JPH07110687A - ピッチ情報検出装置 - Google Patents

ピッチ情報検出装置

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JPH07110687A
JPH07110687A JP5277875A JP27787593A JPH07110687A JP H07110687 A JPH07110687 A JP H07110687A JP 5277875 A JP5277875 A JP 5277875A JP 27787593 A JP27787593 A JP 27787593A JP H07110687 A JPH07110687 A JP H07110687A
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JP
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filter
peak
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signal
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JP5277875A
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Atsushi Hoshiai
厚 星合
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Roland Corp
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Roland Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 DSPの負担を少なくしてピッチ情報を検出
する。 【構成】 弦2の振動をピックアップ4によって検出
し、A/D変換器8でディジタル化したディジタル弦信
号をDSP10に供給する。DSP10では、ディジタル弦
信号をローパスフィルタ21で波形成形し、正負のピーク
検出手段22、24でピークを検出し、これらをピッチ測定
手段36に供給する。正負のピーク検出手段22、24は、デ
ィジタル弦信号を入力する加算器26、26a の入出力間の
帰還ループ内に加算器32、32a 、遅延回路34、34a で構
成した積分手段を設け、この加算器32、32a への加算器
26、26a の出力信号の供給量を調整する乗算器28、28a
、制御部30、30a を設けている。制御部30、30a は、
加算器26、26a の出力信号が負の場合、乗算器28、28a
に供給する係数Kを大きくし、加算器26、26a の出力信
号が正の場合、係数Kを小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電気弦楽器等に
おいて弦の振動のピッチを検出するピッチ検出装置に使
用するものであって、特に振動信号のピークを検出する
ことで、ピッチに対応したピーク情報(ピッチ情報)を
検出するためのものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電気弦楽器等では、弦にピックア
ップを設け、このピックアップによって弦の振動を検出
し、この検出した弦の振動をピッチ検出部に入力して、
これによって弦の振動のピッチを検出し、検出したピッ
チをCPUに入力し、処理を行うことが行われていた
(例えば特開平2−297596号公報の第2図または
第6図参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにC
PUとは別に、ピッチ検出部を設けた構成では、コスト
アップになるという問題点があった。最近、DSP(デ
ィジタル信号処理装置)が普及してきており、ピッチ検
出も含めて、ディジタル的に処理可能となってきている
ので、DSPを使用すれば、上記のコストアップの問題
は解決できる。しかし、ディジタル的にピッチを検出す
る技術としては、自己相関関数やケプストラム等を使用
したものがあるが、これら技術では、DSPの負担が大
きくなるという新たな問題点が発生する。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本第1の発明は、変更可能なフィルタ係数に従
ってフィルタ演算を行う回帰型ディジタルフィルタ手段
と、この回帰型フィルタ手段中の信号レベルを検出し、
検出したレベルに対応して前記フィルタ係数を設定する
制御手段とで構成され、前記フィルタ手段は入力信号の
正レベルのピークまたは負レベルのピークを検出してピ
ーク情報を出力することを特徴とするものである。
【0005】また、第2の発明は、変更可能な第1のフ
ィルタ係数に従ってフィルタ演算を行う第1の回帰型デ
ィジタルフィルタ手段と、この第1の回帰型フィルタ手
段中の信号レベルを検出し、検出したレベルに対応して
前記第1のフィルタ係数を設定する第1の制御手段と、
変更可能な第2のフィルタ係数に従ってフィルタ演算を
行う第2の回帰型ディジタルフィルタ手段と、この第2
の回帰型フィルタ手段中の信号レベルを検出し、検出し
たレベルに対応して前記第2のフィルタ係数を設定する
第2の制御手段とで構成され、前記第1のフィルタ手段
は入力信号の正レベルのピークを検出して正ピーク情報
を出力し、前記第2のフィルタ手段は入力信号の負レベ
ルのピークを検出して負ピーク情報を出力することを特
徴とするものである。
【0006】第1または第2の発明における回帰型ディ
ジタルフィルタ手段は、入力信号が入力される第1の入
力端子と第2の入力端子とを有し、それらの入力端子に
入力された信号を加算する加算手段と、その加算手段の
第2の入力端子と出力端子との間の帰還ループ内に乗算
手段と積分手段とを設けたものとすることが可能で、制
御手段は、積分手段への加算手段の出力信号の供給量を
その加算手段の出力信号の正負に応じて異なるように制
御するものとすることが可能である。
【0007】
【作用】本第1の発明によれば、回帰型ディジタルフィ
ルタ手段中の所定の信号レベルを検出し、その検出結果
に基づいて制御手段によってフィルタ係数を設定するこ
とによって、入力信号のピッチに対応した正または負の
ピークを検出することができるようになり、そして、そ
のピークを検出したことをピッチ情報として出力し、そ
のピッチ情報を後段に設けたピッチ測定手段において測
定すれば、入力信号のピッチを検出することができる。
【0008】本第2の発明によれば、第1の回帰型フィ
ルタ手段中の所定の信号レベルを検出し、その検出結果
に基づいて第1の制御手段によって第1のフィルタ手段
のフィルタ係数を設定することによって、入力信号の正
のピークを検出することができるようになり、第2の回
帰型フィルタ手段中の所定の信号レベルを検出し、その
検出結果に基づいて第2の制御手段によって第2のフィ
ルタ手段のフィルタ係数を設定することによって、入力
信号の負のピークを検出することができるようになり、
そして、その正負のピークを検出したことをピッチ情報
として出力し、そのピッチ情報を後段に設けたピッチ測
定手段によって測定すれば、入力信号のピッチを検出す
ることができる。
【0009】
【実施例】本実施例は、図1に示すように電気ギターに
本発明を実施したもので、弦2を有している。この弦2
の振動を検出するように、弦2にはピックアップ4が設
けられている。このピックアップ4によって検出された
振動は、アンチエイリアス用のローパスフィルタ6を介
してA/D変換器8に供給され、ここでディジタル化さ
れ、ディジタル弦信号としてDSP10に供給される。
なお、図1には弦2についてのみピックアップ4、ロー
パスフィルタ6、A/D変換器8を示したが、実際に
は、これらは電気ギターの全ての弦に設けられ、ディジ
タル化された各弦の信号がDSP10に供給される。
【0010】DSP10の処理機能を、図1では説明を
簡略化するために、ブロック化して示す。A/D変換器
8から供給されたディジタル弦信号は、乗算器11、1
2、13、14、15、1サンプル遅延回路16、1
7、18、19、加算器20によって構成されたローパ
スフィルタ21に供給される。このローパスフィルタ2
1は、ディジタル弦信号を波形成形するために設けられ
ている。
【0011】このローパスフィルタ21の出力信号は、
正のピーク検出手段22と、負のピーク検出手段24と
に供給される。正のピーク検出手段22は、加算器26
を有し、これの減算入力端子にローパスフィルタ21の
出力信号が供給されている。この加算器26の出力信号
には、乗算器28によって係数Kが乗算される。この係
数(0<K<1)は、制御部30から供給される。制御
部30は、加算器26の出力信号が負のとき、大きな値
のK、例えば0.99を乗算器28に供給し、加算器2
6の出力信号が正のとき、小さな値のK、例えば0.0
1を乗算器28に供給する。
【0012】この乗算器28の出力信号は、加算器32
の減算入力端子に供給され、この加算器32の出力信号
は、1サンプル遅延回路34に供給され、この遅延回路
34の出力信号は、加算器32の加算入力端子に供給さ
れている。また、この遅延回路34の出力信号は、加算
器26の加算入力端子にも供給されている。従って、こ
れら加算器26、32、乗算器28、遅延回路34は、
回帰型ディジタルフィルタを構成している。
【0013】このピーク検出手段22は、例えば図2の
ような回路と等価である。これは、両者の伝達関数が、
−(1−Z-1)/〔1−(1−K)Z-1〕で表されるこ
とから明らかである。図2では、加算器321、遅延回
路341、乗算器282によって構成された積分回路が
設けられ、これには、入力Xを乗算器281で係数Kと
乗算した信号が入力として供給され、この積分回路の出
力から入力Xが加算器261によって減算され、これが
出力Yとして出力される。この出力Yが図1の加算器2
6の出力に相当する。
【0014】このフィルタ回路では、Kが小さければ、
乗算器281からのKXの値も非常に小さくなり、逆に
1−Kの値が大きくなるので、積分回路は今までの値を
保持するようになる。従って、加算器261によって得
られる出力Yは、入力値Xと今までの積分値との差に近
い値となる。
【0015】また、逆にKが大きければ、乗算器281
からのKXの値も大きくなり、逆に1−Kの値が小さく
なるので、積分回路の積分機能は非常に小さくなり、出
力Yは入力値Xとその1サンプル前の値XZ-1との差に
近い値となる。
【0016】従って、図1に示すピーク検出手段22に
おいても、Kの値が0に近ければ、加算器26の出力
は、入力値と今までの積分値との差に近い値となり、K
の値が1に近ければ、加算器26の出力は、入力値とそ
の1サンプル前の値との差に近い値になる。
【0017】仮に図3のAに示すような正弦波信号がロ
ーパスフィルタ21から加算器26に入力された場合、
当初には遅延回路34の出力は零であるので、加算器2
6の出力は零から入力正弦波を減算した値となり、これ
は図3のBに示すように負となる。従って、Kの値は大
きく、例えば1に近い値となる。そのため、積分回路の
積分作用が小さくなり、図3のCに示すように正弦波の
値が大きくなるに従って、加算器32の出力も大きくな
る。この加算器32の出力を遅延回路34で1サンプル
遅延させた信号から入力正弦波を減算した加算器26の
出力は、入力正弦波が正のピークに到達するまでは負の
値を維持する。
【0018】入力正弦波が正のピークに到達し、以後、
入力正弦波の値が小さくなると、加算器26の出力信号
が負から正に変化し、Kの値は0に近い値となる。これ
によって積分回路の積分作用が大きくなり、加算器32
の出力信号は、図3のBに示すように、入力正弦波の正
のピーク値までを積分した値から徐々に値が小さくなっ
ていく。これは、Kの値が完全に1ではないからであ
る。この間、加算器32の出力の遅延回路34による遅
延出力(正の値)から入力正弦波(正のピークから値が
減少しつつある)を加算器26によって減算するので、
加算器26の出力は正の値を維持している。
【0019】そして、入力正弦波が負のピークを越え
て、増加に転じると、加算器26の出力も正の値である
が減少を始め、入力正弦波が負から正に変わった頃に、
加算器26の出力は負の値となる。これによって、Kの
値は1に近い値となり、積分回路の積分機能は小さくな
り、加算器32の出力は入力正弦波に追従して値が大き
くなる。この間、加算器26の出力は負の値を維持し、
入力正弦波が正のピークに到達すると、加算器26の出
力は負から正に変化する。
【0020】以下、同様にして動作する。従って、入力
正弦波の正のピークが、加算器26の出力の負から正へ
の変化点(零クロス点)に対応する。
【0021】また、ピーク検出手段24は、ピーク検出
手段22とほぼ同様に構成されている。同等部分には、
同一符号の末尾にaの符号を付して、説明を省略する。
但し、ピーク検出手段22では、加算器26の減算入力
端子にディジタル弦信号を、加算端子に遅延回路34の
出力信号が供給されていたのに対し、ピーク検出手段2
4では、加算器26aの2つの加算入力端子に遅延回路
34aの出力信号及びディジタル弦信号が供給されてい
る点で異なる。これは、ローパスフィルタ21の出力信
号の負のピークを検出するためである。
【0022】なお、参考のため、図3のDに加算器26
aの出力を、図3のEに加算器32aの出力を示す。こ
れからも、加算器26aの出力が負から正に変化する変
化点(零クロス点)が、入力信号の負のピークに対応す
ることが判る。
【0023】これらピーク検出手段22、24の出力信
号は、ピッチ測定手段36に供給される。ピッチ測定手
段36は、零クロス検出手段38、40を有し、零クロ
ス検出手段38は、ピーク検出手段22からの出力信号
を受け、これが負から正に変化する零クロスのとき、出
力信号を発生する。同様に、零クロス検出手段40は、
ピーク検出手段24からの出力信号を受け、これが負か
ら正に変化する零クロスのとき、出力信号を発生する。
【0024】零クロス検出手段38の出力信号は、SR
フリップ・フロップ42のR入力端子に供給され、零ク
ロス検出手段40の出力信号は、SRフリップ・フロッ
プ42のS入力端子に供給されている。従って、このS
Rフリップ・フロップ42のQ出力端子は、図3のFに
示すようにローパスフィルタ21の出力信号の負のピー
クから正のピークまでの期間、出力信号を発生する。
【0025】このSRフリップ・フロップ42の出力信
号は、カウント手段43に供給される。カウント手段4
3は、SRフリップ・フロップ42のQ出力端子のハイ
の期間及びローの期間のサンプル数をカウントする。こ
のカウント値によって弦の振動のピッチを検出すること
ができる。但し、サンプル数はサンプリング周波数によ
る分解能しか持たないため、ピッチ検出の精度が不足す
る場合があるそのような場合には、前記零クロス検出に
おいてサンプル間の補間をし、サンプル数の小数部分と
して拡張すればよい。
【0026】以上が第2の発明の実施例で、正負両方の
ピークを検出しているが、第1の発明ではいずれか一方
のピークのみを検出すればよい。この場合、ピッチ測定
手段の構成としては、例えばピーク検出手段22、零ク
ロス検出手段38、カウント手段43を設ける。零クロ
ス検出手段38の出力はカウント手段43に供給され、
カウント手段43は、零クロスから次の零クロスまでの
サンプル数をカウントすることになる。
【0027】また、上記の実施例では、ピーク値を検出
したのに対応して加算器26、26aの出力信号が負か
ら正に変化するように構成したが、正から負に変化する
ように構成することもできる。この場合、加算器26の
出力信号が負の場合、Kを小さな値、例えば0に近い値
に変化させ、正の場合、Kを大きな値、例えば1に近い
値に変化させればよい。
【0028】さらに、図1のピーク検出手段22に代え
て、図2に示したような構成のピーク検出手段も使用す
ることができる。また、図1のピーク検出手段24に代
えて、図2に示した構成において加算器261の加算入
力端子に入力信号を供給し、減算入力端子に遅延回路3
41の出力信号を供給したものを使用することもでき
る。
【0029】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ディジ
タル的にピッチを検出しているにもかかわらず、回帰型
フィルタを用いて、入力信号のピークを検出しているの
で、DSPによって本発明を構成しても、DSPの負担
が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるピッチ情報検出装置を用いたピッ
チ検出装置の1実施例のブロック図である。
【図2】同実施例のピッチ検出手段の等価回路図であ
る。
【図3】同実施例の各部の波形図である。
【符号の説明】
22 24 ピーク検出手段 26 26a 加算器(回帰型ディジタルフィルタ手
段) 28 28a 乗算器(回帰型ディジタルフィルタ手
段) 32 32a 加算器(回帰型ディジタルフィルタ手
段) 34 34a 遅延回路(回帰型ディジタルフィルタ手
段) 30 30a 制御部(制御手段) 36 ピッチ測定手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 変更可能なフィルタ係数に従ってフィル
    タ演算を行う回帰型ディジタルフィルタ手段と、 この回帰型フィルタ手段中の信号レベルを検出し、検出
    したレベルに対応して前記フィルタ係数を設定する制御
    手段とで構成され、 前記フィルタ手段は入力信号の正レベルのピークまたは
    負レベルのピークを検出してピーク情報を出力すること
    を特徴とするピッチ情報検出装置。
  2. 【請求項2】 変更可能な第1のフィルタ係数に従って
    フィルタ演算を行う第1の回帰型ディジタルフィルタ手
    段と、 この第1の回帰型フィルタ手段中の信号レベルを検出
    し、検出したレベルに対応して前記第1のフィルタ係数
    を設定する第1の制御手段と、 変更可能な第2のフィルタ係数に従ってフィルタ演算を
    行う第2の回帰型ディジタルフィルタ手段と、 この第2の回帰型フィルタ手段中の信号レベルを検出
    し、検出したレベルに対応して前記第2のフィルタ係数
    を設定する第2の制御手段とで構成され、 前記第1のフィルタ手段は入力信号の正レベルのピーク
    を検出して正ピーク情報を出力し、前記第2のフィルタ
    手段は入力信号の負レベルのピークを検出して負ピーク
    情報を出力することを特徴とするピッチ情報検出装置。
  3. 【請求項3】 前記回帰型ディジタルフィルタ手段は、 入力信号が入力される第1の入力端子と第2の入力端子
    とを有し、それらの入力端子に入力された信号を加算す
    る加算手段と、 その加算手段の第2の入力端子と出力端子との間の帰還
    ループ内に乗算手段と積分手段とを設けてなり、 前記制御手段は、積分手段への加算手段の出力信号の供
    給量をその加算手段の出力信号の正負に応じて異なるよ
    うに制御する請求項1または2記載のピッチ情報検出装
    置。
JP5277875A 1993-10-08 1993-10-08 ピッチ情報検出装置 Withdrawn JPH07110687A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09204184A (ja) * 1996-01-26 1997-08-05 Roland Corp 電子弦楽器の楽音制御装置
CZ298425B6 (cs) * 2006-07-03 2007-09-26 Ceské vysoké ucení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Zarízení pro kontinuální merení kmitu strunových tenzometrických snímacu s dvouvodicovým pripojením
US7470851B2 (en) 2003-12-26 2008-12-30 Roland Corporation Electronic stringed instrument, system, and method with note height control
CZ300136B6 (cs) * 2008-07-03 2009-02-18 Ceské vysoké ucení technické v Praze Fakulta elektrotechnická Zarízení pro kontinuální merení kmitu strunových tenzometrických snímacu s dvouvodicovým pripojením

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