JP4526744B2 - 効果付与装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル楽音信号に演算処理を施し、所定の音響効果を付与する効果付与装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、放音された楽音に対し、スピーカボックス202内に設置されたスピーカ200が回転する(正確にはスピーカホーン201a及び201bが回転する)ことで、変調をかけ、特殊な音響効果を付与できるものとして定評のある所謂回転スピーカの構成を模式的に示している。
【0003】
該回転スピーカの構成では、スピーカボックス202内でスピーカホーン201a及び201bが回転しているため、聴衆側にスピーカホーン201a又は201bが近づいてくる場合は、ドップラー効果で該ホーンから放出される楽音は周波数が次第に高くなると共に音量も次第に大きくなり、反対にスピーカホーン201a又は201bが聴衆側から遠ざかって行く場合は、同じくドップラー効果で該ホーンから放出される楽音は周波数が次第に低くなると共に音量も次第に小さくなる。そのため、放音される楽音に対し、特異な音響効果が付与されることになる。尚回転する2つのスピーカホーン201a及び201bの間では、上記関係がちょうど逆になる(片方が近づいてくる場合は他方は遠ざかることになる)ため、両者の音量の変化は、音像の移動となって感知される。
【0004】
図6には、このような回転スピーカ構成を、電子的にシミュレートする回路構成が示されている。すなわち、入力される楽音信号に周波数変調を施し、回転スピーカ200によるドップラー効果をシミュレートする周波数変調部20及び21(スピーカホーンが2つで構成されていることを想定)と、楽音信号に対し振幅変調を施し、音像の移動や音量の変化をシミュレートする振幅変調部26及び27(最終的な出力はステレオ構成となる)と、スピーカボックス202内での音の干渉による周波数特性をシミュレートするフィルタ50と前記周波数変調部20及び21におけるフィードバック部22及び24と、回転スピーカ200の回転スピードの変化をシミュレートする変調信号制御部40と、前記周波数変調部20、21及び振幅変調部26、27で施される変調信号を生成する変調信号生成部30などから構成される。また図面では、コントロールパネル102から回転スピーカの回転スピードに関する指示がCPU101に与えられ、該CPU101は、それの基づき上記変調信号制御部40をコントロールする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように電子的にシミュレートした場合に得られる音響効果と実際の回転スピーカにより得られる音響効果とを比較してみると、後者の方がより複雑な変化であるが、心地良い効果が得られることが分かる。その原因についてはこれまでいくつかの仮説の元に種々の要因が考えられたが、それでも実際の回転スピーカの効果をよりリアルに再現できるものはなかった。
【0006】
本発明は、以上のような問題に鑑み創案されたもので、実際の回転スピーカにより得られる音響効果に関するさらに他の要因を追求し、その結果、このような回転スピーカの効果を電子的によりリアルに再現できる効果付与装置を提供せんとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る効果付与装置の構成は、
シミュレートしようとする回転スピーカのスピーカボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化による音への影響をシミュレートするために、入力される楽音信号に周波数変調を施す第1の変調手段と、
該第1の変調手段の出力信号を入力し、上記回転スピーカのドップラー効果をシミュレートする周波数変調及び回転に伴う音像の移動乃至音量の変化をシミュレートする振幅変調を施す第2の変調手段と、
前記第1の変調手段と第2の変調手段で施される変調信号を生成する変調信号生成手段と、
該変調信号生成手段を制御する変調信号制御手段とを具備し、
前記第1の変調手段と第2の変調手段とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御されることを基本的特徴としている。
【0008】
上記構成(他の請求項に関しての構成も同じ)は、本発明者による回転スピーカによる音響効果の要因の研究に基づき、回転スピーカによるドップラー効果、音像の移動や音量の変化、スピーカボックス内での音の干渉による周波数特性の変化以外に、狭いスピーカボックス内でスピーカホーンが回転することによってボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化(ここで空気密度の変化とは、回転するスピーカホーンがスピーカボックス内の例えば角部に滞留する空気側に近づくことによって該空気が圧縮され、反対に遠ざかることによってこの空気が伸張されることで起こると考えられる)が起き、それによって、スピーカから放出される音にさらに変調が加わることによるところが大きいことに気づき、考案されたものである。さらにこの変調の度合いは、スピーカの回転速度に依存することが分かった。すなわち、回転速度が低速の時は気流の変化や空気密度の変化がほとんど音に影響することはないが、回転速度の上昇に比例して音への影響が大きくなる。前記従来技術では、上記のような気流や空気密度の変化をシミュレートする構成はない。
【0009】
従って上記本発明の構成によれば、入力される楽音信号に対してスピーカボックス内でスピーカ(ホーン)が回転することによって起きる気流や空気密度の変化をシミュレートする第1の変調が、第1の変調手段によって施され、その出力信号が入力されて、回転スピーカの効果をシミュレートする従前の構成による第2の変調が施されて出力されることになる。
【0010】
ただしここで重要なことは、前述のように、変調の度合いがスピーカの回転速度に依存することに基づき、第1の変調手段と第2の変調手段とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御されるという構成が採用されたことである。すなわちドップラー効果、音像の移動や音量の変化、スピーカボックス内での音の干渉による周波数特性の変化は、回転速度が低速時でも影響はあるものの、気流の変化や空気密度の変化に関してはほとんど音に影響することはないが、回転速度の上昇に比例して、これら気流の変化や空気密度の変化も音への影響度が大きくなる(相関関係があることも考えられる)。
【0011】
請求項2に係る効果付与装置の構成は、
シミュレートしようとする回転スピーカのスピーカボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化による音への影響をシミュレートするために、入力される楽音信号に周波数変調を施す第1の変調手段と、
該第1の変調手段の出力信号を入力し、上記回転スピーカのドップラー効果をシミュレートする周波数変調及び回転に伴う音像の移動乃至音量の変化をシミュレートする振幅変調を施す第2の変調手段と、
前記第1の変調手段と第2の変調手段で施される変調信号を生成する変調信号生成手段と、
該変調信号生成手段を制御する変調信号制御手段とを具備し、
前記第1の変調手段で施される変調信号の振幅値が、第2の変調手段で施される変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることを特徴としている。
【0012】
当該構成では、上述と同様に、回転速度が低速の時は、気流の変化や空気密度の変化もほとんど音に影響することはないが、回転速度の上昇に比例して、これらは音への影響度が大きくなることから、第1の変調手段で施される変調信号の振幅値が、第2の変調手段で施される変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されるという構成が採用された。すなわち、スピーカの回転速度が上昇するにつれて、ドップラー効果、音像の移動や音量の変化、スピーカボックス内での音の干渉による周波数特性の変化による影響だけでなく、それに呼応して気流の変化や空気密度の変化による影響も音へ現れることになる(この影響は第1の変調手段の変調信号で施されることになるが、その影響の度合いを該変調信号の振幅値で調整する)。
【0013】
請求項3の構成は、請求項1及び請求項2の両構成を兼ね備えた構成であって、
シミュレートしようとする回転スピーカのスピーカボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化による音への影響をシミュレートするために、入力される楽音信号に周波数変調を施す第1の変調手段と、
該第1の変調手段の出力信号を入力し、上記回転スピーカのドップラー効果をシミュレートする周波数変調及び回転に伴う音像の移動乃至音量の変化をシミュレートする振幅変調を施す第2の変調手段と、
前記第1の変調手段と第2の変調手段で施される変調信号を生成する変調信号生成手段と、
該変調信号生成手段を制御する変調信号制御手段とを具備し、
前記第1の変調手段と第2の変調手段とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御され、且つ第1の変調手段で施される変調信号の振幅値が、第2の変調手段で施される変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることを特徴としている。
【0014】
本願構成の特徴は、前記2つの発明の構成に対して、前記第1の変調手段と第2の変調手段とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御され、且つ第1の変調手段で施される変調信号の振幅値が、第2の変調手段で施される変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることにある。すなわち、スピーカの回転速度が上昇するにつれて、ドップラー効果、音像の移動や音量の変化、スピーカボックス内での音の干渉による周波数特性の変化だけでなく、それに呼応して気流の変化や空気密度の変化による影響も音へ現れることになる。この影響は第1の変調手段の変調信号で施され、その影響の度合いを該変調信号の周波数変化及び振幅値で調整することになる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
(実施例1)
図1は、本発明に係る効果付与装置の実施例構成によって、所謂回転スピーカの効果を電子回路的にシミュレートし、音源100から出力された楽音に対して、上記回転スピーカによる音響効果を付与する実施例の基本構成説明図である。尚、回転スピーカの構成が、上下で2段以上設置される構成の場合は、図1のフィルタ50以降の構成とCPU101によって制御される変調信号制御部40や変調信号生成部30の構成が、上記段数に応じて回路的に増えることになる。
【0016】
前記図6に示した構成とほぼ同じ構成を有しているが、本発明構成の特徴である周波数変調部1が周波数変調部20及び21の入り側に設けられ、入力される楽音信号に周波数変調を施すようにしている点と、周波数変調部20、21及び振幅変調部26、27(本発明構成ではこれら4つが第2の変調手段に相当する)で施される変調信号を生成する変調信号生成部30において、上記周波数変調部1で施される変調信号も生成され出力されており、しかも該周波数変調部1とこれら周波数変調部20、21、振幅変調部26、27とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御されるようにされている点である。
【0017】
上記各構成を詳細に説明すると、まず前記周波数変調部20及び21は、入力される楽音信号に周波数変調を施し、回転スピーカ200によるドップラー効果をシミュレートする構成である。尚、本構成では、スピーカホーンが2つで構成されていることを想定し、後段の周波数変調部は、2つで構成されている。
【0018】
また振幅変調部26及び27は、楽音信号に対し振幅変調を施し、音像の移動や音量の変化をシミュレートする構成である。
【0019】
前記フィルタ50と前記周波数変調部20及び21におけるフィードバック部22及び24の構成は、スピーカボックス202内での音の干渉による周波数特性をシミュレートする構成である。そのうち、フィルタ50は、例えばローパスフィルタなどで構成される。
【0020】
前記変調信号制御部40は、回転スピーカ200の回転スピードの変化をシミュレートし、そのデータを変調信号生成部30に出力する構成である。尚、コントロールパネル102から回転スピーカの回転スピードに関する指示がCPU101に与えられ、該CPU101によって、上記変調信号制御部40がコントロールされる。
【0021】
さらに変調信号生成部30は、前述のように、前記周波数変調部1、周波数変調部20、21及び振幅変調部26、27で施される変調信号を生成し、夫々に出力する構成である。またこれらの変調信号は、該構成によって、互いに同期して制御され、出力されることになる。
【0022】
次に上記実施例構成の処理につき説明する。音源100から出力された楽音信号は、フィルタ50を通り、任意の周波数特性に変更された後、最初の周波数変調部1において、前記変調信号生成部30で生成された周波数変調信号FS11で周波数変調される。
【0023】
該周波数変調部1の出力信号は、2つ目の周波数変調部20及び21に入力されるが、入力部前段の加算器23及び25で上記周波数変調部20及び21の各の出力信号に乗算器22及び24でフィードバック量を重み付けした信号が加算される。
【0024】
2つ目の周波数変調部20及び21では、前記変調信号生成部30で生成された周波数変調信号FS21及びFS22で、夫々周波数変調される。
【0025】
これらの各出力信号は、前記振幅変調部26及び27において、前記変調信号生成部30で生成される振幅信号AS1及びAS2が乗算され、出力される。
【0026】
上記構成においては、コントロールパネル102から回転スピーカの回転スピードに関する指示がCPU101に与えられ、該CPU101によって、上記変調信号制御部40がコントロールされることになる。該変調信号制御部40は、それによって回転スピーカ200の回転スピードの変化をシミュレートし、そのデータを変調信号生成部30に出力する。そのような変調信号速度データに基づき、変調信号生成部30では、図2に示すように、上記周波数変調信号FS11、周波数変調信号FS21及びFS22、振幅信号AS1及びAS2が生成される。
【0027】
これらの変調信号は、同図に示されるように、互いに同期するように生成される。すなわち、周波数変調信号FS21及びFS22は、位相が全く逆であるだけで、周波数の変位は、変調信号速度データの変化と共に、同じように推移する。振幅信号AS1及びAS2間も同様である。ただしこの振幅信号は、振幅変調部26及び27で加算されると出力信号の振幅を変調せしめることになる。また周波数変調信号FS21(FS22)、振幅信号AS1(AS2)及び周波数変調信号FS11間は、位相は異なるものの、周波数は同期して変化する。
【0028】
このように同期して変化するのは、回転スピーカの回転スピード(回路的には上記変調信号速度データ)に比例して、出力信号の周波数変調と、振幅変調、及び回転による気流或いは空気密度の変化が起こるからである。
【0029】
前記周波数変調部1において、変調信号FS11をaSIN(bωt)とすると、変調の深さは、前記変調信号の微分値abCOS(bωt)に比例することが分かるように、変調の深さは、振幅係数のみならず、速度係数にも比例することが分かる。
【0030】
速度係数bは、変調信号制御部40で与えられるデータであるが、これにより、低速回転時には浅い変調がかかり、回転速度が速くなるにつれ、徐々に変調が深くなる、回転スピーカによる気流や空気密度の変化をシミュレートすることができる。従って本実施例構成によれば、実際の回転スピーカ効果に極めて近い複雑な変化であって、大変心地良い音響効果を楽音に付与することができるようになる。
【0031】
(実施例2)実施例2の構成は、回路的には前記実施例1と全く同じ構成となるが、変調信号生成部30で生成される変調信号のうち、周波数変調部1で施される周波数変調信号の振幅値が、前記周波数変調部20及び21の周波数変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることが異なる。
【0032】
図3は、実施例2における回転スピーカの回転スピード(回路的には上記変調信号速度データ)と周波数変調信号FS11及び周波数変調信号FS21の時間的変化を表した信号波形図である。
【0033】
同図に示すように、周波数変調信号FS11は、変調信号速度データ(即ち、シミュレートとする回転スピーカの回転スピード)に比例して振幅値が変化している。他方周波数変調信号FS21及びFS22、振幅信号AS1及びAS2(図面ではこれら振幅信号AS1及びAS2は図示なし)は、上記速度データに基づき、その速度が変化している。
【0034】
以上のような構成により、周波数変調部1では、低速回転時には浅い変調がかかり、回転速度が速くなるにつれ、徐々に変調が深くなる(振幅が大きくなることによる変調の掛かり具合が大きくなる)、回転スピーカによる気流や空気密度の変化をシミュレートすることができる。従って本実施例構成によれば、実際の回転スピーカ効果に極めて近い複雑な変化であって、大変心地良い音響効果を楽音に付与することができるようになる。
【0035】
(実施例3)実施例3の構成は、回路的には前記実施例1及び実施例2と全く同じ構成となるが、変調信号生成部30で生成される変調信号のうち、周波数変調部1で施される周波数変調信号と、前記周波数変調部20及び21の周波数変調信号とが互いに同期して制御され、且つ前者の変調信号の振幅値が、後者の変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることが特徴である。
【0036】
図4は、実施例3における回転スピーカの回転スピード(回路的には上記変調信号速度データ)と周波数変調信号FS11及び周波数変調信号FS21の時間的変化を表した信号波形図である。
【0037】
同図に示すように、周波数変調信号FS11は、変調信号速度データ(即ち、シミュレートとする回転スピーカの回転スピード)に比例して周波数及びその振幅値が変化している。他方周波数変調信号FS21及びFS22、振幅信号AS1及びAS2(図面ではこれら振幅信号AS1及びAS2は図示なし)は、上記速度データに基づき、その周波数のみが変化している。
【0038】
以上のような構成により、周波数変調部1では、低速回転時には浅い変調がかかり、回転速度が速くなるにつれ、徐々に変調が深くなる(周波数が高くなると共に、振幅が大きくなることによる変調の掛かり具合が大きくなる)、回転スピーカによる気流や空気密度の変化をシミュレートすることができる。従って本実施例構成によれば、実際の回転スピーカ効果に極めて近い複雑な変化であって、大変心地良い音響効果を楽音に付与することができるようになる。
【0039】
尚、本発明の効果付与装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0040】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項1〜請求項3記載の効果付与装置によれば、楽音に対して付加される回転スピーカの音響効果を電子的によりリアルに再現できることになり、大変心地良い音響効果を楽音に付与することができるようになるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】音源100から出力された楽音に対して、回転スピーカによる音響効果を付与する実施例1の基本構成を示す説明図である。
【図2】実施例1における変調信号速度データと、周波数変調信号FS11、周波数変調信号FS21及びFS22、振幅信号AS1及びAS2の時間的変化を表した信号波形図である。
【図3】実施例2における変調信号速度データと、周波数変調信号FS11及び周波数変調信号FS21の時間的変化を表した信号波形図である。
【図4】実施例3における変調信号速度データと、周波数変調信号FS11及び周波数変調信号FS21の時間的変化を表した信号波形図である。
【図5】実際の回転スピーカの構成に関し、内部を透視した状態で模式的に示した平面図である。
【図6】回転スピーカの構成を電子的にシミュレートした従来の回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1、20、21 周波数変調部
22、24 乗算器
23、25 加算器
26、27 振幅変調部
30 変調信号生成部
40 変調信号制御部
50 フィルタ
100 音源
101 CPU
102 コントロールパネル
200 回転スピーカ
201a、201b スピーカホーン
202 スピーカボックス
Claims (3)
- シミュレートしようとする回転スピーカのスピーカボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化による音への影響をシミュレートするために、入力される楽音信号に周波数変調を施す第1の変調手段と、
該第1の変調手段の出力信号を入力し、上記回転スピーカのドップラー効果をシミュレートする周波数変調及び回転に伴う音像の移動乃至音量の変化をシミュレートする振幅変調を施す第2の変調手段と、
前記第1の変調手段と第2の変調手段で施される変調信号を生成する変調信号生成手段と、
該変調信号生成手段を制御する変調信号制御手段とを具備し、
前記第1の変調手段と第2の変調手段とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御されることを特徴とする効果付与装置。 - シミュレートしようとする回転スピーカのスピーカボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化による音への影響をシミュレートするために、入力される楽音信号に周波数変調を施す第1の変調手段と、
該第1の変調手段の出力信号を入力し、上記回転スピーカのドップラー効果をシミュレートする周波数変調及び回転に伴う音像の移動乃至音量の変化をシミュレートする振幅変調を施す第2の変調手段と、
前記第1の変調手段と第2の変調手段で施される変調信号を生成する変調信号生成手段と、
該変調信号生成手段を制御する変調信号制御手段とを具備し、
前記第1の変調手段で施される変調信号の振幅値が、第2の変調手段で施される変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることを特徴とする効果付与装置。 - シミュレートしようとする回転スピーカのスピーカボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化による音への影響をシミュレートするために、入力される楽音信号に周波数変調を施す第1の変調手段と、
該第1の変調手段の出力信号を入力し、上記回転スピーカのドップラー効果をシミュレートする周波数変調及び回転に伴う音像の移動乃至音量の変化をシミュレートする振幅変調を施す第2の変調手段と、
前記第1の変調手段と第2の変調手段で施される変調信号を生成する変調信号生成手段と、
該変調信号生成手段を制御する変調信号制御手段とを具備し、
前記第1の変調手段と第2の変調手段とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御され、且つ第1の変調手段で施される変調信号の振幅値が、第2の変調手段で施される変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることを特徴とする効果付与装置。
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JP2003058159A (ja) | 2003-02-28 |
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