JP3877833B2 - Comb type digital filter and signal extraction device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の信号が混合された信号から特定の信号を抽出する信号抽出装置と、例えばこの信号抽出装置に使用するのに適したディジタルフィルタとに関する。
【0002】
【従来の技術】
歌声と伴奏音とが混合された信号から、例えば歌声のみを抽出することが望まれることがある。この場合、歌声の基音と、その倍音にピークをそれぞれ併せたくし型フィルタを使用して、歌声のみを抽出することが考えられる。
【0003】
上記のくし型フィルタとしては、例えば特開平6−4076号公報の図9に従来技術として示されているものや、同公報の図1に実施例として示されているものを使用することが考えられる。
【0004】
同公報の図1に示されているくし型フィルタの基本となる構成を、図4(a)に示す。このくし型フィルタは、2次のディジタルローパスフィルタであって、加算器2、4、6、乗算器8、10、12及び遅延回路14、16から構成されている。特に、遅延回路14、16が、複数サンプリング期間にわたって入力された信号を遅延させるものとされている。
【0005】
乗算器8、10に供給されている係数Bが、このローパスフィルタのカットオフ周波数を決定するパラメータに相当し、くし型フィルタの場合には、通過帯域幅(くし状特性の幅)W、言い換えれば上限及び下限の遮断周波数を決定する(図5参照)。乗算器12に供給されている係数Pは、ローパスフィルタにおいてQを設定するパラメータに相当するもので、くし型フィルタの場合、特開平6−4076号公報に記載されているように、この値を変化させることによって通過帯域の形状を変化させることができる。但し、本件発明には、直接関係しないので、所定の値に設定されているとして、説明を省略する。また、遅延回路14、16の遅延段数を変更する(即ち、遅延時間を変更する)ことによって、図5に示すくし状特性のピークの位置Fp、2Fp・・・が変化する。
【0006】
この他、図4(b)に示すように、加算器18、20、乗算器22、遅延回路24によって構成される1次のディジタルローパスフィルタにおいて、遅延回路24が複数サンプリング時間にわたって入力された信号を遅延させるように遅延段数を選択することによって、図4(a)に示したローパスフィルタと同様な周波数特性をもつディジタルローパスフィルタとすることもできる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
これらのようなディジタルフィルタを使用して、歌声と伴奏音とが混合された信号から、歌声だけを抽出しようとしても、良好に抽出することができなかった。その原因は、図5に示すように、従来のくし型フィルタのくし状特性の幅Wが、常に同じであることにある。即ち、歌声等の音声は、ビブラート等の周波数変調がかかっていると、高次倍音ほどスペクトルの広がりが大きくなる。また、音声のピッチは、常に一定ではなく、ゆらいでおり、そのゆらぎも高次倍音ほどスペクトルのひろがりが大きくなる。従って、各くし状特性の幅が、どのくしにおいても一定である従来のくし型フィルタでは、高次倍音を捉えきれなくなってしまう。
【0008】
本発明は、混合信号、例えば歌声と伴奏音とが混合されたような信号から、特定の信号、例えば歌声だけを良好に抽出することができる信号抽出装置を提供することを目的とする。また、このような信号抽出装置に使用するのに適した、高域ほどくし状特性の幅が広がった特性のくし型フィルタを構成することができるディジタルフィルタを提供することを目的とする。そのため、周波数特性を持った係数演算を行う係数乗算手段を備えたディジタルフィルタを提供することも目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1記載の発明によるくし型ディジタルフィルタは、入力信号の周波数が高くなるほどゲインが大きくなる第1のディジタルハイパスフィルタと、この第1のディジタルハイパスフィルタの出力信号を遅延させる第1の遅延手段とを、具備し、この第1の遅延手段の出力信号が第1のディジタルハイパスフィルタの入力側及び出力側に帰還されているものである。
【0011】
請求項2記載の発明による信号抽出装置は、上述したくし型ディジタルフィルタにおいて、前記ディジタルハイパスフィルタに複数種類の信号が混合した波形信号が供給され、前記複数種類の信号のうち1つの信号のピッチ情報を模して作成した情報を入力するピッチ情報入力手段が設けられ、第1の遅延手段の遅延時間を前記ピッチ情報を模して作成した情報に従って制御する制御手段が設けられたものである。
【0013】
請求項3記載の発明によるくし型ディジタルフィルタは、請求項1記載のディジタルフィルタにおいて、第1の遅延手段の出力信号が供給される第1のディジタルハイパスフィルタと同一の第2のディジタルハイパスフィルタと、第2のディジタルハイパスフィルタの出力信号を遅延させる第2の遅延手段とを、具備し、第2の遅延手段の出力信号が第1のディジタルハイパスフィルタの入力側と第2のディジタルハイパスフィルタの出力側とにそれぞれ帰還されているものである。
【0015】
請求項4記載の発明による信号抽出装置は、請求項3記載のくし型ディジタルフィルタに複数種類の信号が混合した波形信号が供給され、全起伏種類の信号のうち1つの信号のピッチ情報を模して作成した情報を入力するピッチ情報入力手段が設けられ、第1及び第2の遅延手段の遅延時間を前記ピッチ情報を模して作成した情報に従って制御する制御手段が設けられたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
本実施の形態の信号抽出装置は、図1(a)に示すように、フィルタ演算手段、例えばディジタルフィルタ2を有している。このディジタルフィルタ2は、基本的には図4(b)に示したディジタルフィルタの乗算器22を係数乗算手段4に置換したものである。
【0018】
即ち、このディジタルフィルタ2は、加算器6を有し、この加算器6の第1の加算入力側には、入力信号が供給されている。この加算器6の出力側が係数乗算手段4に接続されている。この係数乗算手段4の出力側は加算器8の加算入力側に接続されている。この加算器8の出力側が、出力端子10に接続されていると共に、遅延回路12に接続されている。この遅延回路12は、複数の遅延段を有し、後述するように、その遅延段数が可変可能なものである。この遅延回路12の出力は、加算器6の第2の加算入力側と、加算器8の減算入力側とに帰還されている。
【0019】
このディジタルフィルタ2は、係数乗算手段4を通常の乗算器と見なすと、図4(b)に示したくし型ディジタルフィルタと同様に機能する。従って、係数乗算手段4に供給される係数Bによって各くし状特性の幅(通過帯域の幅)が決まり、遅延回路12の遅延段数、即ち遅延時間を調整することによって、各くし状特性の周波数軸上のピーク位置が決定されている。
【0020】
この係数乗算手段4は、図1(b)に示すように構成されている。即ち、係数乗算手段4には、加算器6の出力が入力され、該出力には、乗算器14によって係数1/2Bが乗算される。加算器6の出力は、遅延回路16によって1サンプリング期間遅延され、乗算器18によって係数−1/2Bが乗算される。これら乗算器14、18の出力は加算器20によって加算され、加算器8に供給される。係数1/2B、−1/2Bは、後述するフィルタ係数供給手段28から供給される係数Bに、乗算器22によって係数1/2を、乗算器24によって係数−1/2を乗算することによって得ている。
【0021】
この係数乗算手段4自体も、ディジタルハイパスフィルタとして構成されており、その周波数特性は、例えば図2(b)に示すように周波数が高くなる程ゲインが大きくなる。従って、この係数乗算手段は、入力信号の周波数が増加するに従って係数が増加する乗算器として機能する。図4(b)に関連して説明したように、乗算器22に供給される係数によって各くし状特性の幅が決定されているので、入力信号の周波数の増加に従って増加する乗算器として機能する係数乗算手段4を使用することによって、ディジタルフィルタ2のくし状周波数特性の幅は、図2(a)に示すように入力信号の周波数が高くなるに従って広くなる。
【0022】
遅延回路12は、その遅延時間を任意に設定可能なもので、その遅延時間は、制御手段、例えば遅延時間設定手段26によって設定される。この遅延時間設定手段26には、例えばディジタルフィルタ2に供給される信号のピッチ情報が入力され、このピッチ情報に応じて、遅延時間設定手段26は、遅延時間を遅延回路12に設定する。
【0023】
遅延回路12は、基本的には、サンプリング周期で順次シフトするシフトレジスタのような、サンプリング周期の整数倍の遅延時間だけ、この遅延回路12に供給された信号を遅延させるものである。さらに、第n番目のサンプリングデータと第n+1番目のサンプリングデータとによって、その間のサンプリングデータを補間演算により算出する補間演算手段を備えており、ピッチ情報に応じてサンプリング周期よりも細かい分解能で遅延時間を設定することができる。
【0024】
係数乗算手段4の係数Bは、制御手段、例えばフィルタ係数供給手段28によって係数乗算手段4に供給される。フィルタ係数供給手段28は、例えば操作子30の操作に応じて、フィルタ係数Bの値を変更できる。
【0025】
このディジタルフィルタ2の前段には、ノッチフィルタ32が設けられている。このノッチフィルタ32では、乗算器34によって入力信号に所定の係数が乗算される。入力信号は、複数サンプリング時間遅延させる遅延回路36によって遅延させられる。この遅延回路36の出力には、乗算器38によって所定の係数が乗算される。乗算器34、38の出力が、加算器40によって加算される。このノッチフィルタ32は、図2(a)に示すディジタルフィルタ2の周波数特性の谷間を充分に減衰させるために設けられている。
【0026】
この信号抽出装置では、操作子30を操作して、適切なフィルタ係数Bを設定し、例えば入力信号として歌声と伴奏音との混合信号を入力し、遅延時間設定手段26に歌声のピッチ情報を入力すると、歌声が周波数変調のかかったものであって、その高次倍音程スペクトルの広がりが大きくなっても、ディジタルフィルタ2のくし状特性の幅が、高域になるほど広がり、かつ歌声のピッチが揺らいでも、それにつれて各くし状特性のピーク周波数が、変更されるので、歌声のみを良好に抽出することができる。
【0027】
なお、例えばCDのようにピッチ情報を有していない信号から、ピッチ情報を得る場合には、例えば次のようにすればよい。歌声と伴奏音とが混合されているCDの出力を、この信号抽出装置の使用者が聞きながら、ピッチが変化するごとに、ピッチ情報を手動で遅延時間設定手段26に供給する。この場合、リアルタイムに歌声のピッチ変動に対応して、ピッチ情報を変化させることは困難である。
【0028】
そこで、CDの出力を、パーソナルコンピュータのようなコンピュータのメモリに一旦記憶させ、これを再生したものを聞きながら、ピッチ情報を手動で変化させ、このピッチ情報の変化を演奏の再生と同期して記憶する。このようにして記憶したピッチ情報の変化を演奏と同期して再生し、これに基づいてピッチ情報を遅延時間設定手段26に供給して、このように遅延時間が設定された状態で行われた信号抽出の結果を、再びメモリに記憶する。記憶された信号抽出結果を再び再生し、ピッチ情報が適切に設定されているか否かを確認する。ピッチ情報が適切に設定されていない箇所に関しては、記憶したピッチ情報を手動で変更する。このような作業を何度も繰り返す。
【0029】
或いは、歌声と伴奏音の演奏を聞きながら、使用者が歌い、使用者の歌声をピッチ検出装置によって検出し、その検出結果を遅延時間設定手段26に供給する。最初は、このようにしてピッチ情報を得て、これを演奏の再生と同期して記憶し、さらに、この記憶ピッチ情報による遅延時間の制御と上述したのと同様な手動処理とを併用して、記憶ピッチ情報を補正するようにすれば、より正確なピッチ情報を得ることができる。
【0030】
図3(a)、(b)に第2の実施の形態を示す。この実施の形態では、ディジタルフィルタが、2次のディジタルローパスフィルタに構成されている。即ち、加算器6aの加算入力には、ノッチフィルタ32から信号が供給され、この加算器6aの出力は、係数乗算手段4aに供給されている。この係数乗算手段4aの出力は、加算器8aの第1の加算入力に供給されている。この加算器8aの出力は、遅延回路12aに供給されている。この遅延回路12aの出力は、加算器8aの第2の加算入力に供給されている。遅延回路12aの出力は、さらに乗算器50によって係数Pが乗算され、この乗算器50の出力が加算器6aの第1の減算入力に供給されている。
【0031】
遅延回路12aの出力は、さらに係数乗算手段4bに入力され、この係数乗算手段4bの出力は、加算器8bの第1の加算入力に供給されている。この加算器8bの出力は、このディジタルフィルタ2aの出力とされると共に、遅延回路12bによって遅延され、加算器8bの第2の加算入力に供給され、さらに加算器6aの第2の減算入力にも供給されている。
【0032】
遅延回路12a、12bは、第1の実施の形態におけるディジタルフィルタ2の遅延回路12と同様に、複数サンプリング時間に遅延時間が設定可能であり、その遅延時間は、遅延時間設定手段26によって設定される。遅延時間設定手段26は、これに入力されたピッチ情報に基づいて遅延時間を決定する。また、遅延回路12a、12bは、遅延回路12と同様にピッチ情報に応じてサンプリング周期よりも細かい分解能で遅延時間を設定することもできる。また、この遅延時間によって各くし状特性のピークの周波数が設定される。
【0033】
係数乗算手段4a、4bは、図3(b)に示すように、第1の実施の形態における係数乗算手段4と同一の構成で、ディジタルハイパスフィルタとして機能する。但し、乗算器22、24に供給されている係数が、1/3と−1/3であって、この点のみが異なる。この値は、第1の実施の形態と同様に1/2と−1/2とすることも可能であるが、実験的にこの値に定めている。
【0034】
係数乗算手段4a、4bに供給されている係数Bが、第1の実施の形態と同様に、各くし状特性の幅を決定する。また、乗算器50に供給されている係数Pは、図4に関連して説明したように、ローパスフィルタにおいてQを設定するパラメータに相当するもので、くし型フィルタの場合、特開平6−4076号公報に記載されているように、この値を変化させることによって通過帯域の形状を変化させることができる。
【0035】
これら係数B、Pは、操作子30の操作に対応して、フィルタ係数供給手段28aが、それぞれ係数乗算手段4a、4bに係数Bを、乗算器50に係数Pを、それぞれ供給する。
【0036】
この第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に各くし状特性の幅が、周波数が高くなる程に広くなり、かつピッチ情報の揺らぎに応じて各くし状特性のピークの周波数が変化する。従って、第1の実施の形態と同様に、歌声と伴奏音との混合信号から、歌声のみを正確に抽出することができる。
【0037】
上記の実施の形態では、ディジタルフィルタとしてくし型フィルタを使用したが、他のフィルタ、例えばローパスフィルタやハイパスフィルタを使用することもできる。
【0039】
【発明の効果】
以上のように、請求項1または3記載の発明によれば、くし型ディジタルフィルタのくし状特性の幅が、このディジタルフィルタへ入力される信号の周波数変化に従って変化するので、入力される信号が、その高次倍音になるに従ってスペクトルが変化するものであっても、入力される信号を良好に抽出することができる。
【0040】
請求項2または4記載の発明によれば、ピッチ情報入力手段により入力されるピッチ情報を模して作成した情報を混合信号中の所望に信号に従って変化させるので、そのときのピッチ情報を模して作成した情報に従ってくし状特性のピーク位置が変化する。また、所望の信号の周波数が高い周波数に移動すると、くし状特性の幅も変化する。従って、複数の波形信号の混合波形から、高次倍音になるほどスペクトルが広がり、かつピッチがゆらいでいる波形を良好に抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による信号抽出装置のブロック図及び同装置に使用する係数乗算手段のブロック図である。
【図2】同信号抽出装置の周波数特性図及び係数乗算手段の周波数特性図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態による信号抽出装置のブロック図及び同装置に使用する係数乗算手段のブロック図である。
【図4】従来のディジタルフィルタのブロック図である。
【図5】従来のディジタルフィルタの周波数特性図である。
【符号の説明】
2 ディジタルフィルタ
4 係数乗算手段
12 遅延回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a signal extraction device that extracts a specific signal from a signal in which a plurality of signals are mixed, and a digital filter suitable for use in the signal extraction device, for example.
[0002]
[Prior art]
For example, it may be desired to extract only the singing voice from the signal in which the singing voice and the accompaniment sound are mixed. In this case, it is conceivable to extract only the singing voice by using a comb filter that combines the fundamental tone of the singing voice and its harmonics with peaks.
[0003]
As the above comb filter, for example, the one shown in FIG. 9 of Japanese Patent Laid-Open No. 6-4076 as the prior art or the one shown as the embodiment in FIG. It is done.
[0004]
FIG. 4A shows a basic configuration of the comb filter shown in FIG. 1 of the publication. This comb filter is a second-order digital low-pass filter and includes adders 2, 4, 6, multipliers 8, 10, 12 and delay circuits 14, 16. In particular, the delay circuits 14 and 16 delay the input signal over a plurality of sampling periods.
[0005]
The coefficient B supplied to the multipliers 8 and 10 corresponds to a parameter for determining the cut-off frequency of the low-pass filter. In the case of the comb filter, the pass bandwidth (width of the comb-like characteristic) W, in other words, For example, the upper and lower cutoff frequencies are determined (see FIG. 5). The coefficient P supplied to the multiplier 12 corresponds to a parameter for setting Q in the low-pass filter. In the case of a comb filter, this coefficient is set as described in JP-A-6-4076. By changing the shape, the shape of the passband can be changed. However, since it is not directly related to the present invention, the description is omitted assuming that it is set to a predetermined value. Further, by changing the number of delay stages of the delay circuits 14 and 16 (ie, changing the delay time), the peak positions Fp, 2Fp,.
[0006]
In addition, as shown in FIG. 4B, in the first-order digital low-pass filter constituted by the adders 18 and 20, the multiplier 22, and the delay circuit 24, the signal input by the delay circuit 24 over a plurality of sampling times. By selecting the number of delay stages so as to delay the signal, a digital low-pass filter having the same frequency characteristics as the low-pass filter shown in FIG.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Even if only the singing voice is extracted from the signal in which the singing voice and the accompaniment sound are mixed using such a digital filter, it cannot be satisfactorily extracted. The cause is that the width W of the comb-like characteristics of the conventional comb filter is always the same as shown in FIG. That is, when a voice such as a singing voice is subjected to frequency modulation such as vibrato, the higher the harmonics, the wider the spectrum. Also, the pitch of the voice is not always constant and fluctuates, and the fluctuation of the higher harmonics increases the spectrum spread. Therefore, a conventional comb filter in which the width of each comb-like characteristic is constant in any comb cannot capture high-order harmonics.
[0008]
An object of the present invention is to provide a signal extraction device that can satisfactorily extract only a specific signal, for example, a singing voice, from a mixed signal, for example, a signal in which a singing voice and an accompaniment sound are mixed. It is another object of the present invention to provide a digital filter that can be used in such a signal extraction apparatus and can constitute a comb filter having a characteristic in which the range of comb-like characteristics is widened toward the high frequency range. Therefore, another object of the present invention is to provide a digital filter provided with coefficient multiplication means for performing coefficient calculation with frequency characteristics.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a comb-type digital filter according to the first aspect of the present invention includes a first digital high-pass filter whose gain increases as the frequency of the input signal increases, and the output of the first digital high-pass filter. First delay means for delaying the signal, and the output signal of the first delay means is fed back to the input side and output side of the first digital high-pass filter.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the above comb digital filter, a waveform signal in which a plurality of types of signals are mixed is supplied to the digital high-pass filter, and a pitch of one signal among the plurality of types of signals is supplied. Pitch information input means for inputting information created by imitating information is provided, and control means for controlling the delay time of the first delay means according to the information created by imitating the pitch information is provided. .
[0013]
A comb type digital filter according to a third aspect of the present invention is the digital filter according to the first aspect, wherein the second digital high pass filter is the same as the first digital high pass filter supplied with the output signal of the first delay means. Second delay means for delaying the output signal of the second digital high-pass filter, the output signal of the second delay means being the input side of the first digital high-pass filter and the second digital high-pass filter. Each is fed back to the output side.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a signal extraction apparatus in which a comb-shaped digital filter according to the third aspect is supplied with a waveform signal in which a plurality of types of signals are mixed, and the pitch information of one signal among all types of undulation types is simulated. Pitch information input means for inputting the created information is provided, and control means for controlling the delay times of the first and second delay means according to the information created by imitating the pitch information is provided. .
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1A, the signal extraction apparatus according to the present embodiment has filter calculation means, for example, a digital filter 2. This digital filter 2 is basically the one obtained by replacing the multiplier 22 of the digital filter shown in FIG.
[0018]
That is, the digital filter 2 has an adder 6, and an input signal is supplied to the first addition input side of the adder 6. The output side of the adder 6 is connected to the coefficient multiplication means 4. The output side of the coefficient multiplication means 4 is connected to the addition input side of the adder 8. The output side of the adder 8 is connected to the output terminal 10 and to the delay circuit 12. The delay circuit 12 has a plurality of delay stages, and the number of delay stages is variable as will be described later. The output of the delay circuit 12 is fed back to the second addition input side of the adder 6 and the subtraction input side of the adder 8.
[0019]
The digital filter 2 functions in the same manner as the comb-type digital filter shown in FIG. 4B when the coefficient multiplication means 4 is regarded as a normal multiplier. Therefore, the width of each comb-like characteristic (passband width) is determined by the coefficient B supplied to the coefficient multiplying means 4, and the frequency of each comb-like characteristic is adjusted by adjusting the number of delay stages of the delay circuit 12, that is, the delay time. The peak position on the axis has been determined.
[0020]
The coefficient multiplying means 4 is configured as shown in FIG. That is, the output of the adder 6 is input to the coefficient multiplying means 4, and the output is multiplied by the coefficient 1 / 2B by the multiplier 14. The output of the adder 6 is delayed by one sampling period by the delay circuit 16 and multiplied by the coefficient −1 / 2B by the multiplier 18. The outputs of the multipliers 14 and 18 are added by an adder 20 and supplied to the adder 8. The coefficients 1 / 2B and -1 / 2B are obtained by multiplying the coefficient B supplied from the filter coefficient supply means 28 described later by the coefficient 22 by the multiplier 22 and the coefficient -1/2 by the multiplier 24. It has gained.
[0021]
The coefficient multiplying means 4 itself is also configured as a digital high-pass filter, and the frequency characteristic of the coefficient multiplying means 4 increases as the frequency becomes higher, for example, as shown in FIG. Therefore, this coefficient multiplication means functions as a multiplier whose coefficient increases as the frequency of the input signal increases. As described with reference to FIG. 4B, since the width of each comb-like characteristic is determined by the coefficient supplied to the multiplier 22, it functions as a multiplier that increases as the frequency of the input signal increases. By using the coefficient multiplying means 4, the width of the comb frequency characteristic of the digital filter 2 becomes wider as the frequency of the input signal becomes higher as shown in FIG.
[0022]
The delay circuit 12 can arbitrarily set the delay time, and the delay time is set by the control means, for example, the delay time setting means 26. For example, pitch information of a signal supplied to the digital filter 2 is input to the delay time setting unit 26, and the delay time setting unit 26 sets the delay time in the delay circuit 12 in accordance with the pitch information.
[0023]
The delay circuit 12 basically delays the signal supplied to the delay circuit 12 by a delay time that is an integral multiple of the sampling period, such as a shift register that sequentially shifts in the sampling period. Furthermore, an interpolation calculation means for calculating the sampling data between the n-th sampling data and the (n + 1) -th sampling data by interpolation calculation is provided, and the delay time has a resolution finer than the sampling period according to the pitch information. Can be set.
[0024]
The coefficient B of the coefficient multiplication unit 4 is supplied to the coefficient multiplication unit 4 by a control unit, for example, a filter coefficient supply unit 28. The filter coefficient supply means 28 can change the value of the filter coefficient B, for example, according to the operation of the operation element 30.
[0025]
A notch filter 32 is provided in front of the digital filter 2. In the notch filter 32, the multiplier 34 multiplies the input signal by a predetermined coefficient. The input signal is delayed by a delay circuit 36 that delays a plurality of sampling times. The output of the delay circuit 36 is multiplied by a predetermined coefficient by a multiplier 38. The outputs of the multipliers 34 and 38 are added by an adder 40. This notch filter 32 is provided in order to sufficiently attenuate the valley of the frequency characteristic of the digital filter 2 shown in FIG.
[0026]
In this signal extraction device, the operator 30 is operated to set an appropriate filter coefficient B, for example, a mixed signal of singing voice and accompaniment sound is input as an input signal, and the pitch information of the singing voice is input to the delay time setting means 26. When input, the singing voice is frequency-modulated, and even if the spread of the higher order harmonic spectrum increases, the width of the comb-like characteristic of the digital filter 2 becomes wider as the frequency becomes higher, and the pitch of the singing voice is increased. Even if it fluctuates, since the peak frequency of each comb-like characteristic is changed accordingly, only the singing voice can be extracted well.
[0027]
For example, when the pitch information is obtained from a signal such as a CD that does not have the pitch information, the following may be performed, for example. While the user of the signal extraction device listens to the output of the CD in which the singing voice and the accompaniment sound are mixed, the pitch information is manually supplied to the delay time setting means 26 every time the pitch changes. In this case, it is difficult to change the pitch information corresponding to the pitch fluctuation of the singing voice in real time.
[0028]
Therefore, the CD output is temporarily stored in a memory of a computer such as a personal computer, and the pitch information is manually changed while listening to the reproduced one, and the change in the pitch information is synchronized with the reproduction of the performance. Remember. The change in the pitch information stored in this way is reproduced in synchronism with the performance, and the pitch information is supplied to the delay time setting means 26 based on this change, and the delay time is thus set. The result of signal extraction is stored again in the memory. The stored signal extraction result is reproduced again, and it is confirmed whether or not the pitch information is set appropriately. For the places where the pitch information is not properly set, the stored pitch information is manually changed. Such a work is repeated many times.
[0029]
Alternatively, the user sings while listening to the performance of the singing voice and the accompaniment sound, the user's singing voice is detected by the pitch detection device, and the detection result is supplied to the delay time setting means 26. At first, the pitch information is obtained in this way and stored in synchronism with the reproduction of the performance. Further, the delay time control based on the stored pitch information and the manual processing similar to the above are used in combination. If the stored pitch information is corrected, more accurate pitch information can be obtained.
[0030]
FIGS. 3A and 3B show a second embodiment. In this embodiment, the digital filter is configured as a second-order digital low-pass filter. That is, a signal is supplied from the notch filter 32 to the addition input of the adder 6a, and the output of the adder 6a is supplied to the coefficient multiplication means 4a. The output of the coefficient multiplication means 4a is supplied to the first addition input of the adder 8a. The output of the adder 8a is supplied to the delay circuit 12a. The output of the delay circuit 12a is supplied to the second addition input of the adder 8a. The output of the delay circuit 12a is further multiplied by a coefficient P by the multiplier 50, and the output of the multiplier 50 is supplied to the first subtraction input of the adder 6a.
[0031]
The output of the delay circuit 12a is further input to the coefficient multiplier 4b, and the output of the coefficient multiplier 4b is supplied to the first addition input of the adder 8b. The output of the adder 8b is used as the output of the digital filter 2a, delayed by the delay circuit 12b, supplied to the second addition input of the adder 8b, and further supplied to the second subtraction input of the adder 6a. Are also supplied.
[0032]
Similarly to the delay circuit 12 of the digital filter 2 in the first embodiment, the delay circuits 12a and 12b can set delay times for a plurality of sampling times, and the delay times are set by the delay time setting means 26. The The delay time setting means 26 determines the delay time based on the pitch information input thereto. Further, similarly to the delay circuit 12, the delay circuits 12a and 12b can set the delay time with a resolution finer than the sampling period in accordance with the pitch information. Further, the peak frequency of each comb-like characteristic is set by this delay time.
[0033]
As shown in FIG. 3B, the coefficient multiplication means 4a and 4b function as a digital high-pass filter with the same configuration as the coefficient multiplication means 4 in the first embodiment. However, the coefficients supplied to the multipliers 22 and 24 are 1/3 and −1/3, and only this point is different. This value can be set to ½ and −½ as in the first embodiment, but is experimentally set to this value.
[0034]
The coefficient B supplied to the coefficient multiplying means 4a and 4b determines the width of each comb-like characteristic as in the first embodiment. The coefficient P supplied to the multiplier 50 corresponds to a parameter for setting Q in the low-pass filter as described with reference to FIG. As described in the publication, the shape of the passband can be changed by changing this value.
[0035]
These coefficients B and P correspond to the operation of the operator 30, and the filter coefficient supply means 28a supplies the coefficient B to the coefficient multiplication means 4a and 4b and the coefficient P to the multiplier 50, respectively.
[0036]
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the width of each comb-like characteristic becomes wider as the frequency becomes higher, and the peak of each comb-like characteristic according to the fluctuation of the pitch information. The frequency of changes. Therefore, as in the first embodiment, only the singing voice can be accurately extracted from the mixed signal of the singing voice and the accompaniment sound.
[0037]
In the above embodiment, the comb filter is used as the digital filter. However, other filters such as a low-pass filter and a high-pass filter may be used.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the first or third aspect of the invention, the width of the comb-like characteristics of the comb-type digital filter changes according to the frequency change of the signal input to the digital filter. Even if the spectrum changes as the higher-order harmonics become higher, the input signal can be extracted well.
[0040]
According to the second or fourth aspect of the invention, the information created by imitating the pitch information input by the pitch information input means is changed according to the desired signal in the mixed signal, so that the pitch information at that time is imitated. The peak position of the comb-like characteristics changes according to the information created in the above. In addition, when the frequency of the desired signal moves to a higher frequency, the width of the comb-like characteristic also changes. Therefore, from the mixed waveform of a plurality of waveform signals, it is possible to satisfactorily extract a waveform whose spectrum is broadened and pitch is fluctuated as the higher-order harmonics are obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a signal extraction device according to a first embodiment of the present invention and a block diagram of coefficient multiplication means used in the device.
FIG. 2 is a frequency characteristic diagram of the signal extraction device and a frequency characteristic diagram of coefficient multiplication means.
FIG. 3 is a block diagram of a signal extraction device according to a second embodiment of the present invention and a block diagram of coefficient multiplication means used in the device.
FIG. 4 is a block diagram of a conventional digital filter.
FIG. 5 is a frequency characteristic diagram of a conventional digital filter.
[Explanation of symbols]
2 Digital filter 4 Coefficient multiplying means 12 Delay circuit

Claims (4)

入力信号の周波数が高くなるほどゲインが大きくなる第1のディジタルハイパスフィルタと、
この第1のディジタルハイパスフィルタの出力信号を遅延させる第1の遅延手段とを、具備し、この第1の遅延手段の出力信号が第1のディジタルハイパスフィルタの入力側及び出力側に帰還されているくし型ディジタルフィルタ。
A first digital high-pass filter whose gain increases as the frequency of the input signal increases;
First delay means for delaying the output signal of the first digital high-pass filter, and the output signal of the first delay means is fed back to the input side and output side of the first digital high-pass filter. Comb type digital filter.
請求項1記載のくし型ディジタルフィルタにおいて、前記ディジタルハイパスフィルタに複数種類の信号が混合した波形信号が供給され、前記複数種類の信号のうち1つの信号のピッチ情報を模して作成した情報を入力するピッチ情報入力手段が設けられ、第1の遅延手段の遅延時間を前記ピッチ情報を模して作成した情報に従って制御する制御手段が設けられた信号抽出装置。2. The comb digital filter according to claim 1, wherein a waveform signal obtained by mixing a plurality of types of signals is supplied to the digital high-pass filter, and information created by imitating pitch information of one of the plurality of types of signals is generated. A signal extraction apparatus provided with pitch information input means for input, and provided with control means for controlling the delay time of the first delay means in accordance with information created by imitating the pitch information . 請求項1記載のくし型ディジタルフィルタにおいて、
第1の遅延手段の出力信号が供給される第1のディジタルハイパスフィルタと同一構成の第2のディジタルハイパスフィルタと、
第2のディジタルハイパスフィルタの出力信号を遅延させる第2の遅延手段とを、
具備し、第2の遅延手段の出力信号が第1のディジタルハイパスフィルタの入力側と第2のディジタルハイパスフィルタの出力側とにそれぞれ帰還されているディジタルフィルタ。
The comb-type digital filter according to claim 1,
A second digital high-pass filter having the same configuration as the first digital high-pass filter to which the output signal of the first delay means is supplied;
Second delay means for delaying the output signal of the second digital high-pass filter;
And a digital filter in which the output signal of the second delay means is fed back to the input side of the first digital high-pass filter and the output side of the second digital high-pass filter.
請求項3記載のくし型ディジタルフィルタに複数種類の信号が混合した波形信号が供給され、前記複数種類の信号のうち1つの信号のピッチ情報を模して作成した情報を入力するピッチ情報入力手段が設けられ、第1及び第2の遅延手段の遅延時間を前記ピッチ情報を模して作成した情報に従って制御する制御手段が設けられた信号抽出装置。5. A pitch information input means for supplying a waveform signal obtained by mixing a plurality of types of signals to the comb digital filter according to claim 3, and inputting information created by imitating pitch information of one of the plurality of types of signals. And a control means for controlling the delay times of the first and second delay means according to the information created by imitating the pitch information .
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