JPS60260083A - 採点装置 - 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】 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
置と共に用いて、ユーザーの唄う音声信号を、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信号を再生。

拡声し、これに合わせてユーザーが歌を唄うと上記演奏
音楽信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、
歌唱方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、−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のトラック１０１に歌手などのボーカル
信号が、第２のトラック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楽信号を、磁気ヘッド２０１と
増幅器２０２よりなる第１の磁気テープ再生手段２と、
磁気ヘッド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４
０１と増１隅器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、自分の唄が手本となっているボ
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
ー自身には分らないという欠点があり、又聞違った唄い
方をしていてもユーザー自身はそれに気づかない寸まで
あったりして、個人での練習をする際には自ずと限界が
生じ、興味がなくなって練習意欲もなくしてし１うこと
も多いという欠点を有していた。

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・表示して、ユーザーの歌唱力に対する一つの客観
的評価手段を提供することを目的とするものである。

発明の構成 本発明の採点装置（は、入力される第１の音声信号の基
本周波数を検出する第１の音程検出手段と、入力でれる
第２の音声信号の基本周波数を検出する第２の音程検出
手段と、第２の音声信号の信号レベルの変化を検出する
レベル変化検出手段と、第２の音声信号のレベルが変化
した時点付近の第１の音声信号の基本周波数と第２の音
声信号の基本周波数とを比較演算して、第１の音声信号
が第２の音声信号と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、得点を表示する得点表示手
段とから構成されており、この構成によって、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
ル信号の再生音声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音声信号
ととの程度合致しているかが得点として表示されるため
ユーザーは自分の歌唱力が記録媒体のボーカル信号と比
較してどの程度のレベルであるかが認識できるものであ
る。

実施例の説明 第３図は本発明の〜実施例を示すブロック図である。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は音声多重式の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は磁気ヘッド、２０２は増幅器である。７は第１
の波形変換手段で、ユーザーが唄った音声の信号をパル
ス信号へ変換するものである。８は第２の波形変換手段
で、記録媒体のボーカル信号をパルス信号へ変換するも
のである。９は第１の音程検出手段で、ユーザーが唄う
音声の基本周波数を検出するものである。１Ｑは第２の
音程検出手段で、ボーカル信号の基本周波数全検出する
ものである。

１２はレベル変化検出手段で、ボーカル信号のレベル変
化の検出を行なうものである。１３は得点計算手段で、
ボーカル信号の信号レベルが変化した°時点付近のユー
ザーが唄う音声の基本周波数とボーカル信号の基本周波
数とを比較演算してユーザーが唄う音声信号がボーカル
信号と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。

１４は得点表示手段で、前記得点計算手段１３て算出さ
れた得点をユーザーに知らせるために得点表示を行なう
ものである。

第４図は本実施例の具体的な構成を示すブロック図で、
上記ユーザーの唄う音声の音程検出、ボーカル信号の音
程検出、得点の計算の機能をマイクロコンピュータ１５
で実現したものでアル。

第５図（徒前記第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８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　、７０６　。

７０９はコンデンサ、７０７は演算増幅器（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。

０Ｐアンプ７０７と抵抗器７０２．７０４　。

７０５とコンデンサ７０３．７０６とは低域通過形のア
クティブフィルタを構成しており、入力端子子０１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ィブフィ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７１２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の波形変換手段アに
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はれ、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。

又、レベル変化検出手段１２はアナログディジタル変換
器や従来のアナログ技術およびディジタル技術応用のサ
ンプルホールド回路などで現在のレベルと以前のレベル
とを比較することにより実現できる。

以下、第７図のマイクロコンピュータの処理動作の要部
を示すフローチャートにもとづいて本実施例の動作を−
説明する。

１ず、装置の電源は投入されでおり、マイクロコンピュ
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。

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、レベル変化検出手段１２の出力によりステッ
プ１８で信号レベルが増大したか否かをチェックし、増
大していればステップ１９でマイクロコンピュータ１５
に入力された第２の波形変換手段８の出力である音声の
基本周波数の逆数の棒の値を表すパルスの時間幅がディ
ジタル量に変換きれ、記憶される。すなわち第６図（Ｃ
）に示されるパルス信号の′Ｈ″である期間をマイクロ
コンピュータ自身のもっているクロック信号により計数
すれば入力パルスの時間幅のディジタル量への変換が達
成できる。このようにして第６図（Ｃ）におけるｔｌか
らｔ２の時間幅、ｔ３からｔ４の時間幅、ｔ５からｔ６
の時間幅・・・・・・という順で変換が行なわれる。尚
、この時間幅は、音声の基本周波数に反比例する情報で
あり増加すれば音程が低くなったことを示し、減少すれ
ば音程が高くなったことを示している。

次にステップ２０により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すれ、マイ
クロコンピュータ１５に入力された第１の波形変換手段
子の出力であるパルスの時間幅がディジタル量に変換さ
れ、記憶される。

次いで、ステップ２１へと進み、２つの音声信号の基本
周波数の情報である２種の時間幅を比較し、その合致度
を計算し、合致度に応じて得点を算出する。このステッ
プ２１における得点の算出法の一例について以下に述べ
る。例えば第１の音声信号のパルス信号時間幅が９．５
　［ｍｓ　ｊ　、第２の音声信号のパルス信号時間幅が
１０［ｍＪとすればその合致度は（１０−９，５）　／
１０Ｘ　１００＝５〔チ」という風に合致度は算出され
、この合致度の大小に応じて得点に反映される配点を変
えることとする。−例として合致度が３％以内なら１０
０点、３〜５チなら８０点、５〜７％なら６ｏ点。

７チ以上は０点という風に配点をし、−回の採点対象と
なる唄の中で時間幅の合致度の算出をした回数をＮ〔回
〕、時間幅の合致度の算出をした度毎に得た配点１Ｐｎ
Ｊ点〕とすると第１の音声信号と第２の音声信号の合致
度を示す得点Ｐは一例として以下のように表わされる。

上記（１）式による得点計算の一例を挙げてみれば一回
の採点対象となる唄の中で、時間幅の合致度の算出を１
０回行ない、３回は３％以内、４回は３〜５チ、１回は
５〜７％、２回は７チ以上の合致度であったとし、配点
も前記の通りであったとすれは得点Ｐは、１００点満点
中で、 Ｐ　：　（３Ｘ１００＋４Ｘ８０＋ｌＸ６０＋２ＸＯ）
／１０：６８０／１０：　６８　（点）という風に算出
される。

次にステップ２２により採点を終了する時点であるか否
かを判断する。採点を終了する判断のもととなるものと
しては、採点終了の指定をする押しボタンスイッチ（図
示せず）の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
号がなくなった時点で採点開始としてもよい。またその
曲の終了を示す終了信号をあらかじめ記録しておき、そ
の終了信号を検出した時点や、磁気テープの終端検出の
時点を利用することも可能である。

採点終了の時点になっていなければステップ２２よりス
テップ２３へと進み、登録しであるノ（ルス信号の時間
幅のデータをクリアし、次の時間幅情報の収集、比較及
び得点計算へと備え、ステップ１６へと進むこととなる
。

そして、採点終了の時点になればステップ２２からステ
ップ２４へと進み、得点の表示が行なわれる。

嗜　さて、ここでボーカル信号の信号レベルが増大した
時点付近の２種の音声信号のパルス時間幅全比較するこ
との意味について第８図の唄い方の変化説明図を用いて
説明を行なう。第８図（１）はマイクから入力されるユ
ーザーの唄、第８図イ）はプロ歌手による音声多重媒体
のボーカル信号の一例とする。

第８図（ｂｌと＋８）で示すようにアマチュアのユーザ
ーはボーカル信号を唄っているプロ歌手のようにはこぶ
しやバイブレーションと呼ばれる一つの発声の中での周
波数や信号レベルの変化を自由に行なうことができない
ことが多い。

このため第８図の例に示すような場合においてユーザー
の唄とボーカル信号の唄とのそれぞれの周波数を逐一連
続的に比較して採点してしまってはこれらのこぶしやバ
イブレーションの影響が大きく表われる。例えば第８図
（＋）の２Ｇ点以降のようにプロ歌手によるボーカル信
号はバイブレーションにより周波数が大きく変っており
、ユーザーの唄はバイブレーションがかからないためほ
ぼ一定の周波数なのでこの部分では非常に低い評価得点
しか得られないことが生じる。これらのこぶしやバイブ
レーションはプロ歌手でも個人差が大きく表われ、又、
同一人物でも毎回同じようには発声できないため、唄を
採点する際にはこぶしやバイブレーションをも含めて連
続的にユーザーの唄とボーカル信号の唄とを比較し採点
すると採点得点のバラツキが非常に大きくなってし壕う
。

本発明は以上のような不都合を解決し、第８図の例では
、第８図（旬に示すように２Ａ点の次は２Ｂ点、２Ｂ点
の次は２Ｃ点という風にボーカル信号の信号レベルが大
きく増大する時点付近のこぶしやバイブレーション等が
生じていない部分でのユーザーの唄の音声信号の基本周
波数とボーカル信号の音声信号の基本周波数との比較を
行ない、こぶしやバイブレーション等の個人差の大きく
表われる部分での比較を行なわないために実際に人間が
耳で聴いて採点評価する場合の評価得点に近いより正確
な採点が行なえることとなる。

以」二のように本実施例によれば、磁気テープ等のボー
カル信号の信号レベルが変化した時点付近のユーザーの
音声信号の基本周波数の情報とユーザーの唄う音声信号
の基本周波数の情報とを比較し、その合致度を得点とし
て算出し、表示することができるので、こぶしやバイブ
レーション等の唄い方の個人差を除外したユーザーの歌
唱力に対する一つのより正確な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、１だ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ィブフ、ｆ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−ディジタル変換器で直接ディジタル値のパ
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、音程検出手段、得点計算手段等ヲマ
イクロコンピュータにより実現したがこれらを従来の汎
用ロジッ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、音程検
出手段を設けたが、これらを１系統のみとし、時分割で
ユニ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Ｈ″の場合の時間幅を第６図（Ｃ）において、ｔｌ
からｔ２の時間幅の次はｔ３からｔ４の時間幅というよ
うにすべて検知して音声信号の基本周波数、すなわち音
程を検出するようにしているが、例えば、第６図（Ｃ）
においてｔ、からｔ２の時間幅の次はｔ５からｔ６の時
間幅というように１つずつ、とびとびに時間幅を検出し
てもよいし、波形変換手段の出力であるパルス信号の“
ＨＩ＋となる１つの時間幅に比べて十分長い一定期間の
間の波形変換手段の出力であるパルス信号のＨ′”とな
る時間幅を全パルスについて、又は一部分のパルスにつ
いて調べ、１つのパルス当りの平均時間幅や最大時間幅
等をめて、この平均時間幅等により音声信号の音程を検
出するようにしてもよいし、パルス信号のＨ″の時間幅
でなく、“′Ｈパの立上りから次の“Ｈ１１の立上り壕
での時間幅というようにパルス−周期分の時間幅をめて
処理してもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、２つの音声信号をパルス信号に
変換する２つの波形変換手段と、その出力をもとに２つ
の音声信号の基本周波数を表す情報を検出する２つの音
程検出手段と、採点の基準となる音声信号の信号レベル
の変化を検出するレベル変化検出手段と、採点の基準と
なる音声信号の信号レベルが変化した時点伺近の基本周
波数の情報である２つの音声信号のパルス時間幅の音声
信号の合致度をこぶしやバイブレーション等の唄い方の
個人差を除外して得点として得ることができる。

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、自分は何点の歌唱力があるかという客観的判断手段
を提供できることとなり練習の効果は犬なるものがある
。

【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
の音声多重トラックの説明図、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」のブロック図、第３図は本発明の
一実施例の要部ブロック図、第４図は本実施例の具体的
構成を示すブロック図、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ュータの処理動作の要部を
示すフローチャート、第８図は唄い方の時間的変化全説
明するための唄い方の変化説明図である。 ア・・・・・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、１２′・・・・・・レベル
変化検出手段、１３・・・・・得点計算手段、１４・・
・・・得点表示手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 （ 第４図 第６図

Claims (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の音声信号の基本周波数を検
   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の音声信号の基本周波数を検出する第２の音程検出手
   段と、前記第２の音声信号の信号レベルの変化を検出す
   るレベル変化検出手段と、前記レベル変化検出手段によ
   り前記第２の音声信号のレベルが変化したと検出された
   時点付近の前記第１の音程検出手段の出力である前記第
   １の音声信号の基本周波数と前記第２の音程検出手段の
   出力である前記第２の音声信号の基本周波数とを比較演
   算して、前記第１の音声信号が前記第２の音声信号とど
   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。