JPH0693710B2 - 音声スイツチ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はスピーカホン、テレコンファレンスシステム等
の双方向通話装置に使用される、ハウリング防止用の音
声スイッチ回路に関するものである。

従来の技術 近年、スピーカホン，テレコンファレンスシステムの普
及が目ざましく、これ等の装置ではハウジングの防止の
ために音声スイッチ回路が使用されている。

これ等の装置の性能向上のために、誤動作の無い音声ス
イッチ回路が強く要望されている。

以下、図面を参照しながら、従来の音声スイッチ回路に
ついて、第３図，第４図を用いて説明を行う。

第３図は従来の音声スイッチ回路のブロック図を示すも
のである。

第３図において、31は受話入力信号の入力端子、32は受
話入力信号を減衰させて受話出力信号としてスピーカ33
に出力する受話減衰部、33はスピーカ、34はマイクロホ
ン、35はマイクロホン34の出力である送話入力信号を減
衰させて送話出力信号として出力端子36に出力する送話
減衰部、36は送話出力信号の出力端子、37は受話入力信
号を整流平滑して受話振幅を求める受話振幅計算部、38
は送話入力信号を整流平滑して送話振幅を求める送話振
幅計算部、39は送話振幅を受話振幅で除して振幅比を求
める除算部、40はこの振幅比とあらかじめ設定しておい
たしきい値とを比較し、振幅比がしきい値以上の時は送
話と判定し、振幅比がしきい値以下の時は受話と判定す
る送受判定部、この送受判定部40の判定信号が受話状態
の時には、受話減衰部32の減衰量は低く、送話減衰部35
の減衰量は高く設定され、送話状態の時には逆に、受話
減衰部32の減衰量は高く、送話減衰部35の減衰量は低く
設定される。

以上のように構成された従来の音声スイッチ回路につい
て、以下その動作について説明する。

第４図は第３図の従来例の各部における信号波形を示し
たもので、この図を使用して、第３図の動作説明を行
う。

第４図において、41は第３図のＡ点の受話入力信号の波
形、42は第３図のＢ点の送話入力信号の波形、43はＣ点
の受話振幅の波形、44はＤ点の送話振幅の波形、45はＥ
点の振幅比の波形、46は送受判定部40内部のしきい値の
レベル、47はＦ点の判定信号の波形、48は受話減衰部32
の減衰量の変化の様子、49は送話減衰部35の減衰量の変
化の様子を示したものである。

なお双方向通話において、着目する端末側の話者を近端
話者、相手側の話者を遠端話者と呼び、以後この用語を
用いて説明する。

遠端話者の音声信号である、第４図の受話入力信号41
が、第３図の受話振幅計算部37で整流平滑され、第４図
の受話振幅43となる。一方、この受話入力信号41は第３
図の受話減衰部32を通って受話出力信号となり、スピー
カ33で拡声される。マイクロホン34はこのスピーカ33か
らの反響音とマイクロホン34に向かって話している近端
話者の音声とを収音して送話入力信号42を出力する。こ
の送話入力信号42は、送話振幅計算部38で整流平滑さ
れ、送話振幅44となる。一方、この送話入力信号42は送
話減衰部35を通って送話出力信号となり、出力端子36か
ら出力される。除算部39では送話振幅43を受話振幅44で
除して振幅比45を得る。送受判定部40ではしきい値46と
この振幅比45を比較し、振幅比がしきい値以上の時は送
話、以下の時は受話と判定し判定信号47を受話減衰部32
と送話減衰部35に送る。この２の減衰部の減衰量は判定
信号47により相反的に制御されており、一方の減衰量が
高くなった時は、必ずもう一方の減衰量が低くなる。

すなわち、受話状態では受話減衰部32の減衰量が小さ
く、送話減衰部35の減衰量が大きくなる。送話状態では
逆に受話減衰部32の減衰量は大きく、送話減衰部35の減
衰量は小さくなる。以上のようにして、受話減衰部32の
減衰量は48に示すように、送話減衰部35の減衰量は49に
示すように制御される。

このように受話入力信号の振幅と送話入力信号の振幅と
を比較し、振幅の大きい力を減衰させずに出力し、小さ
い方を減衰させて出力する。すなわち、近端話者、遠端
話者の内、より大きな声で話している方の話者音声を優
先して出力する。したがって、ループ利得を下げること
ができ、ハウリングさせることなく、大音量での通話が
可能となる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、スピーカ33とマ
イクロホン34との間の反響路の結合強度が大き過ぎる場
合に、受話ブロッキングという誤動作を起こす欠点を有
していた。反響路の結合強度が大きい状態で、受話入力
信号が減衰されずにスピーカ33から拡声されると、マイ
クロホン34に高レベルの反響音が入射する。

その結果、前記振幅比の値が極端に大きくなり、しきい
値を越えてしまい、遠端話者が話しているにもかかわら
ず、近端話者が話始めたと誤判定してします。このた
め、受話入力信号に減衰を挿入してしまう。すなわち、
遠端話者音声が切断され、極めて不自然な通話となる。
この現象を防ぐには、しきい値をあらかじめ高く設定し
ておけばよいが、必要以上に高くすると今度は送話入力
信号すなわち、近端話者音声に対する感度が低下し、話
頭切断が目だち、通話品質が劣化する。

従来の構成ではスピーカ33からマイクロホン34までの反
響路の結合強度を正確に推定する機能を持たないため、
結合強度の値に追従させて、しきい値を制御することは
不可能であった。

さらに、従来の構成では、近端話者と遠端話者が同時に
話した場合、声の小さい方の話者音声が過度に減衰させ
られ、この話者の音声が全く相手側に伝わらないと言う
欠点を有していた。これを改善するためには、受話減衰
部32、送話減衰部35に挿入する減衰量をハウリングを生
じない範囲内で、できる限り小さな値とすればよい。ス
ピーカ33とマイクロホン34の間の反響路の結合強度が小
さい場合には減衰量を小さくしてもハウリングの恐れは
無く、同時通話性を改善することができる。しかしなが
ら反響路の結合強度の小さい時を想定して減衰量を設定
したのではスピーカ、マイクロホンが移動して結合強度
が大きくなった時にハウリングが生じてしまう。したが
って、ハウリングを生じさせないためには、反響路の結
合強度の最も大きい時を想定して減衰量を設定しなけれ
ばならない。以上の理由により、従来の構成では減衰量
を小さく設定することは不可能であった。

本発明は上記問題点に鑑み、スピーカ、マイクロホン間
の反響路の結合強度の大きさに追従してしきい値、及
び、減衰量を制御できるようにし、マイクロホン、スピ
ーカの位置、部屋の残響特性が変化しても、受話ブロッ
キングや話頭切断が無く、ハウリングを起こさず、同時
通話性にも優れた音声スイッチ回路を提供するものであ
る。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明の音声スイッチ回路
は、受話時には減衰量が小さく送話時には減衰量が大き
く制御されるところの受話入力信号を減衰させて受話出
力信号とする受話減衰部と、受話時には減衰量が大きく
送話時には減衰量が小さく制御されるところの送話入力
信号を減衰させて送話出力信号とする送話減衰部と、前
記受話入力信号の振幅を求める受話入力振幅計算部と、
前記受話出力信号の振幅を求める受話出力振幅計算部
と、前記送話入力信号の振幅を求める送話入力振幅計算
部と、前記送話入力信号の振幅を前記受話入力信号の振
幅で除して送受判定用振幅比を求める第一の除算部と、
前記送話入力信号の振幅を前記受話出力信号の振幅で除
して反響結合測定用振幅比を求める第二の除算部と、ピ
ーク・ディップを繰り返して激しく変動する前記反響結
合測定用振幅比のピークの上端をむすんだピークの包絡
線を求めるピークホールド部と、このピークの包絡線の
最小値である最小ピーク値を求めるディップホールド部
と、前記最小ピーク値からしきい値を設定するしきい値
計算部と、前記最小ピーク値から、前記受話減衰部の出
力端と前記送話減衰部の入力端との間に形成される反響
路の結合強度を推定する反響結合強度推定部と、前記し
きい値と前記送受判定用振幅比とを比較して、前記送受
判定用振幅比が前記しきい値より大きい場合に送話、小
さい場合に受話と判定する送受判定部と、この判定結果
と前記反響路の推定結合強度とから前記受話減衰部と前
記送話減衰部の減衰量を計算し制御する減衰量制御部と
から構成されている。

作 用 この構成により、スピーカからマイクロホンまでの反響
路の結合強度を常時測定することができ、この測定値に
見合ったしきい値、及び、減衰量に自動的に設定する。
このため、受話ブロッキングや話頭切断が無く、ハウリ
ングに強く、同時通話性にも優れた双方向通話が可能と
なる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図において、１は受話入力信号の入力端子、２は受
話入力信号を減衰させて受話出力信号とする受話減衰
部、３はスピーカ、４はマイクロホン、５はマイクロホ
ン４の出力である送話入力信号を減衰させて送話出力信
号とする送話減衰部、６は送話出力信号の出力端子、７
は受話入力信号を整流平滑して受話入力信号の振幅を求
める受話入力振幅計算部、８は受話出力信号を整流平滑
して受話出力信号の振幅を求める受話出力振幅計算部、
９は送話入力信号を整流平滑して送話入力信号の振幅を
求める送話入力振幅計算部、10は送話入力信号の振幅を
受話入力信号の振幅で除して送受判定用振幅比を求める
第一の除算部、11は送話出力信号の増幅を受話入力信号
の振幅で除して反響結合測定用振幅比を求める第二の除
算部、12はピーク・ディップを繰り返して激しく変動す
る前記反響結合測定用振幅比のピークの上端をむすんだ
ピークの包絡線を求めるピークホールド部、13はこのピ
ークの包絡線の最小値である最小ピーク値を求めるディ
ップホールド部、14は前記最小ピーク値からしきい値を
設定するしきい値計算部、15は前記最小ピーク値から反
響路の結合強度を推定する反響結合強度推定部、16はこ
のしきい値と前記送受判定用振幅比とを比較して、前記
送受判定用振幅比が前記しきい値より大きい場合に送
話、小さい場合に受話と判定する送受判定部、17はこの
判定結果と前記反響路の推定結合強度とから受話減衰部
２と送話減衰部５の減衰量を計算し制御する減衰量制御
部で、送受判定部16の判定信号が受話状態の時には、受
話減衰部２の減衰量は低く、送話減衰部５の減衰量は高
く設定され、送話状態の時には逆に、受話減衰部２の減
衰量は高く、送話減衰部５の減衰量は低く設定される。

第２図は第１図の実施例の各部における信号波形を示し
たもので、この図を使用して、第１図の実施例の動作の
説明を行う。

第２図において、21は第１図のＡ点の受話入力振幅の波
形、22は第１図のＢ点の受話出力振幅の波形、23はＣ点
の送話入力振幅の波形、24はＤ点の送受判定用振幅比の
波形、25はＥ点の反響結合測定用振幅比の波形、251は
Ｆ点のピークの包絡線の波形、252はＧ点の最小ピーク
値の波形、26はＨ点のしきい値の波形、27はＩ点の判定
信号の波形、28は受話減衰部２の減衰量の変化の様子、
29は送話減衰部５の減衰量の変化の様子を示す。

遠端話者の音声信号である受話入力信号が第１図の受話
入力振幅計算部７で整流平滑され、第２図の受話入力振
幅21となる。一方、この受話入力信号は第１図の受話減
衰部２を通って受話出力信号となり、スピーカ３で拡声
される。この受話出力信号が受話出力振幅計算部８で整
流平滑され、第２図の受話出力振幅22となる。マイクロ
ホン４はこのスピーカ３からの反響音とマイクロホン４
に向かって話している近端話者の音声とは収音して送話
入力信号を出力する。この送話入力信号は、送話入力振
幅計算部９で整流平滑され、送話入力振幅23となる。一
方、この送話入力信号は送話減衰部５を通って送話出力
信号となり、出力端子６から出力される。第一の除算部
10では、送話入力振幅23を受話入力振幅22で除して、送
受判定用振幅比25を得る。第二の除算部11では、送話入
力振幅24を受話出力振幅23で除して、反響結合測定用振
幅比25を得る。

遠端話者だけが話しており受話状態にある第２図に示す
時刻T1〜T2では、この反響結合測定用振幅比25はスピー
カ３、マイクロホン４で構成される反響路の結合強度の
値を示す。近端話者が話し出した時刻T3〜T4では、送話
入力振幅23だけが上昇するため、反響結合測定用振幅比
25は非常に大きな値となる。したがって、反響路の結合
強度を求めるにはこの反響結合測定用振幅比25の最小値
を求めればよいことがわかる。しかしながら、時刻T1〜
T2の反響結合測定用振幅比25を見ればわかるように、こ
の反響結合測定用振幅比25は微細に変動している。この
変動の程度は、反響路の特性によって大きく異なる。し
たがって、反響結合測定用振幅比25の最小値を反響路の
結合強度の値とするわけにはいかない。本発明では以下
に述べる方法により、反響路の結合強度を正確に算出し
ている。

まず、ピークホールド部12で反響結合測定用振幅比25の
ピークの上端をむすんだピークの包絡線251を求める。
次にディップホールド部13でこのピークの包絡線251の
最小値である最小ピーク値252を求める。この最小ピー
ク値252を詳細に見ると、最小ピーク値252が反響路の結
合強度の最大値を表していることがわかる。したがっ
て、しきい値計算部14では、この最小ピーク値252から
次式により、しきい値26を計算する。

しきい値＝２×最小ピーク値 ……（１） また、反響結合強度推定部15では、最小ピーク値252か
ら次式により、反響路の推定結合強度を計算する。

反響路の推定結合強度＝最小ピーク値/2 …（２） 送受判定部16では、このようにして求めたしきい値26と
送受判定用振幅比24を比較して、送受判定用振幅比がし
きい値以上の時は送話、以下の時は受話と判定し、判定
信号27を減衰量制御部17に送る。減衰量制御部17では、
この判定信号27と反響路の推定結合強度から受話減衰部
２と送話減衰部５の減衰量を計算し制御する。この２つ
の減衰部の減衰量は相反的に制御されており、一方の減
衰量が高くなった時は、必ずもう一方の減衰量が低くな
る。すなわち、受話状態では受話減衰部２の減衰量が小
さく、送話減衰部５の減衰量が大きくなる。送話状態で
は逆に受話減衰部２の減衰量は大きく、送話減衰部５の
減衰量は小さくなる。この２つの減衰部の減衰量の総和
は前記反響路の推定結合強度が一定であれば常に一定と
なるよう相反的に制御されている。減衰量の総和値は、
反響路の推定結合強度が大きい場合には大きく、小さい
場合には小さくなり、常にハウリングを防止するに必要
最小限の減衰量に制御されている。

以上のようにして、受話減衰部２の減衰量は28に示すよ
うに、送話減衰部５の減衰量は29に示すように制御され
る。

このようにして、反響結合測定用振幅比の値から、反響
路の結合強度を推定する。この値に見合ったしきい値、
及び、減衰量に自動的に設定する。したがって、受話ブ
ロッキングや話頭切断の無い、ハウリングに強い、同時
通話性にも優れた音声スイッチ動作が可能となる。

発明の効果 本発明は、反響結合測定用振幅比のピークの上端をむす
んだピークの包絡線を求めるピークホールド部と、この
ピークの包絡線の最小値である最小ピーク値を求めるデ
ィップホールド部と、前記最小ピーク値からしきい値や
反響路の結合強度を求めるしきい値計算部と、反響結合
強度推定部とで、ピーク・ディップを繰り返して激しく
変動する前記反響結合測定用振幅比から反響路の結合強
度を正確に推定し、これに見合ったしきい値や減衰量に
自動的に設定することができる。

したがって、受話ブロッキングや話頭切断が無く、ハウ
リングに強く、同時通話性にも優れた音声スイッチ動作
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における音声スイッチ回路の
ブロック図、第２図は第１図の各部における信号の波形
図、第３図は従来の音声スイッチ回路のブロック図、第
４は第３図の各部における信号の波形図である。 ２……受話減衰部、５……送話減衰部、７……受話入力
振幅計算部、８……受話出力振幅計算部、９……送話入
力振幅計算部、10……第一の除算部、11……第二の除算
部、12……ピークホールド部、13……ディップホールド
部、14……しきい値計算部、15……反響結合強度推定
部、16……送受判定部、17……減衰量制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受話時には減衰量が小さく送話時には減衰
   量が大きく制御されるところの受話入力信号を減衰させ
   て受話出力信号とする受話減衰部と、受話時には減衰量
   が大きく送話時には減衰量が小さく制御されるところの
   送話入力信号を減衰させて送話出力信号とする送話減衰
   部と、前記受話入力信号の振幅を求める受話入力振幅計
   算部と、前記受話出力信号の振幅を求める受話出力振幅
   計算部と、前記送話入力信号の振幅を求める送話入力振
   幅計算部と、前記送話入力信号の振幅を前記受話入力信
   号の振幅で除して送受判定用振幅比を求める第一の除算
   部と、前記送話入力信号の振幅を前記受話出力信号の振
   幅で除して反響結合測定用振幅比を求める第二の除算部
   と、ピーク・ディップを繰り返して激しく変動する前記
   反響結合測定用振幅比のピークの上端をむすんだピーク
   の包絡線を求めるピークホールド部と、このピークの包
   絡線の最小値である最小ピーク値を求めるディップホー
   ルド部と、前記最小ピーク値からしきい値を設定するし
   きい値計算部と、前記最小ピーク値から、前記受話減衰
   部の出力端と前記送話減衰部の入力端までの間に形成さ
   れる反響路の結合強度を推定する反響結合強度推定部
   と、前記しきい値と前記送受判定用振幅比とを比較し
   て、前記送受判定用振幅比が前記しきい値より大きい場
   合に送話、小さい場合に受話と判定する送受判定部と、
   この判定結果と前記反響路の推定結合強度とから前記受
   話減衰部と前記送話減衰部の減衰量を計算し制御する減
   衰量制御部とを具備したことを特徴とする音声スイッチ
   回路。