(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シミュレートしようとする回転スピーカのスピーカボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化による音への影響をシミュレートするために、入力される楽音信号に周波数変調を施す第１の変調手段と、
該第１の変調手段の出力信号を入力し、上記回転スピーカのドップラー効果をシミュレートする周波数変調及び回転に伴う音像の移動乃至音量の変化をシミュレートする振幅変調を施す第２の変調手段と、
前記第１の変調手段と第２の変調手段で施される変調信号を生成する変調信号生成手段と、
該変調信号生成手段を制御する変調信号制御手段とを具備し、
前記第１の変調手段と第２の変調手段とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御されることを特徴とする効果付与装置。
【請求項２】
シミュレートしようとする回転スピーカのスピーカボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化による音への影響をシミュレートするために、入力される楽音信号に周波数変調を施す第１の変調手段と、
該第１の変調手段の出力信号を入力し、上記回転スピーカのドップラー効果をシミュレートする周波数変調及び回転に伴う音像の移動乃至音量の変化をシミュレートする振幅変調を施す第２の変調手段と、
前記第１の変調手段と第２の変調手段で施される変調信号を生成する変調信号生成手段と、
該変調信号生成手段を制御する変調信号制御手段とを具備し、
前記第１の変調手段で施される変調信号の振幅値が、第２の変調手段で施される変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることを特徴とする効果付与装置。
【請求項３】
シミュレートしようとする回転スピーカのスピーカボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化による音への影響をシミュレートするために、入力される楽音信号に周波数変調を施す第１の変調手段と、
該第１の変調手段の出力信号を入力し、上記回転スピーカのドップラー効果をシミュレートする周波数変調及び回転に伴う音像の移動乃至音量の変化をシミュレートする振幅変調を施す第２の変調手段と、
前記第１の変調手段と第２の変調手段で施される変調信号を生成する変調信号生成手段と、
該変調信号生成手段を制御する変調信号制御手段とを具備し、
前記第１の変調手段と第２の変調手段とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御され、且つ第１の変調手段で施される変調信号の振幅値が、第２の変調手段で施される変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることを特徴とする効果付与装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル楽音信号に演算処理を施し、所定の音響効果を付与する効果付与装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、放音された楽音に対し、スピーカボックス２０２内に設置されたスピーカ２００が回転する（正確にはスピーカホーン２０１ａ及び２０１ｂが回転する）ことで、変調をかけ、特殊な音響効果を付与できるものとして定評のある所謂回転スピーカの構成を模式的に示している。
【０００３】
該回転スピーカの構成では、スピーカボックス２０２内でスピーカホーン２０１ａ及び２０１ｂが回転しているため、聴衆側にスピーカホーン２０１ａ又は２０１ｂが近づいてくる場合は、ドップラー効果で該ホーンから放出される楽音は周波数が次第に高くなると共に音量も次第に大きくなり、反対にスピーカホーン２０１ａ又は２０１ｂが聴衆側から遠ざかって行く場合は、同じくドップラー効果で該ホーンから放出される楽音は周波数が次第に低くなると共に音量も次第に小さくなる。そのため、放音される楽音に対し、特異な音響効果が付与されることになる。尚回転する２つのスピーカホーン２０１ａ及び２０１ｂの間では、上記関係がちょうど逆になる（片方が近づいてくる場合は他方は遠ざかることになる）ため、両者の音量の変化は、音像の移動となって感知される。
【０００４】
図６には、このような回転スピーカ構成を、電子的にシミュレートする回路構成が示されている。すなわち、入力される楽音信号に周波数変調を施し、回転スピーカ２００によるドップラー効果をシミュレートする周波数変調部２０及び２１（スピーカホーンが２つで構成されていることを想定）と、楽音信号に対し振幅変調を施し、音像の移動や音量の変化をシミュレートする振幅変調部２６及び２７（最終的な出力はステレオ構成となる）と、スピーカボックス２０２内での音の干渉による周波数特性をシミュレートするフィルタ５０と前記周波数変調部２０及び２１におけるフィードバック部２２及び２４と、回転スピーカ２００の回転スピードの変化をシミュレートする変調信号制御部４０と、前記周波数変調部２０、２１及び振幅変調部２６、２７で施される変調信号を生成する変調信号生成部３０などから構成される。また図面では、コントロールパネル１０２から回転スピーカの回転スピードに関する指示がＣＰＵ１０１に与えられ、該ＣＰＵ１０１は、それの基づき上記変調信号制御部４０をコントロールする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように電子的にシミュレートした場合に得られる音響効果と実際の回転スピーカにより得られる音響効果とを比較してみると、後者の方がより複雑な変化であるが、心地良い効果が得られることが分かる。その原因についてはこれまでいくつかの仮説の元に種々の要因が考えられたが、それでも実際の回転スピーカの効果をよりリアルに再現できるものはなかった。
【０００６】
本発明は、以上のような問題に鑑み創案されたもので、実際の回転スピーカにより得られる音響効果に関するさらに他の要因を追求し、その結果、このような回転スピーカの効果を電子的によりリアルに再現できる効果付与装置を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る効果付与装置の構成は、
シミュレートしようとする回転スピーカのスピーカボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化による音への影響をシミュレートするために、入力される楽音信号に周波数変調を施す第１の変調手段と、
該第１の変調手段の出力信号を入力し、上記回転スピーカのドップラー効果をシミュレートする周波数変調及び回転に伴う音像の移動乃至音量の変化をシミュレートする振幅変調を施す第２の変調手段と、
前記第１の変調手段と第２の変調手段で施される変調信号を生成する変調信号生成手段と、
該変調信号生成手段を制御する変調信号制御手段とを具備し、
前記第１の変調手段と第２の変調手段とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御されることを基本的特徴としている。
【０００８】
上記構成（他の請求項に関しての構成も同じ）は、本発明者による回転スピーカによる音響効果の要因の研究に基づき、回転スピーカによるドップラー効果、音像の移動や音量の変化、スピーカボックス内での音の干渉による周波数特性の変化以外に、狭いスピーカボックス内でスピーカホーンが回転することによってボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化（ここで空気密度の変化とは、回転するスピーカホーンがスピーカボックス内の例えば角部に滞留する空気側に近づくことによって該空気が圧縮され、反対に遠ざかることによってこの空気が伸張されることで起こると考えられる）が起き、それによって、スピーカから放出される音にさらに変調が加わることによるところが大きいことに気づき、考案されたものである。さらにこの変調の度合いは、スピーカの回転速度に依存することが分かった。すなわち、回転速度が低速の時は気流の変化や空気密度の変化がほとんど音に影響することはないが、回転速度の上昇に比例して音への影響が大きくなる。前記従来技術では、上記のような気流や空気密度の変化をシミュレートする構成はない。
【０００９】
従って上記本発明の構成によれば、入力される楽音信号に対してスピーカボックス内でスピーカ（ホーン）が回転することによって起きる気流や空気密度の変化をシミュレートする第１の変調が、第１の変調手段によって施され、その出力信号が入力されて、回転スピーカの効果をシミュレートする従前の構成による第２の変調が施されて出力されることになる。
【００１０】
ただしここで重要なことは、前述のように、変調の度合いがスピーカの回転速度に依存することに基づき、第１の変調手段と第２の変調手段とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御されるという構成が採用されたことである。すなわちドップラー効果、音像の移動や音量の変化、スピーカボックス内での音の干渉による周波数特性の変化は、回転速度が低速時でも影響はあるものの、気流の変化や空気密度の変化に関してはほとんど音に影響することはないが、回転速度の上昇に比例して、これら気流の変化や空気密度の変化も音への影響度が大きくなる（相関関係があることも考えられる）。
【００１１】
請求項２に係る効果付与装置の構成は、
シミュレートしようとする回転スピーカのスピーカボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化による音への影響をシミュレートするために、入力される楽音信号に周波数変調を施す第１の変調手段と、
該第１の変調手段の出力信号を入力し、上記回転スピーカのドップラー効果をシミュレートする周波数変調及び回転に伴う音像の移動乃至音量の変化をシミュレートする振幅変調を施す第２の変調手段と、
前記第１の変調手段と第２の変調手段で施される変調信号を生成する変調信号生成手段と、
該変調信号生成手段を制御する変調信号制御手段とを具備し、
前記第１の変調手段で施される変調信号の振幅値が、第２の変調手段で施される変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることを特徴としている。
【００１２】
当該構成では、上述と同様に、回転速度が低速の時は、気流の変化や空気密度の変化もほとんど音に影響することはないが、回転速度の上昇に比例して、これらは音への影響度が大きくなることから、第１の変調手段で施される変調信号の振幅値が、第２の変調手段で施される変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されるという構成が採用された。すなわち、スピーカの回転速度が上昇するにつれて、ドップラー効果、音像の移動や音量の変化、スピーカボックス内での音の干渉による周波数特性の変化による影響だけでなく、それに呼応して気流の変化や空気密度の変化による影響も音へ現れることになる（この影響は第１の変調手段の変調信号で施されることになるが、その影響の度合いを該変調信号の振幅値で調整する）。
【００１３】
請求項３の構成は、請求項１及び請求項２の両構成を兼ね備えた構成であって、
シミュレートしようとする回転スピーカのスピーカボックス内の気流の変化乃至空気密度の変化による音への影響をシミュレートするために、入力される楽音信号に周波数変調を施す第１の変調手段と、
該第１の変調手段の出力信号を入力し、上記回転スピーカのドップラー効果をシミュレートする周波数変調及び回転に伴う音像の移動乃至音量の変化をシミュレートする振幅変調を施す第２の変調手段と、
前記第１の変調手段と第２の変調手段で施される変調信号を生成する変調信号生成手段と、
該変調信号生成手段を制御する変調信号制御手段とを具備し、
前記第１の変調手段と第２の変調手段とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御され、且つ第１の変調手段で施される変調信号の振幅値が、第２の変調手段で施される変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることを特徴としている。
【００１４】
本願構成の特徴は、前記２つの発明の構成に対して、前記第１の変調手段と第２の変調手段とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御され、且つ第１の変調手段で施される変調信号の振幅値が、第２の変調手段で施される変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることにある。すなわち、スピーカの回転速度が上昇するにつれて、ドップラー効果、音像の移動や音量の変化、スピーカボックス内での音の干渉による周波数特性の変化だけでなく、それに呼応して気流の変化や空気密度の変化による影響も音へ現れることになる。この影響は第１の変調手段の変調信号で施され、その影響の度合いを該変調信号の周波数変化及び振幅値で調整することになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明に係る効果付与装置の実施例構成によって、所謂回転スピーカの効果を電子回路的にシミュレートし、音源１００から出力された楽音に対して、上記回転スピーカによる音響効果を付与する実施例の基本構成説明図である。尚、回転スピーカの構成が、上下で２段以上設置される構成の場合は、図１のフィルタ５０以降の構成とＣＰＵ１０１によって制御される変調信号制御部４０や変調信号生成部３０の構成が、上記段数に応じて回路的に増えることになる。
【００１６】
前記図６に示した構成とほぼ同じ構成を有しているが、本発明構成の特徴である周波数変調部１が周波数変調部２０及び２１の入り側に設けられ、入力される楽音信号に周波数変調を施すようにしている点と、周波数変調部２０、２１及び振幅変調部２６、２７（本発明構成ではこれら４つが第２の変調手段に相当する）で施される変調信号を生成する変調信号生成部３０において、上記周波数変調部１で施される変調信号も生成され出力されており、しかも該周波数変調部１とこれら周波数変調部２０、２１、振幅変調部２６、２７とで夫々施される変調信号が互いに同期して制御されるようにされている点である。
【００１７】
上記各構成を詳細に説明すると、まず前記周波数変調部２０及び２１は、入力される楽音信号に周波数変調を施し、回転スピーカ２００によるドップラー効果をシミュレートする構成である。尚、本構成では、スピーカホーンが２つで構成されていることを想定し、後段の周波数変調部は、２つで構成されている。
【００１８】
また振幅変調部２６及び２７は、楽音信号に対し振幅変調を施し、音像の移動や音量の変化をシミュレートする構成である。
【００１９】
前記フィルタ５０と前記周波数変調部２０及び２１におけるフィードバック部２２及び２４の構成は、スピーカボックス２０２内での音の干渉による周波数特性をシミュレートする構成である。そのうち、フィルタ５０は、例えばローパスフィルタなどで構成される。
【００２０】
前記変調信号制御部４０は、回転スピーカ２００の回転スピードの変化をシミュレートし、そのデータを変調信号生成部３０に出力する構成である。尚、コントロールパネル１０２から回転スピーカの回転スピードに関する指示がＣＰＵ１０１に与えられ、該ＣＰＵ１０１によって、上記変調信号制御部４０がコントロールされる。
【００２１】
さらに変調信号生成部３０は、前述のように、前記周波数変調部１、周波数変調部２０、２１及び振幅変調部２６、２７で施される変調信号を生成し、夫々に出力する構成である。またこれらの変調信号は、該構成によって、互いに同期して制御され、出力されることになる。
【００２２】
次に上記実施例構成の処理につき説明する。音源１００から出力された楽音信号は、フィルタ５０を通り、任意の周波数特性に変更された後、最初の周波数変調部１において、前記変調信号生成部３０で生成された周波数変調信号ＦＳ１１で周波数変調される。
【００２３】
該周波数変調部１の出力信号は、２つ目の周波数変調部２０及び２１に入力されるが、入力部前段の加算器２３及び２５で上記周波数変調部２０及び２１の各の出力信号に乗算器２２及び２４でフィードバック量を重み付けした信号が加算される。
【００２４】
２つ目の周波数変調部２０及び２１では、前記変調信号生成部３０で生成された周波数変調信号ＦＳ２１及びＦＳ２２で、夫々周波数変調される。
【００２５】
これらの各出力信号は、前記振幅変調部２６及び２７において、前記変調信号生成部３０で生成される振幅信号ＡＳ１及びＡＳ２が乗算され、出力される。
【００２６】
上記構成においては、コントロールパネル１０２から回転スピーカの回転スピードに関する指示がＣＰＵ１０１に与えられ、該ＣＰＵ１０１によって、上記変調信号制御部４０がコントロールされることになる。該変調信号制御部４０は、それによって回転スピーカ２００の回転スピードの変化をシミュレートし、そのデータを変調信号生成部３０に出力する。そのような変調信号速度データに基づき、変調信号生成部３０では、図２に示すように、上記周波数変調信号ＦＳ１１、周波数変調信号ＦＳ２１及びＦＳ２２、振幅信号ＡＳ１及びＡＳ２が生成される。
【００２７】
これらの変調信号は、同図に示されるように、互いに同期するように生成される。すなわち、周波数変調信号ＦＳ２１及びＦＳ２２は、位相が全く逆であるだけで、周波数の変位は、変調信号速度データの変化と共に、同じように推移する。振幅信号ＡＳ１及びＡＳ２間も同様である。ただしこの振幅信号は、振幅変調部２６及び２７で加算されると出力信号の振幅を変調せしめることになる。また周波数変調信号ＦＳ２１（ＦＳ２２）、振幅信号ＡＳ１（ＡＳ２）及び周波数変調信号ＦＳ１１間は、位相は異なるものの、周波数は同期して変化する。
【００２８】
このように同期して変化するのは、回転スピーカの回転スピード（回路的には上記変調信号速度データ）に比例して、出力信号の周波数変調と、振幅変調、及び回転による気流或いは空気密度の変化が起こるからである。
【００２９】
前記周波数変調部１において、変調信号ＦＳ１１をａＳＩＮ（ｂωｔ）とすると、変調の深さは、前記変調信号の微分値ａｂＣＯＳ（ｂωｔ）に比例することが分かるように、変調の深さは、振幅係数のみならず、速度係数にも比例することが分かる。
【００３０】
速度係数ｂは、変調信号制御部４０で与えられるデータであるが、これにより、低速回転時には浅い変調がかかり、回転速度が速くなるにつれ、徐々に変調が深くなる、回転スピーカによる気流や空気密度の変化をシミュレートすることができる。従って本実施例構成によれば、実際の回転スピーカ効果に極めて近い複雑な変化であって、大変心地良い音響効果を楽音に付与することができるようになる。
【００３１】
（実施例２）実施例２の構成は、回路的には前記実施例１と全く同じ構成となるが、変調信号生成部３０で生成される変調信号のうち、周波数変調部１で施される周波数変調信号の振幅値が、前記周波数変調部２０及び２１の周波数変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることが異なる。
【００３２】
図３は、実施例２における回転スピーカの回転スピード（回路的には上記変調信号速度データ）と周波数変調信号ＦＳ１１及び周波数変調信号ＦＳ２１の時間的変化を表した信号波形図である。
【００３３】
同図に示すように、周波数変調信号ＦＳ１１は、変調信号速度データ（即ち、シミュレートとする回転スピーカの回転スピード）に比例して振幅値が変化している。他方周波数変調信号ＦＳ２１及びＦＳ２２、振幅信号ＡＳ１及びＡＳ２（図面ではこれら振幅信号ＡＳ１及びＡＳ２は図示なし）は、上記速度データに基づき、その速度が変化している。
【００３４】
以上のような構成により、周波数変調部１では、低速回転時には浅い変調がかかり、回転速度が速くなるにつれ、徐々に変調が深くなる（振幅が大きくなることによる変調の掛かり具合が大きくなる）、回転スピーカによる気流や空気密度の変化をシミュレートすることができる。従って本実施例構成によれば、実際の回転スピーカ効果に極めて近い複雑な変化であって、大変心地良い音響効果を楽音に付与することができるようになる。
【００３５】
（実施例３）実施例３の構成は、回路的には前記実施例１及び実施例２と全く同じ構成となるが、変調信号生成部３０で生成される変調信号のうち、周波数変調部１で施される周波数変調信号と、前記周波数変調部２０及び２１の周波数変調信号とが互いに同期して制御され、且つ前者の変調信号の振幅値が、後者の変調信号でシミュレートしようとする回転スピーカの回転速度に比例して制御されることが特徴である。
【００３６】
図４は、実施例３における回転スピーカの回転スピード（回路的には上記変調信号速度データ）と周波数変調信号ＦＳ１１及び周波数変調信号ＦＳ２１の時間的変化を表した信号波形図である。
【００３７】
同図に示すように、周波数変調信号ＦＳ１１は、変調信号速度データ（即ち、シミュレートとする回転スピーカの回転スピード）に比例して周波数及びその振幅値が変化している。他方周波数変調信号ＦＳ２１及びＦＳ２２、振幅信号ＡＳ１及びＡＳ２（図面ではこれら振幅信号ＡＳ１及びＡＳ２は図示なし）は、上記速度データに基づき、その周波数のみが変化している。
【００３８】
以上のような構成により、周波数変調部１では、低速回転時には浅い変調がかかり、回転速度が速くなるにつれ、徐々に変調が深くなる（周波数が高くなると共に、振幅が大きくなることによる変調の掛かり具合が大きくなる）、回転スピーカによる気流や空気密度の変化をシミュレートすることができる。従って本実施例構成によれば、実際の回転スピーカ効果に極めて近い複雑な変化であって、大変心地良い音響効果を楽音に付与することができるようになる。
【００３９】
尚、本発明の効果付与装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、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。
【００４０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１〜請求項３記載の効果付与装置によれば、楽音に対して付加される回転スピーカの音響効果を電子的によりリアルに再現できることになり、大変心地良い音響効果を楽音に付与することができるようになるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】音源１００から出力された楽音に対して、回転スピーカによる音響効果を付与する実施例１の基本構成を示す説明図である。
【図２】実施例１における変調信号速度データと、周波数変調信号ＦＳ１１、周波数変調信号ＦＳ２１及びＦＳ２２、振幅信号ＡＳ１及びＡＳ２の時間的変化を表した信号波形図である。
【図３】実施例２における変調信号速度データと、周波数変調信号ＦＳ１１及び周波数変調信号ＦＳ２１の時間的変化を表した信号波形図である。
【図４】実施例３における変調信号速度データと、周波数変調信号ＦＳ１１及び周波数変調信号ＦＳ２１の時間的変化を表した信号波形図である。
【図５】実際の回転スピーカの構成に関し、内部を透視した状態で模式的に示した平面図である。
【図６】回転スピーカの構成を電子的にシミュレートした従来の回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１、２０、２１  周波数変調部
２２、２４        乗算器
２３、２５        加算器
２６、２７        振幅変調部
３０              変調信号生成部
４０              変調信号制御部
５０              フィルタ
１００              音源
１０１              ＣＰＵ
１０２              コントロールパネル
２００              回転スピーカ
２０１ａ、２０１ｂ  スピーカホーン
２０２              スピーカボックス
【図１】
0004526744.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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