JPH037411A - ディジタル形自動利得制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、電話回線における音声合成（ミキシング）
や音声レベル調整など音声信号処理に用いられるディジ
タル形自動利得制御装置に関する。

（従来の技術〕 近年、通信分野の発展はめざましいものであり、数々の
新しい製品が生み出されている。例えば、複数の端末を
接続することで互いに離れた場所にいる人が８勤するこ
となく会議を行なうことのできるＴＶ会議システムや、
受信側の人間が不在の場合でも音声の伝言を残すことの
できる音声メール装置などはその顕著な例であり、これ
によって時間の節約が可能な限り行なわれている。

こうした新しい発明が忙しい都市社会で果たす役割は大
きく、あらゆる視点から多大な関心が寄せられている。

最近では、より自然な音声と安価な使用料金の実現が望
まれており伝送分野での新たな革新が期待されている。

この高品質な音声の実現に応えるものの１つに自動利得
制御装置がある。自動利得制御（Ａｕｔｏ−ｍａｔｌｃ
　Ｇａ１ｎ　Ｃｏｎｔｏｒｏｌ、以下ＡＧＣと記す）と
は入力信号レベルの範囲が広い場合にもその出力を一定
の範囲に保つ働きを言い、伝送に伴う損失を補い送受信
の信号レベルの大きさを調整するために音声信号処理に
も用いられ、通信分野の発展に大きく貢献している。

このＡＧＣ作用は通常演算増幅器を用いたアナログ回路
によりて行なわれてきた。ところが近年のディジタル処
理技術の発展により、このＡＧＣ作用をディジタル回路
によって行なわせることが可能となってきた。さらに現
在ではディジタル信号処理用プロセッサシステムでディ
ジタル形ＡＧＣ回路を実現しているものも多く、より限
定された目的のためのＡＧＣ装置が開発されつつある。

第３図はディジタル形ＡＧＣ装置の概要を示すシステム
図の一例である。ＡＧＣをかけるべきアナログ信号Ａｌ
ｎは、Ａ／Ｄ変換器（１）によりゲイジタル信号Ｘに変
換され、該ディジタル信号Ｘはディジタル形ＡＧＣシス
テムのＡＧＣループＡＬ内に入力される。ここで、乗算
器（２）に入り、ＡＧＣ係数Ａｇとの乗算が行なわれて
ＡＧＣ出力ｙすなわち、ｙ＝Ａｇ−ｘとなる。出力ｙは
分岐されてレベル検出回路（３）及び平均化回路（４）
を経てＡＧＣ係数発生部（５）に入る。ここにＡＧＣ係
数ＡｇはＡＧＣループＡＬを一巡することにより各出力
ｙ毎に定まる。

上記第３図におけるＡＧＣループＡＬをハードウェア的
に実現するものの一例として、例えば第４図に示す如く
、特公昭６３−１９０８９号公報に示されたものがある
。以下、第４図の動作について詳しく説明する。

人力音声信号Ａｌｎは、Ａ／Ｄ変換器（１）によりディ
ジタル信号Ｘに変換された後、本回路へ与えられる。デ
ィジタル入力信号Ｘはまず乗算器（２）に入力され、こ
こでＡＧＣ係数Ａｇとの乗算が行なわれてＡＧＣ出力信
号ｙが算出される。ディジタル出力信号ｙはＡＧＣルー
プ内に分岐されて、先ずレベルを検出するために二乗回
路（３１）を介して加算器（３２）に入力される。ただ
し、加算器（３２）にはマイナス人力として人力される
。加算ＩＩ（３２）には別途基準値Ｄ「が印加されてお
り、出力ｙがＤ「を越えるときは負の入力として、逆に
ｙがＤ「を下回るときは正の入力として乗算器（４１）
に与えられ、一定の重みづけ（重み係数ａ）がなされる
。この乗算器（４１）を含めて加算器（４２）ならびに
遅延回路Ｔ、が平均化を行なう。なお、乗算器（５１）
に対するｂ、加算器（５２）に対する１、０は共に重み
づけに係わるものであり、ここでＡＧＣ係数Ａｇを決定
、発生する。

また、上記遅延回路ＴＩは加算器（４２）の出力Ｙｌに
対し１より小さい数ａの重み付けをする乗算器とメモリ
でなる遅延回路Ｔでなり、上記出力Ｙｌは〔発明が解決
しようとする課題〕 従来のディジタル形ＡＧＣ装置は以上のようにして構成
されているので次のような問題点かある。すなわち、第
４図において、加算器（４２）および遅延回路Ｔ１を含
むループは積分器を構成して平均値を算出するようにな
され、該積分器は入力された全ての値を加算しているが
、電話回線においては常に通話状態であるとは限らない
ので、音声信号が検出されない無音状態においてもデー
タの取り込みは行なわれることになる。従って、これを
−律に平均したのでは、平均値は抽出したときの状況に
左右され、音声信号のレベルを一定に保とうとするには
不適切な値を算出する危険性がある。

また、このような技術的見地から、特開昭６０−２２８
１５号公報には、信号が受信されている間はＡＧＣ回路
の利得を制御すると共にメモリに書き込み、信号断時に
はメモリから読み出す技術が開示されているが、この技
術では、制御対象であるバースト状の光信号は、信号存
在時の受信信号レベルがその継続時間中に短時間で変化
しないことを前提としたもので、制御対象として、振幅
が常時大幅に変化し、かつ短時間のうちに有音信号と無
音信号が現われる音声信号によっては、それにともない
信号断が存在することになり、音声信号に適用した場合
、利得値の算出を音声信号特有の短時間ごとの信号断時
にいちいち中断させてしまフては新たな有音区間の信号
レベルは前有音区間のレベルと同一であるとは限らない
ので、これを基に算出する制御出力にステップ状の変化
が生じてしまい安定した利得制御を行なうことはできな
い。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れもので、入力信号として対象となる音声データがより
自然なレベル調整を受けるように安定した利得を発生さ
せることのできるディジタルＡＧＣ装置を得ることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るディジタル形ＡＧＣ装置は、音響信号の
アナログ入力信号をＡ／Ｄ変換器によりディジタル変換
したディジタル信号に所定の利得係数を乗算する乗算器
と、この乗算器の出力レベルを検出するレベル検出回路
と、その検出レベルに基づいて平均値を抽出する平均化
回路と、上記平均値に基づいて利得係数を算出して上記
乗算器に出力する利得係数発生部とでなる自動利得制御
ループを備えたディジタル形自動利得制御装置において
、制御対象として振幅が常時大幅に変化し、かつ短時間
のうちに有音と無音が現われる音響信号を対象とし、上
記ディジタル信号が有音か無音かを判定する音声検出器
と、少なくとも１波長により大きい時間周期で平均値を
得、上記ディジタル信号が無音時には、上記音声検出器
の出力に基づいて上記乗算器に出力する利得係数を前サ
ンプル値とする制御手段とを備えたものである。

〔作用〕

この発明におけるディジタル形ＡＧＣ装置は、ＡＧＣル
ープに音声の検出を行なう音声検出器を付加し、入力信
号である音声が有音であるか無音であるかを判定する。

そして、制御手段により無音時の入力信号を無視し、こ
れに代えて有音時の平均出力信号を入力し、平均を取り
、無音時の雑音を平均化の為の係数を算出する対象とす
ることのないよう、無音区間時には前サンプルに与えた
利得を保持する。平均化に際してはＡＧＣループに付加
した音声検出器が入力信号の性質を調べて音声のみを抽
出するため、無音状態における雑音を無視できるので、
入力に見合った安定した利得が出力信号に与えられる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第３図及び第４図と同一部
分は同一符号を付して示す第１図について説明する。第
１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、（
２）　、　（３１）　、　（３２）　、　（４１）　、
　（４２）　。

（５１）、（５２）およびＴ、は第４図に示した従来装
置と同一のものである。この実施例においては、ＡＧＣ
ループ内において平均化を行なう部分となる加算器（４
２）ならびに遅延回路Ｔ、の間に、有音時と無音時で回
路切り替えを行なうセレクタ装置（６４）とスイッチ（
６５）を設けると共に、雑音しきい値Ｃを別途設定し、
このしきい値Ｃと入力信号である音声とを比べる比較器
（６３）を設けて比較器（６３）により有音時と無音時
の回路切り替えを行なうようになされている。なお、遅
延回路Ｔ、とセレクタ装置（６４）との間にはＩ／ａの
重み付けを行なう乗算器（６７）を設けている。

次に動作について詳しく説明する。この発明に係るディ
ジタル形ＡＧＣ装置は、従来例のディジタル形ＡＧＣシ
ステムと同様、アナログの音声入力信号ＡｌｎをＡ／Ｄ
変換器（１）によりディジタル信号Ｘに変換した後、Ａ
ＧＣループ内での処理に並行し′て以下のようなディジ
タル演算処理を行なう。

すなわち、ディジタル出力信号Ｘを二乗回路（６１）で
そのレベルの抽出をし、加算器（６２）及び遅延回路Ｔ
２で平均化し、その後、乗算器（６６）でｂ゛の重み付
けがなされる。この時遅延回路Ｔ２の時定数はＡＧＣル
ープ内の遅延回路ＴＩのそれに比べ十分小さいが音声信
号の瞬時レベルを検出するのに十分なものとする。その
後、比較器（６３）で別途設定しておいた雑音しきい値
Ｃと比較し、そのデータが有音であるか無音であるかを
判定する。この結果は加算器（４２）と遅延回路ＴＩと
の間に設けたセレクタ装置（６４）に送られる。セレク
タ装置（６４）は比較器（６３）の出力に基づいて入力
信号Ｘが有音であるときスイッチ（６５）をＯＮ側に接
続することにより、ループが形成されて平均化が行なわ
れる。また、Ｘが無音と判定されたときスイッチ（６５
）をＯＦＦ側に接続する。このとき発生する利得は１つ
前のサンプルに適用されたのと同じものとなる。

第２図は入力信号に各自動利得制御方法を施したときの
各場所における信号および利得値である。イ）は入力信
号、口）は入力信号イ）を二乗回路（６１）による二乗
検波の後、加算器（６２）ならびに遅延回路子２で積分
したもの、ハ）は入力信号イ）に対する従来のＡＧＣ装
置から発生する利得、同様に、二）はこの発明を適用し
たＡＧＣ装置の場合の利得を示したものである。この図
からも分るように、この発明を適用したＡＧＣ装置から
発生する利得は変動の小さいものである。

従フて、通話中における会話の節目や沈黙があっても、
これを平均化を行なう回路では平均化対象から除外して
処理を行なうことになるので、入力信号としてはレベル
変動の大きい音声データでも安定した平均値を求めるこ
とができるという効果がある。

なお、上記実施例ではレベルの抽出のために、二重回路
（６１）を採用しているが、この代わりに絶対値をとっ
ても同様の効果があげられる。

また、この発明の自動利得装置は、プロセッサを中心と
したソフトウェア処理で行なう事も可能である。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、ＡＧＣループ内で音声
の検出を行なったことで、無音時の入力信号に対する処
理ができるようになり、無音時間経過後の有音立ち上が
り時に必要以上に出力レベルを上げてしまうというよう
なことが起こらず、音声信号レベルに対して安定した利
得を与えることが可能となり、より自然な音声信号レベ
ル調整を行なうことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は従来のディジタル形ＡＧＣシステムと本発明を通用し
た場合のディジタル形ＡＧＣシステムにおける入力信号
に対して発生する利得値を説明する特性図、第３図は従
来のディジタル形ＡＧＣシステムの概要を示すシステム
図、第４図は第３図をハードウェア的に示すブロック図
である。 （３１）　、　（３２）はレベル検出回路を構成する二
乗回路と加算器 （４１）　、　（４２）　、Ｔ＋は平均化レベル検出回
路を構成する乗算器と加算器及び遅延回路 （５１）　、　（５２）は自動利得制御係数発生部を構
成する乗算器と加算器及び遅延回路 （６１）　、　（６２）　、　（８３）　、　（６Ｂ）
　、Ｔ２は音声検出器を構成する二乗回路、加算器、比
較器、乗算器及び遅延回路 （６４）　、　（［ｉ５）は制御手段を構成するセレク
タ装置とスイッチ ＡＬは自動利得制御ループ なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 音響信号のアナログ入力信号をＡ／Ｄ変換器によりディ
   ジタル変換したディジタル信号に所定の利得係数を乗算
   する乗算器と、この乗算器の出力レベルを検出するレベ
   ル検出回路と、その検出レベルに基づいて平均値を抽出
   する平均化回路と、上記平均値に基づいて利得係数を算
   出して上記乗算器に出力する利得係数発生部とでなる自
   動利得制御ループを備えたディジタル形自動利得制御装
   置において、制御対象として振幅が常時大幅に変化し、
   かつ短時間のうちに有音と無音が現われる音響信号を対
   象とし、上記ディジタル信号が有音か無音かを判定する
   音声検出器と、少なくとも１波長により大きい時間周期
   で平均値を得、上記ディジタル信号が無音時には、上記
   音声検出器の出力に基づいて上記乗算器に出力する利得
   係数を前サンプル値とする制御手段とを備えたことを特
   徴とするディジタル形自動利得制御装置。