JPS6355594A

JPS6355594A - 波形合成装置

Info

Publication number: JPS6355594A
Application number: JP62156306A
Authority: JP
Inventors: 博之佐々木; 半沢　耕太郎; 重則森川; 浩志諸隈
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1987-06-23
Filing date: 1987-06-23
Publication date: 1988-03-10
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH083717B2

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〕〔発明の背分ｔ〕従来より波形を表現するディジタル情報をメモリを記憶
しておき、それを発生すべき音高に応じた速度でアクセ
スして、原波形を再現することが行われている。この場
合、メモリには、例えばＰ　ＣＭ　（Ｐｕｌｓｅ　Ｃｏ
ｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　）にて表現される波形が
、その出初めから出終りまでの全期間について記憶され
るのが一般的である。

ところで、このようなＰ　ＣＭＦｊ術を用いた波形情報
を記憶させる場合は、電子楽器を製造するメーカー側で
特定の音源波形として選択したものを用いて、例えばＩ
ｔ　ＯＭに記憶しておくのが一般的であって、演＃者が
棺々変更して望んだ波形を得ることができず汎用性に欠
くものであった。

また、例えば１Ｓ！用者がマイクロフォンなどを介して
自然音を記録して、これを音源波形として用いて、任意
の音階音の楽音信号を発生することが行われているが、
この場合においても、記ＴＵされた波形を変化させるこ
とができず、面白味に欠けるものであった。

〔発明の目的〕

この発明は、上述の如き欠点を解消するためになされた
もので、汎用性に冨む波形合成装置を提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

この発明の第１の要点は、波形の出初めから出終りまで
の波形を表現する波形情報に対して、エンベ田−プ情報
をディジタル乗算して新たに、波形の出初めから出終り
までの波形を表現する波形情報を得るようにしたことに
ある。

そして、この発明の第２の要点は、上述したようにして
得られる波形情報を記憶する記憶手段を役けるようにし
たことにある。

〔発明の実施例〕

以下この発明の実施例につき説明する。第１図は、この
発明の原理を示す第１の実施例であって、図中１は、入
力装置であり、各権キーボード装置あるいは文字、図形
入力装置が使用可能である。

この入力装［１からは、メモリ２°に対して波形の１周
期を示す波形情報を入力し、またメモリ３に対してエン
ベロープを示すエンベロープ情報を入力する。

いま、メモリ２はＭ分明されていて、波形１周期がＭサ
ンプル点にて表現されるようになり、各サンプル点の波
高値がディジタル情報により記憶されることになる。同
様に、メモリ３はＮ分割されていて、音量を決定するエ
ンベロープがＮサンプル点にて表現され、ディジタル情
報により記憶される。

図中４は、波形合成部であって、上記メモリ２とメモリ
３とから読出される情報を乗算専の演算によって、合成
゛して得られる波形情報を出力し、加算器５に供給する
。そして、この加算器５の出力はメモリ６に供給される
。

このメモリ６は、Ｌ分割されていて、波形の出初めから
出終りまでの全期間の波形ｔｎ報をＬ個のサンプル点で
表現して記憶するものである。そして、このメモリ６に
紀１された波形情報がアクセスされて音響装置に送出さ
れることにより、当該音高丘が発生される。

また、上記メモリ６の出力はスイッチ７を介して波形合
成部４にフィードバックされる。つまり、−度メモリ６
に記憶された波形情報に対して、上記メモリ３に記憶さ
れたエンベロープ情報を乗算して、祈たに波形の出初め
から出終りまでの波形情報を得、それを再びメモリ６に
格納することができる。

また、上記メモリ６の出力は、スイッチ８を介して加算
器５に供給される。

つまり、メモリ６に記憶された波形の出初めから出終り
までの全ての波形を表現する波形情報に対して、新たに
波形合成部４から出力される波形情報を７７０算合成し
、その結果得られる新たな波形の出初めから出終りまで
の全ての波形を表現する波形情報を上記メモリ６に書込
むことができる。

次に、この第１１Ａの動作につき第２図を参照して説明
する。

先ス、メモリ２とメモリ３とに夫々１周期のｖｌ形ｔｎ
報とエンベロープｆ＃報とが入力装置１の操作によりス
トアされる。そして、いまこのメモリ２の波形の周期を
決定する周波数ｆを指定する。波形合成部４では、この
２つの情報を乗算して、サンプリング周波数ｆｓａｍｐ
にて逐次波形ｔ＃報を算出しメモリ６へ送出する。

ところで、この波形合成は、次式で表現されるｌａｍｐ処理を行うことに相当する。を口）＝Ｗ（（ｉＸ−７−
）％Ｍ）Ｘｅ（−＋）ここでｔ＝ｏ−Ｌ−１であり、各
メモリ２，３．６の１番目の値を、Ｗ（ｉ−１）、ｅ（
ｉ−１）、ｔ　（ｉ−１）とし、％は、整数除算の余り
を表わす。

つまり、（、Ｘｆｓａｍｐ　）％Ｍは、（ｔ　ｘ　ｆｍ
＆ｍｐ　）をＭｆ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　ｆで１１１１うたときの余りを表現している。

従って、メモリ２は、繰返しアクセスされて波形情報を
出力し、メモリ３から出力されるエンベロープｆ＃報と
乗算され、新たな波形情報が波形合成部４から発生して
、メモリ６に書込まれる。

従って、以上の処理によって、１周期の波Ｊｅ情報とエ
ンベロープ情報１報とから、波形の出初めから出終りま
での全ての波形を表現する波形↑＃報か得られる。

次に、このメモリ６に記憶された波形↑ｎ報と、上記同
様な処理によって、得られる波形情報とを合成して、新
たな波形Ｔ＃報を算出することについて説明する。

つまり、このときは、スイッチ８が閉じられることによ
って、メモリ２、メモリ３から得られる情報によって算
出される波形情報ｔ’（ｉ）と、予めメモリ６に記憶さ
れている波形情報ｔ　（ｉ）とが合算されて、つまり次
式によって表現される処理を実行して得られる波形情報
が、メモリ６に記憶される。

ヒ”（ｉ）＝ｔ（＋）＋ｗ″〔（、Ｘｔｅａ二二）％Ｍ
）Ｘｅ’（−ｓ）ｆ　　　　　　　　　　　　　　　　
　Ｌ＝ｔ（ｉ）＋ｔ’（ｉ）従って、以上の説明から明らかなように、この処理を榛
返すことによって任意波形にエンベロープＮ！した波形
を、複数合成して任意波形を得ることができるようにな
っている。

従って、例えば、メモリ２に記ｔはさせる波形をメモリ
３に独立的に記憶させることによって、時間と共に高調
波成分の含有率が変化する正弦波合成方式の波形合成装
置撹を得ることができる。

このように、時間と共に音色が変化する楽音の波形情報
を容易に得ることが可能である。

そして、次に、メモリ６に記憶された波形情報に対し、
全く異なるエンペリープを乗算する処理につき説明する
。即ち、スイッチ８を開放し、スイッチ７を閉じること
によってメモリ６に記憶された波形？１１報ｔ”（ｉ）
が、波形合成部４に供給され、メモリ３に記憶されたエ
ンベロープ情報ｅ’（ｉ）と波形合成部４にて乗算され
る。

つまり、その処理は次式にて表現される。

げ〔ｉ〕＝げ（ｉ）ｘｅ”〔１〕このように、−度メモリ６に記憶された波形の出初めか
ら出終りまでを表現する波形情報に、エンベロープ情報
を乗算して異なるエンベａ−プをもつ波形↑＃報を算出
することを可能とするものである。

次に、この第１図に示した原理的回路構成を、具体的な
ディジタル回路を用いて実現した＠２の実施例につき説
明する。

メモリ１２．１３．１６は第１実施例のメモリ２．３．
６に対応し、乗ｎ器１４は、第１実施例の波形合成部４
に、加１ｉ器１５は、第１実施例の加算器５に対応し、
ゲー）１７．１８はＶＪ１実施例のスイッチ７．８に対
応する。なお、このゲート１７にはゲート開閉信号ｇ、
か、ゲート１８にはゲート開閉（１号ｇ２が印加される
。

（−して、メモリ１２．１３には図示しない入力装置か
ら供給される波形情報とエンベロープ情報と刀Ｓ記憶さ
れる。そして、夫々のアドレスを指定するのが、アドレ
スカウンタ１９．２０であり、プログラマブル分周器２
１，２２の出力によって順次インクリメント動作する。

そして、このプログラマブル分周ａ２１，２２に対して
は後述するような分周比を決定する値がセットされ、基
本クロックジェネレータ２３が発生する基本夕ロックφ
をカウントし、そのキャリー出力が、上記アドレスカウ
ンタ１９．２０のインクリメントイ６号となる。

また、メモリ１６の手前にはラッチ２４があり、７７ｒ
ｌ　１Ｚ４１５出力がラッチされる。そして、このメモ
リ１６のアドレスを指定するのがアドレスカウンタ２５
であり、プログラマブル分周６２６から与えられるキャ
リー信号を入力して順次インクリメント動作してアドレ
ス信号を生成出力する〇即ち、プログラマブル分周器２
６には、−後述するように分周比を決定する値がプリセ
ットされ、上記基本クロックジェネレータ２３が発生す
る基本タロツクφをカウントしてそれに応じて発生する
キャリー出力が上記アドレスカウンタ２５のカウント入
力となるとともに、ラッチ２４に対する読込指令（６号
となる。

この第３図に示す回路を動作開始するときはスタート信
号Ｓ　ＴＡ　’（Ｔが与えられて、基本クロックジェネ
レータ２３を動作口Ｉ能状態とすると共に、アドレスカ
ウンタ１９，２０．２５にクリア信号ＣＬＲを与えて、
その内容を初期設定する。そして、上記メモリ１２．１
３．１６には、その動作状態に従ってリード／ライト信
号Ｒ／Ｗが与えられて、読出しと寝込みが切換制御され
るＯマタ、上記アドレスカウンタ２５からキャリー信号
が出力すると、その全処理を完了したことになるため、
ストップ信号５ＴＯＰとして上記基本クロックジェネレ
ータ２３に印加される。その結未、基本クロックジェネ
レータ２３からは基本クロックφが出力しなくなり、動
作終了状態となるＯ従って、このような構成であるため
、この実施例においては、先ずメモリ１２に波形ｔｍ報
を１周期分入力し、また、メモリ１３にエンベロープ情
報を入力する。そのときは、プログラマブル分周？５２
１に所定の値例えば１を設定し、次々と波形情報を入力
する、あるいはプログラマブル分周器２２に所定の値例
えば１を設定し、次々とエンベ「スープ１１都を入力す
ればよい。

そして、その後、この２つのメモ！７１２．１３に記ｔ
ａされた情報から、波形の出初めから出終り、までの全
ての波形を表現する波形ｆｔＩ＠ｉを発生し、メモリー
６に書込む。このとき、ゲート１７にゲート信号ｇ１を
与えて、乗算器１４にはメモリー２出力が与えられるよ
うにしておく。そしていま、簡単のため、各メモリー２
．１３．１６のメモリ長Ｍ、Ｎ、Ｌは２のべき乗の値を
とるものとする。

そして、その際、予めプログラマブル分周器２１゜２２
．２６には、例えば次の値をセットする。即ちプログラ
マブル分周器２１には値１をセットし、プログラマブル
分周器２２には値！−ｘ　ｆ　ｍ　ａ　ｍ　ｐを七ｆツトし、プログラマブル分周器２６には値と＝をセット
する。従って、夫々対応するアドレスカウンタ１９，２
０，２５４こは、上記プログラマブル分周器２１，２２
．２６がセットされた回数だけ上記基本クロックφを計
数したときにカウント指令が与えられる。

従って、スター）　ｆｎ号５ＴＡＲＴが与えられた後、
夫々メモリ１２．１３はそれぞれ対応する照度でアクセ
スされ、それが乗算器１４にて乗算された伐加算器１５
を介して、ラッチ２４にラッチされる。従って、このラ
ッチ２４はプログラマブル分周器２６からの出力信号の
到来時に印加データをラッチし、しかる後メモリ１６に
書込む。

従って、波形の出初めから出終りまでの全波形を表現す
る波形ｆｆ１報がメモリ１６にｐ１ｒｉ次書込まれｔゆ
く◎そして、アドレスカウンタ２５からキャリー信号が
出力した時点で動作終了する。

次に、−度メモリ１６Ｉこ書込まれた波形情報に対して
、再び異なる波形情報を算出し加算合成する場合につき
説明する。即ち、そのときは、予めメモ１Ｊ１２，１３
に新たな波形１周期の情報とエンベシープ情報をセット
し、その後、上記同様にして両方の情報を乗算して新た
な波形ｆ＃報を生成してゆく。そして、今回は、ゲート
１８に対してゲート信号ｇ２を与えて開成しておき、メ
モＩＪ　１６からアクセスされて出力する予め記憶され
た波形ＴｆＩ報をｙｙｕ算器１５に与え、上記乗算器１
４からの出力を加算することによって合成し、その出力
をラッチ２４＃ζ与える。

従って、いまこのメモリ１６では、予め書込まれた波形
情報が蝮次読出され、また新たな波形情報が同じメモリ
エリアに順次書込まれてゆくｏ従って、アドレスカウン
タ２５からキャリーイ１号が出力した時点で、合成され
て得られる新しい波形情報がメモリー６に得込まれたこ
とになる。

次に、メモリ１６に書込まれた波形情報に対しテ、新た
にエンベロープ情報を乗算する場合につき説明する。こ
のときは、ゲー）１７にゲート信号ｇ１を与えて、波形
メモリー６の出力を乗算器１４に供給するようにし、エ
ンベロープを記憶しているメモリー３の出力と乗算器１
４にて乗算するようにする。

いま、このとき、プ四グテマプル分局器２２゜２６には
、例えば値−１１を与えて動作させればよい。その結果
、メモリ１６に記憶されていた波形情報が読出されて、
新たなエンベロープ情報が付）Ｍされて、新たな波形情
報が発生して再びメモリ１６に書込まれることになる。

このように、この実施例においては、ディジタル回路を
使用して、上記第１実施例と同じ処理結果を得ることが
Ｉ２Ｉ能である。

次に、この発明のｔＲ３実施例につき〆９明する。

即ち、この実施例は、パーソナルコンピュータ等の電子
計ｔ’ｔｔａの計算処理によって同様の動作を行わせる
ものであって、第４図に示すようにパーソナルコンビエ
ータ３０と、電子鍵盤楽器４０とから構成されており、
このパーソナルコンピュータ３０は、入力装置３１とし
てキーボード３２、ディジタイザ−３３を有する。即ち
、キーボード３２には、種々のコマンドやデータを入力
するための複数のキーを有するものであり、またにジタ
イザ−３３は、例えばこの上に載置される紙上に描かれ
た波形図あるいはエンベロープ図を摸作子３３−１の操
作によって、上記紙上の図形をなぞりながら入力するこ
とができる〇なお、このような２次元のｆｆｌ　＃　１Ｗ報を入力す
る入力、撓αとしては、ディジタイザ−のほかに、マウ
ス、ライトペン、トラックざ一ル等の操作によってもよ
く、例えばＣＩ’ＬＴ３４上にライトペン等で波Ｍ図を
書くことによっても入力ＯＴ能である。

またこのパーソナルコンピュータ３０４１、ＣＰＵ（中
央処理袋ｆｉｔ）３５を−えており、このＣＰＵ３５に
て全動作が制御される。このほかに第４図には示してい
ないが７ｖ：１ツビーディスク−カセットテープ、ＲＯ
Ｍ／ＲＡＭバッナージ等のメモリ（後述するｉ５ｐ；！
Ｊでは、符号３６で示す）がある。

また、このパーソナルコンビエータ３０と接続される電
子鍵盤楽器４０には、キーボード４１、スピーカ４２等
が外表面に設けられていて、パーソナルコンピュータ３
０によって演算処理された結果得られる波形清報が転送
記憶されることになる。従って、この亀子〆盤楽器４０
では、この波形情報を、音階高波数に応じた速度でアク
セスして１当ａｌｌ穿斤を発生する。

第５図は、第４１Ａに示した装置の回路構成を示すもの
で、上述したように、パーソナルコンピュータ３０内に
はパスラインＢＵ８に接続される入力装置３１、ＣルＴ
３４、ＣＰＵ３５、メモリ３６があり、ＣＰＵ３５内部
に入力された波形情報とエンベロープ情報とから、上述
したｇｌ、Ｍ２実施例と同様の処理をソフト的に行って
波−杉の出＋／Ｊめから出終りまでの全波形を表現する
波形情報を発生するようにし、その波形情報をインター
フェース（Ｉｌｏ）回路３７を介して、電子ｄ４盤某器
４０内部のＣＰＵ４３に送出する。

電子鍵盤楽器４０では、ＣＰＵ４３が全ての動作制御を
行い、パーソナルコンピュータ３０から転送されてきた
波形情報を、波形メモリ４４にストアする。

そして、キーボード４１の演萎をＣＰＵ４３は検出し、
？ｔｔｌ＃に応じた速度で波形メモリ４４をアクセスし
てゆく。そして、この波形メモリ４４から読出された波
形情報は、音響装置社４５にてアナ田グ信号に変換され
、適宜フィルタリングされ、増幅された後、スピーカに
供給されて、放音される。

以上この発明のｇｌ−第３実施例について、詳述したが
、以下の如き変形例がある。

即ち、上記実施例にあっては、予め波形丁＃報として１
周期の波形情報を記憶するようにした刀Ｓ１これは１周
期に限られるものでなく、例えばｒＩ数同周期波形であ
ってもよく、逆に半周期等の波形であってもよく、その
記ｔａされた波形ｔ？１報にもとづき波形の初まりから
終りまでの波形をエンベロープ情報に従って生成するよ
うにすればよい。

また、上記実施例では、所定周期の波形情報を手勢入力
することで予め一１４ｉ置内に設定し、この波形情報と
エンベロープ情報とから出初めから出終りまでの全ての
期間の波形情報を発生し、この波形情報に対して、史に
同様の手順で得られる新たな波形情報をｌＪ［Ｉ　ｍ合
成して、もとの波形とは異なる波形、しか；）時間とと
もに、Ｑ　ｉｎ波成分が変化する波形を得るようにした
が、例えばＲＯＭ４により予め設定されている出初めか
ら出終りまでの全ての期間の波形を表現する波形情報に
対して、手動入力等によって別の波形情報を入力し、そ
れを加は合成するようにして新たな波形情報を発生する
ようにしてもよい。

更にまた、上記実適例では、波形の出初めから出終りま
での全期間を表現する波形？＃報を予め算出し、これに
対して全く異なるエンベロープを手動入力して、別のエ
ンベロープをもつ波形情報を算出するようにしたが、例
えばｌ（、ＯＭ　’＄に予め紀ｖＭされている出初めか
ら出終りまでの全期間の波形を表現する波形情報に対し
て、手動入力等により指定したエンベロープを付加して
、別Ｗ４のエンペループをもつ波形情報を発生するよう
にしてもよい。

また、上記実施例においては、波形をＰＣＭにて表現す
るようにしたが、波形をディジタル的に表現する手法と
しては、ＤＰＣＭ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）”ｕｌ
ｓｅ　Ｃｏｄｅ　ＭｏｄｕｌａＨｏｎ）、ＤＭ（Ｄｅｌ
ｔａ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）％ＡＤＭ（Ａｄａｐｔｉ
ｖｅ　Ｄｅｌｔａ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、１各種方
式のものをとることができることは百うまでもない〇〔発明の効果〕上述したように、この発明は、波形の出初めから出終り
までの波形を表現する波形情報に対して、エンベロープ
情報＃報をディジタル乗算して、ｔたに波形の出初めか
ら出終りまでの波形を表現する波形情報を得るようにし
たため、種々のエンベロープをもつ波形情報を容易に生
成できるため有効である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は、第１実施例の
回路構成図、第２図は、第１実施例の動作を説明するた
めの図、第３図は第２実施例の回路構成−図、第４図は
第３実施例の外観斜視図、第５図は第３実施例の（ロ）
路構成図である。１・・・入力装置？ｊ、２，３．６・・・メモリ、４・
・・波形合成部、５・・・ＪＪＯ算器、７．８・・・ス
イッチ、１２゜１３．１６・・・メモリ、１４・・・乗
算器、１５・・・ＪＪＩＩ！Ｉ器、１７．１８・・・ゲ
ート、１９，２０，２５…アドレスカウンタ、２１．２
２．２６・・・プログラマブル分周器、３０・・・パー
ソナルコンピュータ、３３・・・ディジタイザ−１４０
・・・電子−盤楽器Ｏｑ＃許出１人カシオ計ｎ機株式会社第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）波形の出初めから出終りまでの波形を表現する第
１の波形情報を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された上記第１の波形情報に対する
エンベロープを指定するエンベロープ情報を発生するエ
ンベロープ情報発生手段と、上記記憶手段に記憶された
上記第１の波形情報に対して上記エンベロープ情報発生
手段が発生する上記エンベロープ情報をディジタル乗算
して新たに波形の出初めから出終りまでの波形を表現す
る第２の波形情報を発生する手段と、を具備したことを
特徴とする波形合成装置。
（２）上記記憶手段は、手書き入力操作により上記第１
の波形情報が入力されて記憶するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の波形合成装置。
（３）波形の出初めから出終りまでの波形を表現する第
１の波形情報を記憶する第１の記憶手段と、この第１の
記憶手段に記憶された上記第１の波形情報に対するエン
ベロープを指定するエンベロープ情報を発生するエンベ
ロープ情報発生手段と、上記第１の記憶手段に記憶された上記第１の波形情報に
対して上記エンベロープ情報をディジタル乗算して新た
に波形の出初めから出終りまでの波形を表現する第２の
波形情報を発生する発生手段と、この発生手段から発生される上記第２の波形情報を記憶
する第２の記憶手段と、を具備したことを特徴とする波形合成装置。
（４）上記第１の記憶手段は、手書き入力操作により上
記第１の波形情報が入力されて記憶するようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の波形合成装置
。