JP2000508487A - 了解度を改善するための音声応答自動調整方法 - Google Patents

了解度を改善するための音声応答自動調整方法

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Abstract

(57)【要約】 環境騒音レベルに従って音声応答を自動的に調整することにより、無線受信器において受信される音声の了解度が改善される。大きな環境騒音があると、低い周波数の応答を犠牲にして高い音声周波数の相対利得を大きくする。この例の場合、増加した高い周波数の利得と引き替えに若干の「自然さ」が失われる。環境騒音レベルは、音量レベルまたはマイクロホンによる環境騒音レベルの直接的標本に基づいて決定される。音声応答メッセージは環境騒音レベルに従って組み立てられ、ディジタル信号プロセッサは、この音声応答メッセージに従って無線受信器の音声応答を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】 了解度を改善するための音声応答自動調整方法 背景 本発明は一般に無線受信器に関し、より詳細には、無線受信器の音声応答を動 的に変更して、受信された音声の了解度を改善する装置および方法に関する。 移動体無線受信器および携帯無線受信器は、送受信されるメッセージの了解度 を低下させる環境騒音が大きい場所で使用されることが多い。雑音キャンセルマ イクロホンの使用は劣化した送信の問題に対処するものであるが、環境騒音を克 服するためにユーザができることは音声信号の受信中に受信される音量を大きく するまたはヘッドセットを着用する以外ほとんどない。 これらの方法は共に実用性が限定されている。換言すると、特に携帯受信器に 該当することであるが、過度なひずみを伴わずに無線受信器が生成できる全音声 エネルギーには限度があるからである。また音量を大きくすると、前から存在し ている高レベルの環境騒音に加わり、携帯受信器の音量を大きくする別の騒音源 になって、問題を一層悪化させる。ヘッドセットは快適さの点で問題があり、し かも、環境騒音が減衰することは、ヘッドセット着用者の安全性の問題をひき起 こすことになりうるのである。 消費者用音声機器製造業者のいくつかは、音声受信器に「ラウドネスコントロ ール」を含めている。ラウドネスコントロールは、あらかじめ設定された音声応 答曲線の間を選択することであり、これはユーザの手動操作である。 発明の要約 したがって本発明の目的は、環境騒音が大きい場所における了解度を改善する ため、音声応答が自動的に調整される方法と装置を提供することであり、これに よって従来の技術に関する諸問題を克服することにある。本発明の別の目的は、 無線受信器の音声応答を動的に変更して、受信される音声の「自然さ」と了解度 との間に最適なトレードオフをもたらすための方法と装置を提供することにある 。 「自然さ」という概念は、生成された音の自然周波数のことである。これにつ いては、「自然な」音声応答には、いかなる周波数の強調もまったく含まれない ので、出力信号の応答はより密接に入力信号に対応している。 一般に本発明の基本概念は、環境騒音が大きい場合、低い周波数の応答を犠牲 にして高い音声周波数の相対利得を大きくすることである。高い周波数の利得を 大きくする時点は、標本化された環境騒音に基づいてまたはユーザが選択する受 信音量の設定に基づいて決定されうる。(後者の場合、設定が高いということは 環境騒音も大きいことを示す指標と考えられるであろう。)環境騒音レベルが大 きいところでは、若干の「自然さ」が高い周波数の利得を大きくしたことによる 了解度の増加とトレードされる。 無線受信器の音声応答を動的に変更する方法を提供することにより、本発明の いろいろな目的が達成される。この方法には、(a)環境騒音レベルを決定する 、(b)環境騒音レベルに従って音声応答関数(audio response function)を 決定する、(c)音声応答関数に従って無線受信器の音声応答を調整する、こと が含まれている。ステップ(b)はディジタル信号プロセッサ(DSP)の音声 応答メッセージを組み立てるか、専用フィルタ回路の応答を修正することにより 実現されうる。 望ましい態様では、ステップ(a)は、音量ノブの位置を検出するか、マイク ロホン入力を使用して環境騒音レベルを標本化することにより実施されうる。そ れぞれの場合、ステップ(b)は、音声パラメータのアレイにアクセスするとと もに音量ノブの位置または標本化された環境騒音レベルに対応する音声パラメー タを選択することにより、それぞれ実施されることが望ましい。 この方法には、受信音声周波通過帯域を少なくとも低周波副帯域および高周波 副帯域に分割し、音量ノブの各位置または環境騒音レベルの範囲に対応する音声 パラメータのアレイを定義することが含まれている。これについては、ステップ (b)は、音声パラメータのアレイにアクセスするとともに音量ノブの位置また は標本化された環境騒音レベルに対応するパラメータを選択することにより実施 されることが望ましい。 ステップ(c)は、(d)低い音声周波数に比し高い音声周波数の利得を調整 することにより実施されうるが、環境騒音レベルが大きくなると、ステップ (d)は、低い音声周波数に比し高い音声周波数の利得を大きくすることにより 実施されることが望ましい。 本方法には、ステップ(c)の前にDSPに音声応答メッセージを送ることが 含まれており、ステップ(c)はこのDSPによって実行される。更にこの方法 には、ステップ(c)の前に、音声応答メッセージから音声応答パラメータを抽 出して、この音声パラメータをDSPのフィルタルーチンに代入することが含ま れている。 本発明の他の側面によれば、無線受信器の音声応答を動的に変更する別の方法 が提供されている。この方法には、(a)環境騒音レベルを決定する、(b)環 境騒音レベルに従って低い音声周波数に比し高い音声周波数の利得を調整する、 ことが含まれている。これについては、環境騒音レベルが大きくなると、低い音 声周波数に比し高い音声周波数の利得を大きくすることによりステップ(b)が 実施される。 本発明の更に別の側面によれば、無線受信器の音声応答を動的に変更するため の装置が提供されており、この装置は本発明による方法を実行する。この装置に は、環境騒音レベルを決定する構造体と、環境騒音レベルに従って音声応答メッ セージを組み立てるコントローラと、その音声応答メッセージに従って無線受信 器の音声応答を調整するディジタル信号プロセッサ(DSP)とが含まれている 。 本発明の更に別の側面によれば、無線受信器の音声応答を動的に変更するため の別の装置が提供されている。この装置には、環境騒音レベルを決定するための 構造体と、環境騒音レベルに従って低い音声周波数に比し高い音声周波数の利得 を調整するための構造体とが含まれている。この調整構造体は、望ましくは、環 境騒音レベルが大きくなると、低い音声周波数に比し高い音声周波数の利得を大 きくする。 本発明の効果により、特に環境騒音を直接標本化することにより制御される場 合は、オペレータによる調整が不要になる。その上、受信された音声の「自然さ 」が損なわれるのは了解度を大きくする場合だけであるから、通常の環境騒音条 件の間に受信された音声は変更されない。更にその上、低い周波数のエネルギー を限定することにより、ひずみのため通常使用できる音量が限定されるであろ うポイント以上に高い周波数の音量を実質的に大きくすることができる。 図面の簡単な説明 添付の図面とともに、以下に述べる好適実施例の詳細な説明を読めば、本発明 のいろいろな側面や利点が更に明瞭になるであろう。添付図面中、 図1は、携帯無線受信器のハードウエア構成を示すブロック図である。 図2は、本発明に従って実現される制御マイクロプロセッサの流れ図である。 図3は、本発明による電子通信の概念を示すグラフである。 図4は、本発明に従って実現されるディジタル信号プロセッサ(DSP)の流 れ図である。 好適実施例の詳細な説明 図1は、バ−ジニア、リンチバーグの株式会社エリクソンによって製造販売さ れているエリクソン・プリズム(HP)携帯無線受信器のような、携帯無線受信 器のハードウエア構成を示すブロック図である。当業者ならば、本発明による方 法を実行するための別の構造体の構成を企図することができるであろうが、本発 明は図示した携帯無線受信器に限定されないことになっている。図1に示す構造 は、本発明の特徴に合致するハードウエア構成の一例にすぎない。 図1を参照すると、携帯無線受信器10には、この無線受信器の主コントロー ラの機能を果たすマイクロプロセッサ12が含まれている。マイクロプロセッサ 12はユーザの制御入力14から供給される入力を監視する。ユーザの制御入力 14には、PTT、音量制御、チャネル選択器など、ユーザによる各種制御が含 まれている。EEPROM16は、ユーザの要求に合わせて製品を個性化する( personalize)情報を保持する。この情報には、動作周波数、グループ識別番号 、オペレータの好みの選択(preference)などを含めてもよい。またフラッシュ メモリ18はマイクロプロセッサ12に接続され、マイクロプロセッサのプログ ラム情報と、EEPROMに保持される情報と同様なパーソナリティ(個性)情 報とを記憶する。フラッシュメモリは、(以下に説明する)ディジタル信号プロ セッサ(DSP)20にダウンロードされる動作用ソフトウエアを内蔵すること もできる。普通、ディスプレー22は、現在の選択と無線受信状態(radio stat us)とを表示するために使用されるLCD表示器である。 DSP20は、音声処理のすべてを確実に実行するとともに、モデム機能の一 部分を引き受ける。復調器の機能はDSP20によって与えられ、音声のフィル タリングもすべてDSP20によって実行される。マイクロホンからのディジタ ル化された音声入力22はDSP20に接続されるが、このマイクロホンの音声 は、CODECまたはそれと等価な装置によってすでにディジタル化されている 。受信器からのディジタル化された中間周波数入力24もDSPに接続されるが 、この受信器の中間周波数信号は位相ディジタイザに供給され、DSP20によ って直接標本化される。シンセサイザに対する送信部のディジタル化されたTX 変調出力(digitized TX modulation output)は送信音声であり、ディジタル形 式で送信器のシンセサイザに送られる。この特定の構成例においては、アナログ 音声への変換は不必要である。最終的には(スピーカ音声用)受信部からのディ ジタルRX音声出力(digital RX audio output)28が供給されるが、これは スピーカに供給されるディジタル音声である。このディジタル音声は、(示され ていない)音声周波電力増幅器に供給される前に、外部のCODECによってア ナログ音声に変換される。 当業者には携帯無線受信器の詳細な構造は公知であるから、図1に示す構造体 の詳細を以下に説明する。 図2,4は、携帯無線受信器10のマイクロプロセッサ12によって実行され る処理を示している。図2は、マイクロプロセッサ12によって定期的に実行さ れるバックグラウンドタスクの一部分として実行される処理を示している。この バックグラウンドタスク中、マイクロプロセッサは、入力制御装置を調べて、ボ タンが押下されていること、ノブが回転されていることなど、ユーザの活動を検 出し、音声応答関数を決定するため環境騒音のレベルを決定する。DSP20に よって対応する音声応答メッセージを組み立てることにより、音声応答関数が決 定される。DSP20に変わりうるものとして、(示されていない)専用アナロ グフィルタ回路を用意してもよい。これについては、この専用フィルタ回路の応 答を修正することにより音声応答関数を決定できるであろう。 本発明によれば、ステップS101において環境騒音レベルが最初に調べられ る。環境騒音レベルが全然変化しなかったか、変化したとするには十分変化しな かったことが判れば(ステップS102のno)、マイクロプロセッサ12はス テップS105にスキップして、いかなる動作も実行されない。しかし、新しい 環境騒音レベルが検出されると(ステップS102のyes)、マイクロプロセ ッサは、(EEPROMまたはフラッシュメモリのいずれかである)パーソナル 情報記憶装置から、新しいレベルに対する音声パラメータを取り出す(ステップ S103)。ステップS104において、これらのパラメータがメッセージに組 み立てられると、このメッセージはDSP20に送られる。 ステップS101においてチェックされた環境騒音レベルは、(音量ノブの位 置によって決定される)音量設定、またはマイクロホンからのディジタル化され た音声入力22を使用した環境騒音の直接標本化のいずれかに従って決定される 。音量設定の決定に関しては、音量が大きく設定されていることは環境騒音レベ ルが大きいことを示しているものと想定する。マイクロプロセッサは、音量設定 または標本化された環境騒音レベルに従って、EEPROM16および/または フラッシュメモリ18に格納されている音声パラメータを含む音声パラメータテ ーブルにアクセスする。 音声パラメータテーブルの定義は、電子通信の基本概念から導かれている。図 3は、本発明による重要な概念を示している。曲線「b」は、各種ポイントに低 域遮断周波数(lower cutoff frequency)を設定することによって発生する明瞭 度能率(articulation efficiency)の効果を表示している。代表的な移動無線 システムは300ヘルツの低域遮断周波数を使用しており、この遮断周波数によ れば100%に近い明瞭度能率が発生する。曲線「b」は、この低域遮断周波数 を1000ヘルツに高くしても、明瞭度能率の減少は小さく、90%になるにす ぎないことを示している。曲線「d」は、低域遮断周波数の関数として総音声エ ネルギー(total sound energy)を示している。低域遮断周波数を1000ヘル ツまで移動させると、総音声エネルギーに大きな減少が生じることがわかる。上 記したように、曲線「b」は、明瞭度能率に対する影響を最小にして上記現象が 達成されうることを示している。 このように、遮断周波数を高くすることは、明瞭度能率に対する影響を小さく 保ちながら、低い周波数の音声成分によって生じる全エネルギーに対する寄与を 低下させる。この利点は、エネルギーの減少によって、高い周波数により大きな 増幅を適用できることであって、これにより人の話す内容がほとんど伝わること である。トレードオフは音声の「自然さ」である。音声周波数の各種帯域に不均 一な増幅が適用されるのであるから、話者の音声の忠実度に損失が生じるのであ る。 音声パラメータのデータ構造例を以下に示す。この構成には、各音量設定毎に 1列が含まれるアレイがある。環境騒音の直接標本化を使用して環境騒音レベル が決定されると、環境騒音レベルの選択された各範囲毎に1列を含む同様なアレ イがアクセスされるであろう。(この例における考察を判りやすくするため、音 量は8ステップに調整できるものと想定する。無線受信器には普通32レベル以 上の選択可能なレベルがある。)各列には、受信音声の各副帯域に対するブース ト(正の利得)設定/バック(負の利得)設定が含まれている。この例において は、受信音声周波通過帯域は、低周波副帯域、中間周波副帯域および高周波副帯 域に分割される。ブースト/バックの値は、デフォルト音声応答曲線に対する利 得を示している。この1組のデータを使用すると、中間周波数および高い周波数 は、音量設定5以上において相対的ブーストを受け、低い周波数の利得は減少す るであろう。 この図表は、本発明の特定の実現を示していることに注意されたい。この場合 、音声曲線の形状決定(shaping)は音量設定に基づいているが、この音量設定 は、送話が受信されている場合の環境騒音条件を示しているものと想定する。上 記したように、パーソナリティ記憶装置にアクセスするためには標本化された環 境騒音を使用してもよい。 図4は、マイクロプロセッサからのメッセージを処理するDSPのアルゴリズ ム、特に音声応答メッセージに応答するDSPのソフトウエアを示している。マ イクロプロセッサと同様に、DSPは、規則的なスケジュールで実行されるバッ クグラウンドタスクのリストを有する。そのようなタスクの1つはマイクロプロ セッサからのメッセージをチェックして処理するタスクである。メッセージがひ とつも存在していなければ(ステップS201のno)、プロセッサはステップ S205にスキップして、このタスクは終了する。しかし、メッセージが存在し ていれば(ステップS201のyes)、ステップS202でこのメッセージ型 式フィールドが調べられる。音声応答メッセージ以外のメッセージは、ここでは 詳細にされないソフトウエア部分で処理される(ステップS202のno)。音 声応答メッセージが受信されると(ステップS202のyes)、ステップS2 03でこのメッセージから、これらの新しい音声応答パラメータが抽出される。 ステップS204において、DSPの音声フィルタルーチンに新しいパラメータ が代入される。無線受信器が呼を受信しているときのような場合、これらのルー チンはすでに使用中かもしれない。そのかわりに、フィルタルーチンが現在使用 中でなければ、フィルタルーチンが次に開始されるときに、これらの新しいパラ メータが使用されるであろう。次に、この処理はステップS205に進み、この タスクは終了する。 上に説明した図表に示すように、この環境騒音レベルは、音量レベルの増加ま たはマイクロホンで標本化された環境騒音によって検出されるが、この環境騒音 レベルが大きくなると、低い周波数を犠牲にして高い音声周波数の相対利得を大 きくして了解度を改善する。勿論、受信される音声の「自然さ」は、了解度を向 上する必要のある場合にのみ妥協されるので、通常の環境騒音条件の問に受信さ れる音声は変更されない。その上、低い周波数のエネルギーを限定することによ り、ひずみのため通常使用できる音量が限定されるポイント以上に高い周波数の 音量を実質的に大きくすることができる。 現在のところ最も実用的かつ好適な実施例であると考えられることに関連して本 発明を説明してきたが、本発明は開示された実施例に限定されるものではなく、 逆に、本発明は添付の請求の範囲と趣旨に含まれる多様な修正や等価な実施例を カバーするように意図されていることを理解すべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU ,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH, CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,G B,GE,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KP ,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU, LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,N Z,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI ,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ, VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.無線受信器の音声応答を動的に変更する方法であって、 (a)環境騒音レベルを検出し、 (b)該環境騒音レベルに従って音声応答関数を決定し、 (c)該音声応答関数に従って該無線受信器の該音声応答を決定する、 ことを含む方法。 2.請求項1記載の方法において、ステップ(a)は、音量ノブの位置を検出す ることにより実施される方法。 3.請求項2記載の方法において、ステップ(b)は、音声パラメータのアレイ にアクセスするとともに該音量ノブの位置に対応するパラメータを選択すること により実施される方法。 4.請求項2記載の方法であって、受信音声周波通過帯域を少なくとも低周波副 帯域および高周波副帯域に分割して、音量ノブの各位置に対応する音声パラメー タのアレイを定義する別のステップを含む方法。 5.請求項4記載の方法において、ステップ(b)は、音声パラメータの該アレ イにアクセスするとともに該音量ノブの位置に対応するパラメータを選択するこ とにより実施される方法。 6.請求項1記載の方法において、ステップ(a)は、マイクロホン入力を使用 して該環境騒音レベルを標本化することにより実施される方法。 7.請求項6記載の方法において、ステップ(b)は、音声パラメータのアレイ にアクセスするとともに該標本化された環境騒音レベルに対応するパラメータを 選択することにより実施される方法。 8.請求項6記載の方法であって、受信音声周波通過帯域を少なくとも低周波副 帯域および高周波副帯域に分割して、環境騒音レベルの範囲に対応する音声パラ メータのアレイを定義する別のステップを含む方法。 9.請求項8記載の方法において、ステップ(b)は、音声パラメータの該アレ イにアクセスするとともに該標本化された環境騒音レベルに対応するパラメータ を選択することにより実施される方法。 10.請求項1記載の方法において、ステップ(c)は、(d)低い音声周波数 に比し高い音声周波数の利得を調整することにより実施される方法。 11.請求項10記載の方法において、ステップ(d)は、該環境騒音レベルが 大きくなると、該低い音声周波数に比し該高い音声周波数の利得を大きくするこ とにより実施される方法。 12.請求項1記載の方法において、ステップ(b)は、該環境騒音レベルに従 って音声応答メッセージを組み立てることにより実施される方法。 13.請求項12記載の方法であって、ステップ(c)の前にディジタル信号プ ロセッサ(DSP)に該音声応答メッセージを送る別のステップを含み、ステッ プ(c)は該DSPによって実行される方法。 14.請求項12記載の方法であって、ステップ(c)の前に該音声応答メッセ ージから音声応答パラメータを抽出し、ディジタル信号プロセッサのフィルタル ーチンに該音声応答パラメータを代入する別のステップを含む方法。 15.請求項1記載の方法において、ステップ(b)は、専用フィルタ回路の応 答を修正することにより実施される方法。 16.無線受信器の音声応答を動的に変更する方法であって、 (a)環境騒音レベルを検出し、 (b)該環境騒音レベルに従って低い音声周波数に比し高い音声周波数の利得 を調整する、 ことを含む方法。 17.請求項16記栽の方法において、ステップ(b)は、該環境騒音レベルが 大きくなると、低い音声周波数に比し高い音声周波数の利得を大きくすることに より実施される方法。 18.無線受信器の音声応答を動的に変更する装置であって、 環境騒音レベルを決定する手段と、 該環境騒音レベルに従って音声応答メッセージを組み立てるコントローラと、 該音声応答メッセージに従って該無線受信器の該音声応答を調整するディジタ ル信号プロセッサ(DSP)と、 を備えた装置。 19.請求項18記載の装置において、前記決定手段は、音量ノブの位置の変化 を検出する検出器を備えた装置。 20.請求項19記載の装置において、前記コントローラは、音声パラメータの アレイにアクセスするとともに該音量ノブの位置に対応するパラメータを選択す ることにより前記音声応答メッセージを組み立てる装置。 21.請求項19記載の装置において、前記コントローラは、受信音声周波通過 帯域を少なくとも低周波副帯域および高周波副帯域に分割して、音量ノブの各位 置に対応する音声パラメータのアレイを定義する装置。 22.請求項21記載の装置において、前記コントローラは、音声パラメータの 該アレイにアクセスするとともに該音量ノブの位置に対応するパラメータを選択 することにより前記音声応答メッセージを組み立てる装置。 23.請求項18記載の装置において、前記決定手段は、該環境騒音レベルを標 本化するマイクロホン入力を備えた装置。 24.請求項23記載の装置において、前記コントローラは、音声パラメータの アレイにアクセスするとともに該標本化された環境騒音レベルに対応するパラメ ータを選択することにより前記音声応答メッセージを組み立てる装置。 25.請求項23記載の装置において、前記コントローラは、受信音声周波通過 帯域を少なくとも低周波副帯域および高周波副帯域に分割して、環境騒音レベル の範囲に対応する音声パラメータのアレイを定義する装置。 26.請求項25記載の装置において、前記コントローラは、音声パラメータの 該アレイにアクセスするとともに該標本化された環境騒音レベルに対応するパラ メータを選択することにより前記音声応答メッセージを組み立てる装置。 27.請求項18記載の装置において、前記DSPは、低い音声周波数に比し高 い音声周波数の利得を調整することにより該無線受信器の該音声応答を調整する 装置。 28.請求項27記載の装置において、前記DSPは、該環境騒音レベルが大き くなると、低い音声周波数に比し高い音声周波数の利得を大きくすることにより 該音声応答を調整する装置。 29.請求項18記載の装置において、前記DSPは、該音声応答メッセージか ら音声応答パラメータを抽出し、該音声応答パラメータをDSPのフィルタルー チンに代入する装置。 30.無線受信器の音声応答を動的に変更する装置であって、 環境騒音レベルを決定する手段と、 該環境騒音レベルに従って、低い音声周波数に比し高い音声周波数の利得を調 整する手段と、 を備えた装置。 31.請求項30記載の装置において、前記調整手段は、該環境騒音レベルが大 きくなると、該低い音声周波数に比し該高い音声周波数の利得を大きくする装置 。
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