JP2003150190A - 音声処理方法および音声処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過大入力時の出力波形を補間処理できる音声
処理方法をする。 【解決手段】 マイク１から、Ａ／Ｄ変換器２で変換可
能な強度を超えた過大入力がなされた場合、出力された
デジタル信号のうち当該過大入力に対応する信号の強度
は、出力上限値に固定されてしまう。レンジオーバー検
出器３によってこれを検出し、出力上限値に固定された
レンジオーバー部分の前後の信号強度変化に基づいて、
当該レンジオーバー部分の信号強度を線形補間する。そ
の際、後段の音声処理に必要なサンプリングレートより
も高いサンプリングレートでサンプリングすることで、
補間の正確さを確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音声認識など音声
の信号処理における、入力信号の処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】人間が発話行為において発する音声を認
識し、発話内容をテキストデータ化するなどのいわゆる
音声認識技術は、パーソナルコンピュータにおける文字
入力や双方向性を持った家電・電子機器等において実用
化され始めている。そうした音声認識は主として、マイ
ク等を通じて入力されたアナログ信号である音声をデジ
タル信号に変換し、得られたデジタル信号に対し周波数
等の特徴に基づく種々のデータ処理を行い、その発話内
容をテキストデータとして再現することにより行われ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１３は、従来の音声
処理装置１００の構成の要部を示す図である。従来の音
声処理装置１００において、マイク１より入力されたア
ナログ信号である音声データは、Ａ／Ｄ変換器２１にお
いてあらかじめ定められたサンプリングレートに従って
一定時間間隔ごとにサンプリングされ、デジタル信号に
Ａ／Ｄ変換された後、音声処理部７において所定の処理
を施される。

【０００４】ただし、一般にＡ／Ｄ変換器２１において
デジタル信号に変換可能な信号のレベル（大きさ）には
上限があり、これを越えるような過大な入力がマイク１
よりなされた場合は、アナログ信号は、正確にはデジタ
ル信号に変換されず、アナログ信号としての音声データ
が、音声処理に際して再現されなくなってしまうことに
なる。図１４は、Ａ／Ｄ変換器２１に対し、変換可能な
最大入力を越えてアナログ信号が入力された場合に得ら
れる、変換後のデジタル信号の出力波形Ｗ１００を示す
図である。サンプリングレートをＲｓとすると、Ａ／Ｄ
変換器２１は一定時間１／Ｒｓごとにアナログ信号の入
力レベルに応じた出力を与え、その結果として、アナロ
グ信号を忠実に再現した出力波形が得られるはずであ
る。しかしながら、入力されるアナログ信号が過大であ
ると、例えば、時刻ｔ１〜ｔ４の場合のように、本来な
らば点Ｐ１’〜Ｐ４’のように出力されるべきデジタル
信号の出力値が、出力上限値ＬＭを有する点Ｐ１〜Ｐ４
に固定されてしまうという現象が生じる。本明細書にお
いては、このように、Ａ／Ｄ変換器２１におけるＡ／Ｄ
変換によって得られるデジタル信号の出力値が、本来得
られるべき値をとることなく、ある一定の制限値に固定
されてしまうことを、レンジオーバーとよぶことにす
る。

【０００５】レンジオーバーが生じた結果得られた出力
波形はＷ１００は、もとのアナログ信号の波形を再現し
ていないので、アナログ信号が本来持つ音声情報が損な
われてしまっていることになり、音声処理部７における
その後の音声処理においても、最初の音声入力に応じた
処理結果が得られないことになる。

【０００６】こうした過大入力時における不具合を解消
するための対策の１つとして、図１３に示すようにオー
トゲインコントローラ（ＡＧＣ）７１を用いて、入力信
号が変換可能レベルを超えないように調整（ゲインコン
トロール）した後にデジタル信号を出力することが考え
られている。

【０００７】しかしながら、オートゲインコントローラ
７１を用いる場合、一定時間ごとのアナログ信号をメモ
リに蓄積し、最大値がレンジオーバーしていないかどう
かをチェックする必要があり、メモリにある程度の容量
が必要であること、及び、信号強度を一律にあるいは局
所的に減少させるため、本来得られるべき出力波形に比
べ波形に歪みが生じることなどから、音声処理部７にお
いて種々の音声処理を行うに際して、必ずしも望ましい
出力波形が得られるとは限らない、などの問題があっ
た。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、レンジオーバーしている出力波形を補間するこ
とができる音声処理方法ならびに音声処理装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、Ａ／Ｄ変換によってアナログ信
号からデジタル信号に変換された音声を処理する方法で
あって、変換可能な強度を超えたアナログ信号の前記Ａ
／Ｄ変換によって、前記デジタル信号に生じるレンジオ
ーバーが検出される検出工程と、前記レンジオーバーが
生じた際のデジタル信号であるレンジオーバー信号を補
間するために必要なデータを保持する保持工程と、前記
保持工程において保持されたデータに基づき、前記レン
ジオーバー信号を補間する補間工程と、を備えることを
特徴とする。

【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の音声処理方法であって、前記レンジオーバー信号を、
前記レンジオーバー直前のデジタル信号の強度変化を利
用して補間することを特徴とする。

【００１１】また、請求項３の発明は、請求項２に記載
の音声処理方法であって、前記レンジオーバー信号を、
さらに、前記レンジオーバー直後のデジタル信号の強度
変化をも利用して補間することを特徴とする。

【００１２】また、請求項４の発明は、請求項２に記載
の音声処理方法であって、前記レンジオーバー信号を、
さらに、前記レンジオーバー直後のデジタル信号の強度
変化をも利用して補間することを特徴とする。

【００１３】また、請求項５の発明は、請求項３に記載
の音声処理方法であって、前記レンジオーバー信号の補
間を、前記レンジオーバーの直前および直後のデジタル
信号の強度変化に基づく正弦波補間により行うことを特
徴とする。

【００１４】また、請求項６の発明は、請求項１ないし
請求項５のいずれかに記載の音声処理方法であって、前
記Ａ／Ｄ変換においてアナログ信号をサンプリングする
サンプリングレートが、前記補間工程において補間され
た前記レンジオーバー信号に対して所定の処理を行う際
に必要なサンプリングレートよりも、高いことを特徴と
する。

【００１５】また、請求項７の発明は、請求項１ないし
請求項５のいずれかに記載の音声処理方法であって、前
記補間工程において補間された前記レンジオーバー信号
に対してダウンサンプリングを行うダウンサンプリング
工程を備えることを特徴とする。

【００１６】また、請求項８の発明は、請求項２に記載
の音声処理方法であって、前記レンジオーバー信号が、
前記レンジオーバーの直前および前記レンジオーバー時
において前記デジタル信号が有する強度変化の略周期性
に基づいて補間されることを特徴とする。

【００１７】また、請求項９の発明は、請求項８に記載
の音声処理方法であって、前記レンジオーバー信号が含
まれる部分信号強度波形が、前記レンジオーバーの直前
において前記デジタル信号が有する部分信号強度波形を
増幅することにより得られる部分信号強度波形で置換さ
れることにより、補間されることを特徴とする。

【００１８】また、請求項１０の発明は、請求項３に記
載の音声処理方法であって、前記レンジオーバー信号
が、前記レンジオーバー直前において前記デジタル信号
が有する第１の部分信号強度波形から当該レンジオーバ
ー直後において前記デジタル信号が有する第２の部分信
号強度波形へと段階的に遷移する信号強度波形を有する
ように補間されることを特徴とする。

【００１９】また、請求項１１の発明は、請求項１に記
載の音声処理方法であって、前記デジタル信号の周波数
特性に関する情報を処理する周波数情報処理工程を、さ
らに備えることを特徴とする。

【００２０】また、請求項１２の発明は、請求項１１に
記載の音声処理方法であって、前記レンジオーバー信号
を、前記周波数情報処理工程より得られる前記レンジオ
ーバー信号の周波数スペクトルを、当該周波数情報処理
工程より得られる前記レンジオーバー直前のデジタル信
号の周波数スペクトルによって置換することにより補間
することを特徴とする。

【００２１】また、請求項１３の発明は、請求項１１に
記載の音声処理方法であって、前記レンジオーバー時の
周波数スペクトル変化を、前記周波数情報処理工程よっ
て前記レンジオーバー直前に前記デジタル信号から得ら
れる第１の周波数スペクトルから、当該情報処理工程に
よって当該レンジオーバー直後において前記デジタル信
号が有する第２の周波数スペクトルへと時系列上で段階
的に遷移する変化であるように補間することを特徴とす
る。

【００２２】また、請求項１４の発明は、音声を処理す
る装置であって、入力されたアナログ信号をデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、変換可能な強度を超え
たアナログ信号が前記Ａ／Ｄ変換手段に入力された場合
に、前記デジタル信号に生じるレンジオーバーを検出す
る検出手段と、前記レンジオーバーが生じた際のデジタ
ル信号であるレンジオーバー信号を補間するために必要
なデータを保持する保持手段と、前記保持手段に保持さ
れたデータに基づき、前記レンジオーバー信号を補間す
る補間手段と、を備えることを特徴とする。

【００２３】また、請求項１５の発明は、請求項１４に
記載の音声処理装置であって、前記補間手段において補
間された前記レンジオーバー信号に対してダウンサンプ
リングを行うダウンサンプリング手段を、さらに備える
ことを特徴とする。

【００２４】また、請求項１６の発明は、請求項１４ま
たは請求項１５に記載の音声処理装置であって、前記補
間手段が、前記レンジオーバーの直前および直後のデジ
タル信号の強度変化に基づく線形補間により行う線形補
間手段であることを特徴とする。

【００２５】また、請求項１７の発明は、請求項１４ま
たは請求項１５に記載の音声処理装置であって、前記補
間手段が、前記レンジオーバーの直前および直後のデジ
タル信号の強度変化に基づく正弦波補間により行う正弦
波補間手段であることを特徴とする。

【００２６】また、請求項１８の発明は、請求項１４に
記載の音声処理装置であって、前記デジタル信号の周期
的特徴に関する情報を検出するパターン検出手段を、さ
らに備え、前記周期的特徴に関する情報が前記保持手段
に保持されることを特徴とする。

【００２７】また、請求項１９の発明は、請求項１８に
記載の音声処理装置であって、前記パターン検出手段に
より検出された周期的特徴を有するデジタル信号の信号
強度波形を変形する波形変形手段を、前記補間手段に備
えることを特徴とする。

【００２８】また、請求項２０の発明は、請求項１４に
記載の音声処理装置であって、前記デジタル信号の周波
数特性に関する情報を処理する周波数情報処理手段を、
前記補間手段に備えることを特徴とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞ ＜装置構成および動作の概要＞図１は、本発明の実施の
形態１における音声処理装置１０の構成の要部を示す図
である。音声処理装置１０は、アナログ信号である音声
を入力するマイク１と、アナログ信号をデジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器２と、得られた
デジタル信号がレンジオーバーしているかどうかを検出
するレンジオーバー検出器３と、レンジオーバーを後述
する方法によって補間するデータ線形補間器４と、補間
に際しデータを一時保存する補間用バッファ５と、補間
されたデジタル信号波形から、Ａ／Ｄ変換器２で用いら
れたサンプリングレートよりも低いサンプリングレート
でデータをサンプリングし直すダウンサンプリング器６
と、種々の音声処理を行う音声処理部７とを備えてい
る。

【００３０】マイク１を通じ入力されたアナログ信号
は、Ａ／Ｄ変換器２において、あらかじめ定められたサ
ンプリングレートでサンプリングされる。なお、後述す
る補間処理における補間においてアナログ信号をできる
だけ再現するためには、音声処理を施すために最低限必
要な値よりも高いサンプリングレートを用いる（オーバ
ーサンプリングする）ことが望ましく、例えば、音声処
理に必要なサンプリングレートの値Ｒｓ１を２倍した２
Ｒｓ１を、Ａ／Ｄ変換器２で用いるサンプリングレート
とすることなどが、好ましい態様といえる。

【００３１】Ａ／Ｄ変換により得られたデジタル信号
は、レンジオーバー検出器３によってレンジオーバーが
生じているかどうかの判定を受ける。レンジオーバーが
生じていない場合、デジタル信号はそのまま後段の処理
に用いられるとともに、後述する線形補間に必要なデー
タとして、補間用バッファ５に一時的に保存される。Ａ
／Ｄ変換は連続的に行われるので、これに応じて補間用
バッファ５のデータは逐次入れ替わっていく。

【００３２】レンジオーバーが生じると、補間用バッフ
ァ５は、その直前に保存されたデジタル信号をそのレン
ジオーバーが終了するまで保ち続ける。レンジオーバー
が終了するとその直後のデジタル信号がさらに補間用バ
ッファ５に取り込まれる。データ線形補間器４は、これ
らレンジオーバー前後のデジタル信号を用いて、レンジ
オーバー時のデジタル信号を補間する。補間処理の方法
については後述する。

【００３３】ダウンサンプリング器６は、前述のように
補間処理の精度向上のためＡ／Ｄ変換器２において必要
よりも高いサンプリングレートで得られているデジタル
信号を、音声処理部７における音声処理に必要なサンプ
リングレートでダウンサンプリングする。

【００３４】音声処理部７は、補間処理およびダウンサ
ンプリングを受けたデジタル信号に対し、例えば音声認
識や、圧縮・伸張など、目的に応じた様々な処理を行
う。音声処理部７においては、通常、数十サンプルから
数百サンプルをデータ処理単位とするフレーム単位で処
理を行う。従って、上述のようにレンジオーバーが生じ
た後に補間を行っても、時間的な遅延によって処理速度
に影響を与えることはない。

【００３５】＜線形補間処理＞次に、本実施の形態にお
いて、レンジオーバーしたデータに対し行う線形補間処
理の一例について説明する。図２は、線形補間処理を説
明する図である。

【００３６】図２の出力波形Ｗ１においては、時刻ｔ０
〜ｔ５の間の時間ｔｒｏの間、レンジオーバーが生じて
おり、入力信号を反映した波形が得られていない。すな
わち、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器２が出力上限値ＬＭを持つために、本来、点Ｐ１’
〜Ｐ４’に位置するべきデジタル信号のデータが、それ
ぞれ出力上限値ＬＭを信号レベルとする点Ｐ１〜Ｐ４の
ように出力されてしまっている。よってレンジオーバー
検出器３は、Ａ／Ｄ変換器２が出力するデジタル信号が
出力上限値ＬＭであるか否かを判断することによりレン
ジオーバーを検出する。また、図２には参考のために図
示しているものの、当然ながら、出力されたデジタル信
号が有する信号レベルの情報は出力時の信号レベルのみ
であり、レンジオーバーが生じたデジタル信号の場合、
入力時のアナログ信号が本来持っていた信号レベルは全
く反映されていない。従って、レンジオーバーしたデジ
タル信号に対する補間処理に用いることができる情報
も、出力後の信号レベルの情報のみである。

【００３７】本実施の形態においては、レンジオーバー
前後において、レンジオーバー直近のデータ点を結んだ
線分を延長し、延長線上の点をサンプリングレートに従
って順次データ点として取得するという方法に基づき、
データ線形補間器４が、信号レベルが出力上限値ＬＭに
固定されてしまったＰ１〜Ｐ４のデータを補間する。以
下、その方法を説明する。

【００３８】図２において示すように、レンジオーバー
が生じる直前の時刻ｔ０におけるデータ点Ａ１と、さら
に１つ前のデータ点Ａ２とを結んだ線分を延長すること
により、直線Ｌ１が得られる。またレンジオーバーが終
了した直後の時刻ｔ５におけるデータ点Ａ３とさらに１
つ後のデータ点Ａ４とを結んだ線分を延長することによ
り、直線Ｌ２が得られる。なお、これらの点に関する情
報は、補間用バッファ５に保存されたものである。

【００３９】レンジオーバーが生じている間は、サンプ
リングレートに応じて、時刻ｔ１〜ｔ４においてデジタ
ル信号が出力されていることから、上述の直線Ｌ１ある
いはＬ２において、これらの時刻に対応する点を、それ
ぞれの時刻におけるデジタル信号として取得する。すな
わち、点Ｐ１１〜Ｐ１４を、時刻ｔ１〜ｔ４における出
力されたデジタル信号とみなすことになる。さらに、図
２において、点Ａ１、Ｐ１１〜Ｐ１４、Ａ３とを一点鎖
線で結ぶことにより得られる部分波形Ｗ１１と、出力波
形Ｗ１のうちレンジオーバーが生じている時間ｔｒｏの
間の部分波形とを置換することによって、本実施の形態
における補間処理がなされたことになる。さらに、この
ように置換されたデジタル信号が、前述したように後段
の処理に与えられることになる。

【００４０】本実施の形態に示す補間処理方法による
と、ゲインコントロールをすることなく、単純な演算処
理で音声信号処理の精度を向上させることができる。ま
た、オーバーサンプリングすることで、レンジオーバー
前後のより細かな変化を得ることができ、正確な補間処
理を行うことができる。

【００４１】＜実施の形態２＞実施の形態１において
は、レンジオーバーが生じたデジタル信号を補間するに
際し、線形補間処理を行っているが、この場合、補間に
より得られるデータ点の信号レベルは、レンジオーバー
前後のデジタル信号のレベル変化に依存することにな
り、その変化が急峻であるほど、Ａ／Ｄ変換において出
力が制限されない場合に得られるはずの信号レベルより
も、大きなレベルで補間がなされてしまうことになる。
例えば、図２においても、点Ｐ１１及びＰ１２などは、
本来とるべき信号レベルよりも大きなレベルで補間され
てしまっているといえる。後段の音声処理の内容によっ
ては、この差異によって所望の処理結果が得られない場
合も起こりうる。

【００４２】そこで、本実施の形態では、実施の形態１
において用いた線形補間処理に代わり、正弦波による補
間処理を行うものとする。以下、これを説明する。

【００４３】＜装置構成および動作の概要＞図３は本発
明の実施の形態２における音声処理装置２０の構成の要
部を示す図である。音声処理装置２０の構成は、図１に
示した実施の形態１における音声処理装置１０とほぼ同
様の構成をとるが、音声処理装置１０におけるデータ線
形補間器４に代わり、データ正弦波補間器１１が備わっ
ている点で相異している。データ正弦波補間器１１は、
レンジオーバー時のデジタル信号を補間する機能を有す
る点でデータ線形補間器４と同一であるが、補間処理の
方法はデータ線形補間器４とは異なっている。データ正
弦波補間器１１における補間処理の方法については後述
する。音声処理装置２０における他の構成要素の機能は
音声処理装置１０の場合と同様であるので、図３におい
ても同一の符号を付し、その説明は省略する。

【００４４】＜正弦波補間処理＞次に、本実施の形態に
おいて、レンジオーバーしたデータに対し行う正弦波補
間処理の一例について説明する。本実施の形態において
は、レンジオーバー前後のレンジオーバー直近のデータ
点を正弦波曲線で結び、曲線上の点をサンプリングレー
トに従って順次データ点として取得するという方法に基
づき、データ正弦波補間器１１が、信号レベルが出力上
限値ＬＭに固定されてしまったＰ１〜Ｐ４のデータを補
間する。以下、その方法を説明する。

【００４５】図４は、正弦波補間処理を説明する図であ
る。図４において示すように、レンジオーバーが生じる
直前の時刻ｔ０におけるデータ点Ａ１と、レンジオーバ
ーが終了した直後の時刻ｔ５におけるデータ点Ａ３と
を、正弦波曲線Ｗ２２によって結ぶ。その際、両端の点
Ａ１およびＡ３において、線分Ａ１Ａ２及び線分Ａ３Ａ
４が正弦波曲線Ｗ２２の接線となるように、正弦波曲線
Ｗ２２は与えられる。

【００４６】レンジオーバーが生じている間は、サンプ
リングレートに応じて、時刻ｔ１〜ｔ４においてデジタ
ル信号が出力されていることから、正弦波曲線Ｗ２２上
において、これらの時刻に対応する点を、それぞれの時
刻におけるデジタル信号として取得する。すなわち、点
Ｐ２１〜Ｐ２４を、時刻ｔ１〜ｔ４における出力された
デジタル信号とみなすことになる。また、図４におい
て、正弦波曲線Ｗ２２と、出力波形Ｗ１のうちレンジオ
ーバーが生じている時間ｔｒｏの間の部分波形とを置換
することにより、本実施の形態における補間処理がなさ
れたことになる。さらに、このように置換されたデジタ
ル信号が、前述したように後段の処理に与えられること
になる。

【００４７】本実施の形態に示す補間処理方法を用いる
と、実施の形態１に示す線形補間処理に比べ、振幅の急
峻な変化を抑えた補間処理を行うことができる。また、
補間処理に用いる正弦波の周波数を、後段の音声処理に
用いない周波数帯、あるいは音声処理に対し影響の少な
い周波数帯の値に定めることで、音声処理の精度の劣化
を防ぐことができる。もしくは、補間した正弦波の周波
数がわかることから、音声処理においてその周波数領域
に対し何らかの処理を行う場合、補間処理の影響を加味
した処理が可能となる。

【００４８】＜実施の形態３＞実施の形態１及び実施の
形態２においてなされる補間処理は、Ａ／Ｄ変換された
デジタル信号の有する波形が、局所的にレンジオーバー
を有するような場合に有効な補間処理である。ところ
で、音声を発する場合に、強度が大きくなりレンジオー
バーを生じるおそれが多いのは、一般に、母音が発せら
れる場合である。また母音を発する場合の波形は、時間
的な変化が少ない周期的な波形であることが知られてい
る。そこで本実施の形態においては、レンジオーバーが
生じた場合に、この周期性を利用して行う補間処理につ
いて説明する。

【００４９】＜装置構成および動作の概要＞図５は、本
発明の実施の形態３における音声処理装置３０の構成の
要部を示す図である。音声処理装置３０は、音声処理装
置１０および２０と同様に、アナログ信号である音声を
入力するマイク１と、アナログ信号をデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器２と、得られたデ
ジタル信号がレンジオーバーしているかどうかを検出す
るレンジオーバー検出器３と、種々の音声処理を行う音
声処理部７とを備えるほか、さらに、Ａ／Ｄ変換された
デジタル信号から周期的特徴をパターンデータとして検
出するパターン検出器２１と、検出されたパターンデー
タを一時保存するパターンバッファ２２と、一時保存さ
れたパターンデータとレンジオーバー時のデータとから
所定の強度比を計算する強度比計算器２３と、検出され
たパターンデータと強度比計算器２３における計算結果
とに基づき、レンジオーバーしたデータを補間するデー
タ補間器２４とを備えている。

【００５０】マイク１を通じ入力されたアナログ信号
は、Ａ／Ｄ変換器２において、あらかじめ定められたサ
ンプリングレートでサンプリングされ、デジタル信号に
変換される。パターン検出器２１は、Ａ／Ｄ変換により
得られたデジタル信号の波形から、周期性を有するパタ
ーンデータを所定の条件に従って検出する。検出された
パターンデータは、レンジオーバーが生じていない場
合、そのまま後段の音声処理部７における音声処理に供
されるとともに、後述するパターン補間処理に必要なデ
ータとして、パターンバッファ２２に一時的に保存され
る。なお、Ａ／Ｄ変換は連続的に行われ、波形の変化に
伴いパターンも漸次変化するので、パターンバッファ２
２のデータは逐次入れ替わっていく。

【００５１】レンジオーバーが生じた場合には、データ
に対する補間処理が必要となる。本実施の形態において
は、後述するパターン補間処理を行う。

【００５２】以上のように、必要に応じて補間処理がな
されたデジタル信号は、音声処理部７において、目的に
応じた様々な処理が施される。本実施形態の場合も、音
声処理部７においてはフレーム単位で処理が施されるた
め、レンジオーバーが生じた後に補間を行っても、時間
的な遅延によって処理速度に影響を与えることはない。

【００５３】＜パターン補間処理＞次に、本実施の形態
において、レンジオーバーしたデータに対し行うパター
ン補間処理の一例について説明する。図６は、パターン
補間処理を説明する図である。

【００５４】図６の出力波形Ｗ３は、一定の周期Ｔでレ
ベル最小値Ｌｍに繰り返し達する、周期的な波形を局所
的に有している。また、部分波形Ｗ３１およびＷ３２に
おいては、レンジオーバーが生じ、部分的に信号レベル
が出力上限値ＬＭに固定されている。

【００５５】上述のように、レンジオーバーが生じるま
では、このような周期的な波形はパターン検出器２１に
よって検出され、パターンデータとしてパターンバッフ
ァ２２に順次保存される。図６の場合、部分波形Ｗ３０
まではレンジオーバーが生じていないので、Ｗ３１でレ
ンジオーバーが生じたことがレンジオーバー検出器３に
おいて検出されたときには、部分波形Ｗ３０のデータが
最新のパターンデータとしてパターンバッファ２２に保
持されていることになる。

【００５６】レンジオーバー検出器３によってレンジオ
ーバーが検出されると、このレンジオーバー部分を含む
１周期分のデータと、パターンバッファ２２に保存され
ている最新のパターンデータとが、強度比計算器２３に
送られる。図６においては、部分波形Ｗ３１のデータが
前者に、部分波形Ｗ３０のデータが後者に相当する。強
度比計算器２３は、あらかじめ定めた方法により、両者
の波形の強度比を算出する。強度比が算出されると、デ
ータ補間器２４は、算出された強度比を用いて、保存さ
れているパターンデータを増幅したデータを作り出す。
この増幅されたデータによって、レンジオーバーした周
期のデータが置換され、補間がなされることになる。

【００５７】例えば、図６の場合においては、レベル最
小値Ｌｍと、レンジオーバーが生じていないパターンが
有する２つの極大点のうちの、信号強度の小さい方の極
大点との信号レベルの差を、強度比算出の基準として用
いるとする。レンジオーバーが生じていない部分波形Ｗ
３０においては、点Ｂ１と点Ｂ２との信号レベルの差Ｈ
３０がこれに相当する。レンジオーバーが生じている部
分波形Ｗ３１およびＷ３２においても同様に、点Ｂ３〜
Ｂ６の信号レベルから、差Ｈ３１およびＨ３２が得られ
る。そして、強度比Ｈ３１／Ｈ３０を用いて部分波形Ｗ
３０を増幅した波形Ｗ３１ａによって部分波形Ｗ３１が
置換され、強度比Ｈ３２／Ｈ３０を用いて部分波形Ｗ３
０を増幅した波形Ｗ３２ａによって部分波形Ｗ３２が置
換される。これらの置換によって、レンジオーバーした
部分の補間処理がなされたことになる。

【００５８】なお、本実施の形態において、強度比計算
器２３における強度比算出の方法は、上記の例に限定さ
れない。

【００５９】本実施の形態に示す補間処理方法を用いる
と、変化が緩やかであるという音声の出力波形の特徴を
利用した、補間処理を行うことができる。特に、振幅比
を考慮することで、補間の精度をより高めることができ
る。

【００６０】＜実施の形態４＞実施の形態３において記
したように、音声を発する場合、特に母音を発する場合
は周期的な波形が得られるが、得られる波形は、必ずし
も図６に示したような同一周期で繰り返しパターンをな
すとは限らず、時間経過とともに、緩やかに変化してい
く場合も少なくない。そこで本実施の形態においては、
このような時間経過とともに形状が漸次変化していく出
力波形において、その変化を波形より定めた一定の基準
に基づいて捉え、その変化の仕方を利用して、レンジオ
ーバーに対する補間処理を行う場合について説明する。

【００６１】＜装置構成および動作の概要＞図７は、本
発明の実施の形態４における音声処理装置４０の構成の
要部を示す図である。音声処理装置４０は、音声処理装
置３０と同様に、アナログ信号である音声を入力するマ
イク１と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器２と、得られたデジタル信号
がレンジオーバーしているかどうかを検出するレンジオ
ーバー検出器３と、種々の音声処理を行う音声処理部７
と、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号から周期的特徴をパ
ターンデータとして検出するパターン検出器２１と、レ
ンジオーバーしたデータを補間するデータ補間器３４と
を備えている。また、検出されたパターンデータのう
ち、レンジオーバー直前のパターンデータを一時保存す
る第１パターンバッファ３１と、レンジオーバー直後の
パターンデータを一時保存する第２パターンバッファ３
２と、一時保存されたレンジオーバー直前及び直後のパ
ターンデータから波形に関する所定の比を計算する変形
比計算器３３と、変形比計算器３３における計算結果と
保存されたパターンデータとに基づき、レンジオーバー
したデータを補間するデータ補間器３４とを備えてい
る。

【００６２】本実施の形態の場合も、実施の形態３と同
様に、パターン検出器２１が、Ａ／Ｄ変換器２で得られ
たデジタル信号の波形から、周期性を有するパターンデ
ータを所定の条件に従って検出する。ただし、完全に周
期的なパターンのみを検出する実施の形態３の場合とは
異なり、あらかじめ定めた条件によって一定の繰り返し
と判断される波形であれば、１単位あたりの時間が変化
している場合であってもパターンとして検出する。検出
されたパターンデータは、レンジオーバーが生じていな
い場合、そのまま後段の音声処理部７における音声処理
に供されるとともに、後述するパターン補間処理に必要
なデータとして、第１パターンバッファ３１に一時的に
第１パターンデータとして保存される。なお、Ａ／Ｄ変
換は連続的に行われ、波形の変化に伴いパターンも漸次
変化するので、第１パターンデータは逐次入れ替わって
いく。

【００６３】レンジオーバーが生じると、第１パターン
バッファ３１は、レンジオーバーが解消し、後述する経
時変化補間処理がなされるまで、レンジオーバー直前に
得た第１パターンデータを保持する。レンジオーバーが
解消すると、その直後のパターンデータが第２パターン
バッファ３２に第２パターンデータとして保存される。
その後、第１パターンデータ及び第２パターンデータを
基に、変形比計算器３３およびデータ補間器３４の機能
によって、次述する経時変化補間処理が行われ、レンジ
オーバーした部分のデータの補間が施される。

【００６４】なお、補間処理後の音声処理部７における
処理については、実施の形態３の場合と同様である。

【００６５】＜経時変化補間処理＞次に、本実施の形態
において、レンジオーバーしたデータに対し行う経時変
化補間処理の一例について説明する。図８は、経時変化
補間処理を説明する図である。

【００６６】図８の出力波形Ｗ４は、レベル最小値Ｌｍ
に繰り返し達するが、レベル最小値Ｌｍに達する時間間
隔は変化する、という特徴を局所的かつ連続的に有して
いる。また、部分波形Ｗ４１、Ｗ４２、Ｗ４３、および
Ｗ４４においては、レンジオーバーが生じ、部分的に信
号レベルが出力上限値ＬＭに固定されている。

【００６７】上述のように、レンジオーバーが生じるま
では、このような周期的な波形はパターン検出器２１に
よって検出され、第１パターンデータとして第１パター
ンバッファ３１に順次保存される。レンジオーバー検出
器３によってレンジオーバーが検出されると、第１パタ
ーンデータは補間処理がなされるまでそのまま保持され
る。そして、レンジオーバーが解消すると、第２パター
ンデータが第２パターンバッファ３２に保存される。図
８の場合、部分波形Ｗ４０まではレンジオーバーが生じ
ていないので、部分波形Ｗ４０のデータが第１パターン
データに、部分波形Ｗ４５が第２パターンデータに相当
する。

【００６８】レンジオーバーが解消されると、変形比計
算器３３は、あらかじめ設定した条件により、第１パタ
ーンデータ、第２パターンデータ、及びレンジオーバー
が生じたデータに基づいて、補間処理に必要な変形比を
算出する。変形比が算出されると、データ補間器３４
は、算出された変形比に基づいて部分波形Ｗ４０を変形
し、レンジオーバーした部分の部分波形が、部分波形Ｗ
４０の形状と部分波形Ｗ４５の形状との中間的な形状を
有するように、すなわち、波形が経時的に部分波形Ｗ４
０から部分波形Ｗ４５へと変化するように、補間処理を
行う。

【００６９】その際には、例えば、波形の極大点、極小
点などの信号レベルや発現回数などを、変形比の計算や
補間を実現するための情報として用いることが考えられ
る。

【００７０】以下、図８の出力波形Ｗ４における経時変
化補間処理の具体例を示す。いま、信号レベルを調整す
る基準として、実施の形態３と同様に算出するレベル最
小値Ｌｍと極大点との信号レベルの差（強度差）を用い
るとする。部分波形Ｗ４０においては、点Ｃ１と点Ｃ２
との信号レベルの差Ｈ４０がこれに相当する。部分波形
Ｗ４１、Ｗ４２、Ｗ４３、Ｗ４４、およびＷ４５におい
ても同様に、点Ｃ３〜Ｃ１２の信号レベルから、強度差
Ｈ４１〜Ｈ４５が得られる。

【００７１】第１パターンデータに相当する部分波形Ｗ
４０と第２パターンデータに相当する部分波形Ｗ４５と
を比較すると、信号レベルは同程度である。しかし、両
者の間の部分波形においてレンジオーバーが生じている
ことから、各部分波形の最大レベルは、少なくとも１
度、いずれかの部分波形において増加から減少に転じて
いると推定される。従って、補間処理においても、この
増減変化を満たすべく、処理がなされることが求められ
る。よって、この増減変化を表す指標を、各部分波形の
変化から抽出する必要がある。図８の場合、強度差Ｈ４
０〜Ｈ４５が時間経過とともに増加から減少に転じてい
ることから、この変化を利用することで、信号レベルの
補間処理が可能となる。

【００７２】また、周期を調整する基準として、レベル
最小値Ｌｍに達する周期を用いるとする。部分波形Ｗ４
０においては、周期Ｔ０が、これに対応する。部分波形
Ｗ４１、Ｗ４２、Ｗ４３、Ｗ４４、およびＷ４５におい
ても同様に、周期Ｔ１〜Ｔ５がそれぞれ対応する。部分
波形Ｗ４０から部分波形Ｗ４５へと変化するにつれて、
周期Ｔ０〜Ｔ５は単調増加していることから、補間処理
後のパターンの周期も、これらの周期Ｔ０〜Ｔ５を満た
すよう、処理を行う。

【００７３】以上のような考え方に基づいて、変形比計
算器３３、及びデータ補間器３４において処理が行われ
る。すなわち、変形比として強度比と周期比を用い、部
分波形Ｗ４０を変形して補間を行う。まず、強度比Ｈ４
１／Ｈ４０を用いて部分波形Ｗ４０の強度を増幅し、か
つ周期比Ｔ１／Ｔ０を用いて時間軸方向にも部分波形Ｗ
４０を拡大する。このようにして得られる部分波形Ｗ４
１ａによって部分波形Ｗ４１を置換する。部分波形Ｗ４
２、Ｗ４３、及びＷ４４についても、同様に得られる部
分波形Ｗ４２ａ、Ｗ４３ａ、及びＷ４４ａにより置換を
行うことで、レンジオーバーした部分の補間処理を行う
ことができる。

【００７４】なお、本実施の形態において、補間処理に
用いる変形比の設定方法は、上記の例に限定されない。
例えば、強度差Ｈ４０〜Ｈ４５が時間経過とともに減少
から増加に転じているようなパターン変化であれば、例
えば、単調減少は置換せず、レンジオーバーを含む極大
部分だけを、強度比Ｈ４０／Ｈ４１用いて増幅するよう
な処理なども、一態様として考えられる。

【００７５】本実施の形態に示す補間処理方法を用いる
と、実施の形態３と異なり、レンジオーバー前後の出力
波形に基づいて補間処理を行うことから、周期が変化す
る場合であっても、経時変化を考慮した補間処理が可能
となる。

【００７６】＜実施の形態５＞実施の形態１〜実施の形
態４における補間処理は、いずれも時間軸上の波形に対
し補間処理を行う方法であった。これらは、Ａ／Ｄ変換
器から出力されるデジタル信号の強度の時間変化に応し
て補間処理を行うことから、直接的な処理方法である
が、緩やかとはいえ刻々と変化する波形から情報を抽出
し処理することから、特に実施の形態３および実施の形
態４で、音声処理装置を構成する処理部は複雑な処理を
要求される。

【００７７】そこで、本実施の形態においては、こうし
た時間軸上の波形変化に関する補間処理に代わり、周波
数スペクトルの変化を用いた補間処理を用いる方法につ
いて説明する。

【００７８】＜装置構成および動作の概要＞図９は、本
発明の実施の形態５における音声処理装置５０の構成の
要部を示す図である。音声処理装置５０は、音声処理装
置３０と同様に、アナログ信号である音声を入力するマ
イク１と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器２と、得られたデジタル信号
がレンジオーバーしているかどうかを検出するレンジオ
ーバー検出器３と、種々の音声処理を行う音声処理部４
１とを備えている。音声処理部４１は、Ａ／Ｄ変換され
たデジタル信号のうち、周波数に関する情報のみを取得
する周波数情報変換器４２と、当該デジタル信号のう
ち、周波数以外に関する情報を取得する周波数外情報変
換器４３と、レンジオーバーしたデータを補間するデー
タ補間器４４と、補間処理後のデジタル信号に対してさ
らなる音声処理を行う第２音声処理部４５とを備えてい
る。

【００７９】本実施の形態においては、Ａ／Ｄ変換器２
におけるＡ／Ｄ変換により得られたデジタル信号が音声
処理部４１内の周波数情報変換器４２と、周波数外情報
変換器４３との双方に送られる。

【００８０】レンジオーバーが生じていない場合、周波
数情報変換器４２は、Ａ／Ｄ変換器２におけるサンプリ
ングレートに対応する時間間隔で、デジタル信号から周
波数スペクトルを抽出する。抽出された周波数スペクト
ルは、次の周波数スペクトルが得られるまで、一時的に
データ補間器４４に保持される。また、周波数外情報変
換器４３は、デジタル信号が有する周波数以外の情報、
例えば、音のパワー（信号強度の総和）などの情報を取
得する。周波数情報変換器４２および周波数外情報変換
器４３から出力された情報は、第２音声処理部４５でそ
れぞれ所定の処理が施される。例えば、音声認識処理の
場合であれば、マッチング処理や認識判定処理などが、
第２音声処理部においてなされる処理として考えられ
る。

【００８１】レンジオーバーが生じると、その際の周波
数スペクトルは、もはや入力信号が有する周波数スペク
トルを再現するものではなくなってしまう。しかしなが
ら、一般に、音声、なかでも母音の場合は特に、周波数
成分が急変することは希であるので、レンジオーバー時
に出力信号から本来得られるべき周波数スペクトルは、
その直前の周波数スペクトルと著しく相異することはな
いものとみなすことができる。そこで、本実施の形態に
おいては、データ補間器４４に一時的に保存されてい
る、当該レンジオーバーが生じた直前の周波数スペクト
ルを、当該レンジオーバー時における周波数スペクトル
と置換する、スペクトル補間処理を行う。スペクトル補
間処理の詳細については後述する。

【００８２】一方、レンジオーバー時には、デジタル信
号が有するパワーはレベル上限値で固定されており、実
際の入力信号に対応したパワーは得られていないが、音
声処理においては一般に、周波数情報が重要視されるこ
とが多いことから、パワーについての補間処理は、必ず
しも必須のものではない。従って、本実施の形態におい
ては、周波数情報のみを補間処理の対象と考え、上述の
スペクトル補間処理のみを行うものとする。パワーにつ
いては、補間処理に用いた周波数スペクトルに対応する
値でも良いし、あるいは一定値である出力上限値のまま
用いても良いし、レンジオーバーが生じるパワーに対し
て補間処理を行ってもよい。後者の場合は、実施の形態
１〜４に示す方法を利用して補間処理を行うことも可能
である。

【００８３】補間処理がなされた後は、レンジオーバー
が生じていない場合と同様の処理が施される。

【００８４】＜スペクトル補間処理＞次に、本実施の形
態において行うスペクトル補間処理の一例について説明
する。図１０は、スペクトル補間処理を説明する図であ
る。図１０（ａ）は、Ａ／Ｄ変換器２において一定のサ
ンプリングレートにより得られたデジタル信号がなす出
力波形Ｗ５である。図１０（ａ）は、点Ｐ５２が示す時
刻ｔ５２においてレンジオーバーが生じていることを示
している。図１０（ｂ）は、レンジオーバーが生じた時
刻ｔ５２における周波数スペクトルＳＰ２と、当該レン
ジオーバーが生じる直前の時刻ｔ５１における周波数ス
ペクトルＳＰ１とを示している。実線で示すのがレンジ
オーバー直前のスペクトルＳＰ１であり、点線で示すの
がレンジオーバーが生じているときのスペクトルＳＰ２
である。スペクトルＳＰ２は、入力信号が有していた周
波数情報を正確には反映しておらず、レンジオーバーに
伴って本来含まれないノイズ成分を含んでいることが考
えられる。しかしながら、前述したように、レンジオー
バーが生じた場合、信号強度は変化するものの、短時間
の間であれば、周波数情報はそれほど著しく変化しない
ので、レンジオーバー直前のスペクトルＳＰ１が有する
ピーク位置と、レンジオーバーが生じているときのスペ
クトルＳＰ２が有するピーク位置とはほとんど変化しな
い。そこで、データ補間器４４は、レンジオーバーが生
じた時刻ｔ５２における周波数情報に相当するスペクト
ルＳＰ２を、レンジオーバーが生じていない時刻ｔ５１
におけるスペクトルＳＰ１でそのまま置換することで、
レンジオーバーに対する補間処理を行う。

【００８５】本実施の形態に示す補間処理方法を用いる
と、出力波形に対する補間処理を行うよりも、補間処理
が容易となる。

【００８６】＜実施の形態６＞実施の形態５において
は、周波数スペクトルを利用してレンジオーバーに対す
る補間処理を行っているが、短時間の間であればデジタ
ル信号の周波数成分が急激には変化しないとことを利用
すると、実施の形態４の場合と同様に、周波数スペクト
ルの経時的な変化を利用して補間処理を行うことも可能
である。本実施の形態は、これを利用したものである。

【００８７】＜装置構成および動作の概要＞図１１は、
本発明の実施の形態６における音声処理装置６０の構成
の要部を示す図である。音声処理装置６０は、音声処理
装置５０と同様に、アナログ信号である音声を入力する
マイク１と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換器２と、得られたデジタル信
号がレンジオーバーしているかどうかを検出するレンジ
オーバー検出器３と、種々の音声処理を行う音声処理部
５１とを備えている。音声処理部５１は、周波数情報変
換器４２と、周波数外情報変換器４３と、第２音声処理
部４５とを備えているが、これらは音声処理装置５０の
音声処理部４１に備わるものと同様の機能を果たす。音
声処理部５１はまた、データ補間器５３と、周波数情報
変換器４２で得られた周波数スペクトルを一定時間保持
する補間用バッファ５２とを、さらに備えている。

【００８８】本実施の形態においても、実施の形態５と
同様に、Ａ／Ｄ変換器２におけるＡ／Ｄ変換により得ら
れたデジタル信号が音声処理部４１内の周波数情報変換
器４２と、周波数外情報変換器４３との双方に送られ
る。周波数情報変換器４２および周波数外情報変換器４
３の機能は、実施の形態５の場合と同様である。

【００８９】ただし、本実施の形態においては、レンジ
オーバーが生じていない場合に周波数情報変換器４２に
おいて抽出される周波数スペクトルが、次の周波数スペ
クトルが得られるまで、一時的に補間用バッファ５２に
保持される点で、実施の形態５と相異している。

【００９０】レンジオーバーが生じると、その直前に補
間用バッファ５２に保持された周波数スペクトルは、レ
ンジオーバーが解消されるまで更新されることなく保持
される。また、レンジオーバー解消が解消すると、解消
直後の周波数スペクトルがやはり補間用バッファ５２に
保持される。データ補間器５３は、補間用バッファ５２
に保持されている、レンジオーバー直前および直後の周
波数スペクトルから、後述するスペクトル経時変化補間
処理を行い、レンジオーバーが生じている間の周波数ス
ペクトルを補間する。

【００９１】補間処理がなされた後の処理は、実施の形
態５と同様に行われる。また、本実施の形態において
も、実施の形態５と同様に、パワーについての補間処理
は、必ずしも必須のものではないが、補間処理により得
られる周波数スペクトルから改めてパワーを算出し音声
処理に供する構成であってもよいし、実施の形態１〜４
と同様の補間処理を行ってもよい。

【００９２】＜スペクトル経時変化補間処理＞次に、本
実施の形態において行うスペクトル経時変化補間処理の
一例について説明する。図１２は、スペクトル経時変化
補間処理を説明する図である。図１２（ａ）は補間バッ
ファ５２に保持された、レンジオーバー直前（時刻ｔａ
とする）の周波数スペクトルＳＰａであり、図１２
（ｄ）はレンジオーバーが解消した直後（時刻ｔｄ）の
周波数スペクトルＳＰｄである。ある周波数ｆに着目す
ると、周波数スペクトルＳＰａでは点Ｐａが、周波数ス
ペクトルＳＰｄでは、点ｄが、この周波数ｆに対応する
データ点となる。

【００９３】レンジオーバーが生じている間の周波数ス
ペクトルは、例えば、周波数ｆ、時刻ｔにおける信号レ
ベルをＩ（ｆ、ｔ）とするときに、周波数ｆが一定のも
とで信号レベルＩ（ｆ、ｔ）を時刻ｔの関数としてあら
かじめ定めることで、求めることができる。具体的に
は、まず、レンジオーバーが生じている時間ｔｄ−ｔａ
の間に、サンプリングがｎ回行われるとすると、そのう
ちのｉ回目（時刻ｔｉ）のサンプリング時の信号レベル
Ｉｉは、

【００９４】

【数１】

【００９５】と与えることができる。なお、

【００９６】

【数２】

【００９７】

【数３】

【００９８】である。

【００９９】次に、周波数ｆを変数とし時刻ｔｉを固定
すると、数１から、ｉ回目のサンプリング時の信号レベ
ルＩｉが、周波数ｆの関数、すなわち周波数スペクトル
として得られることになる。

【０１００】信号レベルＩ（ｆ、ｔ）を時刻ｔの関数と
して与える方法は、様々に定めることが可能であるが、
信号レベルＩ（ｆ、ｔ）を時刻ｔに関する一次関数とし
て定義する方法が、最も単純な態様の１つとして考えら
れる。このとき、数１〜数３より、周波数ｆのもとで、
時刻ｔｉにおける信号レベルＩｉは、

【０１０１】

【数４】

【０１０２】と与えられる。

【０１０３】図１２（ｂ）および（ｃ）は、レンジオー
バーが生じている間に２回サンプリングが行われる場合
に、数４に従い求めた周波数スペクトルＳＰｂおよびＳ
Ｐｃに相当する。この場合、例えばある周波数ｆにおい
て、点Ｐａおよび点Ｐｄから点Ｐｂおよび点Ｐｃが求め
られ、全ての周波数について同様の処理を行うことで、
周波数スペクトルＳＰｂおよびＳＰｃが得られることに
なる。

【０１０４】このようにして得た周波数で、レンジオー
バー時の周波数スペクトルを置換することにより、補間
処理を行うことができる。

【０１０５】本実施の形態に示す補間処理方法を用いる
と、レンジオーバー前後の周波数スペクトルに基づいて
補間処理を行うことから、実施の形態５に比べ、経時変
化を考慮した補間処理が可能となる。

【０１０６】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１記載の
発明によれば、音声処理の前処理としてデジタル信号を
補間し、デジタル信号の出力波形に歪を与えることな
く、音声処理に供することができる。

【０１０７】また、請求項２記載の発明によれば、補間
処理に利用するデジタル信号のデータサイズを抑制で
き、保持する保持手段に大容量のメモリを必要としな
い。

【０１０８】また、請求項３記載の発明によれば、レン
ジオーバー近傍のみのデジタル信号を用いて補間処理が
可能となり、その他のデジタル信号に対し特段の処理を
する必要はない。

【０１０９】また、請求項４記載の発明によれば、単純
な演算処理で補間処理を実行することができる。

【０１１０】また、請求項５記載の発明によれば、レン
ジオーバー部分の出力波形を滑らかな曲線で補間するこ
とができる。補間に用いる正弦波の周波数が、後段の音
声処理に影響を与えないような補間処理が可能となる。

【０１１１】また、請求項６記載の発明によれば、レン
ジオーバー前後のより細かな変化を考慮した補間処理が
可能となる。

【０１１２】また、請求項７記載の発明によれば、レン
ジオーバー前後のより細かな変化を考慮した補間処理が
可能となり、かつ、音声処理に、必要以上に容量の大き
いデータを供する必要がなくなる。

【０１１３】また、請求項８記載の発明によれば、出力
波形の形状が有する周期的特徴を利用した補間処理が可
能となる。

【０１１４】また、請求項９記載の発明によれば、出力
波形がレンジオーバーが生じている近傍で有する信号強
度に関する特徴を、なるべく生かした補間処理が可能と
なる。

【０１１５】また、請求項１０記載の発明によれば、ゆ
るやかに波形を変化させた補間処理が可能となる。

【０１１６】また、請求項１１記載の発明によれば、デ
ジタル信号から周波数情報だけを分離して、補間処理を
行うことができる。出力波形に対し直接に処理を行うよ
りも、補間処理が容易となる。

【０１１７】また、請求項１２記載の発明によれば、補
間処理に利用するデジタル信号のデータサイズを抑制こ
とができ、かつ、複雑な演算処理を必要としない。

【０１１８】また、請求項１３記載の発明によれば、ゆ
るやかに周波数スペクトルを変化させた補間処理が可能
となる。

【０１１９】また、請求項１４記載の発明によれば、音
声処理の前処理としてデジタル信号を補間し、デジタル
信号の出力波形に歪を与えることなく、音声処理に供す
ることができる。

【０１２０】また、請求項１５記載の発明によれば、レ
ンジオーバー前後のより細かな変化を考慮した補間処理
が可能となり、かつ、音声処理に、必要以上に容量の大
きいデータを供する必要がなくなる。

【０１２１】また、請求項１６記載の発明によれば、単
純な演算処理で補間処理を実行することができる。

【０１２２】また、請求項１７記載の発明によれば、レ
ンジオーバー部分の出力波形を滑らかな曲線で補間する
ことができる。補間に用いる正弦波の周波数が、後段の
音声処理に影響を与えないような補間処理が可能とな
る。

【０１２３】また、請求項１８記載の発明によれば、出
力波形の形状が有する周期的特徴を利用した補間処理が
可能となる。

【０１２４】また、請求項１９記載の発明によれば、デ
ジタル信号の信号強度をゆるやかに変化させた補間処理
が可能となる。

【０１２５】また、請求項２０記載の発明によれば、デ
ジタル信号から周波数情報だけを分離して、補間処理を
行うことができる。出力波形に対し直接に処理を行うよ
りも、補間処理が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１における音声処理装置１０の構
成の要部を示す図である。

【図２】 線形補間処理を説明する図である。

【図３】 実施の形態２における音声処理装置２０の構
成の要部を示す図である。

【図４】 正弦波補間処理を説明する図である。

【図５】 実施の形態３における音声処理装置３０の構
成の要部を示す図である。

【図６】 パターン補間処理を説明する図である。

【図７】 実施の形態４における音声処理装置４０の構
成の要部を示す図である。

【図８】 経時変化補間処理を説明する図である。

【図９】 実施の形態５における音声処理装置５０の構
成の要部を示す図である。

【図１０】 スペクトル補間処理を説明する図である。

【図１１】 実施の形態６における音声処理装置６０の
構成の要部を示す図である。

【図１２】 スペクトル経時変化補間処理を説明する図
である。

【図１３】 従来の音声処理装置１００の構成の要部を
示す図である。

【図１４】 デジタル信号の出力波形Ｗ１００を示す図
である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０，６０，１００ 音声処
理装置、Ｈ４０〜Ｈ４５強度差、ＬＭ 出力上限値、Ｌ
ｍ レベル最小値、ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰａ，ＳＰｂ，
ＳＰｃ，ＳＰｄ 周波数スペクトル、Ｔ，Ｔ０〜Ｔ５
周期、Ｗ１〜Ｗ５，Ｗ１００ 出力波形。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａ／Ｄ変換によってアナログ信号からデ
   ジタル信号に変換された音声を処理する方法であって、 変換可能な強度を超えたアナログ信号の前記Ａ／Ｄ変換
   によって、前記デジタル信号に生じるレンジオーバーが
   検出される検出工程と、 前記レンジオーバーが生じた際のデジタル信号であるレ
   ンジオーバー信号を補間するために必要なデータを保持
   する保持工程と、 前記保持工程において保持されたデータに基づき、前記
   レンジオーバー信号を補間する補間工程と、を備えるこ
   とを特徴とする音声処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の音声処理方法であっ
   て、 前記レンジオーバー信号を、前記レンジオーバー直前の
   デジタル信号の強度変化を利用して補間することを特徴
   とする音声処理方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の音声処理方法であっ
   て、 前記レンジオーバー信号を、さらに、前記レンジオーバ
   ー直後のデジタル信号の強度変化をも利用して補間する
   ことを特徴とする音声処理方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の音声処理方法であっ
   て、 前記レンジオーバー信号の補間を、前記レンジオーバー
   の直前および直後のデジタル信号の強度変化に基づく線
   形補間により行うことを特徴とする音声処理方法。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の音声処理方法であっ
   て、 前記レンジオーバー信号の補間を、前記レンジオーバー
   の直前および直後のデジタル信号の強度変化に基づく正
   弦波補間により行うことを特徴とする音声処理方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載の音声処理方法であって、 前記Ａ／Ｄ変換においてアナログ信号をサンプリングす
   るサンプリングレートが、前記補間工程において補間さ
   れた前記レンジオーバー信号に対して所定の処理を行う
   際に必要なサンプリングレートよりも、高いことを特徴
   とする音声処理方法。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載の音声処理方法であって、 前記補間工程において補間された前記レンジオーバー信
   号に対してダウンサンプリングを行うダウンサンプリン
   グ工程を備えることを特徴とする音声処理方法。
8. 【請求項８】 請求項２に記載の音声処理方法であっ
   て、 前記レンジオーバー信号が、前記レンジオーバーの直前
   および前記レンジオーバー時において前記デジタル信号
   が有する強度変化の略周期性に基づいて補間されること
   を特徴とする音声処理方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の音声処理方法であっ
   て、 前記レンジオーバー信号が含まれる部分信号強度波形
   が、前記レンジオーバーの直前において前記デジタル信
   号が有する部分信号強度波形を増幅することにより得ら
   れる部分信号強度波形で置換されることにより、補間さ
   れることを特徴とする音声処理方法。
10. 【請求項１０】 請求項３に記載の音声処理方法であっ
    て、 前記レンジオーバー信号が、前記レンジオーバー直前に
    おいて前記デジタル信号が有する第１の部分信号強度波
    形から当該レンジオーバー直後において前記デジタル信
    号が有する第２の部分信号強度波形へと段階的に遷移す
    る信号強度波形を有するように補間されることを特徴と
    する音声処理方法。
11. 【請求項１１】 請求項１に記載の音声処理方法であっ
    て、 前記デジタル信号の周波数特性に関する情報を処理する
    周波数情報処理工程を、さらに備えることを特徴とする
    音声処理方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の音声処理方法であ
    って、 前記レンジオーバー信号を、前記周波数情報処理工程よ
    り得られる前記レンジオーバー信号の周波数スペクトル
    を、当該周波数情報処理工程より得られる前記レンジオ
    ーバー直前のデジタル信号の周波数スペクトルによって
    置換することにより補間することを特徴とする音声処理
    方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の音声処理方法であ
    って、 前記レンジオーバー時の周波数スペクトル変化を、前記
    周波数情報処理工程よって前記レンジオーバー直前に前
    記デジタル信号から得られる第１の周波数スペクトルか
    ら、当該情報処理工程によって当該レンジオーバー直後
    において前記デジタル信号が有する第２の周波数スペク
    トルへと時系列上で段階的に遷移する変化であるように
    補間することを特徴とする音声処理方法。
14. 【請求項１４】 音声を処理する装置であって、 入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／
    Ｄ変換手段と、 変換可能な強度を超えたアナログ信号が前記Ａ／Ｄ変換
    手段に入力された場合に、前記デジタル信号に生じるレ
    ンジオーバーを検出する検出手段と、 前記レンジオーバーが生じた際のデジタル信号であるレ
    ンジオーバー信号を補間するために必要なデータを保持
    する保持手段と、 前記保持手段に保持されたデータに基づき、前記レンジ
    オーバー信号を補間する補間手段と、を備えることを特
    徴とする音声処理装置。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の音声処理装置であ
    って、 前記補間手段において補間された前記レンジオーバー信
    号に対してダウンサンプリングを行うダウンサンプリン
    グ手段を、さらに備えることを特徴とする音声処理装
    置。
16. 【請求項１６】 請求項１４または請求項１５に記載の
    音声処理装置であって、 前記補間手段が、前記レンジオーバーの直前および直後
    のデジタル信号の強度変化に基づく線形補間により行う
    線形補間手段であることを特徴とする音声処理装置。
17. 【請求項１７】 請求項１４または請求項１５に記載の
    音声処理装置であって、 前記補間手段が、前記レンジオーバーの直前および直後
    のデジタル信号の強度変化に基づく正弦波補間により行
    う正弦波補間手段であることを特徴とする音声処理装
    置。
18. 【請求項１８】 請求項１４に記載の音声処理装置であ
    って、 前記デジタル信号の周期的特徴に関する情報を検出する
    パターン検出手段を、さらに備え、 前記周期的特徴に関する情報が前記保持手段に保持され
    ることを特徴とする音声処理装置。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の音声処理装置であ
    って、 前記パターン検出手段により検出された周期的特徴を有
    するデジタル信号の信号強度波形を変形する波形変形手
    段を、 前記補間手段に備えることを特徴とする音声処理装置。
20. 【請求項２０】 請求項１４に記載の音声処理装置であ
    って、 前記デジタル信号の周波数特性に関する情報を処理する
    周波数情報処理手段を、 前記補間手段に備えることを特徴とする音声処理装置。