JP2650382B2 - ディジタル信号処理方法及び回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はマルチチャンネルのディジタル音声処理を行
うミキシングコンソールやレコーダ等のディジタル信号
処理方法及び回路に関する。

従来の技術 近年、音声をディジタル信号の形で処理を行うディジ
タル音声処理が普及し、ミキシングコンソールや録音機
等でのディジタル化も急速に普及している。その場合の
課題の一つに、ディジタル化によるLSI実現を図るため
には出来るだけゲート規模を小さくし、実現しやすい回
路構成をとる必要が有る点と、多機能、高機能化等の機
能向上が常に要求され続ける点が上げられる。例えば、
録音機の場合、編集機能の高度化を図るために、編集点
での音のつながりを自然な感じにするために、編集点前
後の音をクロスフェード処理する事や、音声チャンネル
のチャンネルを自由に入れ換えたり、更にミキシングし
て再度同一チャンネル或は別チャンネルに録音すると言
った機能である。特に前者のクロスフェード機能は、音
声サンプル単位で音声レベルを徐々に減じたり、増加さ
せるもので、信号処理がディジタル化されて初めて正確
に実現できる機能である。

発明が解決しようとする課題 従来、これらの機能を実現する場合、レベルコントロ
ールの伴うミキシング回路と乗算器を内蔵したクロスフ
ェード回路を独立して用いていた。またチャンネル毎に
独立した構成をとって、乗算器もチャンネル数だけ必要
であったりしていた。

しかしながら、前記の構成ではLSI化を図ろうとする
場合、ミキシング回路とクロスフェード回路の双方を含
んだ形では回路規模が増大し、LSI構成上の技術面、或
はコスト面での問題があった。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされても
ので、１つの乗算器を用いて時分割処理により各チャン
ネル毎にミキシングやクロスフェード等の処理を容易に
実現できるようにすることを技術的課題とする。

課題を解決するための手段 本願の請求項１の発明は、上記の問題点を解決するた
めに、ディジタル化された複数系列から成る複数チャネ
ルの音声信号について、前記音声データの標本化期間を
チャネル数に応じた時分割タイムスロットに各々分割す
るステップと、前記複数音声チャネル毎に前記複数系列
から選択した前記音声データを定められたタイムスロッ
トに挿入するステップと、前記各チャネルの音声のレベ
ル情報を前記時分割された所定のタイムスロットに挿入
するステップと、クロスフェード処理における漸次増加
或は減少する音声のレベルを示すフェード情報を前記時
分割された所定のタイムスロットに挿入するステップ
と、前記時分割された所定のタイムスロットに挿入され
たレベル情報とフェード情報とを乗算するステップと、
前記乗算結果を一旦記憶し、前記時分割された所定のタ
イムスロットに挿入された選択された音声データと再度
乗算するステップと、前記再度の乗算結果を前記時分割
タイムスロットの音声データ区間累積加算するステップ
とからなる事を特徴としたディジタル信号処理方法であ
る。

また本願の請求項２の発明は、ディジタル化された複
数系列から成る複数チャネルの音声信号について、前記
音声データの標本化期間をチャネル数に応じた時分割タ
イムスロットに各々分割する時分割手段と、前記複数音
声チャネル毎に前記複数系列から選択した前記音声デー
タを定められたタイムスロットに挿入する第１の挿入手
段と、前記音声のレベル情報を前記時分割された所定の
タイムスロットに挿入する第２の挿入手段と、クロスフ
ェード処理における漸次増加或は減少する音声のレベル
を示すフェード情報を所定のタイムスロットに挿入する
第３の挿入手段と、前記時分割された所定のタイムスロ
ットに挿入されたレベル情報とフェード情報とを乗算す
る乗算手段と、前記乗算結果を一旦記憶する記憶手段
と、前記記憶手段に保持された乗算結果と前記時分割さ
れた所定のタイムスロットに挿入された選択された音声
データとを再度乗算する手段と、前記再度の乗算結果を
前記時分割タイムスロットの音声データ区間累積加算す
る加算手段とを有する事を特徴としたディジタル信号処
理回路である。

作用 このような特徴を有する本願の請求項１または２の発
明によれば、複数チャンネルの音声データ信号を時分割
タイムスロットに分割して定められたタイムスロットに
挿入し、レベル情報を同様にしてタイムスロットに挿入
すると共にクロスフェード時には音声レベルを示すフェ
ード情報を所定のタイムスロットに挿入している。こう
して時分割されたデータのタイムスロットを異ならせる
ことによって所定のチャンネルを任意の他のチャンネル
に移行させたりミキシングフェード処理を行わせるよう
にしている。そしてこれらのタイムスロットに挿入され
たレベル情報とフェード情報を乗算して一旦記憶し、音
声データと再度乗算し音声データとの乗算結果を累積加
算するようにしている。こうして一つの乗算器を時分割
処理で使用し、ミキシング時の加算レベルコントロール
とクロスフェード時のフェードレベルコントロールが実
現できる。

実施例 本発明の実施例について以下、図面に従って説明を行
う。

第１図は本発明の一実施例によるディジタル信号処理
方法を実施する処理回路の構成図である。第１図は４チ
ャンネル音声信号を処理する記録再生装置の場合を例に
とって説明を行う。図中１はディジタル音声入力端子で
あり、順にCH1からCH4まで４チャンネルの入力を有して
いる。２は４チャンネル分の入力端を持つテープ再生音
声入力端子である。これらの入力端子は各々入力レジス
タ3a,3bに与えられる。入力レジスタ3a,3bは各チャンネ
ルより与えられる信号を所定のタイミングで保持する４
チャンネル分のレジスタ及びマルチプレクサを有し、音
声データのサンプリング期間をチャンネル数に応じた時
分割タイムスロットに分割する時分割手段を構成してい
る。入力レジスタ3a,3bから与えられる時分割信号はマ
トリックススイッチ５に与えられる。マトリックススイ
ッチ５はその切換えを選択するセレクトコントローラ６
が接続される。セレクトコントローラ６はキーボード等
の入力手段及びマイクロコンピュータ等から構成される
制御手段４によって、第２図、第３図に示す様に、各音
声チャネルについてディジタル音声入力端子１の入力を
選ぶか、テープ再生音声入力端子２の入力を選ぶかの選
択制御をマトリックススイッチ５に対して行う。第３図
に示すデータスロットではCH1、CH4がテープ再生音声を
CH2、CH3が入力音声を選択した例を示す。マトリックス
スイッチ５は切換えスイッチを多数配列しても構成でき
るが、複雑になるためRAMを用いて書き込みと読み出し
のアドレス変換による入れ換えの方が簡単である。マト
リックススイッチ５の出力はマルチプレクサ７に与えら
れる。またレベル情報入力端子８からの入力はレベルレ
ジスタ９に与えられる。レベルレジスタ９は８個のレジ
スタから成り、後述するように１〜４チャンネルのソー
スレベル信号SL1〜SL4、１〜４チャンネルのテープレベ
ル信号TL1〜TL4が各レベルレジスタに時分割で与えら
れ、それが所定のタイミングで読み出されてマルチプレ
クサ７に与えられる。マルチプレクサ７はそれらの出力
を時分割処理して乗算器10のＸ入力に与えるものであ
る。乗算器10の出力は加算器11に与えられる。加算器11
は加算出力を一旦保持する記憶手段であるＰ−FF（積
（product）フリップフロップ）の出力と乗算出力とを
加算することによって累積加算する加算手段を構成して
おり、Ｐ−FF12の出力はCo−FF（係数フリップフロッ
プ）13に与えられる。制御手段４及びマトリックススイ
ッチ5,セレクトコントローラ６は選択結果に応じた音声
データを定められたタイムスロットに挿入する第１の挿
入手段を構成し、制御手段４とレベルレジスタ９は音声
のレベル情報を時分割された所定のタイムスロットに挿
入する第２の挿入手段を構成している。

一方フェードコントローラ16は制御手段４からの制御
信号に基づいていずれかのチャンネルのアップダウンカ
ウンタ15をアクティブとするものである。アップダウン
カウンタ15は１〜４チャンネルのソースフェード信号SF
1〜SF4、１〜４チャンネルのテープフェード信号TF1〜T
F4を与える８個の独立したアップダウンカウンタ及びこ
れらのカウンタに共通のクロックを与えるクロック発生
器を有しており、各カウンタはフェードコントローラ16
により制御されそれらの係数出力はマルチプレクサ14に
与えられる。ここで制御手段４、マルチプレクサ14、ア
ップダウンカウンタ15及びフェードコントローラ16はク
ロスフェード処理における漸次増加または減少するフェ
ード情報を所定のタイムスロットに挿入する第３の挿入
手段を構成している。マルチプレクサ14はフェード信号
とCo−FF13の係数信号とを選択して乗算器10のＹ入力端
に与えるものである。またＰ−FF12の出力は出力レジス
タ17に与えられる。出力レジスタ17はデマルチプレクサ
及びその出力を一旦保持する４チャンネルのレジスタか
ら成り各チャンネルを分割して出力端子18より出力する
ものである。そして乗算器10、Co−FF13、マルチプレク
サ14は音声データと記憶手段の内容及びレベル情報とフ
ェード情報を乗算する乗算手段を構成している。

第２図はタイミング図の説明等で用いる信号名の内容
説明図で＊印はCH1〜４の任意のチャンネルを示す。

第３図は音声の１サンプルスロットを時分割使用して
いる一つの事例を説明する波形図で、ディジタル化の標
本化周波数をfsに選んだ場合、周期1/fkを４チャンネル
で用いる場合は32等分したタイムスロットを構成する。
更に、８スロットずつを、チャンネル入れ換え後の記録
チャンネル単位にまとめ、チャンネルスロットの前半の
４スロットを第１図に示す乗算器10のＸ入力の場合は、
各チャンネルのレベル係数情報を、Ｙ入力の場合はフェ
ード係数情報に割り当て、係数スロットとして用いる。
また後半の４スロットは各チャンネルのデータスロット
として割り当てる。同図に示す例では、最終的に出力端
子18から出力されるCH1の信号は、制御手段４に設定さ
れた結果に応じてセルクトコントローラ６によりマトリ
ックススイッチ５を選択制御した結果、元の入力信号で
あるCH1及びCH4のテープ再生信号とCH2及びCH3の入力信
号をミキシングした物が得られる。

第４図は音声チャンネルのミキシング及び入れ換え動
作を示すタイミング波形図、第５図はクロスフェード動
作を示すタイミング波形図である。

次に、動作説明に移る。説明は先ず第４図の波形図に
従い、ミキシング及びチャンネル入れ換え操作について
行う。音声入力端子１より入力された４チャンネルの音
声信号はシリアル入力であれ、パラレル入力であれ一
旦、入力レジスタ3aに入力される。またテープ再生音声
入力端子２より入力されたテープ再生信号も同様に入力
レジスタ3bに入力され、一旦保持されて各々所定のタイ
ミングでマトリックススイッチ５に入力される。制御部
４及びセレクトコントローラ６によりなされるチャンネ
ルの入れ換えは任意の音声チャンネル入力を任意の記録
音声チャンネルに振り分けるもので、CH1→CH2、CH1→C
H4であれ行き先が重複しなければどんな選択も可能であ
る。従って、第２図に示す＊印の第Ｎチャンネルスロッ
トを記録される行き先のチャンネル番号とし、入れ替え
たい入力チャンネル音声データをこのチャンネル番号の
データスロットにマトリックススイッチ５でセレクトコ
ントローラ６の指令に従って挿入する。更にミキシング
を行いたい場合は、第４図（ｂ）に示す様にSD1,SD3,SD
4のデータを第Ｎチャンネルスロットのデータエリアに
置けば、CH1,CH3,CH4のミキシング出力が最終的に第Ｎ
チャンネルに記録される。

一方、端子８からはボリウム等で設定されたレベル情
報SL1〜4,TL1〜４がディジタルデータの形でレベルレジ
スタ９に入力される。このデータはチャンネル入れ替え
を行う場合は、マイコン等でその順序は入れ替えた形で
入力され、一旦レベルレジスタ９に蓄えられ、所定のタ
イミングで読みだされて第４図（ｂ）に示す様にSL1,SL
3,SL4等所定の係数スロットに挿入される。MUX7では係
数スロットとデータスロットのタイミング切り替えを行
い、第４図（ｂ）に示すように乗算器10のＸ入力にはレ
ベル係数と音声データを印加する。

一方、編集モードでクロスフェード処理を行わない時
は、フェードコントローラ16の制御により、アップダウ
ンカウンタ15は停止し、第４図（ｃ）の係数スロットに
示す様に、その出力は乗算係数として“1"の状態を保ち
続け、MUX14を経由して乗算器10のＹ入力に印加され
る。従って第４図（ｂ）のソースレベル情報SL1〜SL4
は、第４図（ｃ）に示すようにそのまま乗算器10のＰ出
力に表れる。また加算器11でも第４図（ｆ）に示す加算
ゲート信号ADDが印加されないため、一旦Ｐ−FF12によ
って第４図（ｄ）及び（ｅ）に示す様にCKクロックのタ
イミングでディレーした後、再度４個のCo−FF13の各々
で第４図（ｅ）（ｃ）の間の破線で示すタイミングでデ
ィレーされ、MUX14を介して、再度乗算器10のＹ入力に
印加される。

従って音声データSD1が入力された時点でSD1とSL1の
乗算が行われ、その結果は加算器11を通ってＰ−FF12に
蓄えられ、次ぎのCH2のデータスロットがからであり、
加算ゲートがアクティブになっているため、SL1＊SD1は
再度Ｐ−FF12に蓄えられる。SD3とSL3の乗算が実行さ
れ、その結果が乗算器10のＰ出力から加算器11に入力さ
れると、Ｐ−FF12に蓄積されていたSL1＊SD1との加算が
行われる。

以降、同様にSD4についても乗算及び累積加算が実行
され、最終結果SL1＊SD1＋SL3＊SD3＋SL4＊SD4が出力レ
ジスタ17のラッチパルス（第４図（ｇ）に示す）によっ
てピックアップされ所定のチャンネル出力端子18より出
力され、記録回路に送られる。

従って、レベル情報を外部から設定し、記録すべきチ
ャンネルスロットに入力チャンネルデータを挿入すれ
ば、任意の形でミキシング操作が可能となる。

編集時のクロスフェード操作の場合は、第５図に示す
タイミング波形図に基づき説明を行う。フェードコント
ローラ16とアップダウンカウタ15の動作以外は基本的に
は先の例と同じであり、説明は簡略化する。即ち、第５
図（ｂ）に示す様に、チャンネル１の入力音声信号とテ
ープ再生音声信号をクロスフェードする場合について述
べる。

クロスフェード処理は編集時にインポイントの編集点
では、設定された編集点から時間的に遡る地点より、既
に記録されているテープ情報を再生して、フェード係数
を“1"から徐々に“0"に減じるフェードアウト処理と、
記録すべきソース情報にフェード係数を“0"から徐々に
“1"に増加させるフェードイン処理をクロスして行う処
理であるが、編集のアウトポイントではこの逆の操作を
行う。

従って、フェードコントローラ16からの制御でスター
ト設定されたアップダウンカウンタ15（４チャンネルの
クロスフェードを独立に処理するには８個のカウンタが
必要）は、インポイントでは1chソースフェード信号SF1
を与えるアップ動作と1chテープフェード信号TF1を与え
るダウン動作を各々独立に行う。アップダウンカウンタ
15の出力はMUX14を介して乗算器10のＹ入力に印加さ
れ、各々レベル情報SL1,TL1との積がとられ、結果は加
算器11を通って、Co−FF13に蓄えられる。データSD1,TD
1が入力された時点で、蓄えられていた係数データと音
声データとの乗算及び累積加算が実行され、最終的には
SL1＊SF1＊SD1＋TL1＊TF1＊TD1とクロスフェード結果が
出力レジスタ17より端子18に出力される。

以上チャンネル入れ替え及びミキシング、さらにはク
ロスフェード操作について述べてきたが、両者を同時に
行う事も当然ながら可能である。

また、これまで述べた実施例は、４チャンネルの例に
ついて述べてきたが、本発明はこれに限定するものでは
ない。例えば標本化周波数を48kHzとして32スロットに
分割した場合、１タイムスロットは651nsecであり、通
常数十nsecの速度を有する乗算器については速度の点で
何等問題なく、チャンネル数の拡張は容易であり、汎用
性は高い。

発明の効果 本発明では、一つの乗算器を用いた時分割処理によ
り、ミキシング時の加算レベルコントロールとクロスフ
ェード時のフェードレベルコントロールを実現すること
ができる。従ってこのディジタル信号処理回路全体をLS
I化する場合には大幅にゲート規模を削減することがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるディジタル信号処理回
路の構成図、第２図は本発明の一実施例に用いる信号名
を示す図、第３図は本発明の一実施例によるタイムスロ
ット図、第４図は本発明の一実施例によるタイミング波
形図、第５図も本発明の一実施例によるタイミング波形
図である。 3a,3b……入力レジスタ、４……制御手段、５……マト
リックススイッチ、６……マトリックスコントローラ、
９……レベルレジスタ、10……乗算器、11……加算器、
12……Ｐ−FF、13……Co−FF、15……アップダウンカウ
ンタ、16……フェードコントローラ、17……出力レジス
タ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル化された複数系列から成る複数
   チャネルの音声信号について、前記音声データの標本化
   期間をチャネル数に応じた時分割タイムスロットに各々
   分割するステップと、前記複数チャネル毎に前記複数系
   列から選択した前記音声データを定められたタイムスロ
   ットに挿入するステップと、前記各チャネルの音声のレ
   ベル情報を前記時分割された所定のタイムスロットに挿
   入するステップと、クロスフェード処理における漸次増
   加或は減少する音声のレベルを示すフェード情報を前記
   時分割された所定のタイムスロットに挿入するステップ
   と、前記時分割された所定のタイムスロットに挿入され
   たレベル情報とフェード情報とを乗算するステップと、
   前記乗算結果を一旦記憶し、前記時分割された所定のタ
   イムスロットに挿入された選択された音声データと再度
   乗算するステップと、前記再度の乗算結果を前記時分割
   タイムスロットの音声データ区間累積加算するステップ
   とからなる事を特徴としたディジタル信号処理方法。
2. 【請求項２】ディジタル化された複数系列から成る複数
   チャネルの音声信号について、前記音声データの標本化
   期間をチャネル数に応じた時分割タイムスロットに各々
   分割する時分割手段と、前記複数チャネル毎に前記複数
   系列から選択した前記音声データを定められたタイムス
   ロットに挿入する第１の挿入手段と、前記音声のレベル
   情報を前記時分割された所定のタイムスロットに挿入す
   る第２の挿入手段と、クロスフェード処理における漸次
   増加或は減少する音声レベルを示すフェード情報を所定
   のタイムスロットに挿入する第３の挿入手段と、前記時
   分割された所定のタイムスロットに挿入されたレベル情
   報とフェード情報とを乗算する乗算手段と、前記乗算結
   果を一旦記憶する記憶手段と、前記記憶手段に保持され
   た乗算結果と前記時分割された所定のタイムスロットに
   挿入された選択された音声データとを再度乗算する手段
   と、前記再度の乗算結果を前記時分割タイムスロットの
   音声データ区間累積加算する加算手段とを有する事を特
   徴としたディジタル信号処理回路。