JP2728602B2 - 楽音信号処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、楽音波形のループ化を
行う楽音信号方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ディジタルサンプリングされた楽
音波形をループ化する場合、図５（ａ）に示すように、
ディスプレイに表示される楽音波形のほぼ１周期分Ｌを
切り出し、切り出してきた楽音波形Ｌの両端近くでスム
ーズにつながることが予想されるポイントを探し出し、
探し出してきたポイント同士をつなぎ合わせる方法が取
られていた（図５（ｂ））。しかしループ化される楽音
波形のつなぎ目がずれてしまうような場合は、つなぎ合
わせるポイントを微妙にずらす等の方法てつなぎ合わせ
直すことでスムーズなループ波形を得ようとしていた。
このようにして得られた楽音のループ波形は、高周波成
分となるつなぎ目が目立たないように、楽音発生時にロ
ーパスフィルタを通して外部へ出力される処理がなされ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような従来
の方法によると、取り出す１周期波形はつなぎ目のポイ
ントをずらすことで得た波形であるため音色が変わって
しまうという問題があった。そのため例えば得られた楽
音波形を基音として他の倍音を重ね合わせるような場
合、倍音構成が異なってしまうため所望の楽音波形が得
られないという問題があった。メモリ容量等の制約によ
り楽音データとしてサンプリングレートを高くできない
場合、サンプリングポイントがちょうど楽音波形の１周
期分を指すことは非常に希である。例えば、図５（ｃ）
に示すような場合では、サンプリングから楽音波形のほ
ぼ１周期分を取り出すことは非常に難しくなる。そのた
めサンプリングポイントをずらしたり、ローパスフィル
タに通して高周波成分となるつなぎ目を除去する等の煩
雑な後処理を必要としていた。

【０００４】本発明は上記問題点を解決するものとし、
メモリ容量等の制約によりサンプリングレートを高くで
きない場合であっても、簡単な処理で音色を損ねること
なくループ化波形のつなぎ目をスムーズなものとするこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであり図４に例示する通り、入
力される楽音波形の一部分を取り出し、該取り出した部
分を複数つなぎ合わせてループ化データとする楽音波形
処理方法において、入力されるサンプリングデータとし
ての所定周期分の楽音波形につき上記所定周期に含まれ
るサンプリングポイント数を整数化するための係数Ｎ
（Ｎは整数）を求め、 次に上記所定周期分の楽音波形を
上記整数Ｎ倍オーバサンプリングし、次に該整数Ｎ倍オ
ーバサンプリングした所定周期分の楽音波形を上記整数
Ｎ回繰り返すことにより上記所定周期分の楽音波形を整
数Ｎ個つなぎ合わせ、 次に上記整数Ｎ個つなぎ合わせた
波形を上記整数Ｎの逆数でダウンサンプリングし、その
結果得られた波形をループ化データとすることを特徴と
する。

【０００６】

【作用】本発明の楽音処理方法では、まず、所定周期分
（例えば１周期分）の楽音波形を取り出す（図３（ａ）
に例示）。そして、この所定周期に含まれるサンプリン
グポイント数を整数化するための係数Ｎ（Ｎは整数）を
求める。次に、上記所定周期分の楽音波形を整数Ｎ倍オ
ーバサンプリングする（図３（ｂ）に例示）。このとき
の整数Ｎは、上述のとおり求められた整数値であるか
ら、上記所定周期分の楽音波形を整数Ｎ倍オーバサンプ
リングすると、上記所定周期分の楽音波形の両末端の位
相がほぼ同一となる。次に、整数Ｎ倍オーバサンプリン
グした所定周期分の楽音波形を上記整数Ｎ回繰り返すこ
とにより上記所定周期分の楽音波形を整数Ｎ個つなぎ合
わせる（図３（ｃ）に例示）。整数Ｎ倍オーバサンプリ
ングした所定周期分の楽音波形は両末端の位相がほぼ同
一となっているため、これらを整数Ｎ個つなぎ合わせた
ときそのつなぎ目はスムーズであり、また、この所定周
期分の楽音波形をＮ回繰り返して得られる繰り返し波形
の最初と最後のサンプリングポイントはほぼ同一の位相
となる。次に、整数Ｎの逆数でダウンサンプリングする
（図３（ｄ）に例示）。つまり、サンプリングレートを
元に戻す。このとき、サンプリング数は減少するもの
の、Ｎ個の楽音波形はつなぎ目がスムーズのままであ
り、また、繰り返し波形の最初のサンプリングポイント
Ｓと最後のサンプリングポイントＥはほぼ同一の位相と
なっている。そして、このダウンサンプリングした繰り
返し波形をループ化データ（つまり所定周期分の楽音波
形が複数つなぎ合わされた波形のデータ）とする。この
ループ化データを複数つなぎ合わせた場合でも、その最
初と最後のサンプリングポイントの位相がほぼ同一のた
め、つなぎ目はスムーズとなる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図１は、本実施例の楽音信号処理を実行する
ための装置構成を示すブロック図である。本実施例の楽
音信号処理は、計算機１、入力装置３等を用いて実行さ
れる。

【０００８】計算機１は、ＣＰＵ５、ＲＡＭ（ランダム
アクセスメモリ）７、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）
９、表示部１１、操作部１３等から構成される周知の汎
用計算機であり、内部に楽音波形等のデータを送るデー
タバスを備えている。ＣＰＵ５は、楽音波形に対し、オ
ーバーサンプリング、アンダーサンプリング等の処理を
施すための中央処理装置である。ＲＡＭ７は、処理され
る楽音波形等のデータを一時的に格納するためのランダ
ムアクセスメモリである。ＲＯＭ９は、計算機１の処理
プログラム等が格納されるリードオンリメモリである。
表示部１１は、処理される楽音波形等の各種情報を表示
するディスプレイ装置である。操作部１３は、楽音波形
に対し各種処理を施すための入力を行う装置であり、キ
ーボード、マウス等から構成される。

【０００９】入力装置３は、ピアノ１４等の楽器から楽
音信号を取り入れ、ディジタルデータとして計算機１に
入力する装置であり、マイク１５、アンプ１６、Ａ／Ｄ
変換器１７等から構成されている。マイク１５は、ピア
ノ等の音源から出力される楽音を入力し、その楽音を電
気信号としてアンプ１６に送るマイクロフォンである。
アンプ１６は、マイク１５から送られてくるアナログ信
号としての楽音信号を電気的に増幅する増幅器である。
Ａ／Ｄ変換器１７は、アンプ１６から送られてくるアナ
ログ信号としての楽音信号をディジタル信号に変換する
アナログ／ディジタル変換器である。

【００１０】尚、ＲＡＭ７に格納された処理後の楽音波
形は、データバスを介してメモリライタ２１等により電
子楽器のメモリ２３に書き込まれる。図２は、本実施例
の楽音信号処理方法により、入力される楽音波形として
のＰＣＭ（パルスコードモジュレーション）波形から１
周期分を取り出し、ループ化するループ化処理の工程を
示している。

【００１１】入力される楽音波形は、ピアノ１４等の楽
器からサンプリングされた楽音波形でありＲＡＭ７に格
納されている。電子楽器の記憶装置に楽音データとして
格納する際は、メモリ容量を考慮して所定周期分の楽音
波形が格納され、発音時にループ化する方法がとられ
る。以下、図２に示す工程に従い、図３に示す楽音波形
の処理について説明する。

【００１２】まず最初に、ピアノ１４等の楽器から発生
される自然音としての楽音を入力装置３によりサンプリ
ングする（Ｐ１１）。そのサンプリングしたデータは計
算機１のＲＡＭ７に一時的に格納される。次に、ＲＡＭ
７に格納された楽音波形からほぼ１周期分を取り出す
（Ｐ１２）。この取り出した楽音波形のほぼ１周期は、
表示部１１に表示される。図３（ａ）に取り出したほぼ
１周期分の楽音波形が示されている。図に示される通り
サンプリングレートが低いためこのままでは１周期分を
取り出してループ化してもスムーズなループ波形とする
ことはできない。

【００１３】そこで取り出したほぼ１周期分の楽音波形
をＮ周期繰り返すと、最初のサンプリングポイントとほ
ぼ同一の位相を示す最後のサンプリングポイントが得ら
れるような整数Ｎを求める（Ｐ１３）。換言すれば、１
周期に含まれるサンプリングポイント数を整数化するた
めの係数Ｎ（Ｎは整数）を求める。本実施例では、図３
（ａ）に示すように、１周期に２．２５ポイントのサン
プリングポイントが含まれている。そのためこの１周期
の楽音波形を４回繰り返すことで最初のサンプリングポ
イントとほぼ同一の位相を示す最後のサンプリングポイ
ントが得られる。

【００１４】このようにして得られた整数Ｎで、取り出
した楽音波形をＮ倍オーバサンプリングする（Ｐ１
４）。実施例では、取り出したほぼ１周期分の楽音波形
を４倍オーバーサンプリングしている。図３（ｂ）に示
すようにオーバサンプリングした最初のサンプリングポ
イントと最後のサンプリングポイントとはほぼ同位相
で、その間の波長はほぼ１周期となっている。

【００１５】次に、Ｐ１４でＮ倍オーバーサンプリング
した楽音波形を、Ｎ回繰り返す（Ｐ１５）。実施例では
４倍オーバーサンプリングしているので、この処理で
は、Ｐ１３で得られた楽音波形を４回繰り返すことにな
る。この４回繰り返した波形が、図３（ｃ）に示されて
いる。

【００１６】次に、Ｐ１５でＮ回繰り返した楽音波形を
１／Ｎ倍ダウンサンプリングする（Ｐ１６）。実施例で
は１／４倍ダウンサンプリングすることになり、図３
（ｄ）にその楽音波形が示されている。ここでサンプリ
ングポイントＳとサンプリングポイントＥとにより、サ
ンプリングした楽音波形のほぼ４周期分が取り出せたこ
とになる。

【００１７】次に、この４周期分の楽音波形をループ化
データとして、ＲＡＭ７に格納する（Ｐ１７）。得られ
た４周期分の楽音波形は波形の始点Ｓおよび終点Ｅの位
相が両方ともゼロでほぼ一致している。以上のようにし
て得られたループ化波形データとしての４周期分の楽音
波形は、メモリライタ２１等を用いて電子楽器のメモリ
２３に書き込まれる（Ｐ１８）。

【００１８】以上説明したように本実施例の楽音信号処
理方法により、ループ化データにおける４個の楽音波形
はつなぎ目がスムーズであり、メモリ容量等の制約によ
りサンプリングレートを高くできない場合であっても、
簡単な処理で音色を損ねることなく４周期分のループ化
データを取り出すことが可能となった。また、取り出し
た４周期分のループ化データは最初と最後のサンプリン
グポイントがほぼ同位相のため、このループ化データを
さらに複数つなぎ合わせてもつなぎ目でずれが生ずるこ
とがなく、スムーズな楽音波形とすることが可能であ
る。

【００１９】さらに電子楽器等で、サンプリングレート
を高く取れないような場合でも、サンプリングレートを
高くすることなくスムーズなループ化された楽音波形を
得ることができる。特に楽音のループ波形では、ピアノ
等のサンプリング音は自然音であるため、時間に対して
位相が微妙に変化しており、単に数周期繰り返しただけ
ではスムーズなループ波形を得ることはできない。しか
し本実施例の方法によれば１周期分の波形を取り出し４
倍オーバーサンプリングすることで、最初と最後のサン
プリングポイントの位相がほぼ同じとなるサンプリング
データを用いるので、容易に４周期分のスムーズなルー
プ波形データを得ることができる。

【００２０】尚実施例では、処理前の楽音波形として１
周期分の楽音波形を取り出したが、これは２周期かそれ
以上の整数周期の楽音波形であってもよい。また本実施
例ではＮとして４を用いたが、これは要求される楽音の
質、または電子楽器のメモリ容量などにより、もっと大
きな整数を用いてより精度を高くした楽音波形を得るよ
うにすることも可能である。

【００２１】例えば、４４０Ｈｚ（Ａ４）の楽音を、１
０２４ポイントのデータで取りたいような場合、単純に
考えて一秒間のサンプリングレートとして、４４０×１
０２４ポイントとるようにすれば良い。しかしこれで
は、サンプリングデータが膨大なものとなるため、サン
プリングレートを下げる必要がある。４４０と１０２４
との最小公倍数でサンプリングすることも考えられる
が、これでもサンプリングデータが膨大なものとなって
しまう。このように、サンプリングレートをあまり高く
とれないが、音質の良い楽音波形（スムーズな楽音波
形）が必要とされる状況は頻繁に起きており、本実施例
の方法が有効となる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の楽音信号処
理方法により、簡単な処理で音色を損ねることなくルー
プ化波形のつなぎ目をスムーズなものとすることが可能
となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例の楽音波形処理を実行するための
装置構成を示すブロック図である。

【図２】 本実施例の楽音波形の処理過程を示すブロ
ック図である。

【図３】 実施例にて処理される楽音波形を示す説明
図である。

【図４】 本発明の構成例示図である。

【図５】 従来技術の処理過程としての楽音波形を示
す説明図である。

【符号の説明】

１・・・計算機、５・・・ＣＰＵ、７・・・ＲＡＭ、１
１・・・表示部、１３・・・操作部、Ｐ１３・・・整数
倍（Ｎ倍）オーバサンプリングする処理、Ｐ１５・・・
その楽音波形をＮ回繰り返す処理、Ｐ１７・・・その楽
音波形を１／Ｎ倍ダウンサンプリングする処理

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力される楽音波形の一部分を取り出
   し、該取り出した部分を複数つなぎ合わせてループ化デ
   ータとする楽音波形処理方法において、 入力されるサンプリングデータとしての所定周期分の楽
   音波形につき上記所定周期に含まれるサンプリングポイ
   ント数を整数化するための係数Ｎ（Ｎは整数）を求め、 次に 上記所定周期分の楽音波形を上記整数Ｎ倍オーバサ
   ンプリングし、次に 該整数Ｎ倍オーバサンプリングした所定周期分の楽
   音波形を上記整数Ｎ回繰り返すことにより上記所定周期
   分の楽音波形を整数Ｎ個つなぎ合わせ、 次に上記整数Ｎ個つなぎ合わせた波形を上記 整数Ｎの逆
   数でダウンサンプリングし、その結果得られた波形をル
   ープ化データとすることを特徴とする楽音信号処理方
   法。