JPH1011066A - 和音抽出装置 - Google Patents
和音抽出装置Info
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- JPH1011066A JPH1011066A JP8177300A JP17730096A JPH1011066A JP H1011066 A JPH1011066 A JP H1011066A JP 8177300 A JP8177300 A JP 8177300A JP 17730096 A JP17730096 A JP 17730096A JP H1011066 A JPH1011066 A JP H1011066A
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- chord
- reference waveform
- input signal
- octave
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- Electrophonic Musical Instruments (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 楽音に含まれる和音を、多くの計算量を必要
としないで抽出することのできる和音抽出装置を提供す
ることが課題である。 【解決手段】 １オクターブを構成する１２音階の各周
波数に対応した基準波形を予め記憶しておき、ディジタ
ル化された入力信号波形と各基準波形との間で畳み込み
演算を行い、相互相関係数を求める。この演算は基準波
形だけでなく、該基準波形よりも１オクターブ低い波形
及び１オクターブ高い波形についても同様い行い、３オ
クターブにわたる相互相関係数のうち大きい方から上位
３〜４つを選択して、この音階を入力信号の和音構成要
素であると認識して表示する。
としないで抽出することのできる和音抽出装置を提供す
ることが課題である。 【解決手段】 １オクターブを構成する１２音階の各周
波数に対応した基準波形を予め記憶しておき、ディジタ
ル化された入力信号波形と各基準波形との間で畳み込み
演算を行い、相互相関係数を求める。この演算は基準波
形だけでなく、該基準波形よりも１オクターブ低い波形
及び１オクターブ高い波形についても同様い行い、３オ
クターブにわたる相互相関係数のうち大きい方から上位
３〜４つを選択して、この音階を入力信号の和音構成要
素であると認識して表示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、楽音に含まれる和
音を構成する各音階を抽出して表示する和音抽出装置に
関する。
音を構成する各音階を抽出して表示する和音抽出装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、音響機器の開発が進められる中
で、楽音の周波数を抽出しこの楽音の音名を推定して表
示する装置（チューナー）が各種製品化されている。こ
のような装置を用いると、例えば、ギターの弦を「ソ」
の音にチューニングする際には、実際の演奏音とチュー
ナーの表示音とが一致するように調整すればよく、簡便
にチューニングを行うことができる。ところで、昨今に
おいては、演奏される楽音の和音（コード）を構成する
各音名を抽出したいという要望が高まっている。和音の
抽出ができれば、音響機器から出力される和音（例え
ば、Ｃメジャー等）を即時に表示することができるの
で、使用者はこの和音を認識してギター等で即時に演奏
することができるからである。
で、楽音の周波数を抽出しこの楽音の音名を推定して表
示する装置（チューナー）が各種製品化されている。こ
のような装置を用いると、例えば、ギターの弦を「ソ」
の音にチューニングする際には、実際の演奏音とチュー
ナーの表示音とが一致するように調整すればよく、簡便
にチューニングを行うことができる。ところで、昨今に
おいては、演奏される楽音の和音（コード）を構成する
各音名を抽出したいという要望が高まっている。和音の
抽出ができれば、音響機器から出力される和音（例え
ば、Ｃメジャー等）を即時に表示することができるの
で、使用者はこの和音を認識してギター等で即時に演奏
することができるからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おけるチューナーでは、単音についての抽出は可能であ
るが、和音の構成要素を抽出するものについては考案さ
れていない。そこで、簡単に考えられる方法として、音
響機器から発せられる楽音をＦＦＴ（ファーストフーリ
エ変換）を用いて周波数の解析を行い、これにより楽音
を構成する音名を抽出する方法が考えられる。ところ
が、この方法では通常３オクターブにも及ぶ広い範囲に
て周波数解析を行わなければならないので計算量が膨大
となり、装置が余儀なく大形化されてしまい、実用的で
はない。この発明はこのような従来の課題を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、簡
単な構成で楽音の和音を構成する各要素を抽出すること
のできる和音抽出装置を提供することにある。
おけるチューナーでは、単音についての抽出は可能であ
るが、和音の構成要素を抽出するものについては考案さ
れていない。そこで、簡単に考えられる方法として、音
響機器から発せられる楽音をＦＦＴ（ファーストフーリ
エ変換）を用いて周波数の解析を行い、これにより楽音
を構成する音名を抽出する方法が考えられる。ところ
が、この方法では通常３オクターブにも及ぶ広い範囲に
て周波数解析を行わなければならないので計算量が膨大
となり、装置が余儀なく大形化されてしまい、実用的で
はない。この発明はこのような従来の課題を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、簡
単な構成で楽音の和音を構成する各要素を抽出すること
のできる和音抽出装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、楽音入力信号に含まれる和音の構成要素を抽
出する和音抽出装置において、アナログの楽音入力信号
をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、１オクターブを
構成する１２音階（Ｃ，Ｃ#，Ｄ，Ｄ#，Ｅ，Ｆ，Ｆ#，
Ｇ，Ｇ#，Ａ，Ａ#，Ｂ）の各周波数に対応した基準波形
を記憶する基準波形記憶手段と、前記ディジタル化され
た楽音入力信号と前記各基準波形とを所定のサンプリン
グ点毎に乗じる乗算手段と、前記各サンプリング点での
乗算結果の総和を求める加算手段と、前記加算結果の二
乗を演算する二乗演算手段と、前記各二乗演算結果のう
ち、上位のいくつかの音階を当該入力信号の和音構成要
素であると判定する和音要素判定手段と、この和音要素
を表示する表示手段と、を有することが特徴である。
本発明は、楽音入力信号に含まれる和音の構成要素を抽
出する和音抽出装置において、アナログの楽音入力信号
をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段と、１オクターブを
構成する１２音階（Ｃ，Ｃ#，Ｄ，Ｄ#，Ｅ，Ｆ，Ｆ#，
Ｇ，Ｇ#，Ａ，Ａ#，Ｂ）の各周波数に対応した基準波形
を記憶する基準波形記憶手段と、前記ディジタル化され
た楽音入力信号と前記各基準波形とを所定のサンプリン
グ点毎に乗じる乗算手段と、前記各サンプリング点での
乗算結果の総和を求める加算手段と、前記加算結果の二
乗を演算する二乗演算手段と、前記各二乗演算結果のう
ち、上位のいくつかの音階を当該入力信号の和音構成要
素であると判定する和音要素判定手段と、この和音要素
を表示する表示手段と、を有することが特徴である。
【０００５】また、前記基準波形記憶手段に記憶された
１２種の基準波形の各サンプリング点を１点おきに削除
し、残されたサンプリング点の間隔を元のサンプリング
点の間隔に縮めることにより、各基準波形の音階よりも
１オクターブ高い音階の基準波形を生成する手段、及
び、前記基準波形記憶手段に記憶された１２種の基準波
形の各サンプリング点間に、補間により求めた新たなサ
ンプリング点を追加し、このサンプリング点を含めた各
サンプリング点の間隔を元のサンプリング点の間隔に広
げることにより、各基準波形の音階よりも１オクターブ
低い音階の基準波形を生成する手段を具備することによ
り、３オクターブにわたる基準波形を生成することを特
徴とする。また、前記入力信号の低周波成分を除去する
低周波除去フィルタを設け、前記入力信号の強迫を検出
する強迫検出手段を配設し、基準波形をメキシカンハッ
ト型とすることを特徴とする。更に、前記和音要素判定
手段にて得られた和音構成要素を楽音信号に変換して後
段の音響機器に接続するためのＭＩＤＩを配置したこと
を特徴とする。
１２種の基準波形の各サンプリング点を１点おきに削除
し、残されたサンプリング点の間隔を元のサンプリング
点の間隔に縮めることにより、各基準波形の音階よりも
１オクターブ高い音階の基準波形を生成する手段、及
び、前記基準波形記憶手段に記憶された１２種の基準波
形の各サンプリング点間に、補間により求めた新たなサ
ンプリング点を追加し、このサンプリング点を含めた各
サンプリング点の間隔を元のサンプリング点の間隔に広
げることにより、各基準波形の音階よりも１オクターブ
低い音階の基準波形を生成する手段を具備することによ
り、３オクターブにわたる基準波形を生成することを特
徴とする。また、前記入力信号の低周波成分を除去する
低周波除去フィルタを設け、前記入力信号の強迫を検出
する強迫検出手段を配設し、基準波形をメキシカンハッ
ト型とすることを特徴とする。更に、前記和音要素判定
手段にて得られた和音構成要素を楽音信号に変換して後
段の音響機器に接続するためのＭＩＤＩを配置したこと
を特徴とする。
【０００６】上述の如く構成された本発明によれば、音
響機器等から発せられたアナログの楽音のＡ／Ｄ変換器
によりディジタル化される。そして、この楽音信号の波
形と１オクターブを構成する１２種の基準波形との間
で、サンプリング点毎に乗算が行われ、各乗算結果の総
和が求められる。従って、楽音信号の波形と基準波形の
周期が一致すれば、乗算結果は大きくなるので、加算手
段にて求められる総和は大きい値となる。そして、この
ような演算を１２種の基準波形との間で行い、加算結果
の大きい基準波形に対応する音階を求めれば、楽音入力
信号の和音を抽出することができるようになる。
響機器等から発せられたアナログの楽音のＡ／Ｄ変換器
によりディジタル化される。そして、この楽音信号の波
形と１オクターブを構成する１２種の基準波形との間
で、サンプリング点毎に乗算が行われ、各乗算結果の総
和が求められる。従って、楽音信号の波形と基準波形の
周期が一致すれば、乗算結果は大きくなるので、加算手
段にて求められる総和は大きい値となる。そして、この
ような演算を１２種の基準波形との間で行い、加算結果
の大きい基準波形に対応する音階を求めれば、楽音入力
信号の和音を抽出することができるようになる。
【０００７】また、各基準波形のサンプリング点を１点
おきに削除し、残されたサンプリング点を元のサンプリ
ング間隔に縮めれば、周期が半分に圧縮された基準波形
が得られ、これは元の基準波形の２倍の周波数となる。
従って、１オクターブ高い音階についての基準波形とす
ることができる。更に、これとは反対に、各基準波形の
サンプリング点の間に、補完処理により新たなサンプリ
ング点を追加し、この新たなサンプリング点を含む全体
のサンプリング点の間隔を元のサンプリング点間隔に広
げれば、周波数が半分となるので１オクターブ低い音階
についての基準波形とすることができるようになる。従
って、全体で３オクターブの範囲に亘って和音を抽出す
ることができるようになる。また、楽音入力信号から低
周波成分を取り除く低周波除去フィルタを配置すれば、
音階の存在しない低周波成分を除去することができるよ
うになるので、相関を演算する際の精度が向上するよう
になる。
おきに削除し、残されたサンプリング点を元のサンプリ
ング間隔に縮めれば、周期が半分に圧縮された基準波形
が得られ、これは元の基準波形の２倍の周波数となる。
従って、１オクターブ高い音階についての基準波形とす
ることができる。更に、これとは反対に、各基準波形の
サンプリング点の間に、補完処理により新たなサンプリ
ング点を追加し、この新たなサンプリング点を含む全体
のサンプリング点の間隔を元のサンプリング点間隔に広
げれば、周波数が半分となるので１オクターブ低い音階
についての基準波形とすることができるようになる。従
って、全体で３オクターブの範囲に亘って和音を抽出す
ることができるようになる。また、楽音入力信号から低
周波成分を取り除く低周波除去フィルタを配置すれば、
音階の存在しない低周波成分を除去することができるよ
うになるので、相関を演算する際の精度が向上するよう
になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明が適用された和音抽
出装置に係る一実施形態の構成を示すブロック図であ
り、図示のようにこの和音抽出装置は、入力されるアナ
ログの楽音信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器１と、
このＡ／Ｄ変換器１の出力側に接続され、入力信号の低
周波成分を除去する低周波除去フィルタ２と、１オクタ
ーブを構成する１２音階（Ｃ，Ｃ#，Ｄ，Ｄ#，Ｅ，Ｆ，
Ｆ#，Ｇ，Ｇ#，Ａ，Ａ#，Ｂ）の各周波数に対応した基
準波形が記憶される基準波形記憶部４と、１２種の基準
波形の各サンプリング点間に任意の補間方法により新た
なサンプリング点を生成することにより１オクターブ低
い音階の基準波形を生成する追加部５と、１２種の基準
波形の各サンプリング点を１つおきに削除することによ
り１オクターブ高い音階の基準波形を生成する削除部６
と、低周波成分が除去された入力信号と基準波形記憶部
４にて記憶されている１２種の基準波形及び追加部５、
削除部６にて生成された１オクターブ低い基準波形と１
オクターブ高い基準波形との間で、所定のサンプリング
点毎に乗算を行う乗算演算部３と、を有している。
基づいて説明する。図１は、本発明が適用された和音抽
出装置に係る一実施形態の構成を示すブロック図であ
り、図示のようにこの和音抽出装置は、入力されるアナ
ログの楽音信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器１と、
このＡ／Ｄ変換器１の出力側に接続され、入力信号の低
周波成分を除去する低周波除去フィルタ２と、１オクタ
ーブを構成する１２音階（Ｃ，Ｃ#，Ｄ，Ｄ#，Ｅ，Ｆ，
Ｆ#，Ｇ，Ｇ#，Ａ，Ａ#，Ｂ）の各周波数に対応した基
準波形が記憶される基準波形記憶部４と、１２種の基準
波形の各サンプリング点間に任意の補間方法により新た
なサンプリング点を生成することにより１オクターブ低
い音階の基準波形を生成する追加部５と、１２種の基準
波形の各サンプリング点を１つおきに削除することによ
り１オクターブ高い音階の基準波形を生成する削除部６
と、低周波成分が除去された入力信号と基準波形記憶部
４にて記憶されている１２種の基準波形及び追加部５、
削除部６にて生成された１オクターブ低い基準波形と１
オクターブ高い基準波形との間で、所定のサンプリング
点毎に乗算を行う乗算演算部３と、を有している。
【０００９】更に、各サンプリング点毎に求められた乗
算結果の総和を求める加算演算部７と、この加算結果の
二乗を求める二乗演算部８と、１２種３オクターブの各
音階毎に得られた二乗演算の結果のうち大きい方から上
位３〜４つを選択する和音要素判定部９と、この和音要
素から入力信号の和音（コード）を求める和音判定部１
０と、求められた和音を表示する和音表示部１１と、入
力される楽音信号の強迫を検出してこの強迫信号を和音
要素判定部９に出力する強迫検出部１２と、和音判定部
１０にて求められた和音を楽音信号として外部の音響機
器に出力するＭＩＤＩ１３と、を有している。そして、
乗算演算部３と加算演算部７とにより相互相関演算手段
が構成される。
算結果の総和を求める加算演算部７と、この加算結果の
二乗を求める二乗演算部８と、１２種３オクターブの各
音階毎に得られた二乗演算の結果のうち大きい方から上
位３〜４つを選択する和音要素判定部９と、この和音要
素から入力信号の和音（コード）を求める和音判定部１
０と、求められた和音を表示する和音表示部１１と、入
力される楽音信号の強迫を検出してこの強迫信号を和音
要素判定部９に出力する強迫検出部１２と、和音判定部
１０にて求められた和音を楽音信号として外部の音響機
器に出力するＭＩＤＩ１３と、を有している。そして、
乗算演算部３と加算演算部７とにより相互相関演算手段
が構成される。
【００１０】図２は、乗算演算部３、加算演算部７及び
二乗演算部８の詳細な構成を示す説明図であり、図示の
ように入力信号は、複数の遅延器２１（２１ー1〜２１ー
n）により所定時間づつ遅延される。そして、元の入力
波形及び各遅延器２１（２１ー1〜２１ーn）にて遅延され
た信号はそれぞれ１２系列設けられた乗算器２２（２２
ー1〜２２ーn+1）に供給される。また、各乗算器２２（２
２ー1〜２２ーn+1）には、基準波形記憶部４に記憶されて
いる１２種の基準波形の各サンプリング点毎のデータが
供給され、これらの間で、乗算が行われるようになって
いる。各乗算器２２（２２ー1〜２２ーn+1）の出力側に
は、それぞれ加算器２３（２３ー1〜２３ーn）が配設され
ており、該加算器２３（２３ー1〜２３ーn）により、各乗
算器２２（２２ー1〜２２ーn+1）にて乗算された結果が逐
次加算され、最終段にて総和が求められるようになって
いる。最終段の加算器２３ーnの出力側には、この出力値
を二乗するための乗算器２４が配置されている。
二乗演算部８の詳細な構成を示す説明図であり、図示の
ように入力信号は、複数の遅延器２１（２１ー1〜２１ー
n）により所定時間づつ遅延される。そして、元の入力
波形及び各遅延器２１（２１ー1〜２１ーn）にて遅延され
た信号はそれぞれ１２系列設けられた乗算器２２（２２
ー1〜２２ーn+1）に供給される。また、各乗算器２２（２
２ー1〜２２ーn+1）には、基準波形記憶部４に記憶されて
いる１２種の基準波形の各サンプリング点毎のデータが
供給され、これらの間で、乗算が行われるようになって
いる。各乗算器２２（２２ー1〜２２ーn+1）の出力側に
は、それぞれ加算器２３（２３ー1〜２３ーn）が配設され
ており、該加算器２３（２３ー1〜２３ーn）により、各乗
算器２２（２２ー1〜２２ーn+1）にて乗算された結果が逐
次加算され、最終段にて総和が求められるようになって
いる。最終段の加算器２３ーnの出力側には、この出力値
を二乗するための乗算器２４が配置されている。
【００１１】そして、本実施形態では、入力信号と、各
種基準波形との畳み込み演算を行うことにより相互相関
係数を求め、この大きさを比較することによって、どの
音階の信号が含まれているかを認識するものである。つ
まり、入力波形と基準波形との畳み込み演算を行うと、
当該基準波形と周期が一致したときに高い相関が得られ
るので、高い相関が得られた上位３〜４つの音階を選択
すれば、入力信号の和音構成要素を抽出することができ
るのである。次に、上述の如く構成された本実施形態の
作用について説明する。まず、被測定対象となる楽音信
号が当該和音抽出装置に入力されると、図１に示すＡ／
Ｄ変換器１によりディジタル化され、低周波除去フィル
タ２により低周波成分が除去される。
種基準波形との畳み込み演算を行うことにより相互相関
係数を求め、この大きさを比較することによって、どの
音階の信号が含まれているかを認識するものである。つ
まり、入力波形と基準波形との畳み込み演算を行うと、
当該基準波形と周期が一致したときに高い相関が得られ
るので、高い相関が得られた上位３〜４つの音階を選択
すれば、入力信号の和音構成要素を抽出することができ
るのである。次に、上述の如く構成された本実施形態の
作用について説明する。まず、被測定対象となる楽音信
号が当該和音抽出装置に入力されると、図１に示すＡ／
Ｄ変換器１によりディジタル化され、低周波除去フィル
タ２により低周波成分が除去される。
【００１２】図３〜図５は、基準波形記憶部４に記憶さ
れている１２種の基準波形の形状を示す特性図であり、
図３に示す曲線Ｓ１は「Ｃ」，Ｓ２は「Ｃ#」，Ｓ３は
「Ｄ」，Ｓ４は「Ｄ#」，Ｓ５は「Ｅ」，Ｓ６は
「Ｆ」，図４に示すＳ７は「Ｆ#」，Ｓ８は「Ｇ」，Ｓ
９は「Ｇ#」，Ｓ１０は「Ａ」，Ｓ１１は「Ａ#」，そし
て図５に示すＳ１２は「Ｂ」の基準波形をそれぞれ示し
ており、各基準波形はガウス曲線を２回微分した波形、
所謂メキシカンハット型を成している。ここで、半音の
違いは周波数が1.059倍（周知）であるから、このメキ
シカンハット型の波形は半音変わる毎（例えば、ＣとＣ
#）に周期が1/1.059に縮む、または1.059倍に広がるよ
うに変化し、１オクターブ高くなると周期は半分とな
り、反対に１オクターブ低くなると周期は２倍となる。
れている１２種の基準波形の形状を示す特性図であり、
図３に示す曲線Ｓ１は「Ｃ」，Ｓ２は「Ｃ#」，Ｓ３は
「Ｄ」，Ｓ４は「Ｄ#」，Ｓ５は「Ｅ」，Ｓ６は
「Ｆ」，図４に示すＳ７は「Ｆ#」，Ｓ８は「Ｇ」，Ｓ
９は「Ｇ#」，Ｓ１０は「Ａ」，Ｓ１１は「Ａ#」，そし
て図５に示すＳ１２は「Ｂ」の基準波形をそれぞれ示し
ており、各基準波形はガウス曲線を２回微分した波形、
所謂メキシカンハット型を成している。ここで、半音の
違いは周波数が1.059倍（周知）であるから、このメキ
シカンハット型の波形は半音変わる毎（例えば、ＣとＣ
#）に周期が1/1.059に縮む、または1.059倍に広がるよ
うに変化し、１オクターブ高くなると周期は半分とな
り、反対に１オクターブ低くなると周期は２倍となる。
【００１３】そして、図２に示す各遅延回路２１ー1〜２
１ーnにより１サンプリング時間づつ遅延された入力信号
は、それぞれ乗算器２２（２２ー1〜２２ーn+1）に供給さ
れ、また、各乗算器２２（２２ー1〜２２ーn+1）には１２
種の基準波形の各サンプリング点における値が入力され
るので、これらの間での乗算が行われる。次いで、各遅
延毎に行われる乗算の結果は、各加算器２３（２３ー1〜
２３ーn）により逐次加算され、最終段の加算器２３ーnの
加算結果は各乗算器２２（２２ー1〜２２ーn+1）における
乗算結果の総和となる。その後、求められた総和は乗算
器２４により二乗され、例えば、総和の値がマイナスの
場合であっても全て符号がプラスに統一されて和音要素
判定部９に供給される。また、図１に示した追加部５で
は、基準波形の各サンプリング点の間に、例えば直線補
間等の手法により新たなサンプリング点となる補間点を
生成し、その後、この補間点を含む全サンプリング点の
間隔を元の間隔になるように広げることにより、全体の
幅が２倍（周波数は1/2）となる１オクターブ低い音階
の基準波形を生成する。これとは反対に、削除部６で
は、基準波形の各サンプリング点を１つおきに削除し、
その後、残されたサンプリング点の間隔を元のサンプリ
ング点の間隔に縮めることにより、全体の幅が1/2（周
波数は２倍）となる１オクターブ高い音階の基準波形を
生成する。
１ーnにより１サンプリング時間づつ遅延された入力信号
は、それぞれ乗算器２２（２２ー1〜２２ーn+1）に供給さ
れ、また、各乗算器２２（２２ー1〜２２ーn+1）には１２
種の基準波形の各サンプリング点における値が入力され
るので、これらの間での乗算が行われる。次いで、各遅
延毎に行われる乗算の結果は、各加算器２３（２３ー1〜
２３ーn）により逐次加算され、最終段の加算器２３ーnの
加算結果は各乗算器２２（２２ー1〜２２ーn+1）における
乗算結果の総和となる。その後、求められた総和は乗算
器２４により二乗され、例えば、総和の値がマイナスの
場合であっても全て符号がプラスに統一されて和音要素
判定部９に供給される。また、図１に示した追加部５で
は、基準波形の各サンプリング点の間に、例えば直線補
間等の手法により新たなサンプリング点となる補間点を
生成し、その後、この補間点を含む全サンプリング点の
間隔を元の間隔になるように広げることにより、全体の
幅が２倍（周波数は1/2）となる１オクターブ低い音階
の基準波形を生成する。これとは反対に、削除部６で
は、基準波形の各サンプリング点を１つおきに削除し、
その後、残されたサンプリング点の間隔を元のサンプリ
ング点の間隔に縮めることにより、全体の幅が1/2（周
波数は２倍）となる１オクターブ高い音階の基準波形を
生成する。
【００１４】これを図６に示す説明図を参照しながら説
明すると、いま、同図（ａ）に示す如くの基準波形が与
えられ、同図黒点にて示すサンプリング点にてデータが
与えられている場合に、各サンプリング点の中間部位に
直線補間等の手法により図中「×」にて示す新たなサン
プリング点を生成し、同図（ｂ）に示すようにサンプリ
ング点の間隔を２倍に広げれば、全体の周期が２倍とな
った波形を得ることができる。この波形は周波数が1/2
となっているので、１オクターブ低い音階の基準波形と
なる。また、図７（ａ）に示す如くの基準信号の各サン
プリング点を１つおきに削除し、残りのサンプリング点
の間隔を半分に縮めれば、同図（ｂ）に示すように、周
期が半分となる基準波形が得られ、この波形は周波数が
２倍となるので、１オクターブ高い音階の基準波形とし
て使用することができるのである。
明すると、いま、同図（ａ）に示す如くの基準波形が与
えられ、同図黒点にて示すサンプリング点にてデータが
与えられている場合に、各サンプリング点の中間部位に
直線補間等の手法により図中「×」にて示す新たなサン
プリング点を生成し、同図（ｂ）に示すようにサンプリ
ング点の間隔を２倍に広げれば、全体の周期が２倍とな
った波形を得ることができる。この波形は周波数が1/2
となっているので、１オクターブ低い音階の基準波形と
なる。また、図７（ａ）に示す如くの基準信号の各サン
プリング点を１つおきに削除し、残りのサンプリング点
の間隔を半分に縮めれば、同図（ｂ）に示すように、周
期が半分となる基準波形が得られ、この波形は周波数が
２倍となるので、１オクターブ高い音階の基準波形とし
て使用することができるのである。
【００１５】そして、追加部５及び削除部６にて得られ
た各基準波形よりも１オクターブ低い音階の基準波形、
及び１オクターブ高い音階の基準波形についても上記と
同様に乗算、加算、二乗の演算をそれぞれ行い、和音要
素判定部９に供給する。そして、和音要素判定部９で
は、３オクターブにわたる各音階の二乗演算結果から上
位３〜４つを抽出し、抽出された各音階を入力された和
音の構成要素であると認識する。このとき、和音要素判
定部９では、強迫検出部１２から出力される強迫のタイ
ミングに同期させて和音を抽出する。つまり、入力され
る楽音信号すべてが単音の集まりというわけでは無く、
複数音階にわたって変化する所謂「スラー」と称する楽
音が含まれており、このような場合には、強迫の出力タ
イミングに同期させて和音を抽出しないと音名を正しく
認識できなくなってしまうので、強迫信号との同期を行
うのである。こうして、抽出された和音構成要素から、
和音判定部１０ではコード（例えば、Ｃメジャ等）を求
め、これを表示部１１にて表示する。また、和音の構成
要素は他の音響機器へ出力するためのＭＩＤＩ１３に出
力される。
た各基準波形よりも１オクターブ低い音階の基準波形、
及び１オクターブ高い音階の基準波形についても上記と
同様に乗算、加算、二乗の演算をそれぞれ行い、和音要
素判定部９に供給する。そして、和音要素判定部９で
は、３オクターブにわたる各音階の二乗演算結果から上
位３〜４つを抽出し、抽出された各音階を入力された和
音の構成要素であると認識する。このとき、和音要素判
定部９では、強迫検出部１２から出力される強迫のタイ
ミングに同期させて和音を抽出する。つまり、入力され
る楽音信号すべてが単音の集まりというわけでは無く、
複数音階にわたって変化する所謂「スラー」と称する楽
音が含まれており、このような場合には、強迫の出力タ
イミングに同期させて和音を抽出しないと音名を正しく
認識できなくなってしまうので、強迫信号との同期を行
うのである。こうして、抽出された和音構成要素から、
和音判定部１０ではコード（例えば、Ｃメジャ等）を求
め、これを表示部１１にて表示する。また、和音の構成
要素は他の音響機器へ出力するためのＭＩＤＩ１３に出
力される。
【００１６】図８は、表示部１１の表示例を示す説明図
であり、この例ではピアノの鍵盤及び５線符が示された
パネル３２上の対応部位にＬＥＤ３１を配置し、和音構
成要素に対応するＬＥＤ１１及びオクターブを表示する
ＬＥＤ３３が点灯するようになっている。つまり、和音
が「ド，ミ，ソ」である場合には、パネル３２上の
「ド，ミ，ソ」に対応する部位のＬＥＤ３１及びオクタ
ーブに対応するＬＥＤ３３が点灯する。このようにし
て、本実施形態においては、入力される楽音信号と予め
設定されている１２種３オクターブの音階の基準波形と
の間で畳み込みの演算を行い、相互相関係数を求め、相
互相関係数の大きい上位３〜４つの音階を当該入力信号
の和音構成要素であると認識し表示する。従って、複数
の単音が混ざって与えられる和音信号のコードを即時に
認識することができるようになる。また、ＦＦＴ（ファ
ーストフーリエ変換法）が低音域の最小分解能の単位で
全帯域の周波数を解析するのに対して、本実施形態では
選択的に相互相関を用いているので、計算量が膨大とな
らず装置の小型化を図ることができるようになる。
であり、この例ではピアノの鍵盤及び５線符が示された
パネル３２上の対応部位にＬＥＤ３１を配置し、和音構
成要素に対応するＬＥＤ１１及びオクターブを表示する
ＬＥＤ３３が点灯するようになっている。つまり、和音
が「ド，ミ，ソ」である場合には、パネル３２上の
「ド，ミ，ソ」に対応する部位のＬＥＤ３１及びオクタ
ーブに対応するＬＥＤ３３が点灯する。このようにし
て、本実施形態においては、入力される楽音信号と予め
設定されている１２種３オクターブの音階の基準波形と
の間で畳み込みの演算を行い、相互相関係数を求め、相
互相関係数の大きい上位３〜４つの音階を当該入力信号
の和音構成要素であると認識し表示する。従って、複数
の単音が混ざって与えられる和音信号のコードを即時に
認識することができるようになる。また、ＦＦＴ（ファ
ーストフーリエ変換法）が低音域の最小分解能の単位で
全帯域の周波数を解析するのに対して、本実施形態では
選択的に相互相関を用いているので、計算量が膨大とな
らず装置の小型化を図ることができるようになる。
【００１７】なお、上記実施形態では、１２音階の基準
波形としてメキシカンハット型の波形を使用したが、本
発明はこれに限定されることは無く、各音階の周期と一
致した波形であれば良い。例えば、平均律における半音
階を検出するのに必要な分解能（５０セント）を得るた
めに、複数周期の周期波形（例えばコサイン波形）の基
準周波数波形に対して窓関数（例えばハニング窓）をか
けた参照波形を以下の（１）式にて作成する。 (0.54-0.46(COS(6.28t))COS(6.28kt) …（１） ここで、ｋは周波数、ｔは時間を示す。この（１）式に
て得られる波形は図９の如く上下に頻繁に変化する波形
となる。そして、発明者は入力波形として４音の和音に
対して１〜２音分のレベルのホワイトノイズを加えた波
形を作成し、この入力波形に対して図９に示す参照波形
を適用して相互相関係数を求める演算を行った結果、安
定且つ精度良く各音の音程を検出することができること
を確認した。
波形としてメキシカンハット型の波形を使用したが、本
発明はこれに限定されることは無く、各音階の周期と一
致した波形であれば良い。例えば、平均律における半音
階を検出するのに必要な分解能（５０セント）を得るた
めに、複数周期の周期波形（例えばコサイン波形）の基
準周波数波形に対して窓関数（例えばハニング窓）をか
けた参照波形を以下の（１）式にて作成する。 (0.54-0.46(COS(6.28t))COS(6.28kt) …（１） ここで、ｋは周波数、ｔは時間を示す。この（１）式に
て得られる波形は図９の如く上下に頻繁に変化する波形
となる。そして、発明者は入力波形として４音の和音に
対して１〜２音分のレベルのホワイトノイズを加えた波
形を作成し、この入力波形に対して図９に示す参照波形
を適用して相互相関係数を求める演算を行った結果、安
定且つ精度良く各音の音程を検出することができること
を確認した。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の単音からなる和音が入力信号として与えられたと
きには、この和音を構成する要素を即時に認識し、表示
することができるので、例えば、音楽を聴きながら採譜
する場合や、カラオケ用のデータを作成するとき等に、
コードを即時に認識することができるので作業の能率化
を図る上で極めて有用である。また、ＭＩＤＩを有して
おり、これを他の音響機器に接続すれば自動で和音を演
奏することができるようになり、ＭＩＤＩ機能を有しな
い和音楽器や、合唱、合奏に対する自動伴奏器として使
用することも可能となる。
複数の単音からなる和音が入力信号として与えられたと
きには、この和音を構成する要素を即時に認識し、表示
することができるので、例えば、音楽を聴きながら採譜
する場合や、カラオケ用のデータを作成するとき等に、
コードを即時に認識することができるので作業の能率化
を図る上で極めて有用である。また、ＭＩＤＩを有して
おり、これを他の音響機器に接続すれば自動で和音を演
奏することができるようになり、ＭＩＤＩ機能を有しな
い和音楽器や、合唱、合奏に対する自動伴奏器として使
用することも可能となる。
【図１】 本発明の一実施形態に係る和音抽出装置の構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図２】 本実施形態の乗算演算部、加算演算部の詳細
な構成を示す説明図。
な構成を示す説明図。
【図３】 基準波形記憶部に記憶される各基準波形
（Ｃ，Ｃ#，Ｄ，Ｄ#，Ｅ，Ｆ）を示す説明図。
（Ｃ，Ｃ#，Ｄ，Ｄ#，Ｅ，Ｆ）を示す説明図。
【図４】 基準波形記憶部に記憶される各基準波形
（Ｃ，Ｆ#，Ｇ，Ｇ#，Ａ，Ａ#）を示す説明図。
（Ｃ，Ｆ#，Ｇ，Ｇ#，Ａ，Ａ#）を示す説明図。
【図５】 基準波形記憶部に記憶される各基準波形
（Ｃ，Ｂ）を示す説明図。
（Ｃ，Ｂ）を示す説明図。
【図６】 追加部にて１オクターブ低い基準波形を生成
する様子を示す説明図。
する様子を示す説明図。
【図７】 削除部にて１オクターブ高い基準波形を生成
する様子を示す説明図。
する様子を示す説明図。
【図８】 表示器の例を示す構成図。
【図９】 基準波形記憶部に記憶される基準波形の他の
形状を示す説明図。
形状を示す説明図。
１ Ａ／Ｄ変換器 ２ 低周波除去フィルタ ３ 乗算演算部 ４ 基準波形記憶部 ５ 追加部 ６ 削除部 ７ 加算演算部 ８ 二乗演算部 ９ 和音要素判定部 １０ 和音判定部 １１ 表示部 １２ 強迫検出部 １３ ＭＩＤＩ ２１（２１ー1〜２１ーn） 遅延器 ２２（２２ー1〜２２ーn+1） 乗算器 ２３（２３ー1〜２３ーn） 加算器 ２４ 乗算器 ３１ ＬＥＤ ３２ パネル
Claims (8)
- 【請求項１】 楽音入力信号に含まれる和音の構成要素
を抽出する和音抽出装置において、 アナログの入力信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換手段
と、 １オクターブを構成する１２音階（Ｃ，Ｃ#，Ｄ，Ｄ#，
Ｅ，Ｆ，Ｆ#，Ｇ，Ｇ#，Ａ，Ａ#，Ｂ）の各周波数に対
応した基準波形を記憶する基準波形記憶手段と、 前記ディジタル化された入力信号と前記１２種の基準波
形との相互相関をそれぞれ演算する相互相関演算手段
と、 前記相互相関演算手段にて求められた各相関値のうち、
相関の高い上位いくつかの音階を当該入力信号の和音で
あると判定する和音要素判定手段と、この和音要素を表
示する表示手段と、 を有することを特徴とする和音抽出装置。 - 【請求項２】 楽音入力信号に含まれる和音の構成要素
を抽出する和音抽出装置において、 アナログの楽音入力信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換
手段と、 １オクターブを構成する１２音階（Ｃ，Ｃ#，Ｄ，Ｄ#，
Ｅ，Ｆ，Ｆ#，Ｇ，Ｇ#，Ａ，Ａ#，Ｂ）の各周波数に対
応した基準波形を記憶する基準波形記憶手段と、 前記ディジタル化された楽音入力信号と前記各基準波形
とを所定のサンプリング点毎に乗じる乗算手段と、 前記各サンプリング点での乗算結果の総和を求める加算
手段と、 前記加算結果の二乗を演算する二乗演算手段と、 前記各二乗演算結果のうち、上位のいくつかの音階を当
該入力信号の和音構成要素であると判定する和音要素判
定手段と、 この和音要素を表示する表示手段と、 を有することを特徴とする和音抽出装置。 - 【請求項３】 前記基準波形記憶手段に記憶された１２
種の基準波形の各サンプリング点を１点おきに削除し、
残されたサンプリング点の間隔を元のサンプリング点の
間隔に縮めることにより、各基準波形の音階よりも１オ
クターブ高い音階の基準波形を生成する手段を有するこ
とを特徴とする請求項１または請求項２のいづれかに記
載の和音抽出装置。 - 【請求項４】 前記基準波形記憶手段に記憶された１２
種の基準波形の各サンプリング点間に、補間により求め
た新たなサンプリング点を追加し、このサンプリング点
を含めた各サンプリング点の間隔を元のサンプリング点
の間隔に広げることにより、各基準波形の音階よりも１
オクターブ低い音階の基準波形を生成する手段を有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２のいづれかに
記載の和音抽出装置。 - 【請求項５】 前記入力信号の低周波成分を除去する低
周波除去フィルタを設けたことを特徴とする請求項１ま
たは請求項２にいづれかに記載の和音抽出装置。 - 【請求項６】 前記入力信号の強迫を検出する強迫検出
手段を配設し、強迫が検出されたタイミングで和音の抽
出を行うことを特徴とする請求項１または請求項２のい
づれかに記載の和音抽出装置。 - 【請求項７】 前記基準波形は、メキシカンハット型で
あることを特徴とする請求項１または請求項２のいづれ
かに記載の和音抽出装置。 - 【請求項８】 前記和音要素判定手段にて得られた和音
構成要素を楽音信号に変換して後段の音響機器に接続す
るためのＭＩＤＩを配置したことを特徴とする請求項１
または請求項２のいづれかに記載の和音抽出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17730096A JP3684274B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 和音抽出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17730096A JP3684274B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 和音抽出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1011066A true JPH1011066A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3684274B2 JP3684274B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=16028597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17730096A Expired - Fee Related JP3684274B2 (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 和音抽出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3684274B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100399737B1 (ko) * | 2001-11-13 | 2003-09-29 | 김정국 | 신호 파형의 분할 및 분할된 구간의 특성화 방법 |
| JP2005234304A (ja) * | 2004-02-20 | 2005-09-02 | Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd | 演奏音判定装置および演奏音判定プログラム |
| JP2008052023A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Toyohashi Univ Of Technology | 多和音の音名と音高推定手法 |
| JP2011090189A (ja) * | 2009-10-23 | 2011-05-06 | Dainippon Printing Co Ltd | 音響信号の符号化方法および装置 |
| JP2011180167A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Dainippon Printing Co Ltd | 音響信号の符号化方法および装置 |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP17730096A patent/JP3684274B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100399737B1 (ko) * | 2001-11-13 | 2003-09-29 | 김정국 | 신호 파형의 분할 및 분할된 구간의 특성화 방법 |
| JP2005234304A (ja) * | 2004-02-20 | 2005-09-02 | Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd | 演奏音判定装置および演奏音判定プログラム |
| JP2008052023A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Toyohashi Univ Of Technology | 多和音の音名と音高推定手法 |
| JP2011090189A (ja) * | 2009-10-23 | 2011-05-06 | Dainippon Printing Co Ltd | 音響信号の符号化方法および装置 |
| JP2011180167A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Dainippon Printing Co Ltd | 音響信号の符号化方法および装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3684274B2 (ja) | 2005-08-17 |
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