JP2017201351A - Wireless device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線装置に関し、特に、送信信号に含まれる騒音成分に対する処理に関する。 The present invention relates to a radio apparatus, and more particularly to processing for noise components included in a transmission signal.
遠隔地点の間でコミュニケーションを図る手段としてトランシーバが広く用いられている。トランシーバはマイクで音を収集し、音声信号を相手方のトランシーバに送信する。また、トランシーバは、相手方のトランシーバから送信された無線信号を受信し、受信信号に含まれる音声をスピーカから出力する。 Transceivers are widely used as means for communicating between remote points. The transceiver collects sound with a microphone and transmits the audio signal to the other transceiver. Further, the transceiver receives a radio signal transmitted from the counterpart transceiver, and outputs a sound included in the received signal from the speaker.
トランシーバの周囲が騒がしい場合、スピーカから出力される音声が騒音に埋もれて聴き取り難くなることがある。また、送話者の声に騒音が重なってマイクで収集され、受話側のトランシーバでは音声に加えて騒音がスピーカから出力され、受話側のトランシーバのスピーカから発せられる音声が聴き取り難くなることがある。 When the surroundings of the transceiver are noisy, the sound output from the speaker may be buried in noise and difficult to hear. In addition, noise is superimposed on the voice of the sender and collected by the microphone. In the transceiver on the receiver side, noise is output from the speaker in addition to the voice, making it difficult to hear the sound emitted from the speaker of the receiver transceiver. is there.
このような問題を解決する技術として、特許文献1には、騒音を打ち消す音をスピーカから出力する技術が記載されている。この技術を用いる装置は、マイクによって騒音を収集して騒音信号を生成し、騒音信号を逆極性にした打ち消し信号と音声信号とを併せた信号に基づく音をスピーカから出力する。また、特許文献2には、携帯電話機等の通信装置で音声を送信する場合に、送信信号に含まれる騒音成分を低減する技術が記載されている。この技術を用いる装置は、予め用意された複数種の周波数スペクトラムから、音声信号の無音区間の周波数スペクトラムに近いものを騒音の周波数スペクトラムとして選択する。そして、騒音の周波数スペクトラムを用いて音声信号の騒音成分を低減する。
As a technique for solving such a problem,
特許文献2に記載されているように、騒音の周波数スペクトラムを用いて送信信号に含まれる騒音成分を低減する場合、予め複数の周波数スペクトラムを用意する必要がある等、騒音を求める処理が複雑となってしまうことがある。
As described in
本発明は、無線装置の送信信号に含まれる騒音成分を簡単な処理によって低減することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce noise components included in a transmission signal of a wireless device by simple processing.
本発明は、音声を収集し集音信号を生成する集音部と、前記集音信号に基づいて騒音データを生成する騒音データ生成部と、前記集音信号を無線信号として送信する送信ユニットと、を備え、前記送信ユニットは、ユーザの操作に基づいて、前記無線信号を送信する送信オン状態、または、前記無線信号を送信しない送信オフ状態に切り換えられ、前記集音部は、時間経過と共に順次、前記集音信号として音声フレームを生成し、前記騒音データ生成部は、最新の前記音声フレームから過去に遡った所定数の前記音声フレームであって、前記送信ユニットが前記送信オフ状態にあるときに生成された前記音声フレームに基づいて、前記騒音データを生成し、前記送信ユニットは、前記無線信号に含まれる騒音成分を前記騒音データに基づいて低減することを特徴とする。 The present invention includes a sound collection unit that collects sound and generates a sound collection signal, a noise data generation unit that generates noise data based on the sound collection signal, and a transmission unit that transmits the sound collection signal as a radio signal; The transmission unit is switched to a transmission-on state in which the radio signal is transmitted or a transmission-off state in which the radio signal is not transmitted based on a user operation. Sequentially, an audio frame is generated as the collected sound signal, and the noise data generation unit is a predetermined number of the audio frames retroactively from the latest audio frame, and the transmission unit is in the transmission off state. The noise data is generated based on the generated voice frame, and the transmission unit generates a noise component included in the radio signal based on the noise data. Characterized in that it reduced.
また、本発明は、音声を収集し集音信号を生成する集音部と、前記集音信号に基づいて騒音データを生成する騒音データ生成部と、前記集音信号を無線信号として送信する送信ユニットと、を備え、前記送信ユニットは、ユーザの操作に基づいて、前記無線信号を送信する送信オン状態、または、前記無線信号を送信しない送信オフ状態に切り換えられ、 前記騒音データ生成部は、前記送信ユニットが先に前記送信オフ状態になったときにおける前記集音信号、および、前記送信ユニットが次に前記送信オフ状態になったときにおける前記集音信号に基づいて前記騒音データを生成し、前記送信ユニットは、前記無線信号に含まれる騒音成分を前記騒音データに基づいて低減することを特徴とする。 In addition, the present invention provides a sound collection unit that collects sound and generates a sound collection signal, a noise data generation unit that generates noise data based on the sound collection signal, and a transmission that transmits the sound collection signal as a radio signal The transmission unit is switched to a transmission on state for transmitting the radio signal or a transmission off state for not transmitting the radio signal based on a user operation, and the noise data generation unit is The noise data is generated based on the sound collection signal when the transmission unit is first in the transmission off state and the sound collection signal when the transmission unit is next in the transmission off state. The transmission unit reduces a noise component included in the radio signal based on the noise data.
望ましくは、前記騒音データ生成部は、前記送信オフ状態および前記送信オン状態が交互に繰り返される場合に、複数回に亘る前記送信オフ状態における各前記集音信号に基づいて前記騒音データを生成する。 Preferably, the noise data generation unit generates the noise data based on the collected sound signals in the transmission off state over a plurality of times when the transmission off state and the transmission on state are alternately repeated. .
望ましくは、前記集音部は、時間経過と共に順次、前記集音信号として音声フレームを生成し、前記騒音データ生成部は、最新の前記音声フレームから過去に遡った所定数の前記音声フレームであって、前記送信ユニットが前記送信オフ状態にあるときに生成された前記音声フレームに基づいて、前記騒音データを生成する。 Preferably, the sound collection unit sequentially generates sound frames as the sound collection signal as time passes, and the noise data generation unit includes a predetermined number of the sound frames retroactively from the latest sound frame. The noise data is generated based on the audio frame generated when the transmission unit is in the transmission off state.
望ましくは、無線信号を受信し、その無線信号に基づき音声を再生する受信ユニットを備え、前記騒音データ生成部は、前記音声信号の大きさが所定値を超えないときにおける前記集音信号に基づいて前記騒音データを生成し、前記受信ユニットは、前記騒音データに基づいて、再生される音声についての音声対騒音比を向上させる処理を実行する。 Preferably, a reception unit that receives a radio signal and reproduces audio based on the radio signal is provided, and the noise data generation unit is based on the sound collection signal when the magnitude of the audio signal does not exceed a predetermined value. The noise data is generated, and the receiving unit executes a process for improving a voice-to-noise ratio for the reproduced voice based on the noise data.
本発明によれば、無線装置の送信信号に含まれる騒音成分を簡単な処理によって低減することができる。 According to the present invention, the noise component included in the transmission signal of the wireless device can be reduced by simple processing.
図1には、本発明の実施形態に係るトランシーバの構成が示されている。このトランシーバは単信方式のトランシーバである。押しボタン型の送話スイッチ58が設けられており、送話スイッチ58が押下されている間、トランシーバはマイク12から収集された音声を無線信号に変換し、相手方のトランシーバに送信する。送話スイッチ58が解放されている間、トランシーバは相手方のトランシーバから送信された無線信号を受信し、受信信号に含まれる音声をスピーカ52から出力する。
FIG. 1 shows the configuration of a transceiver according to an embodiment of the present invention. This transceiver is a simplex transceiver. A push button
ユーザは、送話スイッチ58を押下しながらマイク12に向けて発声する。また、送話スイッチ58を解放している間、ユーザは、スピーカ52から発せられる相手の声を聴き取る。会話を続けるユーザは、送話スイッチ58を押下して発声し、送話スイッチ58を解放して相手の声を聴くという操作を繰り返す。トランシーバでは、送話スイッチ58が押下されて無線信号を送信する送信状態(送信オン状態)と、送話スイッチ58が解放されて無線信号を受信する受信状態(送信オフ状態)とが交互に繰り返される。
The user speaks toward the
トランシーバの構成について説明する。トランシーバは、集音部10、選択部20、騒音データ生成部22、送信ユニット28、受信ユニット38、受信検出部60、送話スイッチ58、および制御部56を備える。集音部10は、マイク12、増幅部14、音声エンコーダ16および集音FFT部18を備える。FFTは、Fast Fourier Transform(高速フーリエ変換)を省略したものである。
The configuration of the transceiver will be described. The transceiver includes a
マイク12は、ユーザの声やトランシーバの周囲の騒音に応じた集音信号を増幅部14に出力する。増幅部14は集音信号を増幅し、音声エンコーダ16に出力する。音声エンコーダ16は集音信号をディジタル信号に変換し、集音FFT部18に出力する。音声エンコーダ16から出力されるディジタル信号は、所定時間長のフレームが時間軸上で連なった信号である。各フレームには時間軸上で連なる複数の音声サンプルが含まれている。各音声サンプルは信号レベルをディジタル値によって表す。音声をディジタル符号化する規格には、フレームの時間長を20msecとするものがある。周波数解析部としての集音FFT部18は、集音信号に対して高速フーリエ変換処理を施し、周波数スペクトラムデータを生成する。この高速フーリエ変換処理は、1つのフレームを1セットの周波数スペクトラムデータに変換するものである。1セットの周波数スペクトラムデータは1つの周波数スペクトラムを表す。周波数スペクトラムは、周波数軸上の各周波数に対して複素数の周波数成分値を対応付けたものである。集音FFT部18は、時間経過と共に順次、集音信号の周波数スペクトラムデータを1セットごとに選択部20に出力する。
The
なお、集音FFT部18は、所定複数のフレームを1セットの周波数スペクトラムデータに変換する処理を実行してもよい。この場合、所定複数のフレームが集音FFT部18に入力されるごとに、集音FFT部18は1セットの周波数スペクトラムデータを求める。
Note that the sound
選択部20は、基幹端子B、送信端子T、開放端子O、および騒音収集端子Nを備える。選択部20は、制御部56の制御に応じて送信端子T、開放端子O、および騒音収集端子Nのうちいずれか1つを選択し、選択した端子と基幹端子Bとを接続する。
The
ここでは、基幹端子Bが送信端子Tに接続されているものとして、送信ユニット28の構成および動作について説明する。送信ユニット28は、減算器30、送信側IFFT部32、および送信部34を備える。IFFTは、Inverse Fast Fourier Transform(高速フーリエ逆変換)を省略したものである。集音部10から減算器30には、選択部20を介して集音信号の周波数スペクトラムデータが出力される。また、騒音データ生成部22が備える記憶部26には、後述する処理によってトランシーバの周囲の騒音の周波数スペクトラムを示す騒音スペクトラムデータが記憶されている。この騒音スペクトラムデータが記憶部26から減算器30に読み出される。
Here, the configuration and operation of the
減算器30および送信側IFFT部32は騒音低減部36を構成し、集音信号の周波数スペクトラムデータに含まれる騒音成分を、騒音スペクトラムデータに基づいて低減して、送信信号を生成する。すなわち、減算器30は、集音信号の周波数スペクトラムデータが示す各周波数成分値から、騒音スペクトラムデータが示す各周波数成分値を減算して騒音低減スペクトラムデータを生成し、送信側IFFT部32に出力する。騒音成分を低減する処理は、1セットの周波数スペクトラムデータごとに行われる。送信側IFFT部32は、1セットの騒音低減スペクトラムデータに対して高速フーリエ逆変換処理を施し、1つのフレームを生成する。すなわち、送信側IFFT部32は、騒音低減スペクトラムデータに対し高速フーリエ逆変換処理を1セットごとに施して、時間軸上で連なるフレームによって構成される時間領域の送信信号を生成し、送信部34に出力する。送信部34は送信信号を無線信号に変換し送信する。
The
なお、集音FFT部18が、複数の所定複数のフレームを1セットの周波数スペクトラムデータに変換する処理を実行する場合、送信側IFFT部32は、1セットの騒音低減スペクトラムデータに対して、その所定複数のフレームを生成する。
When the sound
次に、受信ユニット38について説明する。受信ユニット38は、受信部40、受信側FFT部42、スペクトラム強調部44、受信側IFFT部46、音声デコーダ48、増幅部50、およびスピーカ52を備える。受信部40は、相手方のトランシーバから送信された無線信号を受信する。受信部40は、無線信号に含まれるディジタル信号化された音声信号を抽出し、この受信音声信号を受信検出部60および受信側FFT部42に出力する。受信音声信号は、送信信号と同様、時間軸上で連なるフレームによって構成される。
Next, the receiving
受信側FFT部42、スペクトラム強調部44、受信側IFFT部46は、記憶部26に記憶された騒音スペクトラムデータに基づいて、次のような強調処理を受信音声信号に対して施す。
The reception-
受信側FFT部42は、受信音声信号に対して高速フーリエ変換処理を施し、周波数スペクトラムデータを生成する。この高速フーリエ変換処理は、集音FFT部18で実行される高速フーリエ変換処理と同様、1フレームを1セットの周波数スペクトラムデータに変換するものである。受信側FFT部42は、時間経過と共に順次、周波数スペクトラムデータを1セットごとにスペクトラム強調部44に出力する。記憶部26からスペクトラム強調部44には騒音スペクトラムデータが読み出される。
The reception-
なお、受信側FFT部42は、所定複数のフレームを1セットの周波数スペクトラムデータに変換する処理を実行してもよい。この場合、所定複数のフレームが受信側FFT部42に入力されるごとに、受信側FFT部42は1セットの周波数スペクトラムデータを求める。
Note that the reception-
スペクトラム強調部44は、騒音スペクトラムデータに基づいて周波数重み付け関数を求める。周波数重み付け関数は、周波数に対して重み付け係数を対応付ける関数である。例えば、騒音スペクトラムデータが示す周波数成分値の絶対値が大きい程、重み付け係数が大きい値とされる。各周波数に対する重み付け係数は2値化されてもよい。例えば、騒音スペクトラムデータの周波数成分値の絶対値が所定値を超える周波数については重み付け係数を1より大きい値とし、周波数成分値の絶対値が所定値を超えない周波数については重み付け係数を1とするか、あるいは0を超える1以下の値とする。
The
スペクトラム強調部44は、受信音声信号の周波数スペクトラムデータが示す各周波数成分値(複素数)に、周波数重み付け関数から得られる重み付け係数を乗じて強調スペクトラムデータを生成し、受信側IFFT部46に出力する。
The
受信側IFFT部46は、1セットの強調スペクトラムデータに対して高速フーリエ逆変換処理を施し、1つのフレームを生成する。すなわち、受信側IFFT部46は、強調スペクトラムデータに対し高速フーリエ逆変換処理を施して、時間軸上で連なるフレームによって構成される時間領域の受信音声信号を生成し、音声デコーダ48に出力する。この受信音声信号は、無線信号から抽出された受信音声信号に対して強調処理が施されたディジタル信号である。
The receiving-
なお、受信側FFT部42が、所定複数のフレームを1セットの周波数スペクトラムデータに変換する処理を実行する場合、受信側IFFT部46は、1セットの強調スペクトラムデータに対して、その所定複数のフレームを生成する。
When the reception-
音声デコーダ48、増幅部50およびスピーカ52は再生部54を構成し、受信音声信号を音声として再生する。すなわち、音声デコーダ48は、受信側IFFT部46から出力された受信音声信号をアナログ信号に変換し、増幅部50に出力する。増幅部50は、アナログ信号化された受信音声信号を増幅し、スピーカ52に出力する。スピーカ52は受信音声信号に応じた音声を出力する。上述の強調処理によって、ユーザに聞こえる騒音に対する音声の比(音声対騒音比)が向上する。
The
一方、受信検出部60は、受信部40から出力された受信音声信号が示す音声のレベルを表す受信音声レベル値を制御部56に出力する。制御部56は次のように、送話スイッチ58の状態と受信音声レベル値とに基づいて選択部20を制御する。制御部56は送話スイッチ58が押下されたことを検出すると、選択部20を制御して基幹端子Bを送信端子Tに接続する。他方、制御部56は、送話スイッチ58が解放されたことを検出すると、受信検出部60から出力される受信音声レベル値が所定閾値を超えているか否かを判定する。制御部56は、受信音声レベル値が所定閾値を超えていないと判定した場合には、選択部20を制御して、基幹端子Bを騒音収集端子Nに接続する。また、制御部56は、送話スイッチ58が解放されたことを検出し、さらに、受信音声レベル値が所定閾値を超えていると判定した場合には、選択部20を制御して、基幹端子Bを開放端子Oに接続する。
On the other hand, the
このような制御によれば、送話スイッチ58が押下されたときは基幹端子Bが送信端子Tに接続され、トランシーバは送信オン状態となる。また、送話スイッチ58が解放されたときは、受信音声レベル値に応じて基幹端子Bは、騒音収集端子Nまたは開放端子Oに接続される。すなわち、送話スイッチ58が解放され受信音声レベル値が所定閾値を超えていない場合には、基幹端子Bは騒音収集端子Nに接続され、送話スイッチ58が解放され受信音声レベル値が所定閾値を超えている場合には、基幹端子Bは開放端子Oに接続される。
According to such control, when the
図2は、制御部56が選択部20を制御するタイミングを説明する図である。図2(a)には、送話スイッチが押下されているか解放されているかが時間軸に対応付けて示されている。図2(b)には、受信音声レベル値の時間波形が概念的に示されている。図2(c)には、選択部20において、送信端子T、開放端子Oおよび騒音収集端子Nのうちいずれが選択されているかが示されている。送話スイッチが押下されている期間は、トランシーバが送信オン状態にある送信期間Ttである。このとき基幹端子Bは送信端子Tに接続されており、集音信号が無線信号によって送信される。送話スイッチが解放されている期間では、トランシーバは受信状態(送信オフ状態)にある。受信状態には、受信音声レベル値が所定閾値Aを超えておらず、基幹端子Bが騒音収集端子Nに接続された受信クワイエット状態と、受信音声レベル値が所定閾値Aを超えており、基幹端子Bが開放端子Oに接続された受信リスニング状態とがある。そして、受信期間には、トランシーバが受信クワイエット状態にある受信クワイエット期間Tnと、トランシーバが受信リスニング状態にある受信リスニング期間Toとがある。図2(c)に示されている例では、送話スイッチが解放されている各受信期間には、受信クワイエット期間Tn、受信リスニング期間To、受信クワイエット期間Tnの順に、これらの期間が含まれている。
FIG. 2 is a diagram illustrating the timing at which the
次に、騒音データ生成部22の構成および動作について図1に戻って説明する。騒音データ生成部22は、移動平均演算部24および記憶部26を備える。基幹端子Bが騒音収集端子Nに接続されている間、騒音収集端子Nから移動平均演算部24には時間経過と共に順次、集音信号の周波数スペクトラムデータが1セットごとに出力される。
Next, the configuration and operation of the noise data generation unit 22 will be described with reference to FIG. The noise data generation unit 22 includes a moving
移動平均演算部24は、最新の1セットの周波数スペクトラムデータを含め過去に遡って一定数Kセット(Kフレーム)の周波数スペクトラムデータを記憶する。移動平均演算部24は、それより古い周波数スペクトラムデータを削除してもよいし、あるいは処理に用いられないようにしてもよい。この場合、正の整数であるスペクトラムセット数Kは、最新の受信クワイエット期間より少なくとも1つ前の受信クワイエット期間から周波数スペクトラムデータが得られるような値としてもよい。
The moving
送信クワイエット期間は、ユーザによる送話スイッチ58の操作、および相手方の発声時間に応じて変化する。例えば、ユーザが送話スイッチ58を解放する時間が長く、相手方が話している時間が短い程、送信クワイエット期間は長くなる。そのため、スペクトラムセット数Kは、ユーザが会話を行うときにおける平均的な送信クワイエット期間を基準にして定められてもよい。
The transmission quiet period changes according to the operation of the
移動平均演算部24は、このようにして記憶されたKセットの周波数スペクトラムデータが示すK個の周波数スペクトラムを平均化して騒音スペクトラムを求める。すなわち、移動平均演算部24は、周波数軸上の各周波数について、Kセットの周波数スペクトラムデータが示すK個の周波数成分値の平均値を求め、各周波数について求められた平均値を、騒音スペクトラムデータが示す各周波数成分とする。移動平均演算部24は、騒音スペクトラムデータを記憶部26に記憶させる。移動平均演算部24は、選択部20から1セットの周波数スペクトラムデータが新たに出力されるごとに、騒音スペクトラムデータを新たに求め、記憶部26に記憶する。記憶部26は、最新の騒音スペクトラムデータを記憶し、過去の騒音スペクトラムデータを消去してもよい。
The moving
図3には、2つの受信クワイエット期間Tn−1およびTn−2において音声エンコーダ16から出力された集音信号に基づいて、騒音スペクトラムデータS2を求める処理が概念的に示されている。受信クワイエット期間Tn−1およびTn−2のそれぞれは、時間軸上に連なる複数のフレームFを含んでいる。集音FFT部18は、受信クワイエット期間Tn−1およびTn−2に含まれる各フレームについて周波数スペクトラムデータS1を生成し、Kセットの周波数スペクトラムデータS1を生成する。移動平均演算部24は、Kセットの周波数スペクトラムデータS1が示すK個の周波数スペクトラムを平均化して騒音スペクトラムデータS2を求める。
FIG. 3 conceptually shows a process for obtaining the noise spectrum data S2 based on the collected sound signals output from the
なお、移動平均演算部24は、最新の受信クワイエット期間を含めて過去に遡ったM個の受信クワイエット期間の間に求められた複数Lセットの周波数スペクトラムデータを記憶してもよい。ここで、受信クワイエット期間数Mは2以上の任意の整数である。この記憶処理は、例えば、次のように行われる。制御部56は、受信クワイエット期間のタイミングを示すタイミング情報を騒音データ生成部22に出力する。タイミング情報は、例えば、受信クワイエット期間に1を示し、受信クワイエット期間でない期間に0を示す情報である。移動平均演算部24は、選択部20から出力された周波数スペクトラムデータを取得すると共に、制御部56から出力されたタイミング情報に基づいて各受信クワイエット期間のタイミングを認識する。これによって周波数スペクトラムデータについては、最新の受信クワイエット期間を含めて過去に遡ったM個の受信クワイエット期間に求められたLセットを記憶し、それより古い周波数スペクトラムデータは削除あるいは処理に用いないようにする。
Note that the moving
移動平均演算部24は、上記Lセットの周波数スペクトラムデータを平均化して騒音スペクトラムを求める。ここで、正の整数Lは、ユーザの送話スイッチ58の操作および相手方の発声時間に応じて変化する。例えば、ユーザが送話スイッチ58を解放する時間が長く、相手方が話している時間が短い程、正の整数Lは大きくなる。正の整数Lが予め定められた上限値Pに達した場合には、移動平均演算部24は、最新の1セットの周波数スペクトラムデータを含め過去に遡って上限値Pセットの周波数スペクトラムデータを平均化して騒音スペクトラムを求める。
The moving
スペクトラムセット数Kまたは受信クワイエット期間数Mは、騒音の性質に応じて定められてもよい。すなわち、騒音スペクトラムデータを求めるために用いる集音信号の時間長は騒音の性質に応じて定められてもよい。一般に、騒音の周波数スペクトラムは時間的に変化する。例えば、救急車やパトカーのサイレンのように高い音と低い音とが交互に現れる騒音では、音の高低が変化する周期で周波数スペクトラムが変化する。このような動的周波数スペクトラムを有する騒音については、騒音スペクトラムデータを求めるために用いる集音信号の時間長を、周波数スペクトラムが変化する周期よりも長くすることで騒音低減部36およびスペクトラム強調部44による効果が高まることが多い。すなわち、騒音低減部36によって騒音を低減する効果、およびスペクトラム強調部44によって音声対騒音比が向上する効果が高まることが多い。上述のサイレンの例では、騒音スペクトラムデータを求めるために用いる集音信号の長さが、サイレンの音の高低が変化する周期よりも長くなるようにスペクトラムセット数Kまたは受信クワイエット期間数Mを定めることで騒音低減効果および音声対騒音比の向上効果が高まることが多い。
The number K of spectrum sets or the number M of reception quiet periods may be determined according to the nature of noise. That is, the time length of the collected signal used for obtaining the noise spectrum data may be determined according to the nature of the noise. In general, the frequency spectrum of noise varies with time. For example, in a noise in which a high sound and a low sound appear alternately such as an ambulance or a police car siren, the frequency spectrum changes in a cycle in which the sound level changes. For noise having such a dynamic frequency spectrum, the noise reduction unit 36 and the
トランシーバによって送話および受話を行う際の具体的な動作について説明する。送話をする際にユーザは送話スイッチ58を押下し、受話をする際にユーザは送話スイッチ58を解放する。制御部56は、送話スイッチ58が解放されたことを検出すると、受信検出部60から出力される受信音声レベル値が所定閾値を超えているか否かを判定する。
A specific operation at the time of transmitting and receiving by the transceiver will be described. The user presses the
制御部56は、受信音声レベル値が所定閾値を超えていないと判定した場合には、選択部20を制御して、基幹端子Bを騒音収集端子Nに接続する。このときユーザが発声していない場合、マイク12はトランシーバの周囲の騒音に応じた集音信号を出力する。これによって集音部10は、騒音に応じた周波数スペクトラムデータを1セットごとに順次、移動平均演算部24に出力する。移動平均演算部24は騒音スペクトラムデータを求め、記憶部26に記憶させる。
When the
一方、制御部56は、送話スイッチ58が解放されたことを検出し、さらに、受信音声レベル値が所定閾値を超えていると判定した場合には、選択部20を制御して、基幹端子Bを開放端子Oに接続する。また、移動平均演算部24を制御し、騒音スペクトラムデータの更新を停止させ、その時点で記憶部26に記憶されている騒音スペクトラムデータを最新のものとして保持させる。
On the other hand, when the
受信ユニット38は、受信された無線信号から受信音声信号を抽出し、記憶部26に記憶されている騒音スペクトラムデータに基づいて受信音声信号に対して強調処理を施し、さらに、強調処理が施された受信音声信号に基づく音声をスピーカ52から出力する。
The receiving
このように、送話スイッチ58が解放され、受信音声レベル値が所定閾値を超えていないときは、騒音スペクトラムデータが順次更新される。そして、送話スイッチ58が解放され、受信音声レベル値が所定閾値を超えているときは、騒音スペクトラムデータによって強調処理が施された受信音声信号に基づく音声がスピーカ52から出力される。
As described above, when the
図4(a)には、強調処理が施される前の受信音声信号の周波数スペクトラム(初期スペクトラム68)、および騒音スペクトラム70が概念的に示されている。また、図4(b)には、強調処理が施された後の受信音声信号の周波数スペクトラム(強調スペクトラム72)、および騒音スペクトラム70が概念的に示されている。横軸は周波数を示し、縦軸は周波数成分値の絶対値を示す。強調スペクトラム72は、初期スペクトラム68に騒音スペクトラム70に基づく重み付け係数を乗じたものである。重み付け係数は、騒音スペクトラム70が大きい程大きい値を有する。したがって、図4(b)に示されているように、騒音が大きい周波数程、強調スペクトラム72が大きくなり、スピーカ52からユーザに届く音声は騒音スペクトラムに応じて大きくなる。これによって騒音対騒音比が向上し、トランシーバの周囲が騒がしい場合であっても、スピーカ52から出力される音声が聴き取り易くなる。
FIG. 4A conceptually shows the frequency spectrum (initial spectrum 68) of the received audio signal and the
なお、制御部56は、送話スイッチ58が押下されている間、受信ユニット38を構成する一部または総ての電子デバイスに供給される電源電力をオフにし、送話スイッチ58が解放されると共に、電源電力がオフになっていた電子デバイスに供給される電源電力をオンにする処理を実行してもよい。これによって、送話の際に受信ユニット38で消費される電力が低減される。
The
送話スイッチ58が解放され、受信音声レベル値が所定閾値を超えていない場合、スピーカ52からは音声が出力されないか、スピーカ52から音声が出力されてもその大きさは微小である。そして、送話スイッチ58を解放している間、ユーザはスピーカ52が出力する音声を聴き取るため、発声しないことが通常である。したがって、送話スイッチ58が解放され、受信音声レベル値が所定閾値を超えていない間は、マイク12はトランシーバの周囲の騒音に応じた集音信号を出力する可能性が高い。そのため、トランシーバの周囲の騒音に応じた騒音スペクトルデータが記憶部26に記憶される可能性が高い。
When the
一方、送話スイッチ58が解放され、受信音声レベル値が所定閾値を超えている場合、スピーカ52からは、ユーザが聴き取ることが可能な音声が出力される場合が多い。したがって、マイク12はスピーカ52が出力する音声を収集してしまう可能性が高い。そこで、選択部20の基幹端子Bを開放端子Oに接続し、集音部10が出力する周波数スペクトラムデータを用いないこととする。そして、既に記憶部26に記憶されている騒音スペクトラムデータを用いて受信音声信号に対する強調処理が実行される。
On the other hand, when the
なお、ここでは、受信検出部60は、受信音声信号を検出するものとしているが、受信検出部60は、受信部40が受信する無線信号を検出するものとしてもよい。この場合、無線信号のレベルを示す無線信号レベル値が受信検出部60から出力され、受信音声レベル値に代えて無線信号レベル値が制御に用いられる。
Here, the
次に、トランシーバによる送話について説明する。制御部56は送話スイッチ58が押下されたことを検出すると、選択部20を制御して基幹端子Bを送信端子Tに接続する。
Next, transmission by the transceiver will be described. When the
マイク12はユーザの声およびトランシーバの周囲の騒音を収集し、ユーザの声および騒音に応じた集音信号を出力する。集音部10は、集音信号の周波数スペクトラムデータを1セットごとに順次、選択部20を介して送信ユニット28に出力する。送信ユニット28は、集音信号に応じた周波数スペクトラムデータに基づいて、騒音成分が低減された送信信号を生成し無線送信する。
The
このように、送話スイッチ58が押下されたときには、集音信号に応じた周波数スペクトラムデータが集音部10で生成される。さらに、集音信号の周波数スペクトラムデータから騒音成分を低減して得られた送信信号が送信ユニット28から無線送信される。
Thus, when the
図5(a)には、集音信号の周波数スペクトラム62、および騒音スペクトラム64が示されている。横軸は周波数を示し、縦軸は周波数成分値の絶対値を示す。また、図5(b)には、送信信号の周波数スペクトラム66が示されている。送信信号の周波数スペクトラム66からは騒音スペクトラム64が減算され、騒音成分が抑制されている。
FIG. 5A shows a
無線送信された送信信号は、受話側である相手方のトランシーバで受信され、送信信号に含まれる音声信号に基づく音声がスピーカから出力される。送話側のトランシーバからは、騒音成分が低減された送信信号が送信されるため、送話側のトランシーバの周囲が騒がしい場合であっても、受話側のトランシーバのスピーカから出力される音声は聴き取り易い。 The wirelessly transmitted transmission signal is received by the other party's transceiver, which is the receiving side, and audio based on the audio signal included in the transmission signal is output from the speaker. The transmitting transceiver transmits a transmission signal with reduced noise components, so even if the surroundings of the transmitting transceiver are noisy, you can listen to the audio output from the speaker of the receiving transceiver. Easy to take.
なお、制御部56は、送話スイッチ58が解放されている間、送信ユニット28を構成する一部または総ての電子デバイスに供給される電源電力をオフにし、送話スイッチ58が押下されると共に、電源電力がオフにされていた電子デバイスの電源電力をオンにする処理を実行してもよい。これによって、受話の際に送信ユニット28で消費される電力が低減される。
Note that while the
トランシーバの動作例について、図1および図6を参照して説明する。図6(a)には、集音部10のマイク12が出力する集音信号の時間波形が概念的に示されている。また、図6(b)には、受信音声レベル値の時間波形が概念的に示されている。図6(c)には、送話スイッチ58が押下されているか、解放されているかを示すタイミングチャートが示されており、図6(d)には、選択部20において、送信端子T、開放端子Oおよび騒音収集端子Nのうちいずれが選択されているかを示すタイミングチャートが示されている。
An example of the operation of the transceiver will be described with reference to FIGS. FIG. 6A conceptually shows a time waveform of a sound collection signal output from the
時間t0から時間t1の間、時間t2から時間t3の間、および時間t4以降では、送話スイッチ58が解放されており、受信音声レベル値は閾値Aを超えていない。この期間は受信クワイエット期間である。したがって、選択部20は騒音収集端子Nを選択し、雑音スペクトラムデータが順次更新され記憶部26に記憶される。この間、ユーザが発声をしていない場合には、騒音スペクトラムデータは騒音を示す可能性が高い。
From time t0 to time t1, from time t2 to time t3, and after time t4, the
時間t1から時間t2の間は送話スイッチ58が押下されている。また、ユーザの声に応じた集音信号がマイク12から出力される。この期間は送信期間である。したがって、選択部20は送信端子Tを選択し、送信ユニット28は集音信号に基づく送信信号を無線送信する。
The
時間t3から時間t4の間は送話スイッチ58が解放されており、受信音声レベル値が閾値Aを超えている。この期間は受信リスニング期間である。したがって、選択部20は開放端子Oを選択し、強調処理が施された受信音声信号に基づく音声がスピーカ52から出力される。
From time t3 to time t4, the
本実施形態に係るトランシーバによれば、騒音スペクトラムデータを生成するタイミングは、相手方のトランシーバから送信された音声信号のレベル、および、ユーザによる送話スイッチの操作に応じて制御されるため、騒音スペクトラムデータを生成するための制御が簡単となる。 According to the transceiver according to the present embodiment, the timing of generating noise spectrum data is controlled according to the level of the voice signal transmitted from the counterpart transceiver and the operation of the transmission switch by the user. Control for generating data is simplified.
また、上述のスペクトラムセット数Kまたは受信クワイエット期間数Mを適切に設定し、騒音スペクトラムデータを求めるために用いる集音信号の時間長を調整することで、騒音低減部36によって騒音を低減する効果、およびスペクトラム強調部44によって騒音対騒音比が向上する効果が高まることが多い。すなわち、騒音スペクトラムデータを求めるために用いる集音信号の時間長を騒音の周波数スペクトラムが変化する周期よりも長くすることでこれらの効果が高まることが多い。
In addition, the noise reduction unit 36 can reduce noise by appropriately setting the number K of spectrum sets or the number M of reception quiet periods and adjusting the time length of the collected sound signal used for obtaining noise spectrum data. And the effect of improving the noise-to-noise ratio by the
なお、本実施形態に係るトランシーバを構成する集音FFT部18、選択部20、移動平均演算部24、減算器30、送信側IFFT部32、受信側FFT部42、スペクトラム強調部44、受信側IFFT部46、および制御部56はディジタル信号を処理する。これらの構成要素は、所定の演算処理を実行するプロセッサによって構成してもよい。また、これらの構成要素の一部または全部を、ハードウエアであるディジタル回路によって個別に構成してもよい。
Note that the sound
また、本実施形態に係るトランシーバは、相手方のトランシーバが複信方式のトランシーバであってもよい。一般に、複信方式では、一方のトランシーバから他方のトランシーバへの無線送信と、他方のトランシーバから一方のトランシーバへの無線送信が異なる周波数帯で同時に行われる。相手方のトランシーバが複信方式である場合には、送信部34の送信周波数を相手方のトランシーバの受信周波数に設定し、受信部40の受信周波数を相手方のトランシーバの送信周波数に設定すればよい。相手方のトランシーバは複信方式であるものの、単信方式のトランシーバと同様の操作で送話および受話が行われる。
Further, in the transceiver according to the present embodiment, the counterpart transceiver may be a duplex type transceiver. In general, in the duplex system, radio transmission from one transceiver to the other transceiver and radio transmission from the other transceiver to the one transceiver are simultaneously performed in different frequency bands. When the counterpart transceiver is a duplex system, the transmission frequency of the
10 集音部、12 マイク、14,50 増幅部、16 音声エンコーダ、18 集音FFT部、20 選択部、30 減算器、32 送信側IFFT部、34 送信部、36 騒音低減部、38 受信ユニット、40 受信部、42 受信側FFT部、44 スペクトラム強調部、46 受信側IFFT部、48 音声デコーダ、52 スピーカ、54 再生部、56 制御部、58 送話スイッチ、60 受信検出部、62 集音信号の周波数スペクトラム、64 騒音スペクトラム、66 送信信号の周波数スペクトラム、68 初期スペクトラム、70 騒音スペクトラム、72 強調スペクトラム。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記集音信号に基づいて騒音データを生成する騒音データ生成部と、
前記集音信号を無線信号として送信する送信ユニットと、を備え、
前記送信ユニットは、
ユーザの操作に基づいて、前記無線信号を送信する送信オン状態、または、前記無線信号を送信しない送信オフ状態に切り換えられ、
前記集音部は、
時間経過と共に順次、前記集音信号として音声フレームを生成し、
前記騒音データ生成部は、
最新の前記音声フレームから過去に遡った所定数の前記音声フレームであって、前記送信ユニットが前記送信オフ状態にあるときに生成された前記音声フレームに基づいて、前記騒音データを生成し、
前記送信ユニットは、
前記無線信号に含まれる騒音成分を前記騒音データに基づいて低減することを特徴とする無線装置。 A sound collection unit that collects sound and generates a sound collection signal;
A noise data generation unit that generates noise data based on the collected sound signal;
A transmission unit that transmits the collected sound signal as a radio signal,
The transmitting unit is
Based on the user's operation, it is switched to a transmission on state for transmitting the radio signal, or a transmission off state for not transmitting the radio signal,
The sound collector is
A sound frame is generated as the sound collection signal sequentially over time,
The noise data generator is
A predetermined number of the audio frames retroactive from the latest audio frame, and generating the noise data based on the audio frames generated when the transmission unit is in the transmission off state;
The transmitting unit is
A radio apparatus that reduces a noise component included in the radio signal based on the noise data.
前記集音信号に基づいて騒音データを生成する騒音データ生成部と、
前記集音信号を無線信号として送信する送信ユニットと、を備え、
前記送信ユニットは、
ユーザの操作に基づいて、前記無線信号を送信する送信オン状態、または、前記無線信号を送信しない送信オフ状態に切り換えられ、
前記騒音データ生成部は、
前記送信ユニットが先に前記送信オフ状態になったときにおける前記集音信号、および、前記送信ユニットが次に前記送信オフ状態になったときにおける前記集音信号に基づいて前記騒音データを生成し、
前記送信ユニットは、
前記無線信号に含まれる騒音成分を前記騒音データに基づいて低減することを特徴とする無線装置。 A sound collection unit that collects sound and generates a sound collection signal;
A noise data generation unit that generates noise data based on the collected sound signal;
A transmission unit that transmits the collected sound signal as a radio signal,
The transmitting unit is
Based on the user's operation, it is switched to a transmission on state for transmitting the radio signal, or a transmission off state for not transmitting the radio signal,
The noise data generator is
The noise data is generated based on the sound collection signal when the transmission unit is first in the transmission off state and the sound collection signal when the transmission unit is next in the transmission off state. ,
The transmitting unit is
A radio apparatus that reduces a noise component included in the radio signal based on the noise data.
前記騒音データ生成部は、
前記送信オフ状態および前記送信オン状態が交互に繰り返される場合に、複数回に亘る前記送信オフ状態における各前記集音信号に基づいて前記騒音データを生成することを特徴とする無線装置。 The wireless device according to claim 2, wherein
The noise data generator is
When the transmission off state and the transmission on state are alternately repeated, the radio apparatus generates the noise data based on each sound collection signal in the transmission off state over a plurality of times.
前記集音部は、時間経過と共に順次、前記集音信号として音声フレームを生成し、
前記騒音データ生成部は、
最新の前記音声フレームから過去に遡った所定数の前記音声フレームであって、前記送信ユニットが前記送信オフ状態にあるときに生成された前記音声フレームに基づいて、前記騒音データを生成することを特徴とする無線装置。 The wireless device according to claim 2 or claim 3,
The sound collection unit sequentially generates sound frames as the sound collection signal as time passes,
The noise data generator is
Generating the noise data based on the predetermined number of the audio frames retroactive from the latest audio frame, the audio frames generated when the transmission unit is in the transmission off state. A wireless device characterized.
無線信号を受信し、その無線信号に基づき音声を再生する受信ユニットを備え、
前記騒音データ生成部は、
前記音声信号の大きさが所定値を超えないときにおける前記集音信号に基づいて前記騒音データを生成し、
前記受信ユニットは、
前記騒音データに基づいて、再生される音声についての音声対騒音比を向上させる処理を実行することを特徴とする無線装置。
The radio apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A receiving unit that receives a radio signal and reproduces sound based on the radio signal;
The noise data generator is
Generating the noise data based on the collected sound signal when the magnitude of the audio signal does not exceed a predetermined value;
The receiving unit is
A wireless device that executes a process for improving a voice-to-noise ratio of a reproduced voice based on the noise data.
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