JP2003173190A - Waveform compressing method and waveform generating method - Google Patents

Waveform compressing method and waveform generating method

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JP2003173190A JP2001372710A JP2001372710A JP2003173190A JP 2003173190 A JP2003173190 A JP 2003173190A JP 2001372710 A JP2001372710 A JP 2001372710A JP 2001372710 A JP2001372710 A JP 2001372710A JP 2003173190 A JP2003173190 A JP 2003173190A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To compress and synthesize a sound including non-integral harmonics with high compressibility and a high quality. <P>SOLUTION: When an original waveform about a sound including non-integral harmonics, namely an anharmonic sound, is supplied, this original waveform is sorted to a basic harmonic component consisting of a combination of a basic wave and one or more harmonics and a higher-order harmonic components consisting of a combination of other harmonics. Then, processing for vector quantization is performed to each of the basic harmonic component and the higher-order harmonic components to generate compressed data about each component. Thus, many kinds of anharmonic sounds can be recorded even with a small storage capacity by sorting the anharmonic sounds into at least the basic harmonic component and the higher-order harmonic components and then by data-compressing them, and a high quality anharmonic sound can simply be generated by using these pieces of data. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ベクトル量子化
技術を用いて楽音あるいは音声その他様々な音の波形を
圧縮する波形圧縮方法に関し、また、そのような波形圧
縮方法を使用して任意の波形を生成する波形生成方法に
関するもので、特に非整数倍音成分を含む音を高圧縮率
かつ高品質に圧縮・合成することができるように波形圧
縮方法を改善したものに関する。この発明は、電子楽器
は勿論のこと、自動演奏装置、コンピュータ、電子ゲー
ム装置その他のマルチメディア機器等、楽音あるいは音
声若しくはその他任意の音を発生する機能を有するあら
ゆる分野の機器若しくは装置または方法において広範囲
に応用できるものである。なお、この明細書において、
楽音波形という場合、音楽的な音の波形に限るものでは
なく、音声あるいはその他任意の音の波形を含んでいて
もよい意味合いで用いるものとする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveform compression method for compressing waveforms of various sounds such as musical tones and voices by using vector quantization technology, and an arbitrary waveform using such waveform compression method. The present invention relates to a waveform generation method for generating, and particularly to an improved waveform compression method so that a sound including a non-integer overtone component can be compressed and synthesized with a high compression rate and high quality. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable not only to electronic musical instruments, but also to automatic playing devices, computers, electronic game devices, and other multimedia devices in any field or device or method of any field having a function of generating a musical sound or voice or any other sound. It can be applied in a wide range. In this specification,
The musical tone waveform is not limited to a musical sound waveform, and is used in the sense that it may include a waveform of voice or any other sound.

【0002】[0002]

【従来の技術】波形メモリにおいて、PCM(パルス符
号変調)あるいはDPCM(差分PCM)又はADPC
M(適応差分PCM)等の符号化方式で符号化した波形
データを記憶しておき、これを所望のピッチに対応して
読み出すことにより、楽音波形を形成するようにした、
いわゆる「波形メモリ読み出し」技術は既に公知であ
り、また、様々なタイプの「波形メモリ読み出し」技術
が知られている。従来知られた「波形メモリ読み出し」
技術において発音開始から終了までの1つの音の波形を
発生するためのものがあり、こうしたものとして発音開
始から終了までの1音をアタック部とループ部とに分け
てそれぞれの波形データを波形テーブルに記憶するアタ
ック−ループ型の波形メモリ音源がある。このアタック
−ループ型の波形メモリ音源では、発音開始直後の音の
変化が複雑な立ち上がり区間であるアタック部について
はその区間内の全波形データを記憶し、その後における
変化のあまりない音の減衰区間である持続部については
1乃至複数の所定のループ波形を記憶する(こうしたル
ープ波形のみを記憶する区間のことをループ部と呼
ぶ)。また、従来のアタック−ループ型の波形メモリ音
源では、波形データを波形テーブルに記憶する際にデー
タ圧縮を行ってから記憶する。このように、多数の波形
データをそのまま普通に記憶するのではデータ記憶に必
要なメモリ記憶容量がかなり増大してしまうことになる
ので、持続部においてはループ波形のみを記憶したりデ
ータ圧縮したりすることによって、波形データを記憶す
るのに必要な波形テーブルのメモリ記憶容量を節約する
ようにしている。なお、本明細書において、「ループ波
形」とは繰り返し読出し(つまりループ読出し)される
波形という意味で用いるものとする。
2. Description of the Related Art In a waveform memory, PCM (pulse code modulation), DPCM (differential PCM) or ADPC
Waveform data encoded by an encoding method such as M (adaptive difference PCM) is stored, and the tone waveform is formed by reading the waveform data corresponding to a desired pitch.
The so-called "waveform memory read" technique is already known, and various types of "waveform memory read" techniques are known. Previously known "waveform memory read"
In the technology, there is one for generating a waveform of one sound from the start to the end of sound generation.As such, one sound from the start to the end of sound generation is divided into an attack part and a loop part, and each waveform data is a waveform table. There is an attack-loop type waveform memory sound source that is stored in. In this attack-loop type waveform memory sound source, all waveform data in the attack section, which is a rising section in which the change of the sound immediately after the start of sound generation is complicated, is stored, and the sound decay section that does not change much thereafter is stored. For the sustaining section, the one or more predetermined loop waveforms are stored (a section in which only such loop waveforms are stored is called a loop section). Further, in the conventional attack-loop type waveform memory sound source, when the waveform data is stored in the waveform table, the data is compressed and then stored. As described above, if a large number of waveform data are stored as they are, the memory storage capacity required for data storage will increase considerably. Therefore, in the sustain section, only the loop waveform may be stored or data may be compressed. By doing so, the memory storage capacity of the waveform table necessary for storing the waveform data is saved. In this specification, the term “loop waveform” is used to mean a waveform that is repeatedly read (that is, loop read).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなアタック−ループ型の波形メモリ音源では、ピアノ
やギターなどの自然楽器が奏でる楽音のように時間経過
に従い音色がうねる(つまり音色に揺らぎが発生する)
ように変化する独特の特徴を持つ音(すなわち非整数倍
音成分を含む音であり、こうした音を非調和音と呼ぶ)
を実現するために、ループ部を1波のみで実現する方法
が従来から知られている。このループ部を1波(こうし
たループ部をショートループと呼ぶ)のみで実現する方
法は、波形メモリ記憶容量が大量に確保できないために
データの圧縮率を高くする必要がある場合に用いられる
方法である。非調和音の場合、そのままでは1波のルー
プがとれず、またノイズが発生するために、あらかじめ
高次倍音の位相を分析合成することによって1波のルー
プがとれるように処理したものを使用する。しかし、こ
うしたループ部を1波(ショートループ)で実現する方
法では、特にループ部を繰り返し再生することにより実
現される持続部において非調和感のないきれい、かつ、
単調な音が合成されてしまうこととなり、ピアノやギタ
ーなどといった自然楽器の特徴である非調和感のある音
(つまり非調和音)を再現することが困難である、とい
う問題点があった。
By the way, in the above-mentioned attack-loop type waveform memory tone generator, the tone color swells over time (that is, the tone color fluctuates) like a musical tone played by a natural musical instrument such as a piano or a guitar. Occur)
Sounds with unique characteristics that change like (that is, sounds that contain non-integer harmonic components, and such sounds are called anharmonic tones)
In order to realize the above, a method of realizing the loop part with only one wave is conventionally known. The method of realizing this loop part with only one wave (such a loop part is called a short loop) is a method used when it is necessary to increase the data compression rate because a large amount of waveform memory storage capacity cannot be secured. is there. In the case of non-harmonic tones, the one-wave loop cannot be removed as it is, and noise is generated. Therefore, use the one processed so that the one-wave loop can be taken by analyzing and synthesizing the phases of the higher harmonics in advance. . However, in the method of realizing such a loop part with one wave (short loop), especially in the sustain part realized by repeatedly reproducing the loop part, there is no disharmonious feeling, and
Since monotonous sounds are synthesized, there is a problem that it is difficult to reproduce a sound with anharmonic feeling (that is, anharmonic sound) that is a characteristic of natural musical instruments such as a piano and a guitar.

【0004】そこで、こうしたループ部を1波(ショー
トループ)のみで実現する方法で生ずる問題点を解決す
るために、ループ部を複数波で実現する方法が従来から
知られている。このループ部を複数波(こうしたループ
部をロングループと呼ぶ)で実現する方法はある程度長
い時間(例えば数百ミリ秒〜数秒)の波形を繰り返し再
生することで、非調和感のある音を再現できるようにし
た方法である。この方法では録音した音の原波形をその
まま再生することに近いために、上記したようなループ
部を1波(ショートループ)で実現する方法と比較する
とより高品質な合成音を再現することができる。しか
し、こうしたループ部を複数波(ロングループ)で実現
する方法においては、元の音が音色変化が滑らかな減衰
音である場合に、ループ部の繰り返し再生により周期性
(すなわちロングループ感)を持って合成音が実現され
てしまう、という問題点があった。こうしたロングルー
プ感を目立たせないようにするにはループ部を長くとっ
て波形テーブルに記憶するようにすればよいが、そうす
るとその分だけ大容量の波形メモリ記憶容量が必要とな
る。すなわち、データの圧縮率が低くなることから都合
が悪い。
Therefore, in order to solve the problem that occurs in the method of realizing such a loop portion with only one wave (short loop), a method of realizing the loop portion with a plurality of waves has been conventionally known. The method of realizing this loop part with multiple waves (such a loop part is called a long group) is to reproduce a waveform with a harmonious feeling by repeatedly playing a waveform for a certain long time (for example, several hundred milliseconds to several seconds). It is a method that allows. Since this method is close to reproducing the original waveform of the recorded sound as it is, it is possible to reproduce a higher quality synthesized sound as compared with the method of realizing the loop portion with one wave (short loop) as described above. it can. However, in the method of realizing such a loop part with a plurality of waves (long group), when the original sound is an attenuated sound with a smooth timbre change, the loop part is repeatedly reproduced to provide periodicity (that is, a long group feeling). There was a problem that the synthetic sound was realized by holding it. In order to make such a long-group feeling unnoticeable, the loop portion may be made long and stored in the waveform table. However, if so, a large-capacity waveform memory storage capacity is required. That is, the data compression rate becomes low, which is inconvenient.

【0005】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、非整数倍音成分を含む音、つまり非調和音を高圧縮
率かつ高品質に圧縮・合成することができるようにした
波形圧縮方法及び波形生成方法を提供しようとするもの
である。
The present invention has been made in view of the above points, and is a waveform compression method capable of compressing and synthesizing a sound containing a non-integer harmonic component, that is, an anharmonic sound with a high compression rate and high quality. And a waveform generation method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
波形圧縮方法は、非整数倍音成分を含む音に関する原波
形を供給するステップと、前記供給された原波形を、少
なくとも、基本波と1つ以上の高調波との組み合わせか
らなる基本倍音成分と、それ以外の高調波の組み合わせ
からなる上位倍音成分とに分類するステップと、前記分
類した基本倍音成分についての圧縮データを生成するス
テップと、前記分類した上位倍音成分についての圧縮デ
ータを生成するステップとを具えるものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of compressing a waveform, comprising the steps of supplying an original waveform relating to a sound containing a non-integer harmonic component, and at least supplying the supplied original waveform to a fundamental wave. And a harmonic overtone component composed of one or more harmonics, and a higher harmonic component consisting of a combination of other harmonics, and a step of generating compressed data for the classified fundamental harmonic component. And a step of generating compressed data for the classified upper harmonic components.

【0007】この発明によれば、同じ記憶容量で非整数
倍音成分を含む音、つまり非調和音に関する原波形を数
多く記録することができるようになる。すなわち、デー
タ圧縮しようとする非整数倍音成分を含む音に関する原
波形が供給されると、この原波形を少なくとも、基本波
と1つ以上の高調波との組み合わせからなる基本倍音成
分と、それ以外の高調波の組み合わせからなる上位倍音
成分とに分類する。そして、分類された基本倍音成分と
上位倍音成分のそれぞれについてベクトル量子化のため
の処理が施される。このベクトル量子化に際しては、基
本倍音成分及び/又は上位倍音成分について複数区間に
分割し、この複数区間毎にベクトル量子化してもよい。
複数区間毎にベクトル量子化することで、原波形により
忠実な波形圧縮を可能とする。このように、非整数倍音
成分を含む音に関する原波形を少なくとも基本倍音成分
と上位倍音成分とに分類し、各成分をベクトル量子化に
よってデータ圧縮することによって、同じ記憶容量で多
くの種類の非整数倍音成分を含む音、つまり非調和音を
記録しておくことができるようになる。この点、もう少
し詳しく述べるのなら、非調和音の楽音は各倍音成分の
周波数が第1倍音の整数倍ではないことに起因する独特
の非調和感(うなり)を持ち、このうなりは発音後の時
間経過と共に周期や大きさが複雑に変化する。非調和音
はこのような性質を持つため、非調和音を(少なくと
も)2つの成分に分けて圧縮することで、ピッチ変化と
音量変化が各々異なる2種類の調和音が合成されること
になる。これら2つの調和音を加算することで、上記非
調和的特徴をほぼ再現でき、これにより高いデータ圧縮
を実現して非調和音を合成することができる。
According to the present invention, it becomes possible to record a large number of original waveforms relating to sounds containing non-integer overtone components, that is, nonharmonic sounds, with the same storage capacity. That is, when an original waveform relating to a sound including a non-integer overtone component to be data-compressed is supplied, this original waveform is used for at least a fundamental overtone component composed of a combination of a fundamental wave and one or more harmonics, and other components. It is classified as an upper harmonic component composed of a combination of harmonics of. Then, processing for vector quantization is performed on each of the classified basic overtone component and higher-order overtone component. In this vector quantization, the basic overtone component and / or the higher harmonic overtone component may be divided into a plurality of sections, and vector quantization may be performed for each of the plurality of sections.
Vector quantization for each of a plurality of sections enables more accurate waveform compression to the original waveform. In this way, the original waveform relating to the sound including the non-integer overtone component is classified into at least the fundamental overtone component and the upper overtone component, and each component is data-compressed by vector quantization, so that many types of non-overtone components can be stored with the same storage capacity. It becomes possible to record a sound including an integer overtone component, that is, a nonharmonic sound. In this regard, to describe in more detail, an anharmonic musical tone has a peculiar inharmonic feeling (beat) due to the frequency of each harmonic component not being an integral multiple of the first harmonic, and this beat is The cycle and size change intricately over time. Since the anharmonic sound has such a property, the anharmonic sound is divided into (at least) two components and compressed to synthesize two kinds of the harmonic sounds having different pitch changes and volume changes. . By adding these two harmonic tones, the above anharmonic characteristics can be almost reproduced, whereby high data compression can be realized and the anharmonic tones can be synthesized.

【0008】本発明の請求項9に係る波形生成方法は、
基本波と1つ以上の高調波との組み合わせからなる基本
倍音成分用の圧縮データを取得し、該取得した基本倍音
成分用の圧縮データに基づいて基本倍音成分の波形デー
タを生成するステップと、基本倍音成分の高調波以外の
高調波から構成される上位倍音成分用の圧縮データを取
得し、該取得した上位倍音成分用の圧縮データに基づい
て上位倍音成分の波形データを生成するステップと、前
記生成した基本倍音成分の波形データと前記生成した上
位倍音成分の波形データとを合成して、非整数倍音成分
を含む音に関する楽音波形を生成するステップとを具え
るものである。これによると、基本波と1つ以上の高調
波との組み合わせからなる基本倍音成分の波形データと
基本倍音成分に含まれる以外の高調波の組み合わせから
なる上位倍音成分の波形データとを別々に生成し、これ
らの波形データを合成することで所望の楽音波形を生成
するようにしたので、高品質な非整数倍音成分を含む
音、つまり非調和音を簡単に再現することができるよう
になる。
A waveform generating method according to claim 9 of the present invention is
A step of obtaining compressed data for a fundamental overtone component consisting of a combination of a fundamental wave and one or more harmonics, and generating waveform data of the fundamental overtone component based on the obtained compressed data for the fundamental overtone component; A step of obtaining compressed data for an upper harmonic component composed of harmonics other than the fundamental harmonic component, and generating waveform data of the upper harmonic component based on the obtained compressed data for the upper harmonic component; Combining the generated waveform data of the fundamental overtone component and the generated waveform data of the upper harmonic component to generate a musical tone waveform relating to a sound including a non-integer harmonic component. According to this, the waveform data of the fundamental overtone component, which is a combination of the fundamental wave and one or more harmonics, and the waveform data of the upper harmonic component, which is a combination of the harmonics other than those contained in the fundamental harmonic component, are generated separately. Since a desired musical tone waveform is generated by synthesizing these waveform data, it is possible to easily reproduce a sound including a high-quality non-integer harmonic component, that is, an anharmonic sound.

【0009】本発明は、方法の発明として構成し実施す
ることができるのみならず、装置の発明として構成し実
施することができる。また、本発明は、コンピュータま
たはDSP等のプロセッサのプログラムの形態で実施す
ることができるし、そのようなプログラムを記憶した記
憶媒体の形態で実施することもできる。
The present invention can be constructed and implemented not only as the method invention but also as an apparatus invention. Further, the present invention can be implemented in the form of a program of a processor such as a computer or a DSP, and can also be implemented in the form of a storage medium storing such a program.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に従って詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0011】図1は、この発明に係る波形圧縮方法及び
波形生成方法を実施するために使用されるハードウエア
構成例を示すブロック図である。ここに示されたハード
ウエア構成例はコンピュータを用いて構成されており、
そこにおいて、波形圧縮及び波形生成処理は、コンピュ
ータがこの発明に係る波形圧縮方法及び波形生成方法を
実現する所定のプログラム(ソフトウエア)を実行する
ことにより実施される。勿論、この波形圧縮方法及び波
形生成方法はコンピュータソフトウエアの形態に限ら
ず、DSP(ディジタル・シグナル・プロセッサ)によ
って処理されるマイクロプログラムの形態でも実施可能
であり、また、この種のプログラムの形態に限らず、デ
ィスクリート回路又は集積回路若しくは大規模集積回路
等を含んで構成された専用ハードウエア装置の形態で実
施してもよい。また、このハードウエア構成は、電子楽
器、カラオケ装置もしくは電子ゲーム装置又はその他の
マルチメディア機器、もしくはパーソナルコンピュータ
等、任意の製品応用形態をとっていてよい。なお、図1
に示したハードウエア構成例はこれら以外のハードウェ
アを有する場合もあるが、ここでは必要最小限の資源を
用いた場合について説明する。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a hardware configuration used for implementing the waveform compression method and waveform generation method according to the present invention. The hardware configuration example shown here is configured using a computer,
Here, the waveform compression and waveform generation processing is executed by the computer executing a predetermined program (software) for realizing the waveform compression method and the waveform generation method according to the present invention. Of course, the waveform compression method and the waveform generation method are not limited to the form of computer software, but can be implemented in the form of a microprogram processed by a DSP (digital signal processor), and the form of this type of program is also possible. However, the present invention is not limited to this, and may be implemented in the form of a dedicated hardware device including a discrete circuit, an integrated circuit, a large-scale integrated circuit, or the like. Further, this hardware configuration may take any product application form such as an electronic musical instrument, a karaoke device or an electronic game device or other multimedia equipment, or a personal computer. Note that FIG.
Although the hardware configuration example shown in (1) may have hardware other than these, here, the case where the minimum necessary resources are used will be described.

【0012】図1に示されたハードウェア構成例におい
ては、マイクロプロセッサユニット(CPU)1、RO
M(リードオンリメモリ)2、RAM(ランダムアクセ
スメモリ)3からなるマイクロコンピュータによって該
装置全体の動作が制御されるようになっている。このコ
ンピュータのメイン制御部としてのCPU1に対して、
タイマ1A、ROM2、RAM3、MIDIインタフェ
ース4、入力操作装置5、表示装置6、波形インタフェ
ース7、外部記憶装置8、通信インタフェース9等がバ
スライン1D(データあるいはアドレスバス等)を介し
て接続されている。更に、CPU1には、タイマ割込み
処理(インタラプト処理)における割込み時間や各種時
間を計時するタイマ1Aが接続される。すなわち、タイ
マ1Aは波形記録の際に用いるサンプリング時間を計数
したり、CPU1に対して処理タイミング命令やインタ
ラプト命令として与えられるクロックパルスなどを発生
する。CPU1は、こうした処理タイミング命令やイン
タラプト命令に従って「波形圧縮処理」(後述する図2
及び図3参照)や「波形生成処理」(後述する図6参
照)などの各種処理を実行する。
In the hardware configuration example shown in FIG. 1, a microprocessor unit (CPU) 1, RO
A microcomputer including an M (read only memory) 2 and a RAM (random access memory) 3 controls the operation of the entire apparatus. For the CPU1 as the main control unit of this computer,
A timer 1A, a ROM 2, a RAM 3, a MIDI interface 4, an input operation device 5, a display device 6, a waveform interface 7, an external storage device 8, a communication interface 9, etc. are connected via a bus line 1D (data or address bus etc.). There is. Further, the CPU 1 is connected with a timer 1A that measures an interrupt time in timer interrupt processing (interrupt processing) and various times. That is, the timer 1A counts the sampling time used for waveform recording, and generates a clock pulse given to the CPU 1 as a processing timing command or an interrupt command. The CPU 1 executes a “waveform compression process” (see FIG. 2 which will be described later) in accordance with the processing timing command and the interrupt command.
And FIG. 3) and “waveform generation processing” (see FIG. 6 described later).

【0013】ROM2は、CPU1により実行あるいは
参照される各種プログラムや各種データ等を格納するも
のである。RAM3は、CPU1が波形圧縮や波形生成
に関する所定のプログラムを実行する際に発生する各種
データを一時的に記憶するワーキングメモリとして、あ
るいは現在実行中のプログラムやそれに関連するデータ
を記憶するメモリとして使用される。RAM3の所定の
アドレス領域がそれぞれの機能に割り当てられ、レジス
タやフラグ、テーブル、メモリなどとして利用される。
The ROM 2 stores various programs and various data executed or referred to by the CPU 1. The RAM 3 is used as a working memory that temporarily stores various data generated when the CPU 1 executes a predetermined program relating to waveform compression or waveform generation, or as a memory that stores the currently executed program and data related thereto. To be done. A predetermined address area of the RAM 3 is assigned to each function and used as a register, a flag, a table, a memory, or the like.

【0014】MIDIインタフェース4は、当該装置に
接続された外部のMIDI鍵盤モジュールやシーケンサ
(つまり、自動演奏装置)あるいは他のコンピュータや
電子楽器等の各種機器(図示せず)からMIDI規格の
演奏情報(つまり、MIDIデータ)を当該装置へ入力
したり、あるいは当該装置からMIDIデータを外部の
コンピュータや電子楽器等へ出力するためのインタフェ
ースである。MIDIインタフェース4に接続される外
部の各種機器はユーザによる操作に応じてMIDIデー
タを発生する機器であればよく、鍵盤型、弦楽器型、管
楽器型、打楽器型、身体装着型等どのようなタイプの操
作子を具えた(若しくは、操作形態からなる)機器であ
ってよい。こうしたMIDIインタフェース4を具える
ことにより、当該装置では外部の各種機器から入力され
たMIDIデータに従って波形を生成することができ
る。なお、MIDIインタフェース4は専用のMIDI
インタフェースを用いるものに限らず、RS−232
C、USB(ユニバーサル・シリアル・バス)、IEE
E1394(アイトリプルイー1394)等の汎用のイ
ンタフェースを用いてMIDIインタフェース4を構成
するようにしてもよい。この場合、MIDIデータ以外
のデータをも同時に送受信するようにしてもよい。MI
DIインタフェース4として上記したような汎用のイン
タフェースを用いる場合には、外部の各種機器はMID
Iデータ以外のデータも送受信できるようにしてよい。
勿論、演奏情報に関するデータフォーマットはMIDI
形式のデータに限らず他の形式であってもよく、その場
合にはMIDIインタフェース4と外部の各種機器はそ
れにあった構成とすることは言うまでもない。
The MIDI interface 4 is a MIDI-standard performance information from an external MIDI keyboard module or sequencer (that is, an automatic performance device) connected to the device or other equipment (not shown) such as another computer or electronic musical instrument. This is an interface for inputting (that is, MIDI data) to the device or outputting MIDI data from the device to an external computer, electronic musical instrument, or the like. The various external devices connected to the MIDI interface 4 may be devices that generate MIDI data in response to a user's operation, and may be of any type such as keyboard type, string instrument type, wind instrument type, percussion instrument type, body-worn type. It may be a device equipped with an operator (or composed of an operation form). By including such a MIDI interface 4, the device can generate a waveform according to MIDI data input from various external devices. The MIDI interface 4 is a dedicated MIDI interface.
Not limited to those using an interface, RS-232
C, USB (Universal Serial Bus), IEEE
The MIDI interface 4 may be configured using a general-purpose interface such as E1394 (eye triple Ethernet 1394). In this case, data other than MIDI data may be transmitted / received at the same time. MI
When a general-purpose interface as described above is used as the DI interface 4, various external devices are MID
Data other than the I data may be transmitted and received.
Of course, the data format for performance information is MIDI
It is needless to say that the data is not limited to the format data, and other formats may be used, and in that case, the MIDI interface 4 and various external devices are configured accordingly.

【0015】入力操作装置5は、波形圧縮処理及び波形
生成処理の過程において必要な制御情報や文字情報等を
入力するための各種の操作子を含んで構成される。例え
ば、数値データ入力用のテンキーや文字データ入力用の
キーボード、表示装置6に表示される所定のポインティ
ングデバイスを操作するために用いるマウス、あるいは
鍵盤型、弦楽器型、管楽器型、打楽器型、身体装着型等
の操作子などである。勿論、こうした制御情報や文字情
報等を入力するための各種操作子の他に、音高や音色や
効果等を選択・設定・制御するための各種操作子を含ん
でいてもよい。
The input operation device 5 is configured to include various operators for inputting control information, character information and the like necessary in the process of waveform compression processing and waveform generation processing. For example, a numeric keypad for inputting numerical data, a keyboard for inputting character data, a mouse used for operating a predetermined pointing device displayed on the display device 6, or a keyboard type, string instrument type, wind instrument type, percussion instrument type, body-worn type It is an operator such as a mold. Of course, in addition to various operators for inputting such control information and character information, various operators for selecting / setting / controlling pitch, tone color, effects, etc. may be included.

【0016】表示装置6は、入力操作装置5により入力
された各種情報やサンプリングされた波形データ等を表
示する、例えば液晶表示パネル(LCD)やCRT等の
ディスプレイである。すなわち、表示装置6において
は、波形圧縮処理及び波形生成処理の過程において、C
PU1からの指示に応じて、様々なグラフィック画面を
表示する。例えば、録音した波形の形状をグラフィック
表示したり、波形圧縮処理の際の波形エディット状態を
グラフィック表示したり、音色設定、音色編集、システ
ム設定等の各種データ設定・選択等のための制御画面を
表示したり、というように多様に使用される。
The display device 6 is a display such as a liquid crystal display panel (LCD) or a CRT for displaying various information input by the input operation device 5 and sampled waveform data. That is, in the display device 6, in the process of waveform compression processing and waveform generation processing, C
Various graphic screens are displayed according to an instruction from the PU 1. For example, you can graphically display the shape of the recorded waveform, graphically display the waveform edit state during waveform compression processing, and control screens for various data settings and selections such as tone settings, tone edits, and system settings. It is used in various ways such as displaying or.

【0017】波形インタフェース7は、外部からマイク
ロフォン等を介して入力されるアナログ波形信号(つま
りオーディオ信号)を、CPU1からの指示に応じて、
所定のサンプリング周波数に従ってサンプリングしてデ
ィジタル信号に変換し、これを通信バス1Dに送り出す
波形入力機能と、このコンピュータにより実行した波形
生成処理によって圧縮データに基づき生成したディジタ
ル波形データを通信バス1Dを介して受け取り、所定の
サンプリング周波数に従ってアナログ波形信号に変換し
てスピーカシステム(図示せず)等に出力する波形出力
機能等を有する。
The waveform interface 7 receives an analog waveform signal (that is, an audio signal) externally input via a microphone or the like in response to an instruction from the CPU 1.
A waveform input function of sampling at a predetermined sampling frequency to convert it into a digital signal and sending it to the communication bus 1D, and digital waveform data generated based on compressed data by the waveform generation processing executed by this computer via the communication bus 1D It has a waveform output function and the like for receiving and receiving, converting to an analog waveform signal according to a predetermined sampling frequency and outputting to an speaker system (not shown) or the like.

【0018】外部記憶装置8は、本発明に係る波形圧縮
処理に応じて生成される圧縮波形データや、CPU1が
実行する各種制御プログラム等の制御に関するデータな
どを記憶するものである。例えば、前記ROM2に制御
プログラムが記憶されていない場合に、この外部記憶装
置8(例えばハードディスク)に制御プログラムを記憶
させておき、それをRAM3に読み込むことにより、R
OM2に制御プログラムを記憶している場合と同様の動
作をCPU1にさせることができる。このようにする
と、制御プログラムの追加やバージョンアップ等が容易
に行える。なお、外部記憶装置8はハードディスク(H
D)に限られず、フレキシブルディスク(FD)、コン
パクトディスク(CD−ROM・CD−RW)、光磁気
ディスク(MO)、あるいはDVD(Digital Versatil
e Disk)等の着脱自在な様々な形態の外部記憶媒体を利
用する記憶装置であればどのようなものであってもよ
い。半導体メモリなどであってもよい。
The external storage device 8 stores compressed waveform data generated according to the waveform compression processing according to the present invention, data relating to control such as various control programs executed by the CPU 1, and the like. For example, when the control program is not stored in the ROM 2, the control program is stored in the external storage device 8 (for example, hard disk), and the program is loaded into the RAM 3 to read the R program.
The CPU 1 can be caused to perform the same operation as when the control program is stored in the OM 2. By doing so, it is possible to easily add or upgrade the control program. The external storage device 8 is a hard disk (H
Not limited to D), a flexible disk (FD), a compact disk (CD-ROM / CD-RW), a magneto-optical disk (MO), or a DVD (Digital Versatil).
Any storage device may be used as long as it uses various removable external storage media such as an e Disk). It may be a semiconductor memory or the like.

【0019】通信インタフェース9は、例えばLANや
インターネット、電話回線等の有線あるいは無線の通信
ネットワークXに接続されており、該通信ネットワーク
Xを介して、図示しない外部のホスト又はサーバコンピ
ュータなどと接続され、当該ホスト又はサーバコンピュ
ータなどから制御プログラムや圧縮波形データや原波形
などの各種データを該装置側に取り込むためのインタフ
ェースである。すなわち、ROM2や外部記憶装置8
(例えば、ハードディスク)等に制御プログラムや各種
データが記憶されていない場合に、外部のホスト又はサ
ーバコンピュータなどから制御プログラムや各種データ
をダウンロードするために用いられる。クライアントと
なる該装置は、通信インターフェース9及び通信ネット
ワークXを介して外部のホスト又はサーバコンピュータ
へと制御プログラムや各種データのダウンロードを要求
するコマンドを送信する。外部のホスト又はサーバコン
ピュータは、このコマンドを受け、要求された制御プロ
グラムや各種データを通信ネットワークXを介して本装
置へと配信し、本装置が通信インタフェース9を介し
て、これら制御プログラムや各種データを受信して外部
記憶装置8(例えば、ハードディスク)等に蓄積するこ
とにより、ダウンロードが完了する。なお、通信インタ
フェース9及び通信ネットワークXは、有線のものに限
らず無線のものであってもよい。また、双方を具えてい
てもよい。
The communication interface 9 is connected to a wired or wireless communication network X such as a LAN, the Internet or a telephone line, and is connected to an external host or server computer (not shown) via the communication network X. , An interface for fetching various data such as a control program, compressed waveform data, and original waveform from the host or server computer into the device. That is, the ROM 2 and the external storage device 8
It is used to download the control program and various data from an external host or server computer when the control program and various data are not stored in (for example, a hard disk). The device as a client transmits a command requesting the download of a control program or various data to an external host or server computer via the communication interface 9 and the communication network X. The external host or server computer receives this command and distributes the requested control program and various data to this device via the communication network X, and this device transmits these control programs and various data via the communication interface 9. The download is completed by receiving the data and storing it in the external storage device 8 (for example, hard disk) or the like. The communication interface 9 and the communication network X are not limited to wired ones, and may be wireless ones. Also, both may be provided.

【0020】上述した波形インタフェース7を介して変
換入力されたディジタル波形データは、RAM3あるい
は外部記憶装置8等における所定の記憶領域に一旦書き
込まれ、この入力波形データに対して、CPU1からの
指示に従ってこの発明に従う所定の波形圧縮処理(後述
する)が施される。圧縮されたデータは、適宜の波形デ
ータベース(波形メモリとも呼ぶ)に記憶される。この
場合、アナログ波形信号に限らずディジタル波形データ
を通信インタフェース9等を介して入力し、この入力波
形データに対して所要のデータ圧縮を施すようにしても
よい。波形データベースの機能は、どのタイプのデータ
記憶装置が受け持ってもよい。すなわち、上記したRA
M3、外部記憶装置8のいずれを波形データベースとし
て機能させてもよい。一般的には、大容量の記憶装置で
ある外部記憶装置8を波形データベースとして機能させ
ればよい。あるいは、外部のホスト又はサーバコンピュ
ータに具備されている波形データベースに対して、通信
インタフェース9及び通信ネットワークを介してアクセ
スして、圧縮したデータをそこに書き込んだり、再生時
に必要な圧縮データを外部記憶装置8あるいはRAM3
等にダウンロードするようにしてもよい。波形生成時に
は、波形データベースに記憶されている圧縮データを使
用して所定の波形生成処理(後述する)を行い、ディジ
タル波形データを生成する。生成したディジタル波形デ
ータは、上記のように波形インタフェース7を介してア
ナログ出力してもよいし、あるいは、通信インタフェー
ス9等を介してディジタルデータのまま外部に転送出力
することも可能である。なお、波形データベースとし
て、外部記憶装置8あるいは外部のホスト又はサーバコ
ンピュータ等、外部メモリを使用した場合は、指定され
た波形データに迅速にアクセスできるようにするため
に、内部の転送バッファ(RAM3等で構成する)に波
形データベースの全部あるいは一部を転送しておくよう
にするとよい。
The digital waveform data converted and input through the above-mentioned waveform interface 7 is once written in a predetermined storage area in the RAM 3, the external storage device 8 or the like, and the input waveform data is instructed by the CPU 1 according to the instruction. A predetermined waveform compression process (described later) according to the present invention is performed. The compressed data is stored in an appropriate waveform database (also called a waveform memory). In this case, not only the analog waveform signal but also digital waveform data may be input via the communication interface 9 or the like, and the input waveform data may be subjected to required data compression. The function of the waveform database may be handled by any type of data storage device. That is, the above RA
Either M3 or the external storage device 8 may function as the waveform database. Generally, the external storage device 8, which is a large-capacity storage device, may function as a waveform database. Alternatively, a waveform database provided in an external host or server computer is accessed via the communication interface 9 and a communication network to write compressed data there, or to store compressed data required for reproduction externally. Device 8 or RAM3
You may make it download it to the etc. At the time of waveform generation, a predetermined waveform generation process (described later) is performed using the compressed data stored in the waveform database to generate digital waveform data. The generated digital waveform data may be output as an analog signal via the waveform interface 7 as described above, or may be transferred and output as digital data to the outside via the communication interface 9 or the like. When an external memory such as an external storage device 8 or an external host or server computer is used as the waveform database, an internal transfer buffer (RAM 3 or the like) is provided in order to quickly access the specified waveform data. It is preferable to transfer all or a part of the waveform database to the above.

【0021】なお、上述した実施例に示すような装置は
入力操作装置5や表示装置6あるいは外部記憶装置8な
どを1つの装置本体に内蔵したものに限らず、それぞれ
が別々に構成され、MIDIインタフェースや各種ネッ
トワーク等の通信手段を用いて各装置を接続するように
構成されたものであってもよいことは言うまでもない。
なお、この発明の実施にあたっては、図1に示したよう
なコンピュータシステムが波形圧縮処理と波形生成処理
の両方の機能を必ずしも兼備している必要はなく、どち
らか一方のみを実施し得るような構成であってもよい。
The devices shown in the above-described embodiments are not limited to those having the input operation device 5, the display device 6, the external storage device 8 and the like built into one device body, and each of them is configured separately and the MIDI device is used. It goes without saying that it may be configured to connect the respective devices using a communication means such as an interface or various networks.
In implementing the present invention, the computer system as shown in FIG. 1 does not necessarily have to have both the functions of the waveform compression processing and the waveform generation processing, and only one of them can be implemented. It may be configured.

【0022】上述したように、波形インタフェース7を
介して変換入力されたディジタル波形データは、RAM
3あるいは外部記憶装置8等における所定の記憶領域に
一旦書き込まれることで一時記憶される。この一時記憶
された波形データに対して、CPU1からの指示に従っ
て所定の波形圧縮処理が施されることにより、圧縮デー
タが生成される。生成された圧縮データは、適宜の波形
データベースに記憶される。このようにして、波形デー
タを圧縮して記憶するようにしておくことで、波形デー
タを記憶するのに必要な波形メモリ記憶容量を節約して
いる。そこで、こうした波形圧縮処理の実施例につい
て、図2を用いて説明する。図2は、CPU1の制御の
下で実行される波形圧縮処理の手順を等価的ブロック図
によって略示するものである。ただし、この実施例にお
いてRAM3あるいは外部記憶装置8等に一時記憶され
ているディジタル波形データは、ピアノやギターなどの
各種の自然楽器を実際に演奏して得られる単音毎のアナ
ログ波形信号たる非調和音を、所定のサンプリング周波
数に従ってサンプリングすることによりディジタル信号
へと変換されたデータである。
As described above, the digital waveform data converted and input through the waveform interface 7 is stored in the RAM.
3 or is temporarily stored by being once written in a predetermined storage area in the external storage device 8 or the like. Compressed data is generated by subjecting the temporarily stored waveform data to a predetermined waveform compression process in accordance with an instruction from the CPU 1. The generated compressed data is stored in an appropriate waveform database. In this way, by storing the waveform data after compressing it, the storage capacity of the waveform memory necessary for storing the waveform data is saved. Therefore, an embodiment of such waveform compression processing will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an equivalent block diagram schematically showing the procedure of the waveform compression processing executed under the control of the CPU 1. However, in this embodiment, the digital waveform data temporarily stored in the RAM 3, the external storage device 8 or the like is anharmonic as an analog waveform signal for each single tone obtained by actually playing various natural musical instruments such as a piano and a guitar. It is data converted into a digital signal by sampling sound according to a predetermined sampling frequency.

【0023】まず、「非調和音原波形入力」(プロセス
P1)では、RAM3あるいは外部記憶装置8等に一時
的に記憶されている単音毎の波形データを選択的に読み
出す。勿論、一般的に音高(又は音名)が同じである単
音であっても、ピアノ音やギター音等のように各楽器毎
にその演奏音の波形特徴(つまり音色)は異なってい
る。従って、「非調和音原波形入力」(プロセスP1)
で入力する波形データは、これらの各種観点に従う波形
特徴の違いを考慮したものである。よって、「単音毎の
波形データ」は、例えば「楽器名」と「音高」の組合わ
せを用いて区別され、記述することができる。「非調和
音原波形入力」(プロセスP1)では、該「楽器名」と
「音高」とからなる音色指定データを生成し、生成した
音色指定データを例えばRAM3の所定領域に割当てら
れる波形情報記憶部M3に記憶する。この波形情報記憶
部M3に記憶される音色指定データは、波形データ圧縮
のためのプロセスP2〜P5の処理によって生成される
圧縮データのインデックス情報として使用される。
First, in the "inharmonic original waveform input" (process P1), waveform data for each single tone temporarily stored in the RAM 3 or the external storage device 8 is selectively read. Of course, even in the case of single notes having the same pitch (or pitch name), the waveform characteristics (that is, timbre) of the performance sound are different for each musical instrument such as piano sound and guitar sound. Therefore, "input anharmonic original waveform" (process P1)
The waveform data to be input in step 3 takes into consideration the difference in waveform characteristics according to these various viewpoints. Therefore, the “waveform data for each single note” can be distinguished and described using, for example, a combination of “instrument name” and “pitch”. In the "input of nonharmonic original waveform" (process P1), tone color designation data composed of the "instrument name" and "pitch" is generated, and the generated tone color designation data is waveform information assigned to a predetermined area of the RAM 3, for example. It is stored in the storage unit M3. The tone color designation data stored in the waveform information storage unit M3 is used as index information of the compressed data generated by the processes P2 to P5 for waveform data compression.

【0024】次に、「周波数分析による成分分離」(プ
ロセスP2)では、上述の「非調和音原波形入力」(プ
ロセスP1)で読み出された単音の波形データを、基本
倍音成分と上位倍音成分とノイズ成分とに分離する処理
を行う。すなわち、後述するように、非調和音では基本
波に対して各高調波(倍音)の全てが非調和の関係にあ
るが、基本波あたりだけを取り出すとその音は調和的な
音であり、上位の高調波あたりだけを取り出すとその音
は非調和的な音が多く含まれた音である。そこで、「非
調和音原波形入力」(プロセスP1)で読み出された単
音の波形データを、少なくとも基本倍音成分と上位倍音
成分とに分離する。この分離処理の一例を示すと、ま
ず、分離対象たる波形データを入力し、これを高速フー
リエ変換(FFT)によって周波数分析(スペクトル分
析)してその基本周波数成分と高調波成分(つまり倍音
成分)とを抽出する。こうして抽出された基本周波数成
分と高調波成分のうち、例えば基本周波数成分と2次高
調波(2倍音)成分と3次高調波(3倍音)成分とを基
本倍音成分、それ以外の4次高調波(4倍音)以上の全
ての高調波成分を上位倍音成分として、抽出した各成分
をいずれかに分離する。また、こうして分離した基本倍
音成分と上位倍音成分とをそれぞれ逆フーリエ変換する
ことにより、基本倍音成分波形と上位倍音成分波形とを
生成する。そして、該基本倍音成分波形及び上位倍音成
分波形を用いて分離対象たる入力波形との間で所定の演
算処理(例えば減算処理など)を行うことにより、その
演算結果としてノイズ成分波形を得る。
Next, in the "component separation by frequency analysis" (process P2), the waveform data of a single tone read in the above "input of nonharmonic original waveform" (process P1) is used as the fundamental overtone component and the upper overtone. A process of separating into a component and a noise component is performed. That is, as will be described later, in the anharmonic sound, all the harmonics (harmonics) are inharmonic with respect to the fundamental wave, but if only the fundamental wave is extracted, the sound is a harmonic sound, If only the higher harmonics are taken out, the sound is a sound containing many anharmonic sounds. Therefore, the waveform data of the single tone read out in the "input of non-harmonic original waveform" (process P1) is separated into at least a fundamental overtone component and an upper overtone component. As an example of this separation processing, first, the waveform data to be separated is input, and frequency analysis (spectral analysis) is performed on this waveform data by Fast Fourier Transform (FFT) to obtain its fundamental frequency component and harmonic components (that is, overtone components). And extract. Of the fundamental frequency components and harmonic components extracted in this way, for example, the fundamental frequency component, the second harmonic (2nd harmonic) component, and the third harmonic (3rd harmonic) component are fundamental harmonic components, and the other fourth harmonic components. All extracted harmonic components are separated into any of the harmonic components equal to or higher than the wave (4th harmonic) as upper harmonic components. Further, the fundamental overtone component waveform and the upper overtone component waveform are respectively subjected to inverse Fourier transform to generate the fundamental overtone component waveform and the upper overtone component waveform. Then, a noise component waveform is obtained as a result of the calculation by performing a predetermined calculation process (for example, a subtraction process) with the input waveform to be separated using the basic harmonic component waveform and the upper harmonic component waveform.

【0025】上述した高速フーリエ変換(FFT)によ
る周波数分析処理の一例を図3に示す。この図3は、
「周波数分析による成分分離」(プロセスP2)におい
て実行される周波数分析結果の一実施例を示した概念図
である。この実施例においては、縦軸に周波数(ピッ
チ)を示し、横軸に時間を示した。この図において波打
つようにして現れている曲線は各倍音における周波数を
示したものであり、直線は基本周波数(この実施例では
0.35kHz)及び基本周波数の所定の整数倍の各周
波数を便宜的に等間隔に示した周波数目盛りである。す
なわち、各曲線は各倍音のピッチの時間的変化の様子を
表したものである。なお、この実施例においては、仮に
10倍音(3.5kHz)の周波数を示す曲線が3.5
kHzを示す直線上に重なるように表示した場合(すな
わち、10倍音でチューニングした場合)を例に示し
た。
FIG. 3 shows an example of frequency analysis processing by the above-mentioned fast Fourier transform (FFT). This Figure 3
It is a conceptual diagram which showed one Example of the frequency analysis result performed in "component separation by a frequency analysis" (process P2). In this example, the vertical axis represents frequency (pitch) and the horizontal axis represents time. The wavy curve in this figure shows the frequency at each harmonic, and the straight line conveniently indicates the fundamental frequency (0.35 kHz in this embodiment) and each predetermined integral multiple of the fundamental frequency. The frequency scale is shown at even intervals. That is, each curve represents a temporal change in the pitch of each overtone. In this embodiment, a curve showing the frequency of the 10th harmonic (3.5 kHz) is 3.5.
An example is shown in which the lines are displayed so as to overlap with each other on the straight line indicating kHz (that is, the case where tuning is performed with 10 harmonics).

【0026】この図3から理解できるように、非調和音
を周波数分析すると、チューニングした10倍音よりも
低い倍音ほど対応する各周波数目盛りよりも各倍音のピ
ッチが低く現れ、10倍音よりも高い倍音ほど対応する
各周波数目盛りよりも各倍音のピッチが高く現れる。す
なわち、周波数分析対象の音が調和音である場合には本
来各倍音全てのピッチが対応する各周波数目盛り上に重
なって現れることになるのだが、周波数分析対象の音が
非調和音である場合には各倍音のピッチが対応する各周
波数目盛りと全てずれて現れる。このことは所望のどの
倍音のピッチを対応する周波数目盛りにあわせた場合で
あっても現れることであり、こうしたことが非調和音の
特徴である。このように、ピアノやギターなどの自然楽
器から奏でられる楽器音は、各倍音のピッチがそれぞれ
に対応する基本周波数の完全な整数倍の周波数と一致せ
ずに、各倍音のピッチがそれぞれに対応する基本周波数
の整数倍の周波数と少しずつだがずれをもっている、つ
まり非整数倍音成分を含む音である。また、自然楽器に
おいては、1つの音を出しているあいだ中、完全に一定
の周波数・強さが保たれることはまずないことから、こ
の図3に示した曲線のように不規則的な揺らぎを含んで
いるのが普通である。したがって、ピアノやギターなど
の自然楽器から奏でられる楽器音を高品質に表現するた
めには、こうした「ずれ・揺らぎ」を再現できるように
することが非常に重要である。
As can be understood from FIG. 3, when frequency analysis is performed on the nonharmonic tones, the pitch of each harmonic overtone lower than the tuned tenth overtone appears lower than the corresponding frequency scale, and the harmonic overtone higher than the tenth harmonic overtone appears. The pitch of each overtone appears higher than the corresponding frequency scale. In other words, if the frequency analysis target sound is a harmonic sound, the pitches of all harmonic overtones would appear to overlap each other on the corresponding frequency scale, but if the frequency analysis target sound is a nonharmonic sound. , The pitch of each overtone appears to be shifted from the corresponding frequency scale. This is the case when any desired overtone pitch is adjusted to the corresponding frequency scale, which is a characteristic of anharmonic tones. In this way, the pitch of each harmonic overtone does not correspond to the frequency of a perfect integer multiple of the corresponding fundamental frequency of the musical instrument sound played from a natural instrument such as a piano or a guitar. There is a slight deviation from the fundamental frequency, which is an integral multiple of the fundamental frequency, that is, a sound that contains non-integer harmonic components. Further, in a natural musical instrument, it is unlikely that a completely constant frequency and intensity are maintained during the production of one note, so that the irregular curve as shown in the curve in FIG. It usually contains fluctuations. Therefore, it is very important to be able to reproduce such “deviation / fluctuation” in order to express with high quality the musical instrument sound played from a natural musical instrument such as a piano or a guitar.

【0027】図2に戻って、「基本倍音成分分析」(プ
ロセスP3)では、上述の「周波数分析による成分分
離」(プロセスP2)で原波形から分離・生成された基
本倍音成分波形の特徴を分析し、この特徴に従って最適
なベクトル量子化処理を行い、ベクトル量子化に従って
圧縮された当該基本倍音成分波形の圧縮データを生成す
る。同様に、「上位倍音成分分析」(プロセスP4)で
は、上述の「周波数分析による成分分離」(プロセスP
2)で原波形から分離・生成された上位倍音成分波形の
特徴を分析し、この特徴に従って最適なベクトル量子化
処理を行い、ベクトル量子化に従って圧縮された当該上
位倍音成分波形の圧縮データを生成する。こうした「基
本倍音成分分析」(プロセスP3)や「上位倍音成分分
析」(プロセスP4)では、それぞれを複数区間に分割
し、この複数区間毎にベクトル量子化することにより、
原波形により忠実に波形圧縮をすることができる。複数
区間に分割する際には、処理対象の基本倍音成分波形や
上位倍音成分波形の波形の位置や波形形状の特性等を考
慮し各部分ごとの特徴を観察、分析し、それぞれの部分
的特徴にあった箇所で区切って、当該基本倍音成分波形
や上位倍音成分波形を複数の波形区間に分割する。例え
ば、位置としては、「アタック部」(音の立ち上がり部
分)、「持続部」(音の定常部)などが考慮される。ま
た、波形形状の特性等としては、振幅エンベロープ形状
(その実効値やピーク値など)、ゼロクロス回数あるい
はゼロクロス間の周期、ピーク回数あるいはピーク間の
周期、前記ピーク値の存在場所や、複数ピークレベルの
分布など、種々の要素を適宜考慮するとよい。
Returning to FIG. 2, in the "basic harmonic overtone component analysis" (process P3), the characteristics of the fundamental overtone component waveform separated and generated from the original waveform in the above "component separation by frequency analysis" (process P2) are described. The analysis is performed, optimal vector quantization processing is performed according to this feature, and compressed data of the fundamental harmonic component waveform that is compressed according to vector quantization is generated. Similarly, in the “upper harmonic component analysis” (process P4), the above “component separation by frequency analysis” (process P) is performed.
2) Analyze the characteristics of the upper harmonic component waveform separated and generated from the original waveform, perform optimal vector quantization according to this characteristic, and generate the compressed data of the upper harmonic component waveform compressed according to the vector quantization. To do. In such "basic overtone component analysis" (process P3) and "upper harmonic component analysis" (process P4), each is divided into a plurality of sections, and vector quantization is performed for each of these plurality of sections.
Waveform compression can be performed more faithfully with the original waveform. When dividing into multiple sections, the characteristics of each part are observed and analyzed considering the position of the fundamental harmonic component waveform of the processing target and the waveform of the upper harmonic component waveform, the characteristics of the waveform shape, etc. The fundamental overtone component waveform and the higher harmonic overtone component waveform are divided into a plurality of waveform sections by dividing the waveform into the appropriate sections. For example, as the position, an “attack part” (a rising part of a sound), a “sustained part” (a stationary part of a sound), etc. are considered. The characteristics of the waveform shape include amplitude envelope shape (its effective value and peak value, etc.), the number of zero crosses or the period between zero crosses, the number of peaks or the period between peaks, the location of the peak value, and multiple peak levels. It is advisable to take into consideration various factors such as the distribution of.

【0028】一般的に、ピアノの鍵盤押下やギターの弦
を弾くことに伴って発せられる単音は減衰音であり、音
の立ち上がりが急であるアタック部と音が時間経過と共
に減衰する持続部とで構成される。アタック部は基本的
には繰り返し性を持たないランダムな波形に該当するこ
とから、例えば、その内容や発音期間の中のどの位置に
位置するかといった重要度の有無等を考慮して、必要な
時間長からなる代表ベクトルをループさせずに一回だけ
使用することで所要の基本倍音成分波形や上位倍音成分
波形を再生する。他方、減衰する持続部は基本的に繰り
返し波形とみなすことができるので、例えば、1周期な
いし複数周期の波形を代表ベクトルとして用いて、該代
表ベクトルをループする(または相前後する2つの代表
ベクトルをクロスフェードループする)ことで、こうし
た持続部の再生を行うことができる。そこで、そのよう
な代表ベクトルのうちの波形部分に該当するベクトルを
基本倍音成分音色ベクトルとして基本倍音成分音色ベク
トル記憶部M1に記憶しておき、この「基本倍音成分分
析」(プロセスP3)で生成する圧縮データとして、基
本倍音成分音色ベクトル記憶部M1に記憶した音色ベク
トルを指定するベクトル情報と、この指定された音色ベ
クトルをどのように用いるか(例えばそのベクトルを使
用する区間やループする期間、あるいはそれに付与する
エンベロープの形態など)を記述する情報等を含むもの
を生成するようにするとよい。
In general, a single tone emitted in response to pressing the keyboard of a piano or playing a string of a guitar is a decaying tone, and includes an attack portion where the sound rises sharply and a sustaining portion where the tone decays over time. Composed of. Since the attack part basically corresponds to a random waveform that does not have repetitiveness, it is necessary to consider the content and where it is located in the sounding period, etc. The required basic harmonic component waveform and the upper harmonic component waveform are reproduced by using the representative vector consisting of the time length only once without looping. On the other hand, since the decaying sustaining portion can be basically regarded as a repetitive waveform, for example, by using a waveform of one cycle or a plurality of cycles as a representative vector, the representative vector is looped (or two representative vectors preceding and following each other). Crossfade loop), it is possible to play such a sustaining part. Therefore, a vector corresponding to the waveform portion of such a representative vector is stored in the basic overtone component tone color vector storage unit M1 as a basic overtone component tone color vector, and is generated by this "basic overtone component analysis" (process P3). As compressed data to be used, vector information for designating the tone color vector stored in the basic overtone component tone color vector storage unit M1 and how to use the designated tone color vector (for example, a section in which the vector is used or a loop period, Alternatively, it is preferable to generate the information including the information describing the form of the envelope to be given to it.

【0029】一方、「上位倍音成分分析」(プロセスP
4)の処理手順は、基本的には、図3に示された「基本
倍音成分分析」(プロセスP3)の処理手順と略同様の
手順を用いてよい。すなわち、「上位倍音成分分析」に
おいても、「基本倍音成分分析」と同様の「波形区間分
割」処理をしてもよく、その場合は分割された各波形区
間を対象にしてベクトル量子化処理を施す。上位倍音成
分波形の区間分割は、基本倍音成分の区間分割とほぼ一
致させてもよい。勿論、上位倍音成分の波形区間分割形
態は、それに対応する基本倍音成分の波形区間分割形態
とは当然異なるものであるため、基本倍音成分及び上位
倍音成分をそれぞれ独自に区間分割してもよいことは言
うまでもない。
On the other hand, "upper harmonic component analysis" (process P
As the processing procedure of 4), basically the same procedure as the processing procedure of the “basic overtone component analysis” (process P3) shown in FIG. 3 may be used. That is, also in the "upper harmonic component analysis", the same "waveform section division" processing as in the "basic overtone component analysis" may be performed. In that case, vector quantization processing is performed on each divided waveform section. Give. The division of the upper harmonic component waveform may be almost the same as the division of the basic overtone component. Of course, since the waveform section division form of the upper harmonic component is naturally different from the corresponding waveform section division form of the basic overtone component, the basic overtone component and the upper harmonic component may be independently divided. Needless to say.

【0030】次に、「ノイズ成分切り出し」(プロセス
P5)では、上述の「周波数分析による成分分離」(プ
ロセスP2)で原波形から分離・生成されたノイズ成分
の波形データを分析し、ノイズ成分波形の一部区間の波
形のみをノイズ成分記憶部M4に記憶する。すなわち、
ノイズ成分については、打鍵や打弦あるいはピッキング
直後の短い時間(例えば、数十〜数百ミリ秒程度)分の
波形データしか必要ないために、その時間部分に対応す
る波形データのみをノイズ成分記憶部M4に記憶する。
こうすることにより、ノイズ成分記憶部M4に記憶して
おくノイズ成分波形のデータ量を大幅に削減することが
できる。なお、場合によっては、こうしたノイズ成分を
基本倍音成分あるいは上位倍音成分いずれかのアタック
部に混ぜ、基本倍音成分あるいは上位倍音成分として記
憶するようにしてもよい。こうした場合には、上述した
「周波数分析による成分分離」(プロセスP2)による
ノイズ成分の分離や、ノイズ成分切り出し(プロセスP
5)などの処理を行わなくてもよいことから、これらを
省略することができる。また、ノイズ成分については、
ノイズ成分自体のデータを共通することが可能であるた
めに、こうしたデータ共通化を行うことでさらに圧縮率
を下げるようにしてもよい。例えば、ピアノの各鍵を押
下する際に生ずる音は各鍵毎に大きく異なるわけではな
いことから、こうしたノイズ音を共通化するとよい。
Next, in the "noise component cutout" (process P5), the waveform data of the noise component separated and generated from the original waveform in the above "component separation by frequency analysis" (process P2) is analyzed to obtain the noise component. Only the waveform of a partial section of the waveform is stored in the noise component storage unit M4. That is,
As for noise components, only waveform data for a short time (for example, about tens to hundreds of milliseconds) immediately after keystroke, string striking or picking is required, so only waveform data corresponding to that time portion is stored as noise components. Store in section M4.
By doing so, the data amount of the noise component waveform stored in the noise component storage unit M4 can be significantly reduced. In some cases, such a noise component may be mixed with the attack portion of either the basic overtone component or the upper overtone component and stored as the basic overtone component or the upper overtone component. In such a case, the noise component is separated by the above-mentioned “component separation by frequency analysis” (process P2) or the noise component is cut out (process P2).
Since it is not necessary to perform the processing such as 5), these can be omitted. Also, regarding the noise component,
Since the data of the noise component itself can be shared, the compression rate may be further reduced by performing such data sharing. For example, since the sound generated when each key of the piano is pressed does not vary greatly from key to key, it is advisable to make such noise sounds common.

【0031】図2において、波形情報記憶部M3は、上
述の「基本倍音成分分析」(プロセスP3)で生成され
た圧縮データのうち音色ベクトルを除く圧縮データ(第
1の圧縮データ)と「上位倍音成分分析」(プロセスP
4)で生成された圧縮データのうち音色ベクトルを除く
圧縮データ(第2の圧縮データ)とを、前記「非調和音
原波形入力」(プロセスP1)で生成された音色指定デ
ータと組にして、音色指定情報として記憶するものであ
る。従って、波形再生のために、所望の楽器名と音高と
をインデックスにして、波形情報記憶部M3から該当す
る音高についての基本倍音成分及び上位倍音成分の第1
及び第2の圧縮データを呼び出すことができる。また、
上記楽器名と音高とによるインデックスに応じて、基本
倍音成分音色ベクトル記憶部M1及び上位倍音成分音色
ベクトル記憶部M2からそれぞれ所定の基本倍音成分音
色ベクトルと上位倍音成分音色ベクトルとを読み出し、
この呼び出された圧縮データに含まれるベクトル情報に
基づき基本倍音成分波形と上位倍音成分波形とをそれぞ
れ再生し、この両者とノイズ成分波形とを加算的に合成
することで非調和音の楽音波形を生成することができ
る。非調和音の楽音は各倍音成分の周波数が第1倍音の
整数倍ではないことに起因する独特の非調和感(うな
り)を持ち、このうなりは発音後の時間経過と共に周期
や大きさが複雑に変化する。非調和音はこのような性質
を持つため、非調和音を(少なくとも)2つの成分に分
けて圧縮することで、ピッチ変化と音量変化が各々異な
る2種類の調和音が合成されることになる。これら2つ
の調和音を加算することで、上記非調和的特徴をほぼ再
現でき、これにより高いデータ圧縮を実現して非調和音
を合成することができる。
In FIG. 2, the waveform information storage unit M3 stores the compressed data (first compressed data) excluding the tone color vector among the compressed data generated in the above-mentioned "basic overtone component analysis" (process P3) and the "upper order". Harmonic component analysis ”(Process P
Among the compressed data generated in 4), the compressed data excluding the tone color vector (second compressed data) is paired with the tone color designation data generated in the "inharmonic original waveform input" (process P1). Is stored as tone color designation information. Therefore, in order to reproduce the waveform, the desired musical instrument name and pitch are used as indexes, and the first harmonic component and the first harmonic component of the corresponding harmonic pitch from the waveform information storage unit M3 are used.
And the second compressed data can be recalled. Also,
According to the above-mentioned musical instrument name and pitch, the predetermined fundamental overtone component tone color vector and the upper overtone component tone color vector are read from the fundamental overtone component tone color vector storage unit M1 and the upper overtone component tone color vector storage unit M2, respectively.
Based on the vector information contained in the called compressed data, the fundamental harmonic component waveform and the upper harmonic component waveform are respectively reproduced, and these two and the noise component waveform are additively combined to form a musical tone waveform of anharmonic sound. Can be generated. Anharmonic musical tones have a unique anharmonic feeling (beat) due to the frequency of each harmonic component not being an integer multiple of the first harmonic, and this beat has a complicated cycle and magnitude with the passage of time after pronunciation. Changes to. Since the anharmonic sound has such a property, the anharmonic sound is divided into (at least) two components and compressed to synthesize two kinds of the harmonic sounds having different pitch changes and volume changes. . By adding these two harmonic tones, the above anharmonic characteristics can be almost reproduced, whereby high data compression can be realized and the anharmonic tones can be synthesized.

【0032】次に、図4を参照しながら、上述した「基
本倍音成分分析」(図3のプロセスP3)の処理につい
て詳細を説明する。図4は、「基本倍音成分分析」の処
理手順を等価的ブロック図によって略示するものであ
る。なお、図4に示された処理は、「基本倍音成分分
析」(プロセスP3)のすべてを示しているわけではな
く、主に、新規に基本倍音成分の音色ベクトルを生成し
て、これを基本倍音成分音色ベクトル記憶部M1に蓄積
記憶する処理に関連する部分を示している。また、ここ
では「基本倍音成分分析」の処理についてのみを説明す
るが、「上位倍音成分分析」(図3のプロセスP4)の
処理も同様の処理でよいことから、その説明については
省略する。すなわち、以下の説明において、「基本倍音
成分」の部分を「上位倍音成分」に読み替えれば、「上
位倍音成分分析」処理についての説明となる。
Next, the processing of the above-mentioned "basic overtone component analysis" (process P3 in FIG. 3) will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic block diagram showing the processing procedure of “basic overtone component analysis”. Note that the process shown in FIG. 4 does not show all of the "basic overtone component analysis" (process P3), and mainly, a new tone color vector of the fundamental overtone component is newly generated, and this is used as a basis. The portion related to the process of accumulating and storing in the overtone component tone color vector storage unit M1 is shown. Although only the "basic overtone component analysis" processing will be described here, the description of the "upper harmonic component analysis" (process P4 in FIG. 3) processing will be omitted because it can be the same. That is, in the following description, the “basic overtone component” part is replaced with the “upper harmonic component” to describe the “upper harmonic component analysis” process.

【0033】まず、「波形区間分割」処理S1がなされ
るとすると(前述したように必須処理ではないが)、上
述の「周波数分析による成分分離」(図2のプロセスP
2)で原波形から分離・生成された基本倍音成分波形を
複数の波形区間に分割する。次に、「各波形区間のベク
トル生成」処理S2では、各分割区間においてベクトル
量子化の処理を行い、基本倍音成分についての「振幅ベ
クトル」、「ピッチベクトル」「音色ベクトル」を各々
抽出する。音色ベクトルの抽出においては、1周期毎の
波形形状の特徴が共通又は類似しているかの判定を効率
的に行うために、基本周波数の1周期毎に波形を切り出
して、そのピッチと振幅レベルを共通にする規格化処理
を行い、純粋に1周期波形の波形形状のみの比較が行え
るようにするとよい。その場合、以後の音色ベクトル量
子化処理は、ピッチと振幅レベルが規格化された波形デ
ータに関して行われることになり、この規格化したピッ
チと振幅レベルに対する元のピッチと振幅レベルの時間
的変化状態を示すベクトルとして、「ピッチベクトル」
と「振幅ベクトル」を生成する。なお、この「波形区間
分割」処理S1がなされた場合は、複数の波形区間の分
割態様を記述する情報として「区間情報」が生成され、
ベクトル情報に対応して記憶される。
First, assuming that the "waveform section division" process S1 is performed (which is not an essential process as described above), the above-mentioned "component separation by frequency analysis" (process P in FIG. 2) is performed.
The fundamental overtone component waveform separated and generated from the original waveform in 2) is divided into a plurality of waveform sections. Next, in "vector generation of each waveform section" processing S2, vector quantization processing is performed in each divided section to extract "amplitude vector", "pitch vector" and "tone color vector" for the fundamental overtone component. In extracting a tone color vector, in order to efficiently determine whether the characteristics of the waveform shape for each cycle are common or similar, the waveform is cut out for each cycle of the fundamental frequency, and its pitch and amplitude level are determined. It is advisable to perform common standardization processing so that only the waveform shapes of one period waveform can be compared. In that case, the subsequent tone color vector quantization processing is performed on the waveform data whose pitch and amplitude level are standardized, and the temporal change state of the original pitch and amplitude level with respect to this standardized pitch and amplitude level. "Pitch vector" as a vector
And "amplitude vector" are generated. When this “waveform section division” process S1 is performed, “section information” is generated as information describing the division mode of a plurality of waveform sections,
It is stored corresponding to the vector information.

【0034】「各波形区間のベクトル生成」処理S2の
音色ベクトル抽出について詳述すると、分割した各波形
区間毎の波形の特徴を考慮して、それらの波形データの
代表ベクトルを生成する。例えば、1つの波形区間にお
いて同じ様な1周期又は複数周期波形が繰り返している
場合、とりあえず、それを仮の代表ベクトルとして選定
し、同一波形区間内の波形データの仮の代表ベクトルの
平均的又は中間的または最も特徴的なベクトルを、当該
グループの代表ベクトルとして決定し、これを生成す
る。生成した代表ベクトル(具体的には1又は複数周期
からなる波形データである)は、基本倍音成分音色ベク
トル記憶部M1に記憶され、音色ベクトルとして登録さ
れる。波形情報記憶部M3には、基本倍音成分音色ベク
トル記憶部M1に記憶されているいずれかの音色ベクト
ルを特定する基本倍音成分用の「ベクトル情報」が生成
される。この「ベクトル情報」は、基本倍音成分音色ベ
クトル記憶部M1に記憶されているどの音色ベクトル
(具体的には1又は複数周期からなる波形データ)を指
示するインデックスデータであるから、複数ビットから
なる僅かなデータである。
Explaining in detail the extraction of the tone color vector in the "vector generation of each waveform section" process S2, the representative vector of the waveform data is generated in consideration of the characteristics of the waveform of each divided waveform section. For example, when the same one cycle or a plurality of cycle waveforms are repeated in one waveform section, it is selected as a temporary representative vector for the time being, and the average of the temporary representative vectors of the waveform data in the same waveform section is calculated. An intermediate or most characteristic vector is determined as a representative vector of the group and is generated. The generated representative vector (specifically, the waveform data having one or a plurality of cycles) is stored in the basic overtone component tone color vector storage unit M1 and registered as a tone color vector. In the waveform information storage unit M3, "vector information" for the basic overtone component that specifies one of the tone color vectors stored in the basic overtone component tone color vector storage unit M1 is generated. Since this "vector information" is index data indicating which tone color vector (specifically, waveform data having one or a plurality of cycles) stored in the basic overtone component tone color vector storage unit M1, it is composed of a plurality of bits. Very little data.

【0035】音色ベクトル以外の「ベクトル情報」であ
るピッチベクトル及び振幅ベクトルは、「波形区間分
割」処理S1から生成された「区間情報」との組合わせ
で、当該波形区間における基本倍音成分の圧縮データと
して、波形情報記憶部M3に記憶される。従って、1つ
の奏法区間に関する圧縮データは、その奏法区間を分割
してなる複数の波形区間の各々についての「ベクトル情
報」と「区間情報」との組合わせを含んでいる。前述の
ように音色ベクトルはピッチと振幅レベルを規格化した
波形データに関してベクトル量子化処理を施すことによ
って形成され、規格化されたピッチ及び振幅との差分を
それぞれ「ピッチベクトル」と「振幅ベクトル」とし
て、波形情報記憶部M3に記憶する。
The pitch vector and the amplitude vector, which are "vector information" other than the tone color vector, are combined with the "section information" generated from the "waveform section division" process S1 to compress the fundamental overtone component in the waveform section. The data is stored in the waveform information storage unit M3. Therefore, the compressed data for one rendition style section includes a combination of "vector information" and "section information" for each of a plurality of waveform sections obtained by dividing the rendition style section. As described above, the timbre vector is formed by performing vector quantization processing on the waveform data in which the pitch and amplitude level are standardized, and the difference between the standardized pitch and amplitude is calculated as the "pitch vector" and the "amplitude vector", respectively. Is stored in the waveform information storage unit M3.

【0036】こうして、周期分析を行うことにより、
「基本倍音成分」及び「上位倍音成分」の各々について
「振幅ベクトル」、「ピッチベクトル」、「音色ベクト
ル」を抽出する。振幅ベクトルとピッチベクトルは、分
析した1波につき1点の時刻と所定の値を持つデータの
集合であるため、原波形そのものに比べて波形メモリに
記憶するデータ量が少なくて済む。例えば、440Hz
付近の音で約100分の1(44.1kHzサンプリン
グの場合)と十分に圧縮率が高いものである。なお、同
じような値が連続する冗長な部分を削除することによ
り、さらに圧縮率を上げるようにしてもよい。音色ベク
トルは、アタック部は数十ミリ秒程度、持続部は例えば
30波に1波程度の割合で代表ベクトルを採用し、それ
ぞれの代表ベクトルを位相同期させてクロスフェード接
続することにより、トータルで数十分の1の圧縮率を実
現することができる。勿論、必要に応じてさらに圧縮率
を上げることも可能であることは言うまでもない。
By performing the period analysis in this way,
An "amplitude vector", a "pitch vector", and a "tone color vector" are extracted for each of the "basic overtone component" and the "upper harmonic component". Since the amplitude vector and the pitch vector are a set of data having one point time and a predetermined value for each analyzed wave, the amount of data stored in the waveform memory is smaller than that of the original waveform itself. For example, 440Hz
The sound in the vicinity has a sufficiently high compression rate of about 1/100 (in the case of 44.1 kHz sampling). It should be noted that the compression rate may be further increased by deleting a redundant part in which similar values continue. The timbre vector adopts a representative vector at a rate of about tens of milliseconds for the attack part and a ratio of about 1 wave to 30 waves for the sustain part, for example. It is possible to achieve a compression ratio of 1 of several tens of minutes. Of course, it goes without saying that the compression rate can be further increased if necessary.

【0037】ここで、上述した「波形圧縮処理」(図2
参照)の実行により生成され各波形データベース(つま
り基本倍音成分音色ベクトル記憶部M1、上位倍音成分
音色ベクトル記憶部M2、波形情報記憶部M3、ノイズ
成分記憶部M4)のそれぞれに記憶される基本倍音成分
ベクトルデータと上位倍音成分ベクトルデータとノイズ
成分データとについて、それぞれの一例を図5に示す。
図5は、「波形圧縮処理」における各処理実行毎のデー
タを概略的に示す概念図である。
Here, the above-mentioned "waveform compression processing" (see FIG. 2)
Basic harmonic overtones generated by the execution of the reference harmonics stored in each of the waveform databases (that is, the basic harmonic overtone component tone color vector memory M1, the upper harmonic overtone component tone color vector M2, the waveform information memory M3, and the noise component memory M4). FIG. 5 shows an example of each of the component vector data, the upper harmonic component vector data, and the noise component data.
FIG. 5 is a conceptual diagram schematically showing data for each processing execution in the “waveform compression processing”.

【0038】まず、図5(a)は入力された原波形の一
例を振幅エンベロープによって概略的に示す概念図であ
る。このデータは図2に示した「非調和音原波形入力」
(プロセスP1)において読み出される非調和音の原波
形に関するデータであり、この波形データは音の立ち上
がりが急であり時間の経過と共に次第に減衰している減
衰音であることを示している。こうした波形形状は、例
えばピアノの1つの鍵盤やギターの1本の弦などを1回
のみ押下したり弾いたりした場合によく現れる形状であ
る。
First, FIG. 5A is a conceptual diagram schematically showing an example of the input original waveform by an amplitude envelope. This data is shown in Fig. 2 "Inharmonic original waveform input"
This is data relating to the original waveform of the anharmonic sound read out in (Process P1), and this waveform data indicates that the sound has a steep rising edge and is gradually attenuated over time. Such a wavy shape is a shape that often appears when, for example, one keyboard of a piano or one string of a guitar is pressed and played only once.

【0039】図5(b)は、上記した原波形から分離・
生成された基本倍音成分波形、上位倍音成分波形、ノイ
ズ成分波形の一例をそれぞれ振幅エンベロープによって
概略的に示す概念図である。これらのデータは、図2に
示した「周波数分析による成分分離」(プロセスP2)
の実施により生じる波形である。基本倍音成分には各種
楽器が持つ基本的な音の特徴が含まれており、上位倍音
成分には各種楽器が持つ非調和的な音の特徴がより多く
含まれることから、非調和音の原波形を周波数分析して
成分分離すると、図5(b)の上段及び中段に示すよう
なデータがそれぞれ生成される。また、ノイズ成分は例
えばピアノの鍵盤の押下に伴う鍵盤自身から生ずる音や
ギターの弦を指(あるいはピックなど)を用いて弾く際
の弦と指(あるいはピックなど)とが摺れることにより
生ずる音など、実際の楽器音が生ずる前の短い時間に発
せられる楽器音以外のノイズであることから、図5
(b)の下段に示すような音の立ち上がり部分の短い時
間の間だけに波形の生じるデータが生成される。
FIG. 5 (b) shows the separation from the original waveform described above.
It is a conceptual diagram which shows an example of each of the generated fundamental overtone component waveform, upper overtone component waveform, and noise component waveform by an amplitude envelope. These data are used for “component separation by frequency analysis” shown in FIG. 2 (process P2).
Is a waveform generated by the execution of. The fundamental overtone component contains the basic sound characteristics of various musical instruments, and the higher harmonic overtone component contains more of the anharmonic sound characteristics of various musical instruments. When the waveform is frequency-analyzed and the components are separated, the data shown in the upper and middle rows of FIG. Further, the noise component is generated, for example, by a sound generated from the keyboard itself when the keyboard of the piano is pressed, or by rubbing the string and the finger (or the pick) when the guitar string is played with the finger (or the pick). Since it is noise other than the musical instrument sound that is emitted in a short time before the actual musical instrument sound such as sound,
Data generated by the waveform is generated only during a short time of the rising portion of the sound as shown in the lower part of (b).

【0040】次に、図5(c)は、基本倍音成分ベクト
ルデータと上位倍音成分ベクトルデータとノイズ成分デ
ータの一例をそれぞれ示す概念図である。これらのデー
タは、図2に示した「基本倍音成分分析」(プロセスP
3)や「上位倍音成分分析」(プロセスP4)や「ノイ
ズ成分切り出し」(プロセスP5)の実施により各々生
じるデータである。この図5(c)では、基本倍音成分
ベクトルデータ及び上位倍音成分ベクトルデータのそれ
ぞれについて、上から順に、抽出された「振幅ベクト
ル」、「ピッチベクトル」、「アタック+マルチループ
波形」(すなわち、音色ベクトル)の一例を示した。
Next, FIG. 5C is a conceptual diagram showing an example of the basic overtone component vector data, the upper overtone component vector data, and the noise component data, respectively. These data are used for the “basic overtone component analysis” (process P shown in FIG.
3), "upper harmonic component analysis" (process P4) and "noise component cutout" (process P5). In FIG. 5C, the extracted “amplitude vector”, “pitch vector”, and “attack + multiloop waveform” (that is, An example of a tone vector) is shown.

【0041】この実施例に示した「振幅ベクトル」から
理解できるように、上位倍音成分の振幅は基本倍音成分
の振幅よりも早い時間に収束する。また、この実施例に
示した「ピッチベクトル」から理解できるように、上位
倍音成分のピッチは基本倍音成分のピッチと揺らぎ方が
全然異なり、基本倍音成分のピッチと比較すると全体的
に高いピッチで時間的に変化している。これにより、非
調和が再現されることになる。すなわち、基本倍音成分
波形と上位倍音成分波形とを同じピッチで再生するとあ
まり非調和を再現することができないが、基本倍音成分
波形と上位倍音成分波形とをそれぞれ微妙に異なるピッ
チで再生・生成し、該生成した波形を混合することによ
り簡単にデチューン効果を得ることができ、各倍音の周
波数の「ずれ・揺らぎ」を再現することができることか
ら、合成音はうなりが生じた音となる。このように、基
本倍音成分波形と上位倍音成分波形とを2種類のピッチ
ベクトルを用いて生成することで、高品質な非調和音を
再現性よく生成できるようになっている。
As can be understood from the "amplitude vector" shown in this embodiment, the amplitude of the upper harmonic component converges at a time earlier than the amplitude of the fundamental harmonic component. Also, as can be understood from the "pitch vector" shown in this embodiment, the pitch of the upper harmonic component is completely different from the pitch of the basic harmonic component, and is higher than the pitch of the basic harmonic component as a whole. It is changing over time. This will reproduce the anharmonicity. That is, if the basic overtone component waveform and the upper harmonic overtone component waveform are played back at the same pitch, the inharmonicity cannot be reproduced so much, but the basic overtone component waveform and the upper overtone component waveform are reproduced and generated at slightly different pitches. By mixing the generated waveforms, the detune effect can be easily obtained, and the "deviation / fluctuation" of the frequency of each overtone can be reproduced, so that the synthesized sound becomes a beating sound. As described above, by generating the fundamental overtone component waveform and the upper overtone component waveform using the two types of pitch vectors, it is possible to reproducibly generate high-quality anharmonic tones.

【0042】この実施例に示した「アタック+マルチル
ープ波形」において、太線は音色ベクトルを表す。例え
ば、時点t0からt1までの波形区間については、比較
的サイズの大きな(多数周期波形からなる)基本倍音成
分音色ベクトルW1が音色ベクトルとして使用されてお
り、再生時には、これが、時点t0からt1までの間の
始まりの所定期間で1回再生され、残りの期間で適宜ル
ープ再生される(例えば、基本倍音成分音色ベクトルW
1の末尾の波形と次の区間の基本倍音成分音色ベクトル
W2との間でクロスフェードループ再生される)。ま
た、時点t1からt2までの波形区間については、基本
倍音成分音色ベクトルW2が音色ベクトルとして使用さ
れており、再生時には、これが、時点t1からt2まで
の間でループ再生される(基本倍音成分音色ベクトルW
2と基本倍音成分音色ベクトルW3との間でクロスフェ
ードループ再生される)。以下、同様にして各時間毎に
音色ベクトルをループ再生する。なお、上位倍音成分に
ついても上記した基本倍音成分と同様の処理を行えばよ
いことから、上位倍音成分についての説明は省略する。
また、図5(c)下段の図から理解できるように、ノイ
ズ成分データは図5(b)下段に示したノイズ成分波形
の内の特徴ある波形部分のみを所定時間分だけ切り出し
たものである。上述したように、ノイズ成分は実際の楽
器音が生ずる前の短い時間に発せられる楽器音以外のノ
イズであることから、音の立ち上がり部分の短い時間で
の波形のみを記録しておけばよい。
In the "Attack + Multi-loop waveform" shown in this embodiment, the thick line represents the tone color vector. For example, in the waveform section from the time point t0 to t1, a relatively large size (consisting of a multi-cycle waveform) fundamental overtone component tone color vector W1 is used as a tone color vector, and during reproduction, this is from the time point t0 to t1. Is reproduced once in a predetermined period of the beginning of the period, and loop reproduction is appropriately performed in the remaining period (for example, the fundamental harmonic component tone color vector W
Cross-fade loop reproduction is performed between the waveform at the end of 1 and the fundamental overtone component tone color vector W2 in the next section). Further, in the waveform section from the time point t1 to t2, the fundamental overtone component tone color vector W2 is used as a tone color vector, and during reproduction, this is loop-played between the time points t1 and t2 (basic overtone component tone color). Vector W
2 and a basic overtone component tone color vector W3 are crossfade loop reproduced). Thereafter, similarly, the tone color vector is loop-reproduced at each time. Since the same processing as that of the basic overtone component described above may be performed for the upper overtone component, the description of the upper overtone component will be omitted.
Further, as can be understood from the lower diagram of FIG. 5C, the noise component data is obtained by cutting out only the characteristic waveform portion of the noise component waveform shown in the lower diagram of FIG. 5B for a predetermined time. . As described above, since the noise component is noise other than the musical instrument sound emitted in a short time before the actual musical instrument sound is generated, only the waveform in the short time of the rising portion of the sound may be recorded.

【0043】次に、図5(c)に示した基本倍音成分ベ
クトルデータと上位倍音成分ベクトルデータとノイズ成
分データとを用いて波形を生成する「波形生成処理」に
ついて、図6を参照しながら説明する。図6は、入力さ
れた所定の演奏開始情報、例えばユーザによる鍵盤操作
に従う演奏開始情報あるいは予め用意されたMIDIデ
ータに含まれる演奏開始情報などに基づき、楽音再生す
なわち波形生成を行う処理過程の一例を等価的ブロック
図によって略示するものである。この楽音再生すなわち
波形生成処理は、図1のハードウェア装置を用いて、C
PU1による所定のソフトウェアプログラムの実行によ
って行われる。
Next, the "waveform generation process" for generating a waveform using the basic overtone component vector data, the upper overtone component vector data, and the noise component data shown in FIG. 5C will be described with reference to FIG. explain. FIG. 6 shows an example of a process of reproducing a musical tone, that is, generating a waveform, based on input predetermined performance start information, for example, performance start information according to a keyboard operation by a user or performance start information included in MIDI data prepared in advance. Is schematically shown by an equivalent block diagram. This tone reproduction, that is, waveform generation processing, is performed by using the hardware device of FIG.
This is performed by executing a predetermined software program by PU1.

【0044】「再生制御」処理S10は、ユーザによる
鍵盤操作などに伴って入力される演奏開始指示、あるい
は予め生成済みのMIDIデータなどに基づいて入力さ
れる演奏開始指示に従って、該演奏開始指示によって指
示されるピッチと音色等を持つ楽音波形を生成するため
の各種制御を行う。まず、演奏開始指示に含まれる「楽
器名」(音色)と「キーナンバ」(音高)などの所定の
情報に応じて、基本倍音成分音色ベクトル記憶部M1、
上位倍音成分音色ベクトル記憶部M2及び波形情報記憶
部M3から、指定される所定の波形についてのベクトル
セット、つまり基本倍音成分の音色ベクトル、ピッチベ
クトル、振幅ベクトルと、上位倍音成分の音色ベクト
ル、ピッチベクトル、振幅ベクトルとを選択し、これら
を読み出す。前述のように、基本倍音成分についての第
1の圧縮データは、基本倍音成分音色ベクトルを指示す
る「ベクトル情報」と、「区間情報」、「ピッチベクト
ル」、「振幅ベクトル」等を含んでいる。また、上位倍
音成分についての第2の圧縮データは、上位倍音成分音
色ベクトルを指示する「ベクトル情報」と、「区間情
報」、「ピッチベクトル」、「振幅ベクトル」等を含ん
でいる。
The "reproduction control" process S10 is performed in response to a performance start instruction input according to a keyboard operation by the user or a performance start instruction input based on MIDI data generated in advance. Various controls are performed to generate a musical tone waveform having a designated pitch and tone color. First, according to predetermined information such as "instrument name" (tone color) and "key number" (pitch) included in the performance start instruction, the fundamental harmonic component tone color vector storage unit M1,
From the upper harmonic component tone color vector storage unit M2 and the waveform information storage unit M3, a vector set for a predetermined waveform that is specified, that is, a basic harmonic component tone color vector, a pitch vector, and an amplitude vector, and an upper harmonic component tone color vector and pitch. A vector and an amplitude vector are selected and read out. As described above, the first compressed data for the fundamental overtone component includes "vector information" indicating the fundamental overtone component tone color vector, "section information", "pitch vector", "amplitude vector", and the like. . Further, the second compressed data for the upper harmonic component includes "vector information" indicating the upper harmonic component tone color vector, "section information", "pitch vector", "amplitude vector", and the like.

【0045】「基本倍音読出」処理S11では、基本倍
音成分についての第1の圧縮データのうちの「ベクトル
情報」及び「区間情報」に基づき、上位倍音成分音色ベ
クトル記憶部M1から基本倍音成分音色ベクトルを読み
出す。「基本倍音加工」処理S12では、基本倍音成分
音色ベクトル記憶部M1から読み出した基本倍音成分音
色ベクトルと必要な第2の圧縮データ(つまり、区間情
報、ピッチベクトル、振幅ベクトル等)とに基づき、所
要の基本倍音成分波形を再生・生成する。すなわち、基
本倍音成分音色ベクトルの波形を区間情報に従って適宜
ループし(繰り返し)、かつピッチベクトルに従ってそ
のピッチを時間的に制御し(勿論、基本ピッチはMID
Iデータに含まれるキーナンバに応じて設定・制御され
る)、かつ振幅ベクトルに従ってその振幅エンベロープ
を設定・制御する。この際に行われる各基本倍音成分音
色ベクトルの接続は、接続対象である2つの音色ベクト
ル間でクロスフェード合成により行われる。こうして、
基本倍音成分波形を生成する。
In the "basic overtone reading" process S11, the basic overtone component is stored in the upper harmonic overtone component tone color vector storage unit M1 based on "vector information" and "section information" of the first compressed data for the basic overtone component. Read out the tone vector. In the "basic harmonic overtone processing" process S12, based on the basic harmonic overtone component tone color vector read from the basic overtone component tone color vector storage unit M1 and the necessary second compressed data (that is, section information, pitch vector, amplitude vector, etc.), Reproduces / generates the required basic overtone component waveform. That is, the waveform of the basic overtone component tone color vector is appropriately looped (repeated) according to the section information, and the pitch is temporally controlled according to the pitch vector (of course, the basic pitch is the MID
(It is set and controlled according to the key number included in the I data), and its amplitude envelope is set and controlled according to the amplitude vector. The connection of each basic overtone component tone color vector at this time is performed by crossfade synthesis between the two tone color vectors to be connected. Thus
Generate a fundamental harmonic component waveform.

【0046】他方、上位倍音成分についても、上記基本
倍音成分と同様にして、「上位倍音読出」処理S13で
は、上位倍音成分についての第2の圧縮データのうちの
「ベクトル情報」及び「区間情報」に基づき、上位倍音
成分音色ベクトル記憶部M2から上位倍音成分音色ベク
トルを読み出す。そして、「上位倍音加工」処理S14
では、上位倍音ベクトル記憶部M2から読み出した上位
倍音成分音色ベクトルと必要な第2の圧縮データ(つま
り、区間情報、振幅ベクトル、ピッチベクトル等)とに
基づいて、所要の上位倍音成分波形を再生・生成する。
On the other hand, for the upper harmonic component, in the same manner as the basic harmonic component, in the "upper harmonic read" process S13, the "vector information" and the "section" in the second compressed data for the higher harmonic component. Based on the "information", the upper harmonic component tone color vector is read from the upper harmonic component tone color vector storage unit M2. Then, "upper harmonic processing" processing S14
Then, the required upper harmonic component waveform is reproduced based on the upper harmonic component tone color vector read from the upper harmonic vector storage unit M2 and the necessary second compressed data (that is, section information, amplitude vector, pitch vector, etc.).・ Generate.

【0047】なお、再生しようとする上位倍音成分の圧
縮データは、対応する基本倍音成分の周期性に同期させ
た区間分割を行ってベクトル量子化し作成してもよい。
この場合における波形の時間軸上の伸縮制御は、「ベク
トル情報」に基づき上位倍音成分音色ベクトル記憶部M
2から上位倍音成分音色ベクトルを読み出す際に若しく
は読み出した後に、該上位倍音成分音色ベクトルの時間
長を、今回同時に再生しようとする基本倍音成分の周期
に応じて、適宜伸縮制御するものとする。これは、再生
しようとする基本倍音成分の周期の伸縮に同期させて上
位倍音成分音色ベクトルの時間長も伸縮させた方が、上
位倍音成分波形の再現性がよくなるからである。上位倍
音成分音色ベクトルの時間長伸縮制御は、対応する基本
倍音成分音色ベクトルの読出周期(読出レート)の変化
に連動させて上位倍音成分音色ベクトル記憶部M2の読
出レートを変化させる、といった単純なやりかたであっ
てもよいし、時間軸伸縮制御を採用して行ってもよい。
The compressed data of the upper harmonic component to be reproduced may be vector-quantized by performing interval division in synchronization with the periodicity of the corresponding fundamental harmonic component.
The expansion / contraction control of the waveform on the time axis in this case is performed based on the "vector information".
When the upper harmonic component tone color vector is read from 2 or after the upper harmonic component tone color vector is read, the time length of the upper harmonic component tone color vector is appropriately expanded / contracted according to the cycle of the basic harmonic component to be reproduced at the same time. This is because the reproducibility of the upper harmonic component waveform is improved when the time length of the upper harmonic component tone color vector is expanded / contracted in synchronization with the expansion / contraction of the cycle of the fundamental harmonic component to be reproduced. The time length expansion / contraction control of the upper harmonic component tone color vector is simply performed by changing the reading rate of the upper harmonic component tone color vector storage unit M2 in association with the change of the read cycle (reading rate) of the corresponding basic harmonic component tone color vector. This may be done, or time axis expansion / contraction control may be adopted.

【0048】「ノイズ読出」処理S15では、ノイズ成
分記憶部M4からノイズ成分データを読み出す。ノイズ
成分記憶部M4にはノイズ成分そのものの波形データが
記憶されていることから、この記憶されたノイズ成分デ
ータをそのまま読み出すだけで、ノイズ成分波形を再生
・生成することができる。このノイズ成分データを読み
出す際には、演奏開始指示に含まれる「キーナンバ」に
応じた音高に対して比例することのない一定の周波数を
用いる。こうして生成される基本倍音成分波形は楽器音
の基本・骨格となる音響的特徴を、上位倍音成分波形は
非調和的な音響的特徴を、ノイズ成分波形は撥弦的な音
響的特徴を再現した波形である。「混合」処理S16で
は、上記のようにして再生・生成された基本倍音成分波
形と上位倍音成分波形とノイズ成分波形とを混合し、こ
れら全ての成分を混合してなる楽音波形データを生成す
る。こうして生成された楽音波形データは、再生・提供
される(ステップS17)。再生された楽音波形データ
は、ディジタルデータのまま他の利用装置に供給するよ
うにしてもよいし、あるいはアナログ変換し、適宜のサ
ウンドシステムを介して空間的に発音させるようにして
もよい。なお、基本倍音成分波形の信号と上位倍音成分
波形の信号とノイズ成分波形の信号とを別々に発音し
て、これらを空間で混合するようにしてもよい。
In the "noise reading" process S15, the noise component data is read from the noise component storage unit M4. Since the noise component storage unit M4 stores the waveform data of the noise component itself, the noise component waveform can be reproduced / generated by simply reading the stored noise component data as it is. When reading this noise component data, a constant frequency that is not proportional to the pitch corresponding to the "key number" included in the performance start instruction is used. The fundamental harmonic component waveform thus generated reproduces the acoustic characteristics that form the basis and skeleton of the musical instrument sound, the upper harmonic component waveform reproduces the anharmonic acoustic characteristics, and the noise component waveform reproduces the plucked acoustic characteristics. It is a waveform. In the "mixing" process S16, the basic harmonic component waveform, the upper harmonic component waveform, and the noise component waveform reproduced and generated as described above are mixed, and musical tone waveform data formed by mixing all these components is generated. . The musical tone waveform data thus generated is reproduced and provided (step S17). The reproduced musical tone waveform data may be supplied as it is as digital data to another device, or may be converted into an analog signal and spatially sounded via an appropriate sound system. It should be noted that the signal of the basic overtone component waveform, the signal of the higher harmonic overtone component waveform, and the signal of the noise component waveform may be separately generated, and these may be mixed in space.

【0049】なお、上述した「周波数分析による成分分
離」(プロセスP2)で実行される周波数分析において
は、抽出された基本周波数成分と高調波成分のうち、基
本周波数成分と2次高調波成分と3次高調波成分とを
「基本倍音成分」、それ以外の4次高調波以上の全ての
高調波成分を「上位倍音成分」として、抽出した基本周
波数成分と高調波成分を2つの成分に分離するようにし
たがこれに限らない。例えば、基本周波数成分と高調波
成分のうちの2次・3次・4次・5次高調波成分までを
「基本倍音成分」、それ以外の6次高調波以上の全ての
高調波成分を「上位倍音成分」として分離するようにし
てもよい。また、上述した実施例においては、「上位倍
音成分」に分離する高調波成分を「基本倍音成分」に含
まれない全ての高調波成分としたがこれに限らず、所定
の範囲内にある高調波成分までを「上位倍音成分」とし
て分離するようにしてもよい。さらに、ユーザが適宜に
所定の範囲内にある高調波成分までを「基本倍音成分」
とし、それ以外の高調波成分を「上位倍音成分」として
適宜に設定することができるようにしてもよい。また、
所望の高調波成分のみを選択的に「基本倍音成分」や
「上位倍音成分」として分離することができるようにし
てもよい。
In the frequency analysis executed in the above-mentioned "component separation by frequency analysis" (process P2), the fundamental frequency component and the second harmonic component are extracted from the extracted fundamental frequency component and the higher harmonic components. The extracted fundamental frequency component and harmonic components are separated into two components, with the 3rd harmonic component as the "fundamental harmonic component" and all other harmonic components above the 4th harmonic as "upper harmonic components". However, it is not limited to this. For example, up to the second, third, fourth, and fifth harmonic components of the fundamental frequency component and harmonic components are “fundamental overtone components”, and all other harmonic components above the sixth harmonic are “fundamental harmonic components”. You may make it isolate | separate as a "higher harmonic component." Further, in the above-described embodiment, the harmonic components separated into the “upper harmonic components” are all the harmonic components not included in the “fundamental harmonic components”, but the harmonic components within a predetermined range are not limited to this. The wave components may be separated as the “upper harmonic component”. In addition, the user can select the “fundamental overtone component” up to the harmonic component that is within the predetermined range.
The other harmonic components may be appropriately set as the “upper harmonic component”. Also,
You may make it possible to selectively separate only the desired harmonic component as the “fundamental overtone component” or the “upper overtone component”.

【0050】また、上述した実施例においては、入力波
形を基本倍音成分と上位倍音成分の2つの成分に分離す
るようにしたがこれに限らず、少なくとも2以上の複数
の成分に分離するようにしてもよい。例えば、基本周波
数成分と2次高調波成分と3次高調波成分とを「基本倍
音成分」、4次・5次・6次高調波成分を「第1上位倍
音成分」、それ以外の7次高調波以上の全ての高調波成
分を「第2上位倍音成分」などとして、入力波形を複数
の成分(この場合には3つの成分)に分離するようにし
てもよい。ただし、そうした場合には上述した各実施例
において、分離した成分毎に対応するように「波形圧縮
処理」や「波形生成処理」などの各種処理を一部変更す
る必要があることは言うまでもない。
Further, in the above-mentioned embodiment, the input waveform is separated into two components, that is, the fundamental overtone component and the upper overtone component. However, the present invention is not limited to this, and it is divided into at least two or more components. May be. For example, the fundamental frequency component, the second harmonic component, and the third harmonic component are “fundamental overtone components”, the fourth, fifth, and sixth harmonic components are “first upper harmonic component”, and the other seven The input waveform may be separated into a plurality of components (three components in this case) by regarding all the harmonic components equal to or higher than the harmonics as “second upper harmonic components” and the like. However, in such a case, it goes without saying that in each of the above-described embodiments, it is necessary to partially change various processes such as “waveform compression process” and “waveform generation process” so as to correspond to each separated component.

【0051】なお、上記装置において使用する演奏情報
(MIDIデータなど)のフォーマットは、イベントの
発生時刻を曲や小節内における絶対時間で表した『イベ
ント+絶対時間』形式のもの、イベントの発生時刻を1
つ前のイベントからの時間で表した『イベント+相対時
間』形式のもの、音符の音高と符長あるいは休符と休符
長で演奏情報を表した『音高(休符)+符長』形式のも
の、演奏の最小分解能毎にメモリの領域を確保し、演奏
イベントの発生する時刻に対応するメモリ領域にイベン
トを記憶した『ベタ方式』形式のものなど、どのような
形式のものでもよい。また、複数チャンネル分の演奏情
報が存在する場合は、複数のチャンネルのデータが混在
した形式であってもよいし、各チャンネルのデータがト
ラック毎に分かれているような形式であってもよい。
The format of the performance information (such as MIDI data) used in the above apparatus is the "event + absolute time" format in which the event occurrence time is represented by the absolute time within the song or measure, and the event occurrence time. 1
"Event + relative time" format, which is the time from the previous event, and "pitch (rest) + note length" that shows performance information in terms of note pitch and note length or rest and rest length. ”Format, a memory area for each minimum resolution of the performance, and a“ solid method ”format in which events are stored in the memory area corresponding to the time when the performance event occurs Good. Further, when there is performance information for a plurality of channels, it may be a format in which data of a plurality of channels are mixed, or a format in which data of each channel is divided for each track.

【0052】[0052]

【発明の効果】この発明によれば、非調和音の原波形を
基本倍音成分と上位倍音成分とに分離して各成分毎にベ
クトル量子化を行って波形データベースに記憶してお
き、これらのベクトルデータを波形生成時に成分毎に異
なるピッチで読み出して合成できるようにしたことか
ら、これにより波形圧縮効率を高めることに寄与すると
ともに、波形生成の際には簡単にデチューン効果を得る
ことができるようになることから、原波形の再現性、特
に非調和音の再現性に大変優れている、等々の種々の優
れた効果を奏する。
According to the present invention, the original waveform of the anharmonic sound is separated into the fundamental overtone component and the upper overtone component, vector quantization is performed for each component, and the result is stored in the waveform database. Since vector data can be read and synthesized at different pitches for each component during waveform generation, this contributes to improving the waveform compression efficiency, and a detune effect can be easily obtained during waveform generation. Therefore, various excellent effects such as excellent reproducibility of the original waveform, particularly reproducibility of anharmonic sound, and the like are exhibited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明に係る波形圧縮方法及び波形生成方
法を実施するために使用されるハードウエア構成例を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a hardware configuration used for implementing a waveform compression method and a waveform generation method according to the present invention.

【図2】 CPUの制御の下で実行される波形圧縮処理
の手順を等価的ブロック図によって略示するものであ
る。
FIG. 2 is an equivalent block diagram schematically showing a procedure of a waveform compression process executed under the control of a CPU.

【図3】 「周波数分析による成分分離」において実行
される周波数分析結果の一実施例を示した概念図であ
る。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of a frequency analysis result executed in “component separation by frequency analysis”.

【図4】 「基本倍音成分分析」の処理手順を等価的ブ
ロック図によって略示するものである。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an equivalent block diagram of a processing procedure of “basic overtone component analysis”.

【図5】 「波形圧縮処理」における各処理実行毎のデ
ータを概略的に示す概念図であり、図5(a)は原波形
の一例を振幅エンベロープによって概略的に示す概念
図、図5(b)は原波形から分離・生成された基本倍音
成分波形、上位倍音成分波形、ノイズ成分波形の一例を
それぞれ振幅エンベロープによって概略的に示す概念
図、図5(c)は基本倍音成分ベクトルデータと上位倍
音成分ベクトルデータとノイズ成分データの一例をそれ
ぞれ示す概念図である。
FIG. 5 is a conceptual diagram schematically showing data for each processing execution in the “waveform compression processing”, and FIG. 5A is a conceptual diagram schematically showing an example of an original waveform by an amplitude envelope. b) is a conceptual diagram schematically showing an example of basic harmonic overtone component waveforms, upper harmonic overtone component waveforms, and noise component waveforms separated and generated from the original waveform by amplitude envelopes. FIG. 5C shows basic overtone component vector data. It is a conceptual diagram which shows an example of upper harmonic component vector data and an example of noise component data, respectively.

【図6】 入力された所定の演奏開始情報に基づいて波
形生成を行う処理過程の一例を等価的ブロック図によっ
て略示するものである。
FIG. 6 is an equivalent block diagram schematically showing an example of a process of generating a waveform based on input predetermined performance start information.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…CPU、1A…タイマ、2…リードオンリメモリ
(ROM)、3…ランダムアクセスメモリ(RAM)、
4…MIDIインタフェース、5…入力操作装置、6…
表示装置、7…波形インタフェース、8…外部記憶装
置、9…通信インタフェース、1D…通信バス、X…通
信ネットワーク
1 ... CPU, 1A ... Timer, 2 ... Read-only memory (ROM), 3 ... Random access memory (RAM),
4 ... MIDI interface, 5 ... Input operation device, 6 ...
Display device, 7 ... Waveform interface, 8 ... External storage device, 9 ... Communication interface, 1D ... Communication bus, X ... Communication network

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非整数倍音成分を含む音に関する原波形
を供給するステップと、 前記供給された原波形を、少なくとも、基本波と1つ以
上の高調波との組み合わせからなる基本倍音成分と、そ
れ以外の高調波の組み合わせからなる上位倍音成分とに
分類するステップと、 前記分類した基本倍音成分についての圧縮データを生成
するステップと、 前記分類した上位倍音成分についての圧縮データを生成
するステップとを具える波形圧縮方法。
1. A step of supplying an original waveform relating to a sound containing a non-integer harmonic component, and a fundamental harmonic component which is a combination of at least a fundamental wave and one or more harmonics of the supplied original waveform, A step of classifying into a higher harmonic component composed of a combination of other harmonics, a step of generating compressed data for the classified basic harmonic component, and a step of generating compressed data for the classified upper harmonic component; Waveform compression method comprising.
【請求項2】 基本波と組み合わせる高調波又は基本波
と組み合わせしない高調波のいずれかを選択するステッ
プを具えてなり、 前記高調波の選択に基づき、前記供給された原波形を少
なくとも基本倍音成分と上位倍音成分とに分類すること
を特徴とする請求項1に記載の波形圧縮方法。
2. A step of selecting either a harmonic to be combined with a fundamental wave or a harmonic not to be combined with a fundamental wave, wherein the supplied original waveform is at least a fundamental harmonic component based on the selection of the harmonic wave. 2. The waveform compression method according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 前記基本倍音成分又は上位倍音成分の圧
縮データとは、基本倍音成分又は上位倍音成分を複数の
ベクトルに分解することをいう請求項1に記載の波形圧
縮方法。
3. The waveform compression method according to claim 1, wherein the compressed data of the basic overtone component or the upper overtone component is to decompose the basic overtone component or the upper overtone component into a plurality of vectors.
【請求項4】 前記複数のベクトルとは、波形ベクト
ル、ピッチベクトル及び振幅ベクトルのいずれかを含む
ことを特徴とする請求項3に記載の波形圧縮方法。
4. The waveform compression method according to claim 3, wherein the plurality of vectors include any one of a waveform vector, a pitch vector, and an amplitude vector.
【請求項5】 前記基本倍音成分の圧縮データは、前記
基本倍音成分を時間軸上で複数区間に分け、各区間毎の
基本倍音成分を圧縮した複数の区間圧縮データから構成
されることを特徴とする請求項1に記載の波形圧縮方
法。
5. The compressed data of the basic overtone component is composed of a plurality of section compressed data obtained by dividing the basic overtone component into a plurality of sections on a time axis and compressing the basic overtone component of each section. The waveform compression method according to claim 1.
【請求項6】 前記上位倍音成分の圧縮データは、前記
上位倍音成分を時間軸上で複数区間に分け、各区間毎の
上位倍音成分を圧縮した複数の区間圧縮データから構成
されることを特徴とする請求項1に記載の波形圧縮方
法。
6. The compressed data of the upper harmonic component is composed of a plurality of section compressed data obtained by dividing the upper harmonic component into a plurality of sections on a time axis and compressing the upper harmonic component of each section. The waveform compression method according to claim 1.
【請求項7】 前記複数の区間圧縮データの1つは、ア
タック部分に対応することを特徴とする請求項5又は請
求項6に記載の波形圧縮方法。
7. The waveform compression method according to claim 5, wherein one of the plurality of section compression data corresponds to an attack part.
【請求項8】 前記複数の区間圧縮データの少なくとも
1つは、ループ部分に対応することを特徴とする請求項
5又は請求項6に記載の波形圧縮方法。
8. The waveform compression method according to claim 5, wherein at least one of the plurality of section compression data corresponds to a loop portion.
【請求項9】 基本波と1つ以上の高調波との組み合わ
せからなる基本倍音成分用の圧縮データを取得し、該取
得した基本倍音成分用の圧縮データに基づいて基本倍音
成分の波形データを生成するステップと、 基本倍音成分の高調波以外の高調波から構成される上位
倍音成分用の圧縮データを取得し、該取得した上位倍音
成分用の圧縮データに基づいて上位倍音成分の波形デー
タを生成するステップと、 前記生成した基本倍音成分の波形データと前記生成した
上位倍音成分の波形データとを合成して、非整数倍音成
分を含む音に関する楽音波形を生成するステップとを具
える波形生成方法。
9. Compressed data for a fundamental overtone component consisting of a combination of a fundamental wave and one or more harmonics is obtained, and waveform data of the fundamental overtone component is obtained based on the obtained compressed data for the fundamental overtone component. Obtaining the compressed data for the upper harmonic component composed of the harmonics other than the harmonics of the fundamental harmonic component and generating the waveform data of the upper harmonic component based on the acquired compressed data for the upper harmonic component. Waveform generation including a step of generating, and a step of synthesizing the generated fundamental harmonic component waveform data and the generated upper harmonic component waveform data to generate a musical tone waveform relating to a sound including a non-integer harmonic component. Method.
【請求項10】 コンピュータに、 非整数倍音成分を含む音に関する原波形を供給する手順
と、 前記供給された原波形を、少なくとも、基本波と1つ以
上の高調波との組み合わせからなる基本倍音成分と、そ
れ以外の高調波の組み合わせからなる上位倍音成分とに
分類する手順と、 前記分類した基本倍音成分についての圧縮データを生成
する手順と、 前記分類した上位倍音成分についての圧縮データを生成
する手順とを実行させるためのプログラム。
10. A procedure of supplying an original waveform relating to a sound containing a non-integer overtone component to a computer, and a fundamental overtone consisting of a combination of at least a fundamental wave and one or more harmonics of the supplied original waveform. Component and a procedure of classifying into a higher harmonic component composed of a combination of other harmonics, a procedure of generating compressed data for the classified fundamental harmonic component, and generating compressed data for the classified higher harmonic component. A program that causes you to perform steps and
【請求項11】 コンピュータに、 基本波と1つ以上の高調波との組み合わせからなる基本
倍音成分用の圧縮データを取得し、該取得した基本倍音
成分用の圧縮データに基づいて基本倍音成分の波形デー
タを生成する手順と、 基本倍音成分の高調波以外の高調波から構成される上位
倍音成分用の圧縮データを取得し、該取得した上位倍音
成分用の圧縮データに基づいて上位倍音成分の波形デー
タを生成する手順と、 前記生成した基本倍音成分の波形データと前記生成した
上位倍音成分の波形データとを合成して、非整数倍音成
分を含む音に関する楽音波形を生成する手順とを実行さ
せるためのプログラム。
11. A computer obtains compressed data for a fundamental overtone component consisting of a combination of a fundamental wave and one or more harmonics, and based on the obtained compressed data for the fundamental overtone component, The procedure for generating waveform data and the compressed data for the upper harmonic component, which is composed of harmonics other than the harmonics of the fundamental harmonic component, is obtained, and the compressed data for the upper harmonic component is obtained based on the obtained compressed data for the upper harmonic component. Executes a procedure of generating waveform data and a procedure of synthesizing the generated waveform data of the fundamental overtone component and the generated waveform data of the upper overtone component to generate a musical tone waveform regarding a sound including a non-integer overtone component. A program to let you.
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