(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、音声信号を入力し任意の特性を付与する非巡回型である第１のフィルタ処理装置と、
第１のフィルタ処理装置の出力を入力し任意の特性を付与する巡回型である第２のフィルタ処理装置とを
有する音響効果付与装置において、
第１のフィルタ処理装置は、所望の特性を実現するＮ個の非巡回型フィルタの係数を、１つおきに乃至一定の数おきに用いて、Ｍ回の乗算によりフィルタ処理するものであって、
第２のフィルタはＮ＞Ｍ＋ＬであるＬ回の乗算によりフィルタ処理するものであることを特徴とする音響効果付与装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響効果付与装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エレキギターなどの出力ジャックに直接プラグインする小型軽量なアンプシミュレータが知られている。アンプシミュレータとはギターアンプやキャビネットの特性を模擬する装置である。アンプシミュレータを用いることで、アンプを介さずに楽音をラインに入力した場合に、あたかもアンプを通して再生されたかのような音色を得ることができる。
【０００３】
アンプシミュレータには、クラシック・ロック、ポップなど、音楽のジャンル毎に良く知られているアンプの特性それぞれに特化して模擬することができるものも存在し、さらに、アンプシミュレータにはマルチエフェクタ機能を備えるものもある。ユーザはアンプシミュレータにヘッドホンをつないで、電子楽器を演奏することにより、アンプを使用できない自宅などの環境下においても手軽に楽器演奏を楽しむことができる。
【０００４】
また、このアンプシミュレータは、他の電子楽器のエフェクタの一部として用いられることもある。
【０００５】
このようなアンプシミュレータを構成する場合、実測した周波数特性を元に、ＦＩＲフィルタを使用して所望の特性を実現する方法がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＦＩＲフィルタで任意の特性を実現する際には、高い次数で演算を行わないと、十分な周波数分解能を得ることができない。即ち、ＦＩＲフィルタの次数が高ければ、周波数分解能が高くなる。従って、例えば、倍の周波数分解能を得ようと思えば、次数を倍にすれば良いことになる。
【０００７】
ところが、次数を倍にすれば、演算量も倍に増え、そのような負荷の増大は、他の処理に影響が出ることになると言う問題がある。図５では、６３次ＦＩＲフィルタでアンプ特性を近似させた場合の、測定したアンプの特性（淡い線）とＦＩＲフィルタにより近似特性（濃い線）とを示しているが、１００Ｈｚや１ｋＨｚ付近で、既に、ＦＩＲフィルタによる近似特性は、測定したアンプの特性に追従していけてないばかりか、１０ｋＨｚ付近でも、ＦＩＲフィルタによる近似特性は、測定したアンプの特性から乖離し、追従していけないことが分かる。
【０００８】
本発明は、以上のような問題を解決せんと創案されたものであって、演算量を増大させることなく種々のシミュレータ（アンプシミュレータに限らない）のフィルタ特性を良好にさせることの出来る音響効果付与装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の構成は、少なくとも、音声信号を入力し任意の特性を付与する非巡回型である第１のフィルタ処理装置と、第１のフィルタ処理装置の出力を入力し任意の特性を付与する巡回型である第２のフィルタ処理装置とを
有する音響効果付与装置において、
第１のフィルタ処理装置は、所望の特性を実現するＮ個の非巡回型フィルタの係数を、１つおきに乃至一定の数おきに用いて、Ｍ回の乗算によりフィルタ処理するものであって、
第２のフィルタはＮ＞Ｍ＋ＬであるＬ回の乗算によりフィルタ処理するものであることを基本的な特徴としている。
【００１０】
上記構成では、非巡回型の第１のフィルタ処理装置（後述する実施例ではＦＩＲフィルタ）では、１つおき乃至一定の数おきの係数を処理させるようにしているため、演算量を抑えながらも、高い次数での演算がなされ十分な周波数分解能を得ることができ、任意のシミュレータとしての機能を果たしている。他方巡回型の第２のフィルタ処理装置（後述する実施例ではＩＩＲフィルタ）では、上記第１のフィルタ処理装置で発生したエイリアシング成分を除去している。この場合、第１及び第２のフィルタ装置の乗算回数の合計（Ｍ＋Ｌ）が、本来実現しようとしている第１のフィルタ装置の乗算回数Ｎよりも少なくなる（Ｎ＞Ｍ＋Ｌ）ことで、演算量を抑え（演算負荷を下げる）ながらも、高い次数での演算がなされ十分な周波数分解能を得ることができることになる。
【００１１】
後述する実施例構成では、このような構成をＤＳＰで実現しているが、それに限定されない。また、同実施例構成では、アンプシミュレータにこのような構成を適用しているが、他のフィルタ処理においても有効となることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の上記構成によれば、非巡回型の第１のフィルタ処理装置では、１つおき乃至一定の数おきの係数を処理させるようにしており、演算量を抑えながらも、高い次数での演算がなされ十分な周波数分解能を得ることが可能となり、任意のシミュレータとしての機能を果たすことができる。即ち、第１及び第２のフィルタ装置の乗算回数の合計（Ｍ＋Ｌ）が、本来実現しようとしている特性のフィルタ処理の乗算回数Ｎよりも少なくなる（Ｎ＞Ｍ＋Ｌ）ことで、演算量を抑えながらも、高い次数での演算がなされ十分な周波数分解能を得ることができるようになり、種々のシミュレータのフィルタ特性を良好にさせることが可能となるという優れた効果を奏し得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１４】
図１は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１００を中心に、本発明に係る音響効果付与装置が適用されたアンプシミュレータの構成の概略を示すブロック図である。
【００１５】
同図に示すように、システムバス２００には、ＣＰＵ２０２、ＲＯＭ２０４、ＲＡＭ２０６、パネルスキャン回路２０８ａを介して操作パネル２０８及びＤＳＰ１００が接続されている。各部へのコマンド・データの入出力、及びそれらの入出力のタイミング制御が行われている。すなわち、システムバス２００は、それに繋がった各回路を、後述するＣＰＵ２０２により制御し、アンプシミュレータとして機能させることになる。
【００１６】
ＲＯＭ２０４は、後述するＣＰＵ２０２及びＤＳＰ１００において用いられるプログラムを記憶するプログラムメモリ（図示無し）や必要な各種データ（例えばＤＳＰ１００で使用される係数など）が記憶されている。
【００１７】
ＲＡＭ２０６は、ＣＰＵ２０２による制御において発生する各種パラメータやデータ等を一時的に記憶する。
【００１８】
アンプシミュレータには、操作パネル２０８などが設けられている。操作パネル２０８は、クラシック・ロック、ポップなど、音楽のジャンル毎に良く知られているアンプの特性それぞれに特化して模擬することができる種々のエフェクト設定のためのスイッチ等が設けられていて、この操作パネル２０８から設定された情報は、パネルスキャン回路２０８ａのスキャンによってその設定値が検出され、システムバス２００を介して、ＣＰＵ２０２に供給される。
【００１９】
ＣＰＵ２０２は、ＲＯＭ２０４から読み出されたプログラムを実行することで、上記各部の制御と、データの入出力処理を司り、上記システムバス２００でつながっている上記各回路をアンプシミュレータを構成するものとして全体を制御すると共に、ＲＯＭ２０４から、ＤＳＰ１００を音響効果付与用に効果付与部１２０に用いられるプログラム及び必要な係数データが読み出されて、該ＤＳＰ１００に送られ、ライン入力の入力端子からアナログ−デジタルコンバータ（Ａ／Ｄ変換器）２１０を介して入力されてくるギター３００（エレキギター等）の楽音データに必要な音響効果がＤＳＰ１００内の効果付与部１２０において付加される。その際、ＤＳＰ１００の効果付与部１２０では、外部メモリ１４０を制御下に持っており、ライン入力の入力端子からアナログ−デジタルコンバータ２１０を介して入力される楽音データを元にして、特定の処理を行ってサンプリングデータとして外部メモリ１４０に書き込み、又該外部メモリ１４０から、サンプリングデータを読み出し、楽音データとして出力する。
【００２０】
尚、ＤＳＰ１００から出力された音響効果の付与された楽音データは、デジタル−アナログコンバータ（Ｄ／Ａ変換器）２１２に入力されてアナログ信号に変換され、該アナログ信号はサウンドシステム２１４によって、そこへプラグインされてつながったヘッドホン３１０などから出力される。
【００２１】
本実施例構成では、ＣＰＵ２０２によって、ＲＯＭ２０４から、ＤＳＰ１００を音響効果付与用に効果付与部１２０に用いるためのプログラム及び必要な係数データが読み出されて、該ＤＳＰ１００に送られ、図２に示すように、ＤＳＰ１００内に、ＦＩＲフィルタ１２０ａとＩＩＲフィルタ１２０ｂとが形成され、効果付与部１２０を構成することになる。
【００２２】
上記ＦＩＲフィルタ１２０ａは、音声信号を入力し任意の特性を付与する、本発明の非巡回型第１のフィルタ処理装置に相当する。また、ＩＩＲフィルタ１２０ｂは、上記ＦＩＲフィルタ１２０ａの出力を入力し任意の特性を付与する、本発明の巡回型第２のフィルタ処理装置に相当する。
【００２３】
図３は、上記ＦＩＲフィルタ１２０ａの回路概略構成を示しており、同図に示すように、遅延回路Ｚ-1１０と、ＣＰＵ２０２によりＲＯＭ２０４から送られてきた所定の係数を乗算する乗算器１２と、上記回路の値を加算する加算器１４とから構成されている。この回路構成で通常のものと違うのは、ギターアンプ等の特性を実現するＮ個（次数Ｎ＝１２７次）のＦＩＲ（非巡回）型フィルタの係数を、１つおきに用いて（その間に乗算器１２にかけ与えられる係数は０となっており、その部分は演算が行われない）、Ｍ回の乗算によりフィルタ処理するようになっていることである。演算が行われていない分それだけＦＩＲフィルタ１２０ａの演算量が少なくて済む。
【００２４】
他方ＩＩＲフィルタ１２０ｂは、Ｎ＞Ｍ＋ＬであるＬ回の乗算によりフィルタ処理するローパスフィルタで構成されている。
【００２５】
上記構成では、ＦＩＲフィルタ１２０ａでは、１つおきに係数を処理させるようにしている（所望のアンプ特性が高域側に折り返したような特性のフィルタ処理が実施される）ため、演算量を抑えながらも、高い次数での演算がなされ、十分な周波数分解能を得ることができ、アンプシミュレータのフィルタ特性を良好にさせることが可能となる。
【００２６】
他方ＩＩＲフィルタ１２０ｂでは、例えば３次程度のローパスフィルタ演算を行い、高域を十分に減衰させており、上記ＦＩＲフィルタ１２０ａで発生したエイリアシング成分を除去している。
【００２７】
以上のような構成で、ＦＩＲフィルタ１２０ａ及びＩＩＲフィルタ１２０ｂの乗算回数の合計（Ｍ＋Ｌ）が、本来実現しようとしている特性のＦＩＲフィルタの乗算回数Ｎよりも少なくなる（Ｎ＞Ｍ＋Ｌ）ことで、演算量を抑え（演算負荷を下げる）ながらも、高い次数での演算がなされ十分な周波数分解能を得ることができることになる。
【００２８】
図４は、１２７次の本実施例構成のＦＩＲフィルタ１２０ａによる近似特性と、測定した実際のアンプ特性を示しているが、図５の場合と異なり、１０ｋＨｚ付近でも、ＦＩＲフィルタによる近似特性は、測定したアンプの特性に十分追従していることが分かる。上述のように、演算が行われていない分それだけＦＩＲフィルタ１２０ａの演算量が少なくて済んでおり、アンプ特性は一般に１０ｋＨｚ程度から上の高域が大きく減袁しているため低域側が重要となるが、その低域側では所望の特性を実現できていることが分かる。
【００２９】
以上示した本実施例構成によれば、ＦＩＲフィルタ１２０ａでは、１つおきに係数処理させるようにしており、演算量を抑えながらも、高い次数での演算がなされ、十分な周波数分解能を得ることが可能となり、アンプシミュレータとしての機能を果たすことができる、即ち、ＦＩＲフィルタ１２０ａ及びＩＩＲフィルタ１２０ｂの乗算回数の合計（Ｍ＋Ｌ）が、本来実現しようとしている特性のＦＩＲフィルタの乗算回数Ｎよりも少なくなる（Ｎ＞Ｍ＋Ｌ）ことで、演算量を抑えながらも、高い次数での演算がなされ、十分な周波数分解能を得ることができるようになり、アンプシミュレータのフィルタ特性を良好にさせることが可能となる。
【００３０】
本実施例では、本発明の構成をアンプシミュレータの構成として示したが、例えば電子鍵盤楽器におけるエフェクトの一部として、該構成を用いることも、もちろん可能である。
【００３１】
尚、本発明の音響効果付与装置は、上記ＤＳＰだけで実現されるものではなく、他の回路構成においても適用可能である。また、上記実施例構成では、アンプシミュレータにこのような構成を適用しているが、他のフィルタ処理においても有効となりえるので、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の音響効果付与装置は、アンプシミュレータのみならず、他のフィルタ処理においても有効となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ＤＳＰ１００を中心に、本発明に係る音響効果付与装置が適用されたアンプシミュレータの構成の概略を示すブロック図である。
【図２】ＤＳＰ１００内に、ＦＩＲフィルタ１２０ａとＩＩＲフィルタ１２０ｂとからなる、効果付与部１２０の構成が形成された状態を示す機能ブロック図である。
【図３】ＦＩＲフィルタ１２０ａの回路構成を示す概略図である。
【図４】１２７次の本実施例構成のＦＩＲフィルタ１２０ａによる近似特性と、測定した実際のアンプ特性を示す説明図である。
【図５】６７次の従来のＦＩＲフィルタ１２０ａによる近似特性と、測定した実際のアンプ特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０        遅延回路Ｚ-1
１２        乗算器
１４        加算器
１００        ＤＳＰ
１２０ａ      ＦＩＲフィルタ
１２０ｂ      ＩＩＲフィルタ
２００        システムバス
２０２        ＣＰＵ
２０４        ＲＯＭ
２０６        ＲＡＭ
２０８        操作パネル
２０８ａ      パネルスキャン回路
２１０        アナログ−デジタルコンバータ
２１２        デジタル−アナログコンバータ
２１４        サウンドシステム
３００        ギター
３１０        ヘッドホン
【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５】
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