JP2016142962A - Program and waveform generation device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、コンピュータに波形情報を生成する機能を実現させるためのプログラム及び、波形情報を生成する機能を備える波形生成装置に関する。 The present invention relates to a program for realizing a function of generating waveform information in a computer, and a waveform generation apparatus having a function of generating waveform information.
従来から、指定されたピッチに従ってサンプル期間毎の位相情報を生成し、その位相情報と対応する正弦波テーブルの値を読み出し、サンプル期間毎の波形データとして出力することにより、指定されたピッチの楽音に係る波形データを出力する技術が知られている。 Conventionally, by generating phase information for each sample period according to the specified pitch, reading the value of the sine wave table corresponding to the phase information and outputting it as waveform data for each sample period, the musical sound of the specified pitch A technique for outputting waveform data according to the above is known.
この技術において、特許文献1に記載のように、生成した位相情報に、正弦波テーブルから読み出した波形データを帰還させて位相情報を変調するようにすることが知られている。このような変調を行った位相情報と対応する正弦波テーブルの値を読み出すことにより、複雑な波形の波形データを出力することができる。 In this technique, as described in Patent Document 1, it is known to modulate phase information by feeding back waveform data read from a sine wave table to generated phase information. By reading the values of the sine wave table corresponding to the phase information subjected to such modulation, it is possible to output waveform data of a complicated waveform.
しかしながら、特許文献1に記載のような変調を行う場合、変調に必要な処理、例えば読み出した波形データに基づき変調量を算出する処理、に要する時間に起因して、変調前の位相情報の変化周期と、変調後の位相情報の変化周期とにずれが生じてしまう。このずれは、例えば図4に示すものであり、実線が、変調前の位相情報の変化周期を示し、点線が、変調前の位相情報の変化周期を示す。 However, when the modulation described in Patent Document 1 is performed, the change in the phase information before the modulation is caused by the time required for the process necessary for the modulation, for example, the process for calculating the modulation amount based on the read waveform data. There is a difference between the period and the change period of the phase information after modulation. This deviation is shown in FIG. 4, for example. The solid line indicates the change period of the phase information before modulation, and the dotted line indicates the change period of the phase information before modulation.
このようなずれが生じると、変調後の位相情報を用いて出力波形データを取得した場合のその出力波形データの位相が、変調前の位相情報を用いて出力波形データを取得したとした場合のその出力波形データの位相からずれてしまうことになる。
特許文献1に記載のような従来の装置においては、変調処理の内容が一定であったし、さほど大きな位相ずれが生じるような変調処理も行っていなかったため、この点はあまり問題となっていなかった。
When such a deviation occurs, the phase of the output waveform data when the output waveform data is acquired using the phase information after modulation is the case where the output waveform data is acquired using the phase information before modulation. The output waveform data will be out of phase.
In the conventional apparatus as described in Patent Document 1, the content of the modulation process is constant, and the modulation process that causes a large phase shift is not performed. It was.
しかし、この位相ずれの大きさは、変調処理の内容が変化すれば、それに応じて変化することになる。このため、変調処理の内容をダイナミックに変化させようとした場合、その変化に応じて出力波形データの位相も変化してしまうこととなり、位相変化に伴うドップラー効果により、出力波形データのピッチも意図せず変化してしまうという問題が生じる。
また、位相情報に基づく出力波形データの取得に正弦波テーブル以外のテーブルを用いる場合でも、また、テーブル以外の手段を用いる場合でも、これと同様な問題が生じ得る。
However, the magnitude of this phase shift will change accordingly if the content of the modulation process changes. For this reason, when the contents of the modulation process are changed dynamically, the phase of the output waveform data also changes in accordance with the change, and the pitch of the output waveform data is also intended due to the Doppler effect accompanying the phase change. The problem of changing without causing arises.
Further, even when a table other than the sine wave table is used for acquiring the output waveform data based on the phase information, or when a means other than the table is used, the same problem can occur.
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、処理内容がダイナミックに変化する変調処理を施された位相情報に基づき出力波形データを生成する場合でも、出力波形データにおける意図しないピッチの変化を抑えられるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an unintended pitch in output waveform data even when generating output waveform data based on phase information subjected to modulation processing whose processing contents change dynamically. The purpose is to be able to suppress changes in
この発明は、上記の目的を達成するため、コンピュータを、入力する位相情報に基づきその位相情報と対応するサンプル値を波形情報として生成する波形生成手段と、供給された周波数情報に基づき第1位相情報を生成する位相情報生成手段と、上記第1位相情報を、上記波形生成手段が生成した波形情報を用いて変調する変調手段と、上記変調手段による変調により生じる位相情報の変動周期のずれを補正する補正手段と、上記波形生成手段に対し、上記第1位相情報に対し上記変調手段による変調と上記補正手段による補正とを加えた第2位相情報を入力する入力手段として機能させるためのプログラムを提供する。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a computer generates a first phase based on the supplied frequency information, waveform generating means for generating, as waveform information, sample values corresponding to the phase information based on the input phase information. A phase information generating means for generating information; a modulating means for modulating the first phase information using the waveform information generated by the waveform generating means; and a shift in a fluctuation cycle of the phase information caused by the modulation by the modulating means. Correction program for correcting and program for causing the waveform generation means to function as input means for inputting second phase information obtained by adding modulation by the modulation means and correction by the correction means to the first phase information I will provide a.
このようなプログラムにおいて、上記補正手段が、上記変調手段による変調後の位相情報が所定の値となった時点における、変調前後の位相情報の差分を上記変動周期のずれ量として検出し、その差分だけ、上記変調手段による変調前の位相情報を補正するようにするとよい。
あるいは、上記補正手段が、上記第2位相情報が所定の値となった時点における、上記第1位相情報と上記第2位相情報の差分を検出し、その差分だけ位相情報の補正量を調整し、その調整後の補正量だけ位相情報を補正するようにするとよい。
In such a program, the correction means detects the difference between the phase information before and after the modulation when the phase information after the modulation by the modulation means reaches a predetermined value, and detects the difference between the fluctuation periods. Therefore, it is preferable to correct the phase information before modulation by the modulation means.
Alternatively, the correction means detects a difference between the first phase information and the second phase information when the second phase information reaches a predetermined value, and adjusts the correction amount of the phase information by the difference. The phase information is preferably corrected by the correction amount after the adjustment.
さらに、上記補正手段に、上記補正に係る補正量の時間変化を、検出した上記変動周期のずれ量の時間変化よりも緩慢にする手段を設けるとよい。
また、この発明は、上記のようにプログラムとして実施する他、装置、システム、方法、記録媒体等、任意の態様で実施することができる。
Furthermore, the correction means may be provided with means for making the time change of the correction amount related to the correction slower than the time change of the detected shift amount of the fluctuation period.
Further, the present invention can be implemented in any mode such as an apparatus, a system, a method, a recording medium, etc., in addition to being implemented as a program as described above.
以上のような構成によれば、処理内容がダイナミックに変化する変調処理を施された位相情報に基づき出力波形データを生成する場合でも、出力波形データにおける意図しないピッチの変化を抑えることができる。 According to the above configuration, even when output waveform data is generated based on phase information that has been subjected to modulation processing whose processing contents change dynamically, an unintended pitch change in the output waveform data can be suppressed.
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、図1に、この発明の一実施形態である波形生成装置のハードウェア構成を示す。
図1に示すように、波形生成装置10は、CPU11、ROM12、RAM13、HDD(ハードディスクドライブ)14、DMA(ダイレクトメモリアクセス)制御部15、DAC(デジタルアナログ変換器)16、外部機器I/F(インタフェース)17、表示回路18、検出回路19、通信I/F20を備え、これらがシステムバス21により接続されている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 shows a hardware configuration of a waveform generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the waveform generation device 10 includes a CPU 11, a
このうち、CPU11は、波形生成装置10の動作を統括制御する制御手段であり、ROM12あるいはHDD14に記憶された所要の制御プログラムを実行して波形生成装置10の各部を制御することにより、後述する波形生成機能をはじめとする種々の機能を実現する。
ROM12及びHDD14は、CPU11が実行する制御プログラムをはじめ、電源を切っても残しておくべきデータを記憶する書き換え可能な不揮発性記憶手段である。
RAM13は、CPU11のワークメモリとして使用する記憶手段である。
Among these, the CPU 11 is a control unit that performs overall control of the operation of the waveform generation apparatus 10 and executes a necessary control program stored in the
The
The
DMA制御部15は、RAM13に記憶されたデータにアクセスする機能を備える。例えば、DMA制御部15は、CPU11が実行するシーケンサアプリケーション(以下「アプリケーション」を「アプリ」と略称する)110及びソフトウェアシンセサイザプラグイン120の機能により生成されRAM13上に記憶されたデジタル波形データ(オーディオデータ)を、DAC16から出力して発音に用いる場合に、時間経過に従ってRAM13からDAC16への波形データの転送を行う。
DAC16は、デジタル波形データをアナログ音響信号に変換して、スピーカ等の外部のサウンドシステム(発音手段)へ出力する機能を備える。
The
The
外部機器I/F17は、外部機器を波形生成装置10に接続するためのインタフェースであり、例えばUSB(Universal Serial Bus)規格のインタフェースを採用可能である。外部機器I/F17には、MIDI(Musical Instrument Digital Interface:登録商標)データを生成するMIDI機器を接続してここからMIDIデータを入力することが考えられる。また、外部機器I/F17にオーディオ機器を接続し、CPU11が生成した波形データを、上述のDAC16からの出力に代えて、外部機器I/F17からそのオーディオ機器に出力して発音を行わせることも考えられる。
The external device I /
表示回路18は、ディスプレイ等の表示手段を接続し、CPU11からの制御によりその表示手段に表示を行わせるためのインタフェースである。
検出回路19は、キーボートやマウス等、ユーザからの操作を受け付けるための操作手段を接続し、その操作手段が受け付けた操作を検出してCPU11に供給するためのインタフェースである。
The
The
通信I/F20は、LAN(ローカルエリアネットワーク)等のネットワークを介して外部装置と通信するためのインタフェースである。
以上の波形生成装置10は、ハードウェアとしては汎用のPC(パーソナルコンピュータ)を用いて構成することもできる。
The communication I /
The above waveform generation device 10 can also be configured using a general-purpose PC (personal computer) as hardware.
以上の波形生成装置10において特徴的な点は、指定された周波数情報に基づき波形データ(以下単に「波形データ」と言った場合にはデジタル波形データを指す)を生成する機能である。以下、この点について説明する。
まず、図2に、波形生成装置10における波形データの生成及び出力に係る機能の構成を示す。
A characteristic feature of the waveform generation apparatus 10 described above is a function of generating waveform data (hereinafter simply referred to as “waveform data” when referring to digital waveform data) based on designated frequency information. Hereinafter, this point will be described.
First, FIG. 2 shows a configuration of functions related to generation and output of waveform data in the waveform generation apparatus 10.
図2に示すように、波形生成装置10は、波形データの生成及び出力に関与する機能として、MIDIドライバ101、オーディオドライバ102、シーケンサアプリ110、ソフトウェアシンセサイザプラグイン120を備える。
このうち、MIDIドライバ101は、外部機器I/F17に接続される外部機器から送信されるMIDIイベントを取得して、OS(オペレーティングシステム)上で動作する各種アプリに渡す機能を備える。オーディオドライバ102は、各種アプリが生成した波形データを、DAC16あるいは外部機器I/F17を介して外部に出力する機能を備える。これらのMIDIドライバ101及びオーディオドライバ102は、OSにより提供される機能である。
As shown in FIG. 2, the waveform generation apparatus 10 includes a
Among these, the
シーケンサアプリ110は、MIDIイベントと対応する波形データを、ソフトウェアシンセサイザプラグイン120を用いて生成して出力する機能を備える。
より具体的には、シーケンサアプリ110は、受け取ったMIDIイベントをソフトウェアシンセサイザプラグイン120に渡し、波形データの生成を開始させ、それに応じてソフトウェアシンセサイザプラグイン120が生成し出力する波形データを受け取って、オーディオドライバ102へ出力する。このとき、シーケンサアプリ110は、オーディオドライバ102が切れ目なく波形データを出力できる程度の頻度とサンプル数で(例えば5ミリ秒毎に300サンプル程度ずつ)ソフトウェアシンセサイザプラグイン120に波形データのサンプルを要求する。ソフトウェアシンセサイザプラグイン120はこの要求に応じて波形データを生成し、シーケンサアプリ110に渡す。
The
More specifically, the
なお、シーケンサアプリ110がソフトウェアシンセサイザプラグイン120に渡すMIDIイベントには、例えば、発音開始を指示するノートオンイベントや発音停止を指示するノートオフイベントがある。また、波形を規定する波形パラメータの値の変更を指示するイベントもある。
Note that the MIDI events that the
このようなMIDIイベントは、シーケンサアプリ110がタイマ制御のもとSMF(Standard MIDI File)形式の演奏データを再生して生成することができるし、外部MIDI機器から波形生成装置10に入力されたMIDIイベントをMIDIドライバ101から取得することもできる。
以上のようなシーケンサアプリ110の機能は、例えばシーケンサ機能を備えるDAW(Digital Audio Workstation)アプリにより提供可能である。
Such a MIDI event can be generated by the
The functions of the
ソフトウェアシンセサイザプラグイン120は、シーケンサアプリ110が使用するダイナミックリンクライブラリにより提供される機能であり、他のプロセスから渡されるMIDIイベントに従い波形データを生成して要求元のプロセスへ返す機能を備える。
より具体的には、ソフトウェアシンセサイザプラグイン120は、イベントハンドラ121、ピッチ生成部122、エンベロープ信号生成部123、オペレータ124、および出力部125の機能を備える。
The software synthesizer plug-in 120 is a function provided by a dynamic link library used by the
More specifically, the software synthesizer plug-in 120 includes functions of an
このうちイベントハンドラ121は、シーケンサアプリ110等の、ソフトウェアシンセサイザプラグイン120を使用するアプリからMIDIイベントが送られたことを検知し、イベントを受け取り、そのイベントに応じた処理を、ソフトウェアシンセサイザプラグイン120内の各部に指示する機能を備える。
Of these, the
例えば、イベントハンドラ121は、ノートオンイベントを検知した場合、そこに含まれる、発音すべき音高を表すノート番号をピッチ生成部122に伝えて周波数情報の生成開始を指示すると共に、押鍵(発音)操作速度を表すベロシティをエンベロープ信号生成部123に伝えてエンベロープ信号の生成開始を指示させる。これらの指示の後、ピッチ生成部122、エンベロープ信号生成部123及びオペレータ124は、1サンプルずつ時系列的に波形データを生成する。
For example, when the
また、イベントハンドラ121は、波形パラメータの値の変更を指示するイベントを検出した場合に、そこに含まれる情報に従い、各オペレータ124の波形生成部131が波形情報の生成に使用する波形パラメータの値を変更する。この波形パラメータには、例えば、図3に示す変調値演算部205における変調値の演算内容を規定するパラメータが含まれる。
Further, when the
次に、ピッチ生成部122は、ノート番号で指定された音高の基本周波数で発音する際に1サンプル期間で図3の位相カウンタ201において位相を進める量を示す周波数情報を生成し、オペレータ124の波形生成部131に供給する機能を備える。
エンベロープ信号生成部123は、発音開始から1サンプルずつ処理が進むに従って時間的に変化する信号であって、ベロシティに応じた音量を示す制御信号を生成し、オペレータ124の音量制御部132に供給する機能を備える。
Next, the
The envelope
オペレータ124は、ピッチ生成部122から供給される周波数情報と、エンベロープ信号生成部123から供給される制御信号と、イベントハンドラ121により設定される波形パラメータとに基づき、波形生成部131及び音量制御部132により波形データを生成して出力部125に供給する機能を備える。このうち波形生成部131は、周波数情報と波形パラメータとに基づき波形情報を生成する機能を備える。音量制御部132は、波形生成部131が生成した波形情報の振幅を、制御信号に従って調整することにより、出力すべき波形データを生成する機能を備える。
Based on the frequency information supplied from the
このオペレータ124は、複数設けることもできる。この場合、イベントハンドラ121、ピッチ生成部122及びエンベロープ信号生成部123は、発音に用いるオペレータ124のそれぞれに、波形パラメータ、周波数情報及び制御信号を供給する。また、あるオペレータ124が出力する波形データを、出力部125に出力することに加え、又はこれに代えて、他のオペレータ124の波形生成部131の動作を変調するために用いることもできる。変調値演算部205における変調値の演算内容を、他のオペレータ124が出力した波形データに基づき調整する等である。
A plurality of
出力部125は、各オペレータ124が生成した波形データのサンプルをバッファし、アプリからの要求に応じて、要求されたサンプル数のデータをそのアプリに渡す機能を備える。
なお、ピッチ生成部122、エンベロープ信号生成部123及びオペレータ124の処理は、出力波形データのサンプル単位よりも細かいオーバーサンプリングされた単位で波形データの生成処理を行ってもよい。その場合、1サンプルの波形データを出力部125に出力するために、複数周期の処理をし、その結果を出力する。
The
Note that the processing of the
次に、図3に、波形生成部131の機能構成をより詳細に示す。
図3に示すように、波形生成部131は、位相カウンタ201、加算部202,203、波形情報取得部204、変調値演算部205、タイミング検知部206、差分算出部207、切替部208、補正値保持部209、およびLPF(ローパスフィルタ)210を備える。
Next, FIG. 3 shows the functional configuration of the
As shown in FIG. 3, the
これらのうち、位相カウンタ201は、ピッチ生成部122から供給された周波数情報に基づき第1位相情報を生成する位相情報生成手段の機能を備える。この例では、位相カウンタ201は、1サンプル処理する毎に周波数情報が示す値を現在の値に加算する。そして、カウント値が1を超えた場合、加算結果から1を減じる。このことにより、図4に実線で示すように、時間の経過に従って0から1まで徐々に増加し、1に達すると0に戻る鋸波状の第1位相情報を生成する。なお、各タイミングにおけるカウント値を位相値と呼ぶことにし、位相値が0から1まで変化するのに要する期間が、波形の1周期に対応する。
Among these, the
加算部202は、位相カウンタ201が出力する第1位相情報を、LPF210から供給される後述する補正値Adjを加算して補正する機能を備える。
加算部203は、加算部202における補正後の第1位相情報を、変調値演算部205から供給される後述する変調値Modを加算して変調し、第2位相情報を生成する機能を備える。
なお、加算部202,203はそれぞれ、加算結果が0から1の範囲に収まらない場合に、加算結果に対し1を減算又は加算して、0から1の範囲に収めるようにする。
The adding
The adding unit 203 has a function of modulating the first phase information corrected by the adding
Each of the
波形情報取得部204は、第2位相情報を入力し、その第2位相情報に基づき該第2位相情報と対応するサンプル値を波形情報として生成する波形生成手段の機能を備える。この例では、波形情報取得部204は、各位相値と対応する正弦波のサンプル値を格納した正弦波テーブルを備え、第2位相情報が示す各サンプルの位相値と対応する正弦波のサンプル値を、必要に応じて補間処理を行って正弦波テーブルから読み出し、そのサンプルの波形情報として出力する。例えば、位相値0が正弦波の位相0に対応し、位相値1が正弦波の位相2πに対応する等である。位相値0が正弦波の位相−πに対応し、位相値1が正弦波の位相πに対応する等でもよい。正弦波の位相を弧度法でなく度数法で表現しても構わない。
The waveform
また、テーブルに他の波形のサンプル値を格納したり、位相値を数式に代入して演算することにより波形情報を生成したりすることも考えられる。
いずれにせよ、波形情報取得部204は、生成した波形情報を、後段の音量制御部132に供給すると共に、変調値演算部205にも供給する。
It is also conceivable that sample values of other waveforms are stored in the table, or waveform information is generated by substituting the phase value into a mathematical formula and calculating.
In any case, the waveform
変調値演算部205は、第1位相情報を、波形情報取得部204が生成した波形情報を用いてフィードバック変調するための変調値Modを生成する機能を有する。そして、加算部203と合わせて変調手段の機能を実現する。
変調値演算部205が行う変調値Modの生成のための演算等の処理の内容は、イベントハンドラから供給される波形パラメータ(及び他のオペレータ124が出力する波形データ)に基づき、動的に変更される。この変更は、例えばディレイ処理における遅延サンプル数のようにパラメータの調整に留まる場合もあれば、フィルタ処理を追加あるいは削除したり、絶対値変換処理と二乗演算処理を切り替えたり、といった、処理アルゴリズム自体の変更を伴う場合もある。
The modulation
The contents of processing such as the calculation for generating the modulation value Mod performed by the modulation
ここで、変調値演算部205が行う変調値Modの生成のための演算処理アルゴリズムの一例を述べると、まず絶対値変換部により波形情報取得部204が生成した波形情報に係るサンプル値の絶対値を求め、その後、その絶対値をローパスフィルタに入力し、フィルタの出力値を遅延部で所定サンプル分遅延させる処理が考えられる。この処理を行うと、あるサンプリング期間で変調値演算部205に入力したサンプル値が加算部203に供給される変調値Modに反映されるまでには、ある程度の遅延が生じることになる。
Here, an example of a calculation processing algorithm for generating the modulation value Mod performed by the modulation
いずれにせよ、変調値Modを、加算部203において、(加算部202における補正後の)第1位相情報に加算することにより、第1位相情報を変調して第2位相情報を生成することができる。なお、この加算において、位相値が0〜1の範囲から外れる場合には、加算結果から1を減じるか又は加算結果に1を加えて、加算後の位相値が0〜1の範囲に収まるようにする。 In any case, by adding the modulation value Mod to the first phase information (after correction in the addition unit 202) in the addition unit 203, the first phase information is modulated to generate second phase information. it can. In this addition, when the phase value is out of the range of 0 to 1 in this addition, 1 is subtracted from the addition result or 1 is added to the addition result so that the phase value after addition falls within the range of 0 to 1. To.
ここで、図4に、加算部202による補正を行わない状態での、第1位相情報(実線)と、第1位相情報を変調して得られる第2位相情報(点線)の経時変化の例を示す。縦軸は各サンプル期間の位相情報が示す位相値、横軸はサンプル数単位で示した時間である。
この図からわかるように、波形情報取得部204が生成した波形情報を反映した変調値Modを用いて第1位相情報の変調を行うと、その変調後の第2位相情報の変動周期(例えば0から1までの変動を1周期とする)は、元の第1位相情報の変動周期とずれることになる。この「ずれ」は、位相情報の変動の様子を波形に見立てると、波形の位相がずれ量Dだけずれていることに該当する。
そして、この「ずれ」の大きさは、変調値演算部205における演算内容によって変動することが、発明者らのシミュレーションによってわかっている。
Here, FIG. 4 shows an example of the temporal change of the first phase information (solid line) and the second phase information (dotted line) obtained by modulating the first phase information in a state where the correction by the adding
As can be seen from this figure, when the first phase information is modulated using the modulation value Mod reflecting the waveform information generated by the waveform
It has been found by the inventors' simulation that the magnitude of this “deviation” varies depending on the calculation contents in the modulation
次に、タイミング検知部206は、加算部203での加算時に位相値が1を超えたタイミング(このときに位相値から1を減じる処理を行うため図4のグラフでは1付近の値から0付近への値の変動が起きるタイミング)を検知する機能を備える。また、その検知したタイミング前後の第2位相情報の位相値を差分算出部207に供給する機能を備える。さらに、その検知したタイミングで、切替部208を接続状態(1→0)に切り替え、差分算出部207が算出した差分値を、補正準備値Adjpとして補正値保持部209に保持させる機能も備える。なお、タイミング検知部206は、位相値が1を超えたタイミング以外では、切替部208を離間状態(otherwise)に切り替え、補正値保持部209に、一旦保持した補正準備値Adjpをそのまま保持させる。
Next, the
差分算出部207は、タイミング検知部206から第2位相情報の位相値が供給された場合に、その位相値と、加算部203による変調前の第1位相情報の位相値とに基づき、第2位相情報の位相値が「0」になった時点での、第2位相情報の位相値と第1位相情報の位相値との差分を算出する。位相値があるサンプリング期間にちょうど「0」になることは希であるので、通常は、「1」を超えたタイミング前後の位相値を用いて補間を行って求める。
When the phase value of the second phase information is supplied from the
この求めた差分は、変調手段による変調後の位相情報が所定の値となった時点における、変調前後の位相情報の差分に該当し、第1位相情報と第2位相情報の変動周期のずれ量Dを反映した値となる。したがって、基本的にはこの差分値だけ第1位相情報を補正すればよいのであるが、この例では、補正量の時間変化を、差分値の時間変化より緩慢にする手段として、補正値保持部209及びLPF210を設け、これらを介して補正を行うようにしている。
The obtained difference corresponds to the difference between the phase information before and after the modulation when the phase information after the modulation by the modulation means becomes a predetermined value, and the shift amount of the fluctuation period of the first phase information and the second phase information. The value reflects D. Therefore, it is basically only necessary to correct the first phase information by this difference value, but in this example, the correction value holding unit is used as a means for making the time change of the correction amount slower than the time change of the difference value. 209 and
切替部208は、タイミング検知部206によって接続状態と離間状態を切り替えられ、接続状態となった場合に、差分算出部207が算出した差分値を補正値保持部209に供給する機能を備える。
補正値保持部209は、切替部208を介して差分算出部207から差分値が供給された場合に、次に差分値が供給されるまで、その差分値を補正準備値Adjpとして保持し、サンプリング期間毎にLPF210に供給する機能を備える。
The
When the difference value is supplied from the
LPF210は、補正値保持部209から供給される各サンプリング期間の補正準備値Adjpに基づき、その高周波成分を除去し、時間変化を緩慢にした各サンプリング期間の補正値Adjを生成して、加算部202に供給する機能を備える。
加算部202は、上述のように、第1位相情報の位相値にこの補正値Adjを加算して補正する。
以上のタイミング検知部206、差分算出部207、切替部208、補正値保持部209、LPF210及び加算部202が、補正手段を構成する。
Based on the correction preparation value Adjp for each sampling period supplied from the correction
As described above, the adding
The
次に、図4及び図5を用いて、補正手段による位相情報の補正の意義について説明する。
図4は上述した通りであり、図5は、位相カウンタ201が出力する位相値(補正前の第1位相情報:実線)と、加算部202による補正後の第1位相情報(二点鎖線)と、その補正後の第1位相情報を加算部203で変調して得られる第2位相情報(点線)との経時変化を、図4と同じ軸上に示したものである。
ここで、加算部202による補正の趣旨は、図4に示したずれ量Dをなくし、波形情報取得部に入力される第2位相情報の変動周期を、位相カウンタ201が出力する第1位相情報の変動周期に合わせるものである。ここで、位相カウンタ201の出力自体は、位相情報の変調や補正を行っても変化するものではない。
Next, the significance of correcting the phase information by the correcting means will be described with reference to FIGS.
4 is as described above, and FIG. 5 is a diagram illustrating the phase value output from the phase counter 201 (first phase information before correction: solid line) and the first phase information after correction by the adding unit 202 (two-dot chain line). The change over time with the second phase information (dotted line) obtained by modulating the corrected first phase information with the adder 203 is shown on the same axis as FIG.
Here, the purpose of the correction by the
そして、図3の構成においては、差分算出部207において、第2位相情報の位相値が「0」になった時点での、第2位相情報の位相値と第1位相情報の位相値との差分(図5では、説明を簡単にするため、この差分そのものが補正値Adjであるとする)を求め、各サンプル期間の第1位相情報の位相値にその差分Adjを加えている。このことにより、もとの第1位相情報よりも、ずれ量Dだけ「位相」が早い位相情報を得ることができる。
In the configuration of FIG. 3, the
そして、この補正後の位相情報に対し変調量Modを加算して変調することにより、もとの第1位相情報に加算した場合よりもずれ量Dだけ「位相」が早い第2位相情報を得ることができる。そして、このことにより、図5に示すように、第2位相情報の変動周期は、第1位相情報の変動周期と重なることになる。 Then, by modulating the phase information after correction by adding the modulation amount Mod, the second phase information whose “phase” is earlier by the shift amount D than the case of adding to the original first phase information is obtained. be able to. As a result, as shown in FIG. 5, the fluctuation period of the second phase information overlaps with the fluctuation period of the first phase information.
なお、図3の例では、補正量Adjを、補正後の第1位相情報(図5の二点鎖線)と、その補正後の第1位相情報を変調して得た第2位相情報(図5の点線)との差分として求めている。しかし、図4と図5の対比からわかるように、これらのグラフは、位相カウンタが出力する第1位相情報(図4の実線)及び、補正しない第1位相情報を変調して得た第2位相情報(図4の点線)のグラフを、時間を早める方向へずれ量Dだけ平行移動したものとなる。このため、図3の手法でも、補正の影響を受けることなく(実際にはLPF210を通すため若干影響はあるが特に問題とならずに)、ずれ量Dと対応する補正量Adjを求めることができる。 In the example of FIG. 3, the correction amount Adj is obtained by correcting the first phase information after correction (two-dot chain line in FIG. 5) and the second phase information (FIG. 5) obtained by modulating the first phase information after correction. 5 as a difference). However, as can be seen from the comparison between FIG. 4 and FIG. 5, these graphs show the second phase obtained by modulating the first phase information output by the phase counter (solid line in FIG. 4) and the first phase information that is not corrected. The graph of the phase information (dotted line in FIG. 4) is translated by a shift amount D in the direction of increasing the time. Therefore, even in the method of FIG. 3, the correction amount Adj corresponding to the shift amount D can be obtained without being influenced by the correction (actually there is no particular problem because it passes through the LPF 210). it can.
以上の補正を行うことにより、変調値演算部205で行う処理の内容によらず、波形情報取得部204に入力する第2位相情報の変動周期を一定に保つことができるため、処理内容がダイナミックに変化する変調処理を施された位相情報に基づき出力波形データを生成する場合でも、出力波形データにおける意図しないピッチの変化を抑えることができる。
By performing the above correction, the fluctuation period of the second phase information input to the waveform
なお、図3に示した波形生成部131の機能と対応する処理は、例えば図6のフローチャートに示すものとすることができる。
CPU11は、ソフトウェアシンセサイザプラグインのプログラムを実行することにより、サンプル期間毎に図6の処理を開始する。なお、波形データを出力に間に合うように用意できるのであれば、図6の処理の実行間隔は、必ずしも再生時のサンプリング周期と一致していなくてもよい。
Note that the processing corresponding to the function of the
The CPU 11 starts the process of FIG. 6 for each sample period by executing a software synthesizer plug-in program. Note that if the waveform data can be prepared in time for output, the execution interval of the processing of FIG. 6 does not necessarily match the sampling period at the time of reproduction.
図6の処理において、CPU11はまず、ピッチ生成部122から供給された周波数情報に基づき位相カウンタ201のカウント値(第1位相情報)を加算する(S11)。このときカウント値が0〜1に収まるように調整することは上述の通りである。
次に、CPU11は、ステップS11での加算後の第1位相情報に前回の処理で設定した補正値Adjを加算する(S12)。そしてさらに、その加算結果に対し、前回の処理で設定した変調値Modを加算して、第2位相情報を生成する(S13)。これらのステップでもカウント値が0〜1に収まるように調整することは上述の通りである。
In the process of FIG. 6, the CPU 11 first adds the count value (first phase information) of the
Next, the CPU 11 adds the correction value Adj set in the previous process to the first phase information after the addition in step S11 (S12). Further, the modulation value Mod set in the previous process is added to the addition result to generate second phase information (S13). As described above, the adjustment is performed so that the count value falls within the range of 0 to 1 even in these steps.
次に、CPU11は、波形情報取得部204の機能と対応する処理により、第2位相情報と対応する波形情報のサンプル値を取得し(S14)、これを音量制御部132へ出力する(S15)。また、ステップS14で取得したサンプル値を、変調値演算部205の機能と対応する変調値生成ルーチンに入力する(S16)。そして、CPU11は、このサンプル期間における変調値生成ルーチンの出力を変調値Modとする(S17)。 Next, the CPU 11 acquires a sample value of the waveform information corresponding to the second phase information by processing corresponding to the function of the waveform information acquisition unit 204 (S14), and outputs this to the volume control unit 132 (S15). . In addition, the sample value acquired in step S14 is input to a modulation value generation routine corresponding to the function of the modulation value calculation unit 205 (S16). Then, the CPU 11 sets the output of the modulation value generation routine in this sample period as the modulation value Mod (S17).
また、CPU11は、ステップS13での変調値Modの加算の際に、第2位相情報がオーバーフローした(加算結果が1を超えたため1を減算した)か否か判断する(S18)。ここでYesであれば、CPU11は、補間により、第2位相情報が0になった時点の第1位相情報+補正値Adjの値を算出し、補正準備値Adjpとする(S19)。ステップS18でNoであれば、ステップS19はスキップする。
いずれの場合も、CPU11は、この時点の補正準備値Adjpを、LPF210の機能と対応するLPF処理ルーチンに入力する(S20)。そして、CPU11は、このサンプル期間におけるLPF処理ルーチンの出力を補正値Adjとして(S21)、処理を終了する。
Further, the CPU 11 determines whether or not the second phase information has overflowed when adding the modulation value Mod in step S13 (S1 is subtracted because the addition result exceeds 1) (S18). If Yes here, the CPU 11 calculates the value of the first phase information + correction value Adj when the second phase information becomes 0 by interpolation, and sets it as the correction preparation value Adjp (S19). If No in step S18, step S19 is skipped.
In any case, the CPU 11 inputs the correction preparation value Adjp at this time to the LPF processing routine corresponding to the function of the LPF 210 (S20). Then, the CPU 11 sets the output of the LPF processing routine in this sample period as the correction value Adj (S21), and ends the processing.
次に、上述した実施形態の変形例について説明する。この変形例は、波形生成部131の構成が上述した実施形態と異なるのみである。
図7に、変形例における波形生成部131の機能構成を示す。この図において、図3に示したものと対応する構成要素には、図3と同じ符号を付した。
Next, a modification of the above-described embodiment will be described. This modification is different from the above-described embodiment only in the configuration of the
FIG. 7 shows a functional configuration of the
図7に示す変形例においては、差分算出部207が、位相カウンタ201が出力する位相値(補正前の第1位相情報である)と、加算部211にて補正値Adj及び変調値Modを加算後の位相値(第2位相情報である)との差分を求める。すなわち、補正値Adjと変調値Modの合計値の符号を反転した値を求める。第2位相情報の位相値が「0」になった時点での差分を算出する点は、図3の場合と同様である。
In the modification shown in FIG. 7, the
なお、加算部211は、図3の加算部202と加算部203の機能を合わせたものであり、位相カウンタ201が出力する位相値に、補正値Adj及び変調値Modを加算して、波形情報取得部204に入力する第2位相情報を生成する。加算の順序は、補正値Adj及び変調値Modのどちらが先でもよい。
また、加算部212を設け、切替部208が接続状態になった場合に、補正値保持部209が現在保持している補正準備値Adjpに、差分算出部207が検出した差分を加算した値を、新たな補正準備値Adjpとして補正値保持部209に供給して保持させる。
タイミング検知部206、切替部208、およびLPF210を含め、その他の各部の機能は図3の例と同じである。
The
In addition, when the
The functions of other units including the
以上の波形生成部131によれば、図5に点線で示す変調後位相情報が1から0に変化するタイミングの、実線で示す位相カウンタ201の出力に基づき、補正値Adjを調整することができる。従って、変調後位相情報と、位相カウンタ201の出力とで「位相」がずれ、1から0に変化するタイミングが異なる場合、それを打ち消す方向へ補正値Adjの値を変更することができる。このため、図3の構成の場合と同様、変調後位相情報と位相カウンタ201の出力の「位相」を一致させることができる。
According to the
以上で実施形態の説明を終了するが、装置及び機能の構成、具体的な処理の手順などが、上述の実施形態で説明したものに限られないことはもちろんである。
例えば、差分算出部207が差分を算出し補正値保持部209に供給するタイミングを、第2位相情報あるいは第1位相情報がオーバーフローする(変動領域の端部の値を基準とした)タイミングではなく、位相値0.5を超えた時点など、変動領域の途中の値を基準としたタイミングとしてもよい。
Although the description of the embodiment is finished as described above, it goes without saying that the configuration of the apparatus and functions, the specific processing procedure, and the like are not limited to those described in the above-described embodiment.
For example, the timing at which the
また、位相値の変動範囲は0から1には限られない。さらに、この変動範囲が波形の1周期と対応していることも必須ではない。例えば、位相値の0が正弦波の位相0に、位相値の1が正弦波の位相4πにそれぞれ対応する、というように、位相値の変動範囲が波形の複数周期と対応していてもよい。
また、図2及び図3等に示した波形データの生成及び出力に係る機能を、ソフトウェアではなく、専用のハードウェアにより、あるいは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせにより実現してもよい。
Further, the variation range of the phase value is not limited to 0 to 1. Furthermore, it is not essential that this fluctuation range corresponds to one period of the waveform. For example, the phase value variation range may correspond to a plurality of periods of the waveform, such that the
Further, the functions related to the generation and output of the waveform data shown in FIGS. 2 and 3 may be realized not by software but by dedicated hardware or a combination of software and hardware.
また、この発明は、マルチトラックレコーダや電子楽器、音源装置等、図2及び図3に示した機能により波形データの生成及び出力以外の機能を合わせ持つ任意の音響信号処理装置、あるいはコンピュータにそのような音響信号処理装置の機能を実現させるためのプログラムに適用可能であることはもちろんである。
この場合において、音響信号処理装置が、図1において波形生成装置10の外部に示したサウンドシステム、ディスプレイ等を備えていてよいことはもちろんである。
Further, the present invention can be applied to an arbitrary acoustic signal processing apparatus or a computer having a function other than the generation and output of waveform data by the functions shown in FIGS. 2 and 3, such as a multitrack recorder, an electronic musical instrument, and a sound source device. Of course, the present invention can be applied to a program for realizing the functions of such an acoustic signal processing device.
In this case, it goes without saying that the acoustic signal processing apparatus may include the sound system, display, etc. shown outside the waveform generating apparatus 10 in FIG.
また、上記の音響信号処理装置あるいは波形生成装置の機能を実現するためのプログラムは、はじめからコンピュータに備えるROMや他の不揮発性記憶媒体(フラッシュメモリ,EEPROM等)などに格納しておいてもよい。しかし、メモリカード、CD、DVD、ブルーレイディスク等の任意の不揮発性記録媒体に記録して提供することもできる。それらの記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータにインストールして実行させることにより、上述した各手順を実行させることができる。 The program for realizing the functions of the above-described acoustic signal processing device or waveform generation device may be stored in a ROM or other nonvolatile storage medium (flash memory, EEPROM, etc.) provided in the computer from the beginning. Good. However, it can also be provided by being recorded on an arbitrary nonvolatile recording medium such as a memory card, CD, DVD, or Blu-ray disc. Each procedure described above can be executed by installing the program recorded in the recording medium in a computer and executing the program.
さらに、ネットワークに接続され、プログラムを記録した記録媒体を備える外部装置あるいはプログラムを記憶手段に記憶した外部装置からダウンロードし、コンピュータにインストールして実行させることも可能である。
また、以上述べてきた構成及び変形例は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせて適用することも可能である。
Furthermore, it is also possible to download from an external device that is connected to a network and includes a recording medium that records the program, or an external device that stores the program in a storage unit, and install and execute the program on a computer.
In addition, the configurations and modifications described above can be applied in appropriate combinations within a consistent range.
以上の説明から明らかなように、処理内容がダイナミックに変化する変調処理を施された位相情報に基づき出力波形データを生成する場合でも、出力波形データにおける意図しないピッチの変化を抑えることができる。
従って、この発明を適用することにより、出力波形データの品質を向上させることができる。
As is clear from the above description, even when output waveform data is generated based on phase information subjected to modulation processing whose processing contents dynamically change, an unintended pitch change in the output waveform data can be suppressed.
Therefore, the quality of the output waveform data can be improved by applying the present invention.
10…波形生成装置、11…CPU、12…ROM、13…RAM、14…HDD、15…DMA制御部、16…DAC、17…外部機器I/F、18…表示回路、19…検出回路、20…通信I/F、21…システムバス、101…MIDIドライバ、102…オーディオドライバ、110…シーケンサアプリ、120…ソフトウェアシンセサイザプラグイン、121…イベントハンドラ、122…ピッチ生成部、123…エンベロープ信号生成部、124…オペレータ、125…出力部、131…波形生成部、132…音量制御部、201…位相カウンタ、202,203,211,212…加算部、204…波形情報取得部、205…変調値演算部、206…タイミング検知部、207…差分算出部、208…切替部、209…補正値保持部、210…LPF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Waveform production | generation apparatus, 11 ... CPU, 12 ... ROM, 13 ... RAM, 14 ... HDD, 15 ... DMA control part, 16 ... DAC, 17 ... External apparatus I / F, 18 ... Display circuit, 19 ... Detection circuit, DESCRIPTION OF
Claims (5)
入力する位相情報に基づき該位相情報と対応するサンプル値を波形情報として生成する波形生成手段と、
供給された周波数情報に基づき第1位相情報を生成する位相情報生成手段と、
前記第1位相情報を、前記波形生成手段が生成した波形情報を用いて変調する変調手段と、
前記変調手段による変調により生じる位相情報の変動周期のずれを補正する補正手段と、
前記波形生成手段に対し、前記第1位相情報に対し前記変調手段による変調と前記補正手段による補正とを加えた第2位相情報を入力する入力手段として機能させるためのプログラム。 Computer
Waveform generating means for generating, as waveform information, a sample value corresponding to the phase information based on the input phase information;
Phase information generating means for generating first phase information based on the supplied frequency information;
Modulation means for modulating the first phase information using the waveform information generated by the waveform generation means;
Correction means for correcting the shift of the fluctuation cycle of the phase information caused by the modulation by the modulation means;
A program for causing the waveform generation means to function as input means for inputting second phase information obtained by adding modulation by the modulation means and correction by the correction means to the first phase information.
前記補正手段は、前記変調手段による変調後の位相情報が所定の値となった時点における、変調前後の位相情報の差分を前記変動周期のずれ量として検出し、その差分だけ、前記変調手段による変調前の位相情報を補正することを特徴とするプログラム。 The program according to claim 1,
The correction unit detects a difference in phase information before and after modulation as a shift amount of the fluctuation period when the phase information after modulation by the modulation unit becomes a predetermined value, and only the difference is detected by the modulation unit. A program for correcting phase information before modulation.
前記補正手段は、前記第2位相情報が所定の値となった時点における、前記第1位相情報と前記第2位相情報の差分を検出し、その差分だけ位相情報の補正量を調整し、その調整後の補正量だけ位相情報を補正することを特徴とするプログラム。 The program according to claim 1,
The correction means detects a difference between the first phase information and the second phase information when the second phase information reaches a predetermined value, adjusts a correction amount of the phase information by the difference, and A program that corrects phase information by an amount after correction.
前記補正手段は、前記補正に係る補正量の時間変化を、検出した前記変動周期のずれ量の時間変化よりも緩慢にする手段を備えることを特徴とするプログラム。 A program according to any one of claims 1 to 3,
The said correction | amendment means is provided with a means to make the time change of the correction amount which concerns on the said correction slower than the time change of the detected deviation | shift amount of the said fluctuation | variation period.
供給された周波数情報に基づき第1位相情報を生成する位相情報生成手段と、
前記第1位相情報を、前記波形生成手段が生成した波形情報を用いて変調する変調手段と、
前記変調手段による変調により生じる位相情報の変動周期のずれを補正する補正手段と、
前記波形生成手段に対し、前記第1位相情報に対し前記変調手段による変調と前記補正手段による補正とを加えた第2位相情報を入力する入力手段とを備える波形生成装置。
Waveform generating means for generating, as waveform information, a sample value corresponding to the phase information based on the input phase information;
Phase information generating means for generating first phase information based on the supplied frequency information;
Modulation means for modulating the first phase information using the waveform information generated by the waveform generation means;
Correction means for correcting the shift of the fluctuation cycle of the phase information caused by the modulation by the modulation means;
A waveform generation apparatus comprising: input means for inputting second phase information obtained by adding modulation by the modulation means and correction by the correction means to the first phase information.
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