JP5181660B2 - 音信号変換装置、マイクロホン、プログラム及び音信号変換方法 - Google Patents
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本発明に係る音信号変換方法は、音を表すアナログの周波数成分ごとの音信号を受取る受取手段と、前記受取手段が受取った周波数成分ごとの音信号をミキシングするミキシング手段と、生成された特性信号を、前記ミキシング手段により生成された音信号に含ませ、合成音信号を生成する合成手段と、前記合成手段により生成された合成音信号を出力する出力手段とを有する音信号変換装置を制御する音信号変換方法であって、制御部が、前記受取手段が受取った周波数帯域ごとの音信号のそれぞれから音の特性を抽出し、抽出された音の特性を表すデジタルデータを生成する音特性抽出過程と、制御部が、前記音特性抽出過程において生成したデジタルデータで表される周波数帯域ごとの音の特性に基づいてアナログの前記特性信号を生成する特性信号生成過程とを有することを特徴とする。
まず、通信カラオケシステムの構成について説明する。
(A−1:全体構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る通信カラオケシステム1の全体構成を表すブロック図である。同図に示されるように、通信カラオケシステム1は、各部屋に設けられた端末10と、該複数の端末10に楽曲に係るデータを配信するセンタ20と、端末10およびセンタ20を接続する通信網30とから構成される。
センタ20は、カラオケ用の楽曲データを記憶する記憶手段を有し、端末10に対して楽曲データを適宜配信する。
通信網30は、例えばインターネットなどのネットワークであるが、端末10とセンタ20との間で楽曲データをやり取りすることができれば、どのようなネットワークでも良い。
図2は、端末10の構成を示したブロック図である。同図に示す制御部11は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を含む。CPUは、ROMに記憶されている制御プログラムを読み出してRAMをワーキングエリアとして実行することにより、端末10の各部を制御する。
A/Dコンバータ18は、入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換(A/D変換)する。
表示部16は、例えば液晶ディスプレイであり、制御部11の制御の下で、端末10の制御に係るメニュー画面、背景画像と歌詞テロップを含むカラオケ画面、歌唱評価の結果など、各種の画面を表示する。
出力部17は、D/Aコンバータとアンプとスピーカとを含み、受取った音信号に基づいて放音する。
図3は、マイクロホン装置15の構成を示した図である。マイクロホン装置15は、マイクロホン150と、A/Dコンバータ151と、制御部152と、D/Aコンバータ156と、ミキシング部157と、重畳部158とから構成される。
A/Dコンバータ151は、各マイクロホン150から受取った音信号をA/D変換し、BUSに出力する。
D/Aコンバータ156は、制御部152から受取った信号をD/A変換し、重畳部158に出力する。
重畳部158は、ミキシング部157から音信号を、D/Aコンバータ156から信号を受け取り、該受取った複数の信号を重畳して出力する。
次に、通信カラオケシステム1の動作について説明する。
(B−1;カラオケ伴奏)
まず、カラオケ伴奏について説明する。歌唱者により、操作部12に楽曲を指定する操作がなされると、選択された楽曲を特定する操作信号が操作部12から制御部11に出力される。
マイクロホン装置15が、入力された歌唱音から情報付加信号を生成する処理について説明する。図4は、マイクロホン装置15の機能的な構成を示した図である。なお、図4において破線に囲まれた各部(特性情報抽出部154および変調部155)は、制御部152が制御プログラムを実行することにより実現される機能である。
A/Dコンバータ151は、各マイクロホン150により生成された音信号をデジタルデータ(音データ)にA/D変換する。各音データは、それぞれ特性情報抽出部154に出力される。
変調部155は、特定の周波数および振幅を有する正弦波(以下、搬送波)の波形データをASK(Amplitude shift keying)方式により変調する。この変調方式では、入力波形(ベースバンド波形)である上記特性情報に応じて搬送波の波形を断続するように変化させ、変調波の波形データを生成する。
なお、上記搬送波の周波数として、人間の歌唱音(およそ500Hz〜5kHz)とは重ならない周波数帯域(例えば、500kHz)が設定される。また、上記搬送波の振幅は、上記歌唱音を表す音信号の振幅と比較して小さい値が適宜設定されている。
該生成された変調波の波形データは、D/Aコンバータ156においてD/A変換される。生成されたアナログ信号(以下、変調波)は、重畳部158に出力される。
まず、分離処理について説明する。
制御部11の分離部111は、情報付加データを受取り、情報付加データに含められた音信号と変調波とを分離する。分離部111は、まず、情報付加データが表す波形を、上記搬送波に用いられた周波数を中心とする所定幅の帯域の成分を透過するバンドパスフィルタ(以下、BPF)で処理し、変調波を抽出したデータ(以下、変調波形データ)を生成する。搬送波は、ASK方式で変調されていることから、分離された変調波形データは、図5(c)に示すように断続的な正弦波状のデータとなる。
また、分離部111は、情報付加データが表す波形データを、上記搬送波に用いられた周波数帯域以外の帯域の成分を透過させるBPFで処理し、音信号を表すデータ(以下、音信号波形データ)を生成する。
音信号波形データは、出力部17に出力される。出力部17は、該音信号波形データをD/A変換しアナログ信号に変換した後アンプで増幅し、スピーカから放音する。このようにして放音された音は歌唱音そのものであることから、通常のカラオケが可能となる。
次に、上記分離処理において分離された変調波形データの処理について説明する。復調部112は、変調波形データを受取り復調する。すなわち、復調部112は、例えば図5(c)に示すような変調波を、同図(a)に示すようなデジタルデータに変換する。このようにして得られたデジタルデータは、特性情報抽出部154において生成された特性情報と同一である。
なお、上記の歌唱評価方法は一例であり、従来のカラオケ装置において行われている歌唱評価方法のいずれを用いても良い。
上記実施形態において、マイクロホン装置15において歌唱音に基づく音信号が生成されるが、該生成される音信号には、該歌唱音の特性(周波数特性)を表す特性情報が含められる。このとき、特性情報(デジタルデータ)に基づいて生成された変調波(アナログ信号)が音信号に対して重畳される。従って、該マイクロホン装置15から出力される情報付加信号は、音信号(電気信号)を入力可能な一般的なマイクロホン用のプラグPに対して入力することができる。このように、特性情報を伝送するために音信号と別の伝送媒体を設ける必要はない。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の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。なお、以下に説明した各実施形態は、適宜組み合わせて実施しても良い。
そこで、ミキシング部157において生成された音信号に対して変調波を重畳するか否かを制御可能とする手段を設けても良い。例えば、図8に示すように、変調波が伝送されるライン上にスイッチWを設け、該スイッチWを歌唱者がON/OFFすることで変調波の重畳のON/OFFが制御できるようにしても良い。
また、上述した実施形態においては、搬送波の周波数として、人間の歌唱音の周波数帯域とは重ならない周波数帯域が設定される場合について説明した。しかし、搬送波の周波数帯域としては、上記の条件と併せて、人間の可聴周波数帯域以外の搬送波を用いるようにしても良い。そのようにすれば、マイクロホン装置15を通常のマイクロホンとして使用した場合に、生成される情報付加信号をそのまま音信号として用いても、変調波に基づく音の成分は聴取されず違和感を生じない。
マイクロホン160は、一般的なマイクロホンであり、全ての周波数帯域の音を含む音信号を生成する。マイクロホン160により生成された音信号は、A/Dコンバータ151および重畳部158に出力される。A/Dコンバータ151は、受取った音信号をデジタルデータ(音データ)に変換する。特性情報抽出部154は、音データから各種のパラメータを抽出し、抽出したパラメータを特性情報として変調部155に出力する。変調部155は、該特性情報に基づいて搬送波を変調し、変調波の波形データを生成する。変調波の波形データは、D/Aコンバータ156に出力され、D/A変換されてアナログ信号(変調波)が生成される。該変調波は、重畳部158に出力される。重畳部158においては、マイクロホン160から入力された音信号と上記変調波を重畳して情報付加信号を生成し出力する。このように生成された情報付加信号は、上記実施形態と同様に、端末10において音信号と特性情報とに分離して用いることが可能である。
なお、図9に示したマイクロホン装置50の構成から、マイクロホン160を除く他の構成からなる装置を本発明は提供することが可能である。このような装置に音信号を入力すると、該音信号に対して特性情報が含められて出力される。
図10に示すように、情報付加装置40は、A/Dコンバータ151と、各々互いに異なる周波数帯域成分を透過するバンドパスフィルタであるBPF153A、153B、153C、153D、153Eと、特性情報抽出部154と、変調部155と、D/Aコンバータ156と、重畳部158とを有する。そして、情報付加装置40には、全周波数帯域の音を含む音信号を生成する一般的なマイクロホン160が接続されている。情報付加装置40においては、マイクロホン160から受取った音信号は、A/Dコンバータ151によりA/D変換された後、各BPF153により各BPF153に割り当てられた周波数帯域ごとの音信号が生成される。該生成された複数の音信号は、上記実施形態における各マイクロホン150により生成された音信号と同様に処理される。
このように、一般的なマイクロホン160による音信号から、BPF153により周波数帯域の異なる複数の音信号を生成して、該音信号を上記実施形態における各マイクロホン150による音信号と同様に処理しても良い。
また、図10からマイクロホン160を除く情報付加装置40を提供しても良い。そのような装置に音信号を入力すると、該音信号に周波数帯域ごとの特性情報が含められて出力される。
Claims (4)
- 音を表すアナログの周波数成分ごとの音信号を受取る受取手段と、
前記受取手段が受取った周波数成分ごとの音信号をミキシングするミキシング手段と、
前記受取手段が受取った周波数帯域ごとの音信号のそれぞれから音の特性を抽出し、抽出された音の特性を表すデジタルデータを生成する音特性抽出手段と、
前記音特性抽出手段が生成したデジタルデータで表される周波数帯域ごとの音の特性に基づいてアナログの特性信号を生成する特性信号生成手段と、
前記特性信号生成手段により生成された特性信号を、前記ミキシング手段により生成された音信号に含ませ、合成音信号を生成する合成手段と、
前記合成手段により生成された合成音信号を出力する出力手段と
を有することを特徴とする音信号変換装置。 - 各々異なる周波数帯域の音を収音して音信号を生成し前記受取手段に供給する複数の音信号生成手段と、
請求項1に記載の音信号変換装置と
を有することを特徴とするマイクロホン。 - 音を表すアナログの周波数成分ごとの音信号を受取る受取手段と、
前記受取手段が受取った周波数成分ごとの音信号をミキシングするミキシング手段と、
生成された特性信号を、前記ミキシング手段により生成された音信号に含ませ、合成音信号を生成する合成手段と、
前記合成手段により生成された合成音信号を出力する出力手段と
を有するコンピュータを、
前記受取手段が受取った周波数帯域ごとの音信号のそれぞれから音の特性を抽出し、抽出された音の特性を表すデジタルデータを生成する音特性抽出手段と、
前記音特性抽出手段が生成したデジタルデータで表される周波数帯域ごとの音の特性に基づいてアナログの前記特性信号を生成する特性信号生成手段
として機能させるためのプログラム。 - 音を表すアナログの周波数成分ごとの音信号を受取る受取手段と、
前記受取手段が受取った周波数成分ごとの音信号をミキシングするミキシング手段と、
生成された特性信号を、前記ミキシング手段により生成された音信号に含ませ、合成音信号を生成する合成手段と、
前記合成手段により生成された合成音信号を出力する出力手段と
を有する音信号変換装置を制御する音信号変換方法であって、
制御部が、前記受取手段が受取った周波数帯域ごとの音信号のそれぞれから音の特性を抽出し、抽出された音の特性を表すデジタルデータを生成する音特性抽出過程と、
制御部が、前記音特性抽出過程において生成したデジタルデータで表される周波数帯域ごとの音の特性に基づいてアナログの前記特性信号を生成する特性信号生成過程と
を有することを特徴とする音信号変換方法。
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