(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された楽音信号をろ波するフィルタと、
前記フィルタの周波数特性を、複数の母音の周波数スペクトルの形状に設定する複数のフィルタ係数を記憶した記憶手段と、
操作に応じて平面座標値を発生する操作子と、
前記複数の母音を座標面に配置し、前記操作子が発生した平面座標値に応じて、前記座標面に配置された複数の母音の一部を選択し、選択した一部の母音のフィルタ係数を内分して新たなフィルタ係数を生成し、該新たなフィルタ係数を前記フィルタに設定するフィルタ制御手段と、
を備えたことを特徴とする楽音処理装置。
【請求項２】
前記フィルタは、帯域分割フィルタ群で構成され、
前記フィルタ係数は、前記帯域分割フィルタ群の全帯域分割フィルタの出力ゲイン群で構成される請求項１に記載の楽音処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、楽音信号に対して人声などの周波数スペクトル（以下、単にスペクトルという）を付与して音色に変化を与える楽音処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子楽器の楽音信号をフィルタに通すことによって音色を変化させるフィルタ型の効果装置が種々提案されている。そのフィルタの特性を操作子によってリアルタイムに変化させることができるものも提案されている。
【０００３】
また、マイクから入力された人間の声のスペクトル特性を分析し、楽音信号を該人間の声のスペクトルに特性が設定されたフィルタに通すことによって楽音信号の倍音成分を人間の声のニュアンスに置き換えてしまうボコーダという効果装置も実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の効果装置は、フィルタ特性をリアルタイムに変化させることができるものであっても、１つの操作子で複雑な特性を連続的に変化させることができるものは無かった。
【０００５】
また、従来のボコーダは、演奏者が演奏と同時にマイクから声を入力する必要があり面倒であるという欠点があった。さらに、日本語で使用される母音はア，イ，ウ，エ，オの５音のみでありこれらの中間的な母音を発音することは日本人には困難なことであった。
【０００６】
この発明は、人間の音声などの複雑なスペクトルを複数記憶しておき、これらを合成することによって任意のフィルタ特性を設定することができる楽音処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の請求項１の発明は、入力された楽音信号をろ波するフィルタと、前記フィルタの周波数特性を、複数の母音の周波数スペクトルの形状に設定する複数のフィルタ係数を記憶した記憶手段と、操作に応じて平面座標値を発生する操作子と、前記複数の母音を座標面に配置し、
前記操作子が発生した平面座標値に応じて、前記座標面に配置された複数の母音の一部を選択し、選択した一部の母音のフィルタ係数を内分して新たなフィルタ係数を生成し、該新たなフィルタ係数を前記フィルタに設定するフィルタ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この出願の請求項２の発明は、前記フィルタは、帯域分割フィルタ群で構成され、前記フィルタ係数は、前記帯域分割フィルタ群の全帯域分割フィルタの出力ゲイン群で構成されることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、フィルタのろ波特性（スペクトル）を決定する係数として人間の発音のスペクトルなど単純でないものを複数記憶している。操作子は該複数記憶されている係数のうち複数を指示することができるものとする（１つを指示することもできるようにしても差し支えない）。複数の係数が指示された場合、これら複数の係数を合成して新たな係数を生成しこれをフィルタのスペクトルとして設定する。複数の係数の合成は、これら複数の係数を単純に平均してもよく、操作子の操作状態に応じてそれぞれの係数に重み付けを行って平均してもよい。さらに、平均以外の手法でこれら係数を合成してもよい。
【００１１】
また、スペクトルは周波数に対して連続的なものであるが、フィルタを複数の帯域分割フィルタで構成することにより、係数を離散的なもので構成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）はこの発明の実施形態である楽音処理装置のブロック図である。この楽音処理装置は、Ａ／Ｄコンバータ６に電子楽器などの発音源を接続し、この発音源から入力される楽音信号をＤＳＰ２で処理してＤ／Ａコンバータ７から出力するものである。Ｄ／Ａコンバータ７にはアンプなどのオーディオ機器が接続される。
【００１３】
ＤＳＰ２は同図（Ｂ）の機能ブロック図に示すようにバンドパスフィルタアレイとしてプログラムされている。同図（Ｂ）においてバンドパスフィルタアレイ１０は２１チャンネルのバンドパスフィルタ１０−１〜２０−２１、出力ゲイン設定器１１−１〜１１−２１および加算器１２で構成されている。入力された（ディジタル）楽音信号はバンドパスフィルタ１０−１〜１０−２１に入力され、２１の周波数帯域の信号に分割される。バンドパスフィルタ１０−１の中心周波数は１００Ｈｚ、バンドパスフィルタ１０−２１の中心周波数は１０ｋＨｚであり、バンドパスフィルタ１０−２〜１０−２０の中心周波数は１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚを対数的に２０等分した値に設定されている。したがって、各チャンネルの中心周波数は、以下のようになる。
【００１４】
チャンネル  １：  １００Ｈｚ
チャンネル  ２：  １２５Ｈｚ
チャンネル  ３：  １６０Ｈｚ
チャンネル  ４：  ２００Ｈｚ
チャンネル  ５：  ２５０Ｈｚ
チャンネル  ６：  ３２０Ｈｚ
チャンネル  ７：  ４００Ｈｚ
チャンネル  ８：  ５００Ｈｚ
チャンネル  ９：  ６３０Ｈｚ
チャンネル１０：  ８００Ｈｚ
チャンネル１１：１．０  ｋＨｚ
チャンネル１２：１．２５ｋＨｚ
チャンネル１３：１．６  ｋＨｚ
チャンネル１４：２．０  ｋＨｚ
チャンネル１５：２．５  ｋＨｚ
チャンネル１６：３．２  ｋＨｚ
チャンネル１７：４．０  ｋＨｚ
チャンネル１８：５．０  ｋＨｚ
チャンネル１９：６．３  ｋＨｚ
チャンネル２０：８．０  ｋＨｚ
チャンネル２１：１０．０ｋＨｚ。
【００１５】
各バンドパスフィルタのろ波特性を同図（Ｃ）に示す。このように各バンドパスフィルタのろ波帯域は、中心周波数を−０ｄＢとして互いに重ならない程度の周波数幅にされている。各バンドパスフィルタ１０−１〜１０〜２１の後段には出力ゲイン設定器１１−１〜１１−２１がそれぞれ接続されている。各出力ゲイン設定器１１−１〜１１−２１には、それぞれ０ｄＢ〜−６４ｄＢの出力ゲインが別々に設定される。この出力ゲイン設定器１１−１〜１１−２１に設定される出力ゲインの分布が、このＤＳＰ２（フィルタ）のろ波特性（スペクトル）となる。出力ゲイン設定器１１−１〜１１−２１から出力された各周波数成分は加算器１２で加算合成されてＤ／Ａコンバータ７に出力される。
【００１６】
前記ＤＳＰ２（出力ゲイン設定器１１）に対する出力ゲインの設定は、ＣＰＵ１が行う。ＣＰＵ１は、メモリ３およびＡ／Ｄコンバータ５を接続している。メモリ３には、前記ＤＳＰ２に設定する基本的な出力ゲインとして、日本人が発音する母音「あ」，「い」，「う」，「え」，「お」の周波数スペクトルを前記バンドパスフィルタアレイに合わせて２１チャンネル化した係数ファイル群が記憶されている。図３に上記母音「あ」，「い」，「う」，「え」，「お」の係数ファイルをグラフ化して示す。このように、「あ」，「い」，「う」，「え」，「お」の周波数スペクトルから生成した係数はそれぞれ異なる形状をしており、これを出力ゲインとしてＤＳＰ２に設定することにより、それぞれ異なる音色変化を楽音信号に与えることができる。母音「あ」，「い」，「う」，「え」，「お」の係数のうちどの係数を出力ゲインとしてＤＳＰ２に設定するか、または、どの係数とどの係数を合成して新たな出力ゲインを生成してＤＳＰ２に設定するかはジョイスティック４の操作によって決定される。
【００１７】
ジョイスティック４はＡ／Ｄコンバータ５に接続されている。Ａ／Ｄコンバータ５は、ジョイスティック４の操作量をディジタル値に変換してＣＰＵ１に入力する。ジョイスティック４は中立（直立）のニュートラルポジションから前後左右の任意の方向に所定角度まで倒すことができるものである。図２の中心点４ａがニュートラルポジションであり、周円４ｂが操作可能範囲である。操作者が手を離すとジョイスティックは自力でニュートラルポジション４ａに復帰するものであってもよく、また、操作された位置で停止しているものであってもよい。
【００１８】
ジョイスティックには縦（ｙ）、横（ｘ）方向の揺動を検出するためのボリュームが内蔵されており、このボリュームの抵抗値（正確にはこのボリュームの端子間電圧）がＡ／Ｄコンバータ５に入力される。Ａ／Ｄコンバータ５はこの抵抗値に応じてｙ＝−６４〜＋６４，ｘ＝−６４〜＋６４のディジタル値に変換する。ニュートラルポジション４ａが（ｘ，ｙ）＝（０，０）であり、上に揺動するとｙが＋になり、右に揺動するとｘが＋になる。
【００１９】
図２はジョイスティック４の操作位置に対する「あ」，「い」，「う」，「え」，「お」の割り当てを示す図である。ジョイスティック４は操作可能範囲４ｂ内で任意に操作することができる。「あ」，「い」，「う」，「え」，「お」それぞれの母音は、「あ」＝（０，６４）、「い」＝（６４，０）、「う」＝（０，０）、「え」＝（０，−６４）、「お」＝（−６４，０）の座標（頂点）に割り当てられている。Ａ／Ｄコンバータ５から入力されるジョイスティック４の座標値が上記頂点に一致した場合は、その頂点の母音の係数のみを読み出してＤＳＰ２に設定する。頂点には一致しないが同図に黒線で示す周円４ｂ上またはｘ軸，ｙ軸上の座標値が入力された場合には、該黒線上において前記座標値を挟む２つの母音の係数を読み出しこれらを座標値に応じて内分して新たな係数を算出し、これを出力ゲインとしてＤＳＰ２に設定する。一方、入力された座標値がこれ以外の場合には、その座標点が含まれる扇形（象限）の３頂点に割り当てられている３つの母音の係数を読み出し、これらを内分して新たな係数を算出し、これを出力ゲインとしてＤＳＰ２に設定する。
【００２０】
ここで、新たな係数の算出例を示す。ジョイスティック４が操作されている座標はｘ，ｙで表される。ａ n  は「あ」のチャンネルｎの係数（出力ゲイン）を示し、ｎ＝１〜２１で同じ計算が実行される。同様に、ｉ n ,ｕ n ,ｅ n ,ｏ nは、それぞれ「い」，「う」，「え」，「お」のチャンネルｎの係数を示している。また、Coef n  は、複数の係数の合成によって新たに算出されたチャンネルｎの係数を示すものとする。
【００２１】
【数１】
0003677862.tif 000002
【００２２】
【数２】
0003677862.tif 000003
【００２３】
この計算を１チャンネル〜２１チャンネル、すなわち、１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの全チャンネルについて実行し、新たな係数を算出する。そして、これを出力ゲインとしてＤＳＰ２に設定する。
【００２４】
ＣＰＵ１はジョイスティック４の操作値（座標値）を２０ｍ秒程度の間隔で連続して採取しており、採取された座標値に基づく上記演算およびＤＳＰ２の設定をリアルタイムで実行する。これにより、演奏者はこの楽音処理装置に接続されている電子楽器を演奏しながら、ジョイスティック４を操作することで、演奏している楽音の音色をリアルタイムに微妙なニュアンスで変化させることができる。
【００２５】
また、フィルタ（ＤＳＰ２）のろ波特性が人の発音の周波数スペクトルに近いものであるため、楽音の音色を人の声に似せたいわゆるボコーダのような効果を得ることができ、ア，イ，ウ，エ，オの中間的な発音の声に似せることもできる。
【００２６】
なお、ア，イ，ウ，エ，オの各母音の割り当て座標は上記の例に限定されるものではない。また、割り当てる周波数特性は人間の母音の発音に限定されるものでもない。
【００２７】
また、操作子はジョイスティック４に限定されない。連続的な操作が可能なものであればどのようなものでもよい。操作子が中間的な位置に操作された場合における複数の係数の合成方法は上に説明した方式に限定されるものではない。
【００２８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、操作子の操作に応じてフィルタのろ波特性（スペクトル）を決定する複数の係数から新たな係数を合成してフィルタに設定することができるため、操作子の操作に応じて楽音を様々に微妙に変化させることができる。
【００２９】
また、上記係数として人間の母音の周波数のスペクトルを用いたことにより、楽音信号の音色を人間の声に似せることができ、マイクから声を入力することなくボコーダのような音色の加工をすることができる。また、この場合においても中間的な母音の発音で音色を加工することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態である楽音処理装置のブロック図
【図２】同楽音処理装置の操作子であるジョイスティックの操作角度と係数の割り当てを説明する図
【図３】フィルタに設定される基本係数の例を示す図
【符号の説明】
１…ＣＰＵ、２…ＤＳＰ、３…メモリ、４…操作子（ジョイスティック）
１０…バンドパスフィルタ、１１…出力ゲイン設定器、１２…加算器
【図１】
0003677862.tif 000004
【図２】
0003677862.tif 000005
【図３】
0003677862.tif 000006