JPH0332073B2 - - Google Patents

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JPH0332073B2
JPH0332073B2 JP59241367A JP24136784A JPH0332073B2 JP H0332073 B2 JPH0332073 B2 JP H0332073B2 JP 59241367 A JP59241367 A JP 59241367A JP 24136784 A JP24136784 A JP 24136784A JP H0332073 B2 JPH0332073 B2 JP H0332073B2
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pitch
data
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analysis
smoothing
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Yoshiaki Tanaka
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Victor Company of Japan Ltd
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は音楽分析装置に係り、特に、和音の
個々の音高を夫々分析し得る音楽分析装置に関す
る。
従来の技術 本出願人は先に特願昭59−232457号の特許願
「音符の表示装置」にて、発音された楽音を音高
分析してこれをCRT等に音符表示する装置を提
案した。このものは単音を表示するものであり、
和音を表示するものではない。
本発明は、和音の個々の音高を夫々分析し得る
音楽分析装置を提供することを目的とする。
手段 第1図中、帯域フイルタ3は音声信号を帯域分
割する手段,整流平滑回路4は帯域分割手段の出
力を整流平滑する手段,コンパレータ5は整流平
滑手段の出力を基準電圧と比較してその大小関係
を2値で表わされるデジタル信号に変換する手
段,データセレクタ10,CPU11はコンパレ
ータ5の出力を検査して音高を決定する手段の各
一実施例である。
作用 帯域フイルタ3にて音声信号を分析すべき複数
の音高の数に対応して複数の周波数帯域に分割
し、整流平滑回路4にて帯域フイルタ3の各出力
を夫々整流し平滑し、コンパレータ5にて整流平
滑回路4の各出力を夫々基準電圧と比較してその
大小関係を2値で表わされるデジタル信号にして
取出し、データセレクタ10,OPU11にて、
コンパレータ5の出力デジタル信号を検査してオ
クターブ関係にある同音名の信号が複数ある場合
この音名を音高として決定することで、和音分析
を行なう。
実施例 1 第1図は本発明装置の第1実施例のブロツク系
統図を示す。同図において、端子1に入来した2
つ以上の音からなる和音信号はアンプ2を介して
帯域フイルタ3に供給され、ここで帯域分割され
る。帯域フイルタ3は第2図に示す鍵盤に対応し
た音名ラ(A1),シ(B1),ド(C1),…に各中心
周波数をもつN(例えば96)個の狭帯域フイルタ
1,32,…,3N(例えばスイツチドキヤパシ
タ形フオルタ或いはスイツチドレジスタ形フイル
タにて構成される)の並列接続からなり、夫々の
各中心周波数はフイルタ駆動回路6から個別に供
給される夫々異なる周波数のクロツクパルスによ
り所定値に設定されている。
帯域フイルタ3の出力は整流平滑回路4の各回
路41,42,…,4Nにて夫々整流及び平滑され
る。この場合、平滑の際の時定数は聴覚特性に則
して低周波数程大に選定されており、聴覚特性に
合致せる振幅に変換される。
整流平滑回路4の出力は夫々コンパレータ5の
各コンパレータ51,52,…5Nに供給され、こ
こで基準電圧発生器9からの基準電圧と比較され
て「0」,「1」のデジタル信号に変換され、デー
タセレクタ10に供給される。以下、帯域フイル
タ数N=96として説明する。データセレクタ10
はCPU11からの制御信号によりコンパレータ
1,52,…,596の出力デジタル信号を同時に
取込み、第3図に示すオクターブ関係にあるf1
f2,…,f8に各中心周波数をもつ狭帯域フイルタ
1,32,…,396からのデータを8ビツト1組
として第4図示すようにラ,ラ# ,シ,…,ソ#
の各音つまり行番号M=1〜M=12の12組を各組
毎に順次CPU11に供給する。
CPU11は第5図示の概略機能図を示し、第
6図Aに示すフローチヤートに沿つて動作する構
成とされている。CPU11は先ずシステムシイ
ニシヤライズされ(第6図A中ステツプ100)
次いで操作部12の各種スイツチの操作状態をス
キヤンする(ステツプ101)。次に、音高分析
モードスイツチが押されたか否かが判断され(ス
テツプ102)、押された場合は音高分析が行な
われ(ステツプ103)、押されていない場合は
データ出力モードであるか否かが判断され(ステ
ツプ104)、データ出力モードである場合は後
述の如くデータ出力され(ステツプ105)、そ
うでない場合はスイツチスキヤン(ステツプ10
1)に戻る。
第6図Bは同図Aのステツプ103の具体的フ
ローチヤートを示す。予め設定されたテンポとス
イツチ操作にて新たに設定されたテンポとが比較
されてテンポ変更の要,不要が判断され(第6図
B中ステツプ110)、変更を要する場合は
RAM15にテンポデータがストアされ(ステツ
プ111)、変更を要しない場合は入力信号の種
類及びレベルに応じて任意に設定し得る基準電圧
発生器9の基準電圧を先のスイツチスキヤンから
読取つてレベル変更の有無が判断される(ステツ
プ112)。
入力信号のレベルに応じて適正な分析を行なう
べく、レベル変更有の場合は基準レベル設定部1
1aからの所定のデータがI/Oポート13を介
して基準電圧発生器9に供給されて基準電圧が設
定され(ステツプ113)、レベル変更無の場合
はデータセレクタ10からの12組のオクターブデ
ータがデータ入力部11bに供給される。この場
合、第4図に示す如く、12組の8ビツトオクター
ブデータはLSBを最低周波数,MSBを最高周波
数に設定されており、データセレクタ10からM
=1からM=12の順序で順次供給される(ステツ
プ114)。
次にデータ入力部11bからの出力信号はデー
タ分析部11cに供給され、オクターブデータは
個々にLSBからMSBへビツトスキヤンされて最
初に「1」が現われるビツトを検出される(ステ
ツプ115)。第4図に示す例において、各組で
「1」で現われるのはM=2では4番目のビツト,
M=3では2番目のビツト,M=8では2番目の
ビツト,M=9では3番目のビツトであり、音名
推定部11dによりこれらの組及びビツト数から
各音高が推定される(ステツプ116)。
上記音高推定のプロセスでは、オクターブデー
タの「1」のうち1番号の「1」が基音,2番目
の「1」が2倍音,3番目の「1」が4倍音,…
という音楽の倍音構造理論が用いられている。こ
のため、基音の例えば3倍音がその基音の1オク
ターブ半上に生じる場合があり、この例ではシ
(B2)の3倍音がフア(F3)に、ミ(E2)の3倍
音がラ#(A4#)に夫々生じ、これら3倍音は
基音と何ら関関係ないのでこれらを取除く必要が
ある。そこで、上記各音高推定の後、音名補正部
11eにて上記3倍音を取除く音名補正が行なわ
れる(ステツプ117)。この場合、シ(B2)及
びミ(E2)の2倍が基音と決定されてRAM15
にストアされる。
更に、音名補正部11eにて行なわれるより好
ましい音名補正としては、計2回の音高推定に
よる同一の音高が推定された時のみこれを基音と
する。LSBで「1」を生じた場合この音は雑
音の可能性があり(楽器演奏中の雑音は低周波数
で発生する傾向にある)、この場合に限つて2倍
音及び4倍音の少なくともいずれか一方で「1」
となる場合のみLSBを基音とする,入力音が
2音であることが予めわかつている場合3以上の
音高が推定されても前回の音高推定における2音
からの音の隔りが近い方の2音のみを基音とする
等の各チエツクにより音名補正を行なう。
次にスイツチスキヤンが行なわれ(ステツプ1
18)、操作部12において分析終了スイツチが
操作されたか否かが判断され(ステツプ119)、
操作されていなければ設定されたテンポに応じた
時間待機して(ステツプ120)ステツプ110
に戻る一方、操作されていれば全ての分析ステツ
プが終了する。
第6図Cは同図Aのステツプ105の具体的に
実施し得るフローチヤートを示す。先ず、分析さ
れた音名データの有無が判断され(第6図C中ス
テツプ130)、音名データがRAM15に無け
れば分析されていないことになつて転送部11f
からエラーデータが出力され(ステツプ131),
インタフエース16にてシリアルデータに変換さ
れて所定の伝送速度例えば9600ボーにて出力端子
17より取出され、音名データが有ればデータ数
Kが読取られてこれを設定され、カウンタがI=
0にセツトされる(ステツプ132)。
次に音名データに基いて所定のデータ形式に作
成され(ステツプ133)、外部機器にデータを
出力可能か否か即ち外部機器が受信可能状態にあ
るか否かを出力イネーブルデータをチエツクする
ことにより判断し(ステツプ134)、出力可能
であれば転送部11fからデータが出力されてイ
ンタフエース16を介して出力端子17より取出
される(ステツプ135)。
次にカウンタがカウントアツプされ(ステツプ
136)、カウンタの容量がデータ数Kより大か
否かが判断され(ステツプ137)、大でなけれ
ばステツプ133へ戻り、大であれば転送部11
fから終了データが出力されてインタフエース1
6を介して出力端子17より取出される(ステツ
プ138)。
なお、狭帯域フイルタ31〜3Nの各中心周波数
が最適に設定されていないと、単音を発音したに
も拘らずこの音が相隣る2個の狭帯域フイルタを
通過してしまい、正確に音高分析し得ない。そこ
で、第1図示の如く、VCO7に電圧可変用ボリ
ユーム8を設けて狭帯域フイルタ31〜3Nに個別
に供給されるクロツクパルスの周波数を可変する
ようにすれば、中心周波数を微調整し得、正確に
音高分析し得る。
実施例 2 第7図は本発明装置の第2実施例のブロツク系
統図を示し、同図中、第1図と同一部分には同一
番号を付してその説明を省略する。同図におい
て、アンプ2の出力信号は後述のピツチコントロ
ーラ18においてピツチを可変され、前置アンプ
25を介して中心周波数を固定されている狭帯域
フイルタ261〜26Nよりなる帯域フイルタ26
にて周波数分割され、以下、第1実施例と略同様
にCPU11において音名を判定されて出力端子
17より取出される。
CPU11は第8図示の概略機能図を有し、第
9図Aに示すフローチヤートに沿つて動作する構
成とされている。CPU11は先ずシステムイニ
シヤライズされ(第9図A中ステツプ200)、
次いでスイツチスキヤンされ(ステツプ201)、
ピツチ可変モードか否かが判断される(ステツプ
202)。ピツチ可変モードであれば後述の如く
ピツチコントローラ18にてピツチが可変設定さ
れる(ステツプ203)一方、ピツチ可変モード
でなければ音高分析されるか否かが判断される
(ステツプ204)。ステツプ204以下は第1実
施例のものと略同様である。
第9図Bは同図Aのステツプ203の具体的フ
ローチヤートを示す。先ず操作部12にて設定さ
れたピツチデータはI/Oポート13を介して
CPU11に供給され、AD変換器20及びDA変
換器22の夫々のサンプリング周波数f1(例えば
12kHz),f2(例えば11kHz)をその比が所定ピツチ
を得られるように設定する(ステツプ210)。
このサンプリング周波数f1,f2の周波数データは
ビツチ可変部11hからI/Oポート13を介し
てコントローラ21に供給される。
コントローラ21は基準周波数発生器(水晶発
振器)、基準周波数発生器の出力を分周する可変
分周器,可変分周器の出力をAD変換器20,
DA変換器22に夫合供給及び非供給制御する制
御部,RAM23のアドレス発生部にて構成され
ており、上記サンプリング周波数データに基いて
AD変換器20,DA変換器22のサンプリング
周波数f1,f2がセツトされる(ステツプ211)。
アンプ2からピツチコントローラ18に供給さ
れた信号はアンチ・エリアス・フイルタ19にて
不要高域周波数成分を除去されて第10図Aに示
す信号とされてAD変換器20に供給され、ここ
でサンプリング周波数f1を以てAD変換されて
RAM23に書込まれ、RAM23から読出され
た信号はサンプリング周波数f2を以てDA変換さ
れて第10図Bに示す信号とされる。即ち、第1
0図Aに示す信号はその周波数を操作部12にて
設定されたピツチに対応して低くされ、かつ、そ
の波形の一部を欠如されて同図Bに示す信号とさ
れ、これにより、入力信号はそのピツチを所定量
低くされて取出される。この制御は例えば約
20msの周期で繰返し行なわれる。DA変換器22
の出力はアンチ・エリアス・フイルタ24にて不
要高域周波数成分を除去され、アンプ25に供給
される。
第9図Cは同図Aのステツプ205の具体的フ
ローチヤートを示す。CPU11の波形データ平
均部11jにて後述の第9図Dに示すステツプ2
41の平均データ比が取込まれ(第9図C中ステ
ツプ220)、立上り検出部11kにてその値が
例えば1.2以上に達しているか否かによつて立上
り部か否かが判断される(ステツプ221)。立
上り部であれば立上りフラグがセツトされ(ステ
ツプ222)てステツプ223に進み、立上り部
でなければそのままステツプ223に進む。
ここで、遅いテンポの曲では分析回数を多く、
又、速いテンポの曲ではそれを少なく設定され
(ステツプ223)、テンポに応じた回数分析が行
なわれる。これに第1実施例(第6図B中ステツ
プ120)と異なり、分析を連続的に行なう。次
に、基準レベル設定部11aにおいて基準電圧が
設定され(ステツプ224)、以下、ステツプ2
25〜227にて第1実施例と同様にして音名が
推定される。
音名が推定されると分析回路が規定数に達した
か否かが判断され(ステツプ228)、達しなけ
ればステツプ225へ戻り、達すれば音名補正部
229にて入力される2音のデータを平均化又は
最大値選択等により音名補正が行なわれ(ステツ
プ229)、立上りフラグを付されてRAM15
にストアされる。次にスイツチスキヤンされ(ス
テツプ230)、RAM15の容量で決定される
分析回路数限度を越えたか否かが判断され(ステ
ツプ231)、越えていなければステツプ220
へ戻り、越えていれば次のステツプ232へ進
む。
音長分析部11gにおいて、上記音名データの
立上りフラグ及び異なる音が検出される時間間隔
を調べることにより、その最短間隔のデータ列か
ら最短音の平均長が決定されて(ステツプ23
2)例えば8分音符の音価とされ、次に、全ての
音名データ及び立上りフラグから8分音符の倍の
音符即ち4分音符、付点4分音符、2分音符が決
定される(ステツプ233)。
第9図Dは上記第2実施例におけるCPU11
の割込みルーチンのフローチヤートを示す。波形
データ平均部11jにおいて、コントローラ21
の制御周期に同期してRAM23内のAD変換デ
ータ(波形データ)に対する絶対値が求められ、
これら全ての絶対値の平均が計算される(第9図
D中ステツプ240)。次に、この平均データと
前回の絶対値平均データとの比が計算される(ス
テツプ241)。
なお、上記各実施例において、出力データとし
て音符データのみでなく、操作部12にて設定さ
れたピツチアツプ情報及びピツチダウン情報を
I/Oポート13,CPU11を介してRAM15
にメモリしておき、信号出力時にこれらの情報を
外部機器例えばパーソナルコンピユータ等に供給
してもよい。
又、上記各実施例において、データセレクタ1
0における出力信号の読出し及びCPU11にお
ける音高分析の方法は上記実施例のものに限定さ
れるものではなく、例えば、2データセレクタ1
0にてN(=96)個のデータをA1,A1#,B1
…,G9,G9#のように順次読出し、CPU11に
てこれをオクターブ毎にスキヤンニングして音高
を分析するようにしてもよい。
更に、V・RAMやVDP(ビデオ・デイスクプ
レイ・プロセツサ)等を併用して音高分析及び音
長分析された結果に基いてこれをCRTに音符表
示するようにしてもよく、或いはハードコピー装
置を併用して楽譜シートを作成するようにしても
よく、様々な実施態様が考えられる。
発明の効果 本発明装置は、音声信号を分析すべき複数の音
高の数に対応して複数の周波数帯域に分割する帯
域分割手段と、帯域分割手段の各出力を夫々整流
し平滑する整流平滑手段と、整流平滑手段の各出
力を夫々基準電圧と比較してその大小関係を2値
で表わされるデジタル信号にして取出す電圧比較
手段と、電圧比較手段の出力デジタル信号を検査
してオクターブ関係にある同音名の信号が複数あ
る場合この音名を音高として決定する分析手段と
からなり、分析手段にて複数の音高を同時に分析
するため、1音のみならず複数音即ち和音の個々
の音高を分析し得、又、分析手段を音長を分析す
る手段を有する構成としたため、音長も分析で
き、又、基準電圧を可変する構成としたため、入
力音声信号のレベルに応じて最適な分析を行ない
得、更にこれに基いて和音名を分析し得る等の特
長を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の第1実施例のブロツク系
統図、第2図は帯域フイルタと音名との対応図、
第3図は帯域フイルタの周波数特性図、第4図は
2値デジタルデータ図、第5図は第1図示の装置
のCPUの概略機能図、第6図は第1図示の装置
の動作説明用フローチヤート、第7図は本発明装
置の第2実施例のブロツク系統図、第8図は第7
図示の装置のCPUの概略機能図、第9図は第7
図示の装置の動作説明用フローチヤート、第10
図はピツチコントローラによるピツチ可変の様子
を説明するための信号波形図である。 1…信号入力端子、3…帯域フイルタ、4…整
流平滑回路、5…コンパレータ、9…基準電圧発
生器、10…データセレクタ、11…CPU、1
1a…基準レベル設定器、11c…データ分析
部、11d…音名推定部、11e…音名補正部、
11g…音長分析部、12…操作部、14…
ROM、15…RAM、17…出力端子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 音声信号を分析すべき複数の音高の数に対応
    して複数の周波数帯域に分割する帯域分割手段
    と、 該帯域分割手段の各出力を夫々整流し平滑する
    整流平滑手段と、 該整流平滑手段の各出力を夫々基準電圧と比較
    してその大小関係を2値で表わされるデジタル信
    号にして取出す電圧比較手段と、 該電圧比較手段の出力デジタル信号を検査して
    オクターブ関係にある同音名の信号が複数ある場
    合この音名を音高として決定する分析手段と よりなり、該分析手段にて複数の音高を同時に
    分析することを特徴とする音楽分析装置。 2 該分析手段は、決定された音の長さを分析す
    る手段を更に有することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の楽音分析装置。 3 該基準電圧は、電圧可変手段にて可変設定さ
    れるよう構成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の楽音分析装置。
JP59241367A 1984-11-15 1984-11-15 楽音分析装置 Granted JPS61120183A (ja)

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