JP2016145944A - 雑音抑圧装置及びプログラム、雑音推定装置及びプログラム、並びに、snr推定装置及びプログラム - Google Patents
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(2−1)上記第1のパラメータ算出部は、(2−1−1)所定の単位時間前の上記第2の目的音区間の検出結果に基づいて平滑化の実行、停止を制御しながら、上記第1の入力パワーを平滑化して第1の平滑化パワーを算出する第1の平滑化部と、(2−1−2)上記第1の平滑化パワーを少なくとも適用して、上記第1の閾値を算出する第1の閾値算出部と、(2−1−3)上記第1の入力パワーを上記第1の特徴量として上記第1の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第1の目的音区間の検出結果を得る第1の目的音区間判定部とを有し、(2−2)上記第2の目的音区間検出手段は、(2−2−1)同一の単位時間の上記第2の入力パワー及び上記第1の平滑化パワーに基づいてSNRの推定値を算出するSNR算出部と、(2−2−2)同一の単位時間の上記第1の目的音区間の検出結果に基づいて、平滑化の実行、停止を制御しながら、上記SNR推定値を平滑化してSNRの平滑値を算出する第2の平滑化部と、(2−2−3)上記SNR平滑値を少なくとも適用して、上記第2の閾値を算出する第2の閾値算出部と、(2−2−4)上記SNR推定値を上記第2の特徴量として上記第2の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第2の目的音区間の検出結果を得る第2の目的音区間判定部とを有し、(4)上記SNR算出部からの上記SNR推定値を入力された上記周波数帯域信号における、その周波数帯域のSNRの推定値として得ることを特徴とする。
以下、本発明による雑音抑圧装置及びプログラムの第1の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は、第1の実施形態の雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。
次に、上述した構成を有する第1の実施形態の雑音抑圧装置100の動作を説明する。まず、第1の実施形態の雑音抑圧装置100の全体動作を説明した後、第1のパラメータ算出部111及び第2のパラメータ算出部112の動作を順に説明し、さらに、ハングオーバー動作についても説明する。
次に、第1の実施形態の雑音抑圧検出装置100の構成に至った考え方(後述する実施形態も同様である)を説明する。
第1の実施形態によれば、2つのパラメータ算出部が互いのパラメータ(音声パワーと雑音パワーの平均的な値の推定値)の更新を補い合うことで、パラメータの算出精度及び音声区間の検出精度を向上させることができるため、自然性と明瞭度の高い雑音抑圧を実現できる。
上述した第1の実施形態の説明では、第2のパラメータ算出部112(言い換えると第2の音声区間判定部303)がハングオーバー動作をしても良く、また、ハングオーバー動作をしなくても良い旨を説明した。ハングオーバー動作を行う場合であれば、第1のパラメータ算出部111にフィードバックされる音声区間真偽値も雑音抑圧部114に出力される音声区間真偽値もハングオーバー動作されたものとなり、ハングオーバー動作を行なわない場合であれば、第1のパラメータ算出部111にフィードバックされる雑音抑圧部114も次段の装置に出力される音声区間真偽値もハングオーバー動作がなされていないものとなる。
次に、本発明による雑音除去装置及びプログラムの第2の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
第2の実施形態の雑音除去装置(以下、符号「100B」を用いる)の全体構成も、上述した図1で表すことができる。但し、第1のパラメータ算出部(以下、符号「111B」を用いる)及び第2のパラメータ算出部(以下、符号「112B」を用いる)の詳細な構成が第1の実施形態と異なっている。そのため、以下では、主として、第1のパラメータ算出部111B及び第2のパラメータ算出部112Bの詳細構成を説明する。
次に、第2の実施形態の雑音抑圧装置100Bの動作を説明する。第2の実施形態の雑音抑圧装置100Bの全体動作も第1の実施形態の雑音抑圧装置100の全体動作と同様であるので全体動作の説明は省略し、以下では、第2の実施形態が第1の実施形態と異なっている第1のパラメータ算出部111B及び第2のパラメータ算出部112Bの動作を順に説明する。
第2の実施形態によっても、第1のパラメータ算出部及び第2のパラメータ算出部が互いのパラメータの更新を補い合うことで、パラメータを安定に更新させることができてパラメータの算出精度及び音声区間の検出精度を向上させることができるため、自然性と明瞭度の高い雑音抑圧を実現できる。
次に、本発明による雑音抑圧装置及びプログラムの第3の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
第3の実施形態の雑音抑圧装置(以下、符号「100C」を用いる)の全体構成も、上述した図1で表すことができる。
次に、第3の実施形態の雑音抑圧装置100Cの動作を説明する。第3の実施形態の雑音抑圧装置100Cの全体動作も第1の実施形態の音声区間検出装置100の全体動作と同様であるので全体動作の説明は省略する。また、第3の実施形態における第1の音声区間検出部102の動作は第1の実施形態のものと同様であるのでその動作説明は省略し、以下では、第3の実施形態における第2の音声区間検出部103Cの動作を説明し、第2の音声区間検出部103Cの出力が与えられる雑音抑圧部114Cの動作も説明する。
第3の実施形態によれば、第1のパラメータ算出部による入力信号のパワーに基づく推定及び判定と、第2のパラメータ算出部による入力信号におけるSNRに基づく推定及び判定の、それぞれのパラメータと判定結果を使って互いに推定及び判定を行うので、パラメータの算出精度及び音声区間の検出精度を向上させることができて、自然性と明瞭度の高い雑音抑圧を実現できる。
上記では、第1のパラメータ算出部が入力パワーに基づいて音声区間を検出し、第2のパラメータ算出部がSNRに基づいて音声区間を検出するものを説明したが、第1のパラメータ算出部がSNRに基づいて音声区間を検出し、第2のパラメータ算出部が入力パワーに基づいて音声区間を検出するものであっても良く、また、第1のパラメータ算出部も第2のパラメータ算出部もSNRに基づいて音声区間を検出するものであっても良い。
上記各実施形態の説明においても種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
Claims (12)
- 入力信号に含まれる雑音成分を抑圧し、目的音成分を強調する雑音抑圧装置において、
入力信号を周波数解析して入力スペクトルを算出する周波数解析部と、
上記周波数解析部が算出したいずれかの入力スペクトルの周波数帯域に対応し、その周波数帯域の信号における雑音成分を抑圧する、複数の帯域別雑音抑圧手段とを備え、
上記帯域別雑音抑圧手段は、
入力された周波数帯域信号について算出された第1の入力パワーに基づいた第1の特徴量と、内部で生成した第1の閾値とを比較して、入力された上記周波数帯域信号における第1の目的音区間の検出結果を得る第1のパラメータ算出部と、
入力された周波数帯域信号について算出された第2の入力パワーに基づいた第2の特徴量と、内部で生成した第2の閾値とを比較して、入力された上記周波数帯域信号における第2の目的音区間の検出結果を得る第2のパラメータ算出部と、
上記第1のパラメータ算出部が得た第1のパラメータと上記第2のパラメータ算出部が得た第2のパラメータとに基づいて、入力された上記周波数帯域信号に含まれる雑音成分を抑圧する雑音抑圧部とを有し、
上記第1のパラメータ算出部は、上記第2のパラメータ算出部が所定の単位時間前に出力した、上記第2の目的音区間の検出結果を少なくとも含む第2のパラメータを用いて上記第1の閾値を生成し、
上記第2のパラメータ算出部は、上記第1の目的音区間検出手段が同一の単位時間で出力した、上記第1の目的音区間の検出結果を少なくとも含む第2のパラメータを用いて上記第2の閾値を生成する
ことを特徴とする雑音抑圧装置。 - 上記第1のパラメータ算出部は、
所定の単位時間前の上記第2の目的音区間の検出結果に基づいて平滑化の実行、停止を制御しながら、上記第1の入力パワーを平滑化して第1の平滑化パワーを算出する第1の平滑化部と、
上記第1の平滑化パワーを少なくとも適用して、上記第1の閾値を算出する第1の閾値算出部と、
上記第1の入力パワーを上記第1の特徴量として上記第1の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第1の目的音区間の検出結果を得る第1の目的音区間判定部とを有し、
上記第2のパラメータ算出部は、
同一の単位時間の上記第1の目的音区間の検出結果に基づいて平滑化の実行、停止を制御しながら、上記第2の入力パワーを平滑化して第2の平滑化パワーを算出する第2の平滑化部と、
上記第2の平滑化パワーを少なくとも適用して、上記第2の閾値を算出する第2の閾値算出部と、
上記第2の入力パワーを上記第2の特徴量として上記第2の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第2の目的音区間の検出結果を得る第2の目的音区間判定部とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の雑音抑圧装置。 - 上記第1の平滑化部は、所定の単位時間前の上記第2の目的音区間の検出結果が目的音区間でない場合に上記第1の入力パワーの平滑化を実行し、所定の単位時間前の上記第2の目的音区間の検出結果が目的音区間の場合に上記第1の入力パワーの平滑化を停止して上記第1の平滑化パワーを維持させ、
上記第2の平滑化部は、同一の単位時間の上記第1の目的音区間の検出結果が目的音区間の場合に上記第2の入力パワーの平滑化を実行し、同一の単位時間の上記第1の目的音区間の検出結果が目的音区間でない場合に上記第2の入力パワーの平滑化を停止して上記第2の平滑化パワーを維持させる
ことを特徴とする請求項2に記載の雑音抑圧装置。 - 上記第1の平滑化部及び上記第2の平滑化部は、一方が、自己に入力された目的音区間の検出結果が目的音区間である場合に平滑化を実行し、他方が、自己に入力された目的音区間の検出結果が目的音区間でない場合に平滑化を実行するものであり、
上記第1の閾値算出部は、上記第1の平滑化パワーと所定の単位時間前の上記第2の平滑化パワーを適用して、上記第1の閾値を算出し、
上記第2の閾値算出部は、同一単位時間の上記第1の平滑化パワー及び上記第2の平滑化パワーを適用して、上記第2の閾値を算出する
ことを特徴とする請求項2に記載の雑音抑圧装置。 - 上記第1の閾値算出部は、上記第1の平滑化パワーと所定の単位時間前の上記第2の平滑化パワーとの相加平均若しくは相乗平均を上記第1の閾値として算出することを特徴とする請求項4に記載の雑音抑圧装置。
- 上記第2の閾値算出部は、同一の単位時間の上記第1の平滑化パワーと上記第2の平滑化パワーとの相加平均若しくは相乗平均を上記第2の閾値として算出することを特徴とする請求項4又は5に記載の雑音抑圧装置。
- 上記第1のパラメータ算出部は、
所定の単位時間前の上記第2の目的音区間の検出結果に基づいて平滑化の実行、停止を制御しながら、上記第1の入力パワーを平滑化して第1の平滑化パワーを算出する第1の平滑化部と、
上記第1の平滑化パワーを少なくとも適用して、上記第1の閾値を算出する第1の閾値算出部と、
上記第1の入力パワーを上記第1の特徴量として上記第1の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第1の目的音区間の検出結果を得る第1の目的音区間判定部とを有し、
上記第2のパラメータ算出部は、
同一の単位時間の上記第2の入力パワー及び上記第1の平滑化パワーに基づいてSNRの推定値を算出するSNR算出部と、
同一の単位時間の上記第1の目的音区間の検出結果に基づいて、平滑化の実行、停止を制御しながら、上記SNR推定値を平滑化してSNRの平滑値を算出する第2の平滑化部と、
上記SNR平滑値を少なくとも適用して、上記第2の閾値を算出する第2の閾値算出部と、
上記SNR推定値を上記第2の特徴量として上記第2の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第2の目的音区間の検出結果を得る第2の目的音区間判定部とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の雑音抑圧装置。 - 入力信号における雑音パワーを推定する雑音推定装置において、
入力信号を周波数解析して入力スペクトルを算出する周波数解析部と、
上記周波数解析部が算出したいずれかの入力スペクトルの周波数帯域に対応し、その周波数帯域の信号における雑音パワーを推定する、複数の帯域別雑音推定手段と、
上記各帯域別雑音推定手段が得た、周波数帯域別の複数の雑音パワーの推定値を統合して最終的な雑音パワーの推定値を得る帯域別雑音パワー統合手段とを備え、
上記各帯域別雑音推定手段はそれぞれ、
入力された上記周波数帯域信号について算出された第1の入力パワーに基づいた第1の特徴量と、内部で生成した第1の閾値とを比較して、入力された上記周波数帯域信号における目的音区間を検出する第1のパラメータ算出部と、
入力された上記周波数帯域信号について算出された第2の入力パワーに基づいた第2の特徴量と、内部で生成した第2の閾値とを比較して、入力された上記周波数帯域信号における目的音区間を検出する第2のパラメータ算出部とを備え、
上記第1のパラメータ算出部は、
所定の単位時間前の上記第2の目的音区間の検出結果に基づいて平滑化の実行、停止を制御しながら、上記第1の入力パワーを平滑化して第1の平滑化パワーを算出する第1の平滑化部と、
上記第1の平滑化パワーを少なくとも適用して、上記第1の閾値を算出する第1の閾値算出部と、
上記第1の入力パワーを上記第1の特徴量として上記第1の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第1の目的音区間の検出結果を得る第1の目的音区間判定部とを有し、
上記第2のパラメータ算出部は、
同一の単位時間の上記第1の目的音区間の検出結果に基づいて平滑化の実行、停止を制御しながら、上記第2の入力パワーを平滑化して第2の平滑化パワーを算出する第2の平滑化部と、
上記第2の平滑化パワーを少なくとも適用して、上記第2の閾値を算出する第2の閾値算出部と、
上記第2の入力パワーを上記第2の特徴量として上記第2の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第2の目的音区間の検出結果を得る第2の目的音区間判定部とを有し、
上記第1の平滑化部又は上記第2の平滑化部は、所定の単位時間前の上記第2の目的音区間の検出結果又は同一の単位時間の上記第1の目的音区間の検出結果が目的音区間でない場合に平滑化し、目的音区間である場合に平滑化を停止し、上記第1の平滑化パワー又は上記第2の平滑化パワーを帯域別の雑音パワーの推定値として得る
ことを特徴とする雑音推定装置。 - 入力信号におけるSNRを推定するSNR推定装置において、
入力信号を周波数解析して入力スペクトルを算出する周波数解析部と、
上記周波数解析部が算出したいずれかの入力スペクトルの周波数帯域に対応し、その周波数帯域の信号におけるSNRを推定する、複数の帯域別SNR推定手段と、
上記各帯域別SNR推定手段が得た、周波数帯域別の複数のSNR推定値を統合して最終的なSNRの推定値を得る帯域別SNR統合手段とを備え、
上記各帯域別雑音推定手段はそれぞれ、
入力された上記周波数帯域信号について算出された第1の入力パワーに基づいた第1の特徴量と、内部で生成した第1の閾値とを比較して、入力された上記周波数帯域信号における目的音区間を検出する第1のパラメータ算出部と、
入力された上記周波数帯域信号について算出された第2の入力パワーに基づいた第2の特徴量と、内部で生成した第2の閾値とを比較して、入力された上記周波数帯域信号における目的音区間を検出する第2のパラメータ算出部とを備え、
上記第1のパラメータ算出部は、
所定の単位時間前の上記第2の目的音区間の検出結果に基づいて平滑化の実行、停止を制御しながら、上記第1の入力パワーを平滑化して第1の平滑化パワーを算出する第1の平滑化部と、
上記第1の平滑化パワーを少なくとも適用して、上記第1の閾値を算出する第1の閾値算出部と、
上記第1の入力パワーを上記第1の特徴量として上記第1の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第1の目的音区間の検出結果を得る第1の目的音区間判定部とを有し、
上記第2の目的音区間検出手段は、
同一の単位時間の上記第2の入力パワー及び上記第1の平滑化パワーに基づいてSNRの推定値を算出するSNR算出部と、
同一の単位時間の上記第1の目的音区間の検出結果に基づいて、平滑化の実行、停止を制御しながら、上記SNR推定値を平滑化してSNRの平滑値を算出する第2の平滑化部と、
上記SNR平滑値を少なくとも適用して、上記第2の閾値を算出する第2の閾値算出部と、
上記SNR推定値を上記第2の特徴量として上記第2の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第2の目的音区間の検出結果を得る第2の目的音区間判定部とを有し、
上記SNR算出部からの上記SNR推定値を入力された上記周波数帯域信号における、その周波数帯域のSNRの推定値として得る
ことを特徴とするSNR推定装置。 - 入力信号に含まれる雑音成分を抑圧し、目的音成分を強調する雑音抑圧プログラムであって、
コンピュータを、
入力信号を周波数解析して入力スペクトルを算出する周波数解析部と、
上記周波数解析部が算出したいずれかの入力スペクトルの周波数帯域に対応し、その周波数帯域の信号における雑音成分を抑圧する、複数の帯域別雑音抑圧手段として機能させるものであり、
上記帯域別雑音抑圧手段は、
入力された周波数帯域信号について算出された第1の入力パワーに基づいた第1の特徴量と、内部で生成した第1の閾値とを比較して、入力された上記周波数帯域信号における第1の目的音区間の検出結果を得る第1のパラメータ算出部と、
入力された周波数帯域信号について算出された第2の入力パワーに基づいた第2の特徴量と、内部で生成した第2の閾値とを比較して、入力された上記周波数帯域信号における第2の目的音区間の検出結果を得る第2のパラメータ算出部と、
上記第1のパラメータ算出部が得た第1のパラメータと上記第2のパラメータ算出部が得た第2のパラメータとに基づいて、入力された上記周波数帯域信号に含まれる雑音成分を抑圧する雑音抑圧部とを有し、
上記第1のパラメータ算出部は、上記第2のパラメータ算出部が所定の単位時間前に出力した、上記第2の目的音区間の検出結果を少なくとも含む第2のパラメータを用いて上記第1の閾値を生成し、
上記第2のパラメータ算出部は、上記第1の目的音区間検出手段が同一の単位時間で出力した、上記第1の目的音区間の検出結果を少なくとも含む第2のパラメータを用いて上記第2の閾値を生成する
ことを特徴とする雑音抑圧プログラム。 - 入力信号における雑音パワーを推定する雑音推定プログラムであって、
コンピュータを、
入力信号を周波数解析して入力スペクトルを算出する周波数解析部と、
上記周波数解析部が算出したいずれかの入力スペクトルの周波数帯域に対応し、その周波数帯域の信号における雑音パワーを推定する、複数の帯域別雑音推定手段と、
上記各帯域別雑音推定手段が得た、周波数帯域別の複数の雑音パワーの推定値を統合して最終的な雑音パワーの推定値を得る帯域別雑音パワー統合手段として機能させるものであり、
上記各帯域別雑音推定手段はそれぞれ、
入力された上記周波数帯域信号について算出された第1の入力パワーに基づいた第1の特徴量と、内部で生成した第1の閾値とを比較して、入力された上記周波数帯域信号における目的音区間を検出する第1のパラメータ算出部と、
入力された上記周波数帯域信号について算出された第2の入力パワーに基づいた第2の特徴量と、内部で生成した第2の閾値とを比較して、入力された上記周波数帯域信号における目的音区間を検出する第2のパラメータ算出部とを備え、
上記第1のパラメータ算出部は、
所定の単位時間前の上記第2の目的音区間の検出結果に基づいて平滑化の実行、停止を制御しながら、上記第1の入力パワーを平滑化して第1の平滑化パワーを算出する第1の平滑化部と、
上記第1の平滑化パワーを少なくとも適用して、上記第1の閾値を算出する第1の閾値算出部と、
上記第1の入力パワーを上記第1の特徴量として上記第1の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第1の目的音区間の検出結果を得る第1の目的音区間判定部とを有し、
上記第2のパラメータ算出部は、
同一の単位時間の上記第1の目的音区間の検出結果に基づいて平滑化の実行、停止を制御しながら、上記第2の入力パワーを平滑化して第2の平滑化パワーを算出する第2の平滑化部と、
上記第2の平滑化パワーを少なくとも適用して、上記第2の閾値を算出する第2の閾値算出部と、
上記第2の入力パワーを上記第2の特徴量として上記第2の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第2の目的音区間の検出結果を得る第2の目的音区間判定部とを有し、
上記第1の平滑化部又は上記第2の平滑化部は、所定の単位時間前の上記第2の目的音区間の検出結果又は同一の単位時間の上記第1の目的音区間の検出結果が目的音区間でない場合に平滑化し、目的音区間である場合に平滑化を停止し、上記第1の平滑化パワー又は上記第2の平滑化パワーを帯域別の雑音パワーの推定値として得る
ことを特徴とする雑音推定プログラム。 - 入力信号におけるSNRを推定するSNR推定プログラムであって、
コンピュータを、
入力信号を周波数解析して入力スペクトルを算出する周波数解析部と、
上記周波数解析部が算出したいずれかの入力スペクトルの周波数帯域に対応し、その周波数帯域の信号におけるSNRを推定する、複数の帯域別SNR推定手段と、
上記各帯域別SNR推定手段が得た、周波数帯域別の複数のSNR推定値を統合して最終的なSNRの推定値を得る帯域別SNR統合手段として機能させるものであり、
上記各帯域別雑音推定手段はそれぞれ、
入力された上記周波数帯域信号について算出された第1の入力パワーに基づいた第1の特徴量と、内部で生成した第1の閾値とを比較して、入力された上記周波数帯域信号における目的音区間を検出する第1のパラメータ算出部と、
入力された上記周波数帯域信号について算出された第2の入力パワーに基づいた第2の特徴量と、内部で生成した第2の閾値とを比較して、入力された上記周波数帯域信号における目的音区間を検出する第2のパラメータ算出部とを備え、
上記第1のパラメータ算出部は、
所定の単位時間前の上記第2の目的音区間の検出結果に基づいて平滑化の実行、停止を制御しながら、上記第1の入力パワーを平滑化して第1の平滑化パワーを算出する第1の平滑化部と、
上記第1の平滑化パワーを少なくとも適用して、上記第1の閾値を算出する第1の閾値算出部と、
上記第1の入力パワーを上記第1の特徴量として上記第1の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第1の目的音区間の検出結果を得る第1の目的音区間判定部とを有し、
上記第2のパラメータ算出部は、
同一の単位時間の上記第2の入力パワー及び上記第1の平滑化パワーに基づいてSNRの推定値を算出するSNR算出部と、
同一の単位時間の上記第1の目的音区間の検出結果に基づいて、平滑化の実行、停止を制御しながら、上記SNR推定値を平滑化してSNRの平滑値を算出する第2の平滑化部と、
上記SNR平滑値を少なくとも適用して、上記第2の閾値を算出する第2の閾値算出部と、
上記SNR推定値を上記第2の特徴量として上記第2の閾値と比較して目的音区間か否かを判定し、上記第2の目的音区間の検出結果を得る第2の目的音区間判定部とを有し、
上記SNR算出部からの上記SNR推定値を入力された上記周波数帯域信号における、その周波数帯域のSNRの推定値として得る
ことを特徴とするSNR推定プログラム。
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