JP7475465B2 - 音声信号処理装置、音声信号処理方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、音声信号処理装置、音声信号処理方法およびプログラムに関する。

ＤＪパフォーマンスに用いられるコントローラーやミキサーのような音響機器において、機能性や操作性を向上させたりするための技術が種々提案されている。そのような技術の例は、例えば特許文献１、特許文献２および特許文献３に記載されている。

国際公開第２０１９／２３９５３８号 国際公開第２０１９／２３９４８６号 国際公開第２０１９／２３４８６１号

上記の文献に記載されたような従来の技術では、音声信号を一時的に蓄積するバッファを用いて楽曲に例えばディレイ、エコー、リバーブ、またはループなどと呼ばれるエフェクトを加えて再生する機能が実装されており、パフォーマンスにおいて楽曲に様々なエフェクトを加えることができる。しかしながら、例えばＤＪパフォーマンスにおいて楽曲の複雑な再生操作を行ったような場合には適切にエフェクトを加えることが難しいことがあり、バッファを用いた楽曲のエフェクトにはなおも改善の余地がある。

そこで、本発明は、バッファを用いて楽曲に加えられるエフェクトを改善することが可能な音声信号処理装置、音声信号処理方法およびプログラムを提供することを目的とする。

［１］音声信号が一時的に蓄積されるバッファと、バッファの出力側に接続され、バッファの入力が実質的にオフである場合にオンになり、そうではない場合にオフになる第１のゲートと、第１のゲートの出力側から分岐してバッファの入力側の加算器に接続されるフィードバック経路とを備える音声信号処理装置。
［２］バッファとフィードバック経路の分岐点との間に接続される減衰器をさらに備える、［１］に記載の音声信号処理装置。
［３］バッファとフィードバック経路の分岐点との間に接続される可変増幅器をさらに備える、［１］に記載の音声信号処理装置。
［４］第１のゲートは、バッファの入力を実質的にオフにする操作によってオフからオンに切り替えられる、［１］から［３］のいずれか１項に記載の音声信号処理装置。
［５］加算器の前段に接続される第２のゲートをさらに備え、第１のゲートは、第２のゲートがオフである場合にオンになり、第２のゲートがオンである場合にオフになる、［１］から［３］のいずれか１項に記載の音声信号処理装置。
［６］入力された音声信号をバッファに一時的に蓄積するステップと、バッファの入力が実質的にオフである場合にバッファに蓄積された音声信号を出力するとともにバッファにフィードバックするステップと、バッファの入力が実質的にオフではない場合にバッファに蓄積された音声信号を出力せず、バッファへのフィードバックを無効化するステップとを含む音声信号処理方法。
［７］バッファにフィードバックされる音声信号を増幅または減衰させるステップをさらに備える、［６］に記載の音声信号処理方法。
［８］音声信号が一時的に蓄積されるバッファと、バッファの出力側に接続され、バッファの入力が実質的にオフである場合にオンになり、そうではない場合にオフになる第１のゲートと、第１のゲートの出力側から分岐してバッファの入力側の加算器に接続されるフィードバック経路とを備える音声信号処理装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

上記の構成によれば、ゲートがバッファの出力側とフィードバック経路の分岐点との間に接続されるため、ゲートがオフである間はフィードバック経路に音声信号が入力されず、それによってバッファを用いて楽曲に加えられるエフェクトを改善することができる。

本発明の一実施形態に係るミキサーの全体構成を示す図である。 図１に示されるミキサーのエフェクト回路の構成を示す図である。 図２に示したエフェクト回路でゲートがオフになっている状態を示す図である。 図２に示したエフェクト回路でゲートがオンになっている状態を示す図である。 エフェクト回路の参考例を示す図である。 エフェクト回路の参考例を示す図である。 本発明の一実施形態の変形例におけるエフェクト回路の構成を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るミキサーの全体構成を示す図である。本実施形態に係る音声信号処理装置は、ＤＪパフォーマンスに用いられるミキサー１００である。ミキサー１００は、外部音源から入力される２チャンネルの音声信号を、筐体に配置されたスイッチやノブなどの操作子に対する操作に従って処理し、スピーカーなどに出力する。ミキサー１００の操作子には、チャンネルフェーダー１０１Ａ，１０１Ｂと、クロスフェーダー１０２とが含まれる。チャンネルフェーダー１０１Ａ，１０１Ｂは、図示された方向Ｄ１，Ｄ２にスライドさせることによって各チャンネルで再生される楽曲の音量を徐々に変化させられるように構成されており、方向Ｄ２で可動域の端までスライドさせると各チャンネルの音量が０になる。

一方、クロスフェーダー１０２は、それぞれのチャンネルで再生される楽曲のバランスを調節するように構成される。チャンネルフェーダー１０１Ａ側をＡチャンネル、チャンネルフェーダー１０１Ｂ側をＢチャンネルとした場合、クロスフェーダー１０２を図示された方向Ｄ３の端までスライドさせるとＢチャンネルの楽曲の音量が０になり、方向Ｄ４にスライドさせるとＡチャンネルの楽曲の音量が０になり、中間部では両方のチャンネルの楽曲が０ではない音量で再生される。

また、ミキサー１００の操作子には、以下で説明するエフェクト機能を起動するためのボタン１０３が含まれる。なお、上記のフェーダーおよびボタンを含むミキサー１００の操作子は、以下で説明するようなエフェクト機能に利用される点を除いては通常のミキサーと同様に構成されるため、操作子についてのさらに詳細な説明は省略する。

図２は、図１に示されるミキサーのエフェクト回路の構成を示す図である。なお、ミキサー１００において、音声信号の処理回路は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いてソフトウェア的に実装される。図示されたエフェクト回路１１０は、ミキサー１００のＡチャンネルおよびＢチャンネルのそれぞれで、フェーダーによる音量調節処理の後段に接続される。従って、エフェクト回路１１０に入力される音声信号には、チャンネルフェーダー１０１Ａ，１０１Ｂおよびクロスフェーダー１０２による音調調節の結果が反映されている。具体的には、例えばチャンネルフェーダー１０１Ａ，１０１Ｂを図１に示した方向Ｄ２の端部までスライドさせた状態ではそれぞれのチャンネルには音量０の音声信号（無信号）が入力され、クロスフェーダー１０２を方向Ｄ３，Ｄ４のいずれかの端部までスライドさせた状態では、いずれかのチャンネルで音量０の音声信号（無信号）が入力される。以下では、エフェクト回路１１０の各部の構成についてさらに説明する。

エフェクト回路１１０は、並列接続された伝送経路１１１Ａ，１１１Ｂを含む。伝送経路１１１Ａはバイパス経路であり、エフェクトを加えない原音の音声信号が伝送される。伝送経路１１１Ｂは後述するようなエフェクトのための回路構成を含み、エフェクト音の音声信号が伝送される。原音とエフェクト音とのバランスは、増幅器１１２Ａ，１１２Ｂによって調節され、加算器１１３で互いに加算されて出力される。伝送経路１１１Ｂには、バッファ１１４が接続される。バッファ１１４は入力された音声信号を一時的に蓄積し、所定の遅延時間の後に出力する。バッファ１１４の出力側にはゲート１１５Ａが接続される。本明細書において、ゲートは、オンである場合には信号を伝送し、オフである場合には信号を遮断するように構成される回路要素（上記のようにソフトウェア的に実装される）を意味する。ゲート１１５Ａは、バッファ１１４の入力が実質的にオフである場合にオンになり、そうではない場合にオフになる。

より具体的には、図１に示したボタン１０３の操作によってエフェクト機能が有効化されており、かつチャンネルフェーダー１０１Ａ，１０１Ｂが図１に示した方向Ｄ２の端部までスライドされているか、またはクロスフェーダー１０２が方向Ｄ３，Ｄ４のいずれかの端部までスライドされている場合に、入力が音量０の音声信号（無信号）になるチャンネルのエフェクト回路１１０でゲート１１５Ａがオンになる。つまり、図２の例においてゲート１１５Ａは、バッファ１１４の入力を実質的にオフにする操作によってオフからオンに切り替えられる。後述するようにゲート１１５Ａがオンになることによってエフェクト音が出力されるため、上記のようなチャンネルフェーダー１０１Ａ，１０１Ｂまたはクロスフェーダー１０２の操作は、エフェクトのトリガー操作になる。

さらに、伝送経路１１１Ｂでは、ゲート１１５Ａの出力側から分岐してバッファ１１４の入力側の加算器１１６に接続されるフィードバック経路１１７が接続される。また、バッファ１１４とフィードバック経路１１７の分岐点との間、より具体的にはバッファ１１４とゲート１１５Ａとの間に可変増幅器１１８が接続されてもよい。他の例では、可変増幅器１１８に代えて減衰器が接続されてもよい。ゲート１１５Ａがオンになっている間、バッファ１１４に蓄積された音声信号はエフェクト音として加算器１１３を経て出力されるとともに、フィードバック経路１１７を介してバッファ１１４にフィードバックされ、所定の遅延時間の後に繰り返し再生される。可変増幅器１１８で増幅率が１未満の場合および減衰器が接続される場合、繰り返し再生されるエフェクト音は次第に減衰する（フェードアウト）。逆に、可変増幅器１１８で増幅率が１を越える場合は、エフェクト音は次第に増幅される（フェードイン）。また、可変増幅器１１８がない場合や増幅率が１の場合、エフェクト音は同じ音量で繰り返し再生され続ける（ループ）。

図３は、図２に示したエフェクト回路でゲートがオフになっている状態を示す図である。エフェクト回路１１０でバッファ１１４への入力が実質的にオフではなく、従ってゲート１１５Ａがオフになっている場合、入力された音声信号はバッファ１１４に一時的に蓄積されるが、バッファ１１４の出力がゲート１１５Ａで遮断されるため、バッファ１１４に蓄積された音声信号は出力されない。また、上述のようにフィードバック経路１１７がゲート１１５Ａの出力側から分岐しているため、ゲート１１５Ａがオフである間はフィードバック経路１１７によるバッファ１１４への音声信号のフィードバックが無効化され、バッファ１１４には直近の遅延時間分の音声信号のみが逐次蓄積される。

図４は、図２に示したエフェクト回路でゲートがオンになっている状態を示す図である。エフェクト回路１１０でゲート１１５Ａがオンになるのはバッファ１１４の入力が実質的にオフである場合であるため、図示された状態においてエフェクト回路１１０に入力されるのは音量０の音声信号（無信号）である。一方、バッファ１１４には入力が実質的にオフになる直前に入力された音声信号が蓄積されており、ゲート１１５Ａがオンになっている間、バッファ１１４に蓄積された音声信号は所定の遅延時間後に出力される。加えて、ゲート１１５Ａがオンになっている間、バッファ１１４に蓄積された音声信号はフィードバック経路１１７を介してバッファ１１４にフィードバックされる。このとき、例えば可変増幅器１１８によってフィードバックされる音声信号が増幅または減衰させられてもよい。このように、ゲート１１５Ａがオンになっている状態では、バッファ１１４に蓄積された音声信号が出力されてエフェクト音として加算器１１３で原音の音声信号に加算されるとともに、フィードバックによって繰り返し再生される。上記のように原音は無信号であるため、エフェクト回路１１０からは繰り返し再生されるエフェクト音の音声信号のみが出力される。例えば上述したような可変増幅器１１８による増幅率の設定によって、このエフェクト音によって楽曲にディレイ、エコー、リバーブ、またはループなどと呼ばれる種類のエフェクトを加えることができる。

図５および図６は、エフェクト回路の参考例を示す図である。図５に示されるように、参考例に係るエフェクト回路９１０と上記で図２に示したエフェクト回路１１０との違いとして、エフェクト回路９１０ではバッファ１１４の出力側とフィードバック経路１１７の分岐点との間にゲート１１５Ａが接続されず、代わりにフィードバック経路１１７の分岐点の後（加算器１１３側）にゲート９１５が接続される。図６に示されるようにゲート９１５がオフである場合、バッファ１１４の出力がゲート９１５で遮断されるため加算器１１３で原音にエフェクト音は加算されない点は、参考例でも同様である。ただし、参考例ではフィードバック経路１１７がゲート９１５の入力側から分岐するため、ゲート９１５がオフであってもフィードバック経路１１７を介して音声信号がフィードバックされ、バッファ１１４には直近の遅延時間分の音声信号に加えてそれ以前の音声信号の繰り返し再生分が重畳的に蓄積される。

上記のような構成の結果として、参考例では、エフェクト回路９１０に入力される原音が無信号になりゲート９１５がオンになった場合に、バッファ１１４には原音が無信号になる直前に入力された音声信号だけではなく、それ以前の音声信号の繰り返し再生分が重畳的に蓄積されている。例えば上述したような可変増幅器１１８による増幅率の設定によっては、この重畳的に蓄積された音声信号によって再生される音が、エフェクト音の濁りとして知覚される場合がある。また、例えばＤＪパフォーマンスでスクラッチしながらクロスフェーダー１０２の操作を繰り返す場合のように、短時間にエフェクトのトリガー操作が繰り返された場合、２回目以降のトリガー操作の時点でバッファ１１４に前回のトリガー操作時の繰り返し再生分の音声信号が残っており、エフェクト音において連続していない楽曲の音が重なることによって適切にエフェクトを加えることが難しい場合がある。

本実施形態に係るミキサー１００のエフェクト回路１１０では、上述のようにゲート１１５Ａをバッファ１１４の出力側とフィードバック経路１１７の分岐点との間に接続することによって、ゲート１１５Ａがオフである間はフィードバック経路１１７を介しｔ合フィードバックが無効化され、それによって参考例の場合のような音の濁りやトリガー操作を繰り返した場合に生じうる問題を回避することができる。また、このような問題とは別に、例えばバッファ１１４の遅延時間を長めに設定するとともに可変増幅器１１８の増幅率を１に近い値に設定し、最初のトリガー操作によってバッファ１１４の遅延時間分の楽曲の区間をループ再生させながら、さらに遅延時間よりも短い時間でエフェクトのトリガー操作のオフおよびオンを連続して行うことによって、ループ再生の一部の区間だけを楽曲の別の区間（または別の楽曲の区間）の音に置き換えるといったような、これまでにない新たなパフォーマンスを行うこともできる。

図７は、本発明の一実施形態の変形例におけるエフェクト回路の構成を示す図である。変形例に係るエフェクト回路１１０Ａは、図２を参照して説明したエフェクト回路１１０と同様の構成要素に加えて、伝送経路１１１Ｂ内でフィードバック経路の接続点である加算器１１６の前段に接続されるゲート１１５Ｂを含む。この例において、バッファ１１４の出力側接続されるゲート１１５Ａは、ゲート１１５Ｂがオフである場合にオンになり、ゲート１１５Ｂがオンである場合にオフになる。ここで、図２の例ではエフェクト回路１１０の入力が音量０の音声信号（無信号）になる操作がエフェクトのトリガー操作になることによって、ゲート１１５Ａがバッファ１１４の入力が実質的にオフである場合にオンになり、そうではない場合にオフになるという動作が実現されている。一方、図７の例におけるゲート１１５Ｂは、エフェクトのトリガー操作の種類にかかわらず同様の動作を実現する。つまり、例えばミキサー１００の任意のボタンまたはスイッチがエフェクトのトリガー操作に用いられ、トリガー操作時に必ずしもエフェクト回路１１０の入力が音量０の音声信号（無信号）にならない場合であっても、トリガー操作時にゲート１１５Ａがオンになるのと同時にゲート１１５Ｂがオフになることによって、上記で図４を参照して説明したのと同様の動作が実現される。

なお、上記のような機能をもった音声信号処理装置は一実施形態として説明されたようなミキサーには限られず、例えばミキサー機能を備えたＤＪコントローラーなどであってもよい。上記の例では２チャンネルのミキサーが説明されたが、例えば４チャンネルのミキサーでも同様の機能が実現可能である。また、本発明はＤＪ機器に限られず、一般的なミキサーや電子楽器などの音響機器にも適用可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００…ミキサー、１０１Ａ，１０１Ｂ…チャンネルフェーダー、１０２…クロスフェーダー、１０３…ボタン、１１０，１１０Ａ…エフェクト回路、１１１Ａ，１１１Ｂ…伝送経路、１１２Ａ，１１２Ｂ…増幅器、１１３…加算器、１１４…バッファ、１１５Ａ，１１５Ｂ…ゲート、１１６…加算器、１１７…フィードバック経路、１１８…可変増幅器、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…方向。

Claims (8)

1. 音声信号が一時的に蓄積されるバッファと、
   前記バッファの出力側に接続され、前記バッファの入力が実質的にオフである場合にオンになり、そうではない場合にオフになる第１のゲートと、
   前記第１のゲートの出力側から分岐して前記バッファの入力側の加算器に接続されるフィードバック経路と
   を備える音声信号処理装置。
2. 前記バッファと前記フィードバック経路の分岐点との間に接続される減衰器をさらに備える、請求項１に記載の音声信号処理装置。
3. 前記バッファと前記フィードバック経路の分岐点との間に接続される可変増幅器をさらに備える、請求項１に記載の音声信号処理装置。
4. 前記第１のゲートは、前記バッファの入力を実質的にオフにする操作によってオフからオンに切り替えられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の音声信号処理装置。
5. 前記加算器の前段に接続される第２のゲートをさらに備え、
   前記第１のゲートは、前記第２のゲートがオフである場合にオンになり、前記第２のゲートがオンである場合にオフになる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の音声信号処理装置。
6. 入力された音声信号をバッファに一時的に蓄積するステップと、
   前記バッファの入力が実質的にオフである場合に前記バッファに蓄積された音声信号を出力するとともに前記バッファにフィードバックするステップと、
   前記バッファの入力が実質的にオフではない場合に前記バッファに蓄積された音声信号を出力せず、前記バッファへのフィードバックを無効化するステップと
   を含む音声信号処理方法。
7. 前記バッファにフィードバックされる音声信号を増幅または減衰させるステップをさらに備える、請求項６に記載の音声信号処理方法。
8. 音声信号が一時的に蓄積されるバッファと、
   前記バッファの出力側に接続され、前記バッファの入力が実質的にオフである場合にオンになり、そうではない場合にオフになる第１のゲートと、
   前記第１のゲートの出力側から分岐して前記バッファの入力側の加算器に接続されるフィードバック経路と
   を備える音声信号処理装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
   

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