JPH0344314B2 - - Google Patents

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JPH0344314B2
JPH0344314B2 JP59118518A JP11851884A JPH0344314B2 JP H0344314 B2 JPH0344314 B2 JP H0344314B2 JP 59118518 A JP59118518 A JP 59118518A JP 11851884 A JP11851884 A JP 11851884A JP H0344314 B2 JPH0344314 B2 JP H0344314B2
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JP
Japan
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signal
audio signal
audio
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detecting
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JP59118518A
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Satoshi Endo
Takaaki Furuta
Masaharu Morita
Eiji Minami
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Reverberation, Karaoke And Other Acoustics (AREA)

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=ΣN 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。
JP59118518A 1984-06-08 1984-06-08 採点装置 Granted JPS60262187A (ja)

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GB2403662B (en) * 2003-07-09 2008-01-16 Sony Comp Entertainment Europe Game processing
JP4862413B2 (ja) * 2006-01-31 2012-01-25 ヤマハ株式会社 カラオケ装置

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