JPH02137889A - Signal recording method - Google Patents

Signal recording method

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JPH02137889A
JPH02137889A JP63292937A JP29293788A JPH02137889A JP H02137889 A JPH02137889 A JP H02137889A JP 63292937 A JP63292937 A JP 63292937A JP 29293788 A JP29293788 A JP 29293788A JP H02137889 A JPH02137889 A JP H02137889A
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looping
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musical tone
waveform
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Abstract

PURPOSE:To obtain musical sound data from which nonintegral multiple sound components are removed, to reduce looping noises at the time of reproduction, and to perform looping smoothly by recording musical sound data on a recording medium through a comb-shaped filter. CONSTITUTION:A pitch detecting function block 12 detects the fundamental frequency f0 of an input signal such as a musical sound signal or an input digital signal corresponding to the analog signal. Then, the signal is filtered by the comb-shaped filter 14 whose passing bands are only the fundamental frequency band of the input analog signal and the frequency bands of its higher harmonic components to obtain an output analog or digital signal. The output analog or digital signal is recorded on the recording medium while controlled by a loop section detecting function block 16 so that only the fundamental frequency band of the output analog or digital signal and the frequency band of its higher harmonic components are the passing bands. Consequently, when components in the musical sound signal except noise components are attenuated and looping processing is performed, musical sound data wherein the noise components are attenuated are looped, so looping noises are suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば楽音信号等のアナログ信号又はそのア
ナログ信号に対応するディジタル信号を記憶媒体に記録
するための信号記録方法に関する〔発明の概要〕 本発明は、楽音信号等のアナログ信号又は該信号に対応
するディジタル信号のような入力信号を櫛形フィルタに
供給し、入力信号の基本周波数及びその整数倍の周波数
の近傍のみを通過させ、その出力信号の適当な繰り返し
波形区間を抽出して記憶媒体に記録することにより、入
力信号に含まれるノイズを低減し、記録された波形の操
り返し再生に伴うノイズ発生を抑え得るような信号記録
方法を提案するものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a signal recording method for recording an analog signal such as a musical tone signal or a digital signal corresponding to the analog signal on a storage medium. ] The present invention supplies an input signal such as an analog signal such as a musical tone signal or a digital signal corresponding to the signal to a comb-shaped filter, passes only the vicinity of the fundamental frequency of the input signal and frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency, and A signal recording method that reduces noise contained in an input signal by extracting an appropriate repetitive waveform section of an output signal and recording it on a storage medium, thereby suppressing the noise generated when the recorded waveform is repeatedly reproduced. This is what we propose.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、電子楽器やTVゲーム器等に用いられル音源は
、VCOlVCA、VCF等から成るアナログ音源と、
PSG (プログラマブル・サウンド・ジェネレータ)
や波形ROM mWみ出しタイプ等のディジタル音源と
に大別される。このディジタル音源の一種として、近年
においては、生の楽基音等をサンプリングしてディジタ
ル処理した音源データをメモリ等に記憶させて用いるよ
うなサンプラー音源も広く知られるようになってきてい
る(例えば、特開昭61−264099号公報、特開昭
62−267798号公報参照)。
Generally, the sound sources used in electronic musical instruments, TV game machines, etc. are analog sound sources consisting of VCO, VCA, VCF, etc.
PSG (Programmable Sound Generator)
It is broadly classified into digital sound sources such as waveform ROM mW output type and so on. In recent years, as a type of digital sound source, sampler sound sources have become widely known, in which sound source data is sampled from raw fundamental tones and digitally processed and stored in a memory or the like (for example, (See JP-A-61-264099 and JP-A-62-267798).

このサンプラー音源においては、−a的に音源データ記
憶用のメモリに大容量を要することから、メモリ節約の
ための手法が各種提案されており、例えば、楽音波形の
周期性を利用したルーピング処理や、非線形量子化等に
よるビット圧縮処“理がその代表的なものとして挙げら
れる。
Since this sampler sound source requires a large capacity of memory for storing sound source data, various methods have been proposed to save memory, such as looping processing that utilizes the periodicity of musical sound waves, A typical example of this is bit compression processing using nonlinear quantization.

上記ルーピング処理は、サンプリングされた楽音の元の
持続時間よりも長い時間音を出し続けるための一手法で
もある。すなわち、例えば楽音信号波形を考えるとき、
一般に発音開始直後においてはピアノの打鍵ノイズや管
楽器のプレスノイズ等の非音程成分が含まれることによ
り、波形の周期性が不明瞭なフォルマント部分が生じて
おり、その後、楽音の音程(ピッチ、音高)に対応する
基本周期で同じ波形が繰り返し現れるようになる。
The looping process described above is also a method for continuing to output a sound for a longer time than the original duration of the sampled musical tone. For example, when considering a musical tone signal waveform,
In general, immediately after the start of sound production, non-pitch components such as piano key tapping noise and wind instrument press noise are included, resulting in a formant part with unclear waveform periodicity. The same waveform will appear repeatedly with a fundamental period corresponding to high (high).

この繰り返し波形のn周期分(nは整数)をルーピング
区間とし、必要に応じて繰り返し再生することにより、
少ないメモリ容量で長時間の持続音を得ることができる
わけである。
By setting n cycles (n is an integer) of this repetitive waveform as a looping section and reproducing it repeatedly as necessary,
This means that you can obtain long-lasting sounds with a small amount of memory.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上述のようにサンプリング音源にルーピ
ングの手法を用いる場合、ルーピンク処理を行った波形
は完全に周期関数となり、ループの周波数に対して、非
整数衣の倍音成分を全く持つことができない。そして、
音源が元々持っていたこの非整数状倍音はルーピングノ
イズとなってルーピング波形に表れる。
However, when the looping method is used for a sampled sound source as described above, the waveform subjected to looping processing becomes a completely periodic function, and cannot have any non-integer overtone components with respect to the loop frequency. and,
These non-integer overtones that the sound source originally had become looping noise and appear in the looping waveform.

このルーピングノイズは、スペクトル上の周波数成分を
持ち聴感上好ましくないため、なるべく除去しなければ
ならない。
This looping noise has frequency components on the spectrum and is not pleasing to the sense of hearing, so it must be removed as much as possible.

また、サンプリングされメモリに記憶された楽音データ
は、実際の楽音をそのままディジタル処理して記憶媒体
に記録したものであるため、サンプリング時の音質で再
生時の音質も決定されてしまう。例えばサンプリング時
の音質がノイズ成分の多いものであった場合には、記憶
媒体から読み出されて再生された楽音信号もノイズ成分
をそのまま含んだものとなる。また、サンプリングする
楽音にいわゆるビブラートがかかつている場合には、微
小なFM変調がかかつていることになるため、上記ルー
ピング処理の際に、このFM変調によって生じた側波成
分が非整数倍音成分となり、ルーピングノイズとなって
再生されてしまう。
Furthermore, since the musical tone data sampled and stored in the memory is the actual musical tone that is digitally processed and recorded on a storage medium, the tone quality at the time of sampling also determines the tone quality at the time of reproduction. For example, if the sound quality at the time of sampling contains many noise components, the musical tone signal read from the storage medium and reproduced will also contain the noise components as is. In addition, if the musical tone to be sampled has so-called vibrato, it will be subject to minute FM modulation, so during the above looping process, the sidewave components generated by this FM modulation will be converted into non-integer harmonics. As a result, it is played back as looping noise.

そこで、本発明は上述のような欠点を解決するために提
案されたものであって、楽音データを櫛形フィルタを介
して記録媒体に記録することにより、非整数倍音成分を
除去した楽音データを得ることができ、再生時にルーピ
ングノイズを減少させルーピングを円滑に行えるように
する信号記録方法を提供することを目的とするものであ
る。
Therefore, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned drawbacks, and it is possible to obtain musical sound data from which non-integer overtone components have been removed by recording musical sound data on a recording medium through a comb filter. It is an object of the present invention to provide a signal recording method that reduces looping noise during playback and allows smooth looping.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明に係る信号記録方法は、上述の目的を達成するた
めに成されたものであり、第1図のフローチャートに示
すように、先ず、ステップS1において、楽音信号等の
入力アナログ信号又はそのアナログ信号に対応する入力
ディジタル信号である入力信号の基本周波数f。(ピッ
チ情報)を検出し、次に、ステップS2において、上記
入力アナログ信号の基本周波数帯域及びその高調波成分
の周波数帯域のみを通過帯域とする櫛形フィルタでフィ
ルタリングして出力アナロ信号又はディジタル信号を得
ると共に、ステップS3で上記出力アロナグ又はディジ
タル信号の基本周波数帯域及びその高調波成分の周波数
帯域のみが通過帯域となるように(抽出されるように)
制御し、ステップS4で記憶媒体に記録することを特徴
とするものである。
The signal recording method according to the present invention has been made to achieve the above-mentioned object, and as shown in the flowchart of FIG. The fundamental frequency f of the input signal, which is the input digital signal corresponding to the signal. (pitch information), and then, in step S2, the output analog signal or digital signal is filtered by a comb-shaped filter whose pass band is only the fundamental frequency band of the input analog signal and the frequency band of its harmonic components. At the same time, in step S3, only the fundamental frequency band of the output analogue or digital signal and the frequency band of its harmonic components become the passband (so that they are extracted).
This feature is characterized in that the information is controlled and recorded on a storage medium in step S4.

〔作 用〕[For production]

楽音をその楽音の基音とその倍音のみを通す櫛型フィル
タに通すことによって、楽音信号中の音程成分以外の成
分(非音程成分及び一部のノイズ成分)を減衰させてS
N比を改善することができる、またルーピング処理する
場合、ノイズ成分等が減衰された楽音データをルーピン
グするため、ルーピングノイズを抑えることができる。
By passing a musical tone through a comb filter that passes only the fundamental tone of the musical tone and its harmonics, components other than pitch components (non-pitched components and some noise components) in the musical tone signal are attenuated.
The N ratio can be improved, and when looping processing is performed, since musical tone data with noise components etc. attenuated is looped, looping noise can be suppressed.

〔実施例〕〔Example〕

先ず、本発明の詳細な説明に先立って、第2図に示す楽
音信号波形を参照しながら、前述したルーピング処理に
ついて簡単に説明する。一般に発音開始直後においては
ピアノの打鍵ノイズや管楽器のプレスノイズ等の非音程
成分が含まれることにより、波形の周期性が不明瞭な部
分であるフォルマント部分FRが生じており、その後、
楽音の音程(ピッチ、音高)に対応する基本周期で同じ
波形が繰り返し現れるようになる。この繰り返し波形の
n周期分(nは整数)をルーピング区間LPとし、この
ルーピング区間LPはルーピング開始点LP、とルーピ
ング終端点LP、のルーピングポイント間で表されるも
のである。そして上記フォルマント部分FRとルーピン
グ区間LPとを記憶媒体に記録し、再生時にはフォルマ
ント部分PRの再生に続いてルーピング区間LPを繰り
返、し再生することにより、任意の長時間に亘って楽音
を発生させることができる。
First, prior to a detailed explanation of the present invention, the looping process described above will be briefly explained with reference to the musical tone signal waveform shown in FIG. Generally, immediately after the start of sound generation, a formant part FR, which is a part where the periodicity of the waveform is unclear, occurs due to the inclusion of non-pitch components such as piano key tapping noise and wind instrument press noise, and after that,
The same waveform appears repeatedly with a fundamental period corresponding to the musical interval (pitch, pitch) of the musical tone. N periods (n is an integer) of this repetitive waveform are defined as a looping section LP, and this looping section LP is expressed between the looping points LP, the looping start point LP, and the looping end point LP. Then, the formant portion FR and the looping section LP are recorded on a storage medium, and during playback, the looping section LP is repeatedly played following the playback of the formant portion PR, thereby generating a musical tone over an arbitrary long period of time. can be done.

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるもの
でないことは言うまでもない。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. It goes without saying that the present invention is not limited to the following examples.

第3図は、本発明実施例の音源データ圧縮符号化方法を
音源データ形成装置に適用する際に、入力楽音信号をサ
ンプリングして記憶媒体に記録するまでの各機能の具体
例を示す機能ブロック図である。この場合の入力端子1
0に供給される入力楽音信号としては、例えばマイクロ
フォンで直接収音した信号、あるいはディジタル・オー
ディオ信号記録媒体等を再生して得られた信号を、アナ
ログ信号あるいはディジタル信号の形態で用いることが
できる。
FIG. 3 is a functional block diagram showing a specific example of each function from sampling an input musical sound signal to recording it on a storage medium when applying the sound source data compression encoding method of the embodiment of the present invention to a sound source data forming device. It is a diagram. Input terminal 1 in this case
As the input musical sound signal supplied to 0, for example, a signal directly picked up by a microphone, or a signal obtained by reproducing a digital audio signal recording medium, etc. can be used in the form of an analog signal or a digital signal. .

先ず、第3図のサンプリング処理機能ブロック11にお
いては、上記入力楽音信号を例えば周波数38kHzで
サンプリングし、1サンプル16ビツトのディジタルデ
ータとして取り出している。
First, in the sampling processing function block 11 of FIG. 3, the input musical tone signal is sampled at a frequency of 38 kHz, for example, and extracted as digital data of 16 bits per sample.

このサンプリング処理とは、上記入力楽音信号がアナロ
グ信号の場合のA/D変換処理に対応するものであり、
また入力信号がディジタル信号の場合にはサンプリング
レート変換及びビット数変換の処理に対応するものであ
る。
This sampling process corresponds to A/D conversion process when the input musical tone signal is an analog signal,
Furthermore, when the input signal is a digital signal, it corresponds to processing of sampling rate conversion and bit number conversion.

次に、ピッチ検出機能ブロック12において、上述のサ
ンプリング処理により得られたディジタル楽音信号につ
いての楽音の音程(ピッチ)を決定する基音の周波数(
基本周波数)fo、すなわちピッチ情報が検出される。
Next, in the pitch detection function block 12, the fundamental tone frequency (
fundamental frequency) fo, that is, pitch information is detected.

このピッチ検出機能ブロック12における検出原理を説
明する。ここで、サンプリング音源となる楽音信号は、
その基音となる周波数がサンプリング周波数fsに比べ
てかなり低い場合が多く、周波数軸で楽音のピークを検
出するだけでは高い精度での音程の同定が難しい、した
がって、何らかの手段を用いて、楽音の倍音成分のスペ
クトルを利用する必要がある。
The detection principle in this pitch detection function block 12 will be explained. Here, the musical sound signal that is the sampling sound source is
In many cases, the fundamental frequency is considerably lower than the sampling frequency fs, and it is difficult to identify the pitch with high precision just by detecting the peak of the musical tone on the frequency axis. It is necessary to utilize the spectrum of components.

先ず、音程を検出したい楽音信号の波形をf (t)と
すれば、この楽音波形f(t)を各倍音成分の振幅a(
ω)および位相φ(ω)で表せば、該楽音波形f (t
)はフーリエ展開した式、 f(t)=  Σa (ω)cos (ωt  +φ(
ω))・・■で表せる。ここで、各倍音の位相のずれφ
(ω)を全てゼロにすると、 f(t)=  Σa(ω)C6Sωt ・ ・ ・ ・
 ・ ・ ・■の式で表せるものとなる。このように位
相の揃えの持つ全ての倍音の周期の整数倍の点および1
=0の点である。これは基音の周期にほかならない。
First, let f(t) be the waveform of a musical tone signal whose pitch is to be detected, then convert this musical waveform f(t) to the amplitude a(
ω) and phase φ(ω), the musical sound waveform f (t
) is a Fourier expanded formula, f(t) = Σa (ω)cos (ωt +φ(
It can be expressed as ω))...■. Here, the phase shift of each overtone φ
If (ω) is all zero, f(t) = Σa(ω)C6Sωt ・ ・ ・ ・
・ ・ ・It can be expressed by the formula of ■. In this way, the points that are integral multiples of the period of all harmonics that the phase alignment has, and 1
=0 point. This is nothing but the period of the fundamental tone.

この原理をふまえて、ピッチ検出の手順を第4図に示す
機能ブロック図を用いて説明する。
Based on this principle, the pitch detection procedure will be explained using the functional block diagram shown in FIG. 4.

第4図において、実部データ入力端子31より楽音デー
タを、また虚部データ入力端子32より°“0”を、高
速フーリエ変換(FFT)機能ブロック33に供給する
In FIG. 4, musical tone data is supplied from a real part data input terminal 31 and °"0" is supplied from an imaginary part data input terminal 32 to a fast Fourier transform (FFT) functional block 33.

ここで、上記高速フーリエ変換機能ブロック33で行わ
れる高速フーリエ変換において、ピッチを推定する楽音
信号をx(t)とし、また、上記楽音信号X(0に含ま
れる倍音成分を aacos(2πf、lt+θ)・・・・・・■とすれ
ば、X(()は ω x(t)=Σa、1cos(2πfllt+θ)・・・
■これを複素表示で書き直して、 O x (t) = (1/2)Σa、1exp(jθ、1
)exp(jω1lt) −−■n;−ω ただし、 cosθ= (exp (jθ)+exp(−jθ))
/2−  ・■を用いた。この式をフーリエ変換すると
、ω X(a+)=r  x(t)exp(−jωt)  d
t・Σanexp(j a n)δ(ω−ωn)  ・
 ・■n=−の ここで、δ(ω−ω7)はデルタ関数である。
Here, in the fast Fourier transform performed by the fast Fourier transform function block 33, the musical tone signal whose pitch is estimated is x(t), and the harmonic components included in the musical tone signal X(0) are aacos(2πf, lt+θ )......■, then X(() is ω x(t)=Σa, 1cos(2πfllt+θ)...
■Rewriting this in complex representation, O x (t) = (1/2)Σa, 1exp(jθ, 1
)exp(jω1lt) −−■n;−ω However, cosθ= (exp (jθ)+exp(−jθ))
/2−・■ was used. When this formula is Fourier transformed, ω X(a+)=r x(t)exp(-jωt) d
t・Σanexp(j a n) δ(ω−ωn) ・
・■n=−, where δ(ω−ω7) is a delta function.

次の機能ブロック34で該高速フーリエ変換後のデータ
のノルム(絶対値、すなわち実部と虚部をそれぞれ2乗
したものの和の平方根)を算出すすなわち、X(ω)の
絶対値Y(ω)を取ると、位相成分がキャンセルされて
、 Y(ω)・[X(ω)X(ω)!”” =(1/2)allδ(ω−ω、l)  ・ ・ ・ 
・■これは、上記楽音データの高周波成分の全ての位相
を合わせるために成されるものであり、上記虚部をゼロ
にすることにより、位相成分を揃えることができる。
The next functional block 34 calculates the norm (absolute value, that is, the square root of the sum of the squares of the real and imaginary parts) of the data after the fast Fourier transform, that is, the absolute value Y(ω) of X(ω). ), the phase component is canceled and becomes Y(ω)・[X(ω)X(ω)! "" = (1/2) all δ (ω-ω, l) ・ ・ ・
-■ This is done in order to match the phases of all the high frequency components of the musical tone data, and by setting the imaginary part to zero, the phase components can be made equal.

次に、この算出されたノルムを高速フーリエ変tA(こ
の場合は逆FFTに相当)機能ブロック36に実部デー
タとして供給し、虚部データ入力端子35には“′0″
“を供給して逆FFTをかけ楽音データを復元する。す
なわち、上記逆フーリエ変換は、 y(t)=(1/2π)S   Y(ω)exp(−、
iωt)dt0コ 1lSa、ICO3ωllt中−・・・・(:[(1j
)である。この逆フーリエ変換後の復元された楽音デー
タは、全ての高周波成分の位相が揃ったコサイン波の合
成で表せる波形として取り出されるものである。
Next, this calculated norm is supplied to the fast Fourier transformation tA (corresponding to inverse FFT in this case) function block 36 as real part data, and the imaginary part data input terminal 35 is supplied with "'0".
", and performs inverse FFT to restore musical tone data. In other words, the above inverse Fourier transform is as follows: y(t)=(1/2π)S Y(ω)exp(-,
iωt) dt0ko1lSa, ICO3ωllt -...(:[(1j
). The restored musical tone data after the inverse Fourier transform is extracted as a waveform that can be expressed by a combination of cosine waves in which all high-frequency components are aligned in phase.

その後、ピーク検出機能ブロック37で上記復元された
音源データのピークを検出する。ここで、上記ピークは
上記楽音データの全ての高周波成分の極値(ピーク)が
−敗した点であり、次の機能ブロック38において上記
検出されたピーク値を値の大きい方から分1(ソート)
する。上記検出されたピークの周期を計測することによ
り、゛楽音信号の音程を知ることができる。
Thereafter, a peak detection function block 37 detects the peak of the restored sound source data. Here, the peak is the point at which the extreme values (peaks) of all the high frequency components of the musical tone data are defeated, and in the next function block 38, the detected peak values are divided by 1 (sorted) from the largest value. )
do. By measuring the period of the detected peak, the pitch of the musical tone signal can be determined.

第5図は、第4図のピーク検出機能ブロック37におけ
る楽音データの極大値(ピーク)を検出するための構成
について説明するためのものである。
FIG. 5 is for explaining the configuration for detecting the local maximum value (peak) of musical tone data in the peak detection function block 37 of FIG. 4. In FIG.

この場合上記楽音データは、値の異なったピーク(極値
)が多数存在するものであり、上記楽音データの最大値
を求めてその周期を検出することで楽音の音程を知るこ
とができる。
In this case, the musical tone data has many peaks (extreme values) of different values, and by finding the maximum value of the musical tone data and detecting its period, the pitch of the musical tone can be determined.

すなわち第5図において、逆フーリエ変換後の楽音デー
タ列は、入力端子41を介しNモ1段のシフトレジスタ
42に供給され、このシフトレジスタ42の各段のレジ
スタa−N/□・・・ao・・・aN/□を順次介して
出力端子43に送られている。このN+1段のシフトレ
ジスタ42は上記楽音データ列に対して幅がN+1サン
プル分のウィンドウとして作用し、該楽音データ列のN
+1サンプルが上記ウィンドウを介して最大値検出回路
44に送られる。すなわち、上記楽音データは最初にレ
ジスタa−N/2に入力した後レジスタaN/□まで順
次伝送され、各々のレジスタa−N/□・・・ao・・
・aN/□からのN+1サンプルの上記各楽音データが
最大値検出回路44に送られる。
That is, in FIG. 5, the musical tone data string after inverse Fourier transform is supplied to an N-stage shift register 42 via an input terminal 41, and the registers a-N/□ . . . The signals are sequentially sent to the output terminal 43 via ao...aN/□. This N+1-stage shift register 42 acts as a window with a width of N+1 samples for the musical tone data string.
+1 samples are sent to the maximum value detection circuit 44 via the window. That is, the above musical tone data is first input to register a-N/2, and then sequentially transmitted to register aN/□, and is input to each register a-N/□...ao...
- The above-mentioned musical tone data of N+1 samples from aN/□ are sent to the maximum value detection circuit 44.

この最大値検出回路44は、上記シフトレジスタ42内
の例えば中央のレジスタa0の値が上記N+1サンプル
のデータの各個の内で最大となったとき、そのレジスタ
a0のデータをピーク値として検出して、出力端子45
より出力するものである。なお、上記ウィンドウの幅N
+1は任意に設定可能である。
This maximum value detection circuit 44 detects the data of the register a0 as a peak value when the value of, for example, the central register a0 in the shift register 42 becomes the maximum among the data of the N+1 samples. , output terminal 45
It outputs more. In addition, the width N of the above window
+1 can be set arbitrarily.

第3図に戻って、エンベロープ検出機能ブロック13に
おいては、上述のサンプリング処理後のディジタル楽音
信号に対して、上記ピッチ情報を用いたエンベロープ検
出処理を施すことにより、楽音信号のいわゆるエンベロ
ープ波形を得ている。
Returning to FIG. 3, the envelope detection function block 13 obtains the so-called envelope waveform of the musical tone signal by performing envelope detection processing using the pitch information on the digital musical tone signal after the sampling process described above. ing.

これは、例えば第6図Aに示すような楽音信号波形のピ
ーク点を順次結んで得られる第6図Bに示すような波形
であり、発音直後からの時間経過に伴うレベル(あるい
は音量)の変化を表している。
For example, the waveform shown in Figure 6B is obtained by sequentially connecting the peak points of the musical tone signal waveform shown in Figure 6A, and the level (or volume) changes over time from immediately after the sound is produced. It represents change.

このエンベロープ波形は、一般にADSR(アタックタ
イム/デイケイタイム/サスティンレベル/リリースタ
イム)のような各パラメータにより表されることが多い
。ここで楽音信号の一興体例として、打鍵操作に応じて
発音されるピアノ音等を考えるとき、上記アタックタイ
ムT^は鍵盤の鍵が押され(キー・オン)徐々に音量が
上がり目標とする音量に達するまでの時間を表し、上記
デイケイタイムTIlは上記アタックタイムT、で達し
た音量から次の音量(例えば楽器の持続音の音量)に達
するまでの時間を表し、上記サスティンレベルL、は鍵
の押圧を解除してキー・オフするまで保たれる持続音の
音量を表し、上記リリースタイムTIIは上記キー・オ
フしてから音が消えるまでの時間を表している。なお上
記各時間TA、TD、TIは、音量変化の傾きあるいは
レートを示すこともある。また、これらの4つのパラメ
ータの他にさらに多くのエンベロープパラメータを用い
るようにしてもよい。
This envelope waveform is generally expressed by parameters such as ADSR (attack time/decay time/sustain level/release time). As an example of a musical sound signal, when considering a piano sound that is produced in response to a keystroke, the above attack time T is the time when a key on the keyboard is pressed (key-on) and the volume gradually increases to reach the target volume. The decay time TIl represents the time from the volume reached at the attack time T until reaching the next volume (for example, the volume of a sustained sound of a musical instrument), and the sustain level L It represents the volume of the sustained sound that is maintained until the key is released and the key is turned off, and the release time TII represents the time from when the key is turned off until the sound disappears. Note that the above-mentioned times TA, TD, and TI may also indicate the slope or rate of volume change. Furthermore, more envelope parameters may be used in addition to these four parameters.

ここで、エンベロープ検出機能ブロック13においては
、上述したようなADSR(アタックタイムTA/デイ
ケイタイムT、/サスティンレベルL、/リリースタイ
ムTI+)等の各パラメータにより表されるエンベロー
プ波形情報と同時に、前述したフォルマント部分をアタ
ック波形の残った状態で取り出すために、信号波形の全
体的なデイケイレートを示す情報を得るようにしている
Here, in the envelope detection function block 13, envelope waveform information represented by each parameter such as ADSR (attack time TA/decay time T, /sustain level L, /release time TI+) as described above is simultaneously detected. In order to extract the aforementioned formant portion with the attack waveform remaining, information indicating the overall decay rate of the signal waveform is obtained.

このデイケイレート情報は、例えば第7図に示すように
、発音時(キー・オン時)から上記アタックタイムTa
の間は基準の値“1”をとり、その後単調減衰する波形
を表すものである。
This decay rate information is, for example, as shown in FIG.
The waveform takes a reference value of "1" during the interval and then monotonically decays.

ここで、第3図のエンベロープ検出機能ブロック13の
構成例について、第8図の機能ブロック図を参照しなが
ら説明する。
Here, an example of the configuration of the envelope detection function block 13 shown in FIG. 3 will be explained with reference to the functional block diagram shown in FIG. 8.

当該エンベロープ検出の原理は、いわゆるAM(振幅変
調)信号のエンベロープ検波と同様なものである。すな
わち、上記楽音信号のピッチを上記AM信号のキャリア
の周波数として考えることによりエンベロープを検出す
るものである。上記エンベロープ情報は楽音を再生する
際に用いるものであり、当該楽音は上記エンベロープ情
報とピッチ情報に基づいて形成されるものである。
The principle of envelope detection is similar to envelope detection of so-called AM (amplitude modulation) signals. That is, the envelope is detected by considering the pitch of the musical tone signal as the frequency of the carrier of the AM signal. The envelope information is used when reproducing a musical tone, and the musical tone is formed based on the envelope information and pitch information.

第8図の入力端子51に供給された楽音データは、絶対
値出力機能ブロック52において、上記楽音の波高値デ
ータの絶対値が求められる。この絶対値データをFIR
(有限インパルス応答)型ディジタルフィルタの機能ブ
ロック55に送る。
For the musical tone data supplied to the input terminal 51 in FIG. 8, an absolute value of the peak value data of the musical tone is determined in an absolute value output function block 52. FIR this absolute value data
(finite impulse response) type digital filter function block 55.

ここで、上記FIRフィルタ機能ブロック55はローパ
スフィルタとして作用するものであり、予め、入力端子
53に供給されたピッチ情報に基づいて機能ブロック5
4において形成しておいたフィルタ係数をFIRフィル
タ機能ブロック55に供給することにより、そのローパ
スフィルタのカットオフ特性を決定するものである。
Here, the FIR filter function block 55 acts as a low-pass filter, and the function block 5
By supplying the filter coefficients formed in step 4 to the FIR filter function block 55, the cutoff characteristic of the low-pass filter is determined.

ここで、上記フィルタ特性は、例えば第9図に示す特性
となっており、上記楽音信号の基音(周波数to)やそ
の倍音の周波数に零点を有するものである。例えば、上
記第6図Aに示す楽音信号からは、上記FIRフィルタ
で基音1倍音の周波数を減衰させることにより第6図B
に示すようなエンベロープ情報が検出される。なお上記
フィルタ係数の特性は、次式で示されるものである。
Here, the filter characteristic is, for example, the characteristic shown in FIG. 9, and has zero points at the fundamental tone (frequency to) of the musical tone signal and the frequencies of its overtones. For example, from the musical tone signal shown in FIG. 6A, by attenuating the frequency of the first harmonic of the fundamental tone using the FIR filter, the musical tone signal shown in FIG.
Envelope information as shown in is detected. Note that the characteristics of the filter coefficients described above are shown by the following equation.

H(f) =  k ・(sjn(πf/L))/f 
−−・・■この0式中のroは楽音信号の基本周波数(
ピッチ)を示す。
H(f) = k ・(sjn(πf/L))/f
−−・・■ro in this formula 0 is the fundamental frequency of the musical tone signal (
pitch).

次に、上述のサンプリング処理された楽音信号の波高値
データ(サンプリングデータ)から、前述の第2図に示
すフォルマント部分FHの信号の波高値データと、ルー
ピング区間LPの信号の波高値データ(ループデータ)
とを生成する処理について説明する。
Next, from the peak value data (sampling data) of the sampled musical tone signal mentioned above, the peak value data of the formant part FH signal shown in FIG. 2 and the peak value data of the signal in the looping section LP (loop data)
The process of generating .

上記ループデータ生成のための最初の機能ブロク14に
おいて、上記サンプリングされた楽音信号の波高値デー
タを、先に検出したエンベロープ波形(第6図B)のデ
ータで割算(又は逆数を乗算)してエンベロープ補正を
行うことにより、第10図に示すような振幅一定の波形
の信号の波高値データを得ている。このエンベロープ補
正された信号(の波高値データ)をフィルタ処理するこ
とにより、音程成分以外が減衰された、あるいは相対的
に音程成分が強調された信号(の波高値データ)を得て
いる。ここで音程成分とは、基本周波数f0の整数倍の
周波数成分のことである。具体的には、上記エンベロー
プ補正された信号に含まれるビブラート等の低周波成分
を除去するためにHPF (バイパスフィルタ)を介し
、次に、第11図の一点鎖線に示すような周波数特性、
すなわち基本周波数f、の整数倍の周波数帯域が通過帯
域の周波数特性、を有する櫛形フィルタを介すことによ
り、上記HPF出力信号に含まれる音程成分のみを通過
させてこれら以外の非音程成分やノイズ成分を減衰させ
、さらに必要に応じてLPF(ローパスフィルタ)を介
すことにより、上記櫛形フィルタ通3IA後の信号に重
畳しているノイズ成分を除去する。
In the first functional block 14 for generating the loop data, the peak value data of the sampled musical tone signal is divided (or multiplied by the reciprocal) by the data of the previously detected envelope waveform (FIG. 6B). By performing envelope correction, peak value data of a signal with a constant amplitude waveform as shown in FIG. 10 is obtained. By filtering (the peak value data of) this envelope-corrected signal, (the peak value data of) a signal in which components other than pitch components are attenuated or pitch components are relatively emphasized is obtained. Here, the pitch component refers to a frequency component that is an integral multiple of the fundamental frequency f0. Specifically, in order to remove low frequency components such as vibrato included in the envelope-corrected signal, it is passed through an HPF (bypass filter), and then the frequency characteristics as shown in the dashed line in FIG.
In other words, by passing through a comb-shaped filter whose passband frequency characteristic is an integral multiple of the fundamental frequency f, only the pitch components included in the HPF output signal are passed, and other non-pitch components and noise are filtered out. The noise component superimposed on the signal after passing through the comb filter 3IA is removed by attenuating the component and passing it through an LPF (low pass filter) as necessary.

すなわち、前記入力信号として楽器の音等の楽音信号を
考えるとき、この楽音信号は通常一定の音程(ピッチ、
音高)を有していることから、その周波数スペクトラム
には、第11図の実線に示すように、上記楽音自体の音
程に対応する基本周波数r0の近傍とその整数倍の周波
数の近傍にエネルギが集中するような分布が得られる。
That is, when considering a musical sound signal such as the sound of an instrument as the input signal, this musical sound signal usually has a constant pitch (pitch,
As shown by the solid line in Fig. 11, the frequency spectrum contains energy in the vicinity of the fundamental frequency r0 corresponding to the pitch of the musical note itself and in the vicinity of frequencies that are integral multiples thereof. A distribution is obtained in which .

これに対して一般のノイズ成分は−様な周波数分布を持
っていることが知られている。従って、上記入力楽音信
号を第11図の一点鎖線に示すような周波数特性の櫛形
フィルタを通すことにより、楽音信号の基本周波数f0
の整数倍の周波数成分(いわゆる音程成分)のみがその
まま通過あるいは強調されて他の成分(非音程成分及び
ノイズの一部)が減衰され、結果としてSN比を改善す
ることができる。ここで、上記第11図中の一点鎖線に
示す櫛形フィルタの周波数特性は、次式 %式% で表されるものである。この0式中のfoは上記入力信
号の基本周波数(音程に対応する基音の周波数)、Nは
櫛形フィルタの段数である。
On the other hand, it is known that general noise components have a −-like frequency distribution. Therefore, by passing the input musical tone signal through a comb-shaped filter having frequency characteristics as shown in the dashed line in FIG. 11, the fundamental frequency f0 of the musical tone signal is
Only frequency components (so-called pitch components) that are integral multiples of are passed through or emphasized, while other components (non-pitch components and part of noise) are attenuated, and as a result, the S/N ratio can be improved. Here, the frequency characteristic of the comb-shaped filter shown in the dashed line in FIG. 11 is expressed by the following equation. In this equation, fo is the fundamental frequency of the input signal (the frequency of the fundamental tone corresponding to the pitch), and N is the number of stages of the comb filter.

このようにしてノイズ成分が低減された楽音信号は、前
記繰り返し波形抽出回路に送られ、この繰り返し波形抽
出回路により前述した第2図のルーピング区間LPのよ
うな適当な操り返し波形区間が抽出された後、半導体メ
モリ等の記憶媒体に送られて記録される。この記憶媒体
に記録された楽音信号データは、非音程成分や一部のノ
イズ成分が減衰されたものであるため、上記繰り返し波
形区間を繰り返し再生する際のノイズ、いわゆるルーピ
ング開始点を低減することができる。
The musical tone signal whose noise components have been reduced in this way is sent to the repetitive waveform extraction circuit, and this repetitive waveform extraction circuit extracts an appropriate repeated waveform section such as the looping section LP in FIG. 2 described above. After that, it is sent to a storage medium such as a semiconductor memory and recorded. Since the musical tone signal data recorded on this storage medium has non-pitch components and some noise components attenuated, it is possible to reduce noise when repeatedly reproducing the above-mentioned repetitive waveform section, so-called looping start point. Can be done.

なお上記HPF、櫛形フィルタ、LPFの周波数特性は
、先にピッチ検出機能ブロック12にて検出されたピッ
チ情報である上記基本周波数f0に基づいて設定される
ようになっている。
The frequency characteristics of the HPF, comb filter, and LPF are set based on the fundamental frequency f0, which is the pitch information detected by the pitch detection function block 12 in advance.

次に第3図のループ区間検出機能ブロック16において
、上記フィルタ処理によって音程成分以外が減衰された
楽音信号に対して、適当な繰り返し波形区間を検出する
ことにより、ルーピング開始点LP、とルーピング終端
点LP、とのルーピングポイントを設定する。
Next, the loop section detection function block 16 in FIG. 3 detects an appropriate repeating waveform section for the musical tone signal whose components other than the pitch components have been attenuated by the above-mentioned filter processing, thereby determining the looping starting point LP and the looping ending point. Set a looping point with point LP.

すなわち、ループ区間検出機能ブロック16では、上記
楽音信号のピッチ(音程)に対応する繰り返し周期(の
整数倍)だけ相対的に離れた2点であるルーピングポイ
ントを選定するが、以下にその選定原理を説明する。
That is, the loop section detection function block 16 selects two looping points that are relatively separated by (an integral multiple of) the repetition period corresponding to the pitch (interval) of the musical tone signal, and the selection principle is explained below. Explain.

楽音データをルーピング処理する場合、ルーピングの間
隔は、楽音信号の基本周B(基音の周波数の逆数)の整
数倍でなければならない。したがって、その楽音の音程
を正確に同定すれば、容易に決定することが可能となる
When performing looping processing on musical tone data, the looping interval must be an integral multiple of the fundamental frequency B (reciprocal of the frequency of the fundamental tone) of the musical tone signal. Therefore, if the pitch of the musical note is accurately identified, it can be determined easily.

つまり、予めルーピング間隔を決定しておき、その間隔
分だけ離れた2点を取り出し、その2点の近傍の信号波
形の相関性あるいはUQ性を評価することでルーピング
ポイントを設定する。この評価関数の一例として、上記
2点の各近傍の信号波形のサンプルについてのたたみ込
み(合成績、コンボリューション)を用いるものについ
て説明する。すなわち、上記コンボリューションの操作
を全ての点の組みについて順次施すことで信号波形の相
関性あるいは類似性を評価する。ここで、上述のコンボ
リューションによる評価は、例えば上記楽音データをシ
フトレジスタに順次入力してゆき、それぞれ各レジスタ
で取り込まれた楽音データを、例えば後述するDSP 
(ディジタル信号処理装置)で構成された積和器にそれ
ぞれ入力し、該積和器で上記コンボリューションを計算
し出力するものである。このようにして得られたコンボ
リューションが最大となる2点の組みをルーピング開始
点り、Psおよびルーピング終端点LP、とする。
That is, a looping interval is determined in advance, two points separated by the interval are taken out, and a looping point is set by evaluating the correlation or UQ characteristic of signal waveforms in the vicinity of the two points. As an example of this evaluation function, one that uses convolution (result, convolution) of samples of signal waveforms near each of the two points will be described. That is, the correlation or similarity of signal waveforms is evaluated by sequentially performing the above convolution operation on all sets of points. Here, the evaluation by the above-mentioned convolution is carried out by sequentially inputting the musical tone data to a shift register, for example, and inputting the musical tone data taken in by each register to a DSP, which will be described later.
(digital signal processing device), which calculates and outputs the above convolution. The set of two points for which the convolution obtained in this manner is maximum is defined as the looping start point Ps and the looping end point LP.

すなわち、第12図において、ルーピング開始点LP、
の候補点をa、とし、ルーピング終端点LP、の候補点
を50として、上記ルーピング開始点LP、の候補点a
、の前後近傍の複数個の点、例えば2N+1個の点の各
波高値データを、それぞれa−s” +a−2+a−1
+aO+al+ az、” a、、 %ルーピング終端
点LPtの候補点b0の前後近傍の同じ個数(2N+1
個)の点の各波高値データを、b−m・・、b−*、b
−+、bo、b+ 、bz、  ・・bNとすると、こ
のときの評価関数E(ao、bo)は、次式で定めるこ
とができる。この第0式はall+boの点を中心とし
たコンボリューションを求めるための式である。そして
上記候補点aO+boの組を順次変更して、全てのルー
ピングポイントの候補となる点についての上記評価関数
Eの値を求め、得られた全ての評価関数Eの内でその値
が最大となる点をルーピングポイントとする。
That is, in FIG. 12, the looping starting point LP,
Let the candidate point of the above looping starting point LP be a, and let the candidate point of the looping end point LP be 50, the candidate point a of the looping starting point LP,
The peak value data of a plurality of points, for example, 2N+1 points, in the vicinity before and after , are respectively a-s"+a-2+a-1
+aO+al+ az,” a,, % Same number of candidates before and after candidate point b0 of looping end point LPt (2N+1
b-m..., b-*, b
-+, bo, b+, bz, . . . bN, the evaluation function E (ao, bo) at this time can be determined by the following equation. This 0th equation is an equation for finding convolution centered on the point all+bo. Then, the set of candidate points aO+bo is sequentially changed to find the value of the evaluation function E for all looping point candidates, and the value is the maximum among all the evaluation functions E obtained. Let the point be the looping point.

また、ルーピングポイントは上述のようにコンボリュー
ションから求める方法の他に、誤差の最小2乗法から求
めることも可能である。すなわち、最小2乗法によるル
ーピングポイントの候補点a O+50は、 ε(aa、bo)  ”’Σ(a、−bk)t・・・・
[相]か一軸 の式で表すことができる。この場合には、評価関数εの
値が最小となるaO+bOを求めればよい。
Further, in addition to the method of finding the looping point from convolution as described above, it is also possible to find the looping point from the method of least squares of errors. That is, the candidate point a O+50 of the looping point by the least squares method is ε(aa, bo) '''Σ(a, -bk)t...
It can be expressed as a [phase] or uniaxial equation. In this case, aO+bO that minimizes the value of the evaluation function ε may be found.

また、上述のループ区間検出機能ブロック16では、必
要に応じて上記ルーピング開始点LP。
Further, in the loop section detection function block 16 described above, the looping start point LP is determined as necessary.

トルーヒング終端点LP、とに基づいてピッチ変換比を
算出する。このピッチ変換比は、次の機能ブロック17
における時間軸補正処理の際の時間軸補正値データとし
て用いられる。この時間軸補正処理は、実際に各種音源
データをメモリ等の記憶手段に記録する際の各種音源デ
ータの各ピッチを揃えてお(ために行われるものであり
、上記ピッチ変換比の代わりにピッチ検出機能ブロック
12において検出された上記ピッチ情報を用いるように
してもよい。
The pitch conversion ratio is calculated based on the truching termination point LP. This pitch conversion ratio is determined by the following function block 17.
It is used as time axis correction value data during the time axis correction process. This time axis correction process is performed in order to align the pitches of various sound source data when actually recording the various sound source data in a storage means such as a memory, and is performed in order to align the pitches of the various sound source data when actually recording the various sound source data in a storage means such as a memory. The pitch information detected by the detection function block 12 may be used.

この時間軸補正機能ブロック17におけるピッチの正規
化動作について第13図を参照しながら説明する。
The pitch normalization operation in the time axis correction function block 17 will be explained with reference to FIG. 13.

第13図Aは時間軸補正処理(主として時間軸圧伸処理
)を施す前の楽音信号波形を示し、第13図Bは上記圧
伸後の補正波形を示している。これらの第13図A、B
の時間軸には、後述する準瞬時ビット圧縮符号化処理の
際のブロック単位で目盛りを付している。
FIG. 13A shows a tone signal waveform before time axis correction processing (mainly time axis companding process), and FIG. 13B shows a corrected waveform after the companding process. These Figures 13A and B
The time axis of is marked with a scale in units of blocks during quasi-instantaneous bit compression encoding processing, which will be described later.

時間軸補正前の波形Aにおいては、通常の場合ルーピン
グ区間LPと上記ブロックとは無関係となるが、第13
図Bに示すように、上記ルーピング区間LPがブロック
の長さ(ブロック周期)の整数倍(m倍)となるように
時間軸圧伸処理し、さらにブロックの境界位置が上記ル
ーピング開始点LP、及びルーピング終端点LP、に一
致するように時間軸方向にシフトする。すなわち、ルー
ピング区間LPの開始点LP、及び終端点LP。
In the waveform A before time axis correction, the looping section LP is normally unrelated to the above block, but the 13th
As shown in FIG. B, the time axis companding process is performed so that the looping section LP is an integral multiple (m times) of the block length (block period), and the block boundary position is the looping start point LP, and the looping end point LP, in the time axis direction. That is, the starting point LP and the ending point LP of the looping section LP.

が所定のブロックの境界位置となるように時間軸補正(
時間軸圧伸及びシフト)することによって、整数個(m
個)のブロック単位でルーピング処理を行うことができ
、記録時の音源データのピッチの正規化が実現できる。
Time axis correction (
time axis companding and shifting), an integer number (m
The looping process can be performed on a block-by-block basis, making it possible to normalize the pitch of sound source data during recording.

ここで、上記時間シフトによって楽音信号波形の先頭に
生ずるブロックの境界からのずれ分ΔTの間には、波高
値データとして“0′°を詰めるようにすればよい。
Here, the peak value data may be filled with "0'° between the deviation ΔT from the block boundary which occurs at the beginning of the musical tone signal waveform due to the time shift.

第14回は、上記時間軸補正後の波形の波高値データを
後述のピント圧縮符号化処理するためにブロック化する
際のプロ・2り構造を表すものであり、1ブロンクの波
高値データの個数(サンプル数、ワード数)をhとして
いる。この場合、上記ピッチの正規化とは、−船釣に第
2図に示す楽音信号波形の一定周期Twの波形のn周期
分すなわちルーピング区間LP内のワード数を、上記ブ
ロック内のワード数りの整数倍(m倍)とするように時
間軸圧伸処理することであり、さらに好ましくは、ルー
ピング区間LPの開始点LP、及び終端点LP、を時間
軸上のブロック境界位置に一致させるように時間軸処理
(シフト処理)させることである。このように各点LP
s、LPiがブロック境界位置に一致していると、ビッ
ト圧縮符号化システムでのデコードの際のブロック切替
えによって生じる誤差を減少させることができる。
The 14th session shows the Pro-2 structure when the peak value data of the waveform after time axis correction is divided into blocks for the focus compression encoding process described later. The number (number of samples, number of words) is h. In this case, the above-mentioned pitch normalization means - In boat fishing, the number of words in the above-mentioned block is calculated by the number of words in the looping section LP for n periods of the waveform of the constant period Tw of the musical tone signal waveform shown in FIG. More preferably, the start point LP and the end point LP of the looping section LP are made to coincide with the block boundary position on the time axis. The process is to perform time axis processing (shift processing). In this way, each point LP
If s and LPi match the block boundary positions, errors caused by block switching during decoding in a bit compression encoding system can be reduced.

ここで、第14図Aの1ブロツク内の図中斜線で示す部
分のワードWLPSとWLP、は、図中補正波形のルー
ピング開始点LP、とルーピング終端点LPt  (正
確には点LPEの直前の点)のサンプルを示すワードで
ある。なお上記シフト処理を行わない場合には、ルーピ
ング開始点LPs及び終端点LPtがブロック境界に必
ずしも一致しないため、第14図Bに示すように、上記
ワードWLP、 、WLPEの設定位置は、ブロック内
の任意の位置に設定される。ただし、上記ワードWLP
、からワードWLP、までの間のワード数は1ブロンク
内のワード数りの整数倍(m倍)となっており、ピッチ
は正規化される。
Here, the words WLPS and WLP in the shaded part in one block of FIG. This is a word indicating a sample of point). Note that if the above shift processing is not performed, the looping start point LPs and the looping end point LPt do not necessarily coincide with the block boundary, so as shown in FIG. 14B, the setting positions of the words WLP, WLPE, is set to any position. However, the above word WLP
The number of words between , and word WLP is an integral multiple (m times) of the number of words in one bronc, and the pitch is normalized.

ここで、上述のようにルーピング区間LP内のワード数
を1ブロツクのり一ト数りの整数倍とするための楽音信
号波形の時間軸圧伸処理には各種方法が考えられるが、
例えばサンプリングされた波形の波高値データを補間処
理することにより実現でき、その−具体例としては、オ
ーバーサンプリング処理用のフィルタ構成等を利用する
ことができる。
Here, as mentioned above, various methods can be considered for time-axis companding processing of the musical tone signal waveform in order to make the number of words in the looping section LP an integral multiple of the number of words in one block.
For example, this can be realized by interpolating the peak value data of a sampled waveform, and as a specific example, a filter configuration for oversampling processing, etc. can be used.

ところで、現実の楽音波形のルーピング周期がサンプリ
ング周期単位に対して端数を持ち、ルーピング開始点L
 P sでのサンプリング波高値とルーピング終端点L
P、でのサンプリング波高値とにずれが生している場合
に、オーバサンプリング等を利用した補間処理により、
ルーピング終端点LP、の近傍位置(サンプリング周期
よりも短い距離の位置)でルーピング開始点LPsのサ
ンプリング波高値に一致するような波高値を求める等し
て、補間サンプルも含めたサンプリング周期の非整数倍
の(端数を持つ)ルーピング周期を実現することが考え
られる。このようなサンプリング周期の非整数倍のルー
ピング周期も、上記時間軸補正処理により上記ブロック
周期の整数倍とすることができ、例えば256倍オーバ
サンプリングを利用して時間軸圧伸処理する場合には、
ルーピング開始点LP、と終端点LP、との間の波高値
の誤差を1/256に低減して、より円滑なルーピング
再生を実現できる。
By the way, the looping period of an actual musical sound waveform has a fraction of the sampling period unit, and the looping start point L
Sampling peak value at P s and looping termination point L
If there is a deviation from the sampling peak value at P, interpolation processing using oversampling etc.
A non-integer number of sampling cycles including interpolated samples is obtained by finding a peak value that matches the sampling peak value of the looping start point LPs at a position near the looping end point LP (a position at a distance shorter than the sampling cycle). It is conceivable to realize double the looping period (with a fraction). Such a looping period which is a non-integer multiple of the sampling period can also be made into an integer multiple of the block period by the above-described time axis correction processing. For example, when performing time-axis companding processing using 256 times oversampling, ,
The error in the peak value between the looping start point LP and the end point LP can be reduced to 1/256, thereby achieving smoother looping playback.

上述のようにしてルーピング区間LPが決められ時間軸
補正(圧伸)処理が施された波形は、次の機能ブロック
21において、第15図に示すようにルーピング区間L
Pを前後に接続してループデータの生成が行われる。す
なわち第15図は、上記時間軸補正後の楽音波形(第1
3図B)からルーピング区間LPのみを切り取り、この
ルーピング区間LPを複数個並べたループデータ波形を
示しており、このループデータ波形は、複数個のルーヒ
ング区間LPのそれぞれ一方のルーピング終端点LP、
と他方のルーピング開始点LP、とを順次接続して並べ
たものである。このループデータ波形がループデータ生
成機能ブロック21にて生成される。
In the next functional block 21, the waveform whose looping section LP has been determined and which has been subjected to time axis correction (companding) processing as described above is converted into a looping section L as shown in FIG.
Loop data is generated by connecting P in front and behind each other. In other words, FIG. 15 shows the musical sound waveform (the first
A loop data waveform is shown in which only the looping section LP is cut out from FIG. 3B) and a plurality of these looping sections LP are arranged.
and the other looping start point LP are connected and arranged in sequence. This loop data waveform is generated by the loop data generation function block 21.

このループデータは、ルーピング区間LPを多数回接続
して形成されるため、該接続形成されたループデータ波
形の各ルーピング開始点LP、に対応するワードWLP
5を含む開始ブロックの直前には、ルーピング終端点L
PE (正確には点LP、の直前の点)に対応するワー
ドWLP、を含む終了ブロンクのデータがそのまま配置
されることになる。原理的には、ビット圧縮符号化のエ
ンコード処理をする際に、記憶しようとするルーピング
区間LP、の上記開始ブロックの直前位置に、少なくと
も上記終了ブロックが存在していればよい、さらに一般
化して述べるならば、上記ブロック単位のビット圧縮エ
ンコード時に、上記開始ブロックのパラメータ(圧縮ブ
ロック毎のビット圧縮符号化の情報、例えば後述するレ
ンジ情報やフィルタ選択情報)は、上記開始ブロックと
終了ブロックのデータに基づいて形成されるようにすれ
ばよい。これは、後述するフォルマント部分を持たない
ループデータのみの楽音信号を音源とする場合にも通用
可能な技術である。
Since this loop data is formed by connecting looping sections LP many times, a word WLP corresponding to each looping start point LP of the connected loop data waveform is
Immediately before the start block containing 5, the looping end point L
The data of the ending bronc including the word WLP corresponding to PE (more precisely, the point immediately before point LP) will be placed as is. In principle, when performing bit compression encoding processing, it is sufficient that at least the end block exists immediately before the start block of the looping section LP to be stored. In other words, during bit compression encoding in block units, the parameters of the start block (information on bit compression encoding for each compressed block, such as range information and filter selection information described later) are the data of the start block and end block. It may be formed based on the following. This is a technique that can also be used when the sound source is a musical tone signal consisting only of loop data without a formant part, which will be described later.

こうすれば、上記エンコード時に、ルーピング開始点L
P、と終端点LP、とについては、それぞれの前後複数
サンプルに亘って、それぞれ同じデータが並ぶことにな
る。従って、これらの各点LP、とLP、の直前のそれ
ぞれのブロックについてのビット圧縮符号化の際のパラ
メータは同じものとなり、デコード処理の際のルーピン
グ再生時のエラー(ノイズ)を減少することができる。
By doing this, during the above encoding, the looping start point L
Regarding P and the terminal point LP, the same data is lined up over a plurality of samples before and after each of them. Therefore, the parameters for bit compression encoding for each point LP and each block immediately before LP are the same, and errors (noise) during looping playback during decoding processing can be reduced. can.

すなわち、ルーピング再生される楽音データは接続ノイ
ズの無い安定したものとなる。なお、本実施例において
は、上記開始プロνりの直前に配置する上記ルーピング
区間LPのデータのサンプル数を約500サンプルとし
ている。
That is, the musical tone data that is looped and reproduced becomes stable without any connection noise. In this embodiment, the number of samples of data in the looping section LP placed immediately before the start process is approximately 500 samples.

次に上記フォルマント部分FRの信号のデータ生成工程
においては、先ず、上記ループデータ生成の際の機能ブ
ロック14と同様に、機能ブロック18おいてエンベロ
ープ補正処理が施される。
Next, in the process of generating data for the signal of the formant portion FR, envelope correction processing is first performed in the functional block 18, similar to the functional block 14 in generating the loop data.

ただしこの場合のエンベロープ補正は、上記サンプリン
グ処理された楽音信号に対して、前述したデイケイレー
ト情報のみのエンベロープ波形(第7図)で割算するこ
とにより、第16図に示すような波形の信号(の波高値
データ)を得ている。
However, in this case, the envelope correction is performed by dividing the sampled musical tone signal by the envelope waveform (see Fig. 7) containing only the decay rate information mentioned above, resulting in a waveform as shown in Fig. 16. The signal (peak value data) is obtained.

すなわちこの第16図の出力信号においては、上記アタ
ック部分(時間TAO間)のエンベロープが残され、そ
れ以外の部分は一定振幅となりでいる。
That is, in the output signal of FIG. 16, the envelope of the attack portion (between time TAO) remains, and the other portions remain at a constant amplitude.

このエンベロープ補正された信号は、必要に応じて機能
ブロック19でのフィルタ処理が施される。この機能ブ
ロック19でのフィルタ処理には、上記機能ブロック1
5と同様な例えば第11図の一点鎖線に示すような周波
数特性の櫛形フィルタが用いられる。すなわちこの櫛形
フィルタは、上記音程に対応する基本周波数r、の整数
倍の周波数帯域成分を強調して相対的に非音程成分を減
衰するような周波数特性を有しており、この櫛形フィル
タも上記ピッチ検出機能ブロック12で検出されたピッ
チ情報(基本周波数「。)に基づいて周波数特性が設定
されるものである。このような信号は、最終的にメモリ
等の記憶媒体に記録される音源データにおけるフォルマ
ント部分の信号のデータを生成するために用いられる。
This envelope-corrected signal is subjected to filter processing in a functional block 19 as necessary. For filter processing in this functional block 19, the above-mentioned functional block 1
For example, a comb-shaped filter having a frequency characteristic as shown in the dashed line in FIG. 11 is used. In other words, this comb-shaped filter has a frequency characteristic that emphasizes frequency band components that are integral multiples of the fundamental frequency r corresponding to the pitch and relatively attenuates non-pitch components. The frequency characteristic is set based on the pitch information (fundamental frequency ".") detected by the pitch detection function block 12.Such a signal is used as sound source data that is finally recorded in a storage medium such as a memory. It is used to generate data for the formant part of the signal.

次の機能ブロック20においては、上記機能ブロック1
7と同様な時間軸補正が上記フォルマント部分生成用信
号に対しても行われる。これは、上記機能ブロック16
で求められたピッチ変換比あるいは上記機能ブロック1
2で検出されたピッチ情報に基づいて時間軸の圧縮伸長
を行うことにより、各音源毎のピッチを揃える(正規化
する)だめのものである。
In the next functional block 20, the above functional block 1
The same time axis correction as in step 7 is also performed on the formant part generation signal. This is the function block 16 above.
The pitch conversion ratio found in or the function block 1 above
By compressing and expanding the time axis based on the pitch information detected in step 2, the pitches of each sound source can be made equal (normalized).

次に、機能ブロック22において、上記共に同じピッチ
変換比あるいはピッチ情報を用いて時間軸補正されたル
ープデータとフォルマント部分生成用データとが混合さ
れる。このときの混合は、上記機能ブロック20がらの
フォルマント部分生成用信号に対してハミング窓をがけ
、ループデータと混合しようとする部分で時間に伴って
減衰するフエイドアウト型の信号を形成し、これに対し
て上記機能ブロック20からのループデータに対しても
同様なハミング窓をかけ、この場合にはフォルマント信
号と混合しようとする部分で時間に伴って増大するフェ
イドイン型の信号を形成し、これらの信号を混合する(
クロスフエイドする)ことにより、最終的に音源データ
となる楽音信号を得ている。ここで、メモリ等の記憶媒
体に記録するループデータとしては、上記クロスフエイ
ド部分からある程度離れた1つのルーピング区間のデー
タを取り出すことにより、ルーピング再生時のノイズ(
ルーピングノイズ)を低減することができる。このよう
にして、発音時からの非音程成分を含む波形部分である
フォルマント部分FRと、音程成分のみの繰り返し波形
部分であるルーピング区間LPとから成る音源信号の波
高値データが得られる。
Next, in a functional block 22, the loop data and formant part generation data, both of which have been time-base corrected using the same pitch conversion ratio or pitch information, are mixed. In this mixing, a Hamming window is applied to the formant part generation signal from the functional block 20 to form a fade-out type signal that attenuates over time in the part to be mixed with the loop data. On the other hand, a similar Hamming window is applied to the loop data from the functional block 20, and in this case, a fade-in type signal that increases with time is formed in the portion to be mixed with the formant signal, and these Mix the signals of (
(crossfading) to obtain musical tone signals that ultimately become sound source data. Here, as the loop data to be recorded in a storage medium such as a memory, by extracting the data of one looping section that is a certain distance from the above-mentioned crossfade part, noise during looping playback can be eliminated.
looping noise) can be reduced. In this way, peak value data of the sound source signal is obtained, which consists of the formant portion FR, which is a waveform portion including non-pitch components from the time of sound generation, and the looping section LP, which is a repeating waveform portion containing only pitch components.

この他、上記フォルマント部分生成用信号における上記
ルーピング開始点の位置にループデータの信号の開始点
を接続するように各部分を切り繋ぐ処理等も考えられる
In addition, a process of cutting and connecting each part such that the start point of the loop data signal is connected to the position of the looping start point in the formant part generation signal may also be considered.

ところで、現実にループ区間検出やルーピング処理、さ
らにはループデータとフォルマント部分との混合を行う
際には、人間の手漂作により試行錯誤的に試聴を繰り返
しながら大まかな混合をしておき、このときのループポ
イント(ルーピング開始点LPsとルーピング終端点L
P、)情報等に基づいてより高精度の処理を行っている
By the way, when actually performing loop section detection, looping processing, and even mixing loop data and formant parts, a rough mix is performed by repeating trial and error testing by human hands, and this Loop points (looping start point LPs and looping end point L)
P,) performs more accurate processing based on information etc.

すなわち、上記機能ブロック16での高精度のループ区
間検出に先立って、第17図のフローチャートに示すよ
うな手順でループ区間検出や上記混合等を試聴を繰り返
しながら手操作で行い、その後、上述したような高精度
の処理(ステップS26以降)を行わせる。
That is, prior to detecting a loop section with high accuracy in the function block 16, loop section detection and the above-mentioned mixing etc. are performed manually while repeatedly listening to samples in the procedure shown in the flowchart of FIG. 17, and then the above-mentioned Highly accurate processing (from step S26 onward) is performed.

この第17図において、最初のステップS21において
は、例えば信号波形のゼロクロス点を利用したり、信号
波形の表示を目視碌認しながら、比較的粗い精度で上記
ループポイントを検出し、ステップS22でルーピング
処理して上記ループポイント間の波形を繰り返し再生し
、次のステップS23で人間が試聴して良好か否かを判
別する。
In FIG. 17, in the first step S21, the loop point is detected with relatively rough accuracy, for example, by using the zero-crossing point of the signal waveform or visually checking the display of the signal waveform, and in step S22. A looping process is performed to repeatedly reproduce the waveform between the loop points, and in the next step S23, a human listens to the sample and determines whether it is good or not.

不良の場合には上記最初のステップS21に戻ってルー
プポイントを再度検出する。これを繰り返して良好な試
聴結果が得られれば、次のステップS24に進み、上記
フォルマント部用信号とクロスフェード等により混合し
、次のステップS23で人間が試聴してフォルマント部
からルーピング部への移行が良好か否かを判別する。不
良の場合にはステップS24に戻って上記混合をやり直
す。
If it is defective, the process returns to the first step S21 and the loop point is detected again. If a good listening result is obtained by repeating this process, the process proceeds to the next step S24, where it is mixed with the above-mentioned formant part signal by cross-fading, etc. In the next step S23, a human listens to the signal from the formant part to the looping part. Determine whether the transition is good or not. If the mixture is defective, the process returns to step S24 and the above mixing is repeated.

その後、ステップS26に進んで、上記ループ区間検出
機能ブロック16における高精度のループ区間検出を行
う。具体的には上記補間サンプルも含むループ区間検出
、例えば256倍オーバサンプリング時にはサンプリン
グ周期の1/256の精度でのループ区間検出を行い、
次のステップS27で上記ピンチ正規化のためのピッチ
変換比を算出する。このピッチ変換比に基づいて、次の
ステップ528で上記機能ブロフク17.20における
時間軸補正処理を行い、次のステップS29にて上記機
能ブロック21でのループデータ生成を行う。そして、
ステップ330において、上記機能ブロック22での混
合処理を行う。これらのステップS26以降の処理にお
いては、ステップS21から325までで得られたルー
プポイント情報等を利用するものである。なお、上記ス
テップS21から325までを省略して、ルーピング処
理等の全自動化を図ってもよい。
Thereafter, the process proceeds to step S26, where the loop section detection function block 16 performs highly accurate loop section detection. Specifically, loop section detection including the above-mentioned interpolated samples is performed, for example, in the case of 256 times oversampling, loop section detection is performed with an accuracy of 1/256 of the sampling period.
In the next step S27, a pitch conversion ratio for the pinch normalization is calculated. Based on this pitch conversion ratio, the time axis correction process in the function block 17.20 is performed in the next step 528, and loop data generation in the function block 21 is performed in the next step S29. and,
In step 330, the mixing process in the functional block 22 is performed. In the processing after step S26, the loop point information etc. obtained from steps S21 to 325 are used. Note that steps S21 to 325 may be omitted to fully automate the looping process and the like.

このような混合処理により得られたフォルマント部分F
Rとルーピング区間LPとから成る信号の波高値データ
は、次の機能ブロック23においてビット圧縮符号化処
理が施される。
The formant part F obtained by such a mixing process
The peak value data of the signal consisting of R and the looping section LP is subjected to bit compression encoding processing in the next functional block 23.

(以下余白) 上述のビット圧縮符号化方式としては種々のものが考え
られるが、ここでは、本件出願人が先に特開昭62−0
08629号公報や特開昭62003516号公報等に
おいて提案している準瞬時圧伸型、すなわち波高値デー
タの一定ワード数(hサンプル)毎にブロック化しこの
ブロック単位でビット圧縮を施すような高能率符号化方
式を用いるものとし、この高能率ビア)圧縮符号化方式
について、第18図を参照しながら概略的に説明する。
(Left below) Various bit compression encoding methods can be considered as the above-mentioned bit compression encoding method.
The quasi-instantaneous companding type proposed in Japanese Patent Application No. 08629 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 62003516, etc. is highly efficient, in which the peak value data is divided into blocks for each fixed number of words (h samples) and bit compression is applied in units of blocks. The high-efficiency via compression encoding method will be briefly described with reference to FIG. 18.

この第18図において、上記高能率ビット圧縮符号化シ
ステムは、記録側のエンコーダ70と、再生側のデコー
ダ90とにより構成されており、エンコーダ70の入力
端子71には、上記音源信号の波高値データx (n)
が供給されている。
In FIG. 18, the high-efficiency bit compression encoding system is composed of an encoder 70 on the recording side and a decoder 90 on the reproduction side. data x (n)
is supplied.

この入力信号(の波高値データ)x(n)は、予測器7
2及び加算器73で構成されたFTP(有限インパルス
応答型)ディジタルフィルタ74に供給され、上記予測
器72からの予測信号(の波高値データ)x(n)は上
記加算器73に減算信号として送られている。上記加算
器73においては、上記入力信号x (n)から上記予
測信号7(n)が減算されることによって、予測誤差信
号あるいは広義の差分出力d (n)が出力される。予
測器72は、一般に過去のp個の入力x(n−pLx(
n−p+IL・・x(n−1)の1凍結合により予測値
?(n)を算出するものである。なお、上記FIRフィ
ルタ74を、以下エンコード・フィルタと称す。
This input signal (peak value data) x(n) is obtained by the predictor 7
The predicted signal (peak value data) x(n) from the predictor 72 is supplied to the FTP (finite impulse response type) digital filter 74, which is composed of 2 and an adder 73, and the predicted signal (peak value data) x(n) from the predictor 72 is sent to the adder 73 as a subtraction signal. being sent. In the adder 73, the predicted signal 7(n) is subtracted from the input signal x(n), thereby outputting a prediction error signal or a broadly defined difference output d(n). Predictor 72 generally calculates past p inputs x (n-pLx(
Predicted value by 1 frozen combination of n-p+IL...x(n-1)? (n) is calculated. Note that the FIR filter 74 is hereinafter referred to as an encode filter.

上記高能率ビット圧縮符号システムにおいては、上記音
源データの一定時間内のデータ、すなわち、一定ワード
数りの入力データ毎にブロック化して、各ブロック毎に
最適の特性の上記エンコード・フィルタ74を選択する
ようにしている。これは、互いに異なる特性を有する複
数の(例えば4個の)エンコード・フィルタを予め設け
ておき、これらのフィルタのうち最適の特性の、すなわ
ち最も高い圧縮率を得ることのできるようなフィルタを
選択することで実現できるものである。ただし、−aの
ディジタル・フィルタの構成上は、第18図に示す1個
のエンコード・フィルタ74の予測器72の係数の組を
複数M(例えば4組)係数メモリ等に記憶させておき、
これらの係数の組を時分割的に切り換え選択することで
、実質的に上記複数のエンコード・フィルタのうちの1
つを選択するのと等価な動作を行わせることが多い。
In the high-efficiency bit compression code system, data within a certain time period of the sound source data, that is, input data of a certain number of words, is divided into blocks, and the encoding filter 74 having the optimum characteristics is selected for each block. I try to do that. In this method, multiple (for example, four) encoding filters with different characteristics are provided in advance, and the filter with the optimal characteristics, that is, the one that can obtain the highest compression rate, is selected. This can be achieved by doing so. However, in terms of the configuration of the digital filter -a, a plurality of M (for example, 4 sets) of coefficient sets of the predictor 72 of one encode filter 74 shown in FIG. 18 are stored in a coefficient memory or the like.
By time-divisionally switching and selecting these sets of coefficients, one of the plurality of encoding filters is substantially selected.
This is often the equivalent of selecting one.

次に、上記予測誤差としての差分出力d (n)は、加
算器81を介し、利得Gのシフタ75と量子化器76と
よりなるビット圧縮器に送られ、例えば浮動小数点(フ
ローティング・ポイント)表示形態における指数部が上
記利得Gに、仮数部が量子化器76からの出力にそれぞ
れ対応するような圧縮処理あるいはレンジング処理が施
される。すなわち、シフタ75により入力データを上記
利得Gに応じたビット数だけシフトしてレンジを切り替
え、量子化器76により該ビット・シフトされたデータ
の一定ビット数を取り出すような再量子化を行っている
。ここで、ノイズ・シェイピング回路(ノイズ・シェイ
パ)77は、量子化器76の出力と入力との誤差分いわ
ゆる量子化誤差を加算器78で得て、この量子化誤差を
利得G−’のシフタ79を介し予測器80に送って、量
子化誤差の予測信号を加算器81に減算信号として帰還
するようないわゆるエラー・フィードバックを行う。
Next, the difference output d (n) as the prediction error is sent via an adder 81 to a bit compressor consisting of a shifter 75 with a gain G and a quantizer 76, and is sent to a bit compressor consisting of a shifter 75 with a gain G and a quantizer 76, for example, a floating point Compression processing or ranging processing is performed such that the exponent part in the display form corresponds to the gain G and the mantissa part corresponds to the output from the quantizer 76, respectively. That is, the shifter 75 shifts the input data by the number of bits corresponding to the gain G to switch the range, and the quantizer 76 performs requantization to extract a fixed number of bits from the bit-shifted data. There is. Here, the noise shaping circuit (noise shaper) 77 uses an adder 78 to obtain a so-called quantization error corresponding to the error between the output and the input of the quantizer 76, and applies this quantization error to a shifter with a gain G-'. 79 to the predictor 80, so-called error feedback is performed in which the predicted signal of the quantization error is fed back to the adder 81 as a subtraction signal.

このように量子化器76による再量子化とノイズ・シェ
イピング回路77によるエラー・フィードバックとが施
され、出力端子82より出カフ(n)力鷹取り出される
In this way, requantization by the quantizer 76 and error feedback by the noise shaping circuit 77 are performed, and the output power (n) is taken out from the output terminal 82.

ところで、上記加算器81からの出力d ” (++)
は上記差分出力d (n>より上記ノイズ・シェイパ7
7からの量子化誤差の予測信号?(n)を減算したもの
であり、上記利得Gのシフタ75からの出力d°″(n
)は利得Gと上記出力加算器81からの出力d ’ (
n)を乗算したものである。また、上記量子化器イ6か
らの出カフ(n)は、量子化の過程における量子化誤差
e (n)と上記シフタ75からの出力d ” (n)
を加算したものとなり、上記ノイズ・シェイパ77の上
記加算器78において上記量子化誤差e (n)が取り
出される。この量子化誤差e (n)は、上記利得Q 
−1のシフタ79を介し、過去の1個の入力の1凍結合
をとる予測器80を介することにより量子化誤差の予測
信号1(n)となる。
By the way, the output d'' (++) from the adder 81
is the above-mentioned difference output d (from n>, the above-mentioned noise shaper 7
Predicted signal of quantization error from 7? (n), and the output d°″(n
) is the gain G and the output d' (
n). Further, the output cuff (n) from the quantizer I6 is the quantization error e (n) in the quantization process and the output d'' (n) from the shifter 75.
The adder 78 of the noise shaper 77 extracts the quantization error e (n). This quantization error e (n) is the gain Q
The predicted signal 1(n) of the quantization error is obtained by passing through the -1 shifter 79 and the predictor 80 which takes the 1 frozen sum of one past input.

上記音源データは、以上のようなエンコード処理が施さ
れ、上記量子化器76からの出力↑(n)となって出力
端子82を介して取り出される。
The sound source data is subjected to the encoding process as described above, and is outputted from the quantizer 76 as an output ↑(n) through the output terminal 82.

次に予測・レンジ適応回路84からは、最適フィルタ選
択情報としてのモード選択情報が出力されて、上記エン
コード・フィルタ74の例えば予測器72および出力端
子87に送られ、また、上記利得Gおよび利得G−1あ
るいは上記ビット・シフト量を決定するためのレンジ情
報が出力されて、各シック75.79および出力端子8
6に送られている。
Next, the prediction/range adaptation circuit 84 outputs mode selection information as optimal filter selection information and sends it to the predictor 72 and output terminal 87 of the encoding filter 74, and also outputs the gain G and the gain G-1 or the range information for determining the above bit shift amount is output to each thick 75.79 and output terminal 8.
It has been sent to 6.

次に、再生側のデコーダ90の入力端子91には、上記
エンコーダ70の出力端子82からの出力↑(tl)が
伝送され、あるいは記録、再生されることによって得ら
れた信号7′(n)が供給されている。この入力信号”
a” ’ (n)は利得G−1のシフタ92を介し加算
器93に送られている。加算器93からの出力x ’ 
(n)は予測器94に送られて予測信号T ’ (n)
となり、この予測信号’i” (n)は上記加算器93
に送られて上記シフタ92からの出力↑” (n)と加
算される。この加算出力がデコード出力’5i” (n
)として出力端子95より出力される。
Next, the output ↑(tl) from the output terminal 82 of the encoder 70 is transmitted to the input terminal 91 of the decoder 90 on the reproduction side, or the signal 7'(n) obtained by recording and reproduction is transmitted. is supplied. This input signal”
a"' (n) is sent to the adder 93 via the shifter 92 with a gain of G-1. The output x' from the adder 93
(n) is sent to the predictor 94 and the predicted signal T' (n)
This predicted signal 'i' (n) is sent to the adder 93
and is added to the output ↑" (n) from the shifter 92. This added output becomes the decode output '5i" (n
) from the output terminal 95.

また、上記エンコーダ70の各出力端子86および87
より出力され、伝送あるいは記録、再生された上記レン
ジ情報およびモード選択信号は、上記デコーダ90の各
入力端子96および97にそれぞれ入力されている。そ
して、入力端子・96からのレンジ情報は上記シフタ9
2に送られて利得G−’を決定し、入力端子97からの
モード選択情報は上記予測器94に送られて予測特性を
決定する。この予測器94の予測特性は、上記エンコー
ダ70の予測器72の特性に等しいものが選択される。
Further, each output terminal 86 and 87 of the encoder 70
The range information and mode selection signal output, transmitted, recorded, and reproduced are input to input terminals 96 and 97 of the decoder 90, respectively. Then, the range information from the input terminal 96 is sent to the shifter 9.
2 to determine the gain G-', and mode selection information from input terminal 97 is sent to the predictor 94 to determine prediction characteristics. The prediction characteristic of this predictor 94 is selected to be equal to the characteristic of the predictor 72 of the encoder 70.

このような構成のデコーダ90において、上記シフタ9
2からの出力↑” (n)は、上記入力信号7′(n)
と利得G−1を乗算したものである。また、上記加算器
93の出力父’ (n)は、上記シフタ92からの出カ
フ IT (n)と予測信号x ’ (n)を加算した
ものである。
In the decoder 90 having such a configuration, the shifter 9
The output from 2 ↑” (n) is the above input signal 7′ (n)
is multiplied by the gain G-1. Further, the output `(n) of the adder 93 is the sum of the output IT(n) from the shifter 92 and the prediction signal x'(n).

次に、第19図は、上記ビット圧縮符号化エンコーダ7
0からの上記1ブロツク分の出力データの一例を示して
おり、この1ブロツク分のデータは、1バイトのヘッダ
情報(圧縮に関するパラメータ情報、あるいは付属情報
)RFと8バイトのサンプル用データDAO〜D113
で構成されている。
Next, FIG. 19 shows the bit compression encoding encoder 7.
This figure shows an example of the above one block of output data from 0. This one block of data consists of 1 byte of header information (parameter information related to compression or attached information) RF and 8 bytes of sample data DAO~ D113
It is made up of.

上記ヘッダ情報RFは、4ビツトの上記レンジ情報と、
2ビ・ットの上記モード選択情報、あるいはフィルタ選
択情報と、それぞれ1ビツトの2つのフラグ情報、例え
ばループの有無を示す情報Ll及び波形の終端ブロック
(エンドブロック)が否かを示す情報Elとで構成され
ている。ここで1サンプルの波高値データは、ビット圧
縮されて4ビツトで表されており、上記データI)Ae
〜D0中には16サンプル分の4ビツト・データDAO
N〜D 13Lが含まれている。
The header information RF includes the 4-bit range information,
The above mode selection information or filter selection information of 2 bits and two flag information of 1 bit each, for example, information Ll indicating the presence or absence of a loop, and information El indicating whether there is a terminal block (end block) of the waveform. It is made up of. Here, the peak value data of one sample is compressed and expressed in 4 bits, and the above data I) Ae
~D0 contains 16 samples of 4-bit data DAO
Contains N to D 13L.

次に第20図は、第2図に示すような楽音信号波形の先
頭部分に対応する上記準瞬時(ブロック化)ビット圧縮
符号化された波高値データの各ブロックを示している。
Next, FIG. 20 shows each block of the quasi-instantaneous (blocked) bit compression encoded peak value data corresponding to the leading portion of the musical tone signal waveform as shown in FIG.

この第20図においては、上記ヘッダを省略して波高値
データのみを示しており、図示の都合上lブロックを8
サンプルとしているが、1ブロツク16サンプル等のよ
うに任意に設定可能であることは勿論である。これは、
前記第14図の場合も同様である。
In this FIG. 20, the header is omitted and only the peak value data is shown, and for convenience of illustration, the l block is divided into 8
Although this is a sample, it goes without saying that it can be set arbitrarily, such as 16 samples per block. this is,
The same applies to the case shown in FIG. 14 above.

ここで、上記準瞬時ビット圧縮符号システムは、上記入
力楽音信号を直接出力するモードすなわちストレートP
CMモードと、楽音信号をフィ・ルタを介して出力する
モードすなわち1次または2次差分フィルタモードのう
ち、最も高い圧縮率を有する信号が得られるモードを選
択して、出力信号である楽音データを伝送するようにし
たものである。
Here, the above-mentioned quasi-instantaneous bit compression code system has a mode in which the above-mentioned input musical tone signal is directly output, that is, a straight P
Select the mode in which a signal with the highest compression rate is obtained from the CM mode and the mode in which the musical tone signal is output through a filter, that is, the first-order or second-order differential filter mode, and then output the musical tone data as the output signal. It is designed to transmit.

楽音をサンプリングしてメモリ等の記憶媒体に記録する
場合、上記楽音の楽音信号波形は発音開始点KSで波形
取り込みが開始されるものであるが、この発音開始点K
Sからの最初のブロックにて1次または2次差分フィル
タモード等のように初期値が必要なフィルタモードが選
択されると、この初期値を予め用意しておく必要が生じ
るため、このような初期値の必要のない形態とすること
が望まれる。このため、上記発音開始点KSに先行する
期間に、上記ストレートPCMモート (入力すなわら
具体的には、第20図において、上記発音開始点KSに
先行して、上記疑伯入力信号としてデータを全て“′0
”としたブロックを配置し、このブロックの先頭からの
全データ“0゛′をサンプリング波高値データとしてビ
ット圧縮処理して取り込むようにしている。これは、例
えば、予め1ブロツクのデータが全て“′0′°のブロ
ック作成しておきこれをメモリ等にストアしておいて用
いるか、または、楽音をサンプリングする際に上記発音
開始点KSの前にデータが全て“0°”の部分(すなわ
ち発音開始前の無音部分)の入力信号からサンプリング
を開始する等により得ることができる、なお、上記擬似
入力信号のブロックは最低1ブロック以上である。
When sampling a musical tone and recording it in a storage medium such as a memory, the waveform of the musical tone signal waveform of the musical tone starts to be captured at the sounding start point KS.
When a filter mode that requires an initial value, such as the first-order or second-order difference filter mode, is selected in the first block from S, it is necessary to prepare this initial value in advance. It is desirable to have a format that does not require an initial value. Therefore, in the period preceding the sound generation start point KS, the straight PCM mote (input, specifically, in FIG. All “′0
'' is arranged, and all data ``0'' from the beginning of this block are bit-compressed and taken in as sampling peak value data. This can be done, for example, by creating a block in advance in which all the data in one block is "'0'°" and storing it in a memory etc., or by using the sound generation starting point KS when sampling a musical tone. It can be obtained by starting sampling from the input signal of the part where all data is "0°" (that is, the silent part before the start of sound generation), and the number of blocks of the above pseudo input signal is at least one block. .

上述のようにして形成されたH14m入力信入力音んだ
楽音データを、前述の第18図に示すような高能率ビッ
ト圧縮符号化システムにより信号圧縮処理し、メモリ等
の記憶媒体に記録させておき、この圧縮処理された信号
を再生する。
The H14m input input sound data formed as described above is subjected to signal compression processing using a high-efficiency bit compression encoding system as shown in FIG. and reproduce this compressed signal.

したがって、上記擬似入力信号を含んだ楽音データを再
生する場合、再生開始時(擬似入力信号のブロック部分
)のフィルタにストレー)P−CMモードが選択される
ため、1次または2次差分フィルタの初期値をあらかじ
め設定しておく必要がなくなる。
Therefore, when playing musical tone data including the above-mentioned pseudo input signal, the P-CM mode (stray) is selected for the filter at the start of playback (block portion of the pseudo input signal), so the first or second difference filter is There is no need to set initial values in advance.

ここで、再生開始時に上記擬似入力信号(データが全て
°“O”であるため無音である。)による発音開始時間
の遅れについての懸念がある。しかし、例えば、サンプ
リング周波数32kHzで1ブロツク16サンプルとし
た場合、上記発音時間の遅れは約0.55secとなり
聴覚上で識別できる遅れではなく問題にならない。
Here, there is a concern about a delay in the sound generation start time due to the above-mentioned pseudo input signal (there is no sound because all the data is "O") at the start of playback. However, for example, when the sampling frequency is 32 kHz and one block has 16 samples, the delay in the sound generation time is about 0.55 seconds, which is not an audible delay and does not pose a problem.

ところで、上記ビット圧縮符号化処理やその他の音源デ
ータ生成のためのディジタル信号処理については、ディ
ジタル信号処理装置 (DSP)を用いてソフトウェア
的に実現することが多く行われており、また記録された
音源データの再生にもDSPを用いたソフトウェア的な
構成が採用されることが多い、第21図はその一例とし
て、音源データを取り扱う音源ユニットとしてのオーデ
ィオ・プロセッシング・ユニット(APU)107及び
その周辺を含むシステムの全体構成例を示している。
By the way, the above-mentioned bit compression encoding process and other digital signal processing for generating sound source data are often implemented in software using a digital signal processing device (DSP). A software-like configuration using a DSP is often adopted for the reproduction of sound source data. As an example, FIG. 21 shows an audio processing unit (APU) 107 as a sound source unit that handles sound source data and its surroundings. An example of the overall system configuration including the following is shown.

この第21図において、例えば一般のパーソナルコンピ
ュータ装置や、ディジタル電子楽器、TVゲーム機等に
設けられているホストコンピュータ104は、上記音源
ユニットとしてのAPUI07と接続されており、該ホ
ストコンピュータ104からは音源データ等がAPU1
07にロードされるようになっている。このAPU10
7は、マイクロプロセッサ等のCPtJ (中央処理装
置)103と、DSP (ディジタル信号処理装置)1
01と、上述したような音源データ等が記憶されたメモ
リ102とを少なくとも有して構成されるものである。
In FIG. 21, a host computer 104 installed in, for example, a general personal computer device, a digital electronic musical instrument, a TV game machine, etc. is connected to the APUI07 as the sound source unit, and from the host computer 104, Sound source data etc. are APU1
It is designed to be loaded in 07. This APU10
7 is a CPtJ (central processing unit) 103 such as a microprocessor, and a DSP (digital signal processing unit) 1
01, and a memory 102 in which the above-mentioned sound source data and the like are stored.

すなわち、このメモリ102には少なくとも音源データ
が記憶されており、上記DSPIOIにより該音源デー
タの読み出し制御を含む各種処理、例えばルーピング処
理、ビット伸長(復元)処理、ピッチ変換処理、エンベ
ロープの付加、エコー(リバーブ)処理等が施される。
That is, this memory 102 stores at least sound source data, and the DSPIOI performs various processing including readout control of the sound source data, such as looping processing, bit expansion (restoration) processing, pitch conversion processing, addition of an envelope, and echo processing. (Reverberation) processing etc. are applied.

メモリ102は、これらの各種処理のためのバッファメ
モリとしても用いられる。CPU103’は、DSPI
OIのこれらの各種処理の動作や内容等についての制御
を行うものである。
The memory 102 is also used as a buffer memory for these various processes. The CPU 103' is a DSPI
It controls the operations and contents of these various processes of OI.

さらに、メモリ102からの上記音源データに対してD
SPIOIにより上記各種処理を施して最終的に得られ
たディジタル楽音データは、ディジタル/アナログCD
/A)コンバータ105によりアナログ信号に変換され
てスピーカ106に供給されるようになっている。
Furthermore, D is applied to the sound source data from the memory 102.
The digital musical sound data finally obtained by performing the above various processes using SPIOI can be stored on a digital/analog CD.
/A) The signal is converted into an analog signal by the converter 105 and supplied to the speaker 106.

なお、本発明は上述した実施例のみに限定されるもので
はなく、例えば、上述の実施例においてはフォルマント
部分とルーピング区間とを接続して音源データを形成し
ていたが、ルーピング区間のみから成る音源データを形
成する場合にも容易に適用可能である。また、上記デコ
ーダ側構成や音源データ用外部メモリは、ROMカート
リッジやアダプタとして供給してもよい、また、楽音信
号の音源のみならず音声合成にも適用可能である。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above; for example, in the embodiments described above, the formant part and the looping section were connected to form the sound source data, but the sound source data consists only of the looping section. It can also be easily applied to the case of forming sound source data. Further, the decoder side configuration and the external memory for sound source data may be supplied as a ROM cartridge or an adapter, and can be applied not only to the sound source of musical tone signals but also to voice synthesis.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、ノイズ成分を含んだ音源データを櫛型
フィルタに通すことにより、楽音の基音とその整数倍の
周波数のみを取り出すことができ、ノイズ成分をカット
することができる。同様に、音源にビブラート等の微小
なFM変調がががっていても櫛型フィルタに通すことに
よりルーピングノイズを除去することができる。
According to the present invention, by passing sound source data containing noise components through a comb filter, only the fundamental tone of a musical tone and frequencies that are integral multiples thereof can be extracted, thereby making it possible to cut noise components. Similarly, even if the sound source has minute FM modulation such as vibrato, looping noise can be removed by passing it through a comb filter.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の信号記録方法の原理を示すフローチャ
ート、第2図は楽音信号波形図、第3図は本発明の信号
記録方法′の具体例を説明するための機能ブロック図、
第4図はピッチ検出動作を説明するための機能ブロック
図、第5図はピーク検出動作を説明するためのブロック
図、第6図は楽音信号及びエンベロープの波形図、第7
図は楽音信号のデイケイレート情報の波形図、第8図は
エンベロープ検出動作を説明するための機能ブロック図
、第9図はFIRフィルタの特性図、第10図は楽音信
号のエンベロープ補正された後の波高値データを示す波
形図、第11図は櫛形フィルタの特性図、第12図は最
適ルーピングポイントの設定動作を説明するための波形
図、第13図は時間軸補正の前後の楽音信号を示す波形
図、第14図は時間軸補正後の波高値データについて準
瞬時ビット圧縮用のブロックの構造を示す模式図、第1
5図はルーピング区間の波形を繰り返し接続されて得ら
れるループデータを示す波形図、第16図はデイケイレ
ート情報に基づくエンベロープ補正後のフォルマント部
分生成用データを示す波形図、第17図は現実のルーピ
ング処理前後の動作を説明するためのフローチャート、
第18図は準瞬時ビット圧縮符号化システムの概略構成
を示すブロック回路図、第19図は準瞬時ピノ)圧縮符
号化されて得られたデータの1ブロツクの具体例を示す
模式図、第20図は楽音信号の先頭部分のブロックの内
容を示す模式図、第21図はオーディオ・プロセッシン
グ・ユニット(APU)及びその周辺を含むシステムの
構成例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a flowchart showing the principle of the signal recording method of the present invention, FIG. 2 is a musical tone signal waveform diagram, and FIG. 3 is a functional block diagram for explaining a specific example of the signal recording method of the present invention.
Fig. 4 is a functional block diagram for explaining pitch detection operation, Fig. 5 is a block diagram for explaining peak detection operation, Fig. 6 is a waveform diagram of musical tone signal and envelope, and Fig. 7 is a functional block diagram for explaining pitch detection operation.
The figure is a waveform diagram of the decay rate information of the musical tone signal, Figure 8 is a functional block diagram for explaining the envelope detection operation, Figure 9 is a characteristic diagram of the FIR filter, and Figure 10 is the envelope correction of the musical tone signal. A waveform diagram showing subsequent peak value data, Figure 11 is a characteristic diagram of the comb filter, Figure 12 is a waveform diagram to explain the operation of setting the optimal looping point, and Figure 13 is a musical tone signal before and after time axis correction. FIG. 14 is a schematic diagram showing the structure of a block for quasi-instantaneous bit compression for peak value data after time axis correction.
Figure 5 is a waveform diagram showing loop data obtained by repeatedly connecting the waveforms of the looping section, Figure 16 is a waveform diagram showing formant part generation data after envelope correction based on decay rate information, and Figure 17 is the actual waveform. A flowchart to explain the operation before and after the looping process,
FIG. 18 is a block circuit diagram showing a schematic configuration of a quasi-instantaneous bit compression encoding system, FIG. 19 is a schematic diagram showing a specific example of one block of data obtained by quasi-instantaneous bit compression encoding, and FIG. 21 is a schematic diagram showing the contents of a block at the beginning of a musical tone signal, and FIG. 21 is a block diagram showing an example of the configuration of a system including an audio processing unit (APU) and its surroundings.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 入力アナログ信号又はそのアナログ信号に対応する入力
ディジタル信号を上記入力アナログ信号の基本周波数帯
域及びその高調波成分の周波数帯域のみを通過帯域とす
る櫛形フィルタに供給して出力アナログ信号又はディジ
タル信号を得ると共に、その出力アナログ又はディジタ
ル信号の適当な繰り返し波形区間を抽出し、記憶媒体に
記録したことを特徴とする信号記録方法。
An output analog signal or digital signal is obtained by supplying an input analog signal or an input digital signal corresponding to the analog signal to a comb-shaped filter whose pass band is only the fundamental frequency band of the input analog signal and the frequency band of its harmonic components. A signal recording method characterized in that a suitable repetitive waveform section of the output analog or digital signal is extracted and recorded on a storage medium.
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