专利名称：声控切换系统和声控切换方法
技术领域：
本发明涉及一种在扩声(sound reinforced)通信系统如免提电话和电话会议系统等近年来越来越普及的系统中，用于去除回音并减少啸声的发生的声控切换(voice switching)系统和声控切换方法。
背景技术：
目前已经存在大量的扩声通信系统，它们都可以实现使多人通过一套免提扬声器和麦克风相互通话。
这种扩声通信系统通常至少配备一对免提电话装置，即，位于各自封闭的彼此相距遥远的近端和远端房间的第一和第二免提电话装置，且各自都有一套免提扬声器和麦克风，从而使两个操作员能够通过让该第一和第二免提电话装置电话彼此电连通的特殊传送线路，利用第一和第二免提电话装置的扬声器和麦克风互相通信。构成免提电话装置的组成部分的扬声器和麦克风在操作员将他或她的声音输入至麦克风时开始工作，因此扩声通信装置有另一个名字叫“声控切换系统”。
传统的那些声控切换系统中的一个典型例子是公开号为62151/1990的日本专利申请。
如图7所示，该日本专利中公开的传统声控切换系统包括一接收声音衰减器702，用于对从信号输入端701输入的接收信号进行衰减，并将衰减后的信号输出至扬声器703；一传送声音衰减器705，用于对从一麦克风704输入的传送信号进行衰减，并将衰减后的信号输出至一输出端706；一接收侧声音检测处理部分707，用于对输入的接收信号进行声音检测处理；一传送侧声音检测处理部分713，用于对输入的传送信号进行声音检测处理；以及一损耗控制部分719，用于控制接收声音衰减器702和传送声音衰减器705的损耗。
因此而构造的接收侧声音检测处理部分707包括一信号电平计算部分708，用于计算从信号输入端701输入的接收信号的幅度电平；一时间常数选择部分709，用于当计算出一最小接收信号电平时，选择一时间常数；一最小信号电平计算部分710，用于计算最小接收信号电平；一阈值计算部分711，用于根据最小信号电平计算部分710中计算出的最小接收信号电平，计算一阈值；以及一声音检测部分712，用于根据该接收信号电平和阈值，执行声音检测。信号电平计算部分708中计算出的幅度电平是一通过对接收信号进行整流和滤波而得到的接收信号电平。
传送侧声音检测处理部分714还包括一信号电平计算部分714，用于计算从麦克风704输入的传送信号的幅度电平；一时间常数选择部分715，用于当计算出一最小传送信号电平时，选择一时间常数；一最小信号电平计算部分716，用于计算最小传送信号电平；一阈值计算部分717，用于根据最小信号电平计算部分716中计算出的最小传送信号电平，计算一阈值；及一声音检测部分718，用于根据传送信号电平和阈值，执行声音检测。信号电平计算部分714中计算出的幅度电平是一通过对传送信号进行整流和滤波而得到的传送信号电平。
以下将根据附图7详细说明上述传统的声控切换系统的操作。
当一接收信号，例如，一远端扬声器的声音信号被输入至信号输入端701时，该接收信号通过接收声音衰减器702从扬声器703被输入至一近端扬声器。然后麦克风704收集从扬声器703输出的声音和近端扬声器向麦克风704发出的声音，以输出一传送信号。这个传送信号通过传送声音衰减器705变为一传送输出信号，传送输出信号被从信号输出端706输出至远端扬声器。
下面将详细说明用于计算将通过损耗控制部分719插入接收声音衰减器702和传送声音衰减器705的损耗的接收侧声音检测处理部分707和传送侧声音检测处理部分713。由于接收侧声音检测处理部分707和传送侧声音检测处理部分713以相同方式操作，因此只显示接收侧声音检测处理部分707。
在信号电平计算部分708中，通过计算各取样或帧(多个取样)中的接收信号的幅度电平，得到一信号电平Lri(k)，其中符号“k”表示一取样号或一帧号。在时间常数选择部分709中，根据接收信号的幅度电平来确定一时间常数“Tr”。在最小信号电平计算部分710中，通过按照以下用到时间常数的公式1的滤波处理来计算一最小接收信号电平Nr(k)。
Nr(k)＝Nr(k-1)+Tr(Lr(k)-Nr(k-1))……(公式1)在阈值计算部分711中，通过基于最小接收信号电平Nr(k)的公式2来计算声音检测的阈值“Tr”。
Thr＝αNr(k)…(公式2)其中，符号“α”表示用于计算阈值的系数。
在声音检测部分712中，对接收信号电平Lri(k)和阈值“Thr”进行比较，当接收信号电平大于阈值时，判定存在声音；当接收信号电平小于阈值时，判定不存在声音。
下面将说明在损耗控制部分719中计算和控制损耗的方法。
首先，操作损耗控制部分719对一传送信号电平Lsi(k)和一通过接收信号电平Lri(k)乘一接收端损耗“Gr”得到的接收输出信号电平Lro(k)进行比较，声音回声路径增益“αh”通过以下公式计算得出。
αh＝Lsi(k)/Lro(k)…(公式3)相类似地操作损耗控制部分719来对一接收信号电平Lri(k)和一通过传送信号电平Lsi(k)乘一传送端损耗“Gs”得到的传送输出信号电平Lso(k)进行比较，电路回声路径增益“βh”通过以下公式计算得出。
βh＝Lri(k)/Lso(k)…(公式4)根据下面有声音回声路径增益“αh”和电路回声路径增益“βh”作为参数的公式计算而得的，为一插入损耗“G”，G＝Hm/(Mcαh·βh)…(公式5)其中，Mc为一更新系数，“Hm”为一啸声容限。
在损耗控制部分719中，根据声音检测部分712和声音检测部分718中的判定结果来判定系统处于接收状态还是传送状态。当系统处于接收状态时，接收声音衰减器702的损耗将逐渐降低，而传送声音衰减器705的损耗将逐渐增大至一目标值，即根据公式5计算出的插入损耗“G”。相反，当系统处于传送状态时，接收声音衰减器702的损耗将逐渐增大至一目标值，即根据公式5计算出的插入损耗“G”，而传送声音衰减器705的损耗将逐渐降低。
操作这样构造的上述转换系统以对近端扬声器的声音和远端扬声器的声音进行比较，并且通过将传送声音和接收声音中具有较高电平的、不经过衰减就输出而具有较低电平的经过衰减才输出的方法来相对控制他们之间的损耗。从而减少了扬声器中的回音，并将由近端扬声器和远端扬声器中的声音混合而成的语音引起的啸声降至最低电平。
当由公式1表示的滤波处理计算出最小信号电平时，通过跟踪该最小电平，在上述传统声控切换系统中进行的声音检测处理具有一被设为一相对较大值而只有很小变化范围的时间常数。
该传统声控切换系统还遇到这样一个问题，即尽管当语音信号对噪声信号的信噪比比较高时，它可能精确地估算出最小信号电平，但它不能跟踪当机动车加速或减速或火车进站或出站时所产生的一非静态噪声的变化，从而引起声控切换系统性能的降低。
该传统声控切换系统还有另一个问题，就是低信噪比可能引起将一噪声误检为一声音，从而引起声控切换系统的操作性能降低。
因此，本发明的一个目的是提供一种能解决上述传统声控切换系统固有的问题的声控切换系统和声控切换方法。
本发明的另一个目的是提供一可实现高精确的声音检测，且即使在信噪比比较低的环境中产生的噪声干扰的情况下也能正确执行切换功能的声控切换系统和声控切换方法。
发明内容
本发明的声控切换系统包括一接收侧声音检测处理部分，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送侧声音检测处理部分，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减器，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减器，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制部分，用于根据上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分的声音检测处理结果，控制上述接收声音衰减步骤和上述传送声音衰减步骤的损耗。上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分各包括一信号电平计算部分，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算部分，用于根据从信号电平计算部分输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值计算部分，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值；以及一声音检测部分，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较，以检测一声音。
因此，根据本发明可计算对电平值不断改变的非静态噪声具有跟踪能力的噪声电平估算值，可在即使信噪比较低的环境下，也能减少声音的误检的发生，还可更直接地检测到声音是否存在，并可实现较常规声控切换系统更精确的声音检测。
另外，本发明的声控切换系统包括一接收侧声音检测处理部分，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送侧声音检测处理部分，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减器，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减器，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制部分，用于根据上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分的声音检测处理结果控制上述接收声音衰减器和上述传送声音衰减器的损耗。上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分各包括一信号电平计算部分，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算部分，用于根据从信号电平计算部分输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值更新部分，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值并根据上述噪声电平估算值更新上述阈值；以及一声音检测部分，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较，以检测一声音。
因此，根据本发明可计算对电平值不断改变的非静态噪声具有跟踪能力的噪声电平估算值，可在信噪比较低时也能减少声音的误检的发生，还可更直观地检测声音是否存在，并且可通过根据噪声电平估算值对用于声音检测的阈值进行更新，来实现较常规声控切换系统更精确的声音检测。
另外，根据本发明的声控切换系统包括一接收侧声音检测处理部分，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送侧声音检测处理部分，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减器，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减器，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制部分，用于根据上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分的声音检测处理结果，控制上述接收声音衰减器和上述传送声音衰减器的损耗。上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分各包括一信号电平计算部分，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算部分，用于根据从信号电平计算部分输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值计算部分，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值；一声音检测部分，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较以检测一声音；以及一更新量设定部分，用于根据声音检测部分中的检测结果设定上述噪声电平估算部分中的噪声电平估算的更新量。
因此，根据本发明可计算对电平值不断改变的非静态噪声具有跟踪能力的噪声电平估算值，可在信噪比较低时也能减少声音的误检的发生，还可更直观地检测声音是否存在，并且可通过根据声音检测的结果改变噪声电平估算的更新量，来实现较常规声控切换系统更精确的声音检测。
另外，在上述本发明的声控切换系统的阈值更新部分中，当在上述信号电平计算部分中计算出的信号电平大于在上述噪声电平估算部分中计算出的噪声电平估算值和一预定的常数的乘积时，将一用于设定上述阈值的判定系数设为一预定的较小值；在上述信号电平计算部分中计算出的信号电平小于在上述噪声电平估算部分中计算出的噪声电平估算值和一预定的常数的乘积时，上述判定系数被渐进地设为一更大值；当上述判定系数变得大于一预定的判定值时，上述判定系数被设定为上述预定的判定值。
因此，根据本发明，通过根据信号电平更新阈值，可以实现更精确地对具有跟踪能力的声音的检测。
在上述本发明的声控切换系统的更新量设定部分中，当在上述信号电平计算部分中计算出的信号电平大于在上述阈值计算部分中计算出的阈值时，可判定存在声音，而当上述信号电平小于上述阈值时，可判定不存在声音，并根据声音检测的结果改变上述噪声电平估算部分中的噪声电平估算更新量。
因此，根据本发明，通过根据声音检测的结果改变噪声电平估算的更新量，可实现更精确地对具有跟踪能力的声音的检测。
本发明的声控切换系统还包括一用于在启动系统后对取样或帧或时间进行计数的计数部分和一初始化执行部分，该部分执行对预定时间段的噪声电平估算的初始化，从而在系统启动后，执行对预定时间段的噪声电平估算的初始化。
因此，根据本发明，通过在系统启动后执行对预定时间段的噪声电平估算的初始化，除了对该系统启动后紧跟着的噪声电平估算中的噪声的跟踪能力得到提高外，该声控切换系统的性能也得到提高。
在本发明的声控切换系统的上述噪声电平估算部分中，当上述信号电平小于上述噪声电平估算值时，上述信号电平被设为上述噪声电平估算值，而当信号电平大于噪声电平估算值时，噪声电平估算值被渐进地设为一更大值。
因此，根据本发明，当信号电平大于噪声电平估算值时，噪声电平估算值被渐进地设为一更大值，从而适当地提高了声控切换系统的性能。
本发明的声控切换方法执行一接收侧的声音检测处理步骤，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送侧声音检测处理步骤，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减步骤，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减步骤，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制步骤，用于根据上述接收侧声音检测处理步骤和上述传送侧声音检测处理步骤的声音检测处理结果，控制上述接收声音衰减器和上述传送声音衰减器的损耗。上述接收侧声音检测处理步骤和上述传送侧声音检测处理步骤各包括一信号电平计算步骤，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算步骤，用于根据从信号电平计算步骤输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值计算步骤，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值；以及一声音检测步骤，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较，以检测一声音。
因此，根据本发明，可计算对电平值不断改变的非静态噪声具有跟踪能力的噪声电平估算值，可在信噪比较低时也能减少声音的误检的发生，还可更直观地检测声音是否存在，并且可实现较常规声控切换系统更精确的声音检测。
另外，本发明的声控切换方法执行一接收侧声音检测处理步骤，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送侧声音检测处理步骤，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减步骤，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减步骤，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制步骤，用于根据上述接收侧声音检测处理步骤和上述传送侧声音检测处理步骤的声音检测处理结果控制上述接收声音衰减步骤和上述传送声音衰减步骤的损耗。上述接收侧声音检测处理步骤和上述传送侧声音检测处理步骤各包括一信号电平计算步骤，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算步骤，用于根据从信号电平计算步骤输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值计算步骤，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值并根据上述噪声电平估算值更新上述阈值；以及一声音检测步骤，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较，以检测一声音。
因此，根据本发明，可计算对电平值不断改变的非静态噪声具有跟踪能力的噪声电平估算值，可在信噪比较低时也能减少声音的误检的发生，还可更直观地检测声音是否存在，还可通过根据噪声电平估算值对用于声音检测的阈值进行更新，来实现较常规声控切换系统更精确的声音检测。
另外，根据本发明的声控切换方法执行一接收侧声音检测处理步骤，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送侧声音检测处理步骤，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减步骤，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减步骤，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制步骤，用于根据上述接收侧声音检测处理步骤和上述传送侧声音检测处理步骤的声音检测处理结果控制上述接收声音衰减步骤和上述传送声音衰减步骤的损耗。上述接收侧声音检测处理步骤和上述传送侧声音检测处理步骤各包括一信号电平计算步骤，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算步骤，用于根据从信号电平计算步骤输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值计算步骤，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值；一声音检测步骤，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较以检测一声音；以及一更新量设定步骤，用于根据声音检测步骤中的检测结果设定上述噪声电平估算步骤中的噪声电平估算的更新量。
因此，根据本发明，可计算对电平值不断改变的非静态噪声具有跟踪能力的噪声电平估算值，可在信噪比较低时也能减少声音的误检的发生，还可更直观地检测声音是否存在，并且可通过根据声音检测的结果改变噪声电平估算的更新量，来实现较常规声控切换系统更精确的声音检测。
另外，在上述本发明的声控切换方法的阈值更新步骤中，当在上述信号电平计算步骤中计算出的信号电平大于在上述噪声电平估算步骤中计算出的噪声电平估算值和一预定的常数的乘积时，将一用于设定上述阈值的判定系数设为一预定的较小值；在上述信号电平计算步骤中计算出的信号电平小于在上述噪声电平估算步骤中计算出的噪声电平估算值和一预定的常数的乘积时，上述判定系数被渐进地设为一更大值；当上述判定系数变得大于一预定的判定值时，上述判定系数被设定为上述预定的判定值。
因此，根据本发明，通过根据信号电平更新阈值，可以实现更精确地对具有跟踪能力的声音的检测。
在上述本发明的声控切换方法的更新量设定步骤中，当在上述信号电平计算步骤中计算出的信号电平大于在上述阈值计算步骤中计算出的阈值时，可判定存在声音，而当上述信号电平小于上述阈值时，可判定不存在声音，并根据声音检测的结果改变上述噪声电平估算步骤中的噪声电平估算更新量。
因此，根据本发明，通过根据声音检测的结果改变噪声电平估算的更新量可实现更精确地对具有跟踪能力的声音的检测。
本发明的声控切换方法还执行一计数步骤，用于在启动系统后对取样或帧或时间进行计数；以及一初始化执行步骤，用于执行对预定时间段的噪声电平估算的初始化，从而在系统启动后执行对预定时间段的噪声电平估算的初始化。
因此，根据本发明，通过在系统启动后执行对预定时间段的噪声电平估算的初始化，除了紧接着系统启动后噪声电平估算中的噪声的跟踪能力得到提高外，声控切换系统的性能也得到提高。
在本发明的声控切换方法的上述噪声电平估算步骤中，当上述信号电平小于上述噪声电平估算值时，上述信号电平被设为上述噪声电平估算值，而当信号电平大于噪声电平估算时，噪声电平估算值被渐进地设为一更大值。
因此，根据本发明，当信号电平大于噪声电平估算值时，噪声电平估算值被渐进地设为一更大值，从而适当地提高了声控切换系统的性能。
本发明及其优越性将在参照相关附图的情况下，从以下详细说明中得到更好的理解，其中图1是本发明的声控切换系统的第一实施例的方块图。
图2是通过软件执行本发明第一实施例的处理过程流程图。
图3是本发明的声控切换系统的第二实施例的方块图。
图4是通过软件执行本发明第二实施例的处理过程流程图。
图5是本发明的声控切换系统的第三实施例的方块图。
图6是通过软件执行本发明第三实施例的处理过程流程图。
图7是传统的声控切换系统的方块图。
具体实施例方式
下面将详细描述本发明的声控切换系统的一些最佳实施例。
本发明的声控切换系统的第一实施例将参照附图，特别是图1-6，加以说明。
下面将首先描述本发明第一实施例的声控切换系统的结构。
本发明的声控切换系统的第一实施如图1所示，包括一接收声音衰减器102，用于对从信号输入端101输入的接收信号进行衰减，并将衰减后的信号输出至扬声器103；一传送声音衰减器105，用于对从一麦克风104输入的传送信号进行衰减并将衰减后的信号输出至一输出端106；一接收侧声音检测处理部分107，用于对输入的接收信号进行声音检测处理；一传送侧声音检测处理部分114，用于对输入的传送信号进行声音检测处理；以及一损耗控制部分121，用于控制接收声音衰减器102和传送声音衰减器105的损耗。
接收侧声音检测处理部分107还包括一信号电平计算部分108，用于计算从信号输入端101输入的接收信号的幅度电平；一计数部分109，用于在启动本发明的声控切换系统之后对取样或帧或类似目标进行计数；一初始化执行部分110，用于初始化一噪声电平估算值；一噪声电平估算部分111，用于计算噪声电平估算值；一阈值计算部分112，用于根据噪声电平估算值计算一阈值；以及一声音检测部分113，用于对接收信号和阈值进行比较以执行声音检测。
传送侧声音检测处理部分114还包括一信号电平计算部分115，用于计算从麦克风104输入的传送信号的幅度电平；一计数部分116，用于在启动本发明的声控切换系统之后对取样或帧或类似目标进行计数；一初始化执行部分117，用于初始化一噪声电平估算值；一噪声电平估算部分118，用于计算噪声电平估算值；一阈值计算部分119，用于根据噪声电平估算值计算一阈值；以及一声音检测部分120，用于对传送信号和阈值进行比较以执行声音检测。
以下将根据附图1详细说明本发明第一实施例的上述配置的声控切换系统的操作。
接收声音衰减器102、传送声音衰减器105、信号电平计算部分108、阈值计算部分112、声音检测部分113、信号电平计算部分115、阈值计算部分119、声音检测部分120以及损耗控制部分121的操作均与图7所示的现有技术方案中的对应部分的操作类似。
首先，操作信号电平计算装置108以计算一接收信号电平，并将接收信号电平和噪声电平估算值进行比较，该估算值已经在噪声电平估算装置111中根据最后取样值或帧被估算出来。当噪声电平估算值大于信号电平时，将噪声估算值设为信号电平。相反，当噪声电平估算值小于信号电平时，噪声电平估算值通过噪声电平估算值乘更新系数来进行更新，该更新系数被设置为每秒3到10dB，从而实现既可跟踪一变量噪声又不会干扰声音信号。上述更新过程通过对电平不断改变的非静态的噪声的跟踪，使提高噪声电平估算成为可能。
在启动声控切换系统后经过若干取样和帧之后，在信号电平计算部分108中计算出的信号电平值很小，当在噪声电平估算部分111中利用该小信号电平进行噪声电平估算处理时，噪声电平估算的初始值也将变小。初始化执行部分110的初始化过程将直接取信号电平作为噪声电平估算值，直到声控切换系统启动后噪声电平估算值达到一静态信号电平。这是因为直到更新的噪声电平估算值达到信号电平，否则我们很难实现对噪声电平估算值的正确计算，而这可能导致在声音检测部分113中发生声音的误检。
然后操作计数部分109执行初始执行部分110和噪声电平估算部分111之间的转换。计数部分109在声控切换系统启动时就开始计数，当计数值小于预定的取样值或帧的数目或预定的时间时，在初始化执行部分110中执行噪声电平估算的初始化操作。另一方面，当计数值大于预定的取样值或帧的数目或预定的时间时，计数部分109从初始化执行部分110转换为噪声电平估算部分111，从而在噪声电平估算部分111中对噪声电平估算值进行更新。
虽然以上已经对接收侧声音检测处理部分107作了详细描述，但传送侧声音检测处理部分114对一传送信号执行的声音检测处理与接收侧声音检测处理部分107的形式相同，且如上所述，包括一信号电平计算部分115、计数部分116、初始化执行部分117、噪声电平估算部分118、阈值计算部分119以及声音检测部分120。
如上所述，本发明第一实施例的声控切换系统能够计算对电平值不断改变的非静态噪声具有跟踪能力的噪声电平估算值，在信噪比较低时减少对声音的误检的发生，更直观地检测声音是否存在，并实现较常规声控切换系统更精确的声音检测。
图2示出本发明第一实施例利用软件执行的过程。
图2中所示的过程包括一系列处理步骤，包括一信号电平计算步骤201、以计数比较步骤202、一初始化噪声电平值设定步骤203、一噪声电平比较步骤204、一噪声电平设定步骤205、一噪声电平更新步骤206、一阈值计算步骤207、一声音检测比较步骤208、一声音检测判定步骤209以及一无声音检测判定步骤210。这些步骤与图1中所示的包括信号电平计算部分108到声音检测部分113的接收端声音检测处理部分107和包括信号电平计算部分115到声音检测部分120的传送侧声音检测处理部分114的执行类似。
图3说明本发明第二实施例的声控切换系统。
在图3中，本发明第二实施例声控切换系统包括一接收声音衰减器302，用于对从信号输入端301输入的接收信号进行衰减，并将衰减后的信号输出至扬声器303；一传送声音衰减器305，用于对从一麦克风304输入的传送信号进行衰减，并将衰减后的信号输出至一输出端306；一接收侧声音检测处理部分307，用于对输入的接收信号进行声音检测处理；一传送侧声音检测处理部分314，用于对输入的传送信号进行声音检测处理；以及一损耗控制部分321，用于控制接收声音衰减器302和传送声音衰减器305的损耗。
接收侧声音检测处理部分307还包括一信号电平计算部分308，用于计算从信号输入端301输入的接收信号的幅度电平；一计数部分309，用于在启动本发明的声控切换系统之后对取样或帧或类似目标进行计数；一初始化执行部分310，用于初始化一噪声电平估算值；一噪声电平估算部分311，用于计算噪声电平估算值；一阈值计算部分312，用于根据噪声电平更新一阈值；以及一声音检测部分313，用于对接收信号和阈值进行比较，以执行声音检测。
传送侧声音检测处理部分314还包括一信号电平计算部分315，用于计算从麦克风304输入的传送信号的幅度电平；一计数部分316，用于在启动本发明的声控切换系统之后对取样或帧或类似目标进行计数；一初始化执行部分317，用于初始化一噪声电平估算值；一噪声电平估算部分318，用于计算噪声电平估算值；一阈值更新部分319，用于根据噪声电平估算值更新一阈值；以及一声音检测部分320，用于对传送信号和阈值进行比较，以执行声音检测。
下面将根据图3详细说明本发明第二实施例的上述配置的声控切换系统的操作。
接收声音衰减器302、传送声音衰减器305、信号电平计算部分308、声音检测部分313、信号电平计算部分315、声音检测部分320以及损耗控制部分321的操作均与图7所示的现有技术方案中的对应部分的操作类似。计数部分309、初始化执行部分310、噪声电平估算部分311、计数部分316、初始化执行部分317和噪声电平估算部分318的操作均与图1中所示的本发明第一实施例的声控切换系统的对应部分的操作类似。
阈值更新部分312能够根据噪声电平估算值和信号电平更新阈值。在阈值更新部分312中，将信号电平计算部分308中计算出的信号电平和通过将初始化执行部分310或噪声电平估算部分311中计算出的噪声电平乘一预定的常数βmax而得的值进行比较，来检测声音部分的开始。该常数βmax被设为2.0到3.0之间，以便实现既可检测到声音部分的开始、又检测不到噪声的改变。
当信号电平大于噪声电平估算值乘常数βmax时，一用于更新阈值的判定系数β被设为常数γ。常数γ是声音部分中的一判定系数，并被设为一小于常数βmax的值，如1.0左右。
当信号电平小于噪声电平估算值乘常数βmax时，判定系数β通过一预定的更新量“Lup”来更新。该更新量“Lup”为一比较小的值从而避免将声音装置中的一相对较小的声音误检为噪声，每秒更新量被设为0.01到1dB。
为了防止被更新的判定系数β变得过大，将被更新的判定系数β与常数βmax相比较，当判定系数β大于常数βmax时，判定系数β置为常数βmax。最后，声音检测的阈值通过将噪声电平估算值乘以判定系数β来更新。
虽然以上已经对接收侧声音检测处理部分307作了详细描述，但传送侧声音检测处理部分314对一传送信号执行的声音检测处理与接收侧声音检测处理部分307的形式相同，且如上所述，包括一信号电平计算部分315、计数部分316、初始化执行部分317、噪声电平估算部分318、阈值估算部分319以及声音检测部分320。
如上所述，本发明第二实施例的声控切换系统能够计算对电平值不断改变的非静态噪声具有跟踪能力的噪声电平估算值，在信噪比较低时减少对声音的误检的发生，直观地检测声音是否存在，以及实现较常规声控切换系统更精确的声音检测。
图4示出本发明第二实施例利用软件执行的过程。
图4中所示的过程包括一系列处理步骤，包括一信号电平计算步骤401、一计数比较步骤402、一初始化噪声电平值设定步骤403、一噪声电平比较步骤404、一噪声电平设定步骤405、一噪声电平更新步骤406、一电平比较步骤407、一判定系数设定步骤(1)408、一判定系数更新步骤409、一判定系数与阈值比较步骤410、一判定系数设定步骤(2)411、一阈值计算步骤412、一声音检测比较步骤413、一声音检测判定步骤414和一无声音检测判定步骤415。这些步骤与图3中所示的包括信号电平计算部分308到声音检测部分313的接收端声音检测处理部分307和包括信号电平计算部分315到声音检测部分320的传送侧声音检测处理部分314的执行类似。
图5是本发明第三实施例的声控切换系统的方块图。
在图5中，本发明第三实施例声控切换系统包括一接收声音衰减器502，用于对从信号输入端501输入的接收信号进行衰减，并将衰减后的信号输出至扬声器503；一传送声音衰减器505，用于对从一麦克风504输入的传送信号进行衰减并将衰减后的信号输出至一输出端506；一接收侧声音检测处理部分507，用于对输入的接收信号进行声音检测处理；一传送侧声音检测处理部分515，用于对输入的传送信号进行声音检测处理；以及一损耗控制部分523，用于控制接收声音衰减器502和传送声音衰减器505的损耗。
接收侧声音检测处理部分507还包括一信号电平计算部分508，用于计算从信号输入端501输入的接收信号的幅度电平；一计数部分509，用于在启动本发明的声控切换系统之后对取样或帧或类似目标进行计数；一初始化执行部分510，用于初始化一噪声电平估算值；一噪声电平估算部分511，用于计算噪声电平估算值；一阈值计算部分512，用于根据噪声电平计算一阈值；一声音检测部分513，用于对接收信号和阈值进行比较以执行声音检测；以及一噪声电平更新量设定部分514，用于根据声音检测部分513中的声音检测结果，来改变噪声电平估算部分511中的噪声电平估算的更新量。
传送侧声音检测处理部分515还包括一信号电平计算部分516，用于计算从麦克风504输入的传送信号的幅度电平；一计数部分517，用于在启动本发明的声控切换系统之后对取样或帧或类似目标进行计数；一初始化执行部分518，用于初始化一噪声电平估算值；一噪声电平估算部分519，用于计算噪声电平估算值；一阈值计算部分520，用于根据噪声电平估算值计算一阈值；一声音检测部分521，用于对传送信号和阈值进行比较以执行声音检测；以及一噪声电平更新量设定部分522，用于根据声音检测部分521中的声音检测结果，来改变噪声电平估算部分519中的噪声电平估算的更新量。
下面将根据图5详细说明本发明第三实施例上述配置的声控切换系统的操作。
在图5中，接收声音衰减器502、传送声音衰减器505、信号电平计算部分508、阈值计算部分512、声音检测部分513、信号电平计算部分516、阈值计算520、声音检测部分521以及损耗控制部分523的操作均与图7所示的当前技术方案中的对应部分的操作相类似。另外，计数部分509、初始化执行部分510、噪声电平估算部分511、计数部分517、初始化执行部分518和噪声电平估算部分519的操作，均与图1中所示的本发明第一实施例的声控切换系统的对应部分的操作类似。
低功率部分如谐音包括在声音部分中。当声音部分中噪声电平估算的更新量在噪声电平估算部分511中比较大时，声音检测部分513中的声音检测结果将在短时间内频繁的改变。
在噪声电平更新量设定部分514中，当判定在声音检测部分513中没有声音时，已在噪声电平估算部分511中预设的每秒的更新量将被重设为一3到10dB的更新量，而当判定存在声音时，在噪声电平估算部分511中已预设的每秒的更新量将被重设为一较小的更新量。因此，有可能实现更精确的声音检测。
虽然以上已经对接收侧声音检测处理部分507作了详细描述，但传送侧声音检测处理部分515对一传送信号执行的声音检测处理，与接收侧声音检测处理部分507的形式相同，且如上所述，包括一信号电平计算部分516、计数部分517、初始化执行部分518、噪声电平估算部分519、阈值计算部分520、声音检测部分521和噪声电平更新量设定部分522。
如上所述，本发明第三实施例的声控切换系统能够计算对电平值不断改变的非静态噪声具有跟踪能力的噪声电平估算值，在信噪比较低时减少对声音的误检的发生，直观地检测声音是否存在，以及通过根据声音检测结果改变噪声电平估算的更新量，实现较常规声控切换系统更精确的声音检测。
图6示出本发明第三实施例利用软件执行的过程。
图6中所示的过程包括一系列处理步骤，包括一信号电平计算步骤601、一计数比较步骤602、一初始化噪声电平值设定步骤603、一噪声电平比较步骤604、一噪声电平设定步骤605、一噪声电平更新步骤606、一阈值计算步骤607、一声音检测比较步骤608、一声音检测判定步骤(1)609、一更新量设定步骤(1)610、一声音检测判定步骤(2)611以及一更新量设定步骤(2)612。这些步骤与图5中所示的包括信号电平计算部分508到噪声电平更新量设定部分514的接收端声音检测处理部分507，和包括信号电平计算部分516到噪声电平更新量设定部分522的传送侧声音检测处理部分515的执行相类似。
综上所述，本发明的声控切换系统包括一接收声音检测处理部分，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送声音检测处理部分，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减器，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减器，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制部分，用于根据上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分的声音检测处理结果控制上述接收声音衰减器和上述传送声音衰减器的损耗。上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分各包括一信号电平计算部分，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算部分，用于根据从信号电平计算部分输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值计算部分，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值；以及一声音检测部分，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较以检测一声音。
因此，根据本发明，可计算对电平值不断改变的非静态噪声具有跟踪能力的噪声电平估算值，可在信噪比较低时也能减少声音的误检的发生，还可更直观地检测声音是否存在，并且可实现较常规声控切换系统更精确的声音检测。
权利要求
1.一种声控切换系统，包括一接收侧声音检测处理部分，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送侧声音检测处理部分，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减器，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减器，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制部分，用于根据上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分的声音检测处理结果控制上述接收声音衰减器和上述传送声音衰减器的损耗，其中上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分各包括一信号电平计算部分，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算部分，用于根据从信号电平计算部分输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值计算部分，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值；以及一声音检测部分，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较以检测一声音。
2.一种声控切换系统，包括一接收侧声音检测处理部分，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送侧声音检测处理部分，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减器，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减器，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制部分，用于根据上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分的声音检测处理结果控制上述接收声音衰减器和上述传送声音衰减器的损耗，其中上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分各包括一信号电平计算部分，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算部分，用于根据从信号电平计算部分输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值更新部分，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值并根据上述噪声电平估算值更新上述阈值；以及一声音检测部分，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较以检测一声音。
3.一种声控切换系统，包括一接收侧声音检测处理部分，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送侧声音检测处理部分，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减器，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减器，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制部分，用于根据上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分的声音检测处理结果控制上述接收声音衰减器和上述传送声音衰减器的损耗。其中上述接收侧声音检测处理部分和上述传送侧声音检测处理部分各包括一信号电平计算部分，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算部分，用于根据从信号电平计算部分输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值计算部分，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值；一声音检测部分，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较以检测一声音；以及一更新量设定部分，用于根据声音检测部分中的检测结果设定上述噪声电平估算部分中的噪声电平估算值的更新量。
4.根据权利要求2所述的声控切换系统，其特征在于在阈值更新部分中，当在上述信号电平计算部分中计算出的信号电平大于在上述噪声电平估算部分中计算出的噪声电平估算值和一预定的常数的乘积时，将一用于设定上述阈值的判定系数设为一预定的较小值；在上述信号电平计算部分中计算出的信号电平小于在上述噪声电平估算部分中计算出的噪声电平估算值和一预定的常数的乘积时，上述判定系数被渐进地设为一更大值；以及当上述判定系数变得大于一预定的判定值时，上述判定系数被设定为上述预定的判定值。
5.根据权利要求3所述的声控切换系统，其特征在于在更新量设定部分中，当在上述信号电平计算部分中计算出的信号电平大于在上述阈值计算部分中计算出的阈值时，可判定存在声音，而当上述信号电平小于上述阈值时，可判定不存在声音，并根据声音检测的结果改变上述噪声电平估算部分中的噪声电平估算更新量。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的声控切换系统，其特征在于还包括一用于在启动系统后对取样或帧或时间进行计数的计数部分和一初始化执行部分，该部分执行对预定时间段的噪声电平估算的初始化，从而在系统启动后执行对预定时间段的噪声电平估算的初始化。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的声控切换系统，其特征在于在噪声电平估算部分中，当上述信号电平小于上述噪声电平估算值时，上述信号电平被设为上述噪声电平估算值，而当信号电平大于噪声电平估算值时，噪声电平估算值被渐进地设为一更大值。
8.一种声控切换方法，包括一接收侧声音检测处理步骤，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送侧声音检测处理步骤，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减步骤，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减步骤，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制步骤，用于根据上述接收侧声音检测处理步骤和上述传送侧声音检测处理步骤的声音检测处理结果控制上述接收声音衰减步骤和上述传送声音衰减步骤的损耗，其中上述接收侧声音检测处理步骤和上述传送侧声音检测处理步骤各包括一信号电平计算步骤，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算步骤，用于根据从信号电平计算步骤输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值计算步骤，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值；以及一声音检测步骤，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较以检测一声音。
9.一种声控切换方法，包括一接收侧声音检测处理步骤，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送侧声音检测处理步骤，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减步骤，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减步骤，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制步骤，用于根据上述接收侧声音检测处理步骤和上述传送侧声音检测处理步骤的声音检测处理结果控制上述接收声音衰减步骤和上述传送声音衰减步骤的损耗，其中上述接收侧声音检测处理步骤和上述传送侧声音检测处理步骤各包括一信号电平计算步骤，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算步骤，用于根据从信号电平计算步骤输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值更新步骤，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值并根据上述噪声电平估算值更新上述阈值；以及一声音检测步骤，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较以检测一声音。
10.一种声控切换方法，包括一接收侧声音检测处理步骤，用于对一接收信号实现声音检测处理；一传送侧声音检测处理步骤，用于对传送信号实现声音检测处理；一接收声音衰减步骤，用于对上述接收信号进行衰减；一传送声音衰减步骤，用于对上述传送信号进行衰减；一损耗控制步骤，用于根据上述接收侧声音检测处理步骤和上述传送侧声音检测处理步骤的声音检测处理结果控制上述接收声音衰减步骤和上述传送声音衰减步骤的损耗，其中上述接收侧声音检测处理步骤和上述传送侧声音检测处理步骤各包括一信号电平计算步骤，用于计算在各预定取样或帧中的上述接收信号和上述传送信号的幅度电平；一噪声电平估算步骤，用于根据从信号电平计算步骤输出的信号计算噪声电平估算值；一阈值计算步骤，用于根据上述噪声电平估算值计算一用于检测声音的阈值；一声音检测步骤，用于将上述接收信号或上述传送信号和上述阈值进行比较以检测一声音；以及一更新量设定步骤，用于根据声音检测步骤中的检测结果设定上述噪声电平估算步骤中的噪声电平估算的更新量。
11.根据权利要求9所述的声控切换方法，其特征在于在阈值更新步骤中，当在上述信号电平计算步骤中计算出的信号电平大于在上述噪声电平估算步骤中计算出的噪声电平估算值和一预定的常数的乘积时，将一用于设定上述阈值的判定系数设为一预定的较小值；在上述信号电平计算步骤中计算出的信号电平小于在上述噪声电平估算步骤中计算出的噪声电平估算值和一预定的常数的乘积时，上述判定系数被渐进地设为一更大值；当上述判定系数变得大于一预定的判定值时，上述判定系数被设定为上述预定的判定值。
12.根据权利要求10所述的声控切换方法，其特征在于在更新量设定步骤中，当在上述信号电平计算步骤中计算出的信号电平大于在上述阈值计算步骤中计算出的阈值时，可判定存在声音，而当上述信号电平小于上述阈值时，可判定不存在声音，并根据声音检测的结果改变上述噪声电平估算步骤中的噪声电平估算更新量。
13.根据权利要求8-12中任一项所述的声控切换方法，其特征在于还包括一用于在启动系统后对取样或帧或时间进行计数的计数步骤和一初始化执行步骤，该步骤执行对预定时间段的噪声电平估算的初始化，从而在系统启动后执行对预定时间段的噪声电平估算的初始化。
14.根据权利要求8-12中任一项所述的声控切换方法，其特征在于在噪声电平估算步骤中，当上述信号电平小于上述噪声电平估算值时，上述信号电平被设为上述噪声电平估算值，而当信号电平大于噪声电平估算值时，噪声电平估算值被渐进地设为一更大值。
全文摘要
本发明提供一种可实现高精度声音检测,并在存在非静态噪声或在信噪比较低的环境中也可完成转换的声控切换系统和声控切换方法。该声控切换系统包括一接收侧声音检测处理部分,用于对一接收信号实现声音检测处理;一传送侧声音检测处理部分,用于对传送信号实现声音检测处理;以及一损耗控制部分,用于根据声音检测处理结果控制用于对接收信号进行衰减的接收声音衰减器和用于对传送信号进行衰减得传送声音衰减器的损耗。在接收侧声音检测处理部分和传送侧声音检测处理部分中,根据接收信号或传送信号的幅度电平以一预定时间间隔计算出一噪声电平估算值,并将一根据噪声电平估算值计算出的阈值和接收信号或传送信号进行比较以检测一声音。
文档编号H04M9/10GK1338857SQ0113314
公开日2002年3月6日 申请日期2001年8月14日 优先权日2000年8月14日
发明者寺田泰宏, 浦威史 申请人:松下电器产业株式会社