JP4443159B2 - 効果装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換して出力する効果装置に関する。

従来、入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換し、入力される楽音信号と混合するなどして出力する効果装置が知られている。特開昭５４−１４３６１７号公報（特許文献１）には、入力楽音信号の１周期毎に波形の出力と遮断を繰り返し行うことにより、１オクターブ低い（周波数は、二分の一）楽音を形成する方法が開示されている。
特開昭５４−１４３６１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている効果装置は、入力楽音信号の１周期毎に波形の出力と遮断を行うため、１周期の検出が安定して行われないと１オクターブ低い楽音が安定して形成されないという問題点がある。特にギターやベースの低音域の楽音は、基本波の２倍の倍音のレベルが比較的大きく、倍音の周期を検出しやすいという傾向があり、上記問題点が顕著であった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、入力される楽音信号のピッチを安定してオクターブ低く変換する効果装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１記載の効果装置は、入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換し、前記入力される楽音信号と混合して出力するものであり、入力される楽音信号のピッチを検出するピッチ検出手段と、前記入力される楽音信号に対して、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチに応じた周波数特性を制御するイコライザと、そのイコライザにより周波数特性が変更された前記入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換するオクターブ処理手段とを備え、前記イコライザは、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチに対応する周波数の利得を上げるものであり、前記オクターブ処理手段は、楽音信号の１周期分離れた波形の２つのピーク点を結ぶ線分を折り返し線として前記２つのピーク点間の波形を折り返す処理を１周期おきに繰り返すことにより変換するものである。

請求項２記載の効果装置は、入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換し、前記入力される楽音信号と混合して出力するものであり、入力される楽音信号のピッチを検出するピッチ検出手段と、前記入力される楽音信号に対して、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチに応じた周波数特性を制御するイコライザと、そのイコライザにより周波数特性が変更された前記入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換するオクターブ処理手段とを備え、前記イコライザは、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチの２倍のピッチに対応する周波数の利得のみを下げるものである。

請求項３記載の効果装置は、入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換し、前記入力される楽音信号と混合して出力するものであり、入力される楽音信号のピッチを検出するピッチ検出手段と、前記入力される楽音信号に対して、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチに応じた周波数特性を制御するイコライザと、そのイコライザにより周波数特性が変更された前記入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換するオクターブ処理手段とを備え、前記イコライザは、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチに対応する周波数の利得を上げると共に、そのピッチの２倍のピッチに対応する周波数の利得のみを下げるものである。

請求項４記載の効果装置は、請求項２または３に記載の効果装置において、前記オクターブ処理手段は、楽音信号の１周期分離れた波形の２つのピーク点を結ぶ線分を折り返し線として前記２つのピーク点間の波形を折り返す処理を１周期おきに繰り返すことにより変換するものである。

請求項１記載の効果装置によれば、入力される楽音信号のピッチを検出し、入力される楽音信号のピッチに応じた周波数特性を変更できるので、基本波に対応する波形のピーク点が強調され、正確に１周期を認識することができる。その結果、１オクターブ低い音高の楽音信号に安定して変換することができるという効果がある。また、請求項１記載の効果装置によれば、ピッチ検出手段により検出されたピッチに対応する周波数の利得をイコライザにより上げることができるので、２倍音等の倍音より基音のレベルを高くすることができるという効果がある。更に、請求項１記載の効果装置によれば、入力される楽音信号の波形のピークを結ぶ線分で折り返すことにより１オクターブ低い音高の楽音信号を得ているので、入力される楽音信号の波形が維持されたオクターブ信号を得ることができ、入力される楽音信号の音色を変えないでオクターブ処理できるという効果がある。

請求項２記載の効果装置によれば、入力される楽音信号のピッチを検出し、入力される楽音信号のピッチに応じた周波数特性を変更できるので、基本波に対応する波形のピーク点が強調され、正確に１周期を認識することができる。その結果、１オクターブ低い音高の楽音信号に安定して変換することができるという効果がある。また、請求項２記載の効果装置によれば、ピッチ検出手段により検出されたピッチの２倍のピッチに対応する周波数の利得のみをイコライザにより下げることができるので、基音のレベルを２倍音のレベルより高くすることができるという効果がある。

請求項３記載の効果装置によれば、入力される楽音信号のピッチを検出し、入力される楽音信号のピッチに応じた周波数特性を変更できるので、基本波に対応する波形のピーク点が強調され、正確に１周期を認識することができる。その結果、１オクターブ低い音高の楽音信号に安定して変換することができるという効果がある。また、請求項３記載の効果装置によれば、ピッチ検出手段により検出されたピッチに対応する周波数の利得をイコライザにより上げることができると共に、そのピッチの２倍のピッチに対応する周波数の利得のみをイコライザにより下げることができるので、基音のレベルを２倍音のレベルより高くすることができるという効果がある。

請求項４記載の効果装置によれば、請求項２または３に記載の効果装置の奏する効果に加え、入力される楽音信号の波形のピークを結ぶ線分で折り返すことにより１オクターブ低い音高の楽音信号を得ているので、入力される楽音信号の波形が維持されたオクターブ信号を得ることができ、入力される楽音信号の音色を変えないでオクターブ処理できるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の効果装置１００のブロック図である。ギターのピックアップやマイクロフォンにより入力される楽音信号は、所定のサンプリング周波数（例えば４４．１ｋＨｚ）で標本化され、Ａ／Ｄ変換器１３０により、例えば１６ビットのデジタル信号に量子化される。このデジタル信号は、ＤＳＰ（デジタル信号処理装置）１１０により各種の信号処理が行われＤ／Ａ変換器１４０によりアナログ信号に変換されて出力される。ＤＳＰ１１０内には、図示しないプログラムを記憶するＲＯＭと一時記憶するＲＡＭが備えられている。

ＣＰＵ（中央処理装置）１２０は、ＲＯＭ１５０に記憶されたプログラムを実行し、一時記憶するＲＡＭ１６０を使用して、操作子１７０の操作状態を検出するなどして、パラメータを設定し、ＤＳＰ１１０に処理の指示を送る。

操作子としては、図示しないが、ダイレクト音（入力楽音信号）の出力レベルを調整するツマミ、ダイレクト音を１オクターブ低く形成された楽音の出力レベルを調整するツマミ、モード選択ツマミおよび選択されたモードにより機能が変化するコントロールツマミが備えられている。

モード選択ツマミにより選択されるモードには、ポリモード、オクト２モードおよびドライブモードがある。ポリモードの場合は、入力楽音の帯域分割を行い、それぞれの帯域で１オクターブ低い楽音を形成するので、入力楽音が和音であっても、和音を構成するそれぞれの楽音のオクターブ低い楽音が形成される。この場合、コントロールツマミは、帯域分割を行う帯域幅を調整する。

オクト２モードの場合は、入力される楽音の１オクターブ低い楽音とさらに１オクターブ低い楽音（入力楽音の２オクターブ低い楽音）を形成する。オクターブ処理部により１オクターブ低い楽音を形成し、その楽音を再びオクターブ処理部にてさらに１オクターブ低い楽音を形成する。この場合、コントロールツマミは、２オクターブ低い楽音の出力レベルを調整する。

ドライブモードの場合は、入力される楽音の１オクターブ低い楽音にのみ歪み（ディストーション）をかける。この場合、コントロールツマミは、歪み量を調整する。

図２は、本発明のＤＳＰにおける処理を表すブロック図（ａ）およびイコライザ１１１，１１２による周波数特性を模式的に表した図（ｂ）である。図２（ａ）に示されるように、入力される楽音信号は、イコライザ１１１（ＥＱ１）に入力されると共に、ピッチ検出部１１３にも入力される。ピッチ検出部１１３は、例えばＣＰＵ１２０により実行されるもので、入力される楽音信号のゼロクロスやピークなどから、入力される楽音信号のピッチを正確に検出する。ピッチ検出部１１３は、検出したピッチ（図２（ｂ）ｆｒｅｑ１）に対応する周波数の利得を上げるようイコライザ１１１を制御する。また、イコライザ１１１の出力は、イコライザ１１２（ＥＱ２）に入力され、ピッチ検出部１１３は、検出したピッチの２倍のピッチ（図２（ｂ）ｆｒｅｑ２）に対応する周波数の利得を下げるようにイコライザ１１２を制御する。こうして、周波数特性が変更された信号が、オクターブ処理部２００に入力される。

図２（ｂ）は、イコライザ１１１および１１２による周波数特性を表すもので、横軸に周波数、縦軸に利得（Ｇ）を表し、周波数がｆｒｅｑ１では利得が高く、ｆｒｅｑ２では低く設定される。

このイコライザ１１１および１１２により周波数特性が変化される波形の様子を図３を参照して説明する。図３−Ａは、ギターなどの低音域の楽音波形を表し、基本波の２倍の倍音のレベルが高い波形であり、１周期の中に２つの大きなピークが示されている。ここでは、１オクターブ低い楽音を形成する処理（以下オクターブ処理という）として、入力波形の１周期毎に、波形を反転することにより１オクターブ低い楽音を形成する場合を示しており、図３−Ａの波形を正確に１周期毎に反転した場合が図３−Ｂである。

しかしながら、２倍音のレベルが高いので、誤って半周期を１周期として判定する場合が発生する。この様子が、図３−Ｃであり、半周期毎に波形が反転される。

本発明は、このような誤動作が起きないよう、イコライザ１１１によりピッチ（基音）の周波数をブーストし、イコライザ１１２により２倍音の周波数をカットする。このことにより、入力される楽音の基音が強調され、２倍音が減衰され、図３−Ｄに示す波形が得られる。従って、１周期内に波形のピークが、一つだけ存在することになり、誤動作を防止することができる。

次に、図４および図５を参照して、オクターブ処理部２００について詳細に説明する。図４は、ＤＳＰ１１０において実行されるオクターブ処理の機能ブロック図であり、図５は、図４の各部における波形を表す図である。

入力される楽音信号（波形Ｂ）は、エンベロープフォロア２１１に入力され、入力波形のピーク点を結ぶピーク信号Ｃのように変換される。なお、エンベロープフォロアとは、整流された波形を積分する処理である。図５（１）に波形Ｂおよびピーク信号Ｃを示す。

また、入力される楽音信号Ｂは、乗算器２１５により（−１）が乗算されて反転され、エンベロープフォロア２１６に入力される。エンベロープフォロア２１１および２１６の出力は、それぞれ乗算器２１３および２１７により（−１）が乗算されて反転され、加算器２１４および２１９にそれぞれ供給される。加算器２１４では、入力された楽音信号が乗算器２１２を通じ、また、加算器２１９では、乗算器２１５により反転された楽音信号が乗算器２１８を通じてそれぞれ加算され、波形ＤおよびＦが形成される。

波形Ｄは、図５（２）に示すように、ピーク信号Ｃと楽音信号Ｂの差分がわずかに０レベル（波線）を上回るレベルの楽音信号となり、波形Ｆは、図５（４）に示すように、楽音信号Ｂを反転した信号におけるピーク信号とその反転された楽音信号の差分がわずかに０レベル（波線）を上回るレベルの楽音信号となる。なお、図５では、入力される楽音信号Ｂの波形を単純な波形で模式的に描いているため、波形Ｆは、波形Ｄの位相を１８０度ずらした波形のように描かれているが、一般には入力される楽音信号の波形は非常に複雑な形状であり、正負を反転した波形は、もとの波形の位相を１８０度ずらしたものとは異なる。

これらの波形Ｄおよび波形Ｆは、それぞれコンパレータ２２１およびコンパレータ２２０に供給され、これらのコンパレータでは、波形のレベルがレベル０より高いとき１，波形のレベルがレベル０より低いとき０の矩形波が出力される。図５（３）Ｅおよび図５（５）Ｇが、これらの波形を表す。

波形Ｅは、Ｓ−Ｒ ＦＦ（セットリセット型フリップフロップ）の２２２のセットＳ端子に入力され、波形Ｇは、リセットＲ端子にそれぞれ入力される。その結果、Ｓ−Ｒ ＦＦ２２２の出力は、図５（６）の波形Ｈに示すように、入力される楽音信号の周期と同じ周期の矩形波である。

この矩形波Ｈは、つぎにＤ型フリップフロップ２２３に入力され、周期が２倍の矩形波Ｉ（図５（７））が得られる。ここで、入力される楽音信号を乗算器２１５により反転した信号から波形Ｇを得、その波形ＧによりＳ−Ｒ ＦＦ２２２を制御しているのは、実際の波形の場合、正側の波形と負側の波形が大きく異なる場合があり、入力される楽音信号の周期に応じた矩形波を確実に得るためである。

次に乗算器２２４の入力に波形Ｄを供給するとともに、矩形波Ｉが１の時は係数１を、矩形波Ｉが０の時は係数−１を乗算器２２４に供給することにより波形Ｊ（図５（８））が得られ、この波形Ｊを低域通過フィルタ２２５に通すことにより、波形Ｋ（図５（９））が得られる。この波形Ｋは、入力される楽音信号の１オクターブ低いピッチを有するものである。

以上、上記実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記実施例では、入力される楽音信号にイコライザ１１１によりピッチに対応する周波数を強調し、イコライザ１１２により２倍音が減衰するように構成したが、いずれか一方でもよい。また、イコライザ１１１とイコライザ１１２の順を逆にしてもよい。

また、ピッチ検出部は、入力される楽音信号のピッチを検出するようにしたが、
イコライザ１１１またはイコライザ１１２から出力される楽音信号のピッチを検出するようにしてもよい。この場合は、一度正確にピッチが検出された後、弦の振動が減衰していく過程で、誤った２倍音を検出することを防止できる。

また、上記実施例では、入力された楽音をイコライザにより周波数特性を変更し、オクターブ処理を行っているので、オクターブ処理を行った楽音信号の周波数特性を元に戻すイコライザを設けてもよい。

本発明の効果装置のブロック図である。 オクターブ処理を表すブロック図およびイコライザによる周波数特性を模式的に表した図である。 入力楽音波形、オクターブ変換された波形およびイコライズされた波形を表す。 オクターブ処理部のブロック図である。 オクターブ処理部の各部における波形を表す図である。

１００ 効果装置
１１０ ＤＳＰ
１１１ イコライザＥＱ１
１１２ イコライザＥＱ２
１１３ ピッチ検出部
１２０ ＣＰＵ
２００ オクターブ処理部

Claims (4)

1. 入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換し、前記入力される楽音信号と混合して出力する効果装置において、
   入力される楽音信号のピッチを検出するピッチ検出手段と、
   前記入力される楽音信号に対して、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチに応じた周波数特性を制御するイコライザと、
   そのイコライザにより周波数特性が変更された前記入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換するオクターブ処理手段とを備え、
   前記イコライザは、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチに対応する周波数の利得を上げるものであり、
   前記オクターブ処理手段は、楽音信号の１周期分離れた波形の２つのピーク点を結ぶ線分を折り返し線として前記２つのピーク点間の波形を折り返す処理を１周期おきに繰り返すことにより変換するものであることを特徴とする効果装置。
2. 入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換し、前記入力される楽音信号と混合して出力する効果装置において、
   入力される楽音信号のピッチを検出するピッチ検出手段と、
   前記入力される楽音信号に対して、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチに応じた周波数特性を制御するイコライザと、
   そのイコライザにより周波数特性が変更された前記入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換するオクターブ処理手段とを備え、
   前記イコライザは、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチの２倍のピッチに対応する周波数の利得のみを下げるものであることを特徴とする効果装置。
3. 入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換し、前記入力される楽音信号と混合して出力する効果装置において、
   入力される楽音信号のピッチを検出するピッチ検出手段と、
   前記入力される楽音信号に対して、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチに応じた周波数特性を制御するイコライザと、
   そのイコライザにより周波数特性が変更された前記入力される楽音信号を１オクターブ低い音高の楽音信号に変換するオクターブ処理手段とを備え、
   前記イコライザは、前記ピッチ検出手段により検出されたピッチに対応する周波数の利得を上げると共に、そのピッチの２倍のピッチに対応する周波数の利得のみを下げるものであることを特徴とする効果装置。
4. 前記オクターブ処理手段は、楽音信号の１周期分離れた波形の２つのピーク点を結ぶ線分を折り返し線として前記２つのピーク点間の波形を折り返す処理を１周期おきに繰り返すことにより変換するものであることを特徴とする請求項２または３に記載の効果装置。
   

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