JPS5997199A - 歌唱音階判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く本発明の技術分野〉 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。

く本発明がなされるに至った技術背景〉歌唱訓練のため
人間の歌唱時の歌唱力を実時間で判定する装置の歌唱音
階判定装置としてバンドパスフィ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
オクターブ近くあって、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ィルターを備えていた。

従って、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、中心周波数が変えられる１２個のバンドパ
スフィルターを利用して４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って歌唱力判定の
歌唱音階データとするものであり、簡単な回路構成でよ
り確実な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
図面に従って詳細に説明する。

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ック的電気回路図であって、
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、ここで
は歌詞のない曲とこの曲を歌唱するに当っての正しい音
階データ（基準音階データ）とヲ夫々異るチャンネルに
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っている。

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
ードのディ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
算式を以っ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６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６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、」二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ォン、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ック分周器にして、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クロックパルスの発
振周波数（クロック周波数をＩ／２　、　］／４　、　
Ｖ８及び１／１６の４段階（乙即ち、第１から第４オク
ターブのオクターブ域に従って分周するものである。

１０１乃至１０１２は」−記者クロック分周器９１乃至
９１２に対応して設けられたスイッチキャパシタフィル
タ方式によるバンドパスフィルターにして、夫々共通し
て上記マイクロフォン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ィルター１０１乃至１０１２は夫々
印加されるクロック周波数で第２図のように中心周波数
が決定されるもので、クロッ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ィルター１０１　乃至１０
１２で１オクタ一ブ分のフィルタ一群を構成できるが、
上記クロック分周器９１乃至９１２と関係して該クロッ
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１
２の音階の音を弁別して通すことができる。

１１１乃至１１．２は各バンドパスフィルター１０１乃
至１０Ｉ２に対応して設けられたピークホールド回路に
して、各バンドパスフィ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
にてディジタルコード化されるように成っている。

１３は上記容性コンバータ１２］乃至１２１２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ォン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ュータで容
易に実現できることから、マイクロコンピュータで構成
したものとして作用の項でフローチャートを参照に詳説
する。

１４は上記マイクロフォン７から入力される実歌Ｕ昌信
づを増幅するアンプ、１５はこのアンプ出力のピーク値
を検出しホールドするピークホールド回路、１６はこの
ピークホールド回路１５からの出力をディジタル信りに
変換する％変換器にして、そのディジタル化した信号を
判定回路１３に与える。

このアンプ１４．ピークホールド回路１５及びＡ／Ｄ変
換器１６の設けられる理由は」二記マイクロフォン７よ
り入力した実歌唱信号の実歌唱音階を判定するに際し、
その初期において判定回路１３の判定動作開始の時期を
被採点者の歌唱開始点に同期させる必要がある。

そこで、本発明では判定動作の開始初期にマイクロフォ
ンより入力する信号を上記アンプ１４、ピークホールド
回路１５及びＡ、／Ｄ変換器１６を通して判定回路１３
に導入し、この入力レベルＤｄ判定回路１３において予
め設定した実歌唱信号あり、なしの判断基準となる規定
レベルＤＮと比較し、入力レベルＤｓが規定レベルＤＮ
より大であるなら実歌唱信号の冒頭が入力したとし判断
して判定回路１３が分周比コントロール信号を出力して
実歌唱音階の判定動作を開始するようにしている。

尚、上記アンプ１４．ピークホールド回路１５及びＡ／
ｐ変換器１６を総称して信り一レベル検出器１７と言う
。

〈本発明の作用〉 本発明は斜上のように構成されるものであり、次にその
作用について第３図のフローチャートを参照して説明す
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ィジタ
ル信う−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
フォン７にて実歌唱信ち−に変換され次段の各バンドパ
スフィルター１０１乃至１０１２に共通して与えられる
。

他方、判定回路１３は上記テープレコーダ部１の駆動と
同時に実歌唱音階の判定動作開始の時期状態になり、そ
の初期において、信号レベル検出器１７より得られる竹
データの入力レベルを読み込みＤｓとした後、この入力
レベルＤＳと規定レベルＤＮのＤＳ＞ＤＮを判断スル（
■、■）。

コノ比較の結果、入力レベルＤｓが規定レベルＤＮより
小、即ち、Ｎｏであれば今一度、ステップ■に戻り、又
、ＹＥＳであれば次のプログラムに従って実歌唱信号の
判定動作を開始する。

即ち、プログラムでは低いオクターブから順に判定する
ことになっているため、判定回路１３は初期においてオ
クターブ番ｉｎ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、ｎ−４で最高域オクターブを示す。

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Ｄｏを規定レベルＤＲとする（■）ト共に（■）の
ステップで各バンドパスフィルター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ィルタ
ーに正しくなるように各クロック分周器９１乃至９１２
の分周比１／／Ｎを設定する。

但し、分周数ＮはＮ＝２５’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にＮ
−１６となり分周比はｌ／１６　に設定される。

従って、判定回路１３からはこの分周比（１，、’、　
５　）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ｌ／＋６（！：なる。

番号周器９１乃至９１２はこの分周比（＋／］　６　）
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
る基準周波数（６９，８ＫＨｚ乃至１３１．９ＫＨｚ）
を分周して第２図に示すように４．４ＫＨｚ乃至８２Ｋ
Ｈ２のクロック周波数のクロックパルスを出力してバン
ドパスフィルター１０１乃至１０１２の中心周波を８７
　Ｈｚ乃至１６５Ｈｚに決める。

この時判定回路１３は」−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ィルターの中心周波数が決
まり、そのフィ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オクターブに従って
、実歌唱信号における実歌唱音階を判定するため、フィ
ルタ出力レベルのチェックに入る。

このチェックする理由は上記マイクロフォン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（ロ）の周波数成分が対応するバンド
パスフィルター１０３を通過すると同様に夫々その周波
数成分に応じたバンドパスフィルターを通過して次段の
ピークホールド回路１１＋乃至１１１２に到、ここでそ
のピーク電圧値を検出されると共に次の〜悄変換器１２
１乃至１２１２でディジタル化されて上記実歌唱音階（
ａと同時に判定回路１３に入力されるためである。

尚、この判定回路１３に入力される各バンドパスフィル
ターからのフィ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
値を持って入力されることは言うまでもない。

そこで、判定回路１３はこのフィルター出力レベルのチ
ェッ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は各オクターブでの（ファ）から（ミ）までの
音階の番号を示すもので、１が（ファ）。

２が（＃ファ）、・・・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
フィルター出力レベル、即ち、バンドパスフィルター１
０１のフィルター出力を性変換したＡ／／Ｄデータを読
み込み、これをＤｊ（Ｄ＋）　　とする（■）と共にこ
のフィルター出力Ｄｊ　を上記規定レベルＤＲと比較す
る。即ち、Ｄｊ　＞Ｄ　Ｒを判定する（■）。

その結果、若し、Ｄ４、即ちＤｌが規定レベルＤＲ１Ｊ
２Ｌ下（Ｎｏ　）　すら、バンドパスフィルター１０１
に入力塙）る周波数成分を持つ音階が実歌唱音階ではな
いと判定して、次のステップ（［相］）で今、判定した
音階番ｅｊ［Ｉ）が一番高い音階の１２番目か否かを判
定する。

そして、このステップ［相］でＮｏの判定が出ると」−
記プログラム■の音階番号Ｊの指定に戻り、前回の音階
番”ｊ　（ｊ＝　］　）に１を加算して、音階番号ｊを
２とし上記■のステップを経て■のステ・ノブでこの音
階番号２に対応するフィルター出力レベルＤ２をＤＲと
比較する。

又、上記ステップ［相］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）のフィルター出力レベルの
チェックを終了したと判断して一つの高いオクターブ域
に移行するべく次のステップ０に進む。

このステップ０では今、判定していたオクターブ域のオ
クターブ番号ｎが４であったか否かを判断する訳で、こ
こではＮＯと言う判断が出て元のステップ■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として各
クロック分周器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ップ■乃
至■及び［有］の動作を実行することとなる。

尚、上記ステップ０でＹＥＳの判断か出ると、判定回路
１３はステップ■のオクターブ番づｎの指定でオクター
ブ番号ｎを■とし、再び最低域のオクターブから判定動
作を実行することとなる。

さて、上述のような第１オクターブ域におけるフィルタ
ー出力レベルのチェック動作で判定回路１３がステップ
■乃至［相］を繰り返えし、その結果、上記実歌唱音階
（シ）（音階番’１＝７）に対応するバンドパスフィル
ター１０７　、即チ、’１０変換器１２７より得られる
フィルター出力レベルＤ７を規定レベルＤＲと判定する
に至ると、Ｄ７が規定レベルＤＲより犬となっているこ
とから判定回路１３Ｄ７）ＤＲ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）の音階を示すディ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（０）。

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、」１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
各音階チェッ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
て次に発声された歌声の実歌唱音階の判定に入るへく上
記ステップ■のオクターブ番号ｎの指定に戻り、オクタ
ーブ番しｎを再び】とする。

本発明は斜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
ップ■から■の課程を繰り返して各フィルター出力レベ
ル（第１乃至第１２の音階全てのもの）をチェックして
も、規定レベルＤＲ以」−の出力レベルが得られない場
合には実歌唱音階が無かったものと判定回路１３は判断
し、次の実歌唱信号の入力を待つこととなる。

〈本発明の効果〉 本発明は斜上のように構成されるものであるから、実歌
唱音階の判定動作の開始初期に判定回路において信号レ
ベル検出器からの入力レベルと実歌唱信号−（音声信号
）有る。無しの基準となる規定レベルとを比較させ、入
力レベルが規定レベルより犬と判断した時点より判定動
作を開始するようにしたものであるから、判定動作の開
始を被採点者の歌唱開始に同期させることができ、より
正確な歌唱力の採点が実行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
すブロック的電気回路図、第２図は同」二の装置におい
てオクターブ番号に対する分周比。 クロッ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
ャートである。 ７：マイクロフォン、９１乃至９Ｉ２：クロック分周器
、１０１乃至１０．２　：バンドパスフィルター、＋３
：実歌唱音階判定回路、１７：信号レベル検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｌ　平均律１２音階の周波数のバンドパスフィルターの
   各フィルター出力を受けて、該フィルター出力より実歌
   唱信号の実歌唱音階を判定する実歌唱音階判定回路と、
   マイクロフォンより入力される信号の入力レベルを検出
   する信号レベル検出器とからなり、上記実歌唱音階判定
   回路は上記信号レベル検出器から入力される信号の入力
   レベルを実歌唱信号有無の基準レベルとなる規定レベル
   と比較し、上記信号の入力レベルか規定レベルより大と
   なったとき上記実歌唱音階の判定動作を開始するもので
   あることを特徴とする歌唱音階判定装置。