JPH04336599A - テンポ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願各発明は、テンポ検出装置に
関し、詳細には、楽器音や人声音等からピッチを抽出し
、この抽出されたピッチから音階を検出して、該音階デ
ータに基づいて入力する楽器音や人声音のテンポを検出
するテンポ検出装置に関する。

【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）。

【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。

【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）。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】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
。

【０００６】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）。

【０００７】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。

【０００８】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】

【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、入力される音響信号から音階音を正確に
検出し、検出した音階音を正確に発音させることはでき
るが、その楽曲のテンポを知ることができず、特に、和
音検出や自動同期演奏（アンサンブル）といった分野に
おいてテンポの検出を自動的に行なうことが要望されて
いた。

【００１０】すなわち、音階検出や自動同期演奏等を行
なうには、その楽曲のテンポを知ることが必要不可欠の
条件となるが、従来、あらかじめ設定されたテンポを表
わすガイド、例えば、音もしくはランプ表示等に合わせ
て楽曲を入力し、そのテンポに従ってコード検出を行な
う。

【００１１】したがって、入力したい楽曲のテンポとコ
ード検出装置のテンポとをあらかじめ完全に同期させて
おく必要がある。その結果、音階検出や自動同期演奏等
を行なうのに、多分に音楽的な素養・知識等が必要とな
り、熟練を要するため、音階検出や自動同期演奏等を行
なうのが、困難で、面倒なものとなっていた。

【００１２】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
音階を抽出し、検出した音階音のエンベロープ値に基づ
いてその音階音の発生周期を検出する。この音階音の発
生周期とあらかじめ指定された入力音響信号の拍子に基
づいてテンポを検出することにより、入力音響信号のテ
ンポを自動的に、かつ速やかに検出することを目的とし
ている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
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
スペクトルのエンベロープ値を検出するディジタル信号
処理手段と、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乃至複数の所定周波数帯域の音階音を検出す
る音階検出手段と、入力される音響信号の拍子を指定す
る拍子指定手段と、前記音階検出手段の検出した音階音
をそのエンベロープ値とともに記憶する音階音記憶手段
と、前記音階音記憶手段に記憶された音階音のエンベロ
ープ値に基づいて当該音階音の発生周期を検出する周期
検出手段と、前記周期検出手段の検出した音階音の発生
周期と前記拍子指定手段により指定された拍子に基づい
てテンポを検出するテンポ検出手段と、前記テンポ検出
手段の検出したテンポを所定の出力方法により出力する
テンポ出力手段と、を備えたことを特徴としている。

【００１４】前記周期検出手段及び前記テンポ検出手段
としては、例えば、請求項２に記載されているように、
周期検出手段が、前記音階音記憶手段に記憶された複数
の音階音のそれぞれについて、そのエンベロープ値の最
大値を検出するとともに、該最大値に対して最大値以下
で、かつ所定割合以上のエンベロープ値が連続している
ものを最適最大値として検出して、該最適最大値間の時
間を前記音階音の発生周期として検出し、テンポ検出手
段が、前記周期検出手段が検出した各音階音毎の発生周
期の平均値を求め、該平均値と前記拍子指定手段により
指定された拍子に基づいてテンポを検出するものであっ
てもよい。

【００１５】また、前記周期検出手段及び前記テンポ検
出手段としては、請求項３に記載されているように、周
期検出手段が、前記音階音記憶手段に記憶された複数の
音階音のそれぞれについて、そのエンベロープ値の最大
値を検出するとともに、該最大値に対して最大値以下で
、かつ所定割合以上のエンベロープ値が連続しているも
のを最適最大値として検出し、該最適最大値間の時間を
単位小節として、複数の単位小節の平均値を求めて、該
平均値を前記音階音の発生周期として検出し、テンポ検
出手段が、前記周期検出手段が検出した各音階音毎の発
生周期の平均値を求め、該平均値と前記拍子指定手段に
より指定された拍子に基づいてテンポを検出するもので
あってもよい。

【００１６】さらに、前記テンポ検出手段としては、請
求項４に記載されているように、前記周期検出手段が検
出した各音階音毎の発生周期を比較し、所定以上の相違
のある音階音の発生周期を除外して各音階音の発生周期
の平均値を求め、該平均値と前記拍子指定手段により指
定された拍子に基づいてテンポを検出するものであって
もよく、また、前記周期検出手段としては、請求項５に
記載されているように、前記周期検出手段が、前記音階
音記憶手段に記憶された複数の音階音のそれぞれについ
て、そのエンベロープ値の最大値を検出するとともに、
該最大値に対して最大値以下で、かつ所定割合以上のエ
ンベロープ値が連続しているものを最適最大値として検
出し、該最適最大値間の時間のバラツキを検出して、該
バラツキが所定値以上のときには、該最適最大値の前後
の時間を適宜積算した時間を前記音階音の発生周期とし
て検出するものであってもよい。

【００１７】前記ディジタル信号処理手段は、例えば、
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ものや、請求項７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エンベロープ
値を検知するものであってもよく、また、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するものや、請求項９
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、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エンベロープ値を検知するもので
あってもよい。

【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エンベロープ値
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し、音階音記憶手段に当該音階音
のエンベロープ値とともに出力して、音階音記憶手段に
その音階音とエンベロープ値とを記憶する。一方、入力
される音響信号の拍子があらかじめ拍子指定手段により
指定される。音階音記憶手段に記憶された音階音は、周
期検出手段に出力され、周期検出手段は、その音階音の
エンベロープ値に基づいて当該音階音の発生周期を検出
する。周期検出手段は、検出した当該音階音の発生周期
をテンポ検出手段に出力し、テンポ検出手段は、前記拍
子指定手段により指定された拍子と音階音の発生周期に
基づいてテンポを検出する。テンポ検出手段は、検出し
たテンポをテンポ出力手段に出力し、テンポ出力手段は
、入力されたテンポを所定の出力方法により出力する。

【００１９】したがって、入力される音響信号のテンポ
を容易、かつ正確に検出することができ、音楽的な素養
・知識等がなく、また熟練していなくても、音階検出や
自動同期演奏等を簡単、かつ容易に行なうことができる
。

【００２０】請求項２記載の発明によれば、前記周期検
出手段が、前記音階音記憶手段に記憶された複数の音階
音のそれぞれについてそのエンベロープ値の最大値を検
出するとともに、その最大値に対して最大値以下で、か
つ所定割合以上のエンベロープ値が連続しているものを
最適最大値として検出して、該最適最大値間の時間を前
記音階音の発生周期として検出し、前記テンポ検出手段
が、前記周期検出手段が検出した各音階音毎の発生周期
の平均値を求め、該平均値と前記拍子指定手段により指
定された拍子に基づいてテンポを検出しているので、音
階音の発生周期を正確に検出することができ、入力音響
信号のテンポを正確に検出することができる。したがっ
て、音階検出や自動同期演奏等を正確に行なうことがで
きる。

【００２１】請求項３記載の発明によれば、前記周期検
出手段が、前記音階音記憶手段に記憶された複数の音階
音のそれぞれについて、そのエンベロープ値の最大値を
検出するとともに、該最大値に対して最大値以下で、か
つ所定割合以上のエンベロープ値が連続しているものを
最適最大値として検出し、該最大値間の時間を単位小節
として、複数の単位小節の平均値を求めて、該平均値を
前記音階音の発生周期として検出し、前記テンポ検出手
段が、前記周期検出手段が検出した各音階音毎の発生周
期の平均値を求め、該平均値と前記拍子指定手段により
指定された拍子に基づいてテンポを検出しているので、
音階音の発生周期を複数の単位小節に基づいて検出する
ことができ、またテンポを当該複数の単位小節により求
めた発生周期に基づいて検出することができる。

【００２２】したがって、音階音の発生周期をより一層
正確に検出することができ、入力音響信号のテンポをよ
り一層正確に検出することができる。その結果、音階検
出や自動同期演奏等をより一層正確に行なうことができ
る。

【００２３】請求項４及び請求項５記載の発明によれば
、前記テンポ検出手段が、前記周期検出手段が検出した
各音階音毎の発生周期を比較し、所定以上の相違のある
音階音の発生周期を除外して各音階音の発生周期の平均
値を求め、該平均値と前記拍子指定手段により指定され
た拍子に基づいてテンポを検出し、また前記周期検出手
段が、前記音階音記憶手段に記憶された複数の音階音の
それぞれについて、そのエンベロープ値の最大値を検出
するとともに、該最大値に対して最大値以下で、かつ所
定割合以上のエンベロープ値が連続しているものを最適
最大値として検出し、該最適最大値間の時間のバラツキ
を検出して、該バラツキが所定値以上のときには、該最
適最大値の前後の時間を適宜積算した時間を前記音階音
の発生周期として検出しているので、ノイズや他の周波
数帯域の音階音の影響を受けることなく、入力音響信号
のテンポを正確に検出することができる。したがって、
音階検出や自動同期演奏等をより一層正確に行なうこと
ができる。

【００２４】請求項６記載の発明によれば、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７記載の発明によれば、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
数スペクトルのエンベロープ値を検知している。また、
請求項８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９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エンベロープ値
を検知している。

【００２５】したがって、請求項６〜請求項９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、かつ効率的に音階音の抽出処理、ひ
いては和音の判別処理を行なうことができる。

【００２６】

【実施例】以下に、本願各発明の自動テンポ検出装置の
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　Ｓｉｇｎ
ａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：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、Ｄ
ＳＰ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。

【００２７】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、ＤＳ
Ｐ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。

【００２８】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。

【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、

【数２】 を実行することになる。

【００２９】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。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。

【００３０】すなわち、 ■＝１ｄＢ ■＝（サンプリング周波数ｆｓ）＝１０ＫＨｚ■＝１２
ｄＢ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。

【００３１】Ｈ４４０Ｈｚ（０）＝０．０８１９２３８
４ｉ＝１に対し、 ａ１（１）＝−１．９１４４２２００７７６ａ２（１）
＝　　０．９９３３６７３ ｂ１（１）＝−１．９１１０５３４５７２７ｂ２（１）
＝　　１． ｉ＝２に対し、 ａ１（２）＝−１．９２１０７１２ ａ２（２）＝　　０．９９３６０６ ｂ１（２）＝−１．９３５２５３１４７９７ｂ２（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。

【００３２】この結果信号Ｙｔ（ｎ）に対して、次に、
ＤＳＰ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｜Ｙ
ｔ（ｎ）｜（Ｙｔ（ｎ）の絶対値信号）に対して行って
求める。

【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
適用された自動伴奏装置等の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。

【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
フィルタをカスケード接続することによっても実現でき
る。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００４０】このローパスフィルタＨ２ｔ（ｚ）の出力
Ｗｔ（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ＨＥ（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。

【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Ｆ
ＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ　Ｉｍｐｕｌｓｅ　Ｒｅｓｐｏｎｓ
ｅ）ディジタルフィルタであり、その伝達関数は、

【数３】 である。

【００４２】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、

【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。

【００４３】このハイパスフィルタＨ１（ｚ）の周波数
特性は、

【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。

【００４４】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（
ＩｎｆｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）
ディジタルフィルタであって、その伝達関数は、

【数６】 である。

【００４５】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Ｃ
Ｙ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。

【００４６】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）−ｒ２Ｗｔ（ｎ−２）……式（２）を実行すること
となる。

【００４７】このローパスフィルタＨ２ｔ（ｚ）の周波
数特性は

【数７】 で与えられる。ここで、この伝達関数の極は、

【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、

【外１】 の近くである。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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１
０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。

【００５１】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。

【００５２】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、

【数１０】 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
を求めることができる。いま、数値計算の結果、例えば
、ｆｓ＝５ＫＨｚ，ｆ＝４４０Ｈｚで、ｍ＝４とすると
、−２ｒｃｏｓθ＝−１．９７７３、ｒ２＝０．９８５
１、ＣＹ＝３６．７となる。その他の音階についても同
様である。

【００５３】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、

【数１０】である。これは、先のローパスフィルタＨ２
ｔ（ｚ）の伝達関数において、ｒ＝０．９、θ＝０と、
したものである。

【００５４】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ＤＳＰ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。

【００５５】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Ｃ
Ｅ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。

【００５６】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１３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。

【００５７】＜実施例の全体構成＞次に、本願各発明の
テンポ検出装置の一実施例の具体的な構成を説明する。 図１４は、本願各発明のテンポ検出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。

【００５８】楽音発生装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａ
ｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２、ＲＯＭ（Ｒ
ｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）３、ＲＡＭ（Ｒａｎ
ｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）４、音階音検出
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。

【００５９】ＲＯＭ３には、本願各発明のテンポ検出装
置としてのプログラム等が格納されており、また、必要
に応じてテンポ検出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。

【００６０】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、本願各発明のテン
ポ検出装置及び楽音発生装置１としての処理を行なう。 また、ＣＰＵ２は、各種レジスタを備えており、これら
レジスタには、テンポ検出装置としての処理に必要な各
種データを記憶する。

【００６１】ＲＡＭ４は、後述する音階音検出装置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。ＲＡＭ４は、特に、後
述する拍子指定手段としてのキーボード６から入力され
た拍子や、音階検出装置５が検出した音階音とそのエン
ベロープ値等を記憶する。

【００６２】音階音検出装置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、ＤＳＰ４
４、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Ｌ
ＩＮＥ　ＩＮを備えている。

【００６３】この音階音検出装置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
ルタリング処理した後、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。

【００６４】フィルタ係数ＲＯＭ４５は、ＤＳＰ４４を
ディジタルフィルタ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。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ＤＳＰ
４４で演算処理された波形信号等を記憶する。

【００６５】ＤＳＰ４４は、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。

【００６６】ＤＳＰ４４の処理結果は、ＣＰＵ２に送ら
れ、ＣＰＵ２は、音階音検出装置５の検出した音階音の
うち、そのエンベロープ値に基づいて当該音階音の発生
周期を検出し、検出した音階音の発生周期と、周期指定
手段としてのキーボード６から指定された拍子に基づい
てテンポを検出する。検出したテンポをテンポ出力手段
としてのディスプレイ７や楽音発生回路９等に出力する
。したがって、ＣＰＵ２は、音階音のエンベロープ値に
基づいて音階音の発生周期を検出する周期検出手段及び
周期検出手段の検出した音階音の発生周期と拍子指定手
段により指定された拍子に基づいてテンポを検出するテ
ンポ検出手段として機能する。

【００６７】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。また、キーボード６により入力される
音響信号の拍子が指定され、指定された拍子は、ＣＰＵ
２に出力されて、ＲＡＭ４に記憶される。したがって、
キーボード６は、入力音響信号の拍子を指定する拍子指
定手段として機能する。

【００６８】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、音階音検出装置５で検出された
１乃至複数の音階やＣＰＵ２で検出した入力音響信号の
テンポを表示し、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。 このとき、入力音響信号のテンポを同時に表示する。し
たがって、ディスプレイ７及びプリンタ８は、テンポを
所定の出力方法で出力するテンポ出力手段として機能す
る。

【００６９】この音階音検出装置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
スペクトルのエンベロープ値を検出するディジタル信号
処理手段、およびこのディジタルフィルタリングの処理
結果に基づいて、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。

【００７０】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源発生回路
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。

【００７１】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。

【００７２】＜ＤＳＰの構成＞図１５は、ＤＳＰ４４の
回路構成図であり、ＤＳＰ４４は、ディジタルフィルタ
リング処理及びエンベロープ抽出処理を行なうことによ
りディジタル信号処理手段及び音階検出手段として機能
する。 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４
４４、乗算器４４５、加減算器４４６、レジスタ群４４
７、及びフラグレジスタ４４８等を備えている。

【００７３】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、また処理結果の音程音
のデータ等が出力される。

【００７４】オペレーションＲＯＭ４４２には、本願各
発明のテンポ検出装置に使用するディジタル信号処理手
段及び音階検出手段としてのプログラム、具体的には、
ディジタルフィルタリング処理プログラム及びエンベロ
ープ抽出処理プログラム等が格納されており、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。

【００７５】デコーダ４４４は、オペレーションＲＯＭ
４４２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。ＤＳＰ４
４のバスには、上記音階検出装置５のフィルタ係数ＲＯ
Ｍ４５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ＤＳＰ
４４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。

【００７６】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４
４７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。

【００７７】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。

【００７８】次に作用を説明する。 ＜音階検出処理＞先ず、音階検出装置５における音階検
出処理を図１６のフローチャートを用いて説明する。音
階検出処理は、ＣＰＵ２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。本実施例では、このディジタルフィルタ
処理を、複数の周波数帯、例えば、４つの周波数帯につ
いて行ない、その周波数帯としては、例えば、１００Ｈ
ｚ、１３０Ｈｚ、１６０Ｈｚ及び２００Ｈｚを採用する
。

【００７９】ＣＰＵ２は、まず、図１６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。

【００８０】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
Ｓ２）、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。

【００８１】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。

【００８２】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ＤＳＰ４４内の乗算器４４５、加減算器
４４６を使用して実行する。

【００８３】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ＲＯＭ４５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。

【００８４】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ＤＳＰ４
４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）。

【００８５】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、ＤＳＰ４４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。

【００８６】この演算結果Ｅｔ（ｎ）も、ワークＲＡＭ
４６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。

【００８７】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Ｓ８
）、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Ｓ９）
、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。

【００８８】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
ロープ値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。なお、本願各発明のテンポ検出装置
においては、上記音階音検出装置５で検出するものは、
上記音階音に限るものではなく、広く音高一般について
の検出処理を行なうものであってよい。

【００８９】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ＤＳＰ４
４に通知してきたときは、一連の処理動作を終了する。

【００９０】＜ＣＰＵ２のテンポ検出処理＞ＣＰＵ１は
、上述したようにＤＳＰ４４から毎サンプリング周期で
各音階についてのエンベロープ値Ｅｔ（ｎ）（ｔ＝１〜
Ｎ）、すなわち、各バンドに関する周波数スペクトルの
エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）が与えられるので、種々の目
的にこれを使用できる。本願各発明では、与えられた各
音階についてその発生周期を検出し、その発生周期から
入力音響信号のテンポを検出する。

【００９１】以下、この発生周期検出処理及びテンポ検
出処理について説明する。図１７に示すように、ＣＰＵ
２は、音階音検出装置５により上述のように音階検出処
理が行なわれると（ステップＰ１）、音階音の検出（各
バンドのピッチ抽出）が終了したかどうかをチェックし
（ステップＰ２）、音階音の検出が終了しているときに
は、ＤＳＰ４４から検出された音階番号Ｔｎとそのエン
ベロープ値Ｅｔ（ｎ）とを読み取ってＲＡＭ４に記憶す
る（ステップＰ３）。この音階音の検出の終了のチェッ
クは、ＤＳＰ４４からの音階音検出終了信号が入力され
ているかどうかにより行なう。

【００９２】ＣＰＵ２は、ＤＳＰ４４から読み取った音
階番号Ｔｎとそのエンベロープ値Ｅｔ（ｎ）を、ＤＳＰ
４４から読み込んだ各音階番号Ｔｎのエンベロープ値Ｅ
ｔ（ｎ）をあらかじめ設定した最大エンベロープ値Ｅｔ
ｍａｘと比較する（ステップＰ３）。そのエンベロープ
値Ｅｔ（ｎ）が当該最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘに達
していないときには、その音階番号Ｔｎのエンベロープ
値Ｅｔ（ｎ）を最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘとして設
定する（ステップＰ４）。すなわち、ＣＰＵ２は、最大
エンベロープ値Ｅｔｍａｘを格納するエンベロープ最大
値レジスタを有しており、まず、エンベロープ値Ｅｔ（
ｎ）をこのエンベロープ最大値レジスタにあらかじめ格
納されている最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘと比較し、
エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）がこの最大エンベロープ値Ｅ
ｔｍａｘに達していないときには、エンベロープ値Ｅｔ
（ｎ）を最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘとしてエンベロ
ープ最大値レジスタに格納する。この最大エンベロープ
値Ｅｔｍａｘとしては、最初に、例えば、０を設定して
おく。

【００９３】一方、ステップＰ４で、エンベロープ値Ｅ
ｔ（ｎ）が最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘよりも大きい
ときには、最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘの所定割合の
値、例えば、９０％の値（最大エンベロープ値Ｅｔｍａ
ｘ×０．９）と比較する（ステップＰ６）。エンベロー
プ値Ｅｔ（ｎ）が最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘの９０
％の値よりも小さいときには、カウントフラグＴｃｆを
リセット（０に設定）してタイマー処理を行なう（ステ
ップＰ７、ステップＰ８）。すなわち、ＣＰＵ２は、当
該バンドのエンベロープ値Ｅｔ（ｎ）の最大値から次の
エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）の最大値までの時間をカウン
トするためのタイムカウンタを内蔵しており、カウント
フラグＴｃｆは、このタイムカウンタが作動中であるこ
とを示すフラグである。また、ステップＰ５で、エンベ
ロープ値Ｅｔ（ｎ）が最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘの
９０％の値を越えているときには、カウントフラグＴｃ
ｆがセットされているかどうかチェックし（ステップＰ
９）、カウントフラグＴｃｆがセット（Ｔｃｆ＝１）さ
れているときには、カウントスタートフラグＴｃｓｆの
セット（Ｔｃｓｆ＝１）及びカウントフラグＴｃｆのセ
ットを行なって、タイマー処理を行なう（ステップＰ１
０、Ｐ８）。このカウントスタートフラグＴｃｓｆは、
タイムカウンタを作動して上記発生周期をカウントする
タイマー処理を開始させるためのフラグである。

【００９４】このタイマー処理は、内蔵タイマーにより
所定タイミング毎に上記タイムカウンタのカウントアッ
プを行なう処理である。タイマー処理を行なうと、次に
、カウントスタートフラグＴｃｓｆがセットされている
かどうかチェックし（ステップＰ１１）、カウントスタ
ートフラグＴｃｓｆがセットされているときには、カウ
ントスタートフラグＴｃｓｆのリセット、タイムカウン
タのカウント値を現在実行中のバンド用に割り当てられ
たタイムレジスタへのセット及びタイムカウンタのリセ
ットを行なって、全てのバンドについて処理が終了（発
生周期の検出処理）したかどうかチェックする（ステッ
プＰ１２、Ｐ１３）。全てのバンドについて上記発生周
期検出処理を終了していないときには、バンドの切り換
えを行ない（ステップＰ１４）、ステップＰ３に移行し
て、同様に次のバンドについて発生周期検出処理を行な
う。

【００９５】ステップＰ１３で、全てのバンドについて
発生周期検出処理を終了しているときには、発生周期の
検出を開始してからあらかじめ設定された所定時間経過
したかどうかをチェックし（ステップＰ１５）、所定時
間経過しないときには、ステップＰ１に戻って次の音階
音の検出処理を行なう。すなわち、音階音の検出は、所
定のサンプリングタイミング毎に行なわれ、そのサンプ
リングタイミングでのエンベロープ値Ｅｔ（ｎ）が上記
ステップＰ３でＲＡＭに記憶される。したがって、この
音階音の検出を所定時間繰り返し行ない、その所定時間
に検出した各音階音のエンベロープ値Ｅｔ（ｎ）につい
て発生周期検出処理を順次実行することにより、エンベ
ロープカーブの所定部分から所定部分までの発生周期を
各音階音について複数検出することができる。すなわち
、この所定時間としては、通常の音階音の発生周期の複
数回分の時間が割り当てられている。

【００９６】上記処理を全てのバンドに対して所定時間
継続して実行すると、音階音毎に複数の発生周期を検出
することができ、この各音階音毎に検出した複数の音階
音の発生周期を記憶するタイムレジスタのうち、最初に
検出した発生周期を記憶するタイムレジスタの値をクリ
アして捨てる（ステップＰ１６）。この最初に検出した
発生周期を捨てることについては、後述する。

【００９７】このようにして各バンドについて発生周期
を検出し、最初に検出した発生周期のタイムレジスタを
クリアすると、残りの各バンドのタイムレジスタから各
バンド毎に検出した複数の発生周期の平均値を求め、こ
の各バンド毎の発生周期の平均値をさらに平均すること
により、全バンドの平均発生周期を求める。全バンドの
平均発生周期を求めると、その平均発生周期を１小節（
単位小節）として、テンポの計算を行なう（ステップＰ
１７）。ＣＰＵ２は、このテンポの計算を上記キーボー
ド６からあらかじめ指定された拍子の種類及び平均発生
周期により行なう。具体的には、下記の計算式に、拍子
の種類をあてはめてＣＰＵ２が演算処理を行なうことよ
り、テンポを算出する。 　　　　　　テンポ値＝（拍子の種類）×６０／（発生
周期の平均値）ここで、拍子に６０が乗算されているの
は、発生周期の単位が秒であり、テンポが、１分間当り
の拍数であることによる。

【００９８】このようにして演算処理により検出したテ
ンポをディスプレイ７等に出力し、ディスプレイ７は、
入力されるテンポを表示する（ステップＰ１４）。この
検出したテンポの出力方法としては、ディスプレイ７に
表示するものに限らず、例えば、ランプの点滅やプリン
タ８への出力等であってもよく、さらには、楽音発生回
路９、オーディオシステム１０及びスピーカ１１を使用
して、音としてテンポを出力してもよい。

【００９９】このようにしてテンポの出力を終了すると
、図１６の音階音検出処理を行なう（ステップＰ１５）
。

【０１００】次に、上記発生周期検出処理及びテンポ検
出処理のうち発生周期検出処理について、図１８を参考
にして詳細に説明する。図１８は、上記音階検出装置５
で検出した音階音のエンベロープカーブを示しており、
図１８中波線は、最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘの９０
％値を示している。ＣＰＵ２は、図１８に■から■に示
した４つのブロックに分けてエンベロープ値を検出し、
発生周期の検出を行なうこととなる。

【０１０１】以下、各ブロック毎に、図１７に示した検
出処理の流れを説明する。 ブロック■での検出処理 図１８のブロック■においては、ステップＰ４において
、エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）は、最大エンベロープ値Ｅ
ｔｍａｘよりも小さいため、ステップＰ５に移行して、
最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘとしてそのときのエンベ
ロープ値Ｅｔ（ｎ）をエンベロープ最大値レジスタに格
納し、ステップＰ８に移行して、タイマー処理を行なっ
た後、ステップＰ１１で、カウントスタートフラグＴｃ
ｓｆをチェックする。ここでは、まだカウントスタート
フラグＴｃｓｆがセットされていないため、ステップＰ
１３に移行して、全バンドの発生周期の検出が終了した
かチェックする。いま、全バンドの発生周期の検出を終
了していないので、ステップＰ１４でバンド切り換えを
行なった後、ステップＰ４に移行して、同様に、次のバ
ンドについてエンベロープ値Ｅｔ（ｎ）が最大エンベロ
ープ値Ｅｔｍａｘに達したかどうかチェックする。全て
のバンドについてそのときのエンベロープ値Ｅｔ（ｎ）
に対して上記処理を終了すると、ステップＰ１５に移行
して所定時間経過したかどうかチェックし、所定時間経
過していないときには、ステップＰ１に戻って、次のサ
ンプリングタイミングにおける音階検出処理から同様の
処理を繰り返して行なう。

【０１０２】すなわち、ブロック■では、検出した音階
音のエンベロープ値Ｅｔ（ｎ）は、常に最大エンベロー
プ値Ｅｔｍａｘよりも大きいため、まず、検出対象とす
る各音階音について、以下のステップの処理を繰り返し
行なう。

【０１０３】ステップＰ１→ステップＰ２→ステップＰ
３→ステップＰ４→ステップＰ５→ステップＰ８→ステ
ップＰ１１→ステップＰ１３→ステップＰ１４→ステッ
プＰ４→ステップＰ５→ステップＰ８→ステップＰ１１
→ステップＰ１３→ステップＰ１４→ステップＰ４

【０
１０４】この処理を検出対象とする各音階音について行
なうと、ブロック■の処理が終了するまで、ステップＰ
１に戻ってそのときのサンプリングタイミングにおける
音階音について上記ステップの処理を繰り返して行なう
。

【０１０５】その後、ステップＰ４で、エンベロープ値
Ｅｔ（ｎ）が最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘと等しくな
ると、検出した複数の音階音についてそれぞれ最大エン
ベロープ値Ｅｔｍａｘを検出することができ、ブロック
■の処理に移行する。

【０１０６】ブロック■での検出処理 ブロック■では、ブロック■で最大エンベロープ値Ｅｔ
ｍａｘとして検出した音階音のエンベロープ値Ｅｔ（ｎ
）の最大値が登録されており、その後検出するエンベロ
ープ値Ｅｔ（ｎ）は、図１８では、最大エンベロープ値
Ｅｔｍａｘよりも小さい値となる。

【０１０７】したがって、ブロック■では、ステップＰ
４において、最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘ≧エンベロ
ープ値Ｅｔ（ｎ）の条件が満たされるため、ステップＰ
６に移行し、ステップＰ６で、最大エンベロープ値Ｅｔ
ｍａｘ×０．９とエンベロープ値Ｅｔ（ｎ）とが比較さ
れる。このとき、図１８のブロック■では、常に、最大
エンベロープ値Ｅｔｍａｘ×０．９≧エンベロープ値Ｅ
ｔ（ｎ）の条件は満足されず、処理は、ステップＰ９に
移行する。ステップＰ９で、カウントスタートフラグＴ
ｃｓｆが０かどうかチェックし、最初は、カウントスタ
ートフラグＴｃｓｆがセットされておらず、０であるの
で、ステップＰ１０に移行する。ステップＰ１０で、カ
ウントスタートフラグＴｃｓｆ及びカウントフラグＴｃ
ｆをセットし、ステップＰ８で、タイマー処理を行なっ
た後、ステップＰ１１に移行して、カウントスタートフ
ラグＴｃｓｆがセットされているかどうかチェックする
。いま、ステップＰ１０でカウントスタートフラグＴｃ
ｓｆをセットしたので、ステップＰ１２に移行し、カウ
ントスタートフラグＴｃｓｆのリセットおよびタイムカ
ウンタのカウント値のタイムレジスタへのセットを行な
った後、タイムカウンタをリセットして、ステップＰ１
３に移行する。ステップＰ１３で、全バンドの発生周期
の検出を終了したかどうかチェックする。いま、一つ目
のバンドのブロック■を処理中であるので、ステップＰ
１４でバンドの切り換えを行なった後、ステップＰ４に
移行して、次のバンドの最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘ
とエンベロープ値Ｅｔ（ｎ）とを比較する。

【０１０８】この処理を全てのバンドについて行ない、
全てのバンドについて上記処理を完了すると、ステップ
Ｐ１３からステップＰ１５に移行して所定時間検出処理
を行なったかチェックする。所定時間検出処理を行なっ
ていないときには、ステップＰ１に戻って次のサンプリ
ングタイミングの音階音の検出処理を行ない、検出した
音階音の各バンドについて同様に発生周期の検出処理を
行なう。

【０１０９】次のサンプリングタイミングでサンプリン
グした音階音については、ブロック■では、ステップＰ
４で、最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘ≧エンベロープ値
Ｅｔ（ｎ）の条件を満たしているので、ステップＰ６に
移行し、また、ステップＰ６で、最大エンベロープ値Ｅ
ｔｍａｘ×０．９≧エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）を満たし
ていないので、ステップＰ９に移行する。ステップＰ９
では、前のサンプリングタイミングでサンプリングした
音階音についての処理時にステップＰ１０でカウントフ
ラグＴｃｆをリセットしているので、そのままステップ
Ｐ８に移行し、タイマー処理を行なった後、ステップＰ
１１で、カウントスタートフラグＴｃｓｆがセットされ
ているかどうかチェックする。ステップＰ１１では、同
様に前の処理のステップＰ１１においてカウントスター
トフラグＴｃｓｆをリセットしているので、そのままス
テップＰ１３に移行し、全バンドの発生周期の検出が終
了したかどうかチェックする。全バンドについて、以下
、エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）が最大エンベロープ値Ｅｔ
ｍａｘの９０％になるまで同様の処理を繰り返す。

【０１１０】すなわち、ブロック■では、図１８のよう
なエンベロープ値Ｅｔ（ｎ）をとるものにおいては、常
に、エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）が最大エンベロープ値Ｅ
ｔｍａｘよりも小さく、かつエンベロープ値Ｅｔ（ｎ）
が最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘの９０％値よりも小さ
いので、検出した各音階音について以下の処理を行なう
。

【０１１１】ステップＰ４→ステップＰ６→ステップＰ
９→ステップＰ１０→ステップＰ８→ステップＰ１１→
ステップＰ１２→ステップＰ１３→ステップＰ１４→ス
テップＰ４→ステップＰ６→ステップＰ９→ステップＰ
８→ステップＰ１１→ステップＰ１３→ステップＰ１４
→ステップＰ４

【０１１２】全てのバンドについて上記
処理を行なうと、ステップＰ１に戻って次のサンプリン
グタイミングで検出された音階音に対して同様に発生周
期の検出処理を行ない、ステップＰ６で、エンベロープ
値Ｅｔ（ｎ）が最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘの９０％
の値に達すると、ステップＰ７に移行して、カウントフ
ラグＴｃｆをリセットして、次のブロック■の処理に進
む。

【０１１３】なお、上記ブロック■の処理において、エ
ンベロープ値Ｅｔ（ｎ）が、一旦最大値を取り、その後
エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）が下降した後、再び上昇して
一旦取った最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘを越えたとき
には、ステップＰ４で、最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘ
≧エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）が満足されず、ステップＰ
５に移行して、再びブロック■の処理を行なうことにな
る。その後、エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）が最大エンベロ
ープ値Ｅｔｍａｘを取ってブロック■の領域に移行する
と、上記ブロック■の処理を最初からやり直すことにな
る。すなわち、一旦エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）のピーク
値があってもその後に再度エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）が
上昇してピーク値が発生すると、再度発生したエンベロ
ープ値Ｅｔ（ｎ）のピーク値、すなわち真の最大エンベ
ロープ値Ｅｔｍａｘからタイマー処理をやり直す。

【０１１４】したがって、エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）の
最大値を検出し、その最大値からクロックをカウントす
るというタイマー処理を的確に行なうことができる。

【０１１５】ブロック■での検出処理 ブロック■では、エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）は、最大エ
ンベロープ値Ｅｔｍａｘの９０％値よりも常に小さいた
め、ステップＰ４からステップＰ６に移行し、さらにス
テップＰ７に移行する。ステップＰ７でカウントフラグ
Ｔｃｆをリセットして、ステップＰ８で、タイマー処理
を行なった後、ステップＰ１１で、カウントスタートフ
ラグＴｃｓｆがセットされているかどうかチェックする
。カウントスタートフラグＴｃｓｆは、ブロック■での
ステップＰ１０によりセットされた後、ステップＰ１２
でリセットされているので、ステップＰ１１からそのま
まステップＰ１３に移行し、全バンドの発生周期の検出
処理が終了したかどうかチェックする。ステップＰ１３
で、全てのバンドについて発生周期の検出を終了してい
ないときには、ステップＰ１４でバンドの切り換えを行
なった後、ステップＰ４に移行して、同様に発生周期の
検出を行なう。全てのバンドについて処理が終了すると
、ステップＰ１５に移行して所定時間経過したかどうか
チェックし、まだ処理が完了していないときには、ステ
ップＰ１に戻って次のサンプリングタイミングの音階音
の検出から同様に処理を行なう。

【０１１６】すなわち、ブロック■では、各バンド毎に
以下の処理を行ない、１回目では、最大エンベロープ値
Ｅｔｍａｘの時点から発生周期のカウントを開始する。

【０１１７】ステップＰ４→ステップＰ６→ステップＰ
７→ステップＰ８→ステップＰ１１→ステップＰ１３→
ステップＰ１４→ステップＰ４

【０１１８】ステップＰ６で、エンベロープ値Ｅｔ（ｎ
）が最大エンベロープ値Ｅｔｍａｘの９０％値に達する
と、ステップＰ９移行し、次のブロック■の検出処理を
行なう。

【０１１９】ブロック■での検出処理 ブロック■では、エンベロープ値Ｅｔ（ｎ）が最大エン
ベロープ値Ｅｔｍａｘの９０％値に達したので、ステッ
プＰ６からステップＰ９に移行し、ステップＰ９でカウ
ントフラグＴｃｆがリセットされているかどうかチェッ
クする。いまカウントフラグＴｃｆは、ブロック■のス
テップＰ７でリセットされているので、ステップＰ１０
に移行し、カウントスタートフラグＴｃｓｆ及びカウン
トフラグＴｃｆをセットして、ステップＰ８のタイマー
処理を行なう。タイマー処理を行なうと、ステップＰ１
１に移行してカウントスタートフラグＴｃｓｆがセット
されているかどうかチェックする。いまステップＰ１０
でカウントスタートフラグＴｃｓｆをセットしたので、
ステップＰ１２に移行し、カウントスタートフラグＴｃ
ｓｆのリセット及びタイムカウンタのカウント値のタイ
ムレジスタへの格納を行なった後、タイムカウンタをリ
セットする。これにより現在処理中のバンドのタイムカ
ウンタのカウント値がタイムレジスタに格納され、検出
を開始してから最初に検出した発生周期がタイムレジス
タに格納される。

【０１２０】発生周期のタイムレジスタへの格納が完了
すると、ステップＰ１３に移行して、全てのバンドにつ
いて処理が終了したかどうかチェックし、全てのバンド
について処理が終了していないときには、ステップＰ１
４でバンドの切り換えを行なって同様に、次のバンドの
発生周期のタイムレジスタへの格納を行なう。ステップ
Ｐ１３で、全てのバンドについて処理が終了したときに
は、ステップＰ１５に移行して所定時間発生周期の検出
処理を行なったかどうかチェックする。いま、一回目の
発生周期の検出を完了したところであるので、ステップ
Ｐ１に戻って、次のサンプリング周期の音階音の検出処
理から同様に処理を繰り返して行なう。

【０１２１】すなわち、上記ブロック■からブロック■
までの処理を行なうことにより、各音階音の発生周期を
検出することができるが、一回目の検出処理においては
、図１８にｔ１で示す期間の発生周期が検出されること
になる。ところが、このｔ１の期間は、発生周期として
は、正確ではないので、上記発生周期の検出を所定時間
、すなわち、複数の発生周期の時間だけ発生周期の検出
を行なう。

【０１２２】２回目の発生周期の検出では、上記ブロッ
ク■の説明でも分るように、タイムカウンタのリセット
がブロック■の開始時点で行なわれ、この時点から次の
発生周期のタイマー処理を開始している。したがって、
２回目からの発生周期の検出処理では、ブロック■の開
始時点から次のエンベロープ値カーブのブロック■の開
始時点までを発生周期としてカウントすることになり、
発生周期として正しい発生周期を検出することができる
。そこで、本実施例では、上述のように、この発生周期
の検出を所定時間、すなわち、複数の発生周期の時間だ
け行なって、検出した複数の発生周期を順次別々のタイ
ムレジスタに格納する。したがって、正確な発生周期を
検出することができる。

【０１２３】したがって、図１９に示すように、図１９
（ａ）に示すような入力音響信号に対して、例えば、２
００Ｈｚ、１６０Ｈｚ、１３０Ｈｚ及び１００Ｈｚで音
階音を検出すると、各バンドについてそのエンベロープ
カーブは、図１９（ｂ）から（ｅ）に示すようになる。 これらの各バンドのエンベロープカーブに対して発生周
期の検出を行なうことができ、しかも、各バンドについ
て複数の発生周期を検出することができる。

【０１２４】上記発生周期の検出処理を所定時間行なう
と、ステップＰ１５からステップＰ１６に移行し、最初
のタイムレジスタの値をクリアして、上述のように１回
目に検出した不正確な発生周期を捨てる。これにより、
発生周期として正確な発生周期のみを発生周期として採
用することができる。このようにして正確な発生周期の
みを残すと、次に、ステップＰ１７に移行して、上述の
ように、各バンド毎に検出した発生周期の平均値を計算
する。したがって、検出した複数の発生周期に基づいて
各バンドの発生周期を検出しているので、検出した各バ
ンドのエンベロープ値が図１８や図１９に示したような
きれいな形状のエンベロープカーブを描くものでない場
合にも、正確に発生周期を検出することができる。各バ
ンド毎の発生周期の平均値を検出すると、次に、この各
バンド毎の発生周期の平均値を演算し、この平均発生周
期を入力音響信号の発生周期として採用する。したがっ
て、複数のバンドの平均値を入力音響信号の発生周期と
して採用しているので、入力音響信号の音階構成に影響
されることなく、正確に入力音響信号の発生周期を検出
することができる。

【０１２５】平均発生周期が求まると、次に、この平均
発生周期と、あらかじめキーボード６から指定された拍
子の種類に基づいて、上述のようにテンポを計算する。 したがって、入力音響信号のテンポを簡単、かつ正確に
検出することができる。

【０１２６】なお、上記実施例においては、４つの音階
音に基づいて発生周期を検出し、テンポを検出している
が、これに限るものではなく、対象とする音階音（バン
ド）の数は、限定されるものではない。また、上記実施
例では、各音階音に対して、複数回発生周期を検出して
、その平均値を発生周期としているが、これに限るもの
ではない。ただ、上記実施例のように、複数回発生周期
を検出し、その平均値を発生周期として採用することに
より、より一層正確な発生周期を検出することができる
。その結果、より一層正確なテンポを検出することがで
きる。

【０１２７】また、上記実施例において、各バンドの１
回目に検出した発生周期を機械的に捨てる処理を行なっ
ているが、これに限るものではなく、例えば、検出した
各発生周期を比較し、所定値以上に相違のある発生周期
を捨てるようにして、残りの発生周期の平均値から入力
信号の発生周期を求めるようにしてもよい。

【０１２８】

【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からその発
生周期を検出し、発生周期から入力音響信号のテンポを
検出することができる。したがって、入力される音響信
号のテンポを容易、かつ正確に検出することができ、音
楽的な素養・知識等がなく、また熟練していなくても、
音階検出や自動同期演奏等を簡単、かつ容易に行なうこ
とができる。

【０１２９】請求項２記載の発明によれば、入力音響信
号の複数の音階音のそれぞれについてそのエンベロープ
値の最大値を検出するとともに、その最大値に対して最
大値以下で、かつ所定割合以上のエンベロープ値が連続
しているものを最適最大値として検出して、該最適最大
値間の時間を音階音の発生周期として検出し、検出した
各音階音毎の発生周期の平均値を求め、該平均値と前記
拍子指定手段により指定された拍子に基づいてテンポを
検出しているので、音階音の発生周期を正確に検出する
ことができ、入力音響信号のテンポを正確に検出するこ
とができる。したがって、音階検出や自動同期演奏等を
正確に行なうことができる。

【０１３０】請求項３記載の発明によれば、入力音響信
号の複数の音階音のそれぞれについて、そのエンベロー
プ値の最大値を検出するとともに、該最大値に対して最
大値以下で、かつ所定割合以上のエンベロープ値が連続
しているものを最適最大値として検出し、該最大値間の
時間を単位小節として、複数の単位小節の平均値を求め
て、該平均値を前記音階音の発生周期として検出し、検
出した各音階音毎の発生周期の平均値を求め、該平均値
と前記拍子指定手段により指定された拍子に基づいてテ
ンポを検出しているので、音階音の発生周期を複数の単
位小節に基づいて検出することができ、またテンポを当
該複数の単位小節により求めた発生周期に基づいて検出
することができる。したがって、音階音の発生周期をよ
り一層正確に検出することができ、入力音響信号のテン
ポをより一層正確に検出することができる。その結果、
音階検出や自動同期演奏等をより一層正確に行なうこと
ができる。

【０１３１】請求項４及び請求項５記載の発明によれば
、検出した各音階音毎の発生周期を比較し、所定以上の
相違のある音階音の発生周期を除外して各音階音の発生
周期の平均値を求め、該平均値とあらかじめ指定された
拍子に基づいてテンポを検出し、また入力音響信号の複
数の音階音のそれぞれについて、そのエンベロープ値の
最大値を検出するとともに、該最大値に対して最大値以
下で、かつ所定割合以上のエンベロープ値が連続してい
るものを最適最大値として検出し、該最適最大値間の時
間のバラツキを検出して、該バラツキが所定値以上のと
きには、該最適最大値の前後の時間を適宜積算した時間
を前記音階音の発生周期として検出しているので、ノイ
ズや他の周波数帯域の音階音の影響を受けることなく、
入力音響信号のテンポを正確に検出することができる。 したがって、音階検出や自動同期演奏等をより一層正確
に行なうことができる。

【０１３２】請求項６から請求項９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、
より一層高速で、かつ効率的に音階抽出処理を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願各発明によるテンポ検出装置の一実施例の
基本原理を示す構成図。

【図２】図１のバンドパスフィルタＨｔ（ｚ）の周波数
特性図。

【図３】図１を改良した原理による構成図。

【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。

【図５】図３のハイパスフィルタＨ１（ｚ）の構成図。

【図６】図５のハイパスフィルタＨ１（ｚ）の周波数特
性図。

【図７】図３のローパスフィルタＨ２ｔ（ｚ）の構成図
。

【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。

【図９】図８に対応する周波数特性を表した図。

【図１０】図７のローパスフィルタＨ２ｔ（ｚ）の周波
数特性図。

【図１１】図３のローパスフィルタＨＥ（ｚ）の構成図
。

【図１２】図１１のローパスフィルタＨＥ（ｚ）の周波
数特性図。

【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。

【図１４】本願各発明のテンポ検出装置を利用した楽音
発生装置の一実施例の全体回路構成図。

【図１５】図１４のＤＳＰ４４の内部回路構成図。

【図１６】図１５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。

【図１７】ＤＳＰにより検出された音階音に対する発生
周期検出処理及びテンポ検出処理を示すフローチャート
。

【図１８】図１７に示す発生周期検出処理がエンベロー
プカーブに対してどのように行なわれるかを説明するた
めのエンベロープカーブを示す図。

【図１９】図１７に示す発生周期検出処理が複数の音階
音に対して行なわれることを説明するための図。

【符号の説明】

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 ４４　　　　ＤＳＰ ４５　　　　フィルタ係数ＲＯＭ ４６　　　　ワークＲＡＭ

【数９】

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　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エンベロープ値を検出す
   るディジタル信号処理手段と、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乃至複数の所定周波数帯域
   の音階音を検出する音階検出手段と、入力される音響信
   号の拍子を指定する拍子指定手段と、前記音階検出手段
   の検出した音階音をそのエンベロープ値とともに記憶す
   る音階音記憶手段と、前記音階音記憶手段に記憶された
   音階音のエンベロープ値に基づいて当該音階音の発生周
   期を検出する周期検出手段と、前記周期検出手段の検出
   した音階音の発生周期と前記拍子指定手段により指定さ
   れた拍子に基づいてテンポを検出するテンポ検出手段と
   、前記テンポ検出手段の検出したテンポを所定の出力方
   法により出力するテンポ出力手段と、を備えたことを特
   徴とするテンポ検出装置。
2. 【請求項２】　　前記周期検出手段が、前記音階音記憶
   手段に記憶された複数の音階音のそれぞれについて、そ
   のエンベロープ値の最大値を検出するとともに、該最大
   値に対して最大値以下で、かつ所定割合以上のエンベロ
   ープ値が連続しているものを最適最大値として検出して
   、該最適最大値間の時間を前記音階音の発生周期として
   検出し、前記テンポ検出手段が、前記周期検出手段が検
   出した各音階音毎の発生周期の平均値を求め、該平均値
   と前記拍子指定手段により指定された拍子に基づいてテ
   ンポを検出することを特徴とする請求項１記載のテンポ
   検出装置。
3. 【請求項３】　　前記周期検出手段が、前記音階音記憶
   手段に記憶された複数の音階音のそれぞれについて、そ
   のエンベロープ値の最大値を検出するとともに、該最大
   値に対して最大値以下で、かつ所定割合以上のエンベロ
   ープ値が連続しているものを最適最大値として検出し、
   該最適最大値間の時間を単位小節として、複数の単位小
   節の平均値を求めて、該平均値を前記音階音の発生周期
   として検出し、前記テンポ検出手段が、前記周期検出手
   段が検出した各音階音毎の発生周期の平均値を求め、該
   平均値と前記拍子指定手段により指定された拍子に基づ
   いてテンポを検出することを特徴とする請求項１記載の
   テンポ検出装置。
4. 【請求項４】　　前記テンポ検出手段が、前記周期検出
   手段が検出した各音階音毎の発生周期を比較し、所定値
   以上の相違のある音階音の発生周期を除外して各音階音
   の発生周期の平均値を求め、該平均値と前記拍子指定手
   段により指定された拍子に基づいてテンポを検出するこ
   とを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載
   のテンポ検出装置。
5. 【請求項５】　　前記周期検出手段が、前記音階音記憶
   手段に記憶された複数の音階音のそれぞれについて、そ
   のエンベロープ値の最大値を検出するとともに、該最大
   値に対して最大値以下で、かつ所定割合以上のエンベロ
   ープ値が連続しているものを最適最大値として検出し、
   該最適最大値間の時間のバラツキを検出して、該バラツ
   キが所定値以上のときには、該最適最大値の前後の時間
   を適宜積算した時間を前記音階音の発生周期として検出
   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記載のテンポ検出装置。
6. 【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ことを特徴
   とする請求項１、請求項２、請求項３請求項４または請
   求項５記載のテンポ検出装置。
7. 【請求項７】　　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エンベロープ値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、請求項４また
   は請求項５記載のテンポ検出装置。
8. 【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
   で実行することを特徴とする請求項１、請求項２、請求
   項３、請求項４または請求項５記載のテンポ検出装置。
9. 【請求項９】　　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エンベロ
   ープ値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、請求項４または請求項５記載のテンポ検出
   装置。