JPH09134188A - 歌声合成装置および音楽再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キーコンによって音程を変化してもバックコ
ーラスの品質が低下しない歌声合成装置および音楽再生
装置を提供する 【解決手段】 音韻と音高と音量および発音タイミング
を第１、第２の読み出し器と第１、第２のエンベ形成器
に順に与えるアサイナと、アサイナからの指示で波形メ
モリからデータを読み出す第１、第２の読み出し器と、
アサイナからの指示で波形包絡データを生成する第１、
第２のエンベ形成器と、第１、第２の読み出し器の出力
を第１、第２のエンベ形成器の出力でレベル変換する第
１、第２のレベル変換器と、第１、第２のレベル変換器
の出力を加算する加算器を備えた歌声合成器であり、指
定された音韻／音高の音声波形を、音韻毎に交互に個別
の読み出し器で読み出し、クロスフェードしながら滑ら
かに出力するクロスフェード部以外は原音ＰＣＭそのま
まなので品質の高い歌声が合成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバックコーラス付き
のカラオケ演奏を行うカラオケ装置に用いる音楽再生装
置に関し、特に曲のテンポ(演奏速度)およびピッチ(移
調)変更によってバックバックコーラスの品質を低下す
ることのない、歌声合成装置および音楽再生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル技術の進歩に伴い、各種
のカラオケ方式が提案されており、特に電子楽器と同様
の楽音合成装置を用いたシンセサイザ方式のカラオケ
（以下、シンセカラオケと称す）が注目されるようにな
ってきている。

【０００３】シンセカラオケは、楽音合成装置を一般に
ＭＩＤＩと呼ばれる演奏指示情報等によって駆動し、カ
ラオケ用のバックミュージックを発生するものであり、
一般のカラオケ(例えばレーザーディスクのカラオケ)に
較べて、１曲の演奏に要するデータ量が非常に少ないこ
とに特長がある。

【０００４】シンセサイザ方式のこの特長は、演奏情報
をＩＳＤＮや電話回線を伝送路として転送するシンセカ
ラオケ(いわゆる、通信カラオケ)や演奏情報を半導体メ
モリ等に格納するタイプのシンセカラオケ等に生かされ
ていて、今後この分野でのシンセカラオケの成長が期待
されている。

【０００５】反面、シンセサイザ方式のカラオケには音
声やバックコーラスの演奏が難しいという欠点が存在す
る。これは、シンセカラオケが電子楽器の楽音合成装置
を用いて構成されており、楽音合成装置が楽器音(ピア
ノやギター等の音声以外の楽器)の再生を目的として構
成されていること起因している。

【０００６】このような、欠点を克服するために従来考
案されたシンセサイザ方式のカラオケの音楽再生装置と
して、例えば、特開平６−１６１４７９号公報に開示さ
れたものがある。

【０００７】この従来の音楽再生装置を同公報記載の図
面を用い、以下、その説明を行う。同公報の図１におい
て１は楽音データ記録部、２は楽音演奏部、３は入力
部、４は文字データ記録部、５は音声合成部、６は合成
増幅部、７は出力部、８は同期部である。

【０００８】以上のように構成された従来の音楽再生装
置について以下説明を行う。楽音データ記録部１は演奏
曲の録音データを記録するもので、例えばコンパクトデ
ィスク(ＣＤ)、レーザーディスク(ＬＤ)または磁気記録
媒体とそのドライブ装置からなる。楽音演奏部２は楽音
データ記録部１の楽音データを受取り、アナログの楽音
信号に変えるものである。ここで記録部１に記録されて
いる楽音データをＭＩＤＩコードとすれば、楽音演奏部
２は電子発振器を使って音を生成するシンセサイザを用
いればよい。また、入力部３は歌唱者の音声をマイク等
で入力する。また、文字データ記録部４は文字コード列
を記録するもので、楽音データ記録部１と同様に磁気記
録媒体等とそにドライブ装置から構成され、楽音データ
記録部１と兼ねることも可能である。音声合成部５は文
字データ記録部４に記録された文字データ列を受取音声
信号に変換するものである。また合成増幅部６は楽音演
奏部２の出力と入力部３より入力された音声信号と音声
合成部５の出力を合成し、かつ増幅する。その結果の出
力はスピーカ等の出力部７に送られる。また同期部８は
楽音演奏部２の演奏に合わせて文字データ記録部４から
音声合成部５へ送られる文字データの制御を指令する。

【０００９】音楽データ記録部１にはＭＩＤＩコードが
記録されているものとする。同公報の図２は文字データ
記録部４に記録されている文字データの例を示す。図
１、図２を参照して本装置の動作を説明する。ＭＩＤＩ
コードが演奏され始めると、楽音演奏部２に設定されて
いる楽音データ記録部１からの読みとり速度、すなわち
楽音演奏速度の値が同期部８へ送られ、同期部メモリ９
へ記憶される。次にＭＩＤＩコードの第１小節のデータ
は楽音データ記録部１から読出され、楽音演奏部２に送
られて楽音信号に変換される。同時に１小節分のＭＩＤ
Ｉコードを受け取ったことは同期部８へ知らされる。こ
の同期部８は１小節のＭＩＤＩコードが楽音演奏部２に
送られたことを知ると、文字データ記録部４から１行デ
ータを読出して文字数をカウントし、音声の速さ指定の
値を計算する。ここでは１小節分の文字データは改行ま
での１行としている。そして音声合成部５は速さの指定
から発音する文字コードデータを送る。速さの値は次の
ように演算される。速さの値＝（１小節の時間）／（１
行の文字数）。

【００１０】例えば、いま演奏しようとしている曲が１
小節５秒の速さで演奏されるように設定されたとし、バ
ックコーラスの１行の文字数が１０文字であったとする
と、音声合成部５は指定された速さで送られた文字を音
声信号に変換し、合成増幅部６へ送る。この結果、楽音
演奏部２で発生された楽音と、音声合成部５で発生され
た音声との同期がとられ、合成増幅部６より出力部７へ
送られる。このように声音データを文字コード列として
記録し、その文字コード列から音声を発生させるように
しているので、声音データも楽音のＭＩＤＩデータと同
様にコード化して記録することができ、大幅にデータを
圧縮することができる。

【００１１】しかしながら、ここに開示された音楽再生
装置では、文字データ記録部４には図２に示したように
文字のみが記憶されていて、これらの文字を音韻に変換
することを音声合成部６に指示することはできるが、音
声合成部６に対して音程を指示することができないう
え、これらの音韻の発音タイミングも１小節内で均等に
割り付けられるため細かく制御することができないなど
の制約があり、特殊な楽曲用のバックコーラスしか実現
できないという課題があった。

【００１２】この点を改良した従来のシンセカラオケの
音楽再生装置として、例えば、特開平７−１４０９９１
号公報に開示されたカラオケ装置がある。

【００１３】以下、従来の音楽再生装置を同公報の図面
を用いて、以下に、その説明を行なう。

【００１４】同公報の図１において、１はＣＰＵ、２は
ＲＡＭ、３はバス、４は曲データ記憶装置、５はパネル
Ｉ／Ｆ、６はコントローラ、７は背景映像記憶／再生
部、８は画像／歌詞表示部、９はビデオセレクタ、１０
はモニタ、１１はマイク、１２はミキサおよびエフェク
タ、１３はアンプおよびスピーカー、１４は音源、１５
はプログラムＲＯＭおよびシーケンサ、１６はディジタ
ル音声デコーダである。

【００１５】同公報の図２は曲データの構造図であり、
図３は演奏データトラックの詳細を示す説明図であり、
図４は音声データ指示トラックの詳細を示す説明図であ
り、図５は各トラックの時系列的な構造図であり、図６
は音声データをデコードする部分の説明図であり、図７
はコーラス音声制御のタイムチャートである。

【００１６】以上のように構成された、従来のカラオケ
装置について、以下その動作を説明する。

【００１７】図１は従来例のカラオケ装置全体のブロッ
ク図である。この図において１はシステム全体の動作を
制御および管理するＣＰＵ(中央処理装置)、２はＣＰＵ
１によりシステム全体の動作を制御および管理するとき
に使用されるＲＡＭ(ランダムアクセスメモリ)、３はシ
ステム全体を統合するためのデータおよびアドレスバス
である。

【００１８】４は複数の曲データを格納した記憶装置、
例えばＨＤＤ(ハードディスク)、５はパネルＩ/Ｆ（イ
ンタフェース）、６はパネルＩ/Ｆ５を介してシステム
に指示を与える複数のリモコン等のコントローラ、７は
背景映像記憶/再生部、８は背景の静止画や歌詞を表示
するための画像/歌詞表示部、９は背景映像記憶/再生部
７からの背景映像(動画)と画像/歌詞表示部８からの画
像を選択、合成するビデオセレクタ、１０はビデオセレ
クタで選択、合成された画像を表示するモニタである。

【００１９】１１は歌い手の歌唱音声を入力するマイ
ク、１２は歌唱音声と演奏曲の楽音とを混合するミキサ
および各種の音響効果を与えるエフェクタである。１３
は合成された歌唱音声と演奏曲をアンプで増幅して出力
するスピーカである。１４は演奏曲の楽音を発音する音
源、１５はこの音源１４並びに、ミキサおよびエフェク
タ１２を制御するシーケンサである。このシーケンサ１
５はＣＰＵ１が使用するプログラムを格納したプログラ
ムＲＯＭを有する。１６は符号化されたディジタル音声
データ(例えばＰＣＭやＡＤＰＣＭデータ)をデコードす
る音声デコーダである。

【００２０】以下、動作を説明する。コントローラ６の
操作によって演奏曲が指定されるとＣＰＵ１は記憶装置
４に記憶されている曲目リストを参照して該当する演奏
曲の曲データおよびバックコーラス用の符号化された音
声データをＲＡＭ２に転送し、シーケンサ１５に制御を
移す。シーケンサ５１５は、曲データに含まれる複数の
イベントデータを基に、曲演奏を含む複数のイベントを
同時に並列して実行する。

【００２１】即ち、シーケンサ１５は、楽曲の音色およ
び疑似音声の音色に関するデータは音源１４に、また符
号化された音声データはディジタル音声デコーダ１６
に、さらに背景映像番号は背景映像記録/再生部７に、
また歌詞番号は画像/歌詞表示部８にそれぞれ供給す
る。この結果、モニタ１０の全面に背景映像が表示さ
れ、その一部に歌詞がスーパーインポーズされた表示状
態となる一方、スピーカ１３からは演奏曲およびバック
コーラスが出力される演奏状態になる。

【００２２】曲データは図２に示すように、ヘッダ部、
データシーケンス部、音声データ部からなる。ヘッダ部
にはその曲固有の情報として、曲番号、曲名、作曲者
名、歌手名、背景画像選択情報、歌詞のフォント情報が
書き込まれている。

【００２３】データシーケンス部には、並行して同時に
実行される複数種類のイベントを記述した複数のトラッ
クが設定されている。音声データ部にはデータシーケン
ス部の音声データ指示データで選択される複数の音声番
号が書き込まれている。

【００２４】データシーケンス部に含まれるトラックの
内、演奏データトラックには、音源１４から演奏曲の楽
音を発声させるデータを時系列に記述してある。疑似音
声データトラックには、音源１４から疑似コーラス音声
(例えば「わー」、「うー」)を発声させるデータを時系
列に記述してある。音声データ指示トラックにはデコー
ダ１６でデコードさせる真性コーラス音声(例えば「は
こだてー」、「ながさきー」)の種類を指示する音声デ
ータ番号、音程、音高の各データが記述してある。歌詞
データトラックには、演奏に併せてモニタ１０に表示す
る歌詞の種類を指示するデータを時系列に記述してあ
る。効果制御データトラックには、ミキサおよびエフェ
クタ１２を制御するコントロールデータを時系列に記述
してある。

【００２５】図３は演奏でーたトラックの詳細を示す説
明図である。この演奏データトラックには、ノートイベ
ント、音色変更イベント、ピッチベンドイベントの各情
報が記述されている。ノートイベントには、音源１４の
発声させようとする一つのＣＨ(チャンネル)を指示する
ＣＨナンバ、ノート番号(音高)、ベロシティ(音量)、符
長が書き込まれている。音色変更イベントにはＣＨナン
バ、音色データが書き込まれている。ピッチベンドイベ
ントには、ＣＨナンバ、ピッチベンド情報が書き込まれ
ている。演奏データトラックのノートイベントは、演奏
曲の楽音発音用であるが、疑似音声データトラックも、
ＣＨナンバが異なるだけの同様構造のノートイベントを
有する。

【００２６】図４は、音声データ指示トラックの詳細を
示す説明図である。この音声データ指示トラックには、
音声指示イベントの各情報が記述されている。即ち、音
声データ番号、音程、音量の各情報である。音声データ
番号は、デコーダ１６でデコードさせる符号化された真
性コーラス音声データの番号であり、図２の音声データ
の音声番号のことである。予め複数のトラックは図５に
示すように、イベントの種類と次のイベント発声までの
待ち時間Δｔを時系列に配列した構造である。

【００２７】図６は音声指示イベントの情報に従い、音
声データをデコードする部分の説明図である。シーケン
サ１５は、音声指示イベントの音声データ番号を用いて
ＲＡＭ２から該当する音声データ番号の符号化されたデ
ィジタル音声データを読み出し、それをディジタル音声
デコーダ１６に入力する。このディジタル音声データ
は、従来例では真性コーラス音声データである。一例と
してディジタル音声データが、データ容量を減らすため
に圧縮されたアダプティブ・デルタ(ＡＤ)ＰＣＭデータ
である場合、デコーダ１６はビット数変換および周波数
変換を行って伸長する機能を有したＰＣＭデコーダであ
る。

【００２８】デコーダ１６の後段には音程および音量を
制御するプロセッサ１７が配置され、ここでデコードさ
れたアナログ波形の音程および音量を、音声指示イベン
トに含まれる音程および音量情報に基づいて調整した
後、ミキサおよびエフェクタ１２に入力する。この経路
を用いて真性コーラス音声を再生するのは再生速度が１
００％のときまたはピッチの変更量が所定範囲内のとき
である。コントローラ６からの指示で演奏曲の再生速度
を１００％以外に変更したときはプロセッサ１７におい
てデコーダ１６の出力に対する音量を０にして、真性コ
ーラス音声の再生を中止する。ピッチの変更量が所定量
の２００〜３００セントを超えた場合も同様である。

【００２９】ピッチ変更時に真性コーラス音声を使用し
ないのは次の理由による。つまり、音程、音量制御部１
７において、真性コーラス音声に対する音程をある程度
以上変化させると、音声の質が低下し、実質的に使用で
きなくなる。「ある程度」の目安は半音単位で±２〜３
音(２００から３００セント)である。したがって、テンポ
(再生速度)を変更した場合だけでなく、ピッチ(音程)を
所定量以上変更したときも疑似コーラス音声を使用す
る。

【００３０】以上の理由から、演奏曲の再生速度が１０
０％以外になったとき、またはピッチの変更量が所定量
の２００〜３００セントを超えたときは、シーケンサ５１
５は疑似音声データトラックのデータに従い、音源５１
４から疑似コーラスを発声させる。疑似コーラス音声
は、予め音源５１４に、楽音と同様にして「わー」「う
ー」という音声のチャンネルを設定しておき、それを疑
似音声データで選択して発音させるものである。

【００３１】図７は、テンポ(再生速度)が１００％を中
心に変化した場合の、シーケンサ１５による制御の様子
を示している。この例では音声データトラックのイベン
トは、時刻ｔ１、ｔ５、ｔ８で順番に変化する。これに
対しテンポは時間ｔ４で１００５から７０％に、時刻ｔ
６で７０％から１２０％に、時刻ｔ７で１２０％から１
００％に変化した例である。

【００３２】時刻ｔ１のテンポは１００％なので、この
時は音声データトラックのイベントに従い、「はこだて
ー」という真性音声データのデコードを開始し、音声デ
ータの音量を音声イベントに記述された所定量に設定す
る。このとき、疑似音声データトラックについては何も
処理しないという訳ではなく、最初の「は」に相当する
音声イベントを読み、その疑似音声(例えば「わー」)を
音源１４から発音させる。但し実際には、疑似音声側の
音量を０にして、スピーカ１３からは出力できないよう
にする。同時に、真性音声データに関する音量値(上記
の所定値)を復帰用に記憶しておく。

【００３３】時刻ｔ２でもテンポは１００％なので、真
性コーラス音声の出力を継続する。このとき、疑似音声
トラックは「こ」の発音イベントに入るが、疑似音声側
の音量は０のままである。時刻ｔ３でもテンポは１００
％なので、真性コーラスの音声の出力を継続する。この
とき、疑似音声トラックは「だ」の発音イベントに入る
が、疑似音声側の音量は０のままである。

【００３４】時刻ｔ４になるとテンポが１００％から７
０％に下がるので、真性音声をフェードアウトし、代わ
りに疑似音声の発音チャンネルを予め記憶しておいた所
定値にフェードインする。このときは、真性音声が再生
途中である可能性もあるので緩やかなクロスフェードを
行って途切れを回避する。

【００３５】時刻ｔ５になると音声データ側は次のイベ
ント(「しんじることさ」)に入るが、テンポが１００％
に戻っていないので、音量を０にしたまま真性音声の発
音はせず代わりに「し」に対する疑似音声(例えば「わ
ー」)を音源１４から発声させる。この疑似音声につい
ては、イベントに記述されたＣＨ番号、ノート番号(音
高)、ベロシティ(音量)、符長を用いて制御する。

【００３６】時刻ｔ６でテンポが７０％から１２０％に
変化するが、１００％ではないので「ん」に相当する疑
似音声(例えば「わー」)の発音を継続する。時刻ｔ７で
テンポが７０％から１００％に変化するので真性音声に
戻る１つの条件が成立したが、この段階では前の音声デ
ータイベントのデコード途中なので、次の音声データイ
ベントが開始するまでは、疑似音声の発音を継続する。

【００３７】時刻ｔ８になるとテンポが１００％であ
り、かつ新たな音声データイベントが開始するので、こ
のタイミングで真性音声にフェードインさせる。この時
は真性音声の開始時なので、急峻にフェードインしても
問題ない。この時、疑似音声の「ど」に相当する発音部
分もあるが、その発音チャンネルの音量を０にして発音
を禁止する。以上のような制御をシーケンサ１５が行う
ことで、コーラスパート付きのカラオケ演奏曲を再生速
度が変化しても常に時間のずれの無い状態で提供するこ
とができる。

【００３８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、演奏速度を変化したり音程を変化すると
ＰＣＭおよびＰＣＭ圧縮波形で形成されたバックコーラ
スから楽音合成装置で形成された疑似バックコーラスに
切り替わるため、音質が変化してしまい、特に演奏速度
と音程が規定値内でないときは、疑似バックコーラスに
なって、バックコーラスの品質が低下するという課題を
有していた。特にＰＣＭおよびＰＣＭ圧縮で形成したバ
ックコーラスが歌詞を再生するのに対し、「あー」、
「わー」で構成した疑似バックコーラスは異質である。

【００３９】また、ＰＣＭおよびＰＣＭ圧縮形式のバッ
クコーラスのデータ量は、楽音合成装置を駆動する一般
にＭＩＤＩと呼ばれる演奏情報に較べて、非常に多い
(１００倍以上)ため、通信カラオケ等ではこれらを曲毎
に通信回線を経由して伝送するのに多大の時間を要し、
またスタンドアロンのシンセカラオケ等では大量のデー
タ記憶装置が必要になる。これを避けるためには演奏速
度または音程が規定値内であっても疑似バックコーラス
を用いるようにしなければならないという課題を有して
いた。

【００４０】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、ＰＣＭ品質のバックコーラスを合成できる歌声合成
装置を提供し、さらにこれをシンセカラオケに適用する
ことにより、演奏速度や音程が変化してもバックコーラ
スの品質が低下しない音楽再生装置を提供するものであ
る。

【００４１】

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために、本発明の歌声合成装置は、入力された音韻と音
高と音量および発音タイミングからなる演奏情報を第１
および第２の出力系列に交互に出力するアサイナと、ア
サイナの第１および第２の出力系列によっ音高と発音タ
イミングを指示されて第１および第２の出力にそれぞれ
第１および第２の音程変化値を出力する音程差分発生器
と、アサイナの第１および第２の出力系列によってそれ
ぞれ音高と音韻と発音タイミングを指示されかつ音程差
分発生器の第１および第２の出力によってそれぞれ音程
変化値を指示される第１および第２の読み出し器と、ア
サイナの第１および第２の出力系列によってそれぞれ音
量と発音タイミングを指示され波形包絡データを生成す
る第１および第２のエンベ形成器と、予め複数の音韻お
よび音高の音声波形を記憶していてそれぞれ第１および
第２の読み出し器によってデータが読み出される第１お
よび第２の波形メモリと、第１および第２の読み出し器
の出力をそれぞれ第１および第２のエンベ形成器の出力
でレベル変換する第１および第２のレベル変換器と、第
１および第２のレベル変換器の出力を加算する加算器と
を備える。

【００４２】また、本発明の音楽再生装置は、楽器およ
び歌唱の演奏情報を記憶している演奏データメモリと、
演奏データメモリから読みだした演奏情報と移調入力お
よび演奏速度入力に応じてタイミングを制御しながら演
奏指示情報を出力するシーケンサと、シーケンサの演奏
指示に従って楽音を合成する楽音合成装置と、シーケン
サの演奏指示に従って歌声を合成する歌声合成装置と、
楽音合成装置の出力と歌声合成装置の出力を加算する加
算器とを備える。

【００４３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、入力された音韻と音高と音量および発音タイミング
からなる演奏情報を第１および第２の出力系列に交互に
出力するアサイナと、前記アサイナの第１および第２の
出力系列によってそれぞれ音高と音韻と発音タイミング
を指示される第１および第２の読み出し器と、前記アサ
イナの第１および第２の出力系列によってそれぞれ音量
と発音タイミングを指示され波形包絡データを生成する
第１および第２のエンベ形成器と、予め複数の音韻およ
び音高の音声波形を記憶していてそれぞれ第１および第
２の前記読み出し器によってデータが読み出される第１
および第２の波形メモリと、前記第１および第２の読み
出し器の出力をそれぞれ前記第１および第２のエンベ形
成器の出力でレベル変換する第１および第２のレベル変
換器と、前記第１および第２のレベル変換器の出力を加
算する加算器とを備えたものであり、指定された音韻/
音高の音声波形を、音韻毎に交互に個別に読み出し器で
読み出し、クロスフェードしながら滑らかに出力する。
クロスフェード部以外は原音ＰＣＭそのままなので品質
の高い歌声が合成できる。

【００４４】また、前の音韻と後ろの音韻で音高差があ
る場合にはクロスフェード時に前の音韻の音高を次第に
後ろの音高に漸近させるので音高の変化が滑らかにな
り、自然な歌声を合成することができる。

【００４５】さらに、上記歌声合成装置と楽音合成装置
をカラオケに組み込みバックコーラスを発生させるので
演奏する音程を変化させた時も音声波形の読み出し位置
が変化するだけなので演奏速度と音程にかかわらず品質
の高いバックコーラスが得られる。

【００４６】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１におけ
る歌声合成装置の構成を示すブロック図である。図１に
おいて、１００、１０１、１０２、１０３は入力端子、
１０４はアサイナ、１０５ａ、１０５ｂは波形メモリ、
１０６ａ、１０６ｂは読み出し器、１０７ａ、１０７ｂ
はエンベ形成器、１０８ａ、１０８ｂはレベル変換器、
１０９は加算器、１１０は出力端子、１１１は音程差分
発生器である。

【００４７】図２は本実施の形態における読み出し器１
０６ａ、１０６ｂの動作および構成を示す図である。図
２（ｂ）において、７０１、７０２、７０３、７０８は
入力端子、７０７は出力端子、７０９、７０６は加算
器、７０４はアドレス生成器、７０５は読み出し開始ア
ドレス生成器である。

【００４８】図３は本実施の形態における音程差分発生
器１１１の動作を説明する説明図、図４は本実施の形態
における波形メモリ１０５ａおよび１０５ｂのデータ格
納状態の説明図、図５は本実施の形態における波形メモ
リ１０５ａおよび１０５ｂのループ読み出しの説明図、
図６は本実施の形態における歌声合成のクロスフェード
処理の説明図、図７は本実施の形態におけるアサイナ１
０４の動作説明図である。

【００４９】以上のように構成された本実施の形態にお
ける歌声合成装置の動作を説明する。

【００５０】アサイナ１０４には、合成すべき歌声の音
韻と音高と音量および発音タイミングからなる演奏情報
がそれぞれ入力端子１００、１０１、１０２、１０３か
ら与えられる。アサイナ１０４は、入力された音韻と音
高と音量および発音タイミングからなる演奏情報を交互
に第１および第２の出力系列に出力する。

【００５１】さらに、アサイナ１０４の第１および第２
の出力系列にはそれぞれ第１の読み出し器１０６ａと第
２の読み出し器１０６ｂが接続されていて、アサイナ１
０４から音高と音韻と発音タイミングが指示される。

【００５２】読み出し器１０６ａおよび１０６ｂは次の
ように動作する。音韻と音高が指示され発音の開始が指
示されると、読み出し器１０６ａおよび１０６ｂは波形
メモリの指示された音韻および音高の格納されている先
頭番地から順に波形データを読出す。

【００５３】一般に、音声の波形は、発音開始部の数１
００ｍ秒が過渡部であり、以後は比較的類似した波形が
繰り返し出現する性質がある。この繰り返し部分も数１
００ｍ秒で表現できることが知られている。すなわち元
となる音声の波形を図５(ａ)とすると、発音開始部＋繰
り返し部を波形メモリに記憶しておき、読出す際には図
５(ｂ)のように繰り返し部をループして読出すことによ
って、波形メモリ量を１音韻あたり５００ｍ秒から１秒
程度にすることができる。

【００５４】このように波形メモリ１０５ａ、１０５ｂ
は図２に示すような構成をしている。入力端子７０３か
ら音韻、７０８から音高が指定される。していされた音
韻と音高の組み合わせにしたがい読み出し開始アドレス
が読み出し開始アドレス生成器７０５から出力される。

【００５５】同時に入力端子７０１から発音タイミン
グ、７０２から音程差分値があたえらる。加算器７０９
は音程差分値と音高の指定値を加算しこれをΔＡとして
出力する。ΔＡはアドレス生成器７０４に与えられてい
てアドレス生成器７０４は基本的にΔＡを積分する。た
だし積分値が波形データ長を超える毎に積分値から繰り
返し部の長さに相当する値が引き算され、図２（ａ）の
ようなアドレス値が生成される。このアドレス値が読み
出し開始アドレス生成器７０５の出力と加算器７０６で
加算され出力端子７０７に波形メモリに与えるアドレス
が出力される。

【００５６】また、音程差分発生器１１１にはアサイナ
１０４の第１および第２の出力系列双方から音高および
発音タイミングが指示される。音程差分発生器１１１は
図３のように前の音韻から後ろの音韻に移行する際に前
の音韻の音高をしだいに後ろの音韻の音高に近づけるた
めに時間的に変化する第１および第２の補正値をそれぞ
れ第１および第２の出力とし、これらの出力はそれぞれ
第１の読み出し器１０６ａと第２の読み出し器１０６ｂ
の音程変化値入力として与えられる。

【００５７】さらに、アサイナ１０４の第１および第２
の出力系列にはそれぞれ波形包絡データを生成する第１
のエンベ形成器１０７ａおよび第２のエンベ形成器１０
７ｂが接続されていてそれぞれアサイナ１０４の第１お
よび第２の出力系列から音量と発音タイミングを指示さ
れる。

【００５８】第１の読み出し器１０６ａと第２の読み出
し器１０６ｂによって読み出される第１の波形メモリ１
０５ａおよび１０５ｂには図４のように日本語や英語そ
のたの言語について通常発音可能または演奏に必要な全
音韻、全音高の波形データが格納されていて、第１の読
み出し器１０６ａと第２の読み出し器１０６ｂは指定さ
れた音高および音韻の波形データを順次読み出す。

【００５９】第１の読み出し器１０６ａと第２の読み出
し器１０６ｂによって読み出された波形データは、それ
ぞれ第１および第２のエンベ形成器１０７ａと１０７ｂ
の出力値に従ってレベル変換器１０８ａと１０８ｂによ
ってレベル変換される。

【００６０】さらに、レベル変換器１０８ａと１０８ｂ
の出力は加算器１０９で加算され出力端子１１０に歌声
合成出力が得られる。

【００６１】以上の動作の一例として、たとえば、図７
の楽譜で示す歌声を合成する場合を説明する。

【００６２】この例の場合、アサイナ１０４の入力およ
び第１、第２の出力系列の出力は図７のようになる。

【００６３】アサイナ１０４の出力は第１の読み出し器
１０６ａおよび第２の読み出し器１０６ｂに与えられ、
第１の読み出し器１０６ａは時間t1から音韻あ(音高ド)
を読み出し、時間t3から音韻た(音高ファ)を読み出す。
同じく第２の読み出し器１０６ｂは時間t2から音韻し
(音高ラ)を読み出し、時間ｔ4から音韻の(音高ソ)を読
み出す。

【００６４】また、アサイナ１０４の出力は第１のエン
ベ形成器１０７ａおよび第２のエンベ形成器１０７ｂに
与えられそれぞれ図６のＥａおよびＥｂに示すような波
形エンベロープを発生する。すなわち前後する音韻と音
韻の交替部分で、双方の音韻波形をクロスフェードする
ように波形エンベロープを発生するのである。

【００６５】このように形成された波形エンベロープＥ
ａとＥｂと読み出し器１０６ａの出力Ｓａ、読み出し器
１０６ｂの出力Ｓｂがそれぞれレベル変換器１０８ａ、
１０８ｂに与えられる。

【００６６】エンベ形成器１０７ａと１０７ｂではそれ
ぞれＥａ×ＳａとＥａ×Ｓｂを演算し、エンベ形成器１
０７ａと１０７ｂの出力が加算器１０９で加算され歌声
合成処理が完了して出力端子１１０に出力波形が得られ
る。

【００６７】同時に音程差分発生器１１１は以下のよう
に動作する。アサイナ１０４の出力を受けて、音程差分
発生器１１１は図３のように第１および第２の補正出力
を発生する。例えば時間ｔ2で音韻し(音高ラ)の音声を
発音開始するときに、直前で音韻あ(音高ド)の音声を発
音していて、この間に９００セントの音高差がある。この
音高差を次第に小さくするために音程差分発生器１１１
は図３に示すように第１の補正出力を第１の読み出し器
１０６ａに与える。

【００６８】前述したように、読み出し器１０６ａ，１
０６ｂは、音高指定値と補正値を加算した値を波形デー
タの読み出し速度に反映するので、音韻あは音高ドから
音高ラにしだいに変化することになる。このようにして
直前の音韻の音高から次の音韻の音高になめらかに漸近
することになり前述したクロスフェード処理との相乗作
用により、極めて滑らかに音韻と音韻が接続されて、品
質のよい歌声を合成することができる。

【００６９】以上のように、本実施の形態によれば、予
め複数の音高および音韻の波形データを格納した波形メ
モリ１０５ａと１０５ｂを２つの波形読み出し器１０６
ａと１０６ｂで交互に読み出し、この読み出し出力をク
ロスフェードするようにエンベロープを発生するエンベ
発生器１０７ａと１０７ｂを設けこれにより波形読み出
し器１０６ａと１０６ｂの出力をレベル変換して加算
し、さらに前後する音韻の音高が異なる場合には前の音
韻から後ろの音韻に移行する際に前の音韻の音高値をし
だいに後ろの音高値に近づけるように制御する音程差分
値発生器１１１を設けて、これによって読み出し器１０
６ａと１０６ｂを制御することにより、極めて滑らかに
音韻と音韻が接続することができ、品質のよい歌声を合
成することができる。

【００７０】なお、本実施の形態では、波形メモリ１０
５ａと１０５ｂ、読み出し器１０６ａと１０６ｂ、エン
ベ形成器１０７ａと１０７ｂ、レベル変換器１０８ａと
１０８ｂとしたが、これらを時分割多重処理として単一
のハードで構成可能なことはいうまでもない。

【００７１】また、レベル変換を乗算としたが、例えば
ビットシフト等でもかまわない。 （実施の形態２）つぎに本発明の実施の形態２につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００７２】図８は本発明の実施の形態における音楽再
生装置の構成を示すブロック図である。図８において、
２００は演奏データメモリ、２０１はシーケンサ、２０
２は歌声合成装置であり、これは実施の形態１で説明し
たものと同じである。２０３は楽音合成装置、２０４は
加算器、２０５は出力端子、２０６は移調入力端子、２
０７は演奏速度入力端子である。

【００７３】以上のように構成された本実施の形態の音
楽再生装置について、以下その動作を説明する。

【００７４】演奏データメモリ２００には演奏情報が格
納されている。演奏情報の格納形式は従来例で説明した
とうりであり、ここでは繰り返し説明しない。シーケン
サ２０１は演奏データメモリ２００から演奏情報を読み
出し、歌声の演奏であれば歌声合成装置２０２に合成す
べき歌声の音韻と音高と音量および発音タイミングから
なる演奏情報を与え、楽器音の演奏であれば楽音合成装
置２０３に音高と音量および発音タイミングからなる発
音情報を与る。

【００７５】歌声合成装置２０２と楽音合成装置２０３
の出力は加算器２０４で加算され出力端子２０５に歌声
と楽器演奏音が同時に得られる。

【００７６】２０６は移調指示値の入力端子であり、た
とえば値１が入力されるとシーケンサ２０１は音高指示
を半音高くして歌声合成装置２０２および楽音合成装置
２０３に与える。２０７は演奏速度指示値の入力端子で
あり、ここに与える値によりシーケンサは演奏速度を速
くまたは遅くする。

【００７７】本実施の形態では歌声合成装置２０２に実
施の形態１と同じ構成のものを用いているので、入力端
子２０６から移調指示があって、シーケンサ２０１が音
高指示値を変化すると、波形メモリ１０５ａ、１０５ｂ
を読み出すアドレスが変化する。

【００７８】しかしこれは、読み出す波形データの品質
を変化させるものではないので、移調する/しないに係
わらず、歌声合成器は劣化するものではない。

【００７９】同様に演奏速度指示値が変化しても、読み
出し器１０６ａと１０６ｂ、エンベ形成器１０７ａと１
０７ｂ等に与えるタイミング情報が変化するだけであ
り、移調の場合と同じく読み出す波形データの品質を変
化させるものではないので、移調する/しないに係わら
ず、歌声合成装置は劣化するものではない。

【００８０】以上のように、演奏情報が格納されている
演奏データメモリ２００と、シーケンサ２０１と、実施
の形態１による歌声合成装置２０２と、楽音合成装置２
０３とを設けることにより、演奏速度や音程を変化して
も歌声の品質を劣化させることなく音楽を再生すること
ができ、カラオケ等の音楽再生時にキーコンなどの操作
をしても、音楽の品質が劣化しない。

【００８１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、音韻と音
高と音量および発音タイミングからなる演奏情報を第１
および第２の出力系列に交互に出力するアサイナと、ア
サイナの第１および第２の出力系列によっ音高と発音タ
イミングを指示されて第１および第２の出力にそれぞれ
第１および第２の音程変化値を出力する音程差分発生器
と、アサイナの第１および第２の出力系列によってそれ
ぞれ音高と音韻と発音タイミングを指示されかつ音程差
分発生器の第１および第２の出力によってそれぞれ音程
変化値を指示される第１および第２の読み出し器と、ア
サイナの第１および第２の出力系列によってそれぞれ音
量と発音タイミングを指示され波形包絡データを生成す
る第１および第２のエンベ形成器と、予め複数の音韻お
よび音高の音声波形を記憶していてそれぞれ第１および
第２の読み出し器によってデータが読み出される第１お
よび第２の波形メモリと、第１および第２の読み出し器
の出力をそれぞれ第１および第２のエンベ形成器の出力
でレベル変換する第１および第２のレベル変換器と、第
１および第２のレベル変換器の出力を加算する加算器と
を備ることにより、指定された音韻/音高の音声波形
を、音韻毎に交互に個別に読み出し器で読み出し、クロ
スフェードしながら滑らかに出力する。クロスフェード
部以外は原音ＰＣＭそのままなので品質の高い歌声が合
成でき、さらに前の音韻と後ろの音韻で音高差がある場
合にはクロスフェード時に前の音韻の音高を次第に後ろ
の音高に漸近させるので音高の変化が滑らかになり、自
然な歌声を合成することができる。

【００８２】また、楽器および歌唱の演奏情報を記憶し
ている演奏データメモリと、演奏データメモリから読み
だした演奏情報と移調入力および演奏速度入力に応じて
タイミングを制御しながら演奏指示情報を出力するシー
ケンサと、シーケンサの演奏指示に従って楽音を合成す
る楽音合成装置と、シーケンサの演奏指示に従って歌声
を合成する歌声合成装置と、楽音合成装置の出力と歌声
合成装置の出力を加算する加算器とを備ることにより、
演奏する音程や速度を変化させた時も品質の高い歌声付
きの音楽再生ができ、これをシンセカラオケの音楽再生
装置に適用することにより、演奏速度や音程が変化して
もバックコーラスの品質が低下しないシンセカラオケを
提供でき、その実用上優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における歌声合成装置の
構成を示すブロック図

【図２】同実施の形態における読み出し器の動作および
構成を示す説明図

【図３】同実施の形態における音程差分発生器の動作を
説明する説明図

【図４】同実施の形態における波形メモリのデータ格納
状態の説明図

【図５】同実施の形態における波形メモリのループ読み
出しの説明図

【図６】同実施の形態における歌声合成のクロスフェー
ド処理の説明図

【図７】同実施の形態におけるアサイナの動作説明図

【図８】本発明の実施の形態２における音楽再生装置の
構成を示すブロック図

【符号の説明】 １０４ アサイナ １０５ａ、１０５ｂ 波形メモリ １０６ａ、１０６ｂ 読み出し器 １０７ａ、１０７ｂ エンベ形成器 １０８ａ、１０８ｂ レベル変換器 １０９ 加算器 １１１ 音程差分発生器 ２００ 演奏データメモリ ２０１ シーケンサ ２０２ 歌声合成装置 ２０３ 楽音合成装置 ２０４ 加算器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された音韻と音高と音量および発音
   タイミングからなる演奏情報を第１および第２の出力系
   列に交互に出力するアサイナと、前記アサイナの第１お
   よび第２の出力系列によってそれぞれ音高と音韻と発音
   タイミングを指示される第１および第２の読み出し器
   と、前記アサイナの第１および第２の出力系列によって
   それぞれ音量と発音タイミングを指示され波形包絡デー
   タを生成する第１および第２のエンベ形成器と、予め複
   数の音韻および音高の音声波形を記憶していてそれぞれ
   第１および第２の前記読み出し器によってデータが読み
   出される第１および第２の波形メモリと、前記第１およ
   び第２の読み出し器の出力をそれぞれ前記第１および第
   ２のエンベ形成器の出力でレベル変換する第１および第
   ２のレベル変換器と、前記第１および第２のレベル変換
   器の出力を加算する加算器とを備えた歌声合成装置。
2. 【請求項２】 入力された音韻と音高と音量および発音
   タイミングからなる演奏情報を第１および第２の出力系
   列に交互に出力するアサイナと、前記アサイナの第１お
   よび第２の出力系列によって音高と発音タイミングを指
   示されて第１および第２の出力にそれぞれ第１および第
   ２の音程変化値を出力する音程差分発生器と、前記アサ
   イナの第１および第２の出力系列によってそれぞれ音高
   と音韻と発音タイミングを指示され、かつ前記音程差分
   発生器の第１および第２の出力によってそれぞれ音程変
   化値を指示される第１および第２の読み出し器と、前記
   アサイナの第１および第２の出力系列によってそれぞれ
   音量と発音タイミングを指示され波形包絡データを生成
   する第１および第２のエンベ形成器と、予め複数の音韻
   および音高の音声波形を記憶していてそれぞれ第１およ
   び第２の前記読み出し器によってデータが読み出される
   第１および第２の波形メモリと、前記第１および第２の
   読み出し器の出力をそれぞれ前記第１および第２のエン
   ベ形成器の出力でレベル変換する第１および第２のレベ
   ル変換器と、前記第１および第２のレベル変換器の出力
   を加算する加算器とを備えた歌声合成装置。
3. 【請求項３】 楽器および歌唱の演奏情報を記憶してい
   る演奏データメモリと、前記演奏データメモリから読み
   だした演奏情報と移調入力および演奏速度入力に応じて
   タイミングを制御しながら演奏指示情報を出力するシー
   ケンサと、前記シーケンサの演奏指示に従って楽音を合
   成する楽音合成装置と、前記シーケンサの演奏指示に従
   って歌声を合成する歌声合成装置と、前記楽音合成装置
   の出力と前記歌声合成装置の出力を加算する加算器を備
   えた音楽再生装置。
4. 【請求項４】 歌声合成装置は、請求項１または２に記
   載の構成であることを特徴とする請求項３に記載の音楽
   再生装置。