JPH0527751A - 自動採譜装置等に用いられるテンポ抽出装置 - Google Patents

自動採譜装置等に用いられるテンポ抽出装置

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JPH0527751A
JPH0527751A JP3204853A JP20485391A JPH0527751A JP H0527751 A JPH0527751 A JP H0527751A JP 3204853 A JP3204853 A JP 3204853A JP 20485391 A JP20485391 A JP 20485391A JP H0527751 A JPH0527751 A JP H0527751A
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JP
Japan
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tempo
music
power
time length
signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3204853A
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English (en)
Inventor
Shigeaki Komatsu
慈明 小松
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 4分音符があまり出現しない楽曲に対して
も、正確にテンポ抽出することを可能としたテンポ抽出
装置を提供することを目的としている。 【構成】 A/D変換装置によりディジタル化された音
楽信号に対して、処理フレーム毎にパワー及びその微分
値を算出し(S1,S2)、次に、その微分値の自己相
関関数の極大値を求めることにより小節時間長を算出し
(S3)、この小節時間長と拍子数とからテンポを算出
する(S4)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動採譜装置等に用い
られ、音楽信号より楽曲の速度を表わす1分間の4分音
符数、すなわちテンポを算出する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のテンポ抽出装置は、そのハード構
成のブロック図としては、本実施例に係る図2に示すも
のと同様であるので、以下、図2を準用して該構成を説
明する。オーディオ・アンプ11は、CDプレーヤ等か
ら出力される音楽信号を入力し、この信号を適切な電圧
値に増幅する。ローパス・フィルター(LPF)12
は、オーディオ・アンプ11により増幅された信号に対
して、5.5kHz以下の周波数成分を通過させること
により、標本化時の折返し歪を抑えている。A/D変換
装置13は、ローパス・フィルター12の通過信号を入
力とし、サンプリング周波数12kHzによって、16
ビットのディジタル信号に変換する。この信号はI/O
ポート14を経てCPU15に読み込まれる。CPU1
5は、RAM16及びROM17に接続されており、読
み込んだデータに基づき音楽信号のパワー及びパワーの
微分値の計算、テンポの算出処理を行なう。RAM16
には、A/D変換装置13より入力されたディジタル信
号データ、CPU15により処理されたパワー及びパワ
ーの微分値の計算結果等が格納されるエリアが用意され
ている。また、ROM17には、パワー及びパワーの微
分値計算ロジック、テンポ算出処理ロジック等が格納さ
れている。さらに、CPU15には、I/Oポート14
を介して、ディスプレイ18及びキーボード19が接続
されている。ディスプレイ18には、テンポ抽出結果等
を表示させる。
【0003】以下、従来の装置の動作について図5〜図
9を参照して説明する。図5は、従来装置により行なわ
れる処理を示すフローチャートである。CPU15は、
始めにA/D変換装置13によりディジタル化されRA
M16に格納されている音楽信号に対して、パワーの計
算処理を行なう(S41)。次いで、RAM16上に格
納されているパワーに対して、各フレーム毎に微分値を
計算する(S42)。次に、計算された微分値データを
入力とし、テンポの算出処理を行なう(S43)。
【0004】上記の各処理について図6〜図9を参照し
て説明する。まず、S41のパワー値の計算処理につい
て図6を参照して説明すると、CPU15は、図8に示
すように25msec単位を処理フレームとし、処理フ
レーム毎にパワーの計算処理を進める。まず、RAM1
6にデータ(音楽信号)があれば、処理フレーム毎に8
5.3msecの分析窓を切り出し、該データを読み込
む(S51,S52)。次に、読み込まれた信号データ
に対して2乗平均を計算する(S53)。次に、CPU
15は、この2乗平均をRAM16上に書き込み(S5
4)、処理フレームを25msecシフトした後(S5
5)、S51に戻り、以下同様の処理を繰り返し、デー
タがなくなると、この処理を終了する。
【0005】次に、S42の微分計算処理は、図9に示
す様に、微分計算を行なうフレームに対して隣接する前
後2フレーム、計5フレーム分のパワー値に対して、最
小2乗法により線形回帰係数を計算し、これを微分値と
する。いま、フレーム番号jに対するパワーの微分値
を、以後、D[j]とする。各フレームに対して微分値
を計算し、RAM16上に結果を格納し、処理を終了す
る。次に、S43のテンポの算出処理について図7を参
照して説明する。まず、始めに、CPU15は、フレー
ム番号jの初期化(j=1)を行なう(S61)。次
に、パワーの微分値D[j]が、所定のしきい値A以上
であり、且つ、極大値であるかどうかの判断を行なう
(S63)。この時の判断式は、{D[j]≧A,D
[j]≧D[j−1],及び,D[j]≧D[j+
1]}である。
【0006】上記S63において、YESと判断された
場合、CPU15は、フレーム番号jとRAM6上に格
納されている1つ前の極大値のフレーム番号との差分を
計算する(S64)。次に、極大値間のフレーム差に対
するヒストグラムを作成し、RAM6上に格納する(S
65)。ヒストグラムには、人間が一拍として自然に感
じるフレーム長である10フレーム(0.25秒)〜3
2フレーム(0.8秒)に対応する頻度がカウントされ
ていく。次に、CPU5は、フレーム番号jをインクリ
メントし(S66)、処理をS62に戻す。以上の処理
を繰り返し、全てのフレームに対して処理が終了する
と、S62の判断がYESとなり、処理はS67に移
る。S67では、前記ヒストグラムにおいて最大頻度を
示すフレーム長Xを抽出する。続いて、このフレーム長
Xを用いて1分間の4分音符数Mを、 M=60÷(0.025 × X) なる式により算出し(S68)、その後、処理を終了す
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなテンポ抽出装置は、ヒストグラムのピーク時間を
基準拍の長さとして採用するものであるので、4分音符
の出現頻度が高い楽曲に対しては正確にテンポ抽出がで
きるが、4分音符以外の音符の出現頻度が高い楽曲に対
しては正確にテンポ抽出ができないという問題点があっ
た。本発明は、上述した問題点を解決するためになされ
たものであり、4分音符の出現頻度の低い楽曲に対して
も正確にテンポを抽出することができるテンポ抽出装置
を提供することを目的する。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、楽曲の速度を表わすテンポを算出する自動
採譜装置用テンポ抽出装置において、音楽信号を標本化
し取り込む信号取り込み手段と、この取り込んだ信号よ
り楽曲の基準となる小節時間長を算出する小節時間長算
出手段と、この算出された小節時間長と楽曲の拍子数か
ら楽曲のテンポを算出するテンポ算出手段とを備えたも
のである。
【0009】
【作用】上記構成において、信号取り込み手段は、CD
等により出力された音楽信号を標本化し取り込む。小節
時間長算出手段は、信号取り込み手段により取り込まれ
た信号から楽曲の基準となる小節時間長を算出する。テ
ンポ算出手段は、前記基準となる小節時間長と拍子数か
ら4分音符の長さ、つまりテンポを算出する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例による自動採譜装置
用テンポ抽出装置を図1,図2を参照して説明する。図
1に示すように、本装置は、音楽信号を標本化し取り込
む信号取り込み手段1と、楽曲の基準となる小節時間長
を算出する小節時間長算出手段7と、この算出された小
節時間長と楽曲の拍子数から楽曲のテンポを算出するテ
ンポ算出手段6とを備えている。また、小節時間長算出
手段7は、信号取り込み手段1により取り込まれた音楽
信号に対し処理フレーム毎にパワーを算出するパワー算
出手段2と、前記パワーに対し処理フレーム毎に微分計
算を行なう微分手段3と、前記パワーの微分値に対して
自己相関関数を算出する自己相関関数算出手段4と、前
記自己相関関数の極大値を検出することにより音楽の周
期性を求め、基準となる小節時間長を算出する極大値検
出手段5とを有している。
【0011】本装置のハードのブロック構成としては、
前述した図2に示す通りである。オーディオ・アンプ1
1は、CDプレーヤ等から出力された音楽信号を入力
し、この信号を適切な電圧値に増幅する。ローパス・フ
ィルター(LPF)12は、オーディオ・アンプ11に
より増幅された信号に対して、5.5kHz以下の周波
数成分を通過させることにより、標本化時の折返し歪を
抑えている。A/D変換装置13は、ローパス・フィル
ター通過信号を入力とし、サンプリング周波数12kH
zによって、16ビットのディジタル信号に変換する。
I/Oポート14は、CPU15と、A/D変換装置1
3、ディスプレイ18、及びキーボード19とを接続し
ている。CPU15は、音楽信号のパワー及びパワーの
微分値の計算、テンポの算出処理を行ない、RAM1
6、及びROM17に接続されている。RAM16に
は、A/D変換装置13により取り込まれたディジタル
信号データ、CPU15により処理されたパワー及びパ
ワーの微分値の計算結果等が格納されるエリアが用意さ
れている。ROM17には、パワー及びパワーの微分値
計算ロジック、テンポ算出ロッジク等が格納されてい
る。ディスプレイ18はテンポ抽出結果等の表示を行な
う。キーボード19は各種の指示や拍子数等を入力する
ためのものである。
【0012】以下、本実施例の作動について図3,図4
を参照して説明する。図3は、本実施例により行なわれ
る処理を示すフローチャートである。CPU15は、始
めにA/D変換装置13によりディジタル化されRAM
16に格納されている音楽信号に対して、パワーの計算
処理を行なう(S1)。このパワー計算処理は、前述の
図6、図8に示した通りであるので、簡単に説明する
と、CPU15は、25msec単位を処理フレームと
し、処理フレーム毎にパワーの計算処理を進める。処理
フレーム毎に85.3msecの分析窓に対応する信号
データを、RAM16より読み込む(S52)。次に、
CPU5は、読み込まれた信号データに対して2乗平均
を計算する(S53)。次に、前記2乗平均をRAM6
上に書き込み(S54)、処理フレームを25msec
シフトした後(S55)、上記処理を全ての音楽信号に
対して繰り返す。
【0013】次に、CPU15は、RAM16上に格納
されているパワーに対して、各フレーム毎に、微分値を
計算する(S2)。微分計算は、前述した図9に示す様
に、微分計算を行なうフレームに対して隣接する前後2
フレーム、計5フレーム分のパワー値に対して、最小2
乗法により線形回帰係数を計算し微分値としている。各
フレームに対して以上の処理を行う。次に、CPU15
は、計算された微分値データを入力とし、楽曲の基準と
なる小節時間長の抽出を行なう(S3)。この基準とな
る小節時間長の算出処理について図4を参照して説明す
る。まず、始めに、CPU15は、前記微分値の自己相
関関数を計算する(S31)。こにに、フレーム番号j
に対するパワーの微分値をD[j]とし、時間遅れi
(単位:フレーム)に対する自己相関関数をA[i]と
すると、自己相関関数A[i]は、次式で求められる。
【0014】
【数1】
【0015】次に、CPU15は、自己相関関数A
[i]に対し、人間が一拍として自然に感じる長さであ
る10フレーム(0.25秒)〜32フレーム(0.8
秒)に拍子数を乗じたフレーム数の変域で極大値を求
め、その時の変数値Yを求める(S32)。次に、CP
U15は、この変数値Yより基準小節時間長Tを、 T=0.025 × Y なる式により求め(フレームから時間への変換)(S3
3)、処理を終了する。次に、CPU15は、上記で算
出された基準小節時間長Tと予め分かっている楽曲の拍
子数とから、基準となる4分音符長Zを、T/拍子数よ
り算出し、さらに、1分間当りの4分音符数Mすなわち
テンポを、 M=60÷Z より算出し(S4)、これをディスプレイ18に出力
し、処理を終了する。本発明は、以上詳述した構成に限
定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の変更を加えることができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明によれば、基準小節時間長算出手段により算出された
基準となる小節時間長と、曲の拍子数を基に、4分音符
長さを決定し、以て曲のテンポを算出するようにしてい
るので、4分音符以外の音符の出現頻度が高い楽曲に対
しても正確にテンポを抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるテンポ抽出装置のブロ
ック構成図である。
【図2】同テンポ抽出装置のハード構成のブロック図で
ある。
【図3】同テンポ抽出装置の処理のフローチャートであ
る。
【図4】基準小節時間長算出処理のフローチャートであ
る。
【図5】従来のテンポ抽出装置の処理のフローチャート
である。
【図6】パワー算出処理のフローチャートである。
【図7】テンポ算出処理のフローチャートである。
【図8】パワー算出処理の説明図である。
【図9】微分処理の説明図である。
【符号の説明】
1 信号取り込み手段 2 パワー算出手段 3 微分手段 4 自己相関関数算出手段 5 極大値検出手段 6 テンポ算出手段 7 小節時間長算出手段

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 楽曲の速度を表わすテンポを算出する自
    動採譜装置用テンポ抽出装置において、音楽信号を標本
    化し取り込む信号取り込み手段と、この取り込んだ信号
    より楽曲の基準となる小節時間長を算出する小節時間長
    算出手段と、 この算出された小節時間長と楽曲の拍子数から楽曲のテ
    ンポを算出するテンポ算出手段とを備えたことを特徴と
    する自動採譜装置等に用いられるテンポ抽出装置。
JP3204853A 1991-07-19 1991-07-19 自動採譜装置等に用いられるテンポ抽出装置 Withdrawn JPH0527751A (ja)

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Effective date: 19981008