JP2003295898A - 音声処理方法、音声処理装置、音声処理プログラム - Google Patents
音声処理方法、音声処理装置、音声処理プログラムInfo
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Abstract
ある窓を使って音声信号の処理を行う音声処理方法にお
いて、処理ステップ数を削減し、処理に伴う遅延を軽減
する。 【解決手段】 フレーム単位で時間領域でオーバーラッ
プのある窓を使う周波数領域の前処理を行う手段と、時
間領域でオーバーラップのある窓を使う周波数領域の符
号化と復号化を行う手段を縦続に接続して音声信号の処
理を行う音声処理方法において、共通の窓を使い、前処
理と後処理とを同一のフレーム内で行う音声処理方法を
提案する。
Description
ンセラなどの前処理と符号化及び復号化を後処理とする
ような音声処理方法、音声処理装置、又は符号化、復号
化を前処理とし、ノイズキャンセラを後処理とする音声
処理方法、音声処理装置に関する。
装置の一例を示す。この発明で対象とする音声処理装置
は拡声系の通信システムを想定している。端末1Aと端
末1BはそれぞれマイクMとスピーカSPを有し、端末
1A側のマイクMから入力された音声信号はエコーキャ
ンセラ2Aで反響抑圧処理などの前処理が施され、符号
器3Aで圧縮符号化処理されて相手の端末1Bでは復号
器4Bで復号されてスピーカSPから放音される。
ムでは図示したように、エコーキャンセラ2Aと例えば
圧縮符号化及び符号化を組み合わせることで実現され
る。エコーキャンセラ2Aには逐次適応型と時間的にオ
ーバーラップする音声信号をフレーム単位で周波数領域
に変換し、周波数領域で反響抑圧処理を行う処理型とに
分けることができるが、時間的にオーバーラップするフ
レーム単位で反響抑圧処理を行う形式の方が効率が高
い。また、音声や音楽の符号化でも時間的にオーバーラ
ップする窓を使って変換符号化を行う場合がある。この
ように時間的にオーバーラップする窓を使った符号化と
エコーキャンセラのような前処理を組み合わせると処理
の遅延が大きくなってしまうという欠点があった。
的にオーバーラップする窓を使って周波数領域で反響抑
圧処理を施すエコーキャンセラと、時間的にオーバーラ
ップする窓を使って符号化及び符号化処理を行う符号器
及び符号器について説明する。図15はそのエコーキャ
ンセラの構成を示す。同図において、まず、送信者が発
した音声は、受話信号x(k)として受信者側の受信端
2から入力され、受信端2から受信端1へと送出される
経路において、遅延器303、エコー経路伝搬遅延推定
部302、エコー経路601へそれぞれ入力される。な
お、ここでエコー経路601は、実際の音響エコー経路
もしくは、回線エコー経路(ハイブリッド回路)を意図
している。
伝搬することによりエコー信号b(k)として出力され
る。一方、送信端1からは受信者側の音声が送話信号s
(k)として入力される。エコー経路601を伝搬した
後のエコー信号b(k)及び受信者側からの送話信号s
(k)は加算器602に入力され、加算器602により
これら信号は重畳されてエコー重畳信号y(k)とな
り、続くエコーキャンセラ301内のエコー経路伝搬遅
延推定部302に入力される。
ど入力された受話信号x(k)と今回入力されたエコー
重畳信号y(k)との特徴量の相関から、エコー経路6
01の伝搬遅延量を算出して出力する。遅延器303
は、エコー経路伝搬遅延推定部302から入力された伝
搬遅延量に基づいてFIRフィルタを作成し、作成した
FIRフィルタに受信信号x(k)を通過させる。FI
Rフィルタ通過後の受話信号X(k)は、参照信号Xr
(k)となり、続く適応フィルタ部304及びエコー抑
圧ゲイン算出部305へ出力される。
照信号Xr(k)及び、残留エコー信号y(k)を用い
て、残留エコー信号y(k)の振幅と位相を推定した推
定エコー信号ye(k)を生成する。加算器307では
エコー重畳信号y(k)から推定エコー信号ye(k)
を差し引くことでエコーを低減した残留エコー重畳信号
yre(k)を生成する。エコー抑圧ゲイン算出部30
5では、参照信号Xr(k)、エコー重畳信号y(k)
を用いて、エコー重畳信号y(k)の振幅を推定し、エ
コー重畳信号y(k)の振幅を抑圧するようにエコー抑
圧ゲインGを算出する。
にエコー抑圧ゲイン算出部305から出力されるエコー
抑圧ゲインGを乗ずることにより、入力される残留エコ
ー重畳信号yre(k)のエコー信号b(k)を抑圧
し、送信端2から入力された送信信号s(k)にできる
だけ近い信号を相手の端末へと出力する。以上は主にエ
コーキャンセラ301の動作状況であるが、この発明で
対象とするエコーキャンセラは特にエコーキャンセラ3
01へ入力される参照信号Xr(k)とエコー重畳信号
y(k)を周波数分析部401で周波数領域の係数に変
換し、加算器307と乗算器306では分析された周波
数領域係数毎に反響抑圧処理を施している点を特徴とす
るものである。なお、エコーキャンセラの範囲にハウリ
ングを防いだり、送受話音声の音量を適切に調整するた
めの利得調節器310を含めることもあるが、以降の説
明では、利得調節器を省略する。
すようにフレーム分割部14と、窓掛け部15と、時間
領域信号を周波数領域係数に変換する変換部16とによ
って構成することができる。フレーム分割部14は入力
端子11から入力される音声データ列をNサンプル毎に
フレーム分割する。窓掛け部15は例えばNフレーム分
のデータ列一般には2フレームのデータ列に対して窓関
数を乗算する。変換部16は窓掛けされたデータ列を周
波数領域係数に変換し、出力端子12に周波数領域係数
を出力する。
変換)或はDCT(Discrete cosine Transform:離散
コサイン変換)、或はMDCT(Modified Discrete
Cosine Transform:変形離散コサイン変換)などを用
いることができる。尚、DCTについてはK.R.Ra
o.P.Yip著、安田、藤原訳“画像符号化技術−D
CTとその国際標準”第2章(オーム社)、MDCTに
ついてはISO/IEC標準IS−11172−3に述
べられている。窓掛け部15で施される窓掛け演算は2
フレーム分の演算処理を1フレーム分づつシフトさせな
がら実行され、その演算結果を変換部16で周波数領域
係数に変換する。このことから時間的にオーバーラップ
する窓を使って反響抑圧処理を行うエコーキャンセラと
称せられている。
す。周波数合成部403は逆変換部58と、窓掛け部5
9と、オーバーラップ加算部61とによって構成され
る。入力端子13に入力された周波数領域係数は逆変換
部58により時間領域の信号に変換され、その時間領域
の信号に窓掛け部59は窓掛け演算を施す。オーバーラ
ップ加算部61は2フレーム分のデータ列を前の2フレ
ームの後半のデータと、後の2フレームの前半のデータ
を重ね合わせて加算し、その重ね合わされたフレームの
波形を確定し、出力端子14から音声信号を出力する。
て符号化及び復号化を行う符号器及び復号器の例を説明
する。図18は特許3087814号明細書に開示され
た符号器と復号器の構成を示す。この発明では符号器と
復号器の詳細な構成を要件とするものでないから、各部
の構成は各ブロック内に名称を記入して示すに留め、こ
こでは、符号器10側の入力部分にフレーム分割部14
と、窓掛け部15と、変換部16とによって構成される
周波数分析部401が格納されている点と、復号器50
側の出力部分に逆変換部58と、窓掛け部59、オーバ
ーラップ加算部61とによって構成される周波数合成部
403が格納されている点を理解されたい。
の説明に適した必要最小限の構成を図19に示す。符号
器10は周波数分析部401と量子化部411とを縦続
接続して表示することができる。また、復号器50は逆
量子化部412と周波数合成部403を縦続接続して表
示することができる。符号器10では入力端子11から
音声信号が入力され、この音声信号が周波数分析部40
1で周波数領域係数に変換される。周波数領域係数は量
子化部411で量子化処理されて伝送路に送出される。
化処理し、その逆量子化された周波数領域係数が周波数
合成部403で時間領域の信号に変換され、出力端子9
1から音声信号が再生される。符号器10でも2フレー
ム分ずつ窓掛け演算処理が施され、変換部16で2フレ
ーム分ずつ周波数領域係数に変換され、その2フレーム
分の周波数領域係数が1フレーム分づつシフトされなが
ら量子化部411で量子化される。量子化部411で量
子化された周波数領域係数は伝送路を通じて相手側の復
号器50に伝送され、逆量子化部412で逆量子化さ
れ、更に逆変換部58で時間領域信号に逆変換され、窓
掛け部59で窓掛け演算が施され、オーバーラップ加算
部61で2フレーム分ずつ出力される時間領域信号の前
の2フレームの後半の1フレームと後の2フレームの前
半の1フレームとを重ね合わせて加算し、その重ね合わ
せたフレームの音声波形を再生する。
ように、上述したエコーキャンセラ301及び符号器1
0復号器50は音声信号を一旦周波数領域係数に変換
し、周波数領域で反響抑圧処理及び符号化復号化処理を
施すから、窓掛け部15及びオーバーラップ加算部61
で遅延が発生する欠点がある。図20に周波数領域で反
響抑圧処理を行うエコーキャンセラ301と、周波数領
域で符号化処理する符号器10と、符号処理を行う復号
器50を縦続接続した音声処理装置の一例を示す。尚、
図20に示す周波数分析部401は同一符号を付して示
しているが、一般にエコーキャンセラ301の前段に用
いられるものと、符号器10の前段に用いられるものは
それぞれ異なる仕様で動作する周波数分析部が用いられ
ており、共通の仕様の周波数分析部が用いられる例はな
い。この音声処理装置動作状況を図21に示す。図21
の右側程新しく左が過去になる。一番右のフレームF0
を現在のフレームとすると、この現在のフレームF0に
実時間で音声データが蓄えられる。このフレームF0の
時間の中ですでにサンプルが蓄えられている過去のフレ
ームF1、F2、F3…の信号に対する処理を逐次すべ
て行うことを前提とする。尚、伝送遅延はこの図では0
としている。
レームF2にまたがった信号Bに対して、エコーキャン
セラの処理を行う。この処理が終った時点で前回エコー
キャンセル処理が終了している1フレームの信号Aの後
半の1フレームF2と現在エコーキャンセル処理が終っ
た2フレームの信号Bの後半の1フレーム(これもフレ
ームF2になる)重ね合わせ加算が終了してフレームF
2の反響抑圧処理された波形が確定する。この波形を使
って窓掛けから始まる符号化を行う。すなわち符号化は
2つ前のフレームF2と3つ前のフレームF3にまたが
る信号Aに対応する圧縮ビット列を作成する。
り、十分高速に復号できたとすると、復号器ではフレー
ムF2とF3をまたぐ2フレームの信号とフレームF3
とF4をまたぐ2フレームの信号から3つ前のフレーム
F3の信号を確定することができるのでその信号を再生
することができる。すなわち、伝送速度を除くとフレー
ム長の4倍の時間の遅れが生じているということにな
る。図22に図21を用いて説明した動作の処理の流れ
を示す。ステップSP1〜SP5はエコーキャンセラで
実行される前処理ステップを示す。ステップSP1では
2フレーム分の音声信号に対してオーバーラップ窓掛け
を実行する。
換処理を実行する。ステップSP3では反響抑圧のため
の処理と、データの変形処理を実行する。ステップSP
4では周波数領域係数を時間軸データに逆変換し、ステ
ップSP5で窓掛け演算とオーバーラップ加算を実行
し、音声信号を再生する。ステップSP6〜SP10は
符号器及び符号器で実行される後処理ステップを示す。
ステップSP6でオーバーラップ窓掛け処理を実行し、
ステップSP7で周波数領域係数に変換し、ステップS
P8で符号化のための量子化処理と、伝送、復号化のた
めの逆量子化処理が実行される。ステップSP9で時間
軸データに逆変換され、ステップSP10で窓掛けオー
バーラップ加算処理により音声信号を再生する。
び復号化を行う前に反響抑圧処理を実行する形式の場合
を説明したが、符号化及び復号化処理後に例えばノイズ
抑圧のような後処理を行う場合もある。図23はその形
式の音声処理装置を示す。この形式の音声処理装置の場
合も符号器10と後処理となるノイズキャンセラのよう
な後処理手段404のそれぞれで、図24に示すステッ
プSP11とSP16に示すように別々にオーバーラッ
プ窓掛けを施し、更に符号器50とエコーキャンセラ3
01でステップSP15とSP20に示すように別々に
窓掛けオーバーラップ加算を実行しているから、図20
で説明したと同様の遅延が発生する。
処理してノイズ抑圧処理を実行する後処理手段404は
図23にも示しているように周波数分析部401を利用
している。このために周波数分析部401の数が多く必
要となるため、装置の規模が大きくなる欠点もある。こ
の発明の目的は周波数領域で反響抑圧処理のような前処
理と、周波数領域で符号化、復号化処理を継続して実行
する音声処理方法或はその逆に符号化、復号化処理の後
に後処理として反響抑圧処理を施す音声処理方法におい
て、処理に要する遅延量を小さくし、更に、装置規模も
小さくできる音声処理方法及び音声処理装置、音声処理
プログラムを提供しようとするものである。
位で時間領域でオーバーラップのある窓を使う周波数領
域の前処理を行う手段と、時間領域でオーバーラップの
ある窓を使う周波数領域の符号化と復号化を行う手段を
縦続に接続して音声信号の処理を行う音声処理方法にお
いて、共通の窓を使い、前処理と符号化を同一のフレー
ム内で行う音声処理方法を提案する。この発明では更に
フレーム単位で時間領域でオーバーラップのある窓を使
う周波数領域の前処理を行う手段と、時間領域でオーバ
ーラップのある窓を使う周波数領域の符号化と復号化を
行う手段を縦続に接続して音声信号の処理を行う音声処
理方法において、共通の窓と共通の変換及び逆変換を用
いて、前処理と符号化を同一のフレーム内で行う音声処
理方法を提案する。
域でオーバーラップのある窓を使う周波数領域の符号化
と復号化を行う手段と、時間領域でオーバーラップのあ
る窓を使う周波数領域の後処理を行う手段とを縦続に接
続して音声信号の処理を行う音声処理方法において、共
通の窓を使い、復号化と後処理を同一のフレーム内で行
う音声処理方法を提案する。この発明では更にフレーム
単位で、時間領域でオーバーラップのある窓を使う周波
数領域の符号化と復号化を行う手段と、時間領域でオー
バーラップのある窓を使う周波数領域の符号化と復号化
を行う手段と、時間領域でオーバーラップのある窓を使
う周波数領域の後処理を行う手段とを縦続に接続して音
声信号の処理を行う音声処理方法において、共通の窓と
共通の変換及び逆変換を用いて、復号化と後処理とを同
一のフレーム内で行う音声処理方法を提案する。
域でオーバーラップのある窓を使う周波数領域の符号化
と復号化を行う手段と、時間領域でオーバーラップのあ
る窓を使う周波数領域のエコーキャンセラの参照音信号
を作成する手段とを縦続に接続して音声信号の処理を行
う音声処理方法において、復号化と参照音信号作成に共
通の窓を使うことで復号器の窓掛け加算前の信号を変換
することで参照音信号を作る音声処理方法を提案する。
この発明では更にフレーム単位で、時間領域でオーバー
ラップのある窓を使う周波数領域の符号化と復号化を行
う手段と、時間領域でオーバーラップのある窓を使う周
波数領域のエコーキャンセラの参照音を作成する手段と
を縦続して音声信号の処理を行う音声処理方法におい
て、復号化と参照音信号の作成に共通の窓と共通の変換
・逆変換を用いて、復号化処理中の逆変換前の信号をそ
のまま参照音信号とする音声処理方法を提案する。
らなるフレーム時刻ごと(Nは2以上の整数)に2Nサ
ンプルの切り出し窓を乗算してサンプルの取り込みが完
了している1フレーム前と2フレーム前の2Nサンプル
の窓掛け音声信号を得る第1オーバーラップ窓掛け演算
処理部と、この第1オーバーラップ窓掛け演算処理部が
演算処理した2Nサンプルの窓掛け音声信号を周波数領
域係数に変換する第1変換部と、この第1変換部で変換
した周波数領域係数を演算処理して反響抑圧処理を施す
前処理手段と、この前処理手段の演算処理結果を時間領
域信号に変換する第1逆変換部と、この第1逆変換部で
逆変換した時間領域信号を再び周波数領域係数に変換す
る第2変換部と、この第2変換部で変換した周波数領域
係数を量子化し、符号化・復号化する後処理手段と、こ
の後処理手段の処理結果を時間領域信号に変換する第2
逆変換部と、この第2逆変換部が逆変換した時間領域信
号を1フレーム分ずつオーバーラップさせて加算し、オ
ーバーラップしたフレームの音声信号を確定するオーバ
ーラップ加算部と、によって構成した音声処理装置を提
案する。
らなるフレーム時刻ごと(Nは2以上の整数)に2Nサ
ンプルの切り出し窓を乗算してサンプルの取り込みが完
了している1フレーム前と2フレーム前の2Nサンプル
との窓掛け音声信号を得るオーバーラップ窓掛け演算処
理部と、このオーバーラップ窓掛け演算処理部が演算処
理した2Nサンプルの窓掛け音声信号を周波数領域係数
に変換する変換部と、この変換部で変換した周波数領域
係数を演算処理して反響抑圧処理を施す前処理手段と、
この前処理手段の処理結果に符号化・復号化処理を施す
後処理手段と、この後処理手段で処理した処理結果を時
間領域信号に変換する逆変換部と、この逆変換部が変換
した時間領域信号を1フレーム分ずつオーバーラップさ
せて加算し、オーバーラップされたフレームの音声信号
を確定するオーバーラップ加算部と、によって構成した
音声処理装置を提案する。
らなるフレーム時刻ごと(Nは2以上の整数)に2Nサ
ンプルの切り出し窓を乗算してサンプルの取り込みが完
了している1フレーム前と2フレーム前の2Nサンプル
の窓掛け音声信号を得る第1オーバーラップ窓掛け演算
処理部と、この第1オーバーラップ窓掛け演算処理部が
演算処理した2Nサンプルの窓掛け音声信号を周波数領
域係数に変換する第1変換部と、この第1変換部が変換
した周波数領域係数を圧縮符号化及び復号化処理する符
号器及び復号器と、復号器が復号した復号信号を時間領
域信号に逆変換する逆変換部と、この逆変換部で逆変換
した時間領域信号を周波数領域係数に変換する第2変換
部と、この第2変換部で変換した周波数領域係数を参照
信号として利用するエコーキャンセラと、によって構成
した音声処理装置を提案する。
らなるフレーム時刻ごと(Nは2以上の整数)に2Nサ
ンプルの切り出し窓を乗算してサンプルの取り込みが完
了している1フレーム前と2フレーム前の2Nサンプル
の窓掛け音声信号を得る第1オーバーラップ窓掛け演算
部と、この第1オーバーラップ窓掛け演算部が演算処理
した2Nサンプルの窓掛け音声信号を周波数領域係数に
変換する第1変換部と、この第1変換部が変換した周波
数領域係数を圧縮符号化及び復号化処理する符号器及び
復号器と、この復号器の復号結果を参照信号として利用
するエコーキャンセラと、によって構成した音声処理装
置を提案する。
らなるフレーム時刻ごと(Nは2以上の整数)に2Nサ
ンプルの切り出し窓を乗算してサンプルの取り込みが完
了している1フレーム前と2フレーム前の2Nサンプル
の窓掛け音声信号を得る第1オーバーラップ窓掛け演算
処理部と、この第1オーバーラップ窓掛け演算処理部が
演算処理した2Nサンプルの窓掛け音声信号を周波数領
域係数に変換する第1変換部と、この第1変換部で変換
した周波数領域係数を演算処理して符号化・復号化処理
を施す手段と、この手段の演算処理結果を時間領域信号
に変換する第1逆変換部と、この第1逆変換部で逆変換
した時間領域信号を再び周波数領域係数に変換する第2
変換部と、この第2変換部で変換した周波数領域係数に
反響抑圧処理を施す後処理手段と、この後処理手段の処
理結果を時間領域信号に変換する第2逆変換部と、この
第2逆変換部が逆変換した時間領域信号を1フレーム分
ずつオーバーラップさせて加算し、オーバーラップした
フレームの音声信号を確定するオーバーラップ加算部
と、によって構成した音声処理装置を提案する。
らなるフレーム時刻ごと(Nは2以上の整数)に2Nサ
ンプルの切り出し窓を乗算してサンプルの取り込みが完
了している1フレーム前と2フレーム前の2Nサンプル
との窓掛け音声信号を得るオーバーラップ窓掛け演算処
理部と、このオーバーラップ窓掛け演算処理部が演算処
理した2Nサンプルの窓掛け音声信号を周波数領域係数
に変換する変換部と、この変換部で変換した周波数領域
係数を演算処理して符号化・復号化処理を施す手段と、
この手段の処理結果に反響抑圧処理を施す後処理手段
と、この後処理手段で処理した処理結果を時間領域信号
に変換する逆変換部と、この逆変換部が変換した時間領
域信号を1フレーム分ずつオーバーラップさせて加算
し、オーバーラップされたフレームの音声信号を確定す
るオーバーラップ加算部と、によって構成した音声処理
装置を提案する。この発明では更にコンピュータが読み
取り可能な符号によって記述され、前記請求項1乃至6
の何れか1項に記載の音声処理方法をコンピュータに実
行させる音声処理プログラムを提案する。
も窓を共通に用いることにより、前処理と後処理を同一
のフレームで処理を実現することができる。この結果、
遅延量を縮小することができる。更に、前処理と後処理
の双方において、窓と変換及び逆変換を共通とすること
により、前処理から後処理に至る処理ステップを減縮す
ることができる。この結果、装置の演算量を少なくでき
るため、装置の規模も縮小することができる。この結果
装置のコストダウンも期待することができる。
する音声処理方法を実行する音声処理装置の一実施例を
示す。この実施例では前処理手段としてエコーキャンセ
ラ301を用いた場合を示す。エコーキャンセラ301
は図15に示した構成のものとし、その入力端子側には
周波数分析部401が挿入され、また出力端子側には周
波数合成部403が接続され、エコーキャンセラ301
の内部ではフレーム単位で時間領域でオーバーラップの
ある窓を使って周波数領域で反響抑圧処理が行われる。
この発明では、この例のように時間領域でオーバーラッ
プのある窓を使って周波数領域で前処理を行い、その前
処理された音声信号を圧縮符号化して伝送し、復号化し
て再生する音声処理装置において、周波数分析部401
で施した窓掛け処理を符号器10で共用することにより
処理ステップを省略して遅延フレーム数を低減しようと
するものである。
01の出力側に設けた周波数合成部403の逆変換部5
8の後段から、時間軸に逆変換された音声信号を取り出
し、この音声信号を符号器10に入力する構成とした場
合を示す。符号器10には図19で説明したように変換
部16と量子化部411を有し、変換部16で周波数領
域係数に変換し、量子化部411で量子化して符号化が
達せられる。図1ではこの発明の効果を主張するため
に、エコーキャンセラ301の出力側に設けた周波数合
成部403に窓掛け部59とフレームオーバーラップ加
算部61を設けている状況を示しているが、この発明を
適用する場合はこれらの窓掛け部59とオーバーラップ
加算部61は削除することができる。逆変換部58の出
力を直接符号器10に接続した構成とした場合には符号
器10は周波数分析部401で窓掛け部15が施した窓
をそのまま利用することができる。この結果として、符
号器10の符号化処理は前処理である反響抑圧処理と同
一のフレーム内で処理することができる。
在音声信号を蓄積中のフレームである。フレームF1と
F2にまたがって前処理が施され、更に、その同一の窓
を使って符号化処理を実行することができる。つまり、
周波数合成部403のフレームオーバーラップ加算処理
を省略した結果、1フレームの遅延を削除することがで
きる。復号器50ではフレームF2とF3にまたがる信
号に関して復号化処理を実行する。つまり、復号器50
の周波数合成部403に備えられているオーバーラップ
加算部61は前回フレームF2とF3にまたがって逆量
子化した復号信号と今回フレームF1とF2にまたがっ
て複合処理した復号信号をフレームF2に関してオーバ
ーラップして加算することによりフレームF2の音声波
形を確定する。従って、図21で説明した従来の復号処
理に至るまでの遅延と比較して1フレーム短縮すること
ができる。
した場合の処理の流れを示す。図22に示した処理ステ
ップと対応するステップには同一のステップ番号SP1
〜SP10を付して示す。図3から分かるように前処理
と符号化、復号化処理を共通の窓を使うことによりステ
ップSP5の窓掛け及びオーバーラップ加算処理と、ス
テップSP6のオーバーラップ窓掛け処理を削除するこ
とができる。尚、図1に示した実施例では前処理側では
一旦逆変換部58により周波数領域係数を時間領域の信
号の逆変換し、符号器50ではその逆変換した信号を再
び周波数領域係数に変換しているから、前処理側の変換
方式と、符号器10及び符号器50側の変換方式を揃え
る必要はない。
あっても、符号器10の変換方式はDCTであってもF
FTであってもよく、その選択は自由である。図4はこ
の発明の請求項2で提案する音声処理方法を実行する音
声処理装置の実施例を示す。この発明の請求項2では前
処理と符号化、復号化処理を共通の窓と、共通の変換及
び逆変換を行うことを特徴とするものである。つまり、
前処理の処理直後から直接符号器10の特に量子化部4
11に信号を取り出す構成とする点を特徴とするもので
ある。この結果、この実施例ではエコーキャンセラ30
1の出力側に設けられる周波数合成部403と符号器1
0に格納されている周波数分析部401は全く存在しな
くてよく、エコーキャンセラ301の出力側に直接符号
器10を構成する量子化部411を接続した構成とする
ことができる。
セラ301から取り出される信号は周波数領域係数の形
態であるため、符号器10には周波数分析部401を設
ける必要がない。つまり、エコーキャンセラ301の出
力(周波数領域係数の形態にある信号)をそのまま量子
化部411に入力し、量子化することにより、直ちに符
号化処理を達することができる。符号化された信号は符
号器50に送られ、図1の場合と同様に復号処理され、
オーバーラップ加算部61から音声信号が出力される。
尚、この場合には前処理の前段に設けられる変換部16
と復号器50に設ける逆変換部は同一の変換形式に揃え
る必要がある。
示す。この実施例ではステップSP4の逆変換処理から
ステップSP7の変換処理までを削除することができ
る。図4に示した実施例によれば遅延量の短縮に関して
は図1に示した実施例の場合と同じで従来より1フレー
ム分の遅延を短縮することができる。然し乍ら、この図
4の実施例ではエコーキャンセラ301の出力側に存在
するはずの周波数合成部403を全く必要としないこと
と、符号器10でも周波数分析部401を省略できるこ
とから、装置の規模を図1の実施例の場合より縮小する
ことができコストの低減を期待することができる。
続的に実行する場合に関してこの発明を適用した実施例
を説明したが、符号化・復号化処理の後に後処理を実行
する場合にも、この発明を適用することができる。つま
り、図6に示すように例えばノイズキャンセラのような
後処理手段404を復号器50の出力側に設けた場合に
も、図23及び図24を用いて説明したように遅延量が
4フレームになる問題点が発生する。この発明の請求項
3はこの欠点を解消するためにオーバーラップのある窓
を使う周波数領域の符号化と復号化を行う手段と、時間
領域でオーバーラップのある窓を使う周波数領域の後処
理を行う手段とを縦続して音声信号の処理を行う音声処
理方法において、共通の窓を使い、符号化及び復号化と
後処理とを同一のフレーム内で実行する音声処理方法を
提案するものである。
す実施例では送信端側で符号器10で2フレームに渡っ
て窓関数を乗算し、時間軸領域の音声信号を周波数領域
係数に変換し、その変換された周波数領域係数を量子化
部で量子化し、符号化処理を施す。符号化処理された音
声信号は復号器50に渡され、復号器50で逆量子化さ
れ、周波数合成部403で時間軸領域の音声信号に変換
される。この発明の請求項3では符号器、復号器及び後
処理としてのノイズキャンセラのような後処理手段40
4の処理において、窓を共通に用いることを特徴とする
ものである。つまり、符号器10の窓掛け部で施された
窓掛け関数をそのまま後処理側の後処理手段404でも
共通に使用するものである。
数合成部403は逆変換部58のみが存在すればよく、
この逆変換部58で時間領域の信号に逆変換した信号を
後処理手段404の入力側に設けた周波数分析部401
の変換部16に入力し、この変換部16で再度周波数領
域係数に変換した信号で雑音抑圧処理を施し、その雑音
抑圧処理後の信号を周波数合成部403で時間領域の信
号に変換し、更にオーバーラップ加算部61でオーバー
ラップ加算して、1フレーム毎に音声信号を再生する。
示す。図6に示した実施例からも明らかなように、復号
器50における窓掛け及びオーバーラップ加算処理を行
うステップSP15と、後処理側で実行するはずのオー
バーラップ窓掛け処理を行うステップSP16を削除す
ることができる。従って、図6に示す実施例によれば復
号器50において、オーバーラップ加算を削除し、符号
化処理と復号化処理及び後処理を同一フレーム内で実行
させることができるから遅延時間を1フレーム分短縮す
ることができ、図2に示したと同様に全体で3フレーム
の遅延に改善することができる。
処理方法を実行する音声処理装置の実施例を示す。この
発明の請求項4ではフレーム単位で時間領域でオーバー
ラップのある窓を使う周波数領域の符号化と復号化を行
う手段と、時間領域でオーバーラップのある窓を使う周
波数領域の後処理を行う手段とを縦続接続して音声信号
の処理を行う音声処理方法において、共通の窓と共通の
変換及び逆変換を用いて符号化と復号処理とを同一のフ
レーム内で行う音声処理方法を提案する。
50において、逆量子化部412の出力を直接後処理手
段404に入力し、後処理手段404で後処理した後に
周波数合成部403で時間領域の音声信号に再生するよ
うに構成し、符号器10で行われたオーバーラップ窓掛
けと、変換処理を後処理でも共用した例を示す。図8に
示した実施例の処理の流れを図9に示す。つまり、図8
に示す実施例では復号器50で行われていた逆変換処理
ステップSP14と、窓掛けオーバーラップ加算処理ス
テップSP15を削除し、更に、後処理で行われていた
オーバーラップ窓掛け処理ステップSP16と、変換処
理ステップSP17とを削除することができる。
て説明したのと同様に全体で3フレームの遅延に改善す
ることができる。然も、この実施例によれば削除するス
テップ量が多いことから、装置の規模を大きく縮小する
ことができる。この結果、コストの低減を期待すること
ができる効果が得られる。図10はこの発明の請求項5
で提案する音声処理方法を実行する音声処理装置の実施
例を示す。この発明の請求項5は参照信号Xr(k)を
作成する周波数分析部401の構成を簡素化し、装置の
規模を縮小することを目的とした発明である。
る窓の形状が、符号化・復号化と、エコーキャンセラ3
01で共通であれば参照信号Xr(k)を復号化処理の
途中から抜き出すことができる。図10に示す例では復
号器50に使われている逆変換部58の出力信号を抜き
出して周波数分析部401を構成する変換部16に入力
し、変換部16で周波数領域係数に変換して参照信号X
r(k)を得るように構成した場合を示す。図11にそ
の様子を説明する処理の流れを示す。図10に示した実
施例によれば復号化処理ステップSP14の逆変換処理
が終了した信号を変換部16に入力し、この変換部16
で周波数領域係数への変換ステップSP22を実行すれ
ば周波数領域で動作するエコーキャンセラ301に入力
する参照信号を作成することができる。
セラ301に参照信号Xr(k)を入力するために設け
られている周波数分析部401は変換部16のみによっ
て構成され、窓掛け部を省略できることから装置の規模
を縮小することができる。但し、この実施例でも、参照
信号Xr(k)を得るまでの遅延量を短縮することがで
きるが、エコーキャンセラ301の参照信号の性格から
遅延時間の短縮効果は大きな効果とは言えない。図12
はこの発明の請求項6で提案する音処理方法を実行する
音声処理装置の実施例を示す。請求項6では参照信号作
成のための周波数分析部401を全く必要としない音声
処理方法を提案するものである。つまり、時間軸でオー
バーラップを持たせる窓の形状及び周波数領域係数への
変換方式がエコーキャンセラ301と符号器10及び復
号器50で共通であれば復号器50に設けられ、逆量子
化部412の出力をそのまま参照信号Xr(k)として
利用することができる。従って、参照信号Xr(k)を
作成するために必要としていた周波数分析部401は全
く不要のものとなる。
流れを示す。この実施例によれば逆量子化を実行するス
テップSP13を終了した信号を参照信号Xr(k)と
して利用し、その後、逆変換ステップSP14と窓掛け
オーバーラップ加算ステップSP15を実行して出力音
を得る。従って、ここでは従来行われていたオーバーラ
ップ窓掛けステップSP21と変換ステップSP22は
削除される。図12に示す実施例によれば参照信号作成
のために周波数分析部401は全く不要となり、装置の
規模を更に一層縮小することができる。上述したこの発
明の各音声処理方法はコンピュータが読み取り可能な符
号によって記述されたプログラムによりコンピュータで
実行することができる。プログラムはCD−ROM等の
記憶媒体又は通信回線を通じてコンピュータにインスト
ールされ上述の各音声処理方法を実行させることができ
る。
時間軸でオーバーラップを持たせる窓と周波数領域係数
を用いて符号化処理及び復号化処理と反響抑圧処理とを
実行する音声処理装置の遅延を削減することができる。
また処理ステップの軽減により演算量及び装置の規模を
減縮することができる利点が得られる。
実行する音声処理装置の一実施例を説明するためのブロ
ック図。
ト。
フローチャート。
実行する音声処理装置の一実施例を説明するためのブロ
ック図。
フローチャート。
実行する音声処理装置の一実施例を説明するためのブロ
ック図。
の流れを示すフローチャート。
実効する音声処理装置の一実施例を説明するためのブロ
ック図。
の流れを示すロフローチャート。
を実行する音声処理装置の一実施例を説明するためのブ
ロック図。
示すフローチャート。
を実行する音声処理装置の一実施例を説明するためのブ
ロック図。
処理の流れを示すフローチャート。
用して反響抑圧処理を実行する形式のエコーキャンセラ
の一例を説明するためのブロック図。
説明するためのブロック図。
説明するためのブロック図。
使用して符号化・復号化を実行する形式の符号器及び復
号器の一例を説明するためのブロック図。
て説明するためのブロック図。
に示した符号器及び復号器を組み合わせて音声処理を構
成した一例を説明するためのブロック図。
るためのタイミングチャート。
するための処理の流れを説明するためのフローチャー
ト。
ブロック図。
るためのフローチャート。
プ加算部 301 エコーキャンセラ 401 周波数分析
部 403 周波数合成部 404 後処理手段
Claims (13)
- 【請求項1】 フレーム単位で時間領域でオーバーラッ
プのある窓を使う周波数領域の前処理を行う手段と、時
間領域でオーバーラップのある窓を使う周波数領域の符
号化と復号化を行う手段を縦続に接続して音声信号の処
理を行う音声処理方法において、 共通の窓を使い、前処理と符号化を同一のフレーム内で
行うことを特徴とする音声処理方法。 - 【請求項2】 フレーム単位で時間領域でオーバーラッ
プのある窓を使う周波数領域の前処理を行う手段と、時
間領域でオーバーラップのある窓を使う周波数領域の符
号化と復号化を行う手段を縦続に接続して音声信号の処
理を行う音声処理方法において、 共通の窓と共通の変換及び逆変換を用いて、前処理と符
号化を同一のフレーム内で行うことを特徴とする音声処
理方法。 - 【請求項3】 フレーム単位で、時間領域でオーバーラ
ップのある窓を使う周波数領域の符号化と復号化を行う
手段と、時間領域でオーバーラップのある窓を使う周波
数領域の後処理を行う手段とを縦続に接続して音声信号
の処理を行う音声処理方法において、 共通の窓を使い、復号化と後処理を同一のフレーム内で
行うことを特徴とする音声処理方法。 - 【請求項4】 フレーム単位で、時間領域でオーバーラ
ップのある窓を使う周波数領域の符号化と復号化を行う
手段と、時間領域でオーバーラップのある窓を使う周波
数領域の符号化と復号化を行う手段と、時間領域でオー
バーラップのある窓を使う周波数領域の後処理を行う手
段とを縦続に接続して音声信号の処理を行う音声処理方
法において、 共通の窓と共通の変換及び逆変換を用いて、復号化と後
処理とを同一のフレーム内で行うことを特徴とする音声
処理方法。 - 【請求項5】 フレーム単位で、時間領域でオーバーラ
ップのある窓を使う周波数領域の符号化と復号化を行う
手段と、時間領域でオーバーラップのある窓を使う周波
数領域のエコーキャンセラの参照音信号を作成する手段
とを縦続に接続して音声信号の処理を行う音声処理方法
において、 復号化と参照音信号作成に共通の窓を使うことで復号器
の窓掛け加算前の信号を変換することで参照音信号を作
ることを特徴とする音声処理方法。 - 【請求項6】 フレーム単位で、時間領域でオーバーラ
ップのある窓を使う周波数領域の符号化と復号化を行う
手段と、時間領域でオーバーラップのある窓を使う周波
数領域のエコーキャンセラの参照音を作成する手段とを
縦続して音声信号の処理を行う音声処理方法において、 復号化と参照音信号の作成に共通の窓と共通の変換・逆
変換を用いて、復号化処理中の逆変換前の信号をそのま
ま参照音信号とすることを特徴とする音声処理方法。 - 【請求項7】 音声信号をNサンプルからなるフレーム
時刻ごと(Nは2以上の整数)に2Nサンプルの切り出
し窓を乗算してサンプルの取り込みが完了している1フ
レーム前と2フレーム前の2Nサンプルの窓掛け音声信
号を得る第1オーバーラップ窓掛け演算処理部と、 この第1オーバーラップ窓掛け演算処理部が演算処理し
た2Nサンプルの窓掛け音声信号を周波数領域係数に変
換する第1変換部と、 この第1変換部で変換した周波数領域係数を演算処理し
て反響抑圧処理を施す前処理手段と、 この前処理手段の演算処理結果を時間領域信号に変換す
る第1逆変換部と、 この第1逆変換部で逆変換した時間領域信号を再び周波
数領域係数に変換する第2変換部と、 この第2変換部で変換した周波数領域係数を量子化し、
符号化・復号化する手段と、 この手段の処理結果を時間領域信号に変換する第2逆変
換部と、 この第2逆変換部が逆変換した時間領域信号を1フレー
ム分ずつオーバーラップさせて加算し、オーバーラップ
したフレームの音声信号を確定するオーバーラップ加算
部と、 によって構成したことを特徴とする音声処理装置。 - 【請求項8】 音声信号をNサンプルからなるフレーム
時刻ごと(Nは2以上の整数)に2Nサンプルの切り出
し窓を乗算してサンプルの取り込みが完了している1フ
レーム前と2フレーム前の2Nサンプルとの窓掛け音声
信号を得るオーバーラップ窓掛け演算処理部と、 このオーバーラップ窓掛け演算処理部が演算処理した2
Nサンプルの窓掛け音声信号を周波数領域係数に変換す
る変換部と、 この変換部で変換した周波数領域係数を演算処理して反
響抑圧処理を施す前処理手段と、 この前処理手段の処理結果に符号化・復号化処理を施す
手段と、 この手段で処理した処理結果を時間領域信号に変換する
逆変換部と、 この逆変換部が変換した時間領域信号を1フレーム分ず
つオーバーラップさせて加算し、オーバーラップされた
フレームの音声信号を確定するオーバーラップ加算部
と、 によって構成したことを特徴とする音声処理装置。 - 【請求項9】 音声信号をNサンプルからなるフレーム
時刻ごと(Nは2以上の整数)に2Nサンプルの切り出
し窓を乗算してサンプルの取り込みが完了している1フ
レーム前と2フレーム前の2Nサンプルの窓掛け音声信
号を得る第1オーバーラップ窓掛け演算処理部と、 この第1オーバーラップ窓掛け演算処理部が演算処理し
た2Nサンプルの窓掛け音声信号を周波数領域係数に変
換する第1変換部と、 この第1変換部が変換した周波数領域係数を圧縮符号化
及び復号化処理する符号器及び復号器と、 復号器が復号した復号信号を時間領域信号に逆変換する
逆変換部と、 この逆変換部で逆変換した時間領域信号を周波数領域係
数に変換する第2変換部と、 この第2変換部で変換した周波数領域係数を後処理する
後処理手段と、 によって構成したことを特徴とする音声処理装置。 - 【請求項10】 音声信号をNサンプルからなるフレー
ム時刻ごと(Nは2以上の整数)に2Nサンプルの切り
出し窓を乗算してサンプルの取り込みが完了している1
フレーム前と2フレーム前の2Nサンプルとの窓掛け音
声信号を得るオーバーラップ窓掛け演算処理部と、 このオーバーラップ窓掛け演算処理部が演算処理した2
Nサンプルの窓掛け音声信号を周波数領域係数に変換す
る変換部と、 この変換部で変換した周波数領域係数を演算処理して符
号化・復号化処理を施す手段と、 この手段の処理結果に雑音抑圧処理を施す後処理手段
と、 この後処理手段で処理した処理結果を時間領域信号に変
換する逆変換部と、 この逆変換部が変換した時間領域信号を1フレーム分ず
つオーバーラップさせて加算し、オーバーラップされた
フレームの音声信号を確定するオーバーラップ加算部
と、 によって構成したことを特徴とする音声処理装置。 - 【請求項11】 音声信号をNサンプルからなるフレー
ム時刻ごと(Nは2以上の整数)に2Nサンプルの切り
出し窓を乗算してサンプルの取り込みが完了している1
フレーム前と2フレーム前の2Nサンプルの窓掛け音声
信号を得る第1オーバーラップ窓掛け演算処理部と、 この第1オーバーラップ窓掛け演算処理部が演算処理し
た2Nサンプルの窓掛け音声信号を周波数領域係数に変
換する第1変換部と、 この第1変換部が変換した周波数領域係数を圧縮符号化
及び復号化処理する符号器及び復号器と、 復号器が復号した復号信号を時間領域信号に逆変換する
逆変換部と、 この逆変換部で逆変換した時間領域信号を周波数領域係
数に変換する第2変換部と、 この第2変換部で変換した周波数領域係数を参照信号と
して利用するエコーキャンセラと、 によって構成したことを特徴とする音声処理装置。 - 【請求項12】 音声信号をNサンプルからなるフレー
ム時刻ごと(Nは2以上の整数)に2Nサンプルの切り
出し窓を乗算してサンプルの取り込みが完了している1
フレーム前と2フレーム前の2Nサンプルの窓掛け音声
信号を得る第1オーバーラップ窓掛け演算部と、 この第1オーバーラップ窓掛け演算部が演算処理した2
Nサンプルの窓掛け音声信号を周波数領域係数に変換す
る第1変換部と、 この第1変換部が変換した周波数領域係数を圧縮符号化
及び復号化処理する符号器及び復号器と、 この復号器の復号結果を参照信号として利用するエコー
キャンセラと、 によって構成したことを特徴とする音声処理装置。 - 【請求項13】 コンピュータが読み取り可能な符号に
よって記述され、前記請求項1乃至6の何れか1項に記
載の音声処理方法をコンピュータに実行させる音声処理
プログラム。
Priority Applications (1)
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JP2002104363A JP3946074B2 (ja) | 2002-04-05 | 2002-04-05 | 音声処理装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009037142A (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-19 | Canon Inc | 撮像装置および撮像方法およびプログラムおよび記録媒体 |
CN112767959A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-07 | 恒安嘉新(北京)科技股份公司 | 语音增强方法、装置、设备及介质 |
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WO2001003316A1 (en) * | 1999-07-02 | 2001-01-11 | Tellabs Operations, Inc. | Coded domain echo control |
-
2002
- 2002-04-05 JP JP2002104363A patent/JP3946074B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN112767959B (zh) * | 2020-12-31 | 2023-10-17 | 恒安嘉新(北京)科技股份公司 | 语音增强方法、装置、设备及介质 |
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