JPH0773175B2 - 自動利得制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は録音装置、拡声装置、電話機のように、音声信
号の録音、拡声、伝送を目的とする機器に内蔵する自動
利得制御装置に関するものである。

従来の技術 近年、カセットテープレコーダ、ビデオカメラ、電話機
のように、一般ユーザが使用する音声機器の種類が増加
しており、その機能も高度なものとなってきている。こ
のような機器では、使用上のユーザの負担を軽減するた
め、各種調節機能をできる限り自動化している。

この自動化された調節機能の一つに自動利得制御機能が
ある。この自動利得制御機能の役割と必要性を録音につ
いて述べることにする。

音声の録音に際して最も重要となるのが録音レベルの調
整である。マイクロホンで収音される音声信号の収音レ
ベルは、話者によって大きく異なる。これは、話者の音
声パワーが異なるということにより話者とマイクロホン
との距離が大きく異なるからである。収音レベルが大き
く異なっていても、過大入力による歪の発生や、過小入
力によるS/Nの悪化を起こさないためには、常に収音レ
ベルを監視し、可変増幅器で録音レベルを調節する必要
がある。

このレベル調節の問題は、音声信号を取り扱う機器にお
ける共通の問題である。この目的のために、自動利得制
御装置すなわちAGCが開発され、機器に組み込まれてい
る。

以下、図面を参照しながら、上述した従来の自動利得制
御装置について説明を行う。

第３図は従来の自動利得制御装置のブロック図を示すも
のである。

第３図において、31は信号の入力端子、32はこの信号を
整流平滑して振幅値を求める振幅計算部、33はこの振幅
値の極大値を求める極大値ホールド部、34はこの極大値
ホールド部33の出力で利得を制御される可変利得増幅
部、35は信号の出力端子である。

以上のように構成された自動利得制御装置について、以
下その動作について説明する。

第４図は第３図の各部における信号波形を示したもの
で、この図を使用して、第３図の動作説明を行う。

第４図において、41は第３図のＡ点の入力信号の波形、
42は第３のＢ点の振幅値の波形、43はＣ点の極大値信号
の波形、44は可変利得増幅部34の利得の変化のようす、
45はＤ点の出力信号の波形を示す。

まず第３図の入力端子31に第４図の入力信号41が入力さ
れる。この入力信号41において、時刻T0〜T1、T2〜T3、
T4〜T5の３つの区間は騒音だけが収音された無音声区間
であり、その区間には音声信号は含まれていない。時刻
T1〜T2、T3〜T4の２つの区間が音声区間であり、それぞ
れ、話者A,話者Ｂの音声を収音した区間である。この入
力信号41の例では、話者Ａの位置が話者Ｂより、マイク
ロホンに近いため、話者Ａの振幅の方が話者Ｂの振幅よ
り大きくなっている。

この入力信号41が第３図の振幅計算部32で整流平滑され
第４図の振幅値42となる。次に、この振幅値42が極大値
ホールド部33に入力され極大値信号43を得る。この極大
値信号43は、時刻T0〜T1では騒音信号振幅の極大値をト
レースしている。時刻T1で話者Ａの音声が入力すると、
急激に上昇する。その後、時刻T2までの間、話者Ａの音
声信号振幅の極大値をトレースする。話者Ａの音声が消
失した時刻T2以後は、極大値ホールド部33で設定された
立ち下がりの時定数にしたがって、次第にその値が低下
してゆき、再び騒音信号振幅の極大値をトレースするよ
うになる。時刻T3で話者Ｂの音声が入力すると、極大値
信号43は再び急激に上昇し、時刻T4までの間、話者Ｂの
音声信号振幅の極大値をトレースする。

可変利得増幅部34の利得44は、この極大値信号43により
制御される。極大値信号43が大きいほど利得44を低く、
小さいほど利得44を高く制御する。その結果、出力端子
35から外部に出力される出力信号45は、時刻T1〜T2の話
者Ａの音声信号も時刻T3〜T4の話者Ｂの音声信号もほぼ
同じ振幅レベルの信号に調節される。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、出力信号45の時
刻T2〜T3に示したように、話者が長時間黙っていると次
第に利得が高くなってゆき、騒音を増幅してしまうとい
う問題点を有していた。

これを防止するには、極大値ホールド部33の立ち下がり
の時定数を長くし、無音声区間における極大値信号43の
減少速度、すなわち、利得の増加速度を鈍らせる必要が
ある。しかし、あまり長くすると音声信号に対する利得
制御速度が下がり過ぎる。非常に大振幅の信号が入力さ
れ、一旦利得が低下すると、なかなかもとの利得に復帰
せず、しばらくの間、出力信号レベルが不足した状態が
続くという欠点を生ずる。

従来の構成では、無音声区間における利得の安定性と音
声区間における音声信号に対する利得の追従性とを両立
させることは不可能であった。

本発明は上記問題点に鑑み、極大値ホールド部の立ち下
がりの時定数を音声区間と無音声区間とでは異なった値
に制御し、音声区間の音声信号には迅速に追従し、無音
声区間での騒音には追従しにくい自動利得制御装置を提
供するものである。

問題点を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の自動利得制御装置
は、入力信号の振幅値を計算する振幅計算部と、入力信
号中の音声区間を検出する音声区間検出部と、立ち下が
りの時定数を音声区間では短く、無音声区間では長く制
御するところの、前記振幅値の極大値を求める極大値ホ
ールド部と、前記極大値が大きいほど利得を低く、小さ
いほど利得を高く制御するところの、前記入力信号を増
幅あるいは減衰させて外部に出力する可変利得増幅部と
から構成されている。

作用 この構成によって、音声区間の音声信号には利得が正確
に、かつ、迅速に追従し、無音声区間での騒音信号には
追従しにくい自動利得制御装置が実現できる。このよう
に、入力信号中の音声信号のみによる利得制御動作を行
えるため、比較的長い無音声区間が続いても利得が過度
に上昇することがなく、騒音を過大増幅して外部に出力
するという現象を防止することができる。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例における自動利得制御装置の
ブロック図を示すものである。

第１図において、11は信号の入力端子、12は入力信号の
振幅値を計算する振幅計算部、13は前記振幅値の時間的
変化を監視して、入力信号中の音声区間を検出する音声
区間検出部、14は立ち下がりの時定数を音声区間では短
く、無音声区間では長く制御するところの、前記振幅値
の極大値を求める極大値ホールド部、15は前記極大値が
大きいほど利得を低く、小さいほど利得を高く制御する
ところの、前記入力信号を増幅あるいは減衰させて外部
に出力する可変利得増幅部、16は信号の出力端子であ
る。

以上のように構成された自動利得制御装置について、以
下その動作について説明する。

第２図は第１図の各部における信号波形を示したもの
で、この図を使用して、第１図の動作説明を行う。

第２図において、21は第１図のＡ点の入力信号の波形、
22は第１のＢ点の振幅値信号の波形、23はＣ点の音声検
出信号の波形、24はＤ点の極大値信号の波形、25は可変
利得増幅部15の利得の変化のようす、26はＥ点の出力信
号の波形を示す。

まず第１図の入力端子11に第２図の入力信号21が入力さ
れる。この入力信号21において、時刻T0〜T1、T2〜T3、
T4〜T5の３つの区間は騒音だけが収音された無音声区間
であり、その区間には音声信号は含まれていない。時刻
T1〜T2、T3〜T4の２つの区間が音声区間であり、それぞ
れ、話者Ａ、話者Ｂの音声を収音した区間である。この
入力信号21の例では、話者Ａの位置が話者Ｂの位置より
マイクロホンに近いため、話者Ａの振幅の方が話者Ｂの
振幅より大きく収音されている。

この入力信号21が第１図の振幅計算部12で整流平滑され
第２図の振幅値信号22となる。この振幅値信号22は音声
区間検出部13と極大値ホールド部14に入力される。音声
区間検出部13では、振幅値信号22を分析し、音声区間か
否かの判定を行い、その判定結果を音声検出信号23とし
て極大値ホールド部14に出力する。極大値ホールド部14
の立ち下がりの時定数は、この音声検出信号23により制
御される。すなわち、音声が存在すると判定された区間
では時定数を短く、無音声区間では長く制御される。こ
のような時定数条件下で、極大値ホールド部14は振幅値
信号22の極大値である極大値信号24を求める。

この時定数は次の観点から決定する。すなわち、時刻T1
〜T2の話者Ａの話している区間、T3〜T4の話者Ｂの話し
ている音声区間では、極大値信号24はそれぞれの話者音
声の極大値に速やかに追従し、この極大値をトレースす
るが、時刻T0〜T1、T2〜T3、T4〜T5の無音声区間では、
極大値信号24は極めてゆっくりと減少し、通常の会話で
生ずる無音声区間の長さでは騒音振幅値まで低下するこ
とのない値とする。

可変利得増幅部15は、この極大値信号24により、25に示
す利得に制御される。その結果、出力端子16から外部に
出力される出力信号26は、時刻T1〜T2の話者Ａの音声信
号も時刻T3〜T4の話者Ｂの音声信号もほぼ同じ振幅レベ
ルに調節され、しかも騒音が過大増幅されることはな
い。

以上のように本実施例によれば、音声区間検出部13を導
入し、この音声区間検出部13の判定結果により、極大値
ホールド部の立ち下がりの時定数を音声区間では短く、
無音声区間では長く制御しており、このため、音声区間
の音声信号には利得が正確に、かつ、迅速に追従し、無
音声区間での騒音信号には追従しにくい自動利得制御装
置が実現できる。このように、入力信号中の音声信号の
みによる利得制御動作を行えるため、比較的長い無音声
区間が続いても利得が過度に上昇することがなく、騒音
を過大増幅して外部に出力するという現象を防止するこ
とができる。

なお、この実施例では、無音声区間での立ち下がりの時
定数を有限の値としたが、無限に大きい値を選ぶ、すな
わち、無音声区間での立ち下げの動作を禁止してもよい
ことは勿論である。

発明の効果 本発明は、入力信号の振幅値を計算する振幅計算部と、
入力信号中の音声区間を検出する音声区間検出部と、こ
の音声区間検出部の判定結果により、立ち下がりの時定
数を音声区間では短く、無音声区間では長く制御すると
ころの、前記振幅値の極大値を求める極大値ホールド部
と、前記極大値が大きいほど利得を低く、小さいほど利
得を高く制御するところの、前記入力信号を増幅あるい
は減衰させて外部に出力する可変利得増幅部とで自動利
得制御装置を構成することにより、音声区間の音声信号
には利得が正確に、かつ、迅速に追従し、無音声区間で
の駆動信号には追従しにくい自動利得制御装置が実現で
きる。このように、入力信号中の音声信号のみによる利
得制御動作を行えるため、比較的長い無音声区間が続い
ても利得が過度に上昇することがなく、騒音を過大増幅
して外部に出力することのない自動利得制御装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における自動利得制御装置の
ブロック図、第２図は第１図の各部における信号の波形
図、第３図は従来の自動利得制御装置のブロック図、第
４図は第３図の各部における信号の波形図である。 12……振幅計算部、13……音声区間検出部、14……極大
値ホールド部、15……可変利得増幅部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号の振幅値を計算する振幅計算部
   と、入力信号中の音声区間を検出する音声区間検出部
   と、立ち下がりの時定数を音声区間では短く、無音声区
   間では長く制御するところの、前記振幅値の極大値を求
   める極大値ホールド部と、前記極大値が大きいほど利得
   を低く、小さいほど利得を高く制御するところの、前記
   入力信号を増幅あるいは減衰させて外部に出力する可変
   利得増幅部とを具備したことを特徴とする自動利得制御
   装置。