JP2001237920A - 入力レベル調整回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通信端末での入力レベルを自動的に調整でき
る入力レベル調整回路を提供する。 【解決手段】 音声信号を入力するマイク１、マイク１
を介して入力された音声信号のレベルを増幅させる増幅
器２、増幅器２により増幅させた音声信号をディジタル
信号に変換するアナログディジタル変換器３、アナログ
ディジタル変換器３からの出力信号を符号化する音声符
号化器４、アナログディジタル変換器３からの出力が音
声信号であるか否かを判定し、音声有無情報を出力する
音声検出器７、アナログディジタル変換器３からの出力
を平均して入力レベル情報を出力するレベル平均回路
８，増幅器２のゲイン調整を設定するためのスイッチ
５、スイッチ５によりゲイン調整が設定され、音声検出
器７からの音声有無情報が音声信号を示す場合に、レベ
ル平均回路８からの入力レベル情報に応じて増幅器２の
ゲインを調整する制御器６Ａを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有線通信および無
線通信で使用する入力レベル調整回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＰＨＳや携帯電話の普及率が急激
に増してきており、いつでもどこでも誰とでも会話をで
きるようになってきたが、それに伴い使用するマナーの
問題がでてきている。電車バスなどの交通機関や人の集
まる場所等での使用は、呼出音が第三者に不快感を与え
る。また、その場にいない相手と話しているため声の大
きさに気遣うことを忘れがちになり、会話の片方だけ聞
こえてくる状態がまた第三者に不快感を与えてしまう。

【０００３】呼出音の方は端末自体が振動する機能で回
避できてきている。また、会話の方は一般的にマナーモ
ードと呼ばれる外部スイッチを設け、スイッチをオンに
することで小声で話をした場合でも端末の入力レベルを
上げることで相手の音声出力レベルを確保している。

【０００４】図９はこの種の従来の入力レベル調整回路
の構成を示すブロック図である。図９において、１は音
声信号を入力するマイク、２はマイク１を介して入力さ
れた音声信号を増幅する増幅器、３は増幅器２により増
幅されたアナログ音声信号をディジタル信号に変換する
アナログディジタル変換器（図面ではＡＤＣと表記す
る）、４はアナログディジタル変換器３から出力される
ディジタル音声信号を符号化する音声符号化器である。
また、５はスイッチ、６はスイッチ５の動作により増幅
器２のゲインを上げるように制御する制御器である。

【０００５】次に動作について説明する。音声はマイク
１から取り込まれ、増幅器２により増幅され、アナログ
ディジタル変換器３にてディジタル信号に変換される。
ディジタル信号に変換された音声信号は、音声符号化器
４により定められたアルゴリズムにより符号化され、音
声通信端末システムに出力される。使用状況により音声
を下げて使用する状況になったとき、スイッチ５を押す
ことにより、制御器６が増幅器２のゲインをある定めら
れた量増すことで、会話の相手方に聞こえる出力音声の
レベルを上げる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のレベル調整回路においては、スイッチ５を押す
ことで制御器６により増幅器２のゲインを増加させて会
話の相手方に聞こえる出力音声のレベルを上げることが
できるが、相手側端末での入力レベルが固定されている
ため、場合により相手側に受話音量の操作をさせてしま
うこともあり、また、ゲインを安易に上げると背景雑音
を増幅して伝送してしまうという、問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、上述した点に鑑みてなさ
れたもので、ＰＨＳや携帯電話等のさまざまな使用状況
に対応するため、ユーザーの音声のレベルに対して相手
に出力される出力音声を一定に保てるように通信端末で
の入力レベルを自動的に調整できる入力レベル調整回路
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る入力レベル
調整回路は、音声信号を入力するマイクと、上記マイク
を介して入力された音声信号のレベルを増幅させる増幅
器と、上記増幅器により増幅させた音声信号をディジタ
ル信号に変換するアナログディジタル変換器と、 上記
アナログディジタル変換器からの出力信号を符号化する
音声符号化器と、上記アナログディジタル変換器からの
出力が音声信号であるか否かを判定し音声有無情報を出
力する音声検出器と、上記マイクの入力レベルを判断し
入力レベル情報を出力するレベル平均回路と、上記増幅
器のゲイン調整を設定するためのスイッチと、上記スイ
ッチによりゲイン調整が設定され、上記音声検出器から
の音声有無情報が音声信号を示す場合に、上記レベル平
均回路からの入力レベル情報に応じて上記増幅器のゲイ
ンを調整する制御器とを備えたものである。

【０００９】なお、本発明に係る上記入力レベル調整回
路は、音声通信端末装置に搭載することができる。ま
た、上記音声検出器は、上記アナログディジタル変換器
によりディジタル化された音声信号を所定サンプル数の
フレーム単位で自己相関処理し自己相関係数を出力する
自己相関器と、上記自己相関器からの自己相関係数に基
づいて０次の自己相関係数値と当該サンプル数内で０次
を除く自己相関値から最大値を求め最大係数値とを出力
するピッチ検出器と、上記ピッチ検出器からの０次の自
己相関係数値に定数を乗算した値を有音・無音判定のし
きい値とし、当該しきい値と上記ピッチ検出器からの最
大計数値とを比較して、最大計数値がしきい値以上のと
きは有音、最大計数値がしきい値未満のときは無音とし
て判定し音声有無情報を出力する有音・無音判定器とを
備えるように構成することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態に係る
入力レベル調整回路の構成を示すブロック図である。図
１において、図９に示す従来例と同一部分は同一符号を
付してその説明は省略する。新たな符号として、７はア
ナログディジタル変換器３からの出力が音声信号である
か否かを判定し音声有無情報を出力する音声検出器、８
はアナログディジタル変換器３からの出力レベルを平均
化してマイク１の入力レベル情報を出力するレベル平均
回路、６Ａはスイッチ５によりゲイン調整が設定され、
上記音声検出器７からの音声有無情報が音声信号を示す
場合に、上記レベル平均回路８からの入力レベル情報に
応じて増幅器２のゲインを調整する制御器である。

【００１１】次いで、上記構成に係る動作について説明
する。マイク１から入力された音声信号は、増幅器２で
増幅され、アナログディジタル変換器３でディジタル信
号へ変換され、音声符号化器４で符号化される。符号化
された音声信号は、図示されない音声通信端末システム
に出力される。

【００１２】音声検出器７は、アナログディジタル変換
器３からのディジタル化した音声信号を入力して、マイ
ク１から入力された信号が音声か否かを判別し、音声有
無情報を出力する。レベル平均回路８は、アナログディ
ジタル変換器３からの出力レベルを平均化してマイク１
の入力レベル情報を出力する。また、スイッチ５は、マ
イク１からの入力レベルにより増幅器２のゲインを自動
調整される状態に設定するためのスイッチである。

【００１３】制御器６Ａは、スイッチ５により自動調整
状態に設定されているときに、上記音声検出器７から音
声信号であると判別された音声有無情報が入力された場
合に、レベル平均回路８からの入力レベル情報に応じて
増幅器２のゲインを調整して入力信号の大きさが所定レ
ベルになるように適切な状態に制御する。このように、
増幅器２のゲイン調整に音声有無判定結果を用いること
により、背景雑音のみを増幅させてしまう状態にはなら
ず、音声信号に対してのみ自動的に適切な調整が可能に
なる。

【００１４】ここで、上記音声検出器７の内部構成を図
２に示す。図２に示すように、上記音声検出器７として
は、アナログディジタル変換器３によりディジタル化さ
れた音声信号を所定サンプル数のフレーム単位で自己相
関処理し自己相関係数を出力する自己相関器７１と、自
己相関器７１からの自己相関係数に基づいて０次の自己
相関係数値と当該サンプル数内で０次を除く自己相関値
から最大値を求め最大係数値とを出力するピッチ検出器
７２と、ピッチ検出器７２からの０次の自己相関係数値
に定数を乗算した値を有音・無音判定のしきい値とし、
当該しきい値とピッチ検出器７２からの最大計数値とを
比較して、最大計数値がしきい値以上のときは有音、最
大計数値がしきい値未満のときは無音として判定し音声
有無情報を出力する有音・無音判定器７３とを備えてい
る。

【００１５】次いで、図２に示す音声検出器７の動作に
ついて説明する。自己相関器７１は、アナログディジタ
ル変換器３によりディジタル化された音声信号を所定サ
ンプル数のフレーム単位で自己相関処理し自己相関係数
を出力する。その自己相関係数はピッチ検出器７２に入
力され、ピッチ検出器７２で０次を除くある特定次数間
で最大係数値の検出がなされる。ここで、最大係数値を
持つ次数値はピッチ周期であり、人間の音声（母音）の
特長である。検出後の０次の自己相関係数値と検出した
最大係数値は有音・無音判定器７３に出力される。

【００１６】上記０次の自己相関係数は、有音・無音判
定器７３である定められた定数と乗算され、乗算された
値が有音・無音判定のしきい値とする。有音・無音判定
器７３は、そのしきい値と上記ピッチ検出器７２からの
最大係数値とを比較し、しきい値以上のものを有音、し
きい値未満のものを無音と判定し、ある特定回の判定結
果を基に有音・無音情報として出力する。

【００１７】次に、図３に示す自己相関器７１の各構成
要素について説明する。図３は上記自己相関器７１の内
部構成を示すブロック図である。図３において、７１ａ
はディジタル化された音声信号を複数サンプル格納する
メモリ、７１ｂはメモリ７１ａと同様のメモリである
が、クロック生成回路７１ｃのクロックよりサンプルデ
ータをシフトして出力する遅延回路、７１ｃは遅延回路
７１ｂのシフト動作タイミングクロックを生成するクロ
ック生成回路、７１ｄはメモリ７１ａの出力と遅延回路
７１ｂの出力とを乗算処理し合成回路に出力する乗算
器、７１ｅは乗算器７１ｄの出力を合成し出力する合成
回路である。

【００１８】次いで、図３に示す自己相関器７１の動作
について説明する。人間の音声のピッチ検出は、一般
に、２０ｍｓｅｃ、周期（５０Ｈｚ）から２．５ｍｓｅ
ｃ、周期（４００Ｈｚ）の間で検出する。ここでは、一
例として、この範囲を検出するために、図１のアナログ
ディジタル変換器３のサンプリング周波数を８ｋＨｚと
した３２０サンプル（４０ｍｓｅｃ）を１フレームとし
て処理を行うとする。このフレームで、２０次（１／８
０００Ｈｚ×２０＝２．５ｍｓｅｃ）から１６０次（１
／８０００Ｈｚ×１６０＝２０ｍｓｅｃ）までの自己相
関をとれば、上記周期の検出範囲を満足する。

【００１９】アナログディジタル変換器３からのディジ
タル化（８ｋＨｚでサンプリングされたデータ、以下サ
ンプルデータと称す）された音声信号の３２０サンプル
は、メモリ７１ａに及び遅延回路７１ｂに格納される。
メモリ７１ａから出力される３２０のサンプルデータ
（ＢＤｌ〜ＢＤ３２０）と、遅延回路７１ｂの出力サン
プル信号（ＷＤ１〜ＷＤ３２０）をクロック生成回路７
１ｃで生成されるクロックのタイミングで１サンプルず
つシフトを行った出力とを、乗算器７１ｄで１サンプル
シフト毎に乗算し、その乗算出力（ＧＡ１〜ＧＡ３２
０）が合成回路７１ｅに出力される。ここで、クロック
の周波数は、サンプリング周波数より十分早いものと
し、１サンプル時間内に求めた範囲である１６０サンプ
ルデータ分のシフトは完了する。乗算器７１ｄの乗算出
力（ＧＡ１〜ＧＡ３２０）は、１サンプルシフト毎に合
成され、合成回路７１ｅの合成出力として出力される。

【００２０】ここで、出力される合成出力を自己相関係
数と呼び、シフト前の合成出力を０次の自己相関係数
値、１サンプルシフト（遅延）毎に、合成出力を２次、
３次、・・・、ｎ−１次、ｎ次の自己相関係数値と呼
ぶ。ここでは、一例として０次から１６０次までの自己
相関係数値を扱うものとする。

【００２１】図４は図３の乗算器７１ｄの入力状態を示
すものである。図示されるように、シフト０（遅延０）
からはじまり、１サンプルずつシフト（遅延）され乗算
される。また、図５は乗算結果（自己相関係数）を取り
出すタイミングを示す。図５に示すように、遅延回路７
１ｂのシフトタイミングに合わせて自己相関係数を取り
出していく。

【００２２】次に、図６は上記ピッチ検出器７２の内部
構成を示すブロック図である。図６において、７２ａは
メモリ７２ｂの入力を切り替える切替スイッチ、７２ｂ
は自己相関係数値をストアするメモリ、７２ｃはメモリ
７２ｂからの出力を切り替える切替スイッチ、７２ｄは
比較器、７２ｅはメモリである。

【００２３】次いで、図６に示すピッチ検出器７２の動
作について説明する。人間の音声の有声音には、ピッチ
周期という同じ波形を繰り返す特長を持つ。この周期を
自己相関係数値のピーク（ある一定おきに高い値が現れ
る）の周期（間隔）により確認できる。このため、０次
の自己相関係数値と検出範囲で次に大きい値のピークと
の間隔がピッチ周期となる無声音や白色雑音の場合、同
じ波形が繰り返すような特長がみられないため、ピーク
値には周期をあらわすような傾向が現れない。

【００２４】自己相関器７１から入力される自己相関係
数値は、切替スイッチ７２ａによりメモリ７２ｂへの入
力が切り替えられながら０次から順に１６０次まで格納
されていく。まず、０次の自己相関係数値はそのまま出
力される。２０次から１６０次までの自己相関係数値は
切替スイッチ７２ｃによりメモリ７２ｂの出力を順次切
り替えることにより、比較器７２ｄに入力される。

【００２５】比較器７２ｄでは、２０次の自己相関係数
値をメモリ７２ｅに格納して、次々に入力されてくるデ
ータとメモリ７２ｅ内に格納されたデータとの大小比較
を行い、大きい値の係数値をメモリ７２ｅに格納してい
く。この動作を２０次から１６０次まで繰り返すことに
より、この範囲で最も大きい値を最大係数値として出力
する。

【００２６】次に、図７は上記有音・無音判定器７３の
内部構成を示すブロック図である。図７において、７３
ａは上記ピッチ検出器７２から入力される０次の自己相
関係数値に所定の定数を乗算して有音判定のしきい値と
して出力する定数乗算器、７３ｂは上記ピッチ検出器７
２から入力される自己相関係数の最大計数値と上記定数
乗算器７３ａからのしきい値とを比較する比較器、７３
ｃは比較器７３ｂの比較結果のメモリ７３ｄへの入力を
順次切り替える切替スイッチ、７３ｄは比較結果を順次
格納するメモリ、７３ｅは比較結果の多数決判定を行い
音声有無情報を出力する判定器である。

【００２７】次いで、図７に示す有音・無音判定器７３
に係る動作について説明する。有音を確認するために、
得られた自己相関係数の最大ピーク値（最大計数値）
を、０次の自己相関計数値に所定の定数を乗算した値と
比較することで判別を行う。もし、有音であれば、最大
ピーク値もある程度高い値となって現れる。一例とし
て、定数を０．７とし、０次の自己相関係数を０_f、最
大値が検出された次数の自己相関値をＮ_fとすれば、有
音と無音は以下の式（２）により判別される。

【００２８】 有音：Ｎ_f＞０_f×０．７ 無音：Ｎ_f≦０_f×０．７ （２）

【００２９】ピッチ検出器７２からの０次の自己相関計
数値は、定数乗算器７３ａにより所定の定数が乗算さ
れ、有音・無音判定のしきい値として比較器７３ｂに出
力される。比較器７３ｂは、定数乗算器７３ａからのし
きい値とピッチ検出器７２からの最大計数値とを比較す
る。その比較結果は、切替スイッチ７３ｃで比較結果が
出力される毎にメモリ７３ｄへの入力が順次切り替えら
れてメモリ７３ｄに格納される。比較結果は、メモリ７
３ｄのメモリ数分格納されると、判定器７３ｅに出力さ
れ、判定器７３ｅにより、比較結果の多数決判定が行わ
れ、音声有無情報として出力される。ここでは、一例と
して、７／１０回有音と判定されれば、音声有無情報は
音声情報として出力される。

【００３０】次に、図８は上記レベル平均回路８の内部
構成を示すブロック図である。図８において、８ａはス
イッチ８ａを介してアナログディジタル変換器３から入
力されるディジタル音声信号のメモリ８ｂへの入力を１
サンプル毎に順次切り替える切替スイッチ、８ｂはディ
ジタル音声信号を１サンプル毎に順次格納するメモリ、
８ｃは格納数の平均化を行う平均回路部である。

【００３１】次いで、図８に示すレベル平均回路８に係
る動作について説明する。アナログディジタル変換器３
からのディジタル音声信号は１サンプルデータ入力され
てくる度に切替スイッチ８ａを介してメモリ８ｂに順次
格納されていく。格納されたデータは、平均回路部８ｃ
で格納数の平均化が行われ、入力レベル情報として出力
される。

【００３２】ここでは、一例として、平均化数を１６
０、１データをＳ（ｔ）とすれば、平均値Ｋａｖは、式
（１）に示すものとなる。

【００３３】

【数１】

【００３４】この平均値Ｋａｖにしきい値を与えて比較
した結果を、図１に示す制御器６Ａは、入力レベル情報
として用い、入力信号のレベルを把握する。また、平均
を取ることで細かい変動による影響を抑えることができ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、音声検
出器からの音声有無情報が音声信号を示す場合に、増幅
器のゲインを調整するようにしたので、音声通信端末で
の入力レベルをユーザの音声のレベルに合わせて調整で
き、使用状況に合わせた会話の音声に自動対応するた
め、その効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るレベル調整回路の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１の音声検出器７の内部構成を示すブロック
図である。

【図３】図２の自己相関器７１の内部構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】図３の乗算器７１ｄの入力状態を示す説明図で
ある。

【図５】図３の乗算器７１ｄの乗算結果（自己相関係
数）を取り出すタイミングを示す説明図である。

【図６】図２のピッチ検出器７２の内部構成を示すブロ
ック図である。

【図７】図２の有音・無音判定器７３の内部構成を示す
ブロック図である。

【図８】図１のレベル平均回路８の内部構成を示すブロ
ック図である。

【図９】従来の入力レベル調整回路の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ マイク、 ２ 増幅器、 ３ アナログディジタル
変換器（ＡＤＣ）、４ 音声符号化器、 ５ スイッ
チ、 ６Ａ 制御器、 ７ 音声検出器、 ８レベル平
均回路、 ７１ 自己相関器、 ７２ ピッチ検出器、
７３ 有音・無音判定器。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 1/04 Ｈ０４Ｒ 3/00 ３２０ ５Ｋ０４６ 3/04 Ｇ１０Ｌ 3/00 Ｂ ５Ｋ０６０ Ｈ０４Ｒ 3/00 ３２０ Ｑ ９Ａ００１ Ｆターム(参考） 5D020 BB08 5D045 AB04 5J022 AA01 BA08 CC02 CF02 CG01 5J100 JA01 KA05 LA00 LA04 LA07 LA09 LA10 QA01 SA01 5K027 AA11 BB03 DD16 5K046 AA01 AA05 DD13 5K060 DD04 GG04 HH07 HH31 9A001 BB04 BB06 CC05 HH15 HZ34 JJ12 KK31

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音声信号を入力するマイクと、 上記マイクを介して入力された音声信号のレベルを増幅
   させる増幅器と、 上記増幅器により増幅させた音声信号をディジタル信号
   に変換するアナログディジタル変換器と、 上記アナログディジタル変換器からの出力信号を符号化
   する音声符号化器と、 上記アナログディジタル変換器からの出力が音声信号で
   あるか否かを判定し音声有無情報を出力する音声検出器
   と、 上記マイクの入力レベルを判断し入力レベル情報を出力
   するレベル平均回路と、 上記増幅器のゲイン調整を設定するためのスイッチと、 上記スイッチによりゲイン調整が設定され、上記音声検
   出器からの音声有無情報が音声信号を示す場合に、上記
   レベル平均回路からの入力レベル情報に応じて上記増幅
   器のゲインを調整する制御器とを備えた入力レベル調整
   回路。