CN112912952B

CN112912952B - 将音响效果赋予至声音信号的效果赋予装置的控制方法

Info

Publication number: CN112912952B
Application number: CN201980067752.0A
Authority: CN
Inventors: 森隆志; 远山淳
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2024-02-06
Anticipated expiration: 2039-10-11
Also published as: WO2020080312A1; CN112912952A; JP2020064135A; US11626092B2; JP7206781B2; US20210233503A1

Abstract

本发明提供一种装置(1)，该装置(1)具有：信号处理部(40)，将与旋转速度的值相对应的旋转扬声器效果赋予至声音信号，且对声音信号的音色进行控制；以及控制部(10)，其根据旋转速度的值的变更命令，通过具有第1延迟的第1变化曲线使旋转速度的值从第1速度逐渐变更为比该第1速度快的第2速度，并且通过具有比第1延迟短的第2延迟的第2变化曲线，使音色的控制从第1特性逐渐变更为与该第1特性相比高频更强的第2特性。

Description

将音响效果赋予至声音信号的效果赋予装置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种将音响效果赋予至声音信号的效果赋予装置的控制方法及效果赋予装置。

背景技术

作为能够对所输入的声音信号施加调制并赋予特殊的音响效果的扬声器的一个例子，举出专利文献1所公开的旋转扬声器。关于旋转扬声器，在扬声器箱内具有通过电动机等被旋转驱动的扬声器喇叭。例如，在通过旋转驱动使扬声器喇叭向听众侧接近的情况下，从扬声器喇叭放出的声音的频率由于多普勒效应而逐渐变高，该声音的音量逐渐变大。相反，在扬声器喇叭从听众侧远离的情况下，从扬声器喇叭放出的声音的频率由于多普勒效应而逐渐变低，该声音的音量逐渐变小。除此以外，还赋予与扬声器、喇叭的形状相应的复杂的音响效果。下面，将通过旋转扬声器对声音赋予的音响效果、或者通过信号处理而模拟了旋转扬声器的音响效果的任意者还称为“旋转扬声器效果”。

通常，旋转扬声器能够通过开关等的用户操作以低速和高速这2个阶段对扬声器喇叭的旋转速度进行切换。旋转扬声器大多用于针对电风琴、吉他等的演奏音的音响效果的赋予，电风琴的演奏者等旋转扬声器的用户一边通过开关操作对扬声器喇叭的旋转速度进行切换一边进行演奏。

专利文献1：美国专利第2489653号说明书

发明内容

近年来，提出有通过信号处理对旋转扬声器效果进行模拟的各种技术。在旋转扬声器中，从指示进行速度切换起至扬声器的旋转速度上升为止存在延迟，从真实感的观点出发，希望将该延迟也重现。在旋转扬声器效果的模拟中，判明了存在如下问题，即，在从开关操作起延迟地使旋转速度的值(与旋转速度对应的参数)变化时，在刚进行开关操作之后声音不会发生任何变化，因此用户难以实际感受到切换了旋转速度的情况。在物理性的旋转扬声器中，在刚进行开关操作之后，根据与电动机的驱动噪声的变化、电动机的驱动功率的变化相伴的演奏音的微妙的变动等，用户能够实际感受到速度切换，但在通过以往的信号处理进行模拟的方式中，没有考虑这样的变化/变动。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，提供一种旋转扬声器效果的效果赋予装置，其在进行了旋转速度的值的切换操作时用户能够即刻实际感受到旋转速度的值的切换。

为了解决上述课题，本发明提供一种控制方法，其是将与旋转速度的值相对应的旋转扬声器效果赋予至声音信号，且对所述声音信号的音色进行控制的效果赋予装置的控制方法，在该控制方法中，根据速度变更命令，将所述旋转速度的值从该时间点的第1速度逐渐变更为比该第1速度快的第2速度，并且将所述音色的控制先于所述旋转速度的值的变化而从第1特性变更为音色与该第1特性不同的第2特性。

在更优选的方式的控制方法中，特征在于，所述第2特性是与所述第1特性相比高频更强的特性。

在更优选的方式的控制方法中，根据所述速度变更命令，使所述旋转速度的值按照具有规定的第1延迟的第1变化曲线从所述第1速度逐渐变更为所述第2速度。

在更优选的方式的控制方法中，根据所述速度变更命令，使所述音色的控制按照具有比所述第1延迟短的第2延迟的第2变化曲线从所述第1特性逐渐变更为所述第2特性。

在更优选的方式的控制方法中，特征在于，所述音色的控制的变更与所述旋转速度的值的变更同步。

在更优选的方式的控制方法中，所述音色的控制通过(1)对声音信号的高频成分进行增减的滤波器、(2)声音信号的非线性转换、(3)噪声成分的相加、(4)不同声音信号的选择中的至少任一者而进行。

另外，为了解决上述课题，本发明提供一种效果赋予装置，其具有：信号处理部，其将与旋转速度的值相对应的旋转扬声器效果赋予至声音信号，且对所述声音信号的音色进行控制；以及控制部，其根据所述旋转速度的值的变更命令，通过具有第1延迟的第1变化曲线，使所述旋转速度的值从第1速度逐渐变更为比该第1速度快的第2速度，并且通过具有比所述第1延迟短的第2延迟的第2变化曲线，使所述音色的控制从第1特性逐渐变更为音色与该第1特性不同的第2特性。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的装置1的硬件结构的一个例子的框图。

图2是表示该装置1的功能结构的一个例子的功能框图。

图3是表示该装置1的控制部10按照控制程序62而执行的控制方法的流程的流程图。

图4是表示第1变化曲线GP1及第2变化曲线GP2的一个例子的图，该第1变化曲线GP1示出旋转速度的值的变化，该第2变化曲线GP2示出增益的变化。

图5是表示第3变化曲线GP3、GP3’及第4变化曲线GP4的一个例子的图，该第3变化曲线GP3、GP3’示出旋转速度的值的变化，该第4变化曲线GP4示出增益的变化。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(A：实施方式)

图1是表示本发明的一个实施方式的装置1的硬件结构的一个例子的框图。装置1是电风琴等电子乐器，根据演奏操作而从音源输出声音信号，利用效果器将旋转扬声器效果赋予至该声音信号而向喇叭扬声器等通常的扬声器输出。

如图1所示，装置1具有控制部10、外部设备接口部20、用户接口部30、信号处理部40、易失性存储部50、非易失性存储部60、以及对上述结构要素间的数据收发进行中介的总线70。此外，在图1中，“外部设备接口部”标记为“外部设备I/F部”，“用户接口部”标记为“用户I/F部”。下面，在本说明书中也进行同样的标记。

控制部10为CPU、微机等程序执行单元。控制部10通过执行在非易失性存储部60存储的控制程序62而作为装置1的控制中枢起作用。下面，将按照控制程序62而动作的控制部10标记为“控制部10’”。控制部10’如图2的功能框图所示，作为旋转速度的值及增益的生成部12、和扬声器位置的生成部14起作用。对于控制部10’所执行的处理的详细内容，将在后面明确。此外，本发明是涉及通过信号处理对旋转扬声器效果进行模拟的效果赋予装置的控制的构成，因此对与物理性的旋转扬声器的旋转速度相当的参数进行处理。因此，在本说明书中，为了与物理性的旋转扬声器的旋转速度进行区分，将与旋转速度相当的参数称为“旋转速度的值”。

外部设备I/F部20是用于对音源电路、扬声器等外部设备进行连接的接口电路的集合体。在图1中，省略了详细内容的图示，但在外部设备I/F部20包含A/D转换器和D/A转换器。在外部设备I/F部20的A/D转换器连接音源电路，在外部设备I/F部20的D/A转换器连接电动扬声器。外部设备I/F部20的D/A转换器对从信号处理部40供给的数字的声音信号实施D/A转换，将其转换结果即模拟的声音信号输出至电动扬声器。

用户I/F部30包含由装置1的用户所操作的操作件，用户针对该操作件的操作内容从用户I/F部30向控制部10传递。装置1的用户是指，对装置1进行演奏的演奏者。作为在用户I/F部30所包含的操作件的具体例，举出用户用于进行演奏操作的演奏操作件31、用户用于进行旋转速度的值的切换指示的速度切换开关32。此外，在图1中，“速度切换开关”被简记为“速度SW”，下面，在本说明书中，也进行同样的标记。被置于断开“0”的速度SW 32表示第1速度VL，被置于接通“1”的速度SW 32表示比该第1速度VL快的第2速度VH。在本实施方式的装置1中，由用户进行的速度SW 32的接通操作相当于从第1速度VL向第2速度VH切换的旋转速度的值的切换指示(LH变更命令)，断开操作相当于从第2速度VH向第1速度VL切换的旋转速度的值的切换指示(HL变更命令)。

信号处理部40例如为SPU(Signal Processing Unit)。如图2所示，信号处理部40包含：音源41，其生成声音信号X1；第1效果器42，其赋予旋转扬声器效果；以及第2效果器44，其对音色进行控制。音源41与用户的演奏操作对应地生成声音信号X1。第1效果器42针对声音信号X1实施赋予与根据该时间点的旋转速度的值SV及至此为止的旋转速度的值SV求出的该时间点的扬声器的旋转位置(下面，成为扬声器位置)SP相对应的旋转扬声器效果的信号处理，将其处理结果即声音信号X2向第2效果器44输出。此外，赋予旋转扬声器效果是指，对与进行旋转的扬声器的方向相对应的声音的传递特性、多普勒效应等进行模拟，与旋转速度的值SV及扬声器位置SP对应地对声音信号的频率特性、音量特性、余响特性等进行调整。

第2效果器44针对声音信号X2实施对音色进行控制的信号处理，将其处理结果即声音信号X3向外部设备I/F部20的D/A转换器输出。本实施方式的第2效果器44执行如下处理，即，使用控制频域被设定为高频(几k～十几kHz)的1个高雪弗滤波器(high shelvingfilter)，根据由控制部10指示的增益G对声音信号X2的该频域的信号成分进行调整，输出该调整后的声音信号X3。

易失性存储部50例如为RAM。易失性存储部50作为执行控制程序62时的工作区域而被控制部10利用。非易失性存储部60例如为快闪ROM或硬盘。在非易失性存储部60预先存储有控制程序62。控制部10以装置1的电源接通等为触发而将控制程序62从非易失性存储部60读出至易失性存储部50，开始控制程序62的执行。

控制部10’执行显著地示出本发明的特征的控制方法。更详细地进行说明，控制部10’以规定的周期执行图3所示的定期处理。在该定期处理中，控制部10’如图3所示，将与速度SW 32的接通或者断开的状态对应的值储存至变量SS(步骤SA100)。在本实施方式中，在速度SW 32为表示第2速度VH的接通状态的情况下，控制部10’向变量SS储存“1”，在表示第1速度VL的断开状态的情况下，控制部10’向变量SS储存“0”。

在步骤SA100后续的步骤SA110中，控制部10’判定变量SS的值。而且，在判定为变量SS的值为“0”、在速度SW 32选择了第1速度VL的情况下，控制部10’使表示旋转速度的值的变化的程度的指标t的值朝向最小值“0”减少Δt0(步骤SA120)。指标t的减少在其值变为“0”的时间点停止。相反，在判定为变量SS的值为“1”、选择了第2速度VH的情况下，控制部10’使指标t的值朝向最大值“1”增加Δt1(Δt0和Δt1为与1相比足够小的值、且Δt0＞Δt1)(步骤SA130)。指标t的增加在其值变为“1”的时间点停止。即，指标t为在0～1的范围变化的值，例如，如图4所示，在断开状态的速度SW 32由用户接通的情况(LH变更命令)的情况下，指标t的值为0的状态对应于其切换前的旋转速度的值为第1速度VL的状态，指标t的值为1的状态对应于根据该指示而旋转速度的值发生变化并到达第2速度VH的状态。

在步骤SA120或步骤SA130后续的步骤SA140中，控制部10’根据在步骤SA120或步骤SA130中计算出的指标t的值，计算出假想的旋转扬声器的旋转速度的值SV、以及对声音信号的高频成分进行控制的增益G，并且计算出假想的扬声器位置SP而作为从过去以来的旋转速度的值SV的累积值。而且，在步骤SA140后续的步骤SA150中，控制部10’将在步骤SA140中生成的旋转速度的值SV及扬声器位置SP赋予给第1效果器42，将在步骤SA140中生成的增益G赋予给第2效果器44。

如前述图2的功能框图所示，控制部10’作为旋转速度的值及增益的生成部12和扬声器位置的生成部14起作用。在图3的步骤SA140中，通过生成部12计算出旋转速度的值SV及增益G，通过生成部14基于该旋转速度的值SV计算出扬声器位置SP。

在根据例如LH变更命令而增大旋转速度的值的情况下，生成部12按照具有规定的第1延迟D1的第1变化曲线GP1(参照图4)和其时间点指标t，计算出从第1速度VL逐渐变化为第2速度VH的旋转速度的值SV。曲线GP1具有延迟D1，因此从被赋予该LH变更命令的时间点延迟与延迟D1对应量，以听到来自扬声器的声音的用户能够感知的程度，旋转扬声器效果的旋转速度的值SV开始上升。由此，在旋转扬声器中，从指示进行速度切换至旋转速度的值开始上升为止的延迟得到重现。此外，也可以说第1延迟D1是由第1变化曲线GP1规定的。

与此平行地，生成部12按照具有比延迟D1短的第2延迟D2的第2变化曲线GP2(参照图4)和指标t而计算出高频成分的增益G。如参照图4的曲线GP2所明确的那样，在本实施方式的装置1中，根据LH变更命令，增益G从第1增益GL起逐渐增加至比该第1增益GL大的第2增益GH。关于由于该增益G的增加而带来的声音信号的高频的强调，只要以给听到来自扬声器的声音的用户带来“可能发生了什么变化”这样印象的程度稍微进行强调就足够。

曲线GP2具有延迟D2，因此从被赋予该LH变更命令的时间点延迟与延迟D2对应量而声音信号的高频成分开始增加。这里，延迟D2小于延迟D1，因此，在本实施方式中，在LH变更命令之后，在赋予给声音的旋转扬声器效果的旋转速度的值的变化之前，声音的音色先发生变化。装置1的用户通过来自扬声器的声音的音色的微小变化，能够感知到进行了旋转速度的值的切换指示、自此旋转速度的值将发生变化这样的情况。旋转速度的值的从低速向高速的切换主要是在演奏进入高潮时进行，优选使声音的高频成分增加而变为华美的音色。此外，也可以说第2延迟D2是由第2变化曲线GP2规定的。

曲线GP1和GP2是延迟时间不同，这是重要的点。曲线GP1的形状可以设为通过物理性的旋转扬声器测量出的变化曲线的形状或模仿它的形状。曲线GP2的形状不太重要，可以与曲线GP1相同，也可以不同。如果为了使用户明确感知到切换，则使曲线GP2的最大倾斜度增大即可，相反如果为了使用户不易察觉，则使该最大倾斜度减小即可。

并且，在本实施方式的装置1中，与对应于切换操作的旋转速度的值的变化同步地使音色先发生变化。这里，第1变化曲线GP1的值和第2变化曲线GP2的值根据共同的指标t而变化，上述2个值相互具有对应关系，因此，其结果旋转速度的变化和音色的变化同步。由此，不会从切换操作延迟太多，而能够使用户通过音色的变化(高频成分的增加)而感知到自此旋转速度的值将发生变化(从低速切换为高速)。使旋转速度的值增大时的音色的变化(高频成分的增加)遵从于要使演奏进入高潮的用户的意图。此外，在用户对速度SW 32进行断开操作，指示了从第2速度VH向第1速度VL的旋转速度的值的切换的情况下(HL变更命令)，基本的动作也相同。即，如图5所示，使旋转速度的值SV按照具有第3延迟D3的第3变化曲线GP3从第2速度VH逐渐减少至第1速度VL，使高频的增益G按照具有比所述第3延迟D3小的第4延迟D4的第4变化曲线GP4从第2增益GH逐渐减少至第1增益GL。在物理性的旋转扬声器中，旋转速度的值的减速时的延迟小于加速时的延迟，因此，这里优选将延迟D3设为小于延迟D1的值。

如上所示，根据本实施方式的装置1，能够维持逼真的听感且使用户实际感觉到进行了速度切换，并且能够对旋转扬声器效果进行电模拟。

(B：其他实施方式)

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，除了上述实施方式以外还可以想到以下的实施方式。

(1)上述实施方式的装置1为电子乐器，但装置1也可以是包含第1效果器、第2效果器和其控制部，向来自电吉他、电风琴、合成器等外部乐器的模拟声音信号赋予旋转扬声器效果的单体效果器。在该情况下，该效果器1通过该效果器1内部的AD转换器对来自外部乐器的模拟声音信号进行模拟数字转换，得到图2的数字信号X1。另外，在上述实施方式的装置1中，首先将声音信号X1通过第1效果器进行处理，将处理后的声音信号X2通过第2效果器进行处理，但也可以首先将声音信号X1通过第2效果器进行处理，将处理后的声音信号X2’通过第1效果器进行处理。

(2)在上述实施方式中，对于将旋转速度的值从第1速度VL向第2速度VH进行切换的情况下的变化曲线(GP1、GP2)和将旋转速度的值从第2速度VH向第1速度VL进行切换的情况下的变化曲线(GP3、GP4)，使用了(各自延迟时间不同的)相同形状的曲线，但也可以在前者的情况和后者的情况中使用不同形状的曲线。具体而言，关于旋转速度的值的减速，按照从第2速度VH起的下降的开始早于第1变化曲线GP1、且向第1速度VL的渐近比第1变化曲线GP1平缓的变化曲线GP3’生成旋转速度的值即可。在物理性的旋转扬声器中，在旋转速度的减速(与加速的情况相比)中，旋转速度相对于切换操作的时间点无延迟地开始下降，但是直至旋转速度稳定于速度VL为止需要较长的时间。此外，关于增益G的延迟所使用的变化曲线，无论是否使旋转速度的值的延迟所使用的变化曲线不同，都可以使用相同的曲线。总之，只要是使音色的变化与旋转速度的值的变化同步的方式即可。另外，在上述实施方式中，接收LH变更命令(或者HL变更命令)而旋转速度的值从速度VL(或者VH)变化至速度VH(或者VL)。也可以是在该变化的中途在接收到HL变更命令(或者LH变更命令)时，在该时间点使变化的方向反转，从该时间点的速度VX变化至速度VL(或者VH)。在该情况下，在该反转的时间点，将时刻t设定为“1”(或者“0”)、且根据该时间点的旋转速度的值和增益G重新准备变化曲线GP3(或者GP1)及变化曲线GP4(或者GP2)即可。

(3)在上述实施方式中，对于赋予了旋转扬声器效果的声音信号的音色的控制，通过对该声音信号的高频成分进行增减的滤波处理而实现，但也可以通过声音信号的非线性转换、噪声成分的相加、或者不同声音信号的选择而实现，还可以通过它们中的任意的多个组合而实现。这里，非线性转换是将声音信号非线性地进行转换而施加泛音成分的信号处理。通过改变转换曲线的形状，能够控制所附加的泛音成分的量。对于噪声成分的相加，可以生成与声音信号相关联的特性的高频噪声，将该高频噪声与声音信号相加。声音信号的选择是作为音源41所生成的声音信号而从同种声音信号中选择高频成分的含有量不同的声音信号。在该情况下，与增益G相对应的声音的控制由音源41进行，因此效果器44包含于音源41。另外，在上述实施方式中，根据LH变更命令，使音色的控制从第1特性变更为与该第1特性相比高频更强的第2特性，但第2特性并不限定于与第1特性相比高频更强的特性，只要是音色与第1特性不同的特性即可。最低限度是，在第1特性和第2特性中只要音色不同，就能够使用户感知到。

(4)上述实施方式中的旋转速度的值及增益的生成部12、和扬声器位置的生成部14是控制部10所执行的软件，但也可以是硬件化的逻辑电路、FPGA。另外，信号处理部40也可以是DSP、FPGA。或者，也可以通过控制部10的CPU构成信号处理部40。

(5)在上述实施方式中，实现本发明的特征涉及的控制方法的控制程序62预先存储于非易失性存储部60。但是，可以将该控制程序62写入至CD－ROM等记录介质而进行发布，另外也可以经由因特网等线路而对该控制程序62进行发布。

标号的说明

1…装置、电子乐器、效果器，10、10’…控制部，12…旋转速度的值及增益的生成部，14…扬声器位置的生成部，20…外部设备I/F部，30…用户I/F部，31…演奏操作件，32…速度SW，40…信号处理部，41…音源，42…第1效果器，44…第2效果器，50…易失性存储部，60…非易失性存储部，62…控制程序，70…总线。

Claims

1.一种控制方法，其是将与旋转速度的值相对应的旋转扬声器效果赋予至声音信号，且对所述声音信号的音色进行控制的效果赋予装置的控制方法，

在该控制方法中，

根据速度变更命令，将所述旋转速度的值从速度变更指示的时间点的第1速度逐渐变更为比该第1速度快的第2速度，并且将所述音色的控制先于所述旋转速度的值的变化而从第1特性变更为音色与该第1特性不同的第2特性。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，

所述第2特性是与所述第1特性相比高频更强的特性。

3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其中，

根据所述速度变更命令，使所述旋转速度的值按照具有规定的第1延迟的第1变化曲线从所述第1速度逐渐变更为所述第2速度。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其中，

根据所述速度变更命令，使所述音色的控制按照具有比所述第1延迟短的第2延迟的第2变化曲线从所述第1特性逐渐变更为所述第2特性。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制方法，其中，

所述旋转速度的值的变化之前，所述声音信号的音色先发生变化，

随着时间经过，所述旋转速度的值的变化与所述音色的变化同步。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的控制方法，其中，

所述音色的控制通过(1)对声音信号的高频成分进行增减的滤波、(2)声音信号的非线性转换、(3)噪声成分的相加、(4)不同声音信号的选择中的至少任一者而进行。

7.一种效果赋予装置，其具有：

信号处理部，其将与旋转速度的值相对应的旋转扬声器效果赋予至声音信号，且对所述声音信号的音色进行控制；以及

控制部，其根据所述旋转速度的值的变更命令，通过具有第1延迟的第1变化曲线，使所述旋转速度的值从第1速度逐渐变更为比该第1速度快的第2速度，并且通过具有比所述第1延迟短的第2延迟的第2变化曲线，使所述音色的控制从第1特性逐渐变更为音色与该第1特性不同的第2特性。