JPS59133597A - 音声信号の周波数変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 不発［月は材用信号の周波数変換装置６に＋４’Ｊする
ものであり、特にディジタルメモリの人出力クロツクの
周波数比を買えることにより周波数涙捩？行う形式の回
路の改良に関するものである。

（ｌ：Ｉ）従来技術 音声借すの１８波数変換方７大としては、信号のサンプ
リング伎１付を用いる方法が知られている。

即ち、１ｉｉ５１図に示す様に音？　（Ｓ　′Ｆ３″？
サンプリングして記憶回路ｔｉ＋ＶＣ一度１佇え、史に
これをｋｌＣみ出して音声信号に戻すとさに、サンプリ
ング周波数を（ｆｌ）とし、読み出しクロック周波数Ｙ
（ｆ２）とすれば、（ｆｌ）と（ｆ２）の比によって人
力漬け（Ｃ対する出力信号の周波数が変換される。かか
る音声信号の問波数友換回路は、例えば可友速丹生テー
プレコーダや可変速ＶＴＲの音声１！］」路に用いて再
生速度が記録適度と異なることによって生じる再生信号
周波数の変化を補正する。このような周波数変換処理を
受ける音声信号は、記曙回ｖＩＪ（１１の記憶容置と、
人出力クロツク（ｆｌ）（ｆ２〕で決まる時間を単位と
して、その１寺間長の音声片の時間軸が伸長されたり、
述に圧縮されたシして第２図に示した説明図のように接
続されて行くことになる。な２第２図に２いて、（ＡＪ
）す原＠号、（Ｂ）は低速再生１ｄ号、Ｇ）は時間１ｉ
ＩｌｌＩＩｆ縮信号、ＦＤ）は高速再生信号、（勾は時
間軸伸長側すを示す。更に詳説すると、この信号（へ？
低速再生すると、（Ｂ）のように周波数が（Ｕｌ、　く
なるので、原信号（Ｎと同じ周波数になるようにするに
は（Ｃ）（ｃ示す如く時間軸ＥＥ縮し、同じ信号？繰返
えすようにする。筐た、原信号（Ａ）？高速丹生した信
号（Ｄ）を原信号と同じ周波数ＶＣなるようにするには
（Ｄｌの波形中適当な部分？捨て、（Ｅ）　ｖｃ示す如
く時間軸伸長して波形を接続すれはよい。このような波
形接続処理を伯は波形と無関係に行うと、音声片の接続
部に於て信号振幅の不連続及び＠秒間波数の不連続が生
起して丙午背戸の音買を損うことが知られているので、
実ｊ祭の回路ではこの音声片の接＠部（Ｃ何らかの波形
接続処理？施こしている。本願出願人はそのような方法
の例として特願昭５２−１５５２７５’；）、特願昭５
２−１５５２７６号ｂ・よび特願昭５６−２４６９２り
を提案した。

さて、第５凶は１．１己１：□ｎ凹略としてランダムア
クセスメモｙ＜Ｒｈｙ＞ｗ用いる場合の具体的回路例で
ある。入力端子（２）の人力潜りは、人力ｌｌ１ｌＩＬ
ＰＦ（３」からサンプルホールド沖」路（４）？経てＡ
−Ｄｉ換蕗（５）でディジタルコードＶＣ変挾され、書
き込みアドレス回ＩＭ＋６）でアドレス指定されて）Ｉ
　Ａ　Ｍ　＋７Ｊ　ＶＣ記１虐される。サンプリングと
Ａ−Ｄ変換は潜さ込みクロック回路（８）の周波数（ｆ
ｌ）のクラックパルスによって行なわれ、アドレス回路
１６＋は該クロックを計数するカクンタで構成される。

ＦＩＡＭｉ７Ｊの記１意データは、クロック周波数（ｆ
２）の読み出しクロック回路（９）のクロックに従２で
、該クロックを計数する読み出しアドレス回路１１１で
指定されたアドレスのデータがＩ［次続み出され、Ｄ−
Ａ菱換器１１１１Ｖｃよシアナログ変換された凌、出力
四のＬＰＦσりを経て出力端子０３１よ多出力する。Ｆ
ｉＡＭ（７）に対する人出力制御１１１．坤ちＥｌ／Ｗ
制御は前記書き込み及び読み出しクロックを入力とする
Ｒ／Ｗ切換回路圓によって、また、アドレス切換は該Ｒ
／Ｗ切？ＡＩ！ｌ！１路口滲で制鉤されるマルチプレキ
サ１１ンによってそれぞれ行なわれる。又Ａ−Ｄ変換器
（５）の出力に接続された波形接続制両回路（Ｗ’ａｖ
ｅｆＯｒｍＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏ／　　
Ｃ１ｒｃｕｉｔ）（ピッチ接＠回路月１（へ）は人力デ
ータを監視して出力信号波形の不連続が生じないように
、音声片の接続時に読み出しアドレスを制御するもので
あるが、具体的ＶＣは波形の接続部について相互相関関
数を計算し、この結ｙＡＶＣより続み出しアドレスを変
更側＋Ｍ１１するようＶＣプログラムされたマイクロコ
ンピュータシステム（ＣＰＵ　）で構成することが出来
る。

即ち、続み出されるデータの不連続位置は、各クロック
（資）波ｆｆ１（ｆｉ（ｆ２）及びデータワードの記遵
容岨σ」）１ζよって決まるので、ＣＰＵはこれをあら
かじめ知ることが出来るから、この不連続部分に先行す
る音声片の後瑞部のデータ（Ｘｐ）と、後続音声片の先
端部のデータ（ＹＩ））とにったたしｐ−０，１，２・
・・１．Ｍ−１１ｋ−Ｄ　、　１．２・・・、ａ−ｉ をｔ［＃シ、（ｔ！ｋ　）が最小になるｋを求め、これ
によって読み出しアドレスが子連＠点又はその近傍ＶＣ
連した時、読Ａ出しアドレスなｋＶｃ関連づけて制御１
１１　ｉ史する。この方法によって、波形のピッチ周波
数の不連続が生じることなく材用片？接続することが出
来る。

向、上述の説明から分かる如く、本願でｄう「ピッチ接
続」とはアナログｆ声佃号？ディジタル佃り゛に変換し
、先行音素片の後端部近傍のデータと後続音素片の先端
部近傍のデータと７１１′相対的にシフトさせて比較し
、先行音系片に後続音素片が最も滑めらかＶＣ接続され
るよう後続音素片のブータラｄ己１筑手段からクロック
・アクトして、先行音素片と後続音素片と？清めらかに
接続する波形接続法？いうものとする。

また第５図ＶＣ於いて、入力端子ｆ２１　ＶＣＭｉ続す
るＬＰＦ［３Ｊはこの拙サンプリング回路で不可避の折
り返し雑音を除去する為に必要な音声１ｄ号帯域フィル
タである。

さて一般に音楽イｄ号を含む音声帯ち・のスペクトルは
、例えば第４図のピアノの瞬時スペクトル図ｆＣ見られ
るように個数の共振周波数を何しているので、かかる従
来の如さ単一の回路による場合、どの尚波数帯域のピッ
チを接続するかは晋實上直要な問題である。−Ｖにはで
さる丈低い箇波敢敗分１Ｃ右目してピッチ接続すること
が、前ｄ己ピッチの連続性の点から音貧上好ましいが、
低域僧号成分のみ１Ｃよる処理は、これＶＣＣ青畳る高
い周波数成分の信号を含めて接続処理することが困難と
なり、低域成分は連続接続され゛〔も、高域成分１Ｃよ
る伺リレベルの不連続やピッチの不連続が缶じたりする
。

かかる問題を解決する力ｆ大として、出願人は先に特願
昭５６−２０５９５５号（１１Ｂ相５６年１２月１８日
付）　１１．ｑ秒間波数７Ｒ挨装置」を提案した。

即ち、処理されるべき音声伯′Ｐ３Ｆｒ：帯域万割フィ
ルタで複数の帯域に分割し、各間々の帯域内でそれぞれ
前述の接祠処理なする方法を提案した。しかし、この方
法は個々の帯域に複雑なピッチ接続回路〔波形接続制砥
回１Ｎｒｔ１６１と同じ〕（例えばマイクロコンピュー
タ回路〕を含むので、装置全体として比較的大規模かつ
高価なものとならざる？得ない。又音栗信号に放ては、
各周波数成分間の時間位相関係が楽音構成上きわめて厄
要であるのに対し、上記帯域分割方式でに、個々の帯域
で独立にピッチ接続が行なわれる結果、各帯域間の時間
的位相関係が頂なわれるという欠点？有する。

（ハ）　目かＪ３よび構成 本発明はかかる欠点を改善し、比較的単純な構成で帯域
分割処理を行うことにより音質劣化の少ない周波数変換
装置を提供するものである。

に）実施例 第５図と共に本発明の基本構成について説明する。弔５
図は帯域を２分割する場合を例としている。図ＶＣ放て
（１７）は音声信号の入力端子、ｌｌ８１［９１は音声
帯域ｆａ０：２分割するＬＰＦ及びＨＰＦ、＋２０は該
ＬＰＦ［縦続する周波数処理回路であり、前述の第６図
と同様のピッチ接続を含む処理同格である。

則は第２因と同様の接続、即ちピッチ接続を含まない通
常の周波数又換処理回路である。更にこの回路（２Ｉ）
に信号のレベル不連続によるｉ＜ｎｒ続雑音？除去する
接続部処理回路のが接続され、該回ｂｕａの出力及びｎ
ＩＪ記周波数処理回路団の出力ｔま各出力フィルタシ場
及びＣ川を経て加算回路＋２５１により加算され、出力
端子１２６１より音声出力するものである。即ちこの構
成によれば、まず音声信号の低周波成分についてに周波
数処理回路ｔ、７０１ｖｃよりピッチ接続を含む力 音声川波ａ曵換処理？受ける。この人力、出クロッ＝７
９７ りｌｉ！ｉ１波数を（ｆｔ）、（ｆ２）とする。また高
域力 を（ｆ１’）　ｌ　（ｆ２’）とするが、ここで、ｆ　
＋　／ｆ２　ｗ　ｆ　１’／ｆ１　　　・・・・・・・
・・・・・（２）となる様ｉＣ（ｆｉ’）　、　（ｆｌ
）を定める。但し信号の除去又は楡り返しを行う音声片
の良さ及び接続タイミングは低周波伺υ・と同じとなる
ように、低減側により側副される。かかる単純な同波数
ｆ？Ａ処理により生じる高域側の接続部のレベル不連続
の影響を防止し、断続ノイズ音の発生を防ぐ為接続部処
理回路１２２＋は例えば接続点の近傍の短時間のみ債リ
レベルを減衰させるような利得側（２）回路？用いるこ
とが出来る。

この様に本発明に、１１域叫ではピッチ接続処理を行わ
す、接続タイミングを低減側より制御されるのであるが
、この結果高ｒｉ、域間の借りの時間的位相が仙なわれ
ることは無い。

第６図は史ＶＣ呼細な具体的実施例である。第６因に於
て、Ｂ（））は音声入力端子、３υ及び（幼はそれぞれ
低域２よひ高域に帯域を２分割するＬＰＦ及びＨＰＦで
ある。これにょシ帯域分割された音声信号Ｉま、それぞ
れチングルホールド回路ζ′個、（ロ）でサンプＩし保
持され、Ａ　−Ｄ　変換ｇ’ｉ　Ｃ４５）、＋３６１　
’ｋ　４ｆｉ　１：、ＲＡＭＣ５η４’１８１　ｒ記・
臆され、次いでＤ−Ａ変換器（檜、（１（１出力フイル
タ（４υ、（４２１を経て高域（ｉｄ’）のみ−圧制曲
１可変利得増幅回路（４３を介し、各出力が加算回路ｆ
４４）で重畳されて出力端子（４５）から出力する。

次ＶＣ（４６）はりａツク筒波数（Ｍｆｌ）の畔き込み
クロック発生器（４７）は同じ（Ｍｆ２（Ｍは正整数ン
の読み出しクロック発生器である。クロック発生滞靴・
１０のクロック出力は高域側ｊのＡＤ変換器（３６）を
クロック制御し、クロック発生６（４７）のクロック出
力はＤ−Ａ変換器（４αをクロック制御する。またＭ分
周回Ｆ＠ｔ４８１の出力に低域側のＡＤ変換器印をクロ
ック制御し、Ｍ分周回路（＝Ｉ９Ｊの出力は低域側のＤ
　−Ａｉ換器６１をクロック制御する。音声帯域が２分
割されるこの実施例の場合、Ｍ〜２として高域側の各ク
ロックを低域側の２倍にするのが晴通である。谷りロン
ク（ｆｌ）（ｆ２）は、それぞれ図示の叩く低域側の潜
さ込みアドレスカウンタ（５０）：ｕよひ読み出しアド
レスカウンタ（５１＋ｉ’ｊ印加され、また同じくクロ
ック（Ｍｆｌ）は高Ｍ、ｌｊの書さ込みアドレスカウン
タ（５２１ｒ（印加され、クロック（Ｍｆ２）は続人出
しアドレスカウンタ（５３）に図示の如く印加さｆＬる
。又低域側υよひ高域側の１１　／　Ｗ　９Ｊ替回路５
４）および６５）、更にマルチブレキサ（５０および６
カの動作も第５図で説１’Ｊ１したものと同一である。

更に低域側のピッチ接続を含む波形接続制御回路（Ｃｏ
ｎｔｒｏｌ’　　Ｃ１ｒｃｕｉｔ）　４５８））：１同
様ＫｔＭ１１１１の音？　Ｇ１号片について接続処理演
算な行い、この結果にもとづいて各読み出しアドレスカ
ウンタ（５１）及びｕ’ｉ３）　ｆ＆０：制神する。同
時にこの演算貼來による高域匝イｓ８の接続タイミング
にあわせて、接続時点で゛磁圧が０となりそのＭｉＪ後
で急激に電圧が１ＶＣなる制６１１１電圧を発生して、
これにより前記電圧制御可斐利得積幅器（４３７ａｌ−
制御して接続点の憑幅を瞬時減衰させる。向この構成ｖ
ｃｉては、当然のこと々がら高域側のＲＡＭ關の記憶容
電は低域側のＭ倍である。

又、高域側の接続処理凹路（４んは本実施例の如く振幅
側（＋Ｕ＋を行うほか、信号の接続部ＶＣおいてイＷり
振幅か苓となるように飼却し叱り、或はｆＢ号が苓とな
る時点で接続する方式、いわゆるゼロクロス方式と称せ
られるものなどがある。

罰、以上の実施例では帯域分割数を２としたが、３以上
であっても、最低周波数帯域をピッチ接続を含む周波数
変換回路し、これ以外の帯域を接続部処理回路により信
号処理することにより同様に信号波形を清めらかに接続
することができる。

（ホ）効果 本発明に比較的単純な回路で帯域分割型の周波数変換回
路を構成でき、而も高域および低域信号の時間位相が変
化することが無い特徴がある。

また、高域側で波形が清めらかに接続されるようピッチ
接続を行なわないという欠点＃ばあるが、もともと楽音
信号に於ては共振周波数が整数比となっている事が多い
ので、各帯域偶号曲の時間位相関節さえ維持できれば、
この欠点による影響は実用上無視できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は儲秒間・波数の変換装置の原理２説ＬＩＪする
ためのグロック図、第２図は同装置？説明するための図
面、第５因は従来の信号１司波数変換装置に使用する＠
秒間波数変換凹路を示すブロック回路図、第４図はピア
ノの瞬時スペクトルを示す図面、第５図は本発明の漬け
周波数変換装置を示すブロック回路図、＠６図は同装置
の具体内凹１俗構成を示すブロック−］略図である。 ０７ｊ１犯・・・入力端子、＋ｌ８１１３Ｉ）・・・Ｌ
、　Ｐ　Ｆ　、　ＩＩ！Ｉｆ：（力・・・ＨＰＦ。 （２０）・・・周波数処理回路、（２Ｉ）・・・Ｉｔｉ
１波数変換回路、ｔ２ａ＋４．ｓ・・・接続部処理回路
、＋２３＋　Ｉ２４）ｌ　］ｌ　（４２）・・・Ｌ　Ｐ
　Ｆ　、　（２５１（４４１・・・加算回路、＋２６１
　＋４５）・・・出力端子、（５〜・・・波形接続制御
回路。 州お゛管富 ３ 区 嘴？ Ｕつ １か

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆ　１１　（ａ）音声借りを複数の帯域に分割する複数
   個の帯域分割回路と、 （ｂ）前記帯域分割回路により帯域分割された信号をみ
   さ送入クロックに従ってサンプリングして記憶手段に記
   よ・λし、読み出しクロックに従って該記は手段の記憶
   信号を順次読み出す際、前記身さ込みクロック周波数と
   読み出しクロック周波Ｍｋ変えて、これら画周波数の比
   によって前記記・１１手段に入力される信号の周波数を
   変換する複数個の周波数変換回路と、 （０）前記帯域分割された信号の内、周波数の低い帯域
   路の周波数変換回路による周波数入換信号の接続部を円
   滑に接続処理する波形接続詞１Ｉ１１］口路と ？備え、該波形接続制叫ｊ回路により前記周波数の低い
   帯域路以外の帯域路の音声信号処理手段を制御すること
   ？特徴とする音声信号の周波数変換装置。 （２）音声（８ｊ＋処理手段が電圧制御１１ｊ町変利得
   積幅回路である待山−ｄ〜求の軸囲第１項シ′、記載の
   音声借りの周波数変換装置。 （３〕　　音声借は処理手段が信号の接続部ｌこおいて
   １ぼり山幅が苓となるゼロクース制砒１す」路である特
   許請求の範囲第１項ＶＣ記載の音声借りの周波数変換装
   置。