WO1999003199A1 - Processeur de signaux vocaux - Google Patents

Description

明 細 書 音声信号処理装置 技術分野

本発明は音声信号処理装置に関し、 例えば音声入力信号を混合する際に入力信 号の周波数特性及び振幅を操作するオーディ ォ ミ キサ等の音声信号処理装置に適 用して好適なものである。 背景技術

従来、 音声信号処理に用いられるオーディオ ミ キサは、 入力される音声信号に 対して周波数特性を操作するフィルタ等で構成される周波数操作部及び入力音声 信号の振幅を操作するフェイ ダ等ゃ一般にダイ ナ ミ ック スと呼ばれる振幅操作部 をそれぞれ設けており、 これにより入力される音声信号の周波数特性及び振幅に 対して一般にエフェク ト処理と呼ばれる信号処理を行っている。

エフェク ト処理において周波数特性を操作する場合、 例えばフィ ルタ による信 号成分の除去及びィ コ ライザによる信号成分の強調という 2つの異なる周波数操 作の順番を入れ替えても、 その結果得られる信号の周波数特性は同じになる。 と ころで音声信号がオーディ オ ミ 牛サに対して所定の閾値以下で入力される場 合、 例えばコ ンプレッサによって音声信号に対して振幅操作しても音声信号の振 幅に変化が現れることはない。 これに対して、 例えばコ ンプレッサによる操作の 前段にィ コ ライザを設けて信号の所定帯域成分の振幅レベルをもち上げてから、 信号レベルが所定の閾値を越えるよう にした後に振幅操作を行う よう にした場合 、 出力信号の振幅は入力信号の振幅に対して変化する。 すなわちコ ンプレッサに よる振幅操作の前にイ コ ライザによる処理が有るとき と無いとき とで出力信号の 信号特性がそれぞれ異なることになる。 従ってォ一ディ 才 ミ キサにおいて信号処 理する場合、 予め振幅操作による影響を考慮して入力信号に対して振幅操作を行 う位置を所定の位置に固定しておく のが一般的である。

と ころで様々な周波数特性及び振幅特性をもった出力に対して振幅操作が行え るよう にするためにスィ ッチャを設けて、 任意の周波数操作及び又は振幅操作の ポイ ン ト にダイナ ミ ックスを切り換え接続し、 エフェク ト処理を行う ことが提案 されている。

すなわち図 3 に示すよう に、 ミ キサ 1 は入力端子 2 より入力される音声入力信 号 S 1 に対して入力 ト リ ム 3 によって音声入力信号の出力を微調整した音声信号 を、 周波数操作部 1 Aに出力して周波数領域毎に周波数操作を施す。

すなわち入力端子 2 よ り入力された音声入力信号 S 1 は信号本線 B Lを通じて フエイ ダ 7等の振幅操作部及び周波数操作部 1 Aによって構成される信号特性操 作部に送出される。 周波数操作部 1 Aにおいては、 まずハイ パスフィ ルタ （ H P F ) 4 によって信号の直流 （D C ) 成分や風の音等による低域ノ イ ズ成分が除去 され、 さ らに パスフィ ルタ （ L P F ) 5 によって信号の高域ノ イ ズ成分が除 去される。 さ らにイ コ ラ イザ （ E Q ) 6 によって例えば人の歌う声 （ボーカ ル） や楽器のシ ンバル等の特定の音を強調したり、 又は除去したりする。 そしてこれ ら周波数操作部 1 A各部による周波数操作の後、 音声信号はフユイ ダ 7 によって 出力レベルが調整され出力端子 8 よ り出力される。

また ミ キサ 1 は各入力端子 2、 入力 ト リ ム 3 ヽィ パスフィ ルタ 4 Ώ —パス フィ ルタ 5、 イ コ ライザ 6 、 フ エイ ダ 7及び出力端子 8間を各々切換えスイ ッチ S W 1 S W 7 を介して接続するよう になされている。 さ らにこれら切換えス ィ ツチ S W 1 S W 7 は各切換え端子をそれぞれマ ト リ ク ススィ ッチヤ 9 A及び 9 Bを介してダイ ナ ミ ック ス 1 0 に接続されており、 マ ト リ クススィ ッチャ 9 A及 び 9 Bをそれぞれ切り換え制御することによ りダイ ナ ミ ック ス 1 0 を各入力端子 2、 入力 ト リ ム 3 ィ パス フ イ ノレタ 4 ϋ —パス フ イ ノレタ 5 ヽ イ コ ラ イ ザ 6 フエイ ダ 7及び出力端子 8間の何れかのポイ ン ト にスイ ッチ ングによ り切り換え 接続するよう になされている。

因に入力端子 2、 入力 ト リ ム 3 、 フ エイ ダ 7、 出力端子 8及び各周波数操作部 を結ぶ信号本線 B Lを切り換え接続する切換えスイ ッチ S W ( S W 1〜 S W 7 ) は図 4 ( A ) に示すよう に、 各々 4つの切換え端子 1 1 A、 1 1 B、 1 2 A及び 1 2 Bによって構成されており、 例えばダイ ナ ミ ック ス 1 0が選択されたときは 図 4 (B) に示すよう に、 切換え端子 1 1 A及び 1 2 A同士及び切換え端子 1 1 B及び I 2 B同士が接続されると共に、 他のダイ ナ ミ ックス 1 0 に接続されない ポイ ン ト においては図 4 ( C ) に示すよう に、 切換え端子 1 1 A及び 1 1 Bが接 続され切換え端子 1 2 及び 1 2 Bが切り離された状態となる。

ダイ ナ ミ ック ス 1 0 は高い出力レベルを下げる リ ミ ッタ及びコ ンプレッサ並び に低い出力レベルに現れるク ロス ト 一ク等を力 ッ 卜するエキスパンダ及びゲ一 ト 等の信号振幅操作手段によって構成されており、 かく してミ ヰサ 1 は、 マ ト リ ク スス ィ ッチャ 9 A及び 9 Bによって各入力端子 2 、 入力 ト リ ム 3、 ハイ パス フ ィ ルタ 4、 σ —パス フ ィ ルタ 5、 イ コ ライザ 6、 フ エイ ダ 7及び出力端子 8 の何れ か任意のボイ ン ト における信号出力に基づいて入力される音声入力信号 S 1 に対 する出力信号の振幅操作すなわち出力レベルを設定することができる。

と ころでかかる構成のミ キサ 1 は、 任意の周波数操作部のボイ ン ト においてス イ ッチ S W 1〜 S W 6 を切り換えてダイ ナ ミ ッ ク ス 1 0 を信号本線 B Lに挿入接 続しているため、 ボイ ン 卜の切り換え時に伝送される音声入力信号 S 1 が途切れ た り、 またス ィ ッチャによる切り換えノ ィ ズが信号本線 B Lを伝送される音声信 号に混入する問題があった。

また、 マ ト リ ク ススイ ツチヤ 9 A及び 9 Bに設けられるマ ト リ クス状のバスは 構成が複雑な上コス トがかさむ問題がある。 また ミ キサ 1 に用いられるマ ト リ ク ス ス ィ ッチャ 9 A及び 9 Bは、 ス イ ッチ ングによるポイ ン ト切り換え時において 伝送される音声入力信号 S 1 の途切れを防ぐために切り換え信号に時定数をもた せるよう に構成する必要があり、 さ らにス ィ ッチヤの構成を複雑にする問題があ つた。 発明の開示 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、 信号特性操作部による周波数操 作及び又は振幅操作の信号出力を任意の選択ボイ ン トで切り換えて、 出力信号の 出力レ ベルを設定する際に、 伝送信号に対する切り換えノ ィ ズの混入を防止し得 る音声信号処理装置を提案しょう とするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、 音声入力信号を受けてその周波 数特性及び又は振幅特性を操作する 1 つ又は複数の信号特性操作手段と、 音声入 力信号の信号特性操作手段への入力段並びに 1 つ又は複数の信号特性操作手段の 出力段からそれぞれ信号出力を取り出す複数の信号線と、 複数の信号線の 1 つを 選択する選択手段の出力に基づいて選択された信号線から得られる信号出力に対 する出カレベルを決める制御信号を生成するレベル制御信号生成手段と、 選択し た信号特性操作手段の信号出力に基づいて出力レ ベルをレベル制御信号に応じて 調整して音声出力信号と して出力する出力レベル設定手段とを備えたことによ り 、 信号特性操作手段の内から選択した信号線による信号出力を取り出して音声入 力信号の出力レベルを操作するときに信号線の切り換え接続による切り換えノ ィ ズが音声出力信号に混入するのを防止し得る。 図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の実施の形態による音声信号処理装置の構成を示す略線的ブ ック図である。

図 2 は、 振幅操作の説明に供する略線図である。

図 3 は、 従来の音声信号処理装置を示す略線的ブ α ック図である。

図 4 は、 切換えスィ ツチの説明に供する略線図である。 発明の実施するための最良の形態

以下図面について、 本発明の実施の形態を詳述する。

( 1 ) ミ キサの構成

図 3 との対応部分に同一符号を付して示す図 1 において、 2 0 は全体と してデ ィ ジタル処理された音声入力信号 S 1 を処理する ミ キサを示し、 入力端子 2 より 信号本線 B Lに入力される音声入力信号 S 1 の信号レベルを入力 ト リ ム 3 によつ て微調整し、 さ らにハイ パス フ ィ ルタ 4 、 口 一パス フ ィ ルタ 5及びイ コ ライザ 6 の各周波数操作部 2 O Aを介して音声入力信号 S 1 の周波数特性を操作する。 さ らに周波数操作部 2 O Aから出力される音声信号をフ エイ ダ 7 を介して所定の出 カレベルに制御した後、 音声信号の出力レベルを下げるゲイ ン リ ダク ショ ン部 2 1 に出力する。

入力端子 2、 入力 ト リ ム 3、 ノヽィ パス フ ィ ルタ 4、 口一パス フ ィ ルタ 5、 ィ コ ライザ 6及びフ エイ ダ 7 の各出力は信号線 L 1 〜 L 6 によってス ィ ッチャ 2 2 に 接続しており、 さ らに当該スィ ッチャ 2 2 を介してレベル制御信号生成部 2 3 に 切り換え接続される。

すなわちス ィ ッチヤ 2 2 は各信号線 L 1 〜 L 6 をレベル制御信号生成部 2 3 に 切り換え接続することによ り、 レベル制御信号生成部 2 3 に対して入力端子 2、 入力 ト リ ム 3 、 フ エイ ダ 7、 出力端子 8及び周波数操作部 2 0 A各部の出力段に おける音声信号の信号出力を供給するよう になされている。

実際、 どの信号線を選択するかは音声信号処理の目的によって異なり、 例えば 放送用の音声出力信号を生成する場合には、 最終段の出力レベルが放送規定内の 基準に納まるよう に信号線 L 6からの信号出力に基づいてレベル制御する場合が 多い。

また C D ( C o m p a c t D i s k ) のレコ一ディ ング等の音声信号処理の 場合には、 例えば低域ノ イ ズ成分を除去した後、 必要な音声信号のみを取り出し てレベル制御するためにハイ パス フ ィ ルタ 5 の後段の信号線 L 3 を選択する場合 もある。 またこれとは逆にハイ パス フ ィ ルタ 5の前段の信号線 L 2 を選択するこ とによ り、 音声信号全体の出力レベルを下げた後に周波数操作するよう に設定す ることもでき る。

ス ィ ッチャ 2 2 の切り換え接続によって選択される信号線し 1 〜し 6 のいずれ かの信号線から得られる音声信号の信号出力を基に、 レベル制御信号生成部 2 3 は、 入力レベルに対する出力レベルを設定するための制御信号と して制御電圧 V c を生成する。 そして上記制御電圧 Vc は、 D S P (D i g i t a l S i g— n a 1 P r o c e s s o r ) で構成されるゲイ ン リ ダク ショ ン部 2 1 に出力さ れる。

この場合、 信号線から得られる入力レベルが所定の下限の閾値 V _{th l} よ り高く かつ、 上限の閾値 V _th2 より低いときには入力レベルをそのまま出力レベルとす る。 従ってレベル制御信号生成部 2 3 は制御電圧 Vc の値を 1 . 0 に設定する。 また信号線から得られる入力レベルが所定の下限の閾値 V _{th l} より低いとき又 は上限の閾値 V _th2 よ り高いときは、 レベル制御信号生成部 2 3 は出力レベルの 下げ量 （リ ダク ショ ン量） を計算し、 当該リ ダク ショ ン量に応じた制御電圧 Vc を生成してゲイ ン リ ダク ショ ン部 2 1 に出力する。 これによ りゲイ ン リ ダク ショ ン部 2 1 は入力端子 2、 入力 ト リ ム 3、 フエイ ダ 7、 出力端子 8及び周波数操作 部 2 0 A各部の出力段における音声信号の信号出力に応じたレベル制御を行う こ とができ る。

この場合、 レベル制御信号生成部 2 3 には予め入力信号に対する出力信号の入 出力レベルの特性 （振幅特性） 曲線 （図 2 ) に基づいて、 所定の入力レベルに対 して下限の閾値 V _{th l} 及び上限の閾値 V _th2 を設定しておき、 さ らに閾値 V _{th l} 以下閾値 V _th2 以上の入力信号に対する所望の リ ダク ショ ン量を設定しておく 。 因に入出力レベルの特性曲線に示すと ころは、 下限の閾値 v_thl よ り低い入カレ ベルに対しては出力レベルを下げるこ とによ り、 ノ ィ ズの レベルを下げて必要な 音を強調する効果があり、 また上限の閾値 v_th2 よ り高い入力レベルに対して出 カレベルを下げるこ とによ り音声入力信号の最大振幅レベルがミ キサ 2 0の処理 能力を越えないよう にしている。

かく してゲイ ン リ ダク シヨ ン部 2 1 は当該ゲイ ンリ ダク シヨ ン部 2 1 に入力さ れる音声入力信号 S 1 と、 レベル制御信号生成部 2 3 よ り送出される制御電圧 V c とを掛け合わせることにより音声信号の出力レベルを設定する。 この場合、 レ ベル制御信号生成部 2 3 によって生成される制御信号のみが振幅操作を決めるの で、 ゲイ ンリ ダク ショ ン部 2 1 をレベル制御信号生成部 2 3 よ り分離して所定位 置に接続することにより簡易な回路構成を実現し得ると共に、 コ ス ト を削減し得 る。

さ らに、 ゲイ ン リ ダク シヨ ン部 2 1 は各信号線 L 1 〜 L 6の信号出力の入カレ ベルに応じてレベル制御信号生成部 2 3 において計算される リ ダク シ ョ ン量に応 じて音声入力信号に対して振幅操作し、 その結果得られる音声入力信号 S 2 を出 力端子 8 より出力する。

( 2 ) 実施の形態の動作

以上の構成において、 入力端子 2 より音声入力信号 S 1 が入力されると、 信号 レベルが入力 ト リ ム 3 によって微調整され、 さ らにハイ パス フ ィ ルタ 4、 口 一パ ス フ ィ ルタ 5及びイ コ ライザ 6からなる周波数操作部 2 0 A に よって音声入力信 号 S 1 の周波数特性が操作される。 そして周波数操作された音声信号がフェィ ダ 7 を介して所定の出力レベルに制御された後、 ゲイ ン リ ダク シ ョ ン部 2 1 に出力 される。

このときス ィ ッチャ 2 2の切り換え接続に応じて、 信号線 L 1 がレベル制御信 号生成部 2 3 に切り換え接続されると、 入力端子 3から出力される信号がレベル 制御信号生成部 2 3 に出力される。 同様にして各信号線 L 2〜 L 6 はスィ ッチャ 2 2 の切り換え接続に応じて各ボイ ン ト において出力される音声信号をレベル制 御信号生成部 2 3 に出力する。 すなわちス ィ ッチヤ 2 2 によって信号線 L 2〜し 6 のいずれかがレベル制御信号生成部 2 3 に切り換え接続されることによって入 力 ト リ ム 3 、 フ エイ ダ 7又は周波数操作部 2 0 Aの内、 いずれか該当する出力段 においてレベル制御又は周波数操作された出力が選択され、 レベル制御信号生成 部 2 3 に出力される。

因にこ のス ィ ッチャ 2 2 は各信号線 L 1 〜 L 6 を単にレベル制御信号生成部 2 3 に切り換え接続する簡易な構成のものを用いる。

かく してレベル制御信号生成部 2 3 は周波数操作部 2 O Aの各部において周波 数操作された音声入力信号、 又は入力 ト リ ム 3 やフ エイ ダ 7 によって振幅操作さ れた信号出力を各出力段から選択して得ることができ、 これによ り各周波数操作 及び又は振幅操作に応じた信号出力に対してリ ダク ショ ン量を設定することがで きる。 またその際、 音声信号を伝送する信号本線 B Lに対してはス ィ ッチャによ るス ィ ツチ切り換えは行われず、 単に音声信号の情報をレベル制御信号生成部 2 3 に出力するよう にしたことにより、 周波数操作される音声入力信号にスィ ツチ の切り換えノ ィ ズが混入するのを防止し得る。

レベル制御信号生成部 2 3からは リ ダク シ ョ ン量に応じた制御電圧 V c がゲイ ン リ ダク ショ ン部 2 1 に出力される。 力、く してゲイ ン リ ダク ショ ン部 2 1 におい て、 信号本線 B Lを周波数操作を施されながら伝送される音声入力信号と、 レべ ル制御信号生成部 2 3 において生成された制御電圧 V c とを掛け合わせることに よ り各周波数操作の結果に応じて出力レベルを調整するよう に振幅操作した音声 信号 S 2 を出力端子 8 よ り出力するこ とができ る。

( 3 ) 実施の形態の効果

以上の構成によれば、 周波数操作部 2 0 Aの各部においてそれぞれ周波数操作 される音声信号に対する所定の周波数操作の結果得られる音声入力信号の信号出 力を信号線 L 1 〜 L 6のいずれかをスイ ツチヤ 2 2 によ り選択することによ り取 り出し、 制御信号生成部 2 3 に出力する。 そ して選択した所定の周波数操作の出 力段からの信号出力に基づいてレベル制御信号生成部 2 3 において制御電圧 V c を生成し、 さ らに当該制御電圧 V c をゲイ ン リ ダク ショ ン部 2 1 に出力して制御 信号 V c と音声入力信号とを掛け合わせることによって、 音声入力信号 S 1 に対 して周波数操作部 2 0 A各部の信号出力に応じた振幅操作を施すことができ る。 この場合、 ゲイ ン リ ダク ショ ン部 2 1 による振幅操作は、 周波数操作後の出力 段にて制御信号 V c と音声信号とを掛け合わせることによって行われ、 従って信 号本線 B Lにおいてス ィ ツチ切り換え操作を行う ことはな く 、 これにより信号本 線 B Lを伝送される音声信号にス ィ ツチ切り換えノ ィ ズが混入するのを未然に防 止し得る。

さ らに音声入力信号をスィ ッチャ 2 2 によって切り換えて直接、 振幅操作を施 す必要がないので、 かく してスィ ッチャ 2 2の構成を簡易なものと し得、 これに よ り ミ キサ 2 0全体の部品コス ト を低く することができ る。

( 4 ) 他の実施の形態

なお上述の実施の形態においては、 ディ ジタル信号処理用の ミ キサ 2 0 に対し て D S Pで構成されるゲイ ン リ ダク シ ヨ ン部 2 1 を設けた場合について述べたが 、 本発明はこれに限らず、 アナロ グ信号を処理する場合にはオペアンプによって 構成する V C A (V o l t a g e C o n t r o l l e d A m p 1 i t u d e ) を用いてアナログ信号の出力レベルを下げるよう にしても良い。 この場合、 例 えば入力信号の出力レベルを 6 〔 d B〕 落と して出力するためには、 V C Aの リ フ ァ レ ンス レベルが 5 〔V〕 ボル ト であれば、 2. 5 〔V〕 を制御電圧と して供 給すれば良い。 これにより上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 また上述の実施の形態においては、 信号特性操作部を複数の周波数操作部及び フエイ ダ等の振幅操作部によって構成した場合について述べたが、 本発明はこれ に限らず、 周波数操作部又は振幅操作部が 1 つのものに適用しても良く 、 この場 合、 周波数操作部の前後に信号線を設けてレベル制御信号生成部 2 3 に対して切 り換え接続することによって上述の実施の形態と同様の効果を得ることができ る また上述の実施の形態においては、 ミ キサ 2 0へ入力する音声入力信号 S 1 に 対するエ フヱク ト処理に適用した場合について述べたが、 本発明はこれに限らず 、 ミ キザによって混合された後の出力信号に対するエ フェク ト処理に適用しても 良い。

また上述の実施の形態においては、 音声信号処理装置と してミ キサ 2 0 を用い 、 ミ キサ 2 0 におけるヱフ エク ト処理に本発明を適用した場合について述べたが 、 本発明はこれに限らず、 一般に周波数操作及び振幅操作を施してュ フ エク ト処 理する、 例えばエコー装置等に適用しても良い。

また上述の実施の形態においては、 ゲイ ン リ ダク ショ ン部 2 1 をミ キサ 2 0 の 最終段に設けた場合について述べたが、 本発明はこれに限らず、 所望の信号出力 を取り出す信号線の後段に接続すれば良い。

また上述の実施の形態においては、 レベル制御信号生成部 2 3 をハー ドウェア 構成と した場合について述べたが、 本発明はこれに限らず、 レベル制御信号の生 成をソ フ ト ウエアによって行う よう にしても良い。 さ らに各信号線 L 1 〜 L 6か らの信号出力の選択をソフ ト ウェアによって行う よう にしても良い。

さ らに上述の実施の形態においては、 ゲイ ンリ ダク ショ ン部 2 1 において制御 電圧 V c に基づいて信号の出力レベルを下げる場合について述べたが、 本発明は これに限らず、 例えばレコーデイ ングの際にダイ ナ ミ ック レンジが広く とれない 場合に音声入力信号の信号レベルを一定レベルにしてテープ等に記録して周波数 操作及び又は振幅操作を加えた後、 再生時に音声出力部の信号レベルをもとの音 声入力信号の信号レベルに引き伸ばすような振幅操作に対しても適用し得る。 上述のよう に本発明によれば、 音声入力信号の信号特性操作手段への入力段又 は信号特性操作手段の各出力段から、 選択手段によ り選択した信号線より取り出 した信号出力に基づいてレベル制御信号生成手段によって音声信号の出力レベル を決めるレベル制御信号を生成すると共に、 当該レベル制御信号に応じて出カレ ベル設定手段によって音声入力信号の出力レベルを設定するよう にしたことによ り、 音声入力信号に対する出力レベル操作時に選択手段の信号線の切り換え接続 による切り換えノ イ ズが音声出力信号に混入するのを防止し得る簡易な構成の音 声信号処理装置を実現することができる。 産業上の利用可能性

本発明は、 例えばサゥ ン ド制作機器のオーディ ォ ミ キサ等の音声信号処理装置 において、 ェコ一装置ゃレコ一ディ ング時の振幅操作などに利用することができ る。

Claims

請求の範囲

1 . 音声入力信号の周波数及び振幅を操作して音声出力信号と して出力する音 声信号処理装置において、

上記音声入力信号を受けてその周波数特性及び又は振幅特性を操作する 1 つ又 は複数の信号特性操作手段と、

上記音声入力信号の上記信号特性操作手段への入力段並びに上記 1 つ又は複数 の信号特性操作手段の出力段からそれぞれ信号出力を取り出す複数の信号線と、 上記複数の信号線の 1 つを選択する選択手段と、

上記選択手段の出力に基づいて選択された信号線から得られる上記信号出力に 対応する出力レベルを決める制御信号を生成するレベル制御信号生成手段と、 上記レベル制御信号に応じて上記信号特性操作手段の出力のレベルを調整して 上記音声出力信号と して出力する出力レベル設定手段と

を具えることを特徴とする音声信号処理装置。

2 . 上記レベル制御信号生成手段は、

所定の入出力レベル特性に基づいて、 上限の閾値を越えるか又は下限の閾値よ り小さい上記信号出力のレベルに対する下げ量を計算し、 当該下げ量に応じて上 記制御信号を生成する

ことを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の音声信号処理装置。