JPS62263800A - 音声信号減衰装置 - 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、コンパクトディスク、ビデオ機器の再生時や
テレビ、ラジオ等の受信時においてマルチチャンネル信
号（またはステレオ信号）を演算処理し、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減衰させ、
歌唱練習を容易にする音声信号減衰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。このような媒体を用いて歌の練習を
行なう際に、最初は慣れていないのでプロ歌手の歌声が
入っているのが最も適しているが、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。この状態を解決するため
に俗称パカラオケパと呼ばれるテープが市販されている
。

この種のテープには、伴奏のみが記録されたものやプロ
歌手の歌声と伴奏音が別々のチャンネルに記録されたも
のがある。そして、ユーザーの好みによって希望するチ
ャンネルをカラオケ装置を用いて再生することができ、
己。しかしながら上記テ−プは新曲が発表されてから市
場に出るまで（で長期間かかることや自分の好みの曲が
容易に入手でき々いこともある。

以上のようなニーズを満すべく、従来はつきのような音
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３図は従来の音声信号減衰装置のブロック構成図
である。１人はマルチチャンネル信号（またはステレオ
信号）の第１の信号の入力端子、１Ｂは第２の信号の入
力端子である。

２は第１の遅延手段、３は第２の遅延手段、４は減算手
段、１１は出力端子である。第１の遅延手段２は例えば
電子式遅延素子゛パケットブリゲートデバイス″（以下
ＢＢＤと呼称する）などを用いた遅延器２０１と、クロ
ック信号を発生する発振器２０２で構成している。第２
の遅延手段３は遅延器３０１と発振器３０２２発振周波
数調整用の可変抵抗器３０３で構成している。そして、
遅延器３０１は遅延器２０１と同じＢＢＤを用いている
。減算手段４は演算増幅器で構成している０このように
構成された従来の音声信号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マルチチャン
ネル信号（以下ステレオ信号と呼称する）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、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とする。上記ステレオ信号の第１
の信号を入力端子１人に、第２の信号を入力端子１Ｂに
供給する。入力端子１人の信号は第１の遅延手段２で、
一定時間遅延される。その遅延時間ｔｄは遅延器２０１
を構成す、９８ＢＤの段数および発振器２０２の周波数
によって決まる。同様に他方の入力端子１Ｂの信号は第
２の遅延手段３によって遅延され、その遅延時間ｔｄ’
は遅延器３０１を構成しているＢＢＤの段数および発振
器３０２の発振周波数によって決まる。そして、可変抵
抗器３０３の調整により発振器３０２の発振周波数を変
えることにより、遅延時間ｔ’ｄを可変制御することが
できる。

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人および入力端子１Ｂ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一時間
関係が元の状態と異なってくる。この状態を防ぐために
第２の遅延手段３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ごとく補償する。

つぎに、第１の遅延手段２の出力と第２の遅延手段３の
出力とは減算手段４で減算される。いま、第１の遅延手
段２の出力と第２の遅延手段３の出力とにおいて音声信
号が同位相に調整された状態とすれば、減算手段４で音
声信号は減算されて減衰する。一方、伴奏信号について
は第１の遅延手段２の出力および第２の遅延手段３の出
力においても位相が異なっており（ステレオ信号の伴奏
は元の状態においてもチャンネル間で異なっている）、
減算手段４では減衰されずに出力される。

したがって、ユーザーは出力端子１１に接続１〜た拡声
装置（図示せず）で音を聴きながら、可変抵抗器３０３
を調整して音声信号成分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できる。

発明が解決しようとする問題点 上記構成の従来の音声信号減衰装置ではつぎのような問
題点を有していた。すなわち、記録媒体や放送媒体等の
ステレオ信号形成方法として、音声信号はそれぞれのチ
ャンネルに同位相に保たれていたとしてもそれらの再生
手段や受信手段の性能の不安定さやバラツキにより位相
関係が時々刻刻変化しており、可変抵抗器３０３をそれ
に合せて調整することは困難であった。そのため、音声
信号が十分に減衰できないという問題があった。

また、最近のコンパクトディスクプレーヤやレーザーデ
ィスクプレーヤ等は回転機構系ならびに光学系の性催が
安定しており、ステレオ信号に含まれる音声信号のチャ
ンネル間位相差は時々刻々変化していても従来のカ七ノ
トテーププレーヤエり少なく安定している。そして、ラ
ジオやテレビ受信機等でも機構系がなく性能が安定して
おり位相差ずれはテーププレーヤに比較して少ない。こ
のようなメディアを用いて音声を減衰させる場合にも、
従来方式では可変抵抗器３０３を調整しなければならず
操作が複雑であるとともに装置の構成が複雑でかつ高価
であった。

その上に、ラジオやテレビを受信している場合には、可
変抵抗器３０３を調整している間に必要とした歌の放送
が終ってしまうという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑み、簡単な構成により調整の繁
雑さを解消するとともに、音声信号の減衰動作が安定し
て得られる音声信号減衰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に本発明の音声信号減衰装置
は、マルチチャンネル信号の第１の信号と第２の信号を
加算演算することにより上記第１もしくは第２の信号と
位相差の少ない加算出力を合成し、この加算出力と第１
もしくは第２の信号との減算演算により音声信号を大き
く減衰させるとともに、調整操作の解消ならびに装置の
簡易化を図ることができる構成を備えたものである。

作用 本発明の音声信号減衰装置は、加算手段によりマルチチ
ャンネル信号の第１の信号と第２の信号を加算演算し、
加算手段の出力に含まれている音声信号成分と第１もし
くは第２の信号に含まれている音声信号成分との位相差
を少なくするとともに、減算手段で加算手段の出力と第
１もしくは第２の信号とを減算演算することにより音声
信号の減衰作用を高めるものである。また、調整操作を
不要にし操作性の改善ならびに装置の構成の簡易化をは
かるものである。

実施例 以下、本発明の一実施例の音声信号減衰装置について図
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減衰装置の
構成図である。１人はマルチチャンネル信号の第１の信
号が供給でれる入力端子、１Ｂはマルチチャンネル信号
の第２の信号が供給される入力端子である。６は加算手
段であり、演算増幅器を応用した加算演算器５０１で構
成する。４は減算手段であり、反転増幅器４０１および
演算増幅器４０２を用いた加算演算器４０２で構成する
。

なお、上記加算手段５および減算手段４は他の演算増幅
器（図示せず）を用いて構成することも可能である。

そして、加算手段５は入力端子１人および１Ｂの信号を
加算し、減算手段４は加算手段５の出力と入力端子１人
の信号とを減算するように構成する。

以上のように構成された音声信号減衰装置の動作につい
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
、音声信号はそれぞれのチャンネルに存在した相互に関
連のあるマルチチャンネル信号、例えばステレオ信号を
本装置の入力信号とする。

ところで、一般にステレオ方式では二つの信号間におい
て音声信号を同位相・同振幅にすることが多い。これは
、各チャンネル間で音声信号の位相や振幅が大きく異な
っていると、ステレオ再生した場合に音声の音像が中央
に定位せず、いずれか一方のチャンネルへ移動したよう
な位置に再現されたり、不安定に変化するという問題が
生ずる可能性があり、この問題をなくするために上記同
位相・同振幅に設定している。また、ステレオ信号をモ
ノラル再生した場合には、音声信号のチャンネル間位相
差があると相殺されて元の大きさよりも小袋くなるとい
う問題も生ずる。これを防ぐためにも、一般に音声信号
は各チャンネル間で同位相・同振幅になるよう形成され
る。これに対して、伴奏信号は臨場感を出すためにステ
レオ信号のチャンネル間で別々の楽器信号を入れたり位
相差が生じ６ように形成することが多い。

上記Ｑように、基本的には音声信号が各チャンネルで同
位相・同振幅になるようにステレオ信号を形成すること
が多いが、これに対して、最近の音響効果技術の進歩に
よって音声信号の位相および振幅を時々刻々あるいは周
波数成分によってチャンネル間で少し差を持たせたエフ
ェクターと呼ばれる装置を用いてステレオ信号を形成す
ることもある。この装置を用いると音声に広がりや奥行
感などが生じ臨場感を高めることができる。この場合に
は、音声信号がチャンネル間で同位相・同振幅には必ず
しも形成されていない。

また、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は機器の性能差。

バラツキ、不安定要因などによって、再現されたステレ
オ信号のチャンネル間に元の状態と異なる位相差あるい
は時間差が生じることがある。例えば、カセット式テー
ププレーヤでは音声信号の各チャンネル間位相差が３０
度から４６度程度で待時刻々変化したり、コンパクトデ
ィスク（ＣＯＤ）プレーヤではデジタルフィルタの影響
のため周波数によって１０度から１５度位の位相差が生
じることがある。

本発明の音声信号減衰装置では、上記位相差があっでも
その影響を少なくし、演算処理によって音声信号レベル
を安定に減衰させるものである。

つぎに各部の詳細な説明を行なう。

加算手段５は、入力端子１人に供給されたマルチチャン
ネ／Ｌ／信号（以下ステレオ信号と呼ぶ）の第１の信号
と入力端子１Ｂに供給された第２の信号の加算演算を加
算演算器６０１で行う。

いま、音声信号について述べる。入力端子１人における
音声信号成分をｖｌ、入力端子１Ｂにおける音声信号成
分をＶ２．　Ｖ、とｖ２における位相差をｖｌ　　を基
準にしてφ、加算手段５の出力端子５５０２における音
声信号成分ｋ　ｖ５　＋音声信号の周波数をｆとし、こ
れらかつぎの関係にあるものとする。

Ｖ、＝Ｊｓｉｎ（２πｆｔ）　　　　　　　−−−−−
−−−−（１）ｖ２＝Ｅ２Ｓ工ｎ（２πｆｔ＋φ）−・
−・−印−（２）ただし、Ｅ、はＶ、の波高値、Ｅ２ば
ｖ２の波高値、ｔは時間である。また、ＥｌとＥ２ばほ
ぼ等しいとする。

加算手段５は、（１）式と（２）式の加算演算を行ない
、その出力ｖ３はつぎのようになる。

Ｖ３：（２に、）（ｓｉｎ（ωｔ＋φ／２）ｃｏｓ（−
φ／２））　　　　　　　・・・・・・・・・　（３）
ただし、ω＝２πｆ また、（３）式はつぎのように表すこともできる。

Ｖ３＝（（２に、）ｃｏｓ（−φ／２））（ｓｉｎ（ω
ｔ＋φ／２）） ＝Ｅ　　（ｓｉｎ（ωｔ＋φ／２））　　　　　−＝・
・・−（４）ただし、Ｅ３＝２］Ｅ、Ｃ０８（−φ／２
）すなわち、（４）式に示すように加算手段５の出力ｖ
３は、入力信号の位相差φによって波高値Ｅ３　および
第２項の時間項が変化するが、位相差φの半分にその影
響度合いが軽減される。そして、位相差φが零に近い領
域では、波高値Ｅ３の変化の割合が少なくなる。このよ
うに、本発明の第１の特徴は加算手段５で、はぼ同じレ
ベルの信号を加算演算することにあり、上記効果が得ら
れる。これを演算比率と呼ぶ。

なお、これらの関係をベクトル図で示したのが第２図で
ある。Ｖ４．Ｖ、、およびｖ３ならびにφは第１図にて
説明したものであり、ｖ３は、ｖｌに対してφの半分だ
け進んでいることがわかる。

つぎに、減算手段４の動作について説明する。

反転増幅器４０１は、加算手段５の出力ｖ３の極性を反
転するとともに利得Ｇを設定できるものとし、出力ｖ５
を生ずる。

すなわち、 Ｖ５＝（−Ｇ）Ｖ５　　　　　　　　　　・−・−・−
・−（５）の関係が成立する。

加算演算器４０２は、反転増幅器４０１の出力ｖ５と入
力端子１人の信号ｖ１　　との加算演算を行う。その結
果、出力端子４０３には、加算手段５の出力ｖ３と入力
端子１人の信号ｖ１　　とを減算演算した出力ｖ６が生
ずる。これらの関係を理論式（１）　、　（４）　、　
（５）を用いて示すとつぎのようになる。

Ｖ６＝Ｖ、＋Ｖ、、＝Ｖ１−Ｇｖ３ ＝Ｅ　１Ｓ　Ｌ　ｎ　（（ＺＪ　ｔ　）　−ＧＥ　ｓ　
（Ｓ　Ｌ　ｎ　（（ＩＪ　ｔ＋φ／２））＝Ｅ　１Ｓ　
ｌ　ｎ　（ωｔ　）　−Ｇ　（２Ｅ　＋　ＣＯＳ　（−
φ／２））（Ｓ工ｎ（ωｔ＋φ／２））　　　　・・・
・・・・・　（６）（６）式においてつぎの条件を設定
する。

２Ｇｃｏｓ（−φ／２）キ１　　　　　　　　・・・・
・・・・・　（７）（７）式を用いて（６）式を表すと
つぎのようになる。

Ｖ　６　＝Ｅ、　　５ｉｎ（ａ）ｔ）　−Ｅ、　　（ｓ
ｉｎ（ωｔ　＋φ／２）キ（２Ｅ、５ｉｎ（−φ／４）
）ｃｏｓ（ωｔ＋φ／４）・・・・・・・・・　（８） すなわち、（１式の条件を満しておれば（８）式が成立
し、振幅項である（８）式の第１項（（）内の意味）は
位相差φの影響が４分の１に軽減される。したがって、
位相差φが零に近い状態では、第１項の振幅項がほとん
ど零になり、（１）式および（２）式で示した第１の信
号ｖ１および第２の信号ｖ２より大幅に減衰しているこ
とがわかる。また、位相差φが零でない場合にもその影
響度合が４分の１に軽減されるため、ｖ６はＶ、および
ｖ２よりも減衰している。位相差φが１２０度に達した
ときには、（８）式の第１項の振幅項の大きさがＥｌに
なり、ｖｌもしくはｖ２とｖ６の大きさが同じになる。

通常のカセットテープレコーダでは位相差φが４０度以
下位であり、最悪でも３分の１（１Ｑデシベル）減衰さ
れる。また、コンパクトディスクプレーヤでは音声信号
領域で位相差φが最大１５度位生じる場合もあるが、こ
の場合では、約１０分の１（２０デシベル）減衰される
。そして、平均値にはさらに大きな減衰効果が得られる
。

これらの関係を、第２図に示したベクトル図で説明する
。ベクトルｖ５は反転増幅器４０１の出力であり、ベク
トルｖ６は加算演算器４０２の出力、すなわち減算手段
４の出力である。これらの関係からもベクトルｖ６がベ
クトルＶ、あるいはｖ２よりも減衰していることがわか
る。

なお、（７）式の条件について説明を補足す８０位相差
φに対してその影響は２分の１に軽減されるとともにそ
の余弦の値になることからほとんど変化せず、反転増幅
器４０１の利得Ｇを設定することにより（７）式を満す
ことが出来る。そして、この利得Ｇを総称として演算比
率と呼ぶ。

本発明の第２の特徴は、上記説明のように加算手段５で
マルチチャンネル信号の第１の信号と第２の信号を加算
演算し、加算手段５の出力と第１の信号との減算演算を
減算手段４で行なうとともに、減算演算時の演算比率を
反転増幅器４０１の利得Ｇで設定していることにある。

したがって、音声信号に対して大きな減衰効果が得られ
るものである。

なお、第１図に示した一実施例では演算比率を反転増幅
器４０１の利得Ｇで設定しているが、加算演算器４０２
に供給する第１の信号（入力端子１人からの信号）を増
幅器（図示せず）等を介して供給し、その利得で演算比
率を設定することも理論上可能（説明省略）であり、ま
た、加算手段５の利得を調整して演算比率を設定する構
成も可能である。これらヲマとめて述べると、減算演算
する際にそれぞれの信号の大きさがほぼ一致するように
演算比率を設定すれば大きな減衰効果が得られることに
なる。

また、第１図に示した一実施例ではアナログ回路構成に
しているが、マイクロコンピュータ（図示せず）を用い
てデジタル演算することにより同様の作用効果を得るこ
とも可能である。

つぎに、伴奏信号について説明する。第１図の入力端子
１人および１Ｂにはステレオ構成の伴奏信号が供給され
る。この伴奏信号はそれぞれ複数の楽器信号で形成され
、それぞれのチャンネル間で位相および振幅が時間的に
異なっており、加算手段５ならびに減算手段４で演算処
理してもほとんど減衰されず、出力端子４０３に合成さ
れて出る。

したがって、音声信号成分は減衰され、伴奏信号成分は
減衰されないので、この出力を拡声しながら歌の練習を
することができる。そして、歌唱力を向上させることが
できる。

上記本発明の音声信号減衰装置の効果を明確にするため
に、従来の装置の効果を説明する。

第３図において、入力端子１人２よび１Ｂには第１図の
場合と同じステレオ信号の第１の信号と第２の信号が供
給されているものとする。そして、それらの音声信号成
分は（１）式および（２）式にて示したものと同じとす
る。第１の遅延手段２と第２の遅延手段３でそれぞれの
信号が遅延され、第２の遅延手段３で遅延時間を手動調
整できるが、記録媒体の再生時や受信機の受信時には機
器の性能のバラツキ、不安定要因等によって時々刻々位
相差が生ずる。これを手動調整で補正することは困難で
あり、結果として第１の遅延手段２の出力に含まれる音
声信号と第２の遅延手段３の出力に含まれる音声信号と
の間には常時、位相差φが生じている。

すなわち、第２の遅延手段３で遅延時間を調整すると定
常的な位相差のみ吸収できるが、時々開側変化している
位相差φは吸収できないことになる。したがって、減算
手段４で減算しても音声信号はあまり減衰されないこと
になる。

この状態を本発明の装置とその効果を対比するため、第
１の遅延手段２の出力に含東れる音声信号を（１）式で
示したものと同じｖｌであると仮定し、第２の遅延手段
３の出力に含まれる音声信号成分を（２）式で示したも
のと同じｖ２であるとし、それらの間に位相差φが時々
刻々変化しているものとする。そして、減算手段４の出
力端子１１における音声信号成分をｖ７　とすると、つ
ぎのようにな′）□ Ｖ、＝Ｖ、−Ｖ２ ＝Ｅ１ｓｉｎ（２；ｒｆｔ）−Ｅ２ｓｉｒ＞（２ｙｒｆ
ｔｉ−φ）・・・・・・・・・　　（９） いま、 Ｅ１キＥ２　　　　　　ω＝２πｆ とし、（９）式を演算すると Ｖ、＝（２Ｅ、５ｉｎ（−φ／２））ｃｏｓ（ωｔ＋φ
／２）・・・・・・・・・（１０） となる。

（１ｏ）式と（８）式を比較すると、位相差φの影響度
合が大きく異なることがわかる。（１ｏ）式では位相差
φの２分の１の影響であり、（８）式では位相差φの４
分の１の影響である。いま、位相差φが４０度にな−た
とすると、（１０）式では第１項の振幅項が約３デンベ
ルしか減衰しないが、（８）式では振幅項が約１０デン
ベル減衰する。その差は約７デンベルあり、比率で述べ
ると（８）式の方が（１ｏ）式の約２分の１以下になる
。すなわち、本発明の音声信号減衰装置は、第３図に図
示した従来の装置よりも大幅に音声信号の減衰効果が高
いことになる。

したがって、本発明の音声信号減衰装置は従来の装置に
比較して音声信号の減衰効果大きく、伴奏だけの出力に
なることから、歌唱練習に非常に適しているといえる。

また、従来の装置の第１の遅延手段２あるいは第２の遅
延手段３を、本発明の装置では必要としないので装置の
構成が簡単になるというすぐれた効果をもっている。

さらに、本発明の装置では調整手段が不要であり、操作
性がすぐれているという特長をもっている。したがって
放送電波を受信しているときにも常に動作しているので
、必要な曲にすぐ対応できる。これに対して、従来の装
置では、第３図の可変抵抗器３０３を調整しなければな
らず、調整している間に必要な曲の放送が終ってしまう
ことがある。このように操作性が大きく改善されている
。

発明の効果 以上のように本発明の装置は、マルチチャンネル信号の
第１の信号と第２の信号を加算手段で加算演算し、第１
の信号もしくは第２の信号の少なくともいずれか一方と
加算手段の出力とを減算手段で減算演算し、減算手段へ
供給される信号レベルが同等になるよう加算手段もしく
は減算手段の演算比率を設定していることから、第１の
信号および第２の信号に含まれる音声信号に位相差があ
っても安定に大きく減衰できるというすぐれた効果を有
する。

また、加算手段と減算手段で構成していることから、装
置の構成が簡単になるというすぐれた効果を有する。

さらに、調整手段を必要とせず、放送電波受信時にただ
ちに動作することから、必要の曲の音声を減衰させるこ
とができるというすぐれた効果を有する。

その上に、上記各効果とあいまって、音声信号のみ減衰
させ伴奏信号は減衰させないことから、歌唱練習に適し
ているというすぐれた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における構成図、第２図は動
作を説明するためのベクトル図、第３図は従来例のブロ
ック図である。 ４・・・・・・減算手段、６・・・・・・加算手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第　２　図 ＋２７０＠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相互に関連のあるマルチチャンネル信号の第１の信号お
   よび第２の信号を加算演算する加算手段と、第１の信号
   もしくは第２の信号の少なくともいずれか一方と加算手
   段の出力信号とを減算演算する減算手段を有し、上記加
   算手段における入力信号レベルをほぼ同じレベルで加算
   するよう演算比率を設定するとともに、上記減算手段に
   おける入力信号レベルをほぼ同じレベルで減算するよう
   演算比率を設定したことを特徴とする音声信号減衰装置
   。