JP3132528B2 - 音程制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音程制御装置に関し、
特に信号の時間軸に対する伸張・圧縮処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、一般的な音程制御装置を、図６の
ブロック図および図７のタイミング・チャートを用いて
説明する。

【０００３】最初に、フレーム分割回路４９でディジタ
ル・オーディオ入力信号４８を適当な周期毎のフレーム
５４に分ける。次に、信号伸張・圧縮回路５０で、各フ
レーム毎に時間軸に対して信号の伸張・圧縮処理を行
う。さらに、フレーム結合回路５１で、前記伸張・圧縮
の処理で生じるフレーム周期に対して余った信号を、切
り捨てるかあるいは足りない信号を前後のフレームの信
号と重複させ補充した後、フレームを結合し出力する。
フレームの結合方法には、その際の雑音をなるべく抑え
るため、ゼロクロス接続法、クロスフェード接続法、位
相検出クロスフェード接続法などがある。

【０００４】ゼロクロス接続法とは、図８に示すよう
に、フレームの終わりおよび次にくるフレームの初め付
近で、それぞれの信号が同方向に基準値６６（直流ゼロ
レベル）をクロスする点を探し、その点で接続する。そ
れにより、接続点６９で連続性がたもたれる。

【０００５】クロスフェード接続法とは、図９に示すよ
うに、フレームの終わりをフェードアウトし、それと同
時に次にくるフレームの開始をフェードインし、お互い
を加算結合する。位相検出クロスフェード接続法とは、
図１０に示すように、ゼロクロス接続法とクロスフェー
ド接続法を両方兼ね備えた方法である。

【０００６】さて、従来の信号伸張・圧縮回路は、図１
１に示すように、入力されたディジタル・オーディオ信
号を、伸張・圧縮の度合いに合わせてサンプリング周期
を変更して出力している。例えば、１．２倍に伸張する
場合は、入力のサンプリング周期（Ｔsi）に対して、出
力のサンプリング周期（Ｔso）をＴso＝Ｔsi×１．２と
して出力する。

【０００７】あるいは、図１２に示すように、入力およ
び出力のサンプリング周期１１１を同じにし、ｐサンプ
リング周期１１０毎に信号の前値補間等の補間、あるい
は切り捨てを行っていた。さらに、音質を良くするた
め、補間あるいは切り捨てを行った前後の信号を用い
て、より高度なスムージング処理を行っていた。例え
ば、１．２倍に伸張する場合は、入力信号ｎ個に対して
余分に（１．２−１）×ｎ個の信号が必要となるので、
入力信号ｍ個に対して１個の信号が必要とすると、ｎ：
（１．２−１）×ｎ＝ｍ：１，ｍ＝１／（１．２−１）
＝５＝ｐとなり、５サンプリング毎に信号を補間すれば
良い。もし、ｍの値が整数でない場合は、平均してその
値になるようｐの値を可変する。

【０００８】また、サンプリング周波数が入力と出力と
で同じ値になるので、信号を圧縮した際、信号の周波数
成分が高い方にシフトすることを考慮し、信号を圧縮し
た後に周波数成分がサンプリング周波数の１／２以下に
なるよう、低域通過ディジタル・フィルタを用いてあら
かじめ帯域制限を行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の音程制御装置は、伸張・圧縮の度合いに合わせて出
力のサンプリング周期を可変する場合、入力および出力
のサンプリング周期に相当するそれぞれのサンプリング
周波数の最小公倍数となる基本信号が必要であった。そ
のため、使用する基本信号によって、伸張・圧縮の可変
範囲あるいは可変ステップに制限があった。

【００１０】あるいは、入力と出力にそれぞれ別に基本
信号を持つ場合、基本信号による可変範囲や可変ステッ
プの制限は無くなるが、内部処理に対して入力と出力の
タイミングを同時に周期させるのが非常に難しかった。

【００１１】あるいは、入力および出力のサンプリング
周期を同じにし、ｐサンプリング周期毎に信号の補間あ
るいは切り捨てを行う場合、補間あるいは切り捨てを行
うと本来の信号と異なってしまうため、それが大きなノ
イズとして聞こえていた。加えて高度なスムージング処
理を行った場合でも、ノイズはある程度軽減する程度で
あった。

【００１２】そこで本発明の技術的課題は、上記欠点に
鑑み、伸張・圧縮の可変範囲あるいは可変ステップに制
限が少なく、かつに入力と出力のタイミングを簡単に同
期させることができ、歪の無い伸張・圧縮処理を行なう
ことができる音程制御装置を提供することにある。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ゼロ代
入手段（２）、低域通過ディジタル・フィルタ（４）、
出力手段（５）を備える音程制御装置であって、前記ゼ
ロ代入手段は、ディジタル・オーディオ入力信号の１サ
ンプリング周期中に等間隔に「ｎ−１」個（ｎは自然
数）の「０」を代入し、前記低域通過ディジタル・フィ
ルタは、前記出力手段が圧縮処理を行う際に信号の周波
数成分が高い方にシフトすることによりディジタル・オ
ーディオ入力信号のサンプリング周波数の１／２を越え
る帯域を除去する特性を有すると共に、前記ゼロ代入手
段の出力を入力とし、前記出力手段は、前記低域通過デ
ィジタル・フィルタの出力をｍ個（ｍは自然数、ｍ≧ｎ
＋１）ごとに、ディジタル・オーディオ入力信号のサン
プリング周期にて出力する圧縮処理を行うことを特徴と
する音程制御装置が得られる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１７】図１は本発明の信号伸張・圧縮回路の１実
施例のブロック図である。図２は、図１の処理を行った
場合の時間軸でみた信号の変化、図３は、周波数軸でみ
た信号の変化である。

【００１８】まず、図２に示すとおり、ｎ倍オーバーサ
ンプリング処理を行うため、入力した信号に対し、ゼロ
代入回路２によって、入力信号と入力信号の間、すなわ
ち１サンプリング周期中に、等間隔にｎ−１個のゼロ信
号を代入する。このとき、図３に示すとおり、周波数
は、ｎ倍になるが、信号の周波数成分は何等変わらな
い。

【００１９】次に、ｎ倍のサンプリング周波数の１／２
以下の帯域内にある不必要な周波数成分を低域通過ディ
ジタル・フィルタ３で取り除き、初めからｎ倍のサンプ
リング周波数でサンプリングした時と同じ周波数成分に
する（図３）。このとき、代入したゼロ信号が、そのタ
イミングで実際にアナログ信号をサンプリングした時と
同じ値となる（図２）。

【００２０】また、サンプリング周波数が入力と出力と
で同じ値になるので、圧縮処理を行なう場合は、信号の
周波数成分が高い方にシフトするので、出力のサンプリ
ング周波数の１／２の帯域が保てるように低域通過ディ
ジタル・フィルタ４で、あらかじめ、はみだす帯域を取
り除いておく。ここで、はみだす帯域は圧縮する度合い
によって変化するので、それに合わせて低域通過ディジ
タル・フィルタの遮断周波数を可変する。

【００２１】最後に、出力回路５によって、アナログ・
オーディオ信号をサンプリングしたサンプリング周期１
０毎に、入力信号および生成した信号列の中からｍ個ご
とに信号を出力する（図２）。よって入力信号を時間軸
に対して伸張・圧縮することができる。すなわち、ｎ＞
ｍのときは伸張が、ｎ＜ｍのときは圧縮が行なわれる。

【００２２】これらの処理は、ｎの値が大きくても簡単
に実現できるので、可変範囲あるいは可変ステップの制
限はかなり少なくなる。例えば、１．２倍に伸張する場
合、図４に示すようｎ＝５、ｍ＝４とすることで実現で
きる。

【００２３】図５は、本発明の信号伸張・圧縮回路の第
２の実施例のブロック図である。

【００２４】ここでは、第１の実施例の２つの低域通過
ディジタル・フィルタ３，４を１つの低域通過ディジタ
ル・フィルタ４５で実現している。すなわち、伸張処理
の場合は、第１の実施例で示した後者の低域通過ディジ
タル・フィルタ４は必要ないので、前者の低域通過ディ
ジタル・フィルタ３に必要な特性にしておく。圧縮処理
の場合は、後者の低域通過ディジタル・フィルタ４の遮
断周波数が前者の低域通過ディジタル・フィルタ３の遮
断周波数より低くなるので後者のフィルタ４が前者のフ
ィルタ３を兼任できる。したがって、フィルタの特性
は、後者の低域通過ディジタル・フィルタ４に必要な特
性にする。そのほかの処理は、第１の実施例と同様であ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、フレーム
毎に、オーバーサンプリング処理を用いて信号を生成し
た後、それらの信号列の中からｍ個ごとに信号を出力す
ることで伸張・圧縮処理を行い、かつ入力と出力のサン
プリング周期を同じにした。したがって、歪の無い伸張
・圧縮処理ができ、さらに伸張・圧縮の可変範囲あるい
は可変ステップに制限が少なく、かつ、入力と出力のタ
イミングを簡単に同期させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の信号伸張・圧縮回路の１実施例のブロ
ック図である。

【図２】図１の処理を行った場合の時間軸でみた信号の
変化を示す図である。

【図３】図１の処理を行った場合の周波数軸でみた信号
の変化を示す図である。

【図４】１．２倍に伸張する場合（ｎ＝５、ｍ＝４）の
信号の変化を示す図である。

【図５】本発明の信号伸張・圧縮回路の第２の実施例を
示すブロック図である。

【図６】一般的な音程制御装置を示すブロック図であ
る。

【図７】図６の処理を行った場合のタイミング・チャー
トである。

【図８】ゼロクロス接続法を説明する図である。

【図９】クロスフェード接続法を説明する図である。

【図１０】位相検出クロスフェード接続法を説明する図
である。

【図１１】従来の信号伸張・圧縮方法の１例を説明する
図である。

【図１２】従来の信号伸張・圧縮方法の他の例を説明す
る図である。

【符号の説明】

１，７，２０，３２，４３，４８，５３，９８，１０９
入力 ２，４４ ゼロ代入回路 ３，４，４５ 低域通過ディジタル・フィルタ ５，４６ 出力回路 ６，４７，５２ 出力 ８，２１，３３，９９，１１２ アナログ・オーディ
オ信号 ９，２２，３４，１００，１１３ ディジタル・オー
ディオ信号 １０，３５，１１ サンプリング周期 １１，１３，１５，１７，１９，３６，３８，４０，４
２，５６，５９，６２，６７，７０，７４，７９，８
１，８６，９０，９５，９７，１０２，１０５，１０
８，１１４，１１６，１１８ 時間 １２，２６ ゼロ代入回路出力 １４，２９ 低域通過ディジタル・フィルタ出力 １６ 出力回路出力（伸張の時） １８ 出力回路出力（圧縮の時） ２３，２７，３０ レベル ２４，２８，３１ 周波数 ２５ サンプリング周波数（ｆs ） ３７ ゼロ代入回路出力（ｎ＝５） ３９ 低域通過ディジタル・フィルタ出力（ｎ＝５） ４１ 出力回路出力（ｍ＝４） ４９ フレーム分割回路 ５０ 信号伸張・圧縮回路 ５１ フレーム結合回路 ５４ フレーム ５５ 入力信号 ５７ 伸張した信号 ５８ 切り捨て部分 ６０ 圧縮した信号 ６１ 補充部分 ６３，７１，８２ 接続前 ６４，７２，７６，８３，８８，９２ フレームの終
わりの信号 ６５，７３，７８，８４，８９，９４ 次のフレーム
の初めの信号 ６６，８５ 基準値 ６８，８０，９６ 接続後 ６９ 接続点 ７５，９１ フェードイン、フェードアウト処理後 ７７，９３ フェードイン、フェードアウト期間 ８７ ゼロクロス接続後 １０１ 入力サンプリング周期 １０３，１１５ 出力（伸張の時） １０４，１０７ 出力サンプリング周期 １０６，１１７ 出力（圧縮の時） １１０ ｐサンプリング周期

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゼロ代入手段（２）、低域通過ディジタ
   ル・フィルタ（４）、出力手段（５）を備える音程制御
   装置であって、前記ゼロ代入手段は、ディジタル・オーディオ入力信号
   の１サンプリング周期中に等間隔に「ｎ−１」個（ｎは
   自然数）の「０（ゼロ）」を代入し、 前記低域通過ディジタル・フィルタは、前記出力手段が
   圧縮処理を行う際に信号の周波数成分が高い方にシフト
   することによりディジタル・オーディオ入力信号のサン
   プリング周波数の１／２を越える帯域を除去する特性を
   有すると共に、前記ゼロ代入手段の出力を入力とし、 前記出力手段は、前記低域通過ディジタル・フィルタの
   出力を ｍ個（ｍは自然数、ｍ≧ｎ＋１）ごとに、ディジ
   タル・オーディオ入力信号のサンプリング周期にて出力
   する圧縮処理を行うことを特徴とする音程制御装置。