JP2012023688A - 信号処理装置、半導体チップ、信号処理システム、及び信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】風切音を抑制し、聞き取りやすい音声信号を得る。
【解決手段】入力された音声信号から高域周波数成分を抽出するＨＰＦ１０、入力された音声信号から低域周波数成分を抽出するＬＰＦ１２、抽出された高域周波数成分のレベルを第１のゲインで増幅して調整する高域用ボリューム回路１４、抽出された低域周波数成分のレベルを第２のゲインで増幅又は減衰して調整する低域用ボリューム回路１６、調整された高域周波数成分と調整された低域周波数成分とを加算して出力する加算器２４、調整された高域周波数成分のレベルを検出する高域用レベル検出回路１８ａ、調整された低域周波数成分のレベルを検出する低域用レベル検出回路２０、検出された高域周波数成分のレベルに応じて第１のゲインを制御するゲイン制御回路１８ｂ、検出された高域周波数成分のレベル及び低域周波数成分のレベルに応じて第２のゲインを制御するレベル比較器２２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力信号のレベルを調整する信号処理装置、半導体チップ、信号処理システム、及び信号処理方法に関するものである。

音声信号を録音するための入力経路には、入力された音声信号を音質調整したりするための装置（以下、信号処理装置）が設けられる。例えば、マイクにより音声を入力して録音する際に、風がマイクに当たることで発生する風切音を除去するための信号処理装置が挙げられる。一般的に、風切音は低音域の成分が大きいため、従来は、図４に示すような一般的な特性のＨＰＦ(High Pass Filter)を使用して低音成分を除去していた。ＨＰＦだけで処理すると、風切音が少ないときにも低音成分が除去されるため、必要な環境音まで除去され良好な音質が得られない。

また、図５に示すように、ＨＰＦとＬＰＦ(Low Pass Filter)とを組み合わせた風切音フィルタも知られている。入力された音声信号は、ＨＰＦ１００及びＬＰＦ１０２に入力される。ＨＰＦ１００は、入力された音声信号から人の音声帯域を含む高域周波数成分を抽出して出力する。ＬＰＦ１０２は、入力された音声信号から低域周波数成分を抽出して出力する。ＬＰＦ１０２から出力された信号は、ゲインが固定の減衰器としてのボリューム調整回路（ＶＯＬ）１０４に入力され、ＶＯＬ１０４により低域周波数成分が減衰されて出力される。ＨＰＦ１００から出力された信号とＶＯＬ１０４から出力された信号とは加算器１０６により加算（合成）されて出力される。

すなわち、図５に示す装置は、風切音が問題となる低域周波数成分を一定量削減する装置である。図５に示す構成により、低域周波数成分を完全に除去するのではなく、風切音を低減しつつ低域側の成分を残すようにしたため、図６に示すフィルタ特性を得ることができ、ＨＰＦのみの構成に比べて風切音が少ないときにも良好な音質が得られる。

また、特許文献１には、ＨＰＦを通過した後の高域周波数成分と、ＬＰＦを通過した後の低域周波数成分との音量差から、低域周波数成分を減衰するときのゲインを決定する装置が記載されている。図７に、本装置の構成を示す。以下、図５と同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。

ＨＰＦ１００から出力された信号は、高音域用レベル検出器１１０に入力される。高音域用レベル検出器１１０は、ＨＰＦ１００から出力された信号のレベルを検出する。

一方、ＬＰＦ１０２から出力された信号は、低音域用レベル検出器１１２に入力される。低音域用レベル検出器１１２は、ＬＰＦ１０２から出力された信号のレベルを検出する。

また、ＬＰＦ１０２から出力された信号は、ゲインが可変の減衰器としてのボリューム調整回路（ＶＯＬ）１１６に入力され、ＶＯＬ１１６により低域周波数成分が減衰されて出力される。

ＨＰＦ１００から出力された信号とＶＯＬ１１６から出力された信号とは加算器１０６により加算（合成）されて出力される。

ＶＯＬ１１６のゲインは、レベル比較器１１４により設定される。レベル比較器１１４は、高音域用レベル検出器１１０から入力された検出結果と、低音域用レベル検出器１１２から入力された検出結果とを比較し、低域周波数成分のレベルが高域周波数成分のレベルに比べてあまり高くないときには、風切音が少ないため、低域周波数成分が減衰されないようＶＯＬ１１６のゲインを設定する。また、レベル比較器１１４は、低域周波数成分のレベルが高域周波数成分のレベルに比べて非常に高いときには、風切音が多いため、低域周波数成分が減衰されるようにＶＯＬ１１６のゲインを設定する。

これにより、図８に示すように低域周波数成分側の音量のみ可変となる特性を得ることができる。すなわち、風切音が少ないときは低域周波数成分の減衰量をなくし、風切音が多いときのみ低域周波数成分を減衰させることで、風切音が少ないときにも上記図５の構成に比べてより良好な音質が得られる。

特開平０６−３１９１９３号公報

なお、上記図７（特許文献１）に示す装置には、通常その後段にＡＬＣ（Auto Level Controller）が設けられ、上記加算器１０６から出力された信号がＡＬＣにより増幅されて出力される。ところがＡＬＣは全体の波形のレベルが常に一定になるように動作するものである。従って、聞き取り対象である人の音声の帯域に音量を合わせることができず、最終的に得られた音声信号では聞きにくいといった問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、風切音を低減させることができると共に聞き取りやすい音声信号を得ることができる信号処理装置、半導体チップ、信号処理システム、及び信号処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る信号処理装置は、入力された音声信号から予め定められた周波数以上の高域周波数成分を抽出する高域周波数成分抽出部と、前記入力された音声信号から前記予め定められた周波数未満の低域周波数成分を抽出する低域周数成分抽出部と、前記高域周波数成分抽出部から抽出された高域周波数成分のレベルを第１のゲインで増幅して調整する第１の調整部と、前記低域周波数成分抽出部から抽出された低域周波数成分のレベルを第２のゲインで増幅又は減衰して調整する第２の調整部と、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分と、前記第２調整部で調整された低域周波数成分とを加算して出力する加算部と、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルを検出する高域側検出部と、前記第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルを検出する低域側検出部と、前記高域側検出部で検出されたレベルに応じて、前記抽出された高域周波数成分のレベルが目標レベルに増幅されるように前記第１のゲインを制御する第１の制御部と、前記高域側検出部で検出されたレベル及び前記低域側検出部で検出されたレベルに応じて、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルと前記第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルとの差分が予め定められた大きさ以下となるように前記第２のゲインを制御する第２の制御部と、を備えている。

このように、第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルを検出し、当該検出したレベルに応じて第１の調整部の第１のゲインを制御し、第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルを検出し、当該検出した調整後の低域周波数成分のレベルと、上記検出した調整後の高域周波数成分のレベルとに応じて、第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルと第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルとの差分が予め定められた大きさ以下となるように、第２の調整部の第２のゲインを制御するようにしたため、低域周波数成分のレベルを減衰させ、レベル調整されていない高域周波数成分と合成して当該合成後の信号全体を増幅させる場合に比べて、聞き取りやすい音声信号を得ることができる。

なお、請求項２の発明に記載のように、前記第２の制御部は、前記高域側検出部で検出されたレベルが前記目標レベルに等しく且つ前記低域側検出部で検出されたレベルが前記目標レベル以下である場合には、前記第２の調整部において前記第１のゲインと等しい第２のゲインで低域周波数成分のレベルが増幅されるように、前記第２の調整部の第２のゲインを制御し、前記高域側検出部で検出されたレベルが前記目標レベルに等しく且つ前記低域側検出部で検出されたレベルが前記目標レベルより大きい場合には、前記第２の調整部において前記第１のゲインから予め定められた第１の値を減算した第２のゲインで低域周波数成分のレベルが減衰されるように、前記第２の調整部の第２のゲインを制御し、前記高域側検出部で検出されたレベルが前記目標レベルより小さい場合には、前記第２の調整部において前記第１のゲインから前記第１の値より大きな第２の値を減算した第２のゲインで低域周波数成分のレベルが減衰されるように、前記第２の調整部の第２のゲインを制御するようにしてもよい。

また、請求項３に記載のように、前記第２の制御部は、前記高域側検出部で検出されたレベルが前記目標レベルを含む予め定められた範囲内で且つ前記低域側検出部で検出されたレベルが前記範囲の上限値以下である場合には、前記第２の調整部において前記第１のゲインと等しい第２のゲインで低域周波数成分のレベルが増幅されるように、前記第２の調整部の第２のゲインを制御し、前記高域側検出部で検出されたレベルが前記範囲内で且つ前記低域側検出部で検出されたレベルが前記範囲の上限値より大きい場合には、前記第２の調整部において前記第１のゲインから予め定められた第１の値を減算した第２のゲインで低域周波数成分のレベルが減衰されるように、前記第２の調整部の第２のゲインを制御し、前記高域側検出部で検出されたレベルが前記範囲の下限値より小さい場合には、前記第２の調整部において前記第１のゲインから前記第１の値より大きな第２の値を減算した第２のゲインで低域周波数成分のレベルが減衰されるように、前記第２の調整部の第２のゲインを制御するようにしてもよい。

また、請求項４に記載のように、前記請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の信号処理装置を半導体チップに設けてもよい。

請求項５の発明の信号処理システムは、入力されたアナログ音声信号を増幅するアナログ増幅部と前記増幅部で増幅されたアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換する変換部とを備えた入力装置と、前記入力装置の変換部で変換されたデジタル音声信号から予め定められた周波数以上の高域周波数成分を抽出する高域周波数成分抽出部、前記入力装置の変換部で変換されたデジタル音声信号から前記予め定められた周波数未満の低域周波数成分を抽出する低域周数成分抽出部、前記高域周波数成分抽出部から抽出された高域周波数成分のレベルを第１のゲインで増幅して調整する第１の調整部、前記低域周波数成分抽出部から抽出された低域周波数成分のレベルを第２のゲインで増幅又は減衰して調整する第２の調整部、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分と、前記第２調整部で調整された低域周波数成分とを加算して出力する加算部、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルを検出する高域側検出部、前記第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルを検出する低域側検出部、前記高域側検出部で検出されたレベルに応じて、前記抽出された高域周波数成分のレベルが目標レベルに増幅されるように前記第１のゲインを制御する第１の制御部、前記高域側検出部で検出されたレベル及び前記低域側検出部で検出されたレベルに応じて、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルと前記第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルとの差分が予め定められた大きさ以下となるように前記第２のゲインを制御する第２の制御部を備えた信号処理装置と、前記信号処理装置の加算部から出力された音声信号を記録する記録装置と、を有する。

このような構成によっても、請求項１と同様に作用するため、低域周波数成分のレベルを減衰させ、レベル調整されていない高域周波数成分と合成して当該合成後の信号全体を増幅させる場合に比べて、聞き取りやすい音声信号を記憶することができる。

請求項６の発明の信号処理方法は、高域周波数成分抽出部が、入力された音声信号から予め定められた周波数以上の高域周波数成分を抽出し、低域周数成分抽出部が、前記入力された音声信号から前記予め定められた周波数未満の低域周波数成分を抽出し、第１の調整部が、前記高域周波数成分抽出部から抽出された高域周波数成分のレベルを第１のゲインで増幅して調整し、第２の調整部が、前記低域周波数成分抽出部から抽出された低域周波数成分のレベルを第２のゲインで増幅又は減衰して調整し、加算部が、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分と前記第２調整部で調整された低域周波数成分とを加算して出力し、高域側検出部が、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルを検出し、低域側検出部が、前記第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルを検出し、第１の制御部が、前記高域側検出部で検出されたレベルに応じて、前記抽出された高域周波数成分のレベルが目標レベルに増幅されるように前記第１のゲインを制御し、第２の制御部が、前記高域側検出部で検出されたレベル及び前記低域側検出部で検出されたレベルに応じて、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルと前記第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルとの差分が予め定められた大きさ以下となるように前記第２のゲインを制御する。

このような方法によっても、請求項１と同様に作用するため、低域周波数成分のレベルを減衰させ、レベル調整されていない高域周波数成分と合成して当該合成後の信号全体を増幅させる場合に比べて、聞き取りやすい音声信号を得ることができる。

以上説明したように本発明によれば、風切音を低減させることができると共に聞き取りやすい音声信号を得ることができるという効果を奏する。

（Ａ）は、実施の形態の信号処理装置の構成例を示す図であり、（Ｂ）は、高域用レベル検出・ゲイン制御部の構成を示す図である。 実施の形態の信号処理装置により得られる周波数特性を示す図である。 実施の形態の信号処理装置による信号処理の具体例を示す図である。 一般的なＨＰＦの周波数特性の一例を示す図である。 従来の信号処理装置の構成例を示す図である。 図５に示す従来の信号処理装置により得られる周波数特性を示す図である。 従来の信号処理装置の他の構成例を示す図である。 図７に示す従来の信号処理装置により得られる周波数特性を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１（Ａ）に示す本実施の形態の信号処理装置は、図２に示すように、高域側周波数成分の音量及び低域周波数成分側の音量の双方が可変となる特性を得ることができる信号処理装置である。

本実施の形態の信号処理装置は、図１（Ａ）に示すように、入力された音声を録音する録音経路に設けられ、ＨＰＦ(High Pass Filter)１０、ＬＰＦ(Low Pass Filter)１２、高域用ボリューム回路１４、低域用ボリューム回路１６、高域用レベル検出・ゲイン制御部１８、低域用レベル検出回路２０、レベル比較器２２、及び加算器２４を備えている。

ＨＰＦ１０には、不図示のマイクを介して入力された音声信号が入力される。ＨＰＦ１０は、入力された音声信号から予め定められた周波数以上の高域周波数成分を抽出して出力する。すなわち、ＨＰＦ１０は、風切音の影響をほとんど受けない帯域の信号を取り出すためのフィルタである。このフィルタを通過した信号（以下、信号Ａと呼称する）は、人の声の帯域を含む帯域の信号でもある。

ＨＰＦ１０から出力された信号Ａは、高域用ボリューム回路１４に入力される。高域用ボリューム回路１４は、入力された信号Ａを第１のゲインで増幅することにより、高域周波数成分の音量レベル（以下、音量レベルを単にレベルという）を調整する回路である。信号Ａは高域用ボリューム回路１４により第１のゲインで増幅され、増幅された信号（以下、信号ａと呼称する）は加算器２４に入力されると共に、高域用レベル検出・ゲイン制御部１８に入力される。

高域用レベル検出・ゲイン制御部１８は、図１（Ｂ）に示すように、高域用レベル検出回路１８ａ及びゲイン制御回路１８ｂを備えている。高域用レベル検出回路１８ａは、入力された信号ａのレベルを、例えばエンベロープ検波処理を行って検出する。高域用レベル検出回路１８ａで検出されたレベル(以下、高域検出レベル）は、ゲイン制御回路１８ｂ及びレベル比較器２２に入力される。ゲイン制御回路１８ｂは、入力された高域検出レベルに応じて、信号Ａを目標のレベル（以下、目標レベル）に増幅されるように第１のゲインを決定し、決定した第１のゲインをレベル比較器２２に入力すると共に高域用ボリューム回路１４に設定する。例えば、高域検出レベルを予め定められた目標レベルと比較し、比較結果に応じて決定してもよいし、当該目標レベルを含む予め定められた範囲と比較し、比較結果に応じて決定してもよい。

具体的には、例えば、高域検出レベルが予め定められた目標レベルＬ１と同じであれば、当該高域検出レベルが検出されたときに設定されている第１のゲインと同じゲインを第１のゲインとして決定し、高域検出レベルが目標レベルＬ１より小さい場合には、当該高域検出レベルが検出されたときに設定されている第１のゲインより大きなゲインを第１のゲインとして決定し、高域検出レベルが目標レベルＬ１より大きい場合には、当該高域検出レベルが検出されたときに設定されている第１のゲインより小さなゲインを第１のゲインとして決定するようにしてもよい。

また、高域検出レベルが上記目標レベルＬ１を含む予め定められた範囲（ここでは、予め定められた範囲の下限値をＬ２、上限値をＬ３とし、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３とする）内であれば、当該高域検出レベルが検出されたときに設定されている第１のゲインと同じゲインを第１のゲインとして決定し、高域検出レベルが上記範囲の下限値Ｌ２より小さい場合には、当該高域検出レベルが検出されたときに設定されている第１のゲインより大きなゲインを第１のゲインとして決定し、高域検出レベルが上記範囲の上限値Ｌ３より大きい場合には、当該高域検出レベルが検出されたときに設定されている第１のゲインより小さなゲインを第１のゲインとして決定するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、ゲイン制御回路１８ｂが第１のゲインを極端に上げすぎたり下げすぎたりしないように、第１のゲインに上限値及び下限値を設けている。

このように、高域用レベル検出・ゲイン制御部１８は、一般的なＡＬＣ（Auto Level Controller)の構成となっており、これによって、ＨＰＦ１０から出力された信号Ａを第１のゲインで増幅して調整する。

一方、ＬＰＦ１２にも、不図示のマイクを介して入力された音声信号が入力される。ＬＰＦ１２は、入力された音声信号から上記予め定められた周波数以下の低域周波数成分を抽出して出力する。ＬＰＦ１２を通過した信号を、信号Ｂと呼称する。

ＬＰＦ１１から出力された信号Ｂは、低域用ボリューム回路１６に入力される。低域用ボリューム回路１６は、入力された信号Ｂを後述するレベル比較器２２により設定された第２のゲインで増幅又は減衰することにより、低域周波数成分のレベルを調整する回路である。信号Ｂは低域用ボリューム回路１６により第２のゲインで増幅又は減衰され、増幅又は減衰された信号（以下、信号ｂと呼称する）は、加算器２４に入力されると共に、低域用レベル検出回路２０に入力される。

低域用レベル検出回路２０は、入力された信号ｂのレベルを、例えばエンベロープ検波処理を行って検出し、当該検出されたレベル（以下、低域検出レベル）をレベル比較器２２に入力する。

加算器２４は、高域用ボリューム回路１４から入力された信号ａと低域用ボリューム回路１６から入力された信号ｂとを加算（合成）した合成信号を、記録装置に記録（録音）するための録音信号として出力する。なお、加算器２４の後段に、実装する機器に応じて生じる特定周波数ノイズを除去するフィルタを設け、当該フィルタ通過後の信号を録音信号として出力してもよい。

低域用ボリューム回路１６の第２のゲインは、レベル比較器２２により制御される。レベル比較器２２は、高域用ボリューム回路１４で調整された高域周波数成分のレベルと低域用ボリューム回路１６で調整された低域周波数成分のレベルとの差分が予め定められた大きさ以下となるように、第２のゲインを制御する。なお、本実施の形態では、第１のゲインと同様に、レベル比較器２２が第２のゲインを極端に上げすぎたり下げすぎたりしないように、第２のゲインに上限値及び下限値を設けている。以下、第２のゲインの制御方法について、図３を参照して説明する。

レベル比較器２２は、高域検出レベルが前述の範囲（Ｌ２以上Ｌ３以下の範囲）内にあるか否かを判断する。高域検出レベルが上記範囲内である場合には、次に、低域検出レベルが上記範囲の上限値以下であるか否かを判断する。そして、低域検出レベルが上記範囲の上限値Ｌ３以下であれば、レベル比較器２２は、高域用ボリューム回路１４の第１のゲインと同じゲインで信号Ｂが増幅されるように低域用ボリューム回路１６の第２のゲインを設定する。

このように、高域側及び低域側の各々が通常レベルの音声入力時においては、低域用ボリューム回路１６の第２のゲインは、高域用ボリューム回路１４の第１のゲインと等しくなるように設定される。図３（Ａ）に、高域周波数成分と低域周波数成分とが各々同程度のレベルであって、各々を同じゲインで増幅した場合の一例を示す。図３（Ａ）に示すように、入力された音声信号は、高域側、低域側それぞれで増幅され、合成信号は目標レベルと同等のレベルまで調整される。

しかしながら、上記のように、第１のゲインと第２のゲインを等しくして高域周波数成分及び低域周波数成分を増幅したとしても、入力された音声信号によっては、高域検出レベルは上記範囲内にあるが、低域検出レベルが上記範囲の上限値Ｌ３を超えるレベルとなる場合もある。この場合には、入力された音声信号に大きな風切音が含まれているため、信号Ｂを減衰させるための第２のゲインを低域用ボリューム回路１６に設定する。ここでは、以下の式（１）に示すように、ゲイン制御回路１８ｂから入力された第１のゲインＶｏｌＨ(dB)から、予め設定された値α(dB)を減算した値を第２のゲインＶｏｌＬ(dB)として設定する。

ＶｏｌＬ＝ＶｏｌＨ−α ・・・（１）

これにより、図３（Ｂ）に示すように、入力された音声信号は、高域周波数成分は目標レベルとなるよう増幅され、低域周波数成分は上記第２のゲインで減衰されて、風切音が抑制され、上記増幅された高域周波数成分との差分が予め定められた大きさ以下とされる。

また、高域検出レベルが上記範囲の下限値Ｌ２未満の場合には、高域周波数成分のレベルが極端に小さいことを示している。この場合には、低域側のレベルが高域側のレベルに比べて大きくなりすぎないように第２のゲインを制御して、低域周波数成分の減衰率を大きくする。ここでは、下記式（２）に示すように、ゲイン制御回路１８ｂから入力された第１のゲインＶｏｌＨ(dB)から、予め設定された値β(dB)（なお、β＞αとする）を減算した値を第２のゲインＶｏｌＬ(dB)として設定する。

ＶｏｌＬ＝ＶｏｌＨ−β ・・・（２）

これにより、図３（Ｃ）に示すように、増幅後の高域周波数成分のレベルに比べて低域周波数成分のレベルが極端に大きくならないように、低周波数成分が大きく減衰される。すなわち、増幅後の高域周波数成分のレベルとの差分が予め定められた大きさ以下となるよう、低周波数成分が減衰される。

なお、レベル比較器２２は、高域検出レベル及び低域検出レベルを、上記予め定められた範囲と比較するのではなく、上記予め定められた目標レベルＬ１と比較して第２のゲインを制御してもよい。

まず、具体的には、レベル比較器２２は、高域検出レベルが予め定められた目標レベルＬ１に等しいか否かを判断する。ここで、高域検出レベルが目標レベルＬ１に等しいと判断した場合には、次に、低域検出レベルが目標レベルＬ１以下か否かを判断する。低域検出レベルが目標レベルＬ１以下であれば、レベル比較器２２は、高域用ボリューム回路１４の第１のゲインと同じゲインで信号Ｂが増幅されるように低域用ボリューム回路１６の第２のゲインを設定する（図３（Ａ）も参照。）。また、高域検出レベルは目標レベルＬ１に等しいが、低域検出レベルが目標レベルＬ１より大きい場合には、信号Ｂを減衰させるため上記（１）式により第２のゲインを求めて、低域用ボリューム回路１６に設定する（図３（Ｂ）も参照。）。また、高域検出レベルが目標レベルＬ１未満の場合には、低周波数成分が大きく減衰されるよう上記（２）式により第２のゲインを求めて、低域用ボリューム回路１６に設定する（図３（Ｃ）も参照。）。

なお、ゲイン制御回路１８ｂ及びレベル比較器２２は、ゲイン制御において、設定されたゲインまで一気に変更するのではなく、アタックタイム（ここでは、ゲインの変更を開始してから、目標とする値に達するまでの時間）や、ディケイタイム（ここでは、ゲインを変更した後、元に戻すときに要する時間）等を適度に設定し、ゲインの上げ下げを行うようにしてもよい。これにより、ゲインの上げ下げに起因する聴感上の違和感を緩和させることができる。

本実施の形態では、上記信号処理装置により合成信号が生成される前に、既に高域側及び低域側の双方でレベルの調整がされているため、信号処理装置の出力側（加算器２４の後段）に合成信号のレベルを調整するＡＬＣを設けていない構成となっている。

ここで、本実施の形態に係る信号処理装置と、加算器２４の後段にＡＬＣを設けた従来の技術とを比較して、その効果を説明する。従来の装置では、図３（Ｂ）に示すような音声信号が入力された場合には、低域周波数成分を減衰させた後にレベル調整なしの高域周波数成分と合成し、後段のＡＬＣで合成信号全体のレベルからゲインを決めて増幅させるため、人の音声聞き取りやすくしたいにもかかわらず、人の音声（高域周波数成分）だけでなく減衰させた低域周波数成分も含めてゲインを判断して目標レベルまで増幅させてしまう。従って、減衰させた低域周波数成分がＡＬＣで大きくなってかえって音声が聞き取りにくくなる場合もある。また、更に、図３（Ｃ）に示すように高域周波数成分が極端に小さい音声信号が入力された場合であっても、従来の技術では、後段ＡＬＣで合成信号全体を目標レベルまで増幅させてしまうため、低域周波数成分（環境音）ばかりが大きく聞こえる信号が生成されてしまう。

一方、上記説明したように、本実施の形態に係る信号処理装置では、人が聞き取り判別する対象となる帯域である高域周波数成分が目標レベルとなるように第１のゲインを最適化した後に、含むべき環境音、すなわち低域周波数成分の音量を決定し（すなわち、第２のゲインを決定し）て、高域周波数成分と低域周波数成分の各々のレベルを調整して加算するようにしたため、従来のように、低域周波数成分のみをレベル調整して高域周波数成分と合成しこれを後段のＡＬＣで増幅させる場合に比べて、自然で聞き取りやすい音声信号を得ることができる。

なお、上記信号処理装置は、マイク録音を行う機器に使用することができる。すなわち、上記信号処理装置から出力された録音信号を記録（録音）する記録装置を設け、信号処理装置及び記録装置を備えた信号処理システムとしてもよい。また、上記信号処理装置は、マイク録音に対応したＬＳＩ（大規模集積回路）にも搭載して使用することができる。

また、マイク入力されたアナログの音声信号を増幅する増幅回路と、増幅したアナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路とを備えたアナログ信号処理部を、信号処理装置の前段（入力側）に接続し、当該アナログ信号処理部でデジタル信号に変換されたデジタル音声信号を上記信号処理装置のＨＰＦ１０及びＬＰＦ１２の各々に入力して、上記信号処理装置で上記説明したように信号処理を行う信号処理システムを実現することができる。更に、当該信号処理されて得られた録音信号を記録(録音）するための記録装置を上記信号処理装置の後段（出力側）に設け、マイク録音を行う信号処理システムを実現することができる。

また、上記信号処理装置を、入力された音声をスピーカ等に出力する経路に設けてもよい。すなわち、加算器２４で加算（合成）された合成信号はスピーカ出力用の信号として出力されるものであってもよく、上記信号処理装置にスピーカを接続したシステムにも適用可能である。

１０ ＨＰＦ
１２ ＬＰＦ
１４ 高域用ボリューム回路
１６ 低域用ボリューム回路
１８ 高域用レベル検出回路
２０ 低域用レベル検出回路
２２ レベル比較器
２４ 加算器

Claims (6)

1. 入力された音声信号から予め定められた周波数以上の高域周波数成分を抽出する高域周波数成分抽出部と、
   前記入力された音声信号から前記予め定められた周波数未満の低域周波数成分を抽出する低域周数成分抽出部と、
   前記高域周波数成分抽出部から抽出された高域周波数成分のレベルを第１のゲインで増幅して調整する第１の調整部と、
   前記低域周波数成分抽出部から抽出された低域周波数成分のレベルを第２のゲインで増幅又は減衰して調整する第２の調整部と、
   前記第１の調整部で調整された高域周波数成分と、前記第２調整部で調整された低域周波数成分とを加算して出力する加算部と、
   前記第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルを検出する高域側検出部と、
   前記第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルを検出する低域側検出部と、
   前記高域側検出部で検出されたレベルに応じて、前記抽出された高域周波数成分のレベルが目標レベルに増幅されるように前記第１のゲインを制御する第１の制御部と、
   前記高域側検出部で検出されたレベル及び前記低域側検出部で検出されたレベルに応じて、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルと前記第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルとの差分が予め定められた大きさ以下となるように前記第２のゲインを制御する第２の制御部と、
   を備えた信号処理装置。
2. 前記第２の制御部は、前記高域側検出部で検出されたレベルが前記目標レベルに等しく且つ前記低域側検出部で検出されたレベルが前記目標レベル以下である場合には、前記第２の調整部において前記第１のゲインと等しい第２のゲインで低域周波数成分のレベルが増幅されるように、前記第２の調整部の第２のゲインを制御し、前記高域側検出部で検出されたレベルが前記目標レベルに等しく且つ前記低域側検出部で検出されたレベルが前記目標レベルより大きい場合には、前記第２の調整部において前記第１のゲインから予め定められた第１の値を減算した第２のゲインで低域周波数成分のレベルが減衰されるように、前記第２の調整部の第２のゲインを制御し、前記高域側検出部で検出されたレベルが前記目標レベルより小さい場合には、前記第２の調整部において前記第１のゲインから前記第１の値より大きな第２の値を減算した第２のゲインで低域周波数成分のレベルが減衰されるように、前記第２の調整部の第２のゲインを制御する
   請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記第２の制御部は、前記高域側検出部で検出されたレベルが前記目標レベルを含む予め定められた範囲内で且つ前記低域側検出部で検出されたレベルが前記範囲の上限値以下である場合には、前記第２の調整部において前記第１のゲインと等しい第２のゲインで低域周波数成分のレベルが増幅されるように、前記第２の調整部の第２のゲインを制御し、前記高域側検出部で検出されたレベルが前記範囲内で且つ前記低域側検出部で検出されたレベルが前記範囲の上限値より大きい場合には、前記第２の調整部において前記第１のゲインから予め定められた第１の値を減算した第２のゲインで低域周波数成分のレベルが減衰されるように、前記第２の調整部の第２のゲインを制御し、前記高域側検出部で検出されたレベルが前記範囲の下限値より小さい場合には、前記第２の調整部において前記第１のゲインから前記第１の値より大きな第２の値を減算した第２のゲインで低域周波数成分のレベルが減衰されるように、前記第２の調整部の第２のゲインを制御する
   請求項１に記載の信号処理装置。
4. 前記請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の信号処理装置を備えた半導体チップ。
5. 入力されたアナログ音声信号を増幅するアナログ増幅部と前記増幅部で増幅されたアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換する変換部とを備えた入力装置と、
   前記入力装置の変換部で変換されたデジタル音声信号から予め定められた周波数以上の高域周波数成分を抽出する高域周波数成分抽出部、前記入力装置の変換部で変換されたデジタル音声信号から前記予め定められた周波数未満の低域周波数成分を抽出する低域周数成分抽出部、前記高域周波数成分抽出部から抽出された高域周波数成分のレベルを第１のゲインで増幅して調整する第１の調整部、前記低域周波数成分抽出部から抽出された低域周波数成分のレベルを第２のゲインで増幅又は減衰して調整する第２の調整部、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分と、前記第２調整部で調整された低域周波数成分とを加算して出力する加算部、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルを検出する高域側検出部、前記第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルを検出する低域側検出部、前記高域側検出部で検出されたレベルに応じて、前記抽出された高域周波数成分のレベルが目標レベルに増幅されるように前記第１のゲインを制御する第１の制御部、前記高域側検出部で検出されたレベル及び前記低域側検出部で検出されたレベルに応じて、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルと前記第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルとの差分が予め定められた大きさ以下となるように前記第２のゲインを制御する第２の制御部を備えた信号処理装置と、
   前記信号処理装置の加算部から出力された音声信号を記録する記録装置と、
   を有する信号処理システム。
6. 高域周波数成分抽出部が、入力された音声信号から予め定められた周波数以上の高域周波数成分を抽出し、
   低域周数成分抽出部が、前記入力された音声信号から前記予め定められた周波数未満の低域周波数成分を抽出し、
   第１の調整部が、前記高域周波数成分抽出部から抽出された高域周波数成分のレベルを第１のゲインで増幅して調整し、
   第２の調整部が、前記低域周波数成分抽出部から抽出された低域周波数成分のレベルを第２のゲインで増幅又は減衰して調整し、
   加算部が、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分と前記第２調整部で調整された低域周波数成分とを加算して出力し、
   高域側検出部が、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルを検出し、
   低域側検出部が、前記第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルを検出し、
   第１の制御部が、前記高域側検出部で検出されたレベルに応じて、前記抽出された高域周波数成分のレベルが目標レベルに増幅されるように前記第１のゲインを制御し、
   第２の制御部が、前記高域側検出部で検出されたレベル及び前記低域側検出部で検出されたレベルに応じて、前記第１の調整部で調整された高域周波数成分のレベルと前記第２の調整部で調整された低域周波数成分のレベルとの差分が予め定められた大きさ以下となるように前記第２のゲインを制御する
   信号処理方法。

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