JP5568999B2 - 再生装置、楽音信号出力装置、再生システム及びプログラム - Google Patents
再生装置、楽音信号出力装置、再生システム及びプログラム Download PDFInfo
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本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、楽音信号の品質が低下することを抑制しつつ、その楽音信号から得られる情報に基づいて曲データを同期再生することを可能にする技術を提供することである。
本発明に係る再生システムは、上記構成の楽音信号出力装置と、上記構成の再生装置とを備えることを特徴とする。
図1は、この実施形態の再生システム1の構成を示すブロック図である。
再生システム1は、楽音信号出力装置10と再生装置20とを備える。楽音信号出力装置10と再生装置20とはオーディオケーブル100によって接続されている。楽音信号出力装置10は、本発明の楽音信号出力装置の一例に相当し、オーディオケーブル100を介して再生装置20に楽音信号を出力するものである。再生装置20は、本発明の再生装置の一例に相当し、楽音信号出力装置10により出力された楽音信号を再生する機能を有するものである。なお、この明細書において、「楽音信号」は、楽音の波形を表すアナログ形式の波形信号である。
制御部11は、CPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を備える。CPUは、RAMをワークエリアとして用いてROMや記憶部12に記憶されたプログラムを実行して、楽音信号出力装置10の各部を制御する。記憶部12は、例えばハードディスク装置を備えた記憶手段である。記憶部12は、制御部11が動作するためのプログラムを記憶するとともに、オーディオファイルが記憶されているオーディオファイル記憶領域121を有している。操作部13は、例えばキーボードやマウスなどであり、利用者によって操作が行われると、その操作内容に応じた操作信号を制御部11へ出力する。表示部14は、例えば液晶ディスプレイを備える表示手段であり、各種の情報を表示する。利用者は、表示部14に表示された情報を見て操作部13を操作することにより各種の情報を入力する。出力インタフェース15は、本発明の出力手段の一例に相当し、オーディオケーブル100が接続される出力端子である。
オーディオファイルAudは、SongIDとオーディオデータとの各情報を対応付けたものである。オーディオデータは、或る楽曲の楽器演奏や歌唱などによって発生する音が時系列的に規定されたデータである。オーディオデータは、例えば、音を表すアナログ形式の波形信号が特定のサンプリング周波数(例えば、44.1kHz)に従って標本化された後、量子化されたデジタルデータを表す。SongIDは、オーディオファイル記憶領域121に記憶される各オーディオファイルを一意に識別する識別情報である。
制御部21は、制御部11と同等の構成のほかシーケンサ(ここでは、MIDIシーケンサ)としての機能を実現するための構成を有している。制御部21のCPUは、ROMや記憶部23に記憶されたプログラムを実行して再生装置20の各部を制御する。入力インタフェース22は、オーディオケーブル100が接続される入力端子である。入力インタフェース22には、楽音信号出力装置10から供給される楽音信号が入力される。記憶部23は、例えばハードディスク装置を備えた記憶手段であり、制御部21が動作するためのプログラムを記憶するとともに、曲データ記憶手段としてのMIDIファイル記憶領域231を有している。スピーカ24は、制御部21により再生される楽音信号や、曲データの一例であるMIDIデータに応じて放音する放音手段に相当するものである。
[楽音信号出力装置10]
楽音信号出力装置10によって実現される機能について説明する。
図6は、楽音信号出力装置10の制御部11が実現する機能的構成を示す機能ブロック図である。制御部11は、再生時刻特定部111、透かし情報生成部112、及び符号化部113に相当する機能を実現する。
透かし情報生成部112は、楽音信号に重畳されることとなる透かし情報を生成する。ここでの透かし情報は、SongIDと、再生時刻(つまり、再生位置)を示す位置情報(以下、「タイムコード」という。)とを含むビット列である。なお、透かし情報生成部112は、オーディオファイルAudからSongIDを特定し得る。
符号化部113は、入力端c1、c2を有している。入力端c1は、楽音信号Aが入力されるものである。入力端c2は、指示信号Sが入力されるものである。反転部c3は、入力された信号の位相を反転して出力する。ここでは、反転部c3は、入力端c2に入力された指示信号Sの位相を反転して、指示信号−Sを出力する。
加算部c4は、入力端c1に入力される楽音信号Aと、反転部c3から出力される指示信号−Sとを加算して、その加算結果を第1差信号md(=A−S)として出力端c6に出力する。すなわち、反転部c3及び加算部c4は、本発明の第1差信号生成手段の一例に相当し、楽音信号と指示信号との差を表す差信号を生成するものである。
出力端c6は、例えば左チャネルに対応しており、第1差信号mdを出力する。出力端c7は、例えば右チャネルに対応しており、第1和信号msを出力する。
出力インタフェース15は、本発明の出力手段の一例に相当し、第1和信号msを右チャネルにて出力し、第1差信号mdを左チャネルにて出力する。いずれのチャネルの信号にも楽音信号Aの成分は含まれており、ここでは、出力インタフェース15はモノラル音声の楽音信号を出力することとなる。すなわち、出力インタフェース15は、再生装置20の制御部21によって取得されるように第1和信号ms及び第1差信号mdを出力する。
制御部11は、或る処理単位毎に供給される楽音信号に対して上記各機能により実現される処理を繰り返し行って、再生装置20に出力するための楽音信号を生成する。
図9に示すように、楽音信号にはあっては、図中矢印で示す各区間にそれぞれ対応する再生時刻を示すタイムコードと、SongIDとを含む透かし情報が重畳されている。ここでは、1つのオーディオファイルAudから生成される楽音信号は1つの楽曲に対応するので、SongIDはすべて「001」と共通している。また、タイムコードが示す再生時刻は時系列的に順番に「0:01」、「0:02」、・・・とされており、ここでは1秒刻みで定められている。
次に、再生装置20によって実現される機能について説明する。
図10は、再生装置20の制御部21が実現する機能的構成を示す機能ブロック図である。制御部21はプログラムを実行することにより、楽音信号取得部211、信号分離部212、読出部213、及び再生部214に相当する各機能を実現する。
楽音信号取得部211は、本発明の取得手段の一例に相当し、第1和信号msと第1差信号mdとをそれぞれ取得する。
信号分離部212は、楽音信号取得部211によりそれぞれ取得された第1和信号msと第1差信号mdとに基づいて、楽音信号Aと指示信号Sとを分離する。
入力端c11は、左チャネルに対応しており、第1差信号md(=A−S)が入力されるものである。入力端c12は、右チャネルに対応しており、第1和信号ms(=A+S)が入力されるものである。反転部c13は、入力される信号の位相を反転して出力する。ここでは、反転部c13は、入力端c11に入力された第1差信号msの位相を反転して出力する。すなわち、反転部c13は、第1差信号md(=A−S)が入力されると、その逆位相の信号である第1差信号−md(=−A+S)を出力する。
加算部c14は、反転部c13から出力される第1差信号−md(=−A+S)と、入力端c11に入力される第1和信号md=A+Sとを加算して、その加算結果を第2差信号d(=2S)として出力端c16に出力する。すなわち、反転部c13及び加算部c14は、本発明の第2差信号生成手段の一例に相当し、第1和信号から第1差信号を減算したときの差を表す差信号を生成するものである。
出力端c16は、例えば左チャネルに対応しており、第2差信号ddを読出部213及び再生部214に出力する。出力端c17は、例えば右チャネルに対応しており、第2和信号dsを再生部214に出力する。
なお、楽音信号A及び指示信号Sを特定するための復号は、読出部213や再生部214以外の機能により実現されてもよい。また、例えば、読出部213に相当する機能が再生部214により実現されてもよい。
再生部214は、特定した楽曲信号Aを再生する一方で、透かし信号に基づいて、その楽音信号Aに同期して再生する曲データの内容を特定し、特定した内容を再生する。具体的には、再生部214は、読出部213により読み出されたMIDIデータのうち、透かし情報から特定したタイムコードが示す再生時刻の内容を再生する。このようにすることで、再生部214は、楽音信号に同期して、その楽音信号の再生時刻に対応するMIDIデータの内容を再生することができる。
再生部214が再生時刻を特定すると、MIDIデータのうちこの再生時刻に対応するイベントを特定する。例えば再生時刻が「0:04」である場合に同期して再生すべき曲データ内容が、図中実線矢印で示すイベントE3であるとする。この場合、再生部214は、イベントE3を表すイベントデータに基づいてMIDIデータを再生する。ところで、例えば信号分離部212、読出部213及び再生部214において実行される処理には或る処理時間を要する。よって、その処理時間(例えば、100ms)をあらかじめ見込んでおき、再生部214は透かし情報から特定した再生時刻よりもその処理時間だけ先のイベントデータに基づいてMIDIデータを再生するとよい。また、再生部214が再生時刻「0:04」を特定したときに、図中点線矢印で示すようにイベントE1を表すイベントデータに基づいてMIDIデータを再生している場合のように、MIDIデータと楽音信号との再生タイミングが意図するものからずれている場合には、再生部214は、イベントE1,E2を省略したり、テンポを早くしたりする(デルタタイムを短くする)などして、同期再生が実現されるようにするとよい。
以上のようにして、再生システム1によれば、楽音信号の品質の低下を抑制しつつ、楽音信号から得られる情報に基づいてその楽音信号に同期して曲データを再生することができる。
本発明は、上述した実施形態と異なる形態で実施することが可能である。また、以下に示す変形例は、各々を適宜に組み合わせてもよい。
(変形例1)
上述した実施形態では、楽音信号出力装置10は、SongIDとタイムコードとを含む透かし情報を楽音信号に重畳していた。これに代えて、楽音信号出力装置10は、透かし情報としてMIDIデータを楽音信号に重畳するようにしてもよい。この場合も透かし情報は、楽音信号に同期して再生すべきMIDIデータの内容を指示する情報である。この変形例の構成においては、上述した実施形態の再生装置20が記憶していたMIDIファイルを楽音信号出力装置10が記憶すればよく、再生装置20はそれを記憶していなくてもよい。
この構成によれば、同期再生すべきMIDIデータを楽音信号出力装置10側で指定することができるため、新たにMIDIファイルを再生装置20に記憶させなくてもよい。一方で、この構成の場合、透かし情報のデータ量が実施形態の構成よりも大きくなり得るので、透かし情報の重畳やその復号に要する処理時間が実施形態の構成よりも長くなるいことが考えられる。しかしながら、この場合も、それらの処理に要する処理時間をあらかじめ見込んで再生部214が再生時刻を特定することにより、同期再生は実施形態と同じように実現される。
上述した実施形態では、楽音信号出力装置10と再生装置20とがオーディオケーブル100によって接続されていたが、以下に説明する再生システム1aとしてもよい。
図13は、再生システム1aの構成を示すブロック図である。再生システム1aは、楽音信号出力装置10aと再生装置20aとにより構成される。なお、図13においては、制御部11,21を除く、図示するもの以外の構成については、楽音信号出力装置10aは楽音信号出力装置10と同等の構成を有し、再生装置20aは再生装置20と同等の構成を有している。
楽音信号出力装置10aは、出力インタフェース15に代えて、例えば自装置に着脱自在なスピーカ16を備える。スピーカ16は、制御部11から供給される楽音信号に応じて放音する放音手段に相当する。一方、再生装置20aは、入力インタフェース22に代えて、例えば自装置に着脱自在なマイクロホン27を備える。マイクロホン27は、収音し、収音した音声を表す音声信号を制御部21に出力する収音手段に相当するものである。また、スピーカ16によって放音された音がマイクロホン27によって収音されるように、楽音信号出力装置10aと再生装置20aとは或る程度近接して設置される。
楽音信号出力装置10bは、楽音信号を送信出力する機能を持つ送信機であり、例えば放送局の送信機である。再生装置20bは、楽音信号出力装置10bにより送信出力された楽音信号を受信する機能を持つ受信機であり、例えば放送局により放送された音声を聴く利用者により所有される。楽音信号出力装置10bは、出力インタフェース15に代えて送信部17を備える。送信部17は、制御部11から供給される楽音信号に応じて搬送波を表す搬送波信号を変調して送信用信号を生成し、これを送信出力する。再生装置20bは、入力インタフェース22に代えて受信部28を備える。受信部28は、楽音信号出力装置10bにより送信された送信用信号を受信すると、これを復調することによって楽音信号を取り出し、制御部21に出力する。制御部21は、この楽音信号から実施形態と同等の手法により透かし情報を復号し、同期再生を実現する。その他の処理は実施形態で説明したものと同じであり、この構成であっても実施形態の場合と同等の効果を奏する。
この構成によれば、再生装置20bを所有する利用者は、自身の再生装置20bを用いて遠隔地にある楽音信号出力装置10bにより出力された楽音信号が表す楽音と同期再生を楽しむことができる。一方、再生装置20bを所有しない利用者であっても、楽音の聴取上の悪影響は少ない。
上述した実施形態における符号化部113及び信号分離部212の構成は一例であり、以下のように変形してもよい。
図15(a)は、符号化部113で楽音信号Aに指示信号Sを合成するための他の回路構成を示す図である。図15(b)は、信号分離部212において楽音信号Aと指示信号Sとを分離するための他の回路構成を示す図である。この構成では、加算部c4は、入力端c1に入力される楽音信号Aと、入力端c2に入力される指示信号Sとを加算して、その加算結果を第1和信号ms(=A+S)として出力する。すなわち、加算部c4は、本発明の第1和信号生成手段の一例に相当する。一方、加算部c5は、楽音信号Aの位相が反転部c3により反転されて出力される楽音信号−Aと、入力端c2に入力される指示信号Sとを加算し、その加算結果を第1差信号md=−A+Sとして出力する。すなわち、反転部c3及び加算部c5は、本発明の第1差信号生成手段の一例に相当し、楽音信号Aと指示信号Sとの差を表す差信号を生成するものである。
つまり、反転部c3により位相が反転される信号を楽音信号Aとした点で、実施形態の構成とは異なる。
この構成においては、出力端c16からは実施形態と同じで、第2和信号ds(=2S)が出力される。一方、加算部c15は、入力端c11に入力される第1差信号md(=A−S)と、反転部c13により第1和信号msの位相が反転された第1和信号−ms(=−A−S)とを加算する。この加算結果は−2Sであり、2Sとは逆位相の信号である。このことにかんがみ、ここでは加算部c15と出力端c17との間には反転部c18が設けられている。反転部c18は、−2Sで表される信号を反転し、第2差信号dd(=2S)として出力端c17に出力する。この構成の場合、反転部c13と、加算部c15と、反転部c18とが本発明の第2差信号生成手段に相当する。
この構成であれば、再生部214は、第2差信号dd及び第2和信号dsのうちの一方に基づいて楽音信号を再生するとともに、他方により特定される指示信号に基づいて曲データの同期再生を行うことができる。
上述した実施形態において、再生装置20は自動演奏機能を有する電子楽器に内蔵されてもよい。電子楽器の一例として、電子ピアノやエレキアコースティックギター、電子エレクトーンなどがある。少なくとも、楽音信号を再生する一方で、曲データを再生する機能を持つ再生装置に本発明を適用することができる。
また、上述した実施形態において、再生装置20は、曲データとしてMIDIデータを楽曲信号に同期して再生していたが、MIDIデータ以外の形式の曲データ(例えば、MP3)を用いてもよい。
なお、指示信号はタイムコードを含み、曲データの開始位置からの経過時刻を指示するものであった。これ以外にも、例えば1の曲データが複数の曲を含むものである場合には、指示信号は、その各曲を識別する情報と、その情報により識別される曲の開始位置からの経過時刻とを指示するものであってもよいし、曲データ全体の開始位置からの経過時刻を指示するものであってもよい。要するに、同期再生を実現するために、再生部214が再生すべき内容を一意に特定できるようにするための情報が、指示信号に含まれていればよい。
また、透かし情報を楽音信号へ重畳する態様は実施形態で説明したものに限定されない。例えば、高周波のキャリア信号を透かし情報に基づいて変調した信号を本発明の指示信号としてもよく、本発明の指示信号は、楽音信号に同期して再生すべき曲データの内容を指示する情報を含む波形信号であればよい。
また、楽音信号出力装置10は3チャネル以上の信号を出力する構成であってもよく、この場合、複数チャネルのうちの2チャネルを用いて透かし情報の符号化・復号を行えばよい。
また、本発明は、指示信号の周波数成分と楽音信号の周波数成分とが互いに異なる帯域に合成することを妨げるものではない。
Claims (5)
- 楽音を表すモノラル信号の楽音信号と、前記楽音信号に同期して演奏再生の制御を指示する情報を含む指示信号との和を表す第1和信号と、前記楽音信号と前記指示信号との差を表す第1差信号とをそれぞれ取得する取得手段と、
それぞれ取得された前記第1和信号から前記第1差信号を減算したときの差を表す第2差信号を生成する第2差信号生成手段と、
それぞれ取得された前記第1和信号と前記第1差信号との和を表す第2和信号を生成する第2和信号生成手段と、
それぞれ生成された前記第2差信号及び前記第2和信号のうちの一方に基づいて前記楽音信号を再生する一方で、他方により特定される前記指示信号に基づいて、前記楽音信号に同期して演奏再生を制御する再生手段と
を備えることを特徴とする再生装置。 - 楽音を表すモノラル信号の楽音信号と、前記楽音信号に同期して演奏再生の制御を指示する情報を含む指示信号との和を表す第1和信号を生成する第1和信号生成手段と、
前記楽音信号と前記指示信号との差を表す第1差信号を生成する第1差信号生成手段と、
前記第1和信号生成手段により生成された第1和信号と、前記第1差信号生成手段により生成された第1差信号とをそれぞれ出力する出力手段と
を備えることを特徴とする楽音信号出力装置。 - 請求項2に記載の楽音信号出力装置と、
請求項1に記載の再生装置と
を備えることを特徴とする再生システム。 - コンピュータを、
楽音を表すモノラル信号の楽音信号と、前記楽音信号に同期して演奏再生の制御を指示する情報を含む指示信号との和を表す第1和信号と、前記楽音信号と前記指示信号との差を表す第1差信号とをそれぞれ取得する取得手段と、
それぞれ取得された前記第1和信号から前記第1差信号を減算したときの差を表す第2差信号を生成する第2差信号生成手段と、
それぞれ取得された前記第1和信号と前記第1差信号との和を表す第2和信号を生成する第2和信号生成手段と、
それぞれ生成された前記第2差信号及び前記第2和信号のうちの一方に基づいて前記楽音信号を再生する一方で、他方により特定される前記指示信号に基づいて、前記楽音信号に同期して演奏再生を制御する再生手段
として機能させるためのプログラム。 - コンピュータを、
楽音を表すモノラル信号の楽音信号と、前記楽音信号に同期して演奏再生の制御を指示する情報を含む指示信号との和を表す第1和信号を生成する第1和信号生成手段と、
前記楽音信号と前記指示信号との差を表す第1差信号を生成する第1差信号生成手段と、
前記第1和信号生成手段により生成された第1和信号と、前記第1差信号生成手段により生成された第1差信号とをそれぞれ出力する出力手段
として機能させるためのプログラム。
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