JPH024200B2

JPH024200B2 -

Info

Publication number: JPH024200B2
Application number: JP13660282A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Irii; Kazuhiko Kakehi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1982-08-04
Filing date: 1982-08-04
Publication date: 1990-01-26
Also published as: JPS5926017A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は電話機の伝送品質のうち音声のラウ
ドネス感覚に基づく評価を、人間の主観判断によ
ることなく客観的に測定するラウドネス測定装置
に関するものである。

＜従来技術＞従来、この種の装置はアナログ回路網技術で実
現されていた。このため擬似口の周波数による感
度の偏差は、擬似口開口部分にマイクロホンを置
き、この出力を発振器に帰還することにより発振
器の出力電圧を制御して平坦化されていた。従つ
て音声とは性質の異なる純音で感度を測定しなけ
ればならなかつた。感度から客観的にラウドネス
を求めるためには聴覚の周波数に対する荷重と、
音圧に対する非線形性とを考慮した演算を必要と
する。従来の装置では純音を掃引速度が周波数に
反比例するように変化し、周波数に対する荷重を
おこなつていた。しかしこのような方法では、第
１図に示すように、本来周波数に対し複雑に変化
する荷重関数（実線）を、点線の直線で近似する
ことになり誤差の原因となつていた。この実線は
実験により求められた値である。また従来装置で
は積分操作にコンデンサと抵抗からなる充放電回
路を用いているため、精度の高い積分をおこなう
ことができず、通話当量を指示するメータは、掃
引する周期や、コンデイシヨニングからの経過時
間によつて変化する。測定者がこのメータの指針
を読み取つて通話当量を求めているため、読み取
りの個人差により再現性が劣化していた。またコ
ンデイシヨニングを手動でおこなうため、操作方
法により測定値が変動した。さらに測定できる伝
送品質の評価尺度としては通話当量に限定されて
いた。

＜発明の概要＞この発明はこれらの欠点を解決するため、回路
のデイジタル化、マイクロコンピユータによる測
定プロセスの制御、客観値の数値演算により測定
値の主観値に対する精度の向上、良好な再現性が
得られるラウドネス測定装置を提供するものであ
る。

この発明によれば音声と同一の物理特性を持つ
擬似音声信号を発生できる機能を持ち、電話機に
対し擬似口を用いて音響的に加えるか、電流供給
回路から電気的に加えるかのいずれかの方法によ
り電話機に擬似音声信号を加え、その時必要に応
じて炭素送話器を使用した電話機に対してはあら
かじめ電動によりコンデイシヨニングをおこな
い、またＳ／Ｎ比、再現性等のチエツクをおこな
いながら、電話機に入力した擬似音声のスペクト
ルと電話機から出力した信号のスペクトルとから
電話系の送話系、受話系、中継系、総合系、側音
系などの感度を決定し、数値演算によつて通話基
準系及びその通話基準系に送話系、受話系、中継
系を接続した場合、あるいは総合系、側音系など
から出力される擬似音声のラウドネスを推定演算
し、電話系の伝送品質尺度である通話当量、修正
通話当量、ラウドネス定格などを物理特性のみか
ら客観測定できるようにする。

＜実施例＞第２図はこの発明の実施例を示す。電話機のハ
ンドセツト１は送話器２及び受話器３を備え、電
話機回路４に接続されている。電話機回路４は擬
似加入者線及び電流供給回路５に接続される。こ
れら及び中継線装置６はラウドネス測定装置には
含まれない。送話器２に対し擬似口７から音を印
加でき、受話器３よりの音は擬似耳８に内蔵され
た基準マイクロホン９に捕捉される。ハンドセツ
ト１、擬似口７、擬似耳８はコンデイシヨニング
装置１０を構成している。擬似口７への信号は送
話増幅器１１で増幅し、また送話減衰器１２に減
衰量を変化できる。受話増幅器１３により擬似耳
８の出力を増幅し、受話減衰器１４へ供給する。
回路５はトランス１５を介して入出力減衰器１６
と結合される。出力切替スイツチ１７により中継
線装置６、送話減衰器１２、入出力減衰器１６を
出力フイルタ１９に切替え接続でき、出入力切替
スイツチ１８により中継線装置６、受話減衰器１
４、入出力減衰器１６を入力フイルタ２２に切替
え接続することができる。出力フイルタ１９に、
バツフアメモリ２１の出力をDA変換器２０を介
して供給し、入力フイルタ２２の出力をAD変換
器２３を介してバツフアメモリ２１及び分析フイ
ルタ２４へ供給できる。フイルタ２４の出力は自
乗演算回路２５へ供給される。バツフアメモリ２
１、自乗演算回路２５はインターフエース回路２
６を介してマイクロコンピユータ（以下マイコン
と略す）２７に接続される。マイコン２７には表
示装置２８、フレキシブルデイスクメモリ（以下
フロツピーと略す）３０、キーボード２９、プリ
ンタ３１が接続されている。

擬似音声信号として白雑音を音声の長時間的に
平均したスペクトルと等しくなるように周波数等
化した信号を用いる。擬似口７から音響的に与え
る信号としては、擬似口７の周波数による感度の
偏差をさらに補償して用いる。この信号は炭素送
話器に対し音声とほゞ等しい感度を生ずる。これ
らの発生はすべてマイコン２７の演算でおこな
い、そのためのデータはフロツピー３０にデータ
フアイルの形で記憶させる。フロツピー３０の前
記データを直接読出してDA変換して実時間の信
号とすることができないので、一度バツフアメモ
リ２１へ転送することにより実時間信号を可能と
している。切替スイツチ１７，１８は測定系を切
り替えるもので、マイコン２７により制御され、
送話系、受話系、中継系、側音系などの測定対象
をする系の選択が、マイコン２７のプログラムあ
るいはキーボード２９によつて自動的におこなわ
れる。

送話系、あるいは側音系が選択された場合には
バツフアメモリ２１内の擬似音声信号がDA変換
器２０によりアナログ信号に変換され、送話減衰
器１２を通つて擬似口７から音響信号として出力
され、この時の音圧が人間が送話器２に向つて発
声した時と等しくなるように調整される。また受
話系、中継系に切替スイツチ１７，１８が切替え
られた場合は、フロツピー３０に記憶された擬似
音声データがマイコン２７を介してバツフアメモ
リ２１に転送される。この音声データはDA変換
器２０によりアナログ信号に変換され、回路４，
５を通じて電気的に電話系に入力される。トラン
ス１５、入出力減衰器１６は不平衡回路から平衡
回路への変換をおこなる。

一方、電話系から出力される信号のうち送話
系、中継系の測定では電気信号となるが、受話
系、側音系では受話器３から出力される音響信号
となるので、擬似耳８を結合し、マイクロホン９
によつて電気信号に変換される。送話器２にはコ
ンデイシヨニング後、つまりモータなどの電動手
段によりコンデイシヨニング装置１０を連動させ
て炭素送話器を活性化するが、そのコンデイシヨ
ニング後その時間経過により感度が変化する性質
があるので、擬似音声の発声回数、次の音声との
時間間隔を主観測定の平均値に一致させて電話機
へ入力する。

入力及び出力される擬似音声のスペクトル分析
は分析フイルタ２４、自乗演算回路２５によつて
おこなわれる。フイルタ２４は巡回形のデイジタ
ルバンドパスフイルタを時間的に係数を変えるこ
とで多重化し、100Hz〜8KHz帯域の実時間のスペ
クトル分析を可能にしている。フイルタ２４の帯
域幅は、ラウドネス的にした聴覚の分解能かから
１／３オクターブ幅にきめてある。各帯域ごとの出
力は自乗演算回路２５によつてパワーに変換器さ
れる。このスペクトル分析データはさらにインタ
ーフエース２６を介してマイコン２７に転送さ
れ、擬似音声の継続時間内での実効値に変換され
る。これを擬似音声の発声ごとにおこない各帯域
の標準偏差をマイコン２７によつて計算する。こ
の標準偏差が大きい場合には測定値の信頼度が無
いのでしきい値を設けて信頼度の判定をおこな
う。そのしきい値を超える場合には、表示装置２
８に測定系の点検と再測定を促すかメツセージを
表示して測定の誤まりを防止している。

また擬似音声の入力開始、終了時に電話系から
出力される雑音を測定し、測定が正しくおこなわ
れるような雑音レベルにあるか判定をおこなう。
すなわち擬似音声信号を電話系に入力しない状態
において、電話系の電気的あるいは音響的出力を
前述した方法でスペクトル分析し、電話系から生
じている雑音レベルを測定する。

なお例えば送話器２の感度を測定するには、ス
イツチ７を送話減衰器１２に、スイツチ１８を受
話減衰器１６に接続し、送話器２の位置にマイク
ロホン９を配しておき、擬似口７から擬似音声信
号を発声させ、送話器２に印加する音圧を決定
し、その後、スイツチ１８を入出力減衰器１６に
接続し、前記音圧で送話器２に擬似口７から擬似
音声信号を与え、その時の入出力減衰器１６の出
力をフイルタ２４及び回路２５でスペクトル分析
し、また前記擬似音声信号も同様にスペクトル分
析し、これら対応周波数ごとの感度を演算する。
その他受話器３の感度、側音感度なども同様に測
定される。

以上の操作はマイコン２７のプログラムで自動
的におこなわれるため、従来の装置に比べ、操作
者の労力、注意力、熟練度などが大幅に軽減され
ている。このようにして求められた感度から次の
ようなフレツチヤーのラウドネス計算アルゴリズ
ムを利用して通話当量、修正通話当量、ラウドネ
ス定格を求める。

ｂ＝−１／Ｃlog∫^∞ ₀10^{-(1/c)(-SUME)}Gdf ＋１／Ｃ∫^∞ ₀10^{-(1/c)×(-SRME)}Gdf (1) こゝでＣ、Wiは人間の聴覚で決まるパラメー
タでＣは音圧に対するラウドネスの非線形性を表
わし、Ｇは周波数に対する荷重を表わす。これら
は実験的にあらかじめ求められている。S_UMEは測
定対象とする電話系の感度であり、S_RMEは上記評
価量を主観測定する場合の基準となる系、いわゆ
る通話基準系の感度であり、これは一般に知られ
ている。(1)式は積分表示であるが、ラウドネス的
にみた聴覚の分解能を考慮すれば100Hz〜8KHzを
１／３oct幅で分割した20個の帯域で和で表わせる。

ｂ＝−１／Ｃlog₁₀₂₀ 〓ⁱ⁼¹ 10^{-(1/c)(-SUMEi+Wi)} ＋１／Ｃlog₁₀₂₀ 〓ⁱ⁼¹ 10−^{-(1/c)(-SRMEi+Wi)} (2) こゝでWi＝Clog₁₀G_i・△f_iで△f_iは各帯域の帯
域幅である。この装置では従来の装置と異なり(2)
式をマイコン２７によつて計算するため、荷重関
数の近似誤差や積分回路によつて生ずる誤差が無
い。また通話基準系の感度の値は知られているこ
とが多く、測定プログラム中のデータとして与え
ることができるため、通話当量以外の評価量も測
定できる。またフロツピー３０のような外部記憶
装置を備えることによつて従来の装置ではできな
かつた測定結果の保存が可能となつた。

＜効果＞従来、人間が発声と受聴をおこない決定してい
たラウドネスに基づく通話品質評価値を物理測定
でおよび演算によつて求められるため次の利点が
ある。

電話機の電気回路、音響変換器の設計に利用
する。設計パラメータの変更が通話品質に及ぼ
す影響をこの装置により容易にしかも精度よく
求められるので、電話機の設計に有益である。

同様な意味から、電話網を設計する上で有益
である。

音響信号のスペクトルを分板し、その信号を
人間が受聴した時のラウドネスを演算によつて
求められるので、騒音等のラウドネスを求める
場合に有効である。この場合、従来用いられて
来た騒音計に比べ、主観値に対する精度が良
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のラウドネス客観測定装置の周波
数荷重曲線（点線）及び実験により求められた周
波数荷重曲線（実線）を示す図、第２図はこの発
明装置の一実施例を示すブロツク図である。１：ハンドセツト、２：送話器、３：受話器、
４：電話機回路、５：擬似加入者線及び電流供給
回路、６：中継線装置、７：擬似口、８：擬似
耳、９：基準マイクロホン、１０：コンデイシヨ
ニング装置、１１：送話アンプ、１２：送話減衰
器、１３：受話アンプ、１４：受話減衰器、１
５：トランス、１６：入出力減衰器、１７：出力
切替スイツチ、１８：入力切替スイツチ、１９：
出力フイルタ、２０：DA変換器、２１：バツフ
アメモリ、２２：入力フイルタ、２３：AD変換
器、２４：分析フイルタ、２５：自乗演算回路、
２６：インターフエース、２７：マイコン、２
８：表示装置、２９：キーボード、３０：フロツ
ピーデイスク、３１：プリンター。

Claims

【特許請求の範囲】

１電話機の送話器へ音響的に擬似音声信号を与
える擬似口と、その擬似口への電気信号を供給す
る送話増幅器と、前記電話機の受話器よりの音響
信号を受音して電気信号に変換する擬似耳と、そ
の擬似耳からの電気信号が供給される受話増幅器
と、前記電話機の回路と電気信号の授受を行う入
出力回路と、デイジタル信号をアナログ信号に変
換するDA変換器と、アナログ信号をデイジタル
信号に変換するAD変換器と、前記DA変換器の
出力側を前記送話増幅器、前記入出力回路へ選択
的に接続する第１スイツチと、前記AD変換器の
入力側に前記受話増幅器、前記入出力回路を選択
的に接続する第２スイツチと、前記AD変換器の
出力が供給され、そのスペクトルを分析する分析
手段と、前記擬似音声信号の出力を制御し、前記
第１、第２スイツチの各接続を制御し、前記擬似
音声信号のスペクトル、前記電話機の出力のスペ
クトルをそれぞれ前記分析手段で分析させ、少く
とも前記電話機の送話系及び受話系の感度を演算
し、その演算結果にもとずき、ラウドネスを推定
演算する制御部とを具備するラウドネス測定装
置。