JPH0424698A - 音声周波数狭帯域化方式 - 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】 〔概　　要〕 振幅変調による無線通信やテープレコーダの録音再生等
に利用される音声周波数狭帯域化方式に関し、 音声周波数の周波数帯域を狭くして振幅変調しても、音
声信号の品質が低下することなく伝送出来、且つ、忠実
な音声信号の再生が行える音声周波数狭帯域化方式を実
現することを目的とし、入力回路からの音声信号を等間
隔の周波敵情に分割して複数の音声要素にする狭帯域フ
ィルタ群と、該複数の音声要素の各レベル値を検出する
レベル検出回路群と、該検出された各レベル値について
両隣の音声要素とそれぞれ比較して、何れに対しても大
きい場合にのみ通過させるようにするレベル比較回路と
、基本周波数が含まれると考えられる該レベル比較回路
の出力の一部を入力して、最も低い周波数を該基本周波
数として選別し、この音声要素以外を通過させる基本周
波数選別回路と、該狭帯域フィルタ群で分割された複数
の音声要素の内、該基本周波数が含まれると仮定した範
囲の各音声要素から該選別回路によって選別された該基
本周波数に対応するもののみを抽出する抽出回路と、該
選別回路の各出力と、これら以外の音声要素についての
レベル比較回路の各出力をそれぞれ低い周波数に変換す
る周波数変換回路と、該変換回路の出力と該抽出回路の
出力とを混合し、出力回路を介して、狭帯域の音声信号
を出力する混合回路とで構成する。

Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は、音声周波数狭帯域化方式に関し、特に、振幅
変調による無線通信やテープレコーダの録音再生等に利
用される音声周波数狭帯域化方式〔従来の技術〕 従来より、高周波の搬送波を音声周波数等の信号によっ
て変調し情報を伝達する変調方法の一つとして振幅変調
方式（ＡＭ）がある。

このような振幅変調方式に於いては、搬送周波数の包絡
線を音声信号の振幅に応して変化させる変調を行うため
、これを周波数軸で見ると、搬送周波数を中心に、上下
に搬送周波数に音声周波数を加えた周波数位置及び差し
引いた周波数位置に側波帯（上側波骨と下側波帯の両側
波ｑａ＞が生じている。

また、上下両側波幣成分は、それぞれ等しい振幅を持ち
、その振幅は変調すべき音声信号に比例する。

従って・成る周波数帯幅の音声信号（即ち、通常の音声
信号）により振幅変調された場合には、第４図（１）に
示されるような占有周波数ＪＲ幅が生しることになる。

（発明が解決しようとする課題〕 このような従来の振幅変調方式では、上下側波帯成分を
両方とも伝送する必要があり、通常の音声信号により変
調する場合には、送信時に搬送波は大きな占存周波数幣
幅を必要とすることになって情報伝送の電力効率も悪く
なる。

この結果、この搬送波の占有周波数帯幅を狭くさせるた
めに、例えば、音声周波数帯域の高域部分の上限周波数
が５ＫＨｚから２．５ＫＨｚになるように低域通過フィ
ルタ等によりカットして振幅変調した場合には、占有周
波数骨幅カ月０ＫＨ２から５ＫＨｚに狭まるが、受信側
に於いては搬送波を復調しても音声周波数の高域部分が
欠けるために音声信号の明瞭度が劣化して音声再現の忠
実度も悪化し、総合的な音声品質が低下するという問題
点が生じていた。

従って、本発明では、音声周波数の周波数帯域を狭くし
て振幅変調しても、音声信号の品質が低下することなく
伝送出来、且つ、忠実な音声信号の再生が行える音声周
波数狭幣域化方弐を実現することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明に係る音声周波数狭
曽域化方弐では、第１図に原理的に示すように、送信側
に於いて、入力回路１からの音声信号を等間隔の周波数
帯に分割して複数の音声要素にする狭帯域フィルタ群２
と、該複数の音声要素の各レベル値を検出するレベル検
出回路群３と、該検出された各レベル値について両隣の
音声要素とそれぞれ比較して、何れに対しても大きい場
合にのみ通過させるようにするレベル比較回路４と、基
本周波数が含まれると考えられる該レベル１回路４の出
力の一部を入力して、最も低い周波数を該基本周波数と
して選別し、この音声要素以外を通過させる基本周波数
選別回路５と、該狭帯域フィルタ群２で分割された複数
の音声要素の内、該基本周波数が含まれると仮定した範
囲の各音声要素から該選別回路５によって選別された該
基本周波数に対応するもののみを抽出する抽出回路６と
、該選別回路５の各出力と、これら以外の音声要素につ
いてのレベル比較回路４の各出力をそれぞれ低い周波数
に変換する周波数変換回路７と、該変換回路７の出力と
該抽出回路６の出力とを混合し、出力回路９を介して、
狭帯域の音声信号を出力する混合回路８と、を備えてい
る。

また、第１図に点線で示す回路部分５．６を用いずに、
入力回路１からの音声信号を等間隔の周波数帯に分割し
て複数の音声要素にする狭ｍ域フィルタ群２と、該複数
の音声要素の各レベル値を検出するレベル検出回路群３
と、該検出された各レベル値について両隣の音声要素と
それぞれ比較して、何れに対しても大きい場合にのみ通
過させるようにするレベル比較回路４と、レベル比較回
路４の各出力をそれぞれ低い周波数に変換する周波数変
換回路７と、該変換回路７により変換された出力を混合
し、出力回路９を介して、狭苧域の音声信号を出力する
混合回路８と、を備えることにより上記の課題を解決す
ることも出来る。

一方、本発明に係る音声周波数狭帯域化方式では、第２
図に原理的に示すように、受信側に於いても、入力回路
１０からの狭帯域の音声信号を等間隔の周波数帯に分割
して複数の音声要素にする狭帯域フィルタ群１１と、該
複数の音声要素の各レベル値を検出するレベル検出回路
１２と、該検出された各レベル値について、補間するレ
ベル補間回路１３と、該狭帯域フィルタ群１１で分割さ
れた複数の音声要素の内、基本周波数が含まれると考え
られる最も低い周波数を該基本周波数として選別する基
本周波数選別回路１４と、該基本周波数の高調波を発生
させる高調波発生回路１５と、該高調波の各レベル値を
平坦な特性に補正する特性補正回路１６と、該補正した
高調波を等間隔の周波数帯に分割して複数の周波数成分
にする狭帯域フィルタ群１７と、該狭苧域フィルタ群１
７から出力される周波数成分のレベル値を該レベル補間
回路１３からの各出力に応じて制御するレベル制御回路
１８と、該レベル制御された複数の周波数成分を混合し
、出力回路２０を介して元の音声信号を出力する混合回
路１９と、を備えている。

〔作　　用〕

本発明では、音声信号を狭帯域化するにあたって、人間
の音声には、音声を特徴付ける要因となる幾つかの重要
な周波数成分が存在することについて着眼した。

人間の音声の特性について、第３図に示される各特性図
に基づき以下に述べると、まず、音源３０にあたる声帯
の開閉によって、基本周波数（ｆｏ）とその高調波（２
ｆｏ、　　３　ｆｏ、　　４　ｆｏ・・・・・・）が発
生し、−船釣に、約−１２ｄ　Ｂ１０ＣＴの一定な傾き
を持つ声帯波（ｆｏ、　　２　ｆｏ、　　３　ｆｏ、　
　４　ｆｏ−・・・）を形成する（同図（ａ））。

そして、声帯波は声道（喉）を通過する際、その特性（
同図（ｂ））により声道の共鳴周波数（ＰＩＦ２．Ｆ３
・・・・・・）付近の周波数は強められ、また離れるほ
ど弱められる（同図（Ｃ））。

また、音声の周波数特性は、唇の放射伝達特性により、
約＋６　ｄ　Ｂ１０ＣＴの傾きで高域部分が強調される
ために、結果的に一６ｄＢ１０ＣＴの減衰特性を持つ音
声波が生しることになる（同図（ｄ）、　（ｅ））。

声道の共鳴周波数はホルマント周波数と呼ばれ、音声の
出力スペクトラムに含まれる声道の共鳴に対応した幾つ
かの山（ピーク）を形成する優勢な周波数成分を指し、
人間の音声を特徴付ける重要な要素となっている。特に
、母音には３個程度の特徴的なホルマント周波数が有り
、周波数の低い方から順に、第１、第２、第３・・・・
・・ホルマント周波数と呼ばれる。

また、基本周波数（ｆｏ）　（及びホルマント周波数）
は個人差により大幅に変動し、基本周波数（ｆＯ）の場
合は男性の場合には６０〜５００Ｈ２、女性の場合には
１２０〜８００　Ｈｚの範囲である。

従って、音声を特徴付けるこのようなホルマント周波数
を含む幾つかのピークの周波数成分のみを抽出して、そ
れぞれ、更に低い周波数成分に置き換えることで、結果
的に音声信号が狭帯域化されることが分かる。

更に、この狭帯域化された音声信号によって高周波の搬
送周波数を振幅変調させると、第４図（１）に示される
ように、占有周波数帯域幅が通常の音声信号により変調
した場合に較べて狭くなることも分かる。

に　　る ■上述した着眼点を基にして、本発明による音声周波数
狭帯域化方式について、まず、本発明の構成の内、第１
図に示す通常の音声信号を狭帯域の音声信号にする送信
側の音声狭帯域化原理について各波形を基に具体的に説
明する。

まず、通常の音声信号として、例えば、周波数範囲が約
５ＫＨｚの音声信号（第５図の波形Ａ：但し、この場合
の波形は以下同様に周波数分布を示す）の場合には、複
数の曹域通過フィルタより構成される狭帯域フィルタ群
２によって、音声信号を周波数軸に沿って等間隔の周波
数帯に分割して周波数の低い方から順に、ｆ＋、ｆｚ・
・・・・・ｆ。

ｆ、（ｎはフィルタ数であり任意の整数とする。

この場合はｎ−３０とするとｆ、〜ｆ、。）とする複数
の音声要素（第６図の波形Ｂ）が得られる。これらは音
声信号を構成する要素とみなされ、周波数成分とその強
度（レベル）より成り立っているものである。

次に、各々の音声要素（波形Ｃとして第７図（１）〜（
６）に示す）はレベル検出回路群３の個々のレベル検出
回路に入力され、各音声要素のレベルを検出してＬ　＋
　、　Ｌ　Ｚ・・・・・・Ｌｌ、−、、Ｌ、、（この場
合は！７〜Ｌ、。）から成る複数の直流レベル値として
出力される。この場合、レベル値全体が波形りとして第
８図に示され、個々のレベル値が波形Ｅとして第９図（
１）〜（６）にそれぞれ示されている。

更に、レベル比較回路４では検出された各々のレベル値
について、周波数が低くなる方向に隣接したレベル値と
比較し、また周波数が高くなる方向に隣接したレベル値
と比較して、これら両隣のレベル値の何れに対しても大
きい場合に限って、このレベル値を通過させるようにす
ることにより、結果的ζこ音声を特徴付ける重要な周波
数（前記のホルマント周波数を含む）に対応する複数の
大きなピークのレベル値として、Ｌ、、Ｌ６．Ｌ、、、
Ｌ、。

Ｌ２３．Ｌ３゜のみが抽出される（第１０図の波形Ｆ）
。尚、これらの音声要素の内、ＬＳ、Ｌ、、の各周波数
がそれぞれ、第５図に示される元の音声信号の第１及び
第３ホルマント周波数に対応することとなる。

また、基本周波数選別回路５では、通常、基本周波数ｆ
ｏが個人差により異なるために、予め基本周波数ｆｏが
含まれる可能性のある音声要素の範囲ｆ、、ｆｔ・・・
・・・ｆｋ　（ｋは任意の整数。但し、ｋ〈ｎで、第１
０図の場合はに＝６とし、ｆ　＋　〜ｆ　ｂ）を指定し
て、これに対応する音声要素レベルＬＬ２・・・・・・
Ｌ、（第１０図の場合はり、−Ｌ、）からレベル比較回
路４を通過した複数の音声要素レベルＬ、Ｌｓ　　（第
１０図の波形Ｇ）から、最も低い周波数の音声要素レベ
ルＬ、に対する周波数ｒ、は基本周波数ｒＯとみなされ
るため、そのｆｏ−ｆｌなる基本周波数の選別情報とし
て抽出回路６へ伝達する。そして、対応する音声要素が
基本周波数以外であるレベル値り、はそのまま通過させ
る。

更に、抽出回路６は狭帯域フィルタ群２によって分割さ
れたｒｌ、ｒ２・・・・・・ｆ、、−、、ｆ、　　（上
記の場合はｆ、〜［、。）より成る複数の音声要素の内
、予め基本周波数ｆｏが含まれる可能性のある範囲の音
声要素ｆ＋、（ｔ・・・・・・ｒｗ　　（上記の場合は
ｆ１〜ｆ、）から基本周波数選別回路５によって得られ
た基本周波数の選別情報により、この場合はｆを基本周
波数ｆｏとして抽出する。

また、周波数変換回路７では予め基本周波数ｆＯが含ま
れないと考えられる音声要素の範囲ｒ５゜・・・・・・
ｆ、、、ｆ、、（上記の場合はｆ、〜［、。）に対応す
る音声要素レベルＬ　ｋ＊　１・・・・・・Ｌ、−、、
Ｌ、（上記の場合はＬ７〜Ｌ３ｏ）からレベル比較回路
４を通過した各音声要素レベルＬ、、、Ｌ、、、Ｌ２．
、Ｌ、。（第１０図の波形Ｈ）と、基本周波数選別回路
５を通過した音声要素レベルＬ５とを合わせた音声要素
レベルＬ５．Ｌ、４．Ｌ、、、Ｌ２．、Ｌ３．（第１０
図の波形ｆ）の各々に対応する周波数ｆ５．ｆ、。

ｆ　ｌ−、ｆ　２３．　　ｆ　ｓ。を、元の周波数より
も低い周波数に変換してそれぞれ、ｆ、′、ｆ１４′、
ｆｆｚｓ’、Ｉ’ｓ。′としく第１１図の波形ｊ）、抽
出回路６により抽出された基本周波数ｆ１　と共に混合
回路８により混合して、出力回路９から第１２図の例で
は１２５０Ｈｚに狭帯域化された音声信号として出力す
ることが出来る（第１２図の波形Ｋ）。

■上記■に述べた音声信号の狭帯域化原理では、基本周
波数ｆｏ以下の周波数は変換されない為、レベル比較回
路４を通過した基本周波数ｆｏ以外の複数の音声要素の
周波数を周波数変換回路７によって、それぞれ、より低
い周波数に変換しているが、基本周波数ｔｏをも含めて
変換したい場合は、まず、入力回路１を介して入力され
た音声信号は、レベル比較回路４迄は、■の場合と同様
に動作して、複数の大きなピークを有する音声要素のみ
が抽出されるが、予め基本周波数Ｔｏが含まれると考え
られる音声要素の範囲を考慮する必要が無いために、第
１図の破線で囲まれた信号路と基本周波数選別回路５及
び抽出回路６は使用されず、レベル比較回路４から抽出
された複数の音声要素レベルＬＬＳ、　Ｌ、、　　Ｌｉ
２．　　Ｌ２ｉ、Ｌｉｏ（第１０図の波形Ｆ）は、その
まま周波数変換回路７へ入力され、これらの各々のレベ
ル値に対する周波数ｆ、、ｒ。

ｒ　１ａ＋　　ｆ　１ｑ＋　　ｆ　２）＋　　ｆ　ｙｏ
を、元の周波数よりも低い周波数に変換してそれぞれ、
ｆ、’、ｆ５ｒｌ＝’　、ｆ１’　、ｒｚｉ’　、ｆ３
Ｇ’　（！：Ｌ、４　金回路８によりそれぞれ混合し、
出力回路９を介して、狭帯域化された音声信号として出
力することが出来る。

“−４を−の　　−に　る 本発明による音声周波数狭帯域化方式について、今度は
、本発明の構成の内、第２図に示す狭帯域化された音声
信号を元の音声信号に再生する受信側の原理について具
体的に説明する。

まず、入力回路１０を介して入力された狭帯域の音声信
号（第１２図の波形Ｋ）は、複数の帯域通過フィルタよ
り構成される狭帯域フィルタ群１１で音声信号を周波数
軸に沿って等間隔の周波数帯域に分割し、周波数の低い
方から順に、ｒｆ２′　　・・・・・・ｆ、、−１′、
ｒ７′　（ｎ′はフィルタ数であり任意の整数とする。

この場合はｎ’＝３０とするとｒＩ′〜ｆ３゜′）とす
る複数の周波数成分の音声要素が得られる。

次に、分割された各々の音声要素はレベル検出回路群１
２の個々のレベル検出回路に入力されてそのレベルが検
出されて、Ｌ、’、Ｌ□′　・・・・・・Ｌ、、−＋　
’　、　　Ｌ、、’　　（この場合はＬｌ′〜Ｌ３゜′
）から成る複数の直流レベル値を有するものとして出力
されるが、このような狭帯域化された音声信号の場合は
、音声要素の数が減ってしまい、第１２図の波形Ｋに対
応して、Ｌ＋　’、Ｌｓ’、Ｌ１４Ｌ、、、Ｌ２．’　
、Ｌ、。′のみが検出されることになる。尚、飛んでい
る部分は、直流のレベル値「０」として出力される。

次に、レベル補間回路１３では、検出された音声要素の
レベル間の補間を行うが、以下にこれについて一例を用
いて説明する。

まず、予め定数ｋを設定しくｋ＜１）、レベル検出回路
群１２により検出された各音声要素のレベル値、例えば
り、’（ｘは任意の整数）について、まず、その両側の
レベル値ＬＸＩＩ’　とＬＸにに倍されたレベル（Ｉｌ
！ｋＬＸ′を加算する。そして、今度は加算されたレベ
ル値ＬＸ＋１’　とり。

にそれぞれ隣接するレベル値ＬＸ＋％　とＬＸ−２に更
にに倍されたレベル値ｋ”　Ｌ、’をそれぞれ加算する
。

これを何度も繰り返すことにより、第１３図に示される
ように、レベル（＋１！ＬＸ′の近傍のレベルが持ち上
げられ、一つの滑らかな山が出来た状態となる。（尚、
この場合には、ｋを約０．７とした時の他のレベル値へ
の配分を示している。）従って、レベル値ＬＸ′が複数
、存在する場合は、このような山が幾つか隣接して重な
る状態となり、結果的に、各レベル間を補間することが
可能となる。

レベル検出回路群１２より入力される各音声要素のレベ
ル値をり、ｌ〜Ｌ　Ｆｌ−１’　＋　　Ｌｎ　’　、レ
ベル補間回路１３から出力される各レベルをＬ〜Ｌ、、
　　、Ｌ、’とすると、それらの関係は、前記の原理に
基づき次の一般式で表現される。

Ｌゎ　＝ｋ　（Ｌゎ、＋　’　＋Ｌ、、−，’　）→−
ｋ”　（Ｌ、、、ｚ　’　＋　Ｌ、、−ｚ　’　）　十
に３　（し、、、３′＋Ｌ、、−１′）＋・・・・−・
ｋ’　　（Ｌ、　’　＋Ｌｚ＋ｔ’　）従って、レベル
検出回路群１２よりＬ＋　’　、ＬｓＬ１４’　＋　Ｉ
−＋ｑ’　＋　　Ｌｚ＊’　＋　　Ｌ３０’なるレベル
値が入力された場合に、例えば、出力されるレベル値Ｌ
１ｇ＃は次のようにして求めることが出来る。

Ｌｅｔ　　＝ｋ”　Ｌ＋ａ’　＋　ｋ’　Ｌ、ｌｑ’　
十に目Ｌ２３十ｋ　”Ｌ３ｏ’　＋　ｋ’　Ｌｓ　’　
＋　ｋ　”　Ｌ＋尚、第１４図の波形Ｎに示される階段
状の破線は、上記のようにして補間されたレベル値を示
しており、第１５図の波形Ｎ′は、この部分を包絡線と
して示したものである。（尚、第１４図及び第１５図で
はに＝０．３１６としである）次に、基本周波数選別回
路１４では、予め基本周波数ｆｏが含まれる可能性のあ
る周波数成分の範囲ｆ、’、ｆ、’・・・・・・ｆ、’
　（ｋは任意の整数。

但し、ｋ＜ｎ、この場合はに＝６とし、ｆ、′〜ｆ６′
）から最低周波数を基本周波数ｆｏとして選別し、高調
波発生回路１５は基本周波数ｆｏの各高調波（第１６図
の波形Ｌ）を発生させるが、周波数特性が非線形回路の
回路特性等により高域部分が減衰して平坦でなくなって
いるため、特性補正回路１６によって高調波の各レベル
を平坦な特性に補正している（第１７図の波形Ｍ）。

更に、レベル補正された高調波は複数の帯域通過フィル
タより構成される狭帯域フィルタ群１７によって各高調
波成分を周波数軸に沿って等間隔の周波数帯域に分割さ
れ、周波数の低い方から順に、ｒ＋、ｆｚ　”””ｆＲ
−＋１ｆｆｉ　　（ｎはフィルタ数であり任意の整数と
し、ｎ−３０とするとｆ１〜ｆ、。）とする複数の周波
数成分が得られる。

次に、レベル制御回路１８では、これらの成分のホルマ
ント周波数付近を強調するため、同しように分割された
各々の周波数成分のレベル値を、レベル補間回路１３か
らの各出力レベル値に対応するように制御して擬似的な
音声信号を構成する各音声要素を得る。即ち、レベル補
間回路１３の出力レベルＬ１　・・・・・・Ｌ、、　　
、Ｌ、”にそれぞれ対応して狭帯域フィルタ群１７のｆ
、、ｆ２・・・・・・ｆ、、、ｆ、、がレベル制御され
ることとなる。

レベル制御回路１８によって、レベル制御された複数の
周波数成分子＋、ｆｚ・・・・・・ｆ□１．ｆｏの音声
要素は混合回路１９により混合され、出力回路２０から
、元の音声信号に対する擬似的な音声信号として再生さ
れる（第１８図の波形Ｏ）。

尚、本波形は、高調波成分によって構成されるため、隣
接した各ピッチの間隔は、皆、同しとなる。

このようにして出力された音声は、人間の音声の微細な
部分は擬似的にしか求まらないので元の音声と多少異な
る場合があるが、元の音声の重要な部分より復元される
ため、声色を問題にしない通常の会話に於いては、この
音声周波数狭帯域化方式により、十分、良好な品質で音
声を狭帯域化することが出来る。

また、本発明による狭帯域化音声信号を元の擬似的な音
声信号にする作用に於いて、基本周波数をも変換した狭
帯域化音声信号が人力された場合は、基本周波数選別回
路１４で変換された周波数を新たな基本周波数とするた
めに、再生された擬似音声信号では、若干、声色が相違
することがあるが、実用上は同様に問題は無い。

このようにして、ホルマント周波数を含む音声を特徴付
ける重要な周波数成分を残し、通常の音声周波数の専域
よりも狭い音声信号が生成されることとなり、送信時に
は、高周波の搬送波に対して振幅変調を行えば、搬送波
の占有周波数骨幅を狭く出来、受信時には、音声信号の
品質が低下することなく、元の音声信号への再生が良好
に行える。

（実　施　例） 第１９図は、本発明による音声周波数狭帯域化方式を組
み込んだシステム構成例を示す図であり、音声を電気信
号に変換するマイク２１と、音声信号を狭帯域化音声信
号に変換する狭帯域化装置２２と、搬送波を狭帯域化音
声信号によって振幅変調する送信機２３と、搬送波を電
波として放射するアンテナ２４から成る送信系、及び電
波を受信するアンテナ２５と、受信信号から狭帯域化音
声信号を復調する受信機２６と、狭帯域化音声信号から
元の音声信号を再生する音声再生装置２７と、この音声
信号を音声に変換するスピーカ２８から成る受信系で構
成される。

このようなシステム構成例では、第４図（１）に示され
るように、送信時、搬送波に対する占有旬域幅は、狭帯
域化音声信号の場合は、通常の音声信号に較べて狭く出
来る。また、音声の品質を落とすことで、より狭くする
ことも可能である。

第２０図は、第１図に示したレベル比較回路４の一実施
例を示した図であり、各音声要素の人力レベル値り、−
Ｌ、。を比較するための差動アンプ３１〜３５と、これ
らの比較出ツノをＡＮＤゲート３６〜４０にそのまま伝
達するバッファアンプ４１〜４６と、反転して伝達する
インバータ４７〜５１と、各ＡＮＤゲート３６〜４ｏの
出力によって各レベル値の通過を制御するアナログスイ
ンチＳ１〜Ｓ６とで構成されている。尚、バッファアン
プ４１は入カレベル値Ｌ１がり、よりも大きい場合、こ
れを検出させるために常に論理値「１」が印加されてい
る。また、差動アンプ３１〜３５は、単なるノイズを入
力しないために、一定レベル以上、入力が無いと、入力
レベルをｒＱ、と見なす回路に構成しである。

このようなレベル比較回路４の動作に於いては、例えば
、レベル値り、については、まず周波数が低くなる方向
に隣接したレベル値り、　と比較され、Ｌｘ　＞Ｌ、の
場合は差動アンプ３１の出力は論理（直「１」となり、
バッファアンプ４２を経てＡＮＤゲート３７へ入力され
る。

次に、周波数が高くなる方向に隣接したレベル値し、と
比較され、Ｌ　ｚ　＞　Ｌ　３の場合は差動アンプ３２
の出力は論理値「０」となり、インバータ４８を経てＡ
ＮＤゲート３７へ入力される。この結果、ＡＮＤゲート
３７は論理値「１」を出力して、アナログスイッチＳ２
をＯＮにｆｆ１ｌ？卸してレベル値Ｌ２とその両隣のレ
ベル値Ｌ１とり、の中から最大のＬ２のみを通過させる
こととなる。

更に、例えば、入カレベル値がＬ　＋　＞　Ｌ　２　＞
　Ｌ　３＞Ｌ４の場合には、ＳｌのみがＯＮとなり、レ
ベル値り、のみが通過される。また、Ｌｌ　＞Ｌ、＞Ｌ
　ｚ　＞　Ｌ　ａの場合には、Ｓｌと３３のみがＯＮと
なり、レベル値り、とり、のみが通過されることとなる
。

次に、第２】図は、第１図に示した基本周波数選別回路
５の一実施例を示した図であり、レベル値の範囲り、、
Ｌ、・・・・・・Ｌ、について、周波数の低いり、から
順番にレベル値の有無を探して、これを検出するＮＯＲ
ゲート５２〜５６と、各レベル値を反転して各ＮＯＲゲ
ート５２〜５６に伝達するインバータ５７〜６１と、各
レベル値の通過を制御■するアナログスイッチ３７〜Ｓ
ｌｌとで構成されている。尚、アナログスイ・ンチＳ７
〜Ｓｌｌは通常は全てＯＮの状態にあり、論理値「ｌ」
が印加されるとＯＦＦとなるものとする。

このような基本周波数選別回路５の動作に於いては、例
えば、レベル値Ｌ　＋　、　Ｌ　ｔ・・・・・・Ｌｘの
内、Ｌ３とり、にのみ、第１０図に示した如くレベル値
が存在する場合、まず、ＮＯＲゲート５２は論理値「０
」を出力するが、ＮＯＲゲート５３は論理値「１」を出
力して最も周波数の低いレベル値Ｌ３を検出し、これに
対する周波数（音声要素）ｒ３を基本周波数ｆＯとする
基本周波数選別情報として抽出回路６に送ると共に、ア
ナログスイッチＳ８をＯＦＦとする。また、他のＮＯＲ
ゲート５４〜５６は、レベル（ｌＩＬ　３により全て論
理値「１」が印加され、出力は全て論理値ｒＱＪのまま
である。そして、第１０図の例では、Ｌ３以外のレベル
値し、はそのまま通過される。

次に、第２２図は、第１図に示した抽出回路６の一実施
例を示した図であり、各音声要素周波数ｆ　、ｆ　ｚ・
・・・・・ｒｋの通過を制御するアナログスイッチＳ１
２〜Ｓ１７で構成されており、例えば、基本周波数選別
回路５からのｒ３−ｆｏとする基本周波数の選別情報に
より、アナログスイッチＳ１４がＯＮにされ、音声要素
ｆ３のみが基本周波数ｆ。とじて通過される。

第２３図は、第１図に示した周波数変換回路７の一実施
例を示した図であり、入力されるレベル値がＩ、１・・
・・・・Ｌｘ９．　　Ｌ３゜とすると、このレベル値Ｌ
１・・・・・・Ｌｌ９．　　Ｌ３゜に対する周波数ｆ、
・・・・・・ｆｆｆｉ９ｒ：ｌｏをそれぞれ、より低い
周波数ｆｌ′・・・・・・ｆｌｌＱｆ、。′に変換する
各発振器５７〜５９とで構成される。

例えば、発振器５７の場合では、トランジスタ５７Ａに
より、入力される周波数ｆ１の音声要素を、局部発振信
号源（搬送信号源）、即ち、変換周波数信号源５７Ｂか
らの局部発振信号と混合させて振幅変調し、元の周波数
ｆ１に対し、より低い周波数（％の下側側波帯のみをＬ
Ｃ回路５７Ｃによって取り出している。

第２４図は、第１図に示した混合回路８の一実施例を示
した図であり、周波数変換回路７からの各変換周波数出
力と抽出回路６からの基本周波数は、それぞれ入力抵抗
Ｒ１・・・・・・Ｒ，、、Ｒ，、に入力され、混合され
てから、出力回路９へ送られる。

尚、゛この際、各入力信号の逆戻り防止の効果が得られ
る。

邦団ト媚 第２５図及び第２６図は、本発明による音声周波数狭幣
域化方式をテープレコーダへ応用した例を示している。

会議等で発言者の音声を録音する際、−度に複数の人間
が発言した場合には、通常の録音では、誰が何を発言し
ているのか、音声が混ざり合って聞き取ることが困難で
ある。

しかし、第２５図（１）に示されるように、例えば、発
言者が３人いる場合、マイク２１Ａとマイク２１Ｂとマ
イク２ＩＣとを用意し、それぞれのマイク出力に、本発
明の音声周波数狭僧域化方式による音声信号を狭幣域化
する狭幣域化装置６１〜６３を接続し、更に、狭帯域化
装置６２と６３の出力には、それぞれ周波数帯域をずら
せる周波数帯域変換装置６４と６５を経由してから、テ
ープレコーダ６６に人力させる。

このようにすると、第２６図の周波数帯域の割当に示さ
れるように、１つの媒体に３人の発言者の音声を帯域（
Ａ）、　　（Ｂ）、　　（Ｃ）のように曹域別に記録す
ることが出来る。

これは、発言者に対して予め音声信号の周波数分割を行
い、成る発言者はマイク２１Ａを通るから帯域（Ａ）の
チャフルの周波数帯を使用する、というように予め決め
て置けば、再生時には、聞き取りたい音声が容易に得ら
れる。また、録音可能な発言者の数は、媒体に記録出来
る周波数の上限と狭帯域化の幅によって決まる。

第２５図（２）は、このような帯域で録音された複数の
発言者の音声を再生する場合を示し、テープレコーダ６
６からの再生ヘッドからの再生信号の内、帯域（Ｂ）と
帯域（Ｃ）に該当する再生信号は、周波数帯域変換装置
６４と６５を経由してから、本発明の音声周波数狭帯域
化方式による狭帯域化音声信号を元の音声信号に再生す
る音声再生装置７３〜７５を接続して、音量調整器ＲＩ
Ａ〜ＲＩＣを介して、スピーカ２８より音声が出力され
ることになる。

更に、第２７図は、第２５図の応用例とは、逆に、装置
の周波数変換回路を広帯域化した応用例について、周波
数分布を示したものである。

この場合には、各音声要素は高い周波数ｆＡｌｆＡ２・
・・・・・ｆＡｎに変換され、各要素間の間隔が広くな
り、その間隔に別のチャネルの音声要素、例えば、ｆＢ
ｌ・・・・・・ｆＢｎ、ｆｃｌ・・・・・・ｆｃｎを挿
入することが可能となる。また、周波数が高く置換され
た音声要素は、狭帯域化で低域に変換された時の場合に
較べて品質劣化が無いという特徴がある。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る音声周波数狭帯域化
方式によれば、音声信号を周波数分割し、その内のピー
クを生ずる音声要素を取り出して低い周波数へ周波数変
換して合成し、送信すると共に受信側では、周波数変換
された音声要素と基本周波数を検出して、基本周波数に
基づいて平坦な擬似音声を作り、更に各音声要素のレベ
ルに応して補間・再生するように構成したので、ホルマ
ント周波数を含む音声を特徴付ける重要な周波数成分を
残して狭帯域化出来、周波数や幅を狭くさせても、音声
信号の品質が低下することなく伝送出来て、且つ、良好
な音声信号の再生が行えることとなる。

また、第４図（２）に示されるように、搬送波の占有周
波数帯幅が狭くなるため、余った帯域を利用してチャネ
ルを増やしたり、別のデータ伝送帯域として利用するこ
とも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る音声周波数狭帯域化方式の送信
側原理説明図、 第２図は、本発明に係る音声周波数狭帯域化方式の受信
側原理説明図、 第３図は、人間の音声の特性を説明した図、第４図は、
従来例及び本発明に於ける振幅変調後の周波数帯域幅を
説明した図、 第５図は、入力する音声信号の波形Ａを示した図、 第６図は、等間隔に帯域分割された波形Ｂを示した図、 腎 第７図は、各音声要素の波形６した図、第８図は、各音
声要素のレベル値を示す波形り示した図、 第９図は、各音声要素のレベル値を示す波形Ｅを示した
図、 第１０図は、ピークの音声要素の波形Ｆ及びその中の波
形Ｇ、　　Ｈ，Ｉを示した図、第１１図は、周波数変換
された波形図Ｊを示した回、 第１２図は、狭帯域化した音声信号の波形Ｋを示した図
、 第１３図は、レベル間の補間作用を説明する図、第１４
図は、レベル間を補間した後の波形Ｎを示した図、 第１５図は、波形Ｎの包路線波形Ｎ′を示した図、 第１６図は、基本周波数の各高調波の波形りを示した図
、 第１７図は、波形りをレベル補正した波形Ｍを示した図
、 第１８図は、再生した元の音声信号の波形Ｏを示した図
、 第１９図は、本発明の音声周波数狭帯域化方式を組み込
んだシステム構成例を示した図、第２０図は、本発明に
用いるレベル比較回路の一実施例を示す図、 第２１図は、本発明に用いる基本周波数選別回路の一実
施例を示す図、 第２２図は、本発明に用いる抽出回路の一実施例を示す
図、 第２３図は、本発明に用いる周波数変換回路の一実施例
を示す図、 第２４図は、本発明に用いる混合回路の一実施例を示す
図、 第２５図は、本発明による音声周波数狭帯域化方式のテ
ープレコーダへの応用例を示す図、第２６図は、テープ
レコーダへの応用例の於ける周波数帯域割当を説明した
図、 第２７図は、周波数変換を広帯域化させた応用例の周波
数帯域割当を説明した図、である。 第１図に於いて、 ■・・・入力回路、 ２・・・狭帯域フィルタ群、 ３・・・レベル検出回路群、 ４・・・レベル比較回路、 ５・・・基本周波数選別回路、 ６・・・抽出回路、 ７・・・周波数変換回路、 ８・・・混合回路、 ９・・・出力回路。 第２図に於いて、 １０・・・入力回路、 １１・・・狭帯域フィルタ群、 １２・・・レベル検出回路群、 １３・・・レベル補間回路、 １４・・・基本周波数選別回路、 １５・・・高調波発生回路、 １６・・・特性補正回路、 １７・・・狭帯域フィルタ群、 １８・・・レベル制御回路、 １９・・・混合回路、 ２０・・・出力回路。 図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力回路（１）からの音声信号を等間隔の周波数
   幣に分割して複数の音声要素にする狭帯域フィルタ群（
   ２）と、 該複数の音声要素の各レベル値を検出するレベル検出回
   路群（３）と、 該検出された各レベル値について両隣の音声要素とそれ
   ぞれ比較して、何れに対しても大きい場合にのみ通過さ
   せるようにするレベル比較回路（４）と、 基本周波数が含まれると考えられる該レベル比較回路（
   ４）の出力の一部を入力して、最も低い周波数を該基本
   周波数として選別し、この音声要素以外を通過させる基
   本周波数選別回路（５）と、該狭帯域フィルタ群（２）
   で分割された複数の音声要素の内、該基本周波数が含ま
   れると仮定した範囲の各音声要素から該選別回路（５）
   によって選別された該基本周波数に対応するもののみを
   抽出する抽出回路（６）と、 該選別回路（５）の各出力と、これら以外の音声要素に
   ついてのレベル比較回路（４）の各出力をそれぞれ低い
   周波数に変換する周波数変換回路（７）と、該変換回路
   （７）の出力と該抽出（６）の出力とを混合し、出力回
   路（９）を介して、狭帯域の音声信号を出力する混合回
   路（８）と、 を備えたことを特徴とする音声周波数狭帯域化方式。
2. （２）入力回路（１）からの音声信号を等間隔の周波数
   幣に分割して複数の音声要素にする狭帯域フィルタ群（
   ２）と、 該複数の音声要素の各レベル値を検出するレベル検出回
   路群（３）と、 該検出された各レベル値について両隣の音声要素とそれ
   ぞれ比較して、何れに対しても大きい場合にのみ通過さ
   せるようにするレベル比較回路（４）と、 レベル比較回路（４）の各出力をそれぞれ低い周波数に
   変換する周波数変換回路（７）と、 該変換回路（７）により変換された出力を混合し、出力
   回路（９）を介して、狭帯域の音声信号を出力する混合
   回路（８）と、 を備えたことを特徴とする音声周波数狭帯域化方式。
3. （３）入力回路（１０）のからの狭帯域の音声信号を等
   間隔の周波数帯に分割して複数の音声要素にする狭帯域
   フィルタ群（１１）と、 該複数の音声要素の各レベル値を検出するレベル検出回
   路（１２）と、 該検出された各レベル値について、補間するレベル補間
   回路（１３）と、 該狭帯域フィルタ群（１１）で分割された複数の音声要
   素の内、基本周波数が含まれると考えられる最も低い周
   波数を該基本周波数として選別する基本周波数選別回路
   （１４）と、 該基本周波数の高調波を発生させる高調波発生回路（１
   ５）と、 該高調波の各レベル値を平坦な特性に補正する特性補正
   回路（１６）と、 該補正した高調波を等間隔の周波数帯に分割して複数の
   周波数成分にする狭帯域フィルタ群（１７）と、該狭帯
   域フィルタ群（１７）から出力される周波数成分のレベ
   ル値を該レベル補間回路（１３）からの各出力に応じて
   制御するレベル制御回路（１８）と、該レベル制御され
   た複数の周波数成分を混合し、出力回路（２０）を介し
   て元の音声信号を出力する混合回路（１９）と、 を備えたことを特徴とする音声周波数狭帯域化方式。