(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体と前記振動体の振動に共鳴する胴を有する楽器が発生する振動を信号に変換するピックアップより、空間を通じて前記胴に達するように放音手段により可聴帯域を含む音である測定音が放音されたときに前記楽器が発生する振動を示す信号を取得する信号取得手段と、
前記信号取得手段が取得した信号と、前記測定音を示す信号とに基づいて、主として前記胴を振動が伝播するときの伝達特性を算出する算出手段と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記胴の共鳴周波数に応じた１以上のピークを有する周波数特性の出力信号をもたらし、当該出力信号の前記１以上のピークの周波数の成分を前記振動体の振動における基音の成分よりも速く減衰させる前記伝達特性を算出する
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記信号取得手段は、空間を通じて弦楽器が有する前記胴に達するように前記測定音を放音したときに前記弦楽器が発生する振動を示す信号を取得し、
前記算出手段は、前記胴の共鳴周波数に応じた１以上のピークを有する周波数特性の出力信号をもたらす前記伝達特性を算出する
請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記測定音を示す信号を出力する信号出力手段を備える
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
振動体と前記振動体の振動に共鳴する胴を有する楽器の前記胴に空間を通じて達するように、放音手段により可聴帯域を含む音である測定音を放音するステップと、
前記楽器が発生する振動を信号に変換するピックアップより、前記測定音を受けて前記楽器が発生する振動を示す信号を取得するステップと、
前記測定音を受けて前記楽器が発生する振動を示す信号と、前記測定音を示す信号とに基づいて、主として前記胴を振動が伝播するときの伝達特性を算出するステップと
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、楽器が有する共鳴体がもたらす共鳴成分を音声信号に付加する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ギターなどの弦楽器には、ピックアップに圧電素子を用いて、弦から伝播した振動を電気信号にして出力する構成を有しているものがある。このような電気信号を増幅して、スピーカから出力することにより、大音量でギター音を聴取することができる。一方、このような圧電素子により電気信号として出力された音は、ギターの胴などによる共鳴成分がほとんど含まれない。したがって、そのままの音では、聴取者に対して、アコースティックギターなどにより演奏される音とは異なる印象を与えていた。
そこで、この電気信号にＦＩＲ（Finite impulse response）フィルタにより畳み込み演算をすることにより、胴の共鳴音などを付加する技術が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１９７３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術により、弦楽器に張られた弦から伝播した振動を示す電気信号に、別の弦楽器における胴の共鳴音を付加する畳み込み演算を施した場合に、その胴の共鳴音の再現性を向上させることが可能である。
特許文献１に記載の技術では、畳み込み演算にパラメータとして設定される伝達関数を予め求めるために、インパルスハンマなどを用いてインパルス応答を解析しておく必要があった。また、このときには、収音のためのマイクロフォンも必要であった。このような事前作業や追加の構成を要せずに共鳴の効果が得られれば、ユーザにとっては利便性が高いものとなる。
【０００５】
本発明は、上述の背景に鑑みてなされたものであり、インパルスハンマやマイクロフォン等の追加の機器を要することなく、楽器から入力される信号に楽器が有する共鳴体がもたらす共鳴成分を付加することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、振動体と前記振動体の振動に共鳴する胴を有する楽器が発生する振動を信号に変換するピックアップより、空間を通じて前記胴に達するように放音手段により可聴帯域を含む音である測定音が放音されたときに前記楽器が発生する振動を示す信号を取得する信号取得手段と、前記信号取得手段が取得した信号と、前記測定音を示す信号とに基づいて、主として前記胴を振動が伝播するときの伝達特性を算出する算出手段とを備えることを特徴とする装置を提供する。
【０００７】
好ましい態様において、前記算出手段は、前記胴の共鳴周波数に応じた１以上のピークを有する周波数特性の出力信号をもたらし、当該出力信号の前記１以上のピークの周波数の成分を前記振動体の振動における基音の成分よりも速く減衰させる前記伝達特性を算出する構成としてもよい。
【０００８】
また、好ましい態様において、前記信号取得手段は、空間を通じて弦楽器が有する前記胴に達するように前記測定音を放音したときに前記弦楽器が発生する振動を示す信号を取得し、前記算出手段は、前記胴の共鳴周波数に応じた１以上のピークを有する周波数特性の出力信号をもたらす前記伝達特性を算出する構成としてもよい。
【００１０】
また、好ましい態様において、上述した装置は、前記測定音を示す信号を出力する信号出力手段を備える構成としてもよい。
【００１１】
また、本発明は、振動体と前記振動体の振動に共鳴する胴を有する楽器の前記胴に空間を通じて達するように、放音手段により可聴帯域を含む音である測定音を放音するステップと、前記楽器が発生する振動を信号に変換するピックアップより、前記測定音を受けて前記楽器が発生する振動を示す信号を取得するステップと、前記測定音を受けて前記楽器が発生する振動を示す信号と、前記測定音を示す信号とに基づいて、主として前記胴を振動が伝播するときの伝達特性を算出するステップとを備えることを特徴とする方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、インパルスハンマやマイクロフォン等の追加の機器を要することなく、楽器から入力される信号に楽器が有する共鳴体がもたらす共鳴成分を付加するための伝達関数を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係るギター及びアンプの外観を説明する図
【図２】信号処理装置とその周辺の機能的構成を説明するブロック図
【図３】共鳴成分付加の事前設定における処理フロー図
【図４】ユーザによる演奏時の処理フロー図
【図５】アコースティックギターの共鳴を再現する周波数特性を説明する図
【図６】ホワイトノイズに対してピックアップがオーディオ信号Ｓｉｎを出力する際の伝達関数を表す図
【図７】ピックアップの取り付け位置による周波数特性の違いを説明するための図
【図８】畳み込み演算が施された信号の周波数特性を説明する図
【図９】畳み込み演算が施された信号のピークｆ１成分の減衰と弦の基音Ｆ０成分の減衰との違いを説明する図
【図１０】アコースティックギターの１弦Ｅを鳴らしたときの周波数分布の時間変化を示す図
【図１１】胴を有するエレクトリックアコースティックギターの１弦Ｅを鳴らしたときの周波数分布の時間変化を示す図
【図１２】エレクトリックアコースティックギターの１弦Ｅを鳴らしたときの畳み込み演算を施した場合における周波数分布の時間変化を示す図
【図１３】変形例１に係るギター、エフェクター及びアンプの外観を説明する図
【図１４】設定情報を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施形態＞
＜構成＞
図１は、本発明の一実施形態におけるギター１及びアンプ１０の外観を説明する図である。ギター１（楽器の一例）は、弦２（振動体の一例）、ピックアップ３、及び胴４（振動体の振動に共鳴する共鳴体の一例）を有するエレクトリックアコースティックギターに操作部５及び信号処理部６が設けられた弦楽器である。また、ギター１は、信号処理部６から出力されるオーディオ信号Ｓｉｎを外部装置に供給する端子を有する。アンプ１０と、この端子とをシールド線などにより接続することにより、ギター１は、オーディオ信号Ｓｉｎをアンプ１０に供給して放音させる。
【００１５】
弦２は、振動する振動体である。ピックアップ３は、圧電素子を有し、弦２の振動が伝播してピックアップ３の位置に到達した振動を、圧電素子により電気信号（オーディオ信号Ｓｉｎ）に変換して出力する変換手段である。操作部５は、ロータリースイッチ、操作ボタンなどを有し、ユーザによる操作が受け付けられると、その操作内容を示す情報を出力する。操作部５には、メニュー画面などを表示する表示部が設けられていてもよい。信号処理部６は、ピックアップから出力されるオーディオ信号Ｓｉｎ及び操作部５から出力される情報を取得すると、それぞれの出力レベルを調整して端子から出力する。
【００１６】
次に、アンプ１０について、ユーザによる通常の演奏時の処理の概略を用いて、その構成を説明する。アンプ１０は、信号処理装置１１、スピーカ１２及び操作部１３を備える。アンプ１０は、ギター１から供給されるオーディオ信号Ｓｉｎに対して信号処理装置１１を用いた信号処理を施す。そして、アンプ１０は、信号処理を施したオーディオ信号を増幅させると、増幅させたオーディオ信号に基づく音をスピーカ１２から放音させる。スピーカ１２は、信号を音に変換して出力する放音手段の一例である。操作部１３は、ロータリースイッチ、操作ボタンなどを有し、ユーザは、これらを用いて例えば信号処理装置１１に備えられたＥＱ（Equalizer）機能の調整などが可能である。
【００１７】
次に、ユーザが、アンプ１０から出力される演奏音に対してギター１における胴４の共鳴成分を付加する際の、アンプ１０の処理の概略を説明する。以下の処理は、ユーザによる演奏に対して事前に行われる。具体的には、操作部１３を用いたユーザの操作に基づいて、スピーカ１２からホワイトノイズ（測定音の一例）がギター１の正面に向けて放音される。ここではホワイトノイズを例に挙げているが、その他にスイープ信号、インパルス信号、ランダムノイズ、ピンクノイズなどであってもよく、より詳細には、一定時間内に可聴帯域を含む音であればよい。そしてギター１のピックアップ３が、ホワイトノイズを受けて発生した振動をオーディオ信号Ｓｉｎに変換してアンプ１０に出力する。このようなホワイトノイズを受けて振動が発生することを、以降では、音響加振という。アンプ１０に入力されたオーディオ信号Ｓｉｎは信号処理装置１１に供給される。信号処理装置１１は、オーディオ信号Ｓｉｎをアナログデジタル変換したオーディオデータＳａから、音響加振による伝達関数（伝達特性の一例）を算出する。そして、信号処理装置１１は、オーディオ信号Ｓｉｎに対して、算出した伝達関数を用いて畳込み演算を施す。これにより、ギター１における胴４の共鳴音の再現性が向上することとなる。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態における信号処理装置１１とその周辺の機能的構成を説明するブロック図である。信号処理装置１１は、取得部１１１、算出部１１２、記憶部１１３、フィルタ部１１４、ＥＱ部１１５、発信部１１６及び出力部１１７を有する。まず、ユーザが、ギター１を演奏した場合の処理の経路を説明し、次に、音響加振の場合の処理の経路を説明する。ユーザが、ギター１を演奏した場合、取得部１１１は、ピックアップ３から出力されるオーディオ信号Ｓｉｎを取得し、アナログデジタル変換を施して、算出部１１２及びフィルタ部１１４にオーディオデータＳａとして出力する。取得部１１１は、本発明に係る信号取得手段の一例である。記憶部１１３は、不揮発性メモリなどの記憶手段であって、例えばインターフェイス（図示略）を介して外部から読み込まれた伝達関数を記憶する。フィルタ部１１４は、入力されるオーディオデータＳａに対して、記憶部１１３に記憶された伝達関数をパラメータに設定して畳み込み演算処理を施し、オーディオデータＳｂとして出力する信号処理手段である。フィルタ部１１４は、本発明に係るフィルタ処理手段の一例である。また、ここでは、ＦＩＲフィルタを例として説明しているが、以下に示す伝達関数に応じた出力信号をもたらすフィルタであれば、他のフィルタを用いてもよい。フィルタ部１１４に採用され得るＦＩＲフィルタによる処理以外のフィルタ処理としては、ＩＩＲフィルタを用いる処理、周波数領域で伝達特性を入力信号に乗算する処理、伝達特性の一部を近似した特性を利用する処理、等が例として挙げられる。さらに、周波数領域での伝達特性の一部を近似した特性を利用する処理としては、伝達特性のピーク成分のみを増幅する処理、伝達特性のエンベロープを用いる処理、等が例として挙げられる。ＥＱ部１１５は、パラメトリックイコライザ、グラフィックイコライザなどであり、設定内容に応じてイコライジング処理を施す機能を有する。ＥＱ部１１５は、フィルタ部１１４から出力されるオーディオデータＳｂに対して、設定内容に応じたイコライジング処理を施して、オーディオデータＳｃとして出力する。ＥＱ部１１５に設定される内容は、ユーザによる操作部１３の操作によって決定される。出力部１１７は、信号処理が施されてＥＱ部１１５から出力されたオーディオデータＳｃに対してデジタルアナログ変換処理を施し、設定された増幅率で増幅して加算し、オーディオ信号Ｓｏｕｔとしてスピーカ１２に出力する。上述の増幅率は、ユーザによる操作部１３の操作により指示された内容に応じて設定される。
【００１９】
次に、音響加振の場合の処理の経路を説明する。この場合、まず、ユーザの操作部１３による操作に応じて、発信部１１６がホワイトノイズを示す信号を発信する。出力部１１７（信号出力手段の一例）は、ホワイトノイズを示す信号に対してデジタルアナログ変換処理を施し、設定された増幅率で増幅して加算し、オーディオ信号Ｓｏｕｔとしてスピーカ１２に出力する。これによりスピーカ１２から放たれたホワイトノイズをギター１が受けると、ピックアップ３は、音響加振により生じた振動を信号に変換し、オーディオ信号Ｓｉｎとしてアンプ１０に供給する。取得部１１１は、ピックアップ３から出力されるオーディオ信号Ｓｉｎを取得し、アナログデジタル変換を施して、算出部１１２及びフィルタ部１１４にオーディオデータＳａとして出力する。算出部１１２は、発信部１１６から供給されるホワイトノイズを示す信号と、オーディオデータＳａとに基づいて、伝達関数を算出する。この伝達関数は、主として胴４を振動が伝播するときの伝達関数であり、フィルタ部１１４においてオーディオデータＳａに対して畳み込み演算処理を施す際にパラメータとして設定される。算出部１１２は、本発明に係る算出手段の一例である。記憶部１１３は、算出された伝達関数を記憶する。フィルタ部１１４は、入力されるオーディオデータＳａに対して、算出部１１２により算出され、記憶部１１３に記憶された伝達関数をパラメータに設定して畳み込み演算処理を施し、オーディオデータＳｂとして出力する。なお、フィルタ部１１４が伝達関数をそのまま用いた畳み込み演算処理を行うのではなく、算出部１１２により算出された伝達関数の周波数特性のピークをパラメータとして利用する場合、例えば算出部１１２は、算出した伝達関数に基づき当該ピークの周波数（例えば、後述するピークｆ１およびｆ２）を特定する。ＥＱ部１１５及び出力部１１７については、上述したものと同様である。なお、オーディオデータＳｃ及びホワイトノイズを表す信号のいずれか一方についてオーディオ信号Ｓｏｕｔに含まれないようにするために、ユーザは、操作部１３に含まれるスイッチなどを用いてその切り替えを行うことが可能である。
【００２０】
＜動作＞
次に、本発明の一実施形態における機器の動作について図３及び図４を用いて説明する。
図３は、共鳴成分付加の事前設定における処理フローを表した図である。まず、ユーザは、操作部１３を用いて、発信部１１６にホワイトノイズを表す信号を発信させると、スピーカ１２からホワイトノイズがギター１に向けて放音される（ステップＳａ１）。この信号は、上述したように、予め決められた時間内に可聴帯域を含む信号であればよく、スイープ信号など他の信号であってもよい。次に、取得部１１１が、ホワイトノイズを受けて音響加振により生じた振動が変換された信号であるオーディオ信号Ｓｉｎを取得する（ステップＳａ２）。次に、算出部１１２が、オーディオ信号Ｓｉｎからアナログデジタル変換されたオーディオデータＳａと、発信部１１６から発信されるホワイトノイズを表す信号とに基づいて、伝達関数を算出する（ステップＳａ３）。そして、フィルタ部１１４が、ステップＳａ３で算出された伝達関数をパラメータに設定する（ステップＳａ４）。以上が、本発明における共鳴成分付加の事前設定の一連の流れである。
【００２１】
図４は、ユーザによる演奏時の処理フローを表した図である。まず、ユーザが、ギター１を演奏する（ステップＳｂ１）。このときには、ユーザによって操作部１３を用いて指示が行われていなければ、スピーカ１２からホワイトノイズは放音されない。次に、取得部１１１が、ユーザの演奏に基づいてピックアップ３から出力されるオーディオ信号Ｓｉｎを取得する（ステップＳｂ２）。次に、フィルタ部１１４が、オーディオ信号Ｓｉｎからアナログデジタル変換されたオーディオデータＳａに対して、設定された伝達関数を用いて畳み込み演算を施す（ステップＳｂ３）。出力部１１７は、ステップＳｂ３の処理が行われてＥＱ部１１５により補正が施されたオーディオデータＳｃを、オーディオ信号Ｓｏｕｔとしてスピーカ１２に出力し、スピーカ１２からオーディオ信号Ｓｏｕｔに基づく放音が行われる（ステップＳｂ４）。以上が、本発明におけるユーザによる演奏時の一連の流れである。
【００２２】
図５は、アコースティックギターの共鳴を再現する周波数特性を説明する図である。図５（ａ）に示す周波数特性を持つ音は、図５（ｂ）に示す経路を通る。具体的には、アコースティックギターにおけるブリッジ部分が、力センサ内蔵のインパルスハンマで打撃されることで、打撃の振動がサドルを通じることにより胴において生じた共鳴音が、空間を通じてマイクロフォンにより拾われたものである。この周波数特性は、アコースティックギターの胴の共鳴音に対応した特徴的な複数のピーク波形（この例においては、２つのピークｆ１、ｆ２。ただし、ピークの数は製品毎に異なり、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。）を持つ。このピークｆ１及びｆ２は、低音域の特定周波数範囲（例えば、５０から３５０Ｈｚ程度）に現れる１または複数のピーク波形である。この例においては、ピークｆ１及びｆ２のピーク値となる周波数は、それぞれ、約１００Ｈｚ、２００Ｈｚである。これは、胴の形状、サウンドホールなどの影響によりヘルムホルツ共鳴を起こすことにより生じるピーク（胴の共鳴周波数に応じたピーク）である。本発明における信号処理装置１１は、特に、その周波数特性において、この特徴的な２つのピークｆ１及びｆ２を持つように、オーディオ信号Ｓｉｎに対して信号処理を施す。このようにして２つのピークｆ１及びｆ２を持つ周波数特性の音は、楽器の胴による共鳴成分が付加されたものとなる。
【００２３】
図６は、ホワイトノイズに対してピックアップ３がオーディオ信号Ｓｉｎを出力する際の伝達関数を表す図である。図６（ｂ）は、このときの音の経路を表す。図６（ｂ）に示すように、アンプ１０からホワイトノイズが空間を通じてギター１に向けて放音されることで、ピックアップ３が、胴４における共鳴による振動及び自らが受けた振動を変換したオーディオ信号Ｓｉｎを出力するようになっている。つまり、音響加振による振動に基づいてピックアップ３がオーディオ信号Ｓｉｎを出力している。算出部１１２は、図６（ａ）に示すような周波数特性から、伝達関数Ｐｈｐ（ｔ）を算出する。図６（ａ）に示すように、伝達関数Ｐｈｐ（ｔ）は、図５と同様の２つのピークｆ１及びｆ２を有する周波数特性となっている。このように、本発明における音響加振により得られた周波数特性は、図５のようにインパルスハンマやマイクロフォンを必要としなくとも、これらを用いた場合と同じ２つのピークｆ１及びｆ２を持つものとなる。従って、本発明では、インパルスハンマやマイクロフォンを要せずとも、アコースティックギターの胴の共鳴音に対応した特徴的な１または複数のピーク波形を有する伝達関数が得られるとともに、この伝達関数を用いて畳み込み演算等のフィルタ処理が施されることで、ユーザは、共鳴成分が付加された演奏音を得ることができる。
【００２４】
図６において、中音域〜高音域にかけては、図５（ａ）に示すアコースティックギターの本来の周波数特性と波形が異なるため、アコースティックギターの本来の音の聴取感が得にくい。これに関しては、ユーザは、スピーカ１２や空間の伝達関数を考慮して、操作部１３を用いてＥＱの設定により補正を行うことが可能である。また、事前に調整を行った伝達関数（算出部１１２が算出する伝達関数を第１の伝達関数とするときの第２の伝達関数）を予め記憶部１１３（記憶手段の一例）に記憶させることで、フィルタ部１１４が、算出された伝達関数に対して予め調整されて記憶された伝達関数を組み込むようにしてもよい。また、事前に公知の方法（例えば特許文献１に記載のインパルスハンマを用いた方法）で求めた伝達関数を予め記憶部１１３に記憶させることで、フィルタ部１１４が、算出された伝達関数に対して予め求められて記憶された伝達関数を組み込むようにしてもよい。また、算出部１１２が、算出した伝達関数を記憶部１１３に記憶させることにとどまらず、より自然な共鳴効果が得られるように、算出した伝達関数に対して調整を行うようにしてもよい。調整に際しては、例えば、モデルとなるような伝達関数を予め記憶部１１３に複数記憶させておくことで、算出部１１２がこれらを用いて調整を行うようにすればよい。
【００２５】
図７は、ピックアップの取り付け位置による周波数特性の違いを説明するための図である。
図７（ａ）は、ピックアップ３がブリッジに内蔵されたタイプのギター「ＡＢＣ」の場合を表し、図７（ｂ）は、表板の裏にピックアップ３が搭載されたタイプのギター「ＤＥＦ」の場合を表す。図７（ａ）におけるスペクトルＳ１及び図７（ｂ）におけるスペクトルＳ３は、音響加振ではなく、インパルスハンマにより入力された振動をピックアップ３で検知した場合の周波数特性を表す。図７（ａ）におけるスペクトルＳ２及び図７（ｂ）におけるスペクトルＳ４は、ホワイトノイズに対してピックアップ３がオーディオ信号Ｓｉｎを出力する際の伝達関数、すなわち音響加振によって得られた伝達関数Ｐｈｐ（ｔ）を表す。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、音響加振によって得られた伝達関数Ｐｈｐ（ｔ）であれば、ピックアップの取り付け位置や構造が異なった場合でも、胴の共鳴音を特徴付けるピークｆ１及びｆ２を有することが分かる。なお、ピックアップ３がピエゾ型である場合、その取り付け位置や構造によらず、本発明における音響加振の手法を用いて、周波数特性としてピークｆ１及びｆ２を有する伝達関数を得ることが可能である。
【００２６】
図８は、畳み込み演算が施された信号（オーディオデータＳｂ）の周波数特性を説明する図である。スペクトルＳ１１は、インパルスハンマにより入力された振動をピックアップ３で検知した場合の、ピックアップ３から出力されるオーディオ信号Ｓｉｎの周波数特性（畳み込み無し）を示している。図示するように、畳み込み無しであるスペクトルＳ１１は、ピークｆ１及びｆ２を有していない。スペクトルＳ１２は、スペクトルＳ１１に対して、伝達関数Ｐｈｐ（ｔ）をパラメータに設定して畳み込み演算を施したときの周波数特性（畳み込み有り）を示している。図８に示すように、畳み込み演算が施された場合の周波数特性を示すスペクトルＳ１２において、ピークｆ１及びｆ２を有していることが分かる。また、畳み込み演算が施されることで、ピークｆ１及びｆ２に限らず、可聴帯域２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの全帯域に渡って、スペクトルＳ１１がスペクトルＳ１２に変化することとなる。
【００２７】
図９は、本発明の一実施形態における畳み込み演算が施された信号（オーディオデータＳｂ）のピークｆ１成分の減衰と弦の基音Ｆ０成分の減衰との違いを説明する図である。図９に示すｆ１（ｆ２）は、オーディオデータＳｂが示す音の成分のうち、図８に示すスペクトルＳ１２における周波数特性のピークｆ１（ｆ２）の成分の時間変化を示す。また、Ｆ０は、オーディオデータＳｂが示す音の成分のうち、弦２を振動させたときの各周波数成分のうち、基音の成分の時間変化を示す。図９に示すように、ピークｆ１（ｆ２）成分の減衰は、基音Ｆ０成分の減衰よりも速いものになっている。すなわちピークｆ１（ｆ２）の減衰時間τａは、基音Ｆ０成分の減衰時間τｂより短い。この減衰時間は、各成分のピーク値からある一定割合に減衰するまでの時間を示す。ここで、基音Ｆ０を比較対象としたが、基音Ｆ０の調和振動成分を比較対象としてもよい。上述の伝達関数Ｐｈｐ（ｔ）の時間変化は、フィルタ部１１４における畳み込み演算が施されて出力されるオーディオデータＳｂが、図９に示す特性を満たすようになっている。
【００２８】
このように、本発明の一実施形態における信号処置装置１１は、ホワイトノイズを受けた楽器のピックアップ３から出力されたオーディオ信号Ｓｉｎと、ホワイトノイズを表す信号とから伝達関数を算出し、算出した伝達関数を用いてフィルタ部１１４における畳み込み演算を施すことにより、演奏中の楽器における胴などの共鳴音を付加したオーディオ信号Ｓｏｕｔを出力することができる。このとき、算出部１１２により算出される伝達関数は、胴の共鳴に応じたピークｆ１、ｆ２が現れる周波数特性を持ち、畳み込み演算後の信号において弦２の振動における基音の成分よりも速くピークｆ１、ｆ２の成分を減衰させる、という特徴を備える伝達関数である。そのような特性を持つ伝達関数に従うフィルタ処理を楽器から出力されるオーディオ信号Ｓｉｎに対し施すことにより、胴の共鳴の再現性を向上させることができる。また、本実施形態では、信号処理装置１１はギター１とは別体で設けられているから、ユーザは、様々なギターを用いて上述の効果を得ることが可能となる。また、本発明では、伝達関数を予め求めるためにインパルスハンマなどを用いてインパルス応答を解析しておくような必要がなく、そのためのマイクロフォンを要することもない。すなわち、本発明によれば、楽器に生じた音響加振に基づいて楽器の胴の共鳴を表す伝達関数を得ることができる。
【００２９】
[周波数分布比較]
続いて、胴４を有するエレクトリックアコースティックギターの１弦Ｅを鳴らしたときの音をマイクロフォンにより収音した場合の周波数分布と、ピックアップ出力信号の電気信号を収録した場合の周波数分布（フィルタ部１１４における畳み込み処理有無）についての比較を行う。まず、マイクロフォンにより収音した場合について図１０を用いて説明する。
【００３０】
図１０は、アコースティックギターの１弦Ｅを鳴らしたときの音の周波数分布の時間変化を示す図である。この周波数分布は、アコースティックギターの音をマイクロフォンにより収音した結果得られるオーディオ信号の周波数分布である。各図における各軸は、ｘ軸が周波数軸、ｙ軸が時間軸、ｚ軸が信号レベルの軸である。なお、ｚ軸については、適宜伸縮しているため、例えば、図１０（ｂ）と図１０（ｃ）とでは、同じ高さのピークでも信号レベルは異なっている。
【００３１】
図１０（ａ）は、この周波数分布の全体を示す図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す周波数分布のうち、基音Ｆ０とその倍音の成分を抽出した周波数分布を示す図である。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示す周波数分布のうち、基音Ｆ０とその倍音以外の成分を抽出した周波数分布を示す図である。すなわち、図１０（ｃ）は、アコースティックギターの共鳴成分の周波数分布を示している。この周波数分布には、特徴的なピークｆ１、ｆ２が現れている。なお、図１０（ｂ）に示す周波数分布と図１０（ｃ）に示す周波数分布とを加算すると、図１０（ａ）に示す周波数分布になる。
【００３２】
図１１は、胴４を有するエレクトリックアコースティックギターの１弦Ｅを鳴らしたときの周波数分布の時間変化を示す図である。この周波数分布は、エレクトリックアコースティックギターのピックアップ信号出力の電気信号を収録した結果得られるオーディオ信号の周波数分布である。各図における各軸は、ｘ軸が周波数軸、ｙ軸が時間軸、ｚ軸が信号レベルの軸である。なお、ｚ軸については、適宜伸縮しているため、例えば、図１１（ｂ）と図１１（ｃ）とでは、同じ高さのピークでも信号レベルは異なっている。
【００３３】
図１１（ａ）は、この周波数分布の全体を示す図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す周波数分布のうち、基音Ｆ０とその倍音の成分を抽出した周波数分布を示す図である。図１１（ｃ）は、図１１（ａ）に示す周波数分布のうち、基音Ｆ０とその倍音以外の成分を抽出した周波数分布を示す図である。すなわち、図１１（ｃ）は、胴４を有するエレクトリックアコースティックギターの共鳴成分の周波数分布を示している。この周波数分布には、特徴的なピークｆ１、ｆ２が現れていない。これは、ピックアップ信号出力からの電気信号は、ピックアップの周波数特性に依存し、胴共鳴の成分が含まれないからである。なお、図１１（ｂ）に示す周波数分布と図１１（ｃ）に示す周波数分布とを加算すると、図１１（ａ）に示す周波数分布になる。
【００３４】
図１２は、エレクトリックアコースティックギターの１弦Ｅを鳴らした時のピックアップ信号出力の電気信号に、本発明の実施形態における畳み込み演算を施した場合における周波数分布の時間変化を示す図である。この周波数分布は、ギター１のフィルタ部１１４から出力されるオーディオデータＳｂの周波数分布である。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対応している。この周波数分布には、図１２（ｃ）に示すように、図１０（ｃ）において見られたピークｆ１、ｆ２が現れている。このようにして、オーディオ信号Ｓｉｎに対してフィルタ部１１４において畳み込み演算を施すことにより、図１０（ｃ）に示す特徴を備えた図１２（ｃ）に示すような共鳴成分が付加される。したがって、ギター１から出力されるオーディオ信号Ｓｏｕｔは、図１０に示すアコースティックギターにおける胴の共鳴を精度よく再現させることができる。
【００３５】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
（変形例１）
上述した実施形態においては、信号処理装置１１は、アンプ１０の一部の構成であったが、アンプ１０の一部の構成でなくてもよい。この場合には、信号処理装置１１は、オーディオ信号Ｓｉｎを取得するための入力端子、オーディオ信号Ｓｂを出力するための出力端子及び操作部１３を有する構成としてもよい。この場合、入力端子が取得部１１１に相当し、出力端子が出力部１１７に相当する。
【００３６】
図１３は、変形例１に係るギター１、エフェクター２０及びアンプ１０ａの外観を説明する図である。アンプ１０ａは、スピーカ１２及び操作部１４を有する。操作部１４は、アンプ１０ａに対する操作を行う手段である。信号処理装置１１を有しないことを除けば、アンプ１０ａの機能及び構成はアンプ１０と同様である。エフェクター２０は、信号処理装置１１を備え、演奏中の楽器の演奏音に胴の共鳴成分を付加するエフェクトのオン／オフを操作部１３により切り替えることが可能である。この場合であっても、信号処理装置１１は、ホワイトノイズに対するピックアップ３の出力であるオーディオ信号Ｓｉｎから伝達関数を算出し、算出した伝達関数をパラメータに設定して畳み込み演算を施すことにより、胴の共鳴成分が付加されたオーディオデータＳｂを出力する。このようにしても、実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３７】
また、図２に示した本実施形態において信号処理装置１１が備えるものとした構成部の一部を、信号処理装置１１に接続される他の装置に配置する構成としてもよい。例えば、図２に示した信号処理装置１１が備える構成部のうち、記憶部１１３、フィルタ部１１４、ＥＱ部１１５、発信部１１６、出力部１１７は必ずしも信号処理装置１１内に配置されなくてもよく、それらの一部もしくは全てが、例えば図１３に示した変形例においてエフェクター２０に接続されたアンプ１０ａ内に配置されてもよい。なお、発信部１１６が信号処理装置１１内に配置されない場合、信号処理装置１１は算出部１１２により伝達関数を算出するために、発信部１１６が出力するホワイトノイズ等の音を示す信号、もしくは当該信号の特性（周波数特性等）を示すデータを取得する必要がある。その場合、例えば信号処理装置１１が記憶部を備え、発信部１１６が出力するホワイトノイズ等の音を示す信号、もしくは当該信号の特性を示すデータを当該記憶部に記憶しておくか、信号処理装置１１がエフェクター２０等の外部の装置から信号もしくはデータを取得する取得部を備え、発信部１１６が出力するホワイトノイズ等の音を示す信号、もしくは当該信号の特性を示すデータを、当該取得部を介して外部の装置から取得するように構成すればよい。
【００３８】
また、上述した図１に示したアンプ１０や図１３に示したエフェクター２０は操作部１３を備えるものとしたが、ユーザによる調整を要さない場合、操作部１３は設けられなくてもよい。
【００３９】
（変形例２）
上述した実施形態においては、ギター１は、胴を有する楽器の一例として説明したものであり、胴を備える楽器であれば、ギター以外の撥弦楽器であってもよいし、バイオリンなどの擦弦楽器、ピアノなどの打弦楽器や、スネアドラムあるいはフロアタムなどの打楽器等の撥弦楽器以外の楽器であってもよい。そして、これらの楽器には、弦や膜等の振動体で発生した振動を電気信号に変換して出力する出力手段が設けられていればよい。このように、本発明によれば、ユーザは、胴を有する様々な楽器から、その胴の共鳴成分が付加された演奏音を得ることができる。
【００４０】
（変形例３）
また、記憶部１１３は、算出した伝達関数を記憶しているから、ユーザが、操作部１３を用いて伝達関数を指定する操作を行うことで、以下のようなことが可能である。例えば、信号処理装置１１は、バイオリンが弾かれることによって出力されたオーディオ信号Ｓｉｎを取得して、チェロの胴の共鳴を再現する伝達関数をパラメータに設定してフィルタ部１１４により畳み込み演算を施すことで、バイオリンを弾きながらもチェロのような共鳴音をもった音のオーディオ信号Ｓｏｕｔを出力することができる。また、エレクトリックバイオリンなどの実質的に胴を持たない弦楽器が出力するオーディオ信号Ｓｉｎに対し、実際の共鳴する胴を持つ弦楽器における胴の共鳴成分を付加することもできる。
【００４１】
（変形例４）
畳み込み演算の処理結果の精度をより向上させるために、以下のようにしてもよい。ホワイトノイズに対してピックアップ３がオーディオ信号Ｓｉｎを出力する際に、ホワイトノイズの伝達経路は、図６（ｂ）に示すように、スピーカ１２から空間を通じて胴４に達し、胴４のなかでも表板から空気層を伝わり裏板に達することで発生した振動をピックアップ３が拾う、というものになる。つまり、ホワイトノイズに対してピックアップ３がオーディオ信号Ｓｉｎを出力するときの伝達関数には、図６（ｂ）に示した経路の数だけ複数の伝達関数が存在する。ここで、例えばスピーカ１２における伝達関数を算出して、算出した伝達関数の逆関数を畳み込み演算のパラメータに設定すれば、スピーカ１２における伝達関数を除外した結果のオーディオデータＳｂが得られる。このように、一部分の伝達関数に逆関数を用いるようにすれば、畳み込み演算の処理結果をより精度の高いものとすることができる。
【００４２】
（変形例５）
算出部１１２により算出されたものに限らず、予め決められた伝達関数をパラメータに設定して畳み込み演算を可能としてもよい。この変形例において、記憶部１１３は、例えば設定情報なるものを記憶している。
【００４３】
図１４は、設定情報を説明する図である。設定情報には、ギターの機種に対応して伝達関数に関する情報が登録されている。伝達関数に関する情報とは、伝達関数を特定するのに必要な情報である。機種「Ｇ０」は、ギター１の機種を示し、機種「Ｇ１」から「Ｇ５」は、別の機種を示している。なお、機種「Ｇ１」から「Ｇ５」のうち、いずれかが機種「Ｇ０」と同じもの、すなわちギター１を示す機種であってもよい。機種「Ｇ０」に対応して登録されている伝達関数は、ホワイトノイズに対してギター１の弦２から発生した振動がピックアップ３からオーディオ信号Ｓｉｎとして出力されるまでの伝達関数Ｐｈｐ（ｔ）である。つまり、この伝達関数Ｐｈｐ（ｔ）は、算出部１１２により算出されたものである。機種「Ｇ１」から機種「Ｇ５」に対応して登録されている伝達関数は、各機種のギターの弦から発生した音がそのギターの胴などの共鳴を経て、予め決められた受音点で受音されるまでの伝達関数Ｂｈｍ（ｔ）である。ここで、機種「Ｇ１」、「Ｇ２」、・・・「Ｇ５」における伝達関数は、それぞれ、Ｂｈｍ（ｔ）＿１、Ｂｈｍ（ｔ）＿２、・・・、Ｂｈｍ（ｔ）＿５と示すが、それぞれを区別しない場合には、単にＢｈｍ（ｔ）という。この伝達関数は、例えば、対象となる機種のギターにおけるブリッジ部分をインパルスハンマで打撃し、予め決められた受音点（ギター正面の一定距離離れた位置など）においてマイクロフォンを用いて収音した内容をインパルス応答として解析することにより算出される。この算出方法は、インパルスハンマを用いる方法だけでなく、公知の算出方法であればどのような算出方法であってもよい。記憶部１１３は、図示しない入出力インターフェース部からギター１の機種（より大きな分類としては楽器の種類等）に対応して伝達関数に関する情報を取得した場合には、設定情報にその情報を登録する。以上が、設定情報の内容の説明である。
【００４４】
フィルタ部１１４は、機種「Ｇ０」に対応する伝達関数Ｐｈｐ（ｔ）を、設定情報を参照して読み出して、畳み込み演算のパラメータに設定する。また、フィルタ部１１４は、ユーザによって操作部５が操作されることにより指定された機種に対応する伝達関数Ｂｈｍ（ｔ）を、設定情報を参照して読み出して、畳み込み演算のパラメータに設定する。ここで、信号処理装置１１は、ユーザによる操作部１３を用いた操作によって、例えば低音域（一の周波数帯）については伝達関数Ｐｈｐ（ｔ）をパラメータに設定する一方、中音域及び高音域（高域側の周波数帯）は、指定された機種に対応する伝達関数Ｂｈｍ（ｔ）をパラメータに設定して畳み込み演算を施すことが可能である。このようにすれば、中音域から高音域にかけてＥＱ部１１５を用いて補正を行う手間を少なくしながら、ユーザは所望する音を得やすくなる。
【００４５】
（変形例６）
信号処理装置１１が備える発信部１１６によってホワイトノイズが出力される形態に限らず、次のようにして音響加振を生じさせてもよい。例えば、ユーザが、手でピックアップ３の周辺を叩いたり、ピックアップ３の前で手を叩いたり（ハンドクラップ）しても、音響加振が生じるから、これを用いて伝達関数が算出されればよい。例えばハンドクラップにより音響加振を生じさせる場合、記憶部１１３は、ハンドクラップの音を表す音声信号を予め記憶している。そして、ユーザが操作部１３を用いて、ハンドクラップで音響加振を生じさせる旨を指示すると、算出部１１２は、記憶部１１３からハンドクラップの音を表す音声信号を取得する。算出部１１２は、オーディオデータＳａと、取得したハンドクラップの音を表す音声信号とに基づいて伝達関数を算出する。このようにすれば、信号処理装置１１が発信部１１６を備えていなくとも実施形態と同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…ギター、２…弦、３…ピックアップ、４…胴、５…操作部、６…信号処理部、１０，１０ａ…アンプ、１１…信号処理装置、１２…スピーカ、１３，１４…操作部、２０…エフェクター、１１１…取得部、１１２…算出部、１１３…記憶部、１１４…フィルタ部、１１５…ＥＱ部、１１６…発信部、１１７…出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図９】
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【図１３】
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【図１４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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