JP2970299B2 - 歌唱信号分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラオケ装置に内蔵さ
れる装置であって、カラオケ仕様レーザーディスクに記
録されているアナログ音声信号の左チャンネルに録音さ
れているカラオケ伴奏と、右チャンネルに録音されてい
る模範歌唱付カラオケ伴奏とを信号処理することによ
り、模範歌唱信号のみを抽出する歌唱信号分離装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラオケ装置には、ユーザが歌い
易いように、模範歌唱信号の音量を調整する機能（以
下、音多バランスと呼ぶ）を搭載するようになってお
り、歌を良くおぼえていないユーザにとっては有効であ
るといわれている。以下、その音多バランスを備えたカ
ラオケ装置を説明する。

【０００３】図４は、従来の音多バランスを備えたカラ
オケ装置の構成を示すブロック図であり、本出願人が先
に出願した特願平３−３３３７９７号に記載した歌唱信
号分離装置（これを第１の従来例とする。）を内蔵して
いる。図４において、１０１はレーザーディスク再生手
段、１０２はレーザーディスク再生手段１０１の左チャ
ンネル出力信号Ｓ１０１を位相反転する位相反転手段、
１０３は位相反転手段１０２の出力信号Ｓ１０３とレー
ザーディスク再生手段１０１の右チャンネル出力信号Ｓ
１０２を加算する第１の加算手段、１０４は第１の加算
手段１０３の出力信号Ｓ１０４の電圧レベルを外部入力
端子１０５からの信号Ｓ１０５で制御する調整手段、１
０６はマイクロホン、１０７はレーザーディスク再生手
段１０１の出力信号Ｓ１０１と調整手段１０４の出力信
号Ｓ１０７とマイクロホン１０６の出力信号Ｓ１０９を
加算する第２の加算手段、１０８は第２の加算手段１０
７の出力信号Ｓ１０８を出力する出力端子である。

【０００４】以上の様に構成された従来の音多バランス
を備えたカラオケ装置について、その動作を説明する。
レーザーディスク再生手段１０１は、カラオケ仕様レー
ザーディスクに記録されているアナログステレオ音声信
号の左チャンネルに録音されているカラオケ伴奏信号Ｓ
１０１と、右チャンネルに録音されている模範歌唱付カ
ラオケ伴奏信号Ｓ１０２を再生する。この左右チャンネ
ルに録音されているカラオケ伴奏信号は、殆どの場合、
全く同一信号である。

【０００５】だから、右チャンネルに録音されている模
範歌唱付カラオケ伴奏信号Ｓ１０２から左チャンネルに
録音されているカラオケ伴奏信号Ｓ１０１を引き算する
ことにより、模範歌唱信号のみを求めることが可能であ
る。実際には、位相反転手段１０２及び加算手段１０３
で構成されている、破線で囲んだブロック１０９により
実現している。そして、このブロックが歌唱信号分離装
置であり、第１の加算手段１０３の出力信号Ｓ１０４の
内容は、模範歌唱のみとなる。

【０００６】そこでユーザは、通常はレーザーディスク
再生手段１０１の左チャンネル出力信号Ｓ１０１である
カラオケ伴奏と、マイクロホン１０６の出力信号Ｓ１０
９であるユーザの歌声を第２の加算手段１０７で加算
し、調節手段１０４の出力信号Ｓ１０７を最小値に制御
してカラオケを楽しんでいるが、歌詞や音程が不安にな
った場合、入力端子１０５から入力した制御信号Ｓ１０
５により、調節手段１０４の出力信号Ｓ１０７を変化さ
せて、調節手段１０４の出力信号Ｓ１０７を最適値に制
御して第２の加算手段１０７へ入力することにより、模
範歌唱信号も再生するのである。

【０００７】しかし、上記第１の従来例の構成では、左
チャンネル出力信号Ｓ１０１と右チャンネル出力信号Ｓ
１０２の伴奏信号の録音レベルが異なる場合、模範歌唱
のみを取り出せないという問題点があった。図５は上記
第１の従来例の問題点を解決した第２の従来例の構成を
示している。この第２の従来例は、本出願人が先に出願
した特願平４−３２３９２０号の信号分離装置であっ
て、記録レベルが異なる場合にも、模範歌唱だけを取り
出すことができる信号分離装置を提供したものである。
以下、図５を参照しながら第２の従来例の信号分離装置
について説明する。なお、同一機能には同一符号を付記
する。２０５は左チャンネル出力信号Ｓ１０１を入力す
る利得調整手段、２０３は制御開始信号入力端子、２０
６は開始信号Ｓ２０１と右チャンネル出力信号Ｓ１０２
と加算手段１０３の出力信号Ｓ２０２を入力する制御手
段、２０４は加算手段１０３の出力信号Ｓ２０２を出力
する出力端子である。

【０００８】図６は図５における制御手段２０６の内部
構成を示すブロック図である。図６において、３０１は
右チャンネル信号入力端子、３０２は右チャンネル信号
とゼロレベルとを比較する第１の比較器、３０３は加算
手段１０３の出力信号Ｓ２０２の入力端子、３０４は加
算手段１０３の出力信号Ｓ２０２とゼロレベルとを比較
する第２の比較器、３０５は第１の比較器３０２の比較
結果および第２の比較器３０４の比較結果の一致／不一
致を検出する一致検出器、３０６は制御開始信号入力端
子、３０７は制御開始信号と一致検出器３０５の出力を
入力する利得調整手段制御信号発生器、３０８は制御信
号出力端子である。

【０００９】以下に動作を詳しく説明する。通常、カラ
オケには前奏部分がある。この前奏部分ではアナログ音
声信号も伴奏だけである。したがって、この前奏部分で
利得調整手段２０５を適切に制御して、減算器１０９の
出力信号Ｓ２０２が無くなるようにすればよい。まず、
利得調整手段制御の原理を説明する。図７は、アナログ
音声信号、利得調整手段２０５の出力信号Ｓ２０３、加
算手段１０３の出力信号Ｓ２０２の関係を示す図であ
る。図７において、ａはアナログ音声信号Ｓ１０１、ｂ
は利得調整手段２０５の出力信号Ｓ２０３、ｃは加算手
段１０３の出力信号Ｓ２０２である。また、（ａ）は利
得調整手段２０５の出力がアナログ音声信号に比べて小
さい場合、（ｂ）は利得調整手段２０５の出力がアナロ
グ音声信号に比べて大きい場合である。

【００１０】（ａ）ではアナログ音声信号（ａ）−１と
加算手段１０３の出力信号（ａ）−３とは同相である。
逆に（ｂ）ではアナログ音声信号（ｂ）−１と加算手段
１０３の出力信号（ｂ）−３とは逆相である。以上のこ
とから、アナログ音声信号とゼロレベルとを第１の比較
器３０２で比較し、加算手段１０３の出力信号Ｓ２０２
とゼロレベルとを第２の比較器３０４で比較し、第１の
比較器３０２の出力信号と第２の比較器３０４の出力信
号の一致／不一致を一致検出器３０５で検出し、一致の
場合には利得調整手段２０５の利得を下げ、不一致の場
合には利得を上げれば減算器１０９の出力信号は小さく
なることになる。以上の動作を利得の増減幅を小さくし
ながら複数回繰り返せば、減算器１０９の出力信号は小
さくなり、結果として、歌唱信号がある場合には、歌唱
信号のみとなるのである。

【００１１】しかし、上記第２の従来例の構成では、信
号の録音レベルが制御手段２０６の入力のダイナミック
レンジよりも大きい場合には模範歌唱だけを取り出す事
が出来ないという問題点がある。すなわち、制御手段２
０６への入力信号において、その一方である加算手段１
０３の出力信号Ｓ２０２のダイナミックレンジは、殆ど
同一である２チャンネル信号間の引き算の結果なので前
奏部分では、小さくなるのでダイナミックレンジの問題
はない。その他方の右チャンネル出力信号Ｓ１０２のダ
イナミックレンジは、上記レーザーディスク再生手段１
０１の直接の出力信号であるので、制御手段２０６の入
力のダイナミックレンジより大きい場合がある。特に、
制御手段２０６をコストダウンを考慮して簡単に構成す
る場合、その入力のダイナミックレンジは右チャンネル
出力信号Ｓ１０２のダイナミックレンジより小さくなる
のが普通である。

【００１２】図８は、アナログ音声信号、利得調整手段
２０５の出力信号Ｓ２０３、加算手段１０３の出力信号
Ｓ２０２の関係を示しており、利得調整手段２０５の出
力がアナログ音声信号に比べて小さい場合における、制
御動作開始時点と終了時点を示している。図８におい
て、（ｃ）−１，（ｄ）−１はアナログ音声信号Ｓ１０
１、（ｃ）−２，（ｄ）−２は利得調整手段２０５の出
力信号Ｓ２０３、（ｃ）−３，（ｄ）−３は加算手段１
０３の出力信号Ｓ２０２である。（ｃ）は制御動作開始
時点の場合、（ｄ）は制御動作終了時点の場合である。
なお、図８に示している点線は、制御手段２０６の入力
レベルのシュレッショールドを示している。

【００１３】つまり、各信号レベルが点線で示すその入
力のシュレッショールドより大きい場合、利得調整手段
２０５を調整する制御動作を実行する。しかし、信号レ
ベルがシュレッショールドより小さい場合、調整手段２
０６は入力が無いとして利得調整手段２０５を調整する
制御動作を停止するのである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、ダイナミックレンジの広い音源ソースの
場合には最適値に設定されず、結果として模範歌唱信号
だけを取り出すことができないという問題点があった。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、左チャン
ネル信号の伴奏の記録レベルと右チャンネル信号の伴奏
の記録レベルが異なる場合にも、模範歌唱信号だけを取
り出すことができる歌唱信号分離装置を提供することを
目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の歌唱信号分離装置は、第１の信号だけを含む
第１チャンネル信号を入力する利得調整手段と、その出
力信号の位相を反転する位相反転手段と、第１の信号と
第２の信号とを含む第２チャンネル信号から上記利得調
整手段の出力信号と加算する加算手段と、第１チャンネ
ルまたは第２チャンネル信号の高音域成分を通過させる
第１のハイパスフィルタ手段と、上記加算手段の出力信
号の高音域成分を通過させる第２のハイパスフィルタ手
段と、制御開始信号と第１のハイパスフィルタ手段の出
力信号と第２のハイパスフィルタ手段の出力信号を入力
し、上記利得調整手段の利得を制御する制御手段とを設
けたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明は上記した構成により、制御開始信号の
入力時点から、第１と第２のハイパスフィルタの出力信
号に応じて制御手段により減算器出力を最小にするよう
に利得制御手段を制御し、その最小値を、次回制御開始
信号が入力されるまで保持する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の一実施例における
歌唱信号分離装置の構成を示すブロック図である。な
お、図中において、従来例と同一機能には同一符号を付
記する。図１において、１０１はレーザーディスク再生
手段、２０５は左チャンネル出力信号Ｓ１０１を入力す
る利得調整手段、１０２は利得調整手段２０５の出力信
号Ｓ３０１を入力する位相反転手段、１０３は位相反転
手段１０２の出力信号Ｓ１０３とレーザーディスク再生
手段１０１の右チャンネル出力信号Ｓ１０２を加算する
加算手段、３０９はレーザーディスク再生手段１０１の
右チャンネル出力信号Ｓ１０２を入力し、高音域の成分
のみを通過させる第１のハイパスフィルタ手段、３１０
は加算手段１０３の出力信号Ｓ２０２を入力し、高音域
の成分のみを通過させる第２のハイパスフィルタ手段、
２０４は加算手段１０３の出力信号Ｓ２０２を出力する
出力端子である。

【００１８】さて、本発明の最大のポイントは、制御手
段２０６の入力のダイナミックレンジが右チャンネル出
力信号Ｓ１０２のダイナミックレンジと比較して狭い場
合においても、利得調整手段２０５を確実に調整できる
新しい構成を提供する点にある。それを実現するのが、
第１のハイパスフィルタ手段３０９と第２のハイパスフ
ィルタ手段３１０なのである。

【００１９】そこで、如何にしてダイナミックレンジの
広い信号を狭くするのかを以下に説明する。図２は右チ
ャンネル出力信号Ｓ１０２を１／３オクターブバンドで
周波数分析した結果を示している。（ａ）はベース等の
低音楽器が演奏されている時点の例であり、（ｂ）は低
音楽器が演奏されていない時点の例である。この図の結
果から、ダイナミックレンジの大きさを決定しているの
は、主として低音域であり、中音域から高音域では、ダ
イナミックレンジは小さいことが分かったのである。

【００２０】そこで、図３は図２に示した同じ信号に対
して、ハイパスフィルタ手段とローパスフィルタ手段に
より、２チャンネル信号に分離した信号に対して、１／
３オクターブバンドで周波数分析した結果を示してい
る。（ａ），（ｂ）は、図と同じ信号に対して、同じ時
点の場合であり、（ａ）−１，（ｂ）−１はローパスフ
ィルタ手段の出力信号の場合であり、（ａ）−２，
（ｂ）−２はハイパスフィルタ手段の出力信号の場合で
ある。

【００２１】すなわち、低音域の成分によって決定され
ている、ダイナミックレンジの広い信号においても、ハ
イパスフィルタ手段を介することにより、見かけ上、ダ
イナミックレンジを狭くすることが可能となるのであ
る。つまり、図１に示す第１のハイパスフィルタ手段３
０９及び第２のハイパスフィルタ手段３１０により、入
力のダイナミックレンジの狭い制御手段２０６に合わせ
て、各々の入力信号Ｓ１０２及びＳ２０２のダイナミッ
クレンジを狭くすることが可能となり、各信号レベルが
制御手段２０６入力のシュレッショールドより小さくな
り、利得調整手段２０５を調整する制御動作を停止する
までに、マニュアル動作で調整した最適値と同一の値を
決定することが可能となるのである。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明は、制御開始信号の
入力時点から、レーザーディスク再生手段の音声出力信
号と加算手段の出力信号に応じて制御手段により加算手
段の出力信号を最小にするように利得制御手段を制御す
ることにより、伴奏を相殺し、歌唱信号だけを精度よく
取り出せるようになるという実用上優れた効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における歌唱信号分離装置の
構成を示すブロック図

【図２】同実施例における信号の周波数分析の結果を示
す周波数スペクトル図

【図３】同実施例における信号の周波数分析の結果を示
す周波数スペクトル図

【図４】従来例における歌唱信号分離装置の構成を示す
ブロック図

【図５】従来例における歌唱信号分離装置の他の構成を
示すブロック図

【図６】従来例における制御手段の内部構成を示すブロ
ック図

【図７】従来例における利得調整手段の原理を説明する
波形図

【図８】従来例における利得調整手段の動作と入力シュ
レッショールドの関係を説明する波形図

【符号の説明】

１０１ レーザディスク再生装置 １０２ 位相反転手段 １０３，１０７ 加算手段 １０４ 調整手段 １０５，２０５，３０１，３０３，３０６ 入力端子 １０６ マイクロホン １０８，２０４，３０８ 出力端子 １０９ 減算器 ２０５ 利得調整手段 ２０６ 制御手段 ３０２，３０４ 比較器 ３０５ 一致検出器 ３０７ 利得調整手段制御尊号発生器 ３０９，３１０ ハイパスフィルタ手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の信号だけを含むチャンネル１の信
   号を入力する利得調整手段と、 前記第１の信号と第２の信号とを含むチャンネル２の信
   号から前記利得調整手段の出力信号を減ずる減算手段
   と、制御開始信号により開始し、前記減算手段の出力を最小
   にするように前記利得調整手段の利得を制御し、次の制
   御開始信号が入力されるまで保持する 制御手段とを有す
   る歌唱信号分離装置において、 前記チャンネル１あるいは前記チャンネル２の信号を入
   力し、高い周波数成分の信号を前記制御手段の第１の入
   力端子へ出力する第１のハイパスフィルタ手段と、 前記減算手段の出力信号を入力し、高い周波数成分の信
   号を前記制御手段の第２の入力端子へ出力する第２のハ
   イパスフィルタ手段とを設けたことを特徴とする歌唱信
   号分離装置。