JP3609557B2 - 電話装置及び該電話装置により再生される音の品質と明瞭度とを改善する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声信号の処理に関し、特に、伝送された音声の明瞭度（ｉｎｔｅｌｌｉｇｉｂｉｌｉｔｙ）を改善するための移動電話における音声信号の等化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音響と、特別の音響である人の話し声（ｓｐｅｅｃｈ） との聴覚に対する効果を等化器（イコライザ）で改善することは広く知られ用いられている方法である。音声の周波数スペクトルを等化することができ、或る周波数に対応する周波数応答のピークや窪みを平均レベルに近づけるように等化したり、或いは或る周波数又は周波数領域を意図的に平均レベルから遠ざけるように増幅したり減衰させたりする。聴覚に対する効果を改善するほかに、等化は、聴覚に或る種の欠陥を持つ人が音を聞き分けるのに貢献することもできる。
【０００３】
等化を、電気的にも機械的にも実行することができる。電気的に等化を行うためには、音を処理する装置に種々のフィルター回路を用いる必要がある。アナログ信号処理の分野での公知の解決方法としては、例えば受動ＲＣフィルター、演算増幅器に基づく能動フィルター、及び特殊イコライザチップがあり、デジタルの分野では、非常に複雑なフィルター構成を実現するようにプログラムすることのできるデジタル信号処理装置がある。機械的等化は、音を再生するスピーカーとその付近との機械的特性を所望の周波数応答が得られるように選択することにより実行される。
【０００４】
移動電話では、スピーカーからユーザの耳へ届く音の品質と明瞭度とを改善するために等化を行う必要がある。普通はスピーカーは全ての周波数を同じように再生するわけではなく、またスピーカーとユーザの耳との間で音の漏れが生じていろいろな周波数にいろいろな影響を及ぼすので、スピーカーから聞こえる音は歪んでいる様に感じられる。図１は２つの周波数応答測定結果を示すグラフである。上側のカーブに対応する測定環境ではスピーカーと、耳に相当する計器とは音の漏れが生じないように処置され（強い音響結合）、下側のカーブに対応する測定環境では音の漏れは移動電話を普通に使用する場合に相当する。この図は、漏れのために音響結合が弱まるに従って特に低周波数（＜１ｋＨｚ）の再生がどんどん悪くってゆくことを明らかに示している。
【０００５】
音の歪みを等化する目的で使われている公知の方法としては、音のフィードバックを行う特殊なスピーカーを使用する方法がある。この方法は、スピーカーの機械的特性によって低周波数の減衰を補償するようにスピーカーを作ろうとするものであるので、この方法は機械的な性質のものである。スピーカーとその取り付け台との間にエアギャップが設けられるが、音のフィードバックに関してはそのエアギャップの幅が重要な要素である。正しい寸法と動作とを達成するには、スピーカーを組み立てるときに厳格な機械的公差を守らなければならないので、製造コストがかさむことになる。このような機械的構造の周波数応答を後で変更することはできないので、このような構造は柔軟性に欠けている。更に、移動電話に広く使用されるハンドフリー型のスピーカーを作るのにこの方法を適用することはできない。
【０００６】
電気機械特性を適当に設計すれば、低周波数の信号を増幅することのできるスピーカーを実現することができる。このような方法も、周波数応答はスピーカーの製造過程で決まり、それを例えば電気的制御信号などで変更することはできないので、柔軟性に欠けている。
【０００７】
電気的フィルターによる解決策は、普通は機械的解決策や電気機械的解決策より多目的に且つ柔軟に音声再生装置の周波数応答に影響を及ぼすことができる。しかし、移動電話では、スペース、電力消費量、計算能力及び印刷回路基板の面積は非常に重要な要素であり、これに電気的フィルターが課す負担はなるべく少ない方がよい。受動的アナログフィルターでも能動的アナログフィルターでも、部品コストを高め、電力及び印刷回路基板上の面積を消費する。もしこれらを用いて、必要に応じて制御信号で動作を変更することのできる調整可能なイコライザを作りたいのであれば、その様な装置は直ぐに複雑になり、製造コストが高くなる。また、アナログフィルターは、例えば中心周波数が一定であったり増幅能力が充分でないなど、一定していて、動作範囲がどちらかと言えば限られていることがしばしばある。
【０００８】
デジタルフィルター装置は、大体において独立のデジタル回路として実現され得るものではあるけれどもデジタル信号処理装置により実行されるプロセスとしてプログラミングされるのが有利であり、アナログフィルターより多くの面で優れていることが分かっている。評判の良い殆どの移動電話の構成は既にデジタル信号処理装置（即ちＤＳＰ）を含んでいるので、プログラマブルなフィルター装置は移動電話での素子の数を大幅に増やすことはない。同時に、電力消費量及びスペースに関する要件は妥当な範囲にとどまる。また、或る制御信号を該処理装置（ＤＳＰ）に入力することにより、ＤＳＰにプログラムされたプロセスの動作を望み通りに容易に変更することができる。
【０００９】
しかし、従来技術の移動電話でのＤＳＰに基づくイコライザは、あらゆる条件下で最適に機能するものではない。例えば話す環境及び聞く環境の双方での周囲騒音レベルが変動するなど、移動電話は広範な条件下で使用されるものであるので、もし等化が常に同じように実行されるならば、音声を最善に再生することは不可能である。環境条件に加えて、例えばハンドフリー型スピーカー、イヤホン型スピーカー又は追加のスピーカーなどの種々の補助装置の使用がイコライザに要求される動作に影響を及ぼす。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、異なる幾つかの条件下で移動電話により再生される音声の品質と明瞭度とを改善するための方法及び装置を提供することである。本発明の他の目的は、種々の補助装置が使用されるときに移動電話により再生される音声の品質及び明瞭度を制御するための方法及び装置を提供することである。本発明の他の目的は、移動電話における音声再生を改善するための方法及び装置を提供することであり、その方法及び装置は複雑で高価な特殊スピーカーの使用を必要としない。本発明の更に他の目的は、本発明の方法及び装置が移動電話での重要な資源の消費を著しく増大させることのないようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、移動電話により受信された信号が、音声復号後、信号のＤ／Ａ変換前に適応的に等化されるようになっている構成により達成される。この「適応的に」（ａｄａｐｔｉｖｅｌｙ） は、或る制御パラメータが変化するときに等化の効果が変更されることを意味する。その各制御パラメータとそれらの効果について後に詳しく説明する。
【００１２】
或る可変周波数応答特性を有するイコライザを含む電話装置における音声の再生を改善するための本発明の方法は、前記電話装置の作動状態を表す制御情報を作成し、種々の作動状態において再生される音声の品質と明瞭度とを最適にするために前記制御情報に応じて前記イコライザの周波数応答特性を変化させることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、本発明の方法を使用する電話をも対象とする。音声再生用のスピーカーと、再生されるべき音声をデジタル処理するためのデジタル信号処理手段とを含んでいて、そのデジタル信号処理手段が或る周波数応答特性を有するイコライザからなっている本発明の電話装置は、その作動状態を表す制御情報を作成する手段と、前記イコライザの周波数応答特性を前記制御情報に基づいて変化させるための手段とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、デジタル電話に使用されるべきものであり、移動電話に使用すると有利である。本発明を電話に適用するためには、その電話は音声をデジタル型の信号として扱うものでなければならない。在来の移動電話では、受信された音声情報は、スピーカーで再生されるべきアナログ形に変換（ＰＣＭ復号）される前にはデジタル形である。また、送信されるべき音声情報は、最初にマイクロホンを介して記録されてＡ／Ｄ変換（ＰＣＭ符号化）されたときにはデジタル形である。デジタル移動電話の動作は当業者には知られていると考えられるので、本明細書ではこれ以上詳しくは説明しない。
【００１５】
本発明に至った研究の過程で、受信された音声の明瞭度の観点からは、低周波数だけを増幅することが常に良いとは限らないことが分かった。移動電話が非常に騒々しい環境で使用されている場合には、低周波数を増幅すると音声の明瞭度を悪くしてしまうことさえある。それは、低周波数を増幅すれば、耳が感じ取る信号における高周波数成分（明瞭度に関する限りは高周波数成分こそが最も重要な要素である）の割合が低下するからである。その様な場合には、等化を周囲騒音レベルに比例させるのが有利である。また、移動電話の補助装置はいろいろなスピーカーを採用しているので、それらとの関係でいろいろに機能するように等化を調節しなければならないことも分かった。
【００１６】
本発明によると、数種類の異なった制御パラメータを等化の調節に使用することができるが、その中の最も単純なのは、ユーザがセットする電話音量である。制御パラメータとなり得るものとしては、この他に、電話のマイクロホンを通して測定された周囲騒音レベルについての測定結果、電話に接続されている補助装置に関する情報、及び無線接続の品質を表す測定結果、などがある。ユーザが聞き取る最終の音は、元の信号、等化、Ｄ／Ａ変換と関連して行われることのある帯域（バンドパス）濾波、利得量、スピーカーの音響応答特性、及び、普通の電話動作ではスピーカーと耳との間での音の漏れ、ハンドフリー動作では聴取スペースの音響伝達関数の複合効果の結果である。
【００１７】
本発明の方法及び装置では、移動電話は、与えられた時点で環境条件及び動作状態に最も適している等化利得及び周波数領域をメモリに記憶されている制御パラメータ及びデータに基づいて発見し決定する。その決定に基づいて、公知の方法で音声復号を行うのに使われるのと同じデジタル信号処理装置で、受信された信号を有利に等化する。
【００１８】
従来技術と比較して、本発明は、スピーカーの構造やスピーカーと耳との間での音の漏れとに関わりなく音の明瞭度が改善し、移動電話の特別の要件に対して良好に応答し、暗騒音（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｎｏｉｓｅ） と、ユーザがセットした電話の音量とに等化を適応させ、聴取される音の品質と話し声の明瞭度とのバランスが取れており、移動電話の補助装置に等化を適応させるという利点を持っている。
【００１９】
有利な実施例と添付図面とを参照して本発明を詳しく説明する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以上の記述においては従来技術との関係で図１を参照した。本発明とその有利な実施例とに関する以下の記述においては主として図２〜図９を参照する。図において同じ部分には同じ参照符が付されている。
【００２１】
図２はブロック図を示し、その２つの主要なブロックは、移動電話における音声信号のデジタル処理を受け持つデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）１と、信号のＰＣＭ符号化及び復号とアナログ信号処理とを受け持つＰＣＭコーデックのブロック２とである。いわゆる遠端チャネルが図の上側を左から右へ走っている。このチャネルは、移動電話の受信装置及びチャネル復号部（図示せず）から音声復号器３、イコライザブロック４、Ｄ／Ａ変換器５、フィルタ６及び増幅器／減衰器７を介してスピーカ８に至る信号経路である。図の下側部分にはいわゆる近端チャネルがあり、このチャネルは、マイクロホン９から増幅器１０、フィルタ１１、Ａ／Ｄ変換器１２、暗騒音（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｎｏｉｓｅ） 測定用ブロック１３及び音声符号器１４を介してチャネル符号化装置（図示せず）に至り無線経路へ送信される信号経路である。本発明によるイコライザブロック４と暗騒音測定用ブロック１３とを除けば、上に列記した全ての部分は従来技術の移動電話に広く使用されていて、その構成及び動作は当業者に知られているものである。本発明のブロックも当業者に知られている部分を備えているけれども、移動電話におけるその組み合わせ使用は本発明の範囲に属する。
【００２２】
ＤＳＰブロック１は制御ブロック１５を含んでおり、その主要な役目は、本発明に関しては、現存する環境条件及び動作状態に従って或る周波数での信号成分を増幅させ又は減衰させるようにイコライザ４を制御することである。制御ブロック１５の動作は、入力データとして制御ブロック１５にもたらされる各制御パラメータに基づいている。全ての制御パラメータが何らかの態様で移動電話の環境条件及び動作状態を表す。図２は、制御ブロック１５への入力データとして、４つの制御パラメータ、即ち無線接続の品質を表す情報１６、周囲ノイズ（ａｍｂｉｅｎｔ ｎｏｉｓｅ）レベルの測定に基づく暗騒音（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｎｏｉｓｅ） 評価１７、該電話に接続されている補助装置を表す情報１８、及びユーザがセットした電話の音量１９、を示している。図２は記憶手段即ち参照用テーブル（ルックアップテーブル）４ａ及び１３ｄも示しており、その使用方法に関しては後に説明をする。
【００２３】
イコライザ４の周波数応答はいろいろに変化し得る。図３は、１例として、中心周波数と帯域幅とが一定であるときの可変利得を示している。同様に、図４は、１例として、利得及び帯域幅が一定であるときの可変中心周波数を示し、図５は、１例として、中心周波数及び利得が一定であるときの可変帯域幅を示している。中心周波数、利得及び帯域幅の変化をいろいろに組み合わせて実現可能な最良の最終結果即ち最も澄んでいて最も明瞭な音を作り出すことができる。操作は通常の音声の周波数領域（これは約３００〜３４００Ｈｚである）で有利に実行される。適応的でなくて常に同じように動作するコンスタントイコライザは、本発明の特別の事例であると考えることのできるものである。
【００２４】
イコライザブロック４は、この周波数領域で動作する例えば１個以上の無限インパルス応答（ＩＩＲ（ｉｎｆｉｎｉｔｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）） フィルタ、有限インパルス応答（ＦＩＲ（ｆｉｎｉｔｅ ｉｍｐｕｌｓｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ））フィルタ又はプロセスを備えることができる。後者の場合には、ブロック４は、時間−周波数変換機能及び周波数−時間変換機能も含んでいなければならず、それらは好ましくは高速フーリエ変換（ＦＦＴ）機能及び逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）機能を用いて実行される。
【００２５】
図６は、イコライザブロックの有利な実例を示す。この公知のフィルター構成では、記号Ｚが付されているブロックは或る時間単位の各遅延を表し、ａ１及びａ２は周波数応答の中心周波数及び帯域幅に影響を及ぼすファクターであり、Ｋファクターは等化利得（ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｇａｉｎ）に対応する。このフィルターは単に１例として提示されたものであり、イコライザブロック４の詳細な具体的構成は本発明の観点からは重要でない。図６のフィルター装置の利点は、可変ファクターがわずか３つであり（ａ１、ａ２及びＫ）、信号の位相に対する影響が小さく、可変性が良好で明瞭であり、安定性が良いということである。このフィルターの伝達関数は、次の式で表される。
【数２】

【００２６】
次に、本発明の方法及び装置の動作について説明をする。基本的アイデアは、電話と、これに接続された装置との動作状態を表す制御パラメータの形でその情報を制御ブロック１５に入力するというものであり、制御ブロック１５は実現可能な最良の信号の品質（ｑｕａｌｉｔｙ）と明瞭度（ｉｎｔｅｌｌｉｇｉｂｉｌｉｔｙ）とが得られるようにイコライザブロック４を制御する。
【００２７】
各制御パラメータのうちの最も単純なものは、ユーザがセットした電話の音量に関する情報である。最新の移動電話は、電話のスピーカーから到来する音の量をユーザが増減できるようにする調整装置を含んでいる。通常の使用の時には、動作環境が騒々しければ（ノイズが多ければ）ユーザは音量を上げ、動作環境が静かであれば音量を下げる。上記したように、受信される音の質の観点からは静かな動作環境では低周波数（約＜１ｋＨｚ）を強調するのが有利であるが、話し声（音声）の明瞭度の観点からは騒々しい環境では低周波数を減衰させるのが有利である。制御ブロック１５は、音量制御装置の位置に関する情報を公知の方法で受け取り、イコライザブロック４の制御情報を変更する。図６のイコライザブロックが使用される場合には、大音量設定値では制御ブロック１５はファクターＫを小さくし、それに対して低音量設定値では制御ブロックはこのファクターを大きくする。有利な実施例では、実現可能な最大のＫファクターの値は信号処理装置１の数値表示における最大の整数に対応し、該処理装置で数値のオーバーフローが生じる結果となるほどに利得を増大させることはできない。図７は、実現可能な最大のＫファクター値を使用するときのイコライザブロック４の利得を周波数の関数として示している。ここで大量のＫファクター値は信号処理装置の数値表示、すなわちナンバーレンジにおける最大の整数に対応する。すなわち図７の縦軸に示されるナンバーレンジとは、等化処理を実現する信号処理装置によって認識される各数値を単位とするイコライザブロックの利得（Ｋファクター）を意味している。
【００２８】
暗騒音（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｎｏｉｓｅ） のより詳しい状況は、マイクロホン９を介してそれを測定することにより得られる。最新の移動電話の多くはいわゆる音声活動検出（ＶＡＤ（ｖｏｉｃｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）と略記）機能を持っており、この機能は通話中にユーザが電話で話をしているときと、声を出さないでいるときとを検出することである。この機能の通常の使用方法では、ユーザが声を出していないときには電話は最小量の制御情報のみを送り、これにより電話の電力消費と無線周波数での負荷とを減少させる。ユーザが声を出していないときにはマイクロホン９は暗騒音のみを記録するのであるから、このＶＡＤ機能を本発明の方法及び装置に適用することができる。ユーザが話しをしていないことをＶＡＤユニット（図示せず）が制御ブロック１５に知らせている時に暗騒音のレベルを測定し、その測定結果を暗騒音レベルの評価として使用するために次の測定結果が完成するまで前記測定結果を記憶させておくことにより、ユーザがセットする音量との関係で上記したのと同様にイコライザブロック４を制御することができる。そのためには、電話が（そのデジタル信号処理装置を用いるのが有利である）暗騒音測定用ブロック（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｎｏｉｓｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｂｌｏｃｋ） １３を含んでいる必要があり、これから制御ブロック１５はその測定結果を得る。また、制御ブロック１５がその測定結果を受け取るべき時を知るために、ＶＡＤユニット（図示せず）から制御ブロック１５へ接続がなければならない。ＶＡＤユニットからの情報をオンオフ制御情報として暗騒音測定用ブロック１３に入力することもでき、その場合には該ブロック１３は、ＶＡＤブロックによって、ユーザが声を出していない時のみ測定結果を制御ブロック１５に与える。
【００２９】
ＰＣＭブロック２におけるＡ／Ｄ変換器１２からの信号のパワーレベルが暗騒音測定で有利に監視される。パワーレベルの測定では何らかの種類の平均を使用するのが有利である。もしその様な平均を使用しなければ、パワーレベルの急激な変化、特に高速のパワーピークが等化作用をあまりに急速に変化させて、その変化のために聴覚による印象に悪い影響が及ぶことにもなり得るからである。測定技術はアタック・アンド・リリース・タイム（ｔｈｅ ａｔｔａｃｋ ａｎｄ ｒｅｌｅａｓｅ ｔｉｍｅ）と呼ばれる概念を使用するが、これは、測定された信号が或る限界値を越えたり（アタック）、又はそれより下がったりする（リリース）という事実に対するシステムの反応の速さを表示する。パワーレベルの測定では、高速のパワーピークに起因する障害を防止するために比較的に長いアタックタイムを使用するのが有利であり、また、例えば動作環境として役立っている車が停止したときなどの暗騒音の急激な減少に対してシステムが充分に速やかに反応することとなるように比較的に短いリリースタイムを使用するのが有利である。
【００３０】
ユーザの観点からは、パワーレベルではなくて、パワーレベルの変化に関連する人の聴覚を表す量である音の大きさ（ｌｏｕｄｎｅｓｓ） を測定するのが一番良い。しかし、音の大きさを測定するためには複雑なフィルター装置と周波数に依存する計算とが必要であるので、デジタル信号処理装置１の性能が限定要因となる。しかし、将来は、新しい、もっと効率的な処理装置が所要の能力を持つようになって、公知のＡ又はＦ重み付けフィルター（Ａ− ｏｒ Ｆ−ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒｓ）を使えるようになるかも知れない。
【００３１】
暗騒音測定用ブロック１３は、周波数分析手段も含むこともでき、この手段は、暗騒音の強さに加えてその周波数スペクトルも測定する。これらの測定データに基づいて、音声信号の等化によって特定の周波数における騒音（ノイズ）の効果が補償されることとなるようにイコライザブロック４の周波数応答特性を変更することができる。この実施例は、或る特定の周波数成分が目立つような騒音を作動中に発生する機械が動作環境（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）の中にある場合に特に有利である。
【００３２】
移動電話は無線接続の品質を測定する機能も含んでおり、それに応じて１つの基地局から他の基地局へのハンドオーバーが実行される。その測定結果を本発明の方法及び装置にも用いてイコライザの動作を制御することができる。有利な実施例では、フィールド（例えば電界）の強度が低下したり連続するフレームを首尾良く受信できなかったりするという形で現われる接続の品質が悪くなるときに等化を強めるのが原則である。他の等化方法も可能であり、最善の方法を実験で発見することができる。無線接続の品質を表す１個又は複数個の制御パラメータを使用するためには、無線接続の品質を測定する移動電話の部分から制御ブロック１５へ接続がなければならない。その様な接続を設けるのは容易である。その理由は、公知の装置では、本発明の適応性イコライザが置かれていて音声の復号を行う同じデジタル信号処理装置において接続の品質を表す多くのパラメータが計算されるからである。
【００３３】
図２の参照番号１８は、電話に接続されている補助装置を表す制御パラメータの入力を表す。ヘッドホンやハンドフリー型スピーカーなどの或る種の補助装置は、最善の音質を得るために異なる等化を必要とする。また、例えばハンドフリー型スピーカーを使用するときには、移動電話の音量制御の影響は普通の移動電話使用時よりも強いという事実があり、等化制御が音量設定値のみに基づいて行われるけれども制御ブロック１５が、接続されている補助装置に関する情報も受け取るときにはその事実も考慮しなければならない。有利な実施例では、各補助装置についてのイコライザブロック４の最適制御情報値が電話の製造者により測定されて、制御ブロック１５又はイコライザブロック４により直接使用される記憶手段内にプログラミングとの関係で参照用テーブル（ルックアップテーブル）４ａとして記憶される。或る補助装置が電話に接続されていることを示す制御パラメータを制御ブロック１５が受け取ったとき、該制御ブロックは対応する制御情報値を記憶手段から読み出して、該制御情報値をイコライザブロック４へ送る。
【００３４】
イコライザブロック４の動作を変更するために、上記した各制御パラメータの他に、他の制御パラメータ又は対応する手段を本発明の方法及び装置に使用することができる。例えば、ユーザが或る種の等化を必要とするような聴覚上の欠陥を持っている場合には、イコライザブロック４に正しい等化を実行させるようにすることができる。ＤＳＰブロック１の中の各機能がプログラマブルなプロセスとして実現されている本発明の有利な実施例では、ユーザレベルでもデジタル信号処理装置を適宜プログラミングすることにより各機能の働きに影響を及ぼすことは容易である。
【００３５】
上記した各制御パラメータ同士の相互作用は、論理的で、且つ変動する動作状況に適し、且つデジタル信号処理装置１の能力を上回らないように、調整されなければならない。有利な実施例では、ユーザがセットする電話の音量はイコライザのＫファクターに、即ち利得に、直接関連していて、音量を僅かでも増やすとＫファクターが減少し、逆に音量を僅かでも減らせばＫファクターが増大するようになっている。図８では、各カーブＡ、Ｂ及びＣは、音量設定値が変更されるけれども他の条件が一定に保たれるときの利得の変化を表している。ブロック１３での暗騒音測定は段階的に行われる。即ち、測定された暗騒音のパワーレベルは或る閾値と比較される。もし閾値を上回っていれば、該Ｋファクターは一定比率で決められる。そのことは図８ではカーブＡ、Ｂ又はＣから他のカーブへの跳躍に相当する。例えば、暗騒音が或る閾値を上回るとき、カーブＢからカーブＣへの跳躍が起こり、それに対応して、暗騒音が静かになるときにはカーブＣからカーブＢへの復帰や或いはカーブＡへの直接の復帰が起こりうる。各跳躍に関連するアタックタイム・ファクター及びリリースタイム・ファクターについては既に説明した。
【００３６】
もし無線の接続の品質があまりに悪くて、それを表すパラメータが或る閾値レベルを上回るならば、ユーザがセットした音量や測定された騒音レベル（ノイズレベル）に依存しない或る一定の利得を適用することができる。これは図８の直線Ｄで表される。上記したように、悪い接続の品質を他の等化手段で補おうと試みることは可能であり、最善の方法を実験で発見することができる。上記した相互作用の形の他に、参照用テーブル（ルックアップテーブル）４ａは或る補助装置に関連するイコライザブロック４の制御情報も含んでおり、それは補助装置が電話に接続されているときには通常の電話動作に関連するデータを超越する。そのとき、等化を制御する各パラメータが一斉に相当範囲に亘って変化する。通話中、等化が暗騒音及び音量設定値に応じて制御されるとき、イコライザブロック４の動作が突然変化すると、ユーザが聞く音に知覚可能で騒がしい変化が生じることがあるので、イコライザブロック４の動作の突然の変化を防止するのが好ましい。
【００３７】
図９は、暗騒音測定ブロック１３の構成を一層詳しく示す図である。実際のパワーレベルの測定はブロック１３ａで行われ、特にパワーレベルではなくて音の大きさ（ｌｏｕｄｎｅｓｓ） を目指して騒音測定（ノイズ測定）を強調したい場合には、その前に予め重み付けフィルタ１３ｂを設けることができる。ブロック１３ｃは、ＶＡＤユニットからの信号を使用してユーザが話しをしているか否か判定し、測定された騒音値を、参照用テーブル（ルックアップテーブル）１３ｄから得られた閾値と比較する。騒音レベル（ノイズレベル）評価（ｎｏｉｓｅ ｌｅｖｅｌ ｅｓｔｉｍａｔｅ） は、絶対値であっても、或いは或る閾値間の範囲を指すコード値であってもよい。
【００３８】
ここに開示した、主として閾値比較に基づく各調整方法は、各閾値及びその他の参照用テーブル（ルックアップテーブル）のデータを記憶させることのできる充分な量のメモリ（ＲＯＭメモリが有利である）にデジタル信号処理装置１がアクセスできることを必要とする。異なる組み合わせと代わりの調整手段との数は、使用されるＲＯＭメモリの大きさにより普通は限定される。全ての可変要素を常時考慮しながらイコライザブロック４の制御情報を実時間で計算するならば、各調整方法をより柔軟に実施することができる。しかし、そのためには比較的に大きな計算能力が必要であるので、整数算法に基づく現在のデジタル信号処理装置の容量及び各命令セットが限定要因となる可能性がある。将来は、この点に関して、より強力な処理装置が新しい可能性を作り出しそうである。
【００３９】
本発明の適用可能性を説明するために、以上の記述においてはデジタル移動電話について説明をした。しかし、本発明は移動電話のみに限定されるものではなくて、音をデジタル的に処理するようになっていて、再生される音の等化を適合させる必要のある各条件を表すために上記した制御パラメータ又はそれに類似する制御パラメータを利用することのできる全ての電話装置に本発明を利用することができる。移動電話の他に、例えば、等化を実施するために充分な信号処理手段と、それを制御するのに必要な各機能とを持っているデジタルコードレス電話に本発明を適用することができる。本明細書で論じた各制御パラメータは、本発明の適応的等化を実施するのに該各制御パラメータのいずれか１つ又はそれらの組み合わせを使うことができるので、単なる例示に過ぎない。当業者は、機能上類似する他の各制御パラメータを提案することもできる。
【００４０】
本発明の移動電話の有利な実施例では、ＰＣＭブロック２を設計するときに、イコライザブロック４で実行される周波数依存動作がユーザに知覚される音の大きさ（ｌｏｕｄｎｅｓｓ） に影響を及ぼすということが考慮される。特にＰＣＭブロックの増幅／減衰ユニット７は、等化により引き起こされる可能性のある望ましくない音の大きさの変化を防止するために該ユニットを使用し得るように設計されなければならない。
【００４１】
本発明の方法及び装置は、その目的を達成するものであり、与えられた動作状況で知覚される音の品質（ｑｕａｌｉｔｙ）及び明瞭度（ｉｎｔｅｌｌｉｇｉｂｉｌｉｔｙ）の双方を適応的等化（ａｄａｐｔｉｖｅ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）が著しく向上させるので、従来技術と比べて明らかな改善を意味する。
【図面の簡単な説明】
【図１】スピーカーと測定装置との間に強い音響結合及び弱い音響結合があるときの周波数応答測定結果を示す図である。
【図２】本発明の原理と、移動電話におけるその適用とを例示するブロック図である。
【図３】本発明の構成で得られる周波数応答カーブを示す図（その１）である。
【図４】本発明の構成で得られる周波数応答カーブを示す図（その２）である。
【図５】本発明の構成で得られる周波数応答カーブを示す図（その３）である。
【図６】本発明のイコライザに使用することのできるフィルタを例示するブロック図である。
【図７】本発明の構成における周波数応答スケーリングを示す図である。
【図８】本発明の構成に適用することのできる或る制御カーブを示す図である。
【図９】本発明の構成に使用する周囲ノイズ（ａｍｂｉｅｎｔ ｎｏｉｓｅ）の評価を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…デジタル信号処理装置
４…イコライザ
８…スピーカー
９…マイクロホン
１３…暗騒音（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｎｏｉｓｅ） 測定用ブロック
１５…制御ブロック
１６…無線接続の品質を表す情報
１７…周囲ノイズレベルの測定に基づく暗騒音（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｎｏｉｓｅ） の評価
１８…電話に接続されている補助装置を表す情報
１９…ユーザがセットした電話の音量

Claims (23)

1. 再生される音をデジタル形で処理し、一定の周波数応答特性に応じて等化（４）するようになっている電話装置により再生される音の品質と明瞭度とを実現する方法であって、前記電話装置の動作状態を表す、少なくとも測定した暗騒音の強さと周波数スペクトルを含む制御情報（１６，１７，１８，１９）を作成し、前記等化（４）の周波数応答特性を前記制御情報に基づいて変化させ、その周波数応答特性の変化には、中心周波数と帯域幅を変えないで利得を変化させる、利得と帯域幅を変えないで中心周波数を変化させる及び中心周波数と利得を変えないで帯域幅を変化させる、のうちの少なくとも１つが含まれるようにすることを特徴とする方法。
2. 前記制御情報は、ユーザがセットする電話の音量（１９）に基づいて形成される第１の情報要素を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の情報要素は、再生される音の低周波数部分の利得を表しており、ユーザが電話の音量（１９）を下げるときに前記利得は増やされ、ユーザが電話の音量（１９）を上げるときに該利得は減らされるようになっている、請求項２に記載の方法。
4. 前記制御情報は、前記電話装置の動作環境において測定された騒音（１７）に基づいて形成される第２の情報要素を含む、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第２の情報要素は、再生される音の低周波数部分の利得を表しており、前記測定結果が動作環境中の騒音（１７）が低いことを示すときには前記利得は増やされ、該測定結果が動作環境中に大量の騒音（１７）があることを示すときには該利得は減らされるようになっている、請求項４に記載の方法。
6. 前記制御情報は、前記電話装置と通信網との通信接続の品質（１６）を表わす第３の情報要素を含む、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の方法。
7. 前記第３の情報要素は、再生される音の低周波数部分の利得を表しており、該利得は、前記の通信接続の品質（１６）が悪いときには増やされ、該通信接続の品質（１６）が良いときには減らされる、請求項６に記載の方法。
8. ａ） 特別の時間的順序無しに、
   ユーザによる電話の音量（１９）の調節の仕方に応じて前記第１の情報要素を作成し、
   通話中にユーザが話していないときを監視し、そのようなときに電話の動作環境における騒音（１７）を測定し、その騒音測定に基づいて前記第２の情報要素を形成し、
   通信網を介して使用される電話と該通信網との間の接続の品質（１６）を監視して、それに応じて前記第３の情報要素を形成し、
   ｂ） その様にして形成された各情報要素に応じて、
   ユーザによりセットされた音量（１９）に逆比例するように、再生される音の低周波数部分の利得を変化させ、ある音量と、それに対応する利得とを表す値の対は、該利得を音量設定値の関数として表す座標系において単調に下がってゆくカーブ（Ａ，Ｂ，Ｃ）を形成し、
   測定された騒音（１７）に逆比例するように前記利得の大きさを一定の比率で決め、前記カーブは該騒音が大きくなるときには前記座標系において下方に移動し（Ａ→Ｂ，Ｂ→Ｃ）、騒音が小さくなるときには上方に移動し（Ｃ→Ｂ，Ｂ→Ａ）、
   もし前記通信網と電話との接続が悪ければ、前記低周波数部分の前記利得を前記音量設定値に依存しないように一定に設定する、
   各ステップを再現的に含む、請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の方法。
9. 前記制御情報は、前記電話に接続されている補助装置（１８）に基づいて形成される第４の情報要素を含む、請求項１乃至８のうちのいずれか１項に記載の方法。
10. 音を再生するためのスピーカー（８）と、再生される音をデジタル処理するためのデジタル信号処理手段（１）とを有し、該信号処理手段が或る周波数応答特性を有するイコライザ（４）を含んでいる電話装置において、該電話装置は、該電話装置の動作状態を表す、少なくとも測定した暗騒音の強さと周波数スペクトルを含む制御情報を作成するための手段（１３，１５，１６，１７，１８，１９）と、前記制御情報に基づいて前記イコライザの周波数応答特性を変化させるための手段（１５）であって、該周波数応答特性の変化には、中心周波数と帯域幅を変えないで利得を変化させる、利得と帯域幅を変えないで中心周波数を変化させる及び中心周波数と利得を変えないで帯域幅を変化させる、のうちの少なくとも１つが含まれるようにする手段（１５）とを含むことを特徴とする電話装置。
11. 前記動作状態を表すデータを収集して前記制御情報を作成するための制御ブロック（１５）を含む、請求項１０に記載の電話装置。
12. ユーザが使用することのできる音量調整装置（１９）と、該調整装置で設定された音量に関する情報を、前記制御情報の作成のために前記制御ブロック（１５）へ伝えるための手段とを含む、請求項１１に記載の電話装置。
13. 電話接続を介して送られる音を記録するためのマイクロホン（９）と、該マイクロホンを通して記録された騒音を測定するための騒音測定手段（１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）と、測定された騒音を表すデータ（１７）を前記制御情報の作成のために前記制御ブロック（１５）に伝えるための手段とを含む、請求項１１又は１２に記載の電話装置。
14. 通話中にユーザが電話で話しているか否かを判定するための音声活動検出手段（ＶＡＤ）を含んでおり、前記騒音測定手段（１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）は、該音声活動検出手段からの情報によってユーザが話しをしていないことを表しているときのみ騒音を測定するようにされている、請求項１３に記載の電話装置。
15. 前記騒音測定手段（１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）は、或る周波数での騒音測定値に重みを付ける重み付けフィルター（１３ｂ）を含む、請求項１３又は１４に記載の電話装置。
16. 前記電話装置と通信網との通信接続の品質（１６）を監視するための手段と、その接続の品質を表す情報を、再生される音の低周波数部分の利得を表しており、該利得は、前記の通信接続の品質（１６）が悪いときには増やされ、該通信接続の品質（１６）が良いときには減らされる制御情報の作成のために前記制御ブロック（１５）に伝えるための手段とを含む、請求項１１乃至１５のうちのいずれか１項に記載の電話装置。
17. 前記イコライザ（４）は下記の伝達関数
    

    

    を実現するようになっており、ここでＺは時間単位の遅延を表しており、前記制御情報は可変パラメータＫ, a1及びa2を有し、Ｋは利得を表し、a1及びa2は中心周波数及び帯域幅を表している、請求項１０乃至１６のうちのいずれか１項に記載の電話装置。
18. 前記イコライザ（４）を含むデジタル信号処理装置（１）を有する、請求項１０乃至１７のうちのいずれか１項に記載の電話装置。
19. 前記デジタル信号処理装置（１）は前記制御ブロック（１５）も含む、請求項１８に記載の電話装置。
20. 前記デジタル信号処理装置（１）は前記騒音測定手段（１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）も含む、請求項１８又は１９に記載の電話装置。
21. デジタルセルラー通信網の移動電話である、請求項１０乃至２０のうちのいずれか１項に記載の電話装置。
22. 補助装置の接続のための接続手段と、接続されている該補助装置を表す情報（１８）を前記制御情報の作成のために前記制御ブロック（１５）に伝えるための手段とを含む、請求項１０乃至２１のうちのいずれか１項に記載の電話装置。
23. 前記補助装置はハンドフリー型の装置を含む、請求項２２に記載の電話装置。

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