JP3166197B2 - Voice modulator and electronic musical instrument incorporating voice modulator - Google Patents
Voice modulator and electronic musical instrument incorporating voice modulatorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、楽音信号により音声信
号を変調することにより、楽音信号に類似した音色の音
声を発生させるようにした音声変調装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an audio modulator which modulates an audio signal with a tone signal to generate a tone having a tone similar to the tone signal.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
電子楽器は、鍵盤などの演奏操作子により選択された音
高(ピッチ)と、音色選択スイッチなどで選択された音
色とに基づいて楽音を発生する。2. Description of the Related Art A conventional electronic musical instrument uses a musical tone based on a pitch (pitch) selected by a performance operator such as a keyboard and a tone selected by a tone selection switch or the like. Occurs.
【0003】そのため、発生される楽音の音色は、スイ
ッチなどで予め選択された音色データによって決めら
れ、演奏中に音色を変更するには改めてスイッチ操作を
行わねばならない。また、その変更できる音色の範囲も
音色選択スイッチで選択できる範囲に限られる。[0003] Therefore, the tone color of a generated tone is determined by tone color data preselected by a switch or the like, and a switch operation must be performed again to change the tone color during performance. Further, the range of tone colors that can be changed is also limited to the range that can be selected by the tone color selection switch.
【0004】そこで、演奏者の発声で変化する人間の音
声特有の音色によって楽音信号の音色を変化させ、演奏
操作されるキーボードなどのキーによって定まるピッチ
で演奏が行われるボコーダがある。しかし、このボコー
ダはキーボードなどの楽器演奏ができる者以外には使用
することができなかった。Therefore, there is a vocoder in which the timbre of a musical tone signal is changed according to a timbre of a human voice which is changed by the utterance of a performer, and the performance is performed at a pitch determined by a key such as a keyboard operated. However, this vocoder could only be used by those who can play musical instruments such as keyboards.
【0005】そのほか、人間の音声の音色を変換する音
声変換装置、特に玩具類で簡単にエコーを付加したり、
特定の通過周波数帯域を有するフィルタを用いて音声の
音色を変換する装置は従来からあったが、電子楽器と併
用して、音楽を演奏するには適さなかった。[0005] In addition, a voice converter for converting the tone of human voice, particularly toys, can easily add an echo,
Conventionally, there has been a device for converting the timbre of voice using a filter having a specific pass frequency band, but it is not suitable for playing music in combination with an electronic musical instrument.
【0006】本発明の課題は、ユーザが自動演奏などに
よって生成される楽曲に合わせて歌うのみで、その歌声
などの音声の音色を、生成される楽器音の音色変化に基
づいて、自由に変更させることを可能とし、さらに、
“遊び”的な面で、あるいは音色の意外性の点での面白
さも有する音声変調装置を実現することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to allow a user to sing along with a tune generated by an automatic performance or the like, and to freely change the timbre of the singing voice or the like based on the timbre change of the generated instrument sound. It is possible to make
An object of the present invention is to realize a sound modulation device that is also interesting in terms of "play" or unexpectedness of tone.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、基本的に、楽
音検出手段からの楽音信号に基づいて音声検出手段から
の外部音声信号を変調して出力音声信号として出力する
変調手段からなる構成を有する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention basically comprises a modulating means for modulating an external sound signal from a sound detecting means based on a sound signal from a sound detecting means and outputting it as an output sound signal. Having.
【0008】具体的には、まず、自動演奏曲データに基
づいて生成されるメロデイ音信号や伴奏音信号などの楽
音信号を入力する楽音入力手段と、演奏者の発声動作な
どに基づく音声信号を入力するための例えばマイクロフ
ォンおよび増幅器からなる音声入力手段を有する。More specifically, first, a musical sound input means for inputting a musical sound signal such as a melody sound signal or an accompaniment sound signal generated based on the automatic performance music data, and an audio signal based on the uttering operation of the player, etc. It has audio input means for inputting , for example, a microphone and an amplifier.
【0009】つぎに、以下のような変調手段を有する。
すなわち、同手段は、楽音検出手段からのメロディ音信
号や伴奏音信号などの楽音信号のいずれか一方を複数の
異なる周波数帯域内に帯域制限された各楽音信号に分割
する第1の周波数帯域分割手段と、音声検出手段からの
音声信号を第1の周波数帯域分割手段と同じ複数の異な
る周波数帯域内に帯域制限された各音声信号に分割する
第2の周波数帯域分割手段と、第1の周波数帯域分割手
段からの各楽音信号から各エンベロープ信号を抽出する
エンベロープ抽出手段と、第2の周波数帯域分割手段か
らの各音声信号の特性を同じ周波数帯域に対応するエン
ベロープ抽出手段からの各エンベロープ信号の電圧で可
変させる電圧制御可変手段と、電圧制御可変手段からの
各出力を累算し出力音声信号として出力する累算手段と
から構成される。なお、エンベロープ抽出手段を設けず
に、各音声信号の特性が各楽音信号の電圧で直接可変さ
せられるようにしてもよい。或いは、上述のような構成
とは別に、変調手段が音声検出手段からの音声信号に楽
音検出手段からの楽音信号を乗算する乗算手段からなる
ような構成にしてもよい。Next, there is provided the following modulating means.
That is, the first means divides any one of tone signals such as a melody sound signal and an accompaniment sound signal from the tone detection means into respective tone signals band-limited to a plurality of different frequency bands. Means for dividing the audio signal from the audio detection means into audio signals band-limited to a plurality of different frequency bands the same as the first frequency band division means, and a first frequency band dividing means. An envelope extracting means for extracting each envelope signal from each tone signal from the band dividing means, and a characteristic of each audio signal from the second frequency band dividing means for each of the envelope signals from the envelope extracting means corresponding to the same frequency band. It comprises voltage control varying means for varying the voltage, and accumulating means for accumulating each output from the voltage control varying means and outputting it as an output audio signal. Note that the characteristics of each audio signal may be directly varied by the voltage of each tone signal without providing the envelope extracting means. Alternatively, in addition to the above-described configuration, a configuration may be adopted in which the modulating unit includes a multiplying unit that multiplies a voice signal from the voice detecting unit by a musical tone signal from the musical tone detecting unit.
【0010】ここで、変調手段がアナログ回路として構
成される場合、電圧制御可変手段は例えば電圧制御型増
幅器である。 Here, when the modulation means is configured as an analog circuit, the voltage control variable means is, for example, a voltage control type amplifier .
【0011】本発明はさらに、楽音入力手段からの楽音
信号の出力レベルが一定レベル以下になったことを検出
するレベル検出手段と、音声入力手段からの音声信号が
入力され、通常は当該入力された音声信号が前記出力音
声信号として出力され、前記レベル検出手段が一定レベ
ル以下になったことを検出した場合に前記音声信号を所
定レベルに保ちながら前記出力音声信号として出力する
レベル保持手段と、レベル保持手段及び前記変調手段か
らの出力音声信号を混合して出力するミキサ手段と、を
有する。 これにより楽音入力手段からの楽音信号の出力
レベルが所定レベル以下になった場合に、音声入力手段
からの音声信号を所定レベルに保ちながら出力音声信号
として出力するように構成される。 [0011] The present invention further provides a musical tone from a musical tone input means.
Detects that the signal output level has dropped below a certain level
Level detection means, and the sound signal from the sound input means
Input, and usually the input audio signal is the output sound.
The signal is output as a voice signal, and the level
When the audio signal is detected to be less than
Output as the output audio signal while maintaining a constant level
Level holding means, level holding means and the modulation means
Mixer means for mixing and outputting the output audio signals.
Have. This allows the output of a tone signal from the tone input means.
Voice input means when the level falls below a predetermined level
Output audio signal while maintaining the audio signal from
It is configured to output as
【0012】以上のような構成を有する音声変調装置
は、独立したモジュールとして構成されてもよいし、電
子楽器内に内蔵された形で構成されてもよい。The audio modulator having the above-described configuration may be configured as an independent module, or may be configured to be built in an electronic musical instrument.
【0013】[0013]
【作用】楽音検出手段により検出された楽音信号と、音
声検出手段により生成された基本波や倍音成分を含む音
声信号は、第1および第2の周波数帯域分割手段などに
より複数の異なる周波数帯域に分割される。The tone signal detected by the tone detecting means and the sound signal including the fundamental wave and the overtone component generated by the sound detecting means are divided into a plurality of different frequency bands by the first and second frequency band dividing means. Divided.
【0014】そして、各周波数帯域に分割された各音声
信号は、同じ帯域に分割された各楽音信号のエンベロー
プ等に基づいて変調される。この結果、自動演奏される
楽器音の音色、ニュアンスを有する演奏者の歌声などの
出力音声が得られる。また、楽音信号出力のレベルが0
のときに出力音声信号のレベルが0となってしまうのを
防止できる。 [0014] Each audio signal divided into each frequency band is modulated based on the envelope of each tone signal divided into the same band. As a result, an output voice such as a timbre of a musical instrument sound to be automatically played and a singing voice of a player having a nuance is obtained. Also, the level of the tone signal output is 0
The level of the output audio signal becomes 0 when
Can be prevented.
【0015】[0015]
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明による4つ
の実施例につき説明する。第1の実施例 <構成>図1は本発明による第1の実施例の全体構成を
示すブロック図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Four embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment <Structure> FIG. 1 is a block diagram showing an overall structure of a first embodiment according to the present invention.
【0016】同図で、まず、自動演奏用の楽音信号発生
回路2のCPU8は、音符データが記憶された、取り外
し可能なROMパック4、および楽音波形データやエン
ベロープ・データが記憶された音色ROM6から、種々
のメロディ音や伴奏音の楽音データを読み出し、自動演
奏に必要な楽音データを順次音源12へ出力する。な
お、機能スイッチ10は、音色設定や各種の効果設定等
のために用いられる。In FIG. 1, a CPU 8 of a tone signal generating circuit 2 for automatic performance includes a removable ROM pack 4 storing note data, and a tone ROM 6 storing tone waveform data and envelope data. Then, the tone data of various melody sounds and accompaniment sounds are read out, and the tone data necessary for the automatic performance are sequentially output to the tone generator 12. The function switch 10 is used for setting a tone color, setting various effects, and the like.
【0017】上記の楽音データに基づいて、メロディ音
信号と伴奏音信号よりなる楽音信号が、音源12から変
調回路14へ出力される。この2つの楽音信号のうち、
メロディ信号は信号線Aを介して変調回路14に入力さ
れる。A tone signal composed of a melody tone signal and an accompaniment tone signal is output from the sound source 12 to the modulation circuit 14 based on the tone tone data. Of these two tone signals,
The melody signal is input to the modulation circuit 14 via the signal line A.
【0018】この変調回路14には信号線Bを介して、
外部音声による音声信号生成回路16からの音声信号が
入力されている。この音声信号生成回路16は、マイク
ロフォン18および増幅器20から成り、ユーザの発す
る音声を検出する。The modulation circuit 14 has a signal line B
An audio signal from the audio signal generation circuit 16 based on external audio is input. The audio signal generation circuit 16 includes a microphone 18 and an amplifier 20, and detects a voice emitted by a user.
【0019】また、変調回路14は、上記音声信号をメ
ロディ音信号で変調し、信号線Cを介して発音回路22
に出力する。発音回路22は、変調回路14からの信号
と、信号線Dを介して音源12から出力される伴奏音信
号を混合するミキサ24と、このミキサ24の出力信号
を増幅する増幅器26と、スピーカ28から構成され
る。The modulation circuit 14 modulates the sound signal with a melody sound signal and outputs the sound signal to a sound generation circuit 22 through a signal line C.
Output to The sound generation circuit 22 includes a mixer 24 for mixing a signal from the modulation circuit 14 and an accompaniment sound signal output from the sound source 12 via the signal line D, an amplifier 26 for amplifying an output signal of the mixer 24, and a speaker 28. Consists of
【0020】つぎに、図2は図1の変調回路14の詳細
を示すブロック図である。同図において、変調回路14
は複数の同一構成の帯域別変調回路14-1、14-2、・
・・から構成される。帯域別変調回路14-1は、音声信
号が入力されるバンドパスフィルタ(以後、BPと呼
ぶ)30-1と、メロディ音信号が入力されるBPF32
−1を有する。このBPFの30-1、32-2は同一定数
を有し、同一周波数帯の信号のみを通過させるように構
成されている。FIG. 2 is a block diagram showing details of the modulation circuit 14 of FIG. In FIG.
Are a plurality of band-specific modulation circuits 14-1, 14-2,.
・ ・ Consists of The band-specific modulation circuit 14-1 includes a band-pass filter (hereinafter referred to as BP) 30-1 to which an audio signal is input, and a BPF 32 to which a melody sound signal is input.
-1. The BPFs 30-1 and 32-2 have the same constant and are configured to pass only signals in the same frequency band.
【0021】このBPF32-1は、入力されるメロディ
音信号のエンベロープ信号成分のみを取り出すエンベロ
ープ抽出回路34-1に接続され、また、BPF30-1は
増幅度が制御信号によって制御されるVCA(Voltage C
ontrolled Amplifier)36−1に接続されている。The BPF 32-1 is connected to an envelope extracting circuit 34-1 for extracting only the envelope signal component of the input melody sound signal, and the BPF 30-1 is a VCA (Voltage) whose amplification is controlled by a control signal. C
ontrolled Amplifier) 36-1.
【0022】このような回路構成で、BPF30−1に
入力される音声信号の出力振幅は、BPF32−1に入
力されるメロディ音信号から抽出されたエンベロープ信
号の振幅に応じた制御信号によって、制御される。With such a circuit configuration, the output amplitude of the audio signal input to the BPF 30-1 is controlled by a control signal corresponding to the amplitude of the envelope signal extracted from the melody sound signal input to the BPF 32-1. Is done.
【0023】他の帯域別変調回路14-2、14-3、・・
・も14-1と同じ構成であるが、BPF30、32の定
数が各帯域別変調回路毎に異なる。そのため各帯域別変
調回路14-1、14-2、・・・は、図3(a) 〜3(d) に
示されるように、それぞれ異なる周波数帯域毎に分割さ
れたメロディ音信号と音声信号を通過させ、上述の変調
動作が行われることになる。Other modulation circuits 14-2, 14-3,...
Has the same configuration as 14-1, but the constants of the BPFs 30 and 32 are different for each band-specific modulation circuit. Therefore, as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d), each of the band-specific modulation circuits 14-1, 14-2,... Divides the melody sound signal and the audio signal divided for each different frequency band. And the above-described modulation operation is performed.
【0024】これらの帯域別変調回路14-1、14-2、
・・・からの出力信号は、ミキサ38にて混合され、出
力される。 <動作>楽音信号発生回路2(図1)から、自動演奏用
の楽音データにより予め定められた順序に従い、メロデ
ィ音信号と伴奏音信号が別個に出力され、メロディ音信
号のみが変調回路14に入力される。そして、ユーザが
伴奏音に合わせてマイクロフォン18に向かって歌う
と、この音声信号は変調回路14に入力される。These band-specific modulation circuits 14-1, 14-2,
Are mixed by mixer 38 and output. <Operation> The melody tone signal and the accompaniment tone signal are separately output from the tone signal generation circuit 2 (FIG. 1) in accordance with a predetermined order based on the tone data for automatic performance, and only the melody tone signal is sent to the modulation circuit 14. Is entered. Then, when the user sings into the microphone 18 in accordance with the accompaniment sound, this audio signal is input to the modulation circuit 14.
【0025】入力されたメロディ音信号、および音声信
号は各帯域別変調回路内のBPF30、32で各周波数
帯域の信号に分割される。このうち、各周波数帯域に分
割されたメロディ音信号から、エンベロープ抽出回路3
4において、それぞれエンベロープ信号が取り出され
る。The inputted melody sound signal and voice signal are divided into signals of each frequency band by BPFs 30 and 32 in each band-specific modulation circuit. The envelope extraction circuit 3 extracts the melody sound signal divided into the respective frequency bands.
At 4, each envelope signal is extracted.
【0026】VCA36は、このエンベロープ信号を制
御信号として、BPF30から出力される音声信号の出
力レベルを、その制御信号の振幅に応じて制御し、出力
する。The VCA 36 uses the envelope signal as a control signal, controls the output level of the audio signal output from the BPF 30 according to the amplitude of the control signal, and outputs it.
【0027】このようにVCA36によって、その出力
レベルが制御された各音声信号は、ミキサ38において
混合され、発音回路22に出力される。その結果、発音
回路22(図1)から発音される音声信号の倍音成分
は、同じ周波数帯域のメロディ音信号の複雑なエンベロ
ープ変化の影響を受けるので、メロディ音に良く似た特
性の音声が出力され、あたかも自動演奏装置が人間の声
で歌っているような不思議な効果が醸しだされる。The audio signals whose output levels are controlled by the VCA 36 are mixed in the mixer 38 and output to the tone generator 22. As a result, the overtone components of the sound signal generated from the sound generation circuit 22 (FIG. 1) are affected by the complicated envelope change of the melody sound signal in the same frequency band, so that a sound having characteristics very similar to the melody sound is output. This creates a mysterious effect as if the automatic performance device were singing in a human voice.
【0028】つぎに、変調回路14の他の実施例を2つ
説明する。 <変調回路14の他の実施例>図4は、変調回路14
の他の実施例の構成を示すブロック図である。Next, two other embodiments of the modulation circuit 14 will be described. <Another embodiment of the modulation circuit 14> FIG.
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of another embodiment.
【0029】同図において、BPF32の出力は、特に
は図示していない整流回路において、負側の出力波形が
反転されて脈流に変換された後、図2のエンベロープ抽
出回路34を介さないで、直接VCA36に制御信号と
して入力される。In the figure, the output of the BPF 32 is not passed through the envelope extraction circuit 34 shown in FIG. 2 after the output waveform on the negative side is inverted and converted into a pulsating flow in a rectifier circuit (not shown). , Are directly input to the VCA 36 as control signals.
【0030】そのため、図3(a) 〜3(d) に示されるよ
うな所定の周波数帯域毎(f0 〜f1 、f1 〜f2 、f
2 〜f3 、・・・)に分割された各音声信号は、VCA
36いおいて、それぞれの音声信号と同じ周波数帯域を
有するメロディ信号の出力波形そのものによって直接制
御される。Therefore, for each of predetermined frequency bands (f0 to f1, f1 to f2, f1) as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d).
Each of the audio signals divided into 2 to f3,.
At 36, it is directly controlled by the output waveform itself of the melody signal having the same frequency band as each audio signal.
【0031】この結果、図2の変調回路の場合と異なる
感じの音声が発生される。以上、説明した回路以外は、
図2と同様なので、その構成および動作の説明を省略す
る。As a result, a sound different from that of the modulation circuit of FIG. 2 is generated. Other than the circuits described above,
Since it is the same as FIG. 2, the description of its configuration and operation will be omitted.
【0032】以上、説明した実施例においては、所定の
周波数帯域毎に分割された音声信号の大きさを、すべて
VCA36を用いて制御したが、このVCA36の代わ
りにVCO(Voltage Controlled Oscillator) 、あるい
はVCF(Voltage Controlled Filter) に置き換えるこ
とも可能である。また、BPF30、32を同一定数と
したが、異なった定数としても差し支えない。 <変調回路14の他の実施例>図5は、変調回路14
のさらに他の実施例の構成を示す。In the embodiment described above, the magnitudes of the audio signals divided for each predetermined frequency band are all controlled using the VCA 36. Instead of the VCA 36, a VCO (Voltage Controlled Oscillator) or It is also possible to replace with VCF (Voltage Controlled Filter). Although the BPFs 30 and 32 have the same constant, they may have different constants. <Another embodiment of the modulation circuit 14> FIG.
The configuration of still another embodiment is shown.
【0033】同図において、変調回路14は、乗算回路
で構成され、信号線B、Aを介して音声信号とメロディ
音信号が乗算器44で乗算される。その結果、メロディ
音信号の振幅の大きさに対応した部分音(partial tone)
を有し、元の音声信号とはかなり音色が異なる音声信号
が出力される。In the figure, a modulation circuit 14 is constituted by a multiplication circuit, and a voice signal and a melody sound signal are multiplied by a multiplier 44 via signal lines B and A. As a result, a partial tone corresponding to the amplitude of the melody sound signal
And an audio signal having a tone color considerably different from the original audio signal is output.
【0034】つぎに、本発明による第2の実施例を図
6、および図7を用いて説明する。なお、図1と同じ構
成のブロックについては、同一番号を付してその説明を
省略する。第2の実施例 図6は、本発明による第2の実施例の全体構成を示すブ
ロック図である。Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that blocks having the same configuration as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Second Embodiment FIG. 6 is a block diagram showing the overall configuration of a second embodiment according to the present invention.
【0035】図6の回路が図1と異なるところは、楽音
信号発生回路2から出力される楽音信号が、楽曲のメロ
ディ音信号と、コード音やオブリガード音などの伴奏音
信号である場合に、いずれの信号で音声信号を変調させ
るかを選択する選択回路46が設けられたことである。The circuit of FIG. 6 differs from that of FIG. 1 in that the tone signal output from the tone signal generating circuit 2 is a melody tone signal of a musical composition and an accompaniment tone signal such as a chord tone or an obligato tone. And a selection circuit 46 for selecting which signal is used to modulate the audio signal.
【0036】図6において、音源12の出力は、選択回
路46内の選択スイッチ12a、12b、および12c
によって、変調回路14と発音回路22のいずれかに与
えられる。そして選択スイッチの12aからはメロディ
音信号、12bからは伴奏音としてのコード音信号、1
2cからは同じく伴奏音としてのオブリガード音信号
が、それぞれ出力される。In FIG. 6, the output of the sound source 12 is supplied to selection switches 12a, 12b and 12c in a selection circuit 46.
Is applied to either the modulation circuit 14 or the sound generation circuit 22. A melody sound signal is output from the selection switch 12a, and a chord sound signal as an accompaniment sound is output from the selection switch 12b.
An obligato sound signal is also output from 2c as an accompaniment sound.
【0037】この選択スイッチの接片が、変調回路14
に接続される信号線A側に接触されれば、上記信号のい
ずれかによって、信号線Bを介して音声信号生成回路1
6から出力される音声信号が変調され、また信号線D側
に接触されれば、上記信号はそのまま発音回路22に与
えられる。The contact of the selection switch is connected to the modulation circuit 14
Contact with the signal line A connected to the audio signal generation circuit 1 via the signal line B by one of the above signals.
If the audio signal output from 6 is modulated and brought into contact with the signal line D, the signal is directly supplied to the sound generation circuit 22.
【0038】したがって、例えば図6に示されるよう
に、選択スイッチ12aと12cが信号線D側に接続さ
れ、選択スイッチ12bが信号線A側に接続されれば、
音声信号に伴奏音としてのコード音信号によって変調が
かけられる。Therefore, as shown in FIG. 6, for example, when the selection switches 12a and 12c are connected to the signal line D and the selection switch 12b is connected to the signal line A,
The audio signal is modulated by a chord sound signal as an accompaniment sound.
【0039】以上のように、ユーザは選択回路46内の
選択スイッチを適宜切換操作して、メロディ音、および
伴奏音としてのコード音とオブリガード音のうちから、
希望する音を選択し、それで音声信号に変調をかけるこ
とが可能である。第3の実施例 図7は本発明による第3の実施例の全体構成を示すブロ
ック図である図1や図6に示される自動演奏装置に用い
られる変調回路14においては、メロディ音信号のレベ
ルがゼロになると、音声信号の出力レベルがゼロになっ
てしまう。As described above, the user appropriately switches the selection switch in the selection circuit 46 to select the melody sound, the chord sound as the accompaniment sound, and the obligato sound.
It is possible to select the desired sound and then modulate the audio signal. Third Embodiment FIG. 7 is a block diagram showing the overall configuration of a third embodiment of the present invention. In the modulation circuit 14 used in the automatic performance apparatus shown in FIGS. 1 and 6, the level of the melody sound signal is changed. Becomes zero, the output level of the audio signal becomes zero.
【0040】そこで、図7の自動演奏装置には、このよ
うな現象の発生を防ぐための回路が用いられている。同
図において、レベル検出回路48は、楽音信号発生回2
から信号線Aを介して出力されるメロディ音信号がゼロ
レベルになったことを検出すると、一定レベルの制御信
号をVCA50に出力する。それによってVCA50
は、所定の増幅度を確保する。Therefore, the automatic performance device of FIG. 7 uses a circuit for preventing such a phenomenon from occurring. In the figure, the level detection circuit 48 detects the tone signal generation time 2
When it detects that the melody sound signal output via the signal line A has reached zero level, it outputs a control signal of a certain level to the VCA 50. So VCA50
Secures a predetermined amplification degree.
【0041】この結果、音声信号生成回路16から出力
される音声信号は、メロディ音信号がゼロレベルになっ
ても、VCA50から上記所定の増幅度に基づくレベル
で出力される。As a result, the audio signal output from the audio signal generation circuit 16 is output from the VCA 50 at a level based on the predetermined amplification degree even when the melody sound signal becomes zero level.
【0042】なお、図2、4に用いられるVCA36に
制御信号として入力されるメロディ音信号のレベルがゼ
ロになったも場合でも、VCA36に一定の制御信号に
相当する、例えば所定の直流電圧を与えることにより、
一定レベルの音声信号を出力させることができる。Note that even when the level of the melody sound signal input as a control signal to the VCA 36 used in FIGS. 2 and 4 becomes zero, for example, a predetermined DC voltage corresponding to a constant control signal is applied to the VCA 36. By giving
A constant level audio signal can be output.
【0043】以上説明した第1〜第3の実施例では、楽
音信号発生回路2以外はすべてアナログ回路で構成され
ているが、つぎに、発音回路以外をすべてデジタル回路
で構成した、本発明による第4の実施例を説明する。第4の実施例 <構成>図8は、本発明を鍵盤楽器に適用した第4の実
施例の全体の構成を示すブロック図である。In the first to third embodiments described above, all except for the tone signal generation circuit 2 are constituted by analog circuits. Next, except for the tone generation circuit, all are constituted by digital circuits. A fourth embodiment will be described. Fourth Embodiment <Structure> FIG. 8 is a block diagram showing the overall structure of a fourth embodiment in which the present invention is applied to a keyboard instrument.
【0044】同図において、演奏者がキーボード78で
鍵盤操作を行ったり、或いは機能スイッチ79により音
色設定や各種の効果設定等のスイッチ操作を行うと、そ
れらの演奏情報がバス86を介してCPU(中央演算制
御装置)70に送られる。In the figure, when a player performs a keyboard operation with a keyboard 78 or a switch operation such as a tone color setting or various effect settings with a function switch 79, the performance information is transmitted to a CPU via a bus 86. (Central processing controller) 70.
【0045】CPU70は、ROM(Read Only Memory)
71に記憶されたプログラムを実行し、RAM(Random
AccessMemoy) 72をワークメモリとして演奏情報の処
理を行う。このようにして処理された演奏情報、例えば
ノートオン/オフ、ベロシティ、音色設定データなど
は、バス86を介して楽音発生回路76に送られる。同
回路76は、上記演奏情報にしたがって楽音の生成を行
う。なお、楽音発生回路76の楽音発生方式としては、
例えばPCM方式、変調方式、倍音加算方式などが用い
られる。The CPU 70 has a ROM (Read Only Memory)
The program stored in the RAM 71 is executed.
AccessMemoy) The performance information is processed using 72 as a work memory. The performance information thus processed, for example, note on / off, velocity, tone color setting data, etc., is sent to the tone generation circuit 76 via the bus 86. The circuit 76 generates musical tones in accordance with the performance information. The tone generation method of the tone generation circuit 76 is as follows.
For example, a PCM system, a modulation system, a harmonic addition system, or the like is used.
【0046】つぎに、楽音発生回路76にて生成された
ディジタル楽音信号(以後、単に楽音信号と呼ぶ)x
(n) は、楽音信号専用のバス87を介してDSP73に
入力される。Next, a digital tone signal (hereinafter simply referred to as a tone signal) x generated by the tone generating circuit 76.
(n) is input to the DSP 73 through the bus 87 dedicated to the tone signal.
【0047】一方、マイクロフォン80に向かって歌を
歌うと、増幅器81を介して得られるアナログ音声信号
がローパスフィルタ82を介してA/D変換器83に入
力され、ディジタル音声信号(以後、単に音声信号と呼
ぶ)p(n) に変換されてDSP73に入力される。な
お、アナログ音声信号はマイクロフォンからでなく、ラ
イン入力端子LINE IN から入力されるようにしてもよ
い。On the other hand, when a song is sung to the microphone 80, an analog audio signal obtained through the amplifier 81 is input to the A / D converter 83 through the low-pass filter 82, and a digital audio signal (hereinafter simply referred to as audio (Referred to as a signal) p (n) and input to the DSP 73. The analog audio signal may be input from the line input terminal LINE IN instead of the microphone.
【0048】DSP73は、楽音発生回路76から入力
される楽音信号x(n) 、およびA/D変換器83から入
力される音声信号p(n) を記憶し、後述するディジタル
フィルタ演算のための各種係数を記憶したフィルタ係数
ROM74、あるいはディジタルフィルタ演算のための
データを記憶するワークRAM75を用いて、後述する
振幅変調処理を行う。The DSP 73 stores the tone signal x (n) input from the tone generating circuit 76 and the audio signal p (n) input from the A / D converter 83, and performs a digital filter operation described later. Using a filter coefficient ROM 74 storing various coefficients or a work RAM 75 storing data for digital filter operation, an amplitude modulation process described later is performed.
【0049】DSP73での振幅変調処理により得られ
たディジタル出力楽音信号Z(n) は、専用のバス88を
介してD/A変換器77に送られ、ここでアナログ出力
楽音信号に変換され、増幅器84を介しスピーカ85か
ら放音される。The digital output tone signal Z (n) obtained by the amplitude modulation processing in the DSP 73 is sent to a D / A converter 77 via a dedicated bus 88, where it is converted into an analog output tone signal. Sound is emitted from the speaker 85 via the amplifier 84.
【0050】つぎに、DSPの構成および機能について
説明する。 <DSPの構成>図9は、DSP73の全体構成図であ
る。Next, the configuration and functions of the DSP will be described. <Configuration of DSP> FIG. 9 is an overall configuration diagram of the DSP 73.
【0051】同図において、まず、インタフェース73
1は、CPU70に接続されるバス86、楽音発生回路
76に接続されるバス87、A/D変換83に接続され
るバス、およびD/A変換器77に接続されるバス88
を収容し、各バスとDSP内部の回路とを接続する。As shown in FIG.
Reference numeral 1 denotes a bus 86 connected to the CPU 70, a bus 87 connected to the tone generator 76, a bus connected to the A / D converter 83, and a bus 88 connected to the D / A converter 77.
And each bus is connected to a circuit inside the DSP.
【0052】オペレーションROM732は、DSP7
3全体の動作を規定するマイクロプログラムを格納した
ROMであり、アドレスカウンタ733からの指定アド
レスに基づいて対応するプログラム命令が読み出され
る。図8のCPU70は、アドレスカウンタ733にデ
ータをセットすることにより、オペレーションROM7
32から如何なるプログラムを読み出して後述の変調処
理を実行するかを、アドレスカウンタ733に指示す
る。The operation ROM 732 stores the DSP 7
3 is a ROM that stores a microprogram that defines the entire operation, and reads a corresponding program instruction based on a designated address from an address counter 733. The CPU 70 of FIG. 8 sets the data in the address counter 733,
An instruction is given to the address counter 733 as to what program is read from the M.32 and the modulation process described below is executed.
【0053】オペレーションROM732の出力は、デ
コーダ734にも与えられ、DSP73内の各回路に各
種の制御信号を出力し、所望の動作を行わせる。一方、
DSP73の内部バスには、図8のフィルタ係数ROM
74およびワークRAM75が接続されて、オペレーシ
ョンROM732のプログラム命令にしたがってフィル
タ係数、楽音信号x(n) 、音声信号p(n) などがDSP
73に対して供給され、あるいはワークRAM75に入
出力される。The output of the operation ROM 732 is also supplied to a decoder 734, which outputs various control signals to each circuit in the DSP 73 to perform a desired operation. on the other hand,
The internal bus of the DSP 73 has a filter coefficient ROM of FIG.
74 and a work RAM 75 are connected, and filter coefficients, tone signals x (n), audio signals p (n), etc.
73, or input to and output from the work RAM 75.
【0054】レジスタ群737は、演算中のデータを一
時記憶する複数のレジスタからなり、乗算器735また
は加減算器736の各入出力端子に、内部バスを介して
接続されている。そして、加減算器736からの演算結
果(比較結果等)に基づいたジャッジ処理を実現するた
め、フラグレジスタ738を介してアドレスカウンタ7
33へ、ジャッジ結果を示すフラグ信号が送出される。The register group 737 includes a plurality of registers for temporarily storing data being operated on, and is connected to each input / output terminal of the multiplier 735 or the adder / subtractor 736 via an internal bus. Then, in order to implement a judging process based on the operation result (comparison result or the like) from the adder / subtractor 736, the address counter 7 via the flag register 738
A flag signal indicating the judgment result is sent to 33.
【0055】このフラグレジスタ738の出力に応じて
アドレスカウンタ733のアドレスが変更され、そのア
ドレスに応じてオペレーションROM732からプログ
ラム命令が読み出される。このようにして、ジャッジ処
理が実現される。 <DSPの機能>つぎに、DSP73の動作機能を図1
0の機能ブロック図を用いて説明する。The address of the address counter 733 is changed according to the output of the flag register 738, and the program instruction is read from the operation ROM 732 according to the address. In this way, a judge process is realized. <Function of DSP> Next, the operation function of the DSP 73 is shown in FIG.
0 will be described with reference to a functional block diagram of FIG.
【0056】同図において、帯域別変調部89-t(t=1
、2 、・・・、N)は、図2の帯域別変調回路14-1、
14-2、・・・14-nと同様の機能を有し、DSP73
上のソフトウエアの時分割処理により実現される。そし
て、各サンプリング周期毎に動作し、各サンプリング周
期の最後で各変調部からの出力が、DSP73のソフト
ウエア処理により実現される累算部94で累算され、デ
ィジタル出力楽音信号Z(n) として図8のD/A変換器
77に出力される。In the figure, the band-specific modulation sections 89-t (t = 1
, 2,..., N) are the band-specific modulation circuits 14-1,
14-2,..., 14-n
This is realized by the time division processing of the above software. It operates at each sampling period, and at the end of each sampling period, the output from each modulation unit is accumulated by the accumulation unit 94 realized by the software processing of the DSP 73, and the digital output tone signal Z (n) Is output to the D / A converter 77 in FIG.
【0057】各帯域別変調部89-tは、バンドパスフィ
ルタ部(BPF部)90と91、エンベロープ抽出部9
2、および乗算部93から構成される。BPF部90と
91は、それぞれ後述するように、各帯域共通のソフト
ウエア処理によるハイパスフィルタと、各帯域別のソフ
トウエア処理によるローパスフィルタの組み合わせで実
現される。乗算部93は、累算部94と組み合わせられ
て、後述のように積和演算処理により実現される。Each band-specific modulation section 89-t includes band-pass filter sections (BPF sections) 90 and 91 and an envelope extraction section 9
2 and a multiplication unit 93. As will be described later, the BPF units 90 and 91 are realized by a combination of a high-pass filter by software processing common to each band and a low-pass filter by software processing for each band. The multiplication unit 93 is realized by a product-sum operation as described later in combination with the accumulation unit 94.
【0058】つぎに、図10のBPF部90、91と、
エンベロープ抽出部92の部分の詳細な基本的構成につ
いて説明する。図8の楽音発生回路76、およびA/D
変換器83から、それぞれ入力される各サンプリング・
タイミングn毎の楽音信号x(n) と音声信号p(n) は、
DSP73の時分割処理によって、N個のBPF部90
と91でフィルタ処理される。Next, the BPF units 90 and 91 shown in FIG.
The detailed basic configuration of the envelope extraction unit 92 will be described. 8 and the A / D
Each sampling input from the converter 83
The tone signal x (n) and the audio signal p (n) at each timing n are
By the time division processing of the DSP 73, N BPF units 90
And 91 are filtered.
【0059】各帯域別変調部89-tのBPF部90、9
1はともに同じ伝達関数Ht(Z)を有する。本実施例で
は、このBPF部は図11に示されるように、各帯域共
通のハイパスフィルタ部と、各帯域別のローパスフィル
タ部のカスケード接続により、実現される。この場合、
ハイパスフィルタ部と、ローパスフィルタ部の伝達関数
を、それぞれH1(Z)、H2t(Z) とすると、上記BPF部
90、91の伝達関数Ht(Z)は図11に示すように、H
1(Z)とH2t(Z) の積で表される。The BPF sections 90 and 9 of the modulation section 89-t for each band.
1 have the same transfer function Ht (Z). In this embodiment, as shown in FIG. 11, the BPF section is realized by a cascade connection of a high-pass filter section common to each band and a low-pass filter section for each band. in this case,
Assuming that the transfer functions of the high-pass filter unit and the low-pass filter unit are H1 (Z) and H2t (Z), respectively, the transfer function Ht (Z) of the BPF units 90 and 91 is Ht (Z) as shown in FIG.
It is represented by the product of 1 (Z) and H2t (Z).
【0060】図10のBPF90の場合、音声信号p
(n) は、伝達関数H1(Z)のハイパスフィルタ部でフィル
タ処理された後、伝達関数H2t(Z) のローパスフィルタ
部でフィルタ処理され、帯域制限された音声信号Yi(n)
(ただし、i =t)として出力される。In the case of the BPF 90 shown in FIG.
(n) is filtered by the high-pass filter of the transfer function H1 (Z), then filtered by the low-pass filter of the transfer function H2t (Z), and the band-limited audio signal Yi (n)
(However, it is output as i = t).
【0061】また、BPF91の場合は、楽音信号x
(n) は、伝達関数H1(Z)のハイパスフィルタ部でフィル
タ処理された後、伝達関数H2t(Z) のローパスフィルタ
部でフィルタ処理され、帯域制限された楽音信号Qj(n)
(ただし、j =t)として出力される。In the case of the BPF 91, the tone signal x
(n) is filtered by the high-pass filter of the transfer function H1 (Z), then filtered by the low-pass filter of the transfer function H2t (Z), and the band-limited tone signal Qj (n)
(However, j = t) is output.
【0062】さらに、この帯域制限された楽音信号Qj
(n)は、図10のエンベロープ抽出部92での処理にか
けられるが、この部分は図11のように、伝達関数HEj
(Z) を有するカットオフ周波数の低いローパスフィルタ
部により実現される。このようなローパスフィルタ部に
より、帯域制限された楽音信号Qj(n)からエンベロープ
信号Rj(n)が得られる。Furthermore, the band-limited musical tone signal Qj
(n) is subjected to processing in the envelope extraction unit 92 in FIG. 10, and this part is, as shown in FIG. 11, a transfer function H Ej
(Z) is realized by a low-pass filter section having a low cutoff frequency. With such a low-pass filter section, an envelope signal Rj (n) is obtained from the band-limited musical tone signal Qj (n).
【0063】つぎに、伝達関数H1(Z)のハイパスフィル
タ部、伝達関数H2t(Z) とHEj(Z)の各ローパスフィル
タ部の特性について、以下に詳細に説明する。 <伝達関数H1(Z)のハイパスフィルタ部>図12は、図
11のハイパスフィルタH1(Z)をハードウエアのイメー
ジで示した構成図である。これは、2次のFIRディジ
タルフィルタであって、その伝達関数は、Next, the high-pass filter portion of the transfer function H1 (Z), the characteristics of the low-pass filter of the transfer function H2T (Z) and H Ej (Z), described in detail below. <High-Pass Filter Section of Transfer Function H1 (Z)> FIG. 12 is a block diagram showing the hardware of the high-pass filter H1 (Z) of FIG. This is a second-order FIR digital filter whose transfer function is
【0064】[0064]
【数1】 (Equation 1)
【0065】で示される。図12において、95、96
のZ-1は遅延素子を表し、100、101は加算器であ
る。また97、98、99は乗算器であり、×2 、×1
、×1/4 の係数は、それぞれ乗算器に乗算される乗算
器係数である。図8および図9のDSP73において
は、図12に示すハイパスフィルタと等価なフィルタ演
算処理が、BPF91(図10)の場合は、## EQU5 ## In FIG. 12, 95, 96
Of Z -1 represents a delay element, 100 and 101 an adder. Reference numerals 97, 98, and 99 denote multipliers, × 2, × 1
, × 1/4 are multiplier coefficients to be multiplied by the multiplier. In the DSP 73 shown in FIGS. 8 and 9, when the filter operation equivalent to the high-pass filter shown in FIG. 12 is the BPF 91 (FIG. 10),
【0066】[0066]
【数2】 (Equation 2)
【0067】BPF90(図10)の場合は、In the case of the BPF 90 (FIG. 10),
【0068】[0068]
【数3】 (Equation 3)
【0069】なる離散演算処理により実現される。な
お、この場合、フィルタ係数は2の倍数であるので、係
数と信号の乗算は、単なるビットシフト処理で実現され
る。This is realized by the following discrete operation processing. In this case, since the filter coefficient is a multiple of 2, the multiplication of the coefficient and the signal is realized by simple bit shift processing.
【0070】このハイパスフィルタの周波数特性は、The frequency characteristics of this high-pass filter are as follows:
【0071】[0071]
【数4】 (Equation 4)
【0072】となり、Ω=0 (0Hz)でゲインが最小、
Ω=π(fs /2 Hz)でゲインが最大になる特性を有す
る。ここでfs は楽音信号x(n) 、および音声信号p
(n) の共通のサンプリング周波数である。図13にこの
ハイパスフィルタの特性を示す。同図で、意味のある周
波数は0 〜fs /2 Hzまでである。<伝達関数H2t(Z)
のローパスフィルタ部>つづいて、図14は、図11の
ローパスフィルタH2t(Z) をハードウエアのイメージで
示した構成図である。これは、2次のIIRディジタル
フィルタであって、その伝達関数は、Ω = 0 (0 Hz), the gain is minimum,
It has the characteristic that the gain becomes maximum when Ω = π (fs / 2 Hz). Here, fs is the tone signal x (n) and the audio signal p
(n) is the common sampling frequency. FIG. 13 shows the characteristics of this high-pass filter. In the figure, meaningful frequencies are from 0 to fs / 2 Hz. <Transfer function H2t (Z)
FIG. 14 is a block diagram showing the hardware of the low-pass filter H2t (Z) shown in FIG. This is a second-order IIR digital filter whose transfer function is
【0073】[0073]
【数5】 (Equation 5)
【0074】で示される。そして、この式のθとCY
は、後述のように図10の各帯域別変調部89-t の添
え字tの値に応じて変化し、またrがレゾナンスの強
さ、つまりピークの大きさを示すパラメータである。Is shown by Then, in this equation, θ and CY
Varies according to the value of the suffix t of each band modulation section 89-t in FIG. 10, and r is a parameter indicating the strength of resonance, that is, the magnitude of the peak, as described later.
【0075】図14において、102、103は、サン
プリング・クロック1周期分の遅延を与える遅延素子を
表し、104、105、106は乗算器で、それぞれに
同図に示される係数−2rCosθ、r2 、CYが乗算
される。また、107、108は加算器である。DSP
73(図8、図9)においては、図14に示す構成のロ
ーパスフィルタと等価なフィルタ演算処理が、In FIG. 14, reference numerals 102 and 103 denote delay elements for delaying one cycle of the sampling clock, and reference numerals 104, 105 and 106 denote multipliers, each of which has a coefficient of 2rCos θ and r 2 shown in FIG. , CY. 107 and 108 are adders. DSP
73 (FIGS. 8 and 9), a filter operation equivalent to the low-pass filter having the configuration shown in FIG.
【0076】[0076]
【数6】 (Equation 6)
【0077】[0077]
【数7】 (Equation 7)
【0078】なる離散演算処理により実現される。ここ
で、伝達関数の極は、“**”をべき乗演算として、z
=re**(jθ)、z =re**(-jθ)に存在し、z=
0に二重の零点がある。この極と零点の配置と、This is realized by the following discrete operation processing. Here, the pole of the transfer function is z
= Re ** (jθ), z = Re ** (-jθ) and z =
There is a double zero at zero. This arrangement of poles and zeros,
【0079】[0079]
【数8】 (Equation 8)
【0080】としたときの極ベクトルと零点ベクトルと
の関係を図15に示す。同図から理解されるとおり、単
位円に沿って移動する点Pと零点0を結ぶ線分が実軸と
なす角度をΩとすると、Ω=0〜πにおいて、極ベクト
ルZ1 と零点ベクトルV1 との差であるベクトルv2 の
長さは、初めは減少し、その後に増加する。ベクトルv
2 の最小の長さは、P点が極Z1 に最接近したとき、す
なわち、θ=Ωのときである。FIG. 15 shows the relationship between the pole vector and the zero point vector. As can be understood from the figure, if the angle formed by the line segment connecting the point P moving along the unit circle and the zero point 0 with the real axis is Ω, the pole vector Z 1 and the zero point vector V at Ω = 0 to π the difference in a length of a vector v 2 of the 1, initially decreases, then increases to. Vector v
The minimum length of 2, when the point P is closest to electrode Z 1, that is, when theta = Omega.
【0081】ここで、このローパスフィルタの周波数Ω
における周波数応答の大きさ(振幅特性)は、零点ベク
トルv1 とベクトルv2 のそれぞれの長さの比で定ま
る。そして、この零点ベクトルv1 の値は常に1である
から、周波数応答の大きさは、ベクトルv2 の大きさの
逆数に比例し、上述のようにθに近いΩで最大となる。
また周波数応答の大きさのピークは、rの値により定ま
り、rの値が1に近づくほど大きくなる。図16は、Ω
=−π〜πにおけるこの周波数応答の大きさを表してい
る。Here, the frequency Ω of this low-pass filter
The magnitude (amplitude characteristic) of the frequency response at is determined by the ratio between the lengths of the zero point vector v 1 and the vector v 2 . Since the value of the zero point vector v 1 is always 1, the magnitude of the frequency response is proportional to the reciprocal of the magnitude of the vector v 2 , and becomes maximum at Ω close to θ as described above.
Further, the peak of the magnitude of the frequency response is determined by the value of r, and increases as the value of r approaches 1. FIG.
== − π to π.
【0082】一方、周波数応答の位相は、実軸と零点ベ
クトルv1 とのなす角Ωから、実軸とベクトルv2 との
なす角を引いた値になる。以上の説明から明らかなよう
に、図10の各帯域別変調部89-t毎に、帯域の中心周
波数ft とサンプリング周波数fs を用い、θ=2πf
s /ft で求まるθの値を決めれば、図17に示される
ように、各帯域の中心周波数ft でピークを有するロー
パスフィルタが実現される。On the other hand, the phase of the frequency response is a value obtained by subtracting the angle between the real axis and the vector v 2 from the angle Ω between the real axis and the zero point vector v 1 . As apparent from the above description, each band-by-band modulation unit 89-t in FIG. 10, using the center frequency f t and the sampling frequency f s of bandwidth, theta = 2 [pi] f
It is determined the value of θ determined in s / f t, as shown in FIG. 17, a low pass filter having a peak at each band of the center frequency f t can be realized.
【0083】この場合、ピークの大きさは、前述のよう
にrの値により変化するが、このrの値を選択してピー
クが隣の帯域に影響するのを防ぎ、また前述のCYの値
を選択して各帯域の出力Wt (n) のレベルがほぼ等しく
なるように設定することができる。In this case, the magnitude of the peak varies depending on the value of r as described above. By selecting this value of r, the peak is prevented from affecting the adjacent band, and the value of CY is also determined. Can be set so that the level of the output W t (n) of each band becomes substantially equal.
【0084】上記rとCYの値は、例えばつぎのように
して求めることができる。今、各帯域の中心周波数ft
とΔf離れた隣の帯域の中心周波数ft+1(=ft +Δ
f)との周波数応答の大きさの比をmとすると、The values of r and CY can be obtained, for example, as follows. Now, the center frequency f t of each band
Center frequency f t + 1 (= f t + Δ)
Assuming that the ratio of the magnitude of the frequency response to f) is m,
【0085】[0085]
【数9】 (Equation 9)
【0086】というrについての4次方程式を解き、そ
の結果、得られたrのうち、0<r<1のrを選び、各
係数−2rcosθ、r2 を求めることができる。数値
計算の結果、例えばf=440Hz、fs =5KHz
で、m=4とすると、By solving a quartic equation of r, as a result, r of 0 <r <1 is selected from the obtained r, and each coefficient −2rcos θ, r 2 can be obtained. Numerical results of the calculations, for example, f = 440Hz, f s = 5KHz
And m = 4,
【0087】[0087]
【数10】 (Equation 10)
【0088】となる。その他の帯域についても同じよう
にして求めることができる。以上のような伝達関数H1
(z)を有するハイパスフィルタと、伝達関数H
2t(z)を有するローパスフィルタが、図11に示され
るようにカスケードに接続されることにより、各伝達関
数の積として表される全体の伝達関数によって、図18
に示されるように、t=1〜nの各帯域毎に中心周波数
f1 〜fn 、隣接帯域間の周波数差Δfを有する擬似的
なバンドパスフィルタが実現される。<伝達関数H
Ej(z)のローパスフィルタ部>つぎに、図19は、図
10のエンベロープ抽出部92に対応する図11のロー
パスフィルタHEj(z)をハードウエアのイメージで示
した構成図である。Is as follows. The other bands can be obtained in the same manner. The transfer function H 1 as described above
(Z) and a transfer function H
By connecting the low-pass filters having 2t (z) in a cascade as shown in FIG. 11, the overall transfer function expressed as the product of each transfer function can be used as shown in FIG.
As shown in ( 1) , a pseudo bandpass filter having center frequencies f1 to fn for each band of t = 1 to n and a frequency difference Δf between adjacent bands is realized. <Transfer function H
The low-pass filter unit of Ej (z)> Next, FIG. 19 is a block diagram showing a low-pass filter H ej of FIG. 11 corresponding to the envelope extraction unit 92 of FIG. 10 (z) in hardware image.
【0089】これは、前述したローパスフィルタH
2t(z)と同じ形の2次のIIRディジタルフィルタ
で、その伝達関数は、This is because the low-pass filter H
A second-order IIR digital filter of the same form as 2t (z), whose transfer function is
【0090】[0090]
【数11】 [Equation 11]
【0091】である。これは前述のローパスフィルタH
2t(z)の伝達関数で、r=0.9、θ=0としたもの
である。図19において、絶対値回路109は、図11
のローパスフィルタH2t(z)の出力Wt (n)に対応
する図10のBPF部91の出力Qj (n)の絶対値を
出力し、つぎのディジタルフィルタ部に送る。110、
111は、サンプリング・クロック1周期分の遅延を与
える遅延素子、112、113、114は乗算器で、そ
れぞれに同図に示される係数が乗算される。また、11
5、116は加算器である。Is as follows. This is the low-pass filter H
A transfer function of 2t (z), where r = 0.9 and θ = 0. In FIG. 19, the absolute value circuit 109
The absolute value of the output Q j (n) of the BPF unit 91 in FIG. 10 corresponding to the output W t (n) of the low-pass filter H 2t (z) is output and sent to the next digital filter unit. 110,
111 is a delay element for delaying one cycle of the sampling clock, and 112, 113 and 114 are multipliers, each of which is multiplied by a coefficient shown in FIG. Also, 11
5, 116 are adders.
【0092】DSP73(図8、図9)においては、図
19に示す構成のローパスフィ ルタと等価なフィルタ
演算処理が、In the DSP 73 (FIGS. 8 and 9), a filter operation equivalent to the low-pass filter having the configuration shown in FIG.
【0093】[0093]
【数12】 (Equation 12)
【0094】なる離散演算処理により実現される。この
ローパスフィルタの周波数特性は、図20に示されるよ
うに、最大値を示すレゾナンスをθ=0に有する。その
カットオフ周波数は、エンベロープ抽出という目的か
ら、先の最低帯域のローパスフィルタH2t(z)のカッ
トオフ周波数よりも、はるかに低い直流成分近傍の周波
数に設定される。This is realized by discrete operation processing. As shown in FIG. 20, the frequency characteristic of this low-pass filter has a resonance having a maximum value at θ = 0. The cutoff frequency is set to a frequency near the DC component, which is much lower than the cutoff frequency of the low-pass filter H 2t (z) in the lowest band for the purpose of extracting the envelope.
【0095】ここで、係数CEは、各帯域ごとのそれぞ
れの出力レベルを合わせるためのものである。図21
は、図19のローパスフィルタによって得られたエンベ
ロープ信号Rj (n)を、入力信号の絶対値|Q
j (n)|と対比させて模式的に示した図である。図1
9の絶対値回路109に相当する演算によって、入力信
号の負の波高値(図21の破線)が正の波高値に変換さ
れた上で、ローパスフィルタ処理が行われるため、各周
波数帯域毎の楽音信号Qj (n)のエンベロープを求め
る動作を、図10のエンベロープ抽出部92が実行する
ことになる。Here, the coefficient CE is for adjusting the output level of each band. FIG.
Converts the envelope signal R j (n) obtained by the low-pass filter in FIG. 19 into the absolute value | Q of the input signal.
FIG. 5 is a diagram schematically shown in comparison with j (n) |. FIG.
9, the negative peak value (broken line in FIG. 21) of the input signal is converted into a positive peak value by a calculation corresponding to the absolute value circuit 109, and low-pass filtering is performed. The operation of obtaining the envelope of the musical tone signal Q j (n) is executed by the envelope extracting unit 92 in FIG.
【0096】以上、図10〜図21で示されたフィルタ
機能が図8、または図9のDSP73でソフトウエア処
理として実行される。つぎに、その動作について説明す
る。 <第4の実施例の動作>図22は、図9のDSP73に
おいて、オペレーションROM732に記憶されたマイ
クロプログラムに従って実行されるDSPボコーダ処理
に関する動作フローチャートであり、バンドパスフィル
タ処理、およびエンベロープ抽出のためのローパスフィ
ルタ処理を含む。As described above, the filter function shown in FIGS. 10 to 21 is executed as software processing by the DSP 73 shown in FIG. 8 or FIG. Next, the operation will be described. <Operation of Fourth Embodiment> FIG. 22 is an operation flowchart relating to DSP vocoder processing executed in accordance with the microprogram stored in the operation ROM 732 in the DSP 73 of FIG. 9 for band-pass filter processing and envelope extraction. For low-pass filtering.
【0097】この動作フローチャートに従った処理によ
り、楽音信号x(n)および音声信号p(n) に共通なサン
プリング周期毎に、図10の各帯域毎の帯域別変調部8
9-t(t=1〜n)でのBPF部90と91、エンベロ
ープ抽出部92、および乗算部93に相当する処理、な
らびに累算部94に相当する処理が、時分割処理で実行
されることによって、サンプリング周期毎に出力音声信
号z(n)が得られ、図8のD/A変換器77に出力さ
れる。By the processing according to the operation flowchart, the band-by-band modulation section 8 of FIG. 10 for each sampling cycle common to the tone signal x (n) and the audio signal p (n).
In 9-t (t = 1 to n), processing corresponding to the BPF units 90 and 91, the envelope extracting unit 92, and the multiplying unit 93, and processing corresponding to the accumulating unit 94 are executed by time division processing. As a result, an output audio signal z (n) is obtained for each sampling period and output to the D / A converter 77 in FIG.
【0098】まず、図8のワークRAM75、および図
9のDSP内のレジスタ群737などが初期設定とし
て、リセットされる(ステップS1)。 つぎに、図8の
A/D変換器83でサンプリング周波数fs に対応する
周期ごとに行われるA/D変換の終了を待ち(ステップ
S2)、A/D変換された音声信号p(n) がインタフェー
ス731(図9)から取り込まれ、ワークRAM75の
同じ名前の変数p(n) へ順次格納される。同時に楽音発
生回路76(図8)から入力される楽音信号x(n) がイ
ンタフェース731から取り込まれ、同じくワークRA
M75の同じ名前の変数x(n) に順次格納される(ステ
ップS3)。なお、ワークRAM75のそれぞれ3つずつ
の各変数p(n) 、p(n−1)、p(n−2)、およびx(n) 、
x(n−1)、x(n−2)には、現在のサンプルと過去の2サ
ンプルずつの連続する各音声信号及び楽音信号が記憶さ
れるものとする。First, the work RAM 75 in FIG. 8 and the register group 737 in the DSP in FIG. 9 are reset as initial settings (step S1). Then, wait for completion of the A / D conversion performed in each period corresponding to the sampling frequency f s at the A / D converter 83 in FIG. 8 (step
S2) The A / D-converted audio signal p (n) is fetched from the interface 731 (FIG. 9) and sequentially stored in the variable p (n) of the same name in the work RAM 75. At the same time, the tone signal x (n) input from the tone generating circuit 76 (FIG. 8) is fetched from the interface 731 and the work RA
It is sequentially stored in a variable x (n) of the same name in M75 (step S3). Note that each of the three variables p (n), p (n−1), p (n−2), x (n),
It is assumed that x (n−1) and x (n−2) store continuous audio signals and tone signals of the current sample and the past two samples, respectively.
【0099】つぎに、ステップS4〜S7の処理は、図10
の帯域変調部89-1〜89-Nの各BPF部91、および
エンベロープ抽出部92における楽音信号x(n)の処
理に相当する。Next, the processing in steps S4 to S7 is performed as shown in FIG.
, And corresponds to the processing of the tone signal x (n) in each of the BPF sections 91 and the envelope extraction section 92 of the band modulation sections 89-1 to 89-N.
【0100】まず、ワークRAM75からの各変数x
(n) 、x(n−1)、x(n−2)から図9のレジスタ群737
内のレジスタに、現在のサンプルと過去2サンプル分の
楽音信号が読み出され、図11の伝達関数H1 (z)で
示されるハイパスフィルタ処理が実行される(ステップ
S4)。この処理は、図10のBPF部91に対応する処
理の一部であり、前述の数2式で表される演算処理で、
図9の乗算器735および加減算器736を使って実行
される。このとき数2式の演算に用いられる各フィルタ
係数は、フィルタ係数ROM74(図8、図9)から読
み出される。この結果得られた出力は、ワークメモリ7
5内の変数S(n) に格納される。First, each variable x from the work RAM 75
(n), x (n−1) and x (n−2) from the register group 737 in FIG.
The tone signals of the current sample and the past two samples are read out to the registers inside the register, and the high-pass filter processing represented by the transfer function H 1 (z) in FIG.
S4). This processing is a part of the processing corresponding to the BPF unit 91 in FIG.
This is performed using the multiplier 735 and the adder / subtractor 736 in FIG. At this time, each filter coefficient used in the calculation of Expression 2 is read from the filter coefficient ROM 74 (FIGS. 8 and 9). The resulting output is stored in work memory 7
5 is stored in a variable S (n).
【0101】以上のハイパスフィルタ処理は、各帯域で
共通な処理であるため、1回のみ実行される。つぎに、
図10のBPF部91に対応する処理の残りであるH2t
(z)=H2j(z)で示されるローパスフィルタ処理
と、同じくエンベロープ抽出部92に対応する処理であ
る図11の伝達関数HEt(z)=HEj(z)で示される
ローパスフィルタ処理がつづけて実行される。The above-described high-pass filter processing is common to each band, and is therefore performed only once. Next,
H 2t which is the rest of the processing corresponding to the BPF unit 91 in FIG.
A low-pass filter process represented by (z) = H 2j (z) and a low-pass filter process represented by a transfer function H Et (z) = H Ej (z) in FIG. Is executed in succession.
【0102】これらの処理は、図10の帯域別変調部8
9-1〜89-Nに対応して、N帯域分の時分割処理として
繰り返される。そのために、図9のレジスタ群737内
に、N帯域の時分割処理を行うための繰り返し制御用の
レジスタjが設けられ、ステップS5で値1に初期設定さ
れる。そして、ステップS6およびS7で、1帯域分のロー
パスフィルタ処理が終了する毎に、ステップS8でレジス
タjの内容がNに達したか否かが判定され、達していな
ければ、ステップS9においてレジスタjの内容がインク
リメントされ、ステップS6以後の処理が繰り返される。These processes are performed by the band-specific modulation section 8 shown in FIG.
The processing is repeated as time division processing for N bands corresponding to 9-1 to 89-N. For this purpose, a register j for repetition control for performing time division processing of N bands is provided in the register group 737 of FIG. 9, and is initialized to a value of 1 in step S5. Then, each time the low-pass filter processing for one band is completed in steps S6 and S7, it is determined in step S8 whether or not the content of the register j has reached N. If not, the register j is determined in step S9. Is incremented, and the processing after step S6 is repeated.
【0103】この処理は、図9の加減算器736とフラ
グレジスタ738によって実行され、アドレスカウンタ
733によって、ステップS6、およびS7に対応するプロ
グラム命令がオペレーションROM732から繰り返し
読み出される。This processing is executed by the adder / subtractor 736 and the flag register 738 shown in FIG. 9, and the address counter 733 repeatedly reads out the program instructions corresponding to steps S6 and S7 from the operation ROM 732.
【0104】まず、前述のハイパスフィルタ処理の出力
である変数S(n) の内容に対して、図11の伝達関数H
2t(z)=H2j(z)で示されるローパスフィルタ処理
が実行される(ステップS6)。この処理は、前述の数6
式でWt(n)=Qj(n)として表される演算処理であり(図
11参照)、図9の乗算器735および加減算器736
を用いて実行される。数6式の演算処理に用いられる各
フィルタ係数は、フィルタ係数ROM74から読み出さ
れて演算に用いられる。First, the transfer function H shown in FIG. 11 is applied to the contents of the variable S (n) which is the output of the above-described high-pass filter processing.
A low-pass filter process represented by 2t (z) = H2j (z) is executed (step S6). This processing is based on the above equation (6).
This is an arithmetic process represented by Wt (n) = Qj (n) in the equation (see FIG. 11), and the multiplier 735 and the adder / subtractor 736 in FIG.
Is performed using Each filter coefficient used in the arithmetic processing of Expression 6 is read from the filter coefficient ROM 74 and used for the arithmetic.
【0105】また、ワークRAM75内には、過去の2
サンプル分の自分自身のフィルタ出力を格納する変数Q
j(n-1)およびQj(n-2)が設けられており、レジスタ群7
37はこれらの内容を随時取り込んで上記演算に用い
る。この結果得られた出力はワークRAM75内の変数
Qj(n)に格納される。なお、各変数Qj(n)、Qj(n-1)、
およびQj(n-2)は、添え字jが変化させられてN帯域分
設けられている。The work RAM 75 stores the past 2
Variable Q to store own filter output for sample
j (n-1) and Qj (n-2) are provided.
Reference numeral 37 fetches these contents as needed and uses them in the above calculation. The resulting output is stored in variable Qj (n) in work RAM 75. In addition, each variable Qj (n), Qj (n-1),
And Qj (n-2) are provided for N bands with the subscript j changed.
【0106】つぎに、上述のローパスフィルタ処理の出
力である変数Qj(n)の内容に対して、図11の伝達関数
H2t(z)=H2j(z)で示されるローパスフィルタ処
理が実行される(ステップS7)。この処理は、前述の数
12式で表される演算処理であり、図9の乗算器735
および加減算器736を用いて実行される。この場合
も、数6式の演算処理に用いられる各フィルタ係数は、
フィルタ係数ROM74から読み出さる。Next, a low-pass filter process represented by the transfer function H 2t (z) = H 2j (z) in FIG. 11 is performed on the contents of the variable Qj (n) which is the output of the above-described low-pass filter process. Is performed (step S7). This processing is an arithmetic processing represented by the above-described Expression 12, and is performed by the multiplier 735 in FIG.
And using the adder / subtractor 736. Also in this case, each filter coefficient used in the arithmetic processing of Expression 6 is
Read from the filter coefficient ROM 74.
【0107】また、ワークRAM75内には、過去の2
サンプル分の自分自身のフィルタ出力を格納する変数R
j(n-1)およびRj(n-2)が設けられており、レジスタ群7
37はこれらの内容を随時取り込んで上記演算に用い
る。この結果得られた出力はワークRAM75内の変数
Rj(n)に格納される。なお、各変数Rj(n)、Rj(n-1)、
およびRj(n-2)は、添え字jが変化させられてN帯域分
設けられている。The work RAM 75 stores the past 2
Variable R to store its own filter output for samples
j (n-1) and Rj (n-2) are provided.
Reference numeral 37 fetches these contents as needed and uses them in the above calculation. The output obtained as a result is stored in a variable Rj (n) in the work RAM 75. Note that each variable Rj (n), Rj (n-1),
And Rj (n-2) are provided for N bands with the subscript j changed.
【0108】以上、ステップS5〜S9の処理により、図1
0のN帯域の帯域別変調部89-1〜89-NのBPF部9
1、およびエンベロープ抽出部92に相当する処理が行
われる。As described above, by the processing of steps S5 to S9, FIG.
BPF unit 9 of band-specific modulation units 89-1 to 89-N of N bands of 0
1, and processing corresponding to the envelope extraction unit 92 is performed.
【0109】つづいて、ステップS10 〜S13 の処理は、
図10の帯域別変調部89-1〜89-Nの各BPF部90
における音声信号p(n)に対する処理に相当する。ま
ず、ワークRAM75からの各変数p(n) 、p(n−1)、
p(n−2)から図9のレジスタ群737内のレジスタに、
現在のサンプルと過去2サンプル分の音声信号が読み出
され、図10のBPF部90に対応する処理の一部であ
る、図11の伝達関数H1(z)で示されるハイパスフィル
タ処理が実行される(ステップS10 )。この処理は、前
述の数2式で表される演算処理であり、図9の乗算器7
35および加減算器736を用いて実行される。このと
き、数2式の演算に用いられる各フィルタ係数は、フィ
ルタ係数ROM74から読み出される。この結果得られ
た出力は、ワークRAM75内の変数S(n) に格納され
る。Subsequently, the processing in steps S10 to S13 is as follows.
Each of the BPF units 90 of the modulation units 89-1 to 89-N in FIG.
For the audio signal p (n). First, each variable p (n), p (n−1),
From p (n−2) to the registers in the register group 737 in FIG.
The audio signals of the current sample and the past two samples are read out, and a high-pass filter process represented by a transfer function H1 (z) in FIG. 11, which is a part of the process corresponding to the BPF unit 90 in FIG. 10, is executed. (Step S10). This processing is an arithmetic processing represented by the above-described equation (2).
35 and an adder / subtractor 736. At this time, each filter coefficient used in the calculation of Expression 2 is read from the filter coefficient ROM 74. The output obtained as a result is stored in a variable S (n) in the work RAM 75.
【0110】以上のハイパスフィルタ処理は、各帯域で
共通な処理であるため、1回のみ実行される。つぎに、
図10のBPF部90に対応する処理の残りである図1
1の伝達関数H2t(z)=H2j(z)で示されるローパ
スフィルタ処理が実行される。この処理は、図10の帯
域別変調部89-1〜89-Nに対応して、N帯域分の時分
割処理として繰り返し行われる。The above-described high-pass filter processing is common to each band, and is therefore performed only once. Next,
FIG. 1 shows the rest of the processing corresponding to the BPF unit 90 in FIG.
A low-pass filter process represented by the transfer function H 2t (z) = H 2j (z) is performed. This process is repeatedly performed as time-division processing for N bands, corresponding to the band-specific modulation units 89-1 to 89-N in FIG.
【0111】そのために、図9のレジスタ群737内
に、N帯域の時分割処理を行うための繰り返し制御用の
レジスタiが設けられ、ステップS11 で値1に初期設定
され、ステップS12 の1帯域分のローパスフィルタ処理
が終了する毎に、ステップS13でレジスタiの内容がN
に達したか否かが判定され、達していなければステップ
S14 においてレジスタiの内容がインクリメントされ、
ステップS12 以降の処理が繰り返される。For this purpose, a register i for repetition control for performing N-band time-division processing is provided in the register group 737 of FIG. 9, and is initialized to a value of 1 in step S11. Every time the low-pass filter processing is completed, the content of the register i is set to N in step S13.
Is determined, and if not, the step
In S14, the content of the register i is incremented,
The processing after step S12 is repeated.
【0112】この場合も、前述のレジスタjの場合と同
様に図9の各回路が動作する。ステップS12 の処理は、
前述のステップS6の処理とほぼ同様である。すなわち、
ハイパスフィルタの出力である変数S(n) の内容に対し
て、前述の数6式でWt(n)=Yi(n)として表される演算
処理が実行される(図11参照)。このときに、ワーク
RAM75内には、過去の2サンプル分の自分自身のフ
ィルタ出力を格納する変数Yi(n-1)、およびYi(n-2)が
設けられており、レジスタ群737はこれらの内容を随
時取り込んで上記演算に用いる。この結果得られた出力
は、ワークRAM75内の変数Yj(n)に格納される。な
お、各変数Yi(n) 、Yi(n-1)、およびYi(n-2)は、添
え字iが変化させられてN帯域分設けられている。Also in this case, each circuit of FIG. 9 operates similarly to the case of the register j described above. The processing in step S12 is
This is almost the same as the processing in step S6 described above. That is,
The content of the variable S (n) which is the output of the high-pass filter is subjected to an arithmetic process represented by Wt (n) = Yi (n) in equation (6) (see FIG. 11). At this time, variables Yi (n-1) and Yi (n-2) for storing own filter outputs for the past two samples are provided in the work RAM 75, and the register group 737 stores these variables. Is taken in at any time and used for the above calculation. The resulting output is stored in the variable Yj (n) in the work RAM 75. The variables Yi (n), Yi (n-1), and Yi (n-2) are provided for N bands by changing the subscript i.
【0113】以上、ステップS10 〜S13 の処理により、
図10のN帯域別変調部89-1〜89-NのBPF部90
に相当する処理が実行される。ここまで説明したステッ
プS4〜S14 の処理により、図10のエンベロープ抽出部
92、およびBPF部90と91の各出力に対応する変
数Rj(n)とYi(n)の内容が確定する。As described above, the processing in steps S10 to S13
BPF section 90 of N-band-specific modulation sections 89-1 to 89-N in FIG.
Is performed. The contents of the variables Rj (n) and Yi (n) corresponding to the outputs of the envelope extraction unit 92 and the BPF units 90 and 91 in FIG. 10 are determined by the processing of steps S4 to S14 described above.
【0114】これらの内容を用いて図10のN帯域分の
帯域別変調部89-1〜89-Nの各乗算部93と同じく、
図10の累算部94の処理に対応する、以下の処理が実
行される。Using these contents, like the multipliers 93 of the band-specific modulators 89-1 to 89-N for N bands in FIG.
The following processing corresponding to the processing of the accumulation unit 94 in FIG. 10 is executed.
【0115】すなわち、ステップS15 において、レジス
タi=jの内容が1〜Nまで変化させられながら、Rj
(n)×Yi(n)のそれぞれの乗算が、図9の乗算器735
において行われる。そして、これらの各乗算結果が図9
の加減算器736を用いて累算される。That is, in step S15, while the contents of the register i = j are changed from 1 to N, Rj
Each multiplication of (n) × Yi (n) is performed by the multiplier 735 of FIG.
It is performed in. The results of these multiplications are shown in FIG.
Are added up using the adder / subtractor 736 of.
【0116】このように得られた累算結果は、図9のワ
ークRAM75内の変数Z(n) に格納され、つづくステ
ップS16 において、サンプリングクロックに同期したタ
イミングで、図9のインタフェース731から図8のD
/A変換器77へ出力される。The accumulation result obtained in this way is stored in the variable Z (n) in the work RAM 75 in FIG. 9, and in the next step S16, the timing is synchronized with the sampling clock from the interface 731 in FIG. 8 D
/ A converter 77 is output.
【0117】以上、詳述したように、人間の音声信号お
よび楽音信号を、複数周波数帯域に分割する図10のB
PF部90と91の処理、帯域制限された楽音信号から
エンベロープを抽出する図10のエンベロープ抽出部9
2の処理、エンベロープ信号によって、帯域制限された
音声信号に振幅変調をかける図10の乗算部93の処
理、そして各帯域の変調出力を累算して、出力音声信号
を得る図10の累算部94の処理が、ソフトウエアの時
分割処理によるディジタルフィルタ処理として実現され
る。As described in detail above, the human voice signal and the musical tone signal are divided into a plurality of frequency bands as shown in FIG.
The processing of the PF units 90 and 91, and the envelope extraction unit 9 of FIG. 10 for extracting the envelope from the band-limited tone signal.
2, the processing of the multiplying unit 93 in FIG. 10 for applying amplitude modulation to the band-limited audio signal by the envelope signal, and accumulating the modulation output of each band to obtain the output audio signal in FIG. The processing of the unit 94 is realized as digital filter processing by software time division processing.
【0118】これにより、人間の音声の倍音成分に楽器
音のニュアンスを付加するという効果付加処理を、1チ
ップのDSPにより簡単かつ安定して行うことができ
る。以上説明した実施例では、音声信号と楽音信号は、
同じ周波数帯域に分割されて処理されたが、音声信号を
或る帯域に分割して得た音声信号に対して、楽音信号を
別の帯域に分割して得られたエンベロープ信号で変調を
かけるようにしても、興味深い効果を得ることができ
る。Thus, the effect adding process of adding the nuance of the musical instrument sound to the overtone component of the human voice can be easily and stably performed by the one-chip DSP. In the embodiment described above, the audio signal and the tone signal are
Although the audio signal is divided into the same frequency band and processed, the audio signal obtained by dividing the audio signal into a certain band is modulated by an envelope signal obtained by dividing the tone signal into another band. Nevertheless, interesting effects can be obtained.
【0119】また、図22の動作フローチャートにおい
て、音声信号と楽音信号のサンプリング周波数は同一で
あるが、サンプリング周波数が異なる場合には、各信号
を割り込み処理によりメモリに取り込み、それらの信号
に対して一定間隔で処理を行うようにすれば、上述の実
施例と同じ効果を容易に実現できる。この場合、各バン
ドパスフィルタの帯域は、それぞれ適切に設定される。In the operation flowchart of FIG. 22, the sampling frequencies of the audio signal and the tone signal are the same, but when the sampling frequencies are different, each signal is fetched into the memory by interrupt processing, and If the processing is performed at regular intervals, the same effect as in the above-described embodiment can be easily realized. In this case, the band of each bandpass filter is set appropriately.
【0120】なお、DSPの処理に余裕があれば、バン
ドパスフィルタの演算処理を、上述の実施例のようにハ
イパスフィルタとローパスフィルタの組み合わせの演算
処理としてではなく、バンドパスフィルタの伝達関数を
直接設計した結果に基づいて構成した演算処理によって
実現してもよい。If there is room in the DSP processing, the bandpass filter arithmetic processing is not performed as the arithmetic processing of the combination of the highpass filter and the lowpass filter as in the above-described embodiment. It may be realized by arithmetic processing configured based on the result of direct design.
【0121】[0121]
【発明の効果】本発明によれば、例えば自動演奏される
楽曲の伴奏音などに合わせて演奏者がメロディなどを歌
うような場合に、その歌声の音声信号を楽曲の例えばメ
ロディ楽器の楽音信号によって、周波数帯域毎などで変
調させることができる。According to the present invention, for example, when a performer sings a melody or the like in accordance with an accompaniment sound of a music to be automatically played, the voice signal of the singing voice is converted into a musical tone signal of a melody musical instrument, for example. Thus, modulation can be performed for each frequency band.
【0122】そのため、歌声の音色に、そのメロディ楽
器等の特有の音色変化に応じて、複雑かつ多彩に変化す
る特性を付加することが可能となる。また、例えばメロ
ディ用楽器をフルートとすると、演奏者が歌の代わりに
口笛でメロディを奏でれば、あたかも演奏者がフルート
を自由に吹奏しているような効果を出すことが可能とな
る。Therefore, it is possible to add to the timbre of the singing voice a complex and variably changing characteristic according to a specific timbre change of the melody instrument or the like. Further, for example, when the melody instrument is a flute, if a player plays a melody with a whistle instead of a song, it is possible to obtain an effect as if the player were playing the flute freely.
【図1】本発明による第1の実施例の全体構成図であ
る。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a first embodiment according to the present invention.
【図2】変調回路14のブロック構成図である。FIG. 2 is a block diagram of a modulation circuit 14;
【図3】BPF30/32の特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram of a BPF 30/32.
【図4】変調回路14の他の実施例のブロック構成図
である。FIG. 4 is a block diagram of another embodiment of the modulation circuit 14;
【図5】変調回路14の他の実施例のブロック構成図
である。FIG. 5 is a block diagram of another embodiment of the modulation circuit 14;
【図6】本発明による第2の実施例の全体構成図であ
る。FIG. 6 is an overall configuration diagram of a second embodiment according to the present invention.
【図7】本発明による第3の実施例の全体構成図であ
る。FIG. 7 is an overall configuration diagram of a third embodiment according to the present invention.
【図8】本発明による第4の実施例の全体構成図であ
る。FIG. 8 is an overall configuration diagram of a fourth embodiment according to the present invention.
【図9】DSPの全体構成図である。FIG. 9 is an overall configuration diagram of a DSP.
【図10】DSPの機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram of a DSP.
【図11】BPF部とエンベロープ抽出部のフィルタ構
成図である。FIG. 11 is a filter configuration diagram of a BPF unit and an envelope extraction unit.
【図12】ハイパスフィルタH1(z)の構成図であ
る。FIG. 12 is a configuration diagram of a high-pass filter H 1 (z).
【図13】ハイパスフィルタH1(z)の特性図であ
る。FIG. 13 is a characteristic diagram of the high-pass filter H 1 (z).
【図14】ハイパスフィルタH2t(z)の構成図であ
る。FIG. 14 is a configuration diagram of a high-pass filter H 2t (z).
【図15】ローパスフィルタH2t(z)の極と零点、お
よび極ベクトルと零ベクトルの関係図である。FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the poles and the zero point of the low-pass filter H 2t (z) and the relationship between the pole vector and the zero vector.
【図16】ローパスフィルタH2t(z)の振幅特性図で
ある。FIG. 16 is an amplitude characteristic diagram of the low-pass filter H 2t (z).
【図17】ハイパスフィルタH2t(z)の特性図であ
る。FIG. 17 is a characteristic diagram of the high-pass filter H 2t (z).
【図18】バンドパスフィルタH1(z)・H2t(z)
の特性図である。FIG. 18 shows bandpass filters H 1 (z) and H 2t (z).
FIG.
【図19】ローパスフィルタHE(z)の構成図であ
る。FIG. 19 is a configuration diagram of a low-pass filter H E (z).
【図20】ローパスフィルタHE(z)の特性図であ
る。FIG. 20 is a characteristic diagram of a low-pass filter H E (z).
【図21】|Qi(n)|とRj(n)の関係図である。FIG. 21 is a relationship diagram between | Q i (n) | and R j (n).
【図22】DSPボコーダ処理の動作フローチャートで
ある。FIG. 22 is an operation flowchart of a DSP vocoder process.
2 楽音信号発生回路 4 ROMパック 6 音色ROM 8 CPU 10 機能スイッチ 12 音源 12a 、12b 、12c 選択スイッチ 14 変調回路 16 音声信号生成回路 18 マイクロフォン 20、26 増幅器 22 発音回路 24、38 ミキサ 28 スピーカ 30 BPF 36、50 VCA 46 選択回路 48 レベル検出回路 70 CPU 71 ROM 72 RAM 73 DSP 731 インタフェース 732 オペレーションROM 733 アドレスカウンタ 734 デコーダ 735 乗算器 736 加減算器 737 レジスタ群 738 フラグレジスタ 74 フィルタ係数ROM 75 ワークRAM 76 楽音発生回路 77 D/A変換器 78 キーボード 79 機能スイッチ 80 マイクロフォン 81、84 増幅器 82 ローパスフィルタ 83 A/D変換 85 スピーカ 86、87、88 バス 90、91 BPF部 92、 エンベロープ抽出部 93 乗算器 94 累算器 102、103 遅延素子 104、105、106 乗算器 107、108 加算器 109 絶対値回路 110、111 遅延素子 112、113、114 乗算器 115、116 加算器2 tone signal generation circuit 4 ROM pack 6 timbre ROM 8 CPU 10 function switch 12 source 12 a, 12 b, 12 c selection switch 14 modulation circuit 16 the audio signal generating circuit 18 microphone 20, 26 amplifier 22 pronunciation circuit 24, 38 a mixer 28 Speaker 30 BPF 36, 50 VCA 46 Selection circuit 48 Level detection circuit 70 CPU 71 ROM 72 RAM 73 DSP 731 Interface 732 Operation ROM 733 Address counter 734 Decoder 735 Multiplier 736 Adder / Subtractor 737 Register group 738 Flag register 74 Filter coefficient ROM 75 Work RAM 76 tone generator 77 D / A converter 78 keyboard 79 function switch 80 microphone 81, 84 amplifier 82 low-pass filter 83 / D conversion 85 Speaker 86, 87, 88 Bus 90, 91 BPF unit 92, Envelope extraction unit 93 Multiplier 94 Accumulator 102, 103 Delay element 104, 105, 106 Multiplier 107, 108 Adder 109 Absolute value circuit 110 , 111 Delay element 112, 113, 114 Multiplier 115, 116 Adder
Claims (12)
力手段からの外部音声信号を変調して出力音声信号とし
て出力する変調手段と、前記楽音入力手段からの楽音信号の出力レベルが一定レ
ベル以下になったことを検出するレベル検出手段と、 前記音声入力手段からの音声信号が入力され、通常は当
該入力された音声信号が前記出力音声信号として出力さ
れ、前記レベル検出手段が一定レベル以下になったこと
を検出した場合に前記音声信号を所定レベルに保ちなが
ら前記出力音声信号として出力するレベル保持手段と、 該レベル保持手段及び前記変調手段からの出力音声信号
を混合して出力するミキサ手段と、 を有することを特徴とする音声変調装置。A tone input means for inputting 1. A tone signal, a voice input means for inputting a voice signal, the voice input based on the musical tone signal from the tone input means
Modulating means for outputting an external audio signal from the force means as the modulation to output the audio signal, the output level of the tone signal from the tone input means constant Les
Level detection means for detecting that the signal level has fallen below the level, and an audio signal from the audio input means.
The input audio signal is output as the output audio signal.
That the level detection means has fallen below a certain level.
While the audio signal is maintained at a predetermined level.
Level holding means for outputting the output audio signal from the level holding means and the output audio signal from the level holding means and the modulation means.
Mixer means for mixing and outputting the signals .
段からの音声信号を、それぞれ複数の異なる周波数帯域
内に帯域制限された各楽音信号と各音声信号に分割し、
該各周波数帯域内に帯域制限された各音声信号を同じ周
波数帯域内に帯域制限された前記各楽音信号に基づいて
変調し、該各周波数帯域毎に変調された各出力を累算し
て出力音声信号として出力する変調手段と、前記楽音入力手段からの楽音信号の出力レベルが一定レ
ベル以下になったことを検出するレベル検出手段と、 前記音声入力手段からの音声信号が入力され、通常は当
該入力された音声信号が前記出力音声信号として出力さ
れ、前記レベル検出手段が一定レベル以下になったこと
を検出した場合に前記音声信号を所定レベルに保ちなが
ら前記出力音声信号として出力するレベル保持手段と、 該レベル保持手段及び前記変調手段からの出力音声信号
を混合して出力するミキサ手段と、 を有することを特徴とする音声変調装置。2. A musical tone input means for inputting a tone signal, a voice input means for inputting an audio signal, the audio signal from the musical tone signal and said audio input hand <br/> stage from said tone input means, respectively Divided into each tone signal and each audio signal band-limited in a plurality of different frequency bands,
Respective modulated based on band-limited each musical tone signals of each audio signal band-limited in the same frequency band in a frequency band, accumulates the respective output which is modulated for each respective frequency band output A modulating means for outputting as an audio signal, and an output level of a tone signal from the tone input means being constant.
Level detection means for detecting that the signal level has fallen below the level, and an audio signal from the audio input means.
The input audio signal is output as the output audio signal.
That the level detection means has fallen below a certain level.
While the audio signal is maintained at a predetermined level.
Level holding means for outputting the output sound signal as the output sound signal, and an output sound signal from the level holding means and the modulation means.
Mixer means for mixing and outputting the signals .
帯域内に帯域制限された各楽音信号に分割する第1の周
波数帯域分割手段と、 前記音声入力手段からの音声信号を前記第1の周波数帯
域分割手段と同じ複数の異なる周波数帯域内に帯域制限
された各音声信号に分割する第2の周波数帯域分割手段
と、 前記第1の周波数帯域分割手段からの各楽音信号から各
エンベロープ信号を抽出するエンベロープ抽出手段と、 前記第2の周波数帯域分割手段からの各音声信号の特性
を同じ周波数帯域に対応する前記エンベロープ抽出手段
からの各エンベロープ信号の電圧で可変させる電圧制御
可変手段と、 該電圧制御可変手段からの各出力を累算し、前記出力音
声信号として出力する累算手段と、 を有することを特徴とする請求項2に記載の音声変調装
置。Wherein said modulating means comprises a first frequency band dividing means for dividing each tone signal band-limited to a plurality of different frequency bands within the musical tone signals from the tone input means, from said voice input means A second frequency band dividing unit that divides the audio signal into audio signals band-limited to a plurality of different frequency bands the same as the first frequency band dividing unit; An envelope extracting means for extracting each envelope signal from each tone signal; and a characteristic of each audio signal from the second frequency band dividing means being variable by a voltage of each envelope signal from the envelope extracting means corresponding to the same frequency band. Voltage control varying means for accumulating each output from the voltage control varying means, and accumulating means for outputting the output as the output audio signal. 3. The audio modulation device according to claim 2, wherein
帯域内に帯域制限された各楽音信号に分割する第1の周
波数帯域分割手段と、 前記音声入力手段からの音声信号を前記第1の周波数帯
域分割手段と同じ複数の異なる周波数帯域内に帯域制限
された各音声信号に分割する第2の周波数帯域分割手段
と、 前記第2の周波数帯域分割手段からの各音声信号の特性
を同じ周波数帯域に対応する前記第1の周波数帯域分割
手段からの各楽音信号の電圧で可変させる電圧制御可変
手段と、 該電圧制御可変手段からの各出力を累算し、前記出力音
声信号として出力する累算手段と、 を有することを特徴とする請求項2に記載の音声変調装
置。Wherein said modulating means comprises a first frequency band dividing means for dividing each tone signal band-limited to a plurality of different frequency bands within the musical tone signals from the tone input means, from said voice input means A second frequency band dividing unit that divides the audio signal into audio signals band-limited to the same plurality of different frequency bands as the first frequency band dividing unit; Voltage control variable means for varying the characteristics of each audio signal with the voltage of each tone signal from the first frequency band dividing means corresponding to the same frequency band; and accumulating each output from the voltage control variable means, 3. The audio modulator according to claim 2, further comprising: an accumulating unit that outputs the output audio signal.
波数帯域分割手段からの各音声信号の増幅度を同じ周波
数帯域に対応する前記第1の周波数帯域分割手段からの
各楽音信号の電圧で可変させる電圧制御型増幅器であ
る、 ことを特徴とする請求項3又は4に記載の音声変調装
置。5. The voltage control variable unit includes: a voltage of each tone signal from the first frequency band division unit corresponding to the same frequency band, the amplification degree of each audio signal from the second frequency band division unit; The audio modulation device according to claim 3, wherein the audio modulation device is a voltage-controlled amplifier that is variable.
の音声信号に前記楽音入力手段からの楽音信号を乗算す
る乗算手段である、 ことを特徴とする請求項1に記載の音声変調装置。Wherein said modulating means is a multiplying means for multiplying a tone signal from the tone input means to the audio signal from the audio input unit, that the voice modulator according to claim 1, wherein the.
音信号の一部と前記変調手段からの前記出力音声信号と
を混合して出力する混合手段を、 さらに有する ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか
1項に記載の音声変調装置。7. The music input from the music input means.
A part of a sound signal and the output sound signal from the modulating means;
7. The audio modulation apparatus according to claim 1 , further comprising a mixing unit that mixes and outputs the signals.
に基づいて生成された楽音信号を入力する、 ことを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の
音声変調装置。 8. The musical sound input means includes means for automatically playing music data.
The sound modulation device according to any one of claims 1 to 7, wherein a tone signal generated based on the sound signal is input .
てメロディ音信号と伴奏音信号が入力され、前記変調手段には前記メロディ音信号が入力される、 ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載
の音声変調装置。9. The musical sound input means according to claim 1 , wherein said musical sound signal comprises:
The audio modulation device according to claim 1, wherein a melody sound signal and an accompaniment sound signal are input to the modulation unit, and the melody sound signal is input to the modulation unit.
してメロディ音信号と伴奏音信号が入力され、 該メロディ信号又は伴奏信号の何れかを選択して前記変
調手段に入力する選択手段をさらに有する ことを特徴と
する請求項1乃至9のいずれか1項に記載の音声変調装
置。 10. The musical sound input means includes: a musical sound signal;
Then, a melody sound signal and an accompaniment sound signal are input, and either the melody signal or the accompaniment signal is selected to change the melody signal or the accompaniment signal.
10. The audio modulation device according to claim 1 , further comprising a selection unit for inputting to the adjustment unit .
と、 音声信号を入力する音声入力手段と、 前記楽音信号発生手段からの楽音信号に基づいて前記音
声入力手段からの外部音声信号を変調して出力音声信号
として出力する変調手段と、 前記楽音信号発生手段からの楽音信号の出力レベルが一
定レベル以下になったことを検出するレベル検出手段
と、 前記音声入力手段からの音声信号が入力され、通常は当
該入力された音声信号が前記出力音声信号として出力さ
れ、前記レベル検出手段が一定レベル以下にな ったこと
を検出した場合に前記音声信号を所定レベルに保ちなが
ら前記出力音声信号として出力するレベル保持手段と、 該レベル保持手段及び前記変調手段からの出力音声信号
を混合して出力するミキサ手段と、 を有することを特徴とする音声変調装置を内蔵した電子
楽器。 11. A tone signal generating means for generating a tone signal.
Voice input means for inputting a voice signal; and the sound based on a tone signal from the tone signal generating means.
Modulates the external audio signal from the voice input means and outputs the output audio signal
Modulating means for outputting as the output level of the tone signal from the tone signal generation means one
Level detection means for detecting when the level falls below a certain level
And an audio signal from the audio input means is input.
The input audio signal is output as the output audio signal.
Is, said level detecting means Tsu name below a predetermined level
While the audio signal is maintained at a predetermined level.
Level holding means for outputting the output audio signal from the level holding means and the output audio signal from the level holding means and the modulation means.
Electrons with a built-in voice modulation apparatus characterized by having, a mixer means for mixing and outputting the
Musical instruments.
と、 音声信号を入力する音声入力手段と、 前記楽音信号発生手段からの楽音信号および前記音声入
力手段からの音声信号を、それぞれ複数の異なる周波数
帯域内に帯域制限された各楽音信号と各音声信号に分割
し、該各周波数帯域内に帯域制限された各音声信号を同
じ周波数帯域内に帯域制限された前記各楽音信号に基づ
いて変調し、該各周波数帯域毎に変調された各出力を累
算して出力音声信号として出力する変調手段と、 前記楽音信号発生手段からの楽音信号の出力レベルが一
定レベル以下になったことを検出するレベル検出手段
と、 前記音声入力手段からの音声信号が入力され、通常は当
該入力された音声信号が前記出力音声信号として出力さ
れ、前記レベル検出手段が一定レベル以下になったこと
を検出した場合に前記音声信号を所定レベルに保ちなが
ら前記出力音声信号として出力するレベル保持手段と、 該レベル保持手段及び前記変調手段からの出力音声信号
を混合して出力するミキサ手段と、 を有することを特徴とする音声変調装置を内蔵した電子
楽器。 12. A tone signal generating means for generating a tone signal.
When a voice input means for inputting a speech signal, music signal and the voice input from the tone signal generation means
The audio signal from the input
Divided into each tone signal and each audio signal whose band is limited within the band
Then, each audio signal band-limited in each frequency band is
On the basis of each of the tone signals band-limited within the same frequency band.
And modulates the output of each frequency band.
Modulating means for outputting calculated to as an output audio signal, the output level of the tone signal from the tone signal generation means one
Level detection means for detecting when the level falls below a certain level
And an audio signal from the audio input means is input.
The input audio signal is output as the output audio signal.
That the level detection means has fallen below a certain level.
While detecting the sound signal, while maintaining the audio signal at a predetermined level.
Level holding means for outputting the output sound signal as the output sound signal, and an output sound signal from the level holding means and the modulation means.
Electrons with a built-in voice modulation apparatus characterized by having, a mixer means for mixing and outputting the
Musical instruments.
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---|---|---|---|
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JPH04328795A JPH04328795A (en) | 1992-11-17 |
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- 1991-04-30 JP JP09899391A patent/JP3166197B2/en not_active Expired - Fee Related
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