(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロホン及びスピーカを有する拡声通話端末が他の通話端末又は拡声通話端末に接続されて半二重通話を行う拡声通話系の上記拡声通話端末に用いられ、通話路に伝送される信号が音声信号であるか非音声信号であるかを検出する音声検出器であって、上記通話路から取り出した参照信号の瞬時パワーを推定する瞬時パワー推定部と、上記参照信号に含まれる背景雑音成分のパワーを推定する背景雑音パワー推定部と、上記瞬時パワー推定部で推定される瞬時パワー推定値並びに上記背景雑音パワー推定部で推定される背景雑音パワー推定値に基づいて参照信号が音声信号であるか非音声信号であるかを判定するとともに判定結果が更新されるまで前回の判定結果を保持する第１の音声／非音声判定部と、参照信号に含まれる音響結合成分の割合が大きいときに上記背景雑音パワー推定部の推定処理を停止するとともに上記割合が大きくないときには背景雑音パワー推定部の推定処理を停止しないように切り替える背景雑音パワー推定切替部とを備え、背景雑音パワー推定部は、背景雑音パワー推定切替部によって推定処理を停止する停止モードに切り替えられた場合にそれ以前に求めて保持していた推定値を背景雑音パワー推定値とし、第１の音声／非音声判定部が背景雑音パワー推定部が保持していた背景雑音パワー推定値に基づいて判定することを特徴とする音声検出器。
【請求項２】
上記第１の音声／非音声判定部による判定結果に応じて参照信号が非音声信号であると検出された音声非検出継続時間を求める音声非検出区間計時部と、該音声非検出区間計時部により求められた音声非検出継続時間から上記参照信号が音声信号と非音声信号の何れであるかを判定する第２の音声／非音声判定部とを備え、該第２の音声／非音声判定部は、上記音声非検出区間計時部により求められる音声非検出継続時間が人間の音声の音韻継続時間程度の時間にわたって略一定であり、且つ上記音声非検出継続時間が人間の音声のピッチ周期程度である場合には該音声非検出継続時間の参照信号を全て音声信号と判定して成ることを特徴とする請求項１記載の音声検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅、事務所、工場等で用いられる拡声通話装置（インターホン、電話機、ＰＨＳ等）における通話回路に雑音除去機能や音声切替機能等を搭載するための音声検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に音声検出器は、マイクロホンにより集音された音響信号が音声信号を含んでいるか否かを検出するために用いられる。このような音声検出器の典型的な構成例を図５に示す。この音声検出器ＶＤ′は、瞬時パワー推定部２０、背景雑音パワー推定部２１並びに比較判定部２２を備える。瞬時パワー推定部２０は、立ち上がりが急峻であり且つ立ち下がりが緩やかな特性をもつ積分回路又はデジタルフィルタ等により実現され、参照信号（マイクロホンにより集音される音響信号）の短時間平均パワーを推定するものである。また背景雑音パワー推定部２１は、立ち上がりが緩やかであり且つ立ち下がりが急峻な特性をもつ積分回路又はデジタルフィルタ等により実現され、参照信号中に定常的に存在する暗騒音（背景雑音）レベルを推定するものである。さらに比較判定部２２は、瞬時パワー推定部２０により求められる瞬時パワー推定値と、背景雑音パワー推定部２１により求められる背景雑音パワー推定値の比を所定のしきい値と比較することにより、参照信号が音声信号を含んでいるか否かを判定（検出）してＨ又はＬの２値信号（検出信号）を出力する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、スピーカ及びマイクロホンを有する拡声通話機（図示せず）の内部回路に上述のような音声検出器ＶＤ′を設ける場合、マイクロホンにより集音される音響信号にはスピーカからの回り込み成分（音響結合成分）が含まれる。この音響信号に含まれる回り込み成分の割合が大きい場合には、本来の目的であるマイクロホンの近傍に居る話者が音声を発したか否かを検出することが困難となる。例えば、遠端側の通話端末付近の背景雑音レベルが大きく、音響結合を経てマイクロホンが遠端側の背景雑音を集音する場合には、上記従来例における背景雑音パワー推定部２１により求められる背景雑音パワー推定値が大きくなる。その結果、マイクロホンの近傍に居る話者が音声を発した状態においても、瞬時パワー推定値と背景雑音パワー推定値との比が小さく、所定のしきい値を越えることができずに比較判定部２２においては音声信号でない（非音声）として誤検出されてしまう虞がある。
【０００４】
本発明は上記問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、背景雑音レベルが大きい状況下においても参照信号に音声信号が含まれているか否かを精度良く検出することができる音声検出器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、マイクロホン及びスピーカを有する拡声通話端末が他の通話端末又は拡声通話端末に接続されて半二重通話を行う拡声通話系の上記拡声通話端末に用いられ、通話路に伝送される信号が音声信号であるか非音声信号であるかを検出する音声検出器であって、上記通話路から取り出した参照信号の瞬時パワーを推定する瞬時パワー推定部と、上記参照信号に含まれる背景雑音成分のパワーを推定する背景雑音パワー推定部と、上記瞬時パワー推定部で推定される瞬時パワー推定値並びに上記背景雑音パワー推定部で推定される背景雑音パワー推定値に基づいて参照信号が音声信号であるか非音声信号であるかを判定するとともに判定結果が更新されるまで前回の判定結果を保持する第１の音声／非音声判定部と、参照信号に含まれる音響結合成分の割合が大きいときに上記背景雑音パワー推定部の推定処理を停止するとともに上記割合が大きくないときには背景雑音パワー推定部の推定処理を停止しないように切り替える背景雑音パワー推定切替部とを備え、背景雑音パワー推定部は、背景雑音パワー推定切替部によって推定処理を停止する停止モードに切り替えられた場合にそれ以前に求めて保持していた推定値を背景雑音パワー推定値とし、第１の音声／非音声判定部が背景雑音パワー推定部が保持していた背景雑音パワー推定値に基づいて判定することを特徴とし、参照信号に含まれる音響結合成分の割合が大きい場合には背景雑音パワー推定切替部によって背景雑音パワー推定部の処理を停止するとともに、参照信号に含まれる音響結合成分の割合が小さい状況で求められて背景雑音パワー推定部が保持していた背景雑音パワー推定値に基づいて第１の音声／非音声判定部による判定が行われるため、遠端側の通話端末における背景雑音がスピーカから送出されてマイクロホンに回り込むことにより、マイクロホンの集音する音響信号における近端側話者の発する音声成分とそれ以外の背景雑音成分との比が小さくなることに起因して参照信号中に音声信号が含まれていても音声信号が検出できなくなるような状況を低減することができ、背景雑音レベルが大きい状況下においても参照信号が音声信号であるか否かを精度良く検出することができる。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記第１の音声／非音声判定部による判定結果に応じて参照信号が非音声信号であると検出された音声非検出継続時間を求める音声非検出区間計時部と、該音声非検出区間計時部により求められた音声非検出継続時間から上記参照信号が音声信号と非音声信号の何れであるかを判定する第２の音声／非音声判定部とを備え、該第２の音声／非音声判定部は、上記音声非検出区間計時部により求められる音声非検出継続時間が人間の音声の音韻継続時間程度の時間にわたって略一定であり、且つ上記音声非検出継続時間が人間の音声のピッチ周期程度である場合には該音声非検出継続時間の参照信号を全て音声信号と判定して成ることを特徴とし、背景雑音レベルが非常に大きい状況下で第１の音声／非音声判定部においては音声信号が検出されないような場合においても、音声非検出区間計時部において測定される音声非検出継続時間が音声の音韻継続時間程度の間ほぼ一定であり、且つ人間の音声のピッチ間隔とほぼ等しい場合には、第２の音声／非音声判定部において改めて参照信号を音声信号として判定するから、背景雑音レベルの大きい拡声通話系において音声信号をさらに精度良く検出することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における音声検出器ＶＤ１を有する拡声通話機Ｍを示すブロック図である。この拡声通話機Ｍは、マイクロホン１０、スピーカ１１、マイクロホンアンプ１５、スピーカアンプ１６、音声検出器ＶＤ１並びに音声スイッチＶＳを備え、回線を通じて他の拡声通話機等と接続される。ここで音声スイッチＶＳは、スピーカ１１からマイクロホン１０への音響結合、及び回線側での回り込みにより形成される閉ループの利得を低減させることによりハウリングを抑圧するものであり、マイクロホン１０で集音する音声信号（送話信号）を回線へ伝送するための送話信号線上に挿入される送話側減衰器１２と、回線から受信した音声信号（受話信号）をスピーカ１１へ伝送するための受話信号線上に挿入される受話側減衰器１３と、通話状態に応じて送話側減衰器１２並びに受話側減衰器１３の利得を制御する挿入損失量制御部１４とを備える。而して、挿入損失量制御部１４においては、送受話信号を観測して通話状態を判定し、通話状態に応じて送話側減衰器１２の利得及び受話側減衰器１３の利得を適切に設定する。
【０００８】
本発明に係る音声検出器ＶＤ１は、通話路（送話信号線）から取り出した参照信号（送話信号）Ｖｘの瞬時パワーを推定する瞬時パワー推定部１と、参照信号Ｖｘに含まれる背景雑音成分のパワーを推定する背景雑音パワー推定部２と、瞬時パワー推定部１で推定される瞬時パワー推定値Ｐｓ並びに背景雑音パワー推定部２で推定される背景雑音パワー推定値Ｐｎに基づいて参照信号Ｖｘが音声信号であるか非音声信号であるかを判定するとともに判定結果が更新されるまで前回の判定結果を保持する第１の音声／非音声判定部３と、背景雑音パワー推定部２における背景雑音パワー推定値Ｐｎの更新／停止を切り替える背景雑音パワー推定切替部４とを備える。
【０００９】
瞬時パワー推定部１は、立ち上がりが急峻であり、且つ立ち下がりが緩やかな特性をもつ積分回路又はデジタルフィルタ等によって構成される。また、背景雑音パワー推定部２は、立ち上がりが緩やかであり、且つ立ち下がりが急峻な特性をもつ積分回路又はデジタルフィルタによって構成される。
【００１０】
一方、第１の音声／非音声判定部３は、図２に示すように瞬時パワー推定部１から出力される瞬時パワー推定値Ｐｓを所定のしきい値Ｐｓ０と比較してＨ又はＬの２値信号Ｄ１を出力するコンパレータＣＰ１と、瞬時パワー推定値Ｐｓと背景雑音パワー推定部２から出力される背景雑音パワー推定値Ｐｎとの比Ｐｓ／Ｐｎを求める除算器３ａと、除算器３ａの出力値Ｐｓ／Ｐｎを所定のしきい値δと比較してＨ又はＬの２値信号Ｄ２を出力するコンパレータＣＰ２と、２つの２値信号Ｄ１，Ｄ２の論理積を求める論理積演算部３ｂとにより構成される。而して、本実施形態においては、瞬時パワー推定値Ｐｓがしきい値Ｐｓ０よりも大きく（Ｐｓ＞Ｐｓ０）、且つ除算器３ａの出力Ｐｓ／Ｐｓ０がしきい値δよりも大きい（Ｐｓ／Ｐｓ０＞δ）場合に音声信号と判定し、その他の場合に非音声信号と判定する。ここで、しきい値Ｐｓ０は音声信号の最小レベルを規定するしきい値であり、しきい値δは音声信号レベルと背景騒音レベルとの最小比を規定するしきい値である。
【００１１】
背景雑音パワー推定切替部４は、音声スイッチＶＳの挿入損失量制御部１４から出力される制御信号Ｖｓによりオンオフされて背景雑音パワー推定部２に対する参照信号Ｖｘの入力を入／切するスイッチ等で構成される。そして、背景雑音パワー推定部２は、背景雑音パワー推定切替部４がオンして参照信号Ｖｘが入力されている場合に更新モードとなり、背景雑音パワー推定切替部４がオフして参照信号Ｖｘが入力されない場合に停止モードとなる。ここで更新モードにおいては、背景雑音パワー推定部２が参照信号Ｖｘを参照して逐次背景雑音パワー推定値Ｐｎを更新する。また、停止モードにおいては、背景雑音パワー推定部２が上記演算処理を停止し、背景雑音パワー推定値Ｐｎとしてそれ以前に求められた値を保持する。
【００１２】
ここで、例えば音声スイッチＶＳの挿入損失量制御部１４は、通話状態を受話状態と判定したときに制御信号Ｖｓにより背景雑音パワー推定切替部４をオフするとともに、送話状態と判定したときに制御信号Ｖｓにより背景雑音パワー推定切替部４をオンする。而して、背景雑音パワー推定部２では受話状態の時に停止モードとなり、送話状態の時に更新モードとなるから、音声検出器ＶＤ１においては、参照信号Ｖｘに含まれる音響結合成分の割合が大きいときに背景雑音パワー推定部２の推定処理を停止することによって、背景雑音パワー推定値Ｐｎを、通話状態によらずにマイクロホン１０周辺の背景雑音パワーを近似した値とすることができる。その結果、マイクロホン１０とスピーカ１１との間の距離が短く、音響結合利得が大きい系においても遠端側の背景雑音がマイクロホン１０に回り込むことによる音声検出性能の劣化を低減することができる。なお、音声検出器ＶＤ１の検出信号（検出フラグ）ＳＤ１は、例えば音声スイッチＶＳに与えられて種々の制御に利用される。
【００１３】
上述のように本発明に係る音声検出器ＶＤ１によれば、参照信号Ｖｘに含まれる音響結合成分の割合が大きい場合には背景雑音パワー推定切替部４によって背景雑音パワー推定部３の処理を停止するとともに、参照信号Ｖｘに含まれる音響結合成分の割合が小さい状況で求められて背景雑音パワー推定部２が保持していた背景雑音パワー推定値Ｐｎに基づいて第１の音声／非音声判定部４による判定が行われるため、遠端側の通話端末における背景雑音がスピーカ１１から送出されてマイクロホン１０に回り込むことにより、マイクロホン１０の集音する音響信号における近端側話者の発する音声成分とそれ以外の背景雑音成分との比が小さくなることに起因して参照信号Ｖｘ中に音声信号が含まれていても音声信号が検出できなくなるような状況を低減することができ、スピーカ１１からマイクロホン１０までの間の距離が短くて音響結合利得が大きい系においても参照信号Ｖｘが音声信号であるか否かを精度良く検出することができる。
【００１４】
（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２における音声検出器ＶＤ２のブロック図を示している。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通するので、共通する構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１５】
本実施形態は、第１の音声／非音声判定部３の検出信号ＳＤ１に基づいて、図４に示すように参照信号Ｖｘが非音声信号であると判定された時間、すなわち検出信号ＳＤ１がＬレベルである時間（以下、「音声非検出継続時間」という）τ１，τ２，…を求める音声非検出区間計時部５と、音声非検出区間計時部５により求められた音声非検出継続時間τ１，τ２，…に基づいて参照信号Ｖｘが音声信号と非音声信号の何れであるかを判定する第２の音声／非音声判定部６とを備えた点に特徴がある。
【００１６】
ここで、音声非検出区間計時部５では、検出信号ＳＤ１がＬからＨに変化する毎に計時処理をリセットするが、それ以前の計時結果（音声非検出継続時間τ１…）を少なくとも音声信号における音韻継続時間程度の間だけＲＡＭ等の記憶手段に保持している。
【００１７】
また第２の音声／非音声区間判定部６では、音声非検出区間計時部５の記憶手段に記憶された音声非検出継続時間τ１，τ２，…，τＮを参照し、これらの値が人間の音声の音韻継続時間程度の時間にわたって略一定であり、且つ人間の音声のピッチ間隔程度である場合には、これらの区間τ１〜τＮを改めて音声区間として検出し、Ｈレベルの検出信号ＳＤ２を出力する（図４参照）。
【００１８】
而して本実施形態に撚れば、図４に示すようにマイクロホン１０付近における周囲騒音レベルＶＮが高く、瞬時パワー推定値ＰＳと背景雑音パワー推定値Ｐｎとの比Ｐｓ／Ｐｎが小さいために、参照信号Ｖｘに音声が含まれているにも拘わらず、第１の音声／非音声判定部３においては非音声信号として判定されてしまうような場合において、第２の音声／非音声判定部６において改めて音声信号として検出することが可能となる。その結果、実施形態１に対して背景雑音レベルの大きい拡声通話系においても音声信号をさらに精度良く検出することができるという利点がある。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、マイクロホン及びスピーカを有する拡声通話端末が他の通話端末又は拡声通話端末に接続されて半二重通話を行う拡声通話系の上記拡声通話端末に用いられ、通話路に伝送される信号が音声信号であるか非音声信号であるかを検出する音声検出器であって、上記通話路から取り出した参照信号の瞬時パワーを推定する瞬時パワー推定部と、上記参照信号に含まれる背景雑音成分のパワーを推定する背景雑音パワー推定部と、上記瞬時パワー推定部で推定される瞬時パワー推定値並びに上記背景雑音パワー推定部で推定される背景雑音パワー推定値に基づいて参照信号が音声信号であるか非音声信号であるかを判定するとともに判定結果が更新されるまで前回の判定結果を保持する第１の音声／非音声判定部と、参照信号に含まれる音響結合成分の割合が大きいときに上記背景雑音パワー推定部の推定処理を停止するとともに上記割合が大きくないときには背景雑音パワー推定部の推定処理を停止しないように切り替える背景雑音パワー推定切替部とを備え、背景雑音パワー推定部は、背景雑音パワー推定切替部によって推定処理を停止する停止モードに切り替えられた場合にそれ以前に求めて保持していた推定値を背景雑音パワー推定値とし、第１の音声／非音声判定部が背景雑音パワー推定部が保持していた背景雑音パワー推定値に基づいて判定するので、参照信号に含まれる音響結合成分の割合が大きい場合には背景雑音パワー推定切替部によって背景雑音パワー推定部の処理を停止するとともに、参照信号に含まれる音響結合成分の割合が小さい状況で求められて背景雑音パワー推定部が保持していた背景雑音パワー推定値に基づいて第１の音声／非音声判定部による判定が行われるため、遠端側の通話端末における背景雑音がスピーカから送出されてマイクロホンに回り込むことにより、マイクロホンの集音する音響信号における近端側話者の発する音声成分とそれ以外の背景雑音成分との比が小さくなることに起因して参照信号中に音声信号が含まれていても音声信号が検出できなくなるような状況を低減することができ、背景雑音レベルが大きい状況下においても参照信号が音声信号であるか否かを精度良く検出することができるという効果がある。
【００２０】
請求項２の発明は、上記第１の音声／非音声判定部による判定結果に応じて参照信号が非音声信号であると検出された音声非検出継続時間を求める音声非検出区間計時部と、該音声非検出区間計時部により求められた音声非検出継続時間から上記参照信号が音声信号と非音声信号の何れであるかを判定する第２の音声／非音声判定部とを備え、該第２の音声／非音声判定部が、上記音声非検出区間計時部により求められる音声非検出継続時間が人間の音声の音韻継続時間程度の時間にわたって略一定であり、且つ上記音声非検出継続時間が人間の音声のピッチ周期程度である場合には該音声非検出継続時間の参照信号を全て音声信号と判定して成るので、背景雑音レベルが非常に大きい状況下で第１の音声／非音声判定部においては音声信号が検出されないような場合においても、音声非検出区間計時部において測定される音声非検出継続時間が音声の音韻継続時間程度の間ほぼ一定であり、且つ人間の音声のピッチ間隔とほぼ等しい場合には、第２の音声／非音声判定部において改めて参照信号を音声信号として判定するから、背景雑音レベルの大きい拡声通話系において音声信号をさらに精度良く検出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を含む拡声通話機のブロック図である。
【図２】同上における第１の音声／非音声判定部のブロック図である。
【図３】実施形態２を示すブロック図である。
【図４】同上の動作説明用の信号波形図である。
【図５】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  瞬時パワー推定部
２  背景雑音パワー推定部
３  第１の音声／非音声判定部
４  背景雑音パワー推定切替部
ＶＤ  音声検出器
ＶＳ  音声スイッチ
Ｍ  拡声通話機
【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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