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技術 音響効果付与装置

出願人 株式会社河合楽器製作所
発明者 松永郁岡本誠司
出願日 2015年8月23日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2015-164316
公開日 2017年2月23日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-040895
状態 特許登録済
技術分野 可聴帯域変換器の回路等 音質制御・圧縮伸張・振幅制限 電気楽器
主要キーワード ローパスフィルタ演算 アンプ特性 近似特性 フィルタ処理装置 ギターアンプ エイリアシング成分 係数処理 非巡回型フィルタ
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この項目の情報は公開日時点(2017年2月23日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

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する。

解決手段

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。

概要

背景

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。

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。

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。

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。

概要

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する。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。

目的

効果

実績

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0件
牽制数
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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。

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。

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

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。
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。
FIRフィルタ120aの回路構成を示す概略図である。
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。
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。

0034

10遅延回路Z-1
12乗算器
14加算器
100 DSP
120aFIRフィルタ
120bIIR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

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