JP2768090B2 - Sound source device - Google Patents
Sound source deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、楽音波形データをス
ペクトルごとに分析・記憶し、これを再合成して楽音信
号を形成する分析合成系音源に関し、特に、複数の楽音
波形データから新たな楽音波形データを生成する方式に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analysis / synthesis type sound source for analyzing and storing musical tone waveform data for each spectrum and re-synthesizing them to form a musical tone signal. The present invention relates to a method for generating musical tone waveform data.
【0002】[0002]
【従来の技術】電子楽器における楽音信号形成方式は従
来から種々提案されている。そのうち主なものに、FM
方式音源や波形メモリ方式音源がある。FM方式音源は
複数の基本信号を種々のアルゴリズム,強度で合成(周
波数変調)して楽音波形データを形成する方式である。
波形メモリ方式は自然楽器の楽音等を時系列にメモリに
記憶しておき、発音する際これを順次読み出して楽音波
形データを形成する方式である。2. Description of the Related Art Various tone signal forming methods for electronic musical instruments have been conventionally proposed. The main one is FM
There are a system sound source and a waveform memory system sound source. The FM system sound source is a system in which a plurality of basic signals are synthesized (frequency-modulated) by various algorithms and intensities to form musical sound waveform data.
The waveform memory system is a system in which musical sounds of natural musical instruments are stored in a memory in time series, and when sound is generated, these are sequentially read out to form musical sound waveform data.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】FM方式音源ではパラ
メータを調整することよって種々に柔軟に波形を制御す
ることができるが、意図した音色に波形を制御すること
が難しく自然楽器の再現性が悪かった。また、波形メモ
リ方式の音源は自然楽器の楽音の再現性が良いが波形の
加工が困難であり音色に変化をつけることができなかっ
た。また、複数の楽音データがある場合、これらの中間
の音色を生成することはFM方式音源,波形メモリ方式
音源のいずれにおいても困難なことであった。すなわ
ち、FM方式音源では各パラメータの中間値が音色の中
間値とは決してならない性質があり、また、波形メモリ
音源で各サンプリングタイミングごとにデータの中間値
をとっても有意義なデータを生成することができなかっ
た。In the FM system sound source, the waveform can be controlled flexibly and flexibly by adjusting the parameters. However, it is difficult to control the waveform to the intended tone and the reproducibility of a natural musical instrument is poor. Was. The sound source of the waveform memory system has good reproducibility of musical tones of natural musical instruments, but it is difficult to process the waveform, so that it is not possible to change the timbre. Further, when there are a plurality of tone data, it is difficult to generate an intermediate tone color in any of the FM system sound source and the waveform memory system sound source. That is, the FM system sound source has a property that the intermediate value of each parameter is never the intermediate value of the timbre, and the waveform memory sound source can generate significant data even if the intermediate value of the data is taken at each sampling timing. Did not.
【0004】この発明の目的は、自然楽器の音色の再現
性がよく、且つ、波形の制御性もよい音源装置を提供す
ることと、その音源装置においてサンプリングされた音
色以外の新たな音色を生成できるようにすることにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sound source device having good reproducibility of the timbre of a natural musical instrument and good controllability of a waveform, and to generate a new timbre other than the timbre sampled by the sound source device. To be able to do it.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は、楽音波形デ
ータを複数の部分データに分割して各部分データごとに
スペクトルの周波数データ,強度データからなる分析パ
ラメータに加工する分析手段と、この分析パラメータを
標準周波数の分析パラメータにシフトするシフト手段
と、シフトされた分析パラメータから楽音波形データを
再合成する再合成手段と、再合成された楽音波形データ
を再度複数の部分データに分割して各部分データごとに
スペクトルの周波数データ,強度データを分析する再分
析手段と、前記再分析手段が分析した各部分データごと
のスペクトルの周波数データおよび強度データを分析パ
ラメータとして記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶さ
れた複数種類の分析パラメータを各スペクトルごとに補
間して新たな分析パラメータを生成する補間手段と、こ
の新たな分析パラメータを順次読み出して楽音波形デー
タを再合成する合成手段と、を備えたことを特徴とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an analyzing means for dividing musical tone waveform data into a plurality of partial data and processing each partial data into an analysis parameter consisting of spectrum frequency data and intensity data. Shifting means for shifting the parameters to the analysis parameters of the standard frequency, re-synthesizing means for re-synthesizing the musical tone waveform data from the shifted analysis parameters, Re-analyzing means for analyzing frequency data and intensity data of a spectrum for each partial data; storage means for storing frequency data and intensity data of the spectrum for each partial data analyzed by the re-analyzing means as analysis parameters; A new analysis parameter is obtained by interpolating the multiple types of analysis parameters stored in And interpolation means for generating a meter and a synthesizing means for re-synthesizing tone waveform data are sequentially read out this new analysis parameters, comprising the.
【0006】[0006]
【作用】この発明の音源装置は、標準周波数の楽音波形
データからスペクトルに関する分析パラメータを抽出し
てこれを記憶している。標準周波数でない楽音波形デー
タの場合には、一旦分析パラメータを抽出したのち標準
周波数にシフトして楽音波形データを再度合成し、これ
を分析して記憶している。The sound source apparatus according to the present invention extracts analysis parameters relating to a spectrum from musical tone waveform data of a standard frequency and stores them. In the case of tone waveform data other than the standard frequency, the analysis parameters are once extracted, shifted to the standard frequency, and the tone waveform data is re-synthesized, analyzed, and stored.
【0007】発音のために楽音波形データを形成すると
きには、分析パラメータを順次読み出して合成する。こ
れによって、波形メモリと同様の再現性のよい楽音波形
データを形成することができ、且つ、分析パラメータは
自由に調整することができるため、楽音の加工も容易で
ある。When musical tone waveform data is formed for sound generation, analysis parameters are sequentially read and synthesized. This makes it possible to form musical tone waveform data with good reproducibility similar to that of the waveform memory, and to freely adjust the analysis parameters, so that tone processing is easy.
【0008】さらに、記憶手段に記憶される分析パラメ
ータは同一の標準周波数についてのものであるため、複
数の分析パラメータを各スペクトルごとに補間すること
により新たな分析パラメータを生成することができる。
これを再合成することにより新たな楽音波形データを生
成することが可能になる。Furthermore, since the analysis parameters stored in the storage means are for the same standard frequency, new analysis parameters can be generated by interpolating a plurality of analysis parameters for each spectrum.
By re-synthesizing this, new musical sound waveform data can be generated.
【0009】[0009]
【実施例】図1はこの発明が適用される分析合成系音源
の基本回路のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a basic circuit of an analysis and synthesis system sound source to which the present invention is applied.
【0010】この音源は、分析部1,記憶部2,補間部
3,シフト部4,合成部5を有している。図2に分析部
1の構成を示す。分析部1は複数(128個)のバンド
パスフィルタ(BPF)を並列に接続した構成になって
いる。各BPFは0〜127チャンネルのチャンネルナ
ンバで識別される。各BPFのバンド幅は125Hzで
あり、そのろ過帯域は、0チャンネル:0〜125H
z、1チャンネル:125〜250Hz、3チャンネ
ル:250〜375Hz……であり、0Hzから16k
Hzまで順に並べられている。さらに、このBPFはF
FT機能を有しており、BPFを通過するスペクトルの
周波数データおよび強度データMagを検出することが
できる。周波数はバンド中心周波数からのずれとして検
出されるが、このずれをバンド中心周波数に加算するこ
とにより絶対値の周波数データFreqが得られる。分
析部1は上記のようにBPFアレイで構成できるほか、
高速のFFTアナライザを用いて実現することもでき
る。さらにチャンネル数は128に限らず、バンド幅も
125Hzに限定されるものではない。This sound source has an analyzing unit 1, a storing unit 2, an interpolating unit 3, a shifting unit 4, and a synthesizing unit 5. FIG. 2 shows the configuration of the analysis unit 1. The analysis unit 1 has a configuration in which a plurality (128) of band-pass filters (BPFs) are connected in parallel. Each BPF is identified by a channel number of channels 0 to 127. The bandwidth of each BPF is 125 Hz, and its filtration band is 0 channel: 0 to 125 H
z, one channel: 125 to 250 Hz, three channels: 250 to 375 Hz, from 0 Hz to 16 k
Hz. Furthermore, this BPF is F
It has an FT function, and can detect frequency data and intensity data Mag of a spectrum passing through the BPF. The frequency is detected as a deviation from the band center frequency. By adding the deviation to the band center frequency, frequency data Freq of an absolute value is obtained. The analysis unit 1 can be composed of a BPF array as described above,
It can also be realized using a high-speed FFT analyzer. Further, the number of channels is not limited to 128, and the bandwidth is not limited to 125 Hz.
【0011】この分析部1にはPCM波形データが入力
される。PCM波形データは32kHzのサンプリング
クロックでサンプリングされたものである。分析部1は
連続する2048サンプルを1組のデータ(1フレー
ム)として扱う。ただし、各フレームは64サンプルご
とに出力され、隣接するフレームは64サンプルづつの
ずれでオーバーラップしている(図3参照)。分析部1
の各チャンネルは1フレーム分のサンプリングデータが
入力されたときそのフレームの周波数データFreqと
強度データMagを出力する。ここで、1フレームを構
成するサンプル数は2048に限らず、フレーム間隔も
64サンプルに限定されない。The analyzer 1 receives PCM waveform data. The PCM waveform data is sampled with a sampling clock of 32 kHz. The analysis unit 1 handles continuous 2048 samples as one set of data (one frame). However, each frame is output every 64 samples, and adjacent frames overlap with a shift of 64 samples (see FIG. 3). Analysis unit 1
When one frame of sampling data is input, each channel outputs frequency data Freq and intensity data Mag of the frame. Here, the number of samples forming one frame is not limited to 2048, and the frame interval is not limited to 64 samples.
【0012】記憶部2は、各チャンネルの周波数データ
Fm n と強度データMm n を各フレームごとにテーブル
化して記憶している(図4)。1波形データに対応する
複数フレームのテーブル群をボイスデータという。各音
色に対応してこのボイスデータが記憶されている。ま
た、マルチサンプリング(音域や強度別に1音色の複数
波形を記憶する方式)の場合には、1音色に複数のボイ
スデータが含まれることになる。[0012] The storage unit 2, the frequency data F m n and intensity data M m n of each channel are stored as a table for each frame (Fig. 4). A group of tables of a plurality of frames corresponding to one waveform data is called voice data. This voice data is stored for each tone. In the case of multi-sampling (a method of storing a plurality of waveforms of one timbre for each tone range or intensity), one timbre includes a plurality of voice data.
【0013】以上の分析部1による波形データの分析
(ボイスデータ化)および記憶部2への記憶が、演奏以
前に行われる前処理となる。The analysis of the waveform data (converted into voice data) by the analysis section 1 and the storage in the storage section 2 are pre-processes performed before the performance.
【0014】補間部3は、ボイスデータを読み出して波
形データを形成するとき各サンプリングクロックのデー
タを形成する回路部である。すなわち、フレームデータ
は64クロックごとに出力されるが、各フレーム間の6
3サンプリングタイミングにおける周波数データ,強度
データをその前後のフレームデータから直線補間して算
出する(図5参照)。補間は各チャンネルごとに同一チ
ャンネルのデータを用いて行われる。算出されたデータ
はシフト部4に出力される。The interpolation section 3 is a circuit section for forming data of each sampling clock when reading voice data and forming waveform data. That is, although the frame data is output every 64 clocks, 6 frames between each frame are output.
Frequency data and intensity data at three sampling timings are calculated by linear interpolation from the frame data before and after that (see FIG. 5). The interpolation is performed using the same channel data for each channel. The calculated data is output to the shift unit 4.
【0015】シフト部4は鍵盤等で指定された音高(周
波数)の楽音を発音するために、周波数データのみをシ
フトする回路である。サンプリングした波形データの周
波数と指定された周波数とに基づいてシフト量が決定さ
れる。The shift unit 4 is a circuit that shifts only frequency data in order to generate a musical tone having a pitch (frequency) specified by a keyboard or the like. The shift amount is determined based on the frequency of the sampled waveform data and the designated frequency.
【0016】合成部5は各チャンネルごとの周波数デー
タ,強度データを合成して1個の波形データを合成する
回路である。合成は逆FFT合成を用いてもよく、加算
合成を用いてもよい。The synthesizing section 5 is a circuit for synthesizing frequency data and intensity data for each channel to synthesize one waveform data. The synthesis may use an inverse FFT synthesis or an addition synthesis.
【0017】記憶部2に記憶されているボイスデータを
読み出して、各チャンネルごとに補間−シフトしたの
ち、合成することにより楽音波形データが形成される。
したがって、記憶部2−補間部3−シフト部4−合成部
5の動作は演奏時のリアルタイム動作となる。Voice data stored in the storage section 2 is read out, interpolated and shifted for each channel, and then synthesized to form musical sound waveform data.
Therefore, the operations of the storage unit 2, the interpolation unit 3, the shift unit 4, and the synthesis unit 5 are real-time operations during performance.
【0018】以上の方式の分析合成音源は、自然楽器等
実際の音をサンプリングして電子音を形成することがで
きるとともに、そのサンプリング波形データに対する加
工も大幅に可能にしたものである。The analysis / synthesis sound source of the above-described method can form an electronic sound by sampling an actual sound such as a natural musical instrument, and can greatly process the sampled waveform data.
【0019】図6は上記構成の音源装置で実行される楽
音波形データの分析・合成の手順を説明するための図、
図7は楽音波形データのスペクトルの例を示す図であ
る。図6の手順において、n1〜n5は上記分析部1に
入力されるPCMデータ(抽出された分析パラメータが
記憶部2に記憶されるデータ)を生成するための前段処
理である。まず、オリジナルのPCMデータが分析部1
に入力される(n1:図7(A))。PCMデータには基
本波およびその倍音成分であるフォルマント(倍音スペ
クトル)が含まれており、そのそれぞれが何れかのチャ
ンネルのBPFのろ過帯域内に含まれている。分析部1
によってこのPCMデータが128チャンネル,64サ
ンプルごとの分析パラメータ化される(n2,n3)。
このままでは標準周波数で分析パラメータ化されている
他の楽音波形データ(同図(D))と補間することができ
ない。なぜならば、分析パラメータ同士の補間は同一チ
ャンネルナンバのパラメータ同士で行うため、分析パラ
メータが同図(B)のようにシフトされてもチャンネル
ナンバはもとのままだからである。そこで、この分析パ
ラメータをシフト部4において標準周波数にシフトし
(n4:図7(B))、シフトされた分析パラメータを合
成部5において再合成して楽音波形データとする(n
5)。この楽音波形データ(PCMデータ)を再度分析
部1に入力して分析パラメータに分析する(n6:図7
(C))。この分析パラメータは標準周波数のものである
ため、標準周波数で分析記憶されている他の楽音波形デ
ータと補間して新たなボイスを生成することができる。
ただし、サンプリングやシフトの都合で強度が負になる
場合もありうる。この正負は分析パラメータによってま
ちまちであるため、このまま複数種類の分析パラメータ
を補間したのではその成分が相殺されてしまい音が痩せ
たりノイズが発生したりする。そこで、全ての強度デー
タを絶対値化して(n7)、記憶部2に記憶する(n
8)。この分析パラメータと他の楽音波形の分析パラメ
ータ(同図(D):n10)とを比較すると各スペクト
ルの強度は異なるが分布は同一である。したがって各チ
ャンネル毎に補間することによって(n11)、新たな
楽音波形の分析パラメータを生成することが可能である
(n12)。加算合成することにより(n13)、新た
な楽音波形データを形成することができる(n14)。
なお、任意の周波数の楽音波形データを得るためには、
補間したのちシフト部において所定の周波数にシフトし
て再合成すればよい。FIG. 6 is a diagram for explaining a procedure of analyzing and synthesizing musical tone waveform data executed by the tone generator having the above-mentioned configuration.
FIG. 7 is a diagram showing an example of the spectrum of the musical sound waveform data. In the procedure of FIG. 6, n1 to n5 are pre-processes for generating PCM data (data in which the extracted analysis parameters are stored in the storage unit 2) input to the analysis unit 1. First, the original PCM data is analyzed
(N1: FIG. 7A). The PCM data includes a fundamental wave and a formant (harmonic spectrum) which is a harmonic component thereof, and each of them is included in a BPF filtration band of any channel. Analysis unit 1
The PCM data is converted into analysis parameters for each of 128 channels and 64 samples (n2, n3).
In this state, it cannot be interpolated with other tone waveform data ((D) in the figure) which is converted into an analysis parameter at the standard frequency. This is because the interpolation between the analysis parameters is performed between the parameters of the same channel number, so that the channel number remains unchanged even if the analysis parameters are shifted as shown in FIG. Therefore, the analysis parameters are shifted to the standard frequency in the shift unit 4 (n4: FIG. 7B), and the shifted analysis parameters are re-synthesized in the synthesis unit 5 to obtain musical sound waveform data (n
5). The tone waveform data (PCM data) is input to the analysis unit 1 again and analyzed into analysis parameters (n6: FIG. 7).
(C)). Since the analysis parameters are of the standard frequency, a new voice can be generated by interpolating with other musical sound waveform data analyzed and stored at the standard frequency.
However, the intensity may be negative due to sampling or shifting. Since the sign varies depending on the analysis parameter, if a plurality of types of analysis parameters are interpolated as they are, their components are canceled out, resulting in a thin sound or noise. Therefore, all the intensity data are converted into absolute values (n7) and stored in the storage unit 2 (n
8). When this analysis parameter is compared with the analysis parameters of the other tone waveforms (FIG. (D): n10), the intensity of each spectrum is different but the distribution is the same. Therefore, by performing interpolation for each channel (n11), it is possible to generate a new musical sound waveform analysis parameter (n12). By adding and combining (n13), new musical tone waveform data can be formed (n14).
In order to obtain musical sound waveform data of any frequency,
After the interpolation, the signal may be shifted to a predetermined frequency in the shift unit and recombined.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上のようにこの発明では、サンプリン
グされたデータを用いることにより自然楽器等の楽音の
再現性がよいうえ、楽音を周波数分析されたパラメータ
として保存するため音色の加工性が高い音源装置を実現
することができる。また、全ての音色の分析パラメータ
を標準周波数で記憶しているため、補間することにより
任意の中間音色を生成することができ表現力の向上につ
ながる。As described above, according to the present invention, the reproducibility of musical tones such as natural musical instruments is improved by using the sampled data, and the tone is stored as a frequency-analyzed parameter, so that the processability of timbre is high. A sound source device can be realized. In addition, since the analysis parameters of all timbres are stored at the standard frequency, any intermediate timbre can be generated by interpolation, which leads to an improvement in expressiveness.
【図1】この発明が適用される分析合成系音源の構成を
示す図FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an analysis and synthesis system sound source to which the present invention is applied.
【図2】同分析合成系音源の分析部の構成を示す図FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an analysis unit of the analysis and synthesis system sound source.
【図3】同分析合成系音源に入力されるPCM波形デー
タの例を示す図FIG. 3 is a diagram showing an example of PCM waveform data input to the analysis and synthesis system sound source.
【図4】同分析合成系音源の記憶部の記憶内容を示す図FIG. 4 is a diagram showing storage contents of a storage unit of the analysis and synthesis system sound source.
【図5】同分析合成系音源の補間部の動作を説明する図FIG. 5 is a view for explaining the operation of the interpolation unit of the analysis / synthesis system sound source.
【図6】同分析合成系音源において実行される分析・合
成の手順を示す図FIG. 6 is a diagram showing an analysis / synthesis procedure executed in the analysis / synthesis system sound source.
【図7】分析される楽音波形データのスペクトルの例を
示す図FIG. 7 is a diagram showing an example of a spectrum of musical tone waveform data to be analyzed;
1−分析部、2−記憶部、3−補間部、4−シフト部、
5−合成部。1-analysis unit, 2-storage unit, 3-interpolation unit, 4-shift unit,
5- Synthesis part.
Claims (1)
割して各部分データごとにスペクトルの周波数データ,
強度データからなる分析パラメータに加工する分析手段
と、この分析パラメータを標準周波数の分析パラメータ
にシフトするシフト手段と、シフトされた分析パラメー
タから楽音波形データを再合成する再合成手段と、 再合成された楽音波形データを、再度複数の部分データ
に分割して各部分データごとにスペクトルの周波数デー
タ,強度データを分析する再分析手段と、 前記再分析手段が分析した各部分データごとのスペクト
ルの周波数データおよび強度データを分析パラメータと
して記憶する記憶手段と、 記憶手段に記憶された複数種類の分析パラメータを各ス
ペクトルごとに補間して新たな分析パラメータを生成す
る補間手段と、 この新たな分析パラメータを順次読み出して楽音波形デ
ータを再合成する合成手段と、 を備えたことを特徴とする音源装置。A musical tone waveform data is divided into a plurality of partial data, and spectrum frequency data,
Analysis means for processing into analysis parameters consisting of intensity data; shift means for shifting the analysis parameters to analysis parameters of the standard frequency; resynthesis means for resynthesizing the tone waveform data from the shifted analysis parameters; Re-analyzing means for dividing the musical tone waveform data into a plurality of partial data again, and analyzing spectrum frequency data and intensity data for each partial data; and a spectrum frequency for each partial data analyzed by the re-analyzing means. Storage means for storing data and intensity data as analysis parameters; interpolation means for interpolating a plurality of types of analysis parameters stored in the storage means for each spectrum to generate new analysis parameters; Combining means for sequentially reading and resynthesizing the musical tone waveform data. Sound source device according to claim.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3287966A JP2768090B2 (en) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | Sound source device |
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Family Cites Families (2)
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JP2705063B2 (en) * | 1987-04-20 | 1998-01-26 | カシオ計算機株式会社 | Music signal generator |
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1991
- 1991-11-01 JP JP3287966A patent/JP2768090B2/en not_active Expired - Fee Related
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