JP5034471B2 - 楽音信号発生装置及びカラオケ装置 - Google Patents

Description

本発明は、楽音信号を発生する技術に関する。

従来、演奏者の演奏操作に応じて様々な楽器の音色を奏でることのできる、いわゆるシンセサイザといわれる電子楽器が知られている。シンセサイザは、鍵盤を備えたものが一般的に知られているが、それ以外にも、ギター等の弦楽器の演奏情報として弦振動に基づいて得られる弦振動信号を検出して、この検出情報に基づいてＭＩＤＩ（Musical Instruments Digital Interface）信号を生成して音源を駆動することにより、音源において指定された音色で、かつ、ギターにより演奏されたピッチや音の強度等に応じた楽音を発音することのできる、いわゆるギターシンセといわれる電子楽器が知られている。このようなギターシンセにおいては、ギター演奏により発生する音の周波数が不安定であるために、図６（ａ）に示すような、発音周波数を半音単位で量子化する方法を用いているものもある。この場合、図６（ｂ）に示すギターの演奏音は、図６（ａ）によってその周波数が量子化され、図６（ｃ）に示すような音高の楽音として発音される。
また、特許文献１には、トランペットなどの楽器の練習を簡単に行えることを目的として、演奏者が発した音声の音高に従って、操作すべきピストンに対応する発光素子を発光して演奏ガイドを行う技術が開示されている。
特開２００４−４５７４０号公報

ところで、人が発音した音声に応じて様々な楽器の音色を奏でることができれば好適である。しかしながら、人が発音する音声の周波数は不安定であるため、音声の周波数のままの楽音を電子楽器で発音すると、不快な音程となってしまうことが多い。上述したギターシンセで用いられているような周波数の量子化（クォンタイズ）を行ったとしても、人の音声はそれ以上に不安定であり、不快な音程となることが多く、快適な音色を奏でるのは困難であった。

本発明は上述した背景の下になされたものであり、音声に基づいて楽音を発生させる電子楽器の演奏を、より容易で自然に行うことのできる技術を提供することを目的とする。

本発明の好適な態様である楽音信号発生装置は、所定範囲毎に量子化された周波数について、各所定範囲と音高との対応関係を記憶する対応関係記憶手段と、前記各所定範囲に対応付けられた音高のうちの一部の音高を表す音階データを記憶する音階データ記憶手段と、音声の周波数を検出する周波数検出手段と、前記音階データ記憶手段に記憶された音階データと前記対応関係記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて、周波数と前記音階データの表す音高との対応関係を生成する対応関係生成手段と、前記周波数検出手段が検出した周波数に対応する音高を、前記対応関係生成手段によって生成された対応関係に基づいて特定する音高特定手段と、前記音高特定手段によって音高が特定された場合には、当該特定された音高の楽音信号を発生させる一方、それ以外の場合には、楽音信号を発生させない音源手段とを具備することを特徴としている。

この態様において、前記音源手段は、前記音源手段は、前記音高特定手段によって音高が特定された場合には、当該特定された音高の楽音信号を発生させる一方、それ以外の場合には、直前に発生させた音高の楽音を継続して発生させてもよい。
また、この態様において、前記音源手段が発生する楽音信号の音色を変更する音色変更手段を備えてもよい。
また、この態様において、前記音階データ記憶手段に記憶された音階データと前記対応関係記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて、周波数と前記音階データの表す音高との対応関係であって前記対応関係生成手段によって生成される対応関係と異なる第２の対応関係を生成する第２の対応関係生成手段を備え、前記音高特定手段は、前記周波数検出手段が音声の周波数の検出を開始したときには、前記周波数検出手段が検出した周波数に対応する音高を、前記第２の対応関係生成手段によって生成された第２の対応関係に基づいて特定する一方、前記周波数検出手段が音声の周波数の検出を連続して行っている最中においては、前記周波数検出手段が検出した周波数に対応する音高を、前記対応関係生成手段によって生成された対応関係に基づいて特定してもよい。
また、この態様において、楽曲のメロディを表すメロディデータに基づいて当該楽曲で用いられている音高を特定し、特定した音高を表す音階データを生成し、生成した音階データを前記音階データ記憶手段に記憶する音階データ生成手段を具備してもよい。
また、この態様において、楽曲の進行に従って和音を指定するコード情報に基づいて音階データを生成し、生成した音階データを前記音階データ記憶手段に記憶する音階データ生成手段を具備してもよい。
また、この態様において、楽曲のスケールを表すスケールデータを参照して、当該楽曲に対応するスケールを表す音階データを生成し、生成した音階データを前記音階データ記憶手段に記憶する音階データ生成手段を具備してもよい。
また、この態様において、前記音階データ記憶手段は、複数の音階データを記憶し、前記対応関係生成手段は、楽曲を表す楽曲データを参照して、当該楽曲の進行に応じて参照する音階データを切り換えてもよい。

また、この発明の好適な態様であるカラオケ装置は、上述の楽音信号発生装置と、請求項１乃至８のいずれかに記載の楽音信号発生装置と、楽曲の伴奏音を表す伴奏データを記憶する伴奏データ記憶手段と、前記伴奏データ記憶手段に記憶された伴奏データを読み出して、読み出した伴奏データを放音手段に出力する伴奏データ出力手段とを備え、前記周波数検出手段は、収音手段から出力される音声信号に基づいて、当該収音手段で収音された音声の周波数を検出することを特徴としている。

本発明によれば、音声に基づいた楽音を発生させる電子楽器の演奏を、より容易で自然に行うことができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
＜Ａ：構成＞
図１は、この発明の一実施形態であるカラオケ装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。図において、制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、ＲＯＭ又は記憶部１２に記憶されているコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、バスＢＵＳを介してカラオケ装置１の各部を制御する。記憶部１２は、制御部１１によって実行されるプログラムやその実行時に使用されるデータを記憶するための記憶手段であり、例えばハードディスク装置である。表示部１３は、液晶パネルなどを備え、制御部１１による制御の下に各種の画像を表示する。操作部１４は、カラオケ装置１の利用者による操作に応じた信号を制御部１１に出力する。マイクロフォン１５は、利用者が発音した音声を収音し、収音した音声を表す音声信号（アナログ信号）を出力する収音手段である。音声処理部１６は、マイクロフォン１５が出力する音声信号（アナログ信号）をデジタルデータに変換する。また、音声処理部１６は、デジタルデータをアナログ信号に変換してスピーカ１７に出力する。スピーカ１７は、音声処理部１６でデジタルデータからアナログ信号に変換され出力される音声信号に応じた強度で放音する放音手段である。

なお、この実施形態では、マイクロフォン１５とスピーカ１７とがカラオケ装置１に含まれている場合について説明するが、音声処理部１６に入力端子及び出力端子を設け、オーディオケーブルを介してその入力端子に外部マイクロフォンを接続する構成としても良く、同様に、オーディオケーブルを介してその出力端子に外部スピーカを接続するとしても良い。また、この実施形態では、マイクロフォン１５から音声処理部１６へ入力される音声信号及び音声処理部１６からスピーカ１７へ出力される音声信号がアナログ音声信号である場合について説明するが、デジタル音声データを入出力するようにしても良い。このような場合には、音声処理部１６にてＡ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換を行う必要はない。

記憶部１２は、図示のように、伴奏データ記憶領域１２１と、メロディデータ記憶領域１２２と、音階データ記憶領域１２３と、音色指定データ記憶領域１２４と、対応関係記憶領域１２５とを有している。伴奏データ記憶領域１２１には、ＭＩＤＩ形式などのデータ形式であって、各楽曲の伴奏楽音を構成する伴奏データが楽曲毎に記憶されている。メロディデータ記憶領域１２２には、ＭＩＤＩ形式などのデータ形式であって、楽曲のガイドメロディを表すメロディデータが楽曲毎に記憶されている。音色指定データ記憶領域１２４には、例えば、ギターやドラム、ピアノといった楽器の音色を指定する音色指定データが記憶されている。この音色指定データは、カラオケ装置１の利用者が、操作部１４を操作することによって変更することができる。利用者によって操作部１４が操作されると、操作部１４は、操作された内容に応じた操作信号を制御部１１に出力し、制御部１１は、操作部１４から出力される操作信号に応じて、カラオケ装置１が発生させる楽音信号の音色を変更する。

音階データ記憶領域１２３には、複数の楽曲について、各楽曲で用いられる音高を表す音階データが記憶される。図２は、音階データの内容の一例を示す図である。図示のように、この記憶領域には、「楽曲ＩＤ」と「音階データ」とが互いに関連付けて記憶される。これらの項目のうち、「楽曲ＩＤ」の項目には、楽曲を識別する識別情報（楽曲ＩＤ）が記憶される。「音階データ」の項目には、各楽曲で用いられる音階を表す音階データが記憶される。図に示す例においては、楽曲ＩＤが「００１」で示される楽曲は、「ド，レ，ミ，ソ，ラ，シ，シ♭」の７つの音高の音が用いられていることが示されている。制御部１１は、メロディデータ記憶領域１２２に記憶されたメロディデータに基づいて、その楽曲で用いられている音高を特定し、特定した音高を表す音階データをこの音階データ記憶領域１２３に記憶する。

対応関係記憶領域１２５には、所定範囲毎に量子化された周波数について、各所定範囲と音高との対応関係が記憶されている。この実施形態では、図６（ａ）に示すような、周波数と音高との対応関係を示す関数が記憶されている。図６（ａ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は音高を示している。この実施形態では、図示のように、周波数は半音単位で量子化される。例えば、図６（ａ）において、ａ３１で示される範囲の周波数は「ソ」の音高に対応付けられており、ａ３２で示される範囲の周波数は「ソ♯」の音高に対応付けられている。

次に、カラオケ装置１の機能的構成について、図３を参照しつつ説明する。図３は、カラオケ装置１の機能的構成の一例を示す図である。図において、周波数検出部１１１，レベル検出部１１２，声質検出部１１３，音程決定部１１４及びＭＩＤＩデータ生成部１１５は、カラオケ装置１の制御部１１がＲＯＭ又は記憶部１２に記憶されているコンピュータプログラムを読み出して実行することによって実現される。

周波数検出部１１１は、音声の周波数を検出する機能を備える。マイクロフォン１５で収音された音声は、音声処理部１６でデジタルデータに変換される。周波数検出部１１１は、音声処理部１６から出力される音声データから音声の周波数を検出し、検出した周波数を表す周波数データを、音程決定部１１４に出力する。

レベル検出部１１２は、音声処理部１６から出力される音声データから、音声のレベル（音圧）を検出し、検出したレベルを表すレベルデータを、ＭＩＤＩデータ生成部１１５に出力する。声質検出部１１３は、音声処理部１６から出力される音声データから、音声の声質（スペクトル）を検出し、検出した声質（スペクトル）を表す声質データを、ＭＩＤＩデータ生成部１１５に出力する。スペクトルの検出にはＦＦＴ（Fast Fourier Transform）が用いられる。

音程決定部１１４は、選択された楽曲に対応するメロディデータをメロディデータ記憶領域１２２から読み出し、読み出したメロディデータを参照してその楽曲で用いられている音高を特定し、特定した音高群を表す音階データを生成する。具体的には、音程決定部１１４は、メロディデータの表すメロディを構成するノートデータを先頭から順番に参照していき、それぞれのノートデータの音高を順番に抽出していき、抽出した音高群を表す音階データを生成する。音程決定部１１４は、生成した音階データを音階データ記憶領域１２３に記憶する。この音階データによって、１又は複数の音高が指示される。また、音程決定部１１４は、対応関係記憶領域１２５に記憶された関数と音階データ記憶領域１２３に記憶された音階データとに基づいて、出力する楽音信号の音高を特定するための関数を生成する。また、音程決定部１１４は、生成した関数と周波数検出部１１１が検出した周波数とに基づいて、出力する楽音信号の音高を決定し、決定した音高を表す音高データをＭＩＤＩデータ生成部１１５に供給する。

ここで、音程決定部１１４が行う音高の特定処理について、図４を参照しつつ以下に説明する。図４（ａ），（ｂ）は、制御部１１が出力する楽音信号の音高を特定するために用いる関数の一例を示した図である。図４（ａ），（ｂ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は音高を示す。音程決定部１１４は、対応関係記憶領域１２５に記憶された関数と音階データ記憶領域１２３に記憶された音階データとに基づいて、図４（ａ），（ｂ）に示す関数を生成する。また、音程決定部１１４は、入力される音声の周波数に対して、図４（ａ）又は（ｂ）に示す変換処理を施して出力する楽音信号の周波数を決定する。

音程決定部１１４は、発音が開始されたときとそれ以外のとき（継続して発音されているとき）とで、異なる処理を行う。図４（ａ）は、発音が開始されたときに用いる関数の内容を示す図であり、一方、図４（ｂ）は、継続して発音されているときに用いる関数の内容を示す図である。図４（ａ）に示す関数では、所定範囲毎に周波数が量子化され、各所定範囲のそれぞれに対して、音階データ記憶領域１２３に記憶された音階データの表す音高のいずれかが割り当てられている。この関数によって、周波数と音高との対応関係が決定される。図４（ａ）に示す関数は、図示のように、すべての周波数について、音階データの表す音高のいずれかが対応付けられている。

一方、図４（ｂ）に示す関数では、周波数が半音単位で量子化され、更に、音階データ記憶領域１２３に記憶された音階データの表す音高である場合には、その音高が周波数に対応付けられている一方、それ以外の場合には、その音高が周波数に対応付けられていない。音程決定部１１４は、図４（ｂ）に示す関数を参照して、周波数検出部１１１で検出された周波数に対応する音高がある場合にはその音高の音を発音すると決定する一方、対応する音高がない場合には、直前に発生させた音高の楽音を継続して発音すると決定する。

音程決定部１１４は、周波数検出部１１１が周波数の検出を開始したとき、すなわち利用者が発音を開始したときには、発音する楽音の音高を、図４（ａ）に示す関数に基づいて決定する。一方、音程決定部１１４は、周波数検出部１１１が周波数の検出を連続して行っている最中、すなわち利用者が連続して発音している最中においては、発音する楽音の音高を、図４（ｂ）に示す関数を用いて決定する。
具体的には、例えば、図４（ｃ）に示す周波数の音声が入力された場合には、音程決定部１１４は、発音開始時には図４（ａ）に示す変換関数を用いて変換を行い、それ以降は図４（ｂ）に示す変換関数を用いて変換を行う。これより、図４（ｃ）に示す音声周波数に対して、図４（ｄ）に示す音高が決定される。

図３の説明に戻る。ＭＩＤＩデータ生成部１１５は、音程決定部１１４から供給される音高データ、レベル検出部１１２から供給されるレベルデータ、及び、声質検出部１１３から供給される声質データに基づいて、ノート、レベル、音色等の各種の情報を含むＭＩＤＩ形式のデータ（以下、「ＭＩＤＩデータ」）を生成し、音声処理部１６に出力する。音声処理部１６は、ＭＩＤＩデータ生成部１１５から出力されるＭＩＤＩデータに基づいてアナログ信号を生成し、生成したアナログ信号をスピーカ１７に供給する。スピーカ１７からは、指定された音色で、かつ、利用者によって発声された音声のピッチや音の強度などに応じた楽音が発音される。

＜Ｂ：動作＞
次に、カラオケ装置１が行う処理の流れについて、図５に示すフローチャートを参照しつつ説明する。まず、利用者は、カラオケ装置１の操作部１４を操作して、歌唱したい楽曲を選択する操作を行う。操作部１４は、操作された内容に応じた操作信号を制御部１１へ出力する。制御部１１は、操作部１４から出力される操作信号に応じて楽曲を選択する（ステップＳ１）。制御部１１は、選択した楽曲に対応するメロディデータをメロディデータ記憶領域１２２から読み出し、読み出したメロディデータに基づいてその楽曲で用いられる音高を抽出し、抽出した音高群を表す音階データを生成する（ステップＳ２）。制御部１１は生成した音階データを楽曲を識別する楽曲ＩＤに対応付けて音階データ記憶領域１２３に記憶する。

次に、制御部１１は、選択した楽曲のカラオケ伴奏を開始する。すなわち、音声処理部１６は、制御部１１の制御の下、伴奏データ記憶領域１２１から伴奏データを読み出してアナログ信号に変換し、スピーカ１７に供給する。スピーカ１７は、供給されるアナログ信号に応じて、伴奏音を放音する。利用者は、スピーカ１７から放音される伴奏音にあわせて歌唱を行う。このとき、利用者の音声はマイクロフォン１５によって収音されて音声信号に変換され、音声処理部１６へと出力される（ステップＳ３）。音声処理部１６は、マイクロフォン１５から出力される音声信号をデジタルデータに変換する。

制御部１１は、上述した周波数検出部１１１、レベル検出部１１２、及び、声質検出部１１３の処理を行う。すなわち、制御部１１は、音声データから、音声の周波数、レベル及びスペクトルを検出する（ステップＳ４）。次いで、制御部１１は、上述の音程決定部１１４の処理を行う。すなわち、制御部１１は、周波数が検出され始めたときには、図４（ａ）に示す関数を用いて、出力する楽音の音高を決定する一方、周波数が検出されている最中においては、図４（ｂ）に示す関数を用いて、出力する楽音の音高を決定する（ステップＳ５）。次いで、制御部１１は、上述のＭＩＤＩデータ生成部１１５の処理を行う。すなわち、制御部１１は、音色指定データ記憶領域１２４に記憶された音色指定データの表す音色で、決定された音高と、検出されたレベル及びスペクトルに応じた楽音を示すＭＩＤＩデータを生成し（ステップＳ６）、音声処理部１６に出力する。音声処理部１６は、ＭＩＤＩデータをアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号をスピーカ１７に供給する。スピーカ１７からは、指定された音色で、かつ、利用者によって発声されたピッチや音の強度に応じた楽音が発音される（ステップＳ７）。次いで、制御部１１は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ８）。この判定は、例えば、楽曲の伴奏音の再生が終了したか否か、又は、利用者によって伴奏音の再生を中断するための操作が行われたか否かを判定することによって行ってもよい。制御部１１は、処理を終了すると判定した場合には（ステップＳ８；ＹＥＳ）、そのまま処理を終了する一方、処理を継続すると判定した場合には（ステップＳ８；ＮＯ）、ステップＳ３の処理に戻り、音声を収音し、収音した音声に基づいて楽音を発生させる処理を繰り返し行う（ステップＳ３〜ステップＳ７）。

このように、この実施形態では、利用者が歌唱を行うと、その歌唱音声のピッチに応じた楽器の演奏音が発生する。これにより、利用者は、歌唱を行うだけで、様々な楽器の演奏音を、あたかも自身が演奏しているかのように聴くことができる。シンセサイザやギターシンセにおいては、演奏音を発生させるためには、その楽器（鍵盤楽器やギター）を演奏することが必須であり、楽器の演奏を行うことができない者は、演奏音を奏でることができなかった。これに対しこの実施形態では、カラオケ装置１を用いることで、楽器の演奏を行うことなく、歌唱を行うだけで、演奏音を奏でることができる。

また、この実施形態では、カラオケ装置１は、入力された音声の周波数に対応する音高が、音階データ記憶領域１２３に記憶された音階データの表す音高である場合には、その音高の楽音信号を発生する一方、入力された音声の周波数に対応する音高が、音階データの表す音高でない場合には、直前に発生させた音高の楽音を継続して発生させる。すなわち、カラオケ装置１から発音される楽音は、その楽曲で用いられている音高の楽音のみであり、その楽曲で用いられていない音高の楽音は発音されない。このように、この実施形態では、利用者の発声した音声に応じて楽音信号を生成し、かつその楽曲で用いられている音高の楽音のみを発音するから、入力される利用者の発声した音声の周波数が不安定であったり、多少の間違いがあっても、発音される楽音が不快な音程となることを防ぎ、快適な音程の楽音を奏でることができる。

また、この実施形態では、入力された音声の周波数に対応する音高が音階データの表す音高でない場合には、直前に発生させた音高の楽音を継続して発生させるから、入力される音声の周波数が図４（ｃ）に示すような不安定な場合であっても、出力される楽音信号が途切れ途切れになるのを防ぎ、より快適な音程の楽音を奏でることができる。

また、この実施形態では、制御部１１は、発音開始時には、入力された音声の周波数に対応する音高が音階データの表す音高でない場合であっても、図４（ａ）に示す関数を用いて、入力された音声の周波数に近い音高の楽音を発生させる。図４（ｂ）に示す関数を用いて発音する音高を決定する場合には、発音開始時の入力周波数が楽曲中の非使用音高である場合には発音されず、発音開始タイミングが遅れてしまう場合がある。これに対し、この実施形態では、発音開始時には図４（ａ）の関数を参照して、入力された音声の周波数に近い音高の楽音を発生させるから、発生される楽音の発音タイミングが遅れて演奏が不自然に聴こえるのを防ぐことができる。

また、図４（ａ）に示す関数のみを用いて音高の決定処理を行った場合には、例えば、図４（ｃ）に示す周波数の音声が入力された場合には、図４（ｅ）に示す音高の楽音信号が出力され、出力される音高はその変動が大きいものとなる。これに対し、この実施形態では、発音が開始されたときには図４（ａ）に示す関数を用いる一方、それ以降では図４（ｂ）に示す関数を用いることで、図４（ｄ）に示すような、音高の変動が小さく聴きやすい楽音を発生させることができる。

＜Ｃ：変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその一例を示す。
（１）上述した実施形態では、カラオケ装置１は、入力された音声の周波数に対応する音高が音階データの表す音高である場合には、その音高の楽音信号を発生させる一方、入力された音声の周波数に対応する音高が音階データの表す音高でない場合には、直前に発生させた音高の楽音を継続して発生させた。入力された音声の周波数に対応する音高が音階データの表す音高でない場合に、直前に発生させた音高の楽音を必ずしも継続して発生させる必要はなく、入力された音声の周波数に対応する音高が音階データの表す音高でない場合には、楽音信号を発生させない構成としてもよい。

（２）上述した実施形態では、制御部１１は、出力する楽音の音高を決定する際に、音声の発音が開始されたときとそれ以外のとき（継続して発音されているとき）とで、異なる処理を行った（図４（ａ），図４（ｂ）参照）が、発音が開始されたときとそれ以外のときとで必ずしも異なる処理を行う必要はなく、同様の処理を行うようにしてもよい。

（３）また、上述した実施形態では、制御部１１がメロディデータに基づいて音階データを生成したが、音階データを予め記憶させておく構成としてもよい。この場合も、制御部１１は、予め記憶された音階データを用いて、出力楽音の音高を決定すればよい。

（４）上述した実施形態において、利用者が、楽曲の歌唱開始時又は歌唱中に、操作部１４を操作してピッチシフトを行うようにしてもよい。この場合は、制御部１１は、ピッチシフトの内容に応じた音階データを生成（又は変更）し、生成（又は変更）した音階データを用いて出力する音高を決定すればよい。

（５）上述した実施形態においては、マイクロフォン１５が利用者の歌唱音声を収音する構成としたが、収音される音声は、利用者の歌唱音声に限らず、例えば、楽器の演奏音であってもよく、音や声を表すものであればどのようなものであってもよい。
また、上述した実施形態では、マイクロフォン１５で収音した音声の周波数を検出したが、音声を表す音声データを予め記憶しておき、記憶しておいた音声データから周波数を検出する構成としてもよい。

（６）上述した実施形態において、音高に応じて音色を変更する構成としてもよい。すなわち、音高を所定範囲毎に区切り、各所定範囲に対してそれぞれ異なる楽器の音色を対応付けておき、入力される音声の音高に応じて、制御部１１が、その音高に対応する音色の楽音信号を発生させるようにしてもよい。具体的には、例えば、音高を３つの範囲に区切り、低い音域にはバスドラムの音色、中音域にはフロアタムの音色、高音域にはシンバルの音色をそれぞれ割り当てておき、入力される音声の音高に応じて、その音高に対応する音色の楽音信号を発生させるようにしてもよい。この場合は、入力される音声の音高に応じた打楽器の演奏音を発生させることができ、娯楽性を高めることができる。
また、上述した実施形態では、利用者が操作部１４を操作して楽音信号の音色を変更できる構成としたが、必ずしも音色を変更できる必要はなく、音色を変更しない構成としてもよい。この場合は、カラオケ装置１は、予め定められた音色の楽音信号を発生させる。

また、上述した実施形態において、声質と音色との対応関係を予め記憶させておき、声質検出部１１３で検出した声質に応じて出力する楽音信号の音色を変更する構成としてもよい。具体的には、例えば、男性的な声質と女性的な声質とで異なる楽器の音色の楽音信号を発生するようにしてもよい。

（７）また、上述した実施形態では、制御部１１は、楽曲のメロディを表すメロディデータに基づいてその楽曲で用いられている音高を特定し、特定した音高を表す音階データを生成することによって、発音を許可する音高を指示した。音階データは、楽曲で用いられている音高を表すデータに限らず、例えば、楽曲のスケールを表すデータや、楽曲のコードを表すデータであってもよい。また、例えば、音階データを調（ハ長調、ニ短調、等）毎に予め記憶しておき、楽曲の調に応じて音階データを選択することによって、発音を許可する音高を指示してもよい。この場合は、例えば、ハ長調の音階に含まれる音高群を表すデータを、ハ長調の音階データとして用いればよい。
要するに、音階データは、その音階データを参照することによってその音高を発音するか否かを判定できるものであればよい。

また、カラオケ装置１の利用者が、操作部１４を操作して音高を指定してもよい。この場合は、カラオケ装置１の利用者は、操作された内容に応じて操作部１４から出力される信号に応じて、発音を許可する音高を指示する。
なお、制御部１１が指示する音高は、１つであってもよく、また、複数であってもよい。

（８）上述した実施形態では、音階データを楽曲毎に記憶する構成とした。音階データの単位は、楽曲に限らず、例えば、楽曲内の小節単位で音階データを記憶しておく構成としてもよく、また、フレーズ単位で音階データを記憶しておく構成としてもよい。要するに、予め定められた単位で、その部分に対応する音階データを記憶しておく構成であってもよい。例えば、小節単位で音階データを記憶する場合には、制御部１１が、楽曲の進行に伴って、小節単位で音階データを切り換えて用いるようにすればよい。

また、楽曲の小節単位の音階データや楽曲のコードを表すコードデータなど、楽曲を表す楽曲データを参照して、当該楽曲の進行に応じて指示する音高を切り換えてもよい。具体的には、例えば、１つの楽曲中でコード変化に応じて使用する音階データを切り換えるようにしてもよい。この場合は、制御部１１が、楽曲のコード（和音）を表すコード情報を参照し、コードが切り換わる毎に、そのコードに応じて発音を許可する音高を指示する。この場合、特に、サビの部分などでは他の部分とは異なるコードの場合もあるので、より楽曲に適した演奏を行うことが可能である。また、楽曲に適した音階に含まれる音であれば発音されるから、その音階の範囲内でアドリブを行うことも可能である。

また、ガイドメロディのみを発音するように制御してもよい。この場合は、制御部１１は、入力される音声の周波数がどのようなものであってもガイドメロディに応じた音高の楽音を発生する。このようにすることで、利用者が発声さえしていれば上手なメロディが演奏される。

（９）上述した実施形態では、１つの楽曲に対して１つの音階データを音階データ記憶領域１２３に記憶しておく構成とした。１つの楽曲に対応する音階データの数は１に限らず、複数の音階データを１つの楽曲に対応付けて記憶する構成としてもよい。この場合は、利用者が、複数のモードからいずれかを選択し、制御部１１は、選択されたモードに対応する音階データを用いて入力音声を楽器演奏音に変換すればよい。具体的には、例えば、上述したような、ガイドメロディのみを発音する初級モードや、アドリブ可能な上級モード、といったように複数のモードを選択可能とし、制御部１１は、選択されたモードに応じた楽音信号の生成を行う。

（１０）上述した実施形態では、カラオケ装置１を本発明に係る楽音信号発生装置として適用したが、本発明に係る楽音信号発生装置として適用される装置はカラオケ装置に限らず、例えばパーソナルコンピュータや移動体通信端末など、様々な装置が本発明に係る楽音信号発生装置として適用可能である。

（１１）上述した実施形態では、所定範囲毎に量子化された周波数について各所定範囲と音高との対応関係を示すものとして、図６（ａ）に示す関数を対応関係記憶領域１２５に記憶していた。各所定範囲と音高との対応関係を示すものは図６（ａ）に示すような関数に限らず、例えば、各所定範囲と音高とを関連付けて記憶するテーブルであってもよく、各所定範囲と音高との対応関係を示すものであればどのようなものであってもよい。
また、上述した実施形態では、図６（ａ）に示したように、周波数が半音単位で量子化されたものを用いたが、周波数を量子化する単位（所定範囲）は半音単位に限らず、これより大きくても小さくてもよい。

（１２）上述した実施形態では、周波数検出部１１１，レベル検出部１１２，声質検出部１１３，音程決定部１１４及びＭＩＤＩデータ生成部１１５は、カラオケ装置１の制御部１１がコンピュータプログラムを実行することによって実現された。これに代えて、周波数検出部１１１，レベル検出部１１２，声質検出部１１３，音程決定部１１４及びＭＩＤＩデータ生成部１１５の少なくともいずれか一つを、専用のハードウェア回路で構成してもよい。

また、カラオケ装置１の制御部１１によって実行されるプログラムは、磁気テープ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光記録媒体、光磁気記録媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの記録媒体に記録した状態で提供し得る。また、インターネットのようなネットワーク経由でカラオケ装置１にダウンロードさせることも可能である。

カラオケ装置１の構成の一例を示すブロック図である。 音階データの内容の一例を示す図である。 カラオケ装置１のソフトウェア構成の一例を示すブロック図である。 カラオケ装置１が行う処理の内容を説明するための図である。 カラオケ装置１の処理の流れを示すフローチャートである。 クォンタイズ処理の内容を説明するための図である。

符号の説明

１…カラオケ装置、１１…制御部、１２…記憶部、１３…表示部、１４…操作部、１５…マイクロフォン、１６…音声処理部、１７…スピーカ、１１１…周波数検出部、１１２…レベル検出部、１１３…声質検出部、１１４…音程決定部、１１５…ＭＩＤＩデータ生成部、１２１…伴奏データ記憶領域、１２２…メロディデータ記憶領域、１２３…音階データ記憶領域、１２４…音色指定データ記憶領域、１２５…対応関係記憶領域。

Claims (9)

1. 所定範囲毎に量子化された周波数について、各所定範囲と音高との対応関係を記憶する対応関係記憶手段と、
   前記各所定範囲に対応付けられた音高のうちの一部の音高を表す音階データを記憶する音階データ記憶手段と、
   音声の周波数を検出する周波数検出手段と、
   前記音階データ記憶手段に記憶された音階データと前記対応関係記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて、周波数と前記音階データの表す音高との対応関係を生成する対応関係生成手段と、
   前記周波数検出手段が検出した周波数に対応する音高を、前記対応関係生成手段によって生成された対応関係に基づいて特定する音高特定手段と、
   前記音高特定手段によって音高が特定された場合には、当該特定された音高の楽音信号を発生させる一方、それ以外の場合には、楽音信号を発生させない音源手段と
   を具備することを特徴とする楽音信号発生装置。
2. 請求項１に記載の楽音信号発生装置において、
   前記音源手段は、前記音高特定手段によって音高が特定された場合には、当該特定された音高の楽音信号を発生させる一方、それ以外の場合には、直前に発生させた音高の楽音を継続して発生させる
   ことを特徴とする楽音信号発生装置。
3. 請求項１又は２に記載の楽音信号発生装置であって、
   前記音源手段が発生する楽音信号の音色を変更する音色変更手段
   を備えることを特徴とする楽音信号発生装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の楽音信号発生装置であって、
   前記音階データ記憶手段に記憶された音階データと前記対応関係記憶手段に記憶された対応関係とに基づいて、周波数と前記音階データの表す音高との対応関係であって前記対応関係生成手段によって生成される対応関係と異なる第２の対応関係を生成する第２の対応関係生成手段を備え、
   前記音高特定手段は、前記周波数検出手段が音声の周波数の検出を開始したときには、前記周波数検出手段が検出した周波数に対応する音高を、前記第２の対応関係生成手段によって生成された第２の対応関係に基づいて特定する一方、前記周波数検出手段が音声の周波数の検出を連続して行っている最中においては、前記周波数検出手段が検出した周波数に対応する音高を、前記対応関係生成手段によって生成された対応関係に基づいて特定する
   ことを特徴とする楽音信号発生装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の楽音信号発生装置であって、
   楽曲のメロディを表すメロディデータに基づいて当該楽曲で用いられている音高を特定し、特定した音高を表す音階データを生成し、生成した音階データを前記音階データ記憶手段に記憶する音階データ生成手段
   を具備することを特徴とする楽音信号発生装置。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載の楽音信号発生装置であって、
   楽曲の進行に従って和音を指定するコード情報に基づいて音階データを生成し、生成した音階データを前記音階データ記憶手段に記憶する音階データ生成手段
   を具備することを特徴とする楽音信号発生装置。
7. 請求項１乃至４のいずれかに記載の楽音信号発生装置であって、
   楽曲のスケールを表すスケールデータを参照して、当該楽曲に対応するスケールを表す音階データを生成し、生成した音階データを前記音階データ記憶手段に記憶する音階データ生成手段
   を具備することを特徴とする楽音信号発生装置。
8. 請求項１乃至４のいずれかに記載の楽音信号発生装置であって、
   前記音階データ記憶手段は、複数の音階データを記憶し、
   前記対応関係生成手段は、楽曲を表す楽曲データを参照して、当該楽曲の進行に応じて参照する音階データを切り換える
   ことを特徴とする楽音信号発生装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の楽音信号発生装置と、
   楽曲の伴奏音を表す伴奏データを記憶する伴奏データ記憶手段と、
   前記伴奏データ記憶手段に記憶された伴奏データを読み出して、読み出した伴奏データを放音手段に出力する伴奏データ出力手段とを備え、
   前記周波数検出手段は、収音手段から出力される音声信号に基づいて、当該収音手段で収音された音声の周波数を検出する
   ことを特徴とするカラオケ装置。

Images