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JPS599072B2 - Non-integer harmonic effect device for electronic musical instruments - Google Patents
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JPS599072B2 - Non-integer harmonic effect device for electronic musical instruments - Google Patents

Non-integer harmonic effect device for electronic musical instruments

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Publication number
JPS599072B2
JPS599072B2 JP53021353A JP2135378A JPS599072B2 JP S599072 B2 JPS599072 B2 JP S599072B2 JP 53021353 A JP53021353 A JP 53021353A JP 2135378 A JP2135378 A JP 2135378A JP S599072 B2 JPS599072 B2 JP S599072B2
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JP
Japan
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signal
key
electronic musical
voltage
frequency
Prior art date
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JP53021353A
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JPS54114229A (en
Inventor
淳也 村田
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Kawai Musical Instruments Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Kawai Musical Instruments Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自然楽器により近い音を発生させる電子楽器の
非整数倍音効実装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a non-integer harmonic effect device for an electronic musical instrument that generates a sound closer to that of a natural musical instrument.

一般に電子楽器により発生される楽音信号は基本周波数
とそれに対し固有スペクトル量を持つ整数倍音とで構成
されている。
Generally, a musical tone signal generated by an electronic musical instrument is composed of a fundamental frequency and integer overtones having a specific spectral amount relative to the fundamental frequency.

一方ピアノ等の自然楽器における倍音成分を調べて見る
と基本周波数の丁度整数倍とはならず、多くの場合整数
倍の値から僅かずれていることが最近の研究により解明
されている。
On the other hand, recent research has revealed that the harmonic components of natural musical instruments such as the piano are not exactly integral multiples of the fundamental frequency, but are often slightly deviated from integral multiples.

そのずれは整数倍値を基準にして数セント乃至数十セン
トである。このように整数倍音より僅かずれた周波数の
成分を含んだものを2倍音、3倍音・・・・・・のよう
に複数有して楽音を形成しているため、電子楽器の楽音
と比較して豊かな響き、艶のある音色を得ていると云え
る。本発明の目的は従来の整数倍音で形成される単純な
楽音の電子楽器に対し、非整数倍音を含む楽音を電子的
に発生させることによつて自然楽器により近い楽音の得
られる電子楽器を提供することにある。
The deviation is from several cents to several tens of cents based on the integral multiple value. In this way, musical tones are formed by having multiple components with frequencies slightly different from integer overtones, such as second overtones, triple overtones, etc., so compared to the musical tones of electronic musical instruments, It can be said that it has a rich resonance and a glossy tone. An object of the present invention is to provide an electronic musical instrument that can produce musical tones closer to natural instruments by electronically generating musical tones that include non-integer harmonics, in contrast to conventional electronic musical instruments that produce simple musical tones formed by integer harmonics. It's about doing.

以下図面に示す本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention shown in the drawings will be described below.

第1図は本発明の実施例を示すブロック図であつて、1
は電子オルガン、シンセサイザ等鍵盤を有する電子楽器
、2は戸波器であつて21の低域通過型と、22の高域
通過型とを並列接続している。各沢波器の周波数関係は
第2図に示すように、低域通過型P波器21のカットオ
フ周波数は基本波周波数f。に選び、高域通過型戸波器
22のカットオフ周波数は基本波の第2倍調波周波数2
foに選定しておく。また楽器の出力周波数は高低の変
化があるため、前記各P波器はそのカットオフ周波数の
変更可能な電圧制御型戸波器(VCF)を使用し、電子
楽器1の音高信号THの端子をVCFの制御端子に接続
することが好適である。3は信号の可変遅延素子でBB
D(バケツリレー型転送素子)CCD(電荷結合素子)
等を用い、この素子には高域通過型P波器22の出力の
みが印加されている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
2 is an electronic musical instrument having a keyboard such as an electronic organ or a synthesizer, and 2 is a door wave device in which 21 low-pass type and 22 high-pass type are connected in parallel. As shown in FIG. 2, the frequency relationship of each wave wave device is such that the cutoff frequency of the low-pass P wave device 21 is the fundamental frequency f. The cutoff frequency of the high-pass door wave device 22 is the second harmonic frequency 2 of the fundamental wave.
Select fo. Furthermore, since the output frequency of the musical instrument varies in high and low, each of the P-wave devices uses a voltage-controlled door filter (VCF) whose cut-off frequency can be changed, and the terminal of the pitch signal TH of the electronic musical instrument 1 is connected to the pitch signal TH. Preferably, it is connected to the control terminal of the VCF. 3 is a signal variable delay element BB
D (bucket brigade type transfer device) CCD (charge coupled device)
etc., and only the output of the high-pass P-wave device 22 is applied to this element.

4は電圧制御型クロックパルス発生回路(VCO)であ
つて、BBD素子3の信号転送用パルスを発生し、その
周期を可変とすることによりBBD素子3に印加される
楽音の倍調波信号を周波数変調させる。
Reference numeral 4 denotes a voltage-controlled clock pulse generation circuit (VCO) that generates pulses for signal transfer of the BBD element 3, and by making the period variable, harmonic signals of musical tones applied to the BBD element 3 are generated. Modulate the frequency.

5はクロック周波数変調信号発生回路であつて、押鍵信
号により起動されVC04を前述のように制御する回路
である。
Reference numeral 5 denotes a clock frequency modulation signal generation circuit, which is activated by a key press signal and controls VC04 as described above.

6は信号合成用増幅器、7はスピーカ、8は低域通過型
f波器を示す。
Reference numeral 6 indicates a signal synthesis amplifier, 7 a speaker, and 8 a low-pass f-wave device.

押鍵操作により電子楽器1から得られた楽音信号のうち
基本波成分は低域通過型f波器21により選択されその
まま信号合成用増幅器6に到達し、第2倍調波以上の倍
調波成分(基本波に対し整数倍周波数となつている)は
BBD素子3により周波数変調を受け整数倍音からずれ
た周波数となりf波器8により信号が平滑化されて合成
用増幅器6に到達する。
The fundamental wave component of the musical tone signal obtained from the electronic musical instrument 1 by the key press operation is selected by the low-pass f-wave generator 21 and reaches the signal synthesis amplifier 6 as it is, where it is converted into harmonics of the second harmonic and above. The component (having a frequency that is an integer multiple of the fundamental wave) undergoes frequency modulation by the BBD element 3 to become a frequency that deviates from the integer harmonic, and the signal is smoothed by the f-wave generator 8 and reaches the synthesis amplifier 6.

非整数倍音成分は基本波成分と比較しBBD素子転送時
間だけ遅れているが、その値は数ミリ秒以内のため、人
間の耳では通常感知することができない程度である。
The non-integer overtone components are delayed by the BBD element transfer time compared to the fundamental wave component, but this value is within a few milliseconds, so it is usually not perceptible to the human ear.

信号合成用増幅器6の出力は前記両成分が合成され、自
然楽器により近い非整数倍音を含んでいるから、スピー
カ7から艶のある音色が得られる。次に非整数倍音の発
生について詳細に説明する。
The output of the signal synthesis amplifier 6 is a combination of both components and contains non-integer overtones closer to those of natural musical instruments, so that a glossy tone can be obtained from the speaker 7. Next, the generation of non-integer overtones will be explained in detail.

まずクロツク周波数変調信号発生回路5の具体的回路図
を第3図に示す。Cはコンデンサ、Rは抵抗、FETは
電界効果トランジスタを示している。電子楽器1におい
て押鍵信号を得てそれによりコンデンサCを充電すると
、充電特性は次(:r)<1)式によつて与えられる。
一般に第n段から第(n+1)段へシフトされく たK
L.Emは押鍵信号の最大値であつて、この特性は動作
説明用第4図Aに示されている。
First, a specific circuit diagram of the clock frequency modulation signal generation circuit 5 is shown in FIG. C represents a capacitor, R represents a resistor, and FET represents a field effect transistor. When a key press signal is obtained in the electronic musical instrument 1 and the capacitor C is charged using the key press signal, the charging characteristic is given by the following equation (:r)<1).
Generally, K is shifted from the nth stage to the (n+1)th stage.
L. Em is the maximum value of the key press signal, and this characteristic is shown in FIG. 4A for explaining the operation.

同図においてt−TOを押鍵時刻とする。(1)式で与
えられるコンデンサ充電電位は電圧ホロア回路(図示し
てない)を介してVCO4に制御電圧として印加される
。したがつてクロツクパルス周波数は第4図Bに示すよ
うに変化する。CO4の発振周波数は次の(2)式の瞬
時位相角により与えられる。ここでωcはクロツクパル
スの定常時の角周波数、ωdはクロツクパルスの偏移率
を決める値である。次に楽音信号がBBD素子3に入力
しサンプリングされる時点におけるクロツクパルスの周
期T1はここでtは押鍵時からの経過時間を示す。
In the figure, t-TO is the key press time. The capacitor charging potential given by equation (1) is applied as a control voltage to the VCO 4 via a voltage follower circuit (not shown). Therefore, the clock pulse frequency changes as shown in FIG. 4B. The oscillation frequency of CO4 is given by the instantaneous phase angle of the following equation (2). Here, ωc is the angular frequency of the clock pulse during steady state, and ωd is the value that determines the deviation rate of the clock pulse. Next, the period T1 of the clock pulse at the time when the musical tone signal is input to the BBD element 3 and sampled is here, where t indicates the elapsed time from the time of key depression.

したがつてT1経過後に信号のサンプル点はBBD素子
3の初段から第2段へシフトされる。
Therefore, after T1 has elapsed, the signal sampling point is shifted from the first stage of the BBD element 3 to the second stage.

次に第2段から第3段へシフトされる時間間隔T2は以
下1―次信号は次の時間間隔を経てシフトされて行くし
たがつて全部でN段の個別素子で形成されているBBD
素子3により、楽音信号の入力してから出力されるまで
の遅延時間Tdは今第5図に示すようにBBD素子3の
入力端子において周期Tinでサンプリングされた信号
は前述の(6)式に示す時間経過して出力端子に現われ
る。
Next, the time interval T2 shifted from the second stage to the third stage is as follows.
As shown in FIG. 5, the delay time Td from the input of the musical tone signal to the output of the musical tone signal by the element 3 is calculated by the above-mentioned equation (6). Appears on the output terminal after the indicated time has elapsed.

このときサンプリング周期TOutはTinとは異なオ
つた値となり、この周期の伸張または収縮により信号は
周波数変調を受けている。
At this time, the sampling period TOut has a value different from Tin, and the signal is subjected to frequency modulation due to expansion or contraction of this period.

Tinは前述の(3)式で、TOutは(5)式で与え
られるから入力信号周波数Fsiと出力信号周波数Fs
Oとの比をとるととなる。(7)式においてtを変数と
して出力周波数の変化率を求めると第4図Cの曲線が得
られる。同図において押鍵時の周波数変調率1.03は
ほぼ50セントの周波数のずれに相当する。
Since Tin is given by the above equation (3) and TOut is given by the equation (5), the input signal frequency Fsi and the output signal frequency Fs
Taking the ratio with O, it becomes. When the rate of change in the output frequency is determined using t as a variable in equation (7), the curve shown in FIG. 4C is obtained. In the figure, a frequency modulation rate of 1.03 when a key is pressed corresponds to a frequency deviation of approximately 50 cents.

なお50セントのずれはωC)ωD,BBDの段数Nと
により定まる値であつて、実験的に求められ、或いは計
算器によりシユミレートすることにより求められる。な
おこの例は押鍵時において整数倍音よりずれた周波数の
音となり、押鍵後の時間経過と共に整数倍周波数の音に
漸近して行く。漸近の程度は周波数変調信号発生回路5
のCR時定数によつて決定さわる。次に離鍵されたとき
は、第3図においてそれまで非導通であつたFETに対
し離鍵信号が与えられて導通となるから、コンデンサC
の残存電荷はFETを介して瞬時に放電する。
The deviation of 50 cents is a value determined by ωC)ωD and the number of BBD stages N, and can be obtained experimentally or by simulating with a calculator. Note that in this example, when a key is pressed, the sound has a frequency that deviates from an integer harmonic, and as time passes after the key is pressed, the sound gradually approaches the sound of an integer harmonic. The degree of asymptosis is determined by the frequency modulation signal generation circuit 5
Determined by the CR time constant of Next time the key is released, the key release signal is applied to the FET which was non-conducting until then in FIG. 3 and it becomes conductive, so the capacitor C
The remaining charge is instantly discharged via the FET.

したがつて離鍵信号は単発パルスの形成とすることが良
い。なお周波数変調信号発生回路5はCR回路として説
明したが、ミラー積分器その他を使用して構成すること
ができる。
Therefore, the key release signal is preferably formed as a single pulse. Although the frequency modulation signal generation circuit 5 has been described as a CR circuit, it can be configured using a Miller integrator or the like.

ミラー積分器を使用すると整数倍音に漸近してくる時間
をより長くすることが可能である。このようにして本発
明によると基本波に対し整数倍音を取出し、可変遅延素
子により周波数変調を与えているから、押鍵時において
整数倍周波数より最もずれた音となり、時間経過と共に
整数倍音に近接した音を得て、それを再び基本波と合成
しているため、合成音は自然楽器により近いものとなる
By using a Miller integrator, it is possible to lengthen the time it takes to asymptote to integer overtones. In this way, according to the present invention, integer harmonics are extracted from the fundamental wave and frequency modulation is applied using a variable delay element, so that when a key is pressed, the sound deviates most from an integer multiple frequency, and as time passes, it approaches an integer harmonic. Since the synthesized sound is obtained and synthesized with the fundamental wave again, the synthesized sound is closer to that of a natural instrument.

したがつて電子楽器であつても演奏効果を十分発揮する
ことができる。
Therefore, even if it is an electronic musical instrument, it is possible to fully demonstrate the performance effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示すブロツク図、第2図は第
1図中の沢波器2の特性を示す図、第3図は第1図中の
周波数変調信号発生器の具体的回路図、第4図は第1図
の動作説明図、第5図は第1図のBBD素子の入出力端
子における信号を示す図である。 1 ・・・・・・電子楽器、2 ・・・・・・沢波器、
21・・・・・・低域通過型P波器、22・・・・・・
高域通過型沢波器、3・・・・・・BBD素子、4 ・
・・・・・電圧制御型クロツクパルス発生回路、5 ・
・・・・・周波数変調信号発生回路、6 ・・・・・・
信号合成用増幅器、T・・・・・・スピーカ、8・・・
・・・低域通過型P波器。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the characteristics of the wave generator 2 in FIG. 1, and FIG. 3 is a specific circuit diagram of the frequency modulation signal generator in FIG. 1. , FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram showing signals at the input/output terminals of the BBD element of FIG. 1. 1...Electronic musical instrument, 2...Sawanami instrument,
21...Low pass type P wave device, 22...
High-pass wave wave device, 3... BBD element, 4 ・
・・・・・・Voltage controlled clock pulse generation circuit, 5 ・
・・・・・・Frequency modulation signal generation circuit, 6 ・・・・・・
Signal synthesis amplifier, T...Speaker, 8...
...Low-pass type P-wave device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 押鍵により基本波とその整数倍音とを含む楽音信号
を発生する電子楽器において、楽音信号を基本波成分と
その整数倍音成分とに分割する濾波回路と、前記整数倍
音成分信号の印加される可変遅延素子と、該可変遅延素
子を駆動するクロックパルスを発生する電圧制御型発振
器と、押鍵信号に制御されて押鍵時から電圧が滑らかに
変化し、所要時間後に一定となる電圧の変調制御信号を
前記電圧制御型発振器へ供給して、押鍵時から周波数が
滑らかに高くなり所要時間後に一定となる周波数のクロ
ックパルスを前記電圧制御型発振器から発生させるよう
にするクロック周波数変調信号発生器と、前記可変遅延
素子出力と前記基本波成分とを合成する回路とを具備す
ることを特徴とする電子楽器の非整数倍音効果装置。
1. An electronic musical instrument that generates a musical tone signal containing a fundamental wave component and its integral harmonics by pressing a key, which includes a filter circuit that divides the musical tone signal into a fundamental wave component and its integral harmonic components, and a filter circuit to which the integral harmonic component signal is applied. A variable delay element, a voltage-controlled oscillator that generates a clock pulse to drive the variable delay element, and a voltage modulation that is controlled by a key press signal so that the voltage changes smoothly from the time the key is pressed and becomes constant after the required time. Clock frequency modulation signal generation for supplying a control signal to the voltage controlled oscillator so that the voltage controlled oscillator generates a clock pulse whose frequency increases smoothly from the time of key depression and becomes constant after a required time. 1. A non-integer overtone effect device for an electronic musical instrument, comprising a circuit for synthesizing the output of the variable delay element and the fundamental wave component.
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JPS54114229A JPS54114229A (en) 1979-09-06
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