JP2014142437A - Effect addition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音響信号の波形を変形させる効果付加装置に関する。 The present invention relates to an effect adding device for deforming a waveform of an acoustic signal.
従来から、楽器で生成された音響信号を真空管増幅回路で増幅したときに生じる波形の変形を、効果として付加する技術が知られている。特許文献1は、デジタル信号処理で真空管増幅回路をシミュレートし、真空管増幅回路による効果を付加しようとした技術である。特許文献2は、真空管増幅回路に加える楽音のレベルを増減することにより歪率を制御する技術である。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a technique for adding, as an effect, waveform deformation that occurs when an acoustic signal generated by a musical instrument is amplified by a vacuum tube amplifier circuit.
しかしながら、特許文献1の技術は実際の真空管を使用していないので、低い電源電圧で処理できるが、真空管と同じ効果を付加できないという課題がある。また、特許文献2の技術では、処理対象の音響信号はアナログ信号であり、真空管で幅広い振幅の信号に対応しなければならないので真空管のプレートにかける電源電圧として+200V付近を使用している。このように高い電源電圧が必要であるという課題がある。
However, since the technique of
本発明は、高い電源電圧が不要な真空管を使用した効果付加装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the effect addition apparatus using the vacuum tube which does not require a high power supply voltage.
本発明の効果付加装置は、音響信号に対する効果として音響信号の波形を変形させる。この効果付加装置は、効果付加経路、遅延経路、加重加算部を有する。効果付加経路は、入力デジタル音響信号に効果を付加し、効果付加デジタル音響信号を出力する。遅延経路は、入力デジタル音響信号に遅延を与え、遅延デジタル音響信号を出力する。加重加算部は、効果付加デジタル音響信号と遅延デジタル音響信号とを重み付き加算する。また、効果付加経路は、低域遮断フィルタ、DA変換器、真空管増幅回路、AD変換器を備える。低域遮断フィルタは、低域の周波数帯の信号を遮断する。DA変換器は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。真空管増幅回路は、入力デジタル音響信号に対して少なくとも低域遮断フィルタとDA変換器の処理を施した後の信号である低域遮断アナログ音響信号を入力とし、真空管を用いた回路によって効果を付加した効果付加アナログ音響信号を出力する。AD変換器は、効果付加アナログ音響信号をデジタル信号に変換し、効果付加デジタル音響信号を出力する。 The effect adding device of the present invention changes the waveform of an acoustic signal as an effect on the acoustic signal. This effect addition device has an effect addition path, a delay path, and a weighted addition unit. The effect addition path adds an effect to the input digital sound signal and outputs the effect added digital sound signal. The delay path delays the input digital acoustic signal and outputs the delayed digital acoustic signal. The weighted addition unit weights and adds the effect-added digital sound signal and the delayed digital sound signal. The effect addition path includes a low-frequency cutoff filter, a DA converter, a vacuum tube amplifier circuit, and an AD converter. The low-frequency cutoff filter blocks signals in a low-frequency band. The DA converter converts a digital signal into an analog signal. The vacuum tube amplification circuit inputs the low-frequency cutoff analog acoustic signal, which is the signal after the input digital acoustic signal has been processed by at least the low-frequency cutoff filter and DA converter, and adds effects to the circuit using a vacuum tube. The effect-added analog acoustic signal is output. The AD converter converts the effect-added analog sound signal into a digital signal and outputs the effect-added digital sound signal.
低域は大きな振幅を有することが多いが、真空管による効果は低域の音にはほとんど付加されない。本発明の効果付加装置によれば、低域遮断フィルタを有するので、このような低域の音を遮断することができ、真空管増幅回路へ入力される信号の振幅を小さくできる。したがって、真空管に印加する電源電圧を低くできる。また、入力された音響信号を遅延させ、真空管による効果と加重加算するので、フェージングなどの問題を避けることができる。 The low frequency often has a large amplitude, but the effect of the vacuum tube is hardly added to the low frequency sound. According to the effect adding device of the present invention, since the low-frequency cutoff filter is provided, such low-frequency sound can be blocked and the amplitude of the signal input to the vacuum tube amplifier circuit can be reduced. Therefore, the power supply voltage applied to the vacuum tube can be lowered. Moreover, since the input acoustic signal is delayed and weighted with the effect of the vacuum tube, problems such as fading can be avoided.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, the same number is attached | subjected to the structure part which has the same function, and duplication description is abbreviate | omitted.
図1に実施例1の効果付加装置の構成例を示す。効果付加装置100は、音響信号に対する効果として前記音響信号の波形を変形させる。処理の対象となる入力デジタル音響信号は、例えば48000サンプル/秒のデジタル信号であり、100Hz程度から20kHz程度のアナログの音響信号に相当する。効果付加装置100は、効果付加経路105、遅延経路205、加重加算部320、制御部410を有する。効果付加経路105は、入力デジタル音響信号に効果を付加し、効果付加デジタル音響信号を出力する。遅延経路205は、入力デジタル音響信号に遅延を与え、遅延デジタル音響信号を出力する。加重加算部320は、増幅器160、増幅器260、加算器310を有し、効果付加デジタル音響信号と遅延デジタル音響信号とを重み付き加算する。効果付加経路105は、増幅器110、低域遮断フィルタ120、DA変換器130、真空管増幅回路140、AD変換器150を備える。
FIG. 1 shows a configuration example of the effect adding device of the first embodiment. The effect adding device 100 deforms the waveform of the acoustic signal as an effect on the acoustic signal. The input digital acoustic signal to be processed is a digital signal of 48000 samples / second, for example, and corresponds to an analog acoustic signal of about 100 Hz to about 20 kHz. The effect addition apparatus 100 includes an effect addition path 105, a delay path 205, a weighted addition unit 320, and a
増幅器110は、入力デジタル音響信号の振幅を調整する。図1の構成の場合、効果付加装置には、3つの増幅器が存在する。制御部410は、増幅器110の調整によって効果による波形の変形量(効果の深さ)を調整する。制御部410は、加重加算部320の重み付けによって効果付加のバランスを調整する。制御部410は、増幅器110と加重加算部320の増幅器160と増幅器260の全体の調整(例えば、増幅率の比を一定に保った調整)によって音量を調整する。なお、波形の変形量を調整する必要がない場合や入力デジタル音響信号の振幅が調整された状態で入力される場合には、増幅器110はなくてもよい。
The
低域遮断フィルタ120は、デジタル信号処理によって低域の周波数帯の信号を遮断する。音響信号では、低域に大きな振幅を有することが多いが、真空管による効果は低域の音にはほとんど付加されない。そこで、低域遮断フィルタ120では例えば、少なくとも300Hz以下の低域の周波数帯を遮断する。また、400Hz以上の周波数は遮断しない。そして、300Hz〜400Hzの周波数のどこから遮断するかは、処理対象となる音響信号の周波数特性や真空管の特性などを考慮して適宜設計すればよい。例えば、遮断する周波数帯を350Hz以下にする設計などがある。このようにすれば、真空管増幅回路140への入力信号の振幅を小さくできるので、真空管増幅回路140に求められるダイナミックレンジを狭くでき、電源電圧を低くできる。
The low-frequency cutoff filter 120 blocks a signal in a low-frequency band by digital signal processing. The acoustic signal often has a large amplitude in the low range, but the effect of the vacuum tube is hardly added to the low range sound. Therefore, the low-frequency cutoff filter 120 blocks, for example, a low frequency band of at least 300 Hz or less. Moreover, the frequency of 400 Hz or more is not cut off. Then, the frequency from 300 Hz to 400 Hz may be appropriately designed in consideration of the frequency characteristics of the acoustic signal to be processed and the characteristics of the vacuum tube. For example, there is a design in which the cutoff frequency band is 350 Hz or less. In this way, since the amplitude of the input signal to the vacuum
DA変換器130は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。真空管増幅回路140は、入力デジタル音響信号に対して少なくとも低域遮断フィルタ120とDA変換器130の処理を施した後の信号である低域遮断アナログ音響信号を入力とし、真空管を用いた回路によって効果を付加した効果付加アナログ音響信号を出力する。
The
AD変換器150は、効果付加アナログ音響信号をデジタル信号に変換し、効果付加デジタル音響信号を出力する。なお、真空管増幅回路140での効果の付加(波形の変形)によって高周波成分の信号が生じる。そこで、AD変換器150は、サンプリング周波数よりも高い周波数の信号を十分に除去した上で、AD変換することが望ましい。したがって、少なくとも通常のアンチエイリアシングフィルタよりも急峻な遮断特性であることが望ましい。
The
遅延経路205は、遅延部210を備える。遅延経路205での遅延時間は、DA変換器130での信号の変換時間とAD変換器150での信号の変換時間の和よりも長くすればよい。具体的には、遅延時間は1〜5ms程度とすればよく、楽器の演奏者にとって問題とならない遅延時間でも、DA変換器130での信号の変換時間とAD変換器150での信号の変換時間の和よりも長くできる。また、イコライザ220などのデジタル信号に対して何らかの信号処理を行う構成部も備えてもよい。なお、デジタル信号処理を行う場合には、その構成部での遅延も遅延経路205の遅延時間として考慮すればよい。
The delay path 205 includes a
効果付加装置100によれば、低域遮断フィルタを有するので低域の音を遮断することができ、真空管増幅回路へ入力される信号の振幅を小さくできる。したがって、真空管に印加する電源電圧を低くできる。具体的には真空管に対する電源電圧を5V程度にできる。また、入力された音響信号を遅延させて真空管による効果と加重加算するので、フェージングや予期せぬ音色の変化などの問題を避けながら、真空管による効果を付加できる。したがって、高い電源電圧が不要な真空管を使用した効果付加装置を提供できる。 According to the effect adding device 100, since the low-frequency cutoff filter is provided, the low-frequency sound can be cut off, and the amplitude of the signal input to the vacuum tube amplifier circuit can be reduced. Therefore, the power supply voltage applied to the vacuum tube can be lowered. Specifically, the power supply voltage for the vacuum tube can be about 5V. Also, since the input acoustic signal is delayed and weighted and added to the effect of the vacuum tube, the effect of the vacuum tube can be added while avoiding problems such as fading and unexpected timbre changes. Therefore, an effect adding device using a vacuum tube that does not require a high power supply voltage can be provided.
[変形例]
図2に実施例1変形例の効果付加装置の構成例を示す。効果付加装置600は、低域遮断フィルタ620とDA変換器630の配置が効果付加装置100と異なる。その他は効果付加装置100と同じである。効果付加装置600では、先にDA変換を行ってから低域遮断を行うので、低域遮断フィルタ620は、アナログのフィルタである。このようにアナログのフィルタで低域の周波数帯を遮断しても、実施例1と同じ効果が得られる。したがって、DA変換と低域遮断の順序は入れ替えてもよい。
[Modification]
FIG. 2 shows a configuration example of an effect adding device according to a modification of the first embodiment. The effect adding device 600 is different from the effect adding device 100 in the arrangement of the low-
図3に実施例2の効果付加装置の構成例を示す。効果付加装置500は、真空管増幅回路140の前段に、低域遮断アナログ音響信号を、効果付加装置500の外部での処理も施した信号とするか、効果付加装置500の外部での処理は施していない信号とするかを選択するスイッチ510も備える点が効果付加装置100と異なる。その他の構成は、効果付加装置100と同じである。外部での処理とは、例えば、外部エフェクタでの処理を意味している。効果付加装置500は、このような構成なので、アナログ音響信号に対して処理を行う外部エフェクタの効果も利用できる。また、実施例1の効果付加装置と同じ効果も得られる。なお、効果付加装置500の場合は、遅延経路205での遅延時間は、外部エフェクタでの遅延時間も考慮して設定すればよい。
FIG. 3 shows a configuration example of the effect adding device of the second embodiment. The effect adding device 500 converts the low-frequency cutoff analog acoustic signal into a signal that has also been processed outside the effect adding device 500, or is processed outside the effect adding device 500, before the vacuum
[変形例]
図4に実施例2変形例の効果付加装置の構成例を示す。効果付加装置700は、低域遮断フィルタ620とDA変換器630の配置が効果付加装置500と異なる。その他は効果付加装置500と同じである。効果付加装置700では、先にDA変換を行ってから低域遮断を行うので、低域遮断フィルタ620は、アナログのフィルタである。このようにアナログのフィルタで低域の周波数帯を遮断しても、実施例2と同じ効果が得られる。したがって、DA変換と低域遮断の順序は入れ替えてもよい。
[Modification]
FIG. 4 shows a configuration example of the effect adding device of the second embodiment. The
本実施例では、実施例1、2で示した効果付加装置の応用例を示す。図5に本願発明の効果付加装置を含んだミュージックシンセサイザの構成例を、図6に本願発明の効果付加装置を含んだエフェクタの構成例を示す。ミュージックシンセサイザ800は、効果付加装置100,500,600,700、制御部810、PCM音源820、鍵盤830、制御パネル840、MIDIインターフェース850、DA変換器860を備える。制御部810は、鍵盤830、制御パネル840、MIDIインターフェース850から入力された指示に基づき、PCM音源820と効果付加装置100,500,600,700を制御し、効果が付加されたデジタル音響信号を生成する。DA変換器860は、生成されたデジタル音響信号をアナログ音響信号に変換し、出力する。このようにすれば、真空管による効果を付加できるミュージックシンセサイザを構成できる。
In this embodiment, an application example of the effect adding device shown in the first and second embodiments will be described. FIG. 5 shows a configuration example of a music synthesizer including the effect adding device of the present invention, and FIG. 6 shows a configuration example of an effector including the effect adding device of the present invention. The music synthesizer 800 includes
エフェクタ900は、AD変換器910、効果付加装置100,500,600,700、DA変換器920を備える。エフェクタ900には、例えばエレキギターからのアナログ音響信号が入力される。AD変換器910は、アナログ音響信号をデジタル音響信号に変換する。効果付加装置100,500,600,700は、真空管アンプを用いて波形を変形させる。DA変換器920は、効果付加装置100,500,600,700の出力をアナログ音響信号に変換する。このようにすれば、エレキギターを真空管アンプで増幅した音を出すことができる。
The effector 900 includes an
100,500,600,700 効果付加装置
105,505,605,705 効果付加経路
110,160,260 増幅器
120,620 低域遮断フィルタ
130,630,860,920 DA変換器
140 真空管増幅回路
150,910 AD変換器
205 遅延経路
210 遅延部
220 イコライザ
310 加算器
320 加重加算部
410,810 制御部
510 スイッチ
800 ミュージックシンセサイザ
820 PCM音源
830 鍵盤
840 制御パネル
850 MIDIインターフェース
900 エフェクタ
100, 500, 600, 700 Effect adding device 105, 505, 605, 705
Claims (7)
入力デジタル音響信号に効果を付加し、効果付加デジタル音響信号を出力する効果付加経路と、
前記入力デジタル音響信号に遅延を与え、遅延デジタル音響信号を出力する遅延経路と、
前記効果付加デジタル音響信号と前記遅延デジタル音響信号とを重み付き加算する加重加算部と、
を有し、
前記効果付加経路は、
低域の周波数帯の信号を遮断する低域遮断フィルタと、
デジタル信号をアナログ信号に変換するDA変換器と、
前記入力デジタル音響信号に対して少なくとも前記低域遮断フィルタと前記DA変換器の処理を施した後の信号である低域遮断アナログ音響信号を入力とし、真空管を用いた回路によって効果を付加した効果付加アナログ音響信号を出力する真空管増幅回路と、
前記効果付加アナログ音響信号をデジタル信号に変換し、効果付加デジタル音響信号を出力するAD変換器と
を備える効果付加装置。 An effect adding device for deforming the waveform of an acoustic signal as an effect on the acoustic signal,
An effect adding path for adding an effect to the input digital sound signal and outputting the effect added digital sound signal;
A delay path for delaying the input digital acoustic signal and outputting the delayed digital acoustic signal;
A weighted adder for weighted addition of the effect-added digital acoustic signal and the delayed digital acoustic signal;
Have
The effect addition route is
A low-frequency cutoff filter that blocks signals in the low-frequency band;
A DA converter for converting a digital signal into an analog signal;
The effect of adding an effect by a circuit using a vacuum tube, with the low-frequency cutoff analog acoustic signal, which is a signal after the processing of at least the low-frequency cutoff filter and the DA converter, being input to the input digital acoustic signal A vacuum tube amplifier circuit for outputting an additional analog acoustic signal;
An effect addition apparatus comprising: an AD converter that converts the effect-added analog sound signal into a digital signal and outputs the effect-added digital sound signal.
前記低域遮断フィルタが遮断する低域の周波数帯は、300Hz以下の周波数帯を含む
ことを特徴とする効果付加装置。 The effect adding device according to claim 1,
The low-frequency band cut off by the low-frequency cutoff filter includes a frequency band of 300 Hz or less.
前記低域遮断フィルタが遮断する低域の周波数帯は、400Hz以上の周波数帯は含まない
ことを特徴とする効果付加装置。 The effect adding device according to claim 2,
The low-frequency band cut off by the low-frequency cutoff filter does not include a frequency band of 400 Hz or higher.
前記効果付加経路は、
前記入力デジタル音響信号の振幅を調整する増幅器も備え、
前記増幅器の調整によって効果による波形の変形量を調整し、
前記加重加算部の重み付けによって効果付加のバランスを調整し、
前記増幅器と前記加重加算部の全体の調整によって音量を調整する
ことを特徴とする効果付加装置。 The effect adding device according to any one of claims 1 to 3,
The effect addition route is
An amplifier for adjusting the amplitude of the input digital acoustic signal;
Adjust the amount of waveform deformation due to the effect by adjusting the amplifier,
Adjust the balance of effect addition by weighting of the weighted addition unit,
The effect adding device, wherein the volume is adjusted by overall adjustment of the amplifier and the weighted addition unit.
前記効果付加経路は、
前記低域遮断アナログ音響信号を、当該効果付加装置の外部での処理も施した信号とするか、当該効果付加装置の外部での処理は施していない信号とするかを選択するスイッチも
備えたことを特徴とする効果付加装置。 It is an effect addition apparatus in any one of Claim 1 to 4, Comprising:
The effect addition route is
There is also provided a switch for selecting whether the low-frequency cutoff analog acoustic signal is a signal subjected to processing outside the effect adding device or a signal not processed outside the effect adding device. An effect adding device characterized by that.
前記遅延経路での遅延時間は、前記DA変換器での信号の変換時間と前記AD変換器での信号の変換時間の和よりも長い
ことを特徴とする効果付加装置。 It is an effect addition apparatus in any one of Claim 1 to 5,
The delay time in the delay path is longer than the sum of the signal conversion time in the DA converter and the signal conversion time in the AD converter.
前記AD変換器は、あらかじめ定めた急峻な遮断特性でサンプリング周波数以上の周波数の信号を除去した上で、前記効果付加アナログ音響信号をデジタル信号に変換する
ことを特徴とする効果付加装置。 The effect adding device according to any one of claims 1 to 6,
The AD converter converts the effect-added analog acoustic signal into a digital signal after removing a signal having a frequency higher than the sampling frequency with a predetermined steep cutoff characteristic.
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