(57)【要約】【課題】電話機の側音回路において、送話信号のデジタル化の際の量子化誤差に起因して送話音声の無音時に側音にノイズが発生し、ヘッドセットを装着し送受話音の無音状態で待機している電話機利用者に不快感を与える。【解決手段】ＡＤＣ４０によりデジタル化された送話信号ＳＳＤが得られる。経路間結合部４４は、ＳＳＤにゲインを乗じて側音成分信号ＳＳＴ１を生成し、これが加算合成された受話デジタル信号ＳＲＤ１を生成する。経路間結合部４４は、ゲインｇｖを変えられる可変ゲイン調整部６４を有する。エネルギー抽出部６６はＳＳＤから送話音声のエネルギーＥを求める。側音ゲイン制御部６８は、Ｅが閾値以下の無音領域にて、Ｅの減少と共に単調減少する特性でｇｖを制御する。これにより、無音領域でのＳＳＴ１は小さくなり、ＳＳＴ１に生じるノイズがＳＲＤ１に与える影響が抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送路からの受信信号に基づいて生成された受話デジタル信号をアナログ信号である受話信号に変換し、受話器へ出力するＤ／Ａ変換器と、
送話器からのアナログ信号である送話信号を送話デジタル信号に変換し、前記伝送路への送信信号の生成回路へ出力するＡ／Ｄ変換器と、
前記送話デジタル信号にゲインを乗じて側音成分信号を生成する側音成分生成部と、
前記側音成分信号を前記受話デジタル信号に加算して前記Ｄ／Ａ変換器に入力する加算部と、
前記送話デジタル信号に基づいて送話音声レベルを求める送話音声レベル算出部と、
前記側音成分生成部の前記ゲインを制御するゲイン制御部と、
を有し、
前記ゲイン制御部は、前記送話音声レベルが所定の閾値を超えた有音領域にある場合には、平坦な特性に基づいて前記ゲインを制御し、一方、前記閾値以下の無音領域にある場合には、前記送話音声レベルの低下に対して単調に減少する特性に基づいて前記ゲインを制御すること、
を特徴とする側音回路。
【請求項２】
請求項１に記載の側音回路において、
前記ゲイン制御部は、前記有音領域では前記ゲインを一定の基準値に設定すること、
を特徴とする側音回路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の側音回路において、
前記ゲイン制御部は、前記無音領域では、前記送話音声レベルの前記閾値から下限値への低下に対して前記ゲインが前記基準値から０へ線形に減少する特性を有すること、
を特徴とする側音回路。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の側音回路において、
前記送話音声レベル算出部は、前記送話デジタル信号を人の音声波形の基本周期に応じた時定数で積分して前記送話音声レベルを求めること、
を特徴とする側音回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電話機などの通信端末装置に用いられる側音回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電話機のように人が送話及び受話の双方を行う通信端末装置では、自端末側のマイクロホン（送話器）から入力された送話信号は相手端末へ向けて送出されるだけでなく、減衰されて自端末側のスピーカ（受話器）へも出力される。この自端末側のスピーカに出力される自端末側の送話音声は側音と呼ばれ、話者に相手方の音声だけでなく自分の発した音声も聞こえるようにして会話をし易くすることができる。
【０００３】
図５は、従来のインターネットプロトコル(Internet Protocol：ＩＰ)電話端末の構成を示すブロック図であり、従来の側音回路を備えたＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）用ＬＳＩ（Large Scale Integration：大規模集積回路）を用いた構成を示している。マイクロホンからの送話信号ＳＳＡはＡ／Ｄ変換器（Analog-to-Digital Converter：ＡＤＣ）４により送話デジタル信号ＳＳＤに変換される。ＳＳＤは、音声符号化／復号化部（Voice COder DECoder：Voice CODEC）６にて符号化、パケット化され、生成されたパケット信号ＳＳＰはＩＰ網へ送出される。また送話デジタル信号ＳＳＤは側音を生成するゲイン調整部８にも入力される。ゲイン調整部８は、入力されたＳＳＤに固定ゲインを乗じ減衰させて、側音成分信号ＳＳＴを出力する。
【０００４】
一方、ＩＰ網からのパケット信号ＳＲＰは音声符号化／復号化部６にて復号化され、受話デジタル信号ＳＲＤ０が取り出される。ＳＲＤ０は加算部１０にて側音成分信号ＳＳＴと加算合成され、受話デジタル信号ＳＲＤ１が得られる。ＳＲＤ１は、Ｄ／Ａ変換器（Digital-to-Analog Converter：ＤＡＣ）１２により受話信号ＳＲＡに変換され、スピーカへ出力される。
【０００５】
また、下記特許文献１には、送話信号ＳＳＡの音量レベルが周囲の迷惑となるほど増大した場合に側音生成回路のゲインを上げ、送話者に発生音量を下げさせることを意図した携帯電話機が提案されている。
【特許文献１】特開平９−１８１８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の電話機は、ＩＰ電話機に限らず、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて信号処理を行うものが多い。これは、エコーキャンセルなどの処理や、留守録音をメモリに記録するために、音声をデジタル信号で取り扱うことが都合がよいことなどが理由として挙げられる。そのため、上述のように、マイクロホンからの送話信号ＳＳＡはＡＤＣ４でデジタル信号ＳＳＤに変換される。デジタル化した場合、送話信号ＳＳＡが無音又は非常に微小な信号である場合に、耳障りな音となるノイズ信号が側音として受話信号ＳＲＡに合成されることが極希であるが生じる。これは、ＳＳＡを表すデジタル信号ＳＳＤのビット数が少なくなり、量子化誤差の影響が大きくなるためであると考えられる。このノイズ信号は、受話デジタル信号ＳＲＤ０に基づく通話相手からの受話信号の成分が存在する場合には聴感上、特に問題とはならないが、存在しない場合には、耳障りな音として顕在化するという問題があった。特に、このノイズ音は、着信がない状態でもヘッドセットを装着して待機している、例えば、コールセンターのオペレータ等に違和感、不快感を与えることが問題となっていた。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、デジタル化された送話信号に基づいて側音を生成する際にノイズ音の発生が抑制される側音回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る側音回路は、伝送路からの受信信号に基づいて生成された受話デジタル信号をアナログ信号である受話信号に変換し、受話器へ出力するＤ／Ａ変換器と、送話器からのアナログ信号である送話信号を送話デジタル信号に変換し、前記伝送路への送信信号の生成回路へ出力するＡ／Ｄ変換器と、前記送話デジタル信号にゲインを乗じて側音成分信号を生成する側音成分生成部と、前記側音成分信号を前記受話デジタル信号に加算して前記Ｄ／Ａ変換器に入力する加算部と、前記送話デジタル信号に基づいて送話音声レベルを求める送話音声レベル算出部と、前記側音成分生成部の前記ゲインを制御するゲイン制御部と、を有し、前記ゲイン制御部が、前記送話音声レベルが所定の閾値を超えた有音領域にある場合には、平坦な特性に基づいて前記ゲインを制御し、一方、前記閾値以下の無音領域にある場合には、前記送話音声レベルの低下に対して単調に減少する特性に基づいて前記ゲインを制御するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、Ａ／Ｄ変換器による量子化誤差に起因するノイズ音が問題となり得る無音領域にて選択的に、送話音声レベルが低いほど側音成分信号のゲインを低下させる制御が行われる。これにより、量子化誤差により生じる音が顕在化する状況下では側音成分信号が弱められ、ノイズ音が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態であるＩＰ電話端末２０の概略の構成を示すブロック図である。ＩＰ電話端末２０は本発明に係る側音回路を備えたＶｏＩＰ用ＬＳＩ２２を用いて構成される。ＩＰ電話端末２０は、さらにマイクロホン２４、スピーカ２６、アンプ２８，３０を有する。
【００１２】
マイクロホン２４は送話器であり、またスピーカ２６は受話器である。ＩＰ電話端末２０は送話器、受話器として、例えば、ハンドセットを有し、またハンドセットとは別に、又はハンドセットに代えてヘッドセットを接続可能に構成される。
【００１３】
アンプ２８はマイクロホン２４からの送話信号ＳＳＡを入力され、ＳＳＡの信号レベルを調整してＶｏＩＰ用ＬＳＩ２２へ入力する。また、アンプ３０はＶｏＩＰ用ＬＳＩ２２から受話信号ＳＲＡを入力され、ＳＲＡの信号レベルを調整してスピーカ２６へ出力する。例えば、アンプ２８，３０のゲインを可変とし、通話状況が好適となるようにユーザが調整可能とすることができる。
【００１４】
ＶｏＩＰ用ＬＳＩ２２は、ＡＤＣ４０、ＤＡＣ４２、経路間結合部４４、ゲイン調整部４６，４８、音声符号化／復号化部５０を有する。音声符号化／復号化部５０は、符号化部５２及び復号化部５４を有する。経路間結合部４４、ゲイン調整部４６，４８、音声符号化／復号化部５０は例えば、ＤＳＰにより構築される。
【００１５】
ＡＤＣ４０は、アンプ２８にて増幅された送話信号ＳＳＡを入力され、ＳＳＡをデジタル化して送話デジタル信号ＳＳＤを生成し、出力する。
【００１６】
ゲイン調整部４６は、ＡＤＣ４０から出力されたＳＳＤに対してゲインを乗じ、ＡＤＣ４０と音声符号化／復号化部５０との間のレベル調整を行う。
【００１７】
符号化部５２は、ゲイン調整部４６から出力されるＳＳＤを符号化、パケット化し、生成したパケット信号ＳＳＰをＩＰ網へ送出する。
【００１８】
復号化部５４は、ＩＰ網を伝送されてきたパケット信号ＳＲＰを受信し、復号化して受話デジタル信号ＳＲＤ０を復元し、出力する。
【００１９】
ゲイン調整部４８は、復号化部５４から出力されたＳＲＤ０に対してゲインを乗じ、ＤＡＣ４２と音声符号化／復号化部５０との間のレベル調整を行う。
【００２０】
ゲイン調整部４８から出力されたＳＲＤ０は、後述する経路間結合部４４の加算部７０にて側音成分信号ＳＳＴ０又はＳＳＴ１と加算合成され、当該加算部７０は側音成分が加算合成された受話デジタル信号ＳＲＤ１をＤＡＣ４２へ出力する。
【００２１】
ＤＡＣ４２は、ＳＲＤ１を入力され、ＳＲＤ１をアナログ化して受話信号ＳＲＡを生成し、アンプ３０へ出力する。
【００２２】
経路間結合部４４は、ゲイン調整部６０、スイッチ６２、可変ゲイン調整部６４、エネルギー抽出部６６、側音ゲイン制御部６８、加算部７０を有する。経路間結合部４４は、ＡＤＣ４０から符号化部５２を経由してＩＰ網につながる送信経路と、ＩＰ網から復号化部５４を経由してＤＡＣ４２につながる受信経路との間を結合し、送信側の信号ＳＳＤに基づいて側音成分を生成し、受信側の信号ＳＲＤ１に反映させる。
【００２３】
ゲイン調整部６０、スイッチ６２及び可変ゲイン調整部６４は、側音成分信号ＳＳＴ０又はＳＳＴ１を生成する側音成分生成部を構成する。一方、エネルギー抽出部６６及び側音ゲイン制御部６８は、可変ゲイン調整部６４のゲインを制御する制御系を構成する。
【００２４】
ゲイン調整部６０は、ＳＳＤを入力され、ＳＳＤに所定のゲインｇｆを乗じ、側音成分信号ＳＳＴ０を生成し出力する。すなわち、
ＳＳＴ０＝ｇｆＳＳＤ   ………（１）
である。ゲインｇｆには例えば、従来と同様の標準的レベルな側音が生成される値が設定される。具体的には、側音成分はＳＳＤを減衰させたものであるので、ｇｆは基本的に１未満に設定される。ｇｆは後述のゲインｇｖと異なり、ＳＳＤの大きさに依存しない一定値である。なお、ユーザ等がｇｆの設定値を変更可能な構成としてもよい。
【００２５】
スイッチ６２は、ＳＳＤの大きさに応じた側音制御を行うか否かを切り換えることができる。側音制御を行う場合には、スイッチ６２はゲイン調整部６０の出力ＳＳＴ０を可変ゲイン調整部６４に入力し、一方、側音制御を行わない場合には、スイッチ６２はゲイン調整部６０の出力ＳＳＴ０をそのまま加算部７０に入力する。
【００２６】
可変ゲイン調整部６４は側音制御動作時にＳＳＴ０を入力され、ＳＳＴ０に補正ゲインｇｖを乗じ、補正された側音成分信号ＳＳＴ１を生成し出力する。すなわち、
ＳＳＴ１＝ｇｖＳＳＴ０＝ｇｖｇｆＳＳＤ  ………（２）
である。補正ゲインｇｖは、エネルギー抽出部６６及び側音ゲイン制御部６８からなる制御系により、ＳＳＤの大きさに応じて可変制御される。この補正ゲインｇｖの可変制御により、後述するように、送話信号レベルが微小な場合（無音領域）における側音のノイズが抑制される。
【００２７】
エネルギー抽出部６６は、送話デジタル信号ＳＳＤに基づいて送話音声レベルを求める送話音声レベル算出部であり、送話音声レベルとして、ＳＳＤを所定の時定数τで積分した値で定義する音声のエネルギーＥを算出する。エネルギー抽出部６６は例えば、デジタルフィルタからなる積分フィルタにより構成できる。
【００２８】
ここで、時定数τが短すぎると積分による平滑化の効果が薄れ、音声の高域成分の変動に応じてエネルギーＥも変動して、側音ゲイン制御部６８でのＥを用いたゲインｇｖの制御が不安定となりうる。一方、τが長すぎると、送話音声が有音領域から無音領域へ遷移した際に、側音のノイズの抑制動作が速やかに開始されないという不都合や、逆に無音領域から有音領域へ遷移した際には、側音のノイズ抑制のために低下させたｇｖが速やかに上昇しない結果、音声の出だしにて側音が好適に生成されないという不都合が生じる場合がある。そのため、τはそれらの観点から好適な範囲内で調整される。τの好適な範囲には、例えば、人間の音声波形の基本周期（ピッチ）が含まれ得る。ピッチはおおよそ、男性の場合は５〜１０ｍＳ、女性の場合は３〜７ｍＳであり、例えばτ＝５〜１０ｍＳに設定することができる。
【００２９】
側音ゲイン制御部６８は，エネルギー抽出部６６が算出したＥに応じて、可変ゲイン調整部６４のゲインｇｖを制御する。当該制御では、無音領域と有音領域との境界の音声レベルに対応するＥが閾値ｅｔｈとして用いられる。ここで、無音領域は、人の聴覚上、無音とみなしてよい微小な音声レベルの範囲を意味する。例えば、ＡＤＣ４０が１４ビットや１６ビットといった解像度を有し、このビット数が有効に使われるようにアンプ２８のゲインが設定される状態では、音声レベルが下位２，３ビット程度に収まるような状態が無音領域と定義され得る。
【００３０】
側音ゲイン制御部６８は、無音領域（Ｅ≦ｅｔｈ）では、送話音声（送話信号ＳＳＡ）のレベルの低下に対して単調に減少する特性に基づいてゲインｇｖを制御する。一方、有音領域（Ｅ＞ｅｔｈ）では、平坦な特性に基づいてゲインｇｖを制御する。図２は、側音ゲイン制御部６８の制御特性の一例を示す模式的なグラフであり、横軸がエネルギーＥに対応し、縦軸がゲインｇｖに対応する。図２に示す例では、側音ゲイン制御部６８は、無音領域では、次式で示す線形関数
ｇｖ＝Ｅ／ｅｔｈ  ………（３）
に基づいて、入力値Ｅに対応するｇｖを出力し、有音領域では次式で示すように、Ｅによって変化しない一定値を出力する。
ｇｖ＝１  ………（４）
【００３１】
図３は、図２に示すｇｖの特性に対応した、ゲイン調整部６０と可変ゲイン調整部６４との合成ゲインＧ（≡ｇｖｇｆ）の特性を、図２と同じく横軸をＥ、縦軸をゲインＧとして表した模式的なグラフである。図３は、ＳＳＤに対するＳＳＴ１のゲインとなる合成ゲインＧの特性８０を実線で示すと共に、ＳＳＤに対するＳＳＴ０のゲインｇｆの特性８２を点線で示している。ＳＳＴ０のゲインは、Ｅに依存しない一定値αであるのに対して、ＳＳＴ１のゲインは、可変ゲインｇｖによって、無音領域であるＥ≦ｅｔｈでＥの減少と共に線形に減少する。
【００３２】
図４は、経路間結合部４４の入出力特性を示す模式的なグラフであり、経路間結合部４４への入力信号である送話デジタル信号ＳＳＤを横軸とし、出力信号である側音成分信号を縦軸としている。図４は、図３に示すゲイン特性８０，８２に対応した入出力特性を示しており、実線で示す入出力特性９０は、本発明の可変ゲイン制御による側音生成時の特性であり、出力信号は図３のゲイン特性８０に基づいて生成されるＳＳＴ１である。一方、点線で示す入出力特性９２は、従来の固定ゲインでの側音生成時の特性を示しており、出力信号は、図３の特性８２に基づいて生成されるＳＳＴ０である。
【００３３】
ＳＳＴ１は、無音領域にて、ＳＳＴ０より低いレベルに抑制される。特に、Ｅが小さい程、ゲインｇｖが低下するように設定されることから、送話デジタル信号ＳＳＤが小さくなる程、抑制の度合いが増す。この特性により、無音領域にてＡＤＣ４０が量子化誤差により発生し得るＳＳＤのノイズが側音成分信号に与える影響が低められる。すなわち、受話信号ＳＲＡにおける側音の耳障りなノイズ音の発生が抑制される。
【００３４】
なお、上述の構成では、有音領域にて設定するｇｖの一定値が１であるとしたが、この値は他の値とすることもできる。ただし、上述の実施形態のように、スイッチ６２によりゲインの可変制御動作を行った側音成分信号ＳＳＴ１の生成と可変制御を行わない側音成分信号ＳＳＴ０の生成とを切り換え可能な構成では、有音領域にてｇｖ＝１に設定することにより、有音領域ではＳＳＴ１＝ＳＳＴ０とすることができる。これにより、有音領域では、ｇｆの設定に基づいて、可変ゲイン制御を行う場合も行わない場合も、共通に好適な側音を実現することができる。
【００３５】
また、本発明において重要であるのは、送話音声レベルの低下に対してゲインＧが単調に減少する制御が閾値以下の無音領域にて選択的に実現されることである。言い換えれば、有音領域でゲインＧが一定であることは必須ではなく、ゲインＧについて比較的狭い範囲での平坦な変動は許容できる。
【００３６】
無音領域でのゲインｇｖ又はＧの変化は、上述のように線形である場合には限られない。すなわち、無音領域での側音のノイズレベルにて、当該ノイズが聴感上違和感を与えない程度に減衰されれば、ゲイン変化の関数として他の態様を設定できる。
【００３７】
上述の実施形態はＩＰ電話機に関する例であったが、本発明は、伝送方式とは無関係に適用でき、他の方式の電話端末やその他の通信端末にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態であるＩＰ電話端末の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】側音ゲイン制御部の制御特性の一例を示す模式的なグラフである。
【図３】図２に示す可変ゲインの特性に対応した、ゲイン調整部と可変ゲイン調整部との合成ゲインの特性を示す模式的なグラフである。
【図４】経路間結合部の入出力特性を示す模式的なグラフである。
【図５】従来のＩＰ電話端末の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３９】
２０  ＩＰ電話端末、２２  ＶｏＩＰ用ＬＳＩ、２４  マイクロホン、２６  スピーカ、２８，３０  アンプ、４０  ＡＤＣ、４２  ＤＡＣ、４４  経路間結合部、４６，４８，６０  ゲイン調整部、５０  音声符号化／復号化部、５２  符号化部、５４  復号化部、６２  スイッチ、６４  可変ゲイン調整部、６６  エネルギー抽出部、６８  側音ゲイン制御部、７０  加算部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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