JP3135937B2 - 雑音除去装置 - Google Patents
雑音除去装置Info
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- JP3135937B2 JP3135937B2 JP03141091A JP14109191A JP3135937B2 JP 3135937 B2 JP3135937 B2 JP 3135937B2 JP 03141091 A JP03141091 A JP 03141091A JP 14109191 A JP14109191 A JP 14109191A JP 3135937 B2 JP3135937 B2 JP 3135937B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は、雑音除去装置に関し、より詳細
には、音声認識技術における雑音除去装置に関する。例
えば、雑音下での音声認識技術に適用されるものであ
る。
には、音声認識技術における雑音除去装置に関する。例
えば、雑音下での音声認識技術に適用されるものであ
る。
【０００２】
【従来技術】音声認識装置の騒音に関する対策として一
般的に行われている方法には、スペクトルサブトラクシ
ョン法（S.F.Boll,“Suppression of Acoustic Noise i
n Speech Using Spectral Subtraction",IEEE Trans.AS
SP Vol.27-2, Apr.1979）やアダプティブノイズキャン
セング（B.Widraw,“Adaptive noise canceling:Princi
ples and applications"，Proc.IEEE,Vol.63,Dec.197
5）などの雑音除去技術を用いる方法などがある。しか
し、アダプティブノイズキャンセリングは、複数の入力
部、特徴抽出部が必要になるので、コストが高くなると
いう欠点がある。一方、スペクトルサブトラクション法
は、音声入力前の入力信号から推定した雑音の周波数ス
ペクトルを音声の周波数スペクトルから減算するものな
ので、非定常雑音の場合、雑音推定時の雑音のスペクト
ルと音声入力時の雑音のスペクトルが大きく異なるため
に、スペクトルサブトラクションすることにより、かえ
って、音声の周波数スペクトルを崩してしまい、認識率
が低下するという欠点がある。
般的に行われている方法には、スペクトルサブトラクシ
ョン法（S.F.Boll,“Suppression of Acoustic Noise i
n Speech Using Spectral Subtraction",IEEE Trans.AS
SP Vol.27-2, Apr.1979）やアダプティブノイズキャン
セング（B.Widraw,“Adaptive noise canceling:Princi
ples and applications"，Proc.IEEE,Vol.63,Dec.197
5）などの雑音除去技術を用いる方法などがある。しか
し、アダプティブノイズキャンセリングは、複数の入力
部、特徴抽出部が必要になるので、コストが高くなると
いう欠点がある。一方、スペクトルサブトラクション法
は、音声入力前の入力信号から推定した雑音の周波数ス
ペクトルを音声の周波数スペクトルから減算するものな
ので、非定常雑音の場合、雑音推定時の雑音のスペクト
ルと音声入力時の雑音のスペクトルが大きく異なるため
に、スペクトルサブトラクションすることにより、かえ
って、音声の周波数スペクトルを崩してしまい、認識率
が低下するという欠点がある。
【０００３】なお、図３（ａ）〜（ｅ）は、スペクトル
サブトラクション法で雑音除去が適切に行なえなかった
場合の一例を示したもので、図のように、音声入力時
（ａ）と雑音入力時（ｂ）の雑音スペクトルが大きく異
なる場合、スペクトルサブトラクションすると、（ｄ）
のようになり、スペクトルサブトラクションする前のス
ペクトル（ｃ）の方が（ｄ）よりも入力音声のスペクト
ル（ｅ）に似ているという結果になる。
サブトラクション法で雑音除去が適切に行なえなかった
場合の一例を示したもので、図のように、音声入力時
（ａ）と雑音入力時（ｂ）の雑音スペクトルが大きく異
なる場合、スペクトルサブトラクションすると、（ｄ）
のようになり、スペクトルサブトラクションする前のス
ペクトル（ｃ）の方が（ｄ）よりも入力音声のスペクト
ル（ｅ）に似ているという結果になる。
【０００４】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、非定常雑音下において、スペクトルサブトラク
ションを行うことによる音声の周波数スペクトルの崩れ
を無くすようにした雑音除去装置を提供することを目的
としてなされたものである。
もので、非定常雑音下において、スペクトルサブトラク
ションを行うことによる音声の周波数スペクトルの崩れ
を無くすようにした雑音除去装置を提供することを目的
としてなされたものである。
【０００５】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、音声入
力信号の周波数スペクトルを求める検出手段と、音声入
力前の入力信号から雑音の周波数スペクトルを求める検
出手段と、音声入力時の入力信号の周波数スペクトルか
ら上記雑音の周波数スペクトルを減算することにより雑
音除去を行う雑音除去手段とを有する雑音除去装置にお
いて、雑音の周波数スペクトルから、周囲の雑音の定常
性を求める計算手段と、該計算手段により求められた定
常性に応じて、雑音を除去する割合を変化させる雑音補
正手段とから成り、前記周囲の雑音の定常性を求める計
算手段は、雑音入力時の入力信号の周波数スペクトルの
時間変化分から求め、時間変化分が小さいほど、定常性
が高くなるようにすることを特徴としたものである。以
下、本発明の実施例に基づいて説明する。
力信号の周波数スペクトルを求める検出手段と、音声入
力前の入力信号から雑音の周波数スペクトルを求める検
出手段と、音声入力時の入力信号の周波数スペクトルか
ら上記雑音の周波数スペクトルを減算することにより雑
音除去を行う雑音除去手段とを有する雑音除去装置にお
いて、雑音の周波数スペクトルから、周囲の雑音の定常
性を求める計算手段と、該計算手段により求められた定
常性に応じて、雑音を除去する割合を変化させる雑音補
正手段とから成り、前記周囲の雑音の定常性を求める計
算手段は、雑音入力時の入力信号の周波数スペクトルの
時間変化分から求め、時間変化分が小さいほど、定常性
が高くなるようにすることを特徴としたものである。以
下、本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００６】図１は、本発明による雑音除去装置の一実
施例を説明するための構成図で、図中、１は音響入力
部、２は周波数スペクトル検出部、３は区間検出部、４
は雑音定常性計算部、５は雑音除去係数計算部、６は雑
音スペクトル推定部、７は雑音補正部、８は音声認識部
である。音響入力部１では、マイクロフォンのような音
響・電気信号変換器を用いて、音を電気信号ｘ（ｔ）に
変換する。周波数スペクトル検出部２は、バンドパスフ
ィルタ群、或いは、ＦＦＴなどを用いて、音響入力部１
で得られた電気信号ｘ（ｔ）の１０ｍｓｅｃ程度の短時
間周波数スペクトルＸ（ｔ，ｆ）を検出する。
施例を説明するための構成図で、図中、１は音響入力
部、２は周波数スペクトル検出部、３は区間検出部、４
は雑音定常性計算部、５は雑音除去係数計算部、６は雑
音スペクトル推定部、７は雑音補正部、８は音声認識部
である。音響入力部１では、マイクロフォンのような音
響・電気信号変換器を用いて、音を電気信号ｘ（ｔ）に
変換する。周波数スペクトル検出部２は、バンドパスフ
ィルタ群、或いは、ＦＦＴなどを用いて、音響入力部１
で得られた電気信号ｘ（ｔ）の１０ｍｓｅｃ程度の短時
間周波数スペクトルＸ（ｔ，ｆ）を検出する。
【０００７】区間検出部３は、音声入力中であるかどう
かを検出するもので、例えば、前記ｘ（ｔ）の絶対値の
短時間平均値が予め定めておいた閾値以上の区間を音声
入力中であるとする方法を用いる。また、その他の方法
としては、音声入力スイッチを設けておき、スイッチを
オンさせている区間を音声入力中とする方法を用いる
が、他の方法を用いても実現可能である。定常／非定常
判定部４は、区間検出部３で検出された音声入力中でな
い区間の入力信号を用いて、周囲の雑音の定常性を求め
るもので、例えば、周波数スペクトル検出部２で検出さ
れた短時間周波数スペクトルＸ（ｔ，ｆ）を用いて、 Ｄ（ｔ，ｆ）＝Ｘ（ｔ，ｆ）−ｘ（ｔ−Δ，ｆ）（Δ．
１０ｍｓｅｃ） で、各帯域毎の変化分を求めてから、
かを検出するもので、例えば、前記ｘ（ｔ）の絶対値の
短時間平均値が予め定めておいた閾値以上の区間を音声
入力中であるとする方法を用いる。また、その他の方法
としては、音声入力スイッチを設けておき、スイッチを
オンさせている区間を音声入力中とする方法を用いる
が、他の方法を用いても実現可能である。定常／非定常
判定部４は、区間検出部３で検出された音声入力中でな
い区間の入力信号を用いて、周囲の雑音の定常性を求め
るもので、例えば、周波数スペクトル検出部２で検出さ
れた短時間周波数スペクトルＸ（ｔ，ｆ）を用いて、 Ｄ（ｔ，ｆ）＝Ｘ（ｔ，ｆ）−ｘ（ｔ−Δ，ｆ）（Δ．
１０ｍｓｅｃ） で、各帯域毎の変化分を求めてから、
【０００８】
【数１】
【０００９】で、全帯域の変化分の絶対値の総和Ｅ(ｔ)
を求め、このＥ(ｔ)の時間Ｔの間の平均値Ｚ
を求め、このＥ(ｔ)の時間Ｔの間の平均値Ｚ
【００１０】
【数２】
【００１１】を雑音の定常性を示す値として求める。雑
音除去係数計算部５は、雑音定常性計算部４で求められ
た雑音定常性を示す値Ｚから雑音除去係数αを求める。
なお、雑音除去係数αはＺが大きいほど、言い替えれ
ば、雑音が定常なほど大きくなるようにする（０≦α≦
１）。雑音スペクトル推定部６は、区間検出部３で検出
された音声入力中でない区間の短時間周波数スペクトル
Ｘ(ｔ,ｆ)を用いて、周囲の雑音の周波数スペクトルを
推定するもので、
音除去係数計算部５は、雑音定常性計算部４で求められ
た雑音定常性を示す値Ｚから雑音除去係数αを求める。
なお、雑音除去係数αはＺが大きいほど、言い替えれ
ば、雑音が定常なほど大きくなるようにする（０≦α≦
１）。雑音スペクトル推定部６は、区間検出部３で検出
された音声入力中でない区間の短時間周波数スペクトル
Ｘ(ｔ,ｆ)を用いて、周囲の雑音の周波数スペクトルを
推定するもので、
【００１２】
【数３】
【００１３】として、時間Ｔの間の平均をとる方法を用
いる。雑音補正部７は、雑音除去係数計算部５で求めら
れた雑音除去係数αを用いて、入力信号から雑音成分を
除去するもので、 Ｙ(ｔ,ｆ)＝Ｘ(ｔ,ｆ)−α・Ｎ(ｆ) のように、各帯域毎に、入力音声の周波数スペクトルＸ
(ｔ,ｆ)から、雑音スペクトル推定部６で推定された雑
音スペクトルＮ(ｆ)に雑音除去係数αを乗算した値を減
算して、入力信号を補正する。音声認識部８は、雑音補
正部７の出力信号Ｙ(ｔ,ｆ)を用いて音声認識を行なう
もので、「２値のＴＳＰを用いた単語音声認識システム
の開発」（安田 他、電気学会論文誌Ｃ108巻、昭和６
３年１０月号ｐ.８５８〜８６５）記載の音声認識シス
テムを用いるが、他の音声認識システムを用いても実現
可能である。
いる。雑音補正部７は、雑音除去係数計算部５で求めら
れた雑音除去係数αを用いて、入力信号から雑音成分を
除去するもので、 Ｙ(ｔ,ｆ)＝Ｘ(ｔ,ｆ)−α・Ｎ(ｆ) のように、各帯域毎に、入力音声の周波数スペクトルＸ
(ｔ,ｆ)から、雑音スペクトル推定部６で推定された雑
音スペクトルＮ(ｆ)に雑音除去係数αを乗算した値を減
算して、入力信号を補正する。音声認識部８は、雑音補
正部７の出力信号Ｙ(ｔ,ｆ)を用いて音声認識を行なう
もので、「２値のＴＳＰを用いた単語音声認識システム
の開発」（安田 他、電気学会論文誌Ｃ108巻、昭和６
３年１０月号ｐ.８５８〜８６５）記載の音声認識シス
テムを用いるが、他の音声認識システムを用いても実現
可能である。
【００１４】図２は、本発明による雑音除去装置の動作
を説明するためのフローチャートである。以下、各ステ
ップに従って順に説明する。ｓｔｅｐｌ ；まず、音響信号ｘ（ｔ）を入力する。ｓｔｅｐ２ ；周波数スペクトルＸ（ｔ，ｆ）を検出す
る。ｓｔｅｐ３ ；音声区間中かどうかを判断する。ｓｔｅｐ４ ；前記ｓｔｅｐ３において音声区間中であれ
ば、雑音補正を行う。計算式は以下のとおりである。 Ｙ（ｔ，ｆ）＝Ｘ（ｔ，ｆ）−α・Ｎ（ｆ）ｓｔｅｐ５ ；音声認識処理を行う。ｓｔｅｐ６ ；前記；ｓｔｅｐ３において音声区間中でな
ければ、雑音スペクトルＮ（ｆ）を推定する。ｓｔｅｐ７ ；雑音除去係数αを計算する。
を説明するためのフローチャートである。以下、各ステ
ップに従って順に説明する。ｓｔｅｐｌ ；まず、音響信号ｘ（ｔ）を入力する。ｓｔｅｐ２ ；周波数スペクトルＸ（ｔ，ｆ）を検出す
る。ｓｔｅｐ３ ；音声区間中かどうかを判断する。ｓｔｅｐ４ ；前記ｓｔｅｐ３において音声区間中であれ
ば、雑音補正を行う。計算式は以下のとおりである。 Ｙ（ｔ，ｆ）＝Ｘ（ｔ，ｆ）−α・Ｎ（ｆ）ｓｔｅｐ５ ；音声認識処理を行う。ｓｔｅｐ６ ；前記；ｓｔｅｐ３において音声区間中でな
ければ、雑音スペクトルＮ（ｆ）を推定する。ｓｔｅｐ７ ；雑音除去係数αを計算する。
【００１５】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。すなわち、周囲の雑音が
非常の場合に、スペクトルサブトラクション法を用い
て、雑音除去を行なうと、雑音推定時の雑音のスペクト
ルと音声入力時の雑音のスペクトルが大きく異なるため
に、適切な雑音除去が行なえずに、スヘクトルサブトラ
クションすることにより、かえって、音声の周波数スペ
クトルを崩してしまい、認識率が低下するという欠点が
あったが、本発明では、周囲の雑音の定常性に応じて、
スペクトルサブトラクションする割合を変えているの
で、従来の方法よりも誤認識する可能性が少なくなる。
と、以下のような効果がある。すなわち、周囲の雑音が
非常の場合に、スペクトルサブトラクション法を用い
て、雑音除去を行なうと、雑音推定時の雑音のスペクト
ルと音声入力時の雑音のスペクトルが大きく異なるため
に、適切な雑音除去が行なえずに、スヘクトルサブトラ
クションすることにより、かえって、音声の周波数スペ
クトルを崩してしまい、認識率が低下するという欠点が
あったが、本発明では、周囲の雑音の定常性に応じて、
スペクトルサブトラクションする割合を変えているの
で、従来の方法よりも誤認識する可能性が少なくなる。
【図１】 本発明による雑音除去装置の一実施例を説明
するための構成図である。
するための構成図である。
【図２】 本発明による雑音除去装置の動作を説明する
ためのフローチャートである。
ためのフローチャートである。
【図３】 雑音除去が適切に行なわれなかった場合の例
を示す図である。
を示す図である。
１…音響入力部、２…周波数スペクトル検出部、３…区
間検出部、４…雑音定常性計算部、５…雑音除去係数計
算部、６…雑音スペクトル推定部、７…雑音補正部、８
…音声認識部。
間検出部、４…雑音定常性計算部、５…雑音除去係数計
算部、６…雑音スペクトル推定部、７…雑音補正部、８
…音声認識部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−238399（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−278298（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−282798（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−158499（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−70840（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−36000（ＪＰ，Ｂ２) 特許2966452（ＪＰ，Ｂ２) 特許2859634（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10L 15/00 - 17/00
Claims (1)
- 【請求項１】 音声入力信号の周波数スペクトルを求め
る検出手段と、音声入力前の入力信号から雑音の周波数
スペクトルを求める検出手段と、音声入力時の入力信号
の周波数スペクトルから上記雑音の周波数スペクトルを
減算することにより雑音除去を行う雑音除去手段とを有
する雑音除去装置において、雑音の周波数スペクトルか
ら、周囲の雑音の定常性を求める計算手段と、該計算手
段により求められた定常性に応じて、雑音を除去する割
合を変化させる雑音補正手段とから成り、前記周囲の雑
音の定常性を求める計算手段は、雑音入力時の入力信号
の周波数スペクトルの時間変化分から求め、時間変化分
が小さいほど、定常性が高くなるようにすることを特徴
とする雑音除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03141091A JP3135937B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 雑音除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03141091A JP3135937B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 雑音除去装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340599A JPH04340599A (ja) | 1992-11-26 |
| JP3135937B2 true JP3135937B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=15283992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03141091A Expired - Fee Related JP3135937B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 雑音除去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3135937B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3961290B2 (ja) | 1999-09-30 | 2007-08-22 | 富士通株式会社 | 雑音抑圧装置 |
| JP4520732B2 (ja) * | 2003-12-03 | 2010-08-11 | 富士通株式会社 | 雑音低減装置、および低減方法 |
| JP4274419B2 (ja) * | 2003-12-09 | 2009-06-10 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 音響信号除去装置、音響信号除去方法及び音響信号除去プログラム |
| JP4274418B2 (ja) * | 2003-12-09 | 2009-06-10 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 音響信号除去装置、音響信号除去方法及び音響信号除去プログラム |
| JP4272107B2 (ja) * | 2004-05-13 | 2009-06-03 | 株式会社フジテレビジョン | 音響信号除去装置、音響信号除去方法及び音響信号除去プログラム |
| WO2007130766A2 (en) * | 2006-05-04 | 2007-11-15 | Sony Computer Entertainment Inc. | Narrow band noise reduction for speech enhancement |
| JP5614261B2 (ja) * | 2010-11-25 | 2014-10-29 | 富士通株式会社 | 雑音抑制装置、雑音抑制方法、及びプログラム |
-
1991
- 1991-05-16 JP JP03141091A patent/JP3135937B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04340599A (ja) | 1992-11-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |