JPH0225198B2

JPH0225198B2 -

Info

Publication number: JPH0225198B2
Application number: JP58097125A
Authority: JP
Inventors: Eiji Minami; Satoshi Endo; Masaharu Morita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-05-31
Filing date: 1983-05-31
Publication date: 1990-05-31
Also published as: JPS59222899A

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、ユーザーの歌う音声信
号を、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２０１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
点の大小に応じて音響信号を発して、ユーザーに
得点に対する注目をさせたり、ユーザーの唄い方
について種々の情報を与えられる採点装置を提供
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かを得点と
して算出する得点計算手段と、得点の大小に応じ
音響信号を発する発音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、特に得点の大小に応じ発音手段によ
り音響信号を発することにより種々の情報をユー
ザーに与えることができるものである。

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は発
音手段で、得点の大小に応じ音響信号を発するも
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
一つ前の時間幅のデータである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もよいし、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データ収集が行
なわれる。

そして、採点開始の時点になればステツプ２９
からステツプ３０へと進み、得点の計算が行なわ
れる。ステツプ３０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
た場所であり、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３０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。

得点の計算の後にステツプ３１により、本実施
例では得点が80点以上であるか否かを判断し、得
点が80点以上でなければステツプ３３により単に
得点を得点表示手段１６に表示するだけにとど
め、得点が80点以上であればステツプ３２により
音響信号を発音手段１４より１秒間発生させた後
に、ステツプ３３により得点を得点表示手段１６
に表示させる。すなわち、このことにより得点が
あるレベル以上に到達すれば、そのことをユーザ
ーの聴覚に訴えて注目をひかせることができるわ
けである。

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客観的評価手段とな
し、特に得点がある値以上となる音響信号でユー
ザーの注目をひく採点装置を提供することができ
る。

なお、本実施例では採点の被対象としてユーザ
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、本実施例では得点が80点以上で音響信号を
１秒間発生させているが、この得点のしきい値が
何点でも、又、得点のしきい値が何個あつてもよ
く、音響信号の発生時間は何秒でもよく、又、得
点によつて音響信号の音色を変えたり、音声合成
により歌唱力向上のためのアドバイスを与えると
いつたことを行なつてもよい。

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、その得点の大小に応じて発音手段による音響
信号を発生させることができる。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
ないのかを考え、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ける。又、得
点の大小により、発音手段による音響信号の発生
を行なえるので、ユーザーの注目をひいたり、ユ
ーザーの歌唱力向上のために、ユーザーの唄い方
の悪い点を教えて、直し方をアドバイスすること
も音声合成等を応用した発音手段を用いることに
より可能であり、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
形変熱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……発音手段。

Claims

【特許請求の範囲】

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、前記第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、変わ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
わ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、音響信号を発生する発音手段とを
備え、前記得点の大小に応じて、前記発音手段に
より音響信号を発することを特徴とする採点装
置。