JP4761506B2 - 音声処理方法と装置及びプログラム並びに音声システム - Google Patents
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Description
佐伯 徹郎,藤井 健生,山口 静馬,老末 建成 (2003) "音声をマスクするための無意味定常雑音の選定",電子情報通信学会論文誌,J86-A, 2, 187-191.
本発明の音声処理装置は、入力音声信号のスペクトル包絡を抽出するスペクトル包絡抽出部と、入力音声信号のスペクトル微細構造を抽出するスペクトル微細構造抽出部と、周波数方向に延びる軸を中心としてスペクトル包絡を上下に入れ替える為の反転軸を設定し、反転軸を中心としてスペクトル包絡を反転させることによりスペクトル包絡に対し変形を施して変形スペクトル包絡を生成するスペクトル包絡変形部と、変形スペクトル包絡及びスペクトル微細構造を合成して変形スペクトルを生成する変形スペクトル生成部と、変形スペクトルに基づいて出力音声信号を生成する音声生成部とを具備することを特徴とする。
図1は、本発明の一実施形態に係る音声処理装置10を含む音声システムの概念図を表している。音声処理装置10は、図では複数の人1と2が会話を行っている場所の近傍の位置Aに置かれたマイクロフォン11により会話音声を集音して得られた入力音声信号を処理し、出力音声信号を生成する。音声処理装置10から出力される出力音声信号を位置Bに置かれたスピーカ20に供給し、スピーカ20から音を放射する。
(第1の実施形態)
図3は、第1の実施形態に係る音声処理装置の構成を示している。マイクロフォン11は、例えば銀行の窓口付近や病院の外来受付などの場所に設置され、会話音声を集音して音声信号を出力する。マイクロフォン11からの音声信号は、音声入力処理部12に入力される。音声入力処理部12は、例えば増幅器及びA/D変換器を有し、マイクロフォン11からの音声信号(以後、入力音声信号という)を増幅した後、ディジタル化して出力する。音声入力処理部12からのディジタル化された入力音声信号は、スペクトル分析部13に入力される。スペクトル分析部13は、例えばFFTケプストラム分析や、ボコーダ方式の音声分析合成系の処理により入力音声信号の分析を行う。
図7(a)〜(e)は、スペクトル包絡に対して振幅方向の変形を施すことで山及び谷の位置を変化させる手法を示している。スペクトル包絡を振幅方向に変形させるため、図7(a)に示すスペクトル包絡に対して反転軸を設定し、当該反転軸を中心としてスペクトル包絡を反転させる。反転軸としては、種々の近似関数を用いることができる。例えば、図7(b)は反転軸をcos関数により設定した例、図7(c)は反転軸を直線により設定した例、また図7(d)は反転軸を対数により設定した例である。一方、図7(e)は反転軸をスペクトル包絡の振幅の平均、すなわち周波数軸に平行に設定した例である。図7(b)〜(e)のいずれの例においても、図7(a)の元のスペクトル包絡に対して山及び谷の位置(周波数)が変化していることが分かる。
図8(a)〜(c)は、スペクトル包絡に対して周波数軸方向の変形を施すことで山及び谷の位置を変化させる手法を示している。スペクトル包絡を周波数軸方向に変形させるため、図7(a)に示すスペクトル包絡を図7(b)に示すように低域側シフトするか、あるいは図7(c)に示すように高域側にシフトする。スペクトル包絡の周波数軸方向の変形法としては、この他に周波数軸上で線形伸縮または非線形伸縮を施す方法なども考えられ、また周波数軸上でのシフトと伸縮を組み合わせることもできる。さらに、周波数軸上の変形をスペクトル包絡の全帯域について行う必要は必ずしもなく、部分的に行ってもよい。
上述したスペクトル包絡の変形方法1及び2では、入力音声信号のスペクトルの低域成分を変形させる処理を行うため、母音のように第1及び第2ホルマントが低域にある音韻には効果的である。しかし、第2ホルマントが高域にある/e/,/i/や、高域に特徴のある摩擦音/s/、破裂音/k/などには効果が薄い。このため、スペクトル包絡を変形させる対象の周波数帯域や、反転軸を音韻のスペクトル形状に合わせて動的に制御することが望ましい。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図10は、第2の実施形態に係る音声処理装置であり、図3に示した第1の実施形態に係る音声処理装置に対してスペクトル高域成分抽出部21と高域成分置換部22が追加されている。
12…音声入力処理部
13…スペクトル分析部
14…スペクトル包絡抽出部
15…スペクトル包絡変形部
16…スペクトル微細構造抽出部
17…変形スペクトル生成部
18…音声生成部
19…音声出力処理部
20…スピーカ
21…スペクトル高域成分抽出部
22…高域成分置換部
Claims (8)
- 入力音声信号のスペクトル包絡を抽出するステップと、
前記入力音声信号のスペクトル微細構造を抽出するステップと、
周波数方向に延びる軸を中心として前記スペクトル包絡を上下に入れ替える為の反転軸を設定し、当該反転軸を中心として前記スペクトル包絡を反転させることにより前記スペクトル包絡に対し変形を施して変形スペクトル包絡を生成するステップと、
前記変形スペクトル包絡及び前記スペクトル微細構造を合成して変形スペクトルを生成するステップと、
前記変形スペクトルに基づいて出力音声信号を生成するステップとを具備することを特徴とする音声処理方法。 - 前記変形スペクトルを生成するステップでは、前記入力音声信号のスペクトルの低周波数成分を抽出し、抽出された低周波数領域成分に関して前記反転軸に対して上下を反転させるように変形を施すことを特徴とする請求項1記載の音声処理方法。
- 入力音声信号のスペクトル包絡を抽出するスペクトル包絡抽出部と、
前記入力音声信号のスペクトル微細構造を抽出するスペクトル微細構造抽出部と、
周波数方向に延びる軸を中心として前記スペクトル包絡を上下に入れ替える為の反転軸を設定し、当該反転軸を中心として前記スペクトル包絡を反転させることにより前記スペクトル包絡に対し変形を施して変形スペクトル包絡を生成するスペクトル包絡変形部と、
前記変形スペクトル包絡及び前記スペクトル微細構造を合成して変形スペクトルを生成する変形スペクトル生成部と、
前記変形スペクトルに基づいて出力音声信号を生成する音声生成部とを具備することを特徴とする音声処理装置。 - 前記スペクトル包絡変形部が、前記入力音声信号のスペクトルの低周波数成分を抽出し、抽出された低周波数領域成分に関して前記反転軸に対して上下を反転させるように変形を施すことを特徴とする請求項3記載の音声処理装置。
- 前記スペクトル包絡変形部は、前記スペクトル包絡の山及び谷の位置を変化させることにより前記変形を施して前記変形スペクトル包絡を生成することを特徴とする請求項3または4のいずれか1項記載の音声処理装置。
- 請求項3乃至5のいずれか1項に記載の音声処理装置と、
会話音声を集音して前記入力音声信号を得るマイクロフォンと、
前記出力音声信号に従って妨害音を放射するスピーカとを具備することを特徴とする音声システム。 - 入力音声信号のスペクトル包絡を抽出する処理と、
前記入力音声信号のスペクトル微細構造を抽出する処理と、
周波数方向に延びる軸を中心として前記スペクトル包絡を上下に入れ替える為の反転軸を設定し、当該反転軸を中心として前記スペクトル包絡を反転させることにより前記スペクトル包絡に対し変形を施して変形スペクトル包絡を生成する処理と、
前記変形スペクトル包絡及び前記スペクトル微細構造を合成して変形スペクトルを生成する処理と、
前記変形スペクトルに基づいて出力音声信号を生成する処理とを含む音声処理をコンピュータに行わせるためのプログラム。 - 前記変形スペクトルを生成する処理が、前記入力音声信号のスペクトルの低周波数成分を抽出し前記スペクトル包絡の低周波数領域成分に関して前記反転軸に対して上下を反転させるように変形を施すことを含んでいることを特徴とする、音声処理をコンピュータに行わせるための請求項7記載のプログラム。
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