JP2004153509A - オートゲインコントロール装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】雑音信号に依存しない適切な増幅率の生成ができるオートゲインコントロール装置およびオートゲインコントロール方法を提供すること。
【解決手段】音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に生成する絶対値検出手段１０３と、振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定する判定手段１１２と、閾値以上の振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を生成する手段１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９と、第１の平均振幅値を順次格納し、格納された第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を生成する手段１２１、１２２、１２３と、第２の平均振幅値に基づいて、音声信号の増幅率を決定する手段１５０、１６０とによって構成される。
【選択図】 図１
【解決手段】音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に生成する絶対値検出手段１０３と、振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定する判定手段１１２と、閾値以上の振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を生成する手段１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９と、第１の平均振幅値を順次格納し、格納された第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を生成する手段１２１、１２２、１２３と、第２の平均振幅値に基づいて、音声信号の増幅率を決定する手段１５０、１６０とによって構成される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声入力のレベルに依存せずに出力信号のレベルを一定にするオートゲインコントロール装置およびオートゲインコントロール方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のオートゲインコントロール装置は、特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
図７に示す従来のオートゲインコントロール装置５００は、外部装置から音声信号を入力する信号入力手段５０１、音声信号の振幅の絶対値を音声信号の１サンプリング毎に検出する絶対値変換手段５０２、適正な出力振幅値が格納されているスレッショルドレベル格納手段５０４、絶対値変換手段５０２によって検出された振幅の絶対値とスレッショルドレベル格納手段５０４に格納された適正な出力振幅値とを比較する比較手段５０５、比較手段５０５の比較結果に応じて増幅率を生成するゲイン発生手段５０６、増幅率を徐々に変化させるエンベローブ発生手段５０７、音声信号の振幅に増幅率を乗算するゲイン乗算手段５０８、および振幅の調整がなされた音声信号を外部装置に出力する信号出力手段５０９によって構成される。
【０００４】
前述のように構成されたオートゲインコントロール装置５００において、増幅率が音声信号の振幅に応じて１サンプリング毎に生成されるため、出力される音声信号の振幅が一定に保たれながら、音声信号が増幅される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１３０１８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のオートゲインコントロール装置では、振幅が０である音声信号または雑音信号と判定される音声信号に応じた増幅率の生成も行われ、雑音信号が入力された直後に生成される増幅率の値が適切でないために、出力される音声信号が過度に増幅されるなど、雑音信号に依存しない適切な増幅率の生成ができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、雑音信号に依存しない適切な増幅率の生成ができるオートゲインコントロール装置およびオートゲインコントロール方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のオートゲインコントロール装置は、音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に検出する絶対値検出手段と、前記振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定する判定手段と、前記閾値以上の前記振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの前記振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段と、前記第１の平均振幅値を順次格納し、格納された前記第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段と、前記第２の平均振幅値に基づいて、前記音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段とを備えた構成を有している。この構成により、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができる。
【０００９】
また、本発明のオートゲインコントロール装置は、音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に検出する絶対値検出手段と、前記振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定する判定手段と、前記閾値以上の前記振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの前記振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段と、前記第１の平均振幅値を順次格納し、格納された前記第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段と、前記第２の平均振幅値に基づいて、前記音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段とを備え、前記第２の平均振幅値演算手段は、前記格納された第１の平均振幅値に数値が大きい順に順位付けし、最上位から予め設定された第１の順位までに順位付けられた第１の平均振幅値と、最下位から予め設定された第２の順位までに順位付けられた第１の平均振幅値とを除く第１の平均振幅値を前記第２の平均振幅値の演算に用いるようにした構成を有している。この構成により、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値である第１の平均振幅値を演算し、さらに、第１の平均振幅値の順位付けに基づいて第２の平均振幅値を算出するために、第１の平均振幅値の急激な変化に依存しない増幅率の生成ができる。
【００１０】
また、本発明のオートゲインコントロール装置は、音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に検出する絶対値検出手段と、前記振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定する判定手段と、前記閾値以上の前記振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの前記振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段と、前記第１の平均振幅値を順次格納し、格納された前記第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段と、前記第２の平均振幅値に基づいて、前記音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段と、前記振幅絶対値が前記閾値以上となるサンプリング数と、前記振幅絶対値が前記閾値未満となるサンプリング数である閾値未満サンプル数との比率を判定する比率判定手段を備え、前記比率判定手段は、前記閾値未満サンプル数の比率が予め設定された値を超えると判定した場合に、前記第１の平均振幅値演算手段によって生成された前記振幅絶対値の累積値を０に初期化させ、前記第２の平均振幅値演算手段に格納された前記各第１の平均振幅値の情報を削除させるようにした構成を有している。この構成により、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができ、さらに、雑音信号が続いて入力されていることを検出することによって音源の変化を予測してデータをリセットするため、音源が変化する毎に、音源の特性に対応した増幅率の生成ができる。
【００１１】
また、本発明のオートゲインコントロール装置は、音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に検出する絶対値検出手段と、前記振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定する判定手段と、前記閾値を変更するための閾値変更手段と、前記閾値以上の前記振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの前記振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段と、前記第１の平均振幅値を順次格納し、格納された前記第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段と、前記第２の平均振幅値に基づいて、前記音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段とを備えた構成を有している。この構成により、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができ、さらに、雑音信号の振幅の大きさに応じて、閾値の設定を変化させるため、雑音信号の振幅が増加しても、雑音信号に影響されない増幅率の生成ができる。
【００１２】
また、本発明のオートゲインコントロール方法は、音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に演算するステップと、前記振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定するステップと、前記閾値以上の前記振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの前記振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算するステップと、前記第１の平均振幅値を順次格納し、格納された前記第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算するステップと、前記第２の平均振幅値に基づいて、前記音声信号の増幅率を決定する増幅率決定ステップとを実行している。この方法により、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図である。
オートゲインコントロール装置１００は、外部装置から音声信号が入力される信号入力手段１０１、音声信号の特定の周波数帯域成分を抽出する帯域特定手段１０２、帯域特定手段１０２によって抽出された音声信号の振幅の絶対値を検出する絶対値検出手段１０３、閾値を格納している閾値格納手段１１１、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値と閾値格納手段１１１に格納された閾値を比較する判定手段１１２、絶対値検出手段１０３と後述の累積加算手段１１７との接続を行う第１の接続手段１１３、後述の累積加算数検出手段１１６のカウンタの値を増加させるための信号を出力するトリガー出力手段１１４、トリガー出力手段１１４と累積加算数検出手段１１６との接続を行う第２の接続手段１１５、累積加算手段１１７によって累積加算されたサンプリング数を検出する累積加算数検出手段１１６、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値を音声信号の１サンプリング毎に累積加算する累積加算手段１１７、累積加算数検出手段１１６における処理を制御する値を格納するカウンタ設定値格納手段１１８、累積加算手段１１７によって累積加算された値を累積加算数検出手段１１６によって算出されたサンプリング数で除算した値である第１の平均振幅値を算出する第１の除算手段１１９、第１の除算手段１１９によって算出された第１の平均振幅値を格納する平均値格納手段１２２、予め設定された個数の第１の平均振幅値を全加算する平均値加算手段１２３、平均値加算手段１２３に加算演算させる第１の平均振幅値の個数データを格納する個数データ格納手段１２１、平均値加算手段１２３によって得られた値を個数データ格納手段１２１に格納された個数データで除算した値である第２の平均振幅値を算出する第２の除算手段１２４、第２の除算手段１２４によって算出された第２の平均振幅値に基づいて信号入力手段１０１経由で入力された音声信号の振幅を変化させる値である増幅率を生成するゲインデータ生成手段１５０、増幅率の出力値を調整するゲイン出力遅延手段１６０、信号入力手段１０１経由で入力された音声信号に増幅率を乗算するゲイン乗算手段１７０、および増幅率が乗算された音声信号を外部装置に出力する信号出力手段１８０によって構成される。
【００１４】
なお、第１の接続手段１１３、トリガー出力手段１１４、第２の接続手段１１５、累積加算数検出手段１１６、累積加算手段１１７、カウンタ設定値格納手段１１８、および第１の除算手段１１９によって、閾値以上の振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段が構成される。
【００１５】
また、個数データ格納手段１２１、平均値格納手段１２２、平均値加算手段１２３、および第２の除算手段１２４によって、第１の平均振幅値を順次格納し、格納された第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段が構成される。
また、ゲインデータ生成手段１５０、およびゲイン出力遅延手段１６０によって、第２の平均振幅値に基づいて音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段が構成される。
【００１６】
信号入力手段１０１には、外部装置によって音声信号が入力されるようになっている。また、信号入力手段１０１は、入力された音声信号を帯域特定手段１０２とゲイン乗算手段１７０とに出力するようになっている。
【００１７】
帯域特定手段１０２には、信号入力手段１０１によって出力された音声信号が入力されるようになっている。
また、帯域特定手段１０２は、入力された音声信号の予め設定された周波数帯域成分である特定帯域音声信号を生成し、生成された特定帯域音声信号を絶対値検出手段１０３に出力するようになっている。
なお、帯域特定手段１０２は、特定の周波数帯域の信号成分だけを通過させる帯域通過フィルター等によって実現される。
【００１８】
絶対値検出手段１０３には、帯域特定手段１０２によって出力された特定帯域音声信号が入力されるようになっている。
また、絶対値検出手段１０３は、入力された特定帯域音声信号の振幅の絶対値、すなわち振幅絶対値を１サンプリング毎に検出し、検出された振幅絶対値を判定手段１１２に出力するようになっている。
また、絶対値検出手段１０３は、検出された振幅絶対値を第１の接続手段１１３経由で累積加算手段１１７に出力するようになっている。
【００１９】
閾値格納手段１１１は、閾値を予め格納し、格納された閾値を判定手段１１２に出力するようになっている。ここで、閾値とは、音声信号が雑音信号であるか否かの判定、すなわち信号判定において基準となる値である。
【００２０】
なお、信号判定は、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とを比較することによって行われる。信号判定において、音声信号の振幅絶対値が閾値を超えている場合に、音声信号は、雑音信号ではない信号、すなわち有効信号であると判定され、音声信号の振幅絶対値が閾値を超えていない場合に、音声信号は、雑音信号であると判定される。
【００２１】
判定手段１１２には、閾値格納手段１１１によって出力された閾値と絶対値検出手段１０３によって出力された振幅絶対値とが入力されるようになっている。また、判定手段１１２は、入力された振幅絶対値と閾値とに基づいて信号判定を行うようになっている。
【００２２】
信号判定において音声信号が有効信号であると判定された場合に、判定手段１１２は、音声信号が有効信号であることを示す旨の判定信号である有効判定信号を第１の接続手段１１３、および第２の接続手段１１５に出力するようになっている。
【００２３】
また、信号判定において音声信号が雑音信号であると判定された場合に、判定手段１１２は、音声信号が雑音信号であることを示す旨の判定信号である雑音判定信号を第１の接続手段１１３、および第２の接続手段１１５に出力するようになっている。
ここで、有効判定信号または雑音判定信号は、音声信号の１サンプリング毎に出力される。なお、以下の説明で、有効判定信号および雑音判定信号を総称して判定信号と呼ぶ。
【００２４】
第１の接続手段１１３には、判定手段１１２によって出力された判定信号が入力されるようになっている。
また、第１の接続手段１１３は、絶対値検出手段１０３に接続された端子と累積加算手段１１７に接続された端子とを有し、入力された判定信号が有効判定信号である場合に、絶対値検出手段１０３と累積加算手段１１７とを接続し、入力された判定信号が雑音判定信号である場合に、絶対値検出手段１０３と累積加算手段１１７との接続を切断するようになっている。
【００２５】
トリガー出力手段１１４は、累積加算数検出手段１１６のカウンタを１インクリメントするための信号であるトリガー信号を第２の接続手段１１５経由で累積加算数検出手段１１６に出力するようになっている。
なお、トリガー信号は、予め設定された周波数で出力される。また、上記の予め設定された周波数は、音声信号のサンプリング周波数と同一である。例えば、音声信号の１秒当たりのサンプリング数が４８０００である場合、トリガー出力手段１１４は、４８０００分の１秒毎にトリガー信号を出力するようになっている。
【００２６】
第２の接続手段１１５には、判定手段１１２によって出力された判定信号が入力されるようになっている。
また、第２の接続手段１１５は、トリガー出力手段１１４に接続された端子と累積加算数検出手段１１６に接続された端子とを有し、入力された判定信号が有効判定信号である場合に、トリガー出力手段１１４と累積加算数検出手段１１６とを接続し、入力された判定信号が雑音判定信号である場合に、トリガー出力手段１１４と累積加算数検出手段１１６との接続を切断するようになっている。
【００２７】
累積加算数検出手段１１６には、トリガー出力手段１１４によって出力されたトリガー信号が第２の接続手段１１５経由で入力されるようになっている。
また、累積加算数検出手段１１６には、カウンタ設定値格納手段１１８によってカウンタ設定値が入力されるようになっている。
【００２８】
また、累積加算数検出手段１１６は、１つのトリガー信号毎に１インクリメントされるカウンタを有し、カウンタの値が予め設定された値であるカウンタ設定値に達したときに、カウンタの値がカウンタ設定値に達したことを示す信号、すなわちフルカウント信号を累積加算手段１１７に出力するようになっている。
【００２９】
また、累積加算数検出手段１１６は、累積加算手段１１７にフルカウント信号を出力すると同時に、カウンタ設定値を第１の除算手段１１９に出力するようになっている。
さらに、累積加算数検出手段１１６は、カウンタ設定値を第１の除算手段１１９に出力した直後に、カウンタを０にリセットするようになっている。
【００３０】
累積加算手段１１７には、第１の接続手段１１３経由で絶対値検出手段１０３によって出力された振幅絶対値が入力されるようになっている。
また、累積加算手段１１７は、入力された振幅絶対値が累積加算された値である累積加算値を生成するようになっている。
【００３１】
さらに、累積加算手段１１７には、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達したときに、累積加算数検出手段１１６によってフルカウント信号が入力される。
また、累積加算手段１１７は、フルカウント信号が入力されたときの累積加算値を第１の除算手段１１９に出力するようになっている。
さらに、累積加算手段１１７は、第１の除算手段１１９に累積加算値を出力した直後に、累積加算値を０にリセットするようになっている。
【００３２】
カウンタ設定値格納手段１１８は、カウンタ設定値が予め格納され、格納されたカウンタ設定値を累積加算数検出手段１１６に出力するようになっている。
【００３３】
第１の除算手段１１９には、累積加算数検出手段１１６によって出力されたカウンタ設定値と累積加算手段１１７によって出力された累積加算値とが入力されるようになっている。
また、第１の除算手段１１９は、入力された累積加算値を入力されたカウンタ設定値で割った値である第１の平均振幅値を算出し、算出された第１の平均振幅値を平均値格納手段１２２に出力するようになっている。
なお、第１の平均振幅値とは、有効信号の振幅絶対値の１サンプリング当たりの平均値のことである。
【００３４】
個数データ格納手段１２１は、平均値格納手段１２２が平均値加算手段１２３に出力する第１の平均振幅値の個数を示す個数データを平均値格納手段１２２に出力するとともに、個数データを第２の除算手段１２４に出力するようになっている。
なお、個数データは、個数データ格納手段１２１に予め格納されているものである。
【００３５】
平均値格納手段１２２には、第１の除算手段１１９によって出力された第１の平均振幅値が入力されるようになっている。
また、平均値格納手段１２２は、入力された第１の平均振幅値を格納するようになっている。
【００３６】
ここで、第１の平均振幅値には、新たな第１の平均振幅値が格納される毎に、格納された順番に関する情報が添付されるようになっており、格納された順番に関する情報は、例えば、第１の平均振幅値が格納された時刻である。
なお、第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２に格納されるアドレスの値が、新たな第１の平均振幅値が格納される毎に順次増加されていくなど、格納された順番が判別可能なのであれば、第１の平均振幅値に格納された順番に関する情報を添付する必要はない。
【００３７】
さらに、平均値格納手段１２２には、個数データ格納手段１２１によって出力された個数データが入力されるようになっている。
また、平均値格納手段１２２は、格納された順番に関する情報に基づいて、格納されている第１の平均振幅値の中で新しく格納されたものから順に、入力された個数データで示された個数だけ抽出し、抽出した第１の平均振幅値を平均値加算手段１２３に出力するようになっている。
【００３８】
平均値加算手段１２３には、平均値格納手段１２２によって出力された第１の平均振幅値が入力されるようになっている。
また、平均値加算手段１２３は、入力された第１の平均振幅値を全加算した値である加算振幅値を算出し、算出された加算振幅値を第２の除算手段１２４に出力するようになっている。
【００３９】
第２の除算手段１２４には、平均値加算手段１２３によって出力された加算振幅値と個数データ格納手段１２１に格納された個数データとが入力されるようになっている。
また、第２の除算手段１２４は、加算振幅値を個数データで割った値である第２の平均振幅値を算出し、算出された第２の平均振幅値をゲインデータ生成手段１５０に出力するようになっている。
【００４０】
ゲインデータ生成手段１５０には、第２の除算手段１２４によって出力された第２の平均振幅値が入力されるようになっている。
また、ゲインデータ生成手段１５０は、第２の平均振幅値に基づいて第１のゲインデータを生成し、生成された第１のゲインデータをゲイン出力遅延手段１６０に出力するようになっている。なお、ゲインデータ生成手段１５０は、新たな第２の平均振幅値が入力されるまで、出力した第１のゲインデータを保持するようになっている。
【００４１】
ここで、第１のゲインデータの生成は、第１のゲインデータの生成のための第２の平均振幅値の関数を用いた演算によって行われてもよいし、または、第２の平均振幅値と第１のゲインデータとの関係を示すデータテーブルをゲインデータ生成手段１５０に予め格納して、第２の平均振幅値に基づいてデータテーブルから第１のゲインデータを抽出することによって行われてもよい。
【００４２】
ゲイン出力遅延手段１６０には、ゲインデータ生成手段１５０によって出力された第１のゲインデータが入力される。
また、ゲイン出力遅延手段１６０は、入力された第１のゲインデータと、第１のゲインデータが入力されたときにゲイン乗算手段１７０に出力されていた値である第２のゲインデータとに基づいて、第２のゲインデータから第１のゲインデータまで変更しながら乗算用ゲインデータをゲイン乗算手段１７０に出力するようになっている。
【００４３】
ここで、乗算用ゲインデータとは、ゲイン乗算手段１７０において信号入力手段１０１経由で外部装置より入力された音声信号の振幅に乗算するための増幅率のことである。
また、第２のゲインデータから第１のゲインデータまでの変更は、所定の時間をかけた単調増加または単調減少によって行われるようになっているのであれば方法に限定は無く、例えば、所定の放絡線を表す関数による演算によって実現されてもよいし、遅延出力可能な方法であれば他の方法によって実現されてもよい。
【００４４】
ゲイン乗算手段１７０には、外部装置によって出力された音声信号が信号入力手段１０１経由で入力され、さらに、ゲイン出力遅延手段１６０によって出力された乗算用ゲインデータが入力されるようになっている。
また、ゲイン乗算手段１７０は、入力された音声信号の振幅に入力された乗算用ゲインデータを乗算し、振幅に乗算用ゲインデータが乗算された音声信号を信号出力手段１８０経由で外部装置に出力するようになっている。
【００４５】
次に、本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置の動作について説明する。
【００４６】
図２は、本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置における、入力された音声信号の特定帯域の振幅絶対値の時間変化の例を示した図である。
【００４７】
図２において、縦軸が振幅絶対値を、横軸が時間を、破線が閾値を示している。振幅絶対値が閾値を超えているときに、判定手段１１２によって音声信号が有効信号であると判定される。音声信号が有効信号であると判定される状態は、「オン」状態と呼ばれ、上記判定に応じて第１の接続手段１１３によって絶対値検出手段１０３と累積加算手段１１７とが接続され、第２の接続手段１１５によってトリガー出力手段１１４と累積加算数検出手段１１６とが接続される。
【００４８】
また、振幅絶対値が閾値を超えていないときに、判定手段１１２によって音声信号が雑音信号であると判定される。音声信号が雑音信号であると判定される状態は、「オフ」状態と呼ばれ、上記判定に応じて第１の接続手段１１３によって絶対値検出手段１０３と累積加算手段１１７との接続が切断され、第２の接続手段１１５によってトリガー出力手段１１４と累積加算数検出手段１１６との接続が切断される。
【００４９】
図３は、本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール方法における、増幅率生成処理の流れを示すフローチャートである。
まず、信号入力手段１０１に入力された音声信号に基づいた特定帯域音声信号が帯域特定手段１０２によって１サンプリング毎に生成され（ステップＳ１）、特定帯域音声信号に基づいた振幅絶対値が絶対値検出手段１０３によって検出される（ステップＳ２）。
【００５０】
次に、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とが比較されることによって、音声信号が有効信号であるか雑音信号であるかについて判定され（ステップＳ３）、音声信号が有効信号であると判定された場合に、音声信号の振幅絶対値が累積加算手段１１７によって累積加算され（ステップＳ４）、累積加算数検出手段１１６のカウンタが１インクリメントされる（ステップＳ５）。
【００５１】
一方、音声信号が雑音信号であると判定された場合に、音声信号の振幅絶対値は累積加算されず、また、累積加算数検出手段１１６のカウンタ累積加算数検出手段１１６のカウンタは１インクリメントされないで、処理の開始に戻る。
【００５２】
次に、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達したか否かが監視され（ステップＳ６）、振幅絶対値の累積加算は、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達するまで続けられる。累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達した場合に、振幅絶対値を１サンプリング毎に累積加算した値である累積加算値とカウンタ設定値とに基づいた第１の平均振幅値が第１の除算手段１１９によって算出され（ステップＳ７）、算出された第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２によって格納される（ステップＳ８）。
【００５３】
次に、格納されている第１の平均振幅値の中で新しく格納されたものから、個数データで示された個数だけの第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２によって抽出され、抽出された第１の平均振幅値が全加算された値である加算振幅値が平均値加算手段１２３によって算出され（ステップＳ９）、加算振幅値と個数データとに基づいた第２の平均振幅値が第２の除算手段１２４によって算出される（ステップＳ１０）。
【００５４】
次に、第２の平均振幅値に基づいた第１のゲインデータがゲインデータ生成手段１５０によって生成され（ステップＳ１１）、一連の増幅率生成処理は終了する。
なお、上述した増幅率生成処理の後に、第１のゲインデータに基づいた乗算用ゲインデータがゲイン出力遅延手段１６０によって生成され、乗算用ゲインデータがゲイン乗算手段１７０によって音声信号に乗算され、乗算用ゲインデータが乗算された音声信号が信号出力手段１８０によって出力される。
【００５５】
なお、本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置は、デジタル信号処理装置（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）の一部分として用いられてもよい。
【００５６】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置、およびオートゲインコントロール方法は、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができる。
【００５７】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図である。
オートゲインコントロール装置２００は、外部装置から音声信号が入力される信号入力手段１０１、音声信号の特定の周波数帯域成分を抽出する帯域特定手段１０２、帯域特定手段１０２によって抽出された音声信号の振幅の絶対値を検出する絶対値検出手段１０３、閾値を格納している閾値格納手段１１１、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値と閾値格納手段１１１に格納された閾値を比較する判定手段１１２、絶対値検出手段１０３と後述の累積加算手段１１７との接続を行う第１の接続手段１１３、後述の累積加算数検出手段１１６のカウンタの値を増加させるための信号を出力するトリガー出力手段１１４、トリガー出力手段１１４と累積加算数検出手段１１６との接続を行う第２の接続手段１１５、累積加算手段１１７によって累積加算されたサンプリング数を算出する累積加算数検出手段１１６、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値を音声信号の１サンプリング毎に累積加算する累積加算手段１１７、累積加算数検出手段１１６における処理を制御する値を格納するカウンタ設定値格納手段１１８、累積加算手段１１７によって累積加算された値を累積加算数検出手段１１６によって算出されたサンプリング数で除算した値である第１の平均振幅値を算出する第１の除算手段１１９、後述の平均値格納手段２２２に格納された第１の平均振幅値の順位付けを行う順位判定手段２２０、第１の除算手段１１９によって算出された第１の平均振幅値を格納する平均値格納手段２２２、予め設定された個数の第１の平均振幅値を全加算する平均値加算手段１２３、平均値加算手段１２３に加算演算させる第１の平均振幅値の個数データを格納する個数データ格納手段１２１、平均値加算手段１２３によって得られた値を個数データ格納手段１２１に格納された個数データで除算した値である第２の平均振幅値を算出する第２の除算手段１２４、第２の除算手段１２４によって算出された第２の平均振幅値に基づいて信号入力手段１０１経由で入力された音声信号の振幅を変化させる値である増幅率を生成するゲインデータ生成手段１５０、増幅率の出力値を調整するゲイン出力遅延手段１６０、信号入力手段１０１経由で入力された音声信号に増幅率を乗算するゲイン乗算手段１７０、および増幅率が乗算された音声信号を外部装置に出力する信号出力手段１８０によって構成される。
【００５８】
なお、第１の接続手段１１３、トリガー出力手段１１４、第２の接続手段１１５、累積加算数検出手段１１６、累積加算手段１１７、カウンタ設定値格納手段１１８、および第１の除算手段１１９によって、閾値以上の振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段が構成される。
【００５９】
また、個数データ格納手段１２１、平均値格納手段２２２、順位判定手段２２０、平均値加算手段１２３、および第２の除算手段１２４によって、第１の平均振幅値を順次格納し、格納された第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段が構成される。
また、ゲインデータ生成手段１５０、およびゲイン出力遅延手段１６０によって、第２の平均振幅値に基づいて音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段が構成される。
【００６０】
ここで、本発明の第２の実施の形態のオートゲインコントロール装置２００を構成する構成手段のうち、上述した本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置１００における構成手段と同様の処理を行うものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６１】
順位判定手段２２０は、平均値格納手段２２２に格納されている第１の平均振幅値の中で数値が大きい順に順位付けを行い、最上位から予め設定された第１の順位までの第１の平均振幅値と最下位から予め設定された第２の順位までの第１の平均振幅値とを抽出し、抽出された第１の平均振幅値が平均値加算手段１２３への出力の対象とはならないことを示す情報、すなわち対象外情報を平均値格納手段２２２に出力するようになっている。
【００６２】
なお、対象外情報は、順位判定手段２２０によって抽出された第１の平均振幅値が平均値格納手段２２２において格納されているアドレスの値でもよく、抽出された第１の平均振幅値を判別することができるものであれば、他の情報によって実現されてもよい。
【００６３】
平均値格納手段２２２には、第１の除算手段１１９によって出力された第１の平均振幅値が入力されるようになっている。
また、平均値格納手段２２２は、入力された第１の平均振幅値を格納するようになっている。
【００６４】
ここで、第１の平均振幅値には、新たな第１の平均振幅値が格納される毎に、格納された順番に関する情報が添付されるようになっており、格納された順番に関する情報は、例えば、第１の平均振幅値が格納された時刻である。
なお、第１の平均振幅値が平均値格納手段２２２に格納されるアドレスの値が、新たな第１の平均振幅値が格納される毎に順次増加されていくなど、格納された順番が判別可能なのであれば、第１の平均振幅値に格納された順番に関する情報を添付する必要はない。
【００６５】
さらに、平均値格納手段２２２には、順位判定手段２２０によって出力された対象外情報が入力されるようになっている。
また、平均値格納手段２２２は、入力された対象外情報を順位判定手段２２０によって抽出された第１の平均振幅値に添付するようになっている。なお、以下の説明において、対象外情報が添付されていない第１の平均振幅値のことを対象データという。
【００６６】
さらに、平均値格納手段２２２には、個数データ格納手段１２１によって出力された個数データが入力されるようになっている。
また、平均値格納手段２２２は、格納された順番に関する情報に基づいて、格納されている対象データの中で新しく格納されたものから順に、入力された個数データによって指定された個数だけ抽出し、抽出した第１の平均振幅値を平均値加算手段１２３に出力するようになっている。
【００６７】
以下、本発明の第２の実施の形態のオートゲインコントロール装置の動作について説明する。
まず、信号入力手段１０１に入力された音声信号に基づいた特定帯域音声信号が帯域特定手段１０２によって１サンプリング毎に生成され、特定帯域音声信号に基づいた振幅絶対値が絶対値検出手段１０３によって検出される。
【００６８】
次に、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とが比較されることによって、音声信号が有効信号であるか雑音信号であるかについて判定され、音声信号が有効信号であると判定された場合に、音声信号の振幅絶対値が累積加算手段１１７によって累積加算され、累積加算数検出手段１１６のカウンタが１インクリメントされる。
【００６９】
一方、音声信号が雑音信号であると判定された場合に、音声信号の振幅絶対値は累積加算されず、また、累積加算数検出手段１１６のカウンタ累積加算数検出手段１１６のカウンタは１インクリメントされないで、処理の開始に戻る。
【００７０】
次に、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達したか否かが監視され、振幅絶対値の累積加算は、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達するまで続けられる。累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達した場合に、振幅絶対値を１サンプリング毎に累積加算した値である累積加算値とカウンタ設定値とに基づいた第１の平均振幅値が第１の除算手段１１９によって算出され、算出された第１の平均振幅値が平均値格納手段２２２によって格納される。
【００７１】
次に、格納されている第１の平均振幅値の中から、数値の大きいほうからの順位付けが順位判定手段２２０によって行われ、最上位から予め設定された第１の順位までの第１の平均振幅値と最下位から予め設定された第２の順位までの第１の平均振幅値とに対象外情報が添付される。
【００７２】
次に、対象外情報が添付されたものを除いた第１の平均振幅値の中で新しいものから個数データによって指定される個数だけの第１の平均振幅値が平均値格納手段２２２によって抽出され、抽出された第１の平均振幅値が全加算された値である加算振幅値が平均値加算手段１２３によって算出され、加算振幅値と個数データとに基づいた第２の平均振幅値が第２の除算手段１２４によって算出される。
【００７３】
次に、第２の平均振幅値に基づいた第１のゲインデータがゲインデータ生成手段１５０によって生成され、一連の増幅率生成処理は終了する。
なお、上述した増幅率生成処理の後に、第１のゲインデータに基づいた乗算用ゲインデータがゲイン出力遅延手段１６０によって生成され、乗算用ゲインデータがゲイン乗算手段１７０によって音声信号に乗算され、乗算用ゲインデータが乗算された音声信号が信号出力手段１８０によって出力される。
【００７４】
なお、本発明の第２の実施の形態のオートゲインコントロール装置は、デジタル信号処理装置（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）の一部分として用いられてもよい。
【００７５】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態のオートゲインコントロール装置は、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値である第１の平均振幅値を演算し、さらに、第１の平均振幅値の順位付けに基づいて第２の平均振幅値を算出するために、第１の平均振幅値の急激な変化に依存しない増幅率の生成ができる。
【００７６】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図である。
オートゲインコントロール装置３００は、外部装置から音声信号が入力される信号入力手段１０１、音声信号の特定の周波数帯域成分を抽出する帯域特定手段１０２、帯域特定手段１０２によって抽出された音声信号の振幅の絶対値を検出する絶対値検出手段１０３、閾値を格納している閾値格納手段１１１、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値と閾値格納手段１１１に格納された閾値を比較する判定手段１１２、絶対値検出手段１０３と後述の累積加算手段１１７との接続を行う第１の接続手段１１３、後述の累積加算数検出手段１１６と後述の無加算数検出手段３３０とのカウンタの値を増加させるための信号を出力するトリガー出力手段３１４、トリガー出力手段３１４と累積加算数検出手段１１６と無加算数検出手段３３０との接続を切換える第２の接続手段３１５、累積加算手段１１７によって累積加算されたサンプリング数を算出する累積加算数検出手段１１６、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値を音声信号の１サンプリング毎に累積加算する累積加算手段１１７、累積加算数検出手段１１６における処理を制御する値を格納するカウンタ設定値格納手段１１８、累積加算手段１１７によって累積加算されなかったサンプリング数を算出する無加算数検出手段３３０、累積加算手段１１７によって累積加算されたサンプリング数と累積加算されなかったサンプリング数の比率を算出する比率判定手段３２９、累積加算手段１１７によって累積加算された値を累積加算数検出手段１１６によって算出されたサンプリング数で除算した値である第１の平均振幅値を算出する第１の除算手段１１９、第１の除算手段１１９によって算出された第１の平均振幅値を格納する平均値格納手段１２２、予め設定された個数の第１の平均振幅値を全加算する平均値加算手段１２３、平均値加算手段１２３に加算演算させる第１の平均振幅値の個数データを格納する個数データ格納手段１２１、平均値加算手段１２３によって得られた値を個数データ格納手段１２１に格納された個数データで除算した値である第２の平均振幅値を算出する第２の除算手段１２４、第２の除算手段１２４によって算出された第２の平均振幅値に基づいて信号入力手段１０１経由で入力された音声信号の振幅を変化させる値である増幅率を生成するゲインデータ生成手段１５０、増幅率の出力値を調整するゲイン出力遅延手段１６０、信号入力手段１０１経由で入力された音声信号に増幅率を乗算するゲイン乗算手段１７０、および増幅率が乗算された音声信号を外部装置に出力する信号出力手段１８０によって構成される。
【００７７】
なお、第１の接続手段１１３、トリガー出力手段３１４、第２の接続手段３１５、累積加算数検出手段１１６、累積加算手段１１７、カウンタ設定値格納手段１１８、および第１の除算手段１１９によって、閾値以上の振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段が構成される。
【００７８】
また、個数データ格納手段１２１、平均値格納手段１２２、平均値加算手段１２３、および第２の除算手段１２４によって、第１の平均振幅値を順次格納し、格納された第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段が構成される。
また、ゲインデータ生成手段１５０、およびゲイン出力遅延手段１６０によって、第２の平均振幅値に基づいて音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段が構成される。
【００７９】
ここで、本発明の第３の実施の形態のオートゲインコントロール装置３００を構成する構成手段のうち、上述した本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置１００における構成手段と同様の処理を行うものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８０】
トリガー出力手段３１４は、累積加算数検出手段１１６のカウンタ、または無加算数検出手段３３０のカウンタを１インクリメントするための信号であるトリガー信号を第２の接続手段３１５経由で累積加算数検出手段１１６、または無加算数検出手段３３０に出力するようになっている。
【００８１】
なお、トリガー信号は、予め設定された周波数で出力される。また、上記の予め設定された周波数は、音声信号のサンプリング周波数と同一である。例えば、音声信号の１秒当たりのサンプリング数が４８０００である場合、トリガー出力手段３１４は、４８０００分の１秒毎にトリガー信号を出力するようになっている。
【００８２】
第２の接続手段３１５には、判定手段１１２によって出力された判定信号が入力されるようになっている。
また、第２の接続手段３１５は、トリガー出力手段３１４に接続された端子と累積加算数検出手段１１６に接続された端子と無加算数検出手段３３０に接続された端子とを有し、入力された判定信号が有効判定信号である場合に、トリガー出力手段３１４と累積加算数検出手段１１６とを接続し、入力された判定信号が雑音判定信号である場合に、トリガー出力手段３１４と無加算数検出手段３３０とを接続するようになっている。
【００８３】
なお、信号判定は、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とを比較することによって行われる。信号判定において、音声信号の振幅絶対値が閾値を超えている場合に、音声信号は、雑音信号ではない信号、すなわち有効信号であると判定され、音声信号が音声信号の振幅絶対値が閾値を超えていない場合に、音声信号は、雑音信号であると判定される。
【００８４】
比率判定手段３２９には、累積加算数検出手段１１６によって出力されたカウンタの値である閾値以上サンプル数と、無加算数検出手段３３０によって出力されたカウンタの値である閾値未満サンプル数とが入力されるようになっている。また、比率判定手段３２９は、入力された閾値未満サンプル数と閾値以上サンプル数とに基づいて閾値未満サンプル数の比率を算出し、算出した比率をが予め設定された値を超えたか否かを判定するようになっている。
【００８５】
また、比率判定手段３２９は、閾値未満サンプル数の比率が予め設定された値を超えたときに、累積加算手段１１７の累積加算値を０にさせ、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値を０にさせ、無加算数検出手段３３０のカウンタの値を０にさせ、および平均値格納手段１２２に格納されたデータを全て削除させるための信号であるリセット信号を、累積加算数検出手段１１６、累積加算手段１１７、無加算数検出手段３３０、および平均値格納手段１２２に出力するようになっている。
【００８６】
また、比率判定手段３２９は、閾値以上サンプル数が０である場合には、閾値未満サンプル数の値が所定の値を超えるまで、リセット信号を出力しないものとする。
ここで、累積加算数検出手段１１６、累積加算手段１１７、および平均値格納手段１２２は、比率判定手段３２９によって出力されるリセット信号に応じて、それぞれ、累積加算値を０にし、カウンタの値を０にし、格納されたデータの全てを削除するようになっているものとする。
【００８７】
なお、平均値格納手段１２２内のデータが全て削除された場合に、第２の平均振幅値は、個数データ格納手段１２１によって格納された個数データで示された個数の第１の平均振幅値が格納されるまでは、新たに生成されないものとしてもよい。
【００８８】
無加算数検出手段３３０には、トリガー出力手段３１４によって第２の接続手段３１５経由で出力されたトリガー信号が入力される。
また、無加算数検出手段３３０は、入力されたトリガー信号に応じて１つのトリガー信号毎に１インクリメントされるカウンタを有し、トリガー信号が入力される毎にカウンタの値を比率判定手段３２９に出力するようになっている。
【００８９】
さらに、無加算数検出手段３３０は、比率判定手段３２９によって出力されるリセット信号が入力されたときに、カウンタを０にリセットするようになっている。
また、無加算数検出手段３３０は、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値が０になったときに、カウンタを０にするようになっているものとする。
【００９０】
以下、本発明の第３の実施の形態のオートゲインコントロール装置の動作について説明する。
まず、信号入力手段１０１に入力された音声信号に基づいた特定帯域音声信号が帯域特定手段１０２によって１サンプリング毎に生成され、特定帯域音声信号に基づいた振幅絶対値が絶対値検出手段１０３によって検出される。
【００９１】
次に、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とが比較されることによって、音声信号が有効信号であるか雑音信号であるかについて判定され、音声信号が有効信号であると判定された場合に、音声信号の１サンプリング毎に振幅絶対値が累積加算手段１１７によって累積加算され、累積加算数検出手段１１６のカウンタが１インクリメントされる。また、音声信号が雑音信号であると判定された場合に、無加算数検出手段３３０のカウンタが１インクリメントされる。
【００９２】
次に、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達したか否かが監視され、振幅絶対値の累積加算は、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達するまで続けられる。累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達した場合に、振幅絶対値を１サンプリング毎に累積加算した値である累積加算値とカウンタ設定値とに基づいた第１の平均振幅値が第１の除算手段１１９によって算出され、算出された第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２によって格納される。
【００９３】
ここで、無加算数検出手段３３０のカウンタの値と累積加算数検出手段１１６のカウンタの値の比率が比率判定手段３２９によって常に算出され、無加算数検出手段３３０のカウンタの値の比率が予め設定された値を超えたか否かが常に監視されている。無加算数検出手段３３０のカウンタの値の比率が予め設定された値を超えた場合に、累積加算値、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値、無加算数検出手段３３０のカウンタの値がリセットされ、平均値格納手段１２２に格納された値が全削除される。
【００９４】
次に、格納されている第１の平均振幅値の中で新しく格納されたものから、個数データによって指定される個数だけの第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２によって抽出され、抽出された第１の平均振幅値が全加算された値である加算振幅値が平均値加算手段１２３によって算出され、加算振幅値と個数データとに基づいた第２の平均振幅値が第２の除算手段１２４によって算出される。
【００９５】
次に、第２の平均振幅値に基づいた第１のゲインデータがゲインデータ生成手段１５０によって生成され、一連の増幅率生成処理は終了する。
なお、上述した増幅率生成処理の後に、第１のゲインデータに基づいた乗算用ゲインデータがゲイン出力遅延手段１６０によって生成され、乗算用ゲインデータがゲイン乗算手段１７０によって音声信号に乗算され、乗算用ゲインデータが乗算された音声信号が信号出力手段１８０によって出力される。
【００９６】
なお、本発明の第３の実施の形態のオートゲインコントロール装置は、デジタル信号処理装置（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）の一部分として用いられてもよい。
【００９７】
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態のオートゲインコントロール装置は、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができ、さらに、雑音信号が続いて入力されていることを検出することによって音源の変化を予測してデータをリセットするため、音源が変化する毎に、音源の特性に対応した増幅率の生成ができる。
【００９８】
（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図である。
オートゲインコントロール装置４００は、外部装置から音声信号が入力される信号入力手段１０１、音声信号の特定の周波数帯域成分を抽出する帯域特定手段１０２、帯域特定手段１０２によって抽出された音声信号の振幅の絶対値を検出する絶対値検出手段１０３、閾値を入力させる閾値変更手段４１０、閾値を格納する閾値格納手段４１１、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値と閾値格納手段４１１に格納された閾値を比較する判定手段１１２、絶対値検出手段１０３と後述の累積加算手段１１７との接続を行う第１の接続手段１１３、後述の累積加算数検出手段１１６のカウンタの値を増加させるための信号を出力するトリガー出力手段１１４、トリガー出力手段１１４と後述の累積加算数検出手段１１６との接続を行う第２の接続手段１１５、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値を音声信号の１サンプリング毎に累積加算する累積加算手段１１７、累積加算手段１１７によって累積加算されたサンプリング数を算出する累積加算数検出手段１１６、累積加算数検出手段１１６における処理を制御する値を格納するカウンタ設定値格納手段１１８、カウンタ設定値格納手段１１８に格納されている値を変更する旨のデータを出力するデータ変換手段４３２、カウンタ設定値格納手段１１８に格納されている値とデータ変換手段４３２によって出力された値を乗算する乗算手段４３３、累積加算手段１１７によって累積加算された値を累積加算数検出手段１１６によって算出されたサンプリング数で除算した値である第１の平均振幅値を算出する第１の除算手段１１９、第１の除算手段１１９によって算出された第１の平均振幅値を格納する平均値格納手段１２２、予め設定された個数の第１の平均振幅値を全加算する平均値加算手段１２３、平均値加算手段１２３に加算演算させる第１の平均振幅値の個数データを格納する個数データ格納手段１２１、平均値加算手段１２３によって得られた値を個数データ格納手段１２１に格納された個数データで除算した値である第２の平均振幅値を算出する第２の除算手段１２４、第２の除算手段１２４によって算出された第２の平均振幅値に基づいて信号入力手段１０１経由で入力された音声信号の振幅を変化させる値である増幅率を生成するゲインデータ生成手段１５０、増幅率の出力値を調整するゲイン出力遅延手段１６０、信号入力手段１０１経由で入力された音声信号に増幅率を乗算するゲイン乗算手段１７０、および増幅率が乗算された音声信号を外部装置に出力する信号出力手段１８０によって構成される。
【００９９】
なお、第１の接続手段１１３、トリガー出力手段１１４、第２の接続手段１１５、累積加算数検出手段１１６、累積加算手段１１７、カウンタ設定値格納手段１１８、データ変換手段４３２、乗算手段４３３および第１の除算手段１１９によって、閾値以上の振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段が構成される。
【０１００】
また、個数データ格納手段１２１、平均値格納手段１２２、平均値加算手段１２３、および第２の除算手段１２４によって、第１の平均振幅値を順次格納し、格納された第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段が構成される。
また、ゲインデータ生成手段１５０、およびゲイン出力遅延手段１６０によって、第２の平均振幅値に基づいて音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段が構成される。
【０１０１】
なお、本発明の第４の実施の形態のオートゲインコントロール装置４００を構成する構成手段のうち、上述した本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置１００における構成手段と同様の処理を行うものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０２】
閾値変更手段４１０には、外部装置によって閾値が入力されるようになっている。ここで、閾値とは、音声信号が雑音信号であるか否かの判定、すなわち信号判定において基準となる値のことである。また、信号判定は、判定手段１１２によって行われる。
【０１０３】
なお、信号判定は、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とを比較することによって行われる。信号判定において、音声信号の振幅絶対値が閾値を超えている場合に、音声信号は、雑音信号ではない信号、すなわち有効信号であると判定され、音声信号が音声信号の振幅絶対値が閾値を超えていない場合に、音声信号は、雑音信号であると判定される。
【０１０４】
閾値格納手段４１１には、閾値変更手段４１０によって出力された閾値が入力されるようになっている。
また、閾値格納手段４１１は、入力された閾値を格納し、格納された閾値を判定手段１１２とデータ変換手段４３２とに出力するようになっている。
【０１０５】
データ変換手段４３２には、閾値格納手段４１１によって出力された閾値が入力されるようになっている。
また、データ変換手段４３２は、入力された閾値に基づいて、カウンタ設定値格納手段１１８に格納されているカウンタ値に乗算するための値である乗算値を生成し、乗算手段４３３に出力するようになっている。
【０１０６】
ここで、乗算値の生成は、乗算値を生成するための閾値の関数を用いた演算によって行われてもよいし、または、閾値と乗算値との関係を示すデータテーブルをデータ変換手段４３２に予め格納して、閾値に基づいてデータテーブルから乗算値を抽出することによって行われてもよい。
【０１０７】
乗算手段４３３には、カウンタ設定値格納手段１１８によって出力されたカウンタ値とデータ変換手段４３２によって出力された乗算値とが入力されるようになっている。
また、乗算手段４３３は、入力されたカウンタ値と乗算値とを乗算して得られる値であるカウンタ設定値を算出し、算出されたカウンタ設定値を累積加算数検出手段１１６に出力するようになっている。
【０１０８】
以下、本発明の第４の実施の形態のオートゲインコントロール装置の動作について説明する。
まず、信号入力手段１０１に入力された音声信号に基づいた特定帯域音声信号が帯域特定手段１０２によって１サンプリング毎に生成され、特定帯域音声信号に基づいた振幅絶対値が絶対値検出手段１０３によって検出される。
【０１０９】
次に、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とが比較されることによって、音声信号が有効信号であるか雑音信号であるかについて判定される。ここで、閾値の設定値が必要に応じて外部から閾値変更手段４１０に入力され、閾値とカウンタ設定値が変更することができる。
次に、音声信号が有効信号であると判定された場合に、音声信号の振幅絶対値が累積加算手段１１７によって累積加算され、累積加算数検出手段１１６のカウンタが１インクリメントされる。
【０１１０】
一方、音声信号が雑音信号であると判定された場合に、音声信号の振幅絶対値は累積加算されず、また、累積加算数検出手段１１６のカウンタ累積加算数検出手段１１６のカウンタは１インクリメントされないで、処理の開始に戻る。
【０１１１】
次に、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達したか否かが監視され、振幅絶対値の累積加算は、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達するまで続けられる。累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達した場合に、振幅絶対値を１サンプリング毎に累積加算した値である累積加算値とカウンタ設定値とに基づいた第１の平均振幅値が第１の除算手段１１９によって算出され、算出された第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２によって格納される。
【０１１２】
次に、格納されている第１の平均振幅値の中で新しく格納されたものから、個数データによって指定される個数だけの第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２によって抽出され、抽出された第１の平均振幅値が全加算された値である加算振幅値が平均値加算手段１２３によって算出され、加算振幅値と個数データとに基づいた第２の平均振幅値が第２の除算手段１２４によって算出される。
【０１１３】
次に、第２の平均振幅値に基づいた第１のゲインデータがゲインデータ生成手段１５０によって生成され、一連の増幅率生成処理は終了する。
なお、上述した増幅率生成処理の後に、第１のゲインデータに基づいた乗算用ゲインデータがゲイン出力遅延手段１６０によって生成され、乗算用ゲインデータがゲイン乗算手段１７０によって音声信号に乗算され、乗算用ゲインデータが乗算された音声信号が信号出力手段１８０によって出力される。
【０１１４】
なお、本発明の第４の実施の形態のオートゲインコントロール装置は、デジタル信号処理装置（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）の一部分として用いられてもよい。
【０１１５】
以上説明したように、本発明の第４の実施の形態のオートゲインコントロール装置４００は、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができ、さらに、雑音信号の振幅の大きさに応じて、閾値の設定を変化させるため、雑音信号の振幅が増加しても、雑音信号に影響されない増幅率の生成ができる。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、雑音信号に依存しない適切な増幅率の生成ができるオートゲインコントロール装置およびオートゲインコントロール方法を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図
【図２】本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置における入力された音声信号の振幅絶対値の時間変化の例を示した図
【図３】本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール方法における増幅率生成処理の流れを示すフローチャート
【図４】本発明の第２の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図
【図５】本発明の第３の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図
【図６】本発明の第４の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図
【図７】従来のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図
【符号の説明】
１００、２００、３００、４００、５００ オートゲインコントロール装置
１０１、５０１ 信号入力手段
１０２ 帯域特定手段
１０３ 絶対値検出手段
１１１、４１１ 閾値格納手段
１１２ 判定手段
１１３ 第１の接続手段
１１４、３１４ トリガー出力手段
１１５、３１５ 第２の接続手段
１１６ 累積加算数検出手段
１１７ 累積加算手段
１１８ カウンタ設定値格納手段
１１９ 第１の除算手段
１２１ 個数データ格納手段
１２２、２２２ 平均値格納手段
１２３ 平均値加算手段
１２４ 第２の除算手段
１５０ ゲインデータ生成手段
１６０ ゲイン出力遅延手段
１７０、５０８ ゲイン乗算手段
１８０、５０９ 信号出力手段
２２０ 順位判定手段
３２９ 比率判定手段
３３０ 無加算数検出手段
４１０ 閾値変更手段
４３２ データ変換手段
４３３ 乗算手段
５０２ 絶対値変換手段
５０４ スレッショルドレベル格納手段
５０５ 比較手段
５０６ ゲイン発生手段
５０７ エンベローブ発生手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声入力のレベルに依存せずに出力信号のレベルを一定にするオートゲインコントロール装置およびオートゲインコントロール方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のオートゲインコントロール装置は、特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
図７に示す従来のオートゲインコントロール装置５００は、外部装置から音声信号を入力する信号入力手段５０１、音声信号の振幅の絶対値を音声信号の１サンプリング毎に検出する絶対値変換手段５０２、適正な出力振幅値が格納されているスレッショルドレベル格納手段５０４、絶対値変換手段５０２によって検出された振幅の絶対値とスレッショルドレベル格納手段５０４に格納された適正な出力振幅値とを比較する比較手段５０５、比較手段５０５の比較結果に応じて増幅率を生成するゲイン発生手段５０６、増幅率を徐々に変化させるエンベローブ発生手段５０７、音声信号の振幅に増幅率を乗算するゲイン乗算手段５０８、および振幅の調整がなされた音声信号を外部装置に出力する信号出力手段５０９によって構成される。
【０００４】
前述のように構成されたオートゲインコントロール装置５００において、増幅率が音声信号の振幅に応じて１サンプリング毎に生成されるため、出力される音声信号の振幅が一定に保たれながら、音声信号が増幅される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１３０１８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のオートゲインコントロール装置では、振幅が０である音声信号または雑音信号と判定される音声信号に応じた増幅率の生成も行われ、雑音信号が入力された直後に生成される増幅率の値が適切でないために、出力される音声信号が過度に増幅されるなど、雑音信号に依存しない適切な増幅率の生成ができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、雑音信号に依存しない適切な増幅率の生成ができるオートゲインコントロール装置およびオートゲインコントロール方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のオートゲインコントロール装置は、音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に検出する絶対値検出手段と、前記振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定する判定手段と、前記閾値以上の前記振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの前記振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段と、前記第１の平均振幅値を順次格納し、格納された前記第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段と、前記第２の平均振幅値に基づいて、前記音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段とを備えた構成を有している。この構成により、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができる。
【０００９】
また、本発明のオートゲインコントロール装置は、音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に検出する絶対値検出手段と、前記振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定する判定手段と、前記閾値以上の前記振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの前記振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段と、前記第１の平均振幅値を順次格納し、格納された前記第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段と、前記第２の平均振幅値に基づいて、前記音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段とを備え、前記第２の平均振幅値演算手段は、前記格納された第１の平均振幅値に数値が大きい順に順位付けし、最上位から予め設定された第１の順位までに順位付けられた第１の平均振幅値と、最下位から予め設定された第２の順位までに順位付けられた第１の平均振幅値とを除く第１の平均振幅値を前記第２の平均振幅値の演算に用いるようにした構成を有している。この構成により、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値である第１の平均振幅値を演算し、さらに、第１の平均振幅値の順位付けに基づいて第２の平均振幅値を算出するために、第１の平均振幅値の急激な変化に依存しない増幅率の生成ができる。
【００１０】
また、本発明のオートゲインコントロール装置は、音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に検出する絶対値検出手段と、前記振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定する判定手段と、前記閾値以上の前記振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの前記振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段と、前記第１の平均振幅値を順次格納し、格納された前記第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段と、前記第２の平均振幅値に基づいて、前記音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段と、前記振幅絶対値が前記閾値以上となるサンプリング数と、前記振幅絶対値が前記閾値未満となるサンプリング数である閾値未満サンプル数との比率を判定する比率判定手段を備え、前記比率判定手段は、前記閾値未満サンプル数の比率が予め設定された値を超えると判定した場合に、前記第１の平均振幅値演算手段によって生成された前記振幅絶対値の累積値を０に初期化させ、前記第２の平均振幅値演算手段に格納された前記各第１の平均振幅値の情報を削除させるようにした構成を有している。この構成により、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができ、さらに、雑音信号が続いて入力されていることを検出することによって音源の変化を予測してデータをリセットするため、音源が変化する毎に、音源の特性に対応した増幅率の生成ができる。
【００１１】
また、本発明のオートゲインコントロール装置は、音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に検出する絶対値検出手段と、前記振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定する判定手段と、前記閾値を変更するための閾値変更手段と、前記閾値以上の前記振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの前記振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段と、前記第１の平均振幅値を順次格納し、格納された前記第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段と、前記第２の平均振幅値に基づいて、前記音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段とを備えた構成を有している。この構成により、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができ、さらに、雑音信号の振幅の大きさに応じて、閾値の設定を変化させるため、雑音信号の振幅が増加しても、雑音信号に影響されない増幅率の生成ができる。
【００１２】
また、本発明のオートゲインコントロール方法は、音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に演算するステップと、前記振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定するステップと、前記閾値以上の前記振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの前記振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算するステップと、前記第１の平均振幅値を順次格納し、格納された前記第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算するステップと、前記第２の平均振幅値に基づいて、前記音声信号の増幅率を決定する増幅率決定ステップとを実行している。この方法により、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図である。
オートゲインコントロール装置１００は、外部装置から音声信号が入力される信号入力手段１０１、音声信号の特定の周波数帯域成分を抽出する帯域特定手段１０２、帯域特定手段１０２によって抽出された音声信号の振幅の絶対値を検出する絶対値検出手段１０３、閾値を格納している閾値格納手段１１１、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値と閾値格納手段１１１に格納された閾値を比較する判定手段１１２、絶対値検出手段１０３と後述の累積加算手段１１７との接続を行う第１の接続手段１１３、後述の累積加算数検出手段１１６のカウンタの値を増加させるための信号を出力するトリガー出力手段１１４、トリガー出力手段１１４と累積加算数検出手段１１６との接続を行う第２の接続手段１１５、累積加算手段１１７によって累積加算されたサンプリング数を検出する累積加算数検出手段１１６、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値を音声信号の１サンプリング毎に累積加算する累積加算手段１１７、累積加算数検出手段１１６における処理を制御する値を格納するカウンタ設定値格納手段１１８、累積加算手段１１７によって累積加算された値を累積加算数検出手段１１６によって算出されたサンプリング数で除算した値である第１の平均振幅値を算出する第１の除算手段１１９、第１の除算手段１１９によって算出された第１の平均振幅値を格納する平均値格納手段１２２、予め設定された個数の第１の平均振幅値を全加算する平均値加算手段１２３、平均値加算手段１２３に加算演算させる第１の平均振幅値の個数データを格納する個数データ格納手段１２１、平均値加算手段１２３によって得られた値を個数データ格納手段１２１に格納された個数データで除算した値である第２の平均振幅値を算出する第２の除算手段１２４、第２の除算手段１２４によって算出された第２の平均振幅値に基づいて信号入力手段１０１経由で入力された音声信号の振幅を変化させる値である増幅率を生成するゲインデータ生成手段１５０、増幅率の出力値を調整するゲイン出力遅延手段１６０、信号入力手段１０１経由で入力された音声信号に増幅率を乗算するゲイン乗算手段１７０、および増幅率が乗算された音声信号を外部装置に出力する信号出力手段１８０によって構成される。
【００１４】
なお、第１の接続手段１１３、トリガー出力手段１１４、第２の接続手段１１５、累積加算数検出手段１１６、累積加算手段１１７、カウンタ設定値格納手段１１８、および第１の除算手段１１９によって、閾値以上の振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段が構成される。
【００１５】
また、個数データ格納手段１２１、平均値格納手段１２２、平均値加算手段１２３、および第２の除算手段１２４によって、第１の平均振幅値を順次格納し、格納された第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段が構成される。
また、ゲインデータ生成手段１５０、およびゲイン出力遅延手段１６０によって、第２の平均振幅値に基づいて音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段が構成される。
【００１６】
信号入力手段１０１には、外部装置によって音声信号が入力されるようになっている。また、信号入力手段１０１は、入力された音声信号を帯域特定手段１０２とゲイン乗算手段１７０とに出力するようになっている。
【００１７】
帯域特定手段１０２には、信号入力手段１０１によって出力された音声信号が入力されるようになっている。
また、帯域特定手段１０２は、入力された音声信号の予め設定された周波数帯域成分である特定帯域音声信号を生成し、生成された特定帯域音声信号を絶対値検出手段１０３に出力するようになっている。
なお、帯域特定手段１０２は、特定の周波数帯域の信号成分だけを通過させる帯域通過フィルター等によって実現される。
【００１８】
絶対値検出手段１０３には、帯域特定手段１０２によって出力された特定帯域音声信号が入力されるようになっている。
また、絶対値検出手段１０３は、入力された特定帯域音声信号の振幅の絶対値、すなわち振幅絶対値を１サンプリング毎に検出し、検出された振幅絶対値を判定手段１１２に出力するようになっている。
また、絶対値検出手段１０３は、検出された振幅絶対値を第１の接続手段１１３経由で累積加算手段１１７に出力するようになっている。
【００１９】
閾値格納手段１１１は、閾値を予め格納し、格納された閾値を判定手段１１２に出力するようになっている。ここで、閾値とは、音声信号が雑音信号であるか否かの判定、すなわち信号判定において基準となる値である。
【００２０】
なお、信号判定は、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とを比較することによって行われる。信号判定において、音声信号の振幅絶対値が閾値を超えている場合に、音声信号は、雑音信号ではない信号、すなわち有効信号であると判定され、音声信号の振幅絶対値が閾値を超えていない場合に、音声信号は、雑音信号であると判定される。
【００２１】
判定手段１１２には、閾値格納手段１１１によって出力された閾値と絶対値検出手段１０３によって出力された振幅絶対値とが入力されるようになっている。また、判定手段１１２は、入力された振幅絶対値と閾値とに基づいて信号判定を行うようになっている。
【００２２】
信号判定において音声信号が有効信号であると判定された場合に、判定手段１１２は、音声信号が有効信号であることを示す旨の判定信号である有効判定信号を第１の接続手段１１３、および第２の接続手段１１５に出力するようになっている。
【００２３】
また、信号判定において音声信号が雑音信号であると判定された場合に、判定手段１１２は、音声信号が雑音信号であることを示す旨の判定信号である雑音判定信号を第１の接続手段１１３、および第２の接続手段１１５に出力するようになっている。
ここで、有効判定信号または雑音判定信号は、音声信号の１サンプリング毎に出力される。なお、以下の説明で、有効判定信号および雑音判定信号を総称して判定信号と呼ぶ。
【００２４】
第１の接続手段１１３には、判定手段１１２によって出力された判定信号が入力されるようになっている。
また、第１の接続手段１１３は、絶対値検出手段１０３に接続された端子と累積加算手段１１７に接続された端子とを有し、入力された判定信号が有効判定信号である場合に、絶対値検出手段１０３と累積加算手段１１７とを接続し、入力された判定信号が雑音判定信号である場合に、絶対値検出手段１０３と累積加算手段１１７との接続を切断するようになっている。
【００２５】
トリガー出力手段１１４は、累積加算数検出手段１１６のカウンタを１インクリメントするための信号であるトリガー信号を第２の接続手段１１５経由で累積加算数検出手段１１６に出力するようになっている。
なお、トリガー信号は、予め設定された周波数で出力される。また、上記の予め設定された周波数は、音声信号のサンプリング周波数と同一である。例えば、音声信号の１秒当たりのサンプリング数が４８０００である場合、トリガー出力手段１１４は、４８０００分の１秒毎にトリガー信号を出力するようになっている。
【００２６】
第２の接続手段１１５には、判定手段１１２によって出力された判定信号が入力されるようになっている。
また、第２の接続手段１１５は、トリガー出力手段１１４に接続された端子と累積加算数検出手段１１６に接続された端子とを有し、入力された判定信号が有効判定信号である場合に、トリガー出力手段１１４と累積加算数検出手段１１６とを接続し、入力された判定信号が雑音判定信号である場合に、トリガー出力手段１１４と累積加算数検出手段１１６との接続を切断するようになっている。
【００２７】
累積加算数検出手段１１６には、トリガー出力手段１１４によって出力されたトリガー信号が第２の接続手段１１５経由で入力されるようになっている。
また、累積加算数検出手段１１６には、カウンタ設定値格納手段１１８によってカウンタ設定値が入力されるようになっている。
【００２８】
また、累積加算数検出手段１１６は、１つのトリガー信号毎に１インクリメントされるカウンタを有し、カウンタの値が予め設定された値であるカウンタ設定値に達したときに、カウンタの値がカウンタ設定値に達したことを示す信号、すなわちフルカウント信号を累積加算手段１１７に出力するようになっている。
【００２９】
また、累積加算数検出手段１１６は、累積加算手段１１７にフルカウント信号を出力すると同時に、カウンタ設定値を第１の除算手段１１９に出力するようになっている。
さらに、累積加算数検出手段１１６は、カウンタ設定値を第１の除算手段１１９に出力した直後に、カウンタを０にリセットするようになっている。
【００３０】
累積加算手段１１７には、第１の接続手段１１３経由で絶対値検出手段１０３によって出力された振幅絶対値が入力されるようになっている。
また、累積加算手段１１７は、入力された振幅絶対値が累積加算された値である累積加算値を生成するようになっている。
【００３１】
さらに、累積加算手段１１７には、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達したときに、累積加算数検出手段１１６によってフルカウント信号が入力される。
また、累積加算手段１１７は、フルカウント信号が入力されたときの累積加算値を第１の除算手段１１９に出力するようになっている。
さらに、累積加算手段１１７は、第１の除算手段１１９に累積加算値を出力した直後に、累積加算値を０にリセットするようになっている。
【００３２】
カウンタ設定値格納手段１１８は、カウンタ設定値が予め格納され、格納されたカウンタ設定値を累積加算数検出手段１１６に出力するようになっている。
【００３３】
第１の除算手段１１９には、累積加算数検出手段１１６によって出力されたカウンタ設定値と累積加算手段１１７によって出力された累積加算値とが入力されるようになっている。
また、第１の除算手段１１９は、入力された累積加算値を入力されたカウンタ設定値で割った値である第１の平均振幅値を算出し、算出された第１の平均振幅値を平均値格納手段１２２に出力するようになっている。
なお、第１の平均振幅値とは、有効信号の振幅絶対値の１サンプリング当たりの平均値のことである。
【００３４】
個数データ格納手段１２１は、平均値格納手段１２２が平均値加算手段１２３に出力する第１の平均振幅値の個数を示す個数データを平均値格納手段１２２に出力するとともに、個数データを第２の除算手段１２４に出力するようになっている。
なお、個数データは、個数データ格納手段１２１に予め格納されているものである。
【００３５】
平均値格納手段１２２には、第１の除算手段１１９によって出力された第１の平均振幅値が入力されるようになっている。
また、平均値格納手段１２２は、入力された第１の平均振幅値を格納するようになっている。
【００３６】
ここで、第１の平均振幅値には、新たな第１の平均振幅値が格納される毎に、格納された順番に関する情報が添付されるようになっており、格納された順番に関する情報は、例えば、第１の平均振幅値が格納された時刻である。
なお、第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２に格納されるアドレスの値が、新たな第１の平均振幅値が格納される毎に順次増加されていくなど、格納された順番が判別可能なのであれば、第１の平均振幅値に格納された順番に関する情報を添付する必要はない。
【００３７】
さらに、平均値格納手段１２２には、個数データ格納手段１２１によって出力された個数データが入力されるようになっている。
また、平均値格納手段１２２は、格納された順番に関する情報に基づいて、格納されている第１の平均振幅値の中で新しく格納されたものから順に、入力された個数データで示された個数だけ抽出し、抽出した第１の平均振幅値を平均値加算手段１２３に出力するようになっている。
【００３８】
平均値加算手段１２３には、平均値格納手段１２２によって出力された第１の平均振幅値が入力されるようになっている。
また、平均値加算手段１２３は、入力された第１の平均振幅値を全加算した値である加算振幅値を算出し、算出された加算振幅値を第２の除算手段１２４に出力するようになっている。
【００３９】
第２の除算手段１２４には、平均値加算手段１２３によって出力された加算振幅値と個数データ格納手段１２１に格納された個数データとが入力されるようになっている。
また、第２の除算手段１２４は、加算振幅値を個数データで割った値である第２の平均振幅値を算出し、算出された第２の平均振幅値をゲインデータ生成手段１５０に出力するようになっている。
【００４０】
ゲインデータ生成手段１５０には、第２の除算手段１２４によって出力された第２の平均振幅値が入力されるようになっている。
また、ゲインデータ生成手段１５０は、第２の平均振幅値に基づいて第１のゲインデータを生成し、生成された第１のゲインデータをゲイン出力遅延手段１６０に出力するようになっている。なお、ゲインデータ生成手段１５０は、新たな第２の平均振幅値が入力されるまで、出力した第１のゲインデータを保持するようになっている。
【００４１】
ここで、第１のゲインデータの生成は、第１のゲインデータの生成のための第２の平均振幅値の関数を用いた演算によって行われてもよいし、または、第２の平均振幅値と第１のゲインデータとの関係を示すデータテーブルをゲインデータ生成手段１５０に予め格納して、第２の平均振幅値に基づいてデータテーブルから第１のゲインデータを抽出することによって行われてもよい。
【００４２】
ゲイン出力遅延手段１６０には、ゲインデータ生成手段１５０によって出力された第１のゲインデータが入力される。
また、ゲイン出力遅延手段１６０は、入力された第１のゲインデータと、第１のゲインデータが入力されたときにゲイン乗算手段１７０に出力されていた値である第２のゲインデータとに基づいて、第２のゲインデータから第１のゲインデータまで変更しながら乗算用ゲインデータをゲイン乗算手段１７０に出力するようになっている。
【００４３】
ここで、乗算用ゲインデータとは、ゲイン乗算手段１７０において信号入力手段１０１経由で外部装置より入力された音声信号の振幅に乗算するための増幅率のことである。
また、第２のゲインデータから第１のゲインデータまでの変更は、所定の時間をかけた単調増加または単調減少によって行われるようになっているのであれば方法に限定は無く、例えば、所定の放絡線を表す関数による演算によって実現されてもよいし、遅延出力可能な方法であれば他の方法によって実現されてもよい。
【００４４】
ゲイン乗算手段１７０には、外部装置によって出力された音声信号が信号入力手段１０１経由で入力され、さらに、ゲイン出力遅延手段１６０によって出力された乗算用ゲインデータが入力されるようになっている。
また、ゲイン乗算手段１７０は、入力された音声信号の振幅に入力された乗算用ゲインデータを乗算し、振幅に乗算用ゲインデータが乗算された音声信号を信号出力手段１８０経由で外部装置に出力するようになっている。
【００４５】
次に、本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置の動作について説明する。
【００４６】
図２は、本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置における、入力された音声信号の特定帯域の振幅絶対値の時間変化の例を示した図である。
【００４７】
図２において、縦軸が振幅絶対値を、横軸が時間を、破線が閾値を示している。振幅絶対値が閾値を超えているときに、判定手段１１２によって音声信号が有効信号であると判定される。音声信号が有効信号であると判定される状態は、「オン」状態と呼ばれ、上記判定に応じて第１の接続手段１１３によって絶対値検出手段１０３と累積加算手段１１７とが接続され、第２の接続手段１１５によってトリガー出力手段１１４と累積加算数検出手段１１６とが接続される。
【００４８】
また、振幅絶対値が閾値を超えていないときに、判定手段１１２によって音声信号が雑音信号であると判定される。音声信号が雑音信号であると判定される状態は、「オフ」状態と呼ばれ、上記判定に応じて第１の接続手段１１３によって絶対値検出手段１０３と累積加算手段１１７との接続が切断され、第２の接続手段１１５によってトリガー出力手段１１４と累積加算数検出手段１１６との接続が切断される。
【００４９】
図３は、本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール方法における、増幅率生成処理の流れを示すフローチャートである。
まず、信号入力手段１０１に入力された音声信号に基づいた特定帯域音声信号が帯域特定手段１０２によって１サンプリング毎に生成され（ステップＳ１）、特定帯域音声信号に基づいた振幅絶対値が絶対値検出手段１０３によって検出される（ステップＳ２）。
【００５０】
次に、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とが比較されることによって、音声信号が有効信号であるか雑音信号であるかについて判定され（ステップＳ３）、音声信号が有効信号であると判定された場合に、音声信号の振幅絶対値が累積加算手段１１７によって累積加算され（ステップＳ４）、累積加算数検出手段１１６のカウンタが１インクリメントされる（ステップＳ５）。
【００５１】
一方、音声信号が雑音信号であると判定された場合に、音声信号の振幅絶対値は累積加算されず、また、累積加算数検出手段１１６のカウンタ累積加算数検出手段１１６のカウンタは１インクリメントされないで、処理の開始に戻る。
【００５２】
次に、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達したか否かが監視され（ステップＳ６）、振幅絶対値の累積加算は、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達するまで続けられる。累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達した場合に、振幅絶対値を１サンプリング毎に累積加算した値である累積加算値とカウンタ設定値とに基づいた第１の平均振幅値が第１の除算手段１１９によって算出され（ステップＳ７）、算出された第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２によって格納される（ステップＳ８）。
【００５３】
次に、格納されている第１の平均振幅値の中で新しく格納されたものから、個数データで示された個数だけの第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２によって抽出され、抽出された第１の平均振幅値が全加算された値である加算振幅値が平均値加算手段１２３によって算出され（ステップＳ９）、加算振幅値と個数データとに基づいた第２の平均振幅値が第２の除算手段１２４によって算出される（ステップＳ１０）。
【００５４】
次に、第２の平均振幅値に基づいた第１のゲインデータがゲインデータ生成手段１５０によって生成され（ステップＳ１１）、一連の増幅率生成処理は終了する。
なお、上述した増幅率生成処理の後に、第１のゲインデータに基づいた乗算用ゲインデータがゲイン出力遅延手段１６０によって生成され、乗算用ゲインデータがゲイン乗算手段１７０によって音声信号に乗算され、乗算用ゲインデータが乗算された音声信号が信号出力手段１８０によって出力される。
【００５５】
なお、本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置は、デジタル信号処理装置（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）の一部分として用いられてもよい。
【００５６】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置、およびオートゲインコントロール方法は、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができる。
【００５７】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図である。
オートゲインコントロール装置２００は、外部装置から音声信号が入力される信号入力手段１０１、音声信号の特定の周波数帯域成分を抽出する帯域特定手段１０２、帯域特定手段１０２によって抽出された音声信号の振幅の絶対値を検出する絶対値検出手段１０３、閾値を格納している閾値格納手段１１１、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値と閾値格納手段１１１に格納された閾値を比較する判定手段１１２、絶対値検出手段１０３と後述の累積加算手段１１７との接続を行う第１の接続手段１１３、後述の累積加算数検出手段１１６のカウンタの値を増加させるための信号を出力するトリガー出力手段１１４、トリガー出力手段１１４と累積加算数検出手段１１６との接続を行う第２の接続手段１１５、累積加算手段１１７によって累積加算されたサンプリング数を算出する累積加算数検出手段１１６、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値を音声信号の１サンプリング毎に累積加算する累積加算手段１１７、累積加算数検出手段１１６における処理を制御する値を格納するカウンタ設定値格納手段１１８、累積加算手段１１７によって累積加算された値を累積加算数検出手段１１６によって算出されたサンプリング数で除算した値である第１の平均振幅値を算出する第１の除算手段１１９、後述の平均値格納手段２２２に格納された第１の平均振幅値の順位付けを行う順位判定手段２２０、第１の除算手段１１９によって算出された第１の平均振幅値を格納する平均値格納手段２２２、予め設定された個数の第１の平均振幅値を全加算する平均値加算手段１２３、平均値加算手段１２３に加算演算させる第１の平均振幅値の個数データを格納する個数データ格納手段１２１、平均値加算手段１２３によって得られた値を個数データ格納手段１２１に格納された個数データで除算した値である第２の平均振幅値を算出する第２の除算手段１２４、第２の除算手段１２４によって算出された第２の平均振幅値に基づいて信号入力手段１０１経由で入力された音声信号の振幅を変化させる値である増幅率を生成するゲインデータ生成手段１５０、増幅率の出力値を調整するゲイン出力遅延手段１６０、信号入力手段１０１経由で入力された音声信号に増幅率を乗算するゲイン乗算手段１７０、および増幅率が乗算された音声信号を外部装置に出力する信号出力手段１８０によって構成される。
【００５８】
なお、第１の接続手段１１３、トリガー出力手段１１４、第２の接続手段１１５、累積加算数検出手段１１６、累積加算手段１１７、カウンタ設定値格納手段１１８、および第１の除算手段１１９によって、閾値以上の振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段が構成される。
【００５９】
また、個数データ格納手段１２１、平均値格納手段２２２、順位判定手段２２０、平均値加算手段１２３、および第２の除算手段１２４によって、第１の平均振幅値を順次格納し、格納された第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段が構成される。
また、ゲインデータ生成手段１５０、およびゲイン出力遅延手段１６０によって、第２の平均振幅値に基づいて音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段が構成される。
【００６０】
ここで、本発明の第２の実施の形態のオートゲインコントロール装置２００を構成する構成手段のうち、上述した本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置１００における構成手段と同様の処理を行うものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６１】
順位判定手段２２０は、平均値格納手段２２２に格納されている第１の平均振幅値の中で数値が大きい順に順位付けを行い、最上位から予め設定された第１の順位までの第１の平均振幅値と最下位から予め設定された第２の順位までの第１の平均振幅値とを抽出し、抽出された第１の平均振幅値が平均値加算手段１２３への出力の対象とはならないことを示す情報、すなわち対象外情報を平均値格納手段２２２に出力するようになっている。
【００６２】
なお、対象外情報は、順位判定手段２２０によって抽出された第１の平均振幅値が平均値格納手段２２２において格納されているアドレスの値でもよく、抽出された第１の平均振幅値を判別することができるものであれば、他の情報によって実現されてもよい。
【００６３】
平均値格納手段２２２には、第１の除算手段１１９によって出力された第１の平均振幅値が入力されるようになっている。
また、平均値格納手段２２２は、入力された第１の平均振幅値を格納するようになっている。
【００６４】
ここで、第１の平均振幅値には、新たな第１の平均振幅値が格納される毎に、格納された順番に関する情報が添付されるようになっており、格納された順番に関する情報は、例えば、第１の平均振幅値が格納された時刻である。
なお、第１の平均振幅値が平均値格納手段２２２に格納されるアドレスの値が、新たな第１の平均振幅値が格納される毎に順次増加されていくなど、格納された順番が判別可能なのであれば、第１の平均振幅値に格納された順番に関する情報を添付する必要はない。
【００６５】
さらに、平均値格納手段２２２には、順位判定手段２２０によって出力された対象外情報が入力されるようになっている。
また、平均値格納手段２２２は、入力された対象外情報を順位判定手段２２０によって抽出された第１の平均振幅値に添付するようになっている。なお、以下の説明において、対象外情報が添付されていない第１の平均振幅値のことを対象データという。
【００６６】
さらに、平均値格納手段２２２には、個数データ格納手段１２１によって出力された個数データが入力されるようになっている。
また、平均値格納手段２２２は、格納された順番に関する情報に基づいて、格納されている対象データの中で新しく格納されたものから順に、入力された個数データによって指定された個数だけ抽出し、抽出した第１の平均振幅値を平均値加算手段１２３に出力するようになっている。
【００６７】
以下、本発明の第２の実施の形態のオートゲインコントロール装置の動作について説明する。
まず、信号入力手段１０１に入力された音声信号に基づいた特定帯域音声信号が帯域特定手段１０２によって１サンプリング毎に生成され、特定帯域音声信号に基づいた振幅絶対値が絶対値検出手段１０３によって検出される。
【００６８】
次に、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とが比較されることによって、音声信号が有効信号であるか雑音信号であるかについて判定され、音声信号が有効信号であると判定された場合に、音声信号の振幅絶対値が累積加算手段１１７によって累積加算され、累積加算数検出手段１１６のカウンタが１インクリメントされる。
【００６９】
一方、音声信号が雑音信号であると判定された場合に、音声信号の振幅絶対値は累積加算されず、また、累積加算数検出手段１１６のカウンタ累積加算数検出手段１１６のカウンタは１インクリメントされないで、処理の開始に戻る。
【００７０】
次に、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達したか否かが監視され、振幅絶対値の累積加算は、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達するまで続けられる。累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達した場合に、振幅絶対値を１サンプリング毎に累積加算した値である累積加算値とカウンタ設定値とに基づいた第１の平均振幅値が第１の除算手段１１９によって算出され、算出された第１の平均振幅値が平均値格納手段２２２によって格納される。
【００７１】
次に、格納されている第１の平均振幅値の中から、数値の大きいほうからの順位付けが順位判定手段２２０によって行われ、最上位から予め設定された第１の順位までの第１の平均振幅値と最下位から予め設定された第２の順位までの第１の平均振幅値とに対象外情報が添付される。
【００７２】
次に、対象外情報が添付されたものを除いた第１の平均振幅値の中で新しいものから個数データによって指定される個数だけの第１の平均振幅値が平均値格納手段２２２によって抽出され、抽出された第１の平均振幅値が全加算された値である加算振幅値が平均値加算手段１２３によって算出され、加算振幅値と個数データとに基づいた第２の平均振幅値が第２の除算手段１２４によって算出される。
【００７３】
次に、第２の平均振幅値に基づいた第１のゲインデータがゲインデータ生成手段１５０によって生成され、一連の増幅率生成処理は終了する。
なお、上述した増幅率生成処理の後に、第１のゲインデータに基づいた乗算用ゲインデータがゲイン出力遅延手段１６０によって生成され、乗算用ゲインデータがゲイン乗算手段１７０によって音声信号に乗算され、乗算用ゲインデータが乗算された音声信号が信号出力手段１８０によって出力される。
【００７４】
なお、本発明の第２の実施の形態のオートゲインコントロール装置は、デジタル信号処理装置（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）の一部分として用いられてもよい。
【００７５】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態のオートゲインコントロール装置は、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値である第１の平均振幅値を演算し、さらに、第１の平均振幅値の順位付けに基づいて第２の平均振幅値を算出するために、第１の平均振幅値の急激な変化に依存しない増幅率の生成ができる。
【００７６】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図である。
オートゲインコントロール装置３００は、外部装置から音声信号が入力される信号入力手段１０１、音声信号の特定の周波数帯域成分を抽出する帯域特定手段１０２、帯域特定手段１０２によって抽出された音声信号の振幅の絶対値を検出する絶対値検出手段１０３、閾値を格納している閾値格納手段１１１、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値と閾値格納手段１１１に格納された閾値を比較する判定手段１１２、絶対値検出手段１０３と後述の累積加算手段１１７との接続を行う第１の接続手段１１３、後述の累積加算数検出手段１１６と後述の無加算数検出手段３３０とのカウンタの値を増加させるための信号を出力するトリガー出力手段３１４、トリガー出力手段３１４と累積加算数検出手段１１６と無加算数検出手段３３０との接続を切換える第２の接続手段３１５、累積加算手段１１７によって累積加算されたサンプリング数を算出する累積加算数検出手段１１６、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値を音声信号の１サンプリング毎に累積加算する累積加算手段１１７、累積加算数検出手段１１６における処理を制御する値を格納するカウンタ設定値格納手段１１８、累積加算手段１１７によって累積加算されなかったサンプリング数を算出する無加算数検出手段３３０、累積加算手段１１７によって累積加算されたサンプリング数と累積加算されなかったサンプリング数の比率を算出する比率判定手段３２９、累積加算手段１１７によって累積加算された値を累積加算数検出手段１１６によって算出されたサンプリング数で除算した値である第１の平均振幅値を算出する第１の除算手段１１９、第１の除算手段１１９によって算出された第１の平均振幅値を格納する平均値格納手段１２２、予め設定された個数の第１の平均振幅値を全加算する平均値加算手段１２３、平均値加算手段１２３に加算演算させる第１の平均振幅値の個数データを格納する個数データ格納手段１２１、平均値加算手段１２３によって得られた値を個数データ格納手段１２１に格納された個数データで除算した値である第２の平均振幅値を算出する第２の除算手段１２４、第２の除算手段１２４によって算出された第２の平均振幅値に基づいて信号入力手段１０１経由で入力された音声信号の振幅を変化させる値である増幅率を生成するゲインデータ生成手段１５０、増幅率の出力値を調整するゲイン出力遅延手段１６０、信号入力手段１０１経由で入力された音声信号に増幅率を乗算するゲイン乗算手段１７０、および増幅率が乗算された音声信号を外部装置に出力する信号出力手段１８０によって構成される。
【００７７】
なお、第１の接続手段１１３、トリガー出力手段３１４、第２の接続手段３１５、累積加算数検出手段１１６、累積加算手段１１７、カウンタ設定値格納手段１１８、および第１の除算手段１１９によって、閾値以上の振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段が構成される。
【００７８】
また、個数データ格納手段１２１、平均値格納手段１２２、平均値加算手段１２３、および第２の除算手段１２４によって、第１の平均振幅値を順次格納し、格納された第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段が構成される。
また、ゲインデータ生成手段１５０、およびゲイン出力遅延手段１６０によって、第２の平均振幅値に基づいて音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段が構成される。
【００７９】
ここで、本発明の第３の実施の形態のオートゲインコントロール装置３００を構成する構成手段のうち、上述した本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置１００における構成手段と同様の処理を行うものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８０】
トリガー出力手段３１４は、累積加算数検出手段１１６のカウンタ、または無加算数検出手段３３０のカウンタを１インクリメントするための信号であるトリガー信号を第２の接続手段３１５経由で累積加算数検出手段１１６、または無加算数検出手段３３０に出力するようになっている。
【００８１】
なお、トリガー信号は、予め設定された周波数で出力される。また、上記の予め設定された周波数は、音声信号のサンプリング周波数と同一である。例えば、音声信号の１秒当たりのサンプリング数が４８０００である場合、トリガー出力手段３１４は、４８０００分の１秒毎にトリガー信号を出力するようになっている。
【００８２】
第２の接続手段３１５には、判定手段１１２によって出力された判定信号が入力されるようになっている。
また、第２の接続手段３１５は、トリガー出力手段３１４に接続された端子と累積加算数検出手段１１６に接続された端子と無加算数検出手段３３０に接続された端子とを有し、入力された判定信号が有効判定信号である場合に、トリガー出力手段３１４と累積加算数検出手段１１６とを接続し、入力された判定信号が雑音判定信号である場合に、トリガー出力手段３１４と無加算数検出手段３３０とを接続するようになっている。
【００８３】
なお、信号判定は、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とを比較することによって行われる。信号判定において、音声信号の振幅絶対値が閾値を超えている場合に、音声信号は、雑音信号ではない信号、すなわち有効信号であると判定され、音声信号が音声信号の振幅絶対値が閾値を超えていない場合に、音声信号は、雑音信号であると判定される。
【００８４】
比率判定手段３２９には、累積加算数検出手段１１６によって出力されたカウンタの値である閾値以上サンプル数と、無加算数検出手段３３０によって出力されたカウンタの値である閾値未満サンプル数とが入力されるようになっている。また、比率判定手段３２９は、入力された閾値未満サンプル数と閾値以上サンプル数とに基づいて閾値未満サンプル数の比率を算出し、算出した比率をが予め設定された値を超えたか否かを判定するようになっている。
【００８５】
また、比率判定手段３２９は、閾値未満サンプル数の比率が予め設定された値を超えたときに、累積加算手段１１７の累積加算値を０にさせ、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値を０にさせ、無加算数検出手段３３０のカウンタの値を０にさせ、および平均値格納手段１２２に格納されたデータを全て削除させるための信号であるリセット信号を、累積加算数検出手段１１６、累積加算手段１１７、無加算数検出手段３３０、および平均値格納手段１２２に出力するようになっている。
【００８６】
また、比率判定手段３２９は、閾値以上サンプル数が０である場合には、閾値未満サンプル数の値が所定の値を超えるまで、リセット信号を出力しないものとする。
ここで、累積加算数検出手段１１６、累積加算手段１１７、および平均値格納手段１２２は、比率判定手段３２９によって出力されるリセット信号に応じて、それぞれ、累積加算値を０にし、カウンタの値を０にし、格納されたデータの全てを削除するようになっているものとする。
【００８７】
なお、平均値格納手段１２２内のデータが全て削除された場合に、第２の平均振幅値は、個数データ格納手段１２１によって格納された個数データで示された個数の第１の平均振幅値が格納されるまでは、新たに生成されないものとしてもよい。
【００８８】
無加算数検出手段３３０には、トリガー出力手段３１４によって第２の接続手段３１５経由で出力されたトリガー信号が入力される。
また、無加算数検出手段３３０は、入力されたトリガー信号に応じて１つのトリガー信号毎に１インクリメントされるカウンタを有し、トリガー信号が入力される毎にカウンタの値を比率判定手段３２９に出力するようになっている。
【００８９】
さらに、無加算数検出手段３３０は、比率判定手段３２９によって出力されるリセット信号が入力されたときに、カウンタを０にリセットするようになっている。
また、無加算数検出手段３３０は、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値が０になったときに、カウンタを０にするようになっているものとする。
【００９０】
以下、本発明の第３の実施の形態のオートゲインコントロール装置の動作について説明する。
まず、信号入力手段１０１に入力された音声信号に基づいた特定帯域音声信号が帯域特定手段１０２によって１サンプリング毎に生成され、特定帯域音声信号に基づいた振幅絶対値が絶対値検出手段１０３によって検出される。
【００９１】
次に、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とが比較されることによって、音声信号が有効信号であるか雑音信号であるかについて判定され、音声信号が有効信号であると判定された場合に、音声信号の１サンプリング毎に振幅絶対値が累積加算手段１１７によって累積加算され、累積加算数検出手段１１６のカウンタが１インクリメントされる。また、音声信号が雑音信号であると判定された場合に、無加算数検出手段３３０のカウンタが１インクリメントされる。
【００９２】
次に、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達したか否かが監視され、振幅絶対値の累積加算は、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達するまで続けられる。累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達した場合に、振幅絶対値を１サンプリング毎に累積加算した値である累積加算値とカウンタ設定値とに基づいた第１の平均振幅値が第１の除算手段１１９によって算出され、算出された第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２によって格納される。
【００９３】
ここで、無加算数検出手段３３０のカウンタの値と累積加算数検出手段１１６のカウンタの値の比率が比率判定手段３２９によって常に算出され、無加算数検出手段３３０のカウンタの値の比率が予め設定された値を超えたか否かが常に監視されている。無加算数検出手段３３０のカウンタの値の比率が予め設定された値を超えた場合に、累積加算値、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値、無加算数検出手段３３０のカウンタの値がリセットされ、平均値格納手段１２２に格納された値が全削除される。
【００９４】
次に、格納されている第１の平均振幅値の中で新しく格納されたものから、個数データによって指定される個数だけの第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２によって抽出され、抽出された第１の平均振幅値が全加算された値である加算振幅値が平均値加算手段１２３によって算出され、加算振幅値と個数データとに基づいた第２の平均振幅値が第２の除算手段１２４によって算出される。
【００９５】
次に、第２の平均振幅値に基づいた第１のゲインデータがゲインデータ生成手段１５０によって生成され、一連の増幅率生成処理は終了する。
なお、上述した増幅率生成処理の後に、第１のゲインデータに基づいた乗算用ゲインデータがゲイン出力遅延手段１６０によって生成され、乗算用ゲインデータがゲイン乗算手段１７０によって音声信号に乗算され、乗算用ゲインデータが乗算された音声信号が信号出力手段１８０によって出力される。
【００９６】
なお、本発明の第３の実施の形態のオートゲインコントロール装置は、デジタル信号処理装置（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）の一部分として用いられてもよい。
【００９７】
以上説明したように、本発明の第３の実施の形態のオートゲインコントロール装置は、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができ、さらに、雑音信号が続いて入力されていることを検出することによって音源の変化を予測してデータをリセットするため、音源が変化する毎に、音源の特性に対応した増幅率の生成ができる。
【００９８】
（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図である。
オートゲインコントロール装置４００は、外部装置から音声信号が入力される信号入力手段１０１、音声信号の特定の周波数帯域成分を抽出する帯域特定手段１０２、帯域特定手段１０２によって抽出された音声信号の振幅の絶対値を検出する絶対値検出手段１０３、閾値を入力させる閾値変更手段４１０、閾値を格納する閾値格納手段４１１、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値と閾値格納手段４１１に格納された閾値を比較する判定手段１１２、絶対値検出手段１０３と後述の累積加算手段１１７との接続を行う第１の接続手段１１３、後述の累積加算数検出手段１１６のカウンタの値を増加させるための信号を出力するトリガー出力手段１１４、トリガー出力手段１１４と後述の累積加算数検出手段１１６との接続を行う第２の接続手段１１５、絶対値検出手段１０３によって算出された振幅の絶対値を音声信号の１サンプリング毎に累積加算する累積加算手段１１７、累積加算手段１１７によって累積加算されたサンプリング数を算出する累積加算数検出手段１１６、累積加算数検出手段１１６における処理を制御する値を格納するカウンタ設定値格納手段１１８、カウンタ設定値格納手段１１８に格納されている値を変更する旨のデータを出力するデータ変換手段４３２、カウンタ設定値格納手段１１８に格納されている値とデータ変換手段４３２によって出力された値を乗算する乗算手段４３３、累積加算手段１１７によって累積加算された値を累積加算数検出手段１１６によって算出されたサンプリング数で除算した値である第１の平均振幅値を算出する第１の除算手段１１９、第１の除算手段１１９によって算出された第１の平均振幅値を格納する平均値格納手段１２２、予め設定された個数の第１の平均振幅値を全加算する平均値加算手段１２３、平均値加算手段１２３に加算演算させる第１の平均振幅値の個数データを格納する個数データ格納手段１２１、平均値加算手段１２３によって得られた値を個数データ格納手段１２１に格納された個数データで除算した値である第２の平均振幅値を算出する第２の除算手段１２４、第２の除算手段１２４によって算出された第２の平均振幅値に基づいて信号入力手段１０１経由で入力された音声信号の振幅を変化させる値である増幅率を生成するゲインデータ生成手段１５０、増幅率の出力値を調整するゲイン出力遅延手段１６０、信号入力手段１０１経由で入力された音声信号に増幅率を乗算するゲイン乗算手段１７０、および増幅率が乗算された音声信号を外部装置に出力する信号出力手段１８０によって構成される。
【００９９】
なお、第１の接続手段１１３、トリガー出力手段１１４、第２の接続手段１１５、累積加算数検出手段１１６、累積加算手段１１７、カウンタ設定値格納手段１１８、データ変換手段４３２、乗算手段４３３および第１の除算手段１１９によって、閾値以上の振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段が構成される。
【０１００】
また、個数データ格納手段１２１、平均値格納手段１２２、平均値加算手段１２３、および第２の除算手段１２４によって、第１の平均振幅値を順次格納し、格納された第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段が構成される。
また、ゲインデータ生成手段１５０、およびゲイン出力遅延手段１６０によって、第２の平均振幅値に基づいて音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段が構成される。
【０１０１】
なお、本発明の第４の実施の形態のオートゲインコントロール装置４００を構成する構成手段のうち、上述した本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置１００における構成手段と同様の処理を行うものには同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０２】
閾値変更手段４１０には、外部装置によって閾値が入力されるようになっている。ここで、閾値とは、音声信号が雑音信号であるか否かの判定、すなわち信号判定において基準となる値のことである。また、信号判定は、判定手段１１２によって行われる。
【０１０３】
なお、信号判定は、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とを比較することによって行われる。信号判定において、音声信号の振幅絶対値が閾値を超えている場合に、音声信号は、雑音信号ではない信号、すなわち有効信号であると判定され、音声信号が音声信号の振幅絶対値が閾値を超えていない場合に、音声信号は、雑音信号であると判定される。
【０１０４】
閾値格納手段４１１には、閾値変更手段４１０によって出力された閾値が入力されるようになっている。
また、閾値格納手段４１１は、入力された閾値を格納し、格納された閾値を判定手段１１２とデータ変換手段４３２とに出力するようになっている。
【０１０５】
データ変換手段４３２には、閾値格納手段４１１によって出力された閾値が入力されるようになっている。
また、データ変換手段４３２は、入力された閾値に基づいて、カウンタ設定値格納手段１１８に格納されているカウンタ値に乗算するための値である乗算値を生成し、乗算手段４３３に出力するようになっている。
【０１０６】
ここで、乗算値の生成は、乗算値を生成するための閾値の関数を用いた演算によって行われてもよいし、または、閾値と乗算値との関係を示すデータテーブルをデータ変換手段４３２に予め格納して、閾値に基づいてデータテーブルから乗算値を抽出することによって行われてもよい。
【０１０７】
乗算手段４３３には、カウンタ設定値格納手段１１８によって出力されたカウンタ値とデータ変換手段４３２によって出力された乗算値とが入力されるようになっている。
また、乗算手段４３３は、入力されたカウンタ値と乗算値とを乗算して得られる値であるカウンタ設定値を算出し、算出されたカウンタ設定値を累積加算数検出手段１１６に出力するようになっている。
【０１０８】
以下、本発明の第４の実施の形態のオートゲインコントロール装置の動作について説明する。
まず、信号入力手段１０１に入力された音声信号に基づいた特定帯域音声信号が帯域特定手段１０２によって１サンプリング毎に生成され、特定帯域音声信号に基づいた振幅絶対値が絶対値検出手段１０３によって検出される。
【０１０９】
次に、判定手段１１２によって振幅絶対値と閾値とが比較されることによって、音声信号が有効信号であるか雑音信号であるかについて判定される。ここで、閾値の設定値が必要に応じて外部から閾値変更手段４１０に入力され、閾値とカウンタ設定値が変更することができる。
次に、音声信号が有効信号であると判定された場合に、音声信号の振幅絶対値が累積加算手段１１７によって累積加算され、累積加算数検出手段１１６のカウンタが１インクリメントされる。
【０１１０】
一方、音声信号が雑音信号であると判定された場合に、音声信号の振幅絶対値は累積加算されず、また、累積加算数検出手段１１６のカウンタ累積加算数検出手段１１６のカウンタは１インクリメントされないで、処理の開始に戻る。
【０１１１】
次に、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達したか否かが監視され、振幅絶対値の累積加算は、累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達するまで続けられる。累積加算数検出手段１１６のカウンタの値がカウンタ設定値に達した場合に、振幅絶対値を１サンプリング毎に累積加算した値である累積加算値とカウンタ設定値とに基づいた第１の平均振幅値が第１の除算手段１１９によって算出され、算出された第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２によって格納される。
【０１１２】
次に、格納されている第１の平均振幅値の中で新しく格納されたものから、個数データによって指定される個数だけの第１の平均振幅値が平均値格納手段１２２によって抽出され、抽出された第１の平均振幅値が全加算された値である加算振幅値が平均値加算手段１２３によって算出され、加算振幅値と個数データとに基づいた第２の平均振幅値が第２の除算手段１２４によって算出される。
【０１１３】
次に、第２の平均振幅値に基づいた第１のゲインデータがゲインデータ生成手段１５０によって生成され、一連の増幅率生成処理は終了する。
なお、上述した増幅率生成処理の後に、第１のゲインデータに基づいた乗算用ゲインデータがゲイン出力遅延手段１６０によって生成され、乗算用ゲインデータがゲイン乗算手段１７０によって音声信号に乗算され、乗算用ゲインデータが乗算された音声信号が信号出力手段１８０によって出力される。
【０１１４】
なお、本発明の第４の実施の形態のオートゲインコントロール装置は、デジタル信号処理装置（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰ）の一部分として用いられてもよい。
【０１１５】
以上説明したように、本発明の第４の実施の形態のオートゲインコントロール装置４００は、入力された音声信号のうち雑音信号と判定される信号成分以外の音声信号である有効信号の振幅の平均値に基づいて、音声信号の振幅を変更する増幅率を求めるため、雑音信号の振幅に基づいて生成された過大な増幅率によって音声信号の振幅の急激な増加を防止することができ、さらに、雑音信号の振幅の大きさに応じて、閾値の設定を変化させるため、雑音信号の振幅が増加しても、雑音信号に影響されない増幅率の生成ができる。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、雑音信号に依存しない適切な増幅率の生成ができるオートゲインコントロール装置およびオートゲインコントロール方法を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図
【図２】本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール装置における入力された音声信号の振幅絶対値の時間変化の例を示した図
【図３】本発明の第１の実施の形態のオートゲインコントロール方法における増幅率生成処理の流れを示すフローチャート
【図４】本発明の第２の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図
【図５】本発明の第３の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図
【図６】本発明の第４の実施の形態のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図
【図７】従来のオートゲインコントロール装置の概略のブロック構成を示す図
【符号の説明】
１００、２００、３００、４００、５００ オートゲインコントロール装置
１０１、５０１ 信号入力手段
１０２ 帯域特定手段
１０３ 絶対値検出手段
１１１、４１１ 閾値格納手段
１１２ 判定手段
１１３ 第１の接続手段
１１４、３１４ トリガー出力手段
１１５、３１５ 第２の接続手段
１１６ 累積加算数検出手段
１１７ 累積加算手段
１１８ カウンタ設定値格納手段
１１９ 第１の除算手段
１２１ 個数データ格納手段
１２２、２２２ 平均値格納手段
１２３ 平均値加算手段
１２４ 第２の除算手段
１５０ ゲインデータ生成手段
１６０ ゲイン出力遅延手段
１７０、５０８ ゲイン乗算手段
１８０、５０９ 信号出力手段
２２０ 順位判定手段
３２９ 比率判定手段
３３０ 無加算数検出手段
４１０ 閾値変更手段
４３２ データ変換手段
４３３ 乗算手段
５０２ 絶対値変換手段
５０４ スレッショルドレベル格納手段
５０５ 比較手段
５０６ ゲイン発生手段
５０７ エンベローブ発生手段
Claims (5)
- 音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に検出する絶対値検出手段と、前記振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定する判定手段と、前記閾値以上の前記振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの前記振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算する第１の平均振幅値演算手段と、前記第１の平均振幅値を順次格納し、格納された前記第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算する第２の平均振幅値演算手段と、前記第２の平均振幅値に基づいて、前記音声信号の増幅率を決定する増幅率決定手段とを備えたことを特徴とするオートゲインコントロール装置。
- 前記第２の平均振幅値演算手段は、前記格納された第１の平均振幅値に数値が大きい順に順位付けし、最上位から予め設定された第１の順位までに順位付けられた第１の平均振幅値と、最下位から予め設定された第２の順位までに順位付けられた第１の平均振幅値とを除く第１の平均振幅値を前記第２の平均振幅値の演算に用いることを特徴とする請求項１記載のオートゲインコントロール装置。
- 前記振幅絶対値が前記閾値以上となるサンプリング数と、前記振幅絶対値が前記閾値未満となるサンプリング数である閾値未満サンプル数との比率を判定する比率判定手段を備え、前記比率判定手段は、前記閾値未満サンプル数の比率が予め設定された値を超えると判定した場合に、前記第１の平均振幅値演算手段によって生成された前記振幅絶対値の累積値を０に初期化させ、前記第２の平均振幅値演算手段に格納された前記各第１の平均振幅値を削除させることを特徴とする請求項１記載のオートゲインコントロール装置。
- 前記閾値を変更するための閾値変更手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のオートゲインコントロール装置。
- 音声信号のサンプル値の絶対値である振幅絶対値をサンプリング毎に検出するステップと、前記振幅絶対値が予め設定された閾値以上か否かを判定するステップと、前記閾値以上の前記振幅絶対値を所定のサンプリング数まで累積し、１サンプリング当たりの前記振幅絶対値の平均値である第１の平均振幅値を演算するステップと、前記第１の平均振幅値を順次格納し、格納された前記第１の平均振幅値のうち最新のものから順番に所定の個数を対象にした平均値である第２の平均振幅値を演算するステップと、前記第２の平均振幅値に基づいて、前記音声信号の増幅率を決定するステップとを実行することを特徴とするオートゲインコントロール方法。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140266823A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Integrated Device Technology, Inc. | Systems and methods for estimation of offset and gain errors in a time-interleaved analog-to-digital converter |
| JP7446653B1 (ja) | 2023-08-08 | 2024-03-11 | 株式会社Azstoke | 調整装置、およびプログラム |
-
2002
- 2002-10-30 JP JP2002315577A patent/JP2004153509A/ja not_active Withdrawn
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