JP2000134222A - 雑音挿入システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誤動作の少ない雑音挿入システムを得る。 【解決手段】 有音／無音セル判定器５にて連続した有
音セルと判定された有音区間のセル数をカウントする。
カウント数が閾値以上の場合はロングハングオーバが付
加された有音区間とみなす。ロングハングオーバと判定
された場合のみ最終区間ｒｍｓ値を保持する。背景雑音
レベルが保持されたｒｍｓ値に相当するように雑音レベ
ルを調整する。切り替え器１４にて有音区間は音声復号
器７の出力を選択し、無音区間は雑音発生器１１出力側
を選択することによって、無音区間中に疑似背景雑音を
挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は雑音挿入システムに
関し、特にパケット通信等の音声信号伝送における雑音
挿入システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】パケット通信、ＡＴＭ（非同期トランス
ファモード）通信等においては、通信路の効率的（通信
伝送量を最大に）な伝送を行うため、音声信号を有音区
間のみ伝送し、伝送されない無音区間には疑似雑音を挿
入する音声信号伝送方法が採られる。この場合、音声送
信側において入力音声について有音／無音判定を行い、
有音区間と判定された部分の音声信号のみ伝送し、無音
と判定された区間の（音声）信号データは伝送（転送）
しない。

【０００３】また、音声受信側において、伝送されない
無音区間を全くの無音とすると、有音区間に存在する背
景雑音とのレベル差によって聴感上の違和感が生じるた
め、無音区間は背景雑音相当レベルの疑似雑音にて補間
するような雑音挿入装置を音声受信側にて使用するのが
一般的である。

【０００４】特開平８−１７２４１５号公報には、音声
受信側に保持回路、雑音発生器、可変減衰器、選択回路
を有する雑音挿入装置が提案されている。また、データ
イネーブル信号にて有音／無音制御が行われる。すなわ
ち、図４に示すように、音声受信側において、最終有音
区間（ハングオーバ区間の最終部分に相当）ｃ’の信号
を保持回路にて保持して、無音区間には雑音発生器と可
変減衰器とによって、無音区間に保持回路に存在する信
号レベルｃ’に相当するレベルの雑音Ｃを挿入する。

【０００５】最終有音セルフレーム部分ｃ’は、有音／
無音検出器の誤検出による話中（音声）欠落を防止する
ために付加されたハングオーバ区間の最終部分であり、
この部分は音声信号レベルが充分低く、背景雑音が支配
的になっていると考えられるため、音声送信側の背景雑
音をかなり正確に反映している区間であるといえる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す特開平８−
１７２４１５号公報記載の提案においては、全最終有音
区間の音声パワーを唯一の雑音レベル決定要因とするこ
とによって、本来の背景雑音レベル以上の雑音を発生さ
せてしまうことがある問題がある。すなわち、ハングオ
ーバ時間を充分に長く確保すれば問題はないとしても、
そうすれば結果的に有音率が上昇して伝送効率が下がる
ため、実際の雑音挿入装置にてはハングオーバ時間は必
要最小限の時間しか確保できない。

【０００７】例えば、伝送効率を向上させるため、有音
区間と判定された部分の継続時間に対応して、多段（シ
ョート／ロング）ハングオーバ時間（切り替え）付加制
御を行う無音検出器において、有音区間が短いためショ
ートハングオーバが選択された場合、例えば図３（ｂ）
に示すように、最終有音区間はまだ雑音が支配的になっ
ていないにもかかわらず、これを基にして無音区間の再
生雑音レベルを決定するため、背景雑音レベルが実際以
上に大きくなることがある。

【０００８】また、無音検出器は入力音声特性や入力信
号レベルに依存するため、本来のレベル以上の耳ざわり
な雑音を発生させてしまう問題がある。すなわち、伝送
効率を重視することによって必要最小限のみを有音区間
として伝送するように設計されているので、ハングオー
バ時間内にては吸収できないことによって誤検出が発生
する場合がある。また、音声パワーは入力レベルに依存
するため、低レベルの音声信号にて有音／無音検出を行
う場合は誤動作しやすいことは避けられない。

【０００９】本発明の目的は、誤動作の少ない雑音挿入
システムを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による雑音挿入シ
ステムは、音声送信側に、入力音声信号の有音区間及び
無音区間を検知する区間検知手段と、前記有音区間が一
定値以上の時間長を有する場合にロングハングオーバ時
間を設定するロングハングオーバ設定手段と、前記有音
区間の前記入力音声信号を音声データとし前記ロングハ
ングオーバ時間に関連するセル情報を付加して送信する
音声データ送信手段とを含み、音声受信側に、受信した
前記音声データから前記セル情報を分離するセル情報分
離手段と、前記分離されたセル情報から前記ロングハン
グオーバ時間が設定されたと推定される前記有音区間を
ロング有音区間として検知するロング有音区間検知手段
と、前記ロング有音区間の最終部の信号レベルに相当す
る雑音レベルを挿入雑音信号として発生する雑音発生手
段と、前記受信した音声データにその前記無音区間に前
記挿入雑音信号を挿入して出力音声信号として出力する
音声信号送出手段とを含むことを特徴とする。

【００１１】本発明の作用は次の通りである。伝送路を
効率的に利用するため、有音区間のみをセル（パケッ
ト）（セルは最小の信号伝送単位であって、一般に１有
音区間は複数個のセルによって構成される）化して伝送
するシステムにおいて、無音区間は疑似雑音出力レベル
の誤設定を排除し、雑音整合部分の音声再生信号の品質
を確保する。

【００１２】伝送効率を優先するため、ハングオーバ時
間を有音区間の長さを基にして適応的に切り替えて使用
する場合、最終有音セル区間のレベルからは無音区間中
の背景雑音レベルを正確に推定できない場合がある。こ
のため、有音セルの連続数及び有音区間の電力平均（ｒ
ｍｓ；２乗平均の平方根）値から背景雑音が支配的にな
っている最終音声セル区間を推定して、その最終音声セ
ル区間のレベルを基に背景雑音レベルを設定して、無音
区間における背景雑音レベルの誤動作による設定誤り、
すなわち耳障り感を低減させる。

【００１３】多段（切り替え）ハングオーバ時間を用い
た場合、従来は図３（ｂ）に示すようにショートハング
オーバ時間にては、最終有音セル区間のレベルから正確
に無音区間の雑音レベルを、音声受信（復号器）側にて
再生（設定）することは困難な場合があり、音声（復号
器）側にて何らかの推定器が必要になる。

【００１４】連続する有音セルの数をカウントすること
によって有音区間の長さを算出し、（相対的に）有音区
間が長い場合にはロングハングオーバが付加されるとい
う特徴を利用して、制御信号なしにロングハングオーバ
が付加されているかどうかを予測し、有音区間が長い時
にロングハングオーバが付加されていると判定し、その
最終有音区間の雑音レベルのみを雑音レベル算出（設
定）に使用する。これによって、ショートハングオーバ
が付加されたと推定される部分においては、最終ｒｍｓ
値（無音区間の雑音レベル設定値）保持回路を更新しな
いことにより、誤ったレベルの無音区間の背景雑音を発
生させないようにする。

【００１５】また、入力音声レベルが低い場合には、有
音／無音検出器が誤動作し、ハングオーバ時間中にもか
かわらず音声信号が残り、音声レベルのほうが背景雑音
より支配的になってしまう場合がある。この時、音声レ
ベルに比較的近い雑音レベルが出力されて短音が耳につ
く。このような場合においては、有音区間の平均音声レ
ベルを算出し、この平均音声レベルによっては最終有音
区間のｒｍｓ値相当の雑音レベルを出力するのではな
く、雑音レベルを減衰させて出力することによって音声
特性を向上させる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例について
図面を参照して説明する。図１は本発明による雑音挿入
システムの実施例の構成を示すブロック図である。図１
において、本発明による雑音挿入システムの音声送信側
２０は、入力ディジタル音声信号ｆの有音／無音区間を
検出する有音／無音検出器１、有音区間の長さを基にハ
ングオーバ時間を、切り替え制御するロング／ショート
ハングオーバ時間設定器３を有する。また、入力ディジ
タル音声信号ｆを音声データｈに変換する音声符号器
２、セル情報ｇ及び音声データｈを基に、送信セル情報
ｄを発生するセル化器４を有して構成される。

【００１７】さらに、音声受信側３０は、受信セル信号
ｄから音声データｈ及びセル情報ｇを分離するセル分離
器１６、音声データｈから出力ディジタル音声信号ｅを
復号する音声復号器７を有する。さらにまた、セル情報
ｇから有音／無音区間（セル）を検知する有音／無音セ
ル判定器５、有音セルの連続数をカウント（計数）して
有音区間の長さを検知する有音セルカウント回路６を有
する。さらに、有音区間の長さを基にロングハングオー
バの付加位置を推定するロングハングオーバ推定器８、
ロングハングオーバが付加されていると推定される有音
区間の最終区間（セル）の信号（雑音）レベルの電力平
均値（ｒｍｓ値）を、保持するロングハングオーバ最終
区間ｒｍｓ値保持回路９を有する。

【００１８】また、音声復号器７の出力ディジタル音声
信号レベルの電力平均値（ｒｍｓ値）を算出するｒｍｓ
値計算器１０、有音区間全体のディジタル音声信号レベ
ルの電力平均値（ｒｍｓ値）を、算出する有音平均ｒｍ
ｓ値計算器１５を有する。さらにまた、無音区間に挿入
する（充填する）背景雑音レベルを制御する雑音レベル
制御器１２、無音区間の挿入背景雑音を発生する雑音発
生器１１、無音区間の挿入背景雑音レベルを調整する可
変利得増幅器１３を有する。また、有音区間は音声復号
器７出力のディジタル音声信号を出力し、無音区間は可
変利得増幅器１３出力の雑音信号を出力するように切り
替える切り替え器１４を有して構成される。

【００１９】本発明の実施例の動作を説明する。図１の
音声送信側２０において、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタ
ル）変換済みの入力ディジタル音声信号ｆは、音声符号
器２において伝送に適するように情報圧縮して符号（音
声データ）ｈ化される。同時に、有音／無音区間が有音
／無音検出器１にて判定された後、ロング／ショートハ
ングオーバ時間設定回路３にてハングオーバ時間が付加
されて、有音／無音判定結果の情報がセル情報ｇに格納
され、さらにセル化器４にて音声データｈとマージされ
た後にセル信号ｄとして受信側へ送出される。なお、こ
の図１に示す実施例は、ＡＴＭ通信の場合について記述
されているため、セル化器４が必要となる。

【００２０】セル化器４は有音／無音等を示すセル情報
と、１フレーム分の音声符号化データをセル化する装置
である。有音／無音検出器１としては既にいろいろな方
式のものが提案されているので、システムを構築する上
で最適なものを選択すればよい。また、音声符号器２に
ついても同様である。

【００２１】音声受信側３０において、音声送出側２０
から伝送（転送）されたセル信号ｄは、セルデータ分離
回路１６にて有音／無音判定結果等が格納されたセル情
報ｇと音声データｈとに分離される。セル情報ｇを基に
有音／無音セル判定器５にて連続した有音セルと判定さ
れた場合は、有音セルカウント回路６にて無音区間と無
音区間とに挟まれた有音（セル）区間のセル数をカウン
トする。そして、この結果をロングハングオーバ予測器
８へ転送する。

【００２２】ここでは、有音セル数を有音判定基準値と
して閾値判定し、閾値以上の場合はロングハングオーバ
が付加された有音区間とみなす（推定する）こととす
る。閾値は「ロングハングオーバ時間＋ロングハングオ
ーバを付加する場合の最短連続有音時間」にて決定すれ
ばよい。

【００２３】一方、音声データｈは有音／無音セル判定
器５において有音と判定された場合のみ、音声復号器７
にて復号される。この復号（再生）された信号からｒｍ
ｓ計算器１０においてセルフレーム毎にｒｍｓ（電力平
均）値を計算する。このｒｍｓ値はセルフレーム毎に更
新されるが、ロングハングオーバ予測器８にてロングハ
ングオーバと判定された場合のみ、有音／無音セル判定
器５にて有音から無音に区間（セル）が切り替わる直前
のｒｍｓ値を、ロングハングオーバ最終区間ｒｍｓ値保
持回路９にて保持する。

【００２４】このｒｍｓ値を基に、背景雑音レベルがｒ
ｍｓ値に相当するように雑音レベル制御回路１２を制御
し、可変利得増幅器１３を介して雑音発生器１１からの
雑音レベルを調整する。この時、ｒｍｓ計算器１０にて
計算されたｒｍｓ値は、さらに有音平均ｒｍｓ値計算器
１５において、有音区間中の平均ｒｍｓ値を計算する。
平均ｒｍｓ値を予め設定しておいた閾値と比較し、もし
この値以下であれば音声信号自体が比較的に小さいと判
断して、無音区間中に出力する背景雑音を押さえるよに
雑音レベル制御器１２を補正する。

【００２５】この雑音レベル制御器１２は、雑音発生器
１１にて発生させた雑音信号レベルを調整する可変利得
増幅器１３の制御を行うことによって、雑音のレベルを
制御する。最後に、切り替え器１４にて有音区間は音声
復号器７の出力を選択し、無音区間は雑音発生器１１出
力側を選択することによって、無音区間中に疑似背景雑
音を挿入することができる。

【００２６】図２に音声受信部３０入力セル構成を示
す。有音セルが連続する区間（ａ−ａ’間、ｂ−ｂ’
間、ｃ−ｃ’間）を有音区間とし、無音セルが連続する
区間（Ａ−Ａ’間、Ｂ−Ｂ’間、Ｃ−Ｃ’間）を無音区
間とする。図３に雑音挿入例を示す。縦軸は音圧を示
し、横軸は時間を示す。図３（ａ）にハングオーバ時間
が長い（ロング）場合の例を示す。

【００２７】ここに示すように、ロングハングオーバ時
間が付加された場合には、ハングオーバ時間開始の時点
にては多少の無音／有音検出誤りが起こっても、ハング
オーバ時間内にて充分吸収できるため、有音区間の最終
部分は雑音の方が支配的になっている。従って、ロング
ハングオーバ時間が付加されているのかどうかを検出す
ることは充分意義があるといえる。

【００２８】図３（ｂ）に、図４に示す従来の雑音挿入
装置における誤動作時の疑似背景雑音出力例を示す。こ
の場合は、ショートハングオーバ時間が付加されたた
め、ハングオーバ時間の終了時点ではまだ音声信号の方
が支配的であって、従来の雑音挿入装置にてはかなり大
きな雑音を出力することになる。

【００２９】これに対し、図３（ｃ）に本発明の実施例
におけるショートハングオーバ時間付加時の疑似背景雑
音出力例を示す。この場合は、ショートハングオーバで
あったと予測できるので、雑音出力レベルの更新は行わ
ないため、最終セル相当のｒｍｓ値レベルの雑音は出力
されることはない。従って、雑音による耳障り感は解消
できる。また同時に、有音区間の音圧が低い場合は、背
景雑音も減衰されることになり、疑似背景雑音が気にな
るレベルにならないように制御される。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、有
音セルの連続数及び有音区間の電力平均値から背景雑音
が支配的になっている最終音声セル区間を推定して、そ
の最終音声セル区間のレベルを基に背景雑音レベルを設
定することによって、無音区間における背景雑音レベル
の誤動作による設定誤り、すなわち耳障り感を低減させ
るという効果がある。また、音声レベルに比較的近い雑
音レベルが出力されて短音が耳につくような場合におい
て、有音区間の平均音声レベルを算出し、この平均音声
レベルによって雑音レベルを減衰させて出力することに
よって、音声特性を向上させる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のブロック図である。

【図２】受信セル信号の構成説明図である。

【図３】雑音挿入説明図である。

【図４】従来の雑音挿入装置の一例の雑音挿入説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 有音／無音検出器 ２ 音声符号器 ３ ロング／ショートハングオーバ時間設定器 ４ セル化器 ５ 有音／無音セル判定器 ６ 有音セルカウント回路 ７ 音声復号器 ８ ロングハングオーバ推定器 ９ ロングハングオーバ最終区間ｒｍｓ値保持回路 １０ ｒｍｓ値計算器 １１ 雑音発生器 １２ 雑音レベル制御器 １３ 可変利得増幅器 １４ 切り替え器 １５ 有音平均ｒｍｓ値計算器 １６ セル分離器 ２０ 音声送信側 ３０ 音声受信側

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力音声信号の有音区間及び無音区間を
   検知する区間検知手段と、前記有音区間が一定値以上の
   時間長を有する場合にロングハングオーバ時間を設定す
   るロングハングオーバ設定手段と、前記有音区間の前記
   入力音声信号を音声データとし前記ロングハングオーバ
   時間に関連するセル情報を付加して送信する音声データ
   送信手段とが音声送信側に設けられ、 受信した前記音声データから前記セル情報を分離するセ
   ル情報分離手段と、前記分離されたセル情報から前記ロ
   ングハングオーバ時間が設定されたと推定される前記有
   音区間をロング有音区間として検知するロング有音区間
   検知手段と、前記ロング有音区間の最終部の信号レベル
   に相当する雑音レベルを挿入雑音信号として発生する雑
   音発生手段と、前記受信した音声データにその前記無音
   区間に前記挿入雑音信号を挿入して出力音声信号として
   出力する音声信号送出手段とが音声受信側に設けられて
   いることを特徴とする雑音挿入システム。
2. 【請求項２】 前記音声データ送信手段は前記音声デー
   タを非同期トランスファモードのセル構成にて送信する
   ことを特徴とする請求項１記載の雑音挿入システム。
3. 【請求項３】 前記セル情報は有音セルの情報と前記無
   音区間の挿入位置情報とを含むことを特徴とする請求項
   ２記載の雑音挿入システム。
4. 【請求項４】 前記ロング有音区間検知手段は連続した
   前記有音セルを計数して一定数を超えたことにより前記
   ロング有音区間を検知することを特徴とする請求項３記
   載の雑音挿入システム。
5. 【請求項５】 前記音声受信側に、前記受信した音声デ
   ータの平均レベルが一定値以下の場合に、前記挿入雑音
   信号レベルを低下させる手段を更に含むことを特徴とす
   る請求項１〜４いずれか記載の雑音挿入システム。