JP3404756B2 - Music synthesizer - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、フォルマント音を合
成する楽音合成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自然楽器や人声の発音機構は、直接的に
振動が励起される「励振器」と励振器により励起された
振動に共鳴する「共鳴器」とから構成されるとみること
ができる。例えば、図12に示すように、バイオリンは
弦が「励振器」であり、胴が「共鳴器」である。サック
スはリードが「励振器」であり、管が「共鳴器」であ
る。また、人声の発音機構においては声帯が「励振器」
であり、声道が「共鳴器」である。ここで、励振器は発
音すべき音のピッチによって音を構成するスペクトルの
分布が変化する。図13(a)は、ピッチの低い音を発
声した(上側)場合およびピッチの高い音を発声した場
合(下側)に、励振器たる声帯に発生する振動のスペク
トルを例示したものである。これらの図に示すように、
発生する音のピッチが高くなると、スペクトルの分布は
各スペクトルの包絡線形状を維持した状態で横軸(周波
数)方向に一律引き延ばしたものとなる。このようなピ
ッチ変化に対するスペクトルの分布の振る舞いを以下、
便宜上“移動フォルマント的である”という。一方、共
鳴器たる声道は、図13(b)に示すように、声帯から
伝播してくる音振動のピッチとは無関係に所定の伝送利
得周波数特性を維持する。このように、発音あるいは共
鳴しようとする音のピッチに依らず、一定のフォルマン
ト形状を出力する性質のことを以下では“固定フォルマ
ント的である”という。
【0003】このように、「励振器」と「共鳴器」とで
は演奏ピッチの高低に対するスペクトラム包絡特性の変
化の仕方は異なっている。また、人声あるいは楽器等に
よりその音色に対する「励振器」と「共鳴器」の寄与す
る割合は各々異なっている。例えば人声の場合、「共鳴
器」である声道の特性が支配的であり、固定フォルマン
ト的な音色となる。一方、金管楽器等の場合、「共鳴
器」の影響をあまり受けず、移動フォルマント的な音色
となる。さらに、ギター等の場合、「励振器」と「共鳴
器」の両方の特徴を備えた音色となる。
【0004】ところで、従来、楽音合成装置としてFM
方式を利用したものや、PCM方式を利用したサンプラ
等が知られている。これらによる合成音は、基本的には
ピッチ変化に対してスペクトルの凹凸形状が横軸(周波
数)方向に伸縮する、いわゆる移動フォルマント音であ
る。このため、従来、ピッチ変化に対してスペクトルの
凹凸形状が固定されている、いわゆる固定フォルマント
音を表現するために様々な工夫がなされてきた。例え
ば、FM方式を利用した楽音合成装置においては、変調
指数をキースケーリングすることにより固定フォルマン
ト的な音色を表現していた。また、サンプラ等の波形記
憶/読み出し方式を利用した楽音合成装置においては、
鍵盤音域を細かく分割して各区間毎にその区間の代表的
なピッチで発音された生楽器音を録音してそれらの波形
を取り込む。そして、音域毎のサンプル波形を再生する
ことにより、固定フォルマント的な音色を表現してい
た。一方、固定フォルマント音の合成専用装置として
は、LPC型、PARCOR型等の音声合成装置が知ら
れている。また、その他の例は特開平2−254497
および特開平2−271397に開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したF
M方式を利用した楽音合成装置においては、ある特定の
音域以外は固定フォルマント的な音色を上手く表現でき
なかった。一方、上述したサンプラ等においては、1つ
1つのキーについてサンプリングを行えば固定フォルマ
ント的な音色を上手く表現できると考えられる。しかし
ながら、それを行った場合、ハードウエアの構成が複雑
になると同時に製造コストが著しく嵩み、コスト/性能
比に見合わなくなることが予想され現実的でない。この
ように、従来の楽音合成装置は人声やオーボエの様な極
度に固定フォルマント的な音色には対応しきれず、上述
した固定フォルマント音の合成専用装置には到底及ばな
いという問題があった。
【0006】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、固定フォルマント的な音色を上手く表現でき
る楽音合成装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、上に述べた
課題を解決するために、複数周期から成る原音波形を周
期区間毎に分割して楽音波形データとして記憶する波形
メモリであって、該楽音波形データの各周期区間の先頭
と最後のサンプル振幅値が0であるものと、前記波形メ
モリの区間を指定する区間指定手段と、各々、発音すべ
き音高に対応した時間だけ相互に遅延し、前記区間指定
手段によって指定された前記波形メモリの区間内の楽音
波形データを区間の先頭から最後まで読み出すため、所
定のレートで変化する複数N個の位相データを発生する
位相データ発生手段と、前記N個の位相データに従い、
前記区間指定手段によって指定された区間の楽音波形デ
ータを前記波形メモリからN系列読み出す読み出し手段
と、該読み出し手段から読み出されたN系列の楽音波形
データの各々を加算する加算手段と、からなり、前記区
間指定手段は、所定のタイミングで指定する波形メモリ
の区間を変更することを特徴とする。
【0008】
【作用】上述の構成によれば、各々、発音すべき音高に
対応した時間だけ相互に遅延し、上記波形メモリに記憶
される波形の周期の開始点に対応した値から終了点に対
応した値に一定レートで変化する複数N個の位相データ
が発生される。そして、上記波形メモリから上記マーク
の付された波形データで始まる1周期分の波形データを
読み出す動作が前記複数N個の位相データに従いN系列
分実行され、1周期分の波形データが読み出された後
は、前記周期の開始点に対応した位相データが供給され
るのに応答し、既に読み出された周期の次の周期の波形
データが読み出される。さらに、読み出された各波形デ
ータの波形値は加算されて、積算波形値として出力さ
れ、波形データが前記波形メモリから読み出されていな
い期間については振幅「0」の積算波形値が出力され
る。この結果、不連続点のない波形による固定フォルマ
ント音が合成される。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について説明する。図1は、この発明の一実施例による
楽音合成装置の構成を示すブロック図である。図におい
て、1は音色選択部である。操作者は、この音色選択部
1に設けられた操作子を操作することにより、発音させ
るべき音が移動フォルマント音であるか、あるいは固定
フォルマント音であるかを設定する。2は音色設定部で
ある。操作者は、移動フォルマント音および固定フォル
マント音を含んだ音を合成する場合、この音色設定部2
に設けられた操作子を操作することにより、発音させる
べき音における移動フォルマント音と固定フォルマント
音との混合比を設定する。そして、音色選択部1および
音色設定部2によって設定された設定情報は、音色パラ
メータ記憶部3に記憶される。
【0010】4は押鍵検出割当回路であり、操作者によ
り鍵盤部5における任意のキーが押された場合、押され
たキーに対応するキーコード信号KCと、キーオンパル
スKONPを出力する。6は波形メモリであり、予め録
音採取した原音のサンプル波形を後に詳述する所定の加
工を施した状態で記憶している。
【0011】7は固定フォルマント合成部であり、音色
パラメータ記憶部3に固定フォルマント音の合成を指示
する情報が記憶されている場合、押鍵検出割当回路4か
らキーコード信号KCとキーオンパルスKONPを取り
込み、これに基づいて固定フォルマント音を合成する。
なお、固定フォルマント合成部7による固定フォルマン
ト音の合成については後述する。
【0012】8は移動フォルマント合成部であり、音色
パラメータ記憶部3に移動フォルマント音の合成を指示
する情報が記憶されている場合、押鍵検出割当回路4か
らキーコード信号KCとキーオンパルスKONPを取り
込み、キーコード信号KCに対応したピッチに応じた読
み出し速度でサンプル波形を波形メモリ6から読み出
し、移動フォルマント音を合成する。
【0013】乗算器9,10およびこれらの乗算器の出
力信号を加算する加算器11により、固定フォルマント
音および移動フォルマント音を混合する混合器が構成さ
れている。ここで、固定フォルマント音および移動フォ
ルマント音の混合比は、乗算器9および10に供給され
る乗算係数により決定されるものであり、これらの各乗
算係数は音色パラメータ記憶部3に記憶される設定情報
に応じたものが発生される。12はサウンドシステムで
あり、加算器11から取り込んだ固定フォルマント音と
移動フォルマント音との混合音の信号に基づき発音を行
う。
【0014】次に、本実施例において行われるべき前処
理について説明を行う。この前処理とは、原音を録音採
取してサンプル波形を加工し波形メモリ6に記憶させる
処理を指している。以下、図2に示す本実施例において
行われるべき前処理のフローチャートを参照しながら説
明を行う。まず、ステップS1において、楽器演奏によ
る原音の録音採取を行う。次に、ステップS2に進む
と、ステップS1において採取された原音のピッチ抽出
を行い、ピッチデータを得る。ピッチデータは複数周期
の平均によって決定することができる。また、一般にピ
ッチ抽出は計算量が膨大であることも考慮して、本実施
例ではピッチ抽出が比較的容易な非実時間分析によって
行う。なお、ステップS1,S2の処理はコンピュータ
上で行われる。
【0015】次に、ステップS3に進むと、ステップS
2において得られたピッチデータに基づき、原音波形を
ピッチ周期毎に切り出す。このとき、切り出したポイン
トから1番近いゼロクロス・ポイントを検出し、そのポ
イントを周期波形の境とする。続いて、その境からステ
ップS2で求められたピッチ周期で切り出し、同様に1
番近いゼロクロス・ポイントを捜す。この処理を繰り返
す。このような周期波形の切り出し点を求める処理は入
力波形にローパス処理を行った後に行うとよい。ここ
で、図3は原音波形の例を示す図であり、図中の垂線L
は平均ピッチ周期の境を示している。図中Pに示すよう
に、原音波形は平均ピッチ周期の境で振幅が「0」にな
っていない。この状態のまま波形切り出しを行い波形メ
モリ6に記憶させた場合、読み出しのピッチ周期を変え
ると、波形の不連続点が発生しノイジーな音になってし
まう。上記ゼロクロス検出処理において、ある程度ピッ
チ周期の境を振幅「0」に近づけることができるが、そ
れだけでは不十分である。そこで、次にステップS4あ
るいはステップS4′に進み、ピッチ周期の境における
位相あるいは振幅を強制的に「0」にする。
【0016】ステップS4に進んだ場合、切り出し波形
毎にFFT(高速フーリエ変換)分析を行った後、逆F
FTを行って合成し直す。この結果、位相「0」から始
まる波形が得られる。一方、ステップS4′に進んだ場
合、切り出し波形毎にウィンドウ波形を乗算して、ピッ
チ周期の境における振幅を「0」にする。図4は、切り
出し波形にウィンドウ波形を乗算した状態を示す図であ
る。ステップS4あるいはステップS4′の処理が終了
すると、次にステップS5に進む。
【0017】ステップS5に進むと、ピッチ周期の境す
なわち切り出し波形の境を識別できるようにした後、波
形メモリ6に記憶させる。図5は、波形メモリ6の記録
内容を示す図である。先頭フィールドには、原音をサン
プルした時のサンプルレートが記録され、2番目のフィ
ールドには、サンプリングした楽音波形の音高、すなわ
ちサンプルキーが記録されている。そして、これらに続
くフィールドに切り出された波形データが各々マークビ
ットを含んで順次記録されている。図5には、波形デー
タのMSBをマークビットとした場合の例が示されてい
る。各ピッチ周期の開始点にはMSBが“1”である振
幅「0」の波形データが記憶されており、ピッチ周期の
途中の波形データはMSBが“0”となっている。ここ
で、マークビットにはMSB、LSBのどちらのビット
を使用しても良い。
【0018】このようにして、波形メモリ6に記憶され
たサンプル波形は、固定フォルマント音の合成時におい
て、様々なピッチ周期に対応した時間間隔で読み出され
る。図6は、サンプル波形を低ピッチ再生した場合と高
ピッチ再生した場合を示す波形図である。(a)は原音
のサンプル波形を示しており、(b)は低ピッチ再生に
よる読み出し波形を示し、(c)は高ピッチ再生による
読み出し波形を示している。低ピッチ再生の場合、個々
の波形データを読み出す時間間隔はサンプリング時のサ
ンプル周期と同じであるが、1波を読み出す毎に振幅が
「0」の区間を挿入することによりピッチ周期t′とし
ている。一方、高ピッチ再生の場合、個々の波形データ
の読み出し周期は、低ピッチ再生のときと同様、サンプ
リング時のサンプル周期に対応した読み出し速度で読み
出しを行うが、前の波形の読み出しが終わらないうちに
前の波形の読み出し開始時刻から時間t″だけ経過した
時点で次の波形が読み出される。そして、読み出された
各波を重ねて振幅を加算することにより高ピッチによる
読み出し波形が得られる。
【0019】次に、図7および図8を参照しながら、固
定フォルマント合成部7の構成について詳述する。図7
は固定フォルマント合成部7の構成(波形メモリ6を含
めて図示してある。)を示すブロック図であり、図8は
波形メモリ6の記憶内容と各アドレスの関係を示す図で
ある。図7において、61a〜dはアドレスジェネレー
タであり、再生時のピッチ周期分位相をずらした波形メ
モリ6の相対アドレスAG1〜4を50kHZのアドレ
ス発生レートで出力する。この相対アドレスAG1〜4
とは、図8に示すように、読み出すべきサンプル波形の
周期の開始点のアドレスを開始アドレス「0」とした各
波形データの相対アドレスのことである。また、図7に
おいて、図示を省略したアドレス選択信号発生源によ
り、アドレスジェネレータ61a〜dによるアドレス発
生レートの4倍の周波数、すなわち200kHZのパル
スがアドレス選択信号ADSELとして発生される。
【0020】62a〜dはラッチ回路であり、アドレス
ジェネレータ61a〜dに各々対応しており、サンプル
波形における周期の開始点の絶対アドレスAA1〜4が
書き込まれる。この絶対アドレスAA1〜4とは、図8
に示すように、波形メモリ6の先頭アドレスから起算し
た各サンプル波形の周期の開始点を捜すための絶対アド
レスのことである。63a〜dは加算器であり、アドレ
スジェネレータ61a〜dから出力される相対アドレス
AG1〜4と、ラッチ回路62a〜dから出力される絶
対アドレスAA1〜4とを各々について加算し、波形メ
モリ6の実効アドレスAD1〜4として出力する。
【0021】64は波形アドレス選択部であり、加算器
63a〜dから出力される実効アドレスAD1〜4を、
アドレス選択信号ADSELが発生される毎にAD1〜
4の順番で順次選択して出力する。65はセレクタであ
り、波形アドレス選択部64から出力される実効アドレ
スAD1〜4が入力端子Aに入力され、後述するマーク
アドレス供給部69から出力されるサンプル波形の周期
の開始点を捜すためのアドレス信号MAが入力端子Bに
入力される。そして、これらをアドレス選択信号ADS
ELに従って選択し、波形メモリ6に対して順次出力す
る。
【0022】66はマーク検出部であり、波形メモリ6
の読み出しデータからマークビットが検出されると、マ
ーク検出信号MFを出力する。67はセレクタであり、
マーク検出信号MFを入力し、これをアドレス選択信号
ADSELに従って出力端子AあるいはBから出力す
る。すなわち、アドレス選択信号ADSELがHigh
レベルの場合、出力端子Aからマーク読取パルスMKW
を出力する。一方、アドレス選択信号ADSELがLo
wレベルの場合、出力端子Bからマーク探索パルスMK
Mを出力する。
【0023】68はフリップフロップ回路であり、セレ
クタ67から出力されるマーク探索パルスMKMによっ
てセットされ、後述するピッチクロック発生部81から
出力されるフェーズパルスφによってリセットされる。
70は加算器であり、後述するスタートアドレスSTA
Dに「1」を加算して出力する。マークアドレス供給部
69は、キーオンパルスを取り込んだタイミングで、加
算器70から出力された値を初期値としてカウントアッ
プを開始する。そして、フリップフロップ回路68から
出力される出力信号Q1に基づいてカウントの停止と再
開を制御し、各時点のカウント値を周期の開始点を捜す
ためのアドレス信号MAとして出力する。71はラッチ
回路であり、セレクタ67から出力されるマーク探索パ
ルスMKMをラッチ信号として受けると、マークアドレ
ス供給部69から出力される周期の開始点を捜すための
アドレス信号MAをラッチし、これをアドレス信号MA
Aとして出力する。
【0024】72a〜dはセレクタである。セレクタ7
2aにはスタートアドレスSTADが入力端子Aに入力
され、ラッチ回路71から出力されるアドレス信号MA
Aが入力端子Bに入力される。セレクタ72b〜dには
アドレス「0」が入力端子Aに入力され、ラッチ回路7
1から出力されるアドレス信号MAAが入力端子Bに入
力される。キーオンパルスKONPがHighレベルの
場合、セレクタ72aは、スタートアドレスSTADを
ラッチ回路62aに対して出力し、セレクタ72b〜d
は、アドレス「0」をラッチ回路62b〜dに対して出
力する。一方、キーオンパルスKONPがLowレベル
の場合、セレクタ72a〜dは、アドレス信号MAAを
各々ラッチ回路62a〜dに対して出力する。73a〜
dはOR回路であり、各々後述するフリップフロップ回
路80a〜dから出力されるカウントイネーブル信号C
E1〜4とキーオンパルスKONPとのORをとったラ
ッチ信号をラッチ回路62a〜dに対して出力する。
【0025】74はラッチ回路であり、アドレス選択パ
ルスADSELを受けると、波形メモリ6から異なる4
位相のアドレスにより読み出された波形データをラッチ
し、これを出力する。75はアキュームレータであり、
ラッチ回路74から出力された異なる4位相の波形デー
タを加算して出力する。
【0026】ピッチクロック発生部81は、キーコード
に対応した周波数ナンバを記憶しており、キーコード信
号KCを取り込むと、これに対応する周波数ナンバを順
次累算し、この結果に基づいてフェーズパルスφを発生
する。したがって、このフェーズ信号φのパルスはピッ
チ周期に対応して発生される。76は先頭アドレス供給
部であり、キーオンパルスKONPを取り込んだタイミ
ングで記憶してあるスタートアドレスSTADを出力す
る。このスタートアドレスSTADは、図8に示すよう
に第1波の先頭波形データが記憶されているアドレスで
ある。
【0027】77および78は共にデマルチプレクサで
ある。デマルチプレクサ77はピッチクロック発生部8
1から出力されるフェーズパルスφを4つのパルスDP
11〜14に分散して出力する。デマルチプレクサ78
はセレクタ67から出力されるマーク読取パルスMKW
を4つのパルスDP21〜24に分散して出力する。そ
して、デマルチプレクサ77から出力された4つのパル
スDP11〜14は、フリップフロップ回路80a〜d
にセット信号として各々取り込まれる。一方、デマルチ
プレクサ78から出力された4つのパルスDP21〜2
4は、OR回路79a〜dにより各々キーオンパルスK
ONPとORをとられた後、フリップフロップ回路80
a〜dにリセット信号として取り込まれる。フリップフ
ロップ回路80a〜dは、これらセット信号およびリセ
ット信号に対応したカウントイネーブル信号CE1〜4
を、各々アドレスジェネレータ61a〜dおよびラッチ
回路62a〜dに対して出力する。
【0028】次に、固定フォルマント合成部7による波
形メモリ6の読み出し動作について説明する。図9はア
ドレスジェネレータ61a〜dから出力される相対アド
レスAG1〜4に関わる信号のタイミング図である。ア
ドレスジェネレータ61a〜dは、各々カウントイネー
ブル信号CE1〜4に従ってアドレスのカウントを行い
つつ、50kHZのアドレス発生レートに従って相対ア
ドレスAG1〜4を出力する。すなわち、図9におい
て、例えばアドレスジェネレータ61aは、カウントイ
ネーブル信号CE1がLowレベルからHighレベル
に変わると初期値「0」からカウントアップを開始す
る。そして、カウントイネーブル信号CE1がHigh
レベルの間、カウントアップを続ける。次に、カウント
イネーブル信号CE1がHighレベルからLowレベ
ルに変わるとカウントを停止する。そして、カウントイ
ネーブル信号CE1がLowレベルの間、カウントを停
止したまま一定のアドレスを保つ。次に、カウントイネ
ーブル信号CE1がLowレベルからHighレベルに
変わるとアドレスを初期値「0」にクリアした後、再び
カウントアップを開始する。アドレスジェネレータ61
b〜dにおいても、各々カウントイネーブル信号CE2
〜4に従って同様のカウント動作が行われる。また、ア
ドレスジェネレータ61a〜dにキーオンパルスKON
Pが取り込まれると、各々のアドレスは初期値「0」に
クリアされる。
【0029】そして、アドレスジェネレータ61a〜d
から出力される相対アドレスAG1〜4とラッチ回路6
2a〜dから出力される次に読み出すべき周期波形の先
頭を示す絶対アドレスAA1〜4は、加算器63a〜d
によって各々加算される。そして、波形メモリ6の波形
データを読み出すための実効アドレスAD1〜4として
出力される。
【0030】次に、図10を参照しながら、実効アドレ
スAD1〜4が得られた後、波形メモリ6にアドレスが
供給されるまでの動作を説明する。図10は波形メモリ
6に供給されるアドレス信号の生成に関わる信号のタイ
ミング図である。この図において、SCはこの装置のシ
ステムクロックである。また、WAは波形アドレス選択
部64から出力されるアドレス信号であり、SAはセレ
クタ65から出力されるアドレス信号である。波形アド
レス選択部64は実効アドレスAD1〜4を取り込む
と、アドレス選択信号ADSELに同期させてAD1〜
4の順番に並べたアドレス信号WAを出力する。そし
て、セレクタ65はこのアドレス信号WAと周期の開始
点を捜すためのアドレス信号MAに基づき、波形メモリ
6に対しアドレス信号SAを供給する。すなわち、アド
レス選択信号ADSELがHighレベルのとき、実効
アドレスAD1〜4を出力し、アドレス選択信号ADS
ELがLowレベルのとき、周期の開始点を捜すための
アドレスM1,M2,M3,…を出力する。したがっ
て、周期の開始点を捜すためのアドレスM1,M2,M
3,…は常に実効アドレスAD1〜4に対して先行する
ことになり、事前に次に読み出すべき周期波形の開始点
のアドレスが得られることになる。
【0031】このようにして波形メモリ6にアドレスが
供給されると、波形メモリ6から波形データの読み出し
あるいは周期の開始点の検出が行われる。そして、ラッ
チ回路74はアドレス選択信号ADSELをラッチ信号
として受けると、異なる4位相のアドレスにより波形メ
モリ6から読み出された波形データをラッチし、これを
出力する。そして、アキュームレータ75は、ラッチ回
路74から出力された異なる4位相の波形データを加算
して出力する。
【0032】次に、図11を参照しながら、波形メモリ
6においてマークビット検出後、絶対アドレスAA1〜
4がラッチ回路62a〜dから出力されるまでの動作を
説明する。図11は周期の開始点の検出に関わる信号の
タイミング図である。波形メモリ6の読み出しの際にマ
ークビットが検出されると、マーク検出部66は、マー
ク検出信号MFを出力する。そして、セレクタ67はマ
ーク検出信号MFをアドレス選択信号ADSELに基づ
いてマーク読取パルスMKWあるいはマーク探索パルス
MKMとして出力する。すなわち、マーク検出信号MF
のHighレベルとアドレス選択信号ADSELのHi
ghレベルが一致した場合、波形データを読み出すため
の実効アドレスAD1〜4によりマークビットが検出さ
れたことになるので、この時マーク読取パルスMKWを
出力する。一方、マーク検出信号MFのHighレベル
とアドレス選択信号ADSELのHighレベルが一致
しない場合、周期の開始点を捜すためのアドレスM1,
M2,M3,…によりマークビットが検出されたことに
なるので、この時マーク探索パルスMKMを出力する。
【0033】そして、フリップフロップ回路68はセレ
クタ67から出力されるマーク探索パルスMKMをセッ
ト信号として取り込み、ピッチクロック発生部81から
出力されるフェーズパルスφをリセット信号として取り
込む。そして、これらの信号に対応した出力信号Q1を
出力する。さらに、マークアドレス供給部69は、キー
オンパルスKONPを取り込むと、加算器70から取り
込んだスタートアドレスSTADに「1」を加算したア
ドレスを開始アドレスとしてアドレス選択信号ADSE
Lに従いカウントアップを開始する。そして、フリップ
フロップ回路68から出力される出力信号Q1に基づい
てカウントの停止と再開を制御する。すなわち、フリッ
プフロップ回路68から出力される出力信号がHigh
レベルの間はアドレスをカウントアップして周期の開始
点を捜すためのアドレス…,Mk-2,Mk-1として出力
し、Lowレベルの間はアドレスのカウントを停止させ
て周期の開始点のアドレスMkを出力する。そして、ラ
ッチ回路71は、マーク探索パルスMKMをラッチ信号
として受けると、マークアドレス供給部69から出力さ
れるマークアドレスMkをラッチし、これをアドレス信
号MAAとして出力する。
【0034】そして、セレクタ72aは、キーオンパル
スKONPを受けると、入力端子Aに取り込んだスター
トアドレスSTADを選択し、ラッチ回路62aに対し
て出力する。また、セレクタ72b〜dは、キーオンパ
ルスKONPを受けると、入力端子Aに取り込んだアド
レス「0」を選択し、各々ラッチ回路62b〜dに対し
て出力する。このとき、ラッチ回路62a〜dは、各々
OR回路73a〜dからラッチ信号を受けて、スタート
アドレスSTADあるいはアドレス「0」をラッチして
絶対アドレスAA1〜4として出力する。一方、セレク
タ72a〜dは、キーオンパルスKONPを受けていな
いとき、入力端子Bに取り込んだアドレス信号MAAを
選択し、各々ラッチ回路62a〜dに対して出力する。
そして、ラッチ回路62a〜dのうち、カウントイネー
ブル信号CE1〜4に基づくOR回路73a〜dからの
ラッチ信号を受けているものがアドレス信号MAAをラ
ッチして絶対アドレスAA1〜4として出力する。例と
してカウントイネーブル信号CE3と絶対アドレスAA
3を図示してある。以上が固定フォルマント合成部7に
よる波形メモリ6の読み出し動作の説明である。
【0035】次に、本実施例による楽音合成装置の動作
について説明を行う。操作者は、例えば固定フォルマン
ト的な音色と移動フォルマント的な音色との比を8対2
の割合で含んだ音を再生する場合、音色選択部1の操作
子を操作して固定フォルマント音と移動フォルマント音
の両方を選択する。そして、音色設定部2の操作子を操
作して固定フォルマント音と移動フォルマント音との混
合比を8対2に設定する。この結果、音色パラメータ記
憶部3には、固定フォルマント音と移動フォルマント音
との再生割合が8対2であるという設定情報が記憶され
る。
【0036】次に、操作者は鍵盤部5により楽音の演奏
を行う。この演奏による押鍵に伴って、押鍵検出割当回
路4からキーオンパルスKONPと対応するキーコード
信号KCが出力される。そして、音色パラメータ記憶部
3の設定情報に従って、固定フォルマント合成部7と移
動フォルマント合成部8による楽音合成が行われる。固
定フォルマント合成部7は、押鍵検出割当回路4から出
力されたキーオンパルスKONPとキーコード信号KC
を取り込み、上述したキーコード信号KCに対応するピ
ッチに従った波形メモリ6の読み出しを行い、固定フォ
ルマント音の合成を行う。一方、移動フォルマント合成
部8は、キーオンパルスKONPとキーコード信号KC
を取り込み、従来のサンプラと同様にキーコード信号K
Cに対応するピッチに従った読み出し速度で波形メモリ
6の読み出しを行い、移動フォルマント音の合成を行
う。
【0037】固定フォルマント合成部7から出力された
固定フォルマント音の信号は、乗算器9において、音色
パラメータ記憶部3に記憶された混合比0.8を掛け合
わされて出力される。一方、移動フォルマント合成部8
から出力された移動フォルマント音の信号は、乗算器1
0において、音色パラメータ記憶部3に記憶された混合
比0.2を掛け合わされて出力される。そして、乗算器
9から出力された固定フォルマント音の信号と乗算器1
0から出力された移動フォルマント音の信号とは、加算
器11において加算され、混合音の信号として出力され
る。サウンドシステム12は、加算器11から出力され
た混合音の信号に基づき発音を行う。
【0038】以上説明したように、本実施例によれば、
固定フォルマント音の場合、サンプリング時のピッチと
異なるピッチで演奏しても原音のフォルマントが固定さ
れたまま再生される。このため、従来のサンプラ等のよ
うに、固定フォルマント音を表現するために、音域を細
かく分割して音域毎のサンプル波形を用意しておく必要
がなくなる。また、操作者が音色選択部1および音色設
定部2の操作子を操作して、原音に対応した固定フォル
マント音と移動フォルマント音の割合を設定することが
できる。また、操作者が意図的に原音の特性とは関係な
く固定フォルマント音と移動フォルマント音の割合を設
定することにより、原音とは違ったニュアンスの音色を
得ることができる。さらに、本実施例においては読み出
しレートをサンプルレートで固定としたが、これを可変
にしておくことにより、フォルマント周波数を上下にシ
フトすることができるので、音色を変えることが可能と
なり、より応用範囲が広がる。また、本実施例のよう
に、移動フォルマント合成部8に従来のPCM方式を利
用したものを使用すれば、固定フォルマント合成部7と
波形メモリ6の共有が可能となり構成が簡略化できる。
この場合、両者による波形メモリ6の読み出しは時分割
で行う。同様に、アドレスジェネレータ61a〜61d
による動作についても時分割で行うとよい。また、アド
レスジェネレータの数は必ずしも4つに限定されない。
本実施例のように4つとした場合、ピッチアップの限界
音域は2オクターブに制限されることになる。
【0039】なお、マークすべきサンプル波形のアドレ
スを波形メモリ6と別のメモリに記憶させておけば、固
定フォルマント合成部7の構成をより簡略化することが
できる。また、同じサンプル波形を何回繰り返して読み
出すかを指定できるようにすれば、音色変化の速さを制
御することができる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、複数周期から成る原音波形を周期区間毎に分割して
楽音波形データとして記憶する波形メモリであって、該
楽音波形データの各周期区間の先頭と最後のサンプル振
幅値が0であるものと、前記波形メモリの区間を指定す
る区間指定手段と、各々、発音すべき音高に対応した時
間だけ相互に遅延し、前記区間指定手段によって指定さ
れた前記波形メモリの区間内の楽音波形データを区間の
先頭から最後まで読み出すため、所定のレートで変化す
る複数N個の位相データを発生する位相データ発生手段
と、前記N個の位相データに従い、前記区間指定手段に
よって指定された区間の楽音波形データを前記波形メモ
リからN系列読み出す読み出し手段と、該読み出し手段
から読み出されたN系列の楽音波形データの各々を加算
する加算手段と、からなり、前記区間指定手段は、所定
のタイミングで指定する波形メモリの区間を変更するの
で、原音のサンプリング時のピッチと異なるピッチで演
奏しても、原音のフォルマント等の特性が変わらずに再
生される。このため、従来のサンプラ等のように、固定
フォルマント的な音色を表現するために、音域を細かく
分割して音域毎のサンプル波形を用意しておく必要がな
くなる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to synthesizing formant sounds.
The present invention relates to a musical sound synthesizer to be formed.
[0002]
2. Description of the Related Art The sounding mechanisms of natural musical instruments and human voices are directly
Vibration is excited by "exciter" and excited by exciter
What is considered to be composed of a "resonator" that resonates with vibration
Can be. For example, as shown in FIG.
The string is the “exciter” and the body is the “resonator”. Sack
The lead is an exciter and the tube is a resonator.
You. The vocal cords in the human voice pronunciation mechanism are "exciters"
And the vocal tract is the "resonator". Where the exciter
Of the spectrum that composes the sound by the pitch of the sound to be sounded
The distribution changes. FIG. 13A shows a low pitch sound.
If you utter (upper) and utter a high pitched sound
Of the vibration generated in the vocal cords as the exciter
It is an example of a torr. As shown in these figures,
As the pitch of the generated sound increases, the spectrum distribution becomes
With the envelope shape of each spectrum maintained, the horizontal axis (frequency
The number is uniformly extended in the direction. Such a pic
The behavior of the spectrum distribution with respect to the
For convenience, it is called "moving formant." On the other hand,
As shown in FIG. 13 (b), the vocal tract, which is a sounding device, starts from the vocal cords.
A certain transmission rate regardless of the pitch of the sound vibration
Maintain the obtained frequency characteristics. Thus, the pronunciation or
A constant formman regardless of the pitch of the sound
In the following, we refer to the property of outputting
"
As described above, the "exciter" and the "resonator"
Is the variation of the spectrum envelope characteristic with the pitch of the performance.
The way of transformation is different. In addition, to human voice or musical instrument
The contribution of "exciter" and "resonator" to the tone
Are different. For example, in the case of human voice,
The characteristics of the vocal tract, which is the instrument, are dominant and fixed
It becomes a tone like G. On the other hand, in the case of brass instruments,
The sound of a moving formant is not so affected
Becomes Furthermore, in the case of a guitar or the like, the "exciter"
It has a sound with both features of the “instrument”.
[0004] Conventionally, as a musical sound synthesizer, FM
Sampler using the PCM method
Etc. are known. The synthesized sound of these is basically
The horizontal axis (frequency)
This is a so-called moving formant sound that expands and contracts in the
You. For this reason, conventionally, the spectrum is not affected by the pitch change.
The so-called fixed formant where the uneven shape is fixed
Various ideas have been devised to express sound. example
For example, in a tone synthesizer using the FM system,
Fixed formman by key scaling exponent
It expressed a tone like a tone. In addition, waveform record of sampler etc.
In a musical sound synthesizer using a memory / readout method,
The keyboard range is finely divided, and each section
Live instrument sounds recorded at different pitches and their waveforms
Take in. Then, play the sample waveform for each range
This creates a fixed formant tone
Was. On the other hand, as a device dedicated to synthesis of fixed formant sounds
Is known to speech synthesizers such as LPC type and PARCO type.
Have been. Other examples are described in JP-A-2-254497.
And JP-A-2-271713.
[0005]
By the way, the above-mentioned F
In a tone synthesizer using the M system, a specific
Except for the range, it can express a fixed formant tone well
Did not. On the other hand, in the sampler described above, one
If you sample for one key, fixed format
It is thought that the unique tone can be expressed well. However
However, if you do that, the hardware configuration will be complicated
At the same time, the production cost increases significantly, cost / performance
It is expected that it will not match the ratio and is not realistic. this
As in the past, conventional tone synthesizers are not
I can not cope with a fixed formant tone at all times,
Of a dedicated fixed formant sound synthesizer
There was a problem that.
The present invention has been made under such a background.
Can express a fixed formant tone well
It is an object of the present invention to provide a musical tone synthesizer.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been described in the foregoing.
To solve the problem,Around the original sound waveform consisting of multiple cycles
Waveforms stored as musical tone waveform data divided for each period
A memory for storing the beginning of each period section of the musical tone waveform data;
And the last sample amplitude value is 0,
Section designating means for designating the section of the moly
Delay each other by the time corresponding to the pitch
Musical tone in the section of the waveform memory specified by the means
Because the waveform data is read from the beginning to the end of the section,
Generate multiple N phase data that changes at a constant rate
Phase data generating means, and according to the N pieces of phase data,
The tone waveform data of the section specified by the section specifying means
Reading means for reading N data from the waveform memory
And an N-sequence tone waveform read from the reading means.
And adding means for adding each of the data.
The interval designating means is a waveform memory designated at a predetermined timing.
Change section ofIt is characterized by the following.
[0008]
According to the above arrangement, each of the pitches to be pronounced is
Delay each other by the corresponding time and store in the above waveform memory
From the value corresponding to the start point of the cycle of the
Multiple that change at a constant rate to a corresponding valueN piecesPhase data
Is generated. And, from the waveform memory, the mark
One cycle of waveform data starting with the waveform data marked with
Read multiple operationsN piecesAccording to the phase data ofN series
MinuteIs executed and after one cycle of waveform data is read
Is supplied with phase data corresponding to the starting point of the cycle.
In response, the waveform of the cycle next to the cycle already read
Data is read. In addition, each read waveform data
Data waveform values are added and output as an integrated waveform value.
Waveform data has not been read from the waveform memory.
For a period of time, an integrated waveform value of amplitude "0" is output.
You. As a result, the fixed form
Sound is synthesized.
[0009]
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Will be described. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a musical sound synthesizer. Figure smell
Reference numeral 1 denotes a tone color selection unit. The operator selects the tone selection section
By operating the operation element provided in 1, the sound is generated.
The sound to be played is a moving formant sound or fixed
Sets whether the sound is a formant sound. 2 is the tone setting section
is there. The operator can hear the moving formant sound and the fixed form
When synthesizing a sound including a cloak sound, the timbre setting unit 2
Sounds by operating the controls provided on the
Moving and fixed formants in power sounds
Set the mixing ratio with the sound. Then, the tone color selection unit 1 and
The setting information set by the timbre setting unit 2 includes a timbre parameter.
It is stored in the meter storage unit 3.
Reference numeral 4 denotes a key press detection assignment circuit, which is operated by the operator.
When any key on the keyboard 5 is pressed,
Key code signal KC corresponding to the key
KONP is output. Reference numeral 6 denotes a waveform memory which is recorded in advance.
The sample waveform of the sampled original sound will be
It is memorized in a state where it has been worked.
Reference numeral 7 denotes a fixed formant synthesis section,
Instructs the parameter storage unit 3 to synthesize a fixed formant sound
Is stored, the key press detection assignment circuit 4
The key code signal KC and the key-on pulse KONP
And synthesizes a fixed formant sound based on this.
Note that the fixed formant synthesis unit 7
The synthesis of the G tone will be described later.
Reference numeral 8 denotes a moving formant synthesizing unit,
Instructs parameter storage unit 3 to synthesize moving formant sound
Is stored, the key press detection assignment circuit 4
The key code signal KC and the key-on pulse KONP
And read according to the pitch corresponding to the key code signal KC.
Read sample waveform from waveform memory 6 at readout speed
And synthesize a moving formant sound.
The multipliers 9, 10 and the outputs of these multipliers
A fixed formant is added by the adder 11 for adding the force signal.
A mixer that mixes sound and moving formant sounds is configured.
Have been. Here, the fixed formant sound and the moving form
The mixing ratio of the rumant sound is supplied to multipliers 9 and 10.
Is determined by the multiplication coefficient
The arithmetic coefficient is setting information stored in the tone parameter storage unit 3.
Is generated in accordance with. 12 is a sound system
There is a fixed formant sound taken from the adder 11
The sound is generated based on the signal of the mixed sound with the moving formant sound.
U.
Next, preprocessing to be performed in this embodiment
A description will be given below. This preprocessing means recording the original sound.
And process the sample waveform and store it in the waveform memory 6
Refers to processing. Hereinafter, in the present embodiment shown in FIG.
A description will be given with reference to a flowchart of preprocessing to be performed.
Make a light. First, in step S1, a musical performance is performed.
Recording of the original sound. Next, the process proceeds to step S2.
And pitch extraction of the original sound collected in step S1
And obtain pitch data. Pitch data is multiple cycles
Can be determined by the average of In general,
Switch extraction, taking into account the enormous amount of calculation,
In the example, pitch extraction is relatively easy with non-real-time analysis.
Do. The processing in steps S1 and S2 is performed by a computer.
Done on
Next, proceeding to step S3, step S3
2 based on the pitch data obtained in
Cut out every pitch cycle. At this time,
The closest zero-cross point from the
Int is the boundary of the periodic waveform. Then, from that border,
Cut out at the pitch cycle obtained in step S2, and
Search for the nearest zero crossing point. Repeat this process
You. Processing to find the cutout point of such a periodic waveform is not
This may be performed after performing a low-pass process on the force waveform. here
FIG. 3 is a diagram showing an example of an original sound waveform, and a vertical line L in FIG.
Indicates the boundary of the average pitch period. As shown in P in the figure
In addition, the amplitude of the original sound waveform becomes “0” at the boundary of the average pitch period.
Not. In this state, the waveform is cut out and the waveform
When stored in the memory 6, change the read pitch cycle
This creates a discontinuous point in the waveform, resulting in a noisy sound.
I will. In the zero cross detection process,
The boundary of the first cycle can approach the amplitude “0”,
This is not enough. Therefore, next step S4
Otherwise, the process proceeds to step S4 ', and at the boundary of the pitch cycle
The phase or amplitude is forcibly set to "0".
When the process proceeds to step S4, the cut-out waveform
After performing FFT (Fast Fourier Transform) analysis every time,
Perform FT and resynthesize. As a result, starting from phase “0”
A complete waveform is obtained. On the other hand, when the process proceeds to step S4 '
Multiply the window waveform for each clipped waveform,
The amplitude at the boundary of the h cycle is set to “0”. Fig. 4
FIG. 7 is a diagram showing a state in which a window waveform is multiplied by an output waveform.
You. Step S4 or step S4 'is completed.
Then, the process proceeds to step S5.
In step S5, the boundary of the pitch cycle is reached.
That is, after the boundary of the cutout waveform can be identified,
It is stored in the shape memory 6. FIG. 5 shows the recording of the waveform memory 6.
It is a figure showing contents. The first field contains the original sound
The sample rate at the time of pull is recorded and the second file
Field contains the pitch of the sampled tone waveform,
The sample key is recorded. And following these
The waveform data cut out to the field
And are sequentially recorded. FIG. 5 shows the waveform data.
An example in which the MSB of the data is a mark bit is shown.
You. At the start point of each pitch cycle, a swing whose MSB is "1" is set.
Waveform data of width “0” is stored, and the pitch cycle
The MSB of the waveform data in the middle is “0”. here
The mark bit is either MSB or LSB.
May be used.
Thus, the data stored in the waveform memory 6 is stored.
Sampled waveforms are not suitable for synthesizing fixed formant sounds.
Read at time intervals corresponding to various pitch periods.
You. FIG. 6 shows the case where the sample waveform is reproduced at a low pitch and the case where the sample waveform is reproduced at a high pitch.
FIG. 7 is a waveform diagram showing a case where pitch reproduction is performed. (A) is the original sound
(B) shows a low-pitch reproduction.
(C) shows a waveform read out at a high pitch.
The read waveform is shown. For low pitch playback, individual
The time interval for reading out the waveform data of
The same as the sample period, but the amplitude is
By inserting a section of “0”, the pitch period becomes t ′.
ing. On the other hand, in the case of high pitch playback, individual waveform data
The read cycle of the sample is the same as for low-pitch playback.
Read at the read speed corresponding to the sample period during ringing.
But before the reading of the previous waveform is finished,
Time t ″ has elapsed since the start of reading the previous waveform
At this point, the next waveform is read. And read
High pitch by superimposing each wave and adding amplitude
A readout waveform is obtained.
Next, referring to FIG. 7 and FIG.
The configuration of the constant formant synthesis unit 7 will be described in detail. FIG.
Is the configuration of the fixed formant synthesizer 7 (including the waveform memory 6).
It is shown in the figure. FIG. 8 is a block diagram showing
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between contents stored in a waveform memory 6 and each address.
is there. In FIG. 7, reference numerals 61a to 61d denote address generators.
Waveforms whose phase is shifted by the pitch period during playback.
The relative addresses AG1 to AG4 of the memory 6 are set to 50 kHz.ZAddress of
Output at the output rate. The relative addresses AG1 to AG4
Means the sample waveform to be read, as shown in FIG.
The address of the start point of the cycle is set to the start address "0".
This is the relative address of the waveform data. Also, in FIG.
Here, an address selection signal source (not shown) is used.
Address generation by the address generators 61a to 61d.
Four times the raw rate, ie 200 kHzZPal
Is generated as the address selection signal ADSEL.
Reference numerals 62a to 62d denote latch circuits each having an address.
Generators 61a-d correspond to each
The absolute addresses AA1 to AA4 of the starting point of the cycle in the waveform are
Written. These absolute addresses AA1 to AA4 are shown in FIG.
As shown in the figure, starting from the start address of the waveform memory 6
Absolute address to find the start of the period of each sampled waveform
It's about les. 63a to 63d are adders,
Relative addresses output from the generators 61a to 61d
AG1 to AG4 and the gates output from the latch circuits 62a to 62d.
The paired addresses AA1 to AA4 are added for each, and the waveform
Output as effective addresses AD1 to AD4 of memory 6.
Numeral 64 denotes a waveform address selector, which is an adder.
The effective addresses AD1 to 4 output from 63a to 63d are
Each time the address selection signal ADSEL is generated, AD1
4 and sequentially selected and output. 65 is a selector
The effective address output from the waveform address selection unit 64.
AD1 to AD4 are input to the input terminal A, and the mark
Period of sample waveform output from address supply unit 69
Signal MA for searching for the starting point of
Is entered. Then, these are applied to the address selection signal ADS.
Select according to EL and sequentially output to waveform memory 6
You.
Reference numeral 66 denotes a mark detection unit, and the waveform memory 6
When the mark bit is detected from the read data of
And outputs a peak detection signal MF. 67 is a selector,
A mark detection signal MF is input, and this is used as an address selection signal.
Output from output terminal A or B according to ADSEL
You. That is, the address selection signal ADSEL is High.
In the case of the level, the mark reading pulse MKW is output from the output terminal A.
Is output. On the other hand, when the address selection signal ADSEL is Lo
In the case of the w level, the mark search pulse MK is output from the output terminal B.
Output M.
Reference numeral 68 denotes a flip-flop circuit.
The mark search pulse MKM output from the
From the pitch clock generator 81 described later.
It is reset by the output phase pulse φ.
An adder 70 has a start address STA to be described later.
D is added with “1” and output. Mark address supply unit
69 is the timing at which the key-on pulse is captured,
The value output from the arithmetic unit 70 is counted up as an initial value.
Start the loop. And from the flip-flop circuit 68
The counting is stopped and restarted based on the output signal Q1 output.
Opening is controlled, and the count value at each time is searched for the starting point of the cycle.
As an address signal MA. 71 is a latch
And a mark search path output from the selector 67.
Luth MKM is received as a latch signal.
To find the starting point of the cycle output from the
The address signal MA is latched, and this is latched to the address signal MA.
Output as A.
Reference numerals 72a to 72d denote selectors. Selector 7
2a, start address STAD is input to input terminal A
Address signal MA output from latch circuit 71
A is input to the input terminal B. Selectors 72b-d
Address “0” is input to input terminal A, and latch circuit 7
1 is input to the input terminal B.
Is forced. When the key-on pulse KONP is at the high level
In this case, the selector 72a sets the start address STAD
Output to the latch circuit 62a and the selectors 72b-d
Outputs the address “0” to the latch circuits 62b to 62d.
Power. On the other hand, the key-on pulse KONP is at the low level.
In this case, the selectors 72a to 72d output the address signal MAA.
It outputs to each of the latch circuits 62a-62d. 73a-
d is an OR circuit, which is a flip-flop circuit to be described later.
Count enable signal C output from paths 80a-d
The OR of E1 to E4 and the key-on pulse KONP
The latch signal is output to the latch circuits 62a to 62d.
Reference numeral 74 denotes a latch circuit, which is an address selection
When receiving Lus ADSEL, a different 4
Latch waveform data read by phase address
And output this. 75 is an accumulator,
Waveform data of four different phases output from the latch circuit 74
And outputs the result.
The pitch clock generator 81 has a key code
The frequency number corresponding to the key code is stored.
When the signal KC is taken in, the corresponding frequency number is
Accumulate next and generate phase pulse φ based on this result
I do. Therefore, the pulse of the phase signal φ is
Generated in response to the first cycle. 76 is the start address supply
And the key-on pulse KONP
Output the start address STAD stored in the memory
You. This start address STAD is, as shown in FIG.
At the address where the first waveform data of the first wave is stored
is there.
Both 77 and 78 are demultiplexers.
is there. The demultiplexer 77 includes the pitch clock generator 8
The phase pulse φ output from 1 is converted into four pulses DP
11 to 14 and output. Demultiplexer 78
Is the mark reading pulse MKW output from the selector 67
Is output while being dispersed into four pulses DP21 to DP24. So
And the four pulses output from the demultiplexer 77
Switches DP11 to DP14 are flip-flop circuits 80a to 80d
Are respectively taken as set signals. Meanwhile, demulti
Four pulses DP21 to DP2 output from the plexer 78
4 is a key-on pulse K by OR circuits 79a to 79d, respectively.
After being ORed with ONP, the flip-flop circuit 80
a to d are fetched as reset signals. Flip flip
Drop circuits 80a-80d provide these set signals and reset signals.
Count enable signals CE1 to CE4 corresponding to the reset signals
, And address generators 61a-d and latches, respectively.
Output to circuits 62a-62d.
Next, the wave generated by the fixed formant
The read operation of the shape memory 6 will be described. FIG.
Relative address output from dress generators 61a-d
FIG. 7 is a timing chart of signals related to the signals AG1 to AG4. A
Each of the dress generators 61a to 61d
Address counting according to the bull signals CE1 to CE4.
While 50 khZRelative address according to the address generation rate of
The dresses AG1 to AG4 are output. That is, in FIG.
Thus, for example, the address generator 61a
The enable signal CE1 is changed from a low level to a high level.
Starts counting from the initial value "0"
You. Then, the count enable signal CE1 becomes High.
Keep counting up during the level. Then count
When the enable signal CE1 changes from the High level to the Low level.
When it changes to a count, it stops counting. And county
While the enable signal CE1 is at the low level, the counting is stopped.
Keep a fixed address while stopped. Next, count rice
Cable signal CE1 goes from low level to high level
When it changes, clear the address to the initial value "0" and then again
Start counting up. Address generator 61
b to d, the count enable signal CE2
A similar counting operation is performed according to. Also,
Key-on pulse KON for dress generators 61a-d
When P is captured, each address is initialized to "0"
Cleared.
The address generators 61a to 61d
Addresses AG1 to AG4 output from the latch circuit 6
The end of the next periodic waveform output from 2a to d to be read
The absolute addresses AA1 to AA4 indicating the heads are added to the adders 63a to 63d.
Respectively. And the waveform in the waveform memory 6
Effective addresses AD1 to AD4 for reading data
Is output.
Next, referring to FIG.
After the data AD1 to AD4 are obtained, the address is stored in the waveform memory 6.
The operation up to the supply will be described. Figure 10 shows the waveform memory
6 of the signal related to the generation of the address signal supplied to
FIG. In this figure, SC is the system of this device.
It is a stem clock. In addition, WA selects the waveform address.
Is an address signal output from the section 64, and SA is
This is an address signal output from the rectifier 65. Waveform add
Address selector 64 takes in the effective addresses AD1 to AD4.
And AD1 to AD1 in synchronization with the address selection signal ADSEL.
The address signals WA arranged in the order of 4 are output. Soshi
Then, the selector 65 determines the start of the cycle with the address signal WA.
Waveform memory based on address signal MA for searching for a point
6 is supplied with an address signal SA. That is,
When the address selection signal ADSEL is at a high level,
Addresses AD1 to AD4 are output and an address selection signal ADS is output.
When EL is at the low level, the search for the starting point of the cycle is performed.
Output addresses M1, M2, M3,... Accordingly
To find the starting point of the cycle
3,... Always precede the effective addresses AD1 to AD4
That is, the starting point of the periodic waveform to be read next in advance
Will be obtained.
Thus, the address is stored in the waveform memory 6.
When supplied, read waveform data from waveform memory 6
Alternatively, the start point of the cycle is detected. And
Switch 74 latches the address selection signal ADSEL
Received as a waveform
Latch the waveform data read from memory 6 and
Output. Then, the accumulator 75 operates as a latch circuit.
Four different phases of waveform data output from the path 74 are added.
And output.
Next, referring to FIG.
6, after detecting the mark bit, the absolute addresses AA1 to AA1
4 is output from the latch circuits 62a to 62d.
explain. FIG. 11 is a diagram showing signals related to detection of a start point of a cycle.
It is a timing chart. When reading the waveform memory 6,
When a mark bit is detected, the mark detection unit 66
And outputs a lock detection signal MF. Then, the selector 67
In accordance with the address selection signal ADSEL.
Mark reading pulse MKW or mark search pulse
Output as MKM. That is, the mark detection signal MF
High level of the address selection signal ADSEL and Hi of the address selection signal ADSEL
To read out waveform data when gh levels match
Mark bit is detected by the effective addresses AD1 to AD4 of
At this time, the mark reading pulse MKW
Output. On the other hand, the high level of the mark detection signal MF
And the high level of the address selection signal ADSEL match
If not, the addresses M1,
That the mark bit is detected by M2, M3, ...
At this time, a mark search pulse MKM is output.
The flip-flop circuit 68 selects
The mark search pulse MKM output from the
Signal from the pitch clock generator 81
Take the output phase pulse φ as a reset signal
Put in. Then, the output signal Q1 corresponding to these signals is
Output. Further, the mark address supply unit 69
When the on-pulse KONP is taken in, it is taken out from the adder 70.
Add "1" to the start address STAD
Address select signal ADSE with the address as the start address
Start counting up according to L. And flip
Based on output signal Q1 output from flop circuit 68
To stop and restart counting. That is,
The output signal output from the flip-flop circuit 68 is High.
During the level, the address is counted up and the cycle starts
Address to search for point ..., Mk-2, Mk-1Output as
Then, the address counting is stopped during the Low level.
M of the start point of the cyclekIs output. And la
The latch circuit 71 outputs a mark search pulse MKM to a latch signal.
Output from the mark address supply unit 69
Mark address MkAnd latch this to the address signal.
No. MAA is output.
The selector 72a is a key-on pallet.
When receiving the KONP, the star taken into the input terminal A
Select the address STAD and send it to the latch circuit 62a.
Output. The selectors 72b to 72d are key-on switches.
When receiving Luz KONP, the add
Address "0", and for each of the latch circuits 62b to 62d.
Output. At this time, the latch circuits 62a to 62d
Start by receiving latch signals from OR circuits 73a to 73d
Latch address STAD or address "0"
Output as absolute addresses AA1-4. Meanwhile, Selek
Are not receiving the key-on pulse KONP.
The address signal MAA taken into the input terminal B
And outputs it to each of the latch circuits 62a-62d.
Then, of the latch circuits 62a to 62d, the count enable
From the OR circuits 73a to 73d based on the bull signals CE1 to CE4.
The one receiving the latch signal latches the address signal MAA.
And outputs as absolute addresses AA1 to AA4. Examples and
The count enable signal CE3 and the absolute address AA
3 is illustrated. The above is the fixed formant synthesis unit 7
This is an explanation of the read operation of the waveform memory 6 according to the first embodiment.
Next, the operation of the musical sound synthesizer according to the present embodiment.
Will be described. The operator is, for example, a fixed formman
8: 2 ratio between the tone like a moving sound and the moving sound like a formant
Operation of the tone selection unit 1 when playing back a sound containing
Manipulate the child to make fixed and moving formants
Select both. Then, the operator of the tone setting section 2 is operated.
Mix fixed formant sound and moving formant sound
Set the ratio to 8: 2. As a result, the tone parameter
Remember 3 has fixed and moving formant sounds
The setting information that the playback ratio is 8: 2 is stored.
You.
Next, the operator plays a musical tone using the keyboard section 5.
I do. The key press detection allocation
Key code corresponding to key-on pulse KONP from road 4
The signal KC is output. And a tone parameter storage unit.
In accordance with the setting information of 3, the transfer to the fixed formant synthesis unit 7 is performed.
Musical sound synthesis is performed by the dynamic formant synthesis unit 8. Solid
The constant formant synthesizing unit 7 outputs
The applied key-on pulse KONP and the key code signal KC
Of the key code signal KC.
The waveform memory 6 is read according to the
Synthesizes the rumant sound. On the other hand, moving formant synthesis
The unit 8 includes a key-on pulse KONP and a key code signal KC
And the key code signal K as in the conventional sampler.
Waveform memory with read speed according to pitch corresponding to C
6 is read out and the moving formant sound is synthesized.
U.
Output from the fixed formant synthesizing section 7
The signal of the fixed formant sound is converted into a timbre by the multiplier 9.
Multiply by the mixture ratio 0.8 stored in the parameter storage unit 3
The information is output. On the other hand, the moving formant synthesizing unit 8
The moving formant sound signal output from the
0, the mixture stored in the timbre parameter storage unit 3
The output is multiplied by the ratio 0.2. And the multiplier
9 and the signal of the fixed formant sound output from 9 and the multiplier 1
Adds the moving formant sound signal output from 0
Are added in the mixer 11 and output as a mixed sound signal.
You. The sound system 12 outputs from the adder 11
The sound is generated based on the mixed sound signal.
As described above, according to this embodiment,
For a fixed formant sound, the pitch at the time of sampling
The original formant is fixed even when playing at different pitches
It will be played back while being dropped. For this reason, conventional samplers
In order to express a fixed formant sound,
It is necessary to prepare a sample waveform for each range by dividing
Disappears. In addition, the operator selects the tone selection unit 1 and the tone setting.
Operate the control of the fixed section 2 to set the fixed folder corresponding to the original sound.
You can set the ratio between the cloak sound and the moving formant sound.
it can. In addition, the operator intentionally has no relation to the characteristics of the original sound.
Set the ratio between fixed formant sound and moving formant sound.
By setting, the tone of nuance different from the original sound
Obtainable. Furthermore, in this embodiment,
The sample rate is fixed at the sample rate, but this is variable
To shift the formant frequency up and down.
You can change the tone
And the range of application expands. Also, as in this embodiment,
Then, the conventional PCM method is used for the moving formant synthesizing unit 8.
If you use the fixed formant synthesis unit 7,
The waveform memory 6 can be shared, and the configuration can be simplified.
In this case, the reading of the waveform memory 6 by both is time-division
Do with. Similarly, address generators 61a to 61d
May be performed in a time-sharing manner. Also add
The number of less generators is not necessarily limited to four.
In the case of four as in this embodiment, the limit of pitch up
The range will be limited to two octaves.
The address of the sample waveform to be marked
If the waveform is stored in a separate memory from the waveform memory 6,
It is possible to further simplify the configuration of the constant formant synthesis unit 7.
it can. Also, read the same sample waveform repeatedly.
Control the speed of tone change.
You can control.
[0040]
As described above, according to the present invention,
IfBy dividing the original sound waveform consisting of multiple periods into each period section
A waveform memory for storing musical tone waveform data;
The first and last sample waveforms of each period section of the musical tone waveform data
Specify a width value of 0 and a section of the waveform memory.
Section designation means and when each corresponds to the pitch to be pronounced
Between each other, and the
The musical tone waveform data in the section of the waveform memory
Since it reads from the beginning to the end, it changes at a predetermined rate.
Data generating means for generating a plurality of N phase data
And according to the N phase data,
Therefore, the tone waveform data of the designated section
Reading means for reading N series from the memory, and said reading means
Each of the N series of tone waveform data read from
And the section designating means,
Change the section of the waveform memory specified at the timing of
soPerform at a pitch different from the pitch at which the original sound was sampled.
Even if played, the characteristics of the original sound such as formants
Be born. For this reason, like a conventional sampler,
To express the formant tone,
There is no need to divide and prepare sample waveforms for each range.
It becomes.
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例による楽音合成装置の構
成を示すブロック図である。
【図2】 同実施例において行われるべき前処理を示す
フローチャートである。
【図3】 図3は原音波形の例を示す図である。
【図4】 切り出し波形にウィンドウ波形を乗算した状
態を示す図である。
【図5】 波形メモリ6の記録内容を示す図である。
【図6】 サンプル波形を低ピッチ再生した場合と高ピ
ッチ再生した場合を示す波形図であり、(a)は原音の
サンプル波形を示しており、(b)は低ピッチ再生によ
る読み出し波形を示し、(c)は高ピッチ再生による読
み出し波形を示している。
【図7】 固定フォルマント合成部7の構成(波形メモ
リ6を含めて図示してある。)を示すブロック図であ
る。
【図8】 波形メモリ6の記憶内容と各アドレスの関係
を示す図である。
【図9】 アドレスジェネレータ61a〜dから出力さ
れる相対アドレスAG1〜4に関わる信号の波形を示す
図である。
【図10】 波形メモリ6に供給されるアドレス信号の
生成に関わる信号を示す図である。
【図11】 周期の開始点の検出に関わる信号を示す図
である。
【図12】 楽器および人声において、各々「励振器」
と「共鳴器」に対応するものを表にして示した図であ
る。
【図13】 人声を例とした場合の発音ピッチの高低に
対する声帯と声道とのスペクトラム包絡特性の相違を示
す図である。
【符号の説明】
1……音色選択部、2……音色設定部、3……音色パラ
メータ記憶部、4……押鍵検出割当回路、5……鍵盤
部、6……波形メモリ、7……固定フォルマント合成
部、8……移動フォルマント合成部、9,10……乗算
器、11,63a〜d,70……加算器、12……サウ
ンドシステム、61a〜d……アドレスジェネレータ、
62a〜d,71,74……ラッチ回路、64……波形
アドレス選択部、65,67,72a〜d……セレク
タ、66……マーク検出部、68,80a〜d……フリ
ップフロップ回路、69……マークアドレス供給部、7
3a〜d,79a〜d……OR回路、75……アキュム
レータ、76……先頭アドレス供給部、77,78……
デマルチプレクサ、81……ピッチクロック発生部BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a musical sound synthesizer according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing preprocessing to be performed in the embodiment. FIG. 3 is a diagram showing an example of an original sound waveform. FIG. 4 is a diagram showing a state in which a cutout waveform is multiplied by a window waveform. FIG. 5 is a diagram showing recorded contents of a waveform memory 6; 6A and 6B are waveform diagrams showing a case where a sample waveform is reproduced at a low pitch and a case where a sample waveform is reproduced at a high pitch, wherein FIG. 6A shows a sample waveform of an original sound, and FIG. , (C) show the readout waveform by the high pitch reproduction. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration (shown including a waveform memory 6) of a fixed formant synthesis unit 7; FIG. 8 is a diagram showing a relationship between storage contents of a waveform memory 6 and respective addresses. FIG. 9 is a diagram showing waveforms of signals related to relative addresses AG1 to AG4 output from address generators 61a to 61d. FIG. 10 is a diagram showing signals related to generation of an address signal supplied to the waveform memory 6; FIG. 11 is a diagram showing signals related to detection of a start point of a cycle. FIG. 12: “Exciter” for musical instrument and human voice
And Tables corresponding to "resonators". FIG. 13 is a diagram illustrating a difference in spectrum envelope characteristics between a vocal cord and a vocal tract with respect to a pitch of a pronunciation pitch when a human voice is used as an example. [Description of Signs] 1... Tone color selection unit 2... Tone color setting unit 3... Tone color parameter storage unit 4. ... Fixed formant synthesizer, 8 ... Moveable formant synthesizer, 9,10 ... Multiplier, 11,63a-d, 70 ... Adder, 12 ... Sound system, 61a-d ... Address generator,
62a-d, 71, 74 ... Latch circuit, 64 ... Waveform address selector, 65, 67, 72a-d ... Selector, 66 ... Mark detector, 68, 80a-d ... Flip-flop circuit, 69 ...... Mark address supply unit, 7
3a-d, 79a-d ... OR circuit, 75 ... accumulator, 76 ... head address supply unit, 77,78 ...
Demultiplexer, 81: pitch clock generator
Claims (1)
に分割して楽音波形データとして記憶する波形メモリで
あって、該楽音波形データの各周期区間の先頭と最後の
サンプル振幅値が0であるものと、 前記波形メモリの区間を指定する区間指定手段と、 各々、発音すべき音高に対応した時間だけ相互に遅延
し、前記区間指定手段によって指定された前記波形メモ
リの区間内の楽音波形データを区間の先頭から最後まで
読み出すため、所定のレートで変化する複数N個の位相
データを発生する位相データ発生手段と、 前記N個の位相データに従い、前記区間指定手段によっ
て指定された区間の楽音波形データを前記波形メモリか
らN系列読み出す読み出し手段と、 該読み出し手段から読み出されたN系列の楽音波形デー
タの各々を加算する加算手段と、からなり、 前記区間指定手段は、所定のタイミングで指定する波形
メモリの区間を変更する ことを特徴とする楽音合成装
置。(57) [Claims] [Claim 1] An original sound waveform composed of a plurality of cycles is generated for each period section.
Waveform memory that stores data as musical tone waveform data
At the beginning and end of each period section of the musical tone waveform data.
A sample amplitude value of 0, a section specifying means for specifying a section of the waveform memory, and a delay corresponding to a pitch corresponding to a pitch to be generated.
And the waveform memo specified by the section specifying means.
From the beginning of the section to the end of the section
N phases that change at a predetermined rate to read
Phase data generating means for generating data; and the section specifying means according to the N pieces of phase data.
The tone waveform data of the section specified by
Reading means for reading N series from the readout means, and N-series musical sound waveform data read from the reading means.
And an adding means for adding each of the data, wherein the section designating means designates a waveform designated at a predetermined timing.
A musical sound synthesizer characterized by changing a memory section .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31503191A JP3404756B2 (en) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | Music synthesizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31503191A JP3404756B2 (en) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | Music synthesizer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05150780A JPH05150780A (en) | 1993-06-18 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP3404756B2 (en) |
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