JPH0375586A - 報時時計のアタック信号検出方法 - 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、音楽や時打ち音等の音を発生することの出来
る報時時計に関する。

〔従来技術と課題〕

従来、音を発生することの出来る時計として、目覚し時
計、置き時計、掛は時計等がある。

これらの時計のなかには、音に合わせて人形等が動く、
からくり時計と称される時計があるが、これらのからく
り時計は音楽を含めた音の発生部分に音源ＩＣを使用し
、人形の動きはこのＩＣから出力される音楽等の音に同
期した、アタック信号により制御する方式と、人形の動
きが音楽に全く同期していない方式がある。

第４図は音に同期して人形が動く既存のからくり時計の
構成を示すブロック図で、時計モジュール６０、制御部
３Ｌオーデイオ・パワー・アンプ６２、スピーカー６６
、からくり部６４により構成されている。

時計モジエール６０にふくまれる、時計用ＩＣ３０ａか
ら出力される時報信号１ｆによりからくり部６４が動作
を開始し、同時に３０２の音源回路から発生する、時報
音や音楽等のオーディオ信号１ａが、オーディオ・パワ
ー・アンプ６２で増幅され、スピーカー３３から音とし
て発生する。

又、上記オーディオ信号１ａのアタック部に同期したア
タック信号１ｅを、制御回路６１のデコーダ回路３１ａ
にてデコードして、からくり部６４のからくり人形３４
ａを動かしている。ここで、オーディオ信号のアタック
部とは、オーディオ信号が第７図に示すような信号であ
るとき、７ａの部分を指す。

からくり人形の制御に必要なアタック信号１ｅは、時報
音や音楽等のオーディオ信号１ａに同期して、時計用Ｉ
Ｃ３０ａから出力されているため、オーディオ信号１ａ
を供給する部分に、オルゴール、カセット・テープ、コ
ンパクト・ディスク等、ＩＣ以外の音源媒体を使用した
場合には、アタック信号１ｅに相当するアタック信号の
検出が困難であり、音楽等の音と人形等の動きに同期が
とれないという問題点がある。

また、音楽においては、アタックの信号レベルが一定で
なく、この検出が非常に難しいとい５問題点もある。

本発明はこのような問題点にかんがみてなされたもので
、音楽の変更に伴って人形の動きを変更するために、音
楽等の音のレベルに関係むく、アタック信号を検出する
手段の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は報時時計が報時の
タイミングで発生するオーディオ信号を第１の検波回路
に入力してオーディオ信号のエンベロープに対応した第
１のエンベロープ信号を得るとともに、この第１のエン
ベロープ信号又はオーディオ信号を第１の検波回路と位
相特性の異なる第２の検波回路に入力して第１のエンベ
ロープ信号と位相が異なる第２のエンベロープ信号を得
て、これら第１のエンベロープ信号と第２のエンベロー
プ信号の信号レベルを比較器により比較することにより
オーディオ信号のアタック部分の検出を行う事を特徴と
している。

〔実施例〕

以下、図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明の実施例で、報時時計のアタック信号の
検出方法を示すブロック図で、第４図における既存のか
らくり時計のブロック図と比較して、音楽を発生する部
分が異なり、モーター３７テ駆動されるオルゴール６６
で構成されている。

ここで、第３図において、第４図と同じ番号の要素は同
じ機能をもつものである。

第３図の時報信号１ｆが出力されると３４のからくり部
が動作を開始する。信号１ｆをうけて、６１０制御部か
ら時報音開始信号１ｇが時計用ＩＣ３０ａに出力され、
時報音３ａを発生させる。

又、１ｆと同期してオルゴール３６も動作を開始する。

第４図におけるオー・ディオ信号１ａに相当する信号を
、第３図においては、オルゴール６６の音をマイク３８
でピックアップしプリアンプ６９で増幅したオルゴール
音６ｂと、時計ＩＣ３０ａから出力される時報信号３ａ
を抵抗６Ｃと抵抗３ｄで合成して、オーディオ信号１ａ
を作り出している。

また、第４図におけるオーディオ信号１ａのアタック部
分に同期したアタック信号１ｅを、第３図においては、
オーディオ信号１ａを本発明のアタック信号検出方法を
使ったアタック検出回路３５に入力し、このアタック検
出回路６５にて検出すれた、オーディオ信号１ａのアタ
ック部分に同期したアタック信号１ｅを、制御回路３１
のデコーダ３１ａに供給し、からくり部６４のからくり
人形３４ａを動かしている。

第１図は本発明のアタック信号検出方法のブロック図を
示し、バッファー回路１０、第１の検波回路１１、第２
の検波回路１２、比較回路１３により構成されている。

次にアタック信号検出方法について、第１図の他に第１
図の各部の信号波形を示す第５図と、第５図のオーディ
オ信号１ａと第１のエンベロープ信号１Ｃの立ち上がり
部分を拡大した＠６図を用いて説明する。

時報音や音楽の音である、第５図及び第６図で示すオー
ディオ信号１ａがバッファー回路１０に入力され、電流
増幅されたバッファー信号１ｂとして、第１の検波回路
１１に入力され、第５図（１）及び第６図で示す第１の
エンベロープ信号１ｃが作られる。

この第１のエンベロープ信号１ｃを第２の検波回路１２
に入力し、第５図（１）で示す第２のエンベロープ信号
１ｄを得、この第１のエンベロープ信号１ｄと第２のエ
ンベロープ信号１ｄを比較回路１６で比較することによ
り、音の立ち上がり部分に同期したアタクク信号１ｅが
得られる。

第２図は第１図で示されるプロクク図の実際にオける回
路図で、２０１のコンデンサーから２０４のオペ・アン
プまでが、２０１のコンデンサーから入力されたオーデ
ィオ信号１ａを電流増幅するバッファー回路１０で、時
報と音楽の音であるオーディオ信号１ａを電流増幅して
、バッファー信号１ｂをつくりだしている。

尚、第２図のオーディオ信号１ａは第５図（１）と第６
図における１ａの波形に相当する。

ダイオード２０５からオペ・アンプ２０９までは、バッ
ファ信号１ｂとして供給される音の信号を、音の強弱を
表す第１のエンベローフ信号１ｃとして変換する第１の
検波回路１１である。変換された第１のエンベロープ信
号１ｃは第５図（１）及び第６図の第１のエンベロープ
信号１ｃに示される波形の信号となる。

ダイオード２０５を通して供給されたバッファー信号１
ｂに対応した電荷が、コンデンサー２０６に蓄積され、
オペ・アンプ２０９の出力である第１のエンベロープ信
号１ｃは、バッファー信号１ｂのエンベロープに対応し
た電圧となるウコンデンサー２０６が高い電圧に電荷が
蓄積されるときは、オペ・アンプ２０４の出力インピー
ダンスが低く、コンデンサー２０６との間に制限抵抗が
ないため、バッファー信号１ｂの立ち上がりに追従した
動きとなる。

また、バクファー信号１ｂの電圧が下がった場合には、
ダイオード２０５により、コンデンサー２０６の電荷は
、オペ・アンプ２０４を通して放電されることはなく、
コンデンサー２０６の電荷は、抵抗２０８を通してゆっ
くりと放電されることになる。

オーディオ信号１ａと第１のエンベロープ信号１Ｃの関
係は、第５図（１）と第６図に示す関係になっている。

第１の検波回路１１で作られたエンベロープ信号１Ｃは
ダイオード２１６、抵抗２１４、コンデンサー２１５、
抵抗２１６、オペ・アンプ２１７で構成される第２の検
波回路１２に供給され、オペ・アンプ２１７より第２の
エンベローフ信号１ｄとして出力される。

ダイオード２１３に供給された第１のエンベロープ信号
１ｃは、抵抗２１４を通してコンデンサー２１５に蓄積
されるが、抵抗２１４により電流が制限されるため、第
１のエンベロープ信号１ｃに比べ、時間的に遅れた電荷
の蓄積となる。

また、第１のエンベロープ信号１Ｃの電圧が下がった場
合ダイオード２１６により、コンデンサー２１５の電荷
は、オペ・アンプ２０９を通して放電されることはなく
、コンデンサー２１６０電荷は、抵抗２１６を通してゆ
っくりと放電されることになり、オペ・アンプ２１７の
出力である第２のエンベロープ信号１ｄは、第５図（１
）の第２のエンベロープ信号１ｄの様に、第１のエンベ
ロープ信号１ｃに比べ全体に遅れた波形となり、抵抗２
１８を経由してコンパレータ２１９のマイナス入力に供
給される。

コンパレータ２１９のプラス入力には、第１のエンベロ
ープ信号１Ｃがダイオード２１０と抵抗２１２を経由し
て供給されるが、このダイオード２１０は前記第２の検
波回路１２においてダイオード２１６により発生する、
第１のエンベロープ信号１Ｃに対する第２のエンベロー
プ信号１ｄの電圧降下分と同じ保証を行うためである。

この様にコンパレータ２１９のプラス入力には、第１の
検波回路１１の出力である第１のエンベロープ信号１ｃ
が入力され、コンパレータ２１９のマイナス入力には第
２の検波回路１２の出力である第２のエンベロープ信号
１ｄが入力される。

この二つの信号は第５図（１）かられかるように、音の
アタック部分における立ち上がり部分と立ち下がり部分
を境目にして、お互いの信号レベルの大小関係が反転し
ている。

つまり、アタック部の立ち上がり部分では、第１のエン
ベロープ信号１Ｃが第２のエンベロープ信号１ｄより電
圧が高く、立ち下がり部分では第２のエンベロープ信号
１ｄが第１のエンベロープ信号１Ｃより電圧が高くなる
。

この二つの信号をコンパレータ２１９で比較すると、コ
ンパレータ２１９のアタック信号１ｅは第５図（２）の
１ｅの信号となり、アタック部分をロー・レベルとして
検出することができる。

尚、第２図における抵抗２２０は、コンパレータにヒス
テリシスを持たせる作用をし、抵抗２１２との比率でヒ
ステリシスの電圧幅を決めている。ヒステリシスを持た
せることにより、アタック部以外でコンパレータが反転
しにくくなり、動作が安定するつ 本実施例においては、第１図において第２の検波回路１
２に第１のエンベロープ信号１ｃを入力する方法を示し
たが、バッファ信号１ｂを入力しても同じようにアタッ
ク信号を得る事ができる。

ただし、この場合は第２図における回路定数、回路素子
の一部を変更した回路構成で検出する事になる。

第７図は音の単音モデルを示しており、波形７０１は強
い音を示し、波形７０２は弱い音を示している。

また、波形７０１における７ａから７ｄの区分は音の構
成をしめし、７ａの期間は音の発音開始点から最高レベ
ル塩のアタックと称される部分で、通常は音の立ち上が
り部分として考えることができる。

７ｂの期間は、アタックの最高レベル点から急速に減衰
するデイケイ部分、７Ｃの期間はゆるやかに音圧レベル
の変化するサスティーン部分、７ｄの期間は音がなくな
るまでのリリース部分である。

第８図は第７図の波形におけるエンベロープをトレース
した音の強さをあられした波形図で波形８０１０部分が
第７図における波形７０１のエンベロープに相当する。

第９図は複数の音が連続してくる場合の波形をあられし
ており、波形９０１から波形９０４の波形が音の立ち上
がり部分すなわちアタック部を有している。

波形９０４は、波形９０１に比べてかなり弱い音の立ち
上がりとなっている。

第１０図は第９図の波形におけるエンベロープをトレー
スした波形図で、波形１０２から１０４は前の音との干
渉によるビートが生じて、減衰部分に小さな音の強弱部
分が発生していることがわかる。

音が連続した実際の音楽においては、第９図のような波
形が殆どである。

第１１図は連続した音のエンベロープラトレースした波
形において、アタック部分を検出するために、固定され
たスレッシュ・ホールド電圧１１ａと１１ｂで、波形の
ロー・レベルとハイ・レベルの検出を行った場合を示す
。

第１１図（２）の波形は第１１図（１）の信号を、スレ
ッシュ・ホールド電圧を１１ａとして検出した場合のア
タック検出波形で、第１１図（１）の波形がスレッシュ
・ホールド電圧１１ａより大きい１１１．１１３．１１
４の波形部１分のときは、第１１図（２）においてロー
・レベルとなっている。

また第１１図（２）の波形より、第１１図（１）におけ
る１１２０波形のアタック部分を検出することが出来な
いのと、１１３及び１１４の減衰部分におけるビートの
信号もアタック部分として検出していることがわかる。

第１１図（３）の波形は、第１１図（１）の信号をスレ
ッシュ・ホールド電圧を１１ｂとして検出した場合のア
タック検出波形で、スレッシュ・ホールド電圧をｉｌａ
とした場合と同じように、第１１図（１）の１１４の波
形の検出ができず、さらに１１２と１１４の波形部分に
おいてもアタック部分の検出誤りが発生している。

このように、通常の音楽におけるアタック・レベルは大
小の差があるため、固定されたスレクシュ・ホールド電
圧による比較検出では、アタック部分の検出が完全に出
来ないことがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明は、音の信号を時定数の異なる
二つの検波回路を通し、この二つの信号を比較すること
により、音圧レベルに関係なくアタック部分を検出する
ことができる〇 この検出方法を使うことにより、からくり時計における
人形等−の動きや表示の制御に、音の信号に同期してア
タック信号を出力出来る音源ＩＣ以外ニ、オルゴールや
ＣＤ等の一般的な音や音楽のソース・メディアを、音源
の部分として使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る報知時計のアタック信号
の検出方法を示すブロック図、第２図は本発明の検出回
路の回路図、第３図は本発明を用いるからくり時計の全
体を示すブロック図、第４図は既存のからくり時計の全
体を示すプロ７り図、第５図は第１図の各部の信号波形
図、第６図は第５図を拡大した波形図、第７図は本発明
で扱う音の単音波形と構成を説明した波形図、第８図は
第７図におけるエンベロープ波形を表わす波形図、第９
図は連続した音の波形を表わす波形図、第１０図は第９
図におけるエンベロープ波形を表わす波形図、第１１図
は連続したエンベロープ波形を、固定されたスレッシュ
・ホールド電圧のコンパレータで検出した場合の波形図
である。 １０・・・・・・バッファー回路、 １１・・・・・・第１の検波回路、 １２・・・・・・第２の検波回路、 １３・・・・・・比較回路、 １ａ・・・・・・オーディオ信号、 １ｂ・・・・・・バフファー信号、 １Ｃ・・・・・・第１のエンベロープ信号、１ｄ・・・
・・・第２のエンベローフ（Ｆｔ号、１ｅ・・・・・・
アタック信号。 第４図゛ し−Ｊ 第７図 第８図 第９医 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 報時時計の報時のタイミングで発生するオーディオ信号
   を第１の検波回路に入力して前記オーディオ信号のエン
   ベロープに対応した第１のエンベロープ信号を得るとと
   もに、該第１のエンベロープ信号又は前記オーディオ信
   号を前記第１の検波回路と位相特性の異なる第２の検波
   回路に入力して前記第１のエンベロープ信号と位相が異
   なる第２のエンベロープ信号を得て、第１のエンベロー
   プ信号と第２のエンベロープ信号の信号レベルを比較器
   により比較してオーディオ信号のアタック部分の検出を
   行う事を特徴とする報時時計のアタック信号検出方法。