DE102015004520B4 - Method for the automatic generation of an accompaniment consisting of tones and device for its execution - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur automatischen Erzeugung einer aus Tönen bestehenden Begleitung durch eine Signalverarbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Tonsignals mit folgenden Schritten: – Starten einer Begleitfrequenz-Festlegung, wenn ein Triggersignal eine Triggerschwelle übersteigt, wobei die Begleitfrequenz-Festlegung folgende Schritte aufweist: – Durchführen einer Fourier-Transformation am Tonsignal oder einem aus dem Tonsignal abgeleiteten Signal, so dass ein Frequenzspektrum erhalten wird, – Analysieren des Frequenzspektrums mittels eines vorgegebenen Analyseschemas, so dass ein Analyseergebnis erhalten wird, – Festlegen einer Begleitfrequenz als Funktion des Analyseergebnisses, – Ausgeben eines Begleittones, dessen Grundfrequenz die Begleitfrequenz ist.A method for automatically generating an audio accompaniment by a signal processing device using a sound signal comprising the steps of: - starting a tracking frequency determination when a trigger signal exceeds a trigger threshold, the tracking frequency determination comprising the steps of: - performing a Fourier transform on Sound signal or a signal derived from the sound signal, so that a frequency spectrum is obtained, - analyzing the frequency spectrum by means of a predetermined analysis scheme, so that an analysis result is obtained, - determining a concomitant frequency as a function of the analysis result, - outputting an accompaniment tone, the fundamental frequency of the accompanying frequency is.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Erzeugung einer aus Tönen bestehenden Begleitung nach Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach Anspruch 9.The invention relates to a method for automatically generating an accompaniment consisting of tones according to claim 1 and to an apparatus for carrying out this method according to claim 9.

Insbesondere bei allein auftretenden Musikern besteht bei diesen häufig der Wunsch, sich selbst mit einem weiteren Instrument zu begleiten. Hierzu sei insbesondere der Fall eines allein auftretenden Gitarristen genannt, zumal der wichtigste Anmeldungsfall der im Folgenden beschriebenen Erfindung die Erzeugung einer Begleitung ausgehend von einem Gitarrenspiel ist.Especially with musicians who perform alone, they often have the desire to accompany themselves with another instrument. For this purpose, in particular the case of a solo guitarist is mentioned, especially since the most important application case of the invention described below is the generation of an accompaniment starting from a guitar playing.

Zur rhythmischen Selbstbegleitung, insbesondere von Gitarristen, sind sogenannte Stomp-Boxen bekannt, auf denen der Gitarrist den Takt (und ggf. auch einen etwas komplizierteren Rhythmus) mit dem Fuß „mitklopft”. Möchte der Gitarrist darüber hinaus auch eine tonale Begleitung (insbesondere eine Bass-Begleitung), so hat er bislang nur die Möglichkeit, eine zuvor vollständig abgespeicherte Begleitung (heutzutage in der Regel von einem digitalen Medium) abzuspielen und dann hierzu das Hauptinstrument (also die Gitarre) zu spielen. Dies dreht das Prinzip des Live-Auftrittes jedoch letztlich auf den Kopf, da das live gespielte Hauptinstrument (die Gitarre) dem Begleitinstrument (insbesondere den zuvor aufgenommenen Bass) folgen muss. Hierdurch geht ein wesentlicher Aspekt des Live-Spielens verloren und dem Gitarristen bleibt kein Raum für Improvisationen oder spontane Tempo-Änderungen.For rhythmic self-accompaniment, especially of guitarists, so-called stomp boxes are known, on which the guitarist "beats" the beat (and possibly also a slightly more complicated rhythm) with his foot. If the guitarist also wants a tonal accompaniment (especially a bass accompaniment), so far he has only the opportunity to play a previously completely stored accompaniment (nowadays usually of a digital medium) and then the main instrument (ie the guitar ) to play. However, this ultimately turns the principle of live performance on its head, as the live instrument (the guitar) must follow the accompaniment instrument (especially the previously recorded bass). As a result, an essential aspect of live playing is lost and the guitarist has no room for improvisation or spontaneous tempo changes.

Die WO 2014/086935 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung einer Begleitung, bei dem zunächst ein Erkennungsmodul ein in dieses eingespeistes Musikstück klassifiziert. Von dieser Klassifizierung ausgehend wählt eine Auswahleinheit ein zuvor aufgenommenes Musikstück aus und dieses wird über einen Ausgang ausgegeben.The WO 2014/086935 A1 describes a method for generating an accompaniment in which a recognition module first classifies a piece of music fed into it. Starting from this classification, a selection unit selects a previously recorded piece of music and this is output via an output.

Auch die US 4,922,797 A beschreibt ein System zur Erzeugung einer Art Begleitung, wobei jedoch der Musiker in die Erzeugung der Begleitung eingreifen kann.Also the US 4,922,797 A describes a system for creating a kind of accompaniment, but the musician can intervene in the production of the accompaniment.

In der US 2009/0064851 A1 ist ein Verfahren zum Erzeugen einer Begleitung eines zuvor aufgenommenen Musikstückes beschrieben, bei welchem das zuvor aufgenommene Musikstück einer Frequenzanalyse unterzogen wird. Ausgehend von der Frequenzanalyse des gesamten Musikstückes wird eine passende Begleitung errechnet.In the US 2009/0064851 A1 For example, a method for generating an accompaniment of a previously recorded piece of music in which the previously recorded piece of music is subjected to a frequency analysis is described. Based on the frequency analysis of the entire piece of music, a suitable accompaniment is calculated.

Aus der DE 2 407 108 A ist eine elektronische Orgel mit automatischer Bassbegleitung bekannt, wobei die Anschlagsignale der Tasten genutzt werden.From the DE 2 407 108 A is an electronic organ with automatic bass accompaniment known using the stop signals of the keys.

Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur automatischen Erzeugung einer aus Tönen bestehenden Begleitung durch eine Signalverarbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Tonsignals zu schaffen, welches es einem Instrumentalisten, insbesondere einem Gitarristen, ermöglicht, sich selbst mit einem weiteren Instrument, insbesondere einem Bass, zu begleiten, wobei die Begleitung jedoch zuvor nicht aufgenommen und damit festgelegt sein muss.On this basis, the present invention has the object to provide a method for the automatic generation of a sound consisting of accompaniment by a signal processing device using a sound signal, which allows an instrumentalist, in particular a guitarist, himself with another instrument, in particular a Bass, to accompany, but the accompaniment but not previously recorded and thus must be fixed.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 9 angegeben.This object is achieved by a method having the features of claim 1. An apparatus for carrying out the method is specified in claim 9.

Zu jedem gespielten Akkord gibt es wenigstens einen stets passenden Begleitton, insbesondere den Grundton des Akkordes. Um ein konkretes Bespiel zu nennen, ist dies bei einem a-Moll-Akkord ein a. Der Grundgedanke der Erfindung besteht deshalb darin, einen gespielten Akkord eines Tonsignals mittels einer elektronischen Signalverarbeitungseinrichtung zu einem bestimmten Zeitpunkt zu analysieren, um so die Art des Akkordes zu erkennen und aus dieser Information automatisch einen Begleitton mit einer passenden Begleitfrequenz zu erzeugen. Hierzu weist das Verfahren folgende Schritte auf:
Wenn ein Triggersignal eine Triggerschwelle übersteigt, wird eine Begleitfrequenz-Festlegung gestartet, welche mehrere Schritte aufweist. Zunächst wird am Tonsignal oder an einem aus dem Tonsignal abgeleiteten Signal (in der Regel ist dies das digitalisierte Tonsignal) eine Fourier-Transformation durchgeführt, so dass ein Frequenzspektrum erhalten wird. Im nächsten Schritt wird das erhaltene Frequenzspektrums mittels eines vorgegebenen Analyseschemas analysiert, so dass ein Analyseergebnis erhalten wird. Dieses Analyseergebnis besagt, welchen Akkord das Tonsignal zum Zeitpunkt der Durchführung der Fourier-Transformation (dies ist bis auf eine geringe Verzögerung von maximal wenigen ms der Trigger-Zeitpunkt) beinhaltet, oder trifft zumindest eine Aussage über den Grundton dieses Akkords. Dann legt das Verfahren in Abhängigkeit des Analyseergebnisses eine Begleitfrequenz fest. In den meisten Fällen wird die entsprechende Zuordnungsvorschrift sehr einfach sein und besagen, dass die Begleitfrequenz die Frequenz des Grundtones des ermittelten Akkordes oder um eine oder mehrere Oktaven von dieser beabstandet ist. Im Falle einer Bass-Begleitung kann die Vorschrift insbesondere lauten, dass die Begleitfrequenz die Hälfte der Frequenz des Grundtones des ermittelten Akkordes ist. Schließlich wird ein Begleitton, dessen Grundfrequenz die Begleitfrequenz ist, ausgegeben.
For each chord played, there is at least one accompaniment tone always fitting, in particular the root note of the chord. To name a concrete example, this is an a minor for an a minor chord. Therefore, the basic idea of the invention is to analyze a played chord of a sound signal by means of an electronic signal processing device at a certain time, so as to recognize the type of chord and automatically generate from this information an accompaniment tone with a suitable accompanying frequency. For this purpose, the method has the following steps:
When a trigger signal exceeds a trigger threshold, a tracking frequency decision is started which has several steps. First of all, a Fourier transformation is performed on the audio signal or on a signal derived from the audio signal (as a rule this is the digitized audio signal), so that a frequency spectrum is obtained. In the next step, the obtained frequency spectrum is analyzed by means of a predetermined analysis scheme, so that an analysis result is obtained. This analysis result indicates which chord the audio signal contains at the time of performing the Fourier transformation (this is the trigger time up to a small delay of a maximum of a few ms), or at least makes a statement about the fundamental tone of this chord. Then, the method determines an accompanying frequency depending on the result of the analysis. In most cases, the corresponding assignment rule will be very simple, stating that the accompaniment frequency is the frequency of the fundamental of the detected chord, or one or more octaves away from it. In the case of bass accompaniment, the rule may be, in particular, that the accompaniment frequency is half the frequency of the fundamental tone of the determined chord. Finally, an accompaniment tone whose fundamental frequency is the accompaniment frequency is output.

Um dem Musiker die größtmögliche Freiheit zu geben, zu welchem Zeitpunkt der Begleitton erzeugt wird, ist das Trigger-Signal in einer bevorzugten Ausführungsform ein vom Tonsignal verschiedenes Rhythmussignal, welches durch den Musiker – beispielsweise mittel einer sogenannten Stomp-Box – erzeugt und der Signalverarbeitungseinrichtung durch eine Signalleitung zugeführt wird. In order to give the musician the greatest possible freedom, at which time the accompaniment sound is generated, the trigger signal in a preferred embodiment is a rhythm signal different from the sound signal generated by the musician - for example by means of a so-called stomp box - and the signal processing device a signal line is supplied.

Es gibt grundsätzlich mehrere Analyseschemata, mit welchen das durch die Fourier-Transformation erhaltene Frequenzspektrum analysiert werden kann. Welches Schema gewählt wird, hängt von mehreren Faktoren ab, insbesondere von der zur Verfügung stehenden Rechenleistung, von der geforderten Erkennungsgenauigkeit und davon, ob Voreinstellungen bezüglich der zu erkennenden Akkorde vorgenommen werden sollen, oder nicht. Hierauf wird später nochmals gesondert eingegangen. Ein erstes mögliches Analyseschema ist in Anspruch 4 angegeben.There are basically several analysis schemes with which the frequency spectrum obtained by the Fourier transformation can be analyzed. Which scheme is chosen depends on several factors, in particular on the available computing power, on the required recognition accuracy and on whether presets are to be made with regard to the chords to be recognized or not. This will be dealt with separately later. A first possible analysis scheme is given in claim 4.

Ein anderes bevorzugtes Analyseschema besteht aus einem Mustervergleich. Hierbei wird das gemessene Frequenzspektrum mit einer Anzahl von gespeicherten Referenzspektren verglichen, wobei jedes der gespeicherten Referenzspektren eindeutig einem Akkord zugeordnet ist, so dass ihm auch eine Referenzfrequenz zugeordnet ist. Um beim obigen Beispiel zu bleiben: dem gespeicherten Referenzspektrum eines a-Moll-Akkordes ist die Referenzfrequenz eines a zugeordnet. Durch Mustervergleich wird dem gemessenen Frequenzspektrum das richtige Referenzspektrum zugeordnet und somit die Referenzfrequenz ermittelt. Die Begleitfrequenz ist dann in der Regel die Referenzfrequenz (Frequenz des Grundtons des ermittelten Referenzspektrums) oder eine oder mehrere Oktaven von dieser beabstandet.Another preferred analysis scheme consists of a pattern comparison. Here, the measured frequency spectrum is compared with a number of stored reference spectra, wherein each of the stored reference spectra is uniquely associated with a chord, so that it is also assigned a reference frequency. To stay with the above example: the stored reference spectrum of an a minor chord is assigned the reference frequency of an a. By pattern comparison, the measured frequency spectrum is assigned the correct reference spectrum and thus the reference frequency is determined. The accompanying frequency is then usually the reference frequency (frequency of the fundamental of the determined reference spectrum) or one or more octaves spaced therefrom.

Um den Rechenaufwand einerseits und die Fehlerquote andererseits zu minimieren, ist es bevorzugt, dass die Tonart, in welcher ein Stück gespielt wird, vorausgewählt wird, so dass das jeweils gemessene Frequenzspektrum nur mit den zu der vorausgewählten Tonart gehörenden Referenzspektren verglichen wird. Hierdurch wird der Abstand zwischen den einzelnen Referenzspektren verdoppelt, was natürlich den Mustervergleich vereinfacht.In order to minimize the computational effort on the one hand and the error rate on the other hand, it is preferred that the key in which a piece is played, is preselected, so that each measured frequency spectrum is compared only with the reference spectra belonging to the preselected key. As a result, the distance between the individual reference spectra is doubled, which of course simplifies the pattern comparison.

Um ein natürliches Klangergebnis zu erzielen sind die Begleittöne vorzugsweise Samples, beispielsweise von einem Bass.To achieve a natural sound result, the accompaniment sounds are preferably samples, for example of a bass.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to the figures. Hereby show:

1 eine stark schematisierte Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur automatischen Erzeugung einer Begleitung, 1 a highly schematic representation of an embodiment of an apparatus for automatically generating an accompaniment,

2 ein Ablaufschema eines bevorzugten Verfahrens zur automatischen Erzeugung einer Begleitung, wie es beispielsweise durch die Vorrichtung der 1 durchgeführt werden kann, 2 a flow chart of a preferred method for automatically generating an accompaniment, as for example by the device of 1 can be carried out,

3 eine schematische Darstellung eines gemessenen Frequenzspektrums und 3 a schematic representation of a measured frequency spectrum and

4a–c schematische Darstellungen von drei Referenzspektren, mit welchen das gemessene Frequenzspektrum verglichen wird. 4a -C schematic representations of three reference spectra with which the measured frequency spectrum is compared.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann grundsätzlich von jedem Computer durchgeführt werden. Da das Verfahren jedoch insbesondere für den Bühneneinsatz gedacht ist, wird das Verfahren in der Regel von einem speziell hierfür gefertigten Gerät durchgeführt. Eine entsprechende Vorrichtung ist unter dem Bezugszeichen 10 in 1 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 auf, an welchem sich ein erster Signaleingang 13, ein zweiter Signaleingang 14 und ein Signalausgang 15 befindet. Die Eingänge und der Ausgang sind in der Regel in Form von Buchsen für Klinkenstecker ausgebildet. Weiterhin ist ein Tonart-Wahlschalter 18 vorgesehen, mittels dem die gespielte Tonart ausgewählt werden kann.The inventive method can in principle be performed by any computer. However, since the method is intended in particular for use on stage, the method is usually carried out by a device specially manufactured for this purpose. A corresponding device is under the reference numeral 10 in 1 shown schematically. The device 10 has a housing 12 on, at which a first signal input 13 , a second signal input 14 and a signal output 15 located. The inputs and the output are usually designed in the form of sockets for jack plugs. There is also a key selector 18 provided by means of which the played key can be selected.

Die eben genannten Elemente sind mit einer Signalverarbeitungseinrichtung 20 verbunden, welches sich innerhalb des Gehäuses 12 befindet. Diese weist einen mit dem ersten Signaleingang 13 verbundenen ersten Analog-Digital-Wandler 22, einen mit dem zweiten Signaleingang 14 verbundenen zweiten Analog-Digital-Wandler 24 und einem mit dem Signalausgang 15 verbundenen Digital-Analog-Wandler 36 auf. Ob die Analog-Digital-Wandler und der Digital-Analog-Wandler als zur Signalverarbeitungseinrichtung gehörend betrachtet werden, oder nur zu dessen Peripherie, ist eine Definitionsfrage, die für die Erfindung ohne Bedeutung ist. Allerdings ist es wichtig festzuhalten, dass auch Ausführungsformen der Vorrichtung denkbar sind, welche ohne A/D- und D/A-Wandler auskommen. Dies wäre dann möglich, wenn die ankommenden und ausgehenden Signale Digitalsignale sind, was denkbar ist.The just mentioned elements are with a signal processing device 20 connected, which is inside the housing 12 located. This has one with the first signal input 13 connected first analog-to-digital converter 22 , one with the second signal input 14 connected second analog-to-digital converter 24 and one with the signal output 15 connected digital-to-analog converter 36 on. Whether the analog-to-digital converters and the digital-to-analog converter are considered as belonging to the signal processing device, or only to its periphery, is a definition problem that is irrelevant to the invention. However, it is important to note that also embodiments of the device are conceivable, which do not require A / D and D / A converter. This would be possible if the incoming and outgoing signals are digital signals, which is conceivable.

Die eigentliche Datenverarbeitungseinheit weist einen Prozessor 30, einen bidirektional mit dem Prozessor verbunden RAM-Speicher 32 und einen ROM-Speicher 34 auf.The actual data processing unit has a processor 30 , a bi-directional RAM connected to the processor 32 and a ROM memory 34 on.

Die beiden Analog-Digital-Wandler 22, 24 und der Tonart-Wahlschalter 18 geben ihre Signale an den Prozessor 30 weiter, welcher wiederum Signale an den Digital-Analog-Wandler 36 weitergibt.The two analog-to-digital converters 22 . 24 and the key selector 18 give their signals to the processor 30 which in turn sends signals to the digital-to-analog converter 36 passes.

Im ROM-Speicher 34 sind insbesondere Referenzspektren sowie Samples für die Begleittöne dauerhaft gespeichert.In ROM memory 34 In particular, reference spectra and samples for the accompaniment tones are stored permanently.

Selbstverständlich ist auch eine Stromversorgung (über Batterie oder Netzteil) vorgesehen, diese ist jedoch nicht dargestellt. Of course, a power supply (via battery or power supply) is provided, but this is not shown.

Das Verfahren, welches von der eben beschriebenen Vorrichtung 10 durchgeführt wird, wird nun mit Bezug auf die 1, 2, 3 und 4a bis 4c erläutert:
An den ersten Signaleingang 13 wird mittels Kabel- oder Funkverbindung ein Instrument angeschlossen, zu welchem eine Begleitung erzeugt werden soll. Dieses Instrument kann insbesondere eine Gitarre sein. An den zweiten Signaleingang 14 wird ein Triggergeber angeschlossen, welcher insbesondere als sogenannte Stomp-Box ausgebildet sein kann.
The method used by the device just described 10 will be performed with reference to the 1 . 2 . 3 and 4a to 4c explains:
To the first signal input 13 an instrument is connected by means of cable or radio connection to which an accompaniment is to be generated. This instrument can be a guitar in particular. To the second signal input 14 a trigger transmitter is connected, which can be designed in particular as a so-called stomp box.

Zu Beginn wählt der Musiker mittels des Tonart-Wahlschalters 18 eine Tonart aus, wobei in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die zwölf üblichen Dur- und Moll-Tonarten ausgewählt werden können.At the beginning, the musician selects by means of the key selector switch 18 a key from, in a preferred embodiment, the twelve conventional major and minor keys can be selected.

Nach Auswählen der Tonart kann der Musiker anfangen, auf seiner Gitarren zu spielen, wobei das Tonsignal der Gitarre über den ersten Signaleingang 13 der Vorrichtung 10 zugeführt und zunächst mittels des ersten Analog-Digital-Wandlers 22 digitalisiert wird. Das dann digitalisierte Tonsignal wird dem Prozessor 30 zugeführt. Weiterhin ist an den zweiten Signaleingang 14 ein Rhythmusinstrument, insbesondere eine Stomp-Box angeschlossen, welche ein Rhythmussignal an die Vorrichtung liefert, welches als Triggersignal dient. Auch dieses Triggersignal wird zunächst digitalisiert, nämlich mittels des zweiten Analog-Digital-Wandlers 24, so dass dem Prozessor 30 ein digitalisiertes Triggersignal zugeführt wird. Da der Prozessor 30 natürlich nur digitalisierte Signale verarbeiten kann, wird im Folgenden zur sprachlichen Vereinfachung nur von den Signalen (nicht von den digitalisierten Signalen) gesprochen.After selecting the key, the musician can begin to play on his guitars, with the sound signal of the guitar over the first signal input 13 the device 10 supplied and first by means of the first analog-to-digital converter 22 is digitized. The then digitized sound signal is the processor 30 fed. Furthermore, to the second signal input 14 a rhythm instrument, in particular a stomp box connected, which supplies a rhythm signal to the device, which serves as a trigger signal. Also, this trigger signal is first digitized, namely by means of the second analog-to-digital converter 24 so that the processor 30 a digitized trigger signal is supplied. Because the processor 30 Of course, it is only possible to process digitized signals. For the purpose of linguistic simplification, only the signals (not the digitized signals) will be discussed below.

Solange das Triggersignal eine voreingestellte Triggerschwelle nicht übersteigt, befindet sich das System im Wartezustand. Tritt nun der Musiker mit dem Fuß auf die Stomp-Box, so übersteigt das Triggersignal eine festgesetzte Triggerschwelle und der Prozess der Begleitfrequenzfestlegung wird gestartet. Der Prozess der Begleitfrequenzfestlegung beginnt mit dem Zwischenspeichern des aktuellen Tonsignals im RAM-Speicher 32. An diesem gespeicherten Tonsignal wird nun eine Fourier-Transformation durchgeführt, so dass ein Frequenzspektrum erhalten wird. Ein solches Frequenzspektrum ist symbolisch in 3 dargestellt, wobei natürlich zu betonen ist, dass das entsprechende Frequenzspektrum nur in Form einer digitalen Information und nicht einer grafischen Information vorliegt. Da es jedoch für das Verständnis des Prozesses hilfreich ist, ist ein grafisch wiedergegebenes Spektrum gezeigt. Wird auf einer Gitarre ein Akkord derart gespielt, dass alle sechs Seiten angeschlagen werden, so hat das Frequenzspektrum sechs Peaks, wie dies in 3 auch gezeigt ist. Die Frequenzabstände sind hier willkürlich gewählt und entsprechen nicht zwingend einem tatsächlichen harmonischen Akkord. Für die nun durchzuführende Analyse sind natürlich nur die Peaks, das heißt, deren Peak-Frequenz und deren Peak-Amplitude, interessant, das in 3 ebenfalls dargestellte Rauschen wird in der Regel herausgefiltert.As long as the trigger signal does not exceed a pre-set trigger threshold, the system is in the wait state. If the musician now steps his foot on the stomp box, the trigger signal exceeds a set trigger threshold and the process of setting the reference frequency is started. The process of Accompany Frequency Determination begins with the caching of the current audio signal in RAM 32 , At this stored sound signal, a Fourier transformation is now performed, so that a frequency spectrum is obtained. Such a frequency spectrum is symbolic in 3 It should be emphasized, of course, that the corresponding frequency spectrum exists only in the form of digital information and not graphic information. However, as it helps to understand the process, a graphically rendered spectrum is shown. If a chord is played on a guitar so that all six sides are struck, then the frequency spectrum has six peaks, as in 3 also shown. The frequency spacings are chosen arbitrarily here and do not necessarily correspond to an actual harmonic chord. Of course, only the peaks, that is, their peak frequency and their peak amplitude, are interesting for the analysis to be performed 3 also shown noise is usually filtered out.

Das erhaltene Frequenzspektrum der 3 wird nun anhand eines vorgegebenen Analyseschemas analysiert, wobei das bevorzugte und hier erläuterte Analyseschema auf einem Mustervergleich mit Referenzspektren, welche im ROM-Speicher 34 abgelegt sind, beruht. Zu jeder gewählten Tonart gehören in der Regel 9 Akkorde, also neun Referenzspektren. Jedem dieser Referenzspektren ist der Grundton seines Akkordes zugeordnet, beim Referenzspektrum eines a-Moll-Akkordes, also beispielsweise ein a. Das gemessene Spektrum (3) wird nun mit den Referenzspektren verglichen. Der Übersichtlichkeit halber sind in den 4a bis c nur drei, nicht neun Referenzspektren gezeigt, was für die Erläuterung jedoch ausreichend ist. Es wird nun das zum gemessenen Spektrum passende Referenzspektrum ausgewählt, dies wäre hier das Referenzspektrum der 4b. Somit ist die Referenzfrequenz ermittelt, nämlich die Referenzfrequenz des ermittelten Referenzspektrums.The obtained frequency spectrum of 3 is now analyzed on the basis of a given analysis scheme, the preferred and explained here analysis scheme on a pattern comparison with reference spectra, which in the ROM memory 34 are stored. Each selected key usually belongs 9 Chords, so nine reference spectra. Each of these reference spectra is assigned the root of its chord, the reference spectrum of an a minor chord, so for example an a. The measured spectrum ( 3 ) is now compared to the reference spectra. For the sake of clarity are in the 4a to c only three, not nine reference spectra shown, which is sufficient for the explanation, however. Now, the reference spectrum suitable for the measured spectrum is selected, this would be the reference spectrum of the 4b , Thus, the reference frequency is determined, namely the reference frequency of the determined reference spectrum.

Der Prozessor 30 liest nun aus dem ROM-Speicher 34 ein Sample mit einer zur Referenzfrequenz passenden Begleitfrequenz aus, wobei die Begleitfrequenz insbesondere dieselbe Grundfrequenz wie die Referenzfrequenz haben oder eine oder mehrere Oktaven von dieser beabstandet sein kann. Im Fall einer Bassbegleitung lautet die Verfahrensvorschrift zumeist derart, dass die Begleitfrequenz eine Oktave tiefer als die Referenzfrequenz ist. Das ausgewählte Sample wird vom Prozessor 30 nun dem Digital-Analog-Wandler 36 zugeführt, welcher das elektrische Analog-Signal des Begleittones an den Signalausgang 15 weitergibt.The processor 30 now reads from the ROM memory 34 a sample with a matching frequency matching the reference frequency, wherein the accompanying frequency in particular have the same fundamental frequency as the reference frequency or one or more octaves can be spaced from this. In the case of a bass accompaniment, the procedure is usually such that the accompaniment frequency is one octave lower than the reference frequency. The selected sample is from the processor 30 now the digital-to-analog converter 36 which supplies the electrical analog signal of the accompaniment tone to the signal output 15 passes.

Das System wartet nun bis zum nächsten Überschreiten der Triggerschwelle, dann beginnt der eben beschriebene Prozess von neuem.The system now waits until the next time the trigger threshold is exceeded, then the process just described begins again.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Vorrichtung zur Erzeugung einer BegleitungApparatus for generating an accompaniment
1212
Gehäusecasing
1313
erster Signaleingangfirst signal input
1414
zweiter Signaleingangsecond signal input
1515
Ausgangoutput
1818
Tonart-WahlschalterKey selector
2020
SignalverarbeitungseinrichtungSignal processing device
2222
erster Analog-Digital-Wandlerfirst analog-to-digital converter
2424
zweiter Analog-Digital-Wandlersecond analog-to-digital converter
3030
Prozessorprocessor
3232
RAM-SpeicherRAM
3434
ROM-SpeicherROM memory
3636
Digital-Analog-WandlerDigital to analog converter
4040
Signalausgangsignal output

Claims (10)

Verfahren zur automatischen Erzeugung einer aus Tönen bestehenden Begleitung durch eine Signalverarbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Tonsignals mit folgenden Schritten: – Starten einer Begleitfrequenz-Festlegung, wenn ein Triggersignal eine Triggerschwelle übersteigt, wobei die Begleitfrequenz-Festlegung folgende Schritte aufweist: – Durchführen einer Fourier-Transformation am Tonsignal oder einem aus dem Tonsignal abgeleiteten Signal, so dass ein Frequenzspektrum erhalten wird, – Analysieren des Frequenzspektrums mittels eines vorgegebenen Analyseschemas, so dass ein Analyseergebnis erhalten wird, – Festlegen einer Begleitfrequenz als Funktion des Analyseergebnisses, – Ausgeben eines Begleittones, dessen Grundfrequenz die Begleitfrequenz ist.A method for automatically generating an audio accompaniment by a signal processor using a sound signal, comprising the steps of: - starting a tracking frequency determination when a trigger signal exceeds a trigger threshold, wherein the tracking frequency setting comprises the steps of: Performing a Fourier transformation on the audio signal or on a signal derived from the audio signal, so that a frequency spectrum is obtained, Analyzing the frequency spectrum using a predetermined analysis scheme so that an analysis result is obtained, - determining an accompanying frequency as a function of the analysis result, - Outputting an accompaniment tone whose fundamental frequency is the accompanying frequency. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Triggersignal ein vom Tonsignal verschiedenes Rhythmussignal ist.A method according to claim 1, characterized in that the trigger signal is a rhythm signal different from the audio signal. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rhythmussignal von einer externen Quelle der Signalverarbeitungseinrichtung zugeführt wird.A method according to claim 2, characterized in that the rhythm signal is supplied from an external source of the signal processing means. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Analyseschema folgende Schritte umfasst: – Auswählen einer vorgegebenen Anzahl der amplitudenstärksten Peaks, – Auswählen der beiden frequenzniedrigsten Peaks, die den Frequenzabstand einer Quinte haben, – Auswählen der Peakfrequenz des frequenzniedrigeren der beiden Peaks, – Festlegen der Begleitfrequenz als eine Funktion der ausgewählten Peakfrequenz.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the analysis scheme comprises the following steps: - selecting a predetermined number of the highest amplitude peaks, - selecting the two lowest frequency peaks having the frequency spacing of a fifth, - selecting the peak frequency of the lower frequency of the two peaks, - Set the tracking frequency as a function of the selected peak frequency. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Begleitfrequenz die Frequenz der ausgewählten Peakfrequenz ist oder eine oder mehrere Oktaven von dieser beabstandet ist.A method according to claim 4, characterized in that the accompanying frequency is the frequency of the selected peak frequency or one or more octaves is spaced therefrom. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Analyseschema folgende Schritte umfasst: – Vergleichen des gemessenen Frequenzspektrums mit einer Anzahl von gespeicherten Referenzfrequenzspektren, wobei jedem Referenzfrequenzspektrum eine Referenzfrequenz zugeordnet ist, – Auswählen des Referenzfrequenzspektrums, welches dem gemessenen Frequenzspektrum am ähnlichsten ist, – Festlegen der Begleitfrequenz, wobei die Begleitfrequenz die Referenzfrequenz des ausgewählten Referenzspektrums ist oder eine oder mehrere Oktaven von dieser beabstandet ist.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the analysis scheme comprises the steps of: - comparing the measured frequency spectrum with a number of stored reference frequency spectra, wherein each reference frequency spectrum is assigned a reference frequency, - selecting the reference frequency spectrum which most closely resembles the measured frequency spectrum is, - determining the accompanying frequency, wherein the accompanying frequency is the reference frequency of the selected reference spectrum or one or more octaves is spaced therefrom. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tonart vorausgewählt wird und dass das gemessene Frequenzspektrum nur mit den zu der vorausgewählten Tonart gehörenden Referenzspektren verglichen wird.A method according to claim 6, characterized in that a key is preselected and that the measured frequency spectrum is compared only with the reference spectra belonging to the preselected key. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Begleitton ein Sample ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the accompaniment sound is a sample. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 8, mit einem ersten Signaleingang (13) zur Zuführung des Tonsignals, einem zweiten Signaleingang (14) zur Zuführung des Rhythmussignals, einer mit den beiden Signaleingängen verbundenen Signalverarbeitungseinrichtung (20) zum Erzeugen von Begleittönen und einem mit der Signalverarbeitungseinrichtung (20) verbundenen Signalausgang (15) zum Ausgeben der Begleittöne, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (20) zum Durchführen von Begleitfrequenz-Festlegungen und zur Erzeugung von Begleittönen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 eingerichtet ist.Device for carrying out a method according to one of Claims 2 to 8, having a first signal input ( 13 ) for supplying the audio signal, a second signal input ( 14 ) for supplying the rhythm signal, a signal processing device connected to the two signal inputs ( 20 ) for generating accompaniment tones and one with the signal processing device ( 20 ) connected signal output ( 15 ) for outputting the accompaniment tones, wherein the signal processing device ( 20 ) is arranged to perform accompaniment frequency determinations and to generate accompaniment tones according to any one of claims 1 to 8. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin einen Wahlschalter zur Vorauswahl einer Tonart aufweist.Apparatus according to claim 9, characterized in that it further comprises a preselector for preselecting a key.
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