JP4887978B2 - 集合住宅用インターホンシステム - Google Patents

Description

本発明は、集合住宅の共用玄関に設置された共用部装置と各住戸にそれぞれ設置される住戸機の何れか１台との間で択一的に通信路を確立して通話可能とする集合住宅用インターホンシステムに関し、特に共用部装置と１台の住戸機とが一対一で通話する個別通話の他に、集合住宅の共用部や管理人室などに設置された一斉放送装置により複数の住戸機へ音声を一斉に放送することができる集合住宅用インターホンシステムに関するものである。

従来、集合住宅の共用玄関に設置され音声の入出力が可能な共用部装置（ロビーインターホン）と、集合住宅の各住戸にそれぞれ設置され共用部装置とは伝送線路を介して接続されるとともに共用部装置が有する選択手段（テンキーなど）を来訪者が操作することにより選択されると共用部装置との間で通信路を確立する複数台の住戸機（インターホン親機や住宅情報盤など）と、集合住宅の各住戸にそれぞれ設置され住戸機とは通話用の子器接続線を介して接続されるドアホン子器と、集合住宅の共用部若しくは管理人室に設置され各住戸機とは伝送線路を介して接続されるとともに一部又は全部の住戸機に対して一斉に音声を放送する一斉放送装置とを備えた集合住宅用インターホンシステムが提供されている（例えば、特許文献１又は２参照）。
特開平６−１４１２５号公報 特開２００３−１６５５７公報

ところで、集合住宅の規模によっては一斉放送装置から各住戸機までの伝送線路の配線長が数百メートルから数キロメートルにも及ぶ場合があり、また住戸機の接続台数及び、幹線機器（共用部装置や一斉放送装置）の台数も集合住宅の規模によって異なるため、配線、住戸機、幹線機器のインピーダンスに起因した伝送線路の伝送ロスも悪化して住戸機における一斉放送の音量が低下してしまい、住戸機間に音量のばらつきが生じるという問題があった。尚、音量の低下に対しては一斉放送用音声信号を増幅することで対処可能であるが、個々の住戸機間における音量のばらつきを抑えることはできない。ここで、「伝送ロス」とは、伝送系の２地点間（上述の例では一斉放送装置と各住戸機の間）において、送信信号に対する受信信号の振幅や位相の変化及びその変化量と定義される。

また、一斉放送装置から各住戸機へ伝送される一斉放送用の音声信号に外来のノイズが重畳した場合、各住戸機において一斉放送の音声が聞き取り難くなるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数の住戸機間における一斉放送の音量のばらつきを抑えるとともにノイズによって一斉放送の音声が聞き取り難くなるのを防ぐことができる集合住宅用インターホンシステムを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、集合住宅の共用玄関に設置され音声の入出力が可能な共用部装置と、集合住宅の各住戸にそれぞれ設置され共用部装置とは伝送線路を介して接続されるとともに共用部装置が有する選択手段を来訪者が操作することにより選択されると共用部装置との間で通信路を確立する複数台の住戸機と、集合住宅の共用部若しくは管理人室に設置され各住戸機とは伝送線路を介して接続されるとともに一部又は全部の住戸機に対して一斉に音声を放送する一斉放送装置とを備え、伝送線路は、少なくとも選択手段の操作に伴って発生し個別通話の開始を指示する制御信号を伝送する制御線と、音声信号を伝送する信号線とからなり、住戸機は、共用部装置との間で信号線を介した個別通話を行う通話手段と、少なくとも一斉放送の音声を鳴動するスピーカと、信号線を通話手段に接続する状態とスピーカに接続する状態とを択一的に切り換える個別通話／一斉放送切換手段と、個別通話／一斉放送切換手段とスピーカの間に設けられ一斉放送の音量が所定範囲の値となるように補正する音量補正手段と、制御線を介して伝送される制御信号に基づいて個別通話／一斉放送切換手段を制御する制御手段とを備え、音量補正手段は、信号線経路の伝送ロスを推定する伝送ロス推定手段と、一斉放送用の音声信号と当該音声信号以外のノイズとが混在する入力信号からノイズを抑圧して出力するノイズ抑圧手段と、ノイズ抑圧手段でノイズが抑圧された一斉放送用音声信号に対して伝送ロス推定手段で推定した伝送ロスを補償する伝送ロス補償手段と、信号線に伝送される信号を伝送ロス推定手段に入力する状態と当該信号をノイズ抑圧手段に入力する状態とを択一的に切り換える切換スイッチとを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、一斉放送装置は、一斉放送用音声信号を出力する前に信号線を介して各住戸機へトレーニング信号を送信するトレーニング信号送信手段を有し、トレーニング信号の送信後に一斉放送用音声信号を送信してなり、伝送ロス推定手段は、信号線を介して受信したトレーニング信号に基づいて信号線経路の伝送ロスを推定することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、ノイズ抑圧手段は、サンプリングされた入力信号を複数の周波数帯域へ離散フーリエ変換するフーリエ変換手段と、変換された入力信号に含まれるノイズを各周波数帯域毎に求めるノイズ成分演算手段と、入力信号とノイズから各周波数帯域毎にノイズの抑圧量を決めるためのゲイン関数を求めるゲイン関数演算手段と、各周波数帯域毎の入力信号とゲイン関数を乗算することでノイズが抑圧された出力信号を求めるノイズ抑圧演算手段と、ノイズ抑圧演算手段の出力信号を離散フーリエ逆変換して時間領域の出力信号を得るフーリエ逆変換手段とを有することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、一斉放送の音量が所定範囲の値となるように補正する音量補正手段を各住戸機が備えているため、一斉放送の対象となる住戸機の台数や各住戸機までの配線長に応じて一斉放送装置で一斉放送用音声信号の増幅度を調整することなく、複数の住戸機間における一斉放送の音量のばらつきを抑えることができ、さらに、ノイズ抑圧手段によって一斉放送用の音声信号に重畳するノイズを抑圧することでノイズによって一斉放送の音声が聞き取り難くなるのを防ぐことができる。

請求項２の発明によれば、音量補正手段が、一斉放送装置から一斉放送用音声信号が送信される前に信号線を介して各住戸機へ送信されるトレーニング信号に基づいて一斉放送用音声信号の補正量を決定するため、一斉放送用音声信号から直接補正量を決定する場合に比較して、伝送ロスの推定精度が高くなることで住戸機間における一斉放送の音量のばらつきをさらに抑えることができるとともに一斉放送の開始時点から直ちに音量を補正することができる。

請求項３の発明によれば、ノイズが多く含まれる周波数帯域においては相対的に抑圧量を増やし且つノイズが少ない周波数帯域においては相対的に抑圧量を減らすことで一斉放送用音声の音量に与える影響を低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態の集合住宅用インターホンシステムの構成例を図１に示す。本実施形態では、集合住宅の共用玄関に設置される共用部装置（ロビーインターホン）１と、各住戸にそれぞれ設置される複数台の住戸機２とを備え、ロビーインターホン１と住戸機２とが伝送線路を介して接続されている。伝送線路は、ロビーインターホン１に接続される幹線Ｌ１と、各住戸機２にそれぞれ接続される分岐線Ｌ２とを含み、さらに幹線Ｌ１を複数系統（図示せず）に分配するための幹線制御装置３が設けられている。この伝送線路としては、３対以上のペア線をシース内に備える多対ツイストペアケーブルを用いており、図示例ではロビーインターホン１と住戸機２との間で音声信号を伝送する通話線Ｌａと、ロビーインターホン１が具備するカメラ（図示せず）で撮像された映像信号を伝送する映像線Ｌｂと、ロビーインターホン１が有する選択手段（後述する）により選択された住戸機２を指定する制御信号を伝送する制御線Ｌｃとにそれぞれペア線を用いている。つまり、図示例の伝送線路では３対のペア線を用いている。ここで、映像線Ｌｂを介して伝送される映像信号はロビーインターホン１において周波数変調され、後述するように各住戸機２に設けた映像処理部１２で周波数復調されてモニタ部１３に表示される。

図示は省略するが、ロビーインターホン１は音声を入出力するマイクロホン及びスピーカと、来訪者を撮像するカメラと、住戸番号を指定するための番号キーと呼出釦を有する選択手段とを備え、来訪者が番号キーを操作して訪問先の住戸番号を選択した後に呼出釦を操作すると住戸番号に対応する住戸機２を選択したことになる。ここで、ロビーインターホン１には通話線Ｌａ及び制御線Ｌｃを介して一斉放送装置（警報監視盤）５が接続されており、ロビーインターホン１で選択された住戸番号が制御線Ｌｃを介して警報監視盤５に伝送されると、警報監視盤５が当該住戸番号に対応する住戸機２に対して制御線Ｌｃを介して制御信号（呼出コマンド）を送出する。

一方、住戸機２は、音声を入出力するマイクロホン２１及びスピーカ２２を備え、マイクロホン２１とスピーカ２２とはそれぞれ増幅器２３ａ，２３ｂを介して通話処理部２４に接続されている。また、通話処理部２４には受話側並びに送話側の各伝送経路と２線の通話線Ｌａとを２線４線変換する２線４線変換部２５が増幅器２６ａ，２６ｂを介して接続されている。通話処理部２４は、通話線Ｌａを介して伝送されてくる音声信号（受話信号）とマイクロホン２１から出力される音声信号（送話信号）のレベルを比較することで通話状態（受話状態又は送話状態）を推定し、受話状態と推定したときには送話信号の伝送経路に損失を挿入し、送話状態と推定したときには受話信号の伝送経路に損失を挿入することで受話モードと送話モードを切り換える音声スイッチや、マイクロホン２１とスピーカ２２の音響結合によって生じる音響エコーを消去するためのエコーキャンセラなどを具備する。但し、このような音声スイッチやエコーキャンセラは従来周知であるから詳細な構成及び動作の図示並びに説明は省略する。したがって、ロビーインターホン１と住戸機２との間で通話線Ｌａを通して音声信号を授受することができ、来訪者がロビーインターホン１を用いるとともに居住者が住戸機２を用いることによって、来訪者と居住者との間で音声通話が可能となる。

また住戸機２には、分岐線Ｌ２の通話線Ｌａと映像線Ｌｂをそれぞれ通話信号（受話信号及び送話信号）の伝送経路（以下、「通話路」と呼ぶ。）と映像信号の伝送経路に分離する幹線インタフェース部１４が設けられている。映像信号の伝送経路は映像処理部１２に接続され、通話路は通話／一斉放送切換部１５に接続されている。通話／一斉放送切換部１５は、幹線インタフェース部１４に接続された通話路を、通話路切換部１６に接続する状態と、後述する音量補正部３０に接続する状態とを択一的に切り換えるものである。また通話路切換部１６は、２線４線変換部２５に接続された通話路を、通話／一斉放送切換部１５に接続する状態と、後述する子器インタフェース部１８に接続する状態と、同一住戸内に設置された別の住戸機（図示せず）に接続する状態とを択一的に切り換えるものである。

通話路切換部１６に接続された子器インタフェース部１８には子器接続線Ｌ３を介してドアホン子器６が接続される。ドアホン子器６は集合住宅の各住戸の玄関先に配置されるものであってマイクロホン及びスピーカを備える。したがって、通話路切換部１６が２線４線変換部２５に接続された通話路を子器インタフェース部１８に接続する状態に切り換えられているときにドアホン子器６と住戸機２との間での通話が可能になっている。また、ドアホン子器６にはテレビカメラが設けられ、子器インタフェース部１８では子器接続線Ｌ３を介して伝送される音声信号と映像信号を分離し、分離した映像信号を伝送線路を介して映像処理部１２に出力してモニタ部１３に表示することができるようになっている。さらにドアホン子器６には呼出釦が設けられ、呼出釦が操作されたときに子器接続線Ｌ３に呼出信号を送出する機能を有し、住戸機２では呼出信号を検出したときに報知音生成部２７で生成された呼出音がスピーカ２２から送出されるようになっている。

住戸機２において、モニタ部１３には液晶表示器あるいはＣＲＴが用いられる。映像線Ｌｂを通して住戸機２に入力される映像信号は、幹線インタフェース部１４で平衡−不平衡変換され、さらに増幅器で増幅された後に映像処理部１２において周波数復調される。また、子器接続線Ｌ３を通して住戸機２に入力される映像信号も、子器インタフェース部１８で平衡−不平衡変換され、さらに増幅器で増幅された後に映像処理部１２において周波数復調される。そして、映像処理部１２から出力された映像信号は、モニタ部１３に入力されることによってモニタ部１３の画面に映像を表示する。つまり、ロビーインターホン１やドアホン子器６のカメラにおいて撮像された来訪者の映像が住戸機２のモニタ部１３に表示されるから、住戸内の居住者が来訪者を確認することができるのである。

また報知音生成部２７は、ロビーインターホン１やドアホン子器６からの呼出等を報知するための報知音を生成し、生成した報知音を増幅器２８ａを介してスピーカ２２に出力するとともに当該報知音をバックトーンとして分岐線Ｌ２又は子器接続線Ｌ３にも出力する。すなわち、報知音生成部２７には増幅器２８ｂを介してバックトーン送出路切換部１７が接続されており、このバックトーン送出路切換部１７がバックトーンの送出先を分岐線Ｌ２と子器接続線Ｌ３とに択一的に切り換えるようになっている。

住戸機２には、ＣＰＵを主構成要素とし内部回路を制御する主制御部１０が設けられ、主制御部１０には制御線Ｌｃとのインタフェースとなる制御信号送受信部１１が接続される。制御信号送受信部１１は、主制御部１０から出力された制御信号を制御線Ｌｃに送出し、制御線Ｌｃから受信した制御信号を主制御部１０に引き渡す機能を有する。

ところで、分岐線Ｌ２は分岐器７を介して幹線Ｌ１から分岐され、幹線制御装置３においては各系統の幹線Ｌ１を直結している。したがって、ロビーインターホン１から送出された制御信号は制御線Ｌｃに接続されるすべての住戸機２に伝送される。ここに、住戸機２の主制御部１０には個別にアドレス（たとえば、住戸番号）が設定されており、ロビーインターホン１においてアドレスを選択することによって、アドレスを指定する制御信号（呼出コマンド）が警報監視盤５から制御線Ｌｃを介して全ての住戸機２に伝送することが可能になっている。住戸機２の主制御部１０は、制御信号に含まれるアドレスが自己のアドレスであれば映像処理部１２やモニタ部１３を起動してロビーインターホン１のカメラにおいて撮像された来訪者の映像を住戸機２のモニタ部１３に表示させるとともに、報知音生成部２７に生成させた報知音（呼出音）をスピーカ２２から送出させる。そして、呼出音に応じて居住者が住戸機２の応答釦（図示せず）を押操作すれば、主制御部１０が通話／一斉放送切換部１５を制御して幹線インタフェース部１４に接続された通話路を通話路切換部１６に接続する状態に切り換えさせるとともに通話路切換部１６を制御して２線４線変換部２５に接続された通話路を通話／一斉放送切換部１５に接続する状態に切り換えさせてロビーインターホン１との間に通信路を確立することにより、ロビーインターホン１と選択された住戸機２との間でのみ通話可能にすることができるとともに、選択された住戸機２でのみカメラで撮像された来訪者をモニタ部１３に表示することが可能になる。尚、ロビーインターホン１において選択された住戸機２がロビーインターホン１との間で通信路を確立している状態は、ロビーインターホン１または住戸機２において適宜の操作釦を用いた通話終了が検出されると終了する。

また、ドアホン子器６の呼出釦が押操作されて子器接続線Ｌ３に呼出信号が送出されると、呼出信号を検出した住戸機２の主制御部１０が映像処理部１２やモニタ部１３を起動してドアホン子器６のカメラにおいて撮像された来訪者の映像を住戸機２のモニタ部１３に表示させるとともに、報知音生成部２７に生成させた報知音（呼出音）をスピーカ２２から送出させる。そして、呼出音に応じて居住者が住戸機２の応答釦（図示せず）を押操作すれば、主制御部１０が通話路切換部１６を制御して２線４線変換部２５に接続された通話路を子器インタフェース部１８に接続する状態に切り換えさせてドアホン子器６との間に通信路を確立することにより、ドアホン子器６と住戸機２との間で通話可能にすることができるとともカメラで撮像された来訪者をモニタ部１３に表示することが可能になる。

一方、警報監視盤５は集合住宅の管理人室などに設置され、通話線Ｌａを介して各住戸機２との間で通話並びに一斉放送を行う機能や、制御線Ｌｃを介して各住戸機２に一斉放送の開始及び終了を指示する機能などを有している。例えば、警報監視盤５から全ての住戸機２に対して一斉放送を行う場合、警報監視盤５から一斉放送の開始を指示する制御信号（一斉放送開始コマンド）が制御線Ｌｃを介して各住戸機２に送信され、この制御信号を受信した各住戸機２では、一斉放送開始コマンドに応じて主制御部１０が通話／一斉放送切換部１５を制御して幹線インタフェース部１４に接続された通話路を音量補正部３０に接続する状態に切り換えさせて警報監視盤５との間に通信路が確立され、警報監視盤５から送出される一斉放送の音声信号（以下、「一斉放送用音声信号」と呼ぶ。）が通話線Ｌａを介して各住戸機２に伝送される。そして、各住戸機２においては音量補正部３０で一斉放送用音声信号の音量が自動的に補正され、音量補正された一斉放送用音声信号がスピーカ２２から送出される。

警報監視盤５は、図１に示すようにＣＰＵを主構成要素とする制御部５０と、制御部５０と制御線Ｌｃとのインタフェースとなる制御信号送受信部５１と、通話用のハンドセット（送受話器）５２と、送話信号及び受話信号を増幅する増幅器５３ａ，５３ｂと、受話側並びに送話側の各伝送経路と２線の通話線Ｌａとを２線４線変換する２線４線変換部５４と、制御部５０からの指示に応じて後述するトレーニング信号を送信するトレーニング信号送信部５５と、２線４線変換部５４の送話側の伝送線路をハンドセット５２に接続する状態とトレーニング信号送信部５５に接続する状態とに択一的に切り換える音声／トレーニング信号切換部５６と、音声／トレーニング信号切換部５６を２線４線変換部５４を介して通話線Ｌａに接続する状態と２線４線変換部５４を介さずに増幅器５８を介して通話線Ｌａに接続する状態とに択一的に切り換える通話／一斉放送切換部５７と、ロビーインターホン１に接続された通話線Ｌａと幹線制御装置３に接続された通話線Ｌａとの間に挿入された開閉スイッチ部５９とを備えている。尚、図示は省略するが、警報監視盤５には住戸番号を指定するための番号キーと呼出釦を有する選択手段とが設けられ、管理人が番号キーを操作して何れかの住戸番号を選択した後に呼出釦を操作することで住戸番号に対応する住戸機２を選択すれば、選択した住戸機２との間に通信路が形成されてハンドセット５２により当該住戸機２との間でのみ通話を行うことができる。また、かかる通話時には、制御部５０によって音声／トレーニング信号切換部５６が２線４線変換部５４の送話側の伝送線路をハンドセット５２に接続する状態に切り換えられるとともに通話／一斉放送切換部５７が音声／トレーニング信号切換部５６を２線４線変換部５４を介して通話線Ｌａに接続する状態に切り換えられ、且つ開閉スイッチ部５９が開成されてロビーインターホン１が幹線Ｌ１から切り離される。

トレーニング信号送信部５５は、単一周波数のトーン信号からなるトレーニング信号を生成して出力するものであって、トレーニング信号は音声／トレーニング信号切換部５６から通話／一斉放送切換部５７を経て増幅器５８で増幅された後に通話線Ｌａを介して各住戸機２に伝送される。

音量補正部３０は、図２（ａ）に示すように通話線Ｌａを介して受信したトレーニング信号に基づいて警報監視盤５から住戸機２に至るまでの通話線Ｌａの伝送ロスを推定する伝送ロス推定手段と、一斉放送用の音声信号と音声信号以外のノイズ（例えば、外来の輻射ノイズや住戸機２等の機器から発生するノイズなど）とが重畳する入力信号からノイズを抑圧して出力するノイズ抑圧手段と、ノイズ抑圧手段でノイズが抑圧された一斉放送用音声信号に対して伝送ロス推定手段で推定した伝送ロスを補償する伝送ロス補償手段とを備える。伝送ロス補償手段は一斉放送用音声信号を増幅する増幅器３９からなり、伝送ロス推定手段は、入力信号（トレーニング信号）X(n)の信号パワー（瞬時パワー）を推定するパワー推定部４０と、パワー推定部４０で推定されたトレーニング信号の信号パワーＰｓに基づいて増幅器３９の増幅度Ｇを算出する増幅度算出部４１とからなる。パワー推定部４０は、図２（ｂ）に示すように入力信号X(n)の絶対値の時間平均値（絶対平均値）Ｐ_X(n)を求める絶対平均値算出部４０１と、絶対平均値算出部４０１で算出される時系列の絶対平均値Ｐ_X(n)を平滑化する絶対平均値平滑部４０２とで構成される。

絶対平均値算出部４０１は、所定のサンプリング時間でサンプリングされた入力信号X(n)を周波数弁別するバンドパスフィルタ４０１ａと、周波数弁別後の入力信号X(n)の絶対値を求める絶対値算出部４０１ｂと、入力信号X(n)の絶対値を所定の時間フレーム（サンプリング数Ｍ）で除する除算部４０１ｃと、サンプリング数Ｍで除算された入力信号X(n)の絶対値の総和を求める総和算出部４０１dとからなり、結局のところ、絶対平均値算出部４０１では下記の式（１）の演算を行っている。

また絶対平均値平滑部４０２は、正の定数α（＜１）を絶対平均値Ｐx(n)に乗算する乗算器４０２ａと、遅延シフトレジスタ４０２ｂと、遅延シフトレジスタ４０２ｂで遅延させた瞬時パワー推定値Ｐｓ(n-1)に正の定数（１−α）を乗算する乗算器４０２ｃと、２つの乗算器４０２ａ，４０２ｃの出力を加算する加算器４０２dとからなり、結局のところ、絶対平均値平滑部４０２では下記の式（２）の演算を行っている。

また、増幅度算出部４１では、予め設定した信号パワーの基準値Ｐｒをパワー推定部４０で推定された信号パワーの推定値Ｐｓで除算することによって増幅度Ｇ（＝Ｐｒ／Ｐｓ）を算出し、算出した増幅度Ｇを増幅器３９に設定する。

一方、ノイズ抑圧手段たるノイズキャンセラ３１は、図３に示すようにＡ／Ｄ変換器（図示せず）でサンプリングされ且つ量子化されたディジタルの入力信号X(n)を複数の周波数帯域へ離散高速フーリエ変換するフーリエ変換部３１ａと、変換された入力信号Ｘ_k(ｎ)（ｋは周波数帯域の番号でｋ＝１，２，…，ｍ)に含まれるノイズ成分（以下、「ノイズ」と略す。）Ｎ_k(ｎ)を各周波数帯域毎に求めるノイズ成分演算部３１ｂと、入力信号Ｘ_k(ｎ)とノイズＮ_k(ｎ)から各周波数帯域毎にノイズの抑圧量を決めるためのゲイン関数Ｇ_k(ｎ)を求めるゲイン関数演算部３１ｃと、ゲイン関数Ｇ_k(ｎ)に基づいて各周波数帯域ｋ毎にノイズＮ_k(ｎ)が抑圧された出力信号を求めるノイズ抑圧演算部３１ｄと、ノイズ抑圧演算部３１ｄの出力信号を離散フーリエ逆変換して時間領域の出力信号を得るフーリエ逆変換部３１ｅとを備える。

フーリエ変換部３１ａは、ディジタルの入力信号X(n)を離散高速フーリエ変換して得られる振幅成分（実部）と位相成分（虚部）のうちで振幅成分Ｘ_k(ｎ)のみをノイズ成分演算部３１ｂに渡し、位相成分についてはフーリエ逆変換部３１ｅに渡す。但し、以下の説明では特に断らない限りフーリエ変換後の振幅成分を入力信号Ｘ_k(ｎ)と呼ぶことにする。

ノイズ成分演算部３１ｂは、フーリエ変換部３１ａから受け取った入力信号Ｘ_k(ｎ)のｋ番目の周波数帯域の瞬時信号パワーＰ_V,k(ｎ)（＝Ｘ_k(ｎ)）を時間平均し、その平均値をノイズＮ_k(ｎ)の信号パワーＰ_N,k(ｎ)（＝＜Ｐ_V,k(ｎ)＞）とする。但し、＜Ｐ_V,k(ｎ)＞は瞬時信号パワーＰ_V,k(ｎ)の長時間平均値を表し、下記の式で求められる。

＜Ｐ_V,k(ｎ)＞＝Ｐ_V,k(ｎ)×ρ＋＜Ｐ_V,k-M(ｎ)＞×（１−ρ） 但し、ρは定数（エンベロープ係数）、Ｍは周波数帯域の分割数を表す。

ゲイン関数演算部３１ｃでは、ノイズＮ_k(ｎ)を抑圧するためのゲイン関数Ｇ_k(ｎ)を、時間フレームｎ並びに周波数帯域ｋ毎に下記の式（３）によって演算する。

また、ノイズの信号パワー＜Ｐ_V,k(ｎ)＞に対する瞬時信号パワーＰ_V,k(ｎ)の比を瞬時Ｓ／Ｎ比SNR_k(ｎ)（＝Ｐ_V,k(ｎ)／＜Ｐ_V,k(ｎ)＞）とすれば、上記式（３）は下記の式（４）のように表すこともできる。

ノイズ抑圧演算部３１ｄは、各周波数帯域ｋ毎の入力信号Ｘ_k(ｎ)とゲイン関数Ｇ_k(ｎ)を乗算することでノイズが抑圧された出力信号（振幅成分）Ｐ'_V,k(ｎ)（＝Ｇ_k(ｎ)×Ｐ_V,k(ｎ)）を求め、求めた出力信号Ｐ'_V,k(ｎ)をフーリエ逆変換部３１ｅに渡す。そして、フーリエ逆変換部３１ｅにおいてノイズが抑圧された振幅成分(実部)Ｐ'_V,k(ｎ)と位相成分(虚部)とを離散高速フーリエ逆変換することで周波数領域から時間領域に戻された出力信号ｙ(ｎ)が得られ、この出力信号ｙ(ｎ)がＤ／Ａ変換器９によってディジタル信号からアナログ信号に変換されるのである。

ここで、ゲイン関数演算部３１ｃで実行されるゲイン関数Ｇ_k(ｎ)の演算式（上記式（３）あるいは式（４））は、瞬時信号パワーＰ_V,k(ｎ)とノイズの信号パワー＜Ｐ_V,k(ｎ)＞が等しいとき、つまり、瞬時Ｓ／Ｎ比SNR_k(ｎ)＝１のときにゲイン関数Ｇ_k(ｎ)（あるいはＧ(SNR_k(ｎ))がゼロとなり、瞬時信号パワーＰ_V,k(ｎ)とノイズの信号パワー＜Ｐ_V,k(ｎ)＞が略等しいところで局所的にノイズを抑圧する点に特徴がある。

而して、話者が発声していないときのように入力信号にノイズ（定常的なノイズ）のみが含まれている場合、入力信号の瞬時信号パワーＰ_V,k(ｎ)とその長時間平均値＜Ｐ_V,k(ｎ)＞とが一致するので、入力信号の瞬時信号パワーＰ_V,k(ｎ)、つまりノイズの瞬時信号パワーがゲイン関数Ｇ_k(ｎ)によってゼロ又はその近傍まで抑圧される。また、ノイズが十分に小さいために入力信号に音声信号のみが含まれているとみなせる場合、入力信号の瞬時信号パワーＰ_V,k(ｎ)のうちで音声信号の周波数帯域に一致する周波数帯域の瞬時信号パワーＰ_V,k(ｎ)がゲイン関数Ｇ_k(ｎ)によって抑圧されてしまうけれども、音声信号の場合は定常的なノイズに比較して瞬時信号パワーＰ_V,k(ｎ)が短期的に大きく変動するので、実際は音声信号がほとんど抑圧されず、一斉放送に支障が生じることはない。さらに、定常的なノイズが存在する環境下で話者が発声しているときのように入力信号に音声信号とノイズが双方とも含まれている場合、音声信号の信号パワーとノイズの信号パワーが近い、つまり、瞬時Ｓ／Ｎ比が１に近い周波数帯域の各信号パワーが双方とも抑圧されるが、上述のように音声信号は定常的なノイズに比較して瞬時信号パワーが短期的に大きく変動するために瞬時Ｓ／Ｎ比も同様に短期間で大きく変動し、その結果、音声信号の瞬時信号パワーが抑圧される量がノイズの信号パワーが抑圧される量よりも十分に小さくなる。

なお、音量補正部３０には入力信号X(n)をパワー推定部４０に入力する状態とノイズキャンセラ３１に入力する状態とに択一的に切り換える切換スイッチ３２が設けられている。そして主制御部１０が、トレーニング信号を受信する際に入力信号X(n)をパワー推定部４０に入力する状態へ切換スイッチ３２を切り換え、一斉放送用音声信号を受信する際に入力信号X(n)をノイズキャンセラ３１に入力する状態へ切換スイッチ３２を切り換えるようになっている。

次に、本実施形態において警報監視盤５より複数台の住戸機２に対して一斉放送を行う際の警報監視盤５並びに各住戸機２の動作を図４のフローチャートを参照しながら説明する。まず、一斉放送の開始に当たって管理人が警報監視盤５に設けられた一斉放送釦（図示せず）を押操作すると（ステップＳ１１）、警報監視盤５では、制御部５０が一斉放送の開始を指示する制御信号（一斉放送開始コマンド）を制御信号送受信部５１から制御線Ｌｃを介して各住戸機２に対して伝送し、さらに、制御信号の送信完了から所定時間が経過したら、音声／トレーニング信号切換部５６を制御してトレーニング信号送信部５５を通話／一斉放送切換部５７に接続する状態に切り換えるとともに通話／一斉放送切換部５７を２線４線変換部５４を介さずに通話線Ｌａに接続する状態に切り換えた後、トレーニング信号送信部５５からトレーニング信号を送信させる（ステップＳ１２）。

警報監視盤５から送信された制御信号は、一斉放送の対象である全ての住戸機２で受信される。制御信号を受信した住戸機２では、主制御部１０が一斉放送開始コマンドに応じて一斉放送開始のための準備を行う。すなわち、主制御部１０は、通話／一斉放送切換部１５を制御して幹線インタフェース部１４に接続された通話路を音量補正部３０に接続する状態に切り換えさせてトレーニング信号の受信可能状態とするとともに音量補正部３０を動作させ（ステップＳ２１）、警報監視盤５から通話線Ｌａを介して伝送されるトレーニング信号を受信すれば伝送ロスの推定処理を開始する。音量補正部３０では、主制御部１０から動作開始の指示を受けると、入力信号X(n)をパワー推定部４０に入力する状態へ切換スイッチ３２を切り換え、パワー推定部４０が入力信号X(n)の信号パワーの推定を行い、推定値Ｐｓ(n)が所定の閾値を超えたときにトレーニング信号を受信したと判断し（ステップＳ２２）、トレーニング信号の受信時点から所定時間経過後の推定値Ｐｓ(n)をトレーニング信号の信号パワーＰｓとし（ステップＳ２３，Ｓ２４）、増幅度算出部４１が基準値Ｐｒを信号パワーＰｓで除算して求めた増幅度Ｇを増幅器３９に設定する（ステップＳ２５）。なお、増幅器３９に増幅度Ｇが設定されれば、主制御部１０によって入力信号X(n)をノイズキャンセラ３１に入力する状態へ切換スイッチ３２が切り換えられる。

警報監視盤５では、送信開始から所定時間経過後に制御部５０がトレーニング信号送信部５５によるトレーニング信号の送信を停止させ（ステップＳ１３）、さらに、音声／トレーニング信号切換部５６を制御してハンドセット５２を通話／一斉放送切換部５７に接続する状態に切り換える。そして、管理人がハンドセット５２を使って一斉放送を行えば（ステップＳ１４）、ハンドセット５２から出力される一斉放送用音声信号が音声／トレーニング信号切換部５６から通話／一斉放送切換部５７を経て通話線Ｌａに送出される。そして、警報監視盤５から通話線Ｌａを介して伝送される一斉放送用音声信号は、幹線インタフェース部１４から通話／一斉放送切換部１５を介して音量補正部３０に入力され、増幅器３９で増幅することによって音量が補正されるため、スピーカ２２からは適切な音量で一斉放送の音声が出力される（ステップＳ２６）。

そして、一斉放送を終了するにはハンドセット５２をオンフックすればよい。ハンドセット５２がオンフックされると（ステップＳ１５）、警報監視盤５の制御部５０は、一斉放送の終了を指示する制御信号（一斉放送終了コマンド）を制御信号送受信部５１から制御線Ｌｃを介して各住戸機２に対して伝送した後、開閉スイッチ部５９を閉成して待機状態に戻る。また、制御信号を受信した住戸機２では、主制御部１０が音量補正部３０の動作を停止させるとともに、通話／一斉放送切換部１５を制御して幹線インタフェース部１４に接続された通話路を通話路切換手段１６に接続する状態に切り換えさせて待機状態に戻る。

上述のように本実施形態によれば、一斉放送の音量が所定範囲の値となるように補正する音量補正部３０を各住戸機２が備えているため、一斉放送の対象となる住戸機２の台数や各住戸機２までの配線長に応じて一斉放送装置（警報監視盤５）で一斉放送用音声信号の増幅度を調整したり、あるいは施工時に配線長に応じて各住戸機２毎に伝送線路のインピーダンスを調整するといった手間をかけることなく、複数の住戸機２間における一斉放送の音量のばらつきを抑えることができる。しかも、警報監視盤５から送信される一斉放送用音声信号にノイズが重畳していたとしても、音量補正部３０に設けられたノイズ抑圧手段（ノイズキャンセラ３１）でノイズを抑圧することができるから、ノイズによって一斉放送の音声が聞き取り難くなるのを防ぐことができる。

また音量補正部３０は、警報監視盤５が一斉放送用音声信号を出力する前に通話線Ｌａを介して各住戸機２へ送信するトレーニング信号に基づいて一斉放送用音声信号の補正量を決定するため、例えば一斉放送用音声信号から直接補正量を決定する場合に比較して伝送ロスの推定精度が高くなり、その結果、住戸機２間における一斉放送の音量のばらつきをさらに抑えることができるとともに一斉放送の開始時点から直ちに音量を補正することができる。

本発明の実施形態を示すシステム構成図である。 （ａ）は同上における音量補正部のブロック図、（ｂ）はパワー推定部のブロック図である。 同上におけるノイズキャンセラのブロック図である。 同上の一斉放送時の動作を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ ロビーインターホン（共用部装置）
２ 住戸機
５ 警報監視盤（一斉放送装置）
２１ マイクロホン
２２ スピーカ
３０ 音量補正部
３１ ノイズキャンセラ（ノイズ抑圧手段）

Claims (3)

1. 集合住宅の共用玄関に設置され音声の入出力が可能な共用部装置と、集合住宅の各住戸にそれぞれ設置され共用部装置とは伝送線路を介して接続されるとともに共用部装置が有する選択手段を来訪者が操作することにより選択されると共用部装置との間で通信路を確立する複数台の住戸機と、集合住宅の共用部若しくは管理人室に設置され各住戸機とは伝送線路を介して接続されるとともに一部又は全部の住戸機に対して一斉に音声を放送する一斉放送装置とを備え、
   伝送線路は、少なくとも選択手段の操作に伴って発生し個別通話の開始を指示する制御信号を伝送する制御線と、音声信号を伝送する信号線とからなり、
   住戸機は、共用部装置との間で信号線を介した個別通話を行う通話手段と、少なくとも一斉放送の音声を鳴動するスピーカと、信号線を通話手段に接続する状態とスピーカに接続する状態とを択一的に切り換える個別通話／一斉放送切換手段と、個別通話／一斉放送切換手段とスピーカの間に設けられ一斉放送の音量が所定範囲の値となるように補正する音量補正手段と、制御線を介して伝送される制御信号に基づいて個別通話／一斉放送切換手段を制御する制御手段とを備え、
   音量補正手段は、信号線経路の伝送ロスを推定する伝送ロス推定手段と、一斉放送用の音声信号と当該音声信号以外のノイズとが混在する入力信号からノイズを抑圧して出力するノイズ抑圧手段と、ノイズ抑圧手段でノイズが抑圧された一斉放送用音声信号に対して伝送ロス推定手段で推定した伝送ロスを補償する伝送ロス補償手段と、信号線に伝送される信号を伝送ロス推定手段に入力する状態と当該信号をノイズ抑圧手段に入力する状態とを択一的に切り換える切換スイッチとを有することを特徴とする集合住宅用インターホンシステム。
2. 一斉放送装置は、一斉放送用音声信号を出力する前に信号線を介して各住戸機へトレーニング信号を送信するトレーニング信号送信手段を有し、トレーニング信号の送信後に一斉放送用音声信号を送信してなり、
   伝送ロス推定手段は、信号線を介して受信したトレーニング信号に基づいて信号線経路の伝送ロスを推定することを特徴とする請求項１記載の集合住宅用インターホンシステム。
3. ノイズ抑圧手段は、サンプリングされた入力信号を複数の周波数帯域へ離散フーリエ変換するフーリエ変換手段と、変換された入力信号に含まれるノイズを各周波数帯域毎に求めるノイズ成分演算手段と、入力信号とノイズから各周波数帯域毎にノイズの抑圧量を決めるためのゲイン関数を求めるゲイン関数演算手段と、各周波数帯域毎の入力信号とゲイン関数を乗算することでノイズが抑圧された出力信号を求めるノイズ抑圧演算手段と、ノイズ抑圧演算手段の出力信号を離散フーリエ逆変換して時間領域の出力信号を得るフーリエ逆変換手段とを有することを特徴とする請求項２記載の集合住宅用インターホンシステム。

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