JP3021065U - ピッチ抽出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 マイク１２からの入力音声がマイクアンプ１
４で増幅された後、第１ローパスフィルタ１８および第
２ローパスフィルタ２０に与えられる。ローパスフィル
タ１８および２０の遮断周波数は、男声の場合、それぞ
れ１２０Ｈｚおよび４００Ｈｚに設定する。マイクロコ
ンピュータ２２はローパスフィルタ１８および２０から
の出力のピッチ周期をそれぞれ計算し、ピッチ周期が第
１ローパスフィルタ１８の遮断周波数以下のとき、第１
ローパスフィルタ１８の出力で計算したピッチのデータ
を出力する。また、ピーク検波回路２８で検出した振幅
値が、ピッチ周期とともに、たとえばＭＩＤＩ信号とし
てマイクロコンピュータ２４のシリアル出力ポートから
出力される。 【効果】 ２つのローパスフィルタとマイクロコンピュ
ータだけで、ピッチ周期を正確に検出することができ
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案はピッチ抽出装置に関し、特にたとえば、歌唱トレーニング等におい てピッチ周期を検出するピッチ抽出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、自己相関関数を計算することによってピッチ抽出を行うピッチ抽出装置 が知られている。 また、たとえば特開昭５９−１６８４９５号に開示されているように多数のバ ンドパスフィルタと減算回路とを用いるピッチ抽出装置がある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

いずれの従来技術においても、ハードウエアが大規模になってしまうという欠 点がある。 それゆえに、この考案の主たる目的は、コンパクトなハードウエアで正確にピ ッチを抽出することができる、ピッチ抽出装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

この考案は、入力音声を入力する音声入力手段、入力音声を受けるかつダブル ピッチ音の基本周波数を通過する第１遮断周波数を有する第１のローパスフィル タ、第１遮断周波数より高い第２遮断周波数を有する第２のローパスフィルタ、 第１のローパスフィルタを通過した入力音声の第１ピッチ周期を計算する第１計 算手段、第２のローパスフィルタを通過した入力音声の第２ピッチ周期を計算す る第２計算手段、および第１ピッチ周期が第１遮断周波数以下であるときその第 １ピッチ周期を出力する手段を備える、ピッチ抽出装置である。

【０００５】

【作用】

第１のローパスフィルタの第１遮断周波数は、たとえば１２０Ｈｚ（男声）で あり、第２のローパスフィルタの第２遮断周波数は、たとえば４００Ｈｚに設定 される。マイクロコンピュータからなる第１ピッチ計算手段および第２ピッチ計 算手段が、それぞれ第１ピッチ周期および第２ピッチ周期を計算する。第１ピッ チ周期が第１遮断周波数以下のとき、第１ピッチ周期が検出すべきピッチ周期と して出力される。

【０００６】

【考案の効果】

この考案によれば、第１のローパスフィルタによってダブルピッチ音の基本周 波数を抽出し、それ以外の音は第２のローパスフィルタによって抽出するように しているので、従来技術とは異なり、ハードウエアを簡単かつコンパクトにする ことができる。しかも、第１のローパスフィルタによってダブルピッチ音の基本 周波数を抽出するので、誤検出し易いダブルピッチ音のピッチ周期も正確に検出 することができる。

【０００７】 この考案の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行 う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【０００８】

【実施例】

図１に示すこの考案の一実施例のピッチ抽出装置１０は、マイク１２からの入 力音声を受けるマイクアンプ１４を含む。マイク１２から入力音声は、マイクア ンプ１４によって増幅された後、所定の遮断周波数（たとえば数１０Ｈｚ）を有 するハイパスフィルタ１６を経て、第１ローパスフィルタ１８および第２ローパ スフィルタ２０に与えられる。ハイパスフィルタ１６は、入力音声に重畳してい るマイク吹込み音を除去するためのものであり、所定の帯域周波数を有するバン ドパスフィルタに置換されてもよい。

【０００９】 第１ローパスフィルタ１８の遮断周波数は、たとえば「い」や「え」のような ダブルピッチ音の基本周波数を通過できるように設定されていて、第２ローパス フィルタ２０の遮断周波数は、第１ローパスフィルタ１８の遮断周波数より高く なるように設定されている。男声の場合、第１ローパスフィルタ１８の遮断周波 数は、たとえば１２０Ｈｚに設定され、第２ローパスフィルタ２０の遮断周波数 は、たとえば４００Ｈｚに設定される。第１ローパスフィルタ１８は２次の倍音 を多く含む「い」や「え」の音程を決定するためのものであり、女声の場合には 男声の場合よりやや高く、たとえば１８０Ｈｚに第１ローパスフィルタ１８の遮 断周波数を設定する必要がある。第２ローパスフィルタ２０は第１ローパスフィ ルタ１８で抽出する音声以外の音声のためのものであるから、女声の場合でも、 男声の場合と同じ程度の遮断周波数でよい。

【００１０】 なお、図１実施例では、第１ローパスフィルタ１８および第２ローパスフィル タ２０として、いずれも、たとえばＭＡＸＩＭ社製の“ＭＡＸ２９３”，“ＭＡ Ｘ２９４”あるいは“ＭＡＸ２９７”のような集積回路を利用している。この集 積回路は、たとえば８次ローパス・エリプティックスイッチトキャパシタフィル タであり、この集積回路に与えるクロック周波数を変化することによって、遮断 周波数ないしコーナ周波数を制御することができる。そのために、図１実施例で は、マイクロコンピュータ２２から、第１ローパスフィルタ１８および第２ロー パスフィルタ２０に遮断周波数制御のためのクロック信号が与えられる。したが って、マイクロコンピュータ２２がクロック周波数を適宜切り換えまたは設定す ることによって、上述の男声または女声に対応することができる。

【００１１】 マイクロコンピュータ２２としては、実施例では、ＣＰＵコアとしてたとえば “８０８６”を含むたとえばＮＥＣ社製の“Ｖ２５”または“Ｖ５５”のような １６ビットシングルチップマイクロコンピュータを用いている。 第１ローパスフィルタ１８および第２ローパスフィルタ２０の出力は、それぞ れ、信号変換器２４および２６に与えられる。信号変換器２４および２６は、い ずれも、入力信号を或るレベルに対して２値化する、たとえばレベルコンパレー タである。したがって、信号変換器２４および２６は、第１ローパスフィルタ１ ８および第２ローパスフィルタ２０の出力を、それぞれ２値化信号に変換して出 力し、マイクロコンピュータ２２の２つの入力ポートにそれぞれ与える。

【００１２】 一方、マイクアンプ１４によって増幅された入力音声は、また、ピーク検波回 路２８に与えられる。ピーク検波回路２８では、入力音声のピーク値を検出し、 マイクロコンピュータ２２のＡ／Ｄ変換ポートに入力する。 マイクロコンピュータ２２は、２つのフリーランカウンタ３０および３２を含 む。フリーランカウンタ３０は、マイクロコンピュータ２２のシステムクロック によってインクリメントされる。信号変換器２８からの２値化信号の立ち上がり 毎にフリーランカウンタ３０のカウント値が読み取られるので、フリーランカウ ンタ３０のカウント値が第１ローパスフィルタ１８の出力のピッチ周期に相関す るデータとなる。同様に、フリーランカウンタ３２が第２ローパスフィルタ２０ の出力のピッチ周期相関データを出力する。

【００１３】 マイクロコンピュータ２２は、図２に示すようなインタラプトルーチンを実行 する。すなわち、図２の最初のステップＳ１では、マイクロコンピュータ２２は Ａ／Ｄ変換ポートに入力されたピーク検波回路２８で検出した入力音声のピーク 値、すなわち入力音声の振幅値が所定レベル以上であるかどうか判断する。もし 、振幅値が所定レベル未満であると、マイクロコンピュータ２２は、このインタ ラプトルーチンを抜ける。すなわち、入力音声が所定レベル未満のときには、そ の入力音声をノイズとみなし、ピッチ抽出処理は行わない。

【００１４】 入力音声が所定レベル以上であると、マイクロコンピュータ２２は、次のステ ップＳ３において、２つのフリーランカウンタ３０および３２のカウント値を読 み取り、第１ローパスフィルタ１８および第２ローパスフィルタ２０のそれぞれ の出力のピッチ周期を計算する。つまり、フリーランカウンタ３０および３２の それぞれの前回のカウント値と今回のカウント値との差をピッチ周期データとし て計算する。

【００１５】 そして、次のステップＳ５において、マイクロコンピュータ２２は、計算した ピッチ周期が第１ローパスフィルタ１８の遮断周波数以下であるかどうか判断す る。前述のように、マイクロコンピュータ２２から第１ローパスフィルタ１８に 与えるクロック周波数によって第１ローパスフィルタ１８の遮断周波数が決まる のであるから、マイクロコンピュータ２２は、そのとき第１ローパスフィルタ１ ８にどの周波数のクロックを与えているかを知ることができ、したがって、第１ ローパスフィルタ１８の遮断周波数を知ることができる。

【００１６】 このステップＳ５において“ＹＥＳ”が判断されると、マイクロコンピュータ ２２は、ステップＳ７において、１つの入力ポートの信号をみて、第１ローパス フィルタ１８から出力があったかどうかを判断する。このステップＳ７において “ＹＥＳ”が判断されると、マイクロコンピュータ２２は、そのときの入力音声 のピッチデータとしてフリーランカウンタ３０のカウント値で計算したピッチデ ータを出力する。つまり、第１ローパスフィルタ１８から有意な信号が出力され ると、マイクロコンピュータ２２は、一義的に、第１ローパスフィルタ１８の出 力のピッチをピッチデータとして出力する。

【００１７】 ステップＳ７において“ＮＯ”と判断したときには、マイクロコンピュータ２ ２は、次のステップＳ９において、他の入力ポートの信号をみて、第２ローパス フィルタ２０から出力があったかどうかを判断する。このステップＳ９において “ＹＥＳ”が判断されると、マイクロコンピュータ２２は、そのときの入力音声 のピッチデータとしてフリーランカウンタ３２のカウント値で計算したピッチデ ータを出力する。

【００１８】 すなわち、図１実施例では、２次の倍音を多く含む「い」や「え」に対しては 第１ローパスフィルタ１８の出力でピッチを検出し、それ以外の音は第２ローパ スフィルタ２０の出力でピッチを検出する。 マイクロコンピュータ２２は、上述のピッチデータとともに、Ａ／Ｄ変換した 振幅値データをシリアルポートデータとして出力する。ただし、このようなピッ チ情報は、ＭＩＤＩ信号としてマイクロコンピュータ２２から出力するようにし てもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例を示すブロック図である。

【図２】図１実施例の動作を示すフロー図である。

【符号の説明】

１０ …ピッチ抽出装置 １２ …マイク １８ …第１ローパスフィルタ ２０ …第２ローパスフィルタ ２２ …マイクロコンピュータ ２４，２６ …信号変換器 ２８ …ピーク検波回路 ３０，３２ …フリーランカウンタ

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【手続補正書】

【提出日】平成７年８月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】入力音声を入力する音声入力手段、 前記入力音声を受けるかつダブルピッチ音の基本周波数
   を通過する第１遮断周波数を有する第１のローパスフィ
   ルタ、 前記第１遮断周波数より高い第２遮断周波数を有する第
   ２のローパスフィルタ、 前記第１のローパスフィルタを通過した入力音声の第１
   ピッチ周期を計算する第１計算手段、 前記第２のローパスフィルタを通過した入力音声の第２
   ピッチ周期を計算する第２計算手段、および前記第１ピ
   ッチ周期が前記第１遮断周波数以下であるとき前記第１
   ピッチ周期を出力する手段を備える、ピッチ抽出装置。