(57)【要約】【課題】  ヘッドフォンなど、左右の音声信号が空間内で混合されない状態でユーザの耳に到達するように構成されたステレオ再生装置において、従来に無かった独特の特殊効果を付与する。【解決手段】  ピッチシフタ５６は、左チャンネルの音声信号のみに対して半音程度のピッチシフトを施す。右チャンネルの音声信号にはピッチシフトが施されないまま出力される。これらの音声信号をヘッドフォン９で聞くと、ユーザはほとんど全く不協音を感じることがなく、独特の浮遊感のある楽音が聞こえる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステレオを構成する左チャンネルおよび右チャンネルの音声信号が空間内で混合されない状態でユーザの耳に到達するように構成された再生装置に対して、左チャンネルおよび右チャンネルの原音声信号に効果処理を施して供給する効果付与装置であって、
該左チャンネルまたは右チャンネルの原音声信号のうち一方の信号に対して所定のシフト量だけピッチシフトを施すとともに、他方の信号に対してピッチシフトを施すことなく前記再生装置に供給するピッチシフト手段
を有することを特徴とする効果付与装置。
【請求項２】
前記ピッチシフト手段は、
前記一方の信号を、該一方の信号のピッチ周波数の成分であるピッチ成分と、それ以外の周波数成分である非ピッチ成分とに分離する分離手段と、
前記ピッチ成分に対して所定のシフト量だけピッチシフトを施すピッチシフタと、
前記ピッチシフタの出力信号と前記非ピッチ成分とを合成する合成手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の効果付与装置。
【請求項３】
前記ピッチシフト手段は、
前記一方の信号を、所定のピッチシフト帯域の成分と、該ピッチシフト帯域以外の成分とに分離する分離手段と、
前記ピッチシフト帯域の成分に対して所定のシフト量だけピッチシフトを施すピッチシフタと、
前記ピッチシフタの出力信号と、前記ピッチシフト帯域以外の成分とを合成する合成手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の効果付与装置。
【請求項４】
前記ピッチシフト手段は、
左チャンネルおよび右チャンネルの前記原音声信号を、１秒以上の周期で、前記一方の信号として交互に選択することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の効果付与装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯用音楽プレーヤ等に用いて好適な効果付与装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、楽音信号に対して、ピッチシフトを施す効果装置が知られている。例えば、特許文献１においては、楽音信号に数ヘルツ程度の周期でピッチシフトを施すことにより、ビブラートの無い楽音信号にビブラートを施す技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特公平０２−０１０４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ステレオ信号を構成する左右の音声信号のうち一方のみにピッチシフトを施す効果装置は従来は存在しなかった。
ステレオ信号を構成する左右の音声信号のうち一方のみにピッチシフトを施して通常のステレオ用のスピーカから放音すると、単に不協音の混じった楽音が聞こえるだけであって特段の効果は感じられない。
しかし、実験によれば、一方のみに半音程度のピッチシフトを施した左右の音声信号をステレオ用のヘッドフォンを用いて聞くと、ユーザはほとんど不協音を感じることがなく、独特の浮遊感のある楽音が聞こえることが判明した。これは、左右の音声信号がユーザの耳に入った後、脳内でミキシングされるとき、左右の音声信号のマッチングが取れないことにより、浮遊感を感じるのではないかと考えられる。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、ステレオの音声信号に対して、従来には存在しなかった独特の効果を付与することのできる効果付与装置を提供することを目的としている。
【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記載の効果付与装置（５４，６０，７０）にあっては、ステレオを構成する左チャンネルおよび右チャンネルの音声信号が空間内で混合されない状態でユーザの耳に到達するように構成された再生装置（９）に対して、左チャンネルおよび右チャンネルの原音声信号（再生部５３の出力信号）に効果処理を施して供給する効果付与装置（５４，６０，７０）であって、該左チャンネルまたは右チャンネルの原音声信号のうち一方の信号に対して所定のシフト量だけピッチシフトを施すとともに、他方の信号に対してピッチシフトを施すことなく前記再生装置（９）に供給するピッチシフト手段（５６，６２〜６６，６８，７１〜７６，７８）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記載の効果付与装置（６０）において、前記ピッチシフト手段（６２〜６６，６８）は、前記一方の信号を、該一方の信号のピッチ周波数の成分であるピッチ成分と、それ以外の周波数成分である非ピッチ成分とに分離する分離手段（６２）と、前記ピッチ成分に対して所定のシフト量だけピッチシフトを施すピッチシフタ（６４）と、前記ピッチシフタ（６４）の出力信号と前記非ピッチ成分とを合成する合成手段（６８）とを有することを特徴とする。
さらに、請求項３記載の構成にあっては、請求項１記載の効果付与装置（７０）において、前記ピッチシフト手段（７１〜７６，７８）は、前記一方の信号を、所定のピッチシフト帯域の成分と、該ピッチシフト帯域以外の成分とに分離する分離手段（７１，７２）と、前記ピッチシフト帯域の成分に対して所定のシフト量だけピッチシフトを施すピッチシフタ（７４）と、前記ピッチシフタ（７４）の出力信号と、前記ピッチシフト帯域以外の成分とを合成する合成手段（７８）とを有することを特徴とする。
さらに、請求項４記載の構成にあっては、請求項１ないし３の何れかに記載の効果付与装置において、前記ピッチシフト手段（７１〜７６，７８）は、左チャンネルおよび右チャンネルの前記原音声信号を、１秒以上の周期で、前記一方の信号として交互に選択する（図５の変形例）ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このように本発明によれば、左チャンネルまたは右チャンネルの原音声信号のうち一方の信号に対して所定のシフト量だけピッチシフトを施すとともに、他方の信号に対してピッチシフトを施すことなく再生装置に供給するから、独特の浮遊感のある効果を音声信号に施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
1．第１実施例
次に、本発明の第１実施例の携帯用音楽プレーヤのハードウエア構成を図１を参照し説明する。図１において２はＬＣＤ（液晶表示装置）、４は該ＬＣＤ２を制御するＬＣＤインタフェースである。６はＣＰＵであり、ＲＯＭ１４に記憶されたプログラムに基づいて、システムバス１０を介して各部を制御する。５はクロック回路であり、音楽データの再生が開始された時点を基準とする現在時刻を計測するとともに、ＣＰＵ６に対してタイマ割込みを発生させる。２０は楽音再生部であり、演奏情報に基づいて音声信号（楽音信号）を生成する音源部２２と、ＡＡＣ形式またはＭＰ３形式等の圧縮音声データを非圧縮の音声信号に変換するデコーダ２４と、音源部２２またはデコーダ２４から出力された音声信号にエフェクトを付与するＤＳＰ２６等とから構成されている。８はＤＡコンバータであり、楽音再生部２０から出力されたステレオの音声信号をアナログ信号に変換する。変換された音声信号は、ステレオ用のヘッドフォン９を介して放音される。１２はＲＡＭであり、ＣＰＵ６のワークメモリとして使用される。また、ＲＡＭ１２は不揮発性のＲＡＭであり、各種楽曲ファイル等もＲＡＭ１２に記憶される。１６は通信モジュールであり、外部機器との間で、楽曲ファイルのダウンロード等の処理を行う。１８は操作部であり、ユーザによって操作される各種ボタン等から構成される。
【０００８】
次に、携帯用音楽プレーヤにおけるアルゴリズム構成を図２を参照し説明する。５０は複数の楽曲ファイルであり、演奏情報を記録した演奏情報ファイルまたは圧縮音声データを記録した圧縮音声データファイルのうち何れかであり、これらはＲＡＭ１２に記憶されている。５２はセレクタ部であり、操作部１８におけるユーザの操作に基づいて、再生対象となる一の楽曲ファイルを選択する。このセレクタ部５２は、ＲＯＭ１４に記憶されたプログラムおよびＣＰＵ６によって実現される。５３は再生部であり、楽曲ファイルとして演奏情報ファイルが選択された場合は音源部２２によって実現され、楽曲ファイルとして圧縮音声データファイルが選択された場合はデコーダ２４によって実現される。
【０００９】
再生部５３においては、楽曲ファイルが再生されることにより、ステレオの音声信号が出力される。５４は効果付与部であり、ＤＳＰ２６によって実現される。効果付与部５４の内部において５６はピッチシフタであり、ステレオの音声信号のうち一方のチャンネル（図示の例にあっては左チャンネル）に対してピッチシフトを施す。ここで、施されるピッチシフト量は、例えば、「０〜２００セント」の範囲内であり、操作部１８においてユーザによって設定される。
【００１０】
５８は遅延部であり、他方のチャンネル（図示の例にあっては右チャンネル）に対して遅延処理を施す。ピッチシフタ５６においては、ピッチシフト処理のために左チャンネルの音声信号が所定時間だけ遅延される。遅延部５８の遅延時間は、ピッチシフタ５６における遅延時間に等しくなるように設定され、これによって効果付与部５４における左右のチャンネルの遅延時間が等しくなる。効果付与部５４から出力されたステレオの音声信号は、ＤＡコンバータ８およびヘッドフォン９を介して放音される。このように、本実施例によれば、ステレオの音声信号の一方のみに対して半音程度のピッチシフトを施すことができるから、ヘッドフォン９を介してユーザがこの音声信号を聞くと、独特の浮遊感のある効果を得ることができる。
【００１１】
2．第２実施例
次に、本発明の第２実施例の携帯用音楽プレーヤについて説明する。第２実施例の携帯用音楽プレーヤのハードウエア構成およびアルゴリズム構成は第１実施例（図１，図２）のものと同様であるが、本実施例においては、第１実施例の効果付与部５４に代えて、図３に示す効果付与部６０が適用される。効果付与部６０の内部において６２はピッチ成分分離器であり、左チャンネルの入力信号を、ピッチ（周期性）を有する成分であるピッチ成分（周期成分）と、それ以外の周波数成分である非ピッチ成分（残差成分）とに分離する。これら成分の具体的な分離手法については、例えば、特公平０６−０４４７１３号公報や、特開平１１−１２６０８０号公報に開示されている方法を用いればよい。６４はピッチシフタであり、該ピッチ成分に対して、ピッチシフトを施す。ここで、施されるピッチシフト量は、第１実施例の場合と同様に操作部１８においてユーザによって設定される。
【００１２】
６６は遅延部であり、ピッチシフタ６４における遅延時間に等しい時間だけ、非ピッチ成分を遅延させる。６８は加算器であり、ピッチシフタ６４および遅延部６６の各出力信号を加算し、左チャンネルの出力信号として出力する。６７は遅延部であり、ピッチ成分分離器６２、ピッチシフタ６４および加算器６８における総遅延時間に等しい時間だけ、右チャンネルの入力信号を遅延し、その遅延結果を右チャンネルの出力信号として出力する。出力された左右の音声信号は、ＤＡコンバータ８およびヘッドフォン９を介して放音される。このように、本実施例によれば、ピッチ成分のみに対してピッチシフトを施すことができ、非ピッチ成分に対してはピッチシフトを施すことなく音声信号を出力することができる。これにより、左右チャンネルの音声信号におけるノイズ成分の聴感を揃えることができる。
【００１３】
3．第３実施例
次に、本発明の第３実施例の携帯用音楽プレーヤについて説明する。第３実施例の携帯用音楽プレーヤのハードウエア構成およびアルゴリズム構成は第１実施例（図１，図２）のものと同様であるが、本実施例においては、第１実施例の効果付与部５４に代えて、図４に示す効果付与部７０が適用される。効果付与部７０の内部において７１はバンドパスフィルタであり、左チャンネルの入力信号のうち所定帯域（ピッチシフト帯域という）の成分を通過させる。７２はバンド除去フィルタであり、左チャンネルの入力信号のうち、ピッチシフト帯域の成分を除去し、それ以外の成分を通過させる。７４はピッチシフタであり、ピッチシフト帯域の成分に対して、ピッチシフトを施す。ここで、施されるピッチシフト量は、第１実施例の場合と同様に操作部１８においてユーザによって設定される。
【００１４】
７６は遅延部であり、ピッチシフタ７４における遅延時間に等しい時間だけ、バンド除去フィルタ７２の出力信号を遅延させる。７８は加算器であり、ピッチシフタ７４および遅延部７６の各出力信号を加算し、左チャンネルの出力信号として出力する。７７は遅延部であり、バンドパスフィルタ７１、ピッチシフタ７４および加算器７８における総遅延時間に等しい時間だけ、右チャンネルの入力信号を遅延し、その遅延結果を右チャンネルの出力信号として出力する。出力された左右の音声信号は、ＤＡコンバータ８およびヘッドフォン９を介して放音される。このように、本実施例によれば、所定のピッチシフト帯域の周波数成分のみに対してピッチシフトを施すことができ、それ以外の周波数成分に対してはピッチシフトを施すことなく音声信号を出力することができる。
【００１５】
ここで、ピッチシフト帯域は、例えば「５００Ｈz〜５kＨz」程度にするとよい。この「５００Ｈz〜５kＨz」程度の帯域では、人間がピッチの変動を感じやすいため、独特の浮遊感のある効果を特に得やすい。一方、「５００Ｈz」以下、および５kＨz」以上の帯域、例えばベースやシンバルの帯域においては、ピッチの変動を感じにくく、左右のピッチの相違が単なる音の濁りとして感じられる傾向がある。そこで、本実施例のようにかかる帯域をピッチシフト帯域から除外することにより、音の濁りなどを軽減でき、左右チャンネルの音声信号におけるこれらの帯域の聴感を揃えることができる。
【００１６】
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、例えば以下のように種々の変形が可能である。
(1)上記各実施例においては、左チャンネルの音声信号のみに対してピッチシフト処理を施したが、これとは逆に右チャンネルの音声信号のみに対してピッチシフト処理を施してもよい。
【００１７】
(2)セレクタ部５２においては、同時に複数の楽曲ファイルを選択してもよい。例えば、セレクタ部５２において２つの楽曲ファイルＡ，Ｂを選択し、再生部５３において楽曲ファイルＡ，Ｂの左チャンネル同士、右チャンネル同士の音声信号をミキシングし、そのミキシング結果を左右チャンネルの音声信号として効果付与部５４に供給してもよい。あるいは、楽曲ファイルＡ，Ｂのうち何れかの左右を逆にしてミキシングしてもよい。
【００１８】
(3)上記各実施例においては、左チャンネルの音声信号のみに対してピッチシフト処理を施したが、左右チャンネルの音声信号の双方に対して、独立してピッチシフト処理を施すようにしてもよい。
【００１９】
(4)また、上記各実施例においては、同一のピッチシフト量を定常的に施したが、ピッチシフト量を所定周期毎に変動させてもよい。
【００２０】
(5)ここで、上述した変形例(３)，(４)を組み合わせ、左右チャンネルの音声信号の双方に対して、所定周期毎に交互にピッチシフト処理を施した場合における左右チャンネルのピッチシフト量の一例を図５に示す。図５において８２および８４は各々左チャンネルのおよび右チャンネルのピッチシフト量ＰＳを示すものであり、何れも周期「２Ｔ」、最大値ＰＳmaxの台形波状の特性を有するとともに、切替えタイミングｔ1，ｔ2，ｔ3，……の前後において左右のピッチシフト量ＰＳがクロスオーバーしている。ここで、最大値ＰＳmaxおよび周期「２Ｔ」は、何れも操作部１８においてユーザによって設定される。
【００２１】
(6)また、図５において、半周期「Ｔ」を「１」小節の長さに一致させ、切替えタイミングｔ1，ｔ2，ｔ3，……を、小節線のタイミング（各小節の区切りタイミング）に設定してもよい。かかる場合には、各楽曲ファイルに対して小節線のタイミングを特定しておく必要があるが、楽曲ファイルが演奏情報ファイル（ＭＩＤＩファイル等）である場合には、小節線を表すメタイベントを記述しておくとよい。なお、通常の楽曲のテンポは「４０〜２４０」程度であるから、４／４拍子であれば、「１」小節の長さ、すなわち半周期「Ｔ」は、「１〜６」秒程度になり、１／２拍子であれば、半周期「Ｔ」は、「０．５〜３」秒程度になり、ピッチシフトが施される周期「２Ｔ」は、「１」秒以上になる。
【００２２】
(7)上記各実施例においては、音声信号に対してピッチシフトをリアルタイムに施して放音したが、携帯用音楽プレーヤにおいてリアルタイムにピッチシフトを施すだけの処理能力が確保できない場合は、効果付与部５４の出力信号をＲＡＭ１２に一旦記憶させ、処理が完了した後に放音するようにしてもよい。
【００２３】
(8)上記各実施例において適用された効果付与部５４，６０，７０は、一の携帯用音楽プレーヤにおいて、選択的に適用できるようにしてもよい。すなわち、操作部１８におけるユーザの操作に基づいて、何れかの効果付与部５４，６０，７０が効果の「タイプ」として選択できるようにしてもよい。
【００２４】
(9)また、上記各実施例においては、左チャンネルおよび右チャンネルの音声信号が空間内で混合されない状態でユーザの左右の耳に到達するように構成された再生装置の例としてヘッドフォン９を適用した例を説明したが、かかる再生装置はヘッドフォン９に限定されるものではなく、例えば極めて指向性の強いスピーカシステムによっても実現することが可能である。
【００２５】
(10)ピッチシフト量の範囲は、「０〜２００セント」に限定されるものではなく、任意であってよい。例えば、「０〜−３００セント」、「０〜４００セント」、「−２００〜＋３００セント」などであってもよい。
【００２６】
(11)また、上記各実施例においては、ピッチシフト量は連続的な許容範囲内の中で任意に設定できたが、例えば、「±１００セント」および「±２００セント」のように、「１００セント」単位の断続的な値のみ設定できるようにしてもよい。ピッチシフト量が「±１００セント」または「±２００セント」程度であれば、ピッチシフトによる音質変化が耳につきにくく、また、ピッチシフト前の音声信号が平均律音階上の音階であるとき、ピッチシフト後の音声信号も平均律音階上の音階になるため、ユーザに違和感を与えることなくピッチシフトによる効果付与を行うことができる。
【００２７】
(12)また、上記第３実施例においては、ピッチシフト帯域は「５００Ｈz〜５kＨz」であったが、ピッチシフト帯域も任意に定められるようにしてもよい。ベース音がピッチシフトされることを避ければ良い場合には、ピッチシフト帯域は、例えば「４００Ｈz以上」、「５００Ｈz以上」、あるいは「６００Ｈz以上」のように、上限の無い帯域を定めればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施例の携帯用音楽プレーヤのハードウエアブロック図である。
【図２】第１実施例の携帯用音楽プレーヤのアルゴリズムのブロック図である。
【図３】第２実施例の携帯用音楽プレーヤのアルゴリズムの要部のブロック図である。
【図４】第３実施例の携帯用音楽プレーヤのアルゴリズムの要部のブロック図である。
【図５】一変形例におけるピッチシフト量ＰＳの特性を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
２：ＬＣＤ、４：ＬＣＤインタフェース、５：クロック回路、６：ＣＰＵ、８：ＤＡコンバータ、９：ヘッドフォン（再生装置）、１０：システムバス、１２：ＲＡＭ、１４：ＲＯＭ、１６：通信モジュール、１８：操作部、２０：楽音再生部、２２：音源部、２４：デコーダ、２６：ＤＳＰ、５０：楽曲ファイル、５２：セレクタ部、５３：再生部、５４，６０，７０：効果付与部、５６，６４，７４：ピッチシフタ（ピッチシフト手段）、５６，６２〜６６，６８，７１〜７６，７８：
５８，６６，６７，７６，７７  遅延部、６２：ピッチ成分分離器（分離手段）、６８：加算器（合成手段）、７１：バンドパスフィルタ、７１，７２：フィルタ（分離手段）、７２：バンド除去フィルタ、７４：（ピッチシフタ）、７８：加算器（合成手段）。
【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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