JP5604824B2 - Tempo information output device, sound processing system, and electronic musical instrument - Google Patents
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Description
この発明は、演奏テンポを示すテンポ情報を出力するテンポ情報出力装置、当該テンポ情報出力装置を用いた音声処理システム、および電子楽器に関する。 The present invention relates to a tempo information output device that outputs tempo information indicating a performance tempo, an audio processing system using the tempo information output device, and an electronic musical instrument.
従来、音楽製作の分野では、MIDIが広く用いられている。MIDIデータには、テンポ情報が含まれているため、再生時間(テンポ)の調整が容易である。オーディオデータとMIDIデータを同期させる場合は、MIDIデータに同期してオーディオデータを録音する。また、既存のオーディオデータを利用する場合は、オーディオデータのテンポに合うようにMIDIデータのテンポ情報を手動で調整する必要があった。しかし、オーディオデータの途中でテンポが変わっている場合、MIDIデータのテンポ情報を手動で調整することは非常に労力のかかるものであった。 Conventionally, MIDI has been widely used in the field of music production. Since MIDI data includes tempo information, it is easy to adjust the playback time (tempo). When synchronizing audio data and MIDI data, the audio data is recorded in synchronization with the MIDI data. Further, when using existing audio data, it is necessary to manually adjust the tempo information of the MIDI data so as to match the tempo of the audio data. However, when the tempo is changed in the middle of the audio data, it is very laborious to manually adjust the tempo information of the MIDI data.
一方、近年は、オーディオデータとMIDIデータを関連づけて利用する技術も開発されている。例えば、特許文献1には、デジタルオーディオデータとMIDIデータを関連づけて利用する例が示されている。 On the other hand, in recent years, a technique for using audio data and MIDI data in association with each other has also been developed. For example, Patent Document 1 shows an example in which digital audio data and MIDI data are used in association with each other.
また、近年では、タイムストレッチ等の信号処理技術を用いる事で、オーディオデータのテンポを調整することも可能となっている(特許文献2を参照)。 In recent years, it has also become possible to adjust the tempo of audio data by using a signal processing technique such as time stretching (see Patent Document 2).
しかし、特許文献1では、オーディオデータのLSB(Least Significant Bit)にMIDIデータを格納しているため、MP3等の圧縮オーディオに変換したり、アナログのオーディオ信号として放音したりすると、関連づけされている情報が失われるという問題があった。また、オーディオデータとMIDIデータを扱うアプリケーションも存在するが、汎用的なデータフォーマットが無いため、利便性に乏しい物であった。 However, in Patent Document 1, since MIDI data is stored in the LSB (Least Significant Bit) of audio data, it is associated when converted to compressed audio such as MP3 or emitted as an analog audio signal. There was a problem that information that was lost. Although there are applications that handle audio data and MIDI data, there is no general-purpose data format, which is not convenient.
一方、特許文献2のようなタイムストレッチは、オーディオデータからビート(拍)を抽出して、その絶対的な拍タイミングで曲全体のテンポを変更するものであるが、この場合、演奏者の演奏テンポが反映されなくなる。すなわち、図6(A)に示すように、実際の演奏では、演奏者は絶対的な拍タイミングに揃えて演奏を行うのではなく、若干早めに演奏したり、逆にゆっくりと演奏したりする。そのため、オーディオデータから拍を抽出してタイムストレッチを行い、同図(B)に示すように絶対的な拍タイミングで曲全体のテンポを変更すると、演奏のニュアンス(ノリ)が失われてしまう。 On the other hand, the time stretch as in Patent Document 2 is to extract beats from audio data and change the tempo of the entire song at the absolute beat timing. Tempo is not reflected. That is, as shown in FIG. 6 (A), in the actual performance, the performer does not perform the performance in accordance with the absolute beat timing, but performs a little early or conversely. . For this reason, if a beat is extracted from audio data and time stretched, and the tempo of the entire song is changed at an absolute beat timing as shown in FIG. 5B, the nuance of the performance is lost.
そこで、この発明は、演奏テンポを反映したテンポ情報を出力するテンポ情報出力装置、音声処理システム、および電子楽器を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a tempo information output device, a sound processing system, and an electronic musical instrument that output tempo information reflecting the performance tempo.
この発明のテンポ情報出力装置は、演奏者の演奏操作に応じて発生するオーディオ信号を出力する出力手段を備えている。オーディオ信号には、演奏者の演奏テンポを示すテンポ情報が重畳される。テンポ情報出力装置は、オーディオ信号の周波数成分と異なる帯域にテンポ情報の変調成分が含まれるように当該テンポ情報を重畳する。テンポ情報は、MIDIクロックのようなビート情報(テンポクロック)として重畳される。このビート情報は、自動演奏システム(シーケンサ)により常に出力される。 The tempo information output device according to the present invention includes output means for outputting an audio signal generated in response to a performance operation of the performer. Tempo information indicating the performance tempo of the performer is superimposed on the audio signal. The tempo information output device superimposes the tempo information so that the modulation component of the tempo information is included in a band different from the frequency component of the audio signal. Tempo information is superimposed as beat information (tempo clock) such as MIDI clock. This beat information is always output by an automatic performance system (sequencer).
そのため、テンポ情報出力装置は、演奏者の演奏テンポが反映されたテンポ情報をオーディオ信号に含めて(ライン1本で)出力することができる。また、出力したオーディオ信号は、通常のオーディオ信号と同様に扱うことができるため、録音機等で録音して汎用のオーディオデータとして用いる事ができる。さらに、テンポ情報から実際の演奏タイミングとの時間差を求めることもでき、タイムストレッチ等で再生時間を調整した場合であっても演奏のニュアンスが変わることがない。なお、テンポ情報出力装置は、電子ピアノ等の電子楽器に内蔵される態様や、既存の楽器からオーディオ信号を入力する態様、アコースティック楽器や歌唱音をマイクで収音してオーディオ信号を入力する態様、等を含むものである。 Therefore, the tempo information output device can output tempo information that reflects the performance tempo of the performer in the audio signal (in one line). Further, since the output audio signal can be handled in the same manner as a normal audio signal, it can be recorded by a recorder or the like and used as general-purpose audio data. Furthermore, the time difference from the actual performance timing can be obtained from the tempo information, and the nuance of the performance does not change even when the playback time is adjusted by time stretching or the like. Note that the tempo information output device is an aspect incorporated in an electronic musical instrument such as an electronic piano, an aspect in which an audio signal is input from an existing musical instrument, an aspect in which an acoustic instrument or singing sound is collected by a microphone and an audio signal is input , Etc.
また、上記発明において、メトロノーム等、外部から演奏テンポの基準となる基準テンポ信号を入力し、基準テンポ信号に基づいてテンポ情報を抽出するように構成することも可能である。なお、フットスイッチ等により、演奏者が刻むビートを基準テンポ信号として入力するように構成することも可能である。この場合、アコースティック楽器等のように、自らテンポ情報を生成することができないものであっても、テンポ情報を抽出することができる。 In the above invention, it is also possible to input a reference tempo signal as a reference of the performance tempo from the outside, such as a metronome, and extract tempo information based on the reference tempo signal. It is also possible to use a foot switch or the like to input a beat that the player performs as a reference tempo signal. In this case, tempo information can be extracted even if the tempo information cannot be generated by itself, such as an acoustic instrument.
また、請求項1または請求項2に記載のテンポ情報出力装置を用いて、前記テンポ情報を復号する復号装置をさらに備えた音声処理システムとする態様も可能である。テンポ情報出力装置の重畳手段は、前記演奏テンポに基づいたタイミングで前記オーディオ信号に疑似ノイズを重畳することで前記テンポ情報を重畳する。疑似ノイズとしては、例えばPN符号のような自己相関性の高い信号を用いる。テンポ情報出力装置は、自己相関性の高い信号を演奏テンポに基づくタイミングで(例えば拍毎に)生成し、オーディオ信号に重畳する。よって、アナログのオーディオ信号として放音したとしても重畳されているテンポ情報が失われることもない。 In addition, a mode is also possible in which an audio processing system further includes a decoding device that decodes the tempo information using the tempo information output device according to claim 1 or 2. The superimposing means of the tempo information output device superimposes the tempo information by superimposing pseudo noise on the audio signal at a timing based on the performance tempo. As the pseudo noise, a signal having high autocorrelation such as a PN code is used. The tempo information output device generates a signal with high autocorrelation at a timing based on the performance tempo (for example, for each beat) and superimposes the signal on the audio signal. Therefore, even if sound is output as an analog audio signal, the superimposed tempo information is not lost.
復号装置は、前記オーディオ信号を入力する入力手段と、テンポ情報を復号する復号手段を備えている。復号手段は、入力手段に入力されたオーディオ信号と、前記疑似ノイズと、の相関を求め、当該相関のピーク発生タイミングに基づいて前記テンポ情報を復号する。オーディオ信号に重畳されている疑似ノイズは、自己相関性の非常に高い信号であるため、復号装置でオーディオ信号と、疑似ノイズとの相関を求めると、拍タイミング毎に相関のピークが抽出される。したがって、相関のピーク発生タイミングが演奏テンポを示すこととなる。 The decoding apparatus includes input means for inputting the audio signal and decoding means for decoding tempo information. The decoding unit obtains a correlation between the audio signal input to the input unit and the pseudo noise, and decodes the tempo information based on the peak generation timing of the correlation. Since the pseudo noise superimposed on the audio signal is a signal having a very high autocorrelation, when the correlation between the audio signal and the pseudo noise is obtained by the decoding device, a correlation peak is extracted at each beat timing. . Therefore, the correlation peak generation timing indicates the performance tempo.
PN符号のような自己相関性の高い疑似ノイズは、低レベルであっても相関のピークを抽出することができるため、聴感上違和感のない音声(聞き取りにくい音声)でありながらも、高精度にテンポ情報を重畳、復号することができる。また、疑似ノイズを20kHz以上等の高域にのみ重畳すればさらに聞き取りにくくすることもできる。 Pseudo noise with high autocorrelation such as PN code can extract the peak of correlation even at low level, so it is highly accurate even though it is sound that is not uncomfortable on hearing (sound that is difficult to hear). Tempo information can be superimposed and decoded. Further, if pseudo noise is superimposed only on a high frequency band of 20 kHz or higher, it is possible to make it more difficult to hear.
さらに、上記発明において、テンポ情報抽出手段は、演奏テンポの各タイミングに応じて、複数の異なるテンポ情報(例えば拍タイミング、小節タイミング)を抽出し、重畳手段は、複数の異なる疑似ノイズを重畳することで前記複数の異なるテンポ情報をそれぞれ重畳するように構成することも可能である。この場合、復号装置の復号手段は、前記入力手段に入力されたオーディオ信号と、前記複数の異なる疑似ノイズと、の相関をそれぞれ求め、各相関のピーク発生タイミングに基づいて、前記複数の異なるテンポ情報を復号する。つまり、拍タイミングと小節タイミングで異なるパターンの疑似ノイズを重畳することで、互いの疑似ノイズが干渉することなく、拍タイミング、小節タイミングを別々に高精度に重畳、復号することができる。 Furthermore, in the above invention, the tempo information extracting means extracts a plurality of different tempo information (for example, beat timing, measure timing) according to each timing of the performance tempo, and the superimposing means superimposes a plurality of different pseudo noises. In this way, the plurality of different tempo information can be superposed respectively. In this case, the decoding unit of the decoding apparatus obtains correlations between the audio signal input to the input unit and the plurality of different pseudo noises, and determines the plurality of different tempos based on the peak generation timing of each correlation. Decrypt information. In other words, by superimposing different patterns of pseudo-noise at beat timing and measure timing, it is possible to superimpose and decode beat timing and measure timing separately with high accuracy without interfering with each other's pseudo-noise.
なお、疑似ノイズを用いてテンポ情報を重畳する場合、テンポ情報出力装置は、M系列擬似ノイズ(PN符号)をテンポ情報で位相変調することにより符号化することも可能である。テンポ情報を重畳する周波数帯域は20kHz以上の非可聴域にすることが望ましいが、D/A変換や圧縮オーディオのエンコード等により非可聴域が使えない構成の場合は、例えば15kHz以上の高周波数帯域にテンポ情報を重畳し、聴感上の影響を少なくする。 In addition, when superimposing tempo information using pseudo noise, the tempo information output device can also perform encoding by phase-modulating M-sequence pseudo noise (PN code) with tempo information. The frequency band for superimposing the tempo information is desirably a non-audible range of 20 kHz or higher. However, in the case where the non-audible range cannot be used due to D / A conversion or compression audio encoding, for example, a high frequency band of 15 kHz or higher is used. The tempo information is superimposed on the sound to reduce the effect on hearing.
この発明によれば、演奏者の演奏の基準となるテンポ情報を抽出し、オーディオ信号に重畳するため、演奏テンポを反映したテンポ情報を出力することができる。 According to the present invention, tempo information that is a reference for the performance of the performer is extracted and superimposed on the audio signal, so that tempo information reflecting the performance tempo can be output.
図1(A)は、本発明の実施形態に係るテンポ情報出力装置の構成を示すブロック図である。図1(A)では、電子楽器(電子ピアノ)がテンポ情報出力装置を兼ねている例を示す。図1(A)に示す電子ピアノ1は、制御部11、演奏情報取得部12、楽音発生部13、データ重畳部14、出力インタフェース(I/F)15、テンポクロック生成部16、メトロノーム音発生部17、ミキサ部18、およびヘッドフォンI/F19を備えている。
FIG. 1A is a block diagram showing a configuration of a tempo information output apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A shows an example in which an electronic musical instrument (electronic piano) also serves as a tempo information output device. An electronic piano 1 shown in FIG. 1A includes a
演奏情報取得部12は、演奏者の演奏操作に応じて演奏情報を取得する。演奏情報は、例えば押下された鍵盤の情報(ノートナンバ)、押鍵のタイミング(ノートオン、ノートオフ)、鍵盤を押す速度(ベロシティ)、等である。どの演奏情報を出力するか(どの演奏情報に基づいて楽音を発生するか)は、制御部11により指示される。
The performance
楽音発生部13は、音源を内蔵しており、制御部11の指示(ボリューム等の設定)に応じて演奏情報取得部12より演奏情報を入力して楽音(オーディオ信号)を発生する。なお、本発明のオーディオ信号は、アナログ信号に限るものではなく、デジタル信号であってもよい。
The
テンポクロック生成部16は、設定されたテンポに応じたテンポクロックを生成する。テンポクロックは、例えば、MIDIクロック(4部音符あたり24クロック)に準じたクロックであり、常時出力されるものである。テンポクロック生成部16は、生成したテンポクロックをデータ重畳部14およびメトロノーム音発生部17に出力する。メトロノーム音発生部17は、入力されたテンポクロックに応じてメトロノーム音を発生する。メトロノーム音は、ミキサ部18で演奏者の演奏による楽音とミキシングされ、ヘッドフォンI/F19に出力される。演奏者は、ヘッドフォンから聞こえるメトロノーム音(テンポ)を聴きながら演奏を行う。
The tempo
なお、電子ピアノ1にテンポ情報の入力専用の操作子(タップスイッチ等、図中破線のテンポ情報入力部)を設け、演奏者が刻む拍を基準テンポ信号として入力し、テンポ情報を抽出するように構成することも可能である。また、自動演奏システム(シーケンサ)を搭載する楽器において自動伴奏を行う場合、テンポクロック生成部16は、テンポクロックを自動演奏システムにも出力する(例えば図4参照)。
The electronic piano 1 is provided with an operator dedicated to inputting tempo information (a tap switch or the like, a tempo information input unit indicated by a broken line in the figure), and a beat engraved by the performer is input as a reference tempo signal to extract tempo information. It is also possible to configure. When performing automatic accompaniment on a musical instrument equipped with an automatic performance system (sequencer), the
データ重畳部14は、楽音発生部13から入力されるオーディオ信号にテンポクロックを重畳する。重畳方式は、重畳された信号が聴取し難いような手法を用いる。例えば、高周波数のキャリア信号をテンポ情報(クロックタイミングで符号1を示すデータ符号列とする。)で位相変調することにより、オーディオ信号の周波数成分(音響信号成分)と異なる帯域にテンポ情報の周波数成分が含まれるようにする。
The
また、PN符号(M系列)のような疑似ノイズを、聴感上違和感のない微弱なレベルで重畳する手法でもよい。このとき、疑似ノイズを重畳させる帯域は、可聴外(20kHz以上)の帯域に限っておいてよい。M系列のような疑似ノイズは、自己相関性が非常に高いため、復号側でオーディオ信号と、重畳されている疑似ノイズと同じ符号と、の相関を求めることで、テンポクロックを抽出することができる。なお、M系列に限らず、Gold系列など、他の乱数を用いてもよい。データ重畳部14は、テンポクロック生成部16からテンポクロックが入力される度に、所定長の疑似ノイズを発生してオーディオ信号に重畳し、出力I/F15に出力する。
Alternatively, a technique of superimposing pseudo noise such as a PN code (M series) at a weak level that does not cause a sense of incongruity in hearing may be used. At this time, the band on which the pseudo noise is superimposed may be limited to a band outside the audible range (20 kHz or more). Since pseudo-noise such as M-sequence has a very high autocorrelation, the tempo clock can be extracted by obtaining the correlation between the audio signal and the same code as the superimposed pseudo-noise on the decoding side. it can. In addition, you may use other random numbers, such as not only M series but Gold series. Each time the tempo clock is input from the tempo
さらに、疑似ノイズを用いる場合は、以下のようなスペクトラム拡散を用いることも可能である。図1(B)は、スペクトラム拡散を用いる場合のデータ重畳部14の構成の一例を示すブロック図である。
Furthermore, when using pseudo noise, the following spectrum spread can be used. FIG. 1B is a block diagram illustrating an example of the configuration of the
この例では、拡散符号発生部144が出力するM系列の疑似ノイズ符号(PN符号)とテンポ情報(0,1のデータ符号列)とを乗算器265で乗算することにより、テンポ情報をスペクトラム拡散する。拡散後のテンポ情報は、XOR回路146に入力される。XOR回路146は、乗算器145から入力された符号と遅延器147を経て入力された1サンプル前の出力符号の排他的論理和を出力し、拡散後のテンポ情報を差動符号化する。差動符号化後の信号は、−1,1で2値化しておくものとする。−1,1に2値化した差動符号を出力することで、復号側では、連続する2サンプルの差動符号を乗算することにより拡散後のテンポ情報を抽出することができる。
In this example, the multiplier 265 multiplies the M-sequence pseudo noise code (PN code) output from the
そして、差動符号化したテンポ情報は、LPF(ナイキストフィルタ)148においてベースバンド内で帯域制限され、乗算器150に入力される。乗算器150は、キャリア信号発生器149が出力するキャリア信号(音響信号成分より高域のキャリア信号)とLPF148の出力信号を乗算し、差動符号化後のテンポ情報をパスバンドに周波数シフトする。なお、差動符号化後のテンポ情報は、アップサンプリングしてから周波数シフトしてもよい。周波数シフトされた後のテンポ情報は、ゲイン調整器151でゲイン調整され、加算器143でオーディオ信号とミキシングされて出力I/F27に出力される。
The differentially encoded tempo information is band-limited within the baseband by an LPF (Nyquist filter) 148 and input to the
なお、楽音生成部13から出力されたオーディオ信号は、LPF141でパスバンドの帯域がカットされ、ゲイン調整器142でゲイン調整された後に加算器143に入力されるが、LPF141は必須ではなく、音響信号成分と変調信号の成分(重畳されるテンポ情報の周波数成分)とを完全に帯域分割する必要はない。例えば、キャリア信号を20〜25kHz程度にすれば、音響信号成分と変調信号の成分が若干重複していたとしても、聴取者に変調信号が聞こえにくく、かつテンポ情報を復号できる程度のSN比を確保することができる。なお、テンポ情報を重畳する周波数帯域は20kHz以上の非可聴域にすることが望ましいが、D/A変換や圧縮オーディオのエンコード等により非可聴域が使えない構成の場合は、例えば15kHz以上の高周波数帯域にテンポ情報を重畳することで、聴感上の影響を少なくすることができる。
The audio signal output from the
以上のようにしてテンポ情報が重畳されたオーディオ信号は、オーディオ出力端子である出力I/F15から出力される。
The audio signal on which the tempo information is superimposed as described above is output from the output I /
出力I/F15から出力されたオーディオ信号は、図2(A)に示すような復号装置2に入力される。復号装置2は、オーディオ信号を録音する録音機としての機能と、オーディオ信号を再生する再生機としての機能と、オーディオ信号に重畳されているテンポ情報を復号する復号機としての機能と、を備えている。なお、電子ピアノ1から出力されたオーディオ信号は、通常のオーディオ信号と同様に扱うことができるため、他の一般的な録音機で録音することが可能である。また、録音したオーディオデータは、汎用のオーディオデータであるため、一般的なオーディオ再生機で再生することも可能である。
The audio signal output from the output I /
ここでは、復号装置2について、主に、オーディオ信号に重畳されているテンポ情報を復号する機能、および復号したテンポ情報の利用態様について説明する。 Here, the decoding apparatus 2 will be described mainly with respect to a function for decoding tempo information superimposed on an audio signal and a usage mode of the decoded tempo information.
図2(A)において、復号装置2は、入力I/F21、制御部22、記憶部23、およびテンポクロック抽出部24を備えている。制御部22は、入力I/F21から入力されたオーディオ信号を録音し、記憶部23に汎用のオーディオデータとして記録する。また、制御部22は、記憶部23に記録されているオーディオデータを読み出し、テンポクロック抽出部24に出力する。
In FIG. 2A, the decoding device 2 includes an input I /
テンポクロック抽出部24は、電子ピアノ1のデータ重畳部14で発生する疑似ノイズと同じ疑似ノイズを生成し、再生したオーディオ信号との相関を求める。オーディオ信号に重畳されている疑似ノイズは、自己相関性の非常に高い信号であるため、オーディオ信号と疑似ノイズとの相関を求めると、同図(B)に示すように、定期的に急峻なピークが抽出される。この相関のピーク発生タイミングが演奏テンポ(テンポクロック)を示す。
The tempo
また、図1(B)で説明したスペクトラム拡散を用いる場合、テンポクロック抽出部24は、以下のようにしてテンポ情報を復号し、テンポクロックを抽出する。図2(C)は、テンポクロック抽出部24の構成の一例を示すブロック図である。入力されたオーディオ信号は、HPF241に入力される。HPF241は、音響信号成分を除去するためのフィルタである。HPF241の出力信号は、遅延器242および乗算器243に入力される。遅延器242の遅延量は、上述の差動符号の1サンプル分の時間に設定される。差動符号をアップサンプリングしている場合、アップサンプリング後の1サンプル分の時間に設定される。乗算器243は、HPF241から入力される信号と、遅延器242から出力される1サンプル前の信号とを乗算し、遅延検波処理を行う。差動符号化された信号は、−1,1に2値化されており、1サンプル前の符号からの位相変化を示したものであるため、1サンプル前の信号と乗算することにより、差動符号化前のテンポ情報(拡散後の符号)が抽出される。
When using the spread spectrum described with reference to FIG. 1B, the tempo
そして、乗算器243の出力信号は、ナイキストフィルタであるLPF244を経てベースバンド信号として抽出され、相関器245に入力される。相関器245は、上記拡散符号発生部244が出力した疑似ノイズ符号と同じ疑似ノイズ符号で入力信号との相関を求める。相関器245が出力する相関値は、ピーク検出部246で疑似ノイズの周期(データ符号の周期)で正負のピーク成分が抽出される。符号判定部247は、各ピーク成分をテンポ情報のデータ符号(0,1)として復号する。このようにして、オーディオ信号に重畳されているテンポ情報が復号される。なお、重畳側の差動符号化の処理、復号側の遅延検波処理は必須ではない。
The output signal of the
以上のようにして抽出したテンポクロックは、MIDIクロックに準じたものであればシーケンサによる自動演奏に用いることが可能である。例えば、シーケンサにより自身の演奏テンポを反映した自動演奏を実現することができる。 The tempo clock extracted as described above can be used for automatic performance by a sequencer as long as it conforms to the MIDI clock. For example, an automatic performance reflecting its own performance tempo can be realized by a sequencer.
さらに、図4に示すように、シーケンサ101を内蔵した電子ピアノ5において、シーケンサ17がテンポ情報に基づいて自動演奏を行うように構成すると、演奏者の演奏による楽音と自動演奏の楽音との同期を取ることができる。よって、演奏者は演奏操作を行うだけで、自身の演奏による楽音と自動演奏による楽音とが同期したオーディオ信号を生成することができる。また、カラオケ装置のように、映像信号との同期を取ることも可能である。
Furthermore, as shown in FIG. 4, in the electronic piano 5 incorporating the
また、抽出したテンポクロックは、オーディオデータのタイムストレッチを行う時の基準クロックとして利用することも可能であり、編集時の煩雑さを大幅に低減することができる。図6(C)に示すように、タイムストレッチを行う基のオーディオデータに含まれるテンポ情報と演奏情報との差から、補正時間を算出し、新たなテンポに応じたタイムストレッチ後のオーディオデータに補正時間を加算することにより、演奏のニュアンス(ノリ)を失わずにテンポを変更することが可能である。例えば、テンポ情報の各拍とノートオンのタイミングとの差をαとし、基のテンポをT1、タイムストレッチ後のテンポをT2とすると、補正時間はα×(T2/T1)となる。よって、タイムストレッチを行っても演奏のニュアンスが変わることがない。 Also, the extracted tempo clock can be used as a reference clock when performing time stretching of audio data, and the complexity at the time of editing can be greatly reduced. As shown in FIG. 6C, the correction time is calculated from the difference between the tempo information and the performance information included in the original audio data to be time-stretched, and the time-stretched audio data corresponding to the new tempo is obtained. By adding the correction time, it is possible to change the tempo without losing the nuance of the performance. For example, if the difference between each beat of the tempo information and the note-on timing is α, the base tempo is T1, and the tempo after time stretching is T2, the correction time is α × (T2 / T1). Therefore, the nuance of the performance does not change even when time stretching is performed.
また、M系列のような疑似ノイズを用いる重畳方式の場合、以下の様な応用例も可能である。図3は、応用例に係るテンポ情報出力装置と復号装置の構成を示すブロック図である。なお、図1および図2と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。 In addition, in the case of a superimposition method using pseudo noise such as an M series, the following application examples are also possible. FIG. 3 is a block diagram showing configurations of a tempo information output device and a decoding device according to an application example. In addition, about the structure which is common in FIG. 1 and FIG. 2, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
応用例に係る電子ピアノ3は、テンポクロック生成部16に代えて、強拍テンポクロック生成部161、および弱拍テンポクロック生成部162を備えている。また、復号装置4は、テンポクロック抽出部24に代えて、強拍テンポクロック抽出部241、および弱拍テンポクロック抽出部242を備えている。
The electronic piano 3 according to the application example includes a strong beat
強拍テンポクロック生成部161は、強拍(小節)タイミング毎にテンポクロックを生成する。また、弱拍テンポクロック生成部162は、弱拍(拍)タイミング毎にテンポクロックを生成する。
The strong beat
データ重畳部14は、強拍テンポクロック生成部161からテンポクロックが入力される毎、および弱拍テンポクロック生成部162からテンポクロックが入力される毎に疑似ノイズを発生し、オーディオ信号に重畳する。データ重畳部14は、強拍テンポクロック生成部161からテンポクロックが入力されたタイミングと弱拍テンポクロック生成部162からテンポクロックが入力されたタイミングで異なるパターンの疑似ノイズ(強拍用疑似ノイズおよび弱拍用疑似ノイズ)を発生する。
The
復号装置4の強拍テンポクロック抽出部241、および弱拍テンポクロック抽出部242では、それぞれデータ重畳部14で発生する強拍用疑似ノイズ、および弱拍用疑似ノイズと同じ疑似ノイズを生成し、再生したオーディオ信号との相関を求める。
The strong beat tempo
オーディオ信号には強拍用疑似ノイズが小節タイミング毎、弱拍用疑似ノイズが拍タイミング毎に重畳されており、これらは自己相関性の非常に高い信号であるため、オーディオ信号と疑似ノイズとの相関を求めると、同図(C)に示すように、定期的に急峻なピークが抽出される。強拍テンポクロック抽出部241で抽出されるピーク発生タイミングが小節タイミング(強拍テンポクロック)を示し、弱拍テンポクロック抽出部242で抽出されるピーク発生タイミングが拍タイミング(弱拍テンポクロック)を示すこととなる。これらの疑似ノイズは、異なるパターンを用いているため、互いの疑似ノイズが干渉することなく、それぞれ高精度に相関を算出することができる。
In the audio signal, the strong beat pseudo noise is superimposed at every bar timing and the weak beat pseudo noise is superimposed at every beat timing. Since these are signals with very high autocorrelation, the audio signal and pseudo noise are When the correlation is obtained, a steep peak is periodically extracted as shown in FIG. The peak generation timing extracted by the strong beat tempo
なお、小節タイミングについては、4拍子であれば拍タイミングの4倍の周期となるので、疑似ノイズのノイズ長を4倍に設定することができる。よって、その分だけSN比を確保することができ、疑似ノイズのレベルを下げることができる。 As for the bar timing, the period of four beats is four times the beat timing, so that the noise length of the pseudo noise can be set to four times. Therefore, the S / N ratio can be ensured correspondingly, and the level of pseudo noise can be lowered.
また、疑似ノイズのパターンをさらに多数用いることで、各拍タイミングで異なる疑似ノイズを重畳させることもでき、複合拍子など、多種多様なテンポに対応することができる。特に、疑似ノイズとしてGold系列を用いる場合、多種類の符号系列を生成することが可能であるため、複合拍子や拍子数が多い場合であっても、各拍毎に異なる符号系列を用いることが可能である。 Further, by using a larger number of pseudo noise patterns, different pseudo noises can be superimposed at each beat timing, and various tempos such as composite time signatures can be handled. In particular, when the Gold sequence is used as the pseudo noise, it is possible to generate many types of code sequences. Therefore, even when there are a large number of composite time signatures and time signatures, different code sequences may be used for each beat. Is possible.
なお、図1(B)および図2(C)で説明したスペクトラム拡散を用いる場合についても、各拍タイミングや小節タイミングで異なる疑似ノイズを用いてテンポ情報を拡散処理することができる。 Even in the case of using the spread spectrum described with reference to FIGS. 1B and 2C, the tempo information can be spread using pseudo-noise that differs at each beat timing and measure timing.
なお、本発明のテンポ情報出力装置は、電子楽器に内蔵されている態様に限るものではなく、既存の楽器に後で取り付けすることも可能である。図5は、テンポ情報出力装置をギターに取り付けた場合の例を示す図である。同図においては、アナログのオーディオ信号を出力するエレキアコースティックギターについて説明する。なお、図1と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。 Note that the tempo information output device of the present invention is not limited to a mode built in an electronic musical instrument, and can be attached to an existing musical instrument later. FIG. 5 is a diagram showing an example when the tempo information output device is attached to a guitar. In the same figure, an explanation will be given on an electric guitar that outputs an analog audio signal. In addition, about the structure which is common in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
同図(A)および同図(B)に示すように、テンポ情報出力装置9は、オーディオ入力I/F51およびフットスイッチ52を備えており、オーディオ入力I/F51には、ギター7のライン出力端子が接続される。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the tempo information output device 9 includes an audio input I /
オーディオ入力I/F51は、ギター7から演奏音(オーディオ信号)を入力し、データ重畳部14に出力する。フットスイッチ52は、テンポ情報の入力専用の操作子であり、演奏者が刻む拍を基準テンポ信号として入力する。テンポクロック生成部16は、フットスイッチ52から基準テンポ信号を入力し、テンポ情報を抽出する。
The audio input I /
このように、既存のオーディオ出力端子を有した楽器であれば、本発明のテンポ情報出力装置を用いることが可能であり、演奏者の演奏テンポを反映したテンポ情報をオーディオ信号に重畳することができる。 In this way, any musical instrument having an existing audio output terminal can use the tempo information output device of the present invention, and can superimpose tempo information reflecting the performance tempo of the performer on the audio signal. it can.
なお、本発明のテンポ情報出力装置は、電子ピアノやエレキアコースティックギターに取り付けられる例に限るものではない。通常のマイクで楽音を収音すれば、ライン出力端子のないアコースティック楽器であっても、本発明のテンポ情報出力装置を用いることが可能である。また、楽器に限らず、歌唱音についても、本発明における演奏操作に応じて発生するオーディオ信号の技術的範囲に含まれるものであり、歌唱音をマイクで収音し、テンポ情報を重畳することも可能である。 Note that the tempo information output device of the present invention is not limited to an example attached to an electronic piano or an electric acoustic guitar. If musical sounds are collected by a normal microphone, the tempo information output device of the present invention can be used even for an acoustic instrument without a line output terminal. Further, not only musical instruments but also singing sounds are included in the technical scope of audio signals generated according to the performance operation in the present invention, and singing sounds are collected by a microphone and tempo information is superimposed. Is also possible.
1−電子ピアノ
11−制御部
12−演奏情報取得部
13−楽音発生部
14−データ重畳部
15−出力I/F
16−テンポクロック生成部
1-electronic piano 11-control unit 12-performance information acquisition unit 13-music sound generation unit 14-data superimposition unit 15-output I / F
16-tempo clock generator
Claims (5)
前記テンポ情報出力装置は、拍タイミングを示す前記テンポ情報を抽出するテンポ情報抽出手段と、
演奏者の演奏操作に応じて発生するオーディオ信号に前記テンポ情報の変調成分が含まれるように当該テンポ情報を前記オーディオ信号に重畳する重畳手段と、
前記テンポ情報が重畳されたオーディオ信号を出力する出力手段と、
を備え、
前記テンポ情報出力装置の重畳手段は、前記拍タイミングに基づいたタイミングで前記オーディオ信号に疑似ノイズを重畳することで前記テンポ情報を重畳し、
前記復号装置は、前記オーディオ信号を入力する入力手段と、
前記入力手段に入力されたオーディオ信号と、前記疑似ノイズと、の相関を求め、当該相関のピーク発生タイミングに基づいて前記テンポ情報を復号する復号手段と、を備え、
前記テンポ情報出力装置の前記テンポ情報抽出手段は、前記拍タイミングの各タイミングに応じて、複数の異なるテンポ情報を抽出し、
前記重畳手段は、複数の異なる疑似ノイズを重畳することで前記複数の異なるテンポ情報をそれぞれ重畳し、
前記復号装置の復号手段は、前記入力手段に入力されたオーディオ信号と、前記複数の異なる疑似ノイズと、の相関をそれぞれ求め、各相関のピーク発生タイミングに基づいて、前記複数の異なるテンポ情報を復号する音声処理システム。 An audio processing system comprising a tempo information output device and a decoding device for decoding tempo information,
The tempo information output device includes tempo information extracting means for extracting the tempo information indicating the beat timing,
Superimposing means for superimposing the tempo information on the audio signal so that a modulation component of the tempo information is included in the audio signal generated according to the performance operation of the performer;
An output means for outputting an audio signal on which the tempo information is superimposed;
Equipped with a,
The superimposing means of the tempo information output device superimposes the tempo information by superimposing pseudo noise on the audio signal at a timing based on the beat timing,
The decoding device includes input means for inputting the audio signal;
Decoding means for obtaining a correlation between the audio signal input to the input means and the pseudo noise, and decoding the tempo information based on a peak occurrence timing of the correlation;
The tempo information extraction means of the tempo information output device extracts a plurality of different tempo information according to each timing of the beat timing,
The superimposing means superimposes the plurality of different tempo information by superimposing a plurality of different pseudo noises,
The decoding means of the decoding device obtains the correlation between the audio signal input to the input means and the plurality of different pseudo noises, and obtains the plurality of different tempo information based on the peak occurrence timing of each correlation. A speech processing system for decoding.
前記テンポ情報に基づき、前記拡散符号を前記周期ごとに位相変調する変調部と、
位相変調された前記拡散符号に基づいて生成された変調信号を、前記オーディオ信号の周波数よりも高い周波数帯域に、前記オーディオ信号と合成し、合成信号として出力する合成部と、を備えた請求項1または請求項2に記載の音声処理システム。 The superimposing means of the tempo information output device includes a spreading code generator that generates the pseudo noise as a spreading code having a predetermined period;
Based on the tempo information, a modulation unit that phase-modulates the spreading code for each period;
A synthesis unit that synthesizes a modulation signal generated based on the phase-modulated spreading code with the audio signal in a frequency band higher than the frequency of the audio signal, and outputs the synthesized signal as a synthesized signal. The speech processing system according to claim 1 or 2 .
演奏者の演奏操作に応じて発生するオーディオ信号に前記テンポ情報の変調成分が含まれるように当該テンポ情報を前記オーディオ信号に重畳する重畳手段と、
前記テンポ情報が重畳されたオーディオ信号を出力する出力手段と、
を備えたテンポ情報出力装置であって、
前記重畳手段は、前記演奏テンポに基づいたタイミングで前記オーディオ信号に疑似ノイズを重畳することで前記テンポ情報を重畳し、
前記テンポ情報抽出手段は、演奏テンポの各タイミングに応じて、複数の異なるテンポ情報を抽出し、
重畳手段は、複数の異なる疑似ノイズを重畳することで前記複数の異なるテンポ情報をそれぞれ重畳するテンポ情報出力装置。 Tempo information extracting means for extracting tempo information indicating the performance tempo;
And superimposing means for superimposing the tempo information to contain modulated component of the tempo information to the audio signal generated in response to the player's performance operation on the audio signal,
An output means for outputting an audio signal on which the tempo information is superimposed;
A tempo information output device comprising:
The superimposing means superimposes the tempo information by superimposing pseudo noise on the audio signal at a timing based on the performance tempo,
The tempo information extracting means extracts a plurality of different tempo information according to each timing of the performance tempo,
A superimposing unit superimposes the plurality of different tempo information by superimposing a plurality of different pseudo noises, respectively.
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