JP2004053932A - Waveform reproducing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、楽音波形を再生する楽音波形再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
楽音波形再生装置に使用される音源装置には様々なものがある。音高にしたがったアドレス間隔で楽音波形を波形メモリから読み出し、楽音を再生する方式のものや特許第3124349号公報記載のものなどがある。
【0003】
前者の音源装置では再生音高が変化するとフォルマントや発音時間が変化するという欠点を有するが、後者の音源装置ではその欠点が改善されてフォルマントが維持されたままで楽音が生成されるという特徴を有する。以降の記載においては説明を簡略にするため、前者を単純サンプリング方式の音源装置と記載し、後者をPSOLA(Pitch Synchronous OverLap Addition)方式の音源装置と呼ぶ。
【0004】
図6は単純サンプリング方式で再生された楽音波形と、PSOLA方式で再生された楽音波形の周波数特性を示す図である。
【0005】
図6(A)は波形メモリに記憶されている原音高の楽音波形の基本周波数成分および倍音のスペクトラムを示す図であって、図6(A)には各スペクトラム成分のピークを結んだエンベロープによりこの楽器のフォルマントが示されている。
【0006】
また、図6(B)は単純サンプリング方式で、原音高の3倍の周波数の再生音高で再生された楽音波形の周波数特性を示す図、図6(C)は単純サンプリング方式で、原音高の1/2の周波数の再生音高で再生された楽音波形の周波数特性を示す図、図6(D)はPSOLA方式で、原音高の3倍の周波数の再生音高で再生された楽音波形の周波数特性を示す図、図6(E)はPSOLA方式で、再生音高が原音高の1/2の周波数の再生音高で再生された楽音波形の周波数特性を示す図であって、いずれも基本周波数成分および倍音のスペクトラムを示している。
【0007】
図6(B)および図6(C)に示すように、単純サンプリング方式で音高が変更されると、フォルマントが変化してしまい、本来その楽器が有する楽音とはかけ離れた楽音が発音されてしまう。
【0008】
これに対し、図6(D)、図6(E)に示すようにPSOLA方式では原音高の持つフォルマントが維持されたまま音高の変更が行なわれる。
【0009】
図7の波形図を参照してPSOLA方式の原理を説明する。
【0010】
図7(A)には複数周期からなる原音高の楽音波形と楽音波形の切り出しを行なう窓関数window1,window2,window3、window4、window5が示されている。図7(A)に示すように複数周期からなる楽音波形の先頭の2周期が窓関数window1で切り出されて、次の一周期ずれた2周期の楽音波形がwindow2で切り出されるといった具合に次々と窓関数で切り出しが行なわれている。楽音波形が切り出される状況を示すために、図7(B)には複数周期からなる楽音波形のうち、窓関数window1により切り出された楽音波形(ここでは図7(A)の先頭の2周期分)が抜粋され示されている。
【0011】
図7(C)には窓関数window1,window2,window3でそれぞれ切り出された楽音波形が繋がるように一部だけ重畳されて再生周期が伸張されている。このようにすると音高が低くなるがフォルマントが保存されたまま楽音波形が再生される。
【0012】
また、高い音高が再生されるときには、例えば、図7(D)に示すように、窓関数window1により切り出された先頭の2周期分の楽音波形が、音高に対応する短い周期で3回繰り返して重畳され続けてwindow2により切り出された楽音波形が、さらにwindow3で切り出された楽音波形がそれぞれ3回づつ繰り返して重畳されて合成される。なお、図7(D)の例では、発音時間をあわせるためにwindowで切り出された楽音波形が3回続けて重畳されている。
【0013】
このように音高が高い方に変更されて窓関数により切り出された楽音波形が短い周期で重畳されて合成されると、図7(E)に示すように低域の周波数成分が低減されて高域の周波数成分が相対的に増大された楽音波形になってしまう。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、PSOLA方式を使用すると、フォルマントが維持されるものの、原音高よりも再生音高があまり低くなると、低域成分が不足し、聴感上違和感のある楽音になってしまう。これは、声やアコースティック楽器の特性としてピッチが低いほど低域の成分の比率が大きくなるからである。
【0015】
また、PSOLA方式を使用して原音高より高い再生音高で楽音波形が再生されるときには、楽音波形が有する基本周波数成分が低減されて高域の周波数成分が相対的に増大してしまうため、やはり聴感上、違和感のある楽音になってしまい、楽音としての品質が保証されなくなるといった問題が出てくる。
【0016】
そこで本発明の楽音再生装置では、聴感上、違和感のない楽音が再生される楽音波形再生装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明の楽音波形再生装置は、所定の原音高の楽音波形を記録しておく波形記憶部と、
その波形記憶部に記憶された楽音波形を所定の読出速度で読み出す波形読出部と、
その波形読出部により読み出された楽音波形に窓関数を乗算する乗算部と、
その乗算部で窓関数が乗算された後楽音波形を所望の再生音高に対応した周期で合成する波形合成部と、
その波形合成部で合成された後の楽音波形に、該楽音波形の再生音高を規定する基本周波数成分を強調するQ値を持つハイパスフィルタを作用させるフィルタ部とを備えたことを特徴とする。
【0018】
上記発明の楽音波形再生装置によれば、上記乗算部で窓関数が乗算され上記波形合成部で所望の再生音高に対応した周期で合成された後の楽音波形に、その楽音波形の再生音高を規定する基本周波数成分を強調するQ値を持つハイパスフィルタを作用させることによって、再生音高を規定する基本周波数成分が強調された楽音波形が再生される。このように基本周波数成分が強調された楽音波形をスピーカを通して空間に放音させれば、聴感上優れた品質を持つ楽音になる。
【0019】
ここで、上記フィルタ部は、
上記再生音高が原音高から離れるにしたがって高いQ値を持ったハイパスフィルタを作用させるものであることが好ましい。
【0020】
このように原音高より音高が離れるにしたがって高いQ値を持ったハイパスフィルタを基本周波数成分近傍に作用させると、原音高から離れた音高を持つ楽音波形ほど基本周波数成分が強調される。
【0021】
このように、原音高よりも高い音高になればなるほど、基本周波数成分近傍に高いQ値を持ったハイパスフィルタを作用させて基本周波数成分を強調すると、聴感上、優れた品質を持つ楽音を発音させることができる。
【0022】
また再生音高が低くなればなるほど、基本周波数成分近傍に高いQ値を持ったハイパスフィルタを作用させて基本周波数成分を強調すると、低い音高の楽音であっても、違和感が解消され、聴感上、優れた品質を持つ楽音を発音させることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0024】
図1は、本発明の一実施形態を示す楽音波形再生装置の内部構成を示す図である。また図2は図1に示すデジタルシグナルプロセッサ(以下DSPという)内の構成ブロック図である。DSP内にはPSOLA方式の音源装置とその音源装置から出力された楽音波形が通過する経路にハイパスフィルタ(以下HPFという)が設けられている。
【0025】
図1を参照して概要を説明する。
【0026】
この楽音波形再生装置はCPU100で制御されており、音源装置として機能するDSP200もCPU100により制御されて楽音波形が生成される。そのDSP200により読み出される楽音波形が記憶された波形メモリ300も設けられている。この波形メモリには原音高の楽音波形が複数周期分記憶されている。
【0027】
鍵盤400には複数の鍵があり、それらの鍵が押鍵あるいは離鍵されると、その情報がCPU100で検出されその押鍵された鍵に応じた押鍵情報や離鍵情報がDSP200に伝えられる。この押鍵情報にはその押鍵された鍵の音高情報が含まれている。DSPに押鍵情報が伝えられると、その押鍵情報に対応する離鍵情報が伝えられるまでの間、DSP200では、波形メモリ300からその押鍵情報に応じた楽音波形の読み出しが行なわれる。
【0028】
DSP200にはPSOLA方式の音源およびハイパスフィルタが備えられ、楽音波形がD/A変換部500でアナログの楽音波形信号に変換されてスピーカへと出力される。なお、ROM600にはCPU100が処理を行なうための手順が示されており、RAM700にはCPU100で用いられる処理情報が一時格納される。
【0029】
図2はDSP200内の内部構成を示す図である。
【0030】
本実施形態の楽音波形再生装置が備えるDSP200内にはPSOLA方式の音源装置210が配備されており、またその音源装置210から出力された楽音波形が通過する経路にはHPF220が設けられている。
【0031】
図3はDSP200内の内部構成を示す詳細図である。
【0032】
まず、図3を参照して音源装置210の動作の概要を簡単に説明する。
【0033】
図3に示した詳細図にはDSP以外に波形メモリ300が示されており、DSP200と波形メモリ300との関わりがわかるように図示されている。
【0034】
図3では、説明を簡単にするため、原音高で楽音波形を再生する場合を示す。ここで音高が原音高なのでカウンタの出力するアドレス信号、及びパルスが共に2つずつ、また波形読み出し部が210a,210bの2つで記述可能であるが、もし原音高より高い音高で楽音波形を再生する場合は、音高に合わせ各々3つ以上必要になる。さらに、図3には波形メモリ300a、波形メモリ300bが設けられ、それらは波形メモリ300から独立に波形を読み出すことを示しており、各出力は加算器214aで加算されて出力されている。それらの波形メモリ300a,300bの前段には波形読み出し部210a,210bがそれぞれ設けられている。
【0035】
それぞれの波形読み出し部210a,210bにより指定された読み出し開始アドレスに基づいて読み出された楽音波形に窓関数が所定のタイミングで乗算されるように、カウンタ211ではタイミング信号が生成されている。
【0036】
このカウンタ211ではパルスC1、パルスC2がそれぞれ原音高の周期の2倍の周期ごとに繰り返し生成されており、パルスC2はパルスC1とは一周期ずれて生成されるようになっている。これらのパルスC1、パルスC2に基づいて、カウンタ211ではサンプリング周波数に基づいて順次カウントアップされるアドレス信号Phase1,Phase2がそれぞれ生成される。
【0037】
一方のアドレス信号Phase1は、パルスC1が供給された時刻を起点としてサンプリング周波数と同じ周波数で順次カウントアップされ、原音高の2周期分の時間が経過したらパルス信号C1でリセットされるアドレス信号であり、このアドレス信号が原音高の周波数の2周期分づつ繰り返し生成されている。この順次カウントアップされるアドレス信号に、波形ナンバテーブル215a側から供給された読み出し開始アドレスが加算されて波形メモリ300aから2周期分の楽音波形が波形メモリ300aに記憶されたときと同じサンプリング周波数で読み出される。このアドレス信号Phase1はコサイン波形発生回路212にも供給されており、このアドレス信号によりコサイン波形COS1も順次読み出される。なお、コサイン波形発生回路212には複数のコサインテーブルが備えられており、その中の一つのコサインテーブルでPhase1に対応したCOS1が、他のコサインテーブルでPhase2に対応したCOS2がそれぞれ生成されている。また、図7では分かりやすく説明するために窓関数が三角波で示されているが、実際にはコサイン波形の窓関数がこの音源装置210では生成されている。
【0038】
このコサイン波形発生回路212から出力される信号COS1が窓関数になり、複数周期からなる楽音波形の一部が原音高周波数の2周期分にわたって切り出されている。この乗算器213aで波形メモリ300aから読み出された楽音波形にコサイン波形発生回路212から出力される窓関数COS1が乗算されて切り出されたものが図7(B)に示す楽音波形である。図7(A)に示すように、一方の乗算器213a側には2周期ごとにCOS1に対応するwindow1、window3、window5…といった窓関数が供給されて波形メモリ300aから読み出された複数周期の原音高の楽音波形が2周期ごとに順次切り出されている。
【0039】
また他方の乗算器213b側には図7(A)のwiondw2、window4、window6…といった窓関数が供給されて波形メモリ300bから読み出された複数周期の原音高の楽音波形が2周期ごとに順次切り出されている。
【0040】
これらの乗算器213a,213bにより切り出された楽音波形それぞれが、後段にある加算器214aで加算されて合成される。
【0041】
これらの乗算器213a,213bが本発明にいう乗算部に当たり、加算器214aが本発明にいう波形合成部に当たる。
【0042】
ここからは波形読出部210a,210bを説明する。
【0043】
波形メモリ300a,300bには複数周期の楽音波形が記憶されているので、それらの複数周期の楽音波形のどのアドレスから読み出しを行なうかが波形読み出し部210a,210bにより決められる。
【0044】
二つの波形メモリ300a,300bにそれぞれ同じ構成の波形読み出し部210a,210bが設けられているので、以降の記載では一方の波形メモリ300a側の構成を中心に説明する。
【0045】
波形読み出し部210aには読み出し開始アドレスを決める波形ナンバーテーブル215aと、この波形ナンバーテーブル215aの前段には複数周期分の楽音波形の何番目の周期の読み出しを行なうかが設定される波形ナンバーカウンタ216aが設けられている。この波形ナンバーカウンタ216aにはカウンタ211からパルスC1が供給されており、パルスC1によりカウンタアップする値にしたがって複数周期在る楽音波形の中の何周期目の波形を読み出すかが波形ナンバーカウンタ216aにより設定される。
【0046】
この波形ナンバーテーブル215aから出力された読み出し開始アドレスは加算器214bでカウンタ211から出力されているアドレス信号Phase1に加算されている。カウンタ211からのアドレス信号Phase1は、サンプリング周波数と同じ周波数で順次カウントアップされる信号であるから、読み出し開始アドレスから順次カウントアップされるアドレスにより楽音波形の読み出しが行なわれる。そして原音高周波数の2周期ごとに繰り返し生成されているパルスC1によりカウントアップされたアドレス信号が初期値にリセットされて次の読み出し開始アドレスに基づいて波形メモリから楽音波形の読み出しが行なわれる。
【0047】
このようにして波形ナンバーテーブル215aから供給された読み出し開始アドレスに、カウンタ211からのアドレス信号Phase1が加算されて、波形メモリ300aに記憶されている複数周期の楽音波形の中から、読み出し開始アドレスに対応した周期の楽音波形が順次読み出される。乗算器213a側では窓関数COS1により切り出された楽音波形が、乗算器213b側ではCOS2により切り出された楽音波形が、再生音高の周期ごとにそれぞれ加算器214aに供給されて合成される。
【0048】
図4(A)はHPF220のカットオフ周波数と再生音高の関係を示す図であり、図4(B)はHPF220のQ値と再生音高の関係を示す図である。
【0049】
DSP200内のHPF220にはカットオフ周波数(Fc)とQ値とが係数としてCPU100から与えられる。このCPU100からHPFの係数として与えられるカットオフ周波数Fcにあっては図4(A)に示すように原音高に対応する周波数を基準にして再生音高に応じたカットオフ周波数Fcが係数として与えられるとともに、再生音高が原音高から離れるにしたがい高いQ値が係数として与えられる。
【0050】
このようにして押鍵された鍵の音高に応じてDSP200内ではHPF220のカットオフ周波数FcおよびQ値が設定される。
【0051】
図5(A)は音源装置210で原音高よりも高い音高で再生された楽音波形の周波数特性に、HPF220の周波数特性を重ねて示した図であり、図5(B)は音源装置210で生成された原音高よりも低い音高で再生された楽音波形の周波数特性に、HPF220の周波数特性を重ねて示した図である。図中1点鎖線で示されているのがHPF220の周波数特性である。
【0052】
図5(A)には基本周波数近傍に高いQ値を持つHPF220が構成されており、ここでは原音高の3倍の周波数の再生音高を有する楽音波形が再生されたときの例が示されている。したがって基本周波数成分が低減されるといった従来の問題がHPF220を追加したことによって解消され、基本周波数成分が強調された楽音波形が再生される。この基本周波数成分が強調された楽音波形を、スピーカを通して発音させると、聴感上、品質のよい楽音になる。
【0053】
また、図5(B)には原音高の1/2の周波数の再生音高で楽音波形が再生されたときの周波数スペクトラムが示されている。図4(B)に示すように原音高よりも低い再生音高になった場合もHPF220にはかなり高いQ値が設定され、基本周波数成分が強調されている。そうすると原音高よりも低い音高であって、本来その楽器では発音されないような低音の楽音であっても、その楽器が低音まで発音可能であれば発音されたであろう楽音波形が再生される。この基本周波数成分が強調された楽音波形を、スピーカを通して楽音として発音させると、違和感が解消され、聴感上、品質の良い楽音になる。
【0054】
以上説明したとおり、再生音高が原音高よりも高い音高であっても、また原音高よりも低い音高であってもHPFにより基本周波数成分が強調された楽音波形が再生される。また、再生音高が原音高から離れれば離れるほど、高いQ値を持つHPFが設定されるので、原音高から離れれば離れるほど基本周波数成分がより一層強調されて楽音波形が再生される。このように基本周波数成分が強調された楽音波形を、スピーカを通して発音させると、聴感上優れた品質を持つ楽音になる。
【0055】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、聴感上、高い品質を持つ楽音が再生される楽音波形再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である楽音波形再生装置の構成を示す図である。
【図2】図1に示したDSPの内部構成を示すブロック図である。
【図3】PSOLA方式の音源装置の内部構成を示す図である。
【図4】再生音高とHPFのフィルタ係数との関係を示す図である。
【図5】原音高よりも高い音高の楽音波形が再生された場合のHPFの作用の仕方と原音高よりも低い音高の楽音波形が再生された場合のHPFの作用の仕方を説明する図である。
【図6】単純サンプリング方式及びPSOLA方式で再生された楽音波形の基音および倍音のスペクトラムを示す図である。
【図7】PSOLA方式の音源装置で再生音高が原音高に基づいて変更されて再生されたときに、窓関数で切り出された楽音波形の一部が多重されて合成されたときの状態を示す図である。
【符号の説明】
100 CPU
200 DSP
210 音源装置
210a 210b 波形読み出し部およびアドレス選択部
211 カウンタ
212 コサイン波形発生回路
213a 213b 乗算器
214a〜214c 加算器
215a 215b 波形ナンバーテーブル
216a 216b 波形ナンバーカウンタ
220 HPF
300 波形メモリ
300a 300b 波形メモリ
400 鍵盤
500 D/A
600 ROM
700 RAM[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a musical tone waveform reproducing device for reproducing a musical tone waveform.
[0002]
[Prior art]
There are various sound source devices used in the musical tone waveform reproducing device. There is a method of reading a musical sound waveform from a waveform memory at an address interval according to a pitch and reproducing a musical sound, and a method described in Japanese Patent No. 3124349.
[0003]
The former sound source device has a drawback that the formant and the sounding time change when the reproduced pitch changes, but the latter sound source device has the feature that the drawback is improved and a tone is generated while the formant is maintained. . In the following description, in order to simplify the description, the former will be referred to as a simple sampling type sound source device, and the latter will be referred to as a PSOLA (Pitch Synchronous OverLap Addition) type sound source device.
[0004]
FIG. 6 is a diagram showing frequency characteristics of a tone waveform reproduced by the simple sampling method and a tone waveform reproduced by the PSOLA method.
[0005]
FIG. 6A is a diagram showing the spectrum of the fundamental frequency components and harmonics of the musical tone waveform of the original pitch stored in the waveform memory, and FIG. 6A shows the envelope connecting the peaks of the respective spectrum components. The formant of this instrument is shown.
[0006]
FIG. 6B is a diagram showing the frequency characteristics of a tone waveform reproduced at a reproduction pitch three times the original pitch in the simple sampling system, and FIG. 6C is a diagram showing the original pitch in the simple sampling system. FIG. 6D is a diagram showing the frequency characteristics of a musical tone waveform reproduced at a reproduction pitch of half the frequency of the original tone, and FIG. 6D shows a tone waveform reproduced at a reproduction pitch of three times the original pitch in the PSOLA method; FIG. 6E is a diagram showing the frequency characteristics of a musical tone waveform reproduced by the PSOLA method at a reproduction pitch of a half frequency of the original pitch. Also shows the spectrum of fundamental frequency components and harmonics.
[0007]
As shown in FIGS. 6B and 6C, when the pitch is changed by the simple sampling method, the formant changes, and a tone that is far from the tone originally possessed by the musical instrument is generated. I will.
[0008]
On the other hand, as shown in FIGS. 6D and 6E, in the PSOLA system, the pitch is changed while maintaining the formant of the original pitch.
[0009]
The principle of the PSOLA system will be described with reference to the waveform diagram of FIG.
[0010]
FIG. 7A shows a musical tone waveform of an original pitch composed of a plurality of periods and window functions window1, window2, window3, window4, and window5 for extracting the musical tone waveform. As shown in FIG. 7 (A), the first two periods of the musical tone waveform having a plurality of periods are cut out by the window function window1, and the next two-period musical tone waveform shifted by one period is cut out by the window2. Segmentation is performed by a window function. In order to show the situation where a musical tone waveform is cut out, FIG. 7B shows a musical tone waveform cut out by a window function window1 (here, the first two periods in FIG. ) Are excerpted and shown.
[0011]
In FIG. 7 (C), the reproduction cycle is extended by being partially superimposed so that the musical tone waveforms respectively cut out by the window functions window1, window2, and window3 are connected. This reduces the pitch but reproduces the tone waveform with the formants preserved.
[0012]
When a high pitch is reproduced, for example, as shown in FIG. 7 (D), the musical tone waveform of the first two cycles extracted by the window function window1 is repeated three times in a short cycle corresponding to the pitch. The musical tone waveform cut out by window2 that is repeatedly superimposed and repeated and the musical tone waveform cut out by window3 are further superimposed and synthesized three times each. In the example of FIG. 7 (D), a musical tone waveform cut out by window is superimposed three times in a row in order to match the sounding time.
[0013]
As described above, when the tone is changed to a higher pitch and the musical sound waveforms cut out by the window function are superimposed and synthesized in a short cycle, the low-frequency components are reduced as shown in FIG. A high frequency component becomes a musical sound waveform with a relatively increased frequency component.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the PSOLA method is used, the formant is maintained, but if the reproduced pitch is much lower than the original pitch, the low-frequency component is insufficient, resulting in a musical sound with a sense of incongruity in hearing. This is because, as a characteristic of a voice or an acoustic instrument, the lower the pitch, the higher the proportion of low-frequency components.
[0015]
Further, when the musical tone waveform is reproduced at a reproduction pitch higher than the original pitch using the PSOLA method, the fundamental frequency component of the musical tone waveform is reduced, and the high-frequency component is relatively increased. As a result, there is a problem in that the musical tone becomes uncomfortable in terms of hearing and the quality of the musical tone cannot be guaranteed.
[0016]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a musical sound waveform reproducing apparatus capable of reproducing musical sounds that are not uncomfortable in hearing.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The musical tone waveform reproducing device of the present invention includes a waveform storage unit that records a musical tone waveform of a predetermined original pitch.
A waveform reading unit that reads out the musical tone waveform stored in the waveform storage unit at a predetermined reading speed;
A multiplying unit for multiplying the tone waveform read by the waveform reading unit by a window function;
A waveform synthesizing unit that synthesizes a musical tone waveform at a cycle corresponding to a desired reproduction pitch after the window function has been multiplied by the multiplying unit;
And a filter section for applying a high-pass filter having a Q value for emphasizing a fundamental frequency component defining a reproduction pitch of the musical tone waveform to the musical tone waveform synthesized by the waveform synthesizing portion. .
[0018]
According to the musical sound waveform reproducing apparatus of the present invention, the reproduced sound of the musical sound waveform is converted into a musical sound waveform after being multiplied by the window function in the multiplying unit and synthesized in the waveform synthesizing unit at a cycle corresponding to a desired reproduced pitch. By applying a high-pass filter having a Q value that emphasizes the fundamental frequency component that defines the pitch, a tone waveform in which the fundamental frequency component that defines the reproduced pitch is emphasized is reproduced. If the musical sound waveform in which the fundamental frequency component is emphasized is emitted into a space through a speaker, a musical sound having excellent quality in terms of audibility is obtained.
[0019]
Here, the filter unit is
It is preferable that a high-pass filter having a high Q value is applied as the reproduced pitch departs from the original pitch.
[0020]
As described above, when a high-pass filter having a high Q value is applied to the vicinity of the fundamental frequency component as the pitch is further away from the original pitch, the fundamental frequency component is emphasized in a musical tone waveform having a pitch farther from the original pitch.
[0021]
As described above, as the pitch becomes higher than the original pitch, a high-pass filter having a high Q value is applied near the fundamental frequency component to emphasize the fundamental frequency component. Can be pronounced.
[0022]
Also, as the reproduced pitch becomes lower, a high-pass filter having a high Q value is applied to the vicinity of the fundamental frequency component to emphasize the fundamental frequency component. Moreover, it is possible to produce musical tones with excellent quality.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0024]
FIG. 1 is a diagram showing the internal configuration of a musical tone waveform reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the digital signal processor (hereinafter referred to as DSP) shown in FIG. In the DSP, a high-pass filter (hereinafter, referred to as HPF) is provided in a path through which a PSOLA type sound source device and a musical tone waveform output from the sound source device pass.
[0025]
An outline will be described with reference to FIG.
[0026]
The tone waveform reproducing apparatus is controlled by the
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of the
[0030]
A
[0031]
FIG. 3 is a detailed diagram showing the internal configuration inside the
[0032]
First, an outline of the operation of the
[0033]
In the detailed diagram shown in FIG. 3, a
[0034]
FIG. 3 shows a case where a tone waveform is reproduced at an original pitch for the sake of simplicity. Here, since the pitch is the original pitch, the address signal output from the counter and the pulse can be described by two each, and the waveform readout unit can be described by two of 210a and 210b. When reproducing waveforms, three or more waveforms are required according to the pitch. Further, FIG. 3 shows a
[0035]
The
[0036]
In the
[0037]
One address signal Phase1 is an address signal that is sequentially counted up at the same frequency as the sampling frequency starting from the time when the pulse C1 is supplied, and is reset by the pulse signal C1 after a lapse of two periods of the original pitch. This address signal is repeatedly generated for two periods of the original pitch frequency. The read start address supplied from the waveform number table 215a is added to the sequentially counted up address signal, and the musical tone waveform for two cycles is stored in the
[0038]
The signal COS1 output from the cosine
[0039]
Further, window functions such as window2, window4, window6... Shown in FIG. 7A are supplied to the
[0040]
Each of the musical tone waveforms cut out by the
[0041]
These
[0042]
Hereinafter, the
[0043]
Since the
[0044]
Since the two
[0045]
The
[0046]
The read start address output from the waveform number table 215a is added to the address signal Phase1 output from the
[0047]
The address signal Phase1 from the
[0048]
FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the cutoff frequency of the
[0049]
The cutoff frequency (Fc) and the Q value are given as coefficients from the
[0050]
The cutoff frequency Fc and the Q value of the
[0051]
FIG. 5A is a diagram in which the frequency characteristics of the
[0052]
FIG. 5A shows an example in which an
[0053]
FIG. 5B shows a frequency spectrum when a musical tone waveform is reproduced at a reproduction pitch of half the original pitch. As shown in FIG. 4B, when the reproduced pitch is lower than the original pitch, a considerably high Q value is set in the
[0054]
As described above, even if the reproduced pitch is higher than the original pitch or lower than the original pitch, the tone waveform in which the fundamental frequency component is emphasized by the HPF is reproduced. Further, the HPF having a higher Q value is set as the reproduced pitch is further away from the original pitch, so that the fundamental frequency component is further emphasized as the playback pitch is further away from the original pitch, and the musical tone waveform is reproduced. When a musical sound waveform in which the fundamental frequency component is emphasized in this way is generated through a speaker, the musical sound has excellent audibility.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a musical tone waveform reproducing apparatus capable of reproducing musical sounds having high quality in terms of hearing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a musical tone waveform reproducing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the DSP shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of a PSOLA type sound source device.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a reproduced pitch and a filter coefficient of an HPF.
FIG. 5 illustrates how the HPF operates when a tone waveform having a pitch higher than the original pitch is reproduced and how the HPF operates when a tone waveform having a pitch lower than the original pitch is reproduced. FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a spectrum of a fundamental tone and harmonics of a musical tone waveform reproduced by the simple sampling method and the PSOLA method.
FIG. 7 shows a state where a part of a musical tone waveform cut out by a window function is multiplexed and synthesized when a reproduced pitch is changed based on an original pitch and reproduced by a PSOLA type sound source device. FIG.
[Explanation of symbols]
100 CPU
200 DSP
210
300
600 ROM
700 RAM
Claims (2)
前記波形記憶部に記憶された楽音波形を所定の読出速度で読み出す波形読出部と、
前記波形読出部により読み出された楽音波形に窓関数を乗算する乗算部と、
前記乗算部で窓関数が乗算された後の楽音波形を所望の再生音高に対応した周期で合成する波形合成部と、
前記波形合成部で合成された後の楽音波形に、該楽音波形の再生音高を規定する基本周波数成分を強調するQ値を持つハイパスフィルタを作用させるフィルタ部とを備えた楽音波形再生装置。A waveform storage unit for recording a musical tone waveform of a predetermined original pitch,
A waveform reading unit that reads out the tone waveform stored in the waveform storage unit at a predetermined reading speed;
A multiplication unit that multiplies the musical tone waveform read by the waveform reading unit by a window function,
A waveform synthesizing unit that synthesizes the tone waveform after being multiplied by the window function in the multiplying unit at a cycle corresponding to a desired reproduction pitch;
A musical sound waveform reproducing apparatus comprising: a filter section for applying a high-pass filter having a Q value that emphasizes a fundamental frequency component defining a reproduced pitch of the musical sound waveform to the musical sound waveform synthesized by the waveform synthesizing section.
前記再生音高が前記原音高から離れるにしたがって高いQ値を持ったハイパスフィルタを作用させるものであることを特徴とする請求項1記載の楽音波形再生装置。The filter unit includes:
2. The musical sound waveform reproducing apparatus according to claim 1, wherein a high-pass filter having a high Q value is applied as the reproduced pitch is away from the original pitch.
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