JP2007304305A - 自動設定機能を有するグラフィックイコライザ - Google Patents

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Abstract

【課題】周波数特性に関する自動調整機能を有するGEQにおいて、該自動調整機能を利用した測定結果を、いろいろなバリエーションの周波数特性に対して簡単に適用して周波数特性の補正ができ、さらに周波数特性の微調整も簡単に行えるようにすることを目的とする。
【解決手段】自動調整の指示に応じて通常モードから自動調整モードに移行させ、所定の測定信号(ピンクノイズやテスト信号)を出力し、その楽音をマイク入力した信号の周波数特性を計測し、その計測結果に基づき、周波数特性をフラット化させる補正動作データを生成して保存する。通常モードでは、プリセット記憶手段の動作データを読み出したとき、その動作データがカレント記憶手段に設定されるが、自動調整モードでは、プリセット記憶手段の動作データを読み出したとき、その動作データに前記補正動作データを合成してカレント記憶手段に設定するようにする。
【選択図】図1

Description

本発明は、周波数特性の自動設定機能を有するグラフィックイコライザに関する。
従来より、入力した楽音の周波数特性を自在に変化させて出力することができるグラフィックイコライザ(GEQ)が知られている。GEQには、予めプリセットされている複数の周波数特性を任意に呼び出して設定したり、ユーザが作成した周波数特性を保存しておき呼び出して設定するものが知られている。
一方、GEQなどの音響処理装置では、テスト用の信号をスピーカから放音し、その音をマイクから入力し、入力した楽音を解析し、その解析結果に基づいてフィルタの特性を設定する自動調整機能が知られている(特許文献1など)。これは、スピーカから放音された楽音が、当該スピーカの特性や室内環境などの外部環境によってその周波数特性が変化することがあるため、そのような周波数特性の変化を補正するために利用される機能である。
特許第3206770号
ところで、上述したようにプリセットされている周波数特性から所望の特性を設定する場合でも、上述した自動調整機能による特性の補正を行いたいという要望があった。しかしながら、従来のグラフィックイコライザでは、プリセットの周波数特性を呼び出すときに、自動調整機能による特性の補正をかけることができなかった。また、自動調整機能で補正された周波数特性を初期値として、各バンドの特性を調整することができないという問題があった。
本発明は、周波数特性に関する自動調整機能を有するGEQにおいて、該自動調整機能を利用した測定結果を、いろいろなバリエーションの周波数特性に対して簡単に適用して周波数特性の補正ができ、さらに周波数特性の微調整も簡単に行えるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明では、自動調整の指示に応じて通常モードから自動調整モード(後述する実施形態の測定モード及び自動モードに対応する)に移行させ、自動調整モードでは、所定の測定信号(ピンクノイズやテスト信号)を出力し、その楽音をマイク入力した信号の周波数特性を計測し、その計測結果に基づき、周波数特性をフラット化させる補正動作データを生成して保存する。通常モードでは、プリセット記憶手段の動作データを読み出したとき、その動作データがカレント記憶手段に設定されるが、自動調整モードでは、プリセット記憶手段の動作データを読み出したとき、その動作データに前記補正動作データを合成してカレント記憶手段に設定するようにする。また、カレント記憶手段の動作データ中の各バンドのレベルを調整するための調整操作子を備えており、自動調整モードで調整操作子を操作すると、各バンドのレベルを微調整できるとともに、自動調整モードから通常モードに戻る。
本発明によれば、自動調整が指示されて通常モードから自動調整モードに移行し、スピーカや部屋などの周波数特性の測定が行われた後には、その計測結果に基づいて、特性をフラット化させる補正動作データが生成され、自動調整モードのままプリセットの動作データを選択することにより、補正動作データを加味したプリセットの動作データをカレント記憶手段に設定できる。従って、1回の計測結果に基づく補正動作データを、様々なバリエーションの特性に適用して手軽に試すことができる。一方、通常モードでは、選択されたプリセットの動作データをそのままカレント記憶手段に設定できる。さらに、調整操作子を備えているので、自動調整後でも、周波数特性の微調整を容易に行うことができる。さらに、調整操作子を操作すると自動的に通常モードに戻り、プリセットの選択により、補正動作データを加味しないプリセットの動作データを呼び出すことができる。
以下、図面を用いてこの発明の実施の形態を説明する。
図1は、この発明の一実施形態である自動設定機能を有するGEQの概略構成を示す。このGEQ100は、CPU(中央処理装置)101、フラッシュメモリ102、RAM(ランダムアクセスメモリ)103、表示器104、操作子105、ADC(アナログディジタル変換器)106,107,111、DSP(信号処理部)108、出力選択部109、ピンクノイズ発生部110、DAC(ディジタルアナログ変換器)112、及びバスライン113を備える。
CPU101は、このGEQ全体の動作を制御する処理装置である。フラッシュメモリ102は、CPU101が実行する各種のプログラムや定数データなどを格納する不揮発性メモリである。フラッシュメモリ102には、後述するプリセットの動作データやユーザ設定の動作データの格納領域が設けられている。RAM103は、各種のワークメモリとして使用する揮発性メモリである。RAM103には、入力信号に付与する周波数特性を規定する動作データ(複数の各バンドのレベルを制御するためのデータ)を格納するカレントメモリが設けられている。表示器104は、CPU101からの指示に基づいて、与えられたデータを表示するディスプレイである。操作子105は、このイコライザの外部パネル上に設けられた各種のスイッチなどである。
ADC106は、不図示のマイクから入力したアナログ音響信号をディジタル信号に変換する変換器である。ADC106は所定容量のバッファを備えており、CPU101は、適当なタイミングで、そのバッファに格納された所定時間分のディジタル音響信号を取り込むことができる。ADC107は、周波数特性を付与する対象となる入力音響信号をディジタル信号に変換する変換器である。ADC107の出力はDSP108に入力する。DSP108は、CPU101からの指示に応じて所定のマイクロプログラムを実行し、これによりADC107経由で入力する入力信号に対して周波数特性を付与する。付与する周波数特性は、RAM103のカレントメモリに格納されている動作データにより規定される特性である。具体的には、カレントメモリに動作データが設定(あるいは変更)されたとき、CPU101は、該動作データに応じた係数パラメータをDSP108に送る。DSP108は、この係数パラメータを用いて入力信号に対する周波数特性付与の演算を行う。DSP108の出力は、出力選択部109に入力する。
ピンクノイズ発生部110は、CPU101の指示に応じて、テスト用のピンクノイズを発生する。ADC111は、外部から入力したアナログのテスト信号をディジタル信号に変換する変換器である。DAC112は、出力選択部109から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変換する変換器である。出力選択部109は、CPU101からの指示に応じて、DSP108、ピンクノイズ発生部110、またはADC111の何れかの出力信号を選択してDAC112に出力する。DAC112の出力は、外部のスピーカにより放音される。バスライン113は、上述の各部を相互に接続するバスラインである。
このGEQ100は、動作モードとして、通常モード、測定モード、及び自動モードを有する。通常モードは、ADC107経由で入力する入力信号にカレントメモリの動作データで規定される周波数特性を付与することを基本動作とするモードである。通常モードにおいて、出力選択部109は、DSP108の出力信号を選択しDAC112経由で出力する。電源オンされたときの初期状態は通常モードとする。測定モードは、ピンクノイズ発生部110で発生したピンクノイズまたはADC111経由で入力したテスト信号を放音して、スピーカや部屋などの外部環境による周波数特性の変化を測定するモードである。測定モードにおいて、出力選択部109は、ピンクノイズ発生部110またはADC111の出力信号を選択しDAC112経由で出力する。自動モードは、測定モードで測定した結果を用いて、入力信号に付与する周波数特性を補正するための補正動作データを求めるモードである。自動モードにおいて、出力選択部109は、DSP108の出力信号を選択しDAC112経由で出力する。
図2は、本実施形態のイコライザ100における外部パネルの外観を示す。外部パネル200上の特性表示領域201に、各周波数帯域(バンド)毎のレベル値を表示するための複数のLED(211や212など)が配置されている。ここでは9バンドの例を示した。特性表示領域201の上部の「63 125 … 8k 16k」は各バンドの中心周波数である63Hz、125Hz、…、8kHz、16kHzを示す。左側に縦方向に並べられている「+12 +6 +3 0 −3 −6 −12」は、レベル値(dB値)を表す目盛である。LEDの点灯している位置により、そのバンドのレベル値が示される。例えば、中心周波数が63HzのバンドではLED212が点灯しているので(図では網掛けで点灯を示すものとする)、このバンドのレベル値は+6dBに設定されている。
各バンド毎に、これらのLEDの下側にレベル値を増加/減少させるアップ(+)スイッチ213とダウン(−)スイッチ214が設けられている。221はオンスイッチ、222〜224はプリセットスイッチ、225〜227はユーザスイッチを示す。各スイッチ221〜227の左側には、対応するスイッチの操作状況を示すLED231〜237が設けられている。241は測定/自動(MEASURE/AUTO)スイッチであり、242はその操作状況を示すLED(インジケータ)である。
オンスイッチ221は、イコライジング機能の有効/無効の切り換えを行うスイッチである。オンスイッチ221は押下する度にオン(有効)とオフ(無効)が切り換わり、オンのときLED231が点灯し、オフのとき消灯する。オン状態では、特性表示領域201のLEDの点灯状態で示されるEQ特性(カレントメモリの動作データに基づく周波数特性)が、入力信号に付与される。オフ状態では、特性表示領域201のLEDの点灯状態はそのままであるが、入力信号はイコライジングされることなくそのままスルーで出力される。なお、オンスイッチ221は、通常モードまたは自動モードのときに上記切り換えを行うことができる。測定モードにおけるオンスイッチ221の操作は無効であり何も処理されない。
プリセットスイッチ222〜224のそれぞれには、予め所定のEQ特性が割り当てられている。それらのEQ特性の動作データは、フラッシュメモリ102中の各プリセットスイッチ222〜224に対応する記憶領域に記憶されている(ユーザは書き替え不可)。通常モードでプリセットスイッチ222〜224の何れかを押下すると、そのスイッチに対応する動作データがカレントメモリに読み出され、特性表示領域201のLEDの点灯状態はそのEQ特性に応じたものとなる。このとき、押下されたプリセットスイッチの左側のLED(232〜234の何れか)が点灯される。その状態から任意のバンドの+スイッチ213または−スイッチ214を押下すると、そのバンドのレベル値が増加あるいは減少され(カレントメモリ上の値が変更される)、押下した+または−スイッチの上側のLEDの点灯状態がそれに伴って変更される。また、このとき点灯していたプリセットスイッチの横のLEDは消灯される。
通常モードまたは自動モードにおいてユーザスイッチ225〜227の何れかを2秒間以上押し続けると、現状のEQ特性(すなわちカレントメモリの動作データ)が、押されたユーザスイッチに対応する記憶領域(フラッシュメモリ102中に割当てられている)に記憶される。記憶されたとき特性表示領域201のLEDが1回点滅し、ユーザに動作データが記憶されたことを知らせる。
通常モードにおいてユーザスイッチ225〜227の何れかを2秒未満押すと、そのユーザスイッチに対応するフラッシュメモリ102中の動作データがカレントメモリに読み出され、特性表示領域201のLEDの点灯状態はそのEQ特性に応じたものとなる。このとき、押下されたユーザスイッチの左側のLED(235〜237の何れか)が点灯される。その後、任意のバンドの+または−スイッチ213,214により、そのEQ特性を変更することができ、その変更に応じて特性表示領域201の表示が変更される。このとき、点灯していたユーザスイッチのLEDは消灯される。
測定モードにおけるプリセットスイッチ222〜224及びユーザスイッチ225〜227の操作は無効である。測定モードにおいて任意のバンドの+または−スイッチ213,214を押下すると、測定動作が中止されて通常モードに戻り、その時点のカレントメモリの動作データのそのバンドのレベル値が変更される。自動モードにおいて任意のバンドの+または−スイッチ213,214を押下すると、通常モードに戻り、その時点のカレントメモリの動作データのそのバンドのレベル値が変更される。
通常モードにおいて何れかのバンドの+スイッチ213と−スイッチ214を同時押しすると、カレントメモリ中のそのバンドのレベル値が0dBに設定され、特性表示領域201の当該バンドのLEDの表示も0dBに設定される。異なる2つのバンドの+スイッチ213と−スイッチ214を同時押しすると、それらのバンドの間にあるバンドについても同様にレベル値が0dBに設定される。従って、一番左のバンド(63Hz)の+スイッチ213と−スイッチ214及び一番右のバンド(16kHz)の+スイッチ213と−スイッチ214を同時押しすると(これを「フラットスイッチ」のオンと呼ぶ)、全バンドのレベル値が0dBに設定される。測定モードにおける上記+と−スイッチ213,214の同時押しは全て無効である。自動モードにおける上記+と−スイッチ213,214の同時押しは、通常モードに戻って、上記通常モードの場合と同様に0dBの設定を行う。
通常モードにおいて測定/自動スイッチ241を2秒以上かつ3秒未満押し続けると、LED(インジケータ)242が点滅表示され、測定モードに入り、ピンクノイズ発生部110からピンクノイズが出力される。このピンクノイズは、出力選択部109からDAC112を経てスピーカで放音される。その楽音をマイクからADC106経由でディジタル波形データとしてRAM103上の所定のバッファに取り込み、CPU101で当該波形データを周波数分析する。その測定結果は、スピーカ・部屋・会場などの周波数特性を表すものである。測定結果の特性カーブは、特性表示領域201のLEDに点滅表示される。ピンクノイズは、5秒かけてレベルが上昇し、規定レベルに達する。その後、5秒で測定結果が安定する。測定モードに入ってからは、再度、測定/自動スイッチ241が押されるまで上記測定モードでの測定が継続されるので、ユーザは測定結果を見ながらスピーカの配置などの調整を行うことができる。
通常モードにおいて測定/自動スイッチ241を3秒間以上押し続けると、LED242が点滅表示され、測定モードに入り、図1のADC111経由で入力したテスト信号が出力選択部109からDAC112を経てスピーカで放音される。その楽音を取り込んで、上記ピンクノイズの場合と同様にして周波数分析する。その測定結果を特性表示領域201のLEDに点滅表示する点、及び再度測定/自動スイッチ241が押されるまで測定が継続される点も同じである。この測定結果は、アベレージングされて表示される。アベレージングは最新の10秒間の平均値で求める。
測定モードの状態でユーザが測定/自動スイッチ241を押すと、測定が中止されて測定モードから自動モードに入り、LED242が点灯される。自動モードでは、測定結果の逆のEQ特性(補正動作データ)を生成し、補正動作データ保存領域(フラッシュメモリ102中に確保してある)に保存し、さらにカレントメモリに格納すると共に特性表示領域201に表示する。この逆特性は、極端なイコライジングを避けるため、測定結果に若干の修正を加えて生成するものとする。入力信号にこの逆特性を付与することにより、スピーカや部屋などの周波数特性に応じた補正がなされる。すなわち、もし周波数特性がフラットな入力信号を入力した場合、この逆特性を付与することにより、スピーカや部屋などの周波数特性に応じた補正がなされ、放音された楽音はフラットな特性を持つことになる。
自動モードの状態で何れかのプリセットスイッチ222〜224を押すと、自動モードのまま、押されたプリセットスイッチに対応する動作データがフラッシュメモリ102から読み出され、その動作データに、上記補正動作データ保存領域に保存されている補正動作データが合成(dB加算)されてカレントメモリに設定される。自動モードの状態で何れかのユーザスイッチ225〜227を押した場合も同様である。自動モードの状態におけるこれらのスイッチ222〜227の押下は何度でもやり直せるので、測定モードで測定したスピーカや部屋などの周波数特性結果に応じた逆特性の補正を、プリセットあるいはユーザ作成の特性に対して繰り返し試すことができる。
自動モードにおいて測定/自動スイッチ241を押すと、その時点でのカレントメモリの内容はそのままで通常モードに戻り、LED242が消灯する。通常モードにおいて測定/自動スイッチ241を押すと、自動モードになり、LED242が点灯し、補正動作データ保存領域に保存されている補正動作データ(前回測定時のもの)がカレントメモリに呼び出される。
図3(a)は、バンド(i)のアップ(+)スイッチがオンされたときのCPU101の処理を示すフローチャートである。ここでは9バンドあるので、i=1〜9で各バンドを区別する。ステップ301で、フラグAUTOが0か否か判定する。AUTOは、0で通常モード、1で測定モード、2で測定後の自動モードの状態を示す。測定モードまたは自動モードのときは、ステップ302に進み、測定モードであれば計測中止処理を行う。次に、ステップ303でAUTO=0として通常モードに戻りLED242を消灯し、ステップ304に進む。ステップ301で通常モードのときは、ステップ304でカレントメモリのバンド(i)のレベルデータを増加させ、ステップ305で、プリセットスイッチとユーザスイッチのLED232〜237を全て消灯するとともに、特性表示領域201のバンド(i)のLED表示を更新する。なお、ダウン(−)スイッチがオンされたときの処理も同様である。ただし、ステップ304で増加する代わりにレベルデータが減少される。
図3(b)は、プリセットスイッチ(j)がオンされたときのCPU101の処理手順を示すフローチャートである。プリセットスイッチは222〜224の3個あるので、j=1〜3で各プリセットスイッチを区別する。ステップ311でAUTO≠1(測定モードでない)か判別する。測定モードのときは、処理を終了する。測定モードでないなら、ステップ312でプリセット(j)の動作データをフラッシュメモリ102から読み出す。ステップ313では、AUTO=2(自動モード)か判定する。自動モードのときは、ステップ314で、読み出したプリセットの動作データとフラッシュメモリ102の補正動作データ保存領域に保存されている補正動作データとを合成する。ステップ315で、得られた動作データ(通常モードのときはステップ312で読み出したもの、自動モードのときはステップ314で合成したもの)をカレントメモリへ書き込む。ステップ316で、当該プリセットスイッチのLEDを点灯し、他のプリセットスイッチおよびユーザスイッチのLEDを消灯するとともに、特性表示領域201のLED表示をカレントメモリの動作データに応じて更新し、処理を終了する。
なお、ユーザスイッチが2秒未満オンされたときの処理も図3(b)と同様である。「プリセット」を「ユーザ」に読み替え、プリセットスイッチ222〜224をユーザスイッチ225〜227に置き替えればよい。ユーザスイッチが2秒以上オンされたときの処理は、図示しないが、測定モードのときは何もせずに終了し、通常モードまたは自動モードのときはカレントメモリ上の動作データを当該オンされたユーザスイッチに対応する記憶領域に格納するものとする。
図4(a)は、測定/自動スイッチ241がオンされたときに(実際は、当該スイッチが押され、その後、離されたとき)起動されるCPU101の処理を示すフローチャートである。ステップ401で、オン状態が2秒以上であったか判定する。2秒以上でなかったときは、ステップ408でフラグAUTOを判定する。AUTO=0(通常モード)のときは、ステップ409でAUTO=2(自動モード)としLED242を点灯する。次に、ステップ410でフラッシュメモリ102の補正動作データ保存領域に保存されている補正動作データを読み出し、ステップ411で該補正動作データをカレントメモリに書き込み、ステップ407に進む。AUTO=1(測定モード)のときは、ステップ412でAUTO=2(自動モード)としLED242を点灯する。次に、ステップ413で、測定処理を中止し、出力選択部109がDSP108からのイコライザ出力を選択出力するように切り替え、ステップ414で、測定結果に応じて逆特性の補正動作データを算出し、フラッシュメモリ102の補正動作データ保存領域に保存し、ステップ411に進む。AUTO=2(自動モード)のときは、ステップ415でAUTO=0(通常モード)としLED242を消灯して、ステップ407に進む。
ステップ401でオンされていた時間が2秒以上のときは、ステップ402で3秒以上か判定する。3秒以上のときは、ステップ403で、出力選択部109がADC111のテスト信号を計測信号としてDAC112に出力するように切り替える。2秒以上3秒未満のときは、ステップ404で、出力選択部109がピンクノイズ発生部110のピンクノイズを計測信号としてDAC112に出力するように切り替える。ステップ403,404の後、ステップ405でAUTO=1(測定モード)とし、LED242を点滅表示し、ステップ406でADC106経由で入力したマイク信号の分析を開始する。ステップ407では、プリセットスイッチとユーザスイッチのLED232〜237を全て消灯するとともに、特性表示領域201のLEDの表示(通常モードと自動モードのときはカレントメモリの動作データの特性を表示し、測定モードのときは測定結果の特性を点滅表示する)を更新し、処理を終了する。
図4(b)は、CPU101によるAUTO=1(測定モード)のときの計測割り込み処理の手順を示す。この処理は、測定モードにおいて所定時間間隔で発生する割り込みの処理である。ステップ421で、ADC106経由で入力するマイク信号の波形データを受け取る。ステップ422で当該波形データを周波数分析し、ステップ423でその周波数分析結果を特性表示領域201のLEDに点滅表示し、処理を終了する。
なお、上記プリセットスイッチ222〜224やユーザスイッチ225〜227を押して動作データをカレントメモリに呼び出した場合、そのスイッチを再度押すと、呼び出し前の特性に戻るようにしてもよい。
上記実施形態では、測定/自動スイッチ241のオン状態の時間を、2秒及び3秒を閾値として、それ以上か否かで制御を異ならせるようになっていたが、その2つの閾値は2秒、3秒に限らず、適宜決めてよい。
また、測定/自動スイッチ241の2秒未満のオン操作により、ユーザスイッチの通常モードと自動モードがトグルで切り替わるとき、プリセットスイッチないしユーザスイッチのオン状態が解除され、LED232〜237が全て消灯されるようになっていたが、該トグル切り替えの間、プリセットスイッチないしユーザスイッチのオン状態が保持されるようにしてもよい。具体的には、図4(a)のフローにおいて、測定/自動スイッチの操作により通常モード(AUTO=0)に変わるとき、ステップ405の直後に、オン状態の当該スイッチに対応する動作データをカレントに書き込む処理を挿入し、また、自動モード(AUTO=2)に変わるとき、ステップ411の処理で、オン状態の当該スイッチの動作データを補正動作データと合成してカレントに書き込むようにすればよい。
また、図4(a)に示される処理では、計測モード(AUTO=1)であってもステップ401の時間判定を行うようになっていたが、計測モードのときは、オン時間の長さに関係なくステップ408に進行するようにしてもよい。
実施形態である自動設定機能を有するGEQの概略構成図 外部パネルを示す図 アップスイッチオン処理及びプリセットスイッチオン処理のフローチャート 測定/自動スイッチオン処理のフローチャート
符号の説明
100…グラフィックイコライザ、101…CPU(中央処理装置)、102…フラッシュメモリ、103…RAM(ランダムアクセスメモリ)、104…表示器、105…操作子、106,107,111…ADC(アナログディジタル変換器)、108…DSP(信号処理部)、109…出力選択部、110…ピンクノイズ発生部、112…DAC(ディジタルアナログ変換器)、113…バスライン。

Claims (1)

  1. 複数のバンドの各レベルを制御する動作データを記憶するカレント記憶手段と、
    入力する信号の各バンドのレベルを、前記カレント記憶手段の動作データに基づいて制御し、出力するレベル制御手段と、
    前記カレント記憶手段の動作データ中の各バンドのレベルを調整するための調整操作子と、
    前記動作データを複数記憶するプリセット記憶手段と、
    前記プリセット記憶手段の1つの動作データを選択するプリセット選択手段と、
    選択された1つの動作データを前記プリセット記憶手段から読み出して、前記カレント記憶手段へ書き込むプリセット呼出手段と
    を備えたグラフィックイコライザであって、さらに、
    自動調整を指示する指示手段と、
    前記自動調整の指示に応じて、通常モードから自動調整モードに移行させるとともに、前記調整操作子の操作に応じて、自動調整モードから通常モードに復帰させるモード切換手段と、
    前記自動調整モードの間、所定の測定信号を外部に出力するとともに、外部から入力する信号の特性を計測する計測手段と、
    前記計測手段の計測結果に基づき、特性をフラット化させる補正動作データを生成し、前記カレント記憶手段に書き込む自動調整手段と
    を備えており、
    前記プリセット選択手段により前記プリセット記憶手段の1つの動作データが選択されたとき、前記プリセット呼出手段は、通常モードにおいては、選択された動作データをそのまま前記カレント記憶手段に書き込み、自動調整モードにおいては、選択された動作データをそのまま前記カレント記憶手段に書き込む代りに、選択された動作データと前記自動調整手段が生成した補正動作データとを合成した合成動作データを前記カレント記憶手段に書き込む
    ことを特徴とする自動設定機能を有するグラフィックイコライザ。
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