JP2016051033A - カラオケ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】楽曲の演奏音の出力タイミングとマイクから入力された歌唱音の出力タイミングとの間の遅延を解消する。【解決手段】演奏制御部１６は、楽曲の演奏音を生成する。ヘッドホンアンプ１９は、生成された演奏音を、歌唱者が使用するヘッドホン１２から出力させる。スピーカアンプ２０は、生成された演奏音と、音声制御部１４により入力された歌唱音とを、聴取者が聴取可能なスピーカ１３から出力させる。採点制御部１５は、生成された演奏音のタイミングと、その演奏音に対応する歌唱音が入力されたタイミングとの間の遅延時間を特定する。演奏遅延制御部１８は、採点制御部１５により特定された遅延時間に基づいて、演奏音を遅延させるための付加時間Ｔｘを算出する。そして、演奏遅延制御部１８は、演奏制御部１６により生成された演奏音を付加時間Ｔｘ遅らせて、スピーカアンプ２０に出力し、スピーカ１３から出力させる。【選択図】 図1

Description

本発明は、カラオケ装置における演奏音及び歌唱音声の出力制御に関する。

特許文献１には、カラオケの歌唱者が使用するモニタにおける映像表示タイミングと、スピーカシステムにおける演奏音発生タイミングとを同期させる技術が記載されている。

特開２０１０−２６２０７２号公報

ところで、カラオケ装置では、楽曲の演奏データに基づいて生成した演奏音をスピーカから出力し、歌唱者は、スピーカから出力された演奏音に合わせてマイクを用いて歌唱する。マイクに入力された歌唱音声は、カラオケ装置において音響効果等のデジタル処理が施された後、楽曲の演奏音と一緒にスピーカから出力される。ところが、マイクから入力された歌唱音が、カラオケ装置においてデジタル処理され、スピーカから出力される過程において、多少の時間的な遅延が発生する。このため、たとえ歌唱者がスピーカから出力された演奏音に対して正しいタイミングで歌唱していても、スピーカから出力される歌唱音が演奏音よりも遅れるため、演奏音と歌唱音とが時間的に合っていないように聴取者に聞こえるおそれがある。

本発明は上記問題を解決するためになされたものである。その目的は、楽曲の演奏音の出力タイミングとマイクから入力された歌唱音の出力タイミングとの間の遅延を解消するための技術を提供することである。

本発明のカラオケ装置は、演奏手段と、第１音声出力手段と、音声入力手段と、第２音声出力手段と、遅延時間特定手段と、付加時間算出手段と、遅延調節手段とを備えることを特徴とする。

演奏手段は、楽曲の演奏データに基づいて演奏音を生成する。第１音声出力手段は、演奏手段により生成された演奏音を、歌唱者が使用するヘッドホンから出力させる。音声入力手段は、歌唱者の歌唱音声を入力する。第２音声出力手段は、演奏手段により生成された演奏音と、音声入力手段により入力された歌唱音声とを、歌唱者以外の聴取者が聴取可能なスピーカから出力させる。遅延時間特定手段は、演奏手段により生成された演奏音のタイミングと、その演奏音に対応する歌唱音が音声入力手段により入力されたタイミングとの間の遅延時間を特定する。

付加時間算出手段は、既知の遅延時間Ｔ１，Ｔ３，Ｔ４と、特定手段により特定された遅延時間Ｔ２とに基づき、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３を合計した値と、Ｔ４及び付加時間Ｔｘを合計した値とが等しくなるように、付加時間Ｔｘを算出する。ここで、遅延時間Ｔ１は、演奏手段により演奏音が生成されてから、その演奏音がヘッドホンから出力されるまでにかかる既知の時間である。遅延時間Ｔ３は、音声入力手段により歌唱音声が入力されてから、その歌唱音声がスピーカから出力されるまでにかかる既知の時間である。

遅延時間Ｔ４は、演奏手段により演奏音が生成されてから、その演奏音がスピーカから出力されるまでにかかる既知の時間である。そして、遅延調節手段は、演奏手段により生成される演奏音を、付加時間算出手段により算出された付加時間Ｔｘ遅らせて、第２音声出力手段によりスピーカから出力させる。

本発明は、歌唱者にはヘッドホンから出力する演奏音に合わせて歌唱させ、入力された歌唱音声と演奏音とを別のスピーカから出力して聴取者に聴かせる構成となっている。このとき、聴取者が聴くスピーカから出力される演奏音を、ヘッドホンから出力される演奏音に基づいて歌唱された歌唱音声の遅延時間に応じて遅らせるようになっている。このようにすることで、歌唱者がヘッドホンの演奏音を聴いてスピーカから出力される演奏音より適度に早いタイミングで歌唱することができるので、スピーカから出力される演奏音と歌唱音声との間の遅延を解消できる。

請求項２に記載のカラオケ装置は、次の特徴を有する。すなわち、遅延時間特定手段は、演奏手段によって演奏される楽曲の歌唱旋律を表す基準データの音高と、音声入力手段に入力された歌唱音声の音高とを比較することにより、歌唱音声における歌唱のタイミングを特定し、演奏音のタイミングと歌唱のタイミングとの間の遅延時間を算出する。

歌唱採点機能を有するカラオケ装置においては、楽曲の歌唱旋律を表す基準データに基づいて、歌唱音声の採点評価が行われる。そこで、カラオケ装置における歌唱採点機能で用いられる基準データを利用して、歌唱音声における歌唱のタイミングを特定することで、演奏音のタイミングと歌唱のタイミングとの間の遅延時間を特定できる。

カラオケ装置１の構成を表すブロック図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく様々な態様にて実施することが可能である。
［カラオケシステムの構成の説明］
実施形態のカラオケシステムの構成及び機能について、図１を参照しながら説明する。カラオケシステムは、ユーザからリクエストされた楽曲の演奏を行うカラオケ装置１と、カラオケ装置１に接続されるマイク１１、ヘッドホン１２、スピーカ１３とを備える。

マイク１１は、歌唱者が発した歌唱音を音声信号に変換してカラオケ装置１に入力する装置である。ヘッドホン１２は、カラオケ装置１から出力された音声信号を音波に変換して出力する音声出力装置であり、カラオケ装置１のヘッドホンアンプ１９に接続されている。このヘッドホン１２は、主に歌唱者に限定して音声を聞かせるための音声出力装置であり、歌唱者の頭部に装着されて用いられる。

なお、ここでいうヘッドホンとは、頭部や首、外耳等に乗せるバンドやフックを介してスピーカを耳の近くに装着する形状のものや、スピーカを耳に差込む形状のもの（いわゆるイヤホン）等を含む。あるいは、音声を聞かせる対象を歌唱者に限定する音声出力としては、ヘッドホンのような頭部に装着して用いるものに限らず、他の形状のものであってもよい。このヘッドホン１２では、カラオケ装置１において意図的な遅延付加が行われていない楽曲の演奏音が出力される。

スピーカ１３は、カラオケ装置１から出力された音声信号を音波に変換して出力する音声出力装置であり、カラオケ装置１のスピーカアンプ２０に接続されている。このスピーカ１３は、歌唱者による歌唱を聴取する聴取者に対して音声を聞かせるためのものであり
、複数の聴取者に対して十分な音量で音声を聞かせるために、ヘッドホン１２よりも大きな音を出力できるものが適している。このスピーカ１３では、カラオケ装置１において音声処理が施された歌唱音、及び、意図的な遅延時間がされた楽曲の演奏音が出力される。

カラオケ装置１は、各種演算装置、記憶装置、入出力装置等を備えるコンピュータシステムで構成されており、その機能的構成として、音声制御部１４と、採点制御部１５と、演奏制御部１６と、演奏遅延制御部１８と、記憶部１７とを備える。

音声制御部１４は、マイク１１から入力された歌唱音の音声信号を数値化し、採点制御部１５に渡す。また、音声制御部１４は、マイク１１から入力された歌唱音に対して、エコー処理やイコライザ処理等の各種音響効果に関するデジタル処理を施し、音響効果を付加した歌唱音の音声信号をスピーカアンプ２０に出力する。

採点制御部１５は、音声制御部１４により数値化された歌唱音と、歌唱の採点基準となる採点データ及び楽曲の演奏音とを比較し数値化する。具体的には、採点制御部１５は、音声制御部１４から入力された歌唱音を、演奏曲の歌唱旋律の基準音高を表す採点データの音高に照らし合わせて、楽曲の基準音高に対応する歌唱音がマイク１１から入力されたタイミングを特定する。そして、採点制御部１５は、演奏制御部１６による演奏音が発生したタイミングから、その演奏音に対応する歌唱音がマイク１１から入力されたタイミングまでの遅延時間を算出し、演奏遅延制御部１８に入力する。

演奏制御部１６は、記憶部１７に格納されている演奏データに基づいて、楽曲の演奏音を表す音声信号を生成する音源である。演奏制御部１６により生成された演奏音の音声信号は、演奏遅延制御部１８及びヘッドホンアンプ１９に供給される。演奏遅延制御部１８に供給された演奏音は、遅延制御を経てスピーカアンプ２０に出力され、音声制御部１４から出力された歌唱音と一緒にスピーカ１３から出力される。一方、ヘッドホンアンプ１９に供給された演奏音は、そのまま単独でヘッドホン１２から出力される。

記憶部１７は、演奏データ及び採点データを記憶する記憶装置である。演奏データは、演奏制御部１６による楽曲の演奏に用いられる情報であり、ＭＩＤＩ（Music Instrument
Digital Interface）規格に対応したデータ（ＭＩＤＩデータ）で構成されている。採点データは、歌唱パートとして歌唱すべきメロディを規定する情報である。この採点データは、採点制御部１５において、ユーザによる歌唱結果を採点したり、歌唱音の入力タイミングを特定するための基準として用いられる。

演奏遅延制御部１８は、演奏制御部１６において生成された楽曲の演奏音の音声信号を任意の時間遅延させて、スピーカアンプ２０に出力する遅延制御を行う。楽曲の演奏音を意図的に遅延させて出力させる理由として、次のような事情がある。歌唱者は、楽曲の演奏音を聴いて、それに合わせて歌唱音を発声する。そして、マイク１１に入力された歌唱音は、音声制御部１４において音声処理されて、スピーカ１３から出力される。これら一連の過程で時間な遅延が生じるため、マイク１１から入力されて音声処理された歌唱音と、演奏制御部１６で生成された演奏音とは時間的に同期していない。

そこで、歌唱音が歌唱し、その歌唱音がスピーカ１３から出力されるまでの遅延時間に合わせて、演奏遅延制御部１８によって演奏音に意図的に調節した遅延を付加することで、スピーカ１３から出力される歌唱音と演奏音とを同期させる。この演奏遅延制御部１８の機能に関する詳細な説明については後述する。

ヘッドホンアンプ１９は、演奏制御部１６により生成された楽曲の演奏音の音声信号を、接続されているヘッドホン１２の駆動に必要な電力に増幅して出力する増幅装置である
。スピーカアンプ２０は、音声制御部１４により音響効果を付加された歌唱音と、演奏遅延制御部１８により遅延された演奏音とが混合された音声信号を、接続されているスピーカ１３の駆動に必要な電力に増幅して出力する増幅装置である。

［演奏遅延制御部１８の機能の説明］
演奏遅延制御部１８は、演奏制御部１６による楽曲の演奏が開始され、マイク１１から歌唱音の入力が始まり次第、演奏音を遅延させるための付加時間Ｔｘを算出する。付加時間Ｔｘの算出後、演奏遅延制御部１８は、演奏制御部１６により生成された演奏音を付加時間Ｔｘ遅らせて、スピーカアンプ２０に出力する。演奏遅延制御部１８は、パラメータとなる次の４つの遅延時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を用いて付加時間Ｔｘを算出する。

遅延時間Ｔ１は、演奏制御部１６により楽曲の演奏音が生成されてから、その演奏音がヘッドホン１２から出力されるまでの遅延時間である。この遅延時間Ｔ１は、設計的な既知の値として、予めカラオケ装置１のメモリに登録されている。

遅延時間Ｔ２は、採点制御部１５において、音声制御部１４から入力された歌唱音に基づいて算出された遅延時間である。この遅延時間Ｔ２は、演奏制御部１６による演奏音が発生したタイミングから、その演奏音に対応する歌唱音がマイク１１から入力されたタイミングまでの遅延時間である。採点制御部１５は、演奏制御部１６による楽曲の演奏が開始され、マイク１１から歌唱音の入力が始まり次第、入力された歌唱音に基づいて遅延時間Ｔ２の算出を行う。

遅延時間Ｔ３は、マイク１１により歌唱音が入力されてから、その歌唱音が音声制御部１４においてデジタル処理されて、スピーカ１３から出力されるまでの遅延時間である。この遅延時間Ｔ３は、設計的な既知の値として、予めカラオケ装置１のメモリに登録されている。

遅延時間Ｔ４は、演奏制御部１６により楽曲の演奏音が生成されてから、その演奏音が演奏遅延制御部１８による遅延付加が行われない条件下でスピーカ１３から出力されるまでにかかる遅延時間である。この遅延時間Ｔ４は、設計的な既知の値として、予めカラオケ装置１のメモリに登録されている。

マイク１１から入力される歌唱音と、演奏制御部１６により生成される演奏音とを同期させてスピーカ１３から出力するためには、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３を合計した値と、Ｔ４及びＴｘを合計した値とを等しくすればよい。すなわち、演奏遅延制御部１８は、下記式（１）を満たすＴｘを算出する。
Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＝Ｔ４＋Ｔｘ …式（１）
演奏遅延制御部１８は、上記式（１）に基づいて算出した付加時間Ｔｘを、演奏制御部１６により生成された演奏音に対する遅延制御に適用し、スピーカ１３から出力される歌唱音と演奏音とを同期させる。

［効果］
実施形態のカラオケシステムによれば、次の効果を奏する。
実施形態のカラオケシステムは、歌唱者にはヘッドホン１２から出力する演奏音に合わせて歌唱させ、入力された歌唱音声と演奏音とを別のスピーカ１３から出力して聴取者に聴かせる構成となっている。このとき、スピーカ１３から出力される演奏音を、ヘッドホン１２から出力される演奏音に基づいて歌唱された歌唱音声の遅延時間に応じて遅らせることができる。このようにすることで、スピーカ１３から出力される演奏音より適度に早いタイミングで歌唱者が歌唱をすることができるので、スピーカ１３から出力される演奏音と歌唱音声との間の遅延を解消できる。

［特許請求の範囲に記載の構成との対応］
実施形態のカラオケシステムの各構成と、特許請求に記載の構成との対応は次のとおりである。

ヘッドホンアンプ１９が、第１音声出力手段に相当する。音声制御部１４が、音声入力手段に相当する。スピーカアンプ２０が、第２音声出力手段に相当する。採点制御部１５が、遅延時間特定手段に相当する。演奏遅延制御部１８が、付加時間算出手段及び遅延調節手段に相当する。

１…カラオケ装置、１１…マイク、１２…ヘッドホン、１３…スピーカ、１４…音声制御部、１５…採点制御部、１６…演奏制御部、１７…記憶部、１８…演奏遅延制御部、１９…ヘッドホンアンプ、２０…スピーカアンプ。

Claims (2)

1. 楽曲の演奏データに基づいて演奏音を生成する演奏手段と、
   前記演奏手段により生成された演奏音を、歌唱者が使用するヘッドホンから出力させる第１音声出力手段と、
   歌唱者の歌唱音声を入力する音声入力手段と、
   前記演奏手段により生成された演奏音と、前記音声入力手段により入力された歌唱音声とを、歌唱者以外の聴取者が聴取可能なスピーカから出力させる第２音声出力手段と、
   前記演奏手段により生成された演奏音のタイミングと、その演奏音に対応する歌唱音が前記音声入力手段により入力されたタイミングとの間の遅延時間を特定する遅延時間特定手段と、
   前記演奏手段により演奏音が生成されてから、その演奏音が前記ヘッドホンから出力されるまでにかかる既知の遅延時間Ｔ１と、前記特定手段により特定された遅延時間Ｔ２と、前記音声入力手段により歌唱音声が入力されてから、その歌唱音声が前記スピーカから出力されるまでにかかる既知の遅延時間Ｔ３とを合計した値と、前記演奏手段により演奏音が生成されてから、その演奏音が前記スピーカから出力されるまでにかかる既知の遅延時間Ｔ４と、付加時間Ｔｘとを合計した値とが等しくなるように、付加時間Ｔｘを算出する付加時間算出手段と、
   前記演奏手段により生成される演奏音を、前記付加時間算出手段により算出された付加時間Ｔｘ遅らせて、前記第２音声出力手段により前記スピーカから出力させる遅延調節手段と、
   を備えることを特徴とするカラオケ装置。
2. 請求項１に記載のカラオケ装置において、
   前記遅延時間特定手段は、前記演奏手段によって演奏される楽曲の歌唱旋律を表す基準データの音高と、前記音声入力手段に入力された歌唱音声の音高とを比較することにより、前記歌唱音声における歌唱のタイミングを特定し、前記演奏音のタイミングと前記歌唱のタイミングとの間の遅延時間を算出すること、
   を備えることを特徴とするカラオケ装置。