JPH03250961A - 音声／データ識別器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電話回線で伝送される信号を音声信号と音
声帯域データ信号とに識別する音声／データ識別器に関
するものである。

［従来の技術〕 第２図はＤＳＰ　　インプリメンティソド　スピーチ／
ボイスバンド　データ　ディスクリミネータ、ＩＥＥＥ
グローバル　テレコミュニケーションズ　コンファラン
ス　アンド　イクジビション（Ａ　ＤＳＰ　Ｉｍｐｌｅ
ｍｅｎｔｅｄ　５ｐｅｅｃｈ／Ｖｏｉｃｅｂａｎｄ　Ｄ
ａｔａＤｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｏｒ　、　ＩＥＥＥ　Ｇ
ｌｏｂａｌ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉ。

ｎｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　＆　Ｅｘｉｂｉｔｉｏｎ
、　１９８Ｂ＋　ｐｐ、４３．５．１−４３．５．９　
）に示された従来の音声／データ識別器を示す構成図で
あり、図において、１はＡ則などにより圧縮符号化され
た入力信号をリニア符号化ＰＣＭ信号に変換するリニア
変換部、３３はリニア変換部１の出力の出力信号のうち
高周波帯域成分を通過させる高域通過フィルタ、３４は
リニア変換部１の出力信号のうち低周波数帯域成分を！
！！遇させる低域通過フィルタ、３５はリニア変換部１
の出力の差分信号を算出する差分信号算出部ｌ、３６は
高域通過フィルタ３３の出力の差分信号を算出する差分
信号算出部■、３７は低域通過フィルタ３４の出力の差
分信号を算出する差分信号算山部■、３８はリニア変換
部ｌ、高域通過フィルタ３３．低域通過フィルタ３４．
差分信号算出部１（３５）、差分信号算出部Ｉ［（３６
）、差分信号算出部Ｉ［［（３７）の各出力信号の予め
定められた数の過去サンプルを保持するバッファ、３９
はバッファ３８に保持されたデータから電力および零交
差数を算出する電力・零交差数算出部、４０は上記電力
および零交差数から入力信号の種別を判定する判定部で
ある。

次に動作について説明する。音声／データ識別器に入力
される圧縮符号化されたＰＣＭ信号は、まずリニア変換
部１でリニア符号化ＰＣＭ信号に変換された後、高域通
過フィルタ３３および低域通過フィルタ３４で処理され
る。高域通過フィルタ３３は入力信号成分のうち９５０
Ｈｚ以上の帯域の成分を通過させ、一方、低域通過フィ
ルタ３４は入力信号成分のうち９５０Ｈｚ以下の帯域の
成分を通過させる。さらにリニア変換部１．高域通過フ
ィルタ３３．低域通過フィルタ３４の各出力サンプル値
に対する差分信号を、それぞれ差分信号算出部１（，３
５）、差分信号算出部ｎ（３６）差分信号算出部ＩＩ［
（３７）で算出する。バッファ３８はリニア変換部１．
高域通過フィルタ３３゜低域通過フィルタ３４．差分信
号算出部１（３５）差分信号算出部Ｉｔ（３６）、差分
信号算出部■（３７）の各出力信号の値を過去のＮサン
プル分だけ保持する。

電力・零交差数算出部３９はバッファ３８に保持されて
いる、リニア変換部１．高域通過フィルタ３３．低域通
過フィルタ３４の各出力信号のそれぞれに対し、電力を
算出するとともに、リニア変換部１．高域通過フィルタ
３３．低域通過フィルタ３４．差分信号算出部１（３５
）、差分信号算出部Ｉｔ（３６）、差分信号算出部１ｔ
［（３７）の各出力信号のそれぞれに対し、零交差数を
算出する。この電力は、２乗平均値を算出することによ
り求められる。零交差数は一定時間内に信号が零レベル
と交差する回数を数えることにより求められる。判定部
４０は電力・零交差数算出部３９の出力結果をもとに、
音声／データ識別器への入力信号が音声信号であるか音
声帯域データ信号であるかを判定し、その判定結果を出
力する。

次に、判定部４０の動作の詳細を説明する。まず電力に
着目して音声信号と音声帯域データ信号を比較する。音
声信号の電力は母音部分で太き（子音部分で小さいため
、変動が大きいが、それに対して音声帯域データ信号の
電力は変動が小さく、また電力の平均値は音声帯域デー
タ信号の方が高い。さらに、音声信号は９００Ｈｚ以下
の帯域にほとんどのエネルギーが集中しているのに対し
、音声帯域データ信号はむしろ９００Ｈｚ以上の帯域に
エネルギーが集中している。従って、リニア変換部１．
高域通過フィルタ３３．低域通過フィルタ３４の各出力
の過去Ｎサンプルに対して算出した、時刻ｎにおける電
力をそれぞれＥＸ　（ｎＮ）、ＥＦ　１　　（ｎ、Ｎ）
、ＥＦ２　　（ｎ、Ｎ）とすると、もし入力信号が音声
信号であれば、ＥＸ　（ｎ、Ｎ）、ＥＦ２　　（ｎ、Ｎ
）≧ＥＦＩ（ｎとなり、一方入力信号が音声帯域データ
信号であれば、 ＥＸ　　（ｎ、　　Ｎ）、　　ＥＦＩ　　（ｎ、　　Ｎ
）　　≧ＥＦ２　　（ｎ。

となる。従って、Ｅｘｔ、Ｅｆ　１　ｔ、Ｅｆ　２　ｔ
を適当な閾値とすれば、以下の（１１式〜（３）弐を入
力信号が音声帯域データ信号であると判定するための必
要条件とすることができる。

ＥＸ　（ｎ、Ｎ）≧Ｅ　ｘ　ｔ　　　　−（１）式ＥＦ
Ｉ　　（ｎ、Ｎ）≧Ｅ　ｆ　１　ｔ　　−（２）式ＥＦ
２　（ｎ、Ｎ）≧Ｅ　ｆ　２　ｔ　　・（３）式次に零
交差数に着目して音声信号と音声帯域データ信号の性質
を比較する。リニア変換部１、差分信号算出部１（３５
）の各出力の過去Ｎサンプルに対して算出した、時刻ｎ
における零交差数をそれぞれＺＯＸ　（ｎ、Ｎ）、ＺＩ
Ｘ　（ｎ、Ｎ）とする。第３図はＮ＝３２とした時のＺ
ＯＸ（ｎＮ）とＺＩＸ　（ｎ、Ｎ）の分布を示す分布図
であり、図においてＡは音声の子音部分の零交差数が分
布する領域、Ｂ、Ｃは音声の母音部分の零交差数が分布
する領域、Ｄは音声帯域データ信号の零交差数が分布す
る領域である。

第３図に示すように、音声帯域データ信号の零交差数は
モデムのキャリア周波数に依存した特定の領域に集中す
るのに対して、音声信号の零交差数は音声帯域データ信
号と異なる領域に分布する。

従って、ＺＯｘａ、ＺＯｘｂ、Ｚｌｘａ、Ｚｌｘｂ、Ｄ
ｘを適当な閾値とすれば、第３図中のＤの領域に分布す
る値に対し以下の（４）弐〜（６）式をすべて満たすよ
うにすることができ、これら４式〜６式を入力信号が音
声帯域データ信号であると判定するための必要条件とす
ることができる。

７：Ｑｘａ≦ＺＯＸ　（ｎ、Ｎ）≦Ｚ　Ｏｘ　ｂ−（４
）弐Ｚ１ｘａ５ＺＩＸ　（ｎ、Ｎ）≦Ｚ　１　ｘ　ｂ　
＝（５）式％式％（） ≦Ｄｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（６
）代置様に、高域通過フィルタ３３．差分信号算出部Ｉ
Ｉ（３６）、低域通過フィルタ３４．差分信号算出部ｍ
（３７）の各出力の過去Ｎサンプルに対して算出した、
時刻ｎにおける零交差数をそれぞれＺＯＦＩ　（ｎ、　
Ｎ）　、　ＺＩＦＩ　（ｎ、　Ｎ）−、ＺＯＦ２　　（
ｎ、Ｎ）、ＺＩＦ２　　（ｎ、Ｎ）とすると、ＺＯＦＩ
　　（ｎ、Ｎ）とＺＩＦＩ　　（ｎ、Ｎ）の分布、ＺＯ
Ｆ２　（ｎ、Ｎ）とＺＩＦ２　（ｎ、Ｎ）の分布はいず
れも、第３図に示したものと同様な性質を持つため、以
下の（７）弐〜叩式も入力信号が音声帯域データ信号で
あると判定するための必要条件とすることができる。

ＺＯｆｌａ≦ＺＯＦＩ　（ｎ、Ｎ）≦Ｚ　Ｏｆ　１　ｂ
　−（７１式Ｚｌｆｌａ≦ＺＩＦＩ　　（ｎ、Ｎ）≦Ｚ
　１　ｆ　１　ｂ　−＝＋８）式Ｄｆｌ ≦ＩＺＩＦＩ　　（ｎ、Ｎ）−ＺＯＦＩ　　（ｎ、Ｎ）
≦Ｄｆｌ・・・（９）式 ＺＯｆ２ａ：５ＺＯＦ２　（ｎ、Ｎ）≦Ｚ　Ｏｆ　２　
ｂ　−・・αＯ）式Ｚｌ　ｆ　２ａ≦ＺＩＦ２　（ｎ、
Ｎ）≦Ｚ　１　ｆ　２　ｂ　−・・αυ式％式％（） ≦Ｄｆ２・・・＠式 ここで、ＺＯｆｌａ、ＺＯｆｌｂ、Ｚｌｆｌａ。

Ｚｌｆｌｂ、Ｄｆｌ、ＺＯｆ２ａ、ＺＯｆ２ｂＺ１ｆ２
ａ、Ｚ１ｆ２ｂ、Ｄｆ２は適当な闇値である。

判定部４０は上記＋１）弐〜（２）式を全て満たす時、
入力信号が音声帯域データ信号であると判定し、それ以
外の時、入力信号が音声信号であると判定する。

〔発明が解決しようとする課題〕 従来の音声／データ識別器は以上のように構成されてい
るので、判定部４０が入力信号の種別を音声帯域データ
信号と判定するためには、前記（１）式に示すように、
電力・零交差数算出部３９の算出する入力信号の電力Ｅ
ｘ　（ｎ、Ｎ）が閾値Ｅｘｔを越えることが必要条件と
なっている。この閾値Ｅｘｔは、通常、音声信号の平均
電力よりも高い、約−２ＱｄＢｍＯに相当する高い値に
定めるため、回線等における信号の減衰により、音声／
データ識別器に実際に入力されるまでに信号の電力が低
下した場合、音声帯域データ信号を音声信号と誤って判
定するなどの問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、入力信号の電力の大小にかかわらず、入力信
号を音声信号と音声帯域データ信号とに識別できる、音
声／データ識別器を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る音声／データ識別器は、入力信号が音声
信号であるか音声帯域データ信号であるかをブロック間
電力比により判定する電力判定部と、入力信号が音声信
号であるか音声帯域データ信号であるかを零交差数によ
り判定する零交差数判定部と、電力判定部および零交差
数判定部の出力から最終的に入力信号が音声信号である
か音声帯域データ信号であるかを判定し、その結果を出
力する識別結果出力部とを設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、電力の低い音声帯域データ信号が
入力された場合でも、ブロック間電力比により入力信号
の種別を判定する電力判定部、零交差数により入力信号
の種別を判定する零交差数判定部とも入力信号が音声帯
域データ信号であると判定し、これによって音声／デー
タ識別器が入力信号の種別を音声帯域データと正しく判
定するように動作する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例による音声／データ識別器
を示す構成図であり、１は第２図に示した従来装置と同
一のもの、２は電力判定部、３は零交差数判定部、６は
論理積回路である。

また、８は電力算出部、９は遅延線１．１０は最大ブロ
ック電力検出部、１１は最小ブロック電力検出部、１２
はブロック間電力比算出部、１３は比較部１で、これら
は電力判定部２を構成している。

また１４は零交差数算出部、１５は遅延線２．１６は最
大零交差数検出部、１７は最小零交差数検出部、１８は
滅夏回路、１９は比較部２．２０は比較部３．２１は比
較部４．２２は論理積回路で、これらは零交差数判定部
３を構成している。

９ａ　〜９ｎ−１．１５２−１５ｎ−１は遅延素子で、
このうち遅延素子９ａ〜９ｎ−１は遅延線１　（９）を
構成し、遅延素子１５ａ〜１５ｎ−１は遅延線２（１５
）を構成している。２９は第１の闇値、３０は第２の閾
値、３１は第３の闇値、３２は第４の閾値である。

次に動作について説明する。音声／データ識別器に入力
される圧縮符号化されたＰＣＭ信号は、リニア変換部１
においてリニア符号化ＰＣＭ信号に変換され、電力判定
部２、零交差数判定部３にそれぞれ入力される。このう
ち、電力判定部２はブロック間電力比の大きさにより入
力信号が音声信号であるか音声帯域データ信号であるか
を判定し、その判定結果を出力する。また、零交差数判
定部３は零交差数の大きさにより入力信号が音声信号で
あるか音声帯域データ信号であるかを判定し、その判定
結果を出力する。

次に、電力判定部２の動作について詳しく説明する。電
力算出部８はある一定時間のブロック内における、前記
リニア符号化ＰＣＭ信号のサンプルの絶対値をとった後
にそれらの加算平均値を算出し、この値を時刻ｎにおけ
る入力信号の電力として、（ｎ−１）個の遅延素子９ａ
〜９ｎ−１から構成される遅延線１　（９）に出力する
。各遅延素子９ａ〜９ｎ−１は電力算出部８の出力する
電力の値を１ブロツクに相当する時間だけ遅延させる。

過去のｎブロックにおける電力である電力算出部８の出
力およびｎ−１個の遅延素子９ａ〜９ｎ−１の出力は最
大ブロック電力検出部１０および最小ブロック電力検出
部１１に与えられ、最大ブロック電力検出部１０はｎ個
の入力信号のうちの最大値、すなわち過去ｎブロックの
電力の最大値を出力し、最小ブロック電力検出部１１は
ｎ個の入力信号のうちの最小値、すなわち過去ｎブロッ
クの電力の最小値を出力する。

ブロック間電力比算出部１２は前記最大ブロック電力検
出部１０の出力する過去ｎブロックの電力の最大値と、
前記最小ブロック電力検出部１１の出力する過去ｎブロ
ックの電力の最小値との比を算出し、この値をブロック
間電力比として出力する。比較部１（１３）は前記ブロ
ック間電力比算出部１２の出力するブロック間電力比と
第１の闇値２９とを比較し、このブロック関電力比が第
１の閾値２９よりも大きい時、入力信号が音声信号であ
ると判定して“０”を出力し、この出カブロック関電力
比が第１の閾値２９よりも小さい時、入力信号が音声帯
域データ信号であると判定して°１”を出力する。

次に零交差数判定部３の動作について詳しく説明する。

零交差数算出部１４は、ある一定時間のブロック内にお
ける零交差数、すなわち前記リニア符号化ＰＣＭ信号が
零レベルと交差する回数を算出し、ｎ−１個の遅延素子
１５ａ〜１５ｎ−１から構成される遅延線２（１５）に
出力する。遅延線２（１５）は前記遅延線１　（９）と
同様な動作をするため、零交差数算出部１４の出力およ
び各遅延素子１５ａ〜１５ｎ−１の出力は過去のｎブロ
ックにおける零交差数となる。これらのｎ個の出力は最
大零交差数検出部１６および最小零交差数検出部１７に
与えられ、最大零交差数検出部１６はｎ個の入力信号の
最大値、すなわち過去ｎブロックの零交差数の最大値を
検出し、この値を比較部２（１９）および減算回路１８
に出力する。

また最小零交差数検出部１７はｎ個の入力信号の最小値
、すなわち過去ｎブロックの零交差数の最小値を検出し
、この値を比較部３（２０）および減算回路１８に出力
する。減算回路１８は最大零交差数検出部１６の出力と
最小零交差数検出部１７の出力との差、すなわち、過去
ｎブロックの零交差数の最大値と最小値の差を算出し、
この値を比較部４（２１）に出力する。

比較部２（１９）は、最大零交差数検出部１６の出力と
第２の閾値３０とを比較し、最大零交差数検出部１６の
出力が第２の閾値３０よりも大きい時“０″を、小さい
時“ｌ”を出力する。比較部３（２０）は、最小零交差
数検出部１７の出力と第３の閾値３１とを比較し、最小
零交差数検出部１７の出力が第３の閾値３１よりも大き
い時は“１”を、小さい時は“Ｏ”を出力する。比較部
４（２１）は、減算回路１８の出力と第４の閾値３２と
を比較し、減算回路１８の出力が第４の閾値３２よりも
大きい時は“０”を、小さい時は。

１゛を出力する。論理積回路２２は比較部２（１９）、
比較部３（２０）、比較部４（２１）の出力がすべて“
１”の時、入力信号が音声帯域データ信号であると判定
して“１”を出力し、比較部２（１９）、比較部３（２
０）、比較部４　（２１）の出力のうち少なくとも一つ
が“０”の時、入力信号が音声信号であると判定して“
０”に出力する。

次に、論理積回路６は電力判定部２および零交差数判定
部３の出力の論理積をとり、入力信号が音声信号である
か音声帯域データ信号であるかの判定結果を出力する。

すなわち、電力判定部２と零交差数判定部３の出力がい
ずれも“１”の時、入力信号が音声帯域データ信号であ
ると判定して“１”を出力し、電力判定部２と零交差数
判定部３の出力の少なくとも一つが“０”の時、入力信
号が音声信号であると判定して“０”を出力する。

この論理積回路６の出力を、音声／データ識別器の判定
結果とする。

従って、この音声／データ識別器に音声帯域データ信号
が入力された場合、音声帯域データ信号のブロック間電
力比は小さい値をとるため、比較部１（１３）の出力力
び１″となり、それにより電力判定部２は入力信号が音
声帯域データ信号であると判定して“１”を出力し、ま
た、音声帯域データ信号の零交差数はモデムのキャリア
周波数に依存した特定の範囲の値をとるため、比較部２
（１９）　、比較部３（２０）、比較部４（２１）の出
力がすべて“１”となり、それにより零交差数判定部３
は入力信号が音声帯域データ信号であると判定して、“
１”を出力し、この音声／データ識別器の出力は“１゛
　（音声帯域データ信号）となる。

一方、音声／データ識別器に音声信号が入力された場合
、音声信号のブロック間電力比は大きい値をとるため、
比較部１（１３）の出力が“０”となり、それにより電
力判定部２は入力信号が音声信号であると判定して“０
”を出力し、また、音声信号の零交差数は音声帯域デー
タ信号と異なる範囲の値をとるため、比較部２（１９）
、比較部３（２０）、比較部４（２１）の出力のいずれ
かが°０”となり、それにより零交差数判定部３は入力
信号が音声信号であると判定して“０”を出力し、この
音声／データ識別器の出力は“０“（音声信号）となる
。

また、上記の電力判定部２．零交差数判定部３において
判定に用いているブロック間電力比および零交差数の値
は、回線等における信号の減衰により、音声／データ識
別器に実際に入力されるまでに信号の電力が低下した場
合でも影響を受けないため、上記の動作は入力信号の電
力の大小にかかわらず正しく行われる。

なお、上記実施例では、電力算出部８はブロック内の入
力信号のサンプルの絶対値の平均を算出し、この値を電
力値としているが、絶対値の平均の代わりに、ブロック
内の２乗平均値、あるいは最大ピーク値等を用いてもよ
い。

また、上記実施例では論理積回路６において、電力判定
部２および零交差数判定部３の出力の論理積をとり、こ
の論理積を音声／データ識別器の判定結果としているが
、論理積回路６０代わりに論理和回路を用い、電力判定
部２および零交差数判定部３の出力の論理和をとり、電
力判定部２の出力あるいは零交差数判定部３の出力のい
ずれかが“１１０時、入力信号が音声帯域データ信号で
あると判定して論理和回路の出力を“１”とし、電力判
定部２の出力および零交差数判定部３の出力の両者とも
“０”の時、入力信号が音声信号であると判定して論理
和回路の出力を１０”とし、この論理和回路の出力を音
声／データ識別器の判定結果とするような構成にするこ
とも可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る音声／データ識別器によ
れば、電力判定部において、ブロック間電力比により入
力信号が音声信号であるか音声帯域データ信号であるか
を判定し、一方、零交差数判定部において、零交差数に
より入力信号が音声信号であるか音声帯域データ信号で
あるかを判定し、これら２つの判定結果を用いて最終的
な判定結果を出力するように構成したので、入力信号の
レベルの大小にかかわらず、入力信号を音声信号と音声
帯域データ信号とに識別できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による音声／データ識別器
を示す構成図、第２図は従来例による音声／データ識別
器を示す構成図、第３図は音声信号と音声帯域データ信
号の零交差数の分布を示す図である。 図において、１はリニア変換部、２は電力判定部、３は
零交差数判定部、６は論理積回路、８は電力算出部、９
は遅延線、１０は最大ブロック電力検出部、１１は最小
ブロック電力検出部、１２はブロック間電力比算出部、
１３は比較部１．１４は零交差数判定部、１５は遅延線
２．１６は最大零交差数検出部、１７は最小零交差数検
出部、１８は減算回路、１９は比較部２．２ｏは比較部
３．２１は比較部４．２２は論理積回路、９ａ〜９ｎ−
１，１５ａ〜１５ｎ−１は遅延素子、２９は第１の闇値
、３０は第２の闇値、３１は第３の閾値、 ３２は第４の閾値である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号が音声信号であるか音声帯域データ信号
   であるかをブロック間電力比により判定する電力判定部
   と、 入力信号が音声信号であるか音声帯域データ信号である
   かを零交差数により判定する零交差数判定部と、 前記電力判定部と零交差数判定部の判定結果から、入力
   信号が音声信号であるか音声帯域データ信号であるかを
   最終的に判定し、その結果を出力する識別結果出力部と
   を備えたことを特徴とする音声／データ識別器。