(57)【要約】【課題】  ＦＭ音源方式を用いて、音色がサイクリックに変動するビブラート効果を得る。【解決手段】  位相が異なる同一周波数の複数の低周波信号Ｐｈａｓｅ０，Ｐｈａｓｅ１，…，Ｐｈａｓｅｍを生成する信号生成過程３００と、複数の被変調信号の振幅を前記複数の低周波信号により変調する第１の変調過程２００，２０１，…，２０ｍと、前記各低周波信号により変調された各信号を加算する加算過程２６０とを設けた。これにより、複数の被変調信号の各々が交互に強調される。【選択図】  図２
2006003473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相が異なる同一周波数の複数の低周波信号を生成する信号生成過程と、
複数の被変調信号の振幅を前記複数の低周波信号により変調する第１の変調過程と、
前記各低周波信号により変調された各信号を加算する加算過程と
を有することを特徴とする信号生成方法。
【請求項２】
前記加算過程において加算された加算信号により他の被変調信号の振幅を変調する第２の変調過程を
さらに有することを特徴とする請求項１記載の信号生成方法。
【請求項３】
請求項１ないし２の何れかに記載の信号生成方法を実行することを特徴とする信号生成装置。
【請求項４】
請求項１ないし２の何れかに記載の信号生成方法を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音源装置に用いて好適な信号生成方法、信号生成装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、波形メモリに記憶された正弦波波形の読み出し速度（ピッチ）を可変して周波数変調を行い、さらにエンベロープを変化させるＦＭ音源方式（ＦＭオペレータ）が知られている（非特許文献１）。さらに、ビブラート等のゆらぎを付与するために、生成された音声信号に対して数Ｈｚ程度の低周波発振器（ＬＦＯ）を用いた振幅変調が行われている。
【０００３】
【非特許文献１】「ＤＸ７ｓ  取扱説明書」  日本楽器製造株式会社  １９８７年４月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、低周波発振器による振幅変調では、得られる音色変化が比較的単調であるという問題点があった。また、ＦＭオペレータを複数使用し、各ＦＭオペレータに低周波発振器を独立して設け複数周波数のビブラートを発生する方法も考えられる。この場合においても、ハードウェア規模が大きくなるという問題点がある。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で複雑な音色変化を得ることができる信号生成方法、信号生成装置およびプログラムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため本発明にあっては、下記構成を具備することを特徴とする。なお、括弧内は例示である。
請求項１記載の信号生成方法にあっては、位相が異なる同一周波数の複数の低周波信号（Ｐｈａｓｅ０，Ｐｈａｓｅ１，…，Ｐｈａｓｅｍ）を生成する信号生成過程（位相シフト信号発生ユニット）と、複数の被変調信号の振幅を前記複数の低周波信号により変調する第１の変調過程（加算器２５２および乗算器２４３）と、前記各低周波信号により変調された各信号を加算する加算過程（加算器２６０）とを有することを特徴とする。
さらに、請求項２記載の構成にあっては、請求項１記載の信号生成方法において、前記加算過程において加算された加算信号により他の被変調信号の振幅を変調する第２の変調過程をさらに有することを特徴とする。
また、請求項３記載の信号生成装置にあっては、請求項１ないし２の何れかに記載の信号生成方法を実行することを特徴とする。
また、請求項４記載のプログラムにあっては、請求項１ないし２の何れかに記載の信号生成方法を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このように本発明の構成によれば、位相が異なる同一周波数の複数の低周波信号により振幅変調された複数の被変調信号を加算することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
1．実施例の構成
次に、本発明の一実施例である音源装置（信号生成装置）の構成を図１を参照して説明する。
図において、１０は入出力インターフェースであり、アナログ入出力インターフェース、デジタル入出力インターフェースから構成され、音声信号（楽音信号を含む。）が入出力される。なお、アナログ入出力インターフェースにおいてはＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器が使用され、アナログ音声信号とデジタル音声信号とが変換される。１５は通信インターフェースであり、ＭＩＤＩインターフェース、ＵＳＢインターフェースによって構成される。
【０００８】
２０はＤＳＰであり、後述するアルゴリズムを用いて通信インターフェース１５を介して入力された演奏情報に基づいて音声信号を生成する。３０は操作部であり、各種スイッチ、ポインティングデバイスが設けられる。４０は表示部であり、液晶表示パネルにより構成される。５０はＣＰＵであり、各部を制御する。６０はＲＡＭであり、ワークメモリとして使用される。７０はＲＯＭであり、制御プログラム、各種パラメータが記憶されている。９０はバスラインであり、各部を接続する。以上の構成要素により、本実施例の音源装置（信号生成装置）１００が構成される。
【０００９】
2．実施例のアルゴリズム構成
本実施例の音源装置は、ＦＭ音源方式を用いたソフトウェア処理によって音声信号を生成する。図２から図４を参照してそのアルゴリズム構成を説明する。
（１）全体構成
図２（ａ）は本実施例の信号生成方法を実行するアルゴリズムの全体構成図である。
図において、３００は位相シフト信号発生ユニットであり、位相が異なる同一周波数の複数の低周波信号Ｐｈａｓｅ０，Ｐｈａｓｅ１，…，Ｐｈａｓｅｍを生成する。２００，２０１，…，２０ｍおよび２１５はＦＭオペレータであり、後述するようにＦＭ音源方式を用いて演奏情報に基づいた音声信号を生成する。なお、各ＦＭオペレータ２００，２０１，…，２０ｍにはＡＭ変調入力端が設けられており、ここに低周波信号Ｐｈａｓｅ０，Ｐｈａｓｅ１，…，Ｐｈａｓｅｍが各々入力され、これら低周波信号によって、各出力信号が例えば正弦波状に振幅変調される。２６０は加算器であり、ＦＭオペレータ２００，２０１，…，２０ｍの各出力信号を加算する。さらに、加算器２６０の出力信号はＦＭオペレータ２１５のＦＭ変調信号として使用され、該ＦＭ変調信号によって正弦波をＦＭ変調して成る信号がＦＭオペレータ２１５から出力される。
【００１０】
（２）位相シフト信号発生ユニットのアルゴリズム構成
次に、位相シフト信号発生ユニット３００のアルゴリズム構成を図３を参照して説明する。
図において、３２０は位相発生器であり、演奏情報に含まれる「ＫＥＹＯＮ」信号をトリガとして鋸歯状波信号ｐｈ０を生成する。ここで、鋸歯状波信号とは、単調増加する一次関数の繰り返し信号であり、該鋸歯状波信号の周波数が「ＬＦＯ＿ＦＲＥＱ」のパラメータによって規定される。すなわち、その一次関数の勾配が「ＬＦＯ＿ＦＲＥＱ」のパラメータによって規定される。
【００１１】
３１０はＬＦＯ波形発生部であり、所定のＬＦＯ波形（例えば正弦波）の１周期分の振幅特性が位相の関数として記憶された波形メモリを用いてＬＦＯ信号Ｓ０を生成する。すなわち、位相発生器３２０により生成された鋸歯状波信号ｐｈ０の瞬時値を位相データとすることにより波形メモリに記憶された振幅特性が逐次読み出され、ＬＦＯ信号Ｓ０が生成される。ここで、ＬＦＯ信号Ｓ０の周波数は、鋸歯状波信号の周波数すなわち「ＬＦＯ＿ＦＲＥＱ」のパラメータによって規定される。なお、この周波数は、通常は、各ＦＭオペレータが生成する音声信号よりも低い周波数に設定されている。
【００１２】
次に、３３０は位相シフトメモリであり、複数の「移相量」なるパラメータに鋸歯状波信号ｐｈ０の勾配を各々乗算して成る複数の定数ｐｈｓ１，ｐｈｓ２，…，ｐｈｓｍを出力する。３５２，３５２，…，３５２はモジュロ型加算器であり、入力信号の加算結果を所定値Ｋ（鋸歯状波信号ｐｈ０の振幅）で除算した余りを出力する。すなわち、位相発生器３２０が生成した鋸歯状波信号ｐｈ０と位相シフトメモリ３３０が出力した定数ｐｈｓ１，ｐｈｓ２，…，ｐｈｓｍとを加算し、その加算結果を鋸歯状波信号ｐｈ０の振幅ｐｈ０ｍａｘで除算した余りが信号ＰＳ１，ＰＳ２，…，ＰＳｍとして出力される。具体的に定数ｐｈｓ１について、図２（ｂ）を参照して説明する。まず、鋸歯状波信号ｐｈ０（実線）と、定数ｐｈｓ１（破線）とを加算することにより、鋸歯状波である加算結果（一点鎖線）が得られる。そして、鋸歯状波信号ｐｈ０の振幅ｐｈ０ｍａｘにおいて、信号の値が「０」に遷移し、鋸歯状波信号ＰＳ１（実線）が得られる。
【００１３】
再び図３において、３１１，３１１，…，３１ｍはＬＦＯ波形発生部であり、ＬＦＯ波形発生部３１０と同様に、鋸歯状波信号を用いてＬＦＯ信号を生成する。加算器３５２，３５２，…，３５２の出力信号ＰＳ１，ＰＳ２，…，ＰＳｍがＬＦＯ波形発生部３１１，３１１，…，３１ｍに入力されると、位相が異なる同一周波数の複数のＬＦＯ信号Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｍが生成される。
【００１４】
次に、３４０はオフセットメモリであり、ＬＦＯ信号Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｍに加算される直流成分ｏｆｓ０，ｏｆｓ１，…，ｏｆｓｍを生成する。３５６，３５６，…，３５６は加算器であり、ＬＦＯ信号Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｍに直流成分ｏｆｓ０，ｏｆｓ１，…，ｏｆｓｍが各々加算される。それにより、「移相量」に応じて位相および直流成分が異なる同一周波数の複数の低周波信号Ｐｈａｓｅ０，Ｐｈａｓｅ１，…，Ｐｈａｓｅｍが生成される。
【００１５】
（３）ＦＭオペレータのアルゴリズム構成
ＦＭオペレータ２００は、基本波形（例えば正弦波）の振幅特性を位相の関数として記憶した波形メモリを有するとともに、「ＦＢ」、「ＰＩＴＣＨ」、「ＭＵＬＴＩ」、「ＥＧＰＡＲ」の各パラメータおよび「ＭＯＤＩＮ」、「ＡＭ」の各変調信号に基づいた波形の信号を生成する。以下、ＦＭオペレータのアルゴリズム構成を図４を参照して説明する。
【００１６】
図において、２４１は乗算器であり、「ＰＩＴＣＨ」パラメータと「ＭＵＬＴＩ」パラメータとを乗算し、乗算信号Ｐ１を生成する。ここで、「ＰＩＴＣＨ」パラメータは、位相信号Ｐ３の時間変化率（周波数）の基準であり、波形メモリの読み出しデータとして該パラメータが取り扱われる。すなわち、「ＭＵＬＴＩ」パラメータを用いて「ＰＩＴＣＨ」パラメータを整数倍することによってオクターブ変化を「ＰＩＴＣＨ」パラメータの変更を伴わずに容易に実現することが出来る。
【００１７】
２２０は位相発生部であり、「ＫＥＹＯＮ」信号をトリガとして、乗算信号Ｐ１に基づいた周波数の鋸歯状波信号Ｐ２を生成する。２５１は加算器であり、鋸歯状波信号Ｐ２と変調信号「ＭＯＤＩＮ」と後述する帰還信号とを加算し、位相信号Ｐ３を生成する。たとえば、鋸歯状波信号Ｐ２と、同一周波数の正弦波信号とを加算したような複雑な形状の信号が生成される。なお、この場合においても基本波周波数は「ＰＩＴＣＨ」パラメータと「ＭＵＬＴＩ」パラメータとによって規定される。
【００１８】
２１０は基本波形発生部であり、基本波形を記憶した波形メモリから位相信号Ｐ３の瞬時値を位相データとして、対応する振幅データを読み出す。それにより、複雑な形状の信号Ｐ４が生成される。なお、変調信号「ＭＯＤＩＮ」と帰還信号とが加算器２５１に入力されず、位相信号Ｐ３として鋸歯状波信号Ｐ２のみが入力されれば、基本波形に等しい信号Ｐ４が生成される。
【００１９】
一方、２３０はエンベロープ発生器であり、「ＥＧＰＡＲ」パラメータに基づいて、出力信号Ｐ５のエンベロープの基準となる包絡線信号Ｐ６を生成する。ここで、「ＥＧＰＡＲ」パラメータは、エンベロープのＡＴＴＡＣＫ、ＤＥＣＡＹ、ＲＥＬＡＥＳＥの各時間を規定するパラメータである。２５２は加算器であり、包絡線信号Ｐ６と「ＡＭ」変調信号とを加算する。それにより、「ＥＧＰＡＲ」パラメータによって設定されたエンベロープに変化が与えられる。
【００２０】
２４３は乗算器であり、基本波形発生部２１０の出力信号Ｐ４と加算器２５２の出力信号Ｐ７とを乗算する。それにより、ＦＭオペレータ２００の出力信号Ｐ５にエンベロープが付加される。さらに、乗算器２４２によって、出力信号Ｐ５と「ＦＢ」パラメータとが乗算され、その結果が加算器２５１に帰還信号として加算される。なお、位相発生部２２０とエンベロープ発生器２３０とは「ＫＥＹＯＮ」信号をトリガとして、信号生成が開始される。以上の構成要素により、ＦＭオペレータ２００が構成される。
【００２１】
3．実施例の動作
本実施例の音源装置（信号生成装置）は、通信インターフェース１５を介して演奏情報が入力され、所謂ＦＭ音源方式を用いて、該演奏情報が音声信号に変換されるように構成されている。さらに、入出力インターフェース１０あるいは通信インターフェース１５から該音声信号が外部機器に出力されるように、該装置は構成されている。以下、ＤＳＰ２０のソフトウェア制御による複数のパラメータを有した演奏情報から音声信号への変換処理の詳細を図２（ａ）を参照して説明する。
【００２２】
ＦＭオペレータ２００，２０１，２０２，…，２０ｍにおける各基本波形発生部２１０においては、「ＭＯＤＩＮ」信号を用いた位相変調およびエンベロープ発生器２３０によって、「ＰＩＴＣＨ」パラメータおよび「ＭＵＬＴＩ」パラメータによって規定される周波数ｆ０ｍを基本波とした多数の高調波スペクトルを有する信号Ｐ５が生成される。
【００２３】
一方、位相シフト信号発生ユニット３００によって、「ＫＥＹＯＮ」信号をトリガとして位相が異なる同一周波数ｆｓの複数の低周波信号Ｐｈａｓｅ０，Ｐｈａｓｅ１，…，Ｐｈａｓｅｍが生成される。それらの信号が、ＦＭオペレータ２００，２０１，２０２，…，２０ｍの各ＡＭ変調信号として入力される。それにより、ＦＭオペレータ２００，２０１，２０２，…，２０ｍの異なる波形を有する各被変調信号（図４において、信号Ｐ４と信号Ｐ６とが乗算された信号）がＡＭ変調される。
【００２４】
さらに、加算器２６０によってＦＭオペレータ２００，２０１，２０２，…，２０ｍの出力信号が加算される。その結果、各ＦＭオペレータにおける信号Ｐ４を、周期的に交互に強調して成る信号が加算器２６０から出力される。ここで、異なる音色の音声信号をＦＭオペレータ２１５に生成させるように、ＦＭオペレータ２００，２０１，２０２，…，２０ｍのパラメータが設定されているとする。かかる場合には、これら様々な音色を生成するための各信号Ｐ４を、位相変位の順序に応じて交互に強調して成る信号が加算器２６０から出力される。
【００２５】
次に、加算器２６０の出力信号がＦＭオペレータ２１５のＦＭ変調信号（ＭＯＤＩＮ）として入力される。すなわち、異なる音色を周期的に交互に生成するための信号が、ＦＭ変調信号（ＭＯＤＩＮ）としてＦＭオペレータ２１５に供給されるため、ＦＭオペレータ２１５からは、様々な音色を周期的に交互に強調して成る音声信号が出力されることになる。なお、ＦＭオペレータ２１５に設定されている複数のパラメータはＦＭオペレータ２００，２１０，…，２０ｍに各々設定されている複数のパラメータと異なり、ＦＭオペレータ２１５内部で生成される被変調信号はＦＭオペレータ２００，２１０，…，２０ｍ内部で生成される被変調信号と異なる信号である。
【００２６】
以上のように本実施例によれば、ＦＭオペレータ２００，２０１，…，２０ｍに供給される各ＬＦＯ信号Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｍに基づいて、複数の音色を周期的に交互に強調して成る音声信号がＦＭオペレータ２１５から出力される。これにより、複数の音色をサイクリックに変動させた音声信号が得られる。さらにオフセットメモリ３４０によって、低周波信号Ｐｈａｓｅ０，Ｐｈａｓｅ１，…，Ｐｈａｓｅｍに対してオフセット（直流成分）を印加すると、このオフセットに応じた量だけ当該音色が持続して保持されることになる。なお、ＬＦＯ波形発生部により生成される低周波正弦波信号の周波数を１０Ｈｚ以下、好ましくは４から８Ｈｚ程度にすると、聴感上好ましい効果が得られる。
【００２７】
4．変形例
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能であり、全て本発明の範疇に含まれる。
（１）上記実施例においては、ＦＭオペレータ２００において、エンベロープ発生器２３０の信号とＡＭ入力信号とを加算器２５２によって加算してから、該加算信号Ｐ７と基本波形発生部の出力信号Ｐ４とを乗算したが、エンベロープ発生器の出力信号Ｐ６とＡＭ入力信号とを乗算してから、該乗算信号と基本波形発生部の出力信号Ｐ４とを乗算してもよい。
（２）上記実施例においては、低周波信号Ｐｈａｓｅ０，Ｐｈａｓｅ１，…，Ｐｈａｓｅｍの波形および各ＦＭオペレータ内の基本波形として「正弦波」を採用した例について説明したが、これらの波形は正弦波に限定されるものではなく、任意の波形を適用してもよいことは言うまでもない。
（３）上記実施例は、ＲＯＭに格納されたプログラムによって信号生成方法を実行したが、パーソナルコンピュータ上で動作するアプリケーションプログラムによっても実行することが出来る。このアプリケーションプログラムをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等の記憶媒体に格納して頒布し、あるいは電気通信回線を通じて頒布してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による一実施例である音源装置（信号生成装置）の構成図である。
【図２】ＦＭオペレータの直並列アルゴリズムを示す図および位相をシフトする信号を生成する方法を示す図である。
【図３】位相シフト正弦波発生ユニットのアルゴリズム構成図である。
【図４】ＦＭオペレータのアルゴリズム構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０…入出力インターフェース、１５…通信インターフェース、２０…ＤＳＰ、３０…操作部、４０…表示部、５０…ＣＰＵ、６０…ＲＡＭ、７０…ＲＯＭ、９０…バスライン、１００…音源装置（信号生成装置）、２００，２０５…ＦＭオペレータ、２１０…基本波形発生部、２２０…位相発生部、２３０…エンベロープ発生器、２４１，２４２，２４３…乗算器、２５１，２５２，２６０，３５５，３５６…加算器、３００…位相シフト正弦波発生ユニット、３１０…ＬＦＯ波形発生部、３２０…オフセットメモリ、３３０…位相発生器、３４０…位相シフトメモリ、３５２…モジュロ型加算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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