JPH09146556A - 楽音発生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ソフトウエア音源を汎用のＯＳと並列的に安
定して動作させる。 【解決手段】 ＭＩＤＩシーケンサ１２などのアプリケ
ーションプログラムからＭＩＤＩイベントなどの演奏情
報が音源ＭＩＤＩドライバ１６に供給されると、音源Ｍ
ＩＤＩドライバ１６は、入力されたＭＩＤＩ信号に応じ
て新規な発音をトーンジェネレータタスク２０の発音チ
ャンネルに割り当て、該割り当てたチャンネルに設定す
るための楽音制御パラメータを用意する。トーンジェネ
レータタスク２０は該楽音制御パラメータにより楽音波
形データを演算により生成し、Ａ／Ｄ変換器であるコー
デック２６に出力する。これらのプログラムと汎用のＯ
Ｓとが、プリエンプティブ方式のマルチタスク管理プロ
グラムによりスケジューリングされて実行される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＰＵやＤＳＰな
どのプログラマブルな演算装置上において、楽音生成プ
ログラムを実行することにより楽音波形を生成する、楽
音発生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の楽音発生装置は、通常、ＭＩＤＩ
（Musical Instrument Digital Interface）、鍵盤ある
いはシーケンサなどからの演奏情報を入力する演奏入力
部、楽音波形を発生する音源部、入力された演奏情報に
応じて前記音源部を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）な
どから構成されていた。ここで、ＣＰＵは、入力された
演奏情報に応じて、チャンネルアサイン、パラメータ変
換などの音源ドライバ処理（演奏処理）を実行し、音源
部の割り当てたチャンネルに変換したパラメータと発音
開始指示（ノートオン）を供給する。また、音源部は供
給されたパラメータに基づいて楽音波形を生成するもの
であり、この音源部としては電子回路などのハードウエ
アが採用されていた。このため、楽音発生装置は楽音を
発生するための専用機器となってしまい、楽音を発生す
るときには専用の楽音発生装置を準備することが必要で
あった。

【０００３】そこで、パーソナルコンピュータなどの汎
用コンピュータにおいて、ＭＩＤＩイベントなどの演奏
情報を入力データとし、対応する波形データを演算生成
するアプリケーションプログラム、いわゆるソフトウエ
ア音源を使用して楽音を生成する楽音発生方法が提案さ
れている。この音源処理を行うプログラムを使用するこ
とにより、専用の楽音発生装置を用いることなく、ＣＰ
Ｕとソフトウエアの他にはＤＡ変換用のチップだけを備
えるだけで、楽音を発生させることが可能となる。

【０００４】ところで、楽音を発生させるためには、サ
ンプリング周期、すなわち、ＤＡＣ（Digtal Analog Co
nverter ）における変換タイミング毎に波形サンプルを
ＤＡＣに供給することが必要である。このために、従来
のソフトウエア音源においては、１サンプリング周期毎
に各発音チャンネルの楽音波形サンプルを発音チャンネ
ル分演算生成するようにしていた。したがって、ＣＰＵ
は、各サンプリング周期において各発音チャンネルの演
算処理を行うときに、まず、前回の当該発音チャンネル
の演算に用いた各種のデータをメモリからレジスタに復
帰させること、および、当該波形生成演算終了後に次回
の処理のために前記レジスタの内容をメモリに退避する
ことが必要であり、本来の波形生成演算以外の処理に多
くの処理時間を必要としていた。そこで、本出願人は、
所定期間（フレーム時間）ごとに該所定期間に対応する
複数サンプルの波形データをまとめて生成演算すること
により、演算効率を向上させたソフトウエア音源による
楽音生成方法を提案している（特願平７−１４４１５９
号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のソフトウエア音源は、汎用ＯＳ（OperatingS
ystem）の上で動作するアプリケーションプログラムと
して提供されている。また、このソフトウエア音源に対
してＭＩＤＩイベントなどの演奏情報を供給するＭＩＤ
Ｉシーケンサやゲームソフトウエアなどのソフトウエア
も、同じ汎用ＯＳの上で動作するアプリケーションプロ
グラムである。したがって、非完全マルチタスク方式
（プリエンプティブでないマルチタスク方式）のＯＳの
制御下においては、実行中のタスクがＯＳに制御を戻さ
ない限り他のタスクは実行されないため、当該ソフトウ
エア音源が所定時間ごとに実行されないことがあり、楽
音波形サンプルをＤＡＣに１サンプリング周期毎に安定
して出力させることができない場合があった。

【０００６】また、前述したような、波形バッファ上に
複数サンプル分の波形データをまとめて演算生成して、
演算効率を向上させる方法を採用したソフトウエア音源
においては、波形再生部（ＤＡＣ）からの波形生成の要
求が発生したとき、所定の期間内に速やかに波形データ
を受け渡すことが要求されるが、そのときに多数のイベ
ントが発生していたりすると、速やかに波形データの受
け渡しを行うことができなくなり、やはり、安定した楽
音の発生が困難となる。さらに、パーソナルコンピュー
タなどの汎用コンピュータにおいては音声入力用のＡＤ
Ｃ（Analog Digital Converter）やデジタル波形入力ボ
ードなどが備えられている場合が多いが、これらからの
波形データ入力に対し、ソフトウエア音源が備えている
音色制御処理機能を施すことができなかった。

【０００７】さらにまた、上記したＣＰＵにより音源処
理と演奏処理を実行する楽音発生方法において、演奏処
理とは入力した演奏情報に基づき生成される楽音を制御
するための制御情報を作成する処理であり、他方、音源
処理とは前記演奏処理により作成された制御情報に基づ
き楽音の波形データを生成する処理である。そこで、例
えば、通常は押鍵検出などの演奏処理を実行し、該演奏
処理に対して各サンプリング周期で音源処理を割り込み
実行し、１サンプル分の波形データを生成した後、演奏
処理に復帰するようにしている。

【０００８】演奏情報（ＭＩＤＩイベント）は、演奏者
の演奏操作やシーケンサでのイベントの再生により発生
し、該演奏情報が発生した場合には前記演奏処理により
処理される。つまり、演奏情報の発生した時点では、Ｃ
ＰＵは通常の音源処理に加えて演奏処理を実行しなけれ
ばならないため、非定期的に発生する演奏情報により演
算量が一時的に増加することになる。しかしながら、従
来の楽音発生方法においてはこれに対応しておらず、音
源処理は演奏情報のあるなしに関わらず定期的に優先実
行され、場合によっては演奏処理が遅れてしまうことが
あった。なお、このような演奏処理の遅れを防止するた
めに、逆に演奏処理の優先度を上げることが考えられる
が、このようにすると今度は、一時的に発音数が減少し
たり、あるいは、楽音波形が途切れてしまうなど、音源
処理の動作が不安定になるという問題が発生することに
なる。

【０００９】そこで、本発明は、波形生成演算を安定し
て実行することができ、また、波形再生部から波形要求
があったときに速やかに波形データを出力することがで
き、さらに、入力された波形データをソフトウエア音源
の一連の処理の途中に供給して音色制御処理を行うこと
ができる楽音発生方法を提供することを目的とする。ま
た、演奏情報が発生した時点で処理が増加しても、安定
した音源処理を行うことを目的としている。さらにま
た、波形生成のための演算量を可能な限り少なくするこ
とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の楽音発生方法は、所定のオペレーティング
システムを実行するシステムステップ、前記所定のオペ
レーティングシステム上で実行されるアプリケーション
プログラムからの指示に基づいて、所定期間ごとに波形
データを所定サンプル数ずつ演算生成する波形生成ステ
ップ、上記波形生成ステップにより演算生成された波形
データをサンプリング周期毎に１サンプルずつ出力する
出力ステップ、および、前記所定期間内に、前記出力ス
テップからの要求に応じて前記システムステップと前記
波形生成ステップとの間でタスク切換を行う制御ステッ
プを含む、演算装置において実行される楽音発生方法で
ある。

【００１１】また、本発明の他の楽音発生方法は、演奏
情報を入力する入力ステップ、所定期間内に入力された
演奏情報に基づいて、該所定期間に対応した波形データ
を演算生成する波形生成ステップ、所定期間分の波形デ
ータをサンプリング周期毎に１サンプルずつ出力する出
力ステップ、前記波形生成ステップにおいて演算生成さ
れた所定期間分の波形データを、前記出力ステップに受
け渡しする受け渡しステップ、および、前記出力ステッ
プに受け渡された波形データの出力が進行したことを検
出して、波形データの受け渡しを要求する要求ステップ
を含み、前記要求ステップからの要求に応じて、前記受
け渡しステップが実行され、その後に前記波形生成ステ
ップが実行されることを特徴とする、演算装置において
実行される楽音発生方法である。

【００１２】さらにまた、本発明のさらに他の楽音発生
方法は、演奏情報を入力する入力ステップ、所定期間内
に入力された演奏情報に基づいて、該所定期間に対応し
た波形データを演算生成する波形生成ステップ、所定期
間分の外部波形データを入力して、前記波形生成ステッ
プにより演算生成された波形データと合成する波形合成
ステップ、前記波形合成ステップにおいて合成された前
記所定期間分の波形データに対して信号処理を施す波形
処理ステップ、および、前記信号処理ステップにおいて
信号処理が施された波形データをサンプリング周期毎に
１サンプルずつ出力する出力ステップからなる、演算装
置において実行される楽音発生方法である。

【００１３】さらにまた、本発明のさらに他の楽音発生
方法は、所定のオペレーティングシステムを実行するシ
ステムステップ、前記所定のオペレーティングシステム
上で実行されるアプリケーションプログラムからの指示
に基づいて、所定期間ごとに波形データを所定サンプル
数ずつ演算生成する波形生成ステップ、前記波形生成ス
テップにより演算生成された波形データをサンプリング
周期毎に１サンプルずつ出力する出力ステップ、およ
び、前記所定期間内に、前記出力ステップからの要求に
応じて前記システムステップと前記波形生成ステップと
の間でタスク切換を行う制御ステップを含み、前記波形
生成ステップは、間欠的に楽音パラメータ演算を実行す
るようになされている、演算装置において実行される楽
音発生方法である。

【００１４】さらにまた、本発明のさらに他の楽音発生
方法は、演奏情報を入力する入力ステップ、所定期間内
に入力された演奏情報に基づいて、該所定期間に対応し
た波形データを演算生成する波形生成ステップ、所定期
間分の波形データをサンプリング周期毎に１サンプルず
つ出力する出力ステップ、前記波形生成ステップにおい
て演算生成された所定期間分の波形データを、前記出力
ステップに受け渡しする受け渡しステップ、および、前
記出力ステップに受け渡された波形データの出力が進行
したことを検出して、波形データの受け渡しを要求する
要求ステップを含み、前記波形生成ステップは、間欠的
に楽音パラメータ演算を実行するようになされており、
また、前記要求ステップからの要求に応じて、前記受け
渡しステップが実行され、その後に前記波形生成ステッ
プが実行される、演算装置において実行される楽音発生
方法である。

【００１５】さらにまた、本発明の他の楽音発生方法
は、演奏情報を入力する入力ステップ、所定期間内に入
力された演奏情報に基づいて、該所定期間に対応した波
形データを演算生成する波形生成ステップ、所定期間分
の外部波形データを入力して、前記波形生成ステップに
より演算生成された波形データと合成する波形合成ステ
ップ、前記波形合成ステップにおいて合成された前記所
定期間分の波形データに対して信号処理を施す波形処理
ステップ、前記波形処理ステップにおいて信号処理が施
された波形データをサンプリング周期毎に１サンプルず
つ出力する出力ステップを含み、前記波形生成ステップ
は間欠的に楽音パラメータ演算を実行するようになされ
ている、演算装置において実行される楽音発生方法であ
る。

【００１６】演奏情報の発生時に演奏処理を優先的に行
い、演奏処理の空き時間に音源処理を継続的に行うよう
にしているので、演奏情報が発生した時点で処理量が増
加して音源処理があまり実行されなくても、それ以外の
時間でその穴埋めをすることができるので、音源処理を
安定して実行することができる。また、演奏情報の発生
時に演奏情報の受入処理を行い、受け入れた演奏情報に
基づく楽音制御あるいは波形生成は、該受入処理の空き
時間に行われるようにしたので、演奏情報が発生した時
点での処理の増加分を前記空き時間内に分散させること
ができ、一時的な処理の増加を防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に本発明の楽音発生方法がそ
の上で実行される楽音発生装置の構成を示す。この図に
おいて、１はアプリケーションプログラムや楽音波形サ
ンプルの生成等の各種演算処理を行うマイクロプロセッ
サなどの中央処理装置（ＣＰＵ）、２はプリセット音色
データ等が記憶されているリードオンリメモリ（ＲＯ
Ｍ）、３はＣＰＵ１のワークメモリエリアや音色データ
エリア、チャンネルレジスタエリア、出力バッファエリ
ア等の記憶エリアを有するランダムアクセスメモリ（Ｒ
ＡＭ）、４は時刻を指示すると共に、タイマ割り込み処
理のタイミングをＣＰＵ１に指示するタイマ、５はＭＩ
ＤＩイベントが入力されると共に、生成されたＭＩＤＩ
イベントを出力するＭＩＤＩインターフェース、６は英
字、かな、数字、記号などのキーと備えるいわゆるパソ
コン用のキーボードである。

【００１８】７はユーザが楽音発生装置と対話するため
のディスプレイ（モニタ）装置、８は楽音を発生するシ
ーケンサソフトやゲームソフトなどの各種アプリケーシ
ョンプログラムが格納されているとともに、楽音波形サ
ンプルを生成するために使用する波形データ等が記憶さ
れているハードディスク（ＨＤＤ）である。また、９
は、その内部にデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）、ア
ナログデジタル変換器（ＡＤＣ）などが設けられている
コーデック（ＣＯＤＥＣ）であり、該ＤＡＣには演算生
成された楽音波形データが１サンプリングクロック毎に
供給され、また、前記ＡＤＣを介して外部オーディオ信
号入力端子からのオーディオ入力信号を取り込む。１０
は前記コーデック９内のＤＡＣの出力に接続されたサウ
ンドシステムであり、ＤＡＣから１サンプリング周期毎
に出力されるアナログ信号に変換された楽音信号を増幅
し外部に出力するものである。なお、フロッピィディス
ク装置やＣＤ- ＲＯＭ駆動装置、ＭＯ駆動装置などの上
記した以外の外部記憶装置が接続されている場合もあ
る。以上の構成はパソコン、ワークステーション等と同
等であり、それらの上で本発明の楽音発生方法を実施す
ることができる。

【００１９】本発明においては、このような汎用演算処
理装置において、シーケンサソフトやゲームソフトなど
のアプリケーションプログラムがその上で動作する汎用
のＯＳをマルチタスク管理プログラムの上で動作させる
ようにし、また、ソフトウエア音源は、アプリケーショ
ンプログラムとはせずに、該マルチタスク管理プログラ
ムの制御の元で動作させているようにしている。これに
より、ソフトウエア音源を実時間処理に必要な時間間隔
で確実に実行させることができ、また、該ソフトウエア
音源の処理が実行されない時間に前記汎用のＯＳが動作
され、該ＯＳ上のアプリケーションプログラムの処理が
実行されることとなる。

【００２０】図２に本発明の一実施の形態におけるソフ
トウエアモジュール構成を示す。なお、この図において
は、説明を簡略にするため、実時間の処理が必要なオー
ディオ信号処理に関係する部分、すなわち、ソフトウエ
ア音源および波形データの処理に関係する部分のみが示
してある。図２に示すように、最上位層にはアプリケー
ションプログラム群が位置しており、１１は音源ミキサ
ー制御ソフトウエア、１２はＭＩＤＩシーケンサソフト
ウエア、１３はゲームソフトなどのソフトウエア、およ
び１４は波形再生ソフトウエアである。次は、システム
ソフトウエア群であり、１５はアプリケーションプログ
ラムがシステムソフトウエア群が提供する各種のサービ
スを利用するためのインターフェース、１６は、ＭＩＤ
Ｉ音源ドライバとして機能し、後述するトーンジェネレ
ータタスク２０を生成する音源ＭＩＤＩドライバ、１７
はウェーブ入出力デバイスをオープンする機能を提供す
るＷＡＶＥ入出力ドライバ、１８は音源ＭＩＤＩドライ
バ１６およびＷＡＶＥ入出力ドライバ１７とカーネル
（Ring０）とのインタフェース、また、２５は外部ＭＩ
ＤＩドライバである。以上の各プログラムは、プロセッ
サのユーザ・モード（Ring３）において実行される。

【００２１】また、１９はタスクディスパッチャ、２０
はトーンジェネレータタスク、２１はウェーブタスク、
２２はミキサタスク、２３は複数のオーディオストリー
ムの混合、分割、サンプルレート変換あるいはフォーマ
ット変換などを行うためのサブルーチン群であるライブ
ラリ、２４はコーデックドライバであり、これらのプロ
グラムは、プロセッサのカーネルモード（Ring０）にお
いて実行される。

【００２２】タスクディスパッチャ１９は、複数の実行
可能状態にあるタスク（プロセス）の中から次に実行を
開始されるタスクを選択してプロセッサ上で実行される
ように制御を行うモジュールであり、本発明において
は、タスクの実行中においてもタイマなどからの割込を
許可し、現在処理中のタスクの処理を中断して別のタス
クの処理を開始することを許す、いわゆるプリエンプテ
ィブ方式（完全マルチタスク方式）のタスクスケジュー
リングを行うものである。

【００２３】また、トーンジェネレータタスク２０は、
その詳細は後述するが、音源ＭＩＤＩドライバ１６によ
り生成され、該音源ＭＩＤＩドライバ１６から供給され
る楽音制御パラメータＴＧparamsに基づいて最大３２チ
ャンネル分の波形テーブル合成機能とリバーブなどの音
色制御処理機能とを提供するものである。さらに、ウェ
ーブタスク２１およびミキサタスク２２はＷＡＶＥ入出
力ドライバ１７によりオープンされるウェーブ入出力デ
バイスに対応して生成されるタスクである。

【００２４】さらに、２６は波形データを入出力するた
めのＡ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器を有するコーデッ
ク回路、２７はＭＩＤＩインタフェース（MIDI I/O）で
ある。なお、図示していないが、上記システムプログラ
ム群には、通常の汎用ＯＳに含まれているデバイスドラ
イバ群およびメモリ管理、ファイルシステム、ユーザイ
ンターフェースなどのプログラム群が含まれている。

【００２５】図３を参照して、タスク（プロセス）の実
行状態について説明する。タスクはcreate命令を実行す
ることによって生成され、生成されたタスクはまず実行
可（READY ）状態とされて待ち行列につながれる。タス
クディスパッチャ１９は、待ち行列につながれている実
行可（READY ）状態のタスクの中から所定の優先順位に
従って処理を開始すべきタスクを選択し、これにより、
当該タスクは実行中（RUNNING ）状態とされる。この状
態において、タイマからのタイムスライス割込などが発
生すると実行中のタスクはその処理を中断され、実行可
（READY ）状態とされて再び待ち行列につながれる。そ
して、タスクディスパッチャ１９は、所定の優先順位に
従って、待ち行列につながれているタスクの中から次に
実行すべきタスクを選択し、該選択したタスクを実行さ
せるように制御する。

【００２６】したがって、他のタスクを実行中であって
も、所定の間隔で発生するタイムスライス割込などによ
りそのタスクの処理を強制的に中断することができ、ト
ーンジェネレータタスク２０の優先順位を高くしておく
ことにより、所定時間間隔でトーンジェネレータタスク
２０を確実に実行することが可能となる。また、ウェー
ブタスク２１などの実時間処理が必要とされるタスクに
ついても同様に実行させることができ、汎用コンピュー
タ上において実時間処理を可能とすることができる。そ
して、該所定の時間間隔のうち実時間処理が行われてい
ない期間には、汎用のＯＳをタスクの１つとして動作さ
せ、該ＯＳ上で動作するアプリケーションプログラムを
前記実時間処理と並列的に実行することが可能である。

【００２７】なお、タスクが実行中（RUNNING ）状態に
あるときに、sleep 命令あるいはpend命令のような特定
の事象の発生を待つ命令が実行されたときはそのタスク
は待ち状態（BLOCKED ）とされ、他のタスクがディスパ
ッチされる。そして、待ち状態（BLOCKED ）とされてい
たタスクは、当該特定の事象が発生したときに再び実行
可（READY ）状態とされて待ち行列につながれる。さら
に、exit命令やdelete命令などが実行されたときは、タ
スクは終了（TERMINATED）状態となる。

【００２８】さて、このような構成において、音源ＭＩ
ＤＩドライバ１６、トーンジェネレータタスク２０、コ
ーデックドライバ２４およびコーデック回路２６により
本発明のソフトウエア音源が実現される。音源ＭＩＤＩ
ドライバ１６は、ＭＩＤＩシーケンサソフトウエア１２
などから、インターフェース１５を介してＭＩＤＩ信号
の入力イベントがあったときに起動される。起動される
と、音源ＭＩＤＩドライバ１６は、入力されたＭＩＤＩ
信号に応じて、ノートオン、ノートオフ、プログラムチ
ェンジ、コントロールチェンジ、システムエクスクルー
シブなどの処理を行う。ノートオンイベントの場合は、
新規な発音を音源であるトーンジェネレータタスク２０
の発音チャンネルに割り当て、該割り当てたチャンネル
に設定するための楽音制御パラメータとノートオンを用
意する。用意される楽音制御パラメータは、ＭＩＤＩチ
ャンネルごとに選択されている音色の音色パラメータを
ノートオンイベントに付随するノートナンバ、演奏タッ
チに応じて加工処理したパラメータである。なお、この
用意された楽音制御パラメータはトーンジェネレータタ
スク２０の起動時にトーンジェネレータタスク２０の音
源レジスタに転送される。

【００２９】トーンジェネレータタスク２０は、最大３
２ｃｈの波形テーブル合成機能と、モノラル入力ステレ
オ出力のリバーブ機能を有しており、コーデックドライ
バ２４とコーデック回路２６とからなる出力デバイスか
らの波形データ要求に応じて、１フレーム時間ごとに起
動される。このトーンジェネレータタスク２０は、外部
オーディオ入力を受け付け、自ら生成する波形テーブル
合成データと該外部オーディオ入力とに対してリバーブ
処理を行い、処理結果であるオーディオ波形を出力デバ
イスに出力する。

【００３０】トーンジェネレータタスク２０における処
理の全体構造を示す等価回路図を図４に示す。この図に
おいて、４１は最大３２チャンネルの波形テーブル合成
処理、点線で囲んだ４２は外部ステレオオーディオ信号
入力処理、４３はリバーブ処理を表している。また、４
４は波形データメモリ、５０は補間演算部、５１および
６５はデータ変換部、５２、５３および５４は乗算部、
５５は整数形式で入力されるステレオオーディオ入力信
号を受け取り、浮動小数点形式のデータに変換するとと
もに、左チャンネル信号Ｌ、右チャンネル信号Ｒおよび
両者の和Ｌ＋Ｒ信号を出力するデータ変換部、５６、５
７、５９および６２は加算部、５８および６４はインタ
ーリーブを行うための加算部、６０、６１、６３、６６
および６７はバッファ、６５は浮動小数点形式のデータ
を整数形式のデータに変換するデータ変換部である。な
お、データ変換部５５に入力されるステレオオーディオ
入力信号は、コーデック２６からの入力あるいは波形再
生ソフトウエア１４からＷＡＶＥ入出力ドライバ１７を
介しての入力のいずれであってもよい。

【００３１】従来のハードウエア音源においては１サン
プル毎に波形を生成し、順にＤ／Ａ変換処理を行ってい
るが、本ソフトウエア音源およびオーディオ入出力にお
いては、波形データはフレーム単位で処理される。フレ
ームとは、あるまとまった処理を行う単位であり、本ソ
フトウエア音源およびオーディオ入出力においては５ｍ
ｓ程度の再生時間に相当するサンプル数分のバッファを
確保し、これを１フレームの単位としている。このバッ
ファのサイズは波形計算周波数（サンプル周波数）によ
って変化する。図４における各バッファ６０、６１、６
３、６６および６７は、いずれも、１フレーム分の容量
を有するバッファである。

【００３２】また、図４において、太い矢印は３２ビッ
トの浮動小数点形式で表されたデータを示し、細い矢印
は１６ビット整数データを表している。さらに、太い四
角で囲まれたバッファ６０、６１および６３は３２ビッ
ト浮動小数点形式のデータを格納するバッファを表して
おり、細い四角で囲まれたバッファ６６および６７は１
６ビット整数データを格納するバッファを表している。
なお、このシステムにおいて使用しているＣＰＵにおい
ては、浮動小数点乗算の方が整数乗算よりも高速に実行
されるので、信号処理は極力浮動小数点形式で行うよう
になされている。ただし、波形データメモリ４４上の波
形データはほとんど８ビットの整数データであるため
に、補間演算部５０においては、整数で乗算を実行し、
その後にデータ変換部５０において浮動小数点形式に変
換して実行時間を短縮している。

【００３３】さて、波形テーブル合成処理４１は、基本
的に波形補間とゲイン調整とからなっている。波形デー
タメモリ４４から読み出した波形データは補間演算部５
０により音源ＭＩＤＩドライバ１６から供給されるピッ
チ情報を用いて補間され、データ変換部５１により浮動
小数点形式に変換される。この出力は３つの出力系列、
すなわち、左チャンネル信号Ｌ、右チャンネル信号Ｒ、
および、リバーブ入力信号Ｌ＋Ｒに分けられて、それぞ
れ、乗算部５２、５３および５４において音源ＭＩＤＩ
ドライバ１６から供給されるVolume情報（各発音チャン
ネルの音量エンベロープ信号にそれぞれ上記３系列の各
出力毎のレベルを乗じたデータ）が乗算される。この各
発音チャンネルから出力される波形データは、それぞ
れ、加算部５６、５７および６２において互いに加算さ
れる。各加算部５６、５７および６２には、それぞれ、
データ変換部５５から外部ステレオオーディオ入力信号
の左チャンネル信号Ｌ、右チャンネル信号Ｒおよび和の
信号Ｌ＋Ｒも供給されており、生成された全発音チャン
ネルの波形データの和と外部オーディオ入力信号とのミ
キシングが行われる。

【００３４】加算器５６および５７の出力は、それぞ
れ、DryLバッファ６０およびDryRバッファ６１に格納さ
れ、また、加算器６２の出力はリバーブ用バッファRev
６３に格納される。バッファRev ６３に格納されたＬ＋
Ｒデータはリバーブ処理４３に入力されてリバーブ演算
が行われ、生成されたリバーブ出力データ（反響音デー
タ）は、ＬとＲ独立にゲイン調整された後、DryLバッフ
ァ６０およびDryRバッファ６１に格納されているデータ
にそれぞれ加算され、さらにデータ変換部６５において
整数形式に変換された後、バッファ６６および６７を介
してオーディオ出力データとしてコーデック２６のＤ／
Ａ変換器に出力されることとなる。

【００３５】これらの処理の処理タイミングを図５を用
いて説明する。この図において、横軸は時間軸であり、
時間軸の上方に記載されている［Ａ］は音源ＭＩＤＩド
ライバ１６の処理を示し、時間軸の下に記載されている
［Ｂ］はトーンジェネレータタスク２０における処理を
示している。また、最下部の２行はオーディオ入出力ス
トリームを表しており、オーディオ入力デバイスはライ
ブラリ２３に用意されているコーデック回路２６からの
Ａ／Ｄ波形データ入力ルーチン、オーディオ出力デバイ
スは同じくコーデック回路へのＤ／Ａ変換するための波
形データ出力ルーチンである。

【００３６】このシステム全体は、３種類の優先順位を
もつ処理単位に大きく分けられる。最も優先順位の高い
処理は、タイマ割り込みによるＭＩＤＩ信号の発生によ
って起動される音源ＭＩＤＩドライバ１６の処理であ
り、ＭＩＤＩ信号から楽音制御パラメータへの変換が当
該割り込み処理中において実行される。ただし、タイマ
割り込みではなくアプリケーションから直接ＭＩＤＩ出
力した場合には、最も低い優先順位とされる。次の優先
順位は、トーンジェネレータタスク２０であり、このト
ーンジェネレータタスク２０は、オーディオ入出力バッ
ファからのreadyッセージ（オーディオ出力デバイスが
次のデータを要求するときに出すoutput readyメッセー
ジおよびオーディオ入力デバイスがデータ送出可能のと
きに出すinput ready メッセージ）、音源ＭＩＤＩドラ
イバ１６が新しい楽音制御パラメータを送るときに出す
TG params receivedメッセージおよび音源ＭＩＤＩドラ
イバ１６が波形をロードするときに出すwave load requ
est メッセージによって起動される。ＭＩＤＩシーケン
サなどのその他のアプリケーションは、最も優先順位の
低い処理とされている。

【００３７】図５のトーンジェネレータタスク２０にお
ける処理［Ｂ］において、１フレーム分に相当するデー
タの処理は、（１）オーディオ入力データを読む、
（２）楽音制御パラメータを処理する、（３）３２ch分
の波形を演算生成する、（４）必要に応じて強制ダンプ
を行う、（５）音源ステータスを送る、（６）リバーブ
計算を行う、（７）データをオーディオ出力する、とな
る。これらのうちで、最もＣＰＵ負荷が大きく、かつ、
変動の激しいものは（３）の３２ch波形生成処理であ
り、１フレームの間に計算が完了しない可能性がある。
したがって、処理の順番としては、不確定なものを一番
最後にもっていくことが合理的であるため、処理は上記
（１）から始めるのではなく、上記（５）から始めるよ
うになされている。

【００３８】上記（５）〜（７）は、一連の処理とされ
ており、オーディオ出力デバイスからのoutput readyメ
ッセージにより起動される。このメッセージが受信さ
れ、トーンジェネレータタスク２０が起動されると、ま
ず、処理（５）において音源ＭＩＤＩドライバ１６に対
し、トーンジェネレータタスク２０の動作状況である音
源ステータス（TG status ）を送出し、音源ＭＩＤＩド
ライバ１６のコールバック関数が呼ばれる。音源ＭＩＤ
Ｉドライバ１６はこのコールバック関数中でTG status
を読み、トーンジェネレータタスク２０に対して用意さ
れている発音チャンネルの楽音制御パラメータおよびノ
ートオン信号などからなるTG params をトーンジェネレ
ータタスク２０の音源レジスタに設定する。続いて、ト
ーンジェネレータタスク２０は（６）のリバーブ演算の
実行を開始し、バッファ６３に格納されている波形デー
タを入力としてリバーブ演算処理を実行するとともに、
その出力をそれぞれ１フレーム分のDryLバッファ６０お
よびDryRバッファ６１に足し込む。そして、（７）のオ
ーディオデータ出力処理を開始し、各バッファ６０およ
び６１に格納されている波形データを出力ドライバ用の
１フレーム分の波形データに変換して出力ドライバに受
け渡しして当該一連の処理を終了する。

【００３９】次に行われる一連の処理は（１）のオーデ
ィオ入力処理である。この処理はinput ready メッセー
ジによって起動される。実際には、図５に図示するよう
に、input はoutputよりも先にready になっているため
に、上記（７）の処理の後に続けて処理（１）が呼び出
されることとなる。このオーディオ入力処理（１）にお
いては、オーディオ入力デバイスあるいはＷＡＶＥ入出
力ドライバ１７から１フレーム分の入力データが読み込
まれる。

【００４０】最後の一連の処理は（２）〜（４）であ
る。これらはTG params の受信メッセージにより起動さ
れる。実際には、前述したように、処理（６）よりも前
にTG params は受信されているために、前記処理（１）
のあとに続けてこの一連の処理が読み出される。ここで
は、まず、処理（２）において、音源ＭＩＤＩドライバ
１６により音源レジスタに設定されている楽音制御パラ
メータ、ノートオン信号などのTG params が解釈され、
波形生成演算用のデータに変換される。続いて、処理
（３）において、前記（２）において準備されたパラメ
ータやデータなどに基づいて、最大３２ch分の波形生成
処理が行われる。この波形生成処理は、前述したよう
に、波形データメモリ４４のアドレスを楽音ピッチに応
じた速さで進めながら波形データを読み出し、読み出さ
れたサンプル間の補間を行い、音量エンベロープ（AEG)
などのvolume情報に基づく音量制御を行うことにより、
１ch分の波形データを生成し、これを最大３２ch分繰り
返すことにより行われる。また、音量制御は左チャンネ
ルＬ、右チャンネルＲおよびリバーブ用のＬ＋Ｒの３系
列独立に行われ、生成された１フレーム×３系列分の波
形データは、各バッファ６０、６１および６３に足し込
まれる。

【００４１】この処理（３）が終了したときに、当該フ
レームの処理は終了し、次のoutputreadyメッセージが
受信されるまでの時間は、汎用のＯＳが動作されること
となる。なお、図５の（ロ）に示すように、次のoutput
readyメッセージが来ても、上記（３）の波形生成処理
が終了していないときには、該波形生成処理は打ち切ら
れることとなるが、このとき未計算チャンネルに対して
強制ダンプ処理（４）が行われて、クリックノイズが発
生しないようになされている。なお、上述した最大３２
チャンネル分の波形生成処理は、上記打ち切りが行われ
た場合に影響が目立つチャンネル、例えば現在のレベル
が大きいチャンネル、から順に行われるようになってい
る。

【００４２】また、上述したトーンジェネレータタスク
２０の実行中に、より優先順位の高いタイマ割り込みに
よるＭＩＤＩイベントが発生したときには、制御は強制
的に音源ＭＩＤＩドライバ１６に移され、そこで対応す
る処理が行われる。この様子は、図５の［Ａ］に矢印で
示されている。この図には７個のＭＩＤＩイベントが発
生した様子が示されている。

【００４３】以上説明したトーンジェネレータタスク２
０を図６〜７のフローチャートによりさらに詳細に説明
する。まず、図６のステップＳ１００において、このト
ーンジェネレータタスク２０が生成される。トーンジェ
ネレータタスク２０はステップＳ１００において生成さ
れた後、ステップＳ１０１においてスリープ状態にされ
る。該スリープ状態にあるときに、メッセージの受信な
どのイベントが発生してアウェイクされてレディ状態と
なり、タスクディスパッチャによりディスパッチされる
と、ステップＳ１０２に移り、イベントが判定される。
すなわち、（ａ）オーディオ入／出力デバイスからのre
ady であるのか、（ｂ）音源ＭＩＤＩドライバ１６から
の波形データロード要求wave load request であるの
か、それとも、（ｃ）音源ＭＩＤＩドライバ１６からの
TG params の受信メッセージであるのかが判定される。

【００４４】この判定結果が、（ａ）のオーディオ入／
出力デバイスからのready メッセージの受信であるとき
は、ステップＳ１０３に進み、該メッセージが、オーデ
ィオ出力デバイスからのoutput readyであるのか、オー
ディオ入力デバイスからのinput ready であるのかが判
定される。この判定結果がオーディオ出力デバイスから
のoutput readyメッセージであるときは、ステップＳ１
０４においてtriggerラグを「１」とし、次にステップ
Ｓ１０５において音源ＭＩＤＩドライバ１６に対してTG
status を送出する（図５における処理（５））。そし
て、ステップＳ１０６において、リバーブがオンとされ
ているか否かを判定し、該判定結果がＹＥＳのときはス
テップＳ１０７においてリバーブ計算処理（図５におけ
る処理（６））を行った後に、また、該判定結果がＮＯ
のときは直接ステップＳ１０８に進む。そして、ステッ
プＳ１０８においてオーディオデータを出力（図５にお
ける処理（７））し、前記ステップＳ１０１に戻り、ス
リープ状態となる。

【００４５】一方、前記ステップＳ１０３における判定
結果がオーディオ入力デバイスからのinput ready メッ
セージであるときには、ステップＳ１０９に進み、trig
gerラグの状態が判定される。この判定の結果、trigger
＝１のときはステップＳ１１０に進み、オーディオ入
力データの読み込み（図５における処理（１））を行っ
た後、前記ステップＳ１０１に戻りスリープ状態とな
る。また、trigger ＝０のときは前記ステップＳ１０１
に戻りスリープ状態となる。ここで、trigger フラグ
は、（３）波形生成処理が終了したときに「０」とさ
れ、output readyメッセージが受信されたときに「１」
にセットされるフラグである。したがって、このステッ
プＳ１０９においてtrigger フラグの状態を判定するこ
とにより、output readyメッセージに対する処理よりも
先にinput ready メッセージに対する処理が行われるこ
とがないようになされている。

【００４６】さて、前記ステップＳ１０２における判定
結果が（ｂ）の音源ＭＩＤＩドライバ１６からの波形デ
ータロード要求wave load request メッセージであると
きは、ステップＳ１１１に進み、該ステップＳ１１１に
おいて波形データを読み込んでメモリに格納する処理を
行い、前記ステップＳ１０１に戻ってスリープ状態とな
る。なお、この波形データロード要求は、トーンジェネ
レータタスク２０の初期化時などに音源ＭＩＤＩドライ
バ１６から波形データを送るために出されるメッセージ
である。

【００４７】前記ステップＳ１０２における判定結果が
（ｃ）のTG params の受信メッセージであるときはステ
ップＳ１１２に進み、該ステップＳ１１２において、音
源ＭＩＤＩドライバ１６により音源レジスタに設定され
ている楽音制御パラメータTGparams の処理（図５にお
ける処理（２））が行われる。具体的には、受信した楽
音制御パラメータTG params から波形データメモリアド
レス、ピッチ情報、ＥＧパラメータ、パンデータ、ＬＦ
Ｏ制御データなどの音源制御パラメータが決定される。
続いて、ステップＳ１１３に進みTG EXIT であるか否か
が判定され、該判定結果がＹＥＳのときは、ステップＳ
１１６に進みタスクは終了する。該判定結果がＮＯのと
きはステップＳ１１４に進み、該ステップＳ１１４にお
いて最大３２チャンネル分の波形生成処理（図５の処理
（３））を行う。この処理の詳細については、図７
（ａ）および（ｂ）を参照して後述する。この波形生成
処理が終了した後は、ステップＳ１１５に進みtrigger
フラグを「０」にリセットして、前記ステップＳ１０１
に戻り、スリープ状態となる。

【００４８】前記ステップＳ１１４の３２ｃｈ分の波形
生成処理について、図７の（ａ）および（ｂ）を参照し
て説明する。前記ステップＳ１１４の波形生成処理が図
７の（ａ）のステップＳ２００において開始されると、
まず、ステップＳ２０１において、新しいキーオンデー
タが発生したか否かが判定される。ここで、新しいキー
オンデータ有りと判定されると、ステップＳ２０２に進
み、発音チャンネルの演算順序の並べ替えが行われる。
これは、複数チャンネルの波形生成演算を行っている途
中で前述したようにoutput ready requestが発生して該
演算を途中で打ち切らなければならなくなる場合があ
り、重要なチャンネルについては先に演算を完了してお
くようにするために行われる処理である。なお、ｃは発
音チャンネル数である。

【００４９】このステップＳ２０２が終了した後、ある
いは、前記ステップＳ２０１において新しいキーオンデ
ータの発生がないと判定されたときには、ステップＳ２
０３が実行される。このステップＳ２０３においては、
演算チャンネル数をカウントするカウンタｉに「０」を
セットして該カウンタｉをリセットし、変数ｖＮｕｍに
発音チャンネル数ｃと同時発音許可チャンネル数ｒのう
ちの小さい方の値をセットする。この変数ｖＮｕｍは演
算すべきチャンネルの数を表す変数である。続いて、ス
テップＳ２０４に進み、カウンタｉの値が変数ｖＮｕｍ
よりも小さいか否かを判定する。この判定結果がＮＯ、
すなわち、カウンタｉの値が演算すべきチャンネル数ｖ
Ｎｕｍよりも大きいか等しいときには、ステップＳ２０
９に進み、この波形生成処理を終了する。

【００５０】ステップＳ２０４の判定結果がＹＥＳ、す
なわち、カウンタｉの値が変数ｖＮｕｍよりも小さいと
きには、ステップＳ２０５に進みoutput ready request
が発生しているか否かが判定される。この判定結果がＹ
ＥＳのときはステップＳ２０６に進み、そのチャンネル
ｉの発音信号の強制ダンプ処理（図５における（４））
が行われる。一方、この判定結果がＮＯのときは、ステ
ップＳ２０７において、第ｉチャンネルの波形生成演算
が行われる。この詳細は図７の（ｂ）を参照して後述す
る。第ｉチャンネルについての強制ダンプ処理２０６あ
るいは波形生成演算２０７が終了すると、ステップＳ２
０８に進みカウンタｉをインクリメントして、再びステ
ップＳ２０４に戻り、今度はその次のチャンネルｉ＋１
に対して前記ステップＳ２０４からステップＳ２０８の
処理が繰り返される。

【００５１】前記ステップＳ２０７の第ｉチャンネルの
波形生成演算の詳細について図７の（ｂ）を参照して説
明する。この波形生成演算処理は、ステップＳ２１１〜
Ｓ２１８の一連の処理により第ｉチャンネルの１サンプ
ル分の波形データが生成され、この一連の処理を複数回
繰り返すことにより、複数サンプル分の波形データ生成
されるようになされている。

【００５２】第ｉチャンネルの波形生成演算Ｓ２０７が
ステップＳ２１０において開始されると、まず、ステッ
プＳ２１１において、前回の波形生成演算時におけるス
テップＳ２１４において既に算出されている読出アドレ
ス（readPtr ）の整数部に応じて、波形データメモリか
ら補間に必要な数の波形サンプルを読み出し、前記読出
アドレスの小数部に応じて該波形サンプル間の補間演算
が行われる。これにより一つの補間サンプルが生成され
る。次に、ステップＳ２１２においてdryLバッファ６
０、dryRバッファ６１およびrev バッファ６３に足し込
まれる各データの音量データ（ボリュームレベル）の計
算が行われる。これは、音量エンベロープAEG 、音量vo
l 、変調AM、パンPan 、先述した３系列の各レベルSend
Level の各パラメータを加算することにより行われる。
続いて、ステップＳ２１３において、ステップＳ２１２
において求められた３系列の各ボリュームレベルをそれ
ぞれ対応する補間演算結果データ（補間サンプル）と乗
算し、その結果を各系列に対応するバッファに足し込
む。

【００５３】続いて、ステップＳ２１４に進み、ｆナン
バー（ピッチ情報）を加算して波形データメモリ４４の
新たな読み出しアドレスreadPtr を作成する。このよう
に、波形データメモリの読み出しアドレスreadPtr をＦ
ナンバーに応じた速度で増加させていくことにより、波
形データメモリ（波形テーブル）からＦナンバーに比例
したピッチ（音高）を有する波形が読み出されることと
なる。また、Ｆナンバが小数部を有するデータであると
きは、より精密なピッチの制御を行なうことができる。

【００５４】次に、ステップＳ２１５に進み、音量エン
ベロープAEG の更新を行う。次いで、ステップＳ２１６
において該更新した音量エンベロープAEG がkeyoffLeve
l よりも小さい値であるか否かが判定される。この判定
結果がＮＯのときはステップＳ２１７に進んでLFO の更
新処理を行い、次いでステップＳ２１８において音量パ
ラメータvol とパンパラメータpan の平滑化処理（補間
処理）を行う。（これら、ステップＳ２１５、Ｓ２１７
およびＳ２１８の詳細については後述する。）次に、ス
テップＳ２１９に進み、このチャンネルについて生成す
べき波形サンプルがまだ残っているか、すなわち、この
チャンネルについて１フレームに相当する数のサンプル
の波形の生成が終わっていないかどうかを判定し、その
判定結果がＹＥＳ、すなわち、演算生成すべきサンプル
があるときは再びステップＳ２１１に戻る。この判定結
果がＮＯのときは該チャンネルの全てのサンプルについ
ての波形演算処理が終了したのであるから、ステップＳ
２２１に進み、ステップＳ２０７の当該チャンネルの波
形生成演算を終了する。

【００５５】また、先のステップＳ２１６の判定におい
て、更新された音量パラメータの値がkeyoffLevel より
も小さく、判定結果がＹＥＳとなったときは、ステップ
Ｓ２２０においてkeyoff処理を行い当該チャンネルを消
音状態に設定した後、ステップＳ２２１に進んで、この
チャンネルの波形生成演算２０７を終了する。

【００５６】ここで、前述したエンベロープ波形および
ＬＦＯ波形について、図１３を参照して説明する。図１
３の（ａ）はエンベロープ（ＥＧ）波形の典型的な例を
示すものであり、周知のように、アタック（ATTACK）、
ディケイ（DECAY ）、サスティン（SUSTAIN ）およびリ
リース（RELEASE ）の４つのセグメントからなってい
る。すなわち、キーオン（keyon ）が発生すると、アタ
ックレート（ATKrate ）の傾きをもって最大レベル（EG
MAXlevel）まで一気に上昇し（アタックセグメント）、
次いで、該最大レベルからサステインレベルまでディケ
イレート（DCrate）の傾きで減衰する（ディケイセグメ
ント）。そして、サステインレベル（SUSlevel）で一定
時間定常状態となり（サステインセグメント）、キーオ
フ（keyoff）が入力されると、リリースレート（RLSrat
e ）の傾きで減衰する。そして、レベルが人間の耳には
聞こえない程度のキーオフレベル（keyofflevel ）に達
すると、ダンプレート（DMPrate ）によりクリックノイ
ズが発生しない程度に急速に減衰させる。

【００５７】また、ＬＦＯ（Low Frequency Oscillato
r）波形は、楽音波形に対する変調波形を得るために用
いられるもので、図１３の（ｂ）に示すように、傾きLF
Orateより決定されるＬＦＯ周期を有する鋸歯状波とな
っている。このＬＦＯ波形を用いてテーブル参照や演算
により、例えば、正弦波などの必要な変調波形を得るこ
とができる。

【００５８】このようなＥＧ波形やＬＦＯ波形は楽音波
形のサンプリング周期に比して非常にゆっくりと変化す
るものである。上記した図７（ｂ）に示した第ｉチャン
ネルの波形生成演算においては、各サンプル毎にこの振
幅ＥＧの更新（Ｓ２１５）、ＬＦＯの更新（Ｓ２１７）
およびボリュームおよびパンの補間演算（Ｓ２１８）を
行なっているが、ＥＧ波形やＬＦＯ波形の変化はサンプ
リング周期に比してゆっくりとしたものであるから、こ
れらの演算処理を各サンプリング周期毎に実行する必要
はなく、複数サンプリング周期毎に実行するようにして
も、なんら不都合は生じない。そして、このようにする
ことにより、波形生成演算における演算量を少なくする
ことが可能となる。

【００５９】このようにした第ｉチャンネル波形生成演
算処理の他の実施の形態を図８に示す。この図に示した
実施の形態においては、８サンプル演算毎にＡＥＧの更
新処理、ＬＦＯの更新処理およびボリュームとパンの補
間演算処理を行なうものである。なお、これらの演算処
理の頻度は、８サンプル毎とする必要はなく、使用する
ＣＰＵの処理速度やＣＰＵの負荷状態に応じて最適な頻
度を選択すればよい。図８において、ステップＳ２３０
で第ｉチャンネルの波形生成演算が開始されると、ま
ず、ステップＳ２３１においてサンプル番号をカウント
するカウンタｓｎの内容を「０」にリセットする。次い
で、ステップＳ２３２において、前述したＳ２１１（図
７（ｂ））と同様に、波形データメモリから必要な波形
サンプルを読み出し、補間演算が行なわれる。次に、前
回の波形生成演算時におけるステップＳ２５０において
既に算出されている各ボリュームレベルをそれぞれ対応
する補間演算結果データと乗算し、その結果を各系列に
対応するバッファに足し込む。次に、ステップＳ２３４
において、波形データメモリの新たな読出アドレスを作
成する。

【００６０】次に、ステップＳ２３５において、サンプ
ル番号カウンタｓｎの内容が０あるいは８の倍数である
か否かが判定される。この判定の結果がＹＥＳのときは
ＥＧやＬＦＯの演算を実行すべきサンプルであるから、
ステップＳ２３６に進み、振幅ＥＧ（ＡＥＧ）の更新処
理が行なわれ、その後ステップＳ２３７に進む。一方、
このＳ２３５の判定結果がＮＯのときはＡＥＧの更新を
行なうことなくステップＳ２３７に進む。Ｓ２３７にお
いて、現在のＡＥＧの値がキーオフレベルよりも小さい
ものであるか否かが判定され、その結果がＮＯのとき
は、ステップＳ２３８に進み、前記Ｓ２３５と同様にこ
のサンプルがＬＦＯの更新処理などを行なうべきサンプ
ルであるか否かの判定が行なわれる。この判定の結果が
ＹＥＳのときは、ステップＳ２３９においてＬＦＯの更
新処理を行ない、次いでステップＳ２４０においてボリ
ュームとパンの補間演算を行なった後、Ｓ２４１におい
て３系列の各データのボリュームレベルの更新処理が行
なわれ、このサンプル分の波形生成処理が終了されたこ
ととなり、ステップＳ２４２に進む。

【００６１】また、前記Ｓ２３８の判定結果がＮＯであ
るときには、ＬＦＯの更新処理などを実行すべきサンプ
ルではないために、この時点でこのサンプル分の波形生
成処理が終了したこととなり、ステップＳ２４２に進
む。ステップＳ２４２においては、全てのサンプルの処
理が終了したか否かを判定し、処理すべきサンプルが残
っているときには、ステップＳ２４３においてサンプル
番号カウンタをインクリメントして前述したステップＳ
２３２以降の処理が繰り返される。さらに、前記ステッ
プＳ２３７において、ＡＥＧがキーオフレベル（keyoff
level ）よりも小さいものと判定されたときには、ステ
ップＳ２４４のキーオフ処理に進み、波形をダンプレー
ト（図１３（ａ））で急速に減衰させて、このチャンネ
ルｉの波形生成処理を終了する。

【００６２】この図８に示した実施の形態によれば、Ｓ
２３６のＡＥＧの更新処理、Ｓ２３９のＬＦＯの更新処
理、Ｓ２４０のボリュームとパンの補間処理およびＳ２
４１のボリュームレベルの計算処理が８サンプル毎に実
行されるようになり、前述した図７に示した実施の形態
の場合よりもＣＰＵの演算負荷量を軽減することができ
る。

【００６３】第ｉチャンネルの波形生成演算のさらに他
の実施の形態を図９に示す。この図９における各ステッ
プＳ２６１〜Ｓ２６６は、それぞれ、図８におけるステ
ップＳ２３１〜Ｓ２３６と同一内容であり、また、図９
のステップＳ２６７〜Ｓ２６９はそれぞれ図８のステッ
プＳ２３９〜Ｓ２４１と同一内容であり、さらに、図９
のステップＳ２７０は図８のステップＳ２３７と、図９
のステップＳ２７１〜Ｓ２７３は図８のステップＳ２４
２〜Ｓ２４４と、それぞれ同一内容であるから、図９に
おける各ステップの処理内容についての詳細な説明は省
略する。

【００６４】この図９に示した実施の形態においては、
ステップＳ２６５において当該サンプルがＥＧやＬＦＯ
の演算を行なわないサンプルであると判定されたときに
ステップＳ２７０に進み、ＡＥＧの値がキーオフレベル
よりも小さいものであるか否かを判定する。また、前記
ステップＳ２６５の判定の結果演算を行なうべきサンプ
ルであるときには、ステップＳ２６６のＡＥＧ更新処
理、Ｓ２６７のＬＦＯ更新処理、Ｓ２６８のボリューム
とパンの補間処理およびＳ２６９のボリュームレベルの
計算処理を順次行なうようになされている。

【００６５】すなわち、上述した図８の実施の形態にお
いては、ステップＳ２３６のＡＥＧの更新演算をＬＦＯ
更新演算（Ｓ２３９）、ボリュームおよびパンの補間演
算（Ｓ２４０）およびボリュームレベル計算（Ｓ２４
１）と分離して、ＡＥＧの更新演算終了後にＡＥＧの値
がキーオフレベルよりも小さいか否かの判定を行なって
いたが、この図９に示した実施の形態においては、これ
らの演算処理をまとめて行なうようにし、その後にＡＥ
Ｇ値の判定を行なうようにしたものである。これによ
り、ＣＰＵの演算量は図８の場合と比べて若干増加する
ものの、前述した図７（ｂ）の場合よりは減少してい
る。

【００６６】なお、これらの実施の形態においては、Ａ
ＥＧ、ＬＦＯなどの更新処理の頻度を所定サンプル毎と
することにより演算量を軽減しているが、このほかに、
当該サンプルがＥＧにおけるどのセグメントにあるかに
応じてＥＧ演算を行なうか否かを決定するようにしても
よい。例えば、アタックセグメントおよびディケイセグ
メントにおいてはＥＧ演算を実行するがサステインセグ
メントにおいては定常状態にあるのであるからＥＧ演算
を省略することができる。このようにＥＧ波形のセグメ
ントに応じてＥＧ演算を省略することにより、演算頻度
を実質的に低下させることも可能である。

【００６７】次に、ＡＥＧの更新処理（図７（ｂ）のス
テップＳ２１５、図８のＳ２３６および図９のＳ２６
６）の詳細について図１０を参照して説明する。ＡＥＧ
更新処理が開始されると、まず、ステップＳ３０１にお
いて、ＥＧパラメータ（EGPARM）、振幅ＥＧの現在の値
（aeg ）および演奏タッチ情報（touch ）が読み込まれ
る。このＥＧ制御情報は当該発音チャンネルにおいて生
成される楽音に対応するＥＧ波形の各セグメントの継続
時間、目標値（EGMAXlevel、SUSlevel) およびアタック
レート（ATKrate ）、ディケイレート（DCrate）、リリ
ースレート（RLSrate ）などからなる。

【００６８】次にステップＳ３０２に進み、現在キーオ
ン中であるか否かが判定される。この判定の結果がＮＯ
であるときは、キーオフであるからステップＳ３０３に
進み、リリースセグメントに移行する。また、キーオン
中であるときはそのままステップＳ３０４に進む。この
ステップＳ３０４において、現在のセグメントがサステ
インセグメントでないか否かが判定される。この判定結
果がＮＯ、すなわち、サステインセグメントであるとき
は、ＡＥＧは定常状態であるから、このままＡＥＧ更新
処理は終了される。また、Ｓ３０４の判定結果がＹＥＳ
のときは、ステップＳ３０５以下に進み、ＡＥＧの更新
が行なわれることとなる。

【００６９】ＥＧの各セグメントのレート値などのＥＧ
パラメータは実数値で記憶されているが、本発明におい
ては、ＥＧ値を整数として取り扱っているため、ＡＥＧ
の更新は、次のようにして行なわれている。すなわち、
対応するセグメントにおけるレート値をrateとして、そ
の整数部をｎ、小数部をｆとする。そして、ｆ＞０のと
きはｍ＝ｎ＋１、ｋ＝rate／（ｎ＋１）、ｆ＝０のとき
はｍ＝ｎ、ｋ＝rate／ｎ＝１とする。そして、ｋを累算
し、その値が１を越える毎に現在のＡＥＧ値aeg に整数
値ｍを加算することにより、ＡＥＧを更新するようにし
ている。このようにすることにより、レート値rateの小
数切り上げ値ｍをrate／ｍの確率で加算することがで
き、結局はｍ・（rate／ｍ）＝rateを現在値aeg に加算
してＡＥＧの更新をしていることとなる。

【００７０】このために、まずステップＳ３０５におい
て、ａｅｇフラクションレジスタ（aegfrac reg ）に前
述したｋの値を足し込む。このaegfrac reg は、前述し
たｋを累算するためのレジスタである。そして、ステッ
プＳ３０６において、該aegfrac reg の内容が１よりも
大きくなったか否かを判定する。この判定の結果がＮＯ
のときは、前述したように、現在のＡＥＧ値の更新をし
ないのであるから、そのままこの処理を終了する。ま
た、aegfrac reg の内容が１を越えてＳ３０６の判定結
果がＹＥＳとなったときは、ステップＳ３０７に進み、
現在のＡＥＧ値aeg にｍ＝（当該セグメントのレート値
rateの整数部ｎ＋１）を加算して新たなaeg とし、該新
たなaeg に演奏タッチ情報TOUCH を乗算して、更新され
たＡＥＧ値を求める。

【００７１】次に、ステップＳ３０８においてaegfrac
reg の内容から１を減算し、次回のｋの累算に備える。
続いて、ステップＳ３０９において、aeg は目標値（ア
タックセグメントのときはEGMAXlevel、ディケイセグメ
ントのときはSUSlevel）に達したか否かが判定され、そ
の判定結果がＹＥＳのときはステップＳ３１０において
次のセグメントに移行し、ＮＯのときはそのまま、この
回のＡＥＧ更新処理を終了する。

【００７２】次に、ＬＦＯ更新処理（図７（ｂ）のＳ２
１７、図８のＳ２３９および図９のＳ２６７）の詳細に
ついて説明する。このＬＦＯ制御データも上述したＥＧ
パラメータと同様に実数値で記憶されているが、実際の
ＬＦＯパラメータは整数で取り扱っているために、上述
したＥＧ値と同様に確率的な演算により更新されてい
る。 まず、ステップＳ３２１において、記憶されてい
るＬＦＯ制御データ、すなわちＬＦＯレート（LFOrate
）と、現在のＬＦＯ位相値（lfop）を読み込む。ここ
で、上述したＥＧの場合と同様に、読み出されたＬＦＯ
レート値（LFOrate ）の整数部をｎ、小数部をｆとし
て、ｆ＞０のときはｍ＝ｎ＋１、ｋ＝LFOrate ／（ｎ＋
１）、ｆ＝０のときはｍ＝ｎ、ｋ＝LFOrate ／ｎ＝１と
する。そして、ｋを累算し、その値が１を越える毎に現
在のＬＦＯ値lfopに整数値ｍを加算することにより、Ｌ
ＦＯ値を更新するようにしている。

【００７３】すなわち、ステップＳ３２２において、ｌ
ｆｏフラクションレジスタ（lfofrac reg ）にｋを足し
込み、その値が１を越えたか否かをステップＳ３２３に
おいて判定する。この判定の結果がＮＯのときはこの回
のＬＦＯ更新処理を終了する。また、ＹＥＳのときは、
ステップＳ３２４において、ＬＦＯの現在位相値lfopに
ｍ（＝LFOrate の整数値ｎ＋１）を加算して、新たな現
在位相値lfopに更新する。続いて、ステップＳ３２５に
おいてlfofrac reg の内容から１を減算して次回の処理
に備え、ステップＳ３２６に進む。Ｓ３２６において現
在位相値lfopが目標値lfopdistに達したか否かを判定す
る。この判定結果がＮＯのときはそのままステップＳ３
２８に進む。一方、lfopが目標値lfopdistに到達し、Ｓ
３２６の判定結果がＹＥＳとなったときは、ステップＳ
３２７においてlfopを０にリセットする。これにより、
図１３（ｂ）に示したように鋸波状波のＬＦＯ値が生成
されることとなる。次にステップＳ３２８が実行され、
現在のＬＦＯ位相値lfopの値に基づいて、テーブル参照
あるいは演算により所定のＬＦＯ波形の振幅値lfo求め
られる。以上、図１３（ｂ）のような鋸歯状波のＬＦＯ
値を発生して変調波形として用いたり、あるいはこの鋸
歯状波ＬＦＯ値に基づいて各種変調波形を発生する方法
を実施例として挙げて説明したが、他に直接的な演算に
よって所望の変調波形のＬＦＯ値を求めるようにしても
よいし、また単純に順次、所定の変調波形テーブルを参
照するようにしてもよい。

【００７４】次に、図１２に基づいて、ボリュームおよ
びパンの計算処理（図７（ｂ）におけるＳ２１８、図８
のＳ２４０および図９のＳ２６８）について説明する。
なお、このボリューム情報およびパン情報はユーザーの
操作により設定されるものである。まず、ステップＳ３
３１においてボリューム情報の現在値vol がユーザーに
よってセットされた目標値に等しくなっていないかどう
かかを判定する。vol目標値と等しくなっており、この
判定結果がＮＯとなったときは、ステップＳ３３２に進
む。また、目標値と等しくないときはステップＳ３３２
に進み、vol データの補間処理を行ない補間されたデー
タをあらたなvol データとする。

【００７５】次に、ステップＳ３３２において、パンデ
ータの現在値pan がユーザーにより設定された目標値と
等しくないか否かを判定する。pan が目標値と等しく、
この判定結果がＮＯとなったときは、このままでボリュ
ームおよびパンの計算処理を終了する。一方、Ｓ３３３
のＹＥＳとなったときは、ステップＳ３３４においてパ
ンデータの補間処理を行ない、補間後のデータを新たな
pan データとする。

【００７６】なお、上記した実施の形態においては、ト
ーンジェネレータタスク２０を出力ドライバの１フレー
ム分の再生終了時に発生されるoutput readyメッセージ
により起動しているが、必ずしもこれに限られることは
ない。トーンジェネレータタスク２０における（５）〜
（７）の処理は１フレーム時間に比べて短時間で終了す
るものであるから、トーンジェネレータタスク２０を１
フレームの再生時間の中程で起動するようにしてもよ
い。また、一定時間長の各フレーム毎に起動するように
しなくても、出力ドライバにセットされた波形データが
少なくなったことを検出した時点で起動するようにして
もよい。

【００７７】また、波形データの受け渡し要求（output
readyメッセージ）があったときにまず、波形データの
受け渡しを行い、その後に波形生成演算をおこなうとい
う、本発明の波形生成方法は、ソフトウエア音源の場合
に限らず、電子楽器などに内蔵された専用の楽音発生装
置にも適用することができる。さらに、生成した波形デ
ータと外部から入力された波形データを合成すること、
および、外部から入力された波形データを複数ステージ
の波形生成演算処理の途中のステージに挿入すること
も、ソフトウエア音源の場合に限らず、専用の楽音発生
装置の場合にも適用することができる。

【００７８】さらにまた、上記においては、前記したよ
うに処理（５）、（６）、（７）、（１）、（２）、
（３）の順で一連の処理を行っているが、処理の順序は
必ずしもこれに限られることはない。さらにまた、上記
実施の形態においては、波形生成演算処理（３）を連続
して行っているが、必ずしもこれに限られることはな
く、複数個に分割して行うようにしてもよい。

【００７９】さらにまた、上記においては、ＭＩＤＩイ
ベントの割込処理において発音割当および音源レジスタ
の設定までまとめて実行するようになっていたが、この
割込処理において発音割当処理のみを実行するようにし
たり、あるいは、同割込処理では単に発生したＭＩＤＩ
イベントをバッファに取り込む取込処理のみを実行する
ようにしてもよい。この場合には、ＭＩＤＩ割込処理か
ら発音割当ないし音源レジスタの設定を省略するかわり
に、同様の処理を例えば音源処理中で実行すればよいの
である。または、さらに、タイマなどで別の割込要因を
設定し、その割込処理で実行することも可能である。

【００８０】さらにまた、上記割込処理は、上述したよ
うな割当処理や取込処理に限定されるものではなく、楽
音生成につながる演奏情報処理に関するものならばどの
ような処理でもよい。さらにまた、楽音生成方法は上述
した実施の形態のような波形メモリ方式に限定されるこ
とはなく、ＦＭ方式、物理モデル方式、ＡＤＰＣＭ方式
など、どのような方式のものであってもよい。

【００８１】

【発明の効果】本発明によれば、任意の汎用のＯＳと並
列的に波形生成演算を安定して実行することが可能とな
る。また、波形再生部から要求があったときに速やかに
波形データを出力することができ、データの受け渡しが
遅れる危険性をなくすことができる。さらに、外部から
入力された波形データに対して、ソフトウエア音源の音
色制御処理を施すことが可能となる。

【００８２】さらにまた、演奏情報が発生した時点で処
理が増えて音源処理があまり実行できなくても、それ以
外の時点でその穴埋めをすることができるので、音源処
理を安定化することができる。さらにまた、演奏情報が
発生した時点での処理の増加分を空き時間内に分散化さ
せることができ、一時的な処理の増加を防止することが
できる。さらにまた、ＥＧ波形演算やＬＦＯ演算を間欠
的に行なうことにより、波形生成のための演算量を少な
くすることが可能となり、波形生成による処理負担を軽
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の楽音発生方法が実行される処理装置
の一般的な構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明におけるソフトウエアモジュール構成
を示す図である。

【図３】 タスクの実行状態を説明するための図であ
る。

【図４】 トーンジェネレータタスクの機能を説明する
ための図である。

【図５】 楽音発生に関する各処理の実行タイミングを
説明するための図である。

【図６】 トーンジェネレータタスクのフローチャート
である。

【図７】 波形生成演算のフローチャートである。

【図８】 波形生成演算の他の実施の形態を示すフロー
チャートである。

【図９】 波形生成演算のさらに他の実施の形態を示す
フローチャートである。

【図１０】 ＥＧ波形計算のフローチャートである。

【図１１】 ＬＦＯ波形計算のフローチャートである。

【図１２】 ボリュームおよびパンの補間演算のフロー
チャートである。

【図１３】 ＥＧ波形およびＬＦＯ波形の例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ、２ ＲＯＭ、３ ＲＡＭ、４ タイマ、
５、２７ ＭＩＤＩインターフェース、６ キーボー
ド、７ ディスプレイ装置、８ ハードディスク装置、
９、２６ コーデック回路、１０ サウンドシステム、
１１ 音源ミキサ制御ソフト、１２ ＭＩＤＩシーケン
サソフト、１３ ゲームソフトなど、１４波形再生ソフ
ト、１５、１８ インタフェース、１６ 音源ＭＩＤＩ
ドライバ、１７ ＷＡＶＥドライバ、１９ タスクディ
スパッチャ、２０ トーンジェネレータタスク、２１
ウェーブタスク、２２ ミキサタスク、２３ ライブラ
リ、２４ コーデックドライバ、２５ 外部ＭＩＤＩド
ライバ、４１ 波形テーブル合成処理、４２ 外部ステ
レオオーディオ信号入力処理、４３ リバーブ処理、４
４ 波形データメモリ、５０ 補間演算部、５１、５
５、６５ データ変換部、５２、５３、５４ 乗算部、
５６、５７、５８、５９、６２、６４ 加算部、６０、
６１、６３、６６、６７ バッファ、

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次の（１）〜（４）のステップを含む、
   演算装置において実行される楽音発生方法。 （１）所定のオペレーティングシステムを実行するシス
   テムステップ （２）前記所定のオペレーティングシステム上で実行さ
   れるアプリケーションプログラムからの指示に基づい
   て、所定期間ごとに波形データを所定サンプル数ずつ演
   算生成する波形生成ステップ （３）前記波形生成ステップにより演算生成された波形
   データをサンプリング周期毎に１サンプルずつ出力する
   出力ステップ （４）前記所定期間内に、前記出力ステップからの要求
   に応じて前記システムステップと前記波形生成ステップ
   との間でタスク切換を行う制御ステップ
2. 【請求項２】 （１）演奏情報を入力する入力ステッ
   プ、 （２）所定期間内に入力された演奏情報に基づいて、該
   所定期間に対応した波形データを演算生成する波形生成
   ステップ、 （３）所定期間分の波形データをサンプリング周期毎に
   １サンプルずつ出力する出力ステップ、 （４）前記波形生成ステップにおいて演算生成された所
   定期間分の波形データを、前記出力ステップに受け渡し
   する受け渡しステップ、 （５）前記出力ステップに受け渡された波形データの出
   力が進行したことを検出して、波形データの受け渡しを
   要求する要求ステップを含み、前記要求ステップからの
   要求に応じて、前記受け渡しステップが実行され、その
   後に前記波形生成ステップが実行されることを特徴とす
   る、演算装置において実行される楽音発生方法。
3. 【請求項３】 次の（１）〜（５）のステップを含む、
   演算装置において実行される楽音発生方法。 （１）演奏情報を入力する入力ステップ （２）所定期間内に入力された演奏情報に基づいて、該
   所定期間に対応した波形データを演算生成する波形生成
   ステップ （３）所定期間分の外部波形データを入力して、前記波
   形生成ステップにより演算生成された波形データと合成
   する波形合成ステップ （４）前記波形合成ステップにおいて合成された前記所
   定期間分の波形データに対して信号処理を施す波形処理
   ステップ （５）前記波形処理ステップにおいて信号処理が施され
   た波形データをサンプリング周期毎に１サンプルずつ出
   力する出力ステップ
4. 【請求項４】 （１）所定のオペレーティングシステム
   を実行するシステムステップ、 （２）前記所定のオペレーティングシステム上で実行さ
   れるアプリケーションプログラムからの指示に基づい
   て、所定期間ごとに波形データを所定サンプル数ずつ演
   算生成する波形生成ステップ、 （３）前記波形生成ステップにより演算生成された波形
   データをサンプリング周期毎に１サンプルずつ出力する
   出力ステップ、 （４）前記所定期間内に、前記出力ステップからの要求
   に応じて前記システムステップと前記波形生成ステップ
   との間でタスク切換を行う制御ステップを含み、 前記波形生成ステップは、間欠的に楽音パラメータ演算
   を実行するようになされていることを特徴とする、演算
   装置において実行される楽音発生方法。
5. 【請求項５】 （１）演奏情報を入力する入力ステッ
   プ、 （２）所定期間内に入力された演奏情報に基づいて、該
   所定期間に対応した波形データを演算生成する波形生成
   ステップ、 （３）所定期間分の波形データをサンプリング周期毎に
   １サンプルずつ出力する出力ステップ、 （４）前記波形生成ステップにおいて演算生成された所
   定期間分の波形データを、前記出力ステップに受け渡し
   する受け渡しステップ、 （５）前記出力ステップに受け渡された波形データの出
   力が進行したことを検出して、波形データの受け渡しを
   要求する要求ステップを含み、 前記波形生成ステップは、間欠的に楽音パラメータ演算
   を実行するようになされており、 また、前記要求ステップからの要求に応じて、前記受け
   渡しステップが実行され、その後に前記波形生成ステッ
   プが実行されることを特徴とする、演算装置において実
   行される楽音発生方法。
6. 【請求項６】 （１）演奏情報を入力する入力ステッ
   プ、 （２）所定期間内に入力された演奏情報に基づいて、該
   所定期間に対応した波形データを演算生成する波形生成
   ステップ、 （３）所定期間分の外部波形データを入力して、前記波
   形生成ステップにより演算生成された波形データと合成
   する波形合成ステップ、 （４）前記波形合成ステップにおいて合成された前記所
   定期間分の波形データに対して信号処理を施す波形処理
   ステップ、 （５）前記波形処理ステップにおいて信号処理が施され
   た波形データをサンプリング周期毎に１サンプルずつ出
   力する出力ステップを含み、 前記波形生成ステップは間欠的に楽音パラメータ演算を
   実行するようになされていることを特徴とする、演算装
   置において実行される楽音発生方法。