(57)【要約】【課題】連続値で正確に騒音レベルの推定を行うことが可能である騒音レベル推定装置および振幅制限方法を提供する。【解決手段】騒音レベル推定装置の一例である携帯電話装置１６は、送話信号に含まれる成分のうち音声の成分の度合いを示す有音度合いを連続値で判定する有音度判定部１１１と、有音度合いに基づいて、送話信号に含まれる騒音の成分のレベルを示す騒音レベルを推定する騒音レベル推定部３０Ｂとを有する。【選択図】  図１０
2009147702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送話信号に含まれる成分のうち音声の成分の度合いを示す有音度合いを連続値で判定する第１の有音度判定部と、
前記有音度合いに基づいて、前記送話信号に含まれる騒音の成分のレベルを示す騒音レベルを推定する騒音レベル推定部と
を有する騒音レベル推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の騒音レベル推定装置であって、
前記騒音レベル推定部は、前記有音度に基づいて、前記騒音レベルの変化の度合いを決定する騒音レベル推定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の騒音レベル推定装置であって、更に、
前記送話信号の強度を検出する第１のパワ計算部と、
前記送話信号の強度が所定強度未満である場合、前記騒音レベル推定部による前記騒音レベルの推定を所定期間停止させる騒音推定値保護部と
を有する騒音レベル推定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の騒音レベル推定装置であって、
受話信号の強度を検出する第２のパワ計算部と、
前記受話信号に含まれる成分のうち音声の成分の度合いを示す有音度合いを連続値で判定する第２の有音度判定部と、
前記受話信号のゲインを制御する乗算部と、
前記受話信号の強度、前記受話信号の有音度合い、および前記騒音レベルの推定の情報に基づいて、前記乗算部の前記ゲインを制御するゲイン計算部と
を有する騒音レベル推定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の騒音レベル推定装置であって、
前記ゲイン計算部は、前記受話信号の強度が所定強度未満である場合、前記乗算部の前記ゲインを前記乗算部の入出力における信号強度が等しくなるよう制御する騒音レベル推定装置。
【請求項６】
騒音レベル推定装置において、
送話信号に含まれる成分のうち音声の成分の度合いを示す有音度合いを連続値で判定するステップと、
前記有音度合いに基づいて、前記送話信号に含まれる騒音の成分のレベルを示す騒音レベルを推定するステップと
を有する騒音レベル推定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の騒音レベル推定方法であって、更に、
前記騒音レベルを推定する際に、前記有音度に基づいて、前記騒音レベルの変化の度合いを決定するステップ
を有する騒音レベル推定方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の騒音レベル推定方法であって、更に、
受話信号の強度を検出するステップと、
前記受話信号に含まれる成分のうち音声の成分の度合いを示す有音度合いを連続値で判定するステップと、
前記受話信号のゲインを制御するステップと、
前記受話信号の強度、前記受話信号の有音度合い、および前記騒音レベルの推定の情報に基づいて、前記受話信号のゲインを制御する際の前記ゲインを制御するステップと
を有する騒音レベル推定方法。
【請求項９】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の騒音レベル推定装置を備えた受話音量制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の受話音量制御装置と、
受話信号の受信および送話信号の送信を行う送受信部と、
前記送話信号を含む音響信号を入力する音響信号入力部と、
音響信号を出力する音響信号出力部と、
を有し、
前記受話音量制御装置は、前記受話信号および前記音響信号入力部によって入力された音響信号に基づいて、前記音響信号出力部によって出力される音響信号を生成する
携帯電話装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音レベル推定装置、受話音量制御装置、携帯電話装置、および騒音レベル推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の音声出力装置において、快適な聞きやすさには十分な音量が必要であり、スピーカに与える信号はできるだけ大きいほうがよい。例えば受話音声等の聞きやすさの向上のためには、周囲騒音に応じて受話音量を調整することが行われる。周囲がうるさい場所では受話音量が大きくなるように制御される。
【０００３】
一方、携帯電話等のポータブルなデバイスでは、小型化のために、スピーカやレシーバ等は小さくしなくてはいけない。このためスピーカの許容電力は小さくなってしまう。また、受話音量等の調整によりゲインを大きくして信号を大きくしても、リミッタやアンプの電源電圧等で許容電力に制限されるため、歪が生じ、音割れが発生してしまう。
【０００４】
そこで、上記リミッタに関する従来の技術として、出力信号と基準となる信号の振幅を比較して、フィードバック系でゲイン制御を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、携帯電話等が使用される環境として、外出時に使用することも多く、周囲騒音がある中で通話を行うことも多い。周囲騒音がある場合では、通常の音量では聞きにくいことがあり、手動でボリューム設定を変更することも多い。この場合、周囲騒音に応じて自動的に受話音量を大きくする手段を有すると利便性が高くなる。
【０００６】
周囲騒音による受話音量の制御では、周波数の帯域を複数に分割し受話信号のゲインを制御することが行われる。これにより、聞きにくくなる帯域のみのゲインを上げることができ、不要に全体出力パワが増加することを防ぎながら聞きやすさを向上させることができる。
【０００７】
携帯電話等では、マイクから入力される送話音声入力には、周囲騒音のほかに送話者の音声も入力されている。したがって、周囲騒音を考慮した受話音量制御では、送話信号から送話者の音声信号に影響されないように騒音レベル推定を行う必要がある。これは、送話者の音声信号があるときに騒音レベルの推定をしてしまうと、騒音レベル推定値が実際の周囲騒音レベルより大きくなってしまい、受話信号の音量を不要に増加させてしまう可能性があるためである。
【０００８】
従来の騒音レベル推定には、送話音声信号の有音判定を用いる方法がある。この方法では、音声の有無を２値で判定し、音声があるという有音判定がなされた場合には、各周波数帯域の騒音レベル推定を停止させ、それまでの騒音レベル推定値を保持する。これにより、送話者の音声に影響されない受話音量調整を行うことができる。
【０００９】
従来の騒音レベル推定の一例として、マイクから入力される送話音声信号から、閾値比較による２値化判定の有音判定を行い、その判定結果を用いて騒音レベル推定を行う技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、マイクから入力される送話音声信号から、騒音のみかどうかの判定を行う音声判断部を用い、音声のない区間を用いて騒音レベル推定を行う技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【００１０】
なお、帯域分割した騒音による受話音量制御に関する従来の技術として、受話信号と、騒音信号を帯域分割し、それぞれの帯域の騒音信号のレベルで受話信号のゲインを制御する技術が知られている。（例えば、特許文献４参照）。
【００１１】
【特許文献１】特開平３−６２７１３号公報
【特許文献２】特許第２６０６１７１号公報
【特許文献３】特許第２９１２１８２号公報
【特許文献４】特開２００４−６１６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
１）リミッタの課題
従来の技術では、音量感を有効に確保するためには許容する必要がある振幅制限により生じる歪を一定量に制御することができない。
【００１３】
携帯電話のレシーバやスピーカは小さく、入力できる許容電力が限られている。しかし、限られた許容電力のなかでも、聞きやすい音量を確保しなくてはいけない。レシーバやスピーカの許容電力を超えないようにするため、ＡＧＣ（ＡＵＴＯ  ＧＡＩＮ  ＣＯＮＴＲＯＬ：自動利得制御）やリミッタ等の処理が行われている。
【００１４】
リミッタでクリッピングを行う場合では、過大レベルの信号に歪が発生し、音割れが生じてしまう。しかし、信号のピークに対しても歪が発生しないようにすると、信号全体のレベルが小さくなり音量感が小さくなってしまう。そこで過大入力に対しても音割れを最小限にしながら、最大音量に制御することが聞きやすい音量感の確保には必要となる。つまり最大振幅の制御だけでなく、発生する歪量の制御が必要となる。
【００１５】
２）フレーム処理によるゲイン制御の課題
ゲインの制御にはＡＧＣ等の処理も行われるが、演算量を抑えるためなどでフレーム処理によりゲインが制御される場合は、ゲイン変化がゆるやかである。したがって、例えばサンプル単位の急峻なゲイン制御ができないため、波形のピーク等の急峻な制限は難しい。信号のピークを許容レベルに抑えるには全体のゲイン設定を下げる必要があるが、このときは全体の信号レベルが小さくなり全体の音量感が小さくなってしまう。
【００１６】
３）周波数帯域毎にゲイン制御をする課題
従来の技術では、帯域毎のゲイン制御では最終出力の信号パワを制御することは難しく、出力信号を最大許容電力に制御することができない。
【００１７】
周囲騒音により受話音量を制御する方式では、信号を複数の周波数帯域に分割し受話信号のゲインを制御することも行われる。しかし、周波数帯域毎にゲインを制御するため、各帯域のゲインが制御された後の最終的な信号パワを正確に制御することは難しい。したがって、最大電力を制御することが難しい。
【００１８】
４）騒音レベルの推定
従来の騒音レベル推定のように、送話音声信号から２値判定の音声判定を用い、音声判定以外の区間で騒音推定を行う方式では、特に周囲騒音のある状況において音声判定を行うことが困難である。また、２値判定のため、音声判定における誤判定による影響が大きい。誤判定により有音判定が多くなると、騒音レベルの推定が停止してしまう。また、誤判定により無音判定が多くなると、音声信号のパワも推定してしまう。また、２値判定であるために騒音レベル推定値が不連続になり、騒音レベル推定値に変化が大きい部分が生じてしまう。
【００１９】
５）騒音推定値保護
携帯電話のハンドオーバ時には音声信号の送受信ができないため、携帯電話の制御系で送話音量音質制御の入力を０にしてしまうことがある。騒音レベル推定では、入力信号のパワの小さい部分を追跡する形で推定を行うため、ハンドオーバ時に騒音レベル推定値が極端に小さくなってしまい、以後の受話音量のゲイン制御が正しく行われない可能性がある。
【００２０】
６）受話音声信号の有音判定を用いたゲイン制御
受話音量を周囲騒音レベルに対して一定のＳＮＲを確保するように受話音量のゲイン制御を行う場合、出力される受話音量が受話音声入力のパワに関係なく周囲騒音レベルで決定されてしまう。したがって、受話入力信号が雑音のみあるような場合でも、大きな受話音量として出力されてしまう。
【００２１】
図１９は、従来の受話音量のゲイン制御の具体例を示す図である。信号出力パワ＝騒音パワ＋必要ＳＮＲとなるように信号入力に対してゲイン制御を行う。また、図１９では、有音判定を行わないため、受話入力信号に音声があるかどうかには関係なく、パワのみでゲインが制御されており、受話入力信号が雑音で周囲騒音が大きい場合などでも雑音のゲインが上げられてしまう。
【００２２】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、連続値で正確に騒音レベルの推定を行うことができる騒音レベル推定装置、受話音量制御装置、携帯電話装置、および騒音レベル推定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明の第１の騒音レベル推定装置は、送話信号に含まれる成分のうち音声の成分の度合いを示す有音度合いを連続値で判定する第１の有音度判定部と、前記有音度合いに基づいて、前記送話信号に含まれる騒音の成分のレベルを示す騒音レベルを推定する騒音レベル推定部とを有する構成としている。
【００２４】
この構成により、連続値で正確に騒音レベルの推定を行うことが可能である。例えば、音声の有音度の度合いの連続値を用い、推定の平滑化の度合いを連続に制御し、より良く追従した正確な騒音レベル推定を行うことが可能である。
【００２５】
また、本発明の第２の騒音レベル推定装置は、前記騒音レベル推定部が、前記有音度に基づいて、前記騒音レベルの変化の度合いを決定する構成としている。
【００２６】
この構成により、例えば送話信号の強度が上昇する場合、有音度合いが大きい場合には騒音レベルの上昇の変化が遅くなり、有音度合いが小さい場合には騒音レベルの上昇の変化が速くなり、騒音レベル推定値を連続的に滑らかに追従させることが可能となる。
【００２７】
また、本発明の第３の騒音レベル推定装置は、前記送話信号の強度を検出する第１のパワ計算部と、前記送話信号の強度が所定強度未満である場合、前記騒音レベル推定部による前記騒音レベルの推定を所定期間停止させる騒音推定値保護部とを有する構成としている。
【００２８】
この構成により、例えば、騒音レベル推定装置の一例である携帯電話装置がハンドオーバ時には入力される信号がゼロになることがあるが、送話信号が極端に小さくなったときを検出し、所定期間（数フレームなど）においては騒音レベルの推定を停止して騒音推定レベルを保護し、音量制御が正しく行われるようにすることが可能である。
【００２９】
また、本発明の第４の騒音レベル推定装置は、受話信号の強度を検出する第２のパワ計算部と、前記受話信号に含まれる成分のうち音声の成分の度合いを示す有音度合いを連続値で判定する第２の有音度判定部と、前記受話信号のゲインを制御する乗算部と、前記受話信号の強度、前記受話信号の有音度合い、および前記騒音レベルの推定の情報に基づいて、前記乗算部の前記ゲインを制御するゲイン計算部とを有する構成としている。
【００３０】
この構成により、受話音声に対して有音度判定を行い、有音度合いに応じてゲインを制御することで、例えば、受話音声に含まれる音声の成分が極端に小さな場合であっても、送話信号に基づいて不要に大きなゲイン上昇の制御が行われてしまうことを防止できる。
【００３１】
また、本発明の第５の騒音レベル推定装置は、前記ゲイン計算部が、前記受話信号の強度が所定強度未満である場合、前記乗算部の前記ゲインを前記乗算部の入出力における信号強度が等しくなるよう制御する構成としている。
【００３２】
この構成により、受話信号の強度が所定未満であり無音状態と判定された場合には、ゲイン制御の前後で受話信号の強度が変化しないようにすることが可能である。
【００３３】
また、本発明の第１の騒音レベル推定方法は、騒音レベル推定装置において、送話信号に含まれる成分のうち音声の成分の度合いを示す有音度合いを連続値で判定するステップと、前記有音度合いに基づいて、前記送話信号に含まれる騒音の成分のレベルを示す騒音レベルを推定するステップとを有する方法としている。
【００３４】
この方法により、連続値で正確に騒音レベルの推定を行うことが可能である。例えば、音声の有音度の度合いの連続値を用い、推定の平滑化の度合いを連続に制御し、より良く追従した正確な騒音レベル推定を行うことが可能である。
【００３５】
また、本発明の第２の騒音レベル推定方法は、前記騒音レベルを推定する際に、前記有音度に基づいて、前記騒音レベルの変化の度合いを決定するステップを有する方法としている。
【００３６】
この方法により、例えば送話信号の強度が上昇する場合、有音度合いが大きい場合には騒音レベルの上昇の変化が遅くなり、有音度合いが小さい場合には騒音レベルの上昇の変化が速くなり、騒音レベル推定値を連続的に滑らかに追従させることが可能となる。
【００３７】
また、本発明の第３の騒音レベル推定方法は、受話信号の強度を検出するステップと、前記受話信号に含まれる成分のうち音声の成分の度合いを示す有音度合いを連続値で判定するステップと、前記受話信号のゲインを制御するステップと、前記受話信号の強度、前記受話信号の有音度合い、および前記騒音レベルの推定の情報に基づいて、前記受話信号のゲインを制御する際の前記ゲインを制御するステップとを有する方法としている。
【００３８】
この方法により、受話音声に対して有音度判定を行い、有音度合いに応じてゲインを制御することで、例えば、受話音声に含まれる音声の成分が極端に小さな場合であっても、送話信号に基づいて不要に大きなゲイン上昇の制御が行われてしまうことを防止できる。
【００３９】
また、本発明の第１の受話音量制御装置は、上記いずれかの騒音レベル推定装置を備えた構成としている。
【００４０】
この構成により、連続値で正確に騒音レベルの推定を行うことが可能である。例えば、音声の有音度の度合いの連続値を用い、推定の平滑化の度合いを連続に制御し、より良く追従した正確な騒音レベル推定を行うことが可能である。
【００４１】
また、本発明の第１の携帯電話装置は、上記受話音量制御装置と、受話信号の受信および送話信号の送信を行う送受信部と、前記送話信号を含む音響信号を入力する音響信号入力部と、音響信号を出力する音響信号出力部と、を有し、前記受話音量制御装置が、前記受話信号および前記音響信号入力部によって入力された音響信号に基づいて、前記音響信号出力部によって出力される音響信号を生成する構成としている。
【００４２】
この構成により、連続値で正確に騒音レベルの推定を行うことが可能である。例えば、音声の有音度の度合いの連続値を用い、推定の平滑化の度合いを連続に制御し、より良く追従した正確な騒音レベル推定を行うことが可能である。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれは、連続値で正確に騒音レベルの推定を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態における騒音レベル推定装置、受話音量制御装置、携帯電話装置、および騒音レベル推定方法について、図面を参照しながら説明する。
【００４５】
本発明の実施形態にかかる騒音レベル推定装置としては、携帯電話装置、情報処理装置、入力される信号に対して所定の制御処理を行うその他の制御装置が考えられる。ここでは、騒音レベル推定装置の一例として携帯電話装置を想定している。
【００４６】
また、本実施形態における信号は、主に音響信号であり、受話音声や送話音声、マイクにより集音される周囲騒音、音楽など、音に関する様々な信号が含まれる。なお、送話音声は送話信号の一例であり、受話音声は受話信号の一例である。
【００４７】
図１は、本発明の第１の実施形態における携帯電話装置の全体構成の一例を示す図である。図１に示す携帯電話装置１６は、アンテナ１１を介して信号を送受信する送受信部１２と、送受信部１２から受話音声を受信してその音量および音質を制御する音量音質制御部１３と、受話音声を発生するレシーバ１４と、送話者の音声を検出するマイク１５とを有して構成される。音量音質制御部１３は、マイク１５が検出する周囲騒音および送話音声に応じて受話音声の音量および音質を制御し、周囲の騒音に応じて聞き取りやすい受話音声に調整する。
【００４８】
以下、音量音質制御部１３の一例として、後述する歪量制御を行うためのリミッタに関して主要な特徴を有する音量音質制御部１３Ａと、後述する騒音レベル推定に関して主要な特徴を有する音量音質制御部１３Ｂについて、２つの実施形態を用いて説明する。なお、音量音質制御部１３は、受話音量制御装置としての機能を有する。
【００４９】
（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態にかかる音量音質制御装置１３Ａの構成の一例を示す図である。図２に示す音量音質制御装置１３Ａは、イコライザ部２２、信号Ｂａｎｄパワ計算部２６、Ｂａｎｄゲイン計算部２７、騒音Ｂａｎｄパワ計算部３０、乗算器３１、サンプルリミッタ部４１、パワ計算部４６、フレームリミッタ部４８を有して構成される。
【００５０】
イコライザ部２２はＢａｎｄゲイン計算部２７からのゲイン（利得）により、受話音声信号のそれぞれの帯域のゲインを調整する。イコライザ部２２は、送受信部１２からの受話音声入力信号を入力し、所定の周波数帯域の信号のみを通過させる１つ以上のＢＰＦ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）２１、各ＢＰＦ２１から入力される信号のパワ（強度）を増幅させる１つ以上の乗算器２３、各乗算器２３から入力される信号を加算する加算器２４を有する。加算器２４からの出力信号は、パワ計算部４６および乗算器３１に入力される。なお、イコライザ部２２は、信号の周波数帯域毎のゲインを制御する機能を有する。また、イコライザ部２２は、周波数帯域毎のゲインを制御することで受話信号のゲインを制御する機能を有する。
【００５１】
なお、イコライザ２２部は、帯域毎のＰａｒａｍｅｔｒｉｃ  ＥＱ（ＰＥＱ）で構成する別構成とすることもできる。それぞれのＰＥＱの特性は、中心周波数（ｆｃ）とQ値が決められており、ゲインが可変の特性である。それぞれの帯域のゲインが＋３ｄBと−３dＢのときの特性例を図３に示す。ＰＥＱは複数のフィルタ係数で構成されており、ゲイン、ｆｃ、Qからフィルタ係数の計算を行う。なお、図３に示す例は、別構成のみでなく図２に示した構成のイコライザ部２２の場合も同様の特性となる。
【００５２】
信号Ｂａｎｄパワ計算部２６は、送受信部１２からの受話音声入力信号を入力し、所定の周波数帯域の信号のみを通過させる１つ以上のＢＰＦ２６Ａ、各ＢＰＦ２６Ａから入力される信号のパワを検出または計算する１つ以上のパワ計算部２６Ｂを有する。各パワ計算部２６Ｂからの出力信号は、各Ｂａｎｄゲイン計算部２７に入力される。
【００５３】
騒音Ｂａｎｄパワ計算部３０は、マイク１５からの送話音声入力信号を入力し、所定の周波数帯域の信号のみを通過させる１つ以上のＢＰＦ３０Ａ、各ＢＰＦ３０Ａから入力される信号の騒音レベルを推定する１つ以上の騒音レベル推定部３０Ｂを有する。各騒音レベル推定部３０Ｂからの出力信号は、各Ｂａｎｄゲイン計算部２７に入力される。
【００５４】
サンプルリミッタ部４１は、乗算器４２、リミッタ４３、歪量評価部４４、ゲイン制御部４５などを有して構成される。サンプルリミッタ部４１の詳細な構成および動作については後述する。なお、サンプルリミッタ部４１をソフトリミッタとも称する。
【００５５】
フレームリミッタ部４８は、送受信部１２からの受話音声入力信号を入力し、その入力信号のパワを計算するパワ計算部２８、パワ計算部２８から入力される信号のパワに応じて、ゲインを計算するＡＧＣゲイン計算部２９、ＡＧＣゲイン計算部２９で計算されたゲインおよびパワ計算部４６の少なくともＡＧＣゲイン計算部２９からのパワの計算結果に基づいて、信号のゲイン制御を行うゲイン制御部４７を有する。フレームリミッタ部４８の詳細な動作については後述する。
【００５６】
受話音声入力信号はＢＰＦ２６等で帯域分割され、フレーム期間毎に信号パワが計算される。マイクから入力された送話音声入力信号には、周囲騒音とともに送話者の音声も含まれている。送話音声入力信号も同様のＢＰＦ３０等で帯域分割された後に、周囲騒音レベルの推定が行なわれる。
【００５７】
Ｂａｎｄゲイン計算部２７は、各パワ計算部２６Ｂからの帯域毎の信号パワの情報と各騒音レベル推定値３０Ｂからの騒音レベル推定値の情報に応じて、受話信号を調整するための帯域毎のゲインを計算する。この場合、受話信号のパワと騒音レベル推定値との所定のＳＮＲが確保できるように、受話信号のゲインを計算する。例えば、騒音パワが大きいときは、受話音声の音量を増加させるようにゲインが計算される。各Ｂａｎｄゲイン計算部２７からの計算結果を示す出力信号は、各乗算器２３に入力される。
【００５８】
次に、サンプルリミッタ部４１の構成および動作の詳細の一例について説明する。
サンプルリミッタ部４１は、乗算器３１の出力信号をサンプル処理する構成要素であって、乗算器３１の出力信号の振幅を調整する乗算器４２と、乗算器４２の出力信号がリミッタ４３で生じる歪の量を検出する歪量評価部４４と、歪量評価部４４により検出された歪の量に応じて、乗算器４２のゲインを調整（制御）するゲイン制御部４５と、サンプル毎の処理で出力信号の振幅制限を行うリミッタ４３とを有して構成される。リミッタ４３からの出力信号は、レシーバ１４によって音響として出力される。ここで、サンプル処理とは、サンプル毎に乗算器４２、歪量評価部４４、ゲイン制御部４５の処理が行われることを示す。後述するフレームは、サンプル毎の信号を複数含むものであり、例えば１フレーム＝１６０サンプルとすることができる。なお、乗算器４２は、信号のサンプル毎のゲインを制御する機能を有する。なお、乗算器３１は、信号のフレーム毎のゲインを制御する機能を有する
【００５９】
サンプルリミッタ部４１の詳細構成および動作の一例を図４により説明する。
まず、リミッタ４３の入出力特性の一例は図４（ｃ）に示す通りであり、ＨＬｉｍがリミットレベルであり、信号は−ＨＬｉｍからＨＬｉｍの範囲にクリッピングされる。出力信号はこのリミットレベルに制限される。リミッタ４３の特性を式で書くと以下のようになる。ｘはサンプル毎の入力値、ｙはサンプル毎の出力値を表わす。
y = ＨＬｉｍ        （  x  ＞  ＨＬｉｍ  ）
y = x            （  −ＨＬｉｍ  ≦  x  ≦  ＨＬｉｍ  ）
y =  −ＨＬｉｍ    （  x  ＜  −ＨＬｉｍ  ）
【００６０】
図４（ｂ）に示す歪関数Ｄ（ｘ）５１は、リミッタ４３で生じる歪を出力する関数であり、ＤＬｉｍ＝ＨＬｉｍとすることで、リミッタ４３で生じる歪を正確に出力する。また、DLim≠HLimとすることで歪に対する感度を調整することもできる。図４（ｂ）は、歪関数Ｄ（ｘ）５１の入出力特性の一例を示す図である。
【００６１】
図４（ａ）はサンプルリミッタ部４１の詳細構成および動作の一例を示す図である。歪関数５１の出力に対して絶対値５２が計算され、歪成分の絶対値となる。歪成分の絶対値は、加算器５３により歪基準値（Ｄｒｅｆ）との差分信号が計算される。乗算器５４によりこの差分信号と係数ａｌｆａが掛けられ、また、遅延器５９の出力にａｌｆｂ６０の係数が掛けられ、それぞれ加算器５５に入力される。Ｄｒｅｆは歪量の許容値を決めるパラメータである。
【００６２】
加算器５５の出力は、最大値計算器５６により下限が０に制限される。また、最小値演算器５８により上限が1−Ｇｍｉｎに制限される。下限と上限が制限された信号は遅延器５９に入力され、フィードバック系のフィルタを形成する。ａｌｆａ、ａｌｆｂはフィルタの特性を決めるパラメータである。Ｇｍｉｎは乗算器４２の最小ゲイン値を決めるパラメータである。
【００６３】
このフィルタの定常状態は０となるが、このとき乗算器４２のゲインが１となるように、フィルタの出力は１から減算され乗算器４２に与えられる。これらの動作はサンプル単位で実行される。フィルタの出力は０から1−Ｇｍｉｎに制限されるため、乗算器４２のゲインはＧｍｉｎから１に制限されることになる。
【００６４】
歪関数５１が歪基準値（Ｄｒｅｆ）より大きい歪を検出した場合は、加算器５３の出力がプラスとなるためフィルタの出力が上昇し、乗算器４２のゲインは１より小さくなる。このフィードバックにより、リミッタ４３で生じる歪が過大とならないように、乗算器４２によりリミッタ４３に与えられる信号のゲインが制御される。
【００６５】
また、歪関数５１が歪を検出しない場合は、フィルタは定常状態の０となり、乗算器４２のゲインは１となるため、リミッタ４３は入力された信号をそのまま出力する。入力信号レベルを変えた場合のリミッタとサンプルリミッタ部４１の動作例を図５、図６、図７に示す。
【００６６】
すなわち、図５（ａ）は、サンプルリミッタ部４１を０ｄＢとしたときの波形の一例であり、図５（ｂ）は、入力０ｄＢに対して、サンプルリミッタ部４１のフィードバックループを遮断した場合（リミッタ４３だけの構成）の出力波形の一例であり、図５（ｃ）は、入力０ｄＢに対して、サンプルリミッタ部４１を動作させた場合（フィードバックループを動作させた場合）の出力波形の一例である。
【００６７】
また、図６（ａ）は、サンプルリミッタ部４１の入力が＋６ｄＢの波形の一例であり、図６（ｂ）は、入力＋６ｄＢに対して、サンプルリミッタ部４１のフィードバックループを遮断した場合（リミッタ４３だけの構成）の出力波形の一例であり、図６（ｃ）は、入力＋６ｄＢに対して、サンプルリミッタ部４１を動作させた場合（フィードバックループを動作させた場合）の出力波形の一例である。
【００６８】
また、図７（ａ）は、サンプルリミッタ部４１の入力が＋１２ｄＢの波形の一例であり、図７（ｂ）は、入力＋１２ｄＢに対して、サンプルリミッタ部４１のフィードバックループを遮断した場合（リミッタ４３だけの構成）の出力波形の一例であり、図７（ｃ）は、入力＋１２ｄＢに対して、サンプルリミッタ部４１を動作させた場合（フィードバックループを動作させた場合）の出力波形の一例である。
【００６９】
このようにサンプルリミッタ部４１の入力のパワが大きくなると、サンプルリミッタ部４１のフィードバックループを遮断した場合（リミッタ４３だけの構成）の出力波形に歪が大きくなるのに対し、サンプルリミッタ部４１を動作させることにより、歪による音割れを一定量に制限しながら、出力信号の電力を許容電力に制限することができる。
【００７０】
次に、フレームリミッタ部４８の動作の一例について説明する。
【００７１】
フレームリミッタ部４８では、フレーム単位のゲイン制御において、以下の処理を行う。
パワ計算部２８が、受話音声入力信号のパワをフレーム期間毎に検出または計算する。そして、ＡＧＣゲイン計算部２９が、入力パワに応じてＡＧＣゲインを計算し、Ｂａｎｄゲイン計算部２７およびゲイン制御部４７に出力し、ゲイン制御部４７が、ＡＧＣゲイン計算部２９からのＡＧＣゲインに応じて乗算器３１のゲインを制御することで、受話音声入力信号のパワを制御する。
【００７２】
このようなフレーム単位のゲイン制御を行った後、つまり、帯域毎のゲイン処理とフレームリミッタ部４８におけるＡＧＣ処理をフレーム処理で行った後に、サンプル処理によるゲイン制御がされるように、フレーム処理の結果得られたゲインを乗算する乗算器３１の後段（出力側）に、上記のサンプルリミッタ部４１を設ける。これにより、リミットレベルに適合したサンプル単位の急峻なゲイン制御を行うことができるようになり、フレーム処理でゲインを制御するＡＧＣのゲイン設定を低めに設定する必要がなくなる。その結果、全体の音量感を大きくすることができる。フレームリミッタ部４８およびサンプルリミッタ部４１を併用し、フレーム単位のゲイン制御を行った後にサンプル単位のゲイン制御を行う場合、および、サンプルリミッタ部４１を併用しない場合のフレームリミッタ部４８によるゲイン設定と入出力特性の一例を図８に示す。図８（ａ）はゲイン特性の一例を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）のゲイン特性により実現される入出力特性の一例を示している。
【００７３】
また、図９は、フレームリミッタ部４８のフレーム処理による振幅制限の一例を示す図である。パワ計算部２８は、各フレーム期間内の信号のパワを計算し、ゲイン計算部２９が振幅制限に必要なゲインを出力する。受話音声入力信号には、フレーム毎に計算されたゲインを各サンプルで内挿したゲインが、乗算部３１において乗算される。
【００７４】
フレーム処理による振幅制御においては、信号のパワが大きくなったときにゲインの制限が遅れることがある。図９ではフレーム３で振幅を制限すべき信号パワを検出し、ゲイン計算部２９がゲインを下げている。このゲインが反映されるのはフレーム３の最後である。この場合、フレーム３では出力信号に対して十分な振幅制御ができないことがあるが、乗算器３１の後段に配置されたサンプルリミッタ部４１により、適切な振幅制御が可能である。また、フレーム処理による振幅制御を行うことにより、ゲインをゆっくりと変化させることが可能であり、音響出力した場合の音質の変化をユーザに意識させずに振幅制御を行うことが可能である。
【００７５】
また、以下のようにフレーム単位のゲイン制御を行ってもよい。
パワ計算部４６が、イコライザ部２２において周波数帯域毎のゲイン調整を行い、加算器２４によって各信号が加算された後の信号のパワを検出する。そして、ゲイン制御部４７が、パワ計算部４６で検出された信号のパワを用いてゲインを算出し、乗算器３１のゲインを制御することで、受話音声入力信号のパワを制御する。
【００７６】
すなわち、イコライザ部２２による処理の後でパワ検出を行い、そのパワ値を用いてゲインを制御し信号のパワの調整を行うことで、出力信号の最大レベルを正確に制御する。この場合、パワ計算部４６は、イコライザ処理後の信号のパワを計算しＰｅｑとする。ゲイン制御部４７は、パワ計算部４６からの計算結果ＰｅｑおよびＡＧＣゲイン計算部２９からの計算結果Ｇａｇｃに基づいて、例えば以下のようにゲイン計算する。
【００７７】
Ｇａｉｎ＝ｍｉｎ（ＰＭＡＸ−Ｐｅｑ，Ｇａｇｃ）
ここで、ＰＭＡＸはイコライザ部２２からの出力信号のパワの制限値である。乗算器３１は、イコライザ２２からの出力信号にゲイン制御部４７からのＧａｉｎを乗算する。
【００７８】
このように本実施形態の携帯電話装置１６は、騒音レベル推定装置の一例であって、音響信号のサンプル毎のゲインを制御する乗算部４２と、乗算部４２からのゲイン制御された音響信号がリミッタ４３で生じる歪の量を検出する歪量評価部４４と、歪量評価部４４により検出された歪の量に基づいて、乗算部４２のゲインを制御するゲイン制御部４５とを有するので、過大レベルの入力に対して、歪による音割れを一定量に制限しながら、出力信号の電力を許容電力に制限することができる。
【００７９】
また、サンプル単位でリミッタで生じる歪量を検出し、その歪量によりフィードバックループを用いてゲインを制御するリミッタを構成し、歪量の制御を行うためのサンプル単位でのゲインの制御を行うことが可能である。
【００８０】
また、ＡＧＣ等のフレーム単位のゲイン制御の後に上記のようなサンプル処理のリミッタ（サンプルリミッタ部４１）を設けることで、リミッタ４３のリミットレベルに適合したサンプル単位の急峻なゲイン制御を行うことができるようになり、フレーム処理のＡＧＣのゲイン設定を低めに設定する必要がなくなる。その結果、全体の音量感を大きくすることができる。
【００８１】
また、サンプルリミッタ部４１によるゲイン制御のみでは、急激な信号の変化により、音響出力の際に音質が変化してしまう可能性があるが、サンプルリミッタ部４１とフレームリミッタ部４８を併用することにより、ユーザに音質変化を意識させずに適切なゲイン処理を歪量制御と行うことが可能である。
【００８２】
また、帯域毎のゲイン制御の後の信号パワをパワ計算部４６により検出および計算し、そのパワ値を用いて振幅制御を行うゲイン制御を行うことで、出力信号電力を正確に制御することが可能である。
【００８３】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態にかかる音量音質制御装置１３Ｂの構成の一例を示す図である。図１０に示す音量音質制御装置１３Ｂは、イコライザ部２２、リミッタ２５、信号Ｂａｎｄパワ計算部２６、Ｂａｎｄゲイン計算部２７、騒音Ｂａｎｄパワ計算部３０、有音度判定部１１１、パワ計算部１１２、騒音推定値保護部１１３、有音度判定部１１４を有して構成される。なお、音量音質制御装置１３Ｂにおいて、音量音質制御装置１３Ａと同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略または簡略化する。
【００８４】
リミッタ２５は、イコライザ部２２からの信号について、振幅制御を行い、レシーバ１４へ出力する。
【００８５】
Ｂａｎｄゲイン計算部２７は、各パワ計算部２６Ｂからの帯域毎の信号パワの情報と各騒音レベル推定値３０Ｂからの騒音レベル推定値の情報と有音度判定部１１４からの出力信号に応じて、受話信号を調整するための帯域毎のゲインを計算する。
【００８６】
騒音Ｂａｎｄパワ計算部３０は、ＢＰＦ３０Ａおよび騒音レベル推定部３０Ｂを有する。騒音レベル推定部３０Ｂは、１つ以上の要素であり、各ＢＰＦ２６Ａから入力される信号の騒音レベルを、騒音推定値保護部１１３および有音度判定部１１１からの出力信号に基づいて、推定する。また、騒音レベル推定部３０Ｂは、連続的に騒音レベル推定を行うことが可能であり、これは立上がり時と立下り時の時定数を選択するフィルタで行うことができる。各騒音レベル推定部３０Ｂからの出力信号は、各Ｂａｎｄゲイン計算部２７に入力される。騒音レベル推定の停止中には、例えば騒音レベル推定を停止する直前の値を騒音レベル推定値として各Ｂａｎｄゲイン計算部２７へ出力することが可能である。
【００８７】
受話音声入力信号は、ＢＰＦ２６Ａ等で帯域分割され、フレーム期間毎に信号パワが計算される。また、マイク１５から入力された送話音声入力信号には、周囲騒音とともに送話者の音声も含まれている。送話音声入力信号も同様のＢＰＦ３０Ａ等で帯域分割された後に、周囲騒音レベルの推定が行われる。
【００８８】
有音度判定部１１１は、確実な有音を示す状態を１、確実な無音（音声がない）を示す状態を０とし、０から１の連続値である有音の度合い（有音度と表現する）を判定する。有音度判定部１１１からの判定結果を示す出力信号は、騒音レベル推定部３０Ｂに入力される。なお、有音度を判定する方法としては、例えば、入力された音声から抽出した複数のパラメータそれぞれを用いて有音無音を多値論理判定し、これら複数の判定結果をもとにして多値論理により有音度を判定する方法などがある。なお、有音度判定部１１１は、送話信号に含まれる成分のうち音声の成分の度合いを示す有音度合いを連続値で判定する機能を有する。
【００８９】
パワ計算部１１２は、マイク１５からの送話音声信号のパワを検出または計算する。パワ計算部１１２からの計算結果を示す出力信号は、騒音推定値保護部１１３に入力される。
【００９０】
騒音推定値保護部１１３は、パワ計算部１１２によって計算したパワが極端に小さくなったとき、例えば、一時的にパワが極端に小さくなったときを検出し、そこから数フレームの間は騒音レベル推定を停止するよう騒音レベル推定部３０Ｂを制御する。騒音推定値保護部１１３からの指示を示す出力信号は、騒音レベル推定部３０Ｂに入力される。なお、騒音推定値保護部１１３は、送話信号の強度が所定強度未満である場合、騒音レベル推定部３０Ｂによる騒音レベルの推定を所定期間停止させる機能を有する。
【００９１】
有音度判定部１１４は、送受信機１２からの受話音声入力信号の有音判定もしくは有音度判定を行い、無音と判定された場合にはゲインを上げないようにＢａｎｄゲイン計算部２７を制御する。有音度判定部１１４からの指示を示す出力信号は、Ｂａｎｄゲイン計算部２７に入力される。なお、有音度を判定する方法としては、例えば、入力された音声から抽出した複数のパラメータそれぞれを用いて有音無音を多値論理判定し、これら複数の判定結果をもとにして多値論理により有音度を判定する方法などがある。なお、有音度判定部１１４は、受話信号に含まれる成分のうち音声の成分の度合いを示す有音度合いを連続値で判定する機能を有する。
【００９２】
次に、騒音レベル推定の一例について説明する。
【００９３】
図１１は、騒音レベル推定部３０Ｂの詳細構成および動作の一例を示す図である。
パワ計算部１２８は、各周波数帯域の入力信号（送話音声入力）からフレーム毎のパワを計算する。比較器１２７は、パワ計算部１２８により計算されたフレーム毎のパワと遅延器１２４の状態（１フレーム前のパワ）を比較する。係数選択部１２５は、比較器１２７からの情報を基に、ａｍ、ａｐの係数を選択する。この際、乗算器１３１および加算器１３２は、有音度判定部１１１から出力される有音度ｖｓを用いてａｐの係数を制御する。係数選択部１２５の出力ａは、以下のようになる。
ａ＝ａｐ×（１−ｖｓ）      （ｘ≧ｓの場合）
ａ＝ａｍ                    （ｘ＜ｓの場合）
加算器１２２の出力yは、ｙ＝ｘ×ａ＋ｓ×（１−ａ）となる。遅延器１２４は出力ｙを遅延させる。
【００９４】
ａｐにより立上り時の時定数が設定され、ａｍにより立下り時の時定数が設定される。この騒音レベル推定では、立上がりをゆっくりに、立下りを速く設定することで、信号パワの小さい部分に追従するようにする。通常は０＜ap＜am≦１のように設定する。
【００９５】
これにより、有音の度合いで立上がりの時定数を連続で制御する。有音に近い時は上昇の変化が遅くなり、無音に近いときは上昇の変化が速くなる。このように、騒音レベル推定部３０Ｂは、有音度に基づいて、騒音レベルの変化の度合いを決定する機能を有する。
【００９６】
図１２（ａ）はマイク１５から入力された送話音声入力信号のパワの一例を示す図であり、図１２（ｂ）は本方式の有音判定（有音度合いの判定）の結果の一例を示す図であり、図１２（ｃ）は本方式の有音判定結果を考慮した騒音レベル推定の結果の一例を示す図である。このように、有音度合いの連続値を用い、推定の平滑化の度合いを連続的に制御し、より良く追従した正確な騒音レベル推定を行うことが可能である。
【００９７】
次に、騒音推定値保護部１１３による騒音推定値保護の一例について説明する。
図１３は、騒音推定値保護を行う場合の騒音推定値保護部１１３の動作の一例を示すフローチャートである。
【００９８】
図１３のｃｎｔは推定停止カウンタであり、推定停止を行う残りのフレーム数を計測する。ｃｎｔ＞０のとき、騒音レベル推定が停止される。
【００９９】
ステップＳ１１では、ｃｎｔ＞０であるか否かを判定する。ｃｎｔ＞０の場合（Ｙｅｓ）は、騒音レベル推定部３０Ｂによる騒音レベル推定の処理は実行されず、騒音レベル推定値を保持することで、推定値を保護する。ｃｎｔ＞０の場合はステップＳ１２へ、ｃｎｔ≦０の場合はステップＳ１３へ進む。
【０１００】
ステップＳ１２では、ｃｎｔ＝ｃｎｔ−１とする。そして、ステップＳ１３へ進む。
【０１０１】
ステップＳ１３では、マイク１５からの送話音声入力信号のパワｐｗと所定の閾値THPWとを比較し、ｐｗ＜ＴＨＰＷであるか否かを判定する。ｐｗ＜ＴＨＰＷである場合はステップＳ１４へ、ｐｗ≧ＴＨＰＷである場合はステップＳ１７へ進む。
【０１０２】
ステップＳ１４では、所定のフラグを示すｐｗｆｌｇ＝０であるか否かを判定する。これにより、検出の開始点か否かをチェックする。ｐｗｆｌｇ＝０である場合はステップＳ１５へ、ｐｗｆｌｇ≠０である場合はステップＳ１６へ進む。
【０１０３】
ステップＳ１５では、ｃｎｔ＝ｍａｘ（ｃｎｔ，ＴＰＷ）とする。つまり、ｃｎｔ、ＴＰＷのうち大きい方をｃｎｔに代入する。ここで、ＴＰＷはステップＳ１３とステップＳ１４でパワが所定値より小さくなったことを検出した場合に、騒音レベル推定を停止するフレーム数を決めるパラメータである。そして、ステップＳ１６へ進む。
【０１０４】
ステップＳ１６では、ｐｗｆｌｇ＝１とする。そして、ステップＳ１８へ進む。
【０１０５】
ステップＳ１７では、ｐｗｆｌｇ＝０とする。そして、ステップＳ１８へ進む。
【０１０６】
ステップＳ１８では、ｐｗ−ｐｐｗ＜ＴＨＤＥＬＴであるか否かを判定する。ＴＨＤＥＬＴは所定の閾値である。これにより、パワ減少値のチェックを行う。今回の信号が前回の信号より所定値以上パワ減少した場合、つまり、ｐｗ−ｐｐｗ＜ＴＨＤＥＬＴである場合、ステップＳ１９に進む。ｐｗ−ｐｐｗ≧ＴＨＤＥＬＴである場合、ステップＳ２０に進む。
【０１０７】
ステップＳ１９では、ｃｎｔ＝ｍａｘ（ｃｎｔ，ＴＤＥＬＴ）とする。ここで、ＴＤＥＬＴはステップＳ１８でパワ減少値が所定値以上に減少したことを検出した場合に、騒音レベル推定を停止するフレーム数を決めるパラメータである。そして、ステップＳ２０へ進む。
【０１０８】
ステップＳ２０では、ｐｐｗ＝ｐｗとする。これにより、現フレームのパワ値を記憶する。そして、ステップＳ２１へ進む。
【０１０９】
ステップＳ２１では、ｃｎｔ＝０であるか否かを判定する。ｃｎｔ＝０である場合にはステップＳ２２に進み、ｃｎｔ≠０である場合には、図１３の処理を終了する。これにより、ｃｎｔ＞０の場合は、騒音レベル推定部３０Ｂでのフィルタ演算を行わず、騒音推定値を保護する。
【０１１０】
ステップＳ２２では、騒音レベル推定を行うように騒音レベル推定部３０Ｂへ指示する。
【０１１１】
したがって、騒音推定値の保護は、以下の場合実行される。
ａ）送話音声信号のパワｐｗが、閾値ＴＨＰＷより小さくなったことを検出してから（ステップＳ１３のＹｅｓ）、ＴＰＷで設定されるフレームの間
ｂ）送話音声信号のパワｐｗが、前フレームのパワｐｐｗより、しきい値ＴＨＤＥＬＴより減少した場合（ステップＳ１８のＹｅｓ）から、ＴＤＥＬＴで設定されるフレームの間
【０１１２】
マイク１５から入力された送話音声入力信号から計算したパワを図１４（ａ）に、騒音推定値保護部１１３による騒音推定値保護を実施しない場合の騒音レベル推定値の動作例を図１４（ｂ）に、騒音推定値保護部１１３による騒音推定値保護を実施した場合の騒音レベル推定値の動作例を示す図１４（ｃ）に示す。図１４（ｂ）、（ｃ）ともに、２信号のうち振幅変化の少ない方が騒音レベル推定値を示している。また、横軸の時間軸は図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）ともに共通であり、Ａ点はハンドオーバ時を示している。このように、推定値保護を行うことにより、より正確に騒音レベル推定を行うことが可能である。
【０１１３】
次に、Ｂａｎｄゲイン計算部２７の詳細構成および動作の一例について説明する。
図１５は、Ｂａｎｄゲイン計算部２７の詳細な構成の一例を示すブロック図である。
Ｂａｎｄゲイン計算部２７は、周波数帯域毎に設けられ、ゲイン計算部１５１およびフィルタ部１５２を有する。ゲイン計算部１５１は、受話信号パワＳと騒音レベル推定値Ｎと有音度ｖｓとに基づいてゲインＧを計算する。フィルタ部１５２は、ゲイン計算部１５１が出力したゲインＧの平滑化を行い、ゲインをなめらかに変化させ、急激なゲイン変化による不自然さ発生を抑える。
【０１１４】
図１６は、Ｂａｎｄゲイン計算部２７の動作の一例を示すフローチャートである。
図１６では、有音判定もしくは有音度を用いて音声のないところではゲインの上昇が発生しないようにする。
【０１１５】
ステップＳ２１においてＳ（受話信号パワ）が所定値より小さいとき（Ｓ＜ＳＬＯＷ：Ｙｅｓ）は、ゲインＧ＝０とする（ステップＳ２６）。そして、ステップＳ２７に進む。
【０１１６】
ステップＳ２２においてＳ（受話信号パワ）が所定値より大きいとき（Ｓ≧ＳＨＩ：Ｎｏ）は、Ｓ（受話信号パワ）−Ｎ（騒音レベル推定値）が設定されたＳＮＲになるようにゲインが計算される（ステップＳ２３）。そして、ステップＳ２７に進む。
【０１１７】
ステップＳ２２においてＳ（受話信号パワ）が遷移領域のとき（ＳＬＯＷ≦Ｓ＜ＳＨＩ：Ｙｅｓ）は、上記の領域の内挿によりゲインが計算される。具体的には、ｇ＝ｍａｘ（Ｎ＋ＳＮＲ−ＳＨＩ，０）（ステップＳ２４）、Ｇ＝［（Ｓ−ＳＬＯＷ）／（ＳＨＩ−ＳＬＯＷ）］×ｇ（ステップＳ２５）が計算される。そして、ステップＳ２７に進む。
【０１１８】
ステップＳ２７では、有音の度合いｖｓによりゲインを調整する。具体的には、Ｇ＝Ｇ×ｖｓとする。
【０１１９】
また、図１７は、Ｂａｎｄゲイン計算部２７の動作の別の一例を示すフローチャートである。図１７では、有音度のしきい値判定で有音を判定し、音声のないところではゲインの上昇が発生しないようにする。
【０１２０】
ステップＳ５１において、有音度判定部１１４からの有音度合いを示す情報を基に、有音か否かを判定し、音声がない（無音である）場合（Ｎｏ）は、ゲインＧ＝０とする（ステップ５７）。
【０１２１】
ステップＳ５２においてＳ（受話信号パワ）が所定値より小さいとき（Ｓ＜ＳＬＯＷ：Ｙｅｓ）は、ゲインＧ＝０とする（ステップＳ５７）。
【０１２２】
ステップＳ５３においてＳ（受話信号パワ）が所定値より大きいとき（Ｓ≧ＳＨＩ：Ｎｏ）は、Ｓ（受話信号パワ）−Ｎ（騒音レベル推定値）が設定されたＳＮＲになるようにゲインが計算される（ステップＳ５４）。
【０１２３】
ステップＳ５３においてＳ（受話信号パワ）が遷移領域のとき（ＳＬＯＷ≦Ｓ＜ＳＨＩ：Ｙｅｓ）は、上記の領域の内挿によりゲインが計算される。具体的には、ｇ＝ｍａｘ（Ｎ＋ＳＮＲ−ＳＨＩ，０）（ステップＳ５５）、Ｇ＝［（Ｓ−ＳＬＯＷ）／（ＳＨＩ−ＳＬＯＷ）］×ｇ（ステップＳ５６）が計算される。
【０１２４】
このように、Ｂａｎｄゲイン計算部２７は、受話信号の強度、受話信号の有音度合い、および騒音レベルの推定の情報に基づいて、乗算器２３のゲインを制御する機能を有する。
【０１２５】
図１８は、図１６、図１７の処理によるゲイン計算結果の例を示した図である。ここでは、Ｓ（受話信号パワ）とＮ（騒音レベル推定値）によるゲインＧの様子の一例を示している。このように、受話音声信号に対して有音度判定などの有音無音判定を行い、音声の有無でゲインの変動を制御し、音声を聞きやすくすることが可能となる。
【０１２６】
このような本実施形態の携帯電話装置１６は、騒音レベル推定装置の一例であって、送話信号に含まれる成分のうち音声の成分の度合いを示す有音度合いを連続値で判定する有音度判定部１１１と、有音度合いに基づいて、送話信号に含まれる騒音の成分のレベルを示す騒音レベルを推定する騒音レベル推定部３０Ｂとを有するので、有音度判定部１１１により確実な有音判定を行うことができ、連続値で正確に騒音レベルの推定を行うことが可能である。
【０１２７】
また、確実な有音で有音を示す１、確実な無音（音声がない）で無音を示す０となる、０から１の連続値である有音の度合い（有音度と表現する）を判定し、連続的に騒音レベル推定を行うことが可能である。
【０１２８】
また、送話音声信号のパワを検出し、このパワが極端に小さくなったときを検出し、その小さくなった時点から数フレームの間は騒音レベル推定を停止することで、例えば、ハンドオーバ時など一時的に送話音声入力信号が小さくなった場合であっても、その間の騒音レベル推定を停止し、騒音レベルが急激に変化するような推定を行うことを防止できる。
【０１２９】
また、受話音声入力信号の有音度判定を行い、音声のないときを判定し、無音と判定された場合にはゲインを上げないように制御することで、例えば、騒音が大きくかつ受話音声入力信号が小さい場合であっても、不要なゲイン上昇の制御を行うことを防止することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は、連続値で正確に騒音レベルの推定を行うことが可能である騒音レベル推定装置、受話音量制御装置、携帯電話装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の第1の実施形態にかかる携帯電話装置の全体構成の一例を示す図
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる音量音質制御装置の構成の一例を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態にかかるイコライザ部における帯域のゲインが＋３ｄBと−３dＢのときの特性例
【図４】本発明の第１の実施形態にかかるサンプルリミッタ部の詳細構成および動作の一例を示す図
【図５】本発明の第１の実施形態にかかるサンプルリミッタ部の入力が０ｄＢの場合の出力波形の一例を示す図
【図６】本発明の第１の実施形態にかかるサンプルリミッタ部の入力が＋６ｄＢの場合の出力波形の一例を示す図
【図７】本発明の第１の実施形態にかかるサンプルリミッタ部の入力が＋１２ｄＢの場合の出力波形の一例を示す図
【図８】本発明の第１の実施形態において、フレームリミッタ部およびサンプルリミッタ部を併用する場合、および、フレームリミッタ部およびサンプルリミッタ部を併用しない場合のフレームリミッタ部によるゲイン設定と入出力特性の一例を示す図
【図９】本発明の第１の実施形態にかかるフレームリミッタ部のフレーム処理による振幅制限の一例を示す図
【図１０】本発明の第２の実施形態にかかる音量音質制御装置の構成の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態にかかる騒音レベル推定部の詳細構成および動作の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態にかかる有音度および騒音レベル推定値の具体例を示す図
【図１３】本発明の第２の実施形態にかかる騒音推定値保護を行う場合の騒音推定値保護部１１３の動作の一例を示すフローチャート
【図１４】本発明の第２の実施形態にかかる騒音推定値保護を実施する場合および実施しない場合の騒音レベル推定値の具体例を示す図
【図１５】本発明の第２の実施形態にかかるＢａｎｄゲイン計算部の詳細な構成の一例を示す図
【図１６】本発明の第２の実施形態にかかるＢａｎｄゲイン計算部の動作の一例を示すフローチャート
【図１７】本発明の第２の実施形態にかかるＢａｎｄゲイン計算部の動作の別の一例を示すフローチャート
【図１８】本発明の第２の実施形態にかかるＢａｎｄゲイン計算部の処理によるゲイン計算結果の例を示した図
【図１９】従来の受話音量のゲイン制御の具体例を示す図
【符号の説明】
【０１３２】
１１  アンテナ
１２  送受信部
１３、１３Ａ、１３Ｂ  音量音質制御部
１４  レシーバ
１５  マイク
１６  携帯電話装置
２１、３０Ａ  ＢＰＦ
２２  イコライザ部
２３、３１、４２、５４、６０、１２１、１２３、１３１ｓ  乗算器
２４、５３、５５、５７、６１、１２２、１２６、１３２  加算器
２５、４３  リミッタ
２６  信号Ｂａｎｄパワ計算部
２６Ａ  ＢＰＦ
２６Ｂ  パワ計算部
２７  Ｂａｎｄゲイン計算部
２８  パワ計算部
２９  ＡＧＣゲイン計算部
３０  騒音Ｂａｎｄパワ計算部
３０Ｂ  騒音レベル推定部
４１  サンプルリミッタ部
４４  歪量評価部
４５  ゲイン制御部
５１  歪関数Ｄ（ｘ）計算部
５２  絶対値計算部
５６  最大値計算器
５８  最小値演算器
５９、１２４  遅延器
１１１、１１４  有音度判定部
１１２  パワ計算部
１１３  騒音推定値保護部
１２４  遅延器
１２５  係数選択部
１２７  比較部
１２８  パワ計算部
１５１  ゲイン計算部
１５２  フィルタ部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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