JPH0118438B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は音楽信号の音階を変更することを可能
とする音階可変装置、特に時間軸の変化を惹起す
ることなく音階を変更し得る全く新規な装置を提
案したものである。

例えば音楽信号を録音してその再生速度を調節
すると音階は調節条件に応じて変化するが、同時
に時間軸も変化してしまう。すなわち例えば再生
速度を速くして音階を高くすると、再生時間が短
かくなる。更に録音という過程を経るためにリア
ルタイムの処理が不可能である。

本発明は上述の如き録音―再生による方式と異
り、時間軸の変化を招来せしめることなく、また
リアルタイム処理が可能な音階可変装置を提供す
ることを目的とする。

以下本発明をその実施例を示す図面に基いて具
体的に説明する。

第１図は本発明装置の略示ブロツク図である。
例えば電子オルガンのキーボード操作により得ら
れたアナログの原音楽信号OMSが本発明装置の
入力信号となる。すなわちこの原音楽信号OMS
はＡ／Ｄ（アナログ／デイジタル）変換器ADC及
び帯域フイルタ群BPFに入力される。Ａ／Ｄ変
換器ADCは原音楽信号OMSを第１のクロツク
CK１に同期するタイミングでサンプリングして、
例えば８ビツトのデイジタルの音楽信号DMSに
順次変換してゆき、該音楽信号DMSは上記クロ
ツクCK１によつて右シフトが行われる第１のシ
フトレジスタSR１へ入力されるようになつてい
る。このシフトレジスタSR１及び後述の第２の
シフトレジスタSR２はいずれもビツト並列デイ
ジツト直列方式の複合形式のものであつて、並列
のビツト数は音楽信号DMSに応じて８とし、ま
た直列のデイジツト（段）数は1000程度としてい
る。

シフトレジスタSR１は各ビツト毎に直列入力
並列出力となつている。第２のシフトレジスタ
SR２は周期可変の第２のクロツクCK２によつて
右シフトされるようになつており、また各ビツト
毎に並列入力し、直列出力となつている。そして
シフトレジスタSR１内に格納されたデータはシ
フトレジスタSR２へ一斉に並列的に、対応する
セルに転送されて格納されるようになつている。
すなわちこのような構成によりデイジタルの音楽
信号DMSは発生順にシフトレジスタSR１の最左
側のセルから入力されてクロツクCK１により右
方へ詰め上げられ、やがて最右側のセルから出て
いくが、この間後述するコントロール部CTRの
タイミング制御回路TMGにより転送指令信号
TCSが発せられた場合はシフトレジスタSR１内
の、その時点における全データが並列的にシフト
レジスタSR２へ移され、このデータはクロツク
CK２により右方へシフトされてゆき、その最右
側のセルから１デイジツト（８ビツト分）ずつ出
力されていく。

シフトレジスタSR２から出力されたデイジタ
ルの音楽信号DMS′はＤ／Ａ（デイジタル／アナ
ログ）変換器DACに入力されて、アナログの音
楽信号AMSに戻り、更にローパスフイルタLPS
及びローカツトフイルタLCFを経た音楽信号
AMS′は例えば増幅されてスピーカに導かれるよ
うになつている。

次にコントロール部CTRについて説明する。
帯域フイルタ群BPFは通過帯域が夫々に異る多
数の帯域フイルタからなり、各帯域フイルタの出
力は比較器CMPにて比較され、その比較の結果、
連続的に入力される原音楽信号OMSの基本周波
数に係るデータFFDが出力される。すなわち原
音楽信号の波形から音色に関する情報を削除した
メロデイラインに係る情報が基本周波数データ
FFDとして出力され、コントロール部CTRの比
較数セツト回路CSCへ入力される。比較数セツト
回路CSCにはクロツクCK１，CK２も入力されて
おり、これらの入力データを参照しつつ、シフト
レジスタSR２の段数以下の比較数CMNを基本周
波数データFFDの変化に追随して決定し、これ
を一致回路CICへ入力する。この比較数CMNは
クロツクCK１，CK２夫々の周期に比較数CMN
を乗じた値が上記基本周波数の逆数の整数倍に一
致するか、又は近い値となり、且つシフトレジス
タSR２の段数に近い値となるように定められる。
一方クロツクCK２はカウンタCNTで計数され、
その計数値CTNは一致回路CICに入力される。
そして一致回路CICは両入力データCTN及び
CMNが一致した場合に一致信号CISをタイミン
グ制御回路TMGに発し、該タイミング制御回路
TMGは一致信号CISに同期して転送指令信号
TCSを発し、シフトレジスタSR１からSR２への
データ転送を行わせる。但し、タイミング制御回
路TMGにはクロツクCK１，CK２が入力されて
おり、両クロツクの発生タイミングを外して転送
指令信号TCSを発するようにしている。

なお、タイミング制御回路TMGは一致信号
CISを受取ると直ちにカウンタCNTをクリアす
る。

次に、叙上の如く構成された本発明装置の動作
を、原音楽信号OMSとして正弦波状のＣの音が
入力された場合において、クロツクCK２の周期
をクロツクCK１の周期の3/4倍としたときを例に
とつて第２図に基き説明する。結論を先に述べれ
ば、この場合はローカツトフイルタLCFからは、
前記Ｃの音より３度以上のＥの音楽信号AMS′が
得られることになる。なお、第２図においては時
間の経過方向を左方にとつて、右シフトが行われ
るシフトレジスタSR１，SR２内におけるデータ
格納状態と左右方向を一致させてあり、また説明
の便宜上アナログ信号で表わしてある。

まず、第２図イに示す如く原音楽信号OMSを
０の時点から入力すると、この信号はクロツク
CK１の同期してＡ／Ｄ変換器ADCによつてデイ
ジタルの音楽信号DMSに変換され、シフトレジ
スタSR１の最左側のセルから入力され、クロツ
クCK１により順次右方へシフトされて詰め上げ
られていく。シフトレジスタSR１に格納された
データは、第２図イに黒丸（サンプリング時の原
音楽信号OMSのレベルを８ビツトで表わす単位
データを示す）で表した如く離散的であり、黒丸
間寸法はクロツクCK１の周期に一致している。
そして、シフトレジスタSR１がDMSで一杯に詰
まつたそのレベルが零となつた、０時点からt₁時
間経過した時点t₁で最初の転送指令信号TCS１が
発せられ、シフトレジスタSR１の内容がそのま
まシフトレジスタSR２へ転送される。そうする
と、シフトレジスタSR２はクロツクCK２により
右シフトされてゆき、最右側のセルからは第２図
ロに示す如く音楽信号DMS′が順次出力されてゆ
くが、クロツクCK２の周期はクロツクCK１の周
期の3/4であるので、各黒丸間の時間が3/4に詰ま
つた形態で、すなわち単位データ間の時間間隔が
詰まつた形態で出力されてゆくことになる。換言
すれば、DMS′の音階はOMS又はDMSより３度
上つた、つまり周波数が4/3倍となつた状態にあ
る。この音楽信号DMS′はＤ／Ａ変換器DACによ
り、アナログ化されて音楽信号AMSとなるが、
離散的データを連続的データに変換したことによ
る波形歪はローパスフイルタLPSによりカツトさ
れて平滑化され、ローカツトフイルタLCFを経
て、音楽信号AMS′となり音に変換されてゆく。

一方、帯域フイルタ群BPFにも原音楽信号
OMSが入力されるが、この場合の原音楽信号
OMSは正弦波状の信号であるので、比較器CMP
はこの信号の周波数をそのまま示す内容の基本周
波数データFFDを比較数セツト回路CSCへ出力
する。若し、原音楽信号OMSがバイオリン等、
特定の音色を有する波形であつて、すなわち高周
波がＣの基本周波数に重畳された波形であつた場
合は、帯域フイルタ群BPFの出力結果に基きＣ
の基本周波数を捉えて同一内容のFFDを出力す
ることになる。

而して、比較数セツト回路CSCはこの場合にお
いては、3/4t₁時間をクロツクCK２の周期で除し
た数を比較数CMNとしてセツトし、これを一致
回路CICに出力する。

さて、t₁時点から3/4t₁時間経過したt₂時点にな
ると、シフトレジスタSR２はクロツクCK２によ
り総て出力されて空になるが、一方、カウンタ
CNTは転送指令信号TCS１が出力された時にク
リアされているので、シフトレジスタSR２が空
になつた時点でカウンタCNTの計数値CTNは、
ちようど比較数CMNと一致し、一致信号CISが
発せられ、次の転送指令信号TCS２がタイミン
グ制御回路TMGから発せられることになる。こ
のとき、シフトレジスタSR１の内容は、t₁時点
より1/4t₁時間だけ前の時点からt₂時点迄の間に
入力された原音楽信号OMSに対応する音楽信号
DMSとなつているので、この分が一斉にシフト
レジスタSR２へ転送される。従つて、t₂時点か
らはこの内容のデータがクロツクCK２による右
シフトによつて、シフトレジスタSR２の最右側
のセルから出力されていくことになり、音の切れ
目なしに音楽信号AMS′が得られ音に変換されて
ゆく。

而して、図示の例と異り原音楽信号OMS上の
t₁時点における位相と3/4t₁の時点における位相
とが相異る場合は、時点t₂における音楽信号
DMS′又はAMSが位相上連続しないことになる。
しかし、この問題はクロツクCK１とCK２との周
期の差、及び原音楽信号OMSの基本周波数の兼
ね合いで比較数CMNを定めることとしているの
で、聴感上問題となる程の不連続現象は回避でき
る。そして、この不連続性に起因して音楽信号
AMSに現れる高周波歪は、ローパスフイルタ
LPSでカツトされ更に聴感上の改善が図られる。

このように、シフトレジスタSR１には次々と
音楽信号DMSがクロツクCK１により格納されて
ゆき、適当なタイミングでシフトレジスタSR２
へ転送され、このシフトレジスタSR２からクロ
ツクCK２により音階の変更された音楽信号
DMS′が出力され、アナログ化されて音に変換さ
れてゆく。

さて、このような動作の繰返しにより音階変換
を行わせてゆく場合は、上述したところから明ら
かな如く原音楽信号OMSの一部（例えば3/4t₁か
らt₁にかけての1/4t₁時間の部分）が２回音とし
て現れることになる。逆に音階を下げるべくクロ
ツクCK２の周期をクロツクCK１の周期よりも長
くした場合は、原音楽信号の一部が切捨てられた
音が現れることになる。

本発明装置は、このような処理を行わせること
としたことにより時間軸の変化を生ぜしめないよ
うにしているのであるが、このように２回処理さ
れ、又は切捨てられる部分の時間はメロデイライ
ンの変化、すなわち原音楽信号OMSの各音程の
持続時間に比して十分短いので、何らの支障とは
ならず、音楽信号AMSによつて得られる音は単
に音階のみが変化し、時間軸が原音楽信号同様で
ある如くになる。

更に、原音楽信号OMS又は音楽信号DMSが転
送指令信号TCSで区切られたブロツク毎に処理
されるため、転送指令信号TCSの周期の逆数の
周波数_D又はその整数倍の周波数_DMの雑音が音
楽信号AMSに混入することになるが、周波数_D
の雑音はローカツトフイルタLCFで除去され、
周波数_DMの雑音のうち高周波部分はローパスフ
イルタLPSで除去される外、比較数CMNを上述
の如く選定して、各ブロツク間の位相の不連続性
を回避する如くにしているため、すなわち各ブロ
ツクの周期が基本周波数の逆数の整数倍となるよ
うにしているため、周波数_DMの一部は基本周波
数の整数倍となり、要するに聴感上の悪影響は殆
んどない。このように本発明による場合は、クロ
ツクCK２の周期をクロツクCK１の周期よりも短
かく（又は長く）することにより時間軸の変化を
招来せず、且つリアルタイムで音階を上げる（又
は下げる）ことが可能になり、上述の実施例にお
いては、ハ(C)長調の原音楽信号OMSを入力する
ことにより、ホ(E)長調の音が得られることにな
る。

従つて、リアルタイム処理を行う本発明装置を
電子オルガン等の楽器やレコード、テープによる
歌伴奏装置に組み込んだ場合は、歌手の音域に合
わせてクロツクCK２を選択することで容易に音
階の変更が可能となる。また、本発明装置を組み
込んだ電子オルガン等の楽器で演奏する場合に
は、シヤープ又はフラツトが多数付いた曲であつ
ても、クロツクCK２の周期を適当に選択するこ
とで、元の曲（楽譜）を移調して書き直すことに
より、シヤープやフラツトの少ない曲として容易
に演奏することができ、また、曲の途中での転調
にもクロツクCK２の周期の変更で容易に対処し
うる等、本発明は優れた効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
１図は本発明装置の略示ブロツク図、第２図はそ
の動作説明図である。 SR１，SR２…シフトレジスタ、TMG…タイ
ミング制御回路、CNT…カウンタ、CSC…比較
数セツト回路、CTR…コントロール部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原音楽信号をデイジタル音楽信号に変換する
   Ａ／Ｄ変換器と、第１のクロツクでシフトされて
   前記デイジタル音楽信号を順次格納する第１のシ
   フトレジスタと、第１のシフトレジスタの並列出
   力データを格納し、周期可変の第２のクロツクで
   シフトされる第２のシフトレジスタと、第２のク
   ロツクの周期の整数倍の時間を１周期とする転送
   周期で、該転送周期の１周期の間に前記第２のシ
   フトレジスタから出力されるデータに相当する前
   記並列出力データを前記第１のシフトレジスタか
   ら前記第２のシフトレジスタに転送するコントロ
   ール部と、第２のシフトレジスタの直列出力を入
   力とするＤ／Ａ変換器とを具備することを特徴と
   する音階可変装置。