JP5066692B2

JP5066692B2 - Tempo detection device

Info

Publication number: JP5066692B2
Application number: JP2006290322A
Authority: JP
Inventors: 俊之伏見; 慶介宮本; 秀樹藤井
Original assignee: Korg Inc
Current assignee: Korg Inc
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2026-10-25
Also published as: JP2008107569A

Description

本発明は、楽音信号等の音楽データのテンポを示す指標であるＢＰＭ値（Beat Per Minute）を検出するテンポ検出装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a tempo detection device that detects a BPM value (Beat Per Minute) that is an index indicating the tempo of music data such as a musical sound signal.

音楽分野等での音信号からテンポを検出する装置は従来から多数提案されている。例えば、ＣＰＵに大きな負担をかけず、且つ、テンポを正確に検出するため、所定の単位時間区間であるフレームを処理単位とし、所定レベル以上のピーク位置を検出して、当該フレーム区間における各ピーク位置間の間隔を求め、発生頻度の高いピーク値間隔をテンポとして決定する装置等が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。 Many devices for detecting the tempo from sound signals in the music field have been proposed. For example, in order to accurately detect the tempo without imposing a heavy burden on the CPU, a frame that is a predetermined unit time interval is used as a processing unit, and a peak position that exceeds a predetermined level is detected, and each peak in the frame interval is detected. There has been proposed an apparatus for obtaining an interval between positions and determining a peak value interval having a high occurrence frequency as a tempo (see, for example, Patent Document 1).

特開２００４−３０２０５３号公報（第６−１４頁、第８図）JP 2004-302053 A (page 6-14, FIG. 8)

しかしながら、この装置は、図８に示すように１フレーム区間を越えるビート間隔には対応できないものであった。つまり、フレーム長さに依存してテンポを求めているため種々の音楽データには対応不能であった。しかも、この装置に限らず従来のテンポ検出装置にあっては、そのアルゴリズムが複雑でプログラム量が多くなる等の装置規模の大きなものであった。 However, this apparatus cannot cope with beat intervals exceeding one frame section as shown in FIG. In other words, since the tempo is obtained depending on the frame length, it is impossible to deal with various music data. Moreover, the conventional tempo detection device is not limited to this device, and has a large device scale such that the algorithm is complicated and the amount of programs increases.

本発明は、かかる従来の課題を解決するためになされたもので、フレーム長さに依存せず正確なテンポ検出が可能なテンポ検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a tempo detection device capable of accurate tempo detection without depending on the frame length.

上記目的を達成するために、本発明は、音楽信号に対し所要の信号処理を施した信号を出力する第１の信号処理手段と、
この第１の信号処理手段からの出力信号をアナログデジタル変換して出力する信号変換手段と、
この信号変換手段からの出力信号をピークホールドしたものに対して順次そのビート位置に対応する時間情報を出力する検出手段と、
この検出手段からの時間情報に基づいてテンポ値の候補を抽出出力するテンポ値候補抽出手段と、
この出力されたテンポ値候補群の出現頻度に関する出現頻度情報に基づいてテンポ値を検出するテンポ値決定手段と、を備え、
前記テンポ値候補抽出手段は、
前記検出手段から出力される時間情報の差を順次ＢＰＭ値（Beat Per Minute）に変換する一方、１個おきの時間情報の差も順次ＢＰＭ値に変換して、これらをＢＰＭ値候補として出力し、
前記テンポ値決定手段は、
既に記憶されている旧ＢＰＭ値候補と新たに送られてくる新ＢＰＭ値候補との差分が所定値内の場合には、旧ＢＰＭ値候補と新ＢＰＭ値候補の平均値を新たなＢＰＭ値候補としてこの頻度数を１増加させる一方、旧ＢＰＭ値候補と新ＢＰＭ値候補との差分が前記所定値内でない場合には、旧ＢＰＭ値候補に頻度数をそのままに維持していく処理を繰り返し実行することによって、最も頻度が大きなＢＰＭ値候補を最終的なＢＰＭ値として決定出力する手段であって、或る値よりも頻度値が大きくなるものが出現した場合に前記所定値を複数段階で小さくなるように変更制御する閾値制御部を含んで成る手段であることを特徴とするようにした。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first signal processing means for outputting a signal obtained by performing a required signal processing on a music signal;
A signal converting means for converting the output signal from the first signal processing means into an analog-digital converter and outputting the converted signal;
Detecting means for sequentially outputting time information corresponding to the beat position with respect to the peak-holded output signal from the signal converting means;
Tempo value candidate extraction means for extracting and outputting tempo value candidates based on time information from the detection means;
Tempo value determining means for detecting a tempo value based on the appearance frequency information relating to the appearance frequency of the output tempo value candidate group, and
The tempo value candidate extracting means includes
While the difference in time information output from the detection means is sequentially converted into a BPM value (Beat Per Minute), the difference in every other time information is also sequentially converted into a BPM value and these are output as BPM value candidates. ,
The tempo value determining means includes
When the difference between the previously stored old BPM value candidate and the newly sent new BPM value candidate is within a predetermined value, the average value of the old BPM value candidate and the new BPM value candidate is determined as the new BPM value candidate. If the difference between the old BPM value candidate and the new BPM value candidate is not within the predetermined value, the process of maintaining the frequency number in the old BPM value candidate is repeatedly executed. By doing so, a means for determining and outputting a BPM value candidate having the highest frequency as a final BPM value, and when a frequency value larger than a certain value appears, the predetermined value is decreased in a plurality of stages. It is characterized by being a means including a threshold value control unit for changing and controlling so as to be.

本発明においては、信号変換手段が、第１の信号処理手段からの出力信号をアナログデジタル変換して出力し、検出手段がこの信号変換手段からの出力信号をピークホールドしたものに対して順次そのビート位置に対応する時間情報を出力する。そして、テンポ値候補抽出手段が、この検出手段からの時間情報に基づいてテンポ値の候補を抽出出力し、テンポ値決定手段が、この出力されたテンポ値候補群の出現頻度に関する出現頻度情報に基づいてテンポ値を検出する。したがって、フレーム長さ等に依存せず正確なテンポ検出が可能なテンポ検出装置を簡素な構成で実現することが可能となる。 In the present invention, the signal conversion means converts the output signal from the first signal processing means from analog to digital and outputs the result, and the detection means sequentially applies the output signal from the signal conversion means to the peak held signal. Outputs time information corresponding to the beat position. The tempo value candidate extracting means extracts and outputs tempo value candidates based on the time information from the detecting means, and the tempo value determining means outputs the appearance frequency information relating to the appearance frequency of the output tempo value candidate group. Based on this, the tempo value is detected. Therefore, it is possible to realize a tempo detection device capable of accurate tempo detection without depending on the frame length or the like with a simple configuration.

より具体的には、前記テンポ値候補抽出手段を、前記検出手段から出力される時間情報の差を順次ＢＰＭ値（Beat Per Minute）に変換する一方、１個おきの時間情報の差も順次ＢＰＭ値に変換してこれらをＢＰＭ値候補として出力する構成とし、更に、前記テンポ決定手段が、前記候補とされたＢＰＭ値の前記出現頻度情報に応じて最終的なＢＰＭ値を決定する構成とすることができる。 More specifically, the tempo value candidate extraction unit sequentially converts the difference in time information output from the detection unit into a BPM value (Beat Per Minute), while the difference in every other time information is also sequentially converted into BPM. It converts into a value, and it is set as the structure which outputs these as a BPM value candidate, Furthermore, the said tempo determination means is set as the structure which determines the final BPM value according to the said appearance frequency information of the said BPM value made into the candidate. be able to.

また、前記テンポ値候補抽出手段を、前記時間情報を先入れ先出し可能に所定数個記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された最新の前記所定数個の時間情報に基づいて、任意の２個の時間情報で組み合わせ可能な時間幅をテンポ値候補として出力するテンポ値候補生成手段と、を含んで成る構成とすることも可能である。この場合には、前記テンポ値決定手段が、前記テンポ値候補生成手段から出力されるＢＰＭ値候補群に関する前記出現頻度情報を記憶する第２の記憶手段と、前記テンポ値候補生成手段からのＢＰＭ値候補群の出現頻度情報の記憶更新を所定の条件を満足するものに限って行くように制御する制御手段とを含んで成る構成とすることも可能である。 Further, the tempo value candidate extracting means can store any two of the time information on the basis of the storage means for storing the predetermined number of pieces of time information in a first-in first-out manner and the latest predetermined number of pieces of time information stored in the storage means. It is also possible to include a tempo value candidate generating means for outputting a time width that can be combined with the time information as tempo value candidates. In this case, the tempo value determining means has second storage means for storing the appearance frequency information related to the BPM value candidate group output from the tempo value candidate generating means, and BPM from the tempo value candidate generating means. It is also possible to employ a configuration including control means for controlling the storage update of the appearance frequency information of the value candidate group so as to be limited to those satisfying a predetermined condition.

本発明によれば、フレーム長さ等に依存せず正確なテンポ検出が可能なテンポ検出装置を実現することが可能になるという効果が得られる。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to realize a tempo detection device capable of accurate tempo detection without depending on the frame length or the like.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しつつ説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

（構成）
図１は本発明の最良の実施形態であるテンポ検出装置１の構成図である。本装置１は、楽音信号等の音楽信号を入力し後述するような信号処理を施す信号処理部１０と、この信号処理部１０からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部５０と、変換されたデジタル信号に基づいて信号処理を行う信号処理部２０と、信号処理部２０からの出力信号に基づいてテンポ値としてのＢＰＭ（Beat Per Minutes）値の候補値を抽出出力するＢＰＭ値候補抽出部３０と、このＢＰＭ値候補抽出部３０から出力されたＢＰＭ値候補群の出現頻度に関する出現頻度情報に基づいてテンポ値を決定出出力するＢＰＭ値決定部４０とを備えて構成される。 (Constitution)
FIG. 1 is a block diagram of a tempo detection apparatus 1 according to the best embodiment of the present invention. The apparatus 1 receives a music signal such as a musical sound signal and performs signal processing as described later, an A / D conversion unit 50 that converts an analog signal from the signal processing unit 10 into a digital signal, A signal processing unit 20 that performs signal processing based on the converted digital signal, and a BPM value that extracts and outputs a candidate value of a BPM (Beat Per Minutes) value as a tempo value based on an output signal from the signal processing unit 20 The candidate extraction unit 30 and a BPM value determination unit 40 that determines and outputs a tempo value based on the appearance frequency information related to the appearance frequency of the BPM value candidate group output from the BPM value candidate extraction unit 30 are configured. .

信号処理部１０は、入力された楽音信号に対して全波整流を行いその後、フィルタによって所望の周波数帯域の信号を抽出する。図３（ａ）、図３（ｂ）はその信号処理例であり、図３（ａ）の入力信号に対して全波整流処理、フィルタ処理を行った結果、図３（ｂ）に示すような信号を得ることができる。また、信号処理部２０は、ピークホールド部２２及びビート位置検出部２４とを備えて構成される。その動作の詳細は後述するが、このピークホールド部２２及びビート位置検出部２４が一体になって行う動作によって、図３（ｃ）に示すような波形が得られると共に、ビート位置に対応する時間情報「ｔ（０）〜ｔ（１０）…」が得られる構成になっている。 The signal processing unit 10 performs full-wave rectification on the input musical sound signal, and then extracts a signal in a desired frequency band using a filter. FIGS. 3A and 3B show examples of the signal processing. As a result of performing full-wave rectification processing and filter processing on the input signal of FIG. 3A, as shown in FIG. Signal can be obtained. The signal processing unit 20 includes a peak hold unit 22 and a beat position detection unit 24. Although the details of the operation will be described later, a waveform as shown in FIG. 3C is obtained by the operation performed integrally by the peak hold unit 22 and the beat position detection unit 24, and the time corresponding to the beat position is obtained. Information “t (0) to t (10)...” Is obtained.

なお、本装置１のＢＰＭ値決定部４０からの最終決定されたＢＰＭ値の情報を表示したり、この信号に基づいて不図示の他の装置を同期制御させることも可能である。上記実施形態では、Ａ／Ｄ変換器５０を信号処理部１０の後段に設ける構成としたが、Ａ／Ｄ変換器を信号処理部１０の前段の設けて、総ての信号処理をデジタル信号の信号処理で実行することも可能である（請求項２）。 Note that it is also possible to display information on the finally determined BPM value from the BPM value determining unit 40 of the present apparatus 1 and to synchronize and control other apparatuses (not shown) based on this signal. In the above embodiment, the A / D converter 50 is provided in the subsequent stage of the signal processing unit 10. However, the A / D converter is provided in the previous stage of the signal processing unit 10 to perform all signal processing of the digital signal. It is also possible to execute by signal processing (claim 2).

（動作）
次に動作を説明する。信号処理部１０で信号処理され、更に、Ａ／Ｄ変換部５０によってアナログデジタル変換されたデジタル信号は、信号処理部２０に入力されてピークホールド部２２及びビート位置検出部２４によって所要の信号処理が行われる。図２を参照して、ピークホールド部２２及びビート位置検出部２４が一体になって実行する処理を説明する。以下、「ＦＬＡＧ１」をビート位置検出フラグ、「ＩＮ１」をピークホールド部２２への入力値、「ＢＵＦ１」をピークホールド値バッファ、「ＣＮＴ１」をピークホールドカウンタとする。 (Operation)
Next, the operation will be described. To signal processing by the signal processing unit 10, furthermore, a digital signal which is analog-digital converted by the A / D conversion unit 50, predetermined signal is input to the signal processing unit 20 by the peak hold unit 22 and the beat position detector 2 4 Processing is performed. Referring to FIG. 2, the peak hold unit 22 and the beat position detector 2 4 illustrating processing to be executed in unison. Hereinafter, “F L AG1” is a beat position detection flag, “IN1” is an input value to the peak hold unit 22, “BUF1” is a peak hold value buffer, and “CNT1” is a peak hold counter.

先ず、「ＦＲＡＧ１」をクリアし（ステップＳ２００）、ステップＳ２０５において、「ＩＮ１」の値つまりピークホールド部２２への入力値が、「ＢＵＦ１」に記憶されているピークホールド値より大きいか否かを判定する。大きいと判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ２３０において「ＣＮＴ１」に「１００」を設定し、ステップＳ２３５において、今回入力値「ＩＮ１」を「ＢＵＦ１」に記憶して処理を終える。即ち、ステップＳ２０５、２３０、２３５のルートで処理が移行される場合は、信号が単調に増加する場合である。 First, “FRAG1” is cleared (step S200), and in step S205, whether or not the value of “IN1”, that is, the input value to the peak hold unit 22 is larger than the peak hold value stored in “BUF1” is determined. judge. If it is determined that the value is larger (Yes), “100” is set in “CNT1” in step S230, and the current input value “IN1” is stored in “BUF1” in step S235, and the process is terminated. In other words, the case where the processing is shifted through the route of steps S205, 230, and 235 is a case where the signal monotonously increases.

一方、ステップＳ２０５で「Ｎｏ」と判定された場合、即ち、「ＩＮ１」の値が「ＢＵＦ１」に記憶されているピークホールド値以下の場合にはステップＳ２１０において「ＣＮＴ１」が０か否かを判定する。「ＣＮＴ１」が「０」の場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ２４０に移行する一方、「ＣＮＴ１」が「０」でない場合（Ｎｏ）にはステップＳ２１５に移行する。ステップＳ２４０においては、現在「ＢＵＦ１」の値に「０．８」を乗じて処理を終える。即ち、ステップＳ２４０に移行する場合には、信号が小さくなっていく場合に対応する処理が実行される。 On the other hand, if “No” is determined in step S205, that is, if the value of “IN1” is less than or equal to the peak hold value stored in “BUF1”, whether or not “CNT1” is 0 in step S210. Determine. If “CNT1” is “0” (Yes), the process proceeds to step S240. If “CNT1” is not “0” (No), the process proceeds to step S215. In step S240, the current “BUF1” value is multiplied by “0.8” to finish the process. That is, when the process proceeds to step S240, a process corresponding to the case where the signal becomes smaller is executed.

さて、ステップＳ２１５に移行した場合には、「ＣＮＴ１」を「１」だけデクリメントしてステップＳ２２０に移行する。ステップＳ２２０において、「ＣＮＴ１」が「０」か否かを判定する。この判定結果が「０」でない場合（Ｎｏ）には処理を終了する。一方。判定結果が「０」の場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ２２５に移行して「ＦＬＡＧ１」をセットし、即ち「ＦＬＡＧ１」を「１」として処理を終える。このステップＳ２０５、ステップＳ２１０、ステップＳ２１５、ステップＳ２２０、ステップＳ２２５の一連の処理ルートは、信号が或る時間幅で平坦になっている場合の処理である。したがって、「ＦＬＡＧ１」がセットされた時刻を検出すれば、図３（ｄ）に示すようなビート位置に対応する時間情報ｔ（０）〜ｔ（１０）を得ることが可能となる。このようにして。図２に示す信号処理を信号処理部２０が繰り返し行うことによって、ビート位置に対する時間情報を得てこれをＢＰＭ値抽出部３０へと出力する。なお、「ＦＬＡＧ１」がセットされた時刻から所定時間遡った時刻を出力することもできる。例えば、上記時間幅（信号が平坦になっている時間）だけ遡った時刻を出力すれば、信号のピーク位置（信号の振幅が増加から減少に転じた位置）をビート位置とすることになる。 When the process proceeds to step S215, “CNT1” is decremented by “1”, and the process proceeds to step S220. In step S220, it is determined whether “CNT1” is “0”. If this determination result is not “0” (No), the process is terminated. on the other hand. When the determination result is “0” (Yes), the process proceeds to step S225, “FLAG1” is set, that is, “FLAG1” is set to “1”, and the process is ended. A series of processing routes of step S205, step S210, step S215, step S220, and step S225 is processing when the signal is flat for a certain time width. Therefore, if the time when “FLAG1” is set is detected, time information t (0) to t (10) corresponding to the beat position as shown in FIG. 3D can be obtained. In this way. The signal processing unit 20 repeatedly performs the signal processing shown in FIG. 2, thereby obtaining time information for the beat position and outputting this to the BPM value extracting unit 30. It is also possible to output a time that is a predetermined time later than the time when “FLAG1” was set. For example, if a time that is traced back by the time width (the time when the signal is flat) is output, the peak position of the signal (the position where the amplitude of the signal has changed from increasing to decreasing) is set as the beat position.

図４はＢＰＭ値抽出部３０が行う信号処理を説明するためのエントリーテーブル４００である。「ｎ」はビート位置に対応する時刻情報列ｔの要素番号で、０から始まり時刻情報が得られる度に１加算される。ＢＰＭ値抽出部３０は、新たな時刻情報が得られる度に（「ｎ」が加算される度に）、一つ前の時刻情報と今回の時刻情報との差分を求め、これを「（ｔ（ｎ）−ｔ（ｎ−１））」の欄に格納するのであるが、この差分値「（ｔ（ｎ）−ｔ（ｎ−１））」が一分間に何回入るかがＢＰＭ値なので、「６００００／（ｔ（ｎ）−ｔ（ｎ−１））」をＢＰＭ値とし、前記計算の結果、ＢＰＭ値が「８０〜１６０」の範囲に収まるようにし（外れるものについては、２または１／２を乗算する計算を繰り返し８０〜１６０の範囲に収まるようにする：図４のテーブルにある数値もこれが適用された結果）、これをＢＰＭ値候補として格納していく処理を繰り返し行う。これと共に、ＢＰＭ値抽出部３０は、１個おきの時間情報の差分を求め、これを「（ｔ（ｎ）−ｔ（ｎ−２））」の欄に格納するとともに、この差分値をＢＰＭ値に変換してこれをＢＰＭ値候補の欄に格納していく処理を繰り返して実行することによって、エンントリーテーブル４００に示すようなＢＰＭ値候補の抽出を行うことができる。かくして、ＢＰＭ値候補が出力される。 FIG. 4 is an entry table 400 for explaining signal processing performed by the BPM value extraction unit 30. “N” is an element number of the time information sequence t corresponding to the beat position, and is incremented by 1 every time information is obtained starting from 0. Each time new time information is obtained (every time “n” is added), the BPM value extraction unit 30 obtains a difference between the previous time information and the current time information, and obtains the difference “(t (N) -t (n-1)) "is stored in the column, but how many times this difference value" (t (n) -t (n-1)) "enters per minute is the BPM value. Therefore, “60000 / (t (n) −t (n−1))” is set as the BPM value, and the BPM value falls within the range of “80 to 160” as a result of the calculation (for those that fall outside, 2 Alternatively, the calculation for multiplying by 1/2 is repeatedly made to fall within the range of 80 to 160: the numerical value in the table of FIG. 4 is applied as a result), and the process of storing this as a BPM value candidate is repeated. . At the same time, the BPM value extraction unit 30 obtains a difference between every other piece of time information, stores this difference in the column “(t (n) −t (n−2))”, and uses this difference value as the BPM. BPM value candidates as shown in the entry table 400 can be extracted by repeatedly executing the process of converting the values and storing them in the BPM value candidate column. Thus, BPM value candidates are output.

図５はＢＰＭ値決定部４０が行う信号処理を説明するためのエントリーテーブル５００のである。「ｎ」はビート位置に対応する時刻情報列ｔの要素番号であり、新たな時刻情報が得られる度に、個々のデータ領域に、１組の「ＢＰＭ値候補」と「頻度」とが対になって格納される。図４、図５を参照してＢＰＭ値決定部４０が行う処理について説明する。なお、この例では最終的に６個のグループがエントリーされている。なお、頻度情報は単純に度数分布を求めるのではなく、ＢＰＭ値候補のグループ化を図りながら頻度情報を求めて行く点に特徴がある。以下これについて説明する。 FIG. 5 is an entry table 500 for explaining signal processing performed by the BPM value determination unit 40. “N” is an element number of the time information sequence t corresponding to the beat position, and each time a new time information is obtained, a pair of “BPM value candidate” and “frequency” are paired with each data area. Is stored. Processing performed by the BPM value determination unit 40 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In this example, six groups are finally entered. Note that the frequency information is characterized in that the frequency information is not obtained simply but the frequency information is obtained while grouping the BPM value candidates. This will be described below.

「ｎ＝１」の場合には、図４に示すように、ＢＰＭ値候補は「１５６」のみでありこの頻度を「１」としてそのまま格納する。「ｎ＝２」の場合には新たにＢＰＭ値候補「１０５」、「１２５」が送られてくるが、過去のＢＰＭ値候補即ち「１５６」に対して一定の差であるΔ（例えば±６）に収まるものは存在しないので、「１０５」、「１２５」を新たに格納する。そして、「ｎ＝３」の場合には、新たに送られてきた「１１７」については過去のＢＰＭ値候補との差がΔ以内のものはないので「１１７」を新たに格納する一方、新たに送られてきた「１１１」は既に格納されているＢＰＭ値候補「１０５」との差がΔ以内に収まるので、両ＢＰＭ値候補「１１１」と「１０５」の平均値である新たな値「１０８」を頻度「２」と対応付けてＢＰＭ値候補として格納する。 In the case of “n = 1”, as shown in FIG. 4, the BPM value candidate is only “156”, and this frequency is stored as it is as “1”. In the case of “n = 2”, new BPM value candidates “105” and “125” are sent, but Δ (for example ± 6) which is a constant difference from the past BPM value candidates, ie, “156”. ) Does not exist, and “105” and “125” are newly stored. In the case of “n = 3”, there is no difference between the newly sent “117” and the past BPM value candidates within Δ, so “117” is newly stored, Since the difference between the “111” sent to the BPM value candidate “105” already stored within Δ is within Δ, a new value “1” that is the average value of both BPM value candidates “111” and “105” is stored. 108 ”is stored in association with the frequency“ 2 ”as a BPM value candidate.

つまり、新たに送られてくるＢＰＭ候補値が過去に送られてきたものとΔ以内である場合にはそれらの平均値を新たなＢＰＭ値とし頻度を「１」だけインクリメントする。かくして、図５に示すエントリーテーブル５００が構築されていき、頻度が一定以上（例えば４）に達した候補の中で、最も頻度の大きなもの（この場合、ｎ＝６、７、８の時は「１０７」、ｎ＝９、１０の時は「１０８」）をＢＰＭ値として逐次決定出力する。 In other words, if the BPM candidate values that are newly sent are within Δ and those that have been sent in the past, the average value thereof is set as the new BPM value, and the frequency is incremented by “1”. Thus, the entry table 500 shown in FIG. 5 is constructed, and among the candidates whose frequency has reached a certain level (for example, 4), the one with the highest frequency (in this case, when n = 6, 7, or 8) When “107” and n = 9 and 10, “108”) is sequentially determined and output as a BPM value.

以上説明してきたように、入力信号のビート位置に対応する時間情報の差を順次ＢＰＭ値に変換する一方、１個おきの時間情報の差も順次ＢＰＭ値に変換してこれらをテンポ値候補とし、更に、候補とされたテンポ値の頻度に応じて最終的なテンポ値を決定するので、フレーム長さ等に依存せず正確なテンポ検出が可能なテンポ検出装置１を簡素な構成で実現することが可能となる。 As described above, the time information difference corresponding to the beat position of the input signal is sequentially converted into a BPM value, while every other time information difference is also sequentially converted into a BPM value and these are used as tempo value candidates. Furthermore, since the final tempo value is determined according to the frequency of the candidate tempo value, the tempo detection device 1 that can accurately detect the tempo without depending on the frame length or the like is realized with a simple configuration. It becomes possible.

（他の構成：動作例）
次に他の構成、動作例を説明する。図６はＢＰＭ値候補抽出部３５の構成図、図７はＢＰＭ値決定部４５の構成図である。このＢＰＭ値候補抽出部３５は、時刻情報を管理する時刻管理部１０５を備えた制御部１００と、ビート検出時刻記憶部１１０と、ＢＰＭ値候補生成部１２０とを備える。また、ＢＰＭ値決定部４５は、ＢＰＭ値頻度テーブル２１０と閾値制御部２００とを備えて構成される。なお、図６のビート検出時刻記憶部１１０は、先入れ先だし方式のＦＩＦＯ等で実現され、記憶しきれなくなった古い時間情報を廃棄し新たな情報を記憶する構成としている。 (Other configuration: operation example)
Next, other configurations and operation examples will be described. FIG. 6 is a configuration diagram of the BPM value candidate extraction unit 35, and FIG. 7 is a configuration diagram of the BPM value determination unit 45. The BPM value candidate extraction unit 35 includes a control unit 100 including a time management unit 105 that manages time information, a beat detection time storage unit 110, and a BPM value candidate generation unit 120. The BPM value determination unit 45 includes a BPM value frequency table 210 and a threshold control unit 200. Note that the beat detection time storage unit 110 in FIG. 6 is realized by a first-in first-out FIFO or the like, and is configured to discard old time information that cannot be stored and store new information.

本装置１の動作を開始させると、これを基準時として時刻管理部１０５は時刻を把握可能となる。制御部１００は、時刻管理部１０５の時刻情報を参照して所定時間、時間情報が送られてこない場合には、楽音信号の入力が終了したか途絶えた等と判断しリセット信号を出力する。閾値制御部２００はこのリセット信号を受信すると、ＢＰＭ頻度テーブル２１０の記憶内容をクリアして再度の楽音信号の入力に備える構成となっている。 When the operation of the apparatus 1 is started, the time management unit 105 can grasp the time using this as a reference time. When the time information is not sent for a predetermined time with reference to the time information of the time management unit 105, the control unit 100 determines that the input of the tone signal has been completed or has stopped, and outputs a reset signal. Upon receiving this reset signal, the threshold control unit 200 is configured to clear the stored contents of the BPM frequency table 210 and prepare for the input of a musical sound signal again.

さて、信号処理部２０から時間情報を受け取った制御部１００は、時刻管理部１０５の時刻を参照して、ビート検出時刻情報記憶部１１０にその時刻情報を記憶させる処理を繰り返す。これに応じて、ビート検出時刻情報記憶部１１０には所定数個（例えば４個）の最新の時刻情報が格納される。すると、ＢＰＭ値候補生成部１２０はこれらの時刻情報に基づいてＢＰＭ値候補を生成する。より具体的には、最新の４個の時刻情報に基づいて、任意の２個の時刻情報で組み合わせ可能な時間幅をＢＰＭ値候補として出力する。図９はこの動作の説明図であり、今「ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４」の場合を想定している。この場合、任意の２つの時刻差である、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｔｅ、ＴｆがＢＰＭ値候補として生成出力される。 Now, the control unit 100 that has received the time information from the signal processing unit 20 refers to the time of the time management unit 105 and repeats the process of storing the time information in the beat detection time information storage unit 110. In response to this, the beat detection time information storage unit 110 stores a predetermined number (for example, four) of the latest time information. Then, the BPM value candidate generation unit 120 generates a BPM value candidate based on the time information. More specifically, based on the latest four time information, a time width that can be combined with any two pieces of time information is output as a BPM value candidate. FIG. 9 is an explanatory diagram of this operation, and it is assumed that “t1 <t2 <t3 <t4”. In this case, Ta, Tb, Tc, Td, Te, and Tf, which are any two time differences, are generated and output as BPM value candidates.

これらＢＰＭ値候補を受け取った閾値制御部２００は、先にエントリーテーブル５００を用いた処理で説明した動作を行う。つまり、ＢＰＭ頻度テーブル２１０に、ＢＰＭ値候補と頻度とを対応付けて記憶していく処理を実行する。この際、閾値制御部２００は、先に説明したΔを複数段階で小さくしていき、頻度の多い或るＢＰＭ値を絞っていくようにＢＰＭ頻度テーブル２１０の更新処理を実行する。例えば最初のΔ１（±６）を、Δ２（±５）、…というようにΔを変更制御し、Δ以内の時間情報を受け取った場合にのみ、ＢＰＭ頻度テーブルを更新するように動作する。なお、このΔの変更制御は装置動作の開始からの時間に応じて行っても良いし、例えば、或る値よりも頻度値が大きくなるものが出現した場合を契機として実行することができる。そして、閾値制御部２１０は最も頻度の大きなＢＰＭ値候補を最終的なＢＰＭ値として出力する。 Receiving these BPM value candidates, the threshold control unit 200 performs the operation described above in the process using the entry table 500. That is, a process of storing the BPM value candidate and the frequency in association with each other in the BPM frequency table 210 is executed. At this time, the threshold control unit 200 executes the updating process of the BPM frequency table 210 so as to reduce Δ described above in a plurality of stages and narrow down a certain BPM value having a high frequency. For example, the first Δ1 (± 6) is controlled so as to change Δ to Δ2 (± 5),..., And the BPM frequency table is updated only when time information within Δ is received. The change control of Δ may be performed according to the time from the start of the device operation. For example, the change control of Δ can be executed when a thing having a frequency value larger than a certain value appears. Then, the threshold control unit 210 outputs the most frequent BPM value candidate as the final BPM value.

したがって、この他の構成によっても、フレーム長さ等に依存せず正確なテンポ検出が可能なテンポ検出装置１を簡素な構成で実現することが可能となる。 Therefore, even with this other configuration, the tempo detection device 1 capable of accurate tempo detection without depending on the frame length or the like can be realized with a simple configuration.

（その他）
図１０（ａ）は例えばドラム等の楽音信号の波形である。この信号波形ではアタック操作の開始点が不明確となっている。なお、１−Ａ、１−Ｂ、１−Ｃ…はこのオリジナル波形のビート位置を示している。一方、図１０（ｂ）に示す２−Ａ、２−Ｂ、２−Ｃ…は、図３（ｂ）に示す波形に対して、信号処理部２０が検出したビート位置である。そして、図１０（ｂ）の３−Ａ、３−Ｂ、３−Ｃ、…は、より改良したアルゴリズムでビート位置を検出したものである。つまり、アタックが不鮮明の場合には信号処理部２０が求めたビート位置は、若干送れぎみに検出される。そこで、信号処理部２０がビート位置を求めるのと並行してピーク位置を求め、そして、２−Ａ、２−Ｂ、２−Ｃ、…に示すビート位置よりも、１個ピーク前のピーク位置をビート位置と見なして処理を行うことによって、正確なアタック位置を反映させたビート検出が行える。 (Other)
FIG. 10A shows a waveform of a tone signal such as a drum. In this signal waveform, the starting point of the attack operation is unclear. 1-A, 1-B, 1-C... Indicate beat positions of the original waveform. On the other hand, 2-A, 2-B, 2-C... Shown in FIG. 10B are beat positions detected by the signal processing unit 20 with respect to the waveform shown in FIG. And, 3-A, 3-B, 3-C,... In FIG. 10 (b) are beat positions detected by a more improved algorithm. That is, when the attack is unclear, the beat position obtained by the signal processing unit 20 is slightly detected. Accordingly, the peak position is obtained in parallel with the signal processing unit 20 obtaining the beat position, and the peak position one peak before the beat positions indicated by 2-A, 2-B, 2-C,. By performing the processing while regarding as a beat position, it is possible to detect a beat that reflects an accurate attack position.

以上説明してきたように、本発明のテンポ検出装置は音楽分野等の装置に適用して好適である。 As described above, the tempo detection device of the present invention is suitable for application to devices in the music field and the like.

テンポ検出装置１の構成図である。1 is a configuration diagram of a tempo detection device 1. FIG. 信号処理部２０の動作を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart for explaining the operation of the signal processing unit 20. 信号処理の説明図である。It is explanatory drawing of signal processing. エントリーテーブル４００の説明図である。It is explanatory drawing of the entry table 400. FIG. エントリーテーブル５００の説明図である。It is explanatory drawing of the entry table 500. FIG. ＢＰＭ値候補抽出部３５の構成図である。4 is a configuration diagram of a BPM value candidate extraction unit 35. FIG. ＢＰＭ値決定部４５の構成図である。4 is a configuration diagram of a BPM value determination unit 45. FIG. 従来技術の説明図である。It is explanatory drawing of a prior art. ＢＰＭ値候補生成部１２０の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of the BPM value candidate production | generation part. 信号処理の説明図であるIt is explanatory drawing of signal processing.

符号の説明Explanation of symbols

１テンポ検出装置
１０信号処理部
２０信号処理部
２２ピークホールド部
２４ビート位置検出部
３０ＢＰＭ値候補抽出部
３５ＢＰＭ値候補抽出部
４０ＢＰＭ値決定部
４５ＢＰＭ値決定部
４００エントリーテーブル
５００エントリーテーブル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tempo detection apparatus 10 Signal processing part 20 Signal processing part 22 Peak hold part 24 Beat position detection part 30 BPM value candidate extraction part 35 BPM value candidate extraction part 40 BPM value determination part 45 BPM value determination part 400 Entry table 500 Entry table

Claims

音楽信号に対し所要の信号処理を施した信号を出力する第１の信号処理手段と、
この第１の信号処理手段からの出力信号をアナログデジタル変換して出力する信号変換手段と、
この信号変換手段からの出力信号をピークホールドしたものに対して順次そのビート位置に対応する時間情報を出力する検出手段と、
この検出手段からの時間情報に基づいてテンポ値の候補を抽出出力するテンポ値候補抽出手段と、
この出力されたテンポ値候補群の出現頻度に関する出現頻度情報に基づいてテンポ値を検出するテンポ値決定手段と、を備え、
前記テンポ値候補抽出手段は、
前記検出手段から出力される時間情報の差を順次ＢＰＭ値（Beat Per Minute）に変換する一方、１個おきの時間情報の差も順次ＢＰＭ値に変換して、これらをＢＰＭ値候補として出力し、
前記テンポ値決定手段は、
既に記憶されている旧ＢＰＭ値候補と新たに送られてくる新ＢＰＭ値候補との差分が所定値内の場合には、旧ＢＰＭ値候補と新ＢＰＭ値候補の平均値を新たなＢＰＭ値候補としてこの頻度数を１増加させる一方、旧ＢＰＭ値候補と新ＢＰＭ値候補との差分が前記所定値内でない場合には、旧ＢＰＭ値候補に頻度数をそのままに維持していく処理を繰り返し実行することによって、最も頻度が大きなＢＰＭ値候補を最終的なＢＰＭ値として決定出力する手段であって、或る値よりも頻度値が大きくなるものが出現した場合に前記所定値を複数段階で小さくなるように変更制御する閾値制御部を含んで成る手段であることを特徴とするテンポ検出装置。 First signal processing means for outputting a signal obtained by performing required signal processing on a music signal;
A signal converting means for converting the output signal from the first signal processing means into an analog-digital converter and outputting the converted signal;
Detecting means for sequentially outputting time information corresponding to the beat position with respect to the peak-holded output signal from the signal converting means;
Tempo value candidate extraction means for extracting and outputting tempo value candidates based on time information from the detection means;
Tempo value determining means for detecting a tempo value based on the appearance frequency information relating to the appearance frequency of the output tempo value candidate group, and
The tempo value candidate extracting means includes
While the difference in time information output from the detection means is sequentially converted into a BPM value (Beat Per Minute), the difference in every other time information is also sequentially converted into a BPM value and these are output as BPM value candidates. ,
The tempo value determining means includes
When the difference between the previously stored old BPM value candidate and the newly sent new BPM value candidate is within a predetermined value, the average value of the old BPM value candidate and the new BPM value candidate is determined as the new BPM value candidate. If the difference between the old BPM value candidate and the new BPM value candidate is not within the predetermined value, the process of maintaining the frequency number in the old BPM value candidate is repeatedly executed. By doing so, a means for determining and outputting a BPM value candidate having the highest frequency as a final BPM value, and when a frequency value larger than a certain value appears, the predetermined value is decreased in a plurality of stages. A tempo detection device comprising a threshold control unit that performs change control so that the tempo is detected.