JPH05173583A - カラオケ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラオケ装置において、再生速度を変化させ
る場合に生じる信号処理ブロック間のクロック周波数の
不整合を、デジタル信号処理によりサンプリング周波数
の変換を行うことによって解決する。 【構成】 本発明のカラオケ装置は、データ補間手段及
びデータ間引手段においてそれぞれ設定される倍率を変
化させることによって、サンプリング周波数を定倍し及
び分周した場合に対応するサンプル値を算出する。これ
により音声波形のサンプリング周波数に、データ補間手
段に設定された倍率を分子、データ間引手段に設定され
た倍率を分母とする分数を乗じて得た周波数に相当する
周波数のサンプリング周波数に対応するサンプル値の系
列を算出し、これを水晶発振器から与えられる一定の時
間間隔でアナログ変換手段によってアナログ波形に変換
することにより、望みの速度による音楽の再生を実現す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラオケ装置に関し、
特には音楽情報をデジタル信号として保持し得るものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、音楽情報がＰＣＭ符号などのよう
なデジタル信号により記録されているカラオケ装置は、
音楽情報が時間的に離散なサンプル値によって記録され
ているため、この音楽の再生速度を変化させる場合に
は、サンプリング周波数を変化させてデータを読み出
し、これを周波数を変化させたサンプリング信号に基い
てアナログ信号に変換しなければならなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のカラオケ装置においては、サンプリング
周波数を発生させるためにＰＬＬを使用すると、周波数
同調範囲を確保するために、ループフィルタを広帯域と
しなければならず、その際に位相比較器の出力の高調波
成分が十分に減衰されずに電圧制御発振器に印加される
こととなるため、電圧制御発振器の出力は前記高調波成
分を反映した位相ジッタ成分の多いものとなり、結果と
して得られるサンプリング信号は水晶発振器の出力に比
べて安定度が劣ることとなって、デジタル信号からアナ
ログ信号への変換が、一定間隔で行なわれないため再生
波形に歪を生じて音質の低下をきたしていた。

【０００４】また、カラオケ装置内部の他のデジタル回
路で、上記のデータ読出手段によって読み出されたデー
タを処理する必要がある場合、そのデジタル回路が固定
のサンプリング周波数で動作している場合、データ読出
手段と上記デジタル回路で互いにサンプリングのタイミ
ングが異なることとなって、デジタル信号をそのまま転
送することができなかった。

【０００５】この場合、いったんアナログ信号に変換し
たのち、再びサンプリングしてデジタル信号としてから
転送しなければならなかったため、回路構成が複雑なも
のとなり、また、アナログ回路とデジタル回路の混在に
よりデジタル回路のノイズがアナログ回路に混入しやす
く、Ｓ／Ｎ比の高い回路の設計が困難であった。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、データ読み出しのサンプリング
周波数を変化させた場合でも、他のサンプリング周波数
で動作するデジタル回路ブロックに、デジタル情報をそ
のまま転送することが可能なカラオケ装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のカラオケ装置は、デジタル信号として記録さ
れた音楽波形のデータを読出すデータ読出手段と、その
データ読出手段により読出されたデータを補間するデー
タ補間手段と、そのデータ補間手段により補間されたデ
ータを間引くデータ間引手段と、そのデータ間引手段で
間引かれたデータを、一定の時間間隔でアナログ信号に
変換するアナログ変換手段を備えている。

【０００８】

【作用】上記の構成を有する本発明のカラオケ装置は、
データ補間手段及びデータ間引手段においてそれぞれ設
定される倍率を変化させることによって、サンプリング
周波数を逓倍し及び分周した場合に対応するサンプル値
を算出する。これにより音声波形のサンプリング周波数
に、データ補間手段に設定された倍率を分子、データ間
引手段に設定された倍率を分母とする分数を乗じて得た
周波数に相当する周波数のサンプリング周波数に対応す
るサンプル値の系列を算出し、これを水晶発振器から与
えられる一定の時間間隔でアナログ変換手段によってア
ナログ波形に変換することにより、望みの速度による音
楽の再生を実現する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を周知のカラオケ装置に具体化
した一実施例を図面を参照して説明する。

【００１０】図１は全体の概要を示す図である。

【００１１】データファイル装置に記録された音楽波形
のデータは、データ読出手段によって読出されて、デー
タ補間手段により補間され、データ間引手段によって間
引かれ、アナログ変換手段によりアナログ信号に変換さ
れ、増幅器においてマイクロフォンからの音声入力と加
算され増幅されて、スピーカより出力される。

【００１２】次に図２を参照して説明する。図２は動作
ブロック図である。

【００１３】本実施例のカラオケ装置では、データ補間
手段としてインタポレータを、データ間引手段としてデ
シメータを使用し、これらは、ＣＰＵによりそれぞれに
設定された倍率、すなわち、インタポレータ設定倍率、
デシメータ設定倍率にしたがって再生速度を変換する。
本実施例においては、音楽再生のタイミングは、水晶発
振器からアナログ変換手段に対して与えられるクロック
信号によって定められ、アナログ変換手段のデータ・バ
ッファに空き領域がある場合にバッファレディ信号をア
クティブとしてデータ読出手段に、データの読出しを要
求する。すなわち、音楽の再生速度の変化により、デー
タ読出しの速度が変化する。

【００１４】図２に示すように、本実施例のカラオケ装
置では、データ・ファイル装置１に記憶された音楽デー
タを、データ読出手段２がバッファレディ信号線によっ
て与えられるタイミングにしたがって読出し、サンプル
値に変換し、インタポレータ３に入力する。インタポレ
ータ３は、インタポレータ設定倍率によって補間したサ
ンプル値をデシメータ４に入力する。デシメータは、デ
シメータ設定倍率によって、補間されたサンプル値を間
引いて、アナログ変換手段５に入力する。アナログ変換
手段５は、水晶発振器６から与えられるクロック信号に
基いて、一定の周期で、デシメータから与えられるサン
プル値をアナログ信号に変換して、増幅器７に出力す
る。

【００１５】増幅器７は信号処理手段からのアナログ出
力とマイクロフォン８の出力をミキシングして増幅し、
スピーカ９に出力する。

【００１６】本構成例においては、インタポレータ３は
インタポレータ設定倍率によって音楽波形のサンプリン
グ周波数、すなわち、原サンプリング周波数を逓倍し、
デシメータ４はデシメータ設定倍率によって逓倍された
サンプリング周波数を分周するため、全体としてサンプ
リング周波数は、次式であたえられる。

【００１７】 ｆ_S＝ｆ₀＊（Ｍ／Ｎ） （式１） 但し、ｆ₀は原サンプリング周波数、Ｍはインタポレー
タ設定倍率、Ｎはデシメータ設定倍率である。

【００１８】ここで、信号読出手段は、データ・ファイ
ル装置の記憶内容を読出してサンプル値に変換する機能
のほか、圧縮されたデータを伸張する機能、暗号化され
たデータを解読する機能、ＡＤＰＣＭなどの音声情報圧
縮方式によって符号化されたデータを復号する機能等を
併せ有することもあるものとし、アナログ変換手段は、
デジタル信号からアナログ信号への信号変換の機能のほ
か、再生速度の変化に伴う音程の変化を補償する音程補
償処理、音楽にサラウンド効果を付加するための音場信
号処理等の機能を有することがあるものとする。

【００１９】ＣＰＵ１１は、操作パネル１０におけるキ
ー入力にしたがって、インタポレータ及びデシメータに
倍率をそれぞれ設定するほか、データ読出手段及び信号
処理手段を制御して、予約曲の入力、演奏の開始及び停
止、サラウンド処理のモード設定等、カラオケ装置に要
求される諸機能を実現するものとする。

【００２０】図３に、インタポレータの構成を示す。

【００２１】インタポレータに入力されたサンプル値列
は、零補間器により各サンプル値間に零を挿入され、サ
ンプリング周波数は、原サンプリング周波数にＣＰＵに
より設定された倍率を乗じた周波数に変換される。つぎ
に、ＦＩＲ型のデジタルフィルタにより、原サンプル値
列に含まれる信号周波数成分以外の周波数成分を除去さ
れてサンプル・バッファ・レジスタに格納される。格納
されたデータは、デシメータの動作タイミングに応じて
読出される。

【００２２】ここに、原サンプリング周波数をｆ₀とす
れば、カット・オフ周波数ｆ_cは、次式で与えられる。

【００２３】 ｆ_c＝ｆ₀／２ （式 ２） 図４にインタポレータのフローチャートを示す。

【００２４】インタポレータは、周知のデジタル・シグ
ナル・プロセッサを用いてフローチャートに示す手順を
実行することにより構成できる。

【００２５】まず、原サンプリング周波数におけるサン
プル値を読み込み（Ｓ１），これに零補間の処理をする
（Ｓ２）。ここに、零補間の処理とは、各サンプリング
の間に零を、インタポレータ設定倍率より１少ない数だ
け、挿入することをいう。この処理により、サンプリン
グ周波数は、原サンプリング周波数に、インタポレータ
設定倍率を乗じた周波数に変換される。次に、カウンタ
を初期化する（Ｓ３）。つづいて、零補間されたサンプ
ル値を、デジタルフィルタの演算に供するシフトレジス
タに入力し（Ｓ４），シフトレジスタの保持する零補間
されたサンプル値とデジタル・フィルタの係数をたたみ
こみ演算することにより、原サンプル列に含まれる周波
数帯域を通過させ、それ以外の帯域を遮断し（Ｓ５）、
得られたサンプル値をサンプル・バッファ・レジスタに
格納する。カウンタの値を、１加算し（Ｓ７）、カウン
タの値がインタポレータ設定倍率未満であれば（Ｓ８・
ＮＯ）、Ｓ４に戻って、次の零補間されたサンプル値に
対して処理を続行し、設定値であれば（Ｓ８・ＹＥ
Ｓ）、Ｓ１に戻って、次の原サンプル値に対して処理を
続行する。

【００２６】図５に、デシメータの構成を示す。

【００２７】デシメータは、インタポレータから入力さ
れたサンプル値列をデジタル・フィルタによって帯域制
限し、デシメータ設定倍率ごとに、出力サンプル値を間
引いて、デシメータの出力として、信号処理手段へ出力
する。

【００２８】ここに、デシメータにおけるデジタル・フ
ィルタのカット・オフ周波数は、インタポレータ入力に
おけるサンプリング周波数を基準とすれば、（式２）に
よりあたえられる。

【００２９】図６に、デシメータのフローチャートを示
す。

【００３０】まず、カウンタをゼロ・クリアする（Ｓ
１）。つぎに、インタポレータから出力されるデータを
読み込み（Ｓ２）、シフトレジスタへ入力し（Ｓ３）、
カウンタの値を１増加する。その結果、カウンタの値が
デシメータ設定倍率でなければ（Ｓ５・ＮＯ）、Ｓ２へ
戻って処理を続行し、カウンタの値がデシメータ設定倍
率と等しければ（Ｓ５・ＹＥＳ）、シフト・レジスタ上
のサンプル値とディジタル・フィルタの係数を畳み込み
演算して（Ｓ６）、算出されたサンプル値を後段信号処
理手段へ出力する（Ｓ７）。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のカラオケ装置は、再生速度の変化に伴ってデータ
読出しのクロック周波数が変化する場合においても、サ
ンプリング周波数の変換が、インタポレータとデシメー
タによってデジタル信号のままおこなわれるため、デジ
タル信号をいったんアナログ信号に変換することなく、
異なるサンプリング周波数で動作するデジタル回路の間
で転送することができる。これにより、いったんアナロ
グに変換する場合に比してＤ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換
器の一対を節約できるほか、カラオケ装置内の音響信号
処理の基準クロックを、１個の水晶発振器をもって与え
ることができるため、ＰＬＬ等により、クロックを発生
させる場合に比べ、安定した周波数で動作させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラオケ装置の概要を表す図である。

【図２】本発明のカラオケ装置示すブロック図である。

【図３】本発明のカラオケ装置の要部であるインタポレ
ータの構成を示す図である。

【図４】前記インタポレータの動作を示すフローチャー
トである。

【図５】本発明のカラオケ装置の要部であるデシメータ
の構成を示す図である。

【図６】前記デシメータの動作を示すフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１ データファイル装置 ２ データ読出手段 ３ インタポレータ ４ デシメータ ５ アナログ変換手段 ６ 水晶発振器 ７ 増幅器 ８ マイクロフォン ９ スピーカ １０ 操作パネル １１ ＣＰＵ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタル信号として記録された音楽波形
   のデータを読出すデータ読出手段と、 そのデータ読出手段により読出されたデータを予め設定
   された複数の倍率のうちいずれかで補間可能なデータ補
   間手段と、 そのデータ補間手段により補間されたデータを予め設定
   された複数の倍率のうちいずれかで間引可能なデータ間
   引手段と、 そのデータ間引き手段で間引かれたデータを、一定の時
   間間隔でアナログ信号に変換するアナログ変換手段とを
   備えたことを特徴とするカラオケ装置。