JP2001100774A - 音声処理装置 - Google Patents
音声処理装置Info
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- JP2001100774A JP2001100774A JP27499199A JP27499199A JP2001100774A JP 2001100774 A JP2001100774 A JP 2001100774A JP 27499199 A JP27499199 A JP 27499199A JP 27499199 A JP27499199 A JP 27499199A JP 2001100774 A JP2001100774 A JP 2001100774A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】マイクロフォンで検出された音声信号に対し、
スピーカに出力される前に処理を施すことによって、ス
ピーカから放射されて聴衆の耳に到達する音声の明瞭度
を向上させる。 【解決手段】フィルタバンク１２により複数に分割され
た各帯域の音声から包絡抽出器１４により包絡情報を抽
出し、この包絡情報の特定の周波数成分を強調する処理
を行う変調スペクトルフィルタ１７に通した後、乗算器
２０で各帯域の音声信号の位相情報をそれぞれ乗じ、こ
れらを加算器２２で足し合わせることによって、変調ス
ペクトルの特定の周波数成分が強調された音声信号を出
力する。
スピーカに出力される前に処理を施すことによって、ス
ピーカから放射されて聴衆の耳に到達する音声の明瞭度
を向上させる。 【解決手段】フィルタバンク１２により複数に分割され
た各帯域の音声から包絡抽出器１４により包絡情報を抽
出し、この包絡情報の特定の周波数成分を強調する処理
を行う変調スペクトルフィルタ１７に通した後、乗算器
２０で各帯域の音声信号の位相情報をそれぞれ乗じ、こ
れらを加算器２２で足し合わせることによって、変調ス
ペクトルの特定の周波数成分が強調された音声信号を出
力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、室内で拡声される
音声の明瞭度を改善するための処理を行う音声処理装置
に関する。
音声の明瞭度を改善するための処理を行う音声処理装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】講演会場、多目的ホール、教室、教会な
どの室内で、講演・講義などを行う場合、話者が発生し
た音声はマイクロフォンによって検出され、増幅などの
電気的処理がなされた後、会場に設置されたスピーカか
ら音響として室内に放射され、最終的に聴衆の耳に到達
する。
どの室内で、講演・講義などを行う場合、話者が発生し
た音声はマイクロフォンによって検出され、増幅などの
電気的処理がなされた後、会場に設置されたスピーカか
ら音響として室内に放射され、最終的に聴衆の耳に到達
する。
【０００３】このような状況では通常、室内の残響の影
響でスピーカから放射される音声の明瞭度が低下する。
特に、老人性難聴や聴覚障害の人にとって、このような
影響の弊害が大きく、非常に聞き取りにくい音声となっ
てしまう。
響でスピーカから放射される音声の明瞭度が低下する。
特に、老人性難聴や聴覚障害の人にとって、このような
影響の弊害が大きく、非常に聞き取りにくい音声となっ
てしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、室内
においてマイクロフォンで話者の音声を検出し、スピー
カで拡声して室内に放射する場合、残響の影響で聴衆の
耳に到達する音声の明瞭度が低下するという問題があっ
た。
においてマイクロフォンで話者の音声を検出し、スピー
カで拡声して室内に放射する場合、残響の影響で聴衆の
耳に到達する音声の明瞭度が低下するという問題があっ
た。
【０００５】本発明は、マイクロフォンで検出された音
声信号に対してスピーカに出力される前に特定の処理を
施すことによって、スピーカから放射されて聴衆の耳に
到達する音声の明瞭度を向上させることができる音声処
理装置を提供することを目的とする。
声信号に対してスピーカに出力される前に特定の処理を
施すことによって、スピーカから放射されて聴衆の耳に
到達する音声の明瞭度を向上させることができる音声処
理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は入力された音声信号に対してスピーカに出
力される前に処理を施す音声処理装置であって、音声信
号に対して変調スペクトルの特定の周波数成分を強調す
る処理を行うことを基本的な特徴とする。
め、本発明は入力された音声信号に対してスピーカに出
力される前に処理を施す音声処理装置であって、音声信
号に対して変調スペクトルの特定の周波数成分を強調す
る処理を行うことを基本的な特徴とする。
【０００７】音声の変調スペクトル（音声信号の時間包
絡に対するスペクトル）形状と音声の明瞭度との間には
強い相関があることが知られている。室内で残響が音声
に付加されると、その残響の程度に応じて音声の明瞭度
が低下するが、これは残響によって音声の変調スペクト
ルが変化を受けるからである。
絡に対するスペクトル）形状と音声の明瞭度との間には
強い相関があることが知られている。室内で残響が音声
に付加されると、その残響の程度に応じて音声の明瞭度
が低下するが、これは残響によって音声の変調スペクト
ルが変化を受けるからである。
【０００８】このように変調スペクトルが受ける変化の
様子は、一般にＭＴＦ（modulationtransfer functio
n）によって記述される。残響のある室内の場合、ＭＴ
Ｆは低域通過特性を有する。音声の変調スペクトルのピ
ークは本来、約４Ｈｚ付近に存在するが、残響によって
ピークの位置がより低い周波数にシフトし、同時に変調
指数も低下する結果、音声の明瞭度が低下することにな
る。
様子は、一般にＭＴＦ（modulationtransfer functio
n）によって記述される。残響のある室内の場合、ＭＴ
Ｆは低域通過特性を有する。音声の変調スペクトルのピ
ークは本来、約４Ｈｚ付近に存在するが、残響によって
ピークの位置がより低い周波数にシフトし、同時に変調
指数も低下する結果、音声の明瞭度が低下することにな
る。
【０００９】この考察から、入力される音声信号に対し
て残響が付加される前にある処理を施すことによって、
処理を施さない場合に比較して残響が付加された後の音
声の変調スペクトルが原音声に近くなれば、実際に拡声
されて聴衆の耳に到達する音声の明瞭度の低下を防止で
きることが期待される。
て残響が付加される前にある処理を施すことによって、
処理を施さない場合に比較して残響が付加された後の音
声の変調スペクトルが原音声に近くなれば、実際に拡声
されて聴衆の耳に到達する音声の明瞭度の低下を防止で
きることが期待される。
【００１０】本発明らの検討によれば、このような音声
信号に予め施す処理として、音声信号の変調スペクトル
の特定の周波数成分、例えば変調スペクトルのピークで
ある４Ｈｚ付近の成分、具体的には２Ｈｚ〜８Ｈｚの範
囲の低周波成分を強調する処理を用いることが有効であ
ることが確認された。
信号に予め施す処理として、音声信号の変調スペクトル
の特定の周波数成分、例えば変調スペクトルのピークで
ある４Ｈｚ付近の成分、具体的には２Ｈｚ〜８Ｈｚの範
囲の低周波成分を強調する処理を用いることが有効であ
ることが確認された。
【００１１】本発明の一つの態様による音声処理装置
は、入力された音声信号を複数の帯域に分割するフィル
タバンクと、このフィルタバンクにより分割された各帯
域の音声信号から包絡情報を抽出する複数の包絡抽出器
と、これら複数の包絡抽出器により抽出された包絡情報
に対してそれぞれ特定の周波数成分を強調する処理を施
す複数のフィルタと、これら複数のフィルタの出力信号
に対してフィルタバンクにより分割された各帯域の音声
信号の位相情報をそれぞれ乗じる複数の乗算器と、これ
ら複数の乗算器の出力信号を加算する加算器とを有す
る。
は、入力された音声信号を複数の帯域に分割するフィル
タバンクと、このフィルタバンクにより分割された各帯
域の音声信号から包絡情報を抽出する複数の包絡抽出器
と、これら複数の包絡抽出器により抽出された包絡情報
に対してそれぞれ特定の周波数成分を強調する処理を施
す複数のフィルタと、これら複数のフィルタの出力信号
に対してフィルタバンクにより分割された各帯域の音声
信号の位相情報をそれぞれ乗じる複数の乗算器と、これ
ら複数の乗算器の出力信号を加算する加算器とを有す
る。
【００１２】本発明の他の態様による音声処理装置は、
入力された音声信号に対し窓掛け処理を行って該音声信
号を複数のフレームに分割する窓掛け処理部と、この窓
掛け処理部により分割された各フレームの音声信号に高
速フーリエ変換を施して各フレーム毎の振幅情報および
位相情報を得る高速フーリエ変換器と、この高速フーリ
エ変換器により得られる各フレーム毎の振幅情報に対し
てそれぞれ特定の周波数成分を強調する処理を施す複数
のフィルタと、これら複数のフィルタからの各フレーム
毎の出力信号に高速フーリエ変換器により得られた位相
情報を用いて逆高速フーリエ変換を施す逆高速フーリエ
変換器と、この逆高速フーリエ変換器の各フレーム毎の
出力信号を一部重複させて足し合わせる重複加算部とを
有する。
入力された音声信号に対し窓掛け処理を行って該音声信
号を複数のフレームに分割する窓掛け処理部と、この窓
掛け処理部により分割された各フレームの音声信号に高
速フーリエ変換を施して各フレーム毎の振幅情報および
位相情報を得る高速フーリエ変換器と、この高速フーリ
エ変換器により得られる各フレーム毎の振幅情報に対し
てそれぞれ特定の周波数成分を強調する処理を施す複数
のフィルタと、これら複数のフィルタからの各フレーム
毎の出力信号に高速フーリエ変換器により得られた位相
情報を用いて逆高速フーリエ変換を施す逆高速フーリエ
変換器と、この逆高速フーリエ変換器の各フレーム毎の
出力信号を一部重複させて足し合わせる重複加算部とを
有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１に、本発明を適用した音声拡
声システムの例を示す。講演会場、多目的ホール、教
室、教会などの室内１において、講演・講義などを行う
話者２が発生した音声はマイクロフォン３によって検出
される。マイクロフォン３から電気信号として出力され
る音声信号は、前置増幅器４により増幅された後、本発
明に基づく音声処理装置５に入力される。
施の形態を説明する。図１に、本発明を適用した音声拡
声システムの例を示す。講演会場、多目的ホール、教
室、教会などの室内１において、講演・講義などを行う
話者２が発生した音声はマイクロフォン３によって検出
される。マイクロフォン３から電気信号として出力され
る音声信号は、前置増幅器４により増幅された後、本発
明に基づく音声処理装置５に入力される。
【００１４】音声処理装置５では、入力される音声信号
に対して音声の明瞭度を向上させるための信号処理、す
なわち後に詳しく述べるように、音声信号の変調スペク
トルの特定の周波数成分を強調する処理が行われる。音
声処理装置５で処理された音声信号は、電力増幅器６に
より増幅された後、室内１に設置されたスピーカ７に供
給され、このスピーカ７から音響として放射されること
によって、最終的に聴衆８の耳に到達する。
に対して音声の明瞭度を向上させるための信号処理、す
なわち後に詳しく述べるように、音声信号の変調スペク
トルの特定の周波数成分を強調する処理が行われる。音
声処理装置５で処理された音声信号は、電力増幅器６に
より増幅された後、室内１に設置されたスピーカ７に供
給され、このスピーカ７から音響として放射されること
によって、最終的に聴衆８の耳に到達する。
【００１５】（第１の実施形態）次に、音声処理装置５
について具体的に説明する。図２は音声処理装置５の第
１の実施形態を示すブロック図である。図２において、
入力端子１０には図１の前置増幅器４によって増幅され
た音声信号が入力される。この入力音声信号は、Ａ／Ｄ
変換器１１により例えばサンプリング周波数１６ｋＨｚ
でサンプリングされて１６ビット程度のディジタル信号
に変換される。
について具体的に説明する。図２は音声処理装置５の第
１の実施形態を示すブロック図である。図２において、
入力端子１０には図１の前置増幅器４によって増幅され
た音声信号が入力される。この入力音声信号は、Ａ／Ｄ
変換器１１により例えばサンプリング周波数１６ｋＨｚ
でサンプリングされて１６ビット程度のディジタル信号
に変換される。
【００１６】Ａ／Ｄ変換器１１から出力されるディジタ
ル化された音声信号は、人間の聴覚特性の臨界帯域を工
学的にシミュレートするために、音声処理で一般に使わ
れている１／３オクターブの等価Ｑ帯域通過フィルタ１
２−１，１２−２，…，１２−ｎからなるフィルタバン
ク１２により、複数（ｎ）の帯域に分割される。帯域分
割数ｎはこれに限るものではないが、例えばｎ＝１６で
ある。図３に、ある帯域通過フィルタ１２−１の出力信
号の時間波形の例を示す。
ル化された音声信号は、人間の聴覚特性の臨界帯域を工
学的にシミュレートするために、音声処理で一般に使わ
れている１／３オクターブの等価Ｑ帯域通過フィルタ１
２−１，１２−２，…，１２−ｎからなるフィルタバン
ク１２により、複数（ｎ）の帯域に分割される。帯域分
割数ｎはこれに限るものではないが、例えばｎ＝１６で
ある。図３に、ある帯域通過フィルタ１２−１の出力信
号の時間波形の例を示す。
【００１７】フィルタバンク１２で分割された各帯域の
音声信号は、ｎ個の処理ブロック１３−１，１３−２，
…，１３−ｎに入力される。処理ブロック１３−１，１
３−２，…，１３−ｎは、基本的に同一構成であるた
め、一つの処理ブロック１３−１についてのみ説明す
る。
音声信号は、ｎ個の処理ブロック１３−１，１３−２，
…，１３−ｎに入力される。処理ブロック１３−１，１
３−２，…，１３−ｎは、基本的に同一構成であるた
め、一つの処理ブロック１３−１についてのみ説明す
る。
【００１８】処理ブロック１３−１において、帯域通過
フィルタ１２−１によって帯域制限を受けた音声信号
は、まず包絡抽出器１４に入力される。包絡抽出器１４
は、入力された音声信号の包絡（厳密には、時間包絡）
情報、言い換えれば振幅情報を抽出するものであり、具
体的には例えばヒルベルト変換器により実現される。な
お、包絡抽出器１４では、入力された音声信号の位相情
報も包絡情報と分離して取り出される。
フィルタ１２−１によって帯域制限を受けた音声信号
は、まず包絡抽出器１４に入力される。包絡抽出器１４
は、入力された音声信号の包絡（厳密には、時間包絡）
情報、言い換えれば振幅情報を抽出するものであり、具
体的には例えばヒルベルト変換器により実現される。な
お、包絡抽出器１４では、入力された音声信号の位相情
報も包絡情報と分離して取り出される。
【００１９】包絡抽出器１４により抽出された包絡情報
は、低域通過フィルタ１５を経てダウンサンプラ１６に
入力され、この後のフィルタ処理を容易にするため、１
／Ｍにダウンサンプリングされる。音声の変調スペクト
ルの構造から、５０Ｈｚ以上の変調スペクトル成分はあ
まり重要ではないため、ダウンサンプリング比Ｍは例え
ばダウンサンプリング後の最高周波数が５０Ｈｚとなる
ように、つまりダウンサンプリング後のサンプリング周
波数が１００Ｈｚとなるように、Ｍ＝１６０に選ばれ
る。なお、低域通過フィルタ１５は、包絡抽出器１４で
あるヒルベルト変換器により発生する高周波の不要成分
を除去し、またダウンサンプラ１６でのダウンサンプリ
ング時に折り返し歪みが発生するのを防止するために帯
域制限を行うものであり、そのカットオフ周波数は例え
ば４０Ｈｚに設定される。
は、低域通過フィルタ１５を経てダウンサンプラ１６に
入力され、この後のフィルタ処理を容易にするため、１
／Ｍにダウンサンプリングされる。音声の変調スペクト
ルの構造から、５０Ｈｚ以上の変調スペクトル成分はあ
まり重要ではないため、ダウンサンプリング比Ｍは例え
ばダウンサンプリング後の最高周波数が５０Ｈｚとなる
ように、つまりダウンサンプリング後のサンプリング周
波数が１００Ｈｚとなるように、Ｍ＝１６０に選ばれ
る。なお、低域通過フィルタ１５は、包絡抽出器１４で
あるヒルベルト変換器により発生する高周波の不要成分
を除去し、またダウンサンプラ１６でのダウンサンプリ
ング時に折り返し歪みが発生するのを防止するために帯
域制限を行うものであり、そのカットオフ周波数は例え
ば４０Ｈｚに設定される。
【００２０】ダウンサンプラ１６から出力されるダウン
サンプリング後の包絡情報は、本発明に基づく変調スペ
クトルフィルタ１７に入力される。図２では簡単のた
め、変調スペクトルフィルタを変調フィルタと記載して
いる。
サンプリング後の包絡情報は、本発明に基づく変調スペ
クトルフィルタ１７に入力される。図２では簡単のた
め、変調スペクトルフィルタを変調フィルタと記載して
いる。
【００２１】図４に、変調スペクトルフィルタ１７に入
力されるダウンサンプラ１６の出力信号の時間波形の例
を示す。変調スペクトルフィルタ１７は、例えば図５
（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すような周波数特性を有
し、入力された包絡情報に対するスペクトル（変調スペ
クトル）のうち特定の周波数成分、例えば好ましくは１
Ｈｚ〜１０Ｈｚ、より好ましくは３Ｈｚ〜８Ｈｚの成分
を強調する処理を行うことによって、音声の明瞭度を向
上させるものである。
力されるダウンサンプラ１６の出力信号の時間波形の例
を示す。変調スペクトルフィルタ１７は、例えば図５
（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すような周波数特性を有
し、入力された包絡情報に対するスペクトル（変調スペ
クトル）のうち特定の周波数成分、例えば好ましくは１
Ｈｚ〜１０Ｈｚ、より好ましくは３Ｈｚ〜８Ｈｚの成分
を強調する処理を行うことによって、音声の明瞭度を向
上させるものである。
【００２２】変調スペクトルフィルタ１７の特性は固定
でもよいが、特性可変のフィルタを用い、室内１のＭＴ
Ｆ特性に応じて最適な特性に調整するようにしてもよ
い。また、変調スペクトルフィルタ１７として特性の異
なる複数のフィルタを用意しておき、これらから室内１
のＭＴＦ特性に応じて各チャネルで最適なフィルタを選
択して使用するようにしてもよい。すなわち、変調スペ
クトルフィルタ１７の特性は各チャネルで同一でもよい
が、異なっていてもよい。
でもよいが、特性可変のフィルタを用い、室内１のＭＴ
Ｆ特性に応じて最適な特性に調整するようにしてもよ
い。また、変調スペクトルフィルタ１７として特性の異
なる複数のフィルタを用意しておき、これらから室内１
のＭＴＦ特性に応じて各チャネルで最適なフィルタを選
択して使用するようにしてもよい。すなわち、変調スペ
クトルフィルタ１７の特性は各チャネルで同一でもよい
が、異なっていてもよい。
【００２３】図６に変調スペクトルフィルタ１７の出力
信号の時間波形、図７に周波数特性の例をそれぞれ示
す。これは変調スペクトルフィルタ１７として図５
（ａ）の特性のフィルタを用いた例であり、図４に示し
た変調スペクトルフィルタ１７の入力信号の周波数特性
と比較して明らかなように、変調スペクトルのピークで
ある４Ｈｚ付近が強調されている。
信号の時間波形、図７に周波数特性の例をそれぞれ示
す。これは変調スペクトルフィルタ１７として図５
（ａ）の特性のフィルタを用いた例であり、図４に示し
た変調スペクトルフィルタ１７の入力信号の周波数特性
と比較して明らかなように、変調スペクトルのピークで
ある４Ｈｚ付近が強調されている。
【００２４】変調スペクトルフィルタ１７の出力信号
は、アップサンプラ１８によってＭ倍にアップサンプリ
ングされることにより、ダウンサンプラ１６によるダウ
ンサンプリングの前のサンプリング周波数とされた後、
半波整流器１９を経て乗算器２０に入力され、包絡抽出
器１４で分離された位相情報と乗算される。図７に、乗
算器２０の出力信号の時間波形を示す。そして、乗算器
２０の出力信号は帯域通過フィルタ２１により、処理で
生じた不要成分が除去され、処理ブロック１３−１の出
力となる。
は、アップサンプラ１８によってＭ倍にアップサンプリ
ングされることにより、ダウンサンプラ１６によるダウ
ンサンプリングの前のサンプリング周波数とされた後、
半波整流器１９を経て乗算器２０に入力され、包絡抽出
器１４で分離された位相情報と乗算される。図７に、乗
算器２０の出力信号の時間波形を示す。そして、乗算器
２０の出力信号は帯域通過フィルタ２１により、処理で
生じた不要成分が除去され、処理ブロック１３−１の出
力となる。
【００２５】処理ブロック１３−１，１３−２，…１３
−ｎの出力信号は、加算器２２により一つの音声信号に
合成された後、Ｄ／Ａ変換器２３によってディジタル信
号からアナログ信号に変換され、出力端子２４から出力
される。この出力端子２４から出力される音声信号が図
１の電力増幅器６に入力され、スピーカ７から音響とし
て放射される。
−ｎの出力信号は、加算器２２により一つの音声信号に
合成された後、Ｄ／Ａ変換器２３によってディジタル信
号からアナログ信号に変換され、出力端子２４から出力
される。この出力端子２４から出力される音声信号が図
１の電力増幅器６に入力され、スピーカ７から音響とし
て放射される。
【００２６】次に、音声処理装置５による効果について
具体的に述べる。変調スペクトルフィルタ１７として図
５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示した特性のフィルタを
それぞれ用いた場合について、本実施形態の音声処理装
置５により処理した音声と、処理しない原音声の聴取実
験を残響が大きい教会の聖堂で以下の通り行った。図５
（ａ）（ｂ）（ｃ）はいずれも主として４Ｈｚ付近を強
調する特性であるが、周波数応答のピーク値と形状が相
違している。図５（ｄ）は主として６Ｈｚ付近を強調す
る特性である。
具体的に述べる。変調スペクトルフィルタ１７として図
５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示した特性のフィルタを
それぞれ用いた場合について、本実施形態の音声処理装
置５により処理した音声と、処理しない原音声の聴取実
験を残響が大きい教会の聖堂で以下の通り行った。図５
（ａ）（ｂ）（ｃ）はいずれも主として４Ｈｚ付近を強
調する特性であるが、周波数応答のピーク値と形状が相
違している。図５（ｄ）は主として６Ｈｚ付近を強調す
る特性である。
【００２７】
【表１】
【００２８】表８は、被験者として参加した４人の聴覚
障害者に、処理した音声と原音声のいずれが聞き取り易
いかを選択してもらった結果である。表１の中の数値
は、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）のフィルタをそれぞ
れ用いた場合について、処理後の音声の方が原音声より
聞き取り易いと答えた被験者の割合である。ここで、特
に図５（ａ）のフィルタを用いた場合は、４人の被験者
全員が処理後の音声の方が原音声より聞き取り易いと答
え、図５（ｄ）のフィルタを用いた場合でも、４人中３
人が処理後の音声の方が聞き取り易いと答えた。参考と
して健聴者にも同じ実験に参加してもらったところ、健
聴者が受けた処理後の音声の印象は原音声とほぼ同じと
いう答えであった。
障害者に、処理した音声と原音声のいずれが聞き取り易
いかを選択してもらった結果である。表１の中の数値
は、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）のフィルタをそれぞ
れ用いた場合について、処理後の音声の方が原音声より
聞き取り易いと答えた被験者の割合である。ここで、特
に図５（ａ）のフィルタを用いた場合は、４人の被験者
全員が処理後の音声の方が原音声より聞き取り易いと答
え、図５（ｄ）のフィルタを用いた場合でも、４人中３
人が処理後の音声の方が聞き取り易いと答えた。参考と
して健聴者にも同じ実験に参加してもらったところ、健
聴者が受けた処理後の音声の印象は原音声とほぼ同じと
いう答えであった。
【００２９】一方、図５（ｂ）（ｃ）のフィルタを用い
た場合は、処理後の音声の方が聞き取り易いと答えた被
験者は半分と評価が分かれたが、さらに具体的に調べて
みると、４人のうち処理後の音声が聞き取り易いと答え
た２人は、いずれも比較的重度の聴覚障害者であった。
た場合は、処理後の音声の方が聞き取り易いと答えた被
験者は半分と評価が分かれたが、さらに具体的に調べて
みると、４人のうち処理後の音声が聞き取り易いと答え
た２人は、いずれも比較的重度の聴覚障害者であった。
【００３０】以上の結果から、本発明に基づく音声処理
装置は特に聴覚障害者に対して、残響による明瞭度の低
下を防止する上で効果的であることが確認された。
装置は特に聴覚障害者に対して、残響による明瞭度の低
下を防止する上で効果的であることが確認された。
【００３１】（第２の実施形態）図９は、本発明の音声
処理装置５の第２の実施形態を示すブロック図である。
図２に示した第１の実施形態と同様に、入力端子１０に
は図１の前置増幅器４によって増幅された音声信号が入
力され、Ａ／Ｄ変換器１１により例えばサンプリング周
波数１６ｋＨｚでサンプリングされて１６ビット程度の
ディジタル信号に変換される。
処理装置５の第２の実施形態を示すブロック図である。
図２に示した第１の実施形態と同様に、入力端子１０に
は図１の前置増幅器４によって増幅された音声信号が入
力され、Ａ／Ｄ変換器１１により例えばサンプリング周
波数１６ｋＨｚでサンプリングされて１６ビット程度の
ディジタル信号に変換される。
【００３２】Ａ／Ｄ変換器１１から出力されるディジタ
ル化された入力音声信号は、まず窓掛け処理部３１でハ
ミング窓などによる窓掛け処理が行われる。すなわち、
窓掛け処理部３１では時間波形である入力音声信号が複
数のフレームに、かつ各フレームが１／２期間または１
／４フレーム期間ずつオーバラップするように分割され
る。フレームの時間長は、例えば１６ｍｓｅｃである。
ル化された入力音声信号は、まず窓掛け処理部３１でハ
ミング窓などによる窓掛け処理が行われる。すなわち、
窓掛け処理部３１では時間波形である入力音声信号が複
数のフレームに、かつ各フレームが１／２期間または１
／４フレーム期間ずつオーバラップするように分割され
る。フレームの時間長は、例えば１６ｍｓｅｃである。
【００３３】窓掛け処理部３１からの各フレームの信号
は、高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）３２により高速フー
リエ変換、つまり入力音声信号である時間領域の信号か
ら周波数領域の信号への変換が行われ、各フレーム毎の
振幅情報と位相情報が出力される。各フレーム毎の位相
情報は、後述する逆高速フーリエ変換器で使用するため
に逐次保持される。高速フーリエ変換器３２から出力さ
れる各フレーム毎の振幅情報は、必要に応じて聴覚重み
付け部３３により聴覚特性を考慮した重み付けが行われ
ることにより、臨界帯域特性が付与された後、変調スペ
クトルフィルタ３４−１，３４−２，…３４−ｎに入力
される。なお、図９でも簡単のため、変調スペクトルフ
ィルタを変調フィルタと記載している。
は、高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）３２により高速フー
リエ変換、つまり入力音声信号である時間領域の信号か
ら周波数領域の信号への変換が行われ、各フレーム毎の
振幅情報と位相情報が出力される。各フレーム毎の位相
情報は、後述する逆高速フーリエ変換器で使用するため
に逐次保持される。高速フーリエ変換器３２から出力さ
れる各フレーム毎の振幅情報は、必要に応じて聴覚重み
付け部３３により聴覚特性を考慮した重み付けが行われ
ることにより、臨界帯域特性が付与された後、変調スペ
クトルフィルタ３４−１，３４−２，…３４−ｎに入力
される。なお、図９でも簡単のため、変調スペクトルフ
ィルタを変調フィルタと記載している。
【００３４】変調スペクトルフィルタ３４−１，３４−
２，…３４−ｎは、第１の実施形態における変調スペク
トルフィルタ１７と同様に変調スペクトルのうち特定の
周波数成分、例えば２Ｈｚ〜８Ｈｚの成分を強調する処
理を行うことによって、音声の明瞭度を向上させるため
のものである。
２，…３４−ｎは、第１の実施形態における変調スペク
トルフィルタ１７と同様に変調スペクトルのうち特定の
周波数成分、例えば２Ｈｚ〜８Ｈｚの成分を強調する処
理を行うことによって、音声の明瞭度を向上させるため
のものである。
【００３５】変調スペクトルフィルタ３４−１，３４−
２，…３４−ｎの出力信号は、半波整流器３５−１，３
５−２，…，３５−ｎを経て逆高速フーリエ変換器（Ｉ
ＦＦＴ）３６に入力され、ここで高速フーリエ変換器３
２から出力され保持されている位相情報を用いて逆高速
フーリエ変換、つまり周波数領域の信号から時間領域の
信号への変換が行われた後、重複加算部（ＯＬＡ）３７
によって窓掛け処理部３１と逆の処理が施される。すな
わち、重複加算部３７では各フレーム毎の逆高速フーリ
エ変換された信号を１／２フレーム期間または１／４フ
レーム期間ずつ重複（オーバラップ）させながら逐次足
し合わせることにより、一つの音声信号に合成する。
２，…３４−ｎの出力信号は、半波整流器３５−１，３
５−２，…，３５−ｎを経て逆高速フーリエ変換器（Ｉ
ＦＦＴ）３６に入力され、ここで高速フーリエ変換器３
２から出力され保持されている位相情報を用いて逆高速
フーリエ変換、つまり周波数領域の信号から時間領域の
信号への変換が行われた後、重複加算部（ＯＬＡ）３７
によって窓掛け処理部３１と逆の処理が施される。すな
わち、重複加算部３７では各フレーム毎の逆高速フーリ
エ変換された信号を１／２フレーム期間または１／４フ
レーム期間ずつ重複（オーバラップ）させながら逐次足
し合わせることにより、一つの音声信号に合成する。
【００３６】重複加算部３７から出力される音声信号
は、Ｄ／Ａ変換器２３によりディジタル信号からアナロ
グ信号に変換され、出力端子２４から出力される。この
出力端子２４から出力される音声信号が図１の電力増幅
器６に入力され、スピーカ７から音響として放射され
る。
は、Ｄ／Ａ変換器２３によりディジタル信号からアナロ
グ信号に変換され、出力端子２４から出力される。この
出力端子２４から出力される音声信号が図１の電力増幅
器６に入力され、スピーカ７から音響として放射され
る。
【００３７】上述した第２の実施形態の構成によって
も、第１の実施形態と同様の効果が得られることは明ら
かである。本発明はその他、種々変形して実施すること
が可能である。
も、第１の実施形態と同様の効果が得られることは明ら
かである。本発明はその他、種々変形して実施すること
が可能である。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればマ
イクロフォンなどで検出された音声信号に対して、その
変調スペクトルのピーク付近の特定の周波数成分を強調
する処理を行うことにより、スピーカから放射される音
声の明瞭度を効果的に向上させることができ、聴覚障害
者や高齢者に対して有効である。
イクロフォンなどで検出された音声信号に対して、その
変調スペクトルのピーク付近の特定の周波数成分を強調
する処理を行うことにより、スピーカから放射される音
声の明瞭度を効果的に向上させることができ、聴覚障害
者や高齢者に対して有効である。
【図１】本発明に係る音声処理装置を用いた音声拡声シ
ステムの概念図
ステムの概念図
【図２】本発明に係る音声処理装置の第１の実施形態を
示すブロック図
示すブロック図
【図３】図２における帯域通過フィルタの出力信号波形
の例を示す図
の例を示す図
【図４】図２における変調スペクトルフィルタの入力信
号の周波数特性の例を示す図
号の周波数特性の例を示す図
【図５】図２における変調スペクトルフィルタの好まし
い周波数特性の例を示す図
い周波数特性の例を示す図
【図６】図２における変調スペクトルフィルタの出力信
号の時間波形の例を示す図
号の時間波形の例を示す図
【図７】図２における変調スペクトルフィルタの出力信
号の周波数特性の例を示す図
号の周波数特性の例を示す図
【図８】図２における乗算器の出力信号波形の例を示す
図
図
【図９】本発明に係る音声処理装置の第２の実施形態を
示すブロック図
示すブロック図
１０…入力端子 １１…Ａ／Ｄ変換器 １２…フィルタバンク １３−１〜１３−ｎ…処理ブロック １４…包絡抽出器 １５…低域通過フィルタ １６…ダウンサンプラ １７…変調スペクトルフィルタ １８…アップサンプラ １９…半波整流器 ２０…乗算器 ２１…帯域通過フィルタ ２２…加算器 ２３…Ｄ／Ａ変換器 ２４…出力端子 ３１…窓掛け処理部 ３２…高速フーリエ変換器 ３３…聴覚重み付け部 ３４−１，３４−２，…，３４−ｎ…変調スペクトルフ
ィルタ ３５−１，３５−２，…，３５−ｎ…半波整流器 ３６…逆高速フーリエ変換器 ３７…重複加算部
ィルタ ３５−１，３５−２，…，３５−ｎ…半波整流器 ３６…逆高速フーリエ変換器 ３７…重複加算部
フロントページの続き (72)発明者 高橋 真保呂 千葉県船橋市海神４−29−15 Ｆターム(参考） 5D020 CE02 5D045 BA01
Claims (3)
- 【請求項１】入力された音声信号に対してスピーカに出
力される前に処理を施す音声処理装置であって、 前記音声信号に対して変調スペクトルの特定の周波数成
分を強調する処理を行うことを特徴とする音声処理装
置。 - 【請求項２】入力された音声信号を複数の帯域に分割す
るフィルタバンクと、 前記フィルタバンクにより分割された各帯域の音声信号
から包絡情報を抽出する複数の包絡抽出器と、 前記複数の包絡抽出器により抽出された包絡情報に対し
てそれぞれ特定の周波数成分を強調する処理を施す複数
のフィルタと、 前記複数のフィルタの出力信号に対して前記フィルタバ
ンクにより分割された各帯域の音声信号の位相情報をそ
れぞれ乗じる複数の乗算器と、 前記複数の乗算器の出力信号を加算する加算器とを有す
ることを特徴とする音声処理装置。 - 【請求項３】入力された音声信号に対し窓掛け処理を行
って該音声信号を複数のフレームに分割する窓掛け処理
部と、 前記窓掛け処理部により分割された各フレームの音声信
号に高速フーリエ変換を施して各フレーム毎の振幅情報
および位相情報を得る高速フーリエ変換器と、 前記高速フーリエ変換器により得られる各フレーム毎の
振幅情報に対してそれぞれ特定の周波数成分を強調する
処理を施す複数のフィルタと、 前記複数のフィルタからの各フレーム毎の出力信号に前
記高速フーリエ変換器により得られた前記位相情報を用
いて逆高速フーリエ変換を施す逆高速フーリエ変換器
と、 前記逆高速フーリエ変換器の各フレーム毎の出力信号を
一部重複させて足し合わせる重複加算部とを有すること
を特徴とする音声処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27499199A JP4463905B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 音声処理方法、装置及び拡声システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27499199A JP4463905B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 音声処理方法、装置及び拡声システム |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001100774A true JP2001100774A (ja) | 2001-04-13 |
| JP2001100774A5 JP2001100774A5 (ja) | 2006-11-09 |
| JP4463905B2 JP4463905B2 (ja) | 2010-05-19 |
Family
ID=17549391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27499199A Expired - Lifetime JP4463905B2 (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 音声処理方法、装置及び拡声システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4463905B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005531811A (ja) * | 2002-07-01 | 2005-10-20 | ルーセント テクノロジーズ インコーポレーテッド | 音声の聴覚明瞭度分析を実施する方法 |
| JP2009211021A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Japan Advanced Institute Of Science & Technology Hokuriku | 残響時間推定装置及び残響時間推定方法 |
| JPWO2008041321A1 (ja) * | 2006-10-03 | 2010-02-04 | ティーオーエー株式会社 | 信号処理装置及びそれを用いた放送装置 |
| JP2011501486A (ja) * | 2007-10-12 | 2011-01-06 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー．ファオ | スピーチ信号処理を含むマルチチャンネル信号を生成するための装置および方法 |
| JP2012502550A (ja) * | 2008-09-04 | 2012-01-26 | ディーティーエス・インコーポレイテッド | 両耳間時間遅延復元システム及び方法 |
| US8675882B2 (en) | 2008-01-21 | 2014-03-18 | Panasonic Corporation | Sound signal processing device and method |
| KR20180112607A (ko) * | 2017-04-04 | 2018-10-12 | 박율리아 | 확성장치를 구비한 칠판 |
| CN112201262A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-08 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种声音处理方法及装置 |
| CN113658579A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-11-16 | 重庆紫光华山智安科技有限公司 | 音频信号处理方法、装置、电子设备及可读存储介质 |
-
1999
- 1999-09-28 JP JP27499199A patent/JP4463905B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20180112607A (ko) * | 2017-04-04 | 2018-10-12 | 박율리아 | 확성장치를 구비한 칠판 |
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| CN113658579A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-11-16 | 重庆紫光华山智安科技有限公司 | 音频信号处理方法、装置、电子设备及可读存储介质 |
| CN113658579B (zh) * | 2021-09-18 | 2024-01-30 | 重庆紫光华山智安科技有限公司 | 音频信号处理方法、装置、电子设备及可读存储介质 |
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|---|---|
| JP4463905B2 (ja) | 2010-05-19 |
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