JPWO2016121234A1 - 音声による自動送受切り替え方法及び装置 - Google Patents

Abstract

外来音が大きい場合やマイクロホン周囲で他の人が大声で会話したような場合においても、意図しない送信が発生するおそれがない、音声による自動送受切り替え方法及び装置を提供することを課題とする。マイクロホン１と、マイクロホン１により電気信号に変換された音信号をデジタル処理可能なレベルまで増幅するマイクロホンアンプ２と、増幅された音信号をＡ／Ｄ変換して音声抽出処理部４に出力するデジタルコーデック３と、デジタルコーデック３から送られてくるＡ／Ｄ変換された音信号が音声信号の特徴を有するか否かを検出すると共に、所定の低域音声レベル以上であるか否かの判定を行い、音声信号の特徴を有し且つ所定の低域音声レベル以上と判定された場合にのみ送受信機１０にＰＴＴ信号を出力する音声抽出処理部４とから成る。

Description

本発明は、無線機等における送受切り替え操作を音声入力により実施する、通称ＶＯＸと呼ばれている音声による自動送受切り替え方法及び装置に関するものである。

従来より、無線機等における送受切り替え操作を音声入力により実施するＶＯＸは広く用いられている。この種装置は、その動作原理から、次の２種に大別できる。
・単純に、マイクロホンに入力される音響信号の有無により送信切り替えを行う方法
・マイクロホンに入力された音響信号をデジタル処理し、音声固有の特徴を抽出することにより音声以外の雑音と区別し、音声入力があった時のみ送信切り替えを行うようにすることで、雑音等によっては誤動作しないようにする方法

しかるに、上記第１の方法の最大の欠点は、音声以外の音、例えば、車のエンジン音、走行音やマイクロホンに触れた時に発生する雑音等で、意図しない送信が行われてしまうという点である。また、第２の方法の欠点は、マイクロホン近くで他人が会話する等、マイクロホン周囲の音声により、意図しない送信が発生するという点にある。なお、このような意図しない送信は、第１の方法による装置の場合にも同様に発生する。

そこで、このような欠点をできるだけ軽減するために、この種の装置には、外来音を拾いにくい接話タイプのマイクロホンや、骨伝導タイプのマイクロホンが多く用いられている。しかし、このような配慮をしたとしても、外来音が大きい場合、第１の方法では、外来音の種類に関係なく意図しない送信が発生する。また、第２の方法では、音声以外の大きな外来音の場合には意図しない送信をすることはないが、マイクロホン周囲で他の人が大声で会話したような場合には、やはり意図しない送信が発生するおそれがある。

なお、特許文献１には、音声を集音して音声信号を出力するマイクと、マイクによって出力された音声信号が所定条件を満たしたときにＰＴＴ信号を出力するＰＴＴ信号出力部とを備えたヘッドセットであって、発声に伴う口元周辺部の動きの有無を検出する磁気センサ及びマグネットを備え、ＰＴＴ信号出力部は、音声信号が所定条件を満たし、かつ磁気センサ及びマグネットによって口元周辺部の動きが検出されていることを条件としてＰＴＴ信号を出力する音声信号出力装置が開示されている。しかし、この装置の場合は、構造が複雑化するだけでなく、信頼性の保証がないという問題がある。

特開２００３−１７９５１９号公報 特開２００１−３２０２９６号公報

上述したように、従来の無線機等における音声入力により送受切り替え操作を実施する方法の場合は、マイクロホンとして外来音を拾いにくい接話タイプのものや、骨伝導タイプのものを使用したとしても、外来音が大きい場合やマイクロホン周囲で他の人が大声で会話したような場合に、意図しない送信が発生するという欠点があり、また、ある種のものは、構造が複雑で信頼性に欠けるといった問題があった。

そこで本発明は、シンプルな構成であって、外来音が大きい場合やマイクロホン周囲で他の人が大声で会話したような場合においても、意図しない送信が発生するおそれがない、音声による自動送受切り替え方法及び装置を提供することを課題とする。

本発明者は、上記従来方法における欠点を解消すべく鋭意研究を重ねた結果、骨伝導マイクや接話マイクの外来音に対する特性の特徴を利用し、上記従来の２つの方法を併用することに想い至り、本発明を完成させるに至ったものである。

即ち、上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、マイクロホンにより音信号を電気信号に変換する工程と、電気信号に変換された前記音信号をデジタル処理可能なレベルまで増幅する工程と、デジタル処理可能なレベルまで増幅された前記音信号をＡ／Ｄ変換する工程と、前記Ａ／Ｄ変換された音信号が音声信号の特徴を有し且つ所定の低域音声レベル以上である場合に、送受信機に対してＰＴＴ信号を出力する工程と、から成ることを特徴とする音声による自動送受切り替え方法である。

一実施形態においては、前記ＰＴＴ信号出力工程は、前記送受信機に対して前記ＰＴＴ信号を出力すると共に、遅延処理を含む処理がなされた音声信号を出力する工程を含む。

また、上記課題を解決するための請求項３に記載の発明は、マイクロホンと、前記マイクロホンにより電気信号に変換された音信号をデジタル処理可能なレベルまで増幅するマイクロホンアンプと、増幅された前記音信号をＡ／Ｄ変換して音声抽出処理部に出力するデジタルコーデックと、前記デジタルコーデックから送られてくるＡ／Ｄ変換された音信号が音声信号の特徴を有するか否かを検出すると共に、所定の低域音声レベル以上であるか否かの判定を行い、音声信号の特徴を有し且つ所定の低域音声レベル以上と判定された場合にのみ送受信機にＰＴＴ信号を出力する前記音声抽出処理部と、から成ることを特徴とする音声による自動送受切り替え装置である。

一実施形態においては、前記デジタルコーデックは、前記音声抽出処理部において遅延処理を含む処理がなされたデジタル音声信号を、アナログ音声信号として前記送受信機に出力する。

一実施形態においては、前記音声抽出処理部は、前記Ａ／Ｄ変換された音信号が音声信号の特徴を有するか否かを検出する音声抽出手段と、前記音信号の低周波成分を検出し、検出した低周波成分が所定の低域音声レベル以上か否かを判定する低域音声レベル判定手段と、前記遅延処理を行う遅延処理手段と、前記音声抽出手段からの条件クリア信号と前記低域音声レベル判定手段からの条件クリア信号とを受けた場合に、ＰＴＴ出力手段に、送受信機に対するＰＴＴ信号の出力を実行させるＰＴＴ出力判定手段と、前記送受信機に対してＰＴＴ信号を出力する前記ＰＴＴ出力手段とを含んで構成される。

一実施形態においては、前記低域音声レベル判定手段は、３００Ｈｚを基準に低域音声レベル以上か否かを判定する。

本発明は上述したとおりであって、本発明に係る方法及び装置はシンプルな構成であって、音信号が音声信号の特徴を有するか否かの検出と共に所定の低域音声レベル以上か否かの判定が行われ、音声信号の特徴を有し且つ所定の低域音声レベル以上と判定された場合にのみ送受信機にＰＴＴ信号が出力されるので、外来音が大きい場合やマイクロホン周囲で他の人が大声で会話したような場合においても、意図しない送信が発生するおそれがない、音声による自動送受切り替え方法及び装置が得られる効果がある。

本発明に係る音声による自動送受切り替え装置の一実施形態の概略構成図である。 本発明に係る音声による自動送受切り替え方法における処理の流れを示すフロー図である。 骨伝導マイクロホンの特性例を示すグラフである。 接話マイクロホンの特性例を示すグラフである。

本発明を実施するための形態につき、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明に係る音声による自動送受切り替え方法は、図２のフロー図に示されるように、マイクロホンにより音信号を電気信号に変換する工程（ステップＳ１）と、電気信号に変換された前記音信号をデジタル処理可能なレベルまで増幅する工程（ステップＳ２）と、デジタル処理可能なレベルまで増幅された前記音信号をＡ／Ｄ変換する工程（ステップＳ３）と、前記Ａ／Ｄ変換された音信号が音声信号の特徴を有し（ステップＳ４ Ｙｅｓ）、且つ、所定の低域音声レベル以上である場合（ステップＳ５ Ｙｅｓ）に、送受信機に対してＰＴＴ信号を出力する工程（ステップＳ６）とから成ることを特徴とする。

また、本発明に係る音声による自動送受切り替え装置は上記方法を実施するためのものであって、図１に例示されるように該装置は、マイクロホン1と、マイクロホン１により電気信号に変換された音信号をデジタル処理可能なレベルまで増幅するマイクロホンアンプ２と、増幅された音信号をＡ／Ｄ変換して音声抽出処理部４に出力するデジタルコーデック３と、デジタルコーデック３から送られてくるＡ／Ｄ変換された音信号が音声信号の特徴を有するか否かを検出すると共に、所定の低域音声レベル以上であるか否かの判定を行い、音声信号の特徴を有し且つ所定の低域音声レベル以上と判定された場合にのみ送受信機１０にＰＴＴ信号を出力する音声抽出処理部４とから成ることを特徴とするものである。

マイクロホン１とマイクロホンアンプ２は一般的構成のものであって、特に説明を要しない。デジタルコーデック３は、マイクロホンアンプ２においてデジタル処理可能なレベルまで増幅された音信号をＡ／Ｄ変換し、音声抽出処理部４へ送出する。

音声抽出処理部４は、Ａ／Ｄ変換された音信号が音声信号の特徴を有するか否かを検出する音声抽出手段５と、音信号の低周波成分を検出し、検出した低周波成分が所定の低域音声レベル以上か否かを判定する低域音声レベル判定手段６と、遅延処理を行う遅延処理手段７と、音声抽出手段５からの条件クリア信号と低域音声レベル判定手段６からの条件クリア信号とを受けた場合に、ＰＴＴ出力手段９に、送受信機１０に対するＰＴＴ信号の出力を実行させるＰＴＴ出力判定手段８と、送受信機１０に対してＰＴＴ信号を出力するＰＴＴ出力手段９とを含んで構成される。

以下、音声抽出処理部４における処理についてより詳細に説明する。音声抽出処理部４においては、先ず、音声抽出手段５において、ＤＳＰ処理等により、入力されたデジタル音信号が音声信号の特徴（例えば、声帯振動の高調波成分が規則正しく存在する）を有しているか否かの解析がなされ、音声信号と判断された場合に、ＰＴＴ出力のための第１の条件のクリア信号がＰＴＴ出力判定手段８に送出される。

図３は骨伝導マイクロホンの特性例を示すものであり、図４は接話マイクロホンの特性例を示すものである。これら両マイクロホンの特性から理解できることは、外来音に対してはいずれのマイクロホンの場合も、低周波数域における感度が大幅に低いということである。本発明においては、これら両マイクロホンの特性を利用し、収集された音信号のうち、所定Ｈｚ以下の低周波数成分は音声信号ではないと判断する。本発明においては、一例として、３００Ｈｚを判断基準とする。

低域音声レベル判定手段６において、入力されたデジタル音信号がこの所定レベル以上であるか否かの判定がなされ、所定のレベル以上との判定がなされた場合に、ＰＴＴ出力のための第２の条件のクリア信号がＰＴＴ出力判定手段８に送信される。この低域音声レベル判定手段６における所定のレベル以上であるか否かの判定は、アナログ回路で実現していた３００Ｈｚバンドパスフィルターを演算処理による３００Ｈｚデジタルフィルターに置き換え、Ａ／Ｄ変換部１１において基準電圧をＡ／Ｄ変換した値と、入力されたデジタル音信号とをデジタル的に比較することで容易に行うことができる。なお、図１に示す例ではＡ／Ｄ変換部１１が音声抽出処理部４から切り離されているが、これを音声抽出処理部４に含めることができることは言うまでもない。

そして、ＰＴＴ出力判定手段８が、音声抽出手段５からの第１の条件のクリア信号と、低域音声レベル判定手段６からの第２の条件のクリア信号の双方を受信すると、ＰＴＴ出力手段９に対し、送受信機１０に対するＰＴＴ信号の出力指令が送られ、ＰＴＴ出力手段９から送受信機１０に対してＰＴＴ信号が出力されることになる。

また、ＶＯＸ起動に当たっては、無線機、特に最近のデジタル無線機では、ＰＴＴ信号を受け付けてから実際に音声が送信されるまでに、送信処理時間やボコーダーでの音声デジタル処理時間(数十ｍＳ〜数百ｍＳ)が必要となる。そのため、ＰＴＴ信号と同時に音声信号が出力されると、最初の音声が送信されずに、所謂頭切れの現象が発生する。この頭切れを防ぐために従来のアナログ式のＶＯＸでは、「えー」等との必要のない言葉を発してから喋り出す必要があった。

これに対して本発明においては、音声抽出処理部４の遅延処理手段７において、デジタル演算処理による遅延処理を行わせ、音声信号をＰＴＴ信号より遅らせて、デジタルコーデック３からアナログ音声信号として送受信機１０に送出することとする。

また、より明瞭な音を送り出すために、音声抽出技術を利用してノイズキャンセル処理等を行うこともある。これらの処理は、いずれもＤＳＰ等によるデジタル演算処理で実現可能である。

上記のとおり、本発明に係る音声による自動送受切り替え装置の場合は、音声以外の雑音に対しては、音声抽出処理部４におけるＤＳＰ等による音声抽出処理により意図しない送信が抑制され、また、外来音声による意図しない送信は、外来音声信号の低域レベルが話者音声の低域レベルより十分に低いことを利用し、低域音声レベル検出部６において、出力レベルが所定値以下の場合は外来音声信号と判断し、その送信が抑制される。かくして本装置の場合は、大きな雑音や外来音声に対して意図しない送信を抑制することができ、従来のＶＯＸ装置の欠点を大幅に改善することが可能となる。

このように本発明に係る方法及び装置はシンプルな構成であって、音信号が音声信号の特徴を有するか否かの検出と共に所定の低域音声レベル以上か否かの判定が行われ、音声信号の特徴を有し且つ所定の低域音声レベル以上と判定された場合にのみ送受信機にＰＴＴ信号が出力されるので、外来音が大きい場合やマイクロホン周囲で他の人が大声で会話したような場合においても、意図しない送信が発生するおそれがなく、産業上の利用可能性大なるものがある。

Claims (6)

1. マイクロホンにより音信号を電気信号に変換する工程と、
   電気信号に変換された前記音信号をデジタル処理可能なレベルまで増幅する工程と、
   デジタル処理可能なレベルまで増幅された前記音信号をＡ／Ｄ変換する工程と、
   前記Ａ／Ｄ変換された音信号が音声信号の特徴を有し且つ所定の低域音声レベル以上である場合に、送受信機に対してＰＴＴ信号を出力する工程と、
   から成ることを特徴とする音声による自動送受切り替え方法。
2. 前記ＰＴＴ信号出力工程は、前記送受信機に対して前記ＰＴＴ信号を出力すると共に、遅延処理を含む処理がなされた音声信号を出力する工程を含む、請求項１に記載の音声による自動送受切り替え方法。
3. マイクロホンと、
   前記マイクロホンにより電気信号に変換された音信号をデジタル処理可能なレベルまで増幅するマイクロホンアンプと、
   増幅された前記音信号をＡ／Ｄ変換して音声抽出処理部に出力するデジタルコーデックと、
   前記デジタルコーデックから送られてくるＡ／Ｄ変換された音信号が音声信号の特徴を有するか否かを検出すると共に、所定の低域音声レベル以上であるか否かの判定を行い、音声信号の特徴を有し且つ所定の低域音声レベル以上と判定された場合にのみ送受信機にＰＴＴ信号を出力する前記音声抽出処理部と、
   から成ることを特徴とする音声による自動送受切り替え装置。
4. 前記デジタルコーデックは、前記音声抽出処理部において遅延処理を含む処理がなされたデジタル音声信号を、アナログ音声信号として前記送受信機に出力する、請求項３に記載の音声による自動送受切り替え装置。
5. 前記音声抽出処理部は、前記Ａ／Ｄ変換された音信号が音声信号の特徴を有するか否かを検出する音声抽出手段と、前記音信号の低周波成分を検出し、検出した低周波成分が所定の低域音声レベル以上か否かを判定する低域音声レベル判定手段と、前記音声抽出手段からの条件クリア信号と前記低域音声レベル判定手段からの条件クリア信号とを受けた場合に、ＰＴＴ出力手段に、送受信機に対するＰＴＴ信号の出力を実行させるＰＴＴ出力判定手段と、前記送受信機に対してＰＴＴ信号を出力する前記ＰＴＴ出力手段と、前記遅延処理を行う遅延処理手段とを含んで構成される、請求項４に記載の音声による自動送受切り替え装置。
6. 前記低域音声レベル判定手段は、３００Ｈｚを基準に低域音声レベル以上か否かを判定する、請求項５に記載の音声による自動送受切り替え装置。

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