JPS61120184A - 楽音分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ４業上の利用分野 本発明は楽音分析装置に係り、特に、和音の個々の音高
を夫々分析し得る楽音分析装置に関する。

従来の技術 本出願人は先に特願昭５９−２３２４５７号の特許願「
音符の表示装置」にて、発音された楽音を音高分析して
これをＣＲＴ等に音符表示する装置を提案した。このも
のは単音を表示するものであり、和音を表示するもので
はない。

本発明は、正規のピッチと異なるピッチで発音された和
音の個々の音高を夫々分析し得る楽音分析装置を提供す
ることを目的する。

手段 第１図中、帯域フィルタ３は音声信号を帯域分割する手
段、ＣＰＵ１１．ＶＣＯ７は帯域フィルタ３の各中心周
波数を所定の割合で可変設定する手段、整流平滑回路４
は帯域分割手段の出力を整流平滑する手段、コンパレー
タ５は整流平滑手段の出力を基準電圧と比較してその大
小関係を２値で表わされるデジタル信号に変換する手段
、データセレクタ１０．ＣＰＵ１１はコンパレータ５の
出力を検査して音高を決定する手段の各−実施例である
。

作用 帯域フィルタ３にて音声信号を分析すべき複数の音高の
数に対応して複数の周波数帯域に分割し、ＶＣＯ７にて
帯域フィルタ３の中心周波数を所定の割合で可変設定し
、整流平滑回路４にて帯域フィルタ３の各出力を夫々ａ
ｔｂ平清し、コンパレータ５にて整流平滑回路４の各出
力を夫々基準電圧と比較してその大小関係を２値で表わ
されるデジタル信号にして取出し、データセレクタ１０
゜ｃｐｕｉｉにて、コンパレータ５の出力デジタル信号
を検査してオクターブ関係にある同音名の信号が複数あ
る場合この音名を音高として決定する。

実施例１ 第１図は本発明装置の第１実施例のブロック系統図を示
す。同図において、端子１に入来した２つ以上の音から
なる和音信号はアンプ２を介して帯域フィルタ３に供給
され、ここで帯域分割される。帯域フィルタ３は第２図
に示す鍵盤に対応した音名う（Ａ＋）、シ（Ｂ＋）、ド
（Ｃ＋）、・・・に各中心周波数をもつＮ（例えば９６
）個の狭帯域フィルタ３＋　、３２　、・・・、３Ｎ（
例えばスイッチドキャパシタ形フィルタ或いはスイッチ
ドレジスタ形フィルタにて構成される）の並列接続から
なり、夫々の各中心周波数はフィルタ駆動回路６から個
別に供給される夫々異なる周波数のクロックパルスによ
り所定値に設定されている。

帯域フィルタ３の出力は整流平滑回路４の各回路４＋　
、４２　、・・・、４Ｎにて夫々整流及び平滑される。

この場合、平滑の際の時定数は聴覚特性に則して低周波
数程大に選定されており、聴覚特性に合致せる撮幅に変
換される。

整流平滑回路４の出力は夫々コンパレータ５の各コンパ
レータ５＋　、５２　、・・・、５Ｎに供給され、ここ
でｉＱ−電圧設定器８からの基準電圧と比較されてｒＯ
Ｊ、ｒｌＪのデジタル信号に変換され、データセレクタ
１０に供給される。以下、帯域フィルタ数Ｎ−９６とし
て説明する。データセレクタ１０はＣＰｔＪｌｌからの
制御信号によりコンパレータ５＋　、５２　、・・・、
５μの出力デジタル信号を同時に取込み、第３図に示す
オクターブ関係にある’Ｉ　＊　　ｆ２　ｅ・・・、ｆ
８に各中心周波数をもつ狭帯域フィルタ３＋　、３２　
、・・−，３り１からのデータを８ビツト１組とＣで第
４図示すようにう。

う浄、シ、・・・、ソ斗の各音つまり行番号Ｍ＝１〜Ｍ
＝１２の１２組を各組毎に順次ＣＰＵ１１に供給する。

なお、第１図示の基準電圧設定器の８は第５図に示す如
く、ピークレベル検出用ダイオードＤ１〜ＤＮ、ＤＲ，
バッファアンプ８ａ、アッテネータＲ＋　、Ｒｚにて構
成されており、整流平滑回路４から夫々取出される電圧
及び初期基準電圧発生器９からの電圧の中でピーク電圧
を検出してこれを例えば１５ｄ３低減されたレベルの信
号を出力する。これにより、入力電圧のうちでピーク電
圧が所定値低減された電圧が基準電圧としてコンパレ−
夕５に印加される。なお、検出最小レベルを決定する初
期基準電圧発生器９は初期基準電圧を任意に可変し得る
。

ＣＰＵ１１は第６図示の概略機能図を有し、第７図（４
）に示すフローチャートに沿って動作する。ＣＰＵ１１
は先ずシステムイニシャライズされ（第７図（４）中ス
テップ１００）　、次いで操作部１２の各種スイッチの
操作状態をスキャンする（ステップ１０１）。次に、音
高分析モードスイッチが押されたか否かが判断され（ス
テップ１０２）、押された場合は音高分析が行なわれ（
ステップ１０３）　、押されていない場合はデータ出力
モードであるか否かが判断され（ステップ１０４）　、
データ出力モードである場合は後述の如くデータ出力さ
れ（ステップ１ｏｓ）　、そうでない場合はスイッチス
キャン（ステップ１０１）に戻る。

第７図（Ｂ）は同図（４）のステップ１０３の具体的フ
ローチャートを示す。先ず分析回数が設定され（第７図
（Ｂ）中ステップ１１０）　、次にデータセレクタ１０
からの１２組のオクターブデータがデータ入力部１１ａ
に供給される。この場合、第４図に示す如く、１２組の
８ビツトオクターブデータはＬＳＢを最低周波数、ＭＳ
Ｂを最高周波数に設定されており、データセレクタ１０
からＭ＝１からＭ＝１２の順序で順次供給される（ステ
ップ１１１）。

次にデータ入力部１１ａからの出力信号はデータ分析部
１１ｂに供給され、オクターブデータは個々にＬＳＢか
らＭＳＢＳ上へトスキャンされて最初に「１」が現われ
るビットを検出される（ステップ１１２）。第４図に示
す例において、「１」が現われるのはＭ−２，Ｍ−４，
Ｍ−８，Ｍ＝９とも２番目及び３番目のビットであり、
音名推定部１１０によりこれらの組及びビット数から各
音高が推定される（ステップ１１３）。

上記音高推定のプロセスでは、オクターブデータの「１
」のうち１番目の「１」が基音、２番目の「１」が２倍
音、３番目の［１］が４倍音、・・・という楽音の倍音
構造理論が用いられている。

次に、推定された各音の、隔りが半音音程にあるか否か
が判断され（ステップ１１４）、半音音程でなければス
テップ１１９に進み、例えばシ、ド、及び、ミ、ファの
ように半音音程であればピッチ適正判断部１１ｇにてピ
ッチが適正か否かが判断される（ステップ１１５）。こ
こで、°半音が例えば３回続けて検出されるとピッチ不
適正と判断される一方、１回乃至２回の検出ではビブラ
ートの可能性があるのでピッチ適正と判断されてステッ
プ１１９に進む。ピッチ不適正とは、狭帯域フィルタ３
１〜３Ｎの各中心周波数が最適のピッチに基いて設定さ
れていないので、単音を発音したにも拘らずこの音が相
隣る２個の狭帯域フィルタを通過してしまった結果によ
る。

次に、ピッチダウンが行なわれたか否かが判断され（ス
テップ１１６）　、ピッチダウンが行なわれていない場
合はピッチ制御部１１ｈからピッチダウン信号が取出さ
れ（ステップ１１８）　、Ｉ　１０ボート１３を介して
ＶＣＯ７に供給される。これにより、ＶＣＯ７から狭帯
域フィルタ３１〜３Ｎに個別に供給されるクロックパル
スの周波数が可変され、全ての中心周波数が所定の割合
で微調整され、例えば１／４音ダウンされて正確に音高
分析し得る。一方、ピッチダウンが行なわれている場合
は゛ピッチ制御部１１ｈからピッチノーマル信号が取出
される（ステップ１１７）。

ピッチダウンが行なわれると分析回数が規定数に達した
か否かが判断され（ステップ１１９）　、達しなければ
ステップ１１１へ戻り、達すれば音名補正部１１ｄにて
音名補正が行なわれる（ステップ１２０）。前記のよう
に音高推定のプロセスは倍音構造理論が用いられている
ため、基音の例えば３倍音がその基音の１オクターブ半
ｆに生じる場合があり、この３倍音は基音と何ら関係な
いのでこれを取除く必要がある。

更に、音名補正部１１ｅにて行なわれるより好ましい音
名補正としては、■計２回の音高推定により同一の音高
が推定された時のみこれを基音とする。■ＬＳＢで「１
」を生じた場合この音は雑音の可能性があり（楽器演奏
中の雑音は低周波数で発生する傾向にある）、この場合
に限って２倍音及び４倍音の少なくともいずれか一方で
「１」となる場合のみＬＳＢを基音とする。■入力音が
２音であることが予めわかっている場合３以上の音高が
推定されても前回の音高推定における２音からの音の隔
りが近い方の２音のみを基音とする等の各チェックによ
り音名補正を行なう。これらにより決定された基音はＲ
ＡＭ１５にストアされる。

次にスイッチスキャンが行なわれ（ステップ１２１）　
、操作部１２において分析終了スイッチが操作されたか
否かが判断され（ステップ１２２）、操作されていなけ
ればステップ１１０に戻る一方、操作されていれば全て
の分析ステップが終了する。

次に、音長分析部１１ｅにおいて、上記音名データの立
上りフラグ及び異なる音が検出される時間間隔を調べる
ことにより、その最短間隔のデータ列から最短、音の平
均長が決定されて（ステップ１２３）例えば８分音符の
合価とされ、次に、全ての音名データ及び立上りフラグ
から８分音符の倍の音符即ち４分音符、付点４分音符、
２分音符が決定される（ステップ１２４）。

第７図（Ｃ）は同図（４）のステップ１０５の具体的に
実施し得るフローチャートを示す。先ず、分析された音
名データの有無が判断され（第７図（Ｃ）中ステップ１
３０）　、音名データがＲＡＭ１５に無ければ分析され
ていないことになって転送部１１ｆからエラーデータが
出力され（ステップ１３１）　、インタフェース１６に
てシリアルデータに変換されて所定の伝送速度例えば９
６００ボーにて出力端子１７より取出され、音名データ
が有ればデータ数Ｋが読取られてこれを設定され、カウ
ンタが１−０にセットされる（ステップ１３２）。

次に音名データに基いて所定のデータ形式に作成され（
ステップ１３３）　、外部機器にデータを出力可能か否
か即ち外部機器が受信可能状態にあるか否かを出力イネ
ーブルデータをチェックすることにより判断しくステッ
プ１３４）　、出力可能であれば転送部１１ｆからデー
タが出力されてインタフェース１６を介して出力端子１
７より取出される（ステップ１３５）。

次にカウンタがカウントアツプされ（ステップ１３６）
　、カウンタの容量がデータ数により大か否かが判断さ
れ（ステップ１３７）　、大でなければステップ１３３
へ戻り、大であれば転送部１１ｆから終了データが出力
されてインタフェース１６を介して出力端子１７より取
出される（ステップ１３８）。

実施例２ 第８図は本発明装置の第２実施例のブロック系統図を示
し、同図中、第１図と同一部分には同一番号を付してそ
の説明を省略する。この実施例は概略添字Ａ、Ｂで示す
２系統の分析手段を有し、３Ａは基音・′半音系帯域フ
ィルタで狭帯域フィルタ３Ａ１〜３ＡＮにて構成されて
おり、３Ｂは１／４音系帯域フイルタで狭帯域フィルタ
３ａ＋〜３ＢＮにて構成されている。即ち、例えば、狭
帯域フィルタ３Ａｌはう（Ａｔ）、狭帯域フィルタ３ｅ
＋はう（Ａ１）の１／４音上、狭帯域フィルタ３Ａ２は
う（Ａｔ　）の半音上、即らう井　（Ａｔ”）、狭帯域
フィルタ３８２はラヰ（Ａｔ啼）の１／４音上、・・・
に夫々中心周波数をもつように２系統が関連付けられて
いる。

帯域フィルタ３Ａ、３Ｂにて帯域分割された信号は夫々
整流平滑回路４Ａ、４Ｂにて整流平滑され、コンパレー
タ５Ａ、５Ｂに供給されてここで゛夫々基準電圧設定器
８Ａ、８Ｂからの基準電圧と比較され、前記第１実施例
のものと同様に「０」「１」のデジタル信号に変換され
る。

一 ここで、第１実施例にて説明した如く、ピッチ適正判断
部１１ｇにてピッチ不適正が判断された場合、ピッチ制
御部１１ｈは現在オンとされている例えばコンパレータ
５Ａをオンにしている制御信号１９に代ってもう一方の
コンパレータ５Ｂをオンするための制御信号２０を出力
する。これにより、コンパレータ５Ｂから信号が取出さ
れ、第１実施例のものと同様にピッチが適正にされ、正
確に音高分析し得る。

このように、２系統を同時に分析するため、ピッチの切
換えのための時間遅れがなく、分析の途中でピッチがず
れた場合でも追従性よく、正確に音＾分析し得る。

なお、上記各実施例において、データセレクタ１０にお
ける出力信号の読出し及びＣＰｔＪｌｌにおける音高分
析の方法は上記実施例のものに限定されるものではなく
、例えば、２データセレクタ１０にてＮ　（−９６）個
のデータをＡ＋、Ａ＋１゜Ｂ＋、・・・、　Ｇｓ　、　
Ｇｓ”　　のように順次読出し、ＣＰＵ１１にてこれを
オクターブ毎にスキャニングして音高を分析するように
してもよい。

更に、Ｖ−ＲＡＭやＶＤＰ　（ビデオ・ディスプレイ・
プロセッサ）等を併爪して音高分析及び音長分析された
結果に基いてこれをＣＲＴに音符表示するようにしても
よく、或いはハードコピー装置を併用して楽譜シートを
作成するようにしてもよく、様々な実施態様が考えられ
る。

発明の効果 本発明装置は、音声信号を分析すべき複数の音高の数に
対応して複数の周波数帯域に分割する帯域分割手段と、
帯域分割手段の各出力を夫々整流し平滑する整流平滑手
段と、整流平滑手段の各出力を夫々基準電圧と比較して
その大小関係を２値で表わされるデジタル信号にして取
出す電圧比較手段と、電圧比較手段の出力デジタル信号
を検査してオクターブ関係にある同音名の信号が複数あ
る場合この音名を音高として決定する分析手段とからな
るため、１音のみならず複数音即ち和音の個々の音高を
分析し得、この場合、帯域分割手段の中心周波数を可変
設定し得るので正規のピッチと異なるピッチで発音され
た音でも正確に音高分析し得、又、基準電圧を可変する
構成としたため、入力音声信号のレベルに応じて最適な
分析を行ない得る等の特長を有する。。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の第１実施例のブロック系統図、第
２図は帯域フィルタと音名との対応図、第３図は帯域フ
ィルタの周波数特性図、第４図は２値デジタルデータ図
、第５図は基準電圧設定器の具体的回路図、第６図は第
１図示の装置のＣＰＵの概略機能図、第７図は第１図示
の装置の動作説明用フローチャート、第８図は本発明装
置の第２実施例のブロック系統図である。 １・・・信号入力端子、３・・・帯域フィルタ、４・・
・整流平滑回路、５・・・フンパレータ、７・・・ＶＣ
ｏ、８・・・基準電圧発生器１，１０・・・データセレ
クタ、１１・・・ＣＰＵ、１１ｂ・・・データ分析部、
１１ｃ・・・音名推定部、１１ｄ・・・音名補正部、１
１ｅ・・・音長分析部、１１ｇ・・・ピッチ適正判断部
、１１ｈ・・・ピッチ制御部、１４・ＲＯＭ、１５・Ｒ
ＡＭ、１７・・・出力端子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）音声信号を分析すべき複数の音高の数に対応して
   複数の周波数帯域に分割する帯域分割手段と、該帯域分
   割手段の中心周波数を可変設定する中心周波数可変設定
   手段と、該帯域分割手段の各出力を夫々整流し平滑する
   整流平滑手段と、該整流平滑手段の各出力を夫々基準電
   圧と比較してその大小関係を２値で表わされるデジタル
   信号にして取出す電圧比較手段と、該電圧比較手段の出
   力デジタル信号を検査してオクターブ関係にある同音名
   の信号が複数ある場合この音名を音高として決定する分
   析手段とよりなることを特徴とする楽音分析装置。
2. （２）該基準電圧は、電圧可変手段にて可変設定される
   よう構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の楽音分析装置。
3. （３）音声信号を分析すべき複数の音高の数に対応して
   複数の周波数帯域に分割する第１のピッチを基準とする
   第１の帯域分割手段及び第２のピッチを基準とする第２
   の帯域分割手段と、該第１及び第２の帯域分割手段の各
   出力を夫々整流し平滑する第１及び第２の整流平滑手段
   と、該第１及び第２の整流平滑手段の各出力を夫々基準
   電圧と比較してその大小関係を２値で表わされるデジタ
   ル信号にして取出す第１及び第２の電圧比較手段と、該
   第１及び第２の電圧比較手段の出力デジタル信号を択一
   的に取出す選択手段と、該出力デジタル信号を検査して
   オクターブ関係にある同音名の信号が複数ある場合この
   音名を音高として決定する分析手段と、該分析手段にて
   決定された音高に基いて上記第１のピッチ及び第２のピ
   ッチのいずれが適正かを判断して上記選択手段による選
   択を制御するピッチ適性判断手段とよりなることを特徴
   とする楽音分析装置。
4. （４）該基準電圧は、電圧可変手段にて可変設定される
   よう構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の楽音分析装置。