JP2719331B2 - エンベロープ抽出装置 - Google Patents

エンベロープ抽出装置

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JP2719331B2 JP61264206A JP26420686A JP2719331B2 JP 2719331 B2 JP2719331 B2 JP 2719331B2 JP 61264206 A JP61264206 A JP 61264206A JP 26420686 A JP26420686 A JP 26420686A JP 2719331 B2 JP2719331 B2 JP 2719331B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、サンプリングして記憶された音響の波形
データからエンベロープ波形を抽出するエンベロープ抽
出装置に関する。 [背景] 自然楽器音らしい音の合成能力は電子楽器における重
要な課題であるが、現在までのところ、電子的に合成さ
れる音と自然楽器音との間には相当の隔りが残されてい
る。電子的に合成可能な音は、現在の楽音処理装置のも
つ処理能力の限界と深く係っている。楽音処理装置は、
複雑な演算をリアルタイムで実行する能力を持っておら
ず、単純で自由度の低い処理しか行えない。結果とし
て、自然楽器音にみられる複雑な音色の変化等の特徴の
大部分が欠けてしまうことになる。 例えば、楽音の基本周波数の1波形分のデータにエン
ベロープデータを乗算することで楽音を合成する装置の
場合、複雑に変化するエンベロープ波形を生成すること
はできない。区間的に単調な波形(例えば指数カーブ)
を発生できるだけであり、区間の端の座標を変えること
だけが、唯一の自由度である。 現状におけるハードウェア、ソフトウェアの制約の下
でなされている音作りの手法は、制約条件を受け入れ、
使用可能なわずかな自由度の範囲内で、試行錯誤的に、
また人工的に音を作り出していく、といったアプローチ
である。これは、自然楽器音に対する本来のアプローチ
とは全く別の方向を進むものである。 一方、サンプリング楽器で代表されるように、PCMに
より自然楽器音の波形自体をサンプリングし、このサン
プリングした波形データをリアルタイムで読み出して発
音を行う装置も知られている。この種の装置はサンプリ
ングした音については忠実に再生できる。しかし、楽音
情報を完成された波形という形式で持つため、演算処理
には向かず、ピッチや奏法によって複雑に変化する自然
楽器音の特徴を、サンプリングした1つの自然楽器音の
波形データからつくり出すことはできない。要するに、
サンプリング楽器等では、音を電子的に合成するという
考え方を基本的に捨て去っているといえる。 この発明は、自然楽器音らしい音を合成により得るた
めには、自然楽器音についてデータ解析を行い、その特
徴を抽出し、抽出した特徴パラメータを使用して合成音
を得る、といったアプローチが、有効であるという認識
に立って発明されたものである。 [発明の目的] この発明は、サンプリングして記憶された波形データ
から、原音の特徴をよく保存するエンベロープデータを
抽出するエンベロープ抽出装置を提供することを目的と
する。 [発明の要点] この発明は、上記の目的を達成するため、サンプリン
グされ記憶されたデジタル波形データを、入力されたサ
ンプリング周波数をこのデジタル波形データの基本周波
数で除算することにより求められる数のデジタル波形デ
ータを含む区間に細分化し、細分化した各区間に含まれ
るデジタル波形データの中から最大値を有するデジタル
波形データをエンベロープ波形データとして抽出してエ
ンベロープ記憶手段に記憶させるようにしたことを要点
とする。 [発明の作用] 1個のエンベロープ値を抽出するのに使用する楽音波
形データの数が多すぎると、原音を特徴づける振幅の変
化の情報を失うことになる。逆に抽出単位区間当りの楽
音データ数が少なすぎると、意味のない変化をエンベロ
ープ値として評価してしまうことになる。一例として、
音叉のような正弦波をサンプリングした場合に、その一
周期の半分毎の最大値をエンベロープ値として求めると
すると、エンベロープの時系列データは1、0、1、0
……といった意味のない変動を起こす。 この発明によれば、エンベロープ抽出の単位区間とし
て、サンプリングした原音の基本周期を使用しているの
で、上述の問題は解消され、意味のあるエンベロープ値
を抽出することができる。また本発明においては、波形
記憶手段に基本周波数又はサンプリング周波数の異なる
デジタル波形データが記憶されたとしても、入力される
基本周波数あるいはサンプリング周期をそれに合わせて
変更すればよく、いかなる周波数のデジタル波形データ
に対しても意味のあるエンベロープ値が抽出できる。 [実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。 第1図は本実施例の全体構成を示す。楽音データメモ
リ1にはサンプリングされた楽音データが記憶されてお
り、この楽音データはエンベロープ抽出回路2に与えら
れ、ここで、本発明に従い、楽音周期相当の抽出区間を
単位としてエンベロープ値が抽出される。抽出されたエ
ンベロープデータは抽出エンベロープメモリ3に記憶さ
れる。ハード的には、エンベロープ抽出回路2はキーボ
ード、ディスプレイ等の入出力装置、プログラムや作業
用のメモリ、プロセッサ装置等で構成される。 第2図はエンベロープ抽出回路2の要部の構成を示
す。抽出区間設定走査部21は入力装置からの情報を受け
て、1つずつエンベロープ値を抽出する区間を決め、エ
ンベロープデータ抽出の際は、1つの区間のエンベロー
プ値が決まるごとに、次の区間に進め、サンプリングさ
れた楽音データの全区間を走査する。本例では、入力情
報として、楽音データのサンプリング周波数情報と楽音
(基本)周波数情報を与えている。 区間内楽音データ読出部22は抽出区間設定走査部21よ
り与えられる現在の区間に含まれる楽音データを順次、
楽音データメモリ1より読み出す。 最大値抽出部23は読出部22より与えられる区間内楽音
データの最大値を抽出するもので、抽出区間設定走査部
21より現在の走査区間の完了が通知されると、抽出した
最大値を着目している区間のエンベロープ値として、抽
出区間設定走査部21が示す現在の走査区間番号に割り当
てたメモリ位置に書き込む。 第3図はエンベロープ抽出回路2の動作のフローチャ
ートである。 まず、サンプリング周波数Fsと楽音の周波数Freqを入
力して、抽出区間内の楽音データの数Nを計算する(S
1、S2、S3)。これにより、1抽出区間内には、ちょう
ど楽音の基本周期分のデータが入ることになる。 さらに、楽音の長さ(秒)を入力し、この情報とサン
プリング周波数と1抽出区間内のデータ数とから抽出区
間の総数Mを求める(S4、S5)。 抽出区間番号の変数jと、1抽出区間内のデータ位置
の変数iを“1"に初期化する(S6、S7)。 1抽出区間内の楽音データの最大値の変数MAXを“0"
に初期化し(S8)、i=Nにより、現在の抽出区間内の
走査が完了するまで(S11)、MAXを、現在の楽温データ
Aij(j番目の抽出区間におけるi番目の楽音データ)
と比較し、現在の楽音データAijがMAXより大きければそ
の値でMAXを更新し(S9、S10)、比較する楽音データを
次に進めるためiをインクリメントする(S12)、とい
う処理を繰り返す。したがって、iがNに達した時点
で、MAXには、今回走査した抽出区間内における楽音デ
ータの最大値が記憶されていることになる。 そこでiがNに達したら、MAXをj番目のエンベロー
プ値変数Ejに入れ、次の抽出区間に進めるためjをイン
クリメントする(S13、S15)。以上の処理をjをMに達
するまで(S14)、すなわち、全ての抽出区間における
エンベロープ値の軸出が完了するまで繰り返す。 第3図に示す処理の完了後、E1からEMまでの変数の配
列は、楽音データから抽出したM個のエンベロープデー
タを表わす。 第4図〜第7図に、楽音データの波形例と、本実施例
に従って抽出したエンベロープデータの波形例を示して
ある。第4図はトランペットの減衰音の波形であり、こ
の波形データから抽出したエンベロープデータの波形を
第5図に示す。第6図はトランペットの持続音の波形で
あり、これから抽出したエンベロープ波形が第7図であ
る。 なお、上記実施例では、エンベロープの評価関数とし
て、最大値を使用しているが、その他の評価関数を使用
してもよい。例えば、正のピークと負のピークとの差、
あるいは区間内の各楽音データの絶対値の総和、あるい
は各データの自乗の総和をエンベロープの大きさの尺度
とすることができる。ただし、これらの例に比べ、最大
値を抽出する方式は、計算量が少なくてすむという点で
有利である。 [発明の効果] 以上、詳細に説明したように、この発明では、サンプ
リングして記憶されたデジタル波形データを、入力され
たサンプリング周波数をこのデジタル波形データの基本
周波数で除算することにより求められる数のデジタル波
形データを含む区間に細分化し、細分化した各区間に含
まれるデジタル波形データの中から最大値を有するデジ
タル波形データをエンベロープ波形データとして抽出す
る、という方式を使用しているので、原音の要素が正確
に得られ、原音の特徴が失われないという効果を奏す
る。また本発明においては、基本周期又はサンプリング
周期の異なるデジタル波形データが記憶されたとして
も、それに合わせて入力される基本周期又はサンプリン
グ周期を変更すればよく、いかなる周期のデジタル波形
データに対しても意味のあるエンベロープ値が抽出でき
る、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例に係るエンベロープ抽出装
置の全体構成図、第2図はエンベロープ抽出回路の要部
の構成図、第3図はエンベロープ抽出回路の動作を示す
フローチャート、第4図は楽音波形例を示す波形図、第
5図は第4図の楽音波形を基に、実施例に従って抽出し
たエンベロープ波形を示す波形図、第6図は別の楽音波
形例を示す波形図、第7図は第6図の波形を基に、実施
例に従って抽出したエンベロープ波形を示す波形図であ
る。 1……楽音データメモリ、2……エンベロープ抽出回
路、3……抽出エンベロープメモリ、21……抽出区間設
定走査部、22……区間内楽音データ読出部、23……最大
値抽出部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−43012(JP,A) 特開 昭55−84993(JP,A) 実開 昭55−169587(JP,U)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.所定のサンプリング周期でサンプリングされたデジ
    タル波形データを記憶した波形記憶手段と、 この波形記憶手段に記憶されたデジタル波形データの基
    本周波数を入力する基本周波数入力手段と、 上記波形記憶手段に記憶されたデジタル波形データのサ
    ンプリング周波数を入力するサンプリング周波数入力手
    段と、 上記波形記憶手段に記憶されたデジタル波形データを、
    上記サンプリング周波数入力手段で入力されたサンプリ
    ング周波数を上記基本周波数入力手段により入力された
    基本周波数で除算することにより求められる数のデジタ
    ル波形データを含む区間に細分化し、細分化した各区間
    に含まれるデジタル波形データの中から最大値を有する
    デジタル波形データを抽出する抽出手段と、 この抽出手段にて抽出された各区間の最大値のデジタル
    波形データをエンベロープデータとして記憶するエンベ
    ロープ記憶手段と、 を有することを特徴とするエンベロープ抽出装置。
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US07/758,529 US5200567A (en) 1986-11-06 1991-09-06 Envelope generating apparatus
US08/232,879 US5548080A (en) 1986-11-06 1994-04-25 Apparatus for appoximating envelope data and for extracting envelope data from a signal

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