JP2007124302A - 自動音量制御方法、自動音量制御装置、プログラム、記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロホンから離れた位置の話者の音声を遠近感を損なうことなく聴き取り易い状態に増幅して送出する。
【解決手段】入力信号の信号レベルを求める入力レベル算出手段と、この入力レベル算出手段で求めた入力レベルに関連して、入力レベルが低い程低くなる値を呈する所望送出レベルを求める所望送出レベル算出手段と、所望送出レベル算出手段で算出した所望送出レベルと、入力レベル算出手段で算出した入力信号レベルとからゲインを求めるゲイン算出手段と、このゲイン算出手段で算出したゲインを用いて入力信号を増幅する可変利得増幅手段とによって構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば拡声通話系において収音された送話に適用する自動音量制御方法に関する。

拡声スピーカとマイクロホンをもちいて拡声通話系を構成することで、複数の人が容易に参加でき、より自然な通話環境が提供される。拡声通話系で収音される送話は、話者や話者とマイクロホンの距離によってその収音レベルが大きく異なってくる。マイクロホンから離れた話者の音声を聞き取りやすくするために、収音レベルを監視して可変利得増幅手段で音量を調節する自動音量制御方法（例えば特許文献１）が適用される。
図５に、特許文献１に開示された自動音量制御装置２００のブロック図を示す。マイクロホン１００で収音された信号について、入力レベル算出手段２０３にて長時間平均パワーＰ（ｋ）を求める。長時間平均パワーは収音信号を自乗して時間積分することで得られる。ゲイン算出手段２０５では、入力レベル算出手段２０３で求めた長時間平均パワーＰ（ｋ）と予め所望送出レベル記憶手段２０１に設定された所望送出レベルＰ_ｏｐｔに基づいてゲインＧを設定する。ゲインＧ（ｋ）は例えば

ように求められる。可変利得増幅手段２０７はゲインＧ（ｋ）でマイクロホン収音信号を増幅して出力する。入力レベルと自動音量制御装置２００の送出レベルとの関係は図６のように入力レベルが所定値Ｐ_ｔｈまでの入力信号に対しては出力レベルは一定値Ｐ_ｏｐｔに維持され、所定値Ｐ_ｔｈ以上の入力レベルに対しては入力対出力特性は比例関係となる。

ここで話者位置とマイクロホンで受ける音圧レベルとの関係について説明する。音源がマイクロホンから離れるにしたがって、マイクロホン位置での音圧レベルは近似的に

のように減衰することが知られている（非特許文献１）。ここでｒは音源とマイクロホンの間の距離であり、Ｑは音源の指向特性で決まる定数である。マイクロホン位置と音圧レベルの関係は図７のようになる。
話者音量を一定として、話者位置を横軸、従来の自動音量制御方法の送出レベルを縦軸にプロットすると、図８に示すように、マイクロホンと話者の距離Ｌが所定値Ｌ_ｍを超える領域ではレベルが所望送出レベルＰ_ｏｐｔに固定される。
特開平８−２５０９４４号公報 中島、安藤、二階堂、松岡、山本、利光：応用電気音響、ｐ２９６、コロナ社

従来の自動音量制御方法では、マイクロホン位置からの話者の奥行きに関する情報が送出信号から失われてしまう。それは図８に示すように、従来の方法では話者とマイクロホンからの距離によらず、話者音声を所望の送出レベルＰ_ｏｐｔに増幅してしまうからであり、受話側に話者の位置の違いによっては生じるはずの遠近感を伝えることができない。
この発明の目的は遠方の音声を遠近感を保ちつつ聞き易くすることができる自動音量制御方法、装置を提供しようとするものである。

本発明による自動音量制御方法は、入力信号の信号レベルを求める入力レベル算出過程と、この入力信号算出過程で求めた入力レベルに関連して、入力レベルが低い程低くなる値を呈する所望送出レベルを求める所望送出レベル算出過程と、所望送出レベル算出過程で算出した所望送出レベルと入力レベル算出過程で算出した入力信号レベルとからゲインを求めるゲイン算出過程と、このゲイン算出過程で算出したゲインを用いて入力信号を増幅する増幅過程とを含むことを特徴とする。
本発明では更に、上記自動音量制御方法において、所望送出レベル算出過程は、入力信号レベルＰが予め設定したレベルＰ_ｔｈより小さい場合に、所望送出レベルＰ’を、０より大きく、１より小さい数αを用いてＰ’＝Ｐ_ｔｈ ^α・Ｐ^１−αで求めることを特徴とする。

本発明によれば、マイクロホン信号からの収音信号レベルが低くなるにしたがって所望送出レベルが低くなるように設定し、収音信号レベルと所望送出レベルからゲインをもとめて、収音信号を増幅して送出する。これにより遠近感を保持しつつ、マイクロホンから離れた話者の音声を聞き取りやすく音量調節して送出することが可能となる。

本発明による自動音量制御方法及び装置は拡声通話系に適用すると共に、コンピュータに本発明による自動音量制御プログラムをインストールし、コンピュータにより、入力レベル算出手段と、所望送出レベル算出手段と、ゲイン算出手段と、可変利得増幅手段とを構成し、実行させる実施形態が最良である。

図１に本発明による自動音量制御装置の第１の実施例を示す。図中３００は本発明による自動音量制御装置を示す。本発明による自動音量制御装置３００はマイクロホン１００が収音した収音信号の入力レベルを算出する入力レベル算出手段３０３と、この入力レベル算出手段３０３が算出した入力レベルに関連した所望送出レベルを算出する所望送出レベル算出手段３０８と、この所望送出レベル算出手段３０８が算出した所望送出レベルと、入力レベル算出手段３０３が算出した入力レベルＰ（ｋ）とからゲインを求めるゲイン算出手段３０５と、このゲイン算出手段３０５が算出したゲインにしたがってマイクロホン１００が出力する収音信号を増幅する可変利得増幅手段３０７とを備えて構成される。

入力レベル算出手段３０３は入力レベルとしてマイクロホン１００の収音信号が入力され、その収音信号の長時間平均パワーＰ（ｋ）を求める。長時間平均パワーＰ（ｋ）は収音信号の自乗を時間積分することで得られる。
所望送出レベル算出手段３０８は、入力レベル算出手段３０３で求めた入力レベルＰ（ｋ）をもとに所望送出レベルＰ’（ｋ）を算出する。図２に示すように入力レベルＰ（ｋ）が所定値Ｐ_ｔｈより小さい領域では入力レベルＰ（ｋ）が低くなるにしたがって所望送出レベルＰ’（ｋ）が下がるように設定することで遠近感が保持される。また図２のように所望送出レベルＰ’（ｋ）を図２に示す曲線Ａで示すように入力レベルＰ（ｋ）より大きく設定することにより遠方話者音声を聞き取りやすい状態に増幅することができる。

所望送出レベルＰ’（ｋ）を算出する方法の一例として、入力レベルＰ（ｋ）があらかじめ設定したレベルＰ_ｔｈを下回ったとき（Ｐ（ｋ）＜Ｐ_ｔｈ）、ゲインをα乗（０＜α＜１）に設定することで、所望送出レベルＰ’（ｋ）を求める。

ゲイン算出手段３０５は、入力レベルＰ（ｋ）および所望送出レベルＰ’（ｋ）からゲインＧ（ｋ）を

により算出する。なおこのゲインＧ（ｋ）は入力レベルＰ（ｋ）より直接

により算出してもよい。
可変利得増幅手段３０７は、この算出されたゲインＧ（ｋ）をもちいて、マイクロホン収音信号を増幅する。
図３に可変利得増幅手段３０７が送出する送話信号の送出レベルを示す。横軸はマイクロホン１００と話者との距離Ｌ、縦軸は送出レベルを示す。曲線Ｂは本発明を適用した場合の送出レベル特性、曲線Ｃは従来の送出レベル特性を示す。曲線Ｃから明らかなように、本発明によればマイクロホン１００と話者との間の距離Ｌが所定値Ｌ_ｍを超えても、本来の収音レベルよりは増幅されるから距離Ｌ_ｍを超える位置の話者の音声も聴き取り易くなる。更に距離Ｌの増幅に従って漸次送出レベルが低下する特性を呈するから、遠近感も再現することができる。

図４に本発明の第２の実施例を示す。この第２の実施例ではステレオ音響信号系に本発明を適用した場合を示す。
入力レベル算出手段３０３はマイクロホン１００−１および１００−２からのステレオ収音信号から入力レベルＰ（ｋ）を求める。入力レベルＰ（ｋ）を算出する方法の一例として、収音信号の長時間平均パワーの和を算出する方法が考えられる。
所望送出レベル算出手段３０８およびゲイン算出手段３０５は、それぞれ実施例１と同様に所望送出レベルＰ’（ｋ）とゲインＧ（ｋ）を求める。ゲイン算出手段３０５で算出したゲインＧ（ｋ）をもちいて可変利得増幅手段３０７−１および３０７−２はマイクロホン収音信号を増幅し、ステレオ音響信号を送り出す。この場合も、送出されるステレオ音響信号の送出レベルは図３に示したように、マイクロホン１００−１、１００−２と話者との距離Ｌが所定値Ｌ_ｍを超える領域では送出レベルは収音レベルより高く、然も所定距離Ｌ_ｍ以上の距離では距離Ｌが長くなるに従って、漸次低下する特性を呈する。この結果、ステレオ音響信号であっても、所定距離Ｌ_ｍを越える位置にある話者の音声は収音信号を送出する場合より聴き取り易く、然も遠近感を再現することができる。

なお、上述では入力信号が２チャンネルの場合を説明したが、入力信号が３チャンネル以上の場合でも同様に自動音量制御を行なうことが可能である。
図１および図４に示した本発明の自動音量制御装置は少なくとも入力レベル算出手段３０３と、ゲイン算出手段３０５および所望送出レベル算出手段３０８はコンピュータによって構成することができる。コンピュータには入力レベル算出処理を実行するプログラムと、所望送出レベル算出処理を実行するプログラムと、ゲイン算出処理を実行するプログラムがインストールされ、それぞれがコンピュータに備えられたＣＰＵによって解読されて実行され、自動音量制御装置として機能する。

各プログラムはコンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータが読み取り可能な例えば磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等の記録媒体に記録され、これらの記録媒体からコンピュータにインストールするか、或いは通信回線を通じてインストールされる。

本発明による自動音量制御方法および装置は音声会議システムの拡声通話系に活用される。

本発明の第１の実施例を説明するためのブロック図。 第１の実施例の動作を説明するための特性曲線図。 本発明による自動音量制御装置の送出レベルを説明するための特性曲線図。 本発明の第２の実施例を説明するためのブロック図。 従来の自動音量制御装置を説明するためのブロック図。 図５に示した従来の自動音量制御装置の動作を説明するための特性曲線図。 話者とマイクロホンとの距離に対応する音圧変化を説明するための特性曲線図。 従来の自動音量制御装置の送話信号の送出レベルを説明するための特性曲線図図。

符号の説明

１００、１００−１、１００−２ マイクロホン
２００ 従来の自動音量制御装置
３００ 本発明の自動音量制御装置
３０３ 入力レベル算出手段
３０５ ゲイン算出手段
３０７ 可変利得増幅手段

Claims (6)

1. 入力信号の信号レベルを求める入力レベル算出過程と、
   この入力信号算出過程で求めた入力レベルに関連して、入力レベルが低い程低くなる値を呈する所望送出レベルを求める所望送出レベル算出過程と、
   所望送出レベル算出過程で算出した所望送出レベルと前記入力レベル算出過程で算出した入力信号レベルとからゲインを求めるゲイン算出過程と、
   このゲイン算出過程で算出したゲインを用いて前記入力信号を増幅する増幅過程と、
   を含むことを特徴とする自動音量制御方法。
2. 請求項１記載の自動音量制御方法において、
   前記所望送出レベル算出過程は、入力信号レベルＰが予め設定したレベルＰ_ｔｈより小さい場合に、所望送出レベルＰ’を、０より大きく、１より小さい数αを用いてＰ’＝Ｐ_ｔｈ ^α・Ｐ^１−αで求めることを特徴とする自動音量制御方法。
3. 入力信号の信号レベルを求める入力レベル算出手段と、
   この入力レベル算出手段で求めた入力レベルに関連して、入力レベルが低い程低くなる値を呈する所望送出レベルを求める所望送出レベル算出手段と、
   所望送出レベル算出手段で算出した所望送出レベルと、前記入力レベル算出手段で算出した入力信号レベルとからゲインを求めるゲイン算出手段と、
   このゲイン算出手段で算出したゲインを用いて前記入力信号を増幅する可変利得増幅手段と、
   によって構成したことを特徴とする自動音量制御装置。
4. 請求項３記載の自動音量制御装置において、
   前記所望送出レベル算出手段は、入力信号レベルＰが予め設定したレベルＰ_ｔｈより小さい場合に、所望送出レベルＰ’を、０より大きく、１より小さい数αを用いてＰ’＝Ｐ_ｔｈ ^α・Ｐ^１−αで求めることを特徴とする自動音量制御装置。
5. コンピュータが解読可能なプログラム言語によって記述され、コンピュータに請求項２又は３の何れかに記載の自動音量制御装置として機能させる自動音量制御プログラム。
6. コンピュータが読み取り可能な記録媒体によって構成され、この記録媒体に請求項５記載のプログラムを記録した記録媒体。

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