JP4736094B2 - 音データ生成装置およびプログラム - Google Patents
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Description
しかし、上述の川のせせらぎ音は多数の水分子の運動から生じるものであり、そよ風の音は空気中に存在する多数の気体分子の流れや振動から生じるものであるとの例からも明らかなように、自然界において発生する音の多くは小さなスケールで見れば多数の粒子が高頻度で相互作用を繰り返すことにより生じている。従って、その結果生成される音には「ランダム性」や「非再現性」が生まれ、それらが音に「自然らしさ」を与えていると考えられる。
本発明に係る音データ生成装置は、コンピュータの演算によって形成される仮想空間の中に多数の仮想粒子を放出させるとともに、仮想粒子の動きを規制する規制要素を仮想空間の中に配置し、仮想粒子と仮想粒子の衝突状況や、仮想粒子と規制要素の相互作用(衝突状況など)を演算し、その演算結果に基づいて楽音を生成するものである。例えば、図1に示されるように、モニタに表示された仮想空間100における仮想粒子200の運動と、仮想空間100に設けられた規制要素であるサウンドウォール120との相互作用(衝突など)を元に音データを生成するものである。
図1に示す例では、仮想粒子200は放り込みエリア110およびスプリンクラ150の先端部分より仮想空間100内に放出される。放出された各仮想粒子は上述した各種条件および仮想粒子200同士の相互作用(例えば、衝突)に従って運動する。その結果、設定された条件の元で仮想粒子200の複雑な運動が引き起こされ、ひいてはその運動に基づいた音データが生成される。
以下、図面を参照しつつ、本発明を実施する際の最良の形態について説明する。
図2は、本発明に係る音データ生成システム1の全体構成を示す図である。音データ生成システム1は、プログラム実行装置としての音データ生成装置10と、コントローラ20と、モニタ30とを有する。
まず、音データ生成装置10のハードウェア構成について図3を参照して説明する。
音データ生成装置10は、制御部101、光ディスク再生部102、ROM(Read Only Memory)103、RAM(Random Access Memory)104、I/O部105を有する。それら各部はバス109を介して互いに接続されている。
ROM103は、制御部101が実行する制御プログラムを格納している。
RAM104は、制御部101によってワークエリアとして利用される。
以上が音データ生成装置10の構成である。
また、ボタン22が押下(以下、クリック)されると、コントローラ20はクリック操作がなされたことを示すクリック操作信号を生成し、通信ケーブル23を介して出力する。クリック操作信号を受取った制御部101は、クリック時にカーソルが位置していた座標を認識し、当該座標に表示されているアイコンなどに対して選択処理が行われたと認識する。
また、ボタン22を押下した状態で本体21が移動され、その後ボタン22の押下を解除する操作(以下、ドラッグ)がなされると、ボタン22が押下されていた間の本体21の移動方向と移動量、およびドラッグ操作がなされたことを示す信号を生成し、通信ケーブル23を介して出力する。該信号を受取った制御部101は、ドラッグ操作により選択された画面上の領域や該領域に含まれるアイコンなどに対して選択処理が行われたと認識する。
次に、ROM103に格納された制御プログラムの構成について図5を用いて説明する。なお、制御プログラムは、音データ生成装置10の制御部101が音データを生成するために実行するプログラムが書き込まれたプログラム部と、該プログラムを実行する際に参照するデータが書き込まれたデータ部とが含まれ、図5には主要なもののみを概念的に表す。
波形データには、音色が異なる多数の波形データが含まれる。それらの波形データには、例えば、砂などの粒子が木材に降り注いだときの音(波形データ1)や、粒子が金属表面にぶつかったときの音(波形データ2)、あるいは粒子が水面に落ちる音などの波形データがある。
オブジェクト制御プログラムは、仮想空間100内において仮想粒子200の運動に影響を与える規制要素(サウンドウォール120など)の配置、その音響特性や力学特性などを制御する。粒子運動制御プログラムは、仮想空間100内における仮想粒子200の運動を計算する。映像制御プログラムは、計算結果として与えられる仮想空間100内の仮想粒子200やサウンドウォール120などの挙動をテレビジョンモニタ画面上へ表示させる。音データ生成プログラムは、仮想粒子200とサウンドウォール120の相互作用に基づいて音データを生成する。
以下では、オブジェクト制御プログラムによる仮想空間100の制御について説明する。
図7は、モニタ30の画面の一例を示した図である。画面には、仮想空間100の枠組みが表示されている。また、仮想空間100の左右には、仮想空間制御パネル400および粒子パネル450が表示されている。仮想空間100は、ユーザによる仮想空間制御パネル400に対する操作に基づき、以下のように制御される。
図8は、サウンドウォール120の配置に際するモニタ30の画面表示の一例である。ユーザによりドラッグ操作がなされると、制御部101はドラッグ操作の始点と終点を対角線とする長方形の領域を「サウンドウォール120」として画面上に表示させる。例えば、カーソルが図中40(a)から40(b)の位置までドラッグされると、サウンドウォール120(a)が設定される。
仮想空間100には、以下に例示するような「空間特性」が設定される。
具体的には、仮想空間制御パネル400の下部の「空間特性」アイコン400Bが押下されると、制御部101は、制御プログラムに書き込まれた選択肢をモニタ30の画面上にオーバーレイ表示する。図9は、該表示の一例を示した図である。ユーザは、画面上に表示された重力の方向に関する選択肢を選択し、重力加速度の大きさを書き込む。また、仮想粒子200の移動によって働く抵抗力については、その速度に応じた抵抗力を決定するための比例定数を書き込む。制御部101は、入力された内容を粒子運動制御プログラムにおける粒子運動の挙動の算出に反映させる。
以下では、粒子運動制御プログラムによる仮想粒子200の運動制御について説明する。
(1)仮想粒子200の出現
まず、仮想粒子200の出現について図10を用いて説明する。本実施形態にける仮想空間100には、仮想粒子200を仮想空間100に発生させるための装置として、放り込みエリア110およびスプリンクラ150が設けられる。
ROM103に格納された粒子運動制御プログラムは、仮想空間100内での仮想粒子200の運動を以下に説明するルール(a)〜(c)に従って制御する。なお、以下のルールは、地球上の物体の力学的性質および力学的法則を模したものである。
(a)仮想粒子200は、所定の体積(v)および質量(m)を有している。
(b)仮想粒子200に働く力Fと仮想粒子200の質量mと加速度αとの間にはF=mα(第1法則)の関係がある。本実施形態においては仮想空間100の下向きに重力場が存在するため、仮想粒子200には常にmg(gは重力加速度)の大きさの力が仮想空間100の下向きに働く。
(c)仮想空間100内に設けられたサウンドウォール120に衝突した場合には、サウンドウォール120の各々に対応付けられた跳ね返り係数で跳ね返る。なお、仮想粒子200同士、および仮想粒子200と仮想空間100の枠組みが衝突した場合には、跳ね返り係数1で完全弾性衝突をする。
仮想空間100の枠組みには、図10に示すように仮想粒子200を消滅させる「ホール」130が設定される。設定されたホール130の領域を仮想粒子200が横切った場合には、該仮想粒子200が消滅する(ホールに吸い込まれる)。ホール130は、画面右端に示された粒子パネル450の「ホール」アイコン450Cがクリックされ、仮想空間100の枠組みがドラッグされることにより設定される。例えば、図10において(c)から(d)の位置までドラッグされると、ホール130が図のように設定される。複数のホール130が設けられる場合には、以上の操作が複数のホール130についてそれぞれ行われる。
音データ生成装置10は、ROM103に格納された音データ生成プログラムにより、以下に挙げるルール(a)〜(c)に従って音データを生成する。
(a)仮想粒子200がサウンドウォール120に衝突すると、サウンドウォール特性テーブルにおいて該サウンドウォール120の材質に対応付けられた波形データを用いて音データを生成する。
(b)サウンドウォール120の面積が広いほど、音高が低い音データを生成する。
(c)仮想粒子200がサウンドウォール120に衝突する直前の仮想粒子200の速度が速いほど音量レベルが大きい音データを生成する。
以下では、音データ生成装置10が音データを生成する際の各部の動作について説明する。まず、音データ生成装置10の電源が投入されると、制御部101はROM103から制御プログラムを読み出し、RAM104にロードする。続いて制御部101は、コントローラ20からユーザの指示を受け付け、初期設定処理を行う。
図12は、初期設定処理の流れを示したフローチャートである。まず、ステップSA100においては、仮想空間100の空間特性の設定がなされる。音データ生成システム1のユーザは、仮想空間制御パネル400の「空間特性」アイコン400Bを押下し、モニタ30に図9に示すパラメータ設定のための画面を表示させる。そして制御部101は、入力された内容に応じて仮想空間100の空間特性すなわち仮想空間100における重力場、および抵抗力の設定を行う。
ステップSA120では、仮想粒子200を仮想空間100に出現させる手段の設定を行う。ユーザにより粒子パネル450に所定のパラメータが書き込まれた後、「放り込みエリア」アイコン450A−1または「スプリンクラ」アイコン450B−1がクリックされ、仮想空間100内の領域が指定されると、放り込みエリア110またはスプリンクラ150が設定される。
以上の初期設定処理がなされると、制御部101は音データ生成処理を開始する。図13は、音データ生成処理の流れを示したフローチャートである。なお、図13に示した音データ生成処理は、仮想粒子200の一つ一つについて実行される。
従って、制御部101は、RAM104に書き込まれた設定情報を読み出すことにより、再度同じ条件設定下で音データの生成処理を行うことができる。なお、そのように同様の条件設定で再び音データを生成したとしても、各仮想粒子200の挙動は毎回異なるため、微視的には異なる音データが生成される。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように種々の態様で実施することができる。
また、エコーのほかに音が空間の反射で響く残響効果、音の位相やピッチや音質などが僅かにずらされて複合されるコーラス効果、音を歪ませるディストーション効果など各種音響エフェクトを付与することにより、仮想粒子200とサウンドウォール120との衝突が種々の空間で起こっているかのような音データを生成させても良い。例えば、水中のような響き、コンサートホールのような響きなどを生成することが可能である。これらの音響効果のいずれを選択するか、あるいは、選択した音響効果の量(音データに効果を付与する割合)についてもサウンドウォールなどの規制要素の形状に応じて設定することができる。
Claims (12)
- ユーザの操作に基づいて設定された放出部から仮想粒子を仮想空間に対して放出する演算を行う仮想粒子放出手段と、
前記仮想空間内においてユーザの操作に基づいて設定された領域に、前記仮想粒子の移動に影響を与える規制要素を生成する規制要素生成手段と、
前記仮想粒子放出手段が放出した各仮想粒子の軌道を、前記規制要素による前記仮想粒子の移動への影響および前記各仮想粒子同士の衝突を含めて演算する軌道演算手段と、
前記軌道演算手段の演算に従い、前記仮想粒子と前記規制要素の相互作用の状態に基づいて音データを生成する音データ生成手段と
を具備することを特徴とする音データ生成装置。 - 前記軌道演算手段は、前記仮想空間において前記仮想粒子に特定方向に一定の外力が生じるように前記仮想粒子の軌道を演算することを特徴とする請求項1に記載の音データ生成装置。
- 前記軌道演算手段は、加速度、静電気力、磁力および流体抵抗の少なくとも一つのシミュレート演算によって前記外力を演算する外力演算手段を有していることを特徴とする請求項2記載の音データ生成装置。
- 前記規制要素と波形データとを対応付けるテーブルを有し、
前記音データ生成手段は、前記相互作用の状態に基づいて音データを生成する際に、その相互作用を生じさせている規制要素に対応付けられている波形データを前記テーブルを参照して特定し、特定した波形データを用いて音データを生成することを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の音データ生成装置。 - 前記規制要素の属性を指定する属性指定手段と、
前記規制要素およびその属性に対応付けられる波形データを示すテーブルを有し、
前記音データ生成手段は、前記相互作用の状態に基づいて音データを生成する際に、その相互作用を生じさせている規制要素とその属性に対応した波形データを前記テーブルを参照して特定し、特定した波形データを用いて音データを生成することを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の音データ生成装置。 - 前記粒子の属性を指定する粒子属性指定手段と、
前記規制要素の属性を指定する属性指定手段とを具備し、
前記音データ生成手段は前記粒子属性指定手段が指定した属性と属性指定手段が指定した属性の組み合わせに対応する波形データを選択し、選択した波形データを用いて音データを生成することを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の音データ生成装置。 - 前記音データ生成手段は、前記仮想粒子と前記規制要素の相互作用状態に基づく音データ生成に代えて、または前記仮想粒子と前記規制要素の相互作用状態に基づく音データ生成と併せて、前記軌道演算手段の演算に従い前記仮想粒子同士の相互作用に基づいて音データを生成することを特徴とする請求項1から6いずれかに記載の音データ生成装置。
- 前記音データ生成手段は、前記音データを生成するに際して、前記音データのピッチを前記規制要素生成手段が生成した規制要素の形状に応じたレベルにすることを特徴とする請求項1ないし7いずれかに記載の音データ生成装置。
- 前記音データ生成手段は、前記音データに音響効果を付与する音響効果付与手段を有し、前記規制要素生成手段が生成した規制要素の形状に応じて前記音響効果付与手段が付与する音響効果を制御することを特徴とする請求項1ないし8いずれかに記載の音データ生成装置。
- 前記仮想粒子の移動に影響を与えないエリアをサウンドエリアとして前記仮想空間内に形成するサウンドエリア生成手段と、
前記粒子が前記サウンドエリアに進入したことを契機にして音データを生成するサウンドエリア進入音生成手段とを具備することを特徴とする請求項1ないし9いずれかに記載の音データ生成装置。 - 前記仮想空間内において、前記仮想粒子の移動に影響を与える第2の規制要素を生成する規制要素生成手段を具備し、
前記起動演算手段は、前記各仮想粒子の軌道を、前記第2の規制要素による前記仮想粒子の移動への影響をも含めて演算し、
前記音データ生成手段は、前記仮想粒子と前記第2の規制要素の相互作用に関しては音データを生成しないことを特徴とする
請求項1ないし10のいずれかに記載の音データ生成装置。 - コンピュータに、
ユーザの操作に基づいて設定された放出部から仮想粒子を仮想空間に対して放出する演算を行う仮想粒子放出段階と、
前記仮想空間内においてユーザの操作に基づいて設定された領域に、前記仮想粒子の移動に影響を与える規制要素を生成する規制要素生成段階と、
前記仮想粒子放出段階において放出された各仮想粒子の軌道を、前記規制要素による前記仮想粒子の移動への影響および前記各仮想粒子同士の衝突を含めて演算する軌道演算段階と、
前記軌道演算段階の演算に従い、前記仮想粒子と前記規制要素の相互作用の状態に基づいて音データを生成する音データ生成段階と
を実行させるプログラム。
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