JPH0631997B2 - 音声検出器の出力保持回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、音声検出器の出力保持回路に関する。

（従来技術とその問題点） 音声検出器は主にDSI(Digital Speech Interpolationの
略称である。)装置に組み込まれ、DSI装置への入力チャ
ンネルに音声信号があるかないかを判定するために用い
られる。尚、DSI装置に関しては、例えば、1976年３月
発行の文献コムサット テクニカル レビュー(COMSAT
TECHNICAL REVIEW)vol.6,No.1（以後文献１と称す。）
の第127〜158頁に掲載されているエス ジェー キャム
パネラ(S.J.Campanella)の論文「ディジタル スピーチ
インターポレーション(Digital Speech interpolatio
n)」を参照されたい。

音声検出器の出力保持回路は、会話中の単語や句の間で
の微細信号に対する切断に耳が敏感であることから生じ
る不自然さを無くすために、あるいは、単語の語尾の脱
落を防止するために音声判定回路が無音としてもしばら
くの間（この時間をハングオーバー時間と称す。）は音
声検出器出力を有音状態に維持するために用いられる。

出力保持回路に要求されることは、簡単なハードウェア
で実現でき、それを付加することにより単語の切断や脱
落による会話中の不自然さを防止できる能力を有する音
声検出器が提供できることにある。

第１図は、レベル検出法を用いた音声検出器の一例を示
すブロック図であり、入力端子１、出力端子２、符号変
換回路３、レベル検出回路４、判定回路５、出力保持回
路６から構成され、破線７で囲まれた部分が音声判定部
であり、破線８で囲まれた部分が出力保持部である。例
えば、PCM符号化された入力信号は、入力端子１より入
力され符号変換回路３に送られる。符号変換回路３では
PCM符号を線形符号にあるいは後の信号処理に便利な符
号に符号変換をし、レベル検出回路４に送り出す。レベ
ル検出回路４では、符号変換された入力信号と予め定め
られた閾値あるいは入力信号の信号レベルに応じて変動
する閾値とを比較しその結果を判定回路５に送り出す。
判定回路５では、レベル検出回路４の出力から入力信号
に音声信号が含まれているか否かの判定を行ない、その
結果を出力保持回路６に送り出す。

出力保持回路６では、判定回路５の出力が１の時、すな
わち入力信号に音声信号が含まれていると判定回路が知
らせてきた時はもちろんのこと、さらに判定回路の出力
が１から０に変化してもある一定時間は出力を１に保持
している。

尚、ここで入力端子１より入力される入力信号としてPC
M符号信号を例にとったが、他の符号信号を入力しても
よくその場合には、入力される入力信号に応じて符号変
換回路３を変えるだけでよい。

ところで、出力保持回路の出力保持時間（以後ハングオ
ーバー時間と称す。）の従来例としては、前述の文献１
の第159〜176頁に掲載されているジェーエー ジャンコ
ウスキー ジュニア(J.A.Jankowski,JR.)による論文
「（ア ニュー ディジタル ボイス アクティベィテ
ィド スイッチ(A new digital voice activated switc
h)」による170msがある。

しかし、この論文のようにハングオーバー時間を一定に
すると、どんなに短い雑音でもその信号を音声信号であ
ると判定した場合には、出力保持回路により170msのハ
ングオーバー時間が付加されることになり、誤動作時間
率（誤動作を起こしている時間的割合）の増加をまねく
とともに、音声動作率（音声検出器の出力がＯＮになっ
ている時間的割合）の増加につながっていた。このこと
は、DSI装置を用いることによる回線の有効利用をむず
かしくするものである。

（発明の目的） 本発明の目的は簡単なハードウェアで誤動作時間率や音
声動作率の低減を計った出力保持回路を提供することに
ある。

（発明の構成） 本発明によれば、入力標本化音声信号の有無を判定する
音声判定部と、該音声判定部が音声信号の終了を知らせ
た時点からある一定時間音声判定部の出力を保持する出
力保持部とから構成される音声検出器において、正負に
歩進する１組の可逆カウンタと、前記音声判定部の出力
により、前記可逆カウンタの歩進方向を制御する手段
と、該可逆カウンタの内容と予め定められた閾値とを比
較することにより音声検出器出力を決定する手段と、前
記音声判定部が音声信号の終了を知らせた時点における
前記可逆カウンタの内容に応じて複数個のデータを前記
可逆カウンタに設定する手段とから少なくとも構成さ
れ、音声継続時間に応じて複数個の異なる予め定められ
た保持時間が設定できることを特徴とする音声検出器の
出力保持回路が得られる。

（発明の原理） 次に本発明の原理を説明する。本発明では、入力信号に
含まれる音声信号の信号継続時間の長さに応じてハング
オーバー時間を割り当て、誤動作時間率や音声動作率の
低減を計っている。

例えば、音声信号の信号継続時間が比較的短い信号（35
ms以下程度）に対しては20ms程度の短い（ショート）ハ
ングオーバー時間を、また、比較的長い信号（40ms以上
程度）に対しては、160ms程度の長い（ロング）ハング
オーバー時間を割り当てた場合（以後可変ハングオーバ
ー方式と称す。）を例にとり、前述の170ms固定ハング
オーバー方式とを誤動作時間率で比較してみる。

Ｎ秒間にＴ回雑音を音声信号であると判定した場合の誤
動作時間率は、可変ハングオーバー方式では で表わされるのに対し、固定ハングオーバー方式では となり、両者の比率では となり、可変ハングオーバー方式にすると、固定ハング
オーバー方式に比べ約1/8に誤動作時間率が低減する。

尚、ここでは雑音を音声信号であると判定した場合には
ショートハングオーバーが付加されるとして誤動作時間
率を計算したが、実際の系でも雑音により誤動作を起こ
す場合は、音声信号であると判定する雑音の継続時間が
短いのでほとんどの場合、ショートハングオーバーが付
加される。

以上は誤動作時間率を例にとって説明したが、可変ハン
グオーバー方式を用いることにより音声動作率の低減も
期待できる。以上説明した通り、本発明では、簡単なハ
ードウェアで上述の可変ハングオーバー方式を実現し、
誤動作時間率や音声動作率の低減を計っている。

（実施例） 次に図面を用いて本発明を詳細に説明する。

第２図は本発明の出力保持回路の実施例であり、音声判
定結果入力端子１０、サンプリングパルス入力端子１
１、音声検出器出力端子１２、制御パルス生成回路１
３、設定パルス生成回路１４、可逆カウンタ１５、デー
タ決定回路１６、データ入力端子19,20、保持時間決定
回路１７、比較回路１８および閾値入力端子21,22より
構成される。

制御パルス生成回路１３では、入力端子１０より入力さ
れる音声判定結果と入力端子１１より入力されるサンプ
リングパルスと後述する設定パルス生成回路１４の出力
141と後述する保持時間決定回路１７の出力171と後述す
る比較器１８の出力181とから、後述する可逆カウンタ
１５の歩進を制御する制御パルス131,133を生成する。
具体的には音声判定結果が１の時には正に歩進するため
の制御パルス131を、０の時には負に歩進するための制
御パルス133をサンプリングリパルスを間引いたクロッ
クに同期させて生成する。但し正に歩進するための制御
パルス131と負に歩進するための制御パルス133の周期
は、通常は同一であるが、後述するデータ決定回路１６
でロングハングオーバー用データと可逆カウンタの内容
が選択される時にはカウンタのビット数を有効に利用す
る目的で負に歩進するための制御パルス133の周期を通
常の場合の数倍（具体的には４倍程度）になるように設
計している。

それと同時に制御パルス生成回路１３は後述するデータ
決定回路１６の選択信号132も生成している。

設定パルス生成回路１４では、入力端子１０より入力さ
れる音声判定結果を入力し、その立下り時点（入力信号
の値が１から０に変化する時点）を検出しその結果を、
前述の制御パルス生成回路１３と可逆カウンタ１５に出
力する。

可逆カウンタ１５では、音声判定結果出力が１，０を繰
り返すと制御パルス生成回路１３より出力される制御パ
ルス131,133によりその内容を正負に歩進することによ
り、音声信号を監視している。さらに、音声信号が終了
すると設定パルス生成回路１４より設定パルス141が出
力されるので、その設定パルス141により後述するデー
タ決定回路１６からの出力データ161が可逆カウンタに
セットされその値から０まで負に歩進する時間がハング
オーバー時間となって付加されることになる。

データ決定回路１６では、制御パルス生成回路１３の出
力132と後述する保持時間決定回路１７の出力171とを選
択信号として入力端子１９より入力されるショートハン
グオーバー用データを出力するのか、入力端子２０より
入力されるロングハングオーバー用データを出力するの
か、あるいは可逆カウンタ１５の出力（内容）151をそ
のまま出力するのかを決定し、可逆カウンタ１５に出力
する。具体的には、保持時間決定回路１７の出力171が
２の時、すなわち、ロングハングオーバーを付加すると
きは入力端子２０より入力されるロングハングオーバー
用データを選択し、前記保持時間決定回路１７の出力17
1が０の時でかつ、制御パルス生成回路１３の出力132が
１の時には可逆カウンタ１５の出力151を選択し、ま
た、保持時間決定回路１７の出力171が０の時でかつ制
御パルス生成回路１３の出力132が０の時にショートハ
ングオーバー用データを選択する。

保持時間決定回路１７では可逆カウンタ１５の出力151
と入力端子２１より入力される予め定められた閾値とを
比較し前者が大きい場合にはロングハングオーバーを付
加するために１を、そうでない場合には０を制御パルス
生成回路１３及びデータ決定回路１６に出力する。

比較回路１８では可逆カウンタ１５の出力151と入力端
子２２より入力される予め定められた閾値とを比較し、
前者が大きい場合には１、そうでない場合には０を音声
検出器の出力181として端子１２より出力する。

さらに理解を深めるために、第３図の(a)で示される波
形３０と波形３１とからなる音声信号が本発明の保持時
間決定回路を有する音声検出器に到来した場合を例にと
って説明を加える。但し、第３図の(b)で示される波形
３２及び波形３３は入力信号波形３０と３１に対応する
音声検出器の音声判定部の出力すなわち出力保持部の入
力であり、T₁,T₂,T₃,T₄は波形３２及び波形３３の立上
り及び立下り時刻であるとし、時刻T₁からT₂までの時間
はロングハングオーバーが付加されるために充分なほど
長いものとし、時刻T₃からT₄までの時間はショートハン
グオーバーが付加される程の短いものとし、時刻T₂から
T₃までの時間はロングハングオーバー時間よりも短いも
のとする。

まず、波形３０が到来し、音声判定部より波形３２が出
力され入力端子１０より出力保持回路に入力すると、制
御パルス生成回路１３で、可逆カウンタ１５の内容を正
に歩進させるための制御パルス131が出力され、可逆カ
ウンタ１５の内容が時刻T₁からT₂までの間増加してゆ
く。但し可逆カウンタの内容の最大値が固定されている
と、第３図の(c)のように頭打ちとなる。

そして、時刻T₂で音声判定部の出力が音声信号の終了を
知らせる（波形３２が立下ることによりわかる）と、設
定パルス生成回路１４から出力される設定パルス141が
出力されると同時に、保持時間決定回路１７の出力171
が１になるため、データ決定回路１６ではロングハング
オーバー用のデータが選択され、可逆カウンタに出力さ
れるため、可逆カウンタにはこのデータがセットされ
る。

その後、音声判定部の出力が０の状態が続くと、制御パ
ルス生成回路１３より可逆カウンタ１５の内容を負に歩
進させるための制御パルス133が出力され可逆カウンタ
１５の内容が時刻T₂からT₃までの間減少してゆく。

そして、時刻T₃になり、音声判定部の出力が波形３３の
様に１になると、時刻T₁からT₂までと同じように可逆カ
ウンタ１５の内容は時刻T₄まで増加してゆく、そして時
刻T₄で、また音声信号終了の知らせを受けると、保持時
間決定回路１７の出力171は０であっても、制御パルス
生成回路１３の出力を１に保持しておけば、データ決定
回路１６では可逆カウンタ１５の出力151が選択される
ので、ショートハングオーバー用のデータは選択されな
い。

その後、可逆カウンタ１５の内容は制御パルス生成回路
１３より出力される制御パルス133により負に歩進して
ゆき、やがて０になる。

このようにして、可逆カウンタ１５の内容（出力）は第
３図の(c)で示される波形３４となり、その出力を０と
比較すれば第３図の(d)で示される波形３５が得られ、
これが音声検出器の出力となる。

尚、同じ様な信号が固定ハングオーバー方式を採用する
出力保持回路を有する音声検出器に到来する場合を考え
ると、第３図の(b)で示される時刻T₂でロングハングオ
ーバーが付加されるとともに、時刻T₄でもロングハング
オーバーが付加されるので音声動作率の増加につなが
る。

以上説明してきたように本発明では１組の可逆カウンタ
に音声信号の信号継続時間を監視する役目と可変ハング
オーバー方式を実現する役目、すなわちショートハング
オーバーとロングハングオーバーを付加する役目を持た
せているので、ハードウェア規模の低減が計れるととも
に、可変ハングオーバー方式を採用しているので誤動作
時間率や音声動作率の低減が期待できる。

本発明で用いられる制御パルス生成回路１３としては第
４図の回路が使用でき、入力端子40,41,42,43,44、マル
チプレクサ49,53、１サンプル遅延回路５０、分周回路5
1,52、出力端子45,46,47、論理積回路48,54,55,56及び
論理和回路５７より構成されている。論理積回路４８で
は、入力端子４０より入力される設定パルス生成回路１
４の出力141と入力端子４１より入力される保持時間決
定回路１７の出力171との論理積をとり、その結果481を
マルチプレクサ４９の選択信号及び片側の入力信号とし
て出力する。マルチプレクサ４９では、前述の入力信号
と１サンプル遅延回路５０の出力501とを入力し、前記
選択信号によりどちらか一方を選択し、１サンプル遅延
回路５０へ出力する。尚、１サンプル遅延回路５０の出
力501はマルチプレクサ５３の選択信号となると同時
に、データ決定回路１６の選択信号132ともなるが、入
力端子４４より入力される比較器１８の出力181が０の
時にはクリアーされる。

マルチプレクサ５３では、１サンプル遅延回路５０の出
力501を選択信号として、入力端子４２より入力され分
周回路５１で１０分周されたサンプリングパルス511か
あるいは分周回路５１の出力511をさらに分周回路５２
で４分周したサンプリングパルスかどちらか一方を選択
し出力する。論理回路５４では、入力端子４３より入力
される音声判定結果出力を反転した信号とマルチプレク
サ５３の出力との論理積をとり、その結果を可逆カウン
タの負の歩進制御パルス133として出力端子４６より出
力する。

また、論理積回路５５では入力端子４３より入力される
音声判定結果出力と分周回路５１で１０分周されたサン
プリングパルス511との論理積をとり出力し、一方、論
理積回路５６では、入力端子４４より入力される比較器
１８の出力181を反転した信号と前述の音声判定結果出
力との論理積がとられ出力される。そして、論理和回路
５７では前述の論理積回路55と56の出力の論理和がとら
れ出力端子７２より可逆カウンタの正の歩進制御パルス
131として出力される。

本発明で用いられる設定パルス生成回路１４としては、
第５図の回路が使用でき、入力端子６０、１サンプル遅
延回路６２，論理積回路６３及び出力端子６１より構成
され、論理積回路６３で入力端子６０より入力される音
声判定結果出力を反転した信号と、１サンプル遅延回路
６２の出力信号との論理積をとり、その結果を出力端子
６１より設定パルス141として出力する。こうすること
により音声判定結果出力の立下り時点（出力が１から０
に変化する時点）の検出が可能となり、その時点で設定
パルス141が出力される。

本発明で用いられるデータ決定回路１６としては、第６
図の回路が使用でき入力端子70,71,72,73,74、マルチプ
レクサ76,77、出力端子７５より構成され、マルチプレ
クサ７６では、入力端子７０より入力される制御パルス
生成回路１３の出力132を選択信号とし、入力端子７１
より入力される可逆カウンタ１５の出力151かあるいは
入力端子７２より入力されるショートハングオーバー設
定用データかどちらか一方が選択される。

マルチプレクサ７７では、入力端子７４より入力される
保持時間決定回路１７の出力171を選択信号とし、入力
端子７３より入力されるロングハングオーバー設定用デ
ータかあるいは前述のマルチプレクサ７６の出力661が
どちらか一方が選択され出力端子７５より出力される。

ところで、第４図の制御パルス生成回路の中でマルチプ
レクサ４９の選択信号が１になる時にマルチプレクサ４
９では論理積回路４８の出力を選択し、０の時には１サ
ンプル遅延回路５０の出力501を選択し、かつマルチプ
レクサ５３でも１サンプル遅延回路５０の出力501が１
の時に分周回路５２の出力が選択され、０の時には分周
回路５１の出力511が選択されるようになっている。

こうすることにより、ロングハングオーバー付加時に
は、論理積回路４８の出力481が１になり、１サンプル
時刻後に、１サンプル遅延回路５０の出力501が１にな
るので、第４図の出力端子４５より出力されるデータ決
定回路の選択信号132が１となり、かつ出力端子４６よ
り出力される可逆カウンタの負の歩進制御パルス132が
サンプリングパルスを４０分周したパルスに同期したも
のとなる。

また、第６図のデータ決定回路のマルチプレクサ７６で
は、入力端子７０より入力される制御パルス生成回路の
出力132が１の時には入力端子７１より入力される可逆
カウンタの出力151が選択され、０の時には入力端子７
２より入力されるショートハングオーバー設定用データ
が選択されるようにするとともに、マルチプレクサ７７
では、入力端子７４より入力される保持時間決定回路の
出力171が１の時に入力端子７３より入力されるロング
ハングオーバー設定用データが、また０の時にはマルチ
プレクサ７６の出力661が、選択されるようになってい
る。

こうすることにより、保持時間決定回路の出力171が１
の時には、制御パルス生成回路の出力132が０であろう
と１であろうとロングハングオーバー用のデータが常に
選択され、保持時間決定回路の出力171が０の時には、
制御パルス生成回路の出力132が１の時には可逆カウン
タの出力151が選択され、０の時にはショートハングオ
ーバー設定用データが選択されることになり所望のデー
タが選択できることになる。

尚、以上から判かるようにデータ決定回路で可逆カウン
タの内容が選択されるのは、保持時間決定回路の出力が
０で、かつ第４図の１サンプル遅延回路５０の出力が１
の時である場合であり、第３図で示す様な信号が到来し
た場合に相当する。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明による出力保持回路は、
簡単なデータ決定回路を用いることにより、１組の可逆
カウンタに音声信号の信号継続時間を監視する役目と、
ショートハングオーバー及びロングハングオーバーを付
加する役目とを同時に持たせることによりハードウェア
規模の低減が計れるとともに、会話中に単語の切断や脱
落によって生じる不自然さを防止する能力を保持しつ
つ、誤動作時間率や音声動作率の低減か計れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、音声検出器の一例を示すブロック図、第２図
は、本発明による出力保持回路を示すブロック図、第３
図(a)〜(d)は、第２図の各部の波形を示す図、第４図
は、第２図の一部分を示す図、第５図は、第２図の他の
一部分を示す図、第６図は、第２図の他の一部分を示す
図である。 第２図において、１３は可逆カウンタの歩進方向を制御
する手段を示し、１５は正負に歩進する１組の可逆カウ
ンタを示し、１８は音声検出器の出力を決定する手段を
示し、２３は複数個のデータを可逆カウンタに設定する
手段を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力標本化音声信号の有無を判定する音声
   判定部と、該音声判定部が音声信号の終了を知らせた時
   点からある一定時間音声判定部の出力を保持する出力保
   持部とから構成される音声検出器において、正負に歩進
   する１組の可逆カウンタと、前記音声判定部の出力によ
   り、前記可逆カウンタの歩進方向を制御する手段と、該
   可逆カウンタの内容と予め定められた閾値とを比較する
   ことにより音声検出器出力を決定する手段と、前記音声
   判定部が音声信号の終了を知らせた時点における前記可
   逆カウンタの内容に応じて複数個のデータを前記可逆カ
   ウンタに設定する手段とから少なくとも構成され、音声
   継続時間に応じて複数個の異なる予め定められた保持時
   間を設定することを特徴とする音声検出器の出力保持回
   路。