JPH06149242A

JPH06149242A - 自動演奏装置

Info

Publication number: JPH06149242A
Application number: JP4294116A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kamai; 孝浩釜井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-11-02
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】既存のカラオケソースからのオーディオ信号
入力から自動的に音楽情報を抽出し、電子楽器の演奏情
報を生成することにより、リアルタイムに電子楽器によ
る伴奏に変換する自動演奏装置を提供する。【構成】櫛形フィルタ１３はある周波数ｆとそれを２
のｎ乗倍した周波数を通過させる特性を持つ。和音抽出
手段１１は複数の櫛形フィルタ１３を用いて構成され、
特定の和音を通過させる。和音判定手段３は和音抽出手
段１１を複数用意することにより、入力オーディオ信号
に含まれる和音を判定する。このようにして判定された
和音とテンポ判定手段４により判定されたテンポをもと
に、演奏情報生成手段５は自動的に演奏情報を生成し、
ＭＩＤＩインタフェースなどの演奏情報出力手段６をに
より出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子楽器を自動的に演
奏させるための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動演奏装置はこれまで多く開発されて
きたが、その目的は時代とともに様々に変化してきた。
古くはいくつかの音を機械的に繰り返すことを、人間の
手に頼ることなく行わせることが目的であった。演奏情
報の入力は、音程と持続時間を楽音一つ一つに対して数
値で与える方法が用いられた。その後、扱える情報量が
拡大するにつれ、より高度で自然な演奏を目的とするよ
うになった。演奏情報の入力は数値による入力の他に、
人間が実際に鍵盤などで演奏した情報をＭＩＤＩ信号と
して取り出し、記録、再生する手段などが用いられてい
る。

【０００３】そして、現在自動演奏は生演奏のような自
然な演奏を目指したものへと目的が拡大している。この
目的を達成するために、記憶された演奏情報を内部で解
釈し加工する自動編曲機能や、人工的に揺らぎを与えて
演奏に自然性を与える機能を持つ装置などが開発されて
いる。

【０００４】図７は従来の自動演奏装置の一実施例を示
すものである。その自動演奏装置には演奏情報記憶手段
１５が設けられ、その出力は演奏情報加工手段１６に接
続されている。その出力はＭＩＤＩインタフェースなど
の演奏情報出力手段６を通じて電子楽器などに出力され
る。

【０００５】以上のように構成された自動演奏装置につ
いて、以下にその動作を説明する。演奏情報記憶手段１
５には数値または実際に鍵盤などを用いて演奏すること
により入力された演奏情報が記憶されている。この情報
は楽音一つ一つにつき、発音時刻、音程、強度、持続時
間などで構成されている。この情報が目的に応じた速度
で読み出され、演奏情報加工手段１６に入力される。演
奏情報加工手段１６は入力された演奏情報を様々に加工
することによって、演奏に変化を与える。例えば自動編
曲を行って曲の印象を変えたり、テンポや発音タイミン
グ、強度などに人工的に揺らぎを与えることによって演
奏に自然性を与えることが可能である。こうして演奏情
報加工手段１６から出力された演奏情報は演奏情報出力
手段６によってＭＩＤＩ信号などに変換され出力され
る。この出力が電子楽器等に入力されることにより、演
奏が生成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて、このように構成
された自動演奏装置を使用して自動演奏をするには、ま
ず演奏情報の入力が必要である。通常、演奏情報は楽音
一つ一つの音程、持続時間、強度など、具体的なものと
して記憶される。このような情報が例えば１曲のまとま
った単位になると情報量は膨大になる。従って、情報の
入力作業には多大の労力を要する。例えば、楽音を１音
ずつ数値で入力する方法は極めて多くの単調作業を要す
るので、長い曲の入力作業は困難である。そこで、鍵盤
を用いた実際に演奏を行い、演奏情報をＭＩＤＩ信号と
して取り出すことで入力が行われる。しかし、数多くの
曲をこれ以上効率的に入力する方法は開発されていな
い。

【０００７】ところで、自動演奏装置を歌の伴奏などに
利用する場合、このような具体的な演奏情報、例えば各
楽音の音程、持続時間、強度は必ずしも必要ではなく、
テンポと和音などの音楽的に重要な情報を持つことで十
分な場合が多い。しかし、従来の自動演奏装置はたとえ
このような目的のためであっても、演奏情報を楽音単位
で記憶しておかなければならないという問題があった。

【０００８】また、このように具体的に記憶された演奏
情報は、演奏情報加工手段１６で演奏に変化を与える際
に自由度が低いという問題があった。

【０００９】そこで、本発明は上記問題点を解消し、数
多くの曲を効率的に入力し、演奏情報の加工が行いやす
いような形式で記憶することが可能な自動演奏装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の自動演奏装置はＣＤなどからオーディオ信
号を入力するためのオーディオ信号入力手段と、音楽信
号からテンポを抽出するテンポ抽出手段と、音楽信号か
ら和音の種類を抽出する和音抽出手段と、テンポ抽出手
段で抽出されたテンポと和音抽出手段で抽出された和音
をもとに演奏を生成する演奏情報生成手段とを有する構
成である。

【００１１】

【作用】上記した構成によれば、演奏情報はすでにオー
ディオ信号として録音された音楽から自動的に抽出さ
れ、入力に必要な労力は大幅に軽減される。また、演奏
情報は具体的な楽音ではなく、テンポと和音という抽象
的な情報として記憶されるので、より自由に加工を行
い、演奏に変化を与えることが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例の自動演奏装置につい
て図面を用いて説明する。図１は、本発明にかかる第１
の実施例の自動演奏装置の構成図である。すなわち、Ｃ
Ｄなどに録音された演奏をオーディオ信号として入力す
る入力手段２が設けられ、その入力手段２の出力には和
音判定手段３とテンポ判定手段４が並列に接続されてい
る。和音判定手段３とテンポ判定手段４の出力には演奏
情報生成手段５が接続されている。演奏情報生成手段５
の出力は演奏情報出力手段６に接続されている。

【００１３】次に、以上のように構成された自動演奏装
置について、以下にその動作を説明する。入力手段２に
入力されたオーディオ信号としての音楽信号はテンポ判
定手段４に入力され、テンポの判定が行われる。テンポ
の判定方法については文献「知的採譜システム」（片
寄、井口、人工知能学会誌Ｖｏｌ．５Ｎｏ．１、１９
９０年１月）に記載されている方法、すなわち、音楽信
号のパワーの変化を求め、パワーの極大点の時間間隔の
ヒストグラムを作成し、人間が一拍として自然に感じる
長さ（0.25〜0.8秒）に存在するヒストグラムのピーク
を一拍の長さとして採用する方法や、文献「テンポ表示
装置」（特開昭６３−８６９７号公報）に記載されてい
る方法などがある。テンポ判定された音楽信号は続いて
和音判定手段３によって和音の種類が判定される。和音
判定方法については後述する。

【００１４】これまでの段階で、入力された音楽信号は
テンポと和音の二つのパラメータとして表現されたこと
になる。これら二つのパラメータは演奏情報生成手段５
に入力される。演奏情報生成手段５はテンポと和音から
制御対象とする楽器に適した演奏情報を生成する。例え
ば、制御対象が電子ピアノであるとすると、抽出された
テンポに従ってリズムパターンを決定し、抽出された和
音に従って分散和音を奏でれば、音楽的に満足な演奏情
報を生成することができる。また、テンポと和音を満足
するようにすれば音楽的には妥当性が確保されるので、
演奏に様々な変化を付け加えることも容易であり、かつ
自由度が高い。演奏情報生成手段５によって生成された
演奏情報はＭＩＤＩインタフェースなどの演奏情報出力
手段６を通じて電子楽器等に出力される。

【００１５】このようにして生成された演奏は音楽的に
は成立しているが、メロディーがなく不十分な演奏であ
る。したがって、そのままでは鑑賞することができない
が、歌の伴奏には利用できる。特に、歌謡曲やポピュラ
ーソング、演歌など、いわゆるカラオケに用いられる音
楽は、１小節当たり１つか２つ程度の和音で構成されて
いる音楽が非常に多いために、本発明による和音の抽出
による伴奏の生成が有効である。そこで、カラオケシス
テムに本発明を利用することで、これまでのようにＣＤ
などに録音された伴奏に合わせて歌う方法だけではな
く、ピアノなどの生演奏に合わせて歌うことに近い感覚
を味わうことができる。

【００１６】現在のカラオケシステムは、ビデオディス
クを用いて、音楽と同時に動画と歌詞を画面に表示させ
る方式が主流である。したがって、本発明による自動演
奏にも画面表示を組み合わせる必要がある。しかし、本
発明による自動演奏生成にはテンポ抽出と和音抽出の処
理が含まれているので、遅延は避けることができない。
このため、ビデオディスクから得られるビデオ信号をそ
のまま画像に変換すると、伴奏と画像がずれてしまう。
そこで、本発明の自動演奏装置が持つ遅延時間に合わせ
て、ビデオ信号を遅延させることにより、伴奏と画像の
ずれを防ぐことができる。また、ビデオディスクから入
力されたオーディオ信号を遅延させれば、自動演奏とカ
ラオケ伴奏の合奏をさせることができる。

【００１７】以上のように構成することで、現在のカラ
オケシステムに自動演奏を付加した新しいカラオケシス
テムを実現することが可能である。図２に以上のように
構成された自動演奏装置の第２の実施例を示す。すなわ
ち、入力されたオーディオ信号は本発明の第１の実施例
に示した自動演奏装置１に入力されると同時に、オーデ
ィオ信号遅延手段７に入力される。オーディオ信号遅延
手段７の出力はアンプとスピーカなどにより構成された
オーディオ信号音響変換手段８に接続されている。ま
た、入力されたビデオ信号はビデオ信号遅延手段９に接
続され、その出力はテレビモニタなどのビデオ信号画像
変換手段１０に接続されている。このように構成するこ
とで、自動演奏とカラオケ伴奏、画像を同期させること
が可能となる。

【００１８】ビデオ信号遅延手段９とオーディオ信号遅
延手段７の遅延時間は本発明の自動演奏装置の持つ遅延
時間に一致させる必要があるが、その時間は主にテンポ
抽出手段４のアルゴリズムによる。例えばテンポの同定
に１小節の分析が必要なアルゴリズムを用いると、遅延
時間は３〜４秒程度になる。オーディオ信号の遅延はデ
ィジタルメモリを用いた遅延回路で実現できる。ビデオ
信号の遅延は情報量が大きいため、ディジタルメモリを
用いた遅延回路の実現は難しい。しかし、ビデオ信号を
画像圧縮技術で情報圧縮すれば、ディジタルメモリを用
いた遅延回路は実現可能である。また、一度磁気テープ
に記録し、その後で再生する方法を用いれば情報量の大
きいビデオ信号を長時間遅延させることも可能である。

【００１９】続いて、和音判定手段３について図面を用
いて説明する。図３は本発明にかかる和音判定手段３の
第１の実施例を示すものである。すなわち、入力された
オーディオ信号は並列に接続された和音抽出手段１１に
入力される。和音抽出手段１１を通過した信号は次段に
接続されているパワー比較手段１２に入力されている。

【００２０】次に、以上のように構成された和音判定手
段について、以下にその動作を説明する。入力されたオ
ーディオ信号は並列に接続された和音ろ波手段１１に入
力される。和音ろ波手段１１はそれぞれ特定の和音を通
過させ、それ以外の和音は阻止するような通過特性を持
たせたフィルタである。したがって、各和音抽出手段か
ら出力される信号はそれぞれの特性に応じて振幅が異な
る。すなわち、入力された和音が和音抽出手段が通過さ
せる和音と一致したときはその和音抽出手段から出力さ
れる信号は大きな振幅を有する。逆に、入力された和音
が和音抽出手段が通過させる和音と一致しなかったとき
はその和音抽出手段から出力される信号は小さな振幅で
ある。したがって、複数の和音抽出手段の出力を比較し
た場合に最も大きな振幅を有するものが入力された和音
に対応する。そこで、パワー比較手段１２では各和音抽
出手段の出力を所定時間積分し、その値の最も大きいも
のを入力された和音として判定する。

【００２１】続いて、和音ろ波手段１１の構成について
説明する。図４は本発明にかかる和音ろ波手段１１の拡
大図である。すなわち、和音ろ波手段１１に入力された
オーディオ信号は並列に接続された櫛形フィルタ１３
ａ、１３ｂ、１３ｃに入力される。櫛形フィルタ１３ａ
は図５のような通過特性を有するフィルタである。すな
わち、ある周波数ｆ１とそれを２倍した周波数２ｆ１、
ｆ１を４倍した周波数４ｆ１、というようにｆ１を２の
ｎ乗倍（ｎは正の整数）した周波数の近傍を通過させ、
それ以外を阻止する。このような櫛形フィルタにおいて
周波数ｆ１を櫛形フィルタの基本中心周波数と呼ぶこと
にする。同様に図４ではこのような櫛形フィルタ１３
ｂ、１３ｃが並列に接続されており、基本中心周波数は
それぞれｆ２、ｆ３である。

【００２２】このように構成された和音抽出手段につい
て以下にその動作を説明する。入力されたオーディオ信
号は和音を含んでおり、その和音は周波数Ｆ１、Ｆ２、
Ｆ３の三楽音で構成され、各楽音は高調波を含むとす
る。例えば周波数Ｆ１の楽音は高調波２Ｆ１、３Ｆ１、
４Ｆ１、…、ｋＦ１（ｋは正の整数）の周波数成分を含
む。周波数Ｆ１をこの楽音の基本周波数、ｋＦ１の周波
数成分を第ｋ高調波と呼ぶ。また、便宜上周波数Ｆ１を
楽音の音程と呼ぶこととする。さて、基本中心周波数ｆ
１の櫛形フィルタに音程Ｆ１の楽音が入力された場合を
考える。櫛形フィルタの基本中心周波数ｆ１がＦ１と等
しいとすると（数１）ｋＦ１＝２ⁿｆ１が成り立つｋ、すなわち（数２）ｋ＝２ⁿ （ｎは正の整数）が成り立つ第ｋ高調波は櫛形フィルタを通過する。ま
た、Ｆ１とｆ１が（数３）Ｆ１＝２^mｆ１（ｍは整数）のような関係であるとき、第ｋ高調波は（数４）ｋＦ１＝ｋ２^mｆ１とあらわせるから（数１）との比較により（数５）２ⁿ＝ｋ２^m であるようなｋ、すなわち（数６）ｋ＝２^n-m （ｎは正の整数、ｍは整数）が成り立つ第ｋ高調波は櫛形フィルタを通過する。

【００２３】（数３）のような関係を満たすＦ１とｆ１
は、音楽的にはオクターブの関係にある。例えば１オク
ターブ離れた音程は周波数では２倍に相当する。和音の
中の楽音はオクターブの関係で移動しても機能が変化し
ないと考えられる。したがって、和音の構成音をそれぞ
れオクターブの関係を満たしつつ移動する、いわゆる展
開が行われることが多い。このように、オクターブ間隔
で隔たった音程の楽音は通過させ、それ以外の音程の楽
音を阻止するようなフィルタが必要であるが、本発明に
かかる櫛形フィルタを用いることでそれが可能となる。

【００２４】さて、このような通過特性を持つ櫛形フィ
ルタを例えば３個並列に並べ、和音抽出手段１１を構成
する。櫛形フィルタの基本中心周波数はそれぞれｆ１、
ｆ２、ｆ３であるとする。ここに、音程Ｆ１、Ｆ２、Ｆ
３の３つの楽音で構成される和音が入力されたとする。
ｆ１＜ｆ２＜ｆ３、Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３とする。これらの
櫛形フィルタの出力の和はｆ１とＦ１、ｆ２とＦ２、ｆ
３とＦ３がそれぞれオクターブの関係で一致したときに
極大となることは明らかである。したがって、以上のよ
うに構成することで和音抽出手段を実現することができ
る。

【００２５】このように構成された和音抽出手段をいく
つか用意し、それらの出力のうち最も大きいものを判定
することで入力された和音を判断することが可能であ
る。この時用意する和音抽出手段の基本中心周波数の構
成の種類は、それまでの和音の進行から音楽的に予測す
る事で、候補数を絞ることができる。また、ディジタル
フィルタで構成することにより、予測に応じて適当なフ
ィルタを用意することができる。

【００２６】続いて、和音判定手段３の他の実現方法に
ついて図面を用いて説明する。図６は本発明にかかる和
音判定手段３の第２の実施例である。すなわち、入力さ
れたオーディオ信号は１オクターブ内の１２の音程に対
応する基本中心周波数を持つ１２個の櫛形フィルタ１３
に並列に入力され、それらの出力は和音判定手段１４に
入力される。

【００２７】以上のように構成された和音判定手段３に
ついて、以下にその動作を説明する。入力されたオーデ
ィオ信号は１２個の並列に接続された櫛形フィルタ１３
に入力される。これら１２個の櫛形フィルタ１３はそれ
ぞれが１オクターブ内の１２の音程に対応する基本中心
周波数を持つ。したがって、入力された和音を構成する
楽音の音程に対応する櫛形フィルタは大きな値を出力す
る。これらの出力は全て次段の和音判定手段１４に入力
され、和音が判定される。和音の判定は１２個のフィル
タの内出力の大きいものをいくつか取り出し、それらの
音程を和音の構成音の候補として採用する方法や、音楽
的な予測のもとに和音の候補を複数用意しておき、それ
らの和音の構成音に当たるフィルタの出力を加算した値
を比較、判定する方法などが考えられる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動演奏
装置は入力されたオーディオ信号から自動的にテンポと
和音を抽出し、演奏情報を生成する事により、あらかじ
め演奏情報を入力して記憶させておく必要をなくし、ま
た、音楽をテンポと和音で表現することにより、演奏に
様々な変化を与えることを容易にし、さらに、オーディ
オ信号とビデオ信号を遅延させ、演奏情報と同時に出力
することにより、自動演奏と入力オーディオ信号及び、
入力ビデオ信号との同時演奏を可能とする有用なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の自動演奏装置のブロッ
ク図

【図２】同じく第２の実施例の自動演奏装置のブロック
図

【図３】同じく和音判定手段の第１の実施例のブロック
図

【図４】同じくその和音抽出手段の拡大図

【図５】同じくその櫛形フィルタの通過特性を示す図

【図６】同じく和音判定手段の第２の実施例のブロック
図

【図７】従来例の自動演奏装置のブロック図

【符号の説明】

１自動演奏装置２入力手段３和音判定手段４テンポ判定手段５演奏情報生成手段６演奏情報出力手段７オーディオ信号遅延手段８オーディオ信号音響変換手段９ビデオ信号遅延手段１０ビデオ信号画像変換手段１１和音抽出手段１２パワー比較手段１３櫛形フィルタ１４構成音判定手段１５演奏情報記憶手段１６演奏情報加工手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音楽信号から和音を判定する和音判定手段
と、音楽信号からテンポを判定するテンポ判定手段と、
前記和音判定手段の出力と前記テンポ判定手段の出力を
入力とし、演奏情報を出力する演奏情報生成手段を具備
する自動演奏装置。
【請求項２】音楽の１オクターブ内の１２半音階のうち
一つの音程に対応する周波数ｆ１、またはｎを任意の正
の整数として前記周波数ｆ１を２のｎ乗倍した周波数の
うち、いずれか一つまたは複数の周波数の近傍を通過さ
せ、それ以外の周波数を阻止するような周波数特性を有
するフィルタよりなる第１の音階抽出手段と、前記第１
の音階抽出手段における周波数ｆ１を１半音上に対応す
る周波数ｆ２に置き換えた周波数特性を有するフィルタ
よりなる第２の音階抽出手段と、同様に１半音ずつ上に
ずらして行くことにより構成される周波数特性を有する
フィルタよりなる第３から第１２の音階抽出手段と、前
記合計１２の音階抽出手段の出力を比較し、和音を判定
する構成音判定手段からなる和音判定装置。
【請求項３】入力された画像信号を所定の目的に応じた
時間遅延させる画像信号遅延手段を備えた請求項１記載
の自動演奏装置。
【請求項４】入力されたオーディオ信号を所定の目的に
応じた時間遅延させるオーディオ信号遅延手段を備えた
請求項１または３記載の自動演奏装置。