JPH0346837B2 - - 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記号を再生
拡声し、これに合せてユーザーが歌を唄うと上記
演奏音楽記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声信号を、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
身には分か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。 また、最近では、記録媒体に記録されているボ
ーカル信号と、ユーザーのボーカル信号とを自動
的に比較処理して合致度を得点として算出して、
ユーザーの歌唱力を評価する装置が開発されてい
るが、これらのものは、単に音程の合致している
比率を得点として表わしているため、実際の聴感
上の歌唱力とは一致せず、又、異常な唄い方に対
しても正確な評価がされないという欠点があつ
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手段となし、特に、異常
な唄い方に対して正確に評価すると共に、実際の
聴感上の歌唱力の評価と合致するように得点を算
出する採点機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の音声信号の音程（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の音声信号の音程（周波数）
を検出する第２の音程検出手段と、前記第１の音
程検出手段の出力と前記第２の音程検出手段の出
力とを比較する比較手段と、比較結果で相互の音
程が特定の許容範囲内で合致している回数N_OK
（或るいは合致していない回数）と総比較回数N_T
とを計数記憶する計数記録手段と、最終、比較計
数が完了した時点で、前記の音程の合致している
回数N_OKと前記総比較回数N_Tより第１の得点を計
算し、該第１の得点に対し前記音程の合致してい
る回数N_OK（或るいは合致していない回数）と前
記総比較回数N_Tと特定の係数によつて求められ
る数値（減点率）或るいは、前記音程の合致して
いる回数N_OK（或るいは合致していない回数）と
前記総比較回数N_Tによつて求められる数値に応
じて、予め定められている別の数値（限点率）を
乗じて第２の得点を計算することにより、前記第
１の音声信号と、前記第２の音声信号がどの程度
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、特に異常な唄い方に対
して正確に評価すると共に、実際の聴感上の歌唱
力の評価と合致した採点評価のできるものであ
る。 実施例の説明 第３図は本発明の第１の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
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の音程検
出手段で、ユーザーが唄う音声の音程（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、磁気テープ上のボーカル信号の音程（周波
数）を検出するものである。１１は比較手段で、
ユーザーの音声周波数と、磁気テープ上のボーカ
ル信号の音程（周波数）を比較するものである。
１２は計数記憶手段で、ユーザーの音声周波数
と、磁気テープ上のボーカル信号の音程が特定の
許容範囲内で合致している回数N_OK（或るいは合
致していない回数）と総比較回数N_Tとを計数記
憶するものである。１３は得点計算手段で、最
終、比較計数が完了した時点で、前記の音程の合
致している回数N_OKと前記総比較回数N_Tより第１
の得点を計算し、該第１の得点に対し前記音程の
合致している回数N_OK（或るいは合致していない
回数）と前記総比較回数N_Tと特定の計数によつ
て求められる数値（減点率）を乗じて第２の得点
を計算することにより、前記第１の音声信号と、
前記第２の音声信号が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。 第４図は第１の実施例の具体的な構成を示すブ
ロツク図で、前記ユーザーの唄う音声の音程（周
波数）検出と、磁気テープ上のボーカル信号の音
程（周波数）検出と、それぞれの音程の比較と、
比較結果の計数記憶と、得点の計算の機能をマイ
クロコンピユータ１５で再現したものである。 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は演算抵抗器
（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にステ
ツプ17で入力され、ステツプ18で入力パルスを音
程（周波数）に変換する。すなわち第６図ｃに示
されるパルス信号t₁からt₃の時間幅（周期）をマ
イクロコンピユータ自身のもつているクロツク信
号により計数し、その値の逆数を求めれば音程
（周波数）への変換が実現できる。このようにし
て第６図ｃにおけるt₁からt₃、t₃からt₅、t₅からt₇
…という順で変換が行なわれる。 次に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にステツプ19で入力され、ステツプ20
で入力パルスを音程（周波数）に変換する。 次にステツプ21で、ユーザーの音声信号の音程
と磁気テープ上のボーカル信号の音程が合つてい
るか否かを判断し、合つている場合にはステツプ
22へと進み、音程の合つている回数N_OKをカウン
トアツプする。ステツプ21でNOと判断された場
合には、ステツプ22をパスしてステツプ23へ進
む。ステツプ23では、ユーザーの音声信号の音程
と磁気テープ上のボーカル信号の音程を比較した
回数N_Tのカウンタをカウントアツプする。即ち、
このステツプ23の処理を通る毎にカウントアツプ
させることになる。 上記にように、ステツプ17〜23ではユーザーの
音声信号の音程と、磁気テープ上のボーカル信号
の音程との比較・計数記憶までを処理しており、
第３図における第１の音程検出手段９、第２の音
程検出手段１０、比較手段１１と計数記憶手段１
２の機能を実現している。 次に、ステツプ24では採点を開始する時点であ
るか否かを判断する。採点を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32
からステツプ17へと進み、ユーザーの音声信号の
パルスの取り込みと、磁気テープ上のボーカル信
号のパルスの取り込み及び処理が行なわれる。 そして、採点開始の時点になればステツプ24か
らステツプ25へと進む。ステツプ25では、ユーザ
ーの音声信号の音程と、磁気テープ上のボーカル
信号の音程が合致した回数N_OKと、音程の総比較
回数N_Tをもとに第１の得点P₁を計算する。その
計算式の１例としては、第１の得点P₁を P₁＝（N_OK／N_T）×100 ……(1) というように定義し、計算をさせれば良い。 上記の計算式(1)による得点は、N_OK＝N_Tとなつ
た時に満点である100点となる。またN_OK＝０の
場合には得点P₁は０点となる。０点と100点の間
では、音程の合致回数N_OKの値に比例して得点P₁
が決定される。 次にステツプ26では、音程の合致回数N_OKと音
程の総比較回数N_Tと任意の計数αにより減点率
Ｄを求める。その減点率Ｄの計算式の１例として
は、減点率Ｄを Ｄ＝（１−αx（N_T−N_OK）／N_OK ……(2) というように定義し、計算させれば良い。 第８図に、N_T＝10、α＝0.2の時の減点率Ｄの
値を、（N_T−N_OK）の値（即ち、音程の合致して
いない回数）に対応させてプロツトしてある。こ
のように、音程の合致回数が減つてゆくにつれ
て、減点率Ｄの値は急激に小さくなる（即ち、減
点が多くなる）ことがわかる。 次にステツプ26から27への進み、第１の得点
P₁と減点率Ｄとから第２の得点P₂を計算する。
その得点P₂の計算式１例としては、得点P₂を P₂＝P₁×Ｄ ……(3) というように定義し、計算させれば良い。 第９図に、減点率Ｄのある場合とない場合の第
２の得点P₂の値を（N_T−N_OK）の値（即ち、音
程の合致していない回数）に対応させてプロツト
してある。第９図において、減点率Ｄのない場合
（破線で示してある）には、音程の合つている回
数N_OKの値に比例して得点P₂が計算されるため、
実際の聴感上の評価と合わないことになる。とい
うのは音程というのは歌唱力の基本であるのに、
50％しか音程が合つていなくても50点の得点とし
て評価されるからである。一方、減点率Ｄのある
場合（実線で示してある）には、第１の得点P₁
に対して、第８図に示す減点率を乗ずるため、音
程の合致回数が多いときは、減点量が少なく、音
程の合致回数が少なくなればなるほど、減点量が
多くなり、実際の聴感上での歌唱力評価と合致し
てくることになる。 上記の第２の得点P₂の計算のうち、得られた
得点をステツプ28で表示させることになる。 このようして、ユーザーの音声信号と磁気テー
プ上のボーカル信号がどの程度合致するかを得点
として算出でき、歌唱力の基本となる音程の合致
度に応じて、減点量を変えることができるため、
聴感上の歌唱力の評価と得点とが合致してくるこ
とになる。 次に本発明の第２の実施例について説明する。
ブロツク図としては、第１の実施例と同じく第３
図を用いる。動作的に異なる点は第３図の得点計
算手段１３の動作であり、以下、第１０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第２の実施例の動作を説明
する。 ユーザーの音声信号と磁気テープ上のボーカル
信号の取り込みと音程比較についてはステツプ17
からステツプ24で行なわれ、前記第１の実施例と
同一動作であるので説明は省略する。次に、ステ
ツプ25では前記第１の実施例と同様に計算式(1)に
より第１の得点を計算させる。 次にステツプ26では、音程の合致回数N_OKと音
程の総比較回数N_Tにより求められる数値に応じ
て予め定められている減点率Ｄを求める。その１
例として｛（N_T−N_OK）／N_T｝×100の数値に対応
した減点率Ｄの値を表に示す。

【表】 この関係を、第１１図にN_T＝10の条件のもと
で（N_T−N_OK）の値（即ち音程の合致していない
回数）を横軸にとり、プロツトしてある。このよ
うに（N_T−N_OK）が“３”まではＤ＝100％であ
るが、音程の合致していない回数が増えてゆくに
つれて減点率Ｄの値は急激に小さくなる（即ち、
減点率が多くなる）ことがわかる。 次にステツプ26から27へと進み、第１の得点
P₁と減点率Ｄとから第２の得点P₂を計算する。
その得点P₂の計算式の１例としては、前記計算
式(3)を用いればよく、その計算結果を第１２図に
プロツトしてある。第１２図において減点率Ｄの
ない場合（破線で示してある）に対して、減点率
Ｄのある場合（実線で示してある）には、音程の
合致しない回数（N_T−N_OK）が“３”以内では全
く減点率の影響をなくすことができ“３”を越え
た時点から徐々に減点量が多くなり、実際の聴感
上での歌唱力評価と合致してくることになる。 そして、ステツプ27の第２の得点P₂の計算の
のち、得られた得点をステツプ28で表示させるこ
とになる。 以上のように、本発明の第１・第２の実施例に
よれば、ユーザーの音声信号と磁気テープ上のボ
ーカル信号が、どの程度合致するかを得点として
算出でき、歌唱力の基本となる音程の合致度に応
じて減点量を変えることができるため、実際の聴
感上の歌唱力の評価と対応する客観的評価手段を
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
パルス信号の周波数を求めて比較するようにして
いるが、パルス信号の１周期、或るいは1/2周期
を求めて比較しても良い。又、第６図ｃにおいて
t₁からt₃の周波数の次はt₅からt₇の周波数という
ように１つづつ、飛び飛びに周波数を検出しても
良いし、波形変換手段の出力であるパルス信号の
１周期に比べて十分長い間の全パルスについて、
又は１部分のパルスについて周波数を調べ、その
期間内の平均周波数を求めて比較するようにして
も良い。 又、本実施例ではユーザーの音声信号の周波数
と磁気テープ上のボーカル信号の周波数の合致を
等号を用いて比較しているけれども、テープスピ
ード偏差や、音程（周波数）のズレの許容範囲を
考慮して、例えば±５％の範囲に入つていれば合
致していると判断しても良いし、段階的に評価
（例えば、±５％以内であれば完全に合つており、
±７％以内であれば1/2合つていると判断する）
しても良いことは言うまでもない。 発明の効果 本発明は、２つの音声信号をパルスに変換する
波形変換手段と、その出力をもとに音程（周波
数）を検出する２つの音程検出手段と、その比較
結果で相互の音程が特定の許容範囲内で合致して
いる回数N_OK（或るいは合致していない回数）と
総比較回数N_Tとを計数記憶する計数記憶手段と、
最終、比較計数が完了した時点で、前記の音程の
合致している回数N_OKと前記総比較回数N_Tより第
１の得点を計算し、該第１の得点に対し前記音程
の合致している回数N_OK（或るいは合致していな
い回数）と前記総比較回数N_Tと特定の係数によ
つて求められる数値（減点率）或るいは、前記音
程の合致している回数N_OK（或るいは合致してい
ない回数）と前記総比較回数N_Tによつて求めら
れる数値に応じて、予め定められている別の数値
（減点率）を乗じて第２の得点を算出する得点計
算手段とにより、２つの音声信号の合致度を得点
として得ることができると共に、特に、２つの音
声信号の音程の合致しない回数が多くなるにつれ
て減点量が多くなるため、実際の聴感上の歌唱力
の評価と対応して正確に評価できるものであり、
また、異常な唄い方に対しても正確に評価できる
ものである。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
度の歌唱力があるかという客観的判断手段を提供
でき、歌の練習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図は第１
の実施例の減点率の変化を示すグラフ、第９図は
第１の実施例の減点率による得点の変化を示すグ
ラフ、第１０図は第２の実施例のマイクロコンピ
ユータの処理動作を示すフローチヤート、第１１
図は第２の実施例の減点率の変化を示すグラフ、
第１２図は第２実施例の減点率による得点の変化
を示すグラフである。 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……比較手段、１２…
…計数記憶手段、１３……得点計算手段。

Claims (1)

1. 【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
   信号の音程（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
   音声信号の音程（周波数）を検出する第２の音程
   検出手段と、前記第１の音程検出手段の出力と前
   記第２の音程検出手段の出力とを比較する比較手
   段と、比較結果で相互の音程が特定の許容範囲内
   で合致している回数N_OK（或いは合致していない
   回数）と総比較回数N_Tとを計数記憶する計数記
   憶手段と、最終、比較計数が完了した時点で、前
   記の音程の合致している回数N_OKと前記総比較回
   数N_Tより第１の得点を計算し、該第１の得点に
   対し前記音程の合致している回数N_OK（或いは合
   致していない回数）と前記総比較数N_Tと特定の
   係数αによつて Ｄ＝１−α・（N_T−N_OK）／N_OK で表される減点率Ｄを乗じて第２の得点を計算す
   ることにより、前記第１の音声信号と、前記第２
   の音声信号が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。