，５１・・・…メ
モリアドレス制御装置、４１，４１１，４１２，４２，
４２，，４２２・・・・・・振幅係数群メモリ、４３，
４３，，４３２，４４，４４，，４４２・・・・・・時
間関数発生器、４５，４５１，４５２，４６，４６，，
４６２，４７，４７，，４７２，４８，４８．，４８２
…・・・乗算器、４９……アダ−。 図 船 図 Ｎ 船 図 の 船

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 楽音を構成する基本波およびその高周波の各次数成
   分を発生し、これら各次数成分を加算合成することによ
   り楽音信号を形成する楽音合成方法において、 上記各
   次数毎にそれぞれ第１および第２の振幅係数を発生し、
   また、第１および第２の時間関数を発生し、 上記各
   次数毎の第１の振幅係数をそれぞれ上記第１の時間関数
   によつて変調制御し、 また、上記各次数毎の第２の振
   幅係数をそれぞれ上記第２の時間関数によつて変調制御
   し、 上記変調制御された各次数毎の第１および第２の
   振幅係数によつてそれぞれ対応する上記次数成分の振幅
   を制御することを特徴とする楽音合成方法。