JP2010085710A - 長音符の歌唱部分で歌声の倍音特性を測定して表示するカラオケ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歌声の倍音特性をグラフ表示させる。
【解決手段】歌唱旋律中の長音符の期間を識別する長音符期間特定情報を含んだ楽曲別のカラオケデータを格納した記憶手段と、マイクロホンからの歌声信号の周波数分析を行って歌声の基音成分と倍音成分の強度特性を示す倍音特性情報を出力する歌声分析手段と、表示手段を備え、リクエスト曲のカラオケデータに基づいて演奏手段により伴奏音楽を出力させる際、伴奏音楽の出力期間における当該カラオケデータの長音符期間特定情報に基づく部分区間において、歌声分析手段が分析出力する倍音特性情報に基づいて、当該部分区間における歌声の基音成分と倍音成分の強度特性を表示手段にグラフ表示させるカラオケ装置とする。
【選択図】図３

Description

この発明は、カラオケ装置に関し、特に、歌唱者の歌声の倍音成分を表示する技術に関する。

一般に、人の声は、基本となる周波数とその倍数の周波数との複数の周波数の音から構成される。そして基本となる周波数（音高、ピッチ）の基音と、その倍数の周波数の倍音との強度特性により、音色(声色、声質)が決まる。つまり、スペクトルや波形により、音色が特定される。

音声信号の周波数分布を分析する技術は、多数知られている。
特開２００６−１９５４４９号公報には、音声信号の倍音成分の安定度や波形ピーク値の安定度などをあらわす物理パラメータを算出して、声質を判定する技術が記載されている。
特開２００６−２５１３７５号公報には、入力された音声の周波数分析を行なってスペクトルエンベロープを検出し、変換することにより声質を変換する技術が開示されている。
特開２００７−４１４８８号公報には、音声信号の周波数分析を行って、音階特性を算出する技術が記載されている。
また、特開２００５−１２８３５５号公報や特開２００８−１５３８８号公報には、歌声信号の周波数分析を行って、歌唱評価に利用するカラオケ装置が記載されている。
特開２００６−１９５４４９号公報 特開２００６−２５１３７５号公報 特開２００７−４１４８８号公報 特開２００５−１２８３５５号公報 特開２００８−１５３８８号公報

本出願人は、カラオケで歌唱音声の音色（声色）の違いを目に見えるように表示したいと考えた。しかし一般に、歌声の周波数分布の様子は歌声にともなって時々刻々と変化する。基音と倍音の強度分布の様子も、オーディオ機器のグラフィックイコライザーの表示パネルなどでもよくわかるように、特徴をひと目で確認できるとはいい難い。

そこで、同じ高さの音を長い時間にわたって伸ばして歌う箇所（長音符期間）において、基音と倍音の強度特性を確認すれば、期間中のその様子はほぼ一定になるので、声の特徴をひと目で確認できるだろうと考えた。そうすれば、自分の声色と他人の声色との違いが目で確かめられて楽しく有意義だろう。主観的に調子のよいときと悪いときの音色との違いを目で確かめられれば、調子を取り戻すように練習する場合の目安にすることもできるだろう。他人の声色を真似して、本当に似ているかどうかを客観的に確かめることもできるだろう。より似るように練習する目安にもなるだろう。そうすると、カラオケの場で新たな音を使った楽しみが創出されるので、カラオケの娯楽性が高まることになるだろう、と考えて本発明を創作した。

この発明は、つぎの事項（１）〜（６）により特定されるカラオケ装置である。
（１）記憶手段と、歌声分析手段と、制御手段と、演奏手段と、表示手段を備えたカラオケ装置であること
（２）記憶手段は、楽曲別のカラオケデータを格納すること
（３）カラオケデータは、歌唱旋律中の長音符の期間を識別する長音符期間特定情報を含むこと
（４）歌声分析手段は、マイクロホンからの歌声信号の周波数分析を行って歌声の基音成分と倍音成分の強度特性を示す倍音特性情報を出力すること
（５）制御手段は、リクエスト曲のカラオケデータに基づいて演奏手段により伴奏音楽を出力させる際、伴奏音楽の出力期間における当該カラオケデータの長音符期間特定情報に基づく部分区間において、歌声分析手段が分析出力する倍音特性情報に基づいて、当該部分区間における歌声の基音成分と倍音成分の強度特性を表示手段にグラフ表示させること

この発明において、制御手段は、歌声分析手段が出力する倍音特性情報を、倍音特性履歴として記憶手段に記憶させ、利用者により特定された倍音特定履歴を表示手段にグラフ表示させることが望ましい。

本発明によれば、歌唱音声の音色（声色）の違いが目に見えるので、自分の声色と他人の声色との違いが目で確かめられる。主観的な自分の調子の善し悪しの音色の違いを、客観的に確かめることもできる。そうすると、うまく歌えるように練習する際の参考にもなる。他人の声色を真似して、本当に似ているかどうかを客観的に確かめることもできる。違いを確認してより似るように練習する参考にすることもできる。このように、カラオケの場で音を使った新たな楽しみが創出されるので、カラオケの娯楽性が増大し、カラオケ利用者が増大する効果を期待できる。

＝＝＝カラオケ装置の基本構成＝＝＝
本実施例のカラオケ装置は、周知の通信カラオケシステムの一部であり、複数の客室を備えたカラオケ店舗において、同室内にあるカラオケ演奏端末（以下、演奏端末１０）と、当該演奏端末１０を操作するための客室端末とで構成される。

演奏端末１０は、汎用パソコンの応用装置である。図１にそのブロック構成を例示した。ＣＰＵ・ＲＡＭ・ＲＯＭを含む中央制御部１１は周辺構成部を制御して演奏端末１０を統括する。ハードディスク装置１２には、メインコンピュータのプログラムのほか、伴奏音楽や歌詞画像の起源となるカラオケデータをカラオケ楽曲ＩＤに対応付けして集約した楽曲データベースが記憶されている。

演奏端末１０の中央制御部１１は、操作／表示パネル１３や客室端末を介して利用者に指定された楽曲の楽曲ＩＤを受け付けると、その楽曲ＩＤに該当するカラオケデータを取り出して、カラオケ演奏を開始する。取り出されたカラオケデータに基づいて、演奏処理部１５が伴奏音楽の音楽信号を生成し、マイクロホンに入力された歌声信号とミキシングアンプ１６で混合・増幅してスピーカより音響出力する。また、映像処理部１７が、背景映像を再生するとともに、背景映像に演奏の進行に同期して色変わりする歌詞字幕をスーパーインポーズ処理してディスプレイ１８に映像出力する。

＝＝＝カラオケデータの構成＝＝＝
各曲用のカラオケデータは、ＭＩＤＩデータを主体とした伴奏音楽データと、歌詞字幕の生成起源となる歌詞描出データと、背景映像の処理シーケンスを規定した台本データを含み、それらを楽曲ＩＤに対応付けしたデータ集合である。

カラオケデータは、伴奏音楽データなどに適宜なタイミング符号を付加することにより、再生時間軸上の箇所（時点）や期間を特定可能である。とくに本実施例において、長音符期間の始まりと終わりを特定する符号（長音符期間特定情報）が付帯されている。ここで特定される長音符期間は、歌唱すべき旋律中で、1つの音を長く伸ばして歌唱すべき期間を特定するものである。たとえば２分音符以上の長音符の始まり位置と終わり位置などを特定している。この長音符期間は、演奏時に、後述する歌声分析を行なう期間を指定するものでもある。このような長音符特定情報が、各曲用のカラオケデータにあらかじめ設定されている。

＝＝＝歌声分析処理＝＝＝
本発明は、カラオケ演奏時に、長音符期間の再生に際して、中央制御部１１の制御により、歌声分析処理部１９がマイクロホンから入力された歌声信号の周波数を分析して倍音特性を出力し、ディスプレイ１８にグラフ表示させることに特徴をするものである。本実施例では、長音符期間が設定されている楽曲について、デフォルトで歌声分析処理を行うこととする。
歌声分析処理部１９は、マイクロホンから入力された歌声信号の周波数を分析し、倍音特性を出力する。

周波数分析には、たとえば特開２００６−２５１３７５号公報などに開示され、よく知られた技術を用いる。すなわち、まずマイクロホンから入力される音声信号を所定の周期でサンプリングしてデジタル音声データを出力する。その離散化されたデジタル音声データに対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行って基音と各倍音成分に分解し、各周波数の強度を検出する。
歌声分析処理部１９が周波数分析により出力するスペクトルは、図２にそのイメージを例示しているように、基音と各倍音の周波数ごとに、その強度（レベル）を示したグラフで表わされる。

なお、スペクトルは本来は時々刻々変化するものだが、１つの音が続く長音符期間においては、変化は微小でありほぼ一定といえる。ピッチや音量にかかわらず、基音の位置とその強度レベルを一定にして各倍音成分の強度分布の様子を倍音特性とする。このような倍音特性によれば、声質を視覚的に確認することができる。

中央制御部１１は、歌声分析処理部１９から出力されたスペクトルおよび倍音特性に基づいて、ディスプレイ１８にグラフ表示させる。たとえば、歌詞字幕画面上に切替指示ボタンを表示させ、利用者がこれを指示入力した場合に歌詞字幕表示と切り替えて表示したり、歌詞字幕表示と表示領域を上下あるいは左右に分割して表示したりする。

また、実際の音声には倍音以外の周波数が含まれていたり、倍音成分の周波数が揺らいだりすることもあるが、図３に例示しているように、所定レベル未満の周波数成分を表示しないなど、倍音特性の概略をグラフ表示して目視できるようにする。

以上のようにして、グラフ表示された倍音特性は、人それぞれに異なる。その違いは、音色の違いを目視化していることを意味するので、自分の声質を客観的に確認したり、他人の声質との違いを確認したりできる。カラオケの場面での新たな楽しみが加わることになり、カラオケの娯楽性が高まる。

＝＝＝グラフ表示の形態＝＝＝
上記実施例では、本発明を簡単に説明するために、図３のように倍音特性の様子を模式的に表示するものとしているが、それに限定されない。それぞれの倍音特性を異なるイメージ図形でグラフ表示するようにすると、さらに視覚的に違いがわかりやすく、娯楽性が増して楽しい。

たとえば、図３の各ピーク値をつないだ折れ線グラフ状に表示する。
あるいは、基音成分と、互いに隣り合う倍音成分とのレベル差をプロットして直線または曲線で結んだグラフ表示にする。隣り合う成分とのレベル差が大きいと角張った形になり、それが小さいとなだらかな形になる。
基音成分と倍音成分を円周上に設定し、各位置の鉛直上に各成分の強度レベルをプロットして直線または曲線で結んだグラフ表示にしてもよい。

特に本発明の特徴に適した実施形態として、倍音特性をいくつかのパターンに分類して、パターンごとに、円、星型などとイメージ図形を対応づけしておくと、より視覚的にわかりやすく娯楽性が増す。丸い声、とげとげしい声、というように、声質のイメージにあった図形を対応付けしておく。各パターンごとに、基音成分と各倍音成分とのレベルの範囲をあらかじめ規定しておくことで、倍音特性を分類する。中央制御部１１は出力された倍音特性がどのパターンに当たるかを判定して、ディスプレイ１８は判定したパターンに対応する図形をグラフ表示させる。このときに、倍音成分のゆらぎなどに対応して図形が動くようにすると臨場感が増してなお楽しい。

＝＝＝その他＝＝＝
歌声分析処理の起動については、上記例ではカラオケデータに長音符期間が設定されている楽曲についてとくに操作を要することなく起動するものとしたが、利用者の所定の操作で、演奏前に本実施例の歌声分析サービスを起動した楽曲について（もちろん、長音符期間が設定された楽曲についてのみ、起動可能とする。）、歌声分析処理を実施するようにしてもよい。

ディスプレイ１８への出力（グラフ表示）は、演奏が終了してからでもよい。その場合、長音符期間は各楽曲につき１箇所とするとよい。ただし、１曲につき複数箇所の長音符期間として、適宜な操作で切り替えて表示するように構成することも可能である。歌詞字幕を表示するディスプレイ１８とは別のディスプレイ１８を、本実施例のグラフ表示専用に接続してもよい。

出力された倍音特性を、利用者識別情報や日時情報と対応付けして履歴として記憶しておいてもよい。その後、たとえばグループで利用中に、履歴一覧から選択指定して先に歌唱したメンバーの倍音特性を確認できるように構成できる。たとえば、他人のもの真似の練習の目安にできる。あるいは後日、自分の履歴一覧から選択指定して過去の倍音特性を確認できるように構成することもできる。たとえば、主観的な発声の調子の善し悪しによる違いを客観的に確認できるので、発声の練習の目安にもなる。したがって、カラオケの娯楽性がさらに向上する効果を期待できる。

本実施例に係るカラオケ装置を構成する演奏端末の構成を例示している。 本実施例に係る周波数分析の出力イメージを例示している。 本実施例に係る倍音特性のグラフ表示を例示している。

符号の説明

１０ 演奏端末
１１ 中央制御部
１８ ディスプレイ
１９ 歌声分析処理部

Claims (2)

1. 記憶手段と、歌声分析手段と、制御手段と、演奏手段と、表示手段を備えたカラオケ装置であって、
   記憶手段は、楽曲別のカラオケデータを格納し、
   カラオケデータは、歌唱旋律中の長音符の期間を識別する長音符期間特定情報を含み、
   歌声分析手段は、マイクロホンからの歌声信号の周波数分析を行って歌声の基音成分と倍音成分の強度特性を示す倍音特性情報を出力し、
   制御手段は、リクエスト曲のカラオケデータに基づいて演奏手段により伴奏音楽を出力させる際、伴奏音楽の出力期間における当該カラオケデータの長音符期間特定情報に基づく部分区間において、歌声分析手段が分析出力する倍音特性情報に基づいて、当該部分区間における歌声の基音成分と倍音成分の強度特性を表示手段にグラフ表示させる
   カラオケ装置。
2. 制御手段は、歌声分析手段が出力する倍音特性情報を、倍音特性履歴として記憶手段に記憶させ、利用者により特定された倍音特定履歴を表示手段にグラフ表示させる
   請求項１に記載のカラオケ装置。

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