JPS61289576A - 音声信号増減装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、テープ、レコード、コンパクトティスク、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Ｋ、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ｎ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、６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６°パケツトブリゲー
トデバイス″′（以下ＢＢＤと略称する）などを用いた
遅延器３０１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６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ｅは演算増幅器を用いた加算器６０１とロー
パスフィルタ８０２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ｔｄは遅延器３０１を構成するＢＢ
Ｄの段数Ｎと発振器３０２の発振周波数ｆｃによって決
まり、その値は次式で算出できる。

ｔａ　＝Ｎ／　（２ｆｃ　　）　　　　　　　−−−−
・・０）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（ｌは遅延器４０１０ＢＢＤの段数
Ｎ、発振器４０２の発振周波数ｆｃ　、によって算出で
きる。

ｔａ　＝Ｎ　　／　（２ｆａ　　）　　　　　　−−−
・・・（２）そして、遅延時間ｔ（１は可変抵抗器４０
３の調整によって発振周波数ｆ′。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
を収納したノ・−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６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６０１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６０
１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θ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θ０２で抽出する
。

つぎに、混合手段７で減算部６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４“パケットプリケートデバイス”（以下Ｂ
ＢＤ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および発振器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（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チヤ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つノ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
吉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２
００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３
０１によって遅延される。その遅延時間ｔｄは遅延器３
Ｑ１を構成するＢＢＤの段数Ｎ１発発振器０２の発振周
波数ｆｃ　により次式で算出される。

ｔａ　＝Ｎ／　（２ｆｃ　　）　　　　　　−−・−（
３１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（１は遅延器４０１を構成するＢＢＤ
の段数Ｎ　と発振器４０２の発振周波数ｆｃ’とにより
次式で算出できる。

なお、発振周波数と遅延時間との相対関係はっぎのよう
になる。

ただし、Ｎ、、＝Ｎ　　とする。

すなわち、（６）式（θ）式（′７）式に示したように
第１の遅延手段３の遅延時間ｔｄに対し第２の遅延手段
４の遅延手段ｔｄ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ｔｏとし、 ｔ０＝ｔｄ−ｔｄ　　　　　　　　・・印・（８）のよ
うな関係が成立するようにｔｄ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Ｋ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す、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１ｏ１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
１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１Ｑｏ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、１ｏｏ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１ｏ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１゜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。

同振幅釦て記録媒体（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１ｏ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犬きくなるように可変抵抗器１
３１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、別の用途としてパックグランドミュージック（Ｂ
ＧＭ）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３ｏ１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
）Ｋで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
コンピュ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
の割合全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。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。