JP4308421B2 - 楽音再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、楽音信号から楽音を再生する楽音再生装置、特に、携帯電話・ＰＨＳ・ポケベル等の移動通信機器や懐中時計等の携帯機器、或いは玩具等に搭載するに適した、２音以上の任意の演奏データによる演奏が可能な楽音再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今着信時に呼び出し音でなく曲メロディーを奏でる着信メロディー機能が「着メロ（東京通信ネットワーク株式会社の商標）」などと呼ばれ流行している。この機能は、予め携帯電話内メモリに記憶させておいたシーケンスデータ（曲の楽譜形式データ）をホストＣＰＵや音源ＩＣ等を使って着信時にデコードして演奏するものであり、当初は単音演奏であったが技術の進歩に伴い次第に複音（和音）演奏へと移行している。
【０００３】
このような機能の出力データを携帯電話本機上で拡声する場合、携帯電話に搭載出来るような極小さいアンプとスピーカーを用いて極小さいエンクロージャーである携帯電話筐体で再生するので、一般的なオーディオ再生装置で複音演奏出力データを再生する場合と異なり、特殊な状況が発生する。
それは、ダイナミックレンジと再生可能周波数帯域に顕著な性能上の限界が存在し、一般的なオーディオ音質が再現困難であることである。
【０００４】
再生可能周波数帯域の問題は、スピーカー口径が小さいため原理的に低音域の音量が大きくは出せない等のことで、よくある１５φ程度のスピーカーでは４−６kHz の周波数帯域程度しか満足な音量で再生出来ないという問題である。
また、ダイナミックレンジの問題は、単音演奏に用いられるサウンダが９３dB−９７dB程度に対して、複音演奏用に採用される、サウンダより周波数特性に優れているスピーカでは、逆に８９dB−９０dB程度とダイナミックレンジが下がると言う問題である。更に、複音再生である為、一音あたりのダイナミックレンジは更に下がり、同時発音数が増えるごとに一音あたりのダイナミックレンジは反比例して下がってしまう。
【０００５】
より多数の同時発音数が可能な音源では音色のバリエーションも多様化し、音量が持続後に減衰する音を多用する傾向にあり、１音であっても発音開始直後と終了直前の音量差が顕著である。
従って、音源が最大同時発音数個の同波形が同位相で鳴っている場合のような最大音量のときの出力レベルに上限を設定してしまうと単音演奏時の音量が稼げず、逆に単音演奏時の音量を適切に保つと最大音量時に出力レベル過多となり再生音が歪んでしまう。
【０００６】
限りのあるダイナミックレンジを有効活用して、ダイナミックレンジの広い楽音データから可能な限り豊富な楽音を再生するための手段として、楽音のダイナミックレンジを圧縮するリミッタまたはコンプレッサを使用することが考えられる。
しかしながら、リミッタ／コンプレッサは全体の信号レベルに基いて音量を抑制するものであるので、再生可能周波数帯域外の信号に対しても追従して音量を抑制する。そのため、限りのあるダイナミックレンジを有効に活用できないという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、再生可能周波数帯域およびダイナミックレンジが狭くても、可能な限り豊富な楽音を再生し得る楽音再生装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、楽音信号のダイナミックレンジを圧縮する圧縮回路と、圧縮回路の出力を楽音に変換する楽音再生部とを具備する楽音再生装置において、圧縮回路の前段に設けられ、楽音再生部の周波数特性に応じた周波数特性を有するイコライザを具備することを特徴とする楽音再生装置が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を携帯電話・ＰＨＳにおける着信メロディー用音源に関して説明するが、楽譜情報型音楽配信データ再生用音源、カラオケ用音源など、２音以上の複音演奏であって任意のシーケンスデータの制御による演奏が可能な簡易な音源に関して、周波数特性が充分にフラットではないアンプ素子や口径の小さいスピーカーを用いる再生システムを用いるものならば、例えば、ポケベル、携帯時計、玩具などでも同様に構成可能である。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態に係る楽音再生装置のブロック図である。音源回路１０からは例えばシーケンスデータをデコードして得られるディジタルの楽音信号が出力される。イコライザ１２は電力増幅器１８およびスピーカ２０の周波数特性を模した特性を有し、スピーカ２０から再生されないかまたは完全には再生されない周波数帯域の信号を除去または抑圧する。リミッタ／コンプレッサ１４はイコライザ１２の出力のダイナミックレンジを制限または圧縮する。Ｄ／Ａ変換部１６はリミッタ／コンプレッサ１４から出力されるディジタル信号をアナログ信号に変換し、電力増幅器１８はＤ／Ａ変換部１６の出力を電力増幅してスピーカ２０へ送る。
【００１１】
図２は図１の装置の実現例を示す。図１のリミッタ／コンプレッサ１４は例えばイコライザ１２の出力のエンベロープ（包絡線）を検出するエンベロープフォロワ２２と可変利得増幅器２４とで構成される。エンベロープフォロワ２２が検出するエンベロープの逆特性で可変利得増幅器２４の利得を制御することにより、信号レベルが大きいときはより小さな利得にし、信号レベルが小さいときはより大きな利得にすることにより、信号のダイナミックレンジを圧縮する。
【００１２】
音源１０、イコライザ１２、エンベロープフォロワ２２および可変利得増幅器２４はＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）のソフトウェアにより実現される。Ｄ／Ａ変換部１６を実現するコーディックデコード用ＬＳＩには、Ｄ／Ａ変換器２６の他に、帯域通過フィルタ２８とデコーダ（図示せず）が含まれている。
【００１３】
図３は図２のエンベロープフォロワ２２の詳細な構成を示す。入力信号に対してまず絶対値がとられ（３０）、１サンプル遅延されて（３２）、低域フィルタ３４で高域成分が除去されてエンベロープ検出出力が生成される。１サンプル前の信号との差（Ａ−Ｂ）が演算され（３６）、結果が正であるときは低域フィルタ３４に時定数ｆｃ１が設定され、負であるときは時定数ｆｃ２が設定される。これにより、信号の立ち上がり（音の始まり）における追従性を信号の減衰時よりも良くする。
【００１４】
図４はコンプレッサ１４全体の実現例を示す。図４において、加算要素４０，４１遅延要素４２および増幅要素４４，４６で図３の低域フィルタ３４が実現されている。遅延要素４２は低域フィルタ３４内の遅延要素の役割とともに図３の遅延要素３２の役割も果たしている。
エンベロープフォロワ２２の出力（加算要素４０の出力）はクリッパ４８により上下限がクリップされ、加算器５０において“１”から減算されてエンベロープと逆特性の信号が生成され、増幅要素５２、加算要素５４および遅延要素５６からなる積分器で積分される。この積分器の出力により増幅要素５８の利得が制御され、その出力が増幅器６２の出力に加算される（６４）。
【００１５】
図５はエンベロープフォロワ２２の入力と出力の例を示す。また図６は加算器６４の出力信号の周波数特性を示す。比較のためにイコライザ１２がないときの周波数特性を図７に示す。両者を比較すれば、リミッタ／コンプレッサの前段にイコライザがないときは１kHz 以下の成分のために１kHz 以上の周波数成分が抑圧されているのに対して、イコライザをリミッタ／コンプレッサの前段に設ければ、１kHz 以上の成分を充分な音量で再生できるのがわかる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、周波数帯域およびダイナミックレンジに制限があっても可能な限り豊富な楽音を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る楽音再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置の実現例を示す図である。
【図３】図２のエンベロープフォロワ２２の詳細な構成を示す図である。
【図４】コンプレッサ１４全体の実現例を示す図である。
【図５】エンベロープフォロワの入力と出力の一例を示す図である。
【図６】本発明の装置の周波数特性の一例を示す図である。
【図７】リミッタ／コンプレッサの前段のイコライザがない場合の周波数特性を示す図である。

Claims (1)

1. 楽音信号のダイナミックレンジを圧縮する圧縮回路と、圧縮回路の出力を楽音に変換する楽音再生部とを具備する楽音再生装置において、
   圧縮回路の前段に設けられ、楽音再生部の周波数特性に応じた周波数特性を有し、楽音再生部が再生しないかまたは完全には再生しない周波数帯域の信号を除去または抑圧するイコライザを具備することを特徴とする楽音再生装置。

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