JPH0715640B2 - 音響解析装置の合成装置 - Google Patents
音響解析装置の合成装置Info
- Publication number
- JPH0715640B2 JPH0715640B2 JP58199816A JP19981683A JPH0715640B2 JP H0715640 B2 JPH0715640 B2 JP H0715640B2 JP 58199816 A JP58199816 A JP 58199816A JP 19981683 A JP19981683 A JP 19981683A JP H0715640 B2 JPH0715640 B2 JP H0715640B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time
- main
- spectrum
- frequency
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the other groups of this subclass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （１）発明の技術分野 本発明は音の分析，抽出，合成を行なうため、分析装
置，主スペクトル抽出装置，合成装置を具え、とくに非
調和性の音に対し高速に解析できる音響解析装置にける
合成装置の改良に関するものである。
置，主スペクトル抽出装置，合成装置を具え、とくに非
調和性の音に対し高速に解析できる音響解析装置にける
合成装置の改良に関するものである。
（２）従来技術と問題点 一般に自然音に対しては、解析は余りなされていない
が、音声波形はそのスペクトルエンベロープ（声道の周
波数特性）と音源に分離して考え、情報成分としてのス
ペクトルエンベロープを帯域フイルタ群によつて分析抽
出し、エネルギー成分としての音源をパネル系列とラン
ダム雑音に分離する。この２つの情報すなわちスペクト
ル情報と音源情報を記録しまたは伝送する。合成側では
音源情報から音源をパルス系列とランダム雑音で近似
し、その各周波数成分をスペクトル情報によつて振幅変
調し、それを分析に対応した帯域フイルタ群を通して加
え合せて音声波形を再生する。このようなボコーダ方式
や、ターミナルアナログ，声道アナログ方式等のアナロ
グ方式や、RARCOR等のデジタル方式がすでに提案または
実用されている。
が、音声波形はそのスペクトルエンベロープ（声道の周
波数特性）と音源に分離して考え、情報成分としてのス
ペクトルエンベロープを帯域フイルタ群によつて分析抽
出し、エネルギー成分としての音源をパネル系列とラン
ダム雑音に分離する。この２つの情報すなわちスペクト
ル情報と音源情報を記録しまたは伝送する。合成側では
音源情報から音源をパルス系列とランダム雑音で近似
し、その各周波数成分をスペクトル情報によつて振幅変
調し、それを分析に対応した帯域フイルタ群を通して加
え合せて音声波形を再生する。このようなボコーダ方式
や、ターミナルアナログ，声道アナログ方式等のアナロ
グ方式や、RARCOR等のデジタル方式がすでに提案または
実用されている。
しかし、これらは全て音声という調和性の音，すなわち
倍音関係が整数倍となる音に限られており、またそれに
対する解析方法として開発されてきたものである。ここ
で前述の方式をトランペツトやトロンボン等調和性の高
い音の解析に適用した場合には有効であると考えられ
る。しかし、ピアノやチヤイムで代表されるような非調
和性の音に対する解析には適しないし、また非常に困難
なことである。このため、自然音全体に対しとくに非調
和性の音に対して解析可能に方式が望まれている。この
場合、従来の調和性の音と同程度に情報量を減少させる
ことも重要でありかつ高速処理が望まれる。
倍音関係が整数倍となる音に限られており、またそれに
対する解析方法として開発されてきたものである。ここ
で前述の方式をトランペツトやトロンボン等調和性の高
い音の解析に適用した場合には有効であると考えられ
る。しかし、ピアノやチヤイムで代表されるような非調
和性の音に対する解析には適しないし、また非常に困難
なことである。このため、自然音全体に対しとくに非調
和性の音に対して解析可能に方式が望まれている。この
場合、従来の調和性の音と同程度に情報量を減少させる
ことも重要でありかつ高速処理が望まれる。
これに対し、本出願人は別提案により、詳しくは後述す
るような音響解析装置を提案した。その概略を述べる
と、要部は分析装置と主スペクトル抽出装置と合成装置
より成り、分析装置では音響信号のデイジタルサンプル
値を所定の時間窓で切取り、これをずらしながら時系列
的にスペクトルを算出し、主スペクトル抽出装置ではこ
の算出された周波数スペクトルからスペクトルエンベロ
ープを求め、これにより最も近似するＮ個以内の正弦波
成分を表わす主スペクトル成分の周波数値と振幅値と位
相値を時系列的に抽出し、次に合成装置ではこれらの主
スペクトル成分値に基づき、Ｎ個分のデジタル正弦波発
生器により周波数，位相，振幅を設定し音響波形を合成
するものである。この提案発明により、非調和性の音に
対しても調和性の音の場合と同様に少ない情報量で高速
処理することができるようになつた。しかし、ここで提
案された合成装置は主スペクトル成分値をＮ個とした結
果、抽出時間間隔がたとえば10msec毎に合成されること
になり、音色変化が大きい場合には忠実度が悪くノイズ
を発生することが起る。
るような音響解析装置を提案した。その概略を述べる
と、要部は分析装置と主スペクトル抽出装置と合成装置
より成り、分析装置では音響信号のデイジタルサンプル
値を所定の時間窓で切取り、これをずらしながら時系列
的にスペクトルを算出し、主スペクトル抽出装置ではこ
の算出された周波数スペクトルからスペクトルエンベロ
ープを求め、これにより最も近似するＮ個以内の正弦波
成分を表わす主スペクトル成分の周波数値と振幅値と位
相値を時系列的に抽出し、次に合成装置ではこれらの主
スペクトル成分値に基づき、Ｎ個分のデジタル正弦波発
生器により周波数，位相，振幅を設定し音響波形を合成
するものである。この提案発明により、非調和性の音に
対しても調和性の音の場合と同様に少ない情報量で高速
処理することができるようになつた。しかし、ここで提
案された合成装置は主スペクトル成分値をＮ個とした結
果、抽出時間間隔がたとえば10msec毎に合成されること
になり、音色変化が大きい場合には忠実度が悪くノイズ
を発生することが起る。
（３）発明の目的 本発明の目的は自然音全体とくに非調和性の音に対し分
析，抽出，合成を高速に行なうことのできる音響解析装
置において、主スペクトル成分をＮ個としたまま大きな
音色変化に対しても忠実度が良くノイズの少ない合成装
置を提供することである。
析，抽出，合成を高速に行なうことのできる音響解析装
置において、主スペクトル成分をＮ個としたまま大きな
音色変化に対しても忠実度が良くノイズの少ない合成装
置を提供することである。
（４）発明の構成 前記目的を達成するため、本発明の音響解析装置の合成
装置は、時間的に変化する楽音信号のディジタルサンプ
ル値を所定の時間窓で切取り、これをずらして１ブロッ
ク宛の周波数スペクトルをフーリェ変換手法により所定
の時間間隔で時系列的に周波数スペクトルを算出する分
析装置と、 「該周波数スペクトルの数より十分少ないＮ個以内の正
弦波成分を表わし周波数，位相，振幅データより成る主
スペクトル成分値を、該周波数スペクトルのエンベロー
プよりピークレベルの順に抽出し、前記時系列に従い抽
出する主スペクトル抽出装置と、 周波数，位相，振幅を個別に制御可能なＮ個分のディジ
タル正弦波発生器を有し、前記主スペクトル抽出装置よ
り抽出された主スペクトル成分値の各値に基づき前記時
系列に従い時間的に変化する楽音信号を合成する合成装
置と、 からなり調和又は非調和な楽音を分析，合成する音響解
析装置において、 前記合成装置は、 ある時刻においてＮ個の周波数，位相，振幅より成る１
組の主スペクトル成分値を、時系列的に各値を複数組記
憶する主データメモリと、 時刻Ｔにおける１組の主スペクトル成分値を記憶し、前
記合成装置の合成速度に合せて該主スペクトル成分値の
各値を読み出す第１メモリと、 単位時刻前のＴ−１における１組の主スペクトル成分値
を記憶し、前記合成装置の合成速度に合せて該主スペク
トル成分値の各値を読み出す第２メモリと、 前記主データメモリをアドレス時刻Ｔと時刻Ｔ−１にお
けるＮ個の主スペクトル成分値を合成に用いる速度より
高速度で順次読みだし第１および第２メモリに転送する
アドレス制御手段と、 時刻Ｔ−１から時刻Ｔまでの分割した時刻を出力する補
間カウンタと、 該出力を受け前記第１および第２メモリより合成速度に
合せて読み出された主スペクトル成分値の各値を時刻Ｔ
−１から時刻Ｔまで直線的に補間するための補間手段
と、を具え、該補間手段により補間された主スペクトル
成分値データを前記正弦波発生器に入力することにより
ノイズの少ない調和又は非調和な時間的に変化する楽音
を合成することを特徴とするものである。
装置は、時間的に変化する楽音信号のディジタルサンプ
ル値を所定の時間窓で切取り、これをずらして１ブロッ
ク宛の周波数スペクトルをフーリェ変換手法により所定
の時間間隔で時系列的に周波数スペクトルを算出する分
析装置と、 「該周波数スペクトルの数より十分少ないＮ個以内の正
弦波成分を表わし周波数，位相，振幅データより成る主
スペクトル成分値を、該周波数スペクトルのエンベロー
プよりピークレベルの順に抽出し、前記時系列に従い抽
出する主スペクトル抽出装置と、 周波数，位相，振幅を個別に制御可能なＮ個分のディジ
タル正弦波発生器を有し、前記主スペクトル抽出装置よ
り抽出された主スペクトル成分値の各値に基づき前記時
系列に従い時間的に変化する楽音信号を合成する合成装
置と、 からなり調和又は非調和な楽音を分析，合成する音響解
析装置において、 前記合成装置は、 ある時刻においてＮ個の周波数，位相，振幅より成る１
組の主スペクトル成分値を、時系列的に各値を複数組記
憶する主データメモリと、 時刻Ｔにおける１組の主スペクトル成分値を記憶し、前
記合成装置の合成速度に合せて該主スペクトル成分値の
各値を読み出す第１メモリと、 単位時刻前のＴ−１における１組の主スペクトル成分値
を記憶し、前記合成装置の合成速度に合せて該主スペク
トル成分値の各値を読み出す第２メモリと、 前記主データメモリをアドレス時刻Ｔと時刻Ｔ−１にお
けるＮ個の主スペクトル成分値を合成に用いる速度より
高速度で順次読みだし第１および第２メモリに転送する
アドレス制御手段と、 時刻Ｔ−１から時刻Ｔまでの分割した時刻を出力する補
間カウンタと、 該出力を受け前記第１および第２メモリより合成速度に
合せて読み出された主スペクトル成分値の各値を時刻Ｔ
−１から時刻Ｔまで直線的に補間するための補間手段
と、を具え、該補間手段により補間された主スペクトル
成分値データを前記正弦波発生器に入力することにより
ノイズの少ない調和又は非調和な時間的に変化する楽音
を合成することを特徴とするものである。
（５）発明の実施例 第１図は本発明の基本となる別提案の音響解析装置全体
の概略説明図である。音響信号は分析装置100に入力
し、ここで入力信号の周波数スペクトル成分が算出され
る。入力信号はデイジタル変換された後一定時間窓のサ
ンプル区間を１ブロツクとして分析される。続いて、数
サンプルずつずらして次々分析を行なう。これにより、
時系列的な周波数スペクトルが得られる。この分析結果
は、いくつもの山（フオルマント）を持つスペクトルエ
ンベロープで表わされる。この山は、分析区間に対して
波形周期が非整数倍であることやフーリエ変換で用いら
れる窓関数による影響で生じるものである。このため、
山のピークに相当するスペクトル成分を抽出し、さらに
有効な数のスペクトラムにデータ圧縮を行なう。
の概略説明図である。音響信号は分析装置100に入力
し、ここで入力信号の周波数スペクトル成分が算出され
る。入力信号はデイジタル変換された後一定時間窓のサ
ンプル区間を１ブロツクとして分析される。続いて、数
サンプルずつずらして次々分析を行なう。これにより、
時系列的な周波数スペクトルが得られる。この分析結果
は、いくつもの山（フオルマント）を持つスペクトルエ
ンベロープで表わされる。この山は、分析区間に対して
波形周期が非整数倍であることやフーリエ変換で用いら
れる窓関数による影響で生じるものである。このため、
山のピークに相当するスペクトル成分を抽出し、さらに
有効な数のスペクトラムにデータ圧縮を行なう。
ここでまとめてこの明細書で用いる主要な波形用語を第
２図（ａ）〜（ｃ）により説明しておく。同図（ａ）は
横軸の周波数に対して縦軸に音響信号のデイジタルサン
プル値をとつたいわゆる周波数スペクトルを示す。
２図（ａ）〜（ｃ）により説明しておく。同図（ａ）は
横軸の周波数に対して縦軸に音響信号のデイジタルサン
プル値をとつたいわゆる周波数スペクトルを示す。
単に「スペクトル」というときは個々の周波数スペクト
ルと同意であり、各線スペクトルを指している。これに
対し「周波数スペクトル」というときはこのスペクトル
の集合した状態を示し、この状態中には周波数，振幅，
位相の各情報を含んでいる。次に「スペクトルエンベロ
ープ」は同図（ｂ）に示すように周波数スペクトルの包
絡線を指すものである。さらに、以下に示す「主スペク
トル」は本発明で新用語として用いるもので同図（ｃ）
に示すように、前記スペクトルエンベロープより抽出し
たＮ個以内の任意の周波数の正弦波成分に対応する線ス
ペクトルを意味し、合成のための周波数，位相，振幅デ
ータの１線分を示すものである。
ルと同意であり、各線スペクトルを指している。これに
対し「周波数スペクトル」というときはこのスペクトル
の集合した状態を示し、この状態中には周波数，振幅，
位相の各情報を含んでいる。次に「スペクトルエンベロ
ープ」は同図（ｂ）に示すように周波数スペクトルの包
絡線を指すものである。さらに、以下に示す「主スペク
トル」は本発明で新用語として用いるもので同図（ｃ）
に示すように、前記スペクトルエンベロープより抽出し
たＮ個以内の任意の周波数の正弦波成分に対応する線ス
ペクトルを意味し、合成のための周波数，位相，振幅デ
ータの１線分を示すものである。
主スペクトル抽出装置200は、分析装置100より出力され
るスペクトルエンベロープを表わすデータのそのデータ
数より相当に少ない数Ｎ個の主スペクトル抽出する。Ｎ
個の主スペクトルは周波数，振幅，位相データより成
り、合成装置300に転送される。合成装置300は周波数，
振幅，位相を任意に制御できるＮ個の正弦波発振器を有
し、前述のＮ個の抽出された主スペクトルデータがＮ個
の発振器にそれぞれ割当てられ、分析と同様の時間間隔
で音色の変化する波形を時々刻々合成し、次にサウンド
システム400で音響が再生される。
るスペクトルエンベロープを表わすデータのそのデータ
数より相当に少ない数Ｎ個の主スペクトル抽出する。Ｎ
個の主スペクトルは周波数，振幅，位相データより成
り、合成装置300に転送される。合成装置300は周波数，
振幅，位相を任意に制御できるＮ個の正弦波発振器を有
し、前述のＮ個の抽出された主スペクトルデータがＮ個
の発振器にそれぞれ割当てられ、分析と同様の時間間隔
で音色の変化する波形を時々刻々合成し、次にサウンド
システム400で音響が再生される。
このように音響解析装置において、分析から合成までの
過程はフーリエ変換した音響信号の周波数スペクトルの
中から、重要でかつ相当に少ない数Ｎ個の主スペクトル
を限定的に抽出し、これを合成再生することによりなさ
れる。
過程はフーリエ変換した音響信号の周波数スペクトルの
中から、重要でかつ相当に少ない数Ｎ個の主スペクトル
を限定的に抽出し、これを合成再生することによりなさ
れる。
たとえば、１回の分析区間を1024サンプルとすると、分
析結果の周波数スペクトラムは最大512個算出される。
析結果の周波数スペクトラムは最大512個算出される。
上記Xkで示されるスペクトルエンベロープ（周波数スペ
クトラムの全体の包絡曲線）よりＮ個のたとえば32個の
主スペクトルを抽出する。この時、主スペクトルの値は
補間されたスペクトルエンベロープやその形状から推理
する方法によつて算出した値でもよい。続いて抽出した
周波数，位相，振幅を包む主スペクトルは、32個の独立
した正弦波発振器にそれぞれ割当てられ、 （αq：振幅，ωq：周波数，θq：位相） により示される波形ｘ（ｔ）が合成される。また、32個
一組のαq，ωq，θqは所定の時間間隔たとえば10msec
毎に、分析結果に応じて変化してゆく。
クトラムの全体の包絡曲線）よりＮ個のたとえば32個の
主スペクトルを抽出する。この時、主スペクトルの値は
補間されたスペクトルエンベロープやその形状から推理
する方法によつて算出した値でもよい。続いて抽出した
周波数，位相，振幅を包む主スペクトルは、32個の独立
した正弦波発振器にそれぞれ割当てられ、 （αq：振幅，ωq：周波数，θq：位相） により示される波形ｘ（ｔ）が合成される。また、32個
一組のαq，ωq，θqは所定の時間間隔たとえば10msec
毎に、分析結果に応じて変化してゆく。
このようにして、単に32倍音の調和性倍音の合成のみな
らず、非調和性音の合成や有効なデータのみを利用する
ため、たとえば方形波においては偶数倍音を含まないた
め、実質的には32個の合成において、64倍音まで再生可
能となり高品質な合成が行なえる。
らず、非調和性音の合成や有効なデータのみを利用する
ため、たとえば方形波においては偶数倍音を含まないた
め、実質的には32個の合成において、64倍音まで再生可
能となり高品質な合成が行なえる。
第３図は分析装置100の実施例の詳細説明図である。
音響入力信号はADC101でアナログ−デイジタル変換され
た後一旦波形メモリ102に記憶される。波形メモリ102は
たとえばサンプリング周波数51.2KHzで５秒間記憶でき
るものであれば256Kワードの波形メモリである。記憶さ
れた波形は時間窓の１ブロツクとしてたとえば1024サン
プルずつ高速フーリエ変換（Fast Furier Transform）
するFFT演算回路103に入力し周波数スペクトルが算出さ
れる。このブロツクを順次数ワードずつずらして同様に
演算することにより、時間的に変化するいくつものスペ
クトルエンベロープが算出される。このスペクトルデー
タは主スペクトル抽出装置200に転送される。
た後一旦波形メモリ102に記憶される。波形メモリ102は
たとえばサンプリング周波数51.2KHzで５秒間記憶でき
るものであれば256Kワードの波形メモリである。記憶さ
れた波形は時間窓の１ブロツクとしてたとえば1024サン
プルずつ高速フーリエ変換（Fast Furier Transform）
するFFT演算回路103に入力し周波数スペクトルが算出さ
れる。このブロツクを順次数ワードずつずらして同様に
演算することにより、時間的に変化するいくつものスペ
クトルエンベロープが算出される。このスペクトルデー
タは主スペクトル抽出装置200に転送される。
第４図は主スペクトル抽出装置200の実施例の詳細説明
図である。分析装置100により算出されたスペクトルデ
ータは、各時刻毎に１組のスペクトルエンベロープをス
ペクトルエンベロープメモリ201に転送する。
図である。分析装置100により算出されたスペクトルデ
ータは、各時刻毎に１組のスペクトルエンベロープをス
ペクトルエンベロープメモリ201に転送する。
次にｎ次ピークレベル検出回路202により、スペクトル
エンベロープメモリ201にあるスペクトルエンベロープ
の山のピーク値を検出し、最大のものから順にＮ個たと
えば32個のピークレベルが検出される。これにより、そ
の検出される32個の点での振幅値と周波数値と位相値が
それぞれ振幅抽出回路203,周波数抽出回路204,位相抽出
回路205により抽出される。
エンベロープメモリ201にあるスペクトルエンベロープ
の山のピーク値を検出し、最大のものから順にＮ個たと
えば32個のピークレベルが検出される。これにより、そ
の検出される32個の点での振幅値と周波数値と位相値が
それぞれ振幅抽出回路203,周波数抽出回路204,位相抽出
回路205により抽出される。
ここで32個の主スペクトル成分は、その波形も最も良く
代表する成分が選択されるであろう。次に抽出されたＮ
個の主スペクトルデータは合成装置300にあるＮ個たと
えば32個の正弦波発振器に割当てられる。
代表する成分が選択されるであろう。次に抽出されたＮ
個の主スペクトルデータは合成装置300にあるＮ個たと
えば32個の正弦波発振器に割当てられる。
第５図はスペクトルエンベロープより８個の主スペクト
ルを抽出する方法を示す波形図である。多数のポイント
（たとえば512ポイント）で示されるなめらかなスペク
トルエンベロープより山の最大レベルを示す点が〜
にその順位で示される。ここで、抽出周波数範囲をfcま
でにすると、７番目のスペクトルは不要となり、かわり
に９番目のf9が抽出される。
ルを抽出する方法を示す波形図である。多数のポイント
（たとえば512ポイント）で示されるなめらかなスペク
トルエンベロープより山の最大レベルを示す点が〜
にその順位で示される。ここで、抽出周波数範囲をfcま
でにすると、７番目のスペクトルは不要となり、かわり
に９番目のf9が抽出される。
このように抽出周波数帯域を制限することによつて、小
さなレベルのスペクトルも抽出できるようになり利用可
能性が向上する。このようにレベル順で検出された周波
数に基づいて、位相，振幅も同時に抽出される。取りこ
ぼされたスペクトルは相当にレベルの低いものであり、
全体の音の特徴にはそれ程重要なものではない。このた
め少ないスペクトルで合成しても十分な再現性を得るこ
とができる。
さなレベルのスペクトルも抽出できるようになり利用可
能性が向上する。このようにレベル順で検出された周波
数に基づいて、位相，振幅も同時に抽出される。取りこ
ぼされたスペクトルは相当にレベルの低いものであり、
全体の音の特徴にはそれ程重要なものではない。このた
め少ないスペクトルで合成しても十分な再現性を得るこ
とができる。
第６図は合成装置300の実施例の詳細説明図である。主
スペクトル抽出装置200により各時刻毎に抽出された主
スペクトルデータ（振幅，位相，周波数）は全て抽出デ
ータメモリ301に一旦記憶される。これは各時刻毎の分
析および抽出が実時間で行なわれずその時間間隔には間
に合わず次の処理にはいり込むためである。また、何度
も再生するために、全抽出データは一時記憶しておくこ
とが必要となる。
スペクトル抽出装置200により各時刻毎に抽出された主
スペクトルデータ（振幅，位相，周波数）は全て抽出デ
ータメモリ301に一旦記憶される。これは各時刻毎の分
析および抽出が実時間で行なわれずその時間間隔には間
に合わず次の処理にはいり込むためである。また、何度
も再生するために、全抽出データは一時記憶しておくこ
とが必要となる。
このため、メモリ容量はたとえば５秒間の音響信号を10
msec間隔で分析し、32個ずつの周波数，位相，振幅の主
スペクトルデータを抽出した場合、（5000/10）×32×
３＝48000ワードのメモリとなる。次にアドレス制御回
路302は合成に用いる速度とは無関係な速度で、所定の
時刻の周波数，位相，振幅より成る32個の主スペクトル
データを各時刻毎に周波数メモリ305,位相メモリ304,振
幅メモリ303にそれぞれ転送し、分析における速度と同
じ速度で音響の再合成が可能となるように、一時各デー
タが各メモリにストアされる。次に周波数メモリ305に
は、角速度を決定するＮ個（以下32個を例にとる）の周
波数データωq（ｑ＝1,2,…32）がストアされ、所定の
時間間隔で更新される。このデータは、所定のクロツク
（たとえば分析装置におけるサンプリングクロツク）周
波数でまた32の時分割で常に周波数累算器306により累
算され、時刻ｔにおける位相角ωqtが算出される。次に
この出力ωqtは、位相加算器307に入力し、もう一方の
入力である位相メモリ304より出力される位相データθq
（ｑ＝1,2,…32）と加算され、（ωqt＋θq）が算出さ
れる。次に位相加算器307の出力により一周期の正弦波
をデイジタル的に記憶する正弦波テープル308より正弦
波値SIN（ωqt＋θq）なる値を読み出し、この出力に振
幅メモリ303より出力される振幅データαq（ｑ＝1,2,…
32）と乗算器309で乗算され、αqsin（ωqt＋θq）なる
合成スペクトルが出力される。次に乗算器309より出力
される32個の時分割された合成スペクトル波形データを
スペクトル累算器310で累算し、 なるデイジタル合成波形を算出し、さらにDAC311により
デイジタル−アナログ変換された後、サウンドシステム
400から音響出力される。
msec間隔で分析し、32個ずつの周波数，位相，振幅の主
スペクトルデータを抽出した場合、（5000/10）×32×
３＝48000ワードのメモリとなる。次にアドレス制御回
路302は合成に用いる速度とは無関係な速度で、所定の
時刻の周波数，位相，振幅より成る32個の主スペクトル
データを各時刻毎に周波数メモリ305,位相メモリ304,振
幅メモリ303にそれぞれ転送し、分析における速度と同
じ速度で音響の再合成が可能となるように、一時各デー
タが各メモリにストアされる。次に周波数メモリ305に
は、角速度を決定するＮ個（以下32個を例にとる）の周
波数データωq（ｑ＝1,2,…32）がストアされ、所定の
時間間隔で更新される。このデータは、所定のクロツク
（たとえば分析装置におけるサンプリングクロツク）周
波数でまた32の時分割で常に周波数累算器306により累
算され、時刻ｔにおける位相角ωqtが算出される。次に
この出力ωqtは、位相加算器307に入力し、もう一方の
入力である位相メモリ304より出力される位相データθq
（ｑ＝1,2,…32）と加算され、（ωqt＋θq）が算出さ
れる。次に位相加算器307の出力により一周期の正弦波
をデイジタル的に記憶する正弦波テープル308より正弦
波値SIN（ωqt＋θq）なる値を読み出し、この出力に振
幅メモリ303より出力される振幅データαq（ｑ＝1,2,…
32）と乗算器309で乗算され、αqsin（ωqt＋θq）なる
合成スペクトルが出力される。次に乗算器309より出力
される32個の時分割された合成スペクトル波形データを
スペクトル累算器310で累算し、 なるデイジタル合成波形を算出し、さらにDAC311により
デイジタル−アナログ変換された後、サウンドシステム
400から音響出力される。
このように、合成装置300は32個の主スペクトル成分を
時分割で合成再生可能で、さらに各スペクトル毎に任意
の周波数，位相，振幅を設定できる装置である。
時分割で合成再生可能で、さらに各スペクトル毎に任意
の周波数，位相，振幅を設定できる装置である。
さらに、抽出データメモリ301とアドレス制御回路302は
合成の速度とは無関係な速度でデータ転送が行なわれる
ため、装置303〜311を複数系列でもつことにより容易に
複音化することも可能である。
合成の速度とは無関係な速度でデータ転送が行なわれる
ため、装置303〜311を複数系列でもつことにより容易に
複音化することも可能である。
以上は別提案の音響解析装置の構成と動作を説明したも
のであり、これにより従来解析や合成が困難であつた非
調和性の音を含む自然音全体の音の解析を比較的少ない
Ｎ個ずつの主スペクトル成分値を用い高速処理が可能と
なるものである。
のであり、これにより従来解析や合成が困難であつた非
調和性の音を含む自然音全体の音の解析を比較的少ない
Ｎ個ずつの主スペクトル成分値を用い高速処理が可能と
なるものである。
ここで用いた合成装置は、音色変化が前述のように10ms
ec毎に設定されると、たとえば５秒間分のメモリ容量は
4800ワードのメモリが必要となる。この音色変化を高速
にすると、音色の忠実度は高くなり変化によるノイズも
低減される。しかし、その結果大きなメモリ容量が必要
となる。そこで、音色変化をスムーズにしてノイズを低
減する手法として、主スペクトルデータの変化10msecに
対し、さらに分割してその間を補間するような処理を合
成段階で補間回路のみで行なうことを考えたものであ
る。
ec毎に設定されると、たとえば５秒間分のメモリ容量は
4800ワードのメモリが必要となる。この音色変化を高速
にすると、音色の忠実度は高くなり変化によるノイズも
低減される。しかし、その結果大きなメモリ容量が必要
となる。そこで、音色変化をスムーズにしてノイズを低
減する手法として、主スペクトルデータの変化10msecに
対し、さらに分割してその間を補間するような処理を合
成段階で補間回路のみで行なうことを考えたものであ
る。
すなわち、本発明では上述の処理を実現したもので、主
スペクトルすなわち周波数，位相，振幅データのそれぞ
れに対し主スペクトルの２時刻の変化するデータの両方
を用い、２時刻の間を補間することにより、忠実度が高
くノイズの低減した合成を行なうものである。
スペクトルすなわち周波数，位相，振幅データのそれぞ
れに対し主スペクトルの２時刻の変化するデータの両方
を用い、２時刻の間を補間することにより、忠実度が高
くノイズの低減した合成を行なうものである。
第７図は本発明の要部である補間回路を含む合成装置30
0′の実施例の構成説明図である。抽出データメモリ301
にはＭ組の主スペクトルデータ（１組がＮ個ずつの周波
数，位相，振幅データより構成される）が記憶されてい
る。たとえば０〜5.12秒までを10msec毎に分析した結
果、つまり512組のデータが記憶されている。アドレス
制御回路302は、時刻Ｔと時刻Ｔ−１における２通りの
主スペクトルデータを、振幅メモリ303,位相メモリ304,
周波数メモリ305に10msecで変化しながら転送を行な
う。各メモリには時刻Ｔの主スペクトルデータStと時刻
Ｔ−１の主スペクトルデータSr-1が記憶されている。次
に各メモリの２時刻のデータは各々振幅補間回路313,位
相補間回路314,周波数補間回路315に与えられる。一
方、10msecの時間間隔をさらにｍ個に分割し、Δｔの時
間間隔を発生し、たとえば64個に分割しΔｔ＝0.156mse
cの時間間隔で補間を行なうための時刻をカウントする
補間カウンタ312の出力Ｋが前記各補間回路313,314,315
に入力している。ここで、各補間回路は主スペクトルデ
ータＳ＝St-1＋（St−St-1）・Ｋまたは＝Ｋ・St＋（１
−Ｋ）・St（Ｋは補間カウンタ312の出力値）を満足す
るような演算回路で構成されている。
0′の実施例の構成説明図である。抽出データメモリ301
にはＭ組の主スペクトルデータ（１組がＮ個ずつの周波
数，位相，振幅データより構成される）が記憶されてい
る。たとえば０〜5.12秒までを10msec毎に分析した結
果、つまり512組のデータが記憶されている。アドレス
制御回路302は、時刻Ｔと時刻Ｔ−１における２通りの
主スペクトルデータを、振幅メモリ303,位相メモリ304,
周波数メモリ305に10msecで変化しながら転送を行な
う。各メモリには時刻Ｔの主スペクトルデータStと時刻
Ｔ−１の主スペクトルデータSr-1が記憶されている。次
に各メモリの２時刻のデータは各々振幅補間回路313,位
相補間回路314,周波数補間回路315に与えられる。一
方、10msecの時間間隔をさらにｍ個に分割し、Δｔの時
間間隔を発生し、たとえば64個に分割しΔｔ＝0.156mse
cの時間間隔で補間を行なうための時刻をカウントする
補間カウンタ312の出力Ｋが前記各補間回路313,314,315
に入力している。ここで、各補間回路は主スペクトルデ
ータＳ＝St-1＋（St−St-1）・Ｋまたは＝Ｋ・St＋（１
−Ｋ）・St（Ｋは補間カウンタ312の出力値）を満足す
るような演算回路で構成されている。
この補間された主スペクトルデータＳは第６図で説明し
た通り なるデイジタル合成波形を算出し音響出力される。第８
図は補間回路を代表して、振幅補間回路313の詳細説明
図である。なお、位相補間回路314と周波数補間回路315
も全く同様の回路で構成されている。
た通り なるデイジタル合成波形を算出し音響出力される。第８
図は補間回路を代表して、振幅補間回路313の詳細説明
図である。なお、位相補間回路314と周波数補間回路315
も全く同様の回路で構成されている。
アドレス制御回路302は、時刻Ｔの主スペクトルデータ
を転送するためのアドレスを発生する（Ｔ）アドレスカ
ウンタ302Bと、時刻Ｔ−１の主スペクトルデータを転送
するためのアドレスを発生する（Ｔ−１）アドレスカウ
ンタ302Cと、両アドレスを選択するセレクタ302Aによつ
て構成され、抽出データメモリ301をアドレス制御し、1
0msec毎に２時刻の主スペクトルデータを読み出す。次
に２時刻の主スペクトルデータのうち、振幅データは時
刻Ｔの振幅データＡを記憶する振幅メモリ303Aと時刻Ｔ
−１の振幅データＢを記憶する振幅メモリ303Bより成る
振幅メモリ303に転送される。
を転送するためのアドレスを発生する（Ｔ）アドレスカ
ウンタ302Bと、時刻Ｔ−１の主スペクトルデータを転送
するためのアドレスを発生する（Ｔ−１）アドレスカウ
ンタ302Cと、両アドレスを選択するセレクタ302Aによつ
て構成され、抽出データメモリ301をアドレス制御し、1
0msec毎に２時刻の主スペクトルデータを読み出す。次
に２時刻の主スペクトルデータのうち、振幅データは時
刻Ｔの振幅データＡを記憶する振幅メモリ303Aと時刻Ｔ
−１の振幅データＢを記憶する振幅メモリ303Bより成る
振幅メモリ303に転送される。
次に振幅データＡと振幅データB,さらに補間カウンタ31
2より出力される２時刻の間をさらに細かくカウントし
た値Ｃが振幅補間回路313にそれぞれ入力する。振幅補
間回路313は、減算器313AにてＡ−Ｂが算出され、次に
乗算器313Bにて（Ａ−Ｂ）×Ｃが算出され、次に加算器
313CにてＢ＋（Ａ−Ｂ）×Ｃが算出される。この振幅補
間回路313は累算−乗算器（たとえばTRW社製TDC1010J）
によつて演算するようにＡ×Ｃ＋Ｂ×（１−Ｃ）を実行
するようなものでも良い。
2より出力される２時刻の間をさらに細かくカウントし
た値Ｃが振幅補間回路313にそれぞれ入力する。振幅補
間回路313は、減算器313AにてＡ−Ｂが算出され、次に
乗算器313Bにて（Ａ−Ｂ）×Ｃが算出され、次に加算器
313CにてＢ＋（Ａ−Ｂ）×Ｃが算出される。この振幅補
間回路313は累算−乗算器（たとえばTRW社製TDC1010J）
によつて演算するようにＡ×Ｃ＋Ｂ×（１−Ｃ）を実行
するようなものでも良い。
以上のように、主スペクトル成分値のＮ個はそのままに
して２値間を補間する上記の補間回路により十分きめ細
かい忠実度のよいノイズの少ない合成出力が得られるも
のである。
して２値間を補間する上記の補間回路により十分きめ細
かい忠実度のよいノイズの少ない合成出力が得られるも
のである。
（６）発明の効果 以上説明図したように、本発明によれば、前記提案によ
る分析装置と、主スペクトル抽出装置と、合成装置とよ
り成る音響解析装置において、前記合成装置が提案例に
おける時刻Ｔと時刻Ｔ−１までの間をさらに分割して補
間する手段を設け、該補間手段により補間された主スペ
クトルデータを前記正弦波発生器に入力することによ
り、周波数，位相，振幅のそれぞれが補間されて音響波
形を合成するものである。これにより、提案例の粗い主
スペクトル成分値の場合に比べて細かい音響波形を合成
することができ、情報量を余り増加することなく補間し
た分割数倍の細かい音響波形が得られ忠実度を高めかつ
ノイズを減少することが可能となる。
る分析装置と、主スペクトル抽出装置と、合成装置とよ
り成る音響解析装置において、前記合成装置が提案例に
おける時刻Ｔと時刻Ｔ−１までの間をさらに分割して補
間する手段を設け、該補間手段により補間された主スペ
クトルデータを前記正弦波発生器に入力することによ
り、周波数，位相，振幅のそれぞれが補間されて音響波
形を合成するものである。これにより、提案例の粗い主
スペクトル成分値の場合に比べて細かい音響波形を合成
することができ、情報量を余り増加することなく補間し
た分割数倍の細かい音響波形が得られ忠実度を高めかつ
ノイズを減少することが可能となる。
第１図は本発明の基本となる提案例の概略説明図、第２
図は波形に関する用語の説明図、第３図，第４図，第６
図はそれぞれ第１図の要部の詳細説明図、第５図は第４
図に関連する動作波形図、第７図，第８図は本考案の要
部の詳細説明図を示し、図中100は分析装置、101はAD
C、102は波形メモリ、103はFFT演算回路、200は主スペ
クトル抽出装置、201はスペクトルエンベロープメモ
リ、202はｎ次ピークレベル検出回路、203は振幅抽出回
路、204は周波数抽出回路、205は位相抽出回路、300,30
0′は合成装置、301は抽出データメモリ、302はアドレ
ス制御回路、303は振幅メモリ、304は位相メモリ、305
は周波数メモリ、306は周波数累算器、307は位相加算
器、308は正弦波テーブル、309は乗算器、310はスペク
トル累算器、311はDAC、312は補間カウンタ、313は振幅
補間回路、314は位相補間回路、315は周波数補間回路、
400はサウンドシステムを示す。
図は波形に関する用語の説明図、第３図，第４図，第６
図はそれぞれ第１図の要部の詳細説明図、第５図は第４
図に関連する動作波形図、第７図，第８図は本考案の要
部の詳細説明図を示し、図中100は分析装置、101はAD
C、102は波形メモリ、103はFFT演算回路、200は主スペ
クトル抽出装置、201はスペクトルエンベロープメモ
リ、202はｎ次ピークレベル検出回路、203は振幅抽出回
路、204は周波数抽出回路、205は位相抽出回路、300,30
0′は合成装置、301は抽出データメモリ、302はアドレ
ス制御回路、303は振幅メモリ、304は位相メモリ、305
は周波数メモリ、306は周波数累算器、307は位相加算
器、308は正弦波テーブル、309は乗算器、310はスペク
トル累算器、311はDAC、312は補間カウンタ、313は振幅
補間回路、314は位相補間回路、315は周波数補間回路、
400はサウンドシステムを示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−51795（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−182798（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−147798（ＪＰ，Ａ) 電子技術Ｖｏｌ．22−13（1980−12) Ｐ．22−25 日本音響学会講演論文集（Ｓ54．10）３ −２−３Ｐ．557−558 日本音響学会講演論文集（Ｓ55．５）３ −４−９Ｐ．639−636 日本音響学会講演論文集（Ｓ55．10）１ −１−１Ｐ．359−360 日野「スペクトル解析」（1977−10− １）朝倉書店Ｐ．42−43 マーケル，グレイ著、鈴木訳「音声の線 形予測」（Ｓ55−３−25）Ｐ．198−232
Claims (1)
- 【請求項１】時間的に変化する楽音信号のディジタルサ
ンプル値を所定の時間窓で切取り、これをずらして１ブ
ロック宛の周波数スペクトルをフーリエ変換手法により
所定の時間間隔で時系列的に周波数スペクトルを算出す
る分析装置と、 該周波数スペクトルの数より十分少ないＮ個以内の正弦
波成分を表わし周波数，位相，振幅データより成る主ス
ペクトル成分値を、該周波数スペクトルのエンベロープ
よりピークレベルの順に抽出し、前記時系列に従い抽出
する主スペクトル抽出装置と、 周波数，位相，振幅を個別に制御可能なＮ個分のディジ
タル正弦波発生器を有し、前記主スペクトル抽出装置よ
り抽出された主スペクトル成分値の各値に基づき前記時
系列に従い時間的に変化する楽音信号を合成する合成装
置と、 からなり調和又は非調和な楽音を分析，合成する音響解
析装置において、 前記合成装置は、 ある時刻においてＮ個の周波数，位相，振幅より成る１
組の主スペクトル成分値を、時系列的に各値を複数組記
憶する主データメモリと、 時刻Ｔにおける１組の主スペクトル成分値を記憶し、前
記合成装置の合成速度に合せて該主スペクトル成分値の
各値を読み出す第１メモリと、 単位時刻前のＴ−１における１組の主スペクトル成分値
を記憶し、前記合成装置の合成速度に合せて該主スペク
トル成分値の各値を読み出す第２メモリと、 前記主データメモリをアドレスし時刻Ｔと時刻Ｔ−１に
おけるＮ個の主スペクトル成分値を合成に用いる速度よ
り高速度で順次読みだし第１および第２メモリに転送す
るアドレス制御手段と、 時刻Ｔ−１から時刻Ｔまでの分割した時刻を出力する補
間カウンタと、 該出力を受け前記第１および第２メモリより合成速度に
合せて読み出された主スペクトル成分値の各値を時刻Ｔ
−１から時刻Ｔまで直線的に補間するための補間手段
と、 を具え、該補間手段により補間された主スペクトル成分
値データを前記正弦波発生器に入力することによりノイ
ズの少ない調和又は非調和な時間的に変化する楽音を合
成することを特徴とする音響解析装置の合成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58199816A JPH0715640B2 (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 音響解析装置の合成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58199816A JPH0715640B2 (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 音響解析装置の合成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6091227A JPS6091227A (ja) | 1985-05-22 |
| JPH0715640B2 true JPH0715640B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=16414114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58199816A Expired - Lifetime JPH0715640B2 (ja) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | 音響解析装置の合成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0715640B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005044867A1 (en) | 2003-11-11 | 2005-05-19 | Huntsman Advanced Materials (Switzerland) Gmbh | Initiator systems for polymerisable compositions |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4207568B2 (ja) | 2000-12-14 | 2009-01-14 | ソニー株式会社 | 情報抽出装置および方法、情報合成装置および方法、並びに記録媒体 |
| JP5001664B2 (ja) * | 2007-01-25 | 2012-08-15 | 株式会社小野測器 | 信号変換装置 |
| JP5057535B1 (ja) * | 2011-08-31 | 2012-10-24 | 国立大学法人電気通信大学 | ミキシング装置、ミキシング信号処理装置、ミキシングプログラム及びミキシング方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5853351B2 (ja) * | 1979-10-03 | 1983-11-29 | 日本電信電話株式会社 | 音声合成装置 |
| JPS5919360B2 (ja) * | 1981-05-06 | 1984-05-04 | 日本電信電話株式会社 | 音声合成装置 |
| JPS58147798A (ja) * | 1982-02-27 | 1983-09-02 | 松下電工株式会社 | 音声合成装置 |
-
1983
- 1983-10-25 JP JP58199816A patent/JPH0715640B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| マーケル，グレイ著、鈴木訳「音声の線形予測」（Ｓ５５−３−２５）Ｐ．１９８−２３２ |
| 日本音響学会講演論文集（Ｓ５４．１０）３−２−３Ｐ．５５７−５５８ |
| 日本音響学会講演論文集（Ｓ５５．１０）１−１−１Ｐ．３５９−３６０ |
| 日本音響学会講演論文集（Ｓ５５．５）３−４−９Ｐ．６３９−６３６ |
| 日野「スペクトル解析」（１９７７−１０−１）朝倉書店Ｐ．４２−４３ |
| 電子技術Ｖｏｌ．２２−１３（１９８０−１２）Ｐ．２２−２５ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005044867A1 (en) | 2003-11-11 | 2005-05-19 | Huntsman Advanced Materials (Switzerland) Gmbh | Initiator systems for polymerisable compositions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6091227A (ja) | 1985-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2763322B2 (ja) | 音声処理方法 | |
| Bonada et al. | Sample-based singing voice synthesizer by spectral concatenation | |
| US7523037B2 (en) | Data synthesis apparatus and program | |
| JP2006215204A (ja) | 音声合成装置およびプログラム | |
| JPH079591B2 (ja) | 楽器音響解析装置 | |
| JP3278863B2 (ja) | 音声合成装置 | |
| JPH0798586A (ja) | 電子楽器の音源装置 | |
| JPH0715640B2 (ja) | 音響解析装置の合成装置 | |
| JP3775319B2 (ja) | 音楽波形のタイムストレッチ装置および方法 | |
| JPH11259066A (ja) | 音楽音響信号分離方法、その装置およびそのプログラム記録媒体 | |
| US6208969B1 (en) | Electronic data processing apparatus and method for sound synthesis using transfer functions of sound samples | |
| KR100190484B1 (ko) | 악음 발생 장치(Sound generating appratus) | |
| JP2722482B2 (ja) | 楽音発生装置 | |
| JP3404850B2 (ja) | 音源装置 | |
| JP2705063B2 (ja) | 楽音信号発生装置 | |
| JPH05119782A (ja) | 音源装置 | |
| JP2727089B2 (ja) | 電子楽器の音源装置 | |
| JP4012410B2 (ja) | 楽音生成装置および楽音生成方法 | |
| Izmirli | A hierarchical constant Q transform for partial tracking in musical signals | |
| JPS6088326A (ja) | 音響解析装置 | |
| JPH1031496A (ja) | 楽音発生装置 | |
| JP2784399B2 (ja) | 楽音発生装置 | |
| JPS6088327A (ja) | 音響解析装置の主スペクトル抽出装置 | |
| JP3304701B2 (ja) | 楽音合成装置 | |
| JPS6097398A (ja) | 音響解析装置 |