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JPH10171462A - 正弦波分析合成方法及び装置 - Google Patents

正弦波分析合成方法及び装置

Info

Publication number
JPH10171462A
JPH10171462A JP8336042A JP33604296A JPH10171462A JP H10171462 A JPH10171462 A JP H10171462A JP 8336042 A JP8336042 A JP 8336042A JP 33604296 A JP33604296 A JP 33604296A JP H10171462 A JPH10171462 A JP H10171462A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sine wave
analysis
signal
frequency
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8336042A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Sogo
章 十河
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Priority to JP8336042A priority Critical patent/JPH10171462A/ja
Publication of JPH10171462A publication Critical patent/JPH10171462A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビブラート等の演奏上の効果によりスペクト
ルが集中して選択されるのを防止し、効率の良い分析と
自然な合成を可能にする。 【解決手段】 周波数分析部3で原音信号Siとの誤差
が最も少ない正弦波を選択し、原音信号Siと選択され
た正弦波との差分波形を次の分析対象信号とする処理と
を所定回数繰り返すことにより、原音信号Siを合成す
るための複数の正弦波候補を分析結果として抽出するに
際して、演奏法検出部8は、選択された正弦波に基づい
て分析対象信号に含まれる正弦波に対する変調成分をビ
ブラート、トレモロ等の演奏法情報として抽出する。選
択された正弦波の近傍周波数の正弦波は選択せず、変調
成分を選択された正弦波と共に分析結果とする。そし
て、選択された正弦波を検出された変調成分に基づきA
M変調器9及びFM変調器10で変調して減算器11で
分析対象信号から差し引いた差分波形を次の分析対象信
号とする。合成時には、選択された正弦波に変調成分に
基づく変調処理を施した後に波形の合成処理を実行す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、音源装置等に用
いられる楽音や音声等の原音信号を正弦波分析及び合成
する正弦波分析合成方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】分析合成型の音源装置の中には、原音信
号を正弦波分析して原音信号に含まれる正弦波を求め、
これらの選択された正弦波に基づいて合成を行う正弦波
分析合成方式がある。この種の正弦波分析合成方式で
は、分析時に原音信号を例えば10msずつ切り出し
て、この切り出された波形との誤差が最も小さくなる正
弦波(第1の正弦波)を選択する。次に原音信号と選択
された第1の正弦波との差分波形に対して、同様の操作
を実行し、第2の正弦波を選択する。以下、所定回数だ
け同様の操作を実行して複数の正弦波を選択する。合成
時には、上記分析処理によって求められた正弦波を全て
加算することにより、元の信号が合成される。選択され
る正弦波の候補数は、10〜100msの区間で最大1
00程度であり、候補数が少ないと自然な合成が不可能
になり、多いと分析効率が低下する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の正弦波分析合成方式では、原音信号を正弦波分
析する際、原音信号にビブラートやトレモロ等の演奏法
上の効果による周波数又は振幅の変動成分が含まれてい
ると、特定の周波数の近傍にスペクトルが集中し、この
部分で周波数や振幅が僅かに異なるだけの同じ様な正弦
波候補が多数選択されてしまい、その分、他の周波数成
分の情報が欠落してしまうという問題がある。
【0004】この発明は、このような問題点に鑑みなさ
れたもので、ビブラート等の演奏上の効果によりスペク
トルが集中して選択されるのを防止し、効率の良い分析
と自然な合成が可能な正弦波分析合成方法及び装置を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明に係る正弦波分
析装置は、原音信号に含まれる周波数成分を分析して得
られた周波数成分情報とその振幅情報とを出力するもの
において、前記原音信号から予め抽出された特定の周波
数成分情報に基づいて、演奏法に起因した前記特定の周
波数成分に対する変調成分を抽出し、前記周波数成分の
分析に際して前記特定の周波数成分の近傍の周波数成分
については周波数成分情報を抽出せず、且つ前記周波数
成分情報及びその振幅情報と共に前記演奏法に起因した
変調成分を分析結果とするようにしたことを特徴とす
る。
【0006】また、この発明に係る正弦波合成装置は、
周波数成分情報及び振幅情報に基づいて正弦波信号を生
成し、この生成された正弦波信号を変調成分情報に基づ
いて変調した波形を合成することにより特定の演奏法に
よる効果を付与した楽音信号を合成することを特徴とす
る。
【0007】更に、この発明に係る正弦波分析方法は、
分析対象信号との誤差が最も少ない正弦波の選択と、前
記分析対象信号と前記選択された正弦波との差分波形を
新たな分析対象信号とする処理とを所定回数繰り返すこ
とにより、原音信号を合成するための複数の正弦波候補
を分析結果として抽出する正弦波分析方法において、前
記選択された正弦波に基づいて前記分析対象信号に含ま
れる前記正弦波に対する変調成分を抽出し、前記選択さ
れた正弦波の近傍周波数の正弦波を選択せずに前記変調
成分を前記選択された正弦波と共に分析結果とし、前記
選択された正弦波を前記変調成分で変調して前記分析対
象信号から差し引いた差分波形を次の分析対象信号とす
ることを特徴とする。
【0008】即ち、従来ビブラートやトレモロといった
演奏法に基づくスペクトルの集中により他の有用な情報
の欠落が生じていたが、この発明に係る正弦波分析装置
によれば、原音信号に含まれる周波数成分の分析に際し
て、原音信号から演奏法によって生ずる特定の周波数成
分に基づく変調成分を検出し、その周波数成分と変調成
分との組によって分析結果となすようにしているので、
スペクトルが集中した部分でも抽出される周波数成分は
代表的周波数成分のみであり、これにより、他の有用な
周波数成分の欠落を防止することができる。
【0009】また、合成時において、周波数成分情報と
振幅情報とにより生成された正弦波に変調成分に基づく
変調処理を施した後に合成処理を行えば、原音信号の近
似波形を簡単に合成することができる。しかも、この発
明によれば、他の有用な周波数成分情報の欠落が防止で
きるうえ、一定期間毎の離散的なスペクトル検出に比べ
て変調成分により時間連続性及び周波数連続性が確保さ
れるので、自然ななめらかな合成が可能になる。
【0010】なお、分析対象信号に近似する正弦波の選
択処理と、分析対象信号と選択された正弦波との差分波
形を次の分析対象信号とする処理とを繰り返すことによ
り正弦波分析を実行する場合には、差分波形の算出に際
して、選択された正弦波を変調成分で変調した波形を分
析対象信号から差し引くことにより、次の分析対象信号
を効率よく求めることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の好ましい実施の形態について説明する。図1は、この
発明の一実施例に係る正弦波分析装置の構成を示すブロ
ック図である。分析対象信号としての原音信号Siは、
例えば数〜数十KHzのサンプリング周波数によってサ
ンプリングされたPCMデータであり、これがFIFO
(First in First out)バッファ1に順次格納される。
FIFOバッファ1からは、例えば10msに相当する
原音信号Siが順次切り出され、これがレジスタ2に格
納される。レジスタ2に格納された原音信号Siは、周
波数分析部3で周波数分析される。周波数分析の手法と
しては、周知のFFT(高速フーリエ変換)を用いるこ
とができる。ここでは、抽出されたスペクトルの中から
最大の周波数成分を選択し、その周波数fと振幅vの情
報を出力する。正弦波発生器4は、周波数分析部3から
与えられた周波数fと振幅vに基づいて正弦波を発生さ
せる。
【0012】一方、レジスタ2に切り出されている10
msの原音信号Siは、バンドパスフィルタ5にも供給
されている。このバンドパスフィルタ5は、周波数分析
部3で求められた周波数fの近傍の帯域を通過させる適
応型のフィルタである。バンドパスフィルタ5の出力
は、AM復調器6及びFM復調器7に与えられている。
これらAM復調器6及びFM復調器7は、バンドパスフ
ィルタ5と共に演奏法検出部8を構成し、正弦波発生器
4から出力された第1の正弦波に対して振幅変調成分A
M及び周波数変調成分FMを演奏法情報として検出す
る。
【0013】正弦波発生器4から出力される第1の正弦
波は、上記検出された振幅変調成分AM及び周波数変調
成分FMに基づいてAM変調器9及びFM変調器10で
それぞれ変調される。この変調信号が、減算器11で原
音信号Siから減算され、その差分波形が次の分析対象
信号としてレジスタ2に格納される。次の処理では、上
記と同様の処理により、第2の正弦波とその変調成分と
が求められる。以上の処理を繰り返すと、第1の正弦波
から第nの正弦波までのそれぞれについて周波数情報
f、振幅情報v及び演奏情報AM,FMが求められ、こ
れらが分析結果として転送又は記憶される。そして、レ
ジスタ2には、FIFOバッファ1から次の10msの
分析対象信号を取り出され、同様の処理が繰り返され
る。
【0014】この正弦波分析装置によれば、例えば図2
(a)に示すように、原音信号Siにビブラートによる
周波数変動成分Δfが含まれている場合、最初に検出さ
れたある特定の周波数faを代表周波数とし、この代表
周波数を中心周波数とする図2(b)のようなバンドパ
スフィルタ5を通過させて、他の成分をカットオフした
のち、代表周波数faからの周波数変調成分FM及び振
幅変調成分AMを演奏法情報として抽出するので、図2
(a)の点線で示した代表周波数faの近傍のスペクト
ルが集中した部分の周波数成分が多数選択されるのを防
止することができる。これにより、他の周波数成分の欠
落を防止することができる。
【0015】また、演奏法としては、ビブラートの他に
トレモロ、ワウワウ等があるが、トレモロについては、
主として代表周波数成分と振幅変調成分AMとによって
合成可能であり、ワウワウについては、全ての正弦波候
補についての振幅変調成分AMを検出することにより、
合成可能である。
【0016】図3は、以上の正弦波分析装置に対応する
正弦波合成装置の構成を示すブロック図である。第1か
ら第nの正弦波を特定する周波数情報f及び振幅情報v
は、正弦波発生器21に供給され、その周波数情報f及
び振幅情報vに応じた正弦波が正弦波発生器21から出
力される。出力された正弦波は、演奏法情報である振幅
変調成分AM及び周波数変調成分FMに基づいてAM変
調器22及びFM変調器23でそれぞれ変調され、加算
器24に入力される。加算器24の出力は、レジスタ2
5に格納され、次の正弦波と加算される。これにより、
レジスタ25には、全ての変調処理済み正弦波が合成さ
れた波形が最終的に格納されることになる。この合成波
形がFIFOバッファ26を介して出力される。
【0017】なお、合成時のf、vおよび演奏情報につ
いては、必ずしも分析時に得られたものを使わなくても
よい。f、vおよび演奏情報を変えることによりピッ
チ、レベルまたは効果の違う音声を合成することが可能
となる。以上の正弦波分析装置及び正弦波合成装置は、
DSP(Digital Signal Processor)及び必要なソフト
ウェアによって実質的に同一の機能を備えたものとして
構成することもできる。また、上記実施例では、AM変
調成分とFM変調成分の両方を演奏法情報として抽出し
たが、いずれか一方の変調成分のみを抽出した場合で
も、ある程度の効果を得ることができる。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
原音信号に含まれる周波数成分の分析に際して、原音信
号から演奏法によって生ずる特定の周波数成分に基づく
変調成分を検出し、その周波数成分と変調成分との組に
よって分析結果となすようにしているので、スペクトル
が集中した部分でも抽出される周波数成分は代表的周波
数成分のみであり、これにより、他の有用な周波数成分
の欠落を防止することができ、且つ離散的なスペクトル
パターンのサンプリングよりも振幅変動及び周波数変動
の時間連続性を高めることができるので、効率の良い分
析と自然な合成が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例に係る正弦波分析装置の
ブロック図である。
【図2】 同装置における抽出されるスペクトルとバン
ドパスフィルタの特性を示す図である。
【図3】 この発明の一実施例に係る正弦波合成装置の
ブロック図である。
【符号の説明】
1,26…FIFOバッファ、2,25…レジスタ、3
…周波数分析部、4,21…正弦波発生器、5…バンド
パスフィルタ、6…AM復調器、7…FM復調器、8…
演奏法検出部、9,22…AM変調器、10,23…F
M変調器、11…減算器、24…加算器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原音信号に含まれる周波数成分を分析し
    て得られた周波数成分情報とその振幅情報とを出力する
    正弦波分析装置において、 前記原音信号から予め抽出された特定の周波数成分情報
    に基づいて、演奏法に起因した前記特定の周波数成分に
    対する変調成分を抽出し、 前記周波数成分の分析に際して前記特定の周波数成分の
    近傍の周波数成分については周波数成分情報を抽出せ
    ず、且つ前記周波数成分情報及びその振幅情報と共に前
    記演奏法に起因した変調成分を分析結果とするようにし
    たことを特徴とする正弦波分析装置。
  2. 【請求項2】 周波数成分情報及び振幅情報に基づいて
    正弦波信号を生成し、この生成された正弦波信号を変調
    成分情報に基づいて変調した波形を合成することにより
    特定の演奏法による効果を付与した楽音信号を合成する
    ことを特徴とする正弦波合成装置。
  3. 【請求項3】 分析対象信号との誤差が最も少ない正弦
    波の選択と、前記分析対象信号と前記選択された正弦波
    との差分波形を新たな分析対象信号とする処理とを所定
    回数繰り返すことにより、原音信号を合成するための複
    数の正弦波候補を分析結果として抽出する正弦波分析方
    法において、 前記選択された正弦波に基づいて前記分析対象信号に含
    まれる前記正弦波に対する変調成分を抽出し、 前記選択された正弦波の近傍周波数の正弦波を選択せず
    に前記変調成分を前記選択された正弦波と共に分析結果
    とし、 前記選択された正弦波を前記変調成分で変調して前記分
    析対象信号から差し引いた差分波形を次の分析対象信号
    とすることを特徴とする正弦波分析方法。
JP8336042A 1996-12-16 1996-12-16 正弦波分析合成方法及び装置 Pending JPH10171462A (ja)

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JP8336042A JPH10171462A (ja) 1996-12-16 1996-12-16 正弦波分析合成方法及び装置

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JP8336042A JPH10171462A (ja) 1996-12-16 1996-12-16 正弦波分析合成方法及び装置

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JPH10171462A true JPH10171462A (ja) 1998-06-26

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ID=18295108

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JP8336042A Pending JPH10171462A (ja) 1996-12-16 1996-12-16 正弦波分析合成方法及び装置

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JP (1) JPH10171462A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002328697A (ja) * 2001-04-26 2002-11-15 Sony Corp 信号処理装置及び信号処理方法
US7405499B2 (en) 2002-07-08 2008-07-29 Sony Corporation Waveform generating apparatus, waveform generating method, and decoder

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002328697A (ja) * 2001-04-26 2002-11-15 Sony Corp 信号処理装置及び信号処理方法
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