JPH05297882A

JPH05297882A - カラオケ装置用自動キーコントローラ装置

Info

Publication number: JPH05297882A
Application number: JP4096782A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Takahashi; 高橋　　慧; Kazuji Nozoe; 一二農添; Miyoshi Ito; 美義伊藤
Original assignee: Onkyo Corp; Toshiba Emi Ltd
Current assignee: Onkyo Corp; EMI Records Japan Inc
Priority date: 1992-04-16
Filing date: 1992-04-16
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】キーコントロールを自動的に行うことができ
るカラオケ装置用自動キーコントローラ装置を提供する
ことを目的とする。【構成】伴奏周波数取出手段１０は、伴奏信号のディ
ジタル周波数信号を取り出し、第１の演算手段１４は、
その各ディジタル周波数を測定時間内で加算して和算周
波数を得る。歌周波数取出手段１２は、歌信号のディジ
タル周波数信号を取り出し、第２の演算手段１６は、そ
の各ディジタル周波数を測定時間内で加算して和算周波
数を得る。そして、第３の演算手段１８は、測定時間ご
とに伴奏信号の和算周波数と歌信号の和算周波数との差
周波数を演算し、選択手段２０は、演奏時間内で最も頻
度の高い演算された差周波数を選択する。キー修正手段
２２は、選択された差周波数に対応するキーのずれに基
づいて、伴奏のキーを修正する。従って、歌のキーと伴
奏のキーのずれを検出し、このキーのずれに基づいて伴
奏のキーを修正してキーコントローラを動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カラオケ装置のキー
コントローラに関し、特に、その自動化に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】カラオケ装置は、歌い手が歌いたい歌を
選択して、カラオケ伴奏に合せて歌う装置である。最
近、カラオケ装置には、歌い手が持っている自分の音程
（キー）に応じて、伴奏のキーを設定することができる
キーコントローラを備えている場合がある。例えば、自
分のキーがナチュラルより半音高いキーであれば、予
め、キーコントローラのキーを＃１に設定することによ
り、伴奏のキーをナチュラルより半音高いキーにして歌
うことができる。

【０００３】従来は、このように、カラオケ装置のキー
コントローラの設定を行なっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のカラオケ装置のキーコントローラにおいて
は、次のような問題点があった。

【０００５】カラオケ装置に使用されているカセットテ
ープ，ＣＤ（コンパクトディスク），ＬＤ（レーザーデ
ィスク）に録音されている伴奏のキーが製作メーカーご
とに異なっている場合がある。このため、歌い手が自分
のキーを選択しても、基準となるキーが異なっているの
で結局伴奏のキーと合わず、曲の途中で再度キーを変更
させる必要があるという問題があった。

【０００６】また、男性用の伴奏で女性の歌い手または
女性用の伴奏で男性の歌い手が歌う場合、前者は歌のキ
ーが高すぎ後者は歌のキーが低すぎて、キーを合わせる
のが困難であるという問題もあった。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解決し
て、キーコントロールを自動的に行うことができるカラ
オケ装置用自動キーコントローラ装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るカラオケ
装置用自動キーコントローラ装置は、伴奏信号の各音符
の周波数を表わすディジタル周波数信号を得る伴奏周波
数取出手段、歌信号の各音符の周波数を表わすディジタ
ル周波数信号を得る歌周波数取出手段、伴奏周波数取出
手段から得た伴奏信号のディジタル周波数信号の各ディ
ジタル周波数を所定単位時間内で加算して、伴奏信号の
和算周波数を得る第１の演算手段、歌周波数取出手段か
ら得た歌信号のディジタル周波数信号の各ディジタル周
波数を所定単位時間内で加算して、歌信号の和算周波数
を得る第２の演算手段、第１の演算手段で得た所定単位
時間内の伴奏信号の和算周波数と、第２の演算手段で得
た所定単位時間内の歌信号の和算周波数との差周波数を
所定単位時間ごとに得る第３の演算手段、第３の演算手
段で所定単位時間に得られた各差周波数のうち、所定時
間内で最も頻度の高い差周波数を選択する選択手段、選
択手段により選択された差周波数に対応するキーのずれ
に基づいて、伴奏のキーを修正するキー修正手段、を備
えたことを特徴としている。

【０００９】請求項２に係るカラオケ装置用自動キーコ
ントローラ装置は、請求項１に係るカラオケ装置用自動
キーコントローラ装置において、伴奏信号取出手段の取
り出し対象である伴奏信号に、予め、男性または女性の
性別識別信号を表示しておくこと、を特徴としている。

【００１０】請求項３に係るカラオケ装置用自動キーコ
ントローラ装置は、請求項１に係るカラオケ装置用自動
キーコントローラ装置において、第３の演算手段は、伴
奏信号の和算周波数に歌信号の和算周波数の除算を行な
い、その商が２以上または１／２以下であれば、伴奏信
号の和算周波数に１／２または２の乗算を行なったもの
と歌信号の和算周波数との差周波数を演算すること、を
特徴としている。

【００１１】

【作用】請求項１の発明に係るカラオケ装置用自動キー
コントローラ装置は、伴奏周波数取出手段が、伴奏信号
の各音符の周波数を表わすディジタル周波数信号を得
る。歌周波数取出手段は、歌信号の各音符の周波数を表
わすディジタル周波数信号を得る。

【００１２】第１の演算手段は、伴奏周波数取出手段か
ら得た伴奏信号のディジタル周波数信号の各ディジタル
周波数を所定単位時間内で加算して、伴奏信号の和算周
波数を得る。第２の演算手段は、歌周波数取出手段から
得た歌信号のディジタル周波数信号の各ディジタル周波
数を所定単位時間内で加算して、歌信号の和算周波数を
得る。第３の演算手段は、第１の演算手段で得た所定単
位時間内の伴奏信号の和算周波数と、第２の演算手段で
得た所定単位時間内の歌信号の和算周波数との差周波数
を所定単位時間ごとに得る。

【００１３】選択手段は、第３の演算手段で所定単位時
間に得られた各差周波数のうち、所定時間内で最も頻度
の高い差周波数を選択する。キー修正手段は、選択手段
により選択された差周波数に対応するキーのずれに基づ
いて、伴奏のキーを修正する。従って、所定単位時間ご
とに伴奏信号の和算周波数と歌信号の和算周波数との差
周波数を演算し、所定時間で最も頻度の高い差周波数を
選択することにより、歌のキーと伴奏のキーのずれを検
出し、このキーのずれに基づいて伴奏のキーを修正す
る。

【００１４】請求項２の発明に係るカラオケ装置用自動
キーコントローラ装置は、さらに、伴奏信号取出手段の
取り出し対象である伴奏信号に、予め、男性または女性
の性別識別信号を付加している。従って、伴奏信号を取
り出すための周波数帯域を限定することができる。

【００１５】請求項３の発明に係るカラオケ装置用自動
キーコントローラ装置は、さらに、第３の演算手段は、
伴奏信号の和算周波数に歌信号の和算周波数の除算を行
ない、その商が２以上または１／２以下であれば、伴奏
信号の和算周波数に１／２または２の乗算を行なったも
のと歌信号の和算周波数との差周波数を演算する。従っ
て、女性と男性における伴奏や音声のオクターブの相違
があっても、歌のキーと伴奏のキーのずれを検出するこ
とができる。

【００１６】

【実施例】図１に、この発明の一実施例によるカラオケ
装置用自動キーコントローラ装置の構成を示す。伴奏周
波数取出手段１０は、伴奏チャネルから入力した伴奏信
号の各音符の周波数を表わすディジタル周波数信号を得
る。歌周波数取出手段１２は、歌チャネルから入力した
歌信号の各音符の周波数を表わすディジタル周波数信号
を得る。

【００１７】第１の演算手段１４は、伴奏周波数取出手
段１０から得た伴奏信号のディジタル周波数信号の各デ
ィジタル周波数を所定単位時間内で加算して、伴奏信号
の和算周波数を得る。第２の演算手段１６は、歌周波数
取出手段１２から得た歌信号のディジタル周波数信号の
各ディジタル周波数を所定単位時間内で加算して、歌信
号の和算周波数を得る。第３の演算手段１８は、第１の
演算手段１４で得た所定単位時間内の伴奏信号の和算周
波数と、第２の演算手段１６で得た所定単位時間内の歌
信号の和算周波数との差周波数を所定単位時間ごとに得
る。

【００１８】選択手段２０は、第３の演算手段１８で所
定単位時間に得られた各差周波数のうち、所定時間内で
最も頻度の高い差周波数を選択する。キー修正手段２２
は、選択手段２０により選択された差周波数に対応する
キーのずれに基づいて、伴奏のキーを修正してキーコン
トローラを動作させる。

【００１９】ところで、図２に示すように、歌曲におけ
る各音符の連続は、各周波数の連続として表現される。
一般的には、図３に示すように、カラオケ曲中における
女性用の伴奏信号の音程（キー）は、Ｇ₅〜Ｃ₄にほぼ集
約される。これに対して、歌い手の歌のキーが＃４〜ｂ
４まで変動することを考慮すると、女性の歌い手の歌信
号の周波数帯域は、９８８Ｈｚ〜２０８Ｈｚとみなすこ
とができる。

【００２０】一方、男性用の伴奏信号のキーは、Ｇ₄〜
Ｃ₃にほぼ集約される。同様に歌い手のキーが変動する
ことを考慮すると、男性の歌い手の歌信号の周波数帯域
は、４９４Ｈｚ〜１０４Ｈｚとみなすことができる。

【００２１】また、この伴奏信号のキーと歌信号のキー
＃４〜ｂ４とは、伴奏信号のキーの周波数を１とする
と、歌信号のキーの周波数が１．２６〜０．７９まで変
動する関係になっている。例えば、伴奏信号Ｇ₅の７８
４Ｈｚ（ナチュラル）に対する＃４の９８８Ｈｚは、
１．２６になっている。

【００２２】さらに、カラオケ装置が音声多重方式の場
合、伴奏チャネルには、伴奏＋歌，伴奏が入力されてい
る。この場合、伴奏はオーケストラ編成であるため複合
音であり伴奏信号としては適さない。このため、伴奏チ
ャネルから歌を取り出して伴奏信号とするものである。
本発明は以上のことを前提とする。

【００２３】図１の細部図として図４，５，６を示す。
図４には、伴奏周波数取出手段である伴奏周波数取出回
路１０の伴奏信号ディジタル変換回路１０ａおよび歌周
波数取出手段である歌周波数取出回路１２の歌信号ディ
ジタル変換回路１２ａを示す。また、図５には、伴奏信
号ディジタル周波数発生回路１０ｂおよび歌信号ディジ
タル周波数発生回路１２ｂを、図６には、制御信号発生
回路１０ｃを示す。以下、図１および図４，５，６によ
り、このカラオケ装置用自動キーコントローラ装置の動
作を説明する。

【００２４】まず、伴奏信号のディジタル周波数を取り
出す動作を説明する。図４に示す伴奏信号ディジタル変
換回路１０ａでは、伴奏チャネル３０，３２から、伴奏
＋歌または伴奏を取り出し、波形整形回路３４によって
波形整形後、自動バランス回路３６により歌のみの音声
信号を伴奏信号として取り出す。

【００２５】次に、取り出された伴奏信号は、帯域幅が
２００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ程度の女性用アナログ通過帯
域フィルタ（ＢＰＦ）３８_a、または帯域幅が１００Ｈ
ｚ〜５００Ｈｚ程度の男性用ＢＰＦ３８_bに入力され
る。

【００２６】ここで、ＢＰＦ３８_a，３８_bは、伴奏信号
に付加された女性用または男性用の性別識別信号に応じ
て、ＳＷ１で切り換えるようにしている。これは、女性
用または男性用のＢＰＦ帯域に切り換えてＢＰＦを限定
することにより、取り出した伴奏信号の高調波成分をで
きるだけ除去するためである。

【００２７】この性別識別信号を付加する方法として
は、ＣＤまたはＬＤのあきコードに予め「00」や「11」を付
加する方法、カラオケ曲の選択に用いられる早見表のバ
ーコードに性別信号を付加する方法などがある。この付
加された性別識別信号を、伴奏信号を取り出す時に検出
して性別を認識する。

【００２８】次に、伴奏信号は、例えば、１６ビットの
ＡＤ変換器４０に入力される。ＡＤ変換器４０は、入力
したアナログ信号をサンプリング周波数ｆｓ（例えば、
ｆｓ＝４４．１ｋＨｚ）でディジタル周波数信号に変換
するが、この実施例では、後述するゼロクロスを検出す
るためにパラレル方式を使用する。

【００２９】図７に、このディジタル信号のレベルを１
６ビットパラレルの両極性コードで表わした例を示す。
入力したアナログ信号は、正の場合にはMSBを「0」と
し、負の場合にはMSBを「1」とする。これによって、デ
ィジタル信号が正極性であるか負極性であるかを表わ
す。正極性である場合には、2SB〜LSBに「1」を順次立
てることによりレベルを表わす。負極性である場合に
は、2SB〜LSBに「0」を順次立てることによりレベルを
表わす。

【００３０】次に、伴奏信号ディジタル変換回路１０ａ
によりディジタル変換された伴奏信号は、伴奏信号ディ
ジタル周波数発生回路１０ｂに送られる。伴奏信号ディ
ジタル周波数発生回路１０ｂは、図５に示すように、デ
ィジタルＢＰＦ５２₁〜５２₄0、ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ
４、論理回路５６，６２，６８，７２，７４、バッファ
５８により構成される。

【００３１】ディジタルＢＰＦ５２₁〜５２₄₀の周波数
順列の状態を図８に示す。ディジタル変換された伴奏信
号は、上述したように、女性伴奏用の周波数順列にある
周波数をｆ₀とする２０の音階（図８Ａ）、男性伴奏用
の周波数順列にある周波数をｆ₀とする２０の音階（図
８Ｂ）の合計４０の音階である、４０個のディジタルＢ
ＰＦ５２₁〜５２₄₀のいずれかにパラレル入力すること
になる。

【００３２】この場合、伴奏信号に付加されている性別
識別信号の認識に応じてＳＷ１を切り換えて、女性用の
伴奏信号は女性用ＢＰＦ帯域５２₁〜５２₂₀に、男性用
の伴奏信号は男性用ＢＰＦ帯域５２₂₁〜５２₄₀に入力さ
せるようにしている。これは、できるだけ入力されるＢ
ＰＦ帯域を絞って、伴奏信号の検出を正確にするためで
ある。

【００３３】次に、ディジタルＢＰＦ５２₁〜５２₂₀ま
たは５２₂₁〜５２₄₀に取り込まれたデータ信号を検出す
る。図９に、データ信号のゼロクロスの状態を示す。デ
ータ信号を検出するためには、データ信号が図９Ａに示
すように、正極性信号から負極性信号に変る時点
（Ｐ₁）、および負極性信号から正極性信号に変る時点
（Ｐ₂）すなわちゼロクロスを信号として取り出せばよ
い。すなわち、図９Ｂに示すように、ゼロクロスをパル
ス信号として出力させて、検出時間Ｔ_K内にパルス信号
の回数をカウントすれば、伴奏信号の各音符の周波数を
表わすディジタル周波数信号として取り出すことができ
る。ゼロクロスは、例えばディジタル信号が正極性であ
れば、図７の場合、MSB〜15SBが0でLSBが1の「00000000
00000001」で表わされる。

【００３４】図５に戻って、このようにして、ＢＰＦ５
２₁〜５２₂₀または５２₂₁〜５２₄₀から取り出した信号
を、ＳＷ２により、負極性信号を正極性信号に変換す
る。これにより、ゼロクロスは、すべて「000000000000
0001」で表示されるため、ゼロクロスの検出が容易にな
る。その後、データ信号の2SB〜15SBをＯＲ５６に入力
する。ゼロクロスがある場合には、論理回路５４の2SB
〜15SBにビットが存在しないので、ＯＲ５６の出力は
「0」である。

【００３５】ＯＲ５６の出力が「0」であれば、バッフ
ァ５８を通したデータ信号の2SB〜15SBを、ＳＷ３で、
強制的に「1」にしてフルビットの信号とする。これら
の信号がＡＮＤ６２に入力すると、ＡＮＤ６２の出力は
「1」となる。従って、データ信号が発生することにな
る。この結果、図９Ｂに示すように、データ信号の１サ
イクルに２回のパルス信号が発生する。

【００３６】これに対して、ゼロクロス以外、すなわち
2SB〜15SBにビットが存在すれば、ＯＲ５６の出力は、
「1」である。ＯＲ５６の出力が「1」であれば、バッフ
ァ５８を通したデータ信号の2SB〜15SBを、すべてＳＷ
３で、強制的に「0」にする。従って、ＡＮＤ６２の出
力は「0」になり、伴奏信号が発生しないことになる。
このように、伴奏信号のディジタル周波数は、伴奏周波
数取出回路１０によりパルス数として取り出されること
になる。

【００３７】一方、歌信号においては、歌周波数取出手
段である歌周波数取出回路１２により、歌信号のディジ
タル周波数信号を取り出す。この状態を図４，５，６に
示す。歌信号は、マイクロフォン４４を通して、歌信号
ディジタル変換回路１２ａに入力される。なお、歌信号
ディジタル周波数発生回路１２ｂには、歌い手の歌のキ
ーが＃４〜ｂ４まで変動することを考慮して、図１０に
示すような周波数順列にあるＢＰＦを合計５６個設置し
ている。

【００３８】このような回路により、歌信号のディジタ
ル周波数についても、同様に、パルス数として取り出さ
れる。なお、伴奏信号と歌信号は、ともに、女性用ＢＰ
Ｆ５２₁〜₂₀または男性用ＢＰＦ５２₂₁〜₄₀を経て、各
ＯＲ７４から性別識別信号によるＳＷ４の切り換えによ
り取り出される。

【００３９】一般的に、１００msec間で発生する各周波
数において、対応するパルス数が存在する。この状態を
図１１に示す。例えば、９８８Ｈｚの周波数であれば、
１９７のパルス数が存在する。従って、図３に示すよう
に、伴奏信号の基本キーの周波数１に対する歌信号のキ
ーの周波数１．２６〜０．７９の関係は、図１１に示す
ように、取り出されたパルス数においても同様の関係を
有する。このため、データ信号の発生時間とその時間で
のパルスの発生数により、伴奏信号および歌信号のディ
ジタル周波数信号を取り出すことができる。

【００４０】図１２に、図１の第１の演算手段１４，第
２の演算手段１６，第３の演算手段１８，選択手段２０
をＣＰＵによって構成する場合の、具体的ハードウエア
の一例を示す。ＣＰＵ６０には、ＲＯＭ１１２，ＲＡＭ
１１４，ＣＲＴ１１６，キーボード１１８，伴奏信号入
力１２０，歌信号入力１２２，測定信号入力１２４，演
奏信号入力１２６，キー修正出力１２８が接続されてい
る。ＣＰＵ６０は、ＲＯＭ１１２に格納されているプロ
グラムにしたがって各部を制御するものである。ＲＡＭ
１１４は、伴奏信号のディジタル周波数の和算周波数Ｍ
Ｍ１と歌信号のディジタル周波数の和算周波数ＭＭ２と
の差周波数を記憶する。

【００４１】図１３に、伴奏信号および歌信号のディジ
タル信号処理の基本フローチャートを、図１４，１５，
１６，１７に、これの詳細なフローチャートを示す。以
下、図１３，１４，１５，１６，１７により伴奏信号お
よび歌信号のディジタル周波数を信号処理する動作を説
明する。

【００４２】まず、図１３のフローチャートに示すよう
に、ステップＳ１において、伴奏信号の周波数測定Ａと
歌信号の周波数測定Ｂとを所定単位時間である測定時間
Ｔ_m（例えば２sec間）内で交互に行ない、２sec間での
伴奏信号のディジタル周波数の和算周波数ＭＭ１および
歌信号のディジタル周波数の和算周波数ＭＭ１を検出す
る。この詳細を図１４のフローチャートに示す。以下、
このフローチャートの動作を説明する。

【００４３】まず、すべてのフラグ，メモリを初期化す
る（ステップＳ１₀）。次に、伴奏信号の周波数測定Ａ
を行なう。ＣＰＵ６０は、演奏信号１２６のパルスが
「1」か「0」かを判断する（ステップＳ１₁）。「1」で
あれば、ステップＳ１₃に進む。「0」であれば、終了フ
ラグが「1」か「0」かを判断する（ステップＳ１₁）。
「0」であれば、ステップＳ１₁に戻る。「1」であれ
ば、ステップＳ３に進む（ステップＳ１₂）。

【００４４】ここで、演奏信号入力１２６とは、所定時
間である１コーラス（例えば約６０sec）の間だけ「1」
または「0」が持続する信号をいい、終了フラグとは、
１コーラスが終了したことを示すフラグをいう。この演
奏信号は、図６に示す制御信号発生回路１０ｃにより、
次のような手順で作成される。

【００４５】まず、伴奏信号を整流器７６，積分器７８
により整流・積分し、電圧比較器８０で波形整形した信
号と、その信号を遅延回路８２で２sec遅延させて再び
電圧比較器８４で波形整形した信号とを、ＯＲ８６に入
力すると、その出力は１コーラスの期間中のみ「1」と
なる信号となる。この２sec遅延させた信号を作成した
のは、歌曲の中に全休符（約２sec）があると、この全
休符により１コーラスが終了したと判断してしまうこと
を防止するためである。

【００４６】次に、このＯＲ８６の出力信号を波形整形
器８８により波形整形させる。この信号と伴奏スタート
信号とをＯＲ９８に入力させ、この出力を１コーラスの
演奏信号とする。

【００４７】ただし、歌曲によっては、上記の方法では
演奏信号を作成できない場合がある。例えば、伴奏の後
に間奏が入り、その後に改めて伴奏が始るような場合で
ある。この場合、伴奏信号が無い部分を含むので、３９
０msecパルス発生器９２で基準信号を作成し、これを分
周器９６で１／１２８分周して５０secパルスを作成
し、これとＯＲ８６出力とをＯＲ９８に入力してその出
力を演奏信号とする。

【００４８】また、歌曲の１コーラスと２コーラスの間
にセリフがあったり、逆に間が全くなかったりする場合
もある。この場合には、前述した５０secパルスに、さ
らに、分周器１０２で１／２分周して１００secパルス
を作成し、これとＯＲ９８出力とをＡＮＤ１００に入力
してその出力を演奏信号とする。以上のようにして演奏
信号を作成する。

【００４９】さらに、測定時間Ｔ_mの２secは、２secパ
ルス発生器１０４の出力と上記のように作成した演奏信
号とをＡＮＤ１０６に入力して出力させることによって
作成される。

【００５０】図１４のフローチャートに戻り、次に、ス
テップＳ１₃において、ＣＰＵ６０は、測定信号入力１
２４のパルスが「1」か「0」かを判断する（ステップＳ
１_3a）。測定信号入力１２４のパルスが「1」であれ
ば、ステップＳ１_3bに進む。ステップＳ１_3bでは、測定
フラグを「1」にする。測定フラグは、伴奏信号入力１
２０および歌信号入力１２２のパルス数のカウントを許
可するフラグである。

【００５１】次に、伴奏信号入力１２０のパルスが
「1」か「0」かを判断する（ステップＳ１_3c）。伴奏信
号入力１２０のパルスが「1」であれば、ステップＳ１
_3dに進む。ステップＳ１_3dでは、入力フラグ１が立って
いるかどうかの確認をする。入力フラグ１は、伴奏信号
入力１２０の立上がりを認識するためのフラグである。
入力フラグ１が「0」の時は、入力フラグ１を「1」にす
る（ステップＳ１_3e）。次に、伴奏信号ＭＭ１を、ＲＡ
Ｍ１１４に記憶されているＭＭ１に加算して（ステップ
Ｓ１_3f）、歌信号の周波数測定Ｂ（ステップＳ１_3h〜Ｓ
１_3l）へ進む。

【００５２】ステップＳ１_3cで伴奏信号入力１２０のパ
ルスが「0」であれば、入力フラグ１を「0」にして（ス
テップＳ１_3g）、歌信号の周波数測定Ｂ（ステップＳ１
_3h〜Ｓ１_3l）へ進む。また、ステップＳ１_3dで入力フラ
グ１が「1」の時は、伴奏信号入力１２０の立上がりで
ないので、同様に、歌信号の周波数測定Ｂ（ステップＳ
１_3h〜Ｓ１_3l）へ進む。

【００５３】歌信号の周波数測定Ｂも伴奏信号の周波数
測定Ａと同様に行なう。まず、歌信号入力１２２のパル
スが「1」か「0」かを判断する（ステップＳ１_3h）。歌
信号入力１２２のパルスが「1」であれば、ステップＳ
１_3iに進む。ステップＳ１_3iでは、入力フラグ２が立っ
ているかどうかの確認をする。入力フラグ２は、歌信号
入力１２２の立上がりを認識するためのフラグである。
入力フラグ２が「0」の時は、入力フラグ２を「1」にす
る（ステップＳ１_3j）。次に、歌信号ＭＭ２を、ＲＡＭ
１１４に記憶されているＭＭ２に加算して（ステップＳ
１_3k）、伴奏信号の周波数測定Ａ（ステップＳ１₁〜Ｓ
１_3g）へ進む。

【００５４】ステップＳ１_3hで歌信号入力１２２のパル
スが「0」であれば、入力フラグ２を「0」にして（ステ
ップＳ１_3l）、伴奏信号の周波数測定Ａ（ステップＳ１
₁〜Ｓ１_3g）へ進む。また、ステップＳ１_3iで入力フラ
グ２が「1」の時は、歌信号入力１２２の立上がりでな
いので、同様に、伴奏信号の周波数測定Ａ（ステップＳ
１₁〜Ｓ１_3g）へ進む。

【００５５】ステップＳ１_3aで測定信号入力１２４のパ
ルスが「0」であれば、測定フラグが立っているかどう
かの確認をする（ステップＳ１_3m）。測定フラグが
「0」すなわち、伴奏信号入力１２０および歌信号入力
１２２のパルス数のカウントを許可しない時には、ＭＭ
１，ＭＭ２を０にして（ステップＳ１_3n）、伴奏信号の
周波数測定Ａ（ステップＳ１₁〜Ｓ１_3g）を行なう。測
定フラグが「1」すなわち伴奏信号入力１２０および歌
信号入力１２２のパルス数のカウントを許可する時は、
ステップＳ２へ進む。

【００５６】図１８に、２sec間で伴奏信号の和算周波
数を検出する状態の例を示す。伴奏信号は、図５に示す
ＡＮＤ６２で伴奏信号のパルス数として検出され、ＡＮ
Ｄ６８から例えば、２５０msecのパルス数６５波，２５
０msecのパルス数９２波，・・のようにシリアルに出力
されたものである。従って、伴奏信号の和算周波数ＭＭ
１は、最初の測定時間Ｔ_m1（２sec）では、パルス数６
５波＋９２波＋４１波＋・・＝６８１波、次の測定時間
Ｔ_m2（２sec）では、パルス数４５０波、・・というよ
うに検出される。

【００５７】このように、伴奏信号の周波数測定Ａと歌
信号の周波数測定Ｂを交互に行ない、測定時間Ｔ_m1，Ｔ
_m2，・・というように２secごとに伴奏信号入力１２０
のパルスのカウント数の和算周波数ＭＭ１と歌信号入力
１２２のパルスのカウント数の和算周波数ＭＭ２を検出
してＲＡＭ１１４に記憶させる。

【００５８】次に、図１３に示すように、ステップＳ１
からステップＳ２に進む。ステップＳ２では、ＣＰＵ６
０は、ステップＳ１において、測定時間Ｔ_m1，Ｔ_m2，・
・ごとにＲＡＭ１１４に記憶させた和算値ＭＭ１とＭＭ
２により、測定時間Ｔ_m1，Ｔm₂，・・ごとに差周波数Ｒ
＝ＭＭ２／ＭＭ１を演算する。

【００５９】この差周波数Ｒは、測定時間内で取り出し
た、伴奏信号の全ての和算周波数ＭＭ１と歌信号の全て
の和算周波数ＭＭ２との差であるので、伴奏のキーに対
する歌のキーの平均的キーの差を示すものと考えられ
る。ここで、差周波数Ｒは、図３および図１１の関係か
ら＃４〜ｂ４のいずれかに対応する。従って、１コーラ
スの間において差周波数＃４〜ｂ４のいずれかが検出さ
れる。この演算された差周波数＃４〜ｂ４の出現回数を
カウントしてＲＡＭ１１４に記憶させる。この詳細を図
１５のフローチャートに示す。以下、このフローチャー
トの動作を説明する。

【００６０】まず、すべての出力をクリアにする（ステ
ップＳ２₀）。次に、ＣＰＵ６０は、Ｒ＝ＭＭ２／ＭＭ
１を演算する（ステップＳ２₁）。そして、商Ｒが１．
５より大か小かの判断をする（ステップＳ２₂）。Ｒ≧
１．５であれば、Ｒを１／２にして（ステップＳ
２₃）、ステップＳ２₆に進む。

【００６１】また、Ｒ＜１．５であれば、Ｒが０．６６
７より大か否かの判断をする（ステップＳ２₄）。Ｒ≦
０．６６７であれば、Ｒを２倍にして（ステップＳ
２₅）、ステップＳ２₆に進む。このようにして、男性用
の伴奏で女性の歌い手または女性用の伴奏で男性の歌い
手が歌う場合、伴奏のキーを歌のキーに自動的に２倍ま
たは１／２にするようにしている。

【００６２】次に、ステップＳ２₆〜２₃₅では、得られ
たＲの値に応じてキー出力（＃４〜ｂ４）をし、＃４〜
ｂ４ごとに出現回数を加算する。例えば、１．２３≦Ｒ
＜１．３０であれば、ステップＳ２₈に進み、＃４のキ
ー出力をし（ステップＳ２₉）、それ以前に出現した回
数に加算される（ステップＳ２₁₀）。また、１．１６≦
Ｒ＜１．２３であれば、ステップＳ２₁₁に進み、＃３の
キー出力をし（ステップＳ２₁₂）、それ以前に出現した
回数に加算される（ステップＳ２₁₃）。以下、同様に、
＃４〜ｂ４ごとに出現回数を加算する。

【００６３】ただし、Ｒ≧１．３０もしくはＲ＜０．７
７であれば、キー修正不能としてエラー出力し、Ａに戻
る（ステップＳ２₆，ステップＳ２₃₅）。

【００６４】このようにして、１コーラスの間で検出さ
れたこの各差周波数＃４〜ｂ４の回数を和算してＲＡＭ
１１４に記憶させる。

【００６５】次に、１コーラスが終了して、終了フラグ
が「1」であれば、図１３に示すように、ステップＳ３
に進む（ステップＳ１₂）。ステップＳ３では、ＲＡＭ
１１４に記憶された＃４〜ｂ４の出現回数を比較して、
頻度の高いキー修正出力１２８を選択する。この詳細を
図１６のフローチャートに示す。以下、このフローチャ
ートの動作を説明する。

【００６６】まず、すべての出力をクリアにする（ステ
ップＳ３₀）。次に、ＭＡＸ１をＭ＃０（ナチュラルの
出現回数）に、ＭＡＸ２を０にする（ステップＳ
３₁）。ＭＡＸ２はＭＡＸ１に対応しており、例えば、
ＭＡＸ１がＭ＃０であればＭＡＸ２は０を、ＭＡＸ１が
Ｍｂ１（ｂ１の出現回数）であればＭＡＸ２は１を、Ｍ
ＡＸ１がＭ＃１（＃１の出現回数）であればＭＡＸ２は
２を表わす。

【００６７】次に、ＭＡＸ１のＭ＃０（ナチュラルの出
現回数）とＭｂ１（ｂ１の出現回数）とを比較する（ス
テップＳ３₂）。ＭＡＸ１のＭ＃０がＭｂ１より小さけ
れば、ＭＡＸ１をＭｂ１に書き換える（ステップＳ
３₃）。ＭＡＸ１のＭ＃０がＭｂ１より大きければ、ス
テップＳ３₄に進む。ステップＳ３₄では、ＭＡＸ１に書
き込まれているＭ＃０またはＭｂ１とＭ＃１（＃１の出
現回数）とを比較する。ＭＡＸ１がＭ＃１より小さけれ
ば、ＭＡＸ１をＭ＃１に書き換える（ステップＳ
３₅）。ＭＡＸ１がＭ＃１より大きければ、ステップＳ
３₆に進む。以下、同様にして、Ｍ＃４（ステップＳ３
₁₇）まで行ない、＃４〜ｂ４の中で最も頻度の高いキー
修正出力１２８を選択する。

【００６８】次に、図１３に示すように、ステップＳ４
に進む。ステップＳ４では、選択された＃４〜ｂ４に応
じてキー修正出力１２８をする。この詳細を図１７のフ
ローチャートに示す。以下、このフローチャートの動作
を説明する。

【００６９】まず、ＭＡＸ１と回数３とを比較する（ス
テップＳ４₀）。回数３より小さければナチュラル出力
する（ステップＳ４₁）。ここで、３回を基準に設けた
のは、正確性を期すためであり、２回以下であれば、キ
ー修正するまでもないと考えられるためである。回数３
より大きければステップＳ４₂に進んで、ＭＡＸ２が
０、すなわちＭＡＸ１がナチュラルであるか否かを判断
する。ＭＡＸ２が０であれば、ステップＳ４₁に進んで
ナチュラル出力する。ＭＡＸ２が０でなければ、ＭＡＸ
２が１、すなわちＭＡＸ１がｂ１であるか否かを判断す
る（ステップＳ４₃）。ＭＡＸ２が１であれば、ステッ
プＳ４₄に進んでｂ１出力する。ＭＡＸ２が１でなけれ
ば、ＭＡＸ２が２、すなわちＭＡＸ１が＃１であるか否
かを判断する（ステップＳ４₃）。以下、同様にして、
ＭＡＸ２が７であるか否かまでを判断して、選択された
差周波数＃４〜ｂ４に応じてキー修正出力１２８させ
る。

【００７０】次に、このキー修正出力１２８に基づいて
キーコントローラを動作させる。

【００７１】このように、１コーラス内で３回以上で最
も頻度の高い差周波数を選択してキー修正出力しキーコ
ントローラを動作させる。なお、ｂ１，＃１，ｂ２，＃
２，・・と判断するため、３回以上で同じ頻度の、差周
波数があった場合には、ナチュラルに近いキーを出力さ
せるようにしている。

【００７２】以上のように、本装置は、測定時間ごとに
歌信号の和算周波数と伴奏信号の和算周波数との差周波
数を演算し、演奏時間内で最も頻度の高い差周波数を選
択してキー修正出力する。これにより、歌のキーと伴奏
のキーのずれを検出し、このキーのずれに基づいて伴奏
のキーを修正する。これにより、歌のキーが伴奏のキー
とずれていても簡易かつ正確に歌のキーに伴奏のキーを
自動的に合せることができるので、そのまま自分のキー
に合った伴奏で歌うことができる。

【００７３】また、女性と男性における伴奏や音声のオ
クターブの相違があっても、歌のキーと伴奏のキーのず
れを検出することができる。これにより、女性，男性に
かかわらず、歌のキーに伴奏のキーを自動的に合せるこ
とができるので、そのまま自分のキーに合った伴奏で歌
うことができる。

【００７４】また、伴奏のキーと自分の歌のキーとのず
れを、歌の部分ごとにＣＲＴ１１６に表示できるので、
自分の歌のどの部分がずれているかを画面で確認するこ
ともできる。

【００７５】なお、この実施例では、演奏信号の持続時
間を１コーラス（約６０sec）にしているが、１０数sec
にしてもよい。

【００７６】

【発明の効果】請求項１の発明に係るカラオケ装置用自
動キーコントローラ装置は、伴奏周波数取出手段が、伴
奏信号の各音符の周波数を表わすディジタル周波数信号
を得る。歌周波数取出手段は、歌信号の各音符の周波数
を表わすディジタル周波数信号を得る。

【００７７】第１の演算手段は、伴奏周波数取出手段か
ら得た伴奏信号のディジタル周波数信号の各ディジタル
周波数を所定単位時間内で和算して、伴奏信号の和算周
波数を得る。第２の演算手段は、歌周波数取出手段から
得た歌信号のディジタル周波数信号の各ディジタル周波
数を所定単位時間内で和算して、歌信号の和算周波数を
得る。第３の演算手段は、第１の演算手段で得た所定単
位時間内の伴奏信号の和算周波数と、第２の演算手段で
得た所定単位時間内の歌信号の和算周波数との差周波数
を所定単位時間ごとに得る。

【００７８】選択手段は、第３の演算手段で所定単位時
間に得られた各差周波数のうち、所定時間内で最も頻度
の高い差周波数を選択する。キー修正手段は、選択手段
により選択された差周波数に対応するキーのずれに基づ
いて、伴奏のキーを修正する。従って、所定単位時間ご
とに伴奏信号の和算周波数と歌信号の和算周波数との差
周波数を演算し、所定時間で最も頻度の高い差周波数を
選択することにより、歌のキーと伴奏のキーのずれを検
出し、このキーのずれに基づいて伴奏のキーを修正す
る。これにより、歌のキーが伴奏のキーとずれていても
簡易かつ正確に歌のキーに伴奏のキーを自動的に合せる
ことができるので、そのまま自分のキーに合った伴奏で
歌うことができる。

【００７９】請求項２のカラオケ装置用自動キーコント
ローラ装置は、さらに、伴奏信号取出手段の取り出し対
象である伴奏信号に、予め、男性または女性の性別識別
信号を付加している。従って、伴奏信号を取り出すため
の周波数帯域を限定することができる。これにより、伴
奏信号の取り出しを正確にすることができる。

【００８０】請求項３の発明に係るカラオケ装置用自動
キーコントローラ装置は、さらに、第３の演算手段は、
伴奏信号の和算周波数に歌信号の和算周波数の除算を行
ない、その商が２以上または１／２以下であれば、伴奏
信号の和算周波数に１／２または２の乗算を行なったも
のと歌信号の和算周波数との差を演算する。従って、女
性と男性における伴奏や音声のオクターブの相違があっ
ても、歌のキーと伴奏のキーのずれを検出することがで
きる。これにより、女性，男性にかかわらず、歌のキー
に伴奏のキーを自動的に合せることができるので、その
まま自分のキーに合った伴奏で歌うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるカラオケ装置用自動
キーコントローラ装置の基本構成を示す図である。

【図２】歌曲の周波数状態を示す図である。

【図３】歌曲における音程の範囲を示す図である。

【図４】この発明の一実施例による伴奏信号ディジタル
変換回路１０ａを示す図である。

【図５】この発明の一実施例による伴奏信号ディジタル
周波数発生回路１０ｂを示す図である。

【図６】この発明の一実施例による制御信号発生回路１
０ｃを示す図である。

【図７】１６ビットパラレルの両極性コードを示す図で
ある。

【図８】伴奏信号の周波数順列を示す図である。

【図９】信号のゼロクロスの状態を示す図である。

【図１０】歌信号の周波数順列を示す図である。

【図１１】各周波数に対応するパルス数を示す図であ
る。

【図１２】ＣＰＵ６０のハードウエア構成を示す図であ
る。

【図１３】伴奏信号と歌信号のディジタル信号処理の基
本的なフローチャートを示す図である。

【図１４】伴奏信号および歌信号の周波数測定のフロー
チャートを示す図である。

【図１５】差周波数を演算し、その出現回数をカウント
するフローチャートを示す図である。

【図１６】最も頻度の高い差周波数を選択するフローチ
ャートを示す図である。

【図１７】選択された差周波数に応じてキー修正出力す
るフローチャートを示す図である。

【図１８】２sec間で伴奏信号の和算周波数を検出する
状態を示す図である。

【符号の説明】

１０・・・伴奏周波数取出手段１２・・・歌周波数取出手段１４・・・第１の演算手段１６・・・第２の演算手段１８・・・第３の演算手段２０・・・選択手段２２・・・キー修正手段

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【手続補正書】

【提出日】平成４年６月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】１０・・・伴奏周波数取出手段１２・・・歌周波数取出手段１４・・・第１の演算手段１６・・・第２の演算手段１８・・・第３の演算手段２０・・・選択手段２２・・・キー修正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤美義大阪市北区芝田２丁目７−18 東芝イーエムアイ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伴奏信号の各音符の周波数を表わすディジ
タル周波数信号を得る伴奏周波数取出手段、歌信号の各音符の周波数を表わすディジタル周波数信号
を得る歌周波数取出手段、伴奏周波数取出手段から得た伴奏信号のディジタル周波
数信号の各ディジタル周波数を所定単位時間内で加算し
て、伴奏信号の和算周波数を得る第１の演算手段、歌周波数取出手段から得た歌信号のディジタル周波数信
号の各ディジタル周波数を所定単位時間内で加算して、
歌信号の和算周波数を得る第２の演算手段、第１の演算手段で得た所定単位時間内の伴奏信号の和算
周波数と、第２の演算手段で得た所定単位時間内の歌信
号の和算周波数との差周波数を所定単位時間ごとに得る
第３の演算手段、第３の演算手段で所定単位時間に得られた各差周波数の
うち、所定時間内で最も頻度の高い差周波数を選択する
選択手段、選択手段により選択された差周波数に対応するキーのず
れに基づいて、伴奏のキーを修正するキー修正手段、を備えたことを特徴とするカラオケ装置用自動キーコン
トローラ装置。
【請求項２】請求項１のカラオケ装置用自動キーコント
ローラ装置において、伴奏信号取出手段の取り出し対象である伴奏信号に、予
め、男性または女性の性別識別信号を表示しておくこ
と、を特徴とするカラオケ装置用自動キーコントローラ装
置。
【請求項３】請求項１のカラオケ装置用自動キーコント
ローラ装置において、第３の演算手段は、伴奏信号の和算周波数に歌信号の和
算周波数の除算を行ない、その商が２以上または１／２
以下であれば、伴奏信号の和算周波数に１／２または２
の乗算を行なったものと歌信号の和算周波数との差周波
数を演算すること、を特徴とするカラオケ装置用自動キーコントローラ装
置。