JP2014183389A - 信号レベル変更装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成若しくは処理で信号レベルを自動的に変更できる信号レベル変更装置を提供する。
【解決手段】 信号レベル変更装置は、送話信号を、ゲイン指示信号が指示するゲインで増幅する増幅手段と、送話信号の信号レベルが、変更不要な範囲外の過小レベル若しくは過大レベルの少なくとも一方であるかを判別し、送話信号の信号レベルが変更不要な範囲外の場合に、その範囲外の場合に適用するように予め定められているゲインを指示するゲイン指示信号を増幅手段に与えるゲイン決定手段とを有する。
信号レベルにターゲットレベルを設けず、範囲外か否かで予め定められているゲインを取り出すので、構成若しくは処理を簡易なものとできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は信号レベル変更装置及びプログラムに関し、例えば、スマートフォンに適用し得るものである。

現在、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）を利用したＩＰ電話が普及している。これを、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などのアプリケーションとして実現するものがあり、一般にソフトフォンと称されている。近年、スマートフォンと呼ばれる携帯型情報端末が普及し、ソフトフォンはスマートフォン上のアプリケーションとして実現される場合が主流となってきている。

ところが、スマートフォンは、ＰＣと同様に、音声通信に特化された機器ではなく、マイクロフォンも電話通信を考慮したものでなくてその感度などが機種毎にばらばらである。また、ユーザの電話時の姿勢や、スマートフォンの持ち方（スマートフォンの姿勢）や、ユーザの口とスマートフォンとの距離なども、ユーザによってまちまちである。そのため、通話時の送話信号レベルは、機種などによって大きなばらつきがあり、同一機種であってもユーザによって大きなばらつきがある。

ばらつきを抑えた送話信号レベルを達成しようとして、特許文献１に記載のような自動利得調整手法が用いられる場合がある。特許文献１に記載のような従来の自動利得調整手法は、ターゲットレベルが定まっており、信号レベルをそのターゲットレベルに合致させるように利得を自動調整するものである。

特開平９−３１１６９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような従来の技術は、比較的、処理が複雑である。そのため、ハードウェアで構成した場合には、構成を複雑、高価なものとし、ソフトウェアで構成した場合には、処理ステップ数が多くなって、スマートフォンなどの電話端末のバッテリ消費を大きくしてしまう。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、より簡易に信号レベルを自動的に変更できる信号レベル変更装置及びプログラムを提供しようとしたものである。

第１の本発明の信号レベル変更装置は、（１）入力信号を、ゲイン指示信号が指示するゲインで増幅する増幅手段と、（２）上記入力信号の信号レベルが、変更不要な範囲外の過小レベル若しくは過大レベルの少なくとも一方であるかを判別し、上記入力信号の信号レベルが変更不要な範囲外の場合に、その範囲外の場合に適用するように予め定められているゲインを指示するゲイン指示信号を上記増幅手段に与えるゲイン決定手段とを有することを特徴とする。

第２の本発明の信号レベル変更プログラムは、コンピュータを、（１）入力信号を、ゲイン指示信号が指示するゲインで増幅する増幅手段と、（２）上記入力信号の信号レベルが、変更不要な範囲外の過小レベル若しくは過大レベルの少なくとも一方であるかを判別し、上記入力信号の信号レベルが変更不要な範囲外の場合に、その範囲外の場合に適用するように予め定められているゲインを指示するゲイン指示信号を上記増幅手段に与えるゲイン決定手段として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、より簡易に信号レベルを自動的に変更できる信号レベル変更装置及びプログラムを提供できる。

第１の実施形態の信号レベル変更装置の機能的構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の有音期間データ蓄積部に蓄積される送話信号の部分の説明図である。 第１の実施形態の信号レベル指標割合算出部が適用する閾値などの説明図である。 第２の実施形態の信号レベル変更装置の機能的構成を示すブロック図である。 第３の実施形態の信号レベル変更装置における過小割合及び過大割合とゲインとの関係を示す説明図である。

（Ａ）各実施形態に共通する技術思想
以下に詳述する第１〜第３の実施形態やそれらに対する変形実施形態は、以下のような観点で、技術思想が共通している。

音声信号の信号レベルのような時々刻々変化する信号レベルをターゲットレベルに合致するように調整する場合には、上述したように、調整構成が複雑、高価になったり、処理ステップ数が多大になったりする。

そこで、本発明の各実施形態では、ターゲットレベルを設定せずに、信号レベルとして妥当な範囲を定め、その妥当な範囲を超えた信号レベルを妥当な範囲内に収まるように変更する。例えば、電話通信の場合、送話信号が大き過ぎると声が割れ聞き取り難くなるが、大き過ぎない限り、会話を良好に行うことができる。また、送話信号が小さ過ぎると、聴取者が相手の話の内容を聞き取れないが、小さくてもある程度の信号レベルがあれば、会話を良好に行うことができる。

すなわち、ターゲットレベルを設定しないで行う信号レベルの変更でも（ターゲットレベルを設定していないため「調整」ではなく「変更」を用いている）、電話通信の機能を損なうことがない。むしろ、ピンポイントではなく、妥当な範囲内に収めるように信号レベルを変更するので、変更構成を簡単、安価なものにできたり、処理ステップ数を少なくできたりする。

（Ｂ）第１の実施形態
次に、本発明による信号レベル変更装置及びプログラムの第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

第１の実施形態の信号レベル変更装置は、電話端末（ソフトフォンを含む）に搭載されたものであり、マイクロフォンが捕捉して得た送話信号の信号レベル（音量レベル）を変更するものである。

（Ｂ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態の信号レベル変更装置の機能的構成を示すブロック図である。

第１の実施形態の信号レベル変更装置は、専用のＩＣチップなど、ハードウェア的に構成することもでき、また、ＣＰＵと、ＣＰＵが実行するプログラムのようにソフトウェア的に構築することもできるが、機能的には、図１で表すことができる。ソフトウェア的に構成した場合の例としては、スマートフォンに搭載されるアプリケーションで実現する例を挙げることができる。

図１において、第１の実施形態の信号レベル変更装置１は、変更用増幅回路２と、ゲイン決定回路３とを有する。

変更用増幅回路２には、マイクロフォンが捕捉した後、図示しないアナログ／デジタル変換部がデジタル信号に変換して得た送話信号（デジタル信号）ｓ（ｎ）が与えられる。変更用増幅回路２は、ゲイン決定回路３からゲイン指示信号によって指示されたゲインＧで送話信号ｓ（ｎ）を増幅し、増幅後の送話信号ｓｖ（ｎ）を次段回路に出力するものである。

なお、変更用増幅回路２は増幅を常時行うものであっても良く、後述する有音／無音判定部１０が有音と判定した期間の送話信号ｓ（ｎ）を増幅し、無音と判定した期間の送話信号ｓ（ｎ）を通過するようにしても良い。後者の場合であれば、変更用増幅回路２の前段に遅延回路を設けてタイミングを調整することを要する。また、後者の場合であれば、変更用増幅回路２におけるゲインＧの切替えを無音期間で実行するようにしても良い。

ゲイン決定回路３にも送話信号ｓ（ｎ）が与えられる。ゲイン決定回路３は、送話信号ｓ（ｎ）の信号レベルが、所定範囲内に収まっているか、所定範囲外の大き過ぎるレベル（以下、過大レベルと呼ぶことがある）か、所定範囲外の小さ過ぎるレベル（以下、過小レベルと呼ぶことがある）かの３区分のいずれであるかを判別し、判別した区分に対応するゲインを指示するゲイン指示信号Ｇを変更用増幅回路２に与えるものである。例えば、所定範囲内に収まっている場合のゲインとして０ｄＢを指示し、過大レベルの場合のゲインとして−３ｄＢを指示し、過小レベルの場合のゲインとして３ｄＢを指示する。

ゲイン決定回路３は、有音／無音判定部１０、有音期間データ蓄積部１１、信号レベル指標割合算出部１２及びゲイン指示部１３を有する。

有音／無音判定部１０は、送話信号ｓ（ｎ）の一定時間（例えば２０ｍｓ）のサンプル数（以下、フレームと呼ぶこともある）ごとに、そのフレームが有音期間のフレームか無音期間のフレームかを判定し、判定結果Ｖ（１：有音、０：無音）を有音期間データ蓄積部１１に与えるものである。有音／無音判定には公知の判定手法を適用することができ、例えば、フレ−ムパワを閾値と比較する手法を適用可能である。

有音期間データ蓄積部１１は、有音信号における送話信号ｓ（ｎ）のサンプル値（データ）を蓄積するものであり、例えば、ＦＩＦＯメモリによって実現される。有音期間データ蓄積部１１は、少なくとも所定時間（例えば２秒）のサンプル数（以下、母集団サンプル数と呼ぶ；例えば１６，０００サンプル）に相当する数の有音期間の送信信号ｓ（ｎ）のデータを蓄積するものである。１つの有音期間におけるサンプル数が母集団サンプル数に満たない場合には、複数の有音期間のデータによって母集団サンプル数を満たすようにする。母集団サンプル数を規定する所定時間は、短いと信号レベルの測定精度が低下し、長いとゲイン変更を開始する時点が遅れるので、この両者のバランスを考慮して予め定めておくものである。

信号レベル指標割合算出部１２は、有音期間データ蓄積部１１に蓄積された母集団サンプル数に基づき、送話信号ｓ（ｎ）の信号レベル（音量レベル）を反映した２つの割合（以下、過小割合、過大割合と呼ぶ）ＲＳ、ＲＬを算出し、ゲイン指示部１３に与えるものである。

過小割合は、送話信号ｓ（ｎ）の信号レベルが過小レベルか否かの判別に利用される指標であり、過大割合は、送話信号ｓ（ｎ）の信号レベルが過大レベルか否かの判別に利用される指標である。過小割合及び過大割合の分母は母集団サンプル数である。過小割合の分子は、有音期間データ蓄積部１１から与えられた母集団サンプル数のデータのうちの、その絶対値が過小割合用閾値より大きいデータの数である。送話信号ｓ（ｎ）は振動するので、過小割合用閾値より小さいデータは当然に生じるが、振動レベルが大きいときと小さきときとでは、過小割合用閾値より大きいデータをとる割合が異なり、信号レベルが過小か否かの判定に利用できる。過大割合の分子は、有音期間データ蓄積部１１から与えられた母集団サンプル数のデータのうちの、データ値がデジタル表現での最大振幅値（上限値及び下限値）に達しているデータの数である。音声データのデジタル表現では１サンプルのビット数やステップサイズが定まっているため、信号レベルが非常に大きい場合にも、最大振幅値のデジタルデータにアナログ／デジタル変換する。従って、最大振幅値に達しているデータの割合は、信号レベルが過大か否かの判定に利用できる。

ゲイン指示部１３は、過小割合ＲＳ、過大割合ＲＬに基づいて、変更用増幅回路２におけるゲインＧを定めて、変更用増幅回路２に指示するものである。ゲイン指示部１３は、過小割合ＲＳが過小判定用閾値（例えば、５０％）を下回る場合に、過小レベルの場合のゲイン（例えば、３ｄＢ）を適用すると決定して変更用増幅回路２に指示する。ゲイン指示部１３は、過大割合ＲＬが過大判定用閾値（例えば、１０％）を超えている場合に、過大レベルの場合のゲイン（例えば、−３ｄＢ）を適用すると決定して変更用増幅回路２に指示する。ゲイン指示部１３は、上述した２つの場合以外の場合には、すなわち、過小割合ＲＳが過小判定用閾値以上で、かつ、過大割合ＲＬが過大判定用閾値以下の場合には、送話信号ｓ（ｎ）をそのまま通過させるゲイン（０ｄＢ）を適用すると決定して変更用増幅回路２に指示する。

なお、過小割合ＲＳが過小判定用閾値を下回り、かつ、過大割合ＲＬが過大判定用閾値を超えている場合、すなわち、信号レベルが過小レベルかつ過大レベルと判定されるような矛盾が生じた場合には、ゲイン指示部１３は、送話信号ｓ（ｎ）をそのまま通過させるゲイン（０ｄＢ）を適用すると決定して変更用増幅回路２に指示する。

（Ｂ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の信号レベル変更装置１の動作を、図面を参照しながら説明する。

通話（電話通信）が開始されたときに信号レベル変更装置１の動作が有効となる。図示しないマイクロフォンが捕捉した信号を、図示しないアナログ／デジタル変換部がデジタル信号に変換して得られた送話信号ｓ（ｎ）が第１の実施形態の信号レベル変更装置１に入力される。変更用増幅回路２のゲインＧは、ゲイン決定回路３からのゲイン指示信号に従って設定されている。入力された送話信号ｓ（ｎ）は、変更用増幅回路２によって、ゲインＧで増幅され、増幅後の送話信号ｓｖ（ｎ）が次段回路に出力される。

ゲイン決定回路３においては、入力された送話信号ｓ（ｎ）の信号レベルを以下のように分析して、変更用増幅回路２に設定させるゲインＧを決定する。

送話信号ｓ（ｎ）は、ゲイン決定回路３の有音／無音判定部１０及び有音期間データ蓄積部１１にも与えられる。送話信号ｓ（ｎ）の一定時間のサンプル数毎を切り出したフレーム毎に、有音／無音判定部１０によって有音／無音判定が実行され、その判定結果Ｖが有音期間データ蓄積部１１に与えられ、有音期間データ蓄積部１１によって、有音期間の送話信号ｓ（ｎ）（のデータ）だけが有音期間データ蓄積部１１に蓄積される。

図２は、送話信号ｓ（ｎ）の波形と、有音期間データ蓄積部１１に蓄積される送話信号ｓ（ｎ）の部分との関係を示す説明図である。

送話信号ｓ（ｎ）が、図２（Ａ）に示すように、３つの有音期間ＴＶ１〜ＴＶ３を含んでいると、その有音期間ＴＶ１〜ＴＶ３の送話信号ｓ（ｎ）だけが、図２（Ｂ）に示すように、有音期間データ蓄積部１１に蓄積される。有音期間データ蓄積部１１は、上述したように、少なくとも母集団サンプル数の送信信号ｓ（ｎ）のデータを蓄積できる容量を有するものであり、母集団サンプル数の送信信号ｓ（ｎ）のデータが揃うと、その一群のデータが信号レベル指標割合算出部１２に与えられる。なお、構成が、ソフトウェア的な構成の場合であれば、信号レベル指標割合算出部１２（のルーチン）によって、有音期間データ蓄積部１１の記憶データが参照される。図２（Ｂ）の場合であれば、有音期間ＴＶ１の送話信号ｓ（ｎ）のデータと、有音期間ＴＶ２の途中までの送話信号ｓ（ｎ）のデータとが一群のデータとして信号レベル指標割合算出部１２に与えられる。有音期間ＴＶ２の後半の送話信号ｓ（ｎ）のデータと有音期間ＴＶ３の送話信号ｓ（ｎ）のデータとは、次の母集団サンプル数に組み込まれる。

信号レベル指標割合算出部１２においては、有音期間データ蓄積部１１に蓄積された母集団サンプル数の送話信号ｓ（ｎ）のデータに基づき、過小割合ＲＳ及び過大割合ＲＬが算出される。

信号レベル指標割合算出部１２においては、母集団サンプル数のデータのうち、プラスの過小割合用閾値ＴＨＰより大きいデータと、マイナスの過小割合用閾値ＴＨＮより小さいデータの数が計数され、その計数値が母集団サンプル数で割られることにより過小割合ＲＳが算出される。信号レベル指標割合算出部１２においては、母集団サンプル数のデータのうち、その値が上限値ＵＰ若しくは下限値ＬＷであるデータの数が計数され、その計数値が母集団サンプル数で割られることにより過大割合ＲＬが算出される。

図３は、上述した過小割合用閾値ＴＨＰ、ＴＨＮ、上限値ＵＰ、下限値ＬＷと、送話信号ｓ（ｎ）のデータとの関係を示す説明図である。図３から分かるように、送話信号ｓ（ｎ）の信号レベルが小さいほど、プラスマイナスの過小割合用閾値ＴＨＰ及びＴＨＮで挟まれている範囲内のデータの数は増大し、過小割合ＲＳは、その値が小さいほど信号レベルが小さいということができるものである。また、図３から分かるように、送話信号ｓ（ｎ）の信号レベルが大きいほど、上限値ＵＰ若しくは下限値ＬＷをとるデータの数は増大し、過大割合ＲＬは、その値が大きいほど信号レベルが大きいということができるものである。

ゲイン指示部１３において、過小割合ＲＳが過小判定用閾値（例えば、５０％）を下回る場合に、過小レベルの場合のゲイン（例えば、３ｄＢ）を指示するゲイン指示信号が形成されて変更用増幅回路２に与えられる。また、ゲイン指示部１３において、過大割合ＲＬが過大判定用閾値（例えば、１０％）を超えている場合に、過大レベルの場合のゲイン（例えば、−３ｄＢ）を指示するゲイン指示信号が形成されて変更用増幅回路２に与えられる。さらに、ゲイン指示部１３において、上述した２つの場合以外の場合に、送話信号ｓ（ｎ）をそのまま通過させるゲイン（０ｄＢ）を指示するゲイン指示信号が形成されて変更用増幅回路２に与えられる。

以上のように、第１の実施形態の信号レベル変更装置１においては、送話信号ｓ（ｎ）の信号レベルを過大、適当、過小の３段階のいずれであるか判別し、判別段階に応じて、変更用増幅回路２のゲインを変更（制御）して送話信号ｓ（ｎ）の信号レベルを増減し（維持する場合を含む）、信号レベルが適当とされた増幅後の送話信号ｓｖ（ｎ）を得る。

信号レベル変更装置１における動作は、通話開始時点から予め定められている所定期間（例えば１０秒間）だけ経過したときに終了するようにしても良い。また、信号レベル変更装置１における動作を、通話中、実行させるようにしても良い。さらに、信号レベル変更装置１における動作を、増幅後の送話信号ｓｖ（ｎ）の信号レベルを監視し、適当段階であることを確認できたときに終了させるようにしても良い。この場合において、増幅後の送話信号ｓｖ（ｎ）の信号レベルの監視を、ゲイン決定回路３を利用して行うようにしても良い。例えば、ゲイン決定回路３への入力信号を、送話信号ｓ（ｎ）と増幅後の送話信号ｓｖ（ｎ）との間で選択できるスイッチを設け、当初は送話信号ｓ（ｎ）を選択させてゲインＧを変更させ、ゲインＧを変更させた以降で増幅後の送話信号ｓｖ（ｎ）を選択させ、増幅後の送話信号ｓｖ（ｎ）の信号レベルが適当段階にあるかを確認させるようにしても良い。

なお、以上では、通話開始に伴い、自動的に信号レベル変更装置１における動作を有効とするものを示したが、ユーザが信号レベル変更装置１における動作を有効とするか否かを選択できるようにしておき（ディップスイッチによる選択や、アプリケーションからの選択など）、有効とすることを選択している状態における通話時に、信号レベル変更装置１における動作を有効とするようにしても良い。

（Ｂ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、ターゲットレベルを導入することなく、送話信号ｓ（ｎ）の信号レベルを３段階で判別し、段階に応じて信号レベルを変更するようにしたので、従来に比較して、より簡易に信号レベルを自動変更することができる。

すなわち、ハードウェアで構成した場合には、構成を簡単、安価なものとし、ソフトウェアで構成した場合には、処理ステップ数を少なくすることができる。

（Ｃ）第２の実施形態
次に、本発明による信号レベル変更装置及びプログラムの第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

第２の実施形態の信号レベル変更装置も、電話端末（ソフトフォンを含む）に搭載されたものであり、マイクロフォンが捕捉して得た送話信号の信号レベル（音量レベル）を変更するものである。

（Ｃ−１）第２の実施形態の構成
図４は、第２の実施形態の信号レベル変更装置の機能的構成を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図１との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

図４において、第２の実施形態の信号レベル変更装置１Ａは、ノイズキャンセラ回路４と、変更用増幅回路２と、ゲイン決定回路３Ａとからなる。

ノイズキャンセラ回路４には、図示しないマイクロフォンが捕捉した信号を、図示しないアナログ／デジタル変換部がデジタル信号に変換して得られた送話信号ｓ（ｎ）が入力される。ノイズキャンセラ回路４は、既知のノイズキャンセル方法によって、送話信号ｓ（ｎ）に含まれているノイズ成分（背景雑音成分）を除去し、除去後の送話信号ｓｎ（ｎ）を変更用増幅回路２及びゲイン決定回路３Ａに与えるものである。

第２の実施形態の変更用増幅回路２は、ゲイン決定回路３からゲイン指示信号によって指示されたゲインＧでノイズ除去後送話信号ｓｎ（ｎ）を増幅し、増幅後の送話信号ｓｖ（ｎ）を次段回路に出力するものである。

ノイズ除去後送話信号ｓｎ（ｎ）が与えられるゲイン決定回路として、第１の実施形態のゲイン決定回路３と同様な構成のものを適用しても良いが、この第２の実施形態では、以下のような構成のゲイン決定回路３Ａを適用する。

第２の実施形態のゲイン決定回路３Ａは、小レベルデータ除外部１４、有音期間内データ蓄積部１５、信号レベル指標割合算出部１２及びゲイン指示部１３を有する。

小レベルデータ除外部１４は、ノイズ除去後送話信号ｓｎ（ｎ）における無音期間（有音／無音判定はしていないが）でとるような小レベルのデータを除外し、有音期間内データ蓄積部１５に与えるものである。ノイズ除去後送話信号ｓｎ（ｎ）は、ノイズ成分が除去されたものであるので、その無音期間でのデータ（サンプル）の値は小さい。そのため、小レベルのデータを除外すると、除外されずに残ったデータは、有音期間の小レベルより大きいレベルを有するデータだけとなる。除外対象の小レベルのデータか否かの判定は、小レベル判定用閾値（過小割合用閾値より十分に小さい）との比較で行っても良く、また、符号ビットを除く上位側の所定ビットに「１」があるかないかで行うようにしても良い。後者の場合に関し、例えば、下位３ビット目以上に「１」がないことを小レベルとしたとき、「３」〜「−３」（１０進数）の範囲が小レベルとなる。

有音期間内データ蓄積部１５は、小レベルデータ除外部１４から出力されたデータを、少なくとも母集団サンプル数分だけ蓄積するものであり、母集団サンプル数分だけ蓄積される毎に、信号レベル指標割合算出部１２に与えるものである。

信号レベル指標割合算出部１２及びゲイン指示部１３は、第１の実施形態のものと同様である。

（Ｃ−２）第２の実施形態の動作
次に、第２の実施形態の信号レベル変更装置１Ａにおける、第１の実施形態のものと異なる動作を中心に説明する。

図示しないマイクロフォンが捕捉し、図示しないアナログ／デジタル変換部がデジタル信号に変換して得られた送話信号ｓ（ｎ）がノイズキャンセラ回路４に入力されると、ノイズキャンセラ回路４において、送話信号ｓ（ｎ）に含まれているノイズ成分（背景雑音成分）が除去され、除去後の送話信号ｓｎ（ｎ）が変更用増幅回路２及びゲイン決定回路３Ａに与えられる。

小レベルデータ除外部１４において、ノイズ除去後送話信号ｓｎ（ｎ）から、無音期間でとるような小レベルのデータが除外され、有音期間内データ蓄積部１５に与えられる。有音期間内データ蓄積部１５において、小レベルデータ除外部１４から出力されたデータが、少なくとも母集団サンプル数分だけ蓄積され、母集団サンプル数分だけ蓄積される毎に、信号レベル指標割合算出部１２に与えられる。

信号レベル指標割合算出部１２においては、有音期間内データ蓄積部１１Ａに蓄積された母集団サンプル数のノイズ成分が除去され、かつ、小レベルデータが除外された送話信号のデータに基づき、過小割合ＲＳ及び過大割合ＲＬが算出される。

ゲイン指示部１３において、過小割合ＲＳが過小判定用閾値を下回る場合に、過小レベルの場合のゲインを指示するゲイン指示信号が形成され、過大割合ＲＬが過大判定用閾値を超えている場合に、過大レベルの場合のゲインを指示するゲイン指示信号が形成され、これら以外の場合に、ノイズ除去後送話信号ｓｎ（ｎ）をそのまま通過させるゲイン（０ｄＢ）を指示するゲイン指示信号が形成されて変更用増幅回路２に与えられる。

これにより、変更用増幅回路２において、ゲイン決定回路３からゲイン指示信号によって指示されたゲインＧでノイズ除去後送話信号ｓｎ（ｎ）が増幅され、増幅後の送話信号ｓｖ（ｎ）が次段回路に出力される。

（Ｃ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によっても、ターゲットレベルを導入することなく、送話信号の信号レベルを３段階で判別し、段階に応じて信号レベルを変更するようにしたので、従来に比較して、より簡易に信号レベルを自動変更することができる。

ここで、第２の実施形態では、送話信号からノイズ成分を除去した後に信号レベルの段階を判別するようにしたので、その判別精度が高まっていることが期待される。

（Ｄ）第３の実施形態
次に、本発明による信号レベル変更装置及びプログラムの第３の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

第３の実施形態の信号レベル変更装置も、電話端末（ソフトフォンを含む）に搭載されたものであり、マイクロフォンが捕捉して得た送話信号の信号レベル（音量レベル）を変更するものである。

第３の実施形態の信号レベル変更装置１Ｂも、機能的構成は、第１の実施形態の説明で用いた図１で表すことができる。なお、図１において、符号末尾に「Ｂ」を付与した符号も記載されている機能ブロックは、第１の実施形態のものと異なっていることを表している。

第３の実施形態の信号レベル変更装置１Ｂは、変更用増幅回路２と、ゲイン決定回路３Ｂとを有する。変更用増幅回路２は第１の実施形態のものと同様であるが、ゲイン決定回路３Ｂが第１の実施形態のものと異なっている。ゲイン決定回路３Ｂも、第１の実施形態と同様に、有音／無音判定部１０、有音期間データ蓄積部１１、信号レベル指標割合算出部１２及びゲイン指示部１３Ｂを有するが、ゲイン指示部１３Ｂの詳細が第１の実施形態のものと異なっている。すなわち、第３の実施形態の信号レベル変更装置１Ｂは、第１の実施形態のものに比較してゲイン指示部１３Ｂが異なっている。

図５は、第３の実施形態のゲイン指示部１３Ｂが、過小割合ＲＳ及び過大割合ＲＬに基づいて定めるゲインＧの説明図である。

ゲイン指示部１３Ｂは、過小割合ＲＳが４０％未満の場合には３ｄＢのゲインＧを指示し、過小割合ＲＳが４０％以上４５％未満の場合には２ｄＢのゲインＧを指示し、過小割合ＲＳが４５％以上５０％未満の場合には１ｄＢのゲインＧを指示し、過大割合ＲＬが２％以上６％未満の場合には−１ｄＢのゲインＧを指示し、過大割合ＲＬが６％以上１０％未満の場合には−２ｄＢのゲインＧを指示し、過大割合ＲＬが１０％以上の場合には−３ｄＢのゲインＧを指示し、上述した６つの場合以外では０ｄＢのゲインＧを指示する。

ここで、過小割合ＲＳも過大割合ＲＬもゲインＧを０ｄＢ以外にする値の場合には、次のいずれかで処理するようにすれば良い。第１は、０ｄＢのゲインＧを常時指示する。第２は、過小割合ＲＳで定まるゲインＧの値と過大割合ＲＬで定まるゲインＧの値とを加算したものを最終的なにゲインＧの値とするようにしても良い。例えば、過小割合ＲＳが４２％、過大割合ＲＬが３％の場合において、第１の方法では０ｄＢのゲインＧを指示し、第２の方法では１ｄＢ（＝２ｄＢ−１ｄＢ）のゲインＧを指示することになる。

第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果を奏することができる。さらに、第３の実施形態では、第１の実施形態より細かくゲインを制御することができる。

（Ｅ）他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。

上記各実施形態における過大割合ＲＬは上限値若しくは下限値に張り付いたデータの数を分子とするものであったが、過大割合用閾値を設け、それより絶対値が大きいものの割合を適用するようにしても良い。

上記各実施形態では、過小割合も過大割合も１個ずつのものを示したが、少なくとも一方について複数の割合を算出し、複数の割合からゲインＧの値を定めるようにしても良い。例えば、過小割合用閾値として異なる値の２つを適用して２つの過小割合を算出し、２つの過小割合が属する範囲の組み合わせに応じて、過小レベル時のゲインを定めるようにしても良い。

上記各実施形態では、母集団サンプル数（言い換えると、割合の分母）を固定として過小割合や過大割合を算出するものを示したが、逆に、分子側を固定数とし、分子側の固定数になるまでの分母側になるデータ数を計数して過小割合や過大割合を算出するようにしても良い。また、割合を適用するのではなく、データ数そのものをゲイン指示部に与えるようにしても良い。例えば、分母を固定して算出する割合に代え、分子になっていたデータ数をゲイン指示部に与えるようにすれば良い。このような場合も、実質的に「割合」を表すパラメータになっているので、特許請求の範囲で表現されている「割合」の概念に入る。

上記各実施形態では、サンプル毎のレベルを閾値などと比較した結果の計数値から過小割合や過大割合を算出する場合を示したが、過小割合や過大割合の算出に求める計数対象の元データは、サンプル毎のレベルに限定されず、他のデータを利用するようにしても良い。例えば、サンプル毎のパワーを元データとして過小割合や過大割合を算出するようにしても良く、フレーム毎のパワーを元データとして過小割合や過大割合を算出するようにしても良く、フレーム毎のピーク値を元データとして過小割合や過大割合を算出するようにしても良い。

上記各実施形態では、送話信号の信号レベルを変更する場合を示したが、受話信号の信号レベルを変更する場合にも本発明を適用でき、また、電話通信以外に係る音声信号の信号レベルを変更する場合にも本発明を適用できる。さらには、音声信号以外の、利得制御が従来実行されていた信号の信号レベルを変更する場合にも本発明を適用できる。信号の種類によっては、信号レベルの過大と適当の２段階の判別を行って信号レベルを変更するものであっても良く、信号レベルの過小と適当の２段階の判別を行って信号レベルを変更するものであっても良い。送話信号の場合も、過大を判別せずに過小のときだけ信号レベルを増大させるようにしても良い。

１、１Ａ、１Ｂ…信号レベル変更装置、２…変更用増幅回路、３、３Ａ、３Ｂ…ゲイン決定回路、４…ノイズキャンセラ回路、１０…有音／無音判定部、１１…有音期間データ蓄積部、１２…信号レベル指標割合算出部、１３、１３Ｂ…ゲイン指示部、１４…小レベルデータ除外部、１５…有音期間内データ蓄積部。

Claims (4)

1. 入力信号を、ゲイン指示信号が指示するゲインで増幅する増幅手段と、
   上記入力信号の信号レベルが、変更不要な範囲外の過小レベル若しくは過大レベルの少なくとも一方であるかを判別し、上記入力信号の信号レベルが変更不要な範囲外の場合に、その範囲外の場合に適用するように予め定められているゲインを指示するゲイン指示信号を上記増幅手段に与えるゲイン決定手段と
   を有することを特徴とする信号レベル変更装置。
2. 上記入力信号がデジタル音声信号であり、
   上記ゲイン決定手段は、
   上記入力信号の有音／無音判定を行う第１の有音／無音判定部と、
   有音期間における上記入力信号の信号レベルによって変化するパラメータ値を蓄積する第１の有音期間パラメータ蓄積部と、
   蓄積された複数のパラメータ値のうちの、過小割合用閾値によって２分された一方の領域に属するパラメータ値の割合である過小割合を算出する過小割合算出部と、
   過小割合の大きさに基づいて、上記入力信号の信号レベルが過小レベルか否かを判別し、過小レベルの場合に、上記入力信号の信号レベルを増大させるゲインを指示するゲイン指示信号を形成する第１のゲイン指示部と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の信号レベル変更装置。
3. 上記入力信号がデジタル音声信号であり、
   上記ゲイン決定手段は、
   上記入力信号の有音／無音判定を行う第２の有音／無音判定部と、
   有音期間における上記入力信号の信号レベルによって変化するパラメータ値を蓄積する第２の有音期間パラメータ蓄積部と、
   蓄積された複数のパラメータ値のうちの、過大割合用閾値によって２分された一方の領域に属するパラメータ値、又は、上限値若しくは下限値のパラメータ値の割合である過大割合を算出する過大割合算出部と、
   過大割合の大きさに基づいて、上記入力信号の信号レベルが過大レベルか否かを判別し、過大レベルの場合に、上記入力信号の信号レベルを減少させるゲインを指示するゲイン指示信号を形成する第２のゲイン指示部と
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の信号レベル変更装置。
4. コンピュータを、
   入力信号を、ゲイン指示信号が指示するゲインで増幅する増幅手段と、
   上記入力信号の信号レベルが、変更不要な範囲外の過小レベル若しくは過大レベルの少なくとも一方であるかを判別し、上記入力信号の信号レベルが変更不要な範囲外の場合に、その範囲外の場合に適用するように予め定められているゲインを指示するゲイン指示信号を上記増幅手段に与えるゲイン決定手段と
   して機能させることを特徴とする信号レベル変更プログラム。

Images