CN1153963A - 向歌唱及合唱声施加不同效果的卡拉ok设备 - Google Patents

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Abstract

一种卡拉OK设备，包括：拾音装置，收集歌唱声并将其转换为歌唱声信号；音乐发生器，生成代表伴随该歌唱声的卡拉OK伴奏声的音乐信号；和声发生器生成代表与该歌唱声相和谐的和声合唱声的和声信号；第一处理器，对该歌唱声信号进行处理以对该歌唱声施加一效果；第二处理器，独立地对该和声信号进行处理以对该和声合唱声施加另一种效果；发声装置，放大经处理的歌唱声信号、和声信号及生成的音乐信号，以同时发出歌唱声、和声合唱声及卡拉OK伴奏声。

Description

向歌唱及合唱声施加不同效果的卡拉OK设备
本发明涉及一种卡拉OK设备，其具有生成在音乐上与一卡拉OK歌唱声相和谐的和声信号的和声装置。
已知有一种卡拉OK设备，其能产生向由一话筒拾取的歌唱信号加入了回声及混响等音响效果的卡拉OK声音，以便使卡拉OK演唱更丰富。
另外，最近有一种卡拉OK设备具有和声装置，用来产生与卡拉OK歌唱声相和谐的和声合唱信号。本申请人已在日本专利申请Hei 7-16181号中提出了这种卡拉OK设备。在该专利申请中，该和声装置通过对歌唱信号移动一个音调而产生与歌唱声相和谐的和声信号。
在上述的已有技术中，回声及混响等声音效果被加入到由混和该输入歌唱声信号及该和声信号而生成的音频信号上。因此，总是对原始的歌唱信号和合成的和声信号加上相同的声音效果。
然而，适合于原始歌唱声信号的声音效果的类型或深度与适合于和声信号的是不同的。例如，某一类型或深度的声音效果对原始歌唱信号是适合的，但同样的效果对和声信号则可能是过度的或不够的。另一方面，即使当某一类型或深度的效果对和声信号是合适的，但其对原始歌唱声信号则可能是过度的或不够的。可以为歌唱声和和声信号两者选择一折衷类型或深度的声音效果，但该折衷的声音效果对两者都不是最优的。另外，用于生成或合成该和声信号的处理需要几毫秒到几十毫秒的时间，因此该和声信号以一个延迟跟随着该歌唱声信号。不考虑该延迟而将与加给歌唱声信号的效果相同的效果加给该有延迟的和声信号将产生一种不自然的和声效果，这将使歌唱者受到该效果的干扰。
本发明的目的即在于解决上述问题，并为歌唱声及和声信号独立地提供最优声音效果以使卡拉OK歌唱者能够在卡拉OK演唱中舒适地歌唱。
根据本发明，一种卡拉OK设备包括：拾音装置，收集歌唱声并将其转换为相应的歌唱声信号；音乐发生器装置，生成表示一卡拉OK伴奏声的音乐信号，该伴奏声是选择来伴随该歌唱声的；和声发生器装置，生成一表示一和声合唱声的和声信号，该和声合唱声与该歌唱声相和谐；第一处理器装置，处理该歌唱声信号以向该收集到的歌唱声施加一效果；第二处理器装置，与该歌唱声信号相独立地处理该和声信号以与该歌唱声独立地向该和声合唱声施加另一种效果；以及一个发声装置，放大该处理过的歌唱声信号，处理过的和声信号及生成的音乐信号，以同时发出该歌唱声、和声合唱声及卡拉OK伴奏声。
图1是示出根据本发明的卡拉OK装置的一实施例的方框图。
图2是示出在本发明的卡拉OK装置的该实施例中的和声发生器装置的结构的方框图。
图3是示出在本发明的卡拉OK装置的该实施例中的一个DSP(数字信号处理器)的结构的方框图。
图4是示出设于该DSP中的一个频率响应调节器的结构的方框图。
图5是示出设于该DSP中的一个回声控制器的结构的方框图。
图6是示出设于该DSP中的回声控制器的另一种结构的方框图。
图7是示出设于该DSP中的一个混响控制器的结构的方框图。
图8(a)、8(b)及8(c)是显示加于由一个话筒拾取的主歌唱声信号上的各种声音效果的曲线图。
图9(a)、9(b)、9(c)是显示加于与该主歌唱声信号相和谐的和声信号上的各种声音效果的曲线图。
图10(a)-10(d)是显示加于卡拉OK音乐信号上的各种声音效果的曲线图。
下面将参照附图说明本发明的一个实施例的细节。图1显示根据本发明的一个卡拉OK设备的电路方框图。但是本发明并不限于下述的实施例。在图1中，一个诸如话筒1等的拾音装置拾取或收集一个卡拉OK歌唱者的歌唱声，将其转换为一个电的歌唱声信号，并输出该歌唱声信号。该歌唱声信号被分入到一个原始歌唱声信号处理系统OS和一个和声信号发生系统HS中。在该原始歌唱声处理系统OS中，一个A/D(模拟/数字)转换器2将该原始歌唱声信号转换为一个相应的数字信号。一个DSP3(数字信号处理器)形式的第一处理器装置将如回声、混响及频率响应等的各种声音效果加到由该A/D转换器2数字化的该歌唱声信号上。该施加了效果的歌唱声信号由D/A(数字/模拟)转换器4转换为一个模拟信号。
在和声信号发生系统HS中，A/D转换器5将输入的歌唱声信号转换为一个相应的数字信号。由A/D转换器5输出的该数字化的歌唱声信号的音调被和声发生器装置6移动，以生成一个在音乐上与该原始歌唱声信号相和谐的和声信号。DSP7是一个第二处理器装置，其结构与DSP3相似，用以向由和声发生器装置6生成的该和声信号施加各种声音效果。经DSP7处理的并加上了效果的和声信号被D/A转换器8转换为一个模拟信号。D/A转换器8的输出被与来自D/A转换器4的原始歌唱声信号相混合。
A/D转换器9将一个代表包括一旋律部分和一节奏部分的卡拉OK伴奏声的音乐信号转换为一个相应的数字信号，该旋律部分和节奏部分是基于存储在一个如LD(激光盘)及CD(密致盘)等的外部存储器中的歌唱数据提供的。一个DSP10形式的第三处理器装置将回声、混响和频率响应等各种声音效果加到A/D转换器9数字化的该音乐信号上。但是，如后面将说明的，该第三DSP10的结构与第一DSP3和第二DSP7的结构稍有不同。经DSP10处理并加上了效果的该音乐信号被D/A转换器11转换为一个模拟信号。该D/A转换器11的输出被与D/A转换器4和8输出的信号相混合。
放大器12放大D/A转换器4、8和11的输出的混合信号。扬声器SP在声音上产生该由放大器12放大的该混合信号。即，放大器12和扬声器SP构成一个发声装置。
CPU13控制整个系统的工作。CPU13根据由键控制器14键入的信息控制和声发生器装置6和DSP3、7和10。该键入信息包括歌曲选择的命令、如回声等效果模式的指定以及用于和声生成的命令。另外，该CPU13构成用于生成该音乐信号的音乐的发生器装置的一部分。
下面将参照图2说明该和声发生器装置的详细结构。如图2所示，该和声发生器装置6包括一个滤波器60和声音调转换器61至64。该滤波器60消除该原始歌唱声信号中的不需要的噪音成份。音调转换器61至64将经过该滤滤波器60的该原始歌唱声信号的音调(频率)移动预定的量，以生成一个表示与该原始歌唱声很好地和谐的和声合唱声的和声信号。在本实施例中，有可能通过4个音调转换器61至64的通道生成和声合唱声从而呈现出具有不同和音的合唱声的并行声部。控制音调移动的参数可被存储在一个ROM中。CPU13从ROM中读出这些参数以将它们分配到音调转换器61至64中。
下面将参照图3至7说明DSP3、7及10的结构。处理该原始歌唱声信号的第一DSP3的结构与处理和声信号的第二DSP7的结构相同。然而，处理该音乐信号的第三DSP10的结构与DSP3和7在回声控制器上不同。后面将说明该不同。因此，将参照作为例子的第一DSP3说明各DSP的总体结构，然后再针对回声控制器说明DSP10的结构。
图3是显示DSP3的一个例子的方框图。在图3中，DSP3包括一个LPF(低通滤波器)31、一个HPF(交通滤波器)32、频率响应调节器33、回声控制器34及混响控制器35。LPF31和HPF32去除诸如谐波及低频成份的噪声，且只让输入信号的需要频率范围通过。
频率响应调节器33以示于图4中的数字滤波器的形式构成。在图4中，滤波系数A0、A1、A2、B1、B2由CPU13根据响应于由键控制器14提供的键入信息从ROM中读出的参数控制。该输入歌唱声信号被调节为具有由该参数限定的特定频率特性。
该回声控制器34也以示于图5的数字滤波器的形式构成。在图5中，输入信号L和R被衰减器51和52衰减，且然后由加法器53生成一个差分信号L-R。该差分信号L-R通过一个滤波器54被送到一个延迟存储器55，其用于“周围”成份的调节。存储器55生成一个用于输入歌唱声信号的延迟时间。该延迟时间对应于存储器55的写/读定时之间的间隔。从存储器55得到的不同延迟的信号被由衰减器56衰减，且被加法器57混合。通过这些信号处理，可为该歌唱声信号产生所需的回声模式。可以根据存储器55的写/读定时控制该延迟时间，而回声强度由衰减器56的系数控制。
第三DSP10的回声控制器34’如图6所示地构成。在回声控制器34’的情形中，来自存储器55的延迟的信号被分为L和R两条通道。该被分开的信号L和R被各通道的衰减器56L和56R彼此独立地衰减，且然后被加法器57L和57R混合。回声控制器34’的其它结构与前述的回声控制器34相同。
混响控制器35以示于图7的数字滤波器的形式构成。在图7中，可以通过修改延迟器71和72的延迟时间和增益系数g1和g2来控制混响模式。
DSP3、7和10由CPU13按照不同的参数独立地控制，以便彼此独立地控制用于歌唱声信号、和声信号及音乐信号中的每一个的声音效果信号处理。下面将说明该创造性卡拉OK设备的该实施例的工作过程。该原始歌唱声信号被分入该原始歌唱声处理系统OS和该和声信号生成系统HS。在该原始歌唱声处理系统OS中，该歌唱声信号被A/D转换器2转换为一个数字信号，且然后该第一DSP3将适于该主歌唱声的声音效果加到该数字歌唱声信号上。例如，该主歌唱声信号被调节为具有示于图8(a)的所需频率特性并被加上了分别示于图8(b)和图8(c)的合适的回声模式和混响模式。该加上了效果的歌唱声信号被D/A转换器4转换为一个模拟信号。
另一方面，分入到该和声信号生成系统HS的该原始歌唱声信号被转换为一个数字信号，且该歌唱声信号的音调被和声发生器装置6移动以生成一个与该原始歌唱声信号和谐的和声信号。该和声信号被第二DSP7加上适合于和声合唱声的声音效果。例如，该和声信号被调节为具有示于图9(a)的所需频率特性，并被加上如图9(b)所示的合适的回声模式。图9(b)的回声模式可被设定为比图8(b)的回声模式弱或更温和。但是，如图9(c)所示，不向该和声信号施加混响模式以将该和声合唱声与歌唱声信号区别开。加上效果的和声信号被D/A转换器8转换为一个模拟信号，且然后被与从D/A转换器4输出的歌唱声信号混合。
由从外部存储介质读出的卡拉OK歌曲数据再生或生成的音乐信号被A/D转换器9转换为一个数字信号，且然后被第三DSP10加上适合于卡拉OK伴奏声的声音效果。例如，该音乐信号的频率特性被如图10(a)地调节以使歌唱者能容易地保持跟上该卡拉OK伴奏的节奏。对于通道L和R的音乐信号的回声模式，选择相对较短的延时和较大的重复率，如图10(b)和10(c)所示。混响模式的延时被调节为更短，如图10(d)所示。加上了效果的音乐信号被与歌唱声信号及和声信号混合，且该混合后的音频信号被放大器12放大以驱动扬声器SP。如上所述，在该创造性的卡拉OK设备中，拾音装置如话筒1收集歌唱声并将其转换为相应的歌唱声信号。包括CPU13的音乐发生器装置生成一个表示伴随该歌唱声的卡拉OK伴奏声的音乐信号。和声发生器装置6生成一个表示与该歌唱声相和谐的和声合唱声的和声信号。DSP3形式的第一处理器装置处理该歌唱声信号以向该收集到的歌唱声施加一个声响效果。DSP7形式的第二处理器装置与该歌唱声信号相独立地处理该和声信号，以与该歌唱声信号相独立地向该和声合唱声施另一种声响效果。发声装置包括放大器12和扬声器SP，其放大经处理的歌唱声信号、经处理的和声信号及生成的音乐信号，以同时发出该歌唱声、和声合唱声及卡拉OK伴奏声。第一DSP3向歌唱声施加一相对较强的效果，而第二DSP7向和声合唱声施加一相对较弱或较温和的效果。第一DSP3和第二DSP7在歌唱声及和声合唱声上施加不同程度的效果，该效果从包括回声、混响及频率响应的一组中选出。该卡拉OK设备还包括一个DSP10形式的第三处理器装置，其与歌唱声信号及和声信号相独立地处理该音乐信号以与歌唱声及和声合唱声相独立地向卡拉OK伴奏声施加另一种效果。该和声发生器装置6移动该歌唱声信号以改变其为该和声信号。如上所述，该原始歌唱声信号、合成的和声信号及生成的音乐信号被由CPU13独立地控制的DSP3、7和10分别地处理，以使能为各信号得到最佳的声音效果。
在上述实施例中，该和声发生器装置6包括4个音调转换器61至64。但音调转换器的数目不限于此。任意数目的附加音调转换器可被加在该和声发生器装置6上。本发明可应用在一网络卡拉OK系统中。在该网络卡拉OK系统中，音乐信号由一音乐发生器装置响应于由一主计算机通过网络分配的MIDI(乐器数字接口)数据生成。控制音调转换器61至64的参数可被包括在从主计算机传来的该MIDI数据中。
如上所述，根据本发明，该歌唱声信号和和声信号可被彼此独立地加上不同类型及深度的声响效果。因此，可为各信号选择最佳的声响效果，使得卡拉OK歌唱者能在卡拉OK演唱中舒适地歌唱。

Claims (10)

1、一种卡拉OK设备，包括：
拾音装置，用于收集歌唱声并将其转换为相应的歌唱声信号；
音乐发生器装置，其生成代表选出来伴随该该歌唱声的一卡拉OK伴奏声的音乐信号；
和声发生器装置，其生成代表与该歌唱声相和谐的一和声合唱声的和声信号；
第一处理器装置，其对该歌唱声信号进行处理以对该收集到的歌唱声施加一效果；
第二处理器装置，其与该歌唱声信号相独立地对该和声信号进行处理以与该歌唱声相独立地对该和声合唱声施加另一种效果；以及
发声装置，其放大该经处理的歌唱声信号、经处理的和声信号及该生成的音乐信号，以同时发出该歌唱声、和声合唱声及卡拉OK伴奏声。
2、如权利要求1的卡拉OK设备，其特征在于，该第一处理器装置向该歌唱声施加一相对较强的效果而该第二处理器装置向该和声合唱声施加一相对较弱的效果。
3、如权利要求1的卡拉OK设备，其特征在于，该第一处理器装置和第二处理器装置以不同的程度向该歌唱声和和声合唱声施加一效果，该效果是从包括回声、混响及频率响应的一组中选出的。
4、如权利要求1的卡拉OK设备，其特征在于，还包括一个第三处理器装置，用于与该歌唱声信号及和声信号相对独立地对该音乐信号进行处理，以与该歌唱声及和声合唱声相独立地对该卡拉OK伴奏声施加另一种效果。
5、如权利要求1的卡拉OK设备，其特征在于，该和声发生器装置移动该歌唱声信号的音调，以将其修改为该和声信号。
6、一种进行卡拉OK演唱的方法，包括以下步骤：
收集一歌唱声并将其转换为相应的歌唱声信号；
生成一代表选出来伴随该歌唱声的卡拉OK伴奏声的音乐信号；
生成一代表与该歌唱声相和谐的和声合唱声的和声信号；
对该歌唱声信号进行处理以向亥收集到的歌唱声施加一种效果；
与该歌唱声信号相独立地对该和声信号进行处理以与该歌唱声相独立地向该和声合唱声施加另一种效果；以及
放大该经处理的歌唱声信号、该经处理的和声信号及该生成的音乐信号，以便同时发出该歌唱声、和声合唱声及卡拉OK伴奏声。
7、如权利要求6的方法，其特征在于，对该歌唱声信号进行处理的步骤向该歌唱声施加一相对较强的效果，而对该和声信号进行处理的步骤向该和声合唱声施加一相对较弱的效果。
8、如权利要求6的方法，其特征在于，对该歌唱声信号及和声信号进行处理的步骤以不同的程度对该歌唱声及和声合唱声施加一效果，该效果是从包括回声、混响及频率响应的一组中选出的。
9、如权利要求6的方法，其特征在于，还包括与该歌唱声信号及和声信号相独立地对该音乐声信号进行处理以与该歌唱声及和声合唱声相独立地向该卡拉OK伴奏声施加另一种效果的步骤。
10、如权利要求6的方法，其特征在于，生成该和声信号的步骤移动该歌唱声信号的音调以将其修改为该和声信号。
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