(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力解析音波形のピッチ情報を出力するピッチ情報発生部と、このピッチ情報発生部からのピッチ情報を位相増分値データに変換するピッチ／位相変換部と、このピッチ／位相変換部からの位相増分値データに基づいて位相データを得る位相発生器と、上記入力解析音波形のレベル情報を出力するレベル情報発生部と、このレベル情報発生部からのレベル情報に基づいて基底波形毎の重み係数を発生する重み係数発生部と、上記位相発生器からの位相データ及び上記重み係数発生部からの基底波形毎の重み係数に基づいて重み係数を乗算した各基底波形の出力合成音を得る波形発生装置とを備え、上記波形発生装置は、ＫＬ基底波形を格納してなる基底数に応じた基底メモリを有し、上記位相データをアドレス入力として各基底メモリからＫＬ基底波形を読み出して出力する基底波形発生装置と、各ＫＬ基底波形に上記重み係数発生部からの基底波形毎の重み係数を乗算する基底数に応じた乗算器と、これら乗算器の出力の合成音を得る加算器とを有する音源システムにおいて、
上記重み係数発生部は、互いに直交するピッチ軸とレベル軸及び重み係数軸でなる空間に重み係数が曲面をなすようにした、ピッチ及びレベルに応じた重み係数を格納してなる基底波形毎の２次元テーブルメモリを有し、上記ピッチ情報発生部からのピッチ情報及び上記レベル情報発生部からのレベル情報に基づいて各ＫＬ基底波形毎の重み係数を上記各乗算器に出力することを特徴とする音源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の音源システムにおいて、上記基底波形発生装置は、上記２次元テーブルメモリを用いて補間法による直線近似によりピッチ及びレベルに応じた重み係数を求めることを特徴とする音源システム。
【請求項３】
入力解析音波形のピッチ情報を出力するピッチ情報発生部と、このピッチ情報発生部からのピッチ情報を位相増分値データに変換するピッチ／位相変換部と、このピッチ／位相変換部からの位相増分値データに基づいて位相データを得る位相発生器と、上記入力解析音波形のレベル情報を出力するレベル情報発生部と、このレベル情報発生部からのレベル情報に基づいて基底波形毎の重み係数を発生する重み係数発生部と、上記位相発生器からの位相データ及び上記重み係数発生部からの基底波形毎の重み係数に基づいて重み係数を乗算した各基底波形の出力合成音を得る波形発生装置と備え、上記波形発生装置は、ＫＬ基底波形を格納してなる基底数に応じた基底メモリを有し、上記位相データをアドレス入力として各基底メモリからＫＬ基底波形を読み出して出力する基底波形発生装置と、各ＫＬ基底波形に上記重み係数発生部からの基底波形毎の重み係数を乗算する基底数に応じた乗算器と、これら乗算器の出力の合成音を得る加算器とを有する音源システムにおいて、
上記重み係数発生部は、ピッチ及びレベルを変数とする２変数多項式を、互いに直交するピッチ軸とレベル軸及び重み係数軸でなる空間に重み係数が曲面をなすようにした、重み係数に近似したときの係数を各基底波形毎に格納してなる係数メモリと、上記ピッチ情報発生部からのピッチ情報と上記レベル情報発生部からのレベル情報及び上記係数メモリからの各ＫＬ基底波形毎の係数に基づいて重み係数を演算する基底波形毎の重み係数演算器とを備え、これら重み係数演算器からの各ＫＬ基底波形毎の重み係数を上記各乗算器に出力することを特徴とする音源システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の音源システムにおいて、上記ピッチ情報発生部からのピッチ情報及び上記レベル情報発生部からのレベル情報に応じたフィルタ係数を出力する第１のフィルタ係数発生部と、この第１のフィルタ係数発生部からのフィルタ係数が設定されて上記波形発生装置からの出力をフィルタ処理するフォルマントフィルタとをさらに備えたことを特徴とする音源システム。
【請求項５】
請求項４に記載の音源システムにおいて、上記ピッチ情報発生部からのピッチ情報及び上記レベル情報発生部からのレベル情報に応じたフィルタ係数を出力する第２のフィルタ係数発生部と、この第２のフィルタ係数発生部からのフィルタ係数が設定されて上記フォルマンフィルタからの出力をフィルタ処理するブライトネスフィルタとをさらに備えたことを特徴とする音源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子楽器や音声合成装置で用いられる波形発生装置を有する音源システムに関し、特に加算合成方式を用いた波形発生装置を備えた音源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
加算合成方式（additive synthesis technique）と総括して呼ばれる技術は、正弦波加算合成、複合正弦波法、Phase Vocoder、Sinusoidal Model Synthesisなどと称される楽音合成方式または音声合成方式も広範囲に指すものであり、フーリエ解析などの周波数分析に基づいた一貫した分析／再合成システムを起源に持つ、複数個の基底波形（周期波形）を発生する波形発生装置を各基底の適切な信号レベルに応じて重み付け加算して１つの出力合成音を得る音源方式を言う。以下、簡単の為、楽音及び音声を総称して楽音、また、それら楽音波形の発生装置、合成装置を音源と表現する。
【０００３】
基底波形同士の周波数の関係や重み付け係数の導出方法及び係数の時間変化の制御方法などの違いで微妙に異なる手法が提案されているが、これらを問わず加算合成方式と呼ぶことにする。
加算合成方式は、楽音の分析／再合成のシステムが一致しているため、理論的には解析音の情報を損ねず合成音を発生できる分析合成システムであることが知られている。
【０００４】
図７はＫＬ（Karhunen Loeve）基底方式を用いた楽音合成装置の一例を図示したものである。
この方式は以下の２文献に開示されているが、図７は、特に、文献２の合成モデルを図示したものである。
文献１：Karhunen-Loeve-Based Additive Synthesis of Musical Tones IEEE 1986 pp581-584
文献２：Implementation of the KL Synthesis Algorithm under Real-Time Control ICMC Proceedings 1991 pp360-363
【０００５】
図７において、１は入力解析音波形ｘ（ｔ）（ｔは離散時間、ｔ＝ｋＴ，ｋ：整数、Ｔ：サンプリング時間）のピッチ情報ｐ（ｔ）を出力するピッチ情報発生部、２はこのピッチ情報発生部１からのピッチ情報ｐ（ｔ）が基本周波数の対数に比例するデータ形式であることを仮定して、図８（ａ）に示す如く、位相の変化量である位相増分値データφ（ｔ）（＝ＦＲ（ｐ（ｔ）））に変換するピッチ／位相変換部、３はこのピッチ／位相変換部２からの位相増分値データφ（ｔ）に基づいて式（１）に従って位相データθ（ｔ）を出力する位相発生器であり、図８（ｂ）に示す如く、符号無し加算器（２の補数型オーバーフロー特性加算器）で実現する。
【０００６】
【数１】
0003779058.tif 000002
【０００７】
また、４は上記入力解析音波形のレベル情報ａ（ｔ）を出力するレベル情報発生部で、ボリューム情報にベロシティ情報やレベルエンベロープ情報を統合した最終的な出力音のレベル情報を出力する。５はこのレベル情報発生部４からのレベル情報ａ（ｔ）に基づいて基底波形毎の重み係数Ａｎ（ｔ）（ｎは基底波形の順序を示す）を発生する重み係数発生部である。
【０００８】
さらに、６は上記位相発生器３からの位相データθ（ｔ）及び上記重み係数発生部５からの基底波形毎の重み係数Ａｎ（ｔ）に基づいて重み係数を乗算した各基底波形を合成した出力合成音波形ｙ（ｔ）を得る波形発生装置であり、この波形発生装置６は、ＫＬ基底の位相に対応した波形データを格納してなり、上記位相データθ（ｔ）をアドレスとして対応する基底波形データＦｎ（ｔ）を出力する基底数に応じたＫＬ基底メモリ６Ａ１，６Ａ２，・・・，６Ａｎを有する基底波形発生装置６Ａと、各ＫＬ基底波メモリからの基底波形データＦｎ（ｔ）に上記重み係数発生部５からの基底波形毎の重み係数Ａｎ（ｔ）を乗算する基底数に応じた乗算器６Ｂｎと、これら乗算器６Ｂｎの出力波形を合成した式（２）に示す出力合成波形ｙ（ｔ）音を得る加算器６Ｃとを有する。なお、式（２）において、Ｎは基底波形の総数を示す。
【０００９】
【数２】
0003779058.tif 000003
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の加算合成方式の技術では、２つの大きな問題点が知られている。
一つは、数個の基底波形を加算して１出力波形を形成する為に、特に現実に存在する楽音に近いリアルな音色を再現する場合、１つの楽音の合成に費やさねばならない演算量が膨大となる。
従って、演算量を制限すると基底数を増やすことは困難になるが、逆に基底数を減らすと再現できる倍音の総数が減る問題が起こる。その場合は、周波数が低い倍音を優先し合成すると高帯域成分が不足した合成音となり、レベルの大きい倍音を優先し合成すると倍音間隔が不自然に開いた合成音になるというな音質的に顕著な問題が起こる。
【００１１】
もう一つは、再現性を向上させようとすると、各基底の加算重み係数データの制御が複雑になる。重み係数発生部５から発生される重み係数はフーリエ変換または短時間フーリエ変換（Short Time Fourier Transform：ＳＴＦＴ）によって定まる信号レベルデータを用いるのが一般的であるが、そのデータ数は解析点数分の時変データ列が基底の個数分あることになる。つまり、入力解析音を１０，０００サンプルのデータ列で解析した場合は、１０，０００Ｎ個のデータ数となる。この場合は、入力解析音と出力合成音のピッチとレベルが同じならば良好な再現性を得られるが、ピッチとレベルを変更すると入力解析音から離れるに従って再現性が落ちることが知られている。
【００１２】
また、基底の個数分の時変データ列を取り扱うためデータ量は膨大であり、そのままデータを保持及び制御するのは困難であるため、例えば折れ線近似（Piecewise Linear Segments）などの比較的簡単なエンベロープジェネレータの一種で代用されることが多いが、現在では入力解析音特有の情報の大部分がエンベロープ曲線に含まれる微細なゆらぎ情報の中に含まれていることが推定されており、これを簡素な折れ線など簡単なエンベロープ曲線で表現することで欠落する情報量は多く、結果として楽音の再現性を劣化させる。
【００１３】
音源の基底が正弦波の場合も存在するが、図７に示す従来例の場合は基底をＫＬ基底としており、ＫＬ基底の一つ一つをスペクトラム解析すると、それぞれが入力解析音のスペクトラム形状の特徴を部分的に持っており、音源の基底として正弦波の代わりにＫＬ基底波形を用いることで演算量の削減を狙ったものであり、上記２つの問題点のうち前者を解消するものであるが、図７に示す例では、レベルの時変データ列となる各基底の重み係数を求めるのに、重み係数発生部５では基底のエンベロープジェネレータに折れ線近似を用いているため、後者の問題点は解消されていない。
【００１４】
この発明は上述した従来例にかかる問題点を解消するためになされたもので、加算合成方式の音源システムにおいて、簡潔なデータ制御構造でありながら再現性の向上の実現を図ることができると共に、ピッチとレベル双方の時変データ列を編集することにより、新たな演奏情報でも入力解析音の特徴を残した出力合成音が発生できる音源システムを得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明に係る音源システムは、入力解析音波形のピッチ情報を出力するピッチ情報発生部と、このピッチ情報発生部からのピッチ情報を位相増分値データに変換するピッチ／位相変換部と、このピッチ／位相変換部からの位相増分値データに基づいて位相データを得る位相発生器と、上記入力解析音波形のレベル情報を出力するレベル情報発生部と、このレベル情報発生部からのレベル情報に基づいて基底波形毎の重み係数を発生する重み係数発生部と、上記位相発生器からの位相データ及び上記重み係数発生部からの基底波形毎の重み係数に基づいて重み係数を乗算した各基底波形の出力合成音を得る波形発生装置とを備え、上記波形発生装置は、ＫＬ基底波形を格納してなる基底数に応じた基底メモリを有し、上記位相データをアドレス入力として各基底メモリからＫＬ基底波形を読み出して出力する基底波形発生装置と、各ＫＬ基底波形に上記重み係数発生部からの基底波形毎の重み係数を乗算する基底数に応じた乗算器と、これら乗算器の出力の合成音を得る加算器とを有する音源システムにおいて、上記重み係数発生部は、互いに直交するピッチ軸とレベル軸及び重み係数軸でなる空間に重み係数が曲面をなすようにした、ピッチ及びレベルに応じた重み係数を格納してなる基底波形毎の２次元テーブルメモリを有し、上記ピッチ情報発生部からのピッチ情報及び上記レベル情報発生部からのレベル情報に基づいて各ＫＬ基底波形毎の重み係数を上記各乗算器に出力することを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記基底波形発生装置は、上記２次元テーブルメモリを用いて補間法による直線近似によりピッチ及びレベルに応じた重み係数を求めることを特徴とするものである。
【００１７】
また、他の発明に係る音源システムは、入力解析音波形のピッチ情報を出力するピッチ情報発生部と、このピッチ情報発生部からのピッチ情報を位相増分値データに変換するピッチ／位相変換部と、このピッチ／位相変換部からの位相増分値データに基づいて位相データを得る位相発生器と、上記入力解析音波形のレベル情報を出力するレベル情報発生部と、このレベル情報発生部からのレベル情報に基づいて基底波形毎の重み係数を発生する重み係数発生部と、上記位相発生器からの位相データ及び上記重み係数発生部からの基底波形毎の重み係数に基づいて重み係数を乗算した各基底波形の出力合成音を得る波形発生装置と備え、上記波形発生装置は、ＫＬ基底波形を格納してなる基底数に応じた基底メモリを有し、上記位相データをアドレス入力として各基底メモリからＫＬ基底波形を読み出して出力する基底波形発生装置と、各ＫＬ基底波形に上記重み係数発生部からの基底波形毎の重み係数を乗算する基底数に応じた乗算器と、これら乗算器の出力の合成音を得る加算器とを有する音源システムにおいて、上記重み係数発生部は、ピッチ及びレベルを変数とする２変数多項式を、互いに直交するピッチ軸とレベル軸及び重み係数軸でなる空間に重み係数が曲面をなすようにした、重み係数に近似したときの係数を各基底波形毎に格納してなる係数メモリと、上記ピッチ情報発生部からのピッチ情報と上記レベル情報発生部からのレベル情報及び上記係数メモリからの各基底波形毎の係数に基づいて重み係数を演算する基底波形毎の重み係数演算器とを備え、これら重み係数演算器からの各ＫＬ基底波形毎の重み係数を上記各乗算器に出力することを特徴とするものである。
【００１８】
また、上記ピッチ情報発生部からのピッチ情報及び上記レベル情報発生部からのレベル情報に応じたフィルタ係数を出力する第１のフィルタ係数発生部と、この第１のフィルタ係数発生部からのフィルタ係数が設定されて上記波形発生装置からの出力をフィルタ処理するフォルマントフィルタとをさらに備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、上記ピッチ情報発生部からのピッチ情報及び上記レベル情報発生部からのレベル情報に応じたフィルタ係数を出力する第２のフィルタ係数発生部と、この第２のフィルタ係数発生部からのフィルタ係数が設定されて上記フォルマンフィルタからの出力をフィルタ処理するブライトネスフィルタとをさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
この発明では、入力解析音波形のピッチとレベルの時変データと、各ピッチとレベルにおける各基底の信号レベルとを分離して保持し、式（３）に示す出力合成音波形ｙ（ｔ）を得る。なお、式（３）において、ＡＡｎ（ｐ（ｔ），ａ（ｔ））はこの発明で用いるピッチとレベルのデータをｎ番目の基底のレベルデータに変換するデータテーブルまたは関数を示す。
【００２２】
【数３】
0003779058.tif 000004
【００２３】
例えば、従来技術では各基底の信号レベルの時変データ列（１０，０００Ｎ点）をそのまま管理・制御しなければ再合成できなかったが。これに比較して、この発明では、全体のピッチとレベルのそれぞれの時変データ（各１０，０００点）列を保持しておき、変換関数ＡＡｎによってピッチとレベルから各基底の信号レベルに変換する。
各ピッチとレベルにおける各基底の信号レベルは、定常状態の入力解析音波形においてはほぼ一定の値をとることが解っており、これを参照テーブルまたは関数の形で保持しておくことで有効なデータ保存ができる。
一方、入力解析音のピッチとレベルの時変データは、演奏情報における過渡状態の情報を多数含むので、これら２つを用いて再合成することで再現性の高い出力合成音が発生可能となる。
【００２４】
このように、データを分離することによって新たな効果が生まれるので、それを説明する。
説明を明確にするために音声、特に歌唱データを例にとって説明する。
特定歌唱者の個人性を特徴付ける大きな要素は、一つはその歌唱音声自体が持っている特徴（特にはスペクトラム特性）であり、もう一つは歌唱音声の制御方法（通常歌いまわし等と言われる）の特徴である。この制御方法の大部分はピッチとレベルの制御の時変データ列で記述することができる。
従って、この発明のようにデータを分離することによって、変換関数ＡＡｎに歌唱音声自体の特徴が、残ったピッチとレベルの時変データ列に制御方法の特徴が、分離されて保存される。これによって新たな歌唱音の再合成が可能となる。
【００２５】
つまり、歌唱者Ａの入力解析音を分析し歌唱者Ａに対する変換関数ＡＡｎの組であるＡ−ＡＡｎの組を作成する。一方で歌唱者Ｂに歌唱者Ａが唄わない曲Ｃを唄わせ、そのピッチとレベルと分析し、時変データ列を作成する。然るに、この発明の音源システムに歌唱者Ａに対する変換関数ＡＡｎの組であるＡ−ＡＡｎの組を装備し、歌唱者Ｂが唄う曲Ｃの時変データ列を入力すると、歌唱者Ａが唄わなかった曲Ｃを、歌唱者Ａの歌声と歌唱者Ｂの歌いまわしを用いて再合成することができる。
【００２６】
また、このように特徴を分離できるので、この発明の音源システムに、声帯のスペクトラム特性のシミュレーションを行うフォルマントフィルタなどのスペクトラム特性を模倣させるシステムに、ピッチとレベルから係数データへの変換手段を同様に加えれば、さらにシステムの再現性を向上できる。
【００２７】
なお、この発明の技術は作り方から明らかに全ての加算合成方式に適用可能であり、基底波形形状に依らない。つまり、この発明では合成波形の最小単位に便宜的に基底という語を用いているものの、本来の基底（base）という語の意味を超えた適用が容易である。
例えば、ある楽音を周波数分析して得た基底（正弦波）のデータを周波数の低い方から等間隔で組にして（倍音グループと呼ぶ）、これら１グループの周波数分析データと等価な波形を新たな基底波形としてこの発明を適用することができる。
【００２８】
実施の形態１．
以下、具体的な実施の形態について図を参照して説明する。
図１は実施の形態１に係る音源システムを示す構成図である。
図１において、図７に示す従来例と同一部分は同一符号を付して、その説明は省略する。新たな符号として、５０はピッチとレベルを変数としてこれらに応じた基底波形の重み係数を格納してなる２次元テーブルメモリを各基底波形毎に有する重み係数発生部であり、ピッチ情報発生部１からのピッチ情報及びレベル情報発生部４からのレベル情報に基づいて各基底波形毎の重み係数ＡＡｎ（ｐ（ｔ），ａ（ｔ））を対応する各乗算器６Ｂｎに出力する。なお、７は上記重み係数ＡＡｎ（ｐ（ｔ），ａ（ｔ））が正規化されている場合に、加算器６Ｃから出力される出力合成音に係数ａ（ｔ）を乗算する乗算器であり、その出力は式（３）に示すものとなり、重み係数が正規化されていないものであれば、不要であり、その場合、加算器６Ｃから式（３）に示す出力合成音ｙ（ｔ）が得られる。
【００２９】
図２はさらに詳細に示す音源システムの概念図である。
図２に示すように、上記基底波形発生装置６Ａｎは位相データθ（ｔ）をアドレス入力として第１ないし第ＮのＫＬ基底メモリからＫＬ各基底波形を読み出してそれぞれ対応する乗算器６Ｂｎに出力する一方、上記重み係数発生部５０は、基底数に応じた２次元テーブルメモリ５１，５２，・・・，５ｎを有し、ピッチ情報とレベル情報に応じた第１ないし第Ｎ重み係数を対応する乗算器６Ｂｎにそれぞれ出力するようになっている。
【００３０】
また、ここで、上記２次元テーブルメモリには、図３に示す如く、互いに直交するピッチ軸とレベル軸及び重み係数軸でなる空間に重み係数が曲面をなすようにした重み係数を格納してなり、図示される重み係数曲面は各基底に応じて異なり、各２次元テーブルメモリから時々刻々のピッチ情報とレベル情報に応じた第１ないし第Ｎ重み係数が出力される事により、最適なスペクトラムをもつ波形の合成が可能になる。
【００３１】
また、上記２次元テーブルメモリの分解能を十分高く取れば、ピッチ情報とレベル情報に応じた重み係数を直ちに求めることが可能となるが、メモリ容量の低減化を図る場合、メモリ分解能を低めても下記に示す２次元テーブルメモリを用いた補間法による直線近似に従ってピッチ情報とレベル情報に応じた重み係数を求めることができる。
【００３２】
今、発音周波数Ｆ［Ｈｚ］とそのパワーＰが与えられているものとする。電子楽器では人間の聴覚特性に基づき以下のようにピッチとレベルを定義することが多い。
ピッチｐ＝６９＋１２ｌｏｇ2（Ｆ／４４０）
レベルａ＝１０ｌｏｇ10ｐ
ＫＬ重み係数がピッチｐ、レベルａに対してｗ（ｐ，ａ）のように表わされるとする。
【００３３】
テーブルを利用する方法
ピッチｐとレベルａを適当な分解能で離散化した集合Ｓp，Ｓaを用意する。
Ｓp＝｛p0,p1,p2,・・・,pN-1｝，Ｓa＝｛a0,a1,a2,・・・,aM-1｝
係数テーブルＴは係数ｗ（p,a）を上記Ｓp×Ｓa上でサンプリングしたものとする。
Ｔ（i,j）＝ｗ（pi,aj），
【００３４】
ｐ0≦ｐ＜ｐN-1，ａ0≦ａ＜ａM-1の範囲で任意にとったｐ，ａが与えられた時、ｗ（p,a）は係数テーブルＴにより次のように近似できる。
ｗ（p,a）≒Ｔ0（i,j）＋△ｊ｛Ｔ0（i,j+1）−Ｔ0（i,j）｝
ここに、Ｔ0（i,j）＝Ｔ（i,j）＋△ｉ｛Ｔ0（i+1,j）−Ｔ（i,j）｝
ｐi≦ｐ＜ｐi+1，ａj≦ａ＜ａj+1，
△ｉ＝（ｐ−ｐi）／（ｐi+1−ｐi），△ｊ＝（ａ−ａi）／（ａi+1−ａi）
【００３５】
このような補間は１次補間であるが、テーブル分解能を十分高くとれば補間は必要ないのは勿論である。逆に、さらに省メモリを求める場合は２次以上の補間を使用することもできる。
【００３６】
従って、この実施の形態１によれば、下記のような効果を達成できる。
１）基底波形の加算重み係数をピッチとレベルを変数とする２次元テーブルとしてメモリに保持することにより、従来の加算合成方式のように、入力解析音を再現する為に、重み係数の時変データ列を基底個数分保持する必要はない。
２）楽音の特徴を、楽音のピッチとレベルに依存して決定するデータと演奏技法によるデータに分けて管理することができる。
３）入力解析音からは、楽音の時間変化に依らない、楽音のピッチとレベルに依存して決定する特徴のみが採取される。
従って、これらにより、
４）ピッチとレベルの変化に対して従来のものより音色の追従性がよく、より再現性の高い合成音が発生できる。
５）ピッチとレベルの演奏技法に係わる時変データは、入力解析音と別のデータから抽出したものが使える。
６）さらに補間法による直線近似を利用すれば、ピッチ情報とレベル情報に応じた重み係数を求めるのに、２次元テーブルメモリのメモリ容量の低減化を図ることができる。
【００３７】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、図１の重み係数発生部５０に、ピッチ及びレベルに応じた重み係数を格納するＫＬ基底波形毎の２次元テーブルメモリを備えたが、この実施の形態２では、ピッチ及びレベルを変数とした２変数多項式を近似したときの係数を用いて重み係数を求める場合について説明する。
【００３８】
係数を２変数多項式で近似することにより、一層少ないメモリで実現することも可能である。例えば多項式をピッチ情報ｐ（ｔ）とレベル情報ａ（ｔ）の２変数多項式として、Ｋをピッチ情報ｐ（ｔ）の次数、Ｌをレベル情報ａ（ｔ）の次数として指定すると、式（４）に示す２変数多項式ＡＡｎ（p(t),a(t)）を式（５）となるように係数Ｃstn を決定することで係数を近似できる。
【００３９】
【数４】
0003779058.tif 000005
【００４０】
この場合、多項式計算によってｐ，ａから直接重み係数の近似値を求めることができる。
式（５）は、すべてのｉ，ｊのうちで│ＡＡｎ（p,a）−ｗ（pi,aj）│の最大値となるｉ，ｊの組において、その最大値を最小値にするＣstn を意味し、式（４）、（５）をＫ：Ｌ＝１について展開すると、２変数多項式ＡＡｎ（p,a）は、式（６）に示すものとなる。
ＡＡｎ（p,a）＝Ｃ00n＋Ｃ01nｐ＋Ｃ10nａ＋Ｃ11nｐａ    （６）
【００４１】
図４はＫ＝Ｌ＝１の場合を等価回路図を図示したもので、この実施の形態２に係る重み係数発生部６０の内部構成の一例に相当する図である。
なお、この実施の形態２における全体構成は図１に示す実施の形態１と同様であるが、図１に示す重み係数発生部５０を、この実施の形態２では重み係数発生部６０として示し、その内部構成の一例を図４に示している。
【００４２】
すなわち、図４に示すように、この実施の形態２に係る重み係数発生部６０としては、ピッチｐ及びレベルａを変数とする２変数多項式を近似したときの上記係数Ｃ00n，Ｃ01n，Ｃ10n，Ｃ11nを各基底波形（添字ｎに対応）毎に格納してなる係数メモリ６１と、ピッチ情報発生部１からのピッチ情報ｐとレベル情報発生部４からのレベル情報ａ及び上記係数メモリ６１からの各基底波形毎の係数に基づいて重み係数を演算する基底波形毎の重み係数演算器６２とを備えており、これら重み係数演算器６２からの各基底波形毎の重み係数を各乗算器６Ｂｎに出力するようにしている。図中、６２ａ〜６２ｄは乗算器、６２ｅは加算器を示し、図示構成は各基底波形毎に備えられている。
【００４３】
なお、係数の定義域全体を単一の多項式で近似するのは誤差が大きく実用的でない。必要に応じて区分多項式で近似するなどの工夫もできよう。
また、因に２変数多項式ＡＡｎ（p,a）をＫ＝Ｌ＝２の場合について展開すると、式（７）に示すものとなる。
ＡＡｎ（p,a）＝Ｃ00n＋Ｃ10nｐ＋Ｃ20nｐ2＋Ｃ01nａ＋Ｃ11nｐａ＋Ｃ21nｐ2ａ＋Ｃ02nａ2＋Ｃ12nｐａ2＋Ｃ22nｐ2ａ2    （７）
【００４４】
従って、上記実施の形態２によれば、重み係数を２変数関数として発生することにより、入力解析音を再現する為に、管理しなければならないデータ個数をさらに減らすことができる。
【００４５】
実施の形態３．
次に、図５は実施の形態３に係る音源システムを示す構成図である。
図５において、図１に示す実施の形態１と同一部分は同一符号を付して、その説明は省略する。新たな符号として、８はピッチ情報発生部１からのピッチ情報ｐ（ｔ）及びレベル情報発生部４からのレベル情報ａ（ｔ）に応じたフォルマントフィルタのフィルタ係数を出力するフィルタ係数発生部、９はこのフィルタ係数発生部８からのフィルタ係数が設定されて波形発生装置６からの出力をフィルタ処理して楽音のピークフォルマントを再現するためのフォルマントフィルタであり、ここで、上記フィルタ係数発生部８は、実施の形態１の重み係数発生部５０と同様な構成でなり、実施の形態１に対して上記フィルタ係数発生部８と上記フォルマントフィルタ９が追加されている。
【００４６】
フォルマントは、楽音のスペクトラムエンベロープ（包絡線）のピークを言い、フォルマントフィルタ９はそのフォルマントのピーク周波数、ピークレベル、Ｑを再現する。また、ここでは、フォルマントフィルタと総括的に述べたものであるが、フォルマントフィルタの具体例としては、格子型フィルタ、伝達関数の直接構成、２次ＩＩＲフィルタの縦続モデル、梯子型フィルタなど様々なものが適応可能であるが、どの実装方法を採用するかは本質的な問題ではなく、いずれの場合も適用可能である。
【００４７】
従って、この実施の形態３によれば、フォルマントフィルタ９のフィルタ係数を重み係数発生部５０と同様の２次元係数テーブルで保持することにより、ピッチとレベルの変化に対して適切なフォルマントを与えることができ、より再現性の高い合成音を発生できる。
【００４８】
実施の形態４．
次に、図６は実施の形態４に係る音源システムを示す構成図である。
図６において、図５に示す実施の形態３と同一部分は同一符号を付して、その説明は省略する。新たな符号として、１０はピッチ情報発生部１からのピッチ情報ｐ（ｔ）及びレベル情報発生部４からのレベル情報ａ（ｔ）に応じたブライトネスフィルタのフィルタ係数を出力するフィルタ係数発生部、１１はこのフィルタ係数発生部１０からのフィルタ係数が設定されてフォルマントフィルタ９を介した出力をフィルタ処理して、音声においては唇の動きによるスペクトラム変動、楽器音においては各種演奏手法によるスペクトラム変動を再現するためのブライトネスフィルタであり、ここで、上記フィルタ係数発生部８は、実施の形態１の重み係数発生部５０と同様な構成でなり、実施の形態３に対して上記フィルタ係数発生部１０と上記ブライトネスフィルタ１１が追加されている。
【００４９】
このブライトネスフィルタも、具体的な実例としては各種考えられるが、ここでは１次ＩＩＲフィルタモデルを挙げる。
従って、この実施の形態４によれば、ブライトネスフィルタのフィルタ係数を重み係数発生部５０と同様の２次元係数テーブルで保持することにより、ピッチとレベルの変化に対して演奏表現などによる音色変化を分離できて、より再現性の高い合成音が発生できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、重み係数発生部に、ピッチ及びレベルに応じた重み係数を格納してなる基底波形毎の２次元テーブルメモリを備え、ピッチ情報発生部からのピッチ情報及びレベル情報発生部からのレベル情報に基づいて各基底波形毎の重み係数を出力するようにしたので、基底波形の加算重み係数をピッチとレベルの２次元テーブルとして保持することにより、従来の加算合成方式のように、入力解析音を再現する為に、重み係数の時変データ列を基底個数分保持する必要はなく、楽音の特徴を、楽音のピッチとレベルに依存して決定するデータと演奏技法によるデータに分けて管理することができ、入力解析音からは、楽音の時間変化に依らない、楽音のピッチとレベルに依存して決定する特徴のみが採取される結果、ピッチとレベルの変化に対して従来のものより音色の追従性がよく、より再現性の高い合成音が発生できる。
【００５１】
また、上記２次元テーブルメモリを用いて補間法による直線近似によりピッチ及びレベルに応じた重み係数を求めるようにすることにより、メモリ容量を削減できる。
【００５２】
また、他の発明によれば、重み係数発生部を、ピッチ及びレベルを変数とする２変数多項式を近似したときの係数を各基底波形毎に格納してなる係数メモリと、ピッチ情報発生部からのピッチ情報とレベル情報発生部からのレベル情報及び上記係数メモリからの各基底波形毎の係数に基づいて重み係数を演算する基底波形毎の重み係数演算器とで構成することにより、重み係数を２変数関数として発生することで、入力解析音を再現する為に管理しなければならないデータ個数をさらに減らすことができる。
【００５３】
また、ピッチ情報発生部からのピッチ情報及びレベル情報発生部からのレベル情報に応じたフィルタ係数を出力する第１のフィルタ係数発生部と、この第１のフィルタ係数発生部からのフィルタ係数が設定されて上記波形発生装置からの出力をフィルタ処理するフォルマントフィルタとをさらに備えるようにしたので、ピッチとレベルの変化に対して適切なフォルマントを与えられ、より再現性の高い合成音が発生できる。
【００５４】
また、ピッチ情報発生部からのピッチ情報及びレベル情報発生部からのレベル情報に応じたフィルタ係数を出力する第２のフィルタ係数発生部と、この第２のフィルタ係数発生部からのフィルタ係数が設定されて上記フォルマンフィルタからの出力をフィルタ処理するブライトネスフィルタとをさらに備えるようにしたので、ピッチとレベルの変化に対して演奏表現などによる音色変化を分離できて、より再現性の高い合成音が発生できる。
【００５５】
さらに、基底波形発生装置からＫＬ基底波形を出力することで、音源の基底としてＫＬ基底波形を用いることで、各基底の重み係数を求めるのに、演算が容易なものとなり、演算量の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る音源システムを示す構成図である。
【図２】  図１の重み係数発生部５０の内部構成を説明するための概念図である。
【図３】  図１の重み係数発生部５０が有する２次元テーブルメモリの格納内容を説明するための概念図である。
【図４】  この発明の実施の形態２に係る音源システムを説明するもので、重み係数発生部６０の一例を示す構成図である。
【図５】  この発明の実施の形態３に係る音源システムを示す構成図である。
【図６】  この発明の実施の形態４に係る音源システムを示す構成図である。
【図７】  従来例に係る音源システムを示す構成図である。
【図８】  図７のピッチ位相変換部と位相発生器を示す構成図である。
【符号の説明】
１  ピッチ情報発生部、２  ピッチ／位相変換部、３  位相発生部、４  レベル情報発生部、６  波形発生装置、６Ａ  基底波形発生装置、６Ａ１，６Ａ２，・・・，６Ａｎ  ＫＬ基底メモリ、６Ｂ１，６Ｂ２，・・・，６Ｂｎ  乗算器、６Ｃ  加算器、７  加算器、８  フィルタ係数発生部、９  フォルトマントフィルタ、１０  フィルタ係数発生部、１１  ブライトネスフィルタ、５０  重み係数発生部、５１、５２、・・・、５ｎ  ２次元テーブルメモリ、６０  重み係数発生部、６１  係数メモリ、６２  重み係数演算器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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