JPH0344314B2 - - 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
憶再生装置と共に用いて、ユーザーの唄う音声信
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、これに合わ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１
０２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２
０１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
分の唄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、又間違つた唄い
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。

発明の効果 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・表示して、ユーザー
の歌唱力に対する一つの客観的評価手段を提供す
ることを目的とするものである。

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
号の基本周波数を検出する第１の音程検出手段
と、入力される第２の音声信号の基本周波数を検
出する第２の音程検出手段と、第１の音声信号の
信号レベルの変化を検出する第１のレベル変化検
出手段と、第２の音声信号の信号レベルの変化を
検出する第２のレベル変化検出手段と、第１の音
声信号のレベルが変化した時点の第１の音声信号
の基本周波数と第２の音声信号のレベルが変化し
た時点の第２の音声信号の基本周波数とを比較演
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、得点を表示する得点表示手段とから構
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
が得点として表示されるため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、ユーザーが唄つた音声の信号をパル
ス信号へ変換するものである。８は第２の波形変
換手段で、記録媒体のボーカル信号をパルス信号
へ変換するものである。９は第１の音程検出手段
で、ユーザーが唄う音声の基本周波数を検出する
ものである。１０は第２の音程検出手段で、ボー
カル信号の基本周波数を検出するものである。１
１は第１のレベル変化検出手段で、ユーザーが唄
う音声のレベル変化の検出を行なうものである。
１２は第２のレベル変化検出手段で、ボーカル信
号のレベル変化の検出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信号レ
ベルが変化した時点のユーザーの音声の基本周波
数とボーカル信号の信号レベルが変化した時点の
ボーカル信号の基本周波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は得点表示手段で、前記得点計算手段１３で
算出された得点をユーザーに知らせるために得点
表示を行なうものである。

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程検出ボー
カル信号の音程検出、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８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。又、第１のレ
ベル変化検出手段１１および第２のレベル変化検
出手段１２はアナログデイジタル変換器や従来の
アナログ技術およびデイジタル技術応用のサンプ
ルホールド回路などで現在のレベルと以前のレベ
ルとを比較することにより実現できる。

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ついて本実
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のレベル変化検出手段１１の出力
によりステツプ16で信号レベルが増大したか否か
をチエツクし、増大していればステツプ17でマイ
クロコンピユータ１５に入力された第１の波形変
換手段７の出力である入力パルスの時間幅がデイ
ジタル量に変換され、マイクロコンピユータ１５
に登録される。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の時間幅、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、音声の基本周波数を表す情報であり増加
すれば音程が低くなつたことを示し、減少すれば
音程が高くなつたことを示している。

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のレベル変
化検出手段１２の出力によりステツプ18で信号レ
ベルが増大したか否かをチエツクし、増大してい
ればステツプ19でマイクロコンピユータ１５に入
力された第２の波形変換手段８の出力である音声
の基本周波数を表わす入力パルスの時間幅がデイ
ジタル量に変換され、マイクロコンピユータ１５
に登録される。

次にステツプ20によりユーザーの音声信号のパ
ルス信号の時間幅とボーカル信号のパルス信号の
時間幅との２種の時間幅の情報のどちらもが登録
済であるか否かをチエツクし、２種とも登録され
ていればステツプ21へと進み、２つの音声信号の
基本周波数の情報である２種の時間幅を比較し、
その合致度を計算し、合致申に応じて得点を算出
する。このステツプ21における得点の算出法の１
例について以下に述べる。例えば第１の音声信号
のパルス信号時間幅が9.5〔ｍｓ〕、第２の音声信
号のパルス信号時間幅が10〔ｍｓ〕とすればその
合致度は（10−9.5）／10×100＝５〔％〕という
風に合致度は算出され、この合致度の大小に応じ
て得点に反映される配点を変えることとする。一
例として合致度が３％以内なら100点、３〜５％
なら80点、５〜７％なら60点、７％以上は０点と
いう風に配点をし、一回の採点対象となる唄の中
で時間幅の合致度の算出をした回数をＮ〔回〕、時
間幅の合致度の算出をした度毎に得た配点をPn
〔点〕とすると第１の音声信号と第２の音声信号
の合致度を示す得点Ｐは一例として以下のように
表わされる。

Ｐ＝Σ^N _o=1（Pn）／Ｎ〔点〕 上記の式による得点計算の一例を挙げてみれ
ば、一回の採点対象となる唄の中で、時間幅の合
致度の算出を10回行ない、３回は３％以内、４回
は３〜５％、１回は５〜７％、２回は７％以上の
合致度であつたとし、配点も前記の通りであつた
とすれば得点Ｐは、100点満点中で Ｐ＝(3×100+4×80+1×60+2×0)／10 ＝680／10＝68（点） という風に算出される。

次にステツプ22により採点を終了する時点であ
るか否かを判断する。採点を終了する判断のもと
となるものとしては、採点終了の指定をする押し
ボタンスイツチ（図示せず）の情報を用いてもよ
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。またその曲の終了
を示す終了信号をあらかじめ記録しておき、その
終了信号を検出した時点や、磁気テープの終端検
出の時点を利用することも可能である。

採点終了の時点になつていなければステツプ22
より、ステツプ23へと進み、登録してあるパルス
信号の時間幅のデータをクリアし、次の時間情報
の収集、比較及び得点計算へと備え、ステツプ16
へと進むこととなる。

そして、採点終了の時点になればステツプ22か
らステツプ24へと進み、得点の表示が行なわれ
る。

さて、ここで音声信号のレベルが増大した時点
の音声信号のパルス時間幅を登録して比較するこ
との意味について第８図の唄の個人差説明図を用
いて説明を行なう。第８図アはマイクから入力さ
れるユーザーの唄、第８図イはプロ歌手による音
声多重媒体のボーカル信号の１例とする。第８図
ａとｄとで示すようにアマチユアのユーザーはプ
ロ歌手の唄うボーカル信号よりも唄うタイミング
が遅れたり、第８図ｂとｅで示すようにユーザー
はボーカル信号を唄つているプロ歌手のようには
こぶしやバイブレーシヨンと呼ばれる一つの発生
の中での周波数や信号レベルの変化を自由に行な
うことができないことが多い。

このため第８図の例のような場合においてリア
ルタイムで、それぞれの周波数を比較してしまつ
ては、例えば第８図ｃの1D点と第８図ｆの2E点
とのようにまつたく異なる歌詞の周波数を比較し
たり、第８図ｆの2G点以降のバイブレーシヨン
の位置でも周波数を比較することが生じてしま
い、非常に低い評価得点しか算出できないという
不都合が生じることになる。

本発明は以上のような不都合を解決し、第８図
の例では1A点と2A点、1B点と2B点というよう
に、信号レベルの大きく増大する時点のこぶしや
バイブレーシヨン等の唄い方の個人差及び、唄い
方のタイミングずれの影響を受けずにユーザーの
唄の歌詞とボーカル信号の唄の歌詞とが一致対応
する基本周波数の評価ができるので、実際に人間
が耳で聴いて採点評価する場合の評価得点に近い
より正確な採点が行なえることとなる。

以上のように本実施例によれば、ユーザーの唄
う音声信号の信号レベルが変化した時点のユーザ
ーの音声信号の基本周波数の情報と磁気テープ等
のボーカル信号の信号レベルが変化した時点のボ
ーカル信号の音声信号の基本周波数の情報を比較
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、こぶしやバイブレーシヨン、唄
う時のタイミングずれ等の唄い方の個人差を除外
したユーザーの歌唱力に対する一つのより正確な
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、また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の人の話し声などのような
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、音程検出手段、得点計算手
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、レベル変化検出手段および音程検出手
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“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基本周波
数、すなわち音程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、この平均時間幅等により音声信
号の音程を検出するようにしてもよいし、パルス
信号の“Ｈ”の時間幅でなく、“Ｈ”の立上りか
ら次の“Ｈ”の立上りまでの時間幅というように
パルス一周期分の時間幅を求めて処理してもよ
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つの音声信号の基本周波数を表す情
報を検出する２つの音程検出手段と、前記２つの
音声信号の信号レベルの変化を検出する２つのレ
ベル変化検出手段と、２つの音声信号のそれぞれ
の信号レベルが変化した時点の基本周波数の情報
である２つの音声信号のパルス時間幅を比較演算
することにより、２つの音声信号の合致度をこぶ
しやバイブレーシヨン、唄うときのタイミングず
れ等の唄い方の個人差を除外して得点として得る
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、第８図は唄い
方の個人差を説明する唄の個人差説明図である。 ７……第１の波形変換手段、８……第２の波形
変換手段、９……第１の音程検出手段、１０……
第２の音程検出手段、１１……第１のレベル変化
検出手段、１２……第２のレベル変化検出手段、
１３……得点計算手段、１４……得点表示手段。

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
   声信号の基本周波数を検出する第１の音程検出手
   段と、前記第１の音声信号の信号レベルの変化を
   検出する第１のレベル変化検出手段と、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の音声信号の基本
   周波数を検出する第２の音程検出手段と、前記第
   ２の音声信号の信号レベルの変化を検出する第２
   のレベル変化検出手段と、前記第１のレベル変化
   検出手段により前記第１の音声信号のレベルが変
   化したと検出された時点の前記第１の音程検出手
   段の出力である前記第１の音声信号の基本周波数
   と、前記第２のレベルが変化検出手段により前記
   第２の音声信号のレベルが変化したと検出された
   時点の前記第２の音程検出手段の出力である前記
   第２の音声信号の基本周波数とを比較演算して、
   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
   算手段とを備えたことを特徴とする採点装置。