JPH1117778A - Processing circuit for audio signal - Google Patents
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- JPH1117778A JPH1117778A JP9165631A JP16563197A JPH1117778A JP H1117778 A JPH1117778 A JP H1117778A JP 9165631 A JP9165631 A JP 9165631A JP 16563197 A JP16563197 A JP 16563197A JP H1117778 A JPH1117778 A JP H1117778A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この本発明は、例えば有線電
話や無線電話のような音声通信の分野などで使用して好
適な音声信号の処理回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an audio signal processing circuit suitable for use in the field of audio communication such as a wired telephone or a wireless telephone.
【０００２】[0002]
【従来の技術】音声信号が、電話回線のようにダイナミ
ックレンジがあまり広くない伝送系や再生系を通過する
と、その音声信号から再生される音声の明瞭度は低下し
てしまう。また、難聴者のように受聴可能なダイナミッ
クレンジの狭い者も、音声に対する明瞭度が低下してい
る。2. Description of the Related Art When an audio signal passes through a transmission system or a reproduction system whose dynamic range is not so wide like a telephone line, the clarity of the audio reproduced from the audio signal is reduced. Also, a person with a narrow dynamic range that can be heard, such as a hearing-impaired person, also has reduced clarity with respect to voice.
【０００３】そこで、そのような場合に、明瞭度を改善
する方法として、音声信号の小振幅部分を伸長し、大振
幅部分を圧縮やクリップする方法が考えられている。Therefore, in such a case, as a method of improving intelligibility, a method of expanding a small amplitude portion of an audio signal and compressing or clipping a large amplitude portion has been considered.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な振幅処理では、音声信号の振幅を、受信側（受話側）
のダイナミックレンジに対応するように変更しているだ
けなので、次のような問題を生じてしまう。However, in the amplitude processing as described above, the amplitude of the audio signal is changed by the receiving side (receiving side).
However, the following problem arises because only the dynamic range is changed.
【０００５】すなわち、本来の音声波形は広いダイナミ
ックレンジをもっていて、例えば図３Ａに示すような波
形をしている。そして、このような音声波形のうち、振
幅の小さい部分は、難聴者や騒音環境にいる受聴者には
聞こえないので、その振幅の小さい部分が必要な大きさ
になるように全体を増幅するとともに、そのとき、レベ
ル圧縮やピーククリップを行っている。[0005] That is, the original audio waveform has a wide dynamic range, for example, as shown in FIG. 3A. Then, in such a sound waveform, a portion having a small amplitude cannot be heard by a hearing-impaired person or a listener in a noisy environment, so that the entire portion is amplified so that the portion having a small amplitude becomes a necessary size. At that time, level compression and peak clipping are performed.
【０００６】図３Ｂは、その増幅およびピーククリップ
後の音声波形を示すもので、図３Ａの音声波形と比べる
と、許容振幅レベルが同じなら図３Ｂの音声波形がより
多くの音声エネルギを受聴者の耳に入力できることがわ
かる。FIG. 3B shows the sound waveform after the amplification and peak clipping. Compared with the sound waveform of FIG. 3A, if the allowable amplitude level is the same, the sound waveform of FIG. 3B receives more sound energy. You can see that you can input into your ear.
【０００７】しかし、図３ＡおよびＢの各音声波形を拡
大してみると、図４ＡおよびＢに示すようになる（図４
Ａは図３Ａの一部を拡大し、図４Ｂは図３Ｂの一部を拡
大したもの）。However, when the sound waveforms of FIGS. 3A and 3B are enlarged, they are as shown in FIGS. 4A and 4B (FIG. 4).
A is an enlarged part of FIG. 3A, and FIG. 4B is an enlarged part of FIG. 3B).
【０００８】そして、この図４ＡおよびＢによると、処
理前の声波形（図４Ａ）では、第１フォルマント成分に
第２フォルマント成分が乗っているが、処理後の音声波
形（図４Ｂ）では、クリップのため第２フォルマント成
分のない区間を生じている。According to FIGS. 4A and 4B, in the voice waveform before processing (FIG. 4A), the first formant component is superimposed on the second formant component, but in the voice waveform after processing (FIG. 4B), Due to the clip, a section without the second formant component is generated.
【０００９】このように、音声信号の振幅を単純に変更
するだけでは、次のような問題を生じてしまう。As described above, simply changing the amplitude of the audio signal causes the following problem.
【００１０】１．音声信号は、ピッチ周波数成分および
第１フォルマント成分の振幅が大きいので、音声信号の
振幅を単純に圧縮すると、第１フォルマント成分の波形
に乗っている第２フォルマント成分、第３フォルマント
成分および子音成分がより大きく振幅圧縮あるいはクリ
ップされてしまう。そして、この結果、第２フォルマン
ト成分、第３フォルマント成分および子音成分の割り合
いが大きく変化したり、第２および第３フォルマント成
分の周波数が変化したりするので、言語中枢での解折に
混乱が生じ、明瞭度が低下する。[0010] 1. Since the amplitude of the pitch frequency component and the first formant component of the audio signal is large, simply compressing the amplitude of the audio signal results in the second formant component, the third formant component, and the consonant component riding on the waveform of the first formant component. Are greatly compressed or clipped. As a result, the proportions of the second formant component, the third formant component, and the consonant component greatly change, and the frequencies of the second and third formant components change, so that it is confusing to break at the language center. And clarity is reduced.
【００１１】２．音声信号に振幅圧縮あるいはクリップ
を行うと、歪み成分を生じ、これが音声のフォルマント
構造や子音の周波数構造を乱すので、やはり言語中枢で
の解析に混乱が生じ、明瞭度が低下する。2. When amplitude compression or clipping is performed on an audio signal, a distortion component is generated, which disturbs the formant structure of the audio and the frequency structure of the consonant, so that the analysis in the language center is confused and the intelligibility is also reduced.
【００１２】３．騒音レベルが大きいところで電話機を
使用すると、送話器からの音声信号に騒音の信号が混ざ
り、その騒音の信号も大きく増幅されて送られてしまう
ので、相手にとってうるさいだけでなく、送話者にも回
線から戻ってくる側音がうるさく聞こえてしまう。3. If a telephone is used in a place where the noise level is high, a noise signal will be mixed with the voice signal from the transmitter, and the noise signal will be amplified greatly and sent. Even the sidetone coming back from the line sounds loud.
【００１３】４．騒音レベルが大きいところで電話機を
使用するとき、受話音が騒音でマスクされないようにレ
ベル圧縮増幅すると、相手の環境騒音や側音として戻っ
てくる雑音もレベル圧縮増幅されてしまうので、音声を
聞きにくくなってしまう。4. When using a telephone where the noise level is high, if the received sound is level-compressed and amplified so that the received sound is not masked by the noise, the environmental noise of the other party and the noise returned as side sounds are also level-compressed and amplified, making it difficult to hear the voice. turn into.
【００１４】この発明は、以上のような問題点を解決し
ようとするものである。The present invention seeks to solve the above problems.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】このため、第１の発明に
おいては、入力された音声信号をそれぞれのフォルマン
ト成分に分割するフィルタと、これらフィルタの出力が
それぞれ供給される非線形回路と、これら非線形回路の
出力信号を音声信号に再合成して出力する加算回路とを
有し、上記非線形回路は、その入出力特性に、レベル圧
縮範囲とレベル伸長範囲とを有し、上記レベル圧縮範囲
は上記入力された音声信号のレベル範囲に設定され、上
記レベル伸長範囲は上記レベル圧縮範囲よりも小さい入
力レベル範囲に設定され、上記レベル圧縮範囲よりも大
きい入力レベル範囲では、出力レベルの制限を行うよう
にした音声信号の処理回路とするものである。また、第
２の発明においては、受信回路に、受信された音声信号
をそれぞれのフォルマント成分に分割する第１のフィル
タと、これら第１のフィルタの出力がそれぞれ供給され
る第１の非線形回路と、これら第１の非線形回路の出力
信号を音声信号に再合成して出力する第１の加算回路と
を有し、送信回路に、送信される音声信号をそれぞれの
フォルマント成分に分割する第２のフィルタと、これら
第２のフィルタの出力がそれぞれ供給される第２の非線
形回路と、これら第２の非線形回路の出力信号を音声信
号に再合成して出力する第２の加算回路とを有し、上記
第１および第２非線形回路は、その入出力特性に、レベ
ル圧縮範囲とレベル伸長範囲とを有し、上記レベル圧縮
範囲は上記入力された音声信号のレベル範囲に設定さ
れ、上記レベル伸長範囲は上記レベル圧縮範囲よりも小
さい入力レベル範囲に設定され、上記レベル圧縮範囲よ
りも大きい入力レベル範囲では、出力レベルの制限を行
うとともに、上記第１の非線形回路における上記レベル
圧縮範囲と上記レベル伸長範囲との境界のレベルと、上
記第２の非線形回路における上記レベル圧縮範囲と上記
レベル伸長範囲との境界のレベルとが、入力レベルにお
いて、互いに逆方向に可変であるようにした音声信号の
受信回路とするものである。したがって、音声信号だけ
がフォルマントごとにレベル圧縮され、雑音信号はレベ
ル伸長され、この結果、明瞭度が改善される。Therefore, in the first invention, a filter for dividing an input audio signal into respective formant components, a non-linear circuit to which the outputs of these filters are respectively supplied, An adder circuit for resynthesizing the output signal of the circuit into an audio signal and outputting the audio signal. The nonlinear circuit has a level compression range and a level expansion range in its input / output characteristics. The level range of the input audio signal is set, the level expansion range is set to an input level range smaller than the level compression range, and the output level is limited in the input level range larger than the level compression range. This is a circuit for processing the audio signal. In the second invention, the receiving circuit includes a first filter that divides the received audio signal into respective formant components, and a first non-linear circuit to which the outputs of the first filters are respectively supplied. A first addition circuit for resynthesizing the output signals of these first non-linear circuits into audio signals and outputting the audio signals. A second circuit for dividing the audio signals to be transmitted into respective formant components to a transmission circuit. A filter, a second non-linear circuit to which the outputs of the second filters are respectively supplied, and a second addition circuit for re-synthesizing the output signal of the second non-linear circuit into an audio signal and outputting the audio signal. The first and second nonlinear circuits have a level compression range and a level expansion range in their input / output characteristics. The level compression range is set to the level range of the input audio signal. The expansion range is set to an input level range smaller than the level compression range. In an input level range larger than the level compression range, the output level is limited and the level compression range in the first nonlinear circuit is set. An audio in which the level at the boundary between the level expansion range and the level at the boundary between the level compression range and the level expansion range in the second nonlinear circuit is variable in opposite directions at the input level. It is a signal receiving circuit. Therefore, only the audio signal is level-compressed for each formant, and the noise signal is level-expanded, thereby improving intelligibility.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】図１は、この発明を電話機の受話
回路１０に適用した場合の一例を示す。また、実際に
は、図１に示す回路はＤＳＰにより構成され、音声信号
はデジタル処理されるが、ここではアナログ回路により
説明する。FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a telephone receiver circuit 10 of a telephone. Also, the circuit shown in FIG. 1 is actually configured by a DSP, and the audio signal is digitally processed.
【００１７】そして、この受話回路１０において、電話
回線からの音声信号（受話信号）Ｓ11が、端子１１を通
じてバンドパスフィルタ１２Ａ〜１２Ｃに供給され、バ
ンドパスフィルタ１２Ａからは信号Ｓ11のうちの主とし
てピッチ周波数成分および第１フォルマント成分Ｓ2Aが
取り出され、バンドパスフィルタ１２Ｂからは信号Ｓ11
のうちの主として第２フォルマト成分Ｓ2Bが取り出さ
れ、さらに、バンドパスフィルタ１２Ｃからは信号Ｓ11
のうちの主として第３フォルマント成分および子音成分
Ｓ2Cが取り出される。In the receiving circuit 10, an audio signal (received signal) S11 from the telephone line is supplied to the band-pass filters 12A to 12C through the terminal 11, and the band-pass filter 12A mainly outputs the pitch S11 of the signal S11. The frequency component and the first formant component S2A are extracted, and the signal S11 is output from the bandpass filter 12B.
, The second format component S2B is taken out, and the signal S11 is output from the band-pass filter 12C.
Of these, mainly the third formant component and the consonant component S2C are extracted.
【００１８】また、このとき、端子１１からの信号Ｓ11
が検出回路１に供給され、例えば線形予測法によりピッ
チ周波数の成分が検出され、その検出出力が形成回路２
に供給されて所定の制御信号が形成される。そして、こ
の制御信号によりバンドパスフィルタ１２Ａ〜１２Ｃの
カットオフ周波数が制御され、これらバンドパスフィル
タ１２Ａ〜１２Ｃの出力信号成分が上記の各成分Ｓ2A〜
Ｓ2Cとされる。At this time, the signal S11 from the terminal 11
Is supplied to the detection circuit 1, the pitch frequency component is detected by, for example, a linear prediction method, and the detection output is output to the formation circuit 2.
To form a predetermined control signal. The cut-off frequencies of the band-pass filters 12A to 12C are controlled by the control signal, and the output signal components of the band-pass filters 12A to 12C are converted into the respective components S2A to S2A.
S2C.
【００１９】なお、一例として、バンドパスフィルタ１
２Ａの高域側のカットオフ周波数およびバンドパスフィ
ルタ１２Ｂの低域側のカットオフ周波数は、800Hz 〜1.
2 ｋHzに制御され、バンドパスフィルタ１２Ｂの高域側
のカットオフ周波数およびバンドパスフィルタ１２Ｃの
低域側のカットオフ周波数は、2.4 ｋHz〜3.2 ｋHzに制
御される。As an example, the bandpass filter 1
The cut-off frequency on the high frequency side of 2A and the cut-off frequency on the low frequency side of the band-pass filter 12B are 800 Hz to 1.
The frequency is controlled to 2 kHz, and the cutoff frequency on the high frequency side of the bandpass filter 12B and the cutoff frequency on the low frequency side of the bandpass filter 12C are controlled to 2.4 kHz to 3.2 kHz.
【００２０】そして、これらバンドパスフィルタ１２Ａ
〜１２Ｃの出力信号成分Ｓ2A〜Ｓ2Cが、非線形の入出力
特性を有する非線形回路１３Ａ〜１３Ｃにそれぞれ供給
されて増幅される。図２は、その入出力特性の一例を示
すもので、横軸は音声信号の入力レベルを受話回線レベ
ル（電話回線における受話信号レベル）に換算して示
し、縦軸は出力レベルを受話音圧レベルに（受話器の出
力音圧レベル）に換算して示す。The bandpass filters 12A
The output signal components S2A to S2C of .about.12C are supplied to and amplified by nonlinear circuits 13A to 13C having nonlinear input / output characteristics. FIG. 2 shows an example of the input / output characteristics. The horizontal axis shows the input level of the voice signal converted into the receiving line level (received signal level on the telephone line), and the vertical axis shows the output level. The level is converted to (output sound pressure level of the receiver) and shown.
【００２１】また、図２においては、受話回線レベルに
おける０dBは、標準電話回線レベルの０dBに一致させて
いる。さらに、実際の受話回線レベルはほとんどの場
合、０〜−20dBの範囲であり、受話回線レベルが−40dB
以下になると、留守番電話機などは受話信号がなくなっ
たとみなしている。つまり、−40dB以下はノイズレベル
とみなしている。また、出力レベルの85dBは不快閾値で
あり、これ以上のレベルになると、受聴者は受聴音をう
るさく感じてしまう。In FIG. 2, 0 dB at the receiving line level is made to coincide with 0 dB at the standard telephone line level. Furthermore, the actual receiving line level is in most cases in the range of 0 to -20 dB, and the receiving line level is -40 dB.
When the following occurs, the answering machine or the like assumes that the reception signal has disappeared. That is, -40 dB or less is regarded as the noise level. In addition, the output level of 85 dB is a discomfort threshold, and if the output level is higher than 85 dB, the listener will feel noisy.
【００２２】そして、その入出力特性は、非線形回路１
３Ａ〜１３Ｃの利得を最大に設定したときには、折れ線
Ｇmax により示す特性となり、入力レベルが、 −30dBまでの範囲では、レベルを伸長する特性 −30dB〜＋25dBの範囲では、レベルを圧縮する特性 ＋25dBを越える範囲では、信号をクリップする特性 である。The input / output characteristics of the nonlinear circuit 1
When the gain of 3A to 13C is set to the maximum, the characteristic shown by the broken line Gmax is obtained. If it exceeds this range, the signal will be clipped.
【００２３】また、利得を最小に設定したときには、折
れ線Ｇmin により示す特性となり、入力レベルが、 ０dBまでの範囲では、レベルを伸長する特性 ０dB〜＋25dBの範囲では、信号をレベル圧縮ないしその
まま出力する特性 ＋25dBを越える範囲では、信号をクリップする特性 である。When the gain is set to the minimum, the characteristic is represented by a broken line Gmin. When the input level is within a range of 0 dB, the signal is subjected to level expansion or within a range of 0 dB to +25 dB. Characteristics In the range over +25 dB, the signal is clipped.
【００２４】そして、この入出力特性は、ユーザが制御
回路３を操作することにより、この制御回路３からの制
御信号により変更できるもので、図２に破線で示すよう
に、折れ線Ｇmax と折れ線Ｇmin との間の特性となるこ
とができるようにされている。すなわち、レベル伸長の
行われる入力レベルと、レベル圧縮の行われる入力レベ
ルとの境界レベルは、出力レベルにおいて変化しないよ
う変更され、レベル圧縮の行われる入力レベル範囲を変
更できるようにされている。The input / output characteristics can be changed by a user operating the control circuit 3 by a control signal from the control circuit 3. As shown by broken lines in FIG. 2, the broken lines Gmax and Gmin Being able to be a property between. That is, the boundary level between the input level at which the level expansion is performed and the input level at which the level compression is performed is changed so as not to change in the output level, and the input level range in which the level compression is performed can be changed.
【００２５】こうして、非線形回路１３Ａ〜１３Ｃにお
いて、信号成分Ｓ2A〜Ｓ2Cは非線形増幅され、特に実際
の音声信号の入力レベルの範囲ではレベル圧縮され、そ
の結果が信号成分Ｓ3A〜Ｓ3Cとして取り出される。Thus, in the non-linear circuits 13A to 13C, the signal components S2A to S2C are non-linearly amplified and level-compressed especially in the range of the input level of the actual audio signal, and the result is taken out as the signal components S3A to S3C.
【００２６】そして、この信号成分Ｓ3A〜Ｓ3Cが、バン
ドパスフィルタ１２Ａ〜１２Ｃと同様の特性を有するバ
ンドパスフィルタ１４Ａ〜１４Ｃを通じて加算回路１５
に供給され、前段の非線形処理により生じた歪み成分の
うち、帯域外に生じた成分が除去されて信号成分Ｓ4A〜
Ｓ4Cとして取り出される。Then, the signal components S3A to S3C are added through band-pass filters 14A to 14C having the same characteristics as the band-pass filters 12A to 12C.
And among the distortion components generated by the non-linear processing of the preceding stage, the components generated outside the band are removed and the signal components S4A to
Taken out as S4C.
【００２７】そして、この信号成分Ｓ4A〜Ｓ4Cが加算回
路１５に供給されて再合成され、加算回路１５からは、
フォルマントごとにレベル補正のされた音声信号Ｓ15が
取り出され、この信号Ｓ15がリミッタ回路１６を通じ、
さらに、受話用アンプ１７を通じて受話器１８に供給さ
れる。なお、リミッタ回路１６は、信号成分Ｓ4A〜Ｓ4C
のそれぞれのレベルが小さくても、信号Ｓ15に再合成し
たとき、過大レベルになることがあるので、この過大レ
ベルから受聴者を保護するためのものである。The signal components S4A to S4C are supplied to the addition circuit 15 and recombined.
An audio signal S15 whose level has been corrected for each formant is taken out, and this signal S15 is passed through a limiter circuit 16,
Further, it is supplied to a receiver 18 through a receiver amplifier 17. Note that the limiter circuit 16 includes signal components S4A to S4C
Even if the respective levels are small, the level may become excessive when recombined with the signal S15, so that the listener is protected from the excessive level.
【００２８】こうして、この受話回路１０においては、
受信された音声信号Ｓ11を、第１フォルマント成分Ｓ2
A、第２フォルマント成分Ｓ2B、第３フォルマント成分
および子音成分Ｓ2Cに分割し、その成分ごとに振幅圧縮
を行っているので、受話器１８に供給される音声信号Ｓ
15のフォルマント構造を乱すことがない。したがって、
音声の言語理解を妨害することなく、また、音質を損な
うことなく、音声の明瞭度を向上させることができる。Thus, in this receiving circuit 10,
The received audio signal S11 is converted into a first formant component S2.
A, the second formant component S2B, the third formant component, and the consonant component S2C are divided and the amplitude is compressed for each component.
Does not disturb 15 formant structures. Therefore,
The speech clarity can be improved without disturbing the language understanding of the speech and without deteriorating the sound quality.
【００２９】また、振幅処理により歪み成分を生じて
も、その歪み成分はバンドパスフィルタ１４Ａ〜１４Ｃ
において除去するようにしているので、この点からもフ
ォルマント構造を乱すことがなく、明瞭度を向上させる
ことができる。Further, even if a distortion component is generated by the amplitude processing, the distortion component is output from the band-pass filters 14A to 14C.
In this case, the clarity can be improved without disturbing the formant structure.
【００３０】図３Ｃおよび図４Ｃは、上述した受話回路
１０により振幅処理された音声信号Ｓ15の波形およびそ
の拡大波形を示すもので、特に図４Ｃの拡大波形によれ
ば、第２フォルマント成分が増幅された状態で残ってい
ることがわかる。したがって、上記のように、音声の言
語理解を妨害することなく、また、音質を損なうことな
く、音声の明瞭度を向上させることができる。FIGS. 3C and 4C show the waveform of the audio signal S15 subjected to amplitude processing by the above-described receiving circuit 10 and its expanded waveform. In particular, according to the expanded waveform of FIG. 4C, the second formant component is amplified. It can be seen that it remains in the state where it was done. Therefore, as described above, it is possible to improve the clarity of the voice without disturbing the language understanding of the voice and without impairing the sound quality.
【００３１】さらに、電話回線などの回線雑音の信号レ
ベルは、音声信号のレベルに比べて十分に小さいが、上
述の受話回路１０においては、音声レベルよりも小さい
レベル範囲では、レベル伸張を行うようにしているの
で、回線雑音の信号は抑制されてＳ／Ｎが改善され、受
話音声の聞こえ状態が改善される。Further, the signal level of the line noise of a telephone line or the like is sufficiently lower than the level of the voice signal, but in the receiving circuit 10 described above, the level expansion is performed in a level range lower than the voice level. Therefore, the signal of the line noise is suppressed, the S / N is improved, and the audibility of the received voice is improved.
【００３２】図５は、その雑音信号の状処理態を示すも
ので、図５Ａは入力された音声信号Ｓ11の波形、図５Ｂ
は出力された音声信号Ｓ15の波形である。そして、これ
らの図からも明きらかなように、音声信号Ｓ11に雑音信
号が混入していても、音声信号のよりも小さいレベル範
囲をレベル伸張することにより、音声信号Ｓ15に含まれ
る雑音信号のレベルは低減されている。FIG. 5 shows the state of processing of the noise signal. FIG. 5A shows the waveform of the input audio signal S11, and FIG.
Is the waveform of the output audio signal S15. As apparent from these figures, even if a noise signal is mixed in the audio signal S11, the level of the noise signal included in the audio signal S15 is extended by extending the level range smaller than that of the audio signal. The level has been reduced.
【００３３】以上は電話機の受話回路について説明した
が、送話回路についても同様なことが言える。すなわ
ち、一般に、口元における音声レベルは85dB〜95dBであ
り、送話器（マイクロフォン）に混入する騒音レベルは
45dB〜65dBであるから、送話回路に混入する騒音の信号
は、受話回路における回線雑音と同様に処理することが
できる。Although the receiving circuit of the telephone has been described above, the same applies to the transmitting circuit. That is, in general, the sound level at the mouth is 85 dB to 95 dB, and the noise level mixed into the transmitter (microphone) is
Since it is 45 dB to 65 dB, the noise signal mixed in the transmission circuit can be processed in the same manner as the line noise in the reception circuit.
【００３４】また、送話された音声は電話回線から側話
となって受話回路に戻ることがあるが、このとき、自分
の送話環境の雑音が側音となって戻るのは好ましくな
い。しかし、上述のように非線形回路により雑音信号を
レベル伸張により小さく押さえると、相手の受話音と自
分への側音との両方が聞きやすくなる。ただし、実際の
電話回線においては、受話音声のレベルが変動する。In some cases, the transmitted voice may return to the receiving circuit as a side conversation from the telephone line. At this time, it is not preferable that the noise of the own transmission environment returns as a side sound. However, when the noise signal is suppressed to a small level by the non-linear circuit as described above, it becomes easy to hear both the reception sound of the other party and the side sound to the user. However, in an actual telephone line, the level of the received voice fluctuates.
【００３５】そこで、送話回路においても、受話音声の
レベルに対応してレベル伸長を行う入力レベルと、レベ
ル圧縮を行う入力レベルとの境界レベルを変更すれば、
回線の音声レベルが小さくても大きくても、相手にとっ
て快適な受聴レベルにレベル圧縮されることになる。Therefore, also in the transmitting circuit, if the boundary level between the input level for performing the level expansion and the input level for performing the level compression corresponding to the level of the received voice is changed,
Even if the audio level of the line is low or high, the level is compressed to a comfortable listening level for the other party.
【００３６】ただし、受聴レベルと発話の声の大きさと
の関係を調べると、受聴レベルが大きいときには発話レ
ベルは小さくなり、受話レベルが小さいときには発話レ
ベルが大きくなる傾向がみられる。したがって、レベル
伸張とレベル圧縮との境界レベルの移動方向は、受話回
路と送話回路とでは逆方向になる。However, when examining the relationship between the listening level and the loudness of the uttered voice, the utterance level tends to decrease when the listening level is high, and to increase when the listening level is low. Therefore, the moving direction of the boundary level between the level expansion and the level compression is opposite in the receiving circuit and the transmitting circuit.
【００３７】以上のような考えにしたがって、送話回路
を、例えば図６に示すように、構成することができる。
すなわち、電話回線３０が、２線／４線変換回路３１を
通じて受話回路１０に接続されるとともに、送話回路２
０の接続される。そして、受話回路１０は、図１により
説明したように回路１２Ａ〜１７により構成され、その
受話信号である音声信号Ｓ15が受話器１８に供給され
る。また、回路１〜３により回路１２Ａ〜１４Ｃの特性
が上記のように制御される。According to the above concept, the transmission circuit can be configured as shown in FIG. 6, for example.
That is, the telephone line 30 is connected to the receiving circuit 10 through the two-wire / four-wire conversion circuit 31, and the transmission circuit 2
0 is connected. The receiving circuit 10 is constituted by the circuits 12A to 17 as described with reference to FIG. 1, and the voice signal S15 as the receiving signal is supplied to the receiver 18. The characteristics of the circuits 12A to 14C are controlled by the circuits 1 to 3 as described above.
【００３８】さらに、送話回路２０においては、送話器
２８からの送話信号（音声信号）が、送話用アンプ２７
→バンドパスフィルタ２２Ａ〜２２Ｃ→非線形回路２３
Ａ〜２３Ｃ→バンドパスフィルタ２４Ａ〜２４Ｃ→加算
回路２５→リミッタ回路２６→変換回路３１の信号ライ
ンを通じて電話回線３０に送り出される。Further, in the transmission circuit 20, the transmission signal (voice signal) from the transmitter 28 is transmitted to the transmission amplifier 27.
→ Bandpass filters 22A to 22C → Nonlinear circuit 23
A to 23C → Band pass filters 24A to 24C → Addition circuit 25 → Limiter circuit 26 → Transmission circuit 31 to the telephone line 30 through the signal line.
【００３９】そして、このとき、回路２２Ａ〜２２Ｃ、
２３Ａ〜２３Ｃ、２４Ａ〜２４Ｃ、２５は、受話回路１
０の回路１２Ａ〜１２Ｃ、１３Ａ〜１３Ｃ、１４Ａ〜１
４Ｃ、１５と同様に構成されるとともに、形成回路２か
らの制御信号がバンドパスフィルタ２２Ａ〜２２Ｃ、２
４Ａ〜２４Ｃに供給され、制御回路３からの制御信号が
非線形回路２３Ａ〜２３Ｃに供給され、それぞれの特性
が制御される。At this time, the circuits 22A to 22C,
23A to 23C, 24A to 24C, and 25 are reception circuits 1
0 circuits 12A to 12C, 13A to 13C, 14A to 1
4C and 15 and control signals from the forming circuit 2 are transmitted to the band-pass filters 22A to 22C,
4A to 24C, the control signal from the control circuit 3 is supplied to the non-linear circuits 23A to 23C, and the respective characteristics are controlled.
【００４０】ただし、この場合、図７Ａに示すように、
制御回路３からの制御信号により、受話回路１０の非線
形回路１３Ａ〜１３Ｃの利得が大きくなる方向に変化す
るとき、図７Ｂに示すように、送話回路２０の非線形回
路２３Ａ〜２３Ｃの利得は小さくなる方向に変化するよ
うに、すなわち、非線形回路１３Ａ〜１３Ｃと、非線形
回路２３Ａ〜２３Ｃとでは、利得が逆方向に変化するよ
うにされる。However, in this case, as shown in FIG.
When the gain of the non-linear circuits 13A to 13C of the receiving circuit 10 changes in a direction to increase according to the control signal from the control circuit 3, as shown in FIG. 7B, the gain of the non-linear circuits 23A to 23C of the transmitting circuit 20 decreases. That is, the gain changes in the opposite direction, that is, in the nonlinear circuits 13A to 13C and the nonlinear circuits 23A to 23C.
【００４１】なお、上述においては、音声信号を３つの
帯域（フォルマント成分）に分割したが、800Hz 〜1.2
ｋHzの間の周波数で２つの帯域に分割してもよい。ま
た、上述においては、この発明を電話機に適用した場合
であるが、有線あるいは無線による音声通信回線、難聴
者あるいは騒音環境にいる受聴者のように音声知覚に十
分なダイナミックレンジを確保できない場合の音声回路
にも、この発明を適用すれば、明瞭度を改善することが
できる。In the above description, the audio signal is divided into three bands (formant components).
It may be divided into two bands at a frequency between kHz. Further, in the above description, the present invention is applied to a telephone. However, in a case where a sufficient dynamic range for voice perception cannot be ensured, such as a wired or wireless voice communication line, a hearing impaired person or a listener in a noisy environment. If the present invention is applied to an audio circuit, clarity can be improved.
【００４２】[0042]
【発明の効果】この発明によれば、音声のフォルマント
構造を保つたまま増幅とダイナミックレンジの圧縮がで
きるので、ダイナミックレンジの狭い音声通信でも明瞭
度の低下を防ぐことができる。According to the present invention, amplification and dynamic range compression can be performed while maintaining the sound formant structure, so that intelligibility can be prevented from lowering even in voice communication with a narrow dynamic range.
【００４３】また、音声レベルよりも小さいレベルの範
囲では、レベル伸張を行うとともに、音声レベルの範囲
では、レベル圧縮を行っているので、騒音環境下の音声
通信におけるＳ／Ｎの低下を防ぐことができ、快適な音
声通信ができる。Also, since the level is extended in the range of the level lower than the voice level and the level is compressed in the range of the voice level, it is possible to prevent the S / N in the voice communication under the noise environment from lowering. And comfortable voice communication.
【００４４】さらに、レベル伸張とレベル圧縮との境界
レベルを変更できるので、回線状態の変化に対応して常
に快適に受話音声を聞くことができる。Further, since the boundary level between the level expansion and the level compression can be changed, it is possible to always comfortably listen to the received voice in response to a change in the line state.
【図１】この発明の一形態を示す系統図である。FIG. 1 is a system diagram illustrating one embodiment of the present invention.
【図２】この発明を説明するための特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram for explaining the present invention.
【図３】この発明を説明するための波形図である。FIG. 3 is a waveform chart for explaining the present invention.
【図４】この発明を説明するための波形図である。FIG. 4 is a waveform chart for explaining the present invention.
【図５】この発明を説明するための波形図である。FIG. 5 is a waveform chart for explaining the present invention.
【図６】この発明の他の形態を示す系統図である。FIG. 6 is a system diagram showing another embodiment of the present invention.
【図７】この発明を説明するための特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram for explaining the present invention.
１…検出回路、２…形成回路、３…制御回路、１０…受
話回路、１２Ａ〜１２Ｃ…バンドパスフィルタ、１３Ａ
〜１３Ｃ…非線形回路、１４Ａ〜１４Ｃ…バンドパスフ
ィルタ、１５…加算回路、１６…リミッタ回路、１８…
受話器、２０…送話回路、２２Ａ〜２２Ｃ…バンドパス
フィルタ、２３Ａ〜２３Ｃ…非線形回路、２４Ａ〜２４
Ｃ…バンドパスフィルタ、２５…加算回路、２６…リミ
ッタ回路、２８…送話器、３０…電話回線、３１…２線
／４線変換回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Detection circuit, 2 ... Forming circuit, 3 ... Control circuit, 10 ... Receiving circuit, 12A-12C ... Bandpass filter, 13A
-13C: Non-linear circuit, 14A-14C: Band-pass filter, 15: Adder circuit, 16: Limiter circuit, 18 ...
Receiver, 20 ... Transmission circuit, 22A-22C ... Bandpass filter, 23A-23C ... Non-linear circuit, 24A-24
C: band-pass filter, 25: adder circuit, 26: limiter circuit, 28: transmitter, 30: telephone line, 31: 2-wire / 4-wire conversion circuit
Claims (6)
ント成分に分割するフィルタと、 これらフィルタの出力がそれぞれ供給される非線形回路
と、 これら非線形回路の出力信号を音声信号に再合成して出
力する加算回路とを有し、 上記非線形回路は、その入出力特性に、レベル圧縮範囲
とレベル伸長範囲とを有し、 上記レベル圧縮範囲は上記入力された音声信号のレベル
範囲に設定され、 上記レベル伸長範囲は上記レベル圧縮範囲よりも小さい
入力レベル範囲に設定され、 上記レベル圧縮範囲よりも大きい入力レベル範囲では、
出力レベルの制限を行うようにした音声信号の処理回
路。A filter for dividing an input audio signal into respective formant components; a non-linear circuit to which the outputs of these filters are supplied; and an output signal of the non-linear circuit re-synthesized into an audio signal and output. The nonlinear circuit has a level compression range and a level expansion range in its input / output characteristics; the level compression range is set to the level range of the input audio signal; The expansion range is set to an input level range smaller than the level compression range, and in an input level range larger than the level compression range,
An audio signal processing circuit that limits the output level.
いて、 上記フィルタは、上記入力された音声信号を、800Hz 〜
1.2 ｋHzの間の周波数で分割するようにした音声信号の
処理回路。2. The audio signal processing circuit according to claim 1, wherein the filter converts the input audio signal to a frequency of 800 Hz to 800 Hz.
An audio signal processing circuit that is divided at a frequency between 1.2 kHz.
いて、 上記フィルタは、上記入力された音声信号を、800Hz 〜
1.2 ｋHzの間の周波数と、2.4 ｋHz〜3.2 ｋHzの間の周
波数とでそれぞれ分割するようにした音声信号の処理回
路。3. The audio signal processing circuit according to claim 1, wherein the filter converts the input audio signal to a frequency of 800 Hz or more.
An audio signal processing circuit that is divided into a frequency between 1.2 kHz and a frequency between 2.4 kHz and 3.2 kHz.
いて、 上記レベル圧縮範囲と上記レベル伸長範囲との境界のレ
ベルが可変であるようにした音声信号の処理回路。4. The audio signal processing circuit according to claim 3, wherein a level of a boundary between said level compression range and said level expansion range is variable.
いて、 上記レベル圧縮範囲の出力レベルの上限が、受聴者の不
快閏値を越えない範囲で可変であるようにした音声信号
の処理回路。5. An audio signal processing circuit according to claim 4, wherein the upper limit of the output level of the level compression range is variable within a range not exceeding a listener's uncomfortable leap value. circuit.
れのフォルマント成分に分割する第１のフィルタと、 これら第１のフィルタの出力がそれぞれ供給される第１
の非線形回路と、 これら第１の非線形回路の出力信号を音声信号に再合成
して出力する第１の加算回路とを有し、 送信回路に、送信される音声信号をそれぞれのフォルマ
ント成分に分割する第２のフィルタと、 これら第２のフィルタの出力がそれぞれ供給される第２
の非線形回路と、 これら第２の非線形回路の出力信号を音声信号に再合成
して出力する第２の加算回路とを有し、 上記第１および第２非線形回路は、その入出力特性に、
レベル圧縮範囲とレベル伸長範囲とを有し、 上記レベル圧縮範囲は上記入力された音声信号のレベル
範囲に設定され、 上記レベル伸長範囲は上記レベル圧縮範囲よりも小さい
入力レベル範囲に設定され、 上記レベル圧縮範囲よりも大きい入力レベル範囲では、
出力レベルの制限を行うとともに、 上記第１の非線形回路における上記レベル圧縮範囲と上
記レベル伸長範囲との境界のレベルと、上記第２の非線
形回路における上記レベル圧縮範囲と上記レベル伸長範
囲との境界のレベルとが、入力レベルにおいて、互いに
逆方向に可変であるようにした音声信号の受信回路。6. A first filter for dividing a received audio signal into respective formant components to a receiving circuit, and a first filter to which outputs of the first filters are respectively supplied.
And a first adding circuit for resynthesizing the output signal of the first nonlinear circuit into an audio signal and outputting the audio signal. The transmitting circuit divides the transmitted audio signal into respective formant components. And a second filter to which the outputs of these second filters are supplied, respectively.
And a second adder circuit for resynthesizing the output signal of the second nonlinear circuit into an audio signal and outputting the audio signal. The first and second nonlinear circuits have input / output characteristics of:
A level compression range and a level expansion range, wherein the level compression range is set to a level range of the input audio signal; the level expansion range is set to an input level range smaller than the level compression range; For input level ranges larger than the level compression range,
In addition to limiting the output level, the level of the boundary between the level compression range and the level expansion range in the first nonlinear circuit, and the boundary between the level compression range and the level expansion range in the second nonlinear circuit. The audio signal receiving circuit is adapted to be variable in the opposite directions at the input level.
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