JP2000022469A

JP2000022469A - 音声処理装置

Info

Publication number: JP2000022469A
Application number: JP10183829A
Authority: JP
Inventors: Masami Miura; 雅美三浦; Susumu Yabe; 進矢部; Yoshihiko Ideoka; 良彦出岡
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】入力音声信号が大きいレベルから小さいレベ
ルに変化したときの応答特性を改善する。【解決手段】入力音声信号の供給される利得制御アン
プ５２と、入力音声信号のレベルを検出するレベル検出
回路６１とを設ける。このレベル検出回路６１の検出信
号にしたがって利得制御アンプ５２の利得の制御信号を
形成する制御信号形成回路６３を設ける。利得制御アン
プ５２は、これに供給された入力音声信号をレベル圧縮
して出力する入出力特性とする。入力音声信号が大きい
レベルからこれよりも小さいレベルに低下することによ
り、利得制御アンプ５２の利得が対応する小さい利得か
ら大きい利得に上昇するまでの応答時間を、レベル圧縮
の設定内容および入力音声信号のレベル変化の履歴に応
じて変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、補聴
器、電話、拡声器、音声通信などの分野で用いられる音
声処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】音声信号の伝送系のダイナミックレンジ
が狭いとき、あるいは難聴者のように受聴可能なダイナ
ミックレンジが狭いとき、例えば図１０の直線１１、１
２あるいは１３に示すような入出力特性のアンプによ
り、対象となる音声信号をレベル圧縮する手法が知られ
ている。

【０００３】すなわち、これらの入出力特性１１〜１３
に対応するアンプの利得は、直線２１〜２３に示すとお
りであり、どの特性であっても、対象となる音声信号
は、レベルが小さいときには大きな利得で増幅され、レ
ベルが大きいときには小さな利得で増幅される。そし
て、入出力特性１２および利得特性２２では、入出力特
性１１および利得特性２１に比べ、出力レベルの変化範
囲が狭いので、より強くレベル圧縮されることになる。
また、入出力特性１３および利得特性２３では、入出力
特性１１および利得特性２１に比べ、レベル圧縮の割り
合いは同じであるが、出力レベルおよび利得が一様に大
きい。

【０００４】こうして、対象となる音声信号は増幅され
ると同時にレベル圧縮されるので、その音声信号のダイ
ナミックレンジを、伝送系のダイナミックレンジや受聴
可能なダイナミックレンジに適切に収めることができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なレベル圧縮を行う場合、音声信号のレベルが変化した
とき、その変化時点からアンプの利得が対応する利得に
変化するまでの時間（以後、「解除時間」と呼ぶ）を短
くすると、音声信号の瞬時レベルに対してレベル圧縮が
行われるようになるので、音声信号は振幅変調を受けた
ような波形になって大きく歪んでしまい、聞き取りにく
くなってしまう。

【０００６】このため、多くの場合、 (A) 音声信号が小さいレベルから大きいレベルに変化す
るときには、利得を瞬時に小さくする（解除時間を短く
する）。 (B) 音声信号が大きいレベルから小さいにレベルに変化
するときには、所定の大きさの時間遅れをもって利得を
大きくする（解除時間を長くする）。ようにしている。

【０００７】ところが、解除時間を長くした場合には、 (1) 静かな環境で収音した小さな音の信号を増幅してい
るときに、一時的に比較的大きな音が入ってくると、そ
の後、もとの小さな音になっても、解除時間が終了する
までの間、利得はその大きな音に対応した小さい利得の
ままなので、その間、小さな音が聞こえなくなってしま
う。

【０００８】(2) 暗騒音レベルが大きい環境で、電話の
受話レベルを暗騒音レベルよりも大きくして聞いている
ときに、一時的に大きなレベルの音声信号を受けると、
解除時間が終了するまでの間、利得は小さいままなの
で、その間、小さな受話音声が暗騒音に消されて聞き取
れなくなってしまう。

【０００９】この発明は、これらの問題点を解決しよう
とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、入力音声信号の供給される利得制御アンプと、
上記入力音声信号のレベルを検出するレベル検出回路
と、このレベル検出回路の検出信号にしたがって上記利
得制御アンプの利得の制御信号を形成する制御信号形成
回路とを有し、上記利得制御アンプは、これに供給され
た上記入力音声信号をレベル圧縮して出力する入出力特
性とされ、上記入力音声信号が大きいレベルからこれよ
りも小さいレベルに低下することにより、上記利得制御
アンプの利得が対応する小さい利得から大きい利得に上
昇するまでの応答時間を、上記レベル圧縮の設定内容お
よび上記入力音声信号のレベル変化の履歴に応じて変更
するようにした音声処理装置とするものである。したが
って、大きな入力レベルの後の小さい入力レベルに対し
ても必要な利得となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１において、処理の対象となる
音声信号Ｓ51は、入力端子５１を通じて利得制御アンプ
５２に供給され、この制御アンプ５２においてレベル圧
縮されてから出力端子５３に取り出される。

【００１２】この場合、制御アンプ５２は、ユーザの設
定にしたがって、例えば、図２Ａの直線２４、２５によ
り示すように、入力レベルに対する利得の変化率を任意
に変更できるようにされているものであり、したがっ
て、直線１４、１５により示すように、ダイナミックレ
ンジを任意に変更できるものである。

【００１３】さらに、制御アンプ５２は、ユーザの設定
にしたがって、例えば、図３Ａの直線２６、２７により
示すように、入力レベルにかかわらず利得を一様に変更
できるようにされているものでもあり、したがって、直
線１６、１７により示すように、ダイナミックレンジを
変化させずに、出力レベルを任意に変更できるものでも
ある。

【００１４】また、端子５１の音声信号Ｓ51の一部が、
例えば、整流回路６１１およびローパスフィルタ６１２
から構成されるレベル検出回路６１に供給され、信号Ｓ
51のエンベロープを示す信号、すなわち、信号Ｓ51の瞬
時レベルに対応してレベルの変化する検出信号（直流電
圧）Ｓ61が取り出される。そして、この信号Ｓ61がその
まま制御信号形成回路６３に供給されるとともに、遅延
回路６２に供給されて所定の時間だけ遅延した信号Ｓ62
とされ、この遅延信号Ｓ62が形成回路６３に供給され
る。

【００１５】この場合、信号Ｓ61、Ｓ62の差から音声信
号Ｓ51にレベルの変化があったとき、その変化量を知る
ことができ、信号Ｓ61、Ｓ62の差の極性から信号Ｓ51の
レベルが大きくなったのか、小さくなったのかを知るこ
とができる。そこで、形成回路６３において、信号Ｓ6
1、Ｓ62から制御信号Ｓ63が形成され、この信号Ｓ63に
より利得制御アンプ５２の利得が、例えば図２Ｃおよび
図３Ｃに示すように、制御される。

【００１６】すなわち、図２Ｂに示すように、入力レベ
ルの低下が小さい場合であって、直線１４（図２Ａ）に
より示すように、ダイナミックレンジがあまり小さくな
らないように設定されているときには、図２Ｃに曲線３
４により示すように、利得は比較的緩やかに変化し、直
線１５（図２Ａ）により示すように、ダイナミックレン
ジが比較的小さくなるように設定されているときには、
図２Ｃに曲線３５により示すように、利得は比較的速や
かに変化するように制御される。

【００１７】また、図３Ｂに示すように、入力レベルの
低下が大きい場合であって、直線２６（図３Ａ）により
示すように、利得が一様に比較的小さく設定されている
ときには、図３Ｃに曲線３６により示すように、利得は
比較的緩やかに変化し、直線２７（図３Ａ）により示す
ように、利得が一様に比較的大きく設定されているとき
には、図３Ｃに曲線３７により示すように、利得は比較
的速やかに変化するように制御される。

【００１８】なお、実際の装置においては、図１に示す
回路はデジタル回路により構成され、各信号もデジタル
信号とされている。また、主要な回路はＤＳＰにより構
成される。

【００１９】このような構成において、利得制御アンプ
５２が、例えば図２Ａの直線１８に示すような入出力特
性に設定されているとする。

【００２０】すると、入力された音声信号Ｓ51のレベル
が、図４Ａに示すように、小→大→中と変化した場合に
は、制御アンプ５２の利得は、図４Ｂに示すように、入
力レベルが大→中と変化したとき、比較的速く大きくな
り、したがって、最初の小レベルにすぐに対応できる。

【００２１】しかし、入力された音声信号Ｓ51のレベル
が、図５Ａに示すように、中→大→中と変化した場合に
は、制御アンプ５２の利得は、図５Ｂに示すように、入
力レベルが大→中と変化したとき、比較的緩やかに大き
くなる。

【００２２】また、入力された音声信号Ｓ51のレベル
が、図６Ａに示すように、中→大→小と変化した場合に
は、制御アンプ５２の利得は、図６Ｂに示すように、入
力レベルが大→小と変化したとき、比較的速く大きくな
り、したがって、大きな入力レベルの後の小さい入力レ
ベルにもすぐに対応できる。

【００２３】こうして、この装置によれば、入力レベル
が大きくなって利得が小さくなったあとに利得を回復さ
せるとき、入出力特性および入力レベルの履歴を考慮す
るようにしているので、大きな入力レベルの後の小さい
入力レベルに対しても必要な利得となり、したがって、
大きなレベルに続く小さなレベルの音声であっても聞き
取りやすくなる。

【００２４】また、瞬時にレベル圧縮増幅を解除するわ
けではないので、音声信号のレベルによる振幅変調を受
けることがなく、したがって、歪みの少ない音声を聞く
ことができる。

【００２５】図７および図８は、利得制御アンプ５２の
入出力特性に対して、増幅動作をする入力レベル範囲を
制限するために、折れ曲がり点、すなわち、ニーポイン
トを設けた場合である。

【００２６】そして、図７の場合には、特性１８、１９
は、ニーポイント以上の入力レベルでは、レベル圧縮の
傾きは等しいが、特性１９は特性１８よりもニーポイン
トが低く設定されている。このため、入力レベルが大→
小と変化したときの利得の上昇は、特性１９のときに
は、特性１８のときよりも、速くされる。

【００２７】また、図８の場合には、特性１８、１９
は、レベル圧縮の傾きを異ならせてニーポイントが設定
されている。このため、入力レベルが大→小と変化した
ときの利得の上昇は、特性１９のときには、特性１８の
ときよりも、速くされる。

【００２８】図９は、入力された音声信号Ｓ51を３つの
周波数帯域に分割し、それぞれの帯域において、図１の
装置と同様の処理を行うようにした場合である。すなわ
ち、入力端子５１からの音声信号Ｓ51が、ほぼ１ｋHz以
下を通過帯域とするバンドパスフィルタ５４Ｌに供給さ
れ、このフィルタ５４Ｌからは信号Ｓ51のピッチおよび
第１フォルマントの成分の音声信号Ｓ51L が取り出され
る。

【００２９】また、端子５１からの音声信号Ｓ51が、ほ
ぼ１ｋHz〜３ｋHzを通過帯域とするバンドパスフィルタ
５４Ｍに供給され、このフィルタ５４Ｍからは信号Ｓ51
の第２フォルマントの成分の音声信号Ｓ51M が取り出さ
れる。さらに、端子５１からの音声信号Ｓ51が、ほぼ３
ｋHz以上を通過帯域とするハイパスフィルタ５４Ｈに供
給され、このフィルタ５４Ｈからは信号Ｓ51の第３フォ
ルマントおよび子音の成分の音声信号Ｓ51H が取り出さ
れる。

【００３０】そして、これらフィルタ５４Ｌ〜５４Ｈか
らの信号Ｓ51L 〜Ｓ51H が、図１の音声処理回路と同様
に構成された音声処理回路５１Ｌ〜５１Ｈにそれぞれ供
給され、その利得制御アンプ５２〜５２から出力される
音声信号Ｓ51L 〜51H が加算回路５５に供給され、その
加算信号が出力端子５２に取り出される。

【００３１】したがって、端子５５には、レベル圧縮さ
れた音声信号Ｓ51が出力されるとともに、この音声信号
Ｓ51によれば、大きなレベルに続く小さなレベルの音声
であっても聞き取りやすく、しかも、歪みの少ない音声
を得ることができる。

【００３２】なお、図９の装置において、音声信号Ｓ51
の周波数帯域を分割するとき、例えば１／３オクターブ
ずつ、あるいは臨界帯域などで分割することもできる。

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、入力レベルが大きく
なって利得増幅率が小さくなったあとの利得を回復させ
るとき入出力特性および入力レベルの履歴を考慮するよ
うにしているので、大きなレベルに続く小さなレベルの
音声であっても聞き取りやすくなる。また、瞬時にレベ
ル圧縮増幅を解除するわけではないので、歪みの少ない
音声を聞くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一形態を示す系統図である。

【図２】この発明の特性を説明するための図である。

【図３】この発明の特性を説明するための図である。

【図４】この発明の特性を説明するための図である。

【図５】この発明の特性を説明するための図である。

【図６】この発明の特性を説明するための図である。

【図７】この発明の特性を説明するための図である。

【図８】この発明の特性を説明するための図である。

【図９】この発明の他の形態を示す系統図である。

【図１０】この発明を説明するための図である。

【符号の説明】

５１＝入力端子、５２＝利得制御アンプ、５３＝出力端
子、６１＝レベル検出回路、６２＝遅延回路、６３＝制
御信号形成回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者出岡良彦東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 5J029 AA01 BA05 CA02 CA04 EA01 5J030 BA06 BB00 BC02 BC07 BC08 5K027 BB03 DD14 DD16 DD18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力音声信号の供給される利得制御アンプ
と、上記入力音声信号のレベルを検出するレベル検出回路
と、このレベル検出回路の検出信号にしたがって上記利得制
御アンプの利得の制御信号を形成する制御信号形成回路
とを有し、上記利得制御アンプは、これに供給された上記入力音声
信号をレベル圧縮して出力する入出力特性とされ、上記入力音声信号が大きいレベルからこれよりも小さい
レベルに低下することにより、上記利得制御アンプの利
得が対応する小さい利得から大きい利得に上昇するまで
の応答時間を、上記レベル圧縮の設定内容および上記入
力音声信号のレベル変化の履歴に応じて変更するように
した音声処理装置。
【請求項２】請求項１に記載の音声処理装置において、上記レベル圧縮の割り合いが大きくなるほど、上記応答
時間が短くなるようにした音声処理装置。
【請求項３】請求項１に記載の音声処理装置において、上記利得制御アンプの利得設定が大きくなるほど、上記
応答時間が短くなるようにした音声処理装置。
【請求項４】請求項１に記載の音声処理装置において、上記入力音声信号の入力レベルが、第１のレベルからこ
れよりも大きい第２のレベルに変化したときにおける上
記利得の変化の応答時間を、上記第１のレベルが小さい
ときほど、短くなるようにした音声処理装置。
【請求項５】請求項１に記載の音声処理装置において、上記入力音声信号の入力レベルが、第１のレベルからこ
れよりも大きい第２のレベルに変化したときにおける上
記利得の変化の応答時間を、上記第２のレベルになった
後に小さなレベルになったときのレベルが小さいときほ
ど、短くなるようにした音声処理装置。
【請求項６】請求項１に記載の音声処理装置において、上記入力音声信号の入力レベルが所定のレベルよりも小
さいときには、上記レベル圧縮動作が行われないように
上記入力レベルに下限が設定されているとき、その設定
された下限が小さいときほど、上記応答時間が短くなる
ようにした音声処理装置。
【請求項７】請求項１〜請求項６に記載の音声処理装置
において、入力された音声信号を複数の周波数帯域に分割し、この分割後のそれぞれの周波数帯域の音声信号を上記入
力音声信号とするようにした音声処理装置。