JP2001084000A - 波形再生装置 - Google Patents

波形再生装置

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JP2001084000A
JP2001084000A JP25456999A JP25456999A JP2001084000A JP 2001084000 A JP2001084000 A JP 2001084000A JP 25456999 A JP25456999 A JP 25456999A JP 25456999 A JP25456999 A JP 25456999A JP 2001084000 A JP2001084000 A JP 2001084000A
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amplitude
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Tadao Kikumoto
忠男 菊本
Satoshi Kusakabe
智 日下部
Atsushi Hoshiai
厚 星合
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Roland Corp
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    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10HELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H7/00Instruments in which the tones are synthesised from a data store, e.g. computer organs
    • G10H7/02Instruments in which the tones are synthesised from a data store, e.g. computer organs in which amplitudes at successive sample points of a tone waveform are stored in one or more memories
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10HELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
    • G10H2250/00Aspects of algorithms or signal processing methods without intrinsic musical character, yet specifically adapted for or used in electrophonic musical processing
    • G10H2250/541Details of musical waveform synthesis, i.e. audio waveshape processing from individual wavetable samples, independently of their origin or of the sound they represent
    • G10H2250/571Waveform compression, adapted for music synthesisers, sound banks or wavetables

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 音質の高い楽音等をあらわす、時間軸方向に
圧縮もしくは伸長された波形が得られる波形再生装置を
提供する。 【解決手段】 アナログ信号AをA/Dコンバータ60
でディジタル変換して原波形x(n)を生成し、DSP
20で各波形成分における位相情報および振幅情報をR
AM70に記憶しておき、記憶された振幅情報があらわ
す振幅の周期的変化の1以上の整数周期分の振幅情報を
複製して追加しあるいは省略する操作を繰り返すことに
より、振幅の周期的変化の周期を保存したまま、その周
期よりも長期的な振幅の時間変化速度を調整し、かつ位
相情報を変換した周波数情報を複製して追加しあるいは
省略する操作を繰り返すことにより、周波数の時間変化
速度を調整し、調整された振幅情報および周波数情報に
基づいて各周波数帯域毎の波形を再現して合成し、時間
軸方向に圧縮もしくは伸長された再生波形y(n)を
得、D/Aコンバータ80でアナログ信号Bに変換す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、時間軸方向に圧縮
もしくは伸長された波形を再生する波形再生装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、時間軸方向に圧縮もしくは伸
長された楽音等の波形を再生する波形再生装置が知られ
ている。この波形再生装置には、いくつかの方式が提案
されている。ここでは先ず、クロスフェード方式による
波形再生装置について説明する。
【0003】図9は、楽音の波形を時間軸方向に圧縮も
しくは伸長するクロスフェード方式の説明図である。
【0004】クロスフェード方式による波形再生装置で
は、楽音の波形をあらわす波形データを図示しないRA
Mに格納しておき、そのRAMに格納された波形データ
の読み出しにあたり、図9(a)に示すように、所定区
間(「切り出し区間」と称する)の波形データを読み飛
ばして波形を圧縮したり、あるいは図9(b)に示すよ
うに、所定区間(「繰り返し区間」と称する)の波形デ
ータを重複して読み出して波形を伸長することが行なわ
れている。このようにすることにより、圧縮もしくは伸
長された波形においてもピッチが変化するのを抑えて楽
音の音高を保つことができる。また、このクロスフェー
ド方式では、ある1つの区間とその区間に隣接した区間
とのつなぎ目等の不連続点付近で発生する雑音を抑える
ために、その不連続点付近でクロスフェード処理が行な
われている。
【0005】ここで、クロスフェード処理とは、それま
で読み出していた波形(これを先の波形とする)の振幅
を徐々に小さくするとともに新たに読み出し始めた波形
(これを後の波形とする)の振幅を徐々に大きくするこ
とにより先の波形から後の波形へと滑らかに移行するよ
うにした処理である。
【0006】しかし、このクロスフェード方式では、連
続する楽音波形があらわす波形データを直接読み飛ばし
たりあるいは重複して読み出したりするものであるた
め、たとえクロスフェード処理を行なったとしても、位
相のずれ等により圧縮もしくは伸長された波形に揺らぎ
やリップルが発生してしまうという問題がある。
【0007】この問題を解決するために、位相ボコーダ
と呼ばれる波形再生装置が提案されている。以下、この
位相ボコーダについて、順を追って説明する。
【0008】位相ボコーダには、圧縮あるいは伸長を行
なう前のオリジナルの楽音をあらわす原波形が入力され
る。位相ボコーダは、入力された原波形を複数の周波数
帯域に分割する。
【0009】図10は、位相ボコーダにより分割された
複数の周波数帯域を示す図である。
【0010】入力された原波形は、基本周波数、および
その基本周波数の2倍,3倍等、倍音をあらわす整数倍
の周波数をそれぞれの中心周波数ω0,ω1,…,ω
k,…,ωp,…,ω99とする複数(ここでは10
0)の周波数帯域(バンド0,1,…,k,…,p,
…,99)に分割される。さらに、この位相ボコーダ
は、分割された複数の周波数帯域それぞれの各波形成分
について、それぞれの波形成分の、時間経過に伴って順
次変化する周波数(瞬間周波数と称する)および時間経
過に伴って順次変化する振幅をあらわす周波数情報およ
び振幅情報を抽出する。このようにして抽出された周波
数情報および振幅情報は、メモリに格納される。
【0011】波形再生時には、各周波数帯域において抽
出された周波数情報および振幅情報であらわされる周波
数および振幅について、時間変化速度を調整する。
【0012】図11は、位相ボコーダにより、周波数お
よび振幅の時間変化速度が調整された様子を示す模式図
である。
【0013】図11(a)には、ある1つの周波数帯域
における、時間経過に伴って順次変化する振幅情報,周
波数情報であらわされる振幅エンベロープ,周波数エン
ベロープが示されている。振幅や周波数の時間変化速度
を調整するには、伸長もしくは圧縮を行なおうとする程
度にあわせて、図11(b)に示すように、振幅情報,
周波数情報を補間してエンベロープを引き伸ばしたり、
あるいは図11(c)に示すように、振幅情報,周波数
情報を間引いてエンベロープを縮めたりすることにより
行なう。このようにして、各周波数帯域の振幅エンベロ
ープ,周波数エンベロープを調整した後、周波数の微調
整が可能な発振器で、各周波数帯域の中心周波数が時間
経過に伴って周波数エンベロープに従って微調整された
余弦波を得、その余弦波の振幅を、時間経過に伴って振
幅エンベロープに従って微調整し、さらに、この位相ボ
コーダでは、再現されたこれらの波形全てを合成する。
このようにして、入力された原波形が時間軸方向に圧縮
もしくは伸長された再生波形を得る。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上述した位相ボコーダ
は、原波形を複数の周波数帯域に分割し、分割された複
数の周波数帯域それぞれについて、時間経過に伴って変
化する周波数および振幅の時間変化速度を調整し、調整
後の周波数および振幅の時間変化を再現することにより
原波形が時間軸方向に圧縮もしくは伸長された再生波形
を得るものであるため、クロスフェード方式による波形
再生装置のように、原波形をあらわす波形データそのも
のを直接読み飛ばしたりあるいは重複して読み出してク
ロスフェード処理する場合と比較し、位相のずれ等によ
る雑音や揺らぎが低減される。
【0015】しかし、この位相ボコーダでは、音声やブ
ラス等の周期が長い波形や和音の波形などでは、圧縮も
しくは伸長の割合をあらわす伸縮率を、圧縮も伸長も行
なわない1.0から大きく変化させると、時間軸方向に
圧縮もしくは伸長された波形であらわされる楽音の倍音
関係が崩れることがある。以下、この現象について詳細
に説明する。
【0016】上述の位相ボコーダの場合、原理的な説明
を行なうために、入力された原波形を、図10に示すよ
うに、基本周波数のみを含む周波数帯域、基本周波数の
2倍の周波数のみを含む周波数帯域等、1つの周波数帯
域にその原波形を構成する複数の周波数成分のうちの1
つずつのみを含む周波数帯域に分ける旨説明したが、こ
のような分け方をした場合極めて多数の周波数帯域に分
ける必要を生じ、極めて大きな回路が必要となったり、
あるいは演算に要する時間が極めて長くなってしまい、
現実的ではない。そこでここでは、1つの周波数帯域に
原波形を構成する複数の周波数成分が含まれるように周
波数帯域を分割することを考える。
【0017】図12は、複数の周波数帯域を示す図、図
13は、図12に示す複数の周波数帯域に分割される前
のパルス列状の原波形を示す図である。さらに、図14
は、図12に示す複数の周波数帯域のうちの1つの周波
数帯域における波形を示す図である。
【0018】ここでは、図13に示すように、位相ボコ
ーダに入力される原波形は、比較的長い周期をもつ周期
的なパルス列から構成されており、図12に示す帯域分
割数は、図10に示す帯域分割数よりも少なく、従って
1つ1つの周波数帯域の帯域幅が広いものである。この
ため、図12に示すように、例えば1つの分割帯域であ
るバンドk内に、隣接する複数の倍音をあらわす、基本
周期に対応する基本周波数の整数倍である周波数が複数
存在する。このバンドkにおける波形は、図14に実線
で示す波形となり、エンベロープを示す破線のように、
基本周期Tで振幅変調された波形となる。
【0019】図15,図16は、図14に示すバンドk
における波形成分の、振幅,周波数がゆっくりと変化す
るようにそれらの時間変化速度が調整される様子を示す
図である。また、図17は、バンドkにおける振幅,周
波数の時間変化速度がゆっくりとなるように調整された
後の波形を示す図である。
【0020】図15,図16に示す破線a,bは、それ
ぞれ、バンドkにおける振幅,周波数の、時間変化速度
が調整される前のエンベロープである。バンドkにおけ
る振幅,周波数の時間変化速度がゆっくりとなるように
調整するには、破線a,bに示す各エンベロープの、各
サンプル点での振幅情報,周波数情報を、時間軸方向に
一様に補間して、実線A,Bに示すように引き伸ばす。
このようにして、図17に示す、バンドkにおける振
幅,周波数の時間変化速度がゆっくりとなるように調整
された波形が得られる。ここで、図17に示す波形の基
本周期T′は、図14に示す波形の基本周期Tよりも長
くなっている。このような波形を各バンド毎に再生し合
成して時間軸方向に伸長された波形を得ると、原波形の
倍音関係が損なわれることになり、その楽音の音質が低
下するという問題がある。それを避けるためには、入力
された原波形を、図10に示すように、基本周波数およ
びその基本周波数の整数倍の周波数を中心周波数とする
多数の周波数帯域に分割する必要がある。しかし、この
ように多数の周波数帯域に分割すると、前述したとお
り、位相ボコーダにおける処理量が膨大になり、回路規
模が増大するとともに処理時間も長くなり、従って現実
的には装置の実現は困難となる。
【0021】また、上述した従来の位相ボコーダでは、
原音を再現する(以下、一対一の再生と称する)という
ことがしばしば行なわれる。その場合、原波形の、分割
された複数の周波数帯域それぞれについて、時間軸方向
に圧縮も伸長も行なわれないように周波数および振幅の
時間変化速度やピッチ情報が調整されて、一対一の再生
が行なわれる。しかし、位相情報は考慮されておらず、
このため一対一の再生では、原音が表わす波形の位相と
は異なった位相を持った波形が再生されることとなり、
従って音色が劣化したりステレオ信号の定位がなくなる
等の問題がある。
【0022】本発明は、上記事情に鑑み、音質の高い楽
音等をあらわす、時間軸方向に圧縮もしくは伸長された
波形が得られる波形再生装置を提供することを目的とす
る。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の波形再生装置は、原波形を複数の周波数帯域の各波
形成分に分けたときの各波形成分について、各波形成分
の、時間経過に伴って順次変化する位相および振幅それ
ぞれをあらわす位相情報および振幅情報を記憶する記憶
手段と、上記位相情報を周波数情報に変換する周波数情
報変換手段と、上記位相情報および振幅情報があらわす
周波数および振幅の時間変化速度を調整する変化速度調
整手段と、時間変化速度が調整された後の周波数および
振幅の時間変化を再現した波形を再生することにより原
波形が時間軸方向に圧縮もしくは伸長された波形を得る
波形再生手段とを備えたことを特徴とする。
【0024】本発明の波形再生装置は、原波形の各波形
成分における位相情報および振幅情報を記憶しておき、
記憶された位相情報および振幅情報があらわす周波数お
よび振幅の時間変化速度を調整して波形を再生すること
により、原波形が時間軸方向に圧縮もしくは伸長された
波形を得るものであるため、原音を再現するというよう
な一対一の再生を行なう場合であっても、原波形の、分
割された複数の周波数帯域それぞれについて、時間軸方
向に圧縮も伸長も行なわれないように位相情報および振
幅情報があらわす周波数および振幅の時間変化速度が調
整される。従って、原音が表わす波形の位相と同じ位相
を持った波形が再生されることとなり、従来の、原音が
表わす波形の位相とは異なる位相を持った波形が再生さ
れる技術と比較し、音色が劣化したりステレオ信号の定
位がなくなる等の問題はなく、音質の高い楽音等をあら
わす、時間軸方向に圧縮もしくは伸長された波形を得る
ことができる。
【0025】ここで、上記変化速度調整手段が、振幅に
関しては、振幅情報があらわす振幅の周期的変化の1以
上の整数周期分の振幅情報を複製して追加しあるいは省
略する操作を繰り返すことにより、振幅の周期的変化の
周期を保存したまま、その周期よりも長期的な振幅の時
間変化速度を調整するものであることが効果的である。
【0026】このように、振幅の周期的変化の周期を保
存したまま、その周期よりも長期的な振幅の時間変化速
度を調整すると、ある周波数帯域内に、隣接する複数の
倍音が複数存在する場合であっても、その周波数帯域内
の波形成分の基本周期が縮んだり引き伸ばされたりする
ことはなく、原波形の倍音関係が崩れることが防止さ
れ、その楽音等の音質を高めることができる。
【0027】また、上記変化速度調整手段が、振幅情報
に関する上記操作を繰り返すことにより振幅の時間変化
速度を調整するとともに、位相情報が表わす周波数に関
しても、複製して追加しあるいは省略する振幅情報に対
応する位相情報あるいはその位相情報を変換した周波数
情報を複製して追加しあるいは省略する操作を繰り返す
ことにより、周波数の時間的変化速度を調整するもので
あることが好ましい。
【0028】このように、位相情報が表わす周波数に関
しても、複製して追加しあるいは省略する振幅情報に対
応する位相情報あるいはその位相情報を変換した周波数
情報を複製して追加しあるいは省略する操作を繰り返す
と、周波数の時間的変化速度を精度よく調整することが
できる。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
【0030】図1は、本発明のー実施形態の波形再生装
置の回路構成を示したブロック図である。
【0031】この波形再生装置100には、CPU10
と、DSP(Digital Signal Proc
essor)20とが備えられており、CPU10によ
ってDSP20が制御され、DSP20によって、後述
するようにして圧縮あるいは伸長された波形が生成され
る。
【0032】また、この波形再生装置100には、RO
M30と、第1のRAM40と、操作子群50とが備え
られている。ROM30には、CPU10およびDSP
20の動作を行なうためのプログラムが格納されてお
り、DSP20用のプログラムはCPU10を介してD
SP20へと転送される。第1のRAM40は、CPU
10のワ―キングメモリとして用いられる。操作子群5
0には、図示しない、伸縮率を設定するための伸縮率ス
イッチや、設定された伸縮率に基づいて生成された各波
形を合成して再生するための再生スイッチが備えられて
いる。
【0033】さらに、この波形再生装置100には、A
/Dコンバータ60と、第2のRAM70と、D/Aコ
ンバータ80とが備えられている。A/Dコンバータ6
0は、入力されたアナログ信号Aをディジタル変換して
ディジタルの原波形x(n)を生成し、DSP20に入
力する。第2のRAM70には、後述するようにしてD
SP20によって生成された位相情報や振幅情報等が格
納される。D/Aコンバータ80は、DSP20から出
力された圧縮もしくは伸長された波形y(n)をアナロ
グ変換してアナログ信号Bを出力する。
【0034】図2は、図1に示す第2のRAMと、DS
Pの機能を機能別にブロックで示した機能ブロックとを
あらわしたブロック図である。
【0035】図2に示すDSP20には、分析部210
と、変換部220と、合成部230とが備えられてい
る。図1に示す波形再生装置100の操作子群50に備
えられた伸縮率スイッチ(図示せず)を操作して所望の
伸縮率を設定し、さらに、図示しない再生スイッチを押
して波形再生を指示し、この波形再生装置100に備え
られた分析部210に、圧縮あるいは伸長を行なう前の
オリジナルの楽音をあらわす原波形x(n)を入力す
る。ここで、nは、時系列的に順次入力される、原波形
の瞬時値をあらわす各データに付した番号である。この
分析部210は、チャネル210_0,210_1,
…,210_k,…,210_pから構成されている。
この分析部210では、入力された原波形x(n)を、
前述した図12に示すように、各帯域内に、隣接する複
数の倍音をあらわす、基本周波数の整数倍である周波数
が複数存在するように複数の周波数帯域(バンド0,
1,…,k,…,p)に分割し、分割された複数の周波
数帯域の各波形成分について、各波形成分の、時間経過
に伴って順次変化する位相および振幅それぞれをあらわ
す位相情報および振幅情報を抽出してRAM70に向け
て出力する。以下、分析部210の詳細について、図3
を参照して詳細に説明する。
【0036】図3は、図2に示す分析部を構成する1つ
のチャネルにおける波形処理を示す図である。
【0037】図3には、複数のチャネルを代表してチャ
ネル210_kにおける波形処理の様子が示されてい
る。このチャネル210_kでは、入力された原波形x
(n)に、そのチャネル210_kに対応する周波数帯
域(バンドk)の中心周波数ωkのn番目のデータ(c
os(ωkn),sin(ωkn))を乗算して実数部
と虚数部に変換し、次いで、等価的にアナログ低域フィ
ルタのインパルス応答時間に相当する時間幅の分析窓w
(n)で切り出し、さらにXcos>0の時、ArcT
an(Xsin/Xcos)の演算を行ない、Xcos
<0の時、ArcTan(Xsin/Xcos)+πの
演算を行なって位相情報を抽出するとともに、2乗加算
し平方根を求めることにより振幅情報を抽出する。この
ような演算を、中心周波数ωkのn番目のデータ(co
s(ωkn),sin(ωkn))のn、および分析窓
w(n)のnを順次進めながら、即ち時間的に順次進め
ながら繰り返す。こうすることにより、分析部210を
構成するチャネル210_0,210_1,…,210
_k,…,210_pのそれぞれで、時間経過に伴って
順次変化する位相情報および振幅情報が抽出される。抽
出された位相情報および振幅情報は、図2に示すRAM
70に記憶される。
【0038】RAM70に記憶された位相情報および振
幅情報は変換部220に入力される。変換部220は、
図2に示すように、複数の時間周波数変換処理手段22
0_0,220_1,…,220_k,…,220_p
から構成されている。各時間周波数変換処理手段220
_0,220_1,…,220_k,…,220_p
は、各周波数帯域について、位相情報を周波数情報に変
換する。また、各時間周波数変換処理手段220_0,
220_1,…,220_k,…,220_pは、各周
波数帯域について、振幅に関し、振幅情報があらわす振
幅の周期的変化の1以上の整数周期分の振幅情報を複製
して追加しあるいは省略する操作を定期的に繰り返すこ
とにより、振幅の周期的変化の周期を保存したまま、そ
の周期よりも長期的な振幅の時間変化速度を調整する。
また、位相情報が表わす周波数に関しても、複製して追
加しあるいは省略する振幅情報に対応する位相情報ある
いはその位相情報を変換した周波数情報を複製して追加
しあるいは省略する操作を繰り返すことにより、周波数
の時間的変化速度を調整する。
【0039】図4,図5は、変換部220を構成する時
間周波数変換処理手段220_kにより、バンドkにお
ける振幅,周波数それぞれがゆっくり変化するようにそ
れらの時間変化速度が調整される様子を示す図である。
【0040】図4,図5に示す細線a,bは、それぞ
れ、バンドkにおける振幅,位相情報が表わす周波数
の、時間変化速度が調整される前のエンベロープであ
る。バンドkにおける振幅の時間変化速度がゆっくりと
なるように調整するには、細線aで示す振幅情報があら
わす振幅の周期的変化のうちの1つの周期分の振幅情報
を複製して、太線Aで示すように追加する。また、位相
情報が表わす周波数に関しても、複製して追加する振幅
情報に対応する位相情報を変換した周波数情報を複製し
て、太線Bで示すように追加する。このようにして、振
幅の周期的変化の周期を保存したまま、バンドkにおけ
る振幅エンベロープを引き伸ばすとともに周波数エンベ
ロープも引き伸ばす。尚、これに限らず、2以上の整数
周期分の振幅情報を複製して追加しあるいは省略して、
バンドkにおける振幅エンベロープをさらに引き伸ばし
あるいは縮めるとともに、周波数に関しても、複製して
追加しあるいは省略する振幅情報に対応する周波数情報
を複製して追加しあるいは省略して、バンドkにおける
周波数エンベロープをさらに引き伸ばしあるいは縮めて
もよい。
【0041】尚、音のピッチを変化させる場合は、周波
数の時間変化速度を調整する前に、時間周波数変換処理
手段で、以下に示す周波数変換処理を行なう。
【0042】図6は、時間周波数変換処理手段におけ
る、音のピッチを変化させるための周波数変換処理を示
す図である。
【0043】時間周波数変換処理手段には、RAM70
からの振幅情報および位相情報が入力される読み出し手
段が備えられている。この読み出し手段では、前述した
図4,図5および後述する図7に示すように、時間変化
速度が調整されてなる繰り返し延長の処理が行なわれ
る。時間周波数変換処理手段では、音のピッチを変化さ
せるための周波数変換処理を行なうために、読み出し手
段から出力された位相情報を微分して周波数情報を抽出
する。この周波数情報は、その時間周波数変換処理手段
に対応する周波数帯域(バンド)における偏差のみの情
報であるため、時間周波数変換処理手段では、その周波
数情報にバンドの中心周波数情報を加算して、そのバン
ドにおける中心周波数の情報を含んだ周波数情報を得、
さらにあらかじめ設定された周波数変換比を乗算して、
新たな周波数情報を得る。この新たな周波数情報に基づ
いて、図5を参照して説明したようにして周波数の時間
変化速度を調整することにより、音のピッチが変更され
た周波数エンベロープを得ることができる。
【0044】図7は、バンドkにおける振幅の時間変化
速度を調整するために設けられた区間マークを示す図で
ある バンドkにおける振幅エンベロープ上に、振幅の時間変
化速度を調整するための区間マークを付けるために、R
AM70に記憶された振幅情報に基づいて、各区間マー
クを付ける各ポイントを予め計算して、各ポイントを示
すデータを振幅情報とともにRAM70に記憶してお
く。こうしておいて、その後、バンドkにおける振幅の
時間変化速度を調整する際は、それらのデータを読み出
して、図7(a)に示すように切り出し区間内の波形を
省略してバンドkにおける振幅エンベロープを縮めた
り、あるいは図7(b)に示すように切り出し区間内の
波形を複製して追加しバンドkの振幅エンベロープを引
き伸ばしたりする。本実施形態は、振幅情報があらわす
振幅の周期的変化の1以上の整数周期分の振幅情報を複
製したり省略するものであるが、完全な繰り返し波形で
はなく、複製や省略した部分での波形がうまくつながら
ない場合がある。そこで、図7(a),図7(b)で
は、切り出し区間の省略,追加が行なわれた後の、互い
に隣接する部分をクロスフェード処理することにより滑
らかな振幅エンベロープを得ている。
【0045】次に、クロスフェード処理に代えて採用す
ることのできる滑らかな振幅エンベロープを得る方法に
ついて説明する。
【0046】図8は、切り出し区間の省略,追加が行な
われた後の区間どうしの、互いに隣接する部分を補間す
ることにより、滑らかな振幅エンベロープを得る様子を
示す図である。
【0047】図8には、切り出し区間の省略もしくは追
加が行なわれた後の区間a,区間bが示されている。こ
れらの区間a,区間bの、互いに隣接する部分を、補間
手段(図示せず)で補間し、破線cのように接続して滑
らかな振幅エンベロープを得てもよい。
【0048】以上のようにして、図2に示す変換部22
0から、各帯域において時間的変化速度が調整された後
の振幅および周波数の時間変化をあらわす振幅情報,周
波数情報、および位相情報が、合成部230に入力され
る。またこの合成部230には、DSP20の図示しな
い回路部から位相リセット信号も入力される。合成部2
30には、図2に示すように、余弦発信器230_0と
変調器231_0のペア,余弦発信器230_1と変調
器231_1のペア,…,余弦発信器230_kと変調
器231_kのペア,…,余弦発信器230_pと変調
器231_pのペアから構成されている。余弦発信器2
30_0,230_1,…,230_k,…,230_
pには、それぞれ、位相リセット信号と、時間周波数変
換手段220_0,220_1,…,220_k,…,
220_pからの周波数情報および位相情報が入力され
る。これら余弦発信器230_0,230_1,…,2
30_k,…,230_pは、位相リセット信号が入力
されると、保持している位相をリセットして、時間周波
数変換手段220_0,220_1,…,220_k,
…,220_pからの位相情報を取得し、中心周波数の
回転分ωknを加えた値に書き換える。尚、位相リセッ
ト信号は、再生開始時に一度だけ入力される。さらに、
余弦発信器230_0,230_1,…,230_k,
…,230_pは、各周波数情報であらわされる周波数
エンベロープに従って各周波数帯域の中心周波数を時間
的に変化させた余弦波を発信する。これらの余弦波は、
それぞれ各変調器231_0,231_1,…,231
_k,…,231_pに入力される。また、各変調器2
31_0,231_1,…,231_k,…,231_
pには、各時間周波数変換処理手段220_0,220
_1,…,220_k,…,220_pからの各振幅情
報も入力される。各変調器231_0,231_1,
…,231_k,…,231_pは、各余弦発信器23
0_0,230_1,…,230_k,…,230_p
からの各余弦波を、各変調器231_0,231_1,
…,231_k,…,231_pからの各振幅情報であ
らわされる振幅で振幅変調する。このようにして、各帯
域において、時間変化速度が調整された後の周波数およ
び振幅の時間変化を再現した波形が再現される。さらに
合成部230では、これらの再現された波形全てを合成
する。このようにして、入力された原波形x(n)が時
間軸方向に圧縮もしくは伸長された波形y(n)を得
る。尚、余弦発信器230_0,230_1,…,23
0_k,…,230_pは、再生時刻に対応する位相情
報を取得することができるため、時間軸方向に圧縮もし
くは伸長された波形を得る波形再生にあたり、原波形の
冒頭から波形再生することなくその原波形の途中から波
形再生を行なう場合であっても、原波形の、その途中部
分からの位相と同じ位相を持った波形再生を行なうこと
ができる。
【0049】本実施形態の波形再生装置100は、以上
のような処理により波形y(n)を得るものであるた
め、原波形をあらわす波形データを直接読み飛ばしたり
重複して読み出したりしてクロスフェード処理するクロ
スフェード方式による波形再生装置と比較し、不連続点
付近で発生する、位相のずれ等による揺らぎやリップル
が低減される。
【0050】また、本実施形態の波形再生装置100
は、原音を再現するというような一対一の再生を行なう
場合であっても、原波形の、分割された複数の周波数帯
域それぞれについて、時間軸方向に圧縮も伸長も行なわ
れないように位相情報および振幅情報があらわす周波数
および振幅の時間変化速度が調整される。従って、原音
が表わす波形の位相と同じ位相を持った波形が再生され
ることとなり、従来の、原音が表わす波形の位相とは異
なる位相を持った波形が再生される技術と比較し、音色
が劣化したりステレオ信号の定位がなくなる等の問題は
なく、音質の高い楽音等をあらわす、時間軸方向に圧縮
もしくは伸長された波形を得ることができる。
【0051】さらに、本実施形態の波形再生装置100
は、振幅の周期的変化の周期を保存したまま、その周期
よりも長期的な振幅の時間変化速度を調整するものであ
るため、ある周波数帯域内に、隣接する複数の倍音をあ
らわす、基本周期に対応する基本周波数の整数倍である
複数の周波数が複数存在する場合であっても、その基本
周期が縮んだり引き伸ばされたりすることはなく、原波
形の倍音関係が崩れることが防止される。従って、時間
軸方向に圧縮もしくは伸長された波形があらわす楽音等
の音質を高めることができる。
【0052】尚、本実施形態では、操作子群に伸長率ス
イッチと再生スイッチを備えた例で説明したが、本発明
は、これらのスイッチとともに鍵盤やモジュレーション
ホイールを備え、分析パラメータや分析された各バンド
の音声データを鍵盤等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を含む装置にも適用すること
ができる。
【0053】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
音質の高い楽音等をあらわす、時間軸方向に圧縮もしく
は伸長された波形を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のー実施形態の波形再生装置の回路構成
を示したブロック図である。
【図2】図1に示す第2のRAMと、DSPの機能を機
能別にブロックで示した機能ブロックとをあらわしたブ
ロック図である。
【図3】図2に示す分析部を構成する1つのチャネルに
おける波形処理を示す図である。
【図4】変換部220を構成する時間周波数変換処理手
段220_kにより、バンドkにおける振幅がゆっくり
変化するようにその時間変化速度が調整される様子を示
す図である。
【図5】変換部220を構成する時間周波数変換処理手
段220_kにより、バンドkにおける周波数がゆっく
り変化するようにその時間変化速度が調整される様子を
示す図である。
【図6】時間周波数変換処理回路における、音のピッチ
を変化させるための周波数変換処理を示す図である。
【図7】バンドkにおける振幅の時間変化速度を調整す
るために設けられた区間マークを示す図である
【図8】切り出し区間の省略,追加が行なわれた後の区
間どうしの、互いに隣接する部分を補間することによ
り、滑らかな振幅エンベロープを得る様子を示す図であ
る。
【図9】楽音の波形を時間軸方向に圧縮もしくは伸長す
るクロスフェード方式の説明図である。
【図10】位相ボコーダにより分割された複数の周波数
帯域を示す図である。
【図11】位相ボコーダにより、周波数および振幅の時
間変化速度が調整された様子を示す模式図である。
【図12】複数の周波数帯域を示す図である。
【図13】図12に示す複数の周波数帯域に分割される
前のパルス列状の原波形を示す図である。
【図14】図12に示す複数の周波数帯域のうちの1つ
の周波数帯域における波形を示す図である。
【図15】図14に示すバンドkにおける波形成分の振
幅がゆっくりと変化するようにその時間変化速度が調整
される様子を示す図である。
【図16】図14に示すバンドkにおける波形成分の周
波数がゆっくりと変化するようにその時間変化速度が調
整される様子を示す図である。
【図17】バンドkにおける振幅,周波数の時間変化速
度がゆっくりとなるように調整された後の波形を示す図
である。
【符号の説明】
10 CPU 20 DSP 30 ROM 40,70 RAM 50 操作子群 60 A/Dコンバータ 80 D/Aコンバータ 100 波形再生装置 210 分析部 210_0,210_1,…,210_k,…,210
_p チャネル 220 変換部 220_0,220_1,…,220_k,…,220
_p 時間周波数変換手段 230 合成部 230_0,230_1,…,230_k,…,230
_p 余弦発信器 231_0,231_1,…,231_k,…,231
_p 変調器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星合 厚 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) 5D045 BA01 BA02 5D378 AA01 AA04 AG02 BB06 BB23 HB36 KK06 KK07

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原波形を複数の周波数帯域の各波形成分
    に分けたときの各波形成分について、各波形成分の、時
    間経過に伴って順次変化する位相および振幅それぞれを
    あらわす位相情報および振幅情報を記憶する記憶手段
    と、 前記位相情報を周波数情報に変換する周波数情報変換手
    段と、 前記位相情報および振幅情報があらわす周波数および振
    幅の時間変化速度を調整する変化速度調整手段と、 時間変化速度が調整された後の周波数および振幅の時間
    変化を再現した波形を再生することにより原波形が時間
    軸方向に圧縮もしくは伸長された波形を得る波形再生手
    段とを備えたことを特徴とする波形再生装置。
  2. 【請求項2】 前記変化速度調整手段が、振幅に関して
    は、振幅情報があらわす振幅の周期的変化の1以上の整
    数周期分の振幅情報を複製して追加しあるいは省略する
    操作を繰り返すことにより、振幅の周期的変化の周期を
    保存したまま、該周期よりも長期的な振幅の時間変化速
    度を調整するものであることを特徴とする請求項1記載
    の波形再生装置。
  3. 【請求項3】 前記変化速度調整手段が、振幅情報に関
    する前記操作を繰り返すことにより振幅の時間変化速度
    を調整するとともに、位相情報が表わす周波数に関して
    も、複製して追加しあるいは省略する振幅情報に対応す
    る位相情報あるいは該位相情報を変換した周波数情報を
    複製して追加しあるいは省略する操作を繰り返すことに
    より、周波数の時間的変化速度を調整するものであるこ
    とを特徴とする請求項2記載の波形再生装置。
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