JP3947806B2 - Waveform synthesizer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アナログ基本波形を忠実にデジタルシンセサイザ等で再生可能な波形合成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
アナログ信号をサンプリングしてデジタル信号とし、このサンプリングされたデジタル信号を対応するピッチで再生する装置に関しては、従来より多数提案されている。このような装置にあっては、アナログ信号をデジタル信号に変換し、これを格納しておき、この格納しておいたデジタル信号を所要時に再生することで、アナログ基本波形をデジタルシンセサイザ等で再現可能としている。従来のPCMシンセサイザでアナログシンセサイザの音を再現する場合、複数の音域でマルチサンプリングし補間処理を行って任意のピッチで再生していたが、各サンプルデータ長はサンプリングした波形の1周期分に合わせるため、高音域になるほど短くなっていた。
【0003】
しかしながら、従来のこの種の装置にあっては、デジタル信号を再生する際にその忠実さに欠けていた。というのも、サンプリングした音程から大きく外れたピッチでの発音においては、波形の変化が不連続になったりオリジナルの音色とは異なった音色になってしまい、また、マルチサンプル数を増加すればサンプリングした音程から外れる割合は減少するが、再生ピッチの連続可変時の波形不連続の問題等が存在するからである。
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
そこで、本発明は、アナログ基本波形を忠実にデジタルシンセサイザ等で再生可能な波形合成置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の鍵からなる鍵群を備えた鍵盤部と、
所定形状のアナログ信号を指定周波数で生成するアナログ信号生成部と、
このアナログ信号をサンプリングするサンプリング部と、
このサンプリング信号に対してフィルタリングを行うフィルタ部と、
前記複数の鍵のそれぞれに対して設けられ、それぞれ所定数個のデータを格納し得るテーブル群と、押鍵された鍵に対応するテーブルに格納されたデータを当該鍵に対応する周波数で再生する再生部と、当該装置の全体的な制御を行う全体制御部と、を備え、
前記全体制御部は、
前記アナログ信号の周波数が或る鍵に対する周波数となるように前記アナログ生成部の周波数を指定し、前記フィルタ部から得られたデータを当該鍵に対応するテーブルに格納する処理を総ての鍵に対して行うことを特徴とする波形合成装置が提供される。
【0006】
また、前記再生部は、押鍵された鍵に対応するテーブルに格納されたデータを再生する際に、このテーブルに格納されたデータを循環的に当該鍵に対応する周波数で読み出す構成とすることもできる。そして、前記サンプリング部からの信号に対してそのパワースペクトルの周波数特性を求めるスペクトル解析部を更に備え、前記フィルタ部は、パワースペクトルの特定周波数における減衰量が所定値以上となるように、フィルタリングの周波数特性を変更制御するように構成されたことを特徴とするようにしても良い。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【0008】
(構成)
図1は波形合成装置1の構成図である。この波形合成装置1は、アナログ信号生成部10と、サンプリング部20と、FFT部30と、可変フィルタ部40と、テーブル1(100a)〜128(100n)までのテーブル群と、複数の鍵(図示せず)からなる鍵群を備えた鍵盤部50と、テーブル内のデータを読み出して再生を行う再生部60と、を備えている。そして、装置の全体動作は全体制御部200が行うように構成されている。
【0009】
アナログ信号生成部10は、例えば図1に示すようなアナログ基本波形の一例であるSAW波形を指定された周波数fで生成する。サンプリング部20は、このアナログ信号を、例えばfs=44.1(kHz)の周波数でサンプリングしてFFT部30と可変フィルタ部40に供給する。FFT部30は得られたサンプリングデータに対してFFT処理を施してパワースペクトルの周波数特性を演算して求め、この求めた結果は可変フィルタ部40に与えられる。
【0010】
可変フィルタ部40は、波形のリンギングを抑制するために直線位相のローパスフィルタで構成されている。具体的には、図2に示すようにガウシアンフィルタとなっていて、ナイキスト周波数(fs/2:正規化周波数0.5)で「−80dB」以上の減衰が行えるように、周波数特性を全体的にA方向(低周波数側)又はB方向(高周波数側)に移動制御してフィルタリング特性を変更制御可能になっている。かくして、可変フィルタ部40は、FFT部30が求めたパワースペクトルの特定周波数(fs/2)における減衰量が「―80dB」以上減衰するようにフィルタリングの周波数特性を変更制御するので、最適なフィルタリングが行えるようになる。
【0011】
テーブル1(100a)〜テーブル128(100n)は、不図示の128個の鍵のそれぞれに対するものである。即ち、テーブル1(100a)は鍵番号「1」の鍵に対するもの、テーブル2(100b)は鍵番号「2」の鍵に対するもの、…、テーブル128(100n)は鍵番号「128」の鍵に対するものである。各テーブル1(100a)〜128(100n)は、図4に示すように、可変フィルタ部40からのデータを「0」番地から「2047」番地の合計「2048」のエリアに、順次格納可能に構成されている。即ち、各テーブル1(100a)〜128(100n)には2048サンプルのデータが格納可能になっている。
【0012】
鍵盤部50には不図示の128個の鍵からなる鍵群が設けられており、押鍵操作を行うと、押鍵された鍵に対応する鍵番号が再生部60に対して出力される。例えば1番目の鍵を押鍵した場合には鍵番号「1」が再生部60に通知される。なお、鍵の数は128個に限定されず鍵の数を変更しても良いが、その場合にはテーブル100の数も鍵数に合わせて変更すれば良い。
【0013】
再生部60はスイッチ65を備えている。このスイッチ65は鍵盤部50から得た鍵番号に対応するテーブル100を再生部60に接続するように動作する。例えば鍵番号「1」を再生部60が得た場合には、この鍵番号「1」に対応するテーブル1(100a)の2048個のデータを順番に循環的に読み出し再生して波形合成を行う。したがって、従来のように再生データの読み出しアドレスが最終アドレスに到達したか否か等を考慮せずとも、テーブル100の「0」番目から「2047」番目までのデータを循環的に再生すれば良い。なお、再生周波数(読み出し周波数)は鍵毎、即ち、鍵番号毎に設定されていて、図3に示すように、例えば鍵番号「1」の場合には周波数f1、鍵番号「2」の場合には周波数f2、…、鍵番号「128」の場合には周波数f128となっている。
【0014】
図3は全体制御部200が参照するテーブル300の説明図であり、このテーブル300は鍵番号と周波数(再生時の周波数でもある)とを対応付けて登録している。例えば鍵番号「1」の場合には周波数「f1」であり、この周波数f1でアナログ信号が生成されるようにアナログ信号生成部10に周波数を指定する。
【0015】
(動作)
まず、図1等を参照してテーブル100内へのデータ構築動作について説明する。全体制御部200は、鍵番号「1」に対応する周波数「f1」をアナログ信号生成部10に指定すると、周波数f1のSAW波形が生成される。これが可変フィルタ部140にてフィリタリングされてそのデータがテーブル1(100a)に2048個格納される。この際、FFT部30が求めたパワースペクトルの「fs/2」における値を考慮しこれが「−80dB」以上減衰するように、フィリタの周波数特性を移動制御する。
【0016】
同様に、次に、全体制御部200は鍵番号「2」に対応する周波数「f2」をアナログ信号生成部10に指定すると、周波数f2のSAW波形が生成される。これが可変フィルタ部140にてフィリタリングされてそのデータがテーブル2(100b)に2048個格納される。このような動作を繰り返し行い、最後に、全体制御部200は鍵番号「128」に対応する周波数「f128」をアナログ信号生成部10に指定すると、周波数f128のSAW波形が生成される。これが可変フィルタ部140にてフィリタリングされてそのデータがテーブル128(100n)に2048個格納される。かくして、複数の鍵のそれぞれに対応するテーブルに、それぞれの鍵に対するデータが2048個格納されることになる。
【0017】
図5はテーブル1(100a)からテーブル128(100n)までのそれぞれに格納される波形データを模式的に記載した説明図である。実際には、隣合うテーブルの波形データは強い相関を有し急激には変化せず若干変化しただけのものとなり、テーブル毎の格納波形データの変化は極めて緩やかなものとなる。
【0018】
次に、再生動作を説明する。スイッチ65は鍵盤部50から得た鍵番号に対応するテーブル100を再生部60に接続するように動作する。例えば鍵番号「1」を再生部60が得た場合には、この鍵番号「1」に対応するテーブル1(100a)の2048個のデータを順番に循環的に、鍵番号「1」に対する周波数f1で再生して波形合成を行う。同様に、鍵番号「2」を再生部60が得た場合には、この鍵番号「2」に対応するテーブル2(100b)の2048個のデータを順番に循環的に、鍵番号「2」に対する周波数f2で再生して波形合成を行う。
【0019】
以上説明したように本発明の実施形態によれば、全体制御部200は、アナログ信号の周波数が或る鍵に対する周波数となるようにして、可変フィルタ部40から得られたデータを当該鍵に対応するテーブル100に格納する処理を総ての鍵に対して行うことで、鍵に対応するテーブル100への当該鍵に関連するデータを格納することができる。しかも、再生時には、鍵に対応するテーブル100のデータを鍵に対応する周波数で循環的に再生するだけでよく、これによって、アナログ基本波形を忠実にデジタルシンセサイザ等で再生可能な波形合成置を提供すことができる。また、ピッチ変化に対する波形変化が非常に滑らかになっていて折り返しノイズが極めて少なく、また波形再生時の演算負荷も極めて小さいものとなる。
【0020】
以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で上記実施形態に種々の変形や変更を施すことが可能となる。なお、図1の波形合成装置1の内で鍵盤部50を除く構成部を可能な限り専用のLSI等のハードウエアで実現することもできるし、その機能を可能な限りCPU(又はDSP)が動作プログラムを実行することによって実現することも可能である。さらに各テーブルを使用せずにアルゴリズムプログラムで一連の動作を行うようにしても良い。例えば図1の波形合成装置1は鍵盤部50を備えた1台のPC(パーソナルコンピュータ)で実現できる。また、アナログ波形としてSAW波形以外の波形を対象としても良い。
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、アナログ基本波形を忠実にデジタルシンセサイザ等で再生可能な波形合成置を提供すことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】波形合成装置1の構成図である。
【図2】可変フィルタ部40のフィルタリング特性等の説明図である。
【図3】テーブル300の説明図である。
【図4】テーブル100の説明図である。
【図5】テーブル100a〜100n内に格納される波形データの説明図である。
【符号の説明】
1 波形合成装置
10 アナログ信号生成部
20 サンプリング部
30 FFT部
40 可変フィルタ部
50 鍵盤部
100a テーブル
100b テーブル
100n テーブル
200 全体制御部
300 テーブル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a waveform synthesizer capable of faithfully reproducing an analog basic waveform by a digital synthesizer or the like.
[0002]
[Prior art]
Many devices have been proposed in the past for sampling an analog signal into a digital signal and reproducing the sampled digital signal at a corresponding pitch. In such a device, an analog signal is converted into a digital signal, stored, and the stored digital signal is reproduced when necessary, thereby reproducing an analog basic waveform by a digital synthesizer or the like. It is possible. When reproducing the sound of an analog synthesizer with a conventional PCM synthesizer, multi-sampling was performed in a plurality of ranges and interpolation processing was performed to reproduce at an arbitrary pitch. However, each sample data length is adjusted to one cycle of the sampled waveform. Therefore, it became shorter as it became a high range.
[0003]
However, this type of conventional device lacks fidelity when reproducing a digital signal. This is because when the sound is played at a pitch that is far from the sampled pitch, the waveform changes discontinuously or the timbre is different from the original timbre, and if the number of multisamples is increased, sampling will occur. This is because there is a problem of waveform discontinuity when the playback pitch is continuously variable, although the ratio of deviation from the pitch is reduced.
[Problems to be solved by the invention]
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a waveform synthesizer that can faithfully reproduce an analog basic waveform by a digital synthesizer or the like.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a keyboard unit having a key group composed of a plurality of keys,
An analog signal generator for generating an analog signal of a predetermined shape at a specified frequency;
A sampling unit for sampling the analog signal;
A filter unit for filtering the sampling signal;
A table group provided for each of the plurality of keys, each of which can store a predetermined number of data, and data stored in a table corresponding to the pressed key are reproduced at a frequency corresponding to the key. A playback unit, and an overall control unit that performs overall control of the device,
The overall controller is
Designating the frequency of the analog generation unit so that the frequency of the analog signal is a frequency for a certain key, and storing the data obtained from the filter unit in a table corresponding to the key for all keys There is provided a waveform synthesizer characterized in that the waveform synthesizer performs the above.
[0006]
Further, when reproducing the data stored in the table corresponding to the pressed key, the reproducing unit is configured to cyclically read the data stored in the table at a frequency corresponding to the key. You can also. Further, a spectrum analysis unit for obtaining a frequency characteristic of the power spectrum of the signal from the sampling unit is further provided, and the filter unit performs filtering so that an attenuation amount at a specific frequency of the power spectrum becomes a predetermined value or more. The frequency characteristics may be changed and controlled.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0008]
(Constitution)
FIG. 1 is a configuration diagram of the
[0009]
The analog
[0010]
The
[0011]
Table 1 (100a) to table 128 (100n) are for 128 keys (not shown). That is, table 1 (100a) is for the key with key number “1”, table 2 (100b) is for the key with key number “2”,..., Table 128 (100n) is for the key with key number “128”. Is. As shown in FIG. 4, each table 1 (100a) to 128 (100n) can sequentially store data from the
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
FIG. 3 is an explanatory diagram of a table 300 referred to by the
[0015]
(Operation)
First, the data construction operation in the table 100 will be described with reference to FIG. When the
[0016]
Similarly, next, when the
[0017]
FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing waveform data stored in each of the table 1 (100a) to the table 128 (100n). Actually, the waveform data of the adjacent tables have a strong correlation and do not change suddenly but are only slightly changed, and the change of the stored waveform data for each table is extremely gradual.
[0018]
Next, the reproduction operation will be described. The switch 65 operates to connect the table 100 corresponding to the key number obtained from the
[0019]
As described above, according to the embodiment of the present invention, the
[0020]
Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications and changes can be made to the above-described embodiments without departing from the gist of the present invention. In the
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a waveform synthesizing apparatus that can faithfully reproduce an analog basic waveform by a digital synthesizer or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a
FIG. 2 is an explanatory diagram of filtering characteristics and the like of the
FIG. 3 is an explanatory diagram of a table 300. FIG.
4 is an explanatory diagram of a table 100. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of waveform data stored in tables 100a to 100n.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
所定形状のアナログ信号を指定周波数で生成するアナログ信号生成部と、
このアナログ信号をサンプリングするサンプリング部と、
このサンプリング信号に対してフィルタリングを行うフィルタ部と、
前記複数の鍵のそれぞれに対して設けられ、それぞれ所定数個のデータを格納し得るテーブル群と、押鍵された鍵に対応するテーブルに格納されたデータを当該鍵に対応する周波数で再生する再生部と、当該装置の全体的な制御を行う全体制御部と、を備え、
前記全体制御部は、
前記アナログ信号の周波数が或る鍵に対する周波数となるように前記アナログ生成部の周波数を指定し、前記フィルタ部から得られたデータを当該鍵に対応するテーブルに格納する処理を総ての鍵に対して行うことを特徴とする波形合成装置。A keyboard part having a key group composed of a plurality of keys;
An analog signal generator for generating an analog signal of a predetermined shape at a specified frequency;
A sampling unit for sampling the analog signal;
A filter unit for filtering the sampling signal;
A table group provided for each of the plurality of keys, each of which can store a predetermined number of data, and data stored in a table corresponding to the pressed key are reproduced at a frequency corresponding to the key. A playback unit, and an overall control unit that performs overall control of the device,
The overall control unit
Designating the frequency of the analog generation unit so that the frequency of the analog signal is a frequency for a certain key, and storing the data obtained from the filter unit in a table corresponding to the key for all keys A waveform synthesizer characterized in that the waveform synthesizer is applied to the waveform synthesizer.
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Publications (2)
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JP2004061528A JP2004061528A (en) | 2004-02-26 |
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