JP2000099059A - 信号処理方法、信号処理装置および歌唱再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】音声信号に独自の柔らかいエフェクトを付与す
る。 【解決手段】入力した音声信号を半波整流部４２，４３
で正側半波と負側半波に分割する。波形処理部４４，４
５では、正側半波、負側半波それぞれに対して別のレベ
ル変換テーブルを適用して波形を変形する。波形の変形
後、合成部４７でこれを合成して変形された音声信号を
合成する。上下を異なる態様で変形したことにより、奇
数倍音への片寄りを防止することができ柔らかい音色で
エフェクトを掛けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、音声信号に対し
て種々のエフェクトを掛ける信号処理方法、信号処理装
置、および、複数パートの歌唱を色々な組み合わせで再
生する歌唱再生装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】一般の楽器演奏やカラ
オケ曲の演奏時に演奏音に対して様々なエフェクトを付
与して演奏効果を高めることが行われている。

【０００３】たとえば、ギターの音によく付与されるエ
フェクトとしてディストーションがある。ディストーシ
ョンは、図７（Ａ）に示すように入力波形のピーク付近
をクリップすることによって、倍音成分の多い、濁りの
ある音色にするエフェクトである。また、入力対して出
力が飽和するような入力−出力曲線で信号を変換してほ
ぼ同様の効果を得るようにしたものもある。この場合、
入力−出力曲線はテーブルで得る場合もあり、プロッテ
ィングデータを記憶しておき線形補間して得る場合もあ
る。

【０００４】しかし、従来のディストーション等のエフ
ェクタは、波形の上下に対して同じような変形をするの
で、倍音構成が奇数倍音群に片寄りやすく、聴覚的には
音色がきつくなりやすいという問題点があった。

【０００５】カラオケ装置で演奏される曲のなかには、
男女で歌唱するいわゆるデュエット曲とよばれるものが
ある。デュエット曲は、男女２人で歌唱するものである
が、歌唱者が１人しかいない場合には、カラオケ装置が
他方のパートの歌唱を再生して１人でデュエットができ
るようにすることが提案され、そのための歌唱音声を記
憶したカラオケ装置もある。また、カラオケ歌唱をＢＧ
Ｍとして演奏する機能を備えたカラオケ装置もあるが、
デュエット曲をＢＧＭとして演奏するためには男性・女
性両方の歌唱音声が必要である。このため、デュエット
曲の歌唱音声の情報量が大きくなり、ダウンロードや保
存が大変になる問題点があった。

【０００６】この発明は、柔らかい独自の効果を付与す
ることのできる信号処理方法および信号処理装置を提供
することを目的とする。

【０００７】また、この発明は、デュエット曲の歌唱音
声の情報量を少なくした歌唱再生装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、入力
した音声信号を正側半波と負側半波に分割し、それぞれ
別々に波形を変形することを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、入力した音声信号の正
側半波と負側半波をそれぞれ異なる態様に変形すること
を特徴とする。

【００１０】請求項３の発明は、入力した音声信号を正
側半波と負側半波に分割する分割手段と、正側半波の波
形を変形する正側波形処理手段と、負側半波の波形を変
形する負側波形処理手段と、変形された正側半波および
負側半波を合成する合成手段と、を備えたことを特徴と
する。

【００１１】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記正側波形処理手段および負側波形処理手段はそ
れぞれ異なる態様で波形を変形する手段であることを特
徴とする。

【００１２】請求項５の発明は、請求項３，４の発明に
おいて、前記負側波形処理手段は、負側半波の波形を反
転して処理する手段であることを特徴とする。

【００１３】請求項６の発明は、複数パートの歌唱をフ
レーズに分割し、各パートの歌唱毎にパートフレーズデ
ータとして記憶するとともに、該歌唱のうち混声で歌唱
するフレーズについては複数パート混声の歌唱を混声フ
レーズデータとして記憶する記憶手段と、特定パートの
みの歌唱の再生時は、そのパートのパートフレーズデー
タのみを再生し、全体歌唱の再生時は、特定パートのみ
が歌唱するフレーズは該特定パートのパートフレーズデ
ータを再生し、混声で歌唱するフレーズは混声フレーズ
データを再生する再生手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図面を参照してこの発明の実施形
態であるカラオケ装置について説明する。図１は同カラ
オケ装置のブロック図である。図２は同カラオケ装置が
記憶している楽曲データの構成図である。図３は、いわ
ゆるデュエット曲におけるカラオケ曲の歌唱の進行と音
声データの関係を示す図である。

【００１５】曲データ記憶部１１は複数の楽曲データを
記憶している。楽曲データは、図２に示すように演奏デ
ータトラック，音声制御データトラックおよび音声デー
タ群を含んでいる。演奏データトラックは、発音指示デ
ータであるノートオンデータや消音指示データであるノ
ートオフデータなどのイベントデータと、各イベントデ
ータを読み出して音源１３に供給するタイミング（読出
タイミング）を指示するタイミングデータからなってい
る。

【００１６】また、音声データ群は、デュエット曲の模
範歌唱を図３のフレーズ１〜フレーズ５に示すような数
秒〜１０秒程度のフレーズに分割した模範歌唱データお
よび「アー」や「ワワワ」などの断片的なバックコーラ
スデータからなっている。なお、デュエット曲は、複数
の歌唱者（一般的には男性と女性）が交互にまたは一緒
に歌う曲であり、音声データ群は、男性のみの歌唱、女
性のみの歌唱、一緒に歌った歌唱の模範歌唱データをそ
れぞれ含んでいる。この模範歌唱データの詳細は後述す
る。

【００１７】音声制御データトラックは、各音声データ
をどのタイミングで再生するか（デコーダに入力する
か）を記憶したトラックであり、音声データを指定する
音声データ番号とこの音声データの再生タイミングを示
すタイミングデータからなっている。

【００１８】シーケンサ１２は、利用者の選択により１
曲の楽曲データを読み出し、テンポクロックに基づいて
演奏データを音源１３に供給し、音声データのうち模範
歌唱データを歌唱デコーダ１４に入力し、バックコーラ
スデータをバックコーラスデコーダ１５に入力する。こ
こで、模範歌唱データはＴｗｉｎＶＱで圧縮されてお
り、バックコーラスデータはＡＤＰＣＭで圧縮されてい
るため、歌唱デコーダ１４はＴｗｉｎＶＱデコーダであ
り、バックコーラスデコーダ１５はＡＤＰＣＭデコーダ
である。

【００１９】音源１３は、複数の音色の楽音を形成す
る。音源１３が形成した楽音は、合成部１６でバックコ
ーラスと合成される。合成された演奏音はアンプ２のエ
フェクタ３１に入力される。エフェクタ３１は、演奏音
に対して各種のエフェクトを付与する。エフェクタ３１
は、複数音色楽音およびバックコーラスのそれぞれに別
々のエフェクトを付与することができる。各種エフェク
トのデータはエフェクトデータ記憶部３０に記憶されて
いる。エフェクトを付与された楽音はミキサ３３に入力
される。

【００２０】模範歌唱データは、予めエコーなどのエフ
ェクトが付与された歌唱音声を記録したものであるた
め、歌唱デコーダ１４がデコードした模範歌唱の音声は
エフェクタを介さずにそのままミキサ３３に入力され
る。

【００２１】また、マイク３から入力された歌唱者の歌
唱音声もカラオケ装置本体１からアンプ２のエフェクタ
３２に入力される。エフェクタ３２は、この歌唱音声に
対してリバーブ，エコーなどの残響系のエフェクトを付
与する。エフェクトを付与された歌唱音声はミキサ３３
に入力される。

【００２２】ミキサ３３は、入力された演奏音、模範歌
唱音声、歌唱者の歌唱音声をミキシングし、複数系統の
スピーカ４に振り分けて出力する。歌唱デコーダ１４が
再生した模範歌唱音声が、装置本体１内で音源１３が合
成した楽音やバックコーラスとミキシングされず、独立
した出力端子１７から出力されるため、この模範歌唱音
声とマイク３から入力された歌唱音声とミキシングして
デュエットとして出力することができる。また、バック
コーラスは楽音とミキシングされて演奏の一部として出
力される。

【００２３】図３を参照してデュエット曲における模範
歌唱データの持ち方について説明する。

【００２４】同図（Ａ）は曲の進行上の歌唱区間（フレ
ーズ）を示す図である。曲の進行に合わせて男性はフレ
ーズＡを歌唱し、女性はフレーズＢを歌唱し、２人一緒
に（混声で）フレーズＣを歌唱する。そして、フレーズ
ＢとフレーズＣの間には、歌唱のない無声区間がある。

【００２５】楽曲データの音声データ群には、同図
（Ｂ）に示すように、フレーズＡの男性歌唱であるフレ
ーズ１、フレーズＢの女性歌唱であるフレーズ２、フレ
ーズＣの混声歌唱であるフレーズ３、および、フレーズ
Ｃの男性のみの歌唱であるフレーズ４とフレーズＣの女
性のみの歌唱であるフレーズ５を記憶している。このよ
うに、歌唱をフレーズに分割して記憶することにより、
無声区間を省くことができ、データ量を節減している。
フレーズ１，２，４，５がパートフレーズデータであ
り、フレーズ３が混声フレーズデータである。

【００２６】通常のカラオケ曲の演奏時には、この模範
歌唱データは再生されない。この曲をＢＧＭとして演奏
するときや男性または女性が１人で歌唱するときにその
場面に応じたフレーズデータが再生される。

【００２７】ＢＧＭとしてこの曲を演奏するとき（全員
歌唱再生時）は、カラオケ曲の演奏に同期してフレーズ
１，フレーズ２，フレーズ３を再生する。女性が１人で
歌唱するときは、男性の歌唱をカラオケ装置が担当する
ため、カラオケ曲の演奏に同期してフレーズ１，フレー
ズ４を再生する。男性が１人で歌唱するときは、女性の
歌唱をカラオケ装置が担当するため、カラオケ曲の演奏
に同期してフレーズ２，フレーズ５を再生する。このよ
うに、これら３つの場合にフレーズ１とフレーズ２を共
用することができデータサイズを節減することができ
る。

【００２８】フレーズＣについて、男性のみの歌唱と女
性のみの歌唱に加えて混声の歌唱を記憶するのは、上述
したようにこの模範歌唱データは録音時にリバーブなど
の残響系の効果を付与したものが記憶されており、単独
で効果を付与したものと混声で効果を付与したものでは
響きが異なるためである。また、歌唱デコーダ１４は、
同時に１つのＴｗｉｎＶＱデータのみをデコードするこ
とができる。

【００２９】図４にエフェクタ３１の構成例を示す。ま
た、図５は同エフェクタ３１の各部の信号波形を示す図
である。同図のエフェクタ３１は、入力される楽音信号
の正側の半波と負側の半波を別系統で処理することによ
り、正側半波と負側半波に別々のエフェクトを掛けるこ
とができるものである。図４では、正側半波，負側半波
ともにディストーションの効果を付与しているが、両方
でその効果の程度を異ならせている。

【００３０】なお、エフェクタ３１をＤＳＰなどのディ
ジタル信号処理装置で構成した場合、同図のエフェクト
回路はマイクロプログラムおよびパラメータで実現され
る。図１のエフェクタ３１もＤＳＰで構成されており、
マイクロプログラムおよびパラメータはエフェクトデー
タ記憶部３０に記憶されている。

【００３１】図４において入力信号（ギター音色の楽音
等）は２つに分岐される。その一方はそのまま半波整流
回路４２に入力される。半波整流回路４２は入力信号の
正側の半波のみを後段の波形処理部４４に出力する（図
５のａ２参照）。波形処理部４４は入力された正側半波
の波形を変形する（ａ３参照）。ディストーションの場
合、波形のピーク付近をクリップする。この波形の変形
は、入力レベル→出力レベルを変換するレベル変換テー
ブルを用い、同図のように一定値以上の入力レベルに対
して出力レベルが飽和した特性のレベル変換テーブルを
用いる。このレベル変換テーブルは、エフェクトデータ
記憶部３０の変換テーブルライブラリに複数種類記憶さ
れている。この変換テーブルライブラリには、ディスト
ーションのほか、各種の歪み系（ディストーション系）
やレベル制御系のエフェクトのためのレベル変換テーブ
ルが記憶されており、波形処理部４４にそのいずれをセ
ットすることも可能である。

【００３２】また、分岐した入力信号の他方は、反転器
４１に入力される。反転器４１は入力信号の符号を反転
する（ｂ１参照）。符号を反転された信号は半波整流回
路４３に入力される。この半波整流回路４３は上記半波
整流回路４２と同様の構成であり、正側の半波のみを後
段の波形処理部４５に出力する（ｂ２参照）。この正側
半波は符号が反転された信号のものであるため、実際に
は入力信号の負側半波となる。波形処理部４５は入力さ
れた波形を変形する（ｂ３参照）。波形処理部４５は負
側半波の波形を処理するが、この負側半波は、反転され
て正側の信号として入力されるため、上記波形処理部４
４と同様のレベル変換テーブルを用いて処理することが
できる。波形処理部４５にもエフェクトデータ記憶部３
０の変換テーブルライブラリから適当なレベル変換テー
ブルがセットされるが、上記波形処理部４４と異なるレ
ベル変換テーブルを選択するようにする。この場合に
は、波形処理部４４とエフェクトの深さが異なるディス
トーション用のレベル変換テーブルをセットする。そし
て、この波形が変形された（正側に反転された）負側半
波の信号は反転器４６で負側に反転される（ｂ４参
照）。合成器４７は波形が変形された正側半波と負側半
波を合成し（ｏｕｔ参照）、出力端子から出力する。

【００３３】このように正側と負側で異なるレベル変換
テーブルを用いて波形を変形することにより、たとえ
ば、ディストーションの場合、一方のピークを完全にク
リップ（ハードディストーション）し、他方のピークを
若干丸める程度にする（ソフトディストーション）こと
により、倍音構成が変化に富んだ新たなディストーショ
ン効果を得ることができる。

【００３４】なお、上記実施形態では、正側半波，負側
半波ともに同じエフェクト（ディストーション）でその
深さを変えたが、正側半波と負側半波で全く異なるエフ
ェクトを付与するようにしてもよい。

【００３５】また、上記実施形態ではレベル変換テーブ
ルを用いて歪み系，レベル制御系のエフェクトを付与す
るエフェクタについて説明したが、ディレイ、ループ、
フィルタなどを備え、エコー，リバーブなどの時間制御
系、イコライザなどの周波数特性制御系などのエフェク
トを正側半波，負側半波別々に付与するようにしてもよ
い。

【００３６】また、上記実施形態では、正側半波と負側
半波を別々に処理し、それぞれ異なるレベル変換テーブ
ルを適用するようにしたが、正負の波形を分岐しないで
一括して処理することも可能である。この場合には、図
６に示すような正側，負側でカーブの異なるレベル制御
テーブルを用いて波形を変形すればよい。

【００３７】なお、レベル変換テーブルに代えて、プロ
ッティングデータを線形補間して用いてもよく、関数を
用いてもよい。

【００３８】

【発明の効果】この発明によれば、音声信号を正側半波
と負側半波に分割して処理することにより、負側を反転
して正値として扱えば負値を処理する必要がなくなり、
ディジタル処理系を簡略なものにすることができる。ま
た、半波毎に異なる効果を容易に付与することができる
ようになる。

【００３９】また、正側と負側で別々の効果を付与すれ
ば、従来にない独自の効果、柔らかい効果を付与するこ
とができ、また、正側と負側の効果の組み合わせにより
極めて多種の効果を付与することができるようになる。

【００４０】また、この発明によれば、複数パートの歌
唱を混声歌唱およびパート別にフレーズに分けて記憶
し、特定パートのみの歌唱再生時や全員歌唱の再生時に
これらを組み合わせて再生することにより、パートデー
タを少なくすることができ、データ量を節減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態であるカラオケ装置のブロ
ック図

【図２】同カラオケ装置の楽曲データの構成を示す図

【図３】デュエット曲のフレーズ構成を示す図

【図４】同カラオケ装置のディストーション効果回路の
構成を示す図

【図５】同ディストーション効果回路の各部の信号を示
す図

【図６】レベル変換テーブルの例を示す図

【図７】ディストーションエフェクトを説明する図

【符号の説明】

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力した音声信号を正側半波と負側半波
   に分割し、それぞれ別々に波形を変形することを特徴と
   する信号処理方法。
2. 【請求項２】 入力した音声信号の正側半波と負側半波
   をそれぞれ異なる態様に変形することを特徴とする信号
   処理方法。
3. 【請求項３】 入力した音声信号を正側半波と負側半波
   に分割する分割手段と、正側半波の波形を変形する正側
   波形処理手段と、負側半波の波形を変形する負側波形処
   理手段と、変形された正側半波および負側半波を合成す
   る合成手段と、を備えた信号処理装置。
4. 【請求項４】 前記正側波形処理手段および負側波形処
   理手段はそれぞれ異なる態様で波形を変形する手段であ
   る請求項３に記載の信号処理装置。
5. 【請求項５】 前記負側波形処理手段は、負側半波の波
   形を反転して処理する手段である請求項３または請求項
   ４に記載の信号処理装置。
6. 【請求項６】 複数パートの歌唱をフレーズに分割し、
   各パートの歌唱毎にパートフレーズデータとして記憶す
   るとともに、該歌唱のうち混声で歌唱するフレーズにつ
   いては複数パート混声の歌唱を混声フレーズデータとし
   て記憶する記憶手段と、 特定パートのみの歌唱の再生時は、そのパートのパート
   フレーズデータのみを再生し、全員歌唱の再生時は、特
   定パートのみが歌唱するフレーズは該特定パートのパー
   トフレーズデータを再生し、混声で歌唱するフレーズは
   混声フレーズデータを再生する再生手段と、 を備えた歌唱再生装置。