JP2924366B2 - 音源装置 - Google Patents

音源装置

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JP2924366B2
JP2924366B2 JP3287965A JP28796591A JP2924366B2 JP 2924366 B2 JP2924366 B2 JP 2924366B2 JP 3287965 A JP3287965 A JP 3287965A JP 28796591 A JP28796591 A JP 28796591A JP 2924366 B2 JP2924366 B2 JP 2924366B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は分析合成系音源におけ
る持続音を形成する方式に関する。
【0002】
【従来の技術】電子楽器における楽音信号形成方式は従
来より種々提案されている。そのうち主なものに、FM
方式音源や波形メモリ方式音源がある。FM方式音源は
複数の基本信号を種々のアルゴリズム,強度で合成(周
波数変調)して楽音波形データを形成する方式である。
波形メモリ方式は自然楽器の楽音等を時系列にメモリに
記憶しておき、発音する際にはこれを順次読み出して楽
音波形データを形成する方式である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】FM方式音源ではパラ
メータを調整することよって種々に柔軟に波形を制御す
ることができるが、意図した音色に波形を制御すること
が難しく自然楽器の再現性が悪かった。また、波形メモ
リ方式の音源は自然楽器の楽音の再現性が良いが波形の
加工が困難であり音色に変化をつけることができなかっ
た。また、複数の楽音データがある場合、これらの中間
の音色を生成することはFM方式音源,波形メモリ方式
音源のいずれにおいても困難なことであった。すなわ
ち、FM方式音源では各パラメータの中間値が音色の中
間値とは決してならない性質があり、また、波形メモリ
音源で各サンプリングタイミングごとにデータの中間値
をとっても有意義なデータを生成することができなかっ
た。
【0004】この発明の目的は、自然楽器の音色の再現
性がよく、且つ、波形の制御性もよい音源装置を提供す
ることと、その音源装置においてサンプリングされた音
色をよりよく加工できるようにすることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この出願の請求項1の発
明は、楽音波形データを複数の部分データに分割して各
部分データごとのスペクトルの周波数,強度およびスペ
クトル包絡を分析する分析手段と、分析手段が分析した
複数の楽音波形データについての各部分データごとのス
ペクトルの周波数データ,強度データおよびスペクトル
包絡データを記憶する記憶手段と、第1の楽音波形デー
タの強度データを第2の楽音波形データのスペクトル包
絡データに基づいて修正する修正手段と、修正された強
度データおよび周波数データで楽音波形データを再合成
する合成手段と、を備えたことを特徴とする。
【0006】この出願の請求項2の発明は、楽音波形デ
ータを複数の部分データに分割して各部分データごとの
スペクトルの周波数,強度およびスペクトル包絡を分析
する分析手段と、分析手段が分析した複数の楽音波形デ
ータについての各部分データごとのスペクトルの周波数
データ,強度データおよびスペクトル包絡データを記憶
する第1の記憶手段と、第1の楽音のスペクトル包絡デ
ータと第2の楽音のスペクトル包絡データとの比率デー
タを記憶する第2の記憶手段と、第1の楽音波形データ
を合成するとき前記比率データを読み出して前記第1の
楽音の強度データを修正する修正手段と、修正された強
度データおよび周波数データで楽音波形データを再合成
する合成手段と、を備えたことを特徴とする。
【0007】
【作用】この出願の請求項1の音源装置は、楽音波形デ
ータからスペクトルに関する周波数データ,強度デー
タ,スペクトル包絡データ(分析パラメータ)を抽出し
てこれを記憶している。発音のために楽音波形データを
形成するときには周波数データ,強度データを順次読み
出して再合成するが、第1の楽音波形データの強度デー
タを第2の楽音波形データのスペクトル包絡データに基
づいて修正し、修正された強度データと周波数データと
で楽音波形データを再合成するようにした。
【0008】これによって、波形メモリと同様の再現性
のよい楽音波形データを形成することができるうえ、強
度データを他の楽音波形データのスペクトル包絡データ
に基づいて修正することにより、中間的な音色を形成す
ることができるようになる。
【0009】この出願の請求項2の音源装置は、あらか
じめ第1の楽音のスペクトル包絡データと第2の楽音の
スペクトル包絡データとを比較してその比率データを記
憶しておくようにした。第1の楽音波形データを再合成
する場合には、この比率データによって第1の楽音の強
度データを修正する。これにより、請求項1の発明と同
様に中間的な音色を形成することができる。
【0010】
【実施例】図1はこの発明が適用される分析合成系音源
の基本回路のブロック図である。
【0011】この音源は、分析部1,記憶部2,補間部
3,シフト部4,合成部5を有している。図2に分析部
1の構成を示す。分析部1は複数(128個)のバンド
パスフィルタ(BPF)を並列に接続した構成になって
いる。各BPFは0〜127チャンネルのチャンネルナ
ンバで識別される。各BPFのバンド幅は125Hzで
あり、そのろ過帯域は、0チャンネル:0〜125H
z、1チャンネル:125〜250Hz、3チャンネ
ル:250〜375Hz……であり、0Hzから16k
Hzまで順に並べられている。さらに、このBPFはF
FT機能を有しており、BPFを通過するスペクトルの
周波数データおよび強度データMagを検出することが
できる。周波数はバンド中心周波数からのずれとして検
出されるが、このずれをバンド中心周波数に加算するこ
とにより絶対値の周波数データFreqが得られる。分
析部1は上記のようにBPFアレイで構成できるほか、
高速のFFTアナライザを用いて実現することもでき
る。さらにチャンネル数は128チャンネルに限らず、
バンド幅も125Hzに限定されるものではない。
【0012】この分析部1にはPCM波形データが入力
される。PCM波形データは32kHzのサンプリング
クロックでサンプリングされたものである。分析部1は
連続する2048サンプルを1組のデータ(1フレー
ム)として扱う。ただし、各フレームは64サンプルご
とに出力され、隣接するフレームは64サンプルづつの
ずれでオーバーラップしている(図3参照)。分析部1
の各チャンネルは1フレーム分のサンプリングデータが
入力されたときそのフレームの周波数データFreqと
強度データMagを出力する。ここで、1フレームを構
成するサンプル数は2048に限らず、フレーム間隔も
64サンプルに限定されない。
【0013】記憶部2は、各チャンネルの周波数データ
m n と強度データMm n を各フレームごとにテーブル
化して記憶している(図4)。1波形データに対応する
複数フレームのテーブル群をボイスデータという。各音
色に対応してこのボイスデータが記憶されている。ま
た、マルチサンプリング(音域や強度別に1音色の複数
波形を記憶する方式)の場合には、1音色に複数のボイ
スデータが含まれることになる。
【0014】以上の分析部1による波形データの分析
(ボイスデータ化)および記憶部2への記憶が、演奏以
前に行われる前処理となる。
【0015】補間部3は、ボイスデータを読み出して波
形データを形成するとき各サンプリングクロックのデー
タを形成する回路部である。すなわち、フレームデータ
は64クロックごとに出力されるが、各フレーム間の6
3サンプリングタイミングにおける周波数データ,強度
データをその前後のフレームデータから直線補間して算
出する(図5参照)。補間は各チャンネルごとに同一チ
ャンネルのデータを用いて行われる。算出されたデータ
はシフト部4に出力される。
【0016】シフト部4は鍵盤等で指定された音高(周
波数)の楽音を発音するために、周波数データのみをシ
フトする回路である。サンプリングした波形データの周
波数と指定された周波数とに基づいてシフト量が決定さ
れる。
【0017】合成部5は各チャンネルごとの周波数デー
タ,強度データを合成して1個の波形データを合成する
回路である。合成は逆FFT合成を用いてもよく、加算
合成を用いてもよい。
【0018】記憶部2に記憶されているボイスデータを
読み出して、各チャンネルごとに補間−シフトしたの
ち、合成することにより楽音波形データが形成される。
したがって、記憶部2−補間部3−シフト部4−合成部
5の動作は演奏時のリアルタイム動作となる。
【0019】以上の方式の分析合成音源は、自然楽器等
実際の音をサンプリングして電子音を形成することがで
きるとともに、そのサンプリング波形データに対する加
工も大幅に可能にしたものである。
【0020】図6はこの発明の実施例である分析合成系
音源の一部構成図である。図7は分析される楽音波形デ
ータのスペクトル分布を示す図、図8は自然楽器(テナ
ーサックス)を強く演奏した場合(実線)と弱く演奏し
た場合(一点鎖線)のスペクトル包絡曲線およびその比
率データ(破線)を示す図である。
【0021】分析部1′には0チャンネル〜128
(N)チャンネルのBPFとスペクトル包絡分析回路1
1が含まれている。各BPFはそのろ過帯域に含まれる
スペクトルの周波数データと強度データを出力する。ま
たスペクトル包絡分析回路11は各スペクトルの振幅分
布(図7の実線)のローカルピークを滑らかに接続した
曲線を割り出す(図7の破線)。この曲線は基本周波数
(基音)の強度を1とする強度比データとして表現され
る。すなわち、各楽音波形データの強度がそれぞれ異な
るため正規化している。複数の楽音波形データに付いて
上記動作が行われ、そのそれぞれが記憶部2′に記憶さ
れる。スペクトル包絡データは、各フレームごとに抽出
記憶するようにすることが最もよいが、分析の手間を省
くため楽音の持続部のスペクトル包絡データを1つのみ
抽出するようにしてもよい。この実施例では持続部のス
ペクトル包絡データを1つ抽出・記憶しているものとす
る。
【0022】記憶部2′には補間部3′および比較回路
12が接続されている。補間部3′は各フレーム間のサ
ンプリングタイミングにおける周波数データ,強度デー
タを補間して出力する。補間部3′とシフト部4との間
の強度データ伝送路には各チャンネルごとに乗算器13
が接続されている。乗算器13は強度データに比較回路
12が2個のスペクトル包絡データを比較した結果(比
率データ)を乗算する。スペクトル包絡データは楽音の
全帯域にわたるデータであるため、各乗算器にはそのろ
過帯域に対応する比率データが入力されるものとする。
【0023】記憶部2′に記憶されている分析パラメー
タのうち1つの分析パラメータを読み出して楽音(楽音
波形データ)を合成する場合には強度データと周波数デ
ータとを順次読み出して補間部3′に入力してゆけばよ
い。また、2種類の楽音の分析パラメータから1つの楽
音を合成する場合には、一方の楽音(基準音)の周波数
データを用い、他方の楽音(評価音)のスペクトル包絡
データで基準音の強度データを修正したのちこれらを合
成する。すなわち、サンプリングタイミングごとに補間
部3′から基準音の周波数データおよび強度データが出
力されるが、この強度データにスペクトル包絡データの
比較結果を乗算する。これにより、基準音の強度データ
が評価音の強度データに擬似的に書き換えられることに
なる。すなわち、スペクトル包絡データは楽音の定常部
のものであるため、比較回路12が出力する比率データ
は定常部におけるスペクトル強度の比率曲線データであ
る(図8破線参照)が、アタック部やリリース部にもこ
れを適用する。乗算した結果は、スペクトル周波数は基
準音のものであるが、その強度データの包絡線は評価音
のものとなるような楽音を合成することができる。これ
によって中間的な楽音を発音することが可能になる。
【0024】なお、スペクトル包絡データは定常部のみ
ならずアタック部,リリース部においても抽出するよう
にしてもよい。また、スペクトルのパターンが同一か極
めて類似する2個の分析パラメータ間では一方の周波数
データに他方の強度データを当てはめて合成するように
してもよい。
【0025】また、この実施例では各音色についてスペ
クトル包絡を記憶するようにしているが、図8の比率デ
ータのように2つのスペクトル包絡データの比較結果を
記憶するようにしてもよい。
【0026】
【発明の効果】以上のようにこの発明では、サンプリン
グされたデータを用いることにより自然楽器等の楽音の
再現性がよいうえ、波形データを分析パラメータとして
保存するため音色の加工性が高い音源装置を実現するこ
とができる。また、第1の分析パラメータの強度データ
を第2の分析パラメータのスペクトル包絡データを加味
することができるため、これらの中間の音色を作ること
が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用される分析合成系音源の構成を
示す図
【図2】同分析合成系音源の分析部の構成を示す図
【図3】同分析合成系音源に入力されるPCM波形デー
タの例を示す図
【図4】同分析合成系音源の記憶部の記憶内容を示す図
【図5】同分析合成系音源の補間部の動作を説明する図
【図6】この発明の実施例である分析合成系音源の一部
構成を示す図
【図7】楽音波形データのスペクトル分布の例を示す図
【図8】複数の楽音波形データのスペクトル包絡線とそ
の比率曲線を示す図
【符号の説明】
1−分析部、2−記憶部、3−補間部、4−シフト部、
5−合成部、11−スペクトル包絡分析回路、12−比
較回路、13−乗算器。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 楽音波形データを複数の部分データに分
    割して各部分データごとのスペクトルの周波数,強度お
    よびスペクトル包絡を分析する分析手段と、 分析手段が分析した複数の楽音波形データについての各
    部分データごとのスペクトルの周波数データ,強度デー
    タおよびスペクトル包絡データを記憶する記憶手段と、 第1の楽音波形データの強度データを第2の楽音波形デ
    ータのスペクトル包絡データに基づいて修正する修正手
    段と、 修正された強度データおよび周波数データで楽音波形デ
    ータを再合成する合成手段と、 を備えた音源装置。
  2. 【請求項2】 楽音波形データを複数の部分データに分
    割して各部分データごとのスペクトルの周波数,強度お
    よびスペクトル包絡を分析する分析手段と、 分析手段が分析した複数の楽音波形データについての各
    部分データごとのスペクトルの周波数データ,強度デー
    タおよびスペクトル包絡データを記憶する第1の記憶手
    段と、 第1の楽音のスペクトル包絡データと第2の楽音のスペ
    クトル包絡データとの比率データを記憶する第2の記憶
    手段と、 第1の楽音波形データを合成するとき、前記比率データ
    を読み出して、前記第1の楽音の強度データを修正する
    修正手段と、 修正された強度データおよび周波数データで楽音波形デ
    ータを再合成する合成手段と、 を備えた音源装置。
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