JPS6087397A - 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シ、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シ、ユ
ーザーは喜びや満足感を得ることかで−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の出力とともに混合増
幅器６によシ混合・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ままで
あったりして１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まうこと
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
的評価手段となし、特により正確に合致度を得点として
算出する採点機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の音声信号の音階
の高低の変化を検出する第１の音階変化検出手段と、入
力される第２の音声信号の音階の高低の変化を検出する
第２の音階変化検出手段と、第１の音声信号の音階の高
低の時間的変化を記憶する第１の記憶手段と、第２の音
声信号の音階の高低の時間的変化を記憶する第２の記憶
手段と、第１の記憶手段に記憶されている情報と第２の
記憶手段に記憶されている情報とを比較演算して、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どの程度合致してい
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図は本発明の一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、４ｏ１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バル
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の音階変化検出手段で、ユーザーが
唄う音声の音階の変化を検出するものである。１０は第
２の音階変化検出手段で、ボーカル信号の音階の変化を
検出するものである。１１は第１の記憶手段で、ユーザ
ーが唄う音声の音階の時間的変化の記憶を行なうもので
ある。１２は第２の記憶手段で、ボーカル信号の音階の
高低の時間的変化の記憶を行なうものである。

１３は得点計算手段で、ユーザーが唄う音声の音階の高
低の時間的変化とボーカル信号の音階の高低の時間的変
化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。

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階変化検出と時間的変化の
記憶、ボーカル信号の音階変化検出と時間的変化の記憶
、得点の計算の機能をマイクロコンピュータ１６で実現
したものである。

第５図は前記第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。

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
６図（−）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７０Ｂ
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７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
ス波形へと変換され、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。

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。

まず、装置の電源は投入されており、マイクロコンピュ
ータ１６内部にある記憶素子等も初期化されているもの
とする。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、増幅され、第１の波形変換手
段７によりパルス信号に変換され、マイクロコンピュー
タ１６に入力され、ステップ３１でユーザーの唄う音声
信号による入力パルスの有無を判定し、無い場合はステ
ップ３２でマイクロコンピュータ内のメモリ１に０を記
憶する。逆に、ユーザーの唄う音声信号による入力パル
スが有る場合にはステップ１６で入力パルスの時間幅を
ディジタル量に変換する。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、増加すれば音階が低くなったことを示し、減少
すれば音階が高くなったことを示している。

次にステップ１７でパルス信号の時間幅が直前の時間幅
と比較して増加したか否かを判定する、すなわち、第６
図（Ｃ）のパルス信号波形で、現在ｔ３からｔ４の時間
幅を検出した時点だとすれば、その一つ前の時間幅のデ
ータであるｔｌ　から１２の時間幅と比べてｔ３からｔ
４の時間幅は増加したか否かを判定し、時間幅が増加し
ていればステ・−ノプ１９によシ、ユーザーの音声信号
の音階が低くなったことを示す値１をマイクロコンピュ
ータ内のメモリ１へ記憶させ１時間幅が増加していなけ
ればステップ１８へと進む。ステップ１８ではパルス信
号の時間幅が直前の時間幅と比較して減少したか否かを
判定し、時間幅が減少していればステップ２１によシユ
ーザーΩ音声信号の音階が高くなったことを示す値３を
メモリ１に記憶させ、時間幅が減少していなければステ
ップ２ｏへと進み、ユーザーの音声信号の音階が変らな
いととを示す値２をメモリ１に記憶さぜる。そしてステ
ップ３３によシメモリ１のアドレスを１だけ増加して次
の情報の記憶に備える。

上記のようにステップ１６．１７．１８は第１の音階変
化検出手段９の機能を実現し、ステップ１９．２０，２
１，３２．３３は第１の記憶手段１１の機能を実現して
いる。

一方、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、第２の波形変換手段８でパルス信号に
変換されてマイクロコンピュータ１５に入力され、ステ
ップ３４でボーカル信号による入力パルスの有無を判定
し、無い場合はステップ３６でマイクロコンピュータ内
のメモリ２に０を記憶する。逆に、ボーカル信号による
入力パルスが有る場合にはステップ２２により入力パル
スの時間幅をディジタル量に変換後、ステップ２３によ
シ時間幅が直前の時間幅と比較して増加したか否かを判
定し、時間幅が増加していればステップ２６によシボ−
カル信号の音階が低くなったことを示す値１をマイクロ
コンピュータ内のメモリ２に記憶させ、時間幅が増加し
ていなければステップ２４へと進む。ステップ２４では
パルス信号の時間幅が直前の時間幅と比較して減少した
か否かを判定し、時間幅が減少していればステップ２７
によりボーカル信号の音階が高くなったことを示す値３
をメモリ２に記憶させ、時間幅が減少していなければス
テップ２６へと進み、ボーカル信号の音階が変らないこ
とを示す値２をメモリ２に記憶させる。そして、ステッ
プ３６によシメモリ２のアドレスを１だけ増加して次の
情報の記憶に備える。

上記のようにステップ２２，２３．２４は第２の音階変
化検出手段１０の機能を実現し、ステ・ノブ２５，２６
，２７，３５．３６は第２の記憶手段１２の機能を実現
している。

次にステップ２８により採点を開始する時点であるか否
かを判断する。採点を開始する判断のもととなるものと
しては、採点開始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。

採点開始の時点になっていなければステップ２８より、
ステップ１６へ、又はステップ２２へと進み、パルス信
号の時間幅の時間的変化データがメモリ１とメモリ２へ
記憶され、採点のためのデータ収集が行なわれる。

そして、採点開始の時点になればステップ２８からステ
ップ２９へと進み、得点の創算が行なわれ−る。ステッ
プ２９は得点計算手段１３の機能を持ち、その得点の算
出は、メモリ１とメモリ２に記憶されたユーザーの音声
信号および磁気テープ１のボーカル信号より作られたパ
ルス信号の時間幅の時間的変化デ〜りであるメモリ１．
メモリ２の記憶内容をもとに行なわれ、最大１００点満
点となるように計算する。その得点の計算法の１例を第
８図、第９図、第１０図を用いて説明する。

まず、採点開始時点までに第８図の（−）のようにメモ
リ２の情報が、（ｂ）のようにメモリ１の情報が得られ
たものとすると、メモリ１とメモリ２の中には、入力パ
ルスが無いことを示す０”、音声信号の音階が下ったこ
とを示す”１″、音声信号の音階が変らないことを示す
゛２″、音声信号の音階が上ったことを示す３ｎが、時
間経過に対応するメモリアドレスに従って順番に記憶さ
れているので、次に音階変化が視覚的に分り易いように
、“０”はｏ″のまま、１″は′１″の記号に、′２”
は→”の記号に　＠　３ＩＩは／″の記号にそれぞれ置
きかえて第９図の（、）、　（ｂ）を得る。

この場合には第９図（−）、　Ｃｂ）で分るようにメモ
リ１の内容が０”以外のものとなるタイミングがメモリ
２の内容と比べてメモリアドレス２ステ、：）プ分だけ
遅れている。このことは、テープのボーカル信号に比べ
てユーザーの唄う音声信号の唄い出すタイミングが遅れ
ていることを示しており、通常このような唄い出しのタ
イミングの早い遅いはごく普通に発生する。

今、第９図（−）、　（ｂ）の内容を最も簡単なやり方
で比較してみる。すなわち、メモリ１の内容とメモリ２
の内容がどちらも０の場合は比較しないこととして１時
間的に同一なもの同士、例えば、メモリアドレスＡ３の
メモリ２の内容である６→”の記号とメモリアドレスＢ
３のメモリ１の内容である／ｎの記号とを比べると一致
しないため１×″の記号をつける、あるいはＡ１３のメ
モ５す２の内容とＢ１３のメモリ１の内容のように一致
していれば°Ｏ″をつける、というような手順によれば
第９図（Ｃ）の結果を得る。そして第９図（Ｃ）におけ
るメモリ１の内容とメモリ２の内容の合致度を得点Ｐ１
として、 Ｐ１＝（メモリ１とメモリ２の内容一致数）／（メモリ
１の内容とメモリ２の内容が同時に０でないメモリアド
レスの個数）×１００（点）・・・・・・■であるとす
れば、第９図０においてＯ″の数は４個、”○″と６×
”の数は合計２０個であるので得点Ｐ１　は、Ｐ１＝　
４　／　２０　Ｘ　１００　＝　２０　（点）となる。

次に、本実施例の計算法による採点方法の一例について
述べる。まず第９図（ａＬ　（ｂ）のメモリ１とメモリ
２の内容を調べ、メモリの内容が０から０以外のものに
変化したメモリアドレスを知る。上記の場合、メモリ２
の内容はメモリアドレスがＡ１のとき０から０以外の値
に変化し、メモリ１の内容はメモリアドレスがＢ３のと
きにＯからＯ以外の値に変化している。

次に、第１０図（ａ）、　（ｂ）に示すように、−メモ
リ２のメモリアドレスＡ１　とメモリ１のメモリアドレ
スＢ３が同一時点とみなせるようにメモリ１の内容をメ
モリアドレス２ステツプ分だけずらす。このようにする
と、メモリ１の内容が０以外となるスタートをメモリ２
の内容が０以外となるスタートとを同期させることがで
きる。そして第９図（Ｃ）の情報を作成したのと同様の
方法で、第１０図（Ｃ）を得る。

ここで、本実施例の得点割算式の一例として、得点Ｐ２
　を、Ｋを定数として、 Ｂ２−（メモリ１とメモリ２の同期後のメモリ１とメモ
リ２の内容一致数）／（メモリ１とメモリ２の同期後の
メモリ１の内容とメモリ２の内容が同時に０でないメモ
リアドレスの個１）ｘｌｏｏ−に×（メモリ１とメモリ
２を同期させるために必要なメモリアドレスの移動ステ
ップ数）・・・・・・■と定義する。第１０図（Ｃ）の
例では簡単のため上記■式のＫは０とおいて割算をして
みると、Ｐ２＝１３／１８　Ｘ　Ｉ　ＱＣ）勢７２　（
点）という結果を得ることとなり、前記■式での結果で
あるＰ、＝２０（点）と比べ、大きな開きがあることが
分る。通常ボーカル信号とユーザーの唄う音声信号とで
は゛多少なりのタイミング差があるのが普通であり、プ
ロの歌手などは歌に情感をこめるためにわざとタイミン
グをずらしたりすることも往々にしであるので、■式で
の得点よシも■式での得点の方がより正しい評価点であ
ることが理解できる。又、このボーカル信号とユーザー
の唄う音声信号とのタイミングの差を重要視して評価す
るならば、■式におけるＫの値を大きくすればよいし、
タイミングの差がある程度以上になれば減点するという
ような評価の方法も可能である。

このようにステップ２９ではユーザーの音声信号の音階
の変化の情報とにより、ユーザーの音声信号と磁気テー
プ１のボーカル信号とがどの程度合致するかを得点とし
て算出することが分る。

得点の計算の後にステップ３ｏにより、得点を得点表示
手段１４に表示される。

以上のように本実施例によれば、ユーザー〇唄う音声信
号の音階の変化と磁気テープ等のボーカル信号の音階の
変化を比較し、・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、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、また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ィ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、音階変化検出手段、記憶手段等をマ
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２つの記憶手段の内容のタイミング的
なずれを吸収するために２つの記憶手段の内容である音
階変化情報のスタートを合せる方法を用いているが、音
階変化情報のスタートを合わすのでなく、音階変化情報
がボーカル信号とユーザーの音声信号とで最もよく合致
するメモリアドレスの移動ステップ数をめて、タイミン
グずれを補正し、採点する方法等を用いてもよい。

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、音階変
化検出手段を設けたが、これらを１系統のみとし、時分
割でユー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、ｔ
ｌ　から１２　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音階の高い方向へ
の変化、低い方向への変化、不変の３種の変化を検出す
るようにしているが、例えば、第６図（Ｃ）において１
１　からｔ２の時間幅の次はｔ６からｔ６の時間幅とい
うように１つずつ、とびとびに時間幅の変化を検出して
もよいし、波形変換手段の出力であるパルス信号の“Ｈ
”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、この平均時間幅等の変化により音声信号の音階の
変化を検出するようにしてもよいし、又、高い方向への
変化、低い方向への変化、不変の３種の変化のうち、１
種のみあるいは２種のみの変化検出を行なわせてもよい
。

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
の音声信号の音階がどのように変化したかを検出する２
つの音階変化検出手段と、その出力の時間的変化を記憶
する２つの記憶手段と、２つの記憶手段により記憶され
ている高い音階に移行したか、低い音階に移行したか、
あるいは、不変と検出したかの２系統の音階の時間的変
化情報を比較演算することにより、２つの音声信号の合
致度を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る。すなわち、歌の練習をする
人々にとって練習の目標というものが明確となり、例え
ば、「この曲を唄って８０点以上出るまで練習するんだ
」というように練習意欲も向上し、唄ってみて良い点が
出なければ、なぜ良い点が出ないのかを考え、自分の唄
い方の悪い点を探すことにより、さらに実力を伸ばして
ゆくことができ、その効果は大なるものがある。特に、
本発明では、ボーカル信号の唄い方とユーザーの唄い方
とにタイミングの差があっても、そのタイミングの差を
補正して採点できるため、プロの歌手のようにわざとタ
イミングをずらして情感を出す唄い方をしても不当な低
い点数を出すことが防げるため、より正確な採点装置を
提供することができるものである。

【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１−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６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だめの動作説明図、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、第９図、第１０図は本
実施例の採点法を説明するための説明図である。 ７・・・・・・第１の波形変換手段、８・・・・・・第
２の波形変換手段、９・・・・・・第１の音階変化検出
手段、１゜・嶌・・・・第２の音階変化検出手段、１３
・・・・・・得点計算手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　図 務２図 ！ Ｌ’Ｊ　ＬＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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の音声信号の音階が、高い音
   階に移行したか、低い音階に移行したか、あるいは変ら
   ないかを検出する第１の音階変化検出手段と、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の音声信号の音階が高い音階に移行し
   たか、低い音階に移行したか、あるいは変らないかを検
   出する第２の音階変化検出手段と、前記第１の音階変化
   検出手段の出力をもとにして高い音階に移行したか、低
   い音階に移行したか。 あるいは変らないかの時間的変化を記憶しておく第１の
   記憶手段と、前記第２の音階変化検出手段の出力をもと
   にして高い音階に移行したか、低い音階に移行したか、
   あるいは、変らないかの時間的変化゛を記憶しておく第
   ２の記憶手段と、前記第１の記憶手段により記憶されて
   いる、高い音階に移行したか、低い音階に移行したか、
   変らないかの時間的変化の情報と前記第２の記憶手段に
   より／ 記憶されている高い音階に移行したか、低い音階に移行
   したか、あるいは、変らないかの時間的変化の情報とを
   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。