JPH035759B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 本発明はテープから演奏される曲に合わせてマ
イクロフオンで歌つた歌の歌唱力を自動的に判定
する装置における歌唱音階判定装置に関するもの
である。

〈本発明がなされるに至つた技術背景〉 歌唱訓練のため人間の歌唱時の歌唱力を実時間
で伴定する装置の歌唱音階判定装置としてバンド
パスフイルターを用いるものが最近開発されてい
るが、人間の発声する声の音域が約４オクターブ
近くあつて、これを各オクターブ域毎に12音階平
均律の精度で判定するために斯る従来の装置では
48個ものバンドパスフイルターを備えていた。

従つて、従来の装置では回路が複雑化して原価
高になる欠点を有していた。

〈本発明の目的〉 本発明は上述のような従来装置の欠点に鑑みて
なされたものであり、平均律12音階の周波数に対
応した12種類の基準発振数でクロツクを出力する
基準発振器と、該基準発振器の出力する12種類の
基準発振数を夫々独立して分周するものであつて
分周比１／Ｎ（Ｎは整数）を可変されるような12
個のクロツク分周器と、このクロツク分周器の出
力するクロツク周波数により中心周波数が決定さ
れ、マイクロフオンより入力される実歌唱信号の
上記中心周波数に対応した周波数成分を通す12個
のバンドパスフイルターを利用して、複数のオク
ターブの各音域における12の音階の音を弁別して
通し、各オクターブの音域の歌唱音階を効果的に
判定してその判定結果を以つて歌唱力判定の実歌
唱音階データとすることにより、極めて広い音域
に亘つて、而も、細かな音階での歌唱力の判定が
できるようにせんとするものである。殊に、オク
ターブ域に応じた分周比１／Ｎを設定される12個
のクロツク分周器でその分周比に応じた各オクタ
ーブ域（各音域）毎の12種類のクロツク周波数を
バンドパスフイルターに与えることにより、極め
て簡単な回路構成で、即ち、単に12個のバンドパ
スフイルターでオクターブ数掛ける12個分のバン
ドパスフイルターの機能を発揮させることができ
る歌唱音階判定装置を提供せんとするものであ
る。

〈本発明の構成〉 以下、本発明に係る歌唱音階判定装置の一実施
例を添付図面に従つて詳細に説明する。

第１図は本発明に係る歌唱音階判定装置の一実
施例を備えた歌唱力判定装置のブロツク的電気回
路図であつて、図中、一点鎖線で囲んだ部分が本
発明の歌唱音階判定装置部分である。

斯る図において、１はテープレコーダ部にし
て、こゝでは歌詞のない曲とこの曲を歌唱するに
当つての正しい音階データ（基準音階データ）と
を夫々異るチヤンネルに記録した磁気テープ２が
駆動され、上記曲と基準音階データとが同時に再
生されるべく成つている。

３は上記磁気テープ２より再生された基準音階
データの信号を読み取ると共に斯るデータをその
音階に応じたコードのデイジタル信号に変換して
出力するデータ読取回路、４はこのデータ読取回
路３から得られる基準音階データと歌唱音階判定
装置部分６より得られる実歌唱音階データとを逐
次比較し、その一致している度合を適宜な計算式
を以つて計算することにより歌唱力を点数化する
比較採点回路にして、その点数化した採点データ
を次段の表示器５に表示させるものである。

尚、これら、テープレコーダ部１、データ読取
器３、比較採点回路４及び表示器５は本発明の要
旨に直接関与するものではないから詳細な説明は
省略する。

次に、上記歌唱音階判定装置部分６について述
べる。

７は被採点者のためのマイクロフオン、８は発
振周波数の異る12の発振段を有する基準発振器に
して、その基準発振周波数を本実施例では第２図
に示すように平均律12音階の周波数に対応した
69.8KHz乃至131.9KHzの間の12種類としている。

９₁乃至９₁₂は上記基準発振器８の12の発振段
毎に対応して設けられたクロツク分周器にして、
後述する音階判定回路からの分周比コントロール
信号に基いて分周比を可変され夫々対応する発振
段の基準発振周波数を１／２、１／４、１／８及
び１／16の４段階に、即ち、第１から第４オクタ
ーブのオクターブ域に従つて分周し、第２図に示
すようなクロツク周波数のクロツクフイルターを
発振する。

１０₁乃至１０₁₂は上記各クロツク分周器９₁乃
至９₁₂に対応して設けられたスイツチトキヤパシ
タフイルター方式によるバンドパスフイルターに
して、夫々共通して上記マイクロフオン７より入
力される実歌唱信号の入力を受ける。

これらバンドパスフイルター１０₁乃至１０₁₂
は夫々入力されるクロツク周波数で第２図のよう
に中心周波数が決定されるもので、クロツク周波
数と中心周波数の比を本実施例では50対１として
いる。

そして、これらバンドパスフイルター１０₁乃
至１０₁₂で１オクターブ分のフイルター群を構成
できるが、上記クロツク分周器９₁乃至９₁₂と関
係して該クロツク分周器の分周比を上述のように
コントロールすることにより第１乃至第４オクタ
ーブまでの各音域における12の音階の音を弁別し
て通すことができる。

１１₁乃至１１₁₂は各バンドパスフイルター１
０₁乃至１０₁₂に対応して設けられたピークホー
ルド回路にして、各バンドパスフイルターより出
力される実歌唱信号の音階のピーク値のレベルを
検出するものであり、斯るレベルは次段のＡ／Ｄ
コンバータ１２₁乃至１２₁₂にてデイジタルコー
ド化されるように成つている。

１３は上記各Ａ／Ｄコンバータ１２₁乃至１２
₁₂よりコード化された実歌唱信号の音階データの
入力を受け、斯る音階データの中から今マイクロ
フオン７より入力された実歌唱信号の実際の音階
（実歌唱音階）を判定し、その判定に基いて実歌
唱音階データを上記比較採点回路４に供給する実
歌唱音階判定回路（以下単に判定回路と言う）で
ある。

この判定回路１３についてはマイクロコンピユ
ータで容易に実現できることから、マイクロコン
ピユータで構成したものとして作用の項で第３図
のフローチヤートを参照に詳説する。

〈本発明の作用〉 本発明は叙上のように構成されるものであり、
次にその作用について説明する。

今テープレコーダ部１で磁気テープ２を駆動し
て該磁気テープ２に記録されている曲と基準音階
データを同時に再生すると、この基準音階データ
はデータ読取回路３で読み取られると共にその音
階に応じたコードのデイジタル信号に変換され、
比較採点回路４に送られる。

他方、被採点者において、上記磁気テープ２の
駆動に伴う曲の演奏に合わせて歌唱すると、その
歌声がマイクロフオン７にて実歌唱信号に変換さ
れ次段の各バンドパスフイルター１０₁乃至１０
₁₂に共通して与えられる。

すると、判定回路１３は例えば上記データ読取
回路３が基準音階データの読み取り開始と同時に
出力する判定指令信号等に基いて予め定めたプロ
グラム（第３図フローチート参照）に従つて実歌
唱信号の実歌唱音階の判定動作を開始する。

即ち、プログラムでは最も低いオクターブから
順に判定することになつているため、判定回路１
３は初期設定においてオクターブ番号ｎの指定
（）でオクターブ番号ｎを１とする。

但し、ｎはオクターブ番号を示すものでｎ＝１
で最低域オクターブ（第１オクターブ）、ｎ＝４
で最高域オクターブ（第４オクターブ）を示す。

次に、実歌唱信号の実歌唱音階を判定するため
の判定レベルD₀に規定レベルD_Rとする（）と
共に（）のステツプで各バンドパスフイルター
１０₁乃至１０₁₂が上記ｎで示されるオクターブ
域のバンドパスフイルターに正しくなるように各
クロツク分周器９₁乃至９₁₂の分周比１／Ｎを設
定する。

但し、分周数ＮはＮ＝2^5-nで定まり、現在最低
域のオクターブ（第１オクターブ）が指定されて
いるためＮ＝16となり分周比は１／16に設定され
る。

従つて、判定回路１３からはこの分周比（１／
16）を示す分周比コントロール信号が与えられ上
記各分周器の分周比は１／16となる。

各分周器９₁乃至９₁₂はこの分周比（１／16）
に基いて夫々基準発振器８の対応する発振段より
得られる基準発振周波数（69.8KHz乃至131.9K
Hz）を分周し第２図に示すように4.4KHz乃至
8.2KHzのクロツク周波数を出力してバンドパス
フイルター１０₁乃至１０₁₂の中心周波を87Hz乃
至165Hzに決める。

この時判定回路１３は上記分周比コントロール
信号の出力から上記各バンドパスフイルターの中
心周波数が決まり、そのフイルター出力が安定す
るまで待つ（）。

次に、判定回路１３は指定した第１オクターブ
に従つて、実歌唱信号における実歌唱音階を判定
するためフイルター出力レベルのチエツクに入
る。

このチエツクする理由は上記マイクロフオン７
より得られる実歌唱信号には被採点者より発声さ
れた実際の歌唱音階（例えばシの音階）の周波数
成分（基本周波数）以外の周波数成分（高調波）
が幾つか含まれており、これらが、実歌唱音階
（シ）の周波数成分が対応するバンドパスフイル
ター１０₃を通過するのと同様に夫々その周波数
成分に応じたバンドパスフイルターを通過して次
段のピーク電圧値を検出されると共に次のＡ／Ｄ
変換器１２₁乃至１２₁₂でデイジタル化されて上
記実歌唱音階（シ）と同時に判定回路１３に入力
されるためである。

尚、この判定音階１３に入力される各バンドパ
スフイルターからのフイルター出力レベルは上記
実歌唱音階の周波数成分のものが他の高調波のも
のに比べて大きい電圧値を持つて入力されるもの
としておく。

そこで、判定回路１３はこのフイルター出力レ
ベルのチエツクを実行するに際し、音階番号ｊの
指定（）に入りまず、一番低い音階を指定する
ためｊ＝１とする。

但し、ｊは各オクターブで（フア）から（ミ）
までの音階の番号を示すもので、１が（フア）、
２が（＃フア）……１２が（ミ）である。

そして、判定回路１３は次に、ｊ＝１の音階に
対応するフイルター出力レベル、即ち、バンドパ
スフイルター１０₁のフイルター出力をＡ／Ｄ変
換したＡ／Ｄデータを読み込み、これをD_j（D₁）
とする（）と共にこのフイルター出力D_jを上
記規定レベルD_Rと比較する。即ち、D_j＞D_Rを判
定する（）。

その結果、若し、D_j即ちD₁が規定レベルD_R以
下（NO）なら、バンドパスフイルター１０₁に
入力している周波数成分の持つ音階が実歌唱音階
ではないと判定して、次のステツプで今、判定
した音階番号ｊ(1)が一番高い音階の12番目か否か
を判定する。

そして、このステツプでNOの判定が出ると
上記プログラムの音階番号ｊの指定に戻り、前
回の音階番号（ｊ＝１）に１を加算して、音階番
号ｊを２とし上記のステツプを経てのステツ
プでこの音階番号２に対応するフイルター出力レ
ベルD₂をD_Rと判定する。

又、上記ステツプでYESの判定、即ち、音
階番号ｊ＝12の判定が出ると判定回路１３は最も
低いオクターブ域（第１オクターブ）のフイルタ
ー出力レベルのチエツクを終了したと判断して一
つ高いオクターブ域に移行するべくステツプを
経て元のステツプのオクターブ番号ｎの指定に
戻り、オクターブ番号ｎを２とした各クロツク分
周器９₁乃至９₁₂の分周比を１／８に設定すると
共に第１オクターブの場合と同様にステツプ乃
至及びの動作を実行することゝなる。

上記ステツプでは判定回路９は今判定してい
たオクターブ域のオクターブ番号ｎが第４番目の
ものか判断し、第４番目であれば次のステツプ
でｎを１とし、それ以外であれば次のステツプ
で今判定していたオクターブ番号に１を加算する
ことゝとなる。

さて、上述のような第１オクターブ域における
フイルター出力レベルのチエツク動作で判定回路
１３がステツプ乃至を繰り返えし、その結
果、上記実歌唱音階（シ）（音階番号ｊ＝７）に
対応するバンドパスフイルター１０₇即ちＡ／Ｄ
変換器１２₇より得られるフイルター出力レベル
D₇を規定レベルD_Rと判定するに至ると、D₇が規
定レベルD_Rより大となつていることから判定回
路１３はD₇＞D_Rの判定を出す。

そして、この判定に基いて判定回路１３は今被
採点者により発声された実歌唱音階が（シ）の音
階であると判断して、斯る（シ）の音階を示すデ
イジタル信号を実歌唱音階データとして上記比較
採点回路４に送る（）。

すると、この比較採点回路４は上記データ読取
回路３より得た上記基準音階データと上記判定回
路１３より得た実歌唱音階データを比較すると共
にその一致している度合から歌唱力を点数化した
採点データを次の表示器５に送り表示させる。

又、上記のように実歌唱音階データの出力と同
時に、判定回路１３はそのオクターブ（第１オク
ターブ）域の各音階チエツク途中であるにも拘ら
ず、今、被採点者より発声された歌声の実歌唱音
階を判定したものと判断して次の発声された歌声
の実歌唱音階の判定に入るべく上記ステツプの
オクターブ番号ｎの指定に戻り、オクターブ番号
ｎを再び１とする。

本発明は叙上のように作用して実歌唱音階を判
定する訳であるが、第１から第４の各オクターブ
域においてステツプからの課程を繰り返して
各フイルター出力レベル（第１乃至第12の音階全
てのもの）をチエツクしても、規定レベルD_R以
上の出力レベルが得られない場合には実歌唱音階
が無かつたものと判定回路１３は判断し、次の実
歌唱信号の入力を待つことゝなる。

〈本発明の効果〉 本発明は叙上のように構成されたものであり、
特に、オクターブ域に応じた分周比１／Ｎを設定
される12個のクロツク分周器でその分周比に応じ
た各オクターブ域（各音域）毎の12種類のクロツ
ク周波数をバンドパスフイルターに与えることに
より、単に12個のバンドパスフイルターでオクタ
ーブ数掛ける12個分ものバンドパスフイルターの
機能を発揮させることができ、極めて簡単な回路
構成で、数オクターブ分の歌声の実歌唱音階を、
各オクターブ毎に夫々12音階に亘つて細かな判定
ができる優れた歌唱音階判定装置を提供できる優
れた発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る歌唱音階判定装置の一実
施例を示すブロツク的電気回路図、第２図は同上
の装置においてオクターブ番号に対する分周比、
クロツク周波数及び中心周波等の関係を示す説明
図、第３図は本発明の一実施例の説明に供された
動作フローチヤートである。 ７：フイルター、９₁乃至９₁₂：クロツク分周
器、１０₁乃至１０₁₂：バンドパスフイルター、
１３：実歌唱音階判定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平均律12音階の周波数に対応した12種類の基
   準発振数でクロツクを出力する基準発振器と、該
   基準発振器の出力する12種類の基準発振数を夫々
   独立して分周するものであつて分周比１／Ｎ（Ｎ
   は整数）を可変されるような12個のクロツク分周
   器と、これらクロツク分周器毎に対応して設けら
   れていて対応するクロツク分周器からのクロツク
   周波数とマイクロフオンより入力される実歌唱信
   号とを入力し、上記対応するクロツク分周器の出
   力するクロツク周波数により中心周波数が決定さ
   れる12個のバンドパスフイルターと、これらバン
   ドパスフイルターからのフイルター出力を並列的
   に入力するものであつてオクターブ番号に従つて
   上記各クロツク分周器の分周比１／Ｎを設定する
   と共に斯る分周比１／Ｎで定まるオクターブ域で
   上記各バンドパスフイルターより得られる上記フ
   イルター出力を順次チエツクして上記実歌唱信号
   の実歌唱音階を判定する判定回路から成り、該判
   定回路は上記フイルター出力のチエツクで実歌唱
   音階を検出判定できなければ上記クロツク分周器
   の分周比１／Ｎを変えて次のオクターブ域での上
   記フイルター出力のチエツク動作を実行するもの
   であることを特徴とする歌唱音階判定装置。