JPS60261214A - 強弱検出装置 - 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適用可能な強弱検出装置に関
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」と呼ばれるものがあり、広
く普及している。

上記「カラオケ装置」に用いられ、−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」とよばれるも
のがあり、急速に普及してきている。

この音声多重テープとは第１図に示すように磁気テープ
１における第１のトラツク１ｏ１Ｖｃ歌手のボーカル信
号が、第２のトラック１０２に楽器等の演奏信号がそれ
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
信号および演奏信号を、磁気ヘッド２０１と増幅器２０
２°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よシカる第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４０１と増幅
器４０２よシなるマイク入力手段４の出力とともに混合
増幅器６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、手本となっている歌手の
ボーカル信号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
にはわからないという欠点があった。この欠点を解消す
るものとして、音声多重式の記録媒体に記録されている
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２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「音声多重
採点装置」、あるいは「音多採点機」と呼ばれる採点装
置の付属した演奏装置が販売されている。この「音多採
点機」の付属した演奏装置は第３図に示すような構成で
あり、第２図の音声多重式の「カラオケ装置」に、マイ
ク入力手段４の出力信号をパルス信号あるいはディジタ
ル信号に変換する第１の波形変換手段７、第１の磁気テ
ープ再生手段２の出力音声信号をパルス信号あるいはデ
ィジタル信号に変換する第２の波形変換手段８、前記の
２つの波形変換手段の出力信号を演算処理することによ
り、マイク入力手段４からのユーザーの音声が第１の磁
気テープ再生手段２からのボーカル信号とどの程度一致
しているかを音程の変化などの項目で評価し、その合致
度を得点として算出するマイクロコンピュータ１６．得
点を表示する得点表示手段１４とが加わったものである
。

この「音多採点機」の第１および第２の波形変換手段７
，８により唄の三要素である、音程、リズムメロディを
いかに検出し、具体的にマイクロコンピュータ１６で演
算させるかによって、この「音多採点機」の採点精度が
決才るものであった。

第４図は第１の波形変換手段了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５図の動作説明図とと
もに説明する。

７０１は入力端子、７０２．７０４．７０５　。

７０８．７１０．７１’１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、γ１３は出
力端子である。

ＯＰアンプ７０７と抵抗器７Ｑ２．７０４゜７０６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９入力端子７０１に入力される第６
図（ａ）に示されるような音声信号の高域成分を取り去
シ、同時に０Ｐ７０７の増幅作用により、必要な信号増
幅を行なうものであシ、さらに抵抗器７Ｑ８とコンデン
サ７０９とで構成された時定数回路によυ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５
図（ｂ）に示されるよう表音声信号は抵抗器７１０，７
１１とトランジスタ７１２とで第５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７によシマイク入力手段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
される。同様に第２の波形変換手段８［よシ第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。

以上の波形変換手段によれば、ユーザーの唄う音声信号
と、磁気テープ再生のボーカル信号のいわゆる基本波を
それぞれ抽出し、パルス波形へと変換することになり、
両パルスをマイクロコンピュータ１６により比較演算さ
せ、その合致度を得点として算出するものであった。従
って、上記パルスからは唄の三要素の内、音程のみしか
検出できず、他のリズム、メロディ等は他の波形変換手
段によらねば検出できないものであった。つまシ上記パ
ルス波形から音声信号の基本波の周波数成分の検出はで
きるが、リズム、強弱等の要素は上記パルスには含まれ
ておらず、第１．第２の波形変換手段７，８のみでは精
度の高い採点はなされな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、より精度
の高い採点装置を提供するために、磁気テープ再生のボ
ーカル信号、およびユーザーの唄う音声信号より、それ
ぞれ強弱成分を検出する強弱検出装置を提供することを
目的とするものである。

発明の構成 音声信号を整流する整流手段と、該整流電圧が入力され
る２系統の値の異なる積分手段と、前記２系統の積分手
段の出力電圧がそれぞれ入力される非反転入力端子１反
転入力端子を有するコンパレータとから構成されており
、この構成によって、コンパレータの入力間に非反転入
力端子を基準として、プラスまたはマイナスの差電圧が
生じている期間、Ｈの電圧を出力し音声信号の強弱成分
を検出するようになしたものである。更に、積分手段の
時定数を少なくとも０．５秒以上に設定することによシ
、音声信号のゆるやかな時間変化に対応した強弱変化を
パルス信号としてとシだすようになしたものである。ま
た無信号時はＬの電圧を一義的に出力さすため、コンパ
レータのプラス入力端子に接続する抵抗をマイナス入力
端子に接続する抵抗に比べて小さく設定するようになし
ている。

実施例の説明 第６図は本発明の一実施例を示す回路図である。

第７図は実際の音声信号から強弱成分を検出する図 ための動作説軒である。

第７図（ａ）に示したような強弱成分を有するパルスパ
ターンを磁気テープ再生のボーカル信号とユーザーの唄
う音声信号からそれぞれ検出し、従来の音程データと共
に°、マイクロコンピュータ１６で比較演算すれば採点
精度が向上する筈でふる。

このときＡＤ変換器等を用いれば上記の強弱成分を有す
るパルスパターンを検出することが出来るが、本発明で
は、より簡単な回路構成で上記の強弱成分を有するパル
スパターンを検出することができるようになした点に最
大の特徴を有するものである。

第６図の１０は第２の強弱検出装置、１１は整流手段、
１２は時定数の異なる２系統の積分手段、１３はコンパ
レータ、１７〜２３は抵抗器、２４〜２７はコンデンサ
、２晶は整流用ダイオード、２９はＯＰアンプ、３ｏは
コンパレータ、３１は磁気テープ再生のボーカル信号の
入力端子、３２は強弱検出出力端子、３３はプラス電源
端子、３４はマイナス電源端子、第７図の（ａ）は実際
のボーカル信号の入力レベル、（ｂ）は整流回路１１の
整流出力波形、（Ｃ）の３６はコンパレータ３０の非反
転入力端子に入力される整流電圧波形、（Ｃ）の３６は
コンパレータ３０の反転入力端子に入力される整流電圧
波形、（ｄ）はコンパレータ３０から出力される強弱検
出出力である。

先づ、ボーカル信号が入力端子３１より入り、整流手段
１１により整流されて、（ｂ）の整流出力波形となり、
つぎに、上記整流出力は抵抗２１．コンデンサ２７で構
成する第１の積分手段と、抵抗２２、コンデンサ２６で
構成する第２の積分手段に導びかれ、τ、−Ｒ２，Ｃ２
７〉τ２−Ｒ２２Ｃ２６の条件により時間遅れによる差
を生じ、また比較的時定数τ１．τ２とも大きく設定し
ているため、音声レベルの太き々変化にゆるやかに追従
することにより、波形３６．３６となり、コンパレーク
３０の非反転入力端子および反転入力端子に入力される
。

従って（Ｃ）の斜線部分ではコンパレータ３ｏのプラス
入力端子の方がマイナス入力端子より電圧が大きくなり
出力にＨの電圧が出力され、強弱パルスとして（ｄ）の
波形を得る。通常τ１　は２〜３秒、τ２は０．５〜１
．５秒が適当である。第７図の（２Ｌ）と（（１）を比
較してみると、音声レベルの立上がりより強弱パルスが
立上がり、音声レベルの大きな時、パルスの時間幅が長
くなり、まだ反対に音声レベルが小さいときパルスの時
間幅は短かくなるこχが判・明する。従って、曲全体を
とうしての盛り上がり部分１弱めて唄う部分の検出が可
能となり、いわゆる強弱検出を実現できる。またＲ　２
　、＞＞Ｒ２２となるようＲ２１，Ｒ２２を設定するこ
とにより、オペアンプのバイアス電流の電圧降下による
差が生じ、オフセット電圧、オフセット電流を十分打消
すだけの電圧降下差を得れば、無信号時において、反転
入力端子は必ず非反転入力端子より電圧が高くなり、オ
ペアンプの出力はＬに一義的に設定できる。

以上のように本実施例によれば、ＡＤ変換器等を用いる
ことなく、より簡単な構成でボーカル信号に含まれる強
弱成分を検出することができる。

第８図は本発明の強弱検出装置を「音長採点機」に応用
した場合の一実施例である。１ｏは第１の磁気テープ再
生手段２の出力音声信号より強弱に対応したパルス信号
を得る第２の強弱検出装置９はマイク入力手段４の出力
信号より強弱に対座したパルス信号を得る第１の強弱検
出装置であり他は第３図と同様である。前記の第１．第
２の強弱検出装置の出力をマイクロコンピュータ１５に
入力して、前記の音程評価は加えて、強弱について、磁
気テープ再生手段２からのボーカル信号とユーザーの音
声がどの程度一致しているかを評価し、その合致度を得
点として表示するようになす。以上の構成により、より
精度の高い採点装置を提供できるものである。

カお本実施例ではコンパレータ３０の非反転入力端子の
電圧が反転入力端子より大きくなり、Ｈの電圧をコンパ
レータ出力として出したが、論理を逆転させて、小さく
なったとき、Ｈの電圧を出力させてもよい。

また、本実施例では、唄の強弱としてとりあげたが、例
えば語学練習のイントネーション検出にも有効となるも
のである。

発明の効果 本発明は、音声信号を整流し、整流電圧を、比較的大き
くて、かつ値の異なる２系統の積分手段にそれぞれ印加
し、積分手段の出力をコンパレータの非反転入力端子、
および反転入力端子に、そ″れぞれ印加して、コンパレ
ータ入力間に反転入力端子を基準にしてプラスの差電圧
が生じている期間、Ｈの電圧を出力し、コンパレータの
非反転入力端子に接続する抵抗を反転端子に接続する抵
抗に比べて小さく設定し、無信号時はＬの電圧を出力す
るようになすことにより音声信号の強弱成分を検出する
ことができる。以上の本発明の構成により、ＡＤ変換器
などを用いることなく、音声に含まれる強弱成分をよシ
簡単な構成で検出でき、その強弱検出装置を従来の「音
長採点機」に導入することにより、磁気テープ再生から
のボーカル信号とユーザーの音声が、曲の盛り上がりゃ
弱めて唄う部分において、どの程度一致しているかを評
価でき、一層の精度の高い採点装置を、コストを安くし
て提供できるものでありその産業性は極めて犬なるもの
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は音声多重式の磁気テープ上の音声多重トラック
の説明図、第２図は音声多重式の「カラオケ装置」のブ
ロック図、第３図は従来の「音声多重採点装置」のブロ
ック図、第４図は第３図の第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６図は本発明の具体的
構成を示す回路図、第７図は、本発明の詳細な説明する
ための動作説明図、第８図は本発明を「音声多重採点装
置」に適用した一実施例のブロック図である。 １１・・・・・整流手段、１２・・・・・・積分手段、
１３・・・・・・コンパレータ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名第１
図 ！ 第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 第８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）音声信号を整流する整流手段と、該整流手段の整
   流電圧を積分する異な−）た時定数を有する第１の積分
   手段および第２の積分手段と、該第１の積分手段、第２
   の積分手段の出力電圧を比較するコンパレータとから構
   成し、音声信号のゆるやかな時間変化に対応した強弱変
   化をパルス信号として、とりだすことを特徴とする強弱
   検出装置。
2. （２）　コンパレータの反転および非反転の入力端子に
   接続する抵抗を違えることにより、無信号時に規定の電
   圧を出力するようになした特許請求の範囲第１項記載の
   強弱検出装置。
3. （３）積分手段の時定数を少なくとも０．６秒以上に設
   定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の強
   弱検出装置。