JP2793520B2

JP2793520B2 - 有音判定回路

Info

Publication number: JP2793520B2
Application number: JP7124876A
Authority: JP
Inventors: 裕山上
Original assignee: NIPPON DENKI AISHII MAIKON SHISUTEMU KK
Current assignee: NIPPON DENKI AISHII MAIKON SHISUTEMU KK
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JPH08321786A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は有音判定回路に関し、特
にデジタル信号処理による有音判定回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の有音判定回路は、無線通
信機の送受信自動切り替えや録音装置の自動録音制御な
どに用いられている。たとえば、図７は従来の有音判定
回路の構成を示すブロック図である。

【０００３】図７を参照すると、この従来の有音判定回
路は、可聴周波数帯の交流信号を含む音声信号を整流す
る整流回路７１と、この整流回路７１の出力信号に含ま
れる交流成分を除去する平滑回路７２と、この平滑回路
７２の出力と既設定の基準値とを比較し比較結果を判定
出力信号として出力する比較回路７３と、既設定の基準
値を生成する基準値発生回路７４とから構成されてい
る。

【０００４】次に、図７およびその動作の１例を示す波
形図である図８（ａ）〜（ｄ）を参照して、この従来の
有音判定回路の動作を説明する。この従来の有音判定回
路において、整流回路６１に図８（ａ）に示すような音
声信号を入力すると、整流回路７１の出力には図８
（ｂ）に示すような脈流信号が発生し、さらに平滑回路
７２の出力には図８（ｃ）に示すような平滑化された信
号が現れる。この平滑回路７２の出力は比較回路７３で
既設定の基準値と比較される。比較回路７３の出力は、
図８（ｄ）に示す判定出力信号として、平滑回路７２の
出力が基準値を上回っているときに論理値“１”を出力
し、逆に平滑回路７２の出力が基準値を下回っていると
きは論理値“０”を出力する。

【０００５】以上説明したように、図７に示した従来の
有音判定回路は、一定以上の振幅の音声信号が一定時間
以上継続して入力すると論理値“１”を出力し、有音で
あることを通知する作用を成す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】有音判定回路の主な応
用分野は、無線通信機の送受信自動切り替えや録音装置
の自動録音などがある。また、携帯電話のように小型の
電池で長時間の通話を可能とすることが要求される分野
に於いては、電力消費を最小限に抑えるために無音時の
送信を停止しなければならないので、有音判定回路が必
要である。何れも有音判定の対象音声信号が送信または
録音の対象でもある。したがって、有音判定回路の判定
遅延が大きいと、音声が入力し始めてから送信または録
音が開始するまでの遅延が大きくなる。その結果、送信
または録音される音声信号の語頭が欠落してしまい、特
に語頭が子音の場合には会話に支障を生じるという問題
がある。

【０００７】したがって、有音判定回路には、音声が入
力し始めてから有音と判定されるまでの遅延が少なく、
しかも音声以外の不要な雑音によって誤判定しないこと
が要求されている。

【０００８】しかし、上述した従来の有音判定回路で
は、平滑化回路が本質的に遅延を伴うので、音声が入力
してから判定出力が論理値“１”になるまでに遅延を生
ずる原因となっている。

【０００９】判定遅延を短縮するためには平滑回路の時
定数を小さくするか、または比較回路に供給する判定レ
ベルを低く設定しなければならない。一方、雑音に対す
る許容レベルを緩和するためには判定レベルを高く設定
する必要があり、またパルス状の雑音による誤判定を防
止するためには平滑回路の時定数を大きくする必要があ
る。つまり判定時間の短縮と雑音に対する許容レベルの
緩和は両立し得ない問題であった。

【００１０】また、有音判定遅延を容認する代わりに音
声伝達系に遅延回路を挿入することによって、有音判定
よりも音声の送出を相対的に遅らせれば、語頭の子音が
欠落する問題が解決される。しかしながら、この方法は
伝送する音声信号の遅延を増大するので、録音や単一方
向の通信の場合には効果があるものの、双方向の通信、
特に電話の場合には不自然な残響の原因となって、通話
品質を劣化させてしまう欠点がある。したがって音声伝
達系に遅延回路を挿入する方法は電話への応用に適して
おらず、有音判定遅延そのものを短縮しなければ根本的
な問題解決にならなかった。

【００１１】以上説明したように、従来の有音判定回路
では、信号自体の遅延を伴わず、有音判定時間が短く、
しかも雑音に対する十分な許容量を持つ有音判定回路を
実現することは、非常に困難であった。

【００１２】したがって、本発明の目的は、有音判定回
路において、雑音に対する十分な許容量を維持し有音判
定時間を短縮することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の有音判定回路の
構成は、入力される音声信号をデジタル信号に変換する
ＡＤ変換回路（１１）と、このＡＤ変換回路の出力信号
を絶対値に変換する絶対値化回路（１２）と、この絶対
値化回路からの入力信号を予め設定した下限値と比較し
その入力信号の値が前記下限値より大きいときその入力
信号を出力しその入力信号の値が前記下限値より小さい
とき前記下限値を出力する下限値制限回路（１３）と、
この下限値制限回路の出力信号を平滑化するデジタルロ
ーパスフィルタ（１４）と、このデジタルローパスフィ
ルタの出力信号を前記下限値より大きく設定された基準
値と比較しその結果を判定出力信号として出力する比較
回路（１５）とを備えることを特徴とする。なお、入力
される音声信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路
（１１）と、このＡＤ変換回路の出力信号を絶対値に変
換する絶対値化回路（１２）と、この絶対値化回路から
の入力信号を一方の加算入力とし他方の加算入力と加算
する加算器（４６）と、この加算器の出力を予め設定し
た下限値と比較しその入力信号の値が前記下限値より大
きいときその入力信号を出力しその入力信号の値が前記
下限値より小さいとき前記下限値を出力する下限値制限
回路（１３）と、この下限値制限回路の出力信号を遅延
させる遅延器（４７）と、この遅延器の出力を所定比率
で変換し前記加算器の他方の加算入力とする乗算器（４
５）と、前記下限値制限回路の出力信号を前記下限値よ
り大きく設定した基準値と比較しその結果を判定出力信
号として出力する比較回路（１５）とを備えることがで
き、また、入力される音声信号をデジタル信号に変換す
るＡＤ変換回路（１１）と、このＡＤ変換回路の出力信
号を絶対値に変換する絶対値化回路（１２）と、この絶
対値化回路からの入力信号を一方の加算入力とし他方の
加算入力と加算する加算器（５６）と、この加算器の出
力を予め設定した下限値と比較しその入力信号の値が前
記下限値より大きいときその入力信号を出力しその入力
信号の値が前記下限値より小さいとき前記下限値を出力
する下限値制限回路（１３）と、この下限値制限回路の
出力信号を遅延させる遅延器（５７）と、この遅延器の
出力を所定比率で変換し前記加算器の他方の加算入力と
する乗算器（５５）と、前記加算器の出力信号を前記下
限値より大きく設定した基準値と比較しその結果を判定
出力信号として出力する比較回路（１５）とを備えるこ
とができる。さらに、下限値制限回路（１３）が、所定
下限値を設定し出力する下限値発生器（３１）と、前記
下限値および入力信号の値を比較し判定信号を出力する
比較器（３２）と、前記下限値および前記入力信号を入
力し前記判定信号が前記入力信号の値の方が大きいこと
を示す場合には前記入力信号を、前記判定信号が前記入
力信号の値の方が小さいことを示す場合には前記下限値
を出力する選択回路（３２）とを有することができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１５】図１は、本発明の有音判定回路の第１の実
施例を示すブロック図である。

【００１６】図１を参照すると、本実施例の有音判定回
路は、ＡＤ変換回路１１，絶対値化回路１２，下限値制
限回路１３およびローパスフィルタ１４からなる平滑手
段１０，比較回路１５，基準値発生回路１６とから構成
されている。

【００１７】ＡＤ変換回路１１は、有音判定回路に入力
された音声信号を一定の時間間隔ごとにデジタル信号に
変換し出力する。

【００１８】絶対値化回路１２は、ＡＤ変換回路１１の
出力信号を絶対値に変換し平滑手段１０に出力する。

【００１９】平滑手段１０は、絶対値化回路１２の出力
信号の交流成分を除去し平滑化するデジタルフィルタ手
段であり、本実施例では下限値制限回路１３およびロー
パスフィルタ１４のカスケード接続により構成されてい
る。

【００２０】比較回路１５は、既設定の基準値に対して
平滑手段１０の出力信号を比較しその結果を判定出力信
号としている。

【００２１】基準値発生回路１６は、設計時に設定した
基準値を生成し比較回路１５に出力する。

【００２２】次に、図１およびその動作の１例を示す波
形図である図２を参照して、本実施例の有音判定回路の
動作を簡単に説明する。

【００２３】図２（ａ）は本発明の有音判定回路に入力
する音声信号の一例を示す波形図であり、図２（ｂ）〜
（ｆ）は本発明の有音判定回路内部のデジタル信号の値
を、図２（ａ）と同一の時間軸で表現した波形図であ
る。

【００２４】音声入力端子１７に図２（ａ）に示すよう
な音声信号を入力すると、ＡＤ変換回路１１の出力には
図２（ｂ）のように、入力信号に比例したデジタル符号
が一定のサンプリング間隔ごとに現れる。ＡＤ変換回路
１１の出力信号は絶対値化回路１２によって、図２
（ｃ）のように絶対値に変換され、下限値制限回路１３
を経てローパスフィルタ１４に入力される。

【００２５】図３は、図１の有音判定回路における平滑
手段１０の詳細構成例を示す回路図である。

【００２６】本実施例における平滑手段１０は、フィル
タ手段の入力信号の下限値を制限する構成としているた
め、下限値発生器３１，比較器３２，選択器３３とから
なる下限値制限回路１３と、第１の乗算器３４，第２の
乗算器３５，加算器３６，遅延器３７とからなるＩＩＲ
（ＩｎｆｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓ
ｅ）フィルタ部に分離できる。

【００２７】下限値制限回路１３において、絶対値化回
路１２の出力が下限値発生器３１の出力より小さい値で
あることが比較器３２によって判定されると、選択器３
３は下限値発生器３１の出力を選択し、それ以外の場合
には絶対値化回路１２の出力を選択する。こうして選択
器３３からは、下限値制限回路１３の出力信号として、
図２（ｄ）のように下限が制限された信号が出力され
る。

【００２８】下限値制限回路１３の出力信号は、次に第
１の乗算器３４、第２の乗算器３５、加算器３６、遅延
器３７から成るＩＩＲフィルタ部によって平滑化される
ことによって図２（ｅ）に示すような信号となり、平滑
手段１０の出力信号として出力される。

【００２９】この平滑手段１０の出力信号は、最後に、
比較回路１５によって基準値発生回路１６の出力と比較
される。比較回路１５は、図２（ｆ）に示す判定出力信
号として、平滑手段１０の出力信号が基準値発生回路１
６の出力より大きいとき論理値“１”を出力し、それ以
外のときは論理値“０”を出力する。

【００３０】以上説明したように、本実施例の有音判定
回路は、ＡＤ変換回路１１に入力する音声信号の強度が
所定の強度を越えると、比較回路１５から論理値“１”
が出力されることにより、有音と判定する。ここで特に
注目すべき点は、下限値制限回路１３の効果によって平
滑手段１０の出力値が、下限値発生器３１の出力値より
常に大きいので、ＡＤ変換回路１１に音声が入力し始め
てから比較回路１５が論理値“１”を出力するまでの遅
延が少ないことである。

【００３１】次に、一般的なローパスフィルタの入力信
号に下限を設けたことによる遅延短縮の効果を数式を用
いて説明する。

【００３２】次に示す式（１）は、時刻ｔ＝０を境界と
して、以後一定値を入力した場合のローパスフィルタの
出力値を表す式の一例である。Ｖ_Oはｔ≧０における入
力の値、τは時定数、Ｖ（ｔ）は時刻ｔにおける出力の
値を表している。

【００３３】

【００３４】この場合、有音判定レベルをＶ_D＝ｒ_D・
Ｖ_O（ただし０≦ｒ_D＜１）とすれば、判定時間ｔ_dは
式（１）より式（２）が導かれる。

【００３５】

【００３６】これに対して、下限値をＶ_L＝ｒ_L・Ｖ_D
＝ｒ_L・ｒ_D・Ｖ_O（ただし０≦ｒ_L＜１）とした場合
の本発明を用いたローパスフィルタの出力値を同様の条
件の下で表したのが式（３）である。

【００３７】

【００３８】この場合には、有音判定レベルを同様にＶ
_D＝ｒ_D・Ｖ_O（ただし０≦ｒ_D＜１）とすると、判定
時間ｔ_dは式（３）より式（４）導かれる。

【００３９】

【００４０】図６は、本発明の有音判定回路の判定出力
の判定時間特性を示す特性図である。式（２）および式
（４）をグラフに表したものであり、横軸には有音判定
レベルとしてｒ_Dを、縦軸には有音判定時間としてｔ_d
を表している。

【００４１】図６によれば、本発明によって従来よりも
判定遅延が短縮されることがわかる。たとえば、下限レ
ベルを有音判定レベルの９０％（ｒ_L＝０．９）に設定
した場合では、本発明の有音判定時間は従来の技術によ
る有音判定時間の３分の１以下に短縮されることがわか
る。また、さらに下限レベルと有音判定レベルの差を縮
めれば、即ちｒ_Lをより大きくすれば、有音判定時間が
さらに短縮されることは明らかである。

【００４２】なお、本発明においてデジタル方式で実現
されている部分は、アナログ方式によっても同様の機能
を実現することが可能である。

【００４３】しかし、仮にアナログ方式で実現した場
合、構成要素である各素子の製造上の精度や均一性を考
慮する必要がある。たとえば、下限値制限回路で使用さ
れる下限電圧値と基準値発生回路の電圧値との相対誤差
が１０％の場合、基準値発生回路の電圧よりも下限電圧
を１０％以上低く設定されなければならない。なぜな
ら、無音時に有音と誤判定する可能性があるからであ
る。しかし、本発明ではこれら下限値制限回路，比較回
路および基準値発生回路をデジタル回路で構成している
ため、製造上の誤差や不均一性の影響を全く受けない。

【００４４】したがって、本実施例の有音判定回路の場
合、基準値発生回路の出力と下限値制限回路の下限値と
の差は、デジタル値として表現可能な範囲で最小に設定
しても、誤判定を起こすことがない。そのため、ＡＤ変
換回路１１に音声が入力し始めてから比較回路１５が論
理値“１”を出力するまでの遅延を極めて少なくするこ
とが可能である。

【００４５】なお、図３は、本発明による有音判定回路
の平滑手段１０の一実施例を示すにすぎず、他の構成に
よっても本発明を実現することは容易である。

【００４６】たとえば、図４は、本発明の有音判定回路
における平滑手段の第２の実施例を示す回路図である。

【００４７】図４を参照すると、下限値発生器４１、比
較器４２、選択器４３により下限値制限回路１３が構成
される点は図３と同様である。しかし、第１の乗算器４
４、第２の乗算器４５、加算器４６、遅延器４７によっ
て構成されるＩＩＲフィルタ部の加算器４６の出力側に
下限値制限回路１３が置かれている点が、図３の回路と
異なっている。

【００４８】これにより生じる図４の回路の特徴は、平
滑手段の出力としての下限値が下限値発生器４１の出力
値に等しく、ＩＩＲフィルタの係数を変更しても出力の
下限値が変化することが無いことである。したがって、
図４の回路を用いた場合、フィルタの設計変更に伴う回
路修正の量が削減できる。

【００４９】また、図５は、本発明の有音判定回路にお
ける平滑手段の第３の実施例を示す回路図である。

【００５０】図５を参照すると、下限値発生器５１、比
較器５２、選択器５３により下限値制限回路１３が構成
される点は図３および４と同様であるが、第１の乗算器
５４、第２の乗算器５５、加算器５６、遅延器５７によ
って構成されるＩＩＲフィルタ部において、出力端子か
らの信号帰還経路上に下限値制限回路１３が置かれてい
る点が図３および４の回路と異なっている。

【００５１】これにより生じる図５の回路の特徴は、平
滑手段としての入力端子から出力端子に至る信号処理経
路上に下限値制限手段が無いので、デジタル処理による
遅延の少ない回路が実現できることである。

【００５２】なお、本実施例で説明した絶対値化回路１
２，下限値制限回路１３を含む平滑手段１０，比較回路
１５および基準値発生回路１６は、ハードウェアによる
手段以外に、マイクロコンピュータを用いたシステムの
ソフトウェア逐次制御により実現できる機能手段でもあ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による有音
判定回路は、デジタルフィルタ手段からなる平滑手段の
信号処理経路または信号帰還経路に被処理信号の下限値
を制限する下限値制限手段を備えるため、音声が入力し
始めてから有音であることが判定されるまでの遅延時間
を著しく短縮できる効果がある。

【００５４】また、下限値制限手段を備えるため、設定
された下限レベル以下の信号による影響が全く無くな
る。すなわち、下限レベル以下のいかなる信号も、下限
レベルに引き上げられるので、平滑手段以降の処理は雑
音の影響を受けない。したがって、有音判定時間を短縮
したにもかかわらず、雑音による誤判定が少なくなる。

【００５５】さらに、本発明による有音判定回路は、Ａ
Ｄ変換回路以降をデジタル処理で実現しているため、下
限レベルと有音判定レベルを極めて近い値に設定するこ
とが容易に可能である。すなわち、回路を構成する素子
の製造上の誤差や使用条件および環境変化による誤動作
防止のために、下限レベルと有音判定レベルの差に余裕
をもって設計する必要性が全く無くなる等の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有音判定回路の第１の実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】図１の有音判定回路における動作の１例を示す
波形図である。

【図３】図１の有音判定回路における平滑手段の詳細構
成例を示す回路図である。

【図４】本発明の有音判定回路における平滑手段の第２
の実施例を示す回路図である。

【図５】本発明の有音判定回路における平滑手段の第３
の実施例を示す回路図である。

【図６】本発明の有音判定回路の判定出力の判定時間特
性を示す特性図である。

【図７】従来の有音判定回路の１例を示すブロック図で
ある。

【図８】図７の有音判定回路における動作の１例を示す
波形図である。

【符号の説明】

１０平滑手段１１ＡＤ変換回路１２絶対値化回路１３下限値制限回路１４ローパスフィルタ１５比較回路１６基準値発生回路３１，４１，５１下限値発生器３２，４２，５２比較器３３，４３，５３選択器３４，４４，５４第１の乗算器３５，４５，５５第２の乗算器３６，４６，５６加算器３７，４７，５７遅延器７１整流回路７２平滑回路７３比較回路７４基準値回路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G10L 3/00 G10L 9/00 H04B 1/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力される音声信号をデジタル信号に変
換するＡＤ変換回路（１１）と、このＡＤ変換回路の出
力信号を絶対値に変換する絶対値化回路（１２）と、こ
の絶対値化回路からの入力信号を予め設定した下限値と
比較しその入力信号の値が前記下限値より大きいときそ
の入力信号を出力しその入力信号の値が前記下限値より
小さいとき前記下限値を出力する下限値制限回路（１
３）と、この下限値制限回路の出力信号を平滑化するデ
ジタルローパスフィルタ（１４）と、このデジタルロー
パスフィルタの出力信号を前記下限値より大きく設定さ
れた基準値と比較しその結果を判定出力信号として出力
する比較回路（１５）とを備えることを特徴とする有音
判定回路。
【請求項２】入力される音声信号をデジタル信号に変
換するＡＤ変換回路（１１）と、このＡＤ変換回路の出
力信号を絶対値に変換する絶対値化回路（１２）と、こ
の絶対値化回路からの入力信号を一方の加算入力とし他
方の加算入力と加算する加算器（４６）と、この加算器
の出力を予め設定した下限値と比較しその入力信号の値
が前記下限値より大きいときその入力信号を出力しその
入力信号の値が前記下限値より小さいとき前記下限値を
出力する下限値制限回路（１３）と、この下限値制限回
路の出力信号を遅延させる遅延器（４７）と、この遅延
器の出力を所定比率で変換し前記加算器の他方の加算入
力とする乗算器（４５）と、前記下限値制限回路の出力
信号を前記下限値より大きく設定した基準値と比較しそ
の結果を判定出力信号として出力する比較回路（１５）
とを備えることを特徴とする有音判定回路。
【請求項３】入力される音声信号をデジタル信号に変
換するＡＤ変換回路（１１）と、このＡＤ変換回路の出
力信号を絶対値に変換する絶対値化回路（１２）と、こ
の絶対値化回路からの入力信号を一方の加算入力とし他
方の加算入力と加算する加算器（５６）と、この加算器
の出力を予め設定した下限値と比較しその入力信号の値
が前記下限値より大きいときその入力信号を出力しその
入力信号の値が前記下限値より小さいとき前記下限値を
出力する下限値制限回路（１３）と、この下限値制限回
路の出力信号を遅延させる遅延器（５７）と、この遅延
器の出力を所定比率で変換し前記加算器の他方の加算入
力とする乗算器（５５）と、前記加算器の出力信号を前
記下限値より大きく設定した基準値と比較しその結果を
判定出力信号として出力する比較回路（１５）とを備え
ることを特徴とする有音判定回路。
【請求項４】下限値制限回路（１３）が、所定下限値
を設定し出力する下限値発生器（３１）と、前記下限値
および入力信号の値を比較し判定信号を出力する比較器
（３２）と、前記下限値および前記入力信号を入力し前
記判定信号が前記入力信号の値の方が大きいことを示す
場合には前記入力信号を、前記判定信号が前記入力信号
の値の方が小さいことを示す場合には前記下限値を出力
する選択回路（３２）とを有する請求項１乃至３記載の
有音判定回路。