JP6016650B2 - 効果付加装置 - Google Patents

Description

本発明は、音響信号の波形を変形させる効果付加装置に関する。

従来から、楽器で生成された音響信号を真空管増幅回路で増幅したときに生じる波形の変形を、効果として付加する技術が知られている。特許文献１は、デジタル信号処理で真空管増幅回路をシミュレートし、真空管増幅回路による効果を付加しようとした技術である。特許文献２は、真空管増幅回路に加える楽音のレベルを増減することにより歪率を制御する技術である。

特開平６−３４２２８７号公報 特開２００５−３２１５６６号公報

しかしながら、特許文献１の技術は実際の真空管を使用していないので、低い電源電圧で処理できるが、真空管と同じ効果を付加できないという課題がある。また、特許文献２の技術では、処理対象の音響信号はアナログ信号であり、真空管で幅広い振幅の信号に対応しなければならないので真空管のプレートにかける電源電圧として＋２００Ｖ付近を使用している。このように高い電源電圧が必要であるという課題がある。

本発明は、高い電源電圧が不要な真空管を使用した効果付加装置を提供することを目的とする。

本発明の効果付加装置は、音響信号に対する効果として音響信号の波形を変形させる。この効果付加装置は、効果付加経路、遅延経路、加重加算部を有する。効果付加経路は、入力デジタル音響信号に効果を付加し、効果付加デジタル音響信号を出力する。遅延経路は、入力デジタル音響信号に遅延を与え、遅延デジタル音響信号を出力する。加重加算部は、効果付加デジタル音響信号と遅延デジタル音響信号とを重み付き加算する。また、効果付加経路は、低域遮断フィルタ、ＤＡ変換器、真空管増幅回路、ＡＤ変換器を備える。低域遮断フィルタは、低域の周波数帯の信号を遮断する。ＤＡ変換器は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。真空管増幅回路は、入力デジタル音響信号に対して少なくとも低域遮断フィルタとＤＡ変換器の処理を施した後の信号である低域遮断アナログ音響信号を入力とし、真空管を用いた回路によって効果を付加した効果付加アナログ音響信号を出力する。ＡＤ変換器は、効果付加アナログ音響信号をデジタル信号に変換し、効果付加デジタル音響信号を出力する。

低域は大きな振幅を有することが多いが、真空管による効果は低域の音にはほとんど付加されない。本発明の効果付加装置によれば、低域遮断フィルタを有するので、このような低域の音を遮断することができ、真空管増幅回路へ入力される信号の振幅を小さくできる。したがって、真空管に印加する電源電圧を低くできる。また、入力された音響信号を遅延させ、真空管による効果と加重加算するので、フェージングなどの問題を避けることができる。

実施例１の効果付加装置の構成例を示す図。 実施例１変形例の効果付加装置の構成例を示す図。 実施例２の効果付加装置の構成例を示す図。 実施例２変形例の効果付加装置の構成例を示す図。 本願発明の効果付加装置を含んだミュージックシンセサイザの構成例を示す図。 本願発明の効果付加装置を含んだエフェクタの構成例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

図１に実施例１の効果付加装置の構成例を示す。効果付加装置１００は、音響信号に対する効果として前記音響信号の波形を変形させる。処理の対象となる入力デジタル音響信号は、例えば４８０００サンプル／秒のデジタル信号であり、１００Ｈｚ程度から２０ｋＨｚ程度のアナログの音響信号に相当する。効果付加装置１００は、効果付加経路１０５、遅延経路２０５、加重加算部３２０、制御部４１０を有する。効果付加経路１０５は、入力デジタル音響信号に効果を付加し、効果付加デジタル音響信号を出力する。遅延経路２０５は、入力デジタル音響信号に遅延を与え、遅延デジタル音響信号を出力する。加重加算部３２０は、増幅器１６０、増幅器２６０、加算器３１０を有し、効果付加デジタル音響信号と遅延デジタル音響信号とを重み付き加算する。効果付加経路１０５は、増幅器１１０、低域遮断フィルタ１２０、ＤＡ変換器１３０、真空管増幅回路１４０、ＡＤ変換器１５０を備える。

増幅器１１０は、入力デジタル音響信号の振幅を調整する。図１の構成の場合、効果付加装置には、３つの増幅器が存在する。制御部４１０は、増幅器１１０の調整によって効果による波形の変形量（効果の深さ）を調整する。制御部４１０は、加重加算部３２０の重み付けによって効果付加のバランスを調整する。制御部４１０は、増幅器１１０と加重加算部３２０の増幅器１６０と増幅器２６０の全体の調整（例えば、増幅率の比を一定に保った調整）によって音量を調整する。なお、波形の変形量を調整する必要がない場合や入力デジタル音響信号の振幅が調整された状態で入力される場合には、増幅器１１０はなくてもよい。

低域遮断フィルタ１２０は、デジタル信号処理によって低域の周波数帯の信号を遮断する。音響信号では、低域に大きな振幅を有することが多いが、真空管による効果は低域の音にはほとんど付加されない。そこで、低域遮断フィルタ１２０では例えば、少なくとも３００Ｈｚ以下の低域の周波数帯を遮断する。また、４００Ｈｚ以上の周波数は遮断しない。そして、３００Ｈｚ〜４００Ｈｚの周波数のどこから遮断するかは、処理対象となる音響信号の周波数特性や真空管の特性などを考慮して適宜設計すればよい。例えば、遮断する周波数帯を３５０Ｈｚ以下にする設計などがある。このようにすれば、真空管増幅回路１４０への入力信号の振幅を小さくできるので、真空管増幅回路１４０に求められるダイナミックレンジを狭くでき、電源電圧を低くできる。

ＤＡ変換器１３０は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。真空管増幅回路１４０は、入力デジタル音響信号に対して少なくとも低域遮断フィルタ１２０とＤＡ変換器１３０の処理を施した後の信号である低域遮断アナログ音響信号を入力とし、真空管を用いた回路によって効果を付加した効果付加アナログ音響信号を出力する。

ＡＤ変換器１５０は、効果付加アナログ音響信号をデジタル信号に変換し、効果付加デジタル音響信号を出力する。なお、真空管増幅回路１４０での効果の付加（波形の変形）によって高周波成分の信号が生じる。そこで、ＡＤ変換器１５０は、サンプリング周波数よりも高い周波数の信号を十分に除去した上で、ＡＤ変換することが望ましい。したがって、少なくとも通常のアンチエイリアシングフィルタよりも急峻な遮断特性であることが望ましい。

遅延経路２０５は、遅延部２１０を備える。遅延経路２０５での遅延時間は、ＤＡ変換器１３０での信号の変換時間とＡＤ変換器１５０での信号の変換時間の和よりも長くすればよい。具体的には、遅延時間は１〜５ｍｓ程度とすればよく、楽器の演奏者にとって問題とならない遅延時間でも、ＤＡ変換器１３０での信号の変換時間とＡＤ変換器１５０での信号の変換時間の和よりも長くできる。また、イコライザ２２０などのデジタル信号に対して何らかの信号処理を行う構成部も備えてもよい。なお、デジタル信号処理を行う場合には、その構成部での遅延も遅延経路２０５の遅延時間として考慮すればよい。

効果付加装置１００によれば、低域遮断フィルタを有するので低域の音を遮断することができ、真空管増幅回路へ入力される信号の振幅を小さくできる。したがって、真空管に印加する電源電圧を低くできる。具体的には真空管に対する電源電圧を５Ｖ程度にできる。また、入力された音響信号を遅延させて真空管による効果と加重加算するので、フェージングや予期せぬ音色の変化などの問題を避けながら、真空管による効果を付加できる。したがって、高い電源電圧が不要な真空管を使用した効果付加装置を提供できる。

［変形例］
図２に実施例１変形例の効果付加装置の構成例を示す。効果付加装置６００は、低域遮断フィルタ６２０とＤＡ変換器６３０の配置が効果付加装置１００と異なる。その他は効果付加装置１００と同じである。効果付加装置６００では、先にＤＡ変換を行ってから低域遮断を行うので、低域遮断フィルタ６２０は、アナログのフィルタである。このようにアナログのフィルタで低域の周波数帯を遮断しても、実施例１と同じ効果が得られる。したがって、ＤＡ変換と低域遮断の順序は入れ替えてもよい。

図３に実施例２の効果付加装置の構成例を示す。効果付加装置５００は、真空管増幅回路１４０の前段に、低域遮断アナログ音響信号を、効果付加装置５００の外部での処理も施した信号とするか、効果付加装置５００の外部での処理は施していない信号とするかを選択するスイッチ５１０も備える点が効果付加装置１００と異なる。その他の構成は、効果付加装置１００と同じである。外部での処理とは、例えば、外部エフェクタでの処理を意味している。効果付加装置５００は、このような構成なので、アナログ音響信号に対して処理を行う外部エフェクタの効果も利用できる。また、実施例１の効果付加装置と同じ効果も得られる。なお、効果付加装置５００の場合は、遅延経路２０５での遅延時間は、外部エフェクタでの遅延時間も考慮して設定すればよい。

［変形例］
図４に実施例２変形例の効果付加装置の構成例を示す。効果付加装置７００は、低域遮断フィルタ６２０とＤＡ変換器６３０の配置が効果付加装置５００と異なる。その他は効果付加装置５００と同じである。効果付加装置７００では、先にＤＡ変換を行ってから低域遮断を行うので、低域遮断フィルタ６２０は、アナログのフィルタである。このようにアナログのフィルタで低域の周波数帯を遮断しても、実施例２と同じ効果が得られる。したがって、ＤＡ変換と低域遮断の順序は入れ替えてもよい。

本実施例では、実施例１、２で示した効果付加装置の応用例を示す。図５に本願発明の効果付加装置を含んだミュージックシンセサイザの構成例を、図６に本願発明の効果付加装置を含んだエフェクタの構成例を示す。ミュージックシンセサイザ８００は、効果付加装置１００，５００，６００，７００、制御部８１０、ＰＣＭ音源８２０、鍵盤８３０、制御パネル８４０、ＭＩＤＩインターフェース８５０、ＤＡ変換器８６０を備える。制御部８１０は、鍵盤８３０、制御パネル８４０、ＭＩＤＩインターフェース８５０から入力された指示に基づき、ＰＣＭ音源８２０と効果付加装置１００，５００，６００，７００を制御し、効果が付加されたデジタル音響信号を生成する。ＤＡ変換器８６０は、生成されたデジタル音響信号をアナログ音響信号に変換し、出力する。このようにすれば、真空管による効果を付加できるミュージックシンセサイザを構成できる。

エフェクタ９００は、ＡＤ変換器９１０、効果付加装置１００，５００，６００，７００、ＤＡ変換器９２０を備える。エフェクタ９００には、例えばエレキギターからのアナログ音響信号が入力される。ＡＤ変換器９１０は、アナログ音響信号をデジタル音響信号に変換する。効果付加装置１００，５００，６００，７００は、真空管アンプを用いて波形を変形させる。ＤＡ変換器９２０は、効果付加装置１００，５００，６００，７００の出力をアナログ音響信号に変換する。このようにすれば、エレキギターを真空管アンプで増幅した音を出すことができる。

１００，５００，６００，７００ 効果付加装置
１０５，５０５，６０５，７０５ 効果付加経路
１１０，１６０，２６０ 増幅器
１２０，６２０ 低域遮断フィルタ
１３０，６３０，８６０，９２０ ＤＡ変換器
１４０ 真空管増幅回路
１５０，９１０ ＡＤ変換器
２０５ 遅延経路
２１０ 遅延部
２２０ イコライザ
３１０ 加算器
３２０ 加重加算部
４１０，８１０ 制御部
５１０ スイッチ
８００ ミュージックシンセサイザ
８２０ ＰＣＭ音源
８３０ 鍵盤
８４０ 制御パネル
８５０ ＭＩＤＩインターフェース
９００ エフェクタ

Claims (7)

1. 音響信号に対する効果として音響信号の波形を変形させる効果付加装置であって、
   入力デジタル音響信号に効果を付加し、効果付加デジタル音響信号を出力する効果付加経路と、
   前記入力デジタル音響信号に遅延を与え、遅延デジタル音響信号を出力する遅延経路と、
   前記効果付加デジタル音響信号と前記遅延デジタル音響信号とを重み付き加算する加重加算部と、
   を有し、
   前記効果付加経路は、
   低域の周波数帯の信号を遮断する低域遮断フィルタと、
   デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器と、
   前記入力デジタル音響信号に対して少なくとも前記低域遮断フィルタと前記ＤＡ変換器の処理を施した後の信号である低域遮断アナログ音響信号を入力とし、真空管を用いた回路によって効果を付加した効果付加アナログ音響信号を出力する真空管増幅回路と、
   前記効果付加アナログ音響信号をデジタル信号に変換し、効果付加デジタル音響信号を出力するＡＤ変換器と
   を備える効果付加装置。
2. 請求項１記載の効果付加装置であって、
   前記低域遮断フィルタが遮断する低域の周波数帯は、３００Ｈｚ以下の周波数帯を含む
   ことを特徴とする効果付加装置。
3. 請求項２記載の効果付加装置であって、
   前記低域遮断フィルタが遮断する低域の周波数帯は、４００Ｈｚ以上の周波数帯は含まない
   ことを特徴とする効果付加装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の効果付加装置であって、
   前記効果付加経路は、
   前記入力デジタル音響信号の振幅を調整する増幅器も備え、
   前記増幅器の調整によって効果による波形の変形量を調整し、
   前記加重加算部の重み付けによって効果付加のバランスを調整し、
   前記増幅器と前記加重加算部の全体の調整によって音量を調整する
   ことを特徴とする効果付加装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の効果付加装置であって、
   前記効果付加経路は、
   前記低域遮断アナログ音響信号を、当該効果付加装置の外部での処理も施した信号とするか、当該効果付加装置の外部での処理は施していない信号とするかを選択するスイッチも
   備えたことを特徴とする効果付加装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の効果付加装置であって、
   前記遅延経路での遅延時間は、前記ＤＡ変換器での信号の変換時間と前記ＡＤ変換器での信号の変換時間の和よりも長い
   ことを特徴とする効果付加装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の効果付加装置であって、
   前記ＡＤ変換器は、あらかじめ定めた急峻な遮断特性でサンプリング周波数以上の周波数の信号を除去した上で、前記効果付加アナログ音響信号をデジタル信号に変換する
   ことを特徴とする効果付加装置。

Images