JPS63106795A - 電子楽器の入力制御装置 - 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】 ［発明の技術分野Ｊ 本発明は電子楽器の入力側御装置に関するものである。

［従来技術とその問題点］ 近時、自然楽器の演奏操作に応じた楽器信号の周波数を
検出して、その周波数の楽音をデジタルデータ処理によ
り人工音を作成して放音することが考えられている。

このような、楽音信号の周波数を検出するには、例えば
特公昭５７−３７０７４号、特公昭５７−５８６７２号
、特開昭５５−５５３９８号、実開昭５５−１５２５９
７号あるいは特開昭６１−２６０９０号の開示技術を利
用して、楽音信号の波形の最大ピーク点の検出をしてＲ
−Ｓフリップフロップを例えばセットし、最小ピーク点
の検出をして上記Ｒ−Ｓフリップフロップを例えばリセ
ットし、このＲ−Ｓフリップフロップから出力される矩
形波信号に従って、楽音の周期を決定するようにしてい
る。

しかしながら、このような従来技術では、必ず例えば最
大ピーク点どおしの時間間隔に従って周期の決定がなさ
れるために、信頼性が低下したりあるいは入力音の周波
数変化に対する応答速度がおそくなってしまったり、あ
るいはＲ−Ｓフリップフロップをもって構成している為
に、汎用性を欠くあるいはインテリジェント化が困難と
なるといった問題点がある。

［発明の目的１ この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、よ
り正確にかつスピーディに周波数情報を得ることができ
、汎用性をもった回路構成をとり得るようにした電子楽
器の入力制御装置を提供することにある。

［発明の要点］ この発明は上述した目的を達成するために、自然音の信
号の周波数を検出して、その周波数に対応する楽音をデ
ジタルデータ処理により人工音を作成して放音する電子
楽器であって、最大ピーク点のうち最小ピーク点の次の
最大ピーク点と、最小ピーク点のうち、最大ピーク点の
次の最小ピーク点とを判別手段で判別し、その結果に従
って時間計測手段にて、最大ピーク点間の時間と最小ピ
ーク点間の時間とを夫々計測し、各ピーク点間の時間に
応じて、適宜処理を行って周波数データを得るようにし
たことを要点とする。

［実施例］ 以下本発明の一実施例につき図面を参照して詳述する。

く概　略〉 本実施例では、最大ピーク検出回路４、最小ピーク検出
回路５が夫々最大ピーク検出手段、最小ピーク検出手段
に、ＣＰＵ６のステップＣ５、Ｂ３又はステップＢ５、
Ｃ３が判別手段に、カウンタ７と最大時メモリ１４と最
小時メモリ１５が時間計測手段に、ＣＰＵ６のステップ
Ａ５と周波数ＲＯＭＢが出力手段に夫々対応する０本実
施例において、最大ピーク点に達するごとに割り込み指
令信号Ｉ　Ｎ　Ｔ　ａがＣＰＵ６に与えられて、ステッ
プＢ５でフラグ「１」が立てられ、最小ピーク点に達す
るごとに割り込み指令信号ｌＮＴｂが与えられて、ステ
ップＣ５でフラグが「０」にクリアされ、最小ピーク点
のすぐ次の最大ピーク点に達した時のみ、ステップＢ３
でタイムカウント値が求められ、最大ピーク点のすぐ次
の最小ピーク点に達した時のみ、ステップＣ３でやはり
タイムカウント値が求められ、これらのタイムカウント
値に従って得られる１周期分のタイムカウント値に基づ
いて周波数データが周波数ＲＯＭ８より出力される。

く構　成〉 会生皿粟璽虞 第１図は電子楽器の入力制御装置の全体回路構成を示す
もので、６つの入力端子１からは音声又は楽音の信号が
入力される。即ち、本実施例は、電子ギターに本発明を
適用したものであり、この信号は、電子機器上に張設さ
れた６つの弦の夫々に設けられた、弦の振動を電気信号
に変換するピックアップからの信号とすることができる
。

入力端子ｌ・・・・・・からの楽音信号は、夫々アンプ
２・・・・・・で増幅され、ローパスフィルタ３・・・
・・・で高周波成分がカットされて基本波形が抽出され
、最大ピーク検出回路４・・・・・・及び最小ピーク検
出回路５・・・・・・に与えられる。ローパスフィルタ
３・・・・・・は、第５図に示すように、各弦の開放弦
の振動音周波数ｆの４倍の４ｆにカットオフ周波数が設
定されている。最大ピーク検出回路４・・・・・・では
、楽音信号の最大ピーク点が検出され、その検出パルス
信号が割り込み指令信号Ｉ　Ｎ　Ｔ　ａｌ−Ｉ　Ｎ　Ｔ
　ａ　６としてＣＰＵ６に与えられ、最小ピーク検出回
路５・・・・・・でも、楽音信号の最小ピーク点が検出
され、その検出パルス信号が割り込み指令信号ｌＮＴｂ
＋〜ＩＮＴｂｂとしてＣＰＵ６に与えられる。

ＣＰＵ６では、上記割り込み指令信号のうち、最小ピー
ク点検出の割り込み指令信号ｌＮＴｂ＋〜ｌＮＴｂ６の
すぐ後の最大ピーク点検出の割り込み指令信号Ｉ　Ｎ　
’ｒａｌ−ｙ　Ｉ　Ｎ　Ｔａ６が与えられた時に、それ
以前に同様にして検出された最大ピーク点とのカウンタ
値の差が求められ、また最大ピーク点検出の割り込み指
令信号ｌＮＴａ１〜ｌＮＴａ６のすぐ後の最小ピーク点
検出の割り込み指令信号ｌＮＴｂ＋〜ｌＮＴｂ６が与え
られた時に、それ以前に同様にして検出された最小ピー
ク点とのカウンタ値の差が求められる。この両信号ＩＮ
Ｔが与えられる都度カウンタ７のカウント値は夫々対応
する最大時メモリ１４．最小時メモリ１５に記憶される
。

この求められたカウンタ７のカラントイ４の差のタイム
カウントデータは、ＣＰＵ６より周波数ＲＯＭ８に送ら
れて、このカウントデータを１周期とする周波数を示す
周波数データが読み出され、音源回路９に送られて楽音
信号が生成され、サウンドシステム１０より放音出力さ
れる。

上記ローパスフィルタ３・旧・・からの６つの楽音信号
は、夫々トランスファゲートＴを介してＡ／Ｄコンバー
タ１１に与えられ、その波形レベルに応じたデジタルデ
ータに変換されてＣＰＵ６に与えられる。ＣＰＵ６では
Ａ／Ｄコンバータ１１より与えられる波形レベルを示す
データの絶対ｆｄが、予め決められた一定値以上になっ
た時には、カウンタ７の値より求めたデータを周波ｆｉ
ＲＯＭ８に送り込んで放音を開始させ、このデータが上
記一定値以下になった時には１周波ｆｉＲＯＭ８へのデ
ータ送出を終らせて放音を終了させる。この波形レベル
を示すデータは、ＣＰＵ５より上記音源回路９にも与え
られて、楽音の放音レベルが制御される。

上記トランスフアゲ−）Ｔには、タイミングの順次ずれ
たチャンネルタイミング信号ｔ、−ｔ６が夫々与えられ
、６つの楽音信号の放音レベル制御がタイムシェアに行
われ、これに応じて１周波数ＲＯＭ８、音源回路９にも
時分割処理により６チヤンネルの楽音生成系が形成され
ている。

最　ピーク検出回路４、最小ピーク検出回路いハ 第２図は、最大ピーク検出回路４の具体的構成を示すも
ので、ローパスフィルタ３からの楽音信号は、オペアン
プ１２の子端子に入力され、オペアンプ１２の出力端子
は、ダイオードＤＩの７ノード側に接続され、ダイオー
ドＤＩのカソード側は並列に接続されたコンデンサＣ及
び抵抗Ｒ１を介して接地されるとともに、オペアンプ１
２の一端子に接続され、オペアンプ１２の出力は抵抗Ｒ
２を介し、アンプ１３を介して、上記最大ピーク点検出
の割り込み指令信号ｌＮＴａ＋〜ｌＮＴａ６として出力
される。

オペアンプ１２の子端子に、第４図ａのような波形が与
えられたとすると、コンデンサＣは波形レベルが上昇す
る時に充電され、波形レベルが下降する時には放電され
、第４図すにような波形がオペアンプ１２の一端子に入
力され、波形レベルの上昇時のみ、子端子と一端子の差
分値が出力され、これが第４図Ｃに示す割り込み指令信
号ｌＮＴａ　として出力される。このＣに示すパルス状
信号の立下り地点で割り込み処理が開始される。

第３図は、最小ピーク検出回路５の具体的構成を示し、
この最小ピーク検出回路５は最大ピーク検出回路４とほ
ぼ同じであるが、ダイオードＤ２の向さが逆となってお
り、コンデンサＣは、第４図ｄに示すような逆向の充放
電を鰻り返し、第４図ｅに示すような割り込み指令信号
ｌＮＴｂが得られることになる。

く勤　作〉 次に本実施例の動作について述べる。

波形立上り時　　′ 電源が投入されると、ＣＰＵ６は第６図のメインフロー
の処理を開始し、ステップＡＩで初期設定を行った後、
ステップＡ２でＡ／Ｄコンバータ１１の値を読み込んで
、一定レベルとならない限り、楽音のオフ処理を続ける
（ステップＡ３、Ａ４）、いま、弦の演奏操作があって
、第９図に示すような一定レベル以上の楽音信号がＡ／
Ｄコンバータ１１に入力されれば（ステップＡ３）。

ステップＡ５に進んで周波数制御処理すなわちカウンタ
７からのデータを周波数ＲＯＭＢに与える楽音放音処理
を行い、楽音信号レベルが一定レベル以上である限りこ
の放音処理を続ける（ステップＡ２．Ａ３、Ａ５）、こ
のカウンタ７のカウントデータは次述する割り込み処理
で設定される。

最大ピーク点ＭＡＸｌ到゛時 次に、楽音波形の立上りから第９図ＭＡＸＩに示す最初
の最大ピーク点に波形レベルが達したとすると、最大ピ
ーク検出回路４よりＣＰＵ６に最大ピーク点検出の割り
込み指令信号ＩＮＴｄが与えられ、ＣＰＵ６は第７図の
割り込み処理を開始する。まず、ＣＰＵ６はステップＢ
ｌでカウンタ７のカウント値を読み込み、波形が１波目
か否かを判断する（ステップＢ２）、いま、楽音波形は
立上ったばかりで、１波目なので、ステップＢ５に進ん
でフラグｒｌＪを立てて、最大時メモリ１４に上記ステ
ップＢｌで読み出したカウンタ７のカウント値をセット
する。このフラグ「１」は、最大ピーク点が検出された
ことを示すフラグであり、このフラグがクリアされてい
ると、最小ピーク点が検出されたことを示すことになる
。

最　ピーク点ＭＡＸＺ到゛　。

続いて、第９図においてＭＡＸ２を示す２番目の最大ピ
ーク点に波形レベルが達したとすると。

最大ピーク検出回路４よりＣＰＵ５に再び最大ピーク点
検出の割り込み指令信号ｌＮＴａが与えられ、ＣＰＵ６
は再度第７図の割り込み処理を開始する。まず、ＣＰＵ
６はステップＢｌでカウンタ７のカウント値を読み込み
、波形が１波目か否か判断する（ステップＢ２）が、今
度はもう１波目ではないので、ステップＢ３に進んで、
フラグがｒＯＪか否か判断する。フラグは上記１番目の
最大ピーク点ＭＡＸ１でｒｌＪになっているから、周波
数データを求める周期計算処理を行わず、処理をそのま
ま終える。

こうして、最大ピーク点ＭＡＸ１とＭＡＸ２との間のカ
ウントデータの差の値を１周期とする周波数データが誤
って求められてしまうことがなく、最大時メモリ１４に
は最大ピーク点ＭＡＸＩにおけるタイムカウント値がセ
ットされたままとなる。

最小ピーク点ＭＩＮ到達時 次いで、第９図ＭＩＮに示す最小ピーク点に達すると、
今度は最小ピーク検出回路５よりＣＰＵ６に最小ピーク
点検出の割り込み指令信号ｌＮＴｂが与えられ、ＣＰＵ
６はｆｊＳ８図の割り込み処理を開始する。まず、ＣＰ
Ｕ６はステップＣ１でカウンタ７のカラントイ１を読み
込み、波形が１波目か否か判断する（ステップＣ２）が
、最小ピーク点については１波目であるので、ステップ
Ｃ５に進んでフラグをクリアしてｒＱＪとし、最小時メ
モリ１５に上記ステップＣＩで読み出したカウンタ７の
カウント値をセットする。

このステップＣ２、上記ステップＢ２の１波目か否かの
判断は、例えばＡ／Ｄコンバータ１１からの波形レベル
データが一定以上となった時に、１波目フラグＡ、Ｂを
立て、最大ピーク点検出の割り込み指令信号ｌＮＴａが
与えられた時ステップＢ２の後ステップＢ５の前に、こ
の１波目フラグＡをクリアし、最小ピーク点検出の割り
込み指令信号ｌＮＴｂが与えられた時ステップＣ２の後
の前に、この１波目フラグＢをクリアし、ステップＢ２
、Ｃ２で１波目フラグＡ、Ｂが立っているか否かを判断
することで達成される。

最大ピーク点ＭＡＸ１における周期計算そして、第９図
ＭＡＸ１に示す最大ピーク点に達すると、最大ピーク検
出回路４よりＣＰＵ５に最大ピーク点検出の割り込み指
令信号Ｉ　Ｎ　Ｔ　ａが与えられ、ＣＰＵ５はステップ
Ｂｌでカウンタ７のカウント値を読み込み、ステップＢ
２で波形がもう１波目でないことを判断して、ステップ
Ｂ３でフラグが「０」か否か判断する。フラグは、上記
すぐ前の最小ピーク点ＭＩＮで「０」になっているから
、ＣＰＵ６はステップＢ４に進み１周期前の最大ピーク
点ＭＡＸ１で最大時メモリ１４にセットしたタイムカウ
ントデータを読み出して上記ステップＢｌで読み出した
今回のタイムカウントデータより減算し、この結果デー
タを得る。その結果、上述のステップＡ５では、上記結
果データを周波数ＲＯＭ８に与えて、ＭＡＸＩから次の
ＭＡＸｌまでの時間長を１周期とする周波数の楽音を放
音するように刊御することになる。上述の処理にひき続
いて、ＣＰＵ６はフラグ「１」を立て、上記今回のタイ
ムカウントデータ値を最大時メモリ１４にセットする（
ステップＢ５）。

このように、ステップＣ５、Ｂ３で最小ピーク点のすぐ
次の最大ピーク点が判別され、この最大ピーク点間だけ
の時間が計測され、ステップＢ４で周期計算が行われて
いく。

こうして、最大ピーク点がＭＡＸｌ、ＭＡＸ２と２つあ
っても、正確にＭＡＸｌからＭＡＸＩまでの１周期のタ
イムカウント値に基づいて放音周波数が決定され、誤っ
てＭＡＸ２からＭＡＸｌまでの値に基づいてしまうこと
がない。

ｉ小ヱ：召シυ距り亙３］已１１生肌川１次に、第９図
のＭＩＮに示す最小ピーク点に達すると、最小ピーク検
出回路５よりＣＰＵ６に最小ピーク点検出の割り込み指
令信号ｌＮＴｂがかえられ、ＣＰＵ６はステップＣＩで
カウンタ７のカウント値を読み込み、ステップＣ２で波
形がもう１波目でないことを判別して、ステップｃ３で
フラグがｒｌＪか否か判断する。フラグは、上記最大ピ
ーク点ＭＡＸ１でｒｌＪになっているから、ＣＰＵ６は
ステップＣ４に進み１周期の最小ピーク点ＭＩＮで最小
時メモリ１５にセットしたタイムカウントデータを読み
出して、上記ステップＣＩで読み出した今回のタイムカ
ウントデータより減算し、この結果データに従って、上
述したステップＡ５にて周波数ＲＯＭ８から、ＭＩＮか
らＭＩＮまでを１周期とする周波数の楽音を放音させる
よう周波数情報を読出す、上述したステップＣ４に続け
て、ＣＰＵ６はフラグを「０」にクリアし、上記今回の
タイムカウントデータ値を最小時メモリ１５にセットす
る（ステップＣ５）。

こうして、最小ピーク点ＭＩＮについても、１周期分の
タイムカウント値を求めて周波数データを出力していく
ことができる。この最小ピーク点ＭＩＮにおいて、ピー
ク点が複数続く場合でも。

ステップＢ５．Ｃ３で最大ピーク点のすぐ次の最小ピー
ク点が判別され、この最小ピーク点間だけの時間が計測
され、ステップＣ４で正確な周期計算が行われていく。

このようにステップＢ４．Ｃ４で計算したタイムカウン
トデータに基づいてステップＡ５で周波数ＲＯＭ８から
対応する周波数データを出力するようにし、その結果１
周期に２回周波数変更の処理をし、従って入力信号の周
波数変化に即座に応答できるようにした。そのほか、ス
テップＡ５での処理として前回のタイムカウントデータ
を記憶して、このデータとの平均値をとって出力したり
、前回とのデータ差が大きい場合例えば２０％以上の差
があれば前回のものを出力するようにした場合は、周波
数の安定性が図れる。また、最大ピーク点に基づく周期
計算と、最小ピーク点に基づく周期計算とを、楽音波形
の始点が立上り波形であれば、最大ピーク点に基づく周
期計算を行い、楽音波形の始点が立下り波形であれば、
最小ピーク点に基づく周期計算を行うように１選択的に
実行するようにしてもよく、このとき、楽音波形の始点
でＡ／Ｄコンバータ１１からのデータがプラス値であれ
ば第７図の処理を行い、マイナス値であれば第８図の処
理を行うことになる。

このように１本実施例にあっては、ＣＰＵ６が第６図に
示したステップＡ５の処理として適当なものを実行でき
、しかもこの処理の変更はＣＰＵ６の外部回路の変更を
行うことなく、単にＣＰＵ６のプログラムの変更で行え
るために汎用性が増し、インテリジェント化に適してい
る。

なお、上記実施例においては、本発明を電子ギターに適
用したものであったが、必ずしもそれに限られるもので
なく、マイクロホン等から入力される音声信号あるいは
電気的振動信号からピッチ抽出を行って、原音声信号と
は別の音響信号を。

対応するピッチもしくは音階周波数にて発生するシステ
ムであれば、どのような形態のものであってもよい、具
体的には、鍵盤を有するもの例えば電子ピアノ、管楽器
を電子化したもの１弦楽器、例えばバイオリンや琴など
を電子化したものにも同様に適用できる。

［発明の効果］ この発明は以上詳細に説明したように、自然音の信号の
周波数を検出して、その周波数に対応する楽音をデジタ
ルデータ処理により人工音を作成して放音する電子楽器
において、連続する最大ピーク点のうち、最小ピーク点
の次の最大ピーク点を抽出し、また連続する最小ピーク
点のうち。

最大ピーク点の次の最小ピーク点を抽出し、この抽出し
た最大ピーク点間の時間と最小ピーク点間の時間とを夫
々計測してこの得られる時間を適宜処理して周波数デー
タを得るようにしたから、より正確にかつスピーディに
周波数データを得ることができ、しかも汎用性をもった
回路構成をとり得るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電子楽器の入力制御装置の全体回路図、第２
図及び第３図は最大ピーク検出回路４及び最小ピーク検
出回路５の回路図、第４図は第２図及び第３図の各ブロ
ックの信号波形を示す図、第５図はローパスフィルタ３
のカットオフ周波数を示す図、第６図はＣＰＵ６のメイ
ン処理のフローチャートの図、第７図及び第８図は最大
ピーク点ＭＡＸ１間及び最小ピーク点ＭＩＮ間のタイム
カウント値を求める処理のフローチャートの図、第９図
は入力される自然音の波形の一例とその場合のフラグ値
とを示す図である。 ｌ・・・・・・入力端子、４・・・・・・最大ピーク検
出回路。 ５・・・・・・最小ピーク検出回路、６・・・・・・Ｃ
ＰＵ。 ７・・・・・・カウンタ、８・・・・・・周波数ＲＯＭ
、９・・・・・・音源回路、１０・・・・・・サウンド
システム、１４・・・・・・最大時メモリ、１５・・・
・・・最小時メモリ。 特許出願人　　カシオ計算機株式会社 第２図 遊水ビーり１央を回じト 染１１＼ヒ・−グ隷工回！６ 第４図 しへ１Ｌ 第６図 メイしフロー 第７図 最大ヒ１−グＭ！蕉ＭＡ′１．先灸を 叶つ等ＩＩ＋）’：ｘ〜ノナタ＆ｙｌ 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 音声又は楽器の信号の波形の最大ピーク点を検出する最
   大ピーク検出手段と、 上記音声又は信号の波形の最小ピーク点を検出する最小
   ピーク検出手段と、 上記最大ピーク点のうち、最小ピーク点の次の最大ピー
   ク点と、上記最小ピーク点のうち、最大ピーク点の次の
   最小ピーク点とを判別する判別手段と、 この判別手段で判別された最大ピーク点間の時間と最小
   ピーク点間の時間とを夫々計測する時間計測手段と、 この時間計測手段で計測された各ピーク点間の時間に応
   じて適宜処理を行って周波数データを出力する出力手段
   と を有することを特徴とする電子楽器の入力制御装置。