JP3232112B2 - 小節境界時刻抽出装置 - Google Patents
小節境界時刻抽出装置Info
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Description
する自動採譜装置等において、入力した音符を基準音符
と同一であると同定する際などに用いられる小節境界時
刻を自動的に抽出する小節境界時刻抽出装置に関する。
的に小節境界時刻を抽出できる装置は存在せず、利用者
がキーボード等から小節境界時刻を与えていた。
用者がキーボード等から小節境界時刻を入力する作業は
煩わしい作業であった。
になされたものであり、自動的に小節境界時刻を抽出す
る小節境界時刻抽出装置を提供することを目的とする。
するために、演奏された楽曲信号を標本化して取込む信
号取込部と、前記標本化された楽曲信号に対し一定時間
間隔毎に分析処理を行う分析部と、この分析部で分析さ
れた分析データに基づき楽曲の第1拍目の時刻を検出す
る第1拍目時刻検出部と、前記分析データに基づき楽曲
の基準となる小節時間長を算出する基準小節時間長算出
部と、直前の小節の終端時刻を始端時刻とし[始端時刻
+基準小節時間長−α(基準小節長×定数)、始端時刻
+基準小節時間長+α]時刻間を終端時刻検出区間と
し、前記終端時刻検出区間において前記始端時刻に対す
る小節の最適終端時刻を検出する小節終端時刻検出部と
を備え、前記第1拍目時刻検出部により検出された時刻
を初期小節始端時刻とし、前記小節終端時刻検出部を繰
り返し処理することにより小節境界時刻を検出するよう
に構成した。
端時刻検出区間内の各時刻を終端時刻と仮定し、前記始
端時刻と前記終端時刻により構成される小節に対する小
節らしさを表すコストを算出するコスト算出部と、前記
終端時刻検出区間すべてに対する前記コストの最大値を
検出する最大値検出部を備え、前記コストの最大値を示
す時刻を小節の最適終端時刻とするように構成した。
と前記終端時刻により構成される小節の拍の頭の時刻に
対応する前記低域短時間パワーの微分値の和をコストと
するように構成した。
取込部で標本化され取込まれる。標本化された楽曲信号
は、分析部において一定時間間隔毎に分析処理がされ
る。この分析処理されたデータに基づき第1拍目時刻検
出部において楽曲の第1拍目の時刻が検出される。一
方、前記分析データに基づき基準小節時間長算出部にお
いて、楽曲の基準となる小節時間長が算出される。前記
第1拍目の時刻および基準小節長に基づき小節終端時刻
検出部において、直前の小節の終端時刻を始端時刻と
し、[始端時刻+基準小節時間長−α(基準小節時間長
×定数)、始端時刻+基準小節時間長+α]時刻間を終
端時刻検出区間とし、この終端時刻検出区間において始
端時刻に対する小節の最適終端時刻が検出され、前記第
1拍目検出部により検出された時刻を初期小節始端時刻
とし、小節終端時刻検出部を繰り返して処理することに
より、順次全ての小節境界が検出される。
コスト算出部において、終端時刻検出区間内の各時刻を
終端時刻と仮定し、始端時刻と終端時刻で構成される小
節に対する小節らしさを表すコストが算出される。この
コストは、最大値検出部において終端時刻検出区間内す
べてに対する前記コストの最大値が検出され、前記コス
トの最大値を示す小節の最適終端時刻とされる。
刻と前記終端時刻で構成される小節の拍の頭の時刻に対
応する低域短時間パワーの微分値の和がコストとされ
る。
する。
ブロック図を示す。
は、CDプレーヤー等から出力された音楽信号が入力さ
れ、この信号を適切な電圧値に増幅するオーディオ・ア
ンプ1と、このオーディオ・アンプ1により増幅された
信号に対して、5.5kHz以下の出力成分を通過させ
ることにより、標本化時の折返し歪みを抑制するローパ
ス・フィルタ2と、ローパス・フィルタ通過信号を入力
とし、サンプリング出力は12kHzによって16ビッ
トのデジタル信号に変換するA/D変換装置3と、次に
説明するCPU5と、A/D変換装置3、ディスプレイ
8、キーボード9とを接続しているI/Oポート4等か
ら構成されている。
および低域短時間パワーの微分値の計算、小節境界時刻
の抽出処理等を行い、A/D変換装置3により取込まれ
たデジタル信号データ、CPU5により処理された短時
間パワーおよび低域短時間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たRAM6および短時間
パワーおよび低域短時間パワーの微分値計算ロジック、
小節境界抽出ロジック等が格納されてたROM7に接続
されている。前記ディスプレイ8は、処理結果等の表示
を行い、前記キーボード9は、拍子数等の入力を行う。
ィルタ2とA/D変換装置3とが信号取込部SIを構成
し、CPU5は、分析部5aと第1拍目時刻検出部5b
と基準小節時間長算出部5cと小節終端時刻検出部5d
とを有する。
いて説明する。
号取込部SIによりデジタル化された後、I/Oポート
4等を介してRAM6に格納される。このRAM6に格
納された音楽信号に対してCPU5の分析部5aは、2
5msec毎に短時間パワーの時系列P1 、P2 、・・
・PN を算出する。以下、この25msec毎の処理単
位をフレーム、添字をフレーム番号と呼称する(ステッ
プS1)。
bは、前記短時間パワーに基づき楽曲に第1拍目のフレ
ーム番号A0 の検出を行い、最初のフレームから短時間
パワーとあるしきい値とを比較し、短時間パワーがしき
い値を越えたフレームを、第1拍目のフレームとする。
ここに、弱起の楽曲等では、楽曲の初めと第1拍目とが
一致しないこともある。しかし、一般的に第1拍目より
以前の不完全小節中の音は弱拍であり、第1拍目の音は
強拍であることが多いため、前記しきい値を大きめに設
定することにより、この問題は解決される(ステップS
2)。
間パワーの微分値を算出する。先ず、CPU5は、A/
D変換装置3によりデジタル化されRAM6に格納され
ている音楽信号に対し、遮断周波数250Hzのデジタ
ル・ローパス・フィルタにより低域ろ波をする。低域ろ
波をする理由は、楽曲においてリズムを担当するドラム
・ベース等の楽器が低域に多いためである。次いで、C
PU5は、低域ろ波された信号に対して前記ステップS
1と同様の処理により、フレーム毎に低域短時間パワー
PL1、PL2、・・・PLNの算出を行う。この算出後、C
PU5は、各フレーム毎に低域短時間パワーの微分値d
PL1、dPL2、・・・dPLNの算出を行う。ここに微分
をする理由は、微分をすることにより楽器の打撃時刻を
強調することができるからである。図4に分析例を示
す。上段U・中段M・下段Lの3図とも横軸は時間軸で
あり、上段Uは250Hzで低域ろ波された音楽信号、
中段Mは低域短時間パワー、下段Lは低域短時間パワー
の微分値である。また、図中の縦実線Vは小節境界を示
す(ステップS3)。
cは、ステップS3の処理により計算された低域短時間
パワーの微分値データを入力し、楽曲の基準となる小節
長Tの算出を行う。楽曲の基準となる小節長の算出に
は、楽曲のリズムに関する周期性を前記低域短時間パワ
ーの微分値の自己相関係数より求める。具体的には、先
ず初めに前記基準小節時間長算出部5cは、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)に予め分かっている楽
曲の拍子数を乗じたフレーム数に相当する範囲で前記自
己相関関数の極大値を求め、極大値を示す遅延フレーム
数を基準となる小節長Tとする(ステップS4)。
検出された第1拍目のフレーム番号A0 を小節始端フレ
ーム番号Aの初期値とする(A=A0 、ステップS
5)。
刻検出部5dは、カウンタcntを0に初期化した後、
与えられた小節始端フレーム番号Aに対する最適小節終
端フレーム番号Bを検出する(ステップS6)。ここ
で、図3に示すフローチャートを参照して最適小節終端
検出処理を説明する。ここに、テンポの変化する楽曲に
対して小節境界を抽出するにはリズムを追う必要がある
が、一般的な歌謡曲においてはドラム・ベース等の低い
音域の楽器が小節境界抽出を受持つことが多い。この特
徴を利用し低域短時間パワー、特にその立ち上がりを示
す低域短時間パワーの微分値を利用した小節境界の抽出
を行う。
ウンタcntをチェックし、cnt<4の場合には処理
を続行する(ステップS20)。次に、前記小節終端時
刻検出部5dは、始端に対する終端検出区間を設定す
る。終端検出区間は、小節始端フレーム番号A、前記基
準小節長Tに対し、[Bmin =A+T−α、Bmax =A
+T+α]フレーム間とする。本実施例では、α=0.
1×Tとすることにより、曲進行に伴う小節長の変化を
基準小節長の1割まで許容できるようにしてある(ステ
ップS21)。次いで、前記小節終端時刻検出部5d
は、フレーム番号iの初期設定を行い(i=Bmin :ス
テップS22)、i番目のフレームを小節終端フレーム
と仮定した場合の小節らしさのコストC1を算出する。
コストC1は、A番目のフレームを小節始端フレーム、
i番目のフレームを小節終端フレームと仮定した場合の
拍の頭に相当するフレームの低域短時間パワーの微分値
の和とする。例えば、4拍子の場合、拍の頭に相当する
フレームは、図4の下段Lに白丸(丸)で示した5ポイ
ントであり、この5ポイントの低域短時間パワーの微分
値の和がコストC1 である(ステップS24)。次に、
前記小節終端時刻検出部5dは、カウンタcntをイン
クリメントした後、i番目のフレームを次小節の始端フ
レームと仮定した場合の、次小節以降の3小節分の最適
小節境界およびそのときの最適コストC2 をステップS
6の処理を再帰的に3回繰り返すことにより求める。カ
ウンタcntは再帰処理の深さを示し、cnt=4の場
合(ステップS20)の判断が「No」となり、再帰処
理を抜ける。本実施例では、再帰処理の深さを4とした
が、処理能力に余裕があれば更に大きな値にしてもよい
(ステップS25)。以上のようにして求めたコストC
2 と前記コストC1 とを加えたコストを、フレーム番号
iのコストC(i)とする。コストC(i)は、i番目
のフレームを小節終端フレームと仮定した場合の、以降
の小節への影響をコストC2 により反映させることによ
り、コストC1 のみをコストとするより効果を上げるこ
とができる(ステップS26)。
ーム番号をインクリメントし、処理をステップS23に
戻す(ステップS27)。次に、前記小節終端時刻検出
部5dはフレーム番号iがi≦Bmax か否かの判断を行
い、判断が「Yes」であれば以上説明した処理(ステ
ップS23〜S27)を繰り返し、判断が「No」の場
合には、処理をステップS28に移す(ステップS2
3)。
テップS26において求めたコストC(i):Bmin ≦
i≦Bmax の最大値を示すフレーム番号Bを検出し(ス
テップS28)、Bを小節の終端フレーム番号とし、B
およびC(B)を出力し、ステップS6の処理を終了す
る。
により求めた小節終端フレームBをRAM6に書き込む
(ステップS7)。この書き込み後、CPU5は、求め
た小節終端フレーム番号Bを次小節の始端フレーム番号
Aとし(A=B:ステップS8)、ステップS6〜S8
までの処理を繰り返し行うことにより、順次、小節境界
の抽出を行う。抽出された小節境界が音楽信号の終了フ
レームを越えた時点で処理を抜け、本実施例の処理を終
了する(ステップS9)。
奏された楽曲信号を一定時間間隔毎に分析し、この分析
データに基づき楽曲の第1拍目を検出し、前記分析デー
タに基づき基準小節時間長を算出し、所定の演算式によ
り小節の終端時刻を求めているので、前記処理を繰り返
すことにより前記楽曲信号の小節の境界時刻を抽出する
ことができる。
ック図である。
る。
処理のフローチャートである。
Claims (3)
- 【請求項1】 演奏された楽曲信号を標本化して取込む
信号取込部と、 前記標本化された楽曲信号に対し一定時間間隔毎に分析
処理を行う分析部と、 この分析部で分析された分析データに基づき楽曲の第1
拍目の時刻を検出する第1拍目時刻検出部と、 前記分析データに基づき楽曲の基準となる小節時間長を
算出する基準小節時間長算出部と、 直前の小節の終端時刻を始端時刻とし[始端時刻+基準
小節時間長−α(基準小節長×定数)、始端時刻+基準
小節時間長+α]時刻間を終端時刻検出区間とし、この
終端時刻検出区間において前記始端時刻に対する小節の
最適終端時刻を検出する小節終端時刻検出部とを備え、 前記第1拍目時刻検出部により検出された時刻を初期小
節始端時刻とし、前記小節終端時刻検出部を繰り返し処
理することにより、小節境界時刻を検出していくことを
特徴とする小節境界時刻抽出装置。 - 【請求項2】 前記小節終端時刻検出部は、前記終端時
刻検出区間内の各時刻を終端時刻と仮定し、前記始端時
刻と前記終端時刻により構成される小節に対する小節ら
しさを表すコストを算出するコスト算出部と、 前記終端時刻検出区間すべてに対する前記コストの最大
値を検出する最大値検出部を備え、 前記コストの最大値を示す時刻を小節の最適終端時刻と
することを特徴とする請求項1記載の小節境界時刻抽出
装置。 - 【請求項3】 前記コスト算出部は、前記始端時刻と前
記終端時刻により構成される小節の拍の頭の時刻に対応
する前記低域短時間パワーの微分値の和をコストとする
ことを特徴とする請求項2記載の小節境界時刻抽出装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26338691A JP3232112B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 小節境界時刻抽出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26338691A JP3232112B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 小節境界時刻抽出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05100661A JPH05100661A (ja) | 1993-04-23 |
JP3232112B2 true JP3232112B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=17388773
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26338691A Expired - Fee Related JP3232112B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 小節境界時刻抽出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Families Citing this family (5)
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JPH07129158A (ja) * | 1993-11-05 | 1995-05-19 | Yamaha Corp | 演奏情報分析装置 |
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JP4823804B2 (ja) * | 2006-08-09 | 2011-11-24 | 株式会社河合楽器製作所 | コード名検出装置及びコード名検出用プログラム |
JP4613923B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2011-01-19 | ヤマハ株式会社 | 楽音処理装置およびプログラム |
JP6071274B2 (ja) * | 2012-06-29 | 2017-02-01 | Pioneer DJ株式会社 | 小節位置判定装置およびプログラム |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP26338691A patent/JP3232112B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH05100661A (ja) | 1993-04-23 |
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