JP3599686B2 - カラオケ歌唱時に声域の限界ピッチを検出するカラオケ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラオケ装置に関し、具体的には、歌唱者がカラオケ楽曲に合わせて歌う歌唱音声を評価することで歌唱者の声域の限界ピッチを検出する機能を備えたカラオケ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くのカラオケ装置は伴奏音楽の音域（キー）を変更して演奏するためのキーコントロール機能を備えている。この機能は伴奏音楽のキーと歌唱者のキー（声域）とが合わない場合に、伴奏音楽のキーを適当に上下させ、歌唱者のキーに整合させるものである。利用者は、伴奏音楽に合わせて歌い、自分のキーが伴奏音楽のキーに合っていないことが分かると、このキーコントロール機能を使って伴奏音楽のキーを調整する。普通、「＋１」「−１」「＋２」などの数値によってキーを段階的に設定できるようになっており、数値が１違うとキーが半音上下することを示している。前記表記によれば「＋１」は、伴奏音楽のキーを半音上げることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
キーコントロール機能は、伴奏音楽のキー（調）を個人毎に異なる歌唱者のキー（声域）に合わせることができる。しかし、その機能を使う場合、カラオケ楽曲を歌唱しながらキーの設定値を試行錯誤して決定しなければならない。そのため、キーの設定作業に追われ歌唱に集中することがきず、カラオケを楽しむことができない。
【０００４】
このような問題に対し、特許第２７９７６４８号公報には歌唱者の声域に合わせてキー設定値を自動調整するカラオケ装置についての技術が開示されている。このカラオケ装置は、歌唱者が歌唱に先立ってマイクロホンに向かって所定の音をテスト発声し、歌唱者の声域を検出し、検出した声域に合致するように、指定したカラオケ楽曲のキー設定値を自動設定するというものである。また、変更後のキー設定値を歌唱者に通知することで、同じ楽曲を次回に歌うときにはその通知された設定値に調整すればよいようにもなっている。
【０００５】
しかし、このカラオケ装置を使ってカラオケ会場に居合わす人全てがキーの検出作業を行っていては、カラオケ施設の利用時間が浪費されることになり、検出作業を終えた人にとって他の人の検出作業に掛かる時間は無用な時間となる。
【０００６】
また、単純にピッチ（音高）の異なる単音を発声させていってキーを測定したとしても、カラオケ楽曲を歌唱しているときに実際に発声されている声域とは異なる場合が多い。すなわち、１つの楽曲中には同じピッチの音が何度も出現するが、そのピッチの音の前後の音・そのピッチの音の持続時間など、メロディの流れの中で特定のピッチの音の出現の仕方は楽曲のなかでさまざまである。
【０００７】
本発明は、利用者に煩雑な操作を要求したり、同伴者に退屈な思いをさせたりすることなく信頼性の高い声域測定方式を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るカラオケ装置は、カラオケ歌唱時に声域の限界ピッチを検出することを特徴とするものであって、つぎの事項（１）〜（７）により特定されるものである。
（１）演奏手段と、発声ピッチ検出手段と、制御手段とを備えたカラオケ装置であること
（２）演奏手段は、カラオケデータに基づく演奏を可能とすること
（３）カラオケデータは、歌唱の際に発声すべき主旋律の指示ピッチを含むこと
（４）発声ピッチ検出手段は、マイクロホンから入力された歌唱音声信号から発声ピッチを逐次検出すること
（５）制御手段は、リクエストされたカラオケデータを演奏手段に演奏させるとともに、第１〜２処理からなる測定処理を行うこと
（６）第１処理は、カラオケデータの演奏に伴って逐次取得した指示ピッチと、発声ピッチ検出手段が逐次検出する発声ピッチとの誤差を逐次取得し、指示ピッチと誤差の関係を示す誤差記録を作成すること
（７）第２処理は、第１処理で作成した誤差記録を評価し、基準誤差内部分と基準誤差を外れた部分の境界に対応した指示ピッチを高音側限界ピッチ、または、低音側限界ピッチとして検出すること
この発明は、以上の特定事項（１）〜（７）を充足するカラオケ装置において、以下の各事項（Ａ）〜（Ｃ）を適宜に加えて実施することができる。
（Ａ）第１処理は、同一の指示ピッチに対しては誤差を平均して誤差記録を作成すること
（Ｂ）制御手段は、カラオケデータを演奏手段に演奏させる際、間奏によって区分された各コーラスを異なるキーで演奏させること
（Ｃ）制御手段は、第２処理で検出した高音側限界ピッチと低音側限界ピッチを声域として告知手段に告知させること
【０００９】
そして、信頼性の高い声域告知機能を実現するためには、歌唱者の声域を測定する際に、実際にカラオケ楽曲を歌唱した状態で計測するのが最良であるとも考えた。しかし、測定の際に歌唱者がよく知らない楽曲を使用すれば、旋律が分からないために、発声すべきピッチと違ったピッチで発声する場合が多く、違ったピッチの音を発声すれば、当然、機械は「このピッチは発声できていない」と判断する。そこで歌唱者が任意に指定したカラオケ楽曲で声域を測定できる声域告知機能付きカラオケ装置とした。さらに、より高い信頼性を確保するために、１コーラス毎（楽曲の１番・２番・・・）など、所定の演奏区間毎の測定記録を統計的に処理する方式を採用した。
【００１０】
＝＝＝発明の開示＝＝＝
第１の発明は、指定したカラオケ楽曲のカラオケデータを処理して伴奏音楽を生成してスピーカに出力するカラオケ装置であって、間奏によって区分された各１コーラス分の演奏区間が経過する度に伴奏音楽のキーを適宜に変更しながら演奏する移調演奏手段と、マイクロホン入力された歌唱者の音声信号からサンプリングした歌唱者の発声ピッチと、楽曲進行上各サンプリング点で発声すべき指示ピッチとの誤差を計測するピッチ誤差計測手段と、１曲演奏する期間において、前記ピッチ誤差計測手段の誤差計測結果を統計的に処理して歌唱が基準以下のピッチ誤差で発声できる音域を声域として求める評価手段と、前記評価手段で求めた声域を所定の形式で表現して歌唱者に告知する声域告知手段とを備えた声域告知機能付きカラオケ装置とした。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記移調演奏手段は前記１コーラス分の演奏区間が経過する度に前記伴奏音楽のキーを上あるいは下の所定方向に所定の音程分だけ変更しながら演奏することで前記評価手段が基準以下のピッチ誤差で発声できる最高ピッチあるいは最低ピッチのいずれか一方を求め、前記移調演奏手段は、当該一方のピッチが求められたのに応動してつぎの１コーラスは前記所定方向と反対方向に前記伴奏音楽のキーを前記基準キーに対して前記所定の音程分だけ変更しながら演奏し、前記評価手段が前記声域における他方のピッチを求める声域告知機能付きカラオケ装置としている。
【００１２】
第２の発明において、１曲演奏する期間において、前記評価手段により前記音域が求められなかった場合、つぎの１コーラスを伴奏音楽の最初の前記演奏区間に戻って繰り返し演奏する声域告知機能付きカラオケ装置を第３の発明とした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＝＝＝カラオケ装置の基本的な構成と動作＝＝＝
図１は本発明の実施例におけるカラオケ装置の機能ブロック図を示している。このカラオケ装置１は通信カラオケシステムの演奏端末などとして周知のＭＩＤＩ形式の電子楽譜に基づいて音源を制御するタイプのカラオケ装置１である。中央制御部２は、内部にＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを含むコンピュータ本体であり、周辺各構成部を制御して、このカラオケ装置１を統括している。ハードディスク装置３は、多数曲分のカラオケ楽曲について、ＭＩＤＩ形式によって記述されたカラオケ伴奏音楽の起源となる音楽生成データと、その楽曲演奏に同期してディスプレイ１４に表示される歌詞画像の生成起源となる歌詞描出データとを格納している。
【００１４】
中央制御部２は、リモコン送信器５や操作パネル６などのユーザインタフェースにて指定入力されたリクエスト楽曲の楽曲番号を操作制御部７を介して受け取ると、その入力順と楽曲番号とを対応づけてＲＡＭに格納することでこの楽曲の演奏予約処理を行う。そして、その楽曲の演奏順番になると、ハードディスク装置３より該当の音楽生成データと歌詞描出データとを取り出して処理する。
【００１５】
音楽生成データはシンセサイザ８に順次転送され、ここで生成された伴奏音楽のオーディオ信号とマイクロホン１１から入力されたオーディオ信号は、ミキシングアンプ９に入力され、その混合オーディオ信号がスピーカ１０に向けて出力される。また、歌詞描出データを処理して演奏に同期した歌詞文字列を含んだ歌詞画像を生成するとともに、その歌詞文字列中の各文字を指定のタイミングで色変えていくような歌詞画像を逐次生成し、その画像をビデオＲＡＭ１２に順次ビットマップ展開していく。
【００１６】
このカラオケ装置１は上述の基本演奏機能に加え、伴奏音楽のキーを可変制御する移調演奏機能を備えている。周知の通り、ＭＩＤＩは各楽器毎の旋律（楽器パート）を構成する各伴奏音をピッチ（ノート番号）・大きさ（ベロシティ）・符長（ステップタイム）・発音持続時間（ゲートタイム）などを示す音符情報によって記述している。カラオケ装置１は、利用者が指定したキー設定値に従って各伴奏音のピッチに対し所定の音程だけずらしたピッチとなるように伴奏音楽のキーを可変制御する。本実施例のカラオケ装置２は、この移調演奏機能を利用して歌唱者の声域を測定し、その測定結果を歌唱者に通知する声域告知機能を備えている。しかも、利用者が任意に指定したカラオケ楽曲を演奏しているときに声域を測定するとともに、信頼性の高い測定結果が得られるようになっている。
【００１７】
＝＝＝声域測定部＝＝＝
本実施例のカラオケ装置１は、声域告知機能を実現するために声域測定部１５を備えている。この実施例において、声域測定部１５は専用のＤＳＰによって構成されている。図２にこのＤＳＰの機能ブロック図を示した。マイクロホン１１からの歌唱音声信号をサンプリングするためのＤ／Ａコンバータ１６と、このＤ／Ａコンバータ１６が出力したサンプリングデータをリアルタイムで解析して歌唱者の発声ピッチを取得するためのピッチ取得部１７と、取得した発声ピッチと、ノート番号によって与えられる現に演奏中の伴奏音楽における発声すべきピッチ（指示ピッチ）とを比較してその差を誤差データとして出力するピッチ比較部１８とを機能要素として内蔵している。なお、指示ピッチはＭＩＤＩデータにおける主旋律に相当するデータの各楽音ピッチを採用している。
【００１８】
＝＝＝声域告知機能＝＝＝
本発明は、任意のカラオケ楽曲の演奏時に歌唱者の声域を測定する。中央制御部２はカラオケ楽曲の演奏処理に並行して声域測定部１５から出力される誤差データを記録していき、最終的に歌唱者の声域を特定し、その声域の最高ピッチと最低ピッチとをディスプレイ１４に表示するなど、適宜に告知する。図３に声域の特定方法の概略をグラフにして示した。横軸に指示ピッチを取り、指示ピッチに対して歌唱者が実際に発声したピッチとの誤差（発声ピッチ−指示ピッチ＝誤差）をプロットしている。なお、１曲の演奏中には同じ指示ピッチが複数回出現するため、この例では同じ指示ピッチに対する発声ピッチの誤差の平均値をプロットしている。そして、その誤差が基準以下となる音域を声域としている。
【００１９】
つぎに、本実施例において実際に声域を測定するための手順を示す。まず、楽曲番号に引き続いて声域告知機能を起動する旨の所定の番号をカラオケ装置１に入力する。それによって、中央制御部２は、その楽曲番号に声域告知機能を起動させる旨の所定の符号を付加して該当するカラオケ楽曲の演奏予約処理を行う。中央制御部２は、前記所定の符号が付加された楽曲番号のカラオケ楽曲を演奏する際、該当する音楽生成データと歌詞描出データとをハードディスク装置３から取り出すとともに、前記符号を認知して声域告知機能を起動する。
【００２０】
図４に本実施例における声域測定処理の流れを示した。まず、１コーラス目（１番）をカラオケ楽曲にあらかじめ指定されているキー（基準キー）で楽曲演奏する（ｓ１〜ｓ２）。中央制御部２は、この１コーラス目の終了時点で、それまでに記録された誤差データを解析し、基準以上（例えば、半音以上）の誤差があるピッチを検出できれば、このピッチを限界ピッチとして記憶する。例えば、高音側と低音側の両側の限界ピッチが検出されれば、この時点で測定が終了する（ｓ３→ｓ４→ｓ５→ｓ３０）。
【００２１】
一方、高低両側の限界ピッチがともに検出できなかった場合には、キーを上下どちらか一方の方向に所定の音程だけずらして演奏する。本実施例では、１コーラス目より所定の音程だけキーを上げて高音側の限界ピッチを先に求めるようにしている（ｓ３→ｓ４→ｓ５→ｓ６→ｓ１１）。２コーラス目（２番）で高音側限界ピッチが検出されなければ、１コーラスが終了する毎に所定音程ずつ演奏キーを上げていく（ｓ１２→ｓ１３→ｓ１４→ｓ１５→ｓ１６→ｓ１１）。高音側限界ピッチが検出されれば、つぎの１コーラスは、基準キーより所定音程分下げたキーで演奏する（ｓ１２→ｓ１３→ｓ１４→ｓ１５→ｓ７）。この場合も、高音側と同じように低音側限界ピッチが検出されるまで、１コーラス終了する度に演奏キーを下げていく（ｓ２２→ｓ２３→ｓ２４→ｓ２５→ｓ２６→ｓ２７→ｓ２２）。最終的に高低両側の限界ピッチが検出された時点のコーラスが終了したらそこで測定を終了する（ｓ２５→ｓ３０）。以後はその時点でのキーで楽曲終了時点まで演奏する。もちろん、基準キーに戻して終了まで演奏させるなど適宜に演奏してよい。
【００２２】
なお、高低の限界ピッチを両方検出するまでに１楽曲分の演奏が終了してしまう場合もあり得る。本実施例では、そのような場合、１番に戻って繰り返し演奏を行うこととしている（ｓ１６→ｓ１７→ｓ１１、ｓ２６→ｓ２１）。
【００２３】
図５は声域測定手順の実例を概略図として示している。この例では１番から３番まであるカラオケ楽曲を使って声域測定を行っている。１コーラス目は基準キーで演奏する。この場合、高音側・低音側の限界ピッチは検出できない。２コーラス目は伴奏音楽を半オクターブ上げて演奏し、高音側限界ピッチが検出される。そして３コーラス目（３番：最終コーラス）は基準キーから半オクターブ下げて演奏する。しかし、低音側の限界値が検出できない。そこで、１番に戻って３コーラス目のキーよりさらに半オクターブ下げて演奏して低音側の限界ピッチを検出し、最終的に声域が特定される。
【００２４】
＝＝＝声域の告知＝＝＝
最終的に特定された声域を歌唱者に告知するためには、各種手段や表現を採用することができる。告知手段としては表示出力・音声出力・印刷出力などが考えられる。また、声域の表現方法としては、単純に高音側と低音側の限界ピッチそのもの（Ａ＃２、Ｃ♭３など）で告知してもよいし、ピアノなどの鍵盤を表示して、どの鍵盤からどの鍵盤までなど、絵図によって直感的に分かるようにしてもよい。
【００２５】
なお、この告知された声域は、実際にカラオケ楽曲を歌唱するときに伴奏音楽のキーを設定する際の指標とならなければならない。そこで、カラオケ楽曲毎の基準キーや歌唱音域を目次本などに掲載しておく。そして、カラオケ楽曲毎の基準キーや歌唱音域の表現方法と、本実施例のカラオケ装置によって告知される声域の表現方法とを整合させておくことが望ましい。
【００２６】
＝＝＝その他の実施例・変更例＝＝＝
上記実施例では、声域測定部は専用のＤＳＰによって構成され、ハードウエアによって声域を測定しているが、Ｄ／Ａコンバータのみを実装し、他の機能要素は中央制御部が実行するソフトウエアによって実現する構成としてもよい。
【００２７】
声域測定プロセスは上記実施例に限らず、１コーラス目から極端にキーをずらして演奏すれば、高低のどちらか一方の限界ピッチをとりあえず検出することができる。このようにキーの可変制御は適宜に行ってよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、利用者が指定したカラオケ楽曲を演奏させて歌唱者の声域を測定することができる。しかも、１コーラス通して歌唱した結果に基づいて声域を特定するため、極めて信頼性の高い声域測定結果を得ることができる。
【００２９】
また、１コーラスの演奏が経過する毎に所定方向に所定音程分だけキーを変更して声域を測定していくことで、連続する２コーラス間で極端に演奏キーが異なることによって歌唱しにくくなることを防止し、より信頼性の高い測定結果が得られる。
【００３０】
また、所定方向に所定音程だけずらしていく声域測定方式を採用した声域告知機能付きカラオケ装置において、１曲の演奏期間を通して声域が求められない場合であっても、伴奏音楽の最初に戻って演奏を繰り返すことで、最終的な声域が求まるまで違和感なく測定を続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるカラオケ装置の機能ブロック図である。
【図２】上記実施例における声域測定部の機能ブロック図である。
【図３】本発明のカラオケ装置における声域測定方法を説明するための概略図である。
【図４】上記実施例における声域測定プロセスの流れ図を示している。
【図５】上記実施例のカラオケ装置による声域測定手順の実例を概略図として示している。
【符号の説明】
１ カラオケ装置
２ 中央制御部
８ シンセサイザ
１１ マイクロホン
１５ 声域測定部

Claims (4)

1. 演奏手段と、発声ピッチ検出手段と、制御手段とを備えたカラオケ装置であって、
   演奏手段は、カラオケデータに基づく演奏を可能とし、
   カラオケデータは、歌唱の際に発声すべき主旋律の指示ピッチを含み、
   発声ピッチ検出手段は、マイクロホンから入力された歌唱音声信号から発声ピッチを逐次検出し、
   制御手段は、リクエストされたカラオケデータを演奏手段に演奏させるとともに、第１〜２処理からなる測定処理を行い、
   第１処理は、カラオケデータの演奏に伴って逐次取得した指示ピッチと、発声ピッチ検出手段が逐次検出する発声ピッチとの誤差を逐次取得し、指示ピッチと誤差の関係を示す誤差記録を作成し、
   第２処理は、第１処理で作成した誤差記録を評価し、基準誤差内部分と基準誤差を外れた部分の境界に対応した指示ピッチを高音側限界ピッチ、または、低音側限界ピッチとして検出する
   カラオケ装置。
2. 第１処理は、同一の指示ピッチに対しては誤差を平均して誤差記録を作成する
   請求項１に記載のカラオケ装置。
3. 制御手段は、カラオケデータを演奏手段に演奏させる際、間奏によって区分された各コーラスを異なるキーで演奏させる
   請求項１または２に記載のカラオケ装置。
4. 制御手段は、第２処理で検出した高音側限界ピッチと低音側限界ピッチを声域として告知手段に告知させる
   請求項１〜３のいずれかに記載のカラオケ装置。

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