JPS6091227A - 音響解析装置の合成装置 - Google Patents
音響解析装置の合成装置Info
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- JPS6091227A JPS6091227A JP58199816A JP19981683A JPS6091227A JP S6091227 A JPS6091227 A JP S6091227A JP 58199816 A JP58199816 A JP 58199816A JP 19981683 A JP19981683 A JP 19981683A JP S6091227 A JPS6091227 A JP S6091227A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１）発明の技術分野
本発明は音の分析、抽出９合成を行なうため、分析装置
、主スペクトル抽出装置１今成装置を具え、とくに非調
和性の音に対し高速に解析できる音響解析装置における
合成装置の改良に関するものである。
、主スペクトル抽出装置１今成装置を具え、とくに非調
和性の音に対し高速に解析できる音響解析装置における
合成装置の改良に関するものである。
（２）従来技術と問題点
一般に自然音に対しては、解析は余シなされていないが
、音声波形はそのスペクトルエンペフープ（声道の周波
数特性）と音源に分離して考え、情報成分としてのスペ
クトルエンベロープヲ帯域フィルタ群によって分析抽出
し、エネルギー成分としての音源をパルス系列とランダ
ム雑音に分離する。この２つの情報すなわちスペクトル
情報と音源情報を記録しまたは伝送する。合成側では音
源情報から音源をパルス系列とランダム雑音で近似し、
その各周波数成分をスペクトル情報によって振幅変調し
、それを分析に対応した帯域フィルタ群を通して加え合
せて音声波形を再生する。
、音声波形はそのスペクトルエンペフープ（声道の周波
数特性）と音源に分離して考え、情報成分としてのスペ
クトルエンベロープヲ帯域フィルタ群によって分析抽出
し、エネルギー成分としての音源をパルス系列とランダ
ム雑音に分離する。この２つの情報すなわちスペクトル
情報と音源情報を記録しまたは伝送する。合成側では音
源情報から音源をパルス系列とランダム雑音で近似し、
その各周波数成分をスペクトル情報によって振幅変調し
、それを分析に対応した帯域フィルタ群を通して加え合
せて音声波形を再生する。
このようなボコーダ方式や、ターミナルアナログ。
声道アナログ方式等のアナログ方式や、ＰＡＲＯＯ几等
のデジタル方式がすでに提案または実用されている。
のデジタル方式がすでに提案または実用されている。
しかし、これらは全て音声という調和性の音。
すなわち倍音関係が整数倍となる音に限られており、ま
たそれに対する解析方法として開発されてきたものであ
る。ここで前述の方式をトランペットやトロンポン等調
和性の高い音の解析に適用した場合釦は有効であると考
えられる。しかし、ピアノやチャイムで代表されるよう
な非調和性の音に対する解析には適しないし、また非常
に困難なことである。このため、自然音全体に対しとく
に非調和性の音に対して解析可能な方式が望まれている
。この場合、従来の調和性の音と同程度に情報量を減少
させることもＭ要であシかつ高速処理が望まれる。
たそれに対する解析方法として開発されてきたものであ
る。ここで前述の方式をトランペットやトロンポン等調
和性の高い音の解析に適用した場合釦は有効であると考
えられる。しかし、ピアノやチャイムで代表されるよう
な非調和性の音に対する解析には適しないし、また非常
に困難なことである。このため、自然音全体に対しとく
に非調和性の音に対して解析可能な方式が望まれている
。この場合、従来の調和性の音と同程度に情報量を減少
させることもＭ要であシかつ高速処理が望まれる。
これに対し、本出願人は別提案によシ、詳しくは後述す
るような音響解析装置を提案した。その概略を述べると
、要部は分析装置と主スペクトル抽出装置と合成装置よ
構成シ、分析装置では音響信号のディジタルサンプル値
を所定の時間窓で切取シ、これをずらし力から時系列的
にスペクトルを算出し、主スペクトル抽出装置ではこの
算出された周波数スペクトルからスペクトルエンベ四−
プをめ、これによシ最も近似するＮ個以内の正弦波成分
を表わす主スペクトル成分の周波数値と振幅値と位相値
を時系列的に抽出し、次に合成装置ではこれらの主スペ
クトル成分値に基づき、Ｎ個分のデジタル正弦波発生器
によシ周波数２位相。
るような音響解析装置を提案した。その概略を述べると
、要部は分析装置と主スペクトル抽出装置と合成装置よ
構成シ、分析装置では音響信号のディジタルサンプル値
を所定の時間窓で切取シ、これをずらし力から時系列的
にスペクトルを算出し、主スペクトル抽出装置ではこの
算出された周波数スペクトルからスペクトルエンベ四−
プをめ、これによシ最も近似するＮ個以内の正弦波成分
を表わす主スペクトル成分の周波数値と振幅値と位相値
を時系列的に抽出し、次に合成装置ではこれらの主スペ
クトル成分値に基づき、Ｎ個分のデジタル正弦波発生器
によシ周波数２位相。
振幅を設定し音響波形を合成するものである。この提案
発明によシ、非調和性の音に対しても調和性の音の場合
と同様に少ない情報量で高速処理することができるよう
になった。しかし、ここで提案された合成装置は主スペ
クトル成分値をＮ個とした結果、抽出時間間隔がたとえ
ば１０ｍ（８）毎に合成されることになシ、音色変化が
大きい場合には忠実度が悪くノイズを発生することが起
る。
発明によシ、非調和性の音に対しても調和性の音の場合
と同様に少ない情報量で高速処理することができるよう
になった。しかし、ここで提案された合成装置は主スペ
クトル成分値をＮ個とした結果、抽出時間間隔がたとえ
ば１０ｍ（８）毎に合成されることになシ、音色変化が
大きい場合には忠実度が悪くノイズを発生することが起
る。
（３）発明の目的
本発明の目的は自然音全体とくに非調和性の音に対し分
析、抽出２合成を高速に行なうことのできる音響解析装
置において、主スペクトル成分をＮ個としたまま大きな
音色変化に対しても忠実度が良くノイズの少ない合成装
置を提供することである。
析、抽出２合成を高速に行なうことのできる音響解析装
置において、主スペクトル成分をＮ個としたまま大きな
音色変化に対しても忠実度が良くノイズの少ない合成装
置を提供することである。
（４）発明の構成
前記目的を達成するため、本発明の音響解析装置の合成
装置は音響信号のディジタルサンプル値を所定の時間窓
で切取シ、これをずらして周波数スペクトルを算出する
分析装置と、該周波数スペクトルのエンベロープよシ音
響信号に近似する正弦波成分を表わすＮ個ずつの周波数
９位相、振幅データよ構成る主スペクトル成分値を抽出
する主スペクトル抽出装置と、該主スペクトル成分値に
基づきＮ個分の正弦波発生器によシ音響波形を合成する
合成装置よ構成る音響解析装置において、前記合成装置
が時系列的なＮ個ずつの主スペクトル成分値を記憶する
主データメモリと、時刻Ｔにおける主スペクトル成分値
を記憶する第１メモリと、単位時刻前のＴ−１における
主スペクトル成分値を記憶する第２メモリと、前記主デ
ータメモリをアドレスし時刻Ｔと時刻Ｔ−１におけるＮ
個の主スペクトル成分値を第１および第２メモリに転送
するためのアドレス制御手段と、時刻Ｔ−１から時刻Ｔ
までの分割した時刻を出力する補間カウンタと、該出力
を受け前記第１および第２メモリの内容によシ時刻Ｔ−
１から時刻Ｔまでを直線的に補間するための補間手段と
を具え、該補間手段によシ補間されて主スペクトルデー
タを前記正弦波発生器に入力することによシ周波数２位
相、振幅のそれぞれが補間されて音響波形を合成するこ
とを特徴とするものである。
装置は音響信号のディジタルサンプル値を所定の時間窓
で切取シ、これをずらして周波数スペクトルを算出する
分析装置と、該周波数スペクトルのエンベロープよシ音
響信号に近似する正弦波成分を表わすＮ個ずつの周波数
９位相、振幅データよ構成る主スペクトル成分値を抽出
する主スペクトル抽出装置と、該主スペクトル成分値に
基づきＮ個分の正弦波発生器によシ音響波形を合成する
合成装置よ構成る音響解析装置において、前記合成装置
が時系列的なＮ個ずつの主スペクトル成分値を記憶する
主データメモリと、時刻Ｔにおける主スペクトル成分値
を記憶する第１メモリと、単位時刻前のＴ−１における
主スペクトル成分値を記憶する第２メモリと、前記主デ
ータメモリをアドレスし時刻Ｔと時刻Ｔ−１におけるＮ
個の主スペクトル成分値を第１および第２メモリに転送
するためのアドレス制御手段と、時刻Ｔ−１から時刻Ｔ
までの分割した時刻を出力する補間カウンタと、該出力
を受け前記第１および第２メモリの内容によシ時刻Ｔ−
１から時刻Ｔまでを直線的に補間するための補間手段と
を具え、該補間手段によシ補間されて主スペクトルデー
タを前記正弦波発生器に入力することによシ周波数２位
相、振幅のそれぞれが補間されて音響波形を合成するこ
とを特徴とするものである。
（５）発明の実施例
第１図は本発明の基本となる別提案の音響解析装置全体
の概略説明図である。音響信号は分析装置１００に入力
し、ここで入力信号の周波数スペクトル成分が算出され
る。入力信号はディジタル変換された後一定時間窓のサ
ンプル区間を１ブロツクとして分析される。続いて、数
サンプルずつずらして次々分析を行なう。これによシ、
時系列的な周波数スペクトルが得られる。この分析結果
は、いくつもの山（フォルマント）を持つスペクトルエ
ンベロープで表わされる。この山は、分析区間に対し波
形周期が非整数倍であることや７−リエ変換で用いられ
る窓関数による影響で生じるものである。このだめ、山
のピークに相当するスペクトル成分を抽出し、さらに有
効な数のスペクトラムにデータ圧縮を行なう。
の概略説明図である。音響信号は分析装置１００に入力
し、ここで入力信号の周波数スペクトル成分が算出され
る。入力信号はディジタル変換された後一定時間窓のサ
ンプル区間を１ブロツクとして分析される。続いて、数
サンプルずつずらして次々分析を行なう。これによシ、
時系列的な周波数スペクトルが得られる。この分析結果
は、いくつもの山（フォルマント）を持つスペクトルエ
ンベロープで表わされる。この山は、分析区間に対し波
形周期が非整数倍であることや７−リエ変換で用いられ
る窓関数による影響で生じるものである。このだめ、山
のピークに相当するスペクトル成分を抽出し、さらに有
効な数のスペクトラムにデータ圧縮を行なう。
ここでまとめてこの明細書で用いる主要な波形用語を第
２図（ｃＬ）〜（Ｃ）によシ説明しておく。同図（α）
は横軸の周波数に対し縦軸に音響信号のディジタルサン
プル値をとったいわゆる周波数スペクトルを示す。
２図（ｃＬ）〜（Ｃ）によシ説明しておく。同図（α）
は横軸の周波数に対し縦軸に音響信号のディジタルサン
プル値をとったいわゆる周波数スペクトルを示す。
単に「スペクトル」というときは個々の周波数スペクト
ルと同意であり、各線スペクトルを指している。これに
対し「周波数スペクトル」というときはこのスペクトル
の集合した状態を示し、この状態中には一周波数、振幅
１位相の各情報を含んでいる。次に「スペクトルエンベ
ロープ」は同図（ｂ）に示すように周波数スペクトルの
包絡線を指すものである。さらに、以下に示す「主スペ
クトル」は本発明で新用語として用いるもので同図（ｃ
）に示−ｔ−ｊつに、前記スペクトルエンベロープよシ
抽出したＮ個以内の任意の周波数の正弦波成分に対応す
る線スペクトルを意味し、合成のだめの周波数。
ルと同意であり、各線スペクトルを指している。これに
対し「周波数スペクトル」というときはこのスペクトル
の集合した状態を示し、この状態中には一周波数、振幅
１位相の各情報を含んでいる。次に「スペクトルエンベ
ロープ」は同図（ｂ）に示すように周波数スペクトルの
包絡線を指すものである。さらに、以下に示す「主スペ
クトル」は本発明で新用語として用いるもので同図（ｃ
）に示−ｔ−ｊつに、前記スペクトルエンベロープよシ
抽出したＮ個以内の任意の周波数の正弦波成分に対応す
る線スペクトルを意味し、合成のだめの周波数。
位相、振幅データの１線分を示すものである。
主スペクトル抽出装置２００は、分析装置１００よシ出
力されるスペクトルエンベロープを表わステータのその
データ数よシ相当に少ない数Ｎ個の主スペクトルを抽出
する。Ｎ個の主スペクトルは周波数、振幅１位相データ
より成夛、合成装置６００に転送される。合成装置６０
０は周波数、振０幅２位相を任意に制御できるＮ個の正
弦波発振器を有し。
力されるスペクトルエンベロープを表わステータのその
データ数よシ相当に少ない数Ｎ個の主スペクトルを抽出
する。Ｎ個の主スペクトルは周波数、振幅１位相データ
より成夛、合成装置６００に転送される。合成装置６０
０は周波数、振０幅２位相を任意に制御できるＮ個の正
弦波発振器を有し。
前述のＮ個の抽出された主スペクトルデータがＮイーの
発振器にそれぞれ割当てられ、分析と同様の時間間隔で
音色の変化する波形を時々刻々合成し。
発振器にそれぞれ割当てられ、分析と同様の時間間隔で
音色の変化する波形を時々刻々合成し。
次にサウンドシステム４００で音響が再生される。
このように音畳解析装置において、分析から合成までの
過程はフーリエ変換した音響信号の周波数スペクトルの
中から、重要でかつ相当に少ない数Ｎ個の主スペクトル
を限定的に抽出し、これを合成再生することによシなさ
れる。
過程はフーリエ変換した音響信号の周波数スペクトルの
中から、重要でかつ相当に少ない数Ｎ個の主スペクトル
を限定的に抽出し、これを合成再生することによシなさ
れる。
たとえば、１回の分析区間を１０２４サンプルとすると
、分析結果の周波数スペクトラムは最大５１２個算出さ
れる。
、分析結果の周波数スペクトラムは最大５１２個算出さ
れる。
上記ｘｋで示されるスペクトルエンベロープ（周波数ス
ペクトラムの全体の包絡曲線）よりＮ個のたとえば３２
個の主スペクトルを抽出する。この時、主スペクトルの
値は補間されたスペクトルエンベロープやその形状から
推理する方法によって算出した値でもよい。続いて抽出
した周波数。
ペクトラムの全体の包絡曲線）よりＮ個のたとえば３２
個の主スペクトルを抽出する。この時、主スペクトルの
値は補間されたスペクトルエンベロープやその形状から
推理する方法によって算出した値でもよい。続いて抽出
した周波数。
位相、振幅を含む主スペクトルは、３２個の独立した正
弦波発振器にそれぞれ割当てられ、ｚ（ｔ）＝Σａｑｓ
ｊｎ （ω９ｔ＋θｑ）−１ （〜：振幅、ω９：周波数、θ９：位相）によシ示され
る波形ｚ （ｚｌが合成される。また、３２個一組の〜
、ω９．θ９は所定の時間間隔たとえば１０ｍ％毎に、
分析結果に応じて変化してゆく。
弦波発振器にそれぞれ割当てられ、ｚ（ｔ）＝Σａｑｓ
ｊｎ （ω９ｔ＋θｑ）−１ （〜：振幅、ω９：周波数、θ９：位相）によシ示され
る波形ｚ （ｚｌが合成される。また、３２個一組の〜
、ω９．θ９は所定の時間間隔たとえば１０ｍ％毎に、
分析結果に応じて変化してゆく。
このようにして、単に３２倍音の調和性倍音の合成のみ
ならず、非調和性音の合成や有効なデータのみを利用す
るため、たとえば方形波においては偶数倍音を含まない
ため、実質的には３２個の合成において、６４倍音まで
再生可能となシ高品質な合成が行なえる。
ならず、非調和性音の合成や有効なデータのみを利用す
るため、たとえば方形波においては偶数倍音を含まない
ため、実質的には３２個の合成において、６４倍音まで
再生可能となシ高品質な合成が行なえる。
第３図は分析装置１００の実施例の詳細説明図である。
音響入力信号はＡＤＯ１０１でアナログ−ディジタル変
換された後一旦波形メモリ１０２に記憶される。
換された後一旦波形メモリ１０２に記憶される。
波形メモリ１０２はたとえばサンプリング周波数５１．
２ＫＩ（ｚで５秒間記憶できるものであれば２５６にワ
ードの波形メモリである。記憶された波形は時間窓の１
ブロツクとしてたとえば１０２４サンプルずつ高速フー
リエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｗｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｒ
ｎ ）するＦＦＴ演算回路１０３に入力し周波数スペク
トルが算出される。このブロックを順次数ワードずつず
らして同様に演算することによシ、時間的に変化するい
くつものスペクトルエンベロープが算出すれる。このス
ペクトルデータは主スペクトル抽出装置２００ Ｋ転送
される。
２ＫＩ（ｚで５秒間記憶できるものであれば２５６にワ
ードの波形メモリである。記憶された波形は時間窓の１
ブロツクとしてたとえば１０２４サンプルずつ高速フー
リエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｗｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｒ
ｎ ）するＦＦＴ演算回路１０３に入力し周波数スペク
トルが算出される。このブロックを順次数ワードずつず
らして同様に演算することによシ、時間的に変化するい
くつものスペクトルエンベロープが算出すれる。このス
ペクトルデータは主スペクトル抽出装置２００ Ｋ転送
される。
第４図は主スペクトル抽出装置２００の実施例の詳細説
明図である。分析装置１００によシ算出されたスペクト
ルデータは、各時刻毎に１組のスペクトルエンベロープ
をスペクトルエンベロープメモリ２０１に転送する。
明図である。分析装置１００によシ算出されたスペクト
ルデータは、各時刻毎に１組のスペクトルエンベロープ
をスペクトルエンベロープメモリ２０１に転送する。
次にｎ次ピークレベル検出回路２０２によシ、スペクト
ルエンベロープメモリ２０１にあるスペクトルエンベロ
ープの山のピーク値を検出し、最大のものから順にＮ個
たとえば３２個のピークレベルが検出される。これによ
シ、その検出される３２個の点での振幅値と周波数値と
位相値がそれぞれ振幅抽出回路２０６２周波数抽出回路
２０４１位相抽出回路２０５によシ抽出される。
ルエンベロープメモリ２０１にあるスペクトルエンベロ
ープの山のピーク値を検出し、最大のものから順にＮ個
たとえば３２個のピークレベルが検出される。これによ
シ、その検出される３２個の点での振幅値と周波数値と
位相値がそれぞれ振幅抽出回路２０６２周波数抽出回路
２０４１位相抽出回路２０５によシ抽出される。
ここで３２個の主スペクトル成分は、その波形を最も良
く代表する成分が選択されるであろう。
く代表する成分が選択されるであろう。
次に抽出されたＮ個の主スペクトルデータは合成装置３
００にあるＮ個たとえば３２個の正弦波発振器に割当て
られる。
００にあるＮ個たとえば３２個の正弦波発振器に割当て
られる。
第５図はスペクトルエンベロープよシ８個の主スペクト
ルを抽出する方法を示す波形図である。
ルを抽出する方法を示す波形図である。
多数のポイント（たとえば５１２ポイント）で示される
なめらかなスペクトルエンベロープよシ山の最大レベル
を示す点が■〜■にその順位で示される。ここで、抽出
周波数範囲をｆ、までにすると、７番目のスペクトルは
不要となり、かわシに９番目のｆ９が抽出される。
なめらかなスペクトルエンベロープよシ山の最大レベル
を示す点が■〜■にその順位で示される。ここで、抽出
周波数範囲をｆ、までにすると、７番目のスペクトルは
不要となり、かわシに９番目のｆ９が抽出される。
このように抽出周波数帯域を制限することによって、小
さなレベルのスペクトルも抽出できるようになシ利用可
能性が向上する。このようにレベル順で検出された周波
数に基づいて、位相、振幅も同時に抽出される。取シこ
ほされたスペクトルは相当にレベルの低いものであシ、
全体の音の特徴にはそれ程Ｎ要なものではない。このた
め少ないスペクトルで合成しても十分な再現性を得るこ
とができる。
さなレベルのスペクトルも抽出できるようになシ利用可
能性が向上する。このようにレベル順で検出された周波
数に基づいて、位相、振幅も同時に抽出される。取シこ
ほされたスペクトルは相当にレベルの低いものであシ、
全体の音の特徴にはそれ程Ｎ要なものではない。このた
め少ないスペクトルで合成しても十分な再現性を得るこ
とができる。
第６図は合成装置３００の実施例の詳細説明図で出され
た主スペクトルデータ（振幅２位相２周波数）は全て抽
出データメモリ３０１に一旦記憶される。これは各時刻
毎の分析および抽出が実時間で行なわれずその時間間隔
には間に合わず次の処理にはいシ込むためである。また
、何度も再生するために、全抽出データは一時記憶して
おくことが必要となる。
た主スペクトルデータ（振幅２位相２周波数）は全て抽
出データメモリ３０１に一旦記憶される。これは各時刻
毎の分析および抽出が実時間で行なわれずその時間間隔
には間に合わず次の処理にはいシ込むためである。また
、何度も再生するために、全抽出データは一時記憶して
おくことが必要となる。
このため、メモリ容量はたとえば５秒間の音響信号を１
０．ｇ間隔で分析し、３２個ずつの周波数１位相、振幅
の主スペクトルデータを抽出した場合、（５０００／１
０ ） Ｘ ３２Ｘ３＝４８０００ ワードのメモリと
なる。次にアドレス制御回路３０２は合成に用いる速度
とは無関係な速度で、所定の時刻の周波数９位相、振幅
より成る３２個の主スペクトルデータを各時刻毎に周波
数メモ！Ｊ ３０５．位相メモ！Ｊ ３０４．振幅メモ
リ３０３にそれぞれ転送し、分析における速度と同じ速
度で音響の再合成が可能となるように、一時各データが
各メモリにストアされる。
０．ｇ間隔で分析し、３２個ずつの周波数１位相、振幅
の主スペクトルデータを抽出した場合、（５０００／１
０ ） Ｘ ３２Ｘ３＝４８０００ ワードのメモリと
なる。次にアドレス制御回路３０２は合成に用いる速度
とは無関係な速度で、所定の時刻の周波数９位相、振幅
より成る３２個の主スペクトルデータを各時刻毎に周波
数メモ！Ｊ ３０５．位相メモ！Ｊ ３０４．振幅メモ
リ３０３にそれぞれ転送し、分析における速度と同じ速
度で音響の再合成が可能となるように、一時各データが
各メモリにストアされる。
次に周波数メモリ３０５には、角速度を決定するＮ個（
以下３２個を例にとる）の周波数データω９（ｑ＝１．
２．・・・３２）がストアされ、所定の時間間隔で更新
される。このデータは、所定のクロック（たとえば分析
装置におけるサンプリングクロック）周波数でまた３２
の時分割で常に周波数累算器３０６によシ累算され、時
刻ｔにおける位相角ω９ｔが算出される。次にこの出力
ω９ｔは、位相加算器３０７に入力し、もう一方の入力
である位相メモリ３０４よ）出力される位相データθｑ
（ｑ＝１．２．・・・３２）と加算され、（ω９ｔ＋θ
９）が算出される。次に位相加算器３０７の出力によシ
ー周期の正弦波をディジタル的に記憶する正弦波テーブ
ル３０８よシ正弦波値５ＩＮ（ω９を十０９）なる値を
読み出し、この出力に振幅メモリ３０３よシ出力される
振幅データαｑ （ｑ＝＝１＋２＋・・・６２）と乗算
器３０９で乗算され、αｑ８＋！＋（ω９ｔ＋０９）な
る合成スペクトルが出力される。次に乗算器６０９よシ
出力される６２個の時分割された合成スペクトル波形デ
ータをスペクトル累算器３１０で累算し、算出し、さら
にＤＡＯ３１１によシデイジタルーアナログ変換された
後、サウンドシステム４００から音響出力される。
以下３２個を例にとる）の周波数データω９（ｑ＝１．
２．・・・３２）がストアされ、所定の時間間隔で更新
される。このデータは、所定のクロック（たとえば分析
装置におけるサンプリングクロック）周波数でまた３２
の時分割で常に周波数累算器３０６によシ累算され、時
刻ｔにおける位相角ω９ｔが算出される。次にこの出力
ω９ｔは、位相加算器３０７に入力し、もう一方の入力
である位相メモリ３０４よ）出力される位相データθｑ
（ｑ＝１．２．・・・３２）と加算され、（ω９ｔ＋θ
９）が算出される。次に位相加算器３０７の出力によシ
ー周期の正弦波をディジタル的に記憶する正弦波テーブ
ル３０８よシ正弦波値５ＩＮ（ω９を十０９）なる値を
読み出し、この出力に振幅メモリ３０３よシ出力される
振幅データαｑ （ｑ＝＝１＋２＋・・・６２）と乗算
器３０９で乗算され、αｑ８＋！＋（ω９ｔ＋０９）な
る合成スペクトルが出力される。次に乗算器６０９よシ
出力される６２個の時分割された合成スペクトル波形デ
ータをスペクトル累算器３１０で累算し、算出し、さら
にＤＡＯ３１１によシデイジタルーアナログ変換された
後、サウンドシステム４００から音響出力される。
このように、合成装置３００は３２個の主スペクトル成
分を時分割で合成再生可能で、さらに各スペクトル毎に
任意の周波数１位相、振幅を設定できる装置である。
分を時分割で合成再生可能で、さらに各スペクトル毎に
任意の周波数１位相、振幅を設定できる装置である。
さらに、抽出データメモリ３０１とアドレス制御回路３
０２は合成の速度とは無関係な速度でデータ転送が行な
われるため、装置３０３〜３１１を複数系列でもつこと
により容易に複音化することも可能である。
０２は合成の速度とは無関係な速度でデータ転送が行な
われるため、装置３０３〜３１１を複数系列でもつこと
により容易に複音化することも可能である。
以上は別提案の音響解析装置の構成と動作を説明したも
のであシ、これによシ従来解析や合成が困難であった非
調和性の音を含む自然音全体の音の解析を比較的少ない
Ｎ個ずつの主スペクトル成分値を用い高速処理が可能と
なるものである。
のであシ、これによシ従来解析や合成が困難であった非
調和性の音を含む自然音全体の音の解析を比較的少ない
Ｎ個ずつの主スペクトル成分値を用い高速処理が可能と
なるものである。
ここで用いた合成装置は、音色変化が前述のように１０
ｍ％毎に設定されると、たとえば５秒間分のメモリ容量
は４８ＤＯワードのメモリが必要となる。
ｍ％毎に設定されると、たとえば５秒間分のメモリ容量
は４８ＤＯワードのメモリが必要となる。
この菩色変化を高速にすると、音色の忠実度は高くなシ
変化によるノイズも低減される。しかし、その結果大き
なメモリ容量が必要となる。そこで、音色変化をスムー
ズにしてノイズを低減する手法として、主スペクトルデ
ータの変化１０脩％に対し、さらに分割してその間を補
間するよう々処理を合成段階で補間回路のみで行なうこ
とを考えたものである。
変化によるノイズも低減される。しかし、その結果大き
なメモリ容量が必要となる。そこで、音色変化をスムー
ズにしてノイズを低減する手法として、主スペクトルデ
ータの変化１０脩％に対し、さらに分割してその間を補
間するよう々処理を合成段階で補間回路のみで行なうこ
とを考えたものである。
すなわち、本発明では上述の処理を実現したもので、主
スペクトルすなわち周波数２位相、振幅データのそれぞ
れに対し主スペクトルの２時刻の変化するデータの両方
を用い、２時刻の間を補間することによシ、忠実度が高
くノイズの低減した合成を行なうものである。
スペクトルすなわち周波数２位相、振幅データのそれぞ
れに対し主スペクトルの２時刻の変化するデータの両方
を用い、２時刻の間を補間することによシ、忠実度が高
くノイズの低減した合成を行なうものである。
第７図は本発明の要部である補間回路を含む合成装置３
００′の実施例の構成説明図である。
００′の実施例の構成説明図である。
抽出データメモリ３０１にはＭ組の主スペクトルデータ
（１組がＮ個ずつの周波数２位相、振幅データよシ構成
される）が記憶されている。たとえばＯ〜５．１２秒ま
でをｊａｍ廐毎に分析した結果、つまり５１２組のデー
タが記憶されている。
（１組がＮ個ずつの周波数２位相、振幅データよシ構成
される）が記憶されている。たとえばＯ〜５．１２秒ま
でをｊａｍ廐毎に分析した結果、つまり５１２組のデー
タが記憶されている。
アドレス制御回路３０２は、時刻Ｔと時刻Ｔ−１におけ
る２通シの主スペクトルデータを、振幅メモリ３０３、
位相メモリ６０４２周波数メモリ３０５に１０ｗ豊で変
化しカがら転送を行なう。各メモリには時刻Ｔの主スペ
クトルデータＳｔと時刻Ｔ−１の主スペクトルデータＳ
ｔ−，が記憶されている。次に各メモリの２時刻のデー
タは各々振幅補間回路３１３９位相補間口路３１４１周
波数補間回路３１５に与えられる。
る２通シの主スペクトルデータを、振幅メモリ３０３、
位相メモリ６０４２周波数メモリ３０５に１０ｗ豊で変
化しカがら転送を行なう。各メモリには時刻Ｔの主スペ
クトルデータＳｔと時刻Ｔ−１の主スペクトルデータＳ
ｔ−，が記憶されている。次に各メモリの２時刻のデー
タは各々振幅補間回路３１３９位相補間口路３１４１周
波数補間回路３１５に与えられる。
一方、ＩＱｍＳａＣの時間間隔をさらにｍ個に分割し、
△ｔの時間間隔を発生し、たとえば６４個に分割し△ｔ
＝０．１５６ ｍ５ｅｃの時間間隔で補間を行なうた
めの時刻をカウントする補間カウンタ６１２の出力Ｋか
゛前記各補間回路３１３．３１４．３１５に入力してい
る。ここで、各補ｍノ回路は主スペクトルデータＳ ＝
５ｔ−１＋（Ｓｔ ５ｔ−１）・Ｋまたは＝Ｉ（−８
ｔ＋ （１−Ｋ ）・５ｔ（Ｋは補間カウンタ３１２の
出力値〕を満足するような演算回路で構成されている。
△ｔの時間間隔を発生し、たとえば６４個に分割し△ｔ
＝０．１５６ ｍ５ｅｃの時間間隔で補間を行なうた
めの時刻をカウントする補間カウンタ６１２の出力Ｋか
゛前記各補間回路３１３．３１４．３１５に入力してい
る。ここで、各補ｍノ回路は主スペクトルデータＳ ＝
５ｔ−１＋（Ｓｔ ５ｔ−１）・Ｋまたは＝Ｉ（−８
ｔ＋ （１−Ｋ ）・５ｔ（Ｋは補間カウンタ３１２の
出力値〕を満足するような演算回路で構成されている。
この補間された主スペクトルデータＳは第６図で説明し
た通’ｆｒ ｚ（ｔｌ＝Σ〜ａｉｎ（ωｑｔ＋θｇ）な
るディジタ−１ ル合成波形を算出し音響出力される。
た通’ｆｒ ｚ（ｔｌ＝Σ〜ａｉｎ（ωｑｔ＋θｇ）な
るディジタ−１ ル合成波形を算出し音響出力される。
第８図は補間回路を代表して、振幅補間回路６１３の詳
細説明図である。なお、位相補間回路３１４と周波数補
間回路３１５も全く同様の回路で構成されている。
細説明図である。なお、位相補間回路３１４と周波数補
間回路３１５も全く同様の回路で構成されている。
アドレス制御回路３０２は、時刻Ｔの主スペクトルデー
タを転送するためのアドレスを発生する（Ｔ）アドレス
カウンタ３０２Ｂと、時刻Ｔ−１の主スペクトルデータ
を転送するためのアドレスを発生する（Ｔ−ｊ）アドレ
スカウンタ３０２Ｃと、両アドレスを選択するセレクタ
３０２Ａによって構成され、抽出データメモリ３０１を
アドレス制御し、１０ｍ％毎に２時刻の主スペクトルデ
ータを読み出す。次に２よ構成る振幅メモリ３０３に転
送される。
タを転送するためのアドレスを発生する（Ｔ）アドレス
カウンタ３０２Ｂと、時刻Ｔ−１の主スペクトルデータ
を転送するためのアドレスを発生する（Ｔ−ｊ）アドレ
スカウンタ３０２Ｃと、両アドレスを選択するセレクタ
３０２Ａによって構成され、抽出データメモリ３０１を
アドレス制御し、１０ｍ％毎に２時刻の主スペクトルデ
ータを読み出す。次に２よ構成る振幅メモリ３０３に転
送される。
次に振幅データＡと振幅データＢ、さらに補間カウンタ
３１２よシ出力される２時刻の間をさらに細かくカウン
トした値０が振幅補間回路３１３にそれぞれ入力する。
３１２よシ出力される２時刻の間をさらに細かくカウン
トした値０が振幅補間回路３１３にそれぞれ入力する。
振幅補間回路３１３は、減算器３１３ＡにてＡ−Ｂが算
出され、次に乗算器３１６Ｂにて（Ａ−Ｂ）ＸＯが算出
され、次に加算器３１３ＣにてＢ＋（Ａ−Ｂ）ＸＯが算
出される。この振幅補間回路３１３は累算−乗算器（た
とえばＴＲＷ社製ＴＤＯ１０１０Ｊ ）によって演算す
るようにＡＸＯ＋ＢＸ（１−０）を実行するようなもの
でも良い。
出され、次に乗算器３１６Ｂにて（Ａ−Ｂ）ＸＯが算出
され、次に加算器３１３ＣにてＢ＋（Ａ−Ｂ）ＸＯが算
出される。この振幅補間回路３１３は累算−乗算器（た
とえばＴＲＷ社製ＴＤＯ１０１０Ｊ ）によって演算す
るようにＡＸＯ＋ＢＸ（１−０）を実行するようなもの
でも良い。
以上のように、主スペクトル成分値のＮ個はそのままに
して２値間を補間する上記の補間回路により十分きめ細
かい忠実度のよいノイズの少ない合成出力が得られるも
のである。
して２値間を補間する上記の補間回路により十分きめ細
かい忠実度のよいノイズの少ない合成出力が得られるも
のである。
（６）発明の詳細
な説明したように、本発明によれば、前記提案による分
析装置と、主スペクトル抽出装置と、合成装置とよ構成
る音響解析装置において、前記合成装置が提案例におけ
る時刻Ｔと時刻Ｔ−１−ｉでの間をさらに分割して補間
する手段を設け、該補間手段によシ補間された主スペク
トルデータを前記正弦波発生器に入力することによシ、
周波数。
析装置と、主スペクトル抽出装置と、合成装置とよ構成
る音響解析装置において、前記合成装置が提案例におけ
る時刻Ｔと時刻Ｔ−１−ｉでの間をさらに分割して補間
する手段を設け、該補間手段によシ補間された主スペク
トルデータを前記正弦波発生器に入力することによシ、
周波数。
位相、振幅のそれぞれが補間されて音響波形を合成する
ものである。これによシ、提案例の粗騒主スペクトル成
分値の場合に比べて細かい音響波形を合成することがで
き、情報量を余シ増加することなく補間した分割数倍の
細かい音響波形が得られ忠実度を高めかつノイズを減少
することが可能となる。
ものである。これによシ、提案例の粗騒主スペクトル成
分値の場合に比べて細かい音響波形を合成することがで
き、情報量を余シ増加することなく補間した分割数倍の
細かい音響波形が得られ忠実度を高めかつノイズを減少
することが可能となる。
第１図は本発明の基本となる提案例の概略説明図、第２
図は波形に関する用語の説明図、第３図。 第４図、第６図はそれぞれ第１図の要部の詳細説明図、
第５図は第４図に関連する動作波形図、第７図、第８図
は本発明の要部の詳細説明図を示し、図中１００は分析
装置、１０１はＡ：［）０． １０２は波形メモＬ１０
３はＦＩ’Ｔ演算回路、２００は主スペクトル抽出装置
、２０１はスペクトルエンベロープメモリ、２０２はｎ
次ピークレベル検出回路、２ｏ３は振幅抽出回路、２０
４は周波数抽出回路、２ｏ５は位相抽出回路、３００，
３００’は合成装置、３０１は抽出データメモリ、３０
２はアドレス制御回路、３０３は振幅メモリ、３０４は
位相メモリ、３０５は周波数メモリ、６ｏ６は周波数累
算器、３０７は位相加算器、３０８は正弦波テーブル、
３０９は乗算器、３１０はスペクトル累算器、３１１は
ＤＡｏ 、 ３１２は補間カウンタ、３１３は振幅補間
回路、３１４は位相補間回路、３１５は周波数補間回路
、４００はサウンドシステムを示す。 特許出願人 株式会社 河合楽器製作所代理人 弁理士
１）坂 善 重 第１図 第２図 振 （ｂ） 幅 主スペクトル番号 第３図 第４図
図は波形に関する用語の説明図、第３図。 第４図、第６図はそれぞれ第１図の要部の詳細説明図、
第５図は第４図に関連する動作波形図、第７図、第８図
は本発明の要部の詳細説明図を示し、図中１００は分析
装置、１０１はＡ：［）０． １０２は波形メモＬ１０
３はＦＩ’Ｔ演算回路、２００は主スペクトル抽出装置
、２０１はスペクトルエンベロープメモリ、２０２はｎ
次ピークレベル検出回路、２ｏ３は振幅抽出回路、２０
４は周波数抽出回路、２ｏ５は位相抽出回路、３００，
３００’は合成装置、３０１は抽出データメモリ、３０
２はアドレス制御回路、３０３は振幅メモリ、３０４は
位相メモリ、３０５は周波数メモリ、６ｏ６は周波数累
算器、３０７は位相加算器、３０８は正弦波テーブル、
３０９は乗算器、３１０はスペクトル累算器、３１１は
ＤＡｏ 、 ３１２は補間カウンタ、３１３は振幅補間
回路、３１４は位相補間回路、３１５は周波数補間回路
、４００はサウンドシステムを示す。 特許出願人 株式会社 河合楽器製作所代理人 弁理士
１）坂 善 重 第１図 第２図 振 （ｂ） 幅 主スペクトル番号 第３図 第４図
Claims (4)
- （１）音響信号のディジタルサンプル値を所定の時間窓
で切取シ、これをずらして周波数スペクトルを算出する
分析装置と、該周波数スペクトルのエンベロープよシ音
響信号に近似する正弦波成分を表わすＮ個ずつの周波数
１位相、振幅データよ９成る主スペクトル成分値を抽出
する主スペクトル抽出装置と、該主スペクトル成分値に
基づきＮ個分の正弦波発生器によシ音響波形を合成する
合成装置よ９成る音響解析装置において、前記合成装置
が時系列的なＮ個ずつの主スペクトル成分値を記憶する
主データメモリと、時刻Ｔにおける主スペクトル成分値
を記憶する第１メモリと、単位時刻前のＴ−１における
主スペクトル成分値を記憶する第２メモリと、前記主デ
ータメモリをアドレスし時刻Ｔと時刻Ｔ−１におけるＮ
個の主スペクトル成分値を第１および第２メモリに転送
するためのアドレス制御手段と、時刻Ｔ−１から時刻Ｔ
までの分割した時刻を出力する補間力、ウンタと、該出
力を受け前記第１および第２メモリの内容によシ時刻Ｔ
−１から時刻Ｔまでを直線的に補間するだめの補間手段
とを具え、該補間手段により補間されて主スペクトルデ
ータを前記正弦波発生器に入力することにより周波数１
位相、振幅のそれぞれが補間されて音響波形を合成する
ことを特徴とする音響解析装置の合成装置。 - （２）前記第１および第２のメモリがそれぞれ対応する
周波数メモリと位相メモリと振幅メモリよ９成ることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の音響解析装置の
合成装置。 - （３）前記補間手段が周波数補間手段と位相補間手段と
振幅補間手段よ９成ることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の音響解析装置の合成装置。 - （４）前記各補間手段がＡ−Ｂを算出する減算器と、該
出力にＯを掛け（Ａ−Ｂ）ｘＯを算出する算出器と、該
出力とＢを加算しくＡ−Ｂ）ｘＯ＋Ｂを算出する加算器
よ９成ることを特徴とする特許請求の範門弟６項記載の
音響解析装置の合成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58199816A JPH0715640B2 (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 音響解析装置の合成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58199816A JPH0715640B2 (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 音響解析装置の合成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6091227A true JPS6091227A (ja) | 1985-05-22 |
| JPH0715640B2 JPH0715640B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=16414114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58199816A Expired - Lifetime JPH0715640B2 (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 音響解析装置の合成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0715640B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002049001A1 (fr) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Sony Corporation | Dispositif d'extraction d'informations |
| JP2008180620A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Ono Sokki Co Ltd | 信号変換装置 |
| US20140219478A1 (en) * | 2011-08-31 | 2014-08-07 | The University Of Electro-Communications | Mixing device, mixing signal processing device, mixing program and mixing method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0326286D0 (en) | 2003-11-11 | 2003-12-17 | Vantico Gmbh | Initiator systems for polymerisable compositions |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5651795A (en) * | 1979-10-03 | 1981-05-09 | Nippon Telegraph & Telephone | Sound synthesizer |
| JPS57182798A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-10 | Nippon Telegraph & Telephone | Voice synthesizer |
| JPS58147798A (ja) * | 1982-02-27 | 1983-09-02 | 松下電工株式会社 | 音声合成装置 |
-
1983
- 1983-10-25 JP JP58199816A patent/JPH0715640B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5651795A (en) * | 1979-10-03 | 1981-05-09 | Nippon Telegraph & Telephone | Sound synthesizer |
| JPS57182798A (en) * | 1981-05-06 | 1982-11-10 | Nippon Telegraph & Telephone | Voice synthesizer |
| JPS58147798A (ja) * | 1982-02-27 | 1983-09-02 | 松下電工株式会社 | 音声合成装置 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002049001A1 (fr) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | Sony Corporation | Dispositif d'extraction d'informations |
| US7366661B2 (en) | 2000-12-14 | 2008-04-29 | Sony Corporation | Information extracting device |
| JP2008180620A (ja) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Ono Sokki Co Ltd | 信号変換装置 |
| US20140219478A1 (en) * | 2011-08-31 | 2014-08-07 | The University Of Electro-Communications | Mixing device, mixing signal processing device, mixing program and mixing method |
| US9584906B2 (en) * | 2011-08-31 | 2017-02-28 | The University Of Electro-Communications | Mixing device, mixing signal processing device, mixing program and mixing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0715640B2 (ja) | 1995-02-22 |
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