JP2009020472A - 音処理装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】音源分離部24は、目的音と非目的音とが混在する音信号S1およびS2を時間軸上で区分した各フレームについて目的音周波数FAの成分CAと非目的音周波数FBの成分CBとを抽出する。平滑部34は、複数のフレームにわたる非目的音周波数FBの成分CBの強度LBを平滑化する。合成部42は、目的音周波数FAの成分CAと平滑部34による平滑化後の非目的音周波数FBの成分CBとを周波数軸上に配列する。
【選択図】図1
Description
Ephraim Y., Malah D., "Speech enhancement using a minimum-mean square error short-time spectral amplitude estimator", DEC, 1984,IEEE TRANSACTIONS ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESSING, VOL.32, NO.6, PP.1109-1121
図1は、本発明の第1実施形態に係る音処理装置の構成を示すブロック図である。音処理装置100は、目的音と非目的音との混合音から非目的音を抑制する装置である。図1に示すように、音処理装置100には、第1収音器11と第2収音器12とが接続される。第1収音器11および第2収音器12の各々は、周囲の音声に応じた波形の信号を生成する無指向性または略無指向性のマイクロホンである。第1収音器11は音信号S1を生成し、第2収音器12は音信号S2を生成する。
Ni[k]=α・Nj[k]+(1−α)・w・LBi[k] ……(1)
本発明の第2実施形態は、スペクトルサブトラクションによる雑音抑圧の機能を第1実施形態の音処理装置100に追加した形態である。なお、以下の各形態において作用や機能が第1実施形態と同等である要素については、以上と同じ符号を付して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図5は、本発明の第3実施形態に係る音処理装置100の構成を示すブロック図である。同図に示すように、本形態の音処理装置100は、第1実施形態の要素に加えて強度低減部36を具備する。
以上の各形態には様々な変形が加えられ得る。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の例示から2以上の態様を任意に選択して組合わせてもよい。
加重部32による重み付けと平滑部34による平滑化との順序は変更される。すなわち、音源分離部24による分離後の非目的音優勢成分CBの強度LBを平滑部34が平滑化し、平滑化後の強度に対して加重部32が加重値wを乗算する構成も採用される。また、平滑部34による平滑化によっても非目的音周波数FBの強度LBは抑制されるから、以上の各形態における加重部32を省略した構成も採用される。
第2実施形態においては目的音優勢成分CAから雑音スペクトルPNを抑圧したが、音源分離部24から加重部32や平滑部34を経由して合成部42に至る経路上に図4の雑音抑圧部54を配置することで非目的音優勢成分CBから雑音スペクトルPNを抑圧する構成や、周波数分析部22と音源分離部24との間に雑音抑圧部54を配置することで周波数スペクトルP1やP2から雑音スペクトルPNを抑圧する構成も採用される。また、雑音推定部52が雑音スペクトルPNを推定する方法も適宜に変更される。例えば、第2実施形態においては音信号S1から雑音スペクトルPNを推定したが、音信号S2から雑音スペクトルPNを推定する構成や音信号S1およびS2の双方から雑音スペクトルPNを推定する構成、あるいは音信号S1やS2とは別系統の音信号から雑音スペクトルPNを推定する構成も採用される。
第3実施形態においては図5の強度低減部36が非目的音優勢成分CBの強度Nをゼロに初期化する構成を例示したが、初期化後の数値はゼロ以外でもよい。非目的音優勢成分CBの強度Nを複数のフレームにわたって経時的に低下させる構成も好適に採用される。例えば、強度低減部36は、所定個のフレームを単位として周期的に所定値(最大値)からゼロに変化する係数を平滑部34による平滑化後の強度Nに乗算する。以上の構成によれば、非目的音優勢成分CBの強度Nが経時的かつ反復的に低下するから、所定の時点にて強度Nが直ちにゼロに初期化される第3実施形態の構成と比較して自然な再生音を生成することができる。
以上の各形態においては、周波数スペクトルP1およびP2の対比に基づいて目的音周波数FAと非目的音周波数FBとを区別したが、目的音周波数FAと非目的音周波数FBとを選別する方法は本発明において任意である。例えば、基本周波数の整数倍の周波数に周波数スペクトルのピークが現れるという有声音の調波構造を利用してもよい。すなわち、音源分離部24は、K個の周波数のうち音信号S1において調波構造を構成する各周波数(すなわち基本周波数およびその整数倍の周波数)に近い周波数を目的音周波数FAに選別するとともに目的音周波数FA以外の周波数を非目的音周波数FBに選別する。以上の構成においては、第2収音器12(音信号S2)が不要となる。なお、調波構造を利用した場合には、調波構造を有する非目的音が所期の音源以外から到来した場合に目的音と非目的音との選別が困難である。これに対して第1実施形態によれば、調波構造を有する音声(例えば人間の発声音)であっても非目的音として目的音から区別できるという利点がある。なお、目的音と非目的音との到来方向の相違を利用して目的音周波数FAと非目的音周波数FBとを区別する方法としては、例えば特開2006−197552号公報に開示された技術を利用することもできる。以上のように目的音周波数FAと非目的音周波数FBとの選別の方法は任意であるから、音声の採取に利用される収音器の指向性の有無や個数や配置の態様は本発明において任意である。
非目的優勢成分CBの強度LBを平滑化する方法は適宜に変更される。例えば、現在のフレームを含む複数のフレームにおける強度LBの平均(移動平均)を平滑化後の強度Ni[k]として算定する構成や、FIR(Finite Impulse Response)フィルタやメジアンフィルタなど各種のフィルタを利用したフィルタ処理で強度LBを時間軸上で平滑化する構成も採用される。
Claims (6)
- 目的音と非目的音とが混在する音信号を時間軸上で区分した各フレームについて、目的音が優勢な目的音周波数の成分と非目的音が優勢な非目的音周波数の成分とを抽出する音源分離手段と、
複数のフレームにわたる前記非目的音周波数の成分の強度を時間軸上で平滑化する平滑手段と、
前記目的音周波数の成分と前記平滑手段による平滑化後の非目的音周波数の成分とを周波数軸上に配列する合成手段と
を具備する音処理装置。 - 前記非目的音周波数の成分の強度に所定値を乗算する加重手段を具備し、
前記合成手段は、前記平滑手段および前記加重手段による処理後の非目的音周波数の成分と前記目的音周波数の成分とを周波数軸上に配列する
請求項1の音処理装置。 - 前記目的音周波数の成分および前記非目的音周波数の成分の少なくとも一方から雑音を抑圧する雑音抑圧手段
を具備する請求項1または請求項2の音処理装置。 - 前記非目的音周波数の成分の強度を所定の時間毎に所定値に低下させる強度低減手段
を具備する請求項1から請求項3の何れかの音処理装置。 - 前記強度低減手段は、所定の時間を単位として前記非目的音周波数の成分の強度を経時的に低下させる
請求項4の音処理装置。 - コンピュータに、
目的音と非目的音とが混在する音信号を時間軸上で区分した各フレームについて目的音周波数の成分と非目的音周波数の成分とを抽出する音源分離処理と、
複数のフレームにわたる前記非目的音周波数の成分の強度を時間軸上で平滑化する平滑処理と、
前記目的音周波数の成分と前記平滑処理後の非目的音周波数の成分とを周波数軸上に配列する合成処理と
を実行させるプログラム。
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