JP2007072231A - ピッチ制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】音声信号や楽音信号等のオーディオ信号のピッチを適切に変更することができるピッチ制御装置およびピッチ制御プログラムを提供すること。
【解決手段】抽出されたピッチは、ブロック毎に時間経過に対応してピッチ波形６ｂとしてフラッシュメモリ６に記憶する（Ｓ１）。
次に、ピッチ波形６ｂのピッチが所定の変化幅以内である安定区間を抽出する（Ｓ２）。この安定区間抽出処理の詳細は、図５を参照して後述する。次に、抽出した各安定区間毎に、その安定区間のセンターピッチを抽出する（Ｓ３）。次に、以上のようにして抽出された安定区間について、ピッチを変更するピッチ変更処理を行う（Ｓ４）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、音声信号や楽音信号等のピッチを制御するピッチ制御プログラムに関する。

従来、ピッチ変換装置としては、種々のものが提案されている。例えば特許第３３２９６３５号公報（特許文献１）には、入力されたオーディオ信号をメモリに記憶するとともに、そのオーディオ信号のピッチ（周期）を検出し、その検出された周期に対応する区間をメモリから切り出して、新たに指定されたピッチに応じた周期でその切り出した区間を合成することによりピッチを変換して再生する効果装置が開示されている。
特許第３３２９６３５号公報（図１０等）

しかしながら、特許文献１に記載されている効果装置では、切り出されたオーディオ信号を、新たに指定された目標ピッチに応じた周期で合成するように構成されているため、変換された音声は一定のピッチで発生され、あたかもロボットが発声しているかのような音声になっていた。特に、カラオケなどで効果装置として用いられるコーラス付加装置の場合は、付加されるコーラスのピッチが一定となるため、不自然で違和感があるという問題点があった。

特に歌唱された音声や楽器音の場合は、音符や歌詞に対応した区間を一つのまとまりとし、その区間毎にピッチを制御することが行われないため、不自然なピッチ変換が行なわれていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、音声信号や楽音信号等のオーディオ信号のピッチを適切に変更することができるピッチ制御プログラムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１記載のピッチ制御プログラムは、オーディオ信号のピッチを時間経過に従って記憶するピッチ記憶手段と、そのピッチ記憶手段により記憶されたピッチを変更するピッチ変更手段と、そのピッチ変更手段により変更されたピッチに前記オーディオ信号のピッチを変換するピッチ変換手段とを備えたピッチ制御装置において実行されるものであって、前記ピッチ変更手段は、前記ピッチ記憶手段に記憶された区間のうち連続する区間のピッチ変化が所定の範囲内に収まっているか否かを判定することによりピッチの安定区間を抽出する安定区間抽出ステップと、その安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間のピッチを変更するピッチ変更ステップとを備えている。

請求項２記載のピッチ制御プログラムは、請求項１記載のピッチ制御プログラムにおいて、前記ピッチ変更ステップは、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間のピッチを一律に所定値だけ変更するものである。

請求項３記載のピッチ制御プログラムは、請求項２記載のピッチ制御プログラムにおいて、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間内のピッチ変化の中心となるセンターピッチ抽出ステップを備え、そのセンターピッチ抽出ステップにより抽出されたセンターピッチを、そのセンターピッチに対応する基準ピッチに対して変更する場合の、センターピッチの値と基準ピッチの値との差に対するセンターピッチの変更する値の割合であるセンターピッチ変更率を設定するセンターピッチ変更率設定ステップを備え、前記ピッチ変更ステップは、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間のセンターピッチを前記センターピッチ変更率設定ステップにより設定されたセンターピッチ変更率に応じて変更するものである。

請求項４載のピッチ制御プログラムは、請求項３記載のピッチ制御プログラムにおいて、前記センターピッチ変更率設定ステップは、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間の長さに応じてセンターピッチ変更率を設定するものである。

請求項５記載のピッチ制御プログラムは、請求項１から４のいずれかに記載のピッチ制御プログラムにおいて、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間内のピッチ変化の中心となるセンターピッチ抽出ステップを備え、前記ピッチ変更ステップは、前記センターピッチ抽出ステップにより抽出されたセンターピッチを中心とするピッチの変化幅を変更する変化幅変更ステップを備えている。

請求項６記載のピッチ制御プログラムは、請求項５記載のピッチ制御プログラムにおいて、前記センターピッチ抽出ステップにより抽出されたセンターピッチを中心とするピッチの変化幅を変更する場合の元の変化幅に対する変更後の変化幅の割合であるピッチ変化幅変更率を設定するピッチ変化幅変更率設定ステップを備え、前記ピッチ変更ステップは、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間のセンターピッチを中心とする変化幅を前記ピッチ変化幅変更率設定ステップにより設定されたピッチ変化幅変更率に応じて変更するものである。

請求項７記載のピッチ制御プログラムは、請求項６記載のピッチ制御プログラムにおいて、前記ピッチ変化幅変更率設定ステップは、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間の長さに応じてピッチ変化幅変更率を設定するものである。

請求項８記載のピッチ制御プログラムは、請求項１から３および５また６のいずれかに記載のピッチ制御プログラムにおいて、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間の長さが所定の長さより長いか否かを判定する判定ステップを備え、前記ピッチ変更ステップは、前記判定ステップにより安定区間の長さが所定の長さより長い安定区間についてのみピッチを変更するものである。

請求項９記載のピッチ制御プログラムは、請求項１から８のいずれかに記載のピッチ制御プログラムにおいて、前記ピッチ制御装置は、表示手段を備え、前記ピッチ記憶手段に記憶されたピッチを時間経過に従って表示するピッチ波形表示ステップと、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間を前記表示手段に表示する安定区間表示ステップとを備えている。

請求項１記載のピッチ制御プログラムによれば、ピッチ記憶手段に記憶された区間のうち連続する区間のピッチ変化が所定の範囲内に収まっているか否かを判定することによりピッチの安定区間を抽出する安定区間抽出ステップと、その安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間のピッチを変更するピッチ変更ステップとを備えているので、歌唱や楽器などの演奏において、音高が大きく変化していない区間、すなわち、一つの歌詞や音符に対応してほぼ一定の音高で演奏されていると考えられる個々の区間をそれぞれ一つの制御対象として扱うことができ、適切な音声のピッチを変換することができるという効果がある。

請求項２記載のピッチ制御プログラムによれば、請求項１記載のピッチ制御プログラムの奏する効果に加え、ピッチ変更ステップは、安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間のピッチを一律に所定値だけ変更するものであるので、歌唱や楽器などの演奏において、歌詞や音符に対応する区間を抽出して、その区間に応じた適切なピッチに変更することができるという効果がある。また、安定区間内のピッチのゆらぎやビブラートを保存したままピッチを変更することができるという効果もある。

請求項３記載のピッチ制御プログラムによれば、請求項２記載のピッチ制御プログラムの奏する効果に加え、安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間内のピッチ変化の中心となるセンターピッチ抽出ステップを備え、そのセンターピッチ抽出ステップにより抽出されたセンターピッチを、そのセンターピッチに対応する基準ピッチに対して変更する場合の、センターピッチの値と基準ピッチの値との差に対するセンターピッチの変更する値の割合であるピッチ変更率を設定するセンターピッチ変更率設定ステップを備え、ピッチ変更ステップ段は、安定区間抽出ステップまたは安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間のセンターピッチをセンターピッチ変更率設定ステップにより設定されたピッチ変更率に応じて変更するものであるので、基準ピッチに合致させたり基準ピッチとの差異の所定の割合に変更することなどの設定を行うことができるという効果がある。

請求項４記載のピッチ制御プログラムによれば、請求項３記載のピッチ制御プログラムの奏する効果に加え、センターピッチ変更率設定ステップは、安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間の長さに応じてセンターピッチ変更率を設定するものであるので、安定区間が短い区間は、ピッチ変更率を小さくし、安定区間が長い区間は、ピッチ変更率を大きくするなどの変更を行うことができるという効果がある。安定区間が長い区間は、音高が正しくなければ目立つので、所望のピッチに近づけるべくピッチ変更率を大きくし、安定区間が短い区間は、音高が正しくなくてもそれほど目立たないので、ピッチ変更率を小さくする方が、より自然である場合が多い。

請求項５記載のピッチ制御プログラムによれば、請求項１から４のいずれかに記載のピッチ制御プログラムの奏する効果に加え、安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間内のピッチ変化の中心となるセンターピッチ抽出ステップを備え、ピッチ変更ステップは、センターピッチ抽出ステップにより抽出されたセンターピッチを中心とするピッチの変化幅を変更する変化幅変更ステップを備えているので、ビブラートなどのようにピッチが変化するオーディオ信号の変化幅を変更することができるという効果がある。また、センターピッチを中心とする変化幅を変更できるので、ピッチの揺らぎやビブラートの深さをセンターピッチの変更とは独立して設定変更することができる。

請求項６記載のピッチ制御プログラムによれば、請求項５記載のピッチ制御プログラムの奏する効果に加え、センタピッチ抽出ステップにより抽出されたセンターピッチを中心とするピッチの変化幅を変更する場合のピッチ変化幅変更率を設定するピッチ変化幅変更率設定ステップを備え、ピッチ変更ステップは、安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間のセンターピッチを中心とする変化幅をピッチ変化幅変更率設定ステップにより設定されたピッチ変化幅変更率に応じて変更するものであるので、元の変化幅の大きさに応じた変化幅の変更を行うことができるという効果がある。

請求項７記載のピッチ制御プログラムによれば、請求項６記載のピッチ制御プログラムの奏する効果に加え、ピッチ変化幅変更率設定ステップは、安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間の長さに応じてピッチ変化幅変更率を設定するものであるので、安定区間が短い区間は、ピッチ変化幅変更率を小さくし、安定区間が長い区間は、ピッチ変更率を大きくするなどの変更を行うことができるという効果がある。安定区間が長い区間は、ピッチ変化幅が適切でなければ目立つので、所望のピッチ変化幅に近づけるべくピッチ変化幅変更率を大きくし、安定区間が短い区間は、ピッチ変化幅が適切でなくても目立たず、ピッチ変化幅を変更しない方が、より自然である場合が多い。

請求項８記載のピッチ制御プログラムによれば、請求項１から３および５また６のいずれかに記載のピッチ制御プログラムの奏する効果に加え、安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間長さが所定の長さより長いか否かを判定する判定ステップを備え、ピッチ変更ステップは、判定ステップにより安定区間の長さが所定の長さより長い安定区間についてのみピッチを変更するものであるので、安定区間の長さが所定の長さより長い安定区間についてのみピッチの変更が行われ、安定区間の長さが所定の長さより短い安定区間については、ピッチの変更が行われない。安定区間が長い区間は、音高が正しくなければ目立つのでピッチの変更を行うが、安定区間が短い区間は、音高が正しくなくてもそれほど目立たず、ピッチを変更しない方が、より自然である場合が多い。よって、より適切なピッチの変更を行うことができるという効果がある。

請求項９記載のピッチ制御プログラムによれば、請求項１から８のいずれかに記載のピッチ制御プログラムの奏する効果に加え、ピッチ制御装置は、表示手段を備え、ピッチ記憶手段に記憶されたピッチを時間経過に従って表示するピッチ波形表示ステップと、安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間を前記表示手段に表示する安定区間表示ステップとを備えているので、ピッチ波形に対応して安定区間が表示されることによりピッチを変更する区間が明示され、ピッチの変更の指示を行う場合の操作性が向上するという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態であるピッチ制御装置１の電気的構成を示したブロック図である。

ピッチ制御装置１は、ＣＰＵ２と、ＲＯＭ３と、ＲＡＭ４と、表示器５と、フラッシュメモリ６と、キーボード７と、マウス８と、音源９とにより構成されている。

ＣＰＵ２は演算装置であり、ＲＯＭ３は、ＣＰＵ２により実行される各種の制御プログラムやその制御プログラムを実行する際に参照される固定値データが記憶されている。制御プログラムの一つとしてピッチ制御プログラム３ａが記憶されている。

ＲＡＭ４は、ＣＰＵ２が、ＲＯＭ３に記憶されている制御プログラムの実行に当たって各種のデータ等を一時的に記憶するワーキングエリアなどを有する書き換え可能なメモリである。

表示器５は、ＬＣＤ等により構成される表示器であって、時間の経過に従って変化するピッチの値を示すピッチ波形などが表示されるとともに、ピッチ制御装置１に指令を与えるためのアイコンやカーソルなどが表示される。

フラッシュメモリ６は、ピッチ制御装置１に備えられたスロットに着脱自在に装着される書き換え可能で不揮発なメモリであり、楽音波形６ａや、楽音のピッチなどの特性の時間経過に応じた変化を示す制御波形６ｂを記憶するものである。

キーボード７は、アルファベットや数字や記号などに対応する複数のキーを有し、文字や記号を入力することができるものである。

マウス８は、机の上などの平面上で移動すると、横方向と縦方向の移動量が検出されるとともに、１または２のスイッチを有する操作子で、近年パーソナルコンピュータなどでよく使用されるものである。

音源９は、フラッシュメモリ６に記憶されて供給されるオーディオ波形６ａを読み出すことにより楽音を発生するとともに、フラッシュメモリ６に記憶されるピッチ波形６ｂに基づいて、発生される楽音の音高を制御するピッチ変換手段を備えているものである。

このオーディオ波形６ａは、歌唱や楽器演奏などをマイクロフォンで入力し、所定のサンプリング周波数（例えば、４８ｋＨｚ）でサンプリングし、量子化されてデジタル信号化されて記憶されるものである。ピッチ波形６ｂは、このオーディオ波形６ａのピッチを所定の時間間隔で検出し、時間経過に従って記憶するものである。このピッチ波形６ｂは、ピッチ制御プログラム３ａを実行することにより、オーディオ波形６ａのピッチが所定の時間間隔で検出され、時間経過に従って記憶され、次にそのピッチが変更される。

再生の指示が行われた場合は、音源９により、変更されたピッチ波形６ｂが参照されて、オーディオ波形６ａのピッチが変換されて出力される。

次に、図２を参照して、表示器５に表示される表示画面について説明する。図２は、ピッチ制御装置１の表示器５に表示される画面図である。表示器５の表示画面は、中央に、ピッチ波形を表示するピッチ波形表示画面５ａと、その波形表示画面５ａの右側には、画像を上下にスクロールする上下スクロールバー５ｂと、画像を左右にスクロールする左右スクロールバー５ｃと、ピッチ波形６ｂを変更するパラメータをユーザが任意に設定するボックス５ｄ〜５ｆが表示されている。

ピッチ波形表示画面５ａには、ピッチの値を音名Ｃ，Ｃ＃などで示す横線が表示され、横軸を時間、縦軸をピッチの値としてピッチ波形が表示される。Ｃ，Ｃ＃などの横線は、半音階の音名に対応するピッチを示すものである。

上下スクロールバー５ｂ、左右スクロールバー５ｃには、その両端に矢印が表示され、この矢印をマウス８でクリックする、あるいは、スクロールバーの中に表示されている長方形のアイコンをマウス８でドラッグすることにより画像をスクロールさせることができる。

ボックス５ｄ〜５ｆは、パラメータの値を表示する部分と、パラメータの値を増加または減少させることを指示するアイコンが表示され、これらのアイコンにマウス８を操作してカーソルを合わせ、クリックまたは長押しすることによりパラメータの値を変更することができる。これらのアイコンを使用せずに、パラメータの値にカーソルを合わせ、キーボード７を用いて直接、値を入力してもよい。

歌唱や楽器演奏などのオーディオ信号のピッチを変更する場合には、正しくないピッチを正しいピッチに変更する場合や、わざと正しいピッチからずれたピッチに変更する場合や、ビブラートのように中心となるピッチからの変化幅を大きくしたり、逆に小さくしたりする場合がある。このピッチ制御装置１では、これらのピッチ変更処理を行う場合、ピッチが所定の変化幅以内である区間を安定区間とし、この安定区間を変更対象としてピッチの変更を行うものである。安定区間のピッチの中心となるピッチをセンターピッチと称す。このセンターピッチは、安定区間のピッチの平均値としてもよいし、安定区間のピッチの最大値と最小値との平均値などとしてもよい。図２において、抽出された安定区間とそのセンターピッチを両側に矢先を有する実線（ＣＰ１，ＣＰ２）により示す。

ボックス５ｄは、安定区間のピッチを一律に所定値だけ変更する場合の、基準とする基準ピッチと現在のセンターピッチとの差に対して、どの割合でピッチを変更するかを設定するセンターピッチ変更率ｋ１を設定するものである。なお、この実施形態では、基準ピッチは、センターピッチに最も近い半音階を基準ピッチとするものとする。具体的には、ＲＯＭ３に半音階の各音階に対応するピッチが低い方から順に記憶され、検出されたセンターピッチとの音高差（絶対値）が最も小さい半音階を基準ピッチとする。

このセンターピッチ変更率を１００％に設定した場合は、センターピッチが基準ピッチと合致するようにピッチが変更され、０％の場合には、ピッチが全く変更されない（図３（ａ）参照）。

基準ピッチをＴＰ、センターピッチをＣＰとすると、ピッチの変更量は、
（ＴＰ−ＣＰ）×ｋ１
として表される。

ボックス５ｅは、安定区間のセンターピッチを中心とするピッチの変化幅を変更する場合の、元のピッチの変化幅に対する変更後の変化幅の割合であるピッチ変化幅変更率ｋ２を設定するものである。このピッチ変化幅変更率ｋ２を０％に設定した場合は、変化幅は変更されず、５０％に設定した場合は、変化幅は、半分に変更され、−１００％に設定した場合は、変化幅が２倍に変更される（図３（ｂ）参照）。

したがって、ピッチ変化幅変更率ｋ２によるピッチの変更量は、安定区間内の時刻ｔにおけるピッチをｆ（ｔ）とすると、
（ＣＰ−ｆ（ｔ））×ｋ２
として表される。

ボックス５ｆは、安定区間の長さに応じて、センターピッチ変更率ｋ１およびピッチ変化幅変更率ｋ２が変化するセンスの値Ｓを設定するものである。安定区間の長さが長い区間については、音高が正しくなければ目立つので、所望のピッチに近づけるべくピッチ変更率ｋ１を大きくし、安定区間が短い区間は、音高が正しくなくてもそれほど目立たないので、ピッチ変更率ｋ１を小さくする方が、より自然である場合が多い。また、安定区間の長さが長い区間では、ピッチ変化幅が適切でなければ目立つので、所望のピッチ変化幅に近づけるべくピッチ変化幅変更率ｋ２を大きくし、安定区間が短い区間は、ピッチ変化幅が適切でなくても目立たないので、ピッチ変化幅変更率ｋ２を小さくする方が、より自然である場合が多い。

従って、安定区間の長さに応じて、センターピッチ変更率ｋ１およびピッチ変化幅変更率ｋ２の値を変える。具体的には、安定区間の長さが第１の長さ（Ｌｉｍｉｔ１）より短い場合は、係数ｋ３の値を０とし、安定区間の長さが第２の長さ（Ｌｉｍｉｔ２）より長い場合は、係数ｋ３の値を１とし、安定区間の長さが第１の長さ（Ｌｉｍｉｔ１）より長く、第２の長さ（Ｌｉｍｉｔ２）より短い場合は、安定区間の長さをＳＬとすると、
ｋ３＝（ＳＬ−Ｌｉｍｉｔ１）／（Ｌｉｍｉｔ２−Ｌｉｍｉｔ１）
とする。なお、Ｌｉｍｉｔ１、Ｌｉｍｉｔ２、ＳＬの単位は、時間（例えば、ｍｓｅｃ）でもよいし、サンプル数でもよい。なお、簡易的に、ｋ３＝ＳＬ／Ｌｉｍｉｔ２としてもよい。

センスの値Ｓは、Ｌｉｍｉｔ１およびＬｉｍｉｔ２の値の組み合わせを指定するもので、例えば、０から１００までの１０１通りのＬｉｍｉｔ１の値ととＬｉｍｉｔ２の値との組み合わせのテーブルをＲＯＭ３に記憶しているものとする。このようにして、センターピッチ変更率ｋ１、ピッチ変化幅変更率ｋ２およびセンスの値Ｓが設定されると、安定区間内の時刻ｔにおけるピッチをｆ（ｔ）とし、変更されたピッチをＦ（ｔ）すると、
Ｆ（ｔ）＝ｆ（ｔ）＋（ＴＰ−ＣＰ）×ｋ１×ｋ３＋（ＣＰ−ｆ（ｔ））×ｋ２×ｋ３
（演算式１）
として演算により求めることができる。

なお、安定区間のみのピッチを変更すると、変更を行わない非安定区間との間に不連続なピッチの移行部が生じるので、滑らかにつながるような処理を行うことが望ましい。具体的には、安定区間より少し長い区間について、上記演算式１により、演算を行い、非安定区間と重なる区間については、クロスフェードを行ってもよいし、安定区間についてだけ、演算を行い、変更されたピッチ波形をローパスフィルタに通してもよい。

図３は、元のピッチ波形と変更後のピッチ波形とを示す波形図であり、図３（ａ）は、
安定区間内の変化幅を変えずに一律に変更する場合を示す図である。図３（ａ）において、破線で示す基準ピッチは、例えば半音階のうち最も近い音階のピッチであり、この基準ピッチに、実線で示す元のピッチ波形のセンターピッチが合致するように変更すれば、正しいピッチとなるものである。ボックス５ｄにより設定されるセンターピッチ変更率ｋ１を１００％に設定すると、元のピッチ波形のセンターピッチが基準ピッチに合致するように変更される。図３（ａ）では、変更後のピッチ波形を二点鎖線で示し、センターピッチ変更率ｋ１を略６０％とした場合を示している。なお、センターピッチ変更率ｋ１を１００％より大きく設定すると、センターピッチを基準ピッチを越えた過剰な値に変更することができる。

図３（ｂ）は、安定区間のセンターピッチを変えずに変化幅を変更する場合を示す図である。元のピッチ波形を実線で示し、センターピッチとそのセンターピッチを中心とするピッチの変化幅が示されている。ボックス５ｅにより設定されるピッチ変化幅変更率ｋ２により、変化幅が変更され、ピッチ変化幅変更率ｋ２を５０％とした場合の変更されたピッチ波形を一点鎖線で示し、ピッチ変化幅変更率ｋ２を−１００％とした場合の変更されたピッチ波形を二点鎖線で示す。なお、ピッチ変化幅変更率ｋ２を１００％より大きく設定するとビブラートの極性を反転したピッチ波形に変更することができる。

次に、図４〜６を参照してＣＰＵ２が実行する処理について説明する。図４は、ピッチを変更する処理の概略を示すフローチャートである。まず、フラッシュメモリ６に、オーディオ波形６ａが記憶され、ピッチ波形６ｂが形成されていない場合は、オーディオ波形６ａが記憶されているメモリの先頭アドレスから順次波形の振幅値を読み込み、ピッチを抽出する。オーディオ波形６ａには、子音などのピッチを有さない区間や、無音の区間が存在し、これらの区間ではピッチを抽出することはできないので、ピッチを検出できる区間（ブロック）についてのみ、ピッチを抽出する。したがって、複数のブロック毎に、ピッチが抽出される。このようにして抽出されたピッチは、ブロック毎に時間経過に対応してピッチ波形６ｂとしてフラッシュメモリ６に記憶する（Ｓ１）。

次に、ピッチ波形６ｂを表示器５の波形表示画面５ａに表示する（Ｓ２）。次にピッチ波形６ｂのピッチが所定の変化幅以内である安定区間を抽出する（Ｓ３）。この安定区間抽出処理の詳細は、図５を参照して後述する。次に、抽出した各安定区間毎に、その安定区間のセンターピッチを抽出する（Ｓ４）。次に、以上のようにして抽出された安定区間
とセンターピッチとを両側に矢先を有する実線で波形表示画面５ａに表示する（Ｓ５）。 次に、各安定区間について、ピッチを変更するピッチ変更処理を行う（Ｓ６）。抽出された安定区間は、図２に例示するように、センターピッチとその区間を示すように表示され、ピッチ変更処理を行う安定区間をマウスでクリックして特定し、その特定された安定区間についてピッチ変更処理が行われるものとする。なお、特定された安定区間は、そのセンターピッチを示す実線を表示する色などを変えて使用者が認識しやすいようにするのが良い。ピッチ変更処理については、図６を参照して後述する。

次に、図５を参照して、安定区間抽出処理について説明する。図５は、一つのブロック内の安定区間を抽出する安定区間抽出処理を示すフローチャートである。まず、安定区間を決定するためのピッチの変化幅ｄＰｉｔｃｈを設定する（Ｓ１１）。このピッチの変化幅ｄＰｉｔｃｈは、ユーザが任意に値を設定してもよいし、予め所定の値としてもよい。演歌のように抑揚が大きい場合には、変化幅ｄＰｉｔｃｈを比較的大きな値とするのがよい。

次に、ピッチ波形６ｂが記憶されているブロックの最初の時刻をｔ１、その時刻ｔ１におけるピッチをｆ（ｔ１）とし、変数ＴｏｐＰをｆ（ｔ１）とする（Ｓ１２）。次に、時刻ｔ１の次の時刻をｔ２，その時刻ｔ２におけるピッチをｆ（ｔ２）とし、変数ＥｎｄＰをｆ（ｔ２）とする（Ｓ１３）。

次に、ＥｎｄＰとＴｏｐＰとの差の絶対値が、ｄＰｉｔｃｈより小さいか否かを判断する（Ｓ１４）。ＥｎｄＰとＴｏｐＰとの差の絶対値が、ｄＰｉｔｃｈより小さい場合は（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、時刻ｔ２におけるピッチが変化幅の範囲内であるので、ｔ２を次の時刻進め（Ｓ１５）、Ｓ１３の処理へ戻る。

ＥｎｄＰとＴｏｐＰとの差の絶対値が、ｄＰｉｔｃｈより小さくない場合は（Ｓ１４：Ｎｏ）、時刻ｔ２におけるピッチが変化幅の範囲には入らないので、次に、ｔ２からｔ１を引くことにより時間長を算出し、その時間長が安定区間の最小時間であるｔｍｉｎより長いか否かを判断する（Ｓ１６）。ｔｍｉｎは、ピッチが安定しているとする安定区間の最小時間であって、この時間より短い場合は、ピッチの変化が小さくても安定区間とはしないものである。

ｔ２からｔ１を引いた時間長が安定区間の最小時間であるｔｍｉｎより長い場合は（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、時刻ｔ１から時刻（ｔ２−１）の区間を安定区間とし、ＲＡＭ４に安定区間（例えば、安定区間の開始時刻と安定区間長さ）を記憶する（Ｓ１７）。ｔ２からｔ１を引いた時間長が安定区間の最小時間であるｔｍｉｎより長くない場合は（Ｓ１６：Ｎｏ）、時刻ｔ１から時刻（ｔ２−１）を安定区間とはせずに、ブロックの最終ピッチの処理を終了したか否かを判断する（Ｓ１８）。

ブロックの最終ピッチの処理を終了した場合は（Ｓ１８：Ｙｅｓ）この安定区間抽出処理を終了する。他のブロックについても変更する必要がある場合には、同様の処理を行う。 ブロックの最終ピッチの処理をまだ終了していない場合は（Ｓ１８：Ｎｏ）、時刻ｔ１を時刻ｔ２とし、ＥｎｄＰをＴｏｐＰとして（Ｓ１９）Ｓ１３の処理へ戻る。

以上のようにして各ブロック毎に安定区間を抽出する。このようにして抽出した各安定区間については、安定区間内のピッチを平均することによりセンターピッチを取得し、各安定区間に対応してＲＡＭ４に記憶する。

次に、図６を参照してピッチ変更処理について説明する。図６は、ピッチ変更処理を示すフローチャートである。なお、ピッチ変更処理が起動された直後は、センターピッチ変更率ｋ１およびピッチ変化幅変更率ｋ２は、０％に設定され、センスの値Ｓは、所定の値（例えば平均的なＬｉｍｉｔ１の値とＬｉｍｉｔ２の値との組み合わせの値）に設定されているものとする。

このピッチ変更処理では、まず、表示器５に表示されているボックス５ｄに示すセンターピッチ変更率ｋ１が変更されたか否かを判断する（Ｓ３１）。センターピッチ変更率ｋ１が変更された場合は（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、変更されたセンターピッチ変更率ｋ１をＲＡＭ４に記憶する（Ｓ３２）。

センターピッチ変更率ｋ１が変更されない場合は（Ｓ３１：Ｎｏ）、または、Ｓ３２の処理の次に、表示器５に表示されているボックス５ｅに示すピッチ変化幅変更率ｋ２が変更されたか否かを判断する（Ｓ３３）。ピッチ変化幅変更率ｋ２が変更された場合は（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、変更されたピッチ変化幅変更率ｋ２をＲＡＭ４に記憶する（Ｓ３４）。

ピッチ変化幅変更率ｋ２が変更されない場合は（Ｓ３３：Ｎｏ）、または、Ｓ３４の処理の次に、表示器５に表示されているボックス５ｆに示すセンスの値Ｓが変更されたか否かを判断する（Ｓ３５）。センスの値Ｓが変更された場合は（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、変更されたセンスの値Ｓに基づいてＲＯＭ３に記憶されたテーブルを参照し、Ｌｉｍｉｔ１およびＬｉｍｉｔ２の値を求め、安定区間の長さＳＬとから係数ｋ３を求め、ＲＡＭ４に記憶する（Ｓ３６）。

センスの値Ｓが変更されない場合は（Ｓ３５：Ｎｏ）、または、Ｓ３６の処理の次に、センターピッチ変更率ｋ１、ピッチ変化幅変更率ｋ２、センスの値Ｓのいずれかが変更されたか否かを判断する（Ｓ３７）。センターピッチ変更率ｋ１、ピッチ変化幅変更率ｋ２、センスの値Ｓのいずれかが変更された場合は（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、ＲＡＭ４に設定されているセンターピッチ変更率ｋ１、ピッチ変化幅変更率ｋ２、係数ｋ３の値に基づいて各安定区間のピッチを変更する（Ｓ３８）。安定区間の時刻ｔにおけるピッチの値は、上述の通り演算式１を用いてより求めることができる。このようにして変更されたピッチの値に基づいてピッチ波形表示画面５ａに表示されたピッチ波形を変更するとともに、変更されたパラメータに対応するボックス５ｄ〜５ｆの値を変更する（Ｓ３９）。

センターピッチ変更率ｋ１、ピッチ変化幅変更率ｋ２、センスの値Ｓのいずれかが変更されない場合（Ｓ３７：Ｎｏ）、または、Ｓ３９の処理の次に、このピッチ変更処理の終了が指示されたか否かを判断する（Ｓ４０）。ピッチ変更処理の終了は、図示しない終了を指示するアイコンをマウス８によりクリックすることなどにより行われる。ピッチ変更処理の終了が指示された場合は（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、このピッチ変更処理を終了し、ピッチ変更処理の終了が指示されない場合は（Ｓ４０：Ｎｏ）、Ｓ３１の処理へ戻る。

以上のようにして、ピッチ波形６ｂが変更され、図示しない再生を指示するアイコンなどにより再生の指示が行われた場合は、音源９により、変更されたピッチ波形６ｂが参照されて、オーディオ波形６ａのピッチが変換されて出力される。

以上、上記実施形態によれば、ピッチの値が所定の変化幅以内である安定区間を抽出し、その安定区間のピッチを一律に所定値だけ変更したり、安定区間のセンターピッチを中心とする変化幅を変更することができる。したがって、歌唱や楽器演奏のようなオーディオ信号において、音符などに対応する単位でピッチを変更できるので、適切な変更を容易に行うことができる。また、安定区間の長さに応じて、変更する割合を変えることができるので、より自然なピッチの変更を行うことができる。

なお、請求項１記載の安定区間抽出ステップは、図４に記載のフローチャートのＳ３の処理が該当し、請求項１記載のピッチ変更ステップは、図４に記載のフローチャートのＳ６の処理が該当する。また、請求項２記載の変化幅設定ステップは、図５に記載のフローチャートのＳ１１が該当する。また、請求項４記載のセンターピッチ変更率設定ステップは、図６に記載のフローチャートのＳ３２の処理が該当し、請求項６記載のセンターピッチ抽出ステップは、図４に記載のフローチャートのＳ４の処理が該当する。また、請求項７記載のピッチ変化幅変更率設定ステップは、図６に記載のＳ３４の処理が該当する。また、請求項９記載のピッチ波形表示ステップは、図４に記載のフローチャートのＳ２の処理が該当し、安定区間表示ステップは、図４に記載のフローチャートのＳ５の処理が該当する。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記実施形態では、安定区間をピッチが所定の変化幅以内である区間としたが、ピッチだけではなく音量や音色、歌唱の場合には歌詞が変化したか否かを検出して、安定区間を抽出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、センターピッチ変更率ｋ１、ピッチ変化幅変更率ｋ２、センスの値Ｓを、安定区間毎に設定するものとしたが、複数の安定区間、あるいは全ての安定区間について共通に設定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、センスの値Ｓにより、Ｌｉｍｉｔ１の値とＬｉｍｉｔ２の値との組み合わせを選択するものとしたが、Ｌｉｍｉｔ１の値とＬｉｍｉｔ２の値とをそれぞれ独立して任意に設定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、抽出された安定区間のピッチを一律に変更する場合と、センターピッチを中心とする変化幅を変更する場合とについて説明したが、この安定区間を別途記録したビブラート波形で置き換えるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、センターピッチ変更率ｋ１、ピッチ変化幅変更率ｋ２、センスの値Ｓを任意に設定するものとしたが、音楽のジャンルや、音楽の特徴（例えば、ロボットボイス）などに応じてこれらのパラメータをプリセットとして予め設定し、いずれかのプリセットを選択するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、基準ピッチは、センターピッチに最も近い半音階の音高であるとしたが、変更しようとする安定区間のセンターピッチに対して、任意に音高を設定してもよい。その場合に、音階上の音高であってもよいし、音階には依存しない絶対値により設定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、抽出された安定区間の長さがＬｉｍｉｔ１より短い場合は、ピッチを変更せず、Ｌｉｍｉｔ１より長くＬｉｍｉｔ２より短い場合は、安定区間の長さに応じた変更を行い、Ｌｉｍｉｔ２より長い場合は、一定の変更を行うものとしたが、Ｌｉｍｉｔ１＝Ｌｉｍｉｔ２として、安定区間の長さがＬｉｍｉｔ１の値より短い場合は、ピッチを変更せず、安定区間の長さがＬｉｍｉｔ１の値より長い場合は、ピッチを変更するようにしてもよい。

本発明の実施形態におけるピッチ制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 ピッチ制御装置の表示器に表示される画面図である。 元のピッチ波形と変更後のピッチ波形とを示す波形図であり、（ａ）は、安定区間のピッチを一律に変更する場合を示す図であり、（ｂ）は、安定区間の変化幅を変更する場合を示す図である。 ピッチを変更する処理の概略を示すフローチャートである。 安定区間抽出処理を示すフローチャートである。 ピッチ変更処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ピッチ制御装置
２ ＣＰＵ
３ ＲＯＭ
３ａ ピッチ制御プログラム
６ フラッシュメモリ
６ｂ ピッチ波形
９ 音源（ピッチ変換手段）

Claims (9)

1. オーディオ信号のピッチを時間経過に従って記憶するピッチ記憶手段と、そのピッチ記憶手段により記憶されたピッチを変更するピッチ変更手段と、そのピッチ変更手段により変更されたピッチに前記オーディオ信号のピッチを変換するピッチ変換手段とを備えたピッチ制御装置において実行されるピッチ制御プログラムにおいて、
   前記ピッチ変更手段は、
   前記ピッチ記憶手段に記憶された区間のうち連続する区間のピッチ変化が所定の範囲内に収まっているか否かを判定することによりピッチの安定区間を抽出する安定区間抽出ステップと、
   その安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間のピッチを変更するピッチ変更ステップとを備えていることを特徴とするピッチ制御プログラム。
2. 前記ピッチ変更ステップは、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間のピッチを一律に所定値だけ変更するものであることを特徴とする請求項１記載のピッチ制御プログラム。
3. 前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間内のピッチ変化の中心となるセンターピッチ抽出ステップを備え、
   そのセンターピッチ抽出ステップにより抽出されたセンターピッチを、そのセンターピッチに対応する基準ピッチに対して変更する場合の、センターピッチの値と基準ピッチの値との差に対するセンターピッチの変更する値の割合であるセンターピッチ変更率を設定するセンターピッチ変更率設定ステップを備え、
   前記ピッチ変更ステップは、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間のセンターピッチを前記センターピッチ変更率設定ステップにより設定されたセンターピッチ変更率に応じて変更するものであることを特徴とする請求項２記載のピッチ制御プログラム。
4. 前記センターピッチ変更率設定ステップは、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間の長さに応じてセンターピッチ変更率を設定するものであることを特徴とする請求項３記載のピッチ制御プログラム。
5. 前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間内のピッチ変化の中心となるセンターピッチ抽出ステップを備え、
   前記ピッチ変更ステップは、前記センターピッチ抽出ステップにより抽出されたセンターピッチを中心とするピッチの変化幅を変更する変化幅変更ステップを備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のピッチ制御プログラム。
6. 前記センターピッチ抽出ステップにより抽出されたセンターピッチを中心とするピッチの変化幅を変更する場合の元の変化幅に対する変更後の変化幅の割合であるピッチ変化幅変更率を設定するピッチ変化幅変更率設定ステップを備え、
   前記ピッチ変更ステップは、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間のセンターピッチを中心とする変化幅を前記ピッチ変化幅変更率設定ステップにより設定されたピッチ変化幅変更率に応じて変更するものであることを特徴とする請求項５記載のピッチ制御プログラム。
7. 前記ピッチ変化幅変更率設定ステップは、前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間の長さに応じてピッチ変化幅変更率を設定するものであることを特徴とする請求項６記載のピッチ制御プログラム。
8. 前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間の長さが所定の長さより長いか否かを判定する判定ステップを備え、
   前記ピッチ変更ステップは、前記判定ステップにより安定区間の長さが所定の長さより長い安定区間についてのみピッチを変更するものであることを特徴とする請求項１から３および５また６のいずれかに記載のピッチ制御プログラム。
9. 前記ピッチ制御装置は、表示手段を備え、
   前記ピッチ記憶手段に記憶されたピッチを時間経過に従って表示するピッチ波形表示ステップと、
   前記安定区間抽出ステップにより抽出された安定区間を前記表示手段に表示する安定区間表示ステップとを備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のピッチ制御プログラム。

Images