JPWO2009004718A1 - 楽音強調装置、楽音強調方法、楽音強調プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Abstract

楽音強調装置（１００）は、情報再生機器によって再生された原音から、レベル検出部（１０１）によって所定の音階の楽音の基音レベルを検出する。そして、抽出部（１０２）によって、原音から基音および倍音の周波数成分を抽出する。さらに、周波数補正部（１０３）によって、抽出部（１０２）によって抽出された周波数成分から、基音以下の周波数成分と、前記倍音以上の周波数成分を除去する周波数補正をおこなう。周波数補正部（１０３）によって補正された楽音は、レベル検出手段部（１０１）による検出結果に応じてレベル調整部（１０４）によってレベル調整される。最後に増幅部（１０５）によって、レベル調整された楽音が、さらに所望のレベルに増幅され、加算部（１０６）によって原音に加算される。

Description

本発明は、所望の音階、音域の楽音を強調する楽音強調装置、楽音強調方法、楽音強調プログラムおよび記録媒体に関する。ただし、この発明の利用は、前述の楽音強調装置、楽音強調方法、楽音強調プログラムおよび記録媒体に限るものではない。

従来、情報（音楽）再生装置やステレオユニットには、所望の音域を強調するトーンコントローラ（イコライザ）が搭載されている。トーンコントローラは、強調させたい音域の楽音をブーストする。具体的には、デジタルイコライザで所望の音質を得るために、周波数特性を変化させる機能を備えた音質制御装置が開示されている（たとえば、下記特許文献１参照。）。

特公平６−５０８１０号公報

しかしながら、上記特許文献１の場合、上述のように、所望の音域をブーストしているに過ぎないため、楽音の高調波のバランスが崩れたり、所望としない楽音成分まで強調されてしまい、結果として、リスナーには不自然な音として聴き取られてしまうという問題が一例として挙げられている。

請求項１の発明にかかる楽音強調装置は、情報再生機器によって再生された原音から所定の音階の楽音の基音レベルを検出するレベル検出手段と、前記原音から前記基音および倍音の周波数成分を抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された周波数成分から、基音以下の周波数成分と、前記所定の音階の楽音に含まれる倍音以上の周波数成分を除去する周波数補正手段と、前記周波数補正手段によって補正された楽音を、前記レベル検出手段による検出結果に応じてレベル調整するレベル調整手段と、を含む楽音強調手段と、前記レベル調整手段によってレベル調整された楽音を所望のレベルに増幅する増幅手段と、前記増幅手段によって増幅された楽音を前記原音に加算する加算手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項７の発明にかかる楽音強調方法は、情報再生機器によって再生された原音から所定の音階の楽音の基音レベルを検出するレベル検出工程と、前記原音から前記基音および倍音の周波数成分を抽出する抽出工程と、前記抽出工程によって抽出された周波数成分から、基音以下の周波数成分と、前記所定の音階の楽音に含まれる倍音以上の周波数成分を除去する周波数補正工程と、前記周波数補正工程によって補正された楽音を、前記レベル検出工程による検出結果に応じてレベル調整するレベル調整工程と、を含む楽音強調工程と、前記レベル調整工程によってレベル調整された楽音を所望のレベルに増幅する増幅工程と、前記増幅工程によって増幅された楽音を前記原音に加算する加算工程と、を含むことを特徴とする。

また、請求項８の発明にかかる楽音強調プログラムは、請求項７に記載の楽音強調方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、請求項９の発明にかかる記録媒体は、請求項８に記載の楽音強調プログラムをコンピュータに読み取り可能に記録したことを特徴とする。

図１は、本実施の形態にかかる楽音強調装置の機能的構成を示すブロック図である。 図２は、本実施の形態にかかる楽音強調装置の処理の内容を示すフローチャートである。 図３は、本実施例にかかるステレオシステムの構成を示すブロック図である。 図４は、信号処理機の構成を示すブロック図である。 図５は、楽音強調部を複数備えた信号処理機の構成を示すブロック図である。 図６は、複数の楽音を共通のイコライザ部によって処理する信号処理機の構成を示すブロック図である。 図７は、レベル検出部の構成例を示すブロック図である。 図８は、櫛形フィルタ部の構成例を示すブロック図である。 図９は、櫛形フィルタのフィルタ特性の一例を示す図表である。 図１０は、イコライザ部の構成例を示すブロック図である。 図１１は、レベル可変部のゲイン特性の一例を示す特性図である。 図１２は、楽音強調部における楽音強調処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 楽音強調装置
１０１ レベル検出部
１０２ 抽出部
１０３ 周波数補正部
１０４ レベル調整部
１０５ 増幅部
１０６ 加算部
１１０ 楽音強調部
３０１ 音源再生機
３０２ 信号処理機
３０３ 増幅器
３０４ スピーカ

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる楽音強調装置、楽音強調方法、楽音強調プログラムおよび記録媒体の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（楽音強調装置の機能的構成）
まず、本実施の形態にかかる楽音強調装置の機能的構成について説明する。図１は、本実施の形態にかかる楽音強調装置の機能的構成を示すブロック図である。図１のように、楽音強調装置１００は、レベル検出部１０１と、抽出部１０２と、周波数補正部１０３と、レベル調整部１０４と、増幅部１０５と、加算部１０６とを含んで構成されている。特に、レベル検出部１０１と、抽出部１０２と、周波数補正部１０３と、レベル調整部１０４とを楽音強調部１１０とする。

この楽音強調装置１００は、音楽再生機器などの情報再生装置によって再生された原音の中から所定の音階の楽音を強調する。そして楽音強調装置１００によって強調された楽音を原音に加算することにより、所定の音階が強調された強調楽音が再生される。以下、楽音強調を実現するための各機能部について説明する。

レベル検出部１０１は、音楽再生機器によって再生された原音から所定の音階の楽音の基音レベルを検出する。所定の音階の設定は、ユーザや上位システムによって任意におこなうことができる。また、レベル検出部１０１が基音レベルを検出する際には、たとえば、所定の音階の楽音の中心周波数と、音階の帯域とに基づいて設定された音階の楽音の基音レベルを検出してもよい。

なお、上述のように、基音の帯域を設定する場合、レベル検出部１０１が、検出対象とする周波数範囲（帯域）を広げると、一つのレベル検出部１０１によって検出される帯域に多数の音階の楽音が含まれることになる。すると、結果として、原音を構成する全ての音階を検出対象とする場合には、少ない処理回数によって所望の音域の中の音階の各音強調処理をおこなうことができる。したがって、楽音強調処理の回数を削減させたい場合には、基音の帯域を広く設定すればよい。

抽出部１０２は、音楽再生機器によって再生された原音から基音および倍音の周波数成分を抽出する。すなわち、原音から、所定の基音と、その高調波成分を抽出する。

なお、抽出部１０２は、具体的には、楽音の基音の整数倍の周波数成分を抽出する櫛形（ｃｏｍｂ；コム）フィルタによって構成されている。

周波数補正部１０３は、抽出部１０２によって抽出された周波数成分から、基音以下の周波数成分と、倍音以上の周波数成分を除去する。この除去処理によって、楽音からノイズ成分が削除される。なお、周波数補正部１０３は、上述のように基音以下の周波数成分と、倍音以上の周波数成分を除去するとともに、特定の周波数域を増幅または減衰する機能を備えていてもよい。

レベル調整部１０４は、周波数補正部１０３によって補正された楽音を、レベル検出部１０１による検出結果に応じてレベル調整する。すなわち、周波数補正部１０３によって補正された楽音を、レベル検出部１０１が検出した基音レベルに比例して増幅する。

増幅部１０５は、レベル調整部１０４によってレベル調整された楽音を所望のレベルに増幅する。ここで、どの程度増幅させるかは、ユーザや上位システムによって調整できる。そして、加算部１０６は、増幅部１０５によって増幅された楽音を原音に加算する。このように、加算部１０６からは、所定音階の楽音が強調された強調楽音が出力される。この強調楽音は、楽音強調装置１００の後段の再生装置（不図示）によって適宜再生される。

また、上述した機能部のうち、レベル検出部１０１と、抽出部１０２と、周波数補正部１０３と、レベル調整部１０４とを楽音強調部１１０としているが、この楽音強調部１１０を複数備え、各楽音強調部１１０は、それぞれ異なる音階の楽音を強調するような構成としてもよい。

複数の楽音強調部１１０を備える場合、増幅部１０５は、複数の楽音強調部１１０それぞれのレベル調整部１０４によってレベル調整された楽音を一括して所望のレベルに増幅する。また、加算部１０６では、増幅部１０５によって増幅された複数の楽音が、一括して原音に加算される。

また、各楽音強調部１１０に含まれた周波数補正部１０３に代わり、各楽音強調部１１０の後段に各音階の楽音の周波数補正をおこなう共通周波数補正部（不図示）を備えてもよい。共通周波数補正部を備える場合、各楽音強調部１１０のレベル調整部１０４は、抽出部１０２によって抽出された楽音成分をレベル検出部１０１の検出結果に応じてレベル調整する。

（楽音強調装置の処理の内容）
つぎに、楽音強調装置の処理の内容について説明する。図２は、本実施の形態にかかる楽音強調装置の処理の内容を示すフローチャートである。図２のフローチャートにおいて、まず、レベル検出部１０１において、原音の楽音のレベルを検出する（ステップＳ２０１）。また、抽出部１０２では、レベル検出部１０１においてレベルを検出した原音から基音および倍音の周波数成分を抽出する（ステップＳ２０２）。

つぎに、周波数補正部１０３において、ステップＳ２０２によって抽出された周波数成分から基音以下、所望の楽音に含まれる倍音以上の周波数成分を除去する（ステップＳ２０３）。そして、レベル調整部１０４において、ステップＳ２０１によって検出された楽音の検出結果に応じて、周波数補正部１０３によって補正された楽音のレベルを調整する（ステップＳ２０４）。

その後、増幅部１０５によって、レベル調整された楽音を所望のレベルに増幅し（ステップＳ２０５）、増幅した楽音を原音に加算し（ステップＳ２０６）、一連の処理を終了する。なお、以上説明した楽音強調処理は、原音の入力があれば連続的に処理され、あらたに入力された楽音に対しても、同様に上記ステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理がおこなわれる。

以上説明したように、本実施の形態にかかる楽音強調装置１００は、ユーザが指定した所定の楽音と、この楽音を基音とした高調波成分とを原音の中から抽出し、ノイズを取り除いた後、所望の増幅をおこなうことによって強調楽音を生成する。したがって、従来のように、高調波成分のバランスが崩れることなく、自然に所望の音階を強調した楽音を再生させることができる。また、楽音強調部１１０を複数備えることにより、複数の音階の楽音を同時に強調させることができる。

以下にこの発明の実施例について説明する。本実施例では、実施の形態において説明した楽音強調装置１００を、ステレオシステムを構成する信号処理機に搭載した場合について説明する。

（ステレオシステムの構成）
まず、本実施例にかかるステレオシステムについて説明する。図３は、本実施例にかかるステレオシステムの構成を示すブロック図である。図３のように、ステレオシステムは、音源再生機３０１と、信号処理機３０２と、増幅器３０３と、スピーカ３０４とを備えて構成されている。なお、音源再生機３０１、信号処理機３０２および増幅器３０３は、音楽再生に特化したＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によって実現してもよいし、アナログ機器によって実現してもよい。

ユーザは、音源再生機３０１によって再生された音楽信号を信号処理機３０２によって適宜調整する。ここでは、特に信号処理装置３０２によって所定の楽音を強調する楽音強調処理について説明する。なお、信号処理機３０２によって楽音強調された音楽信号は、楽音強調信号として増幅器３０３に入力される。増幅器３０３では、入力された楽音強調信号が、ユーザの設定に応じて増幅された後、スピーカ３０４に出力される。スピーカ３０４では、増幅器３０３によって増幅された楽音強調信号を再生する。

（信号処理機の構成）
つぎに、信号処理機３０２の構成について説明する。図４は、信号処理機の構成を示すブロック図である。図４のように、信号処理機３０２は、楽音強調部４００と、Ｉ／Ｆ（インター・フェース）４１０と、制御部４２０とによって構成されている。

楽音強調部４００は、音源再生機３０１によって再生された音楽信号の中からユーザに指定された所定音階の楽音を強調する機能部である。このとき、Ｉ／Ｆ（インター・フェース）４１０は、ユーザからの操作に応じて、強調させる楽音の設定や、モード設定をおこなうための窓口となる。また、制御部４２０は、Ｉ／Ｆ４１０による設定内容に応じて楽音強調部４００が楽音強調処理をおこなうため、楽音強調部４００内部の各機能の動作を制御する。

また、図５は、楽音強調部を複数備えた信号処理機の構成を示すブロック図である。図５のように、信号処理機３０２は、複数の楽音強調部４００ａ〜４００ｎを備えてもよい。図５の各楽音強調部４００ａ〜４００ｎは、それぞれ異なる音階の楽音を強調する機能を備えている。

また、図６は、複数の楽音を共通のイコライザ部によって処理する信号処理機の構成を示すブロック図である。図６のように、信号処理機３０２に複数の楽音強調部４００ａ〜４００ｎを備える場合には、楽音強調部４００ａ〜４００ｎから、後述するイコライザ部４０４を取り除き、楽音強調部４００ａ〜４００ｎの後段に各楽音共有にイコライズ処理するイコライザ部４０４を配置してもよい。なお、図６では、イコライザ部４０４は、増幅部４０５と、加算部４０６との間に配置されているが、楽音強調部４００ａ〜４００ｎと、増幅部４０５との間に配置してもよい。

つぎに、楽音強調部４００の具体的な構成について説明する。図４のように、楽音強調部４００は、レベル検出部４０１と、レベル可変部４０２と、櫛形フィルタ部４０３と、イコライザ部４０４と、増幅部４０５と、加算部４０６とを含んで構成されている。なお、ここでは、図４および図５に示した楽音強調部４００もしくは楽音強調部４００ａ〜４００ｎの構成について機能部ごとに説明するが、図６に示した楽音強調部４００ａ〜４００ｎの場合も、下記機能部の基本的な動作は同じである。

・レベル検出部
図７は、レベル検出部の構成例を示すブロック図である。図７のように、レベル検出部４０１は、ＢＰＦ（バンド・パス・フィルタ）７０１と、絶対値処理部７０２と、ＬＰＦ（ロー・パス・フィルタ）７０３とによって構成されている。ＢＰＦ７０１は、音楽信号から中心周波数がｆｃの周波数成分を透過させる。絶対値処理部７０２は、たとえば半波整流回路によって構成され、ＢＰＦ７０１を透過した周波数成分から絶対値を取る。ＬＰＦ７０３は、カットオフ周波数がｆｃ／１０に設定されており、絶対値処理部７０２によって取られた絶対値からｆｃ／１０の周波数成分を透過させ、音階ｆｃの楽音のレベルを検出する。なお、レベル検出部４０１は、上述した構成の他に、離散フーリエ変換をおこなうデジタルフィルタによってレベル検出をおこなってもよい。

・櫛形フィルタ部
図８は、櫛形フィルタ部の構成例を示すブロック図である。図８のように、櫛形フィルタ部４０３は、櫛形フィルタ８０１を備えている。櫛形フィルタ８０１は、時間間隔が１／ｆｃでレベルが０．５の２タップに設定されたＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルス応答）フィルタである。

図９は、櫛形フィルタのフィルタ特性の一例を示す図表である。図９の図表９００は、基音が１１０Ｈｚの楽音であり、櫛形フィルタ８０１の周波数−利得特性である。このように、櫛形フィルタ部４０３では、基音および倍音の周波数成分が透過するため、基音と、その高調波成分が抽出される。

・イコライザ部
図１０は、イコライザ部の構成例を示すブロック図である。図１０のように、イコライザ部４０４は、ＨＰＦ（ハイ・パス・フィルタ）１００１と、ＬＰＦ（ロー・パス・フィルタ）１００２とによって構成されている。ＨＰＦ１００１は、カットオフ周波数がｆｃ／２に設定されており、櫛形フィルタ部４０３から出力された基音および高調波成分から、ｆｃ／２以下の低周波成分、すなわち、基音以下のノイズがカットされる。さらに、ＬＰＦ１００２は、カットオフ周波数がｆｃ×５に設定されている。したがって、ＬＰＦ１００２を透過することによって、基音および高調波成分からｆｃ×５以上の高周波成分、すなわち、高調波以上のノイズがカットされる。

・レベル可変部
レベル可変部４０２は、可変アンプによって構成され、レベル検出部４０１の出力に応じてゲインが変化する。すなわち、レベル可変部４０２では、イコライザ部４０４によって基音および高調波成分にのみにシェイプされた音楽信号を、レベル検出部４０１に入力された原音状態の音楽信号と遜色のないレベルに調整する。図１１は、レベル調整部のゲイン特性の一例を示す特性図である。たとえば、レベル可変部４０２は、図１１の図表１１００の特性に応じてゲインを変化させる。この特性は、ユーザの聴取の嗜好に合わせて適宜変更してもよい。

・増幅部、加算部
増幅部４０５は、可変アンプによって構成され、レベル可変部４０２から出力された音楽信号に所望のゲインをかける。そして、加算部４０６は、加算器によって構成され、増幅された音楽信号を原音に加算して楽音強調信号として出力させる。

以上説明したように、楽音強調部４００は、ユーザに設定された楽音に対して、基音のみならず高調波成分を抽出し、併せて増幅させる構成になっている。なお、上述した楽音強調部４００の各機能部を構成するフィルタのカットオフ周波数は、一例であり、ステレオシステムの利用環境や、スピーカ特性に応じて他の設定を適用させてもよい。

（信号処理機の楽音強調処理の手順）
つぎに、上述した構成からなる信号処理機３０２における楽音強調処理の手順について説明する。図１２は、楽音強調部における楽音強調処理の手順を示すフローチャートである。図１２のフローチャートにおいて、まず、強調対象の音階ｆｃｉを低周波側から処理するためにｉ＝１に設定する（ステップＳ１２０１）。

つぎに、レベル検出部４０１によって楽音信号の音階ｆｃｉの原音のレベル検出処理をおこなう（ステップＳ１２０２）。そして、レベル検出処理に応じて櫛形フィルタ部４０３によって櫛形フィルタ処理をおこなう（ステップＳ１２０３）。

櫛形フィルタ処理が終了すると、イコライザ部４０４によってイコライズ処理をおこなう（ステップＳ１２０４）。そして、イコライズ処理された音楽信号に対してレベル可変部４０２によって、レベル可変処理をおこなう（ステップＳ１２０５）。

ステップＳ１２０５までの処理が終了すると、制御部４２０にて、全音階の強調処理が終了したか否かを判断する（ステップＳ１２０６）。ここで、全音階の強調処理が終了していなければ（ステップＳ１２０６：Ｎｏ）、つぎの音階の強調処理をおこなうため、ｉ＝ｉ＋１にインクリメントし（ステップＳ１２０７）、ステップＳ１２０２の処理に戻り、あたらに、音階ｆｃｉの強調処理をおこなう。

一方、ステップＳ１２０６において、全音階の強調処理が終了したと判断された場合（ステップＳ１２０６：Ｙｅｓ）、強調処理を施した音楽信号を増幅部４０５によってさらに増幅処理をおこなう（ステップＳ１２０８）。最後に、ステップＳ１２０８によって増幅された音楽信号を加算部４０６によって原音に加算し（ステップＳ１２０９）、楽音強調信号が生成され、一連の楽音強調処理を終了する。

なお、信号処理機３０２には、図４〜６に示したように、Ｉ／Ｆ４１０が備えられている。このＩ／Ｆ４１０によってユーザは、強調させたい楽音の音階を設定する。

以上説明したように、本実施例にかかるステレオシステムを利用して信号処理をおこなうことにより、所望の楽音を高調波のバランスを崩さずにより自然な音で強調することができる。また、特に低音を強調する場合、低音の出ないスピーカであっても、高調波が強調される。したがって、ユーザに、楽音が強調されたことを自然に知覚させることができる。

なお、本実施の形態で説明した楽音強調方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。

Claims (9)

1. 情報再生機器によって再生された原音から所定の音階の楽音の基音レベルを検出するレベル検出手段と、
   前記原音から前記基音および倍音の周波数成分を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段によって抽出された周波数成分から、基音以下の周波数成分と、前記所定の音階の楽音に含まれる倍音以上の周波数成分を除去する周波数補正手段と、
   前記周波数補正手段によって補正された楽音を、前記レベル検出手段による検出結果に応じてレベル調整するレベル調整手段と、を含む楽音強調手段と、
   前記レベル調整手段によってレベル調整された楽音を所望のレベルに増幅する増幅手段と、
   前記増幅手段によって増幅された楽音を前記原音に加算する加算手段と、
   を備えることを特徴とする楽音強調装置。
2. 前記レベル検出手段は、前記所定の音階の楽音の中心周波数と、前記音階の帯域とに基づいて、前記音階の楽音の基音レベルを検出することを特徴とする請求項１に記載の楽音強調装置。
3. 前記抽出手段は、楽音の基音の整数倍の周波数成分を抽出する櫛形フィルタによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の楽音強調装置。
4. 前記周波数補正手段は、前記基音以下の周波数成分と、前記倍音以上の周波数成分を除去するとともに、特定の周波数域を増幅または減衰することを特徴とする請求項１に記載の楽音強調装置。
5. 前記楽音強調手段を複数備え、各楽音強調手段は、それぞれ異なる音階の楽音を強調し、
   前記増幅手段は、前記複数の楽音強調手段それぞれのレベル調整手段によってレベル調整された楽音を所望のレベルに増幅することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の楽音強調装置。
6. 前記各楽音強調手段に含まれた前記周波数補正手段に代わり、前記各楽音強調手段の後段に各音階の楽音の周波数補正をおこなう共通周波数補正手段を備え、
   前記各楽音強調手段のレベル調整手段は、前記抽出手段によって抽出された楽音成分を前記レベル検出手段による検出結果に応じてレベル調整することを特徴とする請求項５に記載の楽音強調装置。
7. 情報再生機器によって再生された原音から所定の音階の楽音の基音レベルを検出するレベル検出工程と、
   前記原音から前記基音および倍音の周波数成分を抽出する抽出工程と、
   前記抽出工程によって抽出された周波数成分から、基音以下の周波数成分と、前記所定の音階の楽音に含まれる倍音以上の周波数成分を除去する周波数補正工程と、
   前記周波数補正工程によって補正された楽音を、前記レベル検出工程による検出結果に応じてレベル調整するレベル調整工程と、を含む楽音強調工程と、
   前記レベル調整工程によってレベル調整された楽音を所望のレベルに増幅する増幅工程と、
   前記増幅工程によって増幅された楽音を前記原音に加算する加算工程と、
   を含むことを特徴とする楽音強調方法。
8. 請求項７に記載の楽音強調方法をコンピュータに実行させることを特徴とする楽音強調プログラム。
9. 請求項８に記載の楽音強調プログラムをコンピュータに読み取り可能に記録したことを特徴とする記録媒体。

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