JP2003044066A - ピッチシフター付きカラオケ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 標準の主旋律のピッチに合わせたり主旋律ピ
ッチのオクターブ上や下に合わせたりしてピッチ補正す
る機能つきカラオケ装置を提供する。 【解決手段】 マイクロホンからの歌声ピッチを逐次検
出する歌声ピッチ検出手段と、カラオケ伴奏音楽の演奏
時系列における歌唱すべき主旋律ピッチをカラオケ伴奏
音楽データから逐次取得する主旋律ピッチ取得手段と、
カラオケ伴奏音楽の演奏時に、その楽曲の歌い出し冒頭
の所定期間において歌声ピッチと主旋律ピッチとを比較
し、両者の関係が総体的に単音程なのか複音程なのかを
判断するオクターブ域判定手段と、歌い出し冒頭の所定
期間が経過してオクターブ域判定手段の判定結果が出た
後は、その判定結果に従って主旋律ピッチまたはオクタ
ーブ変換した主旋律ピッチをピッチ変換手段に対する指
示ピッチとして与えるピッチ指示手段と、を備えたこと
を特徴とするピッチシフター付きカラオケ装置とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、歌唱者の歌声の
ピッチ（音の高さ）を修正するピッチシフター付きのカ
ラオケ装置の改良に関し、より具体的には、標準の主旋
律のピッチに合わせたり主旋律ピッチのオクターブ上や
下に合わせたりして補正する処理方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】特許第３１７９４６８号公報には、歌唱
者の音声をカラオケ伴奏音楽の主旋律データと倍音関係
にあり、かつ歌唱者の音声と同じオクターブ域に収まる
主旋律になるように、歌唱者の歌声を補正するピッチシ
フターが開示されている。これは歌唱者の歌声のピッチ
と主旋律のピッチとの音程を検出し、これが同じオクタ
ーブ域であれば（音程が1オクターブ以内）主旋律のピ
ッチになるように歌声のピッチを補正し、1オクターブ
以上離れている場合には、主旋律のピッチを1オクター
ブ上または1オクターブ下にシフトしたピッチになるよ
うに歌声のピッチを補正するものである。この従来技術
によると音痴な人が歌ってもその歌声と同じオクターブ
域内でピッチが補正される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術によれ
ば、女性アーティストの歌を男性が歌う場合には一般的
には男性の音域にピッチが変換されて出力されるし、反
対に男性アーティストの歌を女性が歌う場合には女性の
音域にピッチが変換されて出力されることになるので、
便利である。

【０００４】しかし、一般的な音域でしか歌えない人が
音域が非常に広いアーティストの歌を歌う場合を考えて
みると、かえって具合がよくない。このような曲では歌
唱者は自分が歌える音域より高音域の部分は１オクター
ブ下げて歌うし、自分の音域より低音域の部分は１オク
ターブ上げて歌って何とか歌い切ろうとする。たとえば
男性アーティストの歌を女性が歌う場合は、その曲の大
部分は１オクターブ上げて歌うが、高音域は元歌どおり
のピッチに戻す。逆に女性アーティストの歌を男性が歌
う場合には、大部分は１オクターブ下げて歌うが、低音
域は元歌どおりのピッチに戻して歌う。上記の従来技術
によればこのような場合にも忠実に歌声と同じオクター
ブ域になるようにピッチ変換されることになるので、高
音域と低音域の間の連続性がとぎれ、せっかく部分的に
は模範的な歌唱となっても、全体的に音楽として聞き苦
しいものになってしまう。

【０００５】そこで本発明者らは、歌い出した時点のオ
クターブ域が歌唱者にとってもっとも歌唱しやすい音域
であると考え、そのオクターブ域での主旋律に歌声のピ
ッチが変換され、しかも歌の途中でオクターブ上下して
歌唱しても歌い出し時のオクターブ域のままでピッチを
補正し続けることができないかと考えた。そうすれば、
歌唱者のごく自然な音域で完成度の高い音楽となって聞
こえるので、自他ともに気持ちがよい筈である。このよ
うにして本発明はなされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め発明は、マイクロホンからの歌声信号を指示ピッチに
従って周波数変換してミキシングアンプに供給するピッ
チ変換手段と、前記マイクロホンからの歌声信号をサン
プリングして歌声ピッチを逐次検出する歌声ピッチ検出
手段と、カラオケ伴奏音楽の演奏時系列における歌唱す
べき主旋律ピッチをカラオケ伴奏音楽データから逐次取
得する主旋律ピッチ取得手段と、カラオケ伴奏音楽の演
奏時に、その楽曲の歌い出し冒頭の所定期間において前
記歌声ピッチと前記主旋律ピッチとを比較し、両者の関
係が総体的に単音程なのか複音程なのかを判断するオク
ターブ域判定手段と、前記歌い出し冒頭の所定期間が経
過して前記オクターブ域判定手段の判定結果が出た後
は、その判定結果に従って前記主旋律ピッチまたはオク
ターブ変換した前記主旋律ピッチを前記ピッチ変換手段
に対する前記指示ピッチとして与えるピッチ指示手段
と、を備えたことを特徴とするピッチシフター付きカラ
オケ装置とした。

【０００７】また望ましくは、前記歌い出し冒頭の所定
期間において前記オクターブ域判定手段が判定できない
場合に前記所定期間の延長が可能であり、延長後の所定
期間において前記オクターブ域判定手段で判定結果が出
るまで前記所定期間の延長をくりかえすことを特徴とす
るピッチシフター付きカラオケ装置とした。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の一実施例によるピッチ
シフター付きカラオケ装置の構成を図１に示している。
このカラオケ装置の基本的な構成は従来の一般的なもの
と同様であり、パソコン本体に相当する中央処理装置１
と、その周辺機器であるハードディスク装置２、操作制
御部３、シンセサイザー４、映像制御部５などを備えて
いる。

【０００９】ハードディスク装置２は多数の楽曲のカラ
オケデータが記憶されてカラオケデータベースとして管
理される。カラオケデータは、ＭＩＤＩデータなどの電
子楽譜形式で記述されたカラオケ伴奏音楽データと、伴
奏音楽に同期して歌詞を表示して色変えするための歌詞
描出データが含まれる。この発明においては、カラオケ
伴奏音楽データには主旋律パートが含まれており、カラ
オケ伴奏音楽の演奏中に歌唱者が発声すべき音の高さを
示すデータ（これを主旋律ピッチＰｍとする）を前記主
旋律パートから取得することができる。さらにこの発明
のカラオケ伴奏音楽データの歌い出し冒頭に当たる部分
には、歌唱者が実際に発声した音の高さ（歌声ピッチＰ
ｖとする）と主旋律ピッチＰmとの関係が単音程（同じ
オクターブ域であること）なのか複音程なのかを判定す
る期間（オクターブ域判定期間とする）であることを示
す判定期間データが付帯され、カラオケ伴奏音楽に同期
して後述のオクターブ域判定回路１３に出力されてい
る。

【００１０】ある楽曲を演奏するとき、中央処理装置１
は、ハードディスク装置２から事前に読み出してメモリ
に展開してあるカラオケ伴奏音楽データを逐次処理し、
シンセサイザー４を順次駆動してカラオケ伴奏音楽のオ
ーディオ信号を生成する。このカラオケ伴奏音楽の信号
はミキシングアンプ６で後述の歌声信号と混合されて増
幅され、スピーカシステム７から音響出力される。これ
と並行して中央処理装置１は、前記の歌詞描出データを
逐次処理し、カラオケ伴奏音楽の進行に同期して色変わ
りする歌詞文字列のグラフィックスデータを映像制御部
５に生成し、その歌詞文字列をディスプレイ８で表示す
る。なお詳しい説明は省略するが、歌詞文字列の背景に
適宜な動画が表示される。

【００１１】歌唱者はマイクロホン９を持ち、スピーカ
システム７から出る伴奏音楽を聴きながらディスプレイ
に表示される歌詞を見て歌う。マイクロホン９から出力
される歌声信号はマイクロホンアンプ１０を経てピッチ
変換回路１１に入力される。以下に詳しく説明するよう
に、ピッチ変換回路１１は、セレクタ１２から与えられ
るピッチ（指示ピッチとする）になるように、マイクロ
ホン９からの歌声信号のピッチを変換して出力する。ピ
ッチ変換回路１１から出力される歌声信号はミキシング
アンプ６に入力される。

【００１２】マイクロホンアンプ１０からの歌声信号は
ピッチ検出回路１４にも入力される。このピッチ検出回
路１４は、入力された歌声信号を適宜な周期でサンプリ
ングして歌声信号の基本周波数を検出し、その検出値
（歌声ピッチＰｖ）をディジタルデータで出力する。な
お、ピッチ検出回路１４は、入力信号のある程度の継続
性のある基本周波数を検出するもので、ごく短期間での
周波数変動には感応しないように、そのサンプリング特
性や濾波特性を適宜に設定している。

【００１３】ピッチ検出回路１４から出力される歌声ピ
ッチＰｖは、3系統の演算回路１５ａ・１５ｂ・１５ｃ
に入力される。演算回路１５ａにはまた、中央処理装置
１から与えられる前述の主旋律ピッチＰｍも入力され
る。この主旋律ピッチＰｍは、中央処理装置１が主体と
なってカラオケデータを処理して伴奏音楽の演奏と歌詞
文字列の生成を行うのと並行し、中央処理装置１がカラ
オケデータから取得して逐次出力するもので、カラオケ
伴奏音楽の演奏時系列の各時点で歌うべき音の高さを示
すディジタルデータのストリームである。中央処理装置
１はまた、主旋律ピッチＰｍを取得する際に主旋律ピッ
チＰｍを２倍にしたピッチ（主旋律ピッチＰｍの1オク
ターブ上のピッチ）を算出して演算回路１５ｂに入力す
る。同時に主旋律ピッチを２分の１にしたピッチ（主旋
律ピッチＰｍの1オクターブ下のピッチ）も算出して演
算回路１５ｃ入力する。

【００１４】演算回路１５ａ・１５ｂ・１５ｃは、それ
ぞれに入力された２つのピッチの差分を算出し、その値
をオクターブ域判定回路１３に出力する。すなわち演算
回路１５ａからは歌声ピッチＰｖと主旋律ピッチＰｍと
の差分が出力される。また演算回路１５ｂからは歌声ピ
ッチＰｖと主旋律ピッチＰｍを２倍にしたピッチとの差
分が出力される。同じように演算回路１５ｃからは歌声
ピッチＰｖと主旋律ピッチＰｍを２分の１にしたピッチ
との差分が出力される。

【００１５】３系統の演算回路１５ａ・１５ｂ・１５ｃ
からの出力は前記オクターブ域判定回路１３に入力され
る。オクターブ域判定回路１３では、前述の判定期間デ
ータを受信した歌い出し冒頭のオクターブ域判定期間に
おいて、演算回路１５ａ・１５ｂ・１５ｃの出力を比較
して以下を判定する。 歌い出し冒頭部分における歌唱ピッチＰｖが総体的
に主旋律ピッチＰｍと単音程の関係になっているか（主
旋律と同じオクターブ域で歌い始めたか） 歌い出し冒頭部分における歌唱ピッチＰｖが総体的
に主旋律ピッチＰｍより高い複音程の関係になっている
か（主旋律より１オクターブ高い音域で歌い始めたか） 歌い出し冒頭部分における歌唱ピッチＰｖが総体的
に主旋律ピッチＰｍより低い複音程の関係になっている
か（主旋律より１オクターブ低い音域で歌い始めたか）

【００１６】歌い出し冒頭のオクターブ域判定期間が経
過し、オクターブ域判定回路１３において前記の
いずれかであると判定したら、判定回路１３はセレクタ
１２に３系統の入力のうちの1つを選択するセレクト信
号を供給する。これにより、判定結果がであった場合
にはセレクタ１２の入力が選択され、中央処理装置１
からの主旋律ピッチＰｍがセレクタを経由してピッチ変
換回路１１に指示ピッチとして入力される。また判定結
果がであった場合にはセレクタ１２の入力が選択さ
れ、主旋律ピッチＰｍの1オクターブ上のピッチ（Ｐｍ
×２）がセレクタを経由してピッチ変換回路１１に指示
ピッチとして入力される。同様に、判定結果がであっ
た場合にはセレクタ１２の入力が選択され、主旋律ピ
ッチＰｍの１オクターブ下のピッチ（Ｐｍ÷２）がセレ
クタを経由してピッチ変換回路１１に指示ピッチとして
入力される。

【００１７】以上のようにして指示ピッチを受信したピ
ッチ変換回路１１では、マイクロホンアンプ１０からの
歌声信号を周波数変換して歌声信号のピッチＰｖを指示
ピッチに一致させ、そのようにピッチシフトさせた歌声
信号をミキシングアンプ６に供給する。

【００１８】以上に詳しく説明した本実施例のピッチシ
フトの作用効果について、図２の楽譜を参照しながら、
実際のカラオケ歌唱に即して具体的に説明する。図２の
1段目は主旋律データであり、２段目は歌唱者が意図し
た歌唱旋律を譜面化したものである。また３段目はこの
カラオケ装置によってピッチシフトされた結果の旋律を
譜面化したものである。譜面１段目の主旋律データには
判定期間データが付帯されており、第１小節目がオクタ
ーブ域判定期間であることが示されている。

【００１９】歌唱者はこの曲をピッチが高い歌だと思っ
ていたので第１小節目を譜面1段目より1オクターブ下げ
たつもりで歌ってみた。ところが思っていたより音域は
低く歌唱者の歌える音域に収まりそうなので第２小節目
〜第３小節目は１段目のとおりに歌う。すなわち、１小
節目より１オクターブ上げたつもりで歌う。ところがや
はり歌の音域が高めで歌唱者の歌える音域をやや逸脱し
ていたので、第４小節目は再度１段目より１オクターブ
下げたつもりで歌った。

【００２０】この場合には、オクターブ域判定期間（こ
の例では第１小節目）経過後に、オクターブ域判定回路
１３ではこの歌唱者は第１小節目には総じて主旋律より
１オクターブ下の音域の範囲で歌唱していると判定す
る。その判定結果からセレクタ１２では指示ピッチとし
て主旋律ピッチより１オクターブ下に変換したピッチ
（セレクタ１２の入力）が選択される。その後は、第
２小節目〜第３小節目のように譜面１段目どおりに歌っ
ても、また４小節目のように１オクターブ下げて歌って
も、もはやオクターブ域判定回路１３は動作せず、歌声
ピッチＰｖによらず譜面１段目より１オクターブ下のピ
ッチになるようにスピーカシステム７から音響出力され
る。このようにして、第1小節目と第4小節目はほぼ歌唱
者の歌声どおりのピッチで、また第２〜第3小節目は歌
声よりほぼ１オクターブ下げたピッチで、つまり譜面3
段目のように、全体を通して譜面１段目より正確に１オ
クターブ下げて歌っているように聞こえることになる。

【００２１】なお、オクターブ域判定期間中には、歌唱
者の歌声信号をそのままスピーカシステム７に出力する
ようにしてもよいし、オクターブ変換はしないで主旋律
Ｐｍのとおりにピッチ補正して出力してもよい。

【００２２】また、オクターブ域判定回路１３における
判定のやり方は様々であるが、たとえば判定期間におい
て３系統の演算回路の出力の平均値を算出して最小値に
なるものを選択してもよいし、その際に演算回路の出力
に対してしきい値をあらかじめ規定しておき、そのしき
い値より大きい出力は無視して平均値算出要素からは除
くようにしてもよい。また判定期間データは延長可能に
構成しておき、オクターブ域判定回路１３で様々な要因
で判定ができなかった場合には延長されるようにしても
よい。たとえば判定不能時にオクターブ域判定回路１３
内で自動的に数小節の判定期間データが付与されるよう
にしておき、新たに付与された判定期間データで示され
たオクターブ域判定期間においてオクターブ域の判定を
行うようにする。これを判定結果が出るまでくりかえす
ようにすればよい。

【００２３】その他、歌声ピッチＰｖと指示ピッチとの
差があらかじめ規定した値（たとえば半音）より小さい
場合にのみピッチを変換するようにしてもよい。こうす
ると、主旋律あるいはオクターブ変換した主旋律からの
歌声のピッチのずれがあまり大きい場合にはピッチは変
換されず、ずれが微少である場合にのみピッチを補正す
るように変換される。

【００２４】なおもちろんのことではあるが、本発明は
前記の実施例に限定されるものではなく、たとえばピッ
チ検出回路１４・演算回路１５a〜c・オクターブ域判定
回路１３・ピッチ変換回路１１・セレクタ１２の信号処
理機能や中央処理装置１の機能の一部を１つのディジタ
ル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）を用いてもっぱら
ソフトウェア的に実現することも可能である。

【００２５】

【発明の効果】この発明にかかるカラオケ装置によれ
ば、歌唱者の歌い始めのオクターブ域にあわせて、歌声
のピッチが歌唱すべき主旋律のピッチまたは主旋律を１
オクターブ上下したピッチに変換される。これにより歌
唱者が歌いづらい箇所を1オクターブ上げたり下げたり
しながら歌っても、歌唱者の自然な歌声のまま完成度が
高い歌唱にすることができ、その場でしか味わえない満
足感を自他ともに得ることができる。その結果、カラオ
ケを利用する人が増大する効果も期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るピッチシフター付き
カラオケ装置の構成例である。

【図２】この発明の一実施例の作用を具体的に説明する
ために参考となる図である。

【符号の説明】

１ 中央制御装置 ２ ハードディスク装置 ３ 操作制御部 ４ シンセサイザー ５ 映像制御部 ６ ミキシングアンプ ７ スピーカシステム ８ ディスプレイ ９ マイクロホン １０ マイクロホンアンプ １１ ピッチ変換回路 １２ セレクタ １３ オクターブ域判定回路 １４ ピッチ検出回路 １５ａ・１５ｂ・１５ｃ 演算回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロホンからの歌声信号を指示ピッ
   チに従って周波数変換してミキシングアンプに供給する
   ピッチ変換手段と、 前記マイクロホンからの歌声信号をサンプリングして歌
   声ピッチを逐次検出する歌声ピッチ検出手段と、 カラオケ伴奏音楽の演奏時系列における歌唱すべき主旋
   律ピッチをカラオケ伴奏音楽データから逐次取得する主
   旋律ピッチ取得手段と、 カラオケ伴奏音楽の演奏時に、その楽曲の歌い出し冒頭
   の所定期間において前記歌声ピッチと前記主旋律ピッチ
   とを比較し、両者の関係が総体的に単音程なのか複音程
   なのかを判断するオクターブ域判定手段と、 前記歌い出し冒頭の所定期間が経過して前記オクターブ
   域判定手段の判定結果が出た後は、その判定結果に従っ
   て前記主旋律ピッチまたはオクターブ変換した前記主旋
   律ピッチを前記ピッチ変換手段に対する前記指示ピッチ
   として与えるピッチ指示手段と、 を備えたことを特徴とするピッチシフター付きカラオケ
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のピッチシフター付きカ
   ラオケ装置において、前記歌い出し冒頭の所定期間にお
   いて前記オクターブ域判定手段が判定できない場合に前
   記所定期間の延長が可能であり、延長後の所定期間にお
   いて前記オクターブ域判定手段で判定結果が出るまで前
   記所定期間の延長をくりかえすことを特徴とする。