JP3951326B2 - カラオケ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、歌い手の音声に対して、好適なハーモニー効果を付加することができるカラオケ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信回線を介してカラオケボックス等へ曲データを供給する、いわゆる通信カラオケが普及しつつある。
この種のカラオケシステムにおいては、利用者の歌唱音声（以下、ボーカル音という）との間で協和音を構成するコーラス音を自動的に付与する機能を備えたものが知られている。この種のカラオケシステムでは、マイクより収録したボーカル音に対して、所定の音程差、例えばハーモニー用の旋律データに対応する音程差だけシフト（周波数変換）して、コーラス音を生成している。
【０００３】
ここで、図４は、従来のこの種のカラオケ装置の構成を示すブロック図である。この図において、Ｍはマイクであり、このマイクＭから入力された音声（以下、ボーカル音声という）は、Ａ／Ｄ変換器４４によってデジタル信号に変換された後、加算器Ｓ１を介してエフェクタ４９に供給され、ここで、エコーやリバーブなどの効果が付与される。そして、エフェクタ４９の出力信号は、Ｄ／Ａ変換器５０によってアナログ信号に変換された後に出力される。
【０００４】
また、マイクＭから入力された音声は、Ａ／Ｄ変換器４４、イコライザ４５を介してピッチ変換器４６に入力される。ピッチ変換器４６は、ピッチデータＰＤに従って音声信号のピッチを変換し、コーラス音声信号であるピッチ変換音声信号Ｐ１〜Ｐｎとして出力する回路である。ここで、ピッチ変換音声信号Ｐ１〜Ｐｎは、必ずしも全てが生成される訳ではなく、必要とされるコーラス音の数に応じて生成される。この場合、ピッチデータＰＤは、コーラス音のそれぞれの音程（周波数）を指定するデータとなる。
【０００５】
次に、ピッチ変換音声信号Ｐ１〜Ｐｎは、各々ボリューム４７−１〜４７−ｎを介してイコライザ４８−１〜４８−ｎに供給され、イコライザ４８−１〜４８−ｎの出力信号は、加算器Ｓ２において加算される。すなわち、ピッチ変換音声信号Ｐ１〜Ｐｎが、各々個別の音量に調整され、さらに、イコライザ特性を付与された後にミキシングされる。ここで、ボリューム４７−１〜４７−ｎの音量は、ミキシングデータＭＤによって決定され、また、イコライザ４８−１〜４８−ｎの各イコライザ特性はフィルタデータＦＤによって決定される。加算器Ｓ２で得られたコーラス音声信号は、加算器Ｓ１において、ボーカル音声信号と加算され、エフェクタ４９およびＤ／Ａ変換器５０を介して出力される。
以上の構成により、ボーカル音声信号とコーラス音声信号がミキシングされ、ハーモニーの付与が自動的に行われる。
【０００６】
次に、４１は曲データ処理部であり、ＭＩＤＩ（Musical instrument digital interface）規格の曲データをハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等に蓄え、これを読み出して出力する。この曲データ処理部４１は、ハードディスク等から読み出した曲データから主旋律情報、副旋律情報および和音情報を抽出して出力する。ここで、副旋律情報は、主旋律に対するコーラスパートの音高を示す情報であり、また、和音情報はバックコーラスなどの和音のコーラスパートを示す情報である。なお、和音情報については、曲データに含まれているものを抽出して出力する場合もあり、曲データ処理部４１が主旋律情報や副旋律情報から生成して出力する場合もある。
【０００７】
以上のように、外部ＭＩＤＩ機器４１は、曲データを順次読み出して、楽曲の進行に応じて上記情報を出力する。なお、通信カラオケに用いられる外部ＭＩＤＩ機器４１は、電話回線を介して転送された曲データを一旦ハードディスクに記憶するとともに、指定された曲の曲データをハードディスクからメモリに転送し、そして、メモリに転送された曲データを順次処理して上述の各情報を生成する。
【０００８】
次に、４２はＣＰＵおよびその周辺回路（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）で構成されている処理部であり、曲データ処理部４１から供給される主旋律情報、副旋律情報、和音情報に基づいてピッチデータＰＤ、ミキシングデータＭＤおよびフィルタデータＦＤを生成する。この場合、ピッチデータＰＤを生成するにあったっては、主旋律情報と副旋律情報の音程差に応じて生成するか、あるいは、主旋律情報と和音情報からコーラス音程を求め、これと主旋律情報との音程差に応じて生成する。
【０００９】
以上の構成により、楽曲の進行に応じて、ピッチデータＰＤが作成され、これに応じてマイクＭから入力された音声信号のピッチが変換され、曲の進行に応じた多彩なコーラス音声が自動付与される。なお、図４に示す構成からマイクＭおよび曲データ処理部４１を除いた部分により、ハーモニー付加装置４０が構成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ハーモニー音声の生成にあっては、ボーカル音声をピッチ変換して生成するから、基本的にはボーカル音と同様のフォルマントを有した音声信号が生成され、本人と同じ声質のハーモニーが得られるはずである。しかしながら、ボーカル音の音程から大きく離れた（例えば、６度以上離れた）ハーモニー音を生成すると、フォルマント形状が大きく変化してしまい、本人の声とは異なった声質になってしまう場合が多い。例えば、主旋律より上にハーモニーを付ける場合は、テープレコーダの早回しのような甲高い声になり、また、主旋律より下にハーモニーを付ける場合は響きの汚い低い声になることが多い。いずれにしても、不自然なコーラス音声となるため、何らかの対処が必要になる。
【００１１】
上述した従来の装置においては、ピッチ変換後、各ハーモニーの出力段毎に利得やイコライザ特性を調整し、音程差の大きなデータに対してはその音質劣化の緩和を図っている。しかし、この方式では、極端な音高差に対しては、音質劣化がかなり大きく、必ずしも最適な方法とは言えない。
【００１２】
さらにまた、コーラスのパートを全て音源で電子的に楽器音として生成する方法もある。しかし、この方法は、ピッチ変換による音質の劣化については問題ないが、音程が主旋律に近いときは楽器の音質と肉声の音質とが異なるため、ハーモニー構成上好ましくない。また、個人差などにより声量や声質が異なるので、この点からも、好ましいハーモニーが構成されるとは限らない。
【００１３】
この発明は、このような背景の下になされたもので、付与するハーモニー音の音程が、主旋律から離れている場合でも、また、近い場合でも、適切な響きを得ることができるカラオケ装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１に記載のカラオケ装置においては、マイクを介して入力される歌い手の音声信号に対して、供給されるピッチデータに応じたピッチ変換を施して出力するピッチ変換手段と、供給されるピッチデータに応じたピッチの楽音信号を生成する音源手段と、ピッチデータの供給先を切り換える切換手段であって、楽曲の主旋律のピッチを表す主旋律情報及び楽曲の副旋律情報のピッチを表す副旋律情報を取得し、取得した主旋律情報の表すピッチと取得した副旋律情報の表すピッチとの差値が所定値を超える場合には、副旋律のピッチを表すピッチデータを前記音源手段に供給する一方、それ以外の場合には、副旋律のピッチを表すピッチデータを前記ピッチ変換手段に供給する切換手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載のカラオケ装置においては、マイクを介して入力される歌い手の音声信号に対して、供給されるピッチデータに応じたピッチ変換を施して出力するピッチ変換手段と、供給されるピッチデータに応じたピッチの楽音信号を生成する音源手段と、楽曲の副旋律のピッチを表すピッチデータを、前記ピッチ変換手段に供給するとともに、楽曲の副旋律のピッチを表すピッチデータを、前記音源手段に供給するピッチデータ供給手段と、楽曲の主旋律のピッチを表す主旋律情報及び楽曲の副旋律のピッチを表す副旋律情報を取得し、取得した主旋律情報の表すピッチと取得した副旋律情報の表すピッチとの差値に応じて、前記音源手段が出力する楽音信号と前記ピッチ変換手段が出力するピッチ変換後の音声信号との合成比率を指定する合成比率指定手段と、前記音源手段が出力する楽音信号と前記ピッチ変換手段が出力するピッチ変換後の音声信号とを、前記合成比率指定手段により指定された合成比率で合成して出力する混合手段とを備えることを特徴とする。
また、請求項３に記載のカラオケ装置にあっては、前記合成比率指定手段は、前記差値が大きくなるほど前記楽音信号の比率が大きくなるように、前記合成比率を指定することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
Ａ：実施形態の構成
図１は、この発明の一実施形態であるカラオケ装置の全体構成を示すブロック図である。また、この実施例は、通信回線を介してホストコンピュータから供給されるＭＩＤＩ（Musical instrument digital interface）の曲データをハードディスク等に蓄え、これを読み出して楽曲を再生する通信カラオケシステムに適用されるものである。なお、図１に示す装置は、前述した図４に示す装置と共通する部分が多いため、対応する部分には同一の符号を付けてその説明を省略する。
【００１７】
図１に示す１３は音源であり、指示されたピッチの電子楽音を生成する。この音源１３は、各種楽器音のみならず人間の声に似せた疑似肉声音（例えば、アーやウーという肉声音）を生成する。なお、疑似肉声音の発生は、例えば、所定の波形をフィルタ処理することによって生成してもよく、また、ＰＣＭもしくはＡＤＰＣＭで記憶された実際の肉声のサンプリングデータをピッチに応じた周期で読み出すことによって生成してもよい。また、音源１３が生成する各種楽音（疑似肉声を含む）は、前述した音源選択情報によって選択されるようになっている。
【００１８】
次に、曲データ処理部１は、図４に示す曲データ処理部４１とほぼ同様であるが、音源選択情報を出力する点が異なっている。音源選択情報は、楽曲毎に設けられ、音源１３における音色を選択する機能を有している。制御部２は、曲データ処理部１から供給される各種情報に基づいて、ピッチデータＰＤ１、ＰＤ２およびミキシングデータＭＤを生成する。ここで、ピッチデータＰＤ１は主旋律との音程差が５度以内の副旋律（１または２以上の副旋律）のピッチを示し、ピッチ変換器４６における副旋律の音程を制御する。また、ピッチデータＰＤ２は主旋律との音程差が６度以上の副旋律（１または２以上の副旋律）のピッチを示し、音源１３において発生される楽音信号の音程を制御する。ミキシングデータＭＤは、音源１２から出力される信号、ピッチ変換器４６から出力される副旋律の音声信号およびマイクＭから出力される音声信号の混合比率を決定する。すなわち、ミキシングデータＭＤにより、ミキサ７内の各ボリューム７−１,７−２，７−３の音量が調整される。
【００１９】
Ｂ：実施形態の動作
次に、上述した構成による本実施形態の動作について説明する。まず、曲データ処理部１がＭＩＤＩデータの再生を開始すると、主旋律情報、副旋律情報、和音情報および音源選択情報が出力される。
【００２０】
そして、制御部２は、音源選択情報に基づいて、音源１３において発生する楽音信号の音色（楽器音やアー、ウーという疑似肉声音）を選択する。また、制御部２は、主旋律情報と副旋律情報、または、主旋律情報と和音情報に基づいてコーラス音と主旋律情報の音程差を求める。そして、音程差が±５度差以内の場合は、それらのコーラス音の音程に対応するピッチデータＰＤ１を生成して、ピッチ変換器４６に供給する。また、音程差が±６度以上のコーラス音については、それらの音程に対応するピッチデータＰＤ２を生成して音源１３に供給する。以上により、メロディとの音程差が小さい副旋律については、ピッチ変換器４６によってピッチ変換された音声信号が出力され、また、メロディとの音程差が大きい副旋律については、音源１３から楽音信号が出力される。
以上の処理により、マイクＭから入力される歌い手の音声に、ピッチ変換された音声の副旋律や楽音信号による副旋律が付加される。このとき、メロディとの音程差が大きい副旋律には、音源１３が生成した楽音信号が割り当てられるので、調和のとれたコーラスが得られる。
【００２１】
Ｃ：変形例
本発明には、以下のような種々の変形が可能である。
（１）上述した実施形態においては、副旋律とメロディとの音程差が所定値を超えるか否かによって、ピッチ変換を行うか否かを切り換えたが、これに代えて、ピッチ変換音声と楽音信号とを混合して発音するようにしてもよい。また、混合にあたっては、メロディと副旋律の音程差に合わせて両者をクロスフェードさせるとより効果的である。
【００２２】
クロスフェードを行うには、例えば、ＲＯＭ１２に、音源１３が出力する楽音信号、ピッチ変換器４６が出力するコーラス音声およびピッチ変換された音声信号を混合する場合のクロスフェード特性を記憶し、制御部２がこのクロスフェード特性に基づいてミキシングデータＭＤを生成するようにすればよい。ここで、図２はクロスフェード特性の一例を示す図であり、図示の例では、ピッチ変換音の音量レベルと音源１３の楽音信号の音量レベルが示してある。この場合、音源１３の楽音信号のレベルは、±４度差から±８度差にかけて最小値から最大値に向かって直線的に増加し、また、ピッチ変換音の音量レベルは±４度差から±８度差にかけて最大値から最小値に向かって直線的に減少している。そして、±６度差の状態においては、両者の音量は同じになっている。したがって、図２に示すクロスフェード特性が用いられた場合は、音程差が大きくなるほど楽音信号の音量が大きくなる。例えば、メロディの上に３つの副旋律（コーラスパート）が重畳され、メロディに対し３度、５度、８度という音程差を持ったとすると、８度の音程差を持った副旋律は、楽音信号のみによって発音され、５度の音程差を持った副旋律はピッチ変換された音声と楽音信号の混合（楽音信号の比率がやや低い）によって発音され、３度の音程差を持った副旋律はピッチ変換音声のみによって発音される。
【００２３】
また、クロスフェード特性をＲＯＭ１２内に複数記憶し、音源選択情報に応じた特性を選択するようにしてもよい。この場合には、楽曲に対応したクロスフェード特性が選択される。
【００２４】
（２）ピッチ変換した音声が、メロディからどの程度離れると不自然になるかについては、ある程度個人差がある。すなわち、メロディからかなり離れた音程差を有するピッチ変換音声であっても不自然にならない人もいれば、メロディから僅かに離れたピッチ変換音でも不自然になる人もある。
このような個人差を補うために、例えば、図３に示す構成としてもよい。この図に示す構成が図１に示す構成と異なるのは、図３においては、ピッチ変換前のフォルマントを検出するフォルマント検出部１５と、ピッチ変換後のフォルマントを検出するフォルマント検出部１６を設け、両者の検出結果を比較部１７において比較し、その比較結果をＣＰＵ２に供給している点である。
【００２５】
ところで、ピッチ変換音が不自然になる場合は、変換前と変換後のフォルマントが大きく異なっている場合なので、変換前後のフォルマントを比較し、それが所定範囲内であるなら、ある程度の音程差がある副旋律でも、ピッチ変換音声を用いても調和のとれたハーモニーを生成することができる。そこで、図３に示す構成により、ピッチ変換前後のフォルマントを比較し、制御部２は、その比較結果に応じてピッチデータＰＤ１とＰＤ２のメロディに対する音量差を変更する。すなわち、ピッチ変換前後のフォルマントが所定範囲を超えて異なる場合には、メロディとの音量差を、ピッチデータＰＤ１については下げ、ピッチデータＰＤ２については上げるような処理を行う。
【００２６】
なお、図３に示すフォルマント検出部１５、１６においては、フォルマントを幾つかのパターンに分類し、いずれのパターンに属するかを検出してもよい。この場合には、比較部１７においては、それらのパターンが一致するか否かを検出し、その結果を出力する。
【００２７】
（３）図１に示す実施形態においては、メロディとの音程差が±６度以上の場合に、音源１３が楽音信号を生成するように構成したが、±６度とは限らず他の適切な音程差を適宜設定するようにしてもよい。また、楽曲に応じてその値を変えてもよい。この場合には、例えば、音源選択信号を用いて適宜変更するように構成してもよい。
【００２８】
（４）音源選択情報によって、音源１３が発生する楽音信号の音色を選択するようにしたが、音色は固定でもよく、また、スイッチ等によって選択してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、曲データから主旋律情報および副旋律情報を得るとともに、マイクを介して入力される歌い手の音声信号に対して、前記主旋律情報と副旋律情報の音程差に応じたピッチ変換を施して出力するピッチ変換手段を有するカラオケ装置において、指定される音程に応じた楽音信号を生成する音源手段と、前記音程差が所定値を超える副旋律については、前記音源手段に当該音程の発音を指示する切換手段とを有したので、ピッチ変換音声が不自然になるような副旋律については、音源による楽音信号で発音することができ、調和のとれたハーモニーを実現することができる。
【００３０】
また、前記音源手段が出力する楽音信号と前記ピッチ変換手段が出力するピッチ変換後の音声信号とを、前記音程差に応じた比率で合成して出力する混合手段を具備することにより、両者が適切に混合されて、より調和のとれたコーラス音を生成することができる。
【００３１】
また、前記音程差が大きくなるほど前記楽音信号の比率を大きくすることにより、ピッチ変換音が不自然になればなるほどその音量が小さく、また、楽音信号の音量が大きく混合されるため、より自然なコーラス音が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】 同実施形態において用いるピッチ変換音声信号とコーラス用の楽音信号とのミキシングバランスを示す特性図である。
【図３】 この発明の他の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】 従来のカラオケ装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…外部ＭＩＤＩ機器、２…制御部（切換手段、混合手段）、４６…ピッチ変換器（ピッチ変換手段）、７…ミキサ（混合手段）、１２…ＲＯＭ（混合手段）、１３…音源（音源手段）、Ｍ…マイク。

Claims (3)

1. マイクを介して入力される歌い手の音声信号に対して、供給されるピッチデータに応じたピッチ変換を施して出力するピッチ変換手段と、
   供給されるピッチデータに応じたピッチの楽音信号を生成する音源手段と、
   ピッチデータの供給先を切り換える切換手段であって、楽曲の主旋律のピッチを表す主旋律情報及び楽曲の副旋律情報のピッチを表す副旋律情報を取得し、取得した主旋律情報の表すピッチと取得した副旋律情報の表すピッチとの差値が所定値を超える場合には、副旋律のピッチを表すピッチデータを前記音源手段に供給する一方、それ以外の場合には、副旋律のピッチを表すピッチデータを前記ピッチ変換手段に供給する切換手段と
   を有することを特徴とするカラオケ装置。
2. マイクを介して入力される歌い手の音声信号に対して、供給されるピッチデータに応じたピッチ変換を施して出力するピッチ変換手段と、
   供給されるピッチデータに応じたピッチの楽音信号を生成する音源手段と、
   楽曲の副旋律のピッチを表すピッチデータを、前記ピッチ変換手段に供給するとともに、楽曲の副旋律のピッチを表すピッチデータを、前記音源手段に供給するピッチデータ供給手段と、
   楽曲の主旋律のピッチを表す主旋律情報及び楽曲の副旋律のピッチを表す副旋律情報を取得し、取得した主旋律情報の表すピッチと取得した副旋律情報の表すピッチとの差値に応じて、前記音源手段が出力する楽音信号と前記ピッチ変換手段が出力するピッチ変換後の音声信号との合成比率を指定する合成比率指定手段と、
   前記音源手段が出力する楽音信号と前記ピッチ変換手段が出力するピッチ変換後の音声信号とを、前記合成比率指定手段により指定された合成比率で合成して出力する混合手段と
   を備えることを特徴とするカラオケ装置。
3. 前記合成比率指定手段は、前記差値が大きくなるほど前記楽音信号の比率が大きくなるように、前記合成比率を指定する
   ことを特徴とする請求項２に記載のカラオケ装置。

Images