JP6759560B2 - 調律推定装置及び調律推定方法 - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態における調律推定装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。第1実施形態に係る調律推定装置は、歌唱するユーザ(以下、歌唱者という場合がある)の歌唱音声の調律値を推定する装置である。この調律推定装置は、所定期間ごとに決められた複数のピッチ(以下、基準ピッチという場合がある)と、歌唱者の歌唱音声のピッチ(以下、歌唱ピッチという場合がある)とを比較して、調律値を算出する。この調律推定装置によると、歌唱ピッチに基づいて調律値を算出することができるため、ガイドメロディ又は変更された伴奏の音高情報がなくても調律値を得ることができる。以下、このような調律推定装置について説明する。
図1は、本発明の一実施形態における調律推定装置10のハードウェア構成を示すブロック図である。調律推定装置10は、制御部100、記憶部110、操作部120、表示部130、通信部140、及び信号処理部150を含む。これらの各構成は、バスを介して接続されている。また、信号処理部150にはマイクロフォン160が接続されている。
調律推定装置10の制御部100が制御プログラム112を実行することによって実現される調律推定機能部について説明する。なお、以下に説明する調律推定機能部を実現する構成の一部または全部は、ハードウェアによって実現されてもよい。
(1)最も高いピークとそのピークに対応する基準ピッチ430とのずれ量を調律値とする。
(2)それぞれのピークに対する基準ピッチ430からのずれ量の平均値を調律値とする。
(3)それぞれのピークに対する基準ピッチ430からのずれ量に対して各ピークの高さを加重値として加算又は乗算し、加重値を加味したずれ量の平均値を調律値とする。
(4)それぞれのピークに対する基準ピッチ430からのずれ量を、演奏した各音高の調律値とする事でストレッチチューニングを施した楽器の音高調律値を算出する。
上記のうち(4)の調律値の算出方法によると、例えば、ピアノなら1音階ごとの調律値を算出することができ、ギターなら弦ごとの調律値を算出することができる。このようにすることで、プログラムが予めお勧めのストレッチチューニング値を持っていれば、当該お勧めのチューニング値からのずれ量に基づいて、例えばユーザに対して「A5のチューニングを5cent上げた方が明るく響いた演奏に聞こえます。」などのコメントを提供することが可能になる。
本発明の第2実施形態に係る調律推定装置10Aに含まれる調律推定機能部200Aの構成及びその推定方法について図6乃至図8を用いて説明する。ここで、第2実施形態において、調律推定装置のハードウェア構成は第1実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。図6は、本発明の一実施形態における調律機能の機能構成を示すブロック図である。調律推定機能部200Aはピッチ算出部220Aと調律値算出部230Aとの間にピッチ変換部240Aが設けられている点において、第1実施形態に係る調律推定装置10と相違する。
本発明の第3実施形態に係る調律推定装置10Bに含まれる調律推定機能部200Bの構成及びその推定方法について図9乃至図11を用いて説明する。ここで、第3実施形態において、調律推定装置のハードウェア構成は第1実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。図9は、本発明の一実施形態における調律機能の機能構成を示すブロック図である。調律推定機能部200Bはピッチ変換部240Bと調律値算出部230Bとの間にピッチ平滑処理部250Bが設けられている点において、第2実施形態に係る調律推定装置10Aと相違する。
第4実施形態では、図11に示す平滑ピーク490Bに基づいて調律値算出に用いるピークの絞り込みを行う例について説明する。調律推定装置のハードウェア構成及び調律推定機能部の構成に関しては第3実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。第4実施形態では、第3実施形態と同様に平滑化処理によって平滑ピーク490Bを含む第3分布480Bを算出し、平滑ピーク490Bの位置に対応する領域に限定して図10に示す第2分布460Bのピークを検索する。ここで、平滑ピーク490Bの位置に対応する領域とは、例えば、平滑ピーク490Bの位置から所定の範囲を含む領域としてもよい。具体的には、平滑ピーク490Bを基準に上下10centの領域としてもよい。又は、平滑ピーク490Bを含むガウシアン分布の平均値±標準偏差(σ)の領域としてもよい。また、第2分布460Bのピークを検索する領域は、平滑化処理の計算に用いるピッチ幅(つまり、何cent単位で平滑化処理を行うか)に応じて変化してもよい。つまり、平滑化処理の計算に用いるピッチ幅が広くなると、それに伴って上記の検索範囲も広く設定される。具体例としては、4cent単位で平滑化処理を行う場合は検索領域を平滑ピーク490Bを基準に上下4centの領域とし、10cent単位で平滑化処理を行う場合は検索領域を平滑ピーク490Bを基準に上下10centの領域とするように、平滑化処理を行う単位に応じて検索領域を自動的に設定してもよい。
本発明の第5実施形態に係る調律推定装置10Cに含まれる調律推定機能部200Cの構成及びその推定方法について図12乃至図14を用いて説明する。ここで、第5実施形態において、調律推定装置のハードウェア構成は第1実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。図12は、本発明の一実施形態における調律機能の構成を示すブロック図である。調律推定機能部200Cはピッチ算出部220Cと調律値算出部230Cとの間に複数の評価部260C(260C−1〜260C−5)が設けられている点において、第1実施形態に係る調律推定装置10と相違する。図12に示す評価部260Cは、例えば、図4に示す複数のピーク340、350、360とそれらに対応する複数の基準ピッチ430との比較、又は図8に示す積算ピーク470と基準ピッチ430L又は430Rとの比較に基づいて、入力音に対する評価値を算出する。
第6実施形態では、対象範囲を限定して複数の評価部による評価値算出を行うことで、少ない評価部で精度の高い調律値の計算をすることができる調律推定装置について説明する。例えば、第4実施形態に示すように調律値算出に用いるピークの絞り込みを行い、そのピーク近傍において、調律基準位置を細かいステップで変化させた評価部260Cによって評価値を算出し、その評価値に基づいて調律値を算出してもよい。上記のピークの絞り込みは、第4実施形態と同様に平滑化処理された分布を用いて行ってもよく、平滑化前の分布を用いて行ってもよい。
第7実施形態では、第1実施形態乃至第6実施形態のいずれかの調律推定機能部を用いたカラオケ装置20(評価装置)について説明する。第7実施形態では、カラオケ装置について説明するが、楽器演奏評価装置に適用することもできる。
図15は、本発明の一実施形態におけるカラオケ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図15に示すように、カラオケ装置20は図1に示す調律推定装置10とは異なり、記憶部510が制御プログラム512、入力音データ514、及び調律基準情報516に加えて楽曲データ518及び得点基準情報519を有しており、信号処理部550にスピーカ570が接続されている。ここで、信号処理部550はMIDI形式の信号からオーディオ信号を生成する音源、D/Aコンバータ等を含む。
(A)ビブラート:ピッチが細かく(所定周期以下で)高低に変化する。具体的な歌唱ピッチ波形の例を図3の「V」で示す。ビブラート検出の具体的な例は、特開2005−107087号公報に開示されている。
(B)コブシ:ピッチが一時的に(所定時間以内で)高くなり、その後、元のピッチに戻る。具体的な歌唱ピッチ波形の例を図3の「K」で示す。コブシ検出の具体的な例は、特開2008−268370号公報に開示されている。
(C)シャクリ:ピッチが所定時間かけて高くなり、その後安定する。具体的な歌唱ピッチ波形の例を図3の「S」で示す。シャクリ検出の具体的な例は、特開2005−107334号公報に開示されている。
(D)フォール:ピッチが所定時間かけて低くなり、その後、歌唱が途切れる。具体的な歌唱ピッチ波形の例を図3の「F」で示す。フォール検出の具体的な例は、特開2008−225115号公報に開示されている。
図16は、本発明の一実施形態におけるカラオケ装置の機能構成を示すブロック図である。カラオケ装置20は、伴奏出力部610、調律推定機能部200、特定区間検出部620、ピッチ比較部630、及び得点計算部640を含む。伴奏出力部610は、歌唱者に指定された歌唱曲に対応する伴奏データを読み出し、信号処理部550を介して、伴奏音をスピーカ570から出力させる。調律推定機能部200として、第1実施形態乃至第6実施形態で説明した調律推定機能部200を用いることができる。ここで、調律推定機能部200は基準ピッチ、ピッチ算出部220によって算出されたピッチ、及び調律値算出部230によって算出された調律値を出力してピッチ比較部630に送信する。なお、調律推定機能部200は算出された調律値によって補正されたピッチを出力してもよい。特定区間検出部620は、歌唱ピッチ波形を解析し、歌唱音声の入力期間のうち、得点基準情報によって規定された歌唱技法を含む区間(特定区間)を検出する。このとき検出される特定区間は、歌唱技法の種類ごとに対応付けられていてもよい。
第8実施形態では、第1実施形態乃至第6実施形態のいずれかの調律推定機能部を用いたデータ処理装置について説明する。第8実施形態では、データ処理装置が調律された伴奏に対して歌唱データを補正して合成するデータ処理方法について説明する。ここで、ハードウェアは図1と同様のものを用いることができるため、ここでは説明を省略する。
図17は、本発明の一実施形態におけるデータ処理装置の機能構成を示すブロック図である。データ処理装置30は、調律推定機能部200、入力音取得部700、補正部710、及び合成部720を含む。調律推定機能部200として、第1実施形態乃至第6実施形態で説明した調律推定機能部200を用いることができる。データ処理装置30において、入力音取得部700は第1入力音702及び第2入力音704の2つの入力音を取得する。それらのうち、第1入力音702が調律推定機能部200に送信され、調律推定機能部200では第1入力音702に基づく調律値706が算出される。補正部710は、調律推定機能部200によって算出された調律値706、第1入力音702、及び第2入力音704に基づいて、第1入力音702及び第2入力音704の関係を補正する。合成部720は、補正部710が補正した第1入力音712と第2入力音714とを合成する。
第9実施形態では、第1実施形態乃至第6実施形態のいずれかの調律推定機能部を用いたデータ処理装置について説明する。第9実施形態では、データ処理装置が楽器による演奏データ及び歌唱データを補正してこれらを合成するデータ処理方法について説明する。第9実施形態に用いられるハードウェアは図1と同様のものを用いることができるため、ここでは説明を省略する。また、データ処理機能部が有する機能ブロックは図17と同様であるが、各機能ブロックが有する機能が異なる。したがって、第9実施形態のデータ処理装置の動作について、図17を用いてその機能を説明する。
図18は、本発明の一実施形態におけるデータ処理装置の機能構成を示すブロック図である。データ処理装置30Aは、データ処理装置30と同様に調律推定機能部200、入力音取得部700、補正部710、及び合成部720を含む。調律推定機能部200として、第1実施形態乃至第6実施形態で説明した調律推定機能部200を用いることができる。データ処理装置30Aにおいて、入力音取得部700は第1入力音702及び第2入力音704の2つの入力音を取得する。第1入力音702及び第2入力音704は調律推定機能部200に送信され、調律推定機能部200では第1入力音702に基づく第1調律値706及び第2入力音704に基づく第2調律値708が算出される。補正部710は、第1入力音702、第2入力音704、及び調律推定機能部200によって算出された第1調律値706、第2調律値708に基づいて、第1入力音702及び第2入力音704の関係を補正する。合成部720は、補正部710が補正した第1入力音712と第2入力音714とを合成する。
第10実施形態では、第1実施形態乃至第6実施形態とは異なる方法で調律値を算出する調律推定装置について説明する。第10実施形態では、各音高に対して基準となる音高からのずれ量(調律値)を算出する調律値推定方法について説明する。ただし、第10実施形態に用いられるハードウェアは第1実施形態と同様のものを用いることができるので、ここでは説明を省略する。また、調律値推定装置が有する機能ブロックは図2と同様であるが、各機能ブロックが有する機能が異なる。したがって、第10実施形態の調律値推定装置の動作について、図2を用いたその機能を説明する。
第10実施形態の調律推定装置10Dの調律推定機能部200Dにおいて、入力音取得部210Dは入力音を取得する。また、ピッチ算出部220Dは入力音取得部210Dが取得した入力音のピッチを算出する。また、調律値算出部230Dは、基準ピッチに対して、ピッチ算出部220Dが算出したピッチが積算された分布におけるピークの調律値を音高毎に算出する。
第11実施形態では、第1実施形態とは異なる方法で調律値を算出する調律推定装置について説明する。第1実施形態では、第1分布400の複数のピーク340、350、360と複数の基準ピッチ430とのずれ量に基づいて調律値を算出する調律方法について説明したが、第11実施形態では、第1分布400の複数のピーク340、350、360のうち、1つのピーク(例えば、ピーク350)と基準ピッチ430(例えば、調律基準位置432)とのずれ量に基づいて調律値を算出する調律方法について説明する。
入力音取得部210によって取得される歌唱音声データが示す音は、歌唱者による音声に限られず、歌唱合成による音声であってもよいし、楽器音であってもよい。楽器音である場合には、単音演奏であることが望ましい。また、楽器音である場合には、特定区間として検出される技法として、例えば、ビブラート、スタッカート、ベンドアップ(シャクリ)、ベンドダウン(フォール)、スライド(ポルタメント)がある。これらの技法のうち、ピッチ変化を伴うビブラート、ベンドアップ、ベンドダウン、スライドが、実施形態と同様な方法で検出される。ピッチ算出部220において算出されるピッチに影響を及ぼすため、このようにして検出された特定区間においては、歌唱の場合と同様に評価区間における評価から除外される。これら以外にも、トリルおよび極めて短い修飾音等の音符の表現、サックスのグロール、ギターのカッティング等の音色に関する技法についても、ピッチの取得精度に影響があるため特定区間として検出して評価の除外の対象としてもよい。さらに複音の発音ができる楽器は誤動作を防止するために複音を検出して除去の対象としてもよい。
Claims (11)
- 入力音を取得する第1入力音取得部と、
前記第1入力音取得部が取得した前記入力音のピッチを算出するピッチ算出部と、
前記ピッチ算出部が算出した前記ピッチの第1分布におけるピークに基づいて、調律の基準となる調律基準位置と前記第1分布における基準位置とのオフセットを表す調律値を算出する調律値算出部と、
を備え、
前記調律値算出部は、前記第1分布における複数のピークを含む、周期性を有するピーク群の位置関係に基づいて前記調律値を算出することを特徴とする調律推定装置。 - 前記調律値算出部は、前記ピーク群と前記調律基準位置を含む複数の基準ピッチとのずれ量に基づいて前記調律値を算出することを特徴とする請求項1に記載の調律推定装置。
- 前記第1分布を一定周期で配置された基準点を始点とする複数の分布に分割し、前記分割された複数の分布を積算して第2分布を算出するピッチ変換部をさらに備え、
前記調律値算出部は、前記ピッチ変換部によって積算された前記第2分布のピークに基づいて調律値を算出することを特徴とする請求項1に記載の調律推定装置。 - 前記ピッチ変換部によって分割された前記複数の分布の各々の区間の間隔は、前記調律基準位置を含む複数の基準ピッチのうち隣接する基準ピッチ間の間隔と等しいことを特徴とする請求項3に記載の調律推定装置。
- 前記第2分布を平滑化処理して第3分布を算出するピッチ平滑処理部をさらに備え、
前記調律値算出部は、前記ピッチ平滑処理部によって算出された前記第3分布のピークを検索し、
前記第2分布のピークは、前記第3分布のピークに基づいて決定される前記第2分布のピークであることを特徴とする請求項3に記載の調律推定装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一に記載の前記調律推定装置と、
所定の評価区間において、前記入力音の前記ピッチ、複数の基準ピッチ、及び前記調律値算出部によって算出された前記調律値に基づいて、前記ピッチと前記複数の基準ピッチとを比較するピッチ比較部と、
前記ピッチ比較部によって比較された結果に基づいて、前記入力音に対する得点値を算出する得点計算部と、
をさらに備えることを特徴とする評価装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一に記載の前記調律推定装置と、
第1入力音及び第2入力音を取得する第2入力音取得部と、
前記第1入力音、前記第2入力音、及び前記調律推定装置が算出した前記調律値に基づいて、前記第1入力音及び前記第2入力音の関係を補正する補正部と、
前記補正部によって補正された前記第1入力音及び前記第2入力音を合成する合成部と、を有し、
前記調律推定装置は、前記第1入力音に基づいて前記調律値を算出することを特徴とするデータ処理装置。 - 入力音を取得する入力音取得部と、
前記入力音取得部が取得した前記入力音のピッチを算出するピッチ算出部と、
前記ピッチ算出部が算出した前記ピッチの分布におけるピークと音高毎に定められた基準とのオフセットを表す調律値を音高毎に算出する調律値算出部と、
を備え、
前記調律値算出部は、前記分布における複数のピークを含む、周期性を有するピーク群の位置関係に基づいて前記調律値を算出することを特徴とする調律推定装置。 - 前記調律値算出部は、前記分布から、複数の音高に対してそれぞれの前記調律値を算出することを特徴とする請求項8に記載の調律推定装置。
- 入力音を取得し、
前記入力音のピッチを算出し、
前記ピッチの第1分布におけるピークに基づいて、調律基準位置と前記第1分布における基準位置とのオフセットを表す調律値を算出する調律推定方法であって、
前記調律値は、前記第1分布における複数のピークを含む、周期性を有するピーク群の位置関係に基づいて算出される調律推定方法。 - 入力音を取得し、
前記入力音のピッチを算出し、
前記ピッチの分布におけるピークと音高毎に定められた基準とのオフセットを表す調律値を音高毎に算出する調律推定方法であって、
前記調律値は、前記分布における複数のピークを含む、周期性を有するピーク群の位置関係に基づいて算出される調律推定方法。
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