JP2001216000A - 雑音抑制方法、音声信号処理方法、および信号処理回路 - Google Patents
雑音抑制方法、音声信号処理方法、および信号処理回路Info
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- JP2001216000A JP2001216000A JP2000367537A JP2000367537A JP2001216000A JP 2001216000 A JP2001216000 A JP 2001216000A JP 2000367537 A JP2000367537 A JP 2000367537A JP 2000367537 A JP2000367537 A JP 2000367537A JP 2001216000 A JP2001216000 A JP 2001216000A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 デジタル信号における雑音をより効果的に抑
制できるようにする。 【解決手段】 デジタル信号x(t)をFFT処理して
フーリエ成分X(I)に変換し(ステップ110)、そ
れを複数の周波数チャネルに分割して、それぞれのチャ
ネルjにおけるエネルギーE(j)を計算する(ステッ
プ120)。そして、エネルギーE(j)に基づいて音
声がチャネルjに存在するかどうかを決定し(ステップ
130)、存在しない場合にはフーリエ成分から決定さ
れる雑音n(j)を更新して(ステップ140)、また
存在する場合にはそれまでの雑音n(j)を用いて、利
得G(j)を計算する(ステップ150)。そして、
X’(I)=G(j)X(I)により変更フーリエ成分
X’(I)を計算し(ステップ160)、変更フーリエ
成分X’(I)を逆FFT処理してデジタル信号x’
(t)に変換する(ステップ170)。
制できるようにする。 【解決手段】 デジタル信号x(t)をFFT処理して
フーリエ成分X(I)に変換し(ステップ110)、そ
れを複数の周波数チャネルに分割して、それぞれのチャ
ネルjにおけるエネルギーE(j)を計算する(ステッ
プ120)。そして、エネルギーE(j)に基づいて音
声がチャネルjに存在するかどうかを決定し(ステップ
130)、存在しない場合にはフーリエ成分から決定さ
れる雑音n(j)を更新して(ステップ140)、また
存在する場合にはそれまでの雑音n(j)を用いて、利
得G(j)を計算する(ステップ150)。そして、
X’(I)=G(j)X(I)により変更フーリエ成分
X’(I)を計算し(ステップ160)、変更フーリエ
成分X’(I)を逆FFT処理してデジタル信号x’
(t)に変換する(ステップ170)。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル音声信号
のようなデジタル信号の雑音を抑制する雑音抑制方法、
音声信号処理方法、および信号処理回路に関する。
のようなデジタル信号の雑音を抑制する雑音抑制方法、
音声信号処理方法、および信号処理回路に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、無線電話などに用いられる音声処理回路には、雑音
(ノイズ)が多い環境下で用いる場合にバックグランド
ノイズによって信号処理が精度よく行えなくなるのを防
ぐため、会話の音声を表すもの以外の信号成分をフィル
タリングして分離する雑音抑制回路が備えられている。
来、無線電話などに用いられる音声処理回路には、雑音
(ノイズ)が多い環境下で用いる場合にバックグランド
ノイズによって信号処理が精度よく行えなくなるのを防
ぐため、会話の音声を表すもの以外の信号成分をフィル
タリングして分離する雑音抑制回路が備えられている。
【0003】この雑音を抑制する技術として種々のもの
が考えられるが、雑音をより効果的に抑制するため、本
発明者らは、信号の雑音が周波数依存特性を有すること
に着目した。すなわち、雑音は、種々の雑音源からの影
響を含み、それぞれの雑音は、異なる周波数で異なる雑
音成分を有し、さらに、それぞれの周波数チャネルでの
雑音は、他のチャネルの雑音と独立して時間とともに変
化する。
が考えられるが、雑音をより効果的に抑制するため、本
発明者らは、信号の雑音が周波数依存特性を有すること
に着目した。すなわち、雑音は、種々の雑音源からの影
響を含み、それぞれの雑音は、異なる周波数で異なる雑
音成分を有し、さらに、それぞれの周波数チャネルでの
雑音は、他のチャネルの雑音と独立して時間とともに変
化する。
【0004】本発明はこのような検討をもとになされた
もので、雑音をより効果的に抑制できるようにすること
を目的とする。
もので、雑音をより効果的に抑制できるようにすること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、デジタル信号を、異な
る周波数チャネルで複数のチャネル信号に分割し、それ
ぞれの周波数チャネルにおける雑音を推定し、それぞれ
の周波数チャネルにおける所望の信号のアクティビティ
を検出し、それぞれの周波数チャネルにおける所望の信
号のアクティビティの検出に従ってそれぞれの周波数チ
ャネルにおける雑音を更新し、それぞれのチャネル信号
から更新された雑音を除去すること、を含む雑音抑制方
法を特徴としている。
め、請求項1に記載の発明では、デジタル信号を、異な
る周波数チャネルで複数のチャネル信号に分割し、それ
ぞれの周波数チャネルにおける雑音を推定し、それぞれ
の周波数チャネルにおける所望の信号のアクティビティ
を検出し、それぞれの周波数チャネルにおける所望の信
号のアクティビティの検出に従ってそれぞれの周波数チ
ャネルにおける雑音を更新し、それぞれのチャネル信号
から更新された雑音を除去すること、を含む雑音抑制方
法を特徴としている。
【0006】この発明によれば、それぞれの周波数チャ
ネル毎に雑音を推定して除去するようにしているから、
雑音をより効果的に抑制することができる。この場合、
雑音は、信号のアクティビティの検出に従って更新され
る。この更新は、請求項2に記載の発明のように、信号
のアクティビティが閾値を超えるときにのみ更新される
ようにすることができる。
ネル毎に雑音を推定して除去するようにしているから、
雑音をより効果的に抑制することができる。この場合、
雑音は、信号のアクティビティの検出に従って更新され
る。この更新は、請求項2に記載の発明のように、信号
のアクティビティが閾値を超えるときにのみ更新される
ようにすることができる。
【0007】また、請求項3に記載の発明のように、デ
ジタル信号に対して高速フーリエ変換を行い、変換され
たデジタル信号をチャネル信号に分割するようにするこ
とができる。この場合、請求項4に記載の発明のよう
に、それぞれの周波数チャネルは、変換されたデジタル
信号の1つ以上のフーリエ成分を含むことができる。
ジタル信号に対して高速フーリエ変換を行い、変換され
たデジタル信号をチャネル信号に分割するようにするこ
とができる。この場合、請求項4に記載の発明のよう
に、それぞれの周波数チャネルは、変換されたデジタル
信号の1つ以上のフーリエ成分を含むことができる。
【0008】また、チャネル信号は、請求項5に記載の
発明のように、シーケンシャルに1つずつ処理される
他、請求項6に記載の発明のように、複数のチャネル信
号が並列的に同時に処理されるようにすることができ
る。
発明のように、シーケンシャルに1つずつ処理される
他、請求項6に記載の発明のように、複数のチャネル信
号が並列的に同時に処理されるようにすることができ
る。
【0009】請求項7に記載の発明では、デジタル音声
信号を高速フーリエ変換アルゴリズムに従ってフーリエ
成分に変換し、フーリエ成分を複数の周波数チャネルに
分けて、それぞれのチャネルが1つ以上のフーリエ成分
を含むようにし、それぞれの周波数チャネルのエネルギ
ーを決定し、それぞれの周波数チャネルの雑音を推定
し、決定されたそれぞれの周波数チャネルのエネルギー
に基づいて音声がそれぞれの周波数チャネルに存在する
かどうかを検出し、音声が存在する周波数チャネルの雑
音を更新し、それぞれの周波数チャネルのチャネル利得
を決定し、それぞれのフーリエ成分にチャネル利得を加
えて、それぞれのチャネルにおける変更されたフーリエ
成分を生成し、さらに変更されたフーリエ成分を逆高速
フーリエ変換して、雑音が低減された変更デジタル信号
を生成すること、を含む音声信号処理方法を特徴として
いる。
信号を高速フーリエ変換アルゴリズムに従ってフーリエ
成分に変換し、フーリエ成分を複数の周波数チャネルに
分けて、それぞれのチャネルが1つ以上のフーリエ成分
を含むようにし、それぞれの周波数チャネルのエネルギ
ーを決定し、それぞれの周波数チャネルの雑音を推定
し、決定されたそれぞれの周波数チャネルのエネルギー
に基づいて音声がそれぞれの周波数チャネルに存在する
かどうかを検出し、音声が存在する周波数チャネルの雑
音を更新し、それぞれの周波数チャネルのチャネル利得
を決定し、それぞれのフーリエ成分にチャネル利得を加
えて、それぞれのチャネルにおける変更されたフーリエ
成分を生成し、さらに変更されたフーリエ成分を逆高速
フーリエ変換して、雑音が低減された変更デジタル信号
を生成すること、を含む音声信号処理方法を特徴として
いる。
【0010】この発明によれば、デジタル音声信号につ
いて雑音をより効果的に抑制することができる。
いて雑音をより効果的に抑制することができる。
【0011】この場合、複数の周波数チャネルは、請求
項8に記載の発明のように、シーケンシャルに1つずつ
処理される他、請求項9に記載の発明のように、並列的
に同時に処理されるようにすることができる。
項8に記載の発明のように、シーケンシャルに1つずつ
処理される他、請求項9に記載の発明のように、並列的
に同時に処理されるようにすることができる。
【0012】請求項10に記載の発明では、高速フーリ
エ変換アルゴリズムに従ってデジタル信号を複数のフー
リエ成分に変換するFFT手段と、複数のフーリエ成分
を複数の周波数チャネルに分割するチャネル分割手段
と、分割されたそれぞれの周波数チャネルのフーリエ成
分を記憶する入力バッファ手段と、この入力バッファ手
段に記憶された周波数チャネルのそれぞれに対し、その
周波数チャネルのフーリエ成分に基づいてその周波数チ
ャネルにおける音声アクティビティを検出し、その検出
された音声アクティビティに従ってその周波数チャネル
の雑音が抑制された変更フーリエ成分を生成する作動
を、シーケンシャルに行う雑音抑制手段と、この雑音抑
制手段から出力される変更フーリエ成分をそれぞれ記憶
する出力バッファ手段と、この出力バッファ手段に記憶
されたそれぞれの変更フーリエ成分を逆高速フーリエ変
換して、時間領域の変更デジタル信号を生成する逆FF
T手段とを備えた信号処理回路を特徴としている。
エ変換アルゴリズムに従ってデジタル信号を複数のフー
リエ成分に変換するFFT手段と、複数のフーリエ成分
を複数の周波数チャネルに分割するチャネル分割手段
と、分割されたそれぞれの周波数チャネルのフーリエ成
分を記憶する入力バッファ手段と、この入力バッファ手
段に記憶された周波数チャネルのそれぞれに対し、その
周波数チャネルのフーリエ成分に基づいてその周波数チ
ャネルにおける音声アクティビティを検出し、その検出
された音声アクティビティに従ってその周波数チャネル
の雑音が抑制された変更フーリエ成分を生成する作動
を、シーケンシャルに行う雑音抑制手段と、この雑音抑
制手段から出力される変更フーリエ成分をそれぞれ記憶
する出力バッファ手段と、この出力バッファ手段に記憶
されたそれぞれの変更フーリエ成分を逆高速フーリエ変
換して、時間領域の変更デジタル信号を生成する逆FF
T手段とを備えた信号処理回路を特徴としている。
【0013】この発明によれば、デジタル信号について
雑音をより効果的に抑制することができる。
雑音をより効果的に抑制することができる。
【0014】この場合、請求項11に記載の発明のよう
に、さらに、出力バッファ手段に記憶されたそれぞれの
変更フーリエ成分を結合して逆FFT手段に出力するチ
ャネルマルチプレクサ手段を備えるようにしてもよい。
に、さらに、出力バッファ手段に記憶されたそれぞれの
変更フーリエ成分を結合して逆FFT手段に出力するチ
ャネルマルチプレクサ手段を備えるようにしてもよい。
【0015】請求項12に記載の発明では、高速フーリ
エ変換アルゴリズムに従ってデジタル信号を複数のフー
リエ成分に変換するFFT手段と、複数のフーリエ成分
を複数の周波数チャネルに分割するチャネル分割手段
と、分割された周波数チャネルのそれぞれに対し、その
周波数チャネルのフーリエ成分に基づいてその周波数チ
ャネルにおける音声アクティビティを検出し、その検出
された音声アクティビティに従ってその周波数チャネル
の雑音が抑制された変更フーリエ成分を生成する作動
を、並列的に同時に行う複数の雑音抑制手段と、複数の
雑音抑制手段からそれぞれ出力される変更フーリエ成分
を逆高速フーリエ変換して、時間領域の変更デジタル信
号を生成する逆FFT手段とを備えた信号処理回路を特
徴としている。
エ変換アルゴリズムに従ってデジタル信号を複数のフー
リエ成分に変換するFFT手段と、複数のフーリエ成分
を複数の周波数チャネルに分割するチャネル分割手段
と、分割された周波数チャネルのそれぞれに対し、その
周波数チャネルのフーリエ成分に基づいてその周波数チ
ャネルにおける音声アクティビティを検出し、その検出
された音声アクティビティに従ってその周波数チャネル
の雑音が抑制された変更フーリエ成分を生成する作動
を、並列的に同時に行う複数の雑音抑制手段と、複数の
雑音抑制手段からそれぞれ出力される変更フーリエ成分
を逆高速フーリエ変換して、時間領域の変更デジタル信
号を生成する逆FFT手段とを備えた信号処理回路を特
徴としている。
【0016】この発明によれば、デジタルについて雑音
をより効果的に抑制することができる。
をより効果的に抑制することができる。
【0017】この場合、請求項13に記載の発明のよう
に、さらに、複数の雑音抑制手段からそれぞれ出力され
る変更フーリエ成分を結合して逆FFT手段に出力する
チャネルマルチプレクサ手段を備えるようにしてもよ
い。
に、さらに、複数の雑音抑制手段からそれぞれ出力され
る変更フーリエ成分を結合して逆FFT手段に出力する
チャネルマルチプレクサ手段を備えるようにしてもよ
い。
【0018】また、上記した請求項10ないし13に記
載の発明において、雑音抑制手段としては、請求項14
に記載の発明のように、周波数チャネルの雑音を推定す
る雑音推定手段と、周波数チャネルのエネルギーを推定
するエネルギー推定手段と、このエネルギー推定手段に
て推定された周波数チャネルのエネルギーに基づいて音
声がその周波数チャネルに存在するかどうかを検出する
音声アクティビティ検出手段とを備え、音声アクティビ
ティ検出手段によって音声が存在することが検出された
周波数チャネルの雑音が更新されるようにすることがで
きる。
載の発明において、雑音抑制手段としては、請求項14
に記載の発明のように、周波数チャネルの雑音を推定す
る雑音推定手段と、周波数チャネルのエネルギーを推定
するエネルギー推定手段と、このエネルギー推定手段に
て推定された周波数チャネルのエネルギーに基づいて音
声がその周波数チャネルに存在するかどうかを検出する
音声アクティビティ検出手段とを備え、音声アクティビ
ティ検出手段によって音声が存在することが検出された
周波数チャネルの雑音が更新されるようにすることがで
きる。
【0019】
【発明の実施の形態】この実施形態に開示される回路構
成および技術は、信号のある信号特性が周波数に依存し
ているということの認識に基づいている。信号の周波数
スペクトルのある周波数における情報内容および雑音
は、異なる周波数での情報内容および雑音とはたびたび
異なっている。それゆえに、信号を多数の周波数チャネ
ルまたは周波数帯に分割するのが望ましい。このことに
より、ある信号を処理する場合に、チャネル毎に異なっ
て処理を行うことができる。
成および技術は、信号のある信号特性が周波数に依存し
ているということの認識に基づいている。信号の周波数
スペクトルのある周波数における情報内容および雑音
は、異なる周波数での情報内容および雑音とはたびたび
異なっている。それゆえに、信号を多数の周波数チャネ
ルまたは周波数帯に分割するのが望ましい。このことに
より、ある信号を処理する場合に、チャネル毎に異なっ
て処理を行うことができる。
【0020】電話における会話の音声信号の雑音は、そ
のような周波数依存特性を有する。雑音は、種々の雑音
源からの影響を含む。そして、それぞれの雑音は、異な
る周波数で異なる雑音成分を有する。ある雑音は、1つ
の周波数領域で問題となるが、他の周波数領域では問題
とならない。例えば、l/f雑音は、ほとんど低周波数
域にあり、あるレベル以上の周波数に対しては無視でき
るほど小さい。また、雑音のいくつかは、例えば60H
zのAC電源からの60Hzまたはその高調波での妨害
雑音のように、特定の特定の周波数もしくはそのあたり
で存在する。さらに、それぞれの周波数チャネルでの雑
音は、他のチャネルの雑音と独立して時間とともに変化
する。それゆえに、異なる周波数チャネルで雑音信号は
異なる。
のような周波数依存特性を有する。雑音は、種々の雑音
源からの影響を含む。そして、それぞれの雑音は、異な
る周波数で異なる雑音成分を有する。ある雑音は、1つ
の周波数領域で問題となるが、他の周波数領域では問題
とならない。例えば、l/f雑音は、ほとんど低周波数
域にあり、あるレベル以上の周波数に対しては無視でき
るほど小さい。また、雑音のいくつかは、例えば60H
zのAC電源からの60Hzまたはその高調波での妨害
雑音のように、特定の特定の周波数もしくはそのあたり
で存在する。さらに、それぞれの周波数チャネルでの雑
音は、他のチャネルの雑音と独立して時間とともに変化
する。それゆえに、異なる周波数チャネルで雑音信号は
異なる。
【0021】この実施形態は、音声信号においてそれぞ
れの周波数チャネルから共通の雑音レベルを全体的に除
去するよりも、それぞれのチャネルについて雑音を独立
して処理する方が、より効果的に雑音を抑制することが
できるという認識に基づいて構成されている。異なるチ
ャネルにおけて雑音レベルは異なっているので、全体的
に共通の雑音レベルを除去することは、1つのチャネル
に対しては雑音を除去しすぎ、他のチャネルに対しては
雑音を十分に除去できないということが生じうる。
れの周波数チャネルから共通の雑音レベルを全体的に除
去するよりも、それぞれのチャネルについて雑音を独立
して処理する方が、より効果的に雑音を抑制することが
できるという認識に基づいて構成されている。異なるチ
ャネルにおけて雑音レベルは異なっているので、全体的
に共通の雑音レベルを除去することは、1つのチャネル
に対しては雑音を除去しすぎ、他のチャネルに対しては
雑音を十分に除去できないということが生じうる。
【0022】例えば、雑音レベルを全体的に除去するこ
とによって、ある周波数チャネルで雑音を除去しすぎる
ということが生じるなら、そのチャネルにおいて音声信
号の一部が取り除かれるかもしれない。この場合、出力
音声信号における情報の損失が生じ、出力音声信号に、
聞き取り可能な不要な音を持たらし歪みを生じさせるこ
とになる。このような音声信号における信号の歪みおよ
び情報の損失は、望ましくない。
とによって、ある周波数チャネルで雑音を除去しすぎる
ということが生じるなら、そのチャネルにおいて音声信
号の一部が取り除かれるかもしれない。この場合、出力
音声信号における情報の損失が生じ、出力音声信号に、
聞き取り可能な不要な音を持たらし歪みを生じさせるこ
とになる。このような音声信号における信号の歪みおよ
び情報の損失は、望ましくない。
【0023】さらに、この実施形態は、雑音のような音
声信号の有効な情報内容もまた周波数に依存していると
いう認識に基づいて構成されている。音声は、あるチャ
ネルにおいて成分を有し、他のチャネルにおいては成分
を有していない。また、1つ以上のチャネルにおける音
声成分は、レシーバで音声を再生するために、他のチャ
ネルのものよりも重要である。それゆえ、全帯域の音声
アクティビティ(activity)検出回路を使用して、音声が
音声信号に存在するかどうか決定することは好ましくな
い。チャネルのいくつかは、有効な音声成分を有してい
なく、本質的に雑音のみを含んでいるかもしれない。従
って、それぞれの個々のチャネルの音声アクティビティ
を監視することが望ましい。
声信号の有効な情報内容もまた周波数に依存していると
いう認識に基づいて構成されている。音声は、あるチャ
ネルにおいて成分を有し、他のチャネルにおいては成分
を有していない。また、1つ以上のチャネルにおける音
声成分は、レシーバで音声を再生するために、他のチャ
ネルのものよりも重要である。それゆえ、全帯域の音声
アクティビティ(activity)検出回路を使用して、音声が
音声信号に存在するかどうか決定することは好ましくな
い。チャネルのいくつかは、有効な音声成分を有してい
なく、本質的に雑音のみを含んでいるかもしれない。従
って、それぞれの個々のチャネルの音声アクティビティ
を監視することが望ましい。
【0024】この実施形態では、デジタル信号が、最初
に多数の周波数チャネルに分割される。それぞれのチャ
ネルに対し音声アクティビティの検出が実行されて、音
声アクティビティが決定される。また、それぞれのチャ
ネルでの雑音も、測定されて決定される。それぞれの周
波数チャネルにおける雑音は、それぞれの周波数チャネ
ルにおける所望の信号のアクティビティの検出に従い、
アクティビティが閾値を超えるときにのみ、更新され
る。それから、それぞれのチャネルの信号から適当な雑
音量が除去され、それぞれのチャネルにおいて雑音が抑
制された音声信号が生成される。1つのチャネルにおい
て除去された雑音のレベルは、他のチャネルにおいて除
去された雑音のレベルと通常異なっている。最後に、全
てのチャネルからの音声信号(雑音が抑制された音声信
号)が結合されて、雑音が除去された出力音声信号が形
成される。
に多数の周波数チャネルに分割される。それぞれのチャ
ネルに対し音声アクティビティの検出が実行されて、音
声アクティビティが決定される。また、それぞれのチャ
ネルでの雑音も、測定されて決定される。それぞれの周
波数チャネルにおける雑音は、それぞれの周波数チャネ
ルにおける所望の信号のアクティビティの検出に従い、
アクティビティが閾値を超えるときにのみ、更新され
る。それから、それぞれのチャネルの信号から適当な雑
音量が除去され、それぞれのチャネルにおいて雑音が抑
制された音声信号が生成される。1つのチャネルにおい
て除去された雑音のレベルは、他のチャネルにおいて除
去された雑音のレベルと通常異なっている。最後に、全
てのチャネルからの音声信号(雑音が抑制された音声信
号)が結合されて、雑音が除去された出力音声信号が形
成される。
【0025】図1に、上記した雑音の抑制を行う技術の
一実施形態を示す。ステップ110で、入力されたデジ
タル信号x(t)が、最初に、高速フーリエ変換(FF
T)に基づいてフーリエ成分(Fourier components)X
(I)(I=1、2、…N)に変換される。入力信号の
周波数スペクトルは、n(<N)個の異なるチャネルに
分割される。それぞれのチャネル(チャネルjとする)
におけるエネルギーE(j)が数式1によって計算され
る(ステップ120)。
一実施形態を示す。ステップ110で、入力されたデジ
タル信号x(t)が、最初に、高速フーリエ変換(FF
T)に基づいてフーリエ成分(Fourier components)X
(I)(I=1、2、…N)に変換される。入力信号の
周波数スペクトルは、n(<N)個の異なるチャネルに
分割される。それぞれのチャネル(チャネルjとする)
におけるエネルギーE(j)が数式1によって計算され
る(ステップ120)。
【0026】
【数1】 ステップ130で、音声アクティビティ検出回路(VA
D)が、それぞれのチャネルのエネルギーE(j)を測
定し、音声が存在するかどうか決定するのに用いられ
る。音声アクティビティ検出回路は、公知技術であっ
て、例えば、米国特許明細書第4,672,669号に
記載されている。
D)が、それぞれのチャネルのエネルギーE(j)を測
定し、音声が存在するかどうか決定するのに用いられ
る。音声アクティビティ検出回路は、公知技術であっ
て、例えば、米国特許明細書第4,672,669号に
記載されている。
【0027】また、フーリエ成分X(I)が、それぞれ
のチャネルにおける雑音n(j)を決定するために用い
られる。音声がチャネルjに存在しないことをVADが
決定すると、チャネル・エネルギーE(j)は、チャネ
ルjにおける雑音n(j)を推定するために用いられ、
n(j)のそれまでの値を更新する(ステップ14
0)。次に、ステップ150では、新しく更新されたn
(j)に基づいて、チャネルjの利得G(j)=1−
[n(j)/E(j)]が計算される。他方、音声がチ
ャネルjに存在する場合には、チャネルjのそれまでの
雑音n(j)が、そのままステップ150で利得G
(j)を計算するために用いられる。
のチャネルにおける雑音n(j)を決定するために用い
られる。音声がチャネルjに存在しないことをVADが
決定すると、チャネル・エネルギーE(j)は、チャネ
ルjにおける雑音n(j)を推定するために用いられ、
n(j)のそれまでの値を更新する(ステップ14
0)。次に、ステップ150では、新しく更新されたn
(j)に基づいて、チャネルjの利得G(j)=1−
[n(j)/E(j)]が計算される。他方、音声がチ
ャネルjに存在する場合には、チャネルjのそれまでの
雑音n(j)が、そのままステップ150で利得G
(j)を計算するために用いられる。
【0028】ステップ160では、チャネル利得G
(j)が、変更されたフーリエ成分X’(I)=G
(j)X(I)を計算するために用いられる。実際、こ
のステップ160では、それぞれのチャネルにおける雑
音が、そのチャネルにおける信号成分から除去される。
上記したステップ120〜160は、チャネル毎に実行
される。
(j)が、変更されたフーリエ成分X’(I)=G
(j)X(I)を計算するために用いられる。実際、こ
のステップ160では、それぞれのチャネルにおける雑
音が、そのチャネルにおける信号成分から除去される。
上記したステップ120〜160は、チャネル毎に実行
される。
【0029】続いて、変更されたフーリエ成分X’
(I)は、結合され、逆FFTされて、時間領域のデジ
タル信号x’(t)に変換される(ステップ170)。
信号x’(t)は、入力信号x(t)と比較して雑音が
減少したものとなっている。
(I)は、結合され、逆FFTされて、時間領域のデジ
タル信号x’(t)に変換される(ステップ170)。
信号x’(t)は、入力信号x(t)と比較して雑音が
減少したものとなっている。
【0030】上記した雑音抑制技術によれば、チャネル
毎に音声アクティビティの検出が行われる。このことに
より、それぞれのチャネルの雑音の推定および自身の音
声アクティビティに基づいてチャネルの適当な利得の計
算が行われる。従って、全体的な音声アクティビティ検
出に基づいて雑音除去を行う他の方法のように、雑音を
除去しすぎたり、十分な除去ができないということを実
質的になくすことができる。
毎に音声アクティビティの検出が行われる。このことに
より、それぞれのチャネルの雑音の推定および自身の音
声アクティビティに基づいてチャネルの適当な利得の計
算が行われる。従って、全体的な音声アクティビティ検
出に基づいて雑音除去を行う他の方法のように、雑音を
除去しすぎたり、十分な除去ができないということを実
質的になくすことができる。
【0031】上記した雑音の抑制を実現するために種々
の回路構成を用いることができる。図2および図3に、
その2つの実施形態を示す。
の回路構成を用いることができる。図2および図3に、
その2つの実施形態を示す。
【0032】図2に示される回路200は、シーケンシ
ャルに雑音の抑制を行う構成となっている。入力された
アナログ信号は、最初に、A/D変換器210によって
ディジタル信号に変換される。それから、ウィンドイン
グ回路212は、デジタル信号に対してウィンド処理を
実行する。FFT回路214は、FFT処理を実行する
ためにウィンドイング回路212に接続されている。チ
ャネル分割器216は、FFT回路214から出力され
たデジタルサンプルX(I)を、異なる周波数領域のN
個の異なるチャネルに分割する。チャネル・バッファ2
18は、チャネル分割器216から出力されたサンプル
X(I)を記憶する。記憶された各チャネルのサンプル
X(I)は、後述する雑音抑制のための回路ブロックに
よって、雑音抑制のために1つずつシーケンシャルに処
理される。
ャルに雑音の抑制を行う構成となっている。入力された
アナログ信号は、最初に、A/D変換器210によって
ディジタル信号に変換される。それから、ウィンドイン
グ回路212は、デジタル信号に対してウィンド処理を
実行する。FFT回路214は、FFT処理を実行する
ためにウィンドイング回路212に接続されている。チ
ャネル分割器216は、FFT回路214から出力され
たデジタルサンプルX(I)を、異なる周波数領域のN
個の異なるチャネルに分割する。チャネル・バッファ2
18は、チャネル分割器216から出力されたサンプル
X(I)を記憶する。記憶された各チャネルのサンプル
X(I)は、後述する雑音抑制のための回路ブロックに
よって、雑音抑制のために1つずつシーケンシャルに処
理される。
【0033】雑音抑制のための回路ブロックは、雑音推
定器220、エネルギー推定器222、VAD224、
利得推定器226、および乗算器228を有している。
これらは、上記したステップ130〜150と同様の処
理を実行する。まず、1つのチャネルのサンプルX
(I)が処理され、変更されたサンプルX’(I)がバ
ッファ230に記憶される。それから、他のチャネルの
サンプルが処理される。この処理は、全てのチャネルが
処理されるまで繰り返され、変更されたX’(I)がバ
ッファ230に記憶される。このとき、全てのチャネル
から変更されたサンプルが適当なシーケンスによりマル
チプレクサ232によって結合されて順次出力される。
定器220、エネルギー推定器222、VAD224、
利得推定器226、および乗算器228を有している。
これらは、上記したステップ130〜150と同様の処
理を実行する。まず、1つのチャネルのサンプルX
(I)が処理され、変更されたサンプルX’(I)がバ
ッファ230に記憶される。それから、他のチャネルの
サンプルが処理される。この処理は、全てのチャネルが
処理されるまで繰り返され、変更されたX’(I)がバ
ッファ230に記憶される。このとき、全てのチャネル
から変更されたサンプルが適当なシーケンスによりマル
チプレクサ232によって結合されて順次出力される。
【0034】回路200は、さらに、変更されたフーリ
エ成分X’(I)を、時間領域におけるデジタル信号
x’(t)に変換するための逆FFTする回路ブロック
234を有する。
エ成分X’(I)を、時間領域におけるデジタル信号
x’(t)に変換するための逆FFTする回路ブロック
234を有する。
【0035】図2に示す回路200によれば、異なるチ
ャネルが同じ回路ブロックによって処理されるため、回
路素子数を減らすことができる。しかし、異なるチャネ
ルはシーケンシャルに処理されるため、チャネル処理中
に処理された信号を記憶するために入力バッファ218
および出力バッファ230が必要となる。この回路20
0における処理時間は、それぞれのチャネル処理時間の
N倍である。
ャネルが同じ回路ブロックによって処理されるため、回
路素子数を減らすことができる。しかし、異なるチャネ
ルはシーケンシャルに処理されるため、チャネル処理中
に処理された信号を記憶するために入力バッファ218
および出力バッファ230が必要となる。この回路20
0における処理時間は、それぞれのチャネル処理時間の
N倍である。
【0036】図3に示される回路300は、並列的に雑
音の抑制を行う構成となっている。N個の回路ブロック
310、…、320が、異なるチャネルのサンプルを同
時(ほぼ同時を含む)に処理するために並列的に接続さ
れている。この回路300においては、処理中にサンプ
ルを記憶するためのバッファは必要とされない。この回
路300によれば、Nチャネルの全体の処理時間は、1
つのチャネルの処理時間と本質的に同じとなる。
音の抑制を行う構成となっている。N個の回路ブロック
310、…、320が、異なるチャネルのサンプルを同
時(ほぼ同時を含む)に処理するために並列的に接続さ
れている。この回路300においては、処理中にサンプ
ルを記憶するためのバッファは必要とされない。この回
路300によれば、Nチャネルの全体の処理時間は、1
つのチャネルの処理時間と本質的に同じとなる。
【0037】本発明は上記した実施形態に限定されるも
のでなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で種々に変
形が可能である。なお、上記した図1に示す処理および
図2、図3に示す各回路は、それぞれの機能を実現する
ための手段として把握される。
のでなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で種々に変
形が可能である。なお、上記した図1に示す処理および
図2、図3に示す各回路は、それぞれの機能を実現する
ための手段として把握される。
【図1】本発明の一実施形態に係る雑音抑制技術を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図2】図lに示される雑音抑制技術を実現する回路構
成を示すブロックダイヤグラムである。
成を示すブロックダイヤグラムである。
【図3】図lに示される雑音抑制技術を実現する他の回
路構成を示すブロックダイヤグラムである。
路構成を示すブロックダイヤグラムである。
210…A/D変換器、212…ウィンドイング回路、
214…FFT回路、216…チャネル分割器、218
…チャネル・バッファ、220…雑音推定器、222…
エネルギー推定器、224…音声アクティビティ検出回
路、226…利得推定器、228…乗算器、230……
チャネル・バッファ、232…チャネル・マルチプレク
サ、234…逆FFT回路。
214…FFT回路、216…チャネル分割器、218
…チャネル・バッファ、220…雑音推定器、222…
エネルギー推定器、224…音声アクティビティ検出回
路、226…利得推定器、228…乗算器、230……
チャネル・バッファ、232…チャネル・マルチプレク
サ、234…逆FFT回路。
フロントページの続き (72)発明者 ローウェル キャンベル アメリカ合衆国 92008−4608 カリフォ ルニア州 カールスバッド アラマダドラ イブ 5770 デンソー インターナショナ ル アメリカ インコーポレーテッド内
Claims (14)
- 【請求項1】 デジタル信号を、異なる周波数チャネル
で複数のチャネル信号に分割すること、 それぞれの周波数チャネルにおける雑音を推定するこ
と、 それぞれの周波数チャネルにおける所望の信号のアクテ
ィビティを検出すること、 それぞれの周波数チャネルにおける所望の信号のアクテ
ィビティの検出に従ってそれぞれの周波数チャネルにお
ける雑音を更新すること、およびそれぞれのチャネル信
号から更新された雑音を除去すること、を含む雑音抑制
方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、それぞ
れの周波数チャネルにおける雑音は、所望の信号のアク
ティビティが閾値を超えるときにのみ更新される。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の方法におい
て、さらに、前記デジタル信号に対して高速フーリエ変
換を行い、変換されたデジタル信号を前記チャネル信号
に分割すること、を含む。 - 【請求項4】 請求項3に記載の方法において、それぞ
れの周波数チャネルは、変換されたデジタル信号の1つ
以上のフーリエ成分を含む。 - 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1つに記載
の方法において、前記チャネル信号が、シーケンシャル
に1つずつ処理される。 - 【請求項6】 請求項1ないし4のいずれか1つに記載
の方法において、複数の前記チャネル信号が、並列的に
同時に処理される。 - 【請求項7】 デジタル音声信号を高速フーリエ変換ア
ルゴリズムに従ってフーリエ成分に変換すること、 フーリエ成分を複数の周波数チャネルに分けて、それぞ
れのチャネルが1つ以上のフーリエ成分を含むようにす
ること、 それぞれの周波数チャネルのエネルギーを決定するこ
と、 それぞれの周波数チャネルの雑音を推定すること、 前記決定されたそれぞれの周波数チャネルのエネルギー
に基づいて音声がそれぞれの周波数チャネルに存在する
かどうかを検出すること、 音声が存在する周波数チャネルの雑音を更新すること、 それぞれの周波数チャネルのチャネル利得を決定するこ
と、 それぞれのフーリエ成分にチャネル利得を加えて、それ
ぞれのチャネルにおける変更されたフーリエ成分を生成
すること、および前記変更されたフーリエ成分を逆高速
フーリエ変換して、雑音が低減された変更デジタル信号
を生成すること、を含む音声信号処理方法。 - 【請求項8】 請求項7に記載の方法において、前記複
数の周波数チャネルが、シーケンシャルに1つずつ処理
される。 - 【請求項9】 請求項7に記載の方法において、前記複
数の周波数チャネルが、並列的に同時に処理される。 - 【請求項10】 高速フーリエ変換アルゴリズムに従っ
てデジタル信号を複数のフーリエ成分に変換するFFT
手段と、 前記複数のフーリエ成分を複数の周波数チャネルに分割
するチャネル分割手段と、 分割されたそれぞれの周波数チャネルのフーリエ成分を
記憶する入力バッファ手段と、 この入力バッファ手段に記憶された周波数チャネルのそ
れぞれに対し、その周波数チャネルのフーリエ成分に基
づいてその周波数チャネルにおける音声アクティビティ
を検出し、その検出された音声アクティビティに従って
その周波数チャネルの雑音が抑制された変更フーリエ成
分を生成する作動を、シーケンシャルに行う雑音抑制手
段と、 この雑音抑制手段から出力される変更フーリエ成分をそ
れぞれ記憶する出力バッファ手段と、 この出力バッファ手段に記憶されたそれぞれの変更フー
リエ成分を逆高速フーリエ変換して、時間領域の変更デ
ジタル信号を生成する逆FFT手段とを備えたことを特
徴とする信号処理回路。 - 【請求項11】 請求項10に記載の装置において、さ
らに、前記出力バッファ手段に記憶されたそれぞれの変
更フーリエ成分を結合して前記逆FFT手段に出力する
チャネルマルチプレクサ手段を備える。 - 【請求項12】 高速フーリエ変換アルゴリズムに従っ
てデジタル信号を複数のフーリエ成分に変換するFFT
手段と、 前記複数のフーリエ成分を複数の周波数チャネルに分割
するチャネル分割手段と、 前記分割された周波数チャネルのそれぞれに対し、その
周波数チャネルのフーリエ成分に基づいてその周波数チ
ャネルにおける音声アクティビティを検出し、その検出
された音声アクティビティに従ってその周波数チャネル
の雑音が抑制された変更フーリエ成分を生成する作動
を、並列的に同時に行う複数の雑音抑制手段と、 前記複数の雑音抑制手段からそれぞれ出力される変更フ
ーリエ成分を逆高速フーリエ変換して、時間領域の変更
デジタル信号を生成する逆FFT手段とを備えたことを
特徴とする信号処理回路。 - 【請求項13】 請求項12に記載の装置において、さ
らに、前記複数の雑音抑制手段からそれぞれ出力される
変更フーリエ成分を結合して前記逆FFT手段に出力す
るチャネルマルチプレクサ手段を備える。 - 【請求項14】 請求項10ないし13のいずれか1つ
に記載の装置において、前記雑音抑制手段は、 前記周波数チャネルの雑音を推定する雑音推定手段と、 前記周波数チャネルのエネルギーを推定するエネルギー
推定手段と、 このエネルギー推定手段にて推定された周波数チャネル
のエネルギーに基づいて音声がその周波数チャネルに存
在するかどうかを検出する音声アクティビティ検出手段
とを備え、 前記音声アクティビティ検出手段によって音声が存在す
ることが検出された周波数チャネルの雑音が更新される
ようになっている。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US45483099A | 1999-12-06 | 1999-12-06 | |
US09/454830 | 1999-12-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001216000A true JP2001216000A (ja) | 2001-08-10 |
Family
ID=23806285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000367537A Pending JP2001216000A (ja) | 1999-12-06 | 2000-12-01 | 雑音抑制方法、音声信号処理方法、および信号処理回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001216000A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004012441A1 (ja) * | 2002-07-30 | 2004-02-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | ディジタル信号処理受信装置及び方法 |
JP2009522914A (ja) * | 2006-01-06 | 2009-06-11 | リアルネットワークス アジア パシフィック カンパニー リミテッド | 通信網を介して加入者端末機に送信されるオーディオ信号の出力品質改善のためのオーディオ信号の処理方法およびこの方法を採用したオーディオ信号処理装置 |
-
2000
- 2000-12-01 JP JP2000367537A patent/JP2001216000A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004012441A1 (ja) * | 2002-07-30 | 2004-02-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | ディジタル信号処理受信装置及び方法 |
CN100341304C (zh) * | 2002-07-30 | 2007-10-03 | 丰田自动车株式会社 | 数字信号处理接收装置及方法 |
US7729449B2 (en) | 2002-07-30 | 2010-06-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Digital signal processing and receiving apparatus and method |
EP2290616A3 (en) * | 2002-07-30 | 2013-04-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Digital signal processing and receiving apparatus and method |
JP2009522914A (ja) * | 2006-01-06 | 2009-06-11 | リアルネットワークス アジア パシフィック カンパニー リミテッド | 通信網を介して加入者端末機に送信されるオーディオ信号の出力品質改善のためのオーディオ信号の処理方法およびこの方法を採用したオーディオ信号処理装置 |
US8145479B2 (en) | 2006-01-06 | 2012-03-27 | Realnetworks, Inc. | Improving the quality of output audio signal,transferred as coded speech to subscriber's terminal over a network, by speech coder and decoder tandem pre-processing |
US8359198B2 (en) | 2006-01-06 | 2013-01-22 | Intel Corporation | Pre-processing and speech codec encoding of ring-back audio signals transmitted over a communication network to a subscriber terminal |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070125 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091014 |
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|
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