(57)【要約】【課題】デジタル変換処理される音に対するノイズの比が大きくなるので、Ｓ／Ｎ比を向上させることが難しい。【解決手段】音声信号処理装置は、入力音声に応じた入力アナログ音声信号を出力する音声入力部と、前記入力アナログ音声信号をダイナミックレンジ内でデジタル変換して入力デジタル音声信号として出力する変換部と、前記変換部を制御して、前記変換部の前記ダイナミックレンジ内に前記入力アナログ音声信号を収める制御部とを備える。【選択図】図１
2014192585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音声に応じた入力アナログ音声信号を出力する音声入力部と、
前記入力アナログ音声信号をダイナミックレンジ内でデジタル変換して入力デジタル音声信号として出力する変換部と、
前記変換部を制御して、前記変換部の前記ダイナミックレンジ内に前記入力アナログ音声信号を収める制御部と
を備える音声信号処理装置。
【請求項２】
前記変換部は、
前記入力アナログ音声信号を増幅または減衰させるアナログアンプ部と、
増幅された前記入力アナログ音声信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部とを有し、
前記制御部は、前記アナログアンプ部のアナログゲイン、及び、前記Ａ／Ｄ変換のダイナミックレンジの少なくとも一方を制御して、前記変換部の前記ダイナミックレンジ内に前記入力アナログ音声信号を収める
請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項３】
前記入力デジタル音声信号を増幅または減衰させるデジタルアンプ部を更に備え、
前記制御部は、
前記アナログアンプ部の前記アナログゲインを制御するとともに、
前記アナログアンプ部に設定した前記アナログゲインに応じて前記デジタルアンプ部のデジタルゲインを制御する
請求項２に記載の音声信号処理装置。
【請求項４】
前記入力デジタル音声信号からエコーをキャンセルするエコーキャンセラ部を更に備える
請求項３に記載の音声信号処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記アナログアンプ部の前記アナログゲインを反比例させた値を前記デジタルアンプ部の前記デジタルゲインとして制御する
請求項３または４に記載の音声信号処理装置。
【請求項６】
外部から入力された外部音声信号を出力音声として出力する音声出力部を更に備え、
前記制御部は、前記入力デジタル音声信号、及び、前記外部音声信号から算出された擬似エコー信号のいずれかに基づいて、前記アナログアンプ部の前記アナログゲインを設定する
請求項５に記載の音声信号処理装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記擬似エコー信号のピークから設定された第１ピーク信号と、前記アナログゲインの逆数によって減衰させた前記入力デジタル音声信号のピークから算出された第２ピーク信号のうち、強度の大きいピーク信号によって、前記アナログゲインを設定する
請求項６に記載の音声信号処理装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記アナログアンプ部の前記アナログゲインを変更した変更タイミングを前記アナログアンプ部から取得して、前記変更タイミングに基づいて、前記デジタルアンプ部の前記デジタルゲインの変更のタイミングを制御する
請求項４から７のいずれか１項に記載の音声信号処理装置。
【請求項９】
前記アナログアンプ部は、前記入力アナログ音声信号の強度が、０となるタイミングで前記アナログゲインを変更する
請求項２から８のいずれか１項に記載の音声信号処理装置。
【請求項１０】
他の装置と情報を送受信する入出力部を更に備える
請求項１から９のいずれか１項に記載の音声信号処理装置。
【請求項１１】
音声信号処理装置によって入力音声を処理する音声信号処理方法であって、
入力音声に応じた入力アナログ音声信号を出力する音声入力段階と、
前記入力アナログ音声信号をダイナミックレンジ内でデジタル変換して入力デジタル音声信号として出力する変換段階と、
前記変換段階において、前記ダイナミックレンジ内に前記入力アナログ音声信号を収める制御段階と
を備える音声信号処理方法。
【請求項１２】
コンピュータを音声信号処理装置として機能させるための音声信号処理プログラムであって、
入力音声に応じた入力アナログ音声信号を出力する音声入力機能と、
前記入力アナログ音声信号をダイナミックレンジ内でデジタル変換して入力デジタル音声信号として出力する変換機能と、
前記変換機能における前記ダイナミックレンジ内に前記入力アナログ音声信号を収める制御機能と
を前記コンピュータに実行させる音声信号処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号処理装置、音声信号処理方法、及び、音声信号処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１においては、マイクロホンから入力される音声信号を増幅した後デジタル変換したデジタル信号を処理するＤＳＰがＡＧＣ回路を有する。当該装置では、受話側の入力レベルが低く擬似エコー信号の演算精度が不足する場合、ＡＧＣ回路がデジタル信号の出力を低減させてハウリングを防いでいる。
［特許文献１］  特開２００３−１２５０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の装置では、入力した音声が小さい場合、デジタル変換処理される音に対するノイズの比が大きくなるので、Ｓ／Ｎ比を向上させることが難しいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、入力音声に応じた入力アナログ音声信号を出力する音声入力部と、前記入力アナログ音声信号をダイナミックレンジ内でデジタル変換して入力デジタル音声信号として出力する変換部と、前記変換部を制御して、前記変換部の前記ダイナミックレンジ内に前記入力アナログ音声信号を収める制御部とを備える音声信号処理装置を提供する。
【０００５】
本発明の第２の態様においては、音声信号処理装置によって入力音声を処理する音声信号処理方法であって、入力音声に応じた入力アナログ音声信号を出力する音声入力段階と、前記入力アナログ音声信号をダイナミックレンジ内でデジタル変換して入力デジタル音声信号として出力する変換段階と、前記変換段階において、前記ダイナミックレンジ内に前記入力アナログ音声信号を収める制御段階とを備える音声信号処理方法を提供する。
【０００６】
本発明の第３の態様においては、コンピュータを音声信号処理装置として機能させるための音声信号処理プログラムであって、入力音声に応じた入力アナログ音声信号を出力する音声入力機能と、前記入力アナログ音声信号をダイナミックレンジ内でデジタル変換して入力デジタル音声信号として出力する変換機能と、前記変換機能における前記ダイナミックレンジ内に前記入力アナログ音声信号を収める制御機能とを前記コンピュータに実行させる音声信号処理プログラムを提供する。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】音声信号処理装置１０の全体構成図である。
【図２】制御部３０の全体構成図である。
【図３】ピーク検出及びピーク出力について説明する図である。
【図４】ＡＧＣ５２を説明するブロック図である。
【図５】目標ゲイン設定部５６による目標ゲインμの設定を説明する図である。
【図６】タイミング制御部２８を説明するブロック図である。
【図７】比較用としてゼロクロス以外のタイミングで可変アナログゲインα１を変化させた場合を説明する図である。
【図８】ゼロクロスのタイミングで可変アナログゲインα１を変化させた場合を説明する図である。
【図９】信号の時間変化を説明する図である。
【図１０】音声信号処理装置１０による音声信号処理のフローチャートである。
【図１１】本実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、音声信号処理装置１０の全体構成図である。音声信号処理装置１０は、一例として、音声入力部及び音声出力部が一体化されたハンズフリーの通信機、音声入力部及び音声出力部を有する会議システム、家または建物内において（例えば、キッチンと風呂等）での会話を可能に接続するインターホン、室内と室外とを通信可能に接続するドアフォン等に搭載される。音声信号処理装置１０は、入力アナログ音声信号ＳＳ２１が変換部２２のダイナミックレンジに収まるように変換部２２を制御する。これにより、音声信号処理装置１０は、入力アナログ音声信号ＳＳ２１の強度に適応させたダイナミックレンジによって、入力アナログ音声信号ＳＳ２１をデジタル変換する。これにより、音声信号処理装置１０は、Ａ／Ｄ変換の精度、及び、Ｓ／Ｎ比を向上させる。
【００１１】
図１に示すように、音声信号処理装置１０は、入出力部１２を備える。
【００１２】
入出力部１２は、遠端である携帯機器、コンピュータ等の外部機器と無線通信、または、他の音声信号処理装置等を含む他の装置との間で音声信号を含む情報を送受信する。例えば、入出力部１２には、外部機器から遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０が入力される。遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０は、外部音声信号の一例である。入出力部１２は、Ｄ／Ａ変換部１４と接続されている。入出力部１２は、遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０をＤ／Ａ変換部１４へと出力する。尚、入出力部１２は、遠端から入力される音声信号がアナログ信号の場合、当該音声信号を遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０にデジタル変換して出力してもよい。また、入出力部１２は、後述するエコーキャンセラ部２６から入力された遠端出力音声信号ＳＳ２０を無線通信等によって外部機器へ出力する。尚、入出力部１２は、必要に応じて、遠端出力音声信号ＳＳ２０をアナログ変換した遠端出力用の音声信号を出力してもよい。
【００１３】
音声信号処理装置１０は、遠端側の音声の入力及び出力のデジタル処理をするＤＳＰ（Digital signal processor）７０と、近端側の音声の出力及び入力に関するアナログ処理をするＣＯＤＥＣ(COder/DECoder)７２とを備える。エコーキャンセラ部２６、制御部３０、デジタルアンプ部２４の少なくとも一部をＤＳＰ７０によって構成してもよい。また、Ｄ／Ａ変換部１４、出力アンプ１６、変換部２２の少なくとも一部をＣＯＤＥＣ７２によって構成してもよい。以下、ＤＳＰ７０及びＣＯＤＥＣ７２の構成を、受話側である遠端側の入力側及び近端側の出力側と、送話側である近端側の入力側及び遠端側の出力側とに分けて説明する。
【００１４】
音声信号処理装置１０は、Ｄ／Ａ変換部１４と、出力アンプ１６と、音声出力部１８とを更に備える。
【００１５】
Ｄ／Ａ変換部１４には、入出力部１２から遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０が入力される。ここで、Ｄ／Ａ変換部１４には、入出力部１２から入力された遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０をＤＳＰ７０の入力を介した構成としてもよい。Ｄ／Ａ変換部１４は、遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０を遠端入力アナログ音声信号ＳＳ１１へとアナログ変換する。Ｄ／Ａ変換部１４のアナログ出力端子は、出力アンプ１６と直接的または間接的に接続されている。Ｄ／Ａ変換部１４は、遠端入力アナログ音声信号ＳＳ１１を出力アンプ１６へ出力する。
【００１６】
出力アンプ１６は、Ｄ／Ａ変換部１４から入力された遠端入力アナログ音声信号ＳＳ１１をゲインεで増幅する。尚、本実施形態におけるゲインは、入力に対する出力の比である。従って、入力ＳＳｉｎ、出力ＳＳｏｕｔ、ゲインＧａの関係は、ＳＳｏｕｔ＝Ｇａ×ＳＳｉｎを満たす。出力アンプ１６は、音声出力部１８と直接的または間接的に接続されている。出力アンプ１６は、増幅した遠端入力アナログ音声信号ＳＳ１２を音声出力部１８へ出力する。
【００１７】
音声出力部１８は、一例として、ヘッドフォン及びイヤフォン等を含むスピーカである。音声出力部１８は、出力アンプ１６から入力された電気的な遠端入力アナログ音声信号ＳＳ１２を、出力音声の一例である遠端出力音声ＦＳ１に変換して、出力する。
【００１８】
音声信号処理装置１０は、音声入力部２０と、変換部２２と、デジタルアンプ部２４と、エコーキャンセラ部２６と、タイミング制御部２８と、制御部３０とを更に備える。
【００１９】
音声入力部２０は、一例として、コンデンサマイク等のマイクである。音声入力部２０には、音声信号処理装置１０を装着しているユーザ、音声信号処理装置１０の近傍のユーザ等の近端入力音声ＮＳが入力される。また、音声入力部２０には、音声出力部１８から出力された遠端出力音声ＦＳ１が筐体等を伝わるとともに、室内の壁等の反射を含む遠端入力音声ＦＳ２がエコーとして入力される。ここで、遠端入力音声ＦＳ２は、音声信号処理装置１０の筐体等の構造によるエコーゲインγ１と遠端出力音声ＦＳ１との積とする。音声入力部２０は、近端入力音声ＮＳ及び遠端入力音声ＦＳ２を電気的なアナログ信号である入力アナログ音声信号ＳＳ２１にアナログ変換する。音声入力部２０は、変換部２２と直接的または間接的に接続されている。音声入力部２０は、入力アナログ音声信号ＳＳ２１を変換部２２へ出力する。
【００２０】
変換部２２は、音声入力部２０と、デジタルアンプ部２４との間に接続されている。変換部２２は、音声入力部２０から入力された入力アナログ音声信号ＳＳ２１を増幅するとともに、デジタル変換して入力デジタル音声信号ＳＳ２３としてデジタルアンプ部２４へ出力する。変換部２２は、アナログアンプ部３２と、Ａ／Ｄ変換部３４とを更に備える。
【００２１】
アナログアンプ部３２は、音声入力部２０から入力された入力アナログ音声信号ＳＳ２１を可変アナログゲインα１で増幅する。尚、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１は、タイミング制御部２８を介して接続された制御部３０によって制御される。ここで、「α１＝α０＋Δα」とすることが好ましい。尚、α０は、可変アナログゲインα１の初期値であって、Δαは、初期値α０からの差である。アナログアンプ部３２は、Ａ／Ｄ変換部３４と直接的または間接的に接続されている。アナログアンプ部３２は、増幅した入力アナログ音声信号ＳＳ２２をＡ／Ｄ変換部３４へ出力する。
【００２２】
アナログアンプ部３２は、タイミング制御部２８と直接的または間接的に接続されている。アナログアンプ部３２は、入力アナログ音声信号ＳＳ２２の強度が「０」になるタイミングであるゼロクロスを検出して、検出信号ＤＳをタイミング制御部２８へと出力する。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換部３４は、アナログ信号をデジタル変換可能な範囲を示すダイナミックレンジを有する。Ａ／Ｄ変換部３４は、アナログアンプ部３２によって増幅された入力アナログ音声信号ＳＳ２２をダイナミックレンジの範囲で入力デジタル音声信号ＳＳ２３にデジタル変換する。Ａ／Ｄ変換部３４は、デジタルアンプ部２４及び制御部３０と直接的または間接的に接続されている。変換部２２は、入力デジタル音声信号ＳＳ２３をデジタルアンプ部２４及び制御部３０へ出力する。
【００２４】
デジタルアンプ部２４は、変換部２２のＡ／Ｄ変換部３４から入力された入力デジタル音声信号ＳＳ２３を可変デジタルゲインβ１で増幅または減衰させる。例えば、デジタルアンプ部２４は、可変アナログゲインα１の逆数に設定された可変デジタルゲインβ１で入力デジタル音声信号ＳＳ２３を減衰させる。換言すれば、デジタルアンプ部２４は、アナログアンプ部３２に増幅される前と略同じ強度まで入力デジタル音声信号ＳＳ２３の出力を減衰させる。デジタルアンプ部２４は、エコーキャンセラ部２６と直接的または間接的に接続されている。デジタルアンプ部２４は、減衰させた入力デジタル音声信号ＳＳ２４をエコーキャンセラ部２６へ出力する。
【００２５】
エコーキャンセラ部２６は、入出力部１２の遠端入力側及び遠端出力側と直接的または間接的に接続されている。エコーキャンセラ部２６は、デジタルアンプ部２４から入力された入力デジタル音声信号ＳＳ２３から、入出力部１２の遠端入力側から入力された遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０に対応する成分をキャンセルした遠端出力音声信号ＳＳ２０を生成する。エコーキャンセラ部２６は、遠端出力音声信号ＳＳ２０を入出力部１２の遠端出力側へ出力する。エコーキャンセラ部２６は、適応フィルタ３６と、減算器３８とを有する。
【００２６】
適応フィルタ３６は、一例として、ＦＩＲ（finite impulse response）フィルタである。適応フィルタ３６は、入出力部１２の遠端入力側と直接的または間接的に接続されている。適応フィルタ３６には、遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０が入出力部１２から入力される。適応フィルタ３６は、出力アンプ１６のゲインε、及び、遠端入力音声ＦＳ２のエコーゲインγ１を考慮したエコーゲインγ２によって、遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０を増幅または減衰させた擬似エコー信号ＳＳ３０を生成する。エコーゲインγ２は、一例として、エコーゲインγ１と出力アンプ１６のゲインεと可変アナログゲインα１の初期値α０との積である。即ち、「γ２＝γ１×ε×α０」である。擬似エコー信号ＳＳ３０は、入力デジタル音声信号ＳＳ２３に含まれる遠端入力音声ＦＳ２の成分をキャンセルする信号である。適応フィルタ３６は、減算器３８と直接的または間接的に接続されている。適応フィルタ３６は、擬似エコー信号ＳＳ３０を減算器３８へ出力する。
【００２７】
減算器３８は、デジタルアンプ部２４と直接的または間接的に接続されている。減算器３８には、デジタルアンプ部２４から減衰された入力デジタル音声信号ＳＳ２４が入力される。減算器３８は、入力デジタル音声信号ＳＳ２４から擬似エコー信号ＳＳ３０を減算することにより、遠端入力音声ＦＳ２の成分がキャンセルされた遠端出力音声信号ＳＳ２０を生成する。減算器３８は、入出力部１２の遠端出力側と直接的または間接的に接続されている。減算器３８は、遠端出力音声信号ＳＳ２０を入出力部１２へ出力する。
【００２８】
タイミング制御部２８は、変換部２２のアナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１を切り替えるタイミングを制御する。タイミング制御部２８は、入力アナログ音声信号ＳＳ２２を取得する。タイミング制御部２８には、入力アナログ音声信号ＳＳ２２がゼロクロスとなるタイミングを示す検出信号ＤＳがアナログアンプ部３２から入力される。タイミング制御部２８は、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１を制御するために出力するアナログゲインα３をゼロクロスのタイミングで変化させて出力する。
【００２９】
制御部３０は、直接的または間接的に接続された変換部２２、タイミング制御部２８、デジタルアンプ部２４を制御する。制御部３０は、タイミング制御部２８を介して、可変アナログゲインα１を制御することによって、増幅された入力アナログ音声信号ＳＳ２２をＡ／Ｄ変換部３４のダイナミックレンジに収める。これにより、制御部３０は、音声入力部２０に入力された入力アナログ音声信号ＳＳ２１を、変換部２２のダイナミックレンジに収める。制御部３０は、タイミング制御部２８から入力された新たなアナログゲインα３によって、デジタルアンプ部２４の可変デジタルゲインβ１、及び、可変デジタルゲインβ１を変更するタイミングを制御する。
【００３０】
図２は、制御部３０の全体構成図である。図２に示すように、制御部３０は、第１デジタルアンプ部４０と、第１ピーク検出部４２と、第２デジタルアンプ部４４と、第２ピーク検出部４６と、コンパレータ４８と、セレクタ５０と、ＡＧＣ５２と、デジタルゲイン演算部５４とを有する。
【００３１】
第１デジタルアンプ部４０は、入出力部１２の遠端入力側と直接的または間接的に接続されている。第１デジタルアンプ部４０には、遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０が入力される。第１デジタルアンプ部４０は、第１ピーク検出部４２と直接的または間接的に接続されている。第１デジタルアンプ部４０は、エコーゲインγ３で遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０を増幅した擬似エコー信号ＳＳ３８を、第１ピーク検出部４２へ出力する。尚、「γ３＝ε×γ１」である。
【００３２】
第１ピーク検出部４２は、第１デジタルアンプ部４０から入力された擬似エコー信号ＳＳ３８のピークを検出する。第１ピーク検出部４２は、コンパレータ４８及びセレクタ５０と直接的または間接的に接続されている。第１ピーク検出部４２は、検出したピークから算出された第１ピーク信号ＳＳ４１をコンパレータ４８及びセレクタ５０へ出力する。
【００３３】
第２デジタルアンプ部４４は、変換部２２のＡ／Ｄ変換部３４の出力側と直接的または間接的に接続されている。第２デジタルアンプ部４４には、Ａ／Ｄ変換部３４から出力された入力デジタル音声信号ＳＳ２３が入力される。第２デジタルアンプ部４４は、第２ピーク検出部４６と直接的または間接的に接続されている。第２デジタルアンプ部４４は、入力デジタル音声信号ＳＳ２３を可変デジタルゲインα２で増幅または減衰させた入力デジタル音声信号ＳＳ３９を、第２ピーク検出部４６へ出力する。ここで、可変デジタルゲインα２は、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１の逆数である。従って、第２デジタルアンプ部４４は、アナログアンプ部３２によって増幅される前の入力アナログ音声信号ＳＳ２１と略同じ強度の入力デジタル音声信号ＳＳ３９を出力する。
【００３４】
第２ピーク検出部４６は、第２デジタルアンプ部４４から入力された入力デジタル音声信号ＳＳ３９のピークを検出する。第２ピーク検出部４６は、コンパレータ４８及びセレクタ５０と直接的または間接的に接続されている。第２ピーク検出部４６は、検出したピークから算出された第２ピーク信号ＳＳ４２をコンパレータ４８及びセレクタ５０へ出力する。
【００３５】
コンパレータ４８は、第１ピーク信号ＳＳ４１と第２ピーク信号ＳＳ４２とを比較して、いずれが大きいかを判定する。コンパレータ４８は、セレクタ５０と直接的または間接的に接続されている。コンパレータ４８は、第１ピーク信号ＳＳ４１と第２ピーク信号ＳＳ４２のうち、大きい信号がいずかであるかの判定情報ＪＳをセレクタ５０へ出力する。
【００３６】
セレクタ５０は、ＡＧＣ５２と直接的または間接的に接続されている。セレクタ５０は、コンパレータ４８から入力された判定情報ＪＳに基づいて、第１ピーク信号ＳＳ４１及び第２ピーク信号ＳＳ４２のうち、大きい信号をＡＧＣ５２へ出力する。
【００３７】
ＡＧＣ５２は、Automatic Gain Control circuit（自動利得制御回路）の略である。ＡＧＣ５２は、セレクタ５０から入力された第１ピーク信号ＳＳ４１及び第２ピーク信号ＳＳ４２に基づいて、目標ゲインμを設定する。ＡＧＣ５２は、目標ゲインμとなるようにアナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１を制御するアナログゲインα３を設定して制御する。アナログゲインα３は、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１を制御するゲインである。ＡＧＣ５２は、現在のアナログゲインα３と目標ゲインμとのゲイン差Δを算出する。ＡＧＣ５２は、ゲイン差Δが「０」となるアナログゲインα３を設定する。ＡＧＣ５２は、タイミング制御部２８と直接的または間接的に接続されている。ＡＧＣ５２は、タイミング制御部２８を介して、設定したアナログゲインα３をアナログアンプ部３２へ出力する。これにより、アナログアンプ部３２は、現在の可変アナログゲインα１を、新たに入力されたアナログゲインα３に変更する。
【００３８】
デジタルゲイン演算部５４は、タイミング制御部２８と直接的または間接的に接続されている。デジタルゲイン演算部５４には、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１がタイミング制御部２８から入力される。デジタルゲイン演算部５４は、タイミング制御部２８から入力される可変アナログゲインα１の逆数であるデジタルゲインβ２をデジタルアンプ部２４に出力することによって、デジタルアンプ部２４の可変デジタルゲインβ１を制御する。これにより、デジタルアンプ部２４の可変デジタルゲインβ１は、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１によって増幅された強度を打ち消す値となる。
【００３９】
デジタルゲイン演算部５４は、可変デジタルゲインβ１を変化させるタイミングを制御する。具体的には、デジタルゲイン演算部５４には、アナログアンプ部３２によってゼロクロスが検出されると、アナログゲインα３がタイミング制御部２８から入力される。換言すれば、デジタルゲイン演算部５４には、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１が変更された変更タイミングで、アナログゲインα３がタイミング制御部２８から入力される。これにより、デジタルゲイン演算部５４は、可変アナログゲインα１の変更タイミングに基づいて、可変デジタルゲインβ１を変化させるタイミングを制御することができる。更に、デジタルゲイン演算部５４は、可変アナログゲインα１の変更タイミングからＡ／Ｄ変換部３４がデジタル変換に要する時間ＤＴ２ずらしたタイミングで、デジタルゲインβ２をデジタルアンプ部２４に出力して、可変デジタルゲインβ１を変化させる。
【００４０】
図３は、ピーク検出及びピーク出力について説明する図である。図３の横軸は時間を示し、縦軸は振動の強度を示す。また、実線は、第１ピーク検出部４２に入力される擬似エコー信号ＳＳ３８の絶対値を示す。点線は、第１ピーク検出部４２が出力する第１ピーク信号ＳＳ４１の値を示す。
【００４１】
図３に示すように、第１ピーク検出部４２は、擬似エコー信号ＳＳ３８のピークを検出すると、当該ピークに対応付けて、例えば、当該ピークの値に第１ピーク信号ＳＳ４１の強度を増加させる。第１ピーク検出部４２は、第１ピーク信号ＳＳ４１を超える擬似エコー信号ＳＳ３８を検出しない間、第１ピーク信号ＳＳ４１を第１減少率で減少させる。第１減少率は、予め定められた値であって、単位時間当りに第１ピーク信号ＳＳ４１の強度を減少させる値である。尚、第１ピーク信号ＳＳ４１の強度またはピークの値に対応付けて複数の第１減少率を設定してもよい。また、第１ピーク信号ＳＳ４１に下限を設定してもよい。
【００４２】
尚、第２ピーク検出部４６も入力デジタル音声信号ＳＳ３９に対して第２減少率を適用して、同様の処理を実行することにより、第２ピーク信号ＳＳ４２を出力する。第２減少率は、第１減少率と同じ値であってもよく、異なる値であってもよい。
【００４３】
図４は、ＡＧＣ５２を説明するブロック図である。図４に示すように、ＡＧＣ５２は、目標ゲイン設定部５６と、アタックリリース設定部５８とを有する。
【００４４】
目標ゲイン設定部５６は、後述する目標ゲイン情報に基づいて、目標ゲインμを設定する。目標ゲイン設定部５６は、目標ゲインμをアタックリリース設定部５８へ出力する。
【００４５】
アタックリリース設定部５８は、目標ゲインμとなるようにアナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１を制御する。具体的には、アタックリリース設定部５８には、目標ゲインμとともに、出力したアナログゲインα３が入力される。アタックリリース設定部５８は、目標ゲインμと出力したアナログゲインα３とのゲイン差Δを算出する。アタックリリース設定部５８は、ゲイン差Δを小さくするようにアナログゲインα３を変化させて、出力する。換言すれば、アタックリリース設定部５８は、目標ゲインμとなるようにアナログゲインα３を設定する。ここで、アタックリリース設定部５８は、可変アナログゲインα１が急激に変化しないように、アナログゲインα３を徐々に増加または減少させる。アタックリリース設定部５８は、タイミング制御部２８を介して、変換部２２のアナログアンプ部３２にアナログゲインα３を出力する。これにより、アナログアンプ部３２は、入力されたアナログゲインα３、即ち、目標ゲインμとなるように自己の可変アナログゲインα１を設定する。
【００４６】
図５は、目標ゲイン設定部５６による目標ゲインμの設定を説明する図である。図５に示す点線は、比較用の目標ゲインμ０によるアナログアンプ部３２の入力と出力との関係を示す。比較用の目標ゲインμ０は、アナログアンプ部３２に入力する入力アナログ音声信号ＳＳ２１が最大の場合に、アナログアンプ部３２が増幅して出力する入力アナログ音声信号ＳＳ２２が、Ａ／Ｄ変換部３４のダイナミックレンジの最大値となるように設定されている。図５に示す実線は、目標ゲインμによるアナログアンプ部３２の入力と出力との関係、即ち、入力アナログ音声信号ＳＳ２１と増幅された入力アナログ音声信号ＳＳ２２との関係を示す。尚、横軸の最大レンジは、アナログアンプ部３２に入力される入力アナログ音声信号ＳＳ２１の最大値を示す。縦軸の最大レンジは、Ａ／Ｄ変換部３４のダイナミックレンジの最大値を示す。
【００４７】
目標ゲイン設定部５６は、実線で示すように、目標ゲインμを設定する。具体的には、目標ゲイン設定部５６は、アナログアンプ部３２に入力する入力アナログ音声信号ＳＳ２１が閾値Ｔｈ未満の場合、目標ゲインμを「μ１」に設定する。目標ゲイン設定部５６は、アナログアンプ部３２に入力する入力アナログ音声信号ＳＳ２１が閾値Ｔｈ以上の場合、目標ゲインμを「μ２」に設定する。目標ゲインμ１、目標ゲインμ２、閾値Ｔｈの関係が目標ゲイン情報の一例である。
【００４８】
ここで、「μ１＞μ０」である。従って、アナログアンプ部３２に入力する入力アナログ音声信号ＳＳ２１が閾値Ｔｈ未満の場合、比較用の目標ゲインμ０を使用した場合に比べて、ダイナミックレンジを大きく使うことができる。尚、「μ０＞μ２」であるが、「μ１＞μ０」なので、アナログアンプ部３２に入力する入力アナログ音声信号ＳＳ２１が閾値Ｔｈ以上の多くの領域で、比較用の目標ゲインμ０を使用した場合に比べて、ダイナミックレンジを大きく使うことができる。
【００４９】
また、目標ゲインμ２は、アナログアンプ部３２に入力する入力アナログ音声信号ＳＳ２１が最大値の場合、アナログアンプ部３２が出力する入力アナログ音声信号ＳＳ２２がダイナミックレンジの最大値よりも小さくなるように設定されている。例えば、目標ゲインμ２は、入力アナログ音声信号ＳＳ２１が最大値の場合の入力アナログ音声信号ＳＳ２２がダイナミックレンジの最大値より８０％から９０％になるように設定されている。これにより、アナログアンプ部３２が出力する入力アナログ音声信号ＳＳ２２が、ダイナミックレンジの範囲を超えることを抑制できる。
【００５０】
図６は、タイミング制御部２８を説明するブロック図である。図６に示すように、タイミング制御部２８は、一例として、Ｄ−ＦＦ回路である。
【００５１】
タイミング制御部２８は、ＡＧＣ５２のアタックリリース設定部５８の最も出力側に設けられ、ＤＳＰ７０の出力バッファとして機能するＤ−ＦＦ回路６０と接続されている。タイミング制御部２８には、ＡＧＣ５２からアナログゲインα３が入力される。また、タイミング制御部２８には、アナログアンプ部３２の出力が「０」になるタイミングで、クロック入力に検出信号ＤＳが入力される。そして、タイミング制御部２８は、検出信号ＤＳの立ち上がりが入力されると、出力するアナログゲインα３を、ＡＧＣ５２から入力された新たなアナログゲインα３に切り換える。これにより、アナログアンプ部３２は、入力する入力アナログ音声信号ＳＳ２１の出力が「０」になるタイミングで、アナログゲインα３を取得して、可変アナログゲインα１を新たに入力されたアナログゲインα３に変化させることができる。
【００５２】
次に、ゼロクロスのタイミングで可変アナログゲインα１を変化させる理由について説明する。図７は、比較用としてゼロクロス以外のタイミングで可変アナログゲインα１を変化させた場合を説明する図である。図８は、ゼロクロスのタイミングで可変アナログゲインα１を変化させた場合を説明する図である。図７及び図８において、横軸は時間を示し、縦軸はアナログアンプ部３２が出力する入力アナログ音声信号ＳＳ２２の強度を示す。図７及び図８において、実線は、可変アナログゲインα１を変化させない場合のアナログアンプ部３２の出力を示す。図７及び図８において、点線は、可変アナログゲインα１を変化させた場合のアナログアンプ部３２の出力を示す。
【００５３】
図７に示すように、ゼロクロス以外のタイミングで可変アナログゲインα１を変化させると、アナログアンプ部３２の出力が、当該タイミングで急激に変化する。この後、デジタルアンプ部２４が、同期して、アナログアンプ部３２の出力を減衰させても、音声の特性変化が音質に影響を与える可能性がある。これにより、遠端のユーザが聞く音声が、可変アナログゲインα１の変化に起因する遠端のユーザの違和感が増加する。
【００５４】
一方、図８に示す本実施形態のように、ゼロクロスのタイミングで可変アナログゲインα１を変化させた場合、アナログアンプ部３２の出力が、当該変化のタイミングによっては、ほとんど変化しない。従って、遠端のユーザが聞く音声が急激に変化しないので、可変アナログゲインα１の変化に起因する遠端のユーザの違和感を低減できる。
【００５５】
図９は、信号の時間変化を説明する図である。図９の上段のグラフは、アナログアンプ部３２が出力する入力アナログ音声信号ＳＳ２２を示す図である。図９の中段のグラフは、Ａ／Ｄ変換部３４が出力する入力デジタル音声信号ＳＳ２３を示す図である。図９の下段のグラフは、デジタルアンプ部２４が出力する入力デジタル音声信号ＳＳ２４を示す図である。図９の各グラフのゼロクロス以降の出力において、点線はゲインの変化前の信号を示し、実線はゲインの変化後の信号を示す。各グラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は強度を示す。尚、各グラフにおける縦軸の強度の相対値は、異なる。
【００５６】
上段のグラフと中段のグラフの間には、制御部３０の出力するアナログゲインα３、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１、ゼロクロスを検出するためのサンプリング周波数を上から順に示す。中段のグラフと下段のグラフとの間には、デジタルアンプ部２４の可変デジタルゲインβ１を示す。
【００５７】
図９の上段のグラフに示すように、制御部３０は、時刻Ｔ１にアナログゲインα３を変化させてタイミング制御部２８へと出力する。タイミング制御部２８は、入力された時刻Ｔ１では、アナログゲインα３を記憶するが、アナログアンプ部３２へアナログゲインα３を出力しない。この後、アナログアンプ部３２が、入力アナログ音声信号ＳＳ２２の強度が「０」になったゼロクロスを検出して、検出した旨をタイミング制御部２８へ出力する。尚、アナログアンプ部３２は、厳密にはゼロクロスを検出するサンプリング周期の範囲内で、ゼロクロスから時間ＤＴ１ずれたタイミングで検出する。従って、ここでいうゼロクロスのタイミングとは、ゼロクロスのタイミングからサンプリング周期の範囲内の時間のことである。タイミング制御部２８は、ゼロクロスを検出した旨を取得すると、アナログアンプ部３２へアナログゲインα３を出力する。
【００５８】
アナログアンプ部３２は、新たなアナログゲインα３が入力されると、可変アナログゲインα１をアナログゲインα３へと変化させる。これにより、アナログアンプ部３２の出力が、図９の上段に点線で示す曲線から実線で示す曲線となる。
【００５９】
次に、Ａ／Ｄ変換部３４は、アナログアンプ部３２から入力された入力アナログ音声信号ＳＳ２２をデジタル変換して出力する。ここでＡ／Ｄ変換部３４は、デジタル変換に時間ＤＴ２を要する。これにより、Ａ／Ｄ変換部３４は、入力された入力アナログ音声信号ＳＳ２２に対して時間ＤＴ２ずれたタイミングで入力デジタル音声信号ＳＳ２３を出力する。従って、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１の切り替わりに伴って、Ａ／Ｄ変換部３４から出力される入力デジタル音声信号ＳＳ２３が切り替わるタイミングは時間ＤＴ２ずれる。
【００６０】
次に、デジタルアンプ部２４は、Ａ／Ｄ変換部３４から入力された入力デジタル音声信号ＳＳ２３を可変デジタルゲインβ１で減衰させた入力デジタル音声信号ＳＳ２３を出力する。こここで、デジタルゲイン演算部５４は、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１が変化するよりも、Ａ／Ｄ変換部３４がデジタル変換に要する時間ＤＴ２遅れて、新たなデジタルゲインβ２を出力する。従って、デジタルアンプ部２４は、出力する入力デジタル音声信号ＳＳ２３のゼロクロスのタイミングで可変デジタルゲインβ１を変化させる。
【００６１】
図１０は、音声信号処理装置１０による音声信号処理のフローチャートである。図１０における左のフローチャートは、変換部２２、デジタルアンプ部２４、エコーキャンセラ部２６による処理を示す。図１０における右のフローチャートは、制御部３０及びタイミング制御部２８による処理を説明する。尚、ＣＰＵ等を備えるコンピュータが、音声信号処理プログラムを読み込むことによって、図１０に示す音声信号処理を実行してもよい。図１０に基づいて、音声信号処理方法を説明する。
【００６２】
図１０の左図に示すように、音声信号処理では、まず、アナログアンプ部３２は、音声入力部２０を介して、入力アナログ音声信号ＳＳ２２を取得する（ＳＴ１０２）。アナログアンプ部３２は、入力アナログ音声信号ＳＳ２１がゼロクロスしたか否かを判定する（ＳＴ１０４）。アナログアンプ部３２は、入力アナログ音声信号ＳＳ２１がゼロクロスしたと判定すると（ＳＴ１０４：Ｙｅｓ）、ゼロクロスを検出した旨を示す検出信号ＤＳをタイミング制御部２８へ出力する（ＳＴ１０６）。アナログアンプ部３２は、可変アナログゲインα１を、タイミング制御部２８から入力される新たなアナログゲインα３に設定変更した後（ＳＴ１０８）、変化させた可変アナログゲインα１で入力アナログ音声信号ＳＳ２１を増幅した入力アナログ音声信号ＳＳ２２をＡ／Ｄ変換部３４へ出力する（ＳＴ１１０）。
【００６３】
一方、アナログアンプ部３２は、ゼロクロスを検出しなかった場合（ＳＴ１０４：Ｎｏ）、ステップＳＴ１０６、ＳＴ１０８を実行することなく、現在の可変アナログゲインα１で入力アナログ音声信号ＳＳ２１を増幅した入力アナログ音声信号ＳＳ２２をＡ／Ｄ変換部３４へ出力する（ＳＴ１１０）。
【００６４】
Ａ／Ｄ変換部３４は、入力アナログ音声信号ＳＳ２２をデジタル変換した入力デジタル音声信号ＳＳ２３をデジタルアンプ部２４へ出力する（ＳＴ１１２）。デジタルアンプ部２４は、可変デジタルゲインβ１を設定する（ＳＴ１１４）。ここで、デジタルアンプ部２４は、デジタルゲイン演算部５４から新たなデジタルゲインβ２が入力されていなければ、現在の可変デジタルゲインβ１を維持する。一方、デジタルアンプ部２４は、デジタルゲイン演算部５４から新たなデジタルゲインβ２が入力されていれば、新たなデジタルゲインβ２を可変デジタルゲインβ１に設定する。
【００６５】
デジタルアンプ部２４は、入力デジタル音声信号ＳＳ２３を可変デジタルゲインβ１で減衰させた入力デジタル音声信号ＳＳ２４を、エコーキャンセラ部２６の減算器３８へ出力する（ＳＴ１１６）。エコーキャンセラ部２６は、減算器３８に入力された入力デジタル音声信号ＳＳ２４から、適応フィルタ３６が出力した擬似エコー信号ＳＳ３０を減算して、エコーをキャンセルした遠端出力音声信号ＳＳ２０を入出力部１２へ出力する（ＳＴ１１８）。この後、入出力部１２は、遠端出力音声信号ＳＳ２０を遠端のユーザの音声信号処理装置等へ出力する（ＳＴ１２０）。
【００６６】
図１０の右図に示すように、制御部３０の第１デジタルアンプ部４０は、入出力部１２の遠端入力側から遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０を取得した後、エコーゲインγ３で遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０を増幅または減衰させた擬似エコー信号ＳＳ３８を第１ピーク検出部４２へ出力する（ＳＴ２０２）。制御部３０の第２デジタルアンプ部４４は、Ａ／Ｄ変換部３４から入力デジタル音声信号ＳＳ２３を取得した後、可変デジタルゲインα２で入力デジタル音声信号ＳＳ２３を増幅または減衰させた入力デジタル音声信号ＳＳ３９を第２ピーク検出部４６へ出力する（ＳＴ２０４）。
【００６７】
次に、第１ピーク検出部４２は、第１デジタルアンプ部４０が出力した擬似エコー信号ＳＳ３８のピークを検出して、コンパレータ４８及びセレクタ５０へ第１ピーク信号ＳＳ４１として出力する。第２ピーク検出部４６は、第２デジタルアンプ部４４が出力した入力デジタル音声信号ＳＳ３９のピークを検出して、コンパレータ４８及びセレクタ５０へ第２ピーク信号ＳＳ４２として出力する（ＳＴ２０６）。
【００６８】
コンパレータ４８は、第１ピーク信号ＳＳ４１と第２ピーク信号ＳＳ４２とを比較して、強度の大きいピーク信号を示す判定情報ＪＳをセレクタ５０へ出力する。セレクタ５０は、判定情報ＪＳに基づいて、強度の大きい方のピーク信号をＡＧＣ５２へ出力する（ＳＴ２０８）。
【００６９】
ＡＧＣ５２では、目標ゲイン設定部５６が、セレクタ５０から入力されたピーク信号に基づいて、目標ゲインμを設定して、アタックリリース設定部５８へと出力する。アタックリリース設定部５８は、アナログゲインα３を設定して、タイミング制御部２８へと出力する（ＳＴ２１０）。
【００７０】
タイミング制御部２８は、アナログアンプ部３２から入力されるゼロクロスの検出信号ＤＳに基づいて、ゼロクロスか否かを判定する（ＳＴ２１２）。タイミング制御部２８は、検出信号ＤＳが入力されていない場合、ゼロクロスでないと判定して（ＳＴ２１２：Ｎｏ）、アナログゲインα３を変更することなく、ステップＳＴ２０２以降を繰り返す。
【００７１】
一方、タイミング制御部２８は、検出信号が入力されると、ゼロクロスと判定して（ＳＴ２１２：Ｙｅｓ）、制御部３０から入力されたアナログゲインα３をアナログアンプ部３２及び制御部３０のデジタルゲイン演算部５４へ出力する（ＳＴ２１４）。
【００７２】
デジタルゲイン演算部５４は、タイミング制御部２８から入力されたアナログゲインα３に基づいて、デジタルゲインβ２を設定する（ＳＴ２１６）。この後、デジタルゲイン演算部５４は、タイミング制御部２８からアナログゲインα３が入力されてから時間ＤＴ２が経過するまで待機状態となる（ＳＴ２１８：Ｎｏ）。デジタルゲイン演算部５４は、時間ＤＴ２が経過したと判定すると（ＳＴ２１８：Ｙｅｓ）、デジタルゲインβ２をデジタルアンプ部２４へ出力する（ＳＴ２２０）。この後、ステップＳＴ２０２以降が繰り返される。
【００７３】
上述したように、音声信号処理装置１０では、制御部３０が、可変アナログゲインα１を変化させることによって、アナログアンプ部３２によって増幅された入力アナログ音声信号ＳＳ２２が、Ａ／Ｄ変換部３４のダイナミックレンジに収まるように制御している。これにより、音声信号処理装置１０は、Ａ／Ｄ変換部３４のダイナミックレンジのうち、より多くの範囲で入力アナログ音声信号ＳＳ２２をデジタル変換することができる。この結果、音声信号処理装置１０は、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００７４】
音声信号処理装置１０では、入力アナログ音声信号ＳＳ２２のゼロクロスのタイミングで可変アナログゲインα１を変化させている。これにより、音声信号処理装置１０は、遠端出力音声信号ＳＳ２０の急激な変化を抑制できるので、遠端のユーザの違和感を低減できる。
【００７５】
音声信号処理装置１０では、制御部３０が、擬似エコー信号ＳＳ３８または入力デジタル音声信号ＳＳ３９のいずれかのピークを検出して、当該ピークに基づいて、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１を制御している。従って、制御部３０は、擬似エコー信号ＳＳ３８または入力デジタル音声信号ＳＳ３９の強度の急激な変化によらず、緩やかに可変アナログゲインα１を変化させることができる。
【００７６】
また、音声信号処理装置１０では、制御部３０は、擬似エコー信号ＳＳ３８または入力デジタル音声信号ＳＳ３９のうち、強度の大きい信号で、可変アナログゲインα１を制御している。ここで、一般にエコーが生じている場合、入力デジタル音声信号ＳＳ３９よりも、筐体等を伝って入力される擬似エコー信号ＳＳ３８の方が大きくなる。従って、制御部３０は、可変アナログゲインα１の大きい領域を擬似エコー信号ＳＳ３８により制御することができる。一方、エコーが生じていない場合、擬似エコー信号ＳＳ３８よりも、入力デジタル音声信号ＳＳ３９の方が大きくなる。従って、制御部３０は、可変アナログゲインα１の小さい領域を入力デジタル音声信号ＳＳ３９により制御することができる。これにより、制御部３０は、より精度よく可変アナログゲインα１を制御することができる。
【００７７】
音声信号処理装置１０では、制御部３０は、音声出力部１８から出力される前の遠端入力デジタル音声信号ＳＳ１０から擬似エコー信号ＳＳ３８を生成している。これにより、制御部３０は、エコーを予測することができるので、音声入力部２０から入力されるエコーに遅れることなく、且つ、エコーの歪みを抑制して、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１を制御できる。
【００７８】
音声信号処理装置１０では、デジタルアンプ部２４が、アナログアンプ部３２によって増幅された入力デジタル音声信号ＳＳ２３を減衰させた入力デジタル音声信号ＳＳ２４をエコーキャンセラ部２６に出力している。更に、制御部３０は、デジタルアンプ部２４の可変デジタルゲインβ１を、初期値α０からの差Δαの逆数に設定している。これにより、エコーキャンセラ部２６は、アナログアンプ部３２によって増幅される前と略同じ強度の入力デジタル音声信号ＳＳ２４からエコーを除去することができる。従って、エコーキャンセラ部２６は、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１の変更に応じて、擬似エコー信号ＳＳ３０の強度を変更する必要がない。これにより、エコーキャンセラ部２６は、構成を複雑化することなく、エコーの歪みを低減しつつ、エコーを除去することができる。
【００７９】
音声信号処理装置１０では、制御部３０は、可変アナログゲインα１を変化させたタイミングから、Ａ／Ｄ変換部３４がデジタル変換に要する時間ずらして、可変デジタルゲインβ１を変化させる。これにより、制御部３０は、入力デジタル音声信号ＳＳ２３における、可変アナログゲインα１の変化するタイミングと、可変デジタルゲインβ１の変化するタイミングとを一致させることができる。
【００８０】
上述した実施形態の各構成の配置、接続関係、機能、個数等の数値は適宜変更してよい。
【００８１】
上述の実施形態では、制御部３０が、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１を変更することによって、アナログアンプ部３２によって増幅された入力アナログ音声信号ＳＳ２２の出力を、Ａ／Ｄ変換部３４のダイナミックレンジに収めるように制御する例をあげたが、これに限られない。制御部３０は、変換部２２のダイナミックレンジに入力アナログ音声信号ＳＳ２１を収めるように制御すればよい。例えば、制御部３０が、Ａ／Ｄ変換部３４のダイナミックレンジを制御して、アナログアンプ部３２によって増幅された入力アナログ音声信号ＳＳ２２の出力を、Ａ／Ｄ変換部３４のダイナミックレンジに収めるように制御してもよい。これによっても、制御部３０は、変換部２２のダイナミックレンジに入力アナログ音声信号ＳＳ２１を収めるように制御することができる。ここで、８ビットのＡ／Ｄ変換部３４において、ダイナミックレンジを−２Ｖ〜＋２Ｖとすると（デジタル値１当たりのアナログ値）、出力するデジタル値の分解能は「１／６４Ｖ（＝４Ｖ／２５６）」となる。また、ダイナミックレンジを−１Ｖ〜＋１Ｖとすると、分解能は「１／１２８Ｖ」となる。このようなダイナミックレンジの変更は、Ａ／Ｄ変換部３４に供給する最大測定電圧を変更することによって、実現できる。尚、制御部３０が、Ａ／Ｄ変換部３４のダイナミックレンジを制御する場合、アナログアンプ部３２を省略してもよい。
【００８２】
上述の実施形態では、アナログアンプ部３２が入力アナログ音声信号ＳＳ２１を増幅させる例を示したが、アナログアンプ部３２が入力アナログ音声信号ＳＳ２１を減衰させてもよい。また、上述の実施形態では、デジタルアンプ部２４が入力デジタル音声信号ＳＳ２３を減衰させる例を示したが、デジタルアンプ部２４が入力デジタル音声信号ＳＳ２３を増幅させてもよい。
【００８３】
上述の実施形態では、タイミング制御部２８が、入力アナログ音声信号ＳＳ２１のゼロクロスのタイミングで、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１を変化させたが、可変アナログゲインα１を変化させるタイミングは適宜変更してよい。また、制御部３０は、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１の変更した変更タイミングに応じて、デジタルアンプ部２４の可変デジタルゲインβ１の変更タイミングを制御することが好ましい。
【００８４】
上述の実施形態では、制御部３０が、２個の目標ゲインμ１、μ２によって、アナログアンプ部３２の可変アナログゲインα１を設定する例を示したが、目標ゲインμの個数は２個に限定されず、３個以上であってもよい。また、目標ゲインμを多項式等の数式から算出するようしてもよい。
【００８５】
上述の実施形態では、制御部３０の第１デジタルアンプ部４０が、予め定められたエコーゲインγ３から擬似エコー信号ＳＳ３８を生成する例を示したが、制御部３０は、エコーキャンセラ部２６の適応フィルタ３６から擬似エコー信号ＳＳ３０を取得してもよい。
【００８６】
上述の実施形態では、制御部３０は、デジタルアンプ部２４の可変デジタルゲインβ１が初期値α０からの差Δαの逆数となるように制御したが、可変デジタルゲインβ１と差Δαとの関係はこれに限られない。例えば、制御部３０は、差Δαを反比例させた値を、可変デジタルゲインβ１とするように制御してもよい。これにより、制御部３０が変換部２２のダイナミックレンジを変更しても、変換部２２及びデジタルアンプ部２４を通過する信号のゲインを抑制することができる。これにより、エコーキャンセラ部２６は、アナログアンプ部３２による増幅に対して、容易に対応できる。
【００８７】
図１１は、本実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ１９００は、音声信号処理プログラムを実行する装置の一例である。コンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、及びＲＡＭ２０２０と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、及び、ハードディスクドライブ２０４０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、メモリドライブ２０５０及び入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部とを備える。
【００８８】
ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０及びＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。
【００８９】
入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用する表示プログラム等のプログラム及びデータを格納する。
【００９０】
また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、メモリドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、及び／又は、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。メモリドライブ２０５０は、メモリカード２０９０から例えば表示プログラム等のプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、メモリドライブ２０５０を入出力コントローラ２０８４へと接続すると共に、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続する。
【００９１】
ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、メモリカード２０９０、又はＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。表示プログラム等のプログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。
【００９２】
コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００を音声信号処理装置１０として機能させるプログラムは、音声入力モジュール、変換モジュール、デジタルアンプモジュール、及び、制御モジュールとを備える。これらのプログラム又はモジュールは、ＣＰＵ２０００等に働きかけて、コンピュータ１９００を、音声入力モジュール、変換モジュール、デジタルアンプモジュール、及び、制御モジュールとしてそれぞれ機能させる。
【００９３】
これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である音声入力モジュール、変換モジュール、デジタルアンプモジュール、及び、制御モジュールとして機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の音声信号処理装置１０が構築される。
【００９４】
一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、ハードディスクドライブ２０４０、又はメモリカード２０９０等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
【００９５】
また、ＣＰＵ２０００は、ハードディスクドライブ２０４０、メモリドライブ２０５０（メモリカード２０９０）等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、及び／又は記憶装置に含まれるものとする。
【００９６】
また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合（又は不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。
【００９７】
以上に示したプログラム又はモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、メモリカード２０９０の他に、ＤＶＤ又はＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。
【００９８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００９９】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１００】
１０  音声信号処理装置
１２  入出力部
１４  Ｄ／Ａ変換部
１６  出力アンプ
１８  音声出力部
２０  音声入力部
２２  変換部
２４  デジタルアンプ部
２６  エコーキャンセラ部
２８  タイミング制御部
３０  制御部
３２  アナログアンプ部
３４  Ａ／Ｄ変換部
３６  適応フィルタ
３８  減算器
４０  第１デジタルアンプ部
４２  第１ピーク検出部
４４  第２デジタルアンプ部
４６  第２ピーク検出部
４８  コンパレータ
５０  セレクタ
５２  ＡＧＣ
５４  デジタルゲイン演算部
５６  目標ゲイン設定部
５８  アタックリリース設定部
６０  Ｄ−ＦＦ回路
７０  ＤＳＰ
７２  ＣＯＤＥＣ
１９００  コンピュータ
２０００  ＣＰＵ
２０１０  ＲＯＭ
２０２０  ＲＡＭ
２０３０  通信インターフェイス
２０４０  ハードディスクドライブ
２０５０  メモリドライブ
２０７０  入出力チップ
２０８２  ホスト・コントローラ
２０８４  入出力コントローラ
２０９０  メモリカード
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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