(57)【要約】【課題】参照信号のレベルによらずに騒音判別時間を一定にする。【解決手段】背景騒音パワー推定部２は立ち上がり時定数が相対的に大きく且つ立ち下がり時定数が相対的に小さい応答特性を有するフィルタで構成される。時定数更新部４は、背景騒音パワー推定部２の立ち上がり時定数を瞬時パワー推定値Ｐｓと負の相関を持つように適応的に更新する。故に、参照信号ｘ（ｎ）のレベルが大きくなれば立ち上がり時定数が小さくなり、且つ参照信号ｘ（ｎ）のレベルが小さくなれば立ち上がり時定数が大きくなるから、参照信号ｘ（ｎ）のレベルが変動しても判定部３にて非音声と検出されてしまう騒音判別時間Ｔｎを従来の騒音判別時間Ｔｎ’よりも短く且つ一定にすることが可能となる。【選択図】        図１
2005156886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロホンおよ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なる拡声通話系の前記拡声通話端末に用いられ、通話路に伝送される音響信号が音声か非音声かを検出する音声区間検出器であって、前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、前記参照信号に含まれる背景騒音成分のパワーを推定する背景騒音パワー推定部と、前記瞬時パワー推定部で推定した瞬時パワー推定値並びに前記背景騒音パワー推定部で推定した背景騒音パワー推定値に基づいて当該参照信号が音声か非音声かを判定する判定部とを備えた音声区間検出器において、前記背景騒音パワー推定部が立ち上がり時定数が相対的に大きく且つ立ち下がり時定数が相対的に小さい応答特性を有するフィルタで構成され、前記瞬時パワー推定値と負の相関を持つように前記立ち上がり時定数を適応的に更新する時定数更新部を備えたことを特徴とする音声区間検出器。
【請求項２】
マイクロホンおよ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なる拡声通話系の前記拡声通話端末に用いられ、通話路に伝送される音響信号が音声か非音声かを検出する音声区間検出器であって、前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、前記瞬時パワー推定部で推定した瞬時パワー推定値から参照信号に含まれる背景騒音成分のパワーを推定する背景騒音パワー推定部と、前記瞬時パワー推定部で推定した瞬時パワー推定値並びに前記背景騒音パワー推定部で推定した背景騒音パワー推定値に基づいて当該参照信号が音声か非音声かを判定する判定部とを備えた音声区間検出器において、前記背景騒音パワー推定部が立ち上がり時定数が相対的に大きく且つ立ち下がり時定数が相対的に小さい応答特性を有するフィルタで構成され、前記瞬時パワー推定値と負の相関を持つように前記立ち上がり時定数を適応的に更新する時定数更新部を備えたことを特徴とする音声区間検出器。
【請求項３】
前記背景騒音パワー推定部は背景騒音パワー推定値を更新するまで前回の背景騒音パワー推定値を保持してなり、前記背景騒音パワー推定部における背景騒音パワー推定値の更新と保持を切り替える背景騒音パワー推定切替部を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の音声区間検出器。
【請求項４】
前記瞬時パワー推定部は、前記参照信号のレベルを２乗した２乗値を時間平均した２乗平均値を求める２乗平均値算出部と、該２乗平均値算出部で算出される時系列の２乗平均値を平滑化する２乗平均値平滑部とから構成されることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の音声区間検出器。
【請求項５】
前記瞬時パワー推定部は、前記参照信号のレベルの絶対値を時間平均した絶対平均値を求める絶対平均値算出部と、該絶対平均値算出部で算出される時系列の絶対平均値を平滑化する絶対平均値平滑部とから構成されることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の音声区間検出器。
【請求項６】
前記２乗平均値算出部又は絶対平均値算出部は、前記参照信号をサンプリングする毎に時間平均の算出に必要な個数の２乗値又は絶対値のデータの中から最も古いデータを最新のデータに置き換えて２乗平均値又は絶対平均値を算出することを特徴とする請求項４又は５記載の音声区間検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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騒音除去機能や音声切換機能等を搭載するために必要となる音声区間検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に音声区間検出器は、マイクロホンにより集音された音響信号が音声又は非音声の何れであるかを検出するために用いられる（特許文献１参照）。このような音声区間検出器の典型的な構成例を図１０に示す。この音声区間検出器は、瞬時パワー推定部１、背景騒音パワー推定部２並びに判定部３を備える。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、すなわち、立ち上がり時定数が相対的に小さく且つ立ち下がり時定数が相対的に大きい応答特性を有するフィルタ（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）ｘの短時間平均パワーを推定するものである。また背景騒音パワー推定部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、すなわち、立ち上がり時定数が相対的に大きく且つ立ち下がり時定数が相対的に小さい応答特性を有するフィルタ（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ｘ中に定常的に存在する暗騒音（背景騒音）レベルを推定するものである。さらに判定部３は、瞬時パワー推定部１により求められる瞬時パワー推定値Ｐｓと、背景騒音パワー推定部２により求められる背景騒音パワー推定値Ｐｎの比（Ｐｓ／Ｐｎ）を所定のしきい値と比較することにより、参照信号ｘが音声か非音声かを判定（検出）してＨ又はＬの２値信号（検出信号）ＳＤＦを出力する。
【特許文献１】特開２０００−３０５５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のような音声区間検出器においては、参照信号ｘのパワーの時間的変動が少ない場合、すなわち参照信号ｘが定常騒音の場合には判定部３にて非音声（非検出状態）と成ることが期待される。ところが上記従来例では、参照信号ｘが定常騒音である場合、参照信号ｘの入力直後は瞬時パワー推定値Ｐｓの立ち上がりに対して背景騒音パワー推定値Ｐｎの立ち上がりが遅いことから両者の比Ｐｓ／Ｐｎの値が大きいために音声検出状態となり、背景騒音パワー推定値Ｐｎが徐々に増加して比Ｐｓ／Ｐｎがしきい値を下回って非検出状態に移行するまでの間は音声検出状態が継続することになる（図１１参照）。そして、参照信号ｘの騒音レベルが大きくなれば瞬時パワー推定値Ｐｓも大きくなるため、前記音声検出状態の継続時間（以下、「騒音判別時間」と呼ぶ）Ｔｎが騒音レベルに比例し、高レベルの騒音が参照信号ｘとして入力された場合に騒音判別時間Ｔｎが長くなるという問題が生じる。
【０００４】
ここで、拡声通話系の拡声通話端末に音声区間検出器を適用する場合、マイクロホン付近の周囲騒音（背景騒音）レベルが高い状況においては、動作を開始してから暫くの間は音声区間として検出してしまうことになる。その結果、例えば上述のような音声区間検出器を音声スイッチにおける通話状態の推定処理に用いる場合には、通話開始後暫くの間は通話方向が片倒れ状態になってしまうことがある。また、ノイズキャンセラに上述のような音声区間検出器を適用する場合においても、処理開始後暫くの間は音声区間として検出してしまうことにより、騒音抑圧処理が行われない虞がある。このように従来の音声区間検出器においては、騒音判別時間が騒音レベルに比例して長くなることにより、種々の適用事例において問題が生じることがあった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、参照信号のレベルによらずに騒音判別時間を一定にすることが可能な音声区間検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、マイクロホンおよ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なる拡声通話系の前記拡声通話端末に用いられ、通話路に伝送される音響信号が音声か非音声かを検出する音声区間検出器であって、前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、前記参照信号に含まれる背景騒音成分のパワーを推定する背景騒音パワー推定部と、前記瞬時パワー推定部で推定した瞬時パワー推定値並びに前記背景騒音パワー推定部で推定した背景騒音パワー推定値に基づいて当該参照信号が音声か非音声かを判定する判定部とを備えた音声区間検出器において、前記背景騒音パワー推定部が立ち上がり時定数が相対的に大きく且つ立ち下がり時定数が相対的に小さい応答特性を有するフィルタで構成され、前記瞬時パワー推定値と負の相関を持つように前記立ち上がり時定数を適応的に更新する時定数更新部を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、前記瞬時パワー推定値と負の相関を持つように時定数更新部にて立ち上がり時定数を適応的に更新することにより、参照信号のレベルが大きくなれば立ち上がり時定数が小さくなり、且つ参照信号のレベルが小さくなれば立ち上がり時定数が大きくなるから、参照信号のレベルが変動しても判定部にて非音声と検出されてしまう騒音判別時間を一定にすることが可能となる。その結果、本発明に係る音声区間検出器を音声スイッチやノイズキャンセラに適用した場合、従来と比較して背景騒音のレベルが高い環境下における通話性能や応答性能の改善が図れる。
【０００８】
請求項２の発明は、上記目的を達成するために、マイクロホンおよ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なる拡声通話系の前記拡声通話端末に用いられ、通話路に伝送される音響信号が音声か非音声かを検出する音声区間検出器であって、前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、前記瞬時パワー推定部で推定した瞬時パワー推定値から参照信号に含まれる背景騒音成分のパワーを推定する背景騒音パワー推定部と、前記瞬時パワー推定部で推定した瞬時パワー推定値並びに前記背景騒音パワー推定部で推定した背景騒音パワー推定値に基づいて当該参照信号が音声か非音声かを判定する判定部とを備えた音声区間検出器において、前記背景騒音パワー推定部が立ち上がり時定数が相対的に大きく且つ立ち下がり時定数が相対的に小さい応答特性を有するフィルタで構成され、前記瞬時パワー推定値と負の相関を持つように前記立ち上がり時定数を適応的に更新する時定数更新部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、前記瞬時パワー推定値と負の相関を持つように時定数更新部にて立ち上がり時定数を適応的に更新することにより、参照信号のレベルが大きくなれば立ち上がり時定数が小さくなり、且つ参照信号のレベルが小さくなれば立ち上がり時定数が大きくなるから、参照信号のレベルが変動しても判定部にて非音声と検出されてしまう騒音判別時間を一定にすることが可能となる。その結果、本発明に係る音声区間検出器を音声スイッチやノイズキャンセラに適用した場合、従来と比較して背景騒音のレベルが高い環境下における通話性能や応答性能の改善が図れる。しかも、背景騒音パワー推定値が請求項１の発明に比較して相対的に大きい値に収束するから、騒音に対して誤って音声検出してしまうような誤検出の発生を抑えることができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記背景騒音パワー推定部は背景騒音パワー推定値を更新するまで前回の背景騒音パワー推定値を保持してなり、前記背景騒音パワー推定部における背景騒音パワー推定値の更新と保持を切り替える背景騒音パワー推定切替部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、遠端側の通話端末における背景騒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って参照信号のレベルが大きくなり、それに応じて背景騒音パワー推定値が上昇することにより音声区間の検出精度が低下するのを防ぐことができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１又は２又は３の発明において、前記瞬時パワー推定部は、前記参照信号のレベルを２乗した２乗値を時間平均した２乗平均値を求める２乗平均値算出部と、該２乗平均値算出部で算出される時系列の２乗平均値を平滑化する２乗平均値平滑部とから構成されることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、２乗平均値を求める際の時間フレームを小さくして瞬時パワー推定値の算出に要する遅延時間を短くしつつ瞬時パワー推定値の平滑度合を上げることができるから、音声区間の検出に要する時間を短縮し且つ検出精度の向上が図れる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１又は２又は３の発明において、前記瞬時パワー推定部は、前記参照信号のレベルの絶対値を時間平均した絶対平均値を求める絶対平均値算出部と、該絶対平均値算出部で算出される時系列の絶対平均値を平滑化する絶対平均値平滑部とから構成されることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、固定小数点演算型のプロセッサを用いて瞬時パワー推定値の演算処理を行う場合に、２乗値演算に比べて絶対値演算では演算によりビット長が増加しないため、演算結果を元の変数（参照信号）と同じ型にキャスティングする際のビット落ちを防止することができ、その結果、レベルの低い参照信号に対する検出精度の向上が図れる。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において、前記２乗平均値算出部又は絶対平均値算出部は、前記参照信号をサンプリングする毎に時間平均の算出に必要な個数の２乗値又は絶対値のデータの中から最も古いデータを最新のデータに置き換えて２乗平均値又は絶対平均値を算出することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、時間フレーム毎に２乗値又は絶対値のデータの総和を求める必要が無く、参照信号をサンプリングする毎に２乗値又は絶対値の総和データから最も古い２乗値又は絶対値のデータを減算するとともに最新の２乗値又は絶対値のデータを加算することで２乗平均値又は絶対平均値を求めることができ、時間フレーム（サンプリング数）が増えても検出に要する遅延時間が増大しないから、時間フレームの設計の自由度が高まり、音声区間の検出精度が向上する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、前記瞬時パワー推定値と負の相関を持つように時定数更新部にて立ち上がり時定数を適応的に更新することにより、参照信号のレベルが大きくなれば立ち上がり時定数が小さくなり、且つ参照信号のレベルが小さくなれば立ち上がり時定数が大きくなるから、参照信号のレベルが変動しても判定部にて非音声と検出されてしまう騒音判別時間を一定にすることが可能となり、その結果、本発明に係る音声区間検出器を音声スイッチやノイズキャンセラに適用した場合、従来と比較して背景騒音のレベルが高い環境下における通話性能や応答性能の改善が図れるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１における音声区間検出器ＶＤを有する拡声通話機Ａを示すブロック図である。この拡声通話機Ａは、マイクロホン１０、スピーカ１１、音声区間検出器ＶＤ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で集音する音響信号（送話信号）を回線へ伝送するための通話路上に挿入される送話側減衰器１２と、回線から受信した音響信号（受話信号）をスピーカ１１へ伝送するための通話路上に挿入される受話側減衰器１３と、音声区間検出器ＶＤによる音声の検出結果（音声検出信号ＳＤＦ）を参照して送話側減衰器１２並びに受話側減衰器１３の挿入損失量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、音声区間検出器ＶＤから出力される音声検出信号ＳＤＦを参照するとともに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。
【００２０】
一方、本実施形態の音声区間検出器ＶＤは、送話側の通話路から取り出した参照信号（送話信号）ｘ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ｘに含まれる背景騒音成分のパワーを推定する背景騒音パワー推定部２と、瞬時パワー推定部１で推定した瞬時パワー推定値Ｐｓ並びに背景騒音パワー推定部２で推定した背景騒音パワー推定値Ｐｎに基づいて参照信号ｘが音声か非音声かを判定する判定部３とを備える点で従来例と共通するが、立ち上がり時定数が相対的に大きく且つ立ち下がり時定数が相対的に小さい応答特性を有するフィルタで背景騒音パワー推定部２が構成され、瞬時パワー推定値Ｐｓと負の相関を持つように立ち上がり時定数を適応的に更新する時定数更新部４を備えた点に特徴がある。なお、音声区間検出器ＶＤを構成する前記各部は、ＤＳＰあるいはＣＰＵなどの汎用のハードウェア（プロセッサ）と専用のソフトウェアを組み合わせて実現されるものである。
【００２１】
図２は本実施形態の音声区間検出器ＶＤを示すブロック図である。瞬時パワー推定部１は、参照信号ｘ（ｎ）を２乗した２乗値を時間平均した２乗平均値Ｐｘ（ｎ）を求める２乗平均値算出部２１と、２乗平均値算出部２１で算出される時系列の２乗平均値Ｐｘ（ｎ）を平滑化する２乗平均値平滑部２２とから構成される。２乗平均値算出部２１は、所定のサンプリング時間でサンプリングされた参照信号ｘ（ｎ）の２乗値を求める２乗値算出部２１ａと、所定の時間フレーム（サンプリング数Ｍ）における２乗値の総和を求める総和算出部２１ｂと、算出された総和をサンプリング数Ｍで除して２乗平均値Ｐｘ（ｎ）を求める除算部２１ｃとからなり、結局のところ、２乗平均値算出部２１では下記の式（１）の演算を行っている。
【００２２】
【数１】
2005156886.tif 000003
【００２３】
また２乗平均値平滑部２２は、正の定数α（＜１）を２乗平均値Ｐｘ（ｎ）に乗算する乗算器２２ａと、遅延シフトレジスタ２２ｂと、遅延シフトレジスタ２２ｂで遅延させた瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ−１）に正の定数（１−α）を乗算する乗算器２２ｃと、２つの乗算器２２ａ，２２ｃの出力を加算する加算器２２ｄとからなり、結局のところ、２乗平均値平滑部２２では下記の式（２）の演算を行っている。
【００２４】
【数２】
2005156886.tif 000004
【００２５】
ところで、従来ソフトウェアにより瞬時パワーを推定する場合には２乗平均値算出部２１のみで実現する、すなわち、２乗平均値Ｐｘを瞬時パワー推定値Ｐｓとすることが多かった。この場合、サンプリング数Ｍが大きいほど２乗平均値Ｐｘが平滑化され、騒音を非音声と判定する音声検出精度の向上が図れるが、判定部３における判定処理がサンプリング数Ｍ毎にしか実行されないために遅延が大きくなる。一方、サンプリング数Ｍを小さくすれば遅延は少なくなるが、２乗平均値Ｐｘの平滑化効果が足りないため、定常的な背景騒音が入力された場合にもしばしば音声検出してしまう場合がある。これに対して本実施形態では、２乗平均値算出部２１にてサンプリング数Ｍを小さくしても後段の２乗平均値平滑部２２にて２乗平均値Ｐｘ（ｎ）を平滑化できるため、音声区間の検出に要する時間（検出遅延時間）が短く且つ良好な検出精度が確保できるという利点がある。
【００２６】
一方、背景騒音パワー推定部２は、参照信号ｘの２乗平均値Ｐｘ（ｎ）を算出する２乗平均値算出部２３と、瞬時パワー推定値Ｐｎ（ｎ）を遅延する遅延シフトレジスタ２４と、２乗平均値Ｐｘ（ｎ）と遅延シフトレジスタ２４で遅延された瞬時パワー推定値Ｐｎ（ｎ−１）とを比較する比較器２５と、比較器２５による比較結果に応じてそれぞれカウント値Ｃｕ，Ｃｄをインクリメントする第１および第２のカウンタ２６，２７と、第１および第２のカウンタ２６，２７のカウント値Ｃｕ，Ｃｄとしきい値Ｕｓ，Ｕｄの大小関係に応じて３つの補正値β（ｎ），０，−β（ｎ）（但し、β（ｎ）＞０）の何れかを選択して出力するセレクタ２８と、セレクタ２８から出力される補正値に遅延された瞬時パワー推定値Ｐｎ（ｎ−１）を加算する加算器２９とで構成される。ここで、第１および第２のカウンタ２６，２７は、それぞれ参照信号ｘのサンプリング時間毎に以下の規則に則ってカウント値Ｃｕ，Ｃｄを更新する。
【００２７】
Ｐｘ（ｎ）≧Ｐｎ（ｎ−１）ならば、Ｃｕ＝Ｃｕ＋１，Ｃｄ＝０
Ｐｘ（ｎ）＜Ｐｎ（ｎ−１）ならば、Ｃｕ＝０，Ｃｄ＝Ｃｄ＋１
また、セレクタ２８は以下の規則に則って３つの補正値のうちの何れか１つを選択して出力する。
【００２８】
Ｃｕ＝Ｕｓならば、β（ｎ）
Ｃｄ＝Ｄｓならば、−β（ｎ）
Ｃｕ≠Ｕｓ且つＣｄ≠Ｄｓならば、０
したがって、第１および第２のカウンタ２６，２７のカウント値Ｃｕ，Ｃｄと比較されるしきい値Ｕｓ，Ｄｓが、Ｕｓ≫Ｄｓとなるように設定すれば、立ち上がり時定数が大きく且つ立ち下がり時定数が小さい応答特性を有するフィルタが実現できる（藤井，大賀，「音響エコーキャンセラに有用な無音声雑音区間における適応フィルタ係数の更新継続法」，電子情報通信学会論文誌Ａ  Vol.J78-A  No.11  pp.1403-1409  1995年11月  参照）。なお、前記立ち上がり時定数は正の補正値β（ｎ）とそのしきい値Ｕｓによってきまり、補正値β（ｎ）が大きいほどあるいはしきい値Ｕｓが小さいほど、短くなる。
【００２９】
ところで、従来の音声区間検出器では背景騒音パワー推定部２における立ち上がり時定数が一定値に固定されていたため、従来技術で説明したように参照信号ｘ（ｎ）が高レベルの定常騒音である場合に騒音判別時間Ｔｎが騒音レベルに応じて長くなってしまうという問題があった。これに対して本実施形態では、背景騒音パワー推定部２における立ち上がり時定数を瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）と負の相関を持つように適応的に更新する時定数更新部４を備えている。時定数更新部４は、セレクタ２８で選択される補正値β（ｎ）を瞬時パワー推定値Ｐｎ（ｎ）に比例して増減するようにサンプリング時間毎に更新することで立ち上がり時定数を瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）と負の相関を持つように適応的に更新している。このように時定数更新部４で立ち上がり時定数を瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）と負の相関を持つように適応的に更新しているため、図３に示すように参照信号ｘ（ｎ）のレベルが大きくなれば立ち上がり時定数が小さく（図３における背景騒音パワー推定値Ｐｎの傾きが大きく）なり、且つ参照信号ｘ（ｎ）のレベルが小さくなれば立ち上がり時定数が大きく（図３における背景騒音パワー推定値Ｐｎの傾きが小さく）なるから、参照信号ｘ（ｎ）のレベルが変動しても判定部３にて非音声と検出されてしまう騒音判別時間Ｔｎを従来の騒音判別時間Ｔｎ’よりも短く且つ一定にすることが可能となる。従って、本実施形態の音声区間検出器ＶＤを音声スイッチやノイズキャンセラに適用した場合、従来と比較して背景騒音のレベルが高い環境下における通話性能や応答性能の改善が図れるものである。
【００３０】
（実施形態２）
図４は本実施形態の音声区間検出器ＶＤを示すブロック図であり、基本的な構成は実施形態１と共通である。よって、実施形態１と共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３１】
本実施形態が実施形態１と異なる点は、背景騒音パワー推定部２が瞬時パワー推定部１で推定した瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）から参照信号ｘ（ｎ）に含まれる背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）を求める点にあり、具体的には、２乗平均値算出部２３で参照信号ｘの２乗平均値Ｐｘ（ｎ）を算出する代わりに瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）を取り込んで比較器２５に入力している。なお、２乗平均値Ｐｘ（ｎ）の代わりに瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）を用いることを除けば、背景騒音パワー推定部２による背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）を求める処理は実施形態１と共通であるから説明を省略する。
【００３２】
而して、本実施形態における背景騒音パワー推定部２で求められる背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）は瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）の最小値に収束する。ところが、瞬時パワー推定部１の２乗平均値平滑部２２で平滑化処理を行っているため、通常、瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）と２乗平均値Ｐｘ（ｎ）の平均値はほぼ等しくなるが分散は２乗平均値Ｐｘ（ｎ）よりも瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）の方が小さくなる。したがって、参照信号ｘ（ｎ）が定常騒音である場合、背景騒音パワー推定値Ｐｎの収束値は実施形態１における背景騒音パワー推定値Ｐｎ’よりも大きくなり（図５参照）、背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）が収束した後の瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）と背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）の比Ｐｓ（ｎ）／Ｐｎ（ｎ）の値が実施形態１の場合よりも小さくなる。その結果、同じレベルの背景騒音に対して音声区間を誤検出する可能性が実施形態１の場合よりも低くなり、誤検出の発生を抑えることができる。
【００３３】
（実施形態３）
本実施形態の音声区間検出器ＶＤは、背景騒音パワー推定部２における背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）の更新と保持を切り替える背景騒音パワー推定切替部５を備えた点に特徴があり、その他の構成は実施形態２と共通であるから共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
背景騒音パワー推定切替部５は、図６に示すように音声スイッチ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騒音パワー推定部２に対する瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）の入力を入／切するスイッチ等で構成される。そして、背景騒音パワー推定部２は、背景騒音パワー推定切替部５がオンして瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）が入力されている場合に更新モードとなり、背景騒音パワー推定切替部５がオフして瞬時パワー推定値Ｐｎ（ｎ）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、背景騒音パワー推定部２がサンプリング時間毎に背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）を更新し、停止モードにおいては、背景騒音パワー推定部２が背景騒音パワー推定値の演算処理を停止し、背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）としてそれ以前に求められた値を保持する。
【００３５】
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により背景騒音パワー推定切替部５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により背景騒音パワー推定切替部５をオンする。而して、背景騒音パワー推定部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、音声区間検出器ＶＤにおいては、参照信号ｘ（ｎ）に含まれる音響結合成分の割合が大きいときに背景騒音パワー推定部２の推定処理を停止することによって、背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）を、通話状態によらずにマイクロホン１０周辺の背景騒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騒音がマイクロホン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。
【００３６】
上述のように本実施形態の音声区間検出器ＶＤによれば、参照信号ｘ（ｎ）に含まれる音響結合成分の割合が大きい場合には背景騒音パワー推定切替部５によって背景騒音パワー推定部２の処理を停止するとともに、参照信号ｘ（ｎ）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騒音パワー推定部２が保持していた背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）に基づいて判定部３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騒音がスピーカ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騒音成分との比が小さくなることに起因して参照信号ｘ（ｎ）中に音声が含まれていてもそれ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ｘ（ｎ）の音声区間を精度良く検出することができる。
【００３７】
（実施形態４）
図７は本実施形態の音声区間検出器ＶＤを示すブロック図であり、瞬時パワー推定部１’の構成以外の構成は実施形態３と共通である。よって、実施形態３と共通の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
本実施形態における瞬時パワー推定部１’が実施形態１〜３におけるものと異なる点は、参照信号ｘ（ｎ）の２乗平均値Ｐｘ（ｎ）を求める２乗平均値算出部２１の代わりに参照信号ｘ（ｎ）の絶対値の時間平均値（絶対平均値）Ｐｚ（ｎ）を求める絶対平均値算出部２１’と、絶対平均値算出部２１’で算出される時系列の絶対平均値Ｐｚ（ｎ）を平滑化する絶対平均値平滑部２２’とから構成される点にある。
【００３９】
絶対平均値算出部２１’は、所定のサンプリング時間でサンプリングされた参照信号ｘ（ｎ）の絶対値を求める絶対値算出部２１ｄと、所定の時間フレーム（サンプリング数Ｍ）における絶対値の総和を求める総和算出部２１ｅと、算出された総和をサンプリング数Ｍで除して絶対平均値Ｐｚ（ｎ）を求める除算部２１ｆとからなり、結局のところ、絶対平均値算出部２１’では下記の式（３）の演算を行っている。
【００４０】
【数３】
2005156886.tif 000005
【００４１】
また絶対平均値平滑部２２’は、正の定数α（＜１）を絶対平均値Ｐｚ（ｎ）に乗算する乗算器２２ａと、遅延シフトレジスタ２２ｂと、遅延シフトレジスタ２２ｂで遅延させた瞬時パワー推定値Ｐｚ（ｎ−１）に正の定数（１−α）を乗算する乗算器２２ｃと、２つの乗算器２２ａ，２２ｃの出力を加算する加算器２２ｄとからなり、結局のところ、絶対平均値平滑部２２’では下記の式（４）の演算を行っている。
【００４２】
【数４】
2005156886.tif 000006
【００４３】
而して、音声区間検出器ＶＤを固定小数点演算型のプロセッサで実現する場合、実施形態１〜３における瞬時パワー推定部１のように２乗平均値Ｐｘ（ｎ）を求める演算によってビット長が増加してしまうものにおいては演算結果（２乗平均値Ｐｘ（ｎ））を元の変数（参照信号ｘ（ｎ））と同じ型にキャスティングする際にビット落ちを生じてしまう。ここでキャスティングとは、例えば１６ビットのデータ同士を乗算し、その結果を再び１６ビットに戻すような処理を意味する。
【００４４】
しかしながら本実施形態における瞬時パワー推定部１’では、２乗平均値Ｐｘ（ｎ）の代わりに絶対平均値Ｐｚ（ｎ）を用いて瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）を演算しているから、固定小数点演算型のプロセッサを用いて瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）の演算処理を行う場合に、２乗値演算に比べて絶対値演算では演算によりビット長が増加しないため、演算結果を元の変数と同じ型にキャスティングする際のビット落ちを防止することができ、その結果、２乗平均値Ｐｘ（ｎ）を用いる実施形態１〜３に比較して判定部３におけるしきい値を下げることができ、レベルの低い参照信号ｘ（ｎ）に対する検出精度の向上が図れるという利点がある。なお、実施形態１と同様に参照信号ｘ（ｎ）から背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）を算出する構成や、参照信号ｘ（ｎ）の絶対平均値Ｐｚ（ｎ）から背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）を算出する構成としても構わない。ここで、上述のように絶対平均値Ｐｚ（ｎ）を用いて演算する瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）は厳密にいうと「パワー」ではないが、参照信号ｘ（ｎ）の絶対値と瞬時パワーとの間には高い相関関係が存在すると考えられるから、参照信号ｘ（ｎ）の絶対値を用いて瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）を算出しても音声区間の検出には特に不都合は生じない。
【００４５】
（実施形態５）
ところで、実施形態１〜４の音声区間検出器ＶＤでは、図８に示すように所定の時間フレーム（サンプリング数Ｍにサンプリング周期を乗算した時間）毎に瞬時パワー推定部１，１’が出力値（２乗平均値Ｐｘ（ｎ）又は絶対平均値Ｐｚ（ｎ））を更新し、その出力値に基づいて瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）や背景騒音パワー推定値Ｐｎ（ｎ）の算出並びに判定部３における判定処理が行われている。このため、時間フレーム（サンプリング数Ｍ）を増やすと音声区間の検出に要する遅延時間も増大してしまうことから、時間フレームをあまり増やすことができず設計の自由度が高くない。
【００４６】
そこで本実施形態では、瞬時パワー推定部１，１’の２乗平均値算出部２１又は絶対平均値算出部２１’が、参照信号ｘ（ｎ）をサンプリングする毎に、時間平均の算出に必要な個数（Ｍ個）の２乗値又は絶対値のデータの中から最も古いデータを最新のデータに置き換えて２乗平均値Ｐｘ（ｎ）又は絶対平均値Ｐｚ（ｎ）を算出している。但し、本実施形態の構成は実施形態１〜４の何れかと同一であるから図示は省略する。
【００４７】
次に、瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）の算出に絶対平均値Ｐｚ（ｎ）を用いる実施形態４の瞬時パワー推定部１’において、参照信号ｘ（ｎ）のサンプリング毎に絶対平均値Ｐｚ（ｎ）を更新する絶対平均値算出部２１’の具体的な処理動作を説明する。
【００４８】
絶対平均値Ｐｚ（ｎ）を算出する場合、参照信号ｘ（ｎ）をサンプリングする毎に式（３）の演算を行うのであるが、サンプリング毎にＭ回の加算を行う必要があることから大幅に演算量が増えてしまうことになる。そこで本実施形態の絶対平均値算出部２１’では、図９に示すようにサンプリング毎に求めた参照信号ｘ（ｎ−ｋ）の絶対値｜ｘ（ｎ−ｋ）｜（１≦ｋ≦Ｍ）のデータをサーキュラバッファ（リングバッファともいう）ＳＢに格納するとともに、サーキュラバッファＳＢ内のＭ個の絶対値データの総和を変数ＳＵＭに格納し、参照信号ｘ（ｎ）のサンプリング時においては、今回サンプリングされた最新の参照信号ｘ（ｎ）の絶対値｜ｘ（ｎ）｜を求めてサーキュラバッファＳＢの書込ポインタのアドレス、すなわち、サーキュラバッファＳＢに格納されている絶対値データのうちで最も古いデータ（図９においては｜ｘ（ｎ−Ｍ）｜）が格納されているアドレスに上書する。そして、絶対平均値算出部２１’の総和算出部２１ｅが下記の式（５）の演算を行って総和を示す変数ＳＵＭを更新する。
【００４９】
【数５】
2005156886.tif 000007
【００５０】
それから、絶対平均値算出部２１’の除算部２１ｆが下記の式（６）の演算を行って絶対平均値Ｐｚ（ｎ）を算出する。
【００５１】
【数６】
2005156886.tif 000008
【００５２】
而して本実施形態では、上述のように絶対平均値算出部２１’が参照信号ｘ（ｎ）をサンプリングする毎に時間平均の算出に必要な個数（Ｍ個）の絶対値のデータの中から最も古いデータを最新のデータに置き換えて絶対平均値を算出するため、時間フレーム毎にＭ回の加算を行って絶対値のデータの総和を求める必要が無く、時間フレーム（サンプリング数Ｍ）が増えても検出に要する遅延時間が増大しない。その結果、時間フレームの設計の自由度が高まり、音声区間の検出精度が向上するという利点がある。なお、本実施形態では瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）の算出に絶対平均値Ｐｚ（ｎ）を用いる実施形態４と同一構成の場合について例示したが、瞬時パワー推定値Ｐｓ（ｎ）の算出に２乗平均値Ｐｘ（ｎ）を用いる実施形態１〜３と同一構成の場合にも同様の効果を奏することは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【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】実施形態１のブロック図である。
【図３】同上の動作説明図である。
【図４】実施形態２のブロック図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】実施形態３を含む拡声通話機のブロック図である。
【図７】実施形態４のブロック図である。
【図８】実施形態５の説明図である。
【図９】同上におけるサーキャラバッファの説明図である。
【図１０】従来例を示すブロック図である。
【図１１】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  瞬時パワー推定部
２  背景騒音パワー推定部
３  判定部
４  時定数更新部
【図１】
2005156886.tif 000009
【図２】
2005156886.tif 000010
【図３】
2005156886.tif 000011
【図４】
2005156886.tif 000012
【図５】
2005156886.tif 000013
【図６】
2005156886.tif 000014
【図７】
2005156886.tif 000015
【図８】
2005156886.tif 000016
【図９】
2005156886.tif 000017
【図１０】
2005156886.tif 000018
【図１１】
2005156886.tif 000019