JPS6144330A - 基本周波数抽出回路 - Google Patents

基本周波数抽出回路

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JPS6144330A
JPS6144330A JP59166078A JP16607884A JPS6144330A JP S6144330 A JPS6144330 A JP S6144330A JP 59166078 A JP59166078 A JP 59166078A JP 16607884 A JP16607884 A JP 16607884A JP S6144330 A JPS6144330 A JP S6144330A
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JP
Japan
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circuit
peak
signal
positive
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP59166078A
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English (en)
Inventor
Toshio Sakata
坂田 敏雄
Nobuo Obara
小原 伸雄
Kenichi Ono
賢一 小野
Shigeki Yagi
茂樹 八木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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Publication of JPS6144330A publication Critical patent/JPS6144330A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H3/00Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
    • G01H3/04Frequency
    • G01H3/08Analysing frequencies present in complex vibrations, e.g. comparing harmonics present

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、音声あるいは禁音等の高調波成分が非常に
多い信号波形から基本周波a(ピッチ)を実時間で抽出
する事のできる基本周波数抽出回路に閉する。
〔従来の技術〕
音声あるいは楽音等のような高調波成分が非常に多い波
形から基本周波数(ピッチ)を実時間で抽出する事がで
きれば、7/セサイザ一等と接続する事にニジ、入力し
た音声あるいは楽音等の信号を多種多様の晋色で再生す
る事が可能になシ、商品価値の高い製品を供給するφが
できる。
音声あるいは楽音の基本周波a(ピッチ)とは音を聞い
た時に感じる音の高さの感見、いわゆる音程であって、
多むの周波数成分の最も低い周波む成分に相当する。
従来、ピッチを抽出する手寂としては、多数の帯域フィ
ルタを使用する方法、ゼロクロス方法、波形の自己相関
間Oを求める方法等がとられている。
〔発明が解決しょうとする問題点〕
しかし、多数の帯域フィルタを使用する方法においては
、例えば、4オクタ一ブ12音階を3オクターブ分抽出
しょうとすると56faQもの帯域フィルタを形成させ
なければならず、回路が大規模になり、コストも高くな
る。
また、一般に波形の自己相関関数は+11式で求められ
、これは、1個だけ離れた標本値間の積和であり、1個
離れたデータ間に平均的にどれくらい対応関係があるか
を示すものである。
(1)式の自己相関関数値r1が、波形のピッチ周期と
その整数倍の周期でピークをもち、その最大値をとる1
の値が波形のピッチに相当するものである。従って、波
形の自己相関関数を求める方法においては、(1)式の
ごとく、膨大な演Sを必要とするため、リアルタイム処
理するには、困碌でありリアルタイム処理しょうとする
と、かなりの高速クロックを必要とし、(l)式演算の
ためのメモリも杉大になる。゛また、信号波形が無音を
含むと、無音の間では、ピッチ周期のところで、関数値
のピークが出ない故、なんらかの方法に工す、無it部
を検出、あるいは処理する必要がある。現在、この無音
検出あるいは処理の方法としては、ソフトウェアによる
処理が多いが、このソフトウェアによる処理では、無音
検出のアルゴリズムに問題が多く、マたプログラマから
すれば、ソフトウェアの負担が膨大になる。
波形のゼロ交差数音カウントシ、処理するゼロクロス方
法においても、前記と同様、無音を検出あるいは処理す
る方法が問題となる。
本発明はかかる欠点を解決する几め、若干の71−ドウ
エアで、リアルタイムで動作する簡単で安定かつ確実な
基本周波数抽出回路を提供することにある。
〔問題を解決するための手段〕
本発明は、音声あるいは楽音信号の正及び負のピークを
それぞれホールドするピークホールド回路と、音声ある
いは楽音入力信号の正及び負とをそれぞれ比較する比較
器を設け、その比較路出力の一万によってセットし、他
方に工ってリセットするフリップフロップの出力から、
実質的基本周波数を得る工うにし、かつ、相異なる直流
電位を音声あるいは楽音入力信号と、前記ピークホール
ド回路のホールド値に対し加える工うにしたものである
〔作用〕
上記のような構成に工れば、若干のノー−ドウエア((
ニジ、信号の無音部の処理が極めて簡単になハかつリア
ルタイムで動作が可能になる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面に従い詳述する。
第1図は、本発明による基本周波数抽出回路の一実施例
図である。
1.2は反転増1県回路であり、2については増幅率1
倍の信号波形を反転させるためのものである。3,4は
、音声あるいは楽音信号の正及び負のピークをホールド
するピークホールド回路と、そのピークホールド回路の
ホールド値と、音声あるいは楽音入力信号の正及び負の
ピークとをそれぞれ比較する比較器とから構成されるピ
ーク検出及びBで示す互いに反転された波形が、それぞ
れピーク検出回路5,4に入力される。ピーク検出回路
3.4は、それぞれ波形A、Hのピーク値をホールドす
るピークホールド回路と、そのピークホールド回路のホ
ールド値と波形を比較する比較器とから成シ、波形A及
びBのピーク時に比較器の出力が反転する。ピークホー
ルド回路は、図示するコンデンサCにピーク値をアナロ
グ的にホールドするが、抵抗Rに工ってわずかながら放
電している。すなわち、入力波形のピークを検出後はC
と只の時定数に従ってH点及び1点(図示する)の電位
は第2図の人波形とB波形上に示す破紛の曲線となる。
従ってピーク検出回路5,4の出力(第2図のに、Fで
示す)は、入力波形がホールド値工すも低い間は、レベ
ルφとなシ、入力波形がホールド値を越えた点で出力が
反転し、レベル1となる。故にピーク検出回路3,4は
波形のピークを検出することになり、波形Aを正側と考
えれば、ピーク検出回路5は正のピークを、ピーク検出
回路4は負のピークを検出することになる。
仄に、ピーク検出回路3の出力(第2図Eで示す)はS
 RF/F 7をセットし、ピーク検出回路4の出力(
I!2図Fで示す)は5RIP/F7t−IJ上セツト
る工うに動作する。そのタイミングを第2因のEとFと
GKニジ示す。SR?’/F 7は波形Aを正側とする
と正ビークスセットされ、負ピークでリセットされる。
BRF/IP7(DQ、出力(第2図のGに示す)の立
上がシから立上がシ、あるいは立下がシから立下が#)
までの間隔が、信号の基本周波数成分いわゆるピッチ周
期と等しい。
一般に音声あるいは楽音等は、第2図のムとBに示した
工うな複雑かつ大きな振幅変動、波形変基本周波a成分
以外の波形のピークでセットされる場合があるが、SR
F/F’7のQ出力には影響を受けない。また、0とR
の時足数についても前述の理由にニジ、入力信号の周波
截欣分を力源する必要がある。例えば、音声の周波数は
一般に70H2から900)1z程度である九め、だい
たい10m5以上が望ましい。ま九、第1図に示す反転
増幅器1を例えば、カセットテレコ等で工く使用される
A L O(Auto Level Control 
)付のアンプを使用する事にニジ、第2図のJに示す工
うな部分が大幅に改善されることが実験的に確かめられ
ている。
入力信号がない無音時の場合の動作を説明する第1回に
示す170バイアス回路5は、波形A及びBK対し直流
的電位を加えるものであ〕、第2図Cで示す。すなわち
波形A及びBは0点のレベルを中心に振れることKなる
。1)Cバイアス回路6は、ピーク検出回路3及び4内
部のピークホールド回路のホールド値に対し直流的電位
を加えるものであυ、第2図のDで示す。すなわちピー
クホールド回路のホールド値のCxRで放電し終った連
終的電位はD点のレベルになる。第2図に示すD点のレ
ベルを0点のレベルエり高くすることは音声あるいは、
楽音等の入力レベルの最大il!(ピーク)が、ホール
ド値ニジも低ければ、ピッチ検出回路5,4は常にレベ
ルφを出力する。すなわちSRF/F’ 7のQ出力の
状態がレベル1かφのまま変化しなくなるということで
ある。従って、SR?/? 7のQ出力の立上がシから
あるいは、立下がりから一定期閣カウ/トすることに工
す容易に1無音と信号が入った時の区別が可能になる。
そして、LIGバイアス回路5とDCバイアス回路6が
与える電位の差1cよって、無音とするレベルV)軛凹
で変えることか可能になる。LIOノ鴫イアス回路5,
6は、直流的に電位を加えるものであれはなんでも工く
、簡単な抵抗分割あるいはオペアンプ等でa故される。
第1図に示すSRF’/F 7のQ出力(第2図のGで
示す)の立上がシから立上が9までの計数方法全具体的
に説明する。3g1図に示す微分回路8゜及び遅延回路
9はSRF/F 7のQ出力17cニジ、第2図に示す
φL及びφRを出力する。φLとφRは、SRF/I’
7のQ出力が立上がった時、いわゆる入力波形の正ピー
クのみで発生し、その周期は、入力信号のピッチ周期に
等しい。
ここで、φL傷信号ラッチ回路12のクロック入力とし
て動作し、φR傷信号カウンタ11のリセット入力とし
て動作する。このカウンタ11は15〜16ビツトのバ
イナリアップ形式であるのが好ましい。そしてカウンタ
11は信号のピッチ毎に発生するφR傷信号エリリセッ
トされ、それ以外はI M B−Zのクロックを計数し
ている。またラッチ回路12はφL傷信号エシカウ/り
11の+11数値を保持する。このφL傷信号φR[号
のわずかに直前で発生するため、カウンタ11が17−
ttセットれる直前のiliをラッチ回路12が保持す
るすなわち、第2図のタイミングTI(図示)で計数さ
れた値は、タイミングT2(図示する)の領域でラッチ
保持されている。このように、ラッチ回路12の保持内
容は、信号のピッチに従ってリアルタイムで新データを
検知している。そしてカウンタ11のクロックがIM)
IZであるため、例えば、カウンタ11の計数値が「2
000Jであれば、信号のピッチ周期は2msとなり、
基本周波敬は5oonzとなる。
仄K、プロセッサ等にデータを受渡す場合、ラッチ回路
12の保持内容は、プロセッサからの指示に工fi、R
D信号と、aS信号が有効となった時に1アンドゲート
14はレベル1となシ、プロセッサ側のデータバス(I
)ATA BUEiで示ス)へ乗せられる。つまシプロ
セッサが必要とする時のピッチデータがリアルタイムで
データバス上へ供給される。RI11!号は1.プロセ
ッサがデータを読み込む時に出す信号であ6.as倍信
号チップセレクト信号であって、通常は、複数のア)”
1//C0組せせにエリ構成されるが、ここでは、一つ
のチップセレクト信号として示した。
なお、カウンタ11の計数値がいくらであればその入力
の音程がどの音名に相当するかという、tt計数値音名
一覧表を以下の表に示す。
表 この表で、ピッチ許容周期という項目は、音楽的^、記
記音音程比べて許容されるべき入カビツチ周期という意
味であシ、音程が若干ずれていても、該当する音程近辺
の音名に置き換えて認識するということである。また、
許容計数値は、カウンタ11の計測11[を表わす。
本発明では、カウンタ11のクロックt−IMBZで説
明したが、これに限るものではない。また反転増幅回路
2に工す、入力波形を反転させたが、ピッチ検出回路4
内のピークホールド回路のダイオードの方向を逆向きに
することによシ、反転増幅回路2が省略可能な挙はいう
までもない。また反転増幅回路1は正転型増幅回路にし
ても全く同等の機能が得られ、波形の負ピーク側でピッ
チ周期を計数しても工い。
〔発明の効果〕
以上本発明の構成に工れば、久の工うな効果が期待でき
る。
(1)高精度かつ簡単な回路構成で効率工く、安定にし
かもリアルタイムでピッチを抽出できる。
(2)本発明によるピッチ抽出回路は、比較的汎用性の
高いものであるため、商品価値の高い製品を供給するこ
とができる。
(3)  プロセッサのパスラインでデータ転送を行う
ため、このパスラインを利用してプリンタ、あるいは、
CRT等の工10機器を容易に追加できる。またプログ
ラマからみてソフトウェアの負相が極めて軽減できる。
【図面の簡単な説明】
第1囚は本発明による基本周波む抽出回路の一実例を示
す回路図、第2図は第1図の本発明による基本周波数抽
出回路の各部のタイミング図である。 5.4・・・ピーク検出回路 5.6・・・1)08177回路 7・・・フリップ70ツブ 10・・・発振回路 11・・・カウンタ 12・・・ラッチ回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)音声あるいは楽音入力信号の正及び負のピークを
    それぞれホールドするピークホールド回路と、前記ピー
    クホールド回路のホールド値と、音声あるいは楽音入力
    信号の正及び負のピークとをそれぞれ比較する比較器と
    、前記比較器の一方の比較出力によつてセットされ、他
    方の比較出力によつてリセットされるフリップフロップ
    とから構成され、前記音声あるいは楽音入力信号に対し
    直流的電位を加える第1の直流バイアス回路と、前記ピ
    ークホールド回路のホールド値に対し直流的電位を加え
    る第2の直流バイアス回路とを具備した事を特徴とする
    基本周波数抽出回路。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載のフリップフロップ出
    力の周期計数手段として、発振回路と、その発振回路の
    出力を計数するカウンタ回路と、そのカウンタ回路の出
    力を保持するラッチ回路とを具備したことを特徴とする
    基本周波数抽出回路。
JP59166078A 1984-08-08 1984-08-08 基本周波数抽出回路 Pending JPS6144330A (ja)

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JP59166078A JPS6144330A (ja) 1984-08-08 1984-08-08 基本周波数抽出回路

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JPS6144330A true JPS6144330A (ja) 1986-03-04

Family

ID=15824570

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JP (1) JPS6144330A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992002913A1 (en) * 1990-07-27 1992-02-20 Hill James L Sound detection system
JP2005157257A (ja) * 2003-04-22 2005-06-16 Yamaha Corp 音高抽出装置、音高補正装置およびプログラム
EP2187385A1 (en) 2008-11-12 2010-05-19 Yamaha Corporation Pitch detection apparatus and method

Cited By (3)

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JP2005157257A (ja) * 2003-04-22 2005-06-16 Yamaha Corp 音高抽出装置、音高補正装置およびプログラム
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