JPH0633517Y2 - エンベロープ近似装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の技術分野］ この考案は楽音のエンベロープデータにて表現されるエ
ンベロープ波形を近似するエンベロープ近似装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来、電子楽器において、自然楽器音をシュミレートす
る音を作成する場合、楽音波形を構成する各種の要素や
パラメータをいろいろと変えてみることによって行われ
る。すなわち、作成者はいったんパラメータを設定した
後、そのパラメータによる楽音を試聴してみて望ましく
なければ、再度パラメータを設定し直す。この場合、電
子楽器音を自然楽器音に近づける有効なアプローチは存
在せず、作成者は試行錯誤をくり返す、というプロセス
を経なければならない。しかも、使用するパラメータの
制約から、十分、自然楽器音に近い音を得ることは困難
な場合が少なくない。

このことは、楽音波形の要素であるエンベロープを作成
する場合にも全く同様である。

原理的に考えると、自然楽器音自体の波形を分析し、電
子楽器で発生される楽音のパラメータに相当するパラメ
ータの値を抽出することができれば、抽出したパラメー
タの値を使用することで、自然楽器音に非常に近い音を
得ることができるはずである。

しかしながら、今日の電子楽器における楽音合成のしく
みそのものが、自然楽器音の持ついくつかの特徴を無視
した理論によって成り立っており、自然楽器音の波形か
ら直接的に抽出可能な情報と、今日の電子楽器で使用す
るパラメータとの間には大きな隔りがある。

例えば、本件出願人は、自然楽器音波形からエンベロー
プ波形を抽出する装置を提案している。

この抽出によるエンベロープデータは自然楽器音の特徴
を忠実に示すものであるが、不規則的に変化するデータ
値をもち、データの数も非常に大きい。このため、楽音
を生成する上で大きな記憶容量と大量なエンベロープデ
ータを扱う複雑なエンベロープ処理機能を必要とし、区
間的に単調なエンベロープ波形を生成するにすぎない今
日の電子楽器にそのまま適用することができない。

［考案の目的］ したがって、この考案の目的は、上記のような大量の原
エンベロープデータに対し、データ圧縮を施し、少ない
数のデータでありながら原エンベロープデータにて表わ
される波形の特徴を十分に表現できるエンベロープ近似
装置を提供することである。

又、この考案の目的は、特にデータ圧縮の際に、時間軸
方向に関して適宜比重を変えてエンベロープ近似を行
い、例えばトランペットの音のように音の立ち上り部に
特徴がある場合には、その立ち上り部に比重を置いてよ
り厳密に近似することができ、その他例えばヴァイオリ
ンの音のように音の持続部に特徴があると判断した場合
には、その持続部に重みを置いて近似することができる
ようにしたエンベロープ近似装置を提供することであ
る。

［考案の要点］ この考案は、上記目的を達成するため、与えられた楽音
のエンベロープデータにて表現されるエンベロープ波形
を、切換点で特性が切り換わる限られた数の関数波形で
近似する。そして、最適切換点を求めるために、エンベ
ロープデータを表示し、表示されたエンベロープを分割
するポイントをユーザーに指定させ、分割されたそれぞ
れの区間のエンベロープを最適に近似する関数を決定す
ることで区間別に近似エンベロープを得、隣り合う区間
で近似したエンベロープの交点、すなわち隣り合う区間
における関数の交点を最適切換点として切換点を決定す
る。

［考案の作用］ この考案によれば、大量の原エンベロープデータにて表
現されるエンベロープ波形は最適切換点で特性が切り換
わる限られた数の関数波形で最適近似される。したがっ
て、原エンベロープデータのもつ原音の特徴が損われる
ことなくデータ圧縮される。最適切換点のセットで表現
される圧縮データから、具体的な近似エンベロープデー
タを生成することは容易であり、最適切換点間を結ぶ関
数のデータを算出することで行える。

又、この考案によれば、エンベロープ波形を時間軸方向
にオペレータが適宜指定した分割ポイントで分割し、そ
れぞれの区間毎に最適近似された関数波形を決定し、更
に互いに隣り合う区間で近似された関数波形同士の交点
を最適切換点としているのである。したがった、分割ポ
イントの指定の仕方によってエンベロープ波形が時間軸
方向に関して適宜比重を置いて近似されるものである。

［実施例］ 以下、図面を参照してこの考案の一実施例を説明する。

第１図は本考案の構成図であり、エンベロープデータメ
モリ１には、自然楽器音等から抽出したエンベロープデ
ータが記憶される。この原エンベロープデータの波形
は、エンベロープ近似回路２により限られた数の関数波
形で近似され、最適切換点の集まりで表現される近似エ
ンベロープデータが作成される。データ圧縮されたこの
近似エンベロープデータは近似エンベロープメモリ３に
記憶される。このエンベロープ近似回路２は、ハード的
には、CPU、エンベロープ近似プログラムメモリ、ワー
キングメモリ等で構成される。

４はエンベロープデータメモリ１より与えられるエンベ
ロープデータを表示する例えばCRT等の表示手段であ
り、５はその表示手段４に表示されたエンベロープデー
タを見ながらオペレータがが時間軸方向の分割のポイン
トを指定する分割ポイント指定手段であり、例えばスイ
ッチのような入力装置である。

上記のような構成のエンベロープ近似装置において、オ
ペレータはエンベロープデータ表示手段４に表示されて
いるエンベロープ表示に基づき、エンベロープを時間軸
方向に対して任意に分割するために分割ポイント指定手
段５を用いて、分割ポイントを指定する。この分割ポイ
ントの指定の仕方は、原エンベロープをどのように近似
するかという、オペレータの考え方、判断により適宜定
められるものである。例えばエンベロープの立ち上り部
に比重を置いてより厳密に近似させようとする場合は、
立ち上り部を細かく区分する必要があり、その区分する
数に応じて分割ポイントを指定することになる。また例
えばエンベロープのサスティン部に比重を置いて近似さ
せようとする場合は、そのサスティン部を細かく区分す
るように分割ポイントを指定することになる。このよう
にして分割されたそれぞれの区間において、エンベロー
プの近似関数としての関数ｆ（ｘ）が設定されるが、本
実施例では直線関数ｙ＝ｆ（ｘ）＝a_iｘ＋b_iを使用す
る。ここでエンベロープデータとエンベロープ近似回路
２において求められた関数ｆ（ｘ）のデータとはエンベ
ロープ近似回路２における切換点決定手段６に加えられ
る。本実施例においては、分割された区間においてそれ
ぞれ、最小自乗法によりエンベロープを直線関数ｙ＝a_i
ｘ＋b_iにより近似する。そして互いに隣り合う区間で決
定された直線関数の（x,y）座標軸上の交点を求め、そ
れを最適切換点として決定することにより、原エンベロ
ープに対する近似エンベロープを決定するのである。

第２図は第１図に示した本実施例の動作のフローチャー
トである。

このフローチャートにおいてS1〜S24は各ステップを示
し、S1〜S8のステップは入出力インターフェースと前処
理のフローである。まずS1において指定されたポイント
の番号を示す変数ｉを“0"に初期化し、S2において与え
られたエンベロープのエンベロープデータを例えばエン
ベロープ波形として表示手段４に表示する。S3で変数ｉ
を１ずつインクリメントし、S4でユーザーの手操作によ
り区間に分けるポイントの時間軸（ｘ軸）上の位置P_iを
指定する。ここでS5においてポイントの指定が終りか否
かを判断し、ユーザーが任意に行った指定が終了すると
S6でP_iを時間軸上の小さい順に並び替える。S7ではP₀に
エンベロープデータの先頭として“0"を、P_i+1にエンベ
ロープデータの最後尾の“E"を代入しておく。そしてS8
において指定されたポイントの数ｉをＭに格納してお
く。

次のS9からS18までのステップにおいては、ポイント指
定により分割されたそれぞれの区間で、近似関数ｆ
（Ｘ）として直線ｙ＝a_iｘ＋b_iを用いた最小自乗法によ
るエンベロープの近似を行い、その区間毎に最適化した
近似直線の係数を算出するものである。まずS9で変数ｉ
を“0"に初期化し、S10ではそれぞれの区間におけるエ
ンベロープデータの番号を示す変数ｊにｉ番目のポイン
トの位置P_iを代入して新たな変数とする。S11におい
て、その区間内のエンベロープにおけるｘ、ｙ、x²及び
ｘの値を累算し、S12でｊを１ずつインクリメントしてS
13でｊ＞P_i+1を判断するまで累算を続ける。そしてS14
では着目している区間のサンプル個数ｎにP_i+1−P_i＋１
を代入し、S15及びS16においてそれぞれ 及び を算出する。

以上で、１区間に対する近似直線が決定される。区間は
全部で（Ｍ＋１）個であるので、以上の処理を（Ｍ＋
１）回繰り返す。すなわち、S17でｉを１ずつインクリ
メントし、S18でｉ＝Ｍ＋１になるまで実行する。この
結果、（Ｍ＋１）個の直線の係数の組（a₀、b₀）、
（a₁、b₁）……（a_M、a_M）が求められる。

次のS19からS24までのステップにおいては、ポイント指
定により分割された隣り合う区間での、各近似直線が交
わる交点、すなわち切換点のｘ座標の値を求めている。
S19で変数ｉに“0"を代入して初期化し、S20において近
似直線ｙ＝a_iｘ＋b_iとｙ＝a_i+1ｘ＋b_i+1の（x,y）座標
軸上における交点（x_i+1，y_i+1）のｘ座標 を算出する。S21でｉを１ずつインクリメントしてｉ＝
０から始まりｉ＝Ｍ−１になるまでＭ回算出を行う。し
たがってｉ＝ＭとなったときはS22の判定がYesで次に進
む。S23では最初の区間における近似直線とｘ軸との交
点を 、S24では最後の区間における近似直線とｘ軸との交点
を として求めることによってフローが終了する。

以上の動作により近似関数と切換点が決定されるので、
近似エンベロープは、区間０≦ｘ＜P₁（厳密にはx₀≦ｘ
＜x₁）の範囲ではｙ＝a₀ｘ＋b₀、区間P₁≦ｘ＜P₂（厳密
にはx₁≦ｘ＜x₂）の範囲ではｙ＝a₁ｘ＋b₁、……、区間
P_i≦ｘ＜P_i+1（厳密にはx_i≦ｘ＜x_i+1）の範囲ではｙ＝
a_iｘ＋b_iの式により求めればよいことになる。

なお、上記実施例では近似する関数ｆ（ｘ）として直線
を用いて最小自乗法によりエンベロープ近似を最適化す
る関数を決定しているが、近似する関数としては、２点
が与えられれば一意的に設定される他の関数、例えば指
数曲線、対数曲線等でもよく、エンベロープ近似に最適
化の方法も他の方法、例えば原エンベロープの各区間と
関数ｆ（ｘ）との波形間の差面積を最小とする切換点を
最適切換点としたり、原エンベロープと関数ｆ（ｘ）の
差関数を最大にする切換点を最適切換点としたりしても
よく、また複数の方法を併用して切換点を決定してもよ
い。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案によれば、自然楽器等楽
音から抽出したエンベロープデータが与えられた場合、
ユーザーは表示手段にディスプレイされたエンベロープ
データを見ながら、エンベロープを時間軸方向において
任意の区間に分割することにより、エンベロープの近似
に際しては時間軸方向に適宜重みを加えて近似できる。
したがって、ユーザーは自分の判断により、エンベロー
プの立ち上がり部分をより厳密に近似して、例えば金管
楽器の「ブルッ、ブルッ」といった感じを特に近似した
り、エンベロープ持続部分をより厳密に近似して、例え
ばヴァイオリンの独特な振幅のゆらぎを再現したりする
ことが出来、あるいは又、速いフレーズの多い曲では立
ち上がり部分に重点をおいて近似したり、逆にテンポの
遅い鍵盤をオンしている時間の長いフレーズの多い曲で
はエンベロープ全体を平均的に近似する等々、様々な判
断による多様な要求に応えることの出来るエンベロープ
近似装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例に係るエンベロープ近似装
置の構成図、第２図は第１図に示すエンベロープ近似装
置の動作を示すフローチャートである。 １……エンベロープデータメモリ、２……エンベロープ
近似回路、３……近似エンベロープメモリ、４……エン
ベロープデータ表示手段、５……分割ポイント指定手
段、６……切換点決定手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】与えられた楽音のエンベロープデータにて
   表現されるエンベロープ波形を切換点で特性が切り換わ
   る限られた数の関数波形で近似するエンベロープ近似装
   置において、 与えられたエンベロープデータを表示するエンベロープ
   表示手段と、 表示された上記エンベロープデータを時間軸方向に分割
   するポイントを指定する分割ポイント指定手段と、 指定された上記ポイントにより分割されたそれぞれの区
   間のエンベロープを最適に近似する関数を決定し、隣り
   合う区間において決定された上記関数の交点を切換点と
   して決定する切換点決定手段と、 を有することを特徴とするエンベロープ近似装置。