JPS5842476B2 - 楽音波形のノイズ除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデジタル処理を行なう電子楽器の楽音波形上の
ノイズを除去する楽音波形ノイズ除去方法に関するもの
である。

従来、アナログ処理を行なう電子楽器において、楽音波
形上に表われる波形の歪やノイズに対してこれを除去も
しくは減少・させる手段としてはアナログフィルタ等を
用いる方法が採用されてきた。

しかし最近開発されたデジタル処理を行なう電子楽器に
おいては、アナログ処理の電子楽器とは異なる楽音波形
上のノイズが生じる。

これを除去または減少させる適当な方法で電子楽器に適
したものは見当らない。

第１図は従来のデジタル処理方式電子オルガンの概略構
成図であり、１はストップまたはタブレット、２はデジ
タル処理部、３はＤ／Ａ変換器、４は音響装置、５は鍵
盤である。

ストップまたはタブレット１からは各タブレット、スト
ップ、ピストン、つまみ等の情報が、鍵盤５からは各錘
の押下状態の情報がデジタル処理部２に与えられる。

デジタル処理部２では入力情報に応じた楽音波形を処理
しデジタル信号にして出力する。

Ｄ／Ａ変換器３ではデジタル信号をアナログ信号に変換
し、音響装置４において楽音として出力する。

この場合、タブレットにより選択される音色の種類によ
って発音波形の大きさが異なる。

各種の音色中、最小の振幅をもつ波形の大きさと平均の
振幅をもつ波形の大きさの比をｍ、電子オルガンのタブ
レットの数をｎ、そして鍵盤の最大押下鍵数をｐとする
と、電子オルガンの楽音波形のダイナミックレンジはｍ
ｎｐ倍となる。

ただしこの場合エクスプレジョンペダル等による音量調
整は含まない。

そこで、第１図のデジタル処理部からのデジタル出力信
号においてもこのダイナミックレンジをもつこととなる
。

ｍすなわち各音色間の相対的レベル比は少くともｍ＝３
は必要である。

ｐは本来鍵盤数であるが、デジタル処理部の装ｆｆの簡
素化から、現在まで現われているデジタル処理方式オル
ガンではその数ｐを制限することが多く、手の指の数等
より考慮されｐ＝１２として差支えない。

タブレット数ｎは電子オルガンでは最低ｎ＝１０と考え
られる。

そこでｍ”ｎ’ｐ＝３・１０・１２＝３６０であり、そ
の表現には２逆打号で９ビツトが必要である。

通常このダイナミックレンジは数百から数千倍に及び２
逆打号で十数ビットが必要となる。

また楽音波形をたとえばパルス符号変調等で充分に表現
するのに必要なビット数は通常７〜８ビツトであり、少
なくとも５ビツトは必要である。

以上からデジタル処理部２のデジタル出力ビツト数は通
常は２０ビット近くになり、少くとも１４ビツトは必要
である。

デジタル処理部２は種種のレジスタ、カウンタ、加算器
、ゲートマルチプライヤ等の論理回路により構成されて
いて、遅延時間は、加算器の桁上げ等によりビット数に
比例して増加する。

高速論理素子で構成すれば遅延時間減少できるが、しか
し低電力化、高集積化、高信頼性、低コスト化等の理由
でできるだけ低い動作周波数をもつ論理回路を、低速度
論理素子で構成することが望まれる。

そのため、少なくとも１４ビツト以上が並列出力する回
路を低速度論理素子で構成するため、各ビットの変化点
が遅延時間の累積等によりずれたりまたハザードを生じ
たりする。

そしてＤ／Ａ変換器３のアナログ信号にスイッチング素
子に基因する細いパルネ状のノイズが現われる。

このノイズの大きさ、すなわちエネルギーは細いパルス
状波形の幅と高さの積によって決まる。

このノイズの幅は前記の論理素子の速度やビット数によ
り決定されるが、そのノイズの高さは各ビットのうち多
くのビットが変化する点、および最上位ピッ）（ＭＳＢ
）等の重みの大きいビットの変化する点でより高く現わ
れ、変化するビットの重みの和に比例すると考えられる
。

そしてその最も大きく現われるのは全ビットが変化する
点であり、そのビット構成が の場合ビットタ］ｘ１）から（匂へ、また（２）から（
１）へ変化する点である。

一般に楽音信号にエンベロープが付加された状態では、
その波形は零レベルを中心とし正負の方向へほぼ対称の
形状を有する。

第２図はその１例を示すものである。

そこでＤ／Ａ変換器３を有効に使用するためには、Ｄ／
Ａ変換器の出力レンジのほぼ中央にこの零レベルを設定
すべきである。

すなわちＤ／Ａ変換器のデジタル入力がビット列（１）
または（２）の時アナログ出力が零を出力する。

ビットタ１ｘ１）また番判２）で示される点は第３図の
楽音波形上ではｐｌ、ｐ２．・・・・・・・・・・・・
・・・ｐ４の位置であるｏ ｐ１シｐ３ツｐ５およびｐ
２ツｐ４ 、ｐａは波形の１周期と同じ周期で現われる
ため、ノイズは楽音波形の周波数成分と同じ周波数に成
分をもち、またそのノイズがＤ／Ａ変換器のアナログ出
力レンジに対して常にほぼ一定の大きさをもつのに対し
、前記の楽音波形のダイナミックレンジの幅が大きいの
で、とくに小振幅波形に対してはそのノイズは相対的に
大きく現われる。

そしてそのノイズは聴感上甚だ耳ざわりであり除去する
必要がある。

本発明の目的はデジタル処理を行なう電子楽器の楽音波
形上のノイズを減少する楽音波形ノイズ除去方法を提供
することである。

前記目的を達成するため、本発明の楽音波形ノイズ除去
方法はデジタル信号で表わされた楽音波形信号の最上位
ビットのみまたは最上位ビットと次に重みをもつビット
の何れかを取出し、それらノヒットの論理変化のタイミ
ングで特定のビットまたは全ビットを同期して予め設定
したデジタル信号に代替させることにより、楽音波形か
らノイズを除去することを特徴とするものである。

以下本発明の原理と実施例につき詳述する。

まず本発明の原理につき説明すると、第３図において前
述したとおり、デジタル楽音波形をＤ／Ａ変換器により
アナログ楽音波形に変換した場合、ノイズが顕著に現わ
れるのは点ｐ１．ｐ２・・・・・・・・・・・・・・・
ｔ ｐａ であり、しかもこれらの点では最上位ピッ）
（ＭＳＢ）が変化していることがわかった。

本発明においては、このことに着目してこれらのＭＳＢ
点を検出してその付近で波形の各ビットの同期化を図る
ようにしたものである。

第４図は本発明の実施例の構成を示す説明図であり、破
線枠１０はデジタル波形整形回路を示す。

同図において、１１は遅延回路、１２はマルチプレクサ
、１３は記憶レジスタ、１４は単安定マルチバイブレー
タ（ＭＭ）である。

デジタル処理部からの楽音波形情報のうちＭＳＢのみを
取り出し、該ビットの変化でＨ（上位）→Ｌ（下位）、
Ｌ（下位）→Ｈ（上位）の双方に働らく単安定マルチバ
イブレータ（ＭＭ）１４を介してマルチプレクサ１２に
入力する。

単安定マルチバイブレータ（ＭＭ）１４の出力は第３図
に示す点ｐ１．ｐ２゜・・・・・・・・・・・・・・・
９６点で立上り、そのパルス幅はデジタル処理部からの
波形情報の各ビット遅延時間をカバーするように設定さ
れる。

記憶レジスタ１３は２進情報“１０００・・・・・・・
・・・・・・・・ｏｏｏ”または”Ｏｌ １１・・・・
・・・・・・・・・・・１１１“の何れかを記憶する。

マルチプレクサ１２は通常は遅延回路１１の出力を選択
し、単安定マルチバイブレータ（ＭＭ）１４からのパル
スの区間だけ記憶レジスタ１３の内容を選択しそれぞれ
出力する。

このようにすれば単安定マルチパイプレーク（ＭＭ）１
４の出力によりＭＳＨの変化点付近では各ビットが同期
化されることとなり、前記ノイズは除去できる。

遅延回路１１はデジタル処理部からの信号のうちＭＳＢ
よりも早くその変化点が現われる信号に対しても同期化
する必要があるから設けられており、その遅延時間はデ
ジタル処理部出力の各ビットの遅延時間以上に設定すべ
きである。

各ビットのそれぞれの遅延時間も等しくするのが好まし
い。

第５図は本発明の他の実施例の構成を示す説明図であり
、破線枠２０はデジタル波形整形回路を示す。

同図において、２１は遅延回路、２２はマルチプレクサ
、２３は記憶レジスタ、２４ 、２５は単安定マルチパ
イプレーク（ＭＭ）である。

第４図と比較して遅延回路２１は遅延回路１１と、マル
チプレクサ２２はマルチプレクサ１２と同じ機能を有し
、ＭＭ２４，２５はＭＭ１４と同じ機能を有する。

ＭＭ２５はＭＳＢの次に重みをもつピッ） （ＳＭＳＢ
と略称する）を入力信号とし、その５Ｍ５Ｂの変化点に
対して立上りＭＭ２４と同様に一定幅をもつパルスを出
力する。

ＭＭ２４とＭＭ２５の両画力は記憶レジスタ２３に入れ
るとともに分岐してＯＲゲート２６を介してマルチプレ
クサ２２に与えられる。

記憶レジスタ２３はＭＭ２４，２５の信号に応じて対応
する振幅値を読み出し、マルチプレクサ２２に与える。

すなわち第４図の実施例ではＭＳＢに対してのみ考慮さ
れたのに対し第５図の実施例ではＭＳＢとＳＭＳ Ｂに
対して考慮されており、より多くの前記ノイズを除去す
ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、デジタル楽音波
形信号のＭＳＢのみまたはＭＳＢと５Ｍ５Ｈの何れか（
論理和）を取出しその変化点の波形情報によりノイズの
多い部を避けて特定ビットまたは全ビットを同期化して
変化させることにより楽音波形からノイズを減少するこ
とができる。

前記ノイズはデグリッチ形のＤ／Ａ変換器を応用するこ
とによりある程度除去できるのであるがこの形式のＤ／
Ａ変換器は通常のＤ／Ａ変換器に比して極端に高価で電
子楽器には適さない。

また、この形式のＤ／Ａ変換器には内蔵レジスタに対し
書き込みパルスを与える必要があるが、入力波形が２つ
以上の異なる周波数をもつ楽音波形の合成波形の場合に
前記書き込みパルスを設定することが極めて困難になる
という欠点があるので電子楽器には用いられなかった。

これに対し本発明は構成が簡単でかつ安価であり、上述
のような問題点がなく電子楽器に適した楽音波形ノイズ
除去方法ということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はデジタル方式電子オルガンの概略構成図、第２
図、第３図は本発明の原理説明図、第４図は本発明の実
施例の構成を示す説明図、第５図は本発明の他の実施例
の構成を示す説明図であり、図中１０，２０はデジタル
波形整形回路、１１゜２１は遅延回路、１２．２２はマ
ルチプレクサ、１３．２３は記憶レジスタ、１４，２４
．２５は単安定マルチバイブレータ、２６はＯＲゲート
を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ デジタル信号で表わされた楽音波形信号の最上位ビ
   ットのみまたは最上位ビットと次に重みをもつビットの
   何れかを取出し、それらのビットの論理変化のタイミン
   グで特定のビットまたは全ビットを同期して予め設定し
   たデジタル信号に代替させることにより、楽音波形から
   ノイズを減少することを特徴とする楽音波形ノイズ除去
   方法。