JPS6223877B2 - - Google Patents

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JPS6223877B2
JPS6223877B2 JP53163622A JP16362278A JPS6223877B2 JP S6223877 B2 JPS6223877 B2 JP S6223877B2 JP 53163622 A JP53163622 A JP 53163622A JP 16362278 A JP16362278 A JP 16362278A JP S6223877 B2 JPS6223877 B2 JP S6223877B2
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JP
Japan
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signal
output
binary
musical tone
tone
Prior art date
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JP53163622A
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English (en)
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JPS5585227A (en
Inventor
Yoshihiro Suzuki
Susumu Matsukura
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YOKOKAWA DENKI KK
Original Assignee
YOKOKAWA DENKI KK
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、楽音分析装置に関するものであつ
て、詳しくは、楽音信号を基音毎に2値化信号に
変換する信号変更手段および複数の2値化信号を
入力として所定の2値化信号を抽出して送出する
信号抽出手段とを含む装置に関するものであり、
特に、その信号変換手段の改良に関するものであ
る。
第1図は、この種装置の概念構成図であつて、
10は楽音信号の入力端子、20は楽音信号を基
音毎に2値化信号に変換する信号変換部、30は
複数の2値化信号を入力として1つあるいは複数
の所定の2値化信号を同時に抽出して送出する信
号抽出部、40は抽出される2値化信号を記録す
る記録部である。
第2図は、このような装置を構成する信号変換
部の従来の回路例を示すブロツク図であつて、
AMPは増幅器、BPF1〜BPFoはそれぞれ所定の
周波数通過帯域幅を有するバンドパスフイルタで
ある。これらフイルタBPFの中心周波数は基音周
波数に対応するようにほぼ1/12オクターブ毎に設
定されている。また、これらフイルタBPFの入力
端子は、増幅器AMPの出力端子に並列に接続さ
れている。DET1〜DEToはそれぞれ対応したフ
イルタBPF1〜BPFoの出力信号の包絡線を検出す
る検波器であつて、その具体例を第3図に示す。
CMP1〜CMPoはそれぞれ対応した検波器DET1
DEToの出力信号を2値化するための比較器であ
る。DET0は増幅器AMPの出力信号を検波して増
幅器AMPの自動利得調整を行なうための検波器
である。このような構成において、入力端子10
に楽音信号が印加されると、出力端子T1〜To
は、それぞれの基音に対応した2値化信号が送出
されることになる。
しかし、このような構成によれば、第3図に示
したような検波器DETの出力信号のリツプルを
小さくするために時定数を大きくしなければなら
ず、それだけ応答性が悪くなる。また、周波数に
応じて最適時定数が異なるので音域によつて応答
性が異なることになるが、第3図のような検波器
では高音領域になるにしたがつて応答性が良くな
り、倍音を伴つた基音の場合には基音よりも先に
倍音が2値化信号に変換されて誤動作することが
ある。
一方、自動利得調整ループに着目すると、第2
図の回路では、フイルタBPFの入力端子の信号,
すなわち時間領域の信号の最大値をピーク整流し
て増幅器AMPの利得調整を行なつていることに
なる。しかし、このような時間領域での最大値に
基づく自動利得調整のみの場合には、フイルタ
BPFの出力信号である周波数領域での信号レベル
が大きく変動して、比較器CMPの比較動作が不
安定になることがある。
本発明は、これら従来の欠点を解決したもので
あつて、以下、図面を用いて詳細に説明する。
第4図は、本発明に基づく信号変換部の一実施
例を示すブロツク図であつて、第2図と同等部分
には同一符号を付している。第4図において、
RTM1〜RTMoはそれぞれ比較器CMP1〜CMPo
パルス列出力信号で駆動されるリトリガラブルモ
ノマルチ回路であつて、入力信号の1周期以上の
パルス幅の出力信号を発生するものである。な
お、本実施例において、フイルタBPFと比較器
CMPとは直結されているが、これらフイルタ
BPFと比較器CMPとの間に、時定数のない検波
器を挿入してもよく、さらに、それら検波器を全
波整流形としてもよい。これら検波器を挿入する
ことにより、比較器CMPの入力波形が改善でき
るとともに、全波整流形の検波器を用いた場合に
はリトリガラブルモノマルチ回路RTMの出力信
号のパルス幅を検波器がない場合あるいは半波整
流形の検波器を用いた場合に比べて短くすること
ができ、各基音に対応した2値化信号のパルス幅
を楽音信号中の基音の長さにより近づけることが
できる。
第5図は、第4図の回路の動作を説明するため
の波形図であつて、比較のために第2図の各部の
波形を併記している。第5図において、aはフイ
ルタBPFの出力波形Sf、bは第2図における検
波器DETの出力波形Sd、cは同じく第2図の比
較器CMPの出力波形Sc1、dは第4図の比較器
CMPの出力波形Sc2、eは第4図のリトリガラブ
ルモノマルチ回路RTMの出力波形Smである。a
に示すフイルタBPFの出力波形Sfを比較器CMP
により適当な基準レベルでスライスすると、dに
示すような1周期に1個のパルスが対応したパル
ス列信号Sc2が得られる。このパルス列信号Sc2
1周期以上のパルス幅信号を発生するリトリガラ
ブルモノマルチ回路RTMを駆動することによ
り、eに示すようにフイルタBPFの出力信号Sf
の持続時間に応じて伸長されたパルス幅の出力信
号Smが得られる。このようにして得られる出力
信号Smは、第2図の構成により得られるcに示
すような出力信号Sc1と比べて遅れが少なく、実
際の音長(フイルタBPFの出力信号Sfの持続時
間)により近いものとなり、音域の違いによる遅
れ時間の差を生じることはなく、より精度の高い
基音検出を行なうことができる。なお、第5図の
構成において、必要に応じてリトリガラブルモノ
マルチ回路RTMに時定数をもたせ、その出力信
号のパルス幅を適当に調整することにより、高域
周波数の音長信号が低域周波数の音長信号からは
み出さないようにすることもできる。また、高域
周波数に対応したリトリガラブルモノマルチ回路
RTMに遅延要素を挿入して、相対的に高域周波
数の応答性を劣化させることもできる。
第6図は、本発明に基づく信号変換部の他の実
施例を示すブロツク図であつて、第2図と同等部
分には同一符号を付している。第6図において、
AOGはアナログオアゲート、TCは時定数回路で
あり、これら回路は楽音信号の周波数領域の最大
振幅値を一定に保つように増幅器AMPの利得を
自動調整するループを形成している。アナログオ
アゲートAOGは、複数のアナログ入力信号のう
ち最大値のものを出力する機能を有するものであ
り、第6図の回路では検波器DET1〜DEToの出
力信号を入力としてそのうちの最大値のものを送
出する。第7図に、これらアナログオアゲート
AOGおよび時定数回路TCの具体的な回路例を示
す。
ところで、楽音信号には多数の倍音を含むもの
が多くあり、特に、基音に比べて低音のレベルが
高い場合の時間領域の波形には大きなピークが発
生することがある。このように、時間軸波形に大
きなピークがあることは、そのスペクトラムが広
帯域にわたつていることを意味する。このような
楽音信号を第2図のような信号変換部に入力した
場合、増幅器AMPは時間領域のピーク値にした
がつて自動利得調整されるので、各スペクトラム
のレベルが低下してしまうことさえあつた。しか
し、第6図の構成によれば、スペクトラムの最大
振幅値で増幅器AMPの自動利得調整を行なうの
で、周波数領域での信号レベルを適性に制御する
ことができ、より安定な2値化変換動作が得られ
る。
なお、第6図では、周波数領域での自動利得調
整ループのみを設けた例を示しているが、従来の
時間領域での自動利得調整ループを併用すること
もできる。また、第6図の自動利得調整ループを
第4図の回路に適用することもできる。第8図に
このような信号変換部の構成例を示す。第8図の
ように構成することにより、第4図の回路と第6
図の回路の効果を併せもつた特性の優れた2値化
信号変換部が得られる。
第9図は、第1図における信号抽出部30の一
例を示すブロツク図であつて、Ioは音長信号の入
力端子、I1〜Ioは各基音に対応した2値化信号
の入力端子、O1〜Ooは抽出される2値化信号の
出力端子、Ga1〜Gaoはインヒビツトゲート(以
下第1のゲートという)、Gb1〜Gboはアンドゲ
ート(以下第2のゲートという)である。ゲート
a1〜GaoおよびGb1〜Gboの一方の入力端子に
はそれぞれ対応した2値化信号の入力端子Il
oが接続されていて、他方の入力端子および出
力端子は次のように接続されている。すなわち、
初段のゲートGa1,Gb1の他方の入力端子には音
長信号の入力端子Ioが共通に接続されている。そ
して、初段の第1のゲートGa1の出力端子は第2
段のゲートGa2,Gb2の他方の入力端子に共通に
接続され、初段の第2のゲートGb1の出力端子は
抽出される2値化信号の出力端子O1に接続され
ている。以下同様に、各段の第1のゲートGa
出力端子は次段の第1,第2のゲートGa,Gb
他方の入力端子に共通にカスケード状に接続さ
れ、各段の第2のゲートGbの出力端子はそれぞ
れ対応した2値化信号の出力端子Oに接続されて
いる。このような構成において、信号変換部20
から出力端子O2に2値化信号を生じるような単
一の基本周波数Fとその高調波成分nF(n=
1,2,3,…)に対応した複数の基音の2値化
信号が入力端子I1〜Ioの所定の端子に印加さ
れ、音長検出部(図示せず)から被測定楽音信号
の音長に対応した信号が入力端子Icに印加された
ものとする。すなわち、ある時間において、少な
くとも入力端子Io,I2には“1”が印加されI1
は“0”が印加されている。この結果、初段の第
1のゲートGa1の出力は“1”となり、その出力
は第2段のゲートGa2,Gb2の他方の入力端子に
印加される。そして、第2段の第1のゲートGa2
の出力は“0”となつているので、このゲートG
a2の出力信号がカスケード状に接続されている後
段のすべてのゲートの出力は“0”となる。した
がつて、第2段の第2のゲートGb2の出力信号
“1”のみが抽出された2値化信号として出力端
子O2に送出されることになり、基本周波数Fに
対応した基音の2値化信号のみを抽出することが
できる。
ところで、たとえば音階A2からE5までの19音
の倍音系列を5線上に示すと第10図のようにな
る。この第10図から明らかなように、A3以上
の音は、それよりも低い音の倍音と重なることが
ある。このように任意の基音が他の基音の倍音と
重なる場合、一般的には両者の音を区別すること
は不可能である。したがつて、このような場合を
除外すれば、第10図の下欄に示すような論理式
を満たす回路を構成することにより、同時に複数
の基音を抽出することができる。第11図はこの
ような機能を有する信号抽出部30の一例を示す
回路図である。第11図において、TA2〜TE5
それぞれ基音A2〜E5に対応した信号変換部20
から送出される2値化信号の入力端子、TA2′〜
TE5′はそれぞれ抽出された2値化信号の出力端
子である。IA2〜IE4はインバータ、GA3〜GE5
アンドゲートである。これらインバータIA2〜IE4
およびアンドゲートGA3〜GE5は、第11図の下
欄に示した論理式を満たす論理回路を構成してい
る。すなわち、基音A2〜G3に対応した出力端子
TA2′〜TG3′にはそれぞれ入力端子TA2〜TG3
みが直結されている。そして、基音A3に対応し
た出力端子TA3′には、論理式2A3に対応するよ
うにアンドゲートGA3の出力端子が接続され、こ
のアンドゲートGA3の第1の入力端子にはインバ
ータIA2を介して入力端子TA2が接続され、第2
の入力端子には入力端子TA3が直結されている。
以下同様に、たとえば基音E5に対応した出力端
子TE5′には、論理式2 3 3 3 4E5に対応するよ
うにアンドゲートGE5の出力端子が接続され、こ
のアンドゲートGE5の第1の入力端子にはインバ
ータIA2を介して入力端子TA2が接続され、第2
の入力端子にはインバータIC3を介して入力端子
TC3が接続され、第3の入力端子にはインバータ
IE4を介して入力端子TE4が接続され、第4の入
力端子には入力端子TE5が直結され、第5の入力
端子にはインバータIE3を介して入力端子TE3
接続され、第6の入力端子にはインバータIA3
介して入力端子TA3が接続されている。このよう
な論理回路を構成することにより、任意の基音が
他の基音の倍音と一致する場合には、その倍音を
発生する基音の2値化信号でその任意の基音の2
値化信号の送出が禁止されることになる。この結
果、少なくとも1オクターブ内において、同時に
複数の基音に対応した2値化信号を抽出して送出
することができる。
第1図の記録部40としては、たとえば、少な
くとも信号抽出部30の各出力端子O1〜Ooある
いはTA2′〜TE5′に対応した複数の記録電極を有
する多針放電記録装置を用いることができる。こ
のような記録装置を用いることにより、楽音信号
に含まれる各基音の音程および音長を直接線分記
録像として得ることができる。また、5線を同時
に記録することもできる。第12図および第13
図はこれらの記録例を示すパターン図である。な
お、第13図における5線の空白部分は、小節の
区切りを表わす時間信号表示である。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、音域とは無関係により実際の音長に近い時間
幅で基音に対応した2値化信号を送出する機能お
よび周波数領域での信号の最大値を一定に保つ機
能のうち少なくともいずれか一つの機能を有する
信号変換部を含む楽音分析装置が実現でき、その
実用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る装置の概念構成図、第2
図は第1図における従来の信号変換部の一例を示
すブロツク図、第3図は第2図における検出器の
具体例を示す回路図、第4図は本発明に基づく信
号変換部の一実施例を示すブロツク図、第5図は
第4図の動作を説明するための波形図、第6図は
本発明に基づく信号変換部の他の実施例を示すブ
ロツク図、第7図は第6図における要部の具体例
を示す回路図、第8図も本発明に基づく信号変換
部の他の実施例を示すブロツク図、第9図は第1
図における信号抽出部の具体例を示す回路図、第
10図は音階A2からE5までの倍音系列を5線上
に示した説明図、第11図も第1図における信号
抽出部の具体例を示す回路図、第12図および第
13図は第1図における記録部の記録例を示すパ
ターン図である。 10…楽音信号入力端子、20…信号変換部、
30…信号抽出部、40…記録部、AMP…増幅
器、BPF…バンドパスフイルタ、DET…検波
器、CMP…比較器、T…2値化信号出力端子、
RTM…リトリガラブルモノマルチ回路、AOG…
アナログオアゲート、TC…時定数回路、Io…音
長信号入力端子、I1〜Io,TA2〜TE5…2値化信
号入力端子、Ga1〜Gao…インヒビツトゲート
(第1ゲート)、Gb1〜Gbo…アンドゲート(第2
ゲート)、GA4〜GE5…アンドゲート、O1〜Oo
TA2′〜TE5′…抽出2値化信号出力端子、IA2
IE5…インバータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 楽音信号を基音毎に2値化信号に変換する信
    号変換部およびこれら複数の2値化信号を入力と
    して所定の2値化信号を抽出して送出する信号抽
    出部とを含む楽音分析装置において、前記信号変
    換部として、楽音信号を増幅する増幅器,中心周
    波数が基音周波数に対応するようにほぼ1/12オク
    ターブ毎に設定され増幅器の出力信号が加えられ
    る複数のバンドパスフイルタ,これらバンドパス
    フイルタの出力信号をそれぞれ2値化信号に変換
    する複数の比較器およびこれら比較器のパルス列
    出力信号で駆動される複数のリトリガラブルモノ
    マルチ回路とで構成され楽音信号のパルス列信号
    を1周期以上伸長させて各基音に対応した所定の
    時間幅の2値化信号を送出する2値化信号送出回
    路と、前記各バンドパスフイルタの出力信号の包
    絡線を検出する複数の検波器およびこれら検波器
    の出力信号を入力として最大振幅値の信号を送出
    するアナログオアゲートとで構成されこのアナロ
    グオアゲートの出力信号により増幅器から出力さ
    れる楽音信号の周波数領域の最大振幅値を一定に
    保つように増幅器の利得を自動調整する自動利得
    調整回路のうち少なくともいずれかの回路を有す
    るものを用いることを特徴とする楽音分析装置。
JP16362278A 1978-12-22 1978-12-22 Musical sound analyzer Granted JPS5585227A (en)

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JPS5585227A JPS5585227A (en) 1980-06-27
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