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JP2970396B2 - 波形処理装置 - Google Patents

波形処理装置

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Publication number
JP2970396B2
JP2970396B2 JP6084521A JP8452194A JP2970396B2 JP 2970396 B2 JP2970396 B2 JP 2970396B2 JP 6084521 A JP6084521 A JP 6084521A JP 8452194 A JP8452194 A JP 8452194A JP 2970396 B2 JP2970396 B2 JP 2970396B2
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JP
Japan
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waveform
time
tone signal
signal waveform
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JP6084521A
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淳 安達
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
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Publication of JPH07295589A publication Critical patent/JPH07295589A/ja
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    • G10H1/00Details of electrophonic musical instruments
    • G10H1/36Accompaniment arrangements
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    • G10H2210/031Musical analysis, i.e. isolation, extraction or identification of musical elements or musical parameters from a raw acoustic signal or from an encoded audio signal
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Multimedia (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は波形処理装置に関し、特
に楽音信号の時間軸変換を行う波形処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】シンセサイザ等の電子楽器は、一般的に
波形メモリ型音源、FM音源、物理モデル音源等の音源
を有し、電気的な手段により楽音信号を生成する。一
方、サンプラーと呼ばれる電子楽器は、外部から入力さ
れる自然音等の音声信号をそのまま記録しておき、鍵盤
上の鍵を押鍵すること等により、記録された音声信号を
読み出して楽音信号として発音する。
【0003】サンプラーに記録された音声信号は、通常
同じピッチ(音高)であれば記録されたときの時間と同
じ時間内で再生が行われる。しかし、場合によっては記
録したときの時間よりも短い時間でまたは長い時間で再
生したい場合がある。再生速度を単純に速くしたり遅く
したりすると、再生時間が記録時間と比べて短くなった
り長くなったりすると共に、音声信号のピッチが録音時
のものとは異なるものになってしてしまう。
【0004】そこで、再生時間を記録時間と変えたとし
ても、記録時のピッチは変化させないで再生できるよう
に音声信号を変換する必要がある。変換は、記録時の音
声信号をタイムストレッチすることにより行い、再生用
の音声信号を生成する。タイムストレッチは、音声信号
を間引いたり補間することにより、ピッチを変化させず
に時間軸を圧縮したり伸張したりする処理である。
【0005】タイムストレッチ回路は、対象となる音声
信号を所定の周波数で順次サンプリングして、ランダム
アクセスメモリ(RAM)に書き込みを行い、書き込み
時と異なる周波数でRAMから読み出すものが公知とな
っている。書き込みと読み出しのクロック周波数の比を
変えることにより音声信号の再生時間を短くしたり長く
したりすることができる。再生時間を短くするには音声
信号の間引きを行い、再生時間を長くするには音声信号
の補間を行う。
【0006】タイムストレッチを行うには、記録時間と
再生時間を回路に入力する必要がある。タイムストレッ
チ回路は、記録時間と再生時間の比を計算することによ
り、RAMへの書き込みと読み出しの周波数を決定す
る。また、記録時間と再生時間が分からなくても、記録
時間と再生時間の比さえ分かれば、タイムストレッチを
行うことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のタイムストレッ
チ回路では、記録時間と再生時間を指定することによ
り、記録時の音声信号の時間軸を圧縮したり伸張するこ
とが可能である。
【0008】一方、シーケンサ等を用いた自動演奏装置
では、操作者がテンポを指定することにより、ピッチを
変えずに演奏速度を速くしたり遅くしたりすることがで
きる。テンポは、例えば1分間に打たれる四分音符の数
で表される。
【0009】自動演奏装置は、内部に自動演奏データを
記憶しており、指定されるテンポに応じて自動演奏デー
タの読み出し速度を変える。読み出し速度を変えても、
自動演奏データに含まれるノートナンバ(音高情報)等
の情報は変化しないので、ピッチは変化しない。自動演
奏データは、1度作成してしまえば自動演奏装置を用い
てテンポを指定することにより、タイムストレッチを行
うことができる。
【0010】サンプラーと自動演奏装置の2つを用いて
同時演奏を行う場合を考えてみる。サンプラーは、記録
時間と再生時間等を指定することによりタイムストレッ
チを行うのに対し、自動演奏装置は、テンポを指定する
ことによりタイムストレッチを行う。
【0011】したがって、同時演奏を行うには、サンプ
ラーの再生時間と自動演奏装置が自動演奏を行うテンポ
を合わせる必要がある。演奏者は、自動演奏を行うテン
ポを自動演奏装置に指定した後に、そのテンポに合った
サンプラーの録音時間と再生時間の関係を計算しなけれ
ばならない。サンプラーと自動演奏装置の同時演奏は、
演奏のタイミングを合わせる手続が煩雑である。
【0012】本発明の目的は、楽音のピッチを変化させ
ずに楽音信号波形の時間軸の圧縮または伸張を行う際
に、圧縮率または伸張率を容易に指定することができる
波形処理装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の波形処理装置
は、所定時間における拍数であるテンポを利用して、楽
音のピッチを変化させずに楽音信号波形の時間軸を圧縮
したり伸張したりするタイムストレッチ処理を行う波形
処理装置であって、楽音信号波形の元のテンポを指定す
る変換前テンポ指定手段と、楽音信号波形の変換後の所
望のテンポを指定する変換後テンポ指定手段と、前記変
換前テンポ指定手段により指定されるテンポと前記変換
後テンポ指定手段により指定されるテンポとの比を演算
する演算手段と、前記演算手段により演算される比に応
じて楽音信号波形のタイムストレッチを行い、前記変換
後テンポ指定手段により指定されるテンポの楽音信号波
形を生成するタイムストレッチ波形生成手段とを有す
る。
【0014】
【作用】楽音のピッチを変えずに行う時間軸の圧縮また
は伸張を、変換前のテンポと変換後のテンポを指定する
ことにより行う。所定のテンポを有する楽音信号波形に
対して、所望のテンポを指定することにより、所望のテ
ンポの楽音信号波形に変換することができる。楽音のテ
ンポが変化しても、楽音のピッチは変化しない。
【0015】
【実施例】図1は、本発明の実施例によるタイムストレ
ッチ回路を用いたシーケンサーとサンプラーの演奏シス
テムを示す。
【0016】操作者は、シーケンサー1のスイッチを操
作することにより、自動演奏のスタートまたはストップ
の指示を行う。シーケンサー1は、スタートの指示によ
り内部に記憶されているノートオン、ノートオフ、ノー
トナンバ(音高情報)等の自動演奏データをサンプラー
2に供給し始め、ストップの指示により自動演奏データ
の供給を停止する。
【0017】操作者は、シーケンサー1に自動演奏のテ
ンポを指定することができる。シーケンサー1は、テン
ポが指定されると、テンポに応じた速度で自動演奏デー
タを読み出し、サンプラー2に供給する。シーケンサー
1は、内部にクロック発生器を有し、操作者が指定する
テンポに応じた周期で自動演奏データの読み出しを行
う。
【0018】サンプラー2は、内部にサンプリング波形
3を有する。サンプリング波形3は、外部から入力され
る楽音のアナログ信号を所定のサンプリング周波数でサ
ンプリング録音することにより、あるいはデジタル符号
化された信号を直接書き込むことにより記録される楽音
振幅波形である。
【0019】図2は、サンプラー内に記憶されているサ
ンプリング波形を示す。サンプラーには、例えば波形A
と波形Bの2つがサンプリング録音されている。図2
(A)は波形A(楽音信号)を示し、図2(B)は波形
B(楽音信号)を示す。波形Aと波形Bは、例えばドラ
ムをテンポ=120で生演奏した際の録音信号であり、
それぞれ異なる演奏の2小節分の波形である。サンプラ
ーにより、波形Aはノートナンバ=C3に設定され、波
形Bはノートナンバ=D3に設定されたとする。
【0020】図1に示すサンプラー2は、シーケンサー
1からノートオン信号が供給されると、ノートオン信号
と共に供給されるノートナンバに対応するサンプリング
波形が読み出され再生される。例えば、ノートナンバ=
C3が供給されればサンプリング波形Aが読み出され、
ノートナンバ=D3が供給されればサンプリング波形B
が読み出される。読み出された波形は、楽音信号として
出力される。
【0021】波形Aは必ずしもC3の音高からなる楽音
信号である必要はなく、複数の異なる音高や音色を含む
楽音信号であってもよい。例えば、波形Aはバスドラ
ム、スネアドラム等の異なる音色の楽音信号を含んでい
る。
【0022】ノートナンバ=C3がシーケンサから供給
されると、波形Aの2小節のドラム演奏が楽音信号とし
て出力され、ノートオフ信号が供給されると、サンプラ
ー2はサンプリング波形の読み出しを中止する。
【0023】サンプリング波形Aおよびサンプリング波
形Bは、テンポ=120の速度で記録されているので、
操作者はシーケンサー1にテンポ=120を指定してや
れば、シーケンサー1が自動演奏データを出力する速度
とサンプリング波形A,Bのテンポは同じになる。サン
プリング波形A,Bは、自動演奏データのテンポに合っ
た速度で再生される。
【0024】サンプラー2には、前述した波形A、B等
を含むサンプリング波形3が、例えばテンポ=120で
記録されている。タイムストレッチ回路4は、サンプリ
ング波形3の再生テンポを変えることができる。タイム
ストレッチ回路にテンポを指定するには、テンポの値を
数値で指定する。例えば、アップ/ダウンスイッチ、テ
ンキーまたはロータリーボリューム等を用いて数値を設
定する。また、数値を指定する代わりに、1拍の間隔を
タッピング等により指定してもよい。
【0025】例えば、テンポ=120で記録されたサン
プリング波形3を、例えばテンポ=100で演奏を行う
場合を説明する。操作者は、シーケンサー1にテンポ=
100を指定し、それと同じ要領でタイムストレッチ回
路4にもテンポ=100を指定する。タイムストレッチ
回路4は、テンポ=120で記録されているサンプリン
グ波形をテンポ=100のサンプリング波形にタイムス
トレッチする。タイムストレッチ回路4は、サンプリン
グ波形中のピッチを変化させないように、信号波形の間
引きまたは補間を行うことにより、タイムストレッチを
行う。タイムストレッチはリアルタイム処理、すなわち
波形を再生しながら時間軸の圧縮伸長を行うものであっ
てもよいし、ノンリアルタイム処理、すなわち一旦時間
軸圧縮伸長をして新たな波形を記録し、それを後から再
生するものであってもよい。
【0026】なお、タイムストレッチの方法には種々の
方法があるが、それらは公知であるのでここでの詳細説
明は省略する。シーケンサー1は、テンポ=100でサ
ンプラー2に自動演奏データを供給する。サンプラー2
は、シーケンサー1からノートオン信号を受けるとタイ
ムストレッチされたテンポ=100の波形を楽音信号と
して出力することができる。
【0027】図3は、サンプラーに供給される自動演奏
データとサンプラーが読み出し再生する再生波形を示
す。自動演奏データは、シーケンサーからサンプラーに
供給される。サンプラーは、供給される自動演奏データ
に応じてサンプリング波形を読み出し再生する。
【0028】図3(A)は、テンポ=120に指定され
たサンプラーの再生波形を示す。シーケンサーは、テン
ポ=120で自動演奏データをサンプラーに供給する。
サンプラーには、図2に示すようにテンポ=120で記
録された波形Aと波形Bが予め記録されている。波形
A,Bのテンポは自動演奏データのテンポと同じである
ので、サンプラーは記録されたままの波形をそのまま再
生することができる。
【0029】時刻t11において、ノートナンバ=C3
のノートオン信号がサンプラーに供給される。ノートオ
ン信号が供給されると、サンプラーはノートナンバ=C
3に設定されている波形Aの再生を開始する。波形Aは
2小節の長さであるので、時刻t12においてサンプラ
ーは波形Aの再生を終了する。ここで、波形Aに関して
ループ再生が設定されている場合は、波形Aの再生を終
了すると、サンプラーは再び波形Aの先頭から再生を開
始して波形Aの再生を繰り返す。波形Aは、ノートオフ
信号が供給されるまで繰り返し再生される。
【0030】時刻t13において、波形Aが2回再生し
終わると同時に、ノートナンバ=C3のノートオフ信号
がシーケンサーから供給される。ノートオフ信号が供給
されると、サンプラーはノートナンバ=C3に対応する
波形Aの再生を中止する。
【0031】時刻t13において、ノートオフ信号の供
給に続いてノートナンバ=D3のノートオン信号が供給
されると、サンプラーはノートナンバ=D3に設定され
ている波形Bの再生を開始する。
【0032】時刻t14において、波形Bの2小節を再
生した後にシーケンサーからノートナンバ=D3のノー
トオフ信号が供給される。ノートオフ信号が供給される
と、サンプラーは波形Bの再生を中止する。
【0033】時刻t14において、ノートオフ信号の供
給に続いてノートナンバ=C3のノートオン信号が供給
されると、サンプラーは再び波形Aの再生を開始する。
以上のように、波形A,Bと自動演奏データのテンポが
同じときには、シーケンサーとサンプラーは特別な処理
を行わなくても同期演奏が可能である。
【0034】図3(B)は、テンポ=100に指定され
たサンプラーの再生波形を示す。シーケンサーは、テン
ポ=100で自動演奏データをサンプラーに供給する。
テンポ=100の自動演奏データは、図3(A)の自動
演奏データと同じデータであるが、テンポ=120より
も遅い速度(長い時間間隔)でサンプラーに供給され
る。
【0035】サンプラーには、図2に示すテンポ=12
0で記録された波形Aと波形Bが記録されているので、
タイムストレッチ回路は波形A,Bをテンポ=120か
らテンポ=100へのタイムストレッチを行う。サンプ
ラーは、タイムストレッチされた波形の再生を行う。
【0036】時刻t21において、ノートナンバ=C3
のノートオン信号が供給され、時刻t23においてノー
トオフ信号が供給される。自動演奏データが供給される
速度が遅くなったのに合わせて、タイムストレッチされ
たサンプラーの再生波形もテンポが遅くなる。再生波形
はタイムストレッチ回路により信号波形の補間が行われ
ているので、楽音のピッチは変化せずにテンポのみが遅
くなる。
【0037】その結果、ノートナンバ=C3のノートオ
ン信号からノートオフ信号が供給されるまでの間には、
テンポ=120のときと同様に波形Aが2回再生されて
いる。もし、タイムストレッチ回路がなければ、波形A
は3回目の繰り返しを行っている途中にノートオフ信号
が供給され、中断されることになってしまう。
【0038】以上のように、タイムストレッチ回路がサ
ンプリング波形をタイムストレッチすることにより、サ
ンプラーは自動演奏データの供給速度に適合したサンプ
リング波形を再生することができる。サンプラーは、予
めテンポ=100とテンポ=120の両方のサンプリン
グ波形を記録しておく必要はなく、タイムストレッチ回
路はテンポ=120のサンプリング波形から所望のテン
ポのサンプリング波形を生成することが可能である。な
お、元波形として異なるテンポの波形を複数持ち、それ
らを同じテンポで再生するような場合にも適用できる。
【0039】図4(A)は、所定のテンポTMP1(例
えば120)に合わせて演奏された楽音を記録した元波
形である。元波形は、前述のように例えば2小節分のド
ラム演奏を記録した信号波形であるが、その演奏時間
(記録時間)は不明でもよい。
【0040】所定のテンポTMP1の楽音信号を記録す
る方法として、メトロノーム等に合わせて行った演奏を
記録する方法が考えられる。この際、メトロノームを所
定のテンポTMP1に設定しておく必要がある。
【0041】その他の方法として、メトロノームを用い
ずに演奏した楽音を記録しておき、記録された波形に対
して信号処理を行うことによりテンポTMP1を自動的
に抽出する方法がある。例えば、ドラム演奏を記録した
場合には、あるドラム音色(例えばバスドラム)の楽音
のみを検出してテンポを算出することが可能である。
【0042】また、記録した波形を再生した時にメトロ
ノームを鳴らし、耳で聞いて波形のテンポとメトロノー
ムのテンポが一致するようにメトロノームのテンポを調
整することにより、波形のテンポを求めるようにしても
よい。
【0043】図4(B)は、所定のテンポTMP1で記
録された元波形に対してタイムストレッチを行うことに
より生成されるテンポ=100の再生波形である。図6
は、所定のテンポTMP1(例えば120)の元波形に
対してタイムストレッチ回路がタイムストレッチを行う
処理を示すフローチャートである。タイムストレッチ回
路は、通常基本的な処理をメインルーチンで行っている
が、タイムストレッチが指示されると、次のステップP
1から処理を開始する。
【0044】ステップP1では、タイムストレッチを行
いたい元波形の範囲を例えば小節単位で指定する。範囲
の指定は、記録されている元波形の全体であっても、一
部であってもよい。
【0045】ステップP2では、タイムストレッチによ
り生成される再生波形の所望のテンポTMP2(例えば
100)を指定する。ステップP3では、タイムストレ
ッチの割合RTを次式により算出する。
【0046】RT=TMP1/TMP2 TMP1は、タイムストレッチ前の元波形のテンポであ
り、例えばメトロノームを用いて記録すること等により
予め分かっている値である。TMP2は、タイムストレ
ッチ後の再生波形のテンポであり、ステップP2で操作
者が指定した値である。
【0047】ステップP4では、ステップP1で指定し
た範囲の元波形に対して、算出された割合RTでタイム
ストレッチの処理を実行する。タイムストレッチの処理
が終了すると、指定したテンポTMP2の再生波形が生
成される。生成された再生波形は、元波形とは別の記憶
領域に記録される。必ずしも再生波形を記録する必要は
なく、元波形に対してリアルタイムでタイムストレッチ
を行って、サンプラーに楽音信号を出力させてもよい。
【0048】タイムストレッチが行われると処理は終了
し、メインルーチンの処理へ戻る。サンプラーは、タイ
ムストレッチされた再生信号を基にして楽音信号を出力
する。
【0049】図5(A)は、テンポが不明のままで演奏
された楽音を記録した元波形を示す。メトロノームを使
わずに演奏を行った場合には、演奏のテンポが不明であ
る。元波形のテンポが不明である場合には、前述の図6
の処理方法ではタイムストレッチを行うことができな
い。このような場合には、元波形の記録時間TW1の算
出を行い、記録時間TW1を基にしてタイムストレッチ
を行う。記録時間TW1は、元波形の記録を行ったサン
プリング周波数とサンプリング数から算出することがで
きる。
【0050】図5(B)は、テンポが不明のままで記録
された元波形に対してタイムストレッチを行うことによ
り生成される再生波形である。再生波形は、テンポ=1
00になるように指定されている。
【0051】テンポが不明な元波形に対してタイムスト
レッチを行う異なる処理方法を2種類図7と図8に示
す。図7は、テンポが不明の元波形に対してタイムスト
レッチを行う処理を示すフローチャートである。タイム
ストレッチ回路は、タイムストレッチが指示されると、
ステップQ1からの処理を開始する。
【0052】ステップQ1では、タイムストレッチを行
いたい元波形の範囲を例えば小節単位で指定する。範囲
の指定は、記録されている元波形の全体であっても、一
部であってもよい。
【0053】ステップQ2では、指定された範囲の所要
時間TW1を次式により算出する。 TW1=サンプリング数/サンプリング周波数 サンプリング周波数は、元波形をサンプリング記録した
際の周波数である。サンプリング数は、ステップQ1で
指定された元波形の範囲においてサンプリングされた数
である。なお、実際に再生に要した時間を計測して求め
てもよい。
【0054】ステップQ3では、ステップQ1で指定し
た元波形の範囲の中に含まれている拍数NNT1を求
め、指定を行う。拍数とは、例えば指定された範囲に含
まれる四分音符の数に相当する。つまり、指定された範
囲が、いくつの四分音符の長さに相当するのかを表す。
四分音符数の変わりに小節数を求めてもよい。拍数を求
めるには、例えば、元波形データを解析したり、操作者
が実際に元波形の楽音を聴いて判断する方法がある。
【0055】ステップQ4では、タイムストレッチによ
り生成される再生波形の所望のテンポTMP2(例えば
100)を指定する。ステップQ5では、元波形のテン
ポTMP1を次式により算出する。
【0056】TMP1=NNT1×60/TW1 NNT1は、ステップQ3で求めた元波形の拍数であ
る。TW1は、ステップQ2で算出した元波形の所要時
間TW1[s]である。
【0057】ステップQ6では、タイムストレッチの割
合RTを次式により算出する。 RT=TMP1/TMP2 TMP1は、ステップQ5で算出したタイムストレッチ
前の元波形のテンポである。TMP2は、ステップQ4
で操作者が指定したタイムストレッチ後の再生波形のテ
ンポである。
【0058】ステップQ7では、ステップQ1で指定し
た範囲の元波形に対して、ステップQ6で算出された割
合RTでタイムストレッチの処理を実行する。タイムス
トレッチの処理が終了すると、指定したテンポTMP2
の再生波形が生成され、処理を終了する。サンプラー
は、タイムストレッチされた再生波形を基にして楽音信
号を出力する。
【0059】図8は、テンポが不明の元波形に対してタ
イムストレッチを行う他の処理方法を示すフローチャー
トである。タイムストレッチ回路は、タイムストレッチ
が指示されると、ステップR1から処理を開始する。
【0060】ステップR1からステップR4までは、図
7のフローチャートの処理と同様である。ステップR1
でタイムストレッチを行いたい元波形の範囲を指定し、
ステップR2で指定された範囲の所要時間TW1を算出
し、ステップR3で元波形の拍数NNT1を指定し、ス
テップR4で再生波形の所望のテンポTMP2を指定す
る。
【0061】ステップR5では、タイムストレッチ後の
再生波形の所要時間TW2[s]を次式により算出す
る。 TW2=NNT1×60/TMP2 NNT1は、ステップR3で求めた元波形の拍数であ
り、タイムストレッチ後の再生波形の拍数と同じであ
る。TMP2は、ステップR4で操作者が指定した再生
波形のテンポである。
【0062】ステップQ6では、タイムストレッチの割
合RTを次式により算出する。 RT=TW2/TW1 TW2は、ステップR5で算出したタイムストレッチ後
の再生波形の所要時間である。TW1は、ステップR2
で算出したタイムストレッチ前の元波形の所要時間であ
る。
【0063】ステップR7では、ステップR1で指定し
た範囲の元波形に対して、ステップQ6で算出された割
合RTでタイムストレッチの処理を実行する。タイムス
トレッチの処理が終了すると、指定したテンポTMP2
の再生波形が生成され、処理を終了する。サンプラー
は、タイムストレッチされた再生波形を基にして楽音信
号を出力する。
【0064】以上、元波形をタイムストレッチする処理
方法を述べたが、タイムストレッチにより生成された再
生波形がどの程度タイムストレッチされたかを操作者に
知らせるために、再生波形を再生した場合の所要時間を
表示装置に表示させてもよい。その場合、既に処理過程
で再生波形の所要時間TW2が算出されていればよい
が、未だ算出されていない場合には同様な処理により算
出する必要がある。
【0065】図9は、前述の技術を応用することによ
り、波形のリタルダンドとアッチェレランドを行う処理
を示す。リタルダンドは、演奏を徐々に遅くすることを
表し、アッチェレランドは徐々に速くすることを表す。
タイムストレッチ回路は、タイムストレッチ処理を行う
ことによりリタルダンドとアッチェレランドを実現する
ことができる。
【0066】図9(A)は、一定のテンポで記録された
元波形を示す。この元波形に対して、リタルダンドの処
理を行う場合について説明する。まず、リタルダンドの
処理を行いたい波形の範囲L0を指定する。次に、指定
した波形の範囲L0を複数の領域に分割する。例えば、
5つの領域に分割すると、波形範囲L0は5つの領域L
1、L2、L3、L4、L5に分けられる。リタルダン
ドは、5段階に分けてテンポを徐々に遅くしていくこと
になる。分割の数を多くすればするほど、滑らかにテン
ポが変化する。
【0067】図9(B)は、図9(A)の元波形に対し
てリタルダンド処理が行われた波形のテンポを示す。元
波形は一定のテンポであり、テンポ値tmp0の波形で
あるとする。リタルダンドの波形は、初期時にテンポt
mp0であり、その後5つの領域L1〜L5に分けて徐
々に変化していく。操作者は、1つの領域で変化するテ
ンポ幅DTを指定する必要がある。
【0068】波形範囲L0の前までは一定のテンポtm
p0で再生が行われ、領域L1ではテンポが少し遅くな
りテンポtmp1で再生される。テンポtmp1は、次
式のようにテンポtmp0より変化幅DTだけ遅い。
【0069】tmp1=tmp0−DT 同様に、領域L2ではさらにDTだけ遅いテンポ(tm
p2)となり、領域L3、L4、L5では順にDTづつ
遅くなったテンポtmp3、tmp4、tmp5にな
る。
【0070】図10は、リタルダンド処理を行う前の元
波形とリタルダンド処理を行った後のリタルダンド波形
を示す。図10(A)は、リタルダンド処理前の元波形
である。元波形を5つの領域L1、L2、L3、L4、
L5に分割して5段階でテンポを遅くする。5つの領域
L1〜L5は全て同じテンポ(tmp0)であるので、
同じ時間幅を有する。
【0071】図10(B)は、リタルダンド処理後の波
形を示す。リタルダンド処理により、領域L1から領域
L5まで徐々にテンポが遅くなる。5つの領域L1〜L
5に対応する時間幅は、徐々に長く変化して行く。
【0072】図11は、リタルダンドとアッチェレラン
ドの生成を行う処理を示すフローチャートである。タイ
ムストレッチ回路は、タイムストレッチ処理を行うこと
によりリタルダンドとアッチェレランドを実現すること
ができる。
【0073】ステップV1では、リタルダンドまたはア
ッチェレランドを行いたい波形の範囲L0を指定する。
ステップV2では、テンポの変化幅DTを指定する。実
際には、徐々に滑らかにテンポが変化していくのが好ま
しいが、ここでは細かな等間隔の階段状にテンポを変化
させる。階段状の1段の変化幅DTをここで指定する。
【0074】ステップV3では、ステップV1にて指定
した波形範囲L0を複数の領域に分割する。例えば5つ
の領域L1〜L5に分割すると、リタルダンドの場合は
5段階に分けて徐々にテンポが遅くなる。
【0075】ステップV4では、分割した領域毎のテン
ポを計算する。波形の初期のテンポtmp0とステップ
V2で指定してテンポ変化幅DTとより、各領域のテン
ポを計算する。例えば、領域L1のテンポtmp1は、
tmp1=tmp0−DTとなり、領域2のテンポtm
p2は、tmp2=tmp0−2×DTとなる。変化幅
DTが正値であればリタルダンドになり、変化幅DTが
負値であれば、アッチェレランドになる。
【0076】ステップV5では、各分割領域毎のタイム
ストレッチの割合を算出する。例えば、領域L1の割合
RT1は、RT1=tmp0/tmp1であり、領域L
2の割合RT2は、RT2=tmp0/tmp2であ
る。
【0077】ステップV6では、分割領域L1を対応す
る割合RT1でタイムストレッチ処理する。ステップV
7では、全ての分割領域についてタイムストレッチ処理
を終了したか否かを調べる。全ての分割領域について処
理が終了していなければ、ステップV6にて次の分割領
域L2〜L5のタイムストレッチの処理を繰り返す。全
ての領域L1〜L5の処理が終了した後は、ステップV
8へ進む。
【0078】ステップV8では、ステップV1で指定し
た領域L0の後がアテンポであるか否かを調べる。アテ
ンポは、もとの速さにする指示である。アテンポであれ
ば、領域L0の後はタイムストレッチを行わずに元波形
のテンポtmp0のままにして、処理を終了する。一
方、アテンポでなければ、ステップV9へ進む。
【0079】ステップV9では、領域L0以降の領域を
最終の分割領域L5と同じ割合RT5でタイムストレッ
チ処理を行う。領域L0以降の領域は、テンポtmp0
からテンポtmp5に変換される。その後、処理は終了
する図12は、元波形をMIDIクロックに同期させて
タイムストレッチを行う方法を示す。
【0080】図12(A)は、MIDIクロックの信号
波形を示す。図1のシーケンサー1は、MIDIクロッ
クに同期して自動演奏データを読み出して、サンプラー
2に供給する。MIDIクロックは、例えば96分音符
の長さの間隔で発生するMIDI信号である。
【0081】図12(B)は、元波形を示す波形図であ
る。図1のサンプラー2にはサンプリング波形3として
元波形が記憶されている。図12(C)は、元波形をM
IDIクロックに同期させてタイムストレッチの処理を
行うことにより生成される再生波形である。元波形に対
してタイムストレッチを行う際に、MIDIクロックの
間隔に合うようにタイムストレッチを行う。つまり、元
波形のテンポをMIDIクロックのテンポに合うように
変換することになる。
【0082】なお、タイムストレッチを行う領域の単位
は、MIDIクロックの最小クロック間の領域である必
要はなく、それより広い領域を単位にしてタイムストレ
ッチを行ってもよい。
【0083】図13は、元波形をMIDIクロックに同
期させてタイムストレッチを行う処理を示すフローチャ
ートである。処理は、ステップW1から開始する。ステ
ップW1では、MIDIクロックの間隔からクロックの
テンポTMPCを求める。テンポは、1分間に打たれる
四分音符の数で表す。
【0084】ステップW2では、タイムストレッチの割
合RTを次式により算出する。 RT=TMP1/TMPC TMP1は、予め分かっているタイムストレッチ前の元
波形のテンポである。TMPCは、ステップW1で算出
したMIDIクロックのテンポである。
【0085】ステップW3では、元波形に対して、ステ
ップW2で算出された割合RTでタイムストレッチの処
理を行う。タイムストレッチの処理が終了すると、テン
ポTMPCの再生波形が生成され、処理を終了する。サ
ンプラーは、タイムストレッチされた再生波形を基にし
て楽音信号を出力する。
【0086】なお、MIDI信号に限らず、他の周期信
号のテンポに同期するように制御してもよい。以上のよ
うに、シーケンサーとサンプラーを用いて演奏を行う場
合において、演奏速度を指定するには、シーケンサーと
サンプラーの両方ともテンポで指定することができるの
で、タイムストレッチの割合の指定方法が簡単である。
【0087】サンプラーにタイムストレッチ回路を接続
して、サンプラーの元波形を所望のテンポでタイムスト
レッチすることにより、サンプラーは、シーケンサー等
の自動演奏装置との同期再生を容易に行うことができ
る。
【0088】また、サンプラーに記憶されている元波形
のテンポが予め分かっていない場合であっても、元波形
の所要時間と拍数を求めることにより、タイムストレッ
チを行うことができる。
【0089】さらに、タイムストレッチ回路は、タイム
ストレッチ処理を行うことにより、元波形をリタルダン
ドやアッチェレランドにしたり、MIDIクロックに同
期したものにすることができる。
【0090】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組合わせ等が可能なことは当業者に自
明であろう。
【0091】
【発明の効果】所定のテンポを有する楽音信号波形に対
して、所望のテンポを指定することにより、所望のテン
ポを有する楽音信号波形を生成することができる。テン
ポは、楽音の演奏速度を表すので、演奏速度の変換を容
易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例によるタイムストレッチ回路
を用いたシーケンサーとサンプラーの演奏システムを示
すブロック図である。
【図2】 サンプラー内に記憶されているサンプリング
波形を示す波形図である。
【図3】 サンプラーに供給される自動演奏データとサ
ンプラーが読み出し再生する再生波形を示す。図3
(A)はテンポ=120に指定されたサンプラーの再生
波形を示す波形図であり、図3(B)はテンポ=100
に指定されたサンプラーの再生波形を示す波形図であ
る。
【図4】 図4(A)は所定のテンポTMP1に合わせ
て演奏された楽音を記録した元波形の波形図であり、図
4(B)は所定のテンポTMP1で記録された元波形に
対してタイムストレッチを行うことにより生成されるテ
ンポ=100の再生波形の波形図である。
【図5】 図5(A)はテンポが不明のままで演奏され
た楽音を記録した元波形を示す波形図であり、図5
(B)はテンポが不明のままで記録された元波形に対し
てタイムストレッチを行うことにより生成される再生波
形である波形図である。
【図6】 所定のテンポの元波形に対してタイムストレ
ッチ回路がタイムストレッチを行う処理を示すフローチ
ャートである。
【図7】 テンポが不明の元波形に対してタイムストレ
ッチを行う処理を示すフローチャートである。
【図8】 他のテンポが不明の元波形に対してタイムス
トレッチを行う処理方法を示すフローチャートである。
【図9】 リタルダンドとアッチェレランドの生成を行
う処理を示す。図9(A)は一定のテンポで記録された
元波形を示す波形図であり、図9(B)は図9(A)の
元波形に対してリタルダンド処理が行われた波形のテン
ポを示す概念図である。
【図10】 リタルダンド処理を行う前の元波形とリタ
ルダンド処理を行った後のリタルダンド波形を示す。図
10(A)はリタルダンド処理前の元波形の波形図であ
り、図10(B)はリタルダンド処理後の波形を示す波
形図である。
【図11】 リタルダンドとアッチェレランドの生成を
行う処理を示すフローチャートである。
【図12】 元波形をMIDIクロックに同期させてタ
イムストレッチを行う方法を示す。図12(A)はMI
DIクロックの信号波形を示す波形図であり、図12
(B)は元波形を示す波形図であり、図12(C)は元
波形をMIDIクロックに同期させてタイムストレッチ
の処理を行うことにより生成される再生波形の波形図で
ある。
【図13】 元波形をMIDIクロックに同期させてタ
イムストレッチを行う処理を示すフローチャートであ
る。
【符号の説明】
1 シーケンサー、 2 サンプラー、 3 サン
プリング波形、 4タイムストレッチ回路

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定時間における拍数であるテンポを利
    用して、楽音のピッチを変化させずに楽音信号波形の時
    間軸を圧縮したり伸張したりするタイムストレッチ処理
    を行う波形処理装置であって、 楽音信号波形の元のテンポを指定する変換前テンポ指定
    手段と、 楽音信号波形の変換後の所望のテンポを指定する変換後
    テンポ指定手段と、 前記変換前テンポ指定手段により指定されるテンポと前
    記変換後テンポ指定手段により指定されるテンポとの比
    を演算する演算手段と、 前記演算手段により演算される比に応じて楽音信号波形
    のタイムストレッチを行い、前記変換後テンポ指定手段
    により指定されるテンポの楽音信号波形を生成するタイ
    ムストレッチ波形生成手段とを有する波形処理装置。
  2. 【請求項2】 前記変換前テンポ指定手段は、楽音信号
    波形の所要時間と拍数に応じてテンポを決定し、その後
    テンポの指定を行う請求項1記載の波形処理装置。
  3. 【請求項3】 楽音のピッチを変化させずに楽音信号波
    形の時間軸を圧縮したり伸張したりするタイムストレッ
    チ処理を行う波形処理装置であって、 楽音信号波形の所要時間を指定する変換前所要時間指定
    手段と、 楽音信号波形の拍数を指定する拍数指定手段と、 変換後の楽音信号波形について所定時間における拍数で
    あるテンポを指定する変換後テンポ指定手段と、 前記拍数指定手段により指定される拍数と前記変換後テ
    ンポ指定手段により指定されるテンポに応じて変換後の
    楽音信号波形の所要時間を演算する変換後所要時間演算
    手段と、 前記変換前所要時間指定手段により指定される所要時間
    と前記変換後所要時間演算手段により演算される所要時
    間の比を演算する割合演算手段と、 前記割合演算手段により演算される比に応じて楽音信号
    波形のタイムストレッチを行い、前記変換後テンポ指定
    手段により指定されるテンポの楽音信号波形を生成する
    タイムストレッチ波形生成手段とを有する波形処理装
    置。
  4. 【請求項4】 所定時間における拍数であるテンポを利
    用して、楽音のピッチを変化させずに楽音信号波形の時
    間軸を圧縮したり伸張したりするタイムストレッチ処理
    によりリタルダンドまたはアッチェレランドの楽音信号
    波形を生成する波形処理装置であって、 楽音信号波形の元のテンポを指定する変換前テンポ指定
    手段と、 楽音信号波形のテンポを変化させる程度を指定する変位
    指定手段と、 リタルダンドまたはアッチェレランドにしたい楽音信号
    波形の範囲を指定する範囲指定手段と、 前記範囲指定手段により指定される範囲を複数の領域に
    分割する分割手段と、 前記変換前テンポ指定手段により指定されるテンポと前
    記変位指定手段により指定される程度に応じて、前記分
    割手段により分割される各領域のテンポを演算する変換
    後テンポ演算手段と、 前記変換前テンポ指定手段により指定されるテンポと前
    記変換後テンポ演算手段により演算される各領域のテン
    ポとの比を演算する割合演算手段と、 前記割合演算手段により演算される各領域の比に応じて
    前記分割手段により分割される複数の領域についてタイ
    ムストレッチを行い、リタルダンドまたはアッチェレラ
    ンドの楽音信号波形を生成する波形生成手段とを有する
    波形処理装置。
  5. 【請求項5】 所定時間における拍数であるテンポを利
    用して、楽音のピッチを変化させずに楽音信号波形の時
    間軸を圧縮したり伸張したりするタイムストレッチ処理
    を行う波形処理装置であって、 間隔がテンポに対応する周期信号を生成する周期信号生
    成手段と、 楽音信号波形の元のテンポを指定する変換前テンポ指定
    手段と、 前記周期信号の時間間隔に応じてテンポを指定する周期
    信号テンポ指定手段と、 前記変換前テンポ指定手段により指定されるテンポと前
    記周期信号テンポ指定手段により指定されるテンポとの
    比を演算する演算手段と、 前記演算手段により演算される比に応じて楽音信号波形
    のタイムストレッチを行い、前記周期信号テンポ指定手
    段により指定されるテンポの楽音信号波形を生成するタ
    イムストレッチ波形生成手段とを有する波形処理装置。
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