JPH01236807A - 騒音抑圧増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 マイクロホン等から入力された入力音を無声時における
騒音を抑圧しつつ増幅する騒音抑圧増幅器に関し。

無声時における騒音を抑圧し、かつ低音圧レベルの入力
音声に対しても不自然な音となることを防止しつつ増幅
することを目的とし。

入力音中の騒音の平均音圧レベルを検出する騒音レベル
検出手段、騒音レベル検出手段で検出された騒音レベル
に応じて所定の利得特性を決定する利得特性決定手段、
および、利得特性決定手段で決定された利得特性に基づ
き利得を可変制御しつつ入力音を増幅する可変利得増幅
手段を具備し。

利得特性決定手段において決定される可変利得増幅手段
の利得時゛性は、騒音レベルが大となるに従い入力音の
騒音抑圧作用をより大とすると共に利得特性における減
衰終了音圧レベルをより大とするような特性となるよう
に構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はマイクロホン等から入力された入力音を無声時
における騒音を抑圧しつつ増幅する騒音抑圧増幅器に関
する。

〔従来の技術〕

従来、電話機用送話器としてカーボン型マイクロホンが
一般に使用されてきたが、最近は送話器の小型化と低価
格化をねらいとして圧電型あるいはコンデンサ型のマイ
クロホンが使用されることが多くなってきている。圧電
型あるいはコンデンサ型マイクロホンは、カーボン型マ
イクロホンが持つ優れた特長である騒音抑圧機能を備え
ておらず、このためこれらのマイクロホンの後にカーボ
ン型マイクロホンの入出力特性と同じ特性を与えるマイ
クロホン増幅器を付加して騒音抑圧機能を実現している
。

第７図はかかるマイクロホン増幅器の利得特性を示す図
であり、横軸に入力音の音圧レベル（ｄＢｓｐｌ）　＋
縦軸に増幅器利得（ｄＢ）をとっである０図示の如く、
この利得特性は音圧レベルがＶａ以上では一定利得とな
り、Ｖａ以下では一定の勾配で利得が下がる特性となっ
ている。騒音抑圧ｆｉＰｉ１は例えば音圧Ｖａ以上の入
力音については減衰Ｏで出力し、この音圧Ｖａ以下の例
えばＶｂｄＢの音圧レベルに対してはＧｄＢの減衰を与
え、それにより無声時における音圧レベルＶａ以下の騒
音を抑圧する機能であり、第７図の利得特性に従えばか
かる騒音抑圧機能が実現されるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のマイクロホン増幅器を使用した場合、第７図の利
得特性からも明らかなように、音圧Ｖａ以下の弱い音声
が入力された場合、この音声は利得曲線中のＶａ以下の
利得減衰勾配領域で減衰を受けてさらに小さな音声とな
ってしまう、さらにこの減衰勾配領域では入力音の音圧
変化に応じて減衰量が増減するため音圧変化の強調が住
し、波形に歪が生じて不自然な音となってしまう、この
ように上述のマイクロホン増幅器は低音圧レベルの音声
が減衰と歪とを同時に受けることになり。

聴感上、不自然な音となってしまう。

また本出願人に係る昭和６２年７月１５日付けの発明の
名称「電話端末」と称される特許出＠（特願昭６２−１
７７６７９号）においては騒音の大きさによって利得減
衰領域における最低利得を変えるようにした騒音抑圧機
能器が提案されるが。

このものにおいては利得減衰勾配領域になる音圧レベル
は変わらないため弱い音声における減衰と歪は変わらな
いという問題点がある。

したがって本発明の目的は、無声時における騒音を抑圧
し、かつ低音圧レベルの入力音声に対しても減衰や歪等
を受けて不自然な音となることを防止しつつ増幅できる
騒音抑圧増幅器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 第１図は本発明に係る原理ブロック図である。

本発明に係る騒音抑圧増幅器は、入力音中の騒音の平均
音圧レベルを検出する騒音レベル検出手段２１、　ｊｉ
ｌ音レベル検出手段２１で検出された騒音レベルに応じ
て所定の利得特性を決定する利得特性決定手段２２．お
よび、利得特性決定手段２２で決定された利得特性に基
づき利得を可変制御しつつ入力音を増幅する可変利得増
幅手段２３を具備し、利得特性決定手段２２において決
定される利得特性は。

騒音レベルが大となるに従い入力音の騒音抑圧作用をよ
り大とすると共に利得時′性における減衰終了音圧レベ
ルをより大とするような特性となるようになっている。

この可変利得増幅手段２３における騒音抑圧作用は、騒
音レベルが大となるに従い利得特性における減衰開始音
圧レベルをより大とすること、最大減衰量をより大とす
ること、′ｌ＆衰勾配をより大とすること、あるいはこ
れらを組み合わせることの何れかによって実現できる。

〔作用〕

本発明においては、騒音レベルが大きくなるに従い可変
利得増幅手段２３の利得特性における減衰開始レベル、
最大減衰量、減衰の勾配が大きくなり、逆に騒音レベル
が小さくなるに従いこれら減衰開始レベル、最大減衰量
、減衰勾配は小さくなる。したがって低騒音レベル下で
は入力信号に対する抑圧効果は緩やかになり、低レベル
の音声信号が大きな減衰や歪等を受けて不自然な音にな
ることを防止できる。

〔実施例〕

以下１図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。第２
図は本発明の一実施例としての騒音抑圧増幅器をディジ
タル回路で構成した場合のブロック図である。マイクロ
ホンから入力された入力音は図示しないＡ／Ｄ変換器で
Ａ／Ｄ変換されてディジタル信号の入力音Ｓとされた後
に音声レベル検出フィルタｌ、騒音レベル検出フィルタ
２゜および乗算器４にそれぞれ入力される。

音声レベル検出フィルタｌは入力音Ｓの音圧レベルを検
出する２０　ｍ　ｓｅｃ程度の時定数が短い低域フィル
タであり、一方、騒音レベル検出フィルタ２は入力音Ｓ
中に含まれる騒音の平均音圧レベルを検出する時定数が
数秒程度に十分に長い低域フィルタである。これら音声
レベル検出フィルタ１および騒音レベル検出フィルタ２
の各レベル検出出力はメモリ３にアドレス信号として入
力される。

メモリ３は上述の各レベル検出出力をアドレスとして後
述する所定の利得特性に従った利得値をデータとして格
納しており、この利得値を乗算器４に送出する。乗算器
４はメモリ３からの利得値の倍率で入力音Ｓを増幅し出
力する回路である。

音声レベル検出フィルタ１および騒音レベル検出フィル
タ２の構成例が第３図に示される。第３図に示される如
く、これらのレベル検出フィルタ１．２は入力信号を自
乗する乗算器１０．乗算器１０の自乗出力に補正値２　
（１−α）を乗じてレベル調整する乗算器１１．および
１乗算器１１の出力が入力される加算器１２とその出力
を遅延させる遅延回路１３とその遅延出力にフィルタ係
数αを乗じる乗。

算器１４との閉ループからなる一次巡回型低域フィルタ
からなる。

このレベル検出フィルタでは、入力音は乗算器１０で自
乗され１乗算器１１で補正値２　（１−α）を乗じてレ
ベル調整された後に一次巡回型低域フィルタに入力され
る。この補正値は、入力音を。

Ａ　ｃｏｓ　（ωＬ）とすると。

Ａ”　　　ｃｏｓ２　（ωｔ）＝Ａ　２　（１＋ｃｏｓ
（２ωｔ）ｌ　　／　２を続（−次巡回型低域フィルタ
の入力としたとき。

その出力が Ａ２／（２（１−α）） に漸近することから与えられる。

前述のように音声レベル検出フィルタ１は音声のレベル
変化に迅速に追随してその音圧レベルを検出できるよう
にフィルタ係数αを小さ（した時定数の短い（２０ｍ　
ｓｅｃ程度）低域フィルタであり。

一方、騒音レベル検出フィルタ２はフィルタ係数αを大
きくして時定数を十分に長＜シ（数秒程度）。

それにより音声の変化に迅速に追随することなくその出
力力（騒音の平均レベルに近くなるようにした低域フィ
ルタである。

上述の実施例装置の動作が図面を参照しつつ以下に説明
される。入力音Ｓが入力されると、騒音レベル検出フィ
ルタ２で騒音の平均レベルが検出され、一方、音声レベ
ル検出フィルタｌで入力音の音圧レベルが検出され、各
レベル検出出力はメモリ３にアドレス入力される。

メモリ３は音声レベル検出フィルタ１および騒音レベル
検出フィルタ２からのレベル検出出力によるアドレス入
力に応じて所定の利得特性に従い利得値を乗算器４にデ
ータ出力し１乗算器４はこの利得値を入力音Ｓに乗じて
増幅し出力する。

第４図は上述したメモリ３に格納された利得特性を示し
た図であり１図中、横軸は入力音の音圧レベル（ｄＢｓ
ｐｌ）を表し、縦軸は利得（ｄＢ）を表す。

またＡ１は騒音レベルが７０ｄＢの時の特性曲線。

Ａ２は騒音レベルが６０ｄＢの時の特性曲線＋Ａ３は騒
音レベルが・５０ｄＢの時の特性曲線である。

図示の如く、特性曲線Ａ１においては、入力音Ｓの背圧
レベルが減衰開始音圧レベル７１以上の領域では減衰量
は０であって入力音Ｓは無減衰で出力され、■１以下の
領域では音圧レベルが下がるに従って所定の減衰勾配で
利得が下降して最終的には最大減衰１ｌ−Ｇｎで一定と
なる。この最大減衰量−Ｇｎと減衰開始音圧レベルとは
、騒音レベルをＮとした時、Ｎ＋Ｇｎを減衰開始音圧レ
ベルＶｎとするようになっている。すなわち、減衰開始
音圧レベルが騒音レベルに従い動くとともに減衰終了レ
ベルも変わる。

特性曲線Ａ２およびＡ３は特性曲線Ａ、を横軸上で低音
圧レベル側にそれぞれ平行移動した形であり、特性Ａ２
およびＡ３の減衰開始音圧レベルはそれぞれｖ２および
■３に下がる。したがって騒音は常に一定の減衰Ｇｎを
受けることになる。

かかる増幅利得特性に従って雑音レベルをパラメータと
して利得特性を修正して入力音Ｓを増幅するのであれば
、入力音中の雑音レベルが小さい場合には減衰開始音圧
レベルが下がり、このため騒音レベルが低い状況下では
音声信号は音圧レベルが小さかったとしても減衰と歪を
受けることなく増幅されて出力される。

半面、高騒音下では低レベルの音声信号は減衰と歪を受
けることとなるが、一般に騒音が大きい状況下では声を
強めて発音する傾向にあり、従って音声信号は減衰と歪
を受けない音圧レベル以上となることが大部分であり、
実用上の弊害は少ない。

従って結局、この実施例装置によれば、実質上騒音の全
レベルにわたり音声が減衰と歪を受けることがなくなり
、しかも騒音に対してはすべてＧｎ（ｄＢ）の減衰を与
えることができるものである。

本発明の実施にあたっては種々の変形形態が可能である
。第５図はかかる変形例の一つを示すものであり、変形
例装置の利得特性図である。上述したように第４図の利
得特性に従う場合には、低騒音下で減衰と歪の発生が抑
えられるものであるが、この場合にも騒音と音声のレベ
ル差（Ｓ／Ｎ）が小さければ減衰や歪を受けることに変
わりはない。例えば第４図において騒音がＮ２であると
き音圧ｖ３の音声は減衰と歪を受けることになる。

第５図の変形例はかかる問題点を解決して騒音と音声の
レベル差が小さい場合にも音声が減衰や歪を受けにくい
ようにしたものであり、小さい騒音に与える減衰は小さ
く、大きい騒音に与える減衰は大きくシ、同時に減衰開
始音圧レベルも騒音が小さければ低く大きければ高く設
定するようにしである。

すなわち第５図に示される如＜、’７０ｄＢの騒音に対
しては最大減衰量−３０ｄＢ、減衰開始音圧レベル８５
ｄＢの特性曲線Ｂ、を、６０ｄＢの騒音に対しては最大
減衰量２０ｄＢ、減衰開始音圧レベル７５ｄＢの特性曲
線Ｂ２を、５０ｄＢの騒音に対しては最大減衰量−１０
ｄＢ、減衰開始音圧レベル６５ｄＢの特性曲線Ｂ３を、
そして４０ｄＢ以下の騒音に対しては減衰１ｉ０ｄＢの
特性曲線Ｂ４をそれぞれ与える。

この結果１例えば４０ｄＢの騒音がある場合、第４図の
特性においてはＧｎを例えば−３０ｄＢとした時、４０
ｄＢ以下の騒音に対しても常に３０ｄＢの減衰を得るこ
とができたものに対し、この第５図の変形例では低レベ
ル騒音に対してはこれだけの減衰を得ることができず、
特に４０ｄＢ以下の騒音に対しては減衰は生じない。

しかしながら４０ｄＢの騒音は十分に小さいものであり
、この程度の騒音を残したとしても実用上の弊害はない
。逆に９本発明を電話機に使用した場合、騒音がある程
度残ることにより、相手側が切断したかもしれないとい
った不安を和らげることができる効果がある。

この第５図の利得特性によれば１例えば騒音レベルがＮ
、＝５０ｄＢである時、音圧Ｖａ＝６０ｄＢの音声が入
力されると、この音声は第４図の利得特性ではＧ２の減
衰を受けるのに対し、第５図の利得特性では減衰を受け
ず歪まない。しかも騒音はＧ３の減衰を受け、実用上問
題とならないレベルである（Ｎ３　　Ｇ４）＝５０−１
０＝１０ｄＢに抑えられる。ここで。

Ｇ、−’Ｎ、、−Ｎ４ ＝７０−４０＝３０ｄＢ に設定しておけば＋Ｎ４以上の騒音はすべて一定レベル
Ｎａ−４０ｄＢに抑圧されることになる。

もちろん。

Ｇ１≠Ｎ、＋Ｎ４ であるとしても、騒音レベルに合わせて減衰開始レベル
あるいは最大減衰量を制御するならば得られる効果は同
じである。

本発明のさらに他の変形例が第６図に示される。

前述の二つの実施例はいずれも利得特性が減衰開始レベ
ルを境として一定の減衰勾配で急激に減衰する曲線とな
っており、低レベル音声に対する歪の抑圧は騒音レベル
の低下に応じて減衰開始レベルを下げて歪が起こり始め
るレベルを下げることを利用して行っている。

これに対して第６図の利得特性では、減衰開始レベルは
何れの騒音レベルに対しても一定であるが騒音レベルの
低下に応じて減衰勾配が緩やかになるように各特性曲線
０１〜Ｃ４を設定してあり。

これにより低騒音下では比較的低レベルの音声に対して
発生する歪を勾配部分の全体にわたって分散させ、それ
によって歪の発生を知覚しに（クシでいるものである。

またさらに伯の変形例として、上述の実施例の利得特性
を組み合わせた特性１例えば第６図の実施例で減衰開始
レベルも各騒音レベルに応じて変化させる等の利得特性
とすることもできる。また騒音レベルの変化に対して減
衰開始レベル、減衰勾配、最大減衰量の何れかを適宜組
み合わせて変化させるものであってもよい。

なお１以上に説明した各実施例では騒音レベル検出フィ
ルタと音声レベル検出フィルタは同一のマイクロホンに
接続する構成となっているが、これに限らず接続マイク
ロホンをそれぞれ別のものにしてもよい。また各レベル
検出フィルタでは入力信号の自乗をとるようになってい
るが、勿論入力信号の絶対値をとる等の構成によること
も可滝である。また本発明の通用される対象は実施例の
如く電話機に限られるものではなく１種々の用途に本発
明を通用できることは言うまでもないことである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、無声時における騒音を抑圧すると共に
、低音圧レベルの入力音声に対しても減衰や歪等によっ
て不自然な音となることを防止しつつ増幅することがで
きるものである。

また騒音レベルの変化に対して減衰開始レベルおよび最
大減衰量の組合せ、あるいは減衰勾配および最大減衰量
の組合せ等を変化させる利得特性によれば、Ｓ／Ｎの小
さな入力音であっても騒音が小さければ音声に減衰と歪
を与えることな（騒音を実用上問題とならない程度の大
きさに抑圧することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる原理図。 第２図は本発明の一実施例としての！Ａ音抑圧増幅器の
ブロック図。 第３図は第２図の実施例装置における音声レベル検出フ
ィルタおよび騒音レベル検出フィルタの構成例を示すブ
ロック図。 第４図は実施例装置の利得特性図。 第５図は本発明の変形例装置の利得特性図。 第６図は本発明のさらに他の変形例装置の利得特性図、
および。 第７図は従来のマイクロホン増幅器の利得特性図である
。 図において。 １、−−−音声レベル検出フィルタ ２−−　騒音レベル検出フィルタ ３−　メモリ ４、１０．１１．１４・・・乗算器 １２−・−加算器 １３−遅延回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力音中の騒音の平均音圧レベルを検出する騒音レ
   ベル検出手段（２１）、 該騒音レベル検出手段（２１）で検出された騒音レベル
   に応じて所定の利得特性を決定する利得特性決定手段（
   ２２）、および、 該利得特性決定手段（２２）で決定された利得特性に基
   づき利得を可変制御しつつ入力音を増幅する可変利得増
   幅手段（２３）、 を具備し、 該利得特性決定手段（２２）で決定される該可変利得増
   幅手段（２３）の利得特性は騒音レベルが大となるに従
   い入力音の騒音抑圧作用をより大とすると共に利得特性
   における減衰終了音圧レベルをより大とするような特性
   となっている騒音抑圧増幅器。 ２、該可変利得増幅手段（２３）における騒音抑圧作用
   は、騒音レベルが大となるに従い利得特性における減衰
   開始音圧レベルがより大となることによって実現される
   請求項１に記載の騒音抑圧増幅器。 ３、該可変利得増幅手段（２３）における騒音抑圧作用
   は、騒音レベルが大となるに従い利得特性における最大
   減衰量がより大となることによって実現される請求項１
   に記載の騒音抑圧増幅器。 ４、該可変利得増幅手段（２３）における騒音抑圧作用
   は、騒音レベルが大となるに従い利得特性における減衰
   勾配がより大となることによって実現される請求項１に
   記載の騒音抑圧増幅器。 ５、該可変利得増幅手段（２３）における騒音抑圧作用
   は、騒音レベルが大となるに従い利得特性における減衰
   開始音圧レベル、最大減衰量および減衰勾配のうちの少
   なくとも２以上がそれぞれより大となることによって実
   現される請求項１に記載の騒音抑圧増幅器。