JPS6145294A - 楽音合成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、周波数変調演算または振幅変調演算等の変
調演算を用いて楽音信号を合成する楽音合成方法に関し
、特に簡単な演算により比較的多数の周波数成分を制御
し得るようにしたことに関する。

〔従来の技術〕

従来、特公昭５４−３３５２５号、特公昭５４−７５７
０号、特公昭５８−２９５１９号に開示されているよう
に、可聴周波数領域の周波数変調演算または振幅変調演
算によりて所望の倍音構成を持つ楽音信号を合成する技
術が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上述した従来のものにおいてはいずれも倍音
成分を十分に有する満足のゆく音色の楽音を合成するに
は単純な１項式の変調演算では不十分であり、多重式あ
るいは多項式の複雑な変調演算を行わねばならなかった
。

このため、演算回路の構成が複雑かつ大型化し、また、
時分割で各演算項の演算を行う方式にあっては制御クロ
ックを高速化せざるを得なくなり、コスト高になる傾向
にあった。なお、比較的単純な演算によって倍音成分を
多く含む楽音を合成する方法として、上述の特公昭５４
−７５７０号に示されているように、予め多くの周波数
成分を有する波形を変調波または被変調波として用いる
方法が考えられモいるが、演算に使用できる波形は波形
メモリに記憶したものに限られるため、合成し得る音色
に限界があった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、変調信号と被変調信号を用いた所定の変調
演算に基づき楽音信号を合成する方法をこおいて、変調
波または被変調波関数の発生のために用いる波形テーブ
ルから発生される関数波形の特定位相区間の極性を変更
し、この変更された関数波形を変調演算に用いるように
したものである。

〔作用〕

関数波形の特定位相区間の極性を変更することにより、
この変更された関数波形は多数の高調波成分を含むもの
となり、多項式等の複雑な変調演算を行うことなく、多
くの高調波成分を含む楽音信号を合成することができる
。

〔実施例〕

第１図は、周波数変調（以下、ＦＭと略記）演算型の楽
音合成方法におけるこの発明の一実施例を示すブロック
図であり、大別して変調波関数発生部１０と被変調波関
数発生部２０および被変調波すなわち搬送波の位相変調
を行うための加算器３０を備えている。変調波関数発生
部１０では、変調波位相角データωｍｔに応じて正弦波
テーブル１１から正弦波形データｓｉｎωｍｔを読み出
し、これに変調指数データエ（りを乗算器１２で乗算し
て変調波データとして出力する。加算器３０では、搬送
波位相角データωａｔに対して乗算器１２から出力され
た変調波データエ（す・ｓｉｎωｍｔを加算し、搬送波
の位相変調を行う。

被変調波関数発生部２０は加算器３０から出力された位
相変調済みの搬送波の位相角データθ（θ＝＝　ωｃ　
ｔ　＋　Ｉ　（ｔ）−ｓｉｎωｍｔ）に従って所定の被
変調波関数を発生し、この被変調波関数に基づき楽音信
号Ｇを出力する。

この第１図の実施例では、この被変調波関数発生部２０
にこの発明が適用されている。

すなわち、被変調波関数発生部２０は正弦波テーブル２
１．符号制御回路２２．符号変換回路２３、乗算器２４
とから構成され、正弦波テーブル２１では加算器３０か
ら搬送波の位相角データθがアドレス信号として入力さ
れると、この位相角データθに応じて正弦波形データ’
ｓｉｎθが読み出される。この場合、正弦波形データｓ
ｉｎθは符号ビットを有している。

そして、この正弦波形データｓｉｎθは符号変換回路２
３に供給される。

一方、位相角データθは符号制御回路２２に対しても供
給される。この符号制御回路２２は、相角データθの１
周期における特定位相区間で正弦波テーブル２１から読
み出される正弦波形デー□りｓｉｎθの符号を制御する
ための符号制御信号ＳＣを出力する。この符号制御信号
ＳＣは、正弦波形データｓｉｎθの符号を変更する場合
は１”となり、符号を変更しない場合は′Ｏ”となる。

そして、この符号制御信号ＳＣが′１”となる特定位相
区間は音色選択信号ＴＣＪこ応じて変更される。

この符号制御信号ＳＣは符号変換回路２３に与えられる
。これにより、正弦波テーブル２１から読み出された正
弦波形データｓｉｎθの符号は、符号制御信号ＳＣ力げ
１″となっている間道の符号に変更される。

説明を筒車にするために、位相角データθを例えば第２
図Ｃａ）に示すように単純に増加するデータとした場合
（θ＝ωｃｔとした場合）、符号制御回路２２は位相角
データθが「Ｏ〜２π」まで変化する間に音色選択信号
ＴＣに応じて例えば第２図Φンに系すような符号制御信
号ＳＣを出力する。

二の結果、符号変換回路２６からは第２図（ａに示すよ
う−ご正弦波１周期の特定位相区間（信号ＳＣが“１”
となる区間）において極性の反転された正弦波形データ
が出力される。すなわち、信号ＳＣを位相角データθの
π毎に１”とした場合、正弦波テーブル２１から読み出
される正弦波形データｓｉｎθはπ毎にその極性が反転
されて正の値のみの正弦波形データに変更される。なお
、第２図（Ｃ）に示す波形は第３図のような周波数スペ
クトルをもつ。

このようにして、特定位相区間の極性が変更された正弦
波形データｓｉｎθは乗算器２４に供給され、ここで、
振幅係数データＡ（ｔ）が乗算されることによって振幅
の設定制御が行われ、楽音信号Ｇとして出力される。

従って、音色選択信号ＴＣに応じて符号制御回路２２か
ら出力される制御信号ＳＣを第２図（ｄ）に示すように
変更した場合、符号変換回路２３から出力される正弦波
形データは第２図（ｅ）Ｊこ示すようなものとなる。

このようにして被変調波関数発生部２０から出力される
楽音信号Ｇは、第２図（ｃ）　、　（ｅ）の波形形状か
らも明らかなように、多数の高調波成分を含ん−だもの
となる。

この結果、簡単な構成で多数の高調波成分を含む楽音信
号Ｇを得ることができる。

ところで、この実施例において用いられる各パラメータ
ωｍｔ　、Ｉ（す、ωｃｔ、ＴＣ，Ａ（りは、例えば第
４図に示すような回路から与えられる。第４図において
、鍵盤回路４０は電子楽器の鍵盤で押圧された鍵を検出
し、押鍵データを出力する。

位相データ発生回路４１は、鍵盤回路４０から与えられ
る押鍵データに応じて押圧鍵の音高に対応する周期で変
化する変調波位相角データωｍｔと搬送波位相角データ
ωｃｔを発生する。

一方、エンベロープ発生器４２は、鍵盤回路４０から鍵
の抑圧時に発生されるキーオン信号ＫＯＮに応答して時
間的に須次変化する変調指数データエ（りおよび振幅係
数データＡ　（ｔ）を発生する。これら位相データ発生
回路４１およびエンベロープ発生器４２には、音色選択
回路４３から音色選択信号ＴＣが与えられ、ωａｔとω
ｍｔの周波数比および工（すｔＡ（ｔｔの時間関数の波
形形状が選択音色に応じて制御される。

なあ、第１図の実施例において、正弦波テーブル２１か
ら出方される正弦波形データｓｉｎθの極性変更は、符
号変換回路２３を用いて行っているが、正弦波テーブル
２１から発生する正弦波形データｓｉｎθは符号を含ま
ない絶対値のみの信号構成とし、符号制御回路２２から
正、負の符号を示すビット信号を直接出力するようにし
てもよい。このようにすれば、符号変換回路２３は不要
となる。また、この場合、正弦波テーブル２１には正弦
波形の半周期だけを記憶するようにしてもよい。

また、上記実施例では被変調波関数発生部２゜にこの発
明を適用した場合を示したが、変調波関数発生部１０に
も同様に適用することができる。

すなわち、第１図において正弦波テーブル１１の出力側
に符号変換回路２６を設けるとともに、符号制御回路２
２に入力する位相角データθを変調波の位相角データω
ｍｔに置換すればよい。

この場合、変調波関数発生部１ａと被変調波関数発生部
２０の両方共にこの発明を適用してもよい。また、第１
図において、正弦波テーブル１１の出力波形データを破
線で示すように入力側にフィードバックし、この出力波
形データによって位相角データωｍｔを変調すれば、さ
らに複雑な高調波成分を有する楽音信号Ωを得ることが
できる。

第５図は振幅変調（以下、ＡＭと略記）演算型の楽音合
成方法におけるこの発明の実施例を示すブロック図であ
り、被変調波関数発生部５０にこの発明が適用されてい
る。すなわち、被変調波関数発生部５０は正弦波テーブ
ル５１．符号制御回路５２および符号変換回路５３とか
ら構成され、正弦波テーブル５１では搬送波の位相角デ
ータωｃｔがアドレス信号として入力されると、この位
相角データωｃｔに応じた正弦波形データｓｉｎωｃｔ
が読み出され、符号変換回路５３に供給される。

一方、位相角データωａｔは音色選択信号ＴＣと共に符
号制御回路５２に供給される。これにより、符号制御回
路５２は位相角データωｃｔの１周期において音色選択
信号ＴＣに応じた特定位相区間だけ′１″となる符号制
御信号ＳＣを発生し、この制御信号ＳＣを符号変換回路
５３に供給する。

この結果、搬送波すなわち被変調波関数として正弦波テ
ーブル５１から読み出される正弦波形データｓｉｎωｃ
ｔのうち特定位相区間のデータの極性が反転され、第２
図（ｂ）　、　（ｅ）で示したのと同様の波形形状の被
変調波関数が出力されることになる。

一方、この被変調波関数を変調する変調波関数発生部６
０は、正弦波テーブル６１２乗算器６２および余弦波テ
ーブル６３を有しており、変調波位相角データωｍｔが
正弦波テーブル６１にアドレス信号として入力されると
、この正弦波テーブル６１から位相角データωｍｔに応
じた正弦波形データｓｉｎωｍｔが読み出される。この
正弦波形データｓｉｎωｍｔには乗算器６２で変調指数
データＩ（りが乗算された後、余弦波テーブル６３にア
ドレス信号として供給される。これにより、余弦波テー
ブル６６から余弦波形データｃｏｓ（Ｉ（す・ｓｉｎω
ｍｔ）が読み出される。この余弦波形データｃｏｓ（Ｉ
（す・ｓｉｎωｍｔ）は変調波関数として乗算器７０に
供　−給され、被変調波関数と乗算されることにより振
幅変調演算が行われる。この乗算器７０の出力は、乗算
器８０に供給され、振幅係数データＡ（りと乗算される
ことによって振幅の設定制御がなされた後楽音信号Ｇと
して出力される。

従りて、この実施例においても被変調波関数自体が多く
の高調波成分を既に含んでいるため、最終的に得られる
楽音信号Ｇも多くの高調波成分を含むものとなる。

なお、この実施例においても被変調波関数の極性の変更
は、正弦波形テーブル５１から読み出される絶対値のみ
の正弦波形データに対して符号制御回路５２から出力さ
れる符号ビットを付加することによ゛り行うようにして
もよい。さらに、変調波関数発生部６０にのみこの発明
を適用してもよいし、被変調波関数発生部５０の両方共
にこの発明を適用してもよい。

ところで、この発明による被変調波関数または変調波関
数の波形変更機能と他の波形変更機能とを組合せ、第６
図に示すような被変調波関数または変調波関数発生用の
オペレータユニツ）ＯＰＵを構成することにより、さら
に複雑に変化する波形形状の楽音信号を発生させること
ができる。

すなわち、位相角データＸをシフタ９ｏに入力し波形制
御部９１から与えられる位相シフトデータＡＳＦＴで指
示されるシフト量だけ位相角データＸを上位ビット側ま
たは下位ビット側にシフトすることにより、１周期かに
倍（但し、ｋ＝２１１゜ｊはシフト量であり、＋ｊは上
位ビット側へのシフトを示し、−ｊは下位ビット側への
シフトを示す。この±ｊはデータＡＳＦＴによって指示
される）された位相角データｋｘを取り出す。次に、正
弦波形データを対数値１ｏｆｓｉｎｘで記憶した波形テ
ーブル９２に対し、この位相角データｋｘをアドレス信
号として入力し、この波形テーブル９２からｄｏｙｓｉ
ｎｋｘの正弦波形データを読み出す。

次に、この正弦波形データ１ｏｙｓｉｎｋｘをシフタ９
６に入力し、波形制御部９１から与えられる波形シフト
データＤＳＦＴで指示されるシフト量１．：け上位ビッ
ト側または下位ビット側にシフトすることにより、正弦
波形データ１ｏｙｓｉｎｋｘを波形データｍ’ｌｏｆ！
ｓｉ！ｌｋｘに変更する。ここで、ｍはｍ＝２″１であ
り、本ｉは上位ビット側へのシフトを示し、−ｉは下位
ビット側へのシフトを示す。

この±ｉはデータＤＳＦＴによって指示される。

次に、この波形データ””１ｏｔｓｉｎｋｘ　を対数リ
ニア変換器９４に入力し、自然数の波形データ（ｓｉｎ
ｋｘ）ｍに変換する。すなわち、シフタ９３におけるシ
フト量±ｉを例えばｉ＝１とした場合（波形テーブル９
２の出力を上位ビット側または下位ビット側に１ビツト
シフトした場合）には、（ｓｉｎｌｃｘ）２またはＪ＝
１７の波形データが得られる。

次に、この波形データ（ｓｉｎｋｘ）”をセレクタ９５
を介してゲート９６に入力し、波形制御部９１から与え
られる制御信号ＩＮＨ７％”ｌ”となる特定位相区間だ
け出力する。さらに、この特定位相区間の波形データ（
ｓｉｏｋｘ）ｍに波形制御部９１から与えられる正、負
の極性を示す符−ｔダ−タＳＤを付加して外部に出力す
る。

ここで、位相シフトデータＡＳＦＴ、波形シフトデータ
ＤＳＦＴ、セレクタ９５のセレクト制御信号ＳＥＬ、制
御信号ＩＮＨおよび符号データＳＤは音色選択信号ＴＣ
に応じて異なるように制御される。そして、特定の選択
音色においてはシフタ９０から出力される位相角データ
ｋｘがセレクタ９５によって選択され、ゲート９６を介
して出力される。

従って、ＤＳＦＴで指示される波形シフト量±ｉを＋１
．ＡＳＦＴで指示される位相シフト量±ｊを１．制御信
号ＩＮＨが０”となる位相区間をπ〜２π、セレクタ９
５を大入力選択状態（対数リニア変換器９５の出力を選
択出力する状態）にし、符号データＳＤをＯ〜π／２で
正、π／２〜πで負とした場合、第７図Ｃａ）に示すよ
うにｓｉｎ　２Ｘ２の波形データが０〜πの位相区間で
得られる。

また、波形制御部９１から出力するデータＡＳＦＴ等を
次の第１表に示すように設定することにより、第７図（
ｂ）に示すような波形形状の波形デー。

夕が得られる。

第１表 さらに、データＡＳＦＴ等を第２表に示すように設定す
ることにより、第７図（Ｃ）に示すような三角波状の波
形データが得られる。

第２表 従って、このようなオペレータユニットＯＰＵを用いて
被変調波関数または変調波関数を発生することにより、
さらに複雑な波形形状の変調波関数や被変調波関数、さ
らには楽音信号を発生することができる。この場合、オ
ペレータユニットＯＰＵに入力する位相角データＸを変
更するのみで、被変調波関数または変調波関数を選択的
に発生できるため、被変調波関数および変調波関数を共
通の回路で容易に発生させることができ、コストの低減
化を図れるという利点がある。

なお、この発明は１項から成るＦＭ、ＡＭ変調演算に限
らず、多項または多重あるいは巡回型のＦＭ、ＡＭ変調
演算式を用いた楽音合成方法においても適宜の箇所で適
用できるのはもちろんである。

また、変調波関数および被変調波関数の発生のためにそ
れぞれ専用の波形テーブルを用いてもよいが、１つの波
形テーブルを時分割使用して各関数を発生させるように
してもよい。また、波形テーブルには正弦波に限らす、
余弦波、三角波、矩形波、その他複雑な波形の波形デー
タを記憶させるようにしてもよい。さらに、変調演算は
ディジタル演算に限らず、アナログ演算で行うようにし
てもよい。

また、符号制御回路２２．５２から発生する制御信号Ｓ
Ｃの発生条件を楽音発生時からの時間経過に伴って順次
変化させるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、波形
テーブルに予め準備した変調波または被変調波の波形を
極めて簡単な構成によってより多くの高調波成分を含む
波形に変更し、これを用いて変調演算を行うようにした
ため、より多くの高調波成分を含む楽音信号を簡単な変
調演算式で合成することができる。これにより、回路の
小型化と低コスト化が図れたうえ、多様な音色の楽音信
号を簡単な制御によって合成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はＦＭ演算型の楽音合成方法におけるこの発明の
一実施例を示すブロック図、第２図は第１図の各部出力
波形の一例を示す図、第３図は第２図（Ｃ）に示した波
形の周波数スペクトルを示す図、第４図は第１図で用い
る各種演算パラメータを供給する回路の一例を示すブロ
ック図、第５図はＡＭ演算型の楽音合成方法におけるこ
の発明の一実施例を示すブロック図、第６図はこの発明
による被変調波関数または変調波関数の波形変更機能と
他の波形変更機能とを組合せて被変調波関数または変調
波関数を発生するために用いられるオペレータユニット
の一実施例を示すブロック図、第７図は第６図のオペレ
ータユニットから得られる関数波形の形状の一例を示す
図である。 １０．６０・・・変調波関数発生部、２０．５０・・・
被変調波関数発生部、１１，２１，５１．６１・・・正
弦波テーブル、２２．５２・・・符号制御回路、２６．
５３・・符号変換回路。 第４図 ｚ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、変調信号と被変調信号を用いた所定の変調演算に基
   づき楽音信号を合成する楽音合成方法において、 変調波または被変調波関数の発生のために用いる波形テ
   ーブルから発生される関数波形の特定位相区間の極性を
   音色パラメータに応じて変更すること、 この変更された関数波形を前記変調演算に用いること、 を特徴とする楽音合成方法。 ２、前記変調演算は、所定の周波数変調演算式に従うも
   のである特許請求の範囲第１項記載の楽音合成方法。 ３、前記変調演算は、所定の振幅変調演算式に従うもの
   である特許請求の範囲第１項記載の楽音合成方法。