JP3636896B2 - 音声信号加算装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音声信号加算装置及びそれに用いる加算方法並びにその制御プログラムを記録した記録媒体に関し、特に多地点テレビ会議装置や電話会議装置等の複数の端末からの音声データを加算する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電話会議装置や多地点テレビ会議装置においては、複数の端末間を同時に網接続し、相互に音声データを伝送する機能を有している。この場合、これらの装置では複数の地点からの音声データを加算している。
【０００３】
音声データを加算する方式としては、全端末の音声データを単純に加算した場合の雑音重畳を軽減し、明瞭度を向上する手段として、発声している端末の音声データだけを選択して加算する第一の方法や、無声の端末に減衰を加えて加算する第二の方法等が知られている。
【０００４】
この加算方式については、「会議電話用中継装置の設計法」（電子情報通信学会通信方式研究会ＣＳ８４−３，１９８４）等に述べられている。また、接続する端末数が比較的多い場合（例えば、１０地点以上）には、上記の第一の方法や第二の方法等の制御が不可欠となる。
【０００５】
多地点間通信等の音声加算に関しては、特開平４−０８４５５３号公報（以下、第一の公報とする）に開示された音声ミキシング回路の技術がある。この場合、音声ミキシング回路にはエコー重畳の軽減を目的として有声／無声を判定する手段と、一定時間優先選択する手段とが付加されている。
【０００６】
一定時間優先選択する手段は有声が複数の場合に特定のＮ個の音声を選択するという制御、つまり上記の第一の方法に相当する制御が行われている。このＮ個を選択する方法としては、単純に有声となった時刻順にＮ個を選択する方法が用いられている。
【０００７】
また、特開平６−２９２１９８号公報（以下、第二の公報とする）に記載の話者判定方式では、映像情報を含むテレビ会議端末における音声検出による画像自動切替において、自然度を向上することを目的とし、有声／無声を判定する手段と、有声時間長を記憶する手段とを用いている。
【０００８】
この方法では有声が複数の場合に、過去の有声時間長の長い音声を優先選択する方法が用いられ、表示映像が切替えられている。話者判定には「有音頻度」が用いられ、優先判定には前回選択の話者を優先する方式が用いられている。
【０００９】
さらに、特開平７−１５５３５号公報（以下、第三の公報とする）に記載の多地点間通信制御装置は、上記の多地点間通信等の音声加算に関するものである。この多地点間通信制御装置では雑音重畳（雑音増大）の軽減を目的とし、音声レベルを検出する手段と、しきい値以下の場合に接続地点数に応じたレベル減衰を加える手段とが用いられている。つまり、多地点間通信制御装置では上記の第二の方法に相当する制御が行われている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の音声データの加算方法では、第一及び第二の方法や第一の公報記載の技術の場合、雑音の重畳を減らす効果が大きい。しかしながら、会議参加端末数に比べて加算する地点数が少ないため、臨場感に乏しく、発声者が変わる時に周囲雑音も変動するので、自然度が損なわれてしまうという問題がある（図４参照）。
【００１１】
また、第二の方法や第三の公報記載の技術では会議参加端末数が少ない場合（例えば、数地点の場合）に臨場感がでるが、端末数が比紋的多い場合（例えば、数十地点の場合）、無声の端末に加える減衰量が接続する端末数に比例するので、減衰量が大きくなり、第一の方法と同様に、発声者が変わる時の周囲雑音の変動が激しくなり、自然度が損なわれてしまうという問題がある。
【００１２】
したがって、接続端末数の多いシステム構成の場合には、エコーの重畳やハウリングの発生を防止するために加算数を制限する必要があり、臨場感や自然度を保つためには加算する端末の切替えを極力減らす必要がある。
【００１３】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、臨場感や自然度をあまり落とさずにエコーの重畳やハウリングの発生を防止することができる音声信号加算装置及びそれに用いる加算方法並びにその制御プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による音声信号加算装置は、複数の端末の音声信号を加算して雑音重畳を軽減する音声信号加算装置であって、前記複数の端末の音声信号の中から予め設定された加算制限数個の音声信号を選択する加算端末選択手段と、前記加算端末選択手段の選択結果を基に前記複数の端末の音声信号の中から前記加算制限数個の音声信号を選択して常時加算する加算手段とを有し、前記加算端末選択手段は、有声端末の数が前記加算制限数個以下の時にそれらの有声端末を選択しかつ有声端末の数が前記加算制限数個以上の時に過去の発生時間長の長いものから順に前記加算制限数個の端末を選択するよう構成したことを特徴とする。
【００１７】
すなわち、本発明の音声信号加算方法は、有声端末が複数の場合に予め決められた端末数Ｎを常時加算するとともに、有声端末→無声端末の順に優先選択している。また、無声端末の選択方法としては有声状態から無声状態へ移行してからの時間長が短い端末から順に選択している。
【００１８】
これによって、加算端末数を制限しつつ、加算端末の切替数を少なくすることが可能となるので、臨場感や自然度をあまり落とさずに、エコーの重畳やハウリングの発生を防止することが可能となる。
【００１９】
一般に、電話会議等においては接続する端末数が多い場合でも、数地点の限られた２端末間で会話が進行し、いずれか一方のみが発声する確率が高い。また、発声している端末が無声となっても、再度発声する確率も高い。
【００２０】
そこで、本発明の音声信号加算方法では、この特徴に着目し、上記の問題を軽減するために、予め決められた端末数Ｎ（例えば、エコーの重畳やハウリングを起こさない最大数）の音声を常時加算するようにしている。この場合、加算端末を選択する方法としては、有声端末→無声端末の順の優先順位で選択している。
【００２１】
また、無声端末の加算選択方法としては有声状態から無声状態に移行してからの時間長（以下、無声時間長とする）を比較し、無声時間長が短い端末から順に選択する方法を用いることで、加算端末の切替えを減らし、周囲雑音の変動を減らすとともに、臨場感や自然度を向上させている。
【００２２】
上述した方法を採ることで、２端末の対話状態の場合には特に上記の効果が著しいのは明らかである。尚、有声端末の選択方法としては、有声端末の数が端末数Ｎ以下の場合にそれらの端末を、有声端末の数が端末数Ｎ以上の場合に過去の発生時間長の長いものから順にＮ台の端末を選択するという従来の第一の方法を用いればよい。
【００２３】
さらに、端末数Ｎの数を極力大きく取りたい場合には加算優先順位の一番高い端末（例えば、過去の有声時間長が最長の端末）以外の加算対象端末（Ｎ−１端末）の音声データを減衰させてから加算する方法を用いればよい。
【００２４】
さらにまた、端末数Ｎ以上の端末が同時に発声している状態の場合、加算されない端末が発生するが、全端末を加算したとしても内容を聞き取ることはできないので問題が生ずることはない。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による音声信号加算装置の構成を示すブロック図である。図において、本発明の一実施例による音声信号加算装置は音声信号入力端子１−１〜１−Ｍと、有声／無声判定器２−１〜２−Ｍと、加算端末選択器３と、Ｍ入力選択加算器４と、加算音声出力端子５と、制御メモリ６とから構成されている。
【００２６】
Ｍカ所の端末（図示せず）から送られてくる音声信号［例えば、ＰＣＭ（Ｐｕｌｓ Ｃｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）符号化信号］は夫々音声信号入力端子１−１〜１−Ｍに入力され、有声／無声判定器２−１〜２−Ｍで有声か無声かが判定される。有声／無声判定器２−１〜２−Ｍでは、例えば２０ｍｓｅｃ間隔の電力を算出し、算出値をしきい値と比較する等して有声か無声かを判定する。
【００２７】
有声／無声判定器２−１〜２−Ｍの出力であるＭ個の有声／無声情報信号＃１〜＃Ｍは加算端末選択器３に入力される。加算端末選定器３では上記の優先順位にしたがって、Ｍ入力選択加算器４で加算されかつ予め決められたＮ個の端末（以下、加算端末とする）が選択される。
【００２８】
Ｍ入力選択加算器４は加算端末選択器３からの加算端末情報にしたがってＭ個の端末からの音声信号＃１〜＃ＭのうちのＮ個の端末からの音声信号を選択して加算する。
【００２９】
上記の回路構成は複数のＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）（例えば、有声／無声判定を１個／端末、加算端末選択と選択加算とを１個のＤＳＰ）で十分実現することができる。また、入力データを時分割にすれば、複数端末の有声／無声判定処理を１個のＤＳＰで実現することができることは言うまでもない。
【００３０】
したがって、有声／無声判定、加算端末選択、選択加算の各処理はＤＳＰのプログラムで実現される。制御メモリ６にはこのＤＳＰのプログラムが予め格納されており、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）やフロッピディスク等が使用可能である。
【００３１】
図２は本発明の一実施例の処理動作を説明するためのタイムチャートであり、図３は図１の加算端末選択器３の処理動作を示すフローチャートである。これら図１〜図３を参照して本発明の一実施例の処理動作について説明する。
【００３２】
尚、図２には端末Ａ〜Ｄの４個の端末から３個の端末を選択する場合の処理動作を示している。また、図３に示す処理動作は加算端末選択器３が制御メモリ６に格納されたプログラムを実行することで実現される。
【００３３】
さらに、図３に示す処理動作において、Ｍは接続端末数を、Ｎは加算制限数を、ｉは有声端末数を、有声カウンタ（ｎ）（図示せず）は有声時間長を、無声カウンタ（ｎ）（図示せず）は無声時間長を夫々示している。
【００３４】
加算端末選択器３は有声／無声判定器２−１〜２−Ｍの出力であるＭ個の有声／無声情報信号＃１〜＃Ｍが入力されると（図３ステップＳ１）、有声カウンタ（ｎ）及び無声カウンタ（ｎ）を動作させるために検索対象の端末ｎに初期値１を設定し、有声端末数ｉを０とする（図３ステップＳ２）。
【００３５】
加算端末選択器３は検索対象の端末ｎが有声／無声状態に遷移したかを判定し（図３ステップＳ３）、有声／無声状態に遷移すると、検索対象の端末ｎの有声カウンタ（ｎ）及び無声カウンタ（ｎ）を０とする（図３ステップＳ４）。
【００３６】
加算端末選択器３は有声状態に遷移したと判定すると、検索対象の端末ｎの有声カウンタ（ｎ）に１を加算し、有声端末数ｉに１を加算する（図３ステップＳ５）。また、加算端末選択器３は無声状態に遷移したと判定すると、検索対象の端末ｎの無声カウンタ（ｎ）に１を加算する（図３ステップＳ６）。
【００３７】
加算端末選択器３はＭ個の有声／無声情報信号＃１〜＃Ｍに対して上記の処理動作を順次繰返し（図３ステップＳ３〜Ｓ８）、全ての有声／無声情報信号＃１〜＃Ｍに対する処理が終了すると、有声端末数ｉの判定を行う（図３ステップＳ９）。
【００３８】
加算端末選択器３は有声端末数ｉが加算制限数Ｎよりも小さければ（ｉ＜Ｎ）、有声端末（ｉ端末）を全て加算選択するとともに（図３ステップＳ１０）、無声カウンタ（ｎ）の少ない順にＮ−ｉ端末を選択する（図３ステップＳ１１）。
【００３９】
また、加算端末選択器３は有声端末数ｉが加算制限数Ｎと同じであれば（ｉ＝Ｎ）、有声端末（Ｎ端末）を全て加算選択し（図３ステップＳ１２）、有声端末数ｉが加算制限数Ｎよりも大きければ（ｉ＞Ｎ）、有声カウンタ（ｎ）の多い端末順にＮ端末を選択する（図３ステップＳ１３）。
【００４０】
上述したように、加算端末選択器３がＭ入力選択加算器４でＮ個の加算端末を選択すると、Ｍ入力選択加算器４は加算端末選択器３からの加算端末情報にしたがってＭ個の端末からの音声信号＃１〜＃ＭのうちのＮ個の端末からの音声信号を選択して加算する。
【００４１】
例えば、図２に示すように、選択初期値を端末Ａ，Ｂ，Ｃとし、端末Ａが有声（ｔ２）→無声（ｔ３）、その後端末Ｂが有声と遷移した場合、端末Ａ，Ｂは無声時間長が短いので加算選択される。つまり、２端末間の対話状態では加算端末の切替えが発生しない。
【００４２】
ｔ５の時点で端末Ｄが有声になると、有声端末である端末Ｂ，Ｄと、無声時間長の一番短い端末Ａとが選択される。つまり、１個の端末だけ加算端末が切替わる。その後、端末Ｂ，Ｄの順で無声に遷移しても（ｔ６，ｔ７）、加算端末は切替わらない。
【００４３】
上述したように、図３に示す本発明の一実施例の処理動作は、図４に示す従来の処理動作の場合と比較して、加算端末の切替えが大幅に削減されることがわかる。
【００４４】
このように、加算端末選択器３が有声端末→無声端末の順の優先順位で加算端末を選択し、Ｍ入力選択加算器４で予め決められた加算制限数Ｎ（例えば、エコーの重畳やハウリングを起こさない最大数）の音声を常時加算するともに、加算端末選択器３が有声状態から無声状態に移行してからの無声時間長を比較し、無声時間長が短い端末から順に選択することによって、加算端末の切替えを減らし、周囲雑音の変動を減らすとともに、臨場感や自然度を向上させることができる。
【００４５】
上述した方法を採ることで、２個の端末の対話状態の場合には特に上記の効果が著しいのは明らかである。尚、有声端末の選択方法としては、有声端末の数が加算制限数Ｎ以下の場合にそれらの端末を、有声端末の数が加算制限数Ｎ以上の場合に過去の発生時間長の長いものから順にＮ個の端末を選択するという方法を用いればよい。
【００４６】
また、加算制限数Ｎの数を極力大きく取りたい場合には加算優先順位の一番高い端末（例えば、過去の有声時間長が最長の端末）以外の加算対象端末（Ｎ−１端末）の音声データを減衰させてから加算する方法を用いればよい。
【００４７】
さらに、加算制限数Ｎ以上の端末が同時に発声している状態の場合、加算されない端末が発生するが、全端末を加算したとしても内容を聞き取ることはできないので問題が生ずることはない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の端末の音声信号を加算して雑音重畳を軽減する音声信号加算装置において、複数の端末の音声信号の中から予め設定された加算制限数個の音声信号を選択し、この選択結果を基に複数の端末の音声信号の中から加算制限数個の音声信号を選択して常時加算することによって、臨場感や自然度をあまり落とさずにエコーの重畳やハウリングの発生を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による音声信号加算装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例の処理動作を説明するためのタイムチャートである。
【図３】図１の加算端末選択器の処理動作を示すフローチャートである。
【図４】従来例の処理動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１−１〜１−Ｍ 音声信号入力端子
２−１〜１−Ｍ 有声／無声判定器
３ 加算端末選択器
４ Ｍ入力選択加算器
５ 加算音声出力端子
６ 制御メモリ

Claims (1)

1. 複数の端末の音声信号を加算して雑音重畳を軽減する音声信号加算装置であって、前記複数の端末の音声信号の中から予め設定された加算制限数個の音声信号を選択する加算端末選択手段と、前記加算端末選択手段の選択結果を基に前記複数の端末の音声信号の中から前記加算制限数個の音声信号を選択して常時加算する加算手段とを有し、前記加算端末選択手段は、有声端末の数が前記加算制限数個以下の時にそれらの有声端末を選択しかつ有声端末の数が前記加算制限数個以上の時に過去の発生時間長の長いものから順に前記加算制限数個の端末を選択するよう構成したことを特徴とする音声信号加算装置。

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