JPH0685259B2

JPH0685259B2 - 音声信号増減装置

Info

Publication number: JPH0685259B2
Application number: JP60131120A
Authority: JP
Inventors: 暎二南
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-06-17
Filing date: 1985-06-17
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPS61289576A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、テープ，レコード，コンパクトディスク，ビ
デオディスク等の再生時あるいはラジオ，テレビ等の受
信時においてステレオ信号を処理してそれらに含まれる
音声信号成分を伴奏信号レベルに対して増減し、歌唱練
習を容易にする音声信号増減装置に関するものである。

従来の技術歌を聴いたり練習するには各種の記録媒体を再生した
り、テレビやラジオを受信して行なうことが多い。これ
らの記録媒体にはプロ歌手の歌声と伴奏がミックスされ
て記録されていることが多い。また、ラジオ，テレビの
放送においても同様で歌声と伴奏が含まれている。これ
らの媒体を通じて歌の練習を行なう際に、最初は慣れて
いないのでプロ歌手の歌声が入っているのが練習しやす
いが、慣れるにしたがって伴奏だけで歌いたくなる。こ
の場合にはプロ歌手の歌声がかえって練習の妨げとな
る。

これを実現する一つの方法として、俗称“カラオケ”と
呼ばれるテープも市販されている。これは、伴奏のみの
ものや、プロ歌手の歌声と伴奏が別々に記録されたもの
である。しかし、これらは新曲が発表されてから市場に
出るまでに長期間かかることや自分の好みに合わせるの
がむずかしいこともある。

以上のようなニーズを満すべく、従来はつぎのような音
声減衰装置があった。以下図面を参照しながら説明す
る。第２図は従来の音声信号減衰装置の一例である。

１は一方の入力端子、２は他方の入力端子、３は第１の
遅延手段、４は第２の遅延手段、５は減算部、６は低音
検出部、７は混合手段、８は出力端子である。第１の遅
延手段３は例えば電子式遅延素子“バケットブリゲート
デバイス”（以下BBDと略称する）などを用いた遅延器3
01と、クロック信号を発生する発振器302で構成してい
る。第２の遅延手段４は遅延器401と発振器402、発振周
波数調整用の可変抵抗器403で構成している。そして、
遅延器401は上記遅延器301と同じBBDを用いている。減
算部５は演算増幅器を用いた減算器501で構成してい
る。低音検出部６は演算増幅器を用いた加算器601とロ
ーパスフィルタ602で構成している。

このように構成された従来の音声減衰装置の動作につい
て説明する。記録媒体等を再生した際に得られるステレ
オ信号で、かつその信号には歌声などの音声と伴奏が混
在しており、また音声信号はステレオ信号のそれぞれに
基本的に同位相・同振幅で記録されているものを限定す
る。上記ステレオ信号の一方の信号を一方の入力端子１
に、他方の信号を他方の入力端子２に供給する。一方の
入力端子１の信号は第１の遅延手段３で一定時間遅延さ
れる。その遅延時間t_dは遅延器301を構成するBBDの段数
Ｎと発振器302の発振周波数_cによって決まり、その値
は次式で算出できる。

t_d＝N/（２_c） ……（１）他方の入力端子２の信号は第２の遅延手段４で遅延さ
れ、その値ｔ′_dは遅延器401のBBDの段数Ｎ′、発振器4
02の発振周波数′_c、によって算出できる。

ｔ′_d＝Ｎ′／（２′_c） ……（２）そして、遅延時間ｔ′_dは可変抵抗器403の調整によって
発振周波数′_cが変化し、その結果これも変化させる
ことが可能になる。

このように遅延時間ｔ′_dを調整するねらいは入力端子
１および入力端子２に加えられたステレオ信号の位相ま
たは時間ずれを補償することにある。すなわち、記録媒
体に記録されたステレオ信号は、音声信号がそれぞれ同
位相・同振幅で記録されていても再生手段（図示せず）
の不安定要因や製品のバラツキによって位相が元の状態
と異なっている。特にカセットテープを再生した際には
走行系の不安定要因やカセットテープを収納したハープ
のバラツキ等により音声信号の位相ずれが大きい。そし
て記録周波数が高くなるほど位相ずれが大きくなる。こ
のため、後述の演算処理を行なっても音声信号を減衰さ
せることが難かしくなる。この状態を防ぐために、第２
の遅延手段４で遅延時間を調整し、ステレオ信号の音声
信号がそれぞれ同位相になることを補償する。

第１の遅延手段３の出力と第２の遅延手段４の出力とは
減算部５で減算される。今、第１の遅延手段３の出力と
第２の遅延手段４の出力とにおいて、音声信号が同位相
でレベルがほぼ等しい状態を仮定する。減算器501の出
力には音声信号が出なくなる。ただし、伴奏信号につい
てはステレオ信号として位相・振幅とも異なっているの
で、減算器501の出力として発生する。なお、伴奏信号
のうちでも低い周波数成分の楽器、例えばドラムやベー
スなどの信号はステレオ信号であってもそれぞれ同じ程
度の大きさ・位相になることが多くある（周波数が低く
なると指向性が少なくなり記録時にステレオとして分離
記録できないことがある）。そのため、減算器501の出
力には伴奏の低域成分が少なくなる。

この低域成分の補償を行なうのが低音検出部６であり、
第１の遅延手段３の出力と第２の遅延手段４の出力とを
加算器601で加算演算し、音声周波数帯域よりも低い周
波数の伴奏音をローパスフィルタ602で抽出する。

つぎに、混合手段７で減算部５の出力と低音検出部６の
出力を混合し出力端子８へ出力する。したがって、ユー
ザーは出力端子８に接続した拡声装置（図示せず）で音
を聴きながら、可変抵抗器403を調整して、音声が最も
小さくなる状態に設定すれば伴奏音だけを聴くことが可
能である。

発明が解決しようとする問題点ところで、歌唱練習の初期においては音声信号を減衰ま
たは削除するのでなく逆に音声信号を伴奏信号よりも大
きくして早く正確に覚えたい欲求があるが、従来の音声
減衰装置では音声信号を伴奏信号より大きく出来ないと
いう問題がある。

また、上達レベルに合せて音声信号対伴奏信号の比率を
変え、完全にマスターすれば音声信号を無くしたいとい
う欲求もあるが、従来装置では実現できないという問題
がある。

本発明は上記問題点に鑑み音声信号を伴奏信号に対して
増減でき、その比率を変えることができる音声信号増減
装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するための本発明の音声信号増減装置
は、バランス調整手段により音声信号レベルを最も減衰
させた状態から、伴奏信号レベルよりも大きくできる状
態まで選択あるいは調整できる機構としてのバランス調
整手段を検出手段とミキシング手段の間に設けたもので
ある。

作用本発明の音声信号増減装置では、バランス調整手段を検
出手段とミキシング手段との間に設け、これらの出力レ
ベルの割合を任意の値に調整もしくは選択設定できるよ
うにしている。そして、検出手段は音声信号レベルが伴
奏信号レベルより大きく、ミキシング手段の出力は音声
信号レベルが零もしくは伴奏信号レベルより非常に低い
状態になるごとく構成している。したがって、バランス
調整手段をユーザーが調整すれば音声信号レベルが伴奏
信号レベルより大きい状態から、逆に音声信号レベルが
伴奏信号レベルに対し零もしくは非常に小さいレベルま
で選択出来るという新らしい機能を実現することができ
るものである。

実施例以下、本発明の一実施例の音声信号増減装置について図
面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例における音声信号増減装置のブ
ロック図である。

１は伴奏や音声が合成されるとともに相互に相関のある
信号、たとえばステレオ信号の一方の信号が供給される
入力端子、２は他方の信号が供給される入力端子であ
る。３は第１の遅延手段で、遅延器301とそのクロック
を発生する発振器302で構成する。遅延器301には一例と
して“バケットブリケートデバイス”（以下BBDと略称
する）と呼ばれる電子遅延素子を用いる。４は第２の遅
延手段で、遅延器401、クロックを発生する発振器402及
び発振器402の周波数を変える可変抵抗器403から構成す
る。遅延器401には遅延器301と同じくBBDを用いる。

９は減衰手段であり、演算増幅器を用いた減算器901で
構成する。10は検出手段であり演算増幅器を用いた加算
器101で構成する。11は低音抽出手段でありローパスフ
ィルタ111で構成する。12はミキシング手段であり演算
増幅器を応用して構成する。13はバランス調整手段であ
り可変抵抗器131で構成する。

以上のように構成された音声信号増減装置の動作につい
て説明する。

まず、入力信号について述べる。プロ歌手の歌声などの
音声信号と楽器などの伴奏信号が合成されており、かつ
相互に相関のある信号、例えばステレオ信号を本装置の
入力信号とする。最近では立体音再現手段の一つとして
４チャネルのような複数のチャネルの信号を用いること
もあるがこれらもステレオ信号に含めるものとする。

ところで、一般にステレオ方式では２つの信号間におい
て音声信号を同位相・同振幅で形成することが多い。こ
れは、２つの信号間において音声信号の位相や振幅が異
なったり変化するとステレオ再生した場合に音声の音像
が中央に定位せず、いずれか一方へ移動したような位置
に再現され、また、その位置が不安定に変化するといっ
た問題を生ずる。また、ステレオ信号をモノラル再生し
た場合には音声信号が相殺されて元の大きさよりも小さ
くなることもある。これに対して、伴奏信号は臨場感を
出すためにステレオ信号の２つの信号間に別々の楽器信
号が入るよう形成されることが多い。

このステレオ信号を記録媒体から再生したり放送電波を
受信したりする際に機器の性能差・バラツキ・不安定要
因などによって再現されたステレオ信号の２つの信号間
に元の状態と異なる時間差が生じたり位相差が生じると
ともに振幅レベルも変化することがある。例えば、カセ
ットテープをテープレコーダで再生したときにはステレ
オ信号の２つの信号間における音声信号の時間ずれが20
0マイクロ秒から300マイクロ秒生ずる。

これらの時間ずれがあるとステレオ信号から音声信号を
減衰させることが難かしくなる。これを補償するために
第１の遅延手段３と第２の遅延手段４で時間合せ、すな
わち位相制御を行なう。そして、その後の演算処理によ
って音声信号レベルの増減作用を行う。

つぎに各部の詳細な動作説明を行う。第１の遅延手段３
に供給されたステレオ信号のうち一方の信号は遅延器30
1によって遅延される。その遅延時間t_dは遅延器301を構
成するBBDの段数N,発振器302の発振周波数_cにより次
式で算出される。

t_d＝N/（２_c） ……（３）また、ステレオ信号のうちの他方の信号は入力端子２か
ら第２の遅延手段４へ供給され、ここで遅延される。そ
の遅延時間ｔ″_dは遅延器401を構成するBBDの段数
Ｎ″、発振器402の発振周波数_c″とにより次式で算出
できる。

ｔ″_d＝Ｎ″／（２″_c） ……（４）なお、発振周波数と遅延時間との相対関係はつぎのよう
になる。

ただし、Ｎ＝Ｎ″とする。

すなわち、（５）式（６）式（７）式に示したように第
１の遅延手段３の遅延時間t_dに対し第２の遅延手段４の
遅延手段ｔ″_dを変えることができる。そして、前記再
生手段や受信機器等で生じるステレオ信号のうちの２つ
の信号間の時間ずれ（以下チャネル時間差と略称する）
を、入力端子１に供給される信号を基準にt_oとし、 t_o＝t_d−ｔ″_d ……（８）のような関係が成立するようにｔ″_dを調整すればステ
レオ信号の元の位相あるいは時間関係にもどすことがで
きる。

すなわち、記録媒体（例えばテープやディスク）を再生
する手段や放送電波を受信する手段（例えばラジオやテ
レビ）などにおいて、機器の性能，不安定要因などによ
ってその複数のチャネル出力（ステレオ出力）間に定常
的な位相差もしくは時間差があっても可変抵抗器403の
調整によりそれを補正できる。したがって、第１の遅延
手段３の出力と第２の遅延手段４の出力とは記録媒体に
記録する際と同じ位相あるいは時間関係が再現されたこ
とになり、音声信号成分はそれぞれ同位相になってい
る。

減衰手段９は第１の遅延手段３および第２の遅延手段４
からそれぞれ出力を受け、これらの減算の演算処理を行
なう。例えば減算器901で減算を行うことにより、同相
成分の信号は出力には出ず、位相の異なった成分は出力
として出る。このため、同じ位相の音声信号成分は減算
器901で減衰もしくはゼロにまで削除され、位相の異な
っている伴奏信号成分は減算器901の出力として生ず
る。すなわち、音声信号の減衰作用を実現している。

検出手段10は第１の遅延手段３および第２の遅延手段４
の出力を受けて加算の演算処理を加算器101にて行な
う。その結果、同位相成分は直接加算され、位相の異な
っている成分はベクトル和の大きさに加算される。いま
第１の遅延手段３の出力と第２の遅延手段４の出力との
音成信号成分が同位相・同振幅である場合には音成信号
成分は２倍になり、伴奏信号成分は位相・振幅とも異な
っているのでベクトル和（例えば２乗の和の平方根の大
きさ）の大きさになる。その結果、音声信号成分は伴奏
信号成分より大きくなり、元の信号における音声信号成
分対伴奏信号成分の比率を高くすることが出来る。すな
わち音声信号の増強作用を実現している。

低音抽出手段11はローパスフィルタ111で低い周波数成
分（例えば100ヘルツ以下）の伴奏信号を検出する。こ
の目的は、減衰手段９にて減算演算を行なうと同位相の
音声信号成分は減衰されるが、100ヘルツ以下の低い周
波数成分の伴奏成分も位相差が少なくなって減衰されや
すく、これの補償を行なわせることにある。すなわち、
検出手段10の出力は音声信号が増強されているが伴奏信
号も含まれており、この伴奏信号のうち周波数の低い成
分をローパスフィルタ111で抽出し、ミキシング手段12
にて減衰手段９の出力と混合する。その結果、ミキシン
グ手段12の出力には、音声信号成分が減衰もしくは削除
され伴奏信号が発生する。

バランス調整手段13は検出手段10の出力とミキシング手
段12の出力との混合比率を設定するもので、可変抵抗器
131でその値を変えることができる。すなわち、ミキシ
ング手段12の出力を強く出すと伴奏信号成分になり検出
手段10の出力を強く出すと、音声信号成分が主体となっ
た信号が出力端子14に生ずる。

つぎに、装置全体の動作について説明する。ユーザーは
ステレオ信号を再生手段（図示せず）で再生し入力端子
１および２にそれらの信号を供給し、出力端子14の信号
を拡声装置（図示せず）で聴いているものとする。そし
て、ステレオ信号の音声信号成分はそれぞれのチャネル
間で同位相・同振幅にて記録媒体（図示せず）に記録さ
れているものとする。バランス調整手段13はミキシング
手段12の出力を出力端子14へ出すように可変抵抗器131
が設定されているものとする。この状態にて、音声信号
成分が最少の状態になるよう可変抵抗器403を調整す
る。すなわち、再生手段の性能あるいはバラツキ等によ
って入力端子１および２に加えられるステレオ信号の音
声信号成分の位相が異なっていても第１の遅延手段３の
遅延作用と第２の遅延手段４の遅延作用によって、第１
の遅延手段３の出力と第２の遅延手段４の出力とにおけ
る音声信号成分は同位相になる。

減衰手段９は第１の遅延手段３の出力と第２の遅延手段
４の出力とを減算（または差）を減算器901で行ない、
その出力としては同位相関係にある音声信号成分が大き
く減衰され位相関係の異なった伴奏信号成分が生ずる。
すなわち、音声信号の減衰作用が実現される。

なお、減衰手段９では低周波数成分の伴奏信号成分が位
相差が小さく同時に減衰されることもあるので、低音抽
出手段11で抽出された伴奏信号成分と減算手段９の出力
とをミキシング手段へ供給し、伴奏信号をより元の状態
に近ずけるようにする。

一方、検出手段10は第１の遅延手段３の出力と第２の遅
延手段４の出力とを加算（和）し、それぞれの出力にお
いて同相関係にある音声信号成分を元の大きさの２倍に
増強し、位相の異なった伴奏信号成分をベクトル和（２
乗の和の平方根の大きさ）することから、音声信号成分
の増強作用を実現する。そして、その出力をバランス調
整手段13へ供給する。

また、バランス調整手段13はミキシング手段12からも信
号を受けており、いまの状態はミキシング手段12の出力
を端子14に出力するよう可変抵抗器131を調整している
ことから、ユーザーは音を聴きながら可変抵抗器403を
調整し音声信号成分が最も減衰された状態にすることが
できる。

この状態にて可変抵抗器131を調整すれば音声信号レベ
ルと伴奏信号レベルの比率を任意に変えることが可能に
なる。例えば歌唱練習の際には始めのうちは音声信号成
分が伴奏信号成分より大きくなるように可変抵抗器131
を調整して歌を正確に覚え、上達するにしたがって音声
信号成分を小さくしていけばよい。これにより、音声信
号すなわちガイドまたは先生に相当するリードがなくて
も正確に歌えるようになる。また、上達の仕方も早くな
る。

完全に歌をマスターした段階では、伴奏信号だけが出る
ように可変抵抗器131を調整すればプロ歌手と同じ伴奏
で歌うことになり、その満足度は一段と高まる。

また、別の用途としてバックグランドミュージック（BG
M）がある。可変抵抗器131を調整して伴奏信号成分を出
力するようにすれば仕事を続けながら楽しんだり、自動
車の運転をしながら聴くこともできる。

なお、第１図の実施例では遅延器301および401にBBDを
用いた説明をしたがデジタルメモリ（図示せず）にても
同じ作用を実現できる。また、減算器901加算器101およ
びミキシング手段12には演算増幅器を応用し、低音抽出
手段11にはローパスフィルタ111を用いた例を説明した
がマイクロコンピユータを用いて同じ作用をデジタル的
に実現することも可能である。さらに，バランス調整手
段13には可変抵抗器131を用いたが、スイッチと抵抗器
の組合せで同じ作用を実現することも可能である。

発明の効果以上のように本発明は、音声信号成分を減衰もしくは削
除する減算手段の出力と低音抽出手段の出力をミキシン
グ手段を介してバランス調整手段の一方の入力とし、音
声信号成分を増強する検出手段の出力をバランス調整手
段の他方の入力とし、バランス調整手段でこれらの信号
の割合を任意に調整できるようにしていることから、音
声信号レベルと伴奏信号レベル希望する比率に調整可変
できるというすぐれた効果を有する。また、歌唱練習の
始めは音声信号レベルを大きくして正確に歌を覚え、上
達するにしたがって音声信号レベルを伴奏信号レベルよ
り小さくすれば早く上達するというすぐれた効果を有す
る。さらに、完全にマスターすれば伴奏信号だけでプロ
歌手なみに歌えるという大きな満足度が得られるという
すぐれた効果を有する。その上に、伴奏信号だけにすれ
ばバックグランドミュージックとしても活用できるとい
うすぐれた効果を有する。その他に、上記効果を一つの
装置で実現できるというすぐれた効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の音声信号増減装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は従来の音声信号減衰装置のブロック
図である。３……第１の遅延手段、４……第２の遅延手段、９……
減衰手段、10……検出手段、11……低音抽出手段、12…
…ミキシング手段、13……バランス調整手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】伴奏信号や音声信号が混合されるとともに
相互に相関のある複数チャネルの信号の一方を遅延する
第１の遅延手段と、他方のチャネルの信号を遅延すると
ともにその遅延時間を変えることができる第２の遅延手
段と、第１の遅延手段の出力および第２の遅延手段の出
力を演算処理して音声信号成分を減衰もしくは削除する
減衰手段と、第１の遅延手段の出力および第２の遅延手
段の出力を演算処理して音声信号成分を主に抽出する検
出手段と、検出手段の出力に含まれる低周波数領域の伴
奏信号成分を検出する低音抽出手段と、減衰手段の出力
と低音抽出手段の出力とを混合するミキシング手段と、
検出手段の出力とミキシング手段の出力との混合比率を
調整できるバランス調整手段とを有することを特徴とす
る音声信号増減装置。