JPH0573065A - Musical sound signal generation device - Google Patents
Musical sound signal generation deviceInfo
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- JPH0573065A JPH0573065A JP3101046A JP10104691A JPH0573065A JP H0573065 A JPH0573065 A JP H0573065A JP 3101046 A JP3101046 A JP 3101046A JP 10104691 A JP10104691 A JP 10104691A JP H0573065 A JPH0573065 A JP H0573065A
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Landscapes
- Electrophonic Musical Instruments (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、基準の波形信号を周波
数変調して高調波成分を含む音色の楽音信号を発生する
楽音信号発生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tone signal generator for frequency-modulating a reference waveform signal to generate a tone color tone signal containing a harmonic component.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、電子楽器等の楽音発生装置として
所定周波数の正弦波形信号を周波数変調して多くの高調
波成分を含む豊かな音色の楽音信号を得るようにした周
波数変調方式の楽音信号発生装置が知られている。例え
ば、特開昭60ー263997号公報に開示されている
装置がこれに該当する。この装置では、被変調波データ
をシフトレジスタに順次、入力し、その読み出しタップ
を変調波に応じて選択する方式でFM変調処理を行って
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, as a musical tone generator of an electronic musical instrument or the like, a tone signal of a frequency modulation system has been used in which a sinusoidal waveform signal of a predetermined frequency is frequency-modulated to obtain a musical tone signal of rich tone color containing many harmonic components. Generators are known. For example, the device disclosed in JP-A-60-263997 corresponds to this. In this device, the modulated wave data is sequentially input to the shift register, and the FM modulation process is performed by a method in which the read tap is selected according to the modulated wave.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来公
報に記載の技術は単純に周波数変調を行っているので、
出力の周波数変調信号にはかなりの折返しノイズ(適
宜、エイリアスという)が乗る可能性が高く、楽音とし
ての品質が低下するおそれがあるという問題点があっ
た。すなわち、従来公報に記載の技術にあっては標本化
周波数変換に関する簡単な記述はあるものの、基準波形
が高周波成分を含む場合、演算周期が入力信号の標本化
周波数と同じであると、変調によってさらに高周波成分
が増加し、これがエイリアスとなって耳障りであるとい
う問題点があった。また、一般に変調データは連続量で
あるが、従来装置では図10に示すように変調データを
間欠的にサンプリングし、セレクタを用いて入力信号S
のうちの1つ、例えばYm+1又はYmを出力結果として
いる。したがって、本来の演算結果であるY0と比べα
なる分だけ誤差が発生し、ノイズが聞こえるという問題
点があった。By the way, since the technique described in the above-mentioned conventional publication simply performs frequency modulation,
There is a high possibility that a considerable amount of aliasing noise (appropriately referred to as alias) will be included in the output frequency-modulated signal, and there is a problem that the quality of a musical sound may deteriorate. That is, although there is a simple description regarding the sampling frequency conversion in the technique described in the conventional publication, when the reference waveform includes a high frequency component, if the calculation cycle is the same as the sampling frequency of the input signal, the modulation Furthermore, there was a problem that the high frequency component increased, and this became an alias and was annoying. In general, the modulation data is a continuous amount, but in the conventional device, the modulation data is sampled intermittently as shown in FIG.
One of, for example, and outputs the result Y m + 1 or Y m. Therefore, compared with Y 0 which is the original calculation result, α
There was a problem that an error was generated and noise was heard.
【0004】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、FM変調処理を高精度に行って折返しノイズを低
減し、楽音としての品質を高めることのできる楽音信号
発生装置を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a musical tone signal generator capable of performing FM modulation processing with high precision to reduce aliasing noise and improve the quality of musical tones. Has a purpose.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために、本発明による楽音信号発生装置は、演奏情報
に応じて変調信号を供給する変調信号供給手段と、被変
調信号としての搬送波信号を発生する搬送波信号発生手
段と、前記変調信号および搬送波信号を高次のサンプリ
ング周波数に変換し、FM変調処理によって楽音合成を
行う変調演算手段と、変調演算手段における高次のサン
プリング周波数のFM出力を低次サンプリング周波数で
リサンプリングし、楽音合成信号を出力する補間手段と
を備えたことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a tone signal generator according to the present invention comprises a modulation signal supplying means for supplying a modulation signal according to performance information and a carrier wave as a modulated signal. A carrier signal generating means for generating a signal, a modulation calculating means for converting the modulated signal and the carrier signal into a high-order sampling frequency, and synthesizing a musical tone by FM modulation processing, and an FM having a high-order sampling frequency in the modulation calculating means. And an interpolating means for re-sampling the output at a low-order sampling frequency and outputting a tone synthesis signal.
【0006】[0006]
【作用】本発明では、変調信号および搬送波信号が共に
高次のサンプリング周波数に変換され、FM変調処理に
よって楽音合成が行われるとともに、さらに高次のサン
プリング周波数のFM出力が低次のサンプリング周波数
でリサンプリングされて楽音合成信号が出力される。し
たがって、FM変調処理は、変調波および被変調波共に
高サンプリング周波数に変換して高精度に行われること
となり、折返しノイズが低減して楽音としての品質が高
まる。According to the present invention, both the modulated signal and the carrier signal are converted into the higher order sampling frequency, the tone synthesis is performed by the FM modulation process, and the FM output of the higher order sampling frequency is changed to the lower order sampling frequency. It is resampled and a musical sound synthesis signal is output. Therefore, the FM modulation processing is performed with high accuracy by converting both the modulated wave and the modulated wave into a high sampling frequency, reducing aliasing noise and improving the quality of a musical sound.
【0007】[0007]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1は本発明の一実施例の構成を示す図で
ある。同図において、1は制御部であり、音高、音色、
押鍵情報など演奏に必要な情報を受け取って各回路を制
御するための各種信号を出力する。具体的には、演奏者
からの演奏操作情報や、自動演奏装置、演奏用コンピュ
ータなどからの演奏情報に従い、変調波発生器(変調信
号供給手段)2および被変調波発生器(搬送波信号発生
手段)3に対し、波形の発生を指示するための指示信号
KONC、KONMを出力するとともに、他の回路には
変調波振幅制御EGパラメータEGPAR、EGPAR
2、周波数変調を掛ける基準ポイントを与えるオフセッ
トデータOFSETを出力する。変調波発生器2は搬送
波信号を周波数変調するための変調信号を発生し、これ
を入力変調波MWとして補間フィルタ4に出力する。な
お、変調波発生器2自体で変調信号を発生してもよい
が、例えばフィードバックFMのように帰還処理によっ
て変調信号を生成・供給するようにしてもよい。一方、
被変調波発生器3はFM変調のための搬送波信号を発生
し、これを入力搬送波CWとして補間フィルタ5に出力
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a control unit, which is a pitch, tone color,
It receives information necessary for performance such as key depression information and outputs various signals for controlling each circuit. Specifically, the modulated wave generator (modulation signal supply means) 2 and the modulated wave generator (carrier wave signal generation means) according to the performance operation information from the performer, performance information from an automatic performance device, a performance computer, or the like. ) 3, the command signals KONC and KONM for instructing the generation of the waveform are output, and the modulated wave amplitude control EG parameters EGPAR and EGPAR are output to other circuits.
2. Output offset data OFSET that gives a reference point for frequency modulation. The modulated wave generator 2 generates a modulated signal for frequency-modulating the carrier signal, and outputs this as an input modulated wave MW to the interpolation filter 4. Although the modulated signal may be generated by the modulated wave generator 2 itself, the modulated signal may be generated / supplied by a feedback process such as feedback FM. on the other hand,
The modulated wave generator 3 generates a carrier wave signal for FM modulation and outputs it to the interpolation filter 5 as an input carrier wave CW.
【0008】補間フィルタ4、5は入力される低速サン
プリング周波数の変調波、搬送波を各々所定の周波数帯
域、例えば20KHz以下に制限しながら高速サンプリ
ング周波数の波形データ、高速サンプリング変調波MW
H、高速サンプリング搬送波CWHにそれぞれ変換す
る。本実施例では、50KHzから200KHzのサン
プリング周波数に4倍オーバーサンプリングする。な
お、オーバーサンプリング技術自体は既に周知の技術で
あるので、詳細は省略する。この技術におけるフィルタ
としては、FIRなど周知の構成のものを適用できる。
ここで、変調波発生器2および被変調波発生器3は低速
サンプリングクロックφs(50KHz)で作動し、補
間フィルタ4、5は高速サンプリングクロックφH(2
00KHz)で作動する。なお、内部基本クロックφH
Hは800KHzである。The interpolating filters 4 and 5 input the modulated wave of the low speed sampling frequency and the carrier wave of the high speed sampling frequency while limiting the carrier wave to a predetermined frequency band, for example, 20 KHz or less, and the high speed sampling modulated wave MW.
H and high-speed sampling carrier CWH. In this embodiment, oversampling is performed four times at a sampling frequency of 50 KHz to 200 KHz. Since the oversampling technique itself is a well-known technique, its details are omitted. As a filter in this technique, a known structure such as FIR can be applied.
Here, the modulated wave generator 2 and the modulated wave generator 3 operate at the low speed sampling clock φs (50 KHz), and the interpolation filters 4 and 5 operate at the high speed sampling clock φH (2
00 KHz). The internal basic clock φH
H is 800 KHz.
【0009】補間フィルタ4の出力である高速サンプリ
ング変調波MWHは乗算器6に供給されており、乗算器
6は高速サンプリング変調波MWHをエンベロープジェ
ネレータ(EG)7からの信号と乗算し、その結果のう
ち高速サンプリング変調波MEGWHの整数部の値IN
TをFM処理部8に出力する。なお、図中における信号
ラインの数字はデジタル処理のビット数を表している。
エンベロープジェネレータ7は変調波の振幅を制御する
情報ENVを変調波振幅制御EGパラメータEGPAR
に従って出力する。この場合、変調波の振幅が変化する
ことによって搬送波に対する周波数変調の深さが変化
し、出力FM波には複雑なベククル変化、すなわち音色
変化が与えられる。FM処理部8には補間フィルタ5の
出力である高速サンプリング搬送波CWHも入力されて
いる。FM処理部8は(n+1)段のシフトレジスタ9
−0〜9−n、セレクタ10および読出制御部11によ
って構成される。FM処理部8は高速サンプリング搬送
波CWHを順次シフトレジスタ9−0〜9−nに取り込
む。これを読出制御部11において変調波、振幅制御後
の高速サンプリング変調波MEGWHの整数部の値IN
T(MEGWHの上位11ビット)とオフセットデータ
OFSETに応じて[INT−2]−OFSET、[I
NT−1]−OFSET、[INT]−OFSET、
[INT+1]−OFSET段目のシフトレジスタの出
力を選択するようにセレクタ10に指令を出し、セレク
タ10によって該当するシフトレジスタの出力を選択し
て隣接する4つの被変調波データをSW(シフトレジス
タからの読み出し出力波形)として出力補間演算部12
に出力する。The high-speed sampling modulation wave MWH which is the output of the interpolation filter 4 is supplied to a multiplier 6, which multiplies the high-speed sampling modulation wave MWH by a signal from an envelope generator (EG) 7 and, as a result, Value IN of the integer part of the high-speed sampling modulated wave MEGWH
The T is output to the FM processing unit 8. The numbers on the signal lines in the figure represent the number of bits for digital processing.
The envelope generator 7 supplies the information ENV for controlling the amplitude of the modulated wave to the modulated wave amplitude control EG parameter EGPAR.
Output according to. In this case, as the amplitude of the modulated wave changes, the depth of frequency modulation with respect to the carrier changes, and the output FM wave undergoes a complicated vector change, that is, a tone color change. The FM processor 8 also receives the high-speed sampling carrier CWH, which is the output of the interpolation filter 5. The FM processing unit 8 includes (n + 1) -stage shift register 9
-0 to 9-n, a selector 10, and a read control unit 11. The FM processing unit 8 sequentially loads the high speed sampling carrier CWH into the shift registers 9-0 to 9-n. This is the value IN of the integer part of the modulated wave and the high-speed sampling modulated wave MEGWH after amplitude control in the read controller 11.
According to T (upper 11 bits of MEGWH) and offset data OFSET, [INT-2] -OFSET, [I
NT-1] -OFSET, [INT] -OFSET,
A command is issued to the selector 10 to select the output of the [INT + 1] -OFSET stage shift register, and the selector 10 selects the output of the corresponding shift register to switch the adjacent four modulated wave data to SW (shift register). Output waveform from the output interpolation calculation unit 12
Output to.
【0010】一方、乗算器6からの出力のうち高速サン
プリング変調波MEGWHの小数部の値FRAC(ME
GWHの下位12ビット)は係数発生部13に出力され
ており、係数発生部13は、例えばROMなどのメモリ
によって構成される。係数発生部13は高速サンプリン
グ変調波MEGWHの小数部の値FRACに応じて補間
係数COEFを出力補間演算部12に出力する。具体的
には、高速サンプリング変調波MEGWH(200KH
z)毎に与えられる小数部の値FRACに対し、4つの
補間係数COEFを順次、出力補間演算部12に供給す
る。出力補間演算部12はFM処理部8から出力されて
くる4つの隣接波形データと、係数発生部13から出力
される対応する係数を畳込み演算することにより補間
し、高速サンプリング周波数のFM出力波形データWH
(補間されたFM出力)を得て間引き部14に出力す
る。なお、同種の楽音波形の畳込み演算を行う具体的技
術、構成については、例えば特開昭6190514号公
報になどにも開示れているが、各々4つの波形データを
係数毎に時分割乗算し、その累算結果を毎回、出力する
ようにすればよい。出力補間演算部12は、例えば図2
(a)に示すように乗算器21とアキュームレータ22
によって構成される。なお、図2(c)はクロックを示
している。間引き部14はラッチによって構成され、高
速サンプリング周波数(200KHz)で出力されてく
るFM波出力WHを、低速サンプリング周波数(50K
Hz)でリサンプリングし、最終のFM出力波形WSを
出力する。なお、間引き部14の前段側に図2(b)に
示すようなエンベロープジェネレータ(EG)24を設
け、このエンベロープジェネレータ(EG)24からの
信号を乗算器23によって出力補間演算部12からの信
号と乗算し、その結果を間引き部14に出力するように
してもよい。上記補間フィルタ4、5、乗算器6、FM
処理部8、係数発生部13および出力補間演算部12は
全体として変調演算手段15を構成する。On the other hand, of the output from the multiplier 6, the fractional value FRAC (ME) of the high-speed sampling modulated wave MEGWH
The lower 12 bits of GWH) are output to the coefficient generation unit 13, and the coefficient generation unit 13 is configured by a memory such as a ROM. The coefficient generation unit 13 outputs the interpolation coefficient COEF to the output interpolation calculation unit 12 according to the fractional value FRAC of the high-speed sampling modulated wave MEGWH. Specifically, the high-speed sampling modulated wave MEGWH (200KH
The four interpolation coefficients COEF are sequentially supplied to the output interpolation calculation unit 12 for the fractional value FRAC given for each z). The output interpolation calculation unit 12 interpolates the four adjacent waveform data output from the FM processing unit 8 and the corresponding coefficient output from the coefficient generation unit 13 by performing convolution calculation, and outputs the FM output waveform of the high-speed sampling frequency. Data WH
(Interpolated FM output) is obtained and output to the thinning unit 14. A specific technique and configuration for performing convolution calculation of the same kind of musical tone waveform is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6190514, but four waveform data are time-divisionally multiplied for each coefficient. The accumulated result may be output every time. The output interpolation calculation unit 12 is, for example, as shown in FIG.
As shown in (a), the multiplier 21 and the accumulator 22
Composed by. Note that FIG. 2C shows a clock. The thinning unit 14 is composed of a latch, and outputs the FM wave output WH output at the high sampling frequency (200 KHz) to the low sampling frequency (50 K).
Hz) and re-sampling is performed to output the final FM output waveform WS. An envelope generator (EG) 24 as shown in FIG. 2B is provided on the upstream side of the thinning unit 14, and the signal from the envelope generator (EG) 24 is output by the multiplier 23 to the signal from the output interpolation calculation unit 12. It is also possible to multiply by and output the result to the thinning unit 14. The interpolation filters 4, 5, the multiplier 6, the FM
The processing unit 8, the coefficient generation unit 13, and the output interpolation calculation unit 12 constitute the modulation calculation means 15 as a whole.
【0011】次に、図3に示すタイミングチャートを参
照して作用を説明する。まず、演奏者によるキーボード
等の演奏操作情報に従って、制御部1から変調波発生器
2および被変調波発生器3に対し、指示信号KONC、
KONMが出力されるとともに、他の回路には変調波振
幅制御EGパラメータEGPAR、EGPAR2、オフ
セットデータOFSETが出力される。これにより、変
調波発生器2および被変調波発生器3からそれぞれ入力
変調波MWおよび入力搬送波CWが補間フィルタ4、5
に出力される。この場合、変調波発生器2および被変調
波発生器3は低速サンプリングクロックφs(50KH
z)で作動し、補間フィルタ4、5は高速サンプリング
クロックφH(200KHz)で作動するので、結局、
補間フィルタ4、5では入力される低速サンプリング周
波数の変調波、搬送波が各々所定の周波数帯域、例えば
20KHz以下に制限されながら高速サンプリング周波
数の波形データ、高速サンプリング変調波MWH、高速
サンプリング搬送波CWHにそれぞれ変換されていく。
すなわち、50KHzから200KHzのサンプリング
周波数に4倍オーバーサンプリングされることになる。Next, the operation will be described with reference to the timing chart shown in FIG. First, according to the performance operation information of the keyboard or the like by the performer, the control unit 1 sends an instruction signal KONC to the modulated wave generator 2 and the modulated wave generator 3.
KONM is output, and modulated wave amplitude control EG parameters EGPAR and EGPAR2 and offset data OFSET are output to other circuits. As a result, the input modulated wave MW and the input carrier wave CW from the modulated wave generator 2 and the modulated wave generator 3, respectively, are interpolated by the interpolation filters 4 and 5.
Is output to. In this case, the modulated wave generator 2 and the modulated wave generator 3 use the low-speed sampling clock φs (50 KH
z), and the interpolation filters 4 and 5 operate with the high-speed sampling clock φH (200 KHz).
In the interpolation filters 4 and 5, the modulated wave of the low-speed sampling frequency and the input carrier wave are respectively limited to a predetermined frequency band, for example, 20 KHz or less, while the waveform data of the high-speed sampling frequency, the high-speed sampling modulated wave MWH, and the high-speed sampling carrier wave CWH, respectively. It will be converted.
That is, four times oversampling is performed at a sampling frequency of 50 KHz to 200 KHz.
【0012】次いで、高速サンプリング変調波MWHは
乗算器6においてエンベロープジェネレータ7からの信
号ENV(変調波の振幅を制御する情報)と乗算され、
その乗算結果のうち高速サンプリング変調波MEGWH
の整数部の値INT(MEGWHの上位11ビット)は
FM処理部8に供給され、高速サンプリング変調波ME
GWHの小数部の値FRAC(MEGWHの下位12ビ
ット)は係数発生部13に供給される。一方、高速サン
プリング搬送波CWHはFM処理部8内のシフトレジス
タ9−0〜9−nに順次、書込まれていく。ここで、変
調処理はある程度この搬送波が書込まれた後に行われる
のが好ましい。これを実現するには、変調波の発生指示
信号KONMを、搬送波の発生指示信号KONCより時
間的に遅らせて与えるようにすれば容易である。逆に言
えば、変調波に対して搬送波の発生を早くし、バッファ
に書込むようにすることである。Next, the high-speed sampling modulated wave MWH is multiplied by the signal ENV (information for controlling the amplitude of the modulated wave) from the envelope generator 7 in the multiplier 6,
Among the multiplication results, high-speed sampling modulated wave MEGWH
The value INT (upper 11 bits of MEGWH) of the integer part is supplied to the FM processing unit 8, and the high-speed sampling modulated wave ME
The fractional value FRAC (lower 12 bits of MEGWH) of GWH is supplied to the coefficient generator 13. On the other hand, the high speed sampling carrier wave CWH is sequentially written in the shift registers 9-0 to 9-n in the FM processing unit 8. Here, the modulation process is preferably performed after the carrier wave has been written to some extent. To realize this, it is easy to give the modulated wave generation instruction signal KONM later than the carrier wave generation instruction signal KONC in time. In other words, the carrier wave should be generated earlier for the modulated wave and written in the buffer.
【0013】本実施例では、サンプリング周波数200
KHzで、2048点の搬送波を書込みできる波形バッ
ファを設けており、次のように100Hzという周波数
までは1周期分の波形が丸々書込める。 20000/2048≒97.66Hz≒100Hz 逆に時間では10.24msの波形が書込み可能であ
る。バッファ内に少なくともπ/2、すなわち1/4周
期分の波形が納められれば、FM処理に概ね問題がない
とすると、本実施例のバッファ量では搬送波の周波数下
限は約25Hzになる。100Hzの搬送波ならば、1
/4周期分の波形は2.5msであればバッファに取込
める。以上から考えるに、キーオン時、変調波に対して
搬送波を先出しする時間は搬送波のピッチに応じて決定
するようにすれば理想的である。例えば、100Hz
(A3=440HzとしてG1近辺)以上では一律2.
5ms、100Hz(G1)未満では、そのピッチ又は
KCに応じて1/4周期分の波形をバッファに書込むの
に必要な時間、搬送波と変調波の発生開始時間(KON
CとKONMの時間差)をずらすようにしてもよい。In this embodiment, a sampling frequency of 200
A waveform buffer capable of writing a carrier wave of 2048 points at KHz is provided, and a waveform for one cycle can be written completely up to a frequency of 100 Hz as follows. 20000/2048 ≈ 97.66 Hz ≈ 100 Hz Conversely, a waveform of 10.24 ms can be written in time. Assuming that there is no problem in FM processing as long as a waveform of at least π / 2, that is, 1/4 cycle is stored in the buffer, the lower limit of the frequency of the carrier wave is about 25 Hz in the buffer amount of this embodiment. 1 for a 100 Hz carrier
The waveform for / 4 cycle can be captured in the buffer if it is 2.5 ms. Considering from the above, it is ideal that the time to advance the carrier wave with respect to the modulated wave at key-on should be determined according to the pitch of the carrier wave. For example, 100Hz
(A3 = around 440 Hz and around G1) Above 1.
If it is less than 5 ms and 100 Hz (G1), the time required to write a 1/4 cycle waveform in the buffer according to the pitch or KC, the generation start time of the carrier wave and the modulated wave (KON
The time difference between C and KONM) may be shifted.
【0014】図4に制御部1内における信号KONC、
KONMの生成部の構成例が示される。この例では、制
御部1はディレイ情報発生部31および可変ディレイ部
32を含んで構成される。演奏情報として与えられた押
鍵情報KONは、そのままKONCとして搬送波の発生
を指示し、また音高情報KCに応じてディレイ情報発生
部31によって遅延時間DLYだけKONを遅延させ、
さらに可変ディレイ部32を介してKONMを出力する
ようにしている。FIG. 4 shows a signal KONC in the control unit 1,
A configuration example of the generation unit of the KONM is shown. In this example, the control unit 1 includes a delay information generating unit 31 and a variable delay unit 32. The key-depression information KON given as the performance information directly instructs the generation of a carrier wave as KONC, and delays the KON by the delay time DLY by the delay information generator 31 according to the pitch information KC.
Further, KONM is output via the variable delay unit 32.
【0015】次に、FM処理部8内の処理では読出制御
部11によって変調波、振幅制御後の高速サンプリング
変調波MEGWHの整数部の値INTとオフセットデー
タOFSETとに応じて[INT−2]−OFSET、
[INT−1]−OFSET、[INT]−OFSE
T、[INT+1]−OFSET段目のシフトレジスタ
の出力が選択されて隣接する4つの被変調波データがS
Wとして出力補間演算部12に出力される。一方、出力
補間演算部12からは、高速サンプリング変調波MEG
WH(200KHz)から与えられる小数部の値FRA
Cに対して4つの補間係数COEFが順次、出力補間演
算部12に供給される。そして、出力補間演算部12で
はSWからの隣接波形データを、SW(−2)、SW
(−1)、SW(0)、SW(1)とし、各々に対応す
る係数をC1、C2、C3、C4とすると、FM波形デ
ータWHが WH=C1・SW(−2)+C2・SW(−1)+C3・SW(0) +C4・SW(1) となる畳込み演算が行われ、その結果が間引き部14に
出力される。間引き部14では高速サンプリング周波数
(200KHz)で出力されてくるFM波出力WHが、
低速サンプリング周波数(50KHz)でリサンプリン
グされ、最終のFM出力波形WSが出力される。Next, in the processing in the FM processing unit 8, the read control unit 11 [INT-2] according to the value INT of the integer part of the modulated wave and the high-speed sampling modulated wave MEGWH after amplitude control and the offset data OFSET. -OFSET,
[INT-1] -OFSET, [INT] -OFSE
T, [INT + 1] -the output of the shift register of the OFSET stage is selected, and the adjacent four modulated wave data are S
It is output as W to the output interpolation calculation unit 12. On the other hand, the output interpolation calculation unit 12 outputs the high-speed sampling modulated wave MEG.
Fractional value FRA given from WH (200 KHz)
The four interpolation coefficients COEF for C are sequentially supplied to the output interpolation calculation unit 12. Then, in the output interpolation calculation unit 12, the adjacent waveform data from SW is converted into SW (−2), SW
If (-1), SW (0), and SW (1) and the corresponding coefficients are C1, C2, C3, and C4, the FM waveform data WH is WH = C1.SW (-2) + C2.SW ( The convolution operation of −1) + C3 · SW (0) + C4 · SW (1) is performed, and the result is output to the thinning unit 14. In the thinning unit 14, the FM wave output WH output at the high sampling frequency (200 KHz) is
Resampling is performed at the low speed sampling frequency (50 KHz), and the final FM output waveform WS is output.
【0016】このように、本実施例では変調波および搬
送波が共に高次のサンプリング周波数(200KHz)
に変換され、FM変調処理によって楽音合成が行われる
とともに、さらに高次のサンプリング周波数のFM出力
が低次のサンプリング周波数(50KHz)でリサンプ
リングされて楽音合成信号が出力される。これを、具体
的に説明すると、変調波Wm(t)×変調指数Iの結果
の上位部分を整数部のデータとし、搬送波のどのデータ
を選択するかを決定する。その近傍の4点と変調波Wm
(t)×変調指数Iの結果の下位部分を用いて補間値Y
を出力する。この方法は図5のように示され、畳込み演
算は下式のように表される。As described above, in this embodiment, both the modulated wave and the carrier wave have a higher sampling frequency (200 KHz).
Is converted into a sound synthesis signal by FM modulation processing, and the FM output of a higher sampling frequency is resampled at a lower sampling frequency (50 KHz) to output a sound synthesis signal. This will be specifically described. The upper part of the result of the modulated wave Wm (t) × modulation index I is used as the integer part of the data, and which data of the carrier wave is selected is determined. 4 points in the vicinity and modulated wave Wm
(T) × interpolation value Y using the lower part of the result of modulation index I
Is output. This method is shown in FIG. 5, and the convolution operation is expressed by the following equation.
【0017】[0017]
【数1】 [Equation 1]
【0018】図5では搬送波が200KHzに変換さ
れ、そのサンプル列がシフトレジスタに蓄えられ、変調
波Wm(t)×変調指数IがYn−2、Yn−1、Yn、Yn
+1を用いて補間値Yを造る状態が描かれている。[0018] In Figure 5 the carrier is converted to 200 KHz, the sample sequence is stored in the shift register, the modulation wave Wm (t) × modulation index I is Y n - 2, Y n - 1, Y n, Y n
+ 1 state to produce an interpolated value Y using depicted.
【0019】上記処理は、言換えれば、入力信号の標本
化周波数(Fs)を補間フィルタ4、5を用いることに
よってn倍(本実施例ではn=4)に上げ、そこで1/
n倍の周期で楽音合成を行い、この合成結果を間引き部
14を用いて元のFsに戻し、D/A変換が行われるこ
とを意味している。。また、変調を行うとき変調データ
の小数部分を用いてピッチシフトの補間演算と同じ方法
で高精度の合成演算が実現される。ここで、200KH
zで演算したときにエイリアスのない理由について考察
する。まず、50KHzで図6(a)のような搬送波が
あるとする。変調されると、同図(b)のようになり、
エイリアスが発生する。ところが、本実施例のように標
本化周波数(Fs)を上げる方式を採用すると、図6
(c)のようなスペクトラムになり、変調してもエイリ
アスが発生しない(図6(d)参照)。さらに、カット
オフ周波数20KHzの間引き部14を通して得られる
出力は図6(e)のようになり、高周波成分は多いが、
エイリアスの極めて少ない楽音となる。以上のことか
ら、本実施例ではFM変調処理が、変調波および被変調
波共に高サンプリング周波数に変換して高精度に行われ
ることとなるため、エイリアス(折返しノイズ)が低減
することができ、楽音としての品質を高めることができ
る。In other words, the above processing raises the sampling frequency (Fs) of the input signal to n times (n = 4 in this embodiment) by using the interpolation filters 4 and 5, where 1 /
This means that tone synthesis is performed in a cycle of n times, the synthesis result is returned to the original Fs using the thinning unit 14, and D / A conversion is performed. .. Further, when the modulation is performed, a high precision synthesis operation is realized by the same method as the pitch shift interpolation operation using the decimal part of the modulation data. Where 200KH
Consider why there are no aliases when operating on z. First, assume that there is a carrier wave at 50 KHz as shown in FIG. When modulated, it becomes as shown in (b) of the same figure,
Alias occurs. However, if the method of increasing the sampling frequency (Fs) as in the present embodiment is adopted, FIG.
The spectrum is as shown in (c), and alias does not occur even when modulated (see FIG. 6D). Further, the output obtained through the decimation unit 14 with the cut-off frequency of 20 KHz is as shown in FIG. 6E, and although there are many high frequency components,
This is a musical sound with very few aliases. As described above, in the present embodiment, the FM modulation processing is performed with high accuracy by converting both the modulated wave and the modulated wave into the high sampling frequency, so that alias (folding noise) can be reduced, The quality as a musical sound can be improved.
【0020】なお、上記実施例におけるFM処理部8は
搬送波データをシフトレジスタを用いて順次、記憶する
方式であるが、その変形態様として、例えば図7に示す
ようにRAMを用いたものも考えられる。図7に示すF
M処理部(変調波演算手段)40はタイミング制御部4
1、アドレスカウンタ42、リードアドレス発生部4
3、アドレスセレクタ44、RAM45およびラッチ回
路46によって構成される。図中、各信号は次の通りで
ある。 WRT:RAM45に対する書込みタイミング信号 WAD:書込みアドレス RAD:読み出しアドレス ADDR:RAM45に対するアドレス信号The FM processing unit 8 in the above embodiment is a system of sequentially storing carrier wave data by using a shift register, but as a modification thereof, for example, one using a RAM as shown in FIG. 7 is also considered. Be done. F shown in FIG.
The M processing unit (modulation wave calculation means) 40 is a timing control unit 4.
1, address counter 42, read address generator 4
3, an address selector 44, a RAM 45, and a latch circuit 46. In the figure, each signal is as follows. WRT: Write timing signal for RAM 45 WAD: Write address RAD: Read address ADDR: Address signal for RAM 45
【0021】図8にFM処理部40のタイミングチャー
トを示すように、タイミング制御部41はクロック信号
に基づいてデータの書込み動作等のタイミングを制御
し、アドレスカウンタ42はカウント動作を行ってRA
M45に対する書込みアドレス信号WADを順次、発生
する。これは、高速サンプリング周波数(200KH
z)で更新動作をする。また、RAM45は2048ワ
ードの構成であり、アドレスは11ビット構成となる。
入力されてくる搬送波データは順次、RAM45の0〜
2047番地に繰返し書込まれる。一方、リードアドレ
ス発生部43は変調波の整数部INTとアドレスカウン
タ42からの書込みアドレスWADおよびアドレスオフ
セットOFSETに応じてRAM45から読み出す隣接
4点の波形データのアドレスを発生し、読み出しアドレ
スRADとしてアドレスセレクタ44に出力する。基本
的に高速サンプリング周期毎に出力されるアドレスは、
WAD+[INT−2]−OFSET、WAD+[IN
T−1]−OFSET、WAD+[INT]−OFSE
T、WAD+[INT+1]−OFSETの4点とな
る。As shown in the timing chart of the FM processing unit 40 in FIG. 8, the timing control unit 41 controls the timing of the data writing operation based on the clock signal, and the address counter 42 performs the counting operation to perform RA.
The write address signal WAD for M45 is sequentially generated. This is a high sampling frequency (200KH
The update operation is performed in z). The RAM 45 has a structure of 2048 words and the address has a structure of 11 bits.
The input carrier wave data are sequentially stored in the RAM 45 from 0 to
It is repeatedly written at address 2047. On the other hand, the read address generator 43 generates the addresses of the waveform data at the four adjacent points read from the RAM 45 according to the integer part INT of the modulated wave, the write address WAD from the address counter 42 and the address offset OFSET, and the address is used as the read address RAD. Output to the selector 44. Basically, the address output at each high-speed sampling cycle is
WAD + [INT-2] -OFSET, WAD + [IN
T-1] -OFSET, WAD + [INT] -OFSE
There are 4 points of T, WAD + [INT + 1] -OFSET.
【0022】なお、図1の信号ライン上に黒丸描かれた
位置に、図9(a)に示すような非線形テーブル51を
設置して、その非線形特性が図9(b)、(c)に示す
ようなものとして、波形を変形させるようにしてもよ
い。これにより、さらに楽音(音色)のバリエーション
を得ることができる。また、上記実施例は単音の場合の
例であるが、これに限らず、例えば並列化、時分割多重
化による複音化も容易に行うことができる。A non-linear table 51 as shown in FIG. 9 (a) is installed at the position indicated by a black circle on the signal line in FIG. 1, and its non-linear characteristics are shown in FIGS. 9 (b) and 9 (c). As shown, the waveform may be modified. As a result, it is possible to obtain further variations of musical tones (timbres). Further, although the above-mentioned embodiment is an example of a case of a single tone, the present invention is not limited to this, and for example, parallelization and compounding by time division multiplexing can be easily performed.
【0023】さらに、上記実施例では、4点補間で最終
的なFM出力を得ているが、補間次数に限定されない。
また、オーバサンプリングの倍数(実施例では4倍)も
同様に限定はない。加えて、変調波はEGの他、各種操
作子の操作情報や、他のさらなる波形発生器の出力波
形、音声などから抽出した信号などによって変調を加え
てもよい。Further, in the above embodiment, the final FM output is obtained by four-point interpolation, but the interpolation order is not limited.
Similarly, there is no limitation on the multiple of oversampling (four times in the embodiment). In addition to the EG, the modulated wave may be modulated by operation information of various operators, output waveforms of other further waveform generators, signals extracted from voice, and the like.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、FM変調処理を、変調波および被変調波共に高サン
プリング周波数に変換して高精度に行うことができ、折
返しノイズを低減して楽音としての品質を高めることが
できる。As described above, according to the present invention, the FM modulation processing can be performed with high precision by converting both the modulated wave and the modulated wave into high sampling frequencies, and the aliasing noise can be reduced. The quality as a musical sound can be improved.
【図1】 本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an exemplary embodiment of the present invention.
【図2】 同実施例の回路の変形例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a modified example of the circuit of the embodiment.
【図3】 同実施例の動作のタイミングチャートであ
る。FIG. 3 is a timing chart of the operation of the embodiment.
【図4】 同実施例の制御部の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a control unit of the embodiment.
【図5】 同実施例の補間値を求める様子を説明する図
である。FIG. 5 is a diagram illustrating a manner of obtaining an interpolation value according to the same embodiment.
【図6】 同実施例の効果を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the same embodiment.
【図7】 同実施例のFM処理部の変形例を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a modified example of the FM processing unit of the same embodiment.
【図8】 図7に示すFM処理部の動作のタイミングチ
ャートである。8 is a timing chart of the operation of the FM processing unit shown in FIG.
【図9】 同実施例の変形態様の回路例を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing a circuit example of a modification of the embodiment.
【図10】 従来の楽音信号発生装置のサンプリングの
様子を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing how sampling is performed by a conventional tone signal generator.
1:制御部、2:変調波発生器(変調信号供給手段)、
3:被変調波発生器(搬送波信号発生手段)、4、5:
補間フィルタ、8、50:FM処理部、12:出力補間
演算部、14:間引き部(補間手段)、15:変調演算
手段1: controller, 2: modulated wave generator (modulated signal supply means),
3: Modulated wave generator (carrier signal generating means) 4, 5:
Interpolation filter, 8, 50: FM processing unit, 12: Output interpolation calculation unit, 14: Decimation unit (interpolation unit), 15: Modulation calculation unit
Claims (1)
調信号供給手段と、 被変調信号としての搬送波信号を発生する搬送波信号発
生手段と、 前記変調信号および搬送波信号を高次のサンプリング周
波数に変換し、FM変調処理によって楽音合成を行う変
調演算手段と、 変調演算手段における高次のサンプリング周波数のFM
出力を低次サンプリング周波数でリサンプリングし、楽
音合成信号を出力する補間手段と、を備えたことを特徴
とする楽音信号発生装置。1. A modulation signal supply means for supplying a modulation signal according to performance information, a carrier signal generation means for generating a carrier signal as a modulated signal, and the modulation signal and the carrier signal at higher sampling frequencies. Modulation calculation means for converting and performing tone synthesis by FM modulation processing, and FM of high-order sampling frequency in the modulation calculation means
A musical tone signal generator comprising: an interpolating unit that resamples an output at a low-order sampling frequency and outputs a musical tone synthetic signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3101046A JPH0573065A (en) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | Musical sound signal generation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3101046A JPH0573065A (en) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | Musical sound signal generation device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0573065A true JPH0573065A (en) | 1993-03-26 |
Family
ID=14290190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3101046A Pending JPH0573065A (en) | 1991-05-02 | 1991-05-02 | Musical sound signal generation device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0573065A (en) |
-
1991
- 1991-05-02 JP JP3101046A patent/JPH0573065A/en active Pending
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