JP3548347B2 - 音量自動調整装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば競技場や駅のコンコース等の構内放送装置等において、放送エリア内の騒音（雑音）を検出し、その検出レベルに応じて音量を自動的に調整する音量自動調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような音量自動調整装置として、従来、例えば図５に示すようなものがある。同図に示すように、この装置は、放送源（以下、ソースと称す。）１からの音声信号が入力される電圧制御増幅器（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：以下、ＶＣＡと称す。）２を有している。そして、このＶＣＡ２によって上記音声信号のレベル調整を行った後、これを後段増幅器３を介してスピーカ４に供給している。スピーカ４は、供給された上記音声信号に応じて放送エリアに音波を放出する。
【０００３】
ところで、ＶＣＡ２は、上記音声信号を入出力する端子とは別に制御端子２ａを有しており、この制御端子２ａに供給される制御信号に応じた増幅率（ゲイン）で上記音声信号を増幅し、即ちレベル調整を行い、ひいてはスピーカ４の音量を調整している。図５に示す装置では、上記制御信号として、例えば次のように処理して得た直流電圧を制御端子２ａに供給している。
【０００４】
即ち、放送エリア内の音を収音するマイクロホン５を設ける。そして、このマイクロホン５で得られる収音信号と、ＶＣＡ２の出力を分岐して得た信号、即ち音声信号とを、減算器６に供給し、ここで上記収音信号から上記音声信号を減算する（差し引く）。この減算により、上記収音信号からソース１の放送音成分が除去されて、放送エリア内の騒音成分のみが抽出（検出）される。ただし、この減算を正確に行うためには、上記音声信号が、ＶＣＡ２の出力側から、後段増幅器３、スピーカ４、放送エリア及びマイクロホン５を介して収音信号として減算器６に供給されるまでの伝搬条件と、上記ＶＣＡ２の出力を分岐した信号が減算器６に供給されるまでの伝搬条件とを、揃える必要がある。そこで、この装置においては、ＶＣＡ２の出力側、即ち同図におけるＡ点から、後段増幅器３、スピーカ４、放送エリア及びマイクロホン５を経て、同図におけるＢ点、即ちマイクロホン５の出力側まで、の伝達関数を模擬したフィルタ７を設け、このフィルタ７を介して、上記ＶＣＡ２の出力の分岐信号を減算器６に供給している。
【０００５】
そして、上記減算器６における減算結果、即ち上記騒音成分に対応する所謂騒音信号を、レベル検出器８に供給し、ここで上記騒音成分のレベルを検出している。レベル検出器８は、検出した騒音レベルに対応する電圧レベルの直流電圧を生成し、これを上述した制御信号としてＶＣＡ２の制御端子２ａに供給する。ＶＣＡ２は、供給された直流電圧の電圧レベルに応じて、即ち放送エリア内の騒音レベルに応じて、ソース１から出力される音声信号のレベルを調整し、ひいてはスピーカ４の音量を調整する。
【０００６】
上記のように、この図５に示す装置によれば、放送中であっても、放送エリア内の騒音を検出し、その検出レベルに応じてスピーカ４の音量を自動的に調整することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術においては、同図におけるＡ点からＢ点までの伝達関数を模擬したフィルタ７を設ける必要がある。従って、このフィルタ７を実現するために、予め上記Ａ点からＢ点までの伝達関数を測定しなければならない等、煩わしい準備が必要となる。また、実際には、上記伝達関数は、放送エリアの状態、例えば放送エリア内に存在する人の数や放送エリア内の気温等によって変化する。従って、この変化に対応するために、フィルタ７として適応フィルタを用いる必要があり、これにより装置構成が複雑となり、コストも掛かるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、簡単な構成で放送エリア内の騒音を検出することのできる音量自動調整装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、騒音の全成分のレベルが、音声信号（即ち可聴周波数）の任意の周波数帯域中における騒音レベルと相関がある点に着目し、全騒音成分を検出するのではなく、或る周波数帯域のみの騒音レベルを検出することによって、放送エリア内の全騒音レベルを検出（推定）する。
【００１４】
即ち、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、入力された音声信号を制御信号に応じたレベルに調整するレベル調整手段と、
このレベル調整手段の入力側又は出力側に設けられ、上記音声信号の所定の周波数帯域のみを阻止する状態に上記音声信号を濾波する第１の濾波手段と、
供給される信号に応じて放送エリアに音波を放出するスピーカと、
上記レベル調整手段によりレベル調整されかつ上記第１の濾波手段により濾波された後の上記音声信号を上記スピーカに供給する第１の状態と、上記レベル調整手段によりレベル調整され上記第１の濾波手段によっては非処理とされた上記音声信号を上記スピーカに供給する第２の状態と、の各状態に交互に切り換わる切換手段と、
上記放送エリア内の音を収音して収音信号を出力する収音手段と、
上記収音信号の上記所定の周波数帯域と略等価な周波数帯域のみを通過させる状態に上記収音信号を濾波する第２の濾波手段と、
この第２の濾波手段による濾波済みの信号のレベルを検出し、その検出レベルに応じて上記制御信号を生成するレベル検出手段と、
上記切換手段が上記第１の状態にあるとき、その時点での上記制御信号を上記レベル調整手段に供給し、上記切換手段が上記第２の状態にあるとき、上記切換手段が該第２の状態に切り換わる直前の上記第１の状態にあるときの上記制御信号を上記レベル調整手段に供給し続ける状態に構成された制御手段と、を具備し、
上記第１の濾波手段の出力において、上記音声信号のうち該第１の濾波手段によって阻止された上記所定の周波数帯域の信号成分（即ち、上記所定の周波数帯域中において、第１の濾波手段によって阻止された信号レベルを積分して得た値）が、上記音声信号のうち上記第１の濾波手段を通過した他の周波数帯域の信号成分（即ち、他の周波数帯域中において、第１の濾波手段を通過した信号レベルを積分して得た値）に比べて十分に小さくなる状態に、例えば相対的に無視し得る状態に、上記所定の周波数帯域を設定したものである。
【００１５】
即ち、切換手段が第１の状態にあるとき、第１の濾波手段による濾波作用によって、音声信号のうち上記所定の周波数帯域の信号がスピーカに供給されなくなる。従って、この所定の周波数帯域の音波は、スピーカから放出されない。このとき、スピーカの音波放出対象である放送エリア内の音は、収音手段により収音されるが、この収音手段から出力される収音信号を濾波する第２の濾波手段からは、上記スピーカから放出されないはずの周波数帯域の音、即ち放送エリア内の騒音成分に対応する所謂騒音信号のみが出力（抽出）される。レベル検出手段は、この第２の濾波手段から出力される騒音信号のレベル、即ち騒音レベルを検出し、その検出レベルに応じて制御信号を生成する。そして、制御手段が、この時点での上記制御信号をレベル調整手段に供給し、レベル調整手段は、供給された制御信号に応じて、即ち放送エリア内の騒音レベルに応じて、音声信号のレベルを調整し、ひいてはスピーカの音量を自動的に調整する。
【００１６】
一方、切換手段が第２の状態にあるとき、音声信号は、第１の濾波手段によって濾波処理されずに、スピーカに供給される。従って、スピーカからは、音声信号の全信号成分に対応する音波が放出される。なお、このとき、レベル調整手段は、これに入力される音声信号に対して、切換手段がこの第２の状態に切り換わる直前の第１の状態にあるときと同等のレベル調整を行う。
【００１７】
つまり、本請求項１に記載の発明によれば、放送エリア内の騒音は、間歇的に（切換手段が第１の状態にあるときにのみ）検出される。そして、この騒音検出時にのみ、スピーカから上記所定の周波数帯域の音波が放出されなくなる。それ以外のとき（切換手段が第２の状態にあるとき）は、全音声信号に対応する音波がスピーカから放出される。なお、レベル調整手段としては、例えばＶＣＡがある。また、第１及び第２の濾波手段としては、互いに相反する伝達関数を有するフィルタを用いればよい。これらのフィルタは、上述した従来技術のような適応フィルタとする必要はなく、アナログフィルタ及びディジタルフィルタのいずれにより形成してもよい。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の音量自動調整装置において、上記切換手段が、上記第１の状態にある期間の方が、上記第２の状態にある期間よりも、短くなるように構成されたことを特徴とするものである。
【００１９】
即ち、スピーカから上記所定の周波数帯域の音波が放出されない期間は、全音声信号に対応する音波が放出される期間に比べて短い。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の音量自動調整装置において、上記第１の濾波手段が、高域通過フィルタ（ＨＰＦ：ハイ・パス・フィルタ）、即ち低域阻止フィルタにより形成され、上記第２の濾波手段が、低域通過フィルタ（ＬＰＦ：ロー・パス・フィルタ）により形成されたことを特徴とするものである。
【００２１】
なお、第１の濾波手段を形成する上記低域阻止フィルタとしては、例えば音声信号（アナウンス信号）には殆ど含まれない低周波成分を阻止するフィルタを用いればよい。このフィルタで音声信号を濾波することにより、スピーカからは上記低周波成分の音波が放出されなくなるが、この低周波成分は、元々、音声信号に殆ど含まれない信号成分であるので、この低周波の音波がスピーカから放出されなくなっても、スピーカの放出音が不自然になることはなく、即ち聴取者にとって放送音が不自然に聴こえることはない。一方、第２の濾波手段を形成する上記低域通過フィルタとしては、上記第１の濾波手段を形成する低域阻止フィルタと全く反対の周波数特性（伝達関数）を有するフィルタ、即ち上記低周波成分のみを通過させるフィルタを用いればよい。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の音量自動調整装置において、上記第１の濾波手段が、狭帯域阻止フィルタ（ＮＢＥＦ：ナロウ・バンド・エリミネーション・フィルタ）により形成され、上記第２の濾波手段が、狭帯域通過フィルタ（ＮＢＰＦ：ナロウ・バンド・パス・フィルタ）により形成されたことを特徴とするものである。
【００２３】
即ち、第１の濾波手段を狭帯域阻止フィルタで形成し、このフィルタで音声信号を濾波することにより、スピーカからは、このフィルタで阻止される狭帯域の音波が放出されなくなる。ここで、上記狭帯域とは、音声信号のうち第１の濾波手段によって阻止される狭帯域の信号成分が、上記第１の濾波手段を通過する信号成分に比べて、相対的に無視し得る程度に小さくなるような非常に狭い帯域を示す。従って、この狭帯域の音波がスピーカから放出されなくても、スピーカの放出音が不自然になることはなく、即ち聴取者にとって放送音が不自然に聴こえることはない。なお、第２の濾波手段を形成する上記狭帯域通過フィルタとしては、上記第１の濾波手段を形成する狭帯域阻止フィルタと全く反対の周波数特性（伝達関数）を有するフィルタ、即ち上記狭帯域成分のみを通過させるフィルタを用いればよい。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の音量自動調整装置において、上記第１の濾波手段が、上記音声信号の複数の狭帯域成分のみを阻止し、上記第２の濾波手段が、複数の狭帯域成分のみを通過させる状態に構成されたことを特徴とするものである。
【００２５】
即ち、第１の濾波手段は、それぞれ阻止帯域の異なる複数の狭帯域阻止フィルタを並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。そして、第２の濾波手段は、第１の濾波手段と全く反対の周波数特性（伝達関数）を有しており、即ちそれぞれ通過帯域の異なる複数の狭帯域通過フィルタを並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。つまり、本請求項５に記載の発明によれば、放送エリア内の全騒音成分のうち、複数の狭帯域成分の総和を検出することになる。従って、検出された騒音レベルと、実際の全騒音レベルとの相関が、上記請求項４に記載の発明よりも強くなる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の音量自動調整装置において、上記第１の濾波手段が、上記音声信号の低域成分を阻止すると共に該低域成分とは別の狭帯域成分のみを阻止する状態に構成され、上記第２の濾波手段が、低域成分を通過させると共に該低域成分とは別の狭帯域成分のみを通過させる状態に構成されたことを特徴とするものである。
【００２７】
即ち、第１の濾波手段は、高域通過フィルタと、この高域通過フィルタの通過帯域に狭い阻止帯域を有する狭帯域阻止フィルタとを、それぞれ並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。そして、第２の濾波手段は、第１の濾波手段と全く反対の周波数特性（伝達関数）を有しており、即ち低域通過フィルタと、この低域通過フィルタの阻止帯域に狭い通過帯域を有する狭帯域通過フィルタとを、それぞれ並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。つまり、本請求項６に記載の発明によれば、放送エリア内の全騒音成分のうち、低周波成分と狭帯域成分との総和を検出することになる。従って、検出された騒音レベルと、実際の全騒音レベルとの相関が、上記請求項３及び４に記載の発明よりも強くなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る音量自動調整装置の第１の実施の形態について、その一例を図１及び図２を参照して説明する。図１は、本第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【００２９】
同図に示すように、この装置は、ソース１からの音声信号をＶＣＡ２で増幅した後、これを第１フィルタ１１及び後段増幅器３を介してスピーカ４に供給している。スピーカ４は、供給された上記音声信号に応じて放送エリアに音波を放出する。
【００３０】
更に、放送エリアには、このエリア内の音を収音するマイクロホン５を設けている。そして、このマイクロホン５から出力される収音信号を、第２フィルタ１２を介してレベル検出器８に供給している。レベル検出器８は、上記第２フィルタ１２によって濾波された信号のレベルを検出して、その検出レベルに対応する電圧レベルを有する直流電圧を生成し、これをＶＣＡ２の制御端子２ａに供給する。ＶＣＡ２は、供給された直流電圧の電圧レベルに応じて、ソース１からの音声信号のレベルを調整する。
【００３１】
なお、第１フィルタ１１は、これに入力される上記音声信号のうち、或る周波数（可聴周波数）帯域の信号のみを阻止するように構成されている。一方、第２フィルタ１２は、これに入力される上記収音信号のうち、上記第１フィルタ１１による阻止帯域と等価な周波数帯域の信号のみを通過させるように構成されている。即ち、これら第１フィルタ１１と第２フィルタ１２とは、互いに相反する伝達関数を有している。
【００３２】
上記構成によれば、第１フィルタ１１の濾波作用によって、上記音声信号のうちこの第１フィルタ１１による阻止帯域の信号はスピーカ４に供給されなくなる。従って、この第１フィルタ１１による阻止帯域の音波は、スピーカ４から放出されない。一方、マイクロホン５から出力される収音信号を濾波する第２フィルタ１２からは、スピーカ４から放出されないはずの上記第１フィルタ１１による阻止帯域の音、即ち放送エリア内の上記阻止帯域における騒音成分に対応する所謂騒音信号のみが出力（抽出）され、この騒音信号は、レベル検出器８に供給される。従って、レベル検出器８は、供給された騒音信号のレベル、即ち上記阻止帯域における騒音レベルを検出することになる。
【００３３】
ここで、レベル検出器８によって検出される騒音レベルは、上記阻止帯域中のみの騒音レベル、即ち或る限られた周波数帯域中のみの騒音レベルであるが、このレベルは、放送エリア内における全騒音成分のレベルと相関がある。従って、上記阻止帯域中のみの騒音レベルを検出することにより、放送エリア内における全騒音レベルを測定（推定）することができる。
【００３４】
よって、上記レベル検出器８から、上記阻止帯域の騒音レベルに対応する直流電圧が供給されるＶＣＡ２は、放送エリア内の全騒音レベルに応じてスピーカ４の音量を自動的に調整することになる。
【００３５】
ところで、上記のように、スピーカ４からは、第１フィルタ１１の濾波作用によって、上記阻止帯域の音波が放出されなくなるが、この阻止帯域が余り大き過ぎると、即ち音声信号の信号成分を除去し過ぎると、スピーカ４からの放送音が不自然になったり、或いは聴取者にとって放送音が聴き取り難くなる等の不都合が生じる。そこで、このような不都合が生じないように、本第１の実施の形態においては、第１フィルタ１１の濾波作用によって上記阻止帯域の信号成分が除去されても、その除去レベルが、第１フィルタ１１を通過する信号成分に比べて相対的に無視できる程度に十分小さくなるように（即ち、スピーカ４から放出されない音成分（音量）が、スピーカ４から放出される音成分（音量）に比べて、相対的に無視できる程度に十分小さくなるように）、第１フィルタ１１の周波数特性を定めている。そして、この第１フィルタ１１の周波数特性と全く反対の周波数特性を有するフィルタにより、第２フィルタ１２を形成している。これら第１フィルタ１１及び第２フィルタ１２の実際例を、図２にいくつか示す。
【００３６】
即ち、同図（ａ）は、第１フィルタ１１を、カットオフ周波数ｆ１ なる高域通過フィルタ（ＨＰＦ）、即ち低域阻止フィルタにより形成し、第２フィルタ１２を、カットオフ周波数ｆ１ なる低域通過フィルタ（ＬＰＦ）により形成したものである。そして、上記カットオフ周波数ｆ１ 以下の周波数帯域の騒音レベルを第２フィルタ１２によって検出し、その検出レベルに応じてスピーカ４の音量を自動調整するよう構成したものである。
【００３７】
この構成によれば、第１フィルタ１１の濾波作用によって、上記カットオフ周波数ｆ１ 以下の音がスピーカ４から放出されなくなる。ここで、上記カットオフ周波数ｆ１ を比較的に低い周波数、例えばｆ１ ＝１００Ｈｚとすることによって、スピーカ４から放出されない音成分を、音声信号（アナウンス信号）には殆ど含まれない低周波成分のみに止どめることができる。従って、聴取者に対して、放送音の不自然さを与えることはない。
【００３８】
なお、上記カットオフ周波数ｆ１ については、上記値（１００Ｈｚ）に限らない。また、第１フィルタ１１によって音声信号の低周波成分を除去するのではなく、音声信号の中でも比較的に高い周波数の信号成分、例えば或る周波数以上の音声信号を除去しても放送音に不自然さを与えない程度の高周波成分を除去してもよい。即ち、第１フィルタ１１を低域通過フィルタで形成し、第２フィルタ１２を高域通過フィルタで形成してもよい。
【００３９】
同図（ｂ）は、第１フィルタ１１を、共振（中心）周波数ｆ２ なる狭帯域阻止フィルタ（ＮＢＥＦ）により形成し、第２フィルタ１２を、共振（中心）周波数ｆ２ なる狭帯域通過フィルタ（ＮＢＰＦ）により形成したものである。そして、上記共振周波数ｆ２ を中心とする狭帯域の騒音レベルを検出し、その検出レベルに応じて音量を自動調整するよう構成したものである。
【００４０】
この構成によれば、第１フィルタ１１の濾波作用によって、上記共振周波数ｆ２ を中心とする狭帯域の音がスピーカ４から放出されなくなる。しかし、上記第１フィルタ１１は、狭帯域阻止フィルタであるので、スピーカ４から放出されない音成分は、音声信号の全成分に対して無視し得る程度の小さいレベルである。従って、聴取者に対して、放送音の不自然さを与えることはない。
【００４１】
なお、ここでは、上記共振周波数ｆ２ を、例えばｆ２ ＝１ｋＨｚとしている。また、上記第１フィルタ１１（及び第２フィルタ１２）の共振の鋭さを示すＱを、例えばＱ＝５としている。勿論、これら周波数ｆ２ 、及びＱの値については、上記に限らない。
【００４２】
同図（ｃ）における第１フィルタ１１は、複数、例えば３つの周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ に狭帯域の阻止特性を有するフィルタにより形成されている。即ち、この第１フィルタ１１は、それぞれ異なる周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ を共振（中心）周波数とする３つの狭帯域阻止フィルタ（ＮＢＥＦ）を、並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。一方、第２フィルタ１２は、上記各周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ に狭帯域の通過特性を有するフィルタにより形成されており、即ち、上記各周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ を共振（中心）周波数とする３つの狭帯域通過フィルタ（ＮＢＰＦ）を並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。
【００４３】
この構成によれば、それぞれ上記各周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ を中心とする複数の狭帯域における騒音レベルの総和を検出することになる。これによって、この検出された騒音レベルと、実際の全騒音レベルとの相関が、上記同図（ｂ）の場合よりも強くなる。従って、より正確な騒音レベルを検出することができ、ひいては、より的確な音量調整を行うことができる。
【００４４】
なお、ここでは、上記各周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ として、それぞれ間隔を隔てて、例えばｆ３ ＝５０Ｈｚ、ｆ４ ＝１ｋＨｚ、ｆ５ ＝５ｋＨｚとしている。また、これら各周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ における共振の鋭さを示すＱについては、例えばＱ＝５としている。勿論、これら各周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ の数や値、及びＱの値については、上記に限らない。
【００４５】
同図（ｄ）における第１フィルタ１１は、上記同図（ａ）に示す高域通過フィルタと、この高域通過フィルタの通過帯域、即ち周波数ｆ１ 以上の周波数帯域に阻止帯域を有する例えば上記同図（ｂ）に示すような狭帯域阻止フィルタとを、それぞれ並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。一方、第２フィルタ１２も、上記同図（ａ）に示す低域通過フィルタと、この低域通過フィルタの阻止帯域、即ち周波数ｆ１ 以上の周波数帯域に通過帯域を有する例えば上記同図（ｂ）に示すような狭帯域通過フィルタとを、それぞれ並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。
【００４６】
この構成によれば、周波数ｆ１ 以下の騒音レベルと、周波数ｆ２ を中心とする狭帯域の騒音レベルとの総和を検出することになる。これによって、検出された騒音レベルと、実際の全騒音レベルとの相関が、上記同図（ａ）及び（ｂ）の場合よりも強くなる。従って、より正確な騒音レベルを検出することができ、ひいては、より的確な音量調整を行うことができる。
【００４７】
なお、本第１の実施の形態において、ＶＣＡ２が、特許請求の範囲に記載のレベル調整手段に対応する。勿論、このレベル調整手段については、ＶＣＡ２以外の構成、例えば抵抗分圧回路等により形成してもよい。
【００４８】
また、第１フィルタ１１及び第２フィルタ１２の周波数特性を、例えば上記図２に示すような特性としたが、スピーカ４の放送音に不自然さを与えず、かつ放送エリア内の騒音レベルを確実に検出できるのであれば、上記図２以外の特性としてもよい。
【００４９】
更に、上記図１においては、ソース１からの音声信号を、ＶＣＡ２で増幅した後に、これを第１フィルタ１１で濾波するよう構成したが、この順番を逆にしてもよい。即ち、ソース１からの音声信号を、第１フィルタ１１で濾波した後に、これをＶＣＡ２で増幅するよう構成してもよい。
【００５０】
そして、上記第１フィルタ１１及び第２フィルタ１２については、アナログフィルタで形成してもよいし、ディジタルフィルタで形成してもよい。
【００５１】
上記のように、本第１の実施の形態によれば、放送エリアの伝達関数（状態）に関係なく、第１フィルタ１１及び第２フィルタ１２の伝達関数（周波数特性）を設定できるので、上述した従来技術とは異なり、予め放送エリア内の伝達関数を測定する等の煩わしい作業を必要としない。また、上記第１フィルタ１１及び第２フィルタ１２として、適応フィルタを用いる必要もないので、上記従来技術に比べて、装置構成を簡略化させることができ、ひいては低コスト化を実現できる。
【００５２】
次に、本発明に係る第２の実施の形態について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、本第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、この第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態を示す図１の構成に対して、切換回路９とホールド回路１０とを設けたものである。なお、これ以外の構成については、上記図１と同様であるので、同等部分には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５３】
即ち、切換回路９は、例えば第１フィルタ１１と後段増幅器３との間に介在しており、第１フィルタ１１の出力側と後段増幅器３の入力側とを接続するか、或いはＶＣＡ２の出力側と後段増幅器の入力側とを第１フィルタ１１を介さずにバイパス線路９ａによって直接接続するか、のどちらかに切り換わるものである。この切換回路９の切換動作は、ホールド回路１０から供給される切換信号によって制御される。
【００５４】
ホールド回路１０は、上記切換信号として、例えば図４に示すような周期Ｔのパルス信号を出力する。そして、このパルス信号がハイレベルにあるとき、即ちパルス発生時に、第１フィルタ１１の出力側と後段増幅器３の入力側とを接続するように上記切換回路９を制御すると共に、このときレベル検出器８から出力される直流電圧を次のパルス発生時まで保持してＶＣＡ２に供給し続ける。一方、パルス信号がローレベルにあるときは、ＶＣＡ２の出力側と後段増幅器３の入力側とをバイパス線路９ａを介して接続するように、上記切換回路９を制御する。
【００５５】
なお、本第２の実施の形態において、ホールド回路１０が、特許請求の範囲に記載の制御手段に対応し、切換回路９が切換手段に対応する。そして、切換回路９によって、第１フィルタ１１の出力側と後段増幅器３の入力側とを接続している状態が、特許請求の範囲に記載の第１の状態に対応し、ＶＣＡ２の出力側と後段増幅器３の入力側とをバイパス線路９ａを介して接続している状態が、第２の状態に対応する。また、ここでは、上記パルスの周期Ｔを、例えばＴ＝１〔ｍｉｎ〕程度とし、パルス幅（ハイレベルの期間）ｔを、上記周期Ｔに比べて遙に小さい例えばｔ＝１〔ｓｅｃ〕程度としている。
【００５６】
上記構成によれば、放送エリア内の騒音は、切換信号のパルス発生時にのみ、パルス幅ｔの時間だけ、間歇的に検出される。そして、このパルス幅ｔの時間内、即ち騒音検出時にのみ、スピーカ４から第１フィルタ１１による阻止帯域の音波が放出されなくなり、それ以外のとき（パルス信号がローレベルのとき）は、スピーカ４からは全音声信号に対応する音波が放出される。従って、スピーカ４の放送音が、上記第１の実施の形態よりも自然になるという効果がある。
【００５７】
更に、スピーカ４から第１フィルタ１１による阻止帯域の音波が放出されないのは、周期Ｔ＝１〔ｍｉｎ〕という時間の間に、上記パルス信号のパルス幅ｔ＝１〔ｓｅｃ〕という瞬間的な短い時間だけなので、スピーカ４の放送音がより自然になる。
【００５８】
なお、本第２の実施の形態においては、第１フィルタ１１と後段増幅器３との間に切換回路９を設けたが、この切換回路９の配置については、これに限らない。即ち、切換回路９によって上記第１フィルタ１１をバイパスするか否かを切り換えることができるのであれば、例えばＶＣＡ２と第１フィルタ１１との間に上記切換回路９を介在させてもよい。
【００５９】
また、ホールド回路１０から切換回路９に対して上記切換信号（パルス信号）を供給し、このパルス信号に応じて切換回路９の切換動作を制御するよう構成したが、これに限らない。即ち、切換回路９からホールド回路１０に対してパルス信号を出力し、このパルス信号に応じてホールド回路１０における騒音レベルの保持動作を制御するよう構成してもよい。
【００６０】
そして、上記パルス信号の周期Ｔ及びパルス幅ｔについては、上記各値に限らない。
【００６１】
【発明の効果】
本発明のうち請求項１に記載の発明は、切換手段が第１の状態にあるとき、第１の濾波手段により、スピーカから所定の周波数帯域の音波が放出されないようにしている。そして、第２の濾波手段により、上記スピーカから放出されないはずの上記所定の周波数帯域と等価な周波数帯域の音を抽出することによって、放送エリア内の騒音成分を検出している。従って、上記第１及び第２の濾波手段として、放送エリア内の伝達関数に関係なく、スピーカの放出音に不自然さを与えず、かつ互いに相反する伝達関数を有するフィルタを用いればよいので、上述した従来技術とは異なり、予め放送エリア内の伝達関数を測定する等の煩わしい作業を必要としない。また、上記第１及び第２の濾波手段として、適応フィルタを用いる必要もないので、上記従来技術に比べて、装置構成を簡略化させることができ、ひいては低コスト化を実現できるという効果がある。
【００６２】
一方、切換手段が第２の状態にあるとき、スピーカからは、音声信号の全信号成分に対応する音波が放出される。つまり、請求項１に記載の発明によれば、放送エリア内の騒音は、間歇的に検出される。そして、騒音検出時にのみ、スピーカから上記所定の周波数帯域の音波が放出されず、それ以外のときは、全音声信号に対応する音波がスピーカから放出される。従って、スピーカから放出される放送音の不自然さを和らげることができるという効果がある。
【００６３】
請求項２に記載の発明によれば、スピーカから上記所定の周波数帯域の音波が放出されない期間は、全音声信号に対応する音波が放出される期間に比べて短い。従って、スピーカから放出される放送音の不自然さを、上記請求項１に記載の発明よりも更に和らげることができるという効果がある。
【００６４】
請求項３に記載の発明によれば、第１の濾波手段を高域通過フィルタで形成し、第２の濾波手段を低域通過フィルタで形成することによって、音量自動調整装置を実現している。従って、上記請求項１又は２に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００６５】
請求項４に記載の発明によれば、第１の濾波手段を狭帯域阻止フィルタで形成し、第２の濾波手段を狭帯域通過フィルタで形成することによって、音量自動調整装置を実現している。従って、上記請求項１又は２に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００６６】
請求項５に記載の発明によれば、放送エリア内の全騒音成分のうち、複数の狭帯域成分の総和を検出しているので、この検出した騒音レベルと、実際の全騒音レベルとの相関が、上記請求項４に記載の発明よりも強くなる。従って、放送エリア内の騒音レベルをより正確に検出することができ、ひいてはより的確な音量の自動調整を実現できるという効果がある。
【００６７】
請求項６に記載の発明によれば、放送エリア内の全騒音成分のうち、低周波成分と狭帯域成分との総和を検出しているので、この検出した騒音レベルと、実際の全騒音レベルとの相関が、上記請求項３及び４に記載の発明よりも強くなる。従って、放送エリア内の騒音レベルをより正確に検出することができ、ひいてはより的確な音量の自動調整を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る音量自動調整装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】同第１の実施の形態における各フィルタの周波数特性を示す図である。
【図３】本発明に係る音量自動調整装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】同第２の実施の形態におけるホールド回路から切換回路に供給する制御パルスの波形図である。
【図５】従来の音量自動調整装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 放送源（ソース）
２ 電圧制御増幅器（ＶＣＡ：レベル調整手段）
４ スピーカ
５ マイクロホン（収音手段）
８ レベル検出器（レベル検出手段）
１１ 第１フィルタ（第１の濾波手段）
１２ 第２フィルタ（第２の濾波手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば競技場や駅のコンコース等の構内放送装置等において、放送エリア内の騒音（雑音）を検出し、その検出レベルに応じて音量を自動的に調整する音量自動調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような音量自動調整装置として、従来、例えば図５に示すようなものがある。同図に示すように、この装置は、放送源（以下、ソースと称す。）１からの音声信号が入力される電圧制御増幅器（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：以下、ＶＣＡと称す。）２を有している。そして、このＶＣＡ２によって上記音声信号のレベル調整を行った後、これを後段増幅器３を介してスピーカ４に供給している。スピーカ４は、供給された上記音声信号に応じて放送エリアに音波を放出する。
【０００３】
ところで、ＶＣＡ２は、上記音声信号を入出力する端子とは別に制御端子２ａを有しており、この制御端子２ａに供給される制御信号に応じた増幅率（ゲイン）で上記音声信号を増幅し、即ちレベル調整を行い、ひいてはスピーカ４の音量を調整している。図５に示す装置では、上記制御信号として、例えば次のように処理して得た直流電圧を制御端子２ａに供給している。
【０００４】
即ち、放送エリア内の音を収音するマイクロホン５を設ける。そして、このマイクロホン５で得られる収音信号と、ＶＣＡ２の出力を分岐して得た信号、即ち音声信号とを、減算器６に供給し、ここで上記収音信号から上記音声信号を減算する（差し引く）。この減算により、上記収音信号からソース１の放送音成分が除去されて、放送エリア内の騒音成分のみが抽出（検出）される。ただし、この減算を正確に行うためには、上記音声信号が、ＶＣＡ２の出力側から、後段増幅器３、スピーカ４、放送エリア及びマイクロホン５を介して収音信号として減算器６に供給されるまでの伝搬条件と、上記ＶＣＡ２の出力を分岐した信号が減算器６に供給されるまでの伝搬条件とを、揃える必要がある。そこで、この装置においては、ＶＣＡ２の出力側、即ち同図におけるＡ点から、後段増幅器３、スピーカ４、放送エリア及びマイクロホン５を経て、同図におけるＢ点、即ちマイクロホン５の出力側まで、の伝達関数を模擬したフィルタ７を設け、このフィルタ７を介して、上記ＶＣＡ２の出力の分岐信号を減算器６に供給している。
【０００５】
そして、上記減算器６における減算結果、即ち上記騒音成分に対応する所謂騒音信号を、レベル検出器８に供給し、ここで上記騒音成分のレベルを検出している。レベル検出器８は、検出した騒音レベルに対応する電圧レベルの直流電圧を生成し、これを上述した制御信号としてＶＣＡ２の制御端子２ａに供給する。ＶＣＡ２は、供給された直流電圧の電圧レベルに応じて、即ち放送エリア内の騒音レベルに応じて、ソース１から出力される音声信号のレベルを調整し、ひいてはスピーカ４の音量を調整する。
【０００６】
上記のように、この図５に示す装置によれば、放送中であっても、放送エリア内の騒音を検出し、その検出レベルに応じてスピーカ４の音量を自動的に調整することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術においては、同図におけるＡ点からＢ点までの伝達関数を模擬したフィルタ７を設ける必要がある。従って、このフィルタ７を実現するために、予め上記Ａ点からＢ点までの伝達関数を測定しなければならない等、煩わしい準備が必要となる。また、実際には、上記伝達関数は、放送エリアの状態、例えば放送エリア内に存在する人の数や放送エリア内の気温等によって変化する。従って、この変化に対応するために、フィルタ７として適応フィルタを用いる必要があり、これにより装置構成が複雑となり、コストも掛かるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、簡単な構成で放送エリア内の騒音を検出することのできる音量自動調整装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、騒音の全成分のレベルが、音声信号（即ち可聴周波数）の任意の周波数帯域中における騒音レベルと相関がある点に着目し、全騒音成分を検出するのではなく、或る周波数帯域のみの騒音レベルを検出することによって、放送エリア内の全騒音レベルを検出（推定）する。
【００１４】
即ち、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、入力された音声信号を制御信号に応じたレベルに調整するレベル調整手段と、
このレベル調整手段の入力側又は出力側に設けられ、上記音声信号の所定の周波数帯域のみを阻止する状態に上記音声信号を濾波する第１の濾波手段と、
供給される信号に応じて放送エリアに音波を放出するスピーカと、
上記レベル調整手段によりレベル調整されかつ上記第１の濾波手段により濾波された後の上記音声信号を上記スピーカに供給する第１の状態と、上記レベル調整手段によりレベル調整され上記第１の濾波手段によっては非処理とされた上記音声信号を上記スピーカに供給する第２の状態と、の各状態に交互に切り換わる切換手段と、
上記放送エリア内の音を収音して収音信号を出力する収音手段と、
上記収音信号の上記所定の周波数帯域と略等価な周波数帯域のみを通過させる状態に上記収音信号を濾波する第２の濾波手段と、
この第２の濾波手段による濾波済みの信号のレベルを検出し、その検出レベルに応じて上記制御信号を生成するレベル検出手段と、
上記切換手段が上記第１の状態にあるとき、その時点での上記制御信号を上記レベル調整手段に供給し、上記切換手段が上記第２の状態にあるとき、上記切換手段が該第２の状態に切り換わる直前の上記第１の状態にあるときの上記制御信号を上記レベル調整手段に供給し続ける状態に構成された制御手段と、を具備し、
上記第１の濾波手段の出力において、上記音声信号のうち該第１の濾波手段によって阻止された上記所定の周波数帯域の信号成分（即ち、上記所定の周波数帯域中において、第１の濾波手段によって阻止された信号レベルを積分して得た値）が、上記音声信号のうち上記第１の濾波手段を通過した他の周波数帯域の信号成分（即ち、他の周波数帯域中において、第１の濾波手段を通過した信号レベルを積分して得た値）に比べて十分に小さくなる状態に、例えば相対的に無視し得る状態に、上記所定の周波数帯域を設定したものである。
【００１５】
即ち、切換手段が第１の状態にあるとき、第１の濾波手段による濾波作用によって、音声信号のうち上記所定の周波数帯域の信号がスピーカに供給されなくなる。従って、この所定の周波数帯域の音波は、スピーカから放出されない。このとき、スピーカの音波放出対象である放送エリア内の音は、収音手段により収音されるが、この収音手段から出力される収音信号を濾波する第２の濾波手段からは、上記スピーカから放出されないはずの周波数帯域の音、即ち放送エリア内の騒音成分に対応する所謂騒音信号のみが出力（抽出）される。レベル検出手段は、この第２の濾波手段から出力される騒音信号のレベル、即ち騒音レベルを検出し、その検出レベルに応じて制御信号を生成する。そして、制御手段が、この時点での上記制御信号をレベル調整手段に供給し、レベル調整手段は、供給された制御信号に応じて、即ち放送エリア内の騒音レベルに応じて、音声信号のレベルを調整し、ひいてはスピーカの音量を自動的に調整する。
【００１６】
一方、切換手段が第２の状態にあるとき、音声信号は、第１の濾波手段によって濾波処理されずに、スピーカに供給される。従って、スピーカからは、音声信号の全信号成分に対応する音波が放出される。なお、このとき、レベル調整手段は、これに入力される音声信号に対して、切換手段がこの第２の状態に切り換わる直前の第１の状態にあるときと同等のレベル調整を行う。
【００１７】
つまり、本請求項１に記載の発明によれば、放送エリア内の騒音は、間歇的に（切換手段が第１の状態にあるときにのみ）検出される。そして、この騒音検出時にのみ、スピーカから上記所定の周波数帯域の音波が放出されなくなる。それ以外のとき（切換手段が第２の状態にあるとき）は、全音声信号に対応する音波がスピーカから放出される。なお、レベル調整手段としては、例えばＶＣＡがある。また、第１及び第２の濾波手段としては、互いに相反する伝達関数を有するフィルタを用いればよい。これらのフィルタは、上述した従来技術のような適応フィルタとする必要はなく、アナログフィルタ及びディジタルフィルタのいずれにより形成してもよい。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の音量自動調整装置において、上記切換手段が、上記第１の状態にある期間の方が、上記第２の状態にある期間よりも、短くなるように構成されたことを特徴とするものである。
【００１９】
即ち、スピーカから上記所定の周波数帯域の音波が放出されない期間は、全音声信号に対応する音波が放出される期間に比べて短い。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の音量自動調整装置において、上記第１の濾波手段が、高域通過フィルタ（ＨＰＦ：ハイ・パス・フィルタ）、即ち低域阻止フィルタにより形成され、上記第２の濾波手段が、低域通過フィルタ（ＬＰＦ：ロー・パス・フィルタ）により形成されたことを特徴とするものである。
【００２１】
なお、第１の濾波手段を形成する上記低域阻止フィルタとしては、例えば音声信号（アナウンス信号）には殆ど含まれない低周波成分を阻止するフィルタを用いればよい。このフィルタで音声信号を濾波することにより、スピーカからは上記低周波成分の音波が放出されなくなるが、この低周波成分は、元々、音声信号に殆ど含まれない信号成分であるので、この低周波の音波がスピーカから放出されなくなっても、スピーカの放出音が不自然になることはなく、即ち聴取者にとって放送音が不自然に聴こえることはない。一方、第２の濾波手段を形成する上記低域通過フィルタとしては、上記第１の濾波手段を形成する低域阻止フィルタと全く反対の周波数特性（伝達関数）を有するフィルタ、即ち上記低周波成分のみを通過させるフィルタを用いればよい。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の音量自動調整装置において、上記第１の濾波手段が、狭帯域阻止フィルタ（ＮＢＥＦ：ナロウ・バンド・エリミネーション・フィルタ）により形成され、上記第２の濾波手段が、狭帯域通過フィルタ（ＮＢＰＦ：ナロウ・バンド・パス・フィルタ）により形成されたことを特徴とするものである。
【００２３】
即ち、第１の濾波手段を狭帯域阻止フィルタで形成し、このフィルタで音声信号を濾波することにより、スピーカからは、このフィルタで阻止される狭帯域の音波が放出されなくなる。ここで、上記狭帯域とは、音声信号のうち第１の濾波手段によって阻止される狭帯域の信号成分が、上記第１の濾波手段を通過する信号成分に比べて、相対的に無視し得る程度に小さくなるような非常に狭い帯域を示す。従って、この狭帯域の音波がスピーカから放出されなくても、スピーカの放出音が不自然になることはなく、即ち聴取者にとって放送音が不自然に聴こえることはない。なお、第２の濾波手段を形成する上記狭帯域通過フィルタとしては、上記第１の濾波手段を形成する狭帯域阻止フィルタと全く反対の周波数特性（伝達関数）を有するフィルタ、即ち上記狭帯域成分のみを通過させるフィルタを用いればよい。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の音量自動調整装置において、上記第１の濾波手段が、上記音声信号の複数の狭帯域成分のみを阻止し、上記第２の濾波手段が、複数の狭帯域成分のみを通過させる状態に構成されたことを特徴とするものである。
【００２５】
即ち、第１の濾波手段は、それぞれ阻止帯域の異なる複数の狭帯域阻止フィルタを並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。そして、第２の濾波手段は、第１の濾波手段と全く反対の周波数特性（伝達関数）を有しており、即ちそれぞれ通過帯域の異なる複数の狭帯域通過フィルタを並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。つまり、本請求項５に記載の発明によれば、放送エリア内の全騒音成分のうち、複数の狭帯域成分の総和を検出することになる。従って、検出された騒音レベルと、実際の全騒音レベルとの相関が、上記請求項４に記載の発明よりも強くなる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項１又は２に記載の音量自動調整装置において、上記第１の濾波手段が、上記音声信号の低域成分を阻止すると共に該低域成分とは別の狭帯域成分のみを阻止する状態に構成され、上記第２の濾波手段が、低域成分を通過させると共に該低域成分とは別の狭帯域成分のみを通過させる状態に構成されたことを特徴とするものである。
【００２７】
即ち、第１の濾波手段は、高域通過フィルタと、この高域通過フィルタの通過帯域に狭い阻止帯域を有する狭帯域阻止フィルタとを、それぞれ並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。そして、第２の濾波手段は、第１の濾波手段と全く反対の周波数特性（伝達関数）を有しており、即ち低域通過フィルタと、この低域通過フィルタの阻止帯域に狭い通過帯域を有する狭帯域通過フィルタとを、それぞれ並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。つまり、本請求項６に記載の発明によれば、放送エリア内の全騒音成分のうち、低周波成分と狭帯域成分との総和を検出することになる。従って、検出された騒音レベルと、実際の全騒音レベルとの相関が、上記請求項３及び４に記載の発明よりも強くなる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る音量自動調整装置の第１の実施の形態について、その一例を図１及び図２を参照して説明する。図１は、本第１の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【００２９】
同図に示すように、この装置は、ソース１からの音声信号をＶＣＡ２で増幅した後、これを第１フィルタ１１及び後段増幅器３を介してスピーカ４に供給している。スピーカ４は、供給された上記音声信号に応じて放送エリアに音波を放出する。
【００３０】
更に、放送エリアには、このエリア内の音を収音するマイクロホン５を設けている。そして、このマイクロホン５から出力される収音信号を、第２フィルタ１２を介してレベル検出器８に供給している。レベル検出器８は、上記第２フィルタ１２によって濾波された信号のレベルを検出して、その検出レベルに対応する電圧レベルを有する直流電圧を生成し、これをＶＣＡ２の制御端子２ａに供給する。ＶＣＡ２は、供給された直流電圧の電圧レベルに応じて、ソース１からの音声信号のレベルを調整する。
【００３１】
なお、第１フィルタ１１は、これに入力される上記音声信号のうち、或る周波数（可聴周波数）帯域の信号のみを阻止するように構成されている。一方、第２フィルタ１２は、これに入力される上記収音信号のうち、上記第１フィルタ１１による阻止帯域と等価な周波数帯域の信号のみを通過させるように構成されている。即ち、これら第１フィルタ１１と第２フィルタ１２とは、互いに相反する伝達関数を有している。
【００３２】
上記構成によれば、第１フィルタ１１の濾波作用によって、上記音声信号のうちこの第１フィルタ１１による阻止帯域の信号はスピーカ４に供給されなくなる。従って、この第１フィルタ１１による阻止帯域の音波は、スピーカ４から放出されない。一方、マイクロホン５から出力される収音信号を濾波する第２フィルタ１２からは、スピーカ４から放出されないはずの上記第１フィルタ１１による阻止帯域の音、即ち放送エリア内の上記阻止帯域における騒音成分に対応する所謂騒音信号のみが出力（抽出）され、この騒音信号は、レベル検出器８に供給される。従って、レベル検出器８は、供給された騒音信号のレベル、即ち上記阻止帯域における騒音レベルを検出することになる。
【００３３】
ここで、レベル検出器８によって検出される騒音レベルは、上記阻止帯域中のみの騒音レベル、即ち或る限られた周波数帯域中のみの騒音レベルであるが、このレベルは、放送エリア内における全騒音成分のレベルと相関がある。従って、上記阻止帯域中のみの騒音レベルを検出することにより、放送エリア内における全騒音レベルを測定（推定）することができる。
【００３４】
よって、上記レベル検出器８から、上記阻止帯域の騒音レベルに対応する直流電圧が供給されるＶＣＡ２は、放送エリア内の全騒音レベルに応じてスピーカ４の音量を自動的に調整することになる。
【００３５】
ところで、上記のように、スピーカ４からは、第１フィルタ１１の濾波作用によって、上記阻止帯域の音波が放出されなくなるが、この阻止帯域が余り大き過ぎると、即ち音声信号の信号成分を除去し過ぎると、スピーカ４からの放送音が不自然になったり、或いは聴取者にとって放送音が聴き取り難くなる等の不都合が生じる。そこで、このような不都合が生じないように、本第１の実施の形態においては、第１フィルタ１１の濾波作用によって上記阻止帯域の信号成分が除去されても、その除去レベルが、第１フィルタ１１を通過する信号成分に比べて相対的に無視できる程度に十分小さくなるように（即ち、スピーカ４から放出されない音成分（音量）が、スピーカ４から放出される音成分（音量）に比べて、相対的に無視できる程度に十分小さくなるように）、第１フィルタ１１の周波数特性を定めている。そして、この第１フィルタ１１の周波数特性と全く反対の周波数特性を有するフィルタにより、第２フィルタ１２を形成している。これら第１フィルタ１１及び第２フィルタ１２の実際例を、図２にいくつか示す。
【００３６】
即ち、同図（ａ）は、第１フィルタ１１を、カットオフ周波数ｆ１ なる高域通過フィルタ（ＨＰＦ）、即ち低域阻止フィルタにより形成し、第２フィルタ１２を、カットオフ周波数ｆ１ なる低域通過フィルタ（ＬＰＦ）により形成したものである。そして、上記カットオフ周波数ｆ１ 以下の周波数帯域の騒音レベルを第２フィルタ１２によって検出し、その検出レベルに応じてスピーカ４の音量を自動調整するよう構成したものである。
【００３７】
この構成によれば、第１フィルタ１１の濾波作用によって、上記カットオフ周波数ｆ１ 以下の音がスピーカ４から放出されなくなる。ここで、上記カットオフ周波数ｆ１ を比較的に低い周波数、例えばｆ１ ＝１００Ｈｚとすることによって、スピーカ４から放出されない音成分を、音声信号（アナウンス信号）には殆ど含まれない低周波成分のみに止どめることができる。従って、聴取者に対して、放送音の不自然さを与えることはない。
【００３８】
なお、上記カットオフ周波数ｆ１ については、上記値（１００Ｈｚ）に限らない。また、第１フィルタ１１によって音声信号の低周波成分を除去するのではなく、音声信号の中でも比較的に高い周波数の信号成分、例えば或る周波数以上の音声信号を除去しても放送音に不自然さを与えない程度の高周波成分を除去してもよい。即ち、第１フィルタ１１を低域通過フィルタで形成し、第２フィルタ１２を高域通過フィルタで形成してもよい。
【００３９】
同図（ｂ）は、第１フィルタ１１を、共振（中心）周波数ｆ２ なる狭帯域阻止フィルタ（ＮＢＥＦ）により形成し、第２フィルタ１２を、共振（中心）周波数ｆ２ なる狭帯域通過フィルタ（ＮＢＰＦ）により形成したものである。そして、上記共振周波数ｆ２ を中心とする狭帯域の騒音レベルを検出し、その検出レベルに応じて音量を自動調整するよう構成したものである。
【００４０】
この構成によれば、第１フィルタ１１の濾波作用によって、上記共振周波数ｆ２ を中心とする狭帯域の音がスピーカ４から放出されなくなる。しかし、上記第１フィルタ１１は、狭帯域阻止フィルタであるので、スピーカ４から放出されない音成分は、音声信号の全成分に対して無視し得る程度の小さいレベルである。従って、聴取者に対して、放送音の不自然さを与えることはない。
【００４１】
なお、ここでは、上記共振周波数ｆ２ を、例えばｆ２ ＝１ｋＨｚとしている。また、上記第１フィルタ１１（及び第２フィルタ１２）の共振の鋭さを示すＱを、例えばＱ＝５としている。勿論、これら周波数ｆ２ 、及びＱの値については、上記に限らない。
【００４２】
同図（ｃ）における第１フィルタ１１は、複数、例えば３つの周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ に狭帯域の阻止特性を有するフィルタにより形成されている。即ち、この第１フィルタ１１は、それぞれ異なる周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ を共振（中心）周波数とする３つの狭帯域阻止フィルタ（ＮＢＥＦ）を、並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。一方、第２フィルタ１２は、上記各周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ に狭帯域の通過特性を有するフィルタにより形成されており、即ち、上記各周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ を共振（中心）周波数とする３つの狭帯域通過フィルタ（ＮＢＰＦ）を並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。
【００４３】
この構成によれば、それぞれ上記各周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ を中心とする複数の狭帯域における騒音レベルの総和を検出することになる。これによって、この検出された騒音レベルと、実際の全騒音レベルとの相関が、上記同図（ｂ）の場合よりも強くなる。従って、より正確な騒音レベルを検出することができ、ひいては、より的確な音量調整を行うことができる。
【００４４】
なお、ここでは、上記各周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ として、それぞれ間隔を隔てて、例えばｆ３ ＝５０Ｈｚ、ｆ４ ＝１ｋＨｚ、ｆ５ ＝５ｋＨｚとしている。また、これら各周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ における共振の鋭さを示すＱについては、例えばＱ＝５としている。勿論、これら各周波数ｆ３ 、ｆ４ 、ｆ５ の数や値、及びＱの値については、上記に限らない。
【００４５】
同図（ｄ）における第１フィルタ１１は、上記同図（ａ）に示す高域通過フィルタと、この高域通過フィルタの通過帯域、即ち周波数ｆ１ 以上の周波数帯域に阻止帯域を有する例えば上記同図（ｂ）に示すような狭帯域阻止フィルタとを、それぞれ並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。一方、第２フィルタ１２も、上記同図（ａ）に示す低域通過フィルタと、この低域通過フィルタの阻止帯域、即ち周波数ｆ１ 以上の周波数帯域に通過帯域を有する例えば上記同図（ｂ）に示すような狭帯域通過フィルタとを、それぞれ並列に接続したのと等価な周波数特性を有している。
【００４６】
この構成によれば、周波数ｆ１ 以下の騒音レベルと、周波数ｆ２ を中心とする狭帯域の騒音レベルとの総和を検出することになる。これによって、検出された騒音レベルと、実際の全騒音レベルとの相関が、上記同図（ａ）及び（ｂ）の場合よりも強くなる。従って、より正確な騒音レベルを検出することができ、ひいては、より的確な音量調整を行うことができる。
【００４７】
なお、本第１の実施の形態において、ＶＣＡ２が、特許請求の範囲に記載のレベル調整手段に対応する。勿論、このレベル調整手段については、ＶＣＡ２以外の構成、例えば抵抗分圧回路等により形成してもよい。
【００４８】
また、第１フィルタ１１及び第２フィルタ１２の周波数特性を、例えば上記図２に示すような特性としたが、スピーカ４の放送音に不自然さを与えず、かつ放送エリア内の騒音レベルを確実に検出できるのであれば、上記図２以外の特性としてもよい。
【００４９】
更に、上記図１においては、ソース１からの音声信号を、ＶＣＡ２で増幅した後に、これを第１フィルタ１１で濾波するよう構成したが、この順番を逆にしてもよい。即ち、ソース１からの音声信号を、第１フィルタ１１で濾波した後に、これをＶＣＡ２で増幅するよう構成してもよい。
【００５０】
そして、上記第１フィルタ１１及び第２フィルタ１２については、アナログフィルタで形成してもよいし、ディジタルフィルタで形成してもよい。
【００５１】
上記のように、本第１の実施の形態によれば、放送エリアの伝達関数（状態）に関係なく、第１フィルタ１１及び第２フィルタ１２の伝達関数（周波数特性）を設定できるので、上述した従来技術とは異なり、予め放送エリア内の伝達関数を測定する等の煩わしい作業を必要としない。また、上記第１フィルタ１１及び第２フィルタ１２として、適応フィルタを用いる必要もないので、上記従来技術に比べて、装置構成を簡略化させることができ、ひいては低コスト化を実現できる。
【００５２】
次に、本発明に係る第２の実施の形態について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、本第２の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、この第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態を示す図１の構成に対して、切換回路９とホールド回路１０とを設けたものである。なお、これ以外の構成については、上記図１と同様であるので、同等部分には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５３】
即ち、切換回路９は、例えば第１フィルタ１１と後段増幅器３との間に介在しており、第１フィルタ１１の出力側と後段増幅器３の入力側とを接続するか、或いはＶＣＡ２の出力側と後段増幅器の入力側とを第１フィルタ１１を介さずにバイパス線路９ａによって直接接続するか、のどちらかに切り換わるものである。この切換回路９の切換動作は、ホールド回路１０から供給される切換信号によって制御される。
【００５４】
ホールド回路１０は、上記切換信号として、例えば図４に示すような周期Ｔのパルス信号を出力する。そして、このパルス信号がハイレベルにあるとき、即ちパルス発生時に、第１フィルタ１１の出力側と後段増幅器３の入力側とを接続するように上記切換回路９を制御すると共に、このときレベル検出器８から出力される直流電圧を次のパルス発生時まで保持してＶＣＡ２に供給し続ける。一方、パルス信号がローレベルにあるときは、ＶＣＡ２の出力側と後段増幅器３の入力側とをバイパス線路９ａを介して接続するように、上記切換回路９を制御する。
【００５５】
なお、本第２の実施の形態において、ホールド回路１０が、特許請求の範囲に記載の制御手段に対応し、切換回路９が切換手段に対応する。そして、切換回路９によって、第１フィルタ１１の出力側と後段増幅器３の入力側とを接続している状態が、特許請求の範囲に記載の第１の状態に対応し、ＶＣＡ２の出力側と後段増幅器３の入力側とをバイパス線路９ａを介して接続している状態が、第２の状態に対応する。また、ここでは、上記パルスの周期Ｔを、例えばＴ＝１〔ｍｉｎ〕程度とし、パルス幅（ハイレベルの期間）ｔを、上記周期Ｔに比べて遙に小さい例えばｔ＝１〔ｓｅｃ〕程度としている。
【００５６】
上記構成によれば、放送エリア内の騒音は、切換信号のパルス発生時にのみ、パルス幅ｔの時間だけ、間歇的に検出される。そして、このパルス幅ｔの時間内、即ち騒音検出時にのみ、スピーカ４から第１フィルタ１１による阻止帯域の音波が放出されなくなり、それ以外のとき（パルス信号がローレベルのとき）は、スピーカ４からは全音声信号に対応する音波が放出される。従って、スピーカ４の放送音が、上記第１の実施の形態よりも自然になるという効果がある。
【００５７】
更に、スピーカ４から第１フィルタ１１による阻止帯域の音波が放出されないのは、周期Ｔ＝１〔ｍｉｎ〕という時間の間に、上記パルス信号のパルス幅ｔ＝１〔ｓｅｃ〕という瞬間的な短い時間だけなので、スピーカ４の放送音がより自然になる。
【００５８】
なお、本第２の実施の形態においては、第１フィルタ１１と後段増幅器３との間に切換回路９を設けたが、この切換回路９の配置については、これに限らない。即ち、切換回路９によって上記第１フィルタ１１をバイパスするか否かを切り換えることができるのであれば、例えばＶＣＡ２と第１フィルタ１１との間に上記切換回路９を介在させてもよい。
【００５９】
また、ホールド回路１０から切換回路９に対して上記切換信号（パルス信号）を供給し、このパルス信号に応じて切換回路９の切換動作を制御するよう構成したが、これに限らない。即ち、切換回路９からホールド回路１０に対してパルス信号を出力し、このパルス信号に応じてホールド回路１０における騒音レベルの保持動作を制御するよう構成してもよい。
【００６０】
そして、上記パルス信号の周期Ｔ及びパルス幅ｔについては、上記各値に限らない。
【００６１】
【発明の効果】
本発明のうち請求項１に記載の発明は、切換手段が第１の状態にあるとき、第１の濾波手段により、スピーカから所定の周波数帯域の音波が放出されないようにしている。そして、第２の濾波手段により、上記スピーカから放出されないはずの上記所定の周波数帯域と等価な周波数帯域の音を抽出することによって、放送エリア内の騒音成分を検出している。従って、上記第１及び第２の濾波手段として、放送エリア内の伝達関数に関係なく、スピーカの放出音に不自然さを与えず、かつ互いに相反する伝達関数を有するフィルタを用いればよいので、上述した従来技術とは異なり、予め放送エリア内の伝達関数を測定する等の煩わしい作業を必要としない。また、上記第１及び第２の濾波手段として、適応フィルタを用いる必要もないので、上記従来技術に比べて、装置構成を簡略化させることができ、ひいては低コスト化を実現できるという効果がある。
【００６２】
一方、切換手段が第２の状態にあるとき、スピーカからは、音声信号の全信号成分に対応する音波が放出される。つまり、請求項１に記載の発明によれば、放送エリア内の騒音は、間歇的に検出される。そして、騒音検出時にのみ、スピーカから上記所定の周波数帯域の音波が放出されず、それ以外のときは、全音声信号に対応する音波がスピーカから放出される。従って、スピーカから放出される放送音の不自然さを和らげることができるという効果がある。
【００６３】
請求項２に記載の発明によれば、スピーカから上記所定の周波数帯域の音波が放出されない期間は、全音声信号に対応する音波が放出される期間に比べて短い。従って、スピーカから放出される放送音の不自然さを、上記請求項１に記載の発明よりも更に和らげることができるという効果がある。
【００６４】
請求項３に記載の発明によれば、第１の濾波手段を高域通過フィルタで形成し、第２の濾波手段を低域通過フィルタで形成することによって、音量自動調整装置を実現している。従って、上記請求項１又は２に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００６５】
請求項４に記載の発明によれば、第１の濾波手段を狭帯域阻止フィルタで形成し、第２の濾波手段を狭帯域通過フィルタで形成することによって、音量自動調整装置を実現している。従って、上記請求項１又は２に記載の発明と同様の効果を奏する。
【００６６】
請求項５に記載の発明によれば、放送エリア内の全騒音成分のうち、複数の狭帯域成分の総和を検出しているので、この検出した騒音レベルと、実際の全騒音レベルとの相関が、上記請求項４に記載の発明よりも強くなる。従って、放送エリア内の騒音レベルをより正確に検出することができ、ひいてはより的確な音量の自動調整を実現できるという効果がある。
【００６７】
請求項６に記載の発明によれば、放送エリア内の全騒音成分のうち、低周波成分と狭帯域成分との総和を検出しているので、この検出した騒音レベルと、実際の全騒音レベルとの相関が、上記請求項３及び４に記載の発明よりも強くなる。従って、放送エリア内の騒音レベルをより正確に検出することができ、ひいてはより的確な音量の自動調整を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る音量自動調整装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】同第１の実施の形態における各フィルタの周波数特性を示す図である。
【図３】本発明に係る音量自動調整装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】同第２の実施の形態におけるホールド回路から切換回路に供給する制御パルスの波形図である。
【図５】従来の音量自動調整装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 放送源（ソース）
２ 電圧制御増幅器（ＶＣＡ：レベル調整手段）
４ スピーカ
５ マイクロホン（収音手段）
８ レベル検出器（レベル検出手段）
１１ 第１フィルタ（第１の濾波手段）
１２ 第２フィルタ（第２の濾波手段）
Claims (6)
- 入力された音声信号を制御信号に応じたレベルに調整するレベル調整手段と、
このレベル調整手段の入力側又は出力側に設けられ、上記音声信号の所定の周波数帯域のみを阻止する状態に上記音声信号を濾波する第１の濾波手段と、
供給される信号に応じて放送エリアに音波を放出するスピーカと、
上記レベル調整手段によりレベル調整されかつ上記第１の濾波手段により濾波された後の上記音声信号を上記スピーカに供給する第１の状態と、上記レベル調整手段によりレベル調整され上記第１の濾波手段によっては非処理とされた上記音声信号を上記スピーカに供給する第２の状態と、の各状態に交互に切り換わる切換手段と、
上記放送エリア内の音を収音して収音信号を出力する収音手段と、
上記収音信号の上記所定の周波数帯域と略等価な周波数帯域のみを通過させる状態に上記収音信号を濾波する第２の濾波手段と、
この第２の濾波手段による濾波済みの信号のレベルを検出し、その検出レベルに応じて上記制御信号を生成するレベル検出手段と、
上記切換手段が上記第１の状態にあるとき、その時点での上記制御信号を上記レベル調整手段に供給し、上記切換手段が上記第２の状態にあるとき、上記切換手段が該第２の状態に切り換わる直前の上記第１の状態にあるときの上記制御信号を上記レベル調整手段に供給し続ける状態に構成された制御手段と、を具備し、
上記第１の濾波手段の出力において、上記音声信号のうち該第１の濾波手段によって阻止された上記所定の周波数帯域の信号成分が、上記音声信号のうち上記第１の濾波手段を通過した他の周波数帯域の信号成分に比べて十分に小さくなる状態に、上記所定の周波数帯域を設定した音量自動調整装置。 - 上記切換手段が、上記第１の状態にある期間の方が、上記第２の状態にある期間よりも、短くなるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の音量自動調整装置。
- 上記第１の濾波手段が、高域通過フィルタにより形成され、上記第２の濾波手段が、低域通過フィルタにより形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の音量自動調整装置。
- 上記第１の濾波手段が、狭帯域阻止フィルタにより形成され、上記第２の濾波手段が、狭帯域通過フィルタにより形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の音量自動調整装置。
- 上記第１の濾波手段が、上記音声信号の複数の狭帯域成分のみを阻止し、上記第２の濾波手段が、複数の狭帯域成分のみを通過させる状態に構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の音量自動調整装置。
- 上記第１の濾波手段が、上記音声信号の低域成分を阻止すると共に該低域成分とは別の狭帯域成分のみを阻止する状態に構成され、上記第２の濾波手段が、低域成分を通過させると共に該低域成分とは別の狭帯域成分のみを通過させる状態に構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の音量自動調整装置。
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