JPS6045297A - 波形再生装置 - 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】 本発明は波形再生装置に係り、データビットを全てレベ
ルビットとして用い、データビットにゲインピットを設
けた従来装置に比して特に大振幅信号を分解能高く再生
し得る波形再生装置を提供することを目的とする。

従来、発振回路からの出力信号を各楽器からの音の波形
に近似するよに波形整形してこれを発音する電子オルガ
ンがあるが、近年、実際の楽器からの音をデジタル信号
で書込まれたメモリから所定の音を読出して発音するデ
ジタル方式の電子オルガンが開発されている。

後者のものは、メーカ側で予めピアノ等の実際の楽器か
らの音を収音してこれをデジタル信号で書込ｌυだメモ
リを楽器内に内蔵したもので、ユーザは演奏に際してこ
のメモリから所定の信号を読出してアナログ変換して発
音する。このものは、従来の電子オルガンに比して実際
の楽器の音色に極く近い音を発音し得るので有用である
。

第１図（Ａ）、（Ｂ）は夫々デジタル方式電子オルガン
に適用される従来の波形記録装置及び波形再生装置の一
例のブロック系統図を示す。同図（Ａｌｌ；おいて、端
子１に入来した実際の楽器からの信号は低域フィルタ２
にて記録可能な周波数帯域以上の成分を除去され、サン
プル・ホールド回路３にて所定間隔で標本化された後Ａ
Ｄ変換器４でＡＤ変換されてメモリ５に書込まれる。こ
の場合、サンプル・ホールド回路３．ＡＤ変換器４゜メ
モリ５はカウンタ６からの同期パルスにて夫々同期をと
られて作動する。

同図（Ｂ）において、カウンタ６からの同期パルスにて
読出されたメモリ５からの信号はＤＡ変換器７にてＤＡ
変換され、低域フィルタ８に不要周波数成分を除去され
た後端子９より出力される。

このものは、デジタル信号のビット数をＮとした場合、
第２図（Ａ）に示すフルスケールの入ツノ信号に対して
は２Ｎの分解能がある一方、同図（Ｂ）に示すフルスケ
ールの１／２Ｍの入力信号に対しては２ｖ−Ｍゝの分解
能になる。このように、この従来装置は特に小振幅の入
力信号に対してｈ量子化数が少なくなるので、波形を忠
実に記録できず、歪や量子化ノイズを発生し、ＳＮ比が
低い欠点があった。

第３図（Ａ）、（Ｂ）は夫々デジタル方式電子オルガン
に適用される従来の波形記録装置及び波形再生装置の他
の例のブロック系統図を示す。記録時、同図（Ａ）にお
いて、サンプル・ボールド回路３から取出された信号は
アッテネータ１０及びコンパレータ１１に供給され、コ
ンパレータ１１において端子１１ａに印加されている基
準値ｆｌ＋　、２２と比較される。ここで、パノ〕信号
が第４図（Ａ）に示す如く上記基準値ン１，２２以下の
場合は同図（Ｃ）に示す如くＬレベル信号、入力信号が
基準値ｅ＋　、１１２以上の場合は１−ルベル信号が取
出され、アッテネータ１０及びメモリ１２に供給される
。コンパレータ１１からメモリ１２に供給される信号Ｃ
は全データピッ１〜（例えば８ビツト）中１ビットのゲ
インビットである。

アッテネータ１０は例えば第５図に示す如く、ゲインが
（Ｒ１→−Ｒ２）／Ｒ２で入力インピーダンスの高いア
ンプ１０ａ、抵抗Ｒ＋　、Ｒ２等にて構成されている。

端子１０ｂに供給されるコンパレータ１１からの信号が
Ｌレベルのときパイラテラルアナログスイッチ１０ｃが
オンとされ、端子１０ｅに人来しだサンプル・ホールド
回路３からの信号が７’）ブ１０ａで（Ｒ１＋Ｒ２）／
Ｒ２倍されて端子１０丁より取出される一方、端子ＩＱ
ｂに供給されるコンパレータ１１からの信号が１」レベ
ルのとぎパイラテラルアナログスイッチ１０ｄがオンと
され、端子１０ｅに入来した信号が抵抗Ｒ＋　、Ｒ２で
Ｒ２／　（Ｒ１＋Ｒ２）倍された後アンプｉｏａで（Ｒ
＋　−１−Ｒ２）／Ｒ２倍され（結局１倍され）で端子
１０ｆより取出される。

アッテネータ１０から取出された信号はＡＤ変換器４に
てＡＤ変換されて全データビット（例えば８ビツト）中
７ビツトのレベルピッ１−とされ、メモリ１２に書込ま
れる。この場合、入力信号ａが基準値ｆｌ＋　、ｆｅ２
以下であるとこれが（Ｒ１十Ｒ２）／２倍され、かつ、
そのゲインビットを「０」とされてメモリ１２に書込ま
れる一方、人力信号ａが基準値σ１，２２以上であると
そのままのレベルで、かつ、そのゲインピッ１へを「１
」とされてメモリ１２に書込まれる。

再生時、第３図（Ｂ　’）において、メモリ１２から読
出されたレベルデータはＤＡ変換器７にてＤＡ変換され
てアッテネータ１３に供給される一方、メモリ１２から
読出されたゲインデータはインバータ１４にてレベル反
転されてアッテネータ１３に供給される。ＤＡ変換器７
の出ツノ信号ｂ【ま第４図（Ｂ）に示す如く、入力信号
ａに刻して基−単鎖以下では増大され、基準値以下では
そのままのレベルの信号である（同図（Ｂ）中、破線は
元の人力信号ａの波形を示す）。

アッテネータ１３は第５図に示すアッテネータ１０のア
ンプ１０ａを除いた構成とされている。

ここで、基準値以下の再生信号すが入来した場合アッテ
ネータ１３にはＨレベルの信号が供給されるので再生信
号レベルは抵抗Ｒ＋　、Ｒ２でＲ２／（Ｒ＋→−Ｒ２＞
倍されて（っまり元のレベルに戻されて）取出される一
方、基準値以上の再生信号すが入来した場合アッテネー
タ１３にはＬレベルの信号が供給されるので再生信号は
そのままの振幅で取出される。アッテネータ１３より取
出された信号は低域フィルタ８にて不要周波数成分を除
去され、第４図（Ｄ＞に示１信＠ｄとされて出ツノ端子
９より取出される。

このように第３図（Ａ）、’（Ｂ）に承り従来装置は、
比較的小さい振幅の入ノ〕信号を振幅増大してからＡＤ
変換してメモリ１２に出込むようにしているので、第１
図（Ａ＞、（Ｂ）に示す従来装置に比して特に小振幅の
入力信号に対しては分子ｆ７能高く記録し得る。

然るにこのものは、全データビットのうち少なくとも１
ピツ１〜をゲインピッ１〜として用いるため、入力信号
ａがフルスケールの時は第１図（Δ）。

（Ｂ）に示す装置よりも分解能が低くなり、歪や母子化
ノイズを生じる欠点があった。この場合、ゲインヒツト
を数ビツト用いるようにすると、フルスケール時の分解
能が更に低下する。

又、このものは、大振幅入来時でもその零レベル近辺で
は小振幅とみなされてその振幅を増大されるため、波形
のいたるところでゲインが切換わる。このため、アッテ
ネータ１０にゲ、インの精度が極めて高いものを用いな
いとクロスオーバー歪を生じ、ＳＮ比が悪くなる欠点が
あった。

本発明は上記欠点を除去したものであり、第６図以下と
共にその一実施例について説明する。

、　、′、ｌ、 第６図（Ａ）は本発明になる波形再生装置のメ　トモリ
に音声信号を書込む装置のブロック系統図を示す。本発
明装置は例えばピアノの如き発音時から次第に音量レベ
ルが減衰又は増大する波形にのみ適用しくｑるもので、
以下このような減衰波形について説明する。

同図（Δ）において、端子１に入来した実際のピアノか
らの音を収音した減衰波形Ｃ（第７図（Ａ））は低域フ
ィルタ２を介してサンプル・ホールド回路３に供給され
てここでサンプル・ホールドされ、ゲイン可変アンプ１
５に供給される。

一方、カウンタ６からのデジタル出ツノはサンプル・ホ
ールド回路３．ＡＤ変換器４．メモリ１６゜論理回路（
アドレス検出回路）１７に供給され、これらを作動ゼし
める。ここで、カウンタ６からのデジタル出力のＭＳＢ
は第７図（Ｅ）に示す信号１１１０．　（ＭＳＢ−１＞
は同図（Ｄ）に示す信号ｍ　＋　、（ＭＳＢ−２）は同
図（Ｃ）に示す信号＋１１２．（ＭＳＢ　３）は同図（
Ｂ　）　ｋ−示す信号ｍ３で示される。論理回路１７に
おいて、信号＋ｎ。

と信号ｍ、とのアンドがとられて同図（Ｊ）に示す信号
ｊが得られる一方、信号ｌｌ１ｏと信号ｍ１を反転した
信号ｍ、とのアンドがとられて同図（１）に示す信号ｉ
が得られる。

信号１．ｊはゲイン可変制御信号としてゲイン可変アン
プ１５のデーｒン逓倍端子に供給され、イのゲインは信
号１によりＭ２倍、信号ＪによりＭ３倍される。これに
より、サンプル・ボールド回路３から取出された信号は
、信号ｉのＨレベル期間Ｍ２倍され、信号ｊの１ルベル
期間Ｍ３倍されて同図（Ｈ）に示す信号りとされてＡＤ
変換器４に供給される。ＡＤ変換器４に供給された信号
１）はここでＡＤ変換され、メモリ１６に供給されてこ
こに書込まれる。即ち、ゲインビットを用いず、減衰波
形ｅの後半の振幅の小さい部分はゲイン可変アンプ１５
によって振幅増大されて書込まれる。

以上のように、メモリ１６に信号りに応じたデジタル信
号を書込むのは電子オルガンのメーカ側で行なわれ、各
音についてこのようにして書込まれたメモリ１６は電子
オルガンに内蔵される。

第６図（Ｂ）は本発明になる波形再生装置の−実施例の
ブロック系統図を示す。演奏に際し、ユーザがある音の
鍵を操作すると、同図（Ｂ）において、メモリ１６から
その鍵に応じた信号がカウンタ６のデジタル出力に応じ
て読出され、読出された信号はＤＡ変換器７にてＤＡ変
換されて信号りとされた後ゲイン可変アンプ１５に供給
される。

一方、カウンタ６のデジタル出力は論理回路１７に供給
され、ここで、同図（Ａ＞において説明したのと同様に
信号１．Ｊが形成される。信号１、ｊはゲイン可変アン
プ１５のゲイン逓降端子に供給され、そのゲインは信号
ｉにより１／Ｍ２倍、信号Ｊにより１／Ｍ３倍される。

これにより、ＤＡ変換器７から取出された信号１１は、
信号１の１−ルベル期間１／Ｍ２倍され、信号ｊＯ）Ｈ
レベル期間１／Ｍ３倍されて同図（Ａ＞に示づ信号ｅに
戻される。信号ｅは低域フィルタ８にて不要周波数成分
を除去されて出力端子９より取出される。

なお、端子１８からカウンタ６、論理回路１７に供給さ
れるリレット信号は、回路始動時においてこれらを初■
」状態にリセットしておくためのものである。

上記実施例は、記録＋１ｉ７　、信号ｅの後半を２段階
に分けてレベル増大して書込み、再生時、これをｌノベ
ル減衰して出力するものであるが、これに限定されるも
のではなく、それ秒分解能を必要としないときは、記録
時、第７図（Ｇ）に示す信号Ｑを用いて信号ｅの後半を
１段階でレベル増大して書込み、再生時、これを信号Ｑ
を用いてレベル減衰して出力するようにしてもよい。又
、これと【よ逆に、更に高い分解能を必要とするとぎは
、３段階以上に分けてレベル増大して書込むようにすれ
ばよい。

なお、ゲイン可変アンプ１５を用いる代りに）７ツテネ
ータを用いてもよい。

又、本実施例ではＤＡ変換器７とゲイン可変ノノンプ１
５とが独立の構成であるが、出力を制御電圧（電流〉に
て可変できる乗算形のＤＡ変換器を用いてもよく、この
ようにすれば回路を簡単に構成し得る。

又、更に別の方法として、ゲイン可変アンプやアッテネ
ータを用いず、データピッ１〜シフト回路を設け、記録
時、ＡＤ変換器４の出力を論理回路１７からのゲイン可
変制御信号ｉ、ｊに応じて数ピッミルシフトしてＭ２杯
、Ｍ３倍に対応したレベルの信号としてメモリ１６に書
込み、再生時、メモリ１６から読出された信号を信号１
．Ｊに応じてビットシフ１〜して１／Ｍ２倍、１／Ｍ３
倍に対応したレベルに可変するようにしてもよい。この
場合、１／２ずつゲインを可変できる。

又、上記データビットシフト回路の代りに乗算（除算）
回路を設け、記録時、乗算回路を用いてＭ２倍、Ｍ３（
６を（ジｊ算する一方、再生時、乗算回路を用いて１／
Ｍ２倍、１／Ｍ３倍を演算ザるようにして、もよく、又
、再生時、除算回路を用し）て入ノｊゲインをＭ２．Ｍ
３で除算づるようにしてもよい。このＪ：うに乗算（除
算）回路を用いれ（ま、２．２５倍、２．３倍等の微小
量の演算も可能である。

又、本発明装置は減衰波形のみに限定されるものではな
く、時間と共にレベルが次第に増大する波形にも同様に
適用し得、この場合も従来装置のようにデータにゲイン
ビットを設けずにレベルの小さい信号をゲインを大にし
て書込み得る。

上述の如く、本発明になる波形再生装置は、レベルが時
間と共に次第に減衰（又は増大）する人力信号をカウン
タ出力のアドレスに応じてレベルの比較的小なる所定時
間のみ所定レベル増加されて書込まれたメモリと、メモ
リから信号を読出すカウンタと、カウンタの出力のアド
レスを検出りるアドレス検出回路と、アドレス検出回路
からのアドレスに応じて所定レベル増加されｌｃ所定則
間所定レベル増加分だけレベル減少してメモリから読出
された信号レベルを元のレベルに戻ずレベル可変手段と
にて構成したため、特に、小振幅の入力信号に対して歪
や量子化ノイズを生じることなくＳＮ比良好に波形再生
し得、又、従来装置の如くデータビット中にゲインビッ
トがいらず、データビットを全てレベルビットとして用
い得、これにより、特にフルスケールの信号の分解能を
従来装置に比して十分骨ることができ、歪や量子化ノイ
ズを生じることがなく、又、従来装置のように大振幅信
号の零レベル近辺においてゲインの切換つがないので、
従来装置のようなりロスオーバ歪を生じることはなく、
ゲイン切換えの精度はそれ稈高くなくて済む等の特長を
有づる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ＞、（Ｂ）は従来装置の一例のブロック系統
図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は大振幅信号。 小振幅信号入来時の分Ｗ？能を説明するだめの図、第３
図（Ａ＞、（Ｂ）は従来装置の他の例のブロック系統図
、第４図（Ａ）〜（Ｄ＞は従来装置の動作説明用信号波
形図、第５図は第３図（Ａ）中アッテネータの具体的回
路図、第６図（Ａ＞は本発明装置のメモリに信号を書込
む装置のブロック系統図、同図（Ｂ）は本発明波６の一
実施例のブロック系統図、第７図（Δ）〜（Ｊ）は本発
明装置の動作説明用信号波形図である。 １・・・入力端子、３・・・ザンプル・ホールド回路、
４・・・ＡＤ変換器、６・・・カウンタ、７・・・ＤＡ
変換器、９・・・出力端子、１５・・・ゲイン可変アン
プ、１６・・・メモリ、１７・・・論即回路。 第５図 第６図 （Ａ） （Ｂ） 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　所定間隔で標本化されその振幅値をデジタルコ
   ード化されてメモリに占込まれ／ｊ信号波形を読出し、
   アナログ信号に変換して取出す波形再生装置において、
   レベルが時間と共に次第に減衰（又は増大）する入力信
   号をカウンタ出ノｊのアドレスに応じてレベルの比較的
   小なる所定時間のみ所定レベル増加されて書込まれ７ｊ
   メモリと、該メモリから信号を読出すカウンタと、該カ
   ウンタの出力のアドレスを検出づるアドレス検出回路と
   、該アドレス検出回路からのアドレスに応じて該所定レ
   ベル増加された所定期間該所定レベル増加分だりレベル
   減少して該メモリから読出された信号レベルを元のレベ
   ルに戻ルベル可変手段とよりなることを特徴とする波形
   再生装置。 ■　該レベル可変手段は、変換されたアナログ信号をレ
   ベル可変する手段であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の波形再生装置。 ■　該レベル可変手段は、該メモリから読出された信号
   をピッ］〜シフトすることにより該所定レベル増加分だ
   けレベル減少する手段であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の波形再生装置。 （４）　該レベル可変手段は、該メモリから読出されｌ
   ＝倍信号乗算（又は除算）することにより該所定レベル
   増加分だけレベル減少する手段であることを特徴とする
   特許請求９範囲第１項記載の波形再生装置。