JP3118863B2 - Musical tone generator using scale detection device - Google Patents

Musical tone generator using scale detection device

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JP3118863B2
JP3118863B2 JP03106849A JP10684991A JP3118863B2 JP 3118863 B2 JP3118863 B2 JP 3118863B2 JP 03106849 A JP03106849 A JP 03106849A JP 10684991 A JP10684991 A JP 10684991A JP 3118863 B2 JP3118863 B2 JP 3118863B2
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level
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本願各発明は、楽器音や人声音等
を入力してピッチを抽出し、この抽出されたピッチが所
望の音階のピッチであるか否かの音階判定を行うととも
に、音階判定した音階音の音域やレベルを検出して、そ
の音域やレベルに対応して、音階音を発生するか、また
発生させる音色を変化させることにより音楽性豊かな楽
音を発生させるようにした音階検出装置を用いた楽音発
生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION In each of the embodiments of the present invention, a pitch is extracted by inputting a musical instrument sound, a human voice, or the like, and the scale is determined whether or not the extracted pitch is a pitch of a desired scale. Detects the scale and level of the scaled tone that has been determined, and generates a musical tone by generating a scale tone or changing the tone to be generated in accordance with the range or level. The present invention relates to a musical sound generation device using a scale detection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、楽器音や人声音などを入力し
てピッチを抽出して、音階判定を行い、その結果を楽譜
の形でプリントアウトしたり、一連の判定結果をコード
化して記録した後、別の楽器音として出力し、自動演奏
したりする技術が提案されている(特開昭57−692
号、特開昭58−97179号等)。
2. Description of the Related Art Conventionally, pitches are extracted by inputting musical instrument sounds or human voice sounds and the like, a scale determination is performed, and the results are printed out in the form of a musical score or a series of determination results are coded and recorded. After that, a technique of outputting as another musical instrument sound and performing automatically is proposed (JP-A-57-692).
No. JP-A-58-97179).

【0003】ところが、このような従来技術にあって
は、基本的に単音の入力にしか対応できず、複音(和音
も含む)の入力については何等検討されていないのが実
情である。
[0003] However, in such a conventional technique, it is basically possible to cope only with a single tone input, and no consideration has been given to a double tone (including a chord) input.

【0004】そこで、和音入力に対して和音名を検出
し、和音名信号に応じて和音名表示を行うことが提案さ
れた(実開昭60−26091号)。
Therefore, it has been proposed to detect a chord name in response to a chord input and display a chord name in accordance with the chord name signal (Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 60-26091).

【0005】しかし、この公開公報に開示されているも
のは、アナログバンドパスフィルタ回路を音階数分設
け、それぞれの出力のピークホールドをとり、レベル検
出回路でピークの大きいものから和音を構成する構成音
の候補とするというものである。
[0005] However, the one disclosed in this publication discloses an analog band-pass filter circuit for the number of musical scales, a peak hold of each output, and a level detection circuit for constructing a chord from a peak having a large peak. It is a candidate for sound.

【0006】このようなアナログフィルタを用いる技術
によると、外温の影響によって判定結果が変動したり、
安定でないという問題があり、また回路構成も大規模化
してしまい、大がかりになってしまうという欠点もあ
る。
According to the technique using such an analog filter, the judgment result fluctuates due to the influence of the external temperature,
There is a problem that it is not stable, and there is also a disadvantage that the circuit configuration becomes large-scale and large.

【0007】そこで、本出願人は、先に、入力される音
響信号が、単音であっても、また複音であっても、その
音響の音階を短時間で検出し、しかも回路的に小規模で
安定した動作をするディジタル化した音階検出装置及び
それを用いた電子楽器を提案している(特願平2−12
3789号)。
Therefore, the applicant of the present invention first detects the scale of the sound in a short time whether the input sound signal is a single sound or a double sound, and furthermore, the circuit scale is small. (Japanese Patent Application No. 2-12).
No. 3789).

【0008】この音階検出装置は、基本的には、与えら
れる音響信号を表現するディジタル波形信号を順次記憶
する記憶手段と、この記憶手段に記憶される上記ディジ
タル波形信号に対して、各音階に対応する周波数に関す
る周波数スペクトルのレベルを検知するために時分割で
異なる特性のディジタルフィルタリングを順次行うディ
ジタル信号処理手段と、このディジタル信号処理手段に
て実行されたディジタルフィルタリングの結果に基づい
て、上記与えられる音響信号に含まれる1乃至複数の音
階音を検知する検知手段と、を具備し、音階音検出装置
を用いた電子楽器は、上記各手段の他に、該検知手段で
検知された1乃至複数の音階音に対応する楽音信号を所
定の音色をもって発生する楽音信号発生手段と、を具備
している。
The scale detecting device basically includes a storage means for sequentially storing digital waveform signals representing a given acoustic signal, and a digital waveform signal stored in the storage means for each scale. Digital signal processing means for sequentially performing digital filtering of different characteristics in a time-division manner to detect the level of a frequency spectrum relating to a corresponding frequency; and the digital signal processing means based on a result of the digital filtering performed by the digital signal processing means. Detecting means for detecting one or a plurality of chromatic sounds included in the acoustic signal to be obtained, wherein the electronic musical instrument using the chromatic sound detecting device includes, in addition to the above-described means, one to four detected by the detecting means. Musical tone signal generating means for generating a musical tone signal corresponding to a plurality of scale tones with a predetermined tone color.

【0009】したがって、本出願人が先に出願した音階
検出装置によれば、信号処理をすべてディジタル処理す
ることができ、入力される音響信号が、単音であって
も、また複音であっても、音響の音階を短時間で検出
し、しかも回路的に小規模で安定した動作をさせること
ができる。
[0009] Therefore, according to the scale detecting device filed by the applicant of the present invention, all signal processing can be digitally processed, and whether the input acoustic signal is a single tone or a double tone is obtained. The sound scale of the sound can be detected in a short time, and the circuit can be operated stably on a small scale.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本出願
人が先に出願した音階検出装置及びそれを用いた電子楽
器にあっては、まず、音階検出装置が、周波数スペクト
ルのレベルをディジタル信号処理手段によりディジタル
フィルタリング処理し、このディジタルフィルタリング
の処理結果によりエンベロープ値が所定基準値以上であ
ると、音階音として検出して、検出した音階音が、発音
用の音階音として現在割り当てられている音階音と相違
するときには、音階音を検出した時点で、発音用の音階
音として割り当て、発音用の音階音として割り当てられ
た各音階音を楽音信号発生手段により単一の音色で発音
させ、現在発音用音階音として割り当てられている音階
音が検出されなくなると、発音用の音階音から削除し、
削除された音階音に対応する楽音の発生を停止していた
ため、どの音域のどのパートのデータも全く同一音色で
発音され、音楽性に欠けるといった問題があった。
However, in the scale detecting device and the electronic musical instrument using the same which the applicant of the present invention has applied, first, the scale detecting device converts the level of the frequency spectrum into digital signal processing means. When the envelope value is equal to or greater than a predetermined reference value according to the digital filtering processing result, the chromatic note is detected as a chromatic note, and the detected chromatic note is currently assigned as the chromatic note for pronunciation. When the scale tone is detected, when the scale tone is detected, it is assigned as a scale tone for pronunciation, and each scale tone assigned as the scale tone for pronunciation is produced by the musical tone signal generating means in a single tone, and When the scale note assigned as the scale note is no longer detected, it is deleted from the scale note for pronunciation,
Since the generation of the musical tone corresponding to the deleted scale tone is stopped, there is a problem that data of any part in any range is sounded with exactly the same timbre and lacks in musicality.

【0011】すなわち、通常、音楽は、種々のパート、
例えば、伴奏とメロディ等の各パートに分れており、こ
れらの各パートの音が複合的に重なり合って、音楽とし
て演奏されている。
That is, music usually includes various parts,
For example, it is divided into parts such as accompaniment and melody, and the sounds of these parts are compositely overlapped and played as music.

【0012】ところが、本出願人が先に出願した音階検
出装置では、発音用の音階音として現在割り当てられて
いる音階音と相違する音階を検出すると、その音階音を
発音用の音階音として割り当て、一定の音色により発音
させていたため、どのパートの音階音も全く同一の音色
で発音され、音楽性に欠けるといった問題があった。
However, in the scale detecting device filed by the applicant of the present invention, when a scale different from the scale tone currently assigned as the scale tone for pronunciation is detected, the scale tone is assigned as the scale tone for pronunciation. However, since the tone is generated with a constant tone, the scale tone of each part is pronounced with the exact same tone, and there is a problem that the musicality is lacking.

【0013】そこで、本願各発明は、入力される音響信
号を、時分割でディジタルフィルタリング処理を行って
音階音を検出するとともに、検出した音階音を音域判定
と、レベル検出を行ない、検出音階音を基準音域とレベ
ルに基づいて、音色指定して発音させたり、その音階音
を発音させないようにすることにより、音楽性豊かな演
奏を行なえるようにするとともに、所定のパートの音階
音を抜き取る、いわゆるマイナスワンの効果を付与し
て、入力音響信号とは異なった音楽性を付与することを
目的としている。
Therefore, the inventions of the present application perform time-division digital filtering processing of an input acoustic signal to detect scale sounds, determine the detected scale sounds, perform level detection, and perform level detection. By specifying the timbre based on the reference range and the level, and making the scale tone not be emitted, it is possible to perform a musically rich performance, and to extract the scale tone of a predetermined part. It is intended to give a so-called minus one effect to give a musicality different from the input audio signal.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
音階検出装置により音響信号を解析して、該音響信号に
含まれる音階音を検出し、検出した音階音を所定の音色
で発音する楽音発生装置に適用され、音響信号としての
ディジタル波形信号に対して、異なる特性のディジタル
フィルタリング処理を時分割で順次行うことにより各音
階に対応した周波数に関する周波数スペクトルのレベル
を検出するディジタル信号処理手段と、前記ディジタル
信号処理手段によるディジタルフィルタリングの処理結
果に基づいて、前記音響信号に含まれる1乃至複数の音
階音を検出する音階検出手段と、前記音階検出手段の検
出した音階音があらかじめ設定した所定の基準音域の範
囲内にあるかどうかを判別する音域判別手段と、前記音
域判別手段で判別した各音域の各音階音を所定の基準レ
ベルと比較するレベル検出手段と、入力される音階音を
所定の音色により発音する楽音発生手段と、前記音域判
別手段の音域判別結果及び前記レベル検出手段のレベル
検出結果に基づいて、検出音階音がどの音域のどのレベ
ルの音階音であるかにより、所定の音色データを付与し
て前記楽音発生手段に出力する制御手段と、を備えてい
る。
According to the first aspect of the present invention,
The sound signal is analyzed by the scale detecting device, the scale sound included in the sound signal is detected, and the detected scale sound is applied to a musical tone generating device that emits a predetermined tone color. Digital signal processing means for sequentially performing digital filtering processing of different characteristics in a time-division manner to detect a level of a frequency spectrum related to a frequency corresponding to each scale; and a digital filtering processing result obtained by the digital signal processing means. A scale detecting means for detecting one or a plurality of scale sounds included in the sound signal; and a range discriminating means for determining whether or not the scale sound detected by the scale detecting means is within a predetermined reference range. Means for comparing each scale tone of each range determined by the range determining means with a predetermined reference level. A tone detecting means, a musical tone generating means for generating an input scale tone by a predetermined tone, and a tone scale of a detected tone scale based on a tone range determination result of the tone range determining means and a level detection result of the level detecting means. And control means for providing predetermined tone color data and outputting to the musical tone generating means according to the level of the scale tone.

【0015】前記制御手段は、例えば、請求項2に記載
されているように、前記音階検出手段により検出された
音階音のうち、前記所定基準音域内の前記所定基準レベ
ル以上の音階音以外の音階音のみを前記楽音発生手段に
発音用音階音として出力するものであってもよく、ま
た、請求項3に記載されているように、前記音階検出手
段により検出された音階音のうち、前記所定基準音域内
の前記所定基準レベル以上の音階音に対しては、所定の
音色データとともに前記楽音発生手段に出力し、該所定
基準音域内の所定基準レベル以上の音階音以外の音階音
に対しては、該音階音に割り当てた音色データ以外の音
色データとともに前記楽音発生手段に出力するものであ
ってもよい。
For example, as set forth in claim 2, the control means includes, among the scale sounds detected by the scale detection means, those other than the scale note having the predetermined reference level or higher within the predetermined reference range. It may output only a chromatic note to the musical tone generating means as a chromatic note for pronunciation, and as described in claim 3, among the chromatic notes detected by the chromatic note detecting means, For chromatic tones that are equal to or higher than the predetermined reference level within a predetermined reference range, output to the musical tone generating means together with predetermined timbre data, and for chromatic tones other than chromatic tones equal to or higher than the predetermined reference level within the predetermined reference range. Alternatively, it may be output to the musical tone generating means together with tone color data other than tone color data assigned to the scale tone.

【0016】また、楽音発生装置は、例えば、請求項4
に記載されているように、前記音域判別手段が、あらか
じめ設定された複数の基準音域範囲内に前記音階検出手
段の検出した音階音があるかどうかを判別し、前記レベ
ル検出手段が、前記音域判別手段で判別した各音階音に
対して、複数の基準レベルと比較して、各基準レベル毎
の比較結果を前記制御手段に出力し、前記制御手段が、
前記音域判別手段の判別結果及び前記レベル検出手段の
レベル検出結果に基づいて、前記音階検出手段の検出し
た各音階音を該複数の基準音域及び該複数の基準レベル
毎に所定の音色データを割り当てて前記楽音発生手段に
出力するものであってもよい。
Further, the musical sound generating device may be, for example,
As described in the above, the range determining means determines whether there is a scale tone detected by the scale detecting means within a plurality of preset reference range, and the level detecting means, For each scale tone determined by the determination means, a plurality of reference levels are compared, and a comparison result for each reference level is output to the control means.
A predetermined tone color data is assigned to each of the scale sounds detected by the scale detecting means based on the determination result of the tone range determining means and the level detection result of the level detecting means, for each of the plurality of reference ranges and the plurality of reference levels. Output to the musical tone generating means.

【0017】さらに、前記ディジタル信号処理手段は、
例えば、請求項5に記載されているように、前記各音階
に対応する周波数を中心周波数とするバンドパスフィル
タリング処理を順次時分割で実行するものや、請求項6
に記載されているように、前記各音階に対応する周波数
を中心周波数とするバンドパスフィルタリング処理を順
次時分割で実行するとともに、このバンドパスフィルタ
リング処理の結果得られる波形信号からエンベロープを
抽出する信号処理演算を順次行なうことにより、前記各
音階に対応する周波数に関する周波数スペクトルのレベ
ルを検知するものであってもよく、また、請求項7に記
載されているように、所定特性のハイパスフィルタリン
グ処理を行なうとともに、前記各音階に対応する周波数
でピークをもつレゾナンスが付加されたローパスフィル
タリング処理を順次時分割で実行するものや、請求項8
に記載されているように、所定特性のハイパスフィルタ
リング処理を行なうとともに、前記各音階に対応する周
波数で、ピークをもつレゾナンスが付加されたローパス
フィルタリング処理を順次時分割で実行し、さらにこれ
らのディジタルフィルタリング処理の結果得られる波形
信号からエンベロープを抽出する信号処理演算を順次行
なうことによって、上記各音階に対応する周波数に関す
る周波数スペクトルのレベルを検知するものであっても
よい。
Further, the digital signal processing means includes:
For example, as described in claim 5, bandpass filtering processing in which a frequency corresponding to each of the scales is set as a center frequency is sequentially executed in a time-division manner.
As described in the above, a signal for executing band-pass filtering processing with a frequency corresponding to each scale as a center frequency sequentially in time division and extracting an envelope from a waveform signal obtained as a result of the band-pass filtering processing By sequentially performing processing operations, the level of a frequency spectrum related to the frequency corresponding to each of the scales may be detected, and a high-pass filtering process having a predetermined characteristic may be performed as described in claim 7. 9. A low-pass filtering process in which a resonance having a peak at a frequency corresponding to each scale is added and the low-pass filtering process is sequentially performed in a time-division manner.
As described in, a high-pass filtering process having a predetermined characteristic is performed, and a low-pass filtering process in which resonance having a peak is added at a frequency corresponding to each scale is sequentially executed in a time-division manner. A signal processing operation for extracting an envelope from a waveform signal obtained as a result of the filtering process may be sequentially performed to detect a level of a frequency spectrum related to a frequency corresponding to each scale.

【0018】[0018]

【作用】請求項1記載の発明によれば、ピアノ等の楽器
や電子楽器等から発生された音響信号は、ディジタル変
換され、ディジタル信号処理手段に入力される。ディジ
タル信号処理手段は、この音響信号としてのディジタル
波形信号に対して、異なる特性のディジタルフィルタリ
ング処理を時分割で順次行うことにより各音階に対応し
た周波数に関する周波数スペクトルのレベルを検出し、
音階検出手段に出力する。音階検出手段は、ディジタル
信号処理手段によるディジタルフィルタリングの処理結
果に基づいて、前記音響信号に含まれる1乃至複数の音
階音を検出する。音階検出手段により検出された音階音
は、音域判別手段により、あらかじめ設定された所定の
基準音域と比較され、どの音域の音階音か判別される。
音域判別手段により音域の判別された各音階音は、レベ
ル検出手段により、あらかじめ設定された基準レベルと
比較され、各音階音がどのレベルの音階音かが検出され
る。このように音域判別及びレベル検出の行なわれた音
階音は、制御手段により、楽音発生手段への出力が制御
される。すなわち、制御手段は、これら音域判別結果及
びレベル検出結果に基づいて、音階検出手段により検出
した音階音の音域及びレベルに基づいて、音色データを
付与し、音色データとともに楽音発生手段に出力する。
楽音発生手段は、入力される音階音を指定された音色に
より発音する。
According to the first aspect of the present invention, an acoustic signal generated from a musical instrument such as a piano or an electronic musical instrument is digitally converted and input to digital signal processing means. The digital signal processing means detects a frequency spectrum level related to a frequency corresponding to each scale by sequentially performing time-division digital filtering processing of different characteristics on the digital waveform signal as the acoustic signal,
Output to scale detecting means. The scale detecting means detects one or a plurality of scale sounds contained in the sound signal based on a result of the digital filtering performed by the digital signal processing means. The scale sound detected by the scale detecting means is compared with a predetermined reference range which is set in advance by the range determining means to determine which range the scale sound is.
Each scale sound whose range is determined by the range determining means is compared with a preset reference level by the level detecting means, and the level of each scale sound is detected. The control means controls the output of the scale tone for which the range determination and the level detection have been performed to the musical sound generating means. That is, the control means assigns timbre data based on the gamut and level of the scale sound detected by the scale detection means based on the gamut discrimination result and the level detection result, and outputs the timbre data to the musical tone generation means together with the timbre data.
The musical sound generating means generates the inputted scale sound with a designated tone color.

【0019】したがって、入力される音響信号をディジ
タルフィルタリング処理し、音階検出した音階音を、そ
の音階音があらかじめ設定したどの基準音域内にあり、
また、どのレベルの音階音であるかに応じて、異なる音
色により発音させることができ、音楽性豊かな演奏を行
なうことができる。
Therefore, the inputted acoustic signal is subjected to digital filtering processing, and the scale note detected by the scale is located in any preset reference range where the scale note is set in advance.
In addition, it is possible to produce a tone with different timbres depending on the chromatic tone of the level, thereby performing a musically rich performance.

【0020】請求項2記載の発明によれば、前記制御手
段が、前記音階検出手段により検出された音階音のう
ち、所定基準音域内の所定基準レベル以上の音階音以外
の音階音のみを前記楽音発生手段に発音用音階音として
出力する。
According to the second aspect of the present invention, the control means, among the scale sounds detected by the scale detection means, only the scale sounds other than the scale sounds having a predetermined reference level or higher within a predetermined reference range. It is output to musical tone generating means as a musical scale tone.

【0021】したがって、所定基準音域内の所定基準レ
ベル以上の音階音を発音させないようにすることがで
き、いわゆるマイナスワンの効果を発揮させることがで
きる。
Therefore, it is possible to prevent the generation of a scale tone higher than the predetermined reference level within the predetermined reference range, and to exert a so-called minus one effect.

【0022】請求項3記載の発明によれば、前記制御信
号が、前記音階検出手段により検出された音階音のう
ち、所定基準音域内の所定基準レベル以上の音階音に対
しては、所定の音色データとともに前記楽音発生手段に
出力し、該所定基準音域内の所定基準レベル以上の音階
音以外の音階音に対しては、該音階音に割り当てた音色
データ以外の音色データとともに前記楽音発生手段に出
力する。
According to the third aspect of the present invention, the control signal is provided for a predetermined scale within a predetermined reference range, among the scale sounds detected by the scale detection means. The musical tone data is output to the musical tone generating means together with the timbre data. For chromatic tones other than chromatic tones of a predetermined reference level or higher within the predetermined reference gamut, the musical tone generating means is output together with timbre data other than the timbre data assigned to the chromatic sounds. Output to

【0023】したがって、入力される音響信号をディジ
タルフィルタリング処理し、音階検出した音階音を、所
定基準音域内の所定基準レベルを越えた音階音と、それ
以外の音階音と、を異なる音色により発音させることが
でき、より音楽性豊かな演奏を行なうことができる。
Therefore, the inputted acoustic signal is subjected to digital filtering processing, and the scale note detected by the scale is generated by using different timbres of a scale sound exceeding a predetermined reference level in a predetermined reference range and other scale sounds. And a more musically rich performance can be performed.

【0024】請求項4記載の発明によれば、前記音域判
別手段が、あらかじめ設定された複数の基準音域の範囲
内に前記音階検出手段の検出した音階音があるかどうか
を判別し、前記レベル検出手段が、前記音域判別手段で
判別した各音階音に対して、複数の基準レベルと比較し
て、各基準レベル毎の比較結果を前記制御手段に出力す
る。これら前記音域判別手段の判別結果及び前記レベル
検出手段のレベル検出結果に基づいて、前記制御手段
が、前記音階検出手段の検出した各音階音を該複数の基
準音域及び該複数の基準レベル毎に所定の音色データを
割り当てて前記楽音発生手段に出力する。
According to the fourth aspect of the present invention, the range determining means determines whether or not the scale sound detected by the scale detecting means is within a range of a plurality of preset reference ranges. The detecting means compares each scale sound determined by the range determining means with a plurality of reference levels, and outputs a comparison result for each reference level to the control means. Based on the discrimination result of the tone range discriminating means and the level detection result of the level detecting means, the control means decomposes each scale sound detected by the scale detecting means into the plurality of reference ranges and the plurality of reference levels. Predetermined tone color data is assigned and output to the musical tone generating means.

【0025】したがって、入力される音響信号をディジ
タルフィルタリング処理し、音階検出した音階音を、複
数音域を基準として分類し、また、複数のレベルを基準
として分類して、異なる音色を付与し、音域とレベルに
応じて異なる音色の音を発音することができる。その結
果、異なるパートの音をそれぞれ異なる音色の音として
発音することができ、さらに音楽性豊かな演奏を行なう
ことができる。
Therefore, the input acoustic signal is subjected to digital filtering processing, and the scale sounds detected on the scale are classified based on a plurality of ranges, and are classified based on a plurality of levels to give different timbres. And different tones depending on the level. As a result, sounds of different parts can be pronounced as sounds of different timbres, and a more musical performance can be performed.

【0026】請求項5記載の発明は、前記ディジタル信
号処理手段が、前記各音階に対応する周波数を中心周波
数とするバンドパスフィルタリング処理を順次時分割で
実行し、請求項6記載の発明は、前記各音階に対応する
周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタリング処
理を順次時分割で実行するとともに、このバンドパスフ
ィルタリング処理の結果得られる波形信号からエンベロ
ープを抽出する信号処理演算を順次行なうことにより、
前記各音階に対応する周波数に関する周波数スペクトル
のレベルを検知している。また、請求項7記載の発明
は、ディジタル信号処理手段が、所定特性のハイパスフ
ィルタリング処理を行なうとともに、前記各音階に対応
する周波数でピークをもつレゾナンスが付加されたロー
パスフィルタリング処理を順次時分割で実行しており、
請求項8記載の発明は、所定特性のハイパスフィルタリ
ング処理を行なうとともに、前記各音階に対応する周波
数で、ピークをもつレゾナンスが付加されたローパスフ
ィルタリング処理を順次時分割で実行し、さらにこれら
のディジタルフィルタリング処理の結果得られる波形信
号からエンベロープを抽出する信号処理演算を順次行な
うことによって、上記各音階に対応する周波数に関する
周波数スペクトルのレベルを検知している。
According to a fifth aspect of the present invention, the digital signal processing means sequentially executes band-pass filtering processing using a frequency corresponding to each of the scales as a center frequency in a time-division manner. By sequentially performing time-division band-pass filtering processing with a frequency corresponding to each scale as a center frequency, and sequentially performing signal processing operations for extracting an envelope from a waveform signal obtained as a result of the band-pass filtering processing,
The level of the frequency spectrum related to the frequency corresponding to each scale is detected. According to a seventh aspect of the present invention, the digital signal processing means performs a high-pass filtering process having a predetermined characteristic and sequentially performs a low-pass filtering process to which a resonance having a peak at a frequency corresponding to each scale is added in a time-division manner. Running,
The invention according to claim 8 performs a high-pass filtering process of a predetermined characteristic, and sequentially executes a low-pass filtering process in which resonance having a peak is added at a frequency corresponding to each scale in a time-division manner. By sequentially performing a signal processing operation for extracting an envelope from a waveform signal obtained as a result of the filtering process, a level of a frequency spectrum related to a frequency corresponding to each of the above-mentioned musical scales is detected.

【0027】したがって、請求項5〜請求項8記載の発
明によれば、信号処理を全てディジタル領域で行なうこ
とができ、高速で、かつ効率的に音階抽出処理を行なう
ことができる。
Therefore, according to the present invention, all signal processing can be performed in the digital domain, and high-speed and efficient scale extraction processing can be performed.

【0028】[0028]

【実施例】以下に、本願各発明の一実施例を説明する。 <基本原理>先ず、実施例で用いるディジタルフィルタ
処理の基本原理について説明する。実施例では、ディジ
タルフィルタ処理をDSP(Digital Signal Processo
r:ディジタル信号処理プロセッサ)を使用することに
より行っている。すなわち、DSPにディジタルフィル
タとして動作させるのに必要なプログラムやデータを書
き込み、図1に示すようなバンドパスフィルタHt(z)を
構成するとともに、更にエンベロープ抽出回路を構成
し、ディジタルフィルタ処理及びエンベロープ抽出処理
を行う。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of each invention of the present application will be described below. <Basic Principle> First, the basic principle of digital filter processing used in the embodiment will be described. In the embodiment, the digital filter processing is performed by a DSP (Digital Signal Processing).
r: Digital signal processor). That is, a program and data necessary for operating the digital filter as a digital filter are written in the DSP, a band pass filter H t (z) as shown in FIG. 1 is formed, and an envelope extracting circuit is further formed to perform digital filtering and processing. Performs envelope extraction processing.

【0029】図1において、入力信号X(n) は、アナロ
グの音響信号を所定サンプリングタイミングでサンプリ
ングした値をディジタル信号(もともとディジタル信号
で供給される場合はそのままでよい)に変換して入力し
たものであり、この入力信号X(n) に対して、DSPの
時分割処理によってn個のバンドパスフィルタHt(z)の
フィルタリング処理を行う。このフィルタリング処理に
際して、n個のバンドパスフィルタHt(z)の伝達関数
を、複数オクターブの各音階に依存させて変更する。
In FIG. 1, as an input signal X (n), a value obtained by sampling an analog sound signal at a predetermined sampling timing is converted into a digital signal (if it is originally supplied as a digital signal, it may be used as it is) and input. The input signal X (n) is subjected to filtering processing of n band-pass filters H t (z) by DSP time division processing. In this filtering process, the transfer functions of the n bandpass filters H t (z) are changed depending on the scales of a plurality of octaves.

【0030】図2は、バンドパスフィルタHt(z)として
チェビシエフ形のものを採用した場合の周波数特性の大
きさを示している。この場合の伝達関数としては、tを
各音階に指定するサフィックス(添字)として、次のよ
うになる。
[0030] Figure 2 shows the magnitude of the frequency characteristic in the case of adopting those Chebishiefu shaped as a band-pass filter H t (z). The transfer function in this case is as follows, where t is a suffix (subscript) designating each scale.

【数1】 ここで、i=1としてこのバンドパスフィルタHt(z)を
構成すると、DSPの処理は、
(Equation 1) Here, if this bandpass filter Ht (z) is configured with i = 1, the processing of the DSP is as follows.

【数2】 を実行することになる。なお、i≧2の場合は、上式と
同様の演算を繰り返し実行することになる。また、各バ
ンドパスフィルタHt(z)の係数については、数値計算で
求めることができる。
(Equation 2) Will be executed. When i ≧ 2, the same calculation as the above expression is repeatedly executed. Further, the coefficients of each bandpass filter Ht (z) can be obtained by numerical calculation.

【0031】具体例としては、A4=440Hzのバンド
パスフィルタを次の条件(〜は図2参照)で構成す
ると、下記の如き係数値をもつ伝達関数のディジタルフ
ィルタリング処理を実行することになる。すなわち、 =1dB =(サンプリング周波数fs)=10KHz =12dB以上 =415Hz =430Hz =450Hz =466Hz の条件で、i=1,2の2段のディジタルフィルタのそ
れぞれの係数は次のようになる。 H440Hz(0)=0.08192384 i=1に対し、 a1(1)=−1.91442200776 a2(1)= 0.9933673 b1(1)=−1.91105345727 b2(1)= 1. i=2に対し、 a1(2)=−1.9210712 a2(2)= 0.993606 b1(2)=−1.93525314797 b2(2)= 1. このように、バンドパスフィルタHt(z)の演算が各音階
に対して時分割的に実行され、その結果信号Yt(n),t
=1〜Nが求まる。
As a specific example, when a band-pass filter of A 4 = 440 Hz is configured under the following conditions (see FIG. 2), digital filtering of a transfer function having the following coefficient values is executed. . That is, under the condition of = 1 dB = (sampling frequency f s ) = 10 KHz = 12 dB or more = 415 Hz = 430 Hz = 450 Hz = 466 Hz, the respective coefficients of the two-stage digital filter of i = 1 and 2 are as follows. H440Hz (0) = 0.08192384 For i = 1, a 1 (1) = − 1.91442200776 a 2 (1) = 0.9933673 b 1 (1) = − 1.91105345727 b 2 (1) = 1. For i = 2, a 1 (2) = − 1.9210712 a 2 (2) = 0.993606 b 1 (2) = − 1.93525314797 b 2 (2) = 1. Thus, the calculation of the band-pass filter H t (z) is performed for each scale. It is executed in a time-sharing manner, and as a result, the signals Y t (n), t
= 1 to N are obtained.

【0032】この結果信号Yt(n)に対して、次に、DS
Pは、エンベロープ抽出処理を時分割で行う。このエン
ベロープ処理は、それぞれの結果信号Yt(n)の波形につ
いて所定時間間隔毎(例えば各音階の対応する周波数
毎)にピークレベル(絶対値)を求めて行う。あるいは
後述するような特定のディジタルフィルタを|Yt(n)|
(Yt(n)の絶対値信号)に対して行って求める。
Next, DS is added to the result signal Y t (n).
P performs the envelope extraction processing in a time-sharing manner. This envelope processing is performed by obtaining a peak level (absolute value) at predetermined time intervals (for example, for each frequency corresponding to each scale) with respect to the waveform of each result signal Y t (n). Alternatively, a specific digital filter as described later is | Y t (n) |
(The absolute value signal of Y t (n)).

【0033】このようにDSPの時分割処理により、そ
れぞれの音階についてのエンベロープ信号Et(n),
t=1〜Nが求まり、この出力に対して、このDSPの
適用された楽音発生装置等のCPU(マイクロコンピュ
ータなど)が、レベル判断を実行することにより、もと
もとの入力信号X(n) の波形に含まれる音階信号を1乃
至複数検出することが可能となる。
As described above, by the time division processing of the DSP, the envelope signals E t (n),
t = 1 to N are obtained, and the CPU (microcomputer or the like) of the tone generator or the like to which the DSP is applied performs a level judgment on the output to obtain the original input signal X (n). One or more scale signals included in the waveform can be detected.

【0034】このように、この基本原理は、各音階につ
いてピークをもつバンドパスフィルタHt(z)によりフィ
ルタリング処理を時分割で行うものであるが、バンドパ
スフィルタHt(z)は、上述したチェビシェフ形のバンド
パスフィルタに限るものではなく、種々の形式のディジ
タルフィルタで何等の機能を実現できる。また、バンド
パスフィルタは、ローパスフィルタとハイパスフィルタ
のカスケード接続することによっても実現できる。
[0034] Thus, the basic principle is a band-pass filter H t (z) having a peak for each chromatic is performed by time division filtering process, band-pass filter H t (z) is above The present invention is not limited to the Chebyshev-type band-pass filter described above, and various functions can be realized by various types of digital filters. Further, the band-pass filter can also be realized by cascading a low-pass filter and a high-pass filter.

【0035】上記チェビシェフ形のバンドパスフィル
タ、A4=440Hzの例では、8回の乗算が必要とな
る。そこで、以下に、フィルタ演算を行う際の乗算回数
を減らし、リアルタイムでフィルタリングを行うことを
容易にしたフィルタリング処理のひとつの改良原理を説
明する。
In the above-mentioned Chebyshev-type band-pass filter, in which A 4 = 440 Hz, eight multiplications are required. Therefore, one improvement principle of the filtering process which reduces the number of multiplications when performing the filter operation and facilitates the real-time filtering will be described below.

【0036】<改良原理>図3は、乗算回数を減少させ
たディジタルフィルタ演算をDSPに行わせる改良原理
を示しており、このバンドパスフィルタは、ハイパスフ
ィルタH1(z)、ローパスフィルタH2t(z) 及びローパス
フィルタHE(z)で構成されている。このバンドパスフィ
ルタでは、ディジタル表現による入力音響信号X(n)
は、まず、ハイパスフィルタH1(z)に入力され、ハ
イパスフィルタH1(z)は、その詳細については後述
するが、周波数0で0、周波数fs/2で最大となるハ
イパスディジタルフィルタである。
<Improvement Principle> FIG. 3 shows an improvement principle of causing a DSP to perform a digital filter operation with a reduced number of multiplications. This bandpass filter includes a high-pass filter H 1 (z) and a low-pass filter H 2t. is composed of (z) and a low pass filter H E (z). In this bandpass filter, an input audio signal X (n) expressed in digital form is used.
The first input to the high-pass filter H1 (z), the high-pass filter H1 (z) is the details of which will be described later, the frequency 0 0 a high-pass digital filter with a maximum at a frequency f s / 2.

【0037】このハイパスフィルタH1(z)の出力Y(n)
が、各音階t毎に時分割動作するローパスフィルタH2t
(z) に入力され、ローパスフィルタH2t(z) は、その詳
細については後述するが、音階周波数でピークをもった
レゾナンスタイプのローパスディジタルフィルタの特性
をもっている。
The output Y (n) of the high-pass filter H 1 (z)
Is a low-pass filter H 2t that operates time-divisionally for each scale t
(z), the low-pass filter H 2t (z) has the characteristics of a resonance-type low-pass digital filter having a peak at the scale frequency, as will be described in detail later.

【0038】したがって、上記ハイパスフィルタH1(z)
とローパスフィルタH2t(z) をカスケード接続して得ら
れるディジタルフィルタの周波数特性の大きさは、図4
のごとくなっており、疑似バンドパスフィルタとなって
いる。
Therefore, the high-pass filter H 1 (z)
The magnitude of the frequency characteristic of the digital filter obtained by cascading the filter and the low-pass filter H 2t (z) is shown in FIG.
, Which is a pseudo bandpass filter.

【0039】図4において、f1,f2,……fNが、各
音階周波数に対応し、Nを40〜50程度(3オクター
ブから4オクターブ)にすることが可能である。なお、
これ以上の広いオクターブレンジで音階検出するとき
は、高速のDSPか、複数のDSPによる並列処理を採
用することで達成できる。
In FIG. 4, f 1 , f 2 ,..., F N correspond to the respective scale frequencies, and N can be set to about 40 to 50 (3 octaves to 4 octaves). In addition,
The scale detection in a wider octave range than this can be achieved by employing a high-speed DSP or a parallel processing by a plurality of DSPs.

【0040】このローパスフィルタH2t(z) の出力W
t(n),t=1〜Nが、各音階毎に時分割動作するローパ
スフィルタHE(z)に与えられ、このローパスフィルタH
E(z)の特性も後述するが、このローパスフィルタHE(z)
の各出力Et(n)が、図1と同様に、各音階についてのエ
ンベロープ信号となる。その後の処理は、基本原理の場
合と同様である。
The output W of the low-pass filter H 2t (z)
t (n), t = 1~N is given to the low-pass filter H E (z) in a time sharing operation for each scale, the low-pass filter H
Although the characteristics of E (z) will be described later, this low-pass filter H E (z)
Each output E t (n) becomes an envelope signal for each musical scale, as in FIG. Subsequent processing is the same as in the case of the basic principle.

【0041】次に、図3の各ディジタルフィルタの構
成、特性を詳述する。ハイパスフィルタH1(z) 図5は、ハイパスフィルタH1(z)の一構成例を示してい
る。このハイパスフィルタH1(z)は、2次のFIR(Fi
nite Impulse Response)ディジタルフィルタであり、
その伝達関数は、
Next, the configuration and characteristics of each digital filter shown in FIG. 3 will be described in detail. High Pass Filter H 1 (z) FIG. 5 shows a configuration example of the high pass filter H 1 (z). This high-pass filter H 1 (z) has a second-order FIR (Fi
nite Impulse Response) Digital filter
Its transfer function is

【数3】 である。図5において、5−1,5−2は遅延素子、5
−3,5−4,5−5は乗算器、5−6,5−7は加算
器を示している。このハイパスフィルタH1(z)をDSP
で演算により実現するときには、
(Equation 3) It is. In FIG. 5, 5-1 and 5-2 are delay elements,
-3, 5-4, and 5-5 indicate multipliers, and 5-6 and 5-7 indicate adders. This high-pass filter H 1 (z) is
When it is realized by calculation in

【数4】 を実行することとなる。この場合、係数と信号の乗算は
単なるシフト処理で実現できる。
(Equation 4) Will be executed. In this case, the multiplication of the coefficient and the signal can be realized by simple shift processing.

【0042】このハイパスフィルタH1(z)の周波数特性
は、
The frequency characteristics of the high-pass filter H 1 (z) are as follows:

【数5】 となり、図6にその特性を示すように、Ω=0(0Hz)
で最小、Ω=π(fs/2Hz)で最大となる特性をと
る。
(Equation 5) Ω = 0 (0 Hz) as shown in FIG.
In minimum, taking Ω = π (f s / 2Hz ) becomes maximum in characteristics.

【0043】ローパスフィルタH2t(z) 図7は、ローパスフィルタH2t(z) の一構成例を示して
いる。このローパスフィルタH2t(z) は、2次のIIR
(Infinite Impulse Response)ディジタルフィルタで
あって、その伝達関数は、
The low pass filter H 2t (z) Figure 7 shows an example of the configuration of a low pass filter H 2t (z). This low-pass filter H 2t (z) has a second-order IIR
(Infinite Impulse Response) Digital filter whose transfer function is

【数6】 である。(Equation 6) It is.

【0044】ローパスフィルタH2t(z) は、後述するよ
うに、音階を示すサフィックスtに依存してθとCYと
が変化し、rがレゾナンスの強さ(ピークの程度)を示
すパラメータとなる。
As will be described later, the low-pass filter H 2t (z) changes θ and CY depending on the suffix t indicating the musical scale, and r is a parameter indicating the intensity of resonance (degree of peak). .

【0045】図7において、7−1,7−2は遅延素
子、7−3,7−4,7−5は乗算器、7−6,7−7
は加算器を示している。このローパスフィルタH2t(z)
をDSPで演算により実現するときは、 Wt(n)=CY・Y(n)+2rcosθWt(n-1)−r2t(n-2)……式(2) を実行することとなる。このローパスフィルタH2t(z)
の周波数特性は
In FIG. 7, 7-1 and 7-2 are delay elements, 7-3, 7-4 and 7-5 are multipliers, and 7-6 and 7-7.
Indicates an adder. This low-pass filter H 2t (z)
Is realized by a DSP, W t (n) = CY · Y (n) + 2r cos θW t (n−1) −r 2 W t (n−2) (Equation (2)) Become. This low-pass filter H 2t (z)
The frequency characteristic of

【数7】 で与えられる。ここで、この伝達関数の極は、(Equation 7) Given by Where the poles of this transfer function are

【数8】 に依存し、Z=0に2重の零点がある。この伝達関数の
極と零点の配置、および、θを、0<θ<π/2とした
ときの極ベクトルと零点ベクトルと、を図8に示す。図
8から理解されるとおり、Ω=0からΩ=πに向けて単
位円に沿ってΩが動くにつれて、ベクトルv2の長さ
は、はじめ減少し、次に増加する。最小のベクトルv2
の長さは、
(Equation 8) , There is a double zero at Z = 0. FIG. 8 shows the arrangement of the poles and zeros of the transfer function, and the pole vector and the zero vector when θ is set to 0 <θ <π / 2. As can be seen from FIG. 8, as Ω moves along the unit circle from Ω = 0 to Ω = π, the length of the vector v 2 initially decreases and then increases. Minimum vector v 2
The length of

【外1】 の近くである。ここで、周波数Ωにおける周波数応答の
大きさは、零点ベクトルv1 とベクトルv2 の長さの比
であり、周波数応答の位相は、実軸とベクトルv1 のな
す角度からベクトルv2 のなす角を引いた値となること
が知られており、振幅特性のみを図示すると図9のよう
になる。
[Outside 1] Is near. Here, the magnitude of the frequency response at the frequency Ω is the ratio of the lengths of the zero-point vector v 1 and the vector v 2 , and the phase of the frequency response is formed by the vector v 2 from the angle between the real axis and the vector v 1. It is known that the value is obtained by subtracting the angle, and FIG. 9 shows only the amplitude characteristic.

【0046】すなわち、周波数応答の大きさ(振幅特
性)は、図9から分るように、極ベクトルv2 の大きさ
の逆数に比例し、θに近いΩで最大となる。そして、r
の大きさに従ってこのピークの鋭さが決まり、rを1に
近づけてゆくと急なピーク(レゾナンス特性)をもった
フィルタが実現できる。
That is, as can be seen from FIG. 9, the magnitude of the frequency response (amplitude characteristic) is proportional to the reciprocal of the magnitude of the pole vector v 2 and becomes maximum at Ω close to θ. And r
The sharpness of this peak is determined in accordance with the magnitude of, and a filter having a sharp peak (resonance characteristic) can be realized as r approaches 1.

【0047】以上の説明から明らかなように、各音階毎
に、θの値を決定すれば(θ=2πft/fs)、図10に
示すように、音階周波数ftでピークをもつレゾナンス
付きのローパスフィルタH2t(z) を実現することができ
る。
As is apparent from the above description, each scale, be determined value of θ (θ = 2πf t / f s), as shown in FIG. 10, resonance with peaks at scale frequency f t , A low-pass filter H 2t (z) can be realized.

【0048】なお、rは、となりの音階のレベルに影響
しないような大きさに、CYは、各音階で同等のレベル
の出力W1(n)が得られるような大きさに、実験で、もし
くは数学的に求めることが可能となる。
Note that r is set to a size that does not affect the level of the next scale, and CY is set to a size such that an output W 1 (n) of the same level is obtained for each scale. Or it can be obtained mathematically.

【0049】例えば、fの音階周波数(ft)と、Δf
離れたとなりの音階周波数f+Δf(すなわちft+1
との周波数応答の大きさの比を、m:1とする場合、
For example, the scale frequency (f t ) of f and Δf
Scale frequency f + Δf next to (ie, f t + 1 )
And the ratio of the magnitude of the frequency response to m: 1,

【数9】 というrについての4次方程式を解いて、0<r<1を
満足するものを選び、各係数 −2rcosθ,r2
求めることができる。いま、数値計算の結果、例えば、
s=5KHz,f=440Hzで、m=4とすると、 −2rcosθ=−1.9773、r2 = 0.9851、CY=36.
7 となる。その他の音階についても同様である。
(Equation 9) By solving a quartic equation for r, one that satisfies 0 <r <1 is selected, and each coefficient −2rcos θ, r 2 can be obtained. Now, as a result of numerical calculation, for example,
f s = 5 KHz, with f = 440 Hz, When m = 4, -2rcosθ = -1.9773, r 2 = 0.9851, CY = 36.
It becomes 7. The same applies to other scales.

【0050】ローパスフィルタHE(z) 図11は、ローパスフィルタHE(z)の一構成例を示す。こ
れはさきに説明したローパスフィルタH2t(z) と同じ形
の2次のIIRディジタルフィルタであって伝達関数
は、
The low-pass filter HE (z) Figure 11 shows an example of a structure of a low-pass filter H E (z). This is a second-order IIR digital filter having the same form as the low-pass filter H 2t (z) described earlier, and the transfer function is

【数10】 である。これは、先のローパスフィルタH2t(z) の伝達
関数において、r=0.9、θ=0と、したものである。
[Equation 10] It is. This is obtained by setting r = 0.9 and θ = 0 in the transfer function of the low-pass filter H 2t (z).

【0051】図11において、11−1は、入力信号(ロー
パスフィルタH2t(z) の出力信号)Wt(n)を、絶対値化
する絶対値回路であり、その出力|Wt(n)|がディジタ
ルフィルタリングされる。11−2、11−3は遅延素子、
11−4、11−5、11−6は乗算器、11−7、11−8は加
算器を示している。このローパスフィルタH2t(z) をD
SPで演算により実現するときは、 Et(n)=CE|Wt(n)|+1.8Et(n-1)−0.81Et(n-2)……式(3) を実行することとなる。
In FIG. 11, reference numeral 11-1 denotes an absolute value circuit for converting an input signal (output signal of the low-pass filter H 2t (z)) W t (n) into an absolute value, and the output | W t (n) ) | Is digitally filtered. 11-2 and 11-3 are delay elements,
11-4, 11-5, and 11-6 indicate multipliers, and 11-7 and 11-8 indicate adders. This low-pass filter H 2t (z) is set to D
When realized by operation in the SP, E t (n) = CE | performing + 1.8Et (n-1) -0.81E t (n-2) ...... equation (3) | W t (n ) Becomes

【0052】このローパスフィルタH2t(z) は、その周
波数特性が、上述の説明のように、θ=0でピークをも
つ、レゾナンス付きのローパスフィルタで、図12に示す
ような特性(振幅特性)をとる。ここで、係数CEは、
各音階毎のレベルを一様にするファクターで実験などで
適宜求め得る。
The low-pass filter H 2t (z) is a low-pass filter with resonance having a frequency characteristic having a peak at θ = 0, as described above, and has a characteristic (amplitude characteristic) shown in FIG. Take). Here, the coefficient CE is
It is a factor that makes the level of each musical scale uniform, and can be obtained as appropriate through experiments or the like.

【0053】図13は、この図11の構成によって得られる
エンベープ信号Et(n)を模式的に示している。この
ように、ローパスフィルタH2t(z) は、絶対値回路11−
1により、負の波高値(図11の破線)がすべて正の波高
値に変換された上でローパスフィルタがかけられるの
で、結局この波形信号|Wt(n)|の直流成分を求めるよ
うな動作をフィルタ回路がとるようになる。
FIG. 13 schematically shows an embedding signal E t (n) obtained by the configuration of FIG. Thus, the low-pass filter H 2t (z) is connected to the absolute value circuit 11−
1, all the negative peak values (broken lines in FIG. 11) are converted to positive peak values and then subjected to a low-pass filter, so that the DC component of the waveform signal | W t (n) | The operation is performed by the filter circuit.

【0054】<実施例の全体構成>次に、本願各発明の
音階検出装置を用いた楽音発生装置の一実施例の具体的
な構成を説明する。図14は、本願各発明の音階検出装置
を用いた楽音発生装置を適用した楽音発生装置1の全体
ブロック図である。
<Overall Configuration of Embodiment> Next, a specific configuration of an embodiment of a musical tone generating apparatus using the musical scale detecting device according to the present invention will be described. FIG. 14 is an overall block diagram of a musical sound generating device 1 to which a musical sound generating device using the musical scale detecting device of each invention of the present application is applied.

【0055】楽音発生装置1は、CPU(Central Proc
essing Unit)2、ROM(Read Only Memory)3、RA
M(Random Access Memory) 4、音階検出装置5、キー
ボード6、ディスプレイ7、プリンタ8、楽音発生回路
9、オーディオシステム10及びスピーカ11等を備えてお
り、こられ各部はバス12により接続されている。
The tone generator 1 has a CPU (Central Proc).
essing Unit) 2, ROM (Read Only Memory) 3, RA
An M (Random Access Memory) 4, a scale detection device 5, a keyboard 6, a display 7, a printer 8, a tone generation circuit 9, an audio system 10, a speaker 11, and the like are provided. .

【0056】ROM3には、本願各発明の音階検出装置
を用いた楽音発生装置としてのプログラム等や図15に示
すように、音色データが格納されており、また、必要に
応じて音階検出装置を用いた楽音発生装置として動作す
る際に必要なデータが格納されている。
The ROM 3 stores a program or the like as a tone generator using the musical scale detecting device of each invention of the present invention, and timbre data as shown in FIG. 15, and stores the musical scale detecting device as necessary. Data necessary for operating as the used tone generator is stored.

【0057】CPU2は、ROM3内のプログラムに従
って楽音発生装置1の各部を制御し、本願各発明の音階
検出装置を用いた楽音発生装置としての処理を行なう。
また、CPU2は、図15に示すように、FAS(演算回
路)21、音色バッファ22、ポリピッチ抽出データバッフ
ァ23、最大レベルバッファ24及び特定音域バッファ25等
を有しており、これら各部がバス26で接続されるととも
に、図14のバス12を介してDSP44に接続されている。
The CPU 2 controls each part of the musical tone generating device 1 according to a program in the ROM 3 and performs processing as a musical tone generating device using the musical scale detecting device of each invention of the present application.
As shown in FIG. 15, the CPU 2 has an FAS (arithmetic circuit) 21, a tone buffer 22, a polypitch extraction data buffer 23, a maximum level buffer 24, a specific tone range buffer 25, and the like. , And to the DSP 44 via the bus 12 in FIG.

【0058】演算回路21は、CPU2としての種々の演
算処理を行ない、ROM3内のプログラムに従って、R
AM4をワークメモリとして、RAM4内のデータやR
OM3内のデータを使用して楽音発生装置としての処理
を行なうとともに、本願各発明の検出した音階音をその
音域とレベルに基づいて所定の音色による発音処理を行
なう。音色バッファ22には、ROM3内の音色データ
(音色波形データ)からキーボード等で指定された音色
データが書き込まれ、音色バッファ22に記憶された音色
データは、発音させる音階音とともに後述する楽音発生
回路9に出力される。
The arithmetic circuit 21 performs various arithmetic processes as the CPU 2, and executes R and R in accordance with a program in the ROM 3.
Using the AM4 as the work memory, the data in the RAM4 and the R
Using the data in the OM3, a process as a tone generator is performed, and a chromatic tone detected by each invention of the present application is subjected to a tone generation process with a predetermined timbre based on its range and level. The timbre buffer 22 stores timbre data specified by a keyboard or the like from timbre data (timbre waveform data) in the ROM 3. The timbre data stored in the timbre buffer 22 includes a tone generation circuit, which will be described later, together with a chromatic tone to be generated. 9 is output.

【0059】ポリピッチ抽出データバッファ23には、D
SP44で検出された音階音のデータ、具体的には、音階
番号とそのレベルが記憶され、最大レベルバッファ24に
は、ポリピッチ抽出データバッファ23のうち、最大レベ
ルの音階音とそのレベルが、後述するように、演算回路
21で抽出されて記憶される。
In the polypitch extraction data buffer 23, D
The data of the scale tones detected in SP44, specifically, the scale number and its level, are stored. The maximum level buffer 24 stores the maximum level of the scale pitch and its level in the polypitch extraction data buffer 23 as described later. Arithmetic circuit
Extracted at 21 and stored.

【0060】特定音域バッファ25は、ポリピッチ抽出デ
ータバッファ23に記憶された音階音から所定の音域内の
音階音を抽出するために、その音域の下限音階番号と上
限音階番号とを記憶し、特定音域バッファ25に設定する
上限及び下限音階番号は、ポリピッチ抽出データバッフ
ァ23に記憶された音階音から選別すべき音域に応じて適
宜設定することができる。
The specific pitch range buffer 25 stores a lower pitch scale number and an upper pitch scale number of a predetermined pitch in order to extract a pitch pitch within a predetermined pitch range from the pitch pitch stored in the polypitch extraction data buffer 23. The upper limit and lower limit scale numbers set in the range buffer 25 can be appropriately set according to the range to be selected from the scale sounds stored in the polypitch extraction data buffer 23.

【0061】したがって、上記演算回路21、ポリピッチ
抽出データバッファ23及び特定音域バッファ25は、全体
として検出された音階音があらかじめ設定した所定の基
準音域の範囲内にあるかどうかを判別する音域判別手段
を構成しており、上記演算回路21、ポリピッチ抽出デー
タバッファ23及び最大レベルバッファ24は、全体として
音域判別手段で判別した各音域の各音階音を所定の基準
レベルと比較するレベル検出手段を構成している。ま
た、CPU2は、全体として検出音階音がどの音域のど
のレベルの音階音であるかにより、所定の音色データを
付与して楽音発生手段(楽音発生回路6)に出力する制
御手段として機能する。
Therefore, the arithmetic circuit 21, the polypitch extraction data buffer 23 and the specific range buffer 25 are provided with a range determining means for determining whether or not the scale tone detected as a whole is within a predetermined reference range. The arithmetic circuit 21, the polypitch extraction data buffer 23, and the maximum level buffer 24 constitute level detection means for comparing each scale tone of each range determined by the range determination means as a whole with a predetermined reference level. doing. Further, the CPU 2 functions as control means for giving predetermined timbre data and outputting it to the musical tone generating means (musical tone generating circuit 6) depending on which scale of the musical scale sound is the detected musical scale sound.

【0062】RAM4は、後述する音階検出装置5をデ
ィジタルフィルタやエンベロープ抽出装置として動作さ
せるためのデータ等を記憶するとともに、CPU2のワ
ーク用メモリとして機能する。
The RAM 4 stores data for operating a scale detecting device 5 to be described later as a digital filter and an envelope extracting device, and also functions as a work memory for the CPU 2.

【0063】音階検出装置5は、マイクロフォン41、ロ
ーパスフィルタ42、A/D変換器43、DSP44、フィル
タ係数ROM45及びワークRAM46等を備えており、音
響信号の入力端子として、ライン入力 LINE INを備えて
いる。
The scale detecting device 5 includes a microphone 41, a low-pass filter 42, an A / D converter 43, a DSP 44, a filter coefficient ROM 45, a work RAM 46, and the like, and a line input LINE IN as an input terminal for an acoustic signal. ing.

【0064】この音階検出装置5は、マイクロフォン41
あるいはライン入力 LINE INから入力する音響信号(こ
れは楽器音、人声音、あるいはテープレコーダやラジ
オ、テレビ、CDプレーヤー等からの再生音響であって
もよい)を、ローパスフィルタ42で適宜フィルタリング
した後、適当なサンプリング周波数fsで、A/D変換
器43よりディジタル信号X(n) に変換し、DSP44に入
力する。
The scale detecting device 5 includes a microphone 41
Alternatively, after appropriately filtering the acoustic signal input from the line input LINE IN (this may be a musical instrument sound, a human voice sound, or a reproduced sound from a tape recorder, a radio, a television, a CD player, or the like) by the low-pass filter 42 as appropriate. , at a suitable sampling frequency f s, converted from the a / D converter 43 into a digital signal X (n), and inputs to the DSP 44.

【0065】フィルタ係数ROM45は、DSP44をディ
ジタルフィルタリングとして機能させるのに必要な各種
係数を記憶し、必要に応じて読み出されてDSP44に出
力される。
The filter coefficient ROM 45 stores various coefficients necessary for causing the DSP 44 to function as digital filtering, and is read and output to the DSP 44 as needed.

【0066】ワークRAM46は、DSP44がディジタル
フィルタとして動作する際のワークメモリであり、フィ
ルタリング演算のためのデータや、A/D変換器43から
入力されたディジタル入力信号X(n) 及びDSP44で演
算処理された波形信号等を記憶する。
The work RAM 46 is a work memory when the DSP 44 operates as a digital filter. The work RAM 46 is used for data for filtering operation, and for operation by the digital input signal X (n) input from the A / D converter 43 and the DSP 44. The processed waveform signal and the like are stored.

【0067】DSP44は、後述するように、フィルタ係
数ROM45に記憶されている係数やワークRAM46を使
用して、演算処理し、ディジタルフィルタリング処理を
実行するとともに、エンベロープ抽出処理を実行する。
As will be described later, the DSP 44 performs arithmetic processing using the coefficients stored in the filter coefficient ROM 45 and the work RAM 46, executes digital filtering processing, and executes envelope extraction processing.

【0068】DSP44の処理結果は、CPU2に送ら
れ、CPU2は、音階検出装置5の検出結果、及び後述
する楽音発生回路9に内蔵されている各種モジュールの
記憶状態に基づいて音階検出装置5の検出した音階や楽
音発生装置9により発生している楽音の状態を判断し
て、楽音発生回路9の発生モジュールへの音階音の割り
付け処理や削除処理を行なう。
The processing result of the DSP 44 is sent to the CPU 2, and the CPU 2 executes the processing of the scale detecting device 5 based on the detection result of the scale detecting device 5 and the storage state of various modules built in the musical tone generating circuit 9 described later. The state of the detected scale and the state of the musical tone generated by the musical sound generating device 9 is determined, and the processing of assigning or deleting the musical scale to the generating module of the musical sound generating circuit 9 is performed.

【0069】キーボード6には、ファンクションスイッ
チや鍵盤等が設けられており、キーボード6でスイッチ
や鍵盤等の操作が行なわれると、CPU2がこの操作を
検出して、楽音発生回路9の発生音モジュールに発生楽
音を割り当てる。
The keyboard 6 is provided with a function switch, a keyboard, and the like. When an operation of a switch, a keyboard, or the like is performed on the keyboard 6, the CPU 2 detects the operation and generates a sound module of the tone generation circuit 9. To the generated musical tone.

【0070】ディスプレイ7およびプリンタ8は、CP
U2の制御下で作動し、音階検出装置5で検出された1
乃至複数の音階を表示し、また用紙に印字する。例え
ば、CPUは、リアルタイムで入力中の音響に含まれる
音階をディスプレイ7に表示してもよく、あるいはノン
リアルタイムで、編集作業などを経た上で楽譜としてデ
ィスプレイ7に表示したり、プリンタ8で用紙に印刷し
たりする。
The display 7 and the printer 8 have a CP
It operates under the control of U2 and detects 1
Or displaying a plurality of musical scales and printing on paper. For example, the CPU may display the scale included in the sound being input in real time on the display 7, or may display the musical scale on the display 7 in a non-real time manner after editing work or the like, Or print it.

【0071】この音階検出装置5は、全体として、音響
信号を表現するディジタル波形信号に対して、異なる特
性のディジタルフィルタリング処理を時分割で順次行な
うことにより各音階に対応した周波数に関する周波数ス
ペクトルのレベルを検出するディジタル信号処理手段、
及びディジタル信号処理手段によるディジタルフィルタ
リングの処理結果に基づいて、前記音響信号に含まれる
1ないし複数の音階音を検出する音階検出手段として機
能している。
The scale detecting device 5 performs digital filtering processing of different characteristics sequentially on a digital waveform signal representing an acoustic signal in a time-division manner, thereby obtaining a level of a frequency spectrum related to a frequency corresponding to each scale. Digital signal processing means for detecting
And functions as a scale detecting means for detecting one or a plurality of scale sounds contained in the sound signal based on the processing result of the digital filtering by the digital signal processing means.

【0072】楽音発生装置9としては、各種タイプの音
源発生回路が適用可能であり、例えば、PCM方式、F
M方式、iPD方式、正弦波合成方式等の音原発生回路
が適用される。この楽音発生装置9は、複数の楽音発生
チャンネル、例えば、4チャンネルを有しており、前記
CPU2の発音モジュールに割り当てられた音階番号の
音階音を、オーディオシステム10を駆動することによ
り、スピーカ11を介して音響出力させる。
As the tone generator 9, various types of tone generators can be applied.
A sound source generating circuit of the M type, the iPD type, the sine wave synthesis type, or the like is applied. The tone generating device 9 has a plurality of tone generating channels, for example, four channels, and drives the audio system 10 to transmit a scale tone of a scale number assigned to the sound generation module of the CPU 2 to the speaker 11. The sound is output via the.

【0073】オーディオシステム10としては、通常のオ
ーディオシステムが使用されており、オーディオシステ
ム10には、楽音発生回路9からの信号だけでなく、マイ
クロフォン41やライン入力 LINE INの信号も与えられ、
必要に応じて音響出力として出力する。また、楽音発生
回路9は、キーボード6の音色指定に従った音色の楽音
信号を発生でき、この場合も、CPU2が出力すべき音
階音を発音モジュールに割り当てて楽音発生動作をす
る。さらに、CPU2は、音階検出装置5が検出した音
階音の変化を順次RAM4にシーケンサ情報として記憶
し、このシーケンサ情報をキーボード6のプレイスター
ト指示等に応答して、順次読み出して楽音発生回路9か
ら対応する楽音信号を発生することも可能である。この
場合も、後述するチャタリング防止処理等を行なうこと
ができる。
As the audio system 10, a normal audio system is used. In addition to the signal from the tone generation circuit 9, the audio system 10 is supplied with a microphone 41 and a line input LINE IN signal.
Output as sound output as required. Further, the tone generation circuit 9 can generate a tone signal of a tone according to the tone color designation of the keyboard 6, and in this case also, the CPU 2 assigns a scale tone to be output to a sound generation module to perform a tone generation operation. Further, the CPU 2 sequentially stores the change of the scale sound detected by the scale detection device 5 as sequencer information in the RAM 4, sequentially reads out the sequencer information in response to a play start instruction of the keyboard 6, and reads out the sequencer information from the musical tone generation circuit 9. It is also possible to generate a corresponding tone signal. Also in this case, chattering prevention processing and the like described later can be performed.

【0074】<DSPの構成>図16は、ディジタルフィ
ルタ及びエンベロープ抽出回路として機能するDSP
(ディジタル信号処理プロセッサ:Digital Signal Pro
cessor)44の回路構成図であり、DSP44は、インター
フェィス441 、オペレーションROM442 、アドレスカ
ウンタ443 、デコーダ444 、乗算器445 、加減算器446
、レジスタ群447、及びフラグレジスタ448 等を備えて
いる。
<Configuration of DSP> FIG. 16 shows a DSP functioning as a digital filter and an envelope extraction circuit.
(Digital Signal Processor: Digital Signal Pro
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the processor 44. The DSP 44 includes an interface 441, an operation ROM 442, an address counter 443, a decoder 444, a multiplier 445, and an adder / subtractor 446.
, A register group 447, a flag register 448, and the like.

【0075】インターフェィス441 は、バスを介して図
14に示すCPU2やA/D変換器43に接続されており、
インターフェィス441を介して音響入力信号やCPU2
からの命令が入力され、また処理結果の音階信号等が出
力される。
The interface 441 is connected via a bus.
14 is connected to the CPU 2 and the A / D converter 43 shown in FIG.
Sound input signal or CPU2 through interface 441
, And a scale signal as a processing result is output.

【0076】オペレーションROM442 には、本願各発
明の音階検出装置を用いた楽音発生装置に使用するディ
ジタルフィルタ及びエンベロープ抽出回路としてのプロ
グラムが格納されており、プログラムメモリ2は、アド
レスカウンタ443 のアドレス指定により順次プログラム
内容をデコーダ444に出力するとともに、各部に出力す
る。
The operation ROM 442 stores a program as a digital filter and an envelope extraction circuit used for a tone generator using the scale detection device of the present invention. The program memory 2 stores the address of the address counter 443. , The contents of the program are sequentially output to the decoder 444 and output to each unit.

【0077】デコーダ444 は、オペレーションROM44
2 から読み出されたプログラム内容をデコードし、制御
信号としてDSP44の各部に出力する。
The decoder 444 has an operation ROM 44
2 and decodes the contents of the program read out from 2 and outputs it to each part of the DSP 44 as a control signal.

【0078】DSP44のバスには、上記音階検出装置5
のフィルタ係数ROM45及びワークRAM46が接続され
ており、オペレーションROM442 のプログラムに従っ
て適宜係数データや波形信号等がDSP44に供給され、
またDSP44で演算処理した波形信号がワークRAM46
に出力されて書き込まれる。
The scale detecting device 5
The filter coefficient ROM 45 and the work RAM 46 are connected, and coefficient data and waveform signals are supplied to the DSP 44 as appropriate according to the program in the operation ROM 442.
The waveform signal calculated by the DSP 44 is stored in the work RAM 46.
Is output and written.

【0079】乗算器445 は、入力されるデータを乗算処
理し、その演算結果を加減算器446やレジスタ群447 等
に出力する。加減算器446 は、入力データに加算処理あ
るいは減算処理を行ない、演算結果をレジスタ群447 を
介して乗算器445 やワークRAM46等に出力するととも
に、演算結果の符号データをフラグレジスタ448 に出力
する。
The multiplier 445 multiplies the input data and outputs the result of the multiplication to the adder / subtractor 446, the register group 447 and the like. The adder / subtractor 446 performs an addition process or a subtraction process on the input data, outputs the operation result to the multiplier 445, the work RAM 46, or the like via the register group 447, and outputs the sign data of the operation result to the flag register 448.

【0080】フラグレジスタ448 のフラグデータは、ア
ドレスカウンタ443 に出力され、アドレスカウンタ443
へのフラグレジスタ448 のフラグデータによりオペレー
ションROM442 から出力されるプログラム内容が決定
される。すなわち、フラグレジスタ448 のフラグデータ
によりジャッジ処理を行なっている。
The flag data of the flag register 448 is output to the address counter 443, and the address counter 443
The contents of the program output from the operation ROM 442 are determined by the flag data of the flag register 448. That is, judgment processing is performed by the flag data of the flag register 448.

【0081】次に作用を説明する。本願各発明の処理と
しては、主に、入力音響信号から音階音を検出する音階
検出処理と、検出した音階音をその音域とレベルにより
所定の音色等で発音させる発音処理と、に分類すること
ができる。以下、この音階検出処理及び発音処理につい
て説明する。
Next, the operation will be described. The processes of the inventions of the present application are mainly classified into a scale detection process of detecting a scale tone from an input acoustic signal, and a sound generation process of generating the detected scale tone in a predetermined tone or the like according to its range and level. Can be. Hereinafter, the scale detection processing and the sound generation processing will be described.

【0082】<音階検出処理>先ず、音階検出装置5に
おける音階検出処理を説明する。音階検出処理は、CP
U2の制御下で行なわれ、上記改良原理で説明したディ
ジタルフィルタ処理により音階検出処理を行なう。CP
U2は、まず、図17に示すように、音階音検出処理の開
始に際して、イニシャル処理を行う(ステップS1)。
このイニシャル処理は、主にワークRAM46をクリアす
る処理である。
<Scale detection processing> First, the scale detection processing in the scale detection device 5 will be described. The scale detection process uses CP
This is performed under the control of U2, and the scale detection processing is performed by the digital filter processing described in the improved principle. CP
U2, as shown in FIG. 17, first performs an initial process at the start of the scale sound detection process (step S1).
This initial processing is mainly processing for clearing the work RAM 46.

【0083】イニシャル処理が完了すると、A/D変換
器43による音響信号のディジタル信号X(n) へのディジ
タル変換が完了したかどうかチェックし(ステップS
2)、A/D変換器43でディジタル変換が完了すると、
A/D変換器43から入力されるディジタル信号X(n) を
順次アドレス設定してワークRAM46に記憶する(ステ
ップS3)。この場合、ワークRAM46のうちの特定エ
リアをリングバッファ(終端と始端とを仮想的に連結す
ることで構成されるバッファ)として使用することによ
り、無制限の入力信号(ディジタル信号X(n) )に対応
できる。
When the initial processing is completed, it is checked whether the digital conversion of the audio signal into the digital signal X (n) by the A / D converter 43 is completed (step S).
2) When the digital conversion is completed by the A / D converter 43,
The digital signals X (n) input from the A / D converter 43 are sequentially address-set and stored in the work RAM 46 (step S3). In this case, by using a specific area of the work RAM 46 as a ring buffer (a buffer formed by virtually connecting the end and the start), an unlimited input signal (digital signal X (n)) can be obtained. Can respond.

【0084】ワークRAM46にディジタル信号X(n) が
記憶されると、CPU2は、DSP44をFIRのハイパ
スフィルタH1(z)として動作させる(ステップS4)。
このFIRハイパスフィルタH1(z)としての動作処理
は、上記DSP44のオペレーションROM442 のプログ
ラムのアドレス設定をアドレスカウンタ443 に行なうと
とともに、フィルタ係数ROM45の係数設定をハイパス
フィルタH1(z)用に設定することにより行なう。
When the digital signal X (n) is stored in the work RAM 46, the CPU 2 operates the DSP 44 as an FIR high-pass filter H 1 (z) (step S4).
In the operation processing as the FIR high-pass filter H 1 (z), the address setting of the program in the operation ROM 442 of the DSP 44 is performed to the address counter 443, and the coefficient setting of the filter coefficient ROM 45 is performed for the high-pass filter H 1 (z). This is done by setting.

【0085】このハイパスフィルタH1(z)としての演算
は、上記式(1)によるもので、今回の入力ディジタル
信号X(n) のほかワークRAM46から前回、前々回の入
力ディジタル信号入力X(n-1)、X(n-2)を読み出しDS
P44内の乗算器445 、加減算器446 を使用して実行す
る。
The calculation as the high-pass filter H 1 (z) is based on the above equation (1). In addition to the input digital signal X (n) of this time, the input digital signal input X (n -1), X (n-2) and read DS
The processing is performed using the multiplier 445 and the adder / subtractor 446 in P44.

【0086】ハイパスフィルタH1(z)としての演算処理
が完了すると、各音階についてフィルタ処理を行なうた
めの設定値tを初期設定値t=1にセットし(ステップ
S5)、ローパスフィルタH2t(z) としてのフィルタリ
ング演算を行う(ステップS6)。このローパスフィル
タH2t(z) としての演算は、上記式(2)によるもの
で、各係数CY,2rcosθ,r2 をフィルタ係数R
OM45から読み出しながら、DSP44内の乗算器445 、
加減算器446 を使用して実行する。この演算結果Wt
(n) も、ワークRAM46の別の特定のエリアをリングバ
ッファとして使用し、順次ストアする。この場合も、ワ
ークRAM46をリングバッファとして使用することによ
り、このバッファから前回及び前々回の演算結果Wt(n-
1),Wt(n-2)を次々と読み出して演算に用いることがで
きる。
When the operation as the high-pass filter H 1 (z) is completed, the set value t for performing the filter process for each scale is set to the initial set value t = 1 (step S5), and the low-pass filter H 2t ( The filtering operation as z) is performed (step S6). The calculation as the low-pass filter H 2t (z) is based on the above equation (2), and the coefficients CY, 2r cos θ, and r 2 are calculated as filter coefficients R
While reading from the OM45, the multiplier 445 in the DSP44,
This is performed using the adder / subtractor 446. This calculation result W t
(n) also stores sequentially using another specific area of the work RAM 46 as a ring buffer. Also in this case, by using the work RAM 46 as a ring buffer, the result of the previous and second previous calculations W t (n−
1), W t (n−2) can be read out one after another and used for calculation.

【0087】ハイパスフィルタH1(z)及びローパスフィ
ルタH2t(z) としての演算処理が完了すると、次に各音
階についてのエンベロープ抽出処理を行なう。このエン
ベロープ抽出処理は、各音階についてDSP44をIIR
ローパスフィルタHE(z)として演算処理させることによ
り実行する(ステップS7)。
When the arithmetic processing as the high-pass filter H 1 (z) and the low-pass filter H 2t (z) is completed, the envelope extraction processing for each scale is performed next. In this envelope extraction processing, DSP44 is set to IIR for each scale.
Run by the arithmetic processing as a low-pass filter H E (z) (step S7).

【0088】このローパスフィルタHE(z)としての演算
は、上記式(3)によるもので、各係数CE,1.8、−
0.81をフィルタ係数ROM45から読み出しながら、DS
P44内の乗算器445 、加減算器446 を使用して行う。こ
の演算のうち、絶対値計算|Wt(n)|も加減算器446 を
使用して実行する。
[0088] The operation of the low-pass filter H E (z), due to the above formula (3), each coefficient CE, 1.8, -
While reading 0.81 from the filter coefficient ROM 45, DS
This is performed using a multiplier 445 and an adder / subtractor 446 in P44. Of these operations, the absolute value calculation | W t (n) | is also performed using the adder / subtractor 446.

【0089】この演算結果Et(n)も、ワークRAM46の
更に別の特定エリア46をリングバッファとして使用し
て、順次ストアすることにより、このバッファから前回
及び前々回の演算結果Et(n-1),Et(n-2)を次々と読み
出して演算に用いることができる。
The operation result E t (n) is also stored sequentially by using another specific area 46 of the work RAM 46 as a ring buffer, so that the previous and last operation results E t (n− 1), E t (n−2) can be read out one after another and used for calculation.

【0090】上記フィルタ処理及びエンベロープ抽出処
理が終了すると、全ての音階についてこれらの各処理が
なされたかどうか(t=N)チェックし(ステップS
8)、すべての音階については処理が終了していないと
きには、設定値tをインクリメントして(ステップS
9)、ステップS6に移行する。ステップS6に移行す
ると、再びステップS6及びステップS7のフィルタリ
ング処理を実行する。
When the filtering process and the envelope extracting process are completed, it is checked whether or not these processes have been performed (t = N) for all scales (step S).
8) If the processing has not been completed for all the scales, the set value t is incremented (step S).
9) Go to step S6. When the process proceeds to step S6, the filtering process of steps S6 and S7 is executed again.

【0091】ステップS8で、全ての音階に対してフィ
ルタ処理等が完了していると、各音階についてのエンベ
ロープEt(n)(t=1〜N)をCPU2へ通知した後
(ステップS10)、音階検出処理モードを終了するかど
うかチェックする(ステップS11)。音階検出処理モー
ドの終了でないときには、ステップS2に移行し、次の
音響信号のA/D変換を待って、同様に処理を行なう。
すなわち、DSP44は、1サンプリング毎に、時分割で
3系統のディジタルフィルタリングを順番に、しかも各
音階について繰り返して実行することにより、リアルタ
イムで、各音階のエンベロープに従って、各音階に対応
する周波数に関する周波数スペクトルのレベルを検知す
ることができる。
In step S8, if the filter processing or the like has been completed for all the scales, the envelope E t (n) (t = 1 to N) for each scale is notified to the CPU 2 (step S10). It is checked whether or not the scale detection processing mode is to be ended (step S11). When the scale detection processing mode is not ended, the process proceeds to step S2, and the same processing is performed after waiting for A / D conversion of the next acoustic signal.
That is, the DSP 44 performs the digital filtering of the three systems in a time-division manner in a time-division manner and repeatedly for each scale, thereby real-time, in accordance with the envelope of each scale, the frequency related to the frequency corresponding to each scale. The level of the spectrum can be detected.

【0092】ステップS11で、キーボード5の操作等に
よりCPU2が音階検出処理モードの終了をDSP44に
通知してきたときは、一連の処理動作を終了する。
In step S11, when the CPU 2 notifies the DSP 44 of the end of the scale detection processing mode by operating the keyboard 5 or the like, a series of processing operations is ended.

【0093】<CPU2の検出音発生処理>CPU2
は、上述したようにDSP44から毎サンプリング周期で
各音階に次いてのエンベロープ信号Et(n)(t=1〜
N)、すなわち、各音階に対応する周波数に関する周波
数スペクトルのレベルが与えられるので、種々の目的に
これを使用することができるが、与えられた各音階をそ
のまま楽音として出力すると、どのパートのどの音も全
く同一音色で発音されるため、音楽性に欠けたり、音と
して面白みに欠けることとなる。
<Detection Sound Generation Processing of CPU2> CPU2
Is, as described above, the envelope signal E t (n) (t = 1 to
N), that is, since the level of the frequency spectrum related to the frequency corresponding to each scale is given, it can be used for various purposes. However, if each given scale is output as a musical tone as is, Since the sounds are also pronounced in exactly the same tone, they lack musicality or sound.

【0094】そこで、本願各発明では、検出した音階音
の音域やレベルに基づいて、発音させたり、発音させな
かったり、また、音色を変化させて発音させることによ
り、音楽性豊かな楽音を発生できるようにしている。
Therefore, in each invention of the present application, a musical tone rich in musicality is generated by generating or not generating a tone based on the detected tone range or level of the scale tone, or by generating a tone by changing the timbre. I can do it.

【0095】以下、本実施例の場合の音階音の音域やレ
ベル状態の選別処理及び発音処理について説明する。C
PU2は、図18に示すように、音階音発生処理を行なう
ために、まず、初期設定処理(イニシャル処理)を行な
う(ステップP1)。この初期設定処理により、後述す
る各タイマーやフラグ及びワークRAM46のクリアを行
なう。
In the following, a description will be given of a process of selecting a range and a level state of a scale tone and a process of generating a sound in the case of the present embodiment. C
As shown in FIG. 18, the PU 2 first performs an initialization process (initial process) in order to perform a scale sound generation process (step P1). By this initial setting process, the timers and flags described later and the work RAM 46 are cleared.

【0096】初期設定処理が完了すると、上記音階検出
装置5での音階音検出処理が終了したことを示す音階音
検出終了信号が音階検出装置5から入力されているかど
うかチェックし(ステップP2)、音階音検出終了信号
が入力されているときには、音階検出装置5が検出した
各音階音のエンベロープ値Et(n)をRAM4に書き込む
(ステップP2)。検出した各音階音のエンベロープ値
t(n)のRAM4への書込が完了すると、これらの各音
階音のエンベロープ値Et(n)のうち大きい順に4つまで
取り出して、MAXENV0、1、2、3とし(ステッ
プP3)、MAXENV0、1、2、3のうち最大のM
AXENV0が所定の閾値を越えているかどうかジャッ
ジする。
When the initial setting process is completed, it is checked whether or not a scale sound detection end signal indicating that the scale sound detection process in the scale detecting device 5 has been completed is input from the scale detecting device 5 (step P2). when chromatic notes detection end signal is input, and writes the envelope value of each chromatic note is scale detection device 5 detects E t (n) to RAM 4 (step P2). When the writing of the detected envelope values E t (n) of the respective scale sounds to the RAM 4 is completed, up to four of the envelope values E t (n) of the respective scale sounds are taken out in descending order, and MAXENV0, 1,. 2, 3 (step P3), and the largest M among MAXENV0, 1, 2, 3
Judge whether AXENV0 exceeds a predetermined threshold value.

【0097】この閾値の設定は、例えば、以下のように
行なう。いま、A/D変換器43からDSP44への入力信
号X(n) が、例えば、最大で±100に設定されてお
り、この最大値に対して、1音階音のみ入力されている
ときのDSP44からCPU2へ出力されるエンベロープ
値Et(n)の値が、例えば、1000であるとすると、2
音階音の入力では、各音階音の入力は、±50となり、
エンベロープ値は、各々の音階に対して、500、同様
に、4音階音の入力については、250となる。ここ
で、この閾値を大きくとっておくと、複音入力に対して
は、どの音階音も検知できなくなる結果を生じるおそれ
がある。そこで、例えば、抽出する音階音の数をN(=
50)として、エンベロープ最大値(=1000)÷N
(=50)=20を閾値と設定する。
The setting of the threshold value is performed, for example, as follows. Now, the input signal X (n) from the A / D converter 43 to the DSP 44 is set to, for example, a maximum of ± 100. If the value of the envelope value Et (n) output from the CPU to the CPU 2 is, for example, 1000, 2
In the input of scale notes, the input of each scale note is ± 50,
The envelope value is 500 for each scale, and similarly 250 for a 4-scale input. Here, if this threshold value is set to be large, there is a possibility that a result may occur in which no chromatic note can be detected for a multiple tone input. Therefore, for example, the number of scale to be extracted is set to N (=
50), the envelope maximum value (= 1000) ÷ N
(= 50) = 20 is set as the threshold value.

【0098】上記ステップP4で、MAXENV0がこ
の閾値を越えていないときには、発音中の楽音があるか
どうか、すなわち楽音発生回路9により発生中の楽音信
号があるかどうかチェックし(ステップP5)、発生中
の楽音がないときには、ステップP1に戻って、DSP
44からの次の音階音のエンベロープ値Et(n)の入力に備
える。
In step P4, if MAXENV0 does not exceed this threshold value, it is checked whether there is a tone being generated, that is, whether there is a tone signal being generated by the tone generation circuit 9 (step P5). If there is no middle tone, the process returns to step P1 and the DSP
In preparation for inputting the envelope value E t (n) of the next scale note from 44.

【0099】ステップP5で、発生中の楽音があるとき
には、マイクロホン41やライン入力LINE IN等からMA
XENV0、1、2、3として採用した音階音の音響入
力が停止したと判断して、CPU2は、楽音発生回路9
に、消音開始を指示し(ステップP6)、ステップP1
に戻って次のDSP44からのからの入力に備える。
In step P5, if there is a tone being generated, the microphone 41, the line input LINE IN, etc.
The CPU 2 determines that the sound input of the scale sounds adopted as XENV0, 1, 2, and 3 has stopped, and the CPU 2
Is instructed to start mute (step P6), and step P1
To prepare for the input from the next DSP 44.

【0100】ステップP4で、MAXENV0が所定の
閾値を越えているときには、発音させる楽音の数を設定
するためのカウンタiを1にセットし(ステップP
7)、MAXENViが所定の閾値よりも大きいかどう
かチェックする(ステップP8)。MAXENViが所
定の閾値よりも大きいときには、MAXENViがMA
XENV0の1/mよりも大きいかどうかをチェックし
(ステップP9)、MAXENViがMAXENV0の
1/mよりも大きいときには、カウンタiを1だけイン
クリメントして、iが発音させる楽音の数である3を越
えた値となっているかどうかチェックする(ステップP
11)。
If the value of MAXENV0 exceeds the predetermined threshold value in step P4, a counter i for setting the number of musical tones to be generated is set to 1 (step P4).
7) It is checked whether MAXENVi is larger than a predetermined threshold (Step P8). When MAXENVi is larger than a predetermined threshold, MAXENVi
It is checked whether or not it is larger than 1 / m of XENV0 (step P9). If MAXENVi is larger than 1 / m of MAXENV0, the counter i is incremented by 1 and i is 3 which is the number of musical tones to be generated. Check whether the value is exceeded (step P
11).

【0101】このmは、入力音階音に対して隣の音階音
のレベルをどの程度までカットするかを決定するファク
ターであり、本願各発明の原理によれば、一つの音階音
が入力すると、隣の音階音についてのエンベロープ値も
多少増加してくる(隣の音階音のもれが影響するためで
ある。)ので、ローパスフィルタH2t(z) の設計の際に
使用したmの値を使用して、本当にその音階音が入力し
ているのかを判断している。
This m is a factor that determines to what extent the level of the next scale tone is cut from the input scale tone. According to the principle of each invention of the present application, when one scale tone is input, Since the envelope value of the next scale tone also slightly increases (because the leakage of the next scale tone affects), the value of m used in designing the low-pass filter H 2t (z) is To determine if the scale is really input.

【0102】なお、このmの値は、実験等で誤入力しな
い条件を求めて使用することもでき、さらには、正しく
音階を判定することができれば、ステップP8及びステ
ップP9の判断処理の内容も種々に変更することができ
る。
It is to be noted that the value of m can be used by obtaining a condition that does not cause an erroneous input in an experiment or the like. Further, if the scale can be correctly determined, the contents of the determination processing in Steps P8 and P9 can also be determined. Various changes can be made.

【0103】カウンタiが3に達していないときには、
ステップP8に戻って、同様に、MAXENViが所定
の閾値を越えているか、またMAXENViが1/mよ
りも大きいかどうかチェックする(ステップP8〜ステ
ップP11)。
When the counter i has not reached 3,
Returning to Step P8, similarly, it is checked whether MAXENVi exceeds a predetermined threshold value and whether MAXENVi is larger than 1 / m (Step P8 to Step P11).

【0104】ステップP8で、MAXENViが閾値を
越えていないとき、ステップP9で、MAXENViが
MAXENV0の1/mを越えていないとき、あるいは
ステップP11で、カウンタiが3を越えたときには、
これらのMAXENV0〜MAXENVi-1についての
音階音を発音対象としてポリピッチ抽出データバッファ
23に記憶し、楽音発生回路9により現在発生中の楽音信
号のもととなっている抽 出音階音と比較して、チャネ
ル割当状態を必要に応じて変更するための処理に入る
(ステップP12)。
If MAXENVi does not exceed the threshold value in step P8, if MAXENVi does not exceed 1 / m of MAXENV0 in step P9, or if counter i exceeds 3 in step P11,
A polypitch extracted data buffer for the scale sounds of these MAXENV0 to MAXENV i-1
23, and compares it with the extracted tones that are the basis of the tone signal currently being generated by the tone generation circuit 9, and enters a process for changing the channel assignment state as necessary (step P12). ).

【0105】すなわち、まず、各楽音発生チャネルを指
定するカウンタjを0にリセットし(ステップP13)、
現在発音中のj番目の音階が、発音対象に含まれている
かどうか、すなわち、j番目の楽音発生チャネルにおけ
る発生楽音のもととなっている音階音が、今回抽出した
最大4つの発音対象音階音に含まれているか、チェック
する(ステップP14)。現在発音中のj番目の音階が発
音対象に含まれているときには、当該j番目の音階音を
発音開始対象から外し(ステップP15)、現在発生して
いる楽音の発音を続ける。現在発音中のj番目の音階が
発音対象に含まれていないときには、いままでj番目の
楽音発生チャネルで発生していた楽音のもととなってい
る音階音が、今回入力音響信号には含まれていないと判
断し、j番目の楽音発生チャネルの音階音の消音指示を
行なう(ステップP16)。ステップP15及びステップP
16の処理が完了すると、カウンタjを1だけインクリメ
ントして、カウンタjの値が3を越えたかどうか、すな
わち楽音の割り当てを楽音発生チャネルの数だけ完了し
たかどうかチェックし(ステップP18)、カウンタjが
3を越えていないときには、ステップP14に戻って同様
の処理を、楽音発生チャネルの数だけ楽音の割り当てが
完了するまで繰り返す。
That is, first, a counter j for designating each tone generating channel is reset to 0 (step P13).
Whether or not the j-th scale currently being pronounced is included in the to-be-produced target, that is, the scale tones that are the basis of the generated tones in the j-th musical tone generation channel is a maximum of four to-be-produced scales extracted this time. It is checked whether it is included in the sound (step P14). When the j-th scale currently being pronounced is included in the subject to be pronounced, the j-th scale tone is excluded from the subject for starting the pronunciation (step P15), and the tone currently being generated continues to be produced. When the j-th scale currently being pronounced is not included in the sound target, the scale sound that has been the source of the tone generated in the j-th tone generation channel so far is included in the input audio signal. It is determined that the sound has not been played, and a sound-extinguishing instruction for the scale tone of the j-th musical tone generating channel is issued (step P16). Step P15 and Step P
When the process of step 16 is completed, the counter j is incremented by one, and it is checked whether the value of the counter j has exceeded 3, that is, whether or not the tone has been assigned by the number of tone generating channels (step P18). If j does not exceed 3, the process returns to step P14, and the same processing is repeated until the assignment of musical tones is completed by the number of musical tone generating channels.

【0106】楽音発生チャネルの数だけ楽音の割り当て
が完了すると、図19あるいは図20に示す楽音の音域に基
づく発音停止や音色の選別処理を行なった後、楽音の発
生処理を行なう(ステップP19)。この楽音の発生処理
を終了すると、ステップP1に戻って、次に入力される
検出音階音に対して同様の処理を行なう。
When the assignment of the musical tones is completed by the number of the musical tone generating channels, the tone generation based on the tone range shown in FIG. 19 or FIG. 20 is performed, and then the tone generating process is performed (step P19). . Upon completion of the musical tone generation processing, the process returns to step P1, and the same processing is performed on the next detected scale note to be input.

【0107】次に、抽出音の音域とレベルに基づく選別
処理と楽音の発生処理について説明する。まず、抽出音
の音域とレベルに基づいて楽音の発生を停止する場合の
処理について説明する。
Next, a description will be given of a selection process based on a range and a level of an extracted sound and a tone generation process. First, a process for stopping the generation of a musical tone based on the range and the level of the extracted sound will be described.

【0108】図19において、CPU2は、上述のよう
に、DSP44からKIで与えられるポリピッチ抽出デー
タの音階及びレベルをエンベロープ値に基づいて発音対
象とするかどうかの処理を行なうと、次に、音域に基づ
く発音の有無を選別するために、まず、図15に示す最大
レベルバッファ24をクリアし(ステップT1)、ポリピ
ッチ抽出データバッファ23の先頭バッファの音階データ
から、その音階データが特定音域内のデータかどうかを
チェックする(ステップT2)。この特定音域のデータ
かどうかのチェックは、該ポリピッチ抽出データバッフ
ァ23の先頭バッファの音階データと特定音域バッファ25
の下限音階データ及び上限音階データとを演算回路21で
比較することにより行ない、特定音域は、あらかじめ、
設定したい特定の音域を指定することによりその音域デ
ータを特定音域バッファ25に書き込ませることにより行
なう。
In FIG. 19, as described above, the CPU 2 performs processing for determining whether the scale and level of the polypitch extracted data given by the KI from the DSP 44 are to be subjected to sound generation based on the envelope value. First, the maximum level buffer 24 shown in FIG. 15 is cleared (step T1). Based on the scale data in the first buffer of the polypitch extraction data buffer 23, the scale data is determined to be within a specific range. It is checked whether the data is data (step T2). Checking whether or not the data is in the specific range is performed by comparing the scale data in the first buffer of the polypitch extraction data buffer 23 with the specific range buffer 25.
The lower limit scale data and the upper limit scale data are compared by the arithmetic circuit 21.
This is performed by designating a specific range to be set and writing the range data to the specific range buffer 25.

【0109】抽出音階データが、特定音域内のデータの
ときには、その抽出音階データを最大レベルバッファ24
の音階のレベルと演算回路21で比較して、抽出音階デー
タが最大レベルバッファ24のレベルより大きいかどうか
チェックし(ステップT3)、抽出音階データが最大レ
ベルバッファ24の音階データのレベルよりも大きいとき
には、その抽出音階データの内容(音階番号(TONE N
o.))と、そのレベルと、を最大レベルバッファ24に記
入する(ステップT4)。すなわち、最大レベルバッフ
ァ24の内容を今回判別中の抽出音階データと入れ替え
る。
When the extracted scale data is data within a specific range, the extracted scale data is stored in the maximum level buffer 24.
It is checked whether the extracted scale data is higher than the level of the maximum level buffer 24 by comparing the extracted scale level with the arithmetic circuit 21 (step T3), and the extracted scale data is higher than the level of the scale data of the maximum level buffer 24. Sometimes, the contents of the extracted scale data (scale number (TONE N
o.)) and its level are written in the maximum level buffer 24 (step T4). That is, the contents of the maximum level buffer 24 are replaced with the extracted scale data currently being determined.

【0110】次に、ポリピッチ抽出データバッファ23に
取り込んだ全てのデータの判断を完了したかどうチェッ
クし(ステップT5)、完了していないときには、ステ
ップT2に戻って、ポリピッチ抽出データバッファ23の
次のバッファの抽出音階データについて、同様に音階に
基づく選別処理を行なう。
Next, it is checked whether the judgment of all the data fetched into the polypitch extraction data buffer 23 has been completed (step T5). If not, the process returns to step T2 and the next step of the polypitch extraction data buffer 23 is performed. The selection process based on the scale is similarly performed on the extracted scale data of the buffer of No.

【0111】ステップT2で、抽出音階データが特定音
域内の音階データでないときには、ステップT5に移行
して、次の抽出音階データの選別処理を行なうかどうか
チェックし、ステップT3で、抽出音階データのレベル
が最大レベルバッファ24内のレベルよりも大きくないと
きには、最大レベルバッファ24のデータの入れ替えを行
なわずに、ステップT5に移行して、次の抽出音階デー
タの選別処理を行なうかどうかチェックする。上記ステ
ップT2〜ステップT5により、抽出データのうちで特
定音域内の最大のレベルの音階音を選別することができ
る。
If it is determined in step T2 that the extracted scale data is not the scale data within the specific range, the process proceeds to step T5, where it is checked whether or not the next extracted scale data is to be selected. If the level is not higher than the level in the maximum level buffer 24, the process shifts to step T5 without replacing the data in the maximum level buffer 24, and checks whether or not to perform a process of selecting the next extracted scale data. By the above-described steps T2 to T5, it is possible to select the chromatic note of the maximum level within the specific range from the extracted data.

【0112】抽出音階音のうちで、所定音域内の最大レ
ベルの音階音の抽出が完了すると、次に、再度、ポリピ
ッチ抽出データバッファ23の先頭バッファのデータから
順次演算回路21により最大レベルバッファ24のデータと
比較して、その抽出音階音(ポリピッチ抽出データバッ
ファ23内のデータ)が最大レベルバッファ24のデータか
どうかチェックし(ステップT6)、そのポリピッチ抽
出データバッファ23の音階音が、最大レベルバッファ24
の音階音でないときには、その抽出データの音階番号
(TONE No.)と音色バッファ22内のその他の音色データ
とを楽音発生回路9に出力する(ステップT7)。この
音色バッファ22には、あらかじめROM3内の音色バッ
ファから発音させたい音色の波形データが読み出されて
記憶され、図19での処理では、音色バッファ22内のその
他の音色バッファに記憶される。
When the extraction of the maximum scale tone within the predetermined range from the extracted scale tones is completed, the arithmetic circuit 21 again sequentially starts from the data of the first buffer of the polypitch extraction data buffer 23 by the arithmetic circuit 21 again. It is checked whether the extracted scale tone (data in the polypitch extraction data buffer 23) is data of the maximum level buffer 24 (step T6), and the scale pitch of the polypitch extraction data buffer 23 is set to the maximum level. Buffer 24
If not, the tone number (TONE No.) of the extracted data and the other tone color data in the tone color buffer 22 are output to the tone generating circuit 9 (step T7). In the timbre buffer 22, waveform data of a timbre to be sounded is read from a timbre buffer in the ROM 3 and stored in advance, and is stored in another timbre buffer in the timbre buffer 22 in the processing in FIG.

【0113】次に、全てのポリピッチ抽出データバッフ
ァ23の音階音の発音処理が完了したかどうかチェックし
(ステップT8)、全てのポリピッチ抽出データバッフ
ァ23の音階音の発音処理が完了していないときには、ス
テップT6に戻って、次のポリピッチ抽出データバッフ
ァ23の音階音が最大レベルバッファ25の音階データかど
うかチェックする。抽出音階データが、最大レベルバッ
ファ24の音階データのときには、その抽出音階データの
楽音発生回路9への出力を行なうことなく、ステップT
8に移行して全てのデータの発音処理が完了したかどう
かチェックする。
Next, it is checked whether or not the sound generation processing of the scale sounds in all the polypitch extraction data buffers 23 has been completed (step T8). Returning to step T6, it is checked whether or not the scale note in the next polypitch extraction data buffer 23 is the scale data in the maximum level buffer 25. If the extracted scale data is the scale data of the maximum level buffer 24, the extracted scale data is not output to the tone generation circuit 9 and the process proceeds to step T.
Then, the process goes to step 8 to check whether or not the tone generation processing of all data has been completed.

【0114】ポリピッチ抽出データバッファ23に取り込
んだ全ての音階データについて上記処理を完了すると、
全ての発音処理が完了したとして、図18のステップP1
に戻る。なお、楽音発生回路9は、入力された音階デー
タを、その音階データとともに入力された音色データに
従って、発音する。
When the above processing is completed for all scale data taken into the polypitch extraction data buffer 23,
Assuming that all sound generation processes have been completed, step P1 in FIG.
Return to Note that the musical tone generation circuit 9 generates the input scale data in accordance with the input timbre data together with the scale data.

【0115】このように図19の音域とレベルに基づく発
音選別処理では、あらかじめ設定した特定音域の抽出音
階音のうち、最大レベルの音階音の楽音発生回路9への
出力を停止することができ、抽出音階音のうち任意の音
階音を発生させないようにすることができる。したがっ
て、入力音響信号のうち、例えば、主旋律にあたる音階
音を発音させないようにすることができる。すなわち、
抽出データとしては、低い周波数から高い周波数まで全
音域に及んでいるが、そのうち主旋律にあたる抽出デー
タは、全音域のうち特定音域に存在していると考えら
れ、その特定音域のデータのうちレベルの最大のものが
主旋律であると考えることができる。したがって、上記
特定音域を設定して、そのうちの最大レベルの抽出音階
データを選別し、その最大レベルの抽出音階音の発音を
停止することにより、いわゆるマイナスワンの効果を発
揮させることができる。
As described above, in the tone selection process based on the tone range and the level shown in FIG. 19, it is possible to stop the output to the tone generating circuit 9 of the tone level of the maximum level among the preset tone sounds of the specific tone range set in advance. In addition, it is possible to prevent generation of an arbitrary scale sound among the extracted scale sounds. Therefore, it is possible to prevent, for example, a chromatic note corresponding to the main melody from being produced in the input acoustic signal. That is,
The extracted data covers the entire range from low frequencies to high frequencies, but the extracted data that corresponds to the main melody is considered to exist in a specific range of the entire range, and the level of the data in the specific range The largest one can be considered the main melody. Therefore, the so-called minus one effect can be exhibited by setting the specific range, selecting the extracted scale data of the maximum level among them, and stopping the generation of the extracted scale note of the maximum level.

【0116】次に、音域とレベルに基づいて楽音を発生
する音色を変化させる場合の処理について説明する。本
処理では、図19に示した処理と同様の音域及びレベルに
基づく選別処理を行なっており、図19と同様の処理部分
については、図19と同一のステップナンバーを付してそ
の説明を省略する。
Next, a description will be given of a process for changing a timbre for generating a musical tone based on a tone range and a level. In this process, the same selection process based on the sound range and the level as the process shown in FIG. 19 is performed, and the same process numbers as those in FIG. 19 are denoted by the same step numbers as those in FIG. 19, and description thereof is omitted. I do.

【0117】図20において、ステップT1〜ステップT
5の処理により、抽出音階音のなかから、所定音域内の
最大レベルの音階音の抽出を行なうと、次に、ステップ
T6で、ポリピッチ抽出データバッファ23の抽出データ
が、最大レベルバッファ24のデータかどうかチェックす
る。ステップT6で、ポリピッチ抽出データバッファ23
の抽出データが、最大レベルバッファ24のデータでない
と判別されたときには、そのデータの音階番号(TONE N
o.)と、音色バッファ22のその他の音色バッファに格納
されている音色2の音色データと、を楽音発生回路9に
出力し(ステップU1)、ポリピッチ抽出データバッフ
ァ23に取り込んだ全てのデータの発音処理を終了したか
どうかチェックする(ステップT8)。ポリピッチ抽出
データバッファ23に取り込んだ全てのデータの発音処理
を終了していないときには、ステップT6に戻り、次の
ポリピッチ抽出データバッファ23の抽出データが、最大
レベルバッファ24のデータかどうかチェックする。ポリ
ピッチ抽出データバッファ23の抽出データが、最大レベ
ルバッファ24のデータであると判別されたときには、そ
のデータの音階番号(TONE No.)と、音色バッファ22の
最大レベルバッファに格納されている音色1の音色デー
タと、を楽音発生回路9に出力し(ステップU2)、ポ
リピッチ抽出データバッファ23に取り込んだ全てのデー
タの発音処理を終了したかどうかチェックする(ステッ
プT8)。
In FIG. 20, steps T1 to T
By performing the processing of step 5, extraction of the maximum scale musical note within the predetermined range from the extracted musical scale notes is performed. Next, in step T6, the extracted data of the polypitch extracted data buffer 23 is replaced with the data of the maximum level buffer 24. Check if it is. In step T6, the polypitch extraction data buffer 23
Is determined not to be the data of the maximum level buffer 24, the scale number (TONE N
o.) and the timbre data of timbre 2 stored in the other timbre buffers of the timbre buffer 22 to the tone generator 9 (step U1). It is checked whether the sound generation process has been completed (step T8). If the tone generation processing for all the data fetched into the polypitch extraction data buffer 23 has not been completed, the process returns to step T6 to check whether the next extraction data of the polypitch extraction data buffer 23 is the data of the maximum level buffer 24. When it is determined that the extracted data of the polypitch extracted data buffer 23 is the data of the maximum level buffer 24, the scale number (TONE No.) of the data and the timbre 1 stored in the maximum level buffer of the timbre buffer 22. Is output to the tone generation circuit 9 (step U2), and it is checked whether or not the tone generation processing of all the data taken into the polypitch extraction data buffer 23 has been completed (step T8).

【0118】ポリピッチ抽出データバッファ23に取り込
んだ全ての音階データについて上記処理を完了すると、
全ての発音処理が完了したとして、図18のステップP1
に戻る。上記音色バッファ22の最大レベルバッファ及び
その他の音色バッファには、あらかじめ特定音域の最大
レベルの音階音に対して発生させたい音色のデータを、
また音色バッファ22のその他の音色バッファには、特定
音域の最大レベルの音階音以外の音階音に対して発生さ
せたい音色データを、それぞれ指定して記憶させてお
く。この音色バッファ22への音色データの記憶は、例え
ば、キーボード6等により指定することにより、ROM
3内の音色波形データを音色データバッファ22に書き込
むことにより行なう。
When the above processing is completed for all scale data taken into the polypitch extraction data buffer 23,
Assuming that all sound generation processes have been completed, step P1 in FIG.
Return to In the maximum level buffer and the other timbre buffers of the timbre buffer 22, data of a timbre to be generated in advance for a chromatic tone of the maximum level in a specific gamut is stored in advance.
In the other timbre buffers of the timbre buffer 22, timbre data to be generated for chromatic tones other than the chromatic tones of the maximum level in the specific timbre are designated and stored. The storage of the timbre data in the timbre buffer 22 is performed, for example, by designating it with the keyboard 6 or the like.
3 by writing the timbre waveform data in the timbre data buffer 22.

【0119】このように図20の音域とレベルに基づく発
音選別処理では、あらかじめ設定した特定音域の抽出音
階音のうち、最大レベルの音階音と、最大レベル以外の
音階音と、で異なる音色により発音させることができ
る。したがって、主旋律として発音させたい音色データ
を音色バッファ22の最大レベルの音色バッファに記憶さ
せ、また主旋律以外のものに対して発音させたい音色デ
ータを音色バッファ22のその他の音色バッファに記憶さ
せることにより、主旋律にあたる音階音と、主旋律でな
い音階音とで、異なる音色により発音させることができ
る。その結果、従来のようにどの音階音のデータも全て
同一の音色で発音される場合に較べて、より音楽性豊か
な演奏を行なうことができる。
As described above, in the tone selection process based on the tone range and the level shown in FIG. 20, among the extracted tone sounds of the specific tone range set in advance, different tone colors are used for the tone of the maximum level and the tone other than the maximum level. Can be pronounced. Therefore, by storing the timbre data desired to be emitted as the main melody in the timbre buffer at the maximum level of the timbre buffer 22, and storing the timbre data desired to be emitted for other than the main melody in the other timbre buffers of the timbre buffer 22. It is possible to produce different timbres depending on the chromatic note corresponding to the main melody and the chromatic note which is not the main melody. As a result, a more musical performance can be performed as compared with the conventional case where all scale data are generated in the same tone.

【0120】なお、上記実施例では、特定音域内の音階
音に対してのみその最大レベルを検出して、発音の停止
や、音色を異ならせて発音させるようにしているが、こ
れに限るものではなく、複数の基準音域と複数の基準レ
ベルの設定を行ない、各音域とレベルにより発生させる
音色を異ならせることができる。例えば、中音域に特定
音域を設定し、その音域内で最大レベルのものに主旋律
にふさわしい音色を割り当て、低音域に特定音域を設定
し、その音域内で最大レベルのものにベース音色を割り
当て、残りのデータには装飾音としてふさわしい音色を
設定するようにしてもよい。この場合、より一層音楽性
豊かな演奏を行なうことができる。
In the above-described embodiment, the maximum level is detected only for the chromatic tones within the specific range, and the generation of the sounds is stopped or the timbre is changed so that the sounds are generated. Instead, a plurality of reference tone ranges and a plurality of reference levels can be set, and the tone color generated can be made different depending on each tone range and level. For example, a specific range is set in the middle range, a tone appropriate for the main melody is assigned to the highest level in the range, a specific range is set in the low range, and a bass tone is assigned to the highest level in the range. A timbre suitable for a decorative sound may be set in the remaining data. In this case, a more musical performance can be performed.

【0121】また、上記実施例においては、楽音発生回
路9のチャネル数が4の場合について説明したが、これ
に限るものではなく、任意に設定することができる.
In the above embodiment, the case where the number of channels of the tone generating circuit 9 is four has been described. However, the present invention is not limited to this and can be set arbitrarily.

【0122】[0122]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、ピアノ等
の楽器や電子楽器等から発生された音響信号をディジタ
ルフィルタリング処理して音階検出した音階音を、その
音階音があらかじめ設定したどの基準音域内にあり、ま
た、どのレベルの音階音であるかに応じて、異なる音色
により発音させることができる。したがって、検出した
全ての音階音を同一の音色で発音していた従来に較べ
て、音楽性豊かな演奏を行なうことができる。
According to the first aspect of the present invention, a scale tone detected by performing a digital filtering process on an acoustic signal generated from a musical instrument such as a piano, an electronic musical instrument, or the like is used as a musical note whose musical scale is set in advance. It can be produced with different timbres depending on the level of the scale sound that is within the reference range. Therefore, it is possible to perform a musically rich performance as compared with the related art in which all the detected scale sounds are produced in the same timbre.

【0123】請求項2記載の発明によれば、検出した音
階音のうち、所定基準音域内の所定基準レベル以上の音
階音以外の音階音のみを所定音色で発音させ、所定基準
音域内の所定基準レベル以上の音階音を発音させないよ
うにすることができる。したがって、いわゆるマイナス
ワンの効果を発揮させることができる。
According to the second aspect of the present invention, of the detected scale notes, only the scale notes other than the scale note having the predetermined reference level or higher within the predetermined reference range are generated with the predetermined tone color, and the predetermined scale range within the predetermined reference range is generated. It is possible to prevent the generation of a chromatic sound higher than the reference level. Therefore, a so-called minus one effect can be exhibited.

【0124】請求項3記載の発明によれば、入力される
音響信号をディジタルフィルタリング処理し、音階検出
した音階音を、所定基準音域内の所定基準レベルを越え
た音階音と、それ以外の音階音と、を異なる音色により
発音させることができる。したがって、2種類の音色に
より発音することができ、さらに音楽性豊かな演奏を行
なうことができる。
According to the third aspect of the present invention, the input acoustic signal is subjected to digital filtering processing, and the scales detected by the scale are converted into a scale sound exceeding a predetermined reference level within a predetermined reference range and other scale sounds. Can be produced with different timbres. Therefore, it is possible to generate a sound with two kinds of timbres, and it is possible to perform a musical performance.

【0125】請求項4記載の発明によれば、入力される
音響信号をディジタルフィルタリング処理し、音階検出
した音階音を、複数音域を基準として分類し、また、複
数のレベルを基準として分類して、異なる音色を付与
し、音域とレベルに応じて異なる音色の音を発音するこ
とができる。その結果、異なるパートの音をそれぞれ異
なる音色の音として発音することができ、さらに音楽性
豊かな演奏を行なうことができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the input acoustic signal is subjected to digital filtering processing, and the scale sounds detected by the scale are classified based on a plurality of ranges, and are classified based on a plurality of levels. , Different tones can be given, and sounds of different tones can be produced according to the range and level. As a result, sounds of different parts can be pronounced as sounds of different timbres, and a more musical performance can be performed.

【0126】請求項5から請求項8記載の発明によれ
ば、信号処理を全てディジタル領域で行なうことがで
き、高速で、かつ効率的に音階抽出処理を行なうことが
できる。
According to the fifth to eighth aspects of the present invention, all signal processing can be performed in the digital domain, and high-speed and efficient scale extraction processing can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本願各発明による楽音検出装置及びそれを用い
た楽音発生装置の一実施例の基本原理を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a basic principle of an embodiment of a musical sound detecting device and a musical sound generating device using the same according to the present invention.

【図2】図1のバンドパスフィルタHt(z)の周波数特性
図。
FIG. 2 is a frequency characteristic diagram of the band-pass filter H t (z) of FIG. 1;

【図3】図1を改良した原理による構成図。FIG. 3 is a configuration diagram based on a principle obtained by improving FIG. 1;

【図4】図3のハイパスフィルタH1(z)とローパスフィ
ルタH2t(z) をカスケード接続したときの周波数特性
図。
FIG. 4 is a frequency characteristic diagram when the high-pass filter H 1 (z) and the low-pass filter H 2t (z) of FIG. 3 are connected in cascade.

【図5】図3のハイパスフィルタH1(z)の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a high-pass filter H 1 (z) of FIG. 3;

【図6】図5のハイパスフィルタH1(z)の周波数特性
図。
FIG. 6 is a frequency characteristic diagram of the high-pass filter H 1 (z) of FIG. 5;

【図7】図3のローパスフィルタH2t(z) の構成図。FIG. 7 is a configuration diagram of a low-pass filter H 2t (z) of FIG. 3;

【図8】図7のディジタルフィルタの極と零点及び極ベ
クトルと零点ベクトルを示す図。
FIG. 8 is a diagram showing poles and zeros and pole vectors and zero vectors of the digital filter of FIG. 7;

【図9】図8に対応てして周波数特性を表した図。9 is a diagram illustrating frequency characteristics corresponding to FIG.

【図10】図7のローパスフィルタH2t(z) の周波数特性
図。
FIG. 10 is a frequency characteristic diagram of the low-pass filter H 2t (z) of FIG. 7;

【図11】図3のローパスフィルタHE(z)の構成図。Figure 11 is a configuration diagram of a low pass filter H E (z) in FIG.

【図12】図11のローパスフィルタHE(z)の周波数特性
図。
[12] frequency characteristic diagram of the low-pass filter H E (z) in FIG. 11.

【図13】図11の構成によりエンベロープ抽出がなされる
ことを説明する説明図。
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining that envelope extraction is performed by the configuration of FIG. 11;

【図14】本願各発明の楽音検出装置及びそれを利用した
楽音発生装置の一実施例の全体回路構成図。
FIG. 14 is an overall circuit configuration diagram of an embodiment of a musical sound detection device and a musical sound generation device using the same according to the present invention.

【図15】図14のCPU2に形成される各バッファの構成
図及び演算回路を示す図。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration diagram and an arithmetic circuit of each buffer formed in the CPU 2 of FIG. 14;

【図16】図14のDSP44の内部回路構成図。16 is an internal circuit configuration diagram of the DSP 44 in FIG. 14;

【図17】図16のDSP44によるディジタルフィルタ処理
及びエンベロープ抽出処理のフローチャート。
FIG. 17 is a flowchart of digital filter processing and envelope extraction processing by the DSP 44 of FIG. 16;

【図18】音階検出装置5で検出した音階を楽音発生装置
9で発生・停止させるまでのCPU2での検出音階音発
生処理を示すフローチャート。
FIG. 18 is a flowchart showing a detected scale sound generation process by the CPU 2 until the musical tone generation device 9 generates and stops the scale detected by the scale detection device 5.

【図19】所定音域の最大レベルの音階音の発音を停止
し、他の音階音を所定の音色で発生させる場合の処理を
示すフローチャート。
FIG. 19 is a flowchart showing a process for stopping the generation of a chromatic note having a maximum level in a predetermined musical range and generating another chromatic note in a predetermined timbre.

【図20】所定音域の最大レベルの音階音の発音と他の音
階音を異なる音色で発生させる場合の処理を示すフロー
チャート。
FIG. 20 is a flowchart showing a process for generating a chromatic note having a maximum level in a predetermined range and generating another chromatic note in different timbres.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 楽音発生装置 2 CPU 3 ROM 4 RAM 5 音階検出装置 6 キーボード 7 ディスプレイ 8 プリンタ 9 楽音発生回路 10 オーディオシステム 11 スピーカ 12 バス 22 音色バッファ 23 ポリピッチ抽出データバッファ 24 最大レベルバッファ 25 特定音域バッファ 44 DSP 45 フィルタ係数ROM 46 ワークRAM DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Music tone generator 2 CPU 3 ROM 4 RAM 5 Scale detection device 6 Keyboard 7 Display 8 Printer 9 Music tone generator 10 Audio system 11 Speaker 12 Bus 22 Tone buffer 23 Polypitch extraction data buffer 24 Maximum level buffer 25 Specific tone range buffer 44 DSP 45 Filter coefficient ROM 46 Work RAM

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】音階検出装置により音響信号を解析して、
該音響信号に含まれる音階音を検出し、検出した音階音
を所定の音色で発音する楽音発生装置であって、音響信
号としてのディジタル波形信号に対して、異なる特性の
ディジタルフィルタリング処理を時分割で順次行うこと
により各音階に対応した周波数に関する周波数スペクト
ルのレベルを検出するディジタル信号処理手段と、前記
ディジタル信号処理手段によるディジタルフィルタリン
グの処理結果に基づいて前記音響信号に含まれる1乃至
複数の音階音を検出する音階検出手段と、前記音階検出
手段の検出した音階音があらかじめ設定した所定の基準
音域の範囲内にあるかどうかを判別する音域判別手段
と、前記音域判別手段で判別した各音域の各音階音を所
定の基準レベルと比較するレベル検出手段と、入力され
る音階音を所定の音色により発音する楽音発生手段と、
前記音域判別手段の音域判別結果及び前記レベル検出手
段のレベル検出結果に基づいて、検出音階音がどの音域
のどのレベルの音階音であるかにより、所定の音色デー
タを付与して前記楽音発生手段に出力する制御手段と、
を備えたことを特徴とする音階検出装置を用いた楽音発
生装置。
An acoustic signal is analyzed by a scale detecting device,
A musical tone generating device that detects a chromatic tone included in the acoustic signal and generates the detected chromatic tone with a predetermined tone, and performs digital filtering processing of different characteristics on a digital waveform signal as an acoustic signal in a time-division manner. Digital signal processing means for detecting a level of a frequency spectrum related to a frequency corresponding to each scale by sequentially performing the processing, and one or more scales included in the acoustic signal based on a result of digital filtering performed by the digital signal processing means. Scale detecting means for detecting a sound, range determining means for determining whether or not the scale sound detected by the scale detecting means is within a predetermined reference range, and each range determined by the range determining means Level detecting means for comparing each chromatic note with a predetermined reference level; And Could tone generation means by,
On the basis of the sound range judgment result of the sound range judgment means and the level detection result of the level detection means, predetermined tone color data is given to the tone generation means by adding predetermined tone color data in accordance with which scale sound level of the detected scale sound is. Control means for outputting to
A tone generator using a scale detection device, comprising:
【請求項2】前記制御手段が、前記音階検出手段により
検出された音階音のうち、前記所定基準音域内の前記所
定基準レベル以上の音階音以外の音階音のみを前記楽音
発生手段に発音用音階音として出力することを特徴とす
る請求項1記載の音階検出装置を用いた楽音発生装置。
2. The musical tone generating means according to claim 2, wherein said control means outputs only musical scale sounds other than musical scale sounds having the predetermined reference level or higher in said predetermined standard range to said musical tone generating means, among the musical scale sounds detected by said musical scale detecting means. The musical tone generator using the musical scale detecting device according to claim 1, wherein the musical tone is output as a musical scale tone.
【請求項3】前記制御手段が、前記音階検出手段により
検出された音階音のうち、前記所定基準音域内の前記所
定基準レベル以上の音階音に対しては、所定の音色デー
タとともに前記楽音発生手段に出力し、該所定基準音域
内の所定基準レベル以上の音階音以外の音階音に対して
は、該音階音に割り当てた音色データ以外の音色データ
とともに前記楽音発生手段に出力することを特徴とする
請求項1記載の音階検出装置を用いた楽音発生装置。
3. The musical tone generating device according to claim 1, wherein said control means is adapted to generate, with respect to a chromatic tone higher than said predetermined reference level within said predetermined reference gamut, among said chromatic sounds detected by said scale detecting means, together with said timbre data, said musical tone generation. And outputting to the musical tone generating means together with timbre data other than timbre data assigned to the chromatic tone, for chromatic tones other than chromatic tones of a predetermined reference level or higher within the predetermined reference gamut. A musical tone generating device using the musical scale detecting device according to claim 1.
【請求項4】前記音域判別手段が、あらかじめ設定され
た複数の基準音域範囲内に前記音階検出手段の検出した
音階音があるかどうかを判別し、前記レベル検出手段
が、前記音域判別手段で判別した各音階音に対して、複
数の基準レベルと比較して各基準レベル毎の比較結果を
前記制御手段に出力し、前記制御手段が、前記音域判別
手段の判別結果及び前記レベル検出手段のレベル検出結
果に基づいて、前記音階検出手段の検出した各音階音を
該複数の基準音域及び該複数の基準レベル毎に所定の音
色データを割り当てて前記楽音発生手段に出力すること
を特徴とする請求項1記載の音階音検出装置を用いた楽
音発生装置。
4. The sound range discriminating means judges whether or not the scale sound detected by the scale detecting means is within a plurality of preset reference sound range ranges. Each of the determined scale tones is compared with a plurality of reference levels, and a comparison result for each of the reference levels is output to the control unit. On the basis of a level detection result, each scale sound detected by the scale detection means is assigned to a predetermined tone color data for each of the plurality of reference ranges and the plurality of reference levels, and is output to the musical tone generation means. A musical sound generating device using the musical scale sound detecting device according to claim 1.
【請求項5】前記ディジタル信号処理手段が、前記各音
階に対応する周波数を中心周波数とするバンドパスフィ
ルタリング処理を順次時分割で実行することを特徴とす
る請求項1、請求項2、請求項3または請求項4記載の
音階音検出装置を用いた楽音発生装置。
5. The digital signal processing means according to claim 1, wherein said digital signal processing means sequentially executes band-pass filtering processing using a frequency corresponding to each of said scales as a center frequency in a time division manner. A musical sound generator using the musical scale sound detecting device according to claim 3 or 4.
【請求項6】前記ディジタル信号処理手段が、前記各音
階に対応する周波数を中心周波数とするバンドパスフィ
ルタリング処理を順次時分割で実行するとともに、この
バンドパスフィルタリング処理の結果得られる波形信号
からエンベロープを抽出する信号処理演算を順次行なう
ことにより、前記各音階に対応する周波数に関する周波
数スペクトルのレベルを検知することを特徴とする請求
項1、請求項2、請求項3または請求項4記載の音階音
検出装置を用いた楽音発生装置。
6. The digital signal processing means sequentially executes band-pass filtering processing using a frequency corresponding to each of the scales as a center frequency in a time-division manner, and performs envelope processing on a waveform signal obtained as a result of the band-pass filtering processing. 5. The scale according to claim 1, wherein a level of a frequency spectrum related to a frequency corresponding to each scale is detected by sequentially performing a signal processing operation for extracting the scale. A tone generator using a sound detector.
【請求項7】前記ディジタル信号処理手段が、所定特性
のハイパスフィルタリング処理を行なうとともに、前記
各音階に対応する周波数でピークをもつレゾナンスが付
加されたローパスフィルタリング処理を順次時分割で実
行することを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3
または請求項4記載の音階音検出装置を用いた楽音発生
装置。
7. The digital signal processing means performs a high-pass filtering process of a predetermined characteristic and sequentially executes a low-pass filtering process to which a resonance having a peak at a frequency corresponding to each scale is added in a time-division manner. Claim 1, Claim 2, Claim 3
A tone generator using the scale note detector according to claim 4.
【請求項8】前記ディジタル信号処理手段が、所定特性
のハイパスフィルタリング処理を行なうとともに、前記
各音階に対応する周波数で、ピークをもつレゾナンスが
付加されたローパスフィルタリング処理を順次時分割で
実行し、さらにこれらのディジタルフィルタリング処理
の結果得られる波形信号からエンベロープを抽出する信
号処理演算を順次行なうことによって、前記各音階に対
応する周波数に関する周波数スペクトルのレベルを検知
することを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3ま
たは請求項4記載の音階音検出装置を用いた楽音発生装
置。
8. The digital signal processing means performs a high-pass filtering process having a predetermined characteristic, and sequentially executes a low-pass filtering process in which resonance having a peak is added at a frequency corresponding to each scale by time division. The level of a frequency spectrum related to a frequency corresponding to each scale is detected by sequentially performing signal processing operations for extracting an envelope from a waveform signal obtained as a result of these digital filtering processes. A musical sound generator using the musical scale sound detecting device according to claim 2, 3 or 4.
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