JP3243856B2 - ピッチ抽出型電子楽器 - Google Patents

ピッチ抽出型電子楽器

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JP3243856B2 JP26817792A JP26817792A JP3243856B2 JP 3243856 B2 JP3243856 B2 JP 3243856B2 JP 26817792 A JP26817792 A JP 26817792A JP 26817792 A JP26817792 A JP 26817792A JP 3243856 B2 JP3243856 B2 JP 3243856B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクなどから入力さ
れた波形データからピッチを抽出し、抽出したピッチに
基づいて楽音データを生成して発音させるピッチ抽出型
電子楽器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、マイクやギター(弦)などにより
入力された波形データからピッチを抽出し、抽出したピ
ッチに基づいて楽音データを生成して楽音発生手段によ
り楽音を発音させるピッチ抽出型電子楽器が知られてい
る。
【0003】ところで、マイクなどから入力された波形
データは、最初からピッチが安定しているわけではな
く、ピッチが安定するのに多少の時間を要する。
【0004】そこで、従来のピッチ抽出型電子楽器で
は、入力された波形データからピッチを抽出する場合、
周波数帯域を少しずつシフトし、シフトした各周波数帯
域の範囲内でその都度ピッチを抽出し、ピッチが安定し
たか否かを確認することにより、安定したピッチを出力
していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このため、ピッチを抽
出するのに時間がかかり、例えば、マイクから入力され
た音声(歌声)を出力するとともに、その音声波形デー
タから抽出したピッチに基づいて楽音データを生成して
外部音源により楽器音を発生させるような場合、音声と
楽器音との間にずれが生じるなどの問題があった。
【0006】本発明は、このような事情の下になされた
もので、その目的は、入力された波形データから迅速に
ピッチを抽出できるようにすることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、波形データを入力する波形入力手段と、
該波形入力手段により入力された波形データからピッチ
を抽出するピッチ抽出手段とを有し、該ピッチ抽出手段
により抽出されたピッチに基づいて楽音データを生成し
て発音させるピッチ抽出型電子楽器において、複数の操
作子と、前記ピッチ抽出手段がピッチを抽出する際の周
波数帯域を前記操作子の操作に応じて指定する周波数帯
域指定手段とを備えている。
【0008】
【作用】波形入力手段から波形データが入力されると、
ピッチ抽出手段は、入力された波形データからピッチを
抽出する。
【0009】この際、ピッチ抽出手段は、周波数帯域を
少しずつシフトしながら、各周波数帯域の範囲内でその
都度ピッチを抽出することなく、操作された操作子に応
じて周波数帯域指定手段により指定された所定の周波数
帯域の範囲内でピッチを抽出する。
【0010】従って、入力された波形データから迅速に
ピッチを抽出できる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
【0012】図1は、本発明の一実施例によるピッチ抽
出型電子楽器を適用したマイク型電子楽器の概要を示す
ブロック図である。
【0013】図1のマイク型電子楽器において、マイク
1から入力された音声などの波形データは、アンプ2に
より増幅され、ミキサー3を介してサウンドシステムS
Sから発音される。
【0014】また、マイク1から入力された波形データ
(アナログデータ)は、アンプ2を介してA/Dコンバ
ータ4に出力され、A/Dコンバータ4によりデジタル
データに変換されてピッチ抽出器5に出力される。ピッ
チ抽出器5は、入力された波形データからピッチを抽出
し、バスラインBUSを介してCPU6に出力する。
【0015】マイク1には、図2に示したように、表側
には人さし指〜小指で操作されるべき8個のボタンスイ
ッチSW1〜SW8が設けられ、裏側には親指で操作さ
れるべき1個のボタンスイッチSW9が設けられてい
る。
【0016】ボタンスイッチSW1〜SW8は、ピッチ
抽出器5がピッチ抽出を行う際の周波数帯域を1オクタ
ーブの単位でシフトして指定するために使用される。す
なわち、図3に示したように、ボタンスイッチSW2は
C4〜B4の1オクターブ分の音域に相当する基本周波数
帯域を指定するのに使用される。そして、ボタンスイッ
チSW1は基本周波数帯域より1オクフーブ上のC5〜
B5の1オクターブ分の音域に相当する周波数帯域を指
定し、ボタンスイッチSW3は基本周波数帯域より1オ
クフーブ下のC3〜B3の1オクターブ分の音域に相当す
る周波数帯域を指定し、ボタンスイッチSW4は基本周
波数帯域より2オクフーブ下のC2〜B2の1オクターブ
分の音域に相当する周波数帯域を指定するのに使用され
る。また、ボタンスイッチSW5は基本周波数帯域から
1オクフーブ+5度上にシフトしたG5〜F6の1オクタ
ーブ分の音域に相当する周波数帯域を指定し、ボタンス
イッチSW6は基本周波数帯域から5度上にシフトした
G4〜F5の1オクターブ分の音域に相当する周波数帯域
を指定し、ボタンスイッチSW7は基本周波数帯域から
−1オクターブ+5度シフト(すなわち、1オクフーブ
−5度下にシフト)したG3〜F4の1オクターブ分の
音域に相当する周波数帯域を指定し、ボタンスイッチS
W8は基本周波数帯域から−2オクターブ+5度シフト
(すなわち、2オクフーブ−5度下にシフト)したG2
〜F3の1オクターブ分の音域に相当する周波数帯域を
指定するのに使用される。
【0017】なお、ボタンスイッチSW9は、感圧セン
サを内蔵しておりアフタータッチ情報などを入力するの
に使用される。
【0018】図1におけるスイッチ検出器7は、マイク
1に設けられたボタンスイッチSW1〜SW9のオン/
オフを検出し、CPU6に出力する。また、ROM8に
は、各種の制御プログラムの他、図4に示したように、
上記のボタンスイッチSW1〜SW8のスイッチNo.と
対応して指定すべき周波数帯域(パラメータ)を記録し
たパラメータテーブルTが形成されている。なお、パラ
メータテーブルTには、ボタンスイッチSW1〜SW8
のいずれもオンされていない場合に指定すべき周波数帯
域として、全ての周波数帯域(G1〜F6の音域に相当)
も記録されている。
【0019】そこで、CPU6は、オンされたボタンス
イッチに対応する周波数帯域をパラメータテーブルTか
ら検索し、ピッチ抽出器5に出力する。そして、CPU
6は、ピッチ抽出器5により抽出されたピッチに基づい
て楽音データを発生し、MIDI出力部9を介して外部
音源10に出力する。外部音源10は、CPU6からの
楽音データに基づいて楽音波形データを生成してミキサ
ー3に出力する。ミキサー3は、外部音源10からの楽
音波形データとマイク1からの音声波形データとをミキ
シングして、サウンドシステムSSに出力する。
【0020】なお、RAM11は、各種の処理を行う際
のワークエリアとして使用される。また、タイマ12
は、パネルスイッチ13により指定されたテンポ情報に
対応する周波数のクロックを出力するとともに、CPU
6で行なわれる処理を所定時間毎に起動するためのクロ
ックなども出力する。表示器14は、各種の演奏関連情
報を表示する。
【0021】図5は、ピッチ抽出器5の構成例を示すブ
ロック図であり、基本波抽出フィルタ51、第1ゼロク
ロス検出回路52a、第2ゼロクロス検出回路52b、
第1時間間隔測定回路53a、第2時間間隔測定回路5
3b、およびピッチ判定回路54を有している。
【0022】基本波抽出フィルタ51は、マイク1から
入力された波形データから基本波を抽出するフィルタで
あり、その基本波抽出の際のフィルタ係数範囲(周波数
帯域)がCPU6により指示される。第1ゼロクロス検
出回路52aは、基本波抽出フィルタ51により抽出さ
れた基本波について、負から正に変化する際の各ゼロク
ロスを検出し、第1時間間隔測定回路53aは、それら
ゼロクロスの時間間隔を測定する。また、第2ゼロクロ
ス検出回路52bは、基本波抽出フィルタ51により抽
出された基本波について、正から負に変化する際の各ゼ
ロクロスを検出し、第2時間間隔測定回路53bは、そ
れらゼロクロスの時間間隔を測定する。そして、ピッチ
判定回路54は、第1時間間隔測定回路53a、第2時
間間隔測定回路53bにより測定された時間間隔が変化
しなくなり安定した時点で、その安定した時間間隔に基
づいてピッチを判定することにより、ピッチを抽出す
る。
【0023】次に、CPU6による演奏制御を説明す
る。
【0024】図6は演奏制御におけるメイン処理を示す
フローチャートであり、CPU6は、パネルスイッチ1
3により設定された楽器音の種類、テンポ、リズムなど
を初期設定する(ステップS1)。次に、パネルスイッ
チ13の指示に基づいてビブラートをかけるなどのパネ
ルスイッチ処理を行う(ステップS2)。そして、マイ
ク1に設けられたボタンスイッチSW1〜SW9(以
後、これらスイッチをマイクスイッチと呼ぶ)に関する
所定のマイクスイッチ処理を行う(ステップS3)。そ
して、タイマ12により一定時間毎に起動され、マイク
1から入力された波形データのピッチが変化した場合に
対処するマイクピッチ処理を行い(ステップS4)、ス
テップS2に戻る。
【0025】次に、マイクスイッチ処理を詳細に説明す
るが、このマイクスイッチ処理には、大きく別けて、マ
イクスイッチオン・イベント処理とマイクスイッチオフ
・イベント処理とがあり、この2つのイベント処理は、
マイクスイッチ処理(ステップS3)が起動され、かつ
いずれかのマイクスイッチにオンイベントあるいはオフ
イベントがあった時のみそれぞれ起動される。
【0026】マイクスイッチオン・イベント処理では、
図7のフローチャートに示したように、オフイベントが
あったマイクスイッチのスイッチNo.をバッファBUF
にセットする(ステップS301)。次に、バッファB
UF内のスイッチNo.と、レジスタSWNにセットされ
ている前回スイッチオンに係るマイクスイッチのスイッ
チNo.とが一致するか否かを判断する(ステップS30
2)。その結果、一致しないとき、すなわち新たに別の
マイクスイッチがオンされたときは、バッファBUF内
のスイッチNo.に対応する周波数帯域(1オクターブの
音域に相当する周波数帯域)の検出用パラメータをパラ
メータテーブルTから読み出し、ピッチ抽出器5に出力
する(ステップS303)。これにより、ピッチ抽出器
5は、周波数帯域を少しずつシフトし、シフトした各周
波数帯域の範囲内でその都度ピッチを抽出することな
く、与えられた1オクターブの音域に相当する周波数帯
域の範囲内でピッチ抽出を行うので、迅速にピッチ抽出
が行われることとなる。
【0027】次に、レジスタSWNの内容が「0」であ
るか否かを判断する(ステップS304)。その結果、
レジスタSWNの内容が「0」でなければ、後述の説明
から明らかなように、現在、レジスタTPIT内のピッ
チに基づいてノートオン(発音)されていることを意味
するので、そのレジスタTPIT内のピッチに基づいた
ノートをオフするようMIDI出力部9を介して外部音
源10に指示して、(ステップS305)、ステップS
306に進む。一方、レジスタSWNの内容が「0」で
あれば、現在、何も発音されていないことを意味し、こ
の場合には、直ぐにステップS306に進んで、バッフ
ァBUF内のスイッチNo.をレジスタSWNにセットす
る。
【0028】次に、レジスタDPITにセットされた前
回の抽出ピッチが、レジスタSWN内のスイッチNo.に
対応する周波数帯域(音域)内のピッチであるか否かを
判断する(ステップS307)。その結果、レジスタS
WN内のスイッチNo.に対応する周波数帯域(音域)内
のピッチでないときは、ピッチ抽出器5のピッチ抽出状
況を調べ(ステップS308)、現在、ピッチ抽出器5
がピッチを抽出しているか否かを判断する(ステップS
309)。その結果、ピッチ抽出器5がピッチを抽出し
ておれば、その抽出ピッチをレジスタDPITにセット
して(ステップS310)、ステップS312に進む。
一方、ピッチ抽出器5がピッチを抽出していなければ、
すなわち、マイク1から波形データが入力されていなけ
れば、レジスタDPITに以前セットされたピッチを、
レジスタSWN内のスイッチNo.に対応する周波数帯域
(音域)に入るようオクターブ単位で変更して(ステッ
プS311)、ステップS312に進む。一方、ステッ
プS307にて、レジスタDPITにセットされた前回
抽出ピッチが、レジスタSWN内のスイッチNo.に対応
する周波数帯域(音域)内のピッチであると判断された
ときは、ステップS308〜S311をスキップして、
ステップS312に進む。
【0029】ステップS312では、レジスタDPIT
内のピッチをレジスタTPITにセットする。そして、
レジスタTPITにセットしたピッチのノートをノート
オンするよう、MIDI出力部9を介して外部音源10
に指示して、終了する。
【0030】また、ステップS302にて、バッファB
UF内のスイッチNo.と、レジスタSWNにセットされ
ている前回スイッチオンに係るマイクスイッチのスイッ
チNo.とが一致すると判断されたときは、そのまま終了
することにより、なんらかのエラーによってバッファB
UF内のスイッチNo.とレジスタSWNにセットされた
スイッチNo.とが一致したときにステップS303以降
の処理を行わないようにしている。
【0031】次に、マイクスイッチオフ・イベント処理
を図8のフローチャートに基づいて説明する。
【0032】マイクスイッチオフ・イベント処理では、
オフイベントがあったマイクスイッチのスイッチNo.を
バッファBUFにセットする(ステップS351)。次
に、バッファBUF内のスイッチNo.と、レジスタSW
Nにセットされている前回スイッチオンに係るマイクス
イッチのスイッチNo.とが一致するか否かを判断する
(ステップS352)。その結果、一致しないとき、す
なわち新たに別のマイクスイッチがオンされたときは、
図7のステップS305にて既にノートオフされている
ので、そのまま終了する。
【0033】一方、一致するとき、すなわち所定のマイ
クスイッチがオフされ、かつ新たに別のマイクスイッチ
がオンされていない場合は、まず、マイクスイッチ非操
作時のパラメータ、すなわち全周波数帯域をピッチ抽出
範囲とするパラメータをテーブルTから読み出し、ピッ
チ抽出器5に出力する(ステップS353)。次に、レ
ジスタTPIT内のピッチに基づいてノートオン(発
音)されているノートをオフするようMIDI出力部9
を介して外部音源10に指示する(ステップS35
4)。そして、レジスタSWNに「0」をセットして
(ステップS355)、終了する。
【0034】次に、タイマ12により一定時間毎に起動
されるマイクピッチ処理の詳細を図9のフローチャート
に基づいて説明する。
【0035】ピッチ抽出器5のピッチ抽出状況を調べ
(ステップS401)、現在、ピッチ抽出器5がピッチ
を抽出しているか否かを判断する(ステップS40
2)。その結果、ピッチ抽出器5がピッチを抽出してい
なければ、そのまま終了する。一方、ピッチ抽出器5が
ピッチを抽出しておれば、その抽出ピッチをレジスタD
PITにセットして(ステップS403)、レジスタS
WNの内容が「0」であるか否かを判断する(ステップ
S404)。その結果、レジスタSWNの内容が「0」
であれば、現在、オンされているマイクスイッチが存在
しないことを意味し、この場合には、直ぐに終了する。
一方、レジスタSWNの内容が「0」でなければ、現
在、オンされているマイクスイッチが存在することを意
味し、この場合には、さらに、レジスタDPIT内の新
抽出ピッチと、レジスタTPIT内の現在発音中の楽音
のピッチとが一致するか否かを判断する(ステップS4
05)。その結果、一致するときは、終了する。
【0036】一方、一致しないときは、レジスタTPI
T内のピッチに基づいてノートオン(発音)されている
ノートをオフするようMIDI出力部9を介して外部音
源10に指示する(ステップS406)。次に、レジス
タDPIT内のピッチをレジスタTPITにセットし
(ステップS407)、レジスタTPITにセットした
ピッチのノートをノートオンするよう、MIDI出力部
9を介して外部音源10に指示して(ステップS40
8)、終了する。
【0037】[応用変形例]本発明は、上記の実施例に
限定されることなく、例えば、ゼロクロス検出方式以外
のピーク検出方式、自己相関検出方式、FFT(Fas
t Fourier)Transform:高速フーリ
エ変換)方式のピッチ抽出器に対しても適用可能であ
る。
【0038】なお、ピーク検出方式の場合は、ゼロクロ
ス検出方式と同様に基本波抽出フィルタが使用されるの
で、その基本波抽出フィルタのフィルタ係数範囲を示す
パラメータを周波数帯域情報として指定すればよい。ま
た、自己相関検出方式の場合は、∫W(t)・W(t+
△t)なる自己相関演算を行う演算部に対して、△tの
範囲を示すパラメータを周波数帯域情報として指定すれ
ばよい。FFT方式の場合は、FFT演算を行う演算部
に対して変換範囲を示すパラメータを周波数帯域情報と
して指定すればよい。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のピッチ抽
出型電子楽器によれば、入力された波形データから迅速
にピッチを抽出できる。従って、例えば、マイクから入
力された音声(歌声)を出力するとともに、その音声波
形データから抽出したピッチに基づいて楽音データを生
成して外部音源により楽器音を発生させるような場合、
音声と楽器音との間にずれが生じるといった不具合など
を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるピッチ抽出型電子楽器
を適用したマイク型電子楽器の概要を示すブロック図で
ある。
【図2】マイクに特別に設けられたボタンスイッチを示
す図である。
【図3】マイクに特別に設けられたボタンスイッチの機
能を説明するための図である。
【図4】パラメータテーブルのデータ内容を示す図であ
る。
【図5】ピッチ抽出器の構成例を示すブロック図であ
る。
【図6】演奏制御の概要を示すメインフローチャートで
ある。
【図7】マイクスイッチオン・イベント処理を示すフロ
ーチャートである。
【図8】マイクスイッチオフ・イベント処理を示すフロ
ーチャートである。
【図9】マイクピッチ処理を示すフローチャートであ
る。
【符号の説明】
1 マイク 3 ミキサー 5 ピッチ抽出器 6 CPU 7 スイッチ検出器 8 ROM 10 外部音源 11 RAM SS サウンドシステム T パラメータテーブル

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波形データを入力する波形入力手段と、
    該波形入力手段により入力された波形データからピッチ
    を抽出するピッチ抽出手段とを有し、該ピッチ抽出手段
    により抽出されたピッチに基づいて楽音データを生成し
    て発音させるピッチ抽出型電子楽器において 数の操作子と、前記ピッチ抽出手段がピッチを抽出す
    る際の周波数帯域を前記操作子の操作に応じて指定する
    周波数帯域指定手段とを備えたことを特徴とするピッチ
    抽出型電子楽器。
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