JP3256316B2 - Digital electronic musical instrument system - Google Patents

Digital electronic musical instrument system

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JP3256316B2
JP3256316B2 JP04321393A JP4321393A JP3256316B2 JP 3256316 B2 JP3256316 B2 JP 3256316B2 JP 04321393 A JP04321393 A JP 04321393A JP 4321393 A JP4321393 A JP 4321393A JP 3256316 B2 JP3256316 B2 JP 3256316B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル電子楽器シス
テムに係り、特にマイク等で収録される楽器音等の演奏
音の一部をデジタル化して記憶すると共に,この記憶さ
れた実際の楽器音等を,外部から別に入力される音程情
報(メロデイ等)に合わせて順次変換し再生出力する音
響信号再生システムとしてのデジタル電子楽器システム
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital electronic musical instrument system, and more particularly, to digitizing and storing a part of performance sounds such as musical instrument sounds recorded by a microphone and the like, and storing the stored actual musical instrument sounds. And the like are sequentially converted in accordance with pitch information (melody and the like) separately input from the outside, and a digital electronic musical instrument system as an acoustic signal reproducing system for reproducing and outputting the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、サンプリング方式のシンセサイザ
では、収録されるPCM波形を録音時と等しい音程で再
生するだけでなく、異なった音程で再生することが行わ
れている。この異なった音程での出力に際しては、PC
M波形を異なるサンプリング周波数で再生しピッチを変
化させる、という手法が採られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a sampling type synthesizer, a recorded PCM waveform is reproduced not only at the same pitch as during recording but also at a different pitch. For output at this different pitch, PC
A technique of reproducing the M waveform at different sampling frequencies and changing the pitch is employed.

【0003】この種のデジタル電子楽器は、上述した再
生ピッチを変化,即ちその装置内に記憶した音を指定の
音程に変換する場合、一般に、クロック周波数の直接
的変調による方式、sinc関数を畳み込む方式、
サンプル点を通る代数曲線による補間方式、の三つの手
法が知られている。
In a digital electronic musical instrument of this kind, when the above-mentioned reproduction pitch is changed, that is, when the sound stored in the apparatus is converted into a specified pitch, a method based on a direct modulation of a clock frequency and a sinc function are generally convoluted. method,
There are three known methods, an interpolation method using an algebraic curve passing through a sample point.

【0004】図7に、「クロック周波数の直接的変調
による方式」の一例を示す。この図7に示す従来例にお
いては、まず、ビブラートなどの音程指示情報が与えら
れると、その高低に応じた周波数のクロック信号が可変
周波数クロック発生器51から出力される。このクロッ
ク信号の周波数は、例えば「音程+1オクターブ」あた
り2倍の周波数になるようにつくられている。
FIG. 7 shows an example of the "method based on direct modulation of clock frequency". In the conventional example shown in FIG. 7, first, when pitch instruction information such as vibrato is given, a clock signal having a frequency corresponding to the level is output from the variable frequency clock generator 51. The frequency of this clock signal is, for example, doubled per “pitch + 1 octave”.

【0005】このクロック信号は、アドレスカウンタ5
2に送り込まれ、該アドレスカウンタの出力アドレスを
増加せしめる。この場合、クロック信号の周波数が高け
れば早くカウントされ、また該クロック信号の周波数が
低ければ当該カウントは遅くなる。このアドレスカウン
タ52の出力アドレスに応じたPCM(Pulse Code Mod
ulation)波形が、PCM波形メモリ53から読み出さ
れ、D/A変換器54によってアナログ音響信号に変換
され,ローパスフィルタ55を介して外部出力されるも
のである。
The clock signal is supplied to an address counter 5
2 to increase the output address of the address counter. In this case, the higher the frequency of the clock signal, the sooner the counting is performed, and the lower the frequency of the clock signal, the slower the counting. PCM (Pulse Code Mod) corresponding to the output address of the address counter 52
)) is read from the PCM waveform memory 53, converted into an analog sound signal by the D / A converter 54, and output to the outside via the low-pass filter 55.

【0006】また、図8に、従来例である前述した「
sinc関数を畳み込む方式」の一例を示す。この図8
に示す従来例は、概念的なものであり、その説明上,サ
ンプリング周波数をF〔Hz〕とする。この図8にお
いて、D/A変換器61は、入力PCM波形をp・F
〔Hz〕でデジタル/アナログ変換(D/A変換)して
アナログ波形を作る。次に、このD/A変換器61の出
力をカットオフ周波数をFとして「F=min(F
/2,p・F/2)」の低域通過フィルタ62に入
力して高周波分をカットする。続いて、A/D変換器6
3にてFS〔Hz〕でアナログ/デジタル変換(A/D
変換)してPCM波形を出力する。
FIG. 8 shows a conventional example of the aforementioned "
An example of “a method of convolving a sinc function” is shown. This FIG.
Is a conceptual example, and for the sake of explanation, the sampling frequency is assumed to be F S [Hz]. In FIG. 8, D / A converter 61, the input PCM waveform p · F S
Digital / analog conversion (D / A conversion) is performed at [Hz] to create an analog waveform. Then, "F C = min (F output of the D / A converter 61 the cut-off frequency as F C
Enter the S / 2, p · F S / 2) low pass filter 62 of the "cuts the high frequency component. Subsequently, the A / D converter 6
Analog / digital conversion (A / D) at F S [Hz] at 3
Conversion) and outputs a PCM waveform.

【0007】ここで、上述したPCM波形をD/A変換
して低域通過フィルタをかけてアナログ波形を得る,と
いうことは、PCM波形にsinc関数を畳み込むこと
と理論的に同等である。そして、その結果であるアナロ
グ波形を再びA/D変換するということは、所定のサン
プリング周期でアナログ波形の値を取り出すと同等であ
る。従って、かかる観点に立脚すると、サンプリング周
期(一定時間間隔)ごとの値さえ明らかとなれば、その
間の時刻の値は不要となる。即ち、上記したA/D変換
後のPCMサンプリングの値y(n)は、元のD/A変
換前のPCMサンプリングの値x(m)より、次式で計
算できる。
Here, to obtain an analog waveform by applying a low-pass filter by performing D / A conversion on the PCM waveform described above is theoretically equivalent to convolving a sinc function with the PCM waveform. A / D conversion of the resulting analog waveform again is equivalent to extracting the value of the analog waveform at a predetermined sampling cycle. Therefore, from this viewpoint, if only the value for each sampling period (constant time interval) becomes clear, the value of the time during that period becomes unnecessary. That is, the PCM sampling value y (n) after the A / D conversion can be calculated from the original PCM sampling value x (m) before the D / A conversion by the following equation.

【0008】[0008]

【数4】 (Equation 4)

【0009】このため、この図8に示す従来例にあって
は、実際にはD/A変換器をはじめアナログ・フィルタ
やA/D変換器が不要となり、時分割で処理でき、ま
た、pの値を変えるだけで音程を変換し得るという利点
がある。
For this reason, in the conventional example shown in FIG. 8, an analog filter and an A / D converter, in addition to a D / A converter, are actually unnecessary, and can be processed in a time-division manner. There is an advantage that the pitch can be converted only by changing the value of.

【0010】また、図9に、従来例である前述した「
サンプル点を通る代数曲線による補間方式」の一例を示
す。この図9に示す従来例は、隣合う3点のPCMサン
プル値を通る2次曲線を決定し、その曲線を再度サンプ
リングする方式のものである。この図9に示す方式のも
のは、処理が簡単なのでコスト減には有効なものとなっ
ている。
FIG. 9 shows a conventional example of the aforementioned "
An example of "an interpolation method using an algebraic curve passing through sample points" is shown. In the conventional example shown in FIG. 9, a quadratic curve passing through three adjacent PCM sample values is determined, and the curve is sampled again. The method shown in FIG. 9 is effective for cost reduction because the processing is simple.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
実施例にあっては、それぞれ以下に示す固有の欠点が存
在する。まず、図7に示す従来例「クロック周波数の
直接的変調による方式」の場合、単一音を発生するだけ
なら単純化されていて都合がよいが、和音のように複数
の音を同時に出す必要がある場合には、その音の数に相
当する数のD/A変換器を用意しなければならない。そ
の理由は、クロック周波数が各音で異なるため一のD/
A変換器で時分割し得ないためである。このため、上記
の音を同時に出力しなければならないシンセサイザや
電子ピアノでは、コスト高となるという欠点があった。
SUMMARY OF THE INVENTION
The embodiments have the following inherent disadvantages.
Exist. First, the conventional example shown in FIG.
In the case of "direct modulation method", only a single sound is generated
Simplifies and is convenient, but multiple
If it is necessary to make two sounds at the same time,
A corresponding number of D / A converters must be provided. So
The reason is that since the clock frequency is different for each sound, one D /
This is because time division cannot be performed by the A converter. For this reason,the above
Synthesizer that must output the sound of
The electronic piano has a disadvantage that the cost is high.

【0012】また、図8の従来例「sinc関数を畳
み込む方式」の場合、sinc関数の計算の煩雑さ,お
よびΣのmの範囲が(負の無限大,正の無限大)である
ことの2点に問題が存在する。sinc関数について
は、予めテーブル化しておくことにより解決し得るが、
Σのmの範囲についてはsinc関数の収束が遅いこと
から、mの範囲を有限に打ち切るとPCMサンプリング
の値y(n)の計算誤差が大きくなり、それが出力信号
にエイリアシング・ノイズとなって現れることから、製
品コストの低減には寄与し得ても音の品質向上に際して
は不向きなものとなっていた。
Further, in the case of the conventional example of "convolution of sinc function" shown in FIG. 8, the calculation of the sinc function is complicated, and the range of m of Σ is (negative infinity, positive infinity). There are two problems. The sinc function can be solved by making a table in advance,
Since the convergence of the sinc function is slow in the range of m of Σ, the calculation error of the PCM sampling value y (n) increases when the range of m is cut off finitely, and this results in aliasing noise in the output signal. Because of its appearance, it has been unsuitable for improving sound quality even though it can contribute to reducing product costs.

【0013】さらに、図9の従来例「サンプル点を通
る代数曲線による補間方式」の場合、本方式で形成され
る仮想的なアナログ信号にあってはPCMサンプルの箇
所で「尖り」が生じる。この尖った信号は1階微分が不
連続であるので、そのフーリエ変換は、周波数ωに対し
当該ωが無限大に推移するに応じて「1/ω」のオー
ダしか減衰しない。このため、エイリアシング・ノイズ
が多くなり、前述した図8の場合と同様に処理の簡便さ
から製品コストの低減には寄与し得ても、高品質の音響
出力は望めないという不都合があった。
Further, in the case of the conventional example of "interpolation method using an algebraic curve passing through sample points" in FIG. 9, "sharpness" occurs at a PCM sample in a virtual analog signal formed by this method. Since the sharp signal has a discontinuous first derivative, its Fourier transform attenuates only to the order of “1 / ω 2 ” as the ω changes to infinity with respect to the frequency ω. For this reason, aliasing noise increases, and as in the case of FIG. 8 described above, there is an inconvenience that high-quality sound output cannot be expected even though the simplicity of processing can contribute to a reduction in product cost.

【0014】これら一連の各種の手法にあって、再サン
プリング時のエイリアシング・ノイズが大きいと、本来
の信号成分とは別に、不快なギーギー音が生じたり或い
はワーンワーンという唸り音が生じ、特にチェンバロの
ように高調波成分の豊富な楽器音の場合にそれが顕著に
発生するという不都合があった。
In these series of various methods, if the aliasing noise at the time of resampling is large, an unpleasant ghee or a humming sound such as a wah-waan is generated separately from the original signal component. As described above, there is an inconvenience that the sound is remarkably generated in the case of a musical instrument sound having a high harmonic component.

【0015】[0015]

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に信号処理に際しては時分割処理を可能と
すると共にエイリアシング・ノイズ発生の低減化を図
り、これによって予め録音された一つの楽音等を利用し
て異なった音程の再生音響出力を高品質に出力し得るデ
ジタル電子楽器を提供することを、その目的とする。
The object of the present invention is to improve the disadvantages of the prior art, and in particular to enable time-division processing in signal processing and reduce the occurrence of aliasing noise, thereby enabling one of the previously recorded ones. It is an object of the present invention to provide a digital electronic musical instrument capable of outputting reproduced sound outputs of different pitches with high quality using musical sounds and the like.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明では、マイク等で
収録される楽器音等の演奏音の一部がデジタル化された
音響情報に所定の音程差を与えた後に再サンプリングす
る音程変換手段と、この音程変換手段の動作を外部指令
に基づいて制御する音程制御手段とを備えている。音程
変換手段は、FIRやIIRの離散フィルタ係数を離散
波形に畳み込んで離散時間サンプル値出力を得るのでは
なく、有限な台を持つ前述した式(2)に等価なN次区
分多項式を連続時間のままインパルス応答として離散波
形に畳み込んで区分多項式の形の連続時間出力を得る
ンチ・エイリアシング・フィルタで構成されている。
は、デジタル化された音響情報の高域成分を高レベルに
設定する周波数特性補正部を併用する、等の構成を採っ
ている。これによって前述した目的を達成しようとする
ものである。
According to the present invention, a part of a performance sound such as a musical instrument sound recorded by a microphone or the like is resampled after a predetermined pitch difference is given to digitized acoustic information. and pitch change means for, and a pitch control unit for controlling based on the operation of the pitch conversion means to an external command. The pitch conversion means discretely converts discrete filter coefficients of FIR and IIR.
To get a discrete time sampled value output by convolving with the waveform
N-th ward with a finite base and equivalent to equation (2) above
Discrete wave with impulse response as continuous polynomial in continuous time
It comprises an anti-aliasing filter that obtains a continuous-time output in the form of a piecewise polynomial by convolving with the form . or
It is combined frequency characteristic correction unit for setting a high-frequency component of the digitized audio information at a high level, and employs a configuration equal. This aims to achieve the above-mentioned object.

【0017】[0017]

【作用】具体例で説明する。マイク等で収録される楽器
音等の音響信号は、まず、A/D変換器でデジタル化さ
れる。具体的には、入力信号に対し、当該信号のスペク
トラム分布における最高周波数の2倍の標本化周波数F
での標本化が行われる。このA/D変換器の出力は元
信号として信号処理手段に送られる。信号処理手段で
は、直ちにオーバーサンプリング部が機能し、その入力
のサンプリング周波数より高い標本化周波数「L・F
(L>1)」で当該デジタル化された音響信号の再標本
化,即ちオーバーサンプリングが行われる。
The operation will be described with a specific example. An acoustic signal such as a musical instrument sound recorded by a microphone or the like is first digitized by an A / D converter. Specifically, the sampling frequency F of the input signal is twice the highest frequency in the spectrum distribution of the signal.
S sampling is performed. The output of this A / D converter is sent to the signal processing means as an original signal. Signal processing means, immediately oversampling unit functions, higher sampling frequency "L · F S from the sampling frequency of the input
(L> 1) ", re-sampling of the digitized sound signal, that is, oversampling is performed.

【0018】この信号処理手段では、続いて、周波数特
性補正部が機能し、区分多項式をインパルス応答とする
アンチ・エイリアシング・フィルタの逆特性を持つフィ
ルタリングが施される。そして、この周波数特性補正部
の出力信号は、情報記憶手段で記憶される。
[0018] In this signal processing means, subsequently, the frequency characteristic correction unit functions, filtering with an inverse characteristic of the anti-aliasing filter that the piecewise polynomial and the impulse response is performed. Then, the output signal of the frequency characteristic correction unit is stored in the information storage unit.

【0019】一方、周波数特性補正部にオーバーサンプ
リング部が併設されている場合には、周波数特性補正部
の信号入力段又は信号出力段において直ちにオーバーサ
ンプリング部が機能し、その入力のサンプリング周波数
より高い標本化周波数「L・F(L>1)」で当該デ
ジタル化された音響信号の再標本化,即ちオーバーサン
プリングが行われる。
On the other hand, when an oversampling unit is provided in addition to the frequency characteristic correction unit, the oversampling unit immediately functions at the signal input stage or the signal output stage of the frequency characteristic correction unit, and is higher than the input sampling frequency. At the sampling frequency “L · F S (L> 1)”, re-sampling of the digitized audio signal, that is, oversampling, is performed.

【0020】情報記憶手段で記憶されたPCM波形は、
音程制御手段に制御されて上述した区分多項式インパル
ス応答のアンチ・エイリアシング・フィルタに適宜読み
出される。このアンチ・エイリアシング・フィルタで
は、音程制御手段に制御されて所定のフィルタリング多
項式係数が算出され、これに基づいて決定されるフィル
タリング多項式が再サンプリングされる。そして、再サ
ンプリングされたPCM波形が、前述した音程制御手段
が指定する音程に従い且つノイズの少ない再サンプリン
グ信号として再生出力される。
The PCM waveform stored in the information storage means is
Under the control of the pitch control means, the signal is appropriately read out by the above-described piecewise polynomial impulse response anti-aliasing filter. In this anti-aliasing filter, a predetermined filtering polynomial coefficient is calculated under the control of the pitch control means, and the filtering polynomial determined based on the coefficient is resampled. Then, the resampled PCM waveform is reproduced and output as a resampling signal having little noise in accordance with the pitch specified by the above-mentioned pitch control means.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図6に基
づいて説明する。まず、図1に示す実施例は、マイク等
で収録される楽器音等の音響信号をデジタル化するA/
D変換器1と、このデジタル化された音響信号を記憶す
る情報記憶手段3とを備えている。また、図1に示す実
施例は、情報記憶手段3で記憶された音響信号を所定の
音程を有する連続時間信号(区分多項式)に変換すると
共に、これを再サンプリングする音程変換手段としての
区分多項式インパルス応答のアンチ・エイリアシング・
フィルタ4を備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, in the embodiment shown in FIG. 1, an A / A for digitizing an acoustic signal such as a musical instrument sound recorded by a microphone or the like is used.
It comprises a D converter 1 and information storage means 3 for storing the digitized sound signal. The embodiment shown in FIG. 1 converts the acoustic signal stored in the information storage means 3 into a continuous-time signal (section polynomial) having a predetermined pitch, and re-samples the signal. Anti-aliasing of impulse response
A filter 4 is provided.

【0022】更に、図1に示す実施例は、区分多項式イ
ンパルス応答のアンチ・エイリアシング・フィルタ4の
動作を外部からの指令に基づいて制御する音程制御手段
5と、区分多項式インパルス応答のアンチ・エイリアシ
ング・フィルタ4の出力をアナログ信号に変換し出力す
るD/A変換器7とを備えている。音程制御手段5は、
情報記憶手段3内のアドレス情報をも制御する機能を備
えている。符号nはアドレス設定用の制御信号を示す。
また、符号6は、前述した音程制御手段5に所定の音程
情報を送り込む鍵盤等の入力手段を示す。この入力手段
6は、必要に応じて例えば所定のプログラムによって作
動する外部コンピュータ等で置き換えてもよい。
Further, the embodiment shown in FIG. 1 comprises a pitch control means 5 for controlling the operation of an anti-aliasing filter 4 for a piecewise polynomial impulse response based on an external command, and an anti-aliasing for a piecewise polynomial impulse response. A D / A converter 7 for converting the output of the filter 4 into an analog signal and outputting the analog signal; The pitch control means 5
It has a function of controlling the address information in the information storage means 3 as well. Symbol n indicates a control signal for address setting.
Reference numeral 6 denotes input means such as a keyboard for sending predetermined pitch information to the pitch control means 5 described above. This input means 6 may be replaced by an external computer or the like operated by a predetermined program, for example, as necessary.

【0023】A/D変換器1と情報記憶手段3との間に
は、オーバーサンプリング部2Aを備えた信号処理手段
2が装備されている。また、信号処理手段2には、オー
バーサンプリングされた後の信号の高域成分を高レベル
に設定する周波数特性補正部2Bが設けられている。
Between the A / D converter 1 and the information storage means 3, a signal processing means 2 having an oversampling section 2A is provided. Further, the signal processing means 2 is provided with a frequency characteristic correction unit 2B for setting a high frequency component of the signal after oversampling to a high level.

【0024】信号処理手段2のオーバーサンプリング部
2Aでは、その入力のサンプリング周波数より高い標本
化周波数「L・F(L>1)」で当該デジタル化され
た音響信号の再標本化,即ちオーバーサンプリングが行
われる。
[0024] In the oversampling section 2A of the signal processing unit 2, resampling of the digitized acoustic signal with a high sampling frequency than the sampling frequency of the input "L · F S (L> 1 ) ", i.e. over Sampling is performed.

【0025】音程変換手段としての区分多項式インパル
ス応答のアンチ・エイリアシング・フィルタ4は、本実
施例ではそのインパルス応答h(t)がN次の区分多
項式で、次式(2)で表される。この式(2)は、サン
プリング周波数を1とした場合のものを示す。サンプリ
ング周波数をFとした場合は次式(2)において
「t」を「t・F」に置き換えればよい。
In the present embodiment, the anti-aliasing filter 4 of the piecewise polynomial impulse response as the pitch conversion means has an impulse response h N (t) of the Nth order polynomial and is expressed by the following equation (2). . Equation (2) shows a case where the sampling frequency is 1. It may be replaced with "t · F S" and "t" in the following equation if the sampling frequency is F S (2).

【0026】[0026]

【数5】 (Equation 5)

【0027】ここで、上記信号処理手段2のオーバーサ
ンプリング部2Aの機能について更に詳述する。まず、
上述したインパルス応答を備えたアンチ・エイリアシン
グ・フィルタ4に、前述したA/D変換器1の出力であ
るPCM波形を入力した場合を想定する。ここで、アン
チ・エイリアシング・フィルタ4としては、インパルス
応答h(t)が三次の区分多項式からなるもの(イン
パルス応答h(t)のアンチ・エイリアシング・フィ
ルタ)を使用しているものとする。
Here, the function of the oversampling section 2A of the signal processing means 2 will be described in more detail. First,
It is assumed that a PCM waveform that is the output of the A / D converter 1 is input to the anti-aliasing filter 4 having the above-described impulse response. Here, as the anti-aliasing filter 4, it is assumed that an impulse response h N (t) composed of a cubic piecewise polynomial (an anti-aliasing filter with an impulse response h 3 (t)) is used. .

【0028】ここで、フィルタリング多項式信号のスペ
クトラムを図2に示す。この図2において、記号Ωは基
準化角周波数を示す。また、記号πはナイキスト周波数
に相当する。ここで、0≦Ω<πの範囲の成分(クロス
ハッチングの部分)が望ましい信号を示す。また、π<
Ωの範囲にある成分(ハッチングの部分)が再サンプリ
ングに際して折り返しを生じ雑音(エイリアシング・ノ
イズ)となる部分である。
FIG. 2 shows the spectrum of the filtered polynomial signal. In FIG. 2, the symbol Ω indicates a normalized angular frequency. The symbol π corresponds to the Nyquist frequency. Here, a component in the range of 0 ≦ Ω <π (cross-hatched portion) indicates a desirable signal. Also, π <
The component (hatched portion) in the range of Ω is a portion that is folded at the time of resampling and becomes noise (aliasing noise).

【0029】一方、信号処理手段2で2倍オーバーサン
プリングした場合のPCM波形を入力した場合に、前述
したアンチ・エイリアシング・フィルタ4から出力され
るフィルタリング多項式信号のスペクトラムを図3に示
す。上記図2に比較してエイリアシング・ノイズ成分の
存在する範囲が狭まり、信号と雑音の比(S/N比)が
著しく向上していることが明確にうかがえる。この場
合、何倍のオーバーサンプリングを採用するかは、入力
される信号のスペクトラム形状と要求されるエイリアシ
ングS/N比の仕様により決定される。
On the other hand, FIG. 3 shows the spectrum of the filtering polynomial signal output from the anti-aliasing filter 4 when the PCM waveform obtained when the signal processing means 2 oversamples twice is input. As can be clearly seen from FIG. 2, the range in which the aliasing noise component exists is narrowed, and the signal-to-noise ratio (S / N ratio) is significantly improved. In this case, how many times the oversampling is adopted is determined by the specifications of the spectrum shape of the input signal and the required aliasing S / N ratio.

【0030】次に、上記信号処理手段2の周波数特性補
正部2Bの機能について説明する。この周波数特性補正
部2Bは、前述したアンチ・エイリアシング・フィルタ
4に対応して装備されている。即ち、上述したアンチ・
エイリアシング・フィルタ4は、そのインパルス応答の
区分多項式「h(t)」が、次式(3)に示すように
(t)の其自身へのN回の畳み込みで表されてい
る。
Next, the function of the frequency characteristic correction section 2B of the signal processing means 2 will be described. The frequency characteristic correction unit 2B is provided corresponding to the anti-aliasing filter 4 described above. In other words, the anti-
Aliasing filter 4, the piecewise polynomial of the impulse response "h N (t)" is represented by N times convolution to其its following formula (3) are shown as h 0 (t).

【0031】[0031]

【数6】 (Equation 6)

【0032】従って、アンチ・エイリアシング・フィル
タ4の周波数特性「H(Ω)」は、次式(4)とな
る。
Accordingly, the frequency characteristic “H N (Ω)” of the anti-aliasing filter 4 is given by the following equation (4).

【0033】[0033]

【数7】 (Equation 7)

【0034】この周波数特性H(Ω)を平坦化するた
めに本実施例では周波数特性補正部2Bが設けられてい
る。即ち、周波数特性補正部2Bは、前述したアンチ・
エイリアシング・フィルタ4に対する入力信号に対し、
予め「H −1(Ω);0≦Ω<π」なるデジタル・フ
ィルタを掛け得るように機能する。この結果、補正後の
周波数特性は「H(Ω)」は下記の如く式(5)とな
り、通過帯域の周波数特性が明らかに平坦となる。
In this embodiment, a frequency characteristic correction unit 2B is provided to flatten the frequency characteristic H N (Ω). That is, the frequency characteristic correction unit 2B performs the anti-
For the input signal to the aliasing filter 4,
It functions so that a digital filter of “H N −1 (Ω); 0 ≦ Ω <π” can be applied in advance. As a result, the corrected frequency characteristic of “H N (Ω)” is expressed by the following equation (5), and the frequency characteristic of the pass band is clearly flat.

【0035】[0035]

【数8】 (Equation 8)

【0036】このような補正は、前述したアンチ・エイ
リアシング・フィルタ4が、DC〜ナイキスト周波数間
の周波数特性が平坦でないことから有効である。かかる
補正が成されない場合には、音色が劣化する(具体的に
は、音色が暗くなる)。このため、本実施例による周波
数特性補正部2Bは重要な使命をになったものとなって
いる。
Such a correction is effective because the anti-aliasing filter 4 has a non-flat frequency characteristic between DC and Nyquist frequency. If such correction is not made, the timbre deteriorates (specifically, the timbre becomes darker). Therefore, the frequency characteristic correcting portion 2B of the present embodiment has a that plays an important mission.

【0037】ここで、この周波数特性補正部2Bによる
前述したアンチ・エイリアシング・フィルタ4に対する
入力信号の補正はリアルタイムで行うか,或いは補正し
たのち一時的に必要な時間だけ記憶するようにしてもよ
いが、本実施例では、予め入力信号であるPCM波形を
オーバーサンプリング部2Aでオーバーサンプリングし
且つ周波数特性補正部2Bで「H −1(Ω)」なるデ
ジタル・フィルタを施して、その結果を、前述した情報
記憶手段3で記録保持し得るように成っている。このた
め、再生時にはオーバーサンプリングおよび周波数特性
の補正が不要となり、従って、音程変換時に要する演算
量が大幅に少なくなり、周波数変換のより有効な迅速処
理が可能となっている。
The correction of the input signal to the anti-aliasing filter 4 by the frequency characteristic correction unit 2B may be performed in real time, or may be temporarily stored after the correction. However, in the present embodiment, the PCM waveform that is the input signal is oversampled in advance by the oversampling unit 2A and a digital filter of “H N −1 (Ω)” is applied in the frequency characteristic correction unit 2B, and the result is obtained. The information storage means 3 can record and hold the information. For this reason, oversampling and correction of frequency characteristics are not required at the time of reproduction, so that the amount of calculation required at the time of pitch conversion is significantly reduced, and more effective and rapid processing of frequency conversion is possible.

【0038】次に、前述した音程変換手段としての区分
多項式インパルス応答のアンチ・エイリアシング・フィ
ルタ4と音程制御手段5との関連性について具体的に説
明する。
Next, the relationship between the anti-aliasing filter 4 of the piecewise polynomial impulse response as the above-mentioned pitch conversion means and the pitch control means 5 will be specifically described.

【0039】インパルス応答h(t)を備えたアンチ
・エイリアシング・フィルタ4に、情報記憶手段3から
次式(6)のサンプリング波形x(t)が被音程制御信
号として入力された場合を想定する。ここで、このサン
プリング波形x(t)は、オーバーサンプリングされ且
つ周波数特性の補正が行われたもの(情報記憶手段3に
記録保持されているもの)を対象としている。
It is assumed that a sampling waveform x (t) of the following equation (6) is input from the information storage means 3 to the anti-aliasing filter 4 having the impulse response h N (t) as a pitch control signal. I do. Here, this sampling waveform x (t) is intended for a waveform that has been oversampled and whose frequency characteristics have been corrected (recorded and held in the information storage means 3).

【0040】[0040]

【数9】 ここではδ関数によって連続時間表現しているが、x
(m)は{x0,x1,x2,…}の離散値である。
(Equation 9) Here, continuous time is represented by the δ function, but x
(M) is a discrete value of {x0, x1, x2,...}.

【0041】この場合のフィルタ出力y(t)は、次式
(7)となる。
The filter output y (t) in this case is given by the following equation (7).

【0042】[0042]

【数10】 下記に、式(7)の導出過程を詳しく説明する。 (Equation 10) Hereinafter, the derivation process of Expression (7) will be described in detail.

【数11】 [Equation 11]

【0043】そして、このフィルタ出力y(t)の時刻
t(=n+Δ)における値を表すy(n+Δ)は、次式
(8)となる(但し、nはtの整数部を示し、Δはtの
小数部:0≦Δ<1を示す)。すなわち、nはtの整数
部を示しn∈Z、Δはtの小数部を示し、0≦Δ<1か
つΔ∈Rである。
Then, y (n + Δ) representing the value of the filter output y (t) at time t (= n + Δ) is given by the following equation (8) (where n is an integer part of t and Δ is fractional part of t: 0 ≦ Δ <1). That is, n is an integer of t
N∈Z, Δ indicates the fractional part of t, and 0 ≦ Δ <1
Δ∈R.

【0044】[0044]

【数12】 (Equation 12)

【0045】ここで、k=m−n h(Δ−k)は、「−(N+1)/2≦(Δ−k)<
+(N+1)/2」の範囲外では0となる。 kmin=ceil(Δ−(N+1)/2);kmax
=floor(Δ+(N+1)/2)
[0045] Here, k = m-n h N (Δ-k) is "- (N + 1) / 2 ≦ (Δ-k) <
+ (N + 1) / 2 ". kmin = ceil (Δ- (N + 1) / 2); kmax
= Floor (Δ + (N + 1) / 2)

【0046】kminは切上げ数値が用いられ、またk
maxは切下げ数値が用いられる。この式(8)のy
(n+Δ)を本実施例ではフィルタリング多項式と呼
ぶ。
For k min, a round-up numerical value is used.
For max, a depreciation value is used. In equation (8), y
(N + Δ) is called a filtering polynomial in this embodiment.

【0047】この式(8)において、時刻「t」は、前
述した音程制御手段5からの出力信号によって設定され
る。即ち、時刻「t=n+Δ」のn成分については、そ
のアドレスを設定する制御信号として情報記憶手段3へ
送られ、またΔ成分についてはフィルタリング多項式の
インパルス応答のt座標信号としてアンチ・エイリアシ
ング・フィルタ4に送り込まれる。そして、かかる制御
信号が音程制御手段5から出力されて上述の如く機能す
ることにより、式(5)で特定されたフィルタリング多
項式の再サンプリング信号が、アンチ・エイリアシング
・フィルタ4から順次,出力される。
In this equation (8), the time "t" is set by the output signal from the pitch control means 5 described above. That is, the n component at the time "t = n + .DELTA." Is sent to the information storage means 3 as a control signal for setting the address, and the .DELTA. Component is an anti-aliasing filter as the t coordinate signal of the filtering polynomial impulse response. It is sent to 4. The control signal is output from the pitch control means 5 and functions as described above, whereby the resampling signal of the filtering polynomial specified by the equation (5) is sequentially output from the anti-aliasing filter 4. .

【0048】D/A変換器7は、このアンチ・エイリア
シング・フィルタ4から出力される再サンプリング信号
をアナログ信号に変換し、周波数変換された再生音とし
て外部出力するように機能する。
The D / A converter 7 functions to convert the re-sampled signal output from the anti-aliasing filter 4 into an analog signal and to output it as a frequency-converted reproduced sound to the outside.

【0049】次に、上記実施例の全体的動作を図4に基
づいて説明する。
Next, the overall operation of the above embodiment will be described with reference to FIG.

【0050】マイク等で収録される楽器音等の音響信号
は、まず、A/D変換器1でデジタル化される。ここで
は、入力信号に対し、当該信号のスペクトラム分布にお
ける最高周波数の2倍の標本化周波数FS での標本化が
行われる(図4内の符号A参照)。このA/D変換器1
の出力は、元信号として信号処理手段2に送られる。信
号処理手段2では、直ちにオーバーサンプリング部2A
が機能し、その入力のサンプリング周波数より高い標本
化周波数「L・F(L>1)」で当該デジタル化され
た音響信号の再標本化,即ちオーバーサンプリングが行
われる(図4内の符号B参照)。
An acoustic signal such as a musical instrument sound recorded by a microphone or the like is first digitized by the A / D converter 1. Here, the input signal is sampled at a sampling frequency F S that is twice the highest frequency in the spectrum distribution of the signal (refer to the symbol A in FIG. 4). This A / D converter 1
Is sent to the signal processing means 2 as an original signal. In the signal processing means 2, the oversampling unit 2A
Code of but resampling function, and the digitized audio signal at a high sampling frequency than the sampling frequency of the input "L · F S (L> 1 ) ", i.e. over-sampling is performed (in FIG. 4 B).

【0051】この信号処理手段2では、続いて、周波数
特性補正部2Bが機能し、高域成分を高レベルに設定す
る補正,即ち区分多項式をインパルス応答とするアンチ
・エイリアシング・フィルタ4の逆特性を持つフィルタ
リングが施される。即ち、周波数特性H(Ω)を持つ
アンチ・エイリアシング・フィルタ4の出力に対応して
「H −1(Ω);0≦Ω<π」なるデジタル・フィル
タリングが施される(図4符号C参照)。そして、この
オーバーサンプリングされデジタル・フィルタリングが
施されたPCM波形は、情報記憶手段3で記憶される。
In the signal processing means 2, the frequency characteristic correction section 2B subsequently functions to correct the high-frequency component to a high level, that is, the inverse characteristic of the anti-aliasing filter 4 using a piecewise polynomial as an impulse response. Is applied. That is, digital filtering of “H N −1 (Ω); 0 ≦ Ω <π” is performed corresponding to the output of the anti-aliasing filter 4 having the frequency characteristic H N (Ω) (see FIG. 4). C). The oversampled and digitally filtered PCM waveform is stored in the information storage unit 3.

【0052】この、情報記憶手段3で記憶されたPCM
波形は、音程制御手段5に制御されて区分多項式インパ
ルス応答のアンチ・エイリアシング・フィルタ4に適宜
読み出される。このアンチ・エイリアシング・フィルタ
4では、音程制御手段5に制御されて所定のフィルタリ
ング多項式が演算され(図4符号D参照)、その演算さ
れたフィルタリング多項式が再サンプリングされる。そ
して、再サンプリングされたPCM波形が、前述した音
程制御手段5が指定する音程に従い且つノイズの少ない
再サンプリング信号として再生出力される(図4符号E
参照)。すなわち、フィルタリング多項式が演算され
(図4符号D参照)、その演算されたフィルタリング多
項式が再サンプリングされる。図4符号Dには、フィル
タリング多項式曲線が離散波形サンプル値である白丸を
通っておらず、本発明が従来の代数曲線による補間方式
では得られない滑らかな出力を生成することも示されて
いる。
The PCM stored in the information storage means 3
The waveform is controlled by the pitch control means 5 and read out to the anti-aliasing filter 4 having a piecewise polynomial impulse response as appropriate. In the anti-aliasing filter 4 is controlled by the pitch control unit 5 predetermined filtering polynomial are calculated (see FIG. 4 numeral D), calculated filtering polynomials of its is resampled. Then, the resampled PCM waveform is reproduced and output as a resampling signal having little noise according to the pitch specified by the pitch control means 5 described above (reference numeral E in FIG. 4).
reference). That is, the filtering polynomial is calculated
(See D in FIG. 4).
The term is resampled. FIG.
The white circle where the Taling polynomial curve is the discrete waveform sample value
The present invention uses the conventional algebraic curve interpolation method
Has also been shown to produce smooth output that cannot be obtained with
I have.

【0053】ここで、上記実施例における理想状態にお
けるインパルス入力時のエイリアシング・ノイズの算定
(S/N比のチェック)を前述した図3に基づいて行
う。
Here, the calculation of the aliasing noise (check of the S / N ratio) at the time of the impulse input in the ideal state in the above embodiment is performed based on FIG. 3 described above.

【0054】図3において、S/N比は、図中,ダブル
ハッチングで示した信号成分のパワーと,ハッチングで
示した部分(雑音成分)のパワーの比で定義される。
今、N次のフィルタリング多項式を使い、L倍オーバー
サンプリングした時のS/N比を計算すると次式(9)
となる。
In FIG. 3, the S / N ratio is defined by the ratio of the power of the signal component indicated by double hatching to the power of the portion (noise component) indicated by hatching.
Now, when the S / N ratio at the time of L-times oversampling is calculated using the N-order filtering polynomial, the following equation (9) is obtained.
Becomes

【0055】[0055]

【数13】 (Equation 13)

【0056】ここで、H(Ω)は、前述した式(5)
で示したように次式(10)で表される。
Here, H N (Ω) is calculated by the aforementioned equation (5).
Is represented by the following equation (10).

【0057】[0057]

【数14】 [Equation 14]

【0058】従って、S/N比として次式(11)が得
られる。
Therefore, the following equation (11) is obtained as the S / N ratio.

【0059】[0059]

【数15】 (Equation 15)

【0060】ここで、L倍オーバーサンプリングのL値
およびフィルタリング多項式の次数を種々変えた場合の
S/N比の変化を数値計算し図表化したものを図5に示
す。
FIG. 5 shows a numerical calculation of the change in the S / N ratio when the L value of the L-times oversampling and the order of the filtering polynomial are variously changed and tabulated.

【0061】この図5から明らかの如く、フィルタリン
グ多項式の次数Nが大きい程,またオーバーサンプリン
グ比Lが大きい程,S/N比が高くなる。かかる事実は
実験的にも確認されている。理論的には100〔dB〕
の高S/N比を得ることも可能となっている。
As is apparent from FIG. 5, the S / N ratio increases as the order N of the filtering polynomial and the oversampling ratio L increase. This fact has been confirmed experimentally. 100 [dB] theoretically
It is also possible to obtain a high S / N ratio.

【0062】上記実施例では、マイク等で収録される楽
器音等の音響信号の信号処理に際しては、特に、オーバ
ーサンプリングした後に周波数特性補正部2Bでデジタ
ル・フィルタを施し、その後に情報記憶手段3で記憶す
る場合について説明したが、オーバーサンプリングの前
に周波数特性補正部2Bにてデジタル・フィルタを施す
ようにしてもよい。このようにすると、周波数特性補正
部2Bにおける信号処理時間を1/Lに短縮し得るとい
う利点があり、収録される楽器音等の音響信号をより迅
速に情報記憶手段3に収納し得るという利点がある。
In the above-described embodiment, when processing a signal of an acoustic signal such as a musical instrument sound recorded by a microphone or the like, a digital filter is applied by the frequency characteristic correction unit 2B after oversampling, and the information storage unit 3 Has been described, but a digital filter may be applied by the frequency characteristic correction unit 2B before oversampling. By doing so, there is an advantage that the signal processing time in the frequency characteristic correction unit 2B can be reduced to 1 / L, and that an acoustic signal such as a musical instrument sound to be recorded can be stored in the information storage unit 3 more quickly. There is.

【0063】次に、他の実施例を図6に基づいて説明す
る。この図6に示す実施例は、上述した図1の実施例に
おいて、区分多項式インパルス応答のアンチ・エイリア
シング・フィルタ4における演算をより迅速に行う場合
について研究開発したものである。
Next, another embodiment will be described with reference to FIG. The embodiment shown in FIG. 6 has been researched and developed in the case of performing the calculation in the anti-aliasing filter 4 of the piecewise polynomial impulse response more quickly in the embodiment of FIG. 1 described above.

【0064】この図6に示す実施例は、前述した図1の
実施例において、信号処理手段2と情報記憶手段3との
間に、フィルタリング多項式係数算定部10が追加装備
されている。その他の構成は前述した図1の実施例と同
一となっている。
In the embodiment shown in FIG. 6, a filtering polynomial coefficient calculator 10 is additionally provided between the signal processing means 2 and the information storage means 3 in the embodiment of FIG. Other configurations are the same as those of the embodiment of FIG. 1 described above.

【0065】このフィルタリング多項式係数算定部10
は、オーバーサンプリング部2Aでオーバーサンプリン
グされ周波数特性補正部2Bでデジタル・フィルタリン
グを施されたPCM波形がアンチ・エイリアシング・フ
ィルタ4で所定の演算処理に付され再サンプリングされ
て出力される場合に、当該アンチ・エイリアシング・フ
ィルタ4で演算されるフィルタリング多項式の係数を予
め演算しておくためのもので、情報記憶手段3の記憶容
量が比較的大きいことが前提となっている。
The filtering polynomial coefficient calculator 10
When the PCM waveform oversampled by the oversampling unit 2A and subjected to digital filtering by the frequency characteristic correction unit 2B is subjected to predetermined arithmetic processing by the anti-aliasing filter 4, resampled and output, This is for calculating the coefficients of the filtering polynomial calculated by the anti-aliasing filter 4 in advance, and presupposes that the storage capacity of the information storage means 3 is relatively large.

【0066】以下、三次のフィルタリング多項式を例と
して、これを更に詳述する。
The third-order filtering polynomial will be described in further detail below by way of example.

【0067】三次のフィルタリング多項式y(n+
Δ)は、PCMサンプルxと微小ずれ量Δとから、次式
(12)となる。
The third-order filtering polynomial y 3 (n +
Δ) is given by the following equation (12) from the PCM sample x and the small deviation amount Δ.

【0068】[0068]

【数16】 (Equation 16)

【0069】この式(12)をみると、PCMサンプル
xに対する積和演算が多い。ここで、各行のΔの係数を
(n)で表すと、
Referring to equation (12), there are many product-sum operations on PCM samples x. Here, when the coefficient of Δ in each row is represented by X i (n),

【0070】y(n+Δ)=X(n)+X(n)
Δ+X(n)Δ+X(n)Δ………(13)
Y 3 (n + Δ) = X 0 (n) + X 1 (n)
Δ + X 2 (n) Δ 2 + X 3 (n) Δ 3 (13)

【0071】ここで、X(n),X(n),……,
(n)は、それぞれ次式(14)で表される。
Here, X 0 (n), X 1 (n),...
X 3 (n) is represented by the following equation (14).

【0072】 X(n)=〔x(n+1)+4x(n)+x(n−1)〕/6 X(n)=〔x(n+1)−x(n−1)〕/2 X(n)=〔x(n+1)−2x(n)+x(n−1)〕/2 X(n)=〔x(n+2)−3x(n+1)+3x(n)−x(n−1)〕 /6 ………(14)X 0 (n) = [x (n + 1) + 4x (n) + x (n−1)] / 6 X 1 (n) = [x (n + 1) −x (n−1)] / 2 X 2 (n) = [x (n + 1) -2x ( n) + x (n-1) ] / 2 X 3 (n) = [x (n + 2) -3x ( n + 1) + 3x (n) -x (n-1) / 6 ……… (14)

【0073】このため、PCMサンプルx全体を情報記
憶手段3に記憶するのでなく、フィルタリング多項式係
数X(n)〜X(n)を予め演算して情報記憶手段
3に記憶せしめることにより、PCMサンプルxに対す
る積和演算を大幅に少なくすることができる。この演算
量削減の度合いは、フィルタリング多項式の次数が高い
ほど効果的に機能する。
Therefore, instead of storing the entire PCM sample x in the information storage means 3, the filtering polynomial coefficients X 0 (n) to X 3 (n) are calculated in advance and stored in the information storage means 3. The product-sum operation for the PCM sample x can be significantly reduced. This degree of reduction in the amount of computation functions more effectively as the degree of the filtering polynomial is higher.

【0074】その他の構成および作用効果は、前述した
図1の実施例と同一になっている。
The other constructions, functions and effects are the same as those of the embodiment shown in FIG.

【0075】ここで、上記各実施例において、情報記憶
手段3を、信号処理手段2(又はフィルタリング多項式
係数算定部10)に対し,更にアンチ・エイリアシング
・フィルタ4に対して着脱自在に装備してもよい。この
ようにすると、再生音の種類および演奏領域を著しく拡
大することができる。また、フィルタリング多項式係数
算定部10を組み込んだものについては、当該システム
における音程変換の際に要する計算量を大幅に削減し得
るという利点がある。
Here, in each of the above embodiments, the information storage means 3 is detachably provided to the signal processing means 2 (or the filtering polynomial coefficient calculating unit 10) and further to the anti-aliasing filter 4. Is also good. By doing so, the type of reproduced sound and the performance area can be significantly expanded. Also, the one incorporating the filtering polynomial coefficient calculating unit 10 has the advantage that the amount of calculation required for pitch conversion in the system can be significantly reduced.

【0076】また、上記各実施例においては、とくにオ
ーバーサンプリング部2Aを使用した場合を例示した
が、必要に応じて当該オーバーサンプリング部2Aを削
除したものであってもよい。
Further, in each of the above embodiments, the case where the oversampling unit 2A is used is particularly exemplified. However, the oversampling unit 2A may be deleted as necessary.

【0077】上記各実施例については、また、特に各構
成要素を楽器本体に一括装備した如き構成について開示
したが、本発明は必ずしもこれに限定されず、例えば、
情報記憶手段3については、その入力側および出力側に
対して着脱自在に装備してもよい。また、情報記憶手段
3と区分多項式インパルス応答のアンチ・エイリアシン
グ・フィルタ4とD/A変換器7及び音程制御手段5を
楽器本体内に収納すると共に、これらを除く他の各構成
要素を楽器本体外の所定箇所に装備し、また、情報記憶
手段3については楽器本体に対し着脱自在に装備しても
よい。
In each of the embodiments described above, particularly, a configuration in which the components are collectively mounted on the instrument body is disclosed. However, the present invention is not necessarily limited to this.
The information storage means 3 may be provided detachably with respect to its input side and output side. Further, the information storage means 3, the anti-aliasing filter 4 of the piecewise polynomial impulse response, the D / A converter 7, and the pitch control means 5 are housed in the main body of the musical instrument. It may be provided at a predetermined outside location, and the information storage means 3 may be provided detachably with respect to the instrument main body.

【0078】更に、情報記憶手段3,区分多項式インパ
ルス応答のアンチ・エイリアシング・フィルタ4及び音
程制御手段5を楽器本体内に収納すると共に、当該情報
記憶手段3,区分多項式インパルス応答のアンチ・エイ
リアシング・フィルタ4及び音程制御手段5を除く他の
各構成要素を楽器本体外の所定箇所に装備し、情報記憶
手段3を楽器本体に対して着脱自在に装備してもよい。
Further, the information storage means 3, the anti-aliasing filter 4 for the piecewise polynomial impulse response and the pitch control means 5 are housed in the instrument body, and the information storage means 3, the anti-aliasing for the piecewise polynomial impulse response are stored. Each component other than the filter 4 and the pitch control means 5 may be provided at a predetermined location outside the main body of the musical instrument, and the information storage means 3 may be provided detachably from the main body of the musical instrument.

【0079】このようにすると、需要者の多種多様の要
請に対して十分な取組が可能となり、たとえば必要最小
限の演奏機能のみを楽器本体内に装備することにより楽
器の小型化が可能となり、遠方での伝送出力が可能とな
り、予め種々異なった原音のデジタル信号を予め情報記
憶手段に納めておくことにより種々の需要に対応するこ
とが可能となり、演奏の範囲および変化に富んだ豊かな
システムの設定が可能となり、更には楽器本体部のコス
トダウンも有効になし得るという利点がある。
In this way, it is possible to sufficiently address various demands of the user, and for example, it is possible to reduce the size of the musical instrument by equipping only the minimum necessary performance functions in the musical instrument main body. It is possible to transmit data at a distant place, and it is possible to respond to various demands by storing digital signals of various original sounds in the information storage means in advance, thereby providing a rich system with a wide range of performances and variations. Can be set, and the cost of the musical instrument body can be effectively reduced.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明は、有限な台を持つ式(1)に等
価なN次区分多項式を連続時間のままインパルス応答と
して離散波形に畳み込んで区分多項式の形の連続時間出
力を得ることにより、高次のFIR演算は必要なく、大
規模な係数テーブルも不要であり、高速に畳み込みと再
サンプリングを実行できる。また、連続時間の多項式の
形で仮想的なアナログ波形を生成するので、オーバー・
サンプリングによらずとも、高い精度で時間位置を指定
した再サンプルが可能であり、時間誤差からくる歪みが
生じない。 換言すると、本発明は以上のように構成され
機能するので、これによると、PCM波形に基づいての
信号処理が成されるので、時分割処理が可能となり、音
程変換手段を区分多項式インパルス応答のアンチ・エイ
リアシング・フィルタで構成したので、当該インパルス
応答の次数を適当に選択設定することによりエイリアシ
ング・ノイズを大幅に低減することが可能となり、周波
数特性補正部を設けたので、アンチ・エイリアシング・
フィルタ出力の内の高域成分を自動的に適度のレベルに
設定補正することができ、これがため音質のより優れた
再生音を任意の場所で任意の音程(メロディ)で得るこ
とができるという従来にない優れたデジタル電子楽器シ
ステムを提供することができる。
According to the present invention, equation (1) having a finite base is
Response to impulse response of continuous N-th order polynomial
Convolved with a discrete waveform to produce a continuous-time output in the form of a piecewise polynomial.
By obtaining the power, high-order FIR operation is not necessary,
No large-scale coefficient table is required, and convolution and re-
Sampling can be performed. Also, the continuous-time polynomial
Generates a virtual analog waveform in the form
Time position can be specified with high accuracy without using sampling
Resampling is possible, and distortions due to time errors
Does not occur. In other words, since the present invention is configured and functions as described above, according to this, the signal processing is performed based on the PCM waveform, so that the time division processing can be performed, and the pitch converting means is provided with a segmented polynomial impulse response. Since it is composed of an anti-aliasing filter, it is possible to greatly reduce the aliasing noise by appropriately selecting and setting the order of the impulse response, and since the frequency characteristic correction unit is provided, the anti-aliasing filter is provided.
Conventionally, the high-frequency component of the filter output can be automatically set and corrected to an appropriate level, and as a result, a reproduced sound with better sound quality can be obtained at an arbitrary pitch (melody) at an arbitrary place. An excellent digital electronic musical instrument system can be provided.

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

【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1中のアンチ・エイリアシング・フィルタか
ら出力される再サンプリング信号のスペクトラムを示す
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a spectrum of a resampled signal output from an anti-aliasing filter in FIG. 1;

【図3】2倍オーバーサンプリングしたパルス信号を対
象とした図1中のアンチ・エイリアシング・フィルタ出
力(再サンプリング信号)のスペクトラムを示す説明図
である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a spectrum of an anti-aliasing filter output (resampling signal) in FIG. 1 for a pulse signal that has been oversampled twice.

【図4】図1に示す実施例の動作を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of the embodiment shown in FIG.

【図5】図1に示す実施例における効果(S/N比の低
減状況)を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an effect (a reduction state of the S / N ratio) in the embodiment shown in FIG. 1;

【図6】他の実施例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment.

【図7】従来例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a conventional example.

【図8】他の従来例を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing another conventional example.

【図9】その他の従来例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 A/D変換部 2 信号処理手段 2A オーバーサンプリング部 2B 周波数特性補正部 3 情報記憶手段 4 音程変換手段としてのアンチ・エイリアシング・フ
ィルタ 5 音程制御手段 6 鍵盤 7 D/A変換部 10 フィルタリング多項式係数算定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 A / D conversion part 2 Signal processing means 2A Oversampling part 2B Frequency characteristic correction part 3 Information storage means 4 Anti-aliasing filter as pitch conversion means 5 Pitch control means 6 Keyboard 7 D / A conversion part 10 Filtering polynomial coefficient Calculation department

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 マイク等で収録される楽器音等の演奏音
の一部がデジタル化された音響情報に所定の音程差を与
えた後に再サンプリングする音程変換手段と、この音程
変換手段の動作を外部指令に基づいて制御する音程制御
手段とを備え、 前記音程変換手段は、FIRやIIRの離散フィルタ係
数を離散波形に畳み込んで離散時間サンプル値出力を得
るのではなく、有限な台を持つ次式h (t)に等価な
N次区分多項式を連続時間のままインパルス応答として
離散波形に畳み込んで区分多項式の形の連続時間出力を
得て、これを再サンプリングすることを特徴とするデジ
タル電子楽器システム。 【数1】
A part of a performance sound such as a musical instrument sound recorded by a microphone or the like gives a predetermined pitch difference to digitized acoustic information.
A pitch conversion means for resampling after was example, a pitch control unit for controlling based on the operation of the pitch conversion means to an external command, the pitch conversion means, FIR and IIR discrete filter coefficients
Convolves a number with a discrete waveform to obtain a discrete-time sampled value output
Rather than having the finite base, it is equivalent to the following equation h N (t)
N-th order polynomial as continuous time impulse response
Convolution with a discrete waveform to produce a continuous-time output in the form of a piecewise polynomial
A digital electronic musical instrument system, wherein the digital electronic musical instrument system is obtained and resampled . (Equation 1)
【請求項2】 前記N次区分多項式h (t)が次式に
示すようにh (t)の其自身へのN回の畳み込みで表
され、 【数2】 そのフーリエ変換 H (Ω)が次式となるとき、 【数3】 前記音程変換手段の入力信号に対し、「H (Ω)」の
周波数逆特性「H −1 (Ω);0≦Ω<π」なるフィ
ルタ処理を施す周波数特性補正部を設けた、請求項1記
載のデジタル電子楽器システム。
2. The N-th order polynomial h N (t) is expressed by the following equation.
As shown, h 0 (t) is represented by N convolutions of itself with itself.
Is, [number 2] When the Fourier transform H N (Omega) is expressed by the following equation, [Equation 3] The input signal of the pitch conversion means is expressed as “H N (Ω)”.
The frequency inverse characteristic “H N −1 (Ω); 0 ≦ Ω <π”
2. A frequency characteristic correction unit for performing a filtering process.
Placing digital electronic musical instrument system.
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