JPH0225197B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は俗に言う「カラオケ装置」等の音声信
号記録再生装置と用いて、ユーザー等の歌う音声
を基準となる磁気テープ等の再生音声信号と比較
して自動的にユーザーの歌唱力を採点する採点装
置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 音響機器の一分野として、磁気テープ等の記録
媒体に記録された楽器などの演奏音楽信号を再生
拡声し、これに合せてユーザーが歌を唄うと上記
演奏音楽信号と混合して拡声する、俗に言う「カ
ラオケ装置」と呼ばれているものがあり、広く一
般家庭用あるいは業務用として普及している。

上記「カラオケ装置」を用いて歌を唄うことに
より、ユーザーは喜びや満足感を得ることができ
るが、近年、自らの歌唱力を向上させたいと思う
人々が増加しており、歌唱力向上のために歌の先
生の指導を受ける人もいるが、誰もが可能なこと
ではなく、一人で歌の勉強ができる一つの手段と
して、「音声多重テープ」とよばれる磁気テープ
等の音声多重式の記録媒体なるものが急速に普及
してきている。この音声多重式の記録媒体とは一
例として、磁気テープの場合第１図に示すように
磁気テープ１における第１のトラツク１０１に歌
手などのボーカル信号が、第２のトラツク１０２
に楽器等の演奏音楽信号がそれぞれ記録されたも
のである。この磁気テープを用いる場合、第２図
に示すような構成の音声多重式の「カラオケ装
置」が用いられ、磁気テープ１に記録されたボー
カル信号および演奏音楽信号を、磁気ヘツド２０
１と増幅器２０２よりなる第１の磁気テープ再生
手段２と、磁気ヘツド３０１と増幅器３０２より
なる第２のテープ再生手段３とにより再生し、こ
の２つの出力をマイク４０１と増幅器４０２より
なるマイク入力手段の出力とともに混合増幅器５
により混合・電力増幅してスピーカ６より音響信
号として出力する。

上記の装置を用いて、記録媒体に記録されてい
るボーカル信号を聴き、自分で実際にボーカル信
号に合せて唄う練習をすれば歌唱力の上達が図れ
るとされているが、どんなに練習を重ねても、自
分の唱が手本となつている。ボーカル信号の唄い
方にどれだけ近づいているのか、すなわち自分の
歌唱力がどの程度向上しているのかがユーザー自
身には分らないという欠点があり、又、問違つた
唄い方をしていてもユーザー自身はそれに気づか
ないままであつたりして、個人での練習をする際
には自ずと限界が生じ、興味がなくなつて練習意
欲もなくしてしまうことも多いという欠点を有し
ていた。

発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消するもので、
音声多重式の記録媒体等に記録されているボーカ
ル信号とユーザーの唄う音声信号とを比較し、そ
の合致度を得点として算出して、ユーザーの歌唱
力に対する一つの客観的評価手段となし、特に得
点評価難易度を切り替え可能とすることによりユ
ーザーの歌唱力のレベルに合わせた評価得点を算
出できるものを提供することを目的とする。

発明の構成 本発明の採点装置は、入力される第１の音声信
号の音階の高低の変化を検出する第１の音階変化
検出手段と、入力される第２の音声信号の音階の
高低の変化を検出する第２の音階変化検出手段
と、第１の音声信号の音階の高低の変化の回数を
計数記憶する第１の計数記憶手段と、第２の音声
信号の音階の高低の変化の回数を計数記憶する第
２の計数記憶手段と、第１の計数記憶手段に記憶
されている情報と第２の計数記憶手段に記憶され
ている情報とを比較演算して、第１の音声信号が
第２の音声信号とどの程度合致しているかを得点
として算出する得点計算手段と、前記得点計算手
段での比較演算の計算方法を切り替えるための採
点レベル切換手段とから構成されており、この構
成によつて第１の音声信号としてユーザーの唄う
音声信号、第２の音声信号として歌の手本となる
記録媒体に記録されているボーカル信号の再生音
声信号を用いることにより、ユーザーの唄う音声
信号が記録媒体のボーカル信号の再生音声信号と
どの程度合致しているかが得点として算出され、
特に採点レベル切替手段により得点としての評価
致易度すなわち高得点の出易さが可変のため、ユ
ーザーの歌唱力のレベルに合わせた評価得点が算
出されるためにユーザーは自分の歌唱力が記録媒
体のボーカル信号と比較してどの程度のレベルで
あるかが、単一得点評価難易度しかもたない採点
機よりもさらに細かいところまで認識できるもの
である。

実施例の説明 第３図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。４はユーザーの唄う音声を電気信号に変換
し増幅を行なうマイク入力手段で、４０１はマイ
ク、４０２は増幅器である。２は音声多重式の記
録媒体に記録されているボーカル信号の再生を行
なう第１の磁気テープ再生手段で、２０１は磁気
ヘツド、２０２は増幅器である。７は第１の波形
変換手段で、ユーザーが唄う音声のパルス信号へ
の変換を行なうものである。８は第２の波形変換
手段で、記録媒体のボーカル信号のパルス信号へ
の変換を行なうものである。９は第１の音階変化
検出手段で、ユーザーが唄う音声の音階の変化を
検出するものである。１０は第２の音階変化検出
手段で、ボーカル信号の音階の変化を検出するも
のである。１１は第１の計数記憶手段で、ユーザ
ーが唄う音声の音階の高低の変化別にその回数の
計数記憶を行なうものである。１２は第２の計数
記憶手段で、ボーカル信号の音階の高低の変化別
にその回数の計数記憶を行なうものである。

１３は得点計算手段で、ユーザーが唄う音声の
音階の高低の変化の回数とボーカル信号の音階の
高低の変化の回数とを比較演算してユーザーが唄
う音声信号がボーカル信号とどの程度合致してい
るかを得点として算出するものである。

１４は採点レベル切換手段で、前記得点計算手
段１３の得点計算方法を切り換えることにより得
点評価難易度を選択できるようにするためのもの
である。

第４図は本実施例の具体的な構成を示すブロツ
ク図で、上記ユーザーの唄う音声の音階変化検出
と変化回数の計数記憶、ボーカル信号の音階変化
検出と変化回数の計数記憶、得点の計算の機能を
マイクロコンピユータ１５で実現したものであ
る。

第５図は前記第１の波形変換手段７の実際の回
路例を示したもので、通常第１の波形変換手段７
と第２の波形変換手段は同一回路が使われる場合
が多いため、第１の波形変換手段７の回路を代表
的に第６図の動作説明図とともに説明する。

７０１は入力端子、７０２，７０４，７０５，
７０８，７１０，７１１は抵抗器、７０３，７０
６，７０９はコンデンサ、７０７は演算増幅器
（以下OPアンプと略称する）、７１２はトランジ
スタ、７１３は出力端子である。

OPアンプ７０７と抵抗器７０２，７０４，７
０５とコンデンサ７０３，７０６とは低域通過形
のアクテイブフイルタを構成しており、入力端子
７０１に入力される第６図ａに示されるような音
声電気信号の高域成分を取り去り、同時にOPア
ンプ７０７の増幅作用により必要な信号増幅を行
なうものであり、さらに抵抗器７０８とコンデン
サ７０９とで構成された時定数回路により前記ア
クテイブフイルタで除去不十分である高域成分を
補助的に除去する。こうして必要な量だけ高域成
分を除去された第６図ｂに示されるような音声電
気信号は抵抗器７１０，７１１とトランジスタ７
１２とで第６図ｃに示されるようなパルス波形に
変換されることとなる。このようにして第１の波
形変換手段７によりマイク入力手段４の出力であ
るユーザーの唄う音声信号はパルス波形へと変換
され、同様に第２の波形変換手段８により第１の
磁気テープ再生手段の出力であるボーカル信号も
パルス波形に変換されることとなる。

以下、第７図のマイクロコンピユータの処理動
作の要部を示すフローチヤートにもとづいて本実
施例の動作を説明する。

まず、装置の電源は投入されており、マイクロ
コンピユータ１５内部にある記憶素子等も初期化
されているものとする。ユーザーの唄う音声信号
はマイク入力手段４により電気音声信号となり、
増幅され、第１の波形変換手段７によりパルス信
号に変換され、マイクロコンピユータ１５に入力
され、ステツプ１７で入力パルスの時間幅をデイ
ジタル量に変換する。すなわち第６図ｃに示され
るパルス信号の“Ｈ”である期間をマイクロコン
ピユータ自身のもつているクロツク信号により計
数すれば入力パルスの時間幅のデイジタル量への
変換が達成できる。このようにして第６図ｃにお
けるt₁からt₂の時間幅、t₃からt₄の時間、t₅からt₆
の時間幅……という順で変換が行なわれる。尚、
この時間幅は、増加すれば音階が低くなつたこと
を示し、減少すれば音階が高くなつたことを示し
ている。

次にステツプ１８でパルス信号の時間幅が直前
の時間幅と比較して増加したか否かを判定する、
すなわち、第６図ｃのパルス信号波形で、現在t₃
からt₄の時間幅を検出した時点だとすれば、その
一つ前の時間のデータであるt₁からt₂の時間幅と
比べてt₃からt₄の時間幅は増加したか否かを判定
し、時間幅が増加していればステツプ２０により
ユーザーの音声信号の音階が低くなつた回数を示
すN₁₁を１だけ増加させ、時間幅が増加していな
ければステツプ１９へと進む。ステツプ１９では
パルス信号の時間幅が直前の時間幅と比較して減
少したか否かを判定し、時間幅が減少していれば
ステツプ２２によりユーザーの音声信号の音階が
高くなつた回数を示すN₁₃を１だけ増加させ、時
間幅が減少していなければステツプ２１へと進
み、ユーザーの音声信号の音階が変らない回数を
示すN₁₂を１だけ増加させる。

上記のようにステツプ１７，１８，１９は第１
の音階変化検出手段９の機能を実現し、ステツプ
２０，２１，２２は第１の計数記憶手段１１の機
能を実現している。

一方、音声多重式の記録媒体である磁気テープ
１に記録されているボーカル信号は第１の磁気テ
ープ再生手段２により再生され、第２の波形変換
手段８でパルス信号に変換されてマイクロコンピ
ユータ１５に入力され、ステツプ２３により入力
パルスの時間幅をデイジタル量に変換後、ステツ
プ２４により時間幅が直前の時間幅と比較して増
加したか否かを判定し、時間幅が増加していれば
ステツプ２６によりボーカル信号の音階が低くな
つた回数を示すN₂₁を１だけ増加させ、時間幅が
増加していなければステツプ２５へと進む。ステ
ツプ２５ではパルス信号の時間幅が直前の時間幅
と比較して減少したか否かを判定し、時間幅が減
少していればステツプ２８によりボーカル信号の
音階が高くなつた回数を示すN₂₃を１だけ増加さ
せ、時間幅が減少していなければステツプ２７へ
と進み、ボーカル信号の音階が変らない回数を示
すN₂₂を１だけ増加させる。

上記のようにステツプ２３，２４，２５は第２
の音階変化検出手段１０の機能を実現し、ステツ
プ２６，２７，２８は第２の計数記憶手段１２の
機能を実現している。

次にステツプ２９により採点を開始する時点で
あるか否かを判断する。採点を開始する判断のも
ととなるものとしては、採点開始の指定をする押
しボタンスイツチ情報を用いてせよいし、磁気テ
ープ１に記録されている演奏音楽信号の有無を検
出して、演奏音楽信号がなくなつた時点で採点開
始としてもよい。

採点開始の時点になつていなければステツプ２
９より、ステツプ１７へ、又はステツプ２３へと
進み、パルス信号の時間幅の変化データである
N₁₁，N₁₂，N₁₃，N₂₁，N₂₂，N₂₃のデータ収集が
行なわれる。

そして、採点開始の時点になければステツプ２
９からステツプ３０へと進み得点評価難易度は易
しいレベルか否かを採点レベル切換手段１４の
SWのONかOFFかで難易度が決定され、次に得
点の計算が行なわれる。ステツプ３１と３２は得
点計算手段１３の機能を持ち、その得点の算出
は、ユーザーの音声信号および磁気テープ１のボ
ーカル信号より作られたパルス信号の時間幅の変
化データN₁₁，N₁₂，N₁₃，N₂₁，N₂₂，N₂₃をもと
に行なわれ、最大100点満点となるように計算す
る。その得点の計算式の１例としては、α，β，
γを定数として、得点Ｐを、 Ｐ＝100×｛（N₂₁＋N₂₂＋N₂₃） −（α｜N₁₁−N₂₁｜＋β｜N₁₂−N₂₂｜ ＋γ｜N₁₃−N₂₃｜）｝／（N₂₁＋N₂₂＋N₂₃） というように定義し、計算をさせればよい。

上記の計算式による得点は、N₁₁＝N₂₁，N₁₂＝
N₂₂，N₁₃＝N₂₃となつた時に満点である100点と
なり、これはユーザーの唄う音声信号の音階の変
化の回数と磁気テープのボーカル信号の音階の変
化の回数とが高い方への変化、低い方への変化、
不変の３つの項目についてすべて同じ回数となつ
た場合であり、すなわちユーザーの唄う音声信号
の音階の変化が磁気テープ１のボーカル信号の音
階の変化と同一であつた場合に満点となるという
ことである。

一方、上記の計算式で、N₁₁＝０，N₁₂＝０，
N₁₃＝０の場合に得点が０点となるように定数
α，β，γは決定しておく。これはユーザーが全
く唄わなかつた時に得点が０点となるようにする
ためである。このようにステツプ３１，３２では
ユーザーの音声信号の音階の変化の情報と磁気テ
ープ１のボーカル信号の音階の変化の情報とによ
り、ユーザーの音声信号と磁気テープ１のボーカ
ル信号とがどの程度合致するかを得点として算出
することが分る。

又、採点レベル切換手段１４により得点評価難
易度を切り替えて、高得点を出易くしたりするに
は一例としては前述の得点計算式における３つの
定数α，β，γを変えることにより行なえる。特
にユーザー歌唱に関して素人であれば、高い音程
への音声のコントロールが下手なために、高い方
への音階の変化に関する項目の定数γを小さくし
ないと良い点は出難いこととなる。

以上のことより一例として得点評価難易度が易
しいレベルを選んでいた場合、すなわちステツプ
３１では定数γを０として計算し、逆に得点評価
難易度が難しいレベルを選んでいた場合、すなわ
ちステツプ３２では定数γを０以外の正の数にし
て計算すればよい。以上のようにステツプ３０は
採点レベル切換手段１４の機能を、ステツプ３
１，３２は得点計算手段１３の機能を実現してい
る。この計算ののち、得られた得点をステツプ３
３により得点表示手段１６へ表示させることとな
る。

以上のように本実施例によれば、ユーザーの唄
う音声信号の音階の変化と磁気テープ等のボーカ
ル信号の音階の変化を比較し、その合致度を選ば
れた得点評価難易度に応じた得点として算出し、
表示することができるので、ユーザーの歌唱力に
対する一つのユーザーの歌唱力のレベルに合わせ
た客観的評価手段を提供することができる。

なお、本実施例では採点の対象としてユーザー
の唄う音声信号を、採点の基準となるものとして
音声多重式の記録媒体である磁気テープのボーカ
ル信号を取り上げたが、これらは楽器演奏信号や
単なる正弦波信号や人の話し声などどのような音
声信号を用いてもよい。

又、本実施例では音声信号をパルス信号に変換
するために低域通過形アクテイブフイルタとトラ
ンジスタを用いた波形変換手段を取り上げたが、
これは音声信号波形をアナログ−デイジタル変換
器で直接デイジタル値のパルス信号に変換する回
路を用いてもよい。

又、本実施例では音階変化検出手段、計数記憶
手段等をマイクロコンピユータにより実現したが
これらを従来の汎用ロジツク回路等で実現して用
いてもよいのはもちろんのことである。

又、本実施例ではユーザーの音声信号の処理と
ボーカル信号の処理とでそれぞれ個別に波形変換
手段、音階変化検出手段を設けたが、これらを１
系統のみとし、時分割でユーザーの音声信号の処
理とボーカル信号の処理を行なわせてもよい。

又、本実施例では、波形変換手段の出力である
パルス信号の“Ｈ”の場合の時間幅を第６図ｃに
おいて、t₁からt₂の時間幅の次はt₃からt₄の時間
幅というようにすべて検知して音声信号の音階の
高い方向への変化、低い方向への変化、不変の３
種の変化を検出するようにしているが、例えば、
第６図ｃにおいてt₁からt₂の時間幅の次はt₅から
t₆の時間幅というように１つずつ、とびとびに時
間幅の変化を検出してもよいし、波形変換手段の
出力であるパルス信号の“Ｈ”となる１つの時間
幅に比べて十分長い一定期間の間の波形変換手段
の出力であるパルス信号の“Ｈ”となる時間幅を
全パルスについて、又は一部分のパルスについて
調べ、１つのパルス当りの平均時間幅や最大時間
幅等を求めて、この平均時間幅等の変化により音
声信号の音階の変化を検出するようにしてもよい
し、又、高い方向への変化、低い方向への変化、
不変の３種の変化のうち、１種のみあるいは２種
のみの変化検出を行なわせてもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、２つの音声信号をパル
ス信号に変換する２つの波形変換手段と、その出
力をもとに２つの音声信号の音階がどのようなに
変化したかを検出する２つの音階変化検出手段
と、その出力を計数記憶する２つの計数記憶手段
と、２つの計数記憶手段により記憶されている。
高い音階に移行したと検出した回数、低い音階に
移行したと検出した回数、不変と検出した回数の
３種の２系統の情報を比較演算することにより、
２つの音声信号の合致度を得点として得ることが
でき又、特にその得点の評価難易度を採点レベル
切換手段により選ぶことができる。このことは音
声多重式の記録媒体を用いて歌の練習をする人々
に音声多重式の記録媒体に記録されているボーカ
ル信号を歌の先生として、その歌の先生の歌唱力
に対し、自分はどの程度の得点評価難易度で何点
の歌唱力があるかという客観的判断手段を提供で
きることとなる。すなわち歌の練習をする人々に
とつて練習の目標というものが明確となり、例え
ば、「この曲を唄つて得点評価難易度が難しいレ
ベルで80点以上出るまで練習するんだ」というよ
うに練習意欲も向上し、唄つてみて良い点が出な
ければ、なぜ良い点が出ないかを考え、自分の唄
い方の悪い点を探すことにより、さらに実力を伸
ばしてゆくことができ、その効果は大なるものが
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は音声多重式記録媒体の１つである磁気
テープ上の音声多重トラツクの説明図、第２図は
音声多重式記録媒体の１つである磁気テープを用
いた俗にいう音声多重式の「カラオケ装置」のブ
ロツク図、第３図は本発明の一実施例の要部ブロ
ツク図、第４図は本実施例の具体的構成を示すブ
ロツク図、第５図は本実施例の第１の波形変換手
段の具体的構成を示す回路図、第６図は第１の波
形変換手段の動作を説明するための動作説明図、
第７図は本実施例のマイクロコンピユータの処理
動作の要部を示すフローチヤートである。 ７……第１の波形変換手段、８……第２の波形
変換手段、９……第１の音階変化検出手段、１０
……第２の音階変化検出手段、１１……第１の計
数記憶手段、１２……第２の計数記憶手段、１３
……得点計算手段、１４……採点レベル切換手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 入力される第１の音声信号をパルス信号に変
   換する第１の波形変換手段と、前記第１の波形変
   換手段の出力パルス信号をもとに、前記第１の音
   声信号の音階が高い音階に移行したか低い音階に
   移行したかあるいは変らないかを検出する第１の
   音階変化検出手段と、入力される第２の音声信号
   をパルス信号に変換する第２の波形変換手段と前
   記第２の波形変換手段の出力パルス信号をもと
   に、第２の音声信号の音階が高い音階に移行した
   か低い音階に移行したかあるいは変らないかを検
   出する第２の音階変化検出手段と、前記第１の音
   階変化検出手段の出力をもとにして高い音階に移
   行したことを検出した回数、低い音階に移行した
   ことを検出した回数、変らないと検出した回数を
   それぞれ計数記憶しておく第１の計数記憶手段
   と、前記第２の音階変化検出手段の出力をもとに
   して高い音階に移行したことを検出した回数、低
   い音階に移行したことを検出した回数、変らない
   と検出した回数をそれぞれ計数記憶しておく第２
   の計数記憶手段と、前記第１の計数記憶手段によ
   り記憶されている、高い音階に移行したことを検
   出した回数、低い音階に移行したことを検出した
   回数、変らないと検出した回数の３情報と前記第
   ２の計数記憶手段により記憶されている。高い音
   階に移行したことを検出した回数、低い音階に移
   行したことを検出した回数、変らないと検出した
   回数の３情報とを比較演算して、前記第１の音声
   信号が前記第２の音声信号とどの程度合致してい
   るかを得点として算出する得点計算手段と、前記
   得点計算手段での比較演算の計算方法を切り替え
   るための採点レベル切換手段とを有し、得点評価
   難易度を切り替えるように構成したことを特徴と
   する採点装置。