JPH0727384B2

JPH0727384B2 - 楽音信号発生装置

Info

Publication number: JPH0727384B2
Application number: JP60216100A
Authority: JP
Inventors: 秀雄鈴木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1985-10-01
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPS6278599A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、複数の異なる楽音波形を順次切換えて発生
することにより音色を時間的に変化させることのできる
楽音信号発生装置に関し、特に、波形の切換わりを滑ら
かに行うことができるようにしたことに関する。

〔従来の技術〕

特開昭56-35192号公報においては、波形メモリに記憶し
た複数の異なる楽音波形を順次切換えて読み出すことに
より音色が時間的に変化する楽音信号を発生するように
したことが開示されている。

特開昭58-95790号公報においては、上述と同様に複数の
異なる楽音波形を順次切換えて読み出すようにすること
が開示されており、そこにおいて、時間的に前後して発
生すべき２つの楽音波形を２系列で並列的に発生し、両
波形を時間的に変化する補間関数に従って補間合成する
ことにより両波形の切換わりを滑らかに行うことができ
るようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前者の従来技術のような方式では、波形の切換わり時点
で楽音信号の波形が先行する楽音波形から次の楽音波形
に急激に変化するので急激な音色変化をもたらし、不自
然であった。後者の従来技術のような方式では、そのよ
うな波形切換わり時の不自然さは防止できるが、２系列
で楽音波形を発生しなければならない、及び補間関数発
生回路が必要とされる、及び乗算器等の補間演算回路が
必要とされる、などの理由によりハードウェア構成が複
雑となり、コスト高になるという問題点があった。

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、楽音波形
切換わり時の不自然さをなくすと共に、そのことを補間
方式に見られるような複雑な回路構成を必要とせずに実
現し得るようにした楽音信号発生装置を提供しようとす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の楽音信号発生装置は、１つの楽音の夫々一部
分に対応する波形であって、所定の順序で切換えて読み
出されるべき複数の主波形のデータと、切換え順序が相
前後する２つの前記主波形の間をつなぐための、該２つ
の主波形に対応する、複数周期から成るつなぎ波形のデ
ータとを記憶した波形記憶手段と、前記複数の各主波形
それぞれについての繰返し読出し回数を記憶した繰返し
回数記憶手段と、相前後して読み出されるべき２つの前
記主波形の間にそれに対応する前記つなぎ波形を介在さ
せる順序で、先行する主波形のデータを前記繰返し回数
記憶手段に記憶されている当該主波形に関する繰返し回
数が示す回数分だけ繰返し読み出した後、前記つなぎ波
形のデータを読み出し、続いて後続する主波形のデータ
を前記繰返し回数記憶手段に記憶されている当該主波形
に関する繰返し回数が示す回数分だけ繰返し読み出す波
形読出し手段とを具えたことを特徴とするものである。

〔作用及び発明の効果〕

複数の主波形のデータが所定の順序で切換えて読み出さ
れることにより音色の時間的変化が得られるのである
が、相前後して読み出されるべき２つの主波形の切換わ
りは、先行する主波形から後続する主波形に直ちに切換
わるのではなく、その間につなぎ波形を介在させて行わ
れる。これにより、得られる楽音信号は、先行する主波
形から後続する主波形に急激に変化せずに、つなぎ波形
を介在させて滑らかに変化する。

従って、この発明によれば、複数の波形を順次切換える
ことにより時間的に音色が変化する楽音信号を得る場合
において、切換わり時のつなぎ波形を介在させたことに
より滑らかに波形切換えを行うことができるようにな
り、不自然さを解消することができる。また、つなぎ波
形は記憶手段に予め記憶されているので、２系列の波形
を補間するというような面倒な処理は不要であり、回路
構成を簡略化し、コストを下げることもできる。

また、繰返し回数記憶手段に記憶する各主波形毎の繰返
し回数を変更するだけで、音色時間変化の態様を変更す
ることができ、比較的簡単な構成によって多様な変化態
様からなる楽音を発生することができる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説
明しよう。

まず第１図を参照して主波形のデータとつなぎ波形のデ
ータを準備する処理の一例につき説明する。

所望の自然楽器音の発音開始から終了までの全波形をサ
ンプリングし、これを原波形として準備する（第１図
（ａ））。

次に、原波形に基づき複数の主波形のデータを作成す
る。例えば、アタック部は波形の変化が激しいので、原
波形における複数周期から成るアタック部の波形全部を
１つの主波形（これをアタック部波形ATという）として
取り出す。アタック部以後の原波形に関しては、時間軸
に沿って複数のフレームに分割し、各フレーム毎に１周
期又は複数周期から成る主波形（これをフレーム波形FW
1〜FW3ということにする）のデータを夫々作成する。フ
レーム波形FW1〜FW3の作成の仕方としては、例えばその
フレームにおける代表的な１周期又は複数周期波形を原
波形から取り出す、あるいはそのフレーム内における各
１周期波形の平均的波形を演算によって求める、等の処
理によって作成する。こうして求めた複数の主波形の一
例が第１図（ｂ）に示されている。いずれのフレーム波
形FW1〜FW3も、そのピークレベルは所定の規格レベルに
統一するものとする。なお、フレーム数は３に限らず、
任意である。

次に、各主波形の間のつなぎ波形CW1〜CW3を作成する。
各つなぎ波形CW1〜CW3は、切換え順序が相前後する２つ
の主波形の間を滑らかにつなぐためのものであり、複数
周期から成る。切換え順序が相前後する２つの主波形の
間でクロスフェード補間演算を行うことによりそれに対
応するつなぎ波形を作成するとよい。アタック部波形AT
と第１のフレーム波形FW1に対応するつなぎ波形CW1は、
アタック部波形ATの最後の１周期波形を複数周期繰返し
てこれに立下り特性のクロスフェード用エンベロープを
付与したものを作成し、他方で、フレーム波形FW1を同
じ周期だけ繰返してこれに立上り特性のクロスフェード
用エンベロープを付与したものを作成し、両者を加算す
ることにより作成する。これにより、アタック部波形AT
の最後の１周期に対応する波形からフレーム波形FW1に
対応する波形まで波形が滑らかに変化する複数周期波形
を第１のつなぎ波形CW1として得ることができる。同様
に、第１のフレーム波形FW1を複数周期繰返してこれに
立下り特性のクロスフェード用エンベロープを付与した
ものを作成し、他方で、第２のフレーム波形FW2を複数
周期繰返してこれに立上り特性のクロスフェード用エン
ベロープを付与したものを作成し、両者を加算すること
により複数周期から成る第２のつなぎ波形CW2を作成す
る。以下同様にして、切換え順序が相前後する２つのフ
レーム波形を夫々複数周期分繰返し、先行するフレーム
波形に対応する複数周期波形を立下り特性のエンベロー
プで重みづけし、後続するフレーム波形に対応する複数
周期波形を立上り特性のエンベロープで重みづけし、両
者を加算することにより先行するフレーム波形から後続
するフレーム波形まで滑らかに波形が変化する複数周期
波形を作成し、これを該２つのフレーム波形に対応する
つなぎ波形とする。こうして、切換え順序が相前後する
２つの主波形AT,FW1,FW2,FW3・・・・の組合せに対応し
て複数周期から成るつなぎ波形CW1,CW2,CW3,・・・を夫
々予め作成する。第１図（ｃ）はこれらのつなぎ波形CW
1〜CW3の一例を模式的に示したものである。

以上のようにして準備した主波形AT,FW1〜FW3及びつな
ぎ波形CW1〜CW3の各サンプル点のデータを所定の符号化
方式例えばPCM（パルスコード変調）方式で符号化して
波形メモリに記憶する。第１図（ｄ）は波形メモリにお
ける各主波形及びつなぎ波形の記憶フォーマットを略示
したものであり、読み出すべき順序に従って波形メモリ
内に記憶される。

上記波形メモリから主波形及びつなぎ波形のデータを所
定の順序で読み出すことにより楽音信号を発生する。そ
の場合、個々の波形の繰返し回数を予め定めておき、そ
の回数だけ繰返し読み出した後次の波形に切換えるもの
とする。第１図（ｅ）には、主波形及びつなぎ波形の読
み出し順序とその繰返し読み出し回数の一例が示されて
いる。

次に、この発明の楽音信号発生装置の一実施例につき第
２図に基づき説明する。

波形メモリ10では、上述のようにして予め準備した主波
形AT,FW1〜FW3及びつなぎ波形CW1〜CW3のデータを音色
選択回路11で選択可能な各音色種類毎に夫々記憶してい
る。鍵盤12は、発生すべき楽音の音高を指定するための
複数の鍵を具えている。押鍵検出回路13ではこの鍵盤12
における押圧鍵を検出し、押圧鍵に対応するキーコード
KCと押鍵中は信号“1"を維持するキーオン信号KON及び
押鍵開始時に一時的に信号“1"となるキーオンパルスKO
NPを出力する。ノートクロック発生回路14は、キーコー
ドKCに応じて押圧鍵の音高に対応するノートクロックパ
ルスNCPを発生する。アドレスカウンタ15はノートクロ
ックパルスNCPをカウントして波形メモリ10を読み出す
ためのアドレス信号ADを発生するものである。このアド
レスカウンタ15はオア回路16を介して与えられるキーオ
ンパルスKONP及び比較器17の出力信号によってリセット
される。

スタートアドレスメモリ18は、波形メモリ10における各
主波形AT,FW1〜FW3及びつなぎ波形CW1〜CW3の最初のサ
ンプル点のデータを記憶したアドレス（スタートアドレ
ス）を各音色毎に記憶している。エンドアドレスメモリ
19は、波形メモリ10における各主波形AT,FW1〜FW3及び
つなぎ波形CW1〜CW3の最後のサンプル点のデータを記憶
したアドレス（エンドアドレス）を各音色毎に記憶して
いる。第１図（ｄ）には、各波形AT〜FW3のスタートア
ドレスS₀〜S₆とエンドアドレスE₀〜E₆が例示されてい
る。なお、この実施例では、スタートアドレスS₀〜S₆は
波形メモリ10における絶対アドレスで与えられ、エンド
アドレスE₀〜E₆は相対アドレス（つまり各々に対応する
スタートアドレスS₀〜S₆からのアドレス数）で与えられ
るとする。繰返し回数メモリ20は、各主波形AT,FW1〜FW
3及びつなぎ波形CW1〜CW3を繰返して読み出すべき回数
を各音色毎に記憶したものであり、その一例は第１図
（ｅ）のようである。つまり、複数周期から成るアタッ
ク部波形AT及びつなぎ波形CW1〜CW3は夫々１回だけ読み
出し、フレーム波形FW1,FW2は夫々Ｎ回及びＭ回だけ繰
返し（Ｎ及びＭは任意の整数）、最後のフレーム波形FW
3は特に繰返し回数を設定せずに発音終了まで繰返すよ
うにする。

主波形AT,FW1〜FW3・・・及びつなぎ波形CW1〜CW3・・
・の各々を総称してセグメントということにし、その読
み出し順序AT,CW1,FW1,CW2,FW2,CW3,FW3・・・に従って
0,1,2,3,4,5,6・・・なるセグメント番号が割当てられ
るとする。セグメントカウンタ21は、波形メモリ10から
読み出すべき波形をセグメント番号によって指定するも
ので、発音開始時にキーオンパルスKONPによって０にリ
セットされてセグメント番号０つまりアタック部波形AT
を指定し、以後、アンド回路22を介して与えられる比較
器23の出力信号“1"によってカウントアップされる。こ
のセグメントカウンタ21のカウント値がセグメント番号
データSEGNとして各メモリ18,19,20に与えられる。各メ
モリ18,19,20には音色選択回路11から音色選択情報TCも
与えられており、選択された音色とセグメント番号デー
タSEGNとに応じて、今、波形メモリ10から読み出すべき
セグメント（主波形AT,FW1〜FW3・・・又はつなぎ波形C
W1〜CW3・・・のいずれか１つ）のスタートアドレス（S
₀〜S₆・・・のいずれか１つ）とエンドアドレス（E₀〜E
₆・・・のいずれか１つ）及び繰返し回数データを夫々
読み出す。

最終セグメントメモリ24は、発音開始から終了に至る１
発音期間において一番最後に読み出されるべき主波形
（つまりフレーム波形）のセグメント番号を各音色毎に
記憶したもので、音色選択情報TCに応じて該セグメント
番号のデータを読み出す。なお、第１図では最終セグメ
ントは３番目のフレーム波形FW3であるが、これは一例
にすぎず、音色に応じて夫々任意である。

比較器17はアドレスカウンタ15から出力されたアドレス
信号ADとエンドアドレスメモリ19から読み出されたエン
ドアドレスデータとを比較し、両者が一致したとき信号
“1"を出力する。従って、波形メモリ10を読み出すため
のアドレス信号ADがエンドアドレスに到達する毎に、つ
まりセグメント（主波形AT,FW1〜FW3又はつなぎ波形CW1
〜CW3）が１回読み出される毎に、比較器17が信号“1"
を出力する。前述の通り、アドレスカウンタ15のリセッ
ト入力にはオア回路16を介して比較器17の出力が与えら
れており、この比較器17の出力信号が“1"になる毎に該
カウンタ15がリセットされる。

繰返し回数カウンタ25は比較器17の出力信号“1"をカウ
ントすることにより同じセグメントを繰返し読み出した
回数をカウントするものであり、オア回路26を介して与
えられるキーオンパルスKONP及び比較器23の出力によっ
てリセットされる。比較器23は繰返し回数カウンタ25の
出力と繰返し回数メモリ20の出力とを比較し、両者が一
致したとき信号“1"を出力する。例えば、繰返し回数メ
モリ20から読み出された繰返し回数データが「１」のと
きは繰返し回数カウンタ25のカウント値が「１」になっ
たとき比較器23の出力が“1"となり、これにより該カウ
ンタ25がリセットされる。また、繰返し回数メモリ20か
ら読み出された繰返し回数データが「Ｎ」のときは、カ
ウンタ25のカウント値が「Ｎ」になるまで該カウンタ25
で比較器17の出力のカウントが行われ、「Ｎ」になった
とき比較器23の出力が“1"となって該カウンタ25がリセ
ットされる。

こうして、セグメント（主波形AT,FW1〜FW3又はつなぎ
波形CW1〜CW3）が所定回数読み出されたとき、比較器23
の出力信号が“1"となり、該信号“1"がアンド回路22を
介して与えられてセグメントカウンタ21が１カウントア
ップされる。これにより次の順位のセグメント（主波形
FW1〜FW3又はつなぎ波形CW1〜CW3）がセグメントカウン
タ21の出力SEGNによって指定され、波形メモリ10から読
み出すべき波形が切換えられる。比較器27はセグメント
カウンタ21の出力SEGNと最終セグメントメモリ24の出力
とを比較し、両者が一致したとき、つまり最終セグメン
ト（例えばFW3）が読み出されるようになったとき、信
号“1"を出力する。この比較器27の出力はインバータ28
で反転され、アンド回路22の他の入力に加わる。従っ
て、アンド回路22に加わるインバータ28の出力信号は、
通常“1"であり、比較器23の出力信号“1"がセグメント
カウンタ21に与えられることを可能にするが、最終セグ
メントが読み出されているときは“0"となり、アンド回
路22を不動作にし、セグメントカウンタ21のカウント動
作をストップする。これにより、セグメントカウンタ21
の出力SEGNは最終セグメントの番号を維持する。従っ
て、最終セグメントの波形の繰返し回数は制限されず、
発音終了まで繰返し読み出すことが可能である。

加算器29はスタートアドレスメモリ18から読み出された
スタートアドレスデータとアドレスカウンタ15から読み
出されたアドレス信号ADとを加算し、波形メモリ10から
読み出すべき波形サンプル点データを絶対アドレスで指
定するアドレスデータAADを出力し、これを波形メモリ1
0に入力する。

以上の構成により、順番に切換えて読み出されるべき主
波形AT,FW1〜FW3・・・の間につなぎ波形CW1〜CW3・・
・を介在させる順序で、波形メモリ10から各波形のデー
タが順次読み出され、しかも個々の波形は繰返し回数メ
モリ20に設定された回数だけ繰返し読み出される。すな
わち、まず、押鍵開始時にキーオンパルスKONPが発生さ
れると、各カウンタ15,21,25がリセットされ、セグメン
トカウンタ21から出力されるセグメント番号SEGNが
「０」となり、アタック部波形ATを指定する。これによ
り、スタートアドレスメモリ18からアタック部波形ATの
スタートアドレスS₀を示すデータが読み出される。ま
た、繰返し読出し回数が第１図（ｅ）のように設定され
ているとすると、繰返し回数「１」を示すデータがメモ
リ20から読み出される。また、エンドアドレスメモリ19
からはアタック部波形ATのエンドアドレスE₀を示すデー
タが読み出される。アドレスカウンタ15から発生される
アドレス信号ADの値はノートクロックパルスNCPに従っ
て「０」から順次増加し、これが加算器29でスタートア
ドレスS₀に加算されることにより、スタートアドレスS₀
から順次増加するアドレスデータAADが得られる。この
アドレスデータAADに応じて波形メモリ10からアタック
部波形ATのデータが順次読み出される。アドレス信号AD
がエンドアドレスE₀に一致すると、比較器17の出力が信
号“1"となり、繰返し回数カウンタ25を１カウントアッ
プしてその内容を「１」にすると共にアドレスカウンタ
15をリセットする。すると、メモリ20から読み出された
繰返し回数データ「１」とカウンタ25のカウント値
「１」が一致し、比較器23の出力が信号“1"となり、繰
返し回数カウンタ25をリセットすると共にセグメントカ
ウンタ21を１カウントアップしてその内容を「１」にす
る。こうしてカウンタ21から出力されるセグメント番号
SEGNが「０」から「１」に切換わり、複数周期から成る
アタック部波形ATは１回だけ読み出され、次に読み出さ
れるべき波形として第１のつなぎ波形CW1が指定され
る。以下同様の手順で波形の読み出しと切換え制御が行
われ、第１図（ｅ）の場合は、アタック部波形ATを１回
読み出した後は、第１のつなぎ波形CW1を１回読み出
し、その後第１のフレーム波形FW1をＮ回繰返して読み
出し、次に第２のつなぎ波形CW2を１回読み出し、次に
フレーム波形FW2をＭ回繰返して読み出し、次に第３の
つなぎ波形を１回読み出し、最後にフレーム波形FW3を
少なくとも発音終了まで繰返し読み出す。なお、以上か
ら明らかなように、符号14から29までの回路を含むブロ
ックが波形メモリ10の読出し手段30として機能する。

波形メモリ10から読み出された波形データは乗算器31に
与えられ、エンベロープ発生器32から与えられるエンベ
ロープ波形信号が乗算される。エンベロープ発生器32
は、キーオン信号KON及び音色選択情報TCに基づき、ア
タック、ディケイ等の特性を持つエンベロープ波形信号
を発生する。波形メモリ10に記憶したアタック部波形AT
が予めアタックエンベロープが付与されたものである場
合は、このエンベロープ発生器32から発生するエンベロ
ープ波形信号の立上りは格別のアタックカーブ特性を示
さずに急激に立上るものであってよいが、アタック部波
形ATのピークレベルを一定レベルに規格化したものを波
形メモリ10に記憶した場合はこのエンベロープ波形信号
は所定のアタックカーブ特性で立上るものとする。乗算
器31の出力はディジタル／アナログ変換器33でアナログ
信号に変換され、サウンドシステム34に与えられる。

上記実施例では、エンドアドレスメモリ19に記憶するエ
ンドアドレスデータは相対アドレスで表現されているも
のとしたが、これは絶対アドレスで表現したものであっ
てもよい。その場合は比較器17には相対的なアドレス信
号ADの代わりに絶対的なアドレスデータAADを入力する
ものとする。

上記実施例では、アタック部では複数周期から成るアタ
ック部波形ATを１回だけ読み出すようにしているが、こ
れに限らず、所定の１周期波形を所定回数繰返し読み出
すようにしてもよい。

また、波形メモリ10を読み出すための読出し手段30は、
第２図のようなディスクリート型回路から成るものに限
らず、マイクロコンピュータを用いたソフトウェアプロ
グラムによって実施してもよい。

上記実施例ではつなぎ波形CW1〜CW3・・・は相前後する
２つの主波形のクロスフェード補間演算を行うことによ
り準備しているが、これに限らず、相前後する２つの主
波形の間を滑らかにつなげることができるものであれば
どのようなやり方でつなぎ波形を形成してもよい。例え
ば、原波形から適当な複数周期波形を取り出し、これを
適宜修正することによりつなぎ波形を作成するようにし
てもよい。

上記実施例において、繰返し読み出すべき主波形つまり
フレーム波形FW1〜FW3・・・は、それぞれ任意の周期に
設定できるものであり、１周期波形から成るものに限ら
ず、２周期以上の波形から成るものであってもよく、ま
た、1/2周期あるいは1/4周期等１周期未満の波形であっ
てもよい。１周期未満の波形を記憶した場合は、通常知
られているように、位相反転あるいは逆方向読出し等の
手法により１周期波形として読み出し、これを繰返す。

主波形及びつなぎ波形を作成する際の基となる原波形は
自然楽器音をサンプリングしたものに限らず、シンセサ
イザ等によって人工的に作られた音の波形など、その他
どんな波形でもよい。また、原波形を準備せずに、各主
波形を適宜に作成するようにしてもよい。

各鍵（各音高）毎に別々に、あるいは所定の鍵域（音
域）毎に別々に、主波形及びつなぎ波形を波形メモリに
記憶し、発生すべき楽音の音高（又は音域）に応じてそ
れらを選択して読み出すようにしてもよい。

また、波形メモリに記憶する波形データの符号化方式は
PCM方式に限らず、差分PCM方式、デルタ変調（DM）方
式、適応デルタ変調（ADM）方式などどのような方式で
あってもよい。その場合、適宜の復号回路を波形メモリ
の出力側に設けるものとする。

第２図では単音電子楽器が示されているが、複音電子楽
器においてもこの発明を適用することができる。その場
合、各カウンタ15,21,25が複数チャンネルで時分割的に
動作し得る構成とすればよい。また、この発明は各鍵に
対応する音階音を発生する場合に限らず、リズム音その
他の可聴音の発生に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は波形メモリに記憶すべき主波形及びつなぎ波形
の一例を模式的に示す図、第２図はこの発明の一実施例に係る電子楽器のブロック
図、である。 AT……アタック部波形、FW1〜FW3……フレーム波形、CW
1〜CW3……つなぎ波形、S₀〜S₆……スタートアドレス、
E₀〜E₆……エンドアドレス、10……波形メモリ、11……
音色選択回路、12……鍵盤、30……読出し手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１つの楽音の夫々一部分に対応する波形で
あって、所定の順序で切換えて読み出されるべき複数の
主波形のデータと、切換え順序が相前後する２つの前記
主波形の間をつなぐための、該２つの主波形に対応す
る、複数周期から成るつなぎ波形のデータとを記憶した
波形記憶手段と、前記複数の各主波形それぞれについての繰返し読出し回
数を記憶した繰返し回数記憶手段と、相前後して読み出されるべき２つの前記主波形の間にそ
れに対応する前記つなぎ波形を介在させる順序で、先行
する主波形のデータを前記繰返し回数記憶手段に記憶さ
れている当該主波形に関する繰返し回数が示す回数分だ
け繰返し読み出した後、前記つなぎ波形のデータを読み
出し、続いて後続する主波形のデータを前記繰返し回数
記憶手段に記憶されている当該主波形に関する繰返し回
数が示す回数分だけ繰返し読み出す波形読出し手段とを具えた楽音信号発生装置。