JPS6275600A

JPS6275600A - 波形信号処理装置

Info

Publication number: JPS6275600A
Application number: JP60216744A
Authority: JP
Inventors: 博之佐々木
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1987-04-07
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPH0799474B2

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】〔発明の技術分野〕この発明は、入力波形信号をデジタル処理して出力する
ようにした波形信号処理装置に関する。

〔発明の背景〕

従来より、外部から音響信号を入力して、これをデジタ
ル記録し、この記録された波形信号を音源信号として続
出し、各音階音信号として出力するサンプリング機能を
有する電子楽器が種々開発されている°。

この種の電子楽器にあっては、一般に曾響信号をそのま
まサンプリングし、デジタル信号に変換して記録するも
のであり、入力波形信号が特有のエンベロープをもって
いることから、音階音信号として、予めデジタル記録し
た波形信号を所定の速度で読出し、アナログ信号に変換
した後電圧制御型増幅器（ＶＣＡ）等でエンベロープを
付加した場合にも、本来もっているエンベロープと後か
ら付加したエンベロープとの重ねあわせたものとなり、
十分なエンベロープ制御を行うことは困難であった。

また、上述のような波形信号のうち特定の区間を繰返し
て続出し持続音等を発生しようとしたときも、その波形
信号に例えば減衰形のエンベロープが本来かかっていた
ときは、波形のつなぎ目でレベル差が顕著として視われ
、クリック音等のノイズが出力することになるという欠
点があり、かかるループ機能を実施しようとしたときは
、短い区間でしか行えないという問題があった。

〔発明の目的〕

この発明は上述した事情ＩＣ鑑みてなされたものであり
、簡単な構成で、入力波形信号のエンベロープを除去し
て、正規化した波形信号を得ることができる波形信号処
理装置を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

この発明は、上記目的を達成するため、波形記憶手段に
入力記憶された波形信号を、複数のブロックに分割し、
各ブロック毎にその波形信号を読出し、そのブロックの
中で絶対値が最大値をとるアドレスと、該最大値とを順
に検出手段で検出し、この検出された各ブロックの最大
値とそのアドレスとから波形記憶手段に記憶された波形
信号を正規化して入力波形信号のもつエンベロープを除
去する演算手段を設けるようにしたことを２喪点とする
。

〔発明の構成〕

第１図は、本発明の構成を示し、符号１は波形信号を記
憶する波形記憶手段であり、予め外部から波形信号を入
力設定することができる。

そして、この波形記憶手段１に記憶されている波形信号
を、そのアドレスの所定幅をブロックとして、各ブロッ
ク毎にブロック続出手段２にて読出す。

このブロック続出手段２にて読出された波形信号は、最
大絶対値検出手段３に供給され、そのブロックにおいて
絶対値が最大値をとるアドレスと当該最大値を検出し、
最大値・アドレス記憶手段４に与える。従って、最大値
・アドレス記憶手段４には、全ブロックの最大値とその
最大値をとるアドレスとが順番に記憶されることになる
。

そして、この最大値・アドレス記憶手段４の出力は、波
形記憶手段１から波形読出手段５によって読出される波
形のサンプル値とともに補間エンベロープ値算出手段に
供給され、補間エンベロープ値を計算し、エンベロープ
正規化手段７に与える。

エンベロープ正規化手段７は、上記波形読出手段５から
供給されるサンプル値と、補間エンベロープ値算出手段
６から供給される補間エンベロープ値とから、波形信号
が本来もっているエンベロープを除去すべく所定の演算
を行って正規化したサンプル値を得る。

そして、このサンプル値は、波形書込手段８に送出され
、再び波形記憶手段１に供給され、記憶内容が書替えら
れるようになる。

このようにして、エンベロープをもった波形信号が、補
間エンベロープ値算出手段６により算出される補間エン
ベロープ値に従って、そのエンベロープを除去して略一
定の値をもつエンベロープの波形信号に変換される。即
ち、これら一連の処理によって正規化した波形信号が得
られることになる。

この発明は、以下に詳述する実施例により、具体的に七
の構成ならびに特徴が理解されよう。

〔実施例〕

以下に、本発明をマイクロプロセッサ等のＣＰＵを用い
て構成した一実施例につき詳述する。

第２図はその回路構成を示し、マイクロフォン１１を介
して入力する音響信号は、波形入力回路１２により適当
なサンプリング周波数でサンプリングされ、デジタル信
号に変換されてＣＰＵ１３に供給される。

ＣＰＵ１３は、この入力波形信号を波形メモリリード／
ライト回路１４に送り、最終的に波形メモリ１５に記憶
させる。従って、この波形メモリ１５には、入力音のエ
ンベロープをもつ波形信号がデジタル記憶されることに
なる。

また、ＣＰＵ１３は、この波形メモリ１５に記憶された
波形信号を正規化してエンベロープを除去する処理を行
う。その際使用するワーキングレジスタ１６として、ア
ドレスレジスタ（ａｄレジスタ）、ｄｔレジスタ、ブロ
ックレジスタ（ｂｌレジスタ）、ｅｖｌレジスタｍａ　
ｄ　ｊ／ｍｄ　ｔ　ｊレジスタ等がある。これらのレジ
スタには、後述するようなデータやアドレスが記憶され
る。

また、とのＣＰＵ１３は、キーボード１７と接続されて
おり、キーボード１７のキー操作に基づ＃ＣＰＵ１３は
各種処理を行うほか、このキーボ１’Ｅ −ド１７に設けられている演奏鍵の操処に従って、波形
メモリ１５から各音階に対応する所定の速度で正規化さ
れた波形信号を読出すように、波形メモリリード／ライ
ト回路１４を制御する。

そして、この波形メモリ１５から続出されたデジタル信
号は、波形メモＩＪ　ＩＪ−ド／ライト回路１４を介し
てＤ／Ａ変換器１８に供給されて、アナログ信号に変換
されて、電圧制御型増幅器（ＶＣＡ）１９に印加される
。

このｖＣＡ１９には、ＣＰＵ１３がソフト処理によって
算出出力するエンベロープ信号がＤ／Ａ変換器２０によ
ってアナログ信号に変換された後供給されて、増幅率が
決定され、その結果、ＶＣＡ１９からは、ＣＰＵ１３に
て指定されるエンベロープをもつ波形信号が出力するこ
とになり、こ（１’１ＶｃＡ１９の出力は、サウンドシ
ステム２１により音響出力に変換されろ。

次に、第３図のフローチャートを参照して、本実施例の
動作を説明する。先ずこの一連の処理は、ブロックの中
のサンプル値の絶対値が最大値をとるアドレスと、その
最大値を求めるルーチンＡと、このルーチンＡの結果か
ら波形メモリ１５の記憶内容を正規化するルーチンＢと
からなる。

そして、先ずルーチンＡの中のステップＡＩでは、ワー
キングレジスタ１６内のブロックレジスタ（ｂｌレジス
タ）をイニシャライズする。即ち、先頭ブロックを指定
するように１を設定する。なお、このブロックとは、波
形メモリ１５を所定のアドレス幅ＢＳで区切ったときの
エリアの夫々を言う。

次に、ステップＡ２においてアドレスレジスタ（ａｄレ
ジスタ）を初期化する。即ち、ａｄレジスタの内容を、
波形メモリ１５の先頭アドレスを指定するデータとする
。そして、ステップＡ３に進み、ステップＡ３において
、サン７′ル値の絶対値をとった値のうちの、最大値を
とるアドレスと、その最大値を記憶するレジスタ（ｍａ
ｄｊ／ｍｄｔｊレジスタ）の内容をイニシャルセットす
る。

即ち、波形メモリ１５の先頭ブロックをｊ＝１とし、最
終ブロックをｊ＝Ｎとしたとき、上記ｍａｄｊ／ｍｄｔ
ｊレジスタの内容をｊ＝１〜Ｎの範囲でゼロにセットす
ると共に、先頭ブロックｊ＝１より１つ前の仮想ブロッ
クｊ＝０のｍａｄｏ／ｍｄｔ。

レジスタの内容を、アドレスを波形メモリ１５の先頭ア
ドレスより各ブロックの幅（ブロックサイズＢＳ）を引
いた値にセットし、最大値をゼロとする。同様に、最終
ブロックｊ＝Ｎよりひとつ径長アドレスよりブロックサ
イズＢＳを加えた値にセットし、その最大値をゼロとす
る。

そして、以上の一連の初期設定処理に続けて、ステップ
Ａ４以降の処理にて、各ブロックの最大値を検出する。

先ずステップＡ４では、ａｄレジスタの内容で指定され
る波形メモリ１５のサンプル値を読出し、絶対値をとる
。

そして、次のステップＡ５にて、その絶対値が既に記録
されている現在ブロックの最大値ｍａｄｂ１より大きい
か否か検出し、もしＹＥＳの場合は、ステップＡ６に進
み、ｍａｄｊ／ｍｄｔｊレジスタの値を書き替える。

そして、ステップＡ７に進む。またステップＡ５にてＮ
Ｏの判断がなされたときもステップＡ５に続けてステッ
プＡ７に進む。ステップＡ７では、ａｄレジスタの値を
インクリメントする。

そして、ステップ八８において、ａｄレジスタの値が当
該ブロックの最終アドレスであるかジャッジしく即ちａ
ｄレジスタの値が、ｂ　ｌ　ｘＢＳ　の値に一致するか
否か判断する。）、もしＮｏであれば再びステップＡ４
にリターンし、続けてステップＡ４〜Ａ８の処理を実行
する。このようにして、そのブロックの最大値とそのア
ドレスとが求まる。

第４図は、各ブロックのサンプルアドレスとその最大値
との関係を示しており、図示のような値がｍａｄ　ｊ／
ｍｄ　ｔ　ｊレジスタ（ｊ＝ｂｌ）に記憶されることに
なる。なお、図中点線で示した波形は、上述したように
各サンプル値の絶対値をとることのにより、負を値をとるサンプル点が、正の値をとるよう
に書き直して得たものである。

そして、当該ブロックの処理が終了すれば、ステップＡ
８でＹＥＳの判断をして、次のステップＡ９に移る。ス
テップＡ９では、ｂｌレジスタの値をインクリメントす
る。次のステップＡＩＯでは、そのブロックが最後のブ
ロック（ｊ＝Ｎ）か否か判断し、ＹＥＳならばメインフ
ローへリターンしＮＯならば、ステップＡ４にもどり、
次のブロックに対する処理を開始する。

このようにして、各ブロック（ｊ＝１〜Ｎ）のサンプル
値の絶対値が最大値をとるアドレスと、その最大値とが
ｍａｄ　ｊ／ｍｄ　ｔ　ｊレジスタに記憶設定される。

そして、次に、ルーチンＢの波形メモリ１５の正規化の
処理を実行する。

先ずステップＢ１において、ワーキングレジスタ１６の
中のａｄレジスタの内容を波形メモリ１５の先頭アドレ
スを指定するアドレスに設定する。

またｂｌレジスタの内容を先頭アドレスを指定する１の
値に設定する。

で次に、ステップＢ２において、ａｄレジスタそ指定する
アドレスの波形サンプル値を波形メモリ１５から読出し
、ワーキングレジスタ１６内のｄｔレジスタに設定する
。

次に、ステップＢ３にて、補間エンベロープ値を算出し
ｅｖｌレジスタ入力する。即ち、第４図に示すように、
前のブロックの最大値（ｍｄｔｊ−１）と、当該ブロッ
クの最大値（ｍｄｔｊ）と、そしてその時のアドレス（
ａｄ）とから補間エンベロープ値ｅｖを得る。

即ち、その計算式は次のようになる。

ｅｖ＝ｍｄｔ　　　＋　（ｍａｄｂｌ−ｔ−ａｄ）　Ｘ
ｌ−１なお、ｊ＝ｂｌとすれば、第４図の示す値と対応がつく
。

次に、ステップＢ４にて、上述のようにして得たそのア
ドレス点での補間エンベロープ値ｅｖを用いて、波形を
正規化する。即ち、具体的には次の演算を行う。

Ｄｔ＝ＭＶＸｄｔ／ｅｖなお、ＭＶとは、正規化しようとするレベル値であり、
実施例では、１６進表示で７００とする。

即ち、補間エンベロープ値ｅｖは、本来波形がもつエン
ベロープの近似的なものであって誤差を生じ、入力波形
によっては、ＭＹの値を越える正規値が生じ得、その為
、波形の最大値、例えば１２ビツトの２の補数表現の場
合７ＦＦ（１６進表現）よりも小の値をとるようにしな
ければならない。

そして、正規化されたサンプル値Ｄｔを、波形メモリ１
５の当該アドレスに入力設定する。そして、ステップＢ
５により、ａｄレジスタの内容をインクリメントする。

次のステップＢ６において、ａｄレジスタの内容と、ｒ
ｎａｄｂルジスタの内容との大小判断をして、ａｄレジ
スタがｍａｄｂルジスタの値を越えたら、ステップＢ７
に進みｂｌレジスタをインクリメントする。

次にステップＢ８に進む。また、ステップＢ６にてＮＯ
の判断がなされるときも、このステップＢ８に直接進む
。そして、波形の最後のサンプル値まで正規化の処理が
終了したかステップＢ８でジャッジし、まだの場合は、
ステップＢ２ヘリターンする。

このようにして、ステップＢ２〜Ｂ８を繰返し実行して
、全サンプル点の正規化の処理を完了する。第５図（Ｂ
）はこのようにして正規化された波形を示しており、第
５図囚のようなエンベロープ（一点鎖線で示している）
をもつ入力波形信号が、ルーチンＡＳＢの実行によって
、エンベロープが除去されて略一定の値（ＭＹに対応）
のエンベロープ（一点鎖線で示す）をもつ波形信号に変
換される。

従って、本実施例によれば、波形メモリ１５に再格納さ
れた波形サンプル値を読出して、それに対しＶＣＡ１９
にてエンベロープを付加しても、本来入力波形信号のも
つエンベロープが除去されているので有効にエンベロー
プ制御ができろ。

また、波形メモリ１５の記憶波形の一部分をループして
読出すようにしても、貴ンベローブが略一定に保たれて
いる為、不要なりリック音等のノイズが発生しない。

なお、上記実施例においては、波形メモリ】５の内容を
正規化後の波形信号に誉替えろようにしたが、別の波形
メモリに曹込むようにしてもよい。

また、上記実施例では、補間エンベロープ値を上述した
計算式に従って得、この補間エンベロープ値で、波形の
サンプル値を除算して正規化されたサンプル値を得たが
、その他のアルゴリズムによって求めてもよい。要は、
入力波形信号が本来もっているエンベロープを除去すれ
ばよいのである。

〔発明の効果〕

この発明は以上詳述したように、簡単な構成で入力波形
信号１／）エンベロープを除去して正規化した波形のサ
ンプル値を得たから、電子楽器の音源波形信号を得る上
で、非常に有効なものとなる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を示し、第１図は本発明の構成を示す図、
第２図は本発明の一実施例の回ｂｉ２５ｍ成図、第３図
は、同実施例の動作を示すフローチャート、第４図は、
補間エンベロープ値？算出する具体的動作の説明図、第
５図は入力波形信号と、正規化された成形信号とを示す
波形図である。】・・・波形記憶手段、３・・・最大絶対値検出手段、
４・・・最大値・アドレス記憶手段、６・・・補間エン
ベロープ値算出手段、７・・・エンベロープ正規化手段
、１３・・・ＣＰＵ、１５・・・波形メモリ、１６・・
・ワーキングレジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力波形信号をデジタル記憶する波形記憶手段と
、この波形記憶手段に記憶された波形信号を複数のブロッ
クに分割し、各ブロック毎に読出して当該ブロック内で
波形信号の絶対値が最大値をとるアドレスと該最大値と
を順に検出する検出手段と、この検出手段により検出さ
れた各ブロックの上記最大値とそのアドレスとを記憶す
る最大値・アドレス記憶手段と、この最大値・アドレス記憶手段に記憶された各ブロック
の上記最大値とそのアドレスとから上記波形記憶手段に
記憶された波形信号を正規化して上記入力波形信号のも
つエンベロープを除去する演算手段とを具備したことを特徴とする波形信号処理装置。
（２）上記演算手段は、上記最大値・アドレス記憶手段に記憶された各ブロック
の上記最大値とそのアドレスとから補間エンベロープ値
を算出する補間エンベロープ値算出手段と、この補間エンベロープ値算出手段から算出される上記補
間エンベロープ値と、上記波形記憶手段に記憶された波
形信号の各サンプル値とから正規化した波形信号の各サ
ンプル値を算出するエンベロープ正規化手段とを有するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の波形信号処理装置。
（３）上記補間エンベロープ値算出手段は、補間エンベ
ロープ値ｅｖを次式に従つて算出し、ｅｖ＝ｍｄｔ＿ｂ＿１＿−＿１＋（ｍａｄ＿ｂ＿１＿−
＿１−ａｄ）×｛（ｍｄｔ＿ｂ＿１−ｍｄｔ＿ｂ＿１＿
−＿１）／（ｍａｄ＿ｂ＿１−ｍａｄ＿ｂ＿１＿−＿１
）｝但し、ｂ１はブロックの番号、ｍｄｔは当該ブロッ
クの最大値、ｍａｄは該最大値をとるアドレス、ａｄは
波形信号のサンプル値のアドレスを夫々示すものであり
、上記エンベロープ正規化手段は、正規化した波形信号の
サンプル値Ｄｔを次式に従つて算出する、Ｄｔ＝ＭＶ×
ｄｔ／ｅｖ但し、ｄｔは正規化する前の波形信号のサンプル値、Ｍ
Ｖは正規化しようとするレベル値を夫々示すものであることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の波形信号
処理装置。