(57)【要約】【課題】音声信号が通信ネットワークを介して伝送される際に、通信ネットワークが混雑していても音質劣化の少ない音声信号の伝送システムを提供する。【解決手段】本発明の音声信号の圧縮伝送システムは、音声入力に基づいて第１音声信号を生成し、第１音声信号の音声ピッチを算出し、音声ピッチを通信ネットワークを介して送信する複数の送信端末と、複数の送信端末の音声ピッチを受信し平均化した平均音声ピッチと、通信ネットワークを介して複数の送信端末の第１音声信号を伝送するために最低限必要な目標圧縮率とを算出する圧縮率決定装置とを具備する。圧縮率決定装置は、複数の送信端末の各々毎に、音声ピッチと、平均音声ピッチと、目標圧縮率とに基づき最適な圧縮率を算出する圧縮率算出部を備え、複数の送信端末は各々毎に最適な圧縮率に基づいて第１音声信号を圧縮した第２音声信号を生成し、複数の受信端末の内の接続するものへ送信する。【選択図】図１
2009198790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声入力に基づいて第１音声信号を生成し、前記第１音声信号の音声ピッチを算出し、前記音声ピッチを通信ネットワークを介して送信する複数の送信端末と、
前記複数の送信端末の前記音声ピッチを受信し平均化した平均音声ピッチと、前記通信ネットワークを介して前記複数の送信端末の前記第１音声信号を伝送するための第１圧縮率とを算出する圧縮率決定装置と
を具備し、
前記圧縮率決定装置は、
前記複数の送信端末の各々毎に、前記音声ピッチと、前記平均音声ピッチと、前記第１圧縮率とに基づき第２圧縮率を算出する圧縮率算出部
を備え、前記圧縮率決定装置は前記第２圧縮率を前記複数の送信端末の各々毎に送信し、
前記複数の送信端末の各々は、前記第２圧縮率に基づいて前記第１音声信号を圧縮した第２音声信号を生成し、複数の受信端末の内で接続するものへ送信する
音声信号の圧縮伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載の音声信号の圧縮伝送システムであって、
前記圧縮率決定装置は、前記第２圧縮率を前記複数の受信端末の各々毎に送信し、
前記複数の受信端末の各々は、前記第２圧縮率に基づいて前記第２音声信号を伸張した前記第１音声信号を生成する
音声信号の圧縮伝送システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の音声信号の圧縮伝送システムであって、
前記通信ネットワークを監視し混雑しているか否かを前記圧縮率決定装置へ送信する通信ネットワーク状態監視装置
を更に具備し、前記圧縮率決定装置は混雑していることを通知された場合に前記第１圧縮率を算出する
音声信号の圧縮伝送システム。
【請求項４】
複数の送信端末が各々の音声入力に基づいて第１音声信号を生成し、前記第１音声信号の音声ピッチを算出し、前記音声ピッチを通信ネットワークを介して送信するステップと、
圧縮率決定装置が前記複数の送信端末の前記音声ピッチを受信し平均化した平均音声ピッチを算出するステップと、
前記圧縮率決定装置が前記通信ネットワークを介して前記複数の送信端末の前記第１音声信号を伝送するための第１圧縮率を算出するステップと、
前記圧縮率決定装置が前記複数の送信端末の各々毎に、前記音声ピッチと、前記平均音声ピッチと、前記第１圧縮率とに基づき第２圧縮率を算出するステップと、
前記圧縮率決定装置が前記第２圧縮率を前記複数の送信端末の各々毎に送信するステップと、
前記複数の送信端末の各々が、前記第２圧縮率に基づいて前記第１音声信号を圧縮した第２音声信号を生成し、複数の受信端末の内で接続するものへ送信するステップと
を具備する
音声信号の圧縮伝送方法。
【請求項５】
請求項４に記載の音声信号の圧縮伝送方法であって、
前記圧縮率決定装置が、前記第２圧縮率を前記複数の受信端末の各々毎に送信するステップと、
前記複数の受信端末の各々が、前記第２圧縮率に基づいて前記第２音声信号を伸張した前記第１音声信号を生成するステップと
を具備する
音声信号の圧縮伝送システム。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の音声信号の圧縮伝送方法であって、
通信ネットワーク状態監視装置が前記通信ネットワークを監視し混雑しているか否かを前記圧縮率決定装置へ送信するステップ
を更に具備する
音声信号の圧縮伝送方法。
【請求項７】
第１音声信号と前記第１音声信号を第２圧縮率で圧縮した第２音声信号とを生成し、前記第１音声信号の音声ピッチを算出し、前記第２音声信号と前記音声ピッチとを通信ネットワークを介して送信する複数の送信端末と、
前記第２音声信号を受信する複数の受信端末と、
前記第２圧縮率を算出する圧縮率決定装置と
を具備する音声信号の伝送システムの前記圧縮率決定装置であって、
前記複数の送信端末の前記音声ピッチを受信し平均化した平均音声ピッチを算出する音声ピッチ処理部と、
前記通信ネットワークを介して前記複数の送信端末の前記第１音声信号を伝送するための第１圧縮率を算出する目標圧縮率算出部と、
前記複数の送信端末の各々毎に、前記音声ピッチと、前記平均音声ピッチと、前記第１圧縮率とに基づき前記第２圧縮率を算出し、前記第２圧縮率を前記複数の送信端末の各々毎に送信する圧縮率算出部と
を備える
前記圧縮率決定装置。
【請求項８】
第１音声信号と前記第１音声信号を第２圧縮率で圧縮した第２音声信号とを生成し、前記第１音声信号の音声ピッチを算出し、前記第２音声信号と前記音声ピッチとを通信ネットワークを介して送信する複数の送信端末と、
前記第２音声信号を受信する複数の受信端末と、
前記第２圧縮率を算出する圧縮率決定装置と
を具備する音声信号の伝送システムの圧縮率決定方法であって、
前記複数の送信端末の前記音声ピッチを受信するステップと、
平均化した平均音声ピッチを算出するステップと、
前記通信ネットワークを介して前記複数の送信端末の前記第１音声信号を伝送するための第１圧縮率を算出するステップと、
前記複数の送信端末の各々毎に、前記音声ピッチと、前記平均音声ピッチと、前記第１圧縮率とに基づき前記第２圧縮率を算出するステップと、
前記第２圧縮率を前記複数の送信端末の各々毎に送信するステップと
を備える
圧縮率決定方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法をコンピュータに実行させる
圧縮率決定プログラム。
【請求項１０】
音声入力に基づいて第１音声信号を生成し、前記第１音声信号の音声ピッチを算出し、前記音声ピッチを通信ネットワークを介して送信する送信端末と、
複数の前記送信端末の前記音声ピッチを受信し平均化した平均音声ピッチと、前記通信ネットワークを介して複数の前記送信端末の前記第１音声信号を伝送するための第１圧縮率とを算出し、更に複数の前記送信端末の各々毎に、前記音声ピッチと前記平均音声ピッチと前記第１圧縮率とに基づき第２圧縮率を算出する圧縮率決定装置と
を具備する音声信号の伝送システムの前記送信端末であって、
前記音声ピッチを算出し、前記音声ピッチを前記圧縮率決定装置へ送信する音声ピッチ算出部と、
前記第２圧縮率を受信し、前記第２圧縮率に基づいて前記第１音声信号を前記第２音声信号へ圧縮し、前記第２音声信号を接続する受信端末へ送信する音声信号圧縮送信部と
を備える
前記送信端末。
【請求項１１】
音声入力に基づいて第１音声信号を生成し、前記第１音声信号の音声ピッチを算出し、前記音声ピッチを通信ネットワークを介して送信する送信端末と、
複数の前記送信端末の前記音声ピッチを受信し平均化した平均音声ピッチと、前記通信ネットワークを介して複数の前記送信端末の前記第１音声信号を伝送するための第１圧縮率とを算出し、更に複数の前記送信端末の各々毎に、前記音声ピッチと前記平均音声ピッチと前記第１圧縮率とに基づき第２圧縮率を算出する圧縮率決定装置と
を具備する音声信号の伝送システムを用いる音声信号の送信方法であって、
前記音声ピッチを算出するステップと、
前記音声ピッチを前記圧縮率決定装置へ送信するステップと、
前記第２圧縮率を受信するステップと、
前記第２圧縮率に基づいて前記第１音声信号を前記第２音声信号へ圧縮するステップと、
前記第２音声信号を接続する受信端末へ送信するステップと
を備える
音声信号の送信方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法をコンピュータに実行させる
音声信号の送信プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
通信ネットワークを介した音声信号の圧縮伝送技術であって、特に圧縮伝送システム、圧縮伝送方法、圧縮率決定装置及び送信端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ  ｏｖｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｌ）は、符号化方式に基づく音声信号の圧縮を行った上で、ＴＣＰ／ＩＰネットワーク上で圧縮された音声信号を伝送する技術である。ＶｏＩＰは、圧縮された音声信号の伝送にデータ系通信ネットワークを利用しているため、回線利用のコストを削減出来るメリットがある。そして、ＶｏＩＰはＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）やＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）といった高速通信ネットワークの普及と共に広がりつつある。しかし、ＶｏＩＰは通信ネットワークが混雑すると、圧縮された音声信号が送信側から受信側に到達するまでの時間の遅れや、圧縮された音声信号の一部が届かない不具合などが起こる。それら不具合は、音質劣化の原因となる。このような問題に対して、特許文献１、特許文献２及び特許文献３の技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、公衆電話回線から受信する音声を圧縮処理しパケット化してＩＰネットワーク上に送出する機能を有する通信装置である。この通信装置は、パケット化された音声情報を送受信するＩＰネットワーク内の伝送レートの予測に応じて、公衆電話回線から受信した音声を有音部と無音部とに識別するレベル値を決定するレベル値決定手段と、有音部と無音部との識別に応じて音声情報をＩＰネットワーク上に送出するか否かを決定する送出決定手段とを有する。この通信装置は、ＩＰネットワーク内の伝送レートが十分に確保されている場合は伝送する音声情報の圧縮処理を行わず、より高品位の通話を実現できる効果がある。また、伝送レートが低下した場合は音声情報の無音制御を行い伝送する情報量を少なくし、最低限通話に必要な情報のみを伝送することによって、通話の遅延や途切れといった問題を解決できる効果を有するというものである。
【０００４】
特許文献２は、ループ伝送路にデジタル音声信号とデータ信号とを時分割多重して伝送し、且つ時分割フレーム内のデジタル音声データを運ぶ領域とデータ信号を運ぶ領域とが可変に構成されたネットワークの音声データ統合ネットワーク制御方式である。この音声データ統合ネットワーク制御方式は、デジタル音声信号を運ぶ領域の大きさをあらかじめ定められた値と比較し、デジタル音声信号を運ぶ領域の大きさがあらかじめ定められた値より大きい場合には、デジタル音声信号の１語内のビット数を削減するように制御することを特徴とする。特許文献２の音声データ統合ネットワーク制御方式は、トラヒック状態を可変領域の大きさで判定し、高トラヒック時デジタル音声信号の１語内のビット数を削減することにより、ネットワーク内の負荷を減少させ、音声の通信品質を若干の劣化でトラヒック特性の向上を計ることが出来るというものである。
【０００５】
特許文献３は、交換ノードと、それらを結ぶ中継線とからなる通信網と、通信網と加入者線により接続された端末装置とからなる通信システムにおける可変速度通信方式である。この可変速度通信方式は、通信網全体で単位時間に通信できる情報量（以下、速度と呼ぶ）の最大値をＶとし、現在ｎ個の端末装置がそれぞれｖ１、ｖ２、…、ｖｎの速度で通信中である場合に、別の端末装置が新たに通信を開始しようとするとき、通信網の現在状態で通信できる最大速度Ｖｅ（＝Ｖ−（ｖ１＋ｖ２＋…＋ｖｎ））を求める手段を通信網に付加し、新たに通信を開始しようとしている端末装置の速度Ｖｎ＋１を通信網の現在状態で通信できる最大速度Ｖｅの値をもとに可変に設定する手段を端末装置に付加したことを特徴とする。特許文献３の可変速度通信方式は、通信しようとしている呼の速度が空き回線容量以上であっても、低速化して呼損となることを防ぐことができるというものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３４９８２２
【特許文献２】特開昭６１−９２０５６
【特許文献３】特公平７−８３３５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１は、音声信号に無音区間が少ない場合や、無音区間がない場合には十分な効果を得ることが出来ない。特許文献２は、音声信号の内容によらず一様にビットレートを落としているため、全ての音声信号についてある程度の音質劣化は避けられない。特許文献３は、通信速度を制御することで通信ネットワークの混雑を解消している。しかし、時間当たりにデータを転送出来るデータ量が減ってしまうためデータの伝送速度を遅らせることや、音声信号を何らかの方法で圧縮することが必要である。
【０００８】
本発明は、音声信号が通信ネットワークを介して伝送される際に、通信ネットワークが混雑していても音質劣化の少ない音声信号の伝送システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の音声信号の圧縮伝送システムは、音声入力に基づいて第１音声信号を生成し、第１音声信号の音声ピッチを算出し、音声ピッチを通信ネットワークを介して送信する複数の送信端末と、複数の送信端末の音声ピッチを受信し平均化した平均音声ピッチと、通信ネットワークを介して複数の送信端末の第１音声信号を伝送するための第１圧縮率とを算出する圧縮率決定装置とを具備する。圧縮率決定装置は、複数の送信端末の各々毎に、音声ピッチと、平均音声ピッチと、第１圧縮率とに基づき第２圧縮率を算出する圧縮率算出部を備え、複数の送信端末の各々は第２圧縮率に基づいて第１音声信号を圧縮した第２音声信号を生成し、複数の受信端末の内の接続するものへ送信する。この音声信号の圧縮伝送システムは、圧縮率決定装置が複数の送信端末の各々毎に音声ピッチに基づいて調整した最適な圧縮率を算出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の音声信号の圧縮伝送システムは、通信ネットワークの混雑時に、伝送する音声信号を音声ピッチに合わせた圧縮率に調整することが可能となり、音質劣化の少ない音声信号の伝送システムを提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の音声信号の圧縮伝送システム１００を示した図である。音声信号の圧縮伝送システム１００は、伝送する音声信号の音声ピッチに合わせて圧縮率を調整し、通信ネットワークが混雑しているときの音声劣化を少なくする。図１を参照すると本発明の音声信号の圧縮伝送システム１００は、送信端末２００と、受信端末３００と、通信ネットワーク状態監視装置４００と、圧縮率決定装置５００とを具備する。送信端末２００と、受信端末３００と、通信ネットワーク状態監視装置４００と、圧縮率決定装置５００とは、通信ネットワーク６００を介して接続されている。図１では送信端末２００と受信端末３００とは各々一つ存在しているが、送信端末２００と受信端末３００とは複数存在してもよい。送信端末２００は、送受信を行う端末であるが本明細書では送信機能について説明する。受信端末３００も同様に送受信を行う端末であるが本明細書では受信機能について説明する。また、通信ネットワーク状態監視装置４００と圧縮率決定装置５００とを同一装置に備えることも可能である。
【００１３】
送信端末２００は、電話機及び電話機能を有する情報処理装置等が例示される。送信端末２００は、ユーザが入力した伝送する音声をデジタルの音声信号に変換する。そして、音声信号に基づき基本周期である音声ピッチ（以下、音声ピッチ（ｌ）とする）を音声信号の任意の容量毎に算出し、算出した音声ピッチ（ｌ）を圧縮率決定装置５００へ送信する。更に、送信端末２００は通信ネットワーク６００に接続したことと、接続先の受信端末３００とを示す接続情報を圧縮率決定装置５００へ送信する。また、送信端末２００は、伝送する音声信号の音声ピッチに合わせた第２圧縮率である最適な圧縮率（以下、圧縮率（ｒ）とする）を圧縮率決定装置５００から受信する。そして、受信した圧縮率（ｒ）に基づき音声信号を圧縮する。通信ネットワーク６００を介して、送信端末２００は圧縮された音声信号を受信端末３００に送信する。
【００１４】
受信端末３００は、送信端末２００と同様に電話機及び電話機能を有する情報処理装置等が例示される。受信端末３００は、送信端末２００が送信した圧縮された音声信号を受信する。また、受信端末３００は、圧縮率（ｒ）を圧縮率決定装置５００から受信する。圧縮率決定装置５００は、送信端末２００から受信する接続情報に基づき受信端末３００を特定する。受信端末３００は、圧縮された音声信号を圧縮率（ｒ）に基づいて伸張し、音声を出力する。
【００１５】
通信ネットワーク状態監視装置４００は、基地局やゲートウェイ等が例示される。通信ネットワーク状態監視装置４００は、通信ネットワーク６００の混雑状態を監視する。そして、通信ネットワーク６００が混雑しているか否かの混雑情報を圧縮率決定装置５００に送信する。混雑しているか否かの判定は、パケットのロスが頻発して発生することや、パケット伝送時間のゆらぎ（ジッタ）を監視することなど既存技術を用いて行われる。
【００１６】
圧縮率決定装置５００は、基地局やサーバ等が例示される。圧縮率決定装置５００は、通信ネットワーク６００に接続する全ての送信端末２００及び受信端末３００と送受信する。圧縮率決定装置５００は、通信ネットワーク状態監視装置４００から受信した通信ネットワーク６００の混雑情報に基づき、伝送する音声信号の第１圧縮率である目標の圧縮率を算出する。目標の圧縮率（以下、目標圧縮率（ｒ０）とする）は、ある時点において通信ネットワーク６００に接続する全ての送信端末２００の圧縮前の音声信号の全てが通信ネットワーク６００を介して伝送するために最低限必要な圧縮率である。即ち、通信ネットワーク６００全体が１秒間当たりに伝送する伝送可能な容量をＹとし、送信端末２００が１秒間当たりに伝送する圧縮前の音声信号の容量をＸとし、通信ネットワーク６００に接続する送信端末２００の個数をｋとすると、目標圧縮率（ｒ０）は式１のように表せる。
ｒ０＝Ｙ／ｋＸ  （式１）
ｒ０：目標圧縮率（０＜ｒ０＜１）
Ｙ：通信ネットワーク６００の伝送速度（ｂｐｓ）
Ｘ：送信端末２００の圧縮前の伝送速度（ｂｐｓ）
ｋ：通信ネットワーク６００に接続している送信端末２００の個数
【００１７】
送信端末２００の圧縮前の伝送速度が送信端末２００毎に異なる場合も対応可能である。その場合、送信端末２００は圧縮前の伝送速度を圧縮率決定装置５００へ接続情報として送信する。式１のｋＸは、異なるＸを合計した１秒間当たりの伝送する容量（例えば、Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３＋…＋Ｘｋ）となる。
【００１８】
また、圧縮率決定装置５００は、ある時点において通信ネットワーク６００に接続する全ての送信端末２００が伝送する音声信号の音声ピッチを平均化した平均の音声ピッチ（以下、平均音声ピッチ（ｌ０）とする）を算出する。平均の音声ピッチ（ｌ０）は、音声ピッチ（ｌｎ）の和と、送信端末２００の個数（ｋ）を用いて式２のように表せる。
ｌ０＝（ｌ１＋ｌ２＋ｌ３＋…＋ｌｋ）／ｋ    （式２）
ｌ０：平均音声ピッチ
ｋ：通信ネットワーク６００に接続している送信端末２００の個数
ｌｎ：通信ネットワーク６００に接続している送信端末２００の各々（１〜ｋ）の音声ピッチ
【００１９】
圧縮率決定装置５００は、算出された平均音声ピッチ（ｌ０）と、目標圧縮率（ｒ０）と、送信端末２００から送信された伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）とに基づき、伝送する音声信号の圧縮率（ｒ）を算出する。圧縮率（ｒ）は式３のように表せる。
ｒ＝ｒ０−ａ×ｌ／ｌ０        （式３）
ｒ：圧縮率（０＜ｒ＜１）
ｒ０：目標圧縮率（０＜ｒ０＜１）
ａ：定数（０＜ａ＜１）
ｌ：伝送する音声信号の音声ピッチ
ｌ０：平均音声ピッチ
ａは０＜ａ＜１の範囲の定数であり任意に設定出来るものとする。圧縮率決定装置５００は、送信端末２００から受信した接続情報に基づいて受信端末３００を特定する。圧縮率決定装置５００は、算出した圧縮率（ｒ）を送信端末２００と受信端末３００とに通信ネットワーク６００を介して送信する。
【００２０】
本発明の実施形態に係る音声信号の圧縮伝送システム１００は、情報処理装置を用いて実現可能である。図２は、音声信号の圧縮伝送システム１００の実施形態における、送信端末２００と、受信端末３００と、通信ネットワーク状態監視装置４００と、圧縮率決定装置５００との各々のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【００２１】
図２を参照すると、本発明の音声信号の圧縮伝送システム１００は、ＣＰＵ１（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ；中央演算処理装置）と、ハードディスクやメモリ等からなる記憶装置２と、入力装置３と、出力装置４と、各装置を接続するバス５とを備える情報処理装置で構成される。
【００２２】
ＣＰＵ１は、記憶装置２に格納されている本発明の音声信号の圧縮伝送システム１００に係る演算処理及び制御処理を行う。記憶装置２は、本発明に係る各機能、手段を実現するＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体から読み取られたプログラムや、入力装置３から入力されたプログラム等をＣＰＵ１が実行可能な形式で格納する。入力装置３は、マウス、キーボード、ボタン、マイクロフォン等が例示され、本発明に係る命令、設定、信号等を入力出来る。出力装置４は、ディスプレイ、スピーカ等からなり本発明に係る出力結果を表示する。尚、本発明はハードウエア構成例と示したものに限定されず、各部はハードウエアとソフトウエアとを単独又は組み合わせて実現することが出来る。
【００２３】
送信端末２００は、電話機及び電話機能を有する情報処理装置等が例示される。図３は、送信端末２００の構成例を示したブロック図である。図３を参照すると送信端末２００は、音声変換部２１０と、音声ピッチ算出部２２０と、音声信号圧縮送信部２３０とを備える。音声変換部２１０と、音声ピッチ算出部２２０と、音声信号圧縮送信部２３０とは、送信端末２００に含まれる記憶装置２に格納されＣＰＵ１の制御によって動作する。音声変換部２１０の一部は、入力装置３に対応する。
【００２４】
音声変換部２１０は、ユーザが入力した伝送する音声を電気信号に変換（マイクロフォン等）し、更に電気信号をデジタル化した音声信号へ変換する。デジタル化の符号化方式は既存の方法でよいとする。音声変換部２１０は、音声信号を音声ピッチ算出部２２０へ提供する。また、音声変換部２１０は、音声信号を音声信号圧縮送信部２３０へ提供する。
【００２５】
音声ピッチ算出部２２０は、音声変換部２１０から提供された伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）を算出する。図４は、音声ピッチ算出部２２０の構成例を示したブロック図である。図４を参照すると音声ピッチ算出部２２０は、音声信号取得部２２１と、ピッチ算出部２２２と、音声ピッチ送信部２２３とを含む。
【００２６】
音声信号取得部２２１は、音声変換部２１０から提供された音声信号を取得する。ピッチ算出部２２２は、音声信号取得部２２１が取得した音声信号の音声ピッチ（ｌ）を算出する。音声信号の音声ピッチ（ｌ）の算出方法は既存の方法でよい。例えば、式４に示した平均歪みｄ（ｔ）を最小にするピッチ周期Ｔを音声ピッチ（ｌ）として算出する方法がある。これは、所定の最小ピッチ周期Ｔｍｉｎから最大ピッチ周期Ｔｍａｘまでの範囲で複数のピッチ周期Ｔの候補を設定し、このピッチ周期Ｔの候補各々についての周期性の強さを評価する。最も周期性が強いと評価されたピッチ周期Ｔを音声信号の音声ピッチ（ｌ）とする。式４において、ｘ（ｉ）は音声信号のサンプルを表し、Ｔ、Ｔｍｉｎ、Ｔｍａｘは各々ピッチ周期、最小のピッチ周期、最大のピッチ周期を入力音声信号のサンプル数に換算したものを表す。即ち、サンプル数に入力音声信号のサンプリング周期を乗算して得られる時間がピッチ周期、最小のピッチ周期、最大のピッチ周期を表す。
【数１】
2009198790.tif 000003
（式４）
【００２７】
音声ピッチ送信部２２３は、ピッチ算出部２２２で算出した音声ピッチ（ｌ）を圧縮率決定装置５００へ送信する。また、音声ピッチ送信部２２３は、送信端末２００が通信ネットワーク６００に接続したこと（送信端末２００の通信ネットワーク６００への接続個数を把握するため）と、接続先の受信端末３００とを示す接続情報も圧縮率決定装置５００へ送信する。音声ピッチ送信部２２３は、伝送する圧縮前の音声信号の容量が送信端末２００毎で各々異なる場合は、圧縮前の音声信号の容量も接続情報として送信する。
【００２８】
図３を参照して、音声信号圧縮送信部２３０は、圧縮率決定装置５００から受信した圧縮率（ｒ）に基づき音声変換部２１０から取得した伝送する音声信号を圧縮する。
【００２９】
図５は、音声信号圧縮送信部２３０の構成例を示すブロック図である。図５を参照すると音声信号圧縮送信部２３０は、圧縮率受信部２３１と、圧縮部２３２と、音声信号送信部２３３とを含む。
【００３０】
圧縮率受信部２３１は、圧縮率決定装置５００から圧縮率（ｒ）を受信する。圧縮部２３２は、音声変換部２１０から取得した伝送する音声信号を圧縮率決定装置５００から受信した圧縮率（ｒ）に基づいて圧縮する。音声信号の圧縮方法は後述する。音声信号送信部２３３は、圧縮部２３２で生成した圧縮された音声信号をパケット化し、通信ネットワーク６００を介して受信端末３００に送信する。
【００３１】
受信端末３００は、送信端末２００と同様に電話機及び電話機能を有する情報処理装置等が例示される。図６は、受信端末３００の構成例を示すブロック図である。図６を参照すると受信端末３００は、音声信号受信部３０１と、音声信号伸張部３０２と、音声信号出力部３０３とを備える。音声信号受信部３０１と、音声信号伸張部３０２と、音声信号出力部３０３とは、受信端末３００に含まれる記憶装置２に格納されＣＰＵ１の制御によって動作する。音声信号出力部３０３の一部は、出力装置３に対応する。
【００３２】
音声信号受信部３０１は、送信端末２００から送信されたパケット化されたデータを受信し、そこから圧縮された音声信号を抽出する。音声信号伸張部３０２は、圧縮率決定装置５００から受信した圧縮率（ｒ）の逆数で圧縮された音声信号を伸張する。圧縮された音声信号の伸張方法は後述する。音声信号出力部３０３は、伸張された音声信号をアナログの音声として出力する。
【００３３】
図７は、通信ネットワーク状態監視装置４００の構成例を示すブロック図である。図７を参照すると通信ネットワーク状態監視装置４００は、通信ネットワーク状態監視部４０１を備える。通信ネットワーク状態監視部４０１は、通信ネットワーク６００が混雑しているか否かを監視する。更に、通信ネットワーク６００が混雑しているか否かの混雑情報を圧縮率決定装置５００に送信する。混雑しているか否かの判定は、パケットのロスが頻発して発生することや、パケット伝送時間のゆらぎ（ジッタ）を監視することなど既存技術を用いて行われる。通信ネットワーク状態監視装置４００と圧縮率決定装置５００とで行うデータの送受信は、装置の構成に基づいて通信ネットワーク６００又は同一の装置であれば装置内の伝送経路を使用する。
【００３４】
図８は、圧縮率決定装置５００の構成例を示すブロック図である。図８を参照すると圧縮率決定装置５００は、目標圧縮率算出部５１０と、音声ピッチ処理部５２０と、圧縮率算出部５３０とを備える。目標圧縮率算出部５１０と、音声ピッチ処理部５２０と、圧縮率算出部５３０とは、圧縮率決定装置５００に含まれる記憶装置２に格納されＣＰＵ１の制御によって動作する。
【００３５】
目標圧縮率算出部５１０は、通信ネットワーク６００の伝送可能な容量と、ある時点において通信ネットワーク６００に接続する全ての送信端末２００が伝送する圧縮前の音声信号の容量とに基づき目標圧縮率（ｒ０）を算出する。目標圧縮率算出部５１０は、通信ネットワーク６００の伝送可能な容量と、送信端末２００が伝送する圧縮前の音声信号の容量とを予め格納している。通信ネットワーク６００に接続する送信端末２００の個数は、接続情報として受信する。但し、伝送する圧縮前の音声信号の容量が送信端末２００毎で各々異なる場合は、圧縮前の音声信号の容量も接続情報として受信することも可能である。図９は、目標圧縮率算出部５１０の構成例を示すブロック図である。目標圧縮率算出部５１０は、混雑情報受信部５１１と、目標圧縮率演算部５１２と、目標圧縮率提供部５１３とを含む。
【００３６】
混雑情報受信部５１１は、通信ネットワーク６００が混雑しているか否かの混雑情報を通信ネットワーク状態管理装置４００から受信する。また、混雑情報受信部５１１は通信ネットワーク６００に接続している送信端末２００から接続情報を受信する。接続情報に基づいて、通信ネットワーク６００に接続する送信端末２００の個数を取得する。また、伝送する圧縮前の音声信号の容量が送信端末２００毎で各々異なる場合は、圧縮前の音声信号の容量も接続情報として受信する。更に、混雑情報受信部５１１は、送信端末２００が接続する受信端末３００を特定する情報も接続情報として受信する。目標圧縮率演算部５１２は、通信ネットワーク６００が混雑している情報を受信すると式１に従って目標圧縮率（ｒ０）を演算する。目標圧縮率提供部５１３は、演算された目標圧縮率（ｒ０）を圧縮率算出部５３０に提供する。
【００３７】
図８を参照して、音声ピッチ処理部５２０は、送信端末２００から受信した音声信号の音声ピッチ（ｌ）に基づき、ある時点において通信ネットワーク６００に接続する全ての送信端末２００が伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）を平均化した平均音声ピッチ（ｌ０）を算出する。図１０は、音声ピッチ処理部５２０の構成例を示すブロック図である。図１０を参照すると音声ピッチ処理部５２０は、音声ピッチ受信部５２１と、平均ピッチ演算部５２２と、平均ピッチ提供部５２３とを含む。
【００３８】
音声ピッチ受信部５２１は、伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）を送信端末２００から受信する。音声ピッチ受信部５２１は、伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）を平均ピッチ演算部５２２と圧縮率算出部５３０とに提供する。平均ピッチ演算部５２２は、音声信号の音声ピッチ（ｌ）に基づいて平均音声ピッチ（ｌ０）を式２に従って演算する。平均ピッチ提供部５２３は、演算された平均音声ピッチ（ｌ０）を圧縮率算出部５３０に提供する。
【００３９】
図８を参照して、圧縮率算出部５３０は、目標圧縮率算出部５１０で算出された目標圧縮率（ｒ０）と、音声ピッチ処理部５２０で算出された平均音声ピッチ（ｌ０）と、伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）と、に基づき音声信号の圧縮率（ｒ）を算出する。図１１は、圧縮率算出部５３０の構成例を示すブロック図である。図１１を参照すると、圧縮率算出部５３０は、圧縮情報取得部５３１と、圧縮率演算部５３２と、圧縮率送信部５３３とを含む。
【００４０】
圧縮情報取得部５３１は、目標圧縮率（ｒ０）を目標圧縮率算出部５１０から取得する。また、圧縮情報取得部５３１は、平均音声ピッチ（ｌ０）と音声ピッチ（ｌ）とを音声ピッチ処理部５２０から取得する。圧縮率演算部５３２は、目標圧縮率（ｒ０）と、平均音声ピッチ（ｌ０）と、伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）とを式３に基づき、送信端末２００が送信する音声信号の圧縮率（ｒ）を演算する。圧縮率送信部５３３は、演算された圧縮率（ｒ）を送信端末２００と受信端末３００に送信する。
【００４１】
本発明の音声信号の圧縮伝送システム１００は、目標圧縮率（ｒ０）を算出するだけでなく、送信端末２００が伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）と平均音声ピッチ（ｌ０）とを比較した上で圧縮率（ｒ）を算出する。つまり、伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）に合わせて圧縮率（ｒ）を調整することが出来る。本発明によって音声信号の伝送は、音声劣化をより少なくすることが可能となる。何故なら、時間軸圧縮において音声信号は一般的に基本周期が長い、つまり低い音の方が圧縮伸張処理による音質劣化が少ないことが知られている。逆に、基本周期が短い、つまり高い音は圧縮伸張処理による音質劣化の影響が大きい。そこで、伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）が平均音声ピッチ（ｌ０）よりも長い音声信号の場合、目標圧縮率（ｒ０）よりも圧縮し、伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）が平均音声ピッチ（ｌ０）よりも短い音声信号の場合、目標圧縮率（ｒ０）に近い圧縮率となるように適宜調整を行う。以上より、本発明はより最適な音声信号の伝送を実現する。
【００４２】
本発明は、音声信号の時間軸圧縮及び伸縮にピッチ情報を基にした処理を行っている。以下、ピッチ情報を基にした圧縮及び伸縮方式の一例としてＰＩＣＯＬＡ方式による時間軸圧縮および時間軸伸張の方法を説明する。
【００４３】
図１２を参照して、ＰＩＣＯＬＡ方式による音声信号の時間軸圧縮方法を説明する。音声信号の基本周期（ピッチ）をＴｐとした場合、時刻ｔの前後Ｔｐ時間分の音声信号について、重複加算を行い合成する。即ち、図の重み関数が示すように、時刻ｔ−Ｔｐから時刻ｔの区間においては時間軸が進むに従って重みは低下し、時刻ｔから時刻ｔ＋Ｔｐの区間においては時間軸が進むに従って重みが増大するように音声信号を加算する。次に、時刻ｔから時刻ｔ＋Ｔｐの区間の音声信号を削除し、時刻ｔ＋Ｔｐ以降の音声信号が出力される。このとき、加算した区間において重み関数を用いた重複加算を行っているため、時刻ｔまでの音声信号と時刻ｔ＋Ｔｐ以降の音声信号とは円滑につながる。これにより、時刻ｔにおいての圧縮処理が完了となる。次の処理時刻はｔ＋Ｌ、即ち圧縮後の音声信号で時刻ｔ´となる。この時のＬは圧縮比により決定される。圧縮率をｒ１（０＜ｒ１＜１）とすると、
Ｌ＝Ｔｐｒ１／（１−ｒ１）        （式５）
となる。
【００４４】
図１３を参照して、ＰＩＣＯＬＡ方式による音声信号の時間軸伸張方法を説明する。圧縮方法と同様に音声信号の基本周期をＴｐとした場合、時刻ｔの前後Ｔｐ時間分の音声信号について重複加算を行い合成する。この時の重み関数は圧縮時とは逆に、図の重み関数が示すように、時刻ｔ−Ｔｐから時刻ｔの区間においては時間軸が進むに従って重みは増大し、時刻ｔから時刻ｔ＋Ｔｐの区間においては時間軸が進むに従って重みが低下するように音声信号を加算する。次に、時刻ｔ−Ｔｐから時刻ｔ（基本周期Ｔｐ）までの音声信号が、時刻ｔの後にコピーされる。この時、圧縮時と同様に加算した区間においては、重み関数を用いた重複加算を行っているため、前後の音声信号と円滑につながる。これにより、時刻ｔにおける伸張処理が完了となる。次の処理時刻はｔ＋Ｔｐ＋Ｌ、即ち伸張後の音声信号ではＴ´となる。この時のＬは伸張率（圧縮率の逆数）により決定される。伸張率ｒ２（ｒ２＞１）とすると、
Ｌ＝Ｔｐ／（ｒ２−１）          （式６）
となる。本発明で用いる時間軸圧縮伸張方式の一例としてＰＩＣＩＬＡ方式について説明を行ったが、本発明の圧縮伸張方式はこれに限るものではない。
【００４５】
次に、本発明の音声信号の圧縮伝送システム１００の処理動作を示したフローチャート図１４を参照して動作の詳細を説明する。
【００４６】
送信端末２００の音声変換部２１０は、ユーザが入力した伝送する音声を電気信号に変換（マイクロフォン等）し、更に電気信号をデジタル化した音声信号へ変換する（ステップＳ０１）。デジタル化の符号化方式は既存の方法でよいとする。音声変換部２１０は、伝送する音声信号を音声ピッチ算出部２２０へ提供する。また、音声変換部２１０は、音声信号を音声信号圧縮送信部２３０へ提供する。
【００４７】
音声ピッチ算出部２２０の音声信号取得部２２１は、音声信号を取得しピッチ算出部２２２へ提供する。ピッチ算出部２２２は、音声信号の音声ピッチ（ｌ）を算出する（ステップＳ０２）。音声信号の音声ピッチ（ｌ）の算出方法は既存の方法でよい。音声ピッチ送信部２２３は、ピッチ算出部２２２で算出した音声ピッチ（ｌ）を圧縮率決定装置５００へ送信する。また、音声ピッチ送信部２２３は、送信端末２００が通信ネットワーク６００に接続していることを示す接続情報を圧縮率決定装置５００へ送信する。このとき音声ピッチ送信部２２３は、圧縮前の音声信号の１秒当たりの容量を送信してもよい。
【００４８】
圧縮率決定装置５００では、音声ピッチ処理部５２０が音声ピッチ（ｌ）を受信する。また、目標圧縮率算出部５１０が送信端末２００の接続情報を受信する。音声ピッチ処理部５２０の音声ピッチ受信部５２１は、受信した音声ピッチ（ｌ）を含む平均ピッチを算出するために平均ピッチ演算部５２２へ提供する。更に、音声ピッチ受信部５２１は、受信した音声ピッチ（ｌ）と平均音声ピッチ（ｌ０）と比較するために圧縮率算出部５３０へ提供する。平均ピッチ演算部５２２は、受信した音声ピッチ（ｌ）を含むその時点において通信ネットワーク６００に接続する全ての送信端末２００が伝送する音声信号の音声ピッチを平均化した平均音声ピッチｌ０を算出する（ステップＳ０３）。平均ピッチ提供部５２３は、平均音声ピッチｌ０を圧縮率算出部５３０へ提供する。
【００４９】
一方、通信ネットワーク状態監視部４０１は、通信ネットワーク６００を常時監視している。通信ネットワーク状態監視部４０１は、パケットのロスが頻発して発生することや、パケット伝送時間のゆらぎ（ジッタ）を監視することなどに基づき、通信ネットワーク６００が混雑しているか否かを判定し、混雑情報として圧縮率決定装置５００へ送信する（ステップＳ０４）。
【００５０】
通信ネットワーク状態監視部４０１は、混雑情報を圧縮率決定装置５００の混雑情報受信部５１１へ送信する。混雑情報受信部５１１は、取得した混雑情報を目標圧縮率演算部５１２へ提供する。また、混雑情報受信部５１１は、送信端末２００の接続情報を取得し、目標圧縮率演算部５１２へ提供する。目標圧縮率演算部５１２は、通信ネットワーク６００が混雑している場合に、式１に従い通信ネットワーク６００の伝送可能な容量と、その時点において通信ネットワーク６００に接続する全ての送信端末２００が伝送する音声信号の容量とに基づき目標圧縮率（ｒ０）を算出する（ステップＳ０５）。目標圧縮率演算部５１２は、目標圧縮率（ｒ０）を目標圧縮率提供部５１３へ提供する。目標圧縮率提供部５１３は、目標圧縮率（ｒ０）を圧縮率算出部５３０へ提供する。
【００５１】
圧縮率算出部５３０の圧縮率情報取得部５３１は、目標圧縮率算出部５１０から目標圧縮率（ｒ０）を取得する。更に、圧縮情報取得部５３１は、音声ピッチ（ｌ）と平均音声ピッチ（ｌ０）とを音声ピッチ処理部５２０から取得する。圧縮率情報取得部５３１は、目標圧縮率（ｒ０）と、平均音声ピッチ（ｌ０）と、伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）とを圧縮率演算部５３２へ提供する。圧縮率演算部５３２は、目標圧縮率（ｒ０）と、平均音声ピッチ（ｌ０）と、伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）とに基づき圧縮率（ｒ）を演算する（ステップＳ０６）。演算方法は式３に従う。圧縮率演算部５３２は、演算した圧縮率（ｒ）を圧縮率送信部５３３へ提供する。圧縮率送信部５３３は、圧縮率（ｒ）を送信端末２００と、受信端末３００とに送信する。
【００５２】
送信端末２００の圧縮率受信部２３１は、圧縮率（ｒ）を受信し圧縮部２３２へ提供する。圧縮部２３２は、音声変換部２１０から提供された伝送する音声信号を圧縮率（ｒ）で圧縮する（ステップＳ０７）。圧縮の方法は例えばＰＩＣＯＬＡを使用する。また、伝送する音声信号は圧縮率（ｒ）が提供されるまで、圧縮部２３２で一時格納される。
【００５３】
圧縮部２３２は、圧縮した音声信号を音声信号送信部２３３へ提供する。音声信号送信部２３３は、圧縮された音声信号をパケット化し受信端末３００へ送信する（ステップＳ０８）。
【００５４】
受信端末３００の音声信号受信部３０１は、パケット化されたデータを受信し、そこから圧縮された音声信号を抽出する（ステップＳ０９）。音声信号受信部３０１は、圧縮された音声信号を音声信号伸張部３０２へ提供する。音声信号伸張部３０２は、圧縮された音声信号を圧縮率決定装置５００から提供された圧縮率（ｒ）に基づいて、圧縮された音声信号を伸張する（ステップＳ１０）。
【００５５】
音声信号伸張部３０２は、伸張した音声信号を音声信号出力部３０３へ提供する。音声信号出力部３０３は、音声信号をアナログ音声に変換し出力する（ステップＳ１１）。
【００５６】
本発明の音声信号の伝送システム１００は、通信ネットワーク６００を介する音声信号の伝送においてより効果的な伝送システムを実現する。送信端末２００から伝送する音声信号の音声ピッチ（ｌ）と、送信端末２００から音声信号が伝送される時点における通信ネットワーク６００の平均音声ピッチ（ｌ０）とを比較し、音声ピッチ（ｌ）が長い場合には目標圧縮率（ｒ０）よりも圧縮し、短い場合には目標圧縮率（ｒ０）に近い圧縮率となる。このように、本発明は時間軸圧縮において一般的に音声信号の劣化の少ないとされる基本周期が長い音声を選択してより効果的に圧縮することを可能にする。即ち、音声信号の最適な圧縮率を算出可能とし、最適な圧縮率で圧縮された音声信号を伝送することよって、通信ネットワークの混雑時の音声劣化をこれまで以上に少なくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本発明の音声信号の圧縮伝送システム１００の構成例を示した図である。
【図２】図２は、本発明の音声信号の圧縮伝送システム１００の実施形態における、送信端末２００と、受信端末３００と、通信ネットワーク状態監視装置４００と、圧縮率決定装置５００との各々のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、送信端末２００の構成例を示したブロック図である。
【図４】図４は、音声ピッチ算出部２２０の構成例を示したブロック図である。
【図５】図５は、音声信号圧縮送信部２３０の構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、受信端末３００の構成例を示すブロック図である。
【図７】図７は、通信ネットワーク状態監視装置４００の構成例を示すブロック図である。
【図８】図８は、圧縮率決定装置５００の構成例を示すブロック図である。
【図９】図９は、目標圧縮率算出部５１０の構成例を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、音声ピッチ処理部５２０の構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、圧縮率算出部５３０の構成例を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、ＰＩＣＯＬＡ方式による音声信号の時間軸圧縮方法を示した図である。
【図１３】図１３は、ＰＩＣＯＬＡ方式による音声信号の時間軸伸張方法を示した図である。
【図１４】図１４は、本発明の音声信号の圧縮伝送システム１００の動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１    ＣＰＵ（Ｃｅｎｔａｒｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央演算処理装置）
２    記憶装置
３    入力装置
４    出力装置
５    バス
１００  音声信号の圧縮伝送システム
２００  送信端末
２１０  音声変換部
２２０  音声ピッチ算出部
２２１  音声信号取得部
２２２  ピッチ算出部
２２３  音声ピッチ送信部
２３０  音声信号圧縮送信部
２３１  圧縮率受信部
２３２  圧縮部
２３３  音声信号送信部
３００  受信端末
３０１  音声信号受信部
３０２  音声信号伸張部
３０３  音声信号出力部
４００  通信ネットワーク状態監視装置
４０１  通信ネットワーク状態監視部
５００  圧縮率決定装置
５１０  目標圧縮率算出部
５１１  混雑情報受信部
５１２  目標圧縮率演算部
５１３  目標圧縮率提供部
５２０  音声ピッチ処理部
５２１  音声ピッチ受信部
５２２  平均ピッチ演算部
５２３  平均ピッチ提供部
５３０  圧縮率算出部
５３１  圧縮情報取得部
５３２  圧縮情報演算部
５３３  圧縮率送信部
６００  通信ネットワーク
【図１】
2009198790.tif 000004
【図２】
2009198790.tif 000005
【図３】
2009198790.tif 000006
【図４】
2009198790.tif 000007
【図５】
2009198790.tif 000008
【図６】
2009198790.tif 000009
【図７】
2009198790.tif 000010
【図８】
2009198790.tif 000011
【図９】
2009198790.tif 000012
【図１０】
2009198790.tif 000013
【図１１】
2009198790.tif 000014
【図１２】
2009198790.tif 000015
【図１３】
2009198790.tif 000016
【図１４】
2009198790.tif 000017