JP2776175B2 - Method of generating original tone signal used for synthesis of tone signal - Google Patents

Method of generating original tone signal used for synthesis of tone signal

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JP2776175B2
JP2776175B2 JP4275283A JP27528392A JP2776175B2 JP 2776175 B2 JP2776175 B2 JP 2776175B2 JP 4275283 A JP4275283 A JP 4275283A JP 27528392 A JP27528392 A JP 27528392A JP 2776175 B2 JP2776175 B2 JP 2776175B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は楽音信号の合成方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for synthesizing a tone signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年になって、実際の楽器等から発生さ
れた楽音信号をデジタル化して得たデータをメモリに記
憶させておき、前記のデータを記憶させたメモリを楽音
を発生させるための音源中に備えているような構成形態
の電子楽器、その他の諸装置が広く用いられるようにな
った。そして、前記した電子楽器等の装置によって実際
の楽器による音楽演奏に近い音楽演奏が行なわれるよう
にするためには、前記のデータとして多数の音色と対応
するものが必要とされるが、多数の音色と対応するデー
タを有する電子楽器等の装置を構成する際には大容量の
メモリが必要とされるから、装置の形態が大掛かりなも
のになったりコスト高になったりする。
2. Description of the Related Art In recent years, data obtained by digitizing a musical tone signal generated from an actual musical instrument or the like is stored in a memory, and the memory storing the data is used to generate a musical tone. Electronic musical instruments having such a configuration as provided in a sound source and other various devices have been widely used. In order for a device such as the above-described electronic musical instrument to perform a music performance close to a music performance of an actual musical instrument, data corresponding to a large number of timbres is required as the data. When a device such as an electronic musical instrument having data corresponding to timbres is configured, a large-capacity memory is required, so that the configuration of the device becomes large and the cost increases.

【0003】前記の問題は、例えば1音色毎のデータを
高能率符号化してデータ量を圧縮してから、メモリに記
憶するようことによっても解決できるのであり、本出願
人会社でも、先に、特願平4ー30076号「音響信号
の位相予測方法」により、予め定められた一定の時間長
を有するように音響信号から切出された順次の各フーリ
エ変換フレームにおける第1,第2の各フーリエ変換フ
レームに同じ窓関数を用いて離散的にフーリエ変換し
て、前記した第1,第2の各フーリエ変換フレーム毎の
フーリエ変換の結果として求められた同一な所定数の離
散周波数毎のデータにより、前記した第1,第2の各フ
ーリエ変換フレーム毎に、それぞれの離散周波数毎の位
相情報を得て、前記した第1,第2の各フーリエ変換フ
レームにおいて互に対応している同一な離散周波数毎の
位相情報の変化の態様を求め、前記した個々の離散周波
数毎の位相情報の変化の態様が時間軸上で一定であると
して、前記した第1の時間位置と第2の時間位置との時
間差の整数倍の時間位置に存在している第3の時間位置
のフーリエ変換フレーム内の所定数の離散周波数の個々
の位相情報を決定して、第3の時間位置のフーリエ変換
フレームの位相情報を予測する方法を提案しており、前
記の位相情報の予測方法の応用によって、音響信号の高
能率符号化を行なうことにより、音響信号の伝送(記
録)、楽器の音源の構成等を容易にした。
The above problem can be solved by, for example, efficiently encoding data for each tone color, compressing the amount of data, and then storing the data in a memory. According to Japanese Patent Application No. Hei 4-30076 "Phase prediction method of audio signal", the first and second respective Fourier transform frames are sequentially cut out from the audio signal so as to have a predetermined fixed time length. The same predetermined number of discrete frequency data obtained as a result of the Fourier transform for each of the first and second Fourier transform frames by performing a discrete Fourier transform on the Fourier transform frame using the same window function. Thus, for each of the first and second Fourier transform frames, phase information for each discrete frequency is obtained, and in each of the first and second Fourier transform frames, And determining the aspect of the change of the phase information for each of the same discrete frequencies, and assuming that the aspect of the change of the phase information for each of the discrete frequencies is constant on the time axis, the first time position Phase information of a predetermined number of discrete frequencies in a Fourier transform frame at a third time position existing at a time position that is an integral multiple of the time difference between the second time position and the third time position, A method for predicting phase information of a Fourier transform frame of a position has been proposed. By applying the above-described phase information prediction method, highly efficient encoding of an acoustic signal is performed, thereby transmitting (recording) an acoustic signal, musical instrument, and the like. The structure of the sound source and so on were simplified.

【0004】図4は前記した本出願人会社による既提案
の位相情報の予測方法の応用例の一つである楽音の音源
用のデータの圧縮手段としても使用されうるエンコーダ
のブロック図であり、また、図5はデコーダのブロック
図である。さらに図6は前記した既提案の位相情報の予
測方法の構成原理、及び動作原理の説明にも使用される
図であり、この図6において最上方の部分に記載のAU
DIOという表示の波形は高能率符号化の対象にされて
いる音響信号である。図6中の前記の音響信号はFra
me Windowの表示のある部分に示されている
0,1,2…のように、それぞれ一定の時間長を有する
ように切出されて、順次のフーリエ変換フレームとされ
る。前記した各フーリエ変換フレームは、音響信号から
それぞれ例えば1024点の標本点を有する期間となる
ように、窓関数を掛けて順次の各フレームの繋ぎ目を互
に重複させて緩やかに繋がるような状態の順次の1フレ
ーム期間として切出されたものであり、前記した各1フ
レーム毎のフーリエ変換フレームは、例えば離散的有限
系列のフーリエ変換(DFT)または高速フーリエ変換
(FFT)により直交変換が行なわれる。以下の説明で
は前記の直交変換が高速フーリエ変換(FFT)によって
行なわれるものとして記述されている。
FIG. 4 is a block diagram of an encoder which can be used also as a means for compressing data for a musical sound source, which is one of applications of the above-described phase information prediction method proposed by the present applicant company. FIG. 5 is a block diagram of the decoder. FIG. 6 is also used to explain the configuration principle and the operation principle of the above-mentioned proposed phase information prediction method. The AU described in the uppermost part in FIG.
The waveform indicated by DIO is an audio signal targeted for high-efficiency encoding. The above acoustic signal in FIG.
.., which are shown in a certain portion of the display of “me Window”, are cut out so as to have a certain time length, and are sequentially formed as Fourier transform frames. A state in which each of the above-mentioned Fourier transform frames is multiplied by a window function so that each frame is successively overlapped with each other and gradually connected so that each of the frames has, for example, 1024 sample points from the acoustic signal. The Fourier transform frame for each one frame is subjected to an orthogonal transform by, for example, a Fourier transform (DFT) of a discrete finite sequence or a fast Fourier transform (FFT). It is. In the following description, it is described that the orthogonal transform is performed by a fast Fourier transform (FFT).

【0005】さて、各1フレーム毎のフーリエ変換フレ
ームについてFFT演算を行なった場合に、前記した各
1フレーム毎のフーリエ変換フレームにおけるデータ数
(標本数)をNとし、標本化周波数をfsとすると、f
=fs/N で示されるfの周波数間隔毎の離散的な各
周波数(合計N個の周波数)についてのFFT演算結果
が得られるが、前記したFFT演算結果は、離散的な各
周波数毎に実数部(Real)振幅と、虚数部(Ima
g)振幅とからなるものである。前記した離散的な各周
波数毎の実数部(Real)振幅と、虚数部(Imag)振
幅とを用いて、次の数1及び数2により、前記した離散
的な各周波数毎に、極座標変換により合成振幅項(Am
p)と位相項(Phase)とを求める。ところで、FF
T演算結果として離散的な各周波数毎に得られたN個の
実数部(Real)振幅とN個の虚数部(Imag)振幅
とにおいて、N個の実数部(Real)振幅には同じ値の
ものが2個ずつ現われており、また、N個の虚数部(I
mag)振幅には絶対値で同じ値のものが2個ずつ現わ
れているから、有効な合成振幅項(Amp)の項数が総数
の1/2となり、また有効な位相項(Phase)の項
数も総数の1/2となるから、FFT出力データ数をF
FTの実数入力データ数と等しくできる。
When an FFT operation is performed on a Fourier transform frame for each frame, the number of data (the number of samples) in the Fourier transform frame for each frame is N, and the sampling frequency is fs. , F
= Fs / N The FFT operation result for each discrete frequency (total N frequencies) for each frequency interval of f indicated by fs / N is obtained, but the FFT operation result is a real number for each discrete frequency. Part (Real) amplitude and the imaginary part (Ima
g) amplitude. Using the real part (Real) amplitude and the imaginary part (Imag) amplitude of each discrete frequency described above, by the following equations 1 and 2, for each discrete frequency described above, The synthetic amplitude term (Am
p) and a phase term (Phase) are obtained. By the way, FF
In N real part (Real) amplitudes and N imaginary part (Imag) amplitudes obtained for each discrete frequency as a result of the T operation, the N real part (Real) amplitudes have the same value. Two appear, and N imaginary parts (I
mag) Since two amplitudes having the same value appear in absolute value, the number of effective combined amplitude terms (Amp) becomes の of the total number, and the effective phase term (Phase) term Since the number is also と of the total number, the number of FFT output data is
It can be equal to the number of real input data of FT.

【0006】[0006]

【数1】 (Equation 1)

【数2】 (Equation 2)

【0007】今、時間軸上で連続する順次のフーリエ変
換フレーム(フレーム)について、それぞれの離散的な
各周波数毎の実数部(Real)振幅と、虚数部(Ima
g)振幅とを用いて、数1及び数2により、前記した離
散的な各周波数毎に極座標変換により合成振幅項(Am
p)と位相項(Phase)とを求めた場合に、最も常識
的な考え方をとれば、時間軸上で隣り合う2つのフレー
ムでは、同じ振幅になるであろう、と予測するのが自然
でもあり、また、実際に例えば標本化周波数が44.1
KHzで、フレーム長(フレーム長は約1/40秒)とし
て1024点の標本数を有するものとして、ピアノの音
の信号をFFT演算した場合に得られるFFT演算結果
によるスペクトルをみても、ある1つのフレームにおけ
る512個の振幅と、そのフレームの次のフレームにお
ける512個の振幅とを比べても、あるいは、前記の次
のフレームの次のフレームにおける512個の振幅と比
べても、異なるフレームにおけるスペクトル間の変化量
が極めて少ないことが確められてもいる。
[0007] Now, regarding a continuous Fourier transform frame (frame) continuous on the time axis, the real part (Real) amplitude and the imaginary part (Ima) of each discrete frequency are provided.
g) By using the amplitude and the equations (1) and (2), the composite amplitude term (Am
When p) and the phase term (Phase) are obtained, it is natural to predict that two adjacent frames on the time axis will have the same amplitude if the most common sense is taken. In fact, for example, if the sampling frequency is 44.1
Assuming that the number of samples is 1024 points at KHz and the frame length (the frame length is about 1/40 second), the spectrum obtained by performing the FFT operation on the signal of the sound of the piano also has a certain 1 Comparing the 512 amplitudes in one frame with the 512 amplitudes in the next frame of that frame or the 512 amplitudes in the next frame of the next frame, It has been confirmed that the amount of change between spectra is extremely small.

【0008】一方、時間軸上で連続している順次のフレ
ームにおける位相の予測は困難であろうことは、順次の
フレームの繰返し時間と、信号の周波数との間は無関係
であり、信号の位相と無関係にフレームが始まり、終了
することから考えても明らかであり、このことから従来
は直交変換による信号予測が困難であるとされて来てい
る。そして、標本化周波数を44.1KHzとし、フレ
ーム長として1024点の標本数を有するものとして、
実際にピアノの音の信号をFFT演算して得たFFT演
算結果によるある1つのフレームにおける512個の位
相の分布をみても、その位相の分布はランダムであるた
めに、その位相の分布によって次のフレームにおける5
12個の位相の分布を予測することはできないことが判
った。
On the other hand, the fact that it is difficult to predict the phase in successive frames continuous on the time axis is that there is no relation between the repetition time of the successive frames and the frequency of the signal. It is clear from the beginning and end of the frame regardless of the frame, and it has been conventionally considered that signal prediction by orthogonal transform is difficult. Then, assuming that the sampling frequency is 44.1 KHz and the number of samples is 1024 as a frame length,
Even if the distribution of 512 phases in one frame based on the FFT operation result obtained by actually performing the FFT operation on the signal of the piano sound is seen, the distribution of the phases is random. 5 in the frame of
It turns out that the distribution of the 12 phases cannot be predicted.

【0009】本出願人会社による前記した既提案の「音
響信号の位相予測方法」の発明者の高橋氏は、時間軸上
の順次のフレームにおける1つのフレームについての位
相情報を用いても、他のフレームの位相情報の予測を行
なうことはできないが、2つのフレームについて、それ
ぞれのフーリエ変換フレーム毎のフーリエ変換の結果と
して求められた同一な所定数の離散周波数毎の位相情報
間の位相情報の変化態様が時間軸上で一定であるとすれ
ばその関係を用いることにより他のフレームの位相情報
の予測も可能となる、ということに着目して、前記した
「2つのフレームについて、それぞれのフーリエ変換フ
レーム毎のフーリエ変換の結果として求められた同一な
所定数の離散周波数毎の位相情報間の位相情報の変化態
様は時間軸上で一定である」という仮説(以下、高橋の
仮説と記載する)を立て、実際に、単一の周波数の正弦
波信号、複数の周波数の正弦波信号の合成信号、楽器
(ピアノ)の音の信号、等の各種の信号を用いて実験を
行なってみたところ、前記の仮説に従って予測したフレ
ームの位相と実際のフレームの位相とが、実用的に一致
していると認められる程度に正しい予測結果が得られて
おり、高橋の仮説が実用上で成立つとすることは各種の
実験結果によって裏付けられている。
Mr. Takahashi, the inventor of the above-mentioned “method of predicting the phase of an acoustic signal” by the present applicant, has stated that even if the phase information of one frame in a sequential frame on the time axis is used, the other Cannot predict the phase information of the two frames. However, for two frames, the phase information between the same predetermined number of discrete frequency phase information obtained as a result of Fourier transform for each Fourier transform frame is calculated. Focusing on the fact that if the change mode is constant on the time axis, it is possible to predict the phase information of another frame by using the relationship, and as described above, "for each of the two frames, The change mode of the phase information between the phase information for each of the same predetermined number of discrete frequencies obtained as a result of the Fourier transform for each transform frame is one on the time axis. , Which is referred to as Takahashi's hypothesis, and in fact, a single frequency sine wave signal, a composite signal of multiple sine wave signals, a musical instrument (piano) sound signal, When experiments were performed using various signals such as the above, a correct prediction result was obtained to the extent that it was recognized that the phase of the frame predicted according to the above hypothesis and the phase of the actual frame were practically identical. Various experimental results confirm that Takahashi's hypothesis holds in practice.

【0010】高橋の仮説によれば、図6中に示されてい
る例えばフレーム1における離散的な各周波数毎に求め
たN/2個の位相項のデータθi(1)と、例えばフレー
ム2における離散的な各周波数毎に求めたN/2個の位
相項のデータθi(2)と、例えば、フレーム3における
離散的な各周波数毎に求めたN/2個の位相項のデータ
θi(3)と、例えばフレーム4における離散的な各周波
数毎に求めたN/2個の位相項のデータθi(4)とにお
ける、互に同一の周波数値における位相項のデータにつ
いて、フレーム1における位相項のデータが例えばθ1
であり、また、フレーム2における位相項のデータが例
えばθ2であり、さらにフレーム3における位相項のデ
ータが例えばθ3であり、さらにまたフレーム4におけ
る位相項のデータが例えばθ4であったとした場合に、
θ2−θ1≒θ3−θ2≒θ4−θ3≒Δθaのように各フレ
ーム間における位相の変化量が略々同一となる、という
ものであるから、この仮説が成立つとするならば、2つ
のフレームについてそれぞれの離散的な各周波数毎に求
めたN/2個の位相項における互に対応しているすべて
の周波数値の位相項のデータ間の位相の差を知れば、前
記した2つのフレームとは異なる他のフレームの位相の
予測を行なうことができるのであり、具体的にいうと、
前記した例のように、フレーム1におけるある特定な周
波数値faの位相項のデータがθ1で、フレーム2にお
けるある特定な周波数値faの位相項のデータがθ2で
ある場合には、前記したフレーム2の次のフレームにお
けるある特定な周波数値faの位相項のデータθ3を、
θ3≒θ2+(θ2−θ1)=2θ2−θ1 …(a)のように
予測する、というようにして、前記のような位相の予測
をフレーム1,2中の離散的な各周波数のすべてについ
て個々に行なうことにより、フレーム3の信号の位相の
予測が可能である、としているのである。
According to Takahashi's hypothesis, N / 2 phase term data θi (1) obtained for each discrete frequency in frame 1 shown in FIG. The data θi (2) of N / 2 phase terms obtained for each discrete frequency and the data θi (3) of N / 2 phase terms obtained for each discrete frequency in frame 3, for example. ) And, for example, N / 2 phase term data θi (4) obtained for each discrete frequency in frame 4, the phase term data in frame 1 Is, for example, θ1
Also, if the data of the phase term in frame 2 is, for example, θ2, the data of the phase term in frame 3 is, for example, θ3, and the data of the phase term in frame 4 is, for example, θ4, ,
Since the amount of phase change between frames is substantially the same as θ2−θ1 ≒ θ3−θ2 ≒ θ4−θ3 ≒ Δθa, if this hypothesis holds, then two frames If the phase difference between the data of the phase terms of all the frequency values corresponding to each other in the N / 2 phase terms obtained for each discrete frequency is known, the above-mentioned two frames are obtained. It is possible to predict the phase of another different frame, and specifically,
As in the above example, when the data of the phase term of a specific frequency value fa in frame 1 is θ1, and the data of the phase term of a specific frequency value fa in frame 2 is θ2, The data θ3 of the phase term of a specific frequency value fa in the frame next to 2 is
.theta.3.noteq.2 + (. theta.2-.theta.1) = 2.theta.2-.theta.1... (a), and the above-described phase prediction is individually performed for all discrete frequencies in frames 1 and 2. Thus, the phase of the signal of frame 3 can be predicted.

【0011】前記した高橋の仮説に従うと、1つのフレ
ームの位相情報、例えばフレーム1だけの位相情報が判
っても、その位相情報を用いて他のフレームの位相情報
を予測することは不可能であるが、2つのフレームの位
相情報が判れば、他のフレームの位相情報を予測するこ
とが可能となるのであり、隣接している2つのフレー
ム、例えばフレーム1の位相情報とフレーム2の位相情
報とが判かれば、前記した2つのフレーム以外の他のフ
レームの位相情報の予測が可能であることを示してお
り、また、1フレームの時間長のK倍だけ離れている2
つのフレーム、例えばフレーム1の位相情報とフレーム
4の位相情報とが判かれば、フレーム4から1フレーム
の時間長のK倍だけ離れている他のフレーム、例えばフ
レーム7の位相情報を予測することも可能なのであっ
て、前記した高橋の仮説を一般的に表現すると、「予め
定められた一定の時間長を有するように音響信号から切
出された順次の各フーリエ変換フレームにおける第1,
第2の各フーリエ変換フレームに同じ窓関数を用いて離
散的にフーリエ変換して、前記した第1,第2の各フー
リエ変換フレーム毎のフーリエ変換の結果として求めら
れた同一な所定数の離散周波数毎のデータにより、前記
した第1,第2の各フーリエ変換フレーム毎に、それぞ
れの離散周波数毎の位相情報を得て、前記した第1,第
2の各フーリエ変換フレームにおいて互に対応している
同一な離散周波数毎の位相情報の変化の態様を求め、前
記した個々の離散周波数毎の位相情報の変化の態様が時
間軸上で一定であるとして、前記した第1の時間位置と
第2の時間位置との時間差の整数倍の時間位置に存在し
ている第3の時間位置のフーリエ変換フレーム内の所定
数の離散周波数の個々の位相情報を決定して、第3の時
間位置のフーリエ変換フレームの位相情報を予測でき
る」とすることができる。
According to the Takahashi hypothesis described above, even if the phase information of one frame, for example, the phase information of only frame 1 is known, it is impossible to predict the phase information of another frame using the phase information. However, if the phase information of two frames is known, it is possible to predict the phase information of another frame, and it is possible to predict the phase information of two adjacent frames, for example, the phase information of frame 1 and the phase information of frame 2. This indicates that it is possible to predict the phase information of frames other than the two frames described above, and that K is two times as long as the time length of one frame.
If the phase information of one frame, for example, frame 1 and the phase information of frame 4 are known, the phase information of another frame, for example, frame 7, which is separated from frame 4 by K times the time length of one frame is predicted. It is also possible to express the above-mentioned Takahashi's hypothesis in general, as follows: “First, first, second, and third in each sequential Fourier transform frame cut out from the audio signal so as to have a predetermined time length.
The same predetermined number of discrete numbers obtained as a result of the Fourier transform for each of the first and second Fourier transform frames by performing a Fourier transform discretely on each of the second Fourier transform frames using the same window function. From the data for each frequency, phase information for each discrete frequency is obtained for each of the first and second Fourier transform frames, and the phase information is obtained for each of the first and second Fourier transform frames. The manner of change of the phase information for each identical discrete frequency is determined, and the manner of change of the phase information for each discrete frequency is assumed to be constant on the time axis, and the first time position and the The individual phase information of a predetermined number of discrete frequencies in the Fourier transform frame at the third time position existing at a time position that is an integer multiple of the time difference from the second time position is determined. Fourier It can be to be able to predict the phase information of the conversion frame ".

【0012】図4に示すブロック図は、前記したような
高橋の仮説による音響信号の位相予測技術を応用して、
記録,伝送の対象にされる信号の情報量の圧縮を行なっ
て記録,伝送を行なう場合に、各フレーム毎に振幅の残
差信号Ai(m)−Ai(m-1)と、位相の残差信号Δθi
(m)=θi(m)−{2θi(m-1)−θi(m-2)}とを記
録,伝送できるように構成した送信側(符号化側)のエ
ンコーダの構成例を示したものであり、また、図5は受
信側(復号化側)デコーダの構成例を示している図であ
る。前記の各残差信号は、予測が当っていれば零になる
が、通常は予測値との僅かなずれが発生するから、前記
の残差信号が零になることは少ないが元の信号の情報量
に比べで残差信号の情報量は遥かに少ないものになって
いる。
The block diagram shown in FIG. 4 is based on the above-described acoustic signal phase prediction technology based on the Takahashi hypothesis.
When performing recording and transmission by compressing the information amount of a signal to be recorded and transmitted, the residual signal Ai (m) -Ai (m-1) of the amplitude and the residual of the phase for each frame. Difference signal Δθi
(m) = θi (m) − {2θi (m−1) −θi (m−2)}, showing a configuration example of an encoder on the transmission side (encoding side) configured to be able to record and transmit. FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a receiving side (decoding side) decoder. Each of the residual signals becomes zero when prediction is performed, but since there is usually a slight deviation from the predicted value, the residual signal rarely becomes zero, but the original signal has a small value. The information amount of the residual signal is much smaller than the information amount.

【0013】図4において、1は記録,伝送の対象にさ
れているデジタル音響信号の入力端子であり、前記した
デジタル音響信号の入力端子1に供給されたデジタル音
響信号から、ブロック2によってオーバーラップされた
状態で予め定められた一定の時間長を有するように切出
された順次のフーリエ変換フレームは、それぞれが例え
ばN点の標本点を有する期間毎に窓関数を掛けて、順次
の各フレームの繋ぎ目を互に重複させて緩やかに繋がる
ような状態の順次の1フレーム期間となるように、ブロ
ック3において窓関数が乗算された後に、ブロック4に
おいて高速フーリエ変換演算(FFT演算)が行なわれ
る。FFT演算の結果としてそれぞれのフーリエ変換フ
レーム毎に、同一の一定な周波数間隔f{ただし、各1
フレーム毎のフーリエ変換フレームにおけるデータ数標
本数をNとし、標本化周波数をfsとして、f=fs/
N}を有するN個の離散的な周波数毎に実数部(Rea
l)振幅と、虚数部(Imag)振幅とからなるFFT演
算結果のデータが得られる。
In FIG. 4, reference numeral 1 denotes an input terminal of a digital audio signal to be recorded and transmitted. The digital audio signal supplied to the input terminal 1 of the digital audio signal is overlapped by a block 2 by a block 2. The sequential Fourier transform frames extracted so as to have a predetermined fixed time length in the state as described above are multiplied by a window function for each period having, for example, N sample points, and each successive frame is obtained. After the window function is multiplied in block 3 so as to form a sequential one frame period in which the seams of are overlapped and connected gently, a fast Fourier transform operation (FFT operation) is performed in block 4. It is. As a result of the FFT operation, for each Fourier transform frame, the same constant frequency interval f {
The number of data in the Fourier transform frame for each frame The number of samples is N, the sampling frequency is fs, and f = fs /
N} for each of the N discrete frequencies
l) The data of the FFT operation result including the amplitude and the imaginary part (Imag) amplitude is obtained.

【0014】前記のようにFFT演算の結果として得ら
れたN個の離散的な周波数毎のデータは、それぞれの離
散的な周波数のデータ毎に、それぞれ異なる信号処理装
置によって信号処理が行なわれるのであるが、図4には
N個の信号処理装置の内の1個の信号処理装置の構成だ
けが例示されている。図4において、前記の信号処理装
置は直交座標→極座標変換のように表示されているブロ
ック6とマルチプレクサ18との間の構成部分である。
FFT演算の結果として得られたN個の離散的な周波数
毎の実数部と虚数部とからなる特定な離散的な周波数の
データは、直交座標→極座標変換部6において極座標変
換されて振幅項と位相項とに分離された後に、既述の数
1に従った振幅の計算と、既述の数2に従った位相の計
算とが行なわれることにより、順次のフレームについて
前記した離散的な各周波数毎に、合成振幅項Ai(m)
と位相項θi(m)とが求められる。
As described above, the data at each of the N discrete frequencies obtained as a result of the FFT operation is subjected to signal processing by a different signal processing device for each of the discrete frequency data. However, FIG. 4 illustrates only the configuration of one of the N signal processing devices. In FIG. 4, the signal processing device is a component between the multiplexer 6 and the block 6 which is displayed as a rectangular coordinate → polar coordinate conversion.
Data of a specific discrete frequency including a real part and an imaginary part for each of N discrete frequencies obtained as a result of the FFT operation is subjected to polar coordinate conversion by a rectangular coordinate → polar coordinate conversion unit 6 to obtain an amplitude term and After being separated into the phase term, the calculation of the amplitude according to the above-described equation (1) and the calculation of the phase according to the above-described equation (2) are performed. For each frequency, the composite amplitude term Ai (m)
And the phase term θi (m) are obtained.

【0015】前記した直交座標→極座標変換部6の計算
結果として得られる特定な離散的な周波数の合成振幅項
Ai(m)はラッチ回路7と減算器8とデータセレクタ
9とに供給される。前記したデータセレクタ9は、端子
34に供給される切換信号によって、前記した合成振幅
項Ai(m)による設定データと、前記した減算器8か
ら出力された残差データとの何れか一方を選択してマル
チプレクサ18に出力させる。前記したデータセレクタ
9の切換動作は、後述のデータセレクタ16の切換動作
と連動して行なわれる。また、前記した直交座標→極座
標変換部6の計算結果として得られる特定な離散的な周
波数の位相項θi(m)はラッチ回路10と減算器14
とデータセレクタ16とに供給される。m番目のフレー
ムにおける特定な離散的な周波数(今、仮にfaとす
る)の位相の計算結果として直交座標→極座標変換部6
から出力された位相θi(m)のデータがラッチ回路1
0に保持される以前にラッチ回路10に保持されていた
位相のデータ、すなわちm-1番目のフレームにおける特
定な離散的な周波数faの位相の計算結果として直交座
標→極座標変換部6から出力されていた位相θi(m-1)
のデータは、位相予測部PFCにおけるラッチ回路12
に保持される。前記した位相予測部PFCは、図示の構
成例ではラッチ回路12と利得が2の増幅器11と、減
算器13とによって構成されている。
The synthesized amplitude term Ai (m) of a specific discrete frequency obtained as a result of the calculation performed by the rectangular coordinate → polar coordinate converter 6 is supplied to a latch circuit 7, a subtractor 8, and a data selector 9. The data selector 9 selects one of the setting data based on the composite amplitude term Ai (m) and the residual data output from the subtractor 8 according to the switching signal supplied to the terminal 34. And output it to the multiplexer 18. The switching operation of the data selector 9 is performed in conjunction with the switching operation of the data selector 16 described later. The phase term θi (m) of a specific discrete frequency obtained as a result of the calculation performed by the orthogonal coordinate → polar coordinate conversion unit 6 is determined by the latch circuit 10 and the subtractor 14.
And the data selector 16. As a result of calculating the phase of a specific discrete frequency (here, supposed to be fa) in the m-th frame, a rectangular coordinate → polar coordinate converter 6
Data of the phase θi (m) output from the latch circuit 1
The data of the phase held in the latch circuit 10 before being held at 0, that is, the calculation result of the phase of the specific discrete frequency fa in the (m-1) -th frame is output from the rectangular coordinate → polar coordinate converter 6. Phase θi (m-1)
Is stored in the latch circuit 12 in the phase prediction unit PFC.
Is held. The phase predicting unit PFC includes a latch circuit 12, an amplifier 11 having a gain of 2, and a subtractor 13 in the illustrated configuration example.

【0016】前記した位相θi(m-1)のデータがラッチ
回路12に保持される以前にラッチ回路12に保持され
ていた位相のデータ、すなわち、m-2番目のフレームに
おける特定な離散的な周波数faの位相の計算結果とし
て直交座標→極座標変換部6から出力されていた位相θ
i(m-2)のデータは、減算器13に対して減数信号とし
て供給されており、前記の減算器13に対して被減数信
号として供給されているのは、前記した利得が2の増幅
器11からの出力であるから、前記の減算器13から出
力される予測位相のデータ、すなわち、位相予測部PF
Cから出力される予測位相のデータは2θi(m-1) −
θi(m-2)である。前記の直交座標→極座標変換部6の
計算結果として得られる特定な離散的な周波数の位相θ
i(m)は、ラッチ回路10と減算器13とデータセレク
タ16とに供給される。m番目のフレームにおける特定
な離散的な周波数(今、仮にfaとする)の位相の計算
結果として直交座標→極座標変換部6から出力された位
相θi(m)のデータがラッチ回路10に保持される以前
にラッチ回路10に保持されていた位相のデータ、すな
わちm-1番目のフレームにおける特定な離散的な周波数
faの位相の計算結果として直交座標→極座標変換部6
から出力されていた位相θi(m-1)のデータは、ラッチ
回路12と利得が2の増幅器11と、減算器13とによ
って構成されている位相予測部PFCにおけるラッチ回
路12に保持される。なお端子15はシフトクロック信
号の供給端子である。
The data of the phase held in the latch circuit 12 before the data of the phase θi (m−1) is held in the latch circuit 12, that is, a specific discrete data in the (m−2) -th frame. The phase θ output from the rectangular coordinate → polar coordinate converter 6 as the calculation result of the phase of the frequency fa
The data of i (m−2) is supplied to the subtracter 13 as a subtraction signal, and the data of the i (m−2) is supplied to the subtracter 13 as a subtrahend signal. , The data of the predicted phase output from the subtractor 13, that is, the phase prediction unit PF
The predicted phase data output from C is 2θi (m-1) −
θi (m−2). The phase θ of a specific discrete frequency obtained as a result of the calculation performed by the rectangular coordinate → polar coordinate converter 6
i (m) is supplied to the latch circuit 10, the subtractor 13, and the data selector 16. The data of the phase θi (m) output from the rectangular coordinate → polar coordinate converter 6 as the calculation result of the phase of the specific discrete frequency (supposed to be fa) in the m-th frame is held in the latch circuit 10. The data of the phase held in the latch circuit 10 before the latching, that is, the calculation result of the phase of the specific discrete frequency fa in the (m-1) -th frame is used as a result of the orthogonal coordinate → polar coordinate conversion unit 6.
The data of the phase θi (m−1) output from the PFC is held in the latch circuit 12 in the phase prediction unit PFC composed of the latch circuit 12, the amplifier 11 having a gain of 2, and the subtractor 13. The terminal 15 is a supply terminal for the shift clock signal.

【0017】前記した位相θi(m-1)のデータがラッチ
回路12に保持される以前にラッチ回路12に保持され
ていた位相のデータ、すなわち、m-2番目のフレームに
おける特定な離散的な周波数faの位相の計算結果とし
て直交座標→極座標変換部6から出力されていた位相θ
i(m-2)のデータは、減算器13に対して減数信号とし
て供給されており、前記の減算器13に対して被減数信
号として供給されているのは、前記した利得が2の増幅
器11からの出力であるから、前記の減算器13から出
力される予測位相のデータ、すなわち、位相予測部PF
Cから出力される予測位相のデータは2θi(m-1) −
θi(m-2)である。前記した位相予測部PFCから出力
された予測位相のデータ2θi(m-1) −θi(m-2)
が、減算器14において実際の位相データθi(m)から
減算されることによって、前記の減算器14からは位相
残差信号 Δθi(m)=θi(m)-{2θi(m-1) −θ
i(m-2)}が出力されて、それがデータセレクタ16を
介して量子化スケーリング17に供給され、そこで、周
波数に従って量子化サイズが設定された後に、マルチプ
レクサ18に供給される。
The data of the phase held in the latch circuit 12 before the data of the phase θi (m−1) is held in the latch circuit 12, that is, a specific discrete data in the (m−2) th frame. The phase θ output from the rectangular coordinate → polar coordinate converter 6 as the calculation result of the phase of the frequency fa
The data of i (m−2) is supplied to the subtractor 13 as a decrement signal, and the data of i (m−2) is supplied to the subtractor 13 as a subtrahend signal. , The data of the predicted phase output from the subtractor 13, that is, the phase prediction unit PF
The predicted phase data output from C is 2θi (m-1) −
θi (m−2). Predicted phase data 2θi (m-1) -θi (m-2) output from the phase prediction unit PFC
Is subtracted from the actual phase data θi (m) by the subtractor 14, so that the phase residual signal Δθi (m) = θi (m) − {2θi (m−1) − θ
i (m−2)}, which is supplied to the quantization scaling 17 via the data selector 16, where the quantization size is set according to the frequency, and then supplied to the multiplexer 18.

【0018】前記したマルチプレクサ18では、特定な
離散的な周波数(今、仮にfaとする)の振幅残差信号
ΔAi(m)と、特定な離散的な周波数faの位相残差
信号Δθi(m)とを合わせて出力端子19に供給する。
なお、前記した出力端子19には、少なくとも1度はオ
リジナルの振幅成分Ai(m)や、位相成分θi(m)、
供給されていることはいうまでもない。前記したマルチ
プレクサ18には、フーリエ変換フレーム内の所定数の
離散周波数毎の振幅残差信号ΔAi(m)と、位相残差
信号Δθi(m)とを発生させている他のすべての信号処
理回路からの出力データも供給されているから、マルチ
プレクサ18からは、情報量が圧縮された状態の音響信
号のデータが出力されて、出力端子19を介して伝送路
に送出されることになる。
In the multiplexer 18, the amplitude residual signal ΔAi (m) having a specific discrete frequency (hereinafter, supposed to be fa) and the phase residual signal Δθi (m) having a specific discrete frequency fa are used. Is supplied to the output terminal 19.
It should be noted that the output terminal 19 has at least once an original amplitude component Ai (m), a phase component θi (m),
Needless to say, it is supplied. All other signal processing circuits that generate the amplitude residual signal ΔAi (m) and the phase residual signal Δθi (m) for each of a predetermined number of discrete frequencies in the Fourier transform frame are provided in the multiplexer 18. Since the output data is also supplied from the multiplexer 18, the audio signal data in a state where the amount of information is compressed is output from the multiplexer 18 and transmitted to the transmission line via the output terminal 19.

【0019】次に、図5を参照して伝送系の受信側(復
号化側)の一例構成について説明する。図5において、
20は受信側に設けられたデコーダの入力端子であり、
この入力端子20には、図4を参照して既述した送信側
から伝送路(図示していない)を介して受信側に伝送され
て来た情報量が圧縮された状態の音響信号のデータ、す
なわち、フーリエ変換フレーム内の所定数の離散周波数
毎の振幅残差信号ΔAi(m)と、位相残差信号とを含
んで構成されている音響信号のデータから、図示されて
いないデ・マルチプレクサによって分離された、特定な
離散周波数毎の振幅残差信号ΔAi(m)と、位相残差
信号Δθi(m)とを含んでいる信号が供給されている。
前記した入力端子20に供給された特定な離散周波数毎
の振幅残差信号ΔAi(m)と位相残差信号Δθi(m)
とを含んでいる信号は、ある特定な離散的な周波数のデ
ータについての信号処理を行なう信号処理装置によって
所定の信号処理を受ける。図5にはある特定な離散的な
周波数のデータについての信号処理を行なう1個の信号
処理装置が代表的に示されている。
Next, an example configuration of the receiving side (decoding side) of the transmission system will be described with reference to FIG. In FIG.
Reference numeral 20 denotes an input terminal of a decoder provided on the receiving side,
The input terminal 20 receives compressed audio signal data transmitted from the transmission side to the reception side via a transmission path (not shown) from the transmission side described with reference to FIG. That is, a demultiplexer (not shown) is used to convert the audio signal data including the amplitude residual signal ΔAi (m) for each of a predetermined number of discrete frequencies in the Fourier transform frame and the phase residual signal. , A signal including an amplitude residual signal ΔAi (m) and a phase residual signal Δθi (m) for each specific discrete frequency.
The amplitude residual signal ΔAi (m) and the phase residual signal Δθi (m) for each specific discrete frequency supplied to the input terminal 20 described above.
Is subjected to predetermined signal processing by a signal processing device that performs signal processing on data of a specific discrete frequency. FIG. 5 exemplarily shows one signal processing device that performs signal processing on data of a specific discrete frequency.

【0020】入力端子20に特定な離散周波数のオリジ
ナルの振幅成分Ai(m)や、位相成分θi(m)、及び
振幅残差信号ΔAi(m)や位相残差信号Δθi(m)な
どを含んで構成されている信号が供給された信号処理回
路では、デ・マルチプレクサ21によって特定な離散周
波数(今、仮にfaとする)のオリジナルの振幅成分A
i(m)や、位相成分θi(m)、及び振幅残差信号ΔA
i(m)や位相残差信号Δθi(m)を分離して、振幅成
分の信号処理回路と、位相成分の処理回路とに供給す
る。図4においてラッチ回路24から加算器25に与え
られているデータは前記したデ・マルチプレクサ21か
ら加算器25に与えられている振幅残差信号ΔAi(m)
が、m番目のフレームにおける振幅残差信号ΔAi(m)
である場合には、m-1番目のフレームの合成振幅項のデ
ータAi(m-1)であるから、加算器25においてm-1番
目のフレームの合成振幅項のデータAi(m-1)と、m番
目のフレームにおける振幅残差信号ΔAi(m)とが加
算されて、加算器25からはm番目のフレームの合成振
幅項のデータAi(m)が出力され、それがラッチ回路2
4によって保持されるとともに、データセレクタ26を
介して極座標→直角座標変換部27に供給される。
The input terminal 20 includes an original amplitude component Ai (m) and phase component θi (m) of a specific discrete frequency, an amplitude residual signal ΔAi (m), a phase residual signal Δθi (m), and the like. In the signal processing circuit supplied with the signal composed of the following components, the original amplitude component A of a specific discrete frequency (here, supposed to be fa) is specified by the demultiplexer 21.
i (m), the phase component θi (m), and the amplitude residual signal ΔA
i (m) and the phase residual signal Δθi (m) are separated and supplied to the amplitude component signal processing circuit and the phase component processing circuit. In FIG. 4, the data supplied from the latch circuit 24 to the adder 25 is the amplitude residual signal ΔAi (m) supplied from the demultiplexer 21 to the adder 25.
Is the amplitude residual signal ΔAi (m) in the m-th frame.
In the case of, since the data is the data Ai (m-1) of the combined amplitude term of the (m-1) th frame, the adder 25 calculates the data Ai (m-1) of the combined amplitude term of the (m-1) th frame. And the amplitude residual signal ΔAi (m) in the m-th frame are added, and the adder 25 outputs data Ai (m) of the synthesized amplitude term of the m-th frame, which is
4 and supplied to the polar → rectangular coordinate converter 27 via the data selector 26.

【0021】また、前記のようにデ・マルチプレクサ2
1によって分離された特定な離散周波数(今、仮にfa
とする)のオリジナルの振幅成分Ai(m)や、位相成
分θi(m)、及び振幅残差信号ΔAi(m)や位相残差
信号Δθi(m)とにおける位相成分θi(m)及び位相残
差信号Δθi(m)は、再量子化器22によって再量子
化された後に、加算器29とデータセレクタ30とに供
給されている。前記した加算器29から出力されるデー
タが、m番目のフレームにおける特定な離散的な周波数
の位相項のデータθi(m)となることは、前記した加算
器29で加算される2つのデータが、デ・マルチプレク
サ21から加算器29に与えられている位相残差信号Δ
θi(m)が、m番目のフレームにおける位相残差信号Δ
θi(m)と、位相予測部PFCから出力された2θi
(m-1)−θi(m-2)とであるからである。前記した加算
器29から出力されたm番目のフレームにおける特定な
離散的な周波数の位相項のデータθi(m)は、データセ
レクタ30を介して極座標→直角座標変換部27に供給
されるとともに、ラッチ回路28に供給されている。な
お、端子23にはシフトクロック信号が供給されてい
る。
Further, as described above, the demultiplexer 2
1 at a particular discrete frequency (now supposed to be fa
The original amplitude component Ai (m), the phase component θi (m), and the phase component θi (m) and the phase residual in the amplitude residual signal ΔAi (m) and the phase residual signal Δθi (m). The difference signal Δθi (m) is supplied to the adder 29 and the data selector 30 after being requantized by the requantizer 22. The fact that the data output from the adder 29 becomes the data θi (m) of the phase term of the specific discrete frequency in the m-th frame means that the two data added by the adder 29 are , The phase residual signal Δ provided to the adder 29 from the demultiplexer 21.
θi (m) is the phase residual signal Δ in the m-th frame
θi (m) and 2θi output from the phase prediction unit PFC
This is because (m-1) -θi (m-2). The data θi (m) of the phase term of the specific discrete frequency in the m-th frame output from the adder 29 is supplied to the polar coordinate → rectangular coordinate conversion unit 27 via the data selector 30. It is supplied to a latch circuit 28. The terminal 23 is supplied with a shift clock signal.

【0022】前記した加算器29から出力された位相θ
i(m)のデータがラッチ回路28に保持される以前に、
ラッチ回路28に保持されていた位相のデータ、すなわ
ちm-1番目のフレームにおける特定な離散的な周波数f
aの位相θi(m-1)のデータは、ラッチ回路12と利得
が2の増幅器11と、減算器13とによって構成されて
いる位相予測部PFCにおけるラッチ回路12に保持さ
れる。前記した位相θi(m-1)のデータがラッチ回路1
2に保持される以前にラッチ回路12に保持されていた
位相のデータ、すなわち、m-2番目のフレームにおける
特定な離散的な周波数faの位相θi(m-2)のデータ
は、減算器13に対して減数信号として供給されてお
り、前記の減算器13に対して被減数信号として供給さ
れているのは、前記した利得が2の増幅器11からの出
力であるから、前記の減算器13から出力される予測位
相のデータ、すなわち、位相予測部PFCから出力され
る予測位相のデータθi(m)は2θi(m-1) −θi(m
-2)である。それで、前記した位相予測部PFCから出
力された予測位相のデータθi(m)=2θi(m-1) −
θi(m-2)と、m番目のフレームの位相残差信号Δθi
(m)=θi(m)−{2θi(m-1) −θi(m-2)}と
が加算器29で加算されると、加算器29からはm番目
のフレームにおける特定な離散的な周波数faの位相項
のデータθi(m)が出力されることになる。
The phase θ output from the adder 29
Before the data of i (m) is held in the latch circuit 28,
The phase data held in the latch circuit 28, that is, the specific discrete frequency f in the (m-1) -th frame
The data of the phase θi (m−1) of “a” is held in the latch circuit 12 in the phase prediction unit PFC composed of the latch circuit 12, the amplifier 11 having a gain of 2, and the subtractor 13. The data of the phase θi (m−1) is stored in the latch circuit 1
2, the data of the phase θi (m−2) of the specific discrete frequency fa in the (m−2) -th frame is stored in the subtractor 13. Is supplied as a subtraction signal to the subtractor 13, and is supplied to the subtracter 13 as a subtrahend signal because the output from the amplifier 11 having the gain of 2 is provided from the subtractor 13. The predicted phase data output, that is, the predicted phase data θi (m) output from the phase prediction unit PFC is 2θi (m−1) −θi (m
-2). Therefore, the prediction phase data θi (m) = 2θi (m−1) − output from the phase prediction unit PFC.
θi (m−2) and the phase residual signal Δθi of the m-th frame
When (m) = θi (m) − {2θi (m−1) −θi (m−2)} is added by the adder 29, the adder 29 outputs a specific discrete signal in the m-th frame. The data θi (m) of the phase term of the frequency fa is output.

【0023】前記のように加算器25から出力されたm
番目のフレームの合成振幅項のデータAi(m)と、加算
器29から出力されたm番目のフレームにおける特定な
離散的な周波数の位相項のデータθi(m)とが、それぞ
れ所定のデータセレクタ26,30を介して極座標→直
角座標変換部27に供給されることにより、極座標→直
角座標変換部27では、前記したm番目のフレームの合
成振幅項のデータAi(m)と、加算器29から出力され
たm番目のフレームにおける特定な離散的な周波数の位
相項のデータθi(m)とによって、前記した特定な離散
的な周波数faにおける実数部(Real)振幅と、虚数
部(Imag)振幅とを計算により求めて出力し、それを
逆FFT演算部31に供給する。前記した逆FFT演算
部31には、フーリエ変換フレーム内の所定数の離散周
波数毎に設けられているすべての信号処理回路からの出
力データが供給されているから、逆FFT演算部31か
らはもとの楽音信号のデータが復原され、それにブロッ
ク32で示されている窓関数掛けと、ブロック33で示
されているオーバーラップ加算とが施されることによ
り、もとのデジタル楽音信号に復原されて出力端子35
に送出されることになる。
As described above, m output from adder 25
The data Ai (m) of the combined amplitude term of the n-th frame and the data θi (m) of the phase term having a specific discrete frequency in the m-th frame output from the adder 29 are each a predetermined data selector. The polar coordinate → rectangular coordinate conversion unit 27 supplies the data Ai (m) of the composite amplitude term of the m-th frame and the adder 29 The real part (Real) amplitude and the imaginary part (Imag) at the above-mentioned specific discrete frequency fa by the data θi (m) of the specific discrete frequency phase term in the m-th frame output from The amplitude is calculated and output, and is supplied to the inverse FFT operation unit 31. Since the output data from all the signal processing circuits provided for each of the predetermined number of discrete frequencies in the Fourier transform frame is supplied to the inverse FFT operation unit 31, the inverse FFT operation unit 31 Is restored to the original digital tone signal by applying the window function multiplication shown in block 32 and the overlap addition shown in block 33. Output terminal 35
Will be sent to

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】ところで、既述のよう
に実際の楽器等から発生された楽音信号をデジタル化し
て得たデータをメモリに記憶させておき、前記のデータ
を記憶させたメモリを楽音を発生させるための音源中に
備えているような構成形態の電子楽器、その他の諸装置
において、メモリに記憶させておくべき楽音信号が、振
幅の略々一様なものであれば、メモリに記憶させておく
べき楽音信号における振幅成分のデータ量は極めて小さ
くでき、また、前記した楽音信号における位相成分につ
いては、前記した本出願人会社の既提案の「音響信号の
位相予測方法」のように、「予め定められた一定の時間
長を有するように音響信号から切出された順次の各フー
リエ変換フレームにおける第1,第2の各フーリエ変換
フレームに同じ窓関数を用いて離散的にフーリエ変換し
て、前記した第1,第2の各フーリエ変換フレーム毎の
フーリエ変換の結果として求められた同一な所定数の離
散周波数毎のデータにより、前記した第1,第2の各フ
ーリエ変換フレーム毎に、それぞれの離散周波数毎の位
相情報を得て、前記した第1,第2の各フーリエ変換フ
レームにおいて互に対応している同一な離散周波数毎の
位相情報の変化の態様を求め、前記した個々の離散周波
数毎の位相情報の変化の態様が時間軸上で一定である、
すなわち等差項の形となるとして、前記した第1の時間
位置と第2の時間位置との時間差の整数倍の時間位置に
存在している第3の時間位置のフーリエ変換フレーム内
の所定数の離散周波数の個々の位相情報を決定して、第
3の時間位置のフーリエ変換フレームの位相情報を予測
する手段」を楽音信号における位相成分のデータ量の圧
縮に応用することによりデータ量を極めて小さくでき、
したがって、前記のデータを記憶させたメモリを楽音を
発生させるための音源の構成を容易にすることができ
る。
As described above, data obtained by digitizing a tone signal generated from an actual musical instrument or the like is stored in a memory, and the memory storing the data is stored in a memory. In an electronic musical instrument having a configuration such as that provided in a sound source for generating a musical tone, and other devices, if a musical tone signal to be stored in a memory has a substantially uniform amplitude, a memory The data amount of the amplitude component in the tone signal to be stored in the tone signal can be made extremely small, and the phase component in the tone signal described above is the same as that of the previously proposed "phase prediction method of acoustic signal" of the present applicant. As described above, the same window is used for each of the first and second Fourier transform frames in each of the sequential Fourier transform frames cut out from the audio signal so as to have a predetermined fixed time length. Fourier transform is performed discretely using numbers, and the first first data is obtained by the same predetermined number of discrete frequency data obtained as a result of the Fourier transform for each of the first and second Fourier transform frames. , Phase information for each discrete frequency for each second Fourier transform frame, and phase information for the same discrete frequency corresponding to each other in the first and second Fourier transform frames. The mode of change of the phase information for each discrete frequency is constant on the time axis,
That is, a predetermined number in the Fourier transform frame of the third time position existing at a time position that is an integral multiple of the time difference between the first time position and the second time position, assuming that it is in the form of an equal term. Means for determining the individual phase information of the discrete frequency and predicting the phase information of the Fourier-transformed frame at the third time position "for compressing the data amount of the phase component in the musical tone signal. Can be made smaller,
Therefore, it is possible to easily configure a sound source for generating a musical sound in the memory storing the data.

【0025】ところが、実際の楽器等から発生された楽
音信号をデジタル化して得たデータをメモリに記憶させ
ておき、前記のデータを記憶させたメモリを楽音を発生
させるための音源中に備えているような構成形態の電子
楽器における前記のメモリに記憶させておくべき楽音信
号のデータを用いて持続的な楽音信号を発生させたとき
に、実際に合成される楽音信号は図3の(b)に例示さ
れている波形のように、フーリエ変換フレームの単位の
うねりのようなものが発生することがあり、それの解決
策が求められた。
However, data obtained by digitizing a tone signal generated from an actual musical instrument or the like is stored in a memory, and the memory storing the data is provided in a sound source for generating a tone. When a continuous tone signal is generated using the tone signal data to be stored in the memory in the electronic musical instrument having such a configuration, the tone signal actually synthesized is represented by (b) in FIG. In some cases, such as the swell of the Fourier transform frame as in the waveform illustrated in FIG. 1), a solution to the problem has been sought.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明は予め定められた
一定の時間長を有するように楽音信号から切出された順
次の各フーリエ変換フレームの信号に同じ窓関数を用い
て離散的にフーリエ変換し、前記の各フーリエ変換フレ
ーム毎のフーリエ変換の結果として求められた同一な所
定数の離散周波数毎のデータを用いて得た各離散周波数
毎の振幅成分と位相成分とをそれぞれ高能率符号化し、
逆量子化後にフーリエ逆変換を行なって楽音信号の合成
が行なわれるような楽音信号の合成方法において使用さ
れる原楽音信号の発生方法であって、楽器から発音され
た楽音と対応して発生された楽音信号における定常的な
部分における前記した楽音信号の基本周期の所定の整数
倍の時間長毎の信号を同時に加算した後に算術平均する
ことにより原楽音信号を得るようにした楽音信号の合成
に用いられる原楽音信号の発生方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention discretely Fourier-transforms a signal of each sequential Fourier transform frame cut out from a tone signal so as to have a predetermined fixed time length by using the same window function. And converting the amplitude component and the phase component for each discrete frequency obtained using the same predetermined number of data for each discrete frequency obtained as a result of the Fourier transform for each Fourier transform frame into a high-efficiency code. And
A method of generating an original tone signal used in a tone signal synthesizing method in which a Fourier inverse transform is performed after inverse quantization to synthesize a tone signal, wherein the original tone signal is generated in correspondence with a tone generated from an instrument. In the synthesis of a tone signal in which the original tone signal is obtained by simultaneously adding together signals for each time length that is a predetermined integer multiple of the fundamental period of the tone signal in the stationary part of the tone signal and arithmetically averaging the signals, A method for generating an original musical tone signal to be used is provided.

【0027】[0027]

【作用】楽器から発音された楽音と対応して発生された
楽音信号における定常的な部分における前記した楽音信
号の基本周期の所定の整数倍の時間長(少なくとも、位
相予測を行なうために必要とされる2フーリエ変換フレ
ーム以上の時間長)毎のN個の信号を順次にメモリに記
憶する。前記したメモリに記憶したN個の信号を同時に
加算した後に、算術平均することにより原楽音信号を得
て、それを楽音信号の合成に用いる。
The time length of a predetermined integral multiple of the fundamental period of the tone signal in a stationary portion of the tone signal generated corresponding to the tone generated by the musical instrument (at least required for performing phase prediction) N time signals (time length of two or more Fourier transform frames) is sequentially stored in the memory. After simultaneously adding the N signals stored in the memory, arithmetic averaging is performed to obtain an original musical tone signal, which is used for synthesizing the musical tone signal.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明の楽音信号の合成方法の具体的
な内容を添付図面を参照して詳細に説明する。図1は本
発明の楽音信号の合成に用いられる原楽音信号の発生方
法を実施した原音信号の発生装置の構成例を示すブロッ
ク図、図2は本発明の楽音信号の合成に用いられる原楽
音信号の発生方法を説明するための波形例図、図3は動
作の説明のために用いられる図、図4は既提案の音響信
号の伝送方法に使用されるエンコーダの構成例を示すブ
ロック図、図5は既提案の音響信号の伝送方法に使用さ
れるデコーダの構成例を示すブロック図、図6は既提案
の音響信号の伝送方法の構成原理及び動作を説明するた
めの図である。図1は図1は本発明の楽音信号の合成に
用いられる原楽音信号の発生方法を実施した原音信号の
発生装置の構成例を示すブロック図であって、図1にお
いて36は音響ー電気変換器(マイクロホン)であり、
図示されていない楽器から発音(放射)された楽音を電
気信号(楽音信号)に変換する。前記した音響ー電気変
換器36から出力された楽音信号は、増幅器37で増幅
された後に、アナログ・デジタル変換器38によってデ
ジタル信号に変換された後に、順次にメモリ39に書込
まれる。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a method for synthesizing a musical tone signal according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of an original sound signal generating apparatus which implements an original musical sound signal generating method used for synthesizing a musical sound signal according to the present invention, and FIG. 2 is an original musical sound used for synthesizing a musical sound signal according to the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a waveform example for explaining a signal generation method, FIG. 3 is a diagram used for describing an operation, FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of an encoder used for a proposed transmission method of an acoustic signal, FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of a decoder used in the previously proposed method of transmitting an audio signal, and FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration principle and operation of the previously proposed method of transmitting an audio signal. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of an original sound signal generating apparatus which implements a method of generating an original musical sound signal used for synthesizing a musical sound signal according to the present invention. In FIG. (Microphone),
The musical tone generated (radiated) from an unillustrated musical instrument is converted into an electric signal (tone signal). The tone signal output from the sound-to-electric converter 36 is amplified by an amplifier 37, converted to a digital signal by an analog / digital converter 38, and sequentially written to a memory 39.

【0029】前記のようにしてメモリ39に書込まれた
楽音信号の基本周期は判かっているから、前記したメモ
リに書込まれた楽音信号をそれの基本周期の整数倍の一
定の長さ毎に区切った状態で、メモリ39から読出すこ
とは容易であり、時間軸上で連続している状態の楽音信
号を、前記のように所定の一定の長さずつに区切った状
態の信号として、それぞれ個別のラッチ回路40(1),4
0(2),40(3)…40(N)に記憶させる。図2の(a)は
メモリ39に書込まれた楽音信号を例示したものであ
り、図中のTの区間はメモリ39に書込まれた楽音信号
の基本周期を示している。図2の(b),図2の(c)
…に示されている信号は、時間軸上で連続している状態
の楽音信号を、前記のように所定の一定の長さずつに区
切った状態の信号(図は一例として基本周期T毎に区切
った状態の信号を示している)として、それぞれ個別の
ラッチ回路40(1),40(2),40(3)…40(N)に記憶さ
れる信号を示している。前記した各ラッチ回路40(1),
40(2),40(3)…40(N)にラッチされたN個の信号
は、加算回路41で加算された後に、割算回路42で1
/Nとされて、楽音信号の合成に用いられる原楽音信号
として出力端子43に出力される。
Since the fundamental period of the tone signal written in the memory 39 as described above is known, the tone signal written in the memory is divided by a fixed length equal to an integral multiple of the fundamental period. It is easy to read out from the memory 39 in a state where the tone signal is divided on the time axis. Each individual latch circuit 40 (1), 4
0 (2), 40 (3)... 40 (N). FIG. 2A exemplifies a tone signal written in the memory 39, and a section T in FIG. 2 shows a basic period of the tone signal written in the memory 39. 2 (b) and 2 (c)
.. Are signals obtained by dividing a musical tone signal that is continuous on the time axis into predetermined constant lengths as described above. , 40 (N), the signals stored in the individual latch circuits 40 (1), 40 (2), 40 (3),..., 40 (N). Each of the aforementioned latch circuits 40 (1),
The N signals latched at 40 (2), 40 (3)... 40 (N) are added by an adder circuit 41 and then divided by 1 by a divider circuit.
/ N, which is output to the output terminal 43 as an original tone signal used for synthesis of tone signals.

【0030】前記のようにして出力端子43から送出さ
れた原楽音信号は、それを発生させるのに使用された楽
音信号に比較して位相予測が的中し易いので、例えば図
4を参照して既述したような構成のエンコーダを用い
て、楽音信号の高能率符号化を行なって得たデータを電
子楽器の音源のメモリに記憶させ、前記した電子楽器の
音源のメモリから読出した楽音信号のデータを用いて持
続的な楽音信号を発生させて合成される楽音信号は、図
3の(a)に例示されている波形のように、フーリエ変
換フレームの単位のうねりのようなものが発生していな
い良好な波形の楽音信号となる。
Since the original tone signal transmitted from the output terminal 43 as described above is more likely to be phase predicted than the tone signal used to generate it, see, for example, FIG. Using the encoder having the above-described configuration, data obtained by performing high-efficiency encoding of a musical tone signal is stored in a memory of a tone generator of the electronic musical instrument, and the tone signal read out from the memory of the tone generator of the electronic musical instrument. A tone signal synthesized by generating a sustained tone signal using the data shown in FIG. 3A has a waveform like a swell in the unit of a Fourier transform frame as shown in the waveform illustrated in FIG. The result is a tone signal of good waveform that has not been performed.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上、詳細に説明したところから明らか
なように、本発明の楽音信号の合成に用いられる原楽音
信号の発生方法は、予め定められた一定の時間長を有す
るように楽音信号から切出された順次の各フーリエ変換
フレームの信号に同じ窓関数を用いて離散的にフーリエ
変換し、前記の各フーリエ変換フレーム毎のフーリエ変
換の結果として求められた同一な所定数の離散周波数毎
のデータを用いて得た各離散周波数毎の振幅成分と位相
成分とをそれぞれ高能率符号化し、逆量子化後にフーリ
エ逆変換を行なって楽音信号の合成が行なわれるような
楽音信号の合成方法において使用される原楽音信号を発
生させる場合に、楽器から発音された楽音と対応して発
生された楽音信号における定常的な部分における前記し
た楽音信号の基本周期の所定の整数倍の時間長毎の信号
を同時に加算した後に、算術平均することにより原楽音
信号を得るようにしたものであるから、本発明によれば
図3の(a)のように良好な波形の楽音信号を復原する
ことができ、従来法によって得た楽音信号のデータを電
子楽器の音源のメモリに記憶させておいた楽音信号のデ
ータにより持続的な楽音信号を発生させたときには、実
際に合成される楽音信号が図3の(b)に例示されてい
る波形のように、フーリエ変換フレームの単位のうねり
のようなものを有する楽音信号を発生させないようにで
きる。
As is apparent from the above description, the method of generating an original tone signal used for synthesizing a tone signal according to the present invention has a predetermined length of time. The same predetermined number of discrete frequencies obtained as a result of the Fourier transform for each Fourier transform frame are obtained by discretely Fourier transforming the signals of the respective Fourier transform frames cut out from using the same window function. A method of synthesizing a tone signal in which the amplitude component and the phase component of each discrete frequency obtained using the data of each of the discrete frequencies are encoded with high efficiency, and the inverse quantization is performed and the inverse Fourier transform is performed to synthesize the tone signal. When generating the original tone signal used in the above, the basics of the tone signal in the stationary part of the tone signal generated corresponding to the tone generated from the musical instrument Since the original musical tone signal is obtained by adding the signals for each time length of a predetermined integral multiple of the period at the same time and then performing arithmetic averaging, according to the present invention, as shown in FIG. When a tone signal having a good waveform can be restored, and the tone signal data obtained by the conventional method is stored in the tone generator memory of the electronic musical instrument, and a continuous tone signal is generated by the tone signal data. It is also possible to prevent a tone signal actually synthesized from generating a tone signal having a swell in the unit of a Fourier transform frame, such as the waveform illustrated in FIG. 3B.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の楽音信号の合成に用いられる原楽音信
号の発生方法を実施した原音信号の発生装置の構成例を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an original sound signal generating apparatus that implements an original musical sound signal generating method used for synthesizing a musical sound signal according to the present invention.

【図2】本発明の楽音信号の合成に用いられる原楽音信
号の発生方法を説明するための波形例図である。
FIG. 2 is a waveform example diagram for explaining a method of generating an original tone signal used for synthesizing a tone signal according to the present invention.

【図3】動作の説明のために用いられる図である。FIG. 3 is a diagram used for explaining the operation.

【図4】既提案の音響信号の伝送方法に使用されるエン
コーダの構成例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of an encoder used in a proposed transmission method of an audio signal.

【図5】既提案の音響信号の伝送方法に使用されるデコ
ーダの構成例を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a decoder used in a previously proposed audio signal transmission method.

【図6】既提案の音響信号の伝送方法の構成原理及び動
作を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration principle and operation of a previously proposed sound signal transmission method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…入力端子、6…直交座標→極座標変換部、6A…振
幅計算部、6P…位相計算部、7,10,12,24,
28,40(1)〜40(N)…ラッチ回路、8,13,14
…減算器、11…利得が2の増幅器、42,43…適応
量子化部、18…マルチプレクサ、19…出力端子、2
0…デコーダの入力端子、21…デ・マルチプレクサ、
29…加算器、27…極座標→直角座標変換部、31…
逆FFT演算部、36…音響ー電気変換器、37…増幅
器、38…アナログ・デジタル変換器、39…メモリ、
41…加算回路、42…割算回路、
1: input terminal, 6: rectangular coordinate to polar coordinate converter, 6A: amplitude calculator, 6P: phase calculator, 7, 10, 12, 24,
28, 40 (1) to 40 (N) ... Latch circuit, 8, 13, 14
... Subtractor, 11 Amplifier with gain of 2, 42, 43 Adaptive quantizer, 18 Multiplexer, 19 Output terminal, 2
0: input terminal of decoder, 21: demultiplexer,
29: adder, 27: polar coordinate → rectangular coordinate converter, 31:
Inverse FFT operation unit, 36: acoustic-electric converter, 37: amplifier, 38: analog / digital converter, 39: memory,
41 ... addition circuit, 42 ... division circuit,

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 予め定められた一定の時間長を有するよ
うに楽音信号から切出された順次の各フーリエ変換フレ
ームの信号に同じ窓関数を用いて離散的にフーリエ変換
し、前記した各フーリエ変換フレーム毎のフーリエ変換
の結果として求められた同一な所定数の離散周波数毎の
データを用いて得た各離散周波数毎の振幅成分と位相成
分とをそれぞれ高能率符号化し、逆量子化後にフーリエ
逆変換を行なって楽音信号の合成が行なわれるような楽
音信号の合成方法において使用される原楽音信号の発生
方法であって、楽器から発音された楽音と対応して発生
された楽音信号における定常的な部分における前記した
楽音信号の基本周期の所定の整数倍の時間長毎の信号を
同時に加算した後に算術平均することにより原楽音信号
を得るようにした楽音信号の合成に用いられる原楽音信
号の発生方法。
1. A discrete Fourier transform is applied to signals of respective sequential Fourier transform frames cut out from a tone signal so as to have a predetermined fixed time length using the same window function. The amplitude component and the phase component for each discrete frequency obtained using the same predetermined number of data for each discrete frequency obtained as a result of the Fourier transform for each transformed frame are respectively highly efficiently coded, and after the inverse quantization, the Fourier transform is performed. A method for generating an original tone signal used in a tone signal synthesizing method in which a tone signal is synthesized by performing an inverse conversion, wherein a stationary tone in a tone signal generated corresponding to a tone generated from an instrument is used. A signal in which the original tone signal is obtained by simultaneously adding the signals for each time length that is a predetermined integer multiple of the fundamental period of the tone signal in the above-mentioned general portion and then performing arithmetic averaging. A method of generating an original musical sound signal used for synthesizing a sound signal.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6097397A (en) * 1983-11-01 1985-05-31 株式会社河合楽器製作所 Sound analyzer
JPH0426895A (en) * 1990-05-22 1992-01-30 Casio Comput Co Ltd Musical signal generating device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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