JPS5929877B2 - 番組音モデル信号発生装置 - Google Patents

番組音モデル信号発生装置

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JPS5929877B2
JPS5929877B2 JP4727276A JP4727276A JPS5929877B2 JP S5929877 B2 JPS5929877 B2 JP S5929877B2 JP 4727276 A JP4727276 A JP 4727276A JP 4727276 A JP4727276 A JP 4727276A JP S5929877 B2 JPS5929877 B2 JP S5929877B2
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史郎 江原
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Description

【発明の詳細な説明】 従来は、音響機器の試験たとえばスピーカーにおける破
壊試験では、特殊な周期信号あるいはピック雑音(3d
B/0ctで減衰するスペクトルの正規分布雑音)を入
力信号として用いていたが、最近では実際の音楽信号に
よつて試験することが行われている。
しかしこれらについては規格化がむずかしく、むしろ理
論的性質が明らかで番組音の統計的性質をよく反映した
モデル信号を用いるのが実際的と考えられる。番組音の
統計的性質に着目すると、番組音U(t)はその信号に
レベル変動を与えているレベル変動成分w(1)と、そ
のレベル変動を取り除いた可聴周波数成分V(t)との
2成分に分解できることが知られている。
このうち、V(t)の振幅確率分布はほぼガウス分布に
よつて表わすことができる。またw(t)は主として非
可聴周波数成分よりなり、その振幅確率分布がM分布に
より与えられる。詳しくは、江原史部:「オーケストラ
演奏音の確率過程モデル」、日本音響学会講演会論文集
第231−232頁(昭和48年5月)を参照されたい
。したがつて番組音の統計的性質をよく反映した番組音
のモデル信号U(t)には、V(t)として、可聴周波
数成分よりなり、振幅がガウス分布する合成信号を、ま
たW(t)として主に非可聴周波数成分よりなり、振幅
がM分布する信号をそれぞれ用い、これらの積U(t)
−V(t)・w(t)をもつて番組音モデル信号を構成
するのが妥当である。特公昭55−20239号では上
記V(t)信号としてスペクトルが「くし形]で、かつ
、基本波に対する高調波関係あるいは楽音における3度
、5度などの音階関係にある協和性のある定常的なガウ
ス分布信号を用いている。
しかしながら、一般の番組音を観察すると大部分の時間
を占める定常的信号の他にスペクトルとレベルの急激に
変化する過渡的現像を伴なう信号が存在する。
すなわち、実際の過渡音は、三味線やバイオリンのよう
な撥音、太鼓やピアノの打音、人声のパ・力・夕などの
破裂音などがあり、それらは立ち上がり部分は一般に急
激で、立ち下がり部分は発音体のQに従い、その固有振
動で減衰するようなものである。
一方音響機器の実際的試験方法の規格化のためにはまず
次のような性質をもつモデル信号を発生する必要がある
(1)現実の番組音信号(音響機器を通るすべての音響
信号を意味するものとする)とよく類似していること。
(2)スペクトル変動など統計的性質をパラメータで明
確に指定できること。
また、このようなモデル信号を発生する装置については
、(3)簡単で安価であること。
(4)容易に統計パラメータを指定できること。
が要求される。すなわち、統計的性質が実際の番組音信
号に近似し、その信号の統計的なパラメータが明確かつ
容易に指定できるモデル信号発生装置が要求される。
以上の要件を満すものとして本発明の構成は、番組音モ
デル信号として、可聴周波数成分V(t)を強度変動成
分w(t)によつてレベル変動させてなるものを生成す
る装置において、V(t)信号の各要素過渡信号発生の
ランダムタイミングを指示する信号を発生するタイミン
グ信号発生装置と、そのタイミング信号によつて駆動さ
れ一定の時間の立ち上がりと立ち下がりを有する要素過
渡信号を発生する複数個の要素過渡信号発生装置と、振
輻包絡および平均としてv(t)信号のスペクトルが番
組音の長時間スペクトルに近似したスペクトル包絡を与
えるスペクトル包絡制御信号発生装置と、前記要素過渡
信号発生装置の出力と、前期スペクトル包絡制御信号発
生装置の出力とを入力とし、前記要素過渡信号に、前記
スペクトル包絡制御信号に従つた振幅包絡を前記要素過
渡信号発生装置の出力に与える利得制御装置とを備えて
(t)信号を発生することを特徴とするものである。
第1図は本発明の装置によつて発生されるV(t)信号
の個々の要素をなす要素過渡信号の波形を示す。
図に示した要素過渡信号は調音関係にある複数個の線ス
ペクトルのいずれか一つの周波数Fiを中心周波数とす
る正げん的信号で、この波形はピーク時刻まで(期間τ
a)の立ち上がり波形と、その後に続く(期間τd)減
衰波形とより成り、それらの包絡波形E1(t),E2
(t)によつて、E1(t)一1−e−λ1t,.E2
(t)=e−λ2t(ここで、λ1一1/τo、λ2−
1/τd)と表わすことができる。実際の楽音としては
最低周波数を16Hz、最高周波数を約15kHzとす
ればそれぞれの周期は約60msおよび0.07msで
ある。
実際の立ち上がり波形が最大になるのに最低周波数では
約10周期、最高周波数では約1周期を要すると考えら
れるので600ms10.07msがそれぞれの周波数
における立ち上がり時間ということになる。通常の楽器
音は、ほマこの間に入つていると考えられる。
ピアノの中音部付近では10ms前後の場合が多く、人
声の場合の立ち上がり時間も上記の範囲にある。一方減
衰時間は30TrLs以下はなく、長いものでは鐘の音
のように数十秒以上のものもある。要するに立ち上がり
、減衰時間とも実際音では一定の幅があるので、V(t
)信号波形もそれらをカバーするように設定する。第2
図は、本発明の装置の全体を示す構成図で、1−1,1
−2,・・・・・・・・・,1−nはガウス雑音発生器
であり、v(t)信号を構成する調音関係にある複数個
の周波数帯Chl,Ch2,・・・・・・・・・,Ch
n成分の数に対応して設けてある。
これは1個のガウス雑音発生器を用い帯域沢波器で複数
個の周波数成分に分割してもよい。2−1,2−2,・
・・・・・・・・,2−nはタイミング信号発生装置で
あつて、前記複数個の周波数帯Chl,Ch2,・・・
・・・・・・,Chnにそれぞれ対応して設けてある。
その内容は、たとえば複数個の基準電圧Erl,Er2
,・・・・・・・・・,Ernを与えられている振幅比
較器と単安定マルチとからなり、ガウス雑音発生器11
,1−2,・・・・・・・・・,1−nからガウス雑音
を供給されタイミング信号Tl,t2,2・・・・・・
・・・,Tnを発生する。
動作は後述する。3−1,3−2,・・・・・・・・・
,3−nは要素過渡信号発生装置であつて、タイミング
信号Tl,t2,・・・・・・・・・,Tnによつてそ
れぞれトリカーされ、それぞれ各周波数成分の要素過渡
信号El,e2,...・・・・・・,Enを発生する
4−1,4−2,・・・・・・・・・,4−nはそれぞ
れの周波数帯Chl,Ch2,・・・・・・・・・,C
hnに対応して設けられた利得制御装置であつて、各周
波数帯の要素過渡信号El,e2ラ・・・・・・・・・
,Enを、実際の番組音の長時間スペクトルに設定する
とともに、短期間の信号の振幅変動を与える。
5はスペクトル包絡制御信号発生装置であつて、利得制
御装置41,4−2,・・・・・・・・・,4−nを制
御する制御信号CIlC27lllア5を発生するO以
上のようにして利得制御器4−1,4−2,・・・・・
・・・・,4−nから生成される信号は、第3図に示す
ように各チヤンネルChl,Ch2,・・・・・・・・
・,ChnごとにランダムのタイミングTl,t2,・
・・・・・・・・,Tnで発生する要素過渡信号El,
e2,・・・・・・・・・,Erlからなりそれぞれは
破線の包絡線で示されているように制御信号Cl,C2
,・・・・・・・・・,Cnで振幅包絡が与えられてい
るものである。
出力端子0ptからはこれらの加算された信号V(t)
が取り出される。つぎに本発明の装置を構成する個々の
エレメントについて、その構成と動作を説明する。
第4図は、タイミング信号発生装置2−1,22,・・
・・・・・・・,2−nの1例を示すもので、その内容
は電圧比較回路21と単安定マルチバイブレータ22と
からなつている。
図に示したものは、いくつかの周波数帯域に対応してそ
れぞれ同一のものが設けられているものXうちの1個で
ある。ガウス雑音発生器1−1から、第5図aに示すよ
うなガウス雑音を電圧比較回路21に供給し、電圧比較
回路21では基準電圧源Sからの基準電圧Eriと比較
し、ガウス雑音が一定の振幅値Eriをとる時点を検出
し、その時点に単安定マルチバイブレータ22を駆動し
、第5図bに示すようなその時点に同期したタイミング
パルスTiを発生する。タイミングパルスの発生時刻間
隔を変化させるには、基準電圧の値を変化させスレツシ
ユホールドレベルを上下させればよい。
いずれにしてもランダムにタイミングパルスを発生させ
ることができる。タイミングパルスTiのパルス幅τp
は、単安定マルチバイブレータ22の時定数を制御して
決める。第6図は、要素過渡信号発生装置3−1の詳細
の1例を示すもので、ダイオード31、共振回路32、
高入力インピーダンス増幅器33などからなつている。
共振回路32としては、LC共振回路、水晶、音又、パ
ルストランスなどを用いる。
第4図に示したタイミング信号発生装置2−1からのタ
イミングパルスTiで共振回路32を駆動し、その減衰
波をFET増幅器などの高入力インピーダンス増幅器で
受けて取り出す。要素過渡信号の減衰時間を変更するに
は第7図に示すように共振回路32に付属するダンピン
グ抵抗rの値を変化して、共振回路32のQを変える。
第8図は他の例で、充放電時定数が第1図の立ち上がり
時間τ.、立ち下がり時間τdなる整流充放電回路にタ
イミングパルスを通じることにより、このタイミングパ
ルスによつてあらかじめ制御信号EOを形成しておき、
これにより発振器の動作を制御し、上記時定数の出力包
絡波形を得る方法である。
第9図は、第8図におけるE。
の発生方法と同様の方法を用いて発生した制御信号Eに
よつてCインピーダンスが変化する2端子インピーダン
ス素子zを有する可変利得増幅器35で発振器34から
の出力正げん波を振幅制御し、所望の包絡波形を得るさ
らに他の実施例である。
この場合も可変利得増幅器の制御入力対利得特性を考慮
しながら、制御入力波形をほぼ出力包絡皮形と近似した
ものとして供給する。この方法は、前二者に比して波形
選択の上で最も融通性に富む方法であるゆる立ち上がり
時間、減衰時間、包絡波形を実現できる。
共振回路、あるいは正げん波発振器のいずれを選択する
にしてもそれらの共振(発振)周波数はそれぞれのチヤ
ンネルに対応した周波数成分の周波数とし、v(t)信
号発生装置全体としてその中に複数個設けられている。
これら共振(発振)回路の周波数は、互いに調音関係に
ある異なる周波数である。第10図は、スペクトル包絡
制御信号発生装置5の構成を示すもので、この場合も原
信号源としてガウス雑音発生器1を用いる。
ガウス雑音発生器1の出力を各周波数帯に応じて設けた
バンドパスフイルタ一51−1,51−2,・・・・・
・・・・,51−nで分割する。Nl,N2,・・・・
・・・・・,Nnは長時間スペクトル設定回路網であつ
てバンドパスフイルタ一51−1,51−2,・・・・
・・・・・,51−nでそれぞれ取り出された信号に、
それぞれ加重をする。
その加重は、番組の種類たとえばオーケストラ、スピー
チなどに応じて異なり、たとえば第11図に示すように
周波数Fl,f2,.・・・・・・・・,Fnに応じて
加重値はKl,k2,・・・・・・・・・,Ki,・・
・・・・・・・,Knとなるが、できるだけ現実の番組
音のスペクトルパターンに近くなるような各減衰量の比
とする。52−1,52−2,・・・・・・・・・,5
2−nは包絡波検波器でそれぞれの周波数帯Chl,C
h2,・・・・・・・・・,Chnの信号の振幅包絡を
取り出し、利得制御信号Cl7C22lllI″″)C
nとするO利得制御信号Cl,C2,・・・・・・・・
・,Cnは第2図に示すように利得制御器4−1,4−
2,・・・・・・・・・,4−nに与えられそれぞれの
周波数帯の要素過渡信号に、第3図に破線で示すような
振幅包絡を与える。
バンドパスフイルタ一51の各帯域は必ずしも調音的な
関係である必要はなく、相互の帯域が重ならず各出力の
振幅包絡が相互に無関係であればよい。本発明の装置は
、番組音のモデル信号U(t)の可聴周波数成分V(t
)の構成要素として、一般の撥げん楽器や打楽器あるい
は音声の破裂音などの波形と近似した要素過渡信号を用
い、かつそれらの中心周波数を調音的関係で配置してい
るから、V(t)とW(t)の積なるU(t)も実際の
番組音の特徴をよく表わした番組音モデル信号とするこ
とができる。
したがつてU(t)は、音響機器や通信装置が実際の番
組音信号に対して示す非直線ひずみの応答と同様な応答
をひき起こすことができる。なおまた、各チャンネルの
要素過渡信号の発生時刻は全くランダムであるから、要
素過渡信号の和はチヤンネル数が多ければガウス分布に
じゆうぶん近似した分布を持ち、V(t)の必要条件を
満たすことができる。
各チヤンネルの出力頃ダィナミツクに変動するスペクト
ル包絡に従つて加重加算されるから、番組音に見られる
スペクトル変動をじゆうぶん模擬することができる。
以上のように本発明の装置はそれによつて発生した信号
が実際の番組音の特徴を過渡的現象を含めてよく表現し
ているので、伝送機器の特徴をより実情に近い形で測定
することを可能にする利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置が発生する要素過渡信号の波形図
、第2図は本発明V(t)信号発生装置の全体のプロツ
ク線図、第3図は本発明装置のv(t)信号を構成する
信号の波形図、第4図は本発明装置に含まれるタイミン
グ信号発生装置の1実施例のプロツク線図、第5図はタ
イミング信号発生装置における入出力波形図、第6図は
要素過渡信号発生装置の1実施例を示すプロツク線図、
第7図、第8図、第9図はそれぞれ要素過渡信号発生装
置の他の実施例を示すプロツク線図、第10図はスベク
トル包絡制御信号発生装置の1実施例を示すプロツク線
図、第11図は長時間スペクトルの加重パターンを示す
図である。 1−1,1−2,・・・・・・・・・,1−n・・・・
・・ガウス雑音発生器、2−1,2−2,・・・・・・
・・・,2−n・・・・・・タイミング信号発生装置、
3−1,3−2,・・・・・・・・・,3−n・・・−
・・要素過渡信号発生装置、41,4−2,・・・・・
・・・・,4−n・・・・・・利得制御器、5・・・・
・・スペクトル包絡制御信号発生装置、21・・・・・
・電圧比較回路、22・・・・・・単安定マルチバイブ
レータ、31・・・・・・ダイオード、32・・・・・
・共振回路、33・・・・・・高入カインピーダンス増
幅器、34・・・・・・発振回路、35・・・・・・可
変利得増幅器、51−1,51−2,・・・・・・・・
・51−n・・・・・・バンドパスフイルタ八N1yN
2少ゝゝゞゝゝ〃ゝゞゞツNnゝゞoゝゞゞ長時間スペ
クトル設定回路網、Ta・・・・・・立ち上がり時間、
Td″″ゝゝ一減衰時間1Erl7Er2Cゝ″〃ゝ〃
ゝ)Em・・・・・・基準電圧、t,,t,,・・・・
・・・・・,tn・・・・・・タイミングパルス、e,
,e,,・・・・・・・・・,erl・・・・・・要素
過渡信号、ChlクCh27″″″一ゞ″″″7Chn
0*0ゞ″凋波数帯SC17C27°ゞ@ゞ〃〃ゝ11
7Cn〃ゞゝゝゝゝスゝクトル包絡制御信号、52−1
,52−2,・・・・・・・・・,52n・・・・・・
包絡波検波器、opt・・・・・・出力端子、T・・・
・・・タイミング信号パルス幅、S・・・・・・基準電
p圧源、r・・・・・・ダンピング抵抗、Ec・・・・
・・制御信号、k,,k,,・・・・・・・・・,kn
・・・・・・加重値、z・・・・・・2端子インピーダ
ンス素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 番組音モデル信号として可聴周波数成分V(t)を
    強度変動成分W(t)によつてレベル変動させてなるも
    のを生成する装置において、V(t)信号の各要素過渡
    信号発生のランダムタイミングを指示する信号を発生す
    るタイミング信号発生装置と、そのタイミング信号によ
    つて駆動され一定の時間の立ち上がりと立ち下がりを有
    する要素過渡信号を発生する複数個の要素過渡信号発生
    装置と、振幅包絡および平均としてV(t)信号のスペ
    クトルが番組音の長時間スペクトルに近似したスペクト
    ル包絡を与えるスペクトル包絡制御信号発生装置と、前
    記要素過渡信号発生装置の出力と、前記スペクトル包絡
    制御信号発生装置の出力とを入力とし、前記要素過渡信
    号に、前記スペクトル包絡制御信号に従つた振幅包絡を
    前記要素過渡信号発生装置の出力に与える利得制御信号
    とを備えてV(t)信号を発生することを特徴とする番
    組音モデル信号発生装置。 2 タイミング信号発生装置は、各周波数成分にそれぞ
    れ対応して設けられ、ランダム雑音発生器からのノイズ
    成分を振幅比較器で一定の基準振幅と比較し、その出力
    信号を成形してタイミング信号とすることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の番組音モデル信号発生装置
    。 3 要素過渡信号発生装置はそれぞれ発生手段を備え、
    その発振周波数は番組音モデル信号に含まれる要素過渡
    信号成分帯域にそれぞれ対応する周波数とし、それらの
    発振周波数は相互に調音関係にあることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の番組音モデル信号発生装置。 4 要素過渡信号発生装置は到来するタイミング信号を
    入力とし、共振回路を備え、その共振回路のQによつて
    決定される立ち下がり時間を有する要素過渡信号を発生
    するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の番組音モデル信号発生装置。 5 要素過渡信号発生装置は到来するタイミング信号を
    入力とし、共振回路を備え、該共振回路は可変抵抗手段
    を備え、該可変抵抗を制御して共振回路のQを制御し、
    要素過渡信号の立ち下がり時間を決定しうるようにした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の番組音モ
    デル信号発生装置。 6 要素過渡信号発生装置の発生手段に含まれる共振回
    路を、LC共振回路、水晶、音又、パルストランスのい
    ずれか一つとしたことを特徴とする特許請求の範囲第4
    項または第5項記載の番組音モデル信号発生装置。 7 要素過渡信号発生装置の発振手段は振幅変調手段を
    付加した発振装置とし、要素過渡信号包絡波の立ち上が
    り、立ち下がり波形を得る制御信号により、該発振装置
    の出力信号の振幅を変調するようにしたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第3項記載の番組音モデル信号発生装
    置。 8 スペクトル包絡制御信号発生装置は、ランダム雑音
    発生器からのノイズ成分を周波数帯域にわける帯域濾波
    器と、帯域濾波器から取り出されたノイズ成分の各周波
    数帯域成分ごとにそれぞれ異なる振幅加重をかける長時
    間スペクトル設定回路網と、各長時間スペクトル設定回
    路網の出力のノイズ成分の包絡波を取り出す包絡波検波
    器とからなり、包絡波検波器出力を利得制御装置に供給
    するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の番組音モデル信号発生装置。
JP4727276A 1976-04-27 1976-04-27 番組音モデル信号発生装置 Expired JPS5929877B2 (ja)

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JPS52130679A JPS52130679A (en) 1977-11-02
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0436384U (ja) * 1990-07-24 1992-03-26

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JPH0436384U (ja) * 1990-07-24 1992-03-26

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