JP2000322061A - リズム音源信号の時間軸圧伸方法及び装置 - Google Patents
リズム音源信号の時間軸圧伸方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リズム音源信号に対し時間軸圧伸処理を施す
際に、時間軸圧伸後のアタック位置を補償して、リズム
の狂いや二度打ちを発生させることを防止する。 【解決手段】 リズム音源の入力信号x(t)は、アタック
検出部１に入力され、ここでアタック位置を検出され
る。入力信号x(y)は、時間軸圧伸処理部２にも供給され
ている。時間軸圧伸処理部２は、入力信号x(t)のうち、
アタック検出部１で検出されたアタック位置間の信号に
ついて時間軸圧伸処理を施す。
際に、時間軸圧伸後のアタック位置を補償して、リズム
の狂いや二度打ちを発生させることを防止する。 【解決手段】 リズム音源の入力信号x(t)は、アタック
検出部１に入力され、ここでアタック位置を検出され
る。入力信号x(y)は、時間軸圧伸処理部２にも供給され
ている。時間軸圧伸処理部２は、入力信号x(t)のうち、
アタック検出部１で検出されたアタック位置間の信号に
ついて時間軸圧伸処理を施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、原ディジタル信
号のピッチを変えずに原ディジタル信号を所望とする圧
伸率で時間軸圧伸するディジタル信号の時間軸圧伸方法
及び装置に関し、特にリズム音源信号に対する時間軸圧
伸方法及び装置に関する。
号のピッチを変えずに原ディジタル信号を所望とする圧
伸率で時間軸圧伸するディジタル信号の時間軸圧伸方法
及び装置に関し、特にリズム音源信号に対する時間軸圧
伸方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタル・オーディオ信号のピッチを
変えずにその時間軸を圧縮又は伸長する時間軸圧伸技術
は、例えば、収録されたディジタルオーディオ信号の全
体的な収録時間を所定の時間に合わせ込む、いわゆる
「尺合わせ」や、カラオケ装置等のテンポ変換等に利用
される。この種の時間軸圧伸技術としては、従来より、
カット・アンド・スプライス法（例えば特開平１０−２
８２９６３号）やポインター移動量制御による重複加算
法（“ポインター移動量制御による重複加算法を用いた
音声の時間積での伸長圧縮とその評価”；森田、板倉、
昭和61年10月；日本音響学会秋期大会講演論文集1-4-1
4，PP149）等が知られている。
変えずにその時間軸を圧縮又は伸長する時間軸圧伸技術
は、例えば、収録されたディジタルオーディオ信号の全
体的な収録時間を所定の時間に合わせ込む、いわゆる
「尺合わせ」や、カラオケ装置等のテンポ変換等に利用
される。この種の時間軸圧伸技術としては、従来より、
カット・アンド・スプライス法（例えば特開平１０−２
８２９６３号）やポインター移動量制御による重複加算
法（“ポインター移動量制御による重複加算法を用いた
音声の時間積での伸長圧縮とその評価”；森田、板倉、
昭和61年10月；日本音響学会秋期大会講演論文集1-4-1
4，PP149）等が知られている。
【０００３】一般的なカット・アンド・スプライス法に
よる時間軸圧伸処理は、波形とは無相関に波形の切り出
しを行い、切り出した波形をつなぎ合わせて指定された
圧伸率での圧伸処理を行うもので、切り出し波形同士の
つなぎの部分では、波形の不連続が生じるので、クロス
フェード処理を行って、フレームのつなぎ部分を滑らか
にする。切り出し間隔は、人間の聴感上、エコー感や音
のダブリ感が検知されにくい間隔、例えば６０msec程度
に設定される。特に、特開平１０−２８２９６３号の方
式では、音声タイミング情報に同期して切り出しの長さ
を決める。通常の方式に比べ、元波形のリズムと同じ周
期でつなぎ目が現れ、つなぎ目の部分の音質変化が目立
ちにくいという特徴がある。
よる時間軸圧伸処理は、波形とは無相関に波形の切り出
しを行い、切り出した波形をつなぎ合わせて指定された
圧伸率での圧伸処理を行うもので、切り出し波形同士の
つなぎの部分では、波形の不連続が生じるので、クロス
フェード処理を行って、フレームのつなぎ部分を滑らか
にする。切り出し間隔は、人間の聴感上、エコー感や音
のダブリ感が検知されにくい間隔、例えば６０msec程度
に設定される。特に、特開平１０−２８２９６３号の方
式では、音声タイミング情報に同期して切り出しの長さ
を決める。通常の方式に比べ、元波形のリズムと同じ周
期でつなぎ目が現れ、つなぎ目の部分の音質変化が目立
ちにくいという特徴がある。
【０００４】一方、ポインター移動量制御による重複加
算法では、原オーディオ信号において、波形相関の最も
高い隣接した同じ長さの２つの区間を抽出し、これら区
間の信号を重複加算し、この重複加算された信号を元の
２つの区間と入れ換えたり、元の２つの区間の間に挿入
することで、全体的な時間を短くしたり長くする。この
方式は、カット・アンド・スプライス法よりもスムーズ
な波形接続が可能となる。特に音声信号や単音楽器のよ
うなピッチ性の高い音源に対し、より品質の高い時間軸
圧伸が可能となる。
算法では、原オーディオ信号において、波形相関の最も
高い隣接した同じ長さの２つの区間を抽出し、これら区
間の信号を重複加算し、この重複加算された信号を元の
２つの区間と入れ換えたり、元の２つの区間の間に挿入
することで、全体的な時間を短くしたり長くする。この
方式は、カット・アンド・スプライス法よりもスムーズ
な波形接続が可能となる。特に音声信号や単音楽器のよ
うなピッチ性の高い音源に対し、より品質の高い時間軸
圧伸が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の一般的なカット
・アンド・スプライス法では、どのような信号を対象と
しても、それなりの音質が期待できるというメリットは
あるものの、特にリズム音源を対象とした場合には、二
度打ちやリズムの狂いといった非常に目立つ音質劣化を
発生させやすい。特開平１０−２８２９６３号の方式で
は、元波形のリズムに同期したカット・アンド・スプラ
イスとなっているが、特に伸長の場合、波形を切り出す
際に二つのアタックが切り出し波形に含まれることがあ
り、この場合二度打ちが発生する。更に、ポインタ移動
量制御による重複加算法では、波形の時間相関を見なが
ら時間軸圧伸を行うため、二度打ち現象は原理的には起
きないと考えられる。しかし、時間軸圧伸後のアタック
の位置については全く補償されておらず、この結果、リ
ズムのずれが発生し易い。
・アンド・スプライス法では、どのような信号を対象と
しても、それなりの音質が期待できるというメリットは
あるものの、特にリズム音源を対象とした場合には、二
度打ちやリズムの狂いといった非常に目立つ音質劣化を
発生させやすい。特開平１０−２８２９６３号の方式で
は、元波形のリズムに同期したカット・アンド・スプラ
イスとなっているが、特に伸長の場合、波形を切り出す
際に二つのアタックが切り出し波形に含まれることがあ
り、この場合二度打ちが発生する。更に、ポインタ移動
量制御による重複加算法では、波形の時間相関を見なが
ら時間軸圧伸を行うため、二度打ち現象は原理的には起
きないと考えられる。しかし、時間軸圧伸後のアタック
の位置については全く補償されておらず、この結果、リ
ズムのずれが発生し易い。
【０００６】この発明は、このような問題点に鑑みなさ
れたもので、リズム音源信号に対し時間軸圧伸処理を施
す際に、時間軸圧伸後のアタック位置を補償して、リズ
ムの狂いや二度打ちを発生させることがないリズム音源
信号の時間軸圧伸方法及び装置を提供することを目的と
する。
れたもので、リズム音源信号に対し時間軸圧伸処理を施
す際に、時間軸圧伸後のアタック位置を補償して、リズ
ムの狂いや二度打ちを発生させることがないリズム音源
信号の時間軸圧伸方法及び装置を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係るリズム音
源信号の時間軸圧伸方法は、時間軸圧伸処理すべきリズ
ム音源信号からアタック位置を検出し、この検出された
アタック位置の間のリズム音源信号に対して時間軸圧伸
処理を施すようにしたことを特徴とする。
源信号の時間軸圧伸方法は、時間軸圧伸処理すべきリズ
ム音源信号からアタック位置を検出し、この検出された
アタック位置の間のリズム音源信号に対して時間軸圧伸
処理を施すようにしたことを特徴とする。
【０００８】また、この発明に係るリズム音源信号の時
間軸圧伸装置は、時間軸圧伸処理すべきリズム音源信号
からアタック位置を検出するアタック位置検出手段と、
このアタック位置検出手段で検出されたアタック位置間
のリズム音源信号をピッチを変えずに予め指定された圧
伸率で時間軸圧伸処理する時間軸圧伸処理手段とを備え
たことを特徴とする。
間軸圧伸装置は、時間軸圧伸処理すべきリズム音源信号
からアタック位置を検出するアタック位置検出手段と、
このアタック位置検出手段で検出されたアタック位置間
のリズム音源信号をピッチを変えずに予め指定された圧
伸率で時間軸圧伸処理する時間軸圧伸処理手段とを備え
たことを特徴とする。
【０００９】この発明によれば、リズム音源信号のアタ
ック位置を検出し、検出されたアタック位置間で時間軸
圧伸処理を施すようにしているので、二度打ちが発生す
ることはなく、アタック位置の間隔も圧伸率に応じて圧
縮又は伸長されることになり、これにより圧伸処理前後
のアタック位置の相対関係は完全に維持されるので、リ
ズムの狂いが発生するようなこともない。
ック位置を検出し、検出されたアタック位置間で時間軸
圧伸処理を施すようにしているので、二度打ちが発生す
ることはなく、アタック位置の間隔も圧伸率に応じて圧
縮又は伸長されることになり、これにより圧伸処理前後
のアタック位置の相対関係は完全に維持されるので、リ
ズムの狂いが発生するようなこともない。
【００１０】リズム音源信号のうち、検出されたアタッ
ク位置とその近傍とを除いた部分について時間軸圧伸処
理を行い、この時間軸圧伸処理された信号の両端を時間
軸圧伸処理されない信号と滑らかに結合するようにす
る。滑らかに結合させるには、時間軸圧伸処理の際に、
両端部での処理波形が元の信号波形とほぼ似通うように
したり、或いはクロスフェード処理で結合させる。この
場合、アタックの部分の波形はそのまま維持されるの
で、本来の音に近い音が得られる。
ク位置とその近傍とを除いた部分について時間軸圧伸処
理を行い、この時間軸圧伸処理された信号の両端を時間
軸圧伸処理されない信号と滑らかに結合するようにす
る。滑らかに結合させるには、時間軸圧伸処理の際に、
両端部での処理波形が元の信号波形とほぼ似通うように
したり、或いはクロスフェード処理で結合させる。この
場合、アタックの部分の波形はそのまま維持されるの
で、本来の音に近い音が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の好ましい実施の形態について説明する。図１は、この
発明の一実施例に係るリズム音源信号の時間軸圧伸装置
の構成を示すブロック図である。時間軸圧伸すべきリズ
ム音源信号であるディジタル・オーディオ信号ｘ（ｔ）
は、アタック検出部１に入力されている。即ち、リズム
音源信号には、“アタック”が存在し、波形レベルでは
信号電力の急激な集中と変化となっている。アタック検
出部１では、あるしきい値によって単位時間当たりの信
号電力の評価を行うと共に、この信号電力の時間微分に
よって、波形の急激な変化点を検出する。この２つを組
み合わせることにより、リズム音源内のほぼ全てのアタ
ックの検出が可能である。そして、この検出結果は、ア
タック位置情報として出力される。
の好ましい実施の形態について説明する。図１は、この
発明の一実施例に係るリズム音源信号の時間軸圧伸装置
の構成を示すブロック図である。時間軸圧伸すべきリズ
ム音源信号であるディジタル・オーディオ信号ｘ（ｔ）
は、アタック検出部１に入力されている。即ち、リズム
音源信号には、“アタック”が存在し、波形レベルでは
信号電力の急激な集中と変化となっている。アタック検
出部１では、あるしきい値によって単位時間当たりの信
号電力の評価を行うと共に、この信号電力の時間微分に
よって、波形の急激な変化点を検出する。この２つを組
み合わせることにより、リズム音源内のほぼ全てのアタ
ックの検出が可能である。そして、この検出結果は、ア
タック位置情報として出力される。
【００１２】一方、入力オーディオ信号は、時間軸圧伸
処理部２にも供給されている。時間軸圧伸処理部２は、
入力されたオーディオ信号のうち、アタック検出部１で
検出されたアタック位置間の信号について時間軸圧伸処
理を施す。この時間軸圧伸処理部２における圧伸方式と
しては、カット・アンド・スプライス法、ポインタ移動
量制御による重複加算法、リバーブ、ディザ、ループの
繰り返し等、種々の方法を適用することができるが、こ
こでは、一例としてポインタ移動利用制御による重複加
算法による圧伸方式について説明する。
処理部２にも供給されている。時間軸圧伸処理部２は、
入力されたオーディオ信号のうち、アタック検出部１で
検出されたアタック位置間の信号について時間軸圧伸処
理を施す。この時間軸圧伸処理部２における圧伸方式と
しては、カット・アンド・スプライス法、ポインタ移動
量制御による重複加算法、リバーブ、ディザ、ループの
繰り返し等、種々の方法を適用することができるが、こ
こでは、一例としてポインタ移動利用制御による重複加
算法による圧伸方式について説明する。
【００１３】図２は、時間軸圧伸処理部２の構成を示す
ブロック図である。入力オーディオ信号は、遅延バッフ
ァ１１に順次格納される。遅延バッファ１１は、波形の
時間軸伸長処理およびピッチ抽出処理等に必要なデータ
量が格納されるリングバッファである。遅延バッファ１
１に格納されたオーディオ信号は、隣接波形読出位置制
御部１２の制御に基づき種々の区間長で切り出され、隣
接波形のデータとして順次読み出される。類似度計算部
１３は、隣接波形読出制御部１２の制御のもとで読み出
された隣接波形のデータの類似度を計算する。制御部１
４は、求められた類似度から隣接波形が最も類似する区
間長を求め、これを基本周期（ピッチ）Ｌｐとして波形
読出部１５に与える。波形読出部１５は、制御部１４に
与えられた前記アタック位置情報に基づき、アタック間
の信号について、与えられた基本周期Ｌｐだけ離れた２
つのデータを遅延バッファ１１から読み出す。遅延バッ
ファ１１から読み出された２つのデータＤ１，Ｄ２は、
波形窓掛け・加算部１６，圧伸率制御部１７及び出力バ
ッファ１８からなる圧伸処理制御手段に供給される。波
形窓掛け・加算部１６に供給されたデータＤ１，Ｄ２
は、ここで所定の時間窓関数を乗算されて加算される。
また、一方のデータＤ２は、圧伸率制御部１７にも供給
されている。圧伸率制御部１７は、制御部１４から与え
られる圧伸処理の対象長さＬの情報に基づいて原オーデ
ィオデータから波形を切り出す。圧伸処理の対象長さＬ
は、予め設定された圧伸率Ｒと、抽出された基本周期Ｌ
ｐとに基づき制御部１４で算出される。そして、波形窓
掛け・加算部１６で加算された波形と、圧伸率制御部１
７で切り出された原波形とが出力バッファ１８において
合成されて時間軸圧伸された出力信号y(t)が生成され
る。
ブロック図である。入力オーディオ信号は、遅延バッフ
ァ１１に順次格納される。遅延バッファ１１は、波形の
時間軸伸長処理およびピッチ抽出処理等に必要なデータ
量が格納されるリングバッファである。遅延バッファ１
１に格納されたオーディオ信号は、隣接波形読出位置制
御部１２の制御に基づき種々の区間長で切り出され、隣
接波形のデータとして順次読み出される。類似度計算部
１３は、隣接波形読出制御部１２の制御のもとで読み出
された隣接波形のデータの類似度を計算する。制御部１
４は、求められた類似度から隣接波形が最も類似する区
間長を求め、これを基本周期（ピッチ）Ｌｐとして波形
読出部１５に与える。波形読出部１５は、制御部１４に
与えられた前記アタック位置情報に基づき、アタック間
の信号について、与えられた基本周期Ｌｐだけ離れた２
つのデータを遅延バッファ１１から読み出す。遅延バッ
ファ１１から読み出された２つのデータＤ１，Ｄ２は、
波形窓掛け・加算部１６，圧伸率制御部１７及び出力バ
ッファ１８からなる圧伸処理制御手段に供給される。波
形窓掛け・加算部１６に供給されたデータＤ１，Ｄ２
は、ここで所定の時間窓関数を乗算されて加算される。
また、一方のデータＤ２は、圧伸率制御部１７にも供給
されている。圧伸率制御部１７は、制御部１４から与え
られる圧伸処理の対象長さＬの情報に基づいて原オーデ
ィオデータから波形を切り出す。圧伸処理の対象長さＬ
は、予め設定された圧伸率Ｒと、抽出された基本周期Ｌ
ｐとに基づき制御部１４で算出される。そして、波形窓
掛け・加算部１６で加算された波形と、圧伸率制御部１
７で切り出された原波形とが出力バッファ１８において
合成されて時間軸圧伸された出力信号y(t)が生成され
る。
【００１４】次に、このように構成されたこの実施例の
装置の動作を説明する。図３は、アタック検出部１にお
けるアタック検出処理の手順を示すフローチャートであ
る。アタックの位置は、信号電力Powとその時間微分値S
pwより求めることができる。信号電力Powの計算は、図
４に示すように、予め定めた信号電力計算時間Ｔ１の信
号について、予め定めた信号電力評価更新時間長Ｔ２で
順次更新しながら行う。本発明者の調査によると、アタ
ック検出のための信号電力計算時間Ｔ１としては、３ms
ec、信号電力評価更新時間長Ｔ２としては１msec程度が
望ましい。従って、ここでは、Ｔ１，Ｔ２としてこの数
値を使用する。
装置の動作を説明する。図３は、アタック検出部１にお
けるアタック検出処理の手順を示すフローチャートであ
る。アタックの位置は、信号電力Powとその時間微分値S
pwより求めることができる。信号電力Powの計算は、図
４に示すように、予め定めた信号電力計算時間Ｔ１の信
号について、予め定めた信号電力評価更新時間長Ｔ２で
順次更新しながら行う。本発明者の調査によると、アタ
ック検出のための信号電力計算時間Ｔ１としては、３ms
ec、信号電力評価更新時間長Ｔ２としては１msec程度が
望ましい。従って、ここでは、Ｔ１，Ｔ２としてこの数
値を使用する。
【００１５】まず、入力信号をx(t)とし、前のアタック
位置をPreAtkとする（Ｓ１）。３msecの入力信号x(t)か
ら信号電力Powを下記数１により求める（Ｓ３）。
位置をPreAtkとする（Ｓ１）。３msecの入力信号x(t)か
ら信号電力Powを下記数１により求める（Ｓ３）。
【００１６】
【数１】Pow＝sqrt[Σx(t)]
【００１７】求められた信号電力Powに対し、しきい値
（この例では“１０００”）による評価を行うが（Ｓ
６）、“アタック”といっても立上りが急峻であるだけ
で、立ち下がりはかなりの持続時間を持つものも多い。
従って、１つ前のフレームの信号電力PrePowとの差分絶
対値Dpwを数２のように求め（Ｓ５）、
（この例では“１０００”）による評価を行うが（Ｓ
６）、“アタック”といっても立上りが急峻であるだけ
で、立ち下がりはかなりの持続時間を持つものも多い。
従って、１つ前のフレームの信号電力PrePowとの差分絶
対値Dpwを数２のように求め（Ｓ５）、
【００１８】
【数２】Dpw＝abs(PrePow-Pow)
【００１９】この差分Dpwがしきい値を超える場合を検
出する（Ｓ７，Ｓ８）。このとき、信号中で平均電力Av
ePowの大きな部分と小さな部分で、そのしきい値を変更
すると良い。何故なら、平均電力AvePowの大きな部分で
は、その中にアタックが存在した場合、差分Dpwの値が
小さなものとなってしまう。また、信号電力Powの小さ
な部分では、アタックの急激な立上りにより、差分Dpw
の値は大きなものとなる。具体的には、電力の平方根、
つまり元の信号の振幅スケールに対して差分の値を、例
えば信号電力Powの大きな部分に対しては５００（Ｓ
７）、小さな部分に対しては１０００を適用する（Ｓ
８）。なお、平均信号電力AvePowの評価においても同じ
く１０００を適用する（Ｓ６）。
出する（Ｓ７，Ｓ８）。このとき、信号中で平均電力Av
ePowの大きな部分と小さな部分で、そのしきい値を変更
すると良い。何故なら、平均電力AvePowの大きな部分で
は、その中にアタックが存在した場合、差分Dpwの値が
小さなものとなってしまう。また、信号電力Powの小さ
な部分では、アタックの急激な立上りにより、差分Dpw
の値は大きなものとなる。具体的には、電力の平方根、
つまり元の信号の振幅スケールに対して差分の値を、例
えば信号電力Powの大きな部分に対しては５００（Ｓ
７）、小さな部分に対しては１０００を適用する（Ｓ
８）。なお、平均信号電力AvePowの評価においても同じ
く１０００を適用する（Ｓ６）。
【００２０】このように計算された信号電力Powに対し
て、その時間微分Spwを数３のように求める（Ｓ４）。
て、その時間微分Spwを数３のように求める（Ｓ４）。
【００２１】
【数３】Spw＝dPow/dt
【００２２】この際、本来のアタックよりも少し前の場
所を検出するため、過去３つのフレームの信号電力を平
均し、それを元に微分値を計算すると良い（実際には傾
き計算）。この傾きがしきい値（例えば４５度）以上の
場合を検出する（Ｓ７，Ｓ８）。
所を検出するため、過去３つのフレームの信号電力を平
均し、それを元に微分値を計算すると良い（実際には傾
き計算）。この傾きがしきい値（例えば４５度）以上の
場合を検出する（Ｓ７，Ｓ８）。
【００２３】以上の処理によりアタックの候補Atkが検
出される。但し、本発明者の調査によると、アタックの
間隔は殆どが３０msec以上の間隔となっているため、ア
タックを検出した場合には、それが前回検出したアタッ
クから３０msec以上間隔を空けているかどうかを検出条
件としている（Ｓ１０，Ｓ１１）。アタックが検出され
なかったら、平均電力AvePow及び前回電力PrePowを更新
して（Ｓ１２）、以上の処理を繰り返す。アタックが３
００msecを超えても存在しない場合には、３００msecを
区切りとして時間軸圧伸する（Ｓ２，Ｓ１３）。
出される。但し、本発明者の調査によると、アタックの
間隔は殆どが３０msec以上の間隔となっているため、ア
タックを検出した場合には、それが前回検出したアタッ
クから３０msec以上間隔を空けているかどうかを検出条
件としている（Ｓ１０，Ｓ１１）。アタックが検出され
なかったら、平均電力AvePow及び前回電力PrePowを更新
して（Ｓ１２）、以上の処理を繰り返す。アタックが３
００msecを超えても存在しない場合には、３００msecを
区切りとして時間軸圧伸する（Ｓ２，Ｓ１３）。
【００２４】いま、図５に示すように、８secと８．０
３secの位置でアタックが検出されたとし、伸長率が１
２０％であるとすると、アタック間の３０msecの信号が
３６msecに伸長される。時間軸伸長後の出力信号y(t)の
最初のアタック位置がそれまでの伸長処理により決定さ
れる位置、例えば９．６secであれば、次のアタック位
置は、３６msec後の９．６３６secとなる。
３secの位置でアタックが検出されたとし、伸長率が１
２０％であるとすると、アタック間の３０msecの信号が
３６msecに伸長される。時間軸伸長後の出力信号y(t)の
最初のアタック位置がそれまでの伸長処理により決定さ
れる位置、例えば９．６secであれば、次のアタック位
置は、３６msec後の９．６３６secとなる。
【００２５】次に、時間軸圧伸処理部２での時間軸圧伸
処理について説明する。図６及び図７は、この時間軸圧
伸手法を説明するための図であり、図６は圧縮処理、図
７は伸長処理をそれぞれ示している。まず、同図（ａ）
に示すように、原オーディオデータの時間軸方向の隣接
波形区間の類似性判定処理を行って基本周期Ｌｐを抽出
する。具体的には、区間長の初期値を最小値Ｌminに設
定して隣接する区間長Ｌminの波形の類似度を判定す
る。これを区間長が最大値Ｌmaxとなるまで繰り返し、
最も類似していると判定された区間長を、同図（ｂ）の
ように基本周期Ｌｐと決定する。次に、決定された基本
周期Ｌｐの隣接する２つの波形に、同図（ｃ）に示すよ
うな窓関数を掛けて、これらを同図（ｄ），（ｅ），
（ｆ）に示すように重ね合わせる。図６（ｆ）のよう
に、重ね合わせた波形を２つの基本周期の波形と置き換
えれば時間軸圧縮となり、図７（ｆ）のように、重ね合
わせた波形を２つの基本周期の波形の間に挿入すれば時
間軸伸長となる。
処理について説明する。図６及び図７は、この時間軸圧
伸手法を説明するための図であり、図６は圧縮処理、図
７は伸長処理をそれぞれ示している。まず、同図（ａ）
に示すように、原オーディオデータの時間軸方向の隣接
波形区間の類似性判定処理を行って基本周期Ｌｐを抽出
する。具体的には、区間長の初期値を最小値Ｌminに設
定して隣接する区間長Ｌminの波形の類似度を判定す
る。これを区間長が最大値Ｌmaxとなるまで繰り返し、
最も類似していると判定された区間長を、同図（ｂ）の
ように基本周期Ｌｐと決定する。次に、決定された基本
周期Ｌｐの隣接する２つの波形に、同図（ｃ）に示すよ
うな窓関数を掛けて、これらを同図（ｄ），（ｅ），
（ｆ）に示すように重ね合わせる。図６（ｆ）のよう
に、重ね合わせた波形を２つの基本周期の波形と置き換
えれば時間軸圧縮となり、図７（ｆ）のように、重ね合
わせた波形を２つの基本周期の波形の間に挿入すれば時
間軸伸長となる。
【００２６】図８は、この時間軸圧伸処理の手順を示す
フローチャートである。入力信号x(t)は、必要な量がま
ず遅延バッファ１１に格納される（Ｓ２１）。このバッ
ファ１１は、最低でも２×Ｌmaxサンプルの容量が必要
である。次に、類似性判定のための区間長Ｌｐの初期値
として最小値Ｌminが与えられ、類似度Ｓとして最大値
Ｓmaxが与えられる（Ｓ２２）。そして類似度Ｓが計算
されると共に（Ｓ２３）、区間長Ｌｐを１つずつ増やし
て（Ｓ２４）、Ｌｐが最大値Ｌmaxに達するまで、類似
度Ｓを計算して（Ｓ２５，Ｓ２３）、最も類似性の高か
った区間長Ｌｐを求める（Ｓ２３）。ここで図６及び図
７を参照して明らかなように、類似性判定は、現在点Ｔ
0からＴ0＋Ｌｐ−１間での区間の波形Wave Aと、Ｔ0＋
ＬｐからＴ0＋２Ｌｐまでの区間の波形Wave Bとの類似
度演算となる。いま、これら区間の対応する各時間軸方
向の位置をｔx，ｔx＋Ｌｐとすると、類似度Ｓは、下記
数４のように二乗誤差によって求めることができる。
フローチャートである。入力信号x(t)は、必要な量がま
ず遅延バッファ１１に格納される（Ｓ２１）。このバッ
ファ１１は、最低でも２×Ｌmaxサンプルの容量が必要
である。次に、類似性判定のための区間長Ｌｐの初期値
として最小値Ｌminが与えられ、類似度Ｓとして最大値
Ｓmaxが与えられる（Ｓ２２）。そして類似度Ｓが計算
されると共に（Ｓ２３）、区間長Ｌｐを１つずつ増やし
て（Ｓ２４）、Ｌｐが最大値Ｌmaxに達するまで、類似
度Ｓを計算して（Ｓ２５，Ｓ２３）、最も類似性の高か
った区間長Ｌｐを求める（Ｓ２３）。ここで図６及び図
７を参照して明らかなように、類似性判定は、現在点Ｔ
0からＴ0＋Ｌｐ−１間での区間の波形Wave Aと、Ｔ0＋
ＬｐからＴ0＋２Ｌｐまでの区間の波形Wave Bとの類似
度演算となる。いま、これら区間の対応する各時間軸方
向の位置をｔx，ｔx＋Ｌｐとすると、類似度Ｓは、下記
数４のように二乗誤差によって求めることができる。
【００２７】
【数４】
【００２８】この場合、類似度Ｓが小さいほど類似性が
高いことを示すことになる。勿論、これは一例であっ
て、このような二乗誤差の他に、誤差の絶対値和や自己
相関関数を用いることもできる。
高いことを示すことになる。勿論、これは一例であっ
て、このような二乗誤差の他に、誤差の絶対値和や自己
相関関数を用いることもできる。
【００２９】ここで、例えば図９に示すように、アタッ
ク位置間の区間の前端部分（アタック位置）及び後端部
分（次のアタック位置の直前の区間）の信号は、そのま
まとし、その中間部分の信号を時間軸圧伸処理する。時
間軸圧伸処理は、その両端において、時間軸圧伸されな
い信号と滑らかに結合されるように行う。最も目立つア
タックの部分の波形は、そのまま維持されるので、本来
の音に近い音が得られる。
ク位置間の区間の前端部分（アタック位置）及び後端部
分（次のアタック位置の直前の区間）の信号は、そのま
まとし、その中間部分の信号を時間軸圧伸処理する。時
間軸圧伸処理は、その両端において、時間軸圧伸されな
い信号と滑らかに結合されるように行う。最も目立つア
タックの部分の波形は、そのまま維持されるので、本来
の音に近い音が得られる。
【００３０】ところで、このようにアタック位置を基本
とする時間軸圧伸処理では、処理はアタック間で完結
し、その前後の信号は一切用いないことが重要である。
しかも、前述のように、時間軸圧伸処理された信号と時
間軸圧伸処理されない信号とを滑らかに接続しなければ
ならない。この場合、時間軸圧伸処理をポインタ移動量
制御による重複加算法によって行うと、必ず処理しきれ
ない部分が発生する。特に時間軸圧伸率が１００％に近
い部分では、この部分が非常に長くなる。
とする時間軸圧伸処理では、処理はアタック間で完結
し、その前後の信号は一切用いないことが重要である。
しかも、前述のように、時間軸圧伸処理された信号と時
間軸圧伸処理されない信号とを滑らかに接続しなければ
ならない。この場合、時間軸圧伸処理をポインタ移動量
制御による重複加算法によって行うと、必ず処理しきれ
ない部分が発生する。特に時間軸圧伸率が１００％に近
い部分では、この部分が非常に長くなる。
【００３１】図１０は、時間軸伸長時に処理しきれなか
った部分をアタック位置間の後端部分からクロスフェー
ドに必要な分のデータを取り出し、一部をクロスフェー
ドして時間的な辻褄を合わせる処理を示している。図１
１は、時間軸伸長におけるクロスフェード時に、データ
が足りない場合に、一部のデータを繰り返して伸長を行
っている様子を示している。これはポインタ移動量が大
きすぎて全く処理できない場合等に有効である。
った部分をアタック位置間の後端部分からクロスフェー
ドに必要な分のデータを取り出し、一部をクロスフェー
ドして時間的な辻褄を合わせる処理を示している。図１
１は、時間軸伸長におけるクロスフェード時に、データ
が足りない場合に、一部のデータを繰り返して伸長を行
っている様子を示している。これはポインタ移動量が大
きすぎて全く処理できない場合等に有効である。
【００３２】図１２は、時間軸圧縮時の様子を示したも
ので、伸長時と同様に、処理しきれなかった部分をクロ
スフェードで時間軸圧縮している。圧縮時にはデータが
不足することはあり得ないので、全てアタック位置間の
後端部分から必要なデータを取り出し、クロスフェード
すればよい。
ので、伸長時と同様に、処理しきれなかった部分をクロ
スフェードで時間軸圧縮している。圧縮時にはデータが
不足することはあり得ないので、全てアタック位置間の
後端部分から必要なデータを取り出し、クロスフェード
すればよい。
【００３３】以上の処理では、モノチャネルのみの処理
について説明したが、処理すべきリズム音源信号がステ
レオ信号である場合には、Ｌ，Ｒのそれぞれのチャネル
の信号に対して独立に処理を行うと、ステレオ再生した
場合に、定位感が広がってしまうことがある。これは、
上述した時間軸圧伸を行った際、左右チャネル間でクロ
スフェードポイントがずれることにより、位相が変化し
てしまうため定位感が大きく損なわれるものと推測され
る。そこで、例えば図１３に示すように、Ｌ＋Ｒの信号
に対してアタック検出及びポインタ評価処理（Ｌｐの決
定処理）を行うアタック検出部２１及びポインタ処理部
２２を設けると共に、これらによって得られた左右チャ
ネル共通のアタック位置及び区間長Ｌｐを使用して、各
チャネルを個別に処理する圧伸制御部２３，２４を設け
るようにすれば、圧伸処理に伴う左右チャネルの位相変
化は最小限に抑えられ、本来の定位感を大きく損なうこ
とが少なくなる。
について説明したが、処理すべきリズム音源信号がステ
レオ信号である場合には、Ｌ，Ｒのそれぞれのチャネル
の信号に対して独立に処理を行うと、ステレオ再生した
場合に、定位感が広がってしまうことがある。これは、
上述した時間軸圧伸を行った際、左右チャネル間でクロ
スフェードポイントがずれることにより、位相が変化し
てしまうため定位感が大きく損なわれるものと推測され
る。そこで、例えば図１３に示すように、Ｌ＋Ｒの信号
に対してアタック検出及びポインタ評価処理（Ｌｐの決
定処理）を行うアタック検出部２１及びポインタ処理部
２２を設けると共に、これらによって得られた左右チャ
ネル共通のアタック位置及び区間長Ｌｐを使用して、各
チャネルを個別に処理する圧伸制御部２３，２４を設け
るようにすれば、圧伸処理に伴う左右チャネルの位相変
化は最小限に抑えられ、本来の定位感を大きく損なうこ
とが少なくなる。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
リズム音源信号のアタック位置を検出し、検出されたア
タック位置間で時間軸圧伸処理を施すようにしているの
で、二度打ちが発生することはなく、アタック位置の間
隔も圧伸率に応じて圧縮又は伸長されるので、リズムの
狂いが発生するようなこともない。
リズム音源信号のアタック位置を検出し、検出されたア
タック位置間で時間軸圧伸処理を施すようにしているの
で、二度打ちが発生することはなく、アタック位置の間
隔も圧伸率に応じて圧縮又は伸長されるので、リズムの
狂いが発生するようなこともない。
【図１】 この発明の一実施例に係るリズム音源信号の
時間軸圧伸装置のブロック図である。
時間軸圧伸装置のブロック図である。
【図２】 同装置における時間軸圧伸処理部の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】 同装置におけるアタック検出部の処理を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図４】 同処理における信号電力計算時間と更新時間
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図５】 同装置による時間軸伸長処理前後の信号の様
子を示す波形図である。
子を示す波形図である。
【図６】 同処理における時間軸圧縮処理を示す波形図
である。
である。
【図７】 同装置における時間軸伸長処理を示す波形図
である。
である。
【図８】 同装置における時間軸圧伸処理のフローチャ
ートである。
ートである。
【図９】 この発明における他の実施例に係る時間軸伸
長処理前後の信号を示す波形図である。
長処理前後の信号を示す波形図である。
【図１０】 同処理におけるクロスフェード処理を説明
するための図である。
するための図である。
【図１１】 同処理におけるクロスフェード処理を説明
するための図である。
するための図である。
【図１２】 同処理におけるクロスフェード処理を説明
するための図である。
するための図である。
【図１３】 この発明の更に他の実施例に係る時間軸圧
伸装置のブロック図である。
伸装置のブロック図である。
１，２１…アタック検出部、２…時間軸圧伸処理部、１
１…遅延バッファ、１２…隣接波形読出部、１３…類似
度演算部、１４…制御部、１５…波形読出制御部、１６
…波形窓掛け・加算部、１７…圧伸率制御部、１８…出
力バッファ、２２…ポインタ制御部、２３，２４…圧伸
制御部。
１…遅延バッファ、１２…隣接波形読出部、１３…類似
度演算部、１４…制御部、１５…波形読出制御部、１６
…波形窓掛け・加算部、１７…圧伸率制御部、１８…出
力バッファ、２２…ポインタ制御部、２３，２４…圧伸
制御部。
Claims (4)
- 【請求項１】 時間軸圧伸処理すべきリズム音源信号か
らアタック位置を検出し、この検出されたアタック位置
の間のリズム音源信号に対して時間軸圧伸処理を施すよ
うにしたことを特徴とするリズム音源信号の時間軸圧伸
方法。 - 【請求項２】 前記リズム音源信号のうち、前記検出さ
れたアタック位置とその近傍とを除いた部分について時
間軸圧伸処理を行い、この時間軸圧伸処理された信号の
両端を時間軸圧伸処理されない信号と滑らかに結合する
ようにしたことを特徴とする請求項１記載のリズム音源
信号の時間軸圧伸方法。 - 【請求項３】 時間軸圧伸処理すべきリズム音源信号か
らアタック位置を検出するアタック位置検出手段と、 このアタック位置検出手段で検出されたアタック位置間
のリズム音源信号をピッチを変えずに予め指定された圧
伸率で時間軸圧伸処理する時間軸圧伸処理手段とを備え
たことを特徴とするリズム音源信号の時間軸圧伸装置。 - 【請求項４】 前記時間軸圧伸処理手段は、前記リズム
音源信号のうち、前記検出されたアタック位置とその近
傍とを除いた部分について時間軸圧伸処理を施し、この
時間軸圧伸処理された信号の両端を時間軸圧伸処理され
ない信号と滑らかに結合するものであることを特徴とす
る請求項３記載のリズム音源信号の時間軸圧伸装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12634999A JP3546755B2 (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | リズム音源信号の時間軸圧伸方法及び装置 |
| US09/565,605 US6232540B1 (en) | 1999-05-06 | 2000-05-04 | Time-scale modification method and apparatus for rhythm source signals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12634999A JP3546755B2 (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | リズム音源信号の時間軸圧伸方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000322061A true JP2000322061A (ja) | 2000-11-24 |
| JP3546755B2 JP3546755B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=14932985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12634999A Expired - Fee Related JP3546755B2 (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | リズム音源信号の時間軸圧伸方法及び装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6232540B1 (ja) |
| JP (1) | JP3546755B2 (ja) |
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