JPH09116362A - 自動音量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 騒音レベルが変動する条件下においても、明
瞭度よく拡声する自動音量制御装置を実現すること。 【解決手段】 拡声信号入力手段１から拡声すべき音声
信号をオートボリューム２に入力し、増幅レベルを制御
する。音の再生場所に騒音検出マイク５を設け、騒音信
号を相互相関係数演算手段６Ａに与える。ここで騒音信
号と拡声信号の相互相関係数を計算し、最適聴取レベル
算出手段７に出力する。最適聴取レベル算出手段７は相
互相関係数を基に最適聴取レベルを予測する。音量レベ
ル制御手段８はこの予測値に基づいてオートボリューム
２の増幅レベルを制御する。こうすると、常に騒音レベ
ルに応じた最適聴取レベルで音声信号を拡声することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声を拡声する場
合において、騒音下でも明瞭度の良い音響再生を行う自
動音量制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、騒音のある条件下でも明瞭度良く
音声を再生する目的で、再生場所の騒音レベルを検出
し、その大きさに応じて拡声音のボリュームを自動的に
制御する自動音量制御装置が提案されている。

【０００３】図７はこのような従来における自動音量制
御装置の構成例を示すブロック図である。図７におい
て、拡声信号入力手段１は拡声すべき音声信号を入力す
る手段である。オートボリューム２は音声信号の増幅レ
ベルを調整する回路である。アンプ３はオートボリュー
ム２からの信号を増幅するアンプである。スピーカ４は
アンプで増幅された信号を再生する。

【０００４】騒音検出マイク５は周囲の騒音レベルを検
出するマイクロホンである。騒音レベル検出手段１４は
騒音検出マイク５からの信号を基に、騒音レベルを算出
する回路である。そして音量レベル制御手段８は騒音レ
ベル検出手段７の算出結果に応じて、オートボリューム
２の増幅レベルを制御する手段である。

【０００５】このように構成された従来の自動音量制御
装置において、拡声信号入力手段１から入力された音声
信号はオートボリューム２で適当な大きさに調整され、
スピーカ４から出力される。騒音検出マイク５は、騒音
を収音して騒音レベル検出手段１４に与える。そうする
と騒音レベル検出手段１４は検出音から騒音レベルを算
出する。

【０００６】この場合の騒音レベル検出方法として、拡
声音のある条件で騒音レベルを検出すると、騒音のみの
大きさが算出できなくなる。このため、拡声音があるか
無いかを判別し、拡声音のない部分で騒音レベルを算出
する。算出された騒音レベルは音量レベル制御手段８に
入力される。音量レベル制御手段８は、騒音がどんな種
類の騒音であっても、騒音レベルより一定のレベル差で
音声信号を増幅するよう、オートボリューム２の増幅レ
ベル（以下、単にレベルという）を設定する。このよう
に騒音レベルに応じてオートボリューム２のレベルを変
化させることにより、騒音のある条件でも音声信号を明
瞭度良く拡声するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、騒音検出マイク５で検出した信号には、
拡声音も入っており、拡声音の影響で騒音レベルが大き
くなってしまうという不都合があった。また、拡声音の
影響を避けるために、拡声音がない場合のみの騒音レベ
ルを検出して、オートボリューム２のレベルを制御する
方法もある。しかし、音声のある場合に騒音レベルが大
きく変動すると、音声のない時間を検出すして騒音レベ
ルを測定するための追随時間が遅れてしまうという不都
合があった。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、拡声音がある状態において
も、騒音レベルを正確に算出し、最適な拡声レベルで音
を再生することのできる自動音量制御装置を実現するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明の自動音量制御装置においては、拡声すべき
音声信号が増幅されてスピーカから出力されたとき、外
部騒音が同時に発生すると拡声音の内容が聞き取りにく
いので、外部騒音と拡声音との相互相関を演算すること
により、実質上の騒音レベルを算出する。その騒音レベ
ルより、そのレベルに基づいた値を更に加算し、最適聴
取レベルを設定することにより音声信号の増幅レベルを
制御するようにしたものである。これにより、騒音の発
生中であっても、拡声音のレベルが最適に制御され、音
声が聞き取り易くなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】請求項１記載の発明は、拡声すべ
き音声信号を入力する拡声信号入力手段と、拡声信号入
力手段から入力された音声信号の増幅レベルを制御する
オートボリュームと、音声の再生場所における騒音を検
出する騒音検出マイクと、騒音検出マイクで検出された
騒音と拡声信号入力手段の音声信号との相互相関係数を
計算する相互相関係数演算手段と、相互相関係数演算手
段の相互相関係数を基に、最適聴取レベルを求める最適
聴取レベル算出手段と、最適聴取レベル算出手段で予測
された最適聴取レベルに基づいて、オートボリュームの
増幅レベルを制御する音量レベル制御手段と、を具備し
たものである。このような構成により、拡声音入力手段
から音声信号を入力し、再生場所に設置された騒音検出
マイクから騒音信号を検出する。そして検出された騒音
信号と入力音声信号の相互相関係数を求め、最適聴取レ
ベル算出手段により騒音レベルを予測する。ここで予測
した騒音レベルから、騒音レベルに応じた最適聴取レベ
ルを算出し、算出した値に応じてオートボリュームの増
幅レベルを制御する。こうすると拡声中でも騒音レベル
に応じた最適聴取レベルで拡声することが可能となる。

【００１１】請求項２記載の発明は、拡声すべき音声信
号を入力する拡声信号入力手段と、拡声信号入力手段か
ら入力された音声信号の周波数特性を制御するオートイ
コライザと、音声の再生場所における騒音を検出する騒
音検出マイクと、騒音検出マイクで検出された騒音を複
数の帯域に分割する第１の帯域分割フィルタと、拡声入
力手段からの音声信号を第１の帯域分割フィルタと同一
の帯域に分割する第２の帯域分割フィルタと、第１及び
第２の帯域分割フィルタの信号から各帯域毎に相互相関
係数を演算する相互相関係数演算手段と、相互相関係数
演算手段で求められた相互相関係数を基に、最適聴取レ
ベルと周波数特性とを求める最適聴取特性算出手段と、
最適聴取特性算出手段で予測された最適聴取特性を基
に、オートイコライザの周波数特性を制御する周波数特
性制御手段と、を具備したものである。このような構成
において、まず各帯域毎の相互相関係数を求め、最適聴
取特性算出手段により、最適聴取特性と最適聴取レベル
を予測し、拡声音の周波数特性を制御する。こうすると
騒音レベルが変化しても、明瞭度よく拡声音を聴取する
ことが可能となる。

【００１２】（実施の形態１）本発明の第１実施形態に
よる自動音量制御装置について図面を参照しながら説明
する。図１は第１実施形態の自動音量制御装置の構成を
示すブロック図である。この自動音量制御装置では、従
来例と同様に拡声信号入力手段１、オートボリューム
２、アンプ３、スピーカ４、騒音検出マイク５が設けら
れており、それらのブロックの詳細な説明は省略する。

【００１３】相互相関係数演算手段６Ａは、拡声信号入
力手段１からの信号と騒音検出マイク５からの騒音とが
入力され、騒音と音声信号の相互相関係数を演算する手
段である。最適聴取レベル算出手段７は相互相関係数演
算手段６Ａからの出力を基に、最適聴取レベルを算出す
る手段である。音量レベル制御手段８は最適聴取レベル
算出手段７の結果に応じて、オートボリューム２のレベ
ルを制御する手段である。

【００１４】このように構成された自動音量制御装置の
動作について図１〜図５を用いて説明する。図１の拡声
信号入力手段１から拡声すべき音声信号が入力される
と、その音声信号はオートボリューム２で最適なレベル
に制御され、アンプ３で増幅されてスピーカ４から拡声
音が出力される。

【００１５】一方、騒音検出マイク５で検出された騒音
信号は相互相関係数演算手段６Ａに入力される。また拡
声信号も相互相関係数演算手段６Ａに入力される。相互
相関係数演算手段６Ａでは、拡声信号と騒音信号を用い
て相互相関係数を演算する。図２に拡声信号、図３に騒
音信号、図４に相互相関係数の演算結果をそれぞれ示
す。図３に示すように、拡声信号と検出した騒音信号の
間には、拡声のスピーカと騒音検出マイク間の距離に相
当する一定の遅延があり、その遅延時間で相互相関係数
が最大となる。

【００１６】騒音レベルが拡声音に対して大きくなって
いった場合、相互相関係数の最大値とその他の値との差
は小さくなっていく傾向がある。相互相関係数演算手段
６Ａで求められた相互相関係数は、最適聴取レベル算出
手段７に入力される。最適聴取レベル算出手段７では、
相互相関係数を基に最適聴取レベルを算出する。ここで
用いる方法としては、ある区間における相互相関係数の
値の最大値の２乗値と、最大値以外の相互相関係数の値
の２乗和を比較する。騒音レベル中の拡声音レベルを示
す値をＸとすると、Ｘは次の（１）式で表現される。

【数１】 ここで Ｓｍ：相互相関係数の最大値 Ｓｉ：相互相関係数 ｎ：データ数

【００１７】相互相関係数の割合が小さくなると、騒音
レベルが大きいとみなしている。その際、入力音声信号
をスピーカ４で拡声し、Ｘの値と拡声レベルの関係を予
め求めておく。そして騒音検出マイク５より検出した騒
音レベルから、Ｘの値に応じて拡声音レベルの割合分を
引き算し、実際の騒音レベルの大きさを求める。また予
め心理実験などを通じて求めておいた騒音レベルと最適
聴取レベルの関係に基づき、最適聴取レベルを算出す
る。図３は騒音レベルと最適聴取レベルの関係の一例を
示すグラフである。算出された最適聴取レベルは音量レ
ベル制御手段８に与えられ、音量レベル制御手段８はオ
ートボリューム２のレベルを制御する。

【００１８】このようにしてオートボリューム２に設定
されたレベルで拡声音が再生される。この拡声音は、騒
音のある条件下でも、騒音レベルの変動に追随して明瞭
度良く聴くことができる。

【００１９】（実施の形態２）本発明の第２実施形態の
自動音量制御装置について図面を参照しながら説明す
る。図６は第２実施形態の自動音量制御装置の構成を示
すブロック図である。この自動音量制御装置では、第１
実施形態の自動音量制御装置と同様に拡声信号入力手段
１、アンプ３、スピーカ４、騒音検出マイク５が設けら
れており、それらのブロックの詳細な説明は省略する。

【００２０】本図において、第１の帯域分割フィルタ９
は騒音検出マイク５で検出された信号を複数の帯域に分
割するフィルタであり、第２の帯域分割フィルタ１０は
拡声信号入力手段１の音声信号を第１の帯域分割フィル
タ９と同一の帯域に分割するフィルタである。オートイ
コライザ１１は拡声信号入力手段１の音声信号の周波数
特性を制御する回路であり、その出力はアンプ３に与え
られる。相互相関係数演算手段６Ｂは各帯域毎に相互相
関係数を計算する演算手段である。最適聴取特性算出手
段１２は各帯域の相互相関係数の値を基に、最適聴取特
性を算出する手段である。周波数特性制御手段１３は最
適聴取特性に基づいてオートイコライザ１１の周波数特
性を制御する手段である。

【００２１】このように構成された自動音量制御装置の
動作を説明する。図６の拡声信号入力手段１から入力さ
れた音声信号は、オートイコライザ１１で最適な周波数
特性に制御される。この音声信号はアンプ３で増幅され
てスピーカ４から出力される。一方、騒音検出マイク５
で検出された騒音信号は、第１の帯域分割フィルタ９に
より複数の帯域に分割され、相互相関係数演算手段６Ｂ
に入力される。また、拡声信号入力手段１より出力され
た音声信号は第２の帯域分割フィルタ１０により帯域分
割され、相互相関係数演算手段６Ｂに入力される。

【００２２】相互相関係数演算手段６Ｂでは、各帯域毎
に相互相関係数を計算する。各帯域毎に求められた相互
相関係数は、最適聴取特性算出手段１２に入力される。
最適聴取特性算出手段１２では、第１実施形態と同様に
して各帯域の相互相関係数を基に最適聴取特性を算出す
る。ここで用いる方法としては、各帯域毎に、相互相関
係数の値の最大値の２乗値と、最大値以外の相互相関係
数の値の２乗和を比較する。

【００２３】騒音レベル中の拡声音レベルを示す値をＸ
とし、騒音検出マイク５より検出した騒音レベルから、
Ｘの値に応じて拡声音レベルの割合分を引き算し、実際
の騒音の周波数特性を予測する。次に予測された騒音の
周波数特性に応じた最適聴取特性を求める。この最適聴
取特性は、騒音をいくつかのパターンに分類し、パター
ン毎に心理実験などから求めておいた特性を使用する。
求められた最適周波数特性は、周波数特性制御手段１３
によりオートイコライザ１１に設定される。

【００２４】このように、最適周波数特性算出手段１２
により、騒音に応じた最適周波数特性を相互相関係数を
基づいて求めることにより、騒音下でも明瞭な拡声を行
うことができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明は、拡声音が出力さ
れた場合でも、騒音レベルに応じてリアルタイムで音量
レベルを制御することが可能となり、明瞭度の良い音声
を拡声することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における自動音量制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】第１実施形態における相互相関係数の計算に用
いる入力信号の波形図である。

【図３】相互相関係数の計算に用いる騒音信号の波形図
である。

【図４】相互相関係数の計算結果を示す説明図である。

【図５】第１実施形態における騒音レベル対最適聴取レ
ベルの関係を示す特性図である。

【図６】本発明の第２実施形態における自動音量制御装
置の構成を示すブロック図である。

【図７】従来の自動音量制御装置の構成例を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ 拡声信号入力手段 ２ オートボリューム ５ 騒音検出マイク ６Ａ，６Ｂ 相互相関係数演算手段 ７ 最適聴取レベル算出手段 ８ 音量レベル制御手段 ９ 第１の帯域分割フィルタ １０ 第２の帯域分割フィルタ １１ オートイコライザ １２ 最適聴取特性算出手段 １３ 周波数特性制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡声すべき音声信号を入力する拡声信号
   入力手段と、 前記拡声信号入力手段から入力された音声信号の増幅レ
   ベルを制御するオートボリュームと、 音声の再生場所における騒音を検出する騒音検出マイク
   と、 前記騒音検出マイクで検出された騒音と前記拡声信号入
   力手段の音声信号との相互相関係数を計算する相互相関
   係数演算手段と、 前記相互相関係数演算手段の相互相関係数を基に、最適
   聴取レベルを求める最適聴取レベル算出手段と、 前記最適聴取レベル算出手段で予測された最適聴取レベ
   ルに基づいて、前記オートボリュームの増幅レベルを制
   御する音量レベル制御手段と、を具備することを特徴と
   する自動音量制御装置。
2. 【請求項２】 拡声すべき音声信号を入力する拡声信号
   入力手段と、 前記拡声信号入力手段から入力された音声信号の周波数
   特性を制御するオートイコライザと、 音声の再生場所における騒音を検出する騒音検出マイク
   と、 前記騒音検出マイクで検出された騒音を複数の帯域に分
   割する第１の帯域分割フィルタと、 前記拡声入力手段からの音声信号を前記第１の帯域分割
   フィルタと同一の帯域に分割する第２の帯域分割フィル
   タと、 前記第１及び第２の帯域分割フィルタの信号から各帯域
   毎に相互相関係数を演算する相互相関係数演算手段と、 前記相互相関係数演算手段で求められた相互相関係数を
   基に、最適聴取レベルと周波数特性とを求める最適聴取
   特性算出手段と、 前記最適聴取特性算出手段で予測された最適聴取特性を
   基に、前記オートイコライザの周波数特性を制御する周
   波数特性制御手段と、を具備することを特徴とする自動
   音量制御装置。