JPH0834458B2 - 音声検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、音声信号のパケット組立分解装置に用い
られ、音声信号の有無を判定する音声検出器に関するも
のである。

〔従来の技術〕

近年のメディアの多様化により、音声、データ、画像
等異なるメディア情報を統合させるマルチメディア通信
の要望が高まっている。メディア統合の一方法として、
パケット交換方式を用いたマルチメディア通信が挙げら
れ、これに伴いメディア情報の一つである音声信号のパ
ケット化に関する研究が進められている。

第６図は電子情報通信ハンドブック（オーム社、昭和
63年３月）に示されたもので、音声パケット組立分解装
置の構成例である。図において、（１）は加入者、
（２）は音声パケット組立分解装置で、この音声パケッ
ト組立分解装置（２）は、加入者（１）からの通話信号
を入力するハイブリッド回路（３）、このハイブリッド
回路（３）からのアナログ信号をPCM信号に変換するA/D
変換器（４）、A/D変換器（４）より入力した信号に含
まれるエコー成分を除去するエコーキャンセラ（５）、
エコーキャンセラ（５）の出力を得て音声信号の高能率
符号化を行ってパケット組立部（８）に出力する符号化
部（６）と該音声信号の有無を検出しその検出信号をパ
ケット組立部（８）に出力する音声検出器（７）、この
音声検出器（７）より入力する検出信号を用いて有音の
場合にのみ符号化部（６）より入力する符号化された音
声信号をパケット化してパケット網へ出力するパケット
組立部（８）を備えると共に、パケット交換機（９）よ
り入力された受信パケットからヘッダ情報を取り除くパ
ケット分解部（10）、受信パケットが存在しない時間に
無音挿入を行う無音挿入部（11）、パケット通信網にお
けるパケットの伝送遅延時間の変動を吸収するゆらぎ吸
収バッファ（12）、符号化された音声信号をPCM信号に
復号してエコーキャンセラ（５）及びD/A変換器（14）
に出力する復号部（13）、該PCM信号をアナログ信号に
変換しハイブリッド回路（３）を介して加入者（１）に
出力するD/A変換器（14）を備えており、図示構成の音
声パケット組立分解装置（２）では、高能率音声符号化
及び無音圧縮によって回線の有効利用を図るような構成
となっている。

ここで、無音圧縮を行うためには、音声検出器（７）
が必要となるが、従来、例えば、第７図に示すような音
声検出器が提案されている。これは特開昭60−117838号
公報に示されたものであり、サンプリングされ量子化さ
れた入力信号を受け、入力信号が有音、無音の何れであ
るかを判定した判定出力を送出するようになされ、判定
出力は例えば約6msの判定可能な最小時間区間（以下区
間と称す）毎に変化する。

すなわち、図示構成の音声検出器（７）は、区間内の
入力信号のパワーを加算する区間パワー計算部（15）、
今回の入力と前回の入力との積が負の場合に区間内の零
交叉数を計数し、その値を出力する零交叉計数部（1
6）、１区間前のパワーを保持する１区間遅延部（1
7）、区間パワー計算部（15）の出力と１区間遅延部
（３）の出力の比が約２倍以上であれば有音の徴候があ
ったとして出力を１とする前回のパワーとの比による判
定部（18）、区間パワー計算部（15）の出力が絶対音声
であると判定できるレベル以上であれば出力を１とする
絶対値レベルと区間パワーとの比による判定部（19）、
後述する有音無音判定部（23）が無音判定状態又はハン
グオーバー状態の時に区間パワー計算部（15）の出力に
より区間毎に無音パワーの値を更新するもので、区間パ
ワーが無音時パワーより大きい時は無音パワーを通常の
音声パワーレベルの傾斜程度に増加させ、小さい時には
無音時パワーを区間パワーで置換える推定無音時パワー
計算部（20）、推定無音時パワー計算部（20）の出力と
区間パワー計算部（15）の出力との比が約３倍以上であ
れば出力を１とする無音時パワーと区間パワーとの比に
よる判定部（21）、零交叉計数部（16）の出力が無音声
と思われる数有れば出力を１とする零交叉による判定部
（22）、及び前回パワーとの比による判定部（18）、無
音パワーと区間パワーとの比による判定部（21）、絶対
値レベルと区間パワーとの比による判定部（19）、零交
叉による判定部（22）の出力結果に基づいて有音無音の
判定結果を出力する有音無音判定部（23）を備えてい
る。

次に、上記のような従来の音声検出器（７）が第６図
に示す音声パケット組立分解装置（２）に用いられる場
合の動作を考えてみる。第６図において、音声検出器
（７）の入力信号はエコーキャンセラ（５）より出力さ
れる。エコーキャンセラ（５）の機能は、パケット分解
部（10）、無音挿入部（11）、ゆらぎ吸収バッファ（1
2）、復号部（13）を経てD/A変換器（14）より出力され
た受信音声信号がハイブリッド回路（３）で回り込んで
発生するエコー信号を消去するために用いられる。

第８図はエコーキャンセラ（５）の動作を説明するた
めの図であり、同図（ａ）をエコーキャンセラの近端入
力信号としたときの出力信号を同図（ｂ），（ｃ）に示
してある。通常、エコーキャンセラ（５）は消去し切れ
ない残留エコーを完全に打ち消すためにNLP（Non−Line
ar Processing）機能を備えており、第８図（ｂ）はNLP
機能を動作させない場合、同図（ｃ）は動作させた場合
の出力信号である。第８図（ａ）が第６図におけるエコ
ーキャンセラ（５）の近端入力信号であるとすると、範
囲（Ｉ），（III）のレベルの低い部分の信号は加入者
（１）からの背景雑音信号であり、範囲（II）のレベル
の高い部分の信号は加入者（１）からの背景雑音信号と
受信音声信号がハイブリッド回路（３）で回り込んで発
生したエコー信号とが重畳した信号である。ここでは、
加入者（１）からの通話音声信号が含まれていないが、
今後の説明上特に必要としないため省略してあり、範囲
（Ｉ），（II），（III）において、加入者（１）は黙
った状態であるものとする。このような信号がエコーキ
ャンセラ（５）に入力されたときの出力信号は第８図
（ｂ）に示すようにNLP機能を動作させない場合、範囲
（II）において、エコー信号が抑圧されてそのレベルが
低くなり、第８図（ｃ）に示すようにNLP機能を動作さ
せた場合、範囲（II）において消去し切れない残留エコ
ーを完全に打ち消すため完全な無音となる。

しかしながら、第７図に示した従来の音声検出器
（７）の入力として、第８図（ｃ）に示すエコーキャン
セラ（５）の出力信号が与えられると、範囲（II）の長
さが音声検出器（７）の動作時間単位である区間長に比
べ十分長い場合、範囲（II）においては完全な無音であ
るため、区間パワー計算部（15）は零を算出し、従って
推定無音時パワー計算部（20）も無音時パワーとして零
を算出する。次に、範囲（III）に入り、音声検出器
（７）に背景雑音が入力され始めると、区間パワー計算
部（15）の出力は背景雑音のパワーを算出して出力す
る。その結果、推定無音時パワー計算部（20）の出力と
区間パワー計算部（15）の出力との比が大きくなり、無
音時パワーと区間パワーとの比による判定部（21）では
出力を１として、入力信号が背景雑音であるにもかかわ
らず、有音と誤判定してしまうことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように、従来の音声検出器（７）は、入力とし
てエコーキャンセラ（５）の出力信号のような完全な無
音区間を含む信号が与えられると、推定無音時パワー計
算部（20）が完全な無音の区間で零を算出し、これが本
来の背景雑音パワーと異なるため、完全な無音区間の後
に続く信号が背景雑音であるにもかかわらず、これを有
音と誤判定してしまう問題点があった。

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、エコーキャンセラの出力信号のように完
全な無音区間を含む信号が入力として与えられた場合で
も、背景雑音を有音と判定してしまうことのない音声検
出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検出器は、加入者からの入力音声
信号をハイブリッド回路を介してディジタル変換した
後、エコーキャンセラによって該入力信号に含まれるエ
コー成分を除去し、該音声の有無検出信号に基づいて有
音の場合にのみ音声信号をパケット化してパケット網へ
出力すると共に、パケット網より入力される受信パケッ
トからパケット分解部によりヘッダ情報を取り除き、受
信パケットが存在しない時間には無音挿入を行い、パケ
ットの伝送遅延時間の変動を吸収した後、アナログ変換
して上記ハイブリッド回路を介して加入者に音声信号を
出力するパケット組立分解装置内で用いられる上記音声
の有無検出手段として、上記エコーキャンセルからの入
力信号のパワーを算出する第１のパワー算出手段と、上
記第１のパワー算出手段の出力に基づいて無音時の背景
雑音パワーを算出する第２のパワー算出手段と、上記第
１のパワー算出手段で算出されたパワーと上記第２のパ
ワー算出手段で算出されたパワーを比較することによっ
て音声の有無を判定する判定手段とを備えた音声検出器
において、上記第１と第２のパワー算出手段との間に設
けられて、上記パケット分解部より受信パケット有無情
報を入力し、受信パケット有の時間においては上記第２
のパワー算出手段が過去に算出した無音時の背景雑音パ
ワーと同一の値を出力すべき制御する制御手段を備えた
ものである。

〔作用〕

この発明においては、パケット分解部より受信パケッ
トの有無信号を入力することにより、制御手段により、
受信パケット有の区間においては、推定無音時パワー計
算部の算出結果がその前の区間で保持していた算出結果
と同一となる。すなわち、第８図（ｃ）に示すようなエ
コーキャンセラの出力信号が完全に零となる範囲（II）
においては、受信音声信号がハイブリッド回路で回り込
んで発生するエコー信号が存在しているのであるから、
パケット分解部より出力される受信パケット有無信号
は、有りの状態となり、従って、受信パケット有りの区
間において推定無音時パワー計算部の算出結果がその前
の区間で保持していた算出結果と同一となるようにする
ことによって、エコーキャンセラの出力信号が零となる
区間においても推定無音時パワー計算部には適切な背景
雑音パワーを保持しておくことが可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図に基づいて説明する。
第１図はこの発明の適用例を説明する音声パケット組立
分解装置を示し、図において、（１）〜（６）、（８）
〜（14）は第６図に示したものと同一であるが、音声検
出器（７）は、パケット分解部（10）より受信パケット
有無信号を入力する構成となっている。

また、第２図はこの発明の一実施例を示す音声検出器
の構成図であり、（15）〜（23）は第７図に示した従来
例と同一のものである。（24）はパケット分解部（10）
から受信パケット有無信号を入力する入力端子、（25）
は受信パケットの有無によって接点を切換えて、受信パ
ケット有の時間においては第２のパワー算出手段が過去
に算出した無音時の背景雑音パワーと同一の値を出力す
べき制御する制御手段をなすスイッチである。また、第
１図は音声パケット組立、分解装置内に第２図に示す本
発明の一実施例を適用した例である。図において、
（１）〜（６）、（８）〜（14）は第６図に示したもの
と同一であるが、音声検出器（７）は、パケット分解部
（10）より受信パケット有無信号を入力する構成となっ
ている。

次に、第２図に示す具体的実施例の動作について説明
する。（15）〜（19）、（21）〜（23）については従来
例と同様であるので省略する。入力端子（24）より入力
された受信パケット有無信号は、スイッチ（25）に入力
され、スイッチ（25）は受信音声パケットが無のとき区
間パワー計算部（15）の出力を、有の時推定無音時パワ
ー計算部（20）の出力を選択して推定無音時パワー計算
部（20）に出力する。従って、推定無音時パワー計算部
（20）の動作は、受信パケットが無の場合は従来例と同
様であるが、有の場合は無音時パワーは区間パワーにか
かわらずその前の区間で算出された無音時パワーが保持
される。

このため、エコーキャンセラ（５）の出力信号のよう
に完全な無音区間を含む信号が入力されても推定無音時
パワー計算部（20）で常に適切な背景雑音パワーを求め
ることが可能となり、背景雑音を有音と誤判定すること
のない音声検出器が得られる。

また、この発明は、第７図に示した従来例のように推
定無音時パワー計算部（20）の出力と区間パワーとの比
によって音声の有無を判定する手段（21）を備えた音声
検出器のみならず、推定無音時パワー計算部（20）の出
力に基づいたしきい値を発生しこのしきい値と区間パワ
ーの大小によって音声の有無を判定する手段を備えた音
声検出器に対しても有効である。

例えば、第７図に示す無音時パワーと区間パワーとの
比による判定部（21）に代えて、第３図に示すような構
成の判定部を備えた音声検出器を考えてみる。図におい
て、（211）は推定無音時パワー計算部の出力に基づい
たしきい値を発生するしきい値発生部、（212）はしき
い値と区間パワーの大小による判定部であり、これらの
動作に関連する区間パワー計算部（15）、推定無音時パ
ワー計算部（20）も含めて示している。しきい値発生部
（211）は推定無音時パワー計算部（20）の出力に応じ
て、例えばこれよりも一定値だけ大きいレベルをしきい
値として出力し、しきい値と区間パワーの大小による判
定部（212）ではしきい値発生部（211）の出力するしき
い値よりも区間パワーの方が大きい場合に出力を１とす
る。入力信号として第８図（ｃ）に示すエコーキャンセ
ラ出力信号が与えられると、第７図に示した従来例と同
様に推定無音時パワー計算部の出力は範囲（II）におい
て零となるため、しきい値発生部（211）の出力は小さ
くなり、その後範囲（III）において再び背景雑音が入
力され始めると、区間パワーの方がしきい値発生部（21
1）の出力より大きくなってしきい値と区間パワーの大
小による判定部（212）を１を出力する。このため、第
７図に示した従来の音声検出器と同様に背景雑音を有音
と誤判定してしまう。

第４図はこれを解決するためにこの発明を適用した実
施例である。図において、スイッチ（25）は第２図に示
す本発明の一実施例のスイッチ（25）と同様の動作をす
る。従って、推定無音時パワー計算部（20）は常に適切
な背景雑音算出が可能となり、背景雑音と有音と誤判定
することがなくなることが分かる。

また、第１図にこの発明による音声検出器を音声パケ
ット組立分解装置に適用した例を示したが、第５図に示
すようにこの発明による音声検出器は、高能率符号化器
及び復号器を用いない音声パケット組立分解装置にも適
用可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、パケット分解部よ
り受信パケット有無信号を入力し、受信パケットが有の
区間において、推定無音時パワー計算部の算出結果がそ
の前の区間で保持していた算出結果と同一となるように
構成したので、エコーキャンセラ出力信号のように完全
な無音区間を含む信号が入力されても推定無音時パワー
計算部で常に適切な背景雑音パワーを求めることが可能
となり、背景雑音を有音と誤判定することのない音声検
出器が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による音声検出器を音声パケット組立
分解装置に適用した場合の構成図、第２図はこの発明の
一実施例による音声検出器の構成図、第３図は推定無音
時パワー算出部の出力に基づいて発生するしきい値と区
間パワーとの大小によって有音無音判定を行う判定部及
びその関連部分の構成図、第４図は第３図に示す判定部
にこの発明を適用した第２の実施例の構成図、第５図は
この発明による音声検出器を高能率音声符号化器及び復
号器を用いない音声パケット組立分解装置に適用した例
の構成図、第６図は音声パケット組立分解装置の構成
図、第７図は従来の音声検出器の構成図、第８図はエコ
ーキャンセラの入出力信号例の説明図である。 図において、（１）は加入者、（２）は音声パケット組
立分解装置、第３図はハイブリッド回路、（４）はA/D
変換器、（５）はエコーキャンセラ、（７）は音声検出
器、（８）はパケット組立部、（９）はパケット交換
機、（10）はパケット分解部、（11）は無音挿入部、
（12）はゆらぎ吸収バッファ、（14）はD/A変換器、（1
5）は区間パワー計算部、（20）は推定無音時パワー計
算部、（21）は無音時パワーと区間パワーとの比による
判定部、（24）は受信パケット有無信号入力端子、（2
5）はスイッチ、（211）はしきい値発生部、（212）は
しきい値と区間パワーの大小による判定部である。 尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 茂明 神奈川県鎌倉市大船５丁目１番１号 三菱 電機株式会社通信システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−128919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−139912（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加入者からの入力音声信号をハイブリッド
   回路を介してディジタル変換した後、エコーキャンセラ
   によって該入力信号に含まれるエコー成分を除去し、該
   音声の有無検出信号に基づいて有音の場合にのみ音声信
   号をパケット化してパケット網へ出力すると共に、パケ
   ット網より入力される受信パケットからパケット分解部
   によりヘッダ情報を取り除き、受信パケットが存在しな
   い時間には無音挿入を行い、パケットの伝送遅延時間の
   変動を吸収した後、アナログ変換して上記ハイブリッド
   回路を介して加入者に音声信号を出力するパケット組立
   分解装置内で用いられる上記音声の有無検出手段とし
   て、上記エコーキャンセラからの入力信号のパワーを算
   出する第１のパワー算出手段と、上記第１のパワー算出
   手段の出力に基づいて無音時の背景雑音パワーを算出す
   る第２のパワー算出手段と、上記第１のパワー算出手段
   で算出されたパワーと上記第２のパワー算出手段で算出
   されたパワーを比較することによって音声の有無を判定
   する判定手段とを備えた音声検出器において、上記第１
   と第２のパワー算出手段との間に設けられて、上記パケ
   ット分解部より受信パケット有無情報を入力し、受信パ
   ケット有の時間においては上記第２のパワー算出手段が
   過去に算出した無音時の背景雑音パワーと同一の値を出
   力すべき制御する制御手段を備えたことを特徴とする音
   声検出器。