JPS6190524A

JPS6190524A - 電子楽器の楽音波形処理方法

Info

Publication number: JPS6190524A
Application number: JP59212383A
Authority: JP
Inventors: Hideo Suzuki; 秀雄鈴木
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Priority date: 1984-10-09
Filing date: 1984-10-09
Publication date: 1986-05-08
Also published as: JPH039475B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、波形を表わすディジタルサンプリングデー
タを少数ビットのデイジクルク゛−タに圧１１を処理り
る場合に用いられる波形処理方法に関りる。

〔従来技術〕

従来、音声波形、楽音波形等の波形をサンプリングして
ディジタル（Ｊンプリングデータに変換し、処理する技
術は、音声合成、電子楽器、データ通信等の分野におい
て広く用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところぐ、このようなデータ処理技術における最大の問
題点はデータ量が膨大になることであり、例えば自然楽
器（ピアノ等）の楽音波形をディジタルサンプリングデ
ータに変換してメモリに記憶させる場合、このメモリの
容量が極めて大きくなる。そこで、従来からサンプリン
グデータのヒツト故を圧縮する方法が各種化えられてお
り、例えばＤＭ（デルタ変調）方式、ＡＤＭ　（適応デ
ルタ変調）方式、ＤＰＣＭ　（差分パルス符号変調）方
式等が知られている。しかしながら、これらの方法はい
ずれも過去のデータに遍講づいて波形を符号化する、い
わゆる予測コード化（ｐ　ｒｅｄｉｃｔｉｖｃＣｏｄｅ
）であり、誤差の発生が避けられず、このため、復号時
において元の波形を正確に復元し得ない欠点がある。

そこで口の発明は、元の波形を正確に復元するすること
がＣきる波形処理方法を）：ｌ　ｌｌ　することを目的
とする。

〔問題を解決するための手段〕

この発明は、過去のサンプリングデータおよび未来の１
ナンプリングｊ゛−夕の双方を）ｙ１０処理することに
より予測データを求め、この予測データを用いてサンプ
リング１−夕の圧縮をｉｊう。この場合、過去のサンプ
リングデータＪｊよび未来のサンプリングデータの少く
とも一方として複数のγ−タを用いる。

（作用〕過去のリンブリングデータのみから予測データを求めた
ＩＳ２合は誤差の発生が避【ノられないが、この発明に
よれば過去および未来のリンｌリングデータから予測デ
ータを求めるので、復）−：峙に＋５いて全く誤差なく
リンブリングデータを復元することができ、したがって
、元の波形を正確に復元することができる。

〔実施例〕以下、図面を参照（）この弁明の一実施例について説明
りる。第１図（イ）Ｊ′−３よび（ロ）は共にこの発明
の一実施例の構成を示すブロック図である。

また、第２図（イ）、（ロ）は同実施例の基礎となった
回路を示す図であり、第１図（イ）、（ロ）に示づ実施
例は第２図（イ）、（ｌに示寸回路を改良したものであ
る。

以下、まず第２図の回路から説明する。第２図（イ）は
自然楽器の楽音信号（アナログ信号）［０（１）を４ノ
ンプリングした後データ圧縮しＣメしりＭに書込むデー
タ書込み回路の構成を示し、また、同図（０）はメモリ
Ｍ内のデータを読出して楽音信号Ｆ　（ｔ　）を発生す
る楽音信号発生回路の構成を示づ。

第２図（イ）において、符号１はＡＤＣ（アナログ／デ
ィジタル変換器）であり、自然楽器の楽音信号Ｆ（ｔ）
をクロックパルスφのタイミングで順次サンプリングし
、このサンプリングしたデ　　　：。

−タ（アナログデータ）をディジタルサンプリングデー
タＦ　（ｎ　）に変換して順次主力する。予測データ発
生回路２は１ｆンプリングデータＦ　（ｎ　）に基づい
て予測データＦＹＩ）を発生し、減免回路３へ出力する
。ここで、予測データＦＹ（１１）は−例どして、ＦＹ（ｎ）　　−（Ｆ（ｎ−１）−＋−Ｆ（ｎ＋１＞）
／′２・・・（１）なる式に基づいて作成される。ケなわら、いよ第３図に
示ず曲線を楽音信号Ｆ（【）どづれば、図に示１一時刻
ｔ　　（ｎ−１＞、　ｔ　　（ｎ　）、　ｔ　　（ｎ　
＋ｌ）、ｔ（ｎ＋２）において各々、Ａ　Ｉ）　Ｃ１か
らサンプリングデータＦ　（ｎ−１）、　Ｆ　（ｎ　）
、　Ｆ　（ｎ＋１）、１〜（ｎ＋２）が各々出力される
。予測ｆ−タイト１回路２は、時シＨ（＋１−１１　）
において、サンプリングデータＦ（ｎ−１＞とぐの時点
でυ之給されたリンｌリングデータＦ（、ｎ　＋　ｌ　
）とを加ねし、この１１１１停結宋４「２」で割ること
により１；測ゲータＩＹ（ｎ）を１′１成し、出力りる
。同様に、時刻ｔ（ｎ＋２）に、１５いてｔま、リンブ
リングデータＦ−（Ｉ＋　＞と、）１（１１−１２’）
から予測データ＋＝　ｙ（１）　ト１　）　’４１’ｒ
成し、出力・する、、　ｉｋ、！　Ｃ３回路３は、サン
プリングデータＦ　（ｎ　）をクロックパルスφの１ピ
ツトタイム遅延さＵ、この遅延させたデータから予測デ
ータＦＹ（ｎ）を減締して残差データＤ（＋１）を作成
する。ｊｌ　／、；ゎち、この減り回路３は時刻ｔ（ｎ
＋’ｌ）に＋３いて、Ｄ　（ｎ　）　＝Ｆ　（ｎ　）　−ＦＹ　（ｎ　）−（
２）なる演算により残差データＤ　（ｎ　＞を作成し、
出力する。ここで、残差データＤ（ｎ）は、第３図から
も明らかなようにサンプリングデータＦ　（ｎ　）に比
較しはるかに小さい圃であり、したがって、そのビット
数もサンプリングデータＦ　（ｎ　）のビット数より少
いビット数で済む。

しかして、上述した残？！　データＤ　（ｎ　）がメ七
りＭ内に順次書込まれる。

次に、第２図（ロ）に＋５いて、符号５はメモリＭから
残差データＤ（ｎ）を読出し、この読出したデータＤ　
（ｎ　＞に基づいてサンプリングデータＦ　（ｎ　）を
再生するリンプリングデータ再生回路である。以下、こ
の回路５）について説明する。１）ｎ述した第（１）式
を第（２）式に代入すれば、１）　　（ｎ　　）＝Ｆ　
　（ｎ　　）−（Ｆ　　（ｎ　　−１＞）　Ｆ　（ｎ　
−１−１＞　）　、−’２・＝　（３）イヱるｊ（が（
ｑられる。この第（３〉式を変形すれば、Ｆ（ｎ＋１）
＝２ｆＦ（ｎ）−１１）（ｎ））−Ｆ　（ｎ−１＞・・
・（４）なる式が得られる。））ンプリングデータｉｌｌ：回路
５は、この第（／Ｉ）式に阜づい（サンプリングデータ
１”（ｎ）の再生を１１う。すなわら、いま、丈ンブリ
ングｊ゛−タ再生回路５内にリン／リングデータＪ−（
１＋）の初期１ａＦ（０）およびＦ（１）が予め記憶さ
れでいるとする。再生回路５は、まず、ηｊ明Ｒｒｊ　
Ｆ　（０）および［（１）をクロックパルスφに径って
順次出力し、そしてメ〔すＭがら読出された残差データ
Ｄ（１）に基づき第（４）式の演停を行う。寸なわちデ
ータ「（１）からデータＤ（１）を減算し、この減算結
果にｒ２Ｊを乗算し、この東Ω結果からデータＦ（０）
を減蓼１する。

以上の演いにより、リーンプリングデータＦ（２）が得
られる。、再１１回路５は、このようにしでけられたサ
ンプリングデータＦ（２）を初期１１１″ｉＦ　（０）
Ｊ＞ヨヒＦ　（１）　ニＩＡイＵＤＡｃ　（’ｊ”　イ
シタル／？ナログ変換器＞６／＼出力する。次いで、再
７１回路５は、クロックパルスφの１ヒツ］〜タイムが
経過した時点で、メモリＭがら読出された残差−ｊ−タ
Ｄ（２）に基づき第（４）式の演符を１１い、これによ
り得られたサンプリングデータＦ（３）をＤＡＣ６へ出
力する。以ｌζ同様の過程が繰返えされ、これにより１
ナンプリング１−タＥ（ロ）が順次ＤＡＣ６へ１ハ給さ
れる。ＤＡ、Ｃ６は、順次供給されるサンプリングデー
タＦ　（ｎ　）をアナログ信号に変換し、出力する。こ
のようにして、楽音信号Ｆ（Ｌ）と同一の信号（但し、
枦子化二１差は存在する）がＤＡＣ６から出力される。

以上が第２図（イ）、（ロ）に示す回路の詳細である。

次に、第１図（イ）、（ロ）に示すこの発明の一実施例
について説明する。この実施例は、前述したように第２
図（イ）、（ロ）に示１回路を改良したちので、その改
良点は次の２点であるリ　　　、第１点：自然楽器の楽音波形は周期性を有している。第１の改良
点はこの周＋ｆｆｌ　ｆ＜Ｅに着目しでなされたちので
、第２図の回路においては、メモリ〜１に残差データＤ
（１１＞をそのまま記憶さけたが、この実施例において
は、メモリＭに、その残差データＤ（ｎ）と１周期前の
”ｉｉ差Ｔ　−Ｉ　Ｄ　（ｎ　）　トｒｌ＞７（以下、
残玲差データＦ−，（ｎ）と称す）を記憶させている。

以下、詳細に説明（Ｊる。いま、第４図に示す波形を自
然楽器の楽音１３号Ｆ（ｔ）の波形とし、また、１１・
１刻ｔ　　（００）を楽高発生開始時刻とする。この場
合、第１周期Ｔ１のある４フンプル点峙刻ｒ（Ｋ）＋　
に＋３ける残差ｉ−夕Ｄ（Ｋ＞＋と、第２周期Ｔ２の、
時刻ｔ（Ｋ）１ｔ、こヌ・１応する（同一（？？泪の）
サンプル点時刻ｔ　　（Ｋ）２における残差−ｆ−タＤ
（Ｋ）、！との差は極めてね１ｒかである。同様に時刻
Ｌ　　（Ｋ）、？にお（）る残差γ−タＤ（Ｋ）２と時
刻ｔ　　（Ｋ）３における残差データＤ（Ｋ）３どの差
も極めてわずかＣある。そこで、第１図に承り実施例に
＋３いてＩユ、算出した残差データＤ（ｎ）から、１周
期前の対応するサンプ点における残差データＤ　（ｎ　
）を減障し、この減Ｑ結果、すなわち、残差差データＥ
　（ｎ　）をメモリＭに書込むようになっている（第４
図参照）。なお、第１１！ｉｌ　ｌＩ　Ｔ　１に＋５い
ては、１周期前の残差データＤ（＋１＞が存在しないの
で、残差差データＥ（ｎ）１は残差データＤ（ｎ）＋　
と同一のデータとなる。

しかして、残差差データＥ（＋１＞のｌ＋ｌ′ｊは残差
γ−タＤ　（ｎ　）の値よりはるかに小さく、したがっ
てメモリＭに記憶させるデータ呈を第２図の回路よりさ
らに少くすることができる。なお、残差差データＥ　（
ｎ　）からリンプリングデータＦ（＋１＞を再生するの
は、後述するように簡単な回路によって実現Ｃきる。

第２点：第２の改良点は、予測データＦＹ（ｎ）の締出゛方法で
ある。すなわち、第企図の回路においては、予測データ
ＦＹ（１１＞を２個のサンプリングデータＦ（ｎ−１）
およびＦ（ｎ＋１）から算出しＩｃが（第（１）式参照
）、この実施例においては、予測データＦＹａ（ｎ）を
４周のサンプリングデ、−タ　Ｆ（ｎ−２）、　　　ト
−（ｒ＋　　　−１＞　　　、　　　Ｆ　　　（ｎ　　
　＋−１＞　　　。

（ｎ＋−２）から休出している。以下、第５図を用いて
この休出方法を説明する。

まず、ナンプリングデークＦ　（ｎ　　２）　、　Ｆ（
ｎ−１）から予測データＰ（ｎ−１＞を、サンプリング
データＦ　（ｎ−１）、　Ｆ　（ｎ　＋　１　）／）１
う予測データＰ（ｎ）を、また、サンプリングデータＦ
　（ｎ　＋　１＞、　Ｆ　（ｎ　　ト２）から予測デー
タＰ（ｎ　−＋−１＞を各々ｑ出する。この休出は次式
による。

Ｐ　（ｎ−１）　−Ｆ　（ｎ−１）＋　（Ｆ　（ｎ　−１）　−Ｆ　（ｎ　−２＞　）−（
５）Ｐ（ｎ）−（Ｆ（ｎ−１＞）Ｆ　（ｎ　＋１　）　）７’２・（６）Ｐ（ｎ＋１＞
＝Ｆ（ｎ−ト　１） −（Ｆ　（ｎ　＋２＞　−Ｆ　（ｎ　＋１　）　）−（
７）次に、これらの予測データＰ（ｎ−１＞、Ｐ（ｎ）
、Ｐ（ｎ＋１）に各々ｒｌＪ、ｒ、２Ｊ、ｒＩＪの重み
付は係数を掛けた後加算し、この加算結果を「４」で割
ることにより予測データＦＹａ（ｎ）を求める。

ＦＹａ　　（ｎ　）　＝　Ｎ’　（ｎ−１）　＋２Ｐ　
（ｎ　）＋Ｐ　（ｎ　＋１　）　）／４・・・（８）以
上が予測データＦＹａ（ｎ）の締出７う法の基本的考え
方である。上記第（８）式に前記第（５）〜第（７）式
を代入し、整理りると、ＦＹａ　　（ｎ　）　＝　（−Ｆ　（ｎ　−２）　＋３
Ｆ　（ｎ　−１）　＋３Ｆ　（ｎ　＋１　）　−Ｆ　（
ｎ　＋２＞　）　、／４・・・（９）な式が得られる。すなわら、この実施例においては、こ
の第（９）式に基づいて予測データＦＹａ（ｎ　）が休
出される。

しかして、上記休出方法によれば、前述した第２図の回
路における予測データＦＹ（ｎ）の算出方法に比較し、
実際のサンプリングデータＦ　（ｎ　）により近い予測
データＦＹａ（ｎ）を算出することができ、したがって
、残差データＤ（＋１）の１直がより小さな値となり、
ビット数も少くて済むこ　　　　：１とになる。なお、
前述した重み付は係数は、サンプリングデータＦ　（ｎ
　’）と予測データＦＹ　（ｎ　）との差が最小になる
ように、例えば最小二乗予測等を用いで決定しくｂよい
。

以上がこの実／ｌｉ！！例における改良点である。次に
、この実施例の０体的（ｊ−１成を第１図（イ）、　　
（ｒｌ）を参照して説明する。まず、第１図（イ）にお
（Ａで、自然楽器の楽音信号Ｆ（【）は△Ｄ　Ｃ１によ
ってサンプリングデータＦ　（ｎ　）に変換され、残差
データ発生回路１１へ供給される。残差データ発生回路
１１は、前述した第２図（イ）の予測データ発生回路２
および減締回路３に相当するもので、サンプリングデー
タＦ　（ｎ　）から前述した予測データＦＹａ（ｎ）を
減鈴した残差データＤ（ｎ）、すなわち、Ｄ（ｎ）＝Ｆ（ｎ）−ＦＹａ　　（ｎ）・　（１０）を
算出し、出力する。この第（１０）式に前記第（９）式
を代入し、整理づると、Ｄ　（ｎ　）　＝　（Ｆ　（ｎ　−２＞−３Ｆ　、（ｎ
　−１）＋４Ｆ　（ｎ　）−３Ｆ＝（ｎ　＋１　）　＋
、Ｆ　（ｎ　＋２）　）／４・・・（１１）なる式が得られる。残差データ発生回路１１は、この第
（１１）式の演Ｑを行って残差データＤ（ｎ）を求め、
出力する。

Ｊなわち、残差データ発生回路１１におい、て、符号１
２〜１６は各々りｆ１ツクパルスφによってトリガされ
るＤＦＦ（ｆイレイフリップフ１］ツブ）であり、これ
らのＤＦＦＩ　２〜１６にはクロック゛パルスφに従っ
て１ＪンプリングデータＦ　（ｎ　）が順次読込まれる
。各ＤＦＦ１２〜１６の出力は各々、乗樟器１７〜２１
に供給されてｒ１／４Ｊ。

ｒ−３／４Ｊ、、ｒｌＪ、ｒ−３／４Ｊ、ＩＩ／４Ｊが
乗算され、各乗算結果が加篩器２２において加締され、
残差データＤ（ＩＩ）として出力される。

なお、乗梓器１７〜２１はデータシフト回路、加算器等
により簡単に構成することができる。しかして、サンプ
リング詩刻ｔ（ｎ＋２）において、０ＦＦ１２〜１６に
は各々サンプリングデータＦ（ｎ　＋２）、　Ｆ　（ｎ
　＋１）、　Ｆ　（ｎ　）、　Ｆ　（ｎ　−１）、Ｆ（
ｎ−２）が読込まれ、したがって、加算器２２から第（
１１）式の外径データＤ　（ｎ　）が出力される。なお
、この残差データ発生回路１１の構成は、−ｉイシタル
ノイルタの一種Ｃある面線位１ｆＪ　ｒ−Ｉ　Ｒノ（ル
タの構成ど同一（ある。

次に、加砕器２２かう出力された残差データＤ（ｎ）は
減免器２３の■入力端ｌ＼供給される。減算器２３は、
その■入力端へ供給されるデータからｅ入力端へ供給さ
れるデータを減りし、この減算結果を残差差ｊ−゛−タ
Ｅ（ｎ＞どして出力り゛る。

すなわら、この減篩器２３は加（）器２２から出力　。

される残差データＤ（ｎ）から１周期（楽音信号Ｆ（ｔ
）の１周期）前の残差データＤ〈０）を減算する回路で
あり、そのＯ入力端へはシフト・レジスタ２４の出力デ
ータが／ンドグート２５を介して供給される。シフトレ
ジスタ２４は残差データＤ　（ｎ　）を１周期間保持す
るためのレジスタで、１周期内のサンプル点数に等しい
ステージを有し、入力端ＩＮへ供給される残差データＤ
（ｎ）をクロックパルスφに阜づいて順次読込む。読込
まれたγ−タＤ　（ｎ　）は、シフトレジスタ２４内に
おいて順次シフトされ、１周期経過後に出力端Ｑから出
ツノされる。

しかして、楽８１５号Ｆ　（＋　）の第１周期Ｔ１（第
４図参照）に４３いては、信ド３ＩＣが″１°°信日と
なる。これにより、インバータ２７から“Ｏ′。

信号が出力され、アンドゲート２５からデータ「０」が
出力される。この結果、加算器２２から出力された残差
データ１）（ｎ）１はそのまま減免器２３から残差差デ
ータＥ（ｎ）＋　とじて出力される。そして、この残差
（データＥ（１１）＋は順次メ−［すＭに書込まれると
共に、加Ｇ器２８へ供給される。加ｔ３ｆｉ２８は、残
差差データＥ　（ｎ　）＋（＝Ｄ（ｎ）＋）とアンドゲ
ート２５の出力データ「０」とを加咋し、この加算結果
、すなわち残差データＤ（ｎ）＋を順次シフトレジスタ
２４の入力ＯＥ　Ｉ　Ｎへ供給する。この残差データＤ
（ｎ）１は順次シフトレジスタ２４内に読込まれる。

次に、第２周期Ｔ２に＋３いては、信号ＩＣが“ＯＩＩ
倍信号立下る。なお、信号ｔＣは、以後連続的に゛Ｏ°
゛信号状態を保つ。信号ＩＣがｌ　Ｏｎ　　　　　　。

信号にへると、アンドゲート２５が開状態となり、シフ
トレジスタ２４内の残差データＤ（１１）＋が同アンド
ゲート２５を介して減免器２３のＯ入力端および加Ｑ器
２８の入力端へ１」（給される。この結果、第２周期Ｔ
２においては、減免器２３から、Ｅ（ｎ）２＝Ｄ（１１
）λ−Ｄ（ｎ）＋−（１２）なる残差差γ−夕Ｅ（ｎ＞
２が出力され、このデータＥ（ロ）２がメモリＭに書込
まれ、また、加σ器２８から、Ｅ（１１）７＋Ｄ（ｎ）Ｉ＝Ｄ（＋１）２　　Ｄ（ｎ）
＋＋Ｄ（ｎ）＋＝Ｄ（ｎ＞２−（１３）なるデータ、す
なりら残差データＤ（ｎ＞２が出力され、この残差デー
タＤ（ｎ）２がシフトレジスタ２４内に順次読込まれる
。

以下、同様の過程が繰返えされ、これにより、メモリＭ
内に残差差データＥ（ｎ）＋、Ｅ（ｎ）２、・・・が順
次８込まれる。

なお、第１図（イ）の下半部の回路は第６図のように構
成することも可能である。この第６図の構成によれば第
１図（イ）に＋３けるｊＩｌｌ　ｎ器２８を省略するこ
とができる。

次に、第１図（ロ）に、１夕いて、メしりＭから読出さ
れた残差差データＥ（１１）はりＩＩ　ｉ器３１の一方
の入力端へ供給される。／ｊお、メモリＭの読出しは勿
論クロックパルスφのタイミングで行われる。加口器３
１Ｊ３よびシフ１−レジスタ３２は残停差データＥ　（
ｎ　）を残差データＤ（＋１＞に戻すためのものである
。すなわら、まずメモリＭから第１周期Ｔ１の各残差差
データＥ（＋１）＋（＝Ｄ（ｎ）＋）が読出されるタイ
ミングにおいては、信号ＩＣが゛１″信号となり、した
がってインバータ３３から゛０″信号が出力され、アン
ドゲート３４からデータ「０」が出力される。そして、
このデータｒＯＪが加Ｉ５器３１の他方の入力端へ供給
される。これにより、加免器３１から残差データＤ（ｎ
）＋が出力されリーンプリングデータ再生回路３５ａ３
よびシフトレジスタ３２へ供給される。シフトレジスタ
３２は前述したシフトレジスタ２４（第１図（イ））と
同一（Ｍ成であり、供給されｊζ各残差デデーＩ）（ｎ
）＋を順次読込み、シフトし、１周期後に出力端Ｑから
出力りる。次に、メ七りＭから第２周＋１１Ｉ　Ｔ’　
２の８残差差データＥ（ｎ）２が出力されるタイミング
に（１３いて信号ＩＣが゛０パ信号となる。以１な、こ
の信号ＩＣはＯ１１は号の状態を杭＋−１６゜１記タイ
ミングにａ３いて信号ＩＣが゛０″信号になると、アン
ドゲート３４が開状態となり、シフトレジスタ３２内の
残差データＤ（ＩＩ）＋がアンドゲート３４を介して加
算器３１の油力の入力端へ順次供給される。

これにより、加算器３１から、Ｅ（ｎ）２＋Ｄ（ｎ）＋＝Ｄ（ｒｌ）＋−Ｄ（ｎ＋　＞
＋ｏ　（ｎ　）＋　＝Ｄ　（ＩＩ　）２−（１４）なる
データ、すなわち残差データＤ（ｎ）２が出力され、こ
の残差データＤ（ｎ＞２がサンプリングデータ再生回路
３５へ（ＪＬＮ給されると共に、シフトレジスタ３２に
順次読込まれる。以下、同様の動作が繰返えされ、これ
によりサンプリングデータ再生回路３５へ残差データＤ
（ｎ）＋、Ｄ（ｎ）２、・・・が順次供給される。

サンプリングデータ再生回路３５は、残差データＤ　（
ｎ　）からサンプリングデータＦ　（ｎ　）を再生する
回路である。残Ｚ−データＤ　（ｎ　）は、前述した第
く１１）式に基づいて（Ｙ成されている。この第（１１
）式を変形りると、Ｆ（１）　　　ト　２）　　＝−１−（ｎ　　　−２）
　　　ト　３Ｆ（ｎ−１）−４Ｆ　（ｎ　）　＋３Ｆ　
（１１−１１＞　＋４Ｄ　（ｎ　）・・・（１５）なる式が得られる。サンプリングデータ再生回路３５は
この第（１５）式に基づいてサンプリングデータＦ　（
ｎ　）を再Ｉト寸−る。

以下耳遠りると、サンプリングデータ再生回路３５にお
いて、符号３（５〜３９はＤＦＦ、４０〜４４は東口器
、４５は加算器である。いま、加算器３１から残差デー
タＤ（２）が出力された時点を考える。また、この時点
でＤＦＦ３９〜３６に各々サンプリングデータＦ　（ｎ
　）の初期値Ｆ（０）、　Ｆ　（１）、　Ｆ　（２＞、
　Ｆ　（３）が各々記憶されでいるとする。この場合、
上述した初期値Ｆ（○）〜Ｆ（３）に各々、乗０器４４
〜４１において係数ｒ−１４，ｒ３」、ｒ−４Ｊ、ｒ３
Ｊが乗障さ　　　゛れ、この乗算結果が加算器４５へ供
給される。また、残差データＤ（２）には、乗算器４０
において係数ｒ４Ｊが＠締され、この乗算結果が加算器
４５へ供給される。この結果、残差データＤ（２）が加
算器３１から出力された時点において、加算器４５の出
力データが、 −Ｆ　（０）　＋３Ｆ　（１）　−４Ｆ　（２）　＋３
Ｆ（３）＋４Ｄ　（２）・・・（１６）となる。このデータは第（１５）式から明らかなように
、サンプリングデータＦ（４）′ｃある。すなわら、残
差データＤ（２）が加算器３１から出力されると、加算
器４５からサンプリングデータ１　（／Ｉ）が出力され
、ＤＡＣ４Ｇおよびｌ）　）Ｔ　Ｆ　３６の入力端へ供
給される。次に、り１」ツクパルスφの１ビツトタイム
後に加算器３１から残差データ１）（３）が出力される
と、この時点ｒＤＦＦ３６〜３９に各々データＦ（４）
〜「（１）が読込まれることから、加算器４５から、 −Ｆ（１）→−３Ｆ　（２）−４Ｆ　（３）　（−３Ｆ
（４ｍ＋１Ｄ（３）・・・（１７）なるデータ、すなわらリーン１リングデータＦ（５）が
出力される。以Ｆ、加算器３１から残差データＤ（４＞
、１）＜５＞・・・が順次出力されると、上述した場合
と同様にしＣ加算器４５からサンプリングデータＦ（６
）、Ｆ（７）・・・が順次出力され、ＤＡＣ４６へ供給
される。これにより、ＤＡＣ４６の出力どして、自然楽
器の楽音信号Ｆ（ｔ）と同一の信号が１ｑられる。に　
ｉｌｊ、上述したサンプリングデータ再生回路３５はｊ
゛イジタルフイルタ一種であるＩ［Ｒフィルタと同一構
成である。

以上が第１図に示す実施例の詳細である。上記実施例に
よれば、予測データＦＹａ（ｎ）を過去のデータＦ　（
ｎ−２）、　Ｆ　（ｎ−１＞および未来のデータＦ　（
ｎ　＋１）、　Ｆ　（ｎ　＋２＞から求めているので、
復号時に前記第（１５）式を用いることによりサンプリ
ングデータ［（ｎ）を正確に再生することができ、した
が−〕で、楽音信号Ｆ（［）を正ｌｉ「に復元すること
ができる。なお、予測データＦＹａ（ｎ）は、例えば過
去のサンプリングデータ２（ｌｌａと、未来のサンプリ
ングデータ１個からＱ出しＣもよく、あるいは過去のサ
ンプリングデータ１周と、未来のサンプリングデータ２
側から節用してもよく、また、さらに多くの過去および
未来のサンプリングデ〜りから節用してもＪ、い。

なお、上記実施例においては、残差差データＥ（ｎ）を
、各周期の残佐データＤ（１１）と１周期前の残差デー
タＤ　（ｎ　）との差を求めることにより得ているが、
これに限らず、任意の周期（例えば、２周明Ｍヤ１　、
’　２周１１１Ｊ　６ｒｆ　＞　（７）残ｉｉチー’２
Ｄ（ｎ　）との差から求めるようにしてもよい。このた
めには、第１図（イ）および（ロ）のシフトレジスタ２
４Ｊ３よび３２のステージ教を所定周期内のサンプル点
数に対応して設定すればよい。この場合、シフトレジス
タ２４．３２の代わりにＲＡＭ等のメモリを用いて残差
データＤ　（ｎ　）を遅延するようにしてもよい。さら
に、上記実施例においては圧縮したデータＥ　（ｎ　）
をメモリＭに記憶させているが、このデータ１ヨ（ｎ）
を伝送線を介して他の装置へ伝送し、該他の装置におい
てサンプリングデータＦ＜ｒ＋）に再イ１する場合も勿
論この発明を適用することができる。

ところで、第２図に示１ノ回路あるいは上記実施例にＪ
３いて、　１：ｉ別な回路を１・１加寸ればメモリＭに
記憶させるへきデータ吊をさらに減ら寸ことか可能とな
る。すなわら、メ［すＭに記憶させるべき残差データＤ
　（ｎ　）または残差差データＥ　（ｎ　）を史にＳ　
１１ｉ１１１ｎＯｎ　　ｇ　ａｌｌｏ　、Ｔ］−ドまた
はＨｕｆｒｍａｎコードに変換してメモリＭに記憶させ
ればよい。

以下に、ｌ−（ｕｆｆｍａｎ］−ドについて筒中に説明
する。例えば第２図の回路において、残差データＤ（ｎ
）の各１１ｆｉ（０，±１　、　＋　２−）　（７）発
生確立ハ各々異なっている。１−口ｊｒｆｍａｎコード
はこの発生確立に着目したコードであり、発生確立が大
きいデータに対して少いビット数のコードを３１１当て
るようにしたものである。なお、３　ｈａｎｎｏｎ　−
Ｆａｎｏコードも同様の考え方による。第１表は、残差
データＤ　（ｎ　）の値と、ＨｕｎｍａｎコードＨＣと
の関係の一例を示す表である。

第１表この第１表において、「発生確立」はある自然楽器の楽
音信号をモデルにして測定した値である。

、表だ、Ｕその曲」と招、残差１−タＤ　（ｎ　）が→
−４以−［、または　４Ｌストの場合であり、この場合
は、ＨＩＪ　ｆ　ｒｍａｎ　、Ｊ−ド１１０“ＯＯＯ１
”に実際の残差データｌ）　（ｒ＋）（例えば、８ビッ
ト）を付加する。

しかｌノで、このＨＩＩＮｍｉｌｎ、−］−ドを第２図
の回路に適用りる揚台は、第２図（イ）に小町１破線１
」１の位置にエンコーダを１．Ｉ’ｉ人し、残羨ｆ−タ
１〕（ｎ）を第１人に示・ノｌ−１ｕｆｒｍａｎ　−＋
　−！’　ＩＩ　Ｃに９１％した後メ［す〜（に占込む
。５Ｆｋ、第２図（［１）に示り破線Ｈ２の位置にデコ
ーダを挿入し、メモリＭがら読出されたＨｕｆｆｍａｎ
コードｌ−Ｉ　Ｃによるデータをもとの残差データＤ（
１１＞に戻す。第１図（イ）。

（ロ）についても同様である。なお、このＨｕｒｆｍａ
Ｏコードの使用により、メモリＭに書込むべきデータ甲
を約３／８とづることができる。

次に、第１図（イ）に示す回路の実験結果［ついて説明
する。第７図（イ）〜（ハ）は各々、楽音信号Ｆ（（）
をバイブオルガンのトランベラ１〜音（８’　　Ｇ４　
：　３９２Ｈｚ　）とし、また、クロックパルスφの周
波数、リ−なりらサンプリング周波数を３５　Ｋ　ｌ−
１ｚとし、そして、サンプリングデータＦ（ｎ）（１２
ごツ、ト）、残差チー’ＺＤ　（ｎ　）、残差差ｆ−夕
ｒＥ　（ＩＩ　＞の各船の変化をクロックパルスφに対
応しＣ逐次表示した図である。この図から明らかなよう
に、残差データＤ　（ｎ　）の値は（ナンブリングデー
タＦ（ｎ）の１直よりはるかに小となり、また、第２周
期日以降の残差差データＥ　（ｎ　）の４ｆｊ　ハ残差
テ’）　Ｄ　（ＩＩ　）　（７）ｌｉｌ’ｆ、Ｊ：　ｌ
’）　サラに小どなる。第８図は第７図（ハ）に承り−
残差差データＥ　（ｎ　）の各賄の発生状態を示す図で
あり、この図は楽音（８号Ｆ（［）の立上りから５１２
サンプル点の間に発生した残差差データＦ　（ｎ　）の
各間の発生回教を示している。ｌ？Ｉえば、　Ｅ　（ｎ
　）−〇は３′３回、Ｅ（ｎ）−１は４０回、Ｆ（ｎ）
−２は３４回、Ｅ（ｎ）−−１は５８回、　Ｅ　（ｎ　
）・−一〜２は２８回発つ１し″（いる。、したこの図
に、１夕いて、−１１０以−トまたは一１０以下の１直
は楽ｔ１仁号Ｆ（１１＞の第１因明日において発生しｌ
ζ１直であり、第２因明［１以降においにのような大さ
い値のデータＥ（１１）が発生ケることはほとんどない
。なお、残差差データＥ　（ｎ　）が第１周期日におい
て比較的大きな値をどろのは、前述したよ゛うに、第１
周門口においてはそれより前の周期がないので、残；′
Ｌ−、゛−タＤ　（ｎ　）をそのまま残差差データＥ（
ｎ）としているからである。

なＪｊ、第１図（イ）におけるＩ）　Ｆ　Ｆ　１２〜１
Ｇを切開状態においてリセツ１へしている。また、パイ
プオルガンの１−ラン八ツｌ−音を実験対采とした理由
は、高調波成分が多く波形に変化が多いからである。

〔応用例〕

次に、前述した実施例の応用例を説明づる。第９図は第
１図（ロ）に示ｔｔ’回路を適用した電子楽器の構成例
を示すブロック図である。この図において、メモリＭに
は、例えば各音色（ピノツノ音。

フル−１−τＳ　′ｙＦ）　ｆｉｊに、か−）各ｊ°′
１畠１０に、楽音１讐シ３Ｆ（［）の立上りから終了に
至るまでの全波形についての残差差データＥ　（ｎ　）
が記憶されている。

そして、音色選択部５０によっていずれかの音色が選択
されると、？η色選択部５０の出カフ５−タＴＣによっ
て、その音色に対応する残差差データＥ（ｎ）が記憶さ
れているメモリ〜１の記憶エリアが指定される。次に、
鍵盤５１のいずれかの鍵が押下されると、押鍵検出部５
２がこれを検知し、押下された鍵のキーコードＫＣを出
力すると共に、キーオン１菖号ＫＯＮを出力する。この
キーオン信号ＫＯＮは同寸が押下されている間“′１″
信号を　　　）続ける。アドレス発生器５３は、押鍵検
出部５２から出力されたキーコードＫＣを対応するアド
レスデータＡＤＩに変換してメしりＭへ出力し、また、
キーオン信号ＫＯＮが゛１″信号に立上った時点以降、
０，１．２・・・と逐次変化するアドレスデータＡＤＤ
をメモリＭへ出力する。アドレスデータＡＤＩがメモリ
Ｍへ供給されると、前述したデータＴＣによって指定さ
れている記憶エリア内のアドレスデータＡＤＩにλ・ｊ
応りる領域が指定される。この領域は、音色選択部５０
によって選択された音色を有し、押鍵検出部５２から出
力された二１．−　Ｌ、Ｉ−ドＫＣの音＾を有する楽音
信８Ｆ　（ｔ　）の残差差データＥ　（ｎ　）が記憶さ
れＣいる領域である。そして、アドレスデータＡ　Ｄ　
ＤがメモリＭへ供給されると、該領域の相対アドレス０
番地内の残＞６　；Ｃ：　Ｙ−夕［（ｎ）から順次読出
され、楽音再生部５４へ順次供給される。楽音再生部５
４は、第１図（ロ）と同一の回路（（目し、メ１：　ｌ
）　Ｍを除く）であり、残差差データＥ（ｎ）が順次供
給されると、モの出力端から楽音１３＞’＋１（ｔ　）
　　（／’ナログ信号）を出力し、ｌ）ウンドシスＩム
；う５へ供給づる。、リウンドシス：ｉ”　ｊｔ　５５
は、１！（給された楽音信号Ｆ（ｔ）を増幅し、スピー
カから楽音どして発音する。

なお、ビブラート等のピッブー変化を発生楽音に付ける
場合は、アドレスデータＡＤＤの出力タイミングを変化
さければよい。この場合、楽音再生部５４内のデータ処
理もアドレスデータＡＤＤの出力タイミングにＩｕｌ明
さ口る。また、残にＸデータＥ　（ｎ　）を各音り毎に
記憶させるのではなく、全音高共通に１１１１の残差差
ｆ−タＥ　（ｎ　）を記憶させ、あるいは複数の音＾市
に各１組の残差差データＥ　（ｎ　）を記憶さける場合
は、アドレスデータＡＤＤの出力タイミングを、キーコ
ードＫＣに対応する速度とすればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば過去のサンプリ
ングデータおよび未来のサンプリングデータであって、
少くとも一方が複数のサンプリングデータを演鋒処理す
ることにより予測データを求めるようにしたので、復号
時（再生時）にＪｊいてサンプリングデータを正確に復
号づることができ、したかっＣ元の波形を正確に復丸し
１４る効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（［１）はこの川明の一実施例の構成を
示すブロック図、第２図（イ）、り口）は同実施例の某
Ｇｊ！どなった回路の構成を示１１０ツク図、第３図は
第２図の回路におりる予測データＦＹ（＋＋）および残
差データｒ）（１１＞を説明りるための図、第４μ目Ｊ
第１図に示にＶ実施例における残に；イγ−夕１．　（
ｎ　）を説明するＩＪめの図、第５図は同実施例におけ
る予測データＦＹａ（ｎ）を説明りるための図、第６図
は７Ａ１図（イ）に示り一回路の曲の構成例４示すブロ
ック図、第７図、第８図は各々第１図（イ）に；６１回
路の実験Ｇ′１宋の一例を承り図、第９図はに記実施例
を適用した電子奈器の構成例を示すブロック図である。１１・・・・・残差データ発生回路、１２〜１６・・・
・・・ディレイフリップノ【コツプ、１７〜２１・・・
・・・乗算器、２２・・・・・・加算器。第　１　　図　　（イフ第４図第５図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

所望の波形をサンプリングして得たサンプリングデータ
に基づき予測データを求め、この予測データを用いて前
記サンプリングデータを圧縮し、出力する波形処理方法
において、過去のサンプリングデータおよび未来のサン
プリングデータであつて、少くとも一方が複数のサンプ
リングデータを演算処理することにより前記予測データ
を求めることを特徴とする波形処理方法。