JP2674219B2 - 採点装置 - Google Patents

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」等の音声信号再生
装置を用いて、ユーザーの唄う音声を基準となる光ディ
スク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。

従来の技術 近年、音響機器の一分野として、磁気テープ或はディ
スク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前
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、広く一般家庭用、或は
業務用として普及している。

前記「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、歌唱力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、一人で歌の勉強がで
きる一つの手段として、「完全音声多量テープ」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９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
カル信号のみが、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10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
れた音声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幅
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。

前記の装置を用いて、記録媒体に記録されている音声
信号を聴き、自分で実際に音声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、自分の唱が手本となっている。音声信
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、間違った唄い方をし
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、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
という欠点があり、そのためにユーザーの歌唱力を客観
的に評価するために完全音声多重テープを用いた採点装
置なるものが開発されている。

以下、図面を参照しながら従来の採点装置について説
明を行う。

第11図は従来の採点装置の構成を示す要部ブロック図
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音声信
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２の波形変換
手段で、ユーザーが唄った音声信号をパルス信号に変換
するものである。８は第１の波形変換手段で、磁気テー
プ上の音声信号をパルス信号に変換するものである。そ
して、それぞれのパルス信号をマイクロコンピュータ15
に入力し、マイクロコンピュータ15では、それぞれのパ
ルス信号を周波数（音程）に変換し、比較計数し、得点
を計算して得点表示手段16に出力表示していた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では、完全音声多重
音源（磁気テープやディスクの音声信号の記録されてい
るトラックには、純粋に音声信号のみ記録されているも
の）を用いて唄う場合には正確に採点するけれども、音
声信号に他の音楽信号（伴奏等）が重畳されて記録され
ている音声多重音源や、音声信号がセンター定位で、音
楽が左右に重畳されて記録しているステレオ音源等を用
いて唄った場合には、完全音声多重音源の場合と異なり
音声信号が伴奏信号（特にベース信号）により変調を受
け、周波数（音程）が正確に検出されなくなってしまい
まともに唄っても最終得点は低くなるという問題点を有
していた。

また、一般市場には、完全音声多重音源（完全音声多
重テープ等）の他に、最近普及がめざましい、光ディス
クのステレオ音源や、伴奏の重畳された音声多重音源を
用いて正確な採点のできる採点装置の要望が高まってき
た。

本発明は上記問題点に鑑み、光ディスクを再生して伴
奏が重畳された音声多重音源やステレオ音源を用いて唄
っても、ユーザーの歌唱力を正確に評価する採点装置を
提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の採点装置は、光デ
ィスクに記録されている信号の形式を検出する検出手段
と、第１の信号と第２の信号の加算信号出力手段および
減算信号出力手段と、前記検出手段の結果に基づいて、
前記加算信号出力手段の出力信号か、それとも前記減算
信号出力手段かのどちらか一方を選択する信号切換手段
と、前記信号切換手段の出力信号を第１の音声信号と
し、さらに別の系統から入力される信号を第２の音声信
号として前記第1,第２の音声信号の合致度を採点する採
点手段という構成を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成によって、ステレオ音源の場
合、検出手段と信号切換手段により加算信号出力手段の
出力信号を選択し、その出力はセンター定位の音声信号
が２倍に増強され、一方、伴奏信号は となるため、音声信号の周波数（音程）の抽出精度が向
上し、音声多重音源の場合には減算信号出力手段の出力
信号が前記検出手段と信号切換手段により選択され、そ
の出力はそれぞれの入力信号のレベル、位相関係がほぼ
等しいため、音声信号のみとなり、周波数（音程）の抽
出精度が向上する。これらの信号を第１の音声信号と
し、第２の音声信号としてユーザーの唄う音声信号を用
いれば、精度の高い採点評価ができると共に多くの音源
に対応できることになる。

実 施 例 以下、本発明の実施例の採点装置について図面を参照
しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における採点装置の具体的
な構成を示すブロック図である。第１図において、４は
マイク入力手段、401はマイク、402は増幅器、17は光デ
ィスクを再生するディスク再生手段、９は加算信号出力
手段、10は演算信号出力手段、11は信号切換手段、７は
第２の波形変換手段、８は第１の波形変換手段、18は光
ディスクに記録されているコード信号を検出するための
検出手段、15はマイクロコンピュータ、16は得点表示手
段である。

第２図は前記第２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２の波形変換手段７と第１の波形
変換手段は同一回路が使われる場合が多いため、第２の
波形変換手段７の回路を代表的に第３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702,704,705とコンデンサ703,70
6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３図（ａ）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。こうして必要が
量だけ高域成分を除去された第３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３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２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１の波形変換
手段８により信号切換手段11の出力である音声信号もパ
ルス波形に変換されることとなる。

第４図は前記加算信号出力手段９の実際の回路例を示
したものである。以下、動作説明図と共に説明する。

901はディスク再生手段17の信号出力端17aからの信号
入力端子、902はデースク再生手段17の信号出力端17bか
らの信号入力端子、903,904,905は抵抗器、906は演算増
幅器（以下OPアンプと略称する）、907は出力端子であ
る。ここで、信号出力端17aからはディスク再生信号の
左チャンネルの信号が、一方信号出力端17bからは右チ
ャンネルの信号が出力されているものとする。

抵抗903,904,903の接続的は仮想接地されているの
で、入力端子901,902から入力された信号はミキシング
（加算）されて増幅され、出力端子907より出力され
る。ここで、入力端子901に第５図（ａ）に示されるよ
うな信号を、入力端子902に第５図（ｂ）に示されるよ
うな信号を入力すると、第５図（ｃ）のようになり位相
関係の合っているt₁,t₂,t₃のタイミングの波形は加算さ
れレベルは高くなり、それ以外のタイミングの波決のレ
ベルは余り高くならない。即ち、ステレオ記録された音
源のセンター定位の音声信号は左チャンネル、右チャン
ネルで位相が合っているので第５図（ｃ）に示すように
信号レベルは約２倍になる。そして、伴奏信号は位相が
合っていないため約 となり、相対的に約3dB音声信号のレベルが増強される
ことになる。

第６図は前記減算信号出力手段10の実際の回路例を示
したものである。以下、動作説明図と共に説明する。

1001はディスク再生手段17の信号出力端17aからの信
号入力端子、1002はディスク再生手段17の信号出力端17
bからの信号入力端子、1003,1004,1005,1006は抵抗器、
1007はOPアンプ、1008は出力端子である。

入力端子1001,1002から入力された信号はOPアンプ100
7の正転入力，反転入力にそれぞれ入力されるため、出
力端子1008にはそれぞれの入力の差成分が出力されるこ
とになる。

ここで、入力端子1001に第７図（ａ）に示されるよう
な信号を、入力端子1002に第７図（ｂ）に示されるよう
な信号を入力すると、第７図（ｃ）に示すように（ａ）
と（ｂ）の信号の差成分が出力されることになる。即
ち、片チャンネルには伴奏信号、もう一方のチャンネル
には音声信号には伴奏信号が重畳されて記録されている
音声多重音源を用いた場合、第７図（ａ）が伴奏信号＋
音声信号、第７図（ｂ）が伴奏信号となり、出力には第
７図（ｃ）のように音声信号のみが出力されることにな
る。

次に、加算信号出力手段９と減算信号出力手段10の出
力信号は、信号切換手段11に供給される。ここでは、加
算信号を用いるのか、減算信号を用いるのかを切換選択
するが、これは、マイクロコンピュータ15の出力端15a
からの出力信号により、ステレオ音源の場合は加算信号
出力手段９の出力信号を、音声多重音源の場合は減算信
号出力手段10の出力信号がそれぞれ選択される。そして
これらの信号は第１の波形変換手段８に供給され、更に
第１と第２の波形変換手段８と７の出力パルス信号がマ
イクロコンピュータ15に供給され、採点されることにな
る。一方、ディスク再生手段17の出力端17cからは、デ
ィスクに記録されている各種コード信号が出力され、そ
れが検出手段18へ供給される。検出手段18は、通常の論
理回路で構成されており、ここではディスクに記録され
ている信号の形式を検出するために必要な４ビットの信
号を取り出す。これらは、プログラムスティタスコード
と呼ばれているコード信号の中の一部である。この内容
を以下の表１に示す。

表１に示すような、コード信号X₄₁,X₃₄,X₄₃,X₄₄の４
ビットの信号が、検出手段18からマイクロコンピュータ
15に送られる。

以下、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基づいて動作を説明する。

まず、ステップ21で音源に記録されている音声信号
（以下、音源音声信号と言う）のパルスが有か無かを判
定する。これは採点の基準となる音源音声信号の有のと
きのみ比較して、音程比較の精度を高めるための判断処
理である。ここで、音源音声信号のパルスが無い時には
結合子１を介してステップ33へと分岐し、ステップ21で
YESと判断された時にはステップ22へ進む。

ここでは、ユーザーの唄う音声信号がマイク入力手段
４により電気音声信号となり、増幅され、第２の波形変
換手段７によりパルス信号に変換されて入力され、ステ
ップ23で入力パルスを音程（周波数）に変換する。

次に、ステップ24では検出手段18のコード信号を入力
し、次のステップ25では、ディスクに記録されている音
源がステレオ音源であるか、音多音源であるかを判断す
る。実際には前記表１に示したように４ビット信号がＢ
“0000"の場合はステレオ音源,B“0011"の場合はパイリ
ンガル即ち音多音源であると判断する。ここで、ステレ
オ音源の場合にはステップ26へと進んで、信号切換手段
11を加算信号出力手段側に切換えると共に、音多音源の
場合には信号切換手段11を減算信号出力手段側へ切換え
る。このようにして信号切換手段11の出力信号は第１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にステップ28で入力され、ステップ29で入力
パルスを音程（周波数）に変換する。

次にステップ30で、ユーザーの音声信号の音程と、光
ディスク上の音源音声信号の音程が合っているか否かを
判断し、合っている場合にはステップ31へと進み、音程
の合っている回数N_okをカウントアップする。ステップ3
0でN₀と判断された場合には、ステップ31をパスしてス
テップ32へと進む。ステップ32では、ユーザーの音声信
号の音程と光ディスク上の音源音声信号の音程を比較し
た回数N_Tのカウンタをカウントアップする。即ち、この
ステップ32の処理を通る毎にカウントアップさせること
になる。

次に、ステップ33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
を用いてもよいし光ディスク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33からス
テップ21へと進み、ユーザーの音声信号のパルスの取り
込みと、光ディスク上の音源音声信号のパルスの取り込
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33からステ
ップ37へと進む。ステップ37では、ユーザーの音声信号
の音程と、光ディスク上の音源音声信号の音程が合致し
た回数N_okと、音程の総比較回数N_Tをもとに第１の得点
Ｐを計算する。その計算式の１例としては、第１の得点
Ｐを Ｐ＝（N_ok/N_T）×100 ……（１） というように定義し、計算をさせれば良い。

上記の計算式（１）による得点は、N_ok＝N_Tとなった
時に満点である100点となる。またN_ok＝０の場合には得
点Ｐは０点となる。０点と100点の間では、音程の合致
回数N_okの値に比例して得点Ｐが決定される。

そして、ステップ35では得られた得点Ｐを表示させる
ことになる。

以上のように本実施例によれば、ユーザーの用いる光
ディスクに記録されている音源が、通常の音声多重音源
（音声に伴奏信号が重畳されているもの）でも、また音
声入りのステレオ音源でも、自動検出して処理し、正確
に音源の音声信号を抽出できるため、いづれの音源を用
いても精度の高い採点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光ディスク上の
音源音声信号を用いたが、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のような音声信号を用い
ても良い。

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、本実施例では音程検出，比較計数等をマイクロコ
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、本実施例ではユーザーの音声信号の処理と音源音
声信号の処理とでそれぞれ個別に波形変換手段を設けた
が、これらを１系統のみとし、時分割でユーザーの音声
信号の処理と音源音声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
信号の周波数を求めて比較するようにしているが、パル
ス信号の１周期、或は1/2周期を求めて比較しても良
い。又、第３図（ｃ）においてt₁からt₃の周波数の次は
t₅からt₇の周波数というように１つづつ、飛び飛びに周
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の全パルスについ
て、又は１部分のパルスについて周波数を調べ、その期
間内の平均周波数を求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周波数と光デ
ィスク上の音源音声信号の周波数の合致を等号を用いて
比較しているけれども、音程（周波数）のずれの許容範
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、
±５％以内であれば完全に合っており、±７％以内であ
れば1/2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 以上のように本発明は、光ディスクに記録されている
信号の形式を検出する検出手段と、第１の信号と第２の
信号の加算信号出力手段および減算信号出力手段と、前
記検出手段の結果に基づいて前記加算信号出力手段の出
力信号か、それとも前記減算信号出力手段の出力信号か
のどちらか一方を選択切換する信号切換手段と、前記信
号切換手段の出力信号を第１の音声信号とし、さらに別
の系統から入力される信号を第２の音声信号として、前
記第1,第２の音声信号の合致度を採点する採点手段を設
けることにより、２つの音声信号の合致度を得点として
得ることができると共に、ユーザーの用いる光ディスク
が通常の音声多重の音源であっても、また、音声入りの
ステレオ音源であっても、自動検出して正確に音声信号
を検出して比較評価するため、ユーザーの歌唱力を精度
高く評価する採点手段を提供することができる。

このことは、ユーザーが最近普及が著しい、カラオケ
用光ディスクを用いて歌の練習をする時に、使用するデ
ィスクの音源の種類を意識することなく、精度の高い採
点評価をすることができ、得られる効果は非常に大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の具体的構成を示すブロック
図、第２図は本実施例の第２の波形変換手段の具体的構
成を示す回路図、第３図は第２の波形変換手段の動作を
説明するための波形図、第４図は加算信号出力手段の具
体的構成を示す回路図、第５図は加算信号出力手段の動
作を説明するための波形図、第６図は減算信号出力手段
の具体的構成を示す回路図、第７図は減算信号出力手段
の動作を説明するための波形図、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、第９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平面図、第10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言う音
声多重式の「カラオケ装置」のブロック図、第11図は従
来装置の構成の要部を示すブロック図である。 ７……第２の波形変換手段、８……第１の波形変換手
段、９……加算信号出力手段、10……減算信号出力手
段、11……信号切換手段、18……検出手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ディスクに記録されている信号の形式を
   検出する検出手段と、第１の信号と第２の信号の加算信
   号を作る加算信号出力手段と、前記第1,第２の信号の減
   算信号を作る減算信号出力手段と、前記検出手段の結果
   に基づいて、前記加算信号出力手段の出力信号か、それ
   とも前記減算信号出力手段の出力信号かのどちらか一方
   を選択する信号切換手段と、前記信号切換手段の出力信
   号を第１の音声信号とし、さらに別の系統から入力され
   る信号を第２の音声信号として前記第1,第２の音声信号
   の合致度を採点する採点手段を備え、かつ、光ディスク
   の信号形式の検出結果がステレオの場合には前記加算信
   号出力手段の出力信号を、前記第１の信号が伴奏信号で
   前記第２の信号が伴奏信号と音楽信号が重畳しているい
   わゆる音声多重音源の場合には前記減算信号出力手段の
   出力信号をそれぞれ前記切換手段で選択して用いるよう
   に構成したことを特徴とする採点装置。