JPS6391695A - Instrument sound reproduction system - Google Patents

Instrument sound reproduction system

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Publication number
JPS6391695A
JPS6391695A JP61236728A JP23672886A JPS6391695A JP S6391695 A JPS6391695 A JP S6391695A JP 61236728 A JP61236728 A JP 61236728A JP 23672886 A JP23672886 A JP 23672886A JP S6391695 A JPS6391695 A JP S6391695A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sound
pitch
signal
musical instrument
filter
Prior art date
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Pending
Application number
JP61236728A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
順一 池内
清嗣 新井
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.)
Korg Inc
Original Assignee
Korg Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Korg Inc filed Critical Korg Inc
Priority to JP61236728A priority Critical patent/JPS6391695A/en
Publication of JPS6391695A publication Critical patent/JPS6391695A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はサンプリングした音をサンプリングした時と
は異なる音程で再生することが可能なサンプリングシン
セサイザの楽器音再生方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a musical instrument sound reproduction method for a sampling synthesizer that is capable of reproducing sampled sounds at a pitch different from that at the time of sampling.

「従来の技術」 第4図は従来のサンプリングシンセサイザを説明するた
めの図である。
"Prior Art" FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional sampling synthesizer.

所望の音2例えば楽器音がマイクロホン1)により電気
信号に変換され、制御装置12からのタイミング指令に
より増幅器13を介してサンプルホールド回路14に所
定の時間間隔でサンプリングされる。そのサンプリング
されたアナログ信号はA/D変換器15でデジタル信号
に変換され、楽器音の波形データとして波形メモリ16
に格納される。このようにして採集された波形データは
、例えば鍵盤17から与えられる打鍵信号により、波形
メモリ16からバンファレジスタ18に読出され、D/
A変換器19で再びアナログ信号に変換され増幅器21
で増幅された後スピーカ22から楽器音として放音され
る。
A desired sound 2, for example, a musical instrument sound, is converted into an electrical signal by a microphone 1), and sampled at predetermined time intervals by a sample-and-hold circuit 14 via an amplifier 13 according to a timing command from a control device 12. The sampled analog signal is converted into a digital signal by an A/D converter 15, and is stored in a waveform memory 16 as waveform data of the musical instrument sound.
is stored in The waveform data collected in this way is read out from the waveform memory 16 to the bumper register 18 by a keystroke signal applied from the keyboard 17, for example, and is read out from the waveform memory 16 to the bumper register 18.
It is converted back into an analog signal by the A converter 19 and sent to the amplifier 21.
After being amplified, the sound is emitted from the speaker 22 as a musical instrument sound.

このように、採集した楽器音を再生する場合、採集した
ときの音程で再生するには取り込んだ波形データをその
ままの状態で原波形に再生して放音するが、採集したと
きとは音程の変わった楽器音として放音するには、読出
した波形データの信号周波数を変えて放音する0例えば
、採集したときのサンプリング時間間隔の例えば2分の
1に縮めて波形データを続出して放音すれば、波形デー
タに含まれる基音信号及びその複数次の倍音信号の周波
数も2倍になり1オクターブ高い音程の楽器音を生成す
ることができる。或いは、波形メモリ16から読出す早
さは変えずに、採集した波形データを間引いて1つおき
に読出すようにしても1オクターブ高い音程の楽器音を
得ることができる。
In this way, when playing a collected instrument sound, if you want to play it back at the pitch at which it was collected, the captured waveform data will be played back to the original waveform as it is and the sound will be emitted. To emit a unique musical instrument sound, change the signal frequency of the read waveform data and emit the sound.For example, you can shorten the sampling time interval to half of the sampling time interval and emit the waveform data one after another. When a sound is made, the frequencies of the fundamental tone signal and its multiple harmonic signals included in the waveform data are also doubled, making it possible to generate an instrument sound with a pitch one octave higher. Alternatively, an instrument sound with a pitch one octave higher can be obtained by thinning out the collected waveform data and reading every other data without changing the reading speed from the waveform memory 16.

「発明が解決しようとする問題点」 人が楽器音として聴いている音は楽器の発音源から発生
された音を直接聴いているのではない。
``Problems to be solved by the invention'' The sounds that people hear as musical instrument sounds are not directly generated by the sound source of the musical instrument.

楽器の発音源1例えば弦が振動すると、その振動に対し
て楽器本体が共鳴器として働き、その共鳴効果の重畳し
た振動波が放音され聴感される。楽器音の音程を変える
場合には、発音源の発音振動数を変える。発音源が例え
ば2倍の周波数で振動し、その2倍の高さの振動に対し
楽器本体が共鳴作用を及ぼし前の音より1オクターブ高
い楽器音として放音される。この際、発音源から発生す
る異なる周波数の振動に対して楽器本体の共鳴器特性は
殆ど変わることはない。
When a sound source 1 of a musical instrument, for example, a string, vibrates, the main body of the musical instrument acts as a resonator for the vibration, and a vibration wave with a superimposed resonance effect is emitted and audible. When changing the pitch of a musical instrument's sound, the frequency of sound vibration of the sound source is changed. For example, the sound source vibrates at twice the frequency, and the instrument body resonates with the vibrations at twice the height, emitting an instrument sound that is one octave higher than the previous sound. At this time, the resonator characteristics of the instrument body hardly change due to vibrations of different frequencies generated from the sound source.

しかるに、従来のサンプリングシンセサイザでは1オク
ターブ高い音程の楽音を放音する場合には、採集され記
憶されている波形データを時間間隔を2分の1に縮めて
放音するので、その波形データに含まれている楽器本体
の共鳴効果部分も時間的に2分の1に縮められることに
なり、音程により楽器の共鳴効果が異なった楽器音が生
成されてしまうことになる。つまり、例えばサンプリン
グしたときの波形データに第5図の波形Aのイ点に示す
ように楽器の共鳴特性による1つのフォルマントがIK
Hzにあるとすると、従来の方式のように、単純に読出
し時間を変えることによって音程を変えると、音程の変
化と共にその共鳴特性を表すフォルマントも移動し、例
えば1オクターブ高い音程では第5図の波形Bの四点に
示すように、そのフォルマントは2KHzの処に現れる
ことになる。このことは共鳴器が小さくなったことと等
価になってしまう。従って、従来のサンプリングシンセ
サイザで演奏すると音程に応じて共鳴器の大きさが変化
することになるが、実際の楽器が演奏中にその大きさを
変えるようなことはなく、第4図に示したような従来の
楽器音再生方式によって楽器音を再生すると、聴感上で
不自然に聞こえるのは避けようがない。
However, when conventional sampling synthesizers emit a musical tone with a pitch one octave higher, the collected and stored waveform data is emitted with the time interval reduced to half, so The resonant effect portion of the instrument itself will also be reduced in time to one-half, resulting in the generation of musical instrument sounds with different resonance effects depending on the pitch. In other words, for example, one formant due to the resonance characteristics of the musical instrument is present in the sampled waveform data as shown at point A of waveform A in Figure 5.
Hz, if you change the pitch by simply changing the readout time as in the conventional method, the formant representing the resonance characteristics will also move as the pitch changes. For example, for a pitch one octave higher, as shown in Figure 5. As shown by the four points in waveform B, the formant appears at 2 KHz. This is equivalent to making the resonator smaller. Therefore, when you play with a conventional sampling synthesizer, the size of the resonator changes depending on the pitch, but the size of the resonator does not change during the performance of an actual musical instrument, as shown in Figure 4. When musical instrument sounds are reproduced using such conventional musical instrument sound reproduction methods, it is inevitable that they will sound unnatural to the auditory sense.

「問題点を解決するための手段」 再生しようとする楽音の信号を取り込み、その楽音の音
色を決める特徴パラメータを求める。そして、その特徴
パラメータによる特性とは逆の特性を有する逆フィルタ
を構成すると共に、特徴パラメータによる特性と同一の
特性を持つ第2のフィルタを構成する。
``Means for solving the problem'' The signal of the musical tone to be reproduced is captured and the characteristic parameters that determine the timbre of that musical tone are determined. Then, an inverse filter having a characteristic opposite to the characteristic based on the characteristic parameter is constructed, and a second filter having the same characteristic as the characteristic according to the characteristic parameter is constructed.

この発明では、この逆フィルタに再現しようとする楽音
信号を供給し、その逆フィルタがら楽音信号の特徴が失
われた残差信号を取り出し記憶する。
In this invention, a musical tone signal to be reproduced is supplied to this inverse filter, and a residual signal in which the characteristics of the musical tone signal have been lost is extracted from the inverse filter and stored.

更にこの発明では、この記憶された残差信号を読出し、
その残差信号に所望の音程に応じたピッチ変換を施し、
このピンチ変換された信号を第2のフィルタに供給し、
その第2のフィルタの出力をD/A変換することによっ
て所望の音程の楽器音を得る。
Furthermore, in this invention, this stored residual signal is read out,
The residual signal is subjected to pitch conversion according to the desired pitch,
supplying this pinch-transformed signal to a second filter;
By D/A converting the output of the second filter, an instrument sound of a desired pitch is obtained.

「発明の作用」 楽器音の音程に係わる残差信号の周波数ピンチは再現し
ようとする音程に応じて変換されるが、残差信号と分離
されたスペクトラムエンベロープ特性、つま、り共鳴に
よるフォルマント特性は音程によって変動することがな
い。従って、音程が変わっても共鳴器としての楽器の共
鳴特性が変化することがない。
``Operation of the invention'' The frequency pinch of the residual signal related to the pitch of the musical instrument is converted according to the pitch to be reproduced, but the spectrum envelope characteristics separated from the residual signal, that is, the formant characteristics due to resonance, are It does not change depending on the pitch. Therefore, even if the pitch changes, the resonance characteristics of the musical instrument as a resonator do not change.

「実施例」 この発明では、先ず実際に聴感されている楽器音を電気
信号に変え、そのフォルマント特性を取り出し、その聴
感信号に含まれている楽器の共鳴特性に対応する特性を
もつフィルタとその逆特性をもつ逆フィルタとを構成す
ると共に、楽器音に含まれるはソピフチ成分のみを含む
残差信号を分離保存する。
``Embodiment'' In this invention, first, the musical instrument sound that is actually perceived is converted into an electrical signal, and its formant characteristics are extracted. In addition to configuring an inverse filter with inverse characteristics, the residual signal containing only the sopifian component contained in the musical instrument sound is separated and stored.

聴感信号からその中に含まれる共鳴特性を求めるには対
象とする発音源によりいくつかの方法がある0例えば、 (1)、聴感信号として平坦なスペクトル信号をもつ信
号が得られる場合。
There are several methods for determining the resonance characteristics contained in an auditory signal, depending on the target sound source.For example, (1), when a signal with a flat spectrum signal is obtained as an auditory signal.

(2)、打楽器のように発音源が擬似的にインパルス信
号またはスペクトルが既知のノイズのような信号とみな
せる場合。
(2) When the sound source can be regarded as a pseudo-impulse signal or a noise-like signal with a known spectrum, such as in a percussion instrument.

(3)、擦弦楽器のように線スペクトルに近い構造を持
つ楽音信号の場合。
(3) In the case of a musical tone signal with a structure close to a line spectrum, such as a bowed string instrument.

などが挙げられる。Examples include.

項(1)及び項(2)の場合は、線形予測方式(L P
 G)により聴感信号の自己相関或いは共分散を求め、
Yule−Walker方程式を解いて線形予測係数を
求めれば、陽に共鳴特性を求めないでも共鳴特性のパル
ス伝達特性を持つデジタル・フィルタの係数を直接求め
ることができる。また、スペクトラム・エンベロープを
知りたい場合には線形予測係数のFFTにより求めるこ
ともできる。
In the case of terms (1) and (2), linear prediction method (L P
G) to find the autocorrelation or covariance of the auditory signal,
By solving the Yule-Walker equation to obtain linear prediction coefficients, it is possible to directly obtain the coefficients of a digital filter having a pulse transfer characteristic of resonance characteristics without explicitly obtaining resonance characteristics. Furthermore, if you want to know the spectrum envelope, you can also find it by FFT of linear prediction coefficients.

項(3)の場合には、発音源の信号のスペクトラムは基
本周波数の整数倍の周波数からなる線スペクトラム(倍
音構造)を持っているので、これを櫛形フィルタやケプ
ストラム法により除去する必要がある。この場合は、推
定誤差が大きくなるので、望ましくは異なる複数の音程
の楽器音をサンプリングし、それらの平均をとるのが良
い。
In the case of term (3), the spectrum of the sound source signal has a line spectrum (overtone structure) consisting of frequencies that are integral multiples of the fundamental frequency, so this must be removed using a comb filter or cepstral method. . In this case, the estimation error becomes large, so it is preferable to sample musical instrument sounds of a plurality of different pitches and average them.

ここでは線形予測法(L P G)による場合で説明す
る。
Here, a case using the linear prediction method (LPG) will be explained.

線形予測法による推定は、共振特性を全極モデルで近似
するもので、楽器音が採集されてサンプリング値X系列
に変換される。線形予測法では例えば過去のm個のサン
プル値X1−8.X2゜〜X、−1にそれぞれ成る係数
列a I + a Z〜a、、を乗じて加算した値で現
在値を推定するもので、線形予測値YRを Yn”   (at X1)−1 +a2Xa−z +
 〜 +anXn−m)とするものである。
Estimation based on the linear prediction method approximates resonance characteristics using an all-pole model, and musical instrument sounds are collected and converted into an X series of sampling values. In the linear prediction method, for example, m past sample values X1-8. The current value is estimated by the value obtained by multiplying and adding the coefficient sequences a I + a Z ~ a, which consist of X2゜~X, -1, respectively, and the linear predicted value YR is calculated as Yn'' (at -z +
~ +anXn-m).

X、と予測値Yfiとの誤差e7を e、冨島−Yll =X、l +ΣalIXn−w で定義したとき、nのある区間にわたる予測誤差の自乗
和ε2 ε2=Σe− が最小に成るように線形予測係数al+ a!〜a、が
決められる。
When the error e7 between X and the predicted value Yfi is defined as e, Tomishima-Yll = Prediction coefficient al+ a! ~a, is determined.

サンプリング値系列Xの自己相関関数RをR1=ΣX1
lX1).l とするとき、k次の線形予測係数a、は式(1)に示す
Y ule −W alker方程式を解くことにより
得られることが知られている。
The autocorrelation function R of the sampling value series X is R1=ΣX1
lX1). It is known that the k-th linear prediction coefficient a can be obtained by solving the Yule-Walker equation shown in Equation (1).

このとき、楽器音X(kT)のスペクトラムエンベロー
プは、1/(1+Σa 、 exp(jkωT))で近
似される。
At this time, the spectrum envelope of the musical instrument sound X(kT) is approximated by 1/(1+Σa, exp(jkωT)).

第1図はこの発明による楽器音再生方式を実施する場合
の一例を示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of implementing the musical instrument sound reproduction method according to the present invention.

所望の楽器音が従来通りの方法でサンプリングされ、そ
の波形データは順々にメモリ31に格納される。楽器音
のサンプリングが終了してがら、この発明ではその楽器
音のスペクトラムエンベロープ特性、即ちフォルマント
特性が抽出される。この実施例ではメモリ31の波形デ
ータは線形予測分析部32に供給され、楽器音のスペク
トラムエンベロープの特徴が抽出される。この線形予測
分析部32では、前に説明したようにY ule −W
alker方程式をたて、線形予測係数a l + a
 Z〜a7を求める。
A desired musical instrument sound is sampled in a conventional manner, and the waveform data is sequentially stored in the memory 31. After the sampling of the musical instrument sound is completed, the present invention extracts the spectrum envelope characteristic, that is, the formant characteristic, of the musical instrument sound. In this embodiment, the waveform data in the memory 31 is supplied to the linear predictive analysis section 32, and the characteristics of the spectrum envelope of the musical instrument sound are extracted. In this linear prediction analysis unit 32, as explained earlier, Y ule −W
Set up the alker equation and calculate the linear prediction coefficient a l + a
Find Z~a7.

この線形予測係数al+ al〜a、 ;こより、楽器
音のスペクトラムエンベロープ特性つまり楽器のフォル
マント特性を持つフィルタ33と、その逆の特性をもつ
逆フィルタ34とを構成することができる。
From these linear prediction coefficients al+al~a, it is possible to construct a filter 33 having the spectrum envelope characteristic of the musical instrument sound, that is, the formant characteristic of the musical instrument, and an inverse filter 34 having the opposite characteristic.

第2図はn個の単位遅延素子35とn個の係数器36を
用いて構成されたフィルタ33の例を示す図である。n
個の単位遅延素子35は直列に配され、その第1遅延素
子35Aに与えられた信号は単位遅延量の遅延を受け、
第2遅延素子35Bに与えられる。このようにして信号
は各遅延素子35A、35Bにより順次単位遅延量の遅
延を受けながら最後に第n遅延素子35Nに与えられる
FIG. 2 is a diagram showing an example of a filter 33 configured using n unit delay elements 35 and n coefficient units 36. n
unit delay elements 35 are arranged in series, the signal given to the first delay element 35A is delayed by the unit delay amount,
The signal is applied to the second delay element 35B. In this way, the signal is sequentially delayed by a unit delay amount by each of the delay elements 35A and 35B, and is finally applied to the n-th delay element 35N.

これらの各遅延素子35A、35B〜35Nから出力さ
れる遅延信号は又それぞれ係数器36A。
The delay signals output from each of these delay elements 35A, 35B to 35N are also input to a coefficient multiplier 36A.

36B〜36Nに供給される。各係数器36A。36B to 36N. Each coefficient unit 36A.

36B 〜36Nはそれぞれa I + a Z 〜a
 m倍の増幅率を持ち、その係数器出力はそれぞれ加算
器37に供給されるよう構成されている。フィルタ33
への入力信号つまり残差信号は残差信号入力端33Aか
ら加算器37に供給され、係数器36A、 36 B〜
36Nの出力と加算され、楽器のフォルマント特性を持
つ信号としてフィルタ33の出力端33Bから出力され
ると共に、第1遅延素子35Aの入力信号として供給さ
れる。
36B to 36N are a I + a Z to a respectively
It has an amplification factor of m times, and the outputs of the coefficient multipliers are each supplied to an adder 37. Filter 33
The input signal to, that is, the residual signal is supplied from the residual signal input terminal 33A to the adder 37, and the coefficient units 36A, 36B~
36N, and is output from the output end 33B of the filter 33 as a signal having the formant characteristics of the musical instrument, and is also supplied as an input signal to the first delay element 35A.

またこの線形予測係数al+ ax〜a1を用いてフォ
ルマント特性とは逆の特性をもつ逆フィルタ34が構成
される。第3図は逆フィルタの構成例を示す図である。
Further, an inverse filter 34 having a characteristic opposite to the formant characteristic is constructed using the linear prediction coefficients al+ax~a1. FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of an inverse filter.

この逆フィルタ34ではn個の単位遅延素子35の配列
は第2図のフィルタにおける単位遅延素子の配列とは逆
の順に配列される。即ち、第n遅延素子35Nに逆フィ
ルタ34への入力信号つまり楽器音をサンプリングした
データ列が供給され、その出力は第(n−1)遅延素子
35Mに供給され、順次遅延されながら第1遅延素子3
5Aに到る。
In this inverse filter 34, the n unit delay elements 35 are arranged in the reverse order to the arrangement of the unit delay elements in the filter of FIG. That is, the input signal to the inverse filter 34, that is, the data string obtained by sampling the musical instrument sound, is supplied to the nth delay element 35N, and its output is supplied to the (n-1)th delay element 35M, where it is sequentially delayed until the first delay. Element 3
It reaches 5A.

これらの遅延素子35N、35M〜35Aの各遅延出力
は係数器36N、36M〜36Aにそれぞれ供給され、
係数倍a1、al−5〜a1にする演算を施され、加算
器38に供給され相互に加算して出力される。
Each delay output of these delay elements 35N, 35M to 35A is supplied to coefficient multipliers 36N and 36M to 36A, respectively.
The coefficients are multiplied by a1, a1-5 to a1, and then supplied to an adder 38, where they are added together and output.

このようにしてフィルタ33及び逆フィルタ34を構成
してからメモリ31内の波形データをこの逆フィルタ3
4に供給する。逆フィルタ34の出力はスペクトラムか
らフォルマント特性が除去された信号であり、理想的に
は均等なスペクトラムとなる。しかし、フォルマント特
性を求める手順から逆フィルタ34を構成するまでの間
の過程を経て実際に得られた逆フィルタ34は理想的な
逆フィルタ34とはなっていない。従って、その逆フィ
ルタ34から得られた残差信号は、完全にフォルマント
特性を失ってピッチ信号のみを含むものでもなく、逆フ
ィルタ34の理想的な逆特性から外れた程度に応じたフ
ォルマント特性が残る残差信号が得られる。このように
してはゾピツチ信号のみを含むようにされた残差信号は
メモリ39に記憶される。このメモリ39は楽器音から
サンプリングされた波形データが記憶されるメモリ31
を用いてもよい。
After configuring the filter 33 and the inverse filter 34 in this way, the waveform data in the memory 31 is transferred to the inverse filter 3.
Supply to 4. The output of the inverse filter 34 is a signal from which formant characteristics have been removed from the spectrum, ideally resulting in a uniform spectrum. However, the inverse filter 34 actually obtained through the process from the procedure for determining formant characteristics to the construction of the inverse filter 34 is not an ideal inverse filter 34. Therefore, the residual signal obtained from the inverse filter 34 does not completely lose formant characteristics and contains only pitch signals, but has formant characteristics corresponding to the extent to which it deviates from the ideal inverse characteristic of the inverse filter 34. A remaining residual signal is obtained. The residual signal, which is thus made to contain only the Zopic signal, is stored in the memory 39. This memory 39 is a memory 31 in which waveform data sampled from musical instrument sounds is stored.
may also be used.

楽器音を再生するには、このメモリ39に記憶された残
差信号が読出され、フィルタ33に供給される。楽器の
フォルマント特性を殆ど失っていた残差信号はフィルタ
33によりフォルマント特性が付与され、元の楽器音に
再生して出力されて放音される。
To reproduce the musical instrument sound, the residual signal stored in this memory 39 is read out and supplied to the filter 33. The residual signal, which has almost lost the formant characteristics of the musical instrument, is given formant characteristics by the filter 33, and is reproduced into the original musical instrument sound and output as a sound.

ところで、サンプリングシンセサイザはメモリ39から
読出した信号により元の楽器音を再生するばかりでなく
、楽器音の音程を所望の音程に変えて出力する必要があ
る。この場合には、楽器音のピンチ成分かはソそのまま
残っている残差信号のピンチを変換する。即ち、この発
明では、残差信号をピッチ変換することにより楽器音の
音程を変換し、そのピッチ変換された信号に楽器の共鳴
特性が付加される。ピッチ変換の方法は、例えば従来か
らあるピッチシフト技術1例えばメモリ39から2倍の
早さで読出すとか、読出す早さは変えなくてもメモリ3
9からデータを1つおきに読出せば、採集した楽器音よ
り1オクターブ高い音程をもつピッチ信号を得ることが
できる。ピンチが2倍になった残差信号をフィルタ33
に通すと、その残差信号に音程の変化とは関係しない常
に一定のフォルマント特性が付与されて出力される。
By the way, the sampling synthesizer not only needs to reproduce the original musical instrument sound using the signal read from the memory 39, but also needs to change the pitch of the musical instrument sound to a desired pitch and output it. In this case, the pinch component of the instrument sound is converted to the pinch component of the residual signal that remains as it is. That is, in the present invention, the pitch of the musical instrument tone is converted by pitch-converting the residual signal, and the resonance characteristics of the musical instrument are added to the pitch-converted signal. Pitch conversion methods include, for example, the conventional pitch shift technique1.
By reading every other piece of data from 9, it is possible to obtain a pitch signal having a pitch one octave higher than the collected musical instrument sound. Filter 33 filters the residual signal with double the pinch.
, the residual signal is output with constant formant characteristics that are not related to changes in pitch.

このように、この発明によれば、楽器の共鳴特性が除去
されたほりピッチ信号のみの残差信号にピッチ変換を施
すことにより音程を変え、その音程が変換された残差信
号に楽器の共鳴特性を表すフォルマント特性を付与する
ので、実際の楽器が奏された場合の楽器音に近い音が生
成される。
As described above, according to the present invention, the pitch is changed by performing pitch conversion on the residual signal, which is only the pitch signal from which the resonance characteristics of the musical instrument have been removed, and the pitch is changed to the residual signal from which the pitch is converted. Since a formant characteristic representing the characteristic is added, a sound close to the musical instrument sound when an actual musical instrument is played is generated.

ケプストラム法は、既に説明したように線スペクトラム
構造を除去してスペクトラムのエンベロープを抽出する
のに適した手法である。をプストラムは、波形データを
フーリエ変換したスペクトラムの絶対値を自乗したパワ
ー・スペクトラムの対数をフーリエ変換したものと定義
されている。
As already explained, the cepstral method is a method suitable for removing the line spectrum structure and extracting the envelope of the spectrum. The pstrum is defined as the Fourier-transformed logarithm of the power spectrum, which is the square of the absolute value of the spectrum obtained by Fourier-transforming the waveform data.

そのケフレンシ軸の低ケフレンシー頬域に主としてスペ
クトラムエンベロープ特性に対応する信号が現れ、ピッ
チ成分に対応する信号が高ケフレンシ碩域に現れる。従
って、このケプストラムをローパス・リフターをかける
とスペクトラムエンベロープ特性に対応する信号が分離
して取り出され、この信号をフーリエ逆変換すれば対数
パワースペクトラムエンベローブ特性が得られる。
A signal mainly corresponding to the spectrum envelope characteristic appears in the low quefrency cheek region of the quefrency axis, and a signal corresponding to the pitch component appears in the high quefrency region. Therefore, by applying a low-pass lifter to this cepstrum, a signal corresponding to the spectrum envelope characteristic is separated and extracted, and by inverse Fourier transform of this signal, a logarithmic power spectrum envelope characteristic is obtained.

尚、これまでは、フィルタのフォルマント特性は不変と
したが、音程が大きく変化する場合には、発音源から供
給される基音周波数により、楽器本体の共鳴効率が変化
する場合がある。このような場合には、幾つかに音程区
間を区切って複数のフォルマント特性を求めることによ
り、残差信号が供給される第2のフィルタのフォルマン
ト特性を音程に応じて変更するように構成してもよい。
Up to now, the formant characteristics of the filter have remained unchanged, but if the pitch changes significantly, the resonance efficiency of the instrument body may change depending on the fundamental frequency supplied from the sound source. In such a case, the formant characteristics of the second filter to which the residual signal is supplied can be changed according to the pitch by dividing the pitch into several intervals and finding a plurality of formant characteristics. Good too.

以上のように、この発明によれば、実際の楽器演奏によ
る楽器音から楽器の共鳴特性を表すフォルマント特性を
もつフィルタ及び逆フィルタを構成すると共に、楽器音
よりフォルマント特性が除去された残差信号を摘出して
記憶する。その記憶された残差信号に対し、音程に応じ
たピッチ変換を施して後、楽器の共鳴特性を表す特性を
持つフィルタを通すように構成した。
As described above, according to the present invention, a filter and an inverse filter having formant characteristics representing the resonance characteristics of the instrument are constructed from the musical instrument sound produced by an actual musical performance, and a residual signal from which the formant characteristic is removed from the musical instrument sound is constructed. Extract and memorize. The stored residual signal was subjected to pitch conversion according to the pitch, and then passed through a filter having characteristics representing the resonance characteristics of the musical instrument.

「発明の効果」 この発明では、楽器の共鳴特性が除去された残差信号、
つまりピッチ信号に音程に応じたピンチ変換を施し、こ
のピッチ変換された残差信号を音程の変動には依存しな
い一定のフォルマント特性を持つフィルタに通すように
構成した。従って、音程の変化によららす、共鳴器とし
ての楽器の特性が変化することのない楽器音を生成する
ことができるようになり、自然な聴感が得られる楽器音
を再生することが可能になった。
"Effects of the Invention" This invention provides a residual signal from which resonance characteristics of a musical instrument have been removed;
In other words, the pitch signal is subjected to pinch transformation according to the pitch, and the pitch-converted residual signal is passed through a filter having constant formant characteristics that is independent of pitch fluctuations. Therefore, it is now possible to generate instrument sounds that do not change the characteristics of the instrument as a resonator due to changes in pitch, and it is now possible to reproduce instrument sounds that provide a natural hearing sensation. became.

また、これまでは楽器音を採集し、その音程を変えて出
力するように説明してきたが、この発明は楽器音だけに
限ることなく適用することもできる。
Moreover, although the explanation has been given so far in which musical instrument sounds are collected and outputted after changing the pitch, the present invention can be applied not only to musical instrument sounds.

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

第1図はこの発明の実施例を示す構成図、第2図は採集
した楽器音のフォルマント特性をもつフィルタの構成例
を示す図、第3図は楽器音のフォルマント特性とは逆の
特性をもつ逆フィルタの構成例を示す図、第4図は従来
のサンプリングシンセサイザの構成例を示す図、第5図
は従来のサンプリングシンセサイザでサンプリングした
楽器音を音程を変えて出力する場合に、共鳴特性も音程
の変化に伴って変化することを説明するための図である
。 1):マイクロホン、12:制御装置、13:増幅器、
14:サンプルホールド回路、15:A/D変換器、1
6:波形メモリ、17:鍵盤、18:バソファレジスタ
、19:D/A変換器、21:増幅器、22:スピーカ
、31:メモリ、32:線形予測分析部、33:フィル
タ、34:逆フィルタ、35:遅延素子、36:係数器
、37.38:加算器、39:メモリ。 特許出願人  株 式 会 社  コ ル グ代  理
  人   草    野          卓坩 
1 k 木 20 L−−一一一−−−−−−−−−−−−−−−−一」木
 3 固 坩 4圓 オ 5 図 手続補正書泪発) 昭和61年12月5日 1、事件の表示    特願昭61−2367282、
発明の名称  楽器音再生方式 3、補正をする者   事件との関係  特許出願人株
式会社 コルグ 5、補正の対象    明細書の図面 6、補正の内容 (1)第3図を添付図に訂正する。
Fig. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a filter having formant characteristics of collected musical instrument sounds, and Fig. 3 is a diagram showing a configuration example of a filter having formant characteristics of collected musical instrument sounds. Figure 4 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional sampling synthesizer, and Figure 5 shows the resonance characteristics when outputting an instrument sound sampled by a conventional sampling synthesizer with different pitches. FIG. 4 is a diagram for explaining that the pitch also changes as the pitch changes. 1): Microphone, 12: Control device, 13: Amplifier,
14: Sample hold circuit, 15: A/D converter, 1
6: waveform memory, 17: keyboard, 18: bass register, 19: D/A converter, 21: amplifier, 22: speaker, 31: memory, 32: linear predictive analysis section, 33: filter, 34: inverse filter , 35: Delay element, 36: Coefficient unit, 37.38: Adder, 39: Memory. Patent Applicant: Korg Co., Ltd. Agent: Takumi Kusano
1 k Thurs 20 L--111---------------1'' Thurs 3 Kokushu 4 Yen 5 Illustration Procedures Amendment Letter Released December 5, 1985 1. Display of the incident Patent application No. 61-2367282,
Title of the invention Musical instrument sound reproduction method 3, person making the amendment Relationship to the case Patent applicant Co., Ltd. KORG 5, subject of the amendment Drawing 6 of the specification, contents of the amendment (1) Figure 3 is corrected to the attached drawing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)所望の音の信号を取り込んでその音色を決める特
徴パラメータを求め、その特徴パラメータによって上記
音の逆特性を持つ逆フィルタと、上記音のフォルマント
特性と同一の特性を持つフィルタとを構成し、 上記逆フィルタを使った上記音の残差信号を摘出・記憶
し、この残差信号をピッチ変換の後、上記フォルマント
特性を持つフィルタを通しD/A変換して音として再現
するように構成した楽器音再生方式。
(1) Take in a desired sound signal, find the characteristic parameters that determine its timbre, and use those characteristic parameters to construct an inverse filter that has the inverse characteristics of the sound and a filter that has the same formant characteristics as the sound. Then, the residual signal of the above-mentioned sound using the above-mentioned inverse filter is extracted and stored, and this residual signal is pitch-converted and then D/A-converted through the filter having the above-mentioned formant characteristics to reproduce it as a sound. Configured instrument sound playback method.
JP61236728A 1986-10-03 1986-10-03 Instrument sound reproduction system Pending JPS6391695A (en)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS584200A (en) * 1981-06-30 1983-01-11 富士通株式会社 Musical interval correction system
JPS5880699A (en) * 1981-11-09 1983-05-14 日本電信電話株式会社 Voice synthesizing system
JPS5888798A (en) * 1981-11-20 1983-05-26 松下電器産業株式会社 Voice synthesization system
JPS61100796A (en) * 1984-10-23 1986-05-19 ヤマハ株式会社 Musical sound signal generator

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