-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Sprachvorrichtung, bei der kabelseitiges oder funksenderseitiges
Rauschen so vermindert wird, daß leicht
hörbare
Sprache übertragen
wird.
-
2. Beschreibung des Stands
der Technik
-
8 ist
ein Konfigurationsschema, das ein herkömmliches Beispiel einer Sprachvorrichtung zeigt.
-
In 8 bezeichnet 91 ein Übertragungssignalmikrofon; 92 ist
ein senderseitiger Ausgang; 93 ist ein Sprachdetektor zum
Detektieren von übertragener
Sprache; und 94 ist ein Dämpfungsglied zum Dämpfen des Übertragungssignals
auf der Basis des Ausgangssignals des Sprachdetektors.
-
Die Funktionsweise der Vorrichtung,
die die obige Konfiguration hat, wird nachstehend beschrieben.
-
In das Übertragungssignalmikrofon 91 wird nicht
nur die Sprache 101 des nahen Sprechers, sondern auch das
nahe Umgebungsrauschen 102 eingeführt.
-
Der Sprachdetektor 93 detektiert
die in das Übertragungssignalmikrofon 91 eingeführte Sprache 101 des
nahen Sprechers. Wenn keine Sprache 101 vorhanden ist,
wenn also nur Umgebungsrauschen 102 vorhanden ist, wird
das Dämpfungsglied 94 zum Dämpfen des Übertragungssignals
aktiviert, so daß das Übertragungssignal
gedämpft
wird. Wenn dagegen Sprache 101 vorhanden ist, macht der
Sprachdetektor das Dämpfungsglied 94 unwirksam,
so daß die Übertragungssprache
nicht gedämpft
wird.
-
Die herkömmliche Sprachvorrichtung,
die wie oben erläutert
konfiguriert ist, weist das folgende Problem auf.
-
Der Pegel der Sprache des nahen Sprechers schwankt
entsprechend dem nahen Umgebungsrauschen. Der Grund hierfür ist, daß eine Sprachverstärkungsoperation
durchgeführt
wird, um das Rauschverhältnis
des Übertragungssignals
des nahen Sprechers zu verbessern, so daß der Sprachpegel ansteigt,
wenn das nahe Umgebungsrauschen ansteigt, und der Sprachpegel abnimmt,
wenn das nahe Umgebungsrauschen abnimmt. Daher schwankt der Empfangssprachpegel
relativ zu dem fernen Sprecher. Es tritt das Problem auf, daß die Sprache schwer
zu hören
ist.
-
US-A-4 747 143 zeigt eine Vorrichtung
für einen
Sprachverbesserungsprozessor, der die verarbeitete Sprache ungeachtet
großer Änderungen
im zugehörigen
Rauschpegel auf einem konstanten Pegel hält. Das zusammengesetzte Sprach-
und Rauschsignal wird einem ersten AGC-Schaltkreis und dann einem
Sprachverbesserungssystem zugeführt,
das Rauschen aus dem Signal entfernt. Die extrahierten Rauschleistungsschätzwerte
werden von dem konstanten Amplitudensignal subtrahiert, um einen
Verstärkungsregelungssignalwert
zu ergeben, zu dem die Verstärkung
eines zweiten Verstärkers mit
variabler Verstärkung
umgekehrt proportional ist.
-
US-A- zeigt eine stationäre Störungsaufhebungseinrichtung,
die einen programmierbaren Digitalsignalprozessor mit Aufhebungssoftware
dazu verwendet, die erforderlichen Kombinationen von zeitlicher
Verzögerung
und Filterung vorzusehen. Die Größe der Verzögerung wird
verringert, und ein FIR-Formungsfilter und eine automatische Verstärkungsregelung
am Ausgang sind hinzugefügt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um
das oben angesprochene Problem zu lösen, und es ist Aufgabe der
Erfindung, eine Sprachvorrichtung anzugeben, bei der nahseitiges
Rauschen verringert wird, um die Schwankung des Pegels eines Übertragungssignals
so zu verringern, daß das
selbst bei Rauschen auf der Empfängerseite
leicht zu hörende Übertragungssignal übertragen
wird.
-
Die Erfindung ist in den Patentansprüchen 1 bzw.
7 angegeben.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die vorstehenden und weitere Ziele
und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen; diese zeigen
in:
-
1A und 1B sind Konfigurations-Blockbilder einer
rauschverminderten Sprachvorrichtung und eines Sprachpegeleinstellbereichs
in der Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung;
-
2 ist
ein Konfigurations-Blockbild eines digitalen Sprachpegeleinstellbereichs;
-
3 ist
ein Konfigurations-Blockbild einer rauschverminderten Sprachvorrichtung
in der Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung;
-
4A und 4B sind ein Konfigurations-Blockbild einer
rauschverminderten Sprachvorrichtung in der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung
und ein Schema, das die Richtcharakteristik des Differentialmikrofons
zeigt;
-
5 ist
ein Konfigurations-Blockbild einer rauschverminderten Sprachvorrichtung
in der Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung;
-
6 ist
ein Konfigurations-Blockbild einer rauschverminderten Sprachvorrichtung
in der Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung;
-
7 ist
ein Konfigurations-Blockbild einer rauschverminderten Sprachvorrichtung
in der Ausführungsform
6 der vorliegenden Erfindung; und
-
8 ist
ein Konfigurations-Blockbild einer herkömmlichen Sprachvorrichtung.
-
GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
-
(Ausführungsform 1)
-
Eine Sprachvorrichtung gemäß Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
-
1A ist
ein Blockbild, das die Konfiguration der Sprachvorrichtung bei dieser
Ausführungsform
zeigt.
-
In 1A bezeichnet 10 ein
Hochpaßfilter zur
Dämpfung
von Niederfrequenzkomponenten eines Eingangssignals zu einem Übertragungssignalmikrofon 91;
und 11 ist eine Pegeleinstellschaltung zum Einstellen des
Pegels eines Übertragungssignals. 92 bezeichnet
einen senderseitigen Ausgang, durch den ein Übertragungssignal zu einer
fernen Seite übertragen
wird.
-
Ferner bezeichnet 200 eine
Empfängereinrichtung
zum Empfang des Übertragungssignals
von der senderseitigen Sprachvorrichtung mit der oben angegebenen
Konfiguration; 201 ist ein Empfänger zur Umwandlung des von
der Empfängereinrichtung 201 empfangenen
Empfangssignals in Sprache; und 202 ist ein fernseitiger
(empfängerseitiger)
Eingang.
-
Die Funktionsweise der Vorrichtung,
die die obige Konfiguration hat, wird nachstehend beschrieben.
-
Die Sprache 101 des nahen
Sprechers mit Umgebungsrauschen 102, das in die Sprache 101 eintritt,
wird von einem Übertragungssignalmikrofon 91 in
ein Übertragungssignal
umgewandelt und dann dem Hochpaßfilter 10 zugeführt.
-
Da Umgebungsrauschen im allgemeinen
in einem Niederfrequenzbereich konzentriert ist, filtert das Hochpaßfilter 10 Komponenten
aus, die Umgebungsrauschen äquivalent
sind, indem der Niederfrequenzbereich des Übertragungssignals, das das Ausgangssig nal
des Übertragungssignalmikrofons 91 ist,
gedämpft
wird. Nach Verbesserung des Rauschverhältnisses des Übertragungssignals
liefert das Hochpaßfilter 10 das
Signal als ein Sprachsignal 95 an die Pegeleinstellschaltung 11.
Dabei hat das Hochpaßfilter 10 eine
Grenzfrequenzcharakteristik von beispielsweise 1 kHz.
-
Die Pegeleinstellschaltung 11 stellt
den Pegel eines Signals auf einen Konstantpegel ein, nachdem durch
das vorgenannte Filter Umgebungsrauschen aus dem Signal ausgefiltert
wurde. Ein spezielles Beispiel der Konfiguration der Pegeleinstellschaltung 11 wird
nachstehend unter Bezugnahme auf 1B beschrieben.
-
In 1B bezeichnet 20 eine
Gleichrichterschaltung zur Umwandlung des Eingangssignals von einem
Wechselspannungssignal in ein Gleichspannungssignal; 21 ist
eine Integrierschaltung zum Integrieren des Gleichspannungssignals
in Bezug auf eine bestimmte Zeitdauer (beispielsweise mehrere ms),
um das Gleichspannungssignal in eine andere Gleichspannung umzuwandeln; 22 ist
eine Referenz-Sprachspannung zur Bildung einer Referenzspannung,
die einem gemäßigten Übertragungssprachsignal
entspricht; 23 ist ein Vergleicher zum Vergleichen des
Gleichspannungspegels der Sprache mit der Referenzspannung und zur
Abgabe eines der Differenz zwischen beiden entsprechenden Signals;
und 24 ist eine Lautstärkeeinstellschaltung
zum Einstellen des Pegels des Übertragungssignals
auf der Basis des von dem Vergleicher erhaltenen Signals. 11a bezeichnet
einen Sprachpegeleinstellbereich vom Analogtyp, der durch die vorgenannten
Teile gebildet ist. Dies ist ein Beispiel der genauen Konfiguration
der Pegeleinstellschaltung 11, die in 1A gezeigt
ist.
-
Die Betriebsweise des Sprachpegeleinstellbereichs 11a wird
nachstehend beschrieben.
-
Ein Sprachsignal eines Sprechers
wird sowohl in die Spracheinstellschaltung 24 als auch
die Gleichrichterschaltung 20 eingeführt.
-
Das in die Gleichrichterschaltung 20 eingeführte Signal
wird von einem Wechselspannungssignal in ein Gleichspannungssignal
umgewandelt. Das Gleichspannungssignal wird der Integrierschaltung 21 zugeführt.
-
Die Integrierschaltung 21 integriert
das stark schwankende Gleichspannungssignal in Bezug auf eine bestimmte
Zeitdauer (z. B. mehrere ms), so daß dem Vergleicher 23 ein
stabilisiertes Gleichspannungssignal zugeführt wird.
-
Der Vergleicher 23 vergleicht
das vorgenannte Gleichspannungssignal mit der Referenz-Sprachspannung 22 (die
beispielsweise so vorgegeben ist, daß sie 70% des maximalen Sprachpegels
in Form eines Referenz-Spannungspegels ist) und gibt ein zu der
Differenz zwischen den beiden Signalen proportionales Signal als
Einstellsignal für
die Pegeleinstellschaltung 24 ab. Wenn der Pegel des Gleichspannungssignals
höher als
die Referenzspannung ist, gibt der Vergleicher 23 ein solches
Signal ab (z. B. eine Gleichspannung von 1 V), daß die Verstärkung der
Pegeleinstellschaltung 24 vermindert wird. Wenn der Pegel
des Gleichspannungssignals dagegen niedriger als die Referenzspannung
ist, gibt der Vergleicher 23 ein solches Signal (z. B.
eine Gleichspannung von 3 V) ab, daß die Verstärkung der Pegeleinstellschaltung
erhöht
wird. Wenn der Pegel des Gleichspannungssignals gleich der Referenzspannung
ist, gibt der Vergleicher 23 ein solches Signal ab (z.
B. eine Gleichspannung von 2 V), daß die Verstärkung der Pegeleinstellschaltung
240 dB wird.
-
Die Pegeleinstellschaltung 24 stellt
den Pegel des Übertragungssignals
auf der Basis des von dem Vergleicher 23 abgegebenen Signals
ein und gibt das eingestellte Signal ab. Wenn beispielsweise der
Pegel des Ausgangssignals des Vergleichers 232 V ist, stellt die
Pegeleinstellschaltung 24 den Pegel des Übertragungssignals
so ein, daß die
Verstärkung von
0 dB erhalten wird, und gibt das eingestellte Signal ab, wie oben
beschrieben wird. Wenn beispielsweise der Pegel des Ausgangssignals
des Vergleichers 231 V ist, stellt die Pegeleinstellschaltung 24 den
Pegel des Übertragungssignals
so ein, daß eine Verstärkung von –6 dB erhalten
wird, und gibt das eingestellte Signal ab, wie oben beschrieben
wird. Wenn beispielsweise der Pegel des Ausgangssignals des Vergleichers
233 V ist, stellt die Pegeleinstellschaltung 24 den Pegel
des Übertragungssignals
so ein, daß die
Verstärkung
von +6 dB erhalten wird, und gibt das eingestellte Signal ab, wie
oben beschrieben wird.
-
Wie vorstehend beschrieben wurde,
vergleicht der Sprachpegeleinstellbereich 11a den Pegel des
schwankenden Übertragungssignals
mit dem Referenz- Übertragungssignalpegel
und überträgt ein Übertragungssignal,
dessen Pegel konstant gehalten wird (Referenz-Übertragungssignalpegel).
-
Ein anderes spezielles Beispiel der
Konfiguration der Pegeleinstellschaltung 11 wird nachstehend
unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Dies
ist ein Fall, in dem die Einstellung des Übertragungssprachpegels durch
digitale Signalverarbeitung erreicht wird.
-
In 2 bezeichnet 30 einen
A/D-Wandler zur Umwandlung eines analogen Sprachsignals in ein digitales
Sprachsignal; 31 ist ein Sprachleistungs-Berechnungsbereich
zum Berechnen der Sprachleistung; 32 ist ein Sprachleistungsvergleicher zum
Vergleichen der berechneten Sprachleistung mit einer Referenz-Sprachleistung
und zur Abgabe eines der Differenz zwischen den beiden Leistungspegeln entsprechenden
Signals; 33 ist eine Pegeleinstellschaltung zum Einstellen
des Pegels des von dem A/D-Wandler erhaltenen Ausgangssignals auf
der Basis des Ausgangssignals des Sprachleistungsvergleichers; und 34 ist
ein D/A-Wandler zur Umwandlung des digitalen Sprachsignals in ein
analoges Sprachsignal.
-
11b bezeichnet einen digitalen
Sprachpegeleinstellbereich, der aus den obigen Teilen gebildet ist. Ein
senderseitiger Ausgang 92 entspricht dem in 1A gezeigten.
-
Die Betriebsweise des digitalen Pegeleinstellbereichs 11b wird
nachstehend beschrieben.
-
Nachdem das Hochpaßfilter 10 Umgebungsrauschen
ausgefiltert hat, wird ein Sprachsignal 95 eines Sprechers
dem A/D-Wandler 30 zugeführt.
-
Das durch Umwandlung in dem A/D-Wandler 30 erhaltene
Digitalsignal wird sowohl in den Sprachleistungs-Berechnungsbereich 31 als
auch die Pegeleinstellschaltung 33 eingeführt.
-
In dem Sprachleistungs-Berechnungsbereich
wird die Sprachleistung des digitalen Eingangssignals beispielsweise
durch Autokorrelationsfunktions-Berechnung, die bei der Sprachsignalverarbeitung
häufig
angewandt wird, oder dergleichen berechnet.
-
Der berechnete Sprachleistungspegel
wird mit einem Referenz-Sprachleistungspegel (der beispielsweise
mit 70% des maximalen Sprachpegels als Referenz-Spannungspegel vorgegeben ist) verglichen,
der vorher in dem Sprachleistungsvergleicher 32 gespeichert
wurde, so daß ein
zu der Differenz zwischen beiden proportionales Signal zu der Pegeleinstellschaltung 33 übertragen
wird. Wenn beispielsweise der berechnete Sprachleistungspegel höher als
der Referenz-Sprachleistungspegel ist, wird der Pegeleinstellschaltung 33 ein
Steuersignal (beispielsweise 5) zugeführt, so daß der Pegel des Übertragungssignals
vermindert wird. Wenn beispielsweise der berechnete Sprachleistungspegel dagegen
niedriger als der Referenz-Sprachleistungspegel ist, wird der Pegeleinstellschaltung 33 ein
Steuersignal (beispielsweise 15) zugeführt, so daß der Pegel des Übertragungssignals
erhöht
wird. Wenn beispielsweise der berechnete Sprachleistungspegel gleich
dem Referenz-Sprachleistungspegel ist, wird der Pegeleinstellschaltung 33 ein
Steuersignal (beispielsweise 10) zugeführt, so daß der Pegel des Übertragungssignals
nicht geändert
wird (die Verstärkung
ist 0 dB).
-
Die Pegeleinstellschaltung 33 stellt
den Pegel des digitalen Sprachsignals auf der Basis des von dem
Sprachleistungsvergleicher 32 erhaltenen Signals ein und
gibt das eingestellte Signal an den D/A-Wandler 34 ab.
Beispielsweise wird der Pegel des Übertragungssignals so eingestellt,
daß die
Verstärkung
zu 0 dB gemacht wird, wenn das Ausgangssignal des Sprachleistungsvergleichers 32 10
ist, daß ferner
die Verstärkung
zu –6
dB gemacht wird, wenn das Ausgangssignal des Sprachleistungsvergleichers 32 5
ist, und daß die
Verstärkung
zu +6 dB gemacht wird, wenn das Ausgangssignal des Sprachleistungsvergleichers 32 15
ist, wie oben beschrieben wurde.
-
Der D/A-Wandler 34 wandelt
das digitale Sprachsignal in ein analoges Sprachsignal um und liefert
das analoge Sprachsignal an den senderseitigen Ausgang 92.
-
Wie oben beschrieben wird, vergleicht
der digitale Pegeleinstellbereich 11b den schwankenden Pegel
des Übertragungssignals
auf der Basis einer digitalen Signalverarbeitung mit dem Referenz-Übertragungssignalpegel
und gibt ein Übertragungssignal ab,
dessen Pegel konstant gehalten wird (Referenz-Übertragungssignalpegel).
-
Wie oben beschrieben wird, wird bei
der Sprachvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform Umgebungsrauschen,
das in einem Übertragungssignal
enthalten ist, durch das Hochpaßfilter
entfernt, und der Pegel der Übertragungssprache
wird konstant gehalten (Referenz-Übertragungssignalpegel), und
zwar durch den Pegeleinsteller, wobei insbesondere der Sprachpegeleinstellbereich 11a oder
der digitale Pegeleinstellbereich 11b als die Pegeleinstellschaltung 11 dienen.
Auf diese Weise kann ein Übertragungssignal
mit geringerer Schwankung des fernen Pegels mit geringerer Beeinflussung
von nahseitigem Umgebungsrauschen übertragen werden, so daß der ferne
Sprecher Sprache, die durch die fernseitige Empfängereinrichtung 200 und
den Empfänger 201 umgewandelt
wurde, mit deutlicher und stabiler Lautstärke hören kann.
-
(Ausführungsform 2)
-
Eine Sprachvorrichtung gemäß Ausführungsform
2 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert.
Diese Ausführungsform
ist so ausgebildet, daß Umgebungsrauschen
zur Aufhebung durch ein anderes Mikrofon als Rauschkomponenten-Entfernungseinrichtung aufgehoben
wird.
-
3 ist
ein Schaltbild, das die Konfiguration der Sprachvorrichtung der
Ausführungsform
2 zeigt.
-
In 3 bezeichnet 40 ein
Rauschmikrofon zur Umwandlung von nahseitigem Umgebungsrauschen 102 in
ein Übertragungssignal; 41 ist
ein Inverter zur Invertierung der Phase des Rauschsignals um 180°; 42 ist
ein Addierer zum Addieren von zwei Signalen; und 11 ist
eine Pegeleinstellschaltung zum Einstellen des Pegels des Übertragungssignals.
Dabei bezeichnet 10b eine Einrichtung zum Entfernen bestimmter
Komponenten. Die Pegeleinstellschaltung 11 entspricht dem
Sprachpegeleinstellbereich 11a von 1B oder
dem digitalen Pegeleinstellbereich 11b in 2. Ein Übertragungssignalmikrofon 91 und
ein senderseitiger Ausgang 92 sind gleich wie in 1A.
-
Nachstehend wird die Funktionsweise
der Vorrichtung beschrieben, die die oben angesprochene Konfiguration
hat.
-
Die Sprache 101 des nahen
Sprechers wird von dem Übertragungssignalmikrofon 91 in
ein Übertragungssignal
umgewandelt, und dann wird das Übertragungssignal
in den Addierer 42 eingegeben. In diesem Fall enthält das Übertragungssignal
ein Sprachsignal 101 des nahen Sprechers und ein Signal 102 des
nahseitigen Umgebungsrauschens.
-
Andererseits wird das nahseitige
Umgebungsrauschen 102 von dem Rauschmikrofon 40 in ein
Rauschsignal umgewandelt, und dann wird das Rauschsignal dem Inverter 41 zugeführt.
-
Der Inverter 41 invertiert
die Phase des Ausgangssignals des Rauschmikrofons 40 um
180° und führt das
invertierte Rauschsignal dem Addierer 42 zu.
-
Der Addierer 42 addiert
das Ausgangssignal des Übertragungssignalmikrofons 91 zu
dem Ausgangssignal des Inverters 41. Dabei heben sich das von
dem Übertragungssignalmikrofon
abgegebene Rauschen und das von dem Inverter abgegebene Rauschen
gegenseitig auf, weil ihre Phasen um genau 180° zueinander invertiert sind.
Somit wird ein Übertragungssprachsignal,
dessen Rauschverhältnis
verbessert ist, als ein in bezug auf Rauschverhältnis verbessertes Sprachsignal 95 an
die Pegeleinstellschaltung 11 abgegeben.
-
Die Pegeleinstellschaltung 11 detektiert
den Mittelwert der Übertragungssignalpegel
in einem bestimmten Zeitraum, beispielsweise in der Größenordnung
von einigen zehn ms, und liefert den Mittelwert des Signals, dessen
Pegel konstantgehalten wird (Referenz-Übertragungssignalpegel), an
den senderseitigen Ausgang 92 auf die gleiche Weise wie
der Sprachpegeleinstellbereich 11a in 1B oder
der digitale Pegeleinstellbereich 11b in 2.
-
Wie oben beschrieben wird, wird bei
der Sprachvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform das
in einem Übertragungssignal
enthaltene Rauschen durch Aufhebung entfernt, indem zwei Mikrofone
und ein Addierer verwendet werden, und dann wird der Übertragungssignalpegel
konstantgehalten (Referenz-Übertragungssignalpegel).
Somit kann ein Übertragungssignal
ohne Pegelschwankungen zu der fernen Seite übertragen werden, ohne von
nahseitigem Umgebungsrauschen beeinflußt zu werden, so daß der ferne
Sprecher die Sprache mit klarer und stabiler Lautstärke hören kann.
-
(Ausführungsform 3)
-
Eine Sprachvorrichtung gemäß Ausführungsform
3 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beschrieben. Diese Ausführungsform
ist so ausgelegt, daß Rauschen
zur Beseitigung von einem Differentialmikrofon als einer Rauschkomponenten-Entfernungseinrichtung
gesammelt wird.
-
4A ist
ein Schaltbild, das die Konfiguration der Sprachvorrichtung dieser
Ausführungsform zeigt.
-
In 4A bezeichnet 50 ein Übertragungssignal-Differentialmikrofon. 11 bezeichnet
eine Pegeleinstellschaltung zum Einstellen des Pegels eines Übertragungssignals.
Die Pegeleinstellschaltung 11 entspricht dem Sprachpegel-Einstellbereich 11a in 1B oder dem digitalen Pegeleinstellbereich 11b in 2. Ein senderseitiger Ausgang 92 entspricht dem
in 1A gezeigten.
-
Die Funktionsweise der Vorrichtung
mit der obigen Konfiguration wird nachstehend beschrieben.
-
Ein Sprachsignal 101 des
nahen Sprechers wird von dem Übertragungssignal-Differentialmikrofon 50 in
ein Übertragungssignal
umgewandelt. Dabei werden sowohl das Sprachsignal 101 des
nahen Sprechers als auch ein nahseitiges Umgebungsrauschsignal 102 in
das Übertragungssignal-Differentialmikrofon
geführt.
Rauschen wird durch die Funktion des Differentialmikrofons entfernt,
so daß ein
in bezug auf das Rauschverhältnis
verbessertes Übertragungssignal
in die Pegeleinstellschaltung 11 geführt wird. Insbesondere ist
eine Nahsprechmikrofoneinheit (EM-124) von Primo Co., Ltd., ein
Beispiel für
das Differentialmikrofon 50. Das Richtvermögen dieses
Mikrofons ist an der Vorder- und der Rückseite exzentrisch, wie 4B zeigt, so daß Umgebungsrauschen, das an
der Vorder- und der Rückseite
des Mikrofons gleichzeitig eingeführt wird, entfernt wird.
-
Die Pegeleinstellschaltung 11 hält den Pegel des Übertragungssignals
konstant (Referenz-Übertragungssignalpegel)
und gibt das Signal an den senderseitigen Ausgang 92 ab.
-
Wie oben beschrieben wird, wird in
der Sprachvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform Umgebungsrauschen
durch Verwendung des Differentialmikrofons entfernt, und dann wird
der Übertragungssignalpegel
von der Pegeleinstellschaltung konstantgehalten. Somit kann ein Übertragungssignal
mit geringerer Schwankung des fernseitigen Pegels ohne Beeinflussung
durch nahseitiges Umgebungsrauschen übertragen werden, so daß der ferne Sprecher
die Sprache mit klarer und stabiler Lautstärke hören kann.
-
(Ausführungsform 4)
-
Eine Sprachvorrichtung gemäß Ausführungsform
4 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung
beschrieben. Bei dieser Ausführungsform
wird ein digitaler Rechenoperationsbereich verwendet, so daß die Rauschkomponenten-Entfernungseinrichtung
auch als Pegeleinstelleinrichtung dient.
-
5 zeigt
die Konfiguration der Sprachvorrichtung dieser Ausführungsform.
-
In 5 bezeichnet 60 einen
Rauschentfernungsbereich zum Entfernen von in das Übertragungssignalmikrofon 91 eingeführtem Umgebungsrauschen
durch digitale Signalverarbeitung. Dabei werden der gleiche A/D-Wandler 30,
der gleiche Sprachleistungs-Berechnungsbereich 31,
der gleiche Sprachleistungsvergleicher 32, die gleiche
Pegeleinstellschaltung 33 und der gleiche D/A-Wandler 34 wie in 2 verwendet. Somit bezeichnet 11c einen
Bereich, der zu dem digitalen Pegeleinstellbereich 11b in 2 äquivalent ist.
-
Nachstehend wird die Funktionsweise
der Vorrichtung mit der Konfiguration von 5 beschrieben.
-
Die Sprache 101 des nahen
Sprechers wird von dem Übertragungssignalmikrofon 91 in
ein Übertragungssignal
umgewandelt, und dann wird das Übertragungssignal
in den A/D-Wandler 30 eingeführt.
-
Das durch Umwandlung in dem A/D-Wandler 30 erhaltene
Digitalsignal wird in den Rauschentfernungsbereich 60 eingeführt.
-
Der Rauschentfernungsbereich 60 entfernt Umgebungsrauschen
selektiv aus dem Übertragungssignal
und gibt das Signal sowohl an den Sprachleistungs-Berechnungsbereich 31 als
auch die Pegeleinstellschaltung 33 nach Verbesserung des
Rauschverhältnisses
ab. Dabei ist der Rauschentfernungsbereich 60 durch digitale
Signalverarbeitung realisiert. Beispielsweise ist der Rauschentfernungsbereich 60 durch
einen Algorithmus oder dergleichen ausgeführt, der in dem Abschnitt 5.2.1.2 "Noise
Canceler" im ersten Band von Japanese Digital Car Telephone System
Standard Specification RCR STD-27D angegeben ist.
-
In dem Sprachleistungs-Berechnungsbereich 31 wird
die Sprachleistung des digitalen Eingangssignals beispielsweise
mittels Autokorrelationsfunktions-Berechnung oder dergleichen berechnet,
die bei der Sprachsignalverarbeitung häufig angewandt wird.
-
Der berechnete Sprachleistungspegel
wird mit einem Referenz-Sprachleistungspegel verglichen, der vorher
in dem Sprachleistungsvergleicher 32 gespeichert wurde,
so daß ein
zu der Differenz zwischen beiden Pegeln proportionales Signal an
die Pegeleinstellschaltung 33 übertragen wird. Wenn beispielsweise
der berechnete Sprachleistungspegel höher als der Referenz-Sprachleistungspegel
ist, wird der Pegeleinstellschaltung 33 ein solches Steuersignal
zugeführt,
daß der
Pegel des Übertragungssignals
vermindert wird. Wenn der berechnete Sprachleistungspegel niedriger
als der Referenz-Sprachleistungspegel
ist, wird dagegen der Pegeleinstellschaltung 33 ein solches
Steuersignal zugeführt,
daß der
Pegel des Übertragungssignals
erhöht
wird. Wenn der berechnete Sprachleistungspegel gleich dem Referenz-Sprachleistungspegel
ist, wird der Pegeleinstellschaltung 33 ein solches Steuersignal
zugeführt,
daß der
Pegel des Übertragungssignals
unverändert
bleibt.
-
Wie oben in Ausführungsform 1 beschrieben wird,
stelle die Pegeleinstellschaltung 33 den Pegel des digitalen
Sprachsignals auf der Basis des Signals ein, das von dem Sprachleistungsvergleicher 32 abgegeben
wird, und gibt das eingestellte Signal an den D/A-Wandler 34 ab.
-
Der D/A-Wandler 34 wandelt
das digitale Sprachsignal in ein analoges Sprachsignal um und gibt
das analoge Sprachsignal an den senderseitigen Ausgang 92 ab.
-
In der Praxis werden die Rauschentfernung, die
Sprachleistungsberechnung, der Sprachleistungsvergleich und die
Pegeleinstellung von einem Universalprozessor und Programmen ausgeführt, die vorher
in einem Speicher gespeichert wurden.
-
Wie oben beschrieben wird, wird in
der Sprachvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform das
Rauschverhältnis
des Übertragungssignals durch
die Sprachentfernungseinrichtung unter Anwendung von digitaler Signalverarbeitung
verbessert, so daß der Übertragungssignalpegel
durch die Pegeleinstellschaltung konstantgehalten wird (Referenz-Übertragungssignalpegel).
Somit kann ein Übertragungssignal
mit geringeren Pegelschwankungen zur fernen Seite ohne Beeinflussung
durch nahseitiges Umgebungsrauschen übertragen werden, so daß der ferne
Sprecher die Sprache mit klarer und stabiler Lautstärke hören kann.
-
(Ausführungsform 5)
-
Eine Sprachvorrichtung gemäß Ausführungsform
5 der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert.
Diese Ausführungsform
ist so ausgelegt, daß das
Sprachsignal möglichst
natürlich
gemacht wird, das Rauschverhältnis
aber verbessert wird, um die Schwankungen des Sprachpegels bei starkem
Rauschen zu unterdrücken.
-
6 zeigt
die Konfiguration der Sprachvorrichtung dieser Ausführungsform.
-
In 6 bezeichnet 12 einen
Rauschentfernungsbereich, der beispielsweise dem Hochpaßfilter 10 in 1A äquivalent
ist. 71 bezeichnet eine Gleichrichterschaltung zur Umwandlung
eines Wechselspannungssignals in ein Gleichspannungssignal; 72 ist
eine Integrierschaltung zum Messen des Pegels von Umgebungsrauschen
des Übertragungssignals; 73 ist
ein Referenz-Rauschpegel; 74 ist ein Vergleicher; 75 ist
ein Pfadumschalter zum Umschalten des Pfads des Übertragungssignals; und 11
ist eine Pegeleinstellschaltung zum Einstellen des Pegels des Übertragungssignals.
Diese Teile bilden einen Rauschpegeldetektierbereich 70.
Dabei entspricht die Pegeleinstellschaltung 11 dem Sprachpegeleinstellbereich 11a in 1B oder dem digitalen Pegeleinstellbereich 11b in 2. Ein Übertragungssignalmikrofon 91 und
ein senderseitiger Ausgang 92 sind gleich wie in 1A.
-
Die Betriebsweise der so ausgebildeten
Vorrichtung wird nachstehend beschrieben.
-
Die Sprache 101 des nahen
Sprechers und Umgebungsrauschen 102 werden von dem Übertragungssignalmikrofon 91 in
ein Übertragungssignal umgewandelt,
und dann wird das Übertragungssignal
dem Rauschentfernungsbereich 12 und der Gleichrichterschaltung 71 in
dem Rauschpegeldetektierbereich 70 zugeführt.
-
Der Rauschentfernungsbereich 12 entfernt nur
ein Rauschsignal aus dem Übertragungssignal. Insbesondere
kann dieser Bereich beispielsweise das Hochpaßfilter 10 von 1A oder der Rauschentfernungsbereich 60 in 5 sein. Nach Entfernen von
Rauschen durch den Bereich 12 wird das Sprachsignal dem
Pfadumschalter 75 zugeführt.
-
Andererseits wandelt die Gleichrichterschaltung 71 das Übertragungssignal
von einem Wechselspannungs- in ein Gleichspannungssignal um und führt das
Gleichspannungssignal der Integrierschaltung 72 zu.
-
Die Integrierschaltung 72 detektiert
nur den Rauschpegel, der eine sandte Vorderflanke von beispielsweise
1 bis 2 s und eine steile Hinterflanke beispielsweise in der Größenordnung
von einigen zehn ms hat und sich über die Zeit langsam ändert.
-
Der Vergleicher 74 vergleicht
das Ausgangssignal der Integrierschaltung 72, d. h. den
gemessenen Rauschpegel, mit einem Referenz-Rauschpegel 73.
Wenn das Vergleichsergebnis darin resultiert, daß der gemessene Rauschpegel
höher als
der Referenz-Rauschpegel
ist, gibt der Vergleicher 74 beispielsweise ein Signal
mit H-Pegel ("1") ab. Wenn dagegen der Vergleich darin resultiert,
daß der
Rauschpegel niedriger als der Referenz-Rauschpegel ist, gibt der
Vergleicher 74 beispielsweise ein Signal mit L-Pegel ("0")
ab.
-
Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 74 den
H-Pegel ("1") hat, schaltet der Pfadumschalter 75 den Pfad
zur Seite der Pegeleinstellschaltung 11 um. Wenn das Ausgangssignal
des Vergleichers 74 dagegen den L-Pegel ("0") hat, schaltet
der Pfadumschalter 75 den Pfad zum senderseitigen Ausgang 92 um.
-
Die Pegeleinstellschaltung 11 gibt
ein Übertragungssignal
mit konstantgehaltenem Pegel (Referenz-Übertragungssignalpegel) an
den senderseitigen Ausgang 92 auf die gleiche Weise wie
der Sprachpegeleinstellbereich 11a in 1B oder
der digitale Pegeleinstellbereich 11b in 2 ab.
-
Wie oben beschrieben wird, erachtet
die Sprachvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform die
Pegelschwankung des in das Mikrofon eingeführten Übertragungssignals als groß, wenn
der Pegel des Umgebungsrauschens, das in dem Übertragungssignal enthalten
ist, einen Referenzpegel überschreitet,
und stellt den Pegel des Übertragungssignals
so ein, daß es
ein Konstantpegel ist. Wenn der in dem Übertragungssignal enthaltene
Umgebungsrauschpegel dagegen den Referenzpegel unterschreitet, betrachtet
die Sprachvorrichtung die Pegelschwankung des in das Mikrofon eingeführten Übertragungssignals
als klein und überträgt das Übertragungssignal
ohne Änderung.
Wenn also der Umgebungsrauschpegel klein ist, kann der ferne Sprecher das
empfangene Sprachsignal mit einem natürlicheren Sprachpegel hören.
-
(Ausführungsform 6)
-
Eine Sprachvorrichtung gemäß Ausführungsform
6 der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf
die Zeichnung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird die Idee der
vorhergehenden Ausführungsform
durch eine andere Schaltungsstruktur realisiert.
-
7 ist
ein Schaltbild, das die Konfiguration der Sprachvorrichtung dieser
Ausführungsform
zeigt.
-
In 7 bezeichnen 80 und 82 Regelwiderstände, deren
Widerstandswert jeweils durch Spannung geändert wird; 81 und 83 sind
Widerstände;
und 84 ist ein Operationsverstärker. Der gleiche Rauschentfernungsbereich 12,
die gleiche Gleichrichterschaltung
71 und die gleiche Integrierschaltung 72 wie
in 6 werden verwendet.
Die gleiche Gleichrichterschaltung 20, die gleiche Integrierschaltung 21,
die gleiche Referenz-Sprachspannung 22 und
die gleiche Pegeleinstellschaltung 24 wie in 1B werden verwendet.
-
Die Funktionsweise der Vorrichtung
mit der obigen Konfiguration wird nachstehend beschrieben.
-
Sprache 101 und Umgebungsrauschen 102 werden
von dem Übertragungssignalmikrofon 91 in ein
Sprachsignal umgewandelt, und dann wird das Übertragungssignal sowohl dem
Rauschentfernungsbereich 12 als auch der Gleichrichterschaltung 71 zugeführt.
-
Der Rauschentfernungsbereich 12 entfernt nur
das Rauschsignal aus dem Übertragungssignal.
-
Die Gleichrichterschaltung 71 wandelt
das Übertragungssignal
von einem Wechselspannungs- in ein Gleichspannungssignal um und
liefert das Gleichspannungssignal an die Integrierschaltung 72.
-
Die Integrierschaltung 72 hat
eine sanfte Vorderflanke und eine steile Hinterflanke, d. h. eine
bestimmte Zeitkonstante, und detektiert den Rauschpegel, der sich über die
Zeit langsam ändert.
Der von der Integrierschaltung 72 abgegebene Rauschpegel dient
als Signal zur Steuerung der Widerstandswerte der Regelwiderstände 80 und 82.
-
Die Gleichrichterschaltung 20 wandelt
das Übertragungssignal
nach Entfernen von Rauschen von einem Wechselspannungssignal in
ein Gleichspannungssignal um. Die Integrierschaltung 21 integriert
das stark schwankende Gleichspannungssignal in bezug auf eine bestimmte
Zeitkonstante, so daß ein
stabilisiertes Gleichspannungssignal abgegeben wird.
-
Die Regelwiderstände 80 und 82,
die Widerstände 81 und 83 und
der Operationsverstärker 84 bilden
einen Differenzverstärker,
der die Differenz zwischen dem Pegel des Gleichspannungs-Sprachsignals
als dem Ausgangssignal der Integrierschaltung 21 und der
Referenz-Sprachspannung 22 verstärkt und ein Signal als Steuersignal
der Pegel einstellschaltung 24 abgibt. Wie oben in Ausführungsform
1 beschrieben wurde, gibt der Differenzverstärker ein solches Signal ab,
daß der
Verstärkungsfaktor der
Pegeleinstellschaltung 24 beispielsweise verringert wird,
wenn das Gleichspannungs-Sprachsignal höher als
die Referenz-Sprachspannung 22 ist, wogegen der Differenzverstärker ein
solches Signal abgibt, daß der
Verstärkungsfaktor
der Pegeleinstellschaltung 24 erhöht wird, wenn der Pegel des
Gleichspannungssignals niedriger als die Referenzspannung ist. Wenn
der Pegel des Gleichspannungssignals gleich der Referenzspannung
ist, gibt der Differenzverstärker
ein solches Signal ab, daß der
Verstärkungsfaktor
der Pegeleinstellschaltung 24 auf 0 dB eingestellt wird.
-
Der Verstärkungsfaktor des vorgenannten Differenzverstärkers wird
auf der Basis des Verhältnisses
des Widerstands 81 zu dem Regelwiderstand 80 und
des Verhältnisses
des Widerstands 83 zu dem Regelwiderstand 82 bestimmt.
Das heißt,
das der Pegeleinstellschaltung 24 zugeführte Steuersignal kann durch
Steuerung der Werte der Regelwiderstände 80 und 82 (entsprechend
der Stärke
von Umgebungsrauschen) so eingestellt werden, daß der Pegel des zu übertragenden Übertragungssignals entsprechend
dem Pegel des Umgebungsrauschens eingestellt werden kann. Wenn beispielsweise
die Charakteristik derart ist, daß die Widerstandswerte der
Regelwiderstände 80 und 82 verringert
werden, wenn der Pegel des Umgebungsrauschens hoch ist, wird der
Verstärkungsfaktor
des Differenzverstärkers erhöht, so daß ein Steuersignal,
dessen Pegel exakt (beispielsweise innerhalb von ±5%) mit
dem Referenz-Sprachpegel koinzident ist, der der Referenz-Sprachspannung 22 entspricht,
an die Pegeleinstellschaltung 24 abgegeben wird. Wenn dagegen die
Charakteristik derart ist, daß die
Widerstandswerte der Regelwiderstände 80 und 82 erhöht werden, wenn
der Pegel des Umgebungsrauschens klein ist, wird der Verstärkungsfaktor
des Differenzverstärkers so
verringert, daß ein
Steuersignal nahe dem Referenz-Sprachpegel (beispielsweise innerhalb
von ±20%),
der der Referenz-Sprachspannung 22 entspricht, an die Pegeleinstellschaltung 24 abgegeben wird.
-
Wie oben beschrieben wird, wird bei
der Sprachvorrichtung gemäß dieser
Ausführungsform der
Umgebungsrauschpegel so überwacht,
daß er als
ein Referenzsignal zum Einstellen des Pegels des Übertragungssignals
genutzt wird. Da die Schwankung des Sprachpegels des Sprechers mit
steigendem Umgebungsrauschpegel größer wird, stellt die Pegeleinstellschaltung
den Pegel des Übertragungssignals
so ein, daß der
Pegel des Übertragungssignals
dem Referenz-Sprachsignalpegel angenähert ist. Da die Schwankung
des Sprachpegels des Sprechers andererseits mit abnehmendem Umgebungsrauschpegel
geringer wird, stellt die Pegeleinstellschaltung den Pegel des Übertragungssignals
so ein, daß der
Pegel des Übertragungssignals
grob dem Referenz-Sprachsignalpegel
angenähert
ist. Infolgedessen kann der ferne Sprecher die Sprache mit einer
stabilen und natürlichen
Lautstärke
ungeachtet des Pegels des nahseitigen Umgebungsrauschens hören.
-
Wie oben beschrieben wird, sind gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Einrichtung zum Entfernen bestimmter Komponenten
zum Entfernen von in ein Mikrofon eingeführtem Umgebungsrauschen und eine
Pegeleinstelleinrichtung zum Einstellen des Sprachpegels des Übertragungssignals
nach dem Entfernen von Umgebungsrauschen auf einen konstanten Pegel
vorgesehen. Dadurch stellt sich die Wirkung ein, daß eine klare
und stabile Sprache zu einem fernen Ende übertragen wird, während gleichzeitig
der Pegel von nahem Umgebungsrauschen verringert wird.
-
Ferner sind eine Einrichtung zum
Entfernen bestimmter Komponenten, eine Rauschpegeldetektiereinrichtung,
ein Umschalter und eine Übertragungspegeleinstelleinrichtung
vorgesehen. Somit ergibt sich die Wirkung, daß die Pegeleinstelleinrichtung
umgangen wird, um bei geringem Umgebungsrauschen eine natürlichere
Sprache zu einem fernen Ende zu übertragen.
-
Weiterhin sind eine Einrichtung zum
Entfernen bestimmter Komponenten, eine Rauschpegeldetektiereinrichtung
und eine Übertragungspegeleinstelleinrichtung
vorgesehen. Somit ergibt sich die Wirkung, daß eine Sprache mit mittlerem
Pegel zu einem fernen Ende auch in einem Fall übertragen werden kann, in dem
Umgebungsrauschen entweder sehr hoch oder sehr gering ist.
-
Die vorstehende Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dient der Verdeutlichung und Erläuterung. Sie soll weder erschöpfend sein
noch die Erfindung auf die exakte angegebene Form beschränken, und
Modifikationen und Abwandlungen sind unter Bezugnahme auf die obige Lehre
möglich
oder aus der praktischen Anwendung der Erfindung ableitbar. Die
Ausführungsform
wurde gewählt
und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische
Anwendung zu erläu tern,
so daß der
Fachmann die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen
Modifikationen gemäß der jeweils
vorgesehenen speziellen Nutzung anwenden kann. Der Umfang der Erfindung ist
durch die anhängenden
Patentansprüche
und ihre Äquivalente
definiert.