JPS593748B2 - 音響信号を光信号に変換する方法および装置 - Google Patents

音響信号を光信号に変換する方法および装置

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JPS593748B2
JPS593748B2 JP54127401A JP12740179A JPS593748B2 JP S593748 B2 JPS593748 B2 JP S593748B2 JP 54127401 A JP54127401 A JP 54127401A JP 12740179 A JP12740179 A JP 12740179A JP S593748 B2 JPS593748 B2 JP S593748B2
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    • G09B21/00Teaching, or communicating with, the blind, deaf or mute
    • G09B21/009Teaching or communicating with deaf persons
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、音響信号例えば可聴信号を並列に接続されて
いるフィルタを介して分解し螢光面で可視的に表示し、
この場合個々のフィルタの付勢の強さに応じて陰極線の
輝度を制御するようにした、音響信号を光信号に変換す
る方法および装置に関する。
難聴者および聴力喪失者の聴力の欠陥に対して、音響信
号たとえば可聴信号を変換することにより対処する多く
の試みがなされている。
この場合周波数変換、皮ふへの振動による伝達および種
々の゛視話″一法があげられる。周波数変換の場合可聴
信号は1ないし2オクターブ低く移調される、何故なら
ば大抵の難聴者の場合、聴力の欠如は、低い周波数にお
いては高音領域におけるほど大きくなるからである。
しかじ視話″法は、皮ふへの振動伝達と同様に比較的大
きい範囲においては実施できない。
何故ならば1秒間毎に伝送される情報ビットの数が少な
すぎるからである。公知の゛視話″一法(゛アインフユ
ールングインデイーアクステイーク″フエルデイナンド
トレンデレンブルグ著、第3改訂版、シユプリンガ出版
、1961、第491〜492頁)の楊合、音スペクト
ログラムは、表示用の独特の構造を有するブラウン管の
螢光面上に示される。
しかもこのブラウン管は円筒形の螢光面を有し、この螢
光面は観察者の面前で垂直軸のまわりを回転し、この螢
光面に円筒の中央から放射された陰極線が投射されるよ
うにされている。垂直軸に沿つて周波数目盛が設けられ
ている。その都度付勢された、オクターブ的に分割され
た12の個々のフィルタからの信号が、回転スイッチを
介して取り出される。個々のフィルタの付勢の強さに応
じて、垂直軸にわたり走行する陰極線が制御される。そ
の結果この軸に沿つて音スペクトルが描かれる。りん光
層の塗付された発光面が観察者の前で回転される場合、
この観察者は極めて明りように、スペクトルの種々の領
域の当該の音過程の強さの配分およびその時間変化を観
察する。この場合X一方向には時間がY一方向には周波
数がそれぞれ描かわ、黒度により振幅が表わされる。こ
の種の信号変換は音声識別例えば犯罪学に対しては大き
な役割を有するが、像に含まれている情報はさらに精密
な分析法によつてしか理解することができない。その結
果この変換は通信の手段としては適していないことが示
されている。本発明の利点は、音響−光信号変換により
言語の可聴信号がカラー像信号に変換され、その結果眼
の高度の処理能力に対して、著しく多くの言語情報が眼
に伝えられるようになることである。
この場合眼は空間的に広がる像を理解できるだけでなく
、多くの異なる色相も区別できるようになる。本発明の
方法を実施するための、音響信号たとえば可聴信号を分
解するための並列に接続されているフィルタと、分解さ
れた信号を見えるように示す螢光面を有するようにされ
ており、この場合個々のフィルタの付勢の強さに応じて
陰極線の輝度が制御されるようにされている音響信号を
光信号に変換する装置により、著しく有利な音響−光−
信号変換が達成される。この場合各音響周波に所定の色
相が配属される、即ち各音響スペクトラムに対して正確
に定められた混合色が配属される。本発明の有利な実施
例が特許請求の範囲第3項以下に示されている。この場
合、用いられるフィルタを、3チャネル’の、三角形状
の周波数特性を有するフィルタとして設計すると著しく
有利である。次に本発明の実施例につき図面を用いて説
明する。
音響信号を光信号に変換する方法は、難聴者または聴力
喪失者を意志伝達の場合に補助するためには、次の理由
のため著しく有利である。
即ち、眼は1秒間に106ビットの情報量を処理できる
のに対し、耳は1秒間に3.5×104ビットの情報量
しか受け入れることができないからである。即ち眼は耳
に比較して、約30倍もの情報量を1秒間に受け入れる
ことができる。この場合難聴者の耳に達する音響情報が
すべて無条件に翻訳もされなければならない。
何故ならば言葉を発音する話者は、1秒間に103ビッ
トの情報量を発生させるだけにすぎないからである。即
ち発生される情報量は、眼の処理することのできる情報
量の約1000分の1にすぎない。さらに聴覚と視覚と
では、その対象の時間的および空間的分析能力が異なる
。聴覚は高い時間的分析能力を有するが、その空間的分
析能力は著しく低いような構造を有する。これに対して
眼は時間的分析能力は劣るが、空間的に拡がる像はその
細部に至るまで同時に理解することができる。上述の根
拠により、音響から光への信号変換に対して特に二つの
要請が導びかれる。一方では、眼が音響の過程を分析す
べき時は、時間的に迅速に連続する過程を、空間的に同
時に表示しなければならないことである。この連続する
過程のこの種の空間的配置に対しては、像記憶装置たと
えば電子式像記憶装置が極めて有利である。他方では、
眼の高い処理能力は、空間的に広がつている像を理解で
きることだけにではなく、多くの異なる色相を区別でき
るということにももとづいている。それ故できるだけ多
くの言語情報を眼により理解すべき場合は、可聴信号の
形の言語をカラーの像に変換しなければならない。この
要請にもとづいて次のような基本的な方法が示される、
即ち各々の音周波に所定の色相を配属し、各々の音響ス
ペクトルに対して正確に定められた混合色を配属するの
である。
第1図に音響信号を光信号に変換する装置が、ブロック
図で示されている。
この場合マイクロホン51から供給される入力信号は、
フィルタ装置14,16,18の入力側に並列に供給さ
れ、かつ変調装置12の入力側にも供給される。この場
合入力信号は変調装置において、発振器から供給される
375HZの搬送波にのせられるように変調されて整流
される。それ故変調装置12の出力側には、整流された
信号Y1−3が送出される。この信号の振幅は、各時点
における入力信号の音レベルに相応している。整流され
た信号はその都度、像記憶ユニット44,46,48の
第1入力側Xl,X2,X3に供給される。各像記憶ユ
ニットの第2入力側Zl,Z2,Z3には、同じく整流
されたフィルタ装置14,16,18からの出力信号が
その都度加えられる。各像記憶ユニット44,46,4
8の出力信号R,G,Bは、カラーモニタ50の3つの
カラー電子銃に加えられ、このカラーモニタのカラー電
子銃を制御する。この音響−カラー像−変換(SET)
装置の主要部は、フィルタ装置である。このフィルタ装
置は3つの並列に接続されている帯域濾波器から構成さ
れており、その帯域通過特性は三角形の形状を有する(
第2図)。この場合これらの三角形は互いに次のように
有利に組み合わせ配置されている。即ち3つの帯域通域
戸波器により占められている全体の領域において、各音
響周波Fxに対して、3つの整流された出力信号の電圧
Ul,U2,U3を特徴づける比率が配属されている。
その結果Fx=U1:U2:U3となる。この3つの電
圧が相応のアナログ/デジタルー、デジタル/アナログ
ー変換を有する例えば電子式像記憶装置の場合は、最終
的にカラーモニタの3つのカラー電子銃を制御する。
その結果各音響周波に、1つの色調が一義的に配置され
る。フィルタパラメータFl,f2,f3,α1,α2
,α3およびβ1,β2およびβ3(第2図)の最適の
設定値を求めるために、ドイツ語の母音、変音および子
音の種々の組み合わせから、リアルタイムー周波数分析
が有利に行なわれる。
この場合この分析は、種々の通常の話者および多数の難
聴者により、前もつて行なわなければならない。このよ
うにして求められたデータ資料にもとづいて、上述のフ
ィルターパラメータが次のように選定される。即ち通常
の言語と難聴者−または聴力喪失者−言語との間の相違
が、一義的に自動的に識別されるように選定される。フ
ィルタパラメータの場合問題となるのは、中心周波数お
よび、横軸との6つの角度である。第1図において電子
式像記憶装置は、像記憶ユニット44,46,48から
構成されている。
この記憶装置は基本的にはマイクロプロセッサにより製
作すべきものである。しかし、この装置の動作を簡単な
部品を用いて実例で説明するためにだけ、像記憶装置を
市販の装置を用いて構成するものとする。この場合3チ
ャネルフィルタ装置14,16,18に、螢光面を有す
る陰極線装置24,26,28がそれぞれ後置接続され
ている。この装置の第1入力側X1’,X2’,X3′
には、整流された信号Y1−3がその都度加えられ、第
2入力側Zl,Z2,Z3には前置接続されているフィ
ルタ装置の整流された出力信号が、りん光面ないし残像
面上に記憶される像の輝度の変調のためにその都度加え
られる。この場合これらの陰極線装置はパルス発生器5
5によりトリガされる。この場合1つの陰極線装置がト
リガされると、次にこの装置が他の2つの陰極線装置を
同期してトリガする。さらにこれらの陰極線装置のりん
光面の前方に、撮影装置34,36,38たとえばテレ
ビジョンカメラがそれぞれ設けられている。この撮影装
置の各出力信号が、この装置に接続されているカラーモ
ニタ装置50のカラー電子銃を制御する。得られるべき
像の画質は、十分に使用できるものである。この場合輝
度制御は、輝度に対する比較的大きいダイナミック領域
を有する陰極線装置を用いる場合は、問題とならない。
この場合像記憶に対する市販の装置は、破線で示されて
いる。個々の構成部分は、第1図のブロック図において
は個々のブロックとして示されているが、実際は電子回
路と受像画とが1つのケーシング中に収容されている集
積装置として実施されている。
この場合、集積装置を本体において保持するようにし、
かつ像信号をオプティカルファイバを介して、特別に構
成されるめがねに投射するようにすれば、変換装置全体
を小型にすることができる。音響信号の音響−カラー像
−変換のその他の利点としては、話者に依存することな
く、カラー像だけから相応の語を識別できることである
。さらに例えば練習の場合、個々の話者の言葉の癖も、
像から識別することができる。通常の話者の言葉の像と
難聴者の言葉の像との明瞭な相違が示されるため、難聴
者がこの音響一カラー像一変換装置を用いて、自分の発
声法の誤りを迅速に改善できるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による音響−光−信号変換装置のブロッ
ク図、第2図は本発明に用いた3チャネルの、三角状の
周波数特性を有するフィルタのダイヤグラムを示す。 12・・・・・・変調装置、14,16,18・・・・
・・フィルタ装置、24,26,28・・・・・・陰極
線装置、34,36,38・・・・・・投射装置、44
,46,48・・・・・・像記憶ユニット、50・・・
・・・カラーモニタ、53・・・・・・発振器、55・
・・・・・パルス発生器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 音響信号を並列に接続されているフィルタを介して
    分解し螢光面で可視的に表示し、この場合個々のフィル
    タの付勢の強さに応じて陰極線の輝度を制御するように
    した、音響信号を光信号に変換する方法において、各音
    響周波に対して所定の色相を配属し、各音響スペクトル
    に対して正確に定められた混合色を与えるようにしたこ
    とを特徴とする音響信号を光信号に変換する方法。 2 音響信号を分解するための並列に接続されているフ
    ィルタと、該分解された音響信号が可視的に示される螢
    光面を有し、この場合個々のフィルタの付勢の強さに応
    じて陰極線の輝度が制御されるようにされている音響信
    号を光信号に変換する装置において、3チャネルフィル
    タ装置14、16、18の入力側と並列に変調装置12
    が接続されており、各時点に該フィルタ装置および変調
    装置の各入力側に加えられる入力信号の音響レベルに相
    応する振幅を有する整流信号Y1−3を供給するように
    該変調装置12が構成されており、該3チャネルフィル
    タ装置に像記憶装置44、46、48が後置接続されて
    おり、該像記憶装置の第1入力側X1、X2、X3には
    整流された信号Y1−3がその都度加えられるようにし
    、第2入力側Z1、Z2、Z3には前置接続されている
    該フィルタ装置の整流された出力信号がその都度加えら
    れるようにし、カラーモニタ装置50が設けられており
    、該カラーモニタ装置のカラー電子銃は像記憶装置のそ
    の都度の出力信号により制御されるようにした特許請求
    の範囲第1項に記載の方法を実施する装置。 3 3チャネルフィルタ装置14、16、18が、三角
    形の帯域通過特性を有する3つの並列に接続されている
    帯域濾波器を実質的に有するようにした特許請求の範囲
    第2項記載の装置。 4 3チャネルフィルタ装置が、3角形状の通過特性を
    有する3つの並列に接続された帯域通過濾波器からから
    構成されており、該3つの帯域通過濾波器によりカバー
    される領域全体においては各音響周波fxに対して、前
    記フィルタ装置の3つの整流された出力電圧U1、U2
    、U3の比の特性値が所属されるようにした特許請求の
    範囲第2項の装置。 5 3チャネルフィルタ装置14、16、18に記憶装
    置44、46、48としてりん光面ないし残像面を有す
    る陰極線装置24、26、28がそれぞれ後置接続され
    ており、該陰極線装置の第1入力側X1′、X2′、X
    3′には整流された信号Y1−3がそれぞれ加えられる
    ようにし、第2入力側Z1、Z2、Z3には前置接続さ
    れているフィルタ装置の整流された出力信号が、りん光
    面に記録される像の輝度の変調のためにそれぞれ加えら
    れるようにされており、りん光面の前方にそれぞれ撮影
    装置34、36、38が設けられており、該撮影装置の
    出力信号がカラーモニタ装置50のカラー電子銃をその
    都度制御するようにした特許請求の範囲第2項記載の装
    置。 6 像記憶装置44、46、48として電子装置が用い
    られているようにした特許請求の範囲第2項記載の装置
    。 7 像記憶装置44、46、48としてマイクロプロセ
    ッサが接続されている特許請求の範囲第2項記載の装置
JP54127401A 1978-10-04 1979-10-04 音響信号を光信号に変換する方法および装置 Expired JPS593748B2 (ja)

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DE000P28431803 1978-10-04

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