JP2000075862A - 波形信号の時間軸圧縮伸長装置 - Google Patents
波形信号の時間軸圧縮伸長装置Info
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- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
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- Acoustics & Sound (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】時間軸上で圧縮伸長しようとする波形信号を複
数の周波数帯域に分割する際の分割数の増加に伴う波形
信号処理量の増加を抑制するようにして、安価なシステ
ムを構築することを可能にする。 【解決手段】波形信号を複数のメイン周波数帯域に分割
し、かつ、各メイン周波数帯域のそれぞれを複数のサブ
周波数帯域に分割した該複数のサブ周波数帯域毎にそれ
ぞれの波形を表す波形データを記憶した記憶手段と、サ
ブ周波数帯域毎に設けられ、各サブ周波数帯域毎の波形
データを基に該波形データが表わす波形の時間軸圧縮伸
長を行なう複数の時間軸圧縮伸長手段と、複数の時間軸
圧縮伸長手段からの信号を合成する合成手段とを有し、
複数の時間軸圧縮伸長手段はそれぞれ、波形の時間軸圧
縮伸長を行うサブ周波数帯域が属するメイン周波数帯域
に対応した処理頻度で圧縮伸長の処理を行なう。
数の周波数帯域に分割する際の分割数の増加に伴う波形
信号処理量の増加を抑制するようにして、安価なシステ
ムを構築することを可能にする。 【解決手段】波形信号を複数のメイン周波数帯域に分割
し、かつ、各メイン周波数帯域のそれぞれを複数のサブ
周波数帯域に分割した該複数のサブ周波数帯域毎にそれ
ぞれの波形を表す波形データを記憶した記憶手段と、サ
ブ周波数帯域毎に設けられ、各サブ周波数帯域毎の波形
データを基に該波形データが表わす波形の時間軸圧縮伸
長を行なう複数の時間軸圧縮伸長手段と、複数の時間軸
圧縮伸長手段からの信号を合成する合成手段とを有し、
複数の時間軸圧縮伸長手段はそれぞれ、波形の時間軸圧
縮伸長を行うサブ周波数帯域が属するメイン周波数帯域
に対応した処理頻度で圧縮伸長の処理を行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波形信号の時間軸
圧縮伸長装置に関し、さらに詳細には、時間軸上におけ
る波形信号の圧縮伸長を滑らかに行うことができるよう
にした波形信号の時間軸圧縮伸長装置に関する。
圧縮伸長装置に関し、さらに詳細には、時間軸上におけ
る波形信号の圧縮伸長を滑らかに行うことができるよう
にした波形信号の時間軸圧縮伸長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、波形信号を再生する技術とし
て、例えば、録音された波形信号の再生時間を時間軸上
で圧縮伸長する時間軸圧縮伸長（以下、「タイムストレ
ッチ」と適宜称する。）技術が音楽制作の分野でも利用
されるようになってきている。
て、例えば、録音された波形信号の再生時間を時間軸上
で圧縮伸長する時間軸圧縮伸長（以下、「タイムストレ
ッチ」と適宜称する。）技術が音楽制作の分野でも利用
されるようになってきている。
【０００３】ところで、例えば、テープレコーダにおい
ては、テープに録音する際のテープの回転速度とテープ
を再生する際のテープの回転速度とを異ならせることに
より、テープに録音された音声の再生時間を時間軸上で
圧縮伸長することができる。
ては、テープに録音する際のテープの回転速度とテープ
を再生する際のテープの回転速度とを異ならせることに
より、テープに録音された音声の再生時間を時間軸上で
圧縮伸長することができる。
【０００４】即ち、テープの録音時における波形信号が
図１に示すものである場合に、再生時におけるテープの
回転速度を録音時の回転速度より遅くすることによって
再生時間を伸長すると、図１に示す波形信号は、波形が
単に比例的に伸長された図２に示すような波形信号とし
て再生されることになってしまい、再生時間が伸長され
ることにともにない、それと同時に周波数が変化してし
まう（周波数が下がる）こととなっていた。
図１に示すものである場合に、再生時におけるテープの
回転速度を録音時の回転速度より遅くすることによって
再生時間を伸長すると、図１に示す波形信号は、波形が
単に比例的に伸長された図２に示すような波形信号とし
て再生されることになってしまい、再生時間が伸長され
ることにともにない、それと同時に周波数が変化してし
まう（周波数が下がる）こととなっていた。
【０００５】このため従来のタイムストレッチ技術にお
いては、波形信号を順次に一時的にデジタルメモリーな
どに記録し、一定の区間を間引いたり、あるいは繰り返
したりして再生時間を時間軸上で圧縮伸長するようにな
されている。
いては、波形信号を順次に一時的にデジタルメモリーな
どに記録し、一定の区間を間引いたり、あるいは繰り返
したりして再生時間を時間軸上で圧縮伸長するようにな
されている。
【０００６】なお、以下においては、再生時間の時間軸
上での圧縮伸長を、適宜に「圧縮伸長」と簡略化して称
するものとする。
上での圧縮伸長を、適宜に「圧縮伸長」と簡略化して称
するものとする。
【０００７】しかしながら、連続する波形信号を間引い
たり、あるいは繰り返したりすると、間引きあるいは繰
り返しの際における各波形信号のそれぞれの接続点が不
連続になるために雑音が発生するという新たな問題が生
じるものであった。
たり、あるいは繰り返したりすると、間引きあるいは繰
り返しの際における各波形信号のそれぞれの接続点が不
連続になるために雑音が発生するという新たな問題が生
じるものであった。
【０００８】このため、上記した各波形信号の接続点を
クロスフェード（なお、「クロスフェード」とは、複数
の波形を連続して再生する際に、ある波形（以下、「第
１波形」と称する。）の終わり部分と当該ある波形に続
くある波形（以下、「第２波形」と称する。）の始まり
部分とをオーバーラップして再生するようにして、この
オーバーラップして再生する際に、第１波形のオーバー
ラップ部分の音量を徐々に減少していくとともに、第２
波形のオーバーラップ部分の音量を徐々に増大させてい
く手法を意味する。）することにより、雑音の発生を抑
止しながら各波形の連続性を保とうとする手法が提案さ
れているが、波形信号の揺らぎやリップルの発生を完全
には防止することができず、根本的な解決策とはなって
いなかった。
クロスフェード（なお、「クロスフェード」とは、複数
の波形を連続して再生する際に、ある波形（以下、「第
１波形」と称する。）の終わり部分と当該ある波形に続
くある波形（以下、「第２波形」と称する。）の始まり
部分とをオーバーラップして再生するようにして、この
オーバーラップして再生する際に、第１波形のオーバー
ラップ部分の音量を徐々に減少していくとともに、第２
波形のオーバーラップ部分の音量を徐々に増大させてい
く手法を意味する。）することにより、雑音の発生を抑
止しながら各波形の連続性を保とうとする手法が提案さ
れているが、波形信号の揺らぎやリップルの発生を完全
には防止することができず、根本的な解決策とはなって
いなかった。
【０００９】さらに、複数の楽音が混合した波形信号は
周期性が弱くなるため、上記した従来の手法では、間引
きあるいは繰り返しの際における各波形信号のそれぞれ
の接続点においてますます滑らかな接続が難しくなるも
のであった。
周期性が弱くなるため、上記した従来の手法では、間引
きあるいは繰り返しの際における各波形信号のそれぞれ
の接続点においてますます滑らかな接続が難しくなるも
のであった。
【００１０】ところで、複数の楽音が混合した波形信号
は、周波数帯域（ｂａｎｄ：バンド）によってそれぞれ
の波形信号特性が異なる場合が多いことが知られてい
る。
は、周波数帯域（ｂａｎｄ：バンド）によってそれぞれ
の波形信号特性が異なる場合が多いことが知られてい
る。
【００１１】このため、間引きあるいは繰り返しの際に
おける各波形信号のそれぞれの接続点における不連続性
を解決するために、時間軸上で圧縮伸長しようとする波
形信号を主要な周波数帯域にそれぞれ分割し、分割した
それぞれの周波数帯域の波形信号を独立に圧縮伸長する
ようにして、全体として滑らかな時間軸上の圧縮伸縮を
行うようにした手法が提案されている。
おける各波形信号のそれぞれの接続点における不連続性
を解決するために、時間軸上で圧縮伸長しようとする波
形信号を主要な周波数帯域にそれぞれ分割し、分割した
それぞれの周波数帯域の波形信号を独立に圧縮伸長する
ようにして、全体として滑らかな時間軸上の圧縮伸縮を
行うようにした手法が提案されている。
【００１２】この手法においては、倍音を多数含んだ複
雑な波形信号はできるだけ多くの周波数帯域に分割した
ほうが、より滑らかな時間軸上の圧縮伸長ができること
になるものであるが、バンド（周波数帯域）数を増加す
ると波形信号処理量が膨大になってしまい、安価なシス
テムを構築することが困難になるという問題点があっ
た。
雑な波形信号はできるだけ多くの周波数帯域に分割した
ほうが、より滑らかな時間軸上の圧縮伸長ができること
になるものであるが、バンド（周波数帯域）数を増加す
ると波形信号処理量が膨大になってしまい、安価なシス
テムを構築することが困難になるという問題点があっ
た。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、時間軸上で圧縮伸長し
ようとする波形信号を主要な周波数帯域にそれぞれ分割
し、分割したそれぞれの周波数帯域の波形信号を独立に
圧縮伸長するようにして、全体として滑らかな時間軸上
の圧縮伸縮を行う処理の際に、分割するバンド（周波数
帯域）数の増加に伴う波形信号処理量の増加を抑制する
ようにして、安価なシステムを構築することを可能にし
た波形信号の時間軸圧縮伸長装置を提供しようとするも
のである。
うな従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、時間軸上で圧縮伸長し
ようとする波形信号を主要な周波数帯域にそれぞれ分割
し、分割したそれぞれの周波数帯域の波形信号を独立に
圧縮伸長するようにして、全体として滑らかな時間軸上
の圧縮伸縮を行う処理の際に、分割するバンド（周波数
帯域）数の増加に伴う波形信号処理量の増加を抑制する
ようにして、安価なシステムを構築することを可能にし
た波形信号の時間軸圧縮伸長装置を提供しようとするも
のである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による波形信号の時間軸圧縮伸長装置は、マ
ルチレイトサンプリング技術を応用して、波形信号処理
量の増加を抑制するようにしたものである。
に、本発明による波形信号の時間軸圧縮伸長装置は、マ
ルチレイトサンプリング技術を応用して、波形信号処理
量の増加を抑制するようにしたものである。
【００１５】以下、本発明による波形信号の時間軸圧縮
伸長装置の原理を説明するが、本発明による波形信号の
時間軸圧縮伸長装置は、人の聴覚が、音量だけでなく周
波数軸上でも線形よりも対数に近い尺度で反応する傾向
があることを利用したものである。
伸長装置の原理を説明するが、本発明による波形信号の
時間軸圧縮伸長装置は、人の聴覚が、音量だけでなく周
波数軸上でも線形よりも対数に近い尺度で反応する傾向
があることを利用したものである。
【００１６】ここで、マルチレイトサンプリング技術と
は、波形信号の周波数帯域を上から順に半分づつに分割
し、サンプリングレイトもそれに応じて順に半分に落と
していくサンプリング方式であり、このため下位のバン
ドほどサンプリングレイトが低くなるので、全体として
の波形信号の処理量を軽減することができる波形信号の
処理方式である。
は、波形信号の周波数帯域を上から順に半分づつに分割
し、サンプリングレイトもそれに応じて順に半分に落と
していくサンプリング方式であり、このため下位のバン
ドほどサンプリングレイトが低くなるので、全体として
の波形信号の処理量を軽減することができる波形信号の
処理方式である。
【００１７】そして、従来のマルチレイトサンプリング
技術においては、各バンドはオクターブの周波数帯域幅
を有するようになされている。
技術においては、各バンドはオクターブの周波数帯域幅
を有するようになされている。
【００１８】しかしながら、波形信号の特性によって
は、周波数帯域幅がオクターブではまだ広すぎる場合が
多いことに鑑み、本発明による波形信号の時間軸圧縮伸
長装置においては、波形信号の周波数帯域を複数のメイ
ン周波数帯域（以下、適宜に「メインバンド」と称す
る。）に分割し、さらに各メイン周波数帯域をそれぞれ
を複数のサブ周波数帯域（以下、適宜に「サブバンド」
と称する。）に分割するようにしたものである。
は、周波数帯域幅がオクターブではまだ広すぎる場合が
多いことに鑑み、本発明による波形信号の時間軸圧縮伸
長装置においては、波形信号の周波数帯域を複数のメイ
ン周波数帯域（以下、適宜に「メインバンド」と称す
る。）に分割し、さらに各メイン周波数帯域をそれぞれ
を複数のサブ周波数帯域（以下、適宜に「サブバンド」
と称する。）に分割するようにしたものである。
【００１９】また、各メイン周波数帯域をそれぞれを複
数のサブ周波数帯域に分割する際に、メイン周波数帯域
を線形、即ち、等間隔に分割するようにしてもよい。こ
のようにした場合には、あるメイン周波数帯域における
複数のサブ周波数帯域は同一のサンプリングレイトであ
り、かつ、周波数帯域幅も同一であるので、各サブ周波
数帯域の処理をソフトウエアで構成するならば共通の処
理プログラムルーチンを共用することができるようにな
る。
数のサブ周波数帯域に分割する際に、メイン周波数帯域
を線形、即ち、等間隔に分割するようにしてもよい。こ
のようにした場合には、あるメイン周波数帯域における
複数のサブ周波数帯域は同一のサンプリングレイトであ
り、かつ、周波数帯域幅も同一であるので、各サブ周波
数帯域の処理をソフトウエアで構成するならば共通の処
理プログラムルーチンを共用することができるようにな
る。
【００２０】なお、波形信号によってスペクトルに片寄
りがあるので、メイン周波数帯域のサブ周波数帯域への
分割数は個々に設定すれば良い。
りがあるので、メイン周波数帯域のサブ周波数帯域への
分割数は個々に設定すれば良い。
【００２１】また、波形信号に低い周波数成分が無い場
合には、下位のバンドの処理を省略して上位のバンドの
処理のみを行うようにし、またその逆に、波形信号に高
域成分が無い場合には、上位のバンドの処理を省略して
下位のバンドの処理のみを行うようにすると、波形信号
の処理量を大幅に節減できるようになる。
合には、下位のバンドの処理を省略して上位のバンドの
処理のみを行うようにし、またその逆に、波形信号に高
域成分が無い場合には、上位のバンドの処理を省略して
下位のバンドの処理のみを行うようにすると、波形信号
の処理量を大幅に節減できるようになる。
【００２２】また、基本周波数が高い波形信号はメイン
バンドの分割数が少なくて済むので、サンプルレイトを
半分に逓減するのを中止して、それを最下位バンドとす
るようにしてもよい。また、各メインバンド内の分割
数、即ち、サブバンド数も少なくて済むようになる。例
えば、３２ｋＨｚサンプリングレイトで２ＫＨｚを基本
周波数とする１４ＫＨｚまでの周波数の波形信号成分を
処理するには、３２ｋＨｚ、１６ｋＨｚおよび８ｋＨｚ
のサンプルレイトの３つのメインバンドに分割すればよ
く、また、各メインバンドにおけるサブバンド数もそれ
ぞれ８、４、２とすれば、当該波形信号の全倍音成分を
分離することができるようになる。
バンドの分割数が少なくて済むので、サンプルレイトを
半分に逓減するのを中止して、それを最下位バンドとす
るようにしてもよい。また、各メインバンド内の分割
数、即ち、サブバンド数も少なくて済むようになる。例
えば、３２ｋＨｚサンプリングレイトで２ＫＨｚを基本
周波数とする１４ＫＨｚまでの周波数の波形信号成分を
処理するには、３２ｋＨｚ、１６ｋＨｚおよび８ｋＨｚ
のサンプルレイトの３つのメインバンドに分割すればよ
く、また、各メインバンドにおけるサブバンド数もそれ
ぞれ８、４、２とすれば、当該波形信号の全倍音成分を
分離することができるようになる。
【００２３】なお、自然の音声は高域ほど揺らぎが大き
いので、上位のメインバンドほどサブバンド数を減らす
ことができる。従って、各サンプリングレイト段のメイ
ンバンドを同じ数のサブバンドに分割すれば、あるメイ
ンバンドの信号処理プログラムは他の同じサンプリング
レイト段のルーチンを利用でき、プログラムを大幅に短
縮することができるようになる。
いので、上位のメインバンドほどサブバンド数を減らす
ことができる。従って、各サンプリングレイト段のメイ
ンバンドを同じ数のサブバンドに分割すれば、あるメイ
ンバンドの信号処理プログラムは他の同じサンプリング
レイト段のルーチンを利用でき、プログラムを大幅に短
縮することができるようになる。
【００２４】なお、このようにすると、上位のメインバ
ンドの周波数帯域幅が下位のメインバンドに比べて広く
なってしまうが、本願出願人による実験の結果、ほとん
どの自然音の高域成分は信号レベルが低い上に非周期成
分が多いので、上位のメインバンドの周波数帯域幅が下
位のメインバンドに比べて広くなっても音質の変化は非
常に少ないことが判明した。
ンドの周波数帯域幅が下位のメインバンドに比べて広く
なってしまうが、本願出願人による実験の結果、ほとん
どの自然音の高域成分は信号レベルが低い上に非周期成
分が多いので、上位のメインバンドの周波数帯域幅が下
位のメインバンドに比べて広くなっても音質の変化は非
常に少ないことが判明した。
【００２５】これとは逆に、下位のメインバンドには自
然音の主要な成分が含まれているが、下位のメインバン
ドは周波数帯域幅が十分に狭いために、時間軸上の圧縮
伸長を滑らかに行うことができる。
然音の主要な成分が含まれているが、下位のメインバン
ドは周波数帯域幅が十分に狭いために、時間軸上の圧縮
伸長を滑らかに行うことができる。
【００２６】上記したように、上位のメインバンドほど
周波数帯域幅を広くし、下位のメインバンドほど周波数
帯域幅を狭くするというように、周波数に応じて広狭を
つけて周波数帯域を分割すると、周波数帯域の分割を周
波数線形で等間隔で細かく分割した場合に比べて、信号
処理時間を大幅に短縮することができる。
周波数帯域幅を広くし、下位のメインバンドほど周波数
帯域幅を狭くするというように、周波数に応じて広狭を
つけて周波数帯域を分割すると、周波数帯域の分割を周
波数線形で等間隔で細かく分割した場合に比べて、信号
処理時間を大幅に短縮することができる。
【００２７】また、上位のメインバンドほど周波数帯域
幅を広くすると、鋭い立ち上がりの波形信号に対する応
答がよくなる。
幅を広くすると、鋭い立ち上がりの波形信号に対する応
答がよくなる。
【００２８】即ち、本発明においては、こうした聴覚の
特性を利用したマルチレイトによる信号処理技術を用い
て、高速かつ音質の優れた波形信号の時間上の圧縮伸長
を行うようにしたものである。
特性を利用したマルチレイトによる信号処理技術を用い
て、高速かつ音質の優れた波形信号の時間上の圧縮伸長
を行うようにしたものである。
【００２９】上記した本発明の原理に鑑みて、本発明の
うち請求項１に記載の発明は、波形信号を複数のメイン
周波数帯域に分割し、かつ、各メイン周波数帯域のそれ
ぞれを複数のサブ周波数帯域に分割した該複数のサブ周
波数帯域毎にそれぞれの波形を表す波形データを記憶し
た記憶手段と、上記サブ周波数帯域毎に設けられ、各サ
ブ周波数帯域毎の波形データを基に該波形データが表わ
す波形の時間軸圧縮伸長を行なう複数の時間軸圧縮伸長
手段と、上記複数の時間軸圧縮伸長手段からの信号を合
成する合成手段とを有し、上記複数の時間軸圧縮伸長手
段はそれぞれ、波形の時間軸圧縮伸長を行うサブ周波数
帯域が属するメイン周波数帯域に対応した処理頻度で圧
縮伸長の処理を行なうようにしたものである。
うち請求項１に記載の発明は、波形信号を複数のメイン
周波数帯域に分割し、かつ、各メイン周波数帯域のそれ
ぞれを複数のサブ周波数帯域に分割した該複数のサブ周
波数帯域毎にそれぞれの波形を表す波形データを記憶し
た記憶手段と、上記サブ周波数帯域毎に設けられ、各サ
ブ周波数帯域毎の波形データを基に該波形データが表わ
す波形の時間軸圧縮伸長を行なう複数の時間軸圧縮伸長
手段と、上記複数の時間軸圧縮伸長手段からの信号を合
成する合成手段とを有し、上記複数の時間軸圧縮伸長手
段はそれぞれ、波形の時間軸圧縮伸長を行うサブ周波数
帯域が属するメイン周波数帯域に対応した処理頻度で圧
縮伸長の処理を行なうようにしたものである。
【００３０】また、本発明のうち請求項２に記載の発明
は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、各メ
イン周波数帯域におけるサブ周波数帯域の帯域数は同一
であるようにしたものである。
は、本発明のうち請求項１に記載の発明において、各メ
イン周波数帯域におけるサブ周波数帯域の帯域数は同一
であるようにしたものである。
【００３１】また、本発明のうち請求項３に記載の発明
は、本発明のうち請求項２に記載の発明において、上記
波形信号の時間軸圧縮伸長装置はソフトウエアで構成さ
れるものであって、あるメイン周波数帯域における時間
軸圧縮伸長処理プログラムルーチンを他のメイン周波数
帯域の時間軸圧縮伸長処理プログラムルーチンと共用す
るようにしたものである。
は、本発明のうち請求項２に記載の発明において、上記
波形信号の時間軸圧縮伸長装置はソフトウエアで構成さ
れるものであって、あるメイン周波数帯域における時間
軸圧縮伸長処理プログラムルーチンを他のメイン周波数
帯域の時間軸圧縮伸長処理プログラムルーチンと共用す
るようにしたものである。
【００３２】また、本発明のうち請求項４に記載の発明
は、本発明のうち請求項２または３に記載の発明におい
て、上記波形信号の時間軸圧縮伸長装置はソフトウエア
で構成されるものであって、同一のメイン周波数帯域に
属するサブ周波数帯域の時間軸圧縮伸長手段は、同一の
処理プログラムルーチンを使用するようにしたものであ
る。
は、本発明のうち請求項２または３に記載の発明におい
て、上記波形信号の時間軸圧縮伸長装置はソフトウエア
で構成されるものであって、同一のメイン周波数帯域に
属するサブ周波数帯域の時間軸圧縮伸長手段は、同一の
処理プログラムルーチンを使用するようにしたものであ
る。
【００３３】また、本発明のうち請求項５に記載の発明
は、波形信号を複数のメイン周波数帯域に分割し、か
つ、各メイン周波数帯域のそれぞれの波形信号を複数の
サブ周波数帯域に分割した該複数のサブ周波数帯域毎に
それぞれの波形を表す波形データを記憶した記憶手段
と、上記サブ周波数帯域毎に設けられ、各サブ周波数帯
域毎の波形データを基に該波形データが表わす波形の時
間軸圧縮伸長を行なう複数の時間軸圧縮伸長手段と、上
記複数の時間軸圧縮伸長手段からの信号を合成する合成
手段とを有し、同一のメイン周波数帯域に属するサブ周
波数帯域の時間軸圧縮伸長手段は、同一の処理頻度で圧
縮伸長の処理を行うものであり、かつ、あるメイン周波
数帯域に属するサブ周波数帯域の時間軸圧縮伸長手段
は、他のメイン周波数帯域に属するサブ周波数帯域の時
間軸圧縮伸長手段と処理頻度が異なるようにしたもので
ある。
は、波形信号を複数のメイン周波数帯域に分割し、か
つ、各メイン周波数帯域のそれぞれの波形信号を複数の
サブ周波数帯域に分割した該複数のサブ周波数帯域毎に
それぞれの波形を表す波形データを記憶した記憶手段
と、上記サブ周波数帯域毎に設けられ、各サブ周波数帯
域毎の波形データを基に該波形データが表わす波形の時
間軸圧縮伸長を行なう複数の時間軸圧縮伸長手段と、上
記複数の時間軸圧縮伸長手段からの信号を合成する合成
手段とを有し、同一のメイン周波数帯域に属するサブ周
波数帯域の時間軸圧縮伸長手段は、同一の処理頻度で圧
縮伸長の処理を行うものであり、かつ、あるメイン周波
数帯域に属するサブ周波数帯域の時間軸圧縮伸長手段
は、他のメイン周波数帯域に属するサブ周波数帯域の時
間軸圧縮伸長手段と処理頻度が異なるようにしたもので
ある。
【００３４】なお、本発明のうち請求項１ならびに請求
項５に記載の発明における「処理頻度」とは、例えば、
サンプリングレイトとすることができる。
項５に記載の発明における「処理頻度」とは、例えば、
サンプリングレイトとすることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明による波形信号の時間軸圧縮伸長装置の実施
の形態の一例を詳細に説明する。
ら、本発明による波形信号の時間軸圧縮伸長装置の実施
の形態の一例を詳細に説明する。
【００３６】図３には、本発明による波形信号の時間軸
圧縮伸長装置（以下、適宜に「本発明装置」と称す
る。）の実施の形態の一例を実現するためのハードウエ
アのブロック構成図が示されている。
圧縮伸長装置（以下、適宜に「本発明装置」と称す
る。）の実施の形態の一例を実現するためのハードウエ
アのブロック構成図が示されている。
【００３７】即ち、本発明装置は、中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）１０により全体の動作の制御が行われるものであ
り、このＣＰＵ１０には、バスを介して、ＣＰＵ１０が
実行するプログラムなどが格納されたリード・オンリ・
メモリ（ＲＯＭ）１２と、ＣＰＵ１０がＲＯＭ１２に記
憶されたプログラムを実行する際のワーキングエリアな
どが設定されたランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）
１４と、メインバンド数たるマルチレイト分割バンド数
や各メインバンドのサブバンド数を設定するための操作
子１６と、外部のＭＩＤＩ機器と接続するためのＭＩＤ
Ｉインターフェース（ＭＩＤＩ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
１８と、後述するフローチャートに示される分析処理や
変換合成処理のプログラムを実行するデジタル・シグナ
ル・プロセッサ（ＤＳＰ）２０とが接続されている。
Ｕ）１０により全体の動作の制御が行われるものであ
り、このＣＰＵ１０には、バスを介して、ＣＰＵ１０が
実行するプログラムなどが格納されたリード・オンリ・
メモリ（ＲＯＭ）１２と、ＣＰＵ１０がＲＯＭ１２に記
憶されたプログラムを実行する際のワーキングエリアな
どが設定されたランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）
１４と、メインバンド数たるマルチレイト分割バンド数
や各メインバンドのサブバンド数を設定するための操作
子１６と、外部のＭＩＤＩ機器と接続するためのＭＩＤ
Ｉインターフェース（ＭＩＤＩ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
１８と、後述するフローチャートに示される分析処理や
変換合成処理のプログラムを実行するデジタル・シグナ
ル・プロセッサ（ＤＳＰ）２０とが接続されている。
【００３８】また、ＤＳＰ２０には、ＤＳＰ２０がプロ
グラムを実行する際のワーキングエリアなどが設定され
たランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）２２と、アナ
ログの波形信号をデジタルの波形信号に変換してＤＳＰ
２０へ入力するアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）２
４と、ＤＳＰ２０から出力されたデジタルの波形信号を
アナログの波形信号に変換して出力するデジタル／アナ
ログ変換器（Ｄ／Ａ）２６とが接続されている。
グラムを実行する際のワーキングエリアなどが設定され
たランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）２２と、アナ
ログの波形信号をデジタルの波形信号に変換してＤＳＰ
２０へ入力するアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）２
４と、ＤＳＰ２０から出力されたデジタルの波形信号を
アナログの波形信号に変換して出力するデジタル／アナ
ログ変換器（Ｄ／Ａ）２６とが接続されている。
【００３９】ここで、本発明装置においては、ＤＳＰ２
０により波形信号の処理が行われるものである。
０により波形信号の処理が行われるものである。
【００４０】まず、アナログ／デジタル変換器２４を介
してアナログ／デジタル変換されて入力された波形信号
は、図４に示すように、基本の４４ｋＨｚのサンプルレ
イトから始めて、２２ｋＨｚ、１１ｋＨｚ、５．５ｋＨ
ｚ、２．７５ｋＨｚ、１．３８ｋＨｚ、０．６８ｋＨｚ
の６個のメインバンドに分割される。そして、各サンプ
ルレイトのメインバンドは、さらに４個のサブバンドに
等分割されるものである。
してアナログ／デジタル変換されて入力された波形信号
は、図４に示すように、基本の４４ｋＨｚのサンプルレ
イトから始めて、２２ｋＨｚ、１１ｋＨｚ、５．５ｋＨ
ｚ、２．７５ｋＨｚ、１．３８ｋＨｚ、０．６８ｋＨｚ
の６個のメインバンドに分割される。そして、各サンプ
ルレイトのメインバンドは、さらに４個のサブバンドに
等分割されるものである。
【００４１】なお、図４においては、説明の都合上、１
４．６７ｋＨｚから２２ｋＨｚのバンドの図示は省略し
た。
４．６７ｋＨｚから２２ｋＨｚのバンドの図示は省略し
た。
【００４２】また、この実施の形態においては、波形信
号のピッチを１．５倍まで変化できるように、最上位の
メインバンドは７．３３ｋＨｚからその２倍の１４．６
７ｋＨｚに制限している。
号のピッチを１．５倍まで変化できるように、最上位の
メインバンドは７．３３ｋＨｚからその２倍の１４．６
７ｋＨｚに制限している。
【００４３】図５には、ＤＳＰ２０による波形信号の時
間軸圧縮伸長処理を実現するための回路のブロック構成
図が示されており、当該回路はマルチレイト分析部とマ
ルチレイト合成部とより構成されている。
間軸圧縮伸長処理を実現するための回路のブロック構成
図が示されており、当該回路はマルチレイト分析部とマ
ルチレイト合成部とより構成されている。
【００４４】ここで、マルチレイト分析部は、波形信号
をメインバンドとサブバンドとに分割するマルチレイト
前処理部と、各サブバンドの振幅値と瞬間周波数とを分
析するサブバンド分析部と、サブバンド分析部により分
析された振幅値と瞬間周波数とを記憶する記憶部とより
構成されている。
をメインバンドとサブバンドとに分割するマルチレイト
前処理部と、各サブバンドの振幅値と瞬間周波数とを分
析するサブバンド分析部と、サブバンド分析部により分
析された振幅値と瞬間周波数とを記憶する記憶部とより
構成されている。
【００４５】また、マルチレイト合成部は、サブバンド
分析部により分析された振幅値と瞬間周波数とを記憶す
る記憶部（即ち、記憶部は、マルチレイト分析部とマル
チレイト合成部との双方の構成要素として用いられ
る。）と、振幅値と瞬間周波数とから波形信号を生成す
るためのサブバンド変換合成部と、サンプルレイト変換
部とより構成されている。
分析部により分析された振幅値と瞬間周波数とを記憶す
る記憶部（即ち、記憶部は、マルチレイト分析部とマル
チレイト合成部との双方の構成要素として用いられ
る。）と、振幅値と瞬間周波数とから波形信号を生成す
るためのサブバンド変換合成部と、サンプルレイト変換
部とより構成されている。
【００４６】ここで、図６には、マルチレイト前処理部
の詳細なブロック構成図が示されており、このマルチレ
イト前処理部は、低域フィルタとサンプル間引き処理回
路と減算器とより構成されている。
の詳細なブロック構成図が示されており、このマルチレ
イト前処理部は、低域フィルタとサンプル間引き処理回
路と減算器とより構成されている。
【００４７】また、図７には、サブバンド変換合成部の
詳細なブロック構成図が示されており、このサブバンド
変換合成部は、時間周波数変換処理回路と余弦発振器と
乗算器とより構成されている。
詳細なブロック構成図が示されており、このサブバンド
変換合成部は、時間周波数変換処理回路と余弦発振器と
乗算器とより構成されている。
【００４８】さらに、図８には、サンプルレイト変換部
の詳細なブロック構成図が示されており、このサンプル
レイト変換部は、サンプル逓倍回路と低域フィルタとよ
り構成されている。
の詳細なブロック構成図が示されており、このサンプル
レイト変換部は、サンプル逓倍回路と低域フィルタとよ
り構成されている。
【００４９】以上の構成において、マルチレイト分析部
における分析処理を説明すると、入力される波形信号た
る入力信号ｘ（ｎ）は、マルチレイト分析部のマルチレ
イト前処理部に入力される。そして、マルチレイト前処
理部においては、入力信号ｘ（ｎ）を低域フィルタに通
過させ、低域フィルタによって入力信号ｘ（ｎ）のうち
の下位のバンド（メインバンド）の成分を減算した後の
差分が、バンド（メインバンド）０の成分とされる。そ
して、このバンド（メインバンド）０の成分は、バンド
（メインバンド）０のサブバンド分析部に送られること
になる。
における分析処理を説明すると、入力される波形信号た
る入力信号ｘ（ｎ）は、マルチレイト分析部のマルチレ
イト前処理部に入力される。そして、マルチレイト前処
理部においては、入力信号ｘ（ｎ）を低域フィルタに通
過させ、低域フィルタによって入力信号ｘ（ｎ）のうち
の下位のバンド（メインバンド）の成分を減算した後の
差分が、バンド（メインバンド）０の成分とされる。そ
して、このバンド（メインバンド）０の成分は、バンド
（メインバンド）０のサブバンド分析部に送られること
になる。
【００５０】上記と同様な処理により、順に各メインバ
ンドの成分が得られ、各メインバンドのサブバンド分析
部へ送られる。
ンドの成分が得られ、各メインバンドのサブバンド分析
部へ送られる。
【００５１】各サブバンド分析部における処理において
は、メインバンドが４個のサブバンドに分割されて振幅
値と瞬間周波数とが分析されるようになされている。
は、メインバンドが４個のサブバンドに分割されて振幅
値と瞬間周波数とが分析されるようになされている。
【００５２】なお、分析された各サブバンドの波形デー
タ（振幅値および瞬間周波数）は周波数帯域が制限され
ているので、大幅に標本化周期を間引き情報量を圧縮し
て記憶部に記憶することができる。この実施の形態の場
合には、最大１６分の１まで間引くことができるが、説
明を簡略化にするため、圧縮と解凍の処理は省略した。
タ（振幅値および瞬間周波数）は周波数帯域が制限され
ているので、大幅に標本化周期を間引き情報量を圧縮し
て記憶部に記憶することができる。この実施の形態の場
合には、最大１６分の１まで間引くことができるが、説
明を簡略化にするため、圧縮と解凍の処理は省略した。
【００５３】ここで、マルチレイト前処理部の処理を、
さらに詳細に説明すると、低域フルタを通過した波形信
号は、一周期毎にサンプル間引されて下位のバンド（メ
インバンド）へ送られることになる。そして、バンド
（メインバンド）１では、サンプルレイトはバンド（メ
インバンド）０の２分の１で同じ処理が実行され、４個
のサブバンド分の解析データが上位バンド（メインバン
ド）の半分の処理時間で計算できることになる。以下、
同様にして、バンド（メインバンド）４まで処理を進め
ていく。最下位のバンド（メインバンド）５は、図９に
示すように、サブバンドの帯域幅をバンド（メインバン
ド）４と同じにするならば、分析されたバンド（メイン
バンド）の中心周波数が異なるだけで、サブバンドの処
理過程はバンド（メインバンド）４の場合と全く同じで
良い。また、バンド（メインバンド）４とバンド（メイ
ンバンド）５とを併せて、８個のサブバンドを最下位バ
ンド（メインバンド）の処理としてもよい。
さらに詳細に説明すると、低域フルタを通過した波形信
号は、一周期毎にサンプル間引されて下位のバンド（メ
インバンド）へ送られることになる。そして、バンド
（メインバンド）１では、サンプルレイトはバンド（メ
インバンド）０の２分の１で同じ処理が実行され、４個
のサブバンド分の解析データが上位バンド（メインバン
ド）の半分の処理時間で計算できることになる。以下、
同様にして、バンド（メインバンド）４まで処理を進め
ていく。最下位のバンド（メインバンド）５は、図９に
示すように、サブバンドの帯域幅をバンド（メインバン
ド）４と同じにするならば、分析されたバンド（メイン
バンド）の中心周波数が異なるだけで、サブバンドの処
理過程はバンド（メインバンド）４の場合と全く同じで
良い。また、バンド（メインバンド）４とバンド（メイ
ンバンド）５とを併せて、８個のサブバンドを最下位バ
ンド（メインバンド）の処理としてもよい。
【００５４】以上において説明したマルチレイト分析部
における分析処理は、入力信号ｘ（ｎ）を刻々実時間で
実行しても良いが、入力信号ｘ（ｎ）の一定区間または
全部をデジタルメモリにロードして、バンド（メインバ
ンド）０の分析を終了してからバンド（メインバンド）
１以下の下位のバンド（メインバンド）を順次に分析し
ていっても良い。
における分析処理は、入力信号ｘ（ｎ）を刻々実時間で
実行しても良いが、入力信号ｘ（ｎ）の一定区間または
全部をデジタルメモリにロードして、バンド（メインバ
ンド）０の分析を終了してからバンド（メインバンド）
１以下の下位のバンド（メインバンド）を順次に分析し
ていっても良い。
【００５５】また、この実施の形態においては、バンド
（メインバンド）の成分を当該バンド（メインバンド）
のサンプルレイトで処理して、直接サブバンドの振幅値
および瞬間周波数を分析したが、図１０に示すように、
一旦、サンプルレイトｆｓの４分の１のｅｘｐ−ｊ（ｗ
ｓ／４）ｎを乗算して複素成分に分解してから、さらに
フィルタでサブバンドに分割してから分析しても良い。
このようにすると、サンプルレイトを４分の１に下げる
ことができる。
（メインバンド）の成分を当該バンド（メインバンド）
のサンプルレイトで処理して、直接サブバンドの振幅値
および瞬間周波数を分析したが、図１０に示すように、
一旦、サンプルレイトｆｓの４分の１のｅｘｐ−ｊ（ｗ
ｓ／４）ｎを乗算して複素成分に分解してから、さらに
フィルタでサブバンドに分割してから分析しても良い。
このようにすると、サンプルレイトを４分の１に下げる
ことができる。
【００５６】そして、上記したマルチレイト分析部にお
ける分析処理をデジタル信号処理プログラムで実行する
場合には、マルチレイト前処理は各バンド（メインバン
ド）で共通化することができ、各バンド（メインバン
ド）における各サブバンドの分析処理も共通の処理ルー
チンで実行することができる。
ける分析処理をデジタル信号処理プログラムで実行する
場合には、マルチレイト前処理は各バンド（メインバン
ド）で共通化することができ、各バンド（メインバン
ド）における各サブバンドの分析処理も共通の処理ルー
チンで実行することができる。
【００５７】このように、各バンド（メインバンド）に
おけるマルチレイト前処理のルーチンの共通化を図り、
また、各サブバンドの分析処理のルーチンの共通化を図
ることにより、デジタル信号処理プログラムの短縮化と
高速化とを実現することができる。
おけるマルチレイト前処理のルーチンの共通化を図り、
また、各サブバンドの分析処理のルーチンの共通化を図
ることにより、デジタル信号処理プログラムの短縮化と
高速化とを実現することができる。
【００５８】図１１は、上記したマルチレイト分析部に
おける分析処理をＤＳＰ２０のプログラムで実行する場
合のルーチンを示すフローチャートである。
おける分析処理をＤＳＰ２０のプログラムで実行する場
合のルーチンを示すフローチャートである。
【００５９】このルーチンにおいては、まず、分析区間
読み込みの処理を行う（ステップＳ１１０２）。即ち、
一定の区間の波形信号（入力信号）を分析のために、Ｄ
ＳＰ２０のメモリにロードする。
読み込みの処理を行う（ステップＳ１１０２）。即ち、
一定の区間の波形信号（入力信号）を分析のために、Ｄ
ＳＰ２０のメモリにロードする。
【００６０】次に、バンド（メインバンド）を示す変数
Ｋを０に設定して、バンド０を選択する（ステップＳ１
１０４）。
Ｋを０に設定して、バンド０を選択する（ステップＳ１
１０４）。
【００６１】次に、バンド分割ならびにサンプル逓減の
処理を行う（ステップＳ１１０６）。即ち、入力された
分析区間の波形信号を低域フィルタで高域と低域とに分
割する。そして、低域成分はサンプリングを半分に間引
いて、下位バンド（メインバンド）へ送る。
処理を行う（ステップＳ１１０６）。即ち、入力された
分析区間の波形信号を低域フィルタで高域と低域とに分
割する。そして、低域成分はサンプリングを半分に間引
いて、下位バンド（メインバンド）へ送る。
【００６２】次に、サブバンドを示す変数Ｎを０に設定
して、サブバンド０を選択する（ステップＳ１１０
８）。
して、サブバンド０を選択する（ステップＳ１１０
８）。
【００６３】次に、サブバンドＮの解析を行う（ステッ
プＳ１１１０）。即ち、ステップＳ１１０６において分
割された高域信号は、さらにサブバンドＮに分離され、
その波形信号の振幅値と瞬間周波数とに変換される。バ
ンド（メインバンド）のサンプルレイトが半分になるに
つれて、分割のための低域フィルタの帯域幅も半分にな
る。従って、低域フィルタなどの係数も、この分析処理
のルーチンと同様に全バンド（メインバンド）で同じも
のが利用できるようになる。ただし、下位バンド（メイ
ンバンド）になるほど、分析の対象になるデータサンプ
ル数が半減する。つまりバンド変数Ｋによって計算サン
プル数を変えるようにして、バンド（メインバンド）の
サンプルレイトに対応する数のサンプルを計算する。
プＳ１１１０）。即ち、ステップＳ１１０６において分
割された高域信号は、さらにサブバンドＮに分離され、
その波形信号の振幅値と瞬間周波数とに変換される。バ
ンド（メインバンド）のサンプルレイトが半分になるに
つれて、分割のための低域フィルタの帯域幅も半分にな
る。従って、低域フィルタなどの係数も、この分析処理
のルーチンと同様に全バンド（メインバンド）で同じも
のが利用できるようになる。ただし、下位バンド（メイ
ンバンド）になるほど、分析の対象になるデータサンプ
ル数が半減する。つまりバンド変数Ｋによって計算サン
プル数を変えるようにして、バンド（メインバンド）の
サンプルレイトに対応する数のサンプルを計算する。
【００６４】次に、ステップＳ１１１０におけるバンド
Ｋ、サブバンドＮの分析データを所定のメモリ領域に書
き込む（ステップＳ１１１２）。
Ｋ、サブバンドＮの分析データを所定のメモリ領域に書
き込む（ステップＳ１１１２）。
【００６５】次に、サブバンドの変数Ｎを１だけインク
リメントして、次のサブバンド処理に移る（ステップＳ
１１１４）。
リメントして、次のサブバンド処理に移る（ステップＳ
１１１４）。
【００６６】次に、サブバンドの変数Ｎが３であるか否
かを判断する（ステップＳ１１１６）。ここで、ステッ
プＳ１１１６の判断結果がＮｏ（否定）、即ち、サブバ
ンドの変数Ｎが３でなくて全サブバンドの分析が終了し
ていないと判断された場合には、ステップＳ１１１０へ
戻って次のサブバンドの分析の処理を行う。
かを判断する（ステップＳ１１１６）。ここで、ステッ
プＳ１１１６の判断結果がＮｏ（否定）、即ち、サブバ
ンドの変数Ｎが３でなくて全サブバンドの分析が終了し
ていないと判断された場合には、ステップＳ１１１０へ
戻って次のサブバンドの分析の処理を行う。
【００６７】一方、ステップＳ１１１６の判断結果がＹ
ｅｓ（肯定）、即ち、サブバンドの変数Ｎが３であり全
サブバンドの分析が終了したと判断された場合には、バ
ンド（メインバンド）の変数Ｋを１だけインクリメント
して、次のバンドを指定する（ステップＳ１１１８）。
ｅｓ（肯定）、即ち、サブバンドの変数Ｎが３であり全
サブバンドの分析が終了したと判断された場合には、バ
ンド（メインバンド）の変数Ｋを１だけインクリメント
して、次のバンドを指定する（ステップＳ１１１８）。
【００６８】次に、バンド（メインバンド）の変数Ｋが
５であるか否かを判断する（ステップＳ１１２０）。こ
こで、ステップＳ１１２０の判断結果が否定、即ち、バ
ンド（メインバンド）の変数Ｋが５でなくて最下位バン
ド（メインバンド）はないと判断された場合には、ステ
ップＳ１１０６へ戻って次のバンド（メインバンド）の
分割の処理を行う。
５であるか否かを判断する（ステップＳ１１２０）。こ
こで、ステップＳ１１２０の判断結果が否定、即ち、バ
ンド（メインバンド）の変数Ｋが５でなくて最下位バン
ド（メインバンド）はないと判断された場合には、ステ
ップＳ１１０６へ戻って次のバンド（メインバンド）の
分割の処理を行う。
【００６９】一方、ステップＳ１１２０の判断結果が肯
定、即ち、バンド（メインバンド）の変数Ｋが５であり
最下位バンド（メインバンド）であると判断された場合
には、バンド（メインバンド）５に特有の分析処理を行
う（ステップＳ１１２２）。即ち、最下位バンド（メイ
ンバンド）はその上位のバンド（メインバンド）と帯域
幅を同じにすれば、上位バンド（メインバンド）と同じ
ルーチンを利用することもできる。ただし、サンプルレ
イトは同じでバンド（メインバンド）の中心（分析）周
波数だけが異なる。つまり、バンド（メインバンド）４
とバンド（メインバンド）５とを併せて、８個のサブバ
ンドの最下位バンド（メインバンド）処理になる。
定、即ち、バンド（メインバンド）の変数Ｋが５であり
最下位バンド（メインバンド）であると判断された場合
には、バンド（メインバンド）５に特有の分析処理を行
う（ステップＳ１１２２）。即ち、最下位バンド（メイ
ンバンド）はその上位のバンド（メインバンド）と帯域
幅を同じにすれば、上位バンド（メインバンド）と同じ
ルーチンを利用することもできる。ただし、サンプルレ
イトは同じでバンド（メインバンド）の中心（分析）周
波数だけが異なる。つまり、バンド（メインバンド）４
とバンド（メインバンド）５とを併せて、８個のサブバ
ンドの最下位バンド（メインバンド）処理になる。
【００７０】次に、全分析区間を完了したか否かを判断
する（ステップＳ１１２４）。ここで、ステップＳ１１
２４の判断結果が否定、即ち、全分析区間を完了してい
ないと判断された場合には、ステップＳ１１０２へ戻っ
て次の区間の処理を行う。
する（ステップＳ１１２４）。ここで、ステップＳ１１
２４の判断結果が否定、即ち、全分析区間を完了してい
ないと判断された場合には、ステップＳ１１０２へ戻っ
て次の区間の処理を行う。
【００７１】一方、ステップＳ１１２４の判断結果が肯
定、即ち、全分析区間を完了していると判断された場合
には、このルーチンの処理を終了する。
定、即ち、全分析区間を完了していると判断された場合
には、このルーチンの処理を終了する。
【００７２】次に、マルチレイト合成部における変換合
成処理について説明すると、各バンド（メインバンド）
の記憶部から読み出された振幅値と瞬間周波数情報と
は、サブバンド変換合成部で時間圧縮伸長と周波数変換
された後に、加算合成と同じ原理で各バンド（メインバ
ンド）の余弦発振器（サイン波発振器）が倍音を作るこ
とになる。
成処理について説明すると、各バンド（メインバンド）
の記憶部から読み出された振幅値と瞬間周波数情報と
は、サブバンド変換合成部で時間圧縮伸長と周波数変換
された後に、加算合成と同じ原理で各バンド（メインバ
ンド）の余弦発振器（サイン波発振器）が倍音を作るこ
とになる。
【００７３】各バンド（メインバンド）の倍音は、サン
プルレイト変換部でサンプルレイトを逓倍した後に、上
位のバンド（メインバンド）に加算され、順次上位のサ
ンプルレイトに変換合成されていく。この実施の形態に
おいては、波形信号のデータは間引き圧縮されていない
ので、直接バンド（メインバンド）のサンプルレイトで
復号することになる。
プルレイト変換部でサンプルレイトを逓倍した後に、上
位のバンド（メインバンド）に加算され、順次上位のサ
ンプルレイトに変換合成されていく。この実施の形態に
おいては、波形信号のデータは間引き圧縮されていない
ので、直接バンド（メインバンド）のサンプルレイトで
復号することになる。
【００７４】一方、データが間引かれている場合には、
低いサンプルレイトで時間周波数の変換処理をした後
に、サンプルレイトを逓倍して倍音の合成をすることも
できるものである。
低いサンプルレイトで時間周波数の変換処理をした後
に、サンプルレイトを逓倍して倍音の合成をすることも
できるものである。
【００７５】なお、マルチレイト合成部における出力シ
フトレジスタは、サンプルレイトの異なるバンド（メイ
ンバンド）間の信号のバッファと同期化のために、一定
区間のデータを保持して送出するものである。
フトレジスタは、サンプルレイトの異なるバンド（メイ
ンバンド）間の信号のバッファと同期化のために、一定
区間のデータを保持して送出するものである。
【００７６】図１２は、上記したマルチレイト合成部に
おける変換合成処理をＤＳＰ２０のプログラムで実行す
る場合のルーチンを示すフローチャートである。
おける変換合成処理をＤＳＰ２０のプログラムで実行す
る場合のルーチンを示すフローチャートである。
【００７７】このルーチンにおいては、まず、合成のた
めに記憶部から一定区間の分析データをＤＳＰ２０のメ
モリにロードする（ステップＳ１２０２）。
めに記憶部から一定区間の分析データをＤＳＰ２０のメ
モリにロードする（ステップＳ１２０２）。
【００７８】次に、バンド（メインバンド）を示す変数
Ｋを０に設定して、バンド０を選択する（ステップＳ１
２０４）。
Ｋを０に設定して、バンド０を選択する（ステップＳ１
２０４）。
【００７９】次に、サブバンドを示す変数Ｎを０に設定
して、サブバンド０を選択する（ステップＳ１２０
６）。
して、サブバンド０を選択する（ステップＳ１２０
６）。
【００８０】次に、バンド（メインバンド）Ｋのサブバ
ンドＮの分析データをもとに、一定区間の波形信号を合
成する（ステップＳ１２０８）。ここで、一定区間と
は、ステップＳ１２０２で読み込まれた分析データによ
り合成できる区間である。バンド（メインバンド）が下
位になるに従って、合成サンプル数は半減していくが、
波形信号の再生時間は等しいものである。即ち、バンド
（メインバンド）数が６個の場合には、最上位バンド
（メインバンド）は最下位バンド（メインバンド）の３
２倍になる。
ンドＮの分析データをもとに、一定区間の波形信号を合
成する（ステップＳ１２０８）。ここで、一定区間と
は、ステップＳ１２０２で読み込まれた分析データによ
り合成できる区間である。バンド（メインバンド）が下
位になるに従って、合成サンプル数は半減していくが、
波形信号の再生時間は等しいものである。即ち、バンド
（メインバンド）数が６個の場合には、最上位バンド
（メインバンド）は最下位バンド（メインバンド）の３
２倍になる。
【００８１】この実施の形態においては、最上位サンプ
ル数の３２倍を基本単位またはその整数倍を合成区間と
すればよい。この場合には、基本単位は約０．７ミリ秒
と十分に短い値となる。
ル数の３２倍を基本単位またはその整数倍を合成区間と
すればよい。この場合には、基本単位は約０．７ミリ秒
と十分に短い値となる。
【００８２】変換合成においても、サンプリングレイ
ト、即ち、バンド（メインバンド）が異なっていても同
じルーチンが利用できるが、上記した図１１のマルチレ
イト分析部における分析処理において説明したように、
サンプリングレイト、即ち、バンド（メインバンド）が
半分になるに従って、計算するデータ量も半減する。つ
まりバンド（メインバンド）の変数Ｋによって計算サン
プル数を変えるようにして、バンド（メインバンド）の
サンプルレイトに対応する数のサンプルを計算する。
ト、即ち、バンド（メインバンド）が異なっていても同
じルーチンが利用できるが、上記した図１１のマルチレ
イト分析部における分析処理において説明したように、
サンプリングレイト、即ち、バンド（メインバンド）が
半分になるに従って、計算するデータ量も半減する。つ
まりバンド（メインバンド）の変数Ｋによって計算サン
プル数を変えるようにして、バンド（メインバンド）の
サンプルレイトに対応する数のサンプルを計算する。
【００８３】次に、合成された区間の波形信号サンプル
データをバンド（メインバンド）Ｋの出力レジスタに加
算する（ステップＳ１２１０）。出力レジスタには、先
に合成したサブバンドの合成信号系列が合算されてい
る。この出力レジスタはシフトレジスタになっていて、
バンド（メインバンド）Ｋのサンプルレイトでデータを
シフト出力していく。全サブバンドの合成信号が加算さ
れた時点で、下位バンド（メインバンド）からの合成信
号と加算されてサンプルレイト変換部へ送られる。
データをバンド（メインバンド）Ｋの出力レジスタに加
算する（ステップＳ１２１０）。出力レジスタには、先
に合成したサブバンドの合成信号系列が合算されてい
る。この出力レジスタはシフトレジスタになっていて、
バンド（メインバンド）Ｋのサンプルレイトでデータを
シフト出力していく。全サブバンドの合成信号が加算さ
れた時点で、下位バンド（メインバンド）からの合成信
号と加算されてサンプルレイト変換部へ送られる。
【００８４】次に、サブバンドの変数Ｎを１だけインク
リメントして、次のサブバンド処理に移る（ステップＳ
１２１２）。
リメントして、次のサブバンド処理に移る（ステップＳ
１２１２）。
【００８５】次に、サブバンドの変数Ｎが３であるか否
かを判断する（ステップＳ１２１４）。ここで、ステッ
プＳ１２１４の判断結果が否定、即ち、サブバンドの変
数Ｎが３でなくて全サブバンドの分析が終了していない
と判断された場合には、ステップＳ１２０８へ戻って次
のサブバンドの分析の処理を行う。
かを判断する（ステップＳ１２１４）。ここで、ステッ
プＳ１２１４の判断結果が否定、即ち、サブバンドの変
数Ｎが３でなくて全サブバンドの分析が終了していない
と判断された場合には、ステップＳ１２０８へ戻って次
のサブバンドの分析の処理を行う。
【００８６】一方、ステップＳ１２１４の判断結果が肯
定、即ち、サブバンドの変数Ｎが３であり全サブバンド
の分析が終了したと判断された場合には、バンド（メイ
ンバンド）の変数Ｋを１だけインクリメントして、次の
バンドを指定する（ステップＳ１２１６）。
定、即ち、サブバンドの変数Ｎが３であり全サブバンド
の分析が終了したと判断された場合には、バンド（メイ
ンバンド）の変数Ｋを１だけインクリメントして、次の
バンドを指定する（ステップＳ１２１６）。
【００８７】次に、バンド（メインバンド）の変数Ｋが
５であるか否かを判断する（ステップＳ１２１８）。こ
こで、ステップＳ１２１８の判断結果が否定、即ち、バ
ンド（メインバンド）の変数Ｋが５でなくて最下位バン
ド（メインバンド）はないと判断された場合には、ステ
ップＳ１２０６へ戻って次のバンド（メインバンド）の
分割の処理を行う。
５であるか否かを判断する（ステップＳ１２１８）。こ
こで、ステップＳ１２１８の判断結果が否定、即ち、バ
ンド（メインバンド）の変数Ｋが５でなくて最下位バン
ド（メインバンド）はないと判断された場合には、ステ
ップＳ１２０６へ戻って次のバンド（メインバンド）の
分割の処理を行う。
【００８８】一方、ステップＳ１２１８の判断結果が肯
定、即ち、バンド（メインバンド）の変数Ｋが５であり
最下位バンド（メインバンド）であると判断された場合
には、バンド（メインバンド）５に特有の合成処理を行
う（ステップＳ１２２０）。即ち、最下位バンド（メイ
ンバンド）はその上位のバンド（メインバンド）と帯域
幅が同じなので、上位バンド（メインバンド）と同じル
ーチンを利用することもできる。ただし、サンプルレイ
トは同じだが、バンド（メインバンド）の中心（合成）
周波数だけが異なる。
定、即ち、バンド（メインバンド）の変数Ｋが５であり
最下位バンド（メインバンド）であると判断された場合
には、バンド（メインバンド）５に特有の合成処理を行
う（ステップＳ１２２０）。即ち、最下位バンド（メイ
ンバンド）はその上位のバンド（メインバンド）と帯域
幅が同じなので、上位バンド（メインバンド）と同じル
ーチンを利用することもできる。ただし、サンプルレイ
トは同じだが、バンド（メインバンド）の中心（合成）
周波数だけが異なる。
【００８９】次に、全合成区間を完了したか否かを判断
する（ステップＳ１２２２）。ここで、ステップＳ１２
２２の判断結果が否定、即ち、全合成区間を完了してい
ないと判断された場合には、ステップＳ１２０２へ戻っ
て次の区間の処理を行う。
する（ステップＳ１２２２）。ここで、ステップＳ１２
２２の判断結果が否定、即ち、全合成区間を完了してい
ないと判断された場合には、ステップＳ１２０２へ戻っ
て次の区間の処理を行う。
【００９０】一方、ステップＳ１２２２の判断結果が肯
定、即ち、全合成区間を完了していると判断された場合
には、このルーチンの処理を終了する。
定、即ち、全合成区間を完了していると判断された場合
には、このルーチンの処理を終了する。
【００９１】なお、上記した実施の形態においては、本
発明を時間軸上の圧縮伸長、即ち、タイムストレッチに
適用した場合について説明したが、これに限られるもの
ではないことは勿論であり、分析パラメータや分析され
た各バンド（メインバンド）の波形データを基に、鍵盤
などの指示により音高や時間を変化して瞬時に発音する
楽音発生処理に適用してもよいことは勿論である。
発明を時間軸上の圧縮伸長、即ち、タイムストレッチに
適用した場合について説明したが、これに限られるもの
ではないことは勿論であり、分析パラメータや分析され
た各バンド（メインバンド）の波形データを基に、鍵盤
などの指示により音高や時間を変化して瞬時に発音する
楽音発生処理に適用してもよいことは勿論である。
【００９２】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、時間軸上で圧縮伸長しようとする波形信号
を主要な周波数帯域にそれぞれ分割し、分割したそれぞ
れの周波数帯域の波形信号を独立に圧縮伸長するように
して、全体として滑らかな時間軸上の圧縮伸縮を行うよ
うにする際に、分割するバンド（周波数帯域）数の増加
に伴う波形信号処理量の増加を抑制することができ、こ
のため安価なシステムを構築することができるという優
れた効果を奏する。
ているので、時間軸上で圧縮伸長しようとする波形信号
を主要な周波数帯域にそれぞれ分割し、分割したそれぞ
れの周波数帯域の波形信号を独立に圧縮伸長するように
して、全体として滑らかな時間軸上の圧縮伸縮を行うよ
うにする際に、分割するバンド（周波数帯域）数の増加
に伴う波形信号処理量の増加を抑制することができ、こ
のため安価なシステムを構築することができるという優
れた効果を奏する。
【図１】テープの録音時における波形信号（伸長前の波
形信号）を示す波形説明図である。
形信号）を示す波形説明図である。
【図２】テープの回転速度を録音時より遅くした再生時
における波形信号（伸長後の波形信号）を示す波形説明
図である。
における波形信号（伸長後の波形信号）を示す波形説明
図である。
【図３】本発明による波形信号の時間軸圧縮伸長装置の
実施の形態の一例を実現するためのハードウエアのブロ
ック構成図である。
実施の形態の一例を実現するためのハードウエアのブロ
ック構成図である。
【図４】バンド（メインバンド）とサブバンドとの関係
を示す波形説明図である。
を示す波形説明図である。
【図５】ＤＳＰによる波形信号の時間軸圧縮伸長処理を
実現するための回路のブロック構成図である。
実現するための回路のブロック構成図である。
【図６】マルチレイト前処理部の詳細なブロック構成図
である。
である。
【図７】サブバンド変換合成部の詳細なブロック構成図
である。
である。
【図８】サンプルレイト変換部の詳細なブロック構成図
である。
である。
【図９】最下位バンド（メインバンド）のサブバンドの
分割処理を示す波形説明図である。
分割処理を示す波形説明図である。
【図１０】バンド信号の複素化を示す波形説明図であ
る。
る。
【図１１】マルチレイト分析部における分析処理をＤＳ
Ｐのプログラムで実行する場合のルーチンを示すフロー
チャートである。
Ｐのプログラムで実行する場合のルーチンを示すフロー
チャートである。
【図１２】マルチレイト合成部における変換合成処理を
ＤＳＰのプログラムで実行する場合のルーチンを示すフ
ローチャートである。
ＤＳＰのプログラムで実行する場合のルーチンを示すフ
ローチャートである。
１０ 中央処理装置（ＣＰＵ） １２ リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ） １４ ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ） １６ 操作子 １８ ＭＩＤＩインターフェース（ＭＩＤＩ ｉｎ
ｔｅｒｆａｃｅ） ２０ デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ） ２２ ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ） ２４ アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ） ２６ デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）
ｔｅｒｆａｃｅ） ２０ デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ） ２２ ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ） ２４ アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ） ２６ デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下部 智 大阪府大阪市北区堂島浜１丁目４番16号 ローランド株式会社内 Ｆターム(参考） 5D378 AD53 AD54 AD59 AD68 BB06
Claims (5)
- 【請求項１】 波形信号を複数のメイン周波数帯域に分
割し、かつ、各メイン周波数帯域のそれぞれを複数のサ
ブ周波数帯域に分割した該複数のサブ周波数帯域毎にそ
れぞれの波形を表す波形データを記憶した記憶手段と、 前記サブ周波数帯域毎に設けられ、各サブ周波数帯域毎
の波形データを基に該波形データが表わす波形の時間軸
圧縮伸長を行なう複数の時間軸圧縮伸長手段と、 前記複数の時間軸圧縮伸長手段からの信号を合成する合
成手段とを有し、 前記複数の時間軸圧縮伸長手段はそれぞれ、波形の時間
軸圧縮伸長を行うサブ周波数帯域が属するメイン周波数
帯域に対応した処理頻度で圧縮伸長の処理を行なうもの
である波形信号の時間軸圧縮伸長装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の波形信号の時間軸圧縮
伸長装置において、 各メイン周波数帯域におけるサブ周波数帯域の帯域数は
同一である波形信号の時間軸圧縮伸長装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の波形信号の時間軸圧縮
伸長装置において、 前記波形信号の時間軸圧縮伸長装置はソフトウエアで構
成されるものであって、 あるメイン周波数帯域における時間軸圧縮伸長処理プロ
グラムルーチンを他のメイン周波数帯域の時間軸圧縮伸
長処理プログラムルーチンと共用するものである波形信
号の時間軸圧縮伸長装置。 - 【請求項４】 請求項２または３に記載の波形信号の時
間軸圧縮伸長装置において、 前記波形信号の時間軸圧縮伸長装置はソフトウエアで構
成されるものであって、 同一のメイン周波数帯域に属するサブ周波数帯域の時間
軸圧縮伸長手段は、同一の処理プログラムルーチンを使
用するものである波形信号の時間軸圧縮伸長装置。 - 【請求項５】 波形信号を複数のメイン周波数帯域に分
割し、かつ、各メイン周波数帯域のそれぞれの波形信号
を複数のサブ周波数帯域に分割した該複数のサブ周波数
帯域毎にそれぞれの波形を表す波形データを記憶した記
憶手段と、 前記サブ周波数帯域毎に設けられ、各サブ周波数帯域毎
の波形データを基に該波形データが表わす波形の時間軸
圧縮伸長を行なう複数の時間軸圧縮伸長手段と、 前記複数の時間軸圧縮伸長手段からの信号を合成する合
成手段とを有し、 同一のメイン周波数帯域に属するサブ周波数帯域の時間
軸圧縮伸長手段は、同一の処理頻度で圧縮伸長の処理を
行うものであり、かつ、あるメイン周波数帯域に属する
サブ周波数帯域の時間軸圧縮伸長手段は、他のメイン周
波数帯域に属するサブ周波数帯域の時間軸圧縮伸長手段
と処理頻度が異なるものである波形信号の時間軸圧縮伸
長装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24151098A JP4170458B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | 波形信号の時間軸圧縮伸長装置 |
| US09/536,386 US6564187B1 (en) | 1998-08-27 | 2000-03-28 | Waveform signal compression and expansion along time axis having different sampling rates for different main-frequency bands |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24151098A JP4170458B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | 波形信号の時間軸圧縮伸長装置 |
| US09/536,386 US6564187B1 (en) | 1998-08-27 | 2000-03-28 | Waveform signal compression and expansion along time axis having different sampling rates for different main-frequency bands |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000075862A true JP2000075862A (ja) | 2000-03-14 |
| JP4170458B2 JP4170458B2 (ja) | 2008-10-22 |
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ID=27615032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24151098A Expired - Fee Related JP4170458B2 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | 波形信号の時間軸圧縮伸長装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6564187B1 (ja) |
| JP (1) | JP4170458B2 (ja) |
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| CN112735455A (zh) * | 2019-10-28 | 2021-04-30 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 声音信息的处理方法和装置 |
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| CN101199004B (zh) | 2005-04-22 | 2011-11-09 | 高通股份有限公司 | 用于增益因数平滑的系统、方法及设备 |
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| US8670493B2 (en) | 2005-06-22 | 2014-03-11 | Eices Research, Inc. | Systems and/or methods of increased privacy wireless communications |
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1998
- 1998-08-27 JP JP24151098A patent/JP4170458B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-03-28 US US09/536,386 patent/US6564187B1/en not_active Expired - Fee Related
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