JPH06102882A - Method for composing musical sound signal - Google Patents

Method for composing musical sound signal

Info

Publication number
JPH06102882A
JPH06102882A JP4275282A JP27528292A JPH06102882A JP H06102882 A JPH06102882 A JP H06102882A JP 4275282 A JP4275282 A JP 4275282A JP 27528292 A JP27528292 A JP 27528292A JP H06102882 A JPH06102882 A JP H06102882A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
data
fourier transform
frame
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4275282A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Yoshino
治 吉野
Kazuo Hikawa
和生 飛河
Susumu Takahashi
暹 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP4275282A priority Critical patent/JPH06102882A/en
Publication of JPH06102882A publication Critical patent/JPH06102882A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the method for composing the musical sound signal whose data are compressed so as to reduce the capacity of a memory that the sound source of an electronic musical instrument is equipped with. CONSTITUTION:The memory is stored with initial setting data on amplitude component between the amplitude components and phase components by discrete frequencies obtained on the basis of a specific equal number of data by discrete frequencies found by discrete Fourier transformation by using the same window function for signals of respective sequential Fourier transformation frames of specific time length cut from a musical sound signal, initial setting data on the phase components, and data on a value obtained by rounding the value thetaa of an arithmetic term, whose phase thetam of specific discrete frequency in an (m)th Fourier transformation frame is represented as thetam=thetam-1+(theta-1-thetam-2)=thetam-1+thetaa when the phase of the specific discrete frequency in an (m-1)th Fourier transformation frame cut from the musical sound signal so as to have specific time length is thetam-1 and the phase of the specific discrete frequency in an (m-2)th Fourier transformation frame is thetam-2 as to the phase components by the discrete frequencies obtained by the Fourier transformation frames, to 2pi/n (n: integer).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は楽音信号の合成方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of synthesizing tone signals.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年になって、実際の楽器等から発生さ
れた楽音信号をデジタル化して得たデータをメモリに記
憶させておき、前記のデータを記憶させたメモリを楽音
を発生させるための音源中に備えているような構成形態
の電子楽器、その他の諸装置が広く用いられるようにな
った。そして、前記した電子楽器等の装置によって実際
の楽器による音楽演奏に近い音楽演奏が行なわれるよう
にするためには、前記のデータとして多数の音色と対応
するものが必要とされるが、多数の音色と対応するデー
タを有する電子楽器等の装置を構成する際には大容量の
メモリが必要とされるから、装置の形態が大掛かりなも
のになったりコスト高になったりする。
2. Description of the Related Art In recent years, data obtained by digitizing a musical tone signal generated from an actual musical instrument or the like is stored in a memory, and the memory storing the data is used to generate a musical tone. Electronic musical instruments and other devices having a configuration as provided in a sound source have come into wide use. In order to perform a musical performance close to that of an actual musical instrument by the above-described electronic musical instrument or the like, it is necessary that the data correspond to a large number of timbres. Since a large-capacity memory is required when configuring a device such as an electronic musical instrument having data corresponding to a timbre, the form of the device becomes large and the cost becomes high.

【0003】前記の問題は、例えば1音色毎のデータを
高能率符号化してデータ量を圧縮してから、メモリに記
憶するようことによっても解決できるのであり、本出願
人会社でも、先に、特願平4ー30076号「音響信号
の位相予測方法」により、予め定められた一定の時間長
を有するように音響信号から切出された順次の各フーリ
エ変換フレームにおける第1,第2の各フーリエ変換フ
レームに同じ窓関数を用いて離散的にフーリエ変換し
て、前記した第1,第2の各フーリエ変換フレーム毎の
フーリエ変換の結果として求められた同一な所定数の離
散周波数毎のデータにより、前記した第1,第2の各フ
ーリエ変換フレーム毎に、それぞれの離散周波数毎の位
相情報を得て、前記した第1,第2の各フーリエ変換フ
レームにおいて互に対応している同一な離散周波数毎の
位相情報の変化の態様を求め、前記した個々の離散周波
数毎の位相情報の変化の態様が時間軸上で一定であると
して、前記した第1の時間位置と第2の時間位置との時
間差の整数倍の時間位置に存在している第3の時間位置
のフーリエ変換フレーム内の所定数の離散周波数の個々
の位相情報を決定して、第3の時間位置のフーリエ変換
フレームの位相情報を予測する方法を提案しており、前
記の位相情報の予測方法の応用によって、音響信号の高
能率符号化を行なうことにより、音響信号の伝送(記
録)、楽器の音源の構成等を容易にした。
The above-mentioned problem can be solved by, for example, highly efficient encoding data for each timbre, compressing the amount of data, and storing it in a memory. According to Japanese Patent Application No. 4-30076 “Acoustic Signal Phase Prediction Method”, the first and the second in each successive Fourier transform frame cut out from the acoustic signal so as to have a predetermined constant time length. The same predetermined number of data for each discrete frequency obtained as a result of the Fourier transform for each of the first and second Fourier transform frames described above by discretely Fourier transforming the Fourier transform frame using the same window function. Thus, the phase information for each discrete frequency is obtained for each of the first and second Fourier transform frames described above, and the phase information is obtained for each of the first and second Fourier transform frames described above. The corresponding change mode of the phase information for each discrete frequency is obtained, and the above-mentioned first time position is assumed, assuming that the change mode of the phase information for each discrete frequency is constant on the time axis. And the second time position, an individual multiple of a predetermined number of discrete frequencies in the Fourier transform frame at the third time position existing at a time position that is an integer multiple of the time difference between the third time position and the third time position is determined. A method for predicting the phase information of the Fourier transform frame of the position has been proposed, and by applying the above-described method for predicting the phase information, high-efficiency encoding of the acoustic signal is performed, thereby transmitting (recording) the acoustic signal, The configuration of the sound source of was made easy.

【0004】図4は前記した本出願人会社による既提案
の位相情報の予測方法の応用例の一つである楽音の音源
用のデータの圧縮手段としても使用されうるエンコーダ
のブロック図であり、また、図5はデコーダのブロック
図である。さらに図6は前記した既提案の位相情報の予
測方法の構成原理、及び動作原理の説明にも使用される
図であり、この図6において最上方の部分に記載のAU
DIOという表示の波形は高能率符号化の対象にされて
いる音響信号である。図6中の前記の音響信号はFra
me Windowの表示のある部分に示されている
0,1,2…のように、それぞれ一定の時間長を有する
ように切出されて、順次のフーリエ変換フレームとされ
る。前記した各フーリエ変換フレームは、音響信号から
それぞれ例えば1024点の標本点を有する期間となる
ように、窓関数を掛けて順次の各フレームの繋ぎ目を互
に重複させて緩やかに繋がるような状態の順次の1フレ
ーム期間として切出されたものであり、前記した各1フ
レーム毎のフーリエ変換フレームは、例えば離散的有限
系列のフーリエ変換(DFT)または高速フーリエ変換
(FFT)により直交変換が行なわれる。以下の説明で
は前記の直交変換が高速フーリエ変換(FFT)によって
行なわれるものとして記述されている。
FIG. 4 is a block diagram of an encoder which can be used also as a means for compressing data for a tone sound source, which is one of the application examples of the previously proposed method of predicting phase information by the applicant company, FIG. 5 is a block diagram of the decoder. Further, FIG. 6 is a diagram which is also used for explaining the configuration principle and the operation principle of the previously proposed method of predicting phase information, and the AU described in the uppermost part in FIG.
The waveform labeled DIO is an acoustic signal that is targeted for high efficiency encoding. The acoustic signal in FIG. 6 is Fra
As indicated by 0, 1, 2, ... Shown in a part of the display of me window, each is cut out so as to have a constant time length, and is made a sequential Fourier transform frame. A state in which each Fourier transform frame described above is multiplied by a window function so as to overlap each other so as to have a period having, for example, 1024 sampling points from an acoustic signal and to be gradually connected to each other. Of the Fourier transform frame for each frame described above is subjected to orthogonal transform by, for example, discrete Fourier transform (DFT) or fast Fourier transform (FFT). Be done. In the following description, the above orthogonal transformation is described as being performed by a fast Fourier transform (FFT).

【0005】さて、各1フレーム毎のフーリエ変換フレ
ームについてFFT演算を行なった場合に、前記した各
1フレーム毎のフーリエ変換フレームにおけるデータ数
(標本数)をNとし、標本化周波数をfsとすると、f
=fs/N で示されるfの周波数間隔毎の離散的な各
周波数(合計N個の周波数)についてのFFT演算結果
が得られるが、前記したFFT演算結果は、離散的な各
周波数毎に実数部(Real)振幅と、虚数部(Ima
g)振幅とからなるものである。前記した離散的な各周
波数毎の実数部(Real)振幅と、虚数部(Imag)振
幅とを用いて、次の数1及び数2により、前記した離散
的な各周波数毎に、極座標変換により合成振幅項(Am
p)と位相項(Phase)とを求める。ところで、FF
T演算結果として離散的な各周波数毎に得られたN個の
実数部(Real)振幅とN個の虚数部(Imag)振幅
とにおいて、N個の実数部(Real)振幅には同じ値の
ものが2個ずつ現われており、また、N個の虚数部(I
mag)振幅には絶対値で同じ値のものが2個ずつ現わ
れているから、有効な合成振幅項(Amp)の項数が総数
の1/2となり、また有効な位相項(Phase)の項
数も総数の1/2となるから、FFT出力データ数をF
FTの実数入力データ数と等しくできる。
When the FFT operation is performed for each Fourier transform frame for each frame, the number of data (sample number) in the Fourier transform frame for each frame is N, and the sampling frequency is fs. , F
= Fs / N, the FFT calculation result is obtained for each discrete frequency (total of N frequencies) for each frequency interval of f, and the FFT calculation result is a real number for each discrete frequency. Part (Real) amplitude and imaginary part (Ima
g) amplitude. By using the real part (Real) amplitude and the imaginary part (Imag) amplitude for each discrete frequency described above, the following Formula 1 and Formula 2 are used to perform polar coordinate conversion for each discrete frequency described above. Composite amplitude term (Am
p) and the phase term (Phase). By the way, FF
Of the N real part (Real) amplitudes and the N imaginary part (Imag) amplitudes obtained for each discrete frequency as a result of the T calculation, the N real part (Real) amplitudes have the same value. Two of them appear, and there are N imaginary parts (I
mag) Since two amplitudes each having the same absolute value appear, the number of valid combined amplitude terms (Amp) is 1/2 of the total number, and the valid phase term (Phase) terms are also included. Since the number is 1/2 of the total number, the number of FFT output data is F
It can be equal to the number of real input data of FT.

【0006】[0006]

【数1】 [Equation 1]

【数2】 [Equation 2]

【0007】今、時間軸上で連続する順次のフーリエ変
換フレーム(フレーム)について、それぞれの離散的な
各周波数毎の実数部(Real)振幅と、虚数部(Ima
g)振幅とを用いて、数1及び数2により、前記した離
散的な各周波数毎に極座標変換により合成振幅項(Am
p)と位相項(Phase)とを求めた場合に、最も常識
的な考え方をとれば、時間軸上で隣り合う2つのフレー
ムでは、同じ振幅になるであろう、と予測するのが自然
でもあり、また、実際に例えば標本化周波数が44.1
KHzで、フレーム長(フレーム長は約1/40秒)とし
て1024点の標本数を有するものとして、ピアノの音
の信号をFFT演算した場合に得られるFFT演算結果
によるスペクトルをみても、ある1つのフレームにおけ
る512個の振幅と、そのフレームの次のフレームにお
ける512個の振幅とを比べても、あるいは、前記の次
のフレームの次のフレームにおける512個の振幅と比
べても、異なるフレームにおけるスペクトル間の変化量
が極めて少ないことが確められてもいる。
Now, for successive Fourier transform frames (frames) continuous on the time axis, the real part (Real) amplitude and the imaginary part (Ima) of each discrete frequency.
g) Amplitude and by equation 1 and equation 2, the combined amplitude term (Am
When p) and the phase term (Phase) are obtained, it is natural to predict that two adjacent frames on the time axis will have the same amplitude if the most common sense is taken. Yes, and actually, for example, the sampling frequency is 44.1
Assuming that the sample length of 1024 points is set as the frame length (frame length is about 1/40 seconds) at KHz, the spectrum obtained by the FFT operation result obtained when the FFT operation is performed on the signal of the piano is also 1 Comparing 512 amplitudes in one frame with 512 amplitudes in the next frame of the frame, or comparing 512 amplitudes in the next frame of the next frame, in different frames It is also confirmed that the amount of change between spectra is extremely small.

【0008】一方、時間軸上で連続している順次のフレ
ームにおける位相の予測は困難であろうことは、順次の
フレームの繰返し時間と、信号の周波数との間は無関係
であり、信号の位相と無関係にフレームが始まり、終了
することから考えても明らかであり、このことから従来
は直交変換による信号予測が困難であるとされて来てい
る。そして、標本化周波数を44.1KHzとし、フレ
ーム長として1024点の標本数を有するものとして、
実際にピアノの音の信号をFFT演算して得たFFT演
算結果によるある1つのフレームにおける512個の位
相の分布をみても、その位相の分布はランダムであるた
めに、その位相の分布によって次のフレームにおける5
12個の位相の分布を予測することはできないことが判
った。
On the other hand, it may be difficult to predict the phase in successive frames that are continuous on the time axis, because the repetition time of successive frames and the frequency of the signal are irrelevant, and the phase of the signal It is clear from the viewpoint that the frame starts and ends regardless of the above, and it has been conventionally considered difficult to perform signal prediction by orthogonal transform. Then, assuming that the sampling frequency is 44.1 KHz and the number of samples is 1024 points as the frame length,
Looking at the distribution of 512 phases in one frame based on the FFT operation result obtained by actually performing FFT operation on the piano sound signal, the distribution of the phases is random. 5 in the frame
It was found that the distribution of 12 phases cannot be predicted.

【0009】本出願人会社による前記した既提案の「音
響信号の位相予測方法」の発明者の高橋氏は、時間軸上
の順次のフレームにおける1つのフレームについての位
相情報を用いても、他のフレームの位相情報の予測を行
なうことはできないが、2つのフレームについて、それ
ぞれのフーリエ変換フレーム毎のフーリエ変換の結果と
して求められた同一な所定数の離散周波数毎の位相情報
間の位相情報の変化態様が時間軸上で一定であるとすれ
ばその関係を用いることにより他のフレームの位相情報
の予測も可能となる、ということに着目して、前記した
「2つのフレームについて、それぞれのフーリエ変換フ
レーム毎のフーリエ変換の結果として求められた同一な
所定数の離散周波数毎の位相情報間の位相情報の変化態
様は時間軸上で一定である」という仮説(以下、高橋の
仮説と記載する)を立て、実際に、単一の周波数の正弦
波信号、複数の周波数の正弦波信号の合成信号、楽器
(ピアノ)の音の信号、等の各種の信号を用いて実験を
行なってみたところ、前記の仮説に従って予測したフレ
ームの位相と実際のフレームの位相とが、実用的に一致
していると認められる程度に正しい予測結果が得られて
おり、高橋の仮説が実用上で成立つとすることは各種の
実験結果によって裏付けられている。
[0009] Mr. Takahashi, the inventor of the above-mentioned already proposed “method of predicting the phase of an acoustic signal” by the applicant company, says that even if the phase information for one frame in a sequential frame on the time axis is used, It is not possible to predict the phase information of each frame, but for the two frames, the phase information between the phase information of the same predetermined number of discrete frequencies obtained as a result of the Fourier transform of each Fourier transform frame is calculated. Paying attention to the fact that if the change mode is constant on the time axis, it is possible to predict the phase information of other frames by using that relationship. The change mode of the phase information between the phase information of the same predetermined number of discrete frequencies obtained as a result of the Fourier transform for each transform frame is uniform on the time axis. It is based on the hypothesis (hereinafter referred to as Takahashi's hypothesis) that a sine wave signal of a single frequency, a composite signal of sine wave signals of multiple frequencies, a signal of a musical instrument (piano) sound, After conducting experiments using various signals such as, the phase of the frame predicted according to the above hypothesis and the phase of the actual frame are correct, and the correct prediction results are obtained to the extent that they are recognized to be practically consistent. The fact that Takahashi's hypothesis holds in practice is supported by various experimental results.

【0010】高橋の仮説によれば、図6中に示されてい
る例えばフレーム1における離散的な各周波数毎に求め
たN/2個の位相項のデータθi(1)と、例えばフレー
ム2における離散的な各周波数毎に求めたN/2個の位
相項のデータθi(2)と、例えば、フレーム3における
離散的な各周波数毎に求めたN/2個の位相項のデータ
θi(3)と、例えばフレーム4における離散的な各周波
数毎に求めたN/2個の位相項のデータθi(4)とにお
ける、互に同一の周波数値における位相項のデータにつ
いて、フレーム1における位相項のデータが例えばθ1
であり、また、フレーム2における位相項のデータが例
えばθ2であり、さらにフレーム3における位相項のデ
ータが例えばθ3であり、さらにまたフレーム4におけ
る位相項のデータが例えばθ4であったとした場合に、
θ2−θ1≒θ3−θ2≒θ4−θ3≒Δθaのように各フレ
ーム間における位相の変化量が略々同一となる、という
ものであるから、この仮説が成立つとするならば、2つ
のフレームについてそれぞれの離散的な各周波数毎に求
めたN/2個の位相項における互に対応しているすべて
の周波数値の位相項のデータ間の位相の差を知れば、前
記した2つのフレームとは異なる他のフレームの位相の
予測を行なうことができるのであり、具体的にいうと、
前記した例のように、フレーム1におけるある特定な周
波数値faの位相項のデータがθ1で、フレーム2にお
けるある特定な周波数値faの位相項のデータがθ2で
ある場合には、前記したフレーム2の次のフレームにお
けるある特定な周波数値faの位相項のデータθ3を、
θ3≒θ2+(θ2−θ1)=2θ2−θ1 …(a)のように
予測する、というようにして、前記のような位相の予測
をフレーム1,2中の離散的な各周波数のすべてについ
て個々に行なうことにより、フレーム3の信号の位相の
予測が可能である、としているのである。
According to Takahashi's hypothesis, data θi (1) of N / 2 phase terms obtained for each discrete frequency in frame 1 shown in FIG. Data θi (2) of N / 2 phase terms obtained for each discrete frequency and data θi (3) of N / 2 phase terms obtained for each discrete frequency in frame 3, for example. ) And, for example, N / 2 phase term data θi (4) obtained for each discrete frequency in frame 4, the phase term data in frame 1 is the phase term data in the same frequency value. Data is, for example, θ1
If the data of the phase term in frame 2 is, for example, θ2, the data of the phase term in frame 3 is, for example, θ3, and the data of the phase term in frame 4 is, for example, θ4. ,
Since the amount of change in phase between frames is almost the same as θ2-θ1 ≈ θ3-θ2 ≈ θ4-θ3 ≈ Δθa, if this hypothesis holds, then for two frames Knowing the phase difference between the data of the phase terms of all the frequency values corresponding to each other in the N / 2 phase terms obtained for each discrete frequency, the two frames described above are It is possible to predict the phase of another different frame. Specifically,
When the data of the phase term of a certain specific frequency value fa in frame 1 is θ1 and the data of the phase term of a certain specific frequency value fa in frame 2 is θ2 as in the above example, the above-mentioned frame Data θ3 of the phase term of a specific frequency value fa in the next frame of 2 is
.theta.3.apprxeq..theta.2 + (. theta.2-.theta.1) = 2.theta.2-.theta.1 (a) is predicted, and the above-described phase prediction is individually performed for all discrete frequencies in frames 1 and 2. It is said that it is possible to predict the phase of the signal of frame 3 by performing the above.

【0011】前記した高橋の仮説に従うと、1つのフレ
ームの位相情報、例えばフレーム1だけの位相情報が判
っても、その位相情報を用いて他のフレームの位相情報
を予測することは不可能であるが、2つのフレームの位
相情報が判れば、他のフレームの位相情報を予測するこ
とが可能となるのであり、隣接している2つのフレー
ム、例えばフレーム1の位相情報とフレーム2の位相情
報とが判かれば、前記した2つのフレーム以外の他のフ
レームの位相情報の予測が可能であることを示してお
り、また、1フレームの時間長のK倍だけ離れている2
つのフレーム、例えばフレーム1の位相情報とフレーム
4の位相情報とが判かれば、フレーム4から1フレーム
の時間長のK倍だけ離れている他のフレーム、例えばフ
レーム7の位相情報を予測することも可能なのであっ
て、前記した高橋の仮説を一般的に表現すると、「予め
定められた一定の時間長を有するように音響信号から切
出された順次の各フーリエ変換フレームにおける第1,
第2の各フーリエ変換フレームに同じ窓関数を用いて離
散的にフーリエ変換して、前記した第1,第2の各フー
リエ変換フレーム毎のフーリエ変換の結果として求めら
れた同一な所定数の離散周波数毎のデータにより、前記
した第1,第2の各フーリエ変換フレーム毎に、それぞ
れの離散周波数毎の位相情報を得て、前記した第1,第
2の各フーリエ変換フレームにおいて互に対応している
同一な離散周波数毎の位相情報の変化の態様を求め、前
記した個々の離散周波数毎の位相情報の変化の態様が時
間軸上で一定であるとして、前記した第1の時間位置と
第2の時間位置との時間差の整数倍の時間位置に存在し
ている第3の時間位置のフーリエ変換フレーム内の所定
数の離散周波数の個々の位相情報を決定して、第3の時
間位置のフーリエ変換フレームの位相情報を予測でき
る」とすることができる。
According to the above-mentioned Takahashi's hypothesis, even if the phase information of one frame, for example, the phase information of only frame 1 is known, it is impossible to predict the phase information of other frames using the phase information. However, if the phase information of two frames is known, it is possible to predict the phase information of another frame, and the phase information of two adjacent frames, for example, the phase information of frame 1 and the phase information of frame 2 , It is possible to predict the phase information of frames other than the above-mentioned two frames, and the distance is K times the time length of one frame.
If the phase information of one frame, for example frame 1 and the phase information of frame 4, is known, the phase information of another frame, for example, frame 7, which is K times the time length of one frame away from frame 4, can be predicted. Generally speaking, the above Takahashi's hypothesis can be expressed as follows: "The first and the first in each successive Fourier transform frame cut out from the acoustic signal so as to have a predetermined constant time length.
Discrete Fourier transform is performed on the second Fourier transform frames using the same window function, and the same predetermined number of discrete values obtained as a result of the Fourier transform for each of the first and second Fourier transform frames described above. Phase information for each discrete frequency is obtained for each of the first and second Fourier transform frames described above from the data for each frequency, and the phase information for each of the first and second Fourier transform frames described above is obtained. The phase of change of the phase information for each identical discrete frequency is obtained, and it is assumed that the mode of change of the phase information for each discrete frequency is constant on the time axis and the first time position and the The individual phase information of the predetermined number of discrete frequencies in the Fourier transform frame of the third time position existing at the time position that is an integer multiple of the time difference from the second time position is determined, and Fourier It can be to be able to predict the phase information of the conversion frame ".

【0012】図4に示すブロック図は、前記したような
高橋の仮説による音響信号の位相予測技術を応用して、
記録,伝送の対象にされる信号の情報量の圧縮を行なっ
て記録,伝送を行なう場合に、各フレーム毎に振幅の残
差信号Ai(m)−Ai(m-1)と、位相の残差信号Δθi
(m)=θi(m)−{2θi(m-1)−θi(m-2)}とを記
録,伝送できるように構成した送信側(符号化側)のエ
ンコーダの構成例を示したものであり、また、図5は受
信側(復号化側)デコーダの構成例を示している図であ
る。前記の各残差信号は、予測が当っていれば零になる
が、通常は予測値との僅かなずれが発生するから、前記
の残差信号が零になることは少ないが元の信号の情報量
に比べで残差信号の情報量は遥かに少ないものになって
いる。
The block diagram shown in FIG. 4 is an application of the phase prediction technique for acoustic signals based on the Takahashi's hypothesis as described above.
When the information amount of the signal to be recorded and transmitted is compressed and then recorded and transmitted, the amplitude residual signal Ai (m) -Ai (m-1) and the phase residual signal are calculated for each frame. Difference signal Δθi
(m) = θi (m)-{2θi (m-1) -θi (m-2)} is shown as an example of the configuration of the encoder on the transmission side (encoding side) configured to record and transmit FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a receiving side (decoding side) decoder. Each of the above residual signals becomes zero if the prediction is correct, but usually a slight deviation from the predicted value occurs, so the above residual signals rarely become zero but the original signal The information amount of the residual signal is much smaller than the information amount.

【0013】図4において、1は記録,伝送の対象にさ
れているデジタル音響信号の入力端子であり、前記した
デジタル音響信号の入力端子1に供給されたデジタル音
響信号から、ブロック2によってオーバーラップされた
状態で予め定められた一定の時間長を有するように切出
された順次のフーリエ変換フレームは、それぞれが例え
ばN点の標本点を有する期間毎に窓関数を掛けて、順次
の各フレームの繋ぎ目を互に重複させて緩やかに繋がる
ような状態の順次の1フレーム期間となるように、ブロ
ック3において窓関数が乗算された後に、ブロック4に
おいて高速フーリエ変換演算(FFT演算)が行なわれ
る。FFT演算の結果としてそれぞれのフーリエ変換フ
レーム毎に、同一の一定な周波数間隔f{ただし、各1
フレーム毎のフーリエ変換フレームにおけるデータ数標
本数をNとし、標本化周波数をfsとして、f=fs/
N}を有するN個の離散的な周波数毎に実数部(Rea
l)振幅と、虚数部(Imag)振幅とからなるFFT演
算結果のデータが得られる。
In FIG. 4, reference numeral 1 denotes an input terminal of a digital audio signal to be recorded and transmitted, which is overlapped by a block 2 from the digital audio signal supplied to the input terminal 1 of the digital audio signal. Sequential Fourier transform frames that are cut out so as to have a predetermined fixed time length in the selected state are multiplied by a window function for each period having, for example, N sampling points, and each successive frame The fast Fourier transform operation (FFT operation) is performed in the block 4 after the window function is multiplied in the block 3 so as to form one sequential frame period in which the joints are overlapped with each other and gently connected. Be done. As a result of the FFT calculation, the same constant frequency interval f {however, 1 for each Fourier transform frame is obtained.
Number of data in Fourier transform frame for each frame The number of samples is N, the sampling frequency is fs, and f = fs /
For each of the N discrete frequencies having N}, the real part (Rea
l) The data of the FFT operation result including the amplitude and the imaginary part (Imag) amplitude is obtained.

【0014】前記のようにFFT演算の結果として得ら
れたN個の離散的な周波数毎のデータは、それぞれの離
散的な周波数のデータ毎に、それぞれ異なる信号処理装
置によって信号処理が行なわれるのであるが、図4には
N個の信号処理装置の内の1個の信号処理装置の構成だ
けが例示されている。図4において、前記の信号処理装
置は直交座標→極座標変換のように表示されているブロ
ック6とマルチプレクサ18との間の構成部分である。
FFT演算の結果として得られたN個の離散的な周波数
毎の実数部と虚数部とからなる特定な離散的な周波数の
データは、直交座標→極座標変換部6において極座標変
換されて振幅項と位相項とに分離された後に、既述の数
1に従った振幅の計算と、既述の数2に従った位相の計
算とが行なわれることにより、順次のフレームについて
前記した離散的な各周波数毎に、合成振幅項Ai(m)
と位相項θi(m)とが求められる。
As described above, the N discrete data for each discrete frequency obtained as a result of the FFT operation is subjected to signal processing by different signal processing devices for each discrete frequency data. However, in FIG. 4, only the configuration of one of the N signal processing devices is illustrated. In FIG. 4, the signal processing device is a component between the block 6 and the multiplexer 18, which is displayed as a rectangular coordinate → polar coordinate conversion.
Data of a specific discrete frequency, which is obtained as a result of the FFT operation and is composed of a real number part and an imaginary number part for each of N discrete frequencies, is polar coordinate-transformed by the orthogonal coordinate → polar coordinate transforming part 6 and becomes an amplitude term. After the separation into the phase term, the calculation of the amplitude according to the above-mentioned Expression 1 and the calculation of the phase according to the above-mentioned Expression 2 are performed, so that the discrete each of the above-described discrete frames is obtained. Composite amplitude term Ai (m) for each frequency
And the phase term θi (m) are obtained.

【0015】前記した直交座標→極座標変換部6の計算
結果として得られる特定な離散的な周波数の合成振幅項
Ai(m)はラッチ回路7と減算器8とデータセレクタ
9とに供給される。前記したデータセレクタ9は、端子
34に供給される切換信号によって、前記した合成振幅
項Ai(m)による設定データと、前記した減算器8か
ら出力された残差データとの何れか一方を選択してマル
チプレクサ18に出力させる。前記したデータセレクタ
9の切換動作は、後述のデータセレクタ16の切換動作
と連動して行なわれる。また、前記した直交座標→極座
標変換部6の計算結果として得られる特定な離散的な周
波数の位相項θi(m)はラッチ回路10と減算器14
とデータセレクタ16とに供給される。m番目のフレー
ムにおける特定な離散的な周波数(今、仮にfaとす
る)の位相の計算結果として直交座標→極座標変換部6
から出力された位相θi(m)のデータがラッチ回路1
0に保持される以前にラッチ回路10に保持されていた
位相のデータ、すなわちm-1番目のフレームにおける特
定な離散的な周波数faの位相の計算結果として直交座
標→極座標変換部6から出力されていた位相θi(m-1)
のデータは、位相予測部PFCにおけるラッチ回路12
に保持される。前記した位相予測部PFCは、図示の構
成例ではラッチ回路12と利得が2の増幅器11と、減
算器13とによって構成されている。
The composite amplitude term Ai (m) of a specific discrete frequency obtained as the calculation result of the orthogonal coordinate → polar coordinate conversion unit 6 is supplied to the latch circuit 7, the subtractor 8 and the data selector 9. The data selector 9 selects one of the setting data based on the composite amplitude term Ai (m) and the residual data output from the subtracter 8 according to the switching signal supplied to the terminal 34. And outputs it to the multiplexer 18. The switching operation of the data selector 9 described above is performed in conjunction with the switching operation of the data selector 16 described later. Further, the phase term θi (m) of a specific discrete frequency obtained as the calculation result of the above-mentioned rectangular coordinate → polar coordinate conversion unit 6 is determined by the latch circuit 10 and the subtractor 14.
And the data selector 16 are supplied. As a calculation result of the phase of a specific discrete frequency (which is now assumed to be fa) in the m-th frame, the rectangular coordinate → polar coordinate conversion unit 6
The data of the phase θi (m) output from the latch circuit 1
The data of the phase held in the latch circuit 10 before being held at 0, that is, the calculation result of the phase of the specific discrete frequency fa in the (m-1) th frame is output from the orthogonal coordinate → polar coordinate conversion unit 6. Phase θi (m-1)
Is the latch circuit 12 in the phase prediction unit PFC.
Held in. The phase predicting unit PFC is composed of a latch circuit 12, an amplifier 11 having a gain of 2, and a subtractor 13 in the illustrated configuration example.

【0016】前記した位相θi(m-1)のデータがラッチ
回路12に保持される以前にラッチ回路12に保持され
ていた位相のデータ、すなわち、m-2番目のフレームに
おける特定な離散的な周波数faの位相の計算結果とし
て直交座標→極座標変換部6から出力されていた位相θ
i(m-2)のデータは、減算器13に対して減数信号とし
て供給されており、前記の減算器13に対して被減数信
号として供給されているのは、前記した利得が2の増幅
器11からの出力であるから、前記の減算器13から出
力される予測位相のデータ、すなわち、位相予測部PF
Cから出力される予測位相のデータは2θi(m-1) −
θi(m-2)である。前記の直交座標→極座標変換部6の
計算結果として得られる特定な離散的な周波数の位相θ
i(m)は、ラッチ回路10と減算器13とデータセレク
タ16とに供給される。m番目のフレームにおける特定
な離散的な周波数(今、仮にfaとする)の位相の計算
結果として直交座標→極座標変換部6から出力された位
相θi(m)のデータがラッチ回路10に保持される以前
にラッチ回路10に保持されていた位相のデータ、すな
わちm-1番目のフレームにおける特定な離散的な周波数
faの位相の計算結果として直交座標→極座標変換部6
から出力されていた位相θi(m-1)のデータは、ラッチ
回路12と利得が2の増幅器11と、減算器13とによ
って構成されている位相予測部PFCにおけるラッチ回
路12に保持される。なお端子5はシフトクロック信号
の供給端子である。
The phase data held in the latch circuit 12 before the data of the phase θi (m-1) is held in the latch circuit 12, that is, a specific discrete data in the m-2th frame. As a calculation result of the phase of the frequency fa, the phase θ output from the rectangular coordinate → polar coordinate conversion unit 6
The i (m-2) data is supplied to the subtractor 13 as a subtraction signal, and the subtraction signal 13 is supplied to the subtractor 13 as a subtracted signal. From the subtractor 13, that is, the phase prediction unit PF.
The predicted phase data output from C is 2θi (m-1)-
θi (m-2). Phase θ of a specific discrete frequency obtained as the calculation result of the rectangular coordinate → polar coordinate conversion unit 6
i (m) is supplied to the latch circuit 10, the subtractor 13, and the data selector 16. The data of the phase θi (m) output from the rectangular coordinate → polar coordinate conversion unit 6 is held in the latch circuit 10 as the calculation result of the phase of a specific discrete frequency (probably fa) in the m-th frame. As the calculation result of the phase data held in the latch circuit 10 before the operation, that is, the calculation result of the phase of the specific discrete frequency fa in the (m-1) th frame, the orthogonal coordinate → polar coordinate conversion unit 6
The data of the phase θi (m−1) output from the above is held in the latch circuit 12 in the phase predicting unit PFC configured by the latch circuit 12, the amplifier 11 having a gain of 2, and the subtractor 13. The terminal 5 is a shift clock signal supply terminal.

【0017】前記した位相θi(m-1)のデータがラッチ
回路12に保持される以前にラッチ回路12に保持され
ていた位相のデータ、すなわち、m-2番目のフレームに
おける特定な離散的な周波数faの位相の計算結果とし
て直交座標→極座標変換部6から出力されていた位相θ
i(m-2)のデータは、減算器13に対して減数信号とし
て供給されており、前記の減算器13に対して被減数信
号として供給されているのは、前記した利得が2の増幅
器11からの出力であるから、前記の減算器13から出
力される予測位相のデータ、すなわち、位相予測部PF
Cから出力される予測位相のデータは2θi(m-1) −
θi(m-2)である。前記した位相予測部PFCから出力
された予測位相のデータ2θi(m-1) −θi(m-2)
が、減算器14において実際の位相データθi(m)から
減算されることによって、前記の減算器14からは位相
残差信号 Δθi(m)=θi(m)-{2θi(m-1) −θ
i(m-2)}が出力されて、それがデータセレクタ16を
介して量子化スケーリング17に供給され、そこで、周
波数に従って量子化サイズが設定された後に、マルチプ
レクサ18に供給される。
The phase data held in the latch circuit 12 before the data of the phase θi (m-1) is held in the latch circuit 12, that is, a specific discrete data in the m-2th frame. As a calculation result of the phase of the frequency fa, the phase θ output from the rectangular coordinate → polar coordinate conversion unit 6
The data i (m-2) is supplied to the subtractor 13 as a subtraction signal, and the subtraction signal 13 is supplied to the subtractor 13 as a subtracted signal. From the subtractor 13, that is, the phase prediction unit PF.
The predicted phase data output from C is 2θi (m-1)-
θi (m-2). Predicted phase data 2θi (m-1) -θi (m-2) output from the phase predictor PFC described above
Is subtracted from the actual phase data θi (m) in the subtractor 14, so that the phase residual signal Δθi (m) = θi (m)-{2θi (m-1) − from the subtractor 14. θ
i (m−2)} is output and supplied to the quantizing scaling 17 via the data selector 16, where the quantizing size is set according to the frequency, and then supplied to the multiplexer 18.

【0018】前記したマルチプレクサ18では、特定な
離散的な周波数(今、仮にfaとする)の振幅残差信号
ΔAi(m)と、特定な離散的な周波数faの位相残差
信号Δθi(m)とを合わせて出力端子19に供給する。
なお、前記した出力端子19には、少なくとも1度はオ
リジナルの振幅成分Ai(m)や、位相成分θi(m)、
供給されていることはいうまでもない。前記したマルチ
プレクサ18には、フーリエ変換フレーム内の所定数の
離散周波数毎の振幅残差信号ΔAi(m)と、位相残差
信号Δθi(m)とを発生させている他のすべての信号処
理回路からの出力データも供給されているから、マルチ
プレクサ18からは、情報量が圧縮された状態の音響信
号のデータが出力されて、出力端子19を介して伝送路
に送出されることになる。
In the above-mentioned multiplexer 18, the amplitude residual signal ΔAi (m) of a specific discrete frequency (probably fa now) and the phase residual signal Δθi (m) of a specific discrete frequency fa. And are supplied to the output terminal 19.
At the output terminal 19, the original amplitude component Ai (m), phase component θi (m), and
Needless to say, it is supplied. The multiplexer 18 includes all other signal processing circuits that generate the amplitude residual signal ΔAi (m) and the phase residual signal Δθi (m) for each predetermined number of discrete frequencies in the Fourier transform frame. Since the output data from the audio signal is also supplied from the multiplexer 18, the data of the acoustic signal in which the information amount is compressed is output from the multiplexer 18 and sent to the transmission path via the output terminal 19.

【0019】次に、図5を参照して伝送系の受信側(復
号化側)の一例構成について説明する。図5において、
20は受信側に設けられたデコーダの入力端子であり、
この入力端子20には、図4を参照して既述した送信側
から伝送路(図示していない)を介して受信側に伝送され
て来た情報量が圧縮された状態の音響信号のデータ、す
なわち、フーリエ変換フレーム内の所定数の離散周波数
毎の振幅残差信号ΔAi(m)と、位相残差信号とを含
んで構成されている音響信号のデータから、図示されて
いないデ・マルチプレクサによって分離された、特定な
離散周波数毎の振幅残差信号ΔAi(m)と、位相残差
信号Δθi(m)とを含んでいる信号が供給されている。
前記した入力端子20に供給された特定な離散周波数毎
の振幅残差信号ΔAi(m)と位相残差信号Δθi(m)
とを含んでいる信号は、ある特定な離散的な周波数のデ
ータについての信号処理を行なう信号処理装置によって
所定の信号処理を受ける。図5にはある特定な離散的な
周波数のデータについての信号処理を行なう1個の信号
処理装置が代表的に示されている。
Next, an example of the configuration of the receiving side (decoding side) of the transmission system will be described with reference to FIG. In FIG.
20 is an input terminal of a decoder provided on the receiving side,
Data of the acoustic signal in a state in which the amount of information transmitted from the transmitting side to the receiving side via the transmission line (not shown) described above with reference to FIG. 4 is compressed is input to the input terminal 20. That is, a demultiplexer (not shown) is used from the data of the acoustic signal configured to include the amplitude residual signal ΔAi (m) for each predetermined number of discrete frequencies in the Fourier transform frame and the phase residual signal. A signal including the amplitude residual signal ΔAi (m) and the phase residual signal Δθi (m) for each specific discrete frequency separated by is supplied.
The amplitude residual signal ΔAi (m) and the phase residual signal Δθi (m) supplied to the input terminal 20 for each specific discrete frequency.
A signal including and is subjected to predetermined signal processing by a signal processing device that performs signal processing on data of a specific discrete frequency. FIG. 5 typically shows one signal processing device that performs signal processing on data of a specific discrete frequency.

【0020】入力端子20に特定な離散周波数のオリジ
ナルの振幅成分Ai(m)や、位相成分θi(m)、及び
振幅残差信号ΔAi(m)や位相残差信号Δθi(m)な
どを含んで構成されている信号が供給された信号処理回
路では、デ・マルチプレクサ21によって特定な離散周
波数(今、仮にfaとする)のオリジナルの振幅成分A
i(m)や、位相成分θi(m)、及び振幅残差信号ΔA
i(m)や位相残差信号Δθi(m)を分離して、振幅成
分の信号処理回路と、位相成分の処理回路とに供給す
る。図4においてラッチ回路24から加算器25に与え
られているデータは、前記したデ・マルチプレクサ21
から加算器25に与えられている振幅残差信号ΔAi
(m)が、m番目のフレームにおける振幅残差信号ΔAi
(m)である場合には、m-1番目のフレームの合成振幅項
のデータAi(m-1)であるから、加算器25においてm
-1番目のフレームの合成振幅項のデータAi(m-1)と、
m番目のフレームにおける振幅残差信号ΔAi(m)と
が加算されて、加算器25からはm番目のフレームの合
成振幅項のデータAi(m)が出力され、それがラッチ回
路24によって保持されるとともに、データセレクタ2
6を介して極座標→直角座標変換部27に供給される。
The input terminal 20 includes an original amplitude component Ai (m) of a specific discrete frequency, a phase component θi (m), an amplitude residual signal ΔAi (m) and a phase residual signal Δθi (m). In the signal processing circuit supplied with the signal composed of, the de-multiplexer 21 sets the original amplitude component A of a specific discrete frequency (probably fa).
i (m), phase component θi (m), and amplitude residual signal ΔA
i (m) and the phase residual signal Δθi (m) are separated and supplied to the amplitude component signal processing circuit and the phase component processing circuit. The data given from the latch circuit 24 to the adder 25 in FIG.
To the adder 25 from the amplitude residual signal ΔAi
(m) is the amplitude residual signal ΔAi in the m-th frame
In the case of (m), since it is the data Ai (m-1) of the combined amplitude term of the m-1th frame, m in the adder 25.
-Data Ai (m-1) of the composite amplitude term of the -1st frame,
The amplitude residual signal ΔAi (m) in the mth frame is added, and the adder 25 outputs data Ai (m) of the composite amplitude term of the mth frame, which is held by the latch circuit 24. Data selector 2
It is supplied to the polar coordinate → rectangular coordinate conversion unit 27 via 6.

【0021】また、前記のようにデ・マルチプレクサ2
1によって分離された特定な離散周波数(今、仮にfa
とする)のオリジナルの振幅成分Ai(m)や、位相成
分θi(m)、及び振幅残差信号ΔAi(m)や位相残差
信号Δθi(m)とにおける位相成分θi(m)及び位相残
差信号Δθi(m)は、再量子化器22によって再量子
化された後に、加算器29とデータセレクタ30とに供
給されている。前記した加算器29から出力されるデー
タが、m番目のフレームにおける特定な離散的な周波数
の位相項のデータθi(m)となることは、前記した加算
器29で加算される2つのデータが、デ・マルチプレク
サ21から加算器29に与えられている位相残差信号Δ
θi(m)が、m番目のフレームにおける位相残差信号Δ
θi(m)と、位相予測部PFCから出力された2θi
(m-1)−θi(m-2)とであるからである。前記した加算
器29から出力されたm番目のフレームにおける特定な
離散的な周波数の位相項のデータθi(m)は、データセ
レクタ30を介して極座標→直角座標変換部27に供給
されるとともに、ラッチ回路28に供給されている。な
お、端子23にはシフトクロック信号が供給されてい
る。
Also, as described above, the demultiplexer 2
Specific discrete frequencies separated by 1 (for example, fa
The original amplitude component Ai (m), the phase component θi (m), and the phase component θi (m) and the phase residual in the amplitude residual signal ΔAi (m) and the phase residual signal Δθi (m). The difference signal Δθi (m) is requantized by the requantizer 22 and then supplied to the adder 29 and the data selector 30. The fact that the data output from the adder 29 becomes the data θi (m) of the phase term of the specific discrete frequency in the m-th frame means that the two data added by the adder 29 are , The phase residual signal Δ given to the adder 29 from the demultiplexer 21
θi (m) is the phase residual signal Δ in the m-th frame
θi (m) and 2θi output from the phase prediction unit PFC
This is because (m-1) -θi (m-2). The data θi (m) of the phase term of the specific discrete frequency in the m-th frame output from the adder 29 is supplied to the polar coordinate → rectangular coordinate conversion unit 27 via the data selector 30, and It is supplied to the latch circuit 28. A shift clock signal is supplied to the terminal 23.

【0022】前記した加算器29から出力された位相θ
i(m)のデータがラッチ回路28に保持される以前に、
ラッチ回路28に保持されていた位相のデータ、すなわ
ちm-1番目のフレームにおける特定な離散的な周波数f
aの位相θi(m-1)のデータは、ラッチ回路12と利得
が2の増幅器11と、減算器13とによって構成されて
いる位相予測部PFCにおけるラッチ回路12に保持さ
れる。前記した位相θi(m-1)のデータがラッチ回路1
2に保持される以前にラッチ回路12に保持されていた
位相のデータ、すなわち、m-2番目のフレームにおける
特定な離散的な周波数faの位相θi(m-2)のデータ
は、減算器13に対して減数信号として供給されてお
り、前記の減算器13に対して被減数信号として供給さ
れているのは、前記した利得が2の増幅器11からの出
力であるから、前記の減算器13から出力される予測位
相のデータ、すなわち、位相予測部PFCから出力され
る予測位相のデータθi(m)は2θi(m-1) −θi(m
-2)である。それで、前記した位相予測部PFCから出
力された予測位相のデータθi(m)=2θi(m-1) −
θi(m-2)と、m番目のフレームの位相残差信号Δθi
(m)=θi(m)−{2θi(m-1) −θi(m-2)}と
が加算器29で加算されると、加算器29からはm番目
のフレームにおける特定な離散的な周波数faの位相項
のデータθi(m)が出力されることになる。
The phase θ output from the adder 29 described above.
Before the data of i (m) is held in the latch circuit 28,
The phase data held in the latch circuit 28, that is, the specific discrete frequency f in the (m-1) th frame
The data of the phase θi (m-1) of a is held in the latch circuit 12 in the phase predicting unit PFC configured by the latch circuit 12, the amplifier 11 having a gain of 2, and the subtractor 13. The data of the above phase θi (m-1) is the latch circuit 1.
The data of the phase held in the latch circuit 12 before being held in 2, that is, the data of the phase θi (m-2) of the specific discrete frequency fa in the m-2th frame is subtracted by the subtractor 13 Is supplied as a subtraction signal to the subtractor 13, and the subtracted signal is supplied to the subtractor 13 because the output from the amplifier 11 having a gain of 2 is used. The predicted phase data output, that is, the predicted phase data θi (m) output from the phase prediction unit PFC is 2θi (m−1) −θi (m
-2). Therefore, the predicted phase data θi (m) = 2θi (m−1) − output from the phase predictor PFC described above.
θi (m-2) and the phase residual signal Δθi of the m-th frame
When (m) = θi (m)-{2θi (m-1) -θi (m-2)} is added by the adder 29, a specific discrete value in the m-th frame is output from the adder 29. The data θi (m) of the phase term of the frequency fa is output.

【0023】前記のように加算器25から出力されたm
番目のフレームの合成振幅項のデータAi(m)と、加算
器29から出力されたm番目のフレームにおける特定な
離散的な周波数の位相項のデータθi(m)とが、それぞ
れ所定のデータセレクタ26,30を介して極座標→直
角座標変換部27に供給されることにより、極座標→直
角座標変換部27では、前記したm番目のフレームの合
成振幅項のデータAi(m)と、加算器29から出力され
たm番目のフレームにおける特定な離散的な周波数の位
相項のデータθi(m)とによって、前記した特定な離散
的な周波数faにおける実数部(Real)振幅と、虚数
部(Imag)振幅とを計算により求めて出力し、それを
逆FFT演算部31に供給する。前記した逆FFT演算
部31には、フーリエ変換フレーム内の所定数の離散周
波数毎に設けられているすべての信号処理回路からの出
力データが供給されているから、逆FFT演算部31か
らはもとの楽音信号のデータが復原され、それにブロッ
ク32で示されている窓関数掛けと、ブロック33で示
されているオーバーラップ加算とが施されることによ
り、もとのデジタル楽音信号に復原されて出力端子35
に送出されることになる。
M output from the adder 25 as described above
The data Ai (m) of the composite amplitude term of the th frame and the data θi (m) of the phase term of a specific discrete frequency in the mth frame output from the adder 29 are respectively predetermined data selectors. By being supplied to the polar coordinate → rectangular coordinate conversion unit 27 via 26 and 30, the polar coordinate → rectangular coordinate conversion unit 27 causes the data Ai (m) of the composite amplitude term of the m-th frame described above and the adder 29. From the data θi (m) of the phase term of the specific discrete frequency in the m-th frame output from, the real part (Real) amplitude and the imaginary part (Imag) at the specific discrete frequency fa described above. The amplitude and the calculated value are output and supplied to the inverse FFT operation unit 31. Since the inverse FFT operation unit 31 is supplied with output data from all the signal processing circuits provided for each predetermined number of discrete frequencies in the Fourier transform frame, the inverse FFT operation unit 31 also outputs the output data. And the tone signal data are restored, and the window function multiplication shown in block 32 and the overlap addition shown in block 33 are performed to restore the original digital tone signal. Output terminal 35
Will be sent to.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】ところで、既述のよう
に実際の楽器等から発生された楽音信号をデジタル化し
て得たデータをメモリに記憶させておき、前記のデータ
を記憶させたメモリを楽音を発生させるための音源中に
備えているような構成形態の電子楽器、その他の諸装置
において、メモリに記憶させておくべき楽音信号が、振
幅の略々一様なものであれば、メモリに記憶させておく
べき楽音信号における振幅成分のデータ量は極めて小さ
くでき、また、前記した楽音信号における位相成分につ
いては、前記した本出願人会社の既提案の「音響信号の
位相予測方法」のように、「予め定められた一定の時間
長を有するように音響信号から切出された順次の各フー
リエ変換フレームにおける第1,第2の各フーリエ変換
フレームに同じ窓関数を用いて離散的にフーリエ変換し
て、前記した第1,第2の各フーリエ変換フレーム毎の
フーリエ変換の結果として求められた同一な所定数の離
散周波数毎のデータにより、前記した第1,第2の各フ
ーリエ変換フレーム毎に、それぞれの離散周波数毎の位
相情報を得て、前記した第1,第2の各フーリエ変換フ
レームにおいて互に対応している同一な離散周波数毎の
位相情報の変化の態様を求め、前記した個々の離散周波
数毎の位相情報の変化の態様が時間軸上で一定である、
すなわち等差項の形となるとして、前記した第1の時間
位置と第2の時間位置との時間差の整数倍の時間位置に
存在している第3の時間位置のフーリエ変換フレーム内
の所定数の離散周波数の個々の位相情報を決定して、第
3の時間位置のフーリエ変換フレームの位相情報を予測
する手段」を楽音信号における位相成分のデータ量の圧
縮に応用することによりデータ量を極めて小さくでき、
したがって、前記のデータを記憶させたメモリを楽音を
発生させるための音源の構成を容易にすることができ
る。
By the way, as described above, the data obtained by digitizing the musical tone signal generated from the actual musical instrument or the like is stored in the memory, and the memory storing the data is stored in the memory. In an electronic musical instrument having a configuration such as that provided in a sound source for generating musical tones, and other various devices, if the musical tone signals to be stored in the memory have substantially uniform amplitudes, the memory The amount of data of the amplitude component in the musical tone signal to be stored in can be extremely small, and regarding the phase component in the musical tone signal, the above-mentioned “Phase prediction method of acoustic signal” of the applicant company described above can be used. Thus, “the same window is used for each of the first and second Fourier transform frames in each successive Fourier transform frame cut out from the acoustic signal so as to have a predetermined constant time length. The number of discrete frequencies is discretely Fourier-transformed using a number, and the first predetermined number of data is obtained by the same predetermined number of discrete frequencies obtained as a result of the Fourier transformation of each of the first and second Fourier transform frames. , The phase information for each discrete frequency is obtained for each second Fourier transform frame, and the phase information for each identical discrete frequency corresponding to each other in the first and second Fourier transform frames described above is obtained. Of the phase information of each discrete frequency is constant on the time axis,
That is, assuming that it is in the form of an equal difference term, a predetermined number in the Fourier transform frame of the third time position existing at a time position that is an integral multiple of the time difference between the first time position and the second time position described above. By applying "means for determining individual phase information of discrete frequency and predicting phase information of Fourier transform frame at third time position" to compression of data amount of phase component in tone signal. Can be made smaller,
Therefore, it is possible to facilitate the configuration of the sound source for generating the musical sound in the memory storing the above data.

【0025】ところが、実際の楽器等から発生された楽
音信号をデジタル化して得たデータをメモリに記憶させ
ておき、前記のデータを記憶させたメモリを楽音を発生
させるための音源中に備えているような構成形態の電子
楽器における前記のメモリに記憶させておくべき楽音信
号のデータとして、振幅成分の初期設定データと、位相
成分における初期設定データ及び等差項の値とを用いた
場合に、メモリから読出された前述のような楽音信号の
データを用いて楽音信号を復原すると、本来、一定の振
幅の楽音信号が合成されるべき筈なのに、実際には位相
成分のずれ量が累積することによって、実際に合成され
る楽音信号は図3の(b)に例示されている波形のよう
に、時間の経過とともに包絡線が波打っている状態、す
なわち、時間軸上において振幅が変化している状態にな
る。それで、メモリに記憶させておく楽音信号のデータ
量を増やすことなく、しかも時間軸上において振幅が変
化することもないようにできる手段が求められた。
However, data obtained by digitizing a musical tone signal generated from an actual musical instrument or the like is stored in a memory, and the memory storing the above data is provided in a sound source for generating a musical tone. When the initial setting data of the amplitude component, the initial setting data of the phase component and the value of the equal difference term are used as the data of the tone signal to be stored in the memory in the electronic musical instrument of the configuration form as described above. , When the tone signal is restored using the tone signal data as described above read from the memory, the tone signal with a constant amplitude should originally be synthesized, but in reality the phase component shift amount is accumulated. As a result, the musical tone signal actually synthesized is in a state in which the envelope curve is wavy with the passage of time, that is, on the time axis, as in the waveform illustrated in FIG. 3B. In a state where Oite amplitude is changing. Therefore, there has been a demand for a means capable of preventing the amplitude of the tone signal from changing in the time axis without increasing the data amount of the tone signal stored in the memory.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明は予め定められた
一定の時間長を有するように楽音信号から切出された順
次の各フーリエ変換フレームの信号に同じ窓関数を用い
て離散的にフーリエ変換し、前記した各フーリエ変換フ
レーム毎のフーリエ変換の結果として求められた同一な
所定数の離散周波数毎のデータを用いて得た各離散周波
数毎の振幅成分と位相成分とをそれぞれ高能率符号化
し、逆量子化後にフーリエ逆変換を行なって楽音信号の
合成が行なわれるようにされている楽音信号の合成方法
において、前記した各フーリエ変換フレーム毎に得た各
離散周波数毎の位相成分について、予め定められた一定
の時間長を有するように楽音信号から切出されたm−1
番目のフーリエ変換フレームにおける特定な離散周波数
の位相がθm−1であり、m−2番目のフーリエ変換フ
レームにおける特定な離散周波数の位相がθm−2であ
るときに、m番目のフーリエ変換フレームにおける特定
な離散周波数の位相θmを、θm=θm-1+(θm-1−
θm-2)=θm-1+θaのように予測することにより高
能率符号化を行なう際に、位相成分の等差項の値θaを
2π/n(ただし、nは整数)の値に丸めておき、周波
数領域のパラメータ設定のみの少ないデータ量で持続音
の発生を可能とし、かつ持続音の周期が可変できるよう
にしたことを特徴とする楽音信号の合成方法を提供す
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention discretely Fourier transforms a signal of each successive Fourier transform frame cut out from a musical tone signal so as to have a predetermined fixed time length by using the same window function. A high-efficiency code is obtained by transforming the amplitude component and the phase component of each discrete frequency obtained by using the same predetermined number of data of each discrete frequency obtained as a result of the Fourier transform for each Fourier transform frame described above. In the method of synthesizing a tone signal such that the tone signal is synthesized by performing inverse Fourier transform after dequantization, for each phase component for each discrete frequency obtained for each Fourier transform frame described above, M-1 cut out from the tone signal so as to have a predetermined fixed time length
When the phase of the specific discrete frequency in the th Fourier transform frame is θm−1 and the phase of the specific discrete frequency in the m−2th Fourier transform frame is θm−2, the phase in the mth Fourier transform frame is The phase θm of a specific discrete frequency is θm = θm-1 + (θm-1−
When performing high-efficiency encoding by predicting as follows: θm-2) = θm-1 + θa, the value θa of the phase difference component is rounded to a value of 2π / n (where n is an integer). Provided is a method of synthesizing a musical tone signal, which is capable of generating a continuous sound with a small amount of data only by setting a parameter in a frequency domain and changing a period of the continuous sound.

【0027】[0027]

【作用】予め定められた一定の時間長を有するように楽
音信号から切出された順次の各フーリエ変換フレームの
信号に同じ窓関数を用いて離散的にフーリエ変換する。
前記した各フーリエ変換フレーム毎のフーリエ変換の結
果として求められた同一な所定数の離散周波数毎のデー
タを用いて得た各離散周波数毎の振幅成分と位相成分と
を得る。振幅成分の初期設定データと位相成分の初期設
定データとをメモリに記憶する。また、前記の各フーリ
エ変換フレーム毎に得た各離散周波数毎の位相成分につ
いて、予め定められた一定の時間長を有するように楽音
信号から切出されたm−1番目のフーリエ変換フレーム
における特定な離散周波数の位相がθm−1であり、m
−2番目のフーリエ変換フレームにおける特定な離散周
波数の位相がθm−2であるときに、m番目のフーリエ
変換フレームにおける特定な離散周波数の位相θmを、
θm=θm-1+(θm-1−θm-2)=θm-1+θaのよ
うに示される等差項の値θaを2π/n(ただし、nは
整数)の値に丸めてからメモリに記憶する。
The signal of each successive Fourier transform frame cut out from the tone signal so as to have a predetermined fixed time length is discretely Fourier transformed using the same window function.
An amplitude component and a phase component for each discrete frequency obtained by using the same predetermined number of data for each discrete frequency obtained as a result of the Fourier transform for each Fourier transform frame described above are obtained. The initial setting data of the amplitude component and the initial setting data of the phase component are stored in the memory. Further, the phase component for each discrete frequency obtained for each Fourier transform frame is specified in the m-1th Fourier transform frame cut out from the musical tone signal so as to have a predetermined constant time length. The phase of the discrete frequency is θm−1, and m
-When the phase of the specific discrete frequency in the -2nd Fourier transform frame is θm-2, the phase θm of the specific discrete frequency in the m-th Fourier transform frame is
θm = θm-1 + (θm-1−θm-2) = θm-1 + θa The value θa of the difference term is rounded to a value of 2π / n (where n is an integer) and then stored in memory. .

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明の楽音信号の合成方法の具体的
な内容を添付図面を参照して詳細に説明する。図1は本
発明の楽音信号の合成方法の実施に際して使用できるエ
ンコーダの構成例を示すブロック図、図2は本発明の楽
音信号の合成方法の実施に際して使用できるデコーダの
構成例を示すブロック図、図3は動作の説明のために用
いられる図、図4は既提案の音響信号の伝送方法に使用
されるエンコーダの構成例を示すブロック図、図5は既
提案の音響信号の伝送方法に使用されるデコーダの構成
例を示すブロック図、図6は既提案の音響信号の伝送方
法の構成原理及び動作を説明するための図である。本発
明の楽音信号の合成方法の実施に際して使用できるエン
コーダの構成例を示す図1において図4を参照して既述
したエンコーダにおける構成部分と対応する構成部分に
は、図4に示されているエンコーダで使用した図面符号
と同一の図面符号を使用しており、また、本発明の楽音
信号の合成方法の実施に際して使用できるデコーダの構
成例を示す図2において、図5を参照して既述したデコ
ーダにおける構成部分と対応する構成部分には、図5に
示されているデコーダで使用した図面符号と同一の図面
符号を使用している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The specific contents of the tone signal synthesizing method of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an encoder that can be used when implementing the tone signal synthesizing method of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an example configuration of a decoder that can be used when implementing the tone signal synthesizing method of the present invention. FIG. 3 is a diagram used for explaining the operation, FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of an encoder used in the already-proposed acoustic signal transmission method, and FIG. 5 is used in the already-proposed acoustic signal transmission method. FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of a decoder to be used, and FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration principle and an operation of a proposed transmission method of an acoustic signal. 1 shows an example of the configuration of an encoder that can be used in the implementation of the tone signal synthesizing method of the present invention. The components corresponding to those in the encoder described with reference to FIG. 4 are shown in FIG. The same reference numerals as those used in the encoder are used, and in FIG. 2 showing an example of the configuration of a decoder that can be used in implementing the musical tone signal synthesizing method of the present invention, it has already been described with reference to FIG. The same reference numerals as those used in the decoder shown in FIG. 5 are used for the components corresponding to those in the decoder.

【0029】本発明の楽音信号の合成方法で使用される
エンコーダの構成例を示している図1において、1は実
際の楽器等から発生された楽音信号をデジタル信号に変
換したデジタル楽音信号(デジタル音響信号)の入力端
子であり、前記したデジタル楽音信号の入力端子1に供
給されたデジタル楽音信号から、ブロック2によってオ
ーバーラップされた状態で予め定められた一定の時間長
を有するように切出された順次のフーリエ変換フレーム
は、それぞれが例えばN点の標本点を有する期間毎に窓
関数を掛けて、順次の各フレームの繋ぎ目を互に重複さ
せて緩やかに繋がるような状態の順次の1フレーム期間
となるように、ブロック3において窓関数が乗算された
後に、ブロック4において高速フーリエ変換演算(FF
T演算)が行なわれる。そして前記したブロック4にお
けるFFT演算の結果としてそれぞれのフーリエ変換フ
レーム毎に、同一の一定な周波数間隔f{ただし、各1
フレーム毎のフーリエ変換フレームにおけるデータ数標
本数をNとし、標本化周波数をfsとして、f=fs/
N}を有するN個の離散的な周波数毎に実数部(Rea
l)振幅と、虚数部(Imag)振幅とからなるFFT
演算結果のデータが得られる。
In FIG. 1, which shows an example of the configuration of an encoder used in the method of synthesizing a tone signal of the present invention, reference numeral 1 denotes a digital tone signal (digital tone signal obtained by converting a tone signal generated from an actual musical instrument or the like into a digital signal. Audio signal) input terminal, which is cut out from the digital musical tone signal supplied to the digital musical tone signal input terminal 1 described above so as to have a predetermined time length in an overlapped state by the block 2. The generated sequential Fourier transform frames are multiplied by a window function for each period having, for example, N sampling points, so that the joints of the successive frames are overlapped with each other and gradually connected. After being multiplied by the window function in block 3 so as to be one frame period, in block 4, the fast Fourier transform operation (FF
T calculation) is performed. Then, as a result of the FFT operation in the block 4 described above, the same constant frequency interval f {however, 1 for each Fourier transform frame is obtained.
Number of data in Fourier transform frame for each frame The number of samples is N, the sampling frequency is fs, and f = fs /
A real part (Rea) for every N discrete frequencies having N}.
l) FFT consisting of amplitude and imaginary part (Imag) amplitude
Data of the calculation result is obtained.

【0030】前記のようにFFT演算の結果として得ら
れたN個の離散的な周波数毎のデータは、それぞれの離
散的な周波数のデータ毎に、それぞれ異なる信号処理装
置により信号処理が行なわれるのであるが、図1中には
N個の信号処理装置の内の1個の信号処理装置の構成だ
けが、図中で直交座標→極座標変換のように表示されて
いる一点鎖線図示のブロック6とマルチプレクサ18と
の間に示されている。FFT演算の結果として得られた
N個の離散的な周波数毎の実数部と虚数部とからなる特
定な離散的な周波数のデータは、直交座標→極座標変換
部6において極座標変換されて振幅項と位相項とに分離
された後に、既述の数1による振幅の計算が振幅計算部
6Aで行なわれ、また既述の数2による位相の計算が位
相計算部6Pで行なわれることにより、順次のフレーム
について前記した離散的な各周波数毎に、振幅成分Ai
(m)と位相成分θi(m)とが求められる。そして前
記した直交座標→極座標変換部6における振幅計算部6
Aでの計算結果として得られる特定な離散的な周波数の
振幅成分Ai(m)はマスキング処理部15に供給され、
また前記した直交座標→極座標変換部6における位相計
算部6Pの計算結果として得られる特定な離散的な周波
数の位相成分θi(m)は等差項データθaの生成部3
6と切換スイッチ40の固定接点aとに供給される。
As described above, the N discrete frequency data obtained as a result of the FFT operation is subjected to signal processing by different signal processing devices for each discrete frequency data. However, in FIG. 1, only the configuration of one signal processing device among the N signal processing devices is shown as a block 6 shown by a dot-dash line, which is displayed as Cartesian coordinates → Polar coordinates conversion in the drawing. It is shown between the multiplexer 18. Data of a specific discrete frequency, which is obtained as a result of the FFT operation and is composed of a real number part and an imaginary number part for each of N discrete frequencies, is polar coordinate-transformed by the orthogonal coordinate → polar coordinate transforming part 6 and becomes an amplitude term. After being separated into the phase term, the amplitude calculation by the above-mentioned equation 1 is performed by the amplitude calculator 6A, and the phase calculation by the above-mentioned equation 2 is performed by the phase calculator 6P, so that For each discrete frequency described above for the frame, the amplitude component Ai
(M) and the phase component θi (m) are obtained. Then, the above-described Cartesian coordinate → polar coordinate conversion unit 6 has an amplitude calculation unit 6
The amplitude component Ai (m) of the specific discrete frequency obtained as the calculation result in A is supplied to the masking processing unit 15,
In addition, the phase component θi (m) of the specific discrete frequency obtained as the calculation result of the phase calculation unit 6P in the Cartesian coordinate → polar coordinate conversion unit 6 is the generation unit 3 of the difference term data θa.
6 and the fixed contact a of the changeover switch 40.

【0031】直交座標→極座標変換部6の振幅計算部6
Aにおける計算結果として得られる特定な離散的な周波
数の振幅成分Ai(m)が供給されたマスキング処理部1
5では、供給された順次のフーリエ変換フレームにおけ
る振幅成分に対してマスキング処理を行なう。例えば前
記した特定な離散的な周波数の振幅成分Ai(m)を用い
てマスキングカーブmask(m)を算出し、次に、人
間の聴感は低域及び高域において感度が低いという人間
の聴感特性と対応する所謂ラウドネス曲線を用いて、最
終的なマスキングカーブmask(m)を決定する。そ
して、マスキング処理部15では、前記のようにして決
定したマスキングカーブmask(m)によって、振幅
成分Ai(m)に対してマスキング処理、すなわち、Ai
(m)>mask(m)の場合のAi(m)は、それを
そのままを出力し、またAi(m)<mask(m)の
場合のAi(m)はゼロとするような信号処理を行なっ
て振幅成分のデータ量を圧縮する。
Amplitude calculation section 6 of Cartesian coordinate to polar coordinate conversion section 6
The masking processing unit 1 supplied with the amplitude component Ai (m) of a specific discrete frequency obtained as the calculation result in A
In 5, masking processing is performed on the amplitude components in the supplied sequential Fourier transform frames. For example, the masking curve mask (m) is calculated by using the amplitude component Ai (m) of the specific discrete frequency described above, and then the human auditory perception characteristic that the human auditory sense is low in the low range and the high range. The final masking curve mask (m) is determined using the so-called loudness curve corresponding to Then, in the masking processing unit 15, the amplitude component Ai (m) is masked by the masking curve mask (m) determined as described above, that is, Ai (m).
Ai (m) in the case of (m)> mask (m) outputs it as it is, and Ai (m) in the case of Ai (m) <mask (m) is set to zero. Then, the data amount of the amplitude component is compressed.

【0032】前記のようにしてマスキング処理部15に
おいてデータ量が圧縮された振幅成分Ai(m)は、切
換スイッチ38の固定接点aに供給される。前記した切
換スイッチ38の可動接点vは、端子39に供給される
切換信号によって、前記した直交座標→極座標変換部6
の振幅計算部6Aにおける計算結果として得られる特定
な離散的な周波数の振幅成分Ai(m)の内で、初期設定
データとして使用されるべきフーリエ変換フレームにお
ける振幅成分のデータを、初期設定データとして所定の
タイミングで適応量子化部42に供給する。前記した適
応量子化部42では、例えば次のような手順で適応化量
子化処理が行なわれる。すなわち適応量子化部42で
は、まず、それに供給された振幅成分Ai(m)の絶対
値の最大値max(k)を帯域毎に検出し、次に前記の
ように帯域毎に検出した振幅成分Ai(m)の絶対値の
最大値max(k)毎に、必要なビット数bit(k)を
決定する。
The amplitude component Ai (m) whose data amount has been compressed by the masking processing section 15 as described above is supplied to the fixed contact a of the changeover switch 38. The movable contact v of the changeover switch 38 described above is changed by the changeover signal supplied to the terminal 39 to the orthogonal coordinate → polar coordinate conversion unit 6 described above.
Among the amplitude components Ai (m) of the specific discrete frequency obtained as the calculation result in the amplitude calculation unit 6A, the data of the amplitude component in the Fourier transform frame to be used as the initial setting data is set as the initial setting data. It is supplied to the adaptive quantizer 42 at a predetermined timing. In the adaptive quantization unit 42 described above, the adaptive quantization processing is performed in the following procedure, for example. That is, the adaptive quantizer 42 first detects the maximum absolute value max (k) of the amplitude component Ai (m) supplied thereto for each band, and then detects the amplitude component detected for each band as described above. The required number of bits bit (k) is determined for each maximum value max (k) of the absolute value of Ai (m).

【0033】そして前記したmax(k),bit(k)
をもとに、ゼロの状態でない振幅の成分Ai(m)を適応
量子化するとともに、データ存在フラグをたてて、前記
の適応量子化された振幅成分の初期設定データAi'
(m)、すなわちAi'(m)={Ai(m)/max
(k)}はマルチプレクサ18に供給される。前記した
切換スイッチ38の切換動作は、後述の切換スイッチ4
0の切換動作と連動して行なわれる。また、前記した初
期設定データとして振幅成分が使用されるべきフーリエ
変換フレームにおける振幅成分のデータの伝送時以外に
は、前記した切換スイッチ38の可動接点vが切換スイ
ッチ38の固定接点b側に切換えられていて、適応量子
化部42には何のデータも供給されない。
Then, the above-mentioned max (k), bit (k)
On the basis of the above, the amplitude component Ai (m) which is not in the zero state is adaptively quantized, the data existence flag is set, and the initialization data Ai ′ of the adaptively quantized amplitude component is set.
(m), that is, Ai ′ (m) = {Ai (m) / max
(k)} is supplied to the multiplexer 18. The changeover operation of the changeover switch 38 described above is performed by the changeover switch 4 described later.
This is performed in conjunction with the 0 switching operation. Further, the movable contact v of the changeover switch 38 is changed over to the fixed contact b side of the changeover switch 38 except when the data of the amplitude component in the Fourier transform frame in which the amplitude component is to be used as the initial setting data is transmitted. However, no data is supplied to the adaptive quantizer 42.

【0034】前記した適応量子化部42で行なわれる適
応量子化について付言すれば、マスキングカーブmas
k(m)によってマスクされる振幅成分Ai(m)、す
なわち振幅成分Ai(m)<マスキングカーブmask
(m)の関係にある振幅成分Ai(m)は聴取することが
できないものであるから、そのような振幅成分のデータ
を伝送する必要はなく、データが存在するか否かのフラ
グ(flag1,flag0)を送るようにする。また、
マスキングカーブmask(m)によってマスクされな
い振幅成分Ai(m)、すなわち振幅成分Ai(m)>マ
スキングカーブmask(m)の関係にある振幅成分A
i(m)についても全データを送る必要はなく、周波数
帯域毎に最大値max(k)(kは例えば0から3〜6
程度)を検出し、前記した周波数帯域毎に検出された最
大値max(k)に基づいて周波数帯域毎に必要なビッ
ト数bit(k){bit(k)としては、例えば最大で
14ビット程度}を配分すればよい。そして前記した適
応量子化部42では、前記した周波数帯域毎に検出され
た最大値max(k)、前記した周波数帯域毎に検出さ
れた最大値max(k)に基づいて周波数帯域毎に必要
なビット数bit(k)を用いて、フラグの状態によっ
てデータの存在する振幅成分を量子化して、適応量子化
した振幅成分のデータAi'(m)すなわち、Ai'(m)
={Ai(m)/max(k)}を算出して、それをマル
チプレクサ18に供給する。
In addition to the adaptive quantization performed by the adaptive quantizer 42, the masking curve mas
Amplitude component Ai (m) masked by k (m), that is, amplitude component Ai (m) <masking curve mask
Since the amplitude component Ai (m) having the relationship of (m) cannot be heard, it is not necessary to transmit the data of such amplitude component, and the flag (flag1, flag indicating whether or not the data exists). send flag0). Also,
An amplitude component Ai (m) that is not masked by the masking curve mask (m), that is, an amplitude component A having a relationship of amplitude component Ai (m)> masking curve mask (m).
It is not necessary to send all data for i (m) either, and the maximum value max (k) (k is 0 to 3 to 6 for each frequency band).
The number of bits required for each frequency band based on the maximum value max (k) detected for each frequency band, bit (k) {bit (k), for example, is about 14 bits at maximum. } Should be allocated. Then, in the adaptive quantizer 42 described above, it is necessary for each frequency band based on the maximum value max (k) detected for each frequency band and the maximum value max (k) detected for each frequency band. The number of bits bit (k) is used to quantize the amplitude component in which data exists according to the state of the flag, and the adaptively quantized amplitude component data Ai ′ (m), that is, Ai ′ (m).
= {Ai (m) / max (k)} is calculated and supplied to the multiplexer 18.

【0035】マルチプレクサ18に供給され、マルチプ
レクサ18から端子19に送出された振幅成分のデータ
は、周波数軸の方向と時間軸の方向との双方向について
高能率符号化されている状態になっていて、従来の高能
率符号化方式により高能率符号化した場合に比べて、格
段とデータ量の圧縮が行なわれている状態になってい
る。前記のように従来の高能率符号化方式によって高能
率符号化した場合に比べて格段とデータ量が圧縮されう
る理由は、予め定められた一定の時間長を有するように
楽音信号から切出された順次の各フーリエ変換フレーム
の信号に同じ窓関数を用いて離散的にフーリエ変換し、
前記の各フーリエ変換フレーム毎のフーリエ変換の結果
として求められた同一な所定数の離散周波数毎のデータ
を用いて前記の各フーリエ変換フレーム毎に得た各離散
周波数毎の振幅成分と位相成分とを、それぞれ個別に高
能率符号化した後に伝送するようにしているからであ
る。
The data of the amplitude component supplied to the multiplexer 18 and sent from the multiplexer 18 to the terminal 19 is in a state of being highly efficient coded in both the direction of the frequency axis and the direction of the time axis. As compared with the case of performing high-efficiency encoding by the conventional high-efficiency encoding method, the data amount is significantly compressed. As described above, the reason why the data amount can be significantly reduced compared to the case where the high efficiency encoding is performed by the conventional high efficiency encoding method is that the music signal is cut out so as to have a predetermined constant time length. Discrete Fourier transform using the same window function on the signals of each successive Fourier transform frame,
An amplitude component and a phase component for each discrete frequency obtained for each Fourier transform frame using the same predetermined number of discrete frequency data obtained as a result of the Fourier transform for each Fourier transform frame. Are individually transmitted with high efficiency and then transmitted.

【0036】次に直交座標→極座標変換部6における位
相計算部6Pの計算結果として得られる特定な離散的な
周波数の位相成分θi(m)は、等差項データの生成部3
6と切換スイッチ40の固定接点aとに供給される。等
差項データの生成部36にはメモリを備えており、それ
に記憶された順次のフーリエ変換フレームにおける特定
な離散周波数毎の位相成分について、例えばmー1番目
のフーリエ変換フレームにおける特定な離散周波数毎の
位相がθi(m-1)であり、mー2番目のフーリエ変換フ
レームにおける特定な離散周波数毎の位相がθi(m-2)
であるときに、m番目のフーリエ変換フレームにおける
特定な離散周波数毎の位相がθi(m)を、θi(m)=θi
(m-1)+{θi(m-1)−θi(m-2)}=θi(m-1)+θi
aのようにして予測する際の等差項の値θiaを算出す
るような機能を備えているものとして構成されている。
Next, the phase component θi (m) of the specific discrete frequency obtained as the calculation result of the phase calculation unit 6P in the rectangular coordinate → polar coordinate conversion unit 6 is the difference term data generation unit 3
6 and the fixed contact a of the changeover switch 40. The differential term data generation unit 36 is provided with a memory, and with respect to the phase component for each specific discrete frequency in the sequential Fourier transform frame stored therein, for example, the specific discrete frequency in the m-1st Fourier transform frame Each phase is θi (m-1), and the phase for each specific discrete frequency in the m-2nd Fourier transform frame is θi (m-2).
, The phase for each specific discrete frequency in the m-th Fourier transform frame is θi (m), θi (m) = θi
(m-1) + {θi (m-1) -θi (m-2)} = θi (m-1) + θi
It is configured so as to have a function of calculating the value θia of the difference term when the prediction is performed as shown by a.

【0037】前記した等差項データの生成部36で生成
された等差項の値θiaは、次に前記した等差項の値θi
aを2π/n(ただし、nは正の整数)にまるめる機能
を備えている等差項データの修正部37に供給される。
前記した等差項の修正部37では、前記した等差項デー
タの生成部36で生成された等差項の値θiaを、2π
/n(ただし、nは正の整数)にまるめた値のデータと
して出力して、それを切換スイッチ40の固定接点bに
供給する。前記した等差項データの修正部37の動作
を、具体例を挙げて説明すると次のとおりである。今、
前記した等差項の修正部37に設定されている2π/n
が、例えば2π/16であったとし、また、前記した等
差項データの生成部36から等差項の修正部37に供給
された等差項の値が、例えば46度であったとした場合
には、等差項の修正部37ではそれに供給された前記の
等差項の値46度に最も近い数値を、2π/16=36
0/16=22.5度の整数倍の角度、すなわち、2
2.5度、45度、67.5度、90度…360度の内か
ら見付けて、その倍数の値と対応する数値(上記の例で
は、倍数2の角度45度が46度に最も近い)2を前記
した角度46の数値の代わりにマルチプレックス18に
供給する。
The difference term value θia generated by the difference term data generator 36 is the difference term value θi described next.
It is supplied to the correction part 37 for the data of the difference term, which has a function of rounding a to 2π / n (where n is a positive integer).
In the above-mentioned equalization term correction unit 37, the value θia of the equality term generated by the above-mentioned equality term data generation unit 36 is set to 2π.
/ N (where n is a positive integer) is output as data rounded and supplied to the fixed contact b of the changeover switch 40. The operation of the above-described correction item 37 for the difference term data will be described below with reference to a specific example. now,
2π / n set in the above-mentioned equality term correction unit 37
Is, for example, 2π / 16, and the value of the differential term supplied from the differential term data generation unit 36 to the differential term correction unit 37 is, for example, 46 degrees. In the correction term 37 of the differential term, the value closest to the value of the differential term of 46 degrees supplied thereto is 2π / 16 = 36.
An angle that is an integral multiple of 0/16 = 22.5 degrees, that is, 2
2.5 degrees, 45 degrees, 67.5 degrees, 90 degrees ... 360 degrees, and find a value corresponding to that multiple (in the above example, the angle 45 degrees of the multiple 2 is the closest to 46 degrees). 2) is supplied to the multiplex 18 instead of the numerical value of the angle 46 described above.

【0038】前記した切換スイッチ40は、既述のよう
に切換スイッチ38と同期して切換動作を行なうよう
に、制御信号の供給端子41に対して切換制御信号が供
給されている。そして、前記した切換スイッチ40の可
動接点vは、最初に伝送すべきフーリエ変換フレームに
おける位相成分のデータの伝送時にだけ、前記した端子
41に供給された切換制御信号によって固定接点a側に
切換えられた状態にされていて、このときに位相計算部
6Pから出力された位相成分の初期設定値のデータ、例
えば位相成分のデータθi(0)が、切換スイッチ40の固
定接点aと可動接点vとを介して適応量子化部43に供
給される。前記した適応量子化部43では、例えばルッ
ク・アップ・テーブルLUTを参照して、前記した切換ス
イッチ40の可動接点vを介して供給された位相成分の
データに適応量子化を施してマルチプレクサ18に供給
する。前記したルック・アップ・テーブルLUTとして
は、信号レベル(振幅)値と周波数値とをパラメータとし
て必要なビット数が決定されたビット数のデータが記憶
されているものを使用でき、そのルック・アップ・テーブ
ルLUTに対して、信号レベル(振幅)値と周波数値の情
報を、アドレス信号として振幅計算部6Aから与えるこ
とにより、そのアドレスに対応するビット数のデータが
適応量子化部43に与えられるようにして、切換スイッ
チ40の固定接点aと可動接点vとを介して適応量子化
部43に供給された位相成分が、前記したルック・アッ
プ・テーブルLUTから読出されたビット数と対応した
ビット数のデータとされて適応量子化部43から出力さ
れるようにする。
As described above, the change-over switch 40 is supplied with the change-over control signal to the control signal supply terminal 41 so as to perform the change-over operation in synchronization with the change-over switch 38. The movable contact v of the changeover switch 40 is switched to the fixed contact a side by the changeover control signal supplied to the terminal 41 only when transmitting the data of the phase component in the Fourier transform frame to be transmitted first. The initial setting value data of the phase component, for example, the phase component data θi (0) output from the phase calculation unit 6P at this time is the fixed contact a and the movable contact v of the changeover switch 40. Is supplied to the adaptive quantizing unit 43 via. In the adaptive quantizer 43, the data of the phase component supplied via the movable contact v of the changeover switch 40 is adaptively quantized in the multiplexer 18 by referring to, for example, the look-up table LUT. Supply. As the above-mentioned look-up table LUT, a look-up table LUT in which data of the number of bits in which the required number of bits is determined by using the signal level (amplitude) value and the frequency value as parameters can be used can be used. By giving the information of the signal level (amplitude) value and the frequency value to the table LUT as the address signal from the amplitude calculating section 6A, the data of the bit number corresponding to the address is given to the adaptive quantizing section 43. Thus, the phase component supplied to the adaptive quantizer 43 via the fixed contact a and the movable contact v of the changeover switch 40 corresponds to the number of bits read from the look-up table LUT. The data is converted into a number of data and output from the adaptive quantization unit 43.

【0039】それで図1に示されているエンコーダにお
けるマルチプレクサ18から出力端子19を介して送出
される楽音信号のデータは、既述のように初期設定デ
ータとして振幅成分が使用されるべきフーリエ変換フレ
ームにおける振幅成分に対してマスキング処理と適応量
子化とを施すことにより高能率量子化されてデータ量が
大きく圧縮された状態にされている振幅成分の初期設定
データと、初期設定データとして振幅成分が使用され
るべきフーリエ変換フレームにおける位相成分に対して
適応量子化を施すことにより高能率量子化されてデータ
量が大きく圧縮された状態にされている位相成分の初期
設定データと、順次のフーリエ変換フレームにおける
特定な離散周波数毎の位相成分が、例えばmー1番目の
フーリエ変換フレームにおける特定な離散周波数毎の位
相がθi(m-1)であり、mー2番目のフーリエ変換フレ
ームにおける特定な離散周波数毎の位相がθi(m-1)で
あるとしたときに、m番目のフーリエ変換フレームにお
ける特定な離散周波数毎の位相θi(m)を、θi(m)=θ
i(m-1)+{θi(m-1)−θi(m-2)}=(m-1)+θiaのよ
うにして予測する際の等差項の値θiaに関して、θia
を2π/n(ただしnは正の整数)にまるめて得た数値
のデータ、とからなっていて、楽音信号が高能率量子化
されることにより、データ量が従来法による高能率符号
化によってデータ量の圧縮を行なった場合に比較して大
きく圧縮された状態のデータとなっている。そして、前
記した楽音信号のデータはエンコーダの出力端子19か
ら出力されて、電子楽器の音源のメモリに記憶されるこ
とになる。
Therefore, the data of the musical tone signal transmitted from the multiplexer 18 in the encoder shown in FIG. 1 through the output terminal 19 is the Fourier transform frame whose amplitude component should be used as the initial setting data as described above. In the initial setting data of the amplitude component, which is highly efficient quantized by performing the masking process and the adaptive quantization on the amplitude component in, and the data amount is largely compressed, the amplitude component is set as the initial setting data. Fourier transform of the phase component to be used Adaptive quantization is applied to the phase component in the frame, and the initial setting data of the phase component that is highly efficient quantized and is in a state in which the amount of data is greatly compressed, and the sequential Fourier transform The phase component of each specific discrete frequency in the frame is, for example, the m-1st Fourier transform frame If the phase for each specific discrete frequency is θi (m-1) and the phase for each specific discrete frequency in the m-2nd Fourier transform frame is θi (m-1), then the m-th The phase θi (m) for each specific discrete frequency in the Fourier transform frame of
With respect to the value θia of the differential term in the prediction such that i (m-1) + {θi (m-1) −θi (m-2)} = (m-1) + θia, θia
Is rounded to 2π / n (where n is a positive integer), and is obtained, and the musical tone signal is quantized with high efficiency. The data is in a state of being largely compressed as compared with the case where the data amount is compressed. The data of the musical tone signal is output from the output terminal 19 of the encoder and stored in the memory of the tone generator of the electronic musical instrument.

【0040】前記のような楽音信号のデータでは、順次
のフーリエ変換フレームにおける特定な離散周波数毎の
位相成分について、既述のようにして位相予測を行なう
場合における等差項の値θiaを2π/n(ただし、n
は正の整数)にまるめてあるために、前記した楽音信号
のデータを電子楽器のメモリから読出し、それを後述し
たデコーダで復号化して楽音信号として合成した場合に
は、nフレームの周期での繰返し信号になるために、図
3の(a)に例示されている楽音信号の波形のように、
時間が経過しても包絡線が波打つようなことは生じな
い。
In the tone signal data as described above, the value θia of the equal difference term is 2π / when the phase prediction is performed as described above for the phase component for each specific discrete frequency in the successive Fourier transform frames. n (however, n
Is rounded to a positive integer). Therefore, when the tone signal data described above is read out from the memory of the electronic musical instrument and is decoded by the decoder described later to be synthesized as a tone signal, the tone signal has a cycle of n frames. Since it becomes a repetitive signal, like the waveform of the musical tone signal illustrated in FIG.
The envelope does not wavy over time.

【0041】次に、電子楽器の音源部のメモリから読出
された楽音信号のデータ、すなわち既述のように初期
設定データとして振幅成分が使用されるべきフーリエ変
換フレームにおける振幅成分が高能率量子化されてデー
タ量が大きく圧縮された状態の振幅成分の初期設定デー
タと、初期設定データとして振幅成分が使用されるべ
きフーリエ変換フレームにおける位相成分が高能率量子
化されてデータ量が大きく圧縮された状態の位相成分の
初期設定データと、順次のフーリエ変換フレームにお
ける特定な離散周波数毎の位相成分の位相予測を行なう
際の等差項の値θiaに関して、θiaを2π/n(ただ
し、nは正の整数)にまるめて得た数値のデータを復号
して、楽音信号を復原する際に用いられるデコーダの一
例構成について図2を参照して説明する。
Next, the tone signal data read from the memory of the tone generator of the electronic musical instrument, that is, the amplitude component in the Fourier transform frame where the amplitude component should be used as the initial setting data as described above, is highly efficient quantized. The initial setting data of the amplitude component in a state in which the data amount is compressed significantly and the phase component in the Fourier transform frame in which the amplitude component should be used as the initial setting data are highly efficiently quantized and the data amount is compressed significantly. Regarding the initial setting data of the phase component of the state and the value θia of the phase difference of the phase component for each specific discrete frequency in the sequential Fourier transform frame, θia is 2π / n (where n is a positive value). 2) for the configuration of an example of a decoder that is used when decoding the numerical data obtained by rounding to the It described Te.

【0042】図2において、20はデコーダに設けられ
た多数の信号処理回路の内で特定な離散的な周波数
(今、仮にfaとする)の信号に対する信号処理回路の
入力端子である。図2中に示されている信号処理回路と
同様な構成態様の他の信号処理回路{特定な離散的な周
波数がfa以外の周波数の信号の処理を行なう信号処理
回路}の図示は図2中には省略されている。前記した入
力端子20に供給された特定な離散周波数(今、仮にf
aとする)の振幅成分の信号と位相成分の信号とは、前
記の振幅成分の信号と位相成分の信号とを分離するデ・
マルチプレクサ21によって分離されて、前記の特定な
離散周波数の振幅成分の初期設定データは逆量子化器4
4に供給され、また、前記の特定な離散周波数の位相成
分の初期設定データは逆量子化器45に供給され、さら
に位相成分の等差項データは復号器46に供給される。
In FIG. 2, reference numeral 20 denotes an input terminal of the signal processing circuit for a signal of a specific discrete frequency (probably fa) among a large number of signal processing circuits provided in the decoder. Another signal processing circuit having the same configuration as that of the signal processing circuit shown in FIG. 2 (a signal processing circuit for processing a signal having a specific discrete frequency other than fa) is shown in FIG. Is omitted. The specific discrete frequency (currently f
The signal of the amplitude component and the signal of the phase component of (a) are separated from the signal of the amplitude component and the signal of the phase component described above.
The demultiplexer 4 demultiplexes the initial setting data of the amplitude component of the specific discrete frequency separated by the multiplexer 21.
4, the initial setting data of the phase component of the specific discrete frequency is supplied to the inverse quantizer 45, and the differential component data of the phase component is supplied to the decoder 46.

【0043】前記した逆量子化器44では、電子楽器の
音源のメモリから読出された振幅成分の初期設定データ
を逆量子化し、出力データをラッチ回路47でラッチす
る。前記したラッチ回路47からの出力データは、極座
標→直交座標変換部27に供給されるとともにルック・
アップ・テーブル53にも与えられている。また、前記
した逆量子化器45では、電子楽器の音源のメモリから
読出された位相成分の初期設定データを逆量子化する。
すなわち、前記のように特定な離散周波数の振幅成分の
大きさの情報が供給されているルック・アップ・テーブ
ル53から必要なビット数の情報が与えられている前記
の逆量子化器45では、フラグに基づいて位相成分の初
期設定データを0〜2πの範囲で逆量子化して、その出
力データは切換スイッチ49の固定接点aに供給されて
いる。それで、前記の切換スイッチ49の可動接点vが
固定接点a側に切換えられたときに、前記した逆量子化
器45からの出力データは、極座標→直交座標変換部2
7に供給されるとともにラッチ回路51でラッチされ
る。
The dequantizer 44 dequantizes the initial setting data of the amplitude component read from the memory of the sound source of the electronic musical instrument, and the output data is latched by the latch circuit 47. The output data from the above-mentioned latch circuit 47 is supplied to the polar coordinate → orthogonal coordinate transforming section 27 and the look
It is also given to the up table 53. The dequantizer 45 dequantizes the initial setting data of the phase component read from the memory of the sound source of the electronic musical instrument.
That is, in the inverse quantizer 45 to which the necessary number of bits of information is given from the look-up table 53 to which the information of the magnitude of the amplitude component of the specific discrete frequency is supplied as described above, The initial setting data of the phase component is inversely quantized in the range of 0 to 2π based on the flag, and the output data is supplied to the fixed contact a of the changeover switch 49. Therefore, when the movable contact v of the changeover switch 49 is changed over to the fixed contact a side, the output data from the inverse quantizer 45 is the polar coordinate → orthogonal coordinate conversion unit 2.
7 and is latched by the latch circuit 51.

【0044】また、デ・マルチプレクサ21によって分
離されて、前記の復号器46に供給された位相成分の等
差項データ(数値)は、復号器46によって位相成分の
等差項の角度θiaの値に復号されてラッチ回路48に
供給される。前記したラッチ回路48からの出力データ
とラッチ回路51からの出力データとは加算器52によ
って加算されることにより、加算器52からは順次のフ
ーリエ変換フレームにおける位相成分が出力されて、そ
れが切換スイッチ49の固定接点bと可動接点vとを介
して極座標→直交座標変換部27に供給される。
Further, the phase difference component data (numerical value) separated by the demultiplexer 21 and supplied to the decoder 46 is the value of the angle θia of the phase component difference term by the decoder 46. And is supplied to the latch circuit 48. The output data from the latch circuit 48 and the output data from the latch circuit 51 are added by the adder 52, so that the adder 52 outputs a phase component in successive Fourier transform frames, and the phase component is switched. It is supplied to the polar coordinate → rectangular coordinate conversion unit 27 via the fixed contact b and the movable contact v of the switch 49.

【0045】極座標→直交座標変換部27では、前記し
たフーリエ変換フレームの振幅成分のデータと、加算器
52から出力された前記したフーリエ変換フレームにお
ける特定な離散的な周波数の位相成分のデータとによっ
て、前記した特定な離散的な周波数faにおける実数部
(Real)振幅と、虚数部(Imag)振幅とを計算によ
り求めて出力し、それを逆FFT演算部31に供給す
る。前記した逆FFTの演算部31には、フーリエ変換
フレーム内の所定数の離散周波数毎に設けられているす
べての信号処理回路からの出力データが供給されている
から、前記した逆FFT演算部31によってもとの楽音
信号が復原されることになる。。そして、前記した逆F
FT演算部31から出力された楽音信号には、ブロック
32で示されている窓関数掛けと、ブロック33で示さ
れているオーバーラップ加算とが施されることにより、
もとの楽音信号が復原されて出力端子35に出力され
る。
The polar coordinates → orthogonal coordinates conversion unit 27 uses the data of the amplitude component of the Fourier transform frame described above and the data of the phase component of a specific discrete frequency in the Fourier transform frame output from the adder 52. , The real part at the specific discrete frequency fa described above
The (Real) amplitude and the imaginary part (Imag) amplitude are calculated and output, and are supplied to the inverse FFT operation unit 31. The inverse FFT operation unit 31 is supplied with output data from all the signal processing circuits provided for each predetermined number of discrete frequencies in the Fourier transform frame. The original musical sound signal is restored. . And the above-mentioned reverse F
The tone signal output from the FT calculator 31 is subjected to window function multiplication shown in block 32 and overlap addition shown in block 33,
The original tone signal is restored and output to the output terminal 35.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上、詳細に説明したところから明らか
なように本発明の楽音信号の合成方法は、予め定められ
た一定の時間長を有するように楽音信号から切出された
順各フーリエ変換フレームの信号に同じ窓関数を用いて
離散的にフーリエ変換し、前記した各フーリエ変換フレ
ーム毎のフーリエ変換の結果として求められた同一な所
定数の離散周波数毎のデータを用いて得た各離散周波数
毎の振幅成分と位相成分とを得て、振幅成分の初期設定
データと位相成分の初期設定データとをメモリに記憶
し、また、前記の各フーリエ変換フレーム毎に得た各離
散周波数毎の位相成分について、予め定められた一定の
時間長を有するように楽音信号から切出されたm−1番
目のフーリエ変換フレームにおける特定な離散周波数の
位相がθm−1であり、m−2番目のフーリエ変換フレ
ームにおける特定な離散周波数の位相がθm−2である
ときに、m番目のフーリエ変換フレームにおける特定な
離散周波数の位相θmを、θm=θm-1+(θm-1−θ
m-2)=θm-1+θaのように示される等差項の値θa
を2π/n(ただし、nは整数)の値に丸めてからメモ
リに記憶するようにしたものであるから、実際の楽器等
から発生された楽音信号をデジタル化して得たデータを
メモリに記憶させておき、前記のデータを記憶させたメ
モリを楽音を発生させるための音源中に備えているよう
な構成形態の電子楽器における前記のメモリに記憶させ
ておくべき楽音信号のデータとして、振幅成分の初期設
定データと、位相成分における初期設定データ及び等差
項の値とを用いた場合でも、nフレームの周期での繰返
し信号になるために、時間の経過によって包絡線が波打
つような現象を生じることがなく、図3の(a)に例示
されている波形のように、一定の振幅の楽音信号が合成
されるのであり、本発明によればメモリに記憶させてお
く楽音信号のデータ量を極めて少なくするとともに、し
かも再生された楽音信号として時間軸上において振幅が
変化することのないものが容易に得られるのであり、本
発明により従来の問題点がすべて良好に解決される。
As is apparent from the above detailed description, the method of synthesizing a tone signal of the present invention is such that each forward Fourier transform cut out from the tone signal so as to have a predetermined fixed time length. The discrete Fourier transform is performed on the signal of the frame using the same window function, and each discrete transform obtained by using the same predetermined number of discrete frequency data obtained as a result of the Fourier transform for each Fourier transform frame described above. Obtaining the amplitude component and the phase component for each frequency, storing the initial setting data of the amplitude component and the initial setting data of the phase component in the memory, and for each discrete frequency obtained for each Fourier transform frame described above. Regarding the phase component, the phase of the specific discrete frequency in the m-1 th Fourier transform frame cut out from the musical tone signal so as to have a predetermined constant time length is θm−1, When the phase of the specific discrete frequency in the m−2th Fourier transform frame is θm−2, the phase θm of the specific discrete frequency in the mth Fourier transform frame is θm = θm−1 + (θm−1− θ
m-2) = θm-1 + θa, the value of the difference term θa
Is rounded to a value of 2π / n (where n is an integer) and then stored in the memory, so the data obtained by digitizing the musical tone signal generated from the actual musical instrument is stored in the memory. In addition, the amplitude component is used as the data of the tone signal to be stored in the memory of the electronic musical instrument having the configuration in which the memory storing the data is provided in the sound source for generating the tone. Even when the initial setting data of, the initial setting data of the phase component, and the value of the differential term are used, the phenomenon occurs that the envelope curve becomes wavy as time elapses because it becomes a repetitive signal in the cycle of n frames. The musical tone signal having a constant amplitude is synthesized as shown in the waveform of FIG. 3 (a) without being generated, and according to the present invention, the musical tone signal data stored in the memory is recorded. As well as very small amounts, yet it than can be easily obtained those never amplitude changes on the time axis as a reproduced musical tone signals, conventional problems by the present invention are all well resolved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の楽音信号の合成方法の実施に際して使
用できるエンコーダの構成例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an encoder that can be used in implementing a musical sound signal synthesizing method of the present invention.

【図2】本発明の楽音信号の合成方法の実施に際して使
用できるデコーダの構成例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a decoder that can be used when implementing the musical tone signal synthesizing method of the present invention.

【図3】動作の説明のために用いられる図である。FIG. 3 is a diagram used for explaining an operation.

【図4】既提案の音響信号の伝送方法に使用されるエン
コーダの構成例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of an encoder used in the already proposed method of transmitting an acoustic signal.

【図5】既提案の音響信号の伝送方法に使用されるデコ
ーダの構成例を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a decoder used in the already proposed method of transmitting an acoustic signal.

【図6】既提案の音響信号の伝送方法の構成原理及び動
作を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration principle and an operation of a proposed transmission method of an acoustic signal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…入力端子、6…直交座標→極座標変換部、6A…振
幅計算部、6P…位相計算部、7,10,12,24,
28,47,48,51…ラッチ回路、8,13,14
…減算器、15…マスキング処理部、38,40,49
…切換スイッチ、11…利得が2の増幅器、42,43
…適応量子化部、18…マルチプレクサ、19…出力端
子、20…デコーダの入力端子、21…デ・マルチプレ
クサ、25,29,52…加算器、27…極座標→直角
座標変換部、31…逆FFT演算部、36…等差項デー
タの生成部、37…等差項データの修正部、44,45
…逆量子化器、46…復号器、53,LUT…ルック・
アップ・テーブル、
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input terminal, 6 ... Cartesian coordinate-> polar coordinate conversion part, 6A ... Amplitude calculation part, 6P ... Phase calculation part, 7, 10, 12, 24,
28, 47, 48, 51 ... Latch circuit, 8, 13, 14
... Subtractor, 15 ... Masking processing unit, 38, 40, 49
... Changeover switch, 11 ... Amplifier with gain of 2, 42, 43
... adaptive quantizer, 18 ... Multiplexer, 19 ... Output terminal, 20 ... Decoder input terminal, 21 ... Demultiplexer, 25, 29, 52 ... Adder, 27 ... Polar coordinate → Cartesian coordinate converter, 31 ... Inverse FFT Computation unit, 36 ... Equal difference data generation unit, 37 ... Equal difference data correction unit, 44, 45
... inverse quantizer, 46 ... decoder, 53, LUT ... look
Up table,

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年11月6日[Submission date] November 6, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図1[Name of item to be corrected] Figure 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 ─────────────────────────────────────────────────────
[Figure 1] ─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年8月18日[Submission date] August 18, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0018[Correction target item name] 0018

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0018】前記したマルチプレクサ18では、特定な
離散的な周波数(今、仮にfaとする)の振幅残差信号
ΔAi(m)と、特定な離散的な周波数faの位相残差
信号Δθi(m)とを合わせて出力端子19に供給する。
なお、前記した出力端子19には、少なくとも1度はオ
リジナルの振幅成分Ai(m)や、位相成分θi(m)が
供給されていることはいうまでもない。前記したマルチ
プレクサ18には、フーリエ変換フレーム内の所定数の
離散周波数毎の振幅残差信号ΔAi(m)と、位相残差
信号Δθi(m)とを発生させている他のすべての信号処
理回路からの出力データも供給されているから、マルチ
プレクサ18からは、情報量が圧縮された状態の音響信
号のデータが出力されて、出力端子19を介して伝送路
に送出されることになる。
In the above-mentioned multiplexer 18, the amplitude residual signal ΔAi (m) of a specific discrete frequency (probably fa now) and the phase residual signal Δθi (m) of a specific discrete frequency fa. And are supplied to the output terminal 19.
It goes without saying that the output terminal 19 is supplied with the original amplitude component Ai (m) and the phase component θi (m) at least once. The multiplexer 18 includes all other signal processing circuits that generate the amplitude residual signal ΔAi (m) and the phase residual signal Δθi (m) for each predetermined number of discrete frequencies in the Fourier transform frame. Since the output data from the audio signal is also supplied from the multiplexer 18, the data of the acoustic signal in which the information amount is compressed is output from the multiplexer 18 and sent to the transmission path via the output terminal 19.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0039[Correction target item name] 0039

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0039】それで図1に示されているエンコーダにお
けるマルチプレクサ18から出力端子19を介して送出
される楽音信号のデータは、既述のように初期設定デ
ータとして振幅成分が使用されるべきフーリエ変換フレ
ームにおける振幅成分に対してマスキング処理と適応量
子化とを施すことにより高能率量子化されてデータ量が
大きく圧縮された状態にされている振幅成分の初期設定
データと、初期設定データとして振幅成分が使用され
るべきフーリエ変換フレームにおける位相成分に対して
適応量子化を施すことにより高能率量子化されてデータ
量が大きく圧縮された状態にされている位相成分の初期
設定データと、順次のフーリエ変換フレームにおける
特定な離散周波数毎の位相成分が、例えばmー1番目の
フーリエ変換フレームにおける特定な離散周波数毎の位
相がθi(m-1)であり、mー2番目のフーリエ変換フレ
ームにおける特定な離散周波数毎の位相がθi(m-1)で
あるとしたときに、m番目のフーリエ変換フレームにお
ける特定な離散周波数毎の位相θi(m)を、θi(m)=θ
i(m-1)+{θi(m-1)−θi(m-2)}=θi(m-1)+θia
のようにして予測する際の等差項の値θiaに関して、
θiaを2π/n(ただしnは正の整数)にまるめて得
た数値のデータ、とからなっていて、楽音信号が高能率
量子化されることにより、データ量が従来法による高能
率符号化によってデータ量の圧縮を行なった場合に比較
して大きく圧縮された状態のデータとなっている。そし
て、前記した楽音信号のデータはエンコーダの出力端子
19から出力されて、電子楽器の音源のメモリに記憶さ
れることになる。
Therefore, the data of the musical tone signal transmitted from the multiplexer 18 in the encoder shown in FIG. 1 through the output terminal 19 is the Fourier transform frame whose amplitude component should be used as the initial setting data as described above. In the initial setting data of the amplitude component, which is highly efficient quantized by performing the masking process and the adaptive quantization on the amplitude component in, and the data amount is largely compressed, the amplitude component is set as the initial setting data. Fourier transform of the phase component to be used Adaptive quantization is applied to the phase component in the frame, and the initial setting data of the phase component that is highly efficient quantized and is in a state in which the amount of data is greatly compressed, and the sequential Fourier transform The phase component of each specific discrete frequency in the frame is, for example, the m-1st Fourier transform frame If the phase for each specific discrete frequency is θi (m-1) and the phase for each specific discrete frequency in the m-2nd Fourier transform frame is θi (m-1), then the m-th The phase θi (m) for each specific discrete frequency in the Fourier transform frame of
i (m-1) + {θi (m-1) -θi (m-2)} = θi (m-1) + θia
Regarding the value θia of the differential term when making a prediction as
and the numerical data obtained by rounding θia to 2π / n (n is a positive integer), and the musical tone signal is highly efficiently quantized, so that the data amount is highly efficient encoded by the conventional method. Thus, the data is in a state of being largely compressed as compared with the case where the data amount is compressed. The data of the musical tone signal is output from the output terminal 19 of the encoder and stored in the memory of the tone generator of the electronic musical instrument.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0045[Name of item to be corrected] 0045

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0045】極座標→直交座標変換部27では、前記し
たフーリエ変換フレームの振幅成分のデータと、加算器
52から出力された前記したフーリエ変換フレームにお
ける特定な離散的な周波数の位相成分のデータとによっ
て、前記した特定な離散的な周波数faにおける実数部
(Real)振幅と、虚数部(Imag)振幅とを計算によ
り求めて出力し、それを逆FFT演算部31に供給す
る。前記した逆FFTの演算部31には、フーリエ変換
フレーム内の所定数の離散周波数毎に設けられているす
べての信号処理回路からの出力データが供給されている
から、前記した逆FFT演算部31によってもとの楽音
信号が復原されることになる。そして、前記した逆FF
T演算部31から出力された楽音信号には、ブロック3
2で示されている窓関数掛けと、ブロック33で示され
ているオーバーラップ加算とが施されることにより、も
との楽音信号が復原されて出力端子35に出力される。
The polar coordinates → orthogonal coordinates conversion unit 27 uses the data of the amplitude component of the Fourier transform frame described above and the data of the phase component of a specific discrete frequency in the Fourier transform frame output from the adder 52. , The real part at the specific discrete frequency fa described above
The (Real) amplitude and the imaginary part (Imag) amplitude are calculated and output, and are supplied to the inverse FFT operation unit 31. The inverse FFT operation unit 31 is supplied with output data from all the signal processing circuits provided for each predetermined number of discrete frequencies in the Fourier transform frame. The original musical sound signal is restored. And the above-mentioned reverse FF
The tone signal output from the T calculation unit 31 includes the block 3
By applying the window function multiplication shown by 2 and the overlap addition shown by block 33, the original tone signal is restored and output to the output terminal 35.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図3[Name of item to be corrected] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図3】 [Figure 3]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 予め定められた一定の時間長を有するよ
うに楽音信号から切出された順次の各フーリエ変換フレ
ームの信号に同じ窓関数を用いて離散的にフーリエ変換
し、前記した各フーリエ変換フレーム毎のフーリエ変換
の結果として求められた同一な所定数の離散周波数毎の
データを用いて得た各離散周波数毎の振幅成分と位相成
分とをそれぞれ高能率符号化し、逆量子化後にフーリエ
逆変換を行なって楽音信号の合成が行なわれるようにさ
れている楽音信号の合成方法において、前記した各フー
リエ変換フレーム毎に得た各離散周波数毎の位相成分に
ついて、予め定められた一定の時間長を有するように楽
音信号から切出されたm−1番目のフーリエ変換フレー
ムにおける特定な離散周波数の位相がθm−1であり、
m−2番目のフーリエ変換フレームにおける特定な離散
周波数の位相がθm−2であるときに、m番目のフーリ
エ変換フレームにおける特定な離散周波数の位相θm
を、θm=θm-1+(θm-1−θm-2)=θm-1+θa
のように予測することにより高能率符号化を行なう際
に、位相成分の等差項の値θaを2π/n(ただし、n
は整数)の値に丸めておき、周波数領域のパラメータ設
定のみの少ないデータ量で持続音の発生を可能とし、か
つ持続音の周期が可変できるようにしたことを特徴とす
る楽音信号の合成方法。
1. The Fourier transform is performed discretely by using the same window function on the signal of each successive Fourier transform frame cut out from the musical tone signal so as to have a predetermined constant time length, and each Fourier transform described above. The high-efficiency encoding of the amplitude component and the phase component of each discrete frequency obtained by using the same predetermined number of data of each discrete frequency obtained as a result of the Fourier transform for each transform frame, and the Fourier component after inverse quantization are performed. In the method of synthesizing a musical tone signal, which is adapted to perform the inverse transformation to synthesize a musical tone signal, the phase component for each discrete frequency obtained for each Fourier transform frame described above is fixed for a predetermined time. The phase of a specific discrete frequency in the m−1th Fourier transform frame cut out from the musical tone signal so as to have a length is θm−1,
When the phase of the specific discrete frequency in the m-2nd Fourier transform frame is θm-2, the phase θm of the specific discrete frequency in the mth Fourier transform frame
Is θm = θm-1 + (θm-1−θm-2) = θm-1 + θa
When high-efficiency encoding is performed by predicting as follows, the value θa of the phase difference component is 2π / n (where n
Is a whole number), the continuous tone can be generated with a small amount of data only by setting the frequency domain parameters, and the period of the continuous tone can be changed. .
JP4275282A 1992-09-18 1992-09-18 Method for composing musical sound signal Pending JPH06102882A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4275282A JPH06102882A (en) 1992-09-18 1992-09-18 Method for composing musical sound signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4275282A JPH06102882A (en) 1992-09-18 1992-09-18 Method for composing musical sound signal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06102882A true JPH06102882A (en) 1994-04-15

Family

ID=17553257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4275282A Pending JPH06102882A (en) 1992-09-18 1992-09-18 Method for composing musical sound signal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06102882A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100978018B1 (en) Parametric representation of spatial audio
KR101253278B1 (en) Apparatus for mixing a plurality of input data streams and method thereof
JP4504414B2 (en) Redundancy reduction method
JP3317470B2 (en) Audio signal encoding method and audio signal decoding method
EP0657873B1 (en) Speech signal bandwidth compression and expansion apparatus, and bandwidth compressing speech signal transmission method, and reproducing method
US6526384B1 (en) Method and device for limiting a stream of audio data with a scaleable bit rate
EP1538602B1 (en) Wideband synthesis from a narrowband signal
US5392231A (en) Waveform prediction method for acoustic signal and coding/decoding apparatus therefor
JP2004198485A (en) Device and program for decoding sound encoded signal
JPH09252254A (en) Audio decoder
JP4213708B2 (en) Audio decoding device
JP3046213B2 (en) Sub-band audio signal synthesizer
JP3191257B2 (en) Acoustic signal encoding method, acoustic signal decoding method, acoustic signal encoding device, acoustic signal decoding device
JP3246012B2 (en) Tone signal generator
JPH06102882A (en) Method for composing musical sound signal
US5727125A (en) Method and apparatus for synthesis of speech excitation waveforms
JPH0697836A (en) Acoustic signal transmission method
JP2776175B2 (en) Method of generating original tone signal used for synthesis of tone signal
JP2842106B2 (en) Transmission method of acoustic signal
US6907413B2 (en) Digital signal processing method, learning method, apparatuses for them, and program storage medium
JPH0669810A (en) Transmitting device for acoustic signal
KR102329707B1 (en) Apparatus and method for processing multi-channel audio signals
JP3183743B2 (en) Linear predictive analysis method for speech processing system
JPH0690177A (en) Transmitting method for acoustic signal
JPH06140936A (en) Transmission method for acoustic signal