JP5327375B2 - ピッチ検出装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、音響信号のピッチ（基本周波数）を検出する技術に関する。

音響信号のピッチを検出する技術が従来から提案されている。例えば特許文献１には、ローパスフィルタの通過後の音響信号についてピッチを検出する構成のもとで、ローパスフィルタの遮断周波数をピッチの検出の結果に応じて可変に制御する技術が開示されている。特許文献１の構成によれば、音響信号のうちピッチに対応するピーク以外のピークの強度が抑制されるから、音響信号のピッチを高精度に検出できるという利点がある。

特開昭６１−２６０８９号公報

しかし、特許文献１の技術においては、音響信号のピッチの検出後の所定の時点においてローパスフィルタの遮断周波数が瞬時的に音響信号のピッチに応じた周波数に変更されるから、遮断周波数の変更の前後で検出されるピッチが不安定になるという問題がある。以上の事情を背景として、本発明は、音響信号のピッチを高精度かつ安定的に検出することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るピッチ検出装置は、音響信号のうち低域側遮断周波数を下回る周波数成分と高域側遮断周波数を上回る周波数成分とを抑制する帯域通過フィルタと、帯域通過フィルタによる処理後の音響信号のピッチを順次に検出するピッチ検出手段と、ピッチ検出手段が検出したピッチを下回る低域側目標値と当該ピッチを上回る高域側目標値とを当該ピッチに応じて可変に設定する目標設定手段と、低域側遮断周波数を低域側目標値に経時的に近づけるとともに高域側遮断周波数を高域側目標値に経時的に近づけるフィルタ制御手段とを具備する。以上の構成においては、帯域通過フィルタの通過帯域が、低域側目標値と高域側目標値との間の目標帯域に経時的に近づくから、通過帯域が瞬時的に目標帯域に変更される構成と比較して、音響信号のピッチを安定的に検出できる。

本発明の好適な態様において、フィルタ制御手段は、低域側遮断周波数と高域側遮断周波数とを初期化する。例えば、ピッチ検出手段がピッチを検出できない場合にフィルタ制御手段が低域側遮断周波数と高域側遮断周波数とを初期化する構成や、音響信号のアタックが検出された場合にフィルタ制御手段が低域側目標値と高域側目標値とを初期化する構成が好適である。

本発明の第２の態様に係るピッチ検出装置は、音響信号の各単位区間を順次に保持する保持手段と、音響信号のうち通過帯域の外側の周波数成分を抑制する帯域通過フィルタと、帯域通過フィルタの処理後の音響信号のピッチを単位区間毎に検出するピッチ検出手段と、ピッチ検出手段が検出したピッチに応じて帯域通過フィルタの通過帯域を可変に設定する制御手段と、各単位区間の音響信号を第１周期で帯域通過フィルタに供給する一方、一の単位区間について検出されたピッチに応じた通過帯域の設定後の再処理期間において、一の単位区間を含む過去の複数の単位区間を、第１周期よりも短い第２周期で保持手段から順次に帯域通過フィルタに供給する出力制御手段とを具備する。以上の構成においては、ピッチ検出手段が検出したピッチに応じた通過帯域の設定後の再処理期間において、過去の単位区間を対象として帯域通過フィルタによる処理やピッチ検出手段によるピッチの検出が実行されるから、帯域通過フィルタの通過帯域をピッチに応じて瞬時的に変更した場合であっても、各単位区間のピッチを安定的に検出することが可能である。

以上の各態様に係るピッチ検出装置は、音響信号の処理に専用されるＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのハードウェア（電子回路）によって実現されるほか、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの汎用の演算処理装置とプログラムとの協働によっても実現される。本発明の第１の態様に係るプログラムは、音響信号のうち低域側遮断周波数を下回る周波数成分と高域側遮断周波数を上回る周波数成分とを抑制する帯域通過フィルタ処理と、帯域通過フィルタ処理後の音響信号のピッチを順次に検出するピッチ検出処理と、ピッチ検出処理で検出したピッチを下回る低域側目標値と当該ピッチを上回る高域側目標値とを設定する目標設定処理と、低域側遮断周波数を低域側目標値に経時的に近づけるとともに高域側遮断周波数を高域側目標値に経時的に近づけるフィルタ制御処理とをコンピュータに実行させる。以上のプログラムによれば、本発明の第１の態様に係るピッチ検出装置と同様の作用および効果が実現される。

第２の態様に係るプログラムは、音響信号の各単位区間を順次に保持する保持手段を具備するコンピュータに、音響信号のうち通過帯域の外側の周波数成分を抑制する帯域通過フィルタ処理と、帯域通過フィルタ処理後の音響信号のピッチを単位区間毎に検出するピッチ検出処理と、ピッチ検出処理で検出したピッチに応じて帯域通過フィルタ処理の通過帯域を可変に設定する制御処理と、各単位区間の音響信号を第１周期で帯域通過フィルタに供給する一方、一の単位区間について検出されたピッチに応じた通過帯域の設定後の再処理期間において、一の単位区間を含む過去の複数の単位区間を、第１周期よりも短い第２周期で帯域通過フィルタ処理のために順次に保持手段から取得する出力制御処理とをコンピュータに実行させる。以上のプログラムによれば、本発明の第２の態様に係るピッチ検出装置と同様の作用および効果が実現される。

以上の各態様に係るプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で利用者に提供されてコンピュータにインストールされるほか、通信網を介した配信の形態でサーバ装置から提供されてコンピュータにインストールされる。

本発明の第１実施形態に係るピッチ検出装置のブロック図である。 目標帯域とピッチとの関係を説明する概念図である。 制御部の動作のフローチャートである。 通過帯域とピッチとの関係を例示するタイミングチャートである。 通過帯域とピッチとの関係を例示するタイミングチャートである。 通過帯域とピッチとの関係を例示するタイミングチャートである。 第２実施形態に係るピッチ検出装置のブロック図である。 第３実施形態に係るピッチ検出装置のブロック図である。 第３実施形態の動作を示すタイミングチャートである。

＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るピッチ検出装置のブロック図である。ピッチ検出装置１００には音響信号Ａ0が供給される。音響信号Ａ0は、音響（音声や楽音）の時間軸上の波形を表す信号値の時系列（例えば強度のサンプル列）である。音響信号Ａ0の供給元（図示略）は、例えば、周囲の音響に応じた音響信号Ａ0を生成する収音機器や、記録媒体から音響信号Ａ0を取得して出力する再生装置である。ピッチ検出装置１００は音響信号Ａ0のピッチ（基本周波数）ＰAを検出する。

図１に示すように、ピッチ検出装置１００は、演算処理装置１２と記憶装置１４とを含むコンピュータシステムで実現される。記憶装置１４は、音響信号Ａ0からピッチＰAを検出するためのプログラムや各種のデータを記憶する。半導体記録媒体や磁気記録媒体などの公知の記録媒体が記憶装置１４として任意に採用される。

演算処理装置１２は、記憶装置１４に格納されたプログラムを実行することで複数の要素（信号区分部２２、帯域通過フィルタ２４、ピッチ検出部２６、制御部３０）として機能する。なお、音響信号Ａ0の処理に専用される電子回路（ＤＳＰ）が演算処理装置１２の各要素を実現する構成や、演算処理装置１２の各要素を複数の集積回路に分散的に搭載した構成も採用される。

図１の信号区分部２２は、音響信号Ａ0を時間軸上で複数の区間（以下「単位区間」という）Ｕに区分する。単位区間Ｕは、ピッチＰAの検出の単位となる区間（すなわち、単位区間Ｕ毎にピッチＰAが検出される）であり、例えば音響信号Ａ0の信号値の所定の個数分（例えば128個のサンプル）に相当する。

帯域通過フィルタ２４は、信号区分部２２による処理後の音響信号Ａ0のうち通過帯域Ｂの外側の周波数成分を減衰させることで音響信号Ａ1を生成する。通過帯域Ｂは、低域側遮断周波数ＦC_Lと高域側遮断周波数ＦC_Hとの間の周波数帯域である。すなわち、帯域通過フィルタ２４は、音響信号Ａ0のうち低域側遮断周波数ＦC_Lを下回る周波数成分と高域側遮断周波数ＦC_Hを上回る周波数成分とを抑制する。低域側遮断周波数ＦC_Lおよび高域側遮断周波数ＦC_Hは制御部３０による制御のもとで可変に設定される（詳細は後述する）。低域側遮断周波数ＦC_Lを遮断周波数とするハイパスフィルタと高域側遮断周波数ＦC_Hを遮断周波数とするローパスフィルタとの組合せで帯域通過フィルタ２４が構成され得る。なお、帯域通過フィルタ２４による処理後の音響信号Ａ1を信号区分部２２が各単位区間Ｕに区分する構成も採用される。

ピッチ検出部２６は、帯域通過フィルタ２４による処理後の音響信号Ａ1のピッチＰAを単位区間Ｕ毎に検出する。音響信号Ａ1のうちピッチＰAが検出されない単位区間Ｕ（例えば明確な調波構造が存在しない無声音や無音の単位区間Ｕ）については、ピッチＰAの非検出という結果が出力される。

ピッチＰAは、以下の数式(1)で定義されるように、セント（cent）を単位とした対数値として算定される。数式(1)の係数Ｆ0は、音響信号Ａ1に想定される周波数（Ｈz）の最低値であり、音響信号Ａ0の発音源（例えば楽器や発声者）の特性に応じて適宜に設定される。例えばギターの演奏音を採取した音響信号Ａ0を想定すると、係数Ｆ0は8.1757989Ｈzに設定される。また、数式(1)の係数ＦPは、ヘルツ（Ｈz）を単位とした音響信号Ａ1のピッチ（基本周波数）である。
ＰA＝1200.0＊log₂(ＦP/Ｆ0) ［cent］……(1)

音響信号Ａ1のピッチＰAの検出には公知の技術が任意に採用される。例えば、音響信号Ａ1の各ピークの強度から経時的に減衰する基準値と音響信号Ａ1の信号値とのうちの大きい方の軌跡の極値点を音響信号Ａ1のピークとして検出し、各ピークの間隔からピッチＰAを特定する方法（例えば特開昭６１−４４３３０号公報に開示された方法）が採用される。また、音響信号Ａ1の強度がゼロを跨いで変化する地点（零交叉点）の間隔からピッチＰAを検出する零交叉法や、音響信号Ａ1のうち自己相関値が最大となる区間（音響信号Ａ1のピッチ周期）からピッチＰAを検出する自己相関法も好適である。

制御部３０は、帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂ（低域側遮断周波数ＦC_Lおよび高域側遮断周波数ＦC_H）を可変に制御する要素であり、目標設定部３２とフィルタ制御部３４とを含んで構成される。目標設定部３２は、低域側遮断周波数ＦC_Lの目標値（以下「低域側目標値」という）ＦT_Lと高域側遮断周波数ＦC_Hの目標値（以下「高域側目標値」という）ＦT_Hとを、ピッチ検出部２６が検出したピッチＰAに応じて可変に設定する。

図２に示すように、低域側目標値ＦT_LはピッチＰAを下回る周波数であり、高域側目標値ＦT_HはピッチＰAを上回る周波数である。具体的には、目標設定部３２は、ピッチＰAから所定値ＯFST_Lを減算した周波数（cent）を低域側目標値ＦT_Lとして算定し（数式(2a)）、ピッチＰAに所定値ＯFST_Hを加算した周波数（cent）を高域側目標値ＦT_Hとして算定する（数式(2b)）。低域側目標値ＦT_Lと高域側目標値ＦT_Hとの間の周波数帯域（以下「目標帯域」という）ＢTが、帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂの変化の目標となる。図２に示すように、ピッチＰAは目標帯域ＢTの内側の周波数となる。なお、目標帯域ＢTの帯域幅は、ピッチＰAに依存しない固定値（ＯFST_L＋ＯFST_H）である。
ＦT_L＝ＰA−ＯFST_L ……(2a)
ＦT_H＝ＰA＋ＯFST_H ……(2b)

図２の所定値ＯFST_Lや所定値ＯFST_H（オフセット値）は、例えば音響信号Ａ0の発音源の特性に応じて適宜に選定される。例えば、ギターの楽音には、ピッチ（基本周波数）ＰAの成分と比較して倍音（特に第２倍音）の成分の強度が高いという特性がある。したがって、音響信号Ａ1における倍音の成分を確実に検出するために、音響信号Ａ1に想定されるピッチＰAに対応する第２倍音や第３倍音の周波数を目標帯域ＢTが含むように、所定値ＯFST_Hは所定値ＯFST_Lと比較して大きい数値に設定される。したがって、図２に示すように、目標帯域ＢTは、ピッチＰAからみて低域側よりも高域側が広い周波数帯域となる。

図１のフィルタ制御部３４は、帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂが単位区間Ｕ毎に経時的に目標帯域ＢTに近づくように通過帯域Ｂの低域側遮断周波数ＦC_Lと高域側遮断周波数ＦC_Hとを単位区間Ｕ毎に順次に更新する。

図３は、制御部３０（目標設定部３２，フィルタ制御部３４）の動作のフローチャートである。ピッチ検出部２６がピッチＰAを検出するたび（すなわち単位区間Ｕ毎）に図３の処理が実行される。また、図４は、通過帯域Ｂ（低域側遮断周波数ＦC_L，高域側遮断周波数ＦC_H）とピッチＰAとの経時的な変化が例示されている。図４においては、単位区間Ｕ1および単位区間Ｕ2のピッチＰAが検出されなかった場合（図４における記号“×”）が想定されている。

図３の処理を開始すると、制御部３０は、ピッチ検出部２６がピッチＰAを検出できたか否かを判定する（ステップＳ1）。ピッチＰAが非検出である場合（すなわち、単位区間Ｕ内に明確な調波構造が存在しない場合）、フィルタ制御部３４は、図４に示すように、通過帯域Ｂの低域側遮断周波数ＦC_Lを所定値（以下「低域側初期値」という）Ｆ0_Lに初期化するとともに高域側遮断周波数ＦC_Hを所定値（以下「高域側初期値」という）Ｆ0_Hに初期化する（ステップＳ2）。すなわち、帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂは、低域側初期値Ｆ0_Lと高域側初期値Ｆ0_Hとの間の初期帯域Ｂ0に初期化される。低域側初期値Ｆ0_Lおよび高域側初期値Ｆ0_Hは、音響信号Ａ0について検出される可能性がある総てのピッチＰAが初期帯域Ｂ0の内側の周波数となるように、音響信号Ａ0の発音源の特性に応じて設定される。初期帯域Ｂ0の帯域幅は目標帯域ＢTの帯域幅（ＯFST_L＋ＯFST_H）よりも広い。

ピッチ検出部２６がピッチＰAを検出した場合（ステップＳ1：YES）、制御部３０は、当該ピッチＰAが直前の単位区間ＵのピッチＰAから変化したか否かを判定する（ステップＳ3）。さらに詳述すると、制御部３０は、今回の単位区間ＵのピッチＰAと直前の単位区間ＵのピッチＰAとの差分値の絶対値が所定値を上回る場合にはピッチＰAが変化したと判断し、所定値を下回る場合にはピッチＰAが変化していないと判断する。前回の単位区間ＵについてピッチＰAが非検出であった場合にもステップＳ3の結果は肯定となる。

ピッチＰAが変化した場合、目標設定部３２は、今回の変化後のピッチＰAに応じて目標帯域ＢT（低域側目標値ＦT_L，高域側目標値ＦT_H）を更新する（ステップＳ4）。すなわち、目標設定部３２は、今回の単位区間ＵのピッチＰAについて数式(2a)および数式(2b)の演算を実行することで低域側目標値ＦT_Lおよび高域側目標値ＦT_Hを設定する。以上のように、低域側目標値ＦT_Lおよび高域側目標値ＦT_Hは、音響信号Ａ0のピッチＰAが変化するたびに更新される。

ステップＳ4に続いて、フィルタ制御部３４は、帯域通過フィルタ２４の通過帯域ＢがステップＳ4における更新後の目標帯域ＢTに近づくように低域側遮断周波数ＦC_Lおよび高域側遮断周波数ＦC_Hを更新する（ステップＳ5）。一方、ピッチ検出部２６の検出したピッチＰAが前回の単位区間Ｕから変化していない場合（ステップＳ3：NO）、フィルタ制御部３４は、目標帯域ＢTの更新（ステップＳ4）を実行せずに処理をステップＳ5に移行して低域側遮断周波数ＦC_Lおよび高域側遮断周波数ＦC_Hを更新（補間）する。ステップＳ5における具体的な動作を以下に詳述する。

図４のように単位区間Ｕ3についてピッチＰA1が検出され（ステップＳ3：YES）、単位区間Ｕ3以後の各単位区間Ｕ（Ｕ4，Ｕ5，……）にてピッチＰA1が変化しない場合を想定する。目標設定部３２は、ピッチＰA1に対応した目標帯域ＢT1を設定する。フィルタ制御部３４は、ピッチＰA1に対応する目標帯域ＢT1の低域側目標値ＦT_Lに近づくように低域側遮断周波数ＦC_Lを単位区間Ｕ毎に所定値（変化の単位量）Δずつ増加または減少させる。ただし、低域側目標値ＦT_Lを含む所定の範囲内に低域側遮断周波数ＦC_Lが到達した場合（すなわち、低域側遮断周波数ＦC_Lが低域側目標値ＦT_Lに充分に近づいた場合）、フィルタ制御部３４は、低域側遮断周波数ＦC_Lの変化を停止させる。同様に、フィルタ制御部３４は、高域側遮断周波数ＦC_Hが高域側目標値ＦT_Hに充分に近づくまで高域側遮断周波数ＦC_Hを所定値Δずつ増加または減少させる。以上の動作が反復されることで、帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂは経時的（段階的）に目標帯域ＢT1に近づいて、単位区間Ｕ8の時点で目標帯域ＢT1に到達する。

次に、図５には、通過帯域ＢがピッチＰA1に対応した目標帯域ＢT1に変化している途中でピッチＰAが変化（ＰA1→ＰA2）した場合の通過帯域Ｂの経時的な変化が図示されている。具体的には、単位区間Ｕ6のピッチＰA1とは相違するピッチＰA2が単位区間Ｕ7について検出された場合（ステップＳ3：YES）を想定する。目標設定部３２は、変化前のピッチＰA1に対応する目標帯域ＢT1を、変化後のピッチＰA2に対応する目標帯域ＢT2に更新する（ステップＳ4）。したがって、帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂは、単位区間Ｕ8以後の各単位区間Ｕにおいて、単位区間Ｕ7の時点における通過帯域Ｂから更新後の目標帯域ＢT2に向けて経時的に縮小していく（ステップＳ5）。

図６には、通過帯域Ｂが目標帯域ＢT1に到達した以後の単位区間Ｕ10にてピッチＰAが変化（ＰA1→ＰA2）した場合の通過帯域Ｂの経時的な変化が図示されている。目標帯域ＢT1の帯域幅はピッチＰAに依存しない固定値（ＯFST_L＋ＯFST_H）に設定されるから、単位区間Ｕ10以後の各単位区間Ｕでの通過帯域Ｂは、帯域幅が所定値（ＯFST_L＋ＯFST_H）に維持されたまま、周波数軸上の位置のみが目標帯域ＢT2（変化後のピッチＰA2に対応する目標帯域ＢT）に経時的に近づく。

以上のように通過帯域Ｂ（低域側目標値ＦT_L，高域側目標値ＦT_H）は、音響信号Ａ0のピッチＰAが変更されるたびに変更後のピッチＰAに対応した目標帯域ＢTに経時的に近づき、ピッチＰAが検出されない状態になると（ステップＳ1：NO）、初期帯域Ｂ0に初期化される。

以上の形態においては、帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂが音響信号Ａ0のピッチＰAに応じて可変に設定される。すなわち、音響信号Ａ0のうちピッチＰAから乖離した周波数成分（例えば雑音の成分）が抑制されたうえでピッチＰAの検出に利用される。したがって、通過帯域Ｂが固定された構成や帯域通過フィルタ２４が省略された構成と比較して、音響信号Ａ0のピッチＰAを高精度に検出することが可能である。発音源が弦である楽器（例えばギターやピアノ）の楽音は、発生の直後から強度が減衰して雑音が相対的に強調されるという傾向が顕著であるから、雑音の影響を抑制してピッチＰAを高精度に検出できるという第１実施形態の効果は、発音源を弦とする楽音のピッチＰAを検出する場合に格別に有効である。

また、帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂは目標帯域ＢTに向けて経時的（段階的）に変化するから、通過帯域Ｂが瞬時的に目標帯域ＢTに変更される構成と比較すると、音響信号Ａ0のピッチＰAを安定的に検出できるという利点がある。

＜Ｂ：第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態においてはピッチＰAが非検出となった場合（図３のステップＳ1：NO）に帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂが初期帯域Ｂ0に初期化される。第２実施形態においては、音響信号Ａ0のアタックが検出された場合に通過帯域Ｂが初期帯域Ｂ0に初期化される。なお、以下の各形態において作用や機能が第１実施形態と同等である要素については、以上と同じ符号を付して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図７に示すように、第２実施形態に係るピッチ検出装置１００は、第１実施形態の要素にアタック検出部４２を追加した構成である。アタック検出部４２は、音響信号Ａ0のアタック（強度の立上がり）を検出する。アタックが検出されるとアタック検出部４２から制御部３０に信号ＳATKが供給される。アタックの検出には公知の技術が任意に採用される。例えば、音響信号Ａ0の信号値（強度）が所定の範囲を超えて上昇した時点をアタックとして検出する技術が好適に採用される。

制御部３０は、アタック検出部４２から信号ＳATKが供給された場合（すなわち音響信号Ａ0のアタックが検出された場合）に帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂを初期帯域Ｂ0に初期化する。図３のステップＳ1およびステップＳ2の処理は省略される。ステップＳ3以後の処理は第１実施形態と同様である。

第１実施形態においては、ピッチＰAの非検出を契機として通過帯域Ｂが初期化されるから、音響信号Ａ0のアタックから遅延した時点で通過帯域Ｂが初期化される場合がある。通過帯域Ｂの初期化が遅延すると、音響信号Ａ0のアタックから通過帯域Ｂの初期化（拡大）までの区間内におけるピッチＰAの成分が初期化前の狭い通過帯域Ｂの外側に存在する（したがって、帯域通過フィルタ２４にて抑制される）場合に、ピッチＰAが正確に検出されない場合がある。第２実施形態においては、音響信号Ａ0のアタックの検出を契機として通過帯域Ｂが初期化されるから、ピッチ検出部２６による検出の結果（検出／非検出）を待たずに迅速に通過帯域Ｂを初期化することが可能である。したがって、第１実施形態と比較して高精度にピッチＰA（特に音響信号Ａ0のアタックの近傍におけるピッチＰA）を検出することが可能である。

＜Ｃ：第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態に係るピッチ検出装置１００のブロック図である。図８に示すように、第３実施形態のピッチ検出装置１００は、保持部５２と出力制御部５４と調整部５６とを第１実施形態の要素に追加した構成である。

保持部５２は、信号区分部２２による区分後の複数個（Ｎ個）の単位区間Ｕの音響信号Ａ0を信号区分部２２から供給される順番で順次に保持するFIFO（first-in-first-out）形式の遅延バッファである。なお、図８においては保持部５２を記憶装置１４とは別個の要素として図示したが、記憶装置１４の記憶領域が保持部５２として利用される構成も好適である。

出力制御部５４は、Ｎ個の単位区間Ｕの何れかの音響信号Ａ0を保持部５２から選択的に取得する。出力制御部５４が保持部５２から取得する単位区間Ｕ（すなわち保持部５２からの読出し位置）は可変に制御される。したがって、保持部５２および出力制御部５４は、各単位区間Ｕの音響信号Ａ0に可変の遅延量Ｄを付与する遅延回路として機能する。すなわち、Ｎ個の単位区間Ｕのうち最新（第１段目）の単位区間Ｕを出力制御部５４が取得する動作は、遅延量Ｄを最小値（ゼロ）に設定した遅延回路の動作に相当し、Ｎ個の単位区間Ｕのうち最古（第Ｎ段目）の単位区間Ｕを出力制御部５４が取得する動作は、遅延量Ｄを最大値Ｎに設定した遅延回路の動作に相当する。

調整部５６は、出力制御部５４が取得および出力する単位区間Ｕの音響信号Ａ0の強度を調整する。例えば、可変の調整値Ｍを音響信号Ａ0の信号値に乗算する乗算器が調整部５６として利用される。なお、調整値Ｍの制御については後述する。調整部５６による調整後の音響信号Ａ0が帯域通過フィルタ２４に供給される。

図９は、第３実施形態の動作を示すタイミングチャートである。図９（保持部５２入力）に示すように、音響信号Ａ0の各単位区間Ｕは周期ｔ1で順次に保持部５２に供給される。ピッチ検出部２６が単位区間ＵのピッチＰAを検出するまで、出力制御部５４の遅延量Ｄは最小値（ゼロ）に設定されるとともに、調整部５６の調整値Ｍは基準値「１」に設定される。したがって、信号区分部２２による区分後の各単位区間Ｕが遅延なく周期ｔ1で順次に保持部５２と調整部５６とを経由して帯域通過フィルタ２４に供給される。ピッチ検出部２６がピッチＰAを検出するまで、帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂは初期帯域Ｂ0に設定される。図９（ピッチＰA検出）に示すように、単位区間Ｕk-1以前はピッチＰAが検出されず（図９の記号“×”）、単位区間Ｕk以後の各単位区間ＵについてピッチＰAが検出された場合を想定する。

ピッチ検出部２６が単位区間ＵkのピッチＰA[Uk]を検出すると、制御部３０の目標設定部３２は、ピッチＰA[Uk]について数式(2a)および数式(2b)の演算を実行することで目標帯域ＢT（低域側目標値ＦT_L，高域側目標値ＦT_H）を算定する。さらに、フィルタ制御部３４は、目標設定部３２がピッチＰA[Uk]に応じて設定した目標帯域ＢTを通過帯域Ｂとして帯域通過フィルタ２４に設定する。すなわち、第１実施形態や第２実施形態においては通過帯域Ｂを経時的に目標帯域ＢTに近づけたのに対し、第３実施形態においては、ピッチＰA[Uk]が検出された直後に（すなわち経時的ではなく瞬時的に）通過帯域Ｂが目標帯域ＢTに設定される。

通過帯域Ｂが目標帯域ＢTに設定されると、出力制御部５４は、遅延量Ｄを最大値Ｎ（第Ｎ段の単位区間Ｕに対応する遅延量Ｄ）に設定する。そして、出力制御部５４は、目標帯域ＢTの設定後で周期ｔ1以下の時間長の期間（以下「再処理期間」という）ＴR内において、周期ｔ1よりも短い周期ｔ2（例えばｔ2＝ｔ1／Ｎ）で遅延量Ｄを最小値（ゼロ）まで順次に減少させながら、各遅延量Ｄに対応する単位区間Ｕを保持部５２から順次に取得して調整部５６に出力する。したがって、図９（保持部５２出力）に示すように、再処理期間ＴRの終点にて保持部５２が保持するＮ個の単位区間Ｕ（Ｕk-(N-2)〜Ｕk+1）が、最古の単位区間Ｕ（第Ｎ段に格納された単位区間Ｕk-(N-2)）から最新の単位区間Ｕ（第１段に格納された単位区間Ｕk+1）に向かう順番で、再処理期間ＴRにて周期ｔ2で順次に調整部５６に出力される。すなわち、ピッチＰAが検出されない場合（再処理期間ＴR以外の期間）と比較して速い速度（Ｎ倍速）で保持部５２からＮ個の単位区間Ｕが順次に出力される。一方、調整部５６の調整値Ｍは、通過帯域Ｂが目標帯域ＢTに設定された時点で基準値「１」を下回る正数に設定されるとともに経時的に増加して基準値に到達する。

通過帯域Ｂが目標帯域ＢTに制御された帯域通過フィルタ２４は、保持部５２からＮ倍速で出力されたＮ個の単位区間Ｕを順次に処理し、ピッチ検出部２６は、図９（ピッチＰA検出）に示すように、帯域通過フィルタ２４による処理後のＮ個の単位区間Ｕの各々のピッチＰA（ＰA[Uk-(N-1)]〜ＰA[Uk+1]を順次に検出および出力する。以上のように、単位区間ＵkのピッチＰA[Uk]が検出された時点で保持部５２に保持されている各単位区間Ｕについては、通過帯域Ｂが初期帯域Ｂ0に設定された帯域通過フィルタ２４によるフィルタ処理とピッチ検出部２６によるピッチ検出とが周期ｔ1で実行されるだけでなく、通過帯域Ｂが目標帯域ＢTに設定された状態の帯域通過フィルタ２４によるフィルタ処理とピッチ検出部２６によるピッチ検出とが再処理期間ＴR内にて周期ｔ2で（Ｎ倍速で）実行される。再処理期間ＴR内においては通過帯域Ｂが音響信号Ａ0のピッチＰAに応じた目標帯域ＢTに設定されるから、再処理期間ＴR内で各単位区間Ｕについて検出されるピッチＰAは、再処理期間ＴRの開始前に初期帯域Ｂ0のもとで検出されるピッチＰAと比較して正確である。

再処理期間ＴRの終点にて遅延量Ｄはゼロまで減少する。したがって、再処理期間ＴRの経過後には、再処理期間ＴRの開始前と同様に、信号区分部２２から周期ｔ1で順次に供給される単位区間Ｕ（単位区間Ｕk+1以降）について、帯域通過フィルタ２４によるフィルタ処理（目標帯域ＢT）とピッチ検出部２６によるピッチ検出とが順次に実行される。再処理期間ＴRの経過後にピッチＰAが変化した場合の動作は、図６を参照して説明した動作と同様である。また、再処理期間ＴRの経過後にピッチＰAが検出されなくなると、制御部３０（フィルタ制御部３４）は帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂを初期帯域Ｂ0に初期化する。

以上の形態においては、帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂが音響信号Ａ0のピッチＰAに応じて可変に設定されるから、第１実施形態と同様に、音響信号Ａ0のピッチＰAを高精度に検出することが可能である。さらに、第３実施形態においては、初期帯域Ｂ0のもとでフィルタ処理やピッチ検出が実行された過去の単位区間Ｕについて、ピッチＰAに応じた目標帯域ＢTを利用したフィルタ処理やピッチ検出（ピッチ検出のやり直し）が実行されるから、帯域通過フィルタ２４の通過帯域ＢがピッチＰAに応じた目標帯域ＢTに瞬時的に変更される構成にも拘わらず、各単位区間ＵのピッチＰAが安定的に検出されるという利点がある。また、再処理期間ＴR内においては保持部５２からＮ倍速で各単位区間Ｕが出力されるから、再処理期間ＴRの経過後に新たに保持部５２に供給される単位区間Ｕについては遅延なくピッチＰAを検出することが可能である。

さらに、再処理期間ＴRの開始の当初には音響信号Ａ0の信号値が調整値Ｍに応じて低減されるから、再処理期間ＴRの始点における音響信号Ａ0の波形の不連続が抑制されるという利点もある。もっとも、音響信号Ａ0の波形の連続性が問題とならないのであれば、図９の調整部５６は省略される。

なお、図９においては第１実施形態を基礎とした構成を例示したが、音響信号Ａ0のアタックの検出を契機として通過帯域Ｂを初期帯域Ｂ0に初期化するという第２実施形態の構成は、第３実施形態（図９）にも追加され得る。

＜Ｄ：変形例＞
以上に例示した各形態には様々な変形が加えられる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の例示から２以上の態様を任意に選択して組合せてもよい。

（１）変形例１
以上の各形態においては目標帯域ＢTの帯域幅を固定値（ＯFST_L＋ＯFST_H）に設定したが、目標帯域ＢTの帯域幅を例えばピッチＰAに応じて可変に制御する構成も採用される。例えば、ピッチＰAが高いほど目標帯域ＢTを広い帯域幅に設定する。

（２）変形例２
帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂを初期化する契機は、ピッチＰAの非検出（第１実施形態）や音響信号Ａ0のアタックの検出（第２実施形態）に限定されない。例えば、音響信号Ａ0のリリース（立下がり）の検出を契機として通過帯域Ｂを初期帯域Ｂ0に初期化する構成も採用される。

（３）変形例３
第１実施形態および第２実施形態においては、低域側遮断周波数ＦC_Lや高域側遮断周波数ＦC_Hを所定値Δずつ変化させることで低域側目標値ＦT_Lや高域側目標値ＦT_Hに近づけたが、帯域通過フィルタ２４の通過帯域Ｂを目標帯域ＢTに近づける方法は以上の例示に限定されない。例えば、所定の時間をかけて通過帯域Ｂが目標帯域ＢTに到達するように途中の各時点における低域側遮断周波数ＦC_Lや高域側遮断周波数ＦC_Hを制御（補間）する構成も好適である。したがって、低域側遮断周波数ＦC_Lや高域側遮断周波数ＦC_Hの変化の単位量が固定値Δである必要はない。

１００……ピッチ検出装置、１２……演算処理装置、１４……記憶装置、２２……信号区分部、２４……帯域通過フィルタ、２６……ピッチ検出部、３０……制御部、３２……目標設定部、３４……フィルタ制御部、４２……アタック検出部、５２……保持部、５４……出力制御部、５６……調整部。

Claims (2)

1. 音響信号の各単位区間を順次に保持する保持手段と、
   音響信号のうち通過帯域の外側の周波数成分を抑制する帯域通過フィルタと、
   前記帯域通過フィルタの処理後の音響信号のピッチを単位区間毎に検出するピッチ検出手段と、
   前記ピッチ検出手段が検出したピッチに応じて前記帯域通過フィルタの通過帯域を可変に設定する制御手段と、
   各単位区間の音響信号を第１周期で前記帯域通過フィルタに供給する一方、一の単位区間について検出されたピッチに応じた前記通過帯域の設定後の再処理期間において、前記一の単位区間を含む過去の複数の単位区間を、前記第１周期よりも短い第２周期で前記保持手段から順次に前記帯域通過フィルタに供給する出力制御手段と
   を具備するピッチ検出装置。
2. 音響信号の各単位区間を順次に保持する保持手段を具備するコンピュータに、
   音響信号のうち通過帯域の外側の周波数成分を抑制する帯域通過フィルタ処理と、
   前記帯域通過フィルタ処理後の音響信号のピッチを単位区間毎に検出するピッチ検出処理と、
   前記ピッチ検出処理で検出したピッチに応じて前記帯域通過フィルタ処理の通過帯域を可変に設定する制御処理と、
   各単位区間の音響信号を第１周期で前記帯域通過フィルタに供給する一方、一の単位区間について検出されたピッチに応じた前記通過帯域の設定後の再処理期間において、前記一の単位区間を含む過去の複数の単位区間を、前記第１周期よりも短い第２周期で前記帯域通過フィルタ処理のために順次に前記保持手段から取得する出力制御処理と
   を実行させるプログラム。

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