JP5310494B2 - 信号処理方法、情報処理装置、及び信号処理プログラム - Google Patents
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Description
劣化信号中の衝撃音を抑圧するために、
前記劣化信号中において衝撃音を検出し、
検出された衝撃音の位相情報を、位相情報の変化量が小さくなるように前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の位相情報で処理することを特徴とする。
劣化信号中の衝撃音を抑圧する情報処理装置であって、
前記劣化信号中において衝撃音を検出する検出手段と、
検出された衝撃音の位相情報を、前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の位相情報で処理する位相処理手段と、
を備えることを特徴とする。
劣化信号中の衝撃音を抑圧する信号処理プログラムであって、
コンピュータに、
前記劣化信号中において衝撃音を検出する工程と、
検出された衝撃音の位相情報を、前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の位相情報を用いて処理する工程と、
を実行させることを特徴とする。
<全体構成>
本発明に係る信号処理方法を実現する第1実施形態として、雑音抑圧装置について説明する。図1は、雑音抑圧装置100の全体構成を示すブロック図である。雑音抑圧装置100は、例えばデジタルカメラ、ノートパソコン、携帯電話などといった装置の一部としても機能するが、本発明はこれに限定されるものではなく、入力信号からのノイズ除去を要求されるあらゆる情報処理装置に適用可能である。
図2は、変換部2の構成を示すブロック図である。図2に示すように、変換部2はフレーム分割部21、窓がけ処理部(windowing unit)22、及びフーリエ変換部23を含む。劣化信号サンプルは、フレーム分割部21に供給され、K/2サンプル毎のフレームに分割される。ここで、Kは偶数とする。フレームに分割された劣化信号サンプルは、窓がけ処理部22に供給され、窓関数(window function)であるw(t)との乗算が行なわれる。第nフレームの入力信号yn(t) (t=0, 1, ..., K/2-1) に対するw(t)で窓がけ(windowing)された信号は、次式(1)で与えられる。
図3は、逆変換部4の構成を示すブロック図である。図3に示すように、逆変換部4は逆フーリエ変換部43、窓がけ処理部42、及び、フレーム合成部41を含む。逆フーリエ変換部43は、衝撃音抑圧部11から供給された強調信号振幅スペクトルと変換部2から供給された劣化信号位相スペクトル arg Yn(k)とを乗算して、強調信号(以下の式(4)の左辺)を求める。
図4は、衝撃音抑圧部11の内部構成を示すブロック図である。図4に示すように、衝撃音抑圧部11は、遅延部111と合成部112とを含む。遅延部111は、入力である劣化信号位相スペクトルを遅延させる。遅延量は一つである必要はなく、複数の遅延量で入力を遅延して、複数の遅延信号を生成することもできる。合成部112は、劣化信号位相スペクトルと遅延部111から供給される遅延した劣化信号位相スペクトルを用いて、強調信号位相スペクトルを合成する。
ここで、z-lはlサンプルの遅延を、Мは最大遅延を表わし、clkは周波数k、lサンプル遅延した劣化信号位相スペクトルに対する係数を表わす。
次に、図5を用いて本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は衝撃音の検出方法に特徴を有する衝撃音抑圧装置及び方法に関するものである。従来の衝撃音検出方法では十分な検出精度を得られていなかったが、本実施形態のように衝撃音の検出を行なうことで、非常に精度良く劣化信号中の衝撃音を検出できるようになる。
図5は、衝撃音検出部10の構成を示すブロック図である。図5を参照すると、衝撃音検出部10は、スペクトル周波数特性評価部101、スペクトル時間特性評価部102、及び統合部103を含む。
式(11)においては、上限閾値と下限閾値の間を線形補間しているが、これは任意の関数または多項式などによる補間を適用することができる。
kの値によって、サブバンド下限が決定される。また、N−1の代わりに特定の周波数番号を用いれば、サブバンド上限が指定できる。また、時間方向変化を複数のサブバンドで個別に求め、これらの線形または非線形結合によって、全体的な変化を求めてもよい。衝撃音スペクトルは高域で強く、通常信号のスペクトルは低域で強いので、高周波領域に限定して変化を評価することで、検出精度を高くすることができる。
ここで、本発明の第3実施形態としての雑音抑圧装置について説明する。図6は、本実施形態に係る雑音抑圧装置300を示す図である。雑音抑圧装置300は、第1衝撃音抑圧部11と第2衝撃音抑圧部12とを備える。第1衝撃音抑圧部11の構成は、第1実施形態で説明した衝撃音抑圧部と同じであるため、ここでは詳しい説明を省略する。
次に、本発明の第4実施形態としての雑音抑圧装置400について図8を用いて説明する。本実施形態では、第1実施形態の雑音抑圧装置100に加えて、雑音存在情報を入力する入力端子9を有する。図8における衝撃音抑圧部31は、第1実施形態の衝撃音抑圧部11と同様に、入力端子9から供給された雑音存在情報を用いて、各周波数で位相処理を行なうことにより衝撃音を抑圧し、衝撃音抑圧結果を強調信号スペクトルとして逆変換部4に伝達する。強調信号位相スペクトルは、雑音存在情報が雑音の存在を示すときには劣化信号位相スペクトルに対して第1実施形態で説明した位相処理を施し衝撃音を抑圧したものとなる。一方、雑音存在情報が雑音の不存在を示すときには劣化信号位相スペクトルそのものとなる。
これにより、より効率の良い衝撃音抑圧を行なうことができる。
次に本発明の第5実施形態としての雑音抑圧装置について説明する。本実施形態は、図6を用いて説明した第3実施形態に係る雑音抑圧装置をベースにしたものであり、第3実施形態とは、第2衝撃音抑圧部12の内部構成が異なるものである。その他の構成及び動作は、第3実施形態と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
次に本発明の第6実施形態としての雑音抑圧装置について説明する。本実施形態は、図6を用いて説明した第3実施形態に係る雑音抑圧装置をベースにしたものであり、第3実施形態とは、第2衝撃音抑圧部12の内部構成が異なるものである。その他の構成及び動作は、第3実施形態と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
次に、本発明の第7実施形態としての雑音抑圧装置について図11を用いて説明する。本実施形態は、図6を用いて説明した第3実施形態に係る雑音抑圧装置をベースにしたものであり、第3実施形態とは、第2衝撃音抑圧部72の内部構成が異なるものである。その他の構成及び動作は、第3実施形態と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
図12は、本発明の第8実施形態に係る雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。本実施形態を、第1実施形態と比べた場合、雑音抑圧部3が追加されている他は、同様の構成である。したがって、同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
以上の構成により、衝撃音以外のノイズをも的確に抑圧することが可能となる。
図13は、本発明の第9実施形態に係る雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。本実施形態を、第8実施形態と比べた場合、衝撃音検出部90が、雑音抑圧部3によって雑音を抑圧された結果を用いて衝撃音の検出を行なう点で異なる。その他は、同様の構成であるため、同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
図14は、本発明の第10実施形態に係る雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。本実施形態を、第8実施形態と比べた場合、衝撃音検出部91が、雑音抑圧部3に入力される雑音存在情報を用いて衝撃音の検出を行なう点で異なる。その他は、同様の構成であるため、同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
以上の構成により、正確に衝撃音を検出し、これを抑圧することが可能となる。
以上説明してきた第1乃至第10実施形態では、それぞれ別々の特徴を持つ雑音抑圧装置について説明したが、それらの特徴を如何様に組み合わせた雑音抑圧装置も、本発明の範疇に含まれる。
これにより、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
Claims (19)
- 劣化信号中の衝撃音を抑圧するために、
前記劣化信号中において衝撃音を検出し、
検出された衝撃音の位相情報を、該位相情報の変化量が小さくなるように前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の位相情報で処理することを特徴とする信号処理方法。 - 前記衝撃音の位相情報を、前記劣化信号中の衝撃音発生前の信号の位相情報で処理することを特徴とする請求項1に記載の信号処理方法。
- 前記衝撃音の位相情報を、前記劣化信号中の衝撃音発生前の信号の位相情報で置換することを特徴とする請求項2に記載の信号処理方法。
- 前記衝撃音の位相情報を、前記劣化信号中の衝撃音発生前の信号の位相情報と、前記衝撃音の位相情報との平均値で置換することを特徴とする請求項2に記載の信号処理方法。
- 前記劣化信号を遅延させ、前記衝撃音の位相情報を、前記劣化信号中の衝撃音発生前後の信号の位相情報で処理することを特徴とする請求項2乃至4の何れか1項に記載の信号処理方法。
- 前記劣化信号を、前記位相情報と振幅又はパワー情報とに分解し、
前記振幅又はパワー情報を用いて、前記劣化信号中の衝撃音を検出することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の信号処理方法。 - 検出された衝撃音の前記振幅又はパワー情報が小さくなるように、前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の前記振幅又はパワー情報を用いて処理することを特徴とする請求項6に記載の信号処理方法。
- 検出された衝撃音の前記振幅又はパワー情報を、前記劣化信号中の前記衝撃音が発生する前の信号の振幅又はパワー情報と結合させることを特徴とする請求項7に記載の信号処理方法。
- 検出された衝撃音の前記振幅又はパワー情報を、前記劣化信号中の前記衝撃音が発生する前の信号の振幅又はパワー情報を用いて平均化することを特徴とする請求項7に記載の信号処理方法。
- 前記劣化信号中の前記衝撃音が発生する前の信号の振幅又はパワー情報を用いて、検出された衝撃音の前記振幅又はパワー情報に制限をかけることを特徴とする請求項6に記載の信号処理方法。
- 前記劣化信号を遅延させ、前記衝撃音の振幅又はパワー情報を、前記劣化信号中の衝撃音発生前後の信号の振幅又はパワー情報で処理することを特徴とする請求項8乃至10の何れか1項に記載の信号処理方法。
- 雑音存在情報を入力し、該雑音存在情報が雑音の存在を示すときに前記衝撃音の抑圧を行なうことを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の信号処理方法。
- 前記劣化信号中の重要度を評価し、
前記劣化信号中の重要度が高い部分は弱く、それ以外は強く前記衝撃音を抑圧することを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の信号処理方法。 - 前記劣化信号中の背景音を推定し、
前記劣化信号中の背景音推定値を下限値として、前記衝撃音を抑圧することを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の信号処理方法。 - 前記振幅又はパワー情報の平均値を求め、該平均値からの分散を基準値以下にすることを特徴とする請求項6に記載の信号処理方法。
- 前記振幅又はパワー情報中の雑音を、雑音情報を用いて抑圧し、その結果を用いて、前記衝撃音を検出することを特徴とする請求項6に記載の信号処理方法。
- 前記振幅又はパワー情報中の雑音を、雑音情報を用いて抑圧し、
前記雑音情報を用いて、前記衝撃音を検出することを特徴とする請求項6に記載の信号処理方法。 - 劣化信号中の衝撃音を抑圧する情報処理装置であって、
前記劣化信号中において衝撃音を検出する検出手段と、
検出された衝撃音の位相情報を、該位相情報の変化量が小さくなるように前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の位相情報で処理する位相処理手段と、
を備えることを特徴とする情報処理装置。 - 劣化信号中の衝撃音を抑圧する信号処理プログラムであって、
コンピュータに、
前記劣化信号中において衝撃音を検出する工程と、
検出された衝撃音の位相情報を、該位相情報の変化量が小さくなるように前記劣化信号中の前記衝撃音以外の信号の位相情報を用いて処理する工程と、
を実行させることを特徴とする信号処理プログラム。
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