JP2009153053A - Voice estimation method, and mobile terminal using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は音声推定方法及びそれを用いた携帯端末に係り、特に適応型雑音抑圧フィルタを用いた音声推定方法及びそれを用いた携帯端末に関する。 The present invention relates to a speech estimation method and a mobile terminal using the same, and more particularly to a speech estimation method using an adaptive noise suppression filter and a mobile terminal using the same.
携帯電話機等の携帯端末では、着信時や通話時に背景音などの周囲雑音をできるだけ抑圧することが必要とされる。例えば、着信があった際に、マイクロホンから入力された周囲雑音(周囲ノイズ)の性質を解析し、配信されて記憶手段に記憶された周囲雑音パラメータの中から、解析した周囲雑音の性質に応じて最適な周囲雑音パラメータを選択し、それを使用して音源部から発生される着信音の音質を制御することで、周囲雑音に影響されることなく着信音を識別させる電話装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In a portable terminal such as a cellular phone, it is necessary to suppress ambient noise such as background sound as much as possible when an incoming call or a call is made. For example, when an incoming call is received, the characteristics of the ambient noise (ambient noise) input from the microphone is analyzed, and the ambient noise parameters distributed and stored in the storage means are analyzed according to the analyzed ambient noise characteristics. It is known that a telephone device that can identify ringtones without being influenced by ambient noise by selecting the optimum ambient noise parameters and using them to control the tone quality of ringtones generated from the sound source. (For example, refer to Patent Document 1).
また、間隔を置いて配置された複数のマイクロホンを用いて得られた音響信号に対して信号処理を施し、これによって雑音を抑圧すると共に、目的とする音響信号成分を強調する、マイクロホンアレー技術による適応雑音抑圧フィルタも知られている(例えば、特許文献2参照)。この適応型雑音抑圧フィルタは、周囲雑音に対する加算型マイクロホンアレーと、方向性雑音に対する減算型アレーを組み合わせた効率の良い雑音抑圧システムである。従って、この適応型雑音抑圧フィルタを携帯端末に組み込むことで、通話中などにおける周囲雑音をできるだけ抑圧することが可能となる。 In addition, a signal processing is performed on an acoustic signal obtained by using a plurality of microphones arranged at intervals, thereby suppressing noise and emphasizing a target acoustic signal component. An adaptive noise suppression filter is also known (see, for example, Patent Document 2). This adaptive noise suppression filter is an efficient noise suppression system that combines an addition type microphone array for ambient noise and a subtraction type array for directional noise. Therefore, by incorporating this adaptive noise suppression filter into a portable terminal, it is possible to suppress ambient noise during a call as much as possible.
しかしながら、特許文献1記載の携帯端末は、着信音を識別させるために周囲雑音の性質を解析するものであり、適応型雑音抑圧フィルタを用いて通話中の雑音信号を抑圧することはできない。
However, the portable terminal described in
一方、適応型雑音抑圧フィルタでは、雑音を含む目的音信号と雑音信号とが入力信号として必要であり、これらの入力信号に対して雑音成分を抑圧した目的音信号を出力することができる。しかし、適応型雑音抑圧フィルタを携帯端末に組み込んだ場合、マイクロホンアレーから目的音信号である送話音声信号だけでなく雑音信号も同時に混在して入力されるが、携帯端末内でその入力信号から雑音成分を含む目的音信号と雑音信号とをそれぞれ特定することができないため、所望の雑音抑圧ができない。 On the other hand, the adaptive noise suppression filter requires a target sound signal including noise and a noise signal as input signals, and can output a target sound signal in which noise components are suppressed for these input signals. However, when an adaptive noise suppression filter is incorporated in a mobile terminal, not only the transmitted speech signal that is the target sound signal but also the noise signal is simultaneously input from the microphone array. Since the target sound signal and the noise signal including the noise component cannot be specified, desired noise suppression cannot be performed.
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、雑音成分を含む目的音信号と雑音信号を特定して適応型雑音抑圧フィルタを正常に動作させて、目的音信号中の雑音を抑圧し得る音声推定方法及びそれを用いた携帯端末を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to specify a target sound signal including a noise component and a noise signal, and operate an adaptive noise suppression filter normally to suppress the noise in the target sound signal. An object is to provide an estimation method and a portable terminal using the estimation method.
上記の目的を達成するため、本発明の音声推定方法は、電話端末における着信音を、電話端末に設けた複数のマイクロホンで収音する第1のステップと、第1のステップで複数のマイクロホンで着信音を収音して得た複数の音声信号から、着信音成分を除去した音声信号を雑音信号と推定する第2のステップとを含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a speech estimation method of the present invention includes a first step of collecting a ringtone at a telephone terminal with a plurality of microphones provided on the telephone terminal, and a plurality of microphones at the first step. And a second step of estimating a voice signal from which a ring tone component is removed from a plurality of voice signals obtained by collecting a ring tone as a noise signal.
また、上記の目的を達成するため、本発明の携帯端末は、複数のマイクロホンと適応型雑音抑圧フィルタとを備えた携帯端末であって、着信音データに基づいて着信音をスピーカに鳴動させる着信音鳴動手段と、複数のマイクロホンで着信音を収音して得た複数の音声信号と、着信音データとに基づいて、着信音を収音して得た複数の音声信号から着信音成分を除去した音声信号を演算して雑音信号と推定して適応型雑音抑圧フィルタに出力する雑音信号演算手段とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a mobile terminal of the present invention is a mobile terminal including a plurality of microphones and an adaptive noise suppression filter, and an incoming call that causes a speaker to ring a ringtone based on ringtone data. Based on the sound ringing means, the plurality of sound signals obtained by collecting the ringtones with a plurality of microphones, and the ringtone data, the ringtone component is obtained from the plurality of sound signals obtained by collecting the ringtones. Noise signal calculation means for calculating the removed speech signal to estimate it as a noise signal and outputting it to an adaptive noise suppression filter is provided.
本発明によれば、それぞれ推定した雑音信号と目的音信号とを入力信号として供給される適応型雑音抑圧フィルタを用いて、自由度の高い雑音抑圧ができる。 According to the present invention, it is possible to perform noise suppression with a high degree of freedom by using an adaptive noise suppression filter that is supplied with an estimated noise signal and a target sound signal as input signals.
次に、本発明の実施形態について図面と共に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明になる携帯端末の一実施形態のブロック図を示す。同図において、携帯端末1は、送話用の2個のマイクロホン2a及び2bと、マイクロホン2a及び2bから出力されたアナログ音声信号をディジタル音声信号に別々に変換するAD変換器3a及び3bと、AD変換器3a及び3bから出力されたディジタル音声信号に対して、目的音成分と雑音成分を特定するための演算処理を行う雑音・目的音成分演算部4と、雑音・目的音成分演算部4から出力された雑音成分を含む目的音信号と雑音信号とを入力として受け、公知の雑音抑圧処理を行って雑音成分が抑圧された目的音信号を出力する適応型雑音抑圧機能(AMNOR;Adaptive Microphone for NOise Reduction)を備えたフィルタ(以下、適応フィルタという)5と、着信音鳴動用のスピーカ6とを有する。
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a portable terminal according to the present invention. In the figure, a
なお、マイクロホン2a及び2bの携帯端末での配置位置は、マイクロホン2a及び2bに送話音声が入力されるときの時間差を利用しているので、受話器(スピーカ6とは別のスピーカ)と離れていることが望ましいが、特に制約はない。 Note that the arrangement positions of the microphones 2a and 2b on the portable terminal use the time difference when the transmitted voice is input to the microphones 2a and 2b, so that they are separated from the receiver (speaker different from the speaker 6). Although it is desirable, there are no particular restrictions.
図2は、本実施形態の要部である雑音・目的音成分演算部4の一実施形態のブロック図を示す。図2に示すように、雑音・目的音成分演算部4は、AD変換器3a及び3bから並列に出力されたディジタル音声信号を別々に一時的に格納するランダム・アクセス・メモリ(RAM)41a及び41bと、着信音データを格納するRAM43と、RAM41a及び41bから読み出されたディジタル音声信号とRAM43から読み出された着信音データとを入力として受け、これらの相関計算と行列の加減算を行い、得られた目的音成分と雑音成分とを出力するディジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)42とから構成されている。RAM41a及び41bは、マイクロホン2a及び2bの収音時間が一定とは限らないので、リングバッファ構成となっている。RAM43もRAM41a及び41bと同様、リングバッファ構成である。
FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the noise / target sound
なお、図1の適応フィルタ5は、当業者にとってよく知られており、また本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成の説明は省略する。
The
次に、本実施形態の動作について説明する。本実施形態では、まず、発着信開始から通話開始までの間に、目的音信号と雑音信号の推定信号を準備する。この準備動作を図3のフローチャートと図1及び図2と共に説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described. In the present embodiment, first, an estimated signal of a target sound signal and a noise signal is prepared from the start of outgoing / incoming calls to the start of a call. This preparation operation will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 and FIGS.
まず、携帯端末1が音声通話着信状態になると(図3のステップS1)、マイクロホン2a及び2bは、公知の方法で着信音信号が供給されるスピーカ6によって電気−音響変換して発音されている着信音と周囲雑音の収音を開始する(図3のステップS2)。これにより、マイクロホン2a及び2bによりそれぞれ音響−電気変換して得られた着信音と周囲雑音に関する音声信号がAD変換器3a及び3bを通して、雑音・目的音成分演算部4内のRAM41a及び41bに供給されて一時格納される。一方、スピーカ6に供給される着信音データは、RAM43にも供給されて一時格納される。
First, when the
この状態で送話者が通話開始ボタン(図1では図示せず)を押下すると(図3のステップS3)、雑音・目的音成分演算部4内のDSP42は、RAM43を参照し、着信音データが記憶されているかどうかを(すなわち、着信音が鳴動していたか否かを)確認する(図3のステップS4)。RAM43に着信音データが記憶されていない時は、着信音が鳴っていなかったと判断し、RAM41a及び41bに記憶されているデータは、雑音信号であると推定する(図3のステップS6)。
In this state, when the sender presses a call start button (not shown in FIG. 1) (step S3 in FIG. 3), the
一方、RAM43に着信音データが記憶されている時は、着信音が鳴っていたと判断し、DSP42は、RAM41a及び41bに記憶されているデータと、RAM43に記憶されている着信音データとの時間相関をとり、RAM43に記憶されている着信音データと同位相にてRAM41a及び41bに記憶されている着信音データの利得(スピーカ6から出力されてマイクロホン2a及び2bに入力された時のループバックゲイン)に、RAM43の着信音データの利得を合わせたものを、RAM41a及び41bに記憶されているデータの利得より差し引くことで着信音を除去し(図3のステップS5)、着信音除去後の値を雑音信号と推定(特定)する(図3のステップS6)。
On the other hand, when the ringtone data is stored in the
上記の雑音信号推定後、続いて、本実施形態の携帯端末1と相手端末との間の通話が開始される。この通話開始後の動作を、図4のフローチャートと図1及び図2と共に説明する。なお、雑音・目的音成分演算部4は、目的音の音源は、通話時において携帯端末1の正面にあると仮定できるので、予め測定した携帯端末1の正面方向におけるマイクロホン2a及び2bの各出力音声信号の時間差情報を記憶しているものとする。
After the above noise signal estimation, a call between the
まず、着信音の鳴動が停止し、音声通話が開始されると(図4のステップS11)、マイクロホン2a及び2bは、目的音である送話音声だけでなく、周囲雑音(背景雑音)も同時に収音し、それらを電気信号である音声信号に変換し、AD変換器3a及び3bによりディジタル音声信号に変換させた後、雑音・目的音成分演算部4に供給する。
First, when ringing is stopped and a voice call is started (step S11 in FIG. 4), the microphones 2a and 2b not only transmit the target voice but also ambient noise (background noise) at the same time. The collected sound is converted into an audio signal which is an electric signal, converted into a digital audio signal by the
雑音・目的音成分演算部4は、マイクロホン2aにより収音された通話時の第1のディジタル音声信号と、マイクロホン2bにより収音された通話時の第2のディジタル音声信号に、予め計算しておいた上記の正面方向における時間差情報をそれぞれ加えて互いの時間差をなくす時間差補正を行った後(図4のステップS12)、第1及び第2のディジタル音声信号を加算し(図4のステップS13)、その加算後のディジタル音声信号を、周囲雑音を含む目的音成分(目的音信号)と推定(特定)する(図4のステップS14)。
The noise / target sound
適応フィルタ5は、上記のようにして雑音・目的音成分演算部4により推定した雑音信号と周囲雑音を含む目的音信号とを入力信号として受け、これらの入力信号に基づいて公知のフィルタリング処理を施して周囲雑音の抑圧された目的音信号を出力する。これにより、例えば、音声通話時の周囲雑音(例えば、送話者の背後で鳴っているTV受像機などの音声や、街頭演説などの通話に必要の無い背景音)を抑圧して、目的音である送話音声の音声信号を明瞭にして出力することができる。
The
このように、本実施形態では、雑音信号と雑音成分を含む目的音信号とを装置内で推定することで、雑音信号と雑音を含む目的音信号とを特定し、適応フィルタ5を正常に動作させて自由度の高い雑音抑圧ができる。
As described above, in the present embodiment, the noise signal and the target sound signal including the noise component are estimated in the apparatus, the noise signal and the target sound signal including the noise are specified, and the
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、マイクロホンの数は3個以上でもよく、また、それらのマイクロホンは自由な配置が可能である。但し、目的音推定用に予め正面方向の位相差情報を必要とする。また、通話開始は、通話開始ボタンの押下以外に、例えば携帯端末1が折り畳み型携帯端末の場合は、2つの筐体を開状態にしたことを装置が検出することで通話開始を認識できる。更に、本発明は携帯端末以外の固定電話機などにも適用は可能である。
In addition, this invention is not limited to said embodiment, For example, the number of microphones may be three or more, and those microphones can be arrange | positioned freely. However, phase difference information in the front direction is required in advance for target sound estimation. In addition to pressing the call start button, for example, when the
1 携帯端末
2a、2b マイクロホン
3a、3b AD変換器
4 雑音・目的音成分演算部
5 適応フィルタ(適応型雑音抑圧フィルタ)
6 スピーカ
41a、41b、43 ランダム・アクセス・メモリ(RAM)
42 ディジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)
DESCRIPTION OF
6
42 Digital Signal Processor (DSP)
Claims (11)
前記第1のステップで前記複数のマイクロホンで前記着信音を収音して得た複数の音声信号から、着信音成分を除去した音声信号を雑音信号と推定する第2のステップと
を含むことを特徴とする音声推定方法。 A first step of collecting a ringtone at a telephone terminal with a plurality of microphones provided on the telephone terminal;
A second step of estimating, as a noise signal, a voice signal from which a ring tone component has been removed from a plurality of voice signals obtained by collecting the ringtone with the plurality of microphones in the first step. A featured speech estimation method.
前記第1のステップで前記複数のマイクロホンで前記着信音を収音して得た複数の音声信号から、着信音成分を除去した音声信号を雑音信号と推定する第2のステップと、
通話開始後の送話音声を前記複数のマイクロホンで収音して得た複数の音声信号に対して、前記複数のマイクロホンのそれぞれの正面方向からの音声信号時間差情報に基づいて時間差補正を行う第3のステップと、
前記第3のステップで時間差補正された前記複数の音声信号を加算した信号を、雑音成分を含む目的音信号と推定する第4のステップと
を含むことを特徴とする音声推定方法。 A first step of collecting a ringtone at a telephone terminal with a plurality of microphones provided on the telephone terminal;
A second step of estimating, as a noise signal, a voice signal obtained by removing a ringtone component from a plurality of voice signals obtained by collecting the ringtone with the plurality of microphones in the first step;
A time difference correction is performed on a plurality of sound signals obtained by collecting transmission voices after the start of a call with the plurality of microphones based on sound signal time difference information from the front direction of each of the plurality of microphones. 3 steps,
A speech estimation method comprising: a fourth step of estimating a signal obtained by adding the plurality of speech signals corrected in time difference in the third step as a target sound signal including a noise component.
着信音データに基づいて着信音をスピーカに鳴動させる着信音鳴動手段と、
前記複数のマイクロホンで前記着信音を収音して得た複数の音声信号と、前記着信音データとに基づいて、前記着信音を収音して得た複数の音声信号から着信音成分を除去した音声信号を演算して雑音信号と推定して前記適応型雑音抑圧フィルタに出力する雑音信号演算手段と
を有することを特徴とする携帯端末。 A mobile terminal comprising a plurality of microphones and an adaptive noise suppression filter,
A ringing tone ringing means for ringing a ringtone on a speaker based on ringtone data;
Based on the plurality of sound signals obtained by collecting the ringtones with the plurality of microphones and the ringtone data, the ringtone components are removed from the plurality of sound signals obtained by collecting the ringtones. A mobile terminal comprising: a noise signal calculating means that calculates a noise signal, calculates a noise signal, and outputs the estimated noise signal to the adaptive noise suppression filter.
着信音データに基づいて着信音をスピーカに鳴動させる着信音鳴動手段と、
前記複数のマイクロホンで前記着信音を収音して得た複数の音声信号と、前記着信音データとに基づいて、前記着信音を収音して得た複数の音声信号から着信音成分を除去した音声信号を演算して雑音信号と推定して前記適応型雑音抑圧フィルタに出力する雑音信号演算手段と、
通話開始後の送話音声を前記複数のマイクロホンで収音して得た複数の音声信号に対して、前記複数のマイクロホンのそれぞれの正面方向からの音声信号時間差情報に基づいて時間差補正を行う補正手段と、
時間差補正された前記複数の音声信号を加算した信号を、雑音成分を含む目的音信号と推定して前記適応型雑音抑圧フィルタに出力する目的音信号演算手段と
を有することを特徴とする携帯端末。 A mobile terminal comprising a plurality of microphones and an adaptive noise suppression filter,
A ringing tone ringing means for ringing a ringtone on a speaker based on ringtone data;
Based on the plurality of sound signals obtained by collecting the ringtones with the plurality of microphones and the ringtone data, the ringtone components are removed from the plurality of sound signals obtained by collecting the ringtones. A noise signal calculation means for calculating the noise signal and estimating it as a noise signal and outputting it to the adaptive noise suppression filter;
Correction for performing time difference correction based on sound signal time difference information from the front direction of each of the plurality of microphones for a plurality of sound signals obtained by collecting transmission voices after the start of a call with the plurality of microphones Means,
And a target sound signal calculation unit that estimates a signal obtained by adding the plurality of audio signals corrected for time difference as a target sound signal including a noise component and outputs the target sound signal to the adaptive noise suppression filter. .
前記着信音をスピーカに鳴動させる着信音データを記憶する第1の記憶手段と、
前記複数のマイクロホンで前記着信音を収音して得た複数の音声信号を記憶する第2の記憶手段と、
前記着信音データと前記着信音を収音して得た複数の音声信号との時間相関をとり、前記着信音データと同位相の前記複数の音声信号中の着信音信号の利得に、前記着信音データの利得を合わせたものを、前記複数の音声信号の利得より差し引くことで、前記着信音成分を除去した音声信号を前記雑音信号として算出する算出手段と
からなることを特徴とする請求項6又は8記載の携帯端末。 The noise signal calculation means is
First storage means for storing ringtone data for causing the ringtone to ring on a speaker;
Second storage means for storing a plurality of audio signals obtained by collecting the ringtone with the plurality of microphones;
Taking a time correlation between the ring tone data and a plurality of voice signals obtained by collecting the ring tone, the gain of the ring tone signal in the plurality of voice signals in the same phase as the ring tone data is set to the incoming call signal. The calculation means for calculating, as the noise signal, a voice signal from which the ring tone component has been removed by subtracting a sum of gains of sound data from gains of the plurality of voice signals. The mobile terminal according to 6 or 8.
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