JPS60262186A

JPS60262186A - 採点装置

Info

Publication number: JPS60262186A
Application number: JP59118517A
Authority: JP
Inventors: 森田　雅晴; 古田　敬明; 聰遠藤; 南　暎二
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-06-08
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1985-12-25
Also published as: JPH0344313B2

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６Ｄ、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
のがあシ、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のトラック、１ｏ１に歌手のボーカル信
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よシなる第１の磁気テープ再生手段２と磁気ヘッド３
０１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４０１と増幅器
４０２よシなるマイク入力手段４１″　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
シ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・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「音長採点機」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σ音長採点
機」の付属した演奏装置は第３図に示すような構成であ
シ、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１５、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「音長採点機」の第１および第２の波形変換手段子
、８によシ唄の三要素である、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１５で
演算させるかによって、この「音長採点機」の採点精度
が決まるものであった。

第４図は第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５図の動作説明図とと
もに説明する。

７０１は入力端子、了０２，７０４．７０５　。

７０ｓ、７１０．７１１は抵抗器、７０３，７０６゜７
０９はコンデン？、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。

ＯＰアンプ７０７と抵抗器７０２．７０４　。

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り入力端子７０１に入力
される第５図（、）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０Ｐ７０γの増幅作用によシ、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シ前
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（ロ）に示されるような音声信号は抵抗器
７１０，７１１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によシ
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シ、
両パルスをマイクロコンピュータ１５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；１゛　本発明は上記従来の問題点を解消するもので。

ユーザーの唄う音声信号の強弱と、磁気テープに記録さ
れたボーカル信号の強弱を比較演算し、その合致度に応
じて、ユーザーの唄う音声信号の強弱判定を行ない、従
来の音程判定とともに総合的にユーザーの歌唱力を採点
し、よ、！１ｌｌＮ度の高い採点装置を提供することを
目的とする。

発明の構成ユーザーの唄う音声信号を整流する第１の整流手段と第
１の積分手段の整流電圧を積分する第１゜第２の積分手
段と、該第１．第２の積分手段の出力電圧を比較する第
１のコンパレータにょシ第１の強弱検出装置を構成し、
該第１の強弱検出装置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９だし、
第１の時系列パルスとなすとともに、記録媒体に記録さ
れたボーカル信号を整流する第２の整流手段と該第２の
整流手段の整流電圧を積分する第３、第４の積分手段と
、第３、第４の積分手段の出力を比較する第２のコンパ
レータとによシ第２の強弱検出装置を構成し、該第２の
強弱検出装置によシ、ボーカル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なし、第２の時系
列パルスとなし、前記第１．第２の時系列パルスを同一
時系列上で比較し、ユーザーの唄う音声信号と記録媒体
に記録されたボーカル信号の一致もしくは非一致を判定
するように構成し強弱の比較判定を可能としたものであ
る。

実施例の説明第６図は本発明の一実施例を示す「音長採点機」のブロ
ック図である。第７図は第１の強弱検出装置の具体的な
回路図である。第２の強弱検出装置も多くの場合同一の
回路を用いる。第８図は前記第１の強弱検出装置の動作
説明図である。

第６図で、１０は磁気テープ再生手段２の出力音声信号
よシ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の出力信号よシ強弱に対応した
パルス信号を得る第１の強弱検出装置であシ、他は第３
図と同機である。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）音程
評価に加えて、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、その非合致度を強弱減点として表示す
るようになす。強弱検出装置９゜１ｏは同一の回路が用
いられるため、リズム検出装置１０を代表として、その
動作を第７図の回路図、第８図の動作説明図に沿って説
明しよう。

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、２８は整流用ダイオード、２９はＯ
Ｐアンプ、３０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８
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３５はコンパ
レータ３ｏ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３ｏから
出力される強弱検出出力である。

先ず、ボーカル信号が入力端子３１より入ｂ、整流回路
１１によシ整流されて、（ｂｌの整流出力波形となシ、
つぎに、上記整流出力は抵抗２１、コンデンサ２７で構
成する時定数回路と、抵抗２２、コンデンサ２６で構成
する時定数回路に導びかれ、τ＋　＝　Ｒ２１Ｃ２７＞
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、音声レベルの大きな変化にゆるやかに追従す
ることによシ、波形３５゜３６となシ、コンパレータ３
０の入力端子およびマイナス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の非反転
入力端子の方が反転入力端子よシミ圧が犬きくなシ出力
にＨの電圧が出力され、強弱検出出力の（ｄ）の波形を
得る。通常τ１は２〜３秒、プは０．５〜１．５秒が適
尚である。第８図の（ａ）と（ｄ）を比較してみると、
音声レベルの立上がシよシ、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、丑だ
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
なることが判明する。従って曲全体をとうしての盛シ上
が９部分、弱めて唄う部分の検出が可能となシ、いわゆ
る強弱検出を実現できる。まだＲ２＋　＞　Ｒ２２とな
るようＲ２４ｒ　Ｒ２１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
反転入力端子よシミ圧が高くなシ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、よシ簡単な構成で、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。

従って、磁気テープに記録されたボーカル信号に対する
強弱パルス列とユーザーの唄う音声信号に対する強弱パ
ルス列を時系列上で比較し、その合致度に応じてマイク
信号の強弱の判定をすることができる。

しかしながら実際にユーザーが唄った場合、磁気テープ
に記録されたボーカル信号どうり、全く同一に唄うこと
は難しいことであり、しかも唄が」二手になって、感情
こめて唄う程、演奏に対して、若干遅らせつつ唄う傾向
もあるため、強弱パルスの立上がシのズレを進み、遅れ
とも許容する必要がある。磁気テープに記録されたボー
カル信号の強弱パルスの立上がシ、および立下がりに対
してユーザーの唄う音声信号の強弱パルスの立上がシ、
立下がシが−Ｔ、（−２００Ｉｎｓ　）　〜＋　Ｔ２　
（＋　３００２ｍＢ　）の範囲のズレは許容し、時系列
上で、上記強弱・くルス列の合致度を比較する。

非合致時間の総時間をＴｎ、強弱・くルス列を比較した
総時間をＴｔ、非合致度合に伴う減点数をＰｉｎとし強弱減点数をＰｌとした時、Ｐｉ−野ｘ　Ｐｌとし
て、強弱減点数を算出するようになす。

また、初級、上級のレベルを設定する場合は、強弱減点
総数Ｐ１を可変とする。

本実施例では、強弱の非合致度合に対する減点方式で説
明したが、強弱の合致度合に対する得点方式で算出して
もよい。

また本実施例では記録媒体に磁気テープを用いだが磁気
ディスク等を用いてもよい。

第９図を用いてマイク信号の強弱判定の方法を説明しよ
う。（ａ）は磁気テープに記録されたボーカル信号の有
無を示すパルスで無の時Ｌ、有のときＨを示す。（ｂ）
は磁気テープに記録されだボーカル信号に対する強弱パ
ルス列、（Ｃ）はユーザーの唄う音声信号に対する強弱
パルス列を示す。ｔ＋＜Ｔｔ。

ｔ２＞Ｔ２＊　ｔｓ＞Ｔｔ　のとき遅れｔｌは許容され
、ｔ２・ｔ３が非合致時間として計数され、非合致時間
Ｔｎ−１２＋ｔ３、強弱パルスを比較した総時間がＴｌ
　となる。例えばＴｎ＝　１０　ｓｅｃ　、　Ｔｔ＝５
０ｓｅｃ　。

Ｐ、＝３０点とすると、強弱減点数Ｐｉはまだ初級、上
級のレベルを設定する場合は、強弱減点総数Ｐ１を可変
とする。

発明の効果第１．第２の強弱検出装置をユーザーの唄うマイク信号
系、磁気テープに記録されたボーカル信号系にそれぞれ
導入し、その出力に、それぞれ強弱パルス列を得、一定
の法則に基づいて比較演算することによシ、強弱につい
て、ユーザーの唄う音声信号が、磁気テープに記録され
たボーカル信号にどの程度一致しているかを判定でき、
しかも、ＡＤ変換器などを用いることなく、簡単な構成
で、より精度の高い採点装置を提供できる。

【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５図は第１の波形変換手段の動作
を説明するだめの動作説明図、第６図は本発明の一実施
例のブロック図、第７図は要部の回路図、第８図は本発
明の詳細な説明するだめの動作説明図、第９図は磁気テ
ープに記録されたボーカル信号に対する強ｆｌ’　弱パ
ルス列とユーザーの唄う音声信号に対する強１　弱パル
ス列を示す波形図である。２・・・・・第１の磁気テープ再生手段、３・・・・第
２の磁気テープ再生手段、４　・・マイク入力手段、７
・・・第１の波形変換手段、８・・・・・・第２の波形
変換手段、９・・・・・第１の強弱検出装置、１０・・
・・・第２の強弱検出装置。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第２図第３図第４図第６図イ第７図１０／／　ｆｉｌ　／ｌ／第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ユーザーの唄う音声信号を整流する第１の整流手
段と、該第１の整流手段の整流電圧を積分し、かつ時定
数の異なる第１の積分手段および第２の積分手段と、該
第１の積分手段および第２の積分手段の出力電圧を比較
する第１のコンパレータとによシ、音声信号のゆるやか
な時間変化に対応した強弱変化を第１のパルス信号とし
てとシだし、記録媒体に記録されたボーカル信号を整流
する第２の整流手段と、該第２の整流手段の整流電圧を
積分し、かつ時定数の異なる第３の積分手段および第４
の積分手段と、第３の積分手段と第４の積分手段の出力
を比較する第２のコンパレータとにより、ボーカル信号
のゆるやかな時間変化に対応した強弱変化を第２のパル
ス信号としてとシだし、前記第１のパルスと第２のパル
スを比較し、ユーザーの唄う音声信号と記録媒体に記録
されたボーカル信号の一致もしくは非一致を判定するよ
うに構成したことを特徴とする採点装置。（に）第１の積分手段と第３の積分手段の時定数を少な
くとも０．５秒以上で、かつ、はぼ同じ値に設定すると
ともに、第２の積分手段と第４の積分手段の時定数を少
なくとも０６５秒以上でかつ、はぼ同じ値に設定するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の採点装置。