JPS5913086B2 - 時間軸変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はメモリを用いて時間軸を圧縮または伸長した信
号を取り出すようにした時間軸変換装置に関する。

講義あるい１１会議等の内容を録音し、これをあとで再
生してその内容を知る場合などにおいて、録音テープを
そのまま再生すると、当然録音時間と同じだけの時間を
必要とする。

人間の聴取能力は通常の発音速度より数倍速いものでも
理解できる特質がある。したがつて、普通に話したこと
ばをそのまま数倍の速さのいわゆる早口ことばで話５
したごとく、音節速度のみ速くし、ピッチは変化させな
い高速再生法があれば、音声情報の入力能率は大幅に良
くなる。一方、記録した会議の内容等を文字で記録する
場合、我々の筆記能力は通常の発音速度より遅い１０こ
とを考えれば、音節速度のみを逆に遅くし、ピッチを変
化させない低速再生法が都合がよい。

これらの要求に対しては、たとえば音声波の一部をサン
プリングして、先のサンプリング部と時間的に結合して
時間圧縮を行なつたり、あるいは１５同一部分を重複し
て再生することにより時間伸長させるという方式が一般
的である。この方式を用いたものには、たとえば、複数
個の回転ヘッドを使つて一旦磁気テープに録音されたも
のをカップリングして再生するようにしたものがあり、
録音２０時より早いテープ速度で再生するときは、テー
プと同方向にヘッドを回転させてヘッドとテープの相対
速度が録音時と同じになるようにすれば、音声のピッチ
を変化させることαく、時間軸の圧縮、伸長ができる。
２５しかしながら、この装置は再生音にワウ、フラツタ
が多く生じ、また回転ヘッドおよびその、駆動機構部が
複雑であるため、一般用のテープレコーダに装備するこ
とは困難である。

しかも、サンプリング時間幅は固定的に設定され、よつ
て１つの３０サンプリングの開始、終了は、信号の周期
性には関係なく行われるため、出力波形の各サンプリン
グ部間の連続性が悪く、さらにサンプリング周期に応じ
たビード性の雑音が非常に多くなり、その音質が非常に
聞き苦しいものとなる欠点がある。３５これを防ぐため
には、一般に出力波形に数ｍｓｅｃの立上り、立下り時
間をもつ振幅エンベロープをつける操作が行なわれるが
、こうしても音質は元分には改善されない。

一方、最近では回転ヘツドを用いる代りに、コンデンサ
アナログメモリにより信号を行なわせるようにしたもの
が考えられてきている。

この装置は、機械的な部分を必要としないため、回転ヘ
ツドによるものに比べ、小型化を図れる利点はあるが、
得られる音質は上記と同じ理由で、余り良いものではな
い。さらに出力波形に前記と同様振幅エンベロープを形
成させる必要性があるため、サンプリング時間幅が比較
的長く、それ故メモリのコンデンサ記憶素子を多く必要
とする。一例を示すと、最適なサンプリング時間幅は、
２０〜５０ｍｓｅｃであり、サンプリング周波数１０Ｋ
Ｈｚとすると、必要な素子数は最低、２０Ｘ１０−３Ｘ
１０×１０３−２００個で、相当膨大なものとなる。

本発明は上記の欠点を解消するもので、入力信号のピツ
チ周波数を検出し、これに同期しかつそれぞれが異なる
周波数でメモリの書き込みおよび読み出し動作を行なわ
せることにより、たとえばテープの再生音の周波数を変
えることなく音節速度のみを変えるようないわゆる時間
軸変換を行なうことができ、しかも出力信号波形の連続
性が良く、構成の簡単化，小型化を図り得る時間軸変換
装置を提供するものである。

以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図において１は、入力端子２を介して供給される音
声信号もしくは楽音信号の基本周波数成分すなわちピツ
チ周波数信号を取り出すピツチ検出器である。この検出
器１は、たとえば第２図に示すように非直線回路３（２
乗、クリツピング、半波整流等の一般的な非直線特性を
有する）と、この回路３の出力中よりたとえば人声の基
本周波数成分、たとえば１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの帯域
成分を通過させる帯域通過フイルタ４と、このフイルタ
４の出力をこれに同期したパルスに変換する（フイルタ
４の出力レベルが所定以上のときのみ）同期パルス発生
器５とで構成されている。なお、このパルス発生器５は
、シユミツト回路と微分回路の組み合わせ等で構成でき
る。そして上記ピツチ検出器１の出力は、１／２分周器
６を介して、コンデンサアナログメモリＬにおける書き
込み用および読み取り用シフトレジスタＳＲｌ，ＳＲ２
のそれぞれに、りセツトパルスＲＰｌ，ＲＰ２として供
給されるようになつている。このメモリＩは、たとえば
第３図のように構成されている。すなわち書き込み用お
よび読み出し用のスイツチ回路ＳＷｌ，ＳＷ２は、上記
シフトレジスタＳＲｌ，ＳＲ２によつて順次にオン制御
される電子スイツチ群８ａ，８ｂ・・・・・・８ｎ１９
ａ，９ｂ・・・・・・９ｎよりなる。これらのスイツチ
群８ａ〜８ｎ，９ａ〜９ｎはその各一端を共通接続され
、その各他端は対応するものどうし互いに接続されてい
る。そしてこれらのスイツチ群８ａ〜８ｎと９ａ〜９ｎ
の各接続点一接地間に記憶部Ｃを形成する記憶コンデン
サ群ｑ〜Ｃｎを接続している。上記メモリ７は、その書
き込み用スイツチ回路ＳＷ，に、前記入力端子２に入力
される信号を書き込み入力として供給されるようになつ
ている。

そしてまた、シフトレジスタＳＲ，，ＳＲ２には、前記
１／２分周器６の出力がパルス遅延回路１０を介し、シ
フトパルスＳＰ，，ＳＰ２として供給されるようになつ
ている。さらに書き込み用のシフトレジスタＳＲｌには
、分周器６の出力で動作するトリガ発振器１１の出力が
クロツクパルスＣＰｌとして供給される。この発振器１
１は、分周器６のパルスが到来することによりトリガさ
れ、所定の周波数たとえば所望の音声周波数あるいは楽
音周波数の２〜３倍（たとえば音声帯域の上限を３ＫＨ
ｚとすれば、６ＫＨｚあるいは１８ＫＨｚのサンプリン
グ周波数）の発振周波数で、次のトリガパルスが到来す
るまで発振をつづけ、次のトリガパルスでまたこれに同
期して発振を開始するように設けられている。そしてこ
のトリガ発振器１１の出力は、さらに１／２分周器１２
を介して、メモリＩの読み出し用シフトレジスタＳＲ２
に、クロツクパルスとして供給されるようになつている
。一方、メモリＬにおけるスイツチ回路ＳＷ２よりの読
み出し出力は、低域通過フイルタ１３を介して、出力端
子１４に供給されるようになつている。

このフイルタ１３は、たとえばトリガ発振器１１の出力
の１／２，の周波数成分を十分カツトオフできるよう、
その通過帯域を設定したものである。以上で実施例装置
の構成を説明したので、次にその作用を説明する。いま
入力端子２に、第４図ａに示すような再生信号、たとえ
ば録音速度の２倍の速度で再生した音声信号が加えられ
たとする。

但し、第４図ａでＭは子音部、Ｎは母音部の波形である
。ピツチ検出器１は、同図ｂに示すように上記再生信号
が母音である場合には、そのピツチつまり基本周波数に
対応した周期的なパルスを発生し、一方ピツチの周期性
がない子音が加えられた場合には、ランダムな間隔のパ
ルスを発生する。この検出器１よりのパルスは、１／２
分周器６において、第４図ｃのように１／２の周波数に
分周される。この分周器６より時間Ｔ１に最初のパルス
が出ると、これがメモリＬのシフトレジスタＳＲｌ，Ｓ
Ｒ２にＲＰｌ，ＲＰ２として印加され、これらのＳＲｌ
，ＳＲ２がまずクリアされる。このクリアされた直後、
シフトレジスタＳＲｌ，ＳＲ２には、遅延回路１０より
シフトパルスＳＰｌ，ＳＰ２がそれぞれ加えられる。一
方、トリガ発振器１１は、分周器６のパルスでトリガさ
れて発振をすでに開始しており、これが第４図ｅのクロ
ツタパルスＣＰｌとしてＳＲｌに加えられる。したがつ
て、メモリＬにおいては、ＳＷ，に加えられた前記再生
信号（再生時間を圧縮されている）が、同図ｄに示すよ
うに、記憶部Ｃにそのまま書き込まれる。一方、読み出
し用のシフトレジスタＳＲ２（は、発振器１１の出力を
１／２分周する分周器１２より、同図ｇに示すクロツタ
パルスＣＰ２を与えられているから、記憶部Ｃの内容（
は上記の書き込み動作と同時に、ＳＷ２によつて読み出
される。そして分周器６の出力に次のパルス（時間Ｔ２
）が現れると、シフトレジスタＳＲｌＳＲ２（ま再びク
リアされ、またその直後に、書き込み、読み出し動作が
行なわれる。ところでいま、Ｃの読み出し速度を考える
と、これ（まクロツクパルスＣＰ２の周波数がＣＰ，の
１／２であるから、書き込み速度の１／２となる。すな
わち、メモリＪ（はＴ１〜Ｔ２の間に書き込まれた再生
信号の前半だけを、Ｔ１〜Ｔ２の間に読み出すことにな
る。したがつて、以上の動作を繰り返すと、入力端子２
に供給された再生信号は、第４図ａ中の太線部分だけ同
図ｆのように連結され、そのピツチのみ録音前の状態に
戻された信号として、出力端子１４より得ることができ
る。すなわち結果的に（は、出力信号は原信号とピツチ
は変らず、その音節速度のみ２倍になつたわけである。
なお、第４図ｆを見ると、各波形の連結部（Ｔ２，Ｔ３
・・・・・・）の不連続性は非常に少ない。

これはシフトパルスＳＰｌ，ＳＰ２による書き込み、読
み出し、各サンプリング動作が入力信号のピツチに同期
して行なわれるためである。すなわち、第４図ａから明
らかなように母音の部分ではその周期（１ほとんど一定
である（たとえばビブラートをかけた音声信号の場合で
も、周期の変動は数％以下である）ため、上記の不連続
性は極めて少ない。方、子音の部分では周期は不規則に
変化するが、子音は本来高い周波数成分を含んだ雑音性
のものであり、かつレベルが母音に比べて小さく、時間
的にも数＋Ｍｓｅｃ以下程度と極めて短いため、その連
結部および母音部との連結部Ｔ２での不連続性は実際上
ほとんど目立たない。このように、記憶部Ｃから読み出
された信号波形の不連続性は極めて少なく、しかもその
不連続点はピツチ周波数に同期して発生するため、出力
の再生信号に（は不快なビードあるいは断続感が全くな
く、高調波歪がわずかに増すだけである。なお、楽音信
号によつては、例えば第４図ａの楽音信号波形の子音部
Ｍにおいて更に１個のピツチ信号が検出されるようなも
のもあり、この場合には１／２分周器６から（ま子音部
Ｍの最後のピツチ周期の始まりの部分、母音部Ｎの２番
目のピツチ周期の始まりの部分、以下母音部Ｎの偶数番
目のピツチ周期の始まりの部分にｌ／２分周出力が発生
するので、第４図ａの波形の細線部分をサンプリングし
時間軸変換して連結することになる。

この場合前記子音部Ｍの最後のピツチ周期に相当する信
号部分はそのピツチ周期の２倍の期間でアナログメモリ
から完全に読み出される。

ところが第４図からも明らかなように母音部のピツチ周
期は子音部のピツチ周期よりも大であるため、前記子音
部Ｍの最後のピツチ周期に相当する信号部分がアナログ
メモリから完全に読み出されても、次の信号即ち母音部
の第２番目のピッチ周期に相当する信号の読み出しが開
始されるまでに（はなお時間があり、この残余期間引き
続いて読出し動作が行われるため読み出す必要のない母
音部Ｎの最初のピツチ周期に相当する信号の一部がアナ
ログメモリから引き続いて読み出されることになる。

この際次の信号とのレベル変化が大である時点でその読
み出しを終了することもあり得る。この場合信号は不連
続となる。しかしこのような事態はすべての楽音信号に
対して常時起こるわけではなく、仮に起つたとしても子
音と母音との接続点でのみ起こるだけであり、他の母音
部分、子音部分では前述のように信号の不連続は極めて
少なく、全体的には問題とならないものである。特に本
発明で目的としているような用途の場合にはほとんど問
題にならない。従つてこのような場合でも本発明の効果
は十分期待できる。前にも説明したように、メモリ７の
サンプリング動作は、入力信号のピツチ周波数に同期し
て行なわれる。

そして本実施例の場合は、１サンプリング期間の間に、
入力信号の１ピツチ分が記録される。したがつてメモリ
７は入力信号のうちの最大ピツチのものを記憶するだけ
の容量があればよい。一例として、音声のピツチ周波数
は男性の場合で平均１２５Ｈｚであるから、下限を１０
０Ｈｚとすれば、最大ピツチ１０ｍｓｅｃである。した
がつて、サンプリング周波数（読み出しのクロツクパル
スＣＰ２の周波数）を９ＫＨｚとした場合、メモリヱの
記憶部Ｃにおいて必要なコンデンサの数は、９Ｘ１０３
×１０Ｘ１０−３＝９０個であり、前記の従来装置に比
べ半分以下ですみ、よつてメモリのコストは大幅に低減
する。第５図は本発明の他の実施例を示すものである。

すなわち、この実施例では分周器６の出力によつてトリ
ガされる発振器を用いずに、独立のクロツクパルス発生
器１５を設け、これよりのパルスをＳＲｌにＣＰｌとし
て直接供給し、ＳＲ２には前記と同様１／２分周器１２
を介してＣＰ２を加えている。この場合シフトパルスＳ
Ｐｌ，ＳＰ２とクロツクパルスＣＰｌ，ＣＰ２のタイミ
ングおよび各パルス幅を調整して、ＳＰｌ，ＳＰ２が正
常に加えられるようにする必要がある。このため、パル
ス遅延回路１０の出力をシフトレジスタＳＲｌ，ＳＲ２
に応じてそれぞれ設けたタイミング調整器１６，１７に
加えるとともに、これらにさらにＣＰｌ，ＣＰ２を加え
るようにし、その各出力をシフトレジスタＳＲ，，ＳＲ
２に、シフトパルスＳＰｌ，ＳＰ２として供給している
。このような構成であれば、前記実施例の場合と同様な
動作が行なわれ、かつ同等の効果を期待できる。

なお、以上の説明は、時間軸圧縮の場合であるが、時間
軸伸長の場合には、シフトレジスタＳＲｉへのタロツク
パルスＣＰｌとＳＲ２へのクロツクパルスＣＰ２との関
係が逆になるように、たとえば分周器の挿入位置を逆に
するあるいは逓倍器等を併用したりして構成するととも
に書き込み用シフトパルスは入力信号の１ピツチ毎、読
み出し用シフトパルスはイ帳率に対応する（１／整数）
ピツチ毎に発生させることにより実現できる。

また以上の説明では、時間軸の圧縮率が２倍となつてい
るが、この圧縮率さらには伸長率を変える場合は、これ
に応じて分周器の分周率等の異なるものを用いて構成す
ればよい。以上、実施例を挙げて説明したように、本発
明の時間軸変換装置は、入力信号のピッチ周波数に同期
して、記憶部の書き込み、読み出しが行なわれるように
しているので、出力信号波形の連続性が非常によく、し
たがつて取り出されるたとえば音声信号は雑音が少なく
、ビード等も発生しない良好な音質となる。

しかも記憶部、例えばコンデンサアナログメモリは、そ
の素子数が非常に少ないものですみ、装置の大幅な低廉
化，小型化を図れる。また従来のたとえば回転ヘツド等
を用いたものに比べ、ワウフラツタ、雑音が格段に少な
い利点がある。なお、記憶部としてはアナログメモリに
限らず、デイジタルメモリを用い、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／
Ａ変換器を介してその書き込みおよび読み出しを行なう
ようにした場合にも、同様な効果が得られることは勿論
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略的構成を示すプロツク
図、第２図，第３図は同実施例の要部の概略的構成図、
第４図は同実施例の動作を説明するための信号波形図、
第５図は本発明の他の実施例を示すプロツク図である。 １・・・・・・ピツチ検出器、６，１２・・・・・・１
／２分周器、７・・・・・・コンデンサアナログメモリ
、１０゜・・・・・パルス遅延回路、１１・・・・・・
トリガ発振器、１３・・・・・・低域通過フイルタ、１
５・・・・・・クロツクパルス発生器、１６，１７・・
・・・・タイミング調整器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ クロックパルスによりアナログ入力信号をサンプリ
   ングして記憶部に書き込むとともに、この記憶部に書き
   込まれた信号を上記書き込み時のクロックパルスと異な
   る周波数のクロックパルスにより読み出して時間軸が圧
   縮または伸長された出力信号を得る装置において、前記
   アナログ入力信号のピッチ周波数を検出してピッチに同
   期したパルスを発生する手段と、この手段により得られ
   たパルスを、前記アナログ入力信号を圧縮すべき圧縮率
   に対応する分周比で分周する手段とを備え、この分周さ
   れたパルスの発生毎に前記書き込みおよび読み出し動作
   を行なうようにしたことを特徴とする時間軸変換装置。