JPH0518117B2 - - Google Patents
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- JPH0518117B2 JPH0518117B2 JP58006312A JP631283A JPH0518117B2 JP H0518117 B2 JPH0518117 B2 JP H0518117B2 JP 58006312 A JP58006312 A JP 58006312A JP 631283 A JP631283 A JP 631283A JP H0518117 B2 JPH0518117 B2 JP H0518117B2
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Description
産業上の利用分野
本発明は音声合成装置あるいは電子楽器等に用
いることができる波形発生方法に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点
近年、音声合成の一方法としてピツチ区間で切
り出され記憶された音声素片を編集して出力する
素片編集型音声合成装置が提案されている。この
型の音声合成装置においては、必然的に多くのピ
ツチ区間から成る音声出力をそれよりずつと少な
い音声素片を用いて得なければならない。しか
し、この際、同一素片を複数回くり返して続く素
片に連結する方法では連結部に不連続が生じ、出
力音声に不自然さが生じることが知られている。
そこで、従来この連結部の不連続を軽減する波
形発生方法が提案されている。この従来例におい
ては、ある選択された音声素片をくり返すかわり
にこの音声素片と、続いて出力されるべく選択さ
れた音声素片とを加重平均して得られる波形を、
この2つの選択された音声素片間に1ないし複数
波挿入することによつて不連続を軽減している。
例えばある選択された音声素片をW1、続いて出
力されるべく選択された音声素片をW2として、
W1とW2の間に3つの音声素片を挿入する場合
は、たとえばまず第1波としてW1がそのま出力
され、第2波として3/4W1+1/4W2が出力され、
第3波として1/2W1+1/2W2が出力され、第4波
として1/4W1+3/4W2が出力され、第5波として
はW2がそのまま出力される。但し、たとえば1/4
W1+3/4W2は、W1及びW2に各々1/4及び3/4の
加重を与えて加算して得られる波形を表わす。こ
の様に構成すれば、確かにW1を4回くり返した
後、突然W2を出力する場合にくらべて、波形が
4ステツプでW1からW2に近ずくため、波形の不
連続は軽減される。
しかしたとえば、第1図に示す様に、W1とW2
が共に余弦波或いは正弦波の場合を考えると、共
に余弦波の場合は第1図aから明らかなように、
W1,W2の振幅が異なれば必ず各1波形の連結部
で不連続が生じる。又共に正弦波の場合は、波形
そのものに不連続は生じないものの各1波形は完
全な正弦波であるため、たとえば第1図bの中の
相隣る波形をa1sinωt,a2sinωtとすると、この2
つの正弦波の連結部における微係数は、各々a1ω
及びa2ωとなり一致しない。但し、a1,a2はこの
2つの正弦波の振幅であり、ωは角周波数であ
る。従つて、この第1図a,bの2つの波形を音
響的に出力すれば共に、波形の不連続及び微係数
の不連続による雑音が感知せられるのである。ま
た、一般に音声素片Wnはフーリエ表現によつて
Wn=I
〓i=0
〔aicos ωin+bisin ωin〕
と表わされ、かつまた前述の加重平均の操作は結
果として対応する各高調波の正弦波成分毎及び余
弦波成分毎に行なわれるに等しいので、第1図の
例で述べた雑音は、この従来の波形発生方法を用
いるかぎり、W1,W2がどのような音声素片であ
つても、全く同じでないかぎり必ず存在し、これ
が発生される音声に不自然さを与える結果にな
る。
発明の目的
本発明の目的は音声合成装置あるいは電子楽器
等に用いることができる波形発生方法において、
限られた波形情報を補間処理を用いて伸張して出
力する場合に、出力波形に不連続が生じずかつ、
出力波形の微係数においても不連続が生じないよ
うにすることにより、結果として雑音のない自然
な音響信号を発生することのできる波形発生方法
を提供することである。
本発明の他の目的は、例えば楽器音の各高調波
の振幅エンベロープを折れ線で近似するような擬
似合成音を発生する電子楽器に好適な波形発生方
法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、例えば楽器音のト
レモロ、ビブラート、非高調波性等の効果を得る
ことのできる波形発生方法を提供することであ
る。
発明の構成
本発明の波形発生方法は、楽音波形の異なる時
点から長さ1ピツチ区間の波形を複数切り出し、
それぞれ切り出した波形に含まれる高調波の位相
を、時間的に相隣る波形における同一次数高調波
の位相差が所望の値をとるように加工して、これ
らの加工された波形のうち、時間的に先行する2
つを順に第1の波形及び第2の波形とし、第2の
波形から第1の波形を引き算して差分波形を求
め、この差分波形に、値が概略零から概略1へと
徐々に増加する加重を乗算しその乗算結果を第1
の波形に加算して、出力波形とし、さらに、前記
加重の値が概略1となる時点で、前記第2の波形
を新しく第1の波形とし、前記第2の波形のかわ
りに、前記加工された波形のうち前記第2の波形
に時間的に続く波形を新しく第2の波形とするも
のであり、このように構成すれば、楽音の高調波
スペクトルの時間的な動きを正確に近似でき非常
に原楽音に類似した発生音を合成できる。
実施例の説明
以下本発明の一実施例について第2図以下の図
面を参照しながら説明する。
なお以下の説明において、概周期性をもつ波形
から概略1ピツチ周期の長さで区切られた波形を
1ピツチ区間の波形と呼ぶことにする。また、1
ピツチ区間の波形がM波連なつた波形をMピツチ
区間の波形と呼び、その第m番目の波形を第mピ
ツチ区間の波形と呼ぶことにする。又、各ピツチ
区間の波形の含むサンプルの個数をNで表わす。
従つて第mピツチ区間の第nサンプルとは、Mピ
ツチ区間の波形が含むサンプルのうち先頭から
(m−1)N+n番目のサンプルのことである。
第2図は本発明の波形発生方法を具現化した波
形発生装置の例である。第2図において1は本装
置の動作タイミングを規定し、かつ後述するいく
つかのメモリに与えるアドレス信号を発生するタ
イミングパルス発生器(以下TPGと略す)であ
る。TPG1は、CLKをクロツク入力とする1024
進のバイナリーカウンタで構成され、LSB T0
〜MSB T9の10本の信号を出力している。又、
このTPG1は波形発生開始時に出力されるINIT
信号により初期化される。T0〜T9の波形を第
3図に示す。
第2図の2及び3は、音響信号からピツチ区間
で切り出され、離散化された離散波形を記憶する
波形メモリであり、波形指定信号WD1,WD2
を各々上位アドレスとし、TPG1の出力T0〜
T5を下位アドレスとしてアドレスによつて指定
された離散波形のサンプル値を各々出力する。4
は減算器であつて、波形メモリ3の出力から波形
メモリ2の出力を減算して出力する。5はTPG
1の出力T0〜T9をくり返し信号rに基づいて
rビツト上位へシフトするビツトシフタである。
ビツトシフタ5は、例えば第6図に示すように
ROM(読出し専用メモリ)で構成することがで
きる。6は乗数メモリであり、1024語の乗数値を
記憶していて、ビツトシフタ5の出力で指定され
たアドレスに格納されている内容を出力する。乗
数メモリ6の内容は例えば第1表の様に示される
ものである。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a waveform generation method that can be used in speech synthesis devices, electronic musical instruments, and the like. Configuration of conventional example and its problems In recent years, as a method of speech synthesis, a segment editing type speech synthesis device has been proposed that edits and outputs speech segments cut out and stored in pitch intervals. In this type of speech synthesizer, a speech output consisting of many pitch sections must necessarily be obtained using fewer speech segments. However, in this case, it is known that if the same elemental piece is repeated multiple times and connected to the following elemental pieces, discontinuity occurs in the connected part, resulting in unnaturalness in the output speech. Therefore, conventional waveform generation methods have been proposed to reduce the discontinuity of the connecting portion. In this conventional example, instead of repeating a selected speech segment, a waveform obtained by weighted averaging of this speech segment and a speech segment that is subsequently selected to be output is
Discontinuity is reduced by inserting one or more waves between these two selected speech segments.
For example, if a selected speech segment is W 1 and a speech segment selected to be output subsequently is W 2 ,
When inserting three speech segments between W 1 and W 2 , for example, W 1 is output as is as the first wave, 3/4W 1 + 1/4W 2 is output as the second wave, and 1/2W 1 +1/2W 2 is output as the third wave, 1/4W 1 +3/4W 2 is output as the fourth wave, and W 2 is output as is as the fifth wave. However, for example, 1/4 W 1 +3/4W 2 represents a waveform obtained by adding weights of 1/4 and 3/4 to W 1 and W 2 , respectively. With this configuration, compared to the case where W 1 is repeated 4 times and then suddenly W 2 is output, the waveform approaches from W 1 to W 2 in 4 steps, reducing waveform discontinuity. be done. However, for example, as shown in Figure 1, W 1 and W 2
Considering the case where both are cosine waves or sine waves, if both are cosine waves, as is clear from Figure 1a,
If the amplitudes of W 1 and W 2 are different, discontinuity will always occur at the connection portion of each waveform. If both are sine waves, each waveform is a perfect sine wave, although there is no discontinuity in the waveform itself. For example, the adjacent waveforms in Figure 1b can be expressed as a 1 sinωt and a 2 sinωt. Then, these 2
The differential coefficients at the connection of two sinusoids are each a 1 ω
and a 2 ω, which do not match. However, a 1 and a 2 are the amplitudes of these two sine waves, and ω is the angular frequency. Therefore, if the two waveforms a and b in FIG. 1 are acoustically output, noise due to waveform discontinuity and differential coefficient discontinuity will be sensed. In general, a speech segment Wn is expressed as Wn= I 〓 i=0 [a i cos ωin+b i sin ωin] by Fourier representation, and the above-mentioned weighted average operation results in each corresponding harmonic Therefore , as long as this conventional waveform generation method is used, the noise described in the example of FIG . Even if they are, they will always exist unless they are exactly the same, and this will give the generated voice an unnatural feel. OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a waveform generation method that can be used in a speech synthesizer or an electronic musical instrument, etc.
When expanding and outputting limited waveform information using interpolation processing, there is no discontinuity in the output waveform, and
It is an object of the present invention to provide a waveform generation method capable of generating a noise-free and natural acoustic signal by preventing discontinuity from occurring even in the differential coefficient of an output waveform. Another object of the present invention is to provide a waveform generation method suitable for an electronic musical instrument that generates a pseudo-synthesized sound in which the amplitude envelope of each harmonic of an instrument sound is approximated by a polygonal line, for example. Still another object of the present invention is to provide a waveform generation method that can produce effects such as tremolo, vibrato, and non-harmonics of musical instrument sounds. Structure of the Invention The waveform generation method of the present invention cuts out a plurality of waveforms each having a length of 1 pitch from different points in the musical sound waveform.
The phase of the harmonics included in each cut out waveform is processed so that the phase difference between harmonics of the same order in temporally adjacent waveforms takes a desired value. leading the way 2
The two waveforms are sequentially defined as a first waveform and a second waveform, and a difference waveform is obtained by subtracting the first waveform from the second waveform, and the value of this difference waveform gradually increases from approximately zero to approximately 1. Multiply the weight and apply the multiplication result to the first
The processed waveform is added to the waveform of Among the waveforms that follow, the waveform that temporally follows the second waveform is set as a new second waveform. With this configuration, the temporal movement of the harmonic spectrum of a musical tone can be accurately approximated, and it is very easy to do so. It is possible to synthesize generated sounds similar to the original musical tones. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 2 and the following drawings. In the following description, a waveform that is divided by a length of approximately one pitch period from a waveform having approximately periodicity will be referred to as a waveform of one pitch section. Also, 1
A waveform in which M waves of pitch interval waveforms are connected will be referred to as an M pitch interval waveform, and the m-th waveform will be referred to as an m-th pitch interval waveform. Further, the number of samples included in the waveform of each pitch section is represented by N.
Therefore, the nth sample of the m-th pitch section is the (m-1)N+nth sample from the beginning among the samples included in the waveform of the M-pitch section. FIG. 2 is an example of a waveform generation device embodying the waveform generation method of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a timing pulse generator (hereinafter abbreviated as TPG) which defines the operation timing of this device and generates address signals to be applied to several memories to be described later. TPG1 uses CLK as a clock input.
Consists of a binary counter with LSB T0
~ Outputs 10 MSB T9 signals. or,
This TPG1 is the INIT output when waveform generation starts.
Initialized by a signal. The waveforms from T0 to T9 are shown in FIG. 2 and 3 in FIG. 2 are waveform memories that store discrete waveforms cut out from the acoustic signal in pitch intervals and discretized, and waveform designation signals WD1 and WD2.
are respectively the upper addresses, and the output T0~ of TPG1
The sample values of the discrete waveform specified by the address are each output with T5 as the lower address. 4
is a subtracter which subtracts the output of the waveform memory 2 from the output of the waveform memory 3 and outputs the result. 5 is TPG
This is a bit shifter that shifts the outputs T0 to T9 of 1 to higher r bits based on the repetition signal r.
The bit shifter 5 is, for example, as shown in FIG.
It can be configured with ROM (read-only memory). A multiplier memory 6 stores 1024 words of multiplier values, and outputs the contents stored at the address designated by the output of the bit shifter 5. The contents of the multiplier memory 6 are shown, for example, in Table 1.
【表】【table】
【表】
第2図の7は乗算器であり、減算器4の出力と
乗数メモリ6の出力とを乗算して出力する。8は
加算器であり波形メモリ2の出力と乗算器7の出
力とを加算してデイジタル/アナログ変換器(図
示せず)へ出力する。
次に、以上のように構成した波形発生装置の実
施例の動作を説明する。
波形発生にあたつて、まず、使用される2波形
を指定するWD1,WD2信号が、通常マイクロコ
ンピユータによつて波形メモリ2及び波形メモリ
3に供給される。同時に、この2波形から発生す
る波形のピツチ区間毎の波数を指定するr信号が
ビツトシフタ5に供給され、TPG1はINIT信号
によつて初期化される。次いで、TPG1はCLK
信号のクロツクによつて係数を開始する。TPG
1の計数に従つて波形メモリ2,3は、各々
WD1,WD2で指定された波形の最初のサンプル
から順に1サンプルずつ出力し、64個のサンプル
を出力し終えてもWD1,WD2が変化していなけ
れば、今出力し終えた波形を最初のサンプルか
ら、再度出力する。波形メモリ2及び波形メモリ
3から出力される波形の第nサンプル値をW1o,
W2oとすると、減算器4は常にW2o−W1oを出力
している。
次に乗数発生の手順について述べる。r信号
と、発生する波形のピツチ区間毎の波数の対応を
第2表に示す。[Table] Reference numeral 7 in FIG. 2 is a multiplier, which multiplies the output of the subtracter 4 and the output of the multiplier memory 6 and outputs the result. An adder 8 adds the output of the waveform memory 2 and the output of the multiplier 7 and outputs the result to a digital/analog converter (not shown). Next, the operation of the embodiment of the waveform generator configured as described above will be explained. In waveform generation, first, WD 1 and WD 2 signals specifying two waveforms to be used are normally supplied to waveform memory 2 and waveform memory 3 by a microcomputer. At the same time, an r signal specifying the wave number for each pitch section of the waveform generated from these two waveforms is supplied to the bit shifter 5, and TPG1 is initialized by the INIT signal. Then TPG1 is CLK
Start the coefficients by clocking the signal. TPG
According to the count of 1, the waveform memories 2 and 3 each
Outputs one sample at a time from the first sample of the waveform specified by WD 1 and WD 2. If WD 1 and WD 2 do not change even after outputting 64 samples, the waveform that has just been output is output. Output again from the first sample. The n-th sample value of the waveform output from waveform memory 2 and waveform memory 3 is W 1o ,
When W 2o is assumed, the subtracter 4 always outputs W 2o −W 1o . Next, the procedure for generating a multiplier will be described. Table 2 shows the correspondence between the r signal and the wave number for each pitch section of the generated waveform.
【表】
第4図に従つてビツトシフタ5、乗数メモリ
6、乗算器7の動作を説明する。TPG1の出力
T0〜T9は、ビツトシフタ5によつて上位へr
ビツトシフトされる。
例として、発生する波形のピツチ区間数が4の
場合を述べる。この場合、rとして2が指定され
ており、ビツトシフタ5は、入力T0〜T9を2
ビツト上位へシフトする。従つてTPG1の出力
T0〜T9と乗数メモリ6の出力M0〜M9の関
係は第3表のようになる。[Table] The operations of the bit shifter 5, multiplier memory 6, and multiplier 7 will be explained according to FIG. The outputs T0 to T9 of TPG1 are transferred to the upper level by bit shifter 5.
bit shifted. As an example, a case will be described in which the number of pitch sections of the generated waveform is four. In this case, 2 is specified as r, and the bit shifter 5 inputs T0 to T9 by 2.
Shift to higher bits. Therefore, the relationship between the outputs T0 to T9 of the TPG 1 and the outputs M0 to M9 of the multiplier memory 6 is as shown in Table 3.
【表】
従つて、第5図aに示すようにTPG1が0〜
255を計数する間に、T0〜T5は0〜63を4回
計数する。T0〜T5がアドレス下位として与え
られている波形メモリ2及び3は、各々同じ波形
を4回くり返して出力する。又第5図bに示すよ
うにTPG1のT0〜T9が0〜255を計数し、波
形メモリ2及び3が各々同じ波形を4回くり返し
て出力する間に、乗数メモリ6の出力M0〜M9
は、0から1020まで4ずつ直線的に増加する。従
つてM0〜M9は、次の様に表わされる。すなわ
ち出力離散波形の第m番目の波形の第nサンプル
の計算に用いられるM0〜M9は、
〔64×(m−1)+(n−1)〕×4
となる。但し、最後の乗数4は、乗数メモリ6の
出力M0〜M9が0から4ずつ増加していること
を表わし、一般には、発生する波形の波数をM、
1波内のサンプル数をNとすれば、乗数は
R=1024/M・N (1)
を用いると
〔(n−1)N+(n−1)〕×R (2)
と表わすことができる。
このようにして得られた10ビツトの乗数M0〜
M9と、減算器4の16ビツトの出力信号とを乗算
器7において乗算し、その結果生ずる26ビツトの
出力信号の上位16ビツトを加算器8へ供給する。
この加算器8への出力は、乗算結果の26ビツトの
出力を10ビツト下位へシフトしたもの、言いかえ
れば1024で割算したものに等しい数値となる。従
つて実際には、TPG1が、0〜255を計数する間
に0から1020/1024≒0.996まで直線的に増加する数値
が減算器4の出力に乗算されることになる。
次に、発生する波形のMピツチ区間中第mピツ
チ区間のNサンプル中(この例では64サンプル)
第nサンプルW^mnを得る手順を第4図に従つて
説明する。
この場合、波形メモリ2及び3は各々出力中の
波形の第nサンプル目を出力している。これらを
W1o,W2oとすれば、先に述べた様に減算器4は
W2o−W1oを出力する。この減算器4の出力は乗
算器7によつて(2)式で表わされる乗数と乗算さ
れ、(W2o−W1o)〔(m−1)N+(n−1)〕R
を得る。ところが、(1)式よりわかるように1024=
M・N・Rであるので、乗算器7の出力の上位16
ビツトの表わす値としては
(W2o−W1o)〔(m−1)N+(n−1)〕/M・N
(3)
となる。この値と波形メモリ2の出力W1oが加算
器8で加算されて最終的に
W^mn=W1o+(W2o−W1o)
〔(m−1)N+(n−1)〕/M・N (4)
を得る。
このように本発明に応用した第1図の波形発生
装置においては、選択した2つの波形からMピツ
チ区間の波形を発生する場合、第mピツチ区間の
第nサンプル値Wmnを得るのに(4)式が実行され
る。
ここで、W1o,W2oに対応するアナログ波形を
W1(t),W2(t)とすれば
W1(t)=∽
〓i=
∽C1iej2〓fit (5)
W2(t)=∽
〓i=
∽C2iej2〓fit (6)
と表わせる。但し、C2i,C2iはW1o,W2oのi次高
調波の複素フーリエ係数であり、fは基本周波数
であり、jは√−1に等しい。よつてW^mnに対
応するアナログ波形をW^(t)とすれば
W^(t)=∽
〓
〓i=
∽〔c1i+(c2i−c1i)(m−1)+(n−1)/M
・N〕×ej2〓fit(7a)
=∽
〓i=
∽C^mni ej2〓fit (7b)
ただし
C^mni=C1i+(C2i−C1i(m−1)N+(n−1)/M
・N
(7c)
となる。
ところで(7c)式内の(m−1)N+(n−1)/M
・N
における分子(m−1)N+(n−1)は、最初
のサンプル値W11から最後のサンプル値WMNが出
力されるまでに0からMN−1まで1ずつ増加す
る。従つて(7c)式は、Wmnの瞬時フーリエ係
数CmniがC1iからC2iに徐々に連続的に近づくこと
を示している。第7図aは複素フーリエ係数をベ
クトルとして複素平面上に表現したものである。
Cmniのベクトルの先端は、M−Nサンプルの波
形を発生する間、直線PQ上をPからQへ、連続
的に動く。従つて(7b)式から解るように、W^
(t)は、その各高調波の振幅及び位相が完全に
連続になり、その結果、出力音響信号として非常
に滑らかで、自然な音響信号が得られる。
例えば、先に述べたごとく、振幅の違う2つの
余弦波から本実施例の波形発生装置を用いて4ピ
ツチ区間の波形を発生した場合には第8図aのよ
うになり、振幅の違う2つの正弦波から本実施例
の波形発生装置を用いて4ピツチ区間の波形を発
生した場合は第8図bに示すようになり、いずれ
の場合にも第1図a,bで存在した不連続は存在
しない。
さらに、第1の離散波形及び第2の離散波形に
ついて、あらかじめ、対応する各高調波の位相が
等しくなるように位相調整しておくと、(5)式及び
(6)式は、
W1(t)=∽
〓i=
∽|C1i|ej〓iej2〓fit (8)
W2(t)=∽
〓i=
∽|C2i|ej〓iej2〓fit (9)
と表わせ、(7a)式は
W^no=∽
〓
〓i=
∽〔|c1i|+(|c2i|−|c1i|)(m−1)N+
(n−1)/M・N〕×ej〓iej2〓fit(10a)
=∽
〓i=
∽C^mni ej2〓fit (10b)
ただし
c^noi={|c1i|+(|c2i|−|c1i|)(m−1
)N+(n−1)/M・N}×ej〓i(10c)
となる。(10)式はWmnの瞬時フーリエ係数Wmni
の振幅が、―C1i―から―C2i―に徐々に連続的に
近づくことを示している。第7図bはこの様子を
図示したものであり、複素フーリエ係数を複素平
面上にベクトル表現したものである。この例から
わかるように、第1の離散波形及び第2の離散波
形について、あらかじめ対応する各高調波の位相
が等しくなるよう位相調整しておけば、各高調波
の振幅エンベロープを折線で近似することができ
る。例えば、第9図は、ある楽器音の5次高調波
までの振幅エンベロープを図示したものである
が、P点からQ点への各次高調波の振幅エンベロ
ープを図中の点線のごとく直線で近似する場合、
第1の離散波形としてP点における振幅スペクト
ルを持つ波形を使用し、第2の離散波形としてQ
点における振幅スペクトルを持つ波形を使用し、
かつ第1及び第2の離散波形の各対応する高調波
の位相を等しくすることで達成される。
また、第10図のように振幅変調あるいはトレ
モロの付加された楽音の例えばP点からQ点の間
の各高調波の振幅エンベロープを図中点線のごと
く曲線近似したい場合は、第1の離散波形として
P点における振幅スペクトルを持つ波形を使用
し、第2の離散波形としてQ点における振幅スペ
クトルを持つ波形を使用し、かつ第1及び第2の
離散波形の各対応する高調波の位相差を適当に選
ぶことで達成される。何となれば、第7図aから
わかるように、第1の離散波形と第2の離散波形
の対応する高調波の位相の差のある時は、|Cmni
|は一旦|C1i|より小さくなつてから|C2i|へ
近づき、この曲線の形状は位相差を適当に設定す
ることで選べるからである。
また、第7図aからわかるように、第1の離散
波形のある高調波の位相よりも第2の離散波形の
対応する高調波の位相が進んでいる場合は、発生
する波形の対応する高調波において徐々に位相が
進み、当該高調波の周波数が若干高くなる。逆
に、第1の離散波形の、ある高調波の位相よりも
第2の離散波形の対応する高調波の位相が遅れて
いる場合は、発生する波形の対応する高調波にお
いて徐々に位相が遅れ、当該高調波の周波数は若
干低くなる。このことを利用して、発生音に対し
てビブラートあるいは、非高調波性を与えること
ができる。
また、前述の実施例では、乗数メモリの内容と
して、第1表のようにアドレス入力であるビツト
シフタ5の出力と同じ値を出力する様にしたの
で、第5図bに示されるごとく、W2o−W1oに与
えられる加重は直線的に増加するが、乗数メモリ
の内容を変更することによつてこの加重の増加の
仕方はどの様にも設定でき、したがつて第9図の
P点からQ点への振幅エンベロープの近似に際し
ても、直線近似でなく、曲線近似が実現できる。
なお本実施例においては、第2図に見られる様
に第1の離散波形と第2の離散波形は、波形メモ
リ2及び波形メモリ3に分れて記憶されている
が、波形メモリ2及び波形メモリ3は同一メモリ
の異なるメモリ領域であつてもよい。
また本実施例の説明においては、第1の離散波
形と第2の離散波形の2波形から出力離散波形を
発生する場合について述べたが、例えば第9図の
P点における波形を第1の離散波形、Q点におけ
る波形を第2の離散波形として、M・N個のサン
プルからなる出力離散波形を発生したのち、今度
はQ点における波形を第1の離散波形、R点にお
ける波形を第2の離散波形として、出力離散波形
を発生するというステツプで、順次、第1、第2
の離散波形を更新するようにしてもよい。このよ
うにすれば、第9図で示した様な高調波の時間エ
ンベロープを折れ線近似した楽音が得られる。従
つて第9図の示す高調波の時間エンベロープが、
自然楽器の楽音から得られたものである場合、非
常に原楽音に類似した発生音が得られる。
また、ここでは2つの離散波形から出力波形を
発生する方法を開示したが、この原波形の数は2
つに限る必要はなく、3つ以上の離散波形から同
様の方法で出力波形を発生させることができる。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明は、楽
音波形の異なる時点から長さ1ピツチ区間の波形
を複数切り出し、それぞれ切り出した波形に含ま
れる高調波の位相を、時間的に相隣る波形におけ
る同一次数高調波の位相差が所望の値をとるよう
に加工して、これらの加工された波形のうち、時
間的に先行する2つを順に第1の波形及び第2の
波形とし、第2の波形から第1の波形を引き算し
て差分波形を求め、この差分波形に、値が概略零
から概略1へと徐々に増加する加重を乗算しこの
乗算結果を第1の波形に加算して、出力波形と
し、さらに、前記加重の値が概略1となる時点
で、前記第2の波形を新しく第1の波形とし、前
記第2の波形のかわりに、前記加工された波形の
うち前記第2の波形に時間的に続く波形を新しく
第2の波形とするので、楽音の高調波スペクトル
の動きを、直線近似や曲線近似を用いて正確に近
似でき、楽音を合成する際などに非常に原音に近
い合成音を簡単に得ることができる。[Table] Therefore, as shown in Figure 5a, TPG1 is 0~
While counting 255, T0 to T5 count 0 to 63 four times. The waveform memories 2 and 3 to which T0 to T5 are given as lower addresses each output the same waveform repeatedly four times. Further, as shown in FIG. 5b, T0 to T9 of TPG 1 counts 0 to 255, and while waveform memories 2 and 3 each repeat and output the same waveform four times, outputs M0 to M9 of multiplier memory 6
increases linearly by 4 from 0 to 1020. Therefore, M0 to M9 are expressed as follows. That is, M0 to M9 used for calculating the n-th sample of the m-th waveform of the output discrete waveform is [64×(m-1)+(n-1)]×4. However, the last multiplier 4 indicates that the outputs M0 to M9 of the multiplier memory 6 are incremented by 4 from 0. Generally, the wave number of the generated waveform is M,
If the number of samples in one wave is N, the multiplier can be expressed as [(n-1)N+(n-1)]×R (2) using R=1024/M・N (1) . The 10-bit multiplier M0 obtained in this way
M9 is multiplied by the 16-bit output signal of the subtracter 4 in the multiplier 7, and the upper 16 bits of the resulting 26-bit output signal are supplied to the adder 8.
The output to the adder 8 is a value equal to the 26-bit multiplication result shifted 10 bits lower, in other words, divided by 1024. Therefore, in reality, while TPG1 counts from 0 to 255, the output of the subtracter 4 is multiplied by a numerical value that increases linearly from 0 to 1020/1024≈0.996. Next, among the N samples (64 samples in this example) of the m-th pitch section of the M pitch section of the generated waveform,
The procedure for obtaining the n-th sample W^mn will be explained with reference to FIG. In this case, the waveform memories 2 and 3 are each outputting the n-th sample of the waveform being output. these
Assuming W 1o and W 2o , the subtracter 4 is
Outputs W 2o −W 1o . The output of the subtracter 4 is multiplied by the multiplier expressed by equation (2) by the multiplier 7, and the result is (W 2o −W 1o ) [(m-1)N+(n-1)]R
get. However, as can be seen from equation (1), 1024=
Since it is M・N・R, the upper 16 outputs of multiplier 7
The value represented by the bit is (W 2o −W 1o ) [(m-1)N+(n-1)]/M・N
(3) becomes. This value and the output W 1o of the waveform memory 2 are added in the adder 8, and the final result is W^mn=W 1o + (W 2o - W 1o ) [(m-1)N+(n-1)]/M・Obtain N (4). As described above, in the waveform generator of FIG. 1 applied to the present invention, when generating a waveform of M pitch intervals from two selected waveforms, it takes (4 ) expression is executed. Here, the analog waveforms corresponding to W 1o and W 2o are
If W 1 (t) and W 2 (t), then W 1 (t)=∽ 〓 i= ∽C 1i e j2 〓 fit (5) W 2 (t)=∽ 〓 i= ∽C 2i e j2 〓 It can be expressed as fit (6). However, C 2i and C 2i are the complex Fourier coefficients of the i-th harmonics of W 1o and W 2o , f is the fundamental frequency, and j is equal to √−1. Therefore, if the analog waveform corresponding to W^mn is W^(t), then W^ (t) =∽ 〓 〓 i= ∽[c 1i + (c 2i −c 1i ) (m-1) + (n -1)/M
・N〕×e j2 〓 fit (7a) =∽ 〓 i= ∽C^mni e j2 〓 fit (7b) However, C^mni=C 1i + (C 2i −C 1i (m−1)N+(n− 1)/M
・N (7c). By the way, (m-1)N+(n-1)/M in formula (7c)
- The numerator (m-1)N+(n-1) in N increases by 1 from 0 to MN-1 from the first sample value W11 until the last sample value WMN is output. Therefore, equation (7c) shows that the instantaneous Fourier coefficient Cmni of Wmn gradually and continuously approaches C 2i from C 1i . FIG. 7a shows the complex Fourier coefficients expressed as vectors on the complex plane.
The tip of the vector Cmni moves continuously from P to Q on the straight line PQ while generating a waveform of MN samples. Therefore, as seen from equation (7b), W^
(t), the amplitude and phase of each harmonic thereof are completely continuous, resulting in a very smooth and natural sound signal as the output sound signal. For example, as mentioned above, when a waveform with a 4-pitch interval is generated from two cosine waves with different amplitudes using the waveform generator of this embodiment, the waveform shown in FIG. When a waveform with a 4-pitch interval is generated from two sine waves using the waveform generator of this embodiment, it becomes as shown in FIG. 8b, and in both cases, the discontinuity that existed in FIGS. does not exist. Furthermore, if the phases of the first discrete waveform and the second discrete waveform are adjusted in advance so that the phases of the corresponding harmonics are equal, then Equation (5) and
Equation (6) is
W 1 (t)=∽ 〓 i= ∽|C 1i |e j 〓 i e j2 〓 fit (8) W 2 (t)=∽ 〓 i= ∽|C 2i |e j 〓 i e j2 〓 fit ( 9), and formula (7a) is W^ no =∽ 〓 〓 i= ∽〔|c 1i |+(|c 2i |−|c 1i |) (m−1)N+
(n-1)/M・N〕×e j 〓 i e j2 〓 fit (10a) =∽ 〓 i= ∽C^mni e j2 〓 fit (10b) where c^ noi = {|c 1i |+( |c 2i |−|c 1i |) (m−1
)N+(n-1)/M・N}×e j 〓 i (10c). Equation (10) is the instantaneous Fourier coefficient Wmni of Wmn
This shows that the amplitude of -C 1i - approaches -C 2i - gradually and continuously. FIG. 7b illustrates this state, in which complex Fourier coefficients are expressed as vectors on a complex plane. As can be seen from this example, if the phases of the first and second discrete waveforms are adjusted in advance so that the phases of the corresponding harmonics are equal, the amplitude envelope of each harmonic can be approximated by a broken line. be able to. For example, Figure 9 shows the amplitude envelope of a certain musical instrument's sound up to the fifth harmonic. When approximating,
A waveform with an amplitude spectrum at point P is used as the first discrete waveform, and a waveform with an amplitude spectrum at point P is used as the second discrete waveform.
Using a waveform with an amplitude spectrum at points,
This is achieved by equalizing the phase of each corresponding harmonic of the first and second discrete waveforms. In addition, if you want to approximate the amplitude envelope of each harmonic between points P and Q of a musical tone with amplitude modulation or tremolo as shown in FIG. A waveform with an amplitude spectrum at point P is used as the second discrete waveform, a waveform with an amplitude spectrum at point Q is used as the second discrete waveform, and the phase difference between each corresponding harmonic of the first and second discrete waveforms is This can be achieved by making appropriate choices. As can be seen from Figure 7a, when there is a phase difference between the corresponding harmonics of the first discrete waveform and the second discrete waveform, |Cmni
This is because | once becomes smaller than |C 1i | and then approaches |C 2i |, and the shape of this curve can be selected by appropriately setting the phase difference. Furthermore, as can be seen from Figure 7a, if the phase of a corresponding harmonic of the second discrete waveform is ahead of the phase of a certain harmonic of the first discrete waveform, then the corresponding harmonic of the generated waveform The phase of the wave gradually advances, and the frequency of the harmonic becomes slightly higher. Conversely, if the phase of a corresponding harmonic of the second discrete waveform lags behind the phase of a certain harmonic of the first discrete waveform, the phase of the corresponding harmonic of the generated waveform will gradually lag. , the frequency of the harmonic becomes slightly lower. By utilizing this fact, it is possible to impart vibrato or non-harmonic properties to the generated sound. In addition, in the above embodiment, the contents of the multiplier memory are set to output the same value as the output of the bit shifter 5 which is the address input as shown in Table 1, so as shown in FIG. 5b, W 2o The weight given to −W 1o increases linearly, but the manner in which this weight increases can be set in any way by changing the contents of the multiplier memory. When approximating the amplitude envelope to the Q point, curve approximation can be realized instead of linear approximation. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the first discrete waveform and the second discrete waveform are stored separately in the waveform memory 2 and the waveform memory 3. The memories 3 may be different memory areas of the same memory. In addition, in the description of this embodiment, a case has been described in which the output discrete waveform is generated from two waveforms, the first discrete waveform and the second discrete waveform. For example, the waveform at point P in FIG. After generating an output discrete waveform consisting of M/N samples using the waveform at point Q as the second discrete waveform, the waveform at point Q is the first discrete waveform, and the waveform at point R is the second discrete waveform. In the step of generating an output discrete waveform as a discrete waveform of
It is also possible to update the discrete waveform of . In this way, a musical tone can be obtained in which the harmonic time envelope is approximated by a polygonal line as shown in FIG. Therefore, the time envelope of the harmonics shown in Fig. 9 is
When obtained from the musical tones of a natural musical instrument, the generated tones are very similar to the original musical tones. In addition, although a method for generating an output waveform from two discrete waveforms has been disclosed here, the number of original waveforms is 2.
It is not necessary to limit the output waveform to three or more discrete waveforms, and the output waveform can be generated in a similar manner from three or more discrete waveforms. Effects of the Invention As is clear from the above description, the present invention extracts a plurality of waveforms each having a length of 1 pitch from different points in time of a musical sound waveform, and adjusts the phases of harmonics included in each of the extracted waveforms in a temporal manner. Processing is performed so that the phase difference between harmonics of the same order in adjacent waveforms takes a desired value, and among these processed waveforms, two temporally preceding ones are sequentially used as a first waveform and a second waveform. Then, subtract the first waveform from the second waveform to obtain a difference waveform, multiply this difference waveform by a weight whose value gradually increases from approximately zero to approximately 1, and use this multiplication result as the first waveform. Further, when the value of the weight becomes approximately 1, the second waveform is newly set as the first waveform, and the processed waveform is added to the output waveform instead of the second waveform. Since the waveform that temporally follows the second waveform is set as the new second waveform, the movement of the harmonic spectrum of the musical tone can be accurately approximated using linear approximation or curve approximation, which makes it easier to synthesize musical tones. You can easily obtain a synthesized sound that is very close to the original sound.
第1図は従来の波形発生方法の問題点を説明す
るための波形図、第2図は本発明の一実施例を示
すブロツク図、第3図は第2図におけるタイミン
グパルス発生器1の出力波形の波形図、第4図は
第2図の動作を説明するのに用いた概念図、第5
図は第2図の波形メモリ2、波形メモリ3、乗数
メモリ6の出力信号の波形図、第6図はビツトシ
フタ5のブロツク図、第7図は発生される波形の
ある高調波の複素フーリエ係数を示す図、第8図
は本発明の効果を説明するための波形図、第9図
及び第10図は本発明の応用法を説明するのに用
いた楽音の高調波の振幅エンベロープの波形図で
ある。
1……タイミングパルス発生器、2,3……波
形メモリ、4……減算器、5……ビツトシフタ、
6……乗数メモリ、7……乗算器、8……加算
器。
Fig. 1 is a waveform diagram for explaining the problems of the conventional waveform generation method, Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is the output of the timing pulse generator 1 in Fig. 2. A waveform diagram of the waveform, Figure 4 is a conceptual diagram used to explain the operation of Figure 2, and Figure 5 is a waveform diagram.
The figure shows a waveform diagram of the output signals of the waveform memory 2, waveform memory 3, and multiplier memory 6 in Figure 2, Figure 6 is a block diagram of the bit shifter 5, and Figure 7 shows the complex Fourier coefficient of a certain harmonic of the generated waveform. FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the effects of the present invention, and FIGS. 9 and 10 are waveform diagrams of amplitude envelopes of harmonics of musical tones used to explain the application method of the present invention. It is. 1... Timing pulse generator, 2, 3... Waveform memory, 4... Subtractor, 5... Bit shifter,
6... Multiplier memory, 7... Multiplier, 8... Adder.
Claims (1)
の波形を複数切り出し、それぞれ切り出した波形
に含まれる高調波の位相を、時間的に相隣る波形
における同一次数高調波の位相差が所望の値をと
るように加工して、これらの加工された波形のう
ち時間的に先行する2つを順に第1の波形及び第
2の波形とし、前記第2の波形から前記第1の波
形を引き算して差分波形を求め、この差分波形に
値が概略零から概略1へと徐々に増加する加重を
乗算し、この乗算結果を前記第1の波形に加算し
て出力波形とし、さらに前記加重の値が概略1と
なる時点で前記第2の波形を新しく第1の波形と
し、前記第2の波形のかわりに前記加工された波
形のうち前記第2の波形に時間的に続く波形を新
しく第2の波形とすることを特徴とする波形発生
方法。 2 切り出した波形に含まれる高調波の位相を時
間的に相隣る波形における同一次数高調波の位相
差が概略零となるように加工することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の波形発生方法。[Claims] 1. A plurality of waveforms each having a length of 1 pitch are cut out from different points in time of a musical sound waveform, and the phase of harmonics included in each cut-out waveform is determined by comparing the phase of harmonics of the same order in temporally adjacent waveforms. Processing is performed so that the phase difference takes a desired value, and two of these processed waveforms that precede each other in time are sequentially designated as a first waveform and a second waveform, and the second waveform is then processed as the second waveform. 1 waveform is subtracted to obtain a difference waveform, this difference waveform is multiplied by a weight whose value gradually increases from approximately zero to approximately 1, and this multiplication result is added to the first waveform to obtain the output waveform. , Furthermore, when the value of the weight becomes approximately 1, the second waveform is newly set as the first waveform, and instead of the second waveform, the second waveform of the processed waveform is temporally A waveform generation method characterized in that a subsequent waveform is newly set as a second waveform. 2. The method according to claim 1, characterized in that the phase of harmonics included in the cut out waveform is processed so that the phase difference between harmonics of the same order in temporally adjacent waveforms becomes approximately zero. Waveform generation method.
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP58006312A JPS59131996A (en) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | Waveform generation |
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| EP84300267A EP0114123B1 (en) | 1983-01-18 | 1984-01-17 | Wave generating apparatus |
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| CA000445515A CA1214559A (en) | 1983-01-18 | 1984-01-18 | Wave generating method and apparatus using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58006312A JPS59131996A (en) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | Waveform generation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=11634849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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| JPH0833743B2 (en) * | 1986-11-07 | 1996-03-29 | 日本電気株式会社 | Waveform synthesis method |
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Family Cites Families (4)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS55130596A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-09 | Fujitsu Ltd | Voice synthesize system |
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-
1983
- 1983-01-18 JP JP58006312A patent/JPS59131996A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59131996A (en) | 1984-07-28 |
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