JP2836889B2 - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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JP2836889B2
JP2836889B2 JP2033209A JP3320990A JP2836889B2 JP 2836889 B2 JP2836889 B2 JP 2836889B2 JP 2033209 A JP2033209 A JP 2033209A JP 3320990 A JP3320990 A JP 3320990A JP 2836889 B2 JP2836889 B2 JP 2836889B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、音声処理等に用いることができる信号処理
装置に関するものである。
従来の技術 第7図は、従来の信号処理装置のブロック図である。
11は雑音が混入された信号が入力され、信号または雑音
を検出するフィルタ制御部、12はバンドパスフィルタを
多数有するBPF群、13は加算器である。即ち、フィルタ
制御部11はBPF群12のフィルタ係数を入力信号の雑音ま
たは信号に応じて制御するものであり、BPF群12は帯域
通過フィルタ群であって、入力信号を適当な帯域に分
け、フィルタ制御部11の制御信号によって、その通過帯
域特性を決めるように構成されている。
上記のように構成された従来の信号処理装置の動作を
以下に説明する。
音声に雑音が重畳された入力信号はフィルタ制御部11
に供給される。フィルタ制御部11はその供給信号から雑
音成分を、BPF群12の各帯域に対応して求め、BPF群12で
雑音成分を通過させないようなフィルタ係数をBPF群12
に供給する。
BPF群12は、入力信号を適当な帯域に分け、各帯域毎
にフィルタ制御部11より入力される前記フィルタ係数に
よって入力信号を適宜通過させ、加算器13に供給する。
加算器13ではBPF群12で適当な帯域に分割した信号をミ
ックスし、出力を得る。
この様にすることによって、入力信号はBPF群12によ
り、雑音が含まれている帯域の通過レベルが落とされ
る。その結果、雑音成分が減衰された信号が得られる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、雑音の多さと明瞭度とは必ずしも一致
せず、そのため、従来の信号処理装置では、雑音が抑え
られるものの、明瞭度は良くならないという課題があ
る。
本発明はこの様な従来の信号処理装置の課題を解決す
るもので、雑音を抑えると共に明瞭度も良い信号処理装
置を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 本発明は、入力された、ノイズを含む信号の周波数帯
域を分割する帯域分割手段と、その帯域分割手段の帯域
分割出力が入力され、その雑音成分を予測する雑音予測
手段と、その雑音予測手段の雑音予測出力、前記帯域分
割手段の帯域分割出力、及びキャンセル係数信号が入力
され、その帯域分割出力から、そのキャンセル率を考慮
した雑音成分をキャンセルするキャンセル手段と、その
キャンセル手段のキャンセル出力を合成する帯域合成手
段と、ノイズを含む入力信号のピッチ周波数を検出する
ピッチ周波数検出手段と、そのピッチ周波数検出手段の
ピッチ周波数出力に応じてキャンセル係数を設定するキ
ャンセル係数設定手段とを具備し、このキャンセル係数
設定手段は、音声区間においては音声の存在する周波数
帯の雑音除去量を少なくして音声の明瞭度を向上させ、
また音声区間以外では雑音除去量を前記音声区間におけ
る雑音除去量より相対的に大きくして雑音を除去するよ
うに、キャンセル係数を設定し、その設定されたキャン
セル係数出力が前記キャンセル係数信号であることを特
徴とする信号処理装置である。
実施例 以下に、本発明の実施例を、図面を基づいて説明す
る。
第1図は、本発明の一実施例における信号処理装置の
ブロック図である。第1図において、1は、信号を周波
数分析する周波数分析手段の一例としての、雑音が混入
した音声信号を周波数帯域毎に分割する帯域分割手段、
2はその帯域分割手段1の出力を入力し、雑音成分を予
測する雑音予測手段、3は後述するようにして雑音を除
去するキャンセル手段、4は、信号を合成する信号合成
手段の一例としての、音声を合成する帯域合成手段であ
る。
詳しく説明すると、帯域分割手段1はノイズを含む音
声/雑音入力が供給され、mチャンネルの周波数帯域に
帯域分割を行い、雑音予測手段2及びキャンセル手段3
に供給する手段である。雑音予測手段2は、mチャンネ
ルに分割された音声/雑音入力に基づき、雑音成分を各
チャンネル毎に予測し、キャンセル手段3へ供給する手
段である。例えば、その雑音予測は、第2図に示すよう
なものである。すなわち、x軸に周波数、y軸に音声レ
ベル、z軸に時間をとるとともに、周波数f1のところの
データp1,p2,…,piをとり、その先のpjを予測する。例
えば、雑音部分p1〜piの平均をとりpjとする。あるいは
更に、音声信号部分が続くときはpjに減衰係数を掛ける
などである。また、キャンセル手段3は、帯域分割手段
1及び雑音予測手段2よりmチャンネルの信号が供給さ
れ、キャンセル係数入力に応じてチャンネル毎に雑音を
引算するなどしてキャンセルし、帯域合成手段4へ供給
する手段である。即ち、予測された雑音成分にキャンセ
ル係数を掛けてキャンセルする。一般に、キャンセルの
方法の一例として、時間軸でのキャンセレーションは、
第3図に示すように、雑音混入音声信号(イ)から予測
された雑音波形(ロ)を引算するものである。それによ
って、信号のみが取り出される(ハ)。また、第4図に
示すように、周波数を基準にしたキャンセレーション
は、雑音混入音声信号(イ)をフーリエ変換し(ロ)、
それから予測雑音のスペクトル(ハ)を引き(ニ)、そ
れを逆フーリエ変換して、雑音の無い音声信号を得る
(ホ)ものである。帯域合成手段4は、キャンセル手段
3より供給されるmチャンネルの信号を合成して音声出
力を得る手段である。
以上のように構成した本発明の実施例における信号処
理装置について、以下、その動作を説明する。
ノイズを含む音声/雑音入力は帯域分割手段1でmチ
ャンネルの信号に帯域分割され、雑音予測手段2で各チ
ャンネル毎にその雑音成分が予測される。帯域分割手段
1でmチャンネルに帯域分割された信号は、キャンセル
手段3で各チャンネル毎に雑音予測手段2から供給され
る雑音成分を除去される。この時の雑音除去率は、キャ
ンセル係数入力によって各チャンネル毎に明瞭度を良く
するように適切に設定される。例えば、音声信号のある
ところでは雑音が存在してもキャンセル係数を小さくし
て雑音をあまり除去しないようにすることによって明瞭
度を良くする。そしてキャンセル手段3により得られる
雑音除去されたmチャンネルの信号を帯域合成手段4で
合成し、音声出力を得る。
以上のように、本実施例によれば、キャンセル手段3
の雑音除去率をキャンセル係数入力によって帯域毎に適
切に与えることができ、そのキャンセル係数を音声に対
応させて精度良く選ぶことで、明瞭な、雑音抑圧された
音声出力を得られる。
第5図は、請求項2の本発明の一実施例における信号
処理装置のブロック図である。第5図において、第1図
の実施例と同じ手段には同じ符号を付している。即ち、
1は帯域分割手段、2は雑音予測手段、3はキャンセル
手段、4は帯域合成手段である。ピッチ周波数検出手段
7は、入力された音声/雑音入力の音声のピッチ周波数
を検出し、チャンネル係数設定手段8に供給する手段で
ある。ここで音声のピッチ周波数は、第1表のような種
々の方法により求められ、音声の有無、特徴を表してい
る。
尚、ピッチ周波数検出手段7の代わりに他の音声部を
検出する手段を設けてもよい。
キャンセル係数設定手段8は、ピッチ周波数検出手段
7より供給されるピッチ周波数に基づいてm個のキャン
セル係数を設定し、キャンセル手段9へ供給するように
構成されている。
以上のように構成した本実施例における信号処理装置
について、以下その動作を説明する。
ノイズを含む音声/雑音入力は帯域分割手段1でmチ
ャンネルの信号に帯域分割され、雑音予測手段2で各チ
ャンネル毎にその雑音成分が予測される。帯域分割手段
1でmチャンネルに帯域分割された信号はキャンセル手
段4で各チャンネル毎に雑音予測手段2から供給される
雑音成分が除去される。このとき雑音除去率は、キャン
セル係数設定手段8より供給されるキャンセル係数によ
って各チャンネル毎に設定される。即ち、予測された雑
音成分をai、雑音混入信号をbi、キャンセル係数をα
とすると、キャンセル手段3の出力ciは(bi−α×
ai)となる。他方、そのキャンセル係数は、ピッチ周波
数検出手段7からの情報に基づいて決定される。即ち、
音声/雑音入力を、ピッチ周波数検出手段7は入力し、
音声のピッチ周波数を検出する。そして、キャンセル係
数設定手段8は、第6図に示すようなキャンセル係数を
設定する。即ち、第6図(a)は、各帯域におけるキャ
ンセル係数を示すものである。ここに、f0−f3は音声/
雑音入力の全帯域を示しており、このf0−f3をmチャン
ネルに分割して、キャンセル係数を設定する。f1−f2
特に音声が含まれる帯域を示し、ピッチ周波数を利用し
て求められる。この様に音声帯域では、キャンセル係数
を小さくし(0に近づける)、雑音の除去をできるだけ
しないようにする。それによって明瞭度が良くなる。人
間の聴覚は多少雑音があっても音声を聞き取れるからで
ある。そしてf0−f1、f2−f3の非音声帯域では、キャン
セル係数を1として十分雑音を除去するようにしてい
る。同図(b)のキャンセル係数は、音声が全くなく、
雑音としか考えられないことが確実にわかっているとき
に用いるキャンセル係数で、1として雑音を十分除去す
るようにしている。例えば、ピーク周波数からみて、母
音が全く出てこないことが続いた場合、音声信号とは判
断できないので雑音と判断する等がこの場合にあたる。
第6図(a)、(b)のキャンセル係数を適宜切り換え
得るようにすることが望ましい。
尚、本発明は音声信号だけでなく、他の信号の処理に
も適用可能である。
また、本発明はコンピュータを利用してソフトウェア
的に実現できるが、専用のハード回路を利用しても実現
可能である。
発明の効果 以上説明したところから明らかなように、本発明にか
かる信号処理装置は、雑音成分を予測する雑音予測手段
と、その雑音予測手段の雑音予測出力、周波数分析手段
の周波数分析出力及びキャンセル係数信号が入力され、
その周波数分析出力から、そのキャンセル率を考慮した
雑音成分をキャンセルするキャンセル手段と、そのキャ
ンセル手段のキャンセル出力を合成する信号合成手段を
具備するので、雑音の混入した信号の中から雑音成分を
除去するにあたり、その除去の程度を適切にコントロー
ルするので、雑音を除去すると共に、明瞭度も良いもの
とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明にかかる信号処理装置の一実施例を示
すブロック図、第2図は、同実施例の雑音予測方法を説
明するためのグラフ、第3図、第4図は、同実施例のキ
ャンセレーション法を説明するための波形図、第5図
は、別の本発明にかかる信号処理装置の一実施例を示す
ブロック図、第6図は、同実施例のキャンセル係数を説
明するためのグラフ、第7図は、従来の音声信号処理装
置のブロック図である。 1……周波数分析手段(帯域分割手段)、2……雑音予
測手段、3……キャンセル手段、4……信号合成手段
(帯域合成手段)、7……ピッチ周波数検出手段、8…
…キャンセル係数設定手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−161800(JP,A) 特開 昭56−135896(JP,A) 特開 昭60−140399(JP,A) 特開 昭57−212496(JP,A) 特開 平1−159697(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G10L 3/02 301

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力された、ノイズを含む信号の周波数帯
    域を分割する帯域分割手段と、その帯域分割手段の帯域
    分割出力が入力され、その雑音成分を予測する雑音予測
    手段と、その雑音予測手段の雑音予測出力、前記帯域分
    割手段の帯域分割出力、及びキャンセル係数信号が入力
    され、その帯域分割出力から、そのキャンセル率を考慮
    した雑音成分をキャンセルするキャンセル手段と、その
    キャンセル手段のキャンセル出力を合成する帯域合成手
    段と、ノイズを含む入力信号のピッチ周波数を検出する
    ピッチ周波数検出手段と、そのピッチ周波数検出手段の
    ピッチ周波数出力に応じてキャンセル係数を設定するキ
    ャンセル係数設定手段とを具備し、 このキャンセル係数設定手段は、音声区間においては音
    声の存在する周波数帯の雑音除去量を少なくして音声の
    明瞭度を向上させ、また音声区間以外では雑音除去量を
    前記音声区間における雑音除去量より相対的に大きくし
    て雑音を除去するように、キャンセル係数を設定し、そ
    の設定されたキャンセル係数出力が前記キャンセル係数
    信号であることを特徴とする信号処理装置。
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