JPH0413187A - ボイスチェンジャー機能付楽音発生装置 - 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］ 本発明はボイスチェンジャー機能付楽音発生装置、特に
カラオケ装置に用いられ、外部からの楽音情報に基づい
て音楽を発生する装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、シンセサイザ、電子ピアノ、リズムマシンな
どの電子楽器へ楽音情報（ＭＩＤＩ規格情報）を送信し
、電子楽器により選択された演奏を自動的に出力し、レ
ーザディスク装置から出力された映像に重ね合わされた
歌詞を見ながら歌うカラオケ装置が本出願人より既に出
願されている。

また、カラオケ装置には、レーザディスクに映像情報、
伴奏情報及び歌詞情報の全てが記憶されたものや、伴奏
情報のみが記憶されているもの等各種のタイプの装置が
ある。

このようになカラオケ装置に用いられる楽音発生装置で
は、マイクロホンで入力された音声に対し、エコーをか
ける機能が付加されたものがあり、これによれば、歌い
手の音声がこだまのように響き、肉声に変化を付けた音
楽を楽しむことができる。

［発明が解決しようとする課ｌ！］ しかしながら、上記従来装置では、それぞれの歌い手の
音声に加工を加えることに関しては、上述のようにエコ
ーを付加すること程度しか行われていない。

ところで、人間の音声でバイオリンなどの楽器音や猫な
どの動物の鳴き声を真似することができるが、この楽器
の音や動物の鳴き声に歌い手の音声を加工することがで
きれば、従来にはなかった歌い方を提供することが可能
となり、カラオケ装置の娯楽性を更に追及することがで
きる。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、その目的
は、歌い手の音声を楽器の音や動物の鳴き声などの他の
音響に変換して出力できるボイスチェンジャー機能付楽
音発生装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係るボイスチェン
ジャー機能付楽音発生装置は、入力音声の周波数を分析
する周波数分析手段と、入力音声のレベルを測定するレ
ベル測定手段と、楽器音、動物の鳴き声を含む各種音響
の基本波形を記憶する波形記憶手段と、上記波形記憶手
段内で選択された任意の基本波形に上記周波数分析手段
及びレベル測定手段の出力に応じた周波数変換及びレベ
ル変換を行う信号処理手段と、を含み、入力音声に応じ
て変換された各種音響を出力するようにしたことを特徴
とする。

［作　用］ 上記構成の楽音発生装置によれば、マイクロホンなどで
入力された歌い手の音声について、周波数分析とレベル
測定が行われることになる。

そして、操作手段などにて各種音響の中から例えばバイ
オリンの音が選択されると、波形記憶手段からバイオリ
ンの基本波形が読み出され、この基本波形に対し、上記
音声に対応した周波数変換とレベル変換が行われる。

従って、歌い手の音程、音の大きさに基づいて変換され
たバイオリンの音が出力され、また歌い手が歌ったメロ
ディに従ってバイオリンの音が出力されることになる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら具体
的に説明する。

第１図には、実施例に係るボイスチェンジャー機能付楽
音発生装置の構造が示されており、実施例では２個のマ
イクロホン１０ａ、１０ｂが設けられ、一方のマイクロ
ホン１０ａに本発明の特徴事項となるボイスチェンジャ
ー機能部１２が接続される。このボイスチェンジャー機
能部１２は、詳細は後述するが、マイクロホン１０ａか
ら入力された音声に応じて楽器の音や動物の鳴き声に変
換加工した音響を出力する。なお、上記マイクロホン１
０は一個でも、必要に応じて複数個設けてもよい。

また、シンセサイザ、電子ピアノ、リズムマシンなどの
電子楽器を有する楽音発生部１４が設けられ、この楽音
発生部１４、上記ボイスチェンジャー機能部１２、マイ
クロホン１０ｂにはミキサ１６が接続されており、この
ミキサ１６にてそれぞれの音信号を混合する。そして、
ミキサ１６にはアンプ１８を介してスピーカ２０が接続
されており、上記ミキサ１６にて混合された各種音響、
音声及び伴奏音はスピーカ２０から出力されることにな
る。

第２図には、上記ボイスチェンジャー機能部１２の内部
の回路構成が示されており、Ａ端子はマイクロホン１０
ｇで捕えられた音声を入力する入力端子であり、Ｂ端子
はミキサ１６に音声変換された信号を出力する出力端子
である。

そして、上記Ａ端子には、音声信号をデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器２２を介して中央処理部（ＣＰＵ）
２４が接続され、このＣＰＵ２４は全体の制御を行うと
共に、インストラクションコードに従って楽器音などの
基本波形に対して周波数変換及びレベル変換を行う信号
処理手段としての役割を持つ。このＣＰＵ２４には、音
声信号をサンプリングするための割り込み制御部２６及
び波形記憶手段２８が接続され、この波形記憶手段２８
内には、サンプリングされた音声データを記憶するワー
クエリア２８ａと、楽器音、動物の鳴き声などの基本波
形を記憶する基本波形エリア２８ｂを有している。

第３図には、上記各種音響の基本波形が示されており、
図示されるように、基本波形は期間Ｔ２の過渡波形と、
期間Ｔ、の定常波形から構成されており、波形記憶手段
２８には所定のアドレスに上記２種類の波形の１周期を
量子化して記憶することになる。すなわち、図示される
ように、アドレス０に過渡波形、アドレス１に定常波形
を記憶しており、再生する場合には、まずアドレス０か
ら過渡波形を読出し、その後はアドレス１の定常波形を
周期Ｔ１で繰返して読出すことになる。

また、上記ＣＰＵ２４には図示していない操作手段によ
り選択信号が入力され、この選択信号により楽器音や動
物の鳴き声を含む各種音響の中から、例えばバイオリン
の音、あるいは猫の鳴き声などを任意に選ぶことができ
る。更に、ＣＰＵ２４にはＣＰＵ出力をアナログ信号に
変換するＤ／Ａ変換器３０が接続されており、アナログ
信号が端子Ｂからミキサ１６に出力される。

次に、上記第２図のＣＰＵ２４が各種音響の基本波形を
波形記憶手段２８に入力する際の機能及び動作を第４図
及び第５図により説明する。

第４図において、ＣＰＵ２４内には、Ａ／Ｄ変換器２２
から出力される各種の音響データ、例えばバイオリンの
音響データを、割り込み制御部２６から供給されるサン
プリング信号によりサンプリングするデータサンプリン
グ部２４ａが設けられている。このデータサンプリング
部２４ａで得られた音響データは、まずワークエリア２
８ａに記憶される。また、ＣＰＵ２４内には定常波形周
期検出部２４ｂ、過渡波形周期検出部２４ｃ及び波形切
出し部２４ｄが設けられており、上記定常波形周期検出
部２４ｂでは上記ワークエリア２８ａから供給された音
響データから定常波形を特定してその波形の周期Ｔ１を
検出し、一方の過渡波形周期検出部２４ｃも同様に音響
データから過渡波形を特定してその波形の周期Ｔ２を検
出する。

上記定常波形周期検出部２４ｂは、例えば自己相関関数
を用い周期Ｔ１を検出する。ところで、過渡波形と定常
波形の長さは、通常、再生すべき音響により異なる。こ
のため、本実施例においては、入力される音声が、子音
あるいは立ち上がりの過渡波形と、それに続く母音ある
いは定常波形の形を持つものと仮定し、それぞれの段階
について異なった周波数分析手段を用いており、過渡波
形についてはＦＦＴ　（高速フーリエ変換）を用い、定
常波形についてはＰＬＬ　（位相ロックループ）を用い
る。この場合、入力された音声の周波数成分が不明の場
合は、ＦＦＴにより全帯域を分析することが有効であり
、母音のように明確な調波構造を持つ場合、その最も基
本となる周波数すなわちピッチ周波数の変化に対しＰＬ
Ｌで同期を保つことが有効である。

そうして、次段の波形切出し部２４ｄでは上記の周期Ｔ
１及びＴ２に基づいてワークエリア２８ａ内のデータか
ら過渡波形及び定常波形を切出して、それぞれの波形を
基本波形エリア２８ｂの所定のアドレスに記憶させる。

第５図には、各種音響の基本波形の書込み動作が示され
ており、まずサンプリング信号の割り込み待ちが行われ
（Ｓｌ）、サンプリング信号が出力されるとＡ／Ｄ変換
器２２から音響データをサンプル値として入力しくＳ２
）、このサンプル値をバッファメモリである波形記憶手
段２８のワークエリア２８ａに書込んで、次のステップ
Ｓ４に移行する。

このステップＳ４では、所定サンプル数の入力が終了し
たか否かが判定され、“Ｎｏ”の場合は元のステップＳ
１に戻り、“ＹＥＳ”の場合は次のステップＳ５へ移行
して、定常波形の周期Ｔ。

及び過渡波形の周期Ｔ２を決定する。そして、上記過渡
波形と定常波形の切出しを行い（Ｓ６）、基本波形エリ
ア２８ｂへ第３図に示されるような過渡波形と定常波形
からなる基本波形を記憶する（Ｓ７）。

次に、上記第２図のＣＰＵ２４が各種音響の基本波形を
読み出して、音声に基づく加工を行う際の機能及び動作
を第６図及び第７図により説明する。

第６図において、ＣＰＵ２４内には、マイクロホン１０
ａから入力された歌い手の音声をサンプリングするデー
タサンプリング部２４ａが設けられ、また上記データサ
ンプリング部２４ｇから出力された音声信号の周波数を
検出し音程を判定する周波数分析手段２４ｅと、音声信
号のレベルを測定するレベル測定手段２４ｆが設けられ
る。

これら周波数分析手段２４ｅ及びレベル測定手段２４ｆ
により、歌い手の声の種類を特定することができ、この
声の音質に合わせて楽器などの音を変換するこ−とにな
る。

更に、ＣＰＵ２４内には、基本波形出力部２４ｇ及び増
幅部２４ｈが設けられ、上記基本波形出力部２４ｇは基
本波形エリア２８ｂから入力した過渡波形と定常波形か
らなる基本波形に、上記周波数分析手段２４ｅで得られ
た音程情報により周波数変換を行っており、例えばバイ
オリンの音が歌い手の音程に合わせられることになる。

一方、上記増幅器２４ｈは基本波形出力部２４ｇで得ら
れた変換音響信号に対し、レベル測定手段２４ｆで測定
されたレベル情報によりレベル変換をしており、これに
よりバイオリンの音が歌い手の声の大きさに合わせられ
る。

上記基本波形出力部２４ｇには、ポインタを用いること
ができ、第３図に示されるように、ポインタにてアドレ
スＯの過渡波形を読出し、その後はアドレス１とアドレ
ス２の間を巡回してアドレッシングして定常波形を読出
す。また、波形記憶手段２８が保持している波形は時間
的に離散したサンプル値となっているため、周波数を連
続的に変化させる場合はサンプル値の補間値を算出する
必要が生じるので、この場合には、インタボレーション
を用いてより時間的解像度の高いサンプル値を求めても
よい。このインタボレーションは、ＤＳＰ　（デジタル
・シグナル・プロセッサ）により実現でるきる。

第７図には、各種音響の基本波形の読み出し及び音声に
基づく加工動作が示されている。

基本波形エリア２８ｂ内には、楽器音、動物の鳴き声な
ど含む各種音響の基本波形が記憶されている。この基本
波形の中から、まず図示していない操作手段により、例
えばバイオリンの音、あるいは猫の鳴き声などを任意に
選ぶ。

そして、マイクロホン１０ａから歌い手が音声信号を入
力すると、この音声信号は次のように加工される。

まず、実施例の装置は、サンプリング信号の割込み待ち
をしく５ｌｌ）、マイクロホン１０ａから入力される音
声信号を、サンプリング信号の出力に同期してサンプリ
ングし入力する（Ｓ１２）。

そして、サンプリングされた音声の周波数を分析して歌
い手の音程を判定しく５１３）、基本波形の読出し間隔
を決定する（　Ｓ　１４）。すなわち、基本波形は過渡
波形に定常波形を繰返して加えたものであり、−単位と
なる過渡波形と定常波形の読出し間隔を変えることによ
り各波形の周波数を変換することができ、これによって
基本波形を歌い手の音程に合わせるようにしている。従
って、歌い手の音程が高い場合には読出し間隔は短くな
り、音程が低い場合は読出し間隔は長くなる。

次に、音声のレベル測定を行い（Ｓ１５）、基本波形に
対する増幅率を決定する（　３１６）。そして、ＣＰＵ
２４の出力値が、前記読出し値に増幅率を掛は合わせて
求められ（５１７）、この出力値をＤ／Ａ変換器３０へ
向は出力する（ＳＩＢ）。

このようにして、Ｄ／Ａ変換器３０へ出力された変換音
響、例えばバイオリンの音は、第１図に示されるように
ミキサ１６に供給され、音楽発４゛手段１４から出力さ
れた伴奏と混合されてスピーカ２０から出力される。

また、本実施例の装置は、２個のマイクロホン１０ｇ、
１０ｂを用いて次のような楽しみかたもてきる。すなわ
ち、２人の歌い手がそれぞれマイクロホン１０ａ、１０
ｂを用いて歌うと、１方のマイクロホン１０ａから入力
された音声信号は音響変換され、第１図に示されるよう
に、ミキサ１６に供給され、別のマイクロホン１０ｂで
入力された音声と、音楽発生手段１４から出力された伴
奏と混合されてスピーカ２０から出力され、実施例では
歌と共に、この歌に合わせて他の歌い手などが入力した
音声により変換されたバイオリンの音や猫の鳴き声が得
られることになる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、入力音声の周波
数及びレベルを分析し、楽器音や動物の鳴き声などの音
響の基本波形を上記周波数及びレベルに応じた変換を加
えて加工できるようにしたので、歌い手の声の種類（音
質）に合わせてバイオリンの音や猫の鳴き声を出すこと
ができ、これらの音響をカラオケ装置で歌われている音
楽と共に楽しむことが可能となる。

この結果、カラオケ装置の娯楽性を従来よりも高めるこ
とができ、使用価値を向上させることが可能となるとい
う利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るボイスチェンジャー機能
付楽音発生装置の構成を示す全体図、第２図は第１図の
ボイスチェンジャー機能部の内部回路を示すブロック図
、第３図は音響の基本波形の構成を示す説明図、第４図
は第２図のＣＰＵにおいて基本波形の書込み動作時の機
能構成を示すブロック図、第５図は基本波形書込み動作
を示すフローチャート、第６図は基本波形の読出し及び
変換動作時の機能構成を示すブロック図、第７図は基本
波形の読出し及び変換動作を示すフローチャートである
。 １０ａ、１０ｂ・・・マイクロホン、 １２・・・ボイスチェンジャー機能部、１６・・・ミキ
サ、１４・・・音楽発生手段、２６・・・割込み制御部
、２４・・・ＣＰＵ。 ２４ｅ・・・周波数分析手段、 ２４ｆ・・・レベル測定手段、 ２８・・・波形記憶手段、２８ａ・・・ワークエリア、
２８ｂ・・・基本波形エリア。 代理人　弁理士　井　　上　　　−（他２名）第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力音声の周波数を分析する周波数分析手段と、 入力音声のレベルを測定するレベル測定手段と、楽器音
   、動物の鳴き声を含む各種音響の基本波形を記憶する波
   形記憶手段と、 上記波形記憶手段内で選択された任意の基本波形に上記
   周波数分析手段及びレベル測定手段の出力に応じた周波
   数変換及びレベル変換を行う信号処理手段と、 を含み、入力音声に応じて変換された各種音響を出力す
   るようにしたボイスチェンジャー機能付楽音発生装置。