JP2905112B2

JP2905112B2 - 環境音分析装置

Info

Publication number: JP2905112B2
Application number: JP10344995A
Authority: JP
Inventors: 真一坂本; 朋子大石
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1995-04-27
Publication date: 1999-06-14
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: JPH08298698A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は環境音分析装置に関し、
例えば環境音に含まれる騒音の区間（会話音を含まない
無音声区間）及び／又は会話音の区間（音声区間）等、
特定の音を含む時間的区間を抽出するための環境音分析
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ヘッドホンステレオ、補聴器、
カーステレオ、移動式電話、無線機等の使用場所が特定
しない機器（以下「移動機器」と称する。）を使用する
場合、移動機器を使用する環境（使用環境）の騒音のレ
ベルあるいは性質は一定ではないので、使用環境に応じ
て移動機器の音響的特性を自動的に変化させることが行
われている。

【０００３】例えば、補聴器においては、夜間の家庭内
などの静かな場所で使用する場合には会話音のレベルも
低くなるので音量を上げる必要があるのに対して、雑踏
などの騒音レベルの高い場所で使用する場合には音量を
低くしなければうるさく感じるようになり、更に地下鉄
内など一層騒音レベルの高い場所で使用する場合には音
質を変更しなければ聴き取れなくなる。

【０００４】そこで、このような使用環境の変化に応じ
て補聴器の音響的特性を自動的に調整するために、例え
ば補聴器への入力音（環境音）の音圧レベル又は音圧
レベルとその持続時間に応じて周波数特性（音質）及び
音量を自動的に変化させるようにしたもの（所謂ＡＮ
Ｓ、特公昭５２−５０６４６号公報、米国特許第４，０
２５，７２１号参照）、ＡＮＳと同様に補聴器への入
力音（環境音）の高周波帯域の音圧レベルに応じて高周
波帯域の利得を自動的に変化させるようにしたもの（所
謂Ｋアンプ、米国特許第５，１３１，０４６号参照）等
が知られている。

【０００５】また、補聴器においては、使用者が会話音
を聴き取りやすくするために入力音に対して種々の信号
処理を施すようにしている。例えば、多くの難聴者にお
いて周波数の高い音が聴き取り難いことに着目し、入力
音に対して分析合成処理を施して周波数を低い方へ変化
させることによって、難聴者が会話音を聴き取り易くな
るようにしたり、或いは、会話音の文の切れ目すなわち
無音区間を検出して、その時間を詰めることで時間的余
裕を確保し、補聴器から出力する会話音の速度を遅くす
る話速変換処理をすることによって、高齢者にも聴き取
り易くするようなことが行われている。

【０００６】ところで、上述したような移動機器におい
て、例えば会話を目的としないヘッドホンステレオやカ
ーステレオ等にあってはすべての環境音信号に応じて出
力音の音量や音質等を変化させてもさほど不都合は生じ
ないが、会話を目的とする補聴器や移動式電話、無線機
等にあってはすべての環境音信号に応じて出力音の音響
的特性を変化させたのでは却って会話音を聴き取り難く
なる。すなわち、環境音に騒音だけでなく自分の声を含
む会話音が含まれているので、入力されたすべての環境
音信号に応じて音量レベルを下げると騒音だけでなく会
話音のレベルまで低くなって会話音を聴き取れなくなっ
たりする。

【０００７】また、会話音を聴き取りやすくするために
信号処理を施す補聴器で、すべての環境音信号に対して
所要の信号処理を施したのでは却って会話音を聴き取り
難くなる。例えば、入力音全体の周波数を低い方へ変化
させると会話音以外も変化して著しく不自然な音に聞こ
えたり、環境音の音源の同定がしにくくなる。また、話
速変換処理をするためには入力される環境音信号を伸長
処理して一旦メモリ等に格納しなければならないが、騒
音の信号まで伸長すると出力音が冗長になって聞き取れ
なくなったり、必要とするメモリ容量が増大することに
なる。

【０００８】そこで、環境音の内から騒音と会話音とを
弁別して、環境音信号から騒音区間のみを、あるいは音
声区間（会話音を含む区間）のみを抽出して、音響的特
性を調整したり、所要の信号処理を施す必要がある。そ
のため、従来、環境音に含まれる騒音の区間及び／又は
音声区間等、特定の音を含む時間的区間を抽出するため
の環境音分析装置として種々のものが提案されている
（特公平６−９３１９９号公報、特公平６−３２００１
号公報等参照）が、これらは基本的に環境音のレベルを
予め定めた基準レベルと比較することによって、例えば
環境音レベルが一定時間以上にわたって一定レベル以下
のときに、その部分を騒音区間であると判別するもので
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように環境音信号から騒音区間及び／又は音声区間を
抽出するために環境音のレベルを基準レベルと比較する
環境音分析装置にあっては、騒音レベルが高くて会話音
レベルに近い場合には、会話音が存在しないときでも環
境音が一定レベル以下にならないので会話音の存在しな
い区間（騒音区間）を検出することができず、逆に、会
話音レベルが低い場合には、会話音が存在しているのに
環境音レベルが一定以下になって会話音が存在しない
（騒音区間である）と検出してしまうことになる等、環
境音の分析精度が悪いという課題がある。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、環境音信号の内から特定の音が含まれる時間的区
間を高精度に抽出することができる環境音分析装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの請求項１の環境音分析装置は、環境音信号を所定の
時間間隔ごとの信号に分割した複数の時間フレームを生
成するフレーム分割手段と、このフレーム分割手段で生
成した前記時間フレームごとに予め定めた音響的性質の
特徴パラメータ値を算出するパラメータ算出手段と、こ
のパラメータ算出手段で算出した前記特徴パラメータ値
の度数分布を表わす度数分布関数を決定する度数分布関
数決定手段と、この度数分布関数決定手段で決定した度
数分布関数のピーク部分を検出するピーク検出手段とを
備えた。

【００１２】請求項２の環境音分析装置は、上記請求項
１の環境音分析装置において、前記フレーム分割手段
が、前記環境音信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
前記複数の時間フレームをそれぞれ記憶する複数の領域
に区分したフレームメモリと、前記Ａ／Ｄ変換器の変換
結果を時間的に連続した特定の時間的長さに対応する部
分ごとに前記時間フレームとして前記フレームメモリの
各領域に記憶させる分割制御手段とを備えている構成と
した。

【００１３】請求項３の環境音分析装置は、上記請求項
１又は２の環境音分析装置において、前記パラメータ算
出手段が前記時間フレームごとに信号の平均的な強さを
算出する手段を備え、前記度数分布関数決定手段が前記
信号の平均的な強さの数値に対応する前記時間フレーム
の数で表わされる度数分布関数を決定する手段を備えて
いる構成とした。

【００１４】請求項４の環境音分析装置は、上記請求項
１乃至３のいずれかの環境音分析装置において、前記パ
ラメータ算出手段の前段に前記フレーム分割手段で生成
した前記時間フレームの信号に対して周波数に基づく重
み付けをする重み付け手段を備えた。

【００１５】請求項５の環境音分析装置は、請求項１又
は２の環境音分析装置において、前記パラメータ算出手
段が前記時間フレームごとに信号のピークファクタを算
出する手段を備え、前記度数分布関数決定手段が前記信
号のピークファクタの数値に対応する前記時間フレーム
の数で表わされる度数分布関数を決定する手段を備えて
いる構成とした。

【００１６】請求項６の環境音分析装置は、上記請求項
１ないし５のいずれかの環境音分析装置において、前記
ピーク検出手段で検出したピーク部分に対応する時間フ
レームのみを抽出するフレーム抽出手段を備えた。

【００１７】請求項７の環境音分析装置は、上記請求項
１ないし６のいずれかの環境音分析装置において、前記
度数分布関数決定手段が、決定した度数分布関数のピー
ク部分の位置が明確か否かを判定する手段と、この手段
の判定結果に応じて使用する前記時間フレームの総数を
変更する手段を備えた。

【００１８】

【作用】請求項１の環境音分析装置は、フレーム分割手
段で環境音信号を所定の時間間隔ごとの信号に分割した
複数の時間フレームを生成し、パラメータ算出手段で生
成した時間フレームごとに予め定めた音響的性質の特徴
パラメータ値を算出して、度数分布関数決定手段で特徴
パラメータ値の度数分布を表わす度数分布関数を決定
し、ピーク検出手段で度数分布関数のピーク部分を検出
することにより、複数のピークの数から音源の数を推定
でき、またピークに対応する特徴パラメータ値から音源
から発せられる音の性質を推定することができる。

【００１９】請求項２の環境音分析装置は、上記請求項
１の環境音分析装置において、フレーム分割手段が、環
境音信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、複数の時間
フレームをそれぞれ記憶する複数の領域に区分したフレ
ームメモリと、Ａ／Ｄ変換器の変換結果を時間的に連続
した特定の時間的長さに対応する部分ごとに時間フレー
ムとしてフレームメモリの各領域に記憶させる分割制御
手段とを備えているので、環境音信号の時間フレームへ
の分割を容易にかつ高速で行うことができる。

【００２０】請求項３の環境音分析装置は、上記請求項
１又は２の環境音分析装置において、パラメータ算出手
段が時間フレームごとに信号の平均的な強さを算出する
手段を備え、度数分布関数決定手段が信号の平均的な強
さの数値に対応する時間フレームの数で表わされる度数
分布関数を決定する手段を備えているので、音源から発
せられる音の平均パワーレベルを知ることができる。

【００２１】請求項４の環境音分析装置は、上記請求項
１乃至３のいずれかの環境音分析装置において、パラメ
ータ算出手段の前段にフレーム分割手段で生成した時間
フレームの信号に対して周波数に基づく重み付けをする
重み付け手段を備えたので、所望する周波数帯域におい
て音源から発せられる音の平均パワーレベルを知ること
ができる。

【００２２】請求項５の環境音分析装置は、上記請求項
１又は２の環境音分析装置において、パラメータ算出手
段が時間フレームごとに信号のピークファクタを算出す
る手段を備え、度数分布関数決定手段が信号のピークフ
ァクタの数値に対応する時間フレームの数で表わされる
度数分布関数を決定する手段を備えているので、音源か
ら発せられる音のピークファクタを知ることができる。

【００２３】請求項６の環境音分析装置は、上記請求項
１ないし５のいずれかの環境音分析装置において、ピー
ク検出手段で検出したピーク部分に対応する時間フレー
ムのみを抽出するフレーム抽出手段を備えたので、環境
音信号の内から特定の音を含む時間的区間（信号部分）
のみを抽出することができる。

【００２４】請求項７の環境音分析装置は、上記請求項
１ないし６のいずれかの環境音分析装置において、度数
分布関数決定手段が、決定した度数分布関数のピーク部
分の位置が明確か否かを判定する手段と、この手段の判
定結果に応じて使用する時間フレームの総数を変更する
手段を備えたので、騒音レベルが変動している場合など
で度数分布関数のピーク部分の位置が不明確であるとき
に、使用する時間フレームの総数を多くすることによ
り、ピーク部分の検出をより高精度に行うことができ
る。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は本発明に係る環境音分析装置の一実施
例を示すブロック図である。

【００２６】この環境音分析装置１は、環境音を集音す
るマイクロフォン２からのマイクロフォン信号を増幅器
３で増幅した信号を環境音信号Ｓとして入力し、環境音
信号Ｓを所定の時間間隔ごとの信号に分割した複数の時
間フレームを生成するフレーム分割手段４と、このフレ
ーム分割手段４で生成した時間フレームごとに予め定め
た音響的性質の特徴パラメータ値を算出するパラメータ
算出手段５と、このパラメータ算出手段５で算出した特
徴パラメータ値の度数分布を表わす度数分布関数を決定
する度数分布関数決定手段６と、この度数分布関数手段
６で決定した度数分布関数のピーク部分を検出するピー
ク検出手段７と、このピーク検出手段７で検出したピー
ク部分に対応する時間フレームのみを抽出するフレーム
抽出手段８と、このフレーム抽出手段８で抽出した時間
フレームに基づいて環境騒音を分析する環境騒音分析手
段９とを備えている。

【００２７】フレーム分割手段４は、環境音信号ＳをＡ
／Ｄ変換してデジタル符号化するＡ／Ｄ変換器１１と、
複数の時間フレームをそれぞれ記憶する複数の領域に区
分したフレームメモリ１２と、Ａ／Ｄ変換器１１の変換
結果を時間的に連続した特定の時間的長さに対応する部
分ごとに時間フレームとしてフレームメモリ１２の各領
域に記憶させる分割制御手段１３とからなる。

【００２８】パラメータ算出手段５は、フレーム分割手
段４のフレームメモリ１２の各領域に記憶された時間フ
レーム（特定の時間的長さの間の環境音信号）を順次読
出して、各時間フレームごとに平均的な強さ（平均パワ
ーレベル）を特徴パラメータ値として算出する。度数分
布関数決定手段６は、パラメータ算出手段５が算出した
時間フレームの平均パワーレベルの数値に対応する時間
フレームの数（度数）を表わす度数分布関数を決定す
る。

【００２９】ピーク検出手段７は、度数分布関数決定手
段６が決定した平均パワーレベルの数値に対応する時間
フレーム数（度数分布関数）上平均パワーレベルの低い
領域で現れるピーク値を検出する。フレーム抽出手段８
は、ピーク検出手段７で検出したピーク値に対応する平
均パワーレベルを有する時間フレームのみをフレームメ
モリ１２に記憶されている各時間フレームの内から抽出
して騒音分析手段９に読出させる。

【００３０】騒音分析手段９は、フレームメモリ１２か
ら読出された時間フレーム（特定の時間的区間の環境音
信号）をＦＦＴアルゴリズムにより周波数分析した後、
低周波数帯域、中周波数帯域、高周波数帯域の各帯域パ
ワーを算出して、低周波数帯域パワー信号Ｐｌ、中周波
数帯域パワー信号Ｐｍ、高周波数帯域パワー信号Ｐｈを
出力する。

【００３１】以上のように構成した実施例の作用につい
て図２乃至図５をも参照して説明する。ここで、本発明
による環境音分析の概要について説明すると、現実の環
境下には、様々な騒音や会話音声信号などの音響信号が
混在し、各音響信号に対して各々単一の音源が存在す
る。各音源から発生する音響信号のレベル、周波数スペ
クトルやピークファクタなどのパラメータは、瞬時値を
もって観測した場合は、急激な変動が多数存在し、音源
毎に特徴的な性質を見出すことは難しいが、ある程度の
時間的な長さをもって観測すれば、概ね一定の性質を見
出すことができる。このような傾向は、騒音だけでなく
会話音声信号についても認められる。本発明は、一般的
な環境音信号及び会話音声信号におけるこのような傾向
に着目している。

【００３２】複数の音源から発せられた音響信号が混在
する信号を、ある一定な時間毎に分割し、各時間におけ
る音響的性質の特徴パラメータ値を用いて度数分布関数
を求めると、度数分布関数には音の種類に応じた複数の
ピークが生じることになる。たとえば、定常的な騒音下
で会話をしている場合、会話音は騒音より少し高いレベ
ルで発せられるが、会話音には、図３に示すように必ず
会話音が含まれない区間である無音声区間ＮＢが存在
し、この無音声区間ＮＢは非常に短時間ではあるが、音
声勢力が消失する瞬間であるから、周囲に環境騒音が存
在するときには環境騒音そのものが現出する区間とな
る。

【００３３】このとき、短い時間ごとに分割した環境音
信号のうち、会話音発声中にあたるものは会話音のレベ
ルに対応する平均パワーを持ち、発声中でないときにあ
たるものは騒音レベルに対応する平均パワーを持つこと
になる。したがって、度数分布関数には２つのピークが
現れることになり、平均パワーの大きい方のピークは発
声中のときの信号に相当し、小さい方のピークは発声中
でない騒音だけのときの信号に相当することになる。

【００３４】そこで、もし騒音だけを分析するのであれ
ば、分割した環境音信号のうちの小さい方のピークに相
当する平均パワーを持つものだけを集めて分析すればよ
く、これに対して、会話音だけに信号処理加工を施すの
であれば、上記の処理を継続的に行いつつ、大きい方の
ピークの平均パワーを持つ信号にだけ信号処理加工を施
せばよいことになる。

【００３５】このように、会話音や騒音のレベルが異な
る場合でも、度数分布関数のピーク部分を検出すること
によって、所望の音を含む時間的区間を高精度に抽出す
ることができて、必要な範囲でのみ所要の信号処理や音
響的特性の調整を行うことができるようになる。

【００３６】以下環境音を分析して騒音区間を検出しそ
の音響的性質を分析する本実施例を具体的に説明する
と、環境音分析装置１は、図２に示すように度数分布を
作成した時間フレーム数を計数するためのカウンタａを
リセットする（ａ＝０）と共に、度数分布の作成に必要
な予め定めた総時間フレーム数（これを「総度数」と称
する。）をカウンタｚにセットする（ｚ＝総度数）。そ
して、マイクロフォン１からのマイクロフォン信号を増
幅器２で増幅した環境音信号Ｓを、一定時間毎にフレー
ム分割手段４のＡ／Ｄ変換器１１でＡ／Ｄ変換してデジ
タル符号のデータ列に変換する。

【００３７】その後、フレーム分割手段４の分割制御手
段１３によって環境音信号のデータ列を予め定めた短い
時間ＬＤ（sec）の長さに相当する個数で区切り、つま
り環境音信号Ｓを所定の時間間隔ごとの信号に分割し
て、時間的に連続した時間ＬＤ（sec）の長さに対応す
る部分（信号＝データ列）を一つの時間フレームとして
生成し、生成した各時間フレームをフレームメモリ１２
の予め分割した各領域にフレーム毎に順次記憶する。す
なわち、図４に示すように入力された環境音信号Ｓ（実
際処理するにはＡ／Ｄ変換後のデータ列）について短い
時間ＬＤ（sec）の長さの信号部分を一つの時間フレー
ムＦとして、時間フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３……という
ようにフレームメモリ１２の各領域に格納する。なお、
同図の例では、各時間フレームＦの開始タイミングを重
複させているが、これは精度を向上するためである。

【００３８】そして、パラメータ算出手段５によってフ
レームメモリ１２の各領域に記憶された所定の時間ＬＤ
の長さに対応する環境音信号のデータ列を一時間フレー
ム毎に読出して、各時間フレームごとに平均パワーレベ
ルＰを算出する。この平均パワーレベルＰは、サンプリ
ング周波数をｆ（Ｈｚ）、「ＬＤ×ｆ」で得られる値を
ｎ（サンプル数）としたとき、Ｐ＝（ｘ0²＋ｘ1²＋ｘ3²
……ｘn²）／ｎの演算を行うことによって算出できる。

【００３９】次いで、度数関数決定手段６によってパラ
メータ算出手段５で算出した時間フレームの平均パワー
レベルＰに基づいて、平均パワーレベルＰの数値に対応
する時間フレームの数として表わされる度数分布関数を
作成決定する。すなわち、図５に示すように、横軸を平
均パワーレベルＰとし、縦軸を当該平均パワーレベルＰ
を有する時間フレームの数とする度数分布関数を作成す
る。これは、例えばパラメータ算出手段５が算出した時
間フレームの平均パワーレベルＰに対応するカウンタを
設けて、当該パワーレベルＰが算出される毎に対応する
カウンタをインクリメント（＋１）することで、当該平
均パワーレベルＰを有する時間フレームの数を計数する
ことによって得ることができる。

【００４０】そして、フレームメモリ１２から読出した
当該時間フレームについての度数分布を作成した後、カ
ウンタａをインクリメント（＋１）して、カウンタａ，
ｚの値を比較してａ＞ｚになったか否かを判別すること
によって、予め定めた総度数（総時間フレーム数）分の
度数分布を作成できたか否かを判断して、総度数分の度
数分布を作成できるまで上記のような処理を繰り返す。

【００４１】このようにして、総度数分の時間フレーム
について各平均パワーレベルＰの度数分布（平均パワー
レベル対時間フレーム数の関数）を作成することによっ
て、図５に示すような度数分布関数が得られる。すなわ
ち、環境音信号に会話音による音声信号が混入した場合
には、音声の混入する時間フレームの平均パワーレベル
Ｐは高くなり、同図でＡの範囲に示すような山型の分布
を示し、このとき、同図のＢの範囲では、仮に環境騒音
がなければ点線で示すような分布になるが、環境騒音が
存在するときには実線で示すようにもう１つの山（これ
を「第１ピーク」と称する。）が現出する。

【００４２】そこで、ピーク検出手段７によって度数分
布関数決定手段６で作成した度数分布関数から上記第１
ピーク（度数分布関数のピーク部分）を検出して、この
第１ピークの平均パワーレベルＰｘを有する時間フレー
ムを環境騒音に対応する時間フレームであると推定す
る。それによって、フレーム抽出手段８は、フレームメ
モリ１２に記憶されている各時間フレームの内から平均
パワーレベルＰｘを有する時間フレーム、即ち環境騒音
に対応する時間フレームのみを読出させて騒音分析手段
９に送出させる。このとき、度数分布関数決定手段６は
作成した度数分布関数をクリアする。

【００４３】この場合、平均パワーレベルＰｘを有する
時間フレーム数が少なくて分析に適さないとき、あるい
は第１ピークの位置が不明確か否かを判定して、第１ピ
ークの位置が不明確なときには、第１ピークの前後の平
均パワーレベルを有する時間フレームも騒音分析手段９
に送出させることで、分析精度を確保することができ
る。また、このようなときには、総度数ｚ（度数分布関
数の決定に使用する時間フレームの総数）を増やす方向
に自動的に調整する（ｚを変更する）ようにすれば、度
数分布関数の精度が向上して、さらに分析精度を高める
こともできる。

【００４４】上述のようにして環境騒音に対応する時間
フレームを受領した騒音分析手段９では、入力される時
間フレームのデータ列をＦＦＴアルゴリズムにより周波
数分析した後、低周波数帯域、中周波数帯域、高周波数
帯域の各帯域パワーを算出して、低周波数帯域パワー信
号Ｐｌ、中周波数帯域パワー信号Ｐｍ、高周波数帯域パ
ワー信号Ｐｈを出力する。

【００４５】このように環境音信号を短い時間間隔ごと
の信号に分割してなる複数の時間フレームを生成し、各
時間フレームごとの平均パワーレベル（平均的な強さ）
を特徴パラメータ値として算出し、算出した特徴パラメ
ータ値に基づいて度数分布関数を決定して、この度数分
布関数のピーク部分を検出することによって、所要の音
（本実施例では音声を含まない環境音＝騒音）を含む時
間的区間（騒音区間）の信号のみを高精度に抽出するこ
とができる。したがって、例えば上記のようにして得ら
れた低周波数帯域パワー信号Ｐｌ、中周波数帯域パワー
信号Ｐｍ、高周波数帯域パワー信号Ｐｈを用いて、補聴
器の音量、音質等の音響的性質を調整することによっ
て、補聴器の補聴音を最適に調整することができるよう
になる。

【００４６】次に、本発明を適用した音声処理について
図６を参照して説明する。この音声処理は、環境音信号
の内の騒音区間以外の部分に対してのみ信号処理を施す
ようにしたものである。まず、騒音区間に対応する時間
フレームの平均パワーレベルＰｘを格納するためのカウ
ンタｘをリセット（ｘ＝０）すると共に、前記と同様に
時間フレーム数用カウンタａをリセットし、総度数用カ
ウンタｚに予め定めた総度数をセットした後、上記実施
例で説明したと同様に、マイクロフォンからのマイクロ
フォン信号を増幅器で増幅した環境音信号を分割して生
成した時間フレームＤＡＴＡ0〜ｎをフレームメモリに
順次格納し、フレームメモリから各領域に記憶された時
間フレームＤＡＴＡ0〜ｎのデータ列を一時間フレーム
ごとに読出して、各時間フレームの短時間平均パワーレ
ベルＰを算出し、平均パワーレベルＰの数値に対応する
時間フレームの数として表わされる度数分布関数を作成
する。

【００４７】その後、時間フレーム数用カウンタａをイ
ンクリメント（＋１）して、予め定めた総度数（総時間
フレーム数）分の度数分布を作成できかた否かを判別
し、総度数分の度数分布を作成できた（ａ＞ｚになっ
た）ときには、カウンタａをリセットして、作成した度
数分布関数から第１ピークを検出して、この第１ピーク
の平均パワーレベルＰｘをカウンタｘにセットした後、
作成した度数分布関数をクリアする。

【００４８】そして、フレームメモリからは各時間フレ
ームＤＡＴＡ0〜ｎを順次読出して、読出した時間フレ
ームの平均パワーレベルＰがカウンタｘにセットした騒
音区間の平均パワーレベルＰｘを越える（Ｐ＞Ｐｘ）か
否かを判別する。

【００４９】この場合、読出した時間フレームの平均パ
ワーレベルＰが騒音区間の平均パワーレベルＰｘを越え
る（Ｐ＞Ｐｘ）とき、すなわち、読出した時間フレーム
が騒音区間でないときには読出した時間フレームＤＡＴ
Ａに対して信号処理を施して時間フレームＤＡＴＡ´と
した後、その時間フレームのデータ列をＤ／Ａ変換して
アナログ信号に戻して出力する。

【００５０】これに対して、読出した時間フレームの平
均パワーレベルＰが騒音区間の平均パワーレベルＰｘを
越えない（Ｐ≦Ｐｘ）とき、すなわち、読出した時間フ
レームが騒音区間であるときには、読出した時間フレー
ムに信号処理を施すことなく、そのままその時間フレー
ムのデータ列をＤ／Ａ変換してアナログ信号に戻して出
力する。

【００５１】すなわち、例えば図７に示すような環境音
信号Ｓが入力されたときに、騒音区間と分析判断された
図中に○印を付して示す時間フレームについては、環境
音信号に信号処理を施すことなくそのまま出力し、それ
以外の時間フレームについては、音声区間と分析判断し
て環境音信号に信号処理を施した後出力する。これによ
って、環境音信号に含まれる音声の時間的区間の信号に
対してのみ信号処理を施すことが可能になり、聞き取り
易い出力音を得ることができるようになる。

【００５２】次に、本発明を適用した話速変換処理につ
いて図８を参照して説明する。なお、この話速変換処理
は、図６の音声処理の内の度数分布クリアの処理までは
同様であるので図示及び説明を省略する。この話速変換
処理では、フレームメモリからは各時間フレームを順次
読出して、読出した時間フレームの平均パワーレベルＰ
がカウンタｘにセットした騒音区間の平均パワーレベル
Ｐｘを越える（Ｐ＞Ｐｘ）か否かを判別する。

【００５３】ここで、読出した時間フレームの平均パワ
ーレベルＰが騒音区間の平均パワーレベルＰｘを越える
（Ｐ＞Ｐｘ）とき、すなわち、読出した時間フレームが
騒音区間でないとき（音声区間であるとき）には読出し
た時間フレームの環境音信号のデータ列に対して波形伸
長処理を施す。例えば図９（ａ）に示すような音声信号
のみからなる環境音信号に対して波形伸長処理を施して
同図（ｂ）に示すように環境音信号を全体的に伸長す
る。そして、波形伸長後のデータ列を一旦メモリに格納
した後、メモリから順次読出してＤ／Ａ変換をしてアナ
ログ信号に戻して出力する。

【００５４】これに対して、フレームメモリから読出し
た時間フレームの平均パワーレベルＰが騒音区間の平均
パワーレベルＰｘを越えない（Ｐ≦Ｐｘ）とき、すなわ
ち、読出した時間フレームが騒音区間であるときには、
読出した時間フレームに波形伸長処理を施すことなく、
したがってメモリにも格納することなく、Ａ／Ｄ変換処
理に戻り、結果として騒音区間の時間フレームは出力し
ないようにする。

【００５５】これによって、例えば図１０（ａ）に示す
ような騒音を含む環境音信号が入力されたときに、騒音
区間をネグレクトすることでこの部分に伸長させた音声
信号をはめ込むことができて、入力される音声信号に対
してさほど出力音の遅れのない音声信号を出力すること
ができるようになって、出力音を聞き取り易くなると共
に、メモリのオーバフローを防止することができる。

【００５６】なお、上記実施例においては、音響的性質
の特徴パラメータ値として平均パワーレベル（平均的な
強さ）を算出し、平均パワーレベルに対応する時間フレ
ーム数で表わされる度数分布関数を決定するようにした
が、既に前述したところから明らかなように、周波数重
み付けを施した上での平均パワーレベルやピークファク
タ等その他の音響的性質の特徴パラメータ値を算出し
て、これらの音響的性質の特徴パラメータに基づいて度
数分布関数を決定するようにすることもできる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の環境音
分析装置によれば、環境音信号を所定の時間間隔ごとの
信号に分割した複数の時間フレームを生成し、生成した
時間フレームごとに予め定めた音響的性質の特徴パラメ
ータ値を算出して、音響的性質の特徴パラメータ値の度
数分布を表わす度数分布関数を決定し、この度数分布関
数のピーク部分を検出することにより、複数のピークの
数から音源の数を推定でき、またピークに対応する特徴
パラメータ値から音源から発せられる音の性質を推定す
ることができる。

【００５８】請求項２の環境音分析装置によれば、上記
請求項１の環境音分析装置において、フレーム分割手段
が、環境音信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、複数
の時間フレームをそれぞれ記憶する複数の領域に区分し
たフレームメモリと、Ａ／Ｄ変換器の変換結果を時間的
に連続した特定の時間的長さに対応する部分ごとに時間
フレームとしてフレームメモリの各領域に記憶させる分
割制御手段とを備えているので、環境音信号の時間フレ
ームへの分割を容易にかつ高速で行うことができる。

【００５９】請求項３の環境音分析装置によれば、上記
請求項１又は２の環境音分析装置において、パラメータ
算出手段が時間フレームごとに信号の平均的な強さを算
出する手段を備え、度数分布関数決定手段が信号の平均
的な強さの数値に対応する時間フレームの数で表わされ
る度数分布関数を決定する手段を備えているので、音源
から発せられる音の平均パワーレベルを知ることができ
る。

【００６０】請求項４の環境音分析装置によれば、上記
請求項１乃至３のいずれかの環境音分析装置において、
パラメータ算出手段の前段にフレーム分割手段で生成し
た時間フレームの信号に対して周波数に基づく重み付け
をする重み付け手段を備えたので、所望する周波数帯域
において音源から発せられる音の平均パワーレベルを知
ることができる。

【００６１】請求項５の環境音分析装置によれば、上記
請求項１又は２の環境音分析装置において、パラメータ
算出手段が時間フレームごとに信号のピークファクタを
算出する手段を備え、度数分布関数決定手段が信号のピ
ークファクタの数値に対応する時間フレームの数で表わ
される度数分布関数を決定する手段を備えているので、
音源から発せられる音のピークファクタを知ることがで
きる。

【００６２】請求項６の環境音分析装置によれば、上記
請求項１ないし５のいずれかの環境音分析装置におい
て、ピーク検出手段で検出したピーク部分に対応する時
間フレームのみを抽出するフレーム抽出手段を備えたの
で、環境音信号の内から特定の音を含む時間的区間（信
号部分）のみを抽出することができる。

【００６３】請求項７の環境音分析装置によれば、上記
請求項１ないし６のいずれかの環境音分析装置におい
て、決定した度数分布関数のピーク部分の位置が明確か
否かを判定する手段と、この手段の判定結果に応じて使
用する時間フレームの総数を変更する手段を備えたの
で、騒音レベルが変動している場合などで度数分布関数
のピーク部分の位置が不明確であるときに、使用する時
間フレームの総数を多くすることにより、ピーク部分の
検出をより高精度に行うことができ、更に分析精度を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す機能的なブロック図

【図２】図１の作用説明に供する環境音分析処理の概略
フロー図

【図３】環境音分析の説明に供する環境音の入力信号波
形の説明図

【図４】フレーム分割処理の説明に供する説明図

【図５】度数分布関数決定処理の説明に供する説明図

【図６】本発明を音声処理に適用した例のフロー図

【図７】図６の説明に供する説明図

【図８】本発明を話速変換処理に適用した例のフロー図

【図９】図８の波形伸長処理の説明に供する説明図

【図１０】図８の説明に供する説明図

【符号の説明】

１…環境音分析装置、２…マイクロフォン、３…増幅
器、４…フレーム分割手段、５…パラメータ算出手段、
６…度数分布関数決定手段、７…フレーム抽出手段、８
…騒音分析手段、１１…Ａ／Ｄ変換器、１２…フレーム
メモリ、１３…分割制御手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】環境音信号を所定の時間間隔ごとの信号
に分割した複数の時間フレームを生成するフレーム分割
手段と、このフレーム分割手段で生成した前記時間フレ
ームごとに予め定めた音響的性質の特徴パラメータ値を
算出するパラメータ算出手段と、このパラメータ算出手
段で算出した前記特徴パラメータ値の度数分布を表わす
度数分布関数を決定する度数分布関数決定手段と、この
度数分布関数決定手段で決定した度数分布関数のピーク
部分を検出するピーク検出手段とを備えたことを特徴と
する環境音分析装置。
【請求項２】請求項１に記載の環境音分析装置におい
て、前記フレーム分割手段が、前記環境音信号をＡ／Ｄ
変換するＡ／Ｄ変換器と、前記複数の時間フレームをそ
れぞれ記憶する複数の領域に区分したフレームメモリ
と、前記Ａ／Ｄ変換器の変換結果を時間的に連続した特
定の時間的長さに対応する部分ごとに前記時間フレーム
として前記フレームメモリの各領域に記憶させる分割制
御手段とを備えていることを特徴とする環境音分析装
置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の環境音分析装置
において、前記パラメータ算出手段が前記時間フレーム
ごとに信号の平均的な強さを算出する手段を備え、前記
度数分布関数決定手段が前記信号の平均的な強さの数値
に対応する前記時間フレームの数で表わされる度数分布
関数を決定する手段を備えていることを特徴とする環境
音分析装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の環境
音分析装置において、前記パラメータ算出手段の前段に
前記フレーム分割手段で生成した前記時間フレームの信
号に対して周波数に基づく重み付けをする重み付け手段
を備えたことを特徴とする環境音分析装置。
【請求項５】請求項１又は２に記載の環境音分析装置
において、前記パラメータ算出手段が前記時間フレーム
ごとに信号のピークファクタを算出する手段を備え、前
記度数分布関数決定手段が前記信号のピークファクタの
数値に対応する前記時間フレームの数で表わされる度数
分布関数を決定する手段を備えていることを特徴とする
環境音分析装置。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかに記載の環
境音分析装置において、前記ピーク検出手段で検出した
ピーク部分に対応する時間フレームのみを抽出するフレ
ーム抽出手段を備えたことを特徴とする環境音分析装
置。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載の環
境音分析装置において、前記度数分布関数決定手段が、
決定した度数分布関数のピーク部分の位置が明確か否か
を判定する手段と、この手段の判定結果に応じて使用す
る前記時間フレームの総数を変更する手段を備えたこと
を特徴とする環境音分析装置。