JPS5922283B2 - 信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、たとえば磁気テープを録音時のテープ速度よ
りも速く再生しても、その磁気テープに記録されている
内容を理解できる程度にまで再生聴取可能にした磁気記
録再生装置を実現し得る信号処理装置に関するものであ
る。

一般に磁気記録再生装置を用いて、磁気テープに録音さ
れた信号を再生聴取する場合、必要によつては録音した
ときのテープ速度よりも速く（または遅く）再生したい
場合がある。

例えば会議などの録音を速く聴取したい場合、テープ速
度を２倍程度に増加させたい場合などである。これは人
間が話す速度より、聴取できる速度が数倍高い事実に基
づいており、実験によれば、２〜３倍の速度で再生して
も十分理解できる事が判明している。ただし、この場合
、単にテープ速度のみを２〜３倍にしたのでは、元の音
声信号のピッチも同時に変化するため、内容を全く理解
する事ができない。このため特殊な装置を用いて、原信
号のピッチを変えずに継続時間だけを短縮し、上記の要
望を満足させていた。また一方、知能障害の人達や語学
の練習のために逆に、通常の速度より遅く音声信号を再
生して、その理解を向上させたい場合もある。

この場合においても同様にテープ速度を遅くするだけで
は実用にならず、やはり特殊な装置を用いて原信号のピ
ツチを変えずに信号の継続時間だけを伸長させる必要が
あつた。上記の目的に対しては第１図に示すような装置
が従来使用されていた。

すなわち信号の録音された磁気テープ１を録音された時
の速度と異なる速度ＶＴで、ピンチローラ２およびキヤ
プスタンローラ３で走行させる。なお、この磁気テープ
１と接触して周辺速度ＶＨで回転する回転磁気ヘツド４
が設置されており、このため回転磁気ヘツド４と磁気テ
ープ１の相対速度ＶＲは以下のようになる。ＶＲ＝ＶＴ
−ＶＨ この相対速度ＶＲを録音時のテープ速度と等しくすれば
回転磁気ヘツド４から再生される信号のピツチは録音時
のそれと等しくなり、従つて録音時と異なるテープ速度
で再生しても聴取して理解できるようになる。

この装置は信号の記録されている磁気テープを多数の微
少セグメントに分割し、そのセグメントの一部を時間を
変えて再生し、残りの部分を捨てたり、また時間の延長
をする場合は同一セグメントを複数回再生するようにし
ている。第２図に通常の２倍の速度で再生する場合の信
号の処理過程を示している。

同図において、２倍のピッチで再生された音声信号５は
、数１０ｍｓｅｃの継続時間を持つ多数のセグメントＡ
，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，・・・・・・に分割され、それらの
セグメントの奇数番目のもの（Ａ，Ｃ，・・・・・・）
は時間を引伸ばされて元のピツチに引伸ばされＡ′，Ｃ
′・・・・・・となる。このセグメントの長さは余り短
いとピツチの変化が生じ、逆に長過ぎると子音の脱落や
母音の重複が起るため、音声の場合には２０〜３０ｍｓ
ｅｃが最も適当であることが実験的に確かめられている
。上記の装置において、テープ速度が９．５ＣＩＬ／／
Ｓｅｃｌ或いは４．７儂／Ｓｅｃの場合、上記のセグメ
ントの長さを表現しようとすると回転磁気ヘツドの直径
は各々４１１φ、或いは２１１φとなる。

従つて、このような寸法を持つ回転磁気ヘツドを製作す
ることは実際問題として極めて困難である。本発明は上
述の装置と異なり電子的に音声信号の圧縮、或いは伸長
を行なうことにより上述の問題点を解決するようにした
ものである。

以下、本発明の実施例を説明するが、その前に本発明の
理解を容易にするために従来の装置の改良として考えら
れる装置について第３図〜第５図を参照して説明する。
第３図は音声信号が処理される過程を、通常の２倍の速
度で再生される信号を例にとつて表わしている。

第３図において６は磁気テープに記録する原信号であり
、この原信号６が記録された磁気テープを、記録時の２
倍の速度で走行させて再生すると７に示すように原信号
６に対して２倍の周波数で再生される。この信号７をア
ナログ遅延素子を介すると図の８に示すように原信号の
周波数を持つ信号を得ることができる。この場合、図か
ら明らかなように原信号６の奇数番目のセグメントＡ，
Ｃ，・・・・・・は処１れ、利用されるのあるが、偶数
番目のセグメントＢ，Ｄ，・・・・・・は利用されずに
捨てられる。第４図に、第３図において説明した過程を
実現し本発明の原理の理解を容易にする装置の要部構成
を示す。

これを説明すると磁気テープ９はピンチローラ１０と、
モーター１１の回転に伴つて回転するキヤプスタン１２
との間に挟持され、上記モータ１１の回転に比例して走
行する。上記モータ１１の回転速度は速度制御用ツマミ
１３で制御されこれに伴つてテープ９の走行速度を変え
ることができる。一方、上記速度制御用ツマミ１３に連
動して変化する可変抵抗器１４は直流電圧を変化できる
よう構成してあり、この可変抵抗器によつて変化せしめ
られた直流電圧は、直流増幅回路１５に印加される。こ
の直流増幅回路１５は、後に詳述する制御回路１６に最
適な制御電圧を加えるための電圧増幅回路である。また
磁気テープ９から再生ヘツデ１７を介して再生された信
号は前置増幅器１８で増幅された後、アナログ遅延素子
１９に伝えられ、このアナログ遅延素子１９の内部を転
送中に時間軸の伸長、圧縮が行なわれる。

この時、上記制御回路１６からアナログ遅延素子１９に
供給されるクロツク信号は、前記セグメントＡ，Ｂ，Ｃ
，・・・・・・に相当する時間内で連続的に変化するた
とえば時間軸伸長は、比較的高い周波数（数１００ｋＨ
ｚ）から低い周波数（数１０ｋＨｚ）へと連続的に変化
する。この変化の詳細は後述する。上記アナログ遅延素
子１９の出力は再生増幅器２０を介してスピーカ２１に
送られ、音声に変換される。なお、ここで使用するアナ
ログ遅延素子１９としては、たとえば電荷転送形の半導
体素子（バケツドブリゲート素子や電荷結合型素子など
）が有効である。

なお、これらの半導体素子についてはすでに周知である
ので、ここでの説明は省略する。また、信号の時間軸変
換の詳細は、すでに公開特許公報昭５０−８９００２号
に開示されているので、全体にわたる詳細は説明は省略
し、以下に、本発明に関連のある動作のみの概要を説明
する。テープ９の走行速度が速い場合、ヘツド１７より
再生される信号を元の周波数に戻すいわゆる時間軸変換
を行なうために、アナログ遅延素子１９に加える制御回
路１６からのクロツク信号は、第５図の２４に示すよう
に、時間の経過と共に周期が長くなるような信号である
。このクロツク信号は第５図の２３に示すような定電流
充放電回路の出力信号を波形整形して得ることができる
。上記定電流充放電回路を第１の充放電回路とし、この
第１の充放電回路の充放電々圧の変化範囲は、第５図の
２３に示す土限電圧Ｖｕと下限電圧Ｖｄの範囲であるよ
う構成する。この下限電圧Ｖｄを決定する波形は、別個
に設けられた第２の定電流充放電回路を用いて行ない、
これは、第５図の２２に示す如きランプ信号を出力する
ものである。

この第２の定電流充放電回路からのランプ信号波形は上
限電圧Ｖｕと下限電圧Ｖｄの間で充放電を繰り返すよう
構成してあり、充電完了時には上限電圧値Ｖｕに、放電
完了時には下限電圧値Ｖｄにある。この時、土限電圧Ｖ
ｕから下限電圧Ｖｄに至るまでの放電時間ｔは、放電電
流の値によつて決まる。この時間ｔが前記セグメントＡ
，Ｂ，Ｃ，・・・・・・の長さに相当し、音声信号の処
理のときは２０〜３０ｍｓｅｃ程度である。また、上記
放電電流は、制御回路１６の前段の直流増幅回路１５の
出力電圧で制御できるよう構成してあり、直流増幅回路
１５の出力電圧を変化すると、上記第２の充放電回路の
充放電電流値が変化し従つて第５図の２２に示すランプ
信号の時間ｔすなわちセグメント時間長が変化する。そ
の変化に伴つて上記第１の充放電回路の充放電時間も変
化する。すなわち、時間ｔが短かくなる場合は、高いク
ロツク周波数から低いクロツク周波数への変化が早くな
り、時間ｔが長くなれば逆に遅くなる。

このため、セグメント時間長が基準より短かくなれば時
間軸の伸長は過度になつて、元の信号より低い周波数に
なり、長くなれば不足して元の信号の周波数に戻らなく
なる。増速再生時に再生される信号を、元の音程に戻す
ために要求される時間軸の変換の割合をピツチ変換率と
呼ぶと２倍速再生時のピツチ変換率は１／２である。

このピツチの変化の割合をテープスピードと一致させる
と、テープスピードが変化しても再生音程は常に一定に
なることになる。

以上が上記公報昭５０−８９００２号に示される時間軸
変換の原理である。

しかしながら、テープの走行速度が変化しても再生音程
が常に一定であるという機能は用途によつては不都合な
事が多い。

だとえば再生音声がガン高い音なので、少し低くして聞
き取りやすくしようとする場合などである。本発明は、
上記不都合をなくすために、今まで述べたような再生音
程を常に一定にする機能と、一定の再生音程を基準に、
テープ速度が一定のまま、ある範囲内で自由に音程を連
続的に変化する機能をもたせ、これらの機能を切り換え
て使用するようにしようとするものである。

以下に、本発明の一実施例について第６図と共に説明す
る。

第６図において１５′および１６′は第４図に示したと
同様な直流増幅回路および制御回路であり、ピツチの変
化の割合いわゆるピツチ変換率は上記直流増幅回路１５
′の出力電圧を変化させて行なう。この直流増幅回路１
５′は、前記テープの走行速度を制御するモータ１１に
印加する電圧を、上記制御回路１６′を構成し第５図の
２２に示す波形を出力する第２の定電流充放電回路２５
に伝える増幅回路である。また上記制御回路１６′は第
５図の２３に示す如きランプ信号を発生する第１の定電
流充放電回路２６と、波形整形回路２７を有しており、
その出力側には第５図の２４の如きクロツク信号が得ら
れ、アナログ遅延素子１９に印加される。なお、２８は
ピツチ切換スイツチで、その可動接点２８ａは増幅回路
１５′の増幅度を制御する端子１５′ａに接続され、固
定接点２８ｂ，２８ｃはそれぞれ可変抵抗器２９、固定
抵抗器３０を介してアースされている。上記実施例にお
いてピツチスイツチ２８が接点２８ｃ側に切換えられた
０ＦＦの時、増幅度を制御する端子１５′ａに固定抵抗
器３０が接続され、直流増幅回路１５′の増幅度は常に
一定になる。従つてピツチ変換率も一定となり、テープ
の走行速度が変化しても再生音程は常に一定である。次
に、ピツチスイツチ２８が接点２８ｂ側に切換えられた
０Ｎの時、上記端子１５′ａには可変抵抗器２９が接続
される。それ故、直流増幅回路１５′は、可変抵抗器２
９を操作してその抵抗値を変化させると増幅度が変化す
る構成になつている。従つて、この可変抵抗器２９の抵
抗値を、固定抵抗器３０の値に比較して数１０％変化さ
せることが可能であれば、ピツチ変換率も基準ピツチ変
換率を中心に数１０％変化させることができることにな
る。このようにピッチスイッチ２８の切換えによつてテ
ープ走行速度を変化させても再生音程を常に一定とする
ことと、任意のテープ走行速度で、任意のピツチ変換を
行なうことが可能になり、たとえば、楽器演奏時にリズ
ムを一定としたまま音程のみを変化してアンサンブルを
行なうこととか、効果音を発生させることとか、音声信
号を再生する時に音声のピツチを変換してモゴモゴした
音を明瞭度よく再生することとか、ガン高い声を落ち着
きのある音声に変換できるなど多くの用途に利用するこ
とが可能となる。

以上説明したように本発明の信号処理装置によれば、磁
気テープの走行速度を変えた場合においても、明瞭度の
高いピツチの復元された再生信号を得ることができるこ
とに加えて、必要に応じピツチを変えて再生音程を変化
させることができるので、ガン高い音声を落ち着きのあ
る音声に変えて聞き取り易くするなどが可能となり、実
用土きわめて便利なものである。

もちろん本発明は前述の実施例のものに限られるもので
なく、主旨を越えずして種々の変形、発展が可能である
事はいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の信号処理装置の基本構成図、第２図は同
装置における信号処理過程を示す図、第３図は従来の改
良として考えられる装置における信号処理過程を示す図
、第４図は第３図における信号処理を実現し本発明の原
理の理解を容易にする装置の要部構成図、第５図は同装
置における主要部の波形図、第６図は本発明装置の一実
施例における要部構成図である。 １５′・・・・・・直流増幅回路、１５′ａ・・・・・
・増幅度を制御する端子、１６′・・・・・・制御回路
、２５・・・・・・第２の定電流充放電回路（ランプ信
号発生手段）、２６・・・・・・第１の定電流充放電回
路、２７・・・・・・波形整形回路（２６，２７でクロ
ツク信号発生手段）、２８・・・・・・ピツチ切換スイ
ツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録媒体に記録されている信号を再生する再生手段
   と、上記記録媒体の走行速度を可変させる速度可変手段
   と、上記再生手段から再生される信号を一時的に記憶し
   、かつクロック信号により駆動されるアナログ信号遅延
   素子と、該アナログ信号遅延素子を駆動させるクロック
   信号を発生するクロック信号発生手段と、該クロック信
   号発生手段を制御し、かつ上記再生手段により再生され
   る信号を多数の微少セグメントに分割するランプ信号発
   生手段と、該ランプ信号発生手段の充放電時間を制御す
   る直流電圧増幅手段とを具備し、上記速度可変手段に連
   動して上記直流電圧増幅手段を制御せしめ、記録媒体の
   走行速度が変化しても、再生音程は略一定になるように
   構成すると共に上記直流電圧増幅手段の増幅度を可変さ
   せる増幅度可変手段を有し、該増幅度可変手段によつて
   上記直流電圧増幅手段の増幅度を変化させることにより
   再生音程を変化できるようにしたことを特徴とする信号
   処理装置。 ２ 記録媒体に記録されている信号を再生する再生手段
   と、上記記録媒体の走行速度を可変させる速度可変手段
   と、上記再生手段から再生される信号を一時的に記憶し
   、かつクロック信号により駆動されるアナログ信号遅延
   素子と、該アナログ信号遅延素子を駆動されるクロック
   信号を発生するクロック信号発生手段と、該クロック信
   号発生手段を制御し、かつ上記再生手段により再生され
   る信号を多数の微少セグメントに分割するランプ信号発
   生手段と、該ランプ信号発生手段の充放電時間を制御す
   る直流電圧増幅手段とを具備し、上記速度可変手段に連
   動して上記直流電圧増幅手段を制御せしめ、記録媒体の
   走行速度が変化しても再生音程が略一定になるように構
   成すると共に、上記直流電圧増幅手段の増幅度を可変さ
   せる増幅度可変手段と、該増幅度可変手段を上記直流電
   圧増幅手段に接続、遮断する切換手段を備えてなる信号
   処理装置。