JP2005159678A

JP2005159678A - 拡声通話機

Info

Publication number: JP2005159678A
Application number: JP2003394671A
Authority: JP
Inventors: Minoru Fukushima; 実福島; Yasuhisa Ihira; 靖久井平; Hiroaki Takeyama; 博昭竹山; Takemasa Shoji; 武正庄司
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: JP4003739B2

Abstract

【課題】音声スイッチの片倒れを抑制して快適な拡声通話を可能とする。
【解決手段】相手側の通話端末から伝送系を経て到達する受話信号を増幅する第２の増幅器６の利得Ｇ２が可変であって、受話側の背景騒音パワー推定値Ｐn(R)が所定の閾値Ｘｃを超えたら第２の増幅器６の利得Ｇ２を減少させる利得制御部２０を備える。遠端側の周囲騒音レベルが大きくなって受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)が閾値Ｘｃを超えていれば、利得制御部２０により受話信号を増幅する第２の増幅器６の利得Ｇ２を初期値Ｇ２₀からＧ２₁さらにＧ２₂へと減少させるため、受話信号のレベルも下がり、受話側瞬時パワー推定値Ｐs(R)も減少するから、挿入損失量制御部１０における通話状態の誤判定を防いで音声スイッチＶＳの片倒れを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インターホンなどに用いられる拡声通話機に関するものである。

従来より、通話時にハンドセットを持つ必要がなく、通話端末から離れた通話者に対して相手側の通話端末から伝送されてくる音声信号をスピーカによって拡声出力し、かつ、上記通話者の発する音声をマイクロホンにより集音して相手側通話端末へ伝送することで拡声通話（ハンズフリー通話）を実現する拡声通話機が提供されている。このような拡声通話機においては、通話者が発した音声の一部が相手側通話端末のスピーカからマイクロホンヘの音響結合や通話端末と伝送路との間のインピーダンスの不整合によって生じる反射などが原因で再び受話信号と重畳して帰還することがあり、この帰還成分のレベルが大きい場合には、不快なエコー（音響エコーあるいは回線エコー）として通話者に聴こえてしまう。また、上記音響結合や反射、および自端末における音響結合により通話系に閉ループが形成され、閉ループの一巡利得が１倍を超える周波数成分が存在する場合には、その周波数においてハウリングを生じ、安定した通話を継続することが不可能となる。したがって、通話端末としての拡声通話機を設計する上で、上述した不快なエコーやハウリングを如何に抑圧するかが重要な課題となる。

このような課題に対して、従来、通話状態（送話状態、受話状態など）を常時推定し、推定結果に基づき適切な配分で送話路および受話路に対して損失を挿入する音声スイッチを用いて閉ループの一巡利得を低減し不快なエコーやハウリングを抑圧する方式が広く用いられてきた。図１４は、拡声通話機としてのインターホン親機（以下、「親機」と略す）Ｍと、相手側通話端末としてのドアホン子器Ｓとからなる、所謂ハンズフリーインターホンの従来例を示すブロック図である（特許文献１参照）。親機Ｍは、マイクロホン１、スピーカ２、２線−４線変換回路３０、マイクロホン１から出力される送話信号を増幅する第１の増幅器３１、相手側の通話端末から伝送系を経て到達する受話信号を増幅する第２の増幅器３２、並びに音声スイッチＶＳ’で構成される。また、図示は省略するが、ドアホン子器Ｓはマイクロホン、スピーカ、２線−４線変換回路等で構成される。

また音声スイッチＶＳ’は、マイクロホン１から第１の増幅器３１を経て２線−４線変換回路３０へ至る送話側信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段３３と、第２の増幅器３２からスピーカ２へ至る受話側信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段３４と、送話側および受話側の各損失挿入手段３３，３４における挿入損失量を制御する挿入損失量制御手段３５とを具備する。この挿入損失量制御手段３５は、例えば送話信号および受話信号のパワーを推定し、これらの推定値の大小関係を比較して瞬時パワーの小さい側の損失挿入手段３３，３４に対して所定の損失を挿入することによって送話状態と受話状態を切り換えるという処理を行っている。
特開２０００−３０７７４５号公報

しかしながら上記従来例においては、遠端（ドアホン子器Ｓ）側の周囲騒音レベルと近端（親機Ｍ）側の周囲騒音レベルとの差が大きい場合、例えば屋外に設置されたドアホン子器Ｓのマイクロホンに風切り音や自動車騒音などの大きな騒音が入力された場合、送話信号及び受話信号を監視して通話状態を推定する挿入損失量制御手段３５では、例えば遠端側の周囲騒音レベルが大きい状況においては常に受話状態と判定し、近端側の周囲騒音レベルが大きい状況においては常に送話状態と判定してしまい、実際の通話状態に関係なく、受話状態又は送話状態の何れか一方に通話状態を固定してしまう現象（所謂音声スイッチの片倒れ）が生じてしまう。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、音声スイッチの片倒れを抑制して快適な拡声通話を可能とした拡声通話機を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、マイクロホンおよびスピーカと、マイクロホンから出力される送話信号を増幅する第１の増幅器と、相手側の通話端末から伝送系を経て到達する受話信号を増幅する第２の増幅器と、送話信号を伝送系へ送り出し且つ受話信号を減衰させる送話状態と受話信号をスピーカへ送り出し且つ送話信号を減衰させる受話状態とを切り換える音声スイッチとを備え、音声スイッチは、マイクロホンから第１の増幅器へ至る送話側信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、第２の増幅器からスピーカへ至る受話側信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側および受話側の各損失挿入手段における挿入損失量を制御する挿入損失量制御手段とを具備し、挿入損失量制御手段は、送話信号の瞬時パワーを推定する送話側瞬時パワー推定部と、送話信号の背景騒音パワーを推定する送話側背景騒音パワー推定部と、送話側の瞬時パワー推定値並びに背景騒音パワー推定値から送話信号の音声区間を検出する第１の音声区間検出部と、受話信号の瞬時パワーを推定する受話側瞬時パワー推定部と、受話信号の背景騒音パワーを推定する受話側背景騒音パワー推定部と、受話側の瞬時パワー推定値並びに背景騒音パワー推定値から受話信号の音声区間を検出する第２の音声区間検出部とを具備し、送話側および受話側の瞬時パワー推定値の比較結果と第１および第２の音声区間検出部の検出結果とを参照して通話状態を判定するとともに、通話状態の判定結果に応じて受話側の挿入損失量を相対的に大きくした送話モード、又は送話側の挿入損失量を相対的に大きくした受話モードの少なくとも何れか一方に切り換えてなる拡声通話機において、送話側背景騒音パワー推定値が所定の閾値を超えたら第１の増幅器の利得を減少させる第１の利得制御部、若しくは受話側背景騒音パワー推定値が所定の閾値を超えたら第２の増幅器の利得を減少させる第２の利得制御部の少なくとも何れか一方を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、遠端側（又は近端側）の周囲騒音レベルが大きい場合に受話側（又は送話側）の瞬時パワー推定値も大きくなってしまうことにより挿入損失量制御手段が通話状態を受話状態（又は送話状態）と誤判定して音声スイッチが受話側（又は送話側）へ片倒れすることがあるが、このような場合に受話側（又は送話側）背景騒音パワー推定値が所定の閾値を超えていれば受話信号（又は送話信号）を増幅する第２（又は第１）の増幅器の利得を減少させることで受話側（又は送話側）の瞬時パワー推定値も減少するから、挿入損失量制御手段が通話状態を受話状態（又は送話状態）と誤判定することを防いで音声スイッチの片倒れを抑制することができる。

請求項２の発明は、上記目的を達成するために、マイクロホンおよびスピーカと、マイクロホンから出力される送話信号を増幅する第１の増幅器と、相手側の通話端末から伝送系を経て到達する受話信号を増幅する第２の増幅器と、送話信号を伝送系へ送り出し且つ受話信号を減衰させる送話状態と受話信号をスピーカへ送り出し且つ送話信号を減衰させる受話状態とを切り換える音声スイッチとを備え、音声スイッチは、マイクロホンから第１の増幅器へ至る送話側信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、第２の増幅器からスピーカへ至る受話側信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側および受話側の各損失挿入手段における挿入損失量を制御する挿入損失量制御手段とを具備し、挿入損失量制御手段は、送話信号の瞬時パワーを推定する送話側瞬時パワー推定部と、送話信号の背景騒音パワーを推定する送話側背景騒音パワー推定部と、送話側の瞬時パワー推定値並びに背景騒音パワー推定値から送話信号の音声区間を検出する第１の音声区間検出部と、受話信号の瞬時パワーを推定する受話側瞬時パワー推定部と、受話信号の背景騒音パワーを推定する受話側背景騒音パワー推定部と、受話側の瞬時パワー推定値並びに背景騒音パワー推定値から受話信号の音声区間を検出する第２の音声区間検出部とを具備し、送話側および受話側の瞬時パワー推定値の比較結果と第１および第２の音声区間検出部の検出結果とを参照して通話状態を判定するとともに、通話状態の判定結果に応じて受話側の挿入損失量を相対的に大きくした送話モード、又は送話側の挿入損失量を相対的に大きくした受話モードの少なくとも何れか一方に切り換えてなる拡声通話機において、第１の音声区間検出部に参照信号として入力する送話信号を減衰させる第１の減衰器並びに送話側背景騒音パワー推定値が所定の閾値を超えたら第１の減衰器の減衰量を増大させる第１の減衰量制御部、若しくは第２の音声区間検出部に参照信号として入力する受話信号を減衰させる第２の減衰器並びに受話側背景騒音パワー推定値が所定の閾値を超えたら第２の減衰器の減衰量を増大させる第２の減衰量制御部の少なくとも何れか一方を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、遠端側（又は近端側）の周囲騒音レベルが大きい場合に受話側（又は送話側）の瞬時パワー推定値も大きくなってしまうことにより挿入損失量制御手段が通話状態を受話状態（又は送話状態）と誤判定して音声スイッチが受話側（又は送話側）へ片倒れすることがあるが、このような場合に受話側（又は送話側）背景騒音パワー推定値が所定の閾値を超えていれば受話信号（又は送話信号）を減衰させる第２（又は第１）の減衰器の減衰量を増大させることで受話側（又は送話側）の瞬時パワー推定値も減少するから、挿入損失量制御手段が通話状態を受話状態（又は送話状態）と誤判定することを防いで音声スイッチの片倒れを抑制することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、第１および第２の利得制御部又は第１および第２の減衰量制御部は、所定時間毎に得られる送話側若しくは受話側の背景騒音パワー推定値に基づいて第１および第２の増幅器の利得若しくは第１および第２の減衰器の減衰量を音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新することを特徴とする。

この発明によれば、第１および第２の増幅器の利得若しくは第１および第２の減衰器の減衰量を音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新するため、本来は減衰されるべきでない音声が減衰されるのを防ぐことができる。

請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、第１および第２の利得制御部又は第１および第２の減衰量制御部は、所定時間毎の送話側若しくは受話側の背景騒音パワー推定値の平均値に基づいて第１および第２の増幅器の利得若しくは第１および第２の減衰器の減衰量を音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１又は２の発明において、第１の利得制御部および第１の減衰量制御部は、送話側背景騒音パワー推定値が所定の第１の閾値以下であるときに第１の増幅器の利得および第１の減衰器の減衰量を一定値とし、送話側背景騒音パワー推定値が第１の閾値を超えるときに第１の増幅器の出力および第１の減衰器の出力のパワーが略一定となるように第１の増幅器の利得および第１の減衰器の減衰量を調整するとともに、第１の音声区間検出部の検出結果が所定時間以上継続して非音声であった場合に第１の閾値を減少させてなり、第２の利得制御部および第２の減衰量制御部は、受話側背景騒音パワー推定値が所定の第２の閾値以下であるときに第２の増幅器の利得および第２の減衰器の減衰量を一定値とし、受話側背景騒音パワー推定値が第２の閾値を超えるときに第２の増幅器の出力および第２の減衰器の出力のパワーが略一定となるように第２の増幅器の利得および第２の減衰器の減衰量を調整するとともに、第２の音声区間検出部の検出結果が所定時間以上継続して非音声であった場合に第２の閾値を減少させてなることを特徴とする。

この発明によれば、第１の音声区間検出部や第２の音声区間検出部の検出結果が所定時間以上継続して非音声であった場合に送話信号や受話信号には背景騒音のみが含まれていると考えられるため、このような状況では第１の閾値や第２の閾値を減少させることにより第１又は第２の増幅器で増幅される背景騒音パワーの増大を抑えることにより音声スイッチの片倒れをより確実に抑制することができる。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、第１および第２の利得制御部並びに第１および第２の減衰量制御部は、第１又は第２の閾値を初期値から減少させた状態にあるときに第１又は第２の音声区間検出部で音声区間が検出されれば第１又は第２の閾値を初期値に戻すことを特徴とする。

この発明によれば、音声区間が検出された後も第１又は第２の閾値を減少させたままであると音声が十分に増幅されずに聞き取り難くなることがあるため、音声区間が検出されたら第１又は第２の閾値を初期値に戻し、音声を十分に増幅して聞き取り難くなるのを防ぐことができる。

請求項７の発明は、請求項６の発明において、第１および第２の利得制御部並びに第１および第２の減衰量制御部は、第１又は第２の音声区間検出部の検出結果が非音声である状態の継続時間が所定の閾値を超える度に第１および第２の閾値を段階的に減少させることを特徴とする。

この発明によれば、非音声区間の継続時間が長くなるにつれて第１および第２の閾値を段階的に減少させるため、第１又は第２の増幅器で増幅される背景騒音パワーの増大をさらに抑えて音声スイッチの片倒れを一層確実に抑制することができる。

請求項８の発明は、請求項３〜７の何れかの発明において、挿入損失量制御手段は、通話状態が送話状態か受話状態かを判定するとともに通話状態に応じて送話側および受話側の各損失挿入手段における挿入損失量を制御してなり、挿入損失量制御手段の判定結果が所定時間以上継続して送話状態であるときにのみ、第１の利得制御部又は第１の減衰量制御部を動作させ、挿入損失量制御手段の判定結果が所定時間以上継続して受話状態であるときにのみ、第２の利得制御部又は第２の減衰量制御部を動作させることを特徴とする。

この発明によれば、挿入損失量制御手段の判定結果が所定時間以上継続して送話又は受話の何れかの通話状態に固定されている場合、その固定されている側（送話側又は受話側）の周囲騒音レベルが相対的に大きくなっていると考えられるから、判定結果が所定時間以上継続したときにだけ各部を動作させて効率的に片倒れの抑制並びに音声の減衰防止がが行える。

本発明によれば、遠端側（又は近端側）の周囲騒音レベルが大きい場合に受話側（又は送話側）の瞬時パワー推定値も大きくなってしまうことにより挿入損失量制御手段が通話状態を受話状態（又は送話状態）と誤判定して音声スイッチが受話側（又は送話側）へ片倒れすることがあるが、このような場合に受話側（又は送話側）背景騒音パワー推定値が所定の閾値を超えていれば受話信号（又は送話信号）を増幅する第２（又は第１）の増幅器の利得を減少させることで受話側（又は送話側）の瞬時パワー推定値も減少するから、挿入損失量制御手段が通話状態を受話状態（又は送話状態）と誤判定することを防いで音声スイッチの片倒れを抑制することができるという効果がある。

（実施形態１）
本実施形態の拡声通話機は、図１に示すようにマイクロホン１、スピーカ２、第１の増幅器５、第２の増幅器６、並びに音声スイッチＶＳを備える点で従来の拡声通話機（インターホン親機Ｍ）と共通する。

本実施形態における音声スイッチＶＳは、送話信号を回線へ伝送するための送話側信号経路に挿入される送話側損失挿入部３と、受話信号をスピーカ２へ伝送するための受話側信号経路に挿入される受話側損失挿入部４と、通話状態に応じて送話側損失挿入部３並びに受話側損失挿入部４の挿入損失量を制御する挿入損失量制御部１０とを備える。また、挿入損失量制御部１０は、送話信号の音声区間を検出する第１の音声区間検出部１１と、受話信号の音声区間を検出する第２の音声区間検出部１２とを具備する。第１の音声区間検出部１１は、送話側損失挿入部３へ入力する送話信号（点Ｂの信号）の瞬時パワーを推定する送話側瞬時パワー推定部（図示せず）と、送話信号の背景騒音パワーを推定する送話側背景騒音パワー推定部（図示せず）と、送話側の瞬時パワー推定値Ｐs(T)と背景騒音パワー推定値Ｐn(T)の比（＝Ｐs(T)／Ｐn(T)）を所定の閾値δと比較し、前記比が閾値δ以上のときに音声区間と判定する判定部（図示せず）とで構成される。同様に第２の音声区間検出部１２は、受話側損失挿入部４へ入力する受話信号（点Ｃの信号）の瞬時パワーを推定する受話側瞬時パワー推定部（図示せず）と、受話信号の背景騒音パワーを推定する受話側背景騒音パワー推定部（図示せず）と、受話側の瞬時パワー推定値Ｐs(R)と背景騒音パワー推定値Ｐn(R)の比（＝Ｐs(R)／Ｐn(R)）を所定の閾値δと比較し、前記比が閾値δ以上のときに音声区間と判定する判定部（図示せず）とで構成される。そして、第１および第２の音声区間検出部１１，１２は音声区間を検出したときに各々送話側および受話側の音声区間検出信号ＳＤＦ（Ｔ），ＳＤＦ（Ｒ）を「１」とし、音声区間を検出しないとき（非音声区間のとき）に音声区間検出信号ＳＤＦ（Ｔ），ＳＤＦ（Ｒ）を「０」とする。なお、送話側並びに受話側の瞬時パワー推定部は、立ち上がりが急峻で立ち下がりが緩やかな特性を有するフィルタ等で構成され、送話側並びに受話側の背景騒音パワー推定部は、立ち上がりが緩やかで立ち下がりが急峻な特性を有するフィルタ等で構成される。

さらに挿入損失量制御部１０は、送話側損失挿入部３への入力点Ｂから送話側損失挿入部３並びに回線側での回り込みを経て受話側損失挿入部４への入力点Ｃへ帰還する系の利得に応じて決定される値を係数にもつ回線帰還利得乗算部１３と、受話側損失挿入部４への入力点Ｃから受話側損失挿入部４並びに音響側（マイクロホン１およびスピーカ２）での回り込みを経て送話側損失挿入部３への入力点Ｂへ到る経路の利得に応じて決定される値を係数にもつ音響結合利得乗算部１４と、第２の音声区間検出部１２から出力される受話側瞬時パワー推定値Ｐs(R)を音響結合利得乗算部１４へ入力して得られる出力信号Ｐ２と第１の音声区間検出部１１から出力される送話側瞬時パワー推定値Ｐs(T)との大小関係を比較する第１の比較器１５と、送話側瞬時パワー推定値Ｐs(T)を回線帰還利得乗算部１３へ入力して得られる出力信号Ｐ１と受話側瞬時パワー推定値Ｐs(R)との大小関係を比較する第２の比較器１６と、第１の比較器１５及び第２の比較器１６の出力信号Ｃ１，Ｃ２と第１の音声区間検出部１１及び第２の音声区間検出部１２の出力信号Ｃ３（＝ＳＤＦ（Ｔ）），Ｃ４（＝ＳＤＦ（Ｒ））に基づいて通話状態を判定し、送話側損失挿入部３及び受話側損失挿入部４の損入損失量を制御する挿入損失量分配処理部１７とを具備する。ここで、第１の比較器１５の出力信号Ｃ１は、Ｐs(T)＜Ｐ２の場合に「０」となり、Ｐs(T)≧Ｐ２の場合に「１」となる。また、第２の比較器１６の出力信号Ｃ２は、Ｐs(R)≧Ｐ１の場合に「０」となり、Ｐs(R)＜Ｐ１の場合に「１」となる。

而して、挿入損失量分配処理部１７では上記４つの２値信号Ｃ１〜Ｃ４を参照して通話状態を判定し、送話側損失挿入部３及び受話側損失挿入部４の挿入損失量を決定する。ここで、Ｃ１＝Ｃ２＝１且つＣ３＝１の場合は送話モード、Ｃ１＝Ｃ２＝０且つＣ４＝１の場合は受話モード、Ｃ１≠Ｃ２且つＣ３及びＣ４が共に０ではない場合は高速アイドルモード、その他の状態では緩速アイドルモードと判定し、判定結果が送話モードのときには送話側損失挿入部３の挿入損失量を最小値、受話側損失挿入部４の挿入損失量を最大値に設定し、判定結果が受話モードのときには送話側損失挿入部３の挿入損失量を最大値、受話側損失挿入部４の挿入損失量を最小値に設定し、判定結果が高速アイドルモードのときには短い遷移時間で送話損失挿入部３並びに受話損失挿入部４の挿入損失量を互いに等しくするとともに、判定結果が緩速アイドルモードのときには長い遷移時間で送話損失挿入部３並びに受話損失挿入部４の挿入損失量を互いに等しくする。なお、上述した音声スイッチＶＳの構成および動作は特許文献１に開示されたものと共通であるので詳しい説明は省略する。

次に本実施形態の要旨について説明する。本実施形態は、相手側の通話端末から伝送系を経て到達する受話信号を増幅する第２の増幅器６の利得Ｇ２が可変であって、受話側の背景騒音パワー推定値Ｐn(R)が所定の閾値Ｘｃを超えたら第２の増幅器６の利得Ｇ２を減少させる利得制御部２０を備えた点に特徴がある。

利得制御部２０は、図２に示すように受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)が閾値Ｘｃ以下のときには第２の増幅器６の利得Ｇ２を初期値Ｇ２₀に設定し、閾値Ｘｃを超えたら初期値Ｇ２₀よりも小さい値Ｇ２₁に利得Ｇ２を減少させ、受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)が閾値ＸｃよりさらにΔＸ以上増大したらＧ２₁よりもさらに小さい値Ｇ２₂に利得Ｇ２を減少させる。

而して、遠端側の周囲騒音レベルが大きい場合に受話側瞬時パワー推定値Ｐs(R)も大きくなってしまうことにより、挿入損失量分配処理部１７が通話状態を受話状態と誤判定して音声スイッチＶｓが受話側へ片倒れすることがあるが、遠端側の周囲騒音レベルが大きくなって受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)が閾値Ｘｃを超えていれば、利得制御部２０により受話信号を増幅する第２の増幅器６の利得Ｇ２を初期値Ｇ２₀からＧ２₁さらにＧ２₂へと減少させるため、受話側瞬時パワー推定値Ps(R)も減少するから挿入損失量分配処理部１７が通話状態を受話状態と誤判定することを防いで音声スイッチＶＳの片倒れを抑制することができる。

なお、本実施形態では受話側に利得制御部２０を設けたが、第１の増幅器５の利得Ｇ１を可変とし、送話側の背景騒音パワー推定値Ｐn(T)が所定の閾値を超えたら第１の増幅器５の利得Ｇ１を減少させる利得制御部を設ければ、受話側と同様に挿入損失量分配処理部１７における通話状態の誤判定を防いで音声スイッチＶＳの片倒れを抑制することが可能であり、送話側又は受話側の何れか一方だけでなく双方に利得制御部を設けても構わない。

（実施形態２）
図３に本実施形態の一部省略したブロック図を示す。但し、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる構成についてのみ説明する。

本実施形態は、第２の音声区間検出部１２に入力する受話信号を減衰させる減衰器２１と、受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R）が所定の閾値Ｘｃを超えたら減衰器２１の減衰量Ｌｒを増大させる減衰量制御部２２とを備えた点に特徴がある。

減衰量制御部２２は、図４に示すように受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)が閾値Ｘｃ以下のときには減衰器２１の減衰量Ｌｒを初期値Ｌｒ₀（＝０ｄＢ）に設定し、閾値Ｘｃを超えたら初期値Ｌｒ₀よりも大きい値Ｌｒ₁に減衰量Ｌｒを増大させ、受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)が閾値ＸｃよりさらにΔＸ以上増大したらＬｒ₁よりもさらに大きい値Ｌｒ₂に減衰量Ｌｒを増大させる。

而して、遠端側の周囲騒音レベルが大きい場合に受話側瞬時パワー推定値Ｐs(R)も大きくなってしまうことにより、挿入損失量分配処理部１７が通話状態を受話状態と誤判定して音声スイッチＶｓが受話側へ片倒れすることがあるが、遠端側の周囲騒音レベルが大きくなって受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)が閾値Ｘｃを超えていれば、減衰量制御部２２により受話信号を減衰する減衰器２１の減衰量Ｌｒを初期値Ｌｒ₀からＬｒ₁さらにＬｒ₂へと増大させるため、受話側瞬時パワー推定値Ｐs(R)も減少するから挿入損失量分配処理部１７が通話状態を受話状態と誤判定することを防いで音声スイッチＶＳの片倒れを抑制することができる。

なお、本実施形態では受話側に減衰器２１並びに減衰量制御部２２を設けたが、第１の音声区間検出部１１に入力する送話信号を減衰させる減衰器と、送話側背景騒音パワー推定値Ｐn(T）が所定の閾値Ｘｃを超えたら減衰器の減衰量を増大させる減衰量制御部とを設ければ、受話側と同様に挿入損失量分配処理部１７における通話状態の誤判定を防いで音声スイッチＶＳの片倒れを抑制することが可能であり、送話側又は受話側の何れか一方だけでなく双方に減衰器並びに減衰量制御部を設けても構わない。

（実施形態３）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して適宜図示並びに説明を省略し、本実施形態の特徴となる利得制御部２０についてのみ説明する。

本実施形態における音声スイッチＶＳを構成する各部は、ＤＳＰあるいはＣＰＵなどの汎用のハードウェア（プロセッサ）と専用のソフトウェアを組み合わせて実現されるものである。そして、本実施形態における利得制御部２０は、図５に示すように受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)を第２の増幅器６で増幅される前の値に換算するために第２の増幅器６の利得Ｇ２(n)の逆数を乗算する乗算器２０ａと、乗算器２０ａから出力される受話側背景騒音パワー推定値の換算値Ｐn(R)’を閾値Ｘｃと比較して第２の増幅器６の利得Ｇ２(n+1)を決定する利得決定部２０ｂと、乗算器２０ａへの受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)の入力を入／切するスイッチ部２０ｃと、スイッチ部２０ｃのオン／オフを制御するタイマ部２０ｄとを具備する。タイマ部２０ｄは所定時間（音韻の継続時間よりも十分に長い時間）毎にスイッチ部２０ｃをオンして乗算器２０ａへ受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)を入力させる。

而して、受話信号に音声が含まれているにもかかわらず第２の増幅器６の利得Ｇ２(n)を減少すると音声が減衰されてしまうが、本実施形態では、利得制御部２０が所定時間毎に得られる受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)に基づいて第２の増幅器６の利得Ｇ２(n)を音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新するため、本来は減衰されるべきでない音声が減衰されるのを防ぐことができる。

なお、送話側の背景騒音パワー推定値Ｐn(T)に基づいて第１の増幅器５の利得Ｇ１を制御する利得制御部を設け、この利得制御部が所定時間毎に得られる送話側背景騒音パワー推定値Ｐn(T)に基づいて第１の増幅器５の利得Ｇ１(n)を音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新する構成とすれば、送話信号に含まれる音声が減衰されるのを防ぐことができる。また、実施形態２における減衰量制御部２２が所定時間毎に得られる受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)に基づいて減衰器２１の減衰量Ｌｒを音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新する構成や、減衰量制御部が所定時間毎に得られる送話側背景騒音パワー推定値Ｐn(T)に基づいて減衰器の減衰量を音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新する構成としても構わない。

（実施形態４）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して適宜図示並びに説明を省略し、本実施形態の特徴となる利得制御部２０についてのみ説明する。

本実施形態における音声スイッチＶＳを構成する各部は、実施形態３と同様にＤＳＰあるいはＣＰＵなどの汎用のハードウェア（プロセッサ）と専用のソフトウェアを組み合わせて実現されるものである。そして、本実施形態における利得制御部２０は、図６に示すように所定の時間フレーム（＝サンプリング数）における受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)の平均値Ｐn(R)’を算出する平均値算出部２０ｅと、受話側背景騒音パワー推定値の平均値Ｐn(R)’を第２の増幅器６で増幅される前の値に換算するために第２の増幅器６の利得Ｇ２(n)の逆数を乗算する乗算器２０ｆと、乗算器２０ｆから出力される受話側背景騒音パワー推定値の平均値の換算値Ｐn(R)”を閾値Ｘｃと比較して第２の増幅器６の利得Ｇ２(n+1)を決定する利得決定部２０ｇとを具備する。

而して、本実施形態においても利得制御部２０が所定時間毎の受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)の平均値Ｐn(R)’に基づいて第２の増幅器６の利得Ｇ２(n)を音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新するため、本来は減衰されるべきでない音声が減衰されてるのを防ぐことができる。

なお、送話側の背景騒音パワー推定値Ｐn(T)に基づいて第１の増幅器５の利得Ｇ１を制御する利得制御部を設け、この利得制御部が所定の時間フレーム毎の送話側の背景騒音パワー推定値の平均値に基づいて第１の増幅器５の利得Ｇ１(n)を音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新する構成とすれば、送話信号に含まれる音声が減衰されるのを防ぐことができる。また、実施形態２における減衰量制御部２２が所定の時間フレーム毎の受話側の背景騒音パワー推定値の平均値に基づいて減衰器２１の減衰量Ｌｒを音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新する構成や、減衰量制御部が所定の時間フレーム毎の送話側の背景騒音パワー推定値の平均値に基づいて減衰器の減衰量を音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新する構成としても構わない。

（実施形態５）
図７に本実施形態の一部省略したブロック図、図８に利得制御部２０のブロック図をそれぞれ示す。但し、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる利得制御部２０の構成についてのみ説明する。

利得制御部２０は、図８に示すように所定の時間フレーム（＝サンプリング数）における受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)の平均値Ｐn(R)’を算出する平均値算出部２０ｅと、受話側背景騒音パワー推定値の平均値Ｐn(R)’を第２の増幅器６で増幅される前の値に換算するために第２の増幅器６の利得Ｇ２(n)の逆数を乗算する乗算器２０ｆと、乗算器２０ｆから出力される受話側背景騒音パワー推定値の平均値の換算値Ｐn(R)”を閾値Ｘｃと比較して第２の増幅器６の利得Ｇ２(n+1)を決定する利得決定部２０ｇと、第２の音声区間検出部１２から出力される音声区間検出信号ＳＤＦ（Ｒ）を監視して非音声区間の継続時間を計測するカウンタ部２０ｈと、カウンタ部２０ｈで計測する非音声区間の継続時間が所定時間以上となったときに利得決定部２０ｇにおける閾値Ｘｃを減少させる閾値調整部２０ｉとを具備する。

カウンタ部２０ｈは所定の時間フレーム毎に第２の音声区間検出部１２から出力される音声区間検出信号ＳＤＦ（Ｒ）が非音声（ＳＤＦ（Ｒ）＝０）の場合にカウント値をインクリメントし、音声区間検出信号ＳＤＦ（Ｒ）が音声（ＳＤＦ（Ｒ）＝１）の場合にカウント値をリセットするとともに、カウント値が所定時間に対応する値に達したら閾値調整部２０ｉにカウントアップ信号を出力する。また閾値調整部２０ｉは、カウントアップ信号が入力されると利得決定部２０ｇに対して閾値Ｘｃをそれよりも小さい閾値Ｘｃ’に変更するように指示を与える。そして利得決定部２０ｇは、閾値調整部２０ｉから指示を受け取ると閾値（初期値）Ｘｃを閾値Ｘｃ’（＜Ｘｃ）に変更し、図９に示すように受話側背景騒音パワー推定値Ｐn(R)が閾値Ｘｃ’を超えたら第２の増幅器６の利得Ｇ２(n)を減少させる。

而して、第２の音声区間検出部１２の検出結果が所定時間以上継続して非音声であった場合、受話信号には背景騒音のみが含まれていると考えられるため、このような状況では閾値Ｘｃを閾値Ｘｃ’に減少させることにより第２の増幅器６で増幅される背景騒音パワーの増大を抑えて音声スイッチＶＳの片倒れをより確実に抑制することができる。

ところで、第２の音声区間検出部１２で音声区間が検出された後も減少させた閾値Ｘｃ’のままであると受話信号に含まれる音声が十分に増幅されずに聞き取り難くなることがある。したがって、図１０に示すように非音声の継続時間（音声区間検出信号ＳＤＦ（Ｒ）＝０となる時間）が所定時間Ｔｃになったら閾値をＸｃからＸｃ’に減少させるが、その後、第２の音声区間検出部１２で音声区間が検出されて音声区間検出信号ＳＤＦ（Ｒ）が１となったら、閾値調整部２０ｉからリセット信号を出力して利得決定部２０ｇにおける閾値をＸｃ’から初期値Ｘｃに戻し、受話信号に含まれる音声を十分に増幅して聞き取り難くなるのを防ぐことが望ましい。

また、図１１に示すように第２の音声区間検出部１２の検出結果が非音声である状態の継続時間が所定時間Ｔｃを超える度に閾値ＸｃをＸｃからＸｃ’、Ｘｃ”（＜Ｘｃ’）へと段階的に減少させるようにすれば、第２の増幅器６で増幅される背景騒音パワーの増大をさらに抑えて音声スイッチＶＳの片倒れを一層確実に抑制することができる。

なお、本実施形態では受話側に設けた利得制御部２０について説明したが、送話側に設けた利得制御部においても第１の音声区間検出部１１の検出結果が所定時間以上継続して非音声であった場合に利得決定部における閾値を減少させたり、第１の音声区間検出部１１で音声区間が検出されたら利得決定部における閾値を初期値に戻したり、あるいは第１の音声区間検出部１１の検出結果が非音声である状態の継続時間が所定時間Ｔｃを超える度に閾値を段階的に減少させるようにしても同様の効果を奏する。また、このような構成を実施形態２に適用し、送話側又は受話側の減衰量制御部が第１又は第２の音声区間検出部１２の検出結果が所定時間以上継続して非音声であった場合に減衰量を増大する際に送話側又は受話側瞬時パワー推定値Ｐs(R)と比較される閾値を減少させたり、第１又は第２の音声区間検出部１２で音声区間が検出されたら閾値を初期値に戻したり、あるいは第１又は第２の音声区間検出部１２の検出結果が非音声である状態の継続時間が所定時間を超える度に閾値を段階的に減少させるようにしてもよい。

（実施形態６）
図１２に本実施形態の一部省略したブロック図を示す。但し、本実施形態の基本構成は実施形態１並びに実施形態３と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる構成についてのみ説明する。

本実施形態は、挿入損失量分配処理部１７の判定結果が所定時間以上継続して受話状態であるときにのみ利得制御部２０を動作させる点に特徴があり、挿入損失量分配処理部１７は通話状態の判定を行う毎に図１３のフローチャートに示す処理を行っている。

すなわち、挿入損失量分配処理部１７は４つの出力信号Ｃ１〜Ｃ４を参照して通話状態を判定（ステップ１）した後、その判定結果が受話モードであればカウンタのカウント値をデクリメントし（ステップ２）、さらにカウント値が０か否かを判断する（ステップ３）。そして、カウント値が０であれば、カウント値を１に設定（ステップ４）した後に利得制御部２０の動作を開始させ（ステップ５）、カウント値が０でなければ何もせずに処理を終了する。一方、通話状態の判定結果が受話モード以外の場合にはカウント値を２以上の初期値に初期化（ステップ６）して処理を終了する。

而して、カウント値が初期値から０までデクリメントされるまでの所定時間以上継続して受話モードと判定された場合、受話側の周囲騒音レベルが相対的に大きくなっていると考えられるから、判定結果が所定時間以上継続したときにだけ利得制御部２０を動作させて効率的に片倒れの抑制が行える。

なお、本実施形態の構成を実施形態４又は５に適用しても同様の効果を奏する。

実施形態１を示すブロック図である。同上の動作説明図である。実施形態２を示すブロック図である。同上の動作説明図である。実施形態３における利得制御部を示すブロック図である。実施形態４における利得制御部を示すブロック図である。実施形態５を示すブロック図である。同上における利得制御部を示すブロック図である。同上の動作説明図である。同上の動作説明用のタイムチャートである。同上の動作説明用のタイムチャートである。実施形態６を示すブロック図である。同上の動作説明用のフローチャートである。従来例を示すブロック図である。

符号の説明

１マイクロホン
２スピーカ
３送話側損失挿入部
４受話側損失挿入部
６第２の増幅器
１０挿入損失量制御部
１２第２の音声区間検出部
２０利得制御部

Claims

マイクロホンおよびスピーカと、マイクロホンから出力される送話信号を増幅する第１の増幅器と、相手側の通話端末から伝送系を経て到達する受話信号を増幅する第２の増幅器と、送話信号を伝送系へ送り出し且つ受話信号を減衰させる送話状態と受話信号をスピーカへ送り出し且つ送話信号を減衰させる受話状態とを切り換える音声スイッチとを備え、音声スイッチは、マイクロホンから第１の増幅器へ至る送話側信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、第２の増幅器からスピーカへ至る受話側信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側および受話側の各損失挿入手段における挿入損失量を制御する挿入損失量制御手段とを具備し、挿入損失量制御手段は、送話信号の瞬時パワーを推定する送話側瞬時パワー推定部と、送話信号の背景騒音パワーを推定する送話側背景騒音パワー推定部と、送話側の瞬時パワー推定値並びに背景騒音パワー推定値から送話信号の音声区間を検出する第１の音声区間検出部と、受話信号の瞬時パワーを推定する受話側瞬時パワー推定部と、受話信号の背景騒音パワーを推定する受話側背景騒音パワー推定部と、受話側の瞬時パワー推定値並びに背景騒音パワー推定値から受話信号の音声区間を検出する第２の音声区間検出部とを具備し、送話側および受話側の瞬時パワー推定値の比較結果と第１および第２の音声区間検出部の検出結果とを参照して通話状態を判定するとともに、通話状態の判定結果に応じて受話側の挿入損失量を相対的に大きくした送話モード、又は送話側の挿入損失量を相対的に大きくした受話モードの少なくとも何れか一方に切り換えてなる拡声通話機において、送話側背景騒音パワー推定値が所定の閾値を超えたら第１の増幅器の利得を減少させる第１の利得制御部、若しくは受話側背景騒音パワー推定値が所定の閾値を超えたら第２の増幅器の利得を減少させる第２の利得制御部の少なくとも何れか一方を備えたことを特徴とする拡声通話機。
マイクロホンおよびスピーカと、マイクロホンから出力される送話信号を増幅する第１の増幅器と、相手側の通話端末から伝送系を経て到達する受話信号を増幅する第２の増幅器と、送話信号を伝送系へ送り出し且つ受話信号を減衰させる送話状態と受話信号をスピーカへ送り出し且つ送話信号を減衰させる受話状態とを切り換える音声スイッチとを備え、音声スイッチは、マイクロホンから第１の増幅器へ至る送話側信号経路に損失を挿入する送話側損失挿入手段と、第２の増幅器からスピーカへ至る受話側信号経路に損失を挿入する受話側損失挿入手段と、送話側および受話側の各損失挿入手段における挿入損失量を制御する挿入損失量制御手段とを具備し、挿入損失量制御手段は、送話信号の瞬時パワーを推定する送話側瞬時パワー推定部と、送話信号の背景騒音パワーを推定する送話側背景騒音パワー推定部と、送話側の瞬時パワー推定値並びに背景騒音パワー推定値から送話信号の音声区間を検出する第１の音声区間検出部と、受話信号の瞬時パワーを推定する受話側瞬時パワー推定部と、受話信号の背景騒音パワーを推定する受話側背景騒音パワー推定部と、受話側の瞬時パワー推定値並びに背景騒音パワー推定値から受話信号の音声区間を検出する第２の音声区間検出部とを具備し、送話側および受話側の瞬時パワー推定値の比較結果と第１および第２の音声区間検出部の検出結果とを参照して通話状態を判定するとともに、通話状態の判定結果に応じて受話側の挿入損失量を相対的に大きくした送話モード、又は送話側の挿入損失量を相対的に大きくした受話モードの少なくとも何れか一方に切り換えてなる拡声通話機において、第１の音声区間検出部に参照信号として入力する送話信号を減衰させる第１の減衰器並びに送話側背景騒音パワー推定値が所定の閾値を超えたら第１の減衰器の減衰量を増大させる第１の減衰量制御部、若しくは第２の音声区間検出部に参照信号として入力する受話信号を減衰させる第２の減衰器並びに受話側背景騒音パワー推定値が所定の閾値を超えたら第２の減衰器の減衰量を増大させる第２の減衰量制御部の少なくとも何れか一方を備えたことを特徴とする拡声通話機。
第１および第２の利得制御部又は第１および第２の減衰量制御部は、所定時間毎に得られる送話側若しくは受話側の背景騒音パワー推定値に基づいて第１および第２の増幅器の利得若しくは第１および第２の減衰器の減衰量を音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新することを特徴とする請求項１又は２記載の拡声通話機。
第１および第２の利得制御部又は第１および第２の減衰量制御部は、所定時間毎の送話側若しくは受話側の背景騒音パワー推定値の平均値に基づいて第１および第２の増幅器の利得若しくは第１および第２の減衰器の減衰量を音韻の継続時間よりも十分長い一定時間毎に更新することを特徴とする請求項１又は２記載の拡声通話機。
第１の利得制御部および第１の減衰量制御部は、送話側背景騒音パワー推定値が所定の第１の閾値以下であるときに第１の増幅器の利得および第１の減衰器の減衰量を一定値とし、送話側背景騒音パワー推定値が第１の閾値を超えるときに第１の増幅器の出力および第１の減衰器の出力のパワーが略一定となるように第１の増幅器の利得および第１の減衰器の減衰量を調整するとともに、第１の音声区間検出部の検出結果が所定時間以上継続して非音声であった場合に第１の閾値を減少させてなり、第２の利得制御部および第２の減衰量制御部は、受話側背景騒音パワー推定値が所定の第２の閾値以下であるときに第２の増幅器の利得および第２の減衰器の減衰量を一定値とし、受話側背景騒音パワー推定値が第２の閾値を超えるときに第２の増幅器の出力および第２の減衰器の出力のパワーが略一定となるように第２の増幅器の利得および第２の減衰器の減衰量を調整するとともに、第２の音声区間検出部の検出結果が所定時間以上継続して非音声であった場合に第２の閾値を減少させてなることを特徴とする請求項１又は２記載の拡声通話機。
第１および第２の利得制御部並びに第１および第２の減衰量制御部は、第１又は第２の閾値を初期値から減少させた状態にあるときに第１又は第２の音声区間検出部で音声区間が検出されれば第１又は第２の閾値を初期値に戻すことを特徴とする請求項５記載の拡声通話機。
第１および第２の利得制御部並びに第１および第２の減衰量制御部は、第１又は第２の音声区間検出部の検出結果が非音声である状態の継続時間が所定の閾値を超える度に第１および第２の閾値を段階的に減少させることを特徴とする請求項６記載の拡声通話機。
挿入損失量制御手段は、通話状態が送話状態か受話状態かを判定するとともに通話状態に応じて送話側および受話側の各損失挿入手段における挿入損失量を制御してなり、挿入損失量制御手段の判定結果が所定時間以上継続して送話状態であるときにのみ、第１の利得制御部又は第１の減衰量制御部を動作させ、挿入損失量制御手段の判定結果が所定時間以上継続して受話状態であるときにのみ、第２の利得制御部又は第２の減衰量制御部を動作させることを特徴とする請求項３〜７の何れかに記載の拡声通話機。