(57)【要約】      （修正有）【課題】一般的なＡＧＣ機能付き増幅器が備えている、時間的に変動する音声信号を積分して所定の時間（例えば、数秒）毎の平均電力を測定する機能を利用して、マイクから入力している音声信号のレベルが適切か否かを表示する。【解決手段】マイク２からの音声信号を増幅し、所定の装置へ出力する音声信号増幅ユニット１であって、音声信号増幅手段３と、増幅した音声信号の平均出力レベル測定手段５、６と、測定した音声信号の平均出力レベルに応じた音声信号増幅手段の増幅率制御手段７と、マイクの近傍の話者に対して音量に係る情報を表示する音量情報表示手段９と、を有する。増幅率制御手段が音声信号増幅手段に指示する増幅率Ａと予め定められている最大増幅率Ａｍａｘと定数ｋ（０〜１）の積であるｋ・Ａｍａｘの値を対比し、話者が発する音声の音量が小さい旨または適正な音量である旨の情報を表示する。【選択図】図１
2016025436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内蔵または外部のマイクから入力した音声信号を増幅し、前記増幅された音声信号を所定の装置へ出力する音声信号増幅ユニットであって、
前記マイクから入力した音声信号を増幅する音声信号増幅手段と、前記音声信号増幅手段が増幅した音声信号の平均出力レベルを測定する平均出力レベル測定手段と、前記平均出力レベル測定手段が測定した音声信号の平均出力レベルに応じて前記音声信号増幅手段の増幅率を制御する増幅率制御手段と、前記マイクの近傍に存在する話者に対して音量に係る情報を表示する音量情報表示手段と、を有し、
前記増幅率制御手段が現在設定している増幅率に対応する値Ａと、予め定められている最大増幅率に対応する値Ａｍａｘと定数ｋ（０〜１）の積であるｋ・Ａｍａｘの値を対比し、前記値Ａとｋ・Ａｍａｘの値の大小関係に応じて、前記音量情報表示手段は、話者が発する音声の音量が小さい旨または適正な音量である旨の情報を表示することを特徴とする音量情報表示機能を有する音声信号増幅ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクから入力された音声信号を所定のレベルに増幅して、通信会議装置等へ出力する音声信号増幅ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信会議等において、話者は自身の発する音量が、適切か否かが分からない。これを解決する手段として、マイクから入力する音声信号のレベルを検出する音量レベル検出手段と、その検出したレベルに応じて音量レベルを表示する音量表示手段を備える送話音量通知装置に係る技術がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、マイクから入力する音声信号のレベルを検出するには、時間的に変動する音声信号を積分して所定の時間（例えば、数秒）毎の平均電力を測定する必要がある。このため、交流信号である音声信号の電力を測定するための半波整流回路および平滑化回路等が必要となる。
【０００４】
また、平均電力を測定する際の周期（音声信号を積分する所定の時間）の設定も問題である。周期が短時間過ぎると（例えば、１秒以下）、適正な音量レベルで話していても、瞬間的な低音量にも反応してしまい、音量レベルが低い旨の表示が為され、話者は必要以上に大声で話すようになる。
【０００５】
周期が長時間過ぎると（例えば、１０秒以上）、音量レベルが低く相手に通じていない場合に、音量レベルが低い旨の表示が為される次の周期まで（例えば、１０秒以上経過後）、話者は小声のまま話し続けることになる。
【０００６】
ところで、時間的に変動する音声信号を積分して所定の時間（例えば、数秒）毎の平均電力を測定する機能は、出力レベルが略一定となるように自動的に増幅率を調整するＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能付き増幅器が一般的に備えている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−６７２４０号公報
【特許文献２】特開平５−６３４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、一般的なＡＧＣ機能付き増幅器が備えている、時間的に変動する音声信号を積分して所定の時間（例えば、数秒）毎の平均電力を測定する機能を利用して、マイクから入力している音声信号のレベルが適切か否かに係る情報を表示する音量情報表示機能を有する音声信号増幅ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために、内蔵または外部のマイクから入力した音声信号を増幅し、前記増幅された音声信号を所定の装置へ出力する音声信号増幅ユニットであって、前記マイクから入力した音声信号を増幅する音声信号増幅手段と、前記音声信号増幅手段が増幅した音声信号の平均出力レベルを測定する平均出力レベル測定手段と、前記平均出力レベル測定手段が測定した音声信号の平均出力レベルに応じて前記音声信号増幅手段の増幅率を制御する増幅率制御手段と、前記マイクの近傍に存在する話者に対して音量に係る情報を表示する音量情報表示手段と、を有し、前記増幅率制御手段が現在設定している増幅率に対応する値Ａと、予め定められている最大増幅率に対応する値Ａｍａｘと定数ｋ（０〜１）の積であるｋ・Ａｍａｘの値を対比し、前記値Ａとｋ・Ａｍａｘの値の大小関係に応じて、前記音量情報表示手段は、話者が発する音声の音量が小さい旨または適正な音量である旨の情報を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、一般的なＡＧＣ機能とマイクから入力している音声信号のレベルが適切か否かに係る情報を表示する音量情報表示機能を効率的に実現できる。しかも、ＡＧＣ機能に係る回路を流用して音声信号のレベルの適否を判定するので、特段の追加部品が不要なため経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による音声信号増幅ユニットの内部ブロック構成図
【図２】入力音声信号レベルと変動する増幅率の関係を模式的に示すグラフ
【図３】増幅率制御部７の動作フローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示すように、本発明による音量情報表示機能を有する音声信号増幅ユニット（以下、本装置）１は、マイク２，増幅器３，増幅率設定部４，整流用ダイオード５，積分回路６，増幅率制御部７，閾値電圧生成部８，ＬＥＤ９から成る。
【００１３】
マイク２は、近傍に存在する話者が発した音声を集音して音声信号Ｓｉｎに変換し、抵抗Ｒｉを介して、増幅器３へ音声信号を入力する。図１において、マイク２は本装置１に内蔵されているが、マイクジャック（図示せず）を介して本装置１と接続する一般的な外部マイクであってもよい。増幅器３は、入力された音声信号Ｓｉｎを増幅する手段であって、例えば、オペレーショナルアンプである。なお、入力抵抗Ｒｉおよびフィードバック抵抗Ｒｆにより負帰還増幅し、増幅率Ａは、Ａ＝Ｒｆ／Ｒｉである。
【００１４】
増幅率設定部４は、増幅率Ａを設定する手段であって、例えば、可変なフィードバック抵抗Ｒｆの抵抗値を電子的に調整する。整流用ダイオード５は、増幅器３から出力される増幅された音声信号Ｓｏｕｔを半波整流するためのダイオードである。積分回路６は、整流用ダイオード５により半波整流された音声信号を積分して平滑化し、音声信号Ｓｏｕｔの平均レベルに比例する電圧Ｖａｖｅを生成する回路である。この電圧Ｖａｖｅは、増幅率制御部７に入力し、増幅率Ａを制御するための基本パラメータである。
【００１５】
増幅率制御部７は、増幅率設定部４を制御する手段であって、積分回路６から入力する電圧Ｖａｖｅと閾値電圧生成部８から入力する閾値電圧Ｖｔｈを比較するコンパレータ（図示せず）を内蔵し、その大小関係に応じて、増幅率設定部４に対してフィードバック抵抗Ｒｆの抵抗値をアップまたはダウンさせるように指示する。また、増幅率制御部７は、現在の増幅率Ａを演算し、その値に応じて、ＬＥＤ９の点灯，点滅，滅灯を制御する。
【００１６】
閾値電圧生成部８は、増幅率Ａのアップまたはダウンに係る閾値電圧Ｖｔｈを発生する回路である。例えば、定電圧な電源電圧を分圧すればよい。なお、この分圧比はボリュームにより調整可能であり、その分圧比、即ち、閾値電圧Ｖｔｈを調整することにより、増幅率Ａの平均値を制御できる。
【００１７】
ＬＥＤ９は、マイク２に向かって話す話者へ、発している音声の音量が小さい旨または適正な音量である旨の情報を表示する手段であって、例えば、緑色点灯の場合は適正音量である旨、点滅または黄色点灯の場合は音量が小さい旨、滅灯または赤色点灯の場合は音量が小さ過ぎる旨に対応させる。なお、ＬＥＤ以外にも任意の表示デバイスが適用可能である（例えば、ＬＣＤ，ＥＬ，蛍光表示管等）。ＬＣＤのような文字を表示できる表示デバイスの場合、点灯色や点滅による表示に加え、例えば、「もっと大きな声でお話し下さい。現在の貴方の音量は○○レベルであり標準音量と比較して、音量がかなり低いです。」のような木目細かい情報を含む提示も可能である。
【００１８】
ところで、図１に示したブロック構成はアナログ回路のイメージであるが、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成することも可能であることは言うまでもない。この場合、Ｒｉ，Ｒｆ等の各抵抗はスイッチトキャパシタで構成すればよい。
【００１９】
図２は入力音声信号レベルと変動する増幅率の関係を模式的に示すグラフであり、横軸は音声信号Ｓｉｎの平均レベル、縦軸は増幅率Ａであり、平均出力レベルＳｏｕｔが一定となる増幅率Ａの変動を表しており、ＡとＳｉｎの関係はＡ∝１／Ｓｉｎである。
【００２０】
同図において、Ａｍａｘは、増幅器３，入力抵抗Ｒｉ，フィードバック抵抗Ｒｆにより構成される、負帰還増幅機能で設定可能な増幅率Ａの最大値である。ＡＧＣとしてはこのＡｍａｘ以下の増幅率で動作する。
【００２１】
また同図において、ｋ・Ａｍａｘは適正な増幅率Ａの範囲の最大値である。ここで、ｋは０〜１の定数であって、閾値電圧生成部８が生成する閾値電圧Ｖｔｈに相関する。ＡＧＣとしてはこのｋ・Ａｍａｘ以下の増幅率で動作することが、Ｓ／Ｎ比の点で好ましい。このｋ・Ａｍａｘ以上の増幅率で動作させた場合、平均音量が小さいＳｉｎを、無理に一定音量Ｓｏｕｔに増幅するので、Ｓが一定のままＮがかなり増幅されるのでかなりノイジー（Ｓ／Ｎ比が小）で、聞き取り難くなる。
【００２２】
また、同図において、Ａ＜ｋ・Ａｍａｘの範囲でＬＥＤ点灯、ｋ・Ａｍａｘ≦Ａ＜Ａｍａｘの範囲でＬＥＤ点滅、Ａｍａｘ≦Ａの範囲でＬＥＤ滅灯としている。ここで、ｋの値は、任意に設定可能であり、例えば、平均的に聞き取りやすいＳ／Ｎ比の限界値に対応する値を、多数の話者および多数の聴衆を被験者として主観評価（例えば、ＭＯＳ評価）をして、事前に決定しておけばよい。もし、話者の音質に大きく依存するようであれば、予め定められた複数の値をプリセットしておき、話者に応じて、前記複数のｋの値のいずれかをｋの値として、適宜選択して設定するようにしてもよい。
【００２３】
次に、図３は、増幅率制御部７の動作フローチャートであり、電源が投入された状態で本フローはスタートする（Ｓ３００）。
【００２４】
Ｓ３１０において、増幅率制御部７は、積分回路６から出力される音声信号Ｓｏｕｔの平均レベルに比例する電圧Ｖａｖｅをサンプリングし（例えば、１００ｍｓ周期）、そのアナログ電圧値をデジタル化（Ａ／Ｄ変換）して、増幅率制御部７内に一時的に蓄積する。
【００２５】
Ｓ３１１において、蓄積されたＶａｖｅのサンプル数がＭ（例えば、１０）サンプルになる毎に（Ｓ３１１，ＹＥＳ）、短時間単位（例えば、１秒）の平均電圧ＶＳａｖｅ（＝ΣＶａｖｅ／Ｍ）を演算し（Ｓ３１２）、Ｓ３１３へ進む。なお、このＶＳａｖｅは短時間単位のＳｏｕｔの平均値に対応する。Ｓ３１１でＮＯであれば、Ｓ３１０に戻り、電圧Ｖａｖｅの次のサンプリング入力を繰り返す。
【００２６】
Ｓ３１３において、入力されたＶａｖｅのサンプル数がＮ（例えば、１００）サンプルになる毎に（Ｓ３１３，ＹＥＳ）、長時間単位（例えば、１０秒）の平均電圧ＶＬａｖｅ（＝ΣＶａｖｅ／Ｎ）を演算し（Ｓ３１４）、Ｓ３１５へ進む。なお、このＶＬａｖｅは長時間単位のＳｏｕｔの平均値に対応する。Ｓ３１３でＮＯであれば、Ｓ３１０に戻り、電圧Ｖａｖｅの次のサンプリング入力を繰り返す。
【００２７】
Ｓ３１５において、増幅率制御用レベルＶｃｏｎｔ（＝α・ＶＳａｖｅ＋β・ＶＬａｖｅ）を演算し、Ｓ３２０へ進む。ここで、αとβは０〜１の定数パラメータ（α＋β＝１）であって、ＡＧＣ制御における増幅率Ａの変動契機に係る。即ち、このＶｃｏｎｔは、短時間単位のＳｏｕｔの積分平均であるＶＳａｖｅと、長時間単位のＳｏｕｔの積分平均であるＶＬａｖｅを加重平均したものであり、αが１に近い値の場合は、短時間単位の平均値ＶＳａｖｅに大きく反応して増幅率Ａが変動する。逆に、αが０に近い値の場合は、長時間単位の平均値ＶＬａｖｅに大きく反応して増幅率Ａが変動する。このαとβの値は、ＡＧＣとして適正に動作する値が予め設定されている。
【００２８】
Ｓ３２０において、Ｖｃｏｎｔ＞Ｖｔｈであれば（Ｓ３２０，ＹＥＳ）、音声信号Ｓｏｕｔの平均レベルが大きいので、増幅率ＡをダウンするためにＲｆの抵抗値をダウンし（Ｓ３２１）、Ｓ３２２へ進む。Ｓ３２０でＮＯであれば、Ｓ３２１をスキップして、Ｓ３２２へ進む。
【００２９】
Ｓ３２２において、Ｖｃｏｎｔ＜Ｖｔｈであれば（Ｓ３２２，ＹＥＳ）、音声信号Ｓｏｕｔの平均レベルが小さいので、増幅率ＡをアップするためにＲｆの抵抗値をアップし（Ｓ３２３）、Ｓ３３０へ進む。Ｓ３２２でＮＯであれば、Ｓ３２３をスキップして、Ｓ３３０へ進む。なお、増幅率Ａをアップまたはダウンする単位は、離散的なΔＡでよく、例えば、６４段階で増幅率Ａを制御する場合、ΔＡ＝Ａｍａｘ／６４とすればよい。
【００３０】
ところで、説明を簡単化するために、Ｓ３２０とＳ３２２における、ＶｃｏｎｔとＶｔｈの大小判定は、同じ値のＶｔｈを用いているが、Ｓ３２０とＳ３２２におけるＶｔｈを別々の値としてもよい。即ち、Ｓ３２０とＳ３２２におけるＶｔｈを、Ｖｔｈ１とＶｔｈ２（＜Ｖｔｈ１）とすれば、Ｖｔｈ１≧Ｖｃｏｎｔ≧Ｖｔｈ２の範囲で、Ｓ３２０とＳ３２２の両方をＮＯで抜けるので、この範囲において増幅率Ａが変動せず、より聞き易くなる。
【００３１】
Ｓ３３０において、現在の増幅率Ａ（＝Ｒｆ／Ｒｉ）を演算し、Ｓ３３１へ進む。この演算に用いる変動するＲｆの抵抗値は、増幅率設定部４を制御する信号（例えば、Ｒｆをスイッチトキャパシタで構成した場合、そのスイッチトキャパシタに入力する高周波パルス信号のデューティ比を制御する信号）に対応しているので、実際のＲｆの抵抗値を測定する必要はない。なお、増幅率Ａそのものを演算する代わりに、増幅率に対応するパラメータ値（例えば、Ｖｃｏｎｔ）と増幅率の関係を、離散的に予め演算したルックアップテーブル（図示せず）として増幅率制御部７に内蔵するようにしてもよい。
【００３２】
Ｓ３３１において、Ａ≧Ａｍａｘの場合（Ｓ３３１，ＹＥＳ）、ＡＧＣ動作範囲外の入力音量レベルであるので、ＬＥＤ９を滅灯し（Ｓ３３２）、Ｓ３３３へ進む。Ｓ３３１でＮＯであれば、Ｓ３３２をスキップしてＳ３３３へ進む。
【００３３】
Ｓ３３３において、ｋ・Ａｍａｘ≦Ａ＜Ａｍａｘの場合（Ｓ３３３，ＹＥＳ）、ＡＧＣ動作範囲内ではあるが、適正範囲より小さい入力音量レベルであるので、ＬＥＤ９を点滅し（Ｓ３３４）、Ｓ３３５へ進む。Ｓ３３３でＮＯであれば、Ｓ３３４をスキップしてＳ３３５へ進む。
【００３４】
Ｓ３３５において、Ａ≦ｋ・Ａｍａｘの場合（Ｓ３３５，ＹＥＳ）、適正範囲内の入力音量レベルであるので、ＬＥＤ９を点灯し（Ｓ３３６）、Ｓ３１０へ戻る。Ｓ３３５でＮＯであれば、Ｓ３３６をスキップしてＳ３１０へ戻る。
【００３５】
以上の処理を、サンプリングされた電圧Ｖａｖｅが入力する毎に繰り返し、その都度、ＬＥＤ９は、滅灯（ＡＧＣ動作範囲外の入力音量レベル）、または点滅（ＡＧＣ動作範囲内ではあるが、適正範囲より小さい入力音量レベル）、または点灯（適正範囲内の入力音量レベル）のいずれかとなる。
【００３６】
以上、説明した通り、本実施形態によれば、適切に決定された各パラメータ（Ｍ，Ｎ，α，β，Ｖｔｈ）により、増幅率Ａを適正に制御するＡＧＣとしての機能と連動して、マイクから入力している音声信号のレベルが適切か否かに係る情報を表示するので、効率的かつ経済的であると共に、その表示する音量の適否情報の精度が高い。
【００３７】
本発明による音声信号増幅ユニットは、マイクに内蔵してもよいし、通信会議装置等に内蔵してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  本発明による音量情報表示機能を有する音声信号増幅ユニット
２  マイク
３  増幅器
４  増幅率設定部
５  整流用ダイオード
６  積分回路
７  増幅率制御部
８  閾値電圧生成部
９  ＬＥＤ
【図１】
2016025436.tif 000003
【図２】
2016025436.tif 000004
【図３】
2016025436.tif 000005