JPH0664466B2 - 電子楽器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、電子楽器におけるエンベロープ制御に関す
る。

従来技術 発音開始から終了までの全波形もしくは立上り部の波形
とそれ以後の波形の一部（但し複数周期波形）を波形メ
モリに記憶し、前者を記憶した場合はその全波形を一通
り読み出すことにより高品質の楽音波形信号を発生し、
後者を記憶した場合は立上り部の波形を一通り読み出し
た後それ以後の一部波形を繰返し読み出すことにより高
品質の楽音波形信号を発生することが、最近では行われ
ている。このように自然楽器音から採取した複数周期波
形をそのまま電子楽器で再生するようにすれば自然楽器
音と同等の高品質の楽音波形発生が可能であるが、その
振幅エンベロープは波形メモリに記憶したものに固定さ
れてしまい、制御することができないという欠点があっ
た。様々なエンベロープ特性を持つ複数周期の楽音波形
を夫々波形メモリに記憶し、望みのエンベロープ特性に
応じて選択的に楽音波形を読み出すようにすることも考
えられるが、それではメモリ容量が膨大化してしまうの
で非現実的であった。

一方、楽音波形発生回路から１周期分の楽音波形を繰返
し発生し、パラメータ制御によって任意に発生したエン
ベロープ波形によって該楽音波形信号の振幅エンベロー
プを制御することが一般に行われている。この場合、エ
ンベロープ波形の形状は何種類かのパラメータを可変設
定することにより決定されるが、得られる波形形状には
自ら限界が有り、自然楽器音に見られるような鍵タッチ
等の奏法の微妙な違いによるエンベロープ変化を忠実に
実現することは無理であった。

発明の目的 この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、奏法の違
いに応じたエンベロープ変化を自然楽器と同様に忠実に
実現し得るエンベロープ制御を、比較的簡単な構成によ
って実現し得るようにすることを目的とする。

発明の概要 この発明の電子楽器は、発生すべき楽音の音高を指定す
るとともに該楽音の発生開始指示および消音開始指示を
行う音高指定手段と、前記音高指定手段によって指定さ
れた音高に対応して楽音波形信号を発生する楽音波形発
生手段と、この楽音波形信号のエンベロープを制御する
ための複数の異なるエンベロープ信号を記憶したエンベ
ロープ信号記憶手段と、前記音高指定手段で行われる楽
音の発生開始指示から消音開始指示までの時間を検出す
る検出手段と、この検出手段で検出された楽音の発生開
始指示から消音開始指示までの時間に応じて前記エンベ
ロープ信号記憶手段に記憶されたエンベロープ信号を選
択して読み出し、このエンベロープ信号に基づき前記楽
音波形発生手段から発生される楽音波形信号のエンベロ
ープを制御する制御手段とを具えたものである。

楽音の発生開始指示から消音開始指示までの時間が検出
手段によって検出され、検出された時間に応じてエンベ
ロープ信号記憶手段に記憶されたエンベロープ信号が選
択されて読み出され、これによって消音開始から消音完
了に至るまでの楽音の減衰エンベロープが制御される。
従って、例えば音高指定手段として鍵盤を使用する場
合、鍵押圧持続時間の長さに応じて、離鍵後のエンベロ
ープ波形がエンベロープ信号記憶手段に記憶されたエン
ベロープ信号の中から選択されることになる。これによ
り、鍵押圧持続時間の長さに応じて、離鍵後のエンベロ
ープ波形を多彩に制御することができるようになる。

すなわち、この発明によれば、発生開始から消音開始ま
での発音持続時間の長さに応じて、消音のための減衰エ
ンベロープが多様に制御されることになり、発音持続時
間の長さに応じたその後の微妙な減衰エンベロープの変
化を実現することができる。しかも、複数の異なるエン
ベロープ信号を記憶しておくだけでよいので、楽音波形
全部を記憶する場合に比べて、構成を簡単化することが
できる。

実施例 第１図において、発生すべき楽音の音高を指定する手段
として鍵盤10が用いられ、この鍵盤10における押鍵、離
鍵がキーコーダ11で検出され、押圧鍵を示すキーコード
KCとこのキーコードKCに対応する鍵の押圧が持続してい
るか否かを示すキーオン信号KONが該キーコーダ11から
出力される。周波数ナンバメモリ12は、鍵盤10で指定可
能な各音高に対応する周波数ナンバ（周波数に比例する
定数）を夫々記憶しており、キーコーダ11から与えられ
たキーコードKCに応じて押圧鍵の音高に対応する周波数
ナンバＦを読み出す。この周波数ナンバＦは単位時間当
りの位相変化分に相当するもので、位相アキュムレータ
13においてこの周波数ナンバＦをクロックパルスφによ
って設定された規則的時間間隔で累算することにより、
指定された音高に対応するレートで変化する瞬時位相角
情報qFが得られる。

この実施例においては、楽音波形発生回路は波形メモリ
14により構成される。この波形メモリ14は、楽音の発音
開始から終了に至るまでの全波形のサンプル振幅データ
を予め記憶しており、位相アキュムレータ13から与えら
れる瞬時位相角情報qFに従って該サンプル振幅データが
順次読み出される。この場合、位相アキュムレータ13は
１周期（２π）分の位相角情報を繰返し発生するのでは
なく、発音開始から終了に至るまでの全波形の位相角を
絶対番地で示した位相角情報を発生し、波形メモリ14の
全波形データを一通り読み出すものとする。尚、位相ア
キュムレータ13は、鍵の押し始めで発生されるキーオン
パルスKONPによって発音開始時に初期値にリセットされ
るようになっている。波形メモリ14に記憶すべき全波形
データは実際の自然楽器音（例えばピアノ音）から採取
したものであり、例えば中程度の強度の演奏タッチに対
応するエンベロープ付きの波形データである。

エンベロープメモリ15,16,17は、自然楽器における様々
な奏法に対応する実際のエンベロープ特性を該自然楽器
音から採取し、これらを夫々予め記憶したものである。
自然楽器の演奏タッチの強度の違いは、例えば第２図に
示すような振幅エンベロープの立上り特性の違いとして
顕著に現れる。そこで、アタックエンベロープメモリ15
では、様々なタッチ強度で演奏された自然楽器音（例え
ばピアノ音）のエンベロープ特性（第２図に示すような
各タッチ強度に対応する振幅エンベロープの全波形）を
夫々記憶している。但し、この実施例では、波形メモリ
14に記憶された楽音波形データは中程度のタッチ強度に
対応するエンベロープ付きであるため、アタックエンベ
ロープメモリ15には、第２図に示すようなエンベロープ
波形の各サンプル点のレベルデータそのものではなく、
波形メモリ14に記憶された楽音波形データのエンベロー
プレベルと第２図に示すような望みのエンベロープ波形
のレベルデータとの各サンプル点毎の差分データを記憶
するものとする。キーコーダ11の内部にはタッチ検出手
段18が含まれており、鍵盤10における押圧鍵に加えられ
たタッチを検出し、タッチ検出データを出力するように
なっている。アタックエンベロープメモリ15は、このタ
ッチ検出データに応じて該タッチ強度に対応するエンベ
ロープ波形を選択し、選択されたエンベロープ波形の各
サンプル点データ（差分データ）を位相アキュムレータ
13から与えられる位相角情報qFに従って順次読み出す。

自然楽器においては、或る音高の音の発音中に別の音高
の音に発音を切換えた場合、音の立上り部のエンベロー
プ特性は通常の立上り特性とは異なり、両音高の関係に
応じた個有の特性を示す。そこで、エンベロープトラン
ジェント波形メモリ16では、各音高（又は幾つかの音高
から成る音域）の組合せに応じた個有の過渡的なエンベ
ロープ特性（これをエンベロープトランジェント波形と
いうことにする）を夫々予め記憶している。このエンベ
ロープトランジェント波形の一例を示すと第３図（ａ）
のようであり、このトランジェント波形によってエンベ
ロープ制御を行わなかった場合は例えば第３図（ｂ）の
ように通常の立上り特性で第２の音高の音が立上るが、
通常のエンベロープ波形にこのトランジェント波形を付
加してエンベロープ制御を行うと例えば第３図（ｃ）の
ように第２の音高のエンベロープが変更されるようにな
っている。尚、特に図示していないが、このエンベロー
プトランジェント波形によって制御される期間では第１
の音高から第２の音高に向って発生音のピッチをスライ
ドさせるようにしてもよい。

エンベロープトランジェント波形メモリ16の読み出しを
制御するための回路19について説明すると、キーコーダ
11から出力されたキーオン信号KONがワンショット回路2
0に加わり、その値が“0"から“1"に切換わったとき
（新たに鍵が押圧されたとき）キーオンパルスKONPが出
力される。カウンタ21は時間経過に応じてメモリ16を読
み出すためのものであり、キーオンパルスKONPによって
発音開始時にリセットされ、その直後からクロックパル
スφに応じてカウント動作を行う。カウンタ21のカウン
ト内容はメモリ16に入力されると共にその全ビットがナ
ンド回路22に入力される。カウント内容が最大値（全ビ
ット“1"）となったときナンド回路22が“0"を出力し、
カウンタ21のカウント動作を停止する。

エンベロープトランジェント波形メモリ16では、現在押
圧されている鍵のキーコードKCとその直前まで押圧され
ていた鍵のキーコードOKCとの組合せに応じて第３図
（ａ）に示すような１つのエンベロープトランジェント
波形を選択し、選択されたトランジェント波形をカウン
タ21の出力に応じて時間的に読み出す。現在のキーコー
ドKCはキーコーダ11から与えられ、その直前の押圧鍵の
キーコードOKCはラッチ回路23から与えられる。キーコ
ーダ11から与えられたキーコードKCが遅延回路24で遅延
され、キーオンパルスKONPによってこの遅延キーコード
をラッチ回路23に取り込むようになっている。キーオン
パルスKONPと同時に新たな押圧鍵のキーコードKCがキー
コーダ11から出力されたとき、遅延回路24からはその直
前の押圧鍵のキーコードが出力されており、これがラッ
チ回路23にラッチされる。従って、キーコーダ11から最
新の押圧鍵のキーコードKCが出力されている間、ラッチ
回路23からはその直前の古い押圧鍵のキーコードOKCが
出力される。尚、キーコーダ11の内部には、離鍵後のデ
ィケイ発音を可能にするためにキーコードレジスタ25が
設けられており、押圧鍵のキーコードKCは、ディケイ発
音が終了するまでは離鍵後もこのキーコードレジスタ25
で保持され、出力される。このキーコードレジスタ25の
内容はディケイ終了信号DFによってクリアされる。

この実施例では前音のディケイが終了する前に新たな鍵
が押圧されたとき、エンベロープトランジェント波形に
よるエンベロープ制御を行うようにしている。そのた
め、回路26〜29によってメモリ16の可能化を制御するよ
うにしている。第１のフリップフロップ26はキーオンパ
ルスKONPによってセットされ、第２のフリップフロップ
27は第１のフリップフロップ26のセット出力Ｑを遅延回
路28で僅かに遅延した信号とキーオンパルスKONPとのア
ンド論理を求めるアンド回路29の出力によってセットさ
れる。そして、両フリップフロップ26,27はディケイ終
了時に後述のように発生されるディケイ終了信号DFによ
ってリセットされるようになっており、第２のフリップ
フロップ27のセット出力Ｑがメモリ16のイネーブル入力
に与えられる。従って、前音のディケイが終了する前に
新たに鍵が押圧され、キーオンパルスKONPが発生する
と、前音の押鍵時にセットされた第１のフリップフロッ
プ26がリセットされずにセットされたままであるため、
そのセット出力信号“1"が遅延回路28を介してアンド回
路29に与えられていることによりアンド回路29の条件が
成立し、第２のフリップフロップ27がセットされる。こ
の第２のフリップフロップ27がセット出力“1"によりメ
モリ16が可能化され、新キーコードKCと旧キーコードOK
Cの組合せに対応するエンベロープトランジェント波形
がカウンタ21の出力に従って読み出されるようになる。
他方、前音のディケイが終了した後に新たな鍵が押鍵さ
れた場合は、ディケイ終了信号DFによってフリップフロ
ップ26,27がリセットされるので、キーオンパルスKONP
の発生時にアンド回路29の条件が成立せず、第２のフリ
ップフロップ27はセットされない。

ダンプエンベロープメモリ17は、様々な離鍵タイミング
に対応して夫々異なる特性のピアノのダンプエンベロー
プ波形を記憶したものである。キーオン信号KONをイン
バータ30で反転し、その反転出力をワンショット回路31
に与えることによりキーオン信号KONが“1"から“0"に
切換わったとき（離鍵時）にキーオフパルスKOFPを得る
ことができる。ラッチ回路32では、位相アキュムレータ
13から出力された位相角情報qFをキーオフパルスKOFPに
よってラッチし、ラッチしたデータをメモリ17に入力す
る。アキュムレータ13における瞬時位相角情報qFは発音
開始時から時々刻々と変化するので、キーオフパルスKO
FPによってこれをラッチすれば、離鍵タイミングに対応
するデータを得ることができる。ダンプエンベロープメ
モリ17では、ラッチ回路32にラッチされた離鍵タイミン
グに対応するデータに応じて１つのダンプエンベロープ
波形を選択し、選択されたダンプエンベロープ波形をカ
ウンタ33のカウント値の変化に従って読み出す。カウン
タ33はキーオフパルスKOFPによってリセットされ、その
直後からクロックパルスφをカウントする。カウンタ33
のカウント値が所定の終了値に到達すると、ディケイ終
了信号DFが出力され、カウント動作が停止する。

アタックエンベロープメモリ15から読み出されたエンベ
ロープ波形データとエンベロープトランジェント波形か
ら読み出されたトランジェント波形データとが加算器34
で加算され、この加算出力が乗算器35に与えられる。乗
算器35の他の入力にはダンプエンベロープメモリ17から
読み出されたダンプエンベロープ波形データがセレクタ
36を介して与えられる。このダンプエンベロープ波形デ
ータは最小値を「０」、最大値を「１」とする係数で表
現されており、最大値「１」から最小値「０」に向って
急速に変化するものであり、その変化特性は前述の通り
離鍵タイミングに応じて異っている。セレクタ36はキー
オン信号KONが“0"のとき（つまり離鍵中）ダンプエン
ベロープメモリ17の出力を選択して乗算器35に与え、
“1"のとき（つまり押鍵中）は係数「１」を選択して乗
算器35に与える。従って、押鍵中は、加算器34から出力
されたエンベロープ波形データが何も変更されずに乗算
器35を通過し、離鍵後はこのエンベロープ波形データが
メモリ17から読み出したダンプエンベロープ波形データ
に従って制御され（急速減衰させられ）、乗算器35から
出力される。

こうして、乗算器35からは各エンベロープメモリ15〜17
から読み出したエンベロープ波形データを合成したエン
ベロープ波形データが出力され、これが、乗算器37に与
えられる。乗算器37では、波形メモリ14から読み出した
楽音波形データに対してエンベロープ波形データを乗算
し、振幅エンベロープを制御する。この乗算器37から出
力されたエンベロープ制御済みの楽音波形データはディ
ジタルアナログ変換器38でアナログ信号に変換された後
サウンドシステム39に与えられる。

上記実施例ではアタックエンベロープメモリ15では望み
のエンベロープ波形と波形メモリ14に記憶した楽音波形
データのエンベロープ波形成分との差に対応するデータ
を記憶するものとしたが、これに限らず、望みのエンベ
ロープ波形のレベルデータをそのまま記憶してもよい。
但し、その場合は、波形メモリ14に記憶すべき楽音波形
データのエンベロープ波形成分が均一レベルとなるよう
に事前に波形処理し、均一化されたエンベロープ波形成
分を持つ楽音波形データを該メモリ14に記憶するものと
する。

また、波形メモリ14では楽音の立上り部の波形とその後
の波形の一部（但し複数周期波形）を記憶するようにし
てもよい。その場合、位相アキュムレータ13は立上り部
の波形データを一通り読み出した後その後の一部波形を
繰返し読み出すことにより、発音開始から終了に至るま
での全波形を読み出すようにする。さらに、波形メモリ
14に楽音波形の１周期分だけを記憶しておき、これを繰
返し読み出すようにしてもよい。この場合には、アキュ
ムレータ13から出力される位相角情報qFの下位ビット
（０〜２πを表わす）を波形メモリ14にアドレス信号と
して加えるようにする。

また、波形メモリ14には楽音波形振幅サンプルデータを
そのまま記憶せずに、隣合うサンプル振幅値間の差分デ
ータを記憶し、読み出しの際にこの差分データを累積的
に加減算して本来の振幅サンプルデータを得るようにし
てもよい。

さらにまた、上記実施例では、波形メモリを用いて楽音
波形信号を発生する場合につき説明したが、これに限ら
ず、周波数変調演算方式（FM方式）や高調波合成方式や
フィルタ方式等の任意のものを用いて楽音波形信号を発
生するようにしてもよい。

発明の効果 以上の通りこの発明によれば、エンベロープ信号記憶手
段において複数の異なるエンベロープ信号を記憶する一
方で、楽音の発生開始指示から消音開始指示までの時間
が検出手段によって検出され、検出された時間に応じて
エンベロープ信号記憶手段からエンベロープ信号が選択
されて読み出され、これによって消音開始から消音完了
に至るまでの楽音の減衰エンベロープが制御される。従
って、例えば音高指定手段として鍵盤を使用する場合、
鍵押圧持続時間の長さに応じて、離鍵後のエンベロープ
波形がエンベロープ信号記憶手段に記憶されたエンベロ
ープ信号の中から選択されることになり、これにより、
鍵押圧持続時間の長さに応じて、離鍵後のエンベロープ
波形を多彩に制御することができるようになる。すなわ
ち、この発明によれば、発生開始から消音開始までの発
音持続時間の長さに応じて、消音のための減衰エンベロ
ープを多様に制御することができるようになり、発音持
続時間の長さに応じたその後の微妙な減衰エンベロープ
の変化を実現することができる。しかも、複数の異なる
エンベロープ信号を記憶しておくだけでよいので、楽音
波形全部を記憶する場合に比べて、構成を簡単化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る電子楽器の一実施例を示す電気
的ブロック図、第２図は同実施例のアタックエンベロー
プメモリに記憶すべき各種タッチ強度に対応するエンベ
ロープ特性の一例を示す図、第３図（ａ）は同実施例の
エンベロープトランジェント波形メモリに記憶すべきト
ランジェント波形の一例を示す図、（ｂ）はこのトラン
ジェント波形によるエンベロープ制御を行わない場合に
おいて楽音波形に付与されるエンベロープの一例を示す
図、（ｃ）はトランジェント波形によるエンベロープ制
御を行った場合におけるエンベロープ付与例を示す図、
である。 10……鍵盤、11……キーコーダ、12……周波数ナンバメ
モリ、13……位相アキュムレータ、14……波形メモリ、
15……アタックエンベロープメモリ、16……エンベロー
プトランジェント波形メモリ、17……ダンプエンベロー
プメモリ、18……タッチ検出手段、19……エンベロープ
トランジェント波形メモリを読み出すための手段、35,3
7……乗算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発生すべき楽音の音高を指定するとともに
   該楽音の発生開始指示および消音開始指示を行う音高指
   定手段と、 前記音高指定手段によって指定された音高に対応して楽
   音波形信号を発生する楽音波形発生手段と、 この楽音波形信号のエンベロープを制御するための複数
   の異なるエンベロープ信号を記憶したエンベロープ信号
   記憶手段と、 前記音高指定手段で行われる楽音の発生開始指示から消
   音開始指示までの時間を検出する検出手段と、 この検出手段で検出された楽音の発生開始指示から消音
   開始指示までの時間に応じて前記エンベロープ信号記憶
   手段に記憶されたエンベロープ信号を選択して読み出
   し、このエンベロープ信号に基づき前記楽音波形発生手
   段から発生される楽音波形信号のエンベロープを制御す
   る制御手段と を具えた電子楽器。