JPS60260081A - 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
生装置と用いて、ユーザーの歌う音声を基準となる磁気
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。

」１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か、近年、
自らの歌唱力を向上させたいと思う人々か増加しており
、歌唱方向上のために歌の先生の指導を受けるｋもいる
が、ｇｌ［もか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４０１と増幅器４０２よりなるマイク入力
手段の出力とともに混合増中扉器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ポルカ
ル信号を聴き、自分で実際にボーカル信金に合せて唄う
練習をすれは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、自分の唱か手本となっている。

ボーカル信号の唄い方にどれたけ近ついているのか、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、間追った
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、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。

また、最近では、記録媒体に記録されているボーカル信
号と、ユーザーのボーカル信号とを自動的に比較処理し
て合致度を得点として算出して、ユーザーの歌唱力を評
価する装置が開発されているが、これらのものは、複雑
な周波数成分を含んだボーカル信号を精度高く比較評価
できないという欠点かあった。

というのは、ユーザーの音声にしても、記録媒体」二の
ボーカル信号にしても男性の場合と女性の場合があり、
回路としては約１００比から約１α℃田の周波数特性か
必要とされる。そのために、特に男性の音声の場合には
、基本波に対して２次。

３次の高調波の影響を受け易くなる。その結果、例えば
、男性ユーザーの音声と、記録媒体上の男性ボーカルと
を比較した場合、聴感上１：１の音程（周波数）関係に
あっても、実際の回路上では１：２，２：１等の関係か
生ずる場合がある。ところが従来の採点装置で男性対男
性の音声比較をすると１　：２．２：１の関係のものは
音程（周波数）が合致していないと判断しており、最終
得点結果は、精度の低い誤ったものになっていた。

発明の目的 本発明は」１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高精度に比較し、その合致度を
得点として算出して、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。

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
号の音程（周波数）を検出する第１の音程検出手段と、
人力・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の音声信号の音程（周波数）
を検出する第２の音程検出手段と、前記第１の音程検出
手段の出力と前記第２の音程検出手段の出力とを比較し
、その音程比率を予め定められた複数個でかつ特定の許
容範囲をもった音程比率領域毎に判別出力する比較手段
と、それぞれの音程比率領域毎に対応して独立に音程の
合致回数を計数する複数個の計数記憶手段と、最終、比
較計数が完了した時点で前記複数個の計数記憶手段の記
憶値の内最大値Ｎｍをめ、その最大値Ｎｍとその最大値
を記憶している計数記憶手段の音程比率の値（Ａ）に対
して、（、ｈＡ　）と（２Ａ）の関係にある値の回数を
計数記憶している計数記憶手段のそれぞれの回数の（ｍ
　Ｎ、２＋　Ｎ２をめ、これらの値Ｎｍ’ＩＮ％　、Ｎ
２の値を加えた数を、前記第１の音声信号と前記第２の
音声信号の音程が合っている回数として処理する演算手
段と、この合っている数を基本として前記第１の音声信
号と、前記第２の音声信号が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ｙ構成によって、第１の音声信号としてユーザー
の哨う音声信号、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
かが得点として算出され、特にユーザーの唄う音声信号
と記録媒体に記録されているボーカル信号に高調波成分
が含まれていての高精度に比較評価できるため、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
との程度のレベルであるかが、従来のものと比較してよ
り正確に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、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、ユーザーが唄う音声のパルス信号へ
の変換を行なうものである。８は第２の波形変換手段で
、記録媒体のボーカル信号のパルス信号への変換を行な
うものである。９は第１の音程検出手段で、ユーザーが
唄う音声の音程（周波数）を検出するものである。１０
は第２の音程検出手段で、磁気テープ上のボーカル信号
の音程周波数を検出するものである。１１は比較手段で
、ユーザーの音程と磁気テープ上のボーカル信号の音程
とを比較し、その音程比率を予め定められた複数個でか
つ特定の許容範囲毎に判別出力するものである。１２は
計算記憶手段であり、前記比較手段１１の比較結果で、
それぞれの音程比率領域毎に対応して独立に音程の合致
回数を計数記憶する、複数個からなる計数記憶手段であ
る。１３は演算手段で、前記複数個の計算記憶手段１２
の記・瞳値の内で最大値Ｎ’ｍをめ、その最大値Ｎ’ｍ
と、その最大値を記憶している計数記憶手段の音程比率
の値（Ａ）に対して、（％Ａ）と（２Ａ）の関係にある
値を計数記憶している計数記憶手段のそれぞれの値Ｎ％
　、Ｎ２をめ、これらの値Ｎｍ、Ｎ３Ａ。

Ｎ２の値を加えた数を、ユーザーの音程と磁気テープ上
のボーカル信号の音程が合っているものとして処理する
。１４は得点計算手段で、前記演算手段１３の演算結果
に基づいて、ユーザーが唄う音声信号と磁気テープ上の
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、
前記ユーザーの唄う音声の音程検出と、磁気テープ上の
ボーカル信号の音程検出と、それぞれの音程の比較と、
比較結果の計数記憶と、演算と、得点の計算の機能をマ
イクロコンピュータ１５で実現したものである。

第６図は前記第１の波形変換手段７の夾１摩の回路例を
示したもので、通常第１の波形変換手段７と第２の波形
変換手段は同一回路が使われる場合か多いため、第１の
波形変換手段７０回路を代表的に第６図の動作説明図と
ともに脱Ｆ！］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、了０７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（−１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○Ｐ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。こうして必要な量たけ高域
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の波形変換手段子に
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、第８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。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にステップ１７で入力され、ステップ１８で入力
パルスを音程（周波＆）ｆ（ｕ）に変換する。すなわち
第６図（ｃ）に示されるパルス信号のｔｌ　からｔ３の
時間幅（周期）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し、その値の逆数をめれば音
程（周波数）ｆ（ｕＪへの変換が実現できる。このよう
にして第６図（ｃ）におけるｔｌ　がらｔ３．ｔ３から
１５．１５からｔ７・・川・という順で変換が行なわれ
る。

次に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
変換されマイクロコンピュータ１５にステップ１９で入
力され、ステップ２゜で入力パルスを音程（周波数）ｆ
Ｍに変換する。

次にステップ２１で、ユーザーの音声信号の音程（周波
Ｆ　ｆ　（ｕ）と磁気テープ上のボーカル信号の音程（
周波数→ｆ　Ｍが等しいが否かを判断し、等しい場合に
はステップ２６へと進み、Ｎ（１）のカウンタをカウン
トアツプする。ステップ２１でＮ。

と判断された場合にはステップ２２へと進み、ユーザー
の音声信号の音程（周波数）ｆ（ｕ）の２倍の音程（周
波数）と、ボーカル信号の音程（周波数）ｆ（ｖ）か等
しい場合にはステップ２７−＼と進み、Ｎ（２）のカウ
ンタをカウントアツプする。ステ、プ２２でＮｏと判断
された場合にはステップ２３へと進み、ユーザーの音声
信号の音程（周波数）Ａｕ）の４倍の音程（周波数）と
、ボーカル信号の音程（周波数）ｆＭが等しい場合には
ステップ２８へと進み、Ｎ（４）のカウンタをカウント
アツプする。

ステップ２３でＮｏと判断された場合にはステップ２４
へと進み、ユーザーの音声信号の音程（周波数）ｆ（ｕ
）の％倍の音程（周波数つと、ボーカル信号の音程（周
波＆　）　ｆ　Ｍか等しい場合にはステップ２９へと進
み　Ｎ０４Ｊのカウンタをカウントアツプする。ステッ
プ２４でＮｏと判断された場合にはステップ２５へと進
み、ユーザーの音声信号の音程（周波数）　ｆ、（ｕ）
の％倍の音程（周波数）と、ボーカル信号の音程（周波
数）ｆ（Ｖ）が等しい場合にはステップ３０へと進み、
Ｎ（２）のカウンタをカウントアツプする。ステップ２
５でＮｏと判断された場合には、ステップ３１へと進む
。ここでは、ユーザーの音声信号の音程（周波数）と、
磁気テープ上のボーカル信号の音程（周波数）を比較し
た回数ＮＴのカウンタをカウントアツプする。即ち、こ
のステップ３１の処理を通る毎にカウントアツプさせる
ことになる。

上記のように、ステ、プ２１〜３Ｑではユーザーの音声
信号の音程（周波数）ｆ（ｕ）と磁気テープ」−のボー
カル信号の音程（周波数）ｆ（ｖ）との比較を行ない、
音程（周波数）ｆ（ｕ）が音程（周波数）ｆ　（Ｖ）に
対して、１倍、２倍、４倍１％倍＋３Ａ倍のどの関係で
等しくなっているか、成るいは、どの関係においても等
しくないかを比較処理、計数記憶しており、第３図にお
ける比較手段１１と計数記憶手段１２を実現している。

次に、ステップ３２では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。

採点開始の時点になっていなければステップ３２からス
テップ１７へと進み、ユーザーの音声信号のパルスの収
り込みと、磁気テープ上のボーカル信号のパルスの収り
込み及び処理が行なわれる。

そして、採点開始の時点になればステップ３２、からス
テップ３３へと進み、ここでは前記カラ／りＮ（１）　
、　Ｎ（２）　、　Ｎ（４）　、　Ｎ（へ）、Ｎ図のカ
ウント値の中から最大値を持つカウンタＮｍをめる。次
にステップ３４では、最大値ＮＸｎのカウンタノ音程比
率（Ａ）の２倍と％倍の音程比率をもつＮ％。

Ｎ２のカウンタの値をめ、それらを加算してＮＯｋをめ
る。実際に、磁気テープ上のボーカルが男性でユーザー
の音声が男性の場合、最大値のせての最大値の比率（Ａ
）と（％Ａ）の値と（２Ａ）の値を下表に示す。

表 ここで、〜印のある数字がそれぞれの組み合わせにおけ
る最大値の音程比率（Ａ）に相当する。

即ち、女性の音程（周波数）は男性に比較して基機能を
実現している。次にステ、プ３６では得点の計算が行な
われる。ステップ３５は第３図の得点計算手段１４の機
能を持ち、その得点の算出は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の音程
（周波数）を比較して合致した回数Ｎ。ｋ　と総比較回
数ＮＴをもとに行なわれ、最大１００点満点となるよう
に計算する。その得点の計算式の１例としては、得点Ｐ
を Ｐ−（０に／ＮＴ）×１０゜ というように定義し、計算をさせれば良い。

上記の計算式による得点は、Ｎ０ｋ−ＮＴとなった時に
満点である１００点となり、これは、ユーザーの音声信
号の音程（周波数）ｆ（ｕ）と磁気テープ上のボーカル
信号の音程（周波数）ｆ（Ｖ）とが、本較する度に、合
致しておりＮ（Ａ）、Ｎ（３ＡＡ）。

Ｎ（２Ａ）のいずれかにカウントされている場合である
。また、逆にＮ。ｋの値がゼロであれば得点Ｐは０点と
なり、１回も合致しなかったことになる。この計算のの
ち、得られた得点をステップ３６により得点表示手段１
６で表示させることとなる。

このようにして、ユーザーの音声信号と磁気テープ上の
ボーカル信号がどの程度合致するかを得点として算出で
き、たとえ高調波の影響で２倍、成るいは％倍の音程（
周波数）の関係になったとしても、Ｎ％、Ｎ２でカウン
トされてＮｍＯ値に加算され、正確にＮ。ｋの値が算出
されて、正確な得点が得られることになる。

以上のように本実施例によれば、ユーザーの唄う音声信
号の音程（周波数）と、磁気テープ等に記録されている
ボーカル信号の音程（周波数）を比較し、高調波の影響
があっても正確に判定できるようにしているため、ユー
ザーの歌唱力をより正確に評価する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、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り′を収りヒげた
が、これらは楽器演奏信号や単なる正弦波信りや人の話
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・々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収り上げたか、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ティシタル端のノ
く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、計数記憶手段等を
マイクロコンピータにより実現したかこれらを従来の汎
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
のととである。

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、音階変化
検出手段を設けだが、これらを１”７櫃統のみとし、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
号の音程（周波数）をめて比較するようにしているが、
パルス信号の１周期、成るいは％周期をめて比較しても
良い。又、第６図（Ｃ）においてｔ　からｔ３の音程（
周波数）の次はｔ５からｔ７の音程（周波数）というよ
うに１つつつ、飛び飛びに音程（周波数）を検出しても
良いし、波形変換手段の出力であるパルス信号の１周期
に比べて十分長い間に全パルスについて、又は１部分の
パルスについて音程（周波数）を調べ、その明間内の平
均音程（周波数）をめて比較するようにしても良い。

又、本実施例ではユーザーの音声信号の音程（周波数）
ｆ（ｕ）と磁気テープ」−のボーカル信号の音程周波数
）の合致を等号を用いて比較しているけれども、テープ
スピード偏差や、音程（周波数）のズレの許容範囲を考
慮して、例えば±５％の範囲に入っていれば合致してい
ると判断しても良いし、段階的に評価（例えば、±６係
以内であれば完全に合っており、±７係以内であれば褐
合っていると判断する）しても良いことは言うまでもな
い。

発明の効果 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、その出力をもとに音程（周波数）を
検出する２つの音程検出手段と、その出力を比較しその
音程比率を予め定められた複数個でかつ特定の許容範囲
をもった音程比率領域毎に判別出力する比較手段と、そ
れぞれの音程比率領域毎に対応して独立に音程の合致回
数を計数する複数個の計数記憶手段と、その計数記憶手
段の記憶値の内最大＠Ｎｍをめ、その最大値Ｎｍとその
最大値を記憶している計数記憶手段の音程比率の値（Ａ
）に対して、（％Ａ）と（２Ａ）の関係にある値の回数
を計数記憶している計数記憶手段のそれぞれの回数の値
Ｎイ、Ｎ２をめ、これらの値Ｎｍ　、Ｎ３Ａ　、Ｎ２の
値を加えた数を、ユーザーの音程と磁気テープ上のボー
カル信号の音程か合っているものとして処理する演算手
段と、得点計算手段とにより２系統の情報を比較演算し
て、２つの音声信号の合致度を特に高い精度で得点とし
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、自分はどの程度の歌唱力がある
かという客観的判断手段を提供でき、練習効果は大なる
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だめの動作説明図、第７図
、第８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の音程検出手段、１
０・・・・・・第２の音程検出手段、１１・・・・・・
比較手段、１２・・・・・・計数記・障手段、１３・・
・・・・演算手段、１４・・・・・・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 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の音声信号の音程（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の音声信号の音程（周波数）を検出する第２の音程検
   出手段と、前記第１の音程検出手段の出力と前記第２の
   音程検出手段の出力とを比較し、その音程比率を予め定
   められた複数個でかつ特定の許容範囲をもった音程比率
   領域毎に判別出力する比較手段と、それぞれの音程比率
   領域毎に対応して独立に音程の合致回数を計数する複数
   個の計数記憶手段と、最終、比較計数が完了した時点で
   前記複数個の計数記憶手段の記憶値の内最大値Ｎｍをめ
   、その最大値Ｎｍとその最大値を記録している計数記憶
   手段の音程比率の値（Ａ　、）に対して、（％Ａ）と（
   ２Ａ）の関係にある値の回数を計数記憶している計数記
   憶手段のそれぞれの回数の値Ｎ％、Ｎ２をめ、これらの
   値Ｎｍ、Ｎ３Ａ　、Ｎ２の値を加えた数を、前記第１の
   音声信号と前記第２の音声信号の音程が合っている回数
   として処理する演算手段と、この合っている回数を基本
   として前記第１の音声信号と、前記第２の音声信号がど
   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。