JPH0243857A - 音声騒音レベル分離検出方式 - 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〕 例えば電話機において、取り込んだ騒音レベルと音声レ
ベルとを分離して検出するようにした音声騒音レベル分
離検出方式に関し、 正確にレベル検出を行なうことを目的とし、入力信号の
長時間平均レベルを検出する第１レベル検出手段と、入
力信号と第１レベル検出手段で検出された平均レベル信
号とが導入され、これらの２つの信号の大小関係を比較
する比較手段と、比較手段による比較結果に応じて、入
力信号のレベル検出を行なう第２レベル検出手段とを備
えるように構成する。

（産業上の利用分野） 本発明は、音声騒音レベル分離検出方式に関し、例えば
電話機において、取り込んだ騒音レベルと音声レベルと
を分離して検出するようにした音声騒音レベル分離検出
方式に関するものである。

〔従来の技術〕

電話は、遠く離れた相手との音声による意志疎通の手段
として便利な利器といえる。近年、その端末としての電
話機に要求される機能は最小限の通話を保証するものか
ら、使い易さ１通話の快適さを提供するものへと変化し
てきている。このため、受話器を手に持たずに通話でき
る拡声電話機、騒音の抑圧効果のある電話機、高騒音下
にあってはその受話音量を大きくする機能を持った電話
機などが開発されている。例えば、騒音下での通話品質
を向上させるためのものとして、既に本出願人は特願昭
６２−１７７６７９　ｒ電話端末ｊを提案している。こ
の電話機では、マイクロホンを介して騒音レベルを検出
し、音声に関する利得を制御して通話品質を向上させる
ものである。

これらの機能を充分に果たすためには、送話音声と騒音
の混合入力から音声あるいは騒音あるいはその両レベル
の分離、検出が必要となる。

従来の音声レベルあるいは騒音レベルの検出方式におい
ては、全波整流した入力信号を低域フィルタに通した信
号をそのレベル検出に用いていた。

そして、長い時定数のフィルタ出力は騒音レベル検出用
、短い時定数のフィルタは音声レベル検出用としていた
。

これは、「騒音のレベル変動は遅く、音声の無声から有
声への立ち上がりは急激であることから、反応の遅い長
時定数のフィルタ出力は無声から有声への変化に追随で
きず、騒音レベルを与え続け、反対に、短時定数のフィ
ルタは反応が早く、現入力レベルすなわち音声レベルを
与え続ける」ことによる。

〔発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来方式にあっては、騒音レベル検
出用フィルタには騒音と同時に音声も入力されており、
フィルタの時定数をいくら長くしても、フィルタ出力は
音声と騒音の平均レベルになってしまい、正確なレベル
検出が不可能であるという問題点があった。

従って、この従来のレベル検出方式によって求めた騒音
レベルは実際の騒音レベルより高く設定されることにな
り、例えば、音声スイッチにおける音声検出用しきい値
の上昇に伴う語頭語尾の切断、高騒音下と判断すること
による音量の不要な増大、検出騒音レベルと音声レベル
の接近による利得の縮小制御による音量の低下等の不都
合が生じることになる。特に、この不都合は、高品質の
通話を提供できるはずの高い信号対雑音比の通話はど顕
著に現れることになるため、騒音あるいは音声レベルを
正確に検出することができる音声騒音レベル分離検出方
式が望まれていた。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、正確にレベル検出を行なうことができる音声騒音
レベル分離検出方式を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の音声騒音レベル分離検出方式の原理
ブロック図である。

図において、第１レベル検出手段１１１は、入力信号の
長時間平均レベルを検出する。

比較手段１２１は、入力信号と第１レベル検出手段１１
１で検出された平均レベル信号とが導入され、これらの
２つの信号の大小関係を比較する。

第２レヘル検出手段１３１は、比較手段１２１による比
較結果に応じて、入力信号のレベル検出を行なう。

従って、全体として、入力信号の長時間平均レベルとの
大小関係に応したレベル検出を行なうように構成されて
いる。

〔作　用〕

第１レベル検出手段１１１によって入力信号の長時間平
均レベルを検出し、この長時間平均レベルとの大小関係
に基づいて、人力信号が例えば騒音であるか音声である
かを判定する。この判定結果（比較手段１２１による比
較結果）に応じて騒音と音声とが分離できるので、第２
レベル検出手段１３１は、この判定結果に応じて騒音レ
ベルあるいは音声レベルの検出を行なう。

本発明にあっては、長時間平均レベルとの大小関係に応
じて騒音と音声とを分離することにより、正確なレベル
検出が可能となる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第２図は、本発明の音声騒音レベル分離検出方式を適用
した一実施例の構成を示す。

■　　　　と　１　との ここで、本発明の実施例と第１図との対応関係を示して
おく。

第１レベル検出手段ＩＩＩは、長時間平均レベル検出回
路２１１に相当する。

比較手段１２１は、比較器２２１．スイッチ２２３に相
当する。

第２レヘル検出手段１３１は、音声レベル検出回路２３
１．騒音レベル検出回路２３３に相当する。

以上のような対応関係があるものとして、以下本発明の
実施例について説明する。

ｌΩ１」０措羞Ｊαｄ■毘 第２図に、本発明を通用した一実施例の音声・騒音レベ
ル検出装置の構成を示す。

図において、音声・騒音レベル検出装置２００は、人力
信号Ｘの長時間にわたる平均レベルＣを算出する長時間
平均レベル検出回路２１１と、平均レベルＣと入力信号
Ｘとの大小比較を行なう比較器２２１と、比較器２２１
の比較結果に応じて入力信号Ｘの供給先の振り分けを行
なうスイッチ２２３と、音声のレベル検出を行なう音声
レベル検出回路２３１と、騒音のレベル検出を行なう騒
音レベル検出回路２３３とを備えている。

長時間平均レベル検出回路２１１は、人力信号Ｘが騒音
であるか音声であるかを振り分けるための基準値として
長時間の平均レベルＣを算出する。

比較器２２１は、この平均レベルＣと人力信号Ｘとの大
小比較を行ない、この比較結果に応してスイッチ２２３
における接続経路の切替えが行なわれる。

従って、比較器２２１による比較の結果が（入力信号Ｘ
）〉（平均レベルＣ）であれば、入力信号Ｘは音声と判
定されて音声レベル検出回路２３１に供給される。また
、（入力信号ｘ）く（平均レベルＣ）であれば、入力信
号Ｘは騒音と判定されて騒音レベル検出回路２３３に供
給される。

尚、（人力信号Ｘ）＝（平均レベルＣ）であるときは、
入力信号Ｘを音声レベル検出回路２３１及び騒音レベル
検出回路２３３のどちらにも供給しないようにするか、
あるいは何れか一方に供給するようにする。

音声レベル検出回路２３１は、スイッチ２２３を介して
音声としての入力信号Ｘが供給されている間だけ短い時
定数のレベル検出を行ない、音声レベル信号Ｖａを出力
する。

また、騒音レベル検出回路２３３は、スイッチ２２３を
介して騒音としての入力信号Ｘが供給されている間だけ
長い時定数のレベル検出を行ない、騒音レベル信号Ｖｎ
を出力する。

１１　　レベル　　口　のｉ− 第３図に、レベル検出回路を一次巡回型低域フィルタで
構成したときの一例を示す。（イ）は長時間平均レベル
検出回路２１１の構成例を、（ロ）は音声レベル検出回
路２３１及び騒音レベル検出回路２３３の構成例をそれ
ぞれ示している。

（イ）に示すように、長時間平均レベル検出回路２１１
は、出力値調整用の乗算器３１１　　（乗数：ｌ−αＣ
）と、時定数を与えるためのフィルタ係数乗算器３１７
（乗数：α、）と、−標本化周期の遅延を与えるための
レジスタ（Ｚ−’）　３１５と、加算器３１３とを備え
ている。

人力が乗算器３１１に供給され、乗算器３１１の出力は
加算８３１３の一方の入力端に供給される。加算１３１
３の出力は、長時間平均レベル検出回路２１１の出力と
して外部に取り出されると共に、レジスタ３１５．フィ
ルタ係数乗算器３１７を介して加算器３１３の他方の入
力端に供給される。

乗数α。の値を可変とすることで任意の時定数をもった
一次巡回型低域フィルタが実現可能であるが、例えばこ
のαＣを所定の値に設定して時定数が４秒の低域フィル
タを構成する（α。＝０゜１　ｆｌ／Ｈ）、標本化周波
数を１６ｋＨｚとするとＮ＝４ｘ１６０００）。

また、（ロ）に示すように、音声レベル検出回路２３１
．騒音レベル検出回路２３３のそれぞれは、出力調整用
の乗算器３２１　（乗数＝１−αＶ）と、時定数を与え
るためのフィルタ係数乗算器３２７（乗数：αＶ）と、
−標本化周波数の遅延を与えるためのレジスタ３２５と
、加算器３２３゜スイッチ３２９とを備えている。

入力が乗算器３２１に供給され、乗算器３２１の出力は
加算器３２３の一方の入力端に供給される。加算器３２
３の出力は、音声レベル検出回路２３１あるいは騒音レ
ベル検出回路２３３の出力として外部に取り出されると
共に、レジスタ３２５、フィルタ係数乗算器３２７．ス
イッチ３２９を介して加算器３２３の他方の入力端に供
給される。

（イ）に示したフィルタと同様に、乗数α、の値を所定
の値に設定して時定数を変化させる。例えば、音声レベ
ル検出回路２３１においては時定数が０．５秒の低域フ
ィルタとし、騒音レベル検出回路２３３においては時定
数が２秒の低域フィルタとする。

スイッチ３２９の接続動作はスイッチ２２３の切替え動
作に連動している。音声レベル検出回路２３１への入力
信号Ｘ（音声）の供給時に音声レベル検出回路２３１の
スイッチ３２９が接続状態になり、騒音レベル検出回路
２３３への入力信号Ｘ（騒音）の供給時に騒音レベル検
出回路２３３のスイッチ３２９が接続状態になる。

−（−…ｉ　　　による　１正 次に、音声・騒音レベル検出装置２００のレベル検出動
作についての実験による検証結果について説明する。

第４図に、計算機室で録音した騒音を電話機を中央にお
いて音圧７０　ｄ　Ｂｓｐｌ　となるようにレベル調整
を行なって再生し、送話器から３．５ｃｍの点において
平均音圧８４　ｄ　Ｂｓｐｌの音声を入力したときの無
響室での１６秒間の測定で得られた度数分布を示す。た
だし、音声は１６秒間中に「爆音が銀世界の高原に広が
る」と２度発声したものであり、その度数は標本化周波
数１６ｋＨｚにおける３２サンプルの絶対値の平均を１
つと数えて得たものである。

図における２つのピーク点Ａ　（６８ｄＢｓｐｌ　）。

Ｂ　（８６ｄＢｓｐｌ　）は、それぞれ騒音と音声の平
均レベルと推定される。実際の設定レベル（７０ｄＢｓ
ｐｌ及び８４ｄＢｓｐｌ）との間に差が見られるのは、
騒音については電話機とハンドセントとの距離、疑似口
による騒音の遮蔽のためと考えられる。また、音声につ
いては、激しく変動する測定器の指針の目算に際しての
読取り誤差と考えられる。

さて、第４図から入力信号の長時間平均は、ピーク点Ａ
、Ｂの中間の０点付近（６７ｄ　Ｂｓｐｌ　）にあると
推定される。従って、この０点を境にして入力信号Ｘを
振り分けて、それぞれの平均をとるとすれば、それぞれ
の平均値は騒音と音声の平均レベルである２つのピーク
点Ａ、Ｂに漸近することは明らかである。

第２図に示した音声・騒音レベル検出装置２゜Ｏ（長時
間平均レベル検出回路２１１の時定数を４秒、音声レベ
ル検出回路２３１の時定数を０゜５秒、騒音レベル検出
回路２３３の時定数を２秒とする）に上述した騒音及び
音声を含んだ入力信号を供給した結果、１６秒後の各回
路から出力されるレベルとして、 長時間平均レベルＣ＝７７．２ｄＢ 音声レベルＶａ　　　＝８６．４ｄＢ 騒音レベルＶｎ　　　＝６９．４ｄＢ が得られた。音声レベルの真価が８４ｄＢ、騒音レベル
の真価が７０ｄＢであることを考慮すると、誤差の少な
い結果が得られたと言える。

■、　　　の゛ 次に、上述した音声・騒音レベル検出装置２゜Ｏの電話
機への適応例について説明する。

第５図に、電話機内の騒音抑圧利得制御装置に音声・騒
音レベル検出装置２００を適用した例を示す。この騒音
抑圧利得制御装置は、大きいレベルの入力信号に対して
は利得を大きく制御し、小さいレベルの人力信号に対し
ては利得を小さく制御することにより、一般に音声に比
べてレベルが小さい騒音を抑圧する効果を持っている。

送話器から供給される送話人力は、絶対値回路５１１を
介して（例えば全波整流回路によって全波整流を行なう
）、短時間平均レベル検出回路５２１及び音声・騒音レ
ベル検出装置２００に入力される。

短時間平均レベル検出回路５２１は、時定数の短い低域
フィルタで構成されており、騒音を含む音声の瞬時レベ
ルを出力する。また、音声・騒音レベル検出装置２００
は、内部の騒音レベル検出回路２３３から出力される騒
音レベル信号Ｖｎを出力する。

メモリ５３１は、短時間平均レベル検出回路５２１及び
音声・騒音レベル検出装置２００のそれぞれのレベル出
力の大小に応じた値を乗算器５４１に供給する。例えば
、２つのレベル出力の差が大きいとき（音声が送話人力
に含まれているとき）は、メモリ５３１は乗数として“
１″を乗算器５４１に供給する。また、２つのレベル出
力の差が小さいとき（騒音のみが送話人力であるとき）
は、メモリ５３１は乗数として“０．２”を乗算器５４
１に供給する。

乗算器５４１は、メモリ５３１から供給された乗数を送
話人力に乗算し、送話出力を得る。従って、騒音のみが
送話人力として供給されたときに、この騒音レベルを抑
圧して送話出力とすることができる。

また、第６図に、電話機内の受話音量制御装置に音声・
騒音レベル検出装置２００を通用した例を示す。この受
話音量制御装置は、電話機の周辺騒音が大きい場合に受
話音量を大きくして聞きやすくする効果を持っている。

送話器から供給される送話人力は、絶対値回路６１１を
介して音声・騒音レベル検出装置２００に供給される。

音声・騒音レベル検出装置２００は、内部の騒音レベル
検出回路２３３から出力される騒音レベル信号Ｖｎを出
力する。

メモリ６２１は、この騒音レベル信号Ｖｎの大きさに応
じた値を乗算器６３１に供給する。例えば、騒音レベル
信号Ｖｎに応じて乗数“１′“から”　４　”までの値
を乗算器６３１に供給する。

乗算器６３１は、メモリ６２１から供給された乗数を受
話人力に乗算し、受話出力を得る。従って、周辺騒音が
大きいときは、受話人力を増幅した受話出力を得ること
ができる。

Ｎ−Ｊ」ｌＩ硼りとべ このように、長時間平均レベル検出回路２１１において
入力信号の長時間平均レベルを算出し、この値との大小
比較結果に応じて音声と騒音とを分離、検出することが
できるので、正確な音声レベル検出、騒音レベル検出が
可能となり、レベルの検出誤差による装置（適用例の騒
音抑圧利得制御装置、受話音量制御装置等）の誤動作を
防止すると共に、高精度な利得制御あるいは音声検出動
作を実現することができる。

ｌ几妻」」幻劇様 なお、上述した本発明の実施例（音声・騒音レベル検出
装置２００）にあっては、音声レベルと騒音レベルの両
方を得るようにしたが、必要に応じて一方を得るように
してもよい。

また、実施例の適用例では、騒音レベルに基づいた利得
制御を行なうようにしたが、音声レベルに基づいた利得
制御についても同様に考えることができる。また、絶対
値回路５１１及び絶対値回路６１１においては入力信号
の絶対値を求めたが一乗値を求めるようにしてもよく、
信号入力は等間隔である必要もない。

更に、［１，実施例と第１図との対応関係」において、
本発明と実施例との対応関係を説明しておいたが、これ
に限られることはなく、本発明には各種の変形態様があ
ることは当業者であれば容易に推考できるであろう。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、長時間平均レベルと
の大小関係に応じて騒音と音声とを分離することにより
、正確なレベル検出が可能となるので、実用的には極め
て有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の音声騒音レベル分離検出方式の原理ブ
ロック図、 第２図は本発明の音声騒音レベル分離検出方式を適用し
た一実施例の構成図、 第３図は一実施例のレベル検出回路の構成図、第４図は
音声、騒音混在信号の度数分布図、第５図は騒音抑圧利
得制御装置の構成図、第６図は受話音量制御装置の構成
図である。 ２００は音声・騒音レベル検出装置、 ２１１は長時間平均レベル検出回路、 ２２１は比較器、 ２２３．３２９はスイッチ、 ２３１は音声レベル検出回路、 ２３３は騒音レベル検出回路、 ３１１．３２１，５４１，６３ ３１３．３２３は加算器、 ３１５．３２５はレジスタ、 ３１７．３２７はフィルタ係数乗算器、５１１．６１１
は絶対値回路、 ５２１は短時間平均レベル検出回路、 ５３１．６２１はメモリである。 １は乗算器、 図において、 １１１は第２レベル検出手段、 １２１は比較手段、 １３１は第２レベル検出手段１ 、！−、石７明の為は！プリ４ク図 第１図 １ニ矩（ｌりの　下１１片にしろ 第２図 （イ〕 笑う把１夕Ｕのレベル腋ムロ５に／）壬鵡へしｄ第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号の長時間平均レベルを検出する第１レベ
   ル検出手段（１１１）と、 前記入力信号と前記第１レベル検出手段（１１１）で検
   出された平均レベル信号とが導入され、これらの２つの
   信号の大小関係を比較する比較手段（１２１）と、 前記比較手段（１２１）による比較結果に応じて、前記
   入力信号のレベル検出を行なう第２レベル検出手段（１
   ３１）と、 を備えるように構成したことを特徴とする音声騒音レベ
   ル分離検出方式。