JP2006126859A - 音声処理装置及び音声処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】音声非音声識別部106は、音声スペクトル信号とノイズベースの値の差が所定の閾値以上である場合、音声成分を含む有音部分と判定し、それ以外の場合、音声成分を含まない雑音のみの無音部分であると判定する。コムフィルタ生成部107は、各周波数成分における音声成分の有無に基づいて音声ピッチを強調するコムフィルタを生成する。減衰係数計算部108は、コムフィルタに周波数特性に基づいた減衰係数を乗算して、各周波数成分毎に入力信号の減衰係数の設定を行い、各周波数成分の減衰係数を乗算部109に出力する。乗算部109は、音声スペクトルに減衰係数を周波数成分単位で乗算する。周波数合成部110は、乗算の結果得られた周波数成分単位のスペクトルを所定の処理時間単位で、周波数領域で連続する音声スペクトルに合成する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る音声処理装置の構成を示すブロック図である。図1において、音声処理装置は、時間分割部101と、窓掛け部102と、FFT部103と、周波数分割部104と、ノイズベース推定部105と、音声非音声識別部106と、コムフィルタ生成部107と、減衰係数計算部108と、乗算部109と、周波数合成部110と、IFFT部111と、から主に構成される。
図4は、実施の形態2にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1と共通する構成については図1と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図5は、実施の形態3にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1と共通する構成については図1と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図6は、実施の形態4にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1と共通する構成については図1と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。図6の音声処理装置は、平均値計算部601を具備し、周波数成分単位で音声スペクトルのパワの平均値を求める点が、図1と異なる。
図7は、実施の形態5にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1と共通する構成については図1と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図8は、実施の形態6にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1と共通する構成については図1と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図10は、実施の形態7にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1及び図4と共通する構成については図1及び図4と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。図10の音声処理装置は、閾値自動調整部1001を具備し、ノイズの種類に応じて音声識別の閾値を調整する点が、図1又は図4と異なる。
図11は、実施の形態8にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1と共通する構成については図1と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図19は、実施の形態9にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1及び図11と共通する構成については図1及び図11と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図21は、実施の形態10にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1及び図11と共通する構成については図1及び図11と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。図21の音声処理装置は、第一コムフィルタ生成部2101と、第一ミュジカルノイズ抑圧部2102と、第二コムフィルタ生成部2103と、第二ミュジカルノイズ抑圧部2104とを具備し、第一コムフィルタと第二コムフィルタの生成結果からミュジカルノイズ発生を判断する点が、図1又は図11と異なる。
図22は、実施の形態11にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1及び図11と共通する構成については図1及び図11と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。図22の音声処理装置は、平均値計算部2201を具備し、周波数成分単位で音声スペクトルのパワの平均値を求める点が、図1又は図11と異なる。
図23は、実施の形態12にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1、図11及び図19と共通する構成については図1、図11及び図19と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。図23の音声処理装置は、コムフィルタリセット部2301を具備し、音声成分を含まないフレームに対して全周波数成分で減衰を行うコムフィルタを生成する点が、図1、図11又は図19と異なる。
図24は、実施の形態13にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1と共通する構成については図1と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図25は、実施の形態14にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1及び図24と共通する構成については図1及び図24と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
図26は、実施の形態15にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1及び図24と共通する構成については図1及び図24と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。図26の音声処理装置は、平均値計算部2601を具備し、各周波数成分における音声スペクトルのパワ平均値又は過去に処理を行ったフレームと処理を行うフレームのパワ平均値を求める点が、図1及び図24の音声処理装置と異なる。
図27は、実施の形態16にかかる音声処理装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図1と共通する構成については図1と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。図27の音声処理装置は、図11の音声処理装置と図24の音声処理装置を組み合わせて、音声強調と雑音抽出とを行う例である。
105、1101 ノイズベース推定部
106 音声非音声識別部
107 コムフィルタ生成部
108 減衰係数計算部
109、2403 乗算部
110 周波数合成部
401 ノイズ区間判別部
402 ノイズベース追跡部
501 ミュジカルノイズ抑制部
502、1108 コムフィルタ修正部
601、2201、2601 平均値計算部
701 区間判別部
702、2301 コムフィルタリセット部
801 音声ピッチ周期推定部
802、1107 音声ピッチ修復部
1001 閾値自動調整部
1102 第一音声非音声識別部
1103 第二音声非音声識別部
1104、1903 音声ピッチ推定部
1105、2101 第一コムフィルタ生成部
1106、2103 第二コムフィルタ生成部
1109 音声分離係数計算部
1901、2501 SNR計算部
1902、2502 音声雑音フレーム検出部
2102 第一ミュジカルノイズ抑圧部
2104 第二ミュジカルノイズ抑圧部
2401 雑音分離コムフィルタ生成部
2402 雑音分離係数計算部
2404 雑音周波数合成部
2503 雑音コムフィルタリセット部
2504 雑音分離コムフィルタ生成部
2701 第三音声非音声識別部
Claims (27)
- 入力信号の音声スペクトルを所定の周波数領域単位で分割する周波数分割手段と、
前記周波数分割手段にて周波数分割された音声スペクトルである分割音声スペクトルに音声成分が含まれているか否か識別する音声/非音声識別手段と、
前記音声/非音声識別手段の識別結果に基づいて音声成分の含まれる周波数領域を通過域とし、音声成分の含まれていない周波数領域を阻止域とするコムフィルタを生成するコムフィルタ生成手段と、
周波数特性に基づいた減衰係数を前記コムフィルタに乗算することにより前記周波数領域毎の減衰係数を設定し、前記各分割音声スペクトルに前記対応する周波数領域の減衰係数を乗算することにより前記分割音声スペクトルの雑音成分を抑圧する雑音抑圧手段と、
前記雑音成分が抑圧された分割音声スペクトルを周波数領域で連続した音声スペクトルに合成する周波数合成手段と、を具備することを特徴とする音声処理装置。 - 音声/非音声識別手段は、前記分割音声スペクトルのパワと雑音成分のスペクトルであるノイズベースのパワとの差分値が所定の閾値より大きい場合に前記分割音声スペクトルに音声成分が含まれていると判断し、前記差分値が前記閾値以下の場合に前記分割音声スペクトルに音声成分が含まれていないと判断することを特徴とする請求項1に記載の音声処理装置。
- 前記分割音声スペクトルのパワの平均値をとる平均値計算手段を具備し、音声/非音声識別手段は、前記分割音声スペクトルのパワの平均値と雑音成分のスペクトルであるノイズベースのパワとの差分値が所定の閾値より大きい場合に前記分割音声スペクトルに音声成分が含まれていると判断し、前記差分値が前記閾値以下の場合に前記分割音声スペクトルに音声成分が含まれていないと判断することを特徴とする請求項2に記載の音声処理装置。
- 音声成分の含まれない周波数領域のノイズベースを、過去に推定したノイズベースの平均値と前記分割音声スペクトルのパワを加重平均した平均値に基づいて更新するノイズベース推定手段を具備することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の音声処理装置。
- 雑音抑圧手段は、前記コムフィルタの阻止域における前記分割音声スペクトルに対して減衰を行うことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の音声処理装置。
- 音声ピッチ周波数を推定するピッチ周波数推定手段と、前記音声ピッチ周波数及び前記分割音声スペクトルに基づいて前記コムフィルタのピッチ調波の幅を修正するピッチ修正手段と、を具備し、前記雑音抑圧手段は、前記ピッチ調波の幅が修正されたコムフィルタを用いて前記分割音声スペクトルの雑音成分を抑圧することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の音声処理装置。
- 前記コムフィルタの通過域における周波数成分の数が所定の数より大きい場合には前記閾値を大きくし、前記コムフィルタの通過域における周波数成分の数が前記所定の数以下の場合には前記閾値を小さくする閾値調整手段を具備することを特徴とする請求項2又は請求項3記載の音声処理装置。
- 入力信号の音声スペクトルが音声を含むか否かを判断する区間判別手段と、前記区間判別手段にて音声スペクトルが音声成分を含まないノイズ成分のみと判断された場合、前記コムフィルタを全て阻止域にするコムフィルタリセット手段と、を具備することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の音声処理装置。
- 前記コムフィルタの通過域における周波数成分の数が所定の数以下である場合、前記コムフィルタを全て阻止域にするミュジカルノイズ抑圧手段を具備することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の音声処理装置。
- 入力信号の音声スペクトルを所定の周波数領域単位で分割する周波数分割手段と、
前記周波数分割手段にて周波数分割された音声スペクトルである分割音声スペクトルに音声成分が含まれているか否か識別する第一音声/非音声識別手段と、
前記第一音声/非音声識別手段の識別結果に基づいて音声成分の含まれる周波数領域を通過域とし、音声成分の含まれていない周波数領域を阻止域とする第一コムフィルタを生成する第一コムフィルタ生成手段と、
前記第一音声/非音声識別手段と異なる条件で前記分割音声スペクトルに音声成分が含まれているか否か識別する第二音声/非音声識別手段と、
前記第二音声/非音声識別手段の識別結果に基づいて音声成分の含まれる周波数領域を通過域とし、音声成分の含まれていない周波数領域を阻止域とする第二コムフィルタを生成する第二コムフィルタ生成手段と、
前記分割音声スペクトルから入力音声信号のピッチ周波数を推定する音声ピッチ推定手段と、
前記音声ピッチ推定手段において推定されたピッチ周波数に基づいて前記第二コムフィルタのピッチ調波の幅を修復してピッチ修復コムフィルタを生成する音声ピッチ修復手段と、
前記ピッチ修復コムフィルタに基づいて前記第一コムフィルタの修正を行い、修正コムフィルタを生成するコムフィルタ修正手段と、
周波数特性に基づいた減衰係数を前記修正コムフィルタに乗算することにより前記周波数領域毎の減衰係数を設定し、前記各分割音声スペクトルに前記対応する周波数領域の減衰係数を乗算することにより前記分割音声スペクトルの雑音成分を抑圧する雑音抑圧手段と、
前記雑音成分が抑圧された分割音声スペクトルを周波数領域で連続した音声スペクトルに合成する周波数合成手段と、を具備することを特徴とする音声処理装置。 - 前記第一音声/非音声識別手段は、前記分割音声スペクトルのパワと雑音成分のスペクトルであるノイズベースのパワとの差分値が所定の第一閾値より大きい場合に前記分割音声スペクトルに音声成分が含まれていると判断し、前記差分値が前記第一閾値以下の場合に前記分割音声スペクトルに音声成分が含まれていないと判断し、
前記第二音声/非音声識別手段は、前記分割音声スペクトルのパワとノイズベースのパワとの差分値が前記第一閾値より大きい第二閾値より大きい場合に前記分割音声スペクトルに音声成分が含まれていると判断し、前記差分値が前記第二閾値以下の場合に前記分割音声スペクトルに音声成分が含まれていないと判断することを特徴とする請求項10に記載の音声処理装置。 - 前記分割音声スペクトルのパワの平均値をとる平均値計算手段を具備し、前記第二音声/非音声識別手段は、前記分割音声スペクトルのパワの平均値と雑音成分のスペクトルであるノイズベースのパワとの差分値が前記第二閾値より大きい場合に前記分割音声スペクトルに音声成分が含まれていると判断し、前記差分値が前記第二閾値以下の場合に前記分割音声スペクトルに音声成分が含まれていないと判断することを特徴とする請求項11に記載の音声処理装置。
- 前記分割音声スペクトルのパワと前記第一または第二コムフィルタとから音声対雑音の比を算出するSNR算出手段と、前記音声対雑音の比に基づいて音声フレームか雑音フレームかを検出する音声/雑音フレーム検出手段と、を具備し、音声ピッチ推定手段は、前記音声/雑音フレーム検出手段において音声フレームと判定された場合、前記ピッチ周波数を推定することを特徴とする請求項10から請求項12のいずれかに記載の音声処理装置。
- 前記音声/雑音フレーム検出手段において雑音フレームと判定された場合、前記修正コムフィルタを全て阻止域にするコムフィルタリセット手段を具備することを特徴とする請求項13記載の音声処理装置。
- コムフィルタ修正手段は、前記第一コムフィルタの通過域の周波数成分の中で前記ピッチ修復コムフィルタの通過域の周波数成分と重複している周波数成分を前記修正コムフィルタの通過域とし、この通過域以外の周波数領域を前記修正コムフィルタの阻止域とすることを特徴とする請求項10から請求項14のいずれかに記載の音声処理装置。
- 前記第一コムフィルタの通過域における周波数成分の数が所定の数以下である場合、前記第一コムフィルタを全て阻止域にする第一ミュジカルノイズ抑圧手段と、
前記第二コムフィルタの通過域における周波数成分の数が所定の数以下である場合、前記第二コムフィルタを全て阻止域とする第二ミュジカルノイズ抑圧手段と、を具備することを特徴とする請求項10から請求項15のいずれかに記載の音声処理装置。 - 入力信号の音声スペクトルを所定の周波数領域単位で分割する周波数分割手段と、
前記周波数分割手段にて周波数分割された音声スペクトルである分割音声スペクトルに音声成分が含まれているか否か識別する音声/非音声識別手段と、
前記分割音声スペクトルのパワが雑音成分のスペクトルであるノイズベースのパワと所定の閾値との乗算結果より大きい場合に当該周波数領域を通過域とし、前記分割音声スペクトルのパワが前記乗算結果以下の場合に当該周波数領域を阻止域とする雑音分離コムフィルタを生成するコムフィルタ生成手段と、
周波数特性に基づいた減衰係数を前記雑音分離コムフィルタに乗算することにより前記周波数領域毎の減衰係数を設定し、前記各分割音声スペクトルに前記対応する周波数領域の減衰係数を乗算することにより前記分割音声スペクトルの雑音成分を抽出する雑音分離係数計算手段と、
前記雑音成分が抽出された分割音声スペクトルを周波数領域で連続した音声スペクトルに合成する周波数合成手段と、を具備することを特徴とする音声処理装置。 - 前記雑音分離係数計算手段は、前記コムフィルタの通過域においてノイズベースの推定値と乱数を乗算して前記雑音成分を抽出することを特徴とする請求項17に記載の音声処理装置。
- 前記分割音声スペクトルのパワと前記第一または第二コムフィルタとから音声対雑音の比を算出するSNR算出手段と、前記音声対雑音の比に基づいて音声フレームか雑音フレームかを検出する音声/雑音フレーム検出手段と、前記音声/雑音フレーム検出手段にて音声スペクトルが音声成分を含まないノイズ成分のみと判断された場合、前記雑音分離コムフィルタを全て阻止域にするコムフィルタリセット手段と、を具備することを特徴とする請求項17又は請求項18に記載の音声処理装置。
- 前記雑音分離コムフィルタを用いた音声処理後の分割音声スペクトルの周波数平均及び時間平均を算出するスペクトル平均手段を具備することを特徴とする請求項17又は請求項18に記載の音声処理装置。
- 請求項1から請求項20のいずれかに記載の音声処理装置を有することを特徴とする無線通信装置。
- 入力信号の音声スペクトルを所定の周波数領域単位で分割する周波数分割手順と、
前記周波数分割手順にて周波数分割された音声スペクトルである分割音声スペクトルに音声成分が含まれているか否か識別する音声/非音声識別手順と、
前記音声/非音声識別手順の識別結果に基づいて音声成分の含まれる周波数領域を通過域とし、音声成分の含まれていない周波数領域を阻止域とするコムフィルタを生成するコムフィルタ生成手順と、
周波数特性に基づいた減衰係数を前記コムフィルタに乗算することにより前記周波数領域毎の減衰係数を設定し、前記各分割音声スペクトルに前記対応する周波数領域の減衰係数を乗算することにより前記分割音声スペクトルの雑音成分を抑圧する雑音抑圧手順と、
前記雑音成分が抑圧された分割音声スペクトルを周波数領域で連続した音声スペクトルに合成する周波数合成手順と、を含む音声処理プログラム。 - 入力信号の音声スペクトルを所定の周波数領域単位で分割する周波数分割手順と、
前記周波数分割手順にて周波数分割された音声スペクトルである分割音声スペクトルに音声成分が含まれているか否か識別する第一音声/非音声識別手順と、
前記第一音声/非音声識別手順の識別結果に基づいて音声成分の含まれる周波数領域を通過域とし、音声成分の含まれていない周波数領域を阻止域とするコムフィルタを生成する第一コムフィルタ生成手順と、
前記第一音声/非音声識別手順と異なる条件で前記分割音声スペクトルに音声成分が含まれているか否か識別する第二音声/非音声識別手順と、
前記第二音声/非音声識別手順の識別結果に基づいて音声成分の含まれる周波数領域を通過域とし、音声成分の含まれていない周波数領域を阻止域とする第二コムフィルタを生成する第二コムフィルタ生成手順と、
前記分割音声スペクトルから入力音声信号のピッチ周波数を推定する音声ピッチ推定手順と、
前記音声ピッチ推定手順において推定されたピッチ周波数に基づいて前記第二コムフィルタのピッチ調波の幅を修復してピッチ修復コムフィルタを生成する音声ピッチ修復手順と、
前記ピッチ修復コムフィルタに基づいて前記第一コムフィルタの修正を行い、修正コムフィルタを生成するコムフィルタ修正手順と、
周波数特性に基づいた減衰係数を前記修正コムフィルタに乗算することにより前記周波数領域毎の減衰係数を設定し、前記各分割音声スペクトルに前記対応する周波数領域の減衰係数を乗算することにより前記分割音声スペクトルの雑音成分を抑圧する雑音抑圧手順と、
前記雑音成分が抑圧された分割音声スペクトルを周波数領域で連続した音声スペクトルに合成する周波数合成手順と、を含む音声処理プログラム。 - 請求項22記載の音声処理プログラムを記録し、要求に応じて前記音声処理プログラムを要求元に転送することを特徴とするサーバ。
- 請求項23記載の音声処理プログラムを記録し、要求に応じて前記音声処理プログラムを要求元に転送することを特徴とするサーバ。
- 入力信号の音声スペクトルを所定の周波数領域単位で分割する周波数分割工程と、
前記周波数分割された音声スペクトルである分割音声スペクトルに音声成分が含まれているか否か識別する音声/非音声識別工程と、
音声成分の含まれる周波数領域を強調するピッチ調波構造を生成するピッチ調波構造生成工程と、
周波数特性に基づいた減衰係数を前記ピッチ調波構造に乗算することにより前記周波数領域毎の減衰係数を設定する減衰係数設定工程と、
前記各分割音声スペクトルに前記対応する周波数領域の減衰係数を乗算することにより前記分割音声スペクトルの雑音成分を抑圧する雑音抑圧工程と、
前記雑音成分が抑圧された分割音声スペクトルを周波数領域で連続した音声スペクトルに合成する周波数合成工程と、を具備することを特徴とする音声処理方法。 - 入力信号の音声スペクトルを所定の周波数領域単位で分割する周波数分割工程と、
前記周波数分割された音声スペクトルである分割音声スペクトルのパワと雑音成分のスペクトルであるノイズベースのパワとの差分値を算出する差分値算出工程と、
前記差分値が所定の第一閾値より大きい分割音声スペクトルに音声成分が含まれていると識別する第一音声/非音声識別工程と、
前記第一音声/非音声識別工程にて音声成分が含まれると識別された周波数領域を強調する第一ピッチ調波構造を生成する第一ピッチ調波構造生成工程と、
前記差分値が前記第一閾値より大きい第二閾値より大きい分割音声スペクトルに音声成分が含まれていると識別する第二音声/非音声識別工程と、
前記第二音声/非音声識別工程にて音声成分が含まれると識別された周波数領域を強調する第二ピッチ調波構造を生成する第二ピッチ調波構造生成工程と、
前記分割音声スペクトルから入力音声信号のピッチ周波数を推定するピッチ周波数推定工程と、
前記第二ピッチ調波構造からピークの情報のみを抽出した第三ピッチ調波構造を生成する第三ピッチ調波構造生成工程と、
前記第三ピッチ調波構造の前記推定されたピッチ周波数に対応する部分にピークを挿入した第四ピッチ調波構造を生成する第四ピッチ調波構造生成工程と、
前記ピッチの値に応じて前記第四ピッチ調波構造のピークの幅を広げた第五ピッチ調波構造を生成する第五ピッチ調波構造生成工程と、
前記第一ピッチ調波構造と前記第五ピッチ調波構造の両方において強調される周波数領域のみを強調する第六ピッチ調波構造を生成する第六ピッチ調波構造生成工程と、
周波数特性に基づいた減衰係数を前記第六ピッチ調波構造に乗算することにより前記周波数領域毎の減衰係数を設定する減衰係数設定工程と、
前記各分割音声スペクトルに前記対応する周波数領域の減衰係数を乗算することにより前記分割音声スペクトルの雑音成分を抑圧する雑音抑圧工程と、
前記雑音成分が抑圧された分割音声スペクトルを周波数領域で連続した音声スペクトルに合成する周波数合成工程と、を具備することを特徴とする音声処理方法。
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