JPH06167973A - ディストーション効果装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】デジタルプロセスによっても、真空管による歪
みのようなマイルドで膨らみのあるディストーション効
果を得ること。 【構成】エレクトリックギター等から入力された楽音信
号は、Ａ／Ｄ変換器３でＡ／Ｄ変換され、ＤＳＰ７に入
力される。ＤＳＰ７ではマイクロプログラムによってデ
ィストーション演算のプログラムが組まれている。ディ
ストーション演算を行うために多次式演算を行う乗算プ
ロセスと、定数を乗算するプロセスとをもっており、Ｙ
＝（３／２）Ｘ（１−（１／３）Ｘ＊Ｘ）なる３次式の
演算を行う。この３次式部１３が直列に接続されるとと
もに、その間にパラメータＤＲＶによる増幅調整処理が
施され所望のディストーション効果のかかり具合を調整
できる。ＤＳＰ７においてその他の効果付与処理が終わ
るとＤ／Ａ変換器６をによってアナログ信号として出力
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シンセサイザやエレク
トリックギター等の電子楽器や電気楽器とともに用いら
れる効果装置に関し、特にデジタル信号処理によってデ
ィストーション効果を得る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ロックなどのジャンルでは、
エレクトリックギターの出力をディストーション回路に
よって歪ませてギター独特のサウンドを作り出してき
た。古くは、真空管アンプの増幅の非線形特性によって
このディストーション効果を得ていたが、トランジスタ
回路の時代を経て、近年では、デジタル信号処理によっ
てディストーション効果を得るようになってきた。従来
のデジタル信号処理によるディストーション装置では、
エレクトリックギターの出力信号をＡ／Ｄ変換し、この
デジタルデータのビットシフトと乗算によって所定倍に
増幅し、増幅の結果、システムで決められている最大ビ
ット（例えば１６ビット）を超えたものを全て最大値と
して取り扱うようにするいわゆるクリップ処理によって
行われていた。このクリップ処理による非線形特性図を
図５に示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】デジタル処理による場
合、演算がきわめて正確に行われ、素子による特性誤差
などがほとんど皆無であるので、図５を見ればすぐにわ
かるように、上述の従来のディストーション効果装置で
は、途中まで完全にリニアに増幅されてきて突然平坦に
クリップしてしまうことから、ギスギスした硬い音色に
なりがちで、真空管の自然な素子特性によるものと異な
り、マイルドで膨らみのあるディストーションサウンド
にはならず、物足りないものとなっていた。本発明はこ
のような問題に鑑み、デジタルプロセスによっても、真
空管アンプによって歪ませたサウンドのようにマイルド
で膨らみのあるディストーション効果を得ることのでき
るディストーション効果装置を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、アナログの楽音信号が入力されデジタ
ル信号として出力するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変
換手段によってデジタル信号とされた楽音信号にディス
トーション効果を付与するディストーション効果部と、
ディストーション効果を与えられたデジタル信号として
の楽音信号をアナログ信号として出力するＤ／Ａ変換手
段とを備えたディストーション効果装置において、前記
ディストーション効果部は、入力されるデジタル信号に
多次式演算を施す第１の乗算手段と、多次式が滑らかな
歪特性となるカーブを描く特性区間を利用できるように
調整された係数を乗算する第２の乗算手段とを含むこと
特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明のディストーション効果装置によれば、
Ａ／Ｄ変換手段は入力される楽音信号をデジタル信号と
して出力し、ディストーション効果部に与える。ディス
トーション効果部では、入力されるデジタル信号として
の楽音信号に第１の乗算手段によって多次式演算を施す
とともに、第２の乗算手段によってその多次式の滑らか
な歪特性となるカーブを描く特性区間を利用できるよう
に調整された係数を乗算し、多次式を適正な状態で楽音
信号に適用する。Ｄ／Ａ変換手段は、多次式演算が施さ
れディストーション効果が付与されたデジタルデータと
しての楽音信号をアナログ信号に変換して出力する。所
定のアンプ、スピーカによってこのアナログ信号を再生
すれば、ディストーション効果の付与された楽音を聴取
することができる。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明の実施例のディストーション
効果装置の概略を示すブロック図であり、ディストーシ
ョン効果の他、コーラスやフランジャー、リバーブとい
ったその他の効果をも得られるようにしたマルチエフェ
クターとして構成してある。図１において、１はパネル
であり、ユーザによって操作されるスイッチ類や操作
子、さらにはＬＥＤやＬＣＤ等の表示装置を含んでい
る。２は制御部であり、パネルのスイッチや操作子が操
作されることを検出し、後述のＤＳＰ（デジタルシグナ
ルプロセッサ）７に各種パラメータを送出制御するほ
か、パネル１中の表示内容を制御する。なお、図示して
いないが、制御部２はバックアップ電源付きのＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）を含むものであり、各種設
定内容を音色セッテイングプログラムとして複数種類記
憶することができ、所定のスイッチによっていつでも所
望の設定内容をワンタッチで再現することができる。

【０００７】３はＡ／Ｄ変換器（アナログトゥデジタル
変換器）であり、入力されてくるギター等のアナログ楽
音信号を１６ビットのデジタル振幅値データに変換する
ものである。Ａ／Ｄ変換器３でデジタルデータとされた
楽音信号はＤＳＰ７に入力される。ＤＳＰ７では、ディ
ストーション効果を得るためのマイクロプログラミング
がされているディストーション効果部４とコーラス、フ
ランジャー、リバーブ等のその他の効果を得るためのマ
イクロプログラミングがされているその他効果部５を含
んでいる。これらマイクロプログラミングで各種効果が
付与されたデジタルの楽音信号は、Ｄ／Ａ変換器（デジ
タルトゥアナログ変換器）６によって、各種効果が付与
されたアナログ信号に変換される。このようようにして
得られたアナログの楽音信号をアンプおよびスピーカに
接続して放音させれば、ディストーション効果のほか各
種効果の付与されたギター等のサウンドを聴くことがで
きる。

【０００８】ユーザは、パネル上の各種スイッチや操作
子を操作することで、ディストーション効果のかかり具
合や、各種効果のかかり具合を調整できる。例えば、ユ
ーザがディストーションのかかり具合を調整するパネル
１上の操作子を操作すると、そのディストーションのか
かり具合を制御するパラメータＤＲＶがディストーショ
ン効果部に送られ、後述する処理に用いられる。また、
その他効果のかかり具合を調整するパネル１上の操作子
を操作すると、それに対応したパラメータＰＲＭがその
他効果部に送られその他効果のための処理に用いられ
る。その他効果の処理内容については、公知であるので
説明を省略する。

【０００９】図２は、前述のディストーション効果部４
のマイクロプログラミングによる処理内容を便宜上ブロ
ック図として表したものである。なお、ＤＳＰ７の中で
用いられる数値（１６ビットのビット列）について説明
しておくと、１６ビットの数値は「−１」から「１」ま
での数値を１６ビットの分解能で分解した各小数値を表
すものとして演算に用いられる。Ａ／Ｄ変換器３でデジ
タルデータとされた楽音信号は、まず、乗算器１１に入
力され制御部２から送られるパラメータＤＲＶと乗算さ
れる。このＤＲＶも「−１」から「１」までの小数値と
して取り扱われるので、乗算する事によって信号の強度
を小さくする調整に使われることになる。次に、楽音信
号はビットシフト回路１２に送られる。ビットシフト回
路１２は、１６ビットのデータを絶対値が大きくなる方
に３ビットシフトする回路であり、信号強度を８倍する
ことに相当する。

【００１０】前述の乗算器１１およびビットシフト回路
１２の組み合わせにより、増幅調整機能を有している。
すなわち、ＤＲＶが「１」であれば増幅度は８倍である
し、ＤＲＶが「０．５」であれば増幅度は４倍である。
このように、ＤＲＶの値によって増幅度がゼロ倍から８
倍まで調整できることになる。この増幅調整により、絶
対値が「１」を越える値になる場合には、従来の場合と
同じように最大値「１」にするようにしている。次に、
楽音信号は図３にその詳細を示す３次式部１３に送られ
る。この３次式部１３では、滑らかな非線形曲線を得る
ための３次式演算、 Ｙ＝ａＸ（１−ｂＸ＊Ｘ） （イ） が行われる部分であるが、詳しくは後述する。

【００１１】この乗算器１１、ビットシフト回路１２、
３次式部１３をワンセットとして同じ構成が３セット直
列に接続された構成になっている。すなわち、増幅調整
の機能と非線形曲線の処理を交互に設けてあり、より滑
らかで複雑な非線形特性を得ることができる。なお、３
セットの直列接続に限らず、もっと多く接続しても良い
し、増幅調整と３次式演算を交互とせず、ある程度片寄
らせても良い。また、演算式も３次式と限らず、５次式
などを用いても良いし、正負対称にはならないが、独特
の味を出すために４次関数などの偶関数の一部を用いる
ようにしても良い。その場合、一部直流成分を含む変換
になることもあるので、ハイパスフィルターなどが必要
になる場合がある。

【００１２】ここで、「乗算器」、「ビットシフト回
路」なる言葉を用いたが、実際にはマイクロプログラム
による「乗算命令ステップ」および「ビットシフト命令
ステップ」に該当するものである。説明する上でこれら
の用語の方がわかりやすいので、便宜上、以後も「乗算
器」、「ビットシフト回路」、「加算器」等のハードウ
エアの用語を用いることにする。

【００１３】次に、図３を参照して３次式部の構成の詳
細を説明する。２１は定数「−１／√３」をビットシフ
ト回路１２または１５または１８からの楽音信号に乗算
する乗算器である。また、２２も乗算器であり、図から
わかるように同じ信号同士を乗算する２乗回路として構
成している。２３は、２乗された信号と定数「−１」と
加算をする加算器である。次に、４は、２乗される前の
信号と加算器２３によって「−１」を加算された信号と
を乗算する乗算器である。最後に乗算器２５によって定
数「３√３／２」と乗算される。なお、乗算器２５は、
「１」より大きな数と乗算させるため、単なる乗算命令
ステップではなく、ビットシフト命令と合わせてプログ
ラミングされるが、ここでは簡単のため乗算器と同様の
図示をしてある。

【００１４】以上の説明から、図３の回路が、 Ｙ＝（３／２）Ｘ（１−（１／３）Ｘ＊Ｘ） （ロ） の３次式を表現していることがわかろう。この３次式の
Ｘ軸を横軸に、Ｙ軸を立て軸にとってグラフを書くと、
図４のようになる。前述の（イ）式の定数ａ、ｂは、
（Ｘ、Ｙ）＝（１、１）で極大値、および（−１、−
１）で極小値を取るように選ばれたものである。このよ
うに、図４を見れば、３次式の曲線を用いれば増幅にと
もなって急にクリップするのではなく、滑らかに最大値
「１」および「−１」に近付くことがわかる。ただし、
「−１≦Ｘ≦１」の３次式のグラフのカーブ（非線形特
性）は、未だ単純な直線に近いのでこれを３セット直列
接続して全体として２７次式として用い、滑らか且つ有
効なディストーションを特性を得られるカーブを作るよ
うにしたものである。なお、定数を「−１／√３」、
「３√３／２」のように無理数で示したが、実際にはデ
ジタルデータであるので、１６ビットの分解能で最も近
い値が用いられる。

【００１５】本実施例においては、３次式を用いたが、
前述したように４次式５次式などを応用しても良い。ま
た、増幅処理と３次式処理を交互に行う構成にしてある
が、増幅と多次式処理を片寄らせても、ある程度効果的
なディストーションサウンドを得ることもできる。さら
に多次式を直列接続するのは３つに限らず、４つ、５つ
と増やしてもよい。その他の効果としてコンプレッサや
イコライザなどを採用しても良い。コンプレッサは、Ａ
／Ｄ変換器３とディストーション部４の間に設けると効
果的である。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多次式演算による滑らかな非線形カーブによって楽音信
号を歪ませるので、デジタルプロセスによってもマイル
ドで豊かな音色のディストーションサウンドが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願実施例の全体のブロック図。

【図２】 本願実施例のディストーション効果部の構成
を示すブロック図。

【図３】 本願実施例の３次式部の構成を示すブロック
図。

【図４】 ３次式部の特性を表す図。

【図５】 従来技術の特性を表す図。

【符号の説明】

３：Ａ／Ｄ変換器 ４：ディストーション効果部 ６：
Ｄ／Ａ変換器 １３、１６、１９：３次式部 ２１、２
５：乗算器（乗算命令ステップ） ２２、２４：乗算器
（乗算命令ステップ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アナログの楽音信号が入力されデジタル
   信号として出力するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換
   手段によってデジタル信号とされた楽音信号にディスト
   ーション効果を付与するディストーション効果部と、デ
   ィストーション効果を与えられたデジタル信号としての
   楽音信号をアナログ信号として出力するＤ／Ａ変換手段
   とを備えたディストーション効果装置において、 前記ディストーション効果部は、入力されるデジタル信
   号に多次式演算を施す第１の乗算手段と、多次式が滑ら
   かな歪特性となるカーブを描く特性区間を利用できるよ
   うに調整された係数を乗算する第２の乗算手段とを含む
   こと特徴とするディストーション効果装置。