JP6347386B2 - 音声スイッチ及びそれを用いる通話装置、通話システム - Google Patents

Description

本発明は、音声スイッチ及びそれを用いる通話装置、さらに、音声スイッチを用いる通話装置を有する通話システムに関する。

従来例として、特許文献１記載の音声スイッチング装置を例示する。この従来例は、送話信号と受話信号のそれぞれから音声を検出し、音声が検出されない側の信号を減衰させることで通話の方向を動的に切り換えるように構成されている。

特開２００２−６４６１８号公報

しかしながら、送話信号と受話信号の何れか一方のＳ／Ｎ比が他方に比べて大幅に低い場合、音声スイッチがＳ／Ｎ比の高い方(例えば、受話側)に固定されてしまい、Ｓ／Ｎ比の低い方(例えば、送話側)に切り換わり難くなる現象(片倒れ現象)が生じる。そして、音声スイッチが片倒れしてしまうと、例えば、受話音声のみが聞こえて送話音声が通話相手に聞こえないという問題が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、送話と受話の何れか一方のＳ／Ｎ比が他方に比べて大幅に低い場合においても片倒れの発生を抑制して双方向の通話を可能とすることを目的とする。

本発明の音声スイッチは、音声信号を含む第１伝送信号が伝送される第１信号経路と、前記音声信号と異なる音声信号を含む第２伝送信号が前記第１信号経路と逆向きに伝送される第２信号経路とを備える。また、本発明の音声スイッチは、前記第１信号経路に損失を挿入する第１損失挿入部と、前記第２信号経路に損失を挿入する第２損失挿入部と、前記第１損失挿入部が挿入する第１損失量と前記第２損失挿入部が挿入する第２損失量を調整する損失制御部とを備える。さらに、本発明の音声スイッチは、前記第１伝送信号に前記音声信号が含まれている音声区間を検出する音声区間検出部を備える。前記音声区間検出部は、前記第１伝送信号の振幅の大きさから前記音声区間を検出するように構成される。前記損失制御部は、前記音声区間においては前記第２損失量を増加させ且つ前記第１損失量を減少させて前記第１伝送信号を伝送可能とするように構成される。また、前記損失制御部は、前記音声区間以外の区間においては前記第１損失量を増加させ且つ前記第２損失量を減少させて前記第２伝送信号を伝送可能とするように構成される。本発明の音声スイッチは、前記第２信号経路における前記第２損失挿入部の前段に設けられ、前記第２伝送信号の利得を調整する第２利得制御部と、前記第１伝送信号に前記音声信号が含まれている音声区間を検出する第２音声区間検出部とを更に備える。前記第２利得制御部は、前記第２音声区間検出部が前記音声区間を検出していないときは前記第２伝送信号が小さくなるにつれて前記利得を大きくし、前記第２音声区間検出部が前記音声区間を検出しているときは前記利得を所定値に固定するように構成される。

本発明の音声スイッチは、音声信号を含む第１伝送信号が伝送される第１信号経路と、前記音声信号と異なる音声信号を含む第２伝送信号が前記第１信号経路と逆向きに伝送される第２信号経路とを備える。また、本発明の音声スイッチは、前記第１信号経路に損失を挿入する第１損失挿入部と、前記第２信号経路に損失を挿入する第２損失挿入部と、前記第１損失挿入部が挿入する第１損失量と前記第２損失挿入部が挿入する第２損失量を調整する損失制御部とを備える。さらに、本発明の音声スイッチは、前記第１伝送信号に前記音声信号が含まれている音声区間を検出する音声区間検出部を備える。前記音声区間検出部は、前記第１伝送信号における前記音声信号との相関が相対的に高い信号成分と、前記音声信号との相関が相対的に低い信号成分とを比較することで前記音声区間を検出するように構成される。前記損失制御部は、前記音声区間においては前記第２損失量を増加させ且つ前記第１損失量を減少させて前記第１伝送信号を伝送可能とするように構成される。また、前記損失制御部は、前記音声区間以外の区間においては前記第１損失量を増加させ且つ前記第２損失量を減少させて前記第２伝送信号を伝送可能とするように構成される。本発明の音声スイッチは、前記第２信号経路における前記第２損失挿入部の前段に設けられ、前記第２伝送信号の利得を調整する第２利得制御部と、前記第１伝送信号に前記音声信号が含まれている音声区間を検出する第２音声区間検出部とを更に備える。前記第２利得制御部は、前記第２音声区間検出部が前記音声区間を検出していないときは前記第２伝送信号が小さくなるにつれて前記利得を大きくし、前記第２音声区間検出部が前記音声区間を検出しているときは前記利得を所定値に固定するように構成される。

この音声スイッチにおいて、前記損失制御部は、前記第１伝送信号を伝送可能とする第１伝送状態から前記第２伝送信号を伝送可能とする第２伝送状態へ切り換える際に、前記第１損失量を徐々に増加させるとともに前記第２損失量を徐々に減少させるように構成されることが好ましい。また、前記損失制御部は、前記第２伝送状態から前記第１伝送状態へ切り換える際に、前記第１損失量を徐々に減少させるとともに前記第２損失量を徐々に増加させるように構成されることが好ましい。さらに、前記損失制御部は、前記第１伝送状態から前記第２伝送状態に切り換わるまでの遷移時間を、前記第２伝送状態から前記第１伝送状態に切り換わるまでの遷移時間よりも長くするように構成されることが好ましい。

この音声スイッチにおいて、前記第２信号経路における前記第２損失挿入部の後段に、前記第２伝送信号の利得を調整する第２利得制御部が設けられることが好ましい。また、前記第２利得制御部は、前記第２損失挿入部から入力される前記第２伝送信号が小さくなるにつれて前記利得を大きくするように構成されることが好ましい。

この音声スイッチにおいて、前記音声区間検出部は、前記第２音声区間検出部を兼用するように構成されることが好ましい。

この音声スイッチにおいて、前記損失制御部は、前記第１信号経路と前記第２信号経路に挿入される総損失量を調整する総損失調整部を有することが好ましい。この音声スイッチにおいて、前記損失制御部は、前記音声区間検出部の検出結果と前記総損失量とに対応して、前記総損失量を前記第１損失量と前記第２損失量に分配する損失分配部を有することが好ましい。また、前記総損失調整部は、前記第２利得制御部の利得が大きくなるにつれて前記総損失量を増加させるように構成されることが好ましい。

この音声スイッチにおいて、前記第１信号経路における前記第１損失挿入部の後段に設けられ、前記第１伝送信号の利得を調整する第１利得制御部を備えることが好ましい。また、前記第１利得制御部は、前記第２利得制御部の利得が大きくなるにつれて前記利得を大きくするように構成されることが好ましい。

本発明の通話装置は、前記何れかの音声スイッチと、スピーカ及びマイクロホンと、前記第１伝送信号及び前記第２伝送信号を伝送する信号伝送部とを備える。また、本発明の通話装置は、前記第１信号経路に前記スピーカが接続され、前記第２信号経路に前記マイクロホンが接続される。

本発明の通話装置は、前記何れかの音声スイッチと、スピーカ及びマイクロホンと、前記第１伝送信号及び前記第２伝送信号を伝送する信号伝送部とを備える。また、本発明の通話装置は、前記第１信号経路に前記マイクロホンが接続され、前記第２信号経路に前記スピーカが接続される。

本発明の通話システムは、前記通話装置と、通信媒体を介して前記通話装置との間で前記第１伝送信号及び前記第２伝送信号を送受信する相手側の通話装置とを有する。

本発明の音声スイッチ及びそれを用いた通話装置、通話システムは、音声区間においては第２損失量を増加させ且つ第１損失量を減少させて第１伝送信号を伝送可能とするように損失制御部が構成される。また、本発明の音声スイッチ及びそれを用いた通話装置、通話システムは、音声区間以外の区間(非音声区間)においては第１損失量を増加させ且つ第２損失量を減少させて第２伝送信号を伝送可能とするように損失制御部が構成される。そのため、本発明の音声スイッチ及びそれを用いた通話装置、通話システムは、送話と受話の何れか一方のＳ／Ｎ比が他方に比べて大幅に低い場合においても片倒れの発生を抑制して双方向の通話が可能になるという効果がある。

本発明に係る音声スイッチの実施形態１を示すブロック図である。 同上における音声区間検出部の動作を説明するための説明図である。 同上における音声区間検出部の動作を説明するための説明図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、同上における損失制御部の動作を説明するための説明図である。 本発明に係る音声スイッチの実施形態２を示すブロック図である。 本発明に係る音声スイッチの実施形態３を示すブロック図である。 同上の別の構成を示すブロック図である。 本発明に係る音声スイッチの実施形態４を示すブロック図である。 本発明に係る音声スイッチの実施形態５を示すブロック図である。 本発明に係る通話装置及び通話システムの実施形態６を示すシステム構成図である。 同上の別の構成を示すシステム構成図である。

(実施形態１)
本発明に係る音声スイッチの実施形態１について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の音声スイッチＶＳ１は、図１に示すように第１信号経路１と、第２信号経路２と、第１損失挿入部３と、第２損失挿入部４と、損失制御部５と、音声区間検出部６とを備える。

第１信号経路１には第１伝送信号が伝送される。また、第２信号経路２には第２伝送信号が伝送される。ここで、第１伝送信号が送話信号であれば、第２伝送信号が受話信号となる。反対に、第１伝送信号が受話信号であれば、第２伝送信号が送話信号となる。なお、第１伝送信号及び第２伝送信号は、通話者の音声が電気信号に変換された音声信号と、音声以外の音(背景騒音)が電気信号に変換された騒音信号とを含んでいる。以下の説明においては、第１伝送信号及び第２伝送信号が伝送されている期間において、音声信号が含まれている区間を音声区間と呼び、音声信号が含まれていない区間を非音声区間と呼ぶ。

第１損失挿入部３は、第１信号経路１に損失を挿入するように構成される。また、第２損失挿入部４は、第２信号経路２に損失を挿入するように構成される。第１伝送信号は、第１損失挿入部３が第１信号経路１に挿入する損失量(第１損失量)が大きくなるほど減衰されて伝送不可となる。同様に、第２伝送信号は、第２損失挿入部４が第２信号経路２に挿入する損失量(第２損失量)が大きくなるほど減衰されて伝送不可となる。

損失制御部５は、第１損失挿入部３の第１損失量と、第２損失挿入部４の第２損失量を調整するように構成される。

音声区間検出部６は、第１伝送信号の音声区間を検出するように構成される。例えば、音声区間検出部６は、図２に示すように第１伝送信号の振幅の大きさ(信号レベル)がしきい値Ｔｈ＋，Ｔｈ−を超えている区間を音声区間ＴＶとして検出するように構成される。あるいは、音声区間検出部６は、第１伝送信号における音声信号との相関が相対的に高い信号成分と、音声信号との相関が相対的に低い信号成分とを比較することで音声区間ＴＶを検出するように構成されてもよい。

第１伝送信号には音声信号と騒音信号が含まれているが、音声信号が含まれている時間(音声区間)ＴＶは、通常、図３に示すように騒音信号のみが含まれている区間(非音声区間)ＴＮに比べて十分に短くなる。したがって、音声区間においては短時間平均値が長時間平均値よりも相対的に大きい値となり、非音声区間においては短時間平均値が長時間平均値よりも相対的に小さい値となる。つまり、短時間平均値は、音声信号との相関が相対的に高い信号成分であり、長時間平均値は、音声信号との相関が相対的に低い信号成分である。故に、音声区間検出部６は、長時間平均値に対する短時間平均値の比(音声と背景騒音の比)がしきい値以上である区間を音声区間ＴＶと判定し、前記比がしきい値未満である区間を非音声区間ＴＮと判定すればよい。なお、音声区間検出部６は、音声区間では検出フラグを１とし、非音声区間では検出フラグを０とする。

損失制御部５は、検出フラグが０のとき(第１伝送信号が非音声区間のとき)、図４Ａ，図４Ｂに示すように第１損失挿入部３を制御して第１損失量を最大値(利得Ｇ１を最小値)とし、且つ第２損失挿入部４を制御して第２損失量を最小値(利得Ｇ２を最大値)とする。なお、第１損失挿入部３及び第２損失挿入部４の損失量の最小値(利得Ｇ１，Ｇ２の最大値)を０ｄＢとし、損失量の最大値(利得Ｇ１，Ｇ２の最小値)を−ＬｔｄＢとする。

損失制御部５が第１損失量を最大値とし、第２損失量を最小値とすれば、第１伝送信号が第１損失挿入部３で大きく減衰されるために伝送不可となり、第２伝送信号は第２損失挿入部４で殆ど減衰されないために伝送可能となる。

一方、損失制御部５は、検出フラグが１のとき(第１伝送信号が音声区間のとき)、第１損失挿入部３を制御して第１損失量を最小値(利得Ｇ１を最大値)とし、且つ第２損失挿入部４を制御して第２損失量を最大値(利得Ｇ２を最小値)とする。

損失制御部５が第１損失量を最小値とし、第２損失量を最大値とすれば、第１伝送信号が第１損失挿入部３で殆ど減衰されないために伝送可能となり、第２伝送信号は第２損失挿入部４で大きく減衰されるために伝送不可となる。

例えば、本実施形態の音声スイッチＶＳ１を搭載した通話装置が通話者までの距離が離れている環境に設置されていると仮定する。この場合、音声スイッチＶＳ１は、第１信号経路１に受話信号が伝送され、第２信号経路２に送話信号が伝送されるように、通話装置に搭載されることが好ましい。つまり、音声スイッチＶＳ１は、受話信号の非音声区間では常に送話状態に切り換え、受話信号の音声区間で受話状態に切り換える。したがって、通話装置が上述のような環境に設置されている場合においても、音声スイッチＶＳ１は、受話状態に片倒れし難くなる。

また、本実施形態の音声スイッチＶＳ１を搭載した通話装置が背景騒音レベルの非常に高い環境に設置されていると仮定する。この場合、音声スイッチＶＳ１は、第１信号経路１に送話信号が伝送され、第２信号経路２に受話信号が伝送されるように、通話装置に搭載されることが好ましい。つまり、音声スイッチＶＳ１は、送話信号の非音声区間では常に受話状態に切り換え、送話信号の音声区間で送話状態に切り換える。したがって、通話装置が上述のような環境に設置されている場合においても、音声スイッチＶＳ１は、送話状態に片倒れし難くなる。

上述のように本実施形態の音声スイッチＶＳ１は、音声信号を含む第１伝送信号が伝送される第１信号経路１と、前記音声信号と異なる音声信号を含む第２伝送信号が第１信号経路１と逆向きに伝送される第２信号経路２とを備える。また、本実施形態の音声スイッチＶＳ１は、第１信号経路１に損失を挿入する第１損失挿入部３と、第２信号経路２に損失を挿入する第２損失挿入部４とを備える。さらに、本実施形態の音声スイッチＶＳ１は、第１損失挿入部３が挿入する第１損失量と第２損失挿入部４が挿入する第２損失量を調整する損失制御部５と、第１伝送信号に音声信号が含まれている音声区間ＴＶを検出する音声区間検出部６とを備える。

損失制御部６は、音声区間ＴＶにおいては第２損失量を増加させ且つ第１損失量を減少させて第１伝送信号を伝送可能とするように構成される。また、損失制御部５は、音声区間ＴＶ以外の区間(非音声区間ＴＮ)においては第１損失量を増加させ且つ第２損失量を減少させて第２伝送信号を伝送可能とするように構成される。

本実施形態の音声スイッチＶＳ１は、上述のように構成されるので、送話と受話の何れか一方のＳ／Ｎ比が他方に比べて大幅に低い場合においても片倒れの発生を抑制して双方向の通話を可能にすることができる。なお、Ｓ／Ｎ比とは、送話信号及び受話信号に含まれる騒音信号と音声信号の信号レベルの比(音声信号の信号レベル／騒音信号の信号レベル)を表している。つまり、伝送信号のＳ／Ｎ比が低い場合、当該伝送信号に含まれる音声信号の検出が困難になるので、音声スイッチＶＳ１が、Ｓ／Ｎ比の低くない方の伝送信号の音声区間ＴＶのみを検出して送話状態と受話状態を切り換えれば、片倒れの発生を抑制することができる。

また、本実施形態の音声スイッチＶＳ１のように、音声区間検出部６は、第１伝送信号の振幅(信号レベル)の大きさから音声区間ＴＶを検出するように構成されることが好ましい。

あるいは、本実施形態の音声スイッチＶＳ１のように、音声区間検出部６は、第１伝送信号における音声信号との相関が相対的に高い信号成分と、音声信号との相関が相対的に低い信号成分とを比較することで音声区間を検出するように構成されることが好ましい。

ところで、損失制御部５は、第１伝送信号を伝送可能とする第１伝送状態から第２伝送信号を伝送可能とする第２伝送状態へ切り換える際に、第１損失量を徐々に増加させるとともに第２損失量を徐々に減少させることが好ましい。また、損失制御部５は、第２伝送状態から第１伝送状態へ切り換える際に、第１損失量を徐々に減少させるとともに第２損失量を徐々に増加させることが好ましい。さらに、損失制御部５は、図４Ａ，図４Ｂに示すように第１伝送状態から第２伝送状態に切り換わるまでの遷移時間ｔ２を、第２伝送状態から第１伝送状態に切り換わるまでの遷移時間ｔ１よりも長くするように構成されることが好ましい。なお、図４Ａ，図４Ｂにおいては、「非音声区間」が第２伝送状態に対応し、「音声区間」が第１伝送状態に対応する。

而して、本実施形態の音声スイッチＶＳ１は、第２伝送状態から第１伝送状態へ相対的に短い時間ｔ１で切り換えることにより、第１伝送信号に含まれる音声信号の先頭部分が大きく減衰される現象(いわゆる語頭切れ)の回避を図ることができる。また、本実施形態の音声スイッチＶＳ１は、第１伝送状態から第２伝送状態へ相対的に長い時間ｔ２で切り換えることにより、第１伝送信号に含まれる音声信号の後尾部分が大きく減衰されて音声が不自然に途切れる現象の回避を図ることができる。なお、遷移時間ｔ１は、例えば、２０ミリ秒以下に設定され、遷移時間ｔ２は、例えば、３００ミリ秒以上に設定されることが好ましい。

(実施形態２)
本発明に係る音声スイッチの実施形態２について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の音声スイッチＶＳ２は、図５に示すように第２信号経路２における第２損失挿入部４の後段に利得制御部７が設けられている点に特徴がある。ただし、本実施形態の音声スイッチＶＳ２は、利得制御部７以外は実施形態１の音声スイッチＶＳ１と共通の構成を有するので、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

利得制御部７は、入力信号(第２伝送信号)の信号レベルに応じて利得を可変する自動利得制御機能(Auto Gain Control)付増幅器からなる。なお、このような自動利得制御機能付増幅器については従来周知であるから詳しい説明を省略する。

利得制御部７は、第２伝送信号の信号レベルが低くなるにつれて利得を増加し、第２伝送信号の信号レベルが高くなるにつれて利得を減少させる。したがって、第２損失挿入部４から出力される第２伝送信号の信号レベルが多少変動しても、音声スイッチＶＳ２から出力される第２伝送信号の信号レベル(音量)をほぼ一定に保つことができる。

而して、本実施形態の音声スイッチＶＳ２は、第２信号経路２における第２損失挿入部４の後段に、第２伝送信号の利得を調整する第２利得制御部(利得制御部７)が設けられる。この第２利得制御部(利得制御部７)は、第２損失挿入部４から入力される第２伝送信号が小さくなるにつれて利得を大きくするようにに構成される。したがって、本実施形態の音声スイッチＶＳ２は、第２伝送信号の信号レベルの変動によらず、第２信号経路２から適切な信号レベル(音量)の第２伝送信号を出力することができる。

なお、第２信号経路２における第２損失挿入部４の前段に利得制御部７が設けられた場合、第１信号経路１から第２信号経路２に回り込んだ第１伝送信号によって、利得制御部７の利得が減少してしまうことが回避できる。

(実施形態３)
本発明に係る音声スイッチの実施形態３について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の音声スイッチＶＳ３は、図６に示すように第２信号経路２における第２損失挿入部４の前段に第２利得制御部７０が設けられている点と、第１伝送信号の音声区間を検出する第２音声区間検出部６０を備える点とに特徴がある。ただし、本実施形態の音声スイッチＶＳ３は、第２利得制御部７０及び第２音声区間検出部６０以外は実施形態２の音声スイッチＶＳ２と共通の構成を有するので、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

第２利得制御部７０は、利得制御部７と同様に、入力信号(第２伝送信号)の信号レベルに応じて利得を可変する自動利得制御機能(Auto Gain Control)付増幅器からなる。

第２音声区間検出部６０は、音声区間検出部６と同一の構成を有し、第１伝送信号における音声区間を検出し、音声区間では検出フラグを１とし、非音声区間では検出フラグを０とする。

第２利得制御部７０は、第２音声区間検出部６０の検出フラグが０のとき、第２伝送信号の信号レベルが低くなるにつれて利得を増加し、第２伝送信号の信号レベルが高くなるにつれて利得を減少させる。したがって、第２損失挿入部４から出力される第２伝送信号の信号レベルが多少変動しても、音声スイッチＶＳ３から出力される第２伝送信号の信号レベル(音量)をほぼ一定に保つことができる。

一方、第２音声区間検出部６０の検出フラグが１のとき、第２利得制御部７０は利得を所定値に固定する。これにより、第１信号経路１から第２信号経路２に回り込んだ第１伝送信号によって、第２利得制御部７０の利得が減少してしまうことが回避できる。

上述のように本実施形態の音声スイッチＶＳ３は、第２信号経路２における第２損失挿入部４の前段に設けられ、第２伝送信号の利得を調整する第２利得制御部７０と、第１伝送信号に音声信号が含まれている音声区間を検出する第２音声区間検出部６０とを備える。また、第２利得制御部７０は、第２音声区間検出部６０が音声区間を検出していないときは第２伝送信号が小さくなるにつれて利得を大きくするように構成される。さらに、第２利得制御部７０は、第２音声区間検出部６０が音声区間を検出しているときは利得を所定値に固定するように構成される。

本実施形態の音声スイッチＶＳ３は、上述のように構成されるので、第１信号経路１から第２信号経路２に回り込む第１伝送信号(音声信号)によって、第２利得制御部７０の利得が減少してしまうことが回避できる。その結果、本実施形態の音声スイッチＶＳ３は、第２伝送信号の信号レベルの変動によらず、第２信号経路２から適切な信号レベル(音量)の第２伝送信号を出力することができる。

ただし、図７に示すように、音声区間検出部６が第２音声区間検出部６０を兼用するように構成されても構わない。このような構成によれば、音声スイッチＶＳ３の構成を簡略化することができる。

(実施形態４)
本発明に係る音声スイッチの実施形態４について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の音声スイッチＶＳ４は、図８に示すように損失制御部５の構成に特徴があり、その他の構成については実施形態３の音声スイッチＶＳ３と共通する。故に、実施形態３と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態における損失制御部５は、総損失調整部５０と損失分配部５１とを有する。総損失調整部５０は、第１信号経路１と第２信号経路２に挿入される総損失量を調整する。すなわち、総損失調整部５０は、第１伝送信号及び第２伝送信号の短時間における時間平均値を算出し、第１伝送信号の短時間平均値を第２伝送信号の短時間平均値で除算した値を演算する。この値(第１伝送信号の短時間平均値／第２伝送信号の短時間平均値)は、第１信号経路１から第２信号経路２に回り込む(帰還する)信号の帰還利得に相当する。そして、総損失調整部５０は、前記帰還利得から所望の利得余裕を得るために必要な総損失量を算出し、算出した総損失量を損失分配部５１に出力する。なお、総損失調整部５０は、前記帰還利得から総損失量を算出するに当たって、予め設定された初期値を前記帰還利得に応じて調整するように構成されても構わない。

損失分配部５１は、音声区間検出部６の検出結果と総損失量とに対応して、総損失量を第１損失量と第２損失量に分配するように構成される。すなわち、損失分配部５１は、検出フラグが０のときは総損失量の全て又はほぼ全てを第１損失量に分配し、検出フラグが１のときは総損失量の全て又はほぼ全てを第２損失量に分配するように構成される。

さらに、総損失調整部５０は、第２利得制御部７０の利得が大きくなるにつれて総損失量を増加させるように構成される。ここで、第２利得制御部７０の利得が大きくなることで第２信号経路２に回り込む第１伝送信号の信号レベルも増大する。しかしながら、本実施形態の音声スイッチＶＳ４では、総損失調整部５０が第２利得制御部７０の利得の増加につれて総損失量を増加させるので、回り込んだ第１伝送信号によるエコーの発生を抑制することができる。

(実施形態５)
本発明に係る音声スイッチの実施形態５について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の音声スイッチＶＳ５は、図９に示すように第１信号経路１における第１損失挿入部３の後段に第１利得制御部７１が設けられる点に特徴がある。ただし、本実施形態の音声スイッチＶＳ５は、第１利得制御部７１以外は実施形態３の音声スイッチＶＳ３(図７参照)と共通の構成を有するので、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

第１利得制御部７１は、利得制御部７及び第２利得制御部７０と同様に、入力信号(第１伝送信号)の信号レベルに応じて利得を可変する自動利得制御機能(Auto Gain Control)付増幅器からなる。また、第１利得制御部７１は、第２利得制御部７０の利得が大きくなるにつれて利得を大きくするように構成される。

例えば、マイクロホン(図示せず)で集音される送話信号が第２信号経路２に伝送される場合、第２利得制御部７０の利得が大きくなることは、マイクロホンで集音される音の信号レベルが低いと想定される。つまり、マイクロホン及びスピーカから話者までの距離が比較的に大きい状況にあると推定される。故に、第１利得制御部７１が、第１信号経路１に伝送される受話信号を増幅する利得を大きくすることにより、スピーカから出力される受話音声の音量を増大し、スピーカから離れている話者が受話音声を聴き取りやすくなる。

なお、上述した実施形態１〜５の音声スイッチＶＳ１〜ＶＳ５は、ＤＳＰ(ディジタル・シグナル・プロセッサ)やＣＰＵなどのハードウェアを専用のソフトウェアで制御することによって実現されても構わない。その場合、受話信号及び送話信号は図示しないＡ／Ｄ変換器によってディジタル値に量子化されて信号処理された後、図示しないＤ／Ａ変換器によってアナログ値に変換されて出力される。

(実施形態６)
本発明に係る通話装置及び通話システムの実施形態６について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の通話システムは、図１０に示すように２台の通話装置１０，２０で構成される。また、これら２台の通話装置１０，２０は、例えば、メタル線からなる伝送線３０で接続される。なお、このような通話システムは、例えば、住宅用のインターホンシステムとして実現される。

本実施形態の通話装置１０は、マイクロホン１００、スピーカ１０１、第１アンプ１０３、第２アンプ１０２、Ａ／Ｄ変換部１０４、Ｄ／Ａ変換部１０５、音声スイッチＶＳ１、エンコーダ１０６、デコーダ１０７、信号伝送部１０８などを備える。

通話装置１０において、第１信号経路１の先端にスピーカ１０１が接続され、第２信号経路２の後端にマイクロホン１００が接続されている。すなわち、この通話装置１０においては、第１信号経路１に伝送される第１伝送信号が受話信号となり、第２信号経路２に伝送される第２伝送信号が送話信号となる。

マイクロホン１００から出力されるアナログの送話信号が第２アンプ１０２で増幅され、且つＡ／Ｄ変換部１０４でディジタルの送話信号に変換される。そして、ディジタルの送話信号は、音声スイッチＶＳ１で処理された後、第２信号経路２を通してエンコーダ１０６でエンコード(符号化)される。

信号伝送部１０８は、エンコーダ１０６から出力される符号化された送話信号(以下、送話フレームと呼ぶ。)をディジタル変調し、変調した送話フレームを伝送線３０を介して相手側の通話装置２０へ伝送(送信)する。

また、信号伝送部１０８は、相手側の通話装置２０から伝送線３０を介して伝送される受話フレーム(相手側の通話装置２０で符号化された送話信号がディジタル変調された信号)を受信し且つディジタル復調して、符号化されている受話信号を出力する。

信号伝送部１０８から出力される受話信号は、デコーダ１０７でディジタルの受話信号にデコード(復号)される。ディジタルの受話信号は、音声スイッチＶＳ１で処理された後、Ｄ／Ａ変換部１０５でアナログの受話信号に変換され、第１アンプ１０３で増幅されてスピーカ１０１に出力される。そして、スピーカ１０１は、アナログの受話信号により駆動されて受話音声を出力する。

ここで、相手側の通話装置２０が静かな環境(背景騒音レベルが低い環境)で使用されるか、あるいは相手側の通話装置２０がハンドセットやヘッドセットなどの送受話器を備えていると仮定する。一方、本実施形態の通話装置１０は、話者との距離が大きく(例えば、数メートル)離れていると仮定する。

ここで、マイクロホンから話者までの距離が大きく離れていると、従来の音声スイッチでは、受話信号と送話信号の双方の音声区間を検出して通話状態を切り換えるため、送話信号の音声区間の検出精度が低下して受話状態に片倒れしてしまう虞がある。

これに対して本実施形態の通話装置１０は、受話信号の音声区間を検出しているときだけ通話状態が受話状態に切り換えられ、受話信号の音声区間を検出していないときは送話状態に切り換えられるように音声スイッチＶＳ１が構成されている。その結果、相手側の通話装置２０から通話相手の音声が伝送されてこない間は、音声スイッチＶＳ１が送話状態に切り換えているため、マイクロホン１００で集音される話者の音声(送話音声)を相手側の通話装置２０へ伝送することができる。そして、相手側の通話装置２０から通話相手の音声が伝送されてくれば、音声スイッチＶＳ１が受話状態に切り換えるので、通話相手の音声(受話音声)をスピーカ１０１から出力させることができる。

一方、本実施形態の通話装置１０が背景騒音レベルが高い環境で使用される場合、マイクロホン１００で集音される音声の絶対的な大きさあるいは相対的な大きさ(背景騒音に対するＳ／Ｎ比)が小さくなる。そのため、従来の音声スイッチでは双方向に切り換えられない虞がある。つまり、通話装置１０側の背景騒音レベルが相対的に高い場合、従来の音声スイッチでは、送話状態に片倒れしてしまう虞がある。

そこで、上述のような場合においては、図１１に示すように第１信号経路１に送話信号を伝送し、第２信号経路２に受話信号を伝送するように、音声スイッチＶＳ１を通話装置１０に搭載されることが好ましい。

図１１に示す通話装置１０において、音声スイッチＶＳ１は、送話信号の音声区間を検出しているときだけ通話状態を送話状態に切り換え、送話信号の音声区間を検出していないときは受話状態に切り換える。その結果、マイクロホン１００で音声が集音されていない間は、音声スイッチＶＳ１が受話状態に切り換えているため、相手側の通話装置２０から伝送されてくる通話相手の音声(受話音声)をスピーカ１０１から出力させることができる。そして、マイクロホン１００で音声が集音されれば、音声スイッチＶＳ１が送話状態に切り換えるので、相手側の通話装置２０へマイクロホン１００で集音された音声を伝送することができる。

なお、本実施形態の通話システムでは、２台の通話装置１０，２０が伝送線３０を介して有線伝送するように構成されているが、例えば、電波を通信媒体として無線伝送するように構成されても構わない。

また、本実施形態の通話装置１０は、実施形態１の音声スイッチＶＳ１の代わりに、実施形態２〜実施形態５の何れの音声スイッチＶＳ２〜ＶＳ５が搭載されても構わない。

ＶＳ１ 音声スイッチ
１ 第１信号経路
２ 第２信号経路
３ 第１損失挿入部
４ 第２損失挿入部
５ 損失制御部
６ 音声区間検出部

Claims (10)

1. 音声信号を含む第１伝送信号が伝送される第１信号経路と、前記音声信号と異なる音声信号を含む第２伝送信号が前記第１信号経路と逆向きに伝送される第２信号経路と、前記第１信号経路に損失を挿入する第１損失挿入部と、前記第２信号経路に損失を挿入する第２損失挿入部と、前記第１損失挿入部が挿入する第１損失量と前記第２損失挿入部が挿入する第２損失量を調整する損失制御部と、前記第１伝送信号に前記音声信号が含まれている音声区間を検出する音声区間検出部とを備え、
   前記音声区間検出部は、前記第１伝送信号の振幅の大きさから前記音声区間を検出するように構成され、
   前記損失制御部は、前記音声区間においては前記第２損失量を増加させ且つ前記第１損失量を減少させて前記第１伝送信号を伝送可能とし、前記音声区間以外の区間においては前記第１損失量を増加させ且つ前記第２損失量を減少させて前記第２伝送信号を伝送可能とするように構成され、
   前記第２信号経路における前記第２損失挿入部の前段に設けられ、前記第２伝送信号の利得を調整する第２利得制御部と、前記第１伝送信号に前記音声信号が含まれている音声区間を検出する第２音声区間検出部とを備え、
   前記第２利得制御部は、前記第２音声区間検出部が前記音声区間を検出していないときは前記第２伝送信号が小さくなるにつれて前記利得を大きくし、前記第２音声区間検出部が前記音声区間を検出しているときは前記利得を所定値に固定するように構成されることを特徴とする音声スイッチ。
2. 音声信号を含む第１伝送信号が伝送される第１信号経路と、前記音声信号と異なる音声信号を含む第２伝送信号が前記第１信号経路と逆向きに伝送される第２信号経路と、前記第１信号経路に損失を挿入する第１損失挿入部と、前記第２信号経路に損失を挿入する第２損失挿入部と、前記第１損失挿入部が挿入する第１損失量と前記第２損失挿入部が挿入する第２損失量を調整する損失制御部と、前記第１伝送信号に前記音声信号が含まれている音声区間を検出する音声区間検出部とを備え、
   前記音声区間検出部は、前記第１伝送信号における前記音声信号との相関が相対的に高い信号成分と、前記音声信号との相関が相対的に低い信号成分とを比較することで前記音声区間を検出するように構成され、
   前記損失制御部は、前記音声区間においては前記第２損失量を増加させ且つ前記第１損失量を減少させて前記第１伝送信号を伝送可能とし、前記音声区間以外の区間においては前記第１損失量を増加させ且つ前記第２損失量を減少させて前記第２伝送信号を伝送可能とするように構成され、
   前記第２信号経路における前記第２損失挿入部の前段に設けられ、前記第２伝送信号の利得を調整する第２利得制御部と、前記第１伝送信号に前記音声信号が含まれている音声区間を検出する第２音声区間検出部とを備え、
   前記第２利得制御部は、前記第２音声区間検出部が前記音声区間を検出していないときは前記第２伝送信号が小さくなるにつれて前記利得を大きくし、前記第２音声区間検出部が前記音声区間を検出しているときは前記利得を所定値に固定するように構成されることを特徴とする音声スイッチ。
3. 前記損失制御部は、前記第１伝送信号を伝送可能とする第１伝送状態から前記第２伝送信号を伝送可能とする第２伝送状態へ切り換える際に、前記第１損失量を徐々に増加させるとともに前記第２損失量を徐々に減少させ、前記第２伝送状態から前記第１伝送状態へ切り換える際に、前記第１損失量を徐々に減少させるとともに前記第２損失量を徐々に増加させ、且つ前記第１伝送状態から前記第２伝送状態に切り換わるまでの遷移時間を、前記第２伝送状態から前記第１伝送状態に切り換わるまでの遷移時間よりも長くするように構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の音声スイッチ。
4. 前記第２信号経路における前記第２損失挿入部の後段に、前記第２伝送信号の利得を調整する第２利得制御部が設けられ、前記第２利得制御部は、前記第２損失挿入部から入力される前記第２伝送信号が小さくなるにつれて前記利得を大きくするように構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の音声スイッチ。
5. 前記音声区間検出部は、前記第２音声区間検出部を兼用するように構成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の音声スイッチ。
6. 前記損失制御部は、前記第１信号経路と前記第２信号経路に挿入される総損失量を調整する総損失調整部と、前記音声区間検出部の検出結果と前記総損失量とに対応して、前記総損失量を前記第１損失量と前記第２損失量に分配する損失分配部とを有し、
   前記総損失調整部は、前記第２利得制御部の利得が大きくなるにつれて前記総損失量を増加させるように構成されることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の音声スイッチ。
7. 前記第１信号経路における前記第１損失挿入部の後段に設けられ、前記第１伝送信号の利得を調整する第１利得制御部を備え、前記第１利得制御部は、前記第２利得制御部の利得が大きくなるにつれて前記利得を大きくするように構成されることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の音声スイッチ。
8. 請求項１〜７の何れかの音声スイッチと、スピーカ及びマイクロホンと、前記第１伝送信号及び前記第２伝送信号を伝送する信号伝送部とを備え、前記第１信号経路に前記スピーカが接続され、前記第２信号経路に前記マイクロホンが接続されることを特徴とする通話装置。
9. 請求項１〜７の何れかの音声スイッチと、スピーカ及びマイクロホンと、前記第１伝送信号及び前記第２伝送信号を伝送する信号伝送部とを備え、前記第１信号経路に前記マイクロホンが接続され、前記第２信号経路に前記スピーカが接続されることを特徴とする通話装置。
10. 請求項８又は９の通話装置と、通信媒体を介して前記通話装置との間で前記第１伝送信号及び前記第２伝送信号を送受信する相手側の通話装置とを有することを特徴とする通話システム。

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