JPH09292886A - 音声抽出制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歌唱の練習のために模範となる音声信号を抽
出する装置において、複数音声信号の伴奏が同一時と、
同一でない時の２通りの音声抽出構成をもつことなく、
共通の構成要素により適切な音声抽出が可能な、小型で
安価な音声抽出制御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 音声入力信号の極性と振幅を変更できる
利得調整手段２３から出力された信号と、他方の音声入
力信号を加算し、その出力を帯域制限した結果と、他方
の音声入力信号を帯域制限した結果の各々の振幅と位相
を測定した結果により、利得を調整することによって、
音声入力信号に適した模範歌唱を抽出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオディスクプ
レーヤ、レーザディスクプレーヤ、ビデオテープレコー
ダ、コンパクトディスクプレーヤ等の再生機器、または
外部から入力された歌唱や内蔵する歌唱信号を再生する
カラオケ用機器において、再生された音声信号から模範
となる歌唱音声信号を抽出する音声抽出制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、映像音響機器のなかで伴奏からな
る音声信号を再生し、それにあわせて利用者のマイクロ
ホン入力信号を合成するカラオケ装置が、家庭用あるい
は業務用として普及している。特にカラオケを実施する
場合には、歌詞を画面に表示したり、背景映像を同時に
表示している。その際、使用されるメディアには、カラ
オケ用の原曲の歌唱信号も記録されたビデオテープやビ
デオディスク、ビデオコンパクトディスク（以下ＶＣＤ
と略す）等が使用されており、それらのカラオケ用メデ
ィアには、カラオケ用の音声信号（伴奏信号）とは別に
原曲の歌唱信号（模範歌唱信号）が記録されているのが
一般的である。この模範歌唱信号は、カラオケの練習時
等に、お手本として利用する目的でメディアに記録され
ている。

【０００３】一般に、レーザディスクなどのカラオケ専
用ディスクには、アナログ音声チャンネルに、模範歌唱
信号を含む形態をとる場合が多い。このカラオケ用の音
声チャンネルの記録方式には、音声多重といわれる方式
（以下音声多重方式とする）と、音声多重でない方式
（以下ステレオ方式とする）の２とおりがある。音声多
重方式とは、Ｌチャンネル信号に音楽の伴奏信号が記録
され、Ｒチャンネル信号に伴奏信号と模範歌唱信号が加
算されて記録されている。また両チャンネルの伴奏信号
は、モノラルかつ同位相で記録されている。一方、ステ
レオ方式は、前述した音声多重方式とは異なり、Ｌチャ
ンネルに伴奏信号と模範歌唱信号、Ｒチャンネルに伴奏
信号と模範歌唱信号が記録され、伴奏信号はステレオ信
号で記録、模範歌唱信号は同一のモノラル信号として記
録されている。レーザディスク等のカラオケ用ディスク
には、音声多重方式等の記録フォーマットを識別するた
めのコード（以下識別コードと略す）が記録されている
場合が多く、あらかじめ、識別できる場合が多い。

【０００４】このような再生機器、カラオケ機器におけ
る音声抽出制御装置について、以下、従来例として図面
を用いて説明する。図４は、従来の音声抽出手段を用い
た音声抽出制御装置の構成を示したブロック図である。

【０００５】図４において、１は音声のＬチャンネル信
号入力端子、２は音声のＲチャンネル信号入力端子を示
し、いずれも、ビデオディスクプレーヤ、コンパクトデ
ィスクプレーヤなどの再生装置等から出力された信号が
入力される。３はＬチャンネル信号を適切な振幅に増幅
する利得調整手段、４はＲチャンネル信号から増幅され
たＬチャンネル信号を減算する減算手段、５は減算手段
４から出力された信号を帯域制限する第１の帯域制限フ
ィルタ、６はＲチャンネル信号を帯域制限する第２の帯
域制限フィルタ、７は第１の帯域制限フィルタ５及び第
２の帯域制限フィルタ６からの出力から各々の信号の音
声の振幅と位相特性を測定する測定手段、８はＬチャン
ネル信号とＲチャンネル信号を加算する加算手段、９は
加算手段８から出力された信号を帯域制限する第３の帯
域制限フィルタ、１０は測定手段７によって振幅と位相
を測定された結果により、利得調整手段３でのＬチャン
ネル信号の利得を変更する信号を出力する利得変更手
段、１１は再生される音声の種別によって出力信号を切
り換える信号選択手段である。

【０００６】以上のように構成された従来の音声抽出制
御装置について動作を説明する。最初に音声多重方式の
音声入力信号の場合について説明する。図４においてＬ
チャンネル信号入力端子１から入力されたＬチャンネル
信号と、Ｒチャンネル信号入力端子２から入力されたＲ
チャンネル信号は、減算手段４によって、Ｒチャンネル
信号からＬチャンネル信号を減算する。その結果、伴奏
信号がキャンセルされ、Ｒチャンネルに含まれていた模
範歌唱信号を取り出すことができる。両チャンネルの伴
奏信号の振幅が異なる場合には、測定手段７によって減
算結果の振幅と位相を測定し、利得調整手段３によりＬ
チャンネル信号の伴奏信号の振幅を調整して減算手段４
にて減算する。利得調整手段３は、例えば振幅を変化さ
せるために電圧制御増幅器（Voltage Controlled Amp
lifier、ＶＣＡ）で実現される。利得変更手段１０が利
得調整手段３への出力電圧を制御することにより、音声
信号の振幅を変更することができる。測定手段７で測定
される信号は、模範音声以外の影響を少なくするため
に、第１の帯域制限フィルタ５に入力される。またＲチ
ャンネル信号も同様に第２の帯域制限フィルタ６に入力
される。この第２の帯域制限フィルタ６は、模範歌唱信
号の帯域を中心に抜き取るフィルタで、一般に、音声帯
域（歌唱音声）は数十ヘルツから数百ヘルツ程度なの
で、この帯域を通過するように設定すれば、歌唱音声以
外の影響を少なくすることができる。

【０００７】測定手段７で測定された結果によって、利
得を制御されて抽出された音声信号は、例えば第１の帯
域制限フィルタ５から出力される。このようにして抽出
された音声信号が、カラオケの際の模範歌唱として再生
されたり、利用者のマイクからの入力音声の歌唱採点や
歌唱比較の基準音声信号として利用される。カラオケ練
習機において、模範歌唱と歌い手の音程を比較し、相違
点が目でわかるように表示すれば歌の練習がしやすくな
る。

【０００８】次にステレオ方式の音声入力信号の場合に
ついて説明する。同じく図４において、入力された２つ
のチャンネルの音声入力信号は、加算手段８で加算され
る。音声多重でないステレオ方式の場合は、減算を行え
ば模範歌唱信号がキャンセルされてしまう。しかし加算
であれば、キャンセルされることはなく、むしろ模範歌
唱信号が同一位相であることから振幅が大きくなり、元
の周期を保持したまま模範歌唱信号が強調される。一
方、伴奏信号は、ステレオ信号なので位相が一致せず、
そのためＬチャンネル信号とＲチャンネル信号が加算さ
れることで振幅が減衰する。さらに、波形が元のままで
なくなる。従って、模範歌唱信号と伴奏信号の信号比
は、単にＬチャンネル信号あるいは、Ｒチャンネル信号
の時より、模範歌唱信号が強調された信号に改善され
る。さらに、音声帯域以外を低減させる第３の帯域制限
フィルタ９を経ることにより、より模範歌唱信号を強調
することができる。第３の帯域制限フィルタ９も、模範
歌唱信号の帯域を中心に抜き取るフィルタで、一般に、
音声帯域を通過するように設定すれば、歌唱音声を抽出
できる。

【０００９】最後に、信号選択手段１１は、識別コード
検出手段（図示せず）によって判別された識別コードに
従った適合音声フォーマットを持つ出力に切り換えるこ
とで、適当な歌唱音声を抽出した結果を出力することが
できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の構成では、識別コードに従った出力を得るため
に、音声多重方式用と、ステレオ方式用の２通りの構成
を持たなければ、模範歌唱の抽出が行えないという欠点
を有していた。

【００１１】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、入力がどちらの方式であっても、同一構成で対応
可能な、極性を変更できる利得調整要素を有することに
より、模範歌唱を抽出できる音声抽出制御装置を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の音声抽出制御装置は、音声入力信号に対して
極性と振幅を変更できる利得調整手段と、利得調整手段
からの出力信号と利得調整手段に入力されない他の音声
入力信号を加算する加算手段と、加算手段からの出力を
帯域制限する帯域制限フィルタと他の音声入力信号を帯
域制限する帯域制限フィルタからの出力の振幅と位相を
測定した結果によって、利得調整手段を制御する構成を
有している。

【００１３】この構成によって、入力方式に適合した音
声入力信号の極性と振幅を調整することができるため、
音声多重方式と音声多重でないステレオ方式の両方の入
力方式に応じた音声抽出制御を行うことができる、低価
格でかつ小型の装置を提供することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、複数の音声入力信号の少なくとも一つに対して極性
と振幅を変更できる利得調整手段と、利得調整手段の出
力信号と利得調整手段に入力されない他方の音声入力信
号とを加算する加算手段と、加算手段の出力信号を帯域
制限する第１の帯域制限フィルタと、他方の音声入力信
号を帯域制限する第２の帯域制限フィルタと、第１及び
第２の帯域制限フィルタの出力信号の振幅と位相を測定
し測定結果情報を出力する測定手段と、測定結果情報に
よって利得調整手段を制御する利得変更手段とを備えた
ものであり、音声入力信号の入力方式に適合した極性と
振幅を調整することができるという作用を有する。

【００１５】請求項２に記載の発明は、測定手段での測
定結果情報として、第１の帯域制限フィルタからの入力
信号が規定値以上の振幅値を示し、第２の帯域制限フィ
ルタからの入力信号が規定値以下の振幅値を示す場合
に、利得変更手段が音声入力信号の利得をゼロにするよ
うに利得調整手段を制御するものであり、伴奏信号成分
が記録されていない入力の時には、伴奏信号が記録され
ている音声入力信号を加算せずに、模範歌唱のみの音声
信号を出力するという作用を有する。

【００１６】請求項３に記載の発明は、複数の音声入力
信号の少なくとも一つに対して極性と振幅を変更できる
利得調整手段と、利得調整手段の出力信号と利得調整手
段に入力されない他方の音声入力信号を加算する加算手
段と、加算手段の出力信号を帯域制限する第１の帯域制
限フィルタと、他方の音声入力信号を帯域制限する第２
の帯域制限フィルタと、第１及び第２の帯域制限フィル
タの出力信号の振幅と位相を測定し測定結果情報を出力
する測定手段と、少なくとも第１の帯域制限フィルタの
出力信号を入力し規定値以上の振幅の有無を示す検出情
報を出力する信号検出手段と、測定結果情報と検出情報
とによって利得調整手段を制御する利得変更手段とを備
えたものであり、識別コードに従って利得調整を行った
結果、正しく模範歌唱のみの抽出を行い、伴奏等の消え
残り成分がないかを検証するという作用を有する。

【００１７】請求項４に記載の発明は、一つの音声入力
信号を音楽の伴奏信号とし、他方の音声入力信号を伴奏
信号と模範歌唱信号を加算した信号とし、利得変更手段
は、各々の伴奏信号が音声多重方式によるモノラルで同
位相である音声入力信号の時には、利得調整手段が一つ
の音声入力信号の極性を反転して利得を調整するよう
に、逆に音声多重方式による音声入力信号でない時に
は、利得調整手段が複数の音声入力信号の極性を一致さ
せて利得を調整するように、利得調整手段を制御するも
のであり、同一構成で、加算手段において音声多重の時
には減算（極性反転した負の信号を加算）を、音声多重
でない時には加算をするという作用を有する。

【００１８】請求項５に記載の発明は、信号検出手段
は、第１の帯域制限フィルタの出力信号の振幅値を規定
時間一定間隔で測定し累積加算した平均値が規定値以上
を示す場合に、複数の音声入力信号が、音声多重方式に
よる音声入力信号でないと判定する検出情報を出力する
ものであり、識別コードにより音声多重として利得調整
を行った結果の検証、及び、識別コードがない場合に音
声多重として利得調整を行った結果の検証をする作用を
有するものである。

【００１９】請求項６に記載の発明は、信号検出手段
は、第２の帯域制限フィルタからの入力信号の振幅値が
規定値以上を示した後に、第１の帯域制限フィルタから
の入力信号の振幅値を累積加算した平均値が規定値以上
を示す場合に、音声多重方式による音声入力信号でない
と判定する検出情報を出力するものであり、模範歌唱成
分が検出されてから音声多重の利得調整の検証を行うた
めに、検証精度をより高める作用を有するものである。

【００２０】請求項７に記載の発明は、利得変更手段
は、利得調整手段が最初に一つの音声入力信号の極性を
反転して利得を調整し、検出情報により音声多重方式に
よる音声入力信号でないと判定した時には複数の音声入
力信号の極性を一致させて利得を調整するよう利得調整
手段を制御することを特徴とするものであり、音声多重
の識別コードに従って利得調整を行っても、音声多重さ
れた音声入力信号でないと判定される場合には、音声多
重されていない音声入力信号に適した利得調整を行うこ
とができるという作用を有する。

【００２１】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図３を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１の音声抽
出制御装置の構成図であり、２１は音声のＬチャンネル
信号入力端子、２２は音声のＲチャンネル信号入力端子
であって、いずれも、ビデオディスクプレーヤ、コンパ
クトディスクプレーヤなどの再生装置等から出力された
信号が入力される。２３は入力したＬチャンネル信号の
極性と振幅を変えられる利得調整手段、２４はＲチャン
ネル信号と利得調整手段２３からの出力を加算する加算
手段、２５は加算手段２４から出力された信号を帯域制
限する第１の帯域制限フィルタ、２６はＲチャンネル信
号を帯域制限する第２の帯域制限フィルタ、２７は第１
の帯域制限フィルタ２５と第２の帯域制限フィルタ２６
からの出力から各々の信号の音声の振幅や位相特性を測
定する測定手段、２８は利得変更手段であり、識別コー
ド検出手段（図示せず）により判別された識別コード等
による極性の設定や測定手段２７によって振幅と位相を
測定された結果により、利得調整手段２３でのＬチャン
ネル信号の利得を変更する信号を出力する。

【００２２】以上のように構成された本発明実施の形態
１の音声抽出制御装置についてその動作を説明する。従
来例と同様に、ビデオディスクを再生した場合について
説明する。一般にカラオケ用のビデオディスクで音声多
重等の識別コードがつけられている場合には、第１のチ
ャンネル（一般にＬチャンネル）に伴奏信号、第２のチ
ャンネル（一般にＲチャンネル）には伴奏信号と模範歌
唱信号が記録されていることは従来例にて説明した。そ
れぞれの信号がＬチャンネル信号入力端子２１、Ｒチャ
ンネル信号入力端子２２に入力される。また、カラオケ
用ビデオディスクには、雰囲気を盛り上げる映像と歌の
歌詞が記録され歌い易くなっており、映像信号出力がテ
レビ受像機などへ出力される。

【００２３】歌い手は伴奏にあわせて歌い、その歌声が
マイクロホンによって信号に変換され、増幅手段（図示
せず）で適切な振幅にされ、Ｌチャンネル及びＲチャン
ネルの音声出力と増幅手段の出力を合成し、波形や振幅
などを整えられ、アンプ、スピーカに出力される。これ
によって、再生された音声信号と歌声が重畳され、歌を
楽しんだり、カラオケの練習ができるようになる。

【００２４】前述したように、音声多重方式では、Ｌチ
ャンネル信号入力端子２１には通常伴奏信号だけが存在
する音声入力信号が入力される。また、Ｒチャンネル信
号入力端子２２には、伴奏信号と模範歌唱信号が存在す
る音声入力信号が入力される。音声多重方式の場合に
は、Ｌチャンネル信号入力端子２１から入力された信号
の極性を反転する。そして、利得調整手段２３によって
反転されたＬチャンネル信号の振幅を設定し、加算手段
２４に出力する。加算手段２４は、利得調整手段２３の
出力とＲチャンネル信号入力端子２２より入力されたＲ
チャンネル信号を加算して出力する。Ｌチャンネル信号
は、極性が反転された負信号として加算されるので、実
際には減算を行っていることになる。

【００２５】ここで、もし、利得調整手段２３から出力
されたＬチャンネル信号の伴奏信号と、曲の最初等の模
範歌唱が開始されていない時のＲチャンネル信号の伴奏
信号の振幅と位相が一致していれば、加算手段２４の出
力の振幅はほぼゼロに近くなる。この振幅は測定手段２
７にて測定され、ほぼゼロでない時には、利得変更手段
２８が加算手段２４の出力を誤差として判定し、加算手
段２４の出力が最小になるように利得調整手段２３の振
幅を制御する。

【００２６】ここで、測定手段２７には、Ｒチャンネル
の信号も入力されているが、これは、伴奏信号等の音声
入力信号の振幅値が非常に小さい、または伴奏信号がな
い場合には、加算手段２４から出力される振幅値がゼロ
に近くなり、振幅設定が、正しく行えないことがあるの
で、Ｌチャンネル信号とＲチャンネル信号の有無を検出
し、信号が規定値レベル以上の振幅を示すときに上記の
動作を行うものである。

【００２７】さらに、測定手段２７では入力された両方
の信号の位相を測定している。これは位相の測定結果に
よって利得変更手段２８によって振幅量を変更する制御
信号を利得調整手段２３に出力するためである。たとえ
ば、Ｒチャンネル信号が増加の方向であって、加算手段
２４から出力される信号も増加の方向というように同一
位相であれば、利得調整手段２３のＬチャンネル側の振
幅が小さすぎて（振幅増幅度が小さいため）充分キャン
セルできてないことになり、振幅量を増やす必要があ
る。逆に、Ｒチャンネル信号と加算手段２４からの出力
信号の位相が反対であれば、Ｌチャンネル側の振幅が大
きすぎ、加算結果の信号が減衰したことを示すために、
振幅量を少なくするように制御する。測定手段２７は、
上記説明した通り、一定間隔で振幅と位相を測定し出力
する。

【００２８】このようにして、音声抽出制御装置は、利
得変更手段２８が加算手段２４からの振幅を最小となる
ように利得調整手段２３を制御し、最小になると利得調
整を終了する。この場合、上記のような動作を行うため
には、お手本の模範歌唱が加算されてない部分で行う必
要がある。そのため、歌には模範歌唱が加算されていな
い曲の先頭等の前奏で上記の動作が行われる。動作の時
間は、利得変更手段２８をマイクロコンピュータ（以下
マイコンと略す）等で構成することにより、数秒以内で
終了することができる。この時、ディスク等に記録され
たカラオケの曲は各々の曲がチャプタと呼ばれる区分で
分けられるので、上記の制御動作をチャプタの頭で行う
ようにすれば、選曲毎に、且つ確実に伴奏信号をキャン
セルすることができる。

【００２９】第１の帯域制限フィルタ２５と第２の帯域
制限フィルタ２６は、入力信号から音声を抽出するため
に、妨げとなる帯域の信号を抜き取るものである。帯域
制限フィルタは、インダクタンス、キャパシタ、抵抗な
どで構成してもよいし、デジタルシグナルプロセッサ
（以下ＤＳＰと略す）で構成してもよい。これは、つぎ
の測定手段２７で、測定される音声信号の不必要な伴奏
成分等を除き精度を高めるのに効果がある。第１の帯域
制限フィルタ２５及び第２の帯域制限フィルタ２６は、
模範歌唱信号の帯域を中心に抜き取るフィルタで、音声
帯域を通過させるために、例えば８０ヘルツ程度から７
００ヘルツ程度の帯域を通過するようにバンドパスフィ
ルタとして帯域設定すれば、通常の男声及び女声の模範
歌唱音声を抽出できる。そして、通過帯域以外の伴奏信
号に含まれる楽器などが出す高音成分や低音成分を除去
することができ、測定手段２７において、振幅と位相を
測定するために都合がよい。

【００３０】第１の帯域制限フィルタ２５と、第２の帯
域制限フィルタ２６を、同一の周波数特性を有する帯域
通過フィルタで構成すれば、同じ周波数帯域の信号成分
のみを測定し比較できる。模範歌唱信号が含まれる周波
数帯域のみを対象とすれば、検出精度を高めることがで
きる。

【００３１】なお、本実施の形態では、利得調整手段２
３の後段に第１の帯域制限フィルタ２５が位置している
が、利得調整手段２３の前段に位置していても同様の効
果が得られる。

【００３２】利得調整手段２３をＤＳＰで構成する場合
について簡単に説明する。入力信号の極性を反転する場
合には、入力信号に乗ずる負の係数を設定して演算を行
い、極性を一致させる場合には、正の係数を設定して演
算を行うように、それぞれの係数を設定する。振幅値を
変更する場合には、入力信号に乗ずる係数の値を、設定
したい振幅値に比例して決定し設定すればよい。これら
の係数は、ＤＳＰに接続されるマイコンからの指令等で
変更することができる。

【００３３】さらに、Ｒチャンネルの信号に、伴奏信号
が記録されず、模範歌唱信号のみが記録されている場合
がある。このような場合、Ｒチャンネル信号からＬチャ
ンネル信号を減算することや、両信号の加算では、適正
な模範歌唱信号を抽出することができない。しかしなが
ら、本発明では、以下の動作を行ってこの場合に対応す
ることができる。まず測定手段２７に対して、第１の帯
域制限フィルタ２５からの入力信号が規定値以上の振幅
値を示し始めてから一定時間経過しても、第２の帯域制
限フィルタ２６から入力される入力信号が規定値以下の
振幅である場合には、Ｒチャンネル側の信号に伴奏信号
が記録されていないと判断する。次に利得調整手段２３
によりＬチャンネル側の振幅をゼロとして、Ｒチャンネ
ル側の信号のみを抽出し、模範歌唱信号として出力す
る。つまり、曲の開始や、模範歌唱の抽出を希望すると
きに、まず、上記の第１及び第２の帯域制限フィルタの
信号出力の振幅を一定時間測定することにより、模範歌
唱のみが記録されているかがわかるため、模範歌唱のみ
という仕様の音声入力信号にも容易に対応することがで
きる。

【００３４】音声抽出制御された抽出音声は、加算手段
２４から、または第１の帯域制限フィルタ２５から出力
される。例えば、第１の帯域制限フィルタ２５の出力
は、カラオケの際の模範歌唱として再生されたり、利用
者のマイクからの入力音声の歌唱採点や歌唱比較の基準
音声信号として利用される。カラオケ練習機において、
模範歌唱と歌い手の音程を比較し、相違点が目でわかる
ように表示すれば歌の練習がしやすくなる。模範歌唱の
音程比較などで、特定周波数帯域の信号成分のみに着目
して周波数分析した信号処理を行うために、帯域制限さ
れた音声が有効な場合がある。このような場合には、帯
域制限フィルタからの出力信号を用いれば、次の信号処
理のために都合がよい。一方模範歌唱をそのまま出力す
る場合もある。このような場合には、測定用に帯域制限
された抽出音声では、その周波数以外の信号成分が消去
されているために、音の広がりが少ないために、帯域制
限されていない加算手段２４からの抽出音声をそのまま
出力したほうがよい場合もある。

【００３５】場合に応じて、加算手段２４からの出力
と、第１の帯域制限フィルタ２５からの出力の両方を使
用したいが、出力切り替え回路等の部品点数の増加を避
けたい場合には次のような手段で解決できる。第１の帯
域制限フィルタ２５をＤＳＰ等変更可能な要素で構成す
ればよい。帯域制限に必要な係数はマイコン等で変更す
る。上記に説明したとおり利得を調整したあとは、模範
音声が最適な状態で抽出されている。抽出音声として、
帯域制限した信号を利用したいときには、帯域制限に必
要な係数を設定する。一方、帯域制限した信号を利用し
たくないときには、帯域制限を行っている係数を変更
し、制限される周波数帯域を広げたり、帯域制限を行わ
ないような係数を設定する。第１の帯域制限フィルタ２
５をＤＳＰ等の係数が変更可能な手段で実現すると、出
力切り替え回路等の構成を用いることなく出力を切り換
えることもできる。

【００３６】次に、ステレオ方式の入力信号について説
明する。入力される音声信号は音声多重の場合とは異な
る。従来例と同様にＬチャンネルに伴奏信号と模範歌唱
信号、Ｒチャンネルに伴奏信号と模範歌唱信号が記録さ
れ、伴奏信号はステレオ信号で記録、模範歌唱信号は同
一のモノラル信号として記録されている場合で説明す
る。ディスクの識別コードに従って利得変更手段２８
が、入力信号の極性を設定することで、適当な音声出力
を得ることができる。

【００３７】ステレオ方式の場合には、入力された２つ
のチャンネルの音声信号が、加算手段２４で加算され
る。そのために利得変更手段２８は、両方のチャンネル
の極性を一致させる制御信号を出力する。

【００３８】音声多重方式の場合と同じ減算を行えば、
模範歌唱信号がキャンセルされてしまう。しかしながら
加算であれば、模範歌唱信号がキャンセルされることは
なく、むしろ同一位相であることから振幅が大きくな
り、元の周期を保持したまま模範歌唱信号が強調される
のは従来と同じである。一方伴奏信号は、ステレオ信号
なので位相が一致せず、ＬチャンネルとＲチャンネルの
伴奏信号が加算され、振幅が減衰し、波形が元のままで
なくなる。よって、模範歌唱信号と伴奏信号の信号比
は、単にＬチャンネル信号あるいは、Ｒチャンネル信号
の時より、模範歌唱信号が強調された信号に改善され
る。これにより、音声の特性の測定では、元の波形を保
持している信号の方が特性を測定しやすいという利点と
なる。なお、加算手段２４からの音声信号を第１の帯域
制限フィルタ２５に通せば、さらに模範歌唱信号の抽出
に伴奏の影響を除去することができる。第１の帯域制限
フィルタ２５は、模範歌唱信号の帯域を中心に抜き取る
フィルタで、音声帯域を通過させるバンドパスフィルタ
として帯域設定すれば、通常の男声及び女声の模範歌唱
音声を抽出し、通過帯域以外の伴奏信号に含まれる楽器
などが出す高音成分や低音成分を除去することができ、
加算手段２４の効果とあわせて、模範歌唱信号成分が強
調された信号が抜き取られることになる。

【００３９】この第１の帯域制限フィルタ２５の出力
は、音声多重の場合と同様に、抽出音声として利用する
ことができる。第１の帯域制限フィルタ２５の出力は、
利用者の音程と、模範歌唱の音程比較する場合には、音
声多重の場合にも音声多重でない場合でもそのまま音程
検出手段（図示せず）への入力とすることができるた
め、従来例のように信号選択手段１１を特に設ける必要
もない。

【００４０】このように音声多重方式の場合でもステレ
オ方式の場合でも、抽出された音声は、カラオケ利用者
のために、いろいろと利用することができる。例えば、
音声の特性には音程や音量などがあるが、カラオケ歌唱
の上手下手を左右する音程の検出の場合は、例えば入力
信号の周期を測定することででき、具体的な周期の測定
は、入力信号のゼロクロス間の時間をカウンターなどで
測定することにより容易に実現できる。

【００４１】以上のように本実施の形態によれば、伴奏
が同一である音声多重の場合でも、伴奏が同一でない場
合でも、識別コードに応じて極性を反転して振幅を変更
して模範歌唱を抽出するため、小型で安価でありなが
ら、効果的な歌唱の練習をするための音声抽出制御装置
を構成できるという利点を有している。

【００４２】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２の音声抽出制御装置の構成を示すブロック図であ
る。図２において、２１は音声のＬチャンネル信号入力
端子、２２は音声のＲチャンネル信号入力端子で、いず
れも、ビデオディスクプレーヤ、コンパクトディスクプ
レーヤなどの再生装置等から出力された信号が入力され
る。２３はＬチャンネル信号の極性と振幅を変えられる
利得調整手段、２４はＲチャンネル信号と利得調整手段
２３からの出力を加算する加算手段、２５は加算手段２
４から出力された信号を帯域制限する第１の帯域制限フ
ィルタ、２６はＲチャンネル信号を帯域制限する第２の
帯域制限フィルタ、２７は第１の帯域制限フィルタ２５
と第２の帯域制限フィルタ２６からの出力から各々の信
号の音声の振幅や位相特性を測定する測定手段、２８は
識別コード等による極性の設定や測定手段２７によって
振幅と位相を測定された結果により、利得調整手段２３
でのＬチャンネル信号の利得を変更する信号を出力する
利得変更手段で、以上は上述した実施の形態１の構成を
示した図１の構成と同様なものである。２９は信号検出
手段を示し、第１の帯域制限フィルタ２５及び第２の帯
域制限フィルタ２６から出力された音声信号が規定以上
の振幅かどうかを検出する。図１の構成と異なるのは、
信号検出手段２９が、規定された時間内に出力された音
声信号の振幅値を検出し、規定振幅値以上の振幅の有無
を検出することにより、利得変更を可能とした点であ
る。

【００４３】さて、実施の形態１の例では、第１のチャ
ンネルの伴奏信号と第２のチャンネルの伴奏信号が、振
幅を調整させればキャンセルできる場合で説明したが、
実際には、振幅だけでなく第１のチャンネルの伴奏信号
と第２のチャンネルの伴奏信号に位相差がある場合があ
る。あるいは、最初から音声多重でないステレオ信号の
形態で伴奏信号が記録されており、第１と第２のチャン
ネルの伴奏信号が全く異なる場合がある。

【００４４】そこで、伴奏信号を充分キャンセルできて
いない場合は、信号検出手段２９により、信号振幅レベ
ルを測定し、伴奏の消え残りが多いことを検出判定す
る。

【００４５】図３は、この信号検出手段２９の具体的な
構成例を示すブロック図である。図３において、３１は
帯域制限された信号の信号振幅が一定値以上かどうかを
判定するために、信号振幅レベルを検出するレベル検出
手段、３２はレベル検出手段３１等の計測期間や間隔を
計時する計時手段、３３は規定時間内に検出された振幅
レベル値を累積加算する累積加算手段、３４はレベル検
出測定結果や、累積加算結果と計時結果から、累積加算
値を経過時間を除算し平均値を求めた結果を利得変更手
段２８に出力する検出結果出力手段である。

【００４６】以上のように構成された信号検出手段２９
について動作を説明する。実施の形態１の場合と同様
に、測定手段２７により、利得調整手段２３から出力さ
れたＬチャンネル信号の伴奏信号とＲチャンネル信号の
伴奏信号の振幅と位相が一致していれば、加算手段２４
の出力の振幅が最小になるように利得調整手段２３の振
幅を制御する。次に、第１の帯域制限フィルタ２５の出
力が信号検出手段２９に入力され、レベル検出手段３１
で振幅値が検出される。レベル検出手段３１は、モノラ
ルの伴奏信号をキャンセルした場合の第１の帯域制限フ
ィルタ２５の出力に比べ、大きい値を規定値とする。

【００４７】ここで、規定値の設定に関しては、回路の
位相特性などから伴奏を完全にゼロにすることができな
い場合があるので、モノラルの伴奏信号を正確にキャン
セルしたときに比べ、２から３倍の振幅値と設定すれ
ば、判定の精度に余裕がでてくる。

【００４８】次に、レベル検出手段３１で規定以上の振
幅レベルを検出すれば、計時手段３２が計時を開始し、
計測時間と間隔が決定され、その間一定間隔で、振幅レ
ベルを検出するように指示する。

【００４９】計時が開始された後、規定間隔で規定計測
期間、音声信号の振幅レベルを繰り返し検出する。検出
された振幅レベル値は累積加算手段３３で、加算され
る。規定計測期間が経過すれば計時を中止し、累積加算
値を計時期間で除算し、平均値を求める。

【００５０】累積加算値の平均値を用いるのは、利得調
整を行った結果においても、音声入力信号の位相特性が
悪く、減算に時間差が発生し、ヒゲ状の信号となる場合
があるが、音声抽出の妨げとならない程度の瞬時の差で
あるならば、このような短い時間の振幅レベル検出結果
を除外するためである。しかしながら、瞬時の差ではな
く、連続して規定値以上の振幅レベル値が検出されるよ
うな場合では、累積加算を行うことによって、平均値が
上昇するために、伴奏の消え残りが多いことを検出する
ことができる。

【００５１】検出結果出力手段３４が、累積加算値の平
均値の結果を出力することによって、利得変更手段２８
は、規定値以上の平均値を有する音声信号であるかを判
定することができる。

【００５２】さらに伴奏等の消え残りの成分の検証精度
を高めるためには、第２の帯域制限フィルタ２６からの
出力信号も利用する。第１の帯域制限フィルタ２５及び
第２の帯域制限フィルタ２６からの出力信号である音声
信号の振幅値を規定時間一定間隔で測定し、第２の帯域
制限フィルタ２６からの入力が規定以上の振幅値を示し
た後に、第１の帯域制限フィルタ２５からの入力を振幅
値を累積加算する。この累積加算された振幅値の平均値
が規定値以上を示す検出情報の場合に、音声多重された
音声入力信号でないと判定する。これは利得調整手段２
３による利得の変更が行われた後でも、入力された音声
信号の振幅レベル値が曲によっては小さい場合があり、
消え残りの検証には不適な場合が存在するからである。
曲の開始でまだ模範歌唱が始まらないときでも、模範歌
唱信号を含む音声入力信号が、第２の帯域制限フィルタ
２６に入力された音声信号が規定値より小さい場合に
は、第１の帯域制限フィルタ２５から入力された音声信
号の振幅も小さいことが想定される。元の伴奏信号その
ものが小さい時には、振幅レベルも小さい時があり、利
得調整結果の判断に、模範歌唱を含む音声入力信号側の
振幅レベルを参考にして、音声多重の利得調整の検証を
行うために、より検証精度を高めることができる。

【００５３】信号検出手段２９による消え残り信号の振
幅レベルの検出は、測定手段２７で測定された結果によ
り、利得変更手段２８が利得を変更する信号を利得調整
手段２３に出力して、利得調整が一旦終了したあとで開
始される。

【００５４】これは、利得変更手段２８の信号により利
得調整手段２３が動作を終了しないうちは、伴奏信号が
充分キャンセルできていないため、振幅の大きな信号が
入力される場合があるので、その時は判定するのに値し
ないから、その時間は判定を行わないようにするためで
ある。

【００５５】また、この利得調整を、曲の先頭で動作を
行えば、それに伴って信号検出手段２９による消え残り
レベルの判定も自動的に曲の先頭で行うことができる。
まず音声多重と仮定して一方の音声入力信号の極性を反
転させて、利得を調整する。しかしながら第１のチャン
ネルの信号と第２のチャンネルの信号の伴奏が一致しな
いために、加算手段２４により充分に伴奏をキャンセル
できないときには、信号検出手段２９が信号振幅を検
出、判定することで、極性を反転させて加算しても模範
歌唱を正しく抽出できないことがわかる。そこで次に、
両方の極性を一致させて、両方の音声入力信号を加算す
ることにより模範歌唱の抽出を試みる。

【００５６】このように、本発明では、音声入力信号に
音声多重でない信号が再生されても、再生信号から適当
でないことを判別し、音声多重でない信号として、模範
歌唱を抽出する手段に切り換えるために、より多くの曲
に対応した音声抽出制御装置を構成することができる。

【００５７】曲の先頭から、利得を調整するためには、
利得変更手段２８に、曲の頭出し信号を入力する必要が
ある。この頭出し信号は、ビデオディスクに記録された
曲をサーチし、頭出しを終了したことを知らせる信号で
ある。一般に、ビデオディスクには、各曲毎にチャプタ
とよばれる区分がなされ、各チャプタに番号が付与され
ているのが普通である。チャプタ番号はビデオディスク
の位置情報として映像信号などに重畳されており、映像
信号が復調された後で、分離して検出される。さらに、
チャプタを指定してサーチする機能は、通常の再生手段
に備えられている場合が多い。そこで、ビデオディスク
などでカラオケを楽しむときには、チャプタを指定し、
サーチされた結果、曲の頭出しがなされる。このような
頭出しが終了したことを知らせる頭出し信号を利得変更
手段２８に入力することにより、利得調整を開始するこ
とができる。

【００５８】一方、第１の帯域制限フィルタ２５通過後
の音声信号は、信号検出手段２９に入力され、振幅レベ
ル判定が行われるが、このとき先の頭出し信号を基準
に、利得変更手段２８による利得調整手段２３の動作を
終了するのに必要な時間以上が経過した後に、判定動作
を行えば、正しく振幅レベル判定が行える。

【００５９】また再生ディスクに、音声多重等のコード
が記録されていないディスク（例えばＶＣＤ等）を用い
る場合では、まず曲の先頭から、仮に音声多重の入力と
して一方の音声入力信号の極性を反転して利得を調整
し、伴奏の消え残りレベル検出を行い、規定値以下であ
れば、音声多重信号として扱い、規定値以上であれば、
音声多重でないステレオ方式の音声入力信号として、極
性を元に戻して利得を調整し、模範歌唱信号を抽出す
る。このように本発明では、音声多重等のコードが記録
されていない場合においても、適切に模範歌唱を抽出す
ることができる。音声入力信号には、ビデオディスクや
ＶＣＤ等の再生メディアから再生した音声入力信号を入
力する場合について説明したが、外部機器から入力する
場合についても同様の効果を得ることができる。

【００６０】以上のように本実施の形態によれば、入力
される音声入力信号の特性に応じて利得を変更し調整す
る手段を有するために、音声入力信号の仕様がわからな
い場合においても、適切に模範歌唱を抽出できるため、
小型で安価でありながら、効果的な歌唱の練習をするた
めの音声抽出制御装置を構成できるという利点を有して
いる。

【００６１】なお、上述した実施の形態ではどれもＬチ
ャンネルとＲチャンネルといった２つの音声入力信号に
ついて説明してきたが、これが３つ以上の音声入力信号
を有する場合においても同様の構成で効果を得ることが
できる。例えば、図１の場合、模範歌唱信号が記録され
ている音声入力信号をＲチャンネル信号入力端子２２に
入力し、それ以外の音声入力信号のうち、伴奏信号が記
録されている音声入力信号をＬチャンネル信号入力端子
２１に入力する構成とすれば良い。再生するメディア等
に再生される音声入力信号の仕様が記録されている場合
には、その内容に従って入力端子を切り換えれば、適切
な模範歌唱信号を抽出することができる。仕様が記録さ
れない場合においては、３つ以上の音声入力信号をそれ
ぞれ測定手段２７に入力し、それぞれの信号の振幅値を
一定時間計測し、模範歌唱信号がどの音声入力信号に該
当するかを判定し、入力する端子を切り換える構成とす
れば、これに対応することができる。

【００６２】また、第１の帯域制限フィルタ２５と第２
の帯域制限フィルタ２６を、仮にフィルタ定数の変更が
できない方法で構成した場合には、音声多重の音声入力
信号のときと、それ以外のときで、同一の周波数特性を
有する帯域通過フィルタとして機能するフィルタ定数を
設定すればよい。逆に、帯域制限フィルタをＤＳＰ等で
実現すれば、構成要素を変更することなく、フィルタ定
数のみをマイコンのプログラム等で任意に変更すること
ができる。音声多重方式でそれぞれの音声入力信号を減
算する場合と、音声多重でない方式の音声入力信号を加
算する場合で、異なる周波数特性を有する帯域通過フィ
ルタを用いれば、さらにより模範歌唱を的確に抽出でき
る場合がある。なぜならば加算したステレオ方式の音声
入力信号の場合、模範歌唱以外に模範歌唱の周波数成分
に近い周波数特性を有する伴奏信号が、減算された音声
多重の音声入力信号の場合より、残ってしまうことが多
く、より通過帯域を絞りこんだ帯域制限フィルタを構成
すれば、有効に模範歌唱を抽出することができるからで
ある。

【００６３】さらに、上述した実施の形態の音声抽出制
御装置に入力される複数の音声入力信号はレーザディス
ク等のカラオケ専用ディスクを再生して得られたものと
して説明したが、必ずしもこれに限らず、音声多重方式
あるいはステレオ方式の音声入力信号であれば、例えば
通信手段で受信した複数の音声入力信号であっても、同
様の効果が得られるのはいうまでもない。

【００６４】

【発明の効果】以上のように本発明は、音声入力信号が
音声多重の入力方式であっても、音声多重でない入力方
式であっても、音声入力信号の特性に応じて極性を反転
させて振幅を変更させて利得を調整することにより、入
力方式に適した模範歌唱を抽出できるので、小型で安価
でありながらカラオケ練習に有効な音声抽出制御装置が
提供できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における音声抽出制御装
置の構成を示すブロック図

【図２】本発明の実施の形態２における音声抽出制御装
置の構成を示すブロック図

【図３】同、音声抽出制御装置の信号検出手段の構成を
示すブロック図

【図４】従来の音声抽出制御装置の構成を示すブロック
図

【符号の説明】

２１ Ｌチャンネル信号入力端子 ２２ Ｒチャンネル信号入力端子 ２３ 利得調整手段 ２４ 加算手段 ２５ 第１の帯域制限フィルタ ２６ 第２の帯域制限フィルタ ２７ 測定手段 ２８ 利得変更手段 ２９ 信号検出手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の音声入力信号の少なくとも一つに
   対して極性と振幅を変更できる利得調整手段と、前記利
   得調整手段の出力信号と前記利得調整手段に入力されな
   い他方の音声入力信号とを加算する加算手段と、前記加
   算手段の出力信号を帯域制限する第１の帯域制限フィル
   タと、前記他方の音声入力信号を帯域制限する第２の帯
   域制限フィルタと、前記第１及び第２の帯域制限フィル
   タの出力信号の振幅と位相を測定し測定結果情報を出力
   する測定手段と、前記測定結果情報によって前記利得調
   整手段を制御する利得変更手段とを備えたことを特徴と
   する音声抽出制御装置。
2. 【請求項２】 測定手段での測定結果情報として、第１
   の帯域制限フィルタからの入力信号が規定値以上の振幅
   値を示し、第２の帯域制限フィルタからの入力信号が規
   定値以下の振幅値を示す場合に、利得変更手段が音声入
   力信号の利得をゼロにするように利得調整手段を制御す
   ることを特徴とする請求項１記載の音声抽出制御装置。
3. 【請求項３】 複数の音声入力信号の少なくとも一つに
   対して極性と振幅を変更できる利得調整手段と、前記利
   得調整手段の出力信号と前記利得調整手段に入力されな
   い他方の音声入力信号を加算する加算手段と、前記加算
   手段の出力信号を帯域制限する第１の帯域制限フィルタ
   と、前記他方の音声入力信号を帯域制限する第２の帯域
   制限フィルタと、前記第１及び第２の帯域制限フィルタ
   の出力信号の振幅と位相を測定し測定結果情報を出力す
   る測定手段と、少なくとも前記第１の帯域制限フィルタ
   の出力信号を入力し規定値以上の振幅の有無を示す検出
   情報を出力する信号検出手段と、前記測定結果情報と前
   記検出情報とによって前記利得調整手段を制御する利得
   変更手段とを備えたことを特徴とする音声抽出制御装
   置。
4. 【請求項４】 一つの音声入力信号を音楽の伴奏信号と
   し、他方の音声入力信号を前記伴奏信号と模範歌唱信号
   を加算した信号とし、 利得変更手段は、各々の前記伴奏信号が音声多重方式に
   よるモノラルで同位相である音声入力信号の時には、利
   得調整手段が一つの音声入力信号の極性を反転して利得
   を調整するように、逆に音声多重方式による音声入力信
   号でない時には、前記利得調整手段が複数の音声入力信
   号の極性を一致させて利得を調整するように、前記利得
   調整手段を制御することを特徴とする請求項１又は請求
   項３記載の音声抽出制御装置。
5. 【請求項５】 信号検出手段は、第１の帯域制限フィル
   タの出力信号の振幅値を規定時間一定間隔で測定し累積
   加算した平均値が規定値以上を示す場合に、複数の音声
   入力信号が、音声多重方式による音声入力信号でないと
   判定する検出情報を出力することを特徴とする請求項４
   記載の音声抽出制御装置。
6. 【請求項６】 信号検出手段は、第２の帯域制限フィル
   タからの入力信号の振幅値が規定値以上を示した後に、
   第１の帯域制限フィルタからの入力信号の振幅値を累積
   加算した平均値が規定値以上を示す場合に、音声多重方
   式による音声入力信号でないと判定する検出情報を出力
   することを特徴とする請求項４記載の音声抽出制御装
   置。
7. 【請求項７】 利得変更手段は、利得調整手段が最初に
   一つの音声入力信号の極性を反転して利得を調整し、検
   出情報により音声多重方式による音声入力信号でないと
   判定した時には複数の音声入力信号の極性を一致させて
   利得を調整するよう利得調整手段を制御することを特徴
   とする請求項５記載の音声抽出制御装置。