JP4204828B2 - 自動利得制御装置、自動利得制御方法および自動利得制御プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動利得制御装置、自動利得制御方法および自動利得制御プログラムに関し、特に、音声信号の利得制御に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動利得制御装置では、例えば、特許文献１に開示されているように、過大な雑音入力を抑圧するため、音声に対してあるしきい値を設け、音声入力がそのしきい値を超えた場合、一定の割合（アタック・タイム）で音声入力を減衰させ、その後は、一定の割合（リカバリ・タイム）で音声入力を増幅する方法があった。
【０００３】
また、例えば、特許文献２に開示されているように、アナログ信号のレベルが大幅に変動しても、入力レベルを所定範囲内に保つことができるようにするために、その時の平均エネルギーでリカバリ・タイムを決定する方法もあった。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−１４１０１８号公報（第２頁、第４図）
【特許文献２】
特開平６−３１４９４２号公報（第５頁、第９図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の自動利得制御装置では、過大入力ＩＬがあった直後に微小入力ＩＳがあると、例えば、人間が話している最中に大きなパルス状またはバースト状のノイズが入力された場合、リカバリ・タイムが遅いと、過大入力ＩＬに追従した直後には利得が十分に得られないため、微小入力ＩＳの音声が聞き取り難くなるという問題があった。
【０００６】
一方、リカバリ・タイムが速いと、アタックとリカバリが頻繁に起こるため、聴感上、違和感のある音声が出力されるという問題があった。
また、リカバリ・タイムを平均エネルギーで決定する方法では、平均にかかる拘束長により遅延が発生するため、リカバリ時の反応が遅れるだけでなく、その間に決定されたリカバリは直線的に行われるため、聴感上の不自然さを伴うという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、聴感上の違和感を抑制しつつ、過大入力抑圧後のリカバリを迅速化することが可能な自動利得制御装置、自動利得制御方法および自動利得制御プログラムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の自動利得制御装置によれば、入力された音声信号を遅延させる第１の遅延手段と、この遅延させた音声信号のレベルを制御してその制御した音声信号を出力する第１の減衰手段と、前記入力された音声信号に基づいて前記第１の減衰手段の利得を決定する利得決定手段とを備える自動利得制御装置であって、前記利得決定手段は、前記入力された音声信号を絶対値に変換する絶対値変換手段と、前記絶対値変換手段の出力信号のレベルを制御する第２の減衰手段と、前記第２の減衰手段の出力信号を遅延させる第２の遅延手段と、前記第２の遅延手段の出力信号のレベルと予め設定された基準となるレベルとを比較し、その比較した結果に基づいてリカバリ時における前記第１及び第２の減衰手段の利得の単位増加量およびリミッタ時における前記第１及び第２の減衰手段の利得の単位減衰量を出力する比較手段と、前記単位増加量を入力し平滑化を行う平滑化手段と、前記平滑化手段の出力信号および前記比較手段より出力された前記単位減衰量を入力し積分を行い前記第１及び第２の減衰手段の利得を決定する積分器手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、音声信号のレベルと予め設定された基準となるレベルとの比較結果に基づいて、リカバリ時における利得の単位増加量を蓄積することが可能となるとともに、前記減衰手段の利得を徐々に減少させながらリカバリを行うことが可能となり、聴感上の違和感を抑制しつつ、過大入力の抑圧後のリカバリを迅速化することが可能となる。
【００１０】
また、請求項２記載の自動利得制御装置によれば、前記利得決定手段は、予め設定された一定値を出力する一定値出力手段をさらに備え、前記積分器手段は、前記一定値出力手段の出力信号、前記平滑化手段の出力信号および前記比較手段より出力された前記単位減衰量を入力し積分を行い前記第１及び第２の減衰手段の利得を決定することを特徴とする。
【００１１】
これにより、予め設定された一定値の割合で減衰手段の利得を決定することができ、音声信号の入力レベルの変動に柔軟に追従することを可能としつつ、音声信号のアタックとリカバリを行うことができる。
また、請求項３記載の自動利得制御装置によれば、前記平滑化手段は、前記平滑化手段への入力信号を増幅する第１の増幅手段と、前記平滑化手段の出力信号を遅延する第３の遅延手段と、前記第３の遅延手段の出力信号を増幅する第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段の出力信号および前記第２の増幅手段の出力信号を加算する加算手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これにより、リカバリ時における前記減衰手段の利得の単位増加量を蓄積して保持することが可能となり、過大入力の抑圧直後の音声信号の利得を増大させることが可能となることから、過大入力の抑圧後のリカバリを迅速化することが可能となる。
【００１３】
また、請求項４記載の自動利得制御方法によれば、入力音声信号を遅延する第１遅延ステップと、当該第１遅延ステップで遅延した音声信号のレベルを調整して出力する第１調整ステップと、入力音声信号を絶対値化する絶対値化ステップと、当該絶対値化ステップで絶対値化した音声信号のレベルを調整する第２調整ステップと、当該第２調整ステップでレベルを調整した音声信号を遅延する第２遅延ステップと、当該第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルを所定のしきい値と比較するレベル比較ステップと、当該レベル比較ステップでの比較結果に基づいて、前記音声信号のレベルのリカバリ時の利得の単位増加量およびリミッタ時の利得の単位減衰量を決定する利得決定ステップと、当該利得決定ステップで決定した前記単位増加量を蓄積する単位増加量蓄積ステップと、前記第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルが前記しきい値以上であると判断されたときは、前記第１及び第２調整ステップの音声信号の利得が当該音声信号のゼロクロス時に減衰し、前記第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルが前記しきい値を下回ったと判断されたときは、前記第１及び第２調整ステップの音声信号の利得が当該音声信号のゼロクロス時に係わらず増大するように、前記利得決定ステップで決定した利得の単位減衰量および前記単位増加量蓄積ステップで蓄積した利得の単位増加量に基づいて前記第１調整ステップと第２調整ステップを制御する制御ステップとを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、リカバリ時の利得を徐々に減少させながら、過大入力の抑圧直後の音声信号の利得を増大させることにより、聴感上の違和感を抑制しつつ、過大入力の抑圧後のリカバリを迅速化することが可能となる。
また、請求項５記載の自動利得制御プログラムによれば、入力音声信号を遅延する第１遅延ステップと、当該第１遅延ステップで遅延した音声信号のレベルを調整して出力する第１調整ステップと、入力音声信号を絶対値化する絶対値化ステップと、当該絶対値化ステップで絶対値化した音声信号のレベルを調整する第２調整ステップと、当該第２調整ステップでレベルを調整した音声信号を遅延する第２遅延ステップと、当該第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルを所定のしきい値と比較するレベル比較ステップと、当該レベル比較ステップでの比較結果に基づいて、前記音声信号のレベルのリカバリ時の利得の単位増加量およびリミッタ時の利得の単位減衰量を決定する利得決定ステップと、当該利得決定ステップで決定した前記単位増加量を蓄積する単位増加量蓄積ステップと、前記第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルが前記しきい値以上であると判断されたときは、前記第１及び第２調整ステップの音声信号の利得が当該音声信号のゼロクロス時に減衰し、前記第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルが前記しきい値を下回ったと判断されたときは、前記第１及び第２調整ステップの音声信号の利得が当該音声信号のゼロクロス時に係わらず増大するように、前記利得決定ステップで決定した利得の単位減衰量および前記単位増加量蓄積ステップで蓄積した利得の単位増加量に基づいて前記第１調整ステップと第２調整ステップを制御する制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１５】
これにより、音声信号のレベルとしきい値との比較結果に基づいて、リカバリ時における利得を制御することが可能となり、聴感上の違和感を抑制しつつ、過大入力の抑圧後のリカバリを迅速化することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る自動利得制御装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１において、自動利得制御装置には、音声入力を遅延させる遅延素子１、遅延素子１で遅延させられた音声入力の最大値を調整するブースト回路２、ＡＴＴ値決定部４で決定されたＡＴＴ値に基づいて音声入力の利得を調整する音量調節器３およびＡＴＴ値を決定するＡＴＴ値決定部４が設けられている。
なお、ブースト回路２は、音量調節器３により得られる音声出力の最大値を補正するためのもので、しきい値設定器１５で設定されるしきい値Ａが大きいと、音声出力の最大値は大きくなり、しきい値設定器１５で設定されるしきい値Ａが小さいと、音声出力の最大値は小さくなる。
【００１８】
このため、しきい値Ａが大きい時には、ブースト回路２の利得を小さくし、しきい値Ａが小さい時には、ブースト回路２の利得を大きくすることにより、しきい値Ａに依存することなく、音声出力の最大値を調整することができる。
また、ＡＴＴ値決定部４には、音声入力を絶対値化する絶対値化回路１１、絶対値化された音声入力の利得を調整する音量調節器１２、絶対値化された音声入力を遅延させる遅延素子１３、遅延素子１３で遅延させられた音声入力としきい値Ａとの比較結果に基づいて、減圧値Ｃおよび昇圧値Ｄを出力する比較器１４、しきい値Ａを設定するしきい値設定器１５、比較器１４から出力される昇圧値Ｄの利得を調整するブースト回路１６、ＡＴＴ値決定部４で決定されたＡＴＴ値を更新するＡＴＴ更新部１７および音声入力のゼロクロス（無音状態）を検出するゼロクロス検出器１８が設けられている。
【００１９】
なお、遅延素子１３は、前回のＡＴＴ値ＡＴＴ（ｔ−１）により音量調節器１２で利得調整された音声信号を比較器１４に入力させないためのものである。
また、ＡＴＴ更新部１７には、比較器１４から出力される昇圧値Ｄの平滑化を行う平滑器２１、固定値設定器２７で設定された固定値Ｅ、比較器１４から出力される減圧値Ｃ、平滑器２１から出力される出力値および遅延素子２８で遅延されたＡＴＴ値の加減算を行う加減算器２６、固定値Ｅを設定する固定値設定器２７および加減算器２６から出力されるＡＴＴ値を遅延させる遅延素子２８が設けられている。
【００２０】
ここで、遅延素子２８は、ＡＴＴ値の増減分ΔＡＴＴから今回のＡＴＴ値ＡＴＴ（ｔ−０）を得るために、前回のＡＴＴ値ＡＴＴ（ｔ−１）を保持し、以下の（１）式により、今回のＡＴＴ値ＡＴＴ（ｔ−０）を求めることができる。
ＡＴＴ（ｔ−０）＝ＡＴＴ（ｔ−１）＋ΔＡＴＴ ・・・（１）
また、平滑器２１には、ブースト回路１６からの出力値を増幅する増幅器２２、増幅器２２からの出力値と増幅器２４からの出力値とを加算する加算器２３、遅延素子２５からの出力値を増幅する増幅器２４および加算器２３からの出力値を遅延させる遅延素子２５が設けられている。
【００２１】
ここで、平滑器２１では、増幅器２２、２４のゲインを適当な値に設定することにより平滑化を行うことができ、例えば、平滑器２１からの今回の出力ｓｍｏｏｔｈ＿ｏｕｔ（ｔ−０）は、例えば、以下の式（２）で求めることができる。
ｓｍｏｏｔｈ＿ｏｕｔ（ｔ−０）
＝０．０００１×ｓｍｏｏｔｈ＿ｉｎ
＋０．９９９９×ｓｍｏｏｔｈ＿ｏｕｔ（ｔ−１） ・・・（２）
ただし、ｓｍｏｏｔｈ＿ｉｎは平滑器２１の入力、ｓｍｏｏｔｈ＿ｏｕｔ（ｔ−１）は、平滑器２１からの前回の出力である。
【００２２】
そして、音声信号は、遅延素子１および絶対値化回路１１に入力され、遅延素子１に入力された音声信号は所定量だけ遅延させられた後、ブースト回路２に入力される。
そして、ブースト回路２に入力された音声信号は最大値が調整された後、音量調節器３に入力され、ＡＴＴ値決定部４で決定されたＡＴＴ値に基づいて音声入力の利得が調整される。
【００２３】
一方、絶対値化回路１１に入力された音声信号は絶対値化された後、音量調節器１２に入力され、ＡＴＴ値決定部４で決定されたＡＴＴ値に基づいて音声入力の利得が調整される。
そして、音量調節器１２で利得調整された音声信号は遅延素子１３で遅延させられた後、比較器１４のＢ入力に入力され、しきい値設定器１５で設定されたしきい値Ａと比較される。
【００２４】
ここで、比較器１４は、Ｂ入力に入力された音声信号のレベルがしきい値Ａより大きい場合、減圧値Ｃを加減算器２６に出力するとともに、ブースト回路１６を介し昇圧値Ｄを平滑器２１に出力する。
一方、比較器１４は、Ｂ入力に入力された音声信号のレベルがしきい値Ａ以下の場合、減圧値Ｃとして０を加減算器２６に出力するとともに、ブースト回路１６を介し昇圧値Ｄとして０を平滑器２１に出力する。
【００２５】
平滑器２１では、昇圧値Ｄが入力されると、増幅器２２にて昇圧値Ｄが増幅され、加算器２３に入力される。
そして、加算器２３では、増幅器２２で増幅された昇圧値Ｄと増幅器２４からの出力値とが加算されて、加減算器２６に出力されるとともに、遅延素子２５に入力される。
【００２６】
そして、遅延素子２５に入力された加算器２３からの出力は所定量だけ遅延された後、増幅器２４を介して加算器２３に戻される。
また、加減算器２６では、比較器１４から出力された減圧値Ｃおよび平滑器２１からの出力値が入力されると、比較器１４から出力された減圧値Ｃを増幅器２８の出力値から減算するとともに、平滑器２１からの出力値を加算し、さらに、固定値設定器２７で設定された固定値Ｅを加算する。
【００２７】
そして、これらの加減算結果をＡＴＴ値としてゼロクロス検出器１８に出力するとともに、遅延素子２８を介して加減算器２６に戻す。
そして、ＡＴＴ値がゼロクロス検出器１８に出力されると、ゼロクロス検出器１８は、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａより大きいかどうかを判定する。
【００２８】
そして、ゼロクロス検出器１８は、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａより大きい場合、ＡＴＴ更新部１７から出力される現在のＡＴＴ値をホールドするとともに、ＡＴＴ更新部１７の動作を停止させる。加えて、ゼロクロス検出器１８は、遅延素子１で遅延された音声信号に基づいて音声信号のゼロクロス（無音状態）も判定し、ホールドしたＡＴＴ値をゼロクロス時に音量調節器３、１２に出力する。
【００２９】
そして、ＡＴＴ値がゼロクロス検出器１８を介して音量調節器３、１２に出力されると、音量調節器３は、このＡＴＴ値に基づいて、ブースト回路２から出力された音声信号の利得を調整するとともに、音量調節器１２は、このＡＴＴ値に基づいて、絶対値化回路１１で絶対値化された音声信号の利得を調整する。
ここで、ＡＴＴ更新部１７で更新されたＡＴＴ値をゼロクロス時に音量調節器３、１２に出力することにより、音声信号の利得を調整する際の音声の歪みを低減することができ、聴感上の違和感を抑制することができる。
【００３０】
一方、ゼロクロス検出器１８は、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａ以下の場合、ＡＴＴ更新部１７で更新されたＡＴＴ値を即座に音量調節器３、１２に出力する。
図２（ａ）は、図１のＡＴＴ更新部から出力されるＡＴＴ値の推移状態を示す図、図２（ｂ）は、図１の比較器のＢ入力波形の一例を示す図、図２（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の音声出力波形を示す図である。
【００３１】
図２の時刻Ｔ１以前において、比較器１４のＢ入力に入力された音声信号のレベルがしきい値Ａ以下であるとすると、減圧値Ｃとして０が比較器１４から加減算器２６に出力されるとともに、昇圧値Ｄとして０が比較器１４から平滑器２１に出力される。
このため、遅延素子２８で遅延させられたＡＴＴ値が加算器２３を介してゼロクロス検出器１８に出力され、ゼロクロス検出器１８は、このＡＴＴ値を音量調節器３、１２に即座に出力する。
【００３２】
この結果、時刻Ｔ１以前では、遅延素子１による遅延時間ＴＤだけ遅れて、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号に対応した波形がそのまま音声出力として出力される。
そして、例えば、時刻Ｔ１において、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａを超えたものとすると、減圧値Ｃが比較器１４から加減算器２６に出力されるとともに、昇圧値Ｄが比較器１４から平滑器２１に出力される。
【００３３】
ここで、減圧値Ｃが比較器１４から加減算器２６に出力されると、遅延素子２８により遅延させられたＡＴＴ値から減圧値Ｃを減算することで、減衰されたＡＴＴ値が、ゼロクロス検出器１８に出力される。
そして、ゼロクロス検出器１８は、減衰されたＡＴＴ値が入力されると、この減衰されたＡＴＴ値を音声入力のゼロクロス時に音量調節器３、１２に出力する。
【００３４】
ここで、音量調節器３、１２は、減衰されたＡＴＴ値が入力されると、音量調節器３は、このＡＴＴ値に基づいてブースト回路２から出力された音声信号のレベルを抑圧するとともに、音量調節器１２は、このＡＴＴ値に基づいて絶対値化回路１１で絶対値化された音声信号のレベルを抑圧する。
この結果、時刻Ｔ１以降では、図２（ｃ）に示すように、過大入力Ｐ１が抑圧された波形を音声出力として出力することができる。
【００３５】
また、昇圧値Ｄが平滑器２１に出力されると、加算器２３にて、遅延素子２５で遅延された蓄積値に昇圧値Ｄが逐次加算されるので、平滑器２１から出力される出力値は徐々に増加する。
そして、ＡＴＴ値の減衰量が増加し、時刻Ｔ２において、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａ以下になると、減圧値Ｃとして０が比較器１４から加減算器２６に出力される。
【００３６】
このため、遅延素子２８で遅延させられたＡＴＴ値に平滑器２１からの出力を加算した値が、更新後のＡＴＴ値としてゼロクロス検出器１８に出力される。
ここで、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａ以下になった直後には、平滑器２１には昇圧値Ｄが蓄積されているので、平滑器２１からの出力値は大きな値をとることができる。
【００３７】
そして、加減算器２６では、平滑器２１に蓄積された昇圧値Ｄが遅延素子２８で遅延させられた前回のＡＴＴ値に加算されるので、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａ以下になった直後には、更新後のＡＴＴ値を急激に増大させることができる。
このため、過大入力Ｐ１を抑圧した後の音量調節器３、１２の利得を急速に回復させることが可能となり、過大入力Ｐ１の直後に入力される微小音声を容易に聞き取ることが可能となる。
【００３８】
そして、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａ以下になると、昇圧値Ｄとして０が平滑器２１に出力される。
このため、加算器２３にて、遅延素子２５で遅延された蓄積値に０が逐次加算され、平滑器２１から出力される出力値は徐々に減少する。
この結果、加減算器２６に入力される平滑器２１からの出力値は徐々に減少し、加減算器２６から出力されるＡＴＴ値の増加量が徐々に減少するため、音量調節器３、１２の利得を急速に回復させた後に、音量調節器３、１２の利得の増加量を緩やかにすることができる。
【００３９】
このため、リカバリ時の利得の傾きを徐々に緩やかにすることが可能となり、過大入力Ｐ１を抑圧した後のリカバリ時の利得を急激に増加させた場合においても、固定リカバリ直線にスムーズに繋げることを可能として、聴感上の違和感を抑制することが可能となる。
そして、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａ以下である状態が継続すると、平滑器２１には、昇圧値Ｄとして０が出力され続ける。
【００４０】
このため、遅延素子２５で遅延された蓄積値に０が逐次加算され、平滑器２１から出力される出力値は徐々に減少し、時刻Ｔ３において、平滑器２１からの出力は０になる。
この結果、固定値設定器２７からの固定値Ｅの入力がない場合には、遅延素子２８で遅延させられたＡＴＴ値が加減算器２６を介してそのままゼロクロス検出器１８に出力され、時刻Ｔ４では、ＡＴＴ値は、図２（ａ）の点線で示すように一定値を維持する。
【００４１】
一方、固定値設定器２７からの固定値Ｅを加減算器２６に入力することにより、時刻Ｔ４では、図２（ａ）の実線で示すように、ＡＴＴ値を徐々に増加させることが可能となる。
このため、加減算器２６に固定値Ｅを入力することにより、自動利得制御装置の調整不良や予期しない事態の発生などにより、ＡＴＴ値が低い値から復帰できなくなるようなトラブルを防止することができる。
【００４２】
そして、時刻Ｔ５において、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａを再び超えたものとすると、減圧値Ｃが比較器１４から加減算器２６に出力されるとともに、昇圧値Ｄが比較器１４から平滑器２１に出力される。
ここで、減圧値Ｃが比較器１４から加減算器２６に出力されると、遅延素子２８により遅延させられたＡＴＴ値から減圧値Ｃを減算することで、減衰されたＡＴＴ値が、ゼロクロス検出器１８に出力される。
【００４３】
そして、ゼロクロス検出器１８は、減衰されたＡＴＴ値が入力されると、この減衰されたＡＴＴ値を音声入力のゼロクロス時に音量調節器３、１２に出力する。
ここで、音量調節器３、１２は、減衰されたＡＴＴ値が入力されると、音量調節器３は、このＡＴＴ値に基づいてブースト回路２から出力された音声信号のレベルを抑圧するとともに、音量調節器１２は、このＡＴＴ値に基づいて絶対値化回路１１で絶対値化された音声信号のレベルを抑圧する。
【００４４】
この結果、時刻Ｔ５以降では、図２（ｃ）に示すように、過大入力Ｐ２が抑圧された波形を音声出力として出力することができる。
また、昇圧値Ｄが平滑器２１に出力されると、加算器２３にて、遅延素子２５で遅延された蓄積値に昇圧値Ｄが逐次加算され、平滑器２１から出力される出力値は徐々に増加する。
【００４５】
ここで、過大入力Ｐ２のレベルが過大入力Ｐ１のレベルよりも小さいものとすると、過大入力Ｐ２の抑圧時には、過大入力Ｐ１の抑圧時に比べて、平滑器２１に出力される昇圧値Ｄの蓄積量が減少する。
このため、過大入力Ｐ２を抑圧した後の音量調節器３、１２の利得の昇圧時の傾きを、過大入力Ｐ１を抑圧した後の音量調節器３、１２の利得の昇圧時の傾きよりも緩やかに設定することができ、過大入力Ｐ１、Ｐ２のレベルに応じてリカバリ時の利得上昇の急峻度を変更することが可能となることから、聴感上の違和感を抑制することが可能となる。
【００４６】
図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の音声入力波形を示す図、図３（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の音声出力波形を示す図、図３（ｃ）は、図３（ａ）の音声入力波形が入力された時のＡＴＴ値の推移状態を示す図である。
図３（ａ）に示すように、時刻Ｔ１１において、バースト状の過大入力Ｐ３が音声信号に加わり、時刻Ｔ１２において、パルス状の過大入力Ｐ４が音声信号に加わったものとする。
【００４７】
この場合、図３（ｃ）に示すように、過大入力Ｐ３、Ｐ４の入力が検知されると、音声信号のＡＴＴ（ゲイン）値が下がり、図３（ｂ）に示すように、バースト状の過大入力Ｐ３およびパルス状の過大入力Ｐ４が抑圧される。
ここで、バースト状の過大入力Ｐ３のレベルがパルス状の過大入力Ｐ４のレベルよりも大きいものとすると、図３（ｃ）に示すように、バースト状の過大入力Ｐ３の入力時の利得の減衰量の方がパルス状の過大入力Ｐ４の入力時の利得の減衰量よりも大きくなる。
【００４８】
そして、バースト状の過大入力Ｐ３およびパルス状の過大入力Ｐ４の抑圧後は、ＡＴＴ値が急速に立ち上がった後、ＡＴＴ値の立ち上がり量が徐々に緩やかになる。
このため、過大入力Ｐ３、Ｐ４の抑圧直後のリカバリ時の利得を急激に増加させて、過大入力Ｐ３、Ｐ４後に入力される微小音声が聞き取り難くなることを防止することが可能となるとともに、リカバリ時の利得がある程度増加した後には、ＡＴＴ値の増加量を抑制して、固定リカバリ直線にスムーズに繋げることが可能となり、聴感上の違和感を抑制することが可能となる。
【００４９】
ここで、バースト状の過大入力Ｐ３のレベルがパルス状の過大入力Ｐ４のレベルよりも大きいものとすると、バースト状の過大入力Ｐ３の抑圧後の利得上昇の急峻度の方がパルス状の過大入力Ｐ４の抑圧後の利得上昇の急峻度よりも大きくなる。
このため、過大入力Ｐ３、Ｐ４のレベルに応じてリカバリ時の利得上昇の急峻度を変更することが可能となり、聴感上の違和感を抑制することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、音声信号のレベルと予め設定された基準となるレベルとの比較結果に基づいて、リカバリ時における利得の単位増加量の蓄積量を制御することにより、リカバリ時の利得を徐々に減少させながら、過大入力の抑圧直後の音声信号の利得を増大させることが可能となり、過大入力の抑圧後のリカバリを迅速化することが可能となる。
また、過大入力がなく、音声入力が比較的一定レベルの時は、リカバリタイムを緩やかに設定できるので、聴感上の違和感を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のＡＴＴ更新部から出力されるＡＴＴ値の推移状態を示す図、図２（ｂ）は、図１の比較器のＢ入力波形の一例を示す図、図２（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の音声出力波形を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の音声入力波形を示す図、図３（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の音声出力波形を示す図、図３（ｃ）は、図３（ａ）の音声入力波形が入力された時のＡＴＴ値の推移状態を示す図である。
【符号の説明】
１、１３、２５、２８ 遅延素子
２、１６ ブースト回路
３、１２ 音量調節器
４ ＡＴＴ値決定部
１１ 絶対値化回路
１４ 比較器
１５ しきい値設定器
１７ ＡＴＴ更新部
１８ ゼロクロス検出器
２１ 平滑器
２２、２４ 増幅器
２３ 加算器
２６ 加減算器
２７ 固定値設定器
【発明の属する技術分野】
本発明は自動利得制御装置、自動利得制御方法および自動利得制御プログラムに関し、特に、音声信号の利得制御に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動利得制御装置では、例えば、特許文献１に開示されているように、過大な雑音入力を抑圧するため、音声に対してあるしきい値を設け、音声入力がそのしきい値を超えた場合、一定の割合（アタック・タイム）で音声入力を減衰させ、その後は、一定の割合（リカバリ・タイム）で音声入力を増幅する方法があった。
【０００３】
また、例えば、特許文献２に開示されているように、アナログ信号のレベルが大幅に変動しても、入力レベルを所定範囲内に保つことができるようにするために、その時の平均エネルギーでリカバリ・タイムを決定する方法もあった。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−１４１０１８号公報（第２頁、第４図）
【特許文献２】
特開平６−３１４９４２号公報（第５頁、第９図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の自動利得制御装置では、過大入力ＩＬがあった直後に微小入力ＩＳがあると、例えば、人間が話している最中に大きなパルス状またはバースト状のノイズが入力された場合、リカバリ・タイムが遅いと、過大入力ＩＬに追従した直後には利得が十分に得られないため、微小入力ＩＳの音声が聞き取り難くなるという問題があった。
【０００６】
一方、リカバリ・タイムが速いと、アタックとリカバリが頻繁に起こるため、聴感上、違和感のある音声が出力されるという問題があった。
また、リカバリ・タイムを平均エネルギーで決定する方法では、平均にかかる拘束長により遅延が発生するため、リカバリ時の反応が遅れるだけでなく、その間に決定されたリカバリは直線的に行われるため、聴感上の不自然さを伴うという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、聴感上の違和感を抑制しつつ、過大入力抑圧後のリカバリを迅速化することが可能な自動利得制御装置、自動利得制御方法および自動利得制御プログラムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の自動利得制御装置によれば、入力された音声信号を遅延させる第１の遅延手段と、この遅延させた音声信号のレベルを制御してその制御した音声信号を出力する第１の減衰手段と、前記入力された音声信号に基づいて前記第１の減衰手段の利得を決定する利得決定手段とを備える自動利得制御装置であって、前記利得決定手段は、前記入力された音声信号を絶対値に変換する絶対値変換手段と、前記絶対値変換手段の出力信号のレベルを制御する第２の減衰手段と、前記第２の減衰手段の出力信号を遅延させる第２の遅延手段と、前記第２の遅延手段の出力信号のレベルと予め設定された基準となるレベルとを比較し、その比較した結果に基づいてリカバリ時における前記第１及び第２の減衰手段の利得の単位増加量およびリミッタ時における前記第１及び第２の減衰手段の利得の単位減衰量を出力する比較手段と、前記単位増加量を入力し平滑化を行う平滑化手段と、前記平滑化手段の出力信号および前記比較手段より出力された前記単位減衰量を入力し積分を行い前記第１及び第２の減衰手段の利得を決定する積分器手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、音声信号のレベルと予め設定された基準となるレベルとの比較結果に基づいて、リカバリ時における利得の単位増加量を蓄積することが可能となるとともに、前記減衰手段の利得を徐々に減少させながらリカバリを行うことが可能となり、聴感上の違和感を抑制しつつ、過大入力の抑圧後のリカバリを迅速化することが可能となる。
【００１０】
また、請求項２記載の自動利得制御装置によれば、前記利得決定手段は、予め設定された一定値を出力する一定値出力手段をさらに備え、前記積分器手段は、前記一定値出力手段の出力信号、前記平滑化手段の出力信号および前記比較手段より出力された前記単位減衰量を入力し積分を行い前記第１及び第２の減衰手段の利得を決定することを特徴とする。
【００１１】
これにより、予め設定された一定値の割合で減衰手段の利得を決定することができ、音声信号の入力レベルの変動に柔軟に追従することを可能としつつ、音声信号のアタックとリカバリを行うことができる。
また、請求項３記載の自動利得制御装置によれば、前記平滑化手段は、前記平滑化手段への入力信号を増幅する第１の増幅手段と、前記平滑化手段の出力信号を遅延する第３の遅延手段と、前記第３の遅延手段の出力信号を増幅する第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段の出力信号および前記第２の増幅手段の出力信号を加算する加算手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これにより、リカバリ時における前記減衰手段の利得の単位増加量を蓄積して保持することが可能となり、過大入力の抑圧直後の音声信号の利得を増大させることが可能となることから、過大入力の抑圧後のリカバリを迅速化することが可能となる。
【００１３】
また、請求項４記載の自動利得制御方法によれば、入力音声信号を遅延する第１遅延ステップと、当該第１遅延ステップで遅延した音声信号のレベルを調整して出力する第１調整ステップと、入力音声信号を絶対値化する絶対値化ステップと、当該絶対値化ステップで絶対値化した音声信号のレベルを調整する第２調整ステップと、当該第２調整ステップでレベルを調整した音声信号を遅延する第２遅延ステップと、当該第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルを所定のしきい値と比較するレベル比較ステップと、当該レベル比較ステップでの比較結果に基づいて、前記音声信号のレベルのリカバリ時の利得の単位増加量およびリミッタ時の利得の単位減衰量を決定する利得決定ステップと、当該利得決定ステップで決定した前記単位増加量を蓄積する単位増加量蓄積ステップと、前記第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルが前記しきい値以上であると判断されたときは、前記第１及び第２調整ステップの音声信号の利得が当該音声信号のゼロクロス時に減衰し、前記第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルが前記しきい値を下回ったと判断されたときは、前記第１及び第２調整ステップの音声信号の利得が当該音声信号のゼロクロス時に係わらず増大するように、前記利得決定ステップで決定した利得の単位減衰量および前記単位増加量蓄積ステップで蓄積した利得の単位増加量に基づいて前記第１調整ステップと第２調整ステップを制御する制御ステップとを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、リカバリ時の利得を徐々に減少させながら、過大入力の抑圧直後の音声信号の利得を増大させることにより、聴感上の違和感を抑制しつつ、過大入力の抑圧後のリカバリを迅速化することが可能となる。
また、請求項５記載の自動利得制御プログラムによれば、入力音声信号を遅延する第１遅延ステップと、当該第１遅延ステップで遅延した音声信号のレベルを調整して出力する第１調整ステップと、入力音声信号を絶対値化する絶対値化ステップと、当該絶対値化ステップで絶対値化した音声信号のレベルを調整する第２調整ステップと、当該第２調整ステップでレベルを調整した音声信号を遅延する第２遅延ステップと、当該第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルを所定のしきい値と比較するレベル比較ステップと、当該レベル比較ステップでの比較結果に基づいて、前記音声信号のレベルのリカバリ時の利得の単位増加量およびリミッタ時の利得の単位減衰量を決定する利得決定ステップと、当該利得決定ステップで決定した前記単位増加量を蓄積する単位増加量蓄積ステップと、前記第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルが前記しきい値以上であると判断されたときは、前記第１及び第２調整ステップの音声信号の利得が当該音声信号のゼロクロス時に減衰し、前記第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルが前記しきい値を下回ったと判断されたときは、前記第１及び第２調整ステップの音声信号の利得が当該音声信号のゼロクロス時に係わらず増大するように、前記利得決定ステップで決定した利得の単位減衰量および前記単位増加量蓄積ステップで蓄積した利得の単位増加量に基づいて前記第１調整ステップと第２調整ステップを制御する制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１５】
これにより、音声信号のレベルとしきい値との比較結果に基づいて、リカバリ時における利得を制御することが可能となり、聴感上の違和感を抑制しつつ、過大入力の抑圧後のリカバリを迅速化することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る自動利得制御装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１において、自動利得制御装置には、音声入力を遅延させる遅延素子１、遅延素子１で遅延させられた音声入力の最大値を調整するブースト回路２、ＡＴＴ値決定部４で決定されたＡＴＴ値に基づいて音声入力の利得を調整する音量調節器３およびＡＴＴ値を決定するＡＴＴ値決定部４が設けられている。
なお、ブースト回路２は、音量調節器３により得られる音声出力の最大値を補正するためのもので、しきい値設定器１５で設定されるしきい値Ａが大きいと、音声出力の最大値は大きくなり、しきい値設定器１５で設定されるしきい値Ａが小さいと、音声出力の最大値は小さくなる。
【００１８】
このため、しきい値Ａが大きい時には、ブースト回路２の利得を小さくし、しきい値Ａが小さい時には、ブースト回路２の利得を大きくすることにより、しきい値Ａに依存することなく、音声出力の最大値を調整することができる。
また、ＡＴＴ値決定部４には、音声入力を絶対値化する絶対値化回路１１、絶対値化された音声入力の利得を調整する音量調節器１２、絶対値化された音声入力を遅延させる遅延素子１３、遅延素子１３で遅延させられた音声入力としきい値Ａとの比較結果に基づいて、減圧値Ｃおよび昇圧値Ｄを出力する比較器１４、しきい値Ａを設定するしきい値設定器１５、比較器１４から出力される昇圧値Ｄの利得を調整するブースト回路１６、ＡＴＴ値決定部４で決定されたＡＴＴ値を更新するＡＴＴ更新部１７および音声入力のゼロクロス（無音状態）を検出するゼロクロス検出器１８が設けられている。
【００１９】
なお、遅延素子１３は、前回のＡＴＴ値ＡＴＴ（ｔ−１）により音量調節器１２で利得調整された音声信号を比較器１４に入力させないためのものである。
また、ＡＴＴ更新部１７には、比較器１４から出力される昇圧値Ｄの平滑化を行う平滑器２１、固定値設定器２７で設定された固定値Ｅ、比較器１４から出力される減圧値Ｃ、平滑器２１から出力される出力値および遅延素子２８で遅延されたＡＴＴ値の加減算を行う加減算器２６、固定値Ｅを設定する固定値設定器２７および加減算器２６から出力されるＡＴＴ値を遅延させる遅延素子２８が設けられている。
【００２０】
ここで、遅延素子２８は、ＡＴＴ値の増減分ΔＡＴＴから今回のＡＴＴ値ＡＴＴ（ｔ−０）を得るために、前回のＡＴＴ値ＡＴＴ（ｔ−１）を保持し、以下の（１）式により、今回のＡＴＴ値ＡＴＴ（ｔ−０）を求めることができる。
ＡＴＴ（ｔ−０）＝ＡＴＴ（ｔ−１）＋ΔＡＴＴ ・・・（１）
また、平滑器２１には、ブースト回路１６からの出力値を増幅する増幅器２２、増幅器２２からの出力値と増幅器２４からの出力値とを加算する加算器２３、遅延素子２５からの出力値を増幅する増幅器２４および加算器２３からの出力値を遅延させる遅延素子２５が設けられている。
【００２１】
ここで、平滑器２１では、増幅器２２、２４のゲインを適当な値に設定することにより平滑化を行うことができ、例えば、平滑器２１からの今回の出力ｓｍｏｏｔｈ＿ｏｕｔ（ｔ−０）は、例えば、以下の式（２）で求めることができる。
ｓｍｏｏｔｈ＿ｏｕｔ（ｔ−０）
＝０．０００１×ｓｍｏｏｔｈ＿ｉｎ
＋０．９９９９×ｓｍｏｏｔｈ＿ｏｕｔ（ｔ−１） ・・・（２）
ただし、ｓｍｏｏｔｈ＿ｉｎは平滑器２１の入力、ｓｍｏｏｔｈ＿ｏｕｔ（ｔ−１）は、平滑器２１からの前回の出力である。
【００２２】
そして、音声信号は、遅延素子１および絶対値化回路１１に入力され、遅延素子１に入力された音声信号は所定量だけ遅延させられた後、ブースト回路２に入力される。
そして、ブースト回路２に入力された音声信号は最大値が調整された後、音量調節器３に入力され、ＡＴＴ値決定部４で決定されたＡＴＴ値に基づいて音声入力の利得が調整される。
【００２３】
一方、絶対値化回路１１に入力された音声信号は絶対値化された後、音量調節器１２に入力され、ＡＴＴ値決定部４で決定されたＡＴＴ値に基づいて音声入力の利得が調整される。
そして、音量調節器１２で利得調整された音声信号は遅延素子１３で遅延させられた後、比較器１４のＢ入力に入力され、しきい値設定器１５で設定されたしきい値Ａと比較される。
【００２４】
ここで、比較器１４は、Ｂ入力に入力された音声信号のレベルがしきい値Ａより大きい場合、減圧値Ｃを加減算器２６に出力するとともに、ブースト回路１６を介し昇圧値Ｄを平滑器２１に出力する。
一方、比較器１４は、Ｂ入力に入力された音声信号のレベルがしきい値Ａ以下の場合、減圧値Ｃとして０を加減算器２６に出力するとともに、ブースト回路１６を介し昇圧値Ｄとして０を平滑器２１に出力する。
【００２５】
平滑器２１では、昇圧値Ｄが入力されると、増幅器２２にて昇圧値Ｄが増幅され、加算器２３に入力される。
そして、加算器２３では、増幅器２２で増幅された昇圧値Ｄと増幅器２４からの出力値とが加算されて、加減算器２６に出力されるとともに、遅延素子２５に入力される。
【００２６】
そして、遅延素子２５に入力された加算器２３からの出力は所定量だけ遅延された後、増幅器２４を介して加算器２３に戻される。
また、加減算器２６では、比較器１４から出力された減圧値Ｃおよび平滑器２１からの出力値が入力されると、比較器１４から出力された減圧値Ｃを増幅器２８の出力値から減算するとともに、平滑器２１からの出力値を加算し、さらに、固定値設定器２７で設定された固定値Ｅを加算する。
【００２７】
そして、これらの加減算結果をＡＴＴ値としてゼロクロス検出器１８に出力するとともに、遅延素子２８を介して加減算器２６に戻す。
そして、ＡＴＴ値がゼロクロス検出器１８に出力されると、ゼロクロス検出器１８は、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａより大きいかどうかを判定する。
【００２８】
そして、ゼロクロス検出器１８は、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａより大きい場合、ＡＴＴ更新部１７から出力される現在のＡＴＴ値をホールドするとともに、ＡＴＴ更新部１７の動作を停止させる。加えて、ゼロクロス検出器１８は、遅延素子１で遅延された音声信号に基づいて音声信号のゼロクロス（無音状態）も判定し、ホールドしたＡＴＴ値をゼロクロス時に音量調節器３、１２に出力する。
【００２９】
そして、ＡＴＴ値がゼロクロス検出器１８を介して音量調節器３、１２に出力されると、音量調節器３は、このＡＴＴ値に基づいて、ブースト回路２から出力された音声信号の利得を調整するとともに、音量調節器１２は、このＡＴＴ値に基づいて、絶対値化回路１１で絶対値化された音声信号の利得を調整する。
ここで、ＡＴＴ更新部１７で更新されたＡＴＴ値をゼロクロス時に音量調節器３、１２に出力することにより、音声信号の利得を調整する際の音声の歪みを低減することができ、聴感上の違和感を抑制することができる。
【００３０】
一方、ゼロクロス検出器１８は、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａ以下の場合、ＡＴＴ更新部１７で更新されたＡＴＴ値を即座に音量調節器３、１２に出力する。
図２（ａ）は、図１のＡＴＴ更新部から出力されるＡＴＴ値の推移状態を示す図、図２（ｂ）は、図１の比較器のＢ入力波形の一例を示す図、図２（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の音声出力波形を示す図である。
【００３１】
図２の時刻Ｔ１以前において、比較器１４のＢ入力に入力された音声信号のレベルがしきい値Ａ以下であるとすると、減圧値Ｃとして０が比較器１４から加減算器２６に出力されるとともに、昇圧値Ｄとして０が比較器１４から平滑器２１に出力される。
このため、遅延素子２８で遅延させられたＡＴＴ値が加算器２３を介してゼロクロス検出器１８に出力され、ゼロクロス検出器１８は、このＡＴＴ値を音量調節器３、１２に即座に出力する。
【００３２】
この結果、時刻Ｔ１以前では、遅延素子１による遅延時間ＴＤだけ遅れて、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号に対応した波形がそのまま音声出力として出力される。
そして、例えば、時刻Ｔ１において、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａを超えたものとすると、減圧値Ｃが比較器１４から加減算器２６に出力されるとともに、昇圧値Ｄが比較器１４から平滑器２１に出力される。
【００３３】
ここで、減圧値Ｃが比較器１４から加減算器２６に出力されると、遅延素子２８により遅延させられたＡＴＴ値から減圧値Ｃを減算することで、減衰されたＡＴＴ値が、ゼロクロス検出器１８に出力される。
そして、ゼロクロス検出器１８は、減衰されたＡＴＴ値が入力されると、この減衰されたＡＴＴ値を音声入力のゼロクロス時に音量調節器３、１２に出力する。
【００３４】
ここで、音量調節器３、１２は、減衰されたＡＴＴ値が入力されると、音量調節器３は、このＡＴＴ値に基づいてブースト回路２から出力された音声信号のレベルを抑圧するとともに、音量調節器１２は、このＡＴＴ値に基づいて絶対値化回路１１で絶対値化された音声信号のレベルを抑圧する。
この結果、時刻Ｔ１以降では、図２（ｃ）に示すように、過大入力Ｐ１が抑圧された波形を音声出力として出力することができる。
【００３５】
また、昇圧値Ｄが平滑器２１に出力されると、加算器２３にて、遅延素子２５で遅延された蓄積値に昇圧値Ｄが逐次加算されるので、平滑器２１から出力される出力値は徐々に増加する。
そして、ＡＴＴ値の減衰量が増加し、時刻Ｔ２において、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａ以下になると、減圧値Ｃとして０が比較器１４から加減算器２６に出力される。
【００３６】
このため、遅延素子２８で遅延させられたＡＴＴ値に平滑器２１からの出力を加算した値が、更新後のＡＴＴ値としてゼロクロス検出器１８に出力される。
ここで、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａ以下になった直後には、平滑器２１には昇圧値Ｄが蓄積されているので、平滑器２１からの出力値は大きな値をとることができる。
【００３７】
そして、加減算器２６では、平滑器２１に蓄積された昇圧値Ｄが遅延素子２８で遅延させられた前回のＡＴＴ値に加算されるので、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａ以下になった直後には、更新後のＡＴＴ値を急激に増大させることができる。
このため、過大入力Ｐ１を抑圧した後の音量調節器３、１２の利得を急速に回復させることが可能となり、過大入力Ｐ１の直後に入力される微小音声を容易に聞き取ることが可能となる。
【００３８】
そして、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａ以下になると、昇圧値Ｄとして０が平滑器２１に出力される。
このため、加算器２３にて、遅延素子２５で遅延された蓄積値に０が逐次加算され、平滑器２１から出力される出力値は徐々に減少する。
この結果、加減算器２６に入力される平滑器２１からの出力値は徐々に減少し、加減算器２６から出力されるＡＴＴ値の増加量が徐々に減少するため、音量調節器３、１２の利得を急速に回復させた後に、音量調節器３、１２の利得の増加量を緩やかにすることができる。
【００３９】
このため、リカバリ時の利得の傾きを徐々に緩やかにすることが可能となり、過大入力Ｐ１を抑圧した後のリカバリ時の利得を急激に増加させた場合においても、固定リカバリ直線にスムーズに繋げることを可能として、聴感上の違和感を抑制することが可能となる。
そして、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａ以下である状態が継続すると、平滑器２１には、昇圧値Ｄとして０が出力され続ける。
【００４０】
このため、遅延素子２５で遅延された蓄積値に０が逐次加算され、平滑器２１から出力される出力値は徐々に減少し、時刻Ｔ３において、平滑器２１からの出力は０になる。
この結果、固定値設定器２７からの固定値Ｅの入力がない場合には、遅延素子２８で遅延させられたＡＴＴ値が加減算器２６を介してそのままゼロクロス検出器１８に出力され、時刻Ｔ４では、ＡＴＴ値は、図２（ａ）の点線で示すように一定値を維持する。
【００４１】
一方、固定値設定器２７からの固定値Ｅを加減算器２６に入力することにより、時刻Ｔ４では、図２（ａ）の実線で示すように、ＡＴＴ値を徐々に増加させることが可能となる。
このため、加減算器２６に固定値Ｅを入力することにより、自動利得制御装置の調整不良や予期しない事態の発生などにより、ＡＴＴ値が低い値から復帰できなくなるようなトラブルを防止することができる。
【００４２】
そして、時刻Ｔ５において、比較器１４のＢ入力に入力される音声信号のレベルがしきい値Ａを再び超えたものとすると、減圧値Ｃが比較器１４から加減算器２６に出力されるとともに、昇圧値Ｄが比較器１４から平滑器２１に出力される。
ここで、減圧値Ｃが比較器１４から加減算器２６に出力されると、遅延素子２８により遅延させられたＡＴＴ値から減圧値Ｃを減算することで、減衰されたＡＴＴ値が、ゼロクロス検出器１８に出力される。
【００４３】
そして、ゼロクロス検出器１８は、減衰されたＡＴＴ値が入力されると、この減衰されたＡＴＴ値を音声入力のゼロクロス時に音量調節器３、１２に出力する。
ここで、音量調節器３、１２は、減衰されたＡＴＴ値が入力されると、音量調節器３は、このＡＴＴ値に基づいてブースト回路２から出力された音声信号のレベルを抑圧するとともに、音量調節器１２は、このＡＴＴ値に基づいて絶対値化回路１１で絶対値化された音声信号のレベルを抑圧する。
【００４４】
この結果、時刻Ｔ５以降では、図２（ｃ）に示すように、過大入力Ｐ２が抑圧された波形を音声出力として出力することができる。
また、昇圧値Ｄが平滑器２１に出力されると、加算器２３にて、遅延素子２５で遅延された蓄積値に昇圧値Ｄが逐次加算され、平滑器２１から出力される出力値は徐々に増加する。
【００４５】
ここで、過大入力Ｐ２のレベルが過大入力Ｐ１のレベルよりも小さいものとすると、過大入力Ｐ２の抑圧時には、過大入力Ｐ１の抑圧時に比べて、平滑器２１に出力される昇圧値Ｄの蓄積量が減少する。
このため、過大入力Ｐ２を抑圧した後の音量調節器３、１２の利得の昇圧時の傾きを、過大入力Ｐ１を抑圧した後の音量調節器３、１２の利得の昇圧時の傾きよりも緩やかに設定することができ、過大入力Ｐ１、Ｐ２のレベルに応じてリカバリ時の利得上昇の急峻度を変更することが可能となることから、聴感上の違和感を抑制することが可能となる。
【００４６】
図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の音声入力波形を示す図、図３（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の音声出力波形を示す図、図３（ｃ）は、図３（ａ）の音声入力波形が入力された時のＡＴＴ値の推移状態を示す図である。
図３（ａ）に示すように、時刻Ｔ１１において、バースト状の過大入力Ｐ３が音声信号に加わり、時刻Ｔ１２において、パルス状の過大入力Ｐ４が音声信号に加わったものとする。
【００４７】
この場合、図３（ｃ）に示すように、過大入力Ｐ３、Ｐ４の入力が検知されると、音声信号のＡＴＴ（ゲイン）値が下がり、図３（ｂ）に示すように、バースト状の過大入力Ｐ３およびパルス状の過大入力Ｐ４が抑圧される。
ここで、バースト状の過大入力Ｐ３のレベルがパルス状の過大入力Ｐ４のレベルよりも大きいものとすると、図３（ｃ）に示すように、バースト状の過大入力Ｐ３の入力時の利得の減衰量の方がパルス状の過大入力Ｐ４の入力時の利得の減衰量よりも大きくなる。
【００４８】
そして、バースト状の過大入力Ｐ３およびパルス状の過大入力Ｐ４の抑圧後は、ＡＴＴ値が急速に立ち上がった後、ＡＴＴ値の立ち上がり量が徐々に緩やかになる。
このため、過大入力Ｐ３、Ｐ４の抑圧直後のリカバリ時の利得を急激に増加させて、過大入力Ｐ３、Ｐ４後に入力される微小音声が聞き取り難くなることを防止することが可能となるとともに、リカバリ時の利得がある程度増加した後には、ＡＴＴ値の増加量を抑制して、固定リカバリ直線にスムーズに繋げることが可能となり、聴感上の違和感を抑制することが可能となる。
【００４９】
ここで、バースト状の過大入力Ｐ３のレベルがパルス状の過大入力Ｐ４のレベルよりも大きいものとすると、バースト状の過大入力Ｐ３の抑圧後の利得上昇の急峻度の方がパルス状の過大入力Ｐ４の抑圧後の利得上昇の急峻度よりも大きくなる。
このため、過大入力Ｐ３、Ｐ４のレベルに応じてリカバリ時の利得上昇の急峻度を変更することが可能となり、聴感上の違和感を抑制することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、音声信号のレベルと予め設定された基準となるレベルとの比較結果に基づいて、リカバリ時における利得の単位増加量の蓄積量を制御することにより、リカバリ時の利得を徐々に減少させながら、過大入力の抑圧直後の音声信号の利得を増大させることが可能となり、過大入力の抑圧後のリカバリを迅速化することが可能となる。
また、過大入力がなく、音声入力が比較的一定レベルの時は、リカバリタイムを緩やかに設定できるので、聴感上の違和感を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のＡＴＴ更新部から出力されるＡＴＴ値の推移状態を示す図、図２（ｂ）は、図１の比較器のＢ入力波形の一例を示す図、図２（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の音声出力波形を示す図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の音声入力波形を示す図、図３（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る自動利得制御装置の音声出力波形を示す図、図３（ｃ）は、図３（ａ）の音声入力波形が入力された時のＡＴＴ値の推移状態を示す図である。
【符号の説明】
１、１３、２５、２８ 遅延素子
２、１６ ブースト回路
３、１２ 音量調節器
４ ＡＴＴ値決定部
１１ 絶対値化回路
１４ 比較器
１５ しきい値設定器
１７ ＡＴＴ更新部
１８ ゼロクロス検出器
２１ 平滑器
２２、２４ 増幅器
２３ 加算器
２６ 加減算器
２７ 固定値設定器
Claims (5)
- 入力された音声信号を遅延させる第１の遅延手段と、この遅延させた音声信号のレベルを制御してその制御した音声信号を出力する第１の減衰手段と、前記入力された音声信号に基づいて前記第１の減衰手段の利得を決定する利得決定手段とを備える自動利得制御装置であって、
前記利得決定手段は、
前記入力された音声信号を絶対値に変換する絶対値変換手段と、
前記絶対値変換手段の出力信号のレベルを制御する第２の減衰手段と、
前記第２の減衰手段の出力信号を遅延させる第２の遅延手段と、
前記第２の遅延手段の出力信号のレベルと予め設定された基準となるレベルとを比較し、その比較した結果に基づいてリカバリ時における前記第１及び第２の減衰手段の利得の単位増加量およびリミッタ時における前記第１及び第２の減衰手段の利得の単位減衰量を出力する比較手段と、
前記単位増加量を入力し平滑化を行う平滑化手段と、
前記平滑化手段の出力信号および前記比較手段より出力された前記単位減衰量を入力し積分を行い前記第１及び第２の減衰手段の利得を決定する積分器手段と、
を備えることを特徴とする自動利得制御装置。 - 前記利得決定手段は、予め設定された一定値を出力する一定値出力手段をさらに備え、
前記積分器手段は、前記一定値出力手段の出力信号、前記平滑化手段の出力信号および前記比較手段より出力された前記単位減衰量を入力し積分を行い前記第１及び第２の減衰手段の利得を決定することを特徴とする請求項１記載の自動利得制御装置。 - 前記平滑化手段は、
前記平滑化手段への入力信号を増幅する第１の増幅手段と、
前記平滑化手段の出力信号を遅延する第３の遅延手段と、
前記第３の遅延手段の出力信号を増幅する第２の増幅手段と、
前記第１の増幅手段の出力信号および前記第２の増幅手段の出力信号を加算する加算手段とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の自動利得制御装置。 - 入力音声信号を遅延する第１遅延ステップと、
当該第１遅延ステップで遅延した音声信号のレベルを調整して出力する第１調整ステップと、
入力音声信号を絶対値化する絶対値化ステップと、
当該絶対値化ステップで絶対値化した音声信号のレベルを調整する第２調整ステップと、
当該第２調整ステップでレベルを調整した音声信号を遅延する第２遅延ステップと、
当該第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルを所定のしきい値と比較するレベル比較ステップと、
当該レベル比較ステップでの比較結果に基づいて、前記音声信号のレベルのリカバリ時の利得の単位増加量およびリミッタ時の利得の単位減衰量を決定する利得決定ステップと、
当該利得決定ステップで決定した前記単位増加量を蓄積する単位増加量蓄積ステップと、
前記第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルが前記しきい値以上であると判断されたときは、前記第１及び第２調整ステップの音声信号の利得が当該音声信号のゼロクロス時に減衰し、
前記第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルが前記しきい値を下回ったと判断されたときは、前記第１及び第２調整ステップの音声信号の利得が当該音声信号のゼロクロ ス時に係わらず増大するように、
前記利得決定ステップで決定した利得の単位減衰量および前記単位増加量蓄積ステップで蓄積した利得の単位増加量に基づいて前記第１調整ステップと第２調整ステップを制御する制御ステップとを備えることを特徴とする自動利得制御方法。 - 入力音声信号を遅延する第１遅延ステップと、
当該第１遅延ステップで遅延した音声信号のレベルを調整して出力する第１調整ステップと、
入力音声信号を絶対値化する絶対値化ステップと、
当該絶対値化ステップで絶対値化した音声信号のレベルを調整する第２調整ステップと、
当該第２調整ステップでレベルを調整した音声信号を遅延する第２遅延ステップと、
当該第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルを所定のしきい値と比較するレベル比較ステップと、
当該レベル比較ステップでの比較結果に基づいて、前記音声信号のレベルのリカバリ時の利得の単位増加量およびリミッタ時の利得の単位減衰量を決定する利得決定ステップと、
当該利得決定ステップで決定した前記単位増加量を蓄積する単位増加量蓄積ステップと、
前記第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルが前記しきい値以上であると判断されたときは、前記第１及び第２調整ステップの音声信号の利得が当該音声信号のゼロクロス時に減衰し、
前記第２遅延ステップで遅延した音声信号のレベルが前記しきい値を下回ったと判断されたときは、前記第１及び第２調整ステップの音声信号の利得が当該音声信号のゼロクロス時に係わらず増大するように、
前記利得決定ステップで決定した利得の単位減衰量および前記単位増加量蓄積ステップで蓄積した利得の単位増加量に基づいて前記第１調整ステップと第２調整ステップを制御する制御ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする自動利得制御プログラム。
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