JPH05119782A - 音源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、自然楽器の楽音の再現性が良く、
且つ、波形の加工が容易な音源装置を提供するためにな
された。 【構成】波形データを一定周波数（スペクトル）ごとに
分析してそのデータを記憶しておき、楽音信号を合成す
るときにはこの分析データを合成する。分析データは加
工性がよく、また、波形データを分析→合成するためサ
ンプリングデータを用いることができる。さらに、ビブ
ラート波形データのみ別に抽出して記憶したことによ
り、ビブラートのみを加工して楽音波形に付加すること
ができるようになった。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、そのビブラ
ート付加方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子楽器における楽音信号形成方式は従
来より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。

【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。また楽音の装飾手法としてビブラートがあるが、Ｆ
Ｍ方式音源でビブラートをかける場合、規則正しく形成
された三角波や正弦波で変調するため単調になってしま
う欠点があった。一方、波形メモリ方式の音源で波形デ
ータそのものにビブラートが含まれている場合にはビブ
ラートの制御ができないうえ、波形データを途中から繰
り返したとき（ループさせたとき）ビブラート波形の整
合性が悪くなる欠点があった。

【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自然なビブラート演奏
を可能にすることにある。

【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，強度データを分析するとと
もに前記楽音波形データのビブラート波形データを分析
する分析手段と、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，強度データおよびビブラ
ート波形データを分析パラメータとして記憶する記憶手
段と、前記分析パラメータを順次読み出し前記周波数デ
ータに前記ビブラート波形データの周波数成分を加減算
または乗算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。

【０００６】

【作用】この発明の音源装置は、楽音波形データからス
ペクトルおよびビブラート波形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。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。ビブラート波形のデータはスペクトル
の周波数データに加減算または乗算することにより再合
成される楽音波形データにビブラートを付加することが
できる。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（特にビブラートの調整）も容易である。

【０００７】

【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。

【０００８】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のバンド幅は１２５Ｈｚであり、そのろ
過帯域は０Ｈｚから１６ｋＨｚまで順に並べられてい
る。各ＢＰＦを０〜１２７チャンネルのチャンネルナン
バで識別する。さらに、このＢＰＦはＦＦＴ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。

【０００９】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Ｆｒｅ
ｑ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。

【００１０】記憶部２は、各チャンネルの周波数データ
Ｆ^m _n と強度データＭ^m _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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。なお、マルチサンプリングにより全ての鍵（音
高）に対応するボイスデータを有する場合はこのシフト
処理は不要となる。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】図６はこの発明の実施例である音源装置の
一部構成図である。この音源装置では分析部は分割され
たＮチャンネル（１２８チャンネル）ごとのスペクトル
（ローカルピーク）分析のみならず、全体のビブラート
波形についての解析も行っている。記憶部２′は、各ボ
イスデータごとに図４に示すフレームデータに加えてビ
ブラートデータも記憶している。ビブラート波形データ
は記憶部２′のビブラート波形データ記憶エリア２′ａ
に記憶されている。図７は分析部１′のビブラート解析
部および記憶部２′のビブラート波形データ記憶エリア
２′ａの構成を示す図である。ビブラート解析部１′ａ
はピッチ抽出部１０および減算器１３からなっている。
ピッチ抽出部１０は自己相関回路１１および最大ピーク
抽出回路１２を有している。自己相関回路１１は直前の
周波数からの周波数変動を抽出する回路であり、最大ピ
ーク抽出回路１２は変動のローカルピークを抽出する回
路である。このようにして抽出された周波数変動値から
この楽音波形データの中心ピッチを減算することにより
ビブラート波形を抽出することができる。中心ピッチの
減算は減算器１３で行う。このように抽出されたビブラ
ート波形がビブラートデータ記憶エリア２′ａに記憶さ
れる。ビブラート波形はピッチ変動データとして時系列
に記憶されている。

【００１８】このように記憶部２′に記憶されたボイス
データは、楽音波形の再合成時に読み出される。フレー
ムデータはフレームカウンタ（図示せず）から入力され
るフレームナンバデータに従って読み出される。ビブラ
ート波形データはビブラート速度制御データに従って読
み出される。フレームデータは補間部３′に入力され
る。補間部３′は各サンプリングクロックごとに前後の
フレームデータを直線補間して出力する。ビブラート波
形データはサンプリングクロック毎に読み出され、乗算
器６に入力される。乗算器６ではビブラート深さ制御デ
ータと乗算される。このビブラート深さ制御データはた
とえばキーボードなどの演奏装置のアフタタッチデータ
やモジュレーションホイールデータなどに基づいて生成
される。ビブラート深さ制御データを乗算されたビブラ
ート波形データは加算器７に入力される。加算器７は補
間部３′とシフト部４との間に各チャンネルごとに設け
られており、それぞれ各チャンネルの補間された周波数
データＦｒｅｑが入力される。この周波数データＦｒｅ
ｑにビブラート波形データ（周波数付加分）が加算され
たのち、シフト部４に入力される。これにより、サンプ
リングされた楽音波形データのうちビブラート成分のみ
が別に記憶され、再合成時にその深さや速さが調節され
て加算されるようになる。

【００１９】なお、ビブラート波形データは周波数デー
タＦｒｅｑに乗算するようにしてもよい。また、ビブラ
ート波形データを減算してビブラートを抑えるように制
御することも可能である。

【００２０】ビブラート波形データは位相の合った適当
な区間でルーピングされるようになっている。

【００２１】

【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、分析パラメータに波形データを保存
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、ビブラート波形のみを抽出して記憶した
ことによりビブラートの深さ／速さを調節することもで
き、さらに、楽音がループした場合でもビブラートの位
相がずれるおそれがない。

【図面の簡単な説明】

【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

【図２】同分析合成系音源の分析部の構成を示す図

【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

【図４】同分析合成系音源の記憶部の記憶内容を示す図

【図５】同分析合成系音源の補間部の動作を説明する図

【図６】この発明の実施例である分析合成系音源の一部
詳細図

【図７】同分析合成系音源のビブラート解析回路付近の
詳細図

【符号の説明】

１−分析部、２−記憶部、３−補間部、４−シフト部、
５−合成部、１′ａ−ビブラート解析部、２′ａ−ビブ
ラート波形データ記憶エリア、７−加算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、
   強度データを分析するとともに、前記楽音波形データの
   ビブラート波形データを分析する分析手段と、 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、強度データおよびビブラート波形データを
   分析パラメータとして記憶する記憶手段と、 前記分析パラメータを順次読み出し、前記周波数データ
   に前記ビブラート波形データの周波数成分を加減算また
   は乗算して楽音波形データを再合成する合成手段と、 を備えた音源装置。