JP2020160290A - Signal processing apparatus, signal processing system and signal processing method - Google Patents
Signal processing apparatus, signal processing system and signal processing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020160290A JP2020160290A JP2019059937A JP2019059937A JP2020160290A JP 2020160290 A JP2020160290 A JP 2020160290A JP 2019059937 A JP2019059937 A JP 2019059937A JP 2019059937 A JP2019059937 A JP 2019059937A JP 2020160290 A JP2020160290 A JP 2020160290A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- spectrum
- noise
- calculated
- estimated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本開示は、信号の雑音成分を抑圧するための信号処理を行う信号処理装置、信号処理システム及び信号処理方法に関する。 The present disclosure relates to a signal processing device, a signal processing system, and a signal processing method that perform signal processing for suppressing a noise component of a signal.
処理対象となる信号の雑音成分を抑圧する技術として、例えば、特許文献1には、入力信号の雑音スペクトルの推定値に対し、推定値の分散に応じて平滑化処理を行うことによりスペクトル減算処理後のミュージカルノイズの発生を低減させる手法が開示されている。また、特許文献2には、ビームフォーミング処理により、目的音を強調した音声信号と雑音を強調した音声信号を算出し、入力音声において、目的音の成分が多い場合は雑音の抑圧度合いを小さくし、雑音の成分が多い場合は雑音の抑圧度合いを大きくすることにより、ミュージカルノイズの発生を低減させる手法が開示されている。
As a technique for suppressing the noise component of the signal to be processed, for example,
処理対象となる音声信号等の信号の雑音成分を抑圧する技術において、さらなる改善が必要であった。 Further improvement was required in the technique of suppressing the noise component of the signal such as the audio signal to be processed.
本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、信号の雑音成分の抑圧に関してさらなる改善を実現できる信号処理装置、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。 The present disclosure is devised in view of the above-mentioned conventional circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a signal processing device, a signal processing system, and a signal processing method capable of further improving the suppression of noise components of a signal.
本開示は、一態様として、処理対象となる信号に対する信号処理を行う信号処理装置であって、前記処理対象として入力される観測信号を周波数領域に変換した観測信号スペクトルを取得する観測信号取得部と、前記観測信号の所定期間以上の長時間の平均を算出し、前記算出した平均値によって前記観測信号における定常的な雑音成分を推定し、推定雑音成分を周波数領域に変換した推定雑音スペクトルを取得する推定雑音取得部と、前記観測信号スペクトルと前記推定雑音スペクトルとに基づき、前記観測信号の雑音成分を抑圧するためのフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、前記フィルタ係数を用いたフィルタ処理によって前記観測信号における推定所望信号を算出する所望信号推定部と、前記推定所望信号を時間領域に変換した信号を信号処理後の観測信号として出力する信号出力部と、前記観測信号と前記推定所望信号又は前記フィルタ係数とに基づき、現在の前記観測信号における雑音成分を算出雑音信号として算出する雑音信号算出部と、前記推定所望信号の周波数領域の推定所望信号スペクトルと、前記算出雑音信号の周波数領域の算出雑音信号スペクトルと、の相関を示すコヒーレンスを算出するコヒーレンス算出部と、前記コヒーレンスに応じて、周波数毎に前記フィルタ係数に寄与するフィルタ適応係数を算出するフィルタ適応係数算出部と、を有し、前記フィルタ係数算出部は、前記フィルタ適応係数を用いて前記フィルタ係数を算出する、信号処理装置を提供する。 The present disclosure is, as one aspect, a signal processing device that performs signal processing on a signal to be processed, and is an observation signal acquisition unit that acquires an observation signal spectrum obtained by converting an observation signal input as the processing target into a frequency region. The estimated noise spectrum obtained by calculating the long-term average of the observed signal for a predetermined period or longer, estimating the stationary noise component in the observed signal from the calculated average value, and converting the estimated noise component into the frequency region. An estimated noise acquisition unit to be acquired, a filter coefficient calculation unit that calculates a filter coefficient for suppressing a noise component of the observed signal based on the observed signal spectrum and the estimated noise spectrum, and a filter using the filter coefficient. A desired signal estimation unit that calculates an estimated desired signal in the observed signal by processing, a signal output unit that outputs a signal obtained by converting the estimated desired signal into a time region as an observed signal after signal processing, and the observed signal and the estimation. A noise signal calculation unit that calculates a noise component in the current observation signal as a calculated noise signal based on the desired signal or the filter coefficient, an estimated desired signal spectrum in the frequency region of the estimated desired signal, and the calculated noise signal. Calculation of frequency region A coherence calculation unit that calculates coherence indicating the correlation with the noise signal spectrum, a filter adaptation coefficient calculation unit that calculates a filter adaptation coefficient that contributes to the filter coefficient for each frequency according to the coherence, and a filter adaptation coefficient calculation unit. The filter coefficient calculation unit provides a signal processing device that calculates the filter coefficient using the filter adaptation coefficient.
本開示は、一態様として、処理対象となる信号に対する信号処理を行う信号処理システムであって、前記処理対象となる信号を入力する入力部と、前記入力部より処理対象として入力される観測信号に対して、前記観測信号の雑音成分を抑圧する信号処理を行う信号処理部と、前記信号処理部による信号処理後の信号を出力する出力部と、を有し、前記信号処理部は、前記観測信号を周波数領域に変換した観測信号スペクトルを取得する観測信号取得部と、前記観測信号の所定期間以上の長時間の平均を算出し、前記算出した平均値によって前記観測信号における定常的な雑音成分を推定し、推定雑音成分を周波数領域に変換した推定雑音スペクトルを取得する推定雑音取得部と、前記観測信号スペクトルと前記推定雑音スペクトルとに基づき、前記観測信号の雑音成分を抑圧するためのフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、前記フィルタ係数を用いたフィルタ処理によって前記観測信号における推定所望信号を算出する所望信号推定部と、前記推定所望信号を時間領域に変換した信号を信号処理後の観測信号として出力する信号出力部と、前記観測信号と前記推定所望信号又は前記フィルタ係数とに基づき、現在の前記観測信号における雑音成分を算出雑音信号として算出する雑音信号算出部と、前記推定所望信号の周波数領域の推定所望信号スペクトルと、前記算出雑音信号の周波数領域の算出雑音信号スペクトルと、の相関を示すコヒーレンスを算出するコヒーレンス算出部と、前記コヒーレンスに応じて、周波数毎に前記フィルタ係数に寄与するフィルタ適応係数を算出するフィルタ適応係数算出部と、を有し、前記フィルタ係数算出部は、前記フィルタ適応係数を用いて前記フィルタ係数を算出する、信号処理システムを提供する。 The present disclosure is, as one aspect, a signal processing system that performs signal processing on a signal to be processed, and is an input unit for inputting the signal to be processed and an observation signal input from the input unit as a processing target. On the other hand, the signal processing unit includes a signal processing unit that performs signal processing that suppresses the noise component of the observed signal, and an output unit that outputs a signal after signal processing by the signal processing unit. An observation signal acquisition unit that acquires an observation signal spectrum obtained by converting an observation signal into a frequency region, calculates a long-term average of the observation signal for a predetermined period or longer, and uses the calculated average value to generate stationary noise in the observation signal. To suppress the noise component of the observed signal based on the estimated noise acquisition unit that estimates the component and acquires the estimated noise spectrum obtained by converting the estimated noise component into the frequency region, and the observed signal spectrum and the estimated noise spectrum. A filter coefficient calculation unit that calculates a filter coefficient, a desired signal estimation unit that calculates an estimated desired signal in the observed signal by filter processing using the filter coefficient, and a signal that converts the estimated desired signal into a time region are signal processed. A signal output unit that outputs as a later observation signal, a noise signal calculation unit that calculates a noise component in the current observation signal as a calculation noise signal based on the observation signal and the estimated desired signal or the filter coefficient, and the above. A coherence calculation unit that calculates the coherence indicating the correlation between the estimated desired signal spectrum in the frequency region of the estimated desired signal and the calculated noise signal spectrum in the frequency region of the calculated noise signal, and the coherence calculation unit for each frequency according to the coherence. The filter coefficient calculation unit includes a filter adaptation coefficient calculation unit that calculates a filter adaptation coefficient that contributes to the filter coefficient, and the filter coefficient calculation unit provides a signal processing system that calculates the filter coefficient using the filter adaptation coefficient.
本開示は、一態様として、処理対象となる信号に対する信号処理を行う信号処理装置における信号処理方法であって、前記処理対象として入力される観測信号を周波数領域に変換した観測信号スペクトルを取得するステップと、前記観測信号の所定期間以上の長時間の平均を算出し、前記算出した平均値によって前記観測信号における定常的な雑音成分を推定し、推定雑音成分を周波数領域に変換した推定雑音スペクトルを取得するステップと、前記観測信号スペクトルと前記推定雑音スペクトルとに基づき、前記観測信号の雑音成分を抑圧するためのフィルタ係数を算出するステップと、前記フィルタ係数を用いたフィルタ処理によって前記観測信号における推定所望信号を算出するステップと、前記推定所望信号を時間領域に変換した信号を信号処理後の観測信号として出力するステップと、前記観測信号と前記推定所望信号又は前記フィルタ係数とに基づき、現在の時間フレームの前記観測信号における雑音成分を算出雑音信号として算出するステップと、前記推定所望信号の周波数領域の推定所望信号スペクトルと、前記算出雑音信号の周波数領域の算出雑音信号スペクトルと、の相関を示すコヒーレンスを算出するステップと、前記コヒーレンスに応じて、周波数毎に次の時間フレームの前記フィルタ係数に寄与するフィルタ適応係数を算出するステップと、前記フィルタ適応係数を用いて次の時間フレームの前記フィルタ係数を算出するステップと、を有する、信号処理方法を提供する。 The present disclosure is, as one aspect, a signal processing method in a signal processing device that performs signal processing on a signal to be processed, and acquires an observation signal spectrum obtained by converting an observation signal input as the processing target into a frequency region. Estimated noise spectrum obtained by calculating the long-term average of the step and the observed signal for a predetermined period or longer, estimating the stationary noise component in the observed signal from the calculated average value, and converting the estimated noise component into the frequency region. A step of calculating a filter coefficient for suppressing a noise component of the observed signal based on the observed signal spectrum and the estimated noise spectrum, and a filter processing using the filter coefficient to obtain the observed signal. Based on the step of calculating the estimated desired signal in the above, the step of outputting the signal obtained by converting the estimated desired signal into a time region as an observed signal after signal processing, and the observed signal and the estimated desired signal or the filter coefficient. A step of calculating the noise component of the observed signal in the current time frame as a calculated noise signal, an estimated desired signal spectrum in the frequency region of the estimated desired signal, and a calculated noise signal spectrum in the frequency region of the calculated noise signal. A step of calculating the coherence showing the correlation, a step of calculating the filter adaptation coefficient contributing to the filter coefficient of the next time frame for each frequency according to the coherence, and a step of calculating the filter adaptation coefficient using the filter adaptation coefficient, and the next time frame using the filter adaptation coefficient. Provided is a signal processing method comprising the step of calculating the filter coefficient of the above.
本開示によれば、信号の雑音成分の抑圧に関してさらなる改善を実現できる。 According to the present disclosure, further improvement can be realized with respect to suppression of noise components of signals.
(本開示に至った知見)
処理対象となる信号からガウス性雑音等の雑音を抑圧する手法として、例えばウィナーフィルタなどのスペクトル減算に基づいた手法が知られている。スペクトル減算に基づいた雑音抑圧手法の課題として、雑音抑圧時にミュージカルノイズと呼ばれるトーン性の雑音を発生させてしまうという課題が挙げられる。これは、抑圧しようとする雑音スペクトルの推定値に関して誤差が存在するため、スペクトル減算処理後のスペクトルに孤立したピークが発生してしまうこと等による。
(Findings that led to this disclosure)
As a method of suppressing noise such as Gaussian noise from a signal to be processed, a method based on spectrum subtraction such as a Wiener filter is known. As a problem of the noise suppression method based on the spectrum subtraction, there is a problem that toned noise called musical noise is generated at the time of noise suppression. This is because there is an error in the estimated value of the noise spectrum to be suppressed, so that an isolated peak is generated in the spectrum after the spectrum subtraction process.
この課題を解決するために、例えば、特許文献1には、入力信号の雑音スペクトルの推定値に対し、推定値の分散に応じて平滑化処理を行うことによりスペクトル減算処理後のミュージカルノイズの発生を低減させる手法が提案されている。しかしながら、雑音スペクトルの推定値を平滑化することで、信号の全帯域において、雑音抑圧の精度が悪化するという課題が存在する。また、特許文献2には、ビームフォーミング処理を用いた手法が提案されている。特許文献2では、ビームフォーミング処理により、目的音を強調した音声信号と雑音を強調した音声信号を算出し、目的音を強調した信号と入力音声との相関、雑音を強調した信号と入力音声との相関をそれぞれ算出し、算出した相関値の比をとることで、入力音声から目的音の成分と雑音の成分の混合度合いを推定する。次に、入力音声において、目的音の成分が多い場合は雑音の抑圧度合いを小さくし、雑音の成分が多い場合は雑音の抑圧度合いを大きくすることにより、ミュージカルノイズの発生を低減させる。しかしながら、入力音声の目的音成分と雑音成分の混合度合いの推定においては、マイクロホンアレイを用いる必要があるため、マイク数が増大して構成が複雑化すると共に、ビームフォーミング処理を導入する必要があるため、システムとして演算量やハードウェアコストが増大するという課題が存在する。
In order to solve this problem, for example, in
そこで、本開示では、構成を複雑化することなく、雑音抑圧の精度を保ちながらミュージカルノイズの低減を行う信号処理装置の構成例を示す。 Therefore, in the present disclosure, a configuration example of a signal processing device that reduces musical noise while maintaining the accuracy of noise suppression without complicating the configuration is shown.
以下、添付図面を適宜参照しながら、本開示に係る信号処理装置、信号処理システム及び信号処理方法を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。 Hereinafter, embodiments in which the signal processing apparatus, signal processing system, and signal processing method according to the present disclosure are specifically disclosed will be described in detail with reference to the accompanying drawings as appropriate. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of already well-known matters and duplicate explanations for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid unnecessary redundancy of the following description and to facilitate the understanding of those skilled in the art. It should be noted that the accompanying drawings and the following description are provided for those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.
以下の実施の形態では、信号処理装置の一例として、ウィナーフィルタ(Wiener Filter)を用いた信号処理部を有する信号処理システムの構成例を示す。 In the following embodiment, as an example of the signal processing device, a configuration example of a signal processing system having a signal processing unit using a Wiener filter is shown.
(実施の形態のシステム構成)
図1は、実施の形態に係る信号処理システムの構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態では、例えば音声信号(音響信号)を処理対象の信号とし、処理対象の音声信号を観測信号として入力して信号処理を行う信号処理システムの構成例を示す。本実施の形態の信号処理システムは、入力した観測信号に対して、ウィナーフィルタを用いて雑音成分を抑圧する信号処理を行い、雑音抑圧後の信号を出力する。本実施の形態の信号処理システムは、例えば、車両の車室内に搭載されるハンズフリー通話装置などに用いられ、通話に関する音声信号(話者或いは通話相手の音声信号)を処理するシステムなどに適用可能である。
(System configuration of the embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the signal processing system according to the embodiment. In the present embodiment, for example, a configuration example of a signal processing system in which an audio signal (acoustic signal) is used as a signal to be processed and the audio signal to be processed is input as an observation signal to perform signal processing is shown. The signal processing system of the present embodiment performs signal processing for suppressing noise components by using a Wiener filter on the input observation signal, and outputs a signal after noise suppression. The signal processing system of the present embodiment is used, for example, in a hands-free communication device mounted in a vehicle interior of a vehicle, and is applied to a system that processes a voice signal (speaker or other party's voice signal) related to a call. It is possible.
信号処理システムは、信号処理を行う信号処理部10、信号入力デバイスの一例としてのマイクロホン51、AD変換器等を含む入力部52、DA変換器等を含む出力部53、信号出力デバイスの一例としてのスピーカ54を含む。信号処理部10は、入力端31に入力部52、マイクロホン51が接続され、出力端32に出力部53、スピーカ54が接続される。
The signal processing system includes a
信号処理部10は、プロセッサ及びメモリを有して構成され、ウィナーフィルタを含む信号処理回路の機能を有し、観測信号の雑音成分を抑圧するためのディジタル信号処理を実行する。信号処理部10は、例えば、プロセッサがメモリ又はストレージに保持された所定のプログラムを実行することにより、各種機能を実現する。プロセッサは、MPU(Micro processing Unit)、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphical Processing Unit)等を含んでよい。メモリは、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を含んでよい。ストレージは、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、光ディスク装置、メモリカード等を含んでよい。また、信号処理部10は、本開示に係る信号処理を行うマイクロコンピュータ、或いはハードウェア回路により構成されてもよい。
The
マイクロホン51において、周囲の音が収音されて電気信号の音声信号に変換され、入力部52に入力される。入力部52は、マイクロホン51より入力される音声信号を、AD変換器によってディジタル信号に変換して出力し、入力端31を介して信号処理部10に入力する。信号処理部10は、入力されるディジタル信号の音声信号を処理対象の観測信号とし、観測信号に対して後述するディジタル信号処理を実行し、信号の雑音成分を抑圧する。信号処理部10は、雑音抑圧した信号処理後の観測信号(音声信号)を出力端32を介して出力し、出力部53に入力する。出力部53は、信号処理後の音声信号をDA変換器によってアナログ信号に変換し、スピーカ54に出力する。スピーカ54において、入力された音声信号が再生出力され、雑音抑圧された所望音がスピーカ54から放音される。なお、入力部52、信号処理部10、出力部53において、信号の増幅、フィルタリング等を適宜行ってもよい。
In the
以下に、本実施の形態に係る信号処理部10を含む信号処理装置の具体的な構成及び動作の例をいくつか説明する。
Hereinafter, some examples of specific configurations and operations of the signal processing device including the
(実施の形態1)
図2は、実施の形態1に係る信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。信号処理部10Aは、FFT(Fast Fourier Transform)部11、平均及び信号結合部12、入力平均保存部13、FFT部14、ウィナーフィルタ算出部15、推定所望信号スペクトル算出部16、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部17、減算部18A、コヒーレンス算出部19A、ウィナーフィルタ適応係数算出部20、ウィナーフィルタ適応係数保存部21を有する。
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the signal processing device according to the first embodiment. The
信号処理部10Aには、入力部52にて前処理が行われた音声信号が入力端31より入力される。信号処理部10Aは、入力端31に入力される処理対象の観測信号について、後述するウィナーフィルタによる信号処理を実行した後、処理後の雑音抑圧された観測信号を出力端32より出力する。ここでは、観測信号を観測信号ベクトルxtとした処理例を説明する。
The audio signal preprocessed by the
FFT部11は、入力端31より入力された観測信号ベクトルxtに対して高速離散フーリエ変換処理を行い、信号を時間領域から周波数領域に変換し、観測信号スペクトルXtを算出する。FFT部11は、観測信号取得部の一例としての機能を有する。平均及び信号結合部12は、入力端31より入力された時系列の観測信号ベクトルxtに関して、平均をとって所定の時間フレーム毎の観測信号の平均値 ̄xtを算出する。ここで、平均値を示すバー付きの文字記号を ̄xtのように表すこととする。入力平均保存部13は、算出した観測信号ベクトルの平均値 ̄xtを保存する。
The
また、平均及び信号結合部12は、所定期間以上の過去の観測信号の平均値を入力平均保存部13から読み出し、現在の観測信号の平均値と結合してベクトルntを算出する。この算出したベクトルntは、観測信号の長時間平均をとった信号と同等である。処理対象の信号として、音声信号のような非定常的な信号に対して自動車の走行騒音のような定常的な雑音が重畳されている信号を観測信号として想定する場合、観測信号の長時間平均をとることで音声信号のような非定常的な信号のレベルはその平均区間の長さに応じて減少する。一方で、自動車の走行騒音のような定常的な雑音のレベルは平均区間の長さによらず、一定である。したがって、過去及び現在の観測信号の平均値を結合したベクトルntは、雑音信号と同等であると推定できるため、これを推定雑音信号ベクトルntとみなすことにする。観測信号の長時間平均をとる所定期間は、例えば10〜20秒程度とする。FFT部14は、推定雑音信号ベクトルntに対してFFT処理を行って時間領域から周波数領域に変換し、推定雑音信号スペクトルNtを算出する。平均及び信号結合部12、入力平均保存部13、FFT部14は、推定雑音取得部の一例としての機能を有する。
The average and the
ウィナーフィルタ算出部15は、上記算出した観測信号スペクトルXt及び推定雑音信号スペクトルNtと、後述するウィナーフィルタ適応係数αt−1とを用いて、ウィナーフィルタ係数Htを算出する。ウィナーフィルタ算出部15は、フィルタ係数算出部の一例としての機能を有する。推定所望信号スペクトル算出部16は、算出したウィナーフィルタ係数Htを用いたフィルタ処理により、観測信号スペクトルXtから推定所望信号スペクトル^Ytを算出する。ここで、推定値を示すハット付きの文字記号を^Ytのように表すこととする。推定所望信号スペクトル算出部16は、所望信号推定部の一例としての機能を有する。IFFT部17は、推定所望信号スペクトル^Ytに対して高速離散逆フーリエ変換処理を行い、信号を周波数領域から時間領域に変換し、推定所望信号ベクトル^ytを算出する。IFFT部17は、信号出力部の一例としての機能を有する。
The Wiener
減算部18Aは、観測信号ベクトルxtから推定所望信号ベクトル^ytを減算し、算出雑音信号ベクトル^ntを算出する。減算部18Aは、雑音信号算出部の一例としての機能を有する。雑音成分を含む観測信号と推定所望信号との差分をとることによって、雑音信号を得ることができるため、減算部18Aによって算出雑音信号ベクトル^ntが求められる。コヒーレンス算出部19Aは、上記算出した推定所望信号ベクトル^ytと算出雑音信号ベクトル^ntとを用いて、推定所望信号と算出雑音信号との相関を示すコヒーレンス(相関値)γtを算出する。
The subtraction unit 18A subtracts the estimated desired signal vector ^ y t from the observation signal vector x t to calculate the calculated noise signal vector ^ n t . The subtraction unit 18A has a function as an example of a noise signal calculation unit. By taking the difference between the observed signal and the estimated desired signal containing a noise component, it is possible to obtain a noise signal, is calculated noise signal vector ^ n t is determined by the subtraction unit 18A.
ここで、推定所望信号と算出雑音信号との相関を示すコヒーレンスγtによって、算出雑音信号に含まれる所望信号成分の割合が類推できる。コヒーレンスγtが小さく、相関が弱い場合は、算出雑音信号において所望信号成分が少ないと考えられる。一方、コヒーレンスγtが大きく、相関が強い場合は、算出雑音信号において所望信号成分が多く混入していると考えられる。コヒーレンスγtが大きい場合、そのままウィナーフィルタを適用すると、雑音成分のみならず所望信号成分まで抑圧を行ってしまい、音質の劣化やミュージカルノイズの発生を招くおそれがある。このため、本実施の形態では、コヒーレンスγtの大小によって、ウィナーフィルタ係数Htを周波数毎に変動させ、ウィナーフィルタの動作を最適化する。 Here, the ratio of the desired signal component included in the calculated noise signal can be inferred from the coherence γ t showing the correlation between the estimated desired signal and the calculated noise signal. When the coherence γ t is small and the correlation is weak, it is considered that the desired signal component is small in the calculated noise signal. On the other hand, when the coherence γ t is large and the correlation is strong, it is considered that a large amount of desired signal components are mixed in the calculated noise signal. When the coherence γ t is large, if the Wiener filter is applied as it is, not only the noise component but also the desired signal component is suppressed, which may lead to deterioration of sound quality and generation of musical noise. Therefore, in the present embodiment, the Wiener filter coefficient Ht is varied for each frequency according to the magnitude of the coherence γ t , and the operation of the Wiener filter is optimized.
ウィナーフィルタ適応係数算出部20は、コヒーレンス算出部19Aにより算出したコヒーレンスγtに基づき、次の時間フレームに対して用いるウィナーフィルタ適応係数αtを周波数毎に算出する。ウィナーフィルタ適応係数算出部20は、フィルタ適応係数算出部の一例としての機能を有する。ウィナーフィルタ適応係数保存部21は、算出したウィナーフィルタ適応係数αtを保存する。ウィナーフィルタ適応係数保存部21は、フィルタ係数保存部の一例としての機能を有する。本実施の形態では、コヒーレンスの値により変動するウィナーフィルタの強度係数として、ウィナーフィルタ適応係数αtを用いる。例えば、コヒーレンスγtが小さい(算出雑音信号に所望信号成分が少ない)周波数帯域では、ウィナーフィルタ適応係数αtを大きくしてウィナーフィルタのかかり具合を強くし、雑音成分の抑圧度合いを大きくする。これにより、観測信号に含まれる雑音成分を多く抑圧する。また、コヒーレンスγtが大きい(算出雑音信号に所望信号成分が多い)周波数帯域では、ウィナーフィルタ適応係数αtを小さくしてウィナーフィルタのかかり具合を弱くし、雑音成分の抑圧度合いを小さくする。これにより、雑音成分とともに所望信号成分を抑圧してしまうことを少なくし、雑音成分を抑圧する際のミュージカルノイズの発生を低減する。このように、周波数毎にウィナーフィルタの強度を変化させることにより、雑音抑圧の精度をなるべく保ちながら音質劣化やミュージカルノイズの発生を抑えるようにする。
The Wiener filter adaptation
ウィナーフィルタ算出部15は、次の時間フレームの観測信号スペクトルXt及び推定雑音信号スペクトルNtに対して、ウィナーフィルタ適応係数αtを用いてウィナーフィルタ係数Htを算出する。
The Wiener
次に、実施の形態1における信号処理部10Aの処理をより具体的に説明する。
Next, the processing of the
FFT部11は、例えば次の式(1)に示す離散フーリエ変換演算によって信号を時間領域から周波数領域に変換する。実際には高速離散フーリエ変換処理を実行する。
The
上式において、Nは信号の周期、nは離散時間を示すインデックス、fは離散周波数を示すインデックス、xnは時間領域信号、Xfは周波数領域信号を表している。nによる離散時間は、観測信号のサンプリング周期を単位とした時間である。例えば、サンプリング周波数=48kHzの場合、(1/48000)秒≒0.021m秒で1単位となる。観測信号のサンプル数がN=1024の場合、1つの時間フレームは(1024/48000)≒21.3m秒となる。fによる離散周波数は、観測信号の(サンプリング周波数/信号の周期)を単位とした周波数である。例えば、サンプリング周波数=48kHzかつサンプル数N=1024の場合、(48000/1024)Hz≒46.9Hzで1単位となる。 In the above equation, N is the period of the signal, n is the index indicating the discrete time, f is the index indicating the discrete frequency, x n is the time domain signal, and X f is the frequency domain signal. The discrete time by n is the time in units of the sampling period of the observed signal. For example, when the sampling frequency = 48 kHz, (1/48000) seconds ≈ 0.021 ms is one unit. When the number of observation signal samples is N = 1024, one time frame is (1024/48000) ≈21.3 ms. The discrete frequency according to f is a frequency in units of (sampling frequency / signal period) of the observed signal. For example, when the sampling frequency = 48 kHz and the number of samples N = 1024, (48000/1024) Hz ≈ 46.9 Hz is one unit.
FFT部11は、入力された時間領域信号について、フレーム幅Lの時間フレームの信号全体にハニング窓等の窓関数を乗算し、周期Lの周期信号とみなすようにする。上記例では、周期L=21.3m秒の時間フレームとなる。そして、FFT部11は、周期Lの観測信号の周期信号に対し、上記式(1)に示した離散フーリエ変換に基づき演算量を低減した高速離散フーリエ変換を行い、観測信号を周波数領域に変換する。
The
ここで、信号処理部10Aに入力される時間領域の観測信号を、例えば次の式(2)に示すような観測信号ベクトルxtで表すことにする。
Here, the observation signal in the time domain input to the
xt=[x(L×t),x(L×(t+1)),…,x(L×N(t+1))]T
…(2)
x t = [x (L × t), x (L × (t + 1)), ..., x (L × N (t + 1))] T
… (2)
上式において、右式はベクトルの各要素x(n)を示し、nは時刻を表すパラメータであり、tは時間フレーム、Tは転置を表している。以下の式においても同様である。 In the above equation, the equation on the right indicates each element x (n) of the vector, n is a parameter representing a time, t is a time frame, and T is a transpose. The same applies to the following equation.
FFT部11は、観測信号ベクトルxtに対して、上記式(1)に基づく離散フーリエ変換演算によって時間領域から周波数領域に変換し、次の式(3)に示すような観測信号スペクトルXtを算出する。
Xt=[Xt(0),Xt(1),…,Xt(Ω)]T …(3)
The
X t = [X t (0), X t (1), ..., X t (Ω)] T ... (3)
上式において、右式はベクトルの各要素Xt(ω)を示し、ωは周波数ビンを表しており、ω=0,1,2,…,Ωである。以下の式においても同様である。 In the above equation, the equation on the right indicates each element X t (ω) of the vector, ω represents the frequency bin, and ω = 0, 1, 2, ..., Ω. The same applies to the following equation.
平均及び信号結合部12は、例えば次の式(4)に示す演算によって観測信号に対して平均をとり、時間フレーム毎の観測信号の平均値を算出する。
The average and
上式において、Lは時間フレームのフレーム幅、nは離散時間を示すインデックス、xtは観測信号、 ̄xtは観測信号の平均値を表している。 In the above equation, L is the frame width of the time frame, n represents an index indicating the discrete time, x t is the observed signal, ¯x t represents the average value of the observed signal.
また、平均及び信号結合部12は、過去N−1個の時間フレーム分の観測信号の平均値を入力平均保存部13から読み出し、上記算出した現在の時間フレームの観測信号の平均値 ̄xtと結合し、観測信号の長時間平均を表すベクトルを算出する。雑音信号が定常的な場合、観測信号xtの長時間平均を取ることにより、雑音信号を推定できる。このとき、平均及び信号結合部12は、例えば次の式(5)に示すように、観測信号の長時間平均を表すベクトルを推定雑音信号ベクトルntとして算出する。
Further, the average and
FFT部14は、推定雑音信号ベクトルntに対して、上記式(1)に基づく離散フーリエ変換演算によって時間領域から周波数領域に変換し、次の式(6)に示すような推定雑音信号スペクトルNtを算出する。
Nt=[Nt(0),Nt(1),…,Nt(Ω)]T …(6) N t = [N t (0), N t (1), ..., N t (Ω)] T ... (6)
ウィナーフィルタ算出部15は、観測信号スペクトル及び推定雑音信号スペクトルと、ウィナーフィルタ適応係数とに基づき、例えば次の式(7)に示す演算によって周波数領域でのウィナーフィルタ係数Htを算出する。
Wiener
上式において、Xt(ω)は時間フレームtにおける観測信号スペクトル、Nt(ω)は時間フレームtにおける雑音信号スペクトル、αt−1(ω)は前時間フレームt−1で算出した推定所望信号と算出雑音信号とのコヒーレンス値によって変動するウィナーフィルタ適応係数、Ht(ω)は時間フレームtにおけるウィナーフィルタ係数を表している。 In the above equation, X t (ω) is the observed signal spectrum in the time frame t, N t (ω) is the noise signal spectrum in the time frame t, and α t-1 (ω) is the estimation calculated in the previous time frame t-1. The Wiener filter adaptation coefficient, H t (ω), which fluctuates depending on the coherence value of the desired signal and the calculated noise signal, represents the Wiener filter coefficient in the time frame t.
ここで、ウィナーフィルタ算出部15は、上記式(3)に示す観測信号スペクトルXt、上記式(6)に示す推定雑音信号スペクトルNtを用いて、上記式(7)に基づく演算を行い、次の式(8)に示すようなウィナーフィルタ係数Htを算出する。
Here, the Wiener
Ht=[Ht(0),Ht(1),…,Ht(Ω)]T …(8) H t = [H t (0), H t (1), ..., H t (Ω)] T ... (8)
なお、前時間フレームt−1で算出したウィナーフィルタ適応係数αt−1は、次の式(9)で表される。 The Wiener filter adaptation coefficient α t-1 calculated in the previous time frame t- 1 is represented by the following equation (9).
αt−1=[αt−1(0),αt−1(1),…,αt−1(Ω)]T …(9) α t-1 = [α t-1 (0), α t-1 (1), ..., α t-1 (Ω)] T … (9)
推定所望信号スペクトル算出部16は、算出したウィナーフィルタ係数Htを用いて、例えば次の式(10)に示すフィルタ処理演算によって観測信号から推定所望信号スペクトルを算出する。
Estimating the desired signal
上式において、Ht(ω)は時間フレームtにおけるウィナーフィルタ係数、Xt(ω)は時間フレームtにおける観測信号スペクトル、^Yt(ω)は時間フレームtにおける推定所望信号スペクトルを表している。 In the above equation, H t (ω) represents the Wiener filter coefficient in the time frame t, X t (ω) represents the observed signal spectrum in the time frame t, and ^ Y t (ω) represents the estimated desired signal spectrum in the time frame t. There is.
ウィナーフィルタにより推定した音声信号等の所望信号の推定所望信号スペクトル^Yt(ω)は、観測信号の振幅スペクトルに対して、算出したウィナーフィルタ係数を乗算し、更に観測信号の位相スペクトルを乗算することで算出できる。 The estimated desired signal spectrum ^ Y t (ω) of a desired signal such as an audio signal estimated by the winner filter is obtained by multiplying the amplitude spectrum of the observed signal by the calculated winner filter coefficient and further multiplying the phase spectrum of the observed signal. It can be calculated by doing.
ここで、推定所望信号スペクトル算出部16は、上記式(8)に示すウィナーフィルタ係数Ht、上記式(3)に示す観測信号スペクトルXtを用いて、上記式(10)に基づく演算を行い、次の式(11)に示すような推定所望信号スペクトル^Ytを算出する。
Here, the estimated desired signal
IFFT部17は、例えば次の式(12)に示す離散逆フーリエ変換演算によって信号を周波数領域から時間領域に変換する。実際には高速離散逆フーリエ変換処理を実行する。
The
上式において、Nは信号の周期、nは離散時間を示すインデックス、fは離散周波数を示すインデックス、xnは時間領域信号、Xfは周波数領域信号を表している。離散時間のサンプリング周期、サンプリング周波数、観測信号のサンプル数は、上記式(1)に示した離散フーリエ変換演算と同様とする。 In the above equation, N is the period of the signal, n is the index indicating the discrete time, f is the index indicating the discrete frequency, x n is the time domain signal, and X f is the frequency domain signal. The sampling period of the discrete time, the sampling frequency, and the number of samples of the observed signal are the same as those of the discrete Fourier transform operation shown in the above equation (1).
IFFT部17は、入力された周波数領域信号について、L個の周波数成分を持つ周波数領域信号を周期Lの周期信号とみなすようにする。そして、IFFT部17は、周期Lの推定所望信号の周期信号に対し、上記式(12)に示した離散逆フーリエ変換に基づき演算量を低減した高速離散逆フーリエ変換を行い、推定所望信号を時間領域に変換する。
The
ここで、IFFT部17は、推定所望信号スペクトル^Ytに対して、上記式(12)に基づく離散逆フーリエ変換演算によって周波数領域から時間領域に変換し、次の式(13)に示すような推定所望信号ベクトル^ytを算出する。
Here, the
減算部18Aは、観測信号ベクトルxtから推定所望信号ベクトル^ytを減算する減算処理を行い、次の式(14)に示すような算出雑音信号ベクトル^ntを算出する。 Subtraction unit 18A performs a subtraction process of subtracting the estimated desired signal vector ^ y t from the observation signal vector x t, and calculates the calculated noise signal vector ^ n t as shown in the following equation (14).
図3は、実施の形態1におけるコヒーレンス算出部19Aの構成例を示すブロック図である。コヒーレンス算出部19Aは、FFT部191、192、パワースペクトル算出部193、194、クロススペクトル算出部195、コヒーレンス計算部196を有する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the
FFT部(第1の周波数変換部の一例)191は、推定所望信号ベクトル^ytに対して、上記式(1)に基づく離散フーリエ変換演算によって時間領域から周波数領域に変換し、次の式(15)に示すような推定所望信号スペクトル^Ytを算出する。 The FFT unit (an example of the first frequency conversion unit) 191 converts the estimated desired signal vector ^ y t from the time domain to the frequency domain by the discrete Fourier transform operation based on the above equation (1), and the following equation The estimated desired signal spectrum ^ Y t as shown in (15) is calculated.
FFT部(第2の周波数変換部の一例)192は、算出雑音信号ベクトル^ntに対して、上記式(1)に基づく離散フーリエ変換演算によって時間領域から周波数領域に変換し、次の式(16)に示すような算出雑音信号スペクトル^Ntを算出する。 FFT section (second example of the frequency conversion section) 192 for calculating the noise signal vector ^ n t, converted from the time domain to the frequency domain by a discrete Fourier transform operation based on the above formula (1), the following equation calculating the calculated noise signal spectrum ^ N t as shown in (16).
パワースペクトル算出部193、194は、例えば次の式(17)に示す演算によって信号スペクトルからパワースペクトルを算出する。
The power
PXX(ω)=|X(ω)|2 …(17)
上式において、PXX(ω)はパワースペクトルを表している。
PXX (ω) = | X (ω) | 2 ... (17)
In the above equation, PXX (ω) represents the power spectrum.
ここで、パワースペクトル算出部(第1のパワースペクトル算出部)193は、推定所望信号スペクトル^Ytを用いて、上記式(17)に基づく演算を行い、次の式(18)に示すような推定所望信号のパワースペクトルP^Yt^Ytを算出する。 Here, the power spectrum calculation unit (first power spectrum calculation unit) 193 performs an calculation based on the above equation (17) using the estimated desired signal spectrum ^ Y t, and is shown in the following equation (18). The power spectrum P ^ Yt ^ Yt of the desired estimated signal is calculated.
また、パワースペクトル算出部(第2のパワースペクトル算出部)194は、算出雑音信号スペクトル^Ntを用いて、上記式(17)に基づく演算を行い、次の式(19)に示すような算出雑音信号のパワースペクトルP^Nt^Ntを算出する。 The power spectrum calculating unit (second power spectrum calculation section) 194, using the calculated noise signal spectrum ^ N t, performs a calculation based on the equation (17), as shown in the following equation (19) Calculation The power spectrum P ^ Nt ^ Nt of the noise signal is calculated.
クロススペクトル算出部195は、例えば次の式(20)に示す演算によって信号スペクトルからクロススペクトルを算出する。
The cross
PXY(ω)=X*(ω)Y(ω) …(20) P XY (ω) = X * (ω) Y (ω)… (20)
上式において、PXY(ω)はクロススペクトル、X*はXの複素共役を表している。 In the above equation, PXY (ω) represents the cross spectrum and X * represents the complex conjugate of X.
ここで、クロススペクトル算出部195は、推定所望信号スペクトル^Ytと算出雑音信号スペクトル^Ntとを用いて、上記式(20)に基づく演算を行い、次の式(21)に示すような推定所望信号と算出雑音信号のクロススペクトルP^Nt^Ytを算出する。
Here, the cross
コヒーレンス計算部196は、例えば次の式(22)に示す演算によってパワースペクトル及びクロススペクトルからコヒーレンスを算出する。
The
上式において、γ(ω)は周波数毎のコヒーレンスを表している。 In the above equation, γ (ω) represents coherence for each frequency.
ここで、コヒーレンス計算部196は、推定所望信号のパワースペクトルP^Yt^Yt、算出雑音信号のパワースペクトルP^Nt^Nt、及びクロススペクトルP^Nt^Ytを用いて、上記式(22)に基づく演算を行い、次の式(23)に示すようなコヒーレンスγtを算出する。このように算出したコヒーレンスγtが、コヒーレンス算出部19Aの算出結果のコヒーレンスγtとなる。
Here, the
γt=[γt(0),γt(1),…,γt(Ω)]T …(23) γ t = [γ t (0), γ t (1), ..., γ t (Ω)] T ... (23)
ウィナーフィルタ適応係数算出部20は、上記のように算出した時間フレームtにおけるコヒーレンスγtに基づき、次の時間フレームt+1に対して用いるウィナーフィルタ適応係数を、例えば次の式(24)に示す演算によって周波数インデックス毎に算出する。
The Wiener filter adaptation
αt(ω)=(1−γt(ω))2 …(24) α t (ω) = (1-γ t (ω)) 2 … (24)
上式において、γt(ω)は周波数インデックス毎のコヒーレンス値、αt(ω)は周波数インデックス毎のウィナーフィルタ適応係数を表している。ただし、0≦αt(ω)≦1、t≧0とする。 In the above equation, γ t (ω) represents the coherence value for each frequency index, and α t (ω) represents the Wiener filter adaptation coefficient for each frequency index. However, 0 ≦ α t (ω) ≦ 1 and t ≧ 0.
なお、ウィナーフィルタ適応係数算出部20は、過去の値を参照する場合は、例えば次の式(25)に示す演算によってウィナーフィルタ適応係数を算出する。
When referring to the past values, the Wiener filter adaptation
αt(ω)=(ηαt−1(ω))(1−γt(ω))2 …(25)
上式において、ηは忘却係数を表している。ただし、0<η<1とする。
α t (ω) = (ηα t-1 (ω)) (1-γ t (ω)) 2 … (25)
In the above equation, η represents the forgetting coefficient. However, 0 <η <1.
ここで、ウィナーフィルタ適応係数算出部20は、上記式(23)に示すコヒーレンスγtを用いて、上記式(24)又は式(25)に基づく演算を行い、次の式(26)に示すようなウィナーフィルタ適応係数αtを算出する。
Here, the Wiener filter adaptation
αt=[αt(0),αt(1),…,αt(Ω)]T …(26) α t = [α t (0), α t (1),…, α t (Ω)] T … (26)
そして、ウィナーフィルタ算出部15は、上記のように周波数毎に算出したウィナーフィルタ適応係数αtを用いて、以前の時間フレームtと同様に、次の時間フレームt+1の観測信号に対して用いるウィナーフィルタ係数Htを算出する(上記式(7)、(8)参照)。
Then, the Wiener
上述したように、本実施の形態では、推定所望信号と算出雑音信号とのコヒーレンスの大小に応じて、周波数毎に変動させたウィナーフィルタ係数を算出し、このウィナーフィルタ係数を用いて観測信号の雑音成分を抑制した推定所望信号を取得する。そして、入力される観測信号の時間フレーム毎に、逐次的にウィナーフィルタ適応係数を更新し、ウィナーフィルタ係数を算出することで、周波数帯域毎に雑音抑圧の強度を適切に選択し、雑音成分を抑圧する。これにより、雑音抑圧の強度をできるだけ保ちながら、ミュージカルノイズの発生を低減でき、観測信号の雑音抑圧を精度良く行うことが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the Wiener filter coefficient varied for each frequency is calculated according to the magnitude of the coherence between the estimated desired signal and the calculated noise signal, and the Wiener filter coefficient is used to obtain the observed signal. An estimated desired signal with suppressed noise components is acquired. Then, the Wiener filter adaptation coefficient is sequentially updated for each time frame of the input observation signal, and the Wiener filter coefficient is calculated to appropriately select the noise suppression intensity for each frequency band and select the noise component. Suppress. As a result, the generation of musical noise can be reduced while maintaining the strength of noise suppression as much as possible, and the noise suppression of the observed signal can be performed with high accuracy.
(実施の形態2)
図4は、実施の形態2に係る信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。信号処理部10Bは、FFT部11、平均及び信号結合部12、入力平均保存部13、FFT部14、ウィナーフィルタ算出部15、推定所望信号スペクトル算出部16、IFFT部17、減算部18B、コヒーレンス算出部19B、ウィナーフィルタ適応係数算出部20、ウィナーフィルタ適応係数保存部21を有する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the signal processing device according to the second embodiment. The
実施の形態2は、実施の形態1に対してコヒーレンス算出部19B及び減算部18Bの構成が異なり、コヒーレンスの算出方法を変更した例である。以下では実施の形態1と異なる部分を中心に説明し、実施の形態1と同様の構成及び処理については説明を省略する。
The second embodiment is an example in which the configurations of the
減算部18Bは、周波数領域において、観測信号スペクトルXtから推定所望信号スペクトル^Ytを減算し、算出雑音信号スペクトル^Ntを算出する。減算部18Bは、雑音信号算出部の一例としての機能を有する。コヒーレンス算出部19Bは、推定所望信号スペクトル^Ytと、減算部18Bにて算出した算出雑音信号スペクトル^Ntとを用いて、周波数領域において、推定所望信号と算出雑音信号との相関を示すコヒーレンス(相関値)γtを算出する。
The subtraction unit 18B subtracts the estimated desired signal spectrum ^ Y t from the observed signal spectrum X t in the frequency domain to calculate the calculated noise signal spectrum ^ N t . The subtraction unit 18B has a function as an example of a noise signal calculation unit. The
図5は、実施の形態2におけるコヒーレンス算出部19Bの構成例を示すブロック図である。コヒーレンス算出部19Bは、パワースペクトル算出部193、194、クロススペクトル算出部195、コヒーレンス計算部196を有する。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the
パワースペクトル算出部(第1のパワースペクトル算出部)193は、推定所望信号スペクトル^Ytを用いて、実施の形態1と同様に、推定所望信号のパワースペクトルP^Yt^Ytを算出する(上記式(17)、(18)参照)。また、パワースペクトル算出部(第2のパワースペクトル算出部)194は、算出雑音信号スペクトル^Ntを用いて、実施の形態1と同様に、算出雑音信号のパワースペクトルP^Nt^Ntを算出する(上記式(17)、(19)参照)。クロススペクトル算出部195は、推定所望信号スペクトル^Ytと算出雑音信号スペクトル^Ntとを用いて、実施の形態1と同様に、推定所望信号と算出雑音信号のクロススペクトルP^Nt^Ytを算出する(上記式(20)、(21)参照)。
Power spectrum calculating unit (first power spectrum calculating unit) 193, using the estimated desired signal spectrum ^ Y t, as in the first embodiment, calculates a power spectrum P ^ Yt ^ Yt estimated desired signal ( (See equations (17) and (18) above). The power spectrum calculating unit (second power spectrum calculating unit) 194 calculates using the calculated noise signal spectrum ^ N t, as in the first embodiment, the power spectrum P ^ Nt ^ Nt calculated noise signal (Refer to the above equations (17) and (19)). The cross
コヒーレンス計算部196は、推定所望信号のパワースペクトルP^Yt^Yt、算出雑音信号のパワースペクトルP^Nt^Nt、及びクロススペクトルP^Nt^Ytを用いて、実施の形態1と同様に、コヒーレンスγtを算出する(上記式(22)、(23)参照)。このように算出したコヒーレンスγtが、コヒーレンス算出部19Bの算出結果のコヒーレンスγtとなる。
The
ウィナーフィルタ適応係数算出部20は、コヒーレンス算出部19Bにより算出したコヒーレンスγtに基づき、実施の形態1と同様に、周波数毎にウィナーフィルタ適応係数αtを算出する(上記式(24)、(25)、(26)参照)。
The Wiener filter adaptation
そして、ウィナーフィルタ算出部15は、上記のように周波数毎に算出したウィナーフィルタ適応係数αtを用いて、以前の時間フレームtと同様に、次の時間フレームt+1の観測信号に対して用いるウィナーフィルタ係数Htを算出する(上記式(7)、(8)参照)。
Then, the Wiener
実施の形態2では、周波数領域でコヒーレンスを算出することにより、コヒーレンス算出部の構成を簡略化し、演算量を低減できる。このため、信号処理部の処理時間の短縮、雑音抑圧精度の向上を図ることが可能となり、より好適である。 In the second embodiment, by calculating the coherence in the frequency domain, the configuration of the coherence calculation unit can be simplified and the amount of calculation can be reduced. Therefore, it is possible to shorten the processing time of the signal processing unit and improve the noise suppression accuracy, which is more preferable.
(実施の形態3)
図6は、実施の形態3に係る信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。信号処理部10Cは、FFT部11、平均及び信号結合部12、入力平均保存部13、FFT部14、ウィナーフィルタ算出部15、推定所望信号スペクトル算出部16、IFFT部17、雑音信号算出部22、コヒーレンス算出部19B、ウィナーフィルタ適応係数算出部20、ウィナーフィルタ適応係数保存部21を有する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of the signal processing device according to the third embodiment. The signal processing unit 10C includes an
実施の形態3は、実施の形態2に対して減算部18Bの代わりに雑音信号算出部22を設け、算出雑音信号スペクトルの算出方法を変更した例である。以下では実施の形態1及び実施の形態2と異なる部分を中心に説明し、実施の形態1及び実施の形態2と同様の構成及び処理については説明を省略する。
The third embodiment is an example in which the noise
雑音信号算出部22は、ウィナーフィルタ算出部15にて算出したウィナーフィルタ係数Htと、観測信号スペクトルXtとに基づき、例えば次の式(27)に示す演算によって算出雑音信号スペクトル^Ntを算出する。
The noise
上記式(27)は、次の式(28)に示すように、実施の形態2における減算部18Bによる算出雑音信号スペクトル^Ntの算出式を変形することによって得られる。 The formula (27), as shown in the following equation (28) is obtained by deforming the equation for calculating the calculated noise signal spectrum ^ N t by subtraction unit 18B in the second embodiment.
コヒーレンス算出部19Bは、推定所望信号スペクトル^Ytと、雑音信号算出部22により算出した算出雑音信号スペクトル^Ntとを用いて、周波数領域において、推定所望信号と算出雑音信号との相関を示すコヒーレンス(相関値)γtを算出する。
The
ウィナーフィルタ適応係数算出部20は、コヒーレンス算出部19Bにより算出したコヒーレンスγtに基づき、実施の形態1、2と同様に、周波数毎にウィナーフィルタ適応係数αtを算出する(上記式(24)、(25)、(26)参照)。
The Wiener filter adaptation
そして、ウィナーフィルタ算出部15は、上記のように周波数毎に算出したウィナーフィルタ適応係数αtを用いて、以前の時間フレームtと同様に、次の時間フレームt+1の観測信号に対して用いるウィナーフィルタ係数Htを算出する(上記式(7)、(8)参照)。
Then, the Wiener
実施の形態3では、ウィナーフィルタ係数の算出結果を用いて算出雑音信号スペクトルを算出することにより、演算量を低減でき、信号処理部の処理時間の短縮を図ることが可能となり、より好適である。 In the third embodiment, the calculation amount can be reduced and the processing time of the signal processing unit can be shortened by calculating the calculated noise signal spectrum using the calculation result of the Wiener filter coefficient, which is more preferable. ..
上述した本実施の形態では、定常的な観測信号においては雑音信号が定常的であると仮定し、この条件下でミュージカルノイズの発生を低減させ、観測信号の雑音成分を抑圧する。本実施の形態の信号処理部では、周波数領域において推定所望信号と算出雑音信号とのコヒーレンスを算出する。そして、周波数毎のコヒーレンスの大小に応じてウィナーフィルタ係数を算出し、このウィナーフィルタ係数を用いたウィナーフィルタによって観測信号の雑音成分を抑制する。 In the present embodiment described above, it is assumed that the noise signal is stationary in the stationary observation signal, the generation of musical noise is reduced under this condition, and the noise component of the observation signal is suppressed. The signal processing unit of the present embodiment calculates the coherence between the estimated desired signal and the calculated noise signal in the frequency domain. Then, the Wiener filter coefficient is calculated according to the magnitude of coherence for each frequency, and the noise component of the observed signal is suppressed by the Wiener filter using this Wiener filter coefficient.
このとき、雑音推定精度の良い(コヒーレンスの小さい)周波数帯域において雑音抑圧の強度を保ち、雑音推定精度の悪い(コヒーレンスの大きい)周波数帯域において雑音抑圧の強度を低下させる。これにより、雑音抑圧の精度を悪化させる周波数帯域を観測信号に応じて適応的に絞り、雑音抑圧の精度をできるだけ保ちながら、ミュージカルノイズの低減を行うことができる。また、本実施の形態では、単一の入力信号に対する処理を前提とするため、複数のマイクロホンやマイクロホンアレイ等の複数系統の入力手段を用いることなく、簡易なシステム構成でミュージカルノイズの発生を低減させた雑音抑圧が可能となる。また、前段でのビームフォーミング処理等も不要であり、演算量の削減、ハードウェアコストの低減を実現できる。 At this time, the intensity of noise suppression is maintained in the frequency band with good noise estimation accuracy (small coherence), and the intensity of noise suppression is reduced in the frequency band with poor noise estimation accuracy (large coherence). As a result, the frequency band that deteriorates the accuracy of noise suppression can be adaptively narrowed according to the observed signal, and musical noise can be reduced while maintaining the accuracy of noise suppression as much as possible. Further, in the present embodiment, since processing for a single input signal is premised, the generation of musical noise is reduced by a simple system configuration without using a plurality of input means such as a plurality of microphones and a microphone array. It is possible to suppress the noise. In addition, beamforming processing in the previous stage is not required, and the amount of calculation can be reduced and the hardware cost can be reduced.
以上のように、本実施の形態は、処理対象となる信号に対する信号処理を行う信号処理装置、信号処理システム、及び信号処理装置方法の一例を示したものである。信号処理システムは、処理対象となる信号を入力する入力部52と、入力部52より処理対象として入力される観測信号に対して、観測信号の雑音成分を抑圧する信号処理を行う信号処理部10と、信号処理部10による信号処理後の信号を出力する出力部53と、を有する。信号処理部10において、FFT部11は、処理対象として入力される観測信号を周波数領域に変換した観測信号スペクトルを取得する。平均及び信号結合部12、入力平均保存部13、及びFFT部14は、観測信号の所定期間以上の長時間の平均を算出し、算出した平均値によって観測信号における定常的な雑音成分を推定し、推定雑音成分を周波数領域に変換した推定雑音スペクトルを取得する。ウィナーフィルタ算出部15は、観測信号スペクトルと推定雑音スペクトルとに基づき、観測信号の雑音成分を抑圧するためのウィナーフィルタ係数を算出する。推定所望信号スペクトル算出部16は、ウィナーフィルタ係数を用いたフィルタ処理によって観測信号における推定所望信号スペクトルを算出する。IFFT部17は、推定所望信号スペクトルを時間領域に変換した信号を信号処理後の観測信号として出力する。減算部18A、18B、又は雑音信号算出部22は、観測信号と推定所望信号又はフィルタ係数とに基づき、現在の時間フレームの観測信号における雑音成分を算出雑音信号として算出する。コヒーレンス算出部19A、19Bは、推定所望信号の周波数領域の推定所望信号スペクトルと、算出雑音信号の周波数領域の算出雑音信号スペクトルと、の相関を示すコヒーレンスを算出する。ウィナーフィルタ適応係数算出部20は、コヒーレンスに応じて、周波数毎にフィルタ係数に寄与するウィナーフィルタ適応係数を算出する。そして、ウィナーフィルタ算出部15は、ウィナーフィルタ適応係数を用いて次の時間フレームに用いるウィナーフィルタ係数を算出する。
As described above, the present embodiment shows an example of a signal processing device, a signal processing system, and a signal processing device method that perform signal processing on a signal to be processed. The signal processing system is a
上記構成では、周波数毎に求めた推定所望信号と算出雑音信号とのコヒーレンスの大小に応じて、ウィナーフィルタ係数を算出し、このウィナーフィルタ係数を用いたウィナーフィルタによって観測信号の雑音成分を抑制する。これにより、周波数帯域毎に雑音抑圧の強度を適切に選択して雑音抑圧を実行でき、雑音抑圧の精度をできるだけ保ちながら、ミュージカルノイズの低減が可能となる。 In the above configuration, the Wiener filter coefficient is calculated according to the magnitude of the coherence between the estimated desired signal obtained for each frequency and the calculated noise signal, and the noise component of the observed signal is suppressed by the Wiener filter using this Wiener filter coefficient. .. As a result, the intensity of noise suppression can be appropriately selected for each frequency band to execute noise suppression, and musical noise can be reduced while maintaining the accuracy of noise suppression as much as possible.
また、信号処理部10は、周波数領域において、観測信号スペクトルと推定所望信号スペクトルとの差分を算出する減算部18Bを含み、減算部18Bは、観測信号スペクトルと推定所望信号スペクトルとの差分によって算出雑音信号スペクトルを算出する。コヒーレンス算出部19Bは、推定所望信号スペクトルと算出雑音信号スペクトルとからコヒーレンスを算出する。これにより、周波数領域において算出した算出雑音信号スペクトルを用いて、周波数ビンごとの推定所望信号と算出雑音信号とのコヒーレンスを算出し、コヒーレンスに応じて周波数毎に雑音抑圧の強度を変動させたウィナーフィルタ係数を算出可能である。このため、雑音抑圧の精度をできるだけ保ちながらミュージカルノイズの低減が可能となる効果に加えて、周波数領域でコヒーレンスを算出することによって、コヒーレンス算出部の構成を簡略化し、演算量を低減することが可能となる。
Further, the
また、信号処理部10は、周波数領域において、観測信号スペクトルとウィナーフィルタ係数とによって算出雑音信号スペクトルを算出する雑音信号算出部22を含む。コヒーレンス算出部19Bは、推定所望信号スペクトルと算出雑音信号スペクトルとからコヒーレンスを算出する。これにより、周波数領域において算出した算出雑音信号スペクトルを用いて、周波数ビンごとの推定所望信号と算出雑音信号とのコヒーレンスを算出し、コヒーレンスに応じて周波数毎に雑音抑圧の強度を変動させたウィナーフィルタ係数を算出可能である。このため、雑音抑圧の精度をできるだけ保ちながらミュージカルノイズの低減が可能となる効果に加えて、ウィナーフィルタ係数の算出結果を用いて算出雑音信号スペクトルを算出することによって、演算量のさらなる低減ができ、信号処理部の処理時間の短縮を図ることが可能となる。
Further, the
また、コヒーレンス算出部19Bにおいて、パワースペクトル算出部193は、推定所望信号スペクトルのパワースペクトルを算出し、パワースペクトル算出部194は、算出雑音信号スペクトルのパワースペクトルを算出する。クロススペクトル算出部195は、推定所望信号スペクトルと算出雑音信号スペクトルとのクロススペクトルを算出する。そして、コヒーレンス計算部196は、推定所望信号スペクトルのパワースペクトル、算出雑音信号スペクトルのパワースペクトル、及びクロススペクトルによって、コヒーレンスを算出する。これにより、周波数領域において、周波数ビンごとの推定所望信号と算出雑音信号とのコヒーレンスを算出可能である。
Further, in the
また、信号処理部10は、時間領域において、観測信号と推定所望信号との差分を算出する減算部18Aを含み、減算部18Aは、観測信号と推定所望信号との差分によって算出雑音信号を算出する。コヒーレンス算出部19Aは、推定所望信号と算出雑音信号とからコヒーレンスを算出する。これにより、時間領域において算出した算出雑音信号を用いて、周波数ビンごとの推定所望信号と算出雑音信号とのコヒーレンスを算出し、コヒーレンスに応じて周波数毎に雑音抑圧の強度を変動させたウィナーフィルタ係数を算出可能である。このため、雑音抑圧の精度をできるだけ保ちながらミュージカルノイズの低減が可能となる。
Further, the
また、コヒーレンス算出部19Aにおいて、FFT部191は、推定所望信号を周波数領域に変換した推定所望信号スペクトルを取得し、FFT部192は、算出雑音信号を周波数領域に変換した算出雑音信号スペクトルを取得する。パワースペクトル算出部193は、推定所望信号スペクトルのパワースペクトルを算出し、パワースペクトル算出部194は、算出雑音信号スペクトルのパワースペクトルを算出する。クロススペクトル算出部195は、推定所望信号スペクトルと算出雑音信号スペクトルとのクロススペクトルを算出する。そして、コヒーレンス計算部196は、推定所望信号スペクトルのパワースペクトル、算出雑音信号スペクトルのパワースペクトル、及びクロススペクトルによって、コヒーレンスを算出する。これにより、推定所望信号及び算出雑音信号を時間領域から周波数領域に変換して、周波数ビンごとの推定所望信号と算出雑音信号とのコヒーレンスを算出可能である。
Further, in the
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 Although various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to such examples. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modification examples, modification examples, replacement examples, addition examples, deletion examples, and equal examples within the scope of claims. It is understood that it naturally belongs to the technical scope of the present disclosure. In addition, each component in the various embodiments described above may be arbitrarily combined as long as the gist of the invention is not deviated.
本開示は、信号の雑音成分の抑圧に関してさらなる改善を実現できる信号処理装置、信号処理システム及び信号処理方法として有用である。 The present disclosure is useful as a signal processing device, a signal processing system, and a signal processing method capable of further improving the suppression of noise components of a signal.
10、10A、10B、10C 信号処理部
11、14、191、192 FFT部
12 平均及び信号結合部
13 入力平均保存部
15 ウィナーフィルタ算出部
16 推定所望信号スペクトル算出部
17 IFFT部
18A、18B 減算部
19A、19B コヒーレンス算出部
20 ウィナーフィルタ適応係数算出部
21 ウィナーフィルタ適応係数保存部
22 雑音信号算出部
193、194 パワースペクトル算出部
195 クロススペクトル算出部
196 コヒーレンス計算部
10, 10A, 10B, 10C
Claims (8)
前記処理対象として入力される観測信号を周波数領域に変換した観測信号スペクトルを取得する観測信号取得部と、
前記観測信号の所定期間以上の長時間の平均を算出し、前記算出した平均値によって前記観測信号における定常的な雑音成分を推定し、推定雑音成分を周波数領域に変換した推定雑音スペクトルを取得する推定雑音取得部と、
前記観測信号スペクトルと前記推定雑音スペクトルとに基づき、前記観測信号の雑音成分を抑圧するためのフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、
前記フィルタ係数を用いたフィルタ処理によって前記観測信号における推定所望信号を算出する所望信号推定部と、
前記推定所望信号を時間領域に変換した信号を信号処理後の観測信号として出力する信号出力部と、
前記観測信号と前記推定所望信号又は前記フィルタ係数とに基づき、現在の前記観測信号における雑音成分を算出雑音信号として算出する雑音信号算出部と、
前記推定所望信号の周波数領域の推定所望信号スペクトルと、前記算出雑音信号の周波数領域の算出雑音信号スペクトルと、の相関を示すコヒーレンスを算出するコヒーレンス算出部と、
前記コヒーレンスに応じて、周波数毎に前記フィルタ係数に寄与するフィルタ適応係数を算出するフィルタ適応係数算出部と、を有し、
前記フィルタ係数算出部は、前記フィルタ適応係数を用いて前記フィルタ係数を算出する、
信号処理装置。 A signal processing device that performs signal processing on a signal to be processed.
An observation signal acquisition unit that acquires an observation signal spectrum obtained by converting an observation signal input as a processing target into a frequency domain.
A long-term average of the observed signal for a predetermined period or longer is calculated, a stationary noise component in the observed signal is estimated from the calculated average value, and an estimated noise spectrum obtained by converting the estimated noise component into a frequency domain is obtained. Estimated noise acquisition unit and
A filter coefficient calculation unit that calculates a filter coefficient for suppressing a noise component of the observation signal based on the observation signal spectrum and the estimated noise spectrum.
A desired signal estimation unit that calculates an estimated desired signal in the observed signal by filter processing using the filter coefficient, and
A signal output unit that outputs a signal obtained by converting the estimated desired signal into a time domain as an observation signal after signal processing.
A noise signal calculation unit that calculates a noise component in the current observation signal as a calculation noise signal based on the observation signal and the estimation desired signal or the filter coefficient.
A coherence calculation unit that calculates the coherence indicating the correlation between the estimated desired signal spectrum in the frequency domain of the estimated desired signal and the calculated noise signal spectrum in the frequency domain of the calculated noise signal.
It has a filter adaptation coefficient calculation unit that calculates a filter adaptation coefficient that contributes to the filter coefficient for each frequency according to the coherence.
The filter coefficient calculation unit calculates the filter coefficient using the filter adaptation coefficient.
Signal processing device.
前記雑音信号算出部は、
周波数領域において、前記観測信号の観測信号スペクトルと前記推定所望信号の推定所望信号スペクトルとの差分を算出する減算部を含み、前記差分によって前記算出雑音信号の算出雑音信号スペクトルを算出し、
前記コヒーレンス算出部は、
前記推定所望信号スペクトルと前記算出雑音信号スペクトルとから前記コヒーレンスを算出する、
信号処理装置。 The signal processing device according to claim 1.
The noise signal calculation unit
In the frequency domain, a subtraction unit for calculating the difference between the observed signal spectrum of the observed signal and the estimated desired signal spectrum of the estimated desired signal is included, and the calculated noise signal spectrum of the calculated noise signal is calculated from the difference.
The coherence calculation unit
The coherence is calculated from the estimated desired signal spectrum and the calculated noise signal spectrum.
Signal processing device.
前記雑音信号算出部は、
周波数領域において、前記観測信号の観測信号スペクトルと前記フィルタ係数とによって前記算出雑音信号の算出雑音信号スペクトルを算出し、
前記コヒーレンス算出部は、
前記推定所望信号の推定所望信号スペクトルと前記算出雑音信号スペクトルとから前記コヒーレンスを算出する、
信号処理装置。 The signal processing device according to claim 1.
The noise signal calculation unit
In the frequency domain, the calculated noise signal spectrum of the calculated noise signal is calculated from the observed signal spectrum of the observed signal and the filter coefficient.
The coherence calculation unit
The coherence is calculated from the estimated desired signal spectrum of the estimated desired signal and the calculated noise signal spectrum.
Signal processing device.
前記コヒーレンス算出部は、
前記推定所望信号スペクトルのパワースペクトルを算出する第1のパワースペクトル算出部と、
前記算出雑音信号スペクトルのパワースペクトルを算出する第2のパワースペクトル算出部と、
前記推定所望信号スペクトルと前記算出雑音信号スペクトルとのクロススペクトルを算出するクロススペクトル算出部と、
前記推定所望信号スペクトルのパワースペクトル、前記算出雑音信号スペクトルのパワースペクトル、及び前記クロススペクトルによって前記コヒーレンスを算出するコヒーレンス計算部と、を有する、
信号処理装置。 The signal processing device according to claim 2 or 3.
The coherence calculation unit
A first power spectrum calculation unit for calculating the power spectrum of the estimated desired signal spectrum, and
A second power spectrum calculation unit that calculates the power spectrum of the calculated noise signal spectrum, and
A cross spectrum calculation unit that calculates a cross spectrum between the estimated desired signal spectrum and the calculated noise signal spectrum,
It has a power spectrum of the estimated desired signal spectrum, a power spectrum of the calculated noise signal spectrum, and a coherence calculation unit for calculating the coherence based on the cross spectrum.
Signal processing device.
前記雑音信号算出部は、
時間領域において、前記観測信号と前記推定所望信号との差分を算出する減算部を含み、前記差分によって前記算出雑音信号を算出し、
前記コヒーレンス算出部は、
前記推定所望信号と前記算出雑音信号とから前記コヒーレンスを算出する、
信号処理装置。 The signal processing device according to claim 1.
The noise signal calculation unit
In the time domain, the calculated noise signal is calculated by including a subtracting unit for calculating the difference between the observed signal and the estimated desired signal.
The coherence calculation unit
The coherence is calculated from the estimated desired signal and the calculated noise signal.
Signal processing device.
前記コヒーレンス算出部は、
前記推定所望信号を周波数領域に変換した推定所望信号スペクトルを取得する第1の周波数変換部と、
前記算出雑音信号を周波数領域に変換した算出雑音信号スペクトルを取得する第2の周波数変換部と、
前記推定所望信号スペクトルのパワースペクトルを算出する第1のパワースペクトル算出部と、
前記算出雑音信号スペクトルのパワースペクトルを算出する第2のパワースペクトル算出部と、
前記推定所望信号スペクトルと前記算出雑音信号スペクトルとのクロススペクトルを算出するクロススペクトル算出部と、
前記推定所望信号スペクトルのパワースペクトル、前記算出雑音信号スペクトルのパワースペクトル、及び前記クロススペクトルによって前記コヒーレンスを算出するコヒーレンス計算部と、を有する、
信号処理装置。 The signal processing device according to claim 5.
The coherence calculation unit
A first frequency conversion unit that acquires an estimated desired signal spectrum obtained by converting the estimated desired signal into a frequency domain, and
A second frequency conversion unit that acquires a calculated noise signal spectrum obtained by converting the calculated noise signal into a frequency domain, and
A first power spectrum calculation unit for calculating the power spectrum of the estimated desired signal spectrum, and
A second power spectrum calculation unit that calculates the power spectrum of the calculated noise signal spectrum, and
A cross spectrum calculation unit that calculates a cross spectrum between the estimated desired signal spectrum and the calculated noise signal spectrum,
It has a power spectrum of the estimated desired signal spectrum, a power spectrum of the calculated noise signal spectrum, and a coherence calculation unit for calculating the coherence based on the cross spectrum.
Signal processing device.
前記処理対象となる信号を入力する入力部と、
前記入力部より処理対象として入力される観測信号に対して、前記観測信号の雑音成分を抑圧する信号処理を行う信号処理部と、
前記信号処理部による信号処理後の信号を出力する出力部と、を有し、
前記信号処理部は、
前記観測信号を周波数領域に変換した観測信号スペクトルを取得する観測信号取得部と、
前記観測信号の所定期間以上の長時間の平均を算出し、前記算出した平均値によって前記観測信号における定常的な雑音成分を推定し、推定雑音成分を周波数領域に変換した推定雑音スペクトルを取得する推定雑音取得部と、
前記観測信号スペクトルと前記推定雑音スペクトルとに基づき、前記観測信号の雑音成分を抑圧するためのフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、
前記フィルタ係数を用いたフィルタ処理によって前記観測信号における推定所望信号を算出する所望信号推定部と、
前記推定所望信号を時間領域に変換した信号を信号処理後の観測信号として出力する信号出力部と、
前記観測信号と前記推定所望信号又は前記フィルタ係数とに基づき、現在の前記観測信号における雑音成分を算出雑音信号として算出する雑音信号算出部と、
前記推定所望信号の周波数領域の推定所望信号スペクトルと、前記算出雑音信号の周波数領域の算出雑音信号スペクトルと、の相関を示すコヒーレンスを算出するコヒーレンス算出部と、
前記コヒーレンスに応じて、周波数毎に前記フィルタ係数に寄与するフィルタ適応係数を算出するフィルタ適応係数算出部と、を有し、
前記フィルタ係数算出部は、前記フィルタ適応係数を用いて前記フィルタ係数を算出する、
信号処理システム。 A signal processing system that performs signal processing on the signal to be processed.
An input unit for inputting the signal to be processed and
A signal processing unit that performs signal processing that suppresses the noise component of the observation signal with respect to the observation signal input as a processing target from the input unit.
It has an output unit that outputs a signal after signal processing by the signal processing unit.
The signal processing unit
An observation signal acquisition unit that acquires an observation signal spectrum obtained by converting the observation signal into a frequency domain,
A long-term average of the observed signal for a predetermined period or longer is calculated, a stationary noise component in the observed signal is estimated from the calculated average value, and an estimated noise spectrum obtained by converting the estimated noise component into a frequency domain is obtained. Estimated noise acquisition unit and
A filter coefficient calculation unit that calculates a filter coefficient for suppressing a noise component of the observation signal based on the observation signal spectrum and the estimated noise spectrum.
A desired signal estimation unit that calculates an estimated desired signal in the observed signal by filter processing using the filter coefficient, and
A signal output unit that outputs a signal obtained by converting the estimated desired signal into a time domain as an observation signal after signal processing.
A noise signal calculation unit that calculates a noise component in the current observation signal as a calculation noise signal based on the observation signal and the estimation desired signal or the filter coefficient.
A coherence calculation unit that calculates the coherence indicating the correlation between the estimated desired signal spectrum in the frequency domain of the estimated desired signal and the calculated noise signal spectrum in the frequency domain of the calculated noise signal.
It has a filter adaptation coefficient calculation unit that calculates a filter adaptation coefficient that contributes to the filter coefficient for each frequency according to the coherence.
The filter coefficient calculation unit calculates the filter coefficient using the filter adaptation coefficient.
Signal processing system.
前記処理対象として入力される観測信号を周波数領域に変換した観測信号スペクトルを取得するステップと、
前記観測信号の所定期間以上の長時間の平均を算出し、前記算出した平均値によって前記観測信号における定常的な雑音成分を推定し、推定雑音成分を周波数領域に変換した推定雑音スペクトルを取得するステップと、
前記観測信号スペクトルと前記推定雑音スペクトルとに基づき、前記観測信号の雑音成分を抑圧するためのフィルタ係数を算出するステップと、
前記フィルタ係数を用いたフィルタ処理によって前記観測信号における推定所望信号を算出するステップと、
前記推定所望信号を時間領域に変換した信号を信号処理後の観測信号として出力するステップと、
前記観測信号と前記推定所望信号又は前記フィルタ係数とに基づき、現在の時間フレームの前記観測信号における雑音成分を算出雑音信号として算出するステップと、
前記推定所望信号の周波数領域の推定所望信号スペクトルと、前記算出雑音信号の周波数領域の算出雑音信号スペクトルと、の相関を示すコヒーレンスを算出するステップと、
前記コヒーレンスに応じて、周波数毎に次の時間フレームの前記フィルタ係数に寄与するフィルタ適応係数を算出するステップと、
前記フィルタ適応係数を用いて次の時間フレームの前記フィルタ係数を算出するステップと、を有する、
信号処理方法。 A signal processing method in a signal processing device that performs signal processing on a signal to be processed.
The step of acquiring the observation signal spectrum obtained by converting the observation signal input as the processing target into the frequency domain, and
The average of the observed signal for a long period of time or longer is calculated, the stationary noise component of the observed signal is estimated from the calculated average value, and the estimated noise spectrum obtained by converting the estimated noise component into the frequency domain is acquired. Steps and
A step of calculating a filter coefficient for suppressing a noise component of the observed signal based on the observed signal spectrum and the estimated noise spectrum, and
A step of calculating an estimated desired signal in the observed signal by a filter process using the filter coefficient, and
A step of outputting the signal obtained by converting the estimated desired signal into the time domain as an observation signal after signal processing, and
A step of calculating a noise component in the observed signal in the current time frame as a calculated noise signal based on the observed signal and the estimated desired signal or the filter coefficient.
A step of calculating the coherence indicating the correlation between the estimated desired signal spectrum in the frequency domain of the estimated desired signal and the calculated noise signal spectrum in the frequency domain of the calculated noise signal.
A step of calculating a filter adaptation coefficient that contributes to the filter coefficient of the next time frame for each frequency according to the coherence.
It comprises a step of calculating the filter coefficient of the next time frame using the filter adaptation coefficient.
Signal processing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019059937A JP2020160290A (en) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | Signal processing apparatus, signal processing system and signal processing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019059937A JP2020160290A (en) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | Signal processing apparatus, signal processing system and signal processing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020160290A true JP2020160290A (en) | 2020-10-01 |
Family
ID=72643145
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019059937A Pending JP2020160290A (en) | 2019-03-27 | 2019-03-27 | Signal processing apparatus, signal processing system and signal processing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020160290A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113160846A (en) * | 2021-04-22 | 2021-07-23 | 维沃移动通信有限公司 | Noise suppression method and electronic device |
CN113362808A (en) * | 2021-06-02 | 2021-09-07 | 云知声智能科技股份有限公司 | Target direction voice extraction method and device, electronic equipment and storage medium |
-
2019
- 2019-03-27 JP JP2019059937A patent/JP2020160290A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113160846A (en) * | 2021-04-22 | 2021-07-23 | 维沃移动通信有限公司 | Noise suppression method and electronic device |
CN113362808A (en) * | 2021-06-02 | 2021-09-07 | 云知声智能科技股份有限公司 | Target direction voice extraction method and device, electronic equipment and storage medium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4402295B2 (en) | Signal noise reduction by spectral subtraction using linear convolution and causal filtering | |
JP4162604B2 (en) | Noise suppression device and noise suppression method | |
US8010355B2 (en) | Low complexity noise reduction method | |
US6549586B2 (en) | System and method for dual microphone signal noise reduction using spectral subtraction | |
US8521530B1 (en) | System and method for enhancing a monaural audio signal | |
JP4958303B2 (en) | Noise suppression method and apparatus | |
US6377637B1 (en) | Sub-band exponential smoothing noise canceling system | |
US6717991B1 (en) | System and method for dual microphone signal noise reduction using spectral subtraction | |
US8391471B2 (en) | Echo suppressing apparatus, echo suppressing system, echo suppressing method and recording medium | |
EP1794749A1 (en) | Method of cascading noise reduction algorithms to avoid speech distortion | |
JP3961290B2 (en) | Noise suppressor | |
JP6668995B2 (en) | Noise suppression device, noise suppression method, and computer program for noise suppression | |
US11373667B2 (en) | Real-time single-channel speech enhancement in noisy and time-varying environments | |
KR101088627B1 (en) | Noise suppression device and noise suppression method | |
JP6135106B2 (en) | Speech enhancement device, speech enhancement method, and computer program for speech enhancement | |
JPWO2006046293A1 (en) | Noise suppressor | |
JP5595605B2 (en) | Audio signal restoration apparatus and audio signal restoration method | |
KR101088558B1 (en) | Noise suppression device and noise suppression method | |
JP2004341339A (en) | Noise restriction device | |
JP2020160290A (en) | Signal processing apparatus, signal processing system and signal processing method | |
JP4434813B2 (en) | Noise spectrum estimation method, noise suppression method, and noise suppression device | |
JP5840087B2 (en) | Audio signal restoration apparatus and audio signal restoration method | |
US6507623B1 (en) | Signal noise reduction by time-domain spectral subtraction | |
JP2004020679A (en) | System and method for suppressing noise | |
JP2007310298A (en) | Out-of-band signal creation apparatus and frequency band spreading apparatus |