JP2001188544A - オーディオ波形再生装置 - Google Patents

オーディオ波形再生装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】記憶したオーディオ波形を任意指定の再生テン
ポで再生するオーディオ波形再生装置に関し、オーディ
オ波形を録音時のテンポとは異なるテンポ値で再生する
ときにもテンポ外れが生じないようすることを目的とす
る。 【解決手段】オーディオ波形の波形データを記憶した記
憶手段と、再生テンポ情報を入力する入力手段と、共通
の軸上のそれぞれの位置を表す第１情報（ＴＰ）と第２
情報（ＰＰ）であって、再生テンポ情報に基づいた時間
関数である第１情報を生成する第１情報生成手段と、時
間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）に基づいた時間関数である第
２情報を生成する第２情報生成手段と、第１、第２情報
を比較し第１情報の時間変化に第２情報のそれが一致す
る方向に時間軸圧縮伸長情報を演算する圧縮伸長情報生
成手段と、時間軸圧縮伸長情報に基づき時間軸圧縮伸長
処理して再生オーディオ波形を生成する時間軸圧縮伸長
処理手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固有のテンポを持
つオーディオ波形をサンプリング録音などで記憶してお
き、このオーディオ波形を、再生時に任意に指定した再
生テンポにテンポを変更して再生するオーディオ波形再
生装置に関するものである。
【０００２】この再生テンポは外部から入力されたテン
ポ情報（例えばＭＩＤＩ信号の場合はＦ８で表わされる
システム・リアルタイム・メッセージのタイミング・ク
ロックなど）あるいは装置内部で設定した内部テンポ情
報のいずれでもよく、本装置ではこれらのテンポ情報に
応じた再生速度で波形再生を行うことができる。
【０００３】
【従来の技術】従来、サンプリング録音したオーディオ
波形を再生するにあたり、ピッチを変えずにその再生速
度を変化させる時間軸圧縮伸長技術が種々知られてお
り、オーディオ波形を再生するにあたりその元のテンポ
（録音時のテンポ）を任意のテンポに変える場合にもこ
の時間軸圧縮伸長技術が利用される。
【０００４】例えば、特開平７−２９５５８９号公報に
開示されている発明では、サンプリング録音したオーデ
ィオ波形を、その録音時のテンポから所望の再生テンポ
に変更するよう時間軸圧縮伸長して再生する場合には、
オーディオ波形のオリジナルのテンポ（録音時のテン
ポ）と再生しようとするテンポとの比を求めて、その比
を時間軸圧縮伸長量とすることで、オーディオ波形の時
間軸を圧縮／伸長して、元のオーディオ波形を再生テン
ポの再生速度で再生している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法は、オーディオ波形の再生にあたり、まず初めに時
間軸圧縮伸長処理の量を求めてそれを予め設定し、波形
再生している間にわたりその時間軸圧縮伸長処理の量を
維持するものである。一方、音楽は通常、時間経過に従
ってテンポがある程度変化するものであり、このため、
オーディオ波形の再生の進行に従って、設定したテンポ
比に誤差が生じてくることになり、その誤差が蓄積して
テンポが外れてしまうので、テンポの時間変化に追従し
たオーディオ波形の再生が難しかった。また、再生中に
再生速度の変更（例えばリタルダンドやアッチェレラン
ドなどのような速度標語による変更など）があったりし
た場合にも、再生テンポに追従したオーディオ波形の再
生ができない。
【０００６】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
のであり、録音したオーディオ波形を、録音時のテンポ
とは異なる任意のテンポで再生するときにも、テンポを
外すことなく再生することを目的とする。また、オーデ
ィオ波形を、テンポの時間的な変化に対しても正確に追
従して再生することを目的とするものであり、特に、リ
アルタイムの処理においても、テンポ情報の時間的な変
化に正確に追従できるものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】上述の課題を
解決するために、本発明に係るオーディオ波形再生装置
は、その基本的な形態として、オーディオ波形を表す波
形データを記憶する記憶手段と、オーディオ波形を再生
するときのテンポを表す再生テンポ情報を入力する再生
テンポ情報入力手段と、共通の軸上のそれぞれの位置を
表す第１の情報（ＴＰ）と第２の情報（ＰＰ）であっ
て、再生テンポ情報に基づいた時間関数である第１の情
報（ＴＰ）を生成する第１の時間関数生成手段と、時間
軸圧縮伸長情報（ＴＲ）に基づいた時間関数である第２
の情報（ＰＰ）を生成する第２の時間関数生成手段と、
第１の情報と第２の情報とを比較し、第１の情報の時間
変化に第２の情報の時間変化が一致する方向に時間軸圧
縮伸長情報（ＴＲ）を演算する時間軸圧縮伸長情報生成
手段と、時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）に基づき該オーデ
ィオ波形を時間軸圧縮伸長処理して再生オーディオ波形
を生成する時間軸圧縮伸長処理手段とを備えたものであ
る。
【０００８】この基本的形態のオーディオ波形再生装置
は、録音したオーディオ波形を再生する再生テンポの時
間的な変化に対しても正確に追従する時間軸圧縮伸長情
報を生成し、その時間軸圧縮伸長情報に従って、録音し
たオーディオ波形に時間軸圧縮伸長処理を施すというも
のであり、再生テンポ情報の時間的な変化に対しても正
確に追従してオーディオ波形を再生することができる。
すなわち、記憶手段に、オーディオ波形を表す波形デー
タとオーディオ波形の録音時のテンポであるオリジナル
テンポ情報とを予め記憶しておく。再生テンポ情報入力
手段によって、オーディオ波形を再生するときのテンポ
を表す再生テンポ情報を入力する。第１の時間関数生成
手段は、再生テンポ情報に基づいた時間関数である第１
の情報（ＴＰ）を生成し、第２の時間関数生成手段は、
時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）に基づいた時間関数である
第２の情報（ＰＰ）を生成する。時間軸圧縮伸長情報生
成手段は、第１の情報と第２の情報とを比較し、第１の
情報の時間変化に第２の情報の時間変化が一致する方向
に時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）を演算する。このように
時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）を逐次に演算することで、
時間軸圧縮伸長処理手段は、この時間軸圧縮伸長情報に
基づきオーディオ波形を時間軸圧縮伸長処理して、録音
したオーディオ波形を再生テンポ情報の時間的な変化に
対しても正確に追従して再生することができる。
【０００９】上記の基本的形態のオーディオ波形再生装
置は、記憶手段の波形データを、オーディオ波形をサン
プリング録音した振幅値データの時系列であるＰＣＭデ
ータで構成し、時間軸圧縮伸長処理手段は、ＰＣＭデー
タを時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）に基づいて時間軸圧縮
伸長処理して再生オーディオ波形を生成するよう構成し
た形態とすることができる。
【００１０】この形態では、上記の共通の軸上とは、Ｐ
ＣＭデータのアドレス上の位置を表すものとすることが
できる。
【００１１】また、この形態のオーディオ波形再生装置
においては、記憶手段は、オーディオ波形の録音時のテ
ンポであるオリジナルテンポ情報も記憶するよう構成
し、再生テンポ情報を、再生テンポに対応した周期の周
期情報で構成し、第１の時間関数生成手段は、オリジナ
ルテンポ情報に基づいて、再生テンポ情報の所定の周期
あたりのアドレスの変化量を算出し、アドレスの変化量
と該再生テンポ情報とに基づいたＰＣＭデータ上の位置
を表す時間関数である第１の情報を生成するよう構成で
きる。
【００１２】また、この形態のオーディオ波形再生装置
においては、第１の時間関数生成手段は、再生テンポ情
報の１周期あたりのアドレスの変化量を算出し、再生テ
ンポ情報が入力される毎に逐次にその変化量ずつ歩進さ
れるＰＣＭデータ上の位置を表す時間関数である第１の
情報（ＴＰ）を生成するよう構成し、また、第２の時間
関数生成手段は、再生サンプリング周期毎に逐次に時間
軸圧縮伸長情報（ＴＲ）ずつ歩進されるＰＣＭデータ上
の位置を表す時間関数である第２の情報（ＰＰ）を生成
するよう構成し、また、時間軸圧縮伸長情報生成手段
は、再生テンポ情報毎に第１の情報（ＴＰ）と第２の情
報（ＰＰ）とを比較して第１の情報に第２の情報が一致
する方向の歩進量である時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）を
演算するよう構成できる。
【００１３】また前記の基本的形態のオーディオ波形再
生装置は、記憶手段の波形データを、オーディオ波形を
分析しそのオーディオ波形を表す分析データで構成し、
時間軸圧縮伸長処理手段は、分析データを時間軸圧縮伸
長情報（ＴＲ）に基づいて時間軸圧縮伸長処理して再生
オーディオ波形を生成するもので構成した形態とするこ
とができる。
【００１４】この形態での共通の軸上とは、オーディオ
波形の時間軸を表す仮想アドレス上の位置を表すものと
することができる。
【００１５】この形態のオーディオ波形再生装置におい
ては、記憶手段は、オーディオ波形の録音時のテンポで
あるオリジナルテンポ情報も記憶するよう構成し、再生
テンポ情報は、再生テンポに対応した周期の周期情報で
構成し、第１の時間関数生成手段は、オリジナルテンポ
情報に基づいて、再生テンポ情報の所定の周期あたりの
アドレスの変化量を算出し、アドレスの変化量と該再生
テンポ情報とに基づいた仮想アドレス上の位置を表す時
間関数である第１の情報を生成するよう構成できる。
【００１６】また、この形態のオーディオ波形再生装置
は、第１の時間関数生成手段は、再生テンポ情報の１周
期あたりのアドレスの変化量を算出し、再生テンポ情報
が入力される毎に逐次に該変化量ずつ歩進される該仮想
アドレス上の位置を表す時間関数である第１の情報（Ｔ
Ｐ）を生成するもので構成し、第２の時間関数生成手段
は、再生サンプリング周期毎に逐次に時間軸圧縮伸長情
報（ＴＲ）ずつ歩進される仮想アドレス上の位置を表す
時間関数である第２の情報（ＰＰ）を生成するもので構
成し、時間軸圧縮伸長情報生成手段は、再生テンポ情報
毎に第１の情報（ＴＰ）と第２の情報（ＰＰ）とを比較
して第１の情報に第２の情報が一致する方向の歩進量で
ある時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）を演算するよう構成す
ることができる。
【００１７】また、上記の時間軸圧縮伸長処理手段にお
いて生成されるオーディオ波形は、再生テンポに基づく
所定の繰返し周期毎に、オーディオ波形の先頭位置から
生成を繰り返すように構成できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１には本発明の一実施例としての
オーディオ波形再生装置が示される。この実施例は鍵盤
型の電子楽器に本発明に係る装置を搭載したものであ
る。
【００１９】図１において、ＣＰＵ１はセントラル・プ
ロセッシング・ユニットであり、ＲＯＭ２に記憶した制
御プログラムに従って動作し、装置全体の制御を司る。
例えば、後述する鍵盤４、操作子群５の操作状態を検出
したり、ＭＩＤＩインタフェース６、ＤＳＰ７などを制
御する。ＲＯＭ２はリード・オンリー・メモリであり、
ＣＰＵ１やＤＳＰ７の制御プログラムを記憶する。な
お、このＤＳＰ７の制御プログラムはＣＰＵ１を介して
ＤＳＰ７に転送される。ＲＡＭ３はランダム・アクセス
・メモリであり、ＣＰＵ１の処理に使用する作業用のワ
ークメモリなどとして利用される。また、予めサンプリ
ング録音したオーディオ波形の波形データを複数種類格
納する。
【００２０】４は鍵盤であり、通常はユーザが演奏操作
を行う際などに演奏情報を入力するために用いるもので
あるが、本発明に係わるオーディオ波形再生を行う際に
は、この鍵盤４のいずれかの鍵を押鍵（キーオン）する
ことで波形再生（発音開始）を指示し、全ての鍵を離鍵
（キーオフ）することで波形再生の停止（発音停止）を
指示するようにしている。その際、その押鍵された鍵の
ノートナンバー（複数の押鍵があるときは最高音のノー
トナンバー）は、再生するオーディオ波形の音高情報と
して利用される。
【００２１】５は操作子群であり、各種の設定を行った
りする各種操作子からなる。本発明に係わるものとして
は、例えば再生テンポ（再生時のテンポ）を設定するた
めのテンポ設定操作子、再生テンポに対応して発生する
テンポクロックをテンポ設定操作子による内部発生とす
るかＭＩＤＩ信号などによる外部入力とするかを選択す
るための演奏テンポ選択スイッチ、ＲＡＭ３中の任意の
波形データを再生のために選択するオーディオ波形選択
スイッチなどがある。この操作子群５には設定状態等を
表示する表示器も含む。
【００２２】６はＭＩＤＩインタフェースであり、ＭＩ
ＤＩ信号を入力／出力するインタフェースとなる。本実
施例では、このＭＩＤＩインタフェース６を介してＭｌ
ＤＩ信号のタイミング・クロックが外部からのテンポ情
報として入力される。
【００２３】波形メモリ８はＲＡＭからなり、楽器音や
人声などのオーディオ波形をサンプリング録音（ＰＣＭ
録音）して生成したＰＣＭ波形データ列を再生のために
波形データとして記憶する。このオーディオ波形は、あ
るテンポ（オリジナルテンポという）を持って演奏され
た一連の楽曲（フレーズ）などからなる。この波形メモ
リ８には、ユーザがオーディオ波形選択スイッチで任意
に選択したオーディオ波形の波形データがＲＡＭ３から
転送されて格納される。
【００２４】図３にはこの波形メモリ８に格納される波
形データのデータ構造が示される。図示するように、一
つのオーディオ波形に対して、波形関連情報、オリジナ
ルテンポ、スタートアドレス、エンドアドレスなどの波
形付属情報とともに、波形データ本体としてのＰＣＭ波
形データ列が、波形データとして記憶される。
【００２５】オリジナルテンポはサンプリング録音した
元のオーディオ波形の本来のテンポ（サンプリング速度
と同じ速度で再生した場合のテンポ) である。元のオー
ディオ波形のサンプリングはサンプリング周波数４４．
１ｋHzによるＰＣＭ録音により行われ、各サンプリング
点ごとの振幅値（瞬時値）がＰＣＭ波形データとして逐
次に取得されてその時系列がＰＣＭ波形データ列を形成
する。このＰＣＭ波形データ列の個々のＰＣＭ波形デー
タに対しアドレス（以下、波形アドレスと称する）がシ
ーケンシャルに付与されて、波形メモリ８にＰＣＭ波形
データ列として格納される。したがって、この波形アド
レスの時系列（すなわちサンプリング点の時系列）がオ
ーディオ波形の時間軸を形成しているといえる。
【００２６】スタートアドレスはこのＰＣＭ波形データ
列の先頭データのアドレスであり、エンドアドレスは最
後尾データのアドレスである。なお、波形関連情報は、
例えば後述の方式で時間軸圧縮伸長する際に用いられる
ものとして、切出し開始アドレス(sadrs１、sadrs ２・
・) 、ピッチデータ( spitch０、spitch１・・・) など
があるが、これについては時間軸圧縮伸長処理を説明す
る際に詳細に説明する。
【００２７】ＤＳＰ７はディジタル・シグナル・プロセ
ッサであり、波形メモリ８に記憶されている波形データ
に基づいてオーディオ波形を再生するための演算処理を
行う。このＤＳＰ７にはＣＰＵ１から音高情報、キーフ
ラグKey Flg （キーオン／オフ情報）、テンポクロック
（再生速度を決めるテンポ情報）が供給される。なお、
本実施例では、音高情報による処理は本発明に直接関係
しないので詳しい説明は省略する。
【００２８】図２にはこのＤＳＰ７の構成概念が機能ブ
ロックの形で示される。図示するように、大まかにはサ
ンプリングクロック割込み処理部７１とテンポクロック
割込み処理部７２とからなる。このサンプリングクロッ
ク割込み処理部７１は再生位置発生手段７３と時間軸圧
縮伸長処理手段７４などからなり、テンポクロック割込
み処理部７２はテンポ位置発生手段７５と歩進値発生手
段（時間軸圧縮伸長情報発生手段）７６などからなる。
【００２９】この構成において、テンポ位置発生手段７
５はテンポアドレス長ＴＡやＣＰＵ１から再生テンポ情
報として供給されるテンポクロックなどに基づいてテン
ポ位置ＴＰを発生し、再生位置発生手段７３はサンプリ
ングクロックや歩進値ＴＲなどに基づいて再生位置ＰＰ
（ＰＣＭ波形データ列の再生位置アドレス）を発生し、
歩進値発生手段７６はこれらテンポクロック、テンポ位
置ＴＰ、再生位置ＰＰなどに基づいて歩進値ＴＲを発生
する。時間軸圧縮伸長処理手段７４はこの歩進値ＴＲな
どに基づいて波形メモリ８のＰＣＭ波形データ列を時間
軸圧縮伸長処理しつつ再生して出力する。なお、上記の
各パラメータの詳細については後述する。
【００３０】この構成により、ＣＰＵ１側から供給され
るテンポクロックに対応した歩進値ＴＲ（時間軸圧縮伸
長情報）を生成して時間軸圧縮伸長処理手段７４を制御
することが、この発明のポイント部分となる。
【００３１】以下、フローチャートを参照しつつ本実施
例装置の動作を説明する。まず、概要的な動作を説明す
る。ＣＰＵ１は、操作子群５の操作状態を監視してお
り、そのうちの演奏テンポ選択スイッチの設定状態に基
づいて、再生のために用いるテンポクロックを内部発生
とするか、外部から到来するＭＩＤＩ信号のタイミング
・クロックに基づく外部発生とするかを決めて、その選
択結果に基づきテンポクロックを発生し、ＤＳＰ７に供
給する。
【００３２】また、波形再生／再生停止を指示するため
に、鍵盤４の押鍵／離鍵状態を検出し、押鍵開始時と離
鍵完了時（全鍵離鍵時）にそのキーオン／オフ情報を後
述するキーフラグKey Flg の形でＤＳＰ７に送出する。
【００３３】ＤＳＰ７は、テンポアドレス長ＴＡ、テン
ポ位置ＴＰ、歩進値ＴＲなどを演算して、これらに基づ
いて波形メモリ８からＰＣＭ波形データを読み出すため
の読出しアドレスを逐次に生成し、この読出しアドレス
によってＰＣＭ波形データを逐次に読み出してオーディ
オ波形の再生を行う。
【００３４】図８はこのＤＳＰ７で行う歩進値ＴＲ（時
間軸圧縮伸長情報）の演算処理の概要を機能ブロックの
形態で示している。図示するように、機能ブロック的に
は、テンポ位置ＴＰをカウントするためのテンポ位置カ
ウンタ７５１、再生位置ＰＰをカウントするための再生
位置カウンタ７３１、テンポ位置ＴＰと再生位置ＰＰと
の差分を求める差分器７６１、歩進値ＴＲを生成するた
めのループフィルタ７６２、歩進値ＴＲを更に圧縮伸長
した修正歩進値ＴＲ´を生成する歩進値修正部７６３な
どからなる。この図８のブロック構成は、再生位置カウ
ンタ７３１を可変発振器と考えると、テンポ位置カウン
タ７５１に再生位置カウンタ７３１を同期させるＰＬＬ
（位相同期ループ）と同様な動作をしているものと見る
ことができる。
【００３５】ここで、再生位置ＰＰはオーディオ波形の
時間軸（波形アドレスの時系列）上におけるＰＣＭ波形
データの再生（読出し）を行う読出しアドレスで示す。
その再生位置アドレスの更新周期はサンプリング周期と
同じであり、サンプリング周波数４４．１ｋHzに応じた
周期である。また、上記のテンポアドレス長ＴＡは元の
オーディオ波形のオリジナルテンポに対応したテンポク
ロックの１周期の長さを波形アドレス数換算で示したも
の、テンポ位置ＴＰはオーディオ波形の時間軸上におい
て再生テンポに対応したテンポクロックに従った再生位
置変化を波形アドレス数換算で示したもの、歩進値ＴＲ
は１サンプリング周期毎に更新される再生位置ＰＰ（再
生位置アドレス）を歩進する量である。この実施例装置
では、この歩進値ＴＲを逐次（テンポクロックの発生周
期毎）にフィールドバック制御で修正・更新することに
よって、固有のオリジナルテンポを持つ元のオーディオ
波形を再生テンポに合わせて再生できるようにしてい
る。
【００３６】以下、この実施例装置の詳細動作を説明す
る。はじめに、ＣＰＵ１で行う各種処理について説明す
る。図４はＣＰＵ１で実行される操作子検出処理のフロ
ーチャートである。この操作子検出処理は定期的に割込
み処理で実行されて、操作子群６の各操作子の操作状態
を検出する。この割込みはサンプリング周期より長い周
期で、かつタイミング・クロックの取り得る最小周期よ
り短い適当な周期で定期的に発生される。なお、図４で
は本発明に関係する操作子のみを示している。
【００３７】割込みがあると、まず演奏テンポ選択スイ
ッチに変化があるかを判定する（ステップＡ１）。この
演奏テンポ選択スイッチは、再生に用いるテンポクロッ
クを内部発生とするか外部入力とするかを選択するため
のスイッチである。演奏テンポ選択スイッチが操作され
ている場合には、その操作で外部入力が選択されている
か否か判定する（ステップＡ２）。
【００３８】外部入力である場合には、再生時の演奏テ
ンポ（すなわち再生テンポ）を外部（ＭＩＤＩ信号のタ
イミング・クロック）から得ることになるので、内部テ
ンポクロック発生処理を停止し、外部入力テンポクロッ
ク発生処理を行って、外部からＭＩＤＩ信号のタイミン
グクロックが入力される毎にテンポクロックを発生し、
これをＤＳＰ７に供給する動作モードに設定する（ステ
ップＡ３）。
【００３９】一方、演奏テンポ選択スイッチが内部発生
を選択している場合には、外部入力テンポクロック発生
処理を禁止し、内部テンポクロック発生処理を実行し
て、操作子群５の「テンポ設定操作子」の設定状態を定
期的に検出し、その設定状態に対応したテンポクロック
を内部発生して、ＤＳＰ７に供給する動作モードに設定
する（ステップＡ４）。
【００４０】図５はＣＰＵ１で実行される鍵操作検出処
理のフローチャートである。この鍵操作検出処理は、図
４の操作子検出処理と同様に定期的な割込み処理で実行
されて、鍵盤４の鍵の操作状態を検出し、そのキーオン
／キーオフに応じてキーフラグKey Flg のＯＮ／ＯＦＦ
を設定する。ここで、キーオンは鍵盤４のうちの少なく
とも１つの鍵が押鍵されていればよく、一方、キーオフ
は全鍵が離鍵されることが必要である。また、複数の鍵
がキーオンされている時には、そのキーオン中の鍵のう
ちの最高音が音高情報として取得される。
【００４１】割込みが発生したら、鍵盤４の各鍵の押鍵
／離鍵の鍵操作状態をスキャンし（ステップＢ１）、鍵
盤４の鍵操作が新たにあるか否かを判定し（ステップＢ
２）、鍵操作がなければ（前回スキャンした状態と変化
がない場合）、この鍵操作検出処理をそのまま終了す
る。
【００４２】新たな鍵操作があれば、それが押鍵操作か
離鍵操作かを判定する（ステップＢ３）。押鍵操作であ
れば、全鍵が離鍵状態からの押鍵か、すなわち既に押鍵
中の鍵があったか否かを判定する（ステップＢ４）。全
鍵離鍵状態からの押鍵であった場合、すなわちそれまで
一鍵も押鍵していなかった場合には、キーフラグKeyFlg
をＯＮに設定して発音中の表示をするとともに（ステ
ップＢ５）、その押鍵した鍵の音高情報も取得する( ス
テップＢ６）。一方、既に１以上の鍵の押鍵があった場
合には、それら押鍵中の鍵のうちの最高音の音高情報を
取得してＤＳＰ７に出力する（ステップＢ７）。
【００４３】ステップＢ３の判定にて、離鍵操作であれ
ば、その離鍵操作で全鍵が離鍵状態になったかを判定し
（ステップＢ８）、全鍵が離鍵状態になっていない場
合、すなわち少なくとも一鍵以上の押鍵がまだある場合
には、それら押鍵中の鍵のうちの最高音の音高情報を取
得してＤＳＰ７に出力する（ステップＢ７）。全鍵が離
鍵状態となった場合には、キーフラグKey Flg をＯＦＦ
に設定して、発音中でないことの表示をする（ステップ
Ｂ９）。
【００４４】ここで、上記テンポアドレス長ＴＡ、テン
ポ位置ＴＰ、再生位置ＰＰについて説明する。 〔テンポアドレス長ＴＡ〕まず、テンポアドレス長ＴＡ
は、元のオーディオ波形の本来のテンポ（オリジナルテ
ンポ）に対応したテンポクロックの周期を該波形アドレ
ス数（すなわちサンプリング点の数）換算で表したもの
である。図９にこの概念を示す。波形メモリ８から読み
込んだオリジナルテンポに基づいて、そのオリジナルテ
ンポのテンポクロック１周期分の時間に相当するテンポ
アドレス長ＴＡをあらかじめ計算しておく。
【００４５】例えば元のオーディオ波形がオリジナルテ
ンポ１２０ＢＰＭ（ビート／分）のオーディオ波形で、
テンポクロックが４分音符あたり２４個発生するものと
すると、テンポクロック１周期分の時間は （６０／１２０）／２４＝０．２０８３３３［秒］ となり、サンプリング周波数が４４．ｌｋHzであるか
ら、テンポアドレス長ＴＡは ４４１００×０．２０８３３３＝９１８．７５ 個のサンプリング数（すなわち波形アドレスの数）とな
る。
【００４６】〔テンポ位置ＴＰ〕テンポ位置ＴＰは、目
標となる再生位置の変化を示すもので、各テンポクロッ
ク毎にオーディオ波形の時間軸上で再生位置（波形アド
レス数換算の位置）を示すパラメータである。このテン
ポ位置ＴＰは、テンポクロックに従ってオーディオ波形
が再生開始された後に、再生テンポに基づくテンポクロ
ックの発生毎に前記テンポアドレス長ＴＡずつ増加され
ていく。図１０はこのテンポ位置ＴＰがテンポクロック
毎に増加していく様子を示している。
【００４７】〔再生位置ＰＰ〕再生位置ＰＰは、オーデ
ィオ波形の時間軸上においてＰＣＭ波形データを読み出
して再生している位置（すなわち、波形メモリ８のアド
レス）を示すパラメータである。。この再生位置ＰＰ
は、図１０に示すように、波形のサンプリング周波数
（４４．１ｋHz）の周期毎に歩進値ＴＲ（時間軸圧縮伸
長情報に相当するもの）ずつ増加するように演算され
る。この歩進値ＴＲは、オーディオ波形をそのオリジナ
ルテンポを再生テンポに変えて再生するように、再生テ
ンポに応じたテンポクロックの発生周期毎に修正演算さ
れて更新されるものであるが、詳細は後述する。
【００４８】次に、ＤＳＰ７で行われる各種処理につい
て詳細に説明する。このＤＳＰ７では、ＣＰＵ１からテ
ンポクロックが入力される毎に実行されるテンポクロッ
ク割込み処理（図６）と、サンプリングクロックの発生
周期毎に実行されるサンプリングクロック割込み処理
（図７）とがある。
【００４９】図６はテンポクロック割込み処理の処理手
順を示すフローチャートである。このテンポクロック割
込み処理は、テンポクロックが入力される毎に、再生位
置ＰＰを逐次進めていくための歩進値ＴＲを演算すると
ともに、テンポ位置ＴＰを更新するよう演算する。ま
た、鍵盤４の鍵操作状態に応じた発音開始／発音停止の
指示を発生したり、波形リセット信号を生成したりす
る。
【００５０】上記の波形リセット信号は、オーディオ波
形を所定の長さ（後述する繰返し周期値Ｒckであり、テ
ンポクロックの数で表現される）を単位にして繰り返し
て再生するためのものであり、オーディオ波形をその先
頭から繰返し周期値Ｒckの長さまで再生したら、波形リ
セット信号が生成されてその再生位置ＰＰをオーディオ
波形の先頭に戻すものである。この繰返し周期値Ｒck
は、例えば、１拍につき２４テンポクロックを発生する
として、４／４拍子１小節分のオーディオ波形を繰り返
す場合には、２４×４＝９６に設定される。また、上記
の処理を行うために、図６のフローチャートでは、入力
したテンポクロックの数をカウントするためのテンポク
ロック数カウンタＣckがパラメータとして用意される。
【００５１】図６のテンポクロック割込み処理におい
て、テンポクロックの入力があると、この処理ルーチン
を割込みにて実行する。まず、キーフラグKey Flg が立
下りか否か、すなわちキーフラグKey Flg がＯＦＦに設
定された直後であるか否かを判断する（ステップＣ
１）。「ＹＥＳ」すなわちＯＦＦ設定直後であったら、
発音停止指示を生成して時間軸圧縮伸長処理手段７４に
供給する（ステップＣ２）。この発音停止指示により、
発音中のオーディオ波形の再生が停止される。
【００５２】一方、ステップＣ１にて「ＮＯ」すなわち
ＯＦＦ設定直後でなければ、次には、キーフラグKey Fl
g が立上りか否か、すなわちキーフラグKey Flg がＯＮ
に設定された直後であるか否かを判断する（ステップＣ
３）。「ＹＥＳ」すなわちＯＮ設定直後であれば、発音
開始指示を生成して時間軸圧縮伸長処理手段７４に供給
する（ステップＣ４）。この発音開始指示により、後述
するように、オーディオ波形の再生がその先頭位置から
開始される。
【００５３】このように、テンポクロックに同期したキ
ーフラグKey Flg の立上りと立下りの判断処理により、
発音開始／発音停止の指示による時間軸圧縮伸長処理手
段７４への指示がテンポクロックに同期して行われるよ
うになる。従って、オーディオ波形の発音開始と発音停
止とは、テンポクロックに同期して行われることにな
る。
【００５４】一方、ステップＣ３にて、「ＮＯ」すなわ
ちキーフラグKey Flg がＯＮ設定直後でなければ、現
在、オーディオ波形を再生中あるいは発音停止中である
ことになる。この場合には、テンポクロック数をカウン
トするテンポクロック数カウンタＣckが前記の所定の繰
返し周期値Ｒck以上になったか否か、すなわち Ｃck≧Ｒck か否かを判断する（ステップＣ７）。
【００５５】このステップＣ７の判断が「ＹＥＳ」の場
合、オーディオ波形の再生が繰返し周期値Ｒckで示され
る再生位置まで達したことを意味するので、オーディオ
波形の再生位置をその先頭位置に戻すために、波形リセ
ット信号を生成して時間軸圧縮伸長処理手段７４に出力
し（ステップＣ８）、テンポクロック数カウンタＣckを
０にリセットし、再生位置ＰＰとテンポ位置ＴＰにオー
ディオ波形の先頭位置であるスタートアドレスを設定す
る（ステップＣ６）。これにより、オーディオ波形はそ
の再生位置が先頭位置に戻されて再生される。
【００５６】なお、ステップＣ７以降の処理は、再生中
も発音停止中も同じ処理を行っているが、発音停止中は
時間軸圧縮伸長処理手段に発音停止情報を出力して発音
を停止しているため、ステップＣ７以降の処理による影
響は現れない。
【００５７】一方、ステップＣ７の判断が「ＮＯ」の場
合、オーディオ波形の再生が繰返し周期値Ｒckで示され
る再生位置まで達していないことを意味するので、この
場合には、オーディオ波形の再生を現在の再生位置から
引き続き進めていくことになり、今回のテンポクロック
の入力に対して、テンポクロック数カウンタＣckを１つ
インクリメントし（ステップＣ９）、テンポ位置ＴＰを
テンポアドレス長ＴＡ分だけ加算して更新する（ステッ
プＣ１０）。
【００５８】次いで、このテンポ位置ＴＰの更新の結果
として、そのテンポ位置ＴＰがオーディオ波形の最後尾
位置であるエンドアドレスを超えたか否かを判断する
（ステップＣ１１）。エンドアドレスを超えていれば、
再生位置ＰＰをこのエンドアドレスを超えて進めること
はできないので、現在のテンポ位置ＴＰをエンドアドレ
スとすることで、再生位置がこのテンポ位置ＴＰ（＝エ
ンドアドレス）を超えて進まないようにする（ステップ
Ｃ１２）。
【００５９】なお、図６には記載していないが、ステッ
プＣ３からステップＣ９にジャンプして、ステップＣ７
の判断を無効にすることができるようにしておけば、上
述の繰返し再生を行わない再生も行うことができる。
【００６０】この後に、歩進値ＴＲの更新を行う。この
歩進値ＴＲの更新では、図１０に示されるように、サン
プリング周期毎に歩進値ＴＲずつ更新される再生位置Ｐ
Ｐとテンポクロック周期毎に更新されるテンポ位置ＴＰ
が、テンポクロックの発生タイミングでその誤差が無く
なるような値に、歩進値ＴＲを修正するものである。
【００６１】具体的には、下記の演算を行う図８のルー
プフィルタ７６２に、上記テンポ位置ＴＰと再生位置Ｐ
Ｐの誤差（ＴＰ−ＰＰ）を通すことによって、歩進値Ｔ
Ｒを得る。 ＬＩ←（ＴＰ−ＰＰ）×ＴＢＰＭ×ＧＸ ＬＰ←（ＬＩ−ＬＰ）×ＦＣ×ＬＰ ＴＲ← ＬＩ×ＬＣ＋ＬＰ ここで、ＴＢＰＭはオリジナルテンポの値、ＧＸはルー
プゲインの調整値で、例えばＧＸ＝１００／２20、ＬＩ
はループフィルタの入力値、ＦＣはループフィルタのカ
ットオフ周波数を決定する係数で、例えばＦＣ＝０．１
２５のもの、ＬＣはループフィルタの最低ゲインを決定
する係数で、例えばＬＣ＝０．１２５のもの、ＬＰはル
ープフィルタのローパス成分である。
【００６２】図７は再生位置ＰＰを更新する演算を行う
サンプリングクロック割込み処理を示すフローチャート
である。この演算処理は割込みにより定期的に実行され
るものであり、この割込みはサンプリングクロックの周
期（サンプリング周波数）で発生する。すなわち、再生
位置ＰＰはサンプリングクロックに同期して前記歩進値
ＴＲずつ増加するよう更新される。
【００６３】図７において、サンプリングクロック毎の
割込みが発生すると、現在の再生位置ＰＰに歩進値ＴＲ
を加算して新たな再生位置ＰＰとして更新する（ステッ
プＤ１）。そして、その更新後の再生位置ＰＰがオーデ
ィオ波形のエンドアドレスを超えたかを判定し（ステッ
プＤ２）、超えていれば、それ以上再生位置ＰＰを進め
ることはできないので、再生位置ＰＰをエンドアドレス
に固定する（ステップＤ３）。超えていなければ、更新
した再生位置ＰＰを歩進値発生手段（時間軸圧縮伸長情
報発生手段）７６に出力する（ステップＤ４）。これに
より、図６のテンポクロック割込処理の時間軸圧縮伸長
情報発生処理部において歩進値（時間軸圧縮伸長情報）
ＴＲが生成される。そして、時間軸圧縮伸長処理手段７
４に相当する以下の処理では、この歩進値（時間軸圧縮
伸長情報）ＴＲに基づいて波形メモリ８からＰＣＭ波形
データ列を読み出しつつ時間軸圧縮伸長処理を行う（ス
テップＤ５）。
【００６４】上記の実施例では、録音したオーディオ波
形のオリジナルテンポ情報として波形メモリ８にオリジ
ナルテンポ値そのものを記憶しておくようにしたが、本
発明はこれに限られるものではなく、例えば、オリジナ
ルテンポの値に基づいて求められるテンポアドレス長Ｔ
Ａを逐次に積算して求めた数値列（すなわち前述のテン
ポ位置ＴＰの時系列に相当するもの）を予め求めておい
て、この数値列をオーディオテンポ情報として波形メモ
リ８に予め記憶しておき、これを再生テンポクロックの
発生タイミング毎に順次に読み出してテンポ位置ＴＰと
して用いるようにしてもよい。
【００６５】なお、入力されるテンポクロック（テンポ
情報）に対して何パーセントか速く再生したり、あるい
は遅く再生したい場合には、出力する歩進値ＴＲに所望
の係数ＴＸを乗算して修正した修正歩進値ＴＲ´を歩進
値修正部７６３（図８参照）で求めて、この修正歩進値
ＴＲ´を歩進値ＴＲに代えて時間軸圧縮伸長処理手段７
４に供給すればよい。
【００６６】以上のようにして求めた歩進値（時間軸圧
縮伸長情報）ＴＲを時間軸圧縮伸長処理手段７４に供給
して、波形メモリ８からＰＣＭ波形データを読み出して
波形再生を行う。その際、再生速度情報としてテンポク
ロックが与えられる度に、更新されたテンポ位置ＴＰと
再生位置ＰＰとを比較しており、再生位置ＰＰの値が進
んでいれば時間圧伸量が小さくなるように、また再生位
置ＰＰの値が遅れていれば時間圧伸量が大きくなるよう
に、時間軸圧縮伸長情報としての歩進値ＴＲを変更す
る。これにより、オリジナルテンポで録音された元のオ
ーディオ波形を、所望の再生テンポ（ＭＩＤＩ信号によ
り外部入力したテンポまたはテンポ設定操作子で内部発
生したテンポ）の再生速度で波形再生を行うことができ
る。
【００６７】次に、時間軸圧縮伸長処理手段７４の詳細
な動作例を説明する。この時間軸圧縮伸長処理手段７４
は、入力される歩進値ＴＲ（時間軸圧縮伸長情報）に基
づいて、波形メモリ８に記憶されたオーディオ波形（Ｐ
ＣＭ波形データ列）の時間軸を圧縮または伸長処理して
再生する手段であり、時間軸圧縮伸長制御と再生音高の
制御とが独立に制御されるものであり、これにより時間
軸圧縮伸長により音高が変化することがないようにして
いる。
【００６８】図１１は、この時間軸圧縮伸長処理手段７
４の詳細な構成を機能ブロック図の形で表わす。また、
図１４〜図１９はそれぞれ、この時間軸圧縮伸長処理手
段７４による時間軸圧縮伸長処理を説明するための、各
条件下での各部信号の波形図である。
【００６９】図１１に示するように、時間軸圧縮伸長処
理手段７４は、入力した時間軸圧縮伸長情報（歩進値）
ＴＲなどに基づき位置情報sphaseを発生する位置情報発
生手段７４１、入力した音高情報などに基づきピッチ周
期信号sp１，sp２を発生するピッチ周期発生手段７４
２、入力した音高情報などに基づき窓信号window１，wi
ndow２やゲート信号gateを発生する窓信号発生手段７４
３、入力した位置情報sphaseやピッチ周期信号sp１，sp
２に基づき読出しアドレスadrs１，adrs２を発生するア
ドレス発生手段７４５、入力した読出しアドレスadrs
１，adrs２に基づき波形メモリ８からＰＣＭ波形データ
を読み出す読出し手段７４６、読み出したＰＣＭ波形デ
ータdata１，data２に窓を付与して合成する窓付与手段
７４７、合成した波形データにゲートを付与するゲート
付与手段７４８などを含み構成される。
【００７０】この時間軸圧縮伸長処理手段７４は、波形
メモリ８のＰＣＭ波形データ列から逐次に切出し波形
（位置情報sphaseで指定される位置近傍の１ないし２ピ
ッチ分程度のオーディオ波形の周期区間）を切り出し、
その切出し波形のホルマントの特徴をほぼ保ったまま、
所望の再生音高に対応したピッチ（再生ピッチ）でその
切出し波形を再生することで、元のオーディオ波形のホ
ルマント特性を保ったまま再生ピッチのオーディオ波形
を生成することができるものであり、この再生ピッチは
鍵盤の押鍵した鍵の音高に応じて変更されるが、波形再
生の速度すなわち再生テンポは再生ピッチの大きさに影
響されずに時間軸圧縮伸長情報としての歩進値ＴＲによ
って制御されるので、両者を独立に制御することができ
る。
【００７１】具体的には、波形メモリ８のＰＣＭ波形デ
ータ列から、再生速度を決める歩進値ＴＲ（時間軸圧縮
伸長情報）により求める位置情報sphaseで指定される位
置近傍の切出し波形を、時間経過に従って順次に切り出
して、その切り出した切出し波形を、元のオーディオ波
形とは異なるピッチおよびホルマントで再生する。その
際、この切出し波形の再生を２つの処理系で並行して行
い、それぞれの処理系では再生ピッチの２倍長の周期で
かつ互いが半周期（＝再生ピッチの周期）ずれるように
して切出し波形を再生し、これらを合成して、再生ピッ
チの周期のオーディオ波形を再生するとともに、時間軸
圧縮伸長情報としての歩進値ＴＲに基づく時間軸圧縮伸
長も行っている。
【００７２】この時間軸圧縮伸長処理を行うためには、
サンプリング録音したオーディオ波形について、図１２
に示すように、オーディオ波形の各周期の先頭のアドレ
ス sadrs０， sadrs１・・・とその周期spitch０，spit
ch１・・・を予め求めておいて、図１３に示すように、
これらを波形関連情報として波形メモリ８に記憶してお
く。この波形メモリ８には、前述したように、ＰＣＭ波
形データ以外に、ＰＣＭ波形データ列のスタートアドレ
ス（先頭アドレス）とエンドアドレス（最後尾アドレ
ス）を記憶してある。
【００７３】なお、前述のように波形メモリにはオリジ
ナルテンポも記憶しているが、時間軸圧縮伸長処理手段
７４自体の動作説明には直接関係しないので、図１３で
は省略している。
【００７４】以下、この時間軸圧縮伸長処理手段７４の
各部ブロックの詳細な動作について説明する。 （位置情報発生手段７４１）位置情報発生手段７４１
は、入力した歩進値ＴＲに基づいて、図１２のオーディ
オ波形の再生位置を示す位置情報sphaseを演算する。こ
の位置情報sphaseはオーディオ波形中における再生せん
とする位置のＰＣＭ波形データの波形アドレスを表わし
ている。
【００７５】ここで、歩進値ＴＲ（時間軸圧縮伸長情
報）は、下記のような値をとるものとする。 時間軸の圧縮も伸長もしない場合、ＴＲ＝１とする。
この場合、再生位置（位置情報sphase）の進行が１サン
プリング周期毎に１アドレスずつ進むため、元のオーデ
ィオ波形を時間軸圧縮せずにそのまま（すなわちオリジ
ナルテンポのまま）再生する。
【００７６】時間軸を圧縮する場合、ＴＲ＞１とす
る。この場合、再生位置の進行が１サンプリング周期毎
に１より大きなアドレスずつ進むため、元のオーディオ
波形を時間軸圧縮して再生する。
【００７７】時間軸を伸長する場合、ＴＲ＜１とす
る。この場合、再生位置の進行が１サンプリング周期毎
に１より小さなアドレスずつ進むため、元のオーディオ
波形を時間軸伸長して再生する。
【００７８】位置情報発生手段７４１では、サンプリン
グ周期毎に歩進値ＴＲを累算する演算を行って位置情報
sphaseを算出する。この位置情報sphaseは、発音開始／
発音停止情報の発音開始指示でスタートアドレスに設定
される。さらに、位置情報sphaseは、波形リセット信号
の入力に応じてもスタートアドレスに設定され、再生位
置をＰＣＭ波形データ列の先頭にするように制御する。
【００７９】（ピッチ周期発生手段７４２）ピッチ周期
発生手段７４２は、図１４〜１９の（Ｃ）にその出力信
号であるピッチ周期信号sp１とsp２を示すように、入力
した音高情報に従って再生オーディオ波形の音高の周期
に対応した周期のピッチ周期信号sp１とsp２とを発生す
る。このピッチ周期発生手段７４２は、発音開始／発音
停止情報の発音開始指示に同期してピッチ周期信号sp１
とsp２の発生が開始する。
【００８０】このピッチ周期信号sp１が発生されてピッ
チ周期信号sp２が発生されるまでの周期、およびピッチ
周期信号sp２が発生されてピッチ周期信号sp１が発生さ
れるまでの周期が再生オーディオ波形の音高の周期とな
る。従って、ピッチ周期信号sp１とsp２それぞれの信号
のみに注目すると、再生音高の周期の２倍の長さの周期
で信号が発生されている。
【００８１】（アドレス発生手段７４５）アドレス発生
手段７４５は、ピッチ周期発生手段７４２から出力され
るピッチ周期信号sp１とsp２とでそれぞれリセットさ
れ、かつ、サンプリング周期毎に１ずつインクリメント
される２つのカウンタ pph１と pph２を備えている。こ
のカウンタ pph１と pph２の出力値の例を図１４〜１９
の（Ｄ）に示す。このカウンタ pph１と pph２の出力値
は、前述の切出し波形を読み出すときの波形アドレスと
して用いられる。
【００８２】さらに、このアドレス発生手段７４５は、
そのカウンタ pph１と pph２の出力値にホルマント係数
ｆvrを乗算して歩進量を変更することができる。具体的
には（ pph１×ｆvr）と（ pph２×ｆvr）の演算をす
る。ここで、ｆvrはホルマントの変化量を設定する係数
であり、ホルマントを変化させたい場合は、この係数を
制御する。例えば、操作子群の１つとしてホルマント用
の操作子を設けておき、ＣＰＵでその操作を検出してホ
ルマント係数ｆvrとしてＤＳＰへ供給し、 ｆvr＝１の場合、ホルマントを変更しない、 ｆvr＞１の場合、ホルマントを高い周波数領域側ヘシ
フトする、 ｆvr＜１の場合、ホルマントを低い周波数領域側へシ
フトする、 となるよう制御する。なお、これらの制御は本発明に直
接関係が無いので、ＣＰＵでの詳しい処理は省略する。
【００８３】アドレス発生手段７４５は、ピッチ周期発
生手段７４２から出力されるピッチ周期信号sp１とsp２
が入力される毎に、位置情報sphaseが示す波形周期区間
（すなわち切出し波形）の先頭アドレス sadrs０， sad
rsｌ・・・をそれぞれのレジスタ reg１と reg２に保持
する（図１４〜１９の（Ｂ）参照）。そして、前述の
（ pph１×ｆvr）とレジスタ reg１の値との加算値を読
出しアドレスadrs１として、また前述の（ pph２×ｆv
r）とレジスタ reg２の値との加算値を読出しアドレスa
drs２として、それぞれを読出し手段７４６へ出力す
る。
【００８４】（読出し手段７４６）読出し手段７４６
は、アドレス発生手段７４５から供給される読出しアド
レスadrs１、adrs２に基づいて波形メモリ８からＰＣＭ
波形データdata１とdata２をそれぞれ読み出す。ここ
で、読出しアドレスadrs１、adrs２は小数点表現のアド
レスのため、この読出し手段７４６においてＰＣＭ波形
データを補間して小数点アドレスに対応したＰＣＭ波形
データdata１とdata２としている。この波形メモリ８か
ら読み出されるＰＣＭ波形データdata１とdata２の例を
図１４〜１９の（Ｅ）に示す。
【００８５】（窓信号発生手段７４３）窓信号発生手段
７４３は、入力した音高情報と発音開始／発音停止情報
に基づいてゲート信号gateと窓信号window１，window２
を生成し出力する。ゲート信号gateは、図１４の（Ｇ）
に例示するように、発音開始／発音停止情報に従って立
上りと立下りに傾きを持たせた信号である。このゲート
信号は発音開始と発音停止時に、再生するオーディオ波
形が急激なレベル変化をしてノイズが発生することを防
止するためのものであり、ゲート付与手段７４８にて、
最終的に出力されるオーディオ波形に付与（乗算）され
る。
【００８６】窓信号window１，window２は、図１４〜１
９の（Ｆ）に例示するように、読出し手段７４６から読
み出したＰＣＭ波形データdata１とdata２は、それらを
そのまま合成しようとすると、レベルが互いに不連続と
なるため、その不連続部分のレベルを小さくするための
ものであり、三角形状の窓信号window１，window２をＰ
ＣＭ波形データdata１とdata２に付与（乗算）して上記
不連続部分のレベルを下げている。窓信号発生手段７４
３は、再生音高に対応した周期（再生音高の周期の２倍
の周期）の窓信号window１，window２を、再生音高の周
期だけ位相をずらして発生させている。
【００８７】（窓付与手段７４７）窓付与手段７４７
は、読出し手段７４６から読み出したＰＣＭ波形データ
data１とdata２に窓信号window１，window２を付与（乗
算）し、その結果値を互いに加算することによって再生
オーディオ波形を生成する。
【００８８】（ゲート付与手段７４８）ゲート付与手段
７４８は、窓付与手段７４７で生成した再生オーディオ
波形に、ゲート信号gateを付与し、発音開始や停止時の
急激な音量変化でノイズが発生することを防止する。
【００８９】図１４は、時間軸およびホルマントは変化
させずに再生ピッチのみ上げる場合の処理の波形図であ
る。この場合は、元のオーディオ波形よりも再生音高が
高くなっているため、同じ切出し波形（例えば（Ｂ）や
（Ｅ）などに示される sadrs０からの切出し波形の波形
データ）が適宜に繰り返されることになる。
【００９０】図１５は、時間軸およびホルマントは変化
させずに再生ピッチのみ下げる場合の処理の波形図であ
る。この場合は、元のオーディオ波形より再生音高が低
くなっているため、同じ切出し波形（例えば（Ｂ）や
（Ｅ）などに示される sadrs８からの切出し波形の波形
データ）が適宜に間引かれることになる。
【００９１】図１６は、時間軸および再生ピッチを変化
させずにホルマントのみ上げる場合の処理の波形図であ
る。（Ｅ）に示すように、読み出した波形データが時間
軸方向に圧縮されている。
【００９２】図１７は、時間軸および再生ピッチを変化
させずにホルマントのみ下げる場合の処理の波形図であ
る。（Ｅ）に示すように、読み出した波形データが時間
軸方向に伸長されている。
【００９３】図１８は、再生ピッチおよびホルマントは
変化させずに時間軸のみ伸長する場合の処理の波形図で
ある。（Ａ）に示すように再生位置を表わす位置情報sp
haseの変化が時間軸方向に伸長されている。それにとも
なって、（Ｅ）に示すように、同じ波形データ（ sadrs
０と sadrs８からの切出し波形データ）が繰り返される
ことになる。
【００９４】図１９は、再生ピッチおよびホルマントは
変化させずに時間軸のみ圧縮する場合の処理の波形図で
ある。（Ａ）に示すように再生位置を表わす位置情報sp
haseの変化が時間軸方向に圧縮されている。それにとも
なって、（Ｅ）に示すように、波形データ（ sadrs９か
らの切出し波形デ一夕）が間引かれることになる。
【００９５】本発明の実施にあたっては、種々の変形形
態が可能である。例えば、上述の実施例では、オーディ
オ波形の波形データとして振幅値をサンプリングしたＰ
ＣＭ波形データ列を用いて時間軸圧縮伸長処理を実現す
る方式を時間軸圧縮伸長処理手段７４において用いた
が、本発明はこれに限られるものではなく、時間軸圧縮
伸長処理手段７４において例えば位相ボコーダ(Phase V
ocoder) 方式を用いて時間軸圧縮伸長処理を行うことも
可能であり、この場合には、振幅値＋周波数情報、ある
いは振幅値＋位相情報などが波形データとして予め記録
されることになる。以下、この位相ボコーダ方式につい
て説明する。
【００９６】この位相ボコーダ方式では、波形メモリ８
に記憶される波形データは元のオーディオ波形を分析処
理して得た分析データとなり、その時間軸としては、元
のオーディオ波形を実際には存在しないＰＣＭ波形デー
タとして記憶したときのアドレス（仮想アドレス）が、
ＰＣＭ波形データの場合と同様に使用される。
【００９７】すなわち、位相ボコーダ方式は、おおまか
には分析系と合成系からなる。分析系では、原音のオー
ディオ波形を帯域フィルタを用いて複数の周波数帯域
（バンド）に分割し、各帯域のバンド成分をそれぞれ分
析してその出力振幅と位相を特徴パラメータとして抽出
して保持しておき、合成系では、各帯域についてその出
力振幅と位相を用いて元のバンド成分を再生し、それら
各帯域のバンド成分を加算合成して、元のオーディオ波
形を復元する。
【００９８】図２３はこの位相ボコーダ方式の分析系の
構成概念を説明する。図示するように、オーディオ波形
Ｘ(n) を複数の分析部７７１に入力する。この例では、
分析部７７１はオーディオ波形の周波数を１００に帯域
分割した各帯域対応に分析フィルタを有しており、各周
波数帯域毎に分析して瞬間周波数情報と振幅値情報を生
成する。具体的には、分析部７７１は、オーディオ波形
の各帯域成分の基本周波数をそれぞれ中心周波数とする
バンド０〜９９（図２５を参照）の分析フィルタを持
つ。
【００９９】図２４にバンドｋの分析フィルタの構成例
が示される。図示するように、この分析フィルタは、入
力したオーディオ信号波形Ｘ(n) をその中心の複素周波
数sin(ωｋ n）、cos(ωｋ n) にて乗算（同期検波）し
て、分析フィルタのインパルス応答であるｗ(n) で切り
出し、振幅値と瞬間周波数に分析展開するものである。
この作用はｗ(n) の窓で切り出す短区間フリーエ変換と
同等である。瞬間周波数の情報は、まずバンドｋの出力
振幅値を得て、その検波出力の位相値を微分等して得
る。この瞬間周波数は、各時点（波形の時間軸上の各位
置）における単位時間あたりの位相の変化量（微分値）
であり、中心周波数からの周波数偏差を示す情報であ
る。
【０１００】分析系にて求めたオーディオ波形Ｘ(n) の
各バンドの波形データ（出力振幅と瞬間周波数）は波形
メモリ８に格納される（図２２（ａ）を参照）。波形メ
モリ６への波形データ格納の態様は、オーディオ波形Ｘ
(n) の時間軸上の各アドレス（前述の仮想アドレス）に
対して、各バンド０〜９９毎に、振幅データと瞬間周波
数データとが格納されるものである。
【０１０１】図２０は合成系の装置構成を示すブロック
図である。制御部７７２は、 ・歩進値ＴＲ（時間軸圧縮伸長情報）を入力して、前述
（図１１）のsphaseに相当する位置情報を算出する機
能、 ・音高情報を入力して周波数変換比を算出する機能、 ・発音開始停止情報を入力して、図１４（Ｇ）に相当す
るゲート信号gateを生成する機能を有している。
【０１０２】１００帯域の時間周波数変換処理部７７３
の各々は、波形メモリ８に記憶されている分析データを
位置情報に従って補間し、時間軸圧縮伸長するとともに
（図２２参照）、瞬間周波数情報に周波数変換比を乗算
して、再合成するオーディオ波形の周波数成分をシフト
している。
【０１０３】余弦発振器７７５と乗算器７７４は、時間
周波数変換処理部７７３で時間軸圧縮伸長された瞬間周
波数情報と振幅値とをそれぞれ余弦発振器７７５と乗算
器７７４に入力して、時間軸圧縮伸長された各周波数帯
域のオーディオ波形を再合成している。それら各帯域の
オーディオ波形は互いに合成されることによって、時間
軸圧縮伸長した再生オーディオ波形が合成される。その
信号はゲート付与手段７７６に入力されて、発音開始や
終了時でのノイズ発生を防ぐためにゲート信号gateで振
幅制御される。
【０１０４】図２１は時間周波数変換処理部７７３の詳
細なブロック構成を示す。読出し手段７７３１、補間手
段７７３２，７７３３、加算器７７３４、乗算器７７３
５などからなる。この時間周波数変換処理部７７３は、
読出し手段７７３１が位置情報に対応した分析データ
（振幅値情報と瞬間周波数情報）を波形メモリ８から読
み出し、補間手段７７３２、７７３４が実際には存在し
ない情報を補間して得る処理を行う。これにより、位置
情報の変化に対応した分析データ（振幅値情報と瞬間周
波数情報）を算出する。
【０１０５】すなわち、出力振幅値に対しては、補間手
段７７３２で、時間軸圧縮伸長比に応じてサンプル点を
飛越し／追加補間してその振幅エンベロープ（振幅値の
経時的変化を示すエンベロープ）を圧縮／伸長した振幅
値を出力する。瞬間周波数値に対しては、補間手段７７
３３で、時間軸圧縮伸長比に応じてサンプル点を飛越し
／追加補間してその周波数エンベロープを圧縮／伸長し
た瞬間周波数値を出力する。この瞬間周波数値に対して
は、加算器７７３４にて、その瞬間周波数値に中心の角
周波数ωk を加算するとともに、ピッチ変換を行う場合
には、乗算器７７３５にて、この瞬間周波数値に周波数
変換比（ピッチシフトの度合いに応じた比）を乗算す
る。
【０１０６】図２２はこの振幅値と瞬間周波数の補間処
理の様子を示す図である。時間伸長する場合には、図２
２（ｂ）に示すように、図２２（ａ）に示す元の振幅エ
ンベロープと周波数エンベロープをともに引き伸ばし
て、時間軸を伸長した振幅値と瞬間周波数とを生成す
る。また、時間圧縮する場合には、図２２（ｃ）に示す
ように、元の振幅エンベロープと周波数エンベロープを
ともに縮めて、時間軸を圧縮した振幅値と瞬間周波数と
を生成する。この補間処理により、元のオーディオ信号
波形の時間軸を任意に圧縮／伸長することができる。
【０１０７】時間周波数変換処理部７７３で処理された
瞬間周波数値（適宜、時間軸圧縮伸長処理されたもの）
は余弦発振器７７４に供給され、それにより余弦発振器
７７４はそのバンドの周波数の余弦波を発生し、その余
弦波に、時間周波数変換処理部７７３で処理された振幅
エンベロープを付加して出力する。これにより、当該バ
ンドの成分が再生される。さらに、これら各バンド０〜
９９のバンド成分を加算合成することで、元のオーディ
オ信号波形を復元できる。
【０１０８】以上に述べた実施例はいずれも、本発明に
係るオーディオ波形再生装置を電子楽器などの専用ハー
ドウェアに搭載するものとして説明したが、本発明はこ
れに限られるものではなく、例えば前記に説明した各機
能を制御プログラムで実現し、これらの制御プログラム
を記録媒体に格納して、この記録媒体からパーソナルコ
ンピュータなどにその制御プログラムをインストールす
ることで、そのパーソナルコンピュータをオーディオ波
形再生装置として機能させることによっても実現でき
る。すなわち、記録媒体には、パーソナルコンピュータ
を前記した各機能実現手段として機能させるためのプロ
グラムを格納する。もちろん、これらの制御プログラム
をパーソナルコンピュータに通信回線を介して配信して
インストールすることでも、本発明に係るオーディオ波
形再生装置を実現できる。
【０１０９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、オーディオ波形を、再生時にユーザが内部設定また
は外部入力で指定したテンポで、テンポを外さずに再生
することができる。また、再生途中でそのテンポを変更
したような場合にも、その変更したテンポを速やかに追
従することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのオーディオ波形再生
装置を搭載した電子楽器の全体構成を示す図である。
【図２】実施例装置におけるＤＳＰの構成概念を機能ブ
ロックで示した図である。
【図３】実施例装置における波形メモリに格納される波
形データのデータ構造を示す図である。
【図４】実施例装置のＣＰＵによって実行される操作子
検出処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】実施例装置のＣＰＵによって実行される鍵検出
処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】実施例装置のＤＳＰによって実行されるテンポ
クロック割込み処理ルーチンを示すフローチャートであ
る。
【図７】実施例装置のＤＳＰによって実行されるサンプ
リングクロック割込み処理ルーチンを示すフローチャー
トである。
【図８】実施例装置のＤＳＰにおける歩進値（時間軸圧
縮伸長情報）発生手段の構成概念を機能ブロックの形態
た図で示した図である。
【図９】実施例装置におけるテンポアドレス長、テンポ
クロック、再生位置など概念を説明するための図であ
る。
【図１０】実施例装置におけるサンプリングクロック毎
に更新される再生位置ＰＰとテンポクロック毎に更新さ
れるテンポ位置ＴＰとの関係を説明するための図であ
る。
【図１１】実施例装置のＤＳＰにより実現される時間軸
圧縮伸長処理手段７４の構成概念を機能ブロックの形態
で示した図である。
【図１２】実施例装置におけるホルマント方式の時間軸
圧縮伸長手段７４で用いる波形データの波形関連情報の
説明するための図である。
【図１３】実施例装置における波形メモリ８に記憶する
波形データの構造を説明する図である。
【図１４】実施例装置の時間軸圧縮伸長手段７４におけ
る、時間軸およびホルマントは変化させずに再生ピッチ
のみ上げる場合の処理の波形図である。
【図１５】実施例装置の時間軸圧縮伸長手段７４におけ
る、時間軸およびホルマントは変化させずに再生ピッチ
のみ下げる場合の処理の波形図である。
【図１６】実施例装置の時間軸圧縮伸長手段７４におけ
る、時間軸および再生ピッチを変化させずにホルマント
のみ上げる場合の処理の波形図である。
【図１７】実施例装置の時間軸圧縮伸長手段７４におけ
る、時間軸および再生ピッチを変化させずにホルマント
のみ下げる場合の処理の波形図である。
【図１８】実施例装置の時間軸圧縮伸長手段７４におけ
る、再生ピッチおよびホルマントは変化させずに時間軸
のみ伸長する場合の処理の波形図である。
【図１９】実施例装置の時間軸圧縮伸長手段７４におけ
る、再生ピッチおよびホルマントは変化させずに時間軸
のみ圧縮する場合の処理の波形図である。
【図２０】他の実施例としての、位相ボコーダ方式の時
間軸圧縮伸長処理手段の合成系の構成を機能ブロックの
形態で示した図である。
【図２１】他の実施例としての、位相ボコーダ方式の時
間軸圧縮伸長処理手段の合成系の時間周波数変換処理部
の構成を機能ブロックの形態で示した図である。
【図２２】他の実施例としての位相ボコーダ方式の時間
軸圧縮伸長処理手段の動作を説明するための波形図であ
る。
【図２３】他の実施例としての、位相ボコーダ方式の時
間軸圧縮伸長処理手段の分析系の構成を機能ブロックの
形態で示した図である。
【図２４】他の実施例としての、位相ボコーダ方式の時
間軸圧縮伸長処理手段の分析系の各バンド分析フィルタ
の構成を機能ブロックの形態で示した図である。
【図２５】他の実施例としての、位相ボコーダ方式の時
間軸圧縮伸長処理手段における各周波数帯域（バンド）
の概念を説明する図である。
【符号の説明】
１ ＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニット） ２ ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ） ３ ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ） ４ 鍵盤 ５ 操作子群 ６ ＭＩＤＩインタフェース ７ ＤＳＰ（ディジタル・シグナル・プロセッサ） ８ 波形メモリ ７１ サンプリングクロック割込み処理部 ７２ テンポクロック割込み処理部 ７３ 再生位置（ＰＰ）発生手段 ７４ 時間軸圧縮伸長処理手段 ７４ テンポ位置（ＴＰ）発生手段 ７６ 歩進値（時間軸圧縮伸長情報）ＴＲ発生手段

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】オーディオ波形を表す波形データを記憶す
    る記憶手段と、 該オーディオ波形を再生するときのテンポを表す再生テ
    ンポ情報を入力する再生テンポ情報入力手段と、 共通の軸上のそれぞれの位置を表す第１の情報（ＴＰ）
    と第２の情報（ＰＰ）であって、 該再生テンポ情報に基づいた時間関数である該第１の情
    報（ＴＰ）を生成する第１の時間関数生成手段と、 時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）に基づいた時間関数である
    該第２の情報（ＰＰ）を生成する第２の時間関数生成手
    段と、 該第１の情報と該第２の情報とを比較し、第１の情報の
    時間変化に第２の情報の時間変化が一致する方向に該時
    間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）を演算する時間軸圧縮伸長情
    報生成手段と、 該時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）に基づき該オーディオ波
    形を時間軸圧縮伸長処理して再生オーディオ波形を生成
    する時間軸圧縮伸長処理手段とを備えたオーディオ波形
    再生装置。
  2. 【請求項２】該記憶手段の波形データは、該オーディオ
    波形をサンプリング録音した振幅値データの時系列であ
    るＰＣＭデータであって、 該時間軸圧縮伸長処理手段は、該ＰＣＭデータを時間軸
    圧縮伸長情報（ＴＲ）に基づいて時間軸圧縮伸長処理し
    て再生オーディオ波形を生成するものである請求項１記
    載のオーディオ波形再生装置。
  3. 【請求項３】該共通の軸上とは、該ＰＣＭデータのアド
    レス上の位置を表すものである請求項２記載のオーディ
    オ波形再生装置。
  4. 【請求項４】該記憶手段は、該オーディオ波形の録音時
    のテンポであるオリジナルテンポ情報も記憶しており、 該再生テンポ情報は、再生テンポに対応した周期の周期
    情報であって、 該第１の時間関数生成手段は、該オリジナルテンポ情報
    に基づいて、該再生テンポ情報の所定の周期あたりのア
    ドレスの変化量を算出し、該アドレスの変化量と該再生
    テンポ情報とに基づいた該ＰＣＭデータ上の位置を表す
    時間関数である第１の情報を生成するものである請求項
    ３記載のオーディオ波形再生装置。
  5. 【請求項５】該第１の時間関数生成手段は、該再生テン
    ポ情報の１周期あたりのアドレスの変化量を算出し、該
    再生テンポ情報が入力される毎に逐次に該変化量ずつ歩
    進される該ＰＣＭデータ上の位置を表す時間関数である
    第１の情報（ＴＰ）を生成するもので、 該第２の時間関数生成手段は、再生サンプリング周期毎
    に逐次に該時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）ずつ歩進される
    該ＰＣＭデータ上の位置を表す時間関数である第２の情
    報（ＰＰ）を生成するもので、 該時間軸圧縮伸長情報生成手段は、該再生テンポ情報毎
    に該第１の情報（ＴＰ）と第２の情報（ＰＰ）とを比較
    して該第１の情報に第２の情報が一致する方向の歩進量
    である該時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）を演算するもので
    ある請求項４記載のオーディオ波形再生装置。
  6. 【請求項６】該記憶手段の波形データは、該オーディオ
    波形を分析しそのオーディオ波形を表す分析データであ
    って、 該時間軸圧縮伸長処理手段は、該分析データを該時間軸
    圧縮伸長情報（ＴＲ）に基づいて時間軸圧縮伸長処理し
    て再生オーディオ波形を生成するものである請求項１記
    載のオーディオ波形再生装置。
  7. 【請求項７】該共通の軸上とは、該オーディオ波形の時
    間軸を表す仮想アドレス上の位置を表すものである請求
    項６記載のオーディオ波形再生装置。
  8. 【請求項８】該記憶手段は、該オーディオ波形の録音時
    のテンポであるオリジナルテンポ情報も記憶しており、 該再生テンポ情報は、再生テンポに対応した周期の周期
    情報であって、 該第１の時間関数生成手段は、該オリジナルテンポ情報
    に基づいて、該再生テンポ情報の所定の周期あたりのア
    ドレスの変化量を算出し、該アドレスの変化量と該再生
    テンポ情報とに基づいた該仮想アドレス上の位置を表す
    時間関数である第１の情報を生成するものである請求項
    ７記載のオーディオ波形再生装置。
  9. 【請求項９】該第１の時間関数生成手段は、該再生テン
    ポ情報の１周期あたりのアドレスの変化量を算出し、該
    再生テンポ情報が入力される毎に逐次に該変化量ずつ歩
    進される該仮想アドレス上の位置を表す時間関数である
    第１の情報（ＴＰ）を生成するもので、 該第２の時間関数生成手段は、再生サンプリング周期毎
    に逐次に該時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）ずつ歩進される
    該仮想アドレス上の位置を表す時間関数である第２の情
    報（ＰＰ）を生成するもので、 該時間軸圧縮伸長情報生成手段は、該再生テンポ情報毎
    に該第１の情報（ＴＰ）と第２の情報（ＰＰ）とを比較
    して該第１の情報に第２の情報が一致する方向の歩進量
    である該時間軸圧縮伸長情報（ＴＲ）を演算するもので
    ある請求項８記載のオーディオ波形再生装置。
  10. 【請求項１０】該時間軸圧縮伸長処理手段において生成
    されるオーディオ波形は、該再生テンポに基づく所定の
    繰返し周期毎に、オーディオ波形の先頭位置から生成を
    繰り返すように構成した請求項１〜９のいずれかに記載
    のオーディオ波形再生装置。
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