JP2000020098A - 音声処理装置 - Google Patents

音声処理装置

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JP2000020098A
JP2000020098A JP10191114A JP19111498A JP2000020098A JP 2000020098 A JP2000020098 A JP 2000020098A JP 10191114 A JP10191114 A JP 10191114A JP 19111498 A JP19111498 A JP 19111498A JP 2000020098 A JP2000020098 A JP 2000020098A
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JP
Japan
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signal
resonance frequency
signal component
frequency
audio
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JP10191114A
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Masami Miura
雅美 三浦
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境騒音や聴覚障害による音声や楽音の聞こ
えの悪化を改善する。 【解決手段】 音声信号S11から、この音声信号S11の
基本の共振周波数の信号成分S22を取り出す抽出回路2
2を設ける。抽出回路22により取り出された共振周波
数の信号成分S22にしたがって、音声信号S11の信号成
分のうち、共振周波数の整数倍の周波数の信号成分のレ
ベルを大きくする回路12、23を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、補聴
器、電話、拡声器、音声通信などの分野で用いられる音
声処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】構内放送システムなどにおいて音声や楽
音を拡声する場合、一般にそれらの信号を単純に増幅し
て拡声している。また、例えば補聴器においても、マイ
クロフォンの収音した音声や楽音の信号を、使用者の聴
力に合わせたレベルに増幅してイヤホンに供給してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、音声信号や
楽音信号を単純に増幅しただけでは、以下のような問題
を生じてしまう。
【0004】図5は、音声および楽音の周波数成分の代
表的な分布を示すもので、図5Aは音声の「アー」の場
合、図5Bはバイオリンの開放弦の場合である。そし
て、これらの図からも明かなように、音声および楽音
は、摩擦性や破裂性の部分を除いて、いくつかの共振周
波数成分、すなわち、フォルマント成分から構成されて
いる。そして、音声知覚の場合には、そのフォルマント
成分が語音の知覚に重要な役割を果たしている。また、
楽音の知覚においても音声と同様であり、低域での共振
周波数が楽音の知覚に重要な役割をはたしている。
【0005】したがって、騒音や聴力低下によってフォ
ルマント情報が正しく聞き取れないときには、聞き誤り
を引き起こしてしまう。
【0006】ところが、環境騒音は低城成分が大きいの
で、音声や楽音の低域成分が聞こえにくくなってしま
う。また、環境騒音の低城成分が音声の高域成分をマス
クすることもあり、音声の高域情報が聞き取りにくくな
ることもある。そして、難聴者では、このマスキング現
象がより強く現われることがある。したがって、環境騒
音の大きい場合や難聴者の場合、フォルマント情報が正
しく聞き取れないことがあり、聞き誤りを引き起こすこ
とがある。
【0007】この場合、環境騒音の低域成分により音声
や楽音の低域成分が聞こえにくくなるのであるから、音
声や楽音の低域成分を増強することも考えられる。しか
し、そのようにすると、増強された低域成分により高域
成分がマスクされるようになるので、低域成分の増強に
も限界がある。そこで、マスクされないように高域成分
を増強すると、ハウリングが起きやすくなってしまう。
【0008】したがって、騒音環境下や難聴者では、対
象とする音声や楽音の低城成分を増強をすることは、困
難なことが多く、結果として、音声や楽音を聞き取りに
くくなってしまう。
【0009】この発明は、このような点にかんがみ、対
象となる音声や楽音の低域成分そのものの増強が困難な
場合に、特に効果のある音声処理装置を提供しようとす
るものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、音声信号(楽音信号を含む。以下同様)から、
この音声信号の基本の共振周波数の信号成分を取り出す
抽出回路と、この抽出回路により取り出された上記共振
周波数の信号成分にしたがって、上記音声信号の信号成
分のうち、上記共振周波数の整数倍の周波数の信号成分
のレベルを大きくする回路とを有する音声処理装置とす
るものである。したがって、基本的な共振周波数成分の
高調波成分により、その共振周波数成分が知覚される。
【0011】
【発明の実施の形態】ここで、人間の聴覚について考察
すると、この聴覚には、低域の基本的な共振周波数が存
在しなくても、その整数倍の周波数が存在すれば、基本
の共振周波数が存在するように聞こえる性質がある。
【0012】この発明は、このような点に着目して、環
境騒音や聴覚障害による音声や楽音の聞こえの悪化を改
善するものである。以下、この発明の一形態について、
図1により説明しよう。
【0013】図1において、対象となる音声信号(楽音
信号を含む。以下同様)S11が、入力端子11を通じて
加算回路12に供給され、この加算回路12において後
述する補正信号が加算され、その加算結果の音声信号S
13が端子13に取り出される。
【0014】また、端子11の音声信号S11がローパス
フィルタ21に供給されて信号S11の基本的な共振周波
数成分を含む低域成分、例えば1kHz以下の低域成分が
取り出され、この低域成分が抽出回路22に供給され
る。この抽出回路22は、自己相関法、ケプストラム
法、解析信号法などの方法により、音声信号S11のうち
の基本的な共振周波数成分S22を取り出すものである。
【0015】そして、その取り出された共振周波数成分
S22が逓倍回路23に供給されて整数倍の周波数の信号
S23、すなわち、基本的な共振周波数成分S22の高調波
成分S23が形成され、この高調波成分S23が加算回路1
2に供給されて端子11からの音声信号S11に加算され
る。
【0016】したがって、出力端子13から出力される
音声信号S13は、その基本的な共振周波数の整数倍の周
波数が増強されたことになる。そして、音声信号S13の
基本的な共振周波数の整数倍の周波数が増強されている
場合には、上述したように、その音声信号S13は基本の
共振周波数が強調されているように知覚されることにな
る。
【0017】したがって、音声信号S13によれば、音声
や楽音の聞こえに重要な役割をもつ低域の共振周波数成
分の知覚が助けられるので、環境騒音のような低域雑音
による妨害があっても、あるいは聴覚障害があっても、
音声や楽音の聞こえを改善することできる。
【0018】図2に示す装置においては、音声信号S11
に含まれている基本的な共振周波数成分の高調波成分そ
のものを増強することにより音声や楽音の聞こえを改善
した場合である。
【0019】すなわち、入力端子11からの音声信号S
11が強調フィルタ14に供給される。このフィルタ14
は、これに供給された音声信号S11の基本的な共振周波
数成分の高調波成分を通過させるフィルタと、それ以外
の周波数成分をそのまま通過させるフィルタとから構成
され、その音声信号S11に含まれている基本的な共振周
波数成分の高調波成分を強調する周波数特性を有すると
ともに、その強調する大きさを変更できるようにされて
いる。
【0020】また、抽出回路22により取り出された基
本的な共振周波数成分S22が形成回路24に供給されて
共振周波数成分S22のエンベロープを示す信号S24、す
なわち、共振周波数成分S22の瞬時レベルに対応してレ
ベルの変化する制御信号S24が形成される。そして、こ
の信号S24がフィルタ14に供給され、このフィルタ1
4が上記の周波数成分を増強するときの増強量が制御さ
れる。
【0021】したがって、フィルタ14においては、端
子11の音声信号S11に基本的な共振周波数成分が含ま
れると、その共振周波数成分の大きさに対応して、その
音声信号S11における基本的な共振周波数成分の高調波
成分が増強され、この高調波成分の増強された音声信号
S13が出力端子13に取り出される。
【0022】したがって、この音声信号S13によれば、
環境騒音のような低域雑音による妨害があっても、ある
いは聴覚障害があっても、音声や楽音の聞こえを改善す
ることできる。
【0023】図3および図4の装置においては、音声信
号S11の低域の共振周波数の高調波成分のレベルを大き
くすると同時に、その低域の共振周波数の成分による高
域成分のマスキングを低減するようにした場合である。
【0024】すなわち、図3の装置においては、入力端
子11からの音声信号S11が減衰フィルタ15を通じて
加算回路12に供給されるとともに、抽出回路22に逓
倍回路23が接続されて高調波成分S23が取り出され、
この信号S23が加算回路12に供給される。したがっ
て、図1の場合と同様、音声信号S11には基本的な共振
周波数成分S22の高調波成分S23が加算される。
【0025】さらに、このとき、フィルタ15は、これ
に供給された音声信号S11の基本的な共振周波数成分を
減衰させるフィルタと、それ以外の周波数成分をそのま
ま通過させるフィルタとから構成され、その音声信号S
11に含まれている基本的な共振周波数成分を減衰させる
周波数特性を有するとともに、その減衰量を変更できる
ようにされている。
【0026】また、抽出回路22に形成回路24が接続
されて音声共振周波数成分S22の瞬時レベルに対応して
レベルの変化する制御信号S24が取り出され、この信号
S24がフィルタ15に供給され、このフィルタ15が上
記の周波数成分を減衰させるときの減衰量が制御され
る。
【0027】したがって、端子11の音声信号S11に基
本的な共振周波数成分が含まれていても、フィルタ15
において、その共振周波数成分は減衰されるので、出力
される音声信号S13においては、基本的な共振周波数成
分による高域成分のマスキングが軽減される。したがっ
て、音声信号S11の低域の共振周波数の高調波成分が増
強されると同時に、その低域の共振周波数の成分による
高域成分のマスキングを軽減することができ、音声や楽
音の聞こえをさらに改善することできる。
【0028】また、図4の装置においては、入力端子1
1からの音声信号S11が減衰フィルタ15および強調フ
ィルタ14に順に供給される。さらに、抽出回路22に
形成回路24が接続されて制御信号S24が取り出され、
この信号S24がフィルタ15に供給され、このフィルタ
15が基本の共振周波数成分の周波数成分を減衰させる
ときの減衰量が制御される。また、この信号S24がフィ
ルタ14に供給され、このフィルタ14が基本の共振周
波数成分の高調波成分を増強するときの増強量が制御さ
れる。
【0029】したがって、この装置においても、音声信
号S11の低域の共振周波数の高調波成分が増強されると
同時に、その低域の共振周波数の成分による高域成分の
マスキングを軽減することができ、音声や楽音の聞こえ
をさらに改善することできる。
【0030】なお、図1および図3の装置において、加
算回路12により音声信号S11に高調波成分S23を加算
するとき、その音声信号S11に含まれる高調波成分と加
算する高調波成分S23との位相を合わせると、より効果
的である。また、図3および図4の装置において、フィ
ルタ15と、加算回路12あるいはフィルタ14との順
序を逆にすることもできる。
【0031】
【発明の効果】この発明によれば、音声や楽音の聞こえ
に重要な役割をもつ低域の共振周波数成分の知覚が助け
られるので、環境騒音のような低域雑音による妨害があ
っても、あるいは聴覚障害があっても、音声や楽音の聞
こえを改善することできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一形態を示す系統図である。
【図2】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図3】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図4】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図5】この発明を説明するための周波数スペクトル図
である。
【符号の説明】
11=入力端子、12=加算回路、13=出力端子、1
4=強調フィルタ、15=減衰フィルタ、21=ローパ
スフィルタ、22=抽出回路、23=逓倍回路、24=
形成回路

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】音声信号(楽音信号を含む。以下同様)か
    ら、この音声信号の基本の共振周波数の信号成分を取り
    出す抽出回路と、 この抽出回路により取り出された上記共振周波数の信号
    成分にしたがって、上記音声信号の信号成分のうち、上
    記共振周波数の整数倍の周波数の信号成分のレベルを大
    きくする回路とを有する音声処理装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の音声処理装置において、 上記レベルを大きくする回路が、 上記抽出回路により取り出された上記共振周波数の信号
    成分から、その整数倍の周波数の信号成分を形成する形
    成回路と、 この形成回路により形成された上記整数倍の周波数の信
    号成分を、上記音声信号に加算する加算回路とにからな
    る音声処理装置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の音声処理装置において、 上記レベルを大きくする回路が、 上記抽出回路により取り出された上記共振周波数の信号
    成分のレベルにしたがって、上記音声信号における上記
    整数倍の周波数の信号成分を強調するフィルタからなる
    音声処理装置。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の音声処理装置において、 上記音声信号に含まれる上記基本の共振周波数の信号成
    分を減衰ないし除去するフィルタをを有する音声処理装
    置。
  5. 【請求項5】請求項2に記載の音声処理装置において、 上記音声信号に含まれる上記基本の共振周波数の信号成
    分を減衰ないし除去するフィルタをを有する音声処理装
    置。
  6. 【請求項6】請求項3に記載の音声処理装置において、 上記音声信号に含まれる上記基本の共振周波数の信号成
    分を減衰ないし除去するフィルタをを有する音声処理装
    置。
  7. 【請求項7】請求項1に記載の音声処理装置において、 上記抽出回路が、上記音声信号から周波数が1kHz以下
    の信号成分を上記基本の共振周波数の信号成分として取
    り出すようにした音声処理装置。
  8. 【請求項8】請求項2に記載の音声処理装置において、 上記抽出回路が、上記音声信号から周波数が1kHz以下
    の信号成分を上記基本の共振周波数の信号成分として取
    り出すようにした音声処理装置。
  9. 【請求項9】請求項3に記載の音声処理装置において、 上記抽出回路が、上記音声信号から周波数が1kHz以下
    の信号成分を上記基本の共振周波数の信号成分として取
    り出すようにした音声処理装置。
  10. 【請求項10】請求項4に記載の音声処理装置におい
    て、 上記抽出回路が、上記音声信号から周波数が1kHz以下
    の信号成分を上記基本の共振周波数の信号成分として取
    り出すようにした音声処理装置。
  11. 【請求項11】請求項5に記載の音声処理装置におい
    て、 上記抽出回路が、上記音声信号から周波数が1kHz以下
    の信号成分を上記基本の共振周波数の信号成分として取
    り出すようにした音声処理装置。
  12. 【請求項12】請求項6に記載の音声処理装置におい
    て、 上記抽出回路が、上記音声信号から周波数が1kHz以下
    の信号成分を上記基本の共振周波数の信号成分として取
    り出すようにした音声処理装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1387600A1 (en) * 2002-07-30 2004-02-04 Shoei Co., Ltd. Sound processing apparatus and hearing aid
JP2009005224A (ja) * 2007-06-25 2009-01-08 Yamaha Corp 低音増強装置
JPWO2009004718A1 (ja) * 2007-07-03 2010-08-26 パイオニア株式会社 楽音強調装置、楽音強調方法、楽音強調プログラムおよび記録媒体

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