JPS60176100A - 信号のピッチ変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は信号のピッチ変換器に関するものである。

テープレコーダにおいて録音時とけ異なるテープスピー
ドで再生したい場合、再生音は録音時とは異なったピッ
チになっており録音時と同じピッチにするために、ピッ
チｆ換する必要がある。ｔたカラオケなどで歌手が唄い
やすい音程に、ツツりの伴奏のピッチを合わせるときに
おいてもピッチ変換が必要となる。一般にピッチ変換器
は、ある書き込み周波数に従ってへｔ変換されたデータ
を随時ＲＡＭ　Ｋ省き込み、その書き込み周波数とは異
なった周波数でＲＡＭからデータを読み出しその読み出
されたデータをｑす、変換するような構成をとっている
。

このようにある決められた容量のＲＡＭ上においてお互
いに異なった周波数で−ｉ１き込み、読、み出【７を行
なっているため読み出しアドレスが書き込みアドレスを
追い越す時または追い越される時に、信号の不連続点が
生じクリックノイズが発生するうこのクリックノイズを
防止するために一つの方法として既に本件特許出願人が
特願昭５８−１４４１１０号で提案したようなゼロクロ
ス法が提案された。これは読み出しアドレスが書き込み
アドレスを追い越すまたは追い越される直前に、信号の
ゼロクロスの場所（第４図のＰ）において読み出しアド
レスをメモリー上の古い、または新しい信号のゼロクロ
スへとジャンプさせるようにして、信号の接続をゼロク
ロスで行なおうというものである。このようなゼロクロ
ス法で信号の接続を行なったとしても完全にノイズを取
り去ることができず、また信号の基本周期を考慮したう
えでのゼロクロス法で信号の接続を行なったとしてもス
テレオ仕様のピッチ変換器を構成する場合においては、
読み出しアドレスがジャンプするタイミングは大刀信号
に依存するだめ左チャンネル、右チャンネルのふたつの
チャンネルが異なった時期に読み出しアドレスがジャン
プしてしまい出方時において左右の係号が位相ずれを起
こし非常に開きすらいという欠点があった。

上記のような従来のものの欠点を除去するために、メモ
リー上で読み出しアドレスと書き込みアドレスとのアド
レス差が縮まってきたら、読み出しアドレスをメモリー
上の他の場所ヘジャンプさせ、そのジャンプさせる際に
は、一方はフェードジャンプ先のデータにそれぞれ、そ
のときのピッチ変換率に応じたある適当な区間において
、１で始まり０で終わる減少関数と、０から始捷り１で
終わる増加関数を掛は合わせ、その後でその二つ〜のデ
ータを加算したものをジャンプさせる際の出力データと
し信号の不連続点を処理する。このごとにより読み出し
アドレスをジャンプさせる時期が左チャンネル、右チャ
ンネルとも同時期に行なわせることができ、かつノイズ
が無い係号としてピッチ変換さｈる。

さて、その読み出しアドレスＲＡのジャンプ先をメモリ
ー上のどの位置にするかを考えた時に、例えばジャンプ
させるたびに随時、ジャンプさせる直前の読み出しアド
レス位置からαアドレス分、離れた所をジャンプ先とす
る。すなわち第１図（イ）示のようにＲＡＭのアドレス
を円周上にたとえており、今読み出しアドレス周波数ｆ
ｉ＞書き込みアドレス周波数ｆｗとし、読み出しアドレ
スＲＡ、書き込みアドレスＷＡともに右回りに動いてい
るものとする。読み出しアドレス臥と書き込みアドレス
ＷＡとが図の位Ｖ１にいるとし、今読み出しアドレスＲ
Ａで計、み出されているデータとそのジャンプ先データ
、つ貫り読み出しアドレスからαアドレス分、離れたｒ
ｘＪポイントの場所のデータとで４１号処理が開始さｈ
るとする。このように読み出しアドレスＲＡから一定距
離離れた位置を常にその読み出しアドレスＲＡのジャン
プ先とすると、゛例えば介入力信号とｔ７て図１（ロ）
のような同一周波数の信号が入力されている場合、第１
図（イ）の区間ａ＋ｂのアドレス上のデータが第１開−
）の区間ａ。

ｂに対応しているとし、区間ａ、ｂの信号が同相であれ
ば、不連続点処理すなわち係号処理が行なわれるたびに
処理されるデータというのは区間ａ。

ｂと変わらず、当然のことながらそのデータの信号処理
を行なった結果も（Ｍ号処理が行なわｈるたびにおいて
、変化しないということである。

しかし、区間ａ′、ｂのように信号の位相がずれている
と両区間の係号は互いに打ち消し合うように働くので、
もしその信号処理された部分の信号が信号処理されない
部分の信号のエンベロープよりも減衰したエンベロープ
になり、最終出力信号が第１図Ｇ−Ａ示のように信号処
理が行なわれるたびに、その第１図ｅ→示のようなＣ部
分で信号のエンベロープが下がり、これが規則的に繰返
されるので聴感上トレモロがかかったように聞こえ、非
常に聞きずらくなる。

本発明はかかる欠点を除去する本ので、読み出しアドレ
スＲＡのジャンプ先を、ジャンプするたびにランダムに
ジャンプ先を変化させるようにするものである。すなわ
ち第１図←）示のようにジャンプ先の範囲をｄの範囲に
決めておき、その範囲ｄ内でジャンプするたびにランダ
ムにジャンプ先が変化するようにするものである。こｆ
ＩＫより第１図（ロ）示のような信号が入力されて本、
随時信号処理される部分の波形が同一とはならず、例え
エンベロープが減衰しても規則的には起らないので繰返
されることがなく、トレモロ効果がランダム化すること
により減少する。

また、読み出しアドレスＲＡがジャンプする際にデータ
を処理する時間が、どのピッチ変換率において４一定で
あった場合に、たとえばピッチを上げていった時に処理
される信号と処理されない信号との時間の相対比がその
１ま保たれずに処理される信号が太きくなり、出力信号
が非常に不自然に聞ζえる欠点がある。本発明はピッチ
変換率かかわっても処理される信号のデータ数は常に一
定のまま変わらないようにして、読み出し周波数が変わ
ねばそれに応じて処理時間も変化させ、どのピッチ変換
率においても自然な出力信号が得られるものである。

以下本発明の一実施例を図面とともに説明する。

本発明によるピッチ変換器の動作原理を第２図に、また
その一実施例を表わすブロック図を第３図に示す。

第３図において入力信号Ａは帯域制限するためのロー・
パス・フィルター１に入力され、その帯域制限された信
号んが〜巾変換６２へ入り、そこで第４図（イ）示のよ
うにサンプリングタイムｔ□で分割され、各パルスん、
Ａ２．・・・・・・　はディジタルに変　換される。そ
のディジタルデータＡ２　、Ａｘ　、　００１．−１は
クロック周波ａｈでカウントされる書き込みアドレスカ
ウンタ１４の出力アドレスＷＡに従って随時ＲＡＭ３に
書き込まれ、このＲＡＭ　３に１ｆ：き込まわたデータ
はクロック周波数ｆＲでカウントされる読み出しアドレ
スカウンタ１８の出力アドレスＲＡに従って随時ＲＡＭ
　３から出力Ａ３として−読み出される。

そして貯み出しアドレスｈと書き込みアドレスＷＡとが
接近していないとき、つまり接続点の信号処理をする必
要のないときけ、信号ＳＯによりマルチプレクサ（Ｃ’
１９を切漬え、そのＲＡＭ　３の出力先はマルチプレク
サ（０９を通ってＴ）／Ａ変換器１０に入り最終段のロ
ー・パス番フィルター１１を通り、入力信号をｆ、とｆ
ＲＯ比、つまり第４図（ロ）、ｅ→示のようＶＣｆＷ／
ｆＲのピッチ変換率に変換した最終出力Ａ５あるいはん
が得られる。出力んけｆＷ＞ｆＲ１Ｒ１出力上６Ｗ＜ｆ
Ｒの場合をそれぞれ示す。

第２図（イ）のようにＲＡＭ３のアドレスを円周上にた
とえ、今ｆａ＞ｆｗとし、読み出しアドレス助−書き込
みアドレス差情報に右回りに動いているとし、ここで読
み出しアドレスＲＡと書き込みアドレスＷＡとの差が縮
まってきた場合のことを考えてみる。本発明ではアドレ
ス差が縮まってきたら、信号に対して本発明独特の処理
を行なうもので、前記したように処理されるデータの個
数はどのピッチ変換率においても同数でありたとえばこ
れを１０００データとする。そしてこの１０００データ
分の信号処理が読み出しと書き込みのアドレス差が縮ま
ってきて一致する直前において完了していなければなら
ない。そこでどのピッチ肇換率においても、アドレスが
一致する直前において信号処理が完了するように、どの
くらいのアドレス差になったら信号処理を開始すればよ
いかを、各ピッチ変換率に対してめておく。

そしてこの情報をアドレス差設定器１５にもたせておく
。たとえばこのアドレス差設定器１５は、ｆｌｌｓｆＲ
の情報をもらいそのときのピッチ変換率に応じた信号処
理開始時のアドレス差情報Ｓ１を出力する。

またアドレス差算出器１６は書き込みアドレスＷＡと読
み出しアドレス礎、とのアドレス差の情報Ｓ２を随時算
出しており、アドレス差算出器１６の出力情報Ｓ２とア
ドレス差設定器１５の出力情報Ｓｌの一致を、一致検出
器１９が検出し、その一致検出信号Ｓ３が信号処理用タ
イミング・ジェネレータ２１へ送うれる。これらの様子
を第２図（１）において説明すると、今読み出しアドレ
スカウンタき込みアドレスＷＡとも図の位置にいるとし
、処理データ数をｂｌまた今の読み出しアドレス周波数
ｆＲと書き込みアドレス周波数ｆＷの関係から、処理開
始時アドレス差がアドレス差設定器１５からａと指定さ
れたとする。つ普り読み出しアドレスＲＡが図の位置に
きたとき、アドレス差算出器１６がａの値の情報Ｓ２を
出力し、アドレス差設定器１５とアドレス差算出器１６
の出力情報８１．８２が一致したとき一致検出器１９は
それを検出して信号Ｓ３を発生し、信号処理用タイミン
グ・ジェネレータ２１が信号処理を開始し、ｂの区間内
においてその信号の処理が行なわｈる。

このようなことにより読み出しアドレスＲＡと書き込み
アドレスＷＡとが一致する以前において信号処理が完了
する。

ところでたとえば今、ジャンプ先が＃Ｌ２図０）のよう
に読み出しアドレスＲＡからぺ離れたところのＪポイン
トの場所だとする。甘ず、信号処理用タイミング拳ジェ
ネレータ２１は信号Ｓ４を発生し、ランダム値発生器２
３が値β１を発生し、加算器１７はこのう゛ンダム値発
生器ｎから発生したβｌの値と、そのときの読み出しア
ドレスｈの値との加算値Ｊを出力する。そのランダム値
発生器２３は、信号処理開始時点における書き込みアド
レスＷＡの位置より先の位置から読み出しアドレス弘の
直前のアドレス値までの範囲内（たとえはｔＪｔ１図に
）のｄの範囲内）で、ランダムに読み出しアドレスがジ
ャンプするように、読み出しアドレスＲ，Ａに対する加
算値βｌを発生し、読み出しアドレス上、がジャンプす
るたびに１その加算値Ｊが、上記の範囲内で読み出しア
ドレスがジャンプするようＫ。

ランダムに変化する。すなわち、このランダム値発生器
２３は、読み出しアドレスのジャンプ先をランダムに与
えるものである。かくして第２回頭での信号処理時咳お
けるジャンプ先がＪポイントの場所となった時、読み出
しアドレス上が■の範囲で動くと、そのジャンプ先アド
レスＪはＨの範囲で動く。この際第３図において信号処
理用タイミング−ジェネレータ２１ｔｉ信号Ｓ５．Ｓ４
により読み出しアドレスカウンタ１８とマルチプレクサ
（Ｂ）１３を切換え、まず読み出しアドレスカウンタ１
８の出力ＲＡがマルチプレクサの）１３．　（Ａ）１２
を通りＲＡＭ３へ入力さね、そのアドレス上のデータが
Ｒ，ＡＭ　ａから読み出さねラッチ回路Ｉ４・ヘラツチ
される。次に、その読み出しアドレスカウンタ１８の出
力アドレスＲＡに、ランダム値発生器器で得られたβｌ
の値を加算した加算値Ｊが、加算＠１７から出力さね、
同様にしてそのアドレス上のデータがＲＡＭ　３から絞
み出さねラッチ回路■５・にラッチされる。このように
信号処理が開始されると第２図（イ）におけるＩのアド
レス上のデータＡａｌと、■のアドレス上のデータＡ３
２が同時に読み出されていく。

ところでその時に読み出されたデータを第２図（ロ）の
波形とし、Ｉの部分で読み出されたデータＡ３１は実線
の波形、■の部分で読み出されたデータＡａｚは点線の
波形とする。

次にその二つのデータＡ３１　＋　Ａ３ｔの波形に対し
て第２図（ロ）のデータＡ３１の波形に対してはｆ→示
の１から始まり０で終わる減少関数１１データＡ３２の
波形に対しては（ハ）示の０から始まり１で終わる増　
−加関数■の関数をそわぞれ区間すにおいて掛は合わせ
、その後でその結果を加算したものを区間すの出力とす
るように信号処理を行なう。第２図←）。

（ハ）において読み出しアドレスＲＡがｔｔｏの位置に
きているとすると、その読み出しアドレス上・で読み出
されたｇのポイントのデータと、その読み出しアドレス
にβ１を加算したアドレスで読み出されたｈのポイント
のデータがオずそれぞれラッチ回路１４、ラッチ回路■
５にそれぞれラッチされ゛る。−力信号処理用タイミン
グ・ジェネレータ２１０信号Ｓ７により係数設定器２０
は関数Ｉ、ＩＩを発生し、その時の関数の値（第２図を
つにおけるｌとｊ）がそわそれ係数設定番別から乗算器
１６、乗算器■７へ与えられる。乗算器１６においては
、ラッチ回路Ｉ４の出力すなわちｇのポイントのデータ
と係数設定参加から与えられたｌの関数値を掛け合わせ
た４Ｆ’＠ｇＸｉを出力する。また乗算器１７・におい
てはラッチ回路１１５の出力すなわちｈのポイントのデ
ータと、係数設定器２０から与えられたｊの関数値を掛
は合わせたイ＾号ｈＸｊを出力する。

そしてその乗算器１６．　ＩＩ　７の出力を加算器８で
加算し、その加算器８の出力Ｓ８をｔｌＯ時における蝦
終出力とし、信号Ｓｏによりマルチプレクサ０９は切換
わってその出力Ｓ８を肱変換器１０に出力する。

このようにして、区間すにおいて１（＋００デ一タ分が
処理を施されていき１０００データ分の処理が終わった
後において、つまり第２図（？）において読み出の値を
読み出してアドレスカウンタ１８がロードする。よって
読み出しアドレスカウンタ１８の出力アドレス値はｘ２
へ移行し、そこからＲＡＭ　３上のデータを読み出す。

そして信号Ｓｏによりマルチプレク０ −ｉ（Ｏｃ＋はＲＡＭ　３の出力をそのままＤ／Ａ変換
器の入力とするように切換わり、読み出しアドレスＲ，
Ａで読み出されているデータＡｓｔがそのままロー・パ
ス・フィルター１１の出力Ａ６となる。またランダム値
発生器２３は、次回の信号処理時に備えて、β１に対す
る次のランダムデータを発生する。

かくして、再び読み出しアドレス礎、と書き込みアドレ
スＷＡとのアドレス差がａになるとアドレス差算出器１
６は情報Ｓ２を出力し、以下同じ動作を繰返す。

以上のように、信号処理が開始したら読み出しアドレス
貼で読み出されるデータＡｓｔと、その読み出しアドレ
ス礎、がジャンプする先のデータＡａ２との二つのデー
タを同時に読み出す。またこのジャンプ先は、前にも記
したようにジャンプ先は読み出しアドレス鳳と書き込み
アドレスＷＡとが接近するたびすなわち不連続点の処理
を行なうたびに、ランダムに変わるものである。

上記ピッチ変換器の一実施例はｆＲ＞ｆＷについて掛は
合わせるとき、乗算器を用いて行なったが、このような
計算を乗算器を用いずにデータのビットシフトを応用し
て構成もできる。またランダム値発生器２３は線形帰還
シフトレジスタを使って構成できる。

以上のように本発明ではＲＡＭ　ａ上において読み出し
アドレス周波数と書き込みアドレス周波数との比を変え
ることによりピッチ変換を行ない、それにともなって生
じる信号の不連続点を、今読み出しアドレスで読み出さ
れているデータとそのジャンプ先データとにそれぞれ減
少関数、増加関数を掛は合わせその後でその二つのデー
タを加算しそれを出力とすることにより信号処理をして
いるので、クリックノイズの発生しない良好なピッチ変
換された信号が得られ、かつジャンプ先をランダム化に
することによりトレモロの発生を防止あるいは低減でき
、ステレオ仕様のピッチ変換においても左右２チャンネ
ルの位相ずれのないピッチ変換器を構成することができ
る。

さらに、信号処理データ数を各ピッチ変換率においても
一定にすることにより、どのピッチ変換率においても自
然な信号を得ることができるピッチ変換器を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（ロ）、（ハ）、に）はピッチ変換器の
動作と原理を示す説明図、第２図（イ）、（口１．（ハ
）は本発明のピッチ変換器の説明図、第３図は本発明の
一実施例のブロック回路図、第４図は本発明におけるピ
ッチ変換する信号とピッチ変換した信号を示すグラフで
ある。 ２・・・・・・〜巾変換器、Ａ２・・・・・・ディジタ
ル信号、３パ・・・・ランダム・アクセス・メモリ、Ａ
３・・・・・・アナログ信号、１０・・・・・・Ｄ／Ａ
変換器、ｆｗ・・・・・・書き込み周波数、ｆＲ・・・
・・・読み出し周波数、ＷＡ・・曲書き込みアドレス、
ＲＡ・・・・・・読み出しアドレス、Ｊ・・・・・・メ
モリー上の他の場所、ｂ・・・・・・区間、■・・・・
・・減少関数、■・・・・・・増加関数、Ｓ８・・・・
・・加算した出力。 （ハフ 目 （Ｔ）） （＝）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アナログ信号をディジタル信号に変換す獅変換器
   と、そのディジタル信号を一時貯えるためのランダム・
   アクセス・メモリ（以下ＲＡＭと称す）と、そのＲＡＭ
   から読み出したディジタル信号をアナログ信号に変換す
   るｑす、変換器を備え、上記ＲＡＭへの書き込み周波数
   と読み出し周波数の比を変えることにより信号のピッチ
   変換を行なうピッチ変換器において、メモリー上で書き
   込みアドレスと読み出しアドレスとのアドレス差が縮ま
   ってきたら、読み出しアドレスをメモリー上の他の場所
   へとジャンプさせ、そのジャンプさせる際には、一方を
   フェードアウト、他方をフェードインするように今読み
   出しアドレスで示されているデータとジャンプ先のデー
   タにそれぞれ、ある遣当な区間において、１で始まり０
   で終わる減少＠Ａ１１１と０から始オリ１で終わる増加
   関数を掛は合わせ、その後でその二つのデータを加算し
   た出力をジャンプさせる隙の出力データとし、かつその
   読み出しアドレスのジャンプ先をジャンプさせるごとに
   異々つた場所ヘジャンプするようにランダム化し、信号
   の不連続点を処理することを特徴とする信号のピッチ変
   換器。
2. （２）読み出しアドレスをジャンプさせる際の不連続点
   処理時における処理データ数を、どのピッチ変換率に対
   しても同数とすることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の信号のピッチ変換器。