JPH0527770A - 楽音波形の合成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】任意の楽音の特徴を残したまま音色や音程感な
どが微妙に異なるような楽音を合成し、楽音のバリエー
ションを豊かにする。 【構成】波形メモリ１の元楽音波形をフーリエ変換して
振幅情報を抽出する。波形メモリ２の楽音波形をフーリ
エ変換して位相情報を抽出する。波形メモリ１の元楽音
波形のフーリエ変換によって得られた振幅情報と、波形
メモリ２の楽音波形のフーリエ変換によって得られた位
相情報とを逆フーリエ変換し、合成された楽音波形を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、予め記憶している情報
に基づく楽音波形の読出しまたは合成によって楽音を発
生するような電子楽器等に係わり、このような楽音波形
の合成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多くの電子楽器では、色々な自然
楽器の楽音など、音色の異なる多種類の楽音を発音でき
るようになっている。しかし、このような電子楽器にお
いても、さらに楽音のバリエーションが豊かであること
が要求されている。

【０００３】また、これらの楽音はどのような音色のも
のでも良いというのではなく、従来から自然楽器の楽音
など一般に馴染みのある楽音が用いられているように、
このような従来用いられている楽音に近い音色であるの
が好ましい。

【０００４】なお、従来の電子楽器の音源としては、例
えば実際の自然楽器の楽音波形をＰＣＭデータ化して波
形メモリに記憶し、この波形メモリから所定の楽音の波
形データを読み出すようにしたものがある。しかし、波
形データを演算等によって変化させて音色を微妙に変化
させるのは困難であった。

【０００５】また、予め記憶している音色パラメータに
基づいて所定の波形データを合成するようにしたものが
ある。しかし、パラメータと音色との関係を求めること
が困難であり、これらのパラメータを変化させて音色を
微妙に変化させることは困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、任意の楽音
に対して、その楽音の特徴を残したまま音色や音程感な
どが微妙に異なるような楽音を合成することにより、楽
音のバリエーションを豊かにすることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになした本発明の楽音波形の合成方法は、元楽音波形
をフーリエ変換して振幅情報を抽出するとともに、上記
フーリエ変換によって得られる位相情報と異なる他の位
相情報を生成し、上記抽出した振幅情報と上記生成した
位相情報とを逆フーリエ変換して楽音波形を合成するこ
とを特徴とする。

【０００８】

【作用】元楽音波形をフーリエ変換すると、この元楽音
波形を構成する各正弦波成分の周波数に対する振幅情報
と位相情報とが得られる。また、この振幅情報と位相情
報とを逆フーリエ変換すると元楽音波形が再合成され
る。ここで、本発明の楽音波形の合成方法においては、
元楽音波形をフーリエ変換して得られる正弦波成分の周
波数成分に対する振幅情報と、このときの位相情報と異
なる他の位相情報とを逆フーリエ変換し、楽音波形を合
成する。したがって、合成された楽音波形は、振幅情報
による元楽音波形の特徴を残したまま、位相情報による
新たな特徴が加えられたものとなる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明第１実施例の楽音波形の合成方
法を適用した楽音波形合成回路を示すブロック図であ
り、第１の波形メモリ１には楽音の波形データがＰＣＭ
データとして記憶されている。また、第２の波形メモリ
２には、第１の波形メモリ１と異なる楽音の波形データ
がＰＣＭデータとして記憶されている。

【００１０】波形メモリ１からの波形データは元楽音波
形として第１の読出し制御回路３によって読み出され、
この波形データは第１のＦＦＴ回路（高速フーリエ変換
回路）４に入力される。ここで、読出し制御回路３は、
ＦＦＴ回路４の動作に対応するように波形データを読み
出して、これをＦＦＴ回路４に供給する。

【００１１】また、ＦＦＴ回路４は波形データをフーリ
エ変換して元楽音波形の周波数スペクトルの情報を出力
し、振幅情報抽出回路５は周波数スペクトルの情報から
周波数に対する振幅情報を抽出して、これをＩＦＦＴ回
路（高速逆フーリエ変換回路）６に出力する。

【００１２】一方、第２の波形メモリ２からの波形デー
タは第２の読出し制御回路７によって読み出され、この
波形データは第２のＦＦＴ回路８に入力される。この読
出し制御回路７は、ＦＦＴ回路８の動作に対応するよう
に波形データを読み出して、これをＦＦＴ回路８に供給
する。

【００１３】また、ＦＦＴ回路８は波形データをフーリ
エ変換して楽音波形の周波数スペクトルの情報を出力
し、位相情報抽出回路９は周波数スペクトルの情報から
周波数に対する位相情報を抽出して、これをＩＦＦＴ回
路６に出力する。そして、ＩＦＦＴ回路６は、振幅情報
抽出回路５からの振幅情報と、位相情報抽出回路９から
の位相情報とを逆フーリエ変換して合成された波形デー
タを出力する。

【００１４】ところで、多くの電子楽器は、前記のよう
に楽器の種類などに応じた複数の音色を設定できるよう
になっており、波形メモリ内に各音色に対応する複数種
類の波形データを記憶している。

【００１５】そこで、このような電子楽器に上記第１実
施例の楽音波形合成回路を適用し、波形メモリ１と波形
メモリ２として異なる種類の波形データの記憶領域を指
定し、ＩＦＦＴ回路６から出力される波形データに基づ
いて発音すると、波形メモリ１に対応する楽音の音色の
特徴を残したまま音程感などが微妙に調整された異なる
楽音を発生することができる。すなわち、記憶する波形
データの量を増やすことなく異なる種類の楽音を発生す
ることができる。

【００１６】図２は本発明第２実施例の楽音波形の合成
方法を適用した楽音波形合成回路を示すブロック図であ
り、波形メモリ１、読出し制御回路３、ＦＦＴ回路４、
振幅情報抽出回路５、ＩＦＦＴ回路６および位相情報抽
出回路９は、それぞれ第１実施例のものと同様の働きを
する。

【００１７】この第２実施例では、波形メモリ１からの
１種類の波形データについて、ＦＦＴ回路４でフーリエ
変換して周波数スペクトルの情報を求め、この周波数ス
ペクトルの情報から、振幅情報抽出回路５によって周波
数に対する振幅情報を抽出し、位相情報抽出回路９によ
って周波数に対する位相情報を抽出する。

【００１８】ここで、振幅情報抽出回路５で抽出された
振幅情報はそのままＩＦＦＴ回路６に入力されるが、位
相情報抽出回路９によって抽出された位相情報は、フィ
ルタ回路１０を介してＩＦＦＴ回路６に入力される。そ
して、ＩＦＦＴ回路６が、振幅情報と位相情報とを逆フ
ーリエ変換して合成した波形データを出力する。

【００１９】フィルタ回路１０としては、ローパスフィ
ルタ（ＬＰＦ）、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）あるいは
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）等が用いられ、位相情報
抽出回路９からの位相情報が各フィルタ特性に応じて変
化したものとなり、ＩＦＦＴ回路６で合成された波形デ
ータは、波形メモリ１の波形データがフィルタ回路１０
のフィルタ特性に応じて微妙に変化したものとなる。

【００２０】なお、第２実施例においては、フィルタ回
路１０のフィルタ機能を、発音する楽音のエンベロープ
等に応じて制御し、例えば、楽音の立上り部分は元波形
の楽音で、しだいに音程感がうすれるような楽音となる
ように、楽音波形を合成することもできる。また、フィ
ルタ回路１０の代わりに、テーブルや演算回路を用いて
位相情報を変化させるようにしてもよい。

【００２１】図３は本発明第３実施例の楽音波形の合成
方法を適用した楽音波形合成回路を示すブロック図であ
り、波形メモリ１、読出し制御回路３、ＦＦＴ回路４、
振幅情報抽出回路５およびＩＦＦＴ回路６は、それぞれ
第１実施例および第２実施例のものと同様の働きをす
る。

【００２２】この第３実施例は、ＩＦＦＴ回路６で逆フ
ーリエ変換するときの位相情報をランダムにしたもので
あり、ランダム値発生回路１１は０≦ｒａｎｄ≦１とな
るランダム値ｒａｎｄを加算回路１２に出力し、加算回
路１２で−０．５が加算され、乗算器１３で２πが乗算
される。この乗算結果θは−π≦θ≦πのランダムな位
相情報としてＩＦＦＴ回路６に入力される。

【００２３】そして、ＩＦＦＴ回路６は、振幅情報抽出
回路５から出力される振幅情報と位相情報とを逆フーリ
エ変換して合成した波形データを出力する。このＩＦＦ
Ｔ回路６で合成された波形データは、波形メモリ１の波
形データがランダム値ｒｕｎｄ値に応じてランダムに変
化したものとなる。

【００２４】図４は第３実施例と同様に位相情報をラン
ダムにした第４実施例を示すフローチャートであり、マ
イクロコンピュータによて正弦波を元波形として楽音波
形を生成し、波形メモリに記憶するようにしたものであ
る。なお、フーリエ変換時の時間フレームのフレーム長
をｍ、フレームシフト幅をｍ／２、データ点数をＮとす
る。

【００２５】先ず、ステップＳ１で、正弦波のデータを
サンプリングするスタートポイントｎを０に設定し、ス
テップＳ２でｎを先頭にしてフレーム長ｍで窓かけを行
う。ステップＳ３で高速フーリエ変換処理を行って、抽
出した振幅値を周波数ωをインデックスとする配列変数
Ａ（ω）に格納し、ステップＳ４で、−π≦θ≦πのラ
ンダムな位相値を求めて配列変数θ（ω）に格納する。

【００２６】次に、ステップＳ５で、配列変数Ａ（ω）
および配列変数θ（ω）の内容を高速逆フーリエ変換し
て波形データを求め、ｎに対応してフレーム長ｍに相当
する配列変数ＦＲＡＭＥ（ｎ，ｉ）に波形データを格納
する。ステップＳ６では、ｎ＋ｍ／２をスタートポイン
トｎに設定し、ステップＳ７で、ｎ＋ｍがＮ以上である
か否かを判定し、ＮＯであればステップＳ２以降の処理
を繰り返し、ＹＥＳであれば、ステップＳ８の処理に進
む。

【００２７】ステップＳ７の判定でｎ＋ｍがＮ以上とな
ると、各配列変数ＦＲＡＭＥ（ｎ，ｉ）に部分波形デー
タが記憶されている。そこで、ステップＳ８において、
配列変数ＦＲＡＭＥ（ｎ，ｉ）の部分波形データを、ク
ロスフェード処理等によってフレーム間の重なる部分で
連続した波形に合成し、これを波形メモリに格納する
る。

【００２８】図５〜図８は第４実施例における合成処理
の一例を示す図である。図５は元波形としての正弦波、
図６はその周波数スペクトル、図７は合成波形、図８は
その周波数スペクトルである。すなわち、図５のような
正弦波とランダムな位相情報により図７のような連続的
にランダムな波形が合成される。

【００２９】ここで、図６と図８を比較してわかるよう
に、合成波形になると、元波形である正弦波の周波数ｆ
₀ の回りに側波帯のようなものが生じており、この合成
波形を発音するとあまりピッチ感のない音となる。ま
た、実際の楽音では、この正弦波におけると同様の現象
が、楽音を構成する正弦波成分の全ての周波数成分毎に
生じるので、楽音の音程感なくなるという効果が生じ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、元
楽音波形をフーリエ変換して振幅情報を抽出するととも
に、このフーリエ変換によって得られる位相情報と異な
る他の位相情報を生成し、上記抽出した振幅情報と上記
生成した位相情報とを逆フーリエ変換して楽音波形を合
成するようにしたので、合成された楽音波形は、振幅情
報による元楽音波形の特徴を残したまま、位相情報によ
る新たな特徴が加えられたものとなる。したがって、任
意の楽音に対して、その楽音の特徴を残したまま音色や
音程感などが微妙に異なるような楽音を合成することが
でき、楽音のバリエーションを豊かにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例の楽音波形の合成方法を適用
した楽音波形合成回路を示すブロック図である。

【図２】本発明第２実施例の楽音波形の合成方法を適用
した楽音波形合成回路を示すブロック図である。

【図３】本発明第３実施例の楽音波形の合成方法を適用
した楽音波形合成回路を示すブロック図である。

【図４】本発明第４実施例におけるフローチャートであ
る。

【図５】第４実施例における元楽音波形の一例を示す図
である。

【図６】図５の楽音波形の周波数スペクトルを示す図で
ある。

【図７】第４実施例における合成波形の一例を示す図で
ある。

【図８】図７の合成波形の周波数スペクトルを示す図で
ある。

【符号の説明】

１，２…波形メモリ、３，７…読出し制御回路、４，８
…ＦＦＴ回路、５…振幅情報抽出回路、６…ＩＦＦＴ回
路、９…位相情報抽出回路、１０…フィルタ回路、１１
…ランダム値発生回路、１２…加算器、１３…乗算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 元楽音波形をフーリエ変換して振幅情報
   を抽出するとともに、上記フーリエ変換によって得られ
   る位相情報と異なる他の位相情報を生成し、上記抽出し
   た振幅情報と上記生成した位相情報とを逆フーリエ変換
   して楽音波形を合成することを特徴とする楽音波形の合
   成方法。