LA音源

1983年にFM音源を搭載したフルデジタルシンセサイザーであるDX7およびDX9が登場。コストパフォーマンスの高さと、それまでのシンセサイザーの限界を打破するものとして大ヒットし、急激にアナログシンセサイザーの陳腐化が進んだ。

一方で、FM音源の可能性と柔軟性を使いこなすにはオペレータやアルゴリズムといった全く新しい概念を理解する必要があるなど難易度が高く、これがシンセサイザー本来の役割である音の合成という機能から、ユーザーの目を遠ざける事に繋がった。さらに、FM音源のパラメータと音色の変化の間にはカオス的な関係があるため、初期値鋭敏性により僅かなパラメータの差が指数関数的に広がることで結果の予測が困難（設定したパラメータが僅かにずれることで全く異なる音色になる可能性がある）で、目的とする音色に到達するためには、まぐれ当たりを繰り返す根気の強さと、かなりの熟練を要していた。

そこでローランドは、アナログシンセサイザーのような直感的な音作りと、ヤマハが独占していたFM音源に対抗しうる複雑な倍音構成の波形の合成を両立できるデジタル音源の開発に取り組み、誕生したのがLA音源である。未だFM音源が本命とされていた時代にあって、次点としての地位を占めるに至った。当時のメモリのコストの関係で搭載可能なメモリが少ない中でも、本格的なPCM音源の時代の到来を予見させた方式でもあった。

LA音源は、それまでのデジタル音源とは異なり、パラメータの変化に対し、音色の変化が比例関係になるよう作られている。このことがパラメータの変化に対する音色の変化を予測しやすくし、結果として目的とする音色への到達を容易にしている。この扱いやすさは、複雑な倍音の再現を小容量のPCMデータに任せ、FM音源の二重振り子の原理のようなカオス現象（つまりは非線形現象）で複雑な倍音を真正面から計算モデルで再現することを回避したためである。

録音と再生の原理を利用したPCM方式を利用すればどんな倍音でも再現できる（結果的にはどんな計算モデルでも敵わない）ことは分かっていたが、当時はメモリの値段が高価であり、膨大なメモリを消費するため、波形のすべてを取り込んで使用することは現実的ではなかった（辛うじてハイエンド製品のKURZWEIL K250が存在した程度である）。

そこでローランドは音色の時間的変化を分析し、自然楽器で最も倍音の変化が大きいアタック部をPCMで、その後に続く周期性の高い波形を矩形波やのこぎり波を使って再現し、両者を組み合わせる事により、少ないメモリで従来の枠を超えた音作りを可能とするハイブリッド方式の音源を完成させた。このこの方法はCT-201をはじめとする初期のカシオトーンに搭載された子音・母音システムの発展系とも見てとれる^[4]。PCM片には自然楽器のアタック部だけではなく、複雑な倍音構成を持つ特徴的な波形が多く含まれており、これらを組み合わせることによって、アコースティック楽器の再現にとどまらない、全く新しい音を合成することが可能となった。

また、PCM片として用意された音は搭載される機種の用途や性格によって合理的に選ばれており、アコースティック楽器のサンプリングから効果音、特殊なスペクトルを持つ合成音まで幅広いバリエーションを持ち、LA音源の個性を決定付ける大きな要素となっている。

LA音源は、それ1つが従来のモノフォニックシンセサイザーに相当するパーシャルを最小単位とし、これをトータルで32基装備している。このパーシャルを2つもしくは4つ使って1つのトーンを構成し、パーシャルをどう組み合わせるかはストラクチャーによって設定される。

パーシャルは矩形波やのこぎり波を発生させるシンセサイザーサウンドジェネレーターと、PCM片を再生するPCMサウンドジェネレーターの2つのモードを持ち、どちらのモードで動作させるかについても、ストラクチャーによって決定される。

エフェクトも音色の一部であるという考え方から、従来は外部でかけられることが当たり前だったエフェクトを、本体に内蔵している。

D-50系列には高品位なデジタルリバーブとデジタルコーラスに加えイコライザを内蔵し、これらの設定を音色の一部としてパッチに記憶することが出来るようになっている。

D-10系列およびMT-32系列ではデジタルリバーブのみを搭載する。その効果はマルチティンバー音源として利用される同系列では絶大だった。

例外として、ローコストモデルのD-5には唯一、エフェクトが搭載されていない。

個別のエフェクトとしては用意されていないが、選択するストラクチャーによってはリングモジュレータを利用できるため、複雑な倍音成分を生成することも可能である。

LA音源搭載のシンセサイザーは、20万円を越えプロの使用を前提としたフラッグシップモデルのD-50から、10万円台の中級機種であるD-10、電子ピアノ用拡張音源だった7万円のMT-32に至るまで、すべての機種が同一の音源チップを1つだけ用いて作られていた。また、D-50の1987年からCM-500の1991年まで、全く同一の音源チップが使われ続けていた。

このことは、LA音源がハイエンドに耐える基本性能の高さと、ローエンドにも適用可能なコスト対応力を兼ね備えていることを示している。機種間の差別化はキーデバイスであるLA32チップによらず、エフェクタを含む音質の差や製品の性格に適したPCM片の選抜によって行われた。GS音源であるSC-55が登場するまで、LA音源はローランドの標準音源として同社の多彩な機種展開を支えた。

また、基本性能を決定する音源チップが共通であるということは、プロが使用するシンセサイザーとアマチュアが用いる廉価版のシンセサイザー間の基本性能の差が小さくなることも意味している。特に低価格な音源モジュールであるMT-32 / CM-64 / CM-32Lという一連の製品が当時のアマチュア向け機材の水準を大きく越える高い表現力を備えていたことで、DTMという新しい市場が開拓され、シンセサイザーのパソコン周辺機器としての地位を確立した。

LA音源の最小構成単位はパーシャルと呼ばれ、全部で32基用意されている。図はD-10/D-20/D-110のパーシャルの構成を示す。

    PCM------------------------     
                                 /TVA-------output 
   Synth---------TVF----------- /   
                                ↑ ここは切り替え可能
 
    WG           TVF              TVA

ストラクチャーによってパーシャルはPCMを再生するPCMサウンドジェネレーターと、従来のアナログシンセサイザー同等の機能を有するシンセサイザーサウンドジェ ネレーターの2つのモードを切り替えることが出来る。

WGはWave Generatorの略で、アナログシンセサイザーのVCOに相当する部分である。音源波形の生成とピッチの制御を行う部分であり、PCMサウンドジェネレーターの場合はPCM波形を、シンセサイザーサウンドジェネレーターの場合はのこぎり波もしくは矩形波を生成することが出来る。ただしのこぎり波の波形生成は、矩形波をTVFで処理した後に演算によって行われている。

TVFはTime Variant Filterの略で、アナログシンセサイザーのVCFに相当する部分である。WGから入力された波形に対し、カットオフポイントよりも低い周波数のみを通過させ、音色を変化させる役割を持つ。ただし、PCMサウンドジェネレーターを選択した場合には動作させることが出来ない。

TVAはTime Variant Amplifierの略で、アナログシンセサイザーのVCAに相当する部分である。入力された信号の音量を変化させる。

それぞれに対し、独立したエンベロープジェネレータを装備しているため、時間的な変化をピッチ、音色、音量でのそれぞれに対して付けることが出来る。また、打鍵されたキーの位置によって変化速度を調整できるキーフォローも用意されている。

2つのパーシャルの動作モードと組み合わせ方を設定するのがストラクチャーである。1つのトーンに最大4つのパーシャルを使用できるD-10系列では、パーシャル1とパーシャル2で1つ、パーシャル3とパーシャル4で1つの、合計2つのストラクチャーを設定する。

1つのトーンには4つまでのパーシャルを組み合わせることが可能で、さらに1つのパッチにはアッパートーンとロワートーンの2つのトーンを組み合わせることが可能である。従って1つの音色に対して最大8パーシャルまで重ねることが可能となる。ただし、パーシャルは全部で32基しかないため、この場合の最大同時発音数は4音となる。

LA音源はリングモジュレータを内蔵しており、2つのパーシャルから複雑な倍音を持つ波形を生成することが可能である。リングモジュレータは2つの入力信号の積を出力する変調器の一種で、入力波形の周波数比によって、出力波形の倍音構成を大きく変えることが可能である。

LA音源の場合、リングモジュレータの出力は直ちにTVAに入るため、倍音を減算するTVFを利用できないことから、その用途には限界がある。エレクトリックピアノのアタック部の再現や、打楽器などへの応用例がある。

LA音源は大きく分けて、D-50 / D-550の系列、D-10 / D-20 /D-110 / D-5の系列、MT-32 / CM-32L / CM-64の系列、そしてD-70の4つのシリーズが存在する。それぞれのシリーズ間で音色パラメータの互換性はない。

D-50とMT-32、そしてD-10の3つの系列は、LA32という共通する音源チップを搭載しているため基本的な構造は同じである。ただし、PCM片の数や種類、音質に大きな差があるため、これを利用した音色については移植すら難しい。

D-50系列がライブパフォーマンス向きのシンセサイザーであるのに対し、D-10系列はマルチティンバー音源としての性格が強いため、出来るだけ少ないパーシャルで完成度の高い音を作ることが出来るようになっている。

• PCM片が全く異なる。PCM片の種類はD-50系列の100に対し、D-10系列では256。
• 1つのトーンに割り当てることの出来るパーシャルの数について、D-10系列が4つまでであるのに対し、D-50系列は2つまでとなっている。
• LFOおよびピッチエンベロープのパラメータについて、D-10系列がパーシャル単位で用意されているのに対し、D-50系列ではアッパートーンとロワートーンごとの2パーシャル単位でしか用意されていない。
• D-10系列がLFOをピッチにしかかけることが出来ないのに対し、D-50系列ではWG、TVF、TVAに独立した3つのLFOを持っている。またWGのLFOはパルスウィズにもかけることが出来るので、PWMを行うことが可能である。
• ストラクチャーの数は、D-10系列が13、D-50系列が7である。D-10系列ではステレオ出力もストラクチャーで設定するが、D-50系列では別にアウトプットモードというパラメータが用意されている。
• D-50系列には、D-10系列にはないアフタータッチとポルタメントに関するパラメータが用意されている。

• PCM片が全く異なる。PCM片の種類はD-10系列の256に対し、MT-32系列が128。また、単純な数の問題ではなく、D-10系列のPCM片はMT-32系列のPCMに比べて音の単位が細かく、音色作成の自由度が高い一方でパーシャルの消費は大きくなる。MT-32系列の場合はこの逆で、パーシャルの消費は少ない代わりに、音色作成の自由度は小さくなる傾向がある。これは、D-10系列がライブパフォーマンスや、音色の自作をある程度想定していたのに対し、MT-32系列は単体では演奏をすることも、音色エディットも出来ないため、音作りの自由度よりも、同時発音数を確保するために使用するパーシャル数の削減が優先された結果と考えられる。
• シンセサイザーサウンドジェネレーターのパラメータには互換性がある。

1990年に登場したSuperLAシンセサイザーD-70に搭載された音源。名称にLAを含んではいるが、実際にはU-20に搭載されたRS-PCM音源にTVFが使えるようになったものという位置付けが正しく、LA音源の特徴であるパーシャルやストラクチャーは存在しない。実質的にはPCM音源のみであるため、アナログシンセサイザーのようなオシレーターは搭載していない。

またPCMとシンセサイザーを組み合わせるというハイブリッド音源としての性格も薄くなり、結果としてこれまでのLA音源とは音色作成のアプローチが全く異なる。

• PCMに対してTVFをかけることが出来なかった従来のLA音源に対し、Advanced LA音源ではPCMにTVFをかけることが出来るようになった。この結果、シンセサイザーとPCMというハイブリッド構成の意味がなくなり、WGはPCMで一本化されることになる。PCMにシンセサイザーの基本波形（のこぎり波および矩形波）を持たせることで従来と同じ音色の作成方法が踏襲されてはいるが、従来のLA音源とは期待される役割は大きく異なっている。
• WGがPCMに一本化されたことにより、パルスウィズのような時間的な波形変化を与えることが出来なくなった。よってPWMが可能なLA音源はD-50系列のみとなってしまった。
• 新規に搭載されたDLM（Differential Loop Modulation）によって、PCM波形から全く新しい倍音を生成することが可能。DLMは、PCM波形の読み出し点と読み出し長の2つを設定し、そこで切り出された波形をある規則でループするというもので、非整数次の倍音や超低周波の波形を新たに生成できる可能性がある。ただし、パラメータと生成される波形の間には規則性が少なく、予測不可能な偶然性に頼らざるを得ない点でもLA音源の目指したものから外れている。
• パーシャルとストラクチャーは、トーンとトーンパレットに改められた。従来のパーシャルは複数の組み合わせによってトーンを完成させたが、Advanced LA音源では単一のパーシャルで既にトーンとしての完成度を持っているため、パーシャルは廃止された。またストラクチャーについては、よりトーンの独立性を強くしたトーンパレットという形に改められたが、リングモジュレータも削除されているため、その機能は単純にトーンを束ねるという役割しか持たない。
• PCMはU-20などの音源であるRS-PCMを採用しており、U-110/U-220/U-20用のRS-PCMカードによって波形の拡張が可能になっている。
• TVFは、従来のLPFだけではなく、BPF、HPF、BYPASSの機能も選択できるマルチモードTVFが搭載された。また発振可能なレゾナンスも用意されている。
• スライダーなどで変化させたパラメータに対し、発音中の音もリアルタイムで変化するようになった。

歴史的には、完全なPCM音源の前史となる音源方式である。また、1995年に登場するバーチャルアナログ音源の要素も一部含まれていた。LA音源では、動作が不安定であるという大きな欠点を持つアナログシンセサイザーの減算方式を、動作の安定化のためにデジタル化し、さらには限定的なPCMの導入によってアタック部のみ生音に近づけている。

ヤマハが当時の半導体技術でシンセサイザーをデジタル化するために、アナログシンセサイザーで十分に理解されていた減算方式を採用せずFM方式を採用したことは、単純なカオス現象の計算モデルから複雑な波形を作り出す方法で個性的な音を作り出せるというメリットの反面、その扱いにくさをユーザーの歩み寄りで解決を図ったものと言える。

LA音源は、減算方式のシンセサイザーをデジタル化することに成功し、従来のデジタル音源の欠点である扱いにくさを克服した。また、リアルな音を得るためのアプローチとして、部分的なPCM波形と周期的な波形を生成するシンセサイザーを組み合わせて再現しようとしている点が斬新だった。しかし、これも当時高価だったメモリの使用量を出来るだけ押さえ、どうしてもPCMでなければならない波形だけに使用を限定したという苦肉の策とも言える。

LA音源にも存在する、過渡的なデジタル音源という評価は、半導体技術が進歩し、大容量のメモリを安価に、少ない部品で搭載出来る時代の訪れと共に、すべての波形をPCMで取り込んでリアルな音を手軽に再現できるプレイバックサンプラーがシンセサイザーの主力となったことでも裏付けられた。このことで失われることになった「音を合成する能力」に対する優先度の低下と相まって、シンセサイザーはその役割と性格を変貌させていった。その後のシンセサイザーの音色はPCMを用いた減算方式が主流になった。従って、完全な演算による発振が得意とする、フィルタ加工のみでは得られない、倍音列の構成そのものが時間と共に複雑に変化することで、現実と非現実の狭間を表現する能力に関しては、むしろ大幅に低下して行ったと言える。

ただ、FM音源と同様に、楽器としてのLA音源は、LA音源でしか生み出せない音を数多く生み出した。強調されたアタック部が印象的な音、特殊なスペクトルを持つ音、非整数次の倍音を持つ音は、すべてLA音源の特徴から生み出された音であり、FantasiaやCalliopeといった定番の音色は、当時から多くの支持を集め現在でも多用されている。

また、LA音源は同時発音数の制限を、同時に使用されているトーンの合計による制限ではなく、トーンを構成するパーシャルの同時使用数による制限に改めることが可能な音源で、これが現在主流となっているマルチティンバー機能の実現に大きく寄与している。マルチティンバー機能は、それまで高価なシンセサイザーをパートの数だけ用意しなければならなかった音楽制作の常識を覆し、1台で複数のパートを演奏する事が可能となった。これにより、パソコンと組み合わせてデスクトップミュージックという新しいジャンルが確立されることになり、音楽制作現場の劇的な環境変化を生み出すと共に、多くのアマチュアが趣味として本格的な音楽制作に取り組むきっかけを作った。

このように、直感的な理解と低価格でリアルな音を出すという、それまでのシンセサイザーでは難しかったことを実現するために生まれたLA音源は、当時のミュージックシーンや、現在のシンセサイザーや音楽制作環境に大きな影響を与えた。