JPH03186006A - 自動利得制御装置 - Google Patents

自動利得制御装置

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JPH03186006A
JPH03186006A JP32495389A JP32495389A JPH03186006A JP H03186006 A JPH03186006 A JP H03186006A JP 32495389 A JP32495389 A JP 32495389A JP 32495389 A JP32495389 A JP 32495389A JP H03186006 A JPH03186006 A JP H03186006A
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平野 美穂子
Hisashi Naito
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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響信号レベル調整など
音響信号処理における自動利得制御装置に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
近年、通信分野の発展はめざましいものがあり、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移動するこ
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(八ut、o−mati
c Ga1n Contorol  :以下AGCと略
す)とは人力信号のレベル範囲か広い場合にも、その出
力を一定の範囲に保つ働きをいい、伝送に伴なう損失を
補い送受信の信号レベルの大きさを調整するために音響
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
ログ回路によって行なわれてきた。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)し信号処理用プロセッサシス
テムで、ディジタル形AGO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。
そして、第3図は例えば特公昭63−19089号公報
に示された従来のディジタル形へGGシステムの概要を
示すシステム図の一例である。
アナグロ人力イ3号A inはA/D変換器(1)によ
りディジタル信号Xに変換される。そしてこのディジタ
ル信号Xはディジタル形AGCシステムのAGCループ
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出力信号yとなる。従
って、y=Ag−xとなる。ディジタル出力信号yは分
岐されて二乗回路(3)と平均化回路(4)を経て、へ
GG係数発生回路(5)に入る。こうしてへGC係数A
gは、サンプル値が人力され、ディジタル出力信号yが
AGCループを一巡する毎に定まる。
第3図におけるへGGループ^L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図に示すようなも
の゛がある。
以下に第4図の動作について詳しく説明を行なう。
入力音響信号は、A/D変換器によりディジタル信号に
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、ここでへGG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
てまずそのレベルを検出するために二乗回路(3I)、
さらに加算器(32)に人力される。ただし、加算器(
32)には−(マイナス)入力として入力される。加算
器(32)には別途基準値Drが印加されており、ディ
ジタル出力信号yがDrを越えるときは負の入力として
、逆にディジタル出力信号yがDrを下回るときは正の
入力として乗算器(4I)に与えられ一定の重みづけが
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T1が平均化を行なう。なお、乗算
器(5りに対する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A
gを決定、発生する。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のディジタル形AGCシステムにおけるAGCルー
プには、第4図のように構成されているものがあり、こ
れを音響信号のレベル調整に用いようとすると次のよう
な課題が浮び上がる。先に述べた通り、第4図において
、加算器(42)および遅延回路T、を含むループは積
分器を構成して平均値を算出する際、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、有音信号が存在しな
い無音状態においてもデータの取り込みは行なわれる。
これを−律に平均したのでは、平均値は算出したときの
状況に左右され実際の音響信号レベルとは無関係な値と
なる虞れがある。そこで、音響信号レベルの算出の際に
有音検出回路を用いて有音データだけを抽出しそれらか
ら平均値を求め、これを参照して利得制御値を定めると
いったものが考案された。先行の装置は構成が簡単であ
るという長所を持つもので、データが有音であるかどう
かを決める閾値を予め設定しておいて人力信号がこれに
比べて大きいときは有音データとして平均化の対象とし
、小さいときは無音データとして平均化の対象から外し
、有音データだけから音響レベルを算出する演算機能と
、無音区間時には前サンプルに与えた利得値をホールド
しておく処理機能を備えたものである。
しかしこの方法では入力レベルに変化が起きた場合、閾
値が音声を検出するのに適切でなくなることがあり、正
確な有音検出が行なわれないことがある。入力レベルに
対して閾値が適切な値に設定されないとき、どのような
結果を導くかを明確にするため、以下の記述を追記する
。第2図に大きざの異なる3種類の閾値によって有音検
出を行い、有音と判定されたサンプルのみで平均値を算
出した結果を示す。例えば(イ)に示す波形は、ある音
響信号の2乗値であり、これを入力としてa、b、cの
ような大きさの異なる3種類の閾値で有音検出し、平均
を算出した結果は(0) 、 (ハ)。
(ニ)のようになる。
すなわち(イ)に示す人力信号に対して閾値aは小さ過
ぎるため、通常ならば(あ)、(い)、(つ)に示すよ
うな部分は無音区間と判断して前サンプルに与えた利得
値をホールドしておくべきであるが、この無音時の雑音
をも有音データとして取り込んでしまう。その結果、有
音レベルはCを閾値に用いた第2図(ニ)よりも小さい
うえ、広い範囲で変動する。また閾値すは(イ)に示す
入力信号対して大き過ぎるも、入力信号全てを無音状態
の雑音と判定してしまい、有音レベルを算出することが
できない。従って、無音区間の処理として先に述べたよ
うに、前サンプルに対して与えた利得値をホールドしこ
れらの人力に与える。 (ハ)に示す波線dは無音区間
の始まる直前のサンプルから算出されたレベルである。
a、b、cのうちCで有音検出を行なった場合の有音レ
ベルは最も入力信号に見合った値をとり、かつ安定して
いる。これらの図から分かるように不適当な閾値を用い
た場合、算出されるレベルは本来のレベルと異なる場合
が多く、これを基に算出される利得値も適切な値を取る
ことができず自然なレベル調整を行なうことができない
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、入力信号として対象となる音響データが自
然なレベル調整を受けるように、入カイ3号の大きさに
あわせて閾値を自動的に変えて正確に有音検出を行ない
、安定したレベルの算出を行い、これを基に人力レベル
に見合った利得を発生させることのできる自動利得制御
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〕
この発明に係る自動利得制御装置は、入力信号レベルを
算出しこれをもとに利得係数値を発生させるへGGルー
プ内に有音検出回路と閾値制御回路を装備する。これに
より信号の入力レベルを算出する際に有音検出回路より
有効とされた信号のみを平均した値を算出しこれを入力
レベルとし、又無音区間時には前サンプルに対して与え
た利得値をホールドすることで、入力レベルを変動させ
ることを防ぎこれとともに、この無効とされた信号の平
均値を閾値制御回路に印加して閾値を制御するというも
のである。
(作用) この発明における自動利得制御装置は、音声等の信号検
出を行なう回路で有音レベル算出に有効なデータのみを
抽出する作用を前提として、それとともに有音データを
抽出するための基準値である閾値を息音時の雑音データ
だけを平均した無音レベルの大きさに合わせて随時調整
するので、信号を有音と無音に分類する処理には高い信
頼性がおかれ、これによって算出される有音レベルは常
に入力音響信号の有音のみから求めたものであり、無音
状態における雑音の影響を受けないので、人力に見合っ
た安定した利得制御を受けた出力信号が得られる。
〔実施例〕
第1図は、この発明の一実施例を示すブロック図であり
、(1) 、 (2) 、 (3) 、 (4) 、 
(5)は第3図に示した従来装置と同=−のものである
。又、(6)は(4)と同様平均化回路である。
(7)は閾値制御回路、(8)は有音検出回路、(9)
は有音時と無音時で回路の切り替えを行うスイッチ回路
である。
次に動作について詳しく説明する。この発明に係るディ
ジタル形の自動利得制御装置は、従来例のディジタル形
自動利得制御装置と同様にアナログの音響入力信号Ai
nをA/D変換器(1)によりディジタル信号Xに変換
した後に、 へ〇〇ループに・入力して乗算器(2)で
利得制御係数^gとの乗算を行って出力yとする一方、
2乗回路(3)でそのパワーを抽出する。
このループ内の処理と平行して、入力信号Xを閾値制御
回路(7)より出力された閾値Cと比較してXが有音デ
ータであるか無音データであるかの判定を行う。
閾値制御回路の制御動作については後述する。
音声検出において人力信号が有音のときはスイッチ回路
(9)はON側に接続され、二乗回路の出力信号は第1
の平均化回路(4)へ有音データとして入力され有音レ
ベルの算出を行ない、この結果を用いてAGC係数発生
回路にて利得係数Agを発生させる。このとき第2の平
均化回路(6)では出力信号をそのまま保持する。また
人力信号が無音であったときはスイッチ回路(9)はO
FF側に接続され、二乗回路の出力信号は第2の平均化
回路(6)へ無音データとして入力され無音レベルの算
出を行なう。そしてこの値か閾値制御回路(7)に入力
され次の様な処理を行う。すなわち、無音データが閾値
よりも小さければ人力レベルに対して閾値は大きいとみ
なされるので閾値を下げ、逆に大きければ閾値は入力レ
ベルに対して小さいとみなされ、その値を上げるといっ
た調整を行なう。このようにして閾値の制御を行い、新
たな値が発生すると、閾値制御回路(7)の出力を有音
検出回路(8)の閾値Cとして新たに設定し直す。また
、新たな有音レベルが算出されない間は、第1の平均化
回路(4)の出力は同一値に保持しておくものとし、A
GC係数発生回路では前有音サンプルに対する利得係数
Agをホールドし、その値を出力し続けるものとする。
従って、通話中における会話の節目や沈黙があっても、
適切な閾値を設定することで人力された信号が有音であ
るか無音であるかの区別をし、有音レベルの算出を行な
う回路では無音時の雑音信号を平均化対象から除外して
処理を行ない、逆に無音レベルの算出を行なう回路では
無音データのみを対象として処理を行なうことができる
という効果がある。さらに本発明で重視したいのは、無
音データを平均して求めた無音レベルによって有音検出
器における閾値を制御するので、常に入力レベルに適応
した閾値によって有音検出を行うことができる点である
。すなわち、無音レベルが閾値に一定比をかけた値より
も小さい時は閾値を下げ、逆に大きいときは閾値を大き
くするというように閾値を変更することで人力信号レベ
ルが変わっても雑音を有音と判定したり、逆に有音を雑
音と判定することなく信頼度の高い有音検出を行い、適
した利得値の算出を行うことができるという効果がある
尚、上記実施例では、レベルの抽出のために二乗回路(
3)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、本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ことも可能である。
また、上記実施例では閾値以下の値から無音レベルを算
出し、この値で閾値の制御を行なっているが、無音レベ
ルの代わりに有音レベルに1より小さな一定の値をかけ
てこの値を閾値とする制御を行なえば、平均化回路は1
つで済むという効果も考えられる。
また、上記実施例ではAGCループの入力信号Xを用い
て音声検出を行なっているが、自動利得制御後の信号y
を用いて有音検出を行なっても良い。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、音声等の有音信号検出
を行なう回路において有音/無音に分類する閾値を無音
時の雑音信号レベルを用いて、適応制御することによっ
て本来の有音レベル、無音レベルの算出を行なうことが
できるようになり、これを基に算出する利得を安定した
ものにすることが可能となり、より自然な音響信号レベ
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の概要図を示すブロック図
、第2図(イ)〜(ニ)は本発明を適用した例、第4図
はこの発明の一従来例をハードウェア的に示すブロック
図である。 (2)は乗算器、(3)は二乗回路、(4) 、 (6
)は平物化回路、(9)は回路の切り替えを行なうスイ
ッチ回路、A、。はアナログ人力信号、Xはディジタル
人力信号、yは出力信号。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 信号の入力レベルの強弱に応じた信号利得係数を自動設
    定し、一定レベルの信号を出力する自動利得制御装置に
    おいて、信号の入力レベルと予め設定された閾値とを比
    較し、信号の有効区間と無効区間を検出する信号検出回
    路と、有効区間検出時と無効区間検出時に信号の入力レ
    ベルを算出する算出部と、有効区間の信号の入力レベル
    に応じて信号利得係数を設定する自動利得係数発生回路
    と、無効区間の信号レベルに応じて上記有効区間と無効
    区間とを判定する閾値を制御する閾値制御回路とを備え
    たことを特徴とする自動利得制御装置。
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