JP2900078B2 - Waveform recording / playback method and waveform playback device - Google Patents

Waveform recording / playback method and waveform playback device

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JP2900078B2
JP2900078B2 JP2201360A JP20136090A JP2900078B2 JP 2900078 B2 JP2900078 B2 JP 2900078B2 JP 2201360 A JP2201360 A JP 2201360A JP 20136090 A JP20136090 A JP 20136090A JP 2900078 B2 JP2900078 B2 JP 2900078B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は自然楽器音等のオーディオ信号をデジタル
の波形データ列として記録し、再生する技術に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for recording and reproducing an audio signal such as a natural musical instrument sound as a digital waveform data sequence.

[従来技術とその問題点] PCM方式の音源は楽音を波形データ(PCMデータ)の列
として記憶する波形メモリを内蔵している。動作の際、
PCM音源は要求されるピッチに対応した速度で波形メモ
リから波形データを読み出すことにより、所望のピッチ
の楽音信号を生成する。
[Prior art and its problems] The sound source of the PCM system has a built-in waveform memory for storing musical tones as a sequence of waveform data (PCM data). In operation,
The PCM tone generator generates a tone signal of a desired pitch by reading waveform data from a waveform memory at a speed corresponding to a required pitch.

PCM方式の音源の欠点は波形メモリとして大きな記憶
容量のメモリが必要となることである。
A drawback of the PCM type sound source is that a memory with a large storage capacity is required as a waveform memory.

この欠点を回避するために、差分PCM方式がある。差
分PCM方式は、波形データを表現するのに必要なビット
数より、隣り合う波形データの差分値を表現するのに必
要なビット数の方が小さくなることを期待して、波形デ
ータ列の代りに差分値のデータ列(差分データ列)を記
録する。再生の際、差分PCM音源は差分データ列のメモ
リから読み出した差分データを累算することによって波
形データを再生する。
In order to avoid this disadvantage, there is a differential PCM method. In the differential PCM method, the number of bits required to represent a difference value between adjacent waveform data is expected to be smaller than the number of bits required to represent waveform data. A data string of difference values (differential data string) is recorded in the. At the time of reproduction, the differential PCM sound source reproduces the waveform data by accumulating the differential data read from the memory of the differential data string.

残念ながら、従来の差分PCM方式には原音の音色等に
依存して再生の精度がばらつくという問題がある。
Unfortunately, the conventional differential PCM method has a problem that the accuracy of reproduction varies depending on the timbre of the original sound.

従来の差分PCMの記録方式では、あるビット数(例え
ば16ビット)の波形データの列{x(m)}をそれより
小さいビット数(例えば8ビット)の差分データの列
{d(n)}に変換する。変換の基本原理は以下の通り
である。まず、隣り合う波形データx(k)、x(k−
1)の差を算出する。
In the conventional differential PCM recording method, a sequence {x (m)} of waveform data having a certain number of bits (eg, 16 bits) is converted into a sequence {d (n)} of differential data having a smaller number of bits (eg, 8 bits). Convert to The basic principle of the conversion is as follows. First, adjacent waveform data x (k), x (k−
Calculate the difference of 1).

x(k)−x(k−1)=Dx (式1) ここに差Dxは16ビットで表現される差データである。
この差データDxの大きさが8ビットで表現可能な大きさ
(128〜127)の場合16ビット差データDxの下位8ビット
をk番目の8ビット差データd(k)とする。
x (k) -x (k-1) = Dx (Equation 1) Here, the difference Dx is difference data represented by 16 bits.
When the size of the difference data Dx is a size that can be expressed by 8 bits (128 to 127), the lower 8 bits of the 16-bit difference data Dx are set as the k-th 8-bit difference data d (k).

となる(なお、ここでは2の補数を想定してある)。 (Note that a two's complement is assumed here).

しかし、Dxの大きさが8ビットで表現できない範囲の
値を示す場合には、d(k)を8ビットで表現可能な最
大値にクリップする。
However, if the magnitude of Dx indicates a value that cannot be represented by 8 bits, d (k) is clipped to the maximum value that can be represented by 8 bits.

にクリップされる。 Clipped to

なお、このクリップによる誤差の累積を軽減するた
め、実際には(式1)の代りに を計算し、16ビット表現の差データdxを上述したように
して8ビットの差データd(k)に変換している。
Note that, in order to reduce the accumulation of errors due to this clip, instead of (Equation 1), Is calculated, and the difference data dx in the 16-bit expression is converted into 8-bit difference data d (k) as described above.

上述したクリップにより、差分データの列{d
(n)}から再生される波形に歪みが生じる。更に都合
のわるいことに、SN比の劣化要因であるクリップの発生
頻度が波形データの列{x(n)}、したがって記録し
ようとする原音のスペクトルないし音色に左右される。
結果として、従来の差分PCM方式は原音の種類によってS
N比がばらつき所望の再生精度を保証することができな
い。
By the above-mentioned clip, the sequence of difference data {d
(N) The waveform reproduced from 波形 is distorted. Even more unfortunately, the frequency of occurrence of clips, which is a cause of deterioration of the S / N ratio, depends on the sequence {x (n)} of the waveform data, and therefore the spectrum or timbre of the original sound to be recorded.
As a result, the conventional differential PCM method uses S
The N ratio varies and the desired reproduction accuracy cannot be guaranteed.

上述した差分PCM方式は線形差分PCM方式と呼ばれるも
のである。線形差分PCM方式でみられるクリップの発生
は非線形差分PCM方式と呼ばれる技術を使用することに
より除去できる。非線形差分PCM方式では記録の際に、
波形データ列を所定の非線形関数(例えば対数関数)に
従って、限られたビット数の非線形差分データ列に変換
し、再生の際に、非線形関数の逆関数(例えば指数関
数)に従って非線形差分データ列から波形データ列を再
生する。この種の非線形差分PCM方式を用いれば、波形
データ列の線形差分値が比較的大きな場合でも、非線形
変換により有効ビット数が小さい非線形差分データを得
ることができる。
The above-described differential PCM method is called a linear differential PCM method. The occurrence of clips seen in the linear differential PCM method can be eliminated by using a technique called a nonlinear differential PCM method. In the non-linear difference PCM method, when recording,
The waveform data sequence is converted into a non-linear differential data sequence having a limited number of bits according to a predetermined non-linear function (for example, a logarithmic function). At the time of reproduction, the non-linear differential data sequence is converted according to an inverse function of the non-linear function (for example, an exponential function). Play the waveform data string. If this kind of nonlinear difference PCM method is used, even when the linear difference value of the waveform data sequence is relatively large, nonlinear difference data with a small number of effective bits can be obtained by nonlinear conversion.

残念ながら、非線形差分PCM方式の場合でも原音の種
類によってSN比ないし再現性にばらつきが生じてしま
う。これは原音の種類(波形データ列の変動の大きさ)
によって生成される非線形差分データ列のレンジが変化
することによる。例えば、対数差分PCM方式では、波形
データ列の変動が小さい部分での再現性が原音の種類に
よって特に影響を受けてしまう。
Unfortunately, even in the case of the nonlinear differential PCM method, the SN ratio or reproducibility varies depending on the type of the original sound. This is the type of original sound (the magnitude of fluctuation in the waveform data sequence)
Is caused by a change in the range of the nonlinear differential data sequence generated by the above. For example, in the logarithmic difference PCM method, the reproducibility in a portion where the fluctuation of the waveform data sequence is small is particularly affected by the type of the original sound.

[発明の目的] したがってこの発明の目的は限られたビット数のデー
タの列によりオーディオ信号の波形ができるだけ歪まな
いようにして波形を記録し、記録されたデータの列から
歪みの小さな高品位の波形を再生することのできる波形
記録・再生法及び再生装置を提供することである。
[Object of the Invention] Accordingly, an object of the present invention is to record a waveform of an audio signal in such a manner that the waveform of an audio signal is not distorted as much as possible by a data sequence of a limited number of bits, and to obtain a high-quality signal with a small distortion from the recorded data sequence. An object of the present invention is to provide a waveform recording / reproducing method and a reproducing apparatus capable of reproducing a waveform.

[発明の構成、作用] この発明によれば、オーディオ信号を表現する波形デ
ータ列を用意する準備工程と、前記波形データ列の変動
の大きさを算出する工程と、前記変動の大きさから、変
動の大きさに反比例する値の圧縮率を算出する工程と、
前記波形データ列の隣り合う波形データの差分の列に前
記圧縮率を乗算したものを所定の非線形関数で変換した
ものに相当する圧縮非線形差分データ列または、前記波
形データ列の隣り合う波形のデータの差分の列を前記非
線形関数で変換したものに前記圧縮率を乗算したものに
相当する圧縮非線形差分データ列を生成する圧縮非線形
差分データ列生成工程と、前記圧縮非線形差分データ列
を記憶するデータ列記憶工程と、前記圧縮率に関連する
伸張率を記憶する伸張率記憶工程と、前記非線形関数の
逆関数と前記記憶された伸張率とに基づいて前記記憶さ
れた圧縮非線形差分データ列から波形データ列を再生す
る再生工程と、を有することを特徴とする波形記録・再
生法が提供される。
According to the present invention, a preparation step of preparing a waveform data sequence representing an audio signal, a step of calculating the magnitude of the variation of the waveform data sequence, and a magnitude of the variation include: Calculating a compression ratio that is inversely proportional to the magnitude of the variation;
A compressed non-linear difference data sequence corresponding to a result obtained by multiplying a sequence of differences between adjacent waveform data in the waveform data sequence by the compression ratio by a predetermined non-linear function, or data of adjacent waveforms in the waveform data sequence Compressed nonlinear differential data sequence generating step of generating a compressed nonlinear differential data sequence corresponding to a product obtained by multiplying the difference sequence by the nonlinear function by the compression ratio; and data storing the compressed nonlinear differential data sequence. A column storing step, a decompression rate storing step of storing a decompression rate related to the compression rate, and a waveform from the stored compressed non-linear difference data sequence based on an inverse function of the non-linear function and the stored decompression rate. A reproducing step of reproducing a data sequence.

この発明の基本的な特徴は、波形の記録と再生におい
て非線形差分技術を利用しつつ、圧縮率と伸張率を考慮
し、かつ、圧縮率と伸張率の大きさを波形データ列にお
ける波形データの変動したがってオーディオ信号のスペ
クトルないし音色に合わせて決定している点である。従
来の差分PCM方式は、線形差分方式であれ、非線形差分
方式であれ基本的には記録の際に隣り合う波形データの
差(線形差、非線形差)を圧縮することなく差分データ
として記録し、再生の際に差分データを伸張することな
く波形データに変換する方式であり、差を圧縮する概念
や、伸張する概念はもっていない。このために、種々の
オーディオ信号に対応しきれず、その再現性がばらつい
てしまう。
The basic feature of the present invention is that, while utilizing the nonlinear difference technique in the recording and reproduction of the waveform, the compression rate and the expansion rate are considered, and the magnitudes of the compression rate and the expansion rate are determined by the waveform data of the waveform data sequence. The point is that it is determined according to the fluctuation and thus the spectrum or timbre of the audio signal. The conventional differential PCM method, whether it is a linear difference method or a nonlinear difference method, is basically recorded as difference data without compressing the difference between the adjacent waveform data (linear difference, nonlinear difference) at the time of recording, This is a method in which difference data is converted into waveform data without expansion at the time of reproduction, and does not have a concept of compressing a difference or a concept of expanding. For this reason, various audio signals cannot be supported, and the reproducibility thereof varies.

これに対し、この発明では、波形データ列の変動が大
きければ、それに応じた圧縮率が設定され、その圧縮率
で圧縮した非線形差分データの列が記録される。そして
再生の際には圧縮率に関連する伸張率(圧縮率の逆数ま
たはそれに近い値)で伸張した非線形差分データの累積
出力が波形データとして再生される。
On the other hand, according to the present invention, if the fluctuation of the waveform data sequence is large, a compression ratio corresponding to the fluctuation is set, and a sequence of nonlinear difference data compressed at the compression ratio is recorded. Then, at the time of reproduction, the accumulated output of the nonlinear difference data expanded at the expansion rate related to the compression rate (the reciprocal of the compression rate or a value close thereto) is reproduced as waveform data.

波形データ列の変動の大きさは種々の仕方で評価可能
である。例えば、隣り合う波形データの差の最大値によ
って波形データ列の変動の大きさを評価できる。この差
の最大値を基準として圧縮率を定めることができる。も
っとも、この基準圧縮率が波形データの再生した場合に
最高の音質を与えるとは限らない。したがって、基準圧
縮率を基本としていくつかの圧縮率、伸張率で波形を記
録、再生してみて聴感上最適となる圧縮率、伸張率を選
択するのが好ましい(視覚テストによる波形データの変
動の主観的評価)。
The magnitude of the fluctuation of the waveform data sequence can be evaluated in various ways. For example, the magnitude of the fluctuation of the waveform data sequence can be evaluated based on the maximum value of the difference between adjacent waveform data. The compression ratio can be determined based on the maximum value of the difference. However, the reference compression rate does not always give the highest sound quality when the waveform data is reproduced. Therefore, it is preferable to select the compression ratio and expansion ratio that are optimal for the audibility by recording and reproducing the waveform at several compression ratios and expansion ratios based on the reference compression ratio. Subjective assessment).

また波形データ列における各々の隣り合う波形データ
の差の列を統計的に処理して、変動を特徴づけるパラメ
ータを得ることによって波形データ列の変動の大きさを
客観的に評価することもできる。
In addition, it is possible to objectively evaluate the magnitude of the fluctuation of the waveform data sequence by statistically processing the sequence of the difference between each adjacent waveform data in the waveform data sequence and obtaining a parameter characterizing the fluctuation.

結果としてこの発明の波形記録・再生法によれば、限
られたビット数のデータの列によって原波形の情報をで
きるだけ忠実に圧縮記録でき、高品位の波形再生が可能
である。
As a result, according to the waveform recording / reproducing method of the present invention, the information of the original waveform can be compressed and recorded as faithfully as possible by using a data string having a limited number of bits, and a high-quality waveform can be reproduced.

上述した圧縮と伸張の処理は、、それぞれ、非線形関
数変換を行う前のデータ空間(便宜上、線形空間と呼ぶ
ことにする)内、逆関数変換を行った後のデータ空間
(同様にして線形空間と呼ぶことにする)内で行うこと
ができる。この場合、前記圧縮非線形差分データ列生成
工程は、前記波形データ列を前記圧縮率に従って圧縮し
てレンジが規格化された圧縮波形データ列を生成する工
程と、前記非線形関数に従って前記圧縮波形データ列を
限られたビット数の前記圧縮非線形差分データ列に変換
する工程とを有し、前記再生工程は、前記逆関数に従っ
て前記圧縮非線形差分データ列を再生圧縮波形データ列
に変換する工程と、前記再生圧縮波形データ列を前記伸
張率に従って伸張して再生波形データ列を生成する工程
とを有する。
The above-described compression and decompression processes are performed in the data space before performing the non-linear function transformation (for convenience, referred to as a linear space) and the data space after performing the inverse function transformation (in the same manner, in the linear space). To be called). In this case, the compressed nonlinear difference data string generating step includes a step of compressing the waveform data string according to the compression ratio to generate a compressed waveform data string with a standardized range, and the compressed waveform data string according to the nonlinear function. Converting the compressed non-linear difference data sequence into a reproduced compressed waveform data sequence in accordance with the inverse function, and Expanding the reproduced compressed waveform data sequence according to the expansion ratio to generate a reproduced waveform data sequence.

この構成によれば、波形の種類によらず、非線形関数
変換、及び逆関数変換の全領域(フルレンジ)を有効に
使用することができ、それにより、波形の再現度を高め
ることができる。
According to this configuration, the entire region (full range) of the non-linear function conversion and the inverse function conversion can be effectively used regardless of the type of the waveform, thereby increasing the reproducibility of the waveform.

あるいは圧縮と伸張の処理を非線形関数変換と逆関数
変換との間のデータ空間内(非線形空間内)で行うこと
ができる。この場合、前記圧縮非線形差分データ列生成
工程は、前記非線形関数に従って前記波形データ列を非
線形差分データ列に変化する工程と、前記非線形差分デ
ータ列を前記圧縮率に従って圧縮して限られたビット数
について規格化された前記圧縮非線形差分データ列を生
成する工程とを有し、前記再生工程は、前記圧縮非線形
差分データ列を前記伸張率に従って伸張して再生非線形
差分データ列を生成する工程と、前記逆関数に従って前
記再生非線形差分データ列を再生波形データ列に変換す
る工程とを有する。
Alternatively, the compression and decompression processes can be performed in the data space (in the non-linear space) between the non-linear function conversion and the inverse function conversion. In this case, the compressed nonlinear difference data string generating step includes a step of changing the waveform data string into a nonlinear difference data string according to the nonlinear function, and a method of compressing the nonlinear difference data string according to the compression ratio, and a limited number of bits. Generating the compressed non-linear difference data sequence standardized with respect to, wherein the reproducing step expands the compressed non-linear difference data sequence according to the expansion rate to generate a reproduced non-linear difference data sequence, Converting the reproduced nonlinear differential data sequence into a reproduced waveform data sequence according to the inverse function.

この構成の場合、非線形関数によって変換された非線
形差分データ列の情報が波形データ列に依存する圧縮率
を使用する圧縮処理と波形データ列に依存する伸張率を
使用する伸張処理とによってできるだけ失われないかた
ちで逆関数変換処理に入力されるので、従来の非線形差
分PCM方式より高い再現性を得ることができる。
In the case of this configuration, the information of the nonlinear difference data string converted by the nonlinear function is lost as much as possible by the compression processing using the compression rate dependent on the waveform data string and the expansion processing using the expansion rate depending on the waveform data string. Since the data is input to the inverse function transformation processing in a non-conformal manner, higher reproducibility than the conventional nonlinear differential PCM method can be obtained.

更にこの発明によれば、上述したような波形再生法を
実施する波形再生装置として、オーディオ信号を表わす
波形データ列の隣り合う波形データの差分の列に当該波
形データ列の変動の大きさに反比例する値の圧縮率を乗
算したものを所定の非線形関数で変換したものに相当す
る圧縮非線形差分データ列または前記差分の列を前記非
線形関数で変換したものに前記圧縮率を乗算したものに
相当する圧縮非線形差分データ列を記憶する圧縮非線形
差分データ列記憶手段と、前記圧縮率に関連する伸張率
を記憶する伸張率記憶手段と、前記非線形関数の逆関数
と前記伸張率とに基づいて前記圧縮非線形差分データ列
からオーディオ信号を表わす波形データ列を再生する再
生手段と、を有することを特徴とする波形再生装置が提
供される。
Further, according to the present invention, as a waveform reproducing apparatus that performs the above-described waveform reproducing method, a sequence of differences between adjacent waveform data of a waveform data sequence representing an audio signal is inversely proportional to a magnitude of a fluctuation of the waveform data sequence. Compressed non-linear difference data sequence corresponding to a product obtained by multiplying a compression ratio of a value to be converted by a predetermined non-linear function, or equivalent to a product obtained by converting the difference sequence by the non-linear function and a product obtained by multiplying the compression ratio. Compressed nonlinear difference data string storage means for storing a compressed nonlinear difference data string; expansion rate storage means for storing an expansion rate related to the compression rate; and the compression based on an inverse function of the nonlinear function and the expansion rate. A reproducing unit for reproducing a waveform data sequence representing an audio signal from the non-linear difference data sequence.

上記再生手段は伸張処理を線形空間内かまたは非線形
空間内で行うことができる。
The reproducing means can perform the decompression process in a linear space or a non-linear space.

伸張処理を線形空間内で行う再生手段は、前記逆関数
に従って前記圧縮非線形差分データ列を再生圧縮波形デ
ータ列に変換する変換手段と、前記再生圧縮波形データ
列を前記伸張率に従って伸張して再生波形データ列を生
成する伸張手段とで構成できる。一方、伸張処理を非線
形空間内で行う再生手段は、前記圧縮非線形差分データ
列を前記伸張率に従って伸張して非線形差分データ列を
生成する伸張手段と、前記逆関数に従って前記非線形差
分データ列を波形データ列に変換する変換手段とで構成
できる。
Reproducing means for performing the expansion process in the linear space, converting means for converting the compressed non-linear difference data sequence into a reproduced compressed waveform data sequence according to the inverse function, and reproducing and reproducing the reproduced compressed waveform data sequence according to the expansion ratio And a decompression means for generating a waveform data string. On the other hand, the reproducing means for performing the decompression process in the non-linear space includes: decompression means for decompressing the compressed non-linear differential data sequence according to the decompression ratio to generate a non-linear differential data sequence; And a conversion means for converting the data into a data string.

更にこの発明の波形記録・再生法には、記録系の前処
理としてオーディオ信号のエンベロープ抽出処理と抽出
エンベロープによる正規化処理(エンベロープ除去処
理)とを含めることができる。このような波形記録・再
生法は、原オーディオ信号を表わす波形データ列を用意
する準備工程と、前記波形データ列からエンベロープを
抽出するエンベロープ抽出工程と、抽出したエンベロー
プによって前記波形データ列を正規化してエンベロープ
の除去された正規化波形データ列を生成する正規化工程
と、前記正規化波形データ列の変動の大きさを算出する
工程と、前記変動の大きさから、変動の大きさに反比例
する値の圧縮率を算出する工程と、前記正規化波形デー
タ列の隣り合う波形データの差分の列に前記圧縮率を乗
算したものを所定の非線形関数で変換したものに相当す
る圧縮非線形差分データ列または、前記正規化波形デー
タ列の隣り合う波形データの差分の列を前記非線形関数
で変換したものに前記圧縮率を乗算したものに相当する
圧縮非線形差分データ列を生成する圧縮非線形差分デー
タ列生成工程と、前記圧縮非線形差分データ列を記憶す
るデータ列記憶工程と、前記圧縮率に関連する伸張率を
記憶する伸張率記憶工程と、所定のエンベロープを発生
するエンベロープ発生工程と、前記非線形関数の逆関数
と前記記憶された伸張率と前記所定のエンベロープとに
基づいて前記記憶された圧縮非線形差分データ列から波
形データ列を発生する再生工程と、を有することを特徴
とする。
Further, the waveform recording / reproducing method of the present invention can include an audio signal envelope extraction process and a normalization process (envelope removal process) using the extracted envelope as preprocessing of the recording system. Such a waveform recording / reproducing method includes a preparation step of preparing a waveform data string representing an original audio signal, an envelope extracting step of extracting an envelope from the waveform data string, and normalizing the waveform data string by the extracted envelope. A normalizing step of generating a normalized waveform data sequence from which the envelope has been removed, a step of calculating the magnitude of the variation of the normalized waveform data sequence, and the magnitude of the variation is inversely proportional to the magnitude of the variation. Calculating a value compression ratio, and a compressed non-linear difference data sequence corresponding to a value obtained by multiplying a sequence of differences between adjacent waveform data of the normalized waveform data sequence by the compression ratio and converting the result by a predetermined non-linear function. Alternatively, a sequence obtained by converting a sequence of differences between adjacent waveform data of the normalized waveform data sequence by the non-linear function and a value obtained by multiplying the result by the compression ratio is used. A compressed non-linear difference data sequence generating step of generating a compressed non-linear difference data sequence, a data sequence storing step of storing the compressed non-linear difference data sequence, and a decompression ratio storing step of storing a decompression ratio related to the compression ratio. An envelope generating step of generating a predetermined envelope; and a reproduction of generating a waveform data stream from the stored compressed non-linear difference data stream based on the inverse function of the nonlinear function, the stored expansion rate, and the predetermined envelope. And a step.

上記のようなエンベロープ抽出と抽出したエンベロー
プによる波形データ列の正規化(エンベロープ除去)を
行うことにより、音量が小さい部分(音の立ち上りや減
衰部分)でのSN比を改善することができる。
By performing the above-described envelope extraction and normalization (envelope removal) of the waveform data string based on the extracted envelope, it is possible to improve the S / N ratio in a portion having a small volume (a rising portion or an attenuation portion of a sound).

このような波形記録再生法が適用される波形再生装置
の一態様は、エンベロープを除去したオーディオ信号を
表わす正規化波形データ列の隣り合う波形データの差分
の列に当該波形データ列の変動の大きさに反比例する値
の圧縮率を乗算したものを所定の非線形関数で変換した
ものに相当する圧縮非線形差分データ列または前記差分
の列を前記非線形関数で変換したものに前記圧縮率を乗
算したものに相当する圧縮非線形差分データ列を記憶す
る圧縮非線形差分データ列記憶手段と、前記圧縮率に関
連する伸張率を記憶する伸張率記憶手段と、所定のエン
ベロープを発生するエンベロープ発生手段と、前記非線
形関数の逆関数と前記伸張率と前記所定のエンベロープ
とに基づいて前記圧縮非線形差分データ列から波形デー
タ列を再生する再生手段と、を有することを特徴とす
る。
One mode of a waveform reproducing apparatus to which such a waveform recording / reproducing method is applied is that a fluctuation of the waveform data sequence is added to a sequence of a difference between adjacent waveform data of a normalized waveform data sequence representing an audio signal from which an envelope has been removed. A product obtained by multiplying a value obtained by multiplying a compression ratio having a value inversely proportional to the above by a predetermined nonlinear function and a compressed non-linear difference data sequence corresponding to a value obtained by converting the difference sequence with the non-linear function, and multiplying the result by the compression ratio. Compression nonlinear difference data string storage means for storing a compressed nonlinear difference data string corresponding to: expansion rate storage means for storing an expansion rate related to the compression rate; envelope generation means for generating a predetermined envelope; Reproduction for reproducing a waveform data sequence from the compressed non-linear difference data sequence based on an inverse function of a non-linear function, the expansion ratio, and the predetermined envelope. And having a stage, a.

この態様では、再生手段は1つの波形データサンプル
を再生するのに2回の乗算、即ち、伸張率の乗算とエン
ベロープの乗算を必要とする。
In this embodiment, the reproducing means requires two multiplications to reproduce one waveform data sample, ie, multiplication of the expansion rate and multiplication of the envelope.

もう1つの波形再生装置の態様は、エンベロープを除
去したオーディオ信号を表わす正規化波形データ列の隣
り合う波形データの差分の列に当該波形データ列の変動
の大きさに反比例する値の圧縮率を乗算したものを所定
の非線形関数で変換したものに相当する圧縮非線形差分
データ列または前記差分の列を前記非線形関数で変換し
たものに前記圧縮率を乗算したものに相当する圧縮非線
形差分データ列を記憶する圧縮非線形差分データ列記憶
手段と、前記圧縮非線形差分データ列から波形データ列
を再生する波形再生手段と、を有し、前記波形再生手段
が、前記非線形関数の逆関数に従って前記圧縮非線形差
分データ列を圧縮正規化波形データ列に変換する変換手
段と、前記圧縮率に関連する伸張率で伸張したエンベロ
ープを発生するエンベロープ発生手段と、前記伸張した
エンベロープを前記圧縮正規化波形データ列に乗算する
乗算手段と、を有することを特徴とする。
Another aspect of the waveform reproducing apparatus is that a compression ratio of a value inversely proportional to the magnitude of the fluctuation of the waveform data sequence is stored in a sequence of differences between adjacent waveform data sequences of a normalized waveform data sequence representing an audio signal from which an envelope has been removed. A compressed non-linear difference data sequence corresponding to a product obtained by converting the product by a predetermined non-linear function or a compressed non-linear difference data sequence corresponding to a product obtained by multiplying the result obtained by converting the difference sequence by the non-linear function by the compression ratio. A compressed nonlinear difference data string storing means for storing, and a waveform reproducing means for reproducing a waveform data string from the compressed nonlinear differential data string, wherein the waveform reproducing means performs the compression nonlinearity according to an inverse function of the nonlinear function. Converting means for converting the differential data sequence into a compressed normalized waveform data sequence; and an envelope generating an envelope expanded at an expansion ratio related to the compression ratio. Characterized in that it has a rope generating means, and multiplying means for multiplying the envelope and the decompression to the compressed normalized waveform data sequence, the.

この態様ではエンベロープ発生手段が伸張率を加味し
たエンベロープを発生するので、1つの波形データサン
プルの再生について1回の乗算(エンベロープの乗算)
を行なえばよく、乗算回数を減らすことができる。
In this embodiment, since the envelope generating means generates an envelope in consideration of the expansion rate, one multiplication (envelope multiplication) is performed for one waveform data sample reproduction.
And the number of multiplications can be reduced.

更に、この発明は、上述したような再生手段によって
波形を再生するだけでなく、再生した波形に対し、更に
加工を施すデジタルフィルタ手段を含むような波形生成
装置にも適用可能である。
Further, the present invention can be applied not only to the reproduction of the waveform by the above-described reproducing means, but also to a waveform generating apparatus including a digital filter means for further processing the reproduced waveform.

[実施例] 以下図面を参照してこの発明の実施例を説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図に波形記録装置の全体構成を示す。デジタルオ
ーディオテープ1は自然楽器音等が録音されたマスター
テープでその録音情報がDAT装置2により波形データ列
として再生され、デジタルオーディオインタフェース3
を介してコンピュータ4に転送される。コンピュータ4
では転送された波形データ列に後述する処理を施して圧
縮非線形差分データ列、各種パラメータを生成する。圧
縮非線形差分データ列はPROMライター5によりPROM6に
書き込まれる。書き込まれたPROM6は波形再生装置(第
5図)の差分波形メモリ11となる。また、各種パラメー
タ(伸張率、エンベロープパラメータ)は波形再生装置
の制御情報として使われる。
FIG. 1 shows the overall configuration of the waveform recording apparatus. The digital audio tape 1 is a master tape on which a natural musical instrument sound or the like is recorded.
Is transferred to the computer 4 via the. Computer 4
Then, a process described later is performed on the transferred waveform data sequence to generate a compressed nonlinear difference data sequence and various parameters. The compressed non-linear difference data string is written to the PROM 6 by the PROM writer 5. The written PROM 6 becomes the difference waveform memory 11 of the waveform reproducing device (FIG. 5). Further, various parameters (expansion rate, envelope parameter) are used as control information of the waveform reproducing apparatus.

第2図はコンピュータ4での圧縮非線形差分データ列
生成のフローチャートである。まず、S1でパラメータa
をセットし、波形データ列を配列{x(n)}にロード
する。ここにパラメータaは後述する圧縮率(圧縮のス
ケールファクタ)の生成に使用される係数である。次の
ステップS2で波形データ列{x(n)}即ちx(0)、
x(1)……x(n)……からエンベロープ{e
(n)}を抽出する。エンベロープ抽出の方法はいくつ
かの方法が可能である(例えば、特願昭61−264205号、
特願昭61−264206号、特願昭62−264207号参照)。例え
ば、波形データ列の所定の区間ごとに波形データの大き
さを示す情報、例えば、波形データの絶対値|x(n)|
の最大値、波形データのピークツウピークの大きさ、あ
るいは波形データのパワー(例えば波形データの自乗和
の平方根)をエンベロープとして求める。所定の区間と
しては例えば、波形データ列の基本周期が選ばれる。第
3図では、波形データ列の所定区間Xごとに|x(n)|
の最大値を抽出し、それをエンベロープレベルELkとし
て求め、所定区間XでのエンベロープレートERkをERk
(ELk−ELk-1)/Xによって求め、これらのパラメータに
基づいて、各波形データd(n)に対応するエンベロー
プ値e(n)を求めている。抽出したエンベロープ{e
(n)}は次のS3で波形データ列{x(n)}を正規化
するのに使用する。即ち各波形データx(n)をエンベ
ロープ値e(n)で除算する。これにより、エンベロー
プの除去された(正規化された)波形データ列{x
0(n)}が得られる。エンベロープを除去することに
より、音量の小さい部分での再現性が改善される。
FIG. 2 is a flowchart of generation of the compressed nonlinear differential data sequence in the computer 4. First, in S1, the parameter a
Is set, and the waveform data sequence is loaded into the array {x (n)}. Here, the parameter a is a coefficient used for generating a compression ratio (a compression scale factor) described later. In the next step S2, the waveform data sequence {x (n)}, that is, x (0),
x (1)... x (n)...
(N) Extract}. Several methods are available for envelope extraction (for example, Japanese Patent Application No. 61-264205,
See Japanese Patent Application Nos. 61-264206 and 62-264207). For example, information indicating the size of the waveform data for each predetermined section of the waveform data string, for example, the absolute value | x (n) |
, The peak-to-peak magnitude of the waveform data, or the power of the waveform data (eg, the square root of the sum of squares of the waveform data) is determined as the envelope. As the predetermined section, for example, the basic cycle of the waveform data sequence is selected. In FIG. 3, | x (n) |
The maximum value is extracted, and obtains it as the envelope level ELk, the envelope rate ER k at a predetermined interval X ER k =
An envelope value e (n) corresponding to each waveform data d (n) is obtained based on (EL k −EL k−1 ) / X and based on these parameters. Extracted envelope @e
(N)} is used to normalize the waveform data sequence {x (n)} in the next S3. That is, each waveform data x (n) is divided by the envelope value e (n). As a result, the waveform data sequence {x with the envelope removed (normalized)
0 (n)} is obtained. Eliminating the envelope improves reproducibility in low volume areas.

次にS4で、 x1(n)←(A/x0max)・x0(n)に従って、波形デ
ータ列{x1(n)}を規格化する。ここに、x0maxは波
形データ列{x0(n)}のなかの最大の波形データの絶
対値である。例えばAとしてA=32767.0を選ぶと、波
形データ列{x1(n)}は±15ビットに規格化される。
即ち、波形データ列{x1(n)}のなかの最大値が+32
767または−32767を示す2進数で表現される。規格化の
理由は再生装置において種々の波形について波形データ
列{x1(n)}を再生したときの再生レベルを揃えるた
めである。
Next, in S4, in accordance with x 1 (n) ← (A / x 0 max) · x 0 (n), to normalize the waveform data sequence {x 1 (n)}. Here, x 0 max is the absolute value of the largest waveform data in the waveform data sequence {x 0 (n)}. For example, if A = 32767.0 is selected as A, the waveform data sequence {x 1 (n)} is normalized to ± 15 bits.
That is, the maximum value in the waveform data sequence {x 1 (n)} is +32
Expressed as a binary number indicating 767 or -32767. The reason for the normalization is to make the reproduction levels uniform when reproducing the waveform data sequence {x 1 (n)} for various waveforms in the reproducing apparatus.

次にステップS5(これは説明のために示したステップ
で実際には省略できる)で、 により、非線形差分データ列{d1(n)}を求める。
Then in step S5 (this is actually a step that is shown for explanation) To obtain the nonlinear difference data sequence {d 1 (n)}.

ここに、f(x)は非線形関数であり、 で表わされる対数関数である。この(式4)において、
Xmaxは入力信号xの最大値、Ymaxは出力信号y(=f
(n))の最大値、Mは変換特性パラメータである。仮
に、Xmax=32767.0、Ymax=127.0だとすると、この(式
4)により±15ビットの入力信号xは±7ビットの出力
信号yに変換される。
Where f (x) is a non-linear function, Is a logarithmic function represented by In this (Equation 4),
Xmax is the maximum value of the input signal x, and Ymax is the output signal y (= f
The maximum value of (n)), M is a conversion characteristic parameter. Assuming that Xmax = 32767.0 and Ymax = 127.0, the input signal x of ± 15 bits is converted into an output signal y of ± 7 bits by this (Equation 4).

従来の非線形差分方式では、(式3)によって求めら
れるような非線形差分データ列{d1(n)}を最終的な
波形情報として記録する。ここにおいて(式4)で言及
した入力信号xは(式3)の[ ]内 に示すように、波形データ列{x1(n)}の線形差分で
ある。この線形差分の最大値は波形データ列に依存する
ものであり、波形データ列の種類(したがって原音の種
類)によって種々の値を採り得る。したがって、(式
3)について述べたXmax=32767.0は一般に成立せず、3
2767.0より小さな種々の値をとる。(式4)に示す非線
形関数f(x)を16/8ビット対数変換関数とすると、そ
の変換の全領域(フルレンジ)は入力側でみて、−3276
7.0〜+32767.0、出力側でみて−127.0〜+127.0である
ということができる。従来の非線形差分方式の場合、波
形データ列{x1(n)}の線形差分の最大値が例えば±
4000であったとすると、入力フルレンジ−32767.0〜+3
2767.0のうち−4000〜4000の部分レンジしか使用されな
いことになる。このように従来の非線形差分方式では非
線形変換の一部の領域した利用せず、そのために十分な
再現性を得ることができない。更に、従来の非線形差分
方式では非線形変換を使用する領域が波形の種類によっ
て異なり、それによって再現性が変動する問題がある。
In the conventional non-linear difference method, a non-linear difference data sequence {d 1 (n)} obtained by (Equation 3) is recorded as final waveform information. Here, the input signal x referred to in (Equation 4) is expressed in [] in (Equation 3). Is a linear difference of the waveform data sequence {x 1 (n)}. The maximum value of the linear difference depends on the waveform data sequence, and can take various values depending on the type of the waveform data sequence (and thus the type of the original sound). Therefore, Xmax = 32767.0 described in (Equation 3) generally does not hold, and 3max
Takes various values smaller than 2767.0. Assuming that the nonlinear function f (x) shown in (Equation 4) is a 16 / 8-bit logarithmic conversion function, the whole area (full range) of the conversion is −3276
7.0 to +32767.0, and -127.0 to +127.0 on the output side. In the case of the conventional nonlinear difference method, the maximum value of the linear difference of the waveform data sequence {x 1 (n)} is, for example, ±
If it is 4000, the input full range is -32767.0 to +3
Only a partial range of -4000 to 4000 out of 2767.0 will be used. As described above, in the conventional nonlinear difference method, a part of the nonlinear conversion is not used, so that sufficient reproducibility cannot be obtained. Further, in the conventional non-linear difference method, there is a problem that a region in which non-linear conversion is used differs depending on the type of waveform, and the reproducibility fluctuates accordingly.

第4図は非線形関数f(x)として(式4)に対する
対数関数を用いた場合のSN特性を例示したものである。
16ビット入力信号(波形データ列の差分)を16/8ビット
の対数関数f( )に通し、更にこのf( )の逆関数
である8/16ビットの指数関数f-1( )に通すと、対数
関数f( )への16ビット入力信号の値と指数関数f-1
( )からの16ビット出力信号の値は一般に一致せず、
S−e1〜S+e2の範囲の入力信号が値Sの出力信号に変
換される。ここで説明の便宜上、(e1+e2)/2=N(ノ
イズ)とみてN/Sをノイズ対信号比(非線形関数とその
逆関数を通したノイズ対信号比)と定義してみる。第4
図は(式4)におけるμをμ=200とした場合の入力信
号(出力信号とみてもよい)の大きさに対するN/S(SN
比の逆数)を示したものである。第4図から理解される
ように、対数関数f(x)とその逆関数に信号を通した
場合、そのN/Sは信号の値の増大に対して減少する(SN
比がよくなる)。いま、波形データ列の線形差分データ
列の最大値が上記の例のように4000だとすると、これは
第4図において入力フルレンジ値XF(=32767)の約1/
8、即ちXF/23にほぼ対応する。このような線形差分デー
タ列は部分レンジ−4000〜4000の範囲内で種々の値をも
つデータ(要素)から構成される。ここで、この発明に
従い線形差分データ列の各要素を後述の圧縮率に従って
大きな値に変更したとすると、例えば使用するレンジが
フルレンジになるように変更したとすると、その全体の
SN比は、変更前のSN比より改善される。特に、第4図の
ような特性の場合、値の小さな要素(波形データの変動
が小さい部分)に対するSN比が大幅に改善される。
FIG. 4 illustrates SN characteristics when a logarithmic function for (Equation 4) is used as the nonlinear function f (x).
When a 16-bit input signal (difference in a waveform data string) is passed through a 16 / 8-bit logarithmic function f (), and further passed through an 8 / 16-bit exponential function f −1 () which is an inverse function of the f (). , The value of the 16-bit input signal to the logarithmic function f () and the exponential function f -1
The values of the 16-bit output signal from () generally do not match,
An input signal in the range of S-e1 to S + e2 is converted to an output signal of value S. Here, for convenience of explanation, it is assumed that (e1 + e2) / 2 = N (noise) and N / S is defined as a noise-to-signal ratio (a noise-to-signal ratio through a nonlinear function and its inverse function). 4th
The figure shows the N / S (SN) for the magnitude of the input signal (which may be regarded as the output signal) when μ = 200 in (Equation 4).
(Reciprocal of the ratio). As can be understood from FIG. 4, when the signal is passed through the logarithmic function f (x) and its inverse function, the N / S decreases as the signal value increases (SN
Ratio is better). Now, 4000 Datosuruto as example the maximum value of the linear difference data string of the waveform data sequence, which is about the input full range value X F (= 32767) in Figure 4 1 /
8, i.e. substantially corresponding to the X F / 2 3. Such a linear difference data sequence is composed of data (elements) having various values in the partial range of -4000 to 4000. Here, if each element of the linear difference data sequence is changed to a large value in accordance with a compression ratio described later according to the present invention, for example, if the range to be used is changed to a full range,
The SN ratio is improved from the SN ratio before the change. In particular, in the case of the characteristic as shown in FIG. 4, the SN ratio for an element having a small value (a portion where the fluctuation of the waveform data is small) is greatly improved.

その他の非線形関数の場合でも、非線形関数と逆関数
の組み合わせがもたらすN/S比(信号に占めるノイズの
割合)が信号の増大に対して減少または全体として減少
するような特性(フルレンジでの変換で全体のSN比が最
小になるような特性)である限り、上述の方法によって
全体のSN比を改善することができる。
Even in the case of other nonlinear functions, the characteristic that the N / S ratio (the ratio of noise in the signal) caused by the combination of the nonlinear function and the inverse function decreases or increases as the signal increases (full-range conversion) Therefore, the overall SN ratio can be improved by the above-described method as long as the characteristic is such that the overall SN ratio is minimized.

この方法を実現するため、第2図のS6では、波形デー
タ列{x1(n)}の線形差分データ列のなかから、線形
差分の絶対値 の最大dmaxを求めている の代りにx1(n−1)を使用できる)。この線形差分の
最大値dmaxと入力フルレンジ値B(例えば32767.0)と
パラメータaとから圧縮率a・(B/dmax)が計算され
る。S7でこの圧縮値a・(B/dmax)を使って波形データ
列{x1(n)}を圧縮して圧縮波形データ列{x
2(n)}を形成する。a=1であれば、波形データ列
{x1(n)}の線形差分列の最大値dmaxは圧縮波形デー
タ列{x2(n)}の線形差分列において入力フルレンジ
値Bとなり、圧縮波形データ列{x2(n)}の線形差分
列(非線形変換のための対数関数f(x)の入力)のレ
ンジはフルレンジ(例えば±15ビット)となる。実際に
はaの値はa=1を基準としていくつか試され、再生し
てみて聴覚上最も再現性のよかった値を選択するように
している。後述するようにa>1であれば、差分データ
の一部(大きな差分データ)がフルレンジ値にクリップ
されるが、小さな差分データのSN比は更に改善される。
a≦1であればクリップは生じない。
In order to realize this method, in S6 of FIG. 2, the absolute value of the linear difference is calculated from the linear difference data sequence of the waveform data sequence {x 1 (n)}. Seeking the maximum dmax of X 1 (n-1) can be used instead of The compression ratio a · (B / dmax) is calculated from the maximum value dmax of the linear difference, the input full range value B (for example, 32767.0), and the parameter a. In S7, the waveform data sequence {x 1 (n)} is compressed using this compressed value a · (B / dmax) to generate a compressed waveform data sequence {x
2 (n) is formed. If a = 1, the maximum value dmax of the linear difference sequence of the waveform data sequence {x 1 (n)} becomes the input full range value B in the linear difference sequence of the compressed waveform data sequence {x 2 (n)}, and the compressed waveform The range of the linear difference sequence (input of the logarithmic function f (x) for the non-linear conversion) of the data sequence {x 2 (n)} is a full range (for example, ± 15 bits). Actually, several values of a are tried on the basis of a = 1, and a value that is most reproducibly auditory is selected upon reproduction. As described later, if a> 1, a part of the difference data (large difference data) is clipped to the full range value, but the SN ratio of the small difference data is further improved.
If a ≦ 1, no clip occurs.

次にS8で、対数関数f(x)を用いて、 を実行してMビット(例えば16ビット)の圧縮波形デー
タ列{x2(n)}からMビットより少ないビット数(例
えば8ビット)の圧縮非線形差分データ列{d2(n)}
を形成する。ここに、x2(n)は記録系でのn番目の圧
縮波形データを表わし、 は再生系で再生されることになる(n−1)番目の圧縮
波形データを表わす。(式5)の計算において[ ]内
に示す の値がBより大きいときは、値を正の入力フルレンジ値
Bにクリップし、値が−B−1より小さいときには負の
入力フルレンジ値−B−1にクリップする。このような
クリップはa>1のときに生じ、a≦1のときには生じ
ない。
Next, in S8, using a logarithmic function f (x), From the compressed waveform data string {x 2 (n)} of M bits (for example, 16 bits) to the compressed non-linear difference data string {d 2 (n)} of bits less than M bits (for example, 8 bits)
To form Here, x 2 (n) represents the n-th compressed waveform data in the recording system, Represents the (n-1) th compressed waveform data to be reproduced by the reproduction system. Shown in [] in the calculation of (Equation 5) Is greater than B, the value is clipped to a positive input full-range value B, and if the value is less than -B-1, it is clipped to a negative input full-range value -B-1. Such a clip occurs when a> 1 and does not occur when a ≦ 1.

次にS9で圧縮率の逆数dmax/a・Bを波形データ再生系
におけるスケールファクタ(伸張率)normとして記憶す
る。後述するように、再生系では圧縮非線形差分データ
に逆関数変換を施して得られる波形データにnormの値を
乗算する。これにより、波形データは波形データの種類
にかかわらずほぼ一定の数値範囲(例えば−32767〜327
67)に規格化される。normの値の例を示すと32KHzのサ
ンプリング周波数でサンプリングしたピアノ波形データ
に対し5〜15の値となる。
Next, in S9, the reciprocal dmax / a · B of the compression ratio is stored as a scale factor (extension ratio) norm in the waveform data reproduction system. As described later, the reproduction system multiplies the waveform data obtained by performing the inverse function conversion on the compressed nonlinear difference data by the norm value. As a result, the waveform data has a substantially constant numerical range regardless of the type of the waveform data (for example, -32767 to 327).
67). An example of the norm value is 5 to 15 for piano waveform data sampled at a sampling frequency of 32 KHz.

最後のS10では算出した圧縮差分データ列{d
2(n)}をファイルにセーブする。
In the last S10, the calculated compressed difference data sequence {d
2 (n) Save} to a file.

以上の処理により、圧縮非線形差分データ列{d
2(n)}、スケールファクタ(伸張率)norm、エンベ
ロープデータ列{e(n)}が得られた。
By the above processing, the compressed nonlinear differential data sequence {d
2 (n)}, scale factor (expansion rate) norm, and envelope data sequence {e (n)} were obtained.

波形記録装置ではいくつかのパラメータaの値につい
て上述の処理(第2図)を行い、再生を行って聴覚実験
により最も再現性のよかったデータ(スケールファク
タ、圧縮非線形差分データ列、エンベロープデータ列)
を保存し、その圧縮非線形差分データ列をPROM6に書き
込んで差分波形メモリ11をつくる。
The waveform recording apparatus performs the above-described processing (FIG. 2) for some values of the parameter a, reproduces the data, and obtains the data with the best reproducibility in a hearing experiment (scale factor, compressed non-linear difference data sequence, envelope data sequence).
Is stored, and the compressed nonlinear differential data sequence is written to the PROM 6 to create the differential waveform memory 11.

次に波形再生装置を説明する。第5図は波形再生装置
を内蔵する電子楽器のブロック図である。マイクロコン
ピュータ8は周知の仕方でスイッチ9を走査して選択さ
れた音色に対応するデータをトーンジェネレータ10に転
送し、また鍵盤7を走査して押圧された鍵の情報をトー
ンジェネレータ10に転送する。トーンジェネレータ10は
この発明の波形再生法に従って、差分波形メモリ11の圧
縮非線形差分データを演算して楽音波形Wを生成(再
生)し、DAC12、アンプ13、スピーカ14を介して発音す
る。
Next, a waveform reproducing apparatus will be described. FIG. 5 is a block diagram of an electronic musical instrument incorporating a waveform reproducing device. The microcomputer 8 scans the switch 9 to transfer data corresponding to the selected tone color to the tone generator 10 in a well-known manner, and scans the keyboard 7 to transfer information on a pressed key to the tone generator 10. . In accordance with the waveform reproducing method of the present invention, the tone generator 10 generates (reproduces) the musical tone waveform W by calculating the compressed nonlinear differential data of the differential waveform memory 11, and emits the tone waveform W via the DAC 12, the amplifier 13, and the speaker 14.

第6図にトーンジェネレータ10の構成を示す。インタ
フェース24は第5図のマイクロコンピュータ8からのデ
ータをトーンジェネレータ10に書き込むもので、エンベ
ロープデータメモリ25にはエンベロープレベルデータEL
kとエンベロープレートデータERkを、スケールファクタ
メモリ27には上述したスケールファクタ(伸張率)norm
を、アドレス発生器28にはピッチに応じた周波数データ
を書き込む。エンベロープ発生器26はエンベロープデー
タメモリ25からエンベロープレベルデータELkとエンベ
ロープレートデータERkとを受けてエンベロープEを発
生する。アドレス発生器28は周波数データに対応する速
度で変化するアドレスAを発生するとともに、アドレス
Aが変化する毎にインクリメント信号iを波形発生器29
へ送る。波形発生器29はこの発明の波形再生法に従って
波形を再生する手段であり、アドレス発生器28からのイ
ンクリメント信号iに応答し、差分波形メモリ11からの
圧縮非線形差分データD、スケールファクタメモリ27か
らのスケールファクタnorm、エンベロープ発生器26から
のエンベロープEを使って楽音波形Wを生成する。
FIG. 6 shows the configuration of the tone generator 10. The interface 24 is for writing data from the microcomputer 8 of FIG. 5 to the tone generator 10, and the envelope data memory 25 has an envelope level data EL.
k and the envelope plate data ERk are stored in the scale factor memory 27 by the scale factor (expansion rate) norm described above.
Is written to the address generator 28 in accordance with the pitch. The envelope generator 26 receives the envelope level data ELk and the envelope plate data ERk from the envelope data memory 25, and generates an envelope E. The address generator 28 generates an address A that changes at a speed corresponding to the frequency data, and generates an increment signal i every time the address A changes.
Send to The waveform generator 29 is means for reproducing a waveform in accordance with the waveform reproducing method of the present invention. The waveform generator 29 responds to the increment signal i from the address generator 28, and outputs the compressed nonlinear differential data D from the differential waveform memory 11 and the scale factor memory 27. The tone waveform W is generated using the scale factor norm and the envelope E from the envelope generator 26.

第7図に波形発生器29の機能を示す。変換メモリ30に
は波形記録装置(第1図)が波形記録の際に使用した非
線形関数f( )の逆関数f-1( )を記憶する。説明
の便宜上、第2図の非線形変換処理S8は(式4)に示し
た対数関数により16ビットの圧縮線形差分データを8ビ
ットの圧縮非線形差分データに変換する処理であったと
する。この場合、変換メモリ30は記憶された逆関数f-1
( )により差分波形メモリ11からの8ビット圧縮非線
形差分データを16ビットの圧縮線形差分データに逆変換
する手段となる。変換メモリ30は信号iに応答するゲー
トを含んでおり、信号iが1のときにのみ、即ち、アド
レスAが更新されたときにのみ、差分波形メモリ11から
の(新しい)8ビット圧縮非線形差分データに対する16
ビット圧縮線形差分データを出力する。変換メモリ30か
らの16ビット圧縮線形差分データは加算器31とFF32とで
構成される累算器(累算手段)に入力される。累算器は
±15ビットにレンジが規格化された圧縮線形差分データ
を累算して圧縮波形データ(累算出力)を再生する。こ
の累算出力は乗算器33でスケールファクタメモリ27から
のスケールファクタnormに乗算され、これにより、波形
の種類によって異なる大きさをもつ累算出力が16ビット
の再生波形データに規格化される。乗算器34は規格化さ
れた再生波形データをエンベロープEと乗算するもの
で、最終的な波形データWを出力する。これにより、波
形発生器29の出力Wはエンベロープが付加された最大16
ビットのレンジを持つ楽音波形となる。
FIG. 7 shows the function of the waveform generator 29. The conversion memory 30 stores an inverse function f −1 () of the nonlinear function f () used by the waveform recording device (FIG. 1) for recording the waveform. For convenience of explanation, it is assumed that the non-linear conversion processing S8 in FIG. 2 is processing for converting 16-bit compressed linear differential data into 8-bit compressed non-linear differential data by the logarithmic function shown in (Equation 4). In this case, the conversion memory 30 stores the stored inverse function f -1
() Provides means for inversely converting the 8-bit compressed nonlinear difference data from the difference waveform memory 11 into 16-bit compressed linear difference data. The conversion memory 30 includes a gate responsive to the signal i, and only when the signal i is 1, that is, when the address A is updated, the (new) 8-bit compressed nonlinear differential signal from the differential waveform memory 11 is stored. 16 for the data
Output bit-compressed linear difference data. The 16-bit compressed linear difference data from the conversion memory 30 is input to an accumulator (accumulation means) including an adder 31 and FF32. The accumulator accumulates the compressed linear difference data whose range is standardized to ± 15 bits to reproduce compressed waveform data (cumulative calculation power). This cumulative power is multiplied by the scale factor norm from the scale factor memory 27 by the multiplier 33, whereby the cumulative power having a magnitude different depending on the type of waveform is normalized to 16-bit reproduced waveform data. The multiplier 34 multiplies the normalized reproduced waveform data by the envelope E, and outputs final waveform data W. As a result, the output W of the waveform generator 29 becomes a maximum of 16 with an envelope added.
The tone waveform has a bit range.

なお、エンベロープデータメモリ25に設定するエンベ
ロープレベル、レートデータは波形記録装置のS2(第2
図)で抽出したエンベロープに基づいて定めることがで
きる。一般にエンベロープ発生器26で発生するエンベロ
ープのセグメント(アタックセグメント等)の数は限ら
れているので、抽出したエンベロープを限られた数のセ
グメントのエンベロープ(セグメントごとのエンベロー
プレベルとレート)で近似することになる。このような
エンベロープ近似のために、例えば特願昭61−264205号
に示される技術を使用できる。基本的には適当なセグメ
ント数を設定し、そのセグメント数での折線状エンベロ
ープ(例えば特性の切換点即ち折点が抽出エンベロープ
上の点となるように選ばれる)と抽出エンベロープとの
誤差を評価し、誤差を最小にする折線状エンベロープを
選択することで最適近似が可能である。この結果(選択
した折線状エンベロープを定義するセグメントごとのエ
ンベロープレベルとレートの情報)を電子楽器のマイク
ロコンピュータ8内に基準のエンベロープパラメータと
して記憶させる。動作の際、マイクロコンピュータ8
は、キータッチ等に依存して基準のエンベロープパラメ
ータを変更し、その結果をエンベロープデータメモリ25
に書き込むことになる。
Note that the envelope level and rate data set in the envelope data memory 25 are stored in S2 (second
It can be determined based on the envelope extracted in FIG. Since the number of envelope segments (attack segments, etc.) generated by the envelope generator 26 is generally limited, the extracted envelope should be approximated by a limited number of segment envelopes (envelope level and rate for each segment). become. For such an envelope approximation, for example, a technique disclosed in Japanese Patent Application No. 61-264205 can be used. Basically, an appropriate number of segments is set, and the error between the polygonal envelope (for example, a characteristic switching point, ie, a folding point is selected as a point on the extraction envelope) and the extraction envelope at the number of segments is evaluated. However, optimal approximation is possible by selecting a polygonal envelope that minimizes the error. The result (envelope level and rate information for each segment that defines the selected folded line envelope) is stored in the microcomputer 8 of the electronic musical instrument as reference envelope parameters. In operation, the microcomputer 8
Changes the reference envelope parameter depending on key touch or the like, and stores the result in the envelope data memory 25.
Will be written to.

もっとも、所望であれば、抽出したエンベロープとは
無関係にエンベロープを生成するようにしてもよい。
However, if desired, the envelope may be generated independently of the extracted envelope.

第7図の構成の場合、波形発生器29は楽音波形Wのサ
ンプルを生成する都度、乗算を2回(normの乗算とエン
ベロープEの乗算)実行しなければならない(第7図に
示す機能をもつ波形発生器29を時分割多重処理(TDM)
の構造で実現する場合、1個の乗算器ハードウエアがサ
ンプリング周期内のあるタイムスロットでnormと累算出
力とを乗算し、この乗算結果を別のタイムスロットでエ
ンベロープEと乗算する)。波形発生器29のポリフォニ
ック数をNとするとサンプリング周期ごとに波形発生器
29は合成2N回の乗算を実行しなければならない。したが
って、波形発生器29の処理量を軽減するために、乗算回
数を減らすことは有意義である。
In the case of the configuration shown in FIG. 7, the waveform generator 29 must execute multiplication (norm multiplication and envelope E multiplication) twice each time a musical tone waveform W sample is generated (the function shown in FIG. 7). Time division multiplexing (TDM)
In this case, one multiplier hardware multiplies norm by the cumulative calculation power in one time slot within the sampling period, and multiplies the multiplication result by the envelope E in another time slot.) If the number of polyphonics of the waveform generator 29 is N, the waveform generator is
29 must perform 2N synthesis multiplications. Therefore, reducing the number of multiplications in order to reduce the processing amount of the waveform generator 29 is significant.

乗算回数を減らしたトーンジェネーレータ10M構成と
波形発生器29Mの構成をそれぞれ第8図と第9図に示
す。この構成では、トーンジェネレータ10Mはスケール
ファクタメモリ27を必要とせず、マイクロコンピュータ
8はエンベロープデータメモリ25Mにスケールファクタn
ormを加算したエンベロープレベルデータELk′、エンベ
ロープレートデータERk′を書き込む。
The configurations of the tone generator 10M and the waveform generator 29M in which the number of times of multiplication is reduced are shown in FIGS. 8 and 9, respectively. In this configuration, the tone generator 10M does not require the scale factor memory 27, and the microcomputer 8 stores the scale factor n in the envelope data memory 25M.
Write the envelope level data ELk 'and the envelope plate data ERk' to which orm has been added.

これによりエンベロープ発生器26Mはスケールファク
タ(伸張率)normで伸張されたエンベロープE′を発生
する。即ち、このエンベロープE′は第6図と第7図に
示すエンベロープEにスケールファクタnormを乗じたも
のに相当する。したがってこのエンベロープE′を第9
図に示すように波形発生器29Mの乗算器35で累算器(3
1、32)の累算出力に乗算することにより、最終的な音
楽波形Wがただちに得られる。
As a result, the envelope generator 26M generates an envelope E 'expanded by a scale factor (expansion rate) norm. That is, the envelope E 'corresponds to the envelope E shown in FIGS. 6 and 7 multiplied by the scale factor norm. Therefore, this envelope E ′ is
As shown in the figure, the accumulator (3
By multiplying the cumulative calculation power of (1, 32), the final music waveform W can be obtained immediately.

この構成をとることにより、波形発生器29Mは1つの
楽音波形サンプルを生成するのに乗算を1回だけ実行す
ればよく、必要な乗算回数が減少する。
With this configuration, the waveform generator 29M needs to execute only one multiplication to generate one musical tone waveform sample, and the number of necessary multiplications is reduced.

電子楽器の場合、29のような波形発生器で単に波形を
再生するだけでなく、再生した波形に加工を施すため、
デジタルフィルタリング処理を行うことが少なくない。
このようなデジタルフィルタは例えば、第7図の乗算器
33の出力、即ち、伸張率normによってレンジが規格化さ
れた再生波形データを入力として処理し、出力をエンベ
ロープ乗算器34に与えるように構成できる。第10図にこ
の種のデジタルフィルタの機能を例示する。図示のデジ
タルフィルタはフィルタ利得乗算器38、加算器39、遅延
素子(D)40、フィードバック乗算器41、加算器42を含
む1次のIIRデジタルフィルタであるが、波形加工のた
めに他の任意の所望のデジタルフィルタが使用可能であ
る。フィルタ利得乗算器38で使用するフィルタ利得係数
Kとフィードバック乗算器41で使用するフィードバック
係数Bはマイクロコンピュータ8によってデータがセッ
トされる適当なスケールファクタメモリ(図示せず)か
ら与えられる。
In the case of electronic musical instruments, in addition to simply playing back the waveform with a waveform generator such as 29, to process the reproduced waveform,
Digital filtering is often performed.
Such a digital filter is, for example, a multiplier shown in FIG.
An output of 33, that is, reproduced waveform data whose range is standardized by the expansion rate norm is processed as an input, and an output is provided to the envelope multiplier. FIG. 10 illustrates the function of this type of digital filter. The digital filter shown is a first-order IIR digital filter including a filter gain multiplier 38, an adder 39, a delay element (D) 40, a feedback multiplier 41, and an adder 42. Of the desired digital filters can be used. The filter gain coefficient K used in the filter gain multiplier 38 and the feedback coefficient B used in the feedback multiplier 41 are provided from an appropriate scale factor memory (not shown) in which data is set by the microcomputer 8.

第10図に例示するようなデジタルフィルタ37の機能を
第7図の波形発生器29に組み込んだ場合、伸張率normの
乗算とフィルタ利得Kの乗算を別々に行う必要がある
(別々のハードウエア乗算回路を使用するか、共用ハー
ドウェア乗算回路でnormの乗算とKの乗算とを分けて行
う)。そこで第11図に規格化兼用デジタルフィルタ37M
として示すように、乗算器38Mにおけるスケールファク
タとして、(K×norm)に相当する係数K′を使用する
ようにすれば、1回の乗算でnormの乗算とKの乗算とを
同時に達成でき、高速処理が要求される波形発生器にお
ける乗算回数を減らすことができる。この場合、乗算38
Mは例えば、第7図の加算器31からの累算出力(圧縮波
形データ)に係数Kを乗算する。
When the function of the digital filter 37 as exemplified in FIG. 10 is incorporated in the waveform generator 29 of FIG. 7, it is necessary to separately perform the multiplication of the expansion rate norm and the multiplication of the filter gain K (separate hardware). A multiplication circuit is used, or the multiplication of norm and the multiplication of K are separately performed by a shared hardware multiplication circuit). Fig. 11 shows the standardized digital filter 37M.
By using a coefficient K ′ corresponding to (K × norm) as the scale factor in the multiplier 38M, it is possible to simultaneously achieve the multiplication of norm and the multiplication of K by one multiplication. It is possible to reduce the number of multiplications in a waveform generator requiring high-speed processing. In this case, multiplication 38
For example, M multiplies the cumulative calculation power (compressed waveform data) from the adder 31 in FIG. 7 by a coefficient K.

一般に線形システムのダイレクトパス上で行われる複
数の乗算は1回の乗算にまとめることができる。したが
って、所望であれば、派生発生器におけるエンベロープ
Eの乗算、伸張率normの乗算、フィルタ利得Kの乗算を
1回の乗算で同時に達成するようにしてもよい(エンベ
ロープ発生器からE×norm×Kに相当するエンベロープ
が発生するようにエンベロープデータメモリ25にデータ
を設定しておくことにより)。
Generally, multiple multiplications performed on the direct path of a linear system can be combined into one multiplication. Therefore, if desired, the multiplication of the envelope E, the multiplication of the expansion rate norm, and the multiplication of the filter gain K in the derivative generator may be simultaneously achieved by one multiplication (from the envelope generator, E × norm × By setting data in the envelope data memory 25 so that an envelope corresponding to K is generated).

第2図と第7図で述べた圧縮処理と伸張処理は、線形
空間内で行われている。即ち、記録系(第2図)では非
線形変換S8を行う前の段階で圧縮処理S7を波形データ列
に対して行い、再生系(第7図)では記録系での非線形
変換S8の逆変換(第2の非線形変換)を変換メモリ30で
実行した後の段階で、乗算器33により伸張処理を圧縮波
形データ列に対して行っている。
The compression processing and the expansion processing described in FIGS. 2 and 7 are performed in a linear space. That is, in the recording system (FIG. 2), the compression process S7 is performed on the waveform data sequence before performing the nonlinear conversion S8, and in the reproduction system (FIG. 7), the inverse conversion of the nonlinear conversion S8 in the recording system ( At the stage after the second non-linear conversion is performed by the conversion memory 30, the expansion process is performed on the compressed waveform data sequence by the multiplier 33.

この代りに、圧縮処理と伸張処理を非線形空間内で行
うようにしてもよい。即ち、記録系では非線形変換を行
った後に圧縮処理を行い、再生系では逆変換を行った後
に伸張処理を行うのである。
Instead, the compression processing and the expansion processing may be performed in a non-linear space. That is, in the recording system, the compression process is performed after performing the nonlinear conversion, and in the reproduction system, the expansion process is performed after performing the inverse conversion.

圧縮処理と伸張処理を非線形空間内で行うようにした
波形記録・再生法の要部を第12図に示す。記録系のステ
ップT1では例えば±15ビットのレンジに規格化された線
形波形データ列(第2図の規格化処理S4で得られるデー
タ列{x1(n)}に相当する)から線形差分列{l
1(n)}を形成する。これは、 l1(n)←x1(n)−x1(n−1) によって得られる。
FIG. 12 shows a main part of a waveform recording / reproducing method in which compression processing and expansion processing are performed in a nonlinear space. In step T1 of the recording system, for example, a linear difference sequence from a linear waveform data sequence normalized to a range of ± 15 bits (corresponding to the data sequence {x 1 (n)} obtained in the normalization processing S4 in FIG. 2) {L
1 (n) is formed. This is obtained by l 1 (n) ← x 1 (n) −x 1 (n−1).

次にステップT2で比較的高精度(第2図のS8での変換
より高精度)の非線形変換を実行して非線形差分列{dH
(n)}を得る。これは、 dH(n)←fH(l1(n)) によって得られる。ここにfH( )は比較的高精度の非
線形変換関数を表わす。この変換により、データ空間は
線形空間から非線形空間に移る。
Next, in step T2, a relatively high-accuracy (higher-precision than the conversion in S8 in FIG. 2) nonlinear conversion is performed to obtain a nonlinear difference sequence {d H
(N) Obtain}. This is obtained by d H (n) ← f H (l 1 (n)). Here, f H () represents a relatively high-precision nonlinear conversion function. This transformation moves the data space from a linear space to a non-linear space.

次にステップT3で波形データ列に依存する適当な圧縮
率(例えば、|dH(n)|の最大値dHmaxが限られたビッ
ト数の最大数値に変換されるように圧縮率)を用いて圧
縮処理を実行して、限られたビット数の圧縮非線形差分
列{dC(n)}を形成する。圧縮率としてB/dHmaxを使
用したとすると(これは第2図において、パラメータa
としてクリップなしのa=1を使用したことに相当す
る)、圧縮非線形差分データdC(n)は dC(n)←(B/dHmax)・dH(n) によって得られる。ここにdC(n)はdH(n)より少な
いビット数で表現される。
Next, in step T3, an appropriate compression ratio depending on the waveform data sequence (for example, a compression ratio such that the maximum value d H max of | d H (n) | And performs a compression process to form a compressed non-linear difference sequence {d C (n)} with a limited number of bits. Assuming that B / d H max is used as the compression ratio (this corresponds to the parameter a in FIG. 2)
, The compressed non-linear difference data d C (n) is obtained by d C (n) ← (B / d H max) · d H (n). Here, d C (n) is represented by a smaller number of bits than d H (n).

このようにして得られた圧縮非線形差分列{d
C(n)}はステップT4で適当なメモリに記憶される。
The compressed nonlinear difference sequence {d thus obtained
C (n)} is stored in an appropriate memory in step T4.

再生系ではステップT5で圧縮非線形差分データ列に対
して伸張処理を施して非線形差分データ列{d′
(n)}を再生する。この伸張処理は記録系で使用し
た圧縮率の逆数を伸張率として用いて、それを各圧縮非
線形差分データdC(n)に乗ずることによって行える。
例えば、圧縮率B/dHmaxなら伸張率はdHmax/Bであり、各
再生非線形差分データd′(n)は d′(n)←(dHmax/B)・dC(n) によって得られる。ここにd′(n)はdC(n)のビ
ット数より大きなビット数で表現される。
In the reproducing system, in step T5, a decompression process is performed on the compressed nonlinear differential data sequence to obtain a nonlinear differential data sequence {d '
H (n)} is reproduced. This expansion process can be performed by using the reciprocal of the compression ratio used in the recording system as the expansion ratio and multiplying it by each compressed nonlinear difference data d C (n).
For example, if the compression ratio is B / d H max, the expansion ratio is d H max / B, and each reproduced nonlinear difference data d ′ H (n) is d ′ H (n) ← (d H max / B) · d C (N). Here, d ′ H (n) is represented by a bit number larger than the bit number of d C (n).

次にステップT6で比較的高精度(第7図の変換メモリ
30の逆関数より高精度)な逆変換を行って線形差分列
{l′(n)}を再生する。この逆変換によりデータ
空間は非線形空間から線形空間に戻る。この線形差分列
{l′(n)}のデータをステップT7に示すように累
算すれば規格化線形波形データ列が再生される。
Next, at step T6, a relatively high accuracy (the conversion memory shown in FIG. 7)
The linear difference sequence {l ′ 1 (n)} is reproduced by performing an inverse transform (higher accuracy than the inverse function of 30). By this inverse transformation, the data space returns from the nonlinear space to the linear space. If the data of this linear difference sequence {l ′ 1 (n)} is accumulated as shown in step T7, a normalized linear waveform data sequence is reproduced.

数値精度の例を示すと、規格化線形波形データ列が±
15ビットレンジの16ビットデータ列、線形差分列{l
1(n)}が16ビットデータ列、非線形差分列{d
H(n)}が16ビットデータ列(したがって非線形変換T
2は16/16ビット精度)、再生非線形差分列{d′
(n)}が16ビットデータ列、再生線形差分列{l′
(n)}が16ビットデータ列(したがって逆変換T6は
16/16ビット精度)、再生規格化線形波形データ列が±1
5ビットレンジの16ビットデータ列である。
As an example of numerical accuracy, the normalized linear waveform data string is ±
16-bit data sequence in 15-bit range, linear difference sequence {l
1 (n)} is a 16-bit data sequence, nonlinear difference sequence {d
H (n)} is a 16-bit data sequence (therefore, the nonlinear transformation T
2 is 16 / 16-bit precision), reproduced nonlinear difference sequence {d '
H (n)} is a 16-bit data sequence, and a reproduced linear difference sequence {l '
1 (n)} is a 16-bit data sequence (therefore, the inverse transform T6 is
16/16 bit accuracy), ± 1 for playback normalized linear waveform data string
This is a 16-bit data string in a 5-bit range.

ここで、第12図の方式に照らして従来の非線形差分方
式を説明すると、従来の非線形差分方式は、第12図のT2
(16/16ビット非線形変換)とT3(可変圧縮)の処理の
代りに、16/8ビットの非線形変換処理を行い第12図のT5
(可変伸張)とT6(16/16ビットの逆変換)の処理の代
りに8/16ビットの逆変換処理を行う方式であるというこ
とができる。16/8ビットの非線形変換処理は、16/16ビ
ットの非線形変換処理と、その処理結果である16ビット
非線形データの上位8ビットをとる固定圧縮処理から成
るとみることができる。同様に、8/16ビットの逆変換処
理は8ビットの非線形データを上位8ビットとして16ビ
ット非線形データをつくる固定伸張処理とその処理結果
である16ビット非線形データを入力として16/16ビット
の逆変換を行う逆変換処理から成っていると考えること
ができる。したがって、従来の非線形差分方式では、波
形データの種類にかかわらず、16ビット非線形データの
うち下位8ビットの情報を基本的に無視することにな
る。固定圧縮処理で得られる8ビット非線形差分列のレ
ンジは波形データの種類に依存する。例えば、このよう
な8ビット非線形差分列の要素の最大値を63とすると、
この8ビット非線形差分列の実際のレンジは±6ビット
であり、有効ビット長は8ビットではなく7ビットにす
ぎない。例えば、最大値63の1/128の大きさをもつ要素
は本来0.5に近い値をもっているが、固定圧縮処理のた
めに、8ビット非線形差分列上のこの要素は0になって
いる(切り捨てまたは丸めにより)。以上述べたところ
から、従来の非線形差分方式は再現性が最適でなく、か
つ再現性が波形の種類によってかなり変動することがわ
かる。
Here, the conventional nonlinear difference method will be described with reference to the method of FIG. 12.
(16 / 16-bit non-linear conversion) and T3 (variable compression) processing are replaced with 16 / 8-bit non-linear conversion processing, and T5 in FIG. 12 is performed.
It can be said that this is a method of performing an 8 / 16-bit inverse conversion process instead of the (variable expansion) and T6 (16 / 16-bit inverse conversion) processes. The 16 / 8-bit non-linear conversion process can be considered to include a 16 / 16-bit non-linear conversion process and a fixed compression process that takes the upper 8 bits of the 16-bit non-linear data that is the result of the process. Similarly, the 8 / 16-bit inverse conversion process is a fixed decompression process that generates 16-bit nonlinear data using 8-bit nonlinear data as the upper 8 bits, and the 16 / 16-bit inverse data is input as 16-bit nonlinear data that is the processing result. It can be considered that it consists of an inverse conversion process for performing the conversion. Therefore, in the conventional nonlinear difference method, information of lower 8 bits of 16-bit nonlinear data is basically ignored regardless of the type of waveform data. The range of the 8-bit nonlinear difference sequence obtained by the fixed compression processing depends on the type of waveform data. For example, if the maximum value of the elements of such an 8-bit nonlinear difference sequence is 63,
The actual range of this 8-bit nonlinear difference sequence is ± 6 bits, and the effective bit length is only 7 bits instead of 8 bits. For example, an element having a size of 1/128 of the maximum value 63 originally has a value close to 0.5, but due to fixed compression processing, this element on an 8-bit nonlinear difference sequence is 0 (rounded down or Due to rounding). From the above description, it can be understood that the reproducibility of the conventional nonlinear difference method is not optimal, and that the reproducibility varies considerably depending on the type of waveform.

これに対し、第12図に示す本発明の方式は記録におい
て固定圧縮処理ではなく波形の種類に依存する圧縮率を
使用する可変圧縮処理を行い、再生に際し、固定伸張処
理ではなく波形の種類に依存する伸張率を使用する可変
伸張処理を行う。したがって、圧縮処理T3の出力である
8ビット非線形差分列のレンジを波形の種類によらず、
±7ビットのレンジに規格化でき、8ビットの有効ビッ
ト長を確保することができる。したがって、従来の非線
形差分方式より再現性がより再生波形を得ることができ
る。特に、波形の変動が小さい部分での再現性がよくな
る。
In contrast, the method of the present invention shown in FIG. 12 performs variable compression processing that uses a compression rate that depends on the type of waveform instead of fixed compression processing during recording, and performs playback instead of fixed decompression processing, instead of using fixed expansion processing. Perform variable decompression using a dependent decompression rate. Therefore, the range of the 8-bit nonlinear difference sequence output from the compression process T3 is independent of the type of the waveform,
It can be standardized to a range of ± 7 bits, and an effective bit length of 8 bits can be secured. Therefore, it is possible to obtain a reproduced waveform with higher reproducibility than the conventional nonlinear difference method. In particular, the reproducibility in a portion where the fluctuation of the waveform is small is improved.

第12図について上述した数値精度は例示にすぎない。
また、非線形変換T2の入力ビット数と出力ビット数は同
じである必要はなく、逆変換T6の入力ビット数と出力ビ
ット数も同じである必要はない。特に後者の逆変換T6に
ついては、高速処理のために、逆変換メモリを使用する
のが一般的であるのでその入力ビット数をこの発明の効
果が失なわれない範囲で可能なかぎり小さくすることが
逆変換メモリの記憶容量の節約につながる。
The numerical accuracy described above with reference to FIG. 12 is merely exemplary.
Further, the number of input bits and the number of output bits of the nonlinear transform T2 do not need to be the same, and the number of input bits and the number of output bits of the inverse transform T6 do not need to be the same. In particular, for the latter inverse transform T6, it is common to use an inverse transform memory for high-speed processing. Therefore, the number of input bits should be as small as possible within a range where the effect of the present invention is not lost. Saves the storage capacity of the inverse transform memory.

例えば、16ビット線形差分データ列{l1(n)}の最
大要素が最低でも1000の値(フルレンジの約1/32の大き
さ)をもつとする。非線形変換として、(式4)に示し
たような対数関数(μ=200)を使用するとしてみる。
最初に、この対数関数の変換精度を16/16ビットとす
る。この場合変換された16ビット非線形データの値は入
力データの値1000に対してほぼ47×256となる。このよ
うな16ビット非線形データ列は可変圧縮処理T3により、
高々±128段階の8ビット圧縮非線形差分データ列とな
るのであるから、16ビット非線形差分データの下位ビッ
トは現実として8ビット圧縮非線形差分データの値に影
響を与えない。即ち、非線形差分データは16ビットまで
は必要なく11ビットあれば十分である。つまり、16ビッ
ト線形差分データ列{l1(n)}の最大要素が1000より
小さくならないような波形データ列を使用する限り、非
線形変換(対数変換)T2の変換精度は16/11ビットで足
りる。同様にして逆変換(指数変換)T6の処理は11/16
ビットの変換メモリを使用することで実現できる。ある
いは、伸張処理T5のところまでは最初に述べた数値精度
とし、伸張処理T5の出力である16ビットデータを11ビッ
トに丸め、その値で11/16ビットの変換メモリをアクセ
スするようにしてもよい。更に、11ビット再生非線形デ
ータの符号ビットを利用することにより、10/15ビット
の変換メモリを用いることもできる。例えば、2進数と
して2の補数のフォーマットを使用する場合には、11ビ
ット再生非線形データの下位10ビットを符号ビット(MS
Bビット)に従って2の補数処理を行って(負データに
対し)正表現の10ビットデータに変換し、この10ビット
データで変換メモリをアドレッシングして正の15ビット
データを得、この15ビットデータに対し再生、符号ビッ
トによる2の補数処理を行い(負データに対し)符号ビ
ットを付加することにより、16ビットの線形差分データ
が再生される。
For example, assume that the largest element of the 16-bit linear difference data sequence {l 1 (n)} has a value of at least 1000 (about 1/32 of the full range). It is assumed that a logarithmic function (μ = 200) as shown in (Equation 4) is used as the nonlinear conversion.
First, the conversion precision of this logarithmic function is set to 16/16 bits. In this case, the value of the converted 16-bit nonlinear data is approximately 47 × 256 with respect to the value 1000 of the input data. Such a 16-bit nonlinear data sequence is subjected to variable compression processing T3.
Since the sequence becomes an 8-bit compressed nonlinear difference data sequence of at most ± 128 stages, the lower bits of the 16-bit nonlinear difference data do not actually affect the value of the 8-bit compressed nonlinear difference data. That is, the nonlinear difference data is not required up to 16 bits, and 11 bits is sufficient. In other words, as long as a waveform data sequence in which the maximum element of the 16-bit linear differential data sequence {l 1 (n)} does not become smaller than 1000, the conversion accuracy of the non-linear conversion (logarithmic conversion) T2 is 16/11 bits. . Similarly, inverse conversion (exponential conversion) T6 processing is 11/16
This can be realized by using a bit conversion memory. Alternatively, up to the expansion process T5, the numerical precision described first may be used, the 16-bit data output from the expansion process T5 may be rounded to 11 bits, and the value may be used to access the 11 / 16-bit conversion memory. Good. Further, by using the sign bit of the 11-bit reproduced nonlinear data, a 10 / 15-bit conversion memory can be used. For example, when a two's complement format is used as a binary number, the lower 10 bits of the 11-bit reproduced nonlinear data are converted to the sign bit (MS bit).
(B bit) to perform 2's complement processing (for negative data) to convert to 10-bit data of positive expression, address the conversion memory with this 10-bit data to obtain positive 15-bit data, and obtain this 15-bit data Then, by performing reproduction and 2's complement processing using the sign bit and adding the sign bit (to the negative data), 16-bit linear difference data is reproduced.

非線形空間内で波形データ列に依存する圧縮率a・
(B/dHmax)で圧縮処理を行う場合、a>1のときはク
リップが生じる。クリップ付きの圧縮処理では、波形の
変動が大きな部分の再現性は悪くなるが、波形の変動が
小さな部分に対する再現性は更によくなる。このような
圧縮率に対する圧縮非線形差分データdC(n)は、 dC(n)=a・(B/dHmax)・A (式6) を計算することで得られる。ただし、(式6)の右辺の
値が−B−1より小さいときはdC(n)=−B−1にク
リップされ、右辺の値がBより大きいときはdC(n)=
Bにクリップされる。a≦1のときは、A=dH(n)と
なる。なお、(式7)における の項は記録系で規格化した線形波形データ列のn番目の
要素x2(n)を表わし、 の項は再生系で再生されることになる規格化線形波形デ
ータ列の(n−1)番目の要素x2′(n−1)を表わし
ている。したがって(式7)はx2(n)とx2′(n−
1)との線形差分を非線形関数fH( )に従って非線形
変換する処理の式である。また(式6)は(式7)の結
果である非線形差分値に圧縮率a・(B/dHmax)を乗算
(し、その結果を選択的にクリップ)する処理の式であ
る。参考までに第13図に圧縮非線形差分データ列{d
C(n)}を形成する圧縮処理のフローの一例を示す。
a≦1ならばクリップは発生しないので、図中のeは常
にe=0となり、fH{l1(n)+e}=fH{l1(n)}
=dH(n)となる。同様に、第14図に上記(式6)、
(式7)を実行して、規格化線形波形データ列{x
1(n)}を圧縮非線形差分データ列{dC(n)}に変
換するための機能ブロック図を示す。ついで第15図に線
形空間内で圧伸を行う波形記録再生法において規格化線
形波形データ列{x1(n)}を圧縮非線形差分データ列
{d2(n)}に変換するための機能ブロック図を示す
(第2図のS7とS8に対応するものである)。
The compression ratio a · depends on the waveform data sequence in the nonlinear space.
When the compression process is performed at (B / d H max), a clip occurs when a> 1. In the compression processing with a clip, the reproducibility of a portion having a large waveform variation is deteriorated, but the reproducibility of a portion having a small waveform variation is further improved. Compressed nonlinear difference data d C (n) for such a compression ratio is expressed as d C (n) = a · (B / d H max) · A (Equation 6) Is obtained by calculating However, if the value on the right side of (Equation 6) is smaller than −B−1, it is clipped to d C (n) = − B−1, and if the value on the right side is larger than B, d C (n) =
Clipped to B. When a ≦ 1, A = d H (n). Note that in (Equation 7) Represents the n-th element x 2 (n) of the linear waveform data sequence standardized by the recording system, Term represents the normalized linear waveform data sequence to be played by the playback system (n-1) th element x 2 '(n-1). Therefore, (Equation 7) expresses x 2 (n) and x 2 ′ (n−
This is an equation of a process of performing a non-linear conversion of a linear difference from 1) according to a non-linear function f H (). (Equation 6) is an equation of a process of multiplying the non-linear difference value obtained as a result of (Equation 7) by the compression rate a · (B / d H max) and selectively clipping the result. For reference, Fig. 13 shows the compressed nonlinear differential data sequence {d
4 shows an example of the flow of a compression process for forming C (n)}.
If a ≦ 1, no clip occurs, so e in the figure is always e = 0, and f H {l 1 (n) + e} = f H {l 1 (n)}
= D H (n). Similarly, FIG.
By executing (Equation 7), the normalized linear waveform data sequence {x
1 is a functional block diagram for converting 1 (n)} into a compressed nonlinear differential data sequence {d C (n)}. Next, FIG. 15 shows a function for converting a normalized linear waveform data sequence {x 1 (n)} into a compressed nonlinear differential data sequence {d 2 (n)} in a waveform recording / reproducing method that performs companding in linear space. FIG. 2 shows a block diagram (corresponding to S7 and S8 in FIG. 2).

また、第12図に示した波形の再生を実行する波形発生
器を第16図に29Nとして示す。この波形発生器29Nは第12
図で述べた波形記録法に従って波形情報が記録された差
分波形メモリからの圧縮非線形差分データDに対し乗算
器63で伸張率norm(記録系での圧縮率の逆数)を乗じ、
それを記録時の非線形間数の逆関数fH -1( )を記憶す
る変換メモリ64に通して線形差分データを再生し、更に
加算器31とFF32から成る累算器に通して規格化波形デー
タを再生し、乗算器34で規格化波形データにエンベロー
プEを乗じてエンベロープの付加された楽音波形Wを生
成する。第7図の波形発生器29との相違は、伸張率norm
の乗算(伸張処理)が第7図では線形空間でのダイレク
トパス上で行われているのに対し、第16図では非線形空
間でのダイレクトパス上で行われていることである。
A waveform generator for executing the reproduction of the waveform shown in FIG. 12 is shown as 29N in FIG. This waveform generator 29N
The multiplier 63 multiplies the expansion nonlinearity norm (the reciprocal of the compression ratio in the recording system) to the compressed nonlinear difference data D from the difference waveform memory in which the waveform information is recorded in accordance with the waveform recording method described in FIG.
The linear difference data is reproduced by passing it through a conversion memory 64 that stores an inverse function f H −1 () of the nonlinear interval at the time of recording, and is further passed through an accumulator including an adder 31 and an FF 32 to obtain a normalized waveform. The data is reproduced, and the multiplier 34 multiplies the normalized waveform data by the envelope E to generate a musical tone waveform W to which an envelope is added. The difference from the waveform generator 29 in FIG.
7 is performed on a direct path in a linear space in FIG. 7, whereas the multiplication (expansion processing) is performed on a direct path in a non-linear space in FIG.

以上で実施例の説明を終えるがこの発明の範囲内で種
々の変形、変更が可能である。
The description of the embodiment is finished above, but various modifications and changes can be made within the scope of the present invention.

[発明の効果] 以上詳細に述べたように、この発明の波形記録・再生
法によれば、記録の際に波形データ列に依存する圧縮率
と所定の非線形関数とに基づいて、波形データ列から限
られたビット数の圧縮非線形差分データ列を波形情報と
して抽出し、再生の際に波形データ列に依存する伸張率
(圧縮率の逆数またはそれに近い値)と非線形関数の逆
関数とに基づいて圧縮非線形差分データ列から波形デー
タ列を再生するので、従来の非線形差分技術では、達成
できなかった再現性を得ることができる。また、波形の
種類によって変動する再現性をできるだけ小さな変動に
抑えることができる。
[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the waveform recording / reproducing method of the present invention, a waveform data stream is recorded based on a compression rate dependent on the waveform data stream and a predetermined nonlinear function during recording. From the compressed non-linear difference data string with a limited number of bits as waveform information, and based on the expansion rate (reciprocal of the compression rate or a value close to it) and the inverse function of the nonlinear function that depend on the waveform data string during reproduction Thus, the waveform data sequence is reproduced from the compressed nonlinear difference data sequence, so that reproducibility that cannot be achieved by the conventional nonlinear difference technique can be obtained. Further, the reproducibility that fluctuates depending on the type of waveform can be suppressed to as small a fluctuation as possible.

また、この発明の波形再生装置によれば波形情報メモ
リの記憶容量を節約しつつ、波形の種類によらず高品位
の波形を再生することができる。
Further, according to the waveform reproducing apparatus of the present invention, it is possible to reproduce a high-quality waveform regardless of the type of the waveform while saving the storage capacity of the waveform information memory.

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

第1図はこの発明による波形記録法を使用する波形記録
装置の全体構成図、 第2図は第1図のコンピュータによって実行される圧縮
非線形差分データ列生成のフローチャート、 第3図は第2図のフローチャートにおけるエンベロープ
抽出の説明図、 第4図は特定の非線形関数に関するSN特性を示すもの
で、第2図のフローチャートにおいて実行される線形空
間内での圧縮処理によるSN比の改善効果を説明するのに
用いた特性図、 第5図はこの発明による波形再生装置を組み込んだ電子
楽器の全体構成図、 第6図は第5図のトーンジェネレータの構成図、 第7図は第6図の波形発生器として線形空間内で伸張処
理を行うようにした構成例を示すブロック図、 第8図はトーンジェネレータの変形例のブロック図、 第9図は第8図の波形発生器として伸張処理とエンベロ
ープ付加処理を一回の乗算で実現するようにした構成例
を示すブロック図、 第10図は第6図の波形発生器に組込可能なデジタルフィ
ルタの構成例を示すブロック図、 第11図はフィルタ利得の処理と伸張処理とを1回の乗算
で実現できるようにしたデジタルフィルタの構成例のブ
ロック図、 第12図は非線形空間内で圧縮処理と伸張処理とを行うよ
うにしたこの発明による波形記録・再生法のフローチャ
ート。 第13図はクリップ付きの圧縮処理のフローチャート、 第14図は非線形空間内で波形データ列に依存する圧縮を
行う波形記録法において、クリップの発生を考慮して線
形波形データ列を圧縮非線形差分データ列に変換するた
めの機能ブロック図、 第15図は線形空間内で波形データ列に依存する圧縮を行
う波形記録法において、クリップの発生を考慮して線形
波形データ列を圧縮非線形差分データ列に変換するため
の機能ブロック図、第16図は第12図に示す波形再生法を
使用する波形発生器のブロック図である。 4……コンピュータ 29、29M、29N……波形発生器 11……差分波形メモリ 27……スケールファクタメモリ 30、64……変換メモリ 33、63……(伸張処理用)乗算器 f( )、fH( )……非線形関数 f-( )、fH-( )……逆関数 x(n)……波形データ d2(n)、dC(n)……圧縮非線形差分データ dmax/(a・B)……圧縮率 norm……伸張率
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a waveform recording apparatus using the waveform recording method according to the present invention, FIG. 2 is a flowchart of generation of a compressed nonlinear differential data sequence executed by the computer of FIG. 1, and FIG. 3 is FIG. FIG. 4 shows an SN characteristic relating to a specific non-linear function, and FIG. 4 shows an SN ratio improvement effect by a compression process in a linear space executed in the flowchart of FIG. FIG. 5 is an overall configuration diagram of an electronic musical instrument incorporating the waveform reproducing apparatus according to the present invention, FIG. 6 is a configuration diagram of the tone generator of FIG. 5, and FIG. 7 is a waveform of FIG. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example in which a decompression process is performed in a linear space as a generator. FIG. 8 is a block diagram of a modification of a tone generator. FIG. 9 is a waveform generator shown in FIG. And FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a digital filter which can be incorporated in the waveform generator shown in FIG. 6. FIG. 11 is a block diagram of a configuration example of a digital filter capable of realizing filter gain processing and expansion processing by one multiplication. FIG. 12 performs compression processing and expansion processing in a nonlinear space. 4 is a flowchart of a waveform recording / reproducing method according to the present invention. FIG. 13 is a flowchart of a compression process with a clip. FIG. 14 is a waveform recording method for performing compression depending on a waveform data sequence in a non-linear space. FIG. 15 is a functional block diagram for converting into a sequence. FIG. 15 shows a waveform recording method for performing compression depending on a waveform data sequence in a linear space. FIG. 16 is a block diagram of a waveform generator using the waveform reproducing method shown in FIG. 4 Computer 29, 29M, 29N Waveform generator 11 Difference waveform memory 27 Scale factor memory 30, 64 Conversion memory 33, 63 (for expansion processing) Multiplier f (), f H () ...... nonlinear function f - (), f H- ( ) ...... inverse function x (n) ...... waveform data d 2 (n), d C (n) ...... compressed nonlinear difference data d max / ( a ・ B)… compression ratio norm… expansion ratio

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G10H 7/00 - 7/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G10H 7/00-7/12

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】オーディオ信号を表現する波形データ列を
用意する準備工程と、 前記波形データ列の変動の大きさを算出する工程と、 前記変動の大きさから、変動の大きさに反比例する値の
圧縮率を算出する工程と、 前記波形データ列の隣り合う波形データの差分の列に前
記圧縮率を乗算したものを所定の非線形関数で変換した
ものに相当する圧縮非線形差分データ列または、前記波
形データ列の隣り合う波形のデータの差分の列を前記非
線形関数で変換したものに前記圧縮率を乗算したものに
相当する圧縮非線形差分データ列を生成する圧縮非線形
差分データ列生成工程と、 前記圧縮非線形差分データ列を記憶するデータ列記憶工
程と、 前記圧縮率に関連する伸張率を記憶する伸張率記憶工程
と、 前記非線形関数の逆関数と前記記憶された伸張率とに基
づいて前記記憶された圧縮非線形差分データ列から波形
データ列を再生する再生工程と、 を有することを特徴とする波形記録・再生法。
A step of preparing a waveform data string representing an audio signal; a step of calculating a magnitude of a variation in the waveform data string; and a value inversely proportional to the magnitude of the variation from the magnitude of the variation. A step of calculating a compression ratio of, and a compressed nonlinear difference data sequence corresponding to a sequence obtained by multiplying a sequence of differences between adjacent waveform data of the waveform data sequence by the compression ratio with a predetermined nonlinear function, or A compressed non-linear difference data sequence generating step of generating a compressed non-linear difference data sequence corresponding to a product obtained by multiplying a sequence of data differences between adjacent waveforms of the waveform data sequence by the non-linear function and the compression rate; A data string storing step of storing a compressed non-linear difference data string; a decompression rate storing step of storing a decompression rate related to the compression rate; an inverse function of the non-linear function; Waveform recording and reproducing method characterized by having a reproducing step of reproducing the waveform data sequence from the stored compressed nonlinear difference data string on the basis of the expansion ratio.
【請求項2】請求項1記載の波形記録・再生法におい
て、 前記圧縮非線形差分データ列生成工程は、 前記波形データ列を前記圧縮率に従って圧縮してレンジ
が規格化された圧縮波形データ列を生成する工程と、 前記非線形関数に従って前記圧縮波形データ列を限られ
たビット数の前記圧縮非線形差分データ列に変換する工
程と、 を有し、 前記再生工程は、 前記逆関数に従って前記圧縮非線形差分データ列を再生
圧縮波形データ列に変換する工程と、 前記再生圧縮波形データ列を前記伸張率に従って伸張し
て再生波形データ列を生成する工程と、 を有することを特徴とする波形記録・再生法。
2. The waveform recording / reproducing method according to claim 1, wherein said compressed non-linear difference data sequence generating step comprises compressing said waveform data sequence according to said compression ratio to generate a compressed waveform data sequence having a range standardized. Generating, and converting the compressed waveform data sequence to the compressed non-linear difference data sequence of a limited number of bits according to the non-linear function, wherein the reproducing step comprises: Converting a data sequence into a reproduced compressed waveform data sequence; and expanding the reproduced compressed waveform data sequence in accordance with the expansion rate to generate a reproduced waveform data sequence. .
【請求項3】請求項1記載の波形記録・再生法におい
て、 前記圧縮非線形差分データ列生成工程は、 前記非線形関数に従って前記波形データ列を非線形差分
データ列に変換する工程と、 前記非線形差分データ列を前記圧縮率に従って圧縮して
限られたビット数について規格化された前記圧縮非線形
差分データ列を生成する工程と、 を有し、 前記再生工程は、 前記圧縮非線形差分データ列を前記伸張率に従って伸張
して再生非線形差分データ列を生成する工程と、 前記逆関数に従って前記再生非線形差分データ列を再生
波形データ列に変換する工程と、 を有することを特徴とする波形記録・再生法。
3. The waveform recording / reproducing method according to claim 1, wherein said compressed nonlinear differential data sequence generating step comprises: converting said waveform data sequence into a nonlinear differential data sequence according to said nonlinear function; Compressing the sequence in accordance with the compression ratio to generate the compressed nonlinear differential data sequence standardized for a limited number of bits, and wherein the reproducing step includes converting the compressed nonlinear differential data sequence to the expansion ratio. A waveform recording / reproducing method, comprising the steps of: generating a reproduced nonlinear differential data sequence by expanding the sequence according to the following formula: and converting the reproduced nonlinear differential data sequence into a reproduced waveform data sequence according to the inverse function.
【請求項4】オーディオ信号を表わす波形データ列の隣
り合う波形データの差分の列に当該波形データ列の変動
の大きさに反比例する値の圧縮率を乗算したものを所定
の非線形関数で変換したものに相当する圧縮非線形差分
データ列または前記差分の列を前記非線形関数で変換し
たものに前記圧縮率を乗算したものに相当する圧縮非線
形差分データ列を記憶する圧縮非線形差分データ列記憶
手段と、 前記圧縮率に関連する伸張率を記憶する伸張率記憶手段
と、 前記非線形関数の逆関数と前記伸張率とに基づいて前記
圧縮非線形差分データ列からオーディオ信号を表わす波
形データ列を再生する再生手段と、 を有することを特徴とする波形再生装置。
4. A predetermined non-linear function, which is obtained by multiplying a sequence of differences between adjacent waveform data of a waveform data sequence representing an audio signal by a compression ratio having a value inversely proportional to the magnitude of the fluctuation of the waveform data sequence. Compressed nonlinear difference data sequence storage means for storing a compressed nonlinear difference data sequence corresponding to a product obtained by multiplying the compressed nonlinear difference data sequence or the difference sequence obtained by converting the difference sequence by the nonlinear function and the compression rate, Expansion rate storage means for storing an expansion rate related to the compression rate; and reproduction means for reproducing a waveform data sequence representing an audio signal from the compressed non-linear difference data sequence based on the inverse function of the nonlinear function and the expansion rate. A waveform reproducing apparatus comprising:
【請求項5】請求項4記載の波形再生装置において、 前記再生手段は、 前記逆関数に従って前記圧縮非線形差分データ列を再生
圧縮波形データ列に変換する変換手段と、 前記再生圧縮波形データ列を前記伸張率に従って伸張し
て再生波形データ列を生成する伸張手段と、 を有することを特徴とする波形再生装置。
5. The waveform reproducing apparatus according to claim 4, wherein said reproducing means converts said compressed nonlinear differential data sequence into a reproduced compressed waveform data sequence in accordance with said inverse function, and converts said reproduced compressed waveform data sequence. And a decompression means for decompressing according to the decompression ratio to generate a reproduced waveform data sequence.
【請求項6】請求項4記載の波形再生装置において、 前記再生手段は、 前記圧縮非線形差分データ列を前記伸張率に従って伸張
して非線形差分データ列を生成する伸張手段と、 前記逆関数に従って前記非線形差分データ列を波形デー
タ列に変換する変換手段と、 を有することを特徴とする波形再生装置。
6. The waveform reproducing apparatus according to claim 4, wherein the reproducing means expands the compressed nonlinear differential data sequence according to the expansion rate to generate a nonlinear differential data sequence; Conversion means for converting a non-linear difference data sequence into a waveform data sequence;
【請求項7】原オーディオ信号を表わす波形データ列を
用意する準備工程と、 前記波形データ列からエンベロープを抽出するエンベロ
ープ抽出工程と、 抽出したエンベロープによって前記波形データ列を正規
化してエンベロープの除去された正規化波形データ列を
生成する正規化工程と、 前記正規化波形データ列の変動の大きさを算出する工程
と、 前記変動の大きさから、変動の大きさに反比例する値の
圧縮率を算出する工程と、 前記正規化波形データ列の隣り合う波形データの差分の
列に前記圧縮率を乗算したものを所定の非線形関数で変
換したものに相当する圧縮非線形差分データ列または、
前記正規化波形データ列の隣り合う波形データの差分の
列を前記非線形関数で変換したものに前記圧縮率を乗算
したものに相当する圧縮非線形差分データ列を生成する
圧縮非線形差分データ列生成工程と、 前記圧縮非線形差分データ列を記憶するデータ列記憶工
程と、 前記圧縮率に関連する伸張率を記憶する伸張率記憶工程
と、 所定のエンベロープを発生するエンベロープ発生工程
と、 前記非線形関数の逆関数と前記記憶された伸張率と前記
所定のエンベロープとに基づいて前記記憶された圧縮非
線形差分データ列から波形データ列を再生する再生工程
と、 を有することを特徴とする波形記録・再生法。
7. A preparatory step for preparing a waveform data sequence representing an original audio signal; an envelope extracting step for extracting an envelope from the waveform data sequence; and normalizing the waveform data sequence by the extracted envelope to remove the envelope. A normalization step of generating a normalized waveform data sequence, a step of calculating the magnitude of the variation of the normalized waveform data sequence, and, from the magnitude of the variation, a compression ratio of a value inversely proportional to the magnitude of the variation. A calculating step, and a compressed non-linear difference data sequence corresponding to a sequence obtained by multiplying a sequence of differences between adjacent waveform data of the normalized waveform data sequence by the compression ratio by a predetermined non-linear function, or
A compressed non-linear difference data sequence generating step of generating a compressed non-linear difference data sequence corresponding to a result obtained by multiplying a sequence of differences between adjacent waveform data of the normalized waveform data sequence by the non-linear function and the compression rate; A data string storing step of storing the compressed non-linear differential data string; an expansion rate storing step of storing an expansion rate related to the compression rate; an envelope generating step of generating a predetermined envelope; and an inverse function of the nonlinear function And a reproducing step of reproducing a waveform data sequence from the stored compressed nonlinear differential data sequence based on the stored expansion ratio and the predetermined envelope.
【請求項8】エンベロープを除去したオーディオ信号を
表わす正規化波形データ列の隣り合う波形データの差分
の列に当該波形データ列の変動の大きさに反比例する値
の圧縮率を乗算したものを所定の非線形関数で変換した
ものに相当する圧縮非線形差分データ列または前記差分
の列を前記非線形関数で変換したものに前記圧縮率を乗
算したものに相当する圧縮非線形差分データ列を記憶す
る圧縮非線形差分データ列記憶手段と、 前記圧縮率に関連する伸張率を記憶する伸張率記憶手段
と、 所定のエンベロープを発生するエンベロープ発生手段
と、 前記非線形関数の逆関数と前記伸張率と前記所定のエン
ベロープとに基づいて前記圧縮非線形差分データ列から
波形データ列を再生する再生手段と、 を有することを特徴とする波形再生装置。
8. A predetermined value obtained by multiplying a sequence of differences between adjacent waveform data of a normalized waveform data sequence representing an audio signal from which an envelope has been removed by a compression ratio having a value inversely proportional to the magnitude of fluctuation of the waveform data sequence. A compressed non-linear difference data sequence corresponding to a compressed non-linear difference data sequence corresponding to a result obtained by conversion of the non-linear function or a compressed non-linear difference data sequence corresponding to a result obtained by multiplying the result obtained by converting the difference sequence by the non-linear function by the compression ratio. Difference data string storage means, expansion rate storage means for storing an expansion rate related to the compression rate, envelope generation means for generating a predetermined envelope, an inverse function of the non-linear function, the expansion rate, and the predetermined envelope Reproduction means for reproducing a waveform data sequence from the compressed non-linear differential data sequence based on the waveform data.
【請求項9】エンベロープを除去したオーディオ信号を
表わす正規化波形データ列の隣り合う波形データの差分
の列に当該波形データ列の変動の大きさに反比例する値
の圧縮率を乗算したものを所定の非線形関数で変換した
ものに相当する圧縮非線形差分データ列または前記差分
の列を前記非線形関数で変換したものに前記圧縮率を乗
算したものに相当する圧縮非線形差分データ列を記憶す
る圧縮非線形差分データ列記憶手段と、 前記圧縮非線形差分データ列から波形データ列を再生す
る波形再生手段と、 を有し、 前記波形再生手段が、 前記非線形関数の逆関数に従って前記圧縮非線形差分デ
ータ列を圧縮正規化波形データ列に変換する変換手段
と、 前記圧縮率に関連する伸張率で伸張したエンベロープを
発生するエンベロープ発生手段と、 前記伸張したエンベロープを前記圧縮正規化波形データ
列に乗算する乗算手段と、 を有することを特徴とする波形再生装置。
9. A method in which a sequence of differences between adjacent waveform data of a normalized waveform data sequence representing an audio signal from which an envelope has been removed is multiplied by a compression ratio having a value inversely proportional to the magnitude of the fluctuation of the waveform data sequence. Compressed nonlinear difference data string corresponding to the compressed nonlinear difference data string corresponding to the one converted by the nonlinear function or the compressed nonlinear difference data string equivalent to the one obtained by converting the difference string by the nonlinear function and the compression rate Difference data string storage means, and waveform reproducing means for reproducing a waveform data string from the compressed nonlinear differential data string, wherein the waveform reproducing means compresses the compressed nonlinear differential data string according to an inverse function of the nonlinear function. Converting means for converting the data into a normalized waveform data sequence; and envelope generating means for generating an envelope expanded at an expansion rate related to the compression rate. , Waveform reproduction apparatus characterized by having a multiplication means for multiplying an envelope that the stretched to the compressed normalized waveform data sequence.
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