專利名稱：音程評(píng)價(jià)裝置和卡拉ok評(píng)分裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于所謂的卡拉OK再現(xiàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是，屬于設(shè)置有對(duì)使用者的歌唱進(jìn)行評(píng)分的功能的卡拉OK評(píng)分裝術(shù)領(lǐng)域。
在卡拉OK再現(xiàn)裝置中現(xiàn)今已出現(xiàn)有對(duì)使用者的歌唱好壞加以評(píng)分的卡拉OK評(píng)分裝置。已有的卡拉OK評(píng)分裝置，具有在由以卡拉OK中所用的多路音響方式記錄的光盤等再現(xiàn)的立體聲聲音中檢測(cè)僅包含在某一個(gè)通道中的導(dǎo)引樂聲(quide vocal)來對(duì)使用者的歌唱進(jìn)行評(píng)分或評(píng)價(jià)的功能。

圖10為現(xiàn)有的卡拉OK評(píng)分裝置示例。
由激光盤等媒體中再現(xiàn)的卡拉OK聲音是具有以多路音響方式記錄的左(Lch)、右(Rch)聲道的立體聲。例如，Lch僅含有伴奏，而Rch則包含有伴奏以及用于引導(dǎo)使用者的歌唱的導(dǎo)引樂聲。兩聲道的信號(hào)在A/D變換器99a、99b中被變換成為數(shù)字信號(hào)。然后依靠在減法器91中的減法運(yùn)算將導(dǎo)引樂聲由伴奏中分離，在第二音調(diào)檢測(cè)手段93中檢測(cè)出該導(dǎo)引樂聲的基本頻率。
使用者歌唱經(jīng)過麥克風(fēng)92在A/D變換器94中被變換成數(shù)字信號(hào)后，由第一音調(diào)檢測(cè)手段95檢測(cè)出使用者的歌唱的基本頻率。
第一音調(diào)檢測(cè)手段95和第二音調(diào)檢測(cè)手段93，檢測(cè)出所輸入的音頻信號(hào)中的峰值相互間的間隔及過零(zero cross)點(diǎn)相互間的間隔等，換算成基本頻率。比較手段96對(duì)導(dǎo)引樂聲的基本頻率與使用者的歌唱頻率加以比較，檢測(cè)出音程(二個(gè)聲音的高度的差)。運(yùn)算手段97根據(jù)兩個(gè)聲音的音程計(jì)算分?jǐn)?shù)，在顯示裝置96上顯示評(píng)分結(jié)果。
這些現(xiàn)有的卡拉OK評(píng)分裝置在由多個(gè)人員使用時(shí)，依次一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行評(píng)分來判斷歌唱的優(yōu)劣。
如上所述，在已有的卡拉OK評(píng)分裝置中，為對(duì)左右聲道的音頻信號(hào)進(jìn)行減法運(yùn)算，除非采用僅在立體聲一方的聲道中記錄導(dǎo)引樂聲的卡拉OK用多路音響軟件，就難以可靠地分離導(dǎo)引樂音。
但是，即使采用卡拉OK用多路音響軟件，在記錄再現(xiàn)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)左右聲道相互間伴音的音量不同和相位的偏移。而且在卡拉OK用的軟件中，左右聲道相互間還記錄有所有的各別的演奏內(nèi)容。在這些卡拉OK用軟件中，只是單純地在左右聲道的音頻信號(hào)間進(jìn)行減算，不能提取出導(dǎo)引樂聲。
而且有時(shí)使用者還希望由記錄著通常的音樂演奏的軟件來進(jìn)行卡拉OK評(píng)分。
另一方面，卡拉OK演奏通常很多情況是多人玩樂的。多人同時(shí)歌唱，互相競(jìng)爭(zhēng)成為唱歌優(yōu)勝者是很吸人的。但在上述那樣的現(xiàn)有卡拉OK評(píng)分裝置中，由于存在著僅只能對(duì)一個(gè)歌唱者進(jìn)行評(píng)分的缺點(diǎn)，對(duì)其他唱歌人員的好壞只能由各人的評(píng)分結(jié)果來作相互比較。由此就無法進(jìn)行同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)唱歌優(yōu)劣這樣的游戲方法。
考慮到上述問題，本發(fā)明的第一目的就是提出一種不取決于基準(zhǔn)聲音種類而能對(duì)比較的聲音進(jìn)行評(píng)價(jià)的聲音評(píng)價(jià)裝置和卡拉OK評(píng)分裝置。本發(fā)明的第二目的是提供一種能對(duì)多個(gè)人唱歌進(jìn)行優(yōu)劣比較的卡拉OK評(píng)分裝置。
在權(quán)利要求1中所記述的音程評(píng)價(jià)裝置的結(jié)構(gòu)是，在根據(jù)作為基準(zhǔn)聲音的第二聲音進(jìn)行對(duì)作為比較聲音的第一聲音的音程評(píng)價(jià)的音程評(píng)價(jià)裝置中設(shè)置有(a)輸入對(duì)應(yīng)于第一聲音(例如使用者的唱歌聲音、使用者的演奏聲音等)的第一聲音信號(hào)、檢測(cè)第一聲音的音高(根據(jù)聲音信號(hào)的振幅的峰值間隔或過零點(diǎn)的間隔計(jì)算頻率、利用帶通濾波器組等)的第一音調(diào)檢測(cè)手段；(b)在含有前述所檢測(cè)得的第一聲音的音高的規(guī)定寬度(例如以第一聲音的音高為中心±1個(gè)音的范圍、±半個(gè)音的范圍)的頻帶中分別具有對(duì)應(yīng)規(guī)定音程(1/4音、半音等)分割頻帶的帶寬、輸入對(duì)應(yīng)于第二聲音(例如，含有由再現(xiàn)裝置再現(xiàn)的導(dǎo)引樂聲卡拉OK聲音、樂器的演奏、通常的音樂源等)的第二聲音信號(hào)、在使得前述第二聲音信號(hào)中各個(gè)前述帶寬中的頻帶信號(hào)分別通過的多個(gè)帶通濾波器[例如DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)]中設(shè)置的多個(gè)數(shù)字濾波器；(c)由將通過了帶通濾波器的頻帶信號(hào)的振幅作相互比較；檢測(cè)出表現(xiàn)為最大振幅的頻帶信號(hào)的第二音調(diào)檢測(cè)手段；和(d)根據(jù)第一聲音的音高和表明前述最大振幅的頻帶信號(hào)、進(jìn)行第一聲音的音程評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)手段(例如計(jì)算機(jī))。
第二聲音信號(hào)可以是由記錄著多路聲音信號(hào)的記錄媒體再現(xiàn)的信號(hào)，也可以是一般的立體聲信號(hào)和單聲道信號(hào)。在評(píng)價(jià)手段進(jìn)行的評(píng)價(jià)中，提出根據(jù)表現(xiàn)為最大振幅的頻帶信號(hào)，按照第一聲音的音高與第二聲音的音高的一致或不一致來進(jìn)行評(píng)分，和顯示按照兩聲音的音高的一致或不一致的判定結(jié)果等的聲音信號(hào)的評(píng)價(jià)。
而在利用多路聲音信號(hào)中所包含的導(dǎo)引樂聲和演奏等作為第一聲音、利用由麥克風(fēng)所輸入的歌唱者的歌唱及練習(xí)用的演奏等作為第二聲音信號(hào)的情況下，也可以進(jìn)行第二聲音的評(píng)價(jià)來代替第一聲音的評(píng)價(jià)。亦就是說，也可將能由所希望的聲音中可靠地提取出的聲音(很少混有其他聲音的聲音)作為第一聲音進(jìn)行評(píng)價(jià)。
在評(píng)價(jià)手段中的評(píng)價(jià)可適用任意的運(yùn)算。例如，如第一聲音為使用者唱的歌，則可適用于卡拉OK的評(píng)分。
在采用權(quán)利要求1中所述的音程評(píng)價(jià)裝置時(shí)，起如以下(a)至(d)那樣的作用。
(a)首先，輸入對(duì)應(yīng)于第一聲音的第一聲音信號(hào)后，即由第一音調(diào)檢測(cè)手段檢測(cè)第一聲音的音高。而作為該音高檢測(cè)手段可以采用公知的檢測(cè)手段，例如由信號(hào)振幅的峰值間隔、過零點(diǎn)的間隔檢測(cè)頻率的方法，利用帶通濾波器組的方法等。第一聲音最好采用沒有混入其他聲音危險(xiǎn)的歌唱者的唱歌、樂器的演奏等。
(b)接著，在含有這種被檢測(cè)出的第一聲音的音高的規(guī)定寬度的頻帶中，通過各自帶有對(duì)應(yīng)規(guī)定音程分割頻帶的帶寬的多個(gè)帶通濾波器，使得對(duì)應(yīng)于第二聲音的第二音頻信號(hào)中的各個(gè)帶寬的頻帶信號(hào)分別通過。而由于規(guī)定寬度的頻帶是含有第一聲音音高的窄頻帶，所以不管第二聲音的種類(多路音頻信號(hào)，立體聲信號(hào)，單聲道信號(hào)等)，只要第二聲音中所含聲音成分的高度接近第一聲音的音高時(shí)(例如卡拉OK的導(dǎo)引樂聲與唱歌人員的歌唱之間的關(guān)系情況)，即能滿意地檢測(cè)出頻帶信號(hào)。
(c)接著由第二音調(diào)檢測(cè)手段，對(duì)這樣通過帶通濾波器的頻帶信號(hào)的振幅作相互比較，檢測(cè)出表明為最大振幅的頻帶信號(hào)。而這種檢測(cè)最好能給評(píng)價(jià)手段提供為方便于頻帶信號(hào)表示的序號(hào)的方法。
(d)根據(jù)第一聲音的音高和表明為最大振幅的頻帶信號(hào)，利用評(píng)價(jià)手段進(jìn)行第一聲音的評(píng)價(jià)。例如，由評(píng)價(jià)手段對(duì)第一聲音的音高進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)得的頻帶信號(hào)的音高是否一致，音程有何程度的偏離。因此，適宜于像卡拉OK評(píng)分裝置那樣的，第一聲音(歌唱)跟蹤成為標(biāo)準(zhǔn)的第二聲音(導(dǎo)引樂聲)那樣的情況下的音程評(píng)價(jià)。
權(quán)利要求2所述的音程評(píng)價(jià)裝置中，第一音調(diào)檢測(cè)手段設(shè)置有(a)各自具有對(duì)應(yīng)于規(guī)定音程(1/4音，半音)的頻帶寬度的、分別使得對(duì)應(yīng)于所供給的第一聲音(例如唱歌人員的歌唱、樂器演奏)的第一聲音信號(hào)中的各頻帶寬度中的頻帶信號(hào)通過的多個(gè)帶通濾波器(例如DSP中設(shè)置的多個(gè)數(shù)字濾波器)；和(b)通過對(duì)多個(gè)帶通濾波器的頻帶信號(hào)的振幅作相互比較指定第一聲音的音高的音調(diào)指定手段。
如采用權(quán)利要求2中所述的音程評(píng)價(jià)裝置，將起以下(a)及(b)的作用。
(a)利用各自具有對(duì)應(yīng)于規(guī)定音程的多個(gè)帶通濾波器，使對(duì)應(yīng)于被供給的第一聲音的第一聲音信號(hào)中的各頻帶寬度中的頻帶信號(hào)通過。
(b)由音調(diào)指定手段對(duì)這樣通過多個(gè)帶通濾波器的頻帶信號(hào)的振幅作相互比較，指定第一聲音的音高。而設(shè)定的為檢測(cè)頻帶信號(hào)的頻寬度越小，就能以更高精度指定第一聲音的音高。一檢測(cè)出第一聲音的音高，即根據(jù)每一頻帶寬度的頻帶信號(hào)的振幅值檢測(cè)出以該音高為中心的規(guī)定寬度的頻帶中所存在的第二聲音。
權(quán)利要求3中所述的音程評(píng)價(jià)裝置，在權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所述的音程評(píng)價(jià)裝置中，對(duì)含有第一聲音的音高的規(guī)定寬度的頻帶，以第一聲音的音高為中心大致對(duì)稱地進(jìn)行設(shè)定。例如，以在±1個(gè)音、±半個(gè)音的范圍內(nèi)設(shè)定第一聲音的音高作為基準(zhǔn)。
如采用權(quán)利要求3中所述的音程評(píng)價(jià)裝置，則設(shè)定以第一聲音的音高為中心的在高音側(cè)與低音側(cè)大致對(duì)稱的頻率范圍，作為檢測(cè)第二聲音的頻率范圍。因而，適用于例如對(duì)跟隨導(dǎo)引樂聲(第二聲音)變動(dòng)到高音側(cè)或低音側(cè)的唱歌聲音等(第一聲音)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
權(quán)利要求3或4中所述的音程評(píng)價(jià)裝置，在權(quán)利要求1或2中各自所述的音程評(píng)價(jià)裝置中，多個(gè)帶通濾波器具有以第一聲音的音高為中心的大致對(duì)稱地設(shè)定規(guī)定寬的頻段。例如，將該頻段設(shè)在以第一聲音的音高作為基準(zhǔn)的±一個(gè)音、±半個(gè)音的范圍內(nèi)。
若采用權(quán)利要求3或4中所述的音程評(píng)價(jià)裝置，則設(shè)定以第一聲音的音高為中心在高音側(cè)與低音側(cè)大致對(duì)稱的頻率范圍作為檢測(cè)第二聲音的頻率范圍。因而，適用于例如對(duì)跟隨導(dǎo)引樂聲(第二聲音)變動(dòng)到高音側(cè)或低音側(cè)的唱歌聲音等(第一聲音)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
權(quán)利要求5中所述的卡拉OK評(píng)分裝置，在設(shè)置有權(quán)利要求1至4中任一個(gè)所述的音程評(píng)價(jià)裝置的卡拉OK評(píng)分裝置中，評(píng)價(jià)手段利用唱歌人員的歌唱作為第一聲音，利用由外部輸入的基準(zhǔn)聲音作為第二聲音，進(jìn)行對(duì)唱歌人員的歌唱的評(píng)分。
采用權(quán)利要求5中所述卡拉OK評(píng)分裝置，用作第一聲音的唱歌者的歌唱由于通常是由麥克風(fēng)等輸入而很少混入其他的聲音，適用于檢測(cè)其音高。用作為第二聲音的基準(zhǔn)聲音，因?yàn)槭怯赏ǔ５脑佻F(xiàn)裝置所提供的，是音調(diào)穩(wěn)定的聲音。含有唱歌人員作為歌唱榜樣的導(dǎo)引樂聲等的聲音即相當(dāng)于這一基準(zhǔn)聲音。由于唱歌者是根據(jù)導(dǎo)引樂聲唱歌的，所以唱歌人員的唱歌聲音與導(dǎo)引樂聲等的基準(zhǔn)聲音具有接近的音高。因此，在設(shè)定以唱歌者的聲音(第一聲音)的音高作中心極其窄小的頻段中，含有基準(zhǔn)聲音的導(dǎo)引樂聲的音高?；鶞?zhǔn)聲音中成為檢測(cè)對(duì)象的聲音(導(dǎo)引樂聲等)的其他聲音(伴奏等)，由于和作為檢測(cè)對(duì)象的聲音離開諧音的音程(至少短3度)，所以成為檢測(cè)對(duì)象的聲音的其他的聲音(伴奏等)即不被作為第二聲音檢測(cè)出。具體檢測(cè)第一聲音和第二聲音，即為自權(quán)利要求1至4中所述的功用。結(jié)果，評(píng)價(jià)手段即進(jìn)行唱歌者的唱歌的評(píng)分。
權(quán)利要求6中所述的卡拉OK評(píng)分裝置，在權(quán)利要求5中所述的卡拉OK評(píng)分裝置中，設(shè)置有將多個(gè)唱歌人員各自所發(fā)出的唱歌聲分別變換成歌唱聲音信號(hào)的多個(gè)聲音變換手段(例如，麥克風(fēng)，電子樂器)，和由多個(gè)歌唱聲音信號(hào)中選擇某一個(gè)、并以選擇的歌唱聲音信號(hào)作為第一聲音輸出的選擇手段(選擇器等)。評(píng)價(jià)手段，每當(dāng)檢測(cè)到第一聲音的一個(gè)音即順次轉(zhuǎn)換選擇手段，對(duì)相應(yīng)于各唱歌者的每一歌唱聲音進(jìn)行唱歌評(píng)分。而權(quán)利要求5或權(quán)利要求6中所述的評(píng)價(jià)手段，判定二聲音的音高的偏離(頻移或失調(diào))，亦可進(jìn)行使得等于這種偏離的評(píng)分。并且采取隨唱歌聲音與基準(zhǔn)聲音不一致的程度減少分?jǐn)?shù)，而在唱歌聲音與基準(zhǔn)聲音一致時(shí)增加分?jǐn)?shù)的這樣的評(píng)分方法。
采用權(quán)利要求6中所述的卡拉OK評(píng)分裝置，多個(gè)唱歌者各自的唱歌聲音經(jīng)多個(gè)聲音變換手段分別變換成歌唱聲音信號(hào)。選擇手段由多個(gè)歌唱聲音信號(hào)中選擇某一個(gè)作為第一聲音輸出。這樣一旦檢測(cè)到第一聲音的一個(gè)音時(shí)，評(píng)價(jià)手段即順次切換選擇手段，進(jìn)行對(duì)應(yīng)于各唱歌人員的每一歌唱聲音進(jìn)行歌唱評(píng)分。而在前述評(píng)分方法之外，還可在基準(zhǔn)聲音的演奏結(jié)束后，進(jìn)行兩個(gè)評(píng)分之間的比較，以分?jǐn)?shù)的大小來評(píng)定勝負(fù)。
按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所述音程評(píng)價(jià)裝置，可以不取決于作為基準(zhǔn)聲音的第二聲音的種類(例如不管是多重化的聲音，是立體聲，還是單聲道聲音)來進(jìn)行第一聲音的音程的評(píng)價(jià)。
按照權(quán)利要求3或4中所述音程評(píng)價(jià)裝置，因?yàn)樵谝缘谝宦曇魹橹行臄U(kuò)展的頻段中檢測(cè)第二聲音，所以適宜于檢測(cè)跟隨第二聲音(導(dǎo)引樂聲等)變動(dòng)音高的第一聲音(卡拉OK中的唱歌聲音等)。
按照權(quán)利要求5中所述卡拉OK評(píng)分裝置，除權(quán)利要求1至4的效果外，還能自由地進(jìn)行對(duì)唱歌人員的歌唱的評(píng)價(jià)。特別是，由于能短時(shí)間地進(jìn)行檢測(cè)，而能在短的周期中進(jìn)行唱歌評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)正確地評(píng)分。
按照權(quán)利要求6所述卡拉OK評(píng)分裝置，除權(quán)利要求5的效果外，能對(duì)多人的歌唱的優(yōu)劣作實(shí)時(shí)比較，從而給卡拉OK演奏提供新的游戲方法。
有關(guān)附圖簡(jiǎn)要說明如下
圖1為第一實(shí)施例的卡拉OK評(píng)分裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2為說明比較聲音的音調(diào)檢測(cè)操作的說明圖；圖3為帶通濾波器的說明圖；圖4為說明基準(zhǔn)聲音的音調(diào)檢測(cè)的操作的說明圖；圖5關(guān)于帶通濾波器的設(shè)定的說明圖；圖6為第一實(shí)施例的卡拉OK評(píng)分的流程圖；圖7為第二實(shí)施例的卡拉OK評(píng)分裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖8為第二實(shí)施例的卡拉OK評(píng)分的流程圖；圖9為第三實(shí)施例的卡拉OK評(píng)分裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖10為歷來的卡拉OK評(píng)分裝置的結(jié)構(gòu)圖。第一實(shí)施例圖1表示第一實(shí)施例的卡拉OK評(píng)分裝置100的結(jié)構(gòu)。
麥克風(fēng)Mo將唱歌者的唱歌聲音變換成電信號(hào)。
微型計(jì)算機(jī)1a根據(jù)音調(diào)檢測(cè)部2檢測(cè)到的音調(diào)信號(hào)TC與電平比較部6輸出的音調(diào)信號(hào)Ts，判定二聲音間的音程，進(jìn)行評(píng)分。并輸出指明帶通濾波器組5中的濾波特性(中心頻率和頻帶寬)的濾波指示信號(hào)Sfs。
音調(diào)檢測(cè)部2借助放大器、A/D變換器ADo由已成為數(shù)字信號(hào)的聲音信號(hào)中檢測(cè)出唱歌者的音高，作為音調(diào)信號(hào)Tc提供給微型計(jì)算機(jī)1a。
另一方面，基準(zhǔn)聲音則是由視盤(VD)、光盤(CD)等再現(xiàn)的卡拉OK聲音。加法器3對(duì)經(jīng)由放大器提供的立體聲信號(hào)各自(Lch，Rch)進(jìn)行加法運(yùn)算，變換成單聲道信號(hào)。而所提供的立體聲信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。
延時(shí)電路4調(diào)整檢測(cè)比較聲音的音調(diào)和檢測(cè)基準(zhǔn)聲音的音調(diào)的處理時(shí)間上的差。該延時(shí)電路4也可插入除了基準(zhǔn)聲音外的，更必要的比較聲音側(cè)。
帶通濾波器組5與電平比較部6組成音調(diào)檢測(cè)部。帶通濾波器組5由DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)構(gòu)成。DSP根據(jù)微型計(jì)算機(jī)1a所供給的濾波控制信號(hào)Sfs，以數(shù)字濾波器構(gòu)成多個(gè)帶通濾波器。各個(gè)帶通濾波器同時(shí)工作。各帶通濾波器各自使得以基準(zhǔn)聲音信號(hào)中相互不同的音高作為中心頻率的規(guī)定寬度的頻帶成份通過而后各自輸出對(duì)應(yīng)于所通過的頻帶的頻帶聲音信號(hào)。之所以這樣采用DSP作為帶通濾波器，是因?yàn)楸仨毟鶕?jù)聲音信號(hào)的內(nèi)容實(shí)時(shí)變更濾波特性。在本實(shí)施例中同時(shí)以5個(gè)帶通濾波器(下面將這樣設(shè)定的各個(gè)帶通濾波器稱之為″子濾波器″)組成。
電平比較部6對(duì)各子濾波器的輸出進(jìn)行互相比較，電平最高的子濾波器的序號(hào)作為音調(diào)信號(hào)Ts輸出給微型計(jì)算機(jī)1a。
下面對(duì)第一實(shí)施例的操作分成二個(gè)音調(diào)檢測(cè)操作及評(píng)分處理來進(jìn)行說明。
此時(shí)，供給以作為卡拉OK的基準(zhǔn)聲音的A音(C大調(diào)第6音)，唱歌者與之相對(duì)照地唱歌。
i)比較聲音的音調(diào)檢測(cè)首先，音調(diào)檢測(cè)部2檢測(cè)出經(jīng)由麥克風(fēng)Mo輸入的唱歌人員的歌聲，亦即比較聲音的音高。作為這種音高檢測(cè)手段的是，能適用于由信號(hào)振幅的峰值間隔、過零點(diǎn)的間隔等檢測(cè)頻率的方法的公知的檢測(cè)手段，由音調(diào)檢測(cè)部2檢測(cè)得到的基本頻率或音高，被作為音調(diào)信號(hào)輸出到微型計(jì)算機(jī)1a。
ii)基準(zhǔn)聲音的音調(diào)檢測(cè)以上述工序檢測(cè)得比較聲音的音高后，接著進(jìn)行對(duì)所提供的基準(zhǔn)聲音的音高的檢測(cè)。
微型計(jì)算機(jī)1a，對(duì)帶通濾波器組5設(shè)定以被檢測(cè)得的比較聲音的音(A音)為中心檢測(cè)基準(zhǔn)聲音的頻帶(檢測(cè)范圍)。例如，設(shè)定規(guī)定的每一音程(各1/4音、各半音等)的帶通濾波器組。
圖4中設(shè)定以中心音R為基準(zhǔn)的覆蓋±1個(gè)音范圍的頻帶。(A)為以每1/4音、(B)為以每半音設(shè)定子濾波器的示例。在同時(shí)能設(shè)定的子濾波器數(shù)量受到限制時(shí)(例如本實(shí)施例的同時(shí)設(shè)定5個(gè)濾波器的情況)，如(A)中所示，帶通濾波器組分二次設(shè)定。
在基準(zhǔn)聲音中包含有成為基準(zhǔn)的導(dǎo)引樂聲以外的伴奏音等時(shí)，由于誤檢測(cè)出伴奏音的范圍性很高，最好方案是將帶通濾波器組5的頻帶增寬到大于±1個(gè)音的范圍。將頻帶設(shè)定在±1個(gè)音的范圍內(nèi)的限制，使伴奏音的圖5中所示那樣一般與導(dǎo)引樂聲具有和音的關(guān)系。伴奏音與導(dǎo)引樂聲由于至少距離3度的音程，不會(huì)代替導(dǎo)引誤檢測(cè)出伴奏音。而由于伴奏的音量比導(dǎo)引樂聲的音量要小，被檢測(cè)出的危險(xiǎn)性也就很小。
帶通濾波器組5的輸出，被輸入給電平比較部6。電平比較部6對(duì)通過各自的子濾波器的基準(zhǔn)聲音信號(hào)的振幅分別進(jìn)行比較，將表示輸出最大振幅的子濾波器的序號(hào)的音調(diào)信號(hào)Ts輸出到微型計(jì)算機(jī)1a。例如在帶通濾波器組5中設(shè)定以圖4(R)中所示的±1個(gè)音作為檢測(cè)范圍的頻帶時(shí)，輸出表示第三號(hào)子濾波器的序號(hào)表明為最大振幅時(shí)的″3″的音調(diào)信號(hào)Ts。微型計(jì)算機(jī)1a判斷唱歌人員發(fā)出的唱歌聲音的音高準(zhǔn)確地與基準(zhǔn)聲音的音高相一致。
而電平比較部6，為排除規(guī)定音量以下的輸入，預(yù)先設(shè)置有閾值。所以，當(dāng)由帶通濾波器組5的輸入全部為閾值以下時(shí)，判斷唱歌者的歌唱明顯偏離導(dǎo)引樂聲的音高，或者為沒有唱出導(dǎo)引樂聲的狀態(tài)。
本實(shí)施例的評(píng)分處理總體表示如圖6的流程圖那樣。
微型計(jì)算機(jī)1a在檢測(cè)比較聲音的音高之后(步驟601～602)，設(shè)定帶通濾波器組5的頻帶(步驟603)。而后，比較各子濾波器的輸出電平(步驟604)，在能加以比較時(shí)(步驟605是)計(jì)算基準(zhǔn)聲音與比較聲音的音程，亦即按偏移的量得的量分，存入緩存器(步驟606)。同時(shí)在另一緩沖存貯器中存貯第幾次的比較(步驟607)。
演奏一結(jié)束(步驟608是)，計(jì)算表示全部比較次數(shù)中幾次兩者音高一致的正確結(jié)果率(步驟609)。進(jìn)行將此正確結(jié)果率換算為例如以100分作滿分的換算(步驟610)，在外部顯示裝置上顯示(步驟611)。
而每一唱歌者在唱歌聲音的不一致方面也有不同。在多個(gè)唱歌人員順次使用的情況下，也能按照音的不一致方面的多少來比較優(yōu)劣。
按照如上述的本第一實(shí)施例，不采用卡拉OK用聲音多路軟件，以通帶的演奏作為基準(zhǔn)聲音進(jìn)行卡拉OK評(píng)分。由于是采用能進(jìn)行高速運(yùn)算的DSP，短時(shí)間內(nèi)即能進(jìn)行濾波特性變換。因此能在比通常的歌唱中1個(gè)音的長(zhǎng)度短得多的時(shí)間內(nèi)完成1個(gè)音的評(píng)分。第2實(shí)施例按照第二實(shí)施例，多個(gè)唱歌者能同時(shí)以自己的歌唱精品進(jìn)行競(jìng)賽。
圖7表示本第二實(shí)施例的卡拉OK評(píng)分裝置的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例的卡拉OK評(píng)分裝置101，二個(gè)歌唱人員各自采用不同的麥克風(fēng)M1、M2。
A/D變換器AD1、AD2將各自的聲音變換成聲音信號(hào)。
開關(guān)SW按照微型計(jì)算機(jī)1b發(fā)出的選擇信號(hào)Ssw選擇兩個(gè)聲音信號(hào)。
關(guān)于其它的構(gòu)成，因與第一實(shí)施例相同省略對(duì)其說明。但是，微型計(jì)算機(jī)1b除供給開關(guān)SW選擇信號(hào)Ssw外，在進(jìn)行按照?qǐng)D8進(jìn)行操作這一點(diǎn)上與第一實(shí)施例的微型計(jì)算機(jī)1a不同。
下面利用圖8所示流程圖說明本實(shí)施例的操作。
首先，微型計(jì)算機(jī)1b將開關(guān)SW轉(zhuǎn)換到麥克風(fēng)M1側(cè)，檢查有否檢測(cè)得麥克風(fēng)M1的樂音(步驟801～802)。在未檢測(cè)到樂音時(shí)，判斷該麥克風(fēng)M1未被利用，轉(zhuǎn)到檢測(cè)另一麥克風(fēng)M2的音調(diào)(步驟802否)。如檢測(cè)到作為比較聲音的麥克風(fēng)M1的聲音(步驟802是)，即對(duì)帶通濾波器組5設(shè)定以檢測(cè)得的比較聲音的音高作中心音的檢測(cè)基準(zhǔn)聲音的頻帶(步驟803)。通過帶通濾波器組5后的麥克風(fēng)M1的聲音信號(hào)被輸入到電平比較部6，比較各個(gè)子濾波器的輸出電平(步驟804～805)。比較結(jié)果送往微型計(jì)算機(jī)1b，將音高的偏差量存入緩沖存貯器(步驟604)。
同樣，對(duì)于麥克風(fēng)M2也作與對(duì)麥克風(fēng)M1同樣的處理(步驟807～812)。
在步驟813中，微型計(jì)算機(jī)1b計(jì)算出二者的正確結(jié)果率并換算成分?jǐn)?shù)。在演奏持續(xù)時(shí)限內(nèi)(限于步驟815的判斷為否)，將在此實(shí)時(shí)所得到的分?jǐn)?shù)在顯示裝置上顯示出來(步驟814)。
演奏結(jié)束(步驟815是)，計(jì)算經(jīng)過全部演奏的綜合得分。而綜合得分的高低，將表明哪一唱歌人員的正確結(jié)果率高的勝敗信息輸出給顯示裝置(步驟816)，結(jié)束卡拉OK的競(jìng)賽。
作為在步驟806或812中計(jì)算的偏移量分，進(jìn)行例如，如下這樣的評(píng)價(jià)。
將音調(diào)比較的結(jié)果分成3級(jí)，從各自偏移的大的方面起，記入-1.0、+0.5、+1.0這樣的分?jǐn)?shù)。在這點(diǎn)的評(píng)價(jià)按每一音進(jìn)行，在步驟816算出綜合分?jǐn)?shù)。
對(duì)帶通濾波器組5中設(shè)定的子濾波器，例如可作如下這樣的對(duì)比。
偏移量分與子濾波器號(hào)的對(duì)比偏移量分 子濾波器號(hào)-1.0 ″1″或″5″+0.5 ″2″或″4″+1.0 ″3″這樣，為使這些分能以100分為滿分來表示，乘以系數(shù)進(jìn)行換算。作為顯示的加法算法，設(shè)計(jì)采用使得僅僅音高一致時(shí)的分?jǐn)?shù)增加(下降)的方法和使得僅僅音高移時(shí)的得分下降(增加)的方法。
如上所述，采用本實(shí)施例，能完成二唱歌人同時(shí)按同一音唱歌期間的評(píng)分。例如，在流行歌曲類型的快速曲目中，以每分鐘120個(gè)四分音符這樣的速度演奏。此時(shí)聲樂部分的最短音符為16分音符，即約以0.125秒演奏。這種程度的處理速度，采用最新的微型計(jì)算機(jī)和DSP完全有可能加以處理。
而由于在唱歌人員的唱歌高潮中間實(shí)時(shí)地發(fā)生分?jǐn)?shù)變更顯示，雙方間的表演比賽會(huì)進(jìn)入高潮。隨著分?jǐn)?shù)顯示變化的激烈，由于能直接認(rèn)識(shí)到音調(diào)上的偏移方向，就能頗有趣地顯示出唱歌人員的歌聲的優(yōu)劣。第三實(shí)施例本第三實(shí)施例為進(jìn)一步發(fā)展第二實(shí)施例以便作成能由多個(gè)唱歌者同時(shí)參加表演比賽的結(jié)構(gòu)。在可能檢測(cè)的頻帶范圍內(nèi)存在有唱歌者的歌唱音高時(shí)和較這一范圍低的唱歌者的歌唱的音高時(shí)，分別表示檢測(cè)其聲音的示例。
圖9表示第三實(shí)施例卡拉OK評(píng)分裝置的結(jié)構(gòu)。
如圖9中所示，本實(shí)施例卡拉OK評(píng)分裝置102由多數(shù)人員n(n為自然數(shù))同時(shí)使用進(jìn)行唱歌比賽。
麥克風(fēng)有M1～Mn的n個(gè)相應(yīng)地設(shè)有n個(gè)A/D變換器。
開關(guān)SW1按照來自微型計(jì)算機(jī)1c的選擇信號(hào)Ssw1選擇n個(gè)麥克風(fēng)中的一個(gè)。如開關(guān)SW1不是在A/D變換器的后面而在前面設(shè)置的話，則對(duì)應(yīng)于麥克風(fēng)M1～Mn的A/D變換器只要一個(gè)就夠了。
微型計(jì)算機(jī)1c在由多聲道光盤進(jìn)行基準(zhǔn)聲音再生時(shí)，控制開關(guān)SW2選擇聲道。在判斷基準(zhǔn)聲音為多聲道信號(hào)時(shí)，選擇反相后的基準(zhǔn)聲音信號(hào)的Lch，在加法器3中與Rch相加由伴奏中分離出導(dǎo)引樂聲。在基準(zhǔn)聲音為多路聲音信號(hào)外的信號(hào)時(shí)，選擇不反相的Lch，簡(jiǎn)單地與Rch相加。
而且本實(shí)施例中兼用音調(diào)檢測(cè)部，例如說使得構(gòu)成音調(diào)檢測(cè)部的DSP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。構(gòu)成音調(diào)檢測(cè)部的DSP使得能同時(shí)設(shè)置5個(gè)濾波器。
下面對(duì)本實(shí)施例的音調(diào)檢測(cè)加以說明。
關(guān)于基準(zhǔn)聲音的音調(diào)檢測(cè)與第一實(shí)施例相同故省略其說明。
女性的發(fā)音含有頻率為330Hz～660Hz左右的狹小范圍的基本頻率成分。微型計(jì)算機(jī)1c為能檢測(cè)出這種頻率范圍而依次變更5個(gè)子濾波器的特性。5個(gè)子濾波器，在以其中成為中心的音作為基準(zhǔn)音R時(shí)，如圖3(B)中所示，構(gòu)成中心頻率每個(gè)差半個(gè)音的連續(xù)的子濾波器。
圖2中，首先帶通濾波器組5被設(shè)定于以D音作為中心的BPF#1中。微型計(jì)算機(jī)1c檢測(cè)BPF#1的構(gòu)成中哪一個(gè)子濾波器輸出最大據(jù)幅值。同樣，在以F#為中心的BPR#2、以A#為中心的BPF#3中，指定輸出最大振幅的子濾波器。例如，設(shè)此時(shí)的檢測(cè)結(jié)果成為如下這樣。
BPF#1＝″1″BPF#2＝″5″BPF#3＝″2″
帶通濾波器，隨距離的輸入的聲音信號(hào)頻率遠(yuǎn)離頻率的程度減小輸出的振幅值。從而，由上述音調(diào)信號(hào)的組合中，微型計(jì)算機(jī)1c檢測(cè)出作為A音的當(dāng)前輸入中的基準(zhǔn)聲音。而電平比較部6將子濾波器的振幅與規(guī)定的閥值相比較。在所有的子濾波器的輸出在此閥值以下時(shí)，判斷為無聲音信號(hào)輸入。
″W″表示子濾波器的序號(hào)。
另一方面，男性的發(fā)聲因?yàn)轭l率低于300Hz，所以利用倍音檢測(cè)。通常人類的發(fā)音，在成為基準(zhǔn)的基本頻率之外，含有比基本頻率的整數(shù)倍的高次諧波。因而，即使基本頻率低于330Hz，由于其倍音成份在330Hz以上，也能進(jìn)行檢測(cè)。例如，在男聲部具有基本頻率110HzCA音)時(shí)，就成為如圖3(c)中所示那樣的頻譜分布。基本頻率(110Hz)本身即使在檢測(cè)范圍之外，也可能檢測(cè)330Hz(E音)、440Hz(A音)、550Hz(C#音)、660Hz(E音)的各次諧波。這時(shí)的音調(diào)信號(hào)，如以下這樣BP#1＝″2″或″5″BP#2＝″1″BP#3＝″2″在基本頻率存在于可能檢測(cè)范圍中時(shí)，在直接檢測(cè)基本頻率的帶通濾波器組之外的其余二個(gè)帶通濾波器組中，″1″或″5″的子濾波器的輸出必然增大。然而，在檢測(cè)范圍中僅存在基本頻率很低的高次諧波成份時(shí)，這一規(guī)律失效。因此，微型計(jì)算機(jī)1c對(duì)這種情況下可能存在于檢測(cè)范圍外的聲音信號(hào)的基本頻率進(jìn)行類推運(yùn)算。
而高次諧波成份一般隨高次諧波次數(shù)增加其振幅減小。因此，作將圖3(A)那樣的帶通濾波器可能插入音調(diào)檢測(cè)部前級(jí)的準(zhǔn)備，在判斷檢測(cè)到高次諧波成分時(shí)微型計(jì)算機(jī)1c就可進(jìn)行增加子濾波器的增益等的控制。
關(guān)于本實(shí)施例中卡拉OK評(píng)分的操作則如圖8中所示，可以是簡(jiǎn)單地將第二實(shí)施例中二人的唱歌比賽擴(kuò)展為n人。例如，可在將圖8的步驟801～806、807～812的處理塊按人數(shù)重復(fù)進(jìn)行。曲目完成后的處理可參照步驟815～816進(jìn)行。
如上述那樣按照本第三實(shí)施例，進(jìn)行二個(gè)以上相互間的歌唱優(yōu)劣比較，而能進(jìn)一步加深興趣。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例可能有的各種應(yīng)用。
例如，在上述各實(shí)施例中雖然是利用音程評(píng)價(jià)裝置作為卡拉OK評(píng)分裝置，也可能是其他音程評(píng)價(jià)用的裝置。作為其他評(píng)價(jià)方法，例如，可采用使用者所進(jìn)行的樂器演奏作為比較聲音，合并到成為基準(zhǔn)的樂器的演奏用于演奏練習(xí)時(shí)的練習(xí)用評(píng)價(jià)。
權(quán)利要求
1.一種音程評(píng)價(jià)裝置，根據(jù)作為基準(zhǔn)聲音的第二聲音進(jìn)行作為比較聲音的第一聲音的音程評(píng)價(jià)，其特征是所述音程評(píng)價(jià)裝置(100、101、102)中設(shè)置有第一音調(diào)檢測(cè)手段(2、1c)，用于輸入與第一聲音相對(duì)應(yīng)的第一聲音信號(hào)，檢測(cè)出所述第一聲音的音高；多個(gè)帶通濾波器(5)，各自具有在含有所述被檢測(cè)得的第一聲音的音高的規(guī)定寬的頻帶中對(duì)應(yīng)規(guī)定的音程分割該頻帶的帶寬，輸入對(duì)應(yīng)于第二聲音的第二聲音信號(hào)，使得所述第二聲音信號(hào)的各個(gè)所述帶寬中的頻帶信號(hào)各自通過；第二音調(diào)檢測(cè)手段(6)，依靠對(duì)通過了多個(gè)前述帶通濾波器的頻段信號(hào)的振幅作相互比較來檢測(cè)出表明最大振幅的頻段信號(hào)；和評(píng)價(jià)手段(1a、1b、1c)，根據(jù)第一聲音的音高和表明所述最大振幅的頻段信號(hào)對(duì)所述第一聲音的音程進(jìn)行評(píng)價(jià)。
2.權(quán)利要求1記載的音程評(píng)價(jià)裝置(102)，其特征是所述第一音調(diào)檢測(cè)手段(1c)設(shè)置有多個(gè)帶通濾波器，各自具有對(duì)應(yīng)于規(guī)定音程的帶寬，使得對(duì)應(yīng)于所提供的第一聲音的第一聲音信號(hào)的各帶寬中的頻帶信號(hào)通過；和音調(diào)指定手段，依靠對(duì)通過多個(gè)所述第一帶通濾波器的頻帶信號(hào)的振幅作相互比較來指定所述第一聲音的音高。
3.權(quán)利要求1中所述音程評(píng)價(jià)裝置(100、101)，其特征是多個(gè)帶通濾波器(5)具有以該第一聲音的音高作為中心大致對(duì)稱地設(shè)定的所述規(guī)定寬度的頻帶。
4.權(quán)利要求2中所述音程評(píng)價(jià)裝置(102)，其特征是多個(gè)帶通濾波器(5)具有以該第一聲音的音高作為中心大致對(duì)稱地設(shè)定的所述規(guī)定寬度的頻帶。
5.設(shè)置有權(quán)利要求1～4中的任一個(gè)所述的音程評(píng)價(jià)裝置的卡拉OK評(píng)分裝置(100，101，102)，其特征是利用唱歌者的歌唱作為所述第一聲音，利用外部輸入的基準(zhǔn)聲音作為所述第二聲音，所述評(píng)價(jià)手段(1a、1b、1c)進(jìn)行所述唱歌者的歌唱的評(píng)分。
6.權(quán)利要求5中所述卡拉OK評(píng)分裝置(102)，其特征是設(shè)置有多個(gè)聲音變換手段(M1～Mn，AD1～ADn)，將多個(gè)唱歌者的唱歌聲音各自變換成歌唱聲音信號(hào)；和選擇手段(SW1)，由所述多個(gè)歌唱聲音信號(hào)中選擇一個(gè)，將選擇的歌唱聲音信號(hào)作為所述第一聲音輸出，所述評(píng)價(jià)手段(1c)每次檢測(cè)到所述第一聲音的一個(gè)音，順序轉(zhuǎn)換所述選擇手段，進(jìn)行對(duì)應(yīng)于各唱歌人員的每一歌唱聲音進(jìn)行歌唱評(píng)分。
全文摘要
音程評(píng)價(jià)裝置和卡拉OK評(píng)分裝置，設(shè)有檢測(cè)對(duì)應(yīng)于比較聲音的第一聲音信號(hào)的音高的音調(diào)檢測(cè)手段；各自具有在含有第一聲音信號(hào)的音高的規(guī)定寬的頻帶中對(duì)應(yīng)規(guī)定音程將頻帶分割所得的帶寬，使對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)聲音的第二聲音信號(hào)的各帶寬中的頻帶信號(hào)各自通過的多個(gè)帶通濾波器，對(duì)通過帶通濾波器的頻帶信號(hào)的振幅作相互比較的電平比較手段；和根據(jù)電平比較手段的比較結(jié)果進(jìn)行關(guān)于相對(duì)基準(zhǔn)聲音的比較聲音的音程的評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)手段。
文檔編號(hào)G10K15/04GK1140293SQ9610728
公開日1997年1月15日 申請(qǐng)日期1996年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月13日
發(fā)明者馬渡健, 下川由加志, 伊澤利明 申請(qǐng)人:先鋒株式會(huì)社