JPH0744184A

JPH0744184A - 音程矯正装置

Info

Publication number: JPH0744184A
Application number: JP5190435A
Authority: JP
Inventors: Hiraaki Matsumoto; 平晃松本; Hiroshi Sekiguchi; 博司関口
Original assignee: I X KK; KANAASU DATA KK
Current assignee: I X KK; KANAASU DATA KK
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1995-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】正しい音程に修正された楽声情報を歌唱者に
フィードバックすることにより、歌唱者自身に音程の矯
正をさせる。【構成】歌唱者が発している楽声情報から音程情報を
音程情報検出手段２により検出し、音程差検出手段３で
この検出された音程情報と曲の各時点における正しい音
程を指示する音階情報列からなるテキストの対応するテ
キストデータから定量化された音程差を検出して修正量
を決定した後、この決定量に応じて音程情報修正手段４
が上記楽声情報の音程を修正することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、楽声情報を発してい
る歌唱者に対して正しい音程に修正された楽声情報をフ
ィードバックする装置であって、正しい音程の楽声情報
を聞かせることにより、ずれている音程を歌唱者自身に
気付かせ、自ら矯正させる音程矯正装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、いわゆるカラオケ装置等の音響設
備では、予め記録されている楽器等の音楽情報を再生出
力するとともに、曲を歌っている歌唱者が発している楽
声情報（歌声）をマイク等で収音し、この楽声情報を単
に増幅器により拡声して再生出力している。

【０００３】これら音響設備のサービス機能としては、
利用者のニーズに対応して上記音楽情報の音程を修正し
て再生出力する機能があるほか、楽声情報にエコーを加
えて拡声させる機能があるが、特に歌唱者が発している
楽声情報にのみ着目すると、修正することなく拡声して
再生出力（忠実に取り込んだ楽声情報を再生出力する）
しているのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の音響設備は以上
のように、種々のサービス機能を備えているが、曲を歌
っている歌唱者が発している楽声情報にのみ着目する
と、単に楽声情報を取り込み、拡声して出力するという
再生機能しか具備していない。したがって、上記歌唱者
は、取込まれる楽声情報（自ら発している楽声情報）の
音程がずれている場合でもそのまま拡声して再生出力す
るだけなので、第三者から音程のずれを指摘されなけれ
ば自ら音程のずれに気付く手段はなく、また、この音程
のずれを自ら矯正する手段もないという課題があった。

【０００５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、正しい音程に修正された楽声情報
を歌唱者にフィードバックすることにより、歌唱者自身
に正しい音程を気付かせ、音程の矯正をさせるための音
程矯正装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る音程矯正
装置は、曲を歌っている歌唱者が発している楽声情報を
ディジタル情報に変換して取込み、音程がずれている場
合には正しい音程に修正して拡声された楽声情報として
フィードバックする装置であり、楽声情報を取り込むた
めにディジタル変換を行う変換器に与える入力用クロッ
クと再生出力するための出力用クロックとを独立に制御
することを特徴としている。その構成は、上記歌唱者が
発している楽声情報から音程情報を検出する音程情報検
出手段と、検出された音程情報と曲の各時点における正
しい音程を指示する音階情報列からなるテキストの対応
するテキストデータから定量化された音程差を検出し、
得られた音程差から修正量を決定する音程差検出手段
と、この修正量に応じて取り込んだ上記楽声情報の音程
を修正して再生出力する音程情報修正手段とを備えるこ
とで実現する。

【０００７】特に、上記音程情報検出手段は、取込まれ
る楽声情報に含まれる母音部の基本波の周期を音程情報
として検出することを特徴とし、予め用意されている上
記テキストは、歌唱者が歌う曲の各時点における修正動
作不要を指示する情報（以下、ＮＵＬＬ情報という）を
含んでいる音階情報列（ＮＵＬＬ情報が２以上連続して
存在する場合もある）である。

【０００８】また、上記音程情報修正手段では、楽声情
報を取り込む入力用クロック周波数と再生出力する出力
用クロック周波数のいずれか一方を基準とし、他方を可
変手段により変えることで（入力用クロックあるいは出
力用クロックのいずれを基準クロックとしてもよい）、
拡声してフィードバックする楽声情報の音程を修正する
が、その際の修正量は音程差検出手段により検出された
定量的な音程差に基づいて決定される。

【０００９】具体的には、音程情報検出手段において、
逐次取り込まれる矯正対象である歌唱者の楽声情報に含
まれる母音部の基本波の周期を、所定のクロック周波数
でカウントアップしたカウント値Ｎ_Sを音程情報として
検出する。そして、音程差検出手段において、この音程
情報として検出したカウント値Ｎ_Sと予め用意されるテ
キストデータ（正しい音程を示す音階情報）に相当する
カウント値Ｎ_Cとから音程差を、それぞれ一定時間累積
した累積値Ｎ_T及びＮ_Dの比（Ｎ_T／Ｎ_D）で定義する
か、あるいは各カウント値の比（Ｎ_S／Ｎ_C）の一定時
間における平均値で定義し、この定量化した音程差に応
じて一定時間ごとの修正量を決定（修正動作の平均化）
している（入力用クロックを基準クロックとして最終的
に音程情報修正手段から楽声情報を再生出力するための
出力用クロック周波数を求める場合と、出力用クロック
を基準クロックとして入力用クロック周波数を求める場
合がある）。

【００１０】なお、上記音程差検出手段では、音程差検
出の基準となるテキストデータを特定すべく、上記楽声
情報に対応しているものとして取り込まれたテキストデ
ータ（楽声情報と並行して取り込んだデータ）とともに
前後のテキストデータについても音程差を検出し、これ
ら音程差のうち最小となる音程差を得るテキストデータ
を基準となるテキストデータとすることで、楽声情報と
対応すべきテキストデータとの時間的なずれを修正する
よう構成してもよい。

【００１１】一方、音程情報修正手段では上記音程差検
出手段により一定時間ごとに決定された修正量に応じた
入力用クロック周波数で楽声情報を取り込むか、あるい
は修正量に応じた出力用クロック周波数で楽声情報を再
生出力することにより取り込まれた歌唱者の楽声情報を
修正するが、この際、以下のような補正動作が必要とな
る。

【００１２】すなわち、入力用クロック周波数よりも低
いクロック周波数で楽声情報（音程が低く修正される）
を再生出力する場合、入力周期と出力周期との間に差
（時間差）を生じてしまうので、このように楽声情報の
音程を下げることにより生じる余分な楽声情報を周期的
に再生出力させないための補正動作（第１の補正動作）
を行う。逆に、入力用クロック周波数よりも高いクロッ
ク周波数で楽声情報（音程が高く修正される）を再生出
力する場合にも同様に時間差を生じてしまうため、この
ように楽声情報の音程を上げることにより生じる空き時
間帯に取り込まれた楽声情報の一部を重複して用いて周
期的に充填するための補正動作（第２の補正動作）を行
う（なお、出力用クロック周波数を基準とし、可変手段
により入力用クロック周波数を変える場合もある）。

【００１３】

【作用】この発明における音程矯正装置は、曲を歌って
いる歌唱者に対し、自ら発している楽声情報を正しい音
程に修正して拡声された楽声情報としてフィードバック
する装置であり、自ら発した楽声情報の音量よりも大き
な音量の楽声情報（正しい音程）を聞かせることによ
り、この歌唱者は大きな音量の楽声情報に引き込まれ、
自然に音程が矯正されることをその原理としている。

【００１４】特に、この発明が取り扱う情報は、曲を歌
っている歌唱者が発している歌声、すなわち日常の話し
声とは区別される楽声情報であるが、１つの楽声情報自
体は図８に示すように母音部と子音部から構成されてい
るため、含まれている母音部に着目し、この母音部の基
本波の周期を音程情報として利用することを特徴として
いる。

【００１５】また、楽声情報は入力用クロックを基準ク
ロックとして出力用クロックのクロック周波数を変化さ
せるか（可変手段により出力用クロックを生成する）、
あるいは出力用クロックを基準クロックとして入力用ク
ロックのクロック周波数を変化させる（可変手段により
入力用クロックを生成する）ことにより音程を制御する
ことができるので、この発明では歌唱者が発している楽
声情報を取り込む入力用クロックと拡声して再生出力す
る出力用クロックとを独立して制御するため、その制御
情報として取り込まれる楽声情報の音程と正しい音程と
の差を定量化した音程差を利用する。

【００１６】ただし、以上の修正動作は頻繁に行うと拡
声して出力される楽声情報を修正していると、歌唱者を
含め聞いている人に違和感を与えるので、正しい音程情
報を指示する音階情報列からなるテキストにはＮＵＬＬ
情報も含めることで音程が急激に変化している時点（予
め分かっている）での修正を行わないようにし、また音
程差は一定していないので一定時間累積した音程情報を
利用するか、あるいは音程差の一定時間における平均値
を利用することにより、音程修正の平均化を図ってい
る。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１乃至図１５
を用いて説明する。なお、図中同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。

【００１８】図１は、この発明に係る音程矯正装置の一
実施例による構成を示すブロック図であり、この音程矯
正装置１は、曲を歌っている歌唱者が発している楽声情
報から音程情報を検出する音程情報検出手段２と、検出
された音程情報と曲の各時点における正しい音程を指示
する音階情報列からなるテキストの対応するテキストデ
ータから定量化された音程差を検出し、この音程差から
修正量を決定する音程差検出手段３と、決定された修正
量に応じて上記歌唱者が発している楽声情報の音程を修
正する音程情報修正手段４とから構成されている。

【００１９】当該音程矯正装置１は、一般に曲を歌って
いる歌唱者は自ら発した楽声情報の音量よりも大きな音
量の楽声情報（正しい音程）を聞かせることにより、こ
の歌唱者は大きな音量の楽声情報に引き込まれ、自然に
音程が矯正される現象に着目したものである。また、当
該音程矯正装置１は音程がずれている場合に上記歌唱者
に対して正しい音程に修正して拡声された楽声情報（自
己が発した楽声情報）をフィードバックする装置であ
り、音程の修正を可能にすべく楽声情報を取り込む入力
用クロックと再生出力する出力用クロックとを独立に制
御することを特徴としている。

【００２０】特に、上記音程情報検出手段２では、当該
音程矯正装置１で取り扱う情報が曲を歌っている歌唱者
が発している楽声情報（歌声であり、通常話し声とは区
別される情報である）であり、この楽声情報の特殊性か
ら含まれている母音部に着目し（図８）、この母音部の
基本波の周期を音程情報として検出している。

【００２１】すなわち、一般的な歌曲の楽声情報に含ま
れる母音部の基本波について、その周波数帯域は男性の場合：E(82.41Hz)〜E(164.8Hz)〜E(349.2Hz)〜A
(440.0Hz) 女性の場合： E(164.8Hz)〜E(349.2Hz)〜E
(659.3Hz)〜A(880.0Hz) であり、男女を通じての範囲は８２．４１〜８８０．０
Hz（３．４２OCT)である。また、母音部の基本波の周期
は約１２．２ms〜１．１３msであることから例えば１MH
z のクロックでカウントした場合、以下の表１に示すよ
うに１２１９５〜１１３６（カウント）に対応付けるこ
とにより、このカウント値（周期情報）を音程情報とし
て利用する。

【００２２】

【表１】

【００２３】次に、この発明に係る音程矯正装置の一実
施例による具体的な構成について図２を用いて説明す
る。

【００２４】まず、上記音程情報検出手段２は取り込ま
れた楽声情報に含まれる母音部の基本波の周期情報Ｔ_S
（前述したカウント値Ｎ_Sに相当）をこの楽声情報の音
程情報として検出する周期検出部２ａを備えている。

【００２５】また、上記音程差検出手段３は、上記周期
検出部２ａから検出された周期情報Ｔ_S（カウント値Ｎ
_S）について、音程差演算部３ａにおいて、正しい音程
情報を指示するテキストデータからテーブル３ｂを参照
して得た正しい周期情報Ｔ_C（前述したカウント値Ｎ_C
に相当）とから音程差γ（各カウント値の累積値の比、
あるいはγ＝Ｔ_S／Ｔ_Cの一定時間における平均値を定
義してもよい）を算出する。そして、修正量演算部３ｃ
において、この音程差演算部３ａにより求められた音程
差γから平均化された修正量ｎを算出するよう構成され
ている。

【００２６】なお、上記修正量ｎはｎ＝ｎ₀÷γから求
めるが、特にこの修正量は入力用クロック及び出力用ク
ロックを生成する源クロックの分周値であるカウンタ値
（例えば源クロックのクロック周波数を２０MHz として
１６KHz の入力用あるいは出力用クロックを生成する場
合、分周値であるカウンタ値は１２５０）であり、ｎ₀
（固定値）が基準クロック（入力用クロック、出力用ク
ロックのいずれを基準クロックとしてもよい）を生成す
るための分周値（固定値）である。

【００２７】上記音程情報修正手段４では、歌唱者が発
している楽声情報を入力用クロック周波数ｆ_Sに従って
ディジタルデータに変換する符号化部４ａと、これらデ
ィジタルデータを遅延させるべく設けられたシフトレジ
スタ４ｂを介して得て、出力用クロック周波数ｆ_Oに従
って再生出力する再生部４ｃをその基本構成としてい
る。そして、上記入力用クロック及び出力用クロックを
それぞれ独立に制御する手段は、所定のクロック周波数
Ｆ_hの源クロックを発生させる発振回路４ｆと、この源
クロックからクロック周波数ｆ_S（＝Ｆ_h／ｎ₀）の入
力用クロックを生成する入力用クロック発生回路４ｄ、
及びこの源クロックからクロック周波数ｆ_O（＝Ｆ_h／
ｎ＝γ×ｆ_S）の出力用クロックを生成する出力用クロ
ック発生回路４ｅ（可変手段）から構成されている。な
お、この実施例では入力用クロックを基準クロック（ク
ロック周波数ｆ_Sを一定とし、ｆ_Oを可変）として構成
しているが、逆に出力用クロックを基準クロック（クロ
ック周波数ｆ_Oを一定とし、ｆ_Sを可変）として構成し
てもよい。

【００２８】次に、具体的な動作を図３〜図１１のフロ
ーチャート等を用いて説明する。

【００２９】まず、上記音程情報検出手段２では、図３
のフローチャートに示すように、楽声情報に含まれる母
音部（図８に楽声情報の一音分の一般的波形を示す）の
基本波のみを取り込むべく不要な高調波をカットし（ス
テップＳＴ１）、デジィタル信号処理しやすくするため
にこの母音部の基本波を矩形パルス（方形波）に整形す
る（ステップＳＴ２）。そして、この矩形パルスのエッ
ジを検出して新たにタイミングパルス（例えば上記矩形
パルスの立ち下がりタイミングを示すパルス）を生成
し、このタイミングパルスが生成されてから次のタイミ
ングパルスが生成されるまでの間を、所定周波数のクロ
ックをカウントアップすることで（ステップＳＴ３）、
この得られたカウント値Ｎ_Sを取り込まれた楽声情報の
音程情報として検出している。なお、以上の動作は上記
周期検出部２ａにおいて行なわれている。

【００３０】また、上記音程差検出手段３では、以上の
ようにカウンタ値Ｎ_Sとして検出された音程情報と、正
しい音程情報とから定量的な音程差を検出している。こ
の正しい音程情報としては、外部から取り込まれる楽声
情報と同じテンポで取り込まれるテキストの音階情報
（正しい音程を指示する情報）に対応した情報として予
めテーブル３ｂに用意しておいたカウント値Ｎ_Cを利用
する。

【００３１】具体的には、図４のフローチャートに示す
ように音程差演算部３ａにおいて、上記音程情報検出手
段２における周期検出部２ａにより検出された音程情報
としてのカウント値Ｎ_Sを入力するとともに（ステップ
ＳＴ４）、正しい音程を指示する音階情報であるテキス
トデータを入力し（ステップＳＴ５）、まずこのテキス
トデータがＮＵＬＬ情報か否かを調べる（ステップＳＴ
６）。ここで、上記テキストデータにＮＵＬＬ情報を含
めた理由は、取り込まれる楽声情報によっては音程が急
激に変化する部分を含む場合もあるので、このような部
分についても修正していたのでは最終的に拡声されて出
力される楽声情報が聞きづらくなるため、予めこのよう
な部分については音程情報の修正を行なわないよう指示
する必要があるからである。

【００３２】そして、上記テキストデータがもしＮＵＬ
Ｌ情報であれば修正量演算部３ｃにおいて入力用クロッ
ク周波数ｆ_S（１６KHz が一般的である）を示す基準カ
ウント値１２５０（カウント）を出力用クロック周波数
ｆ_Oを示すカウント値ｎとしてセットするが（ステップ
ＳＴ１５）、ＮＵＬＬ情報でなければ予め用意していた
テーブル（図５に示す）を利用して指示された音階情報
（例えば図５に示すように各音階を示す番号情報）に対
応するカウント値Ｎ_Cを参照し（ステップＳＴ７）、音
程差γを算出する（ステップＳＴ８）。そして、この音
程差γが修正動作の実行範囲であるかを確認する（ステ
ップＳＴ９）。

【００３３】なお、入力用クロックのクロック周波数ｆ
_Sを示す上記基準カウント値１２５０（カウント）の設
定方法は、入力用クロック発生回路４ｄで生成されるク
ロック周波数ｆ_Sを１６KHz とした場合（この実施例で
は入力用クロックを基準クロックとして説明してい
る）、例えば発振回路４ｆで２０MHz の源クロックが生
成されているとすると、この１６KHz のクロック周期が
２０MHz の源クロックの１２５０（カウント）に相当す
るからである。したがって、発振回路４ｆで生成される
２０MHz の源クロックの１２５０（カウント）で１パル
スを生成すれば１６KHz （＝ｆ_S）の入力用クロックを
生成することができることから、このカウント値ｎ
₀（＝１２５０）を基準として出力用クロック発生回路
４ｅ（可変手段）への指示情報ｎを算出している。

【００３４】特に、出力用クロック周波数とカウント値
との関係は以下の表２に示すような関係にあり、出力用
クロック周波数を示すカウント値として１２５０（カウ
ント）をセットするということは、音程情報の修正を行
なわないことを意味する。

【００３５】

【表２】

【００３６】また、上記テキストデータは正しい音程を
指示する音階情報としての音階番号（図５では音階No.
で示す）からなり、図５に示すテーブル３ｂには各音階
に相当するカウント値（各母音部の基本波の周期を１MH
z のクロック信号でカウントアップした場合のカウント
値）が格納されている。

【００３７】さらに、音程差演算部３ａにおいて音程差
γの値により修正範囲を設定し、修正動作を制限してい
る理由は、あまりに音程差が大きいと以降に説明する第
１及び第２の補正動作を行うことにより雑音が大きくな
るため、音程情報の修正を半音及至一音程度までとして
おくことが妥当だからである。ちなみに、一音階の差は
基準音階に相当するカウント値の約１２％程度になるた
め、音程差γの許容範囲を０．８８〜１．１２に設定し
ている（なお、入力用クロック周波数を１６KHz とする
と修正するための出力用クロック周波数の変動範囲は１
４．０８〜１７．９２KHz となる）。

【００３８】上記ステップＳＴ９において、音程差γが
修正動作の実行範囲であると判断されると、まず前処理
としてすでに入力あるいは参照されたカウント値Ｎ_S及
びＮ_Cをそれぞれ累積し（ステップＳＴ１０、なお、そ
れぞれの累積値をＮ_T及びＮ_Dとし、初期状態は０であ
る）、もし、この累積値Ｎ_Tが５００００（カウント）
以上であれば、修正量演算部３ｃにおいて１２５０×（Ｎ_D／Ｎ_T）を出力用クロック周波数を示すカウント値ｎ（出力用ク
ロック発生回路４ｅへの指示情報）としてセットし（ス
テップＳＴ１１）、このカウント値を音程情報修正手段
４における出力用クロック発生回路４ｅに出力して各累
積値Ｎ_T及びＮ_Dを０クリアする（ステップＳＴ１３、
ＳＴ１４）。

【００３９】なお、ここで音程情報検出手段２における
周期検出部２ａが検出したカウント値Ｎ_Sの累積値Ｎ_T
が５００００（カウント）以上になるまで出力用クロッ
ク周波数を変更しない理由は、楽声情報における音程は
常に一定しているものではないので、基準となる正しい
音程情報との音程差を平均化する必要があるからであ
る。ちなみに、この実施例において５００００（カウン
ト）を設定した理由は、一般男性の音程の中心（Ｇ^#）
が５１０２（カウント）に相当し、この場合に１０波の
平均音程差とするこことができるので、例示的に５００
００（カウント）を設定している（なお、タイマーを利
用しても同様の効果を奏する）。

【００４０】次に、この発明の他の実施例について説明
する。すなわち、上記実施例では音程差を検出するため
のテキストデータは取り込まれる楽声情報と同期してし
ているものとして説明したが、実際には若干の時間的ず
れが生じる場合がある。そこで、図６のフローチャート
に示すように音程差演算部３ａにおいて、上記ステップ
ＳＴ７でテーブル３ｂからテキストデータｍ₀に対応す
るカウント値Ｎ_Cを参照する際、まずこのテキストデー
タｍ₀の前後のデータｍ_ー1、ｍ₁を検出し（ステップＳ
Ｔ１６）、各データｍ_ー1、ｍ₀、ｍ₁に対応しているカ
ウント値Ｎ_C’、Ｎ_C、Ｎ_C”をテーブル３ｂを参照し
て検出する（ステップＳＴ１７）。そして、すでに音程
情報検出手段２における周期検出部２ａで検出されたカ
ウント値Ｎ_Sとこれらのカウント値Ｎ_C’、Ｎ_C、
Ｎ_C”の比から音程差 γ’＝Ｎ_S／Ｎ_C’ γ ＝Ｎ_S／Ｎ_C γ”＝Ｎ_S／Ｎ_C” をそれぞれ算出し（ステップＳＴ１８）、これら音程差
のうちから最小の音程差γ_minを正しい音程差として検
出することで、時間的なずれを修正している（ステップ
ＳＴ１９）。

【００４１】また、上記実施例では出力クロック発生回
路４ｅで生成する出力用クロック周波数の修正量を平均
化するため、上記各カウント値Ｎ_S、Ｎ_Cの累積値
Ｎ_T、Ｎ_Dの比を正しい音程差として定義しているが、
一定時間（この実施例ではタイマーにより時間計測を行
なう場合示す）の各カウント値Ｎ_S、Ｎ_Cの比の平均値
（すなわち、求められた音程差γ_minの平均値）を正し
い音程差として定義してもよい。なお、この実施例では
タイマーにより時間計測を行い、かつ上述したようにテ
キストデータの時間的なずれを修正する動作も行ってい
る場合について説明する。

【００４２】すなわち、図７のフローチャートに示すよ
うに音程差演算部３ａにおいて、上述したように求めら
れた音程差γ_minについて修正範囲内にあるかを確認し
（ステップＳＴ２０）、タイマーＴが一定時間（この実
施例では５０ｍｓ）経過したを確認する（ステップＳＴ
２１）。もし、設定した時間を経過していなければ上記
音程差γ_minを累積し（ステップＳＴ２７、累積値はγ
_a）、設定している時間を経過している場合には、まず
タイマーＴをレセットし（ステップＳＴ２２）、ステッ
プＳＴ２７で計算しておいた累積値γ_aを累積回数で割
ることにより、平均値を算出する（ステップＳＴ２
３）。

【００４３】そして、修正量演算部３ｃで得られた平均
値を用いて音程情報修正手段４における出力用クロック
発生回路４ｅ（可変手段）への指示情報（カウント値
ｎ）を算出するとともに（ステップＳＴ２４）、このカ
ウント値ｎを上記出力用クロック発生回路４ｅに出力し
（ステップＳＴ２５）、累積値γ_aを０クリアする（ス
テップＳＴ２６）。

【００４４】一方、音程情報修正手段４では、一定時間
ごとに上記音程差検出手段３（修正量演算部３ｃ）から
出力されるカウント値ｎにしたがって出力用クロック発
生回路４ｅが出力用クロック（クロック周波数はｆ_O）
を生成し、この出力用クロック周波数で楽声情報を出力
することにより取り込まれた歌唱者の楽声情報を修正す
るが、この際、図９（ａ）に示すように入力用クロック
周波数よりも低い出力用クロック周波数で楽声情報（音
程が低く修正される）を再生出力する場合、入力周期と
出力周期との間に差（時間差）を生じてしまうので、こ
のように楽声情報の音程を下げることにより生じる余分
な楽声情報を周期的に再生出力させないための第１の補
正動作（実際は周期的にカットする）を行なわなければ
ならない。逆に、図９（ｂ）に示すように入力用クロッ
ク周波数よりも高い出力用クロック周波数で楽声情報
（音程が高く修正される）を再生出力する場合にも同様
に時間差を生じてしまうため、このように楽声情報の音
程を上げることにより生じる空き時間帯に取り込まれた
楽声情報の一部を重複して用いて周期的に充填するため
の第２の補正動作を行なわなければならない。なお、こ
れら補正動作は再生部４ｃにおいて行われる。

【００４５】具体的に、上記第２の補正動作の第１の例
としては図１０のフローチャートに示すように、入力側
において（同図（ａ））、楽声情報をディジタルデータ
として取込むと（ステップＳＴ２９）、別途設けられた
６４０段のシフトレジスタ４ｂに順次入力ディジタルデ
ータを格納しておき、４０ｍｓの出力遅延を実現する
（ステップＳＴ３０）。一方出力側では（同図
（ｂ））、上記６４０段のシフトレジスタ４ｂに出力す
るためのディジタルデータ（楽声情報）が格納されてい
れば（ステップＳＴ３１）、このディジタルデータを出
力用クロックのタイミングで出力していくことで空き時
間帯を充填する（ステップＳＴ３２）。

【００４６】なお、取込まれた楽声情報が正しい音程情
報（例えばＧ：１９６Hz）に対して半音のずれ（Ｇ又は
Ｆ^#：１８５Hz）を生じている場合、入力用クロック周
波数１６KHz に対して出力用クロック周波数は１６．９
５KHz となる。つまり、１秒間に９５０回ディジタルデ
ータを２重に出力することになる。出力方法としては、
例えば音程を高い方に修正する場合は例えば２重に出力
したり、逆に音程を低い方に修正する場合は１個飛びに
出力したりして、音程のずれに応じた頻度で行なう。

【００４７】また、上記第２の補正動作の第２の例とし
ては図１１のフローチャートに示すように、入力側にお
いて（同図（ａ））、楽声情報をディジタルデータとし
て取込むと（ステップＳＴ３３）、別途設けられたリン
グメモリ（１周りが１０２４データ）のアドレスカウン
タが指示する場所Ａ_iに格納し（ステップＳＴ３４）、
順次アデレスＡ_iをカウントアップしながら上述した格
納動作を繰返す（ステップＳＴ３５）。

【００４８】一方出力側では（同図（ｂ））、上記リン
グメモリのアドレスＡ₀（初期値はＡ_i−６４０）に出
力するためのディジタルデータ（楽声情報）が格納され
ていれば（ステップＳＴ３６）、まず所定時間（この実
施例では１００ｍｓ）ごとにデータを出力すべく、タイ
マーＴがセットされているかをタイマーフラグで確認す
る（ステップＳＴ３７）。この時、タイマーフラグがＯ
ＮでなければタイマーＴをセットし（ステップＳＴ３
８）、タイマーフラグをＯＮにする（ステップＳＴ３
９）。そして、タイマーＴを確認し（ステップＳＴ４
０）、もしタイマーＴが１００ｍｓ以上となっている場
合だけ初期状態に戻すべくタイマーをリセットし（ステ
ップＳＴ４１、この時タイマーフラグもＯＦＦにす
る）、リングメモリのアドレスカウンタ値Ａ₀を最初の
値（Ａ_i−６４０）に再設定し直し（ステップＳＴ４
２）、このアドレスＡ₀が示すリングメモリのデータを
出力する動作を（ステップＳＴ４３）、アドレス値Ａ_O
をカウントアップしながら所定時間（１００ｍｓ）ごと
に繰返す（ステップＳＴ４４）。

【００４９】すなわち、上述したように取込まれた楽声
情報が正しい音程情報（Ｇ^#：１９６Hz）に対する半音
のずれ（Ｇ又はＦ^#：１８５Hz）を修正するには、１０
０ｍｓごとに一番最後の９５個のディジタルデータを繰
返し出力する。

【００５０】次に、この発明に係る音程矯正装置の一実
施例としてＭＰＵ（Micro Processing Unit ）で構成し
た例を図１２乃至図１５を用いて説明する。

【００５１】まず音程情報修正手段４における入力側で
は、マイク４０１で収音された楽声情報が増幅器４０２
ａで増幅され、ＬＰＦ４０３ａ（８KHz ）を介して高域
のＳＮ比を向上させるために高域強調器４０４ａを通し
た後、Ａ／Ｄ変換器４０５ａで変換されたディジタルデ
ータが所定の入力用クロック周波数でＭＰＵ５に取込ま
れる。なお、入力用クロック周波数は発振回路４０６
（１６KHz ）からＭＰＵ５に割込み信号（図中、割込１
で示す）として供給される。

【００５２】一方、マイク４０１で収音され、増幅器４
０２ａで増幅された楽声情報は、音程情報検出手段２に
おいて、ＬＰＦ２０１（８８０Hz）を介して楽声情報に
含まれる母音部の基本波だけが抽出され、シュミット回
路２０２により矩形パルス（方形波）に整形した後、周
期計数回路２０３はこの周期を１MHz のクロックでカウ
ントアップし、得られたカウント値を上記楽声情報の音
程情報として割込み信号（図中、割込３で示す）を発し
てＭＰＵ５に出力する。なお、これらＬＰＦ２０１、シ
ュミット回路２０２及び周期計数回路２０３により音程
情報検出回路２を構成しており、特に上記周期計数回路
２０３の構成を図１３に示す。

【００５３】この周期計数回路２０３（図１３）では、
シュミット回路２０２で生成された矩形パルス（方形
波）の立ち下がり時間を示すタイミングクロックを生成
し、このタイミングで割込３を行なうとともに１MHz の
クロックをカウントアップしていたカウンタの値をラッ
チし（ラッチされた時点でカウンタの値はリセットされ
る）、音程情報を示すカウンタ値Ｎ_SとしてＭＰＵ５に
出力している。なお、実際には計数するための１MHz の
クロック信号φ１〜φ４は図１４（ａ）に示すように、
４MHz のクロック信号を生成する発振回路２０３ａを用
い、２段カウンタ２０３ｂ及びデコーダ２０３ｃにより
この４MHz のクロック信号を４分周することにより、図
１４（ｂ）に示すようなタイミングで各クロック信号の
φ１〜φ４を生成している。

【００５４】ＭＰＵ５において音程差検出手段３では、
上記割込３と同じタイミングで外部から正しい音程情報
を示すテキストデータ（図５に示す音階No. の８ビット
データであり、ＮＵＬＬ情報が指示される場合もある）
を取込み、ＮＵＬＬ情報でないことを確認した後、予め
用意されているテーブル３ｂ（図５）を参照して正しい
カウント値Ｎ_Cを得る。そして、得られた各カウント値
Ｎ_S及びＮ_Cから音程差（Ｎ_S／Ｎ_C）を求め、この音
程差が修正範囲内（差が１音以内）であることを確認し
た後、一定時間（５００００カウント以上、タイマーに
より時間計測してもよい）ごとに各累積値Ｎ_T及びＮ_D
から平均化した音程差（Ｎ_T／Ｎ_D、各カウント値の比
の平均値としてもよい）から出力用クロック周波数に相
当するカウント値（基準は入力用クロック周波数である
１６KHz に相当する１２５０カウント）を算出する。

【００５５】さらに、上記音程差検出手段３で算出され
たカウント値は音程情報修正手段４の一部を構成する可
変周波数発生回路４０７（出力用クロック信号を生成す
るためのクロック周波数は２０MHz ）に入力され、この
可変周波数発生回路４０７から入力されたカウント値に
相当する割込み信号（図中、割込２で示し、１秒間に出
力される信号数が出力用クロック周波数である）がＭＰ
Ｕ５に出力される。なお、この可変周波数発生回路４０
７の具体的な構成を図１５に示す。

【００５６】この可変周波数発生回路４０７ではＭＰＵ
５から書込指示があると出力用クロック周波数に対応す
るカウンタ値をラッチし、２０MHz のクロックでカウン
トアップしているカウンタの値とを比較する。そして、
それぞれのカウンタ値が一致した時点で１パルスを出力
することにより（１パルスが出力されるごとにカウンタ
の値はリセットされる）、入力用クロック周波数である
１６KHz を中心とした出力用クロック（１４KHz 〜１８
KHz ）を生成している。

【００５７】以上のように生成された出力用クロックに
したがって音程情報修正手段４の出力側において、取込
まれたディジタルデータを逐次Ｄ／Ａ変換器４０５ｂに
出力し、さらに高域抑制器４０４ｂ及びＬＰＦ４０３ｂ
（８KHz ）を介して出力された楽声情報を増幅器４０２
ｂで増幅してスピーカ４０８から出力する。なお、この
音程情報修正手段４では、楽声情報を出力する際に上述
した第１及び第２の補正動作を行なっている。

【００５８】また、この発明に係る音程矯正装置の利用
態様としては、例えばカラオケ等の音響設備の一部とし
て利用する場合が考えられるが、この場合、従来技術の
欄でも述べたように、予め記録されている楽器等の音楽
情報を再生出力する際、利用者によりキー選択（音楽情
報の音程を利用者が選択すること）できるのが一般的で
ある。

【００５９】したがって、以上のような利用状況の変化
に対応すべく、当該音程矯正装置では上記利用者による
キー選択に対応して定量的に求めている音程差を修正し
て検出するか、予め利用者が選択可能な各キーに対応し
た正しい音程を指示するテキストデータ及び音程情報に
対応するカウント値を格納したテーブルを複数用意して
おく必要があるが、このような構成上の変更は当該音程
矯正装置の技術的範囲内における変更に過ぎない。

【００６０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、修正対
象である楽声情報を取込む入力用クロックと出力用クロ
ックとを独立して制御する構成とし、かつ出力用クロッ
ク周波数を決定するための音程差をテキストデータを参
照して定量的に求めるよう構成したので、取込まれる楽
声情報の音程のずれに対して正確に修正された楽声情報
の出力を可能にするという効果がある。

【００６１】また、この発明によれば、取り扱う楽声情
報の特殊性から従来から用いられてきたＦＦＴ等の音声
分析手法によらず、この楽声情報に含まれる母音分の基
本波の周期を音程情報として検出しているので、より高
速な音声分析を可能にするという効果がある。

【００６２】また、これにより歌唱者以外の人間は、こ
の歌唱者の拡声された楽音情報、すなわち正しい音程に
修正された楽声情報のみを聞くこととなるので、歌唱者
は他の人間に気付かれることなく音程の矯正を自ら行う
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る音程矯正装置の一実施例による
構成を示すブロック図である。

【図２】この発明に係る音程矯正装置の一実施例による
具体的な構成を示すブロック図である。

【図３】この発明に係る音程矯正装置における音程情報
検出手段の動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【図４】この発明に係る音程矯正装置における音程差検
出手段の動作を説明するためのフローチャートである。

【図５】テキスト（音程を示す音階情報列）の各テキス
トデータ（音階Ｎｏ）と対応するカウンタ値との関係を
格納するテーブルを示す図である。

【図６】この発明に係る音程矯正装置における音程差検
出手段の動作（他の実施例）を説明するためのフローチ
ャートである。

【図７】この発明に係る音程矯正装置における音程差検
出手段の動作（他の実施例）を説明するためのフローチ
ャートである。

【図８】この発明に係る音程矯正装置で取り扱う楽声情
報の一般的な波形を示す図である。

【図９】この発明に係る音程矯正装置における音程情報
修正手段が行う補正動作の原理を説明するための図であ
る。

【図１０】この発明に係る音程矯正装置における音程情
報修正手段が行う補正動作を説明するためのフローチャ
ートである（その１）。

【図１１】この発明に係る音程矯正装置における音程情
報修正手段が行う補正動作を説明するためのフローチャ
ートである（その２）。

【図１２】この発明に係る音程矯正装置をＭＰＵを用い
て実現する場合の具体的な実施例を示す図である。

【図１３】図１２に示したこの発明に係る音程矯正装置
の具体的な実施例における周期係数回路（音程情報検出
手段の一部）の具体的構成を示す図である。

【図１４】図１３に示した周期係数回路（音程情報検出
手段の一部）における内部クロックの供給手段及び各ク
ロックのパルス波形を示す図である。

【図１５】図１２に示したこの発明に係る音程矯正装置
の具体的な実施例における可変周波数発生回路（音程情
報修正手段の一部）の具体的構成を示す図である。

【符号の説明】

１…当該音程矯正装置、２…音程情報検出手段、３…音
程差検出手段、４…音程情報修正手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】曲を歌っている歌唱者が発している楽声
情報から音程情報を検出する音程情報検出手段と、前記音程情報検出手段により検出された音程情報と、曲
の各時点における正しい音程を指示する音階情報列から
なるテキストの対応するテキストデータから定量化され
た音程差を検出し、該検出された音程差から修正量を決
定する音程差検出手段と、前記歌唱者が発している楽声情報を取り込み、前記音程
差検出手段により決定された修正量に応じ、該取り込ん
だ楽声情報の音程を修正して再生出力する音程情報修正
手段とを備えた音程矯正装置。
【請求項２】前記音程情報検出手段は、前記楽声情報
に含まれる母音部の基本波の周期を音程情報として検出
することを特徴とする請求項１記載の音程矯正装置。
【請求項３】前記音程情報検出手段は、前記楽声情報
に含まれる母音部の基本波を矩形パルスに整形し、該矩
形パルスの周期を所定のクロック周波数でカウントアッ
プしたカウント値を前記音程情報として検出することを
特徴とする請求項２記載の音程矯正装置。
【請求項４】前記テキストは、前記歌唱者が歌う曲の
各時点における音程情報の修正動作不要を指示する情報
を含んでいることを特徴とする請求項１記載の音程矯正
装置。
【請求項５】前記音程差検出手段は、前記逐次取り込
まれる楽声情報に対応すべきテキストデータとして、該
楽声情報と並行して取り込まれたデータとともに近傍の
各データについてそれぞれ音程差を検出し、該検出され
た音程差に基づいてこれら各データのうちから特定する
ことを特徴とする請求項１記載の音程矯正装置。
【請求項６】前記音程差検出手段は、前記歌唱者が発
している楽声情報の音程と正しい音程との定量的な音程
差から、一定時間ごとの平均化した修正量を決定するこ
とを特徴とする請求項１又は５記載の音程矯正装置。
【請求項７】前記音程差検出手段は、請求項３に係る
音程情報検出手段により検出された音程情報としてのカ
ウンタ値と、正しい音程情報に相当するカウント値とを
それぞれ一定時間累積した各累積値の比、あるいは各カ
ウント値の比の一定時間における平均値を音程差として
検出し、該音程差から修正量を決定することを特徴とす
る請求項６記載の音程矯正装置。
【請求項８】前記音程情報修正手段は、前記歌唱者が
発している楽声情報を取り込む入力用クロック周波数を
基準とし、該楽声情報を再生出力する出力用クロック周
波数を、前記音程差検出手段により決定された修正量に
応じて変化させる可変手段を備えたことを特徴とする請
求項１記載の音程矯正装置。
【請求項９】前記音程情報修正手段は、前記楽声情報
を再生出力する出力用クロック周波数を基準とし、該楽
声情報を取り込む入力用クロック周波数を、前記音程差
検出手段により決定された修正量に応じて変化させる可
変手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の音程矯
正装置。
【請求項１０】前記音程情報修正手段は、前記可変手
段により入力用クロック周波数よりも出力用クロック周
波数を低くし、前記楽声情報の音程を下げることにより
生じる余分な楽声情報を周期的に再生出力しないことを
特徴とする請求項８又は９記載の音程矯正装置。
【請求項１１】前記音程情報修正手段は、前記可変手
段により入力用クロック周波数よりも出力用クロック周
波数を高くし、前記楽声情報の音程を上げることにより
生じる空き時間帯に、取り込まれた楽声情報の一部を重
複して用い、周期的に充填することを特徴とする請求項
８又は９記載の音程矯正装置。