JP5483000B2 - 雑音抑圧装置、その方法及びプログラム - Google Patents
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Description
前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号から代表周波数領域信号を生成する代表周波数領域信号生成処理と、前記代表周波数領域信号に基づいて、前記第二のフレームの雑音抑圧の程度を求める雑音抑制程度算出処理とを実行させる雑音抑圧プログラムである。
2,902 変換フレーム分割部
3,903 変換フレーム合成部
4,904 出力端子
5,905 変換部
6,906 逆変換部
7,12,13,14,15 処理フレーム情報生成部
8 代表周波数領域信号生成部
9,11,907 雑音抑圧情報計算部
10,16,908 雑音抑圧処理部
30 記録部
31 再生部
32 多重化部
33 分離部
50,57 変換フレームエネルギ計算部
51,55,58,59,60 時間グループ生成部
52,54,56 周波数グループ生成部
53 周波数エネルギ計算部
300,301 雑音推定部
310 推定雑音計算部
320 重み付き劣化音声計算部
330, 331,480 カウンタ
400 更新判定部
410 レジスタ長記憶部
420, 3201 推定雑音記憶部
430, 1595 スイッチ
440 シフトレジスタ
450, 6208 加算器
460 最小値選択部
470 除算部
601,602 雑音抑圧係数生成部
610 後天的SNR計算部
620 推定先天的SNR計算部
630 雑音抑圧係数計算部
640 音声非存在確率記憶部
660, 1597,3203, 6204, 6205 乗算器
670 音声存在確率計算部
680 仮出力SNR計算部
1000 コンピュータ
1501,1502 抑圧係数補正部
1591, 6511 最大値選択部
1592 抑圧係数下限値記憶部
1593 閾値記憶部
1594,4002, 4004 比較部
1596 修正値記憶部
3202 SNR計算部
3204 非線形処理部
4001 論理和計算部
4003, 4005 閾値記憶部
4006 閾値計算部
6201 値域限定処理部
6202 後天的SNR記憶部
6203 抑圧係数記憶部
6206 重み記憶部
6207 重み付き加算部
6301 MMSE STSA ゲイン関数値計算部
6302 一般化尤度比計算部
6303 抑圧係数計算部
6512 抑圧係数下限値計算部
を満たす場合に、変換フレームエネルギが大きく変化したと判定する方法がある。この方法の場合、n=nLで処理フレームが分割されるように処理フレームの区切り位置を定める。このとき、閾値THAを変えることも可能である。たとえば、数2を満たす割合が、ある一定区間内で均一になるように、変換フレームエネルギの平均や分散の値に基づいて閾値THAを適応的に変更する。このようにすることにより、後述する雑音抑圧情報の演算回数のばらつきを少なくすることができる。
ここで、THBは閾値である。このとき、閾値THBを変えることも可能である。たとえば、[数3]を満たす割合が、ある一定区間内で均一になるように、変換フレームエネルギの平均や分散の値に基づいて閾値THBを適応的に変更する。このようにすることにより、後述する雑音抑圧情報の演算回数のばらつきを少なくすることができる。
以上で、処理フレーム情報生成部7の説明を終える。
で与えられる。ただし、Pはカウント値とレジスタ長のうち、小さい方の値である。カウント値はゼロから始まって単調に増加するので、最初はカウント値で除算が行なわれる。カウント値がレジスタ長より大きくなった後には、レジスタ長で除算が行なわれる。レジスタ長で除算が行なわれることは、シフトレジスタに格納された値の平均値を求めることになる。最初は、シフトレジスタ440に十分多くの値が記憶されていないために、実際に値が記憶されているレジスタの数で除算する。実際に値が記憶されているレジスタの数は、カウント値がレジスタ長より小さいときはカウント値に等しく、カウント値がレジスタ長より大きくなると、レジスタ長と等しくなる。
重み付き加算部6207には、重み記憶部6206から重みが入力されている。重み付き加算部6207は、これらの入力された瞬時推定SNR、過去の推定SNR、重みを用いて推定先天的SNRを求める。重みをαとし、ξL(m)ハットを推定先天的SNRとすると、ξL(m)ハットは、次式によって計算される。
関数A(DL(m))は基本的に、大きなSNRに対して小さな値をとるような形状を有する。A(DL(m))が仮出力SNR DL(m)に対応してこのような形状をとる関数であることは、仮出力SNRが高いほど、非音声区間に対応する抑圧係数の下限値が小さくなることを意味する。これは、残留雑音が小さくなることに対応し、音声区間と非音声区間の音質不連続性を低減する効果がある。なお、関数A(DL(m))は全ての周波数成分に対して異なっていてもよいし、複数の周波数成分に対して共有されていてもよい。また、時間と共にその形状が変化することも可能である。
すなわち、完全に音声区間と思われる場合はfsが、完全に非音声区間と思われる場合は仮出力DL(m)に応じて単調減少関数で定められる値が、抑圧係数最小値となる。両者の中間と思われる状況では、これらの値が適切に混合される。A(DL(m))の単調減少性によって、低SNR時の大きな抑圧係数最小値が保証される。これにより、消し残し雑音の多い直前の音声区間からの連続性が保たれる。高SNR時は、抑圧係数最小値が小さくなり、残留雑音が小さくなるように制御される。これは、音声区間の残留雑音が無視できる程度に小さいので、非音声区間の残留雑音が小さいときも、連続性が保たれるためである。また、fsをA(DL(m))よりも大きく設定することによって、音声区間あるいはその可能性が高い場合に雑音抑圧が軽度になり、音声に生じる歪を低減することができる。これは、符号化・復号によって生じる歪の混入した音声において雑音推定精度が十分に高くできない場合に、特に有効である。
となる。このように補間を行った雑音抑圧情報を用いると、処理フレームの境界付近での不連続感を低減することができ、高品質な雑音抑圧を実現できる。また、あらかじめ、複数処理フレームの雑音抑圧情報を平滑化してから上記方法を用いてもよい。この場合、雑音抑圧情報の急激な変化を避けることができ、高品質な雑音抑圧を実現できる。他にも、雑音抑圧情報を周波数方向に補間してから、強調音声パワースペクトルを算出してもよい。また、時間方向および周波数方向の両方に平滑化を行った雑音抑圧情報を劣化音声パワースペクトルに適用してもよい。
となる。従って、推定雑音計算部310の更新判定部400において、カウンタ331のカウント値と閾値とを比較する場合、図10の閾値記憶部4003の値は、カウンタ330を用いたときより大きい値を設定することが一般的である。
となる。もちろん、複数処理フレームの雑音抑圧情報から補間を行ってもよい。このように補間を行った雑音抑圧情報を用いると、処理フレームの境界付近での不連続感を低減することができ、高品質な雑音抑圧を実現できる。また、あらかじめ複数処理フレームの雑音抑圧情報を平滑化してから上記方法を用いてもよい。この場合、雑音抑圧情報の急激な変化を避けることができ、高品質な雑音抑圧を実現できる。他にも、雑音抑圧情報を周波数方向に補間してから、強調音声パワースペクトルを算出してもよい。また、時間方向および周波数方向の両方に平滑化を行った雑音抑圧情報を劣化音声パワースペクトルに適用してもよい。
Claims (33)
- 入力信号を定められた第一のフレーム毎に周波数領域信号に変換する変換手段と、
フレームの長さが前記第一のフレームよりも長い第二のフレームを生成するフレーム生成手段と、
前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号を統合して、前記第二のフレームを代表する代表周波数領域信号を生成する代表周波数領域信号生成手段と、
前記代表周波数領域信号から前記第二のフレームの入力信号の雑音成分を推定し、前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号に対して適用する雑音の抑圧の情報である雑音抑圧情報を求める雑音抑圧情報計算手段と
を有することを特徴とする雑音抑圧装置。 - 前記フレーム生成手段は、前記第二のフレーム同士が互いに独立するように、前記第二のフレームを生成することを特徴とする請求項1に記載の雑音抑圧装置。
- 前記雑音抑圧情報計算手段は、前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号に、前記雑音抑圧情報を適用して雑音を抑圧することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の雑音抑圧装置。
- 前記雑音抑圧情報計算手段は、前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号に、他の第二のフレームの前記雑音抑圧情報を補間して算出した雑音抑圧情報を適用して雑音を抑圧することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の雑音抑圧装置。
- 前記フレーム生成手段は、前記周波数領域信号の特性に基づいて、第二のフレームを生成することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の雑音抑圧装置。
- 前記周波数領域信号の特性が、前記入力信号のエネルギの変化であることを特徴とする請求項5に記載の雑音抑圧装置。
- 前記第二のフレーム毎に、周波数方向の区切り位置を生成する周波数区切り位置生成手段を有し、
前記代表周波数領域信号生成手段は、前記第二のフレームおよび前記周波数方向の区切り位置に基づいて、前記周波数領域信号から前記代表周波数領域信号を生成することを特徴とすることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の雑音抑圧装置。 - 前記フレーム生成手段は、一定区間内の第二のフレームの個数があらかじめ定められた個数の範囲内になるように、前記第二のフレームを生成することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の雑音抑圧装置。
- 前記フレーム生成手段は、一定区間内の前記雑音抑圧情報を計算する計算回数があらかじめ定められた回数の範囲内になるように、前記第二のフレームと前記周波数方向の区切り位置とを求めることを特徴とする請求項7に記載の雑音抑圧装置。
- 前記雑音抑圧情報が雑音抑圧係数として表されていることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の雑音抑圧装置。
- 前記雑音抑圧情報が雑音の推定値として表されていることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の雑音抑圧装置。
- 入力信号を定められた第一のフレーム毎に周波数領域信号に変換する変換ステップと、
フレームの長さが前記第一のフレームよりも長い第二のフレームを生成するフレーム生成ステップと、
前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号を統合して、前記第二のフレームを代表する代表周波数領域信号を生成する代表周波数領域信号生成ステップと、
前記代表周波数領域信号から前記第二のフレームの入力信号の雑音成分を推定し、前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号に対して適用する雑音の抑圧の情報である雑音抑圧情報を求める雑音抑圧情報計算ステップと
を有することを特徴とする雑音抑圧方法。 - 前記フレーム生成ステップは、前記第二のフレーム同士が互いに独立するように、前記第二のフレームを生成することを特徴とする請求項12に記載の雑音抑圧方法。
- 前記雑音抑圧情報計算ステップは、前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号に、前記雑音抑圧情報を適用して雑音を抑圧することを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の雑音抑圧方法。
- 前記雑音抑圧情報計算ステップは、前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号に、他の第二のフレームの前記雑音抑圧情報を補間して算出した雑音抑圧情報を適用して雑音を抑圧することを特徴とする請求項12から請求項14のいずれかに記載の雑音抑圧方法。
- 前記フレーム生成ステップは、前記周波数領域信号の特性に基づいて、前記第二のフレームを生成することを特徴とする請求項12から請求項15のいずれかに記載の雑音抑圧方法。
- 前記周波数領域信号の特性が前記入力信号のエネルギの変化であることを特徴とする請求項16に記載の雑音抑圧方法。
- 前記第二のフレーム毎に、周波数方向の区切り位置を生成する周波数区切り位置生成ステップを有し、
前記代表周波数領域信号生成ステップは、前記第二のフレームおよび前記周波数方向の区切り位置に基づいて、前記周波数領域信号から代表周波数領域信号を生成する
ことを特徴とする請求項12から請求項17のいずれかに記載の雑音抑圧方法。 - 前記フレーム生成ステップは、一定区間内の前記第二のフレームの個数があらかじめ定められた個数の範囲内になるように前記第二のフレームを生成することを特徴とする請求項12から請求項18のいずれかに記載の雑音抑圧方法。
- 前記フレーム生成ステップは、一定区間内の前記雑音抑圧情報を計算する計算回数があらかじめ定められた回数の範囲内になるように、前記第二のフレームと前記周波数方向の区切り位置とを生成することを特徴とする請求項18に記載の雑音抑圧方法。
- 前記雑音抑圧情報計算ステップにおいて、前記雑音抑圧情報が雑音抑圧係数として表されていることを特徴とする請求項12から請求項20のいずれかに記載の雑音抑圧方法。
- 前記雑音抑圧情報計算ステップにおいて、前記雑音抑圧情報が雑音の推定値として表されていることを特徴とする請求項12から請求項20のいずれかに記載の雑音抑圧装置。
- コンピュータに、
入力信号を定められた第一のフレーム毎に周波数領域信号に変換する変換処理と、
フレームの長さが前記第一のフレームよりも長い第二のフレームを生成するフレーム生成処理と、
前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号を統合して、前記第二のフレームを代表する代表周波数領域信号を生成する代表周波数領域信号生成処理と、
前記代表周波数領域信号から前記第二のフレームの入力信号の雑音成分を推定し、前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号に対して適用する雑音の抑圧の情報である雑音抑圧情報を求める雑音抑圧情報計算処理と
を実行させる雑音抑圧プログラム。 - 前記フレーム生成処理は、前記第二のフレーム同士が互いに独立するように前記第二のフレームを生成することを特徴とする請求項23に記載の雑音抑圧プログラム。
- 前記雑音抑圧情報計算処理は、前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号に、前記雑音抑圧情報を適用して雑音を抑圧することを特徴とする請求項23又は請求項24に記載の雑音抑圧プログラム。
- 前記雑音抑圧情報計算処理は、前記第二のフレームに含まれる第一のフレームの前記周波数領域信号に、他の第二のフレームの前記雑音抑圧情報を補間して算出した雑音抑圧情報を適用して雑音を抑圧することを特徴とする請求項23から請求項25のいずれかに記載の雑音抑圧プログラム。
- 前記フレーム生成処理は、前記周波数領域信号の特性に基づいて、前記第二のフレームを生成することを特徴とする請求項23から請求項26のいずれかに記載の雑音抑圧プログラム。
- 前記周波数領域信号の特性が前記入力信号のエネルギの変化であることを特徴とする請求項27に記載の雑音抑圧プログラム。
- 前記第二のフレーム毎に、周波数方向の区切り位置を生成する周波数区切り位置生成処理を有し、
前記代表周波数領域信号生成処理は、前記第二のフレームおよび前記周波数方向の区切り位置に基づいて、前記周波数領域信号から代表周波数領域信号を生成することを特徴とする請求項23から請求項28のいずれかに記載の雑音抑圧プログラム。 - 前記フレーム生成処理は、一定区間内の前記第二のフレームの個数があらかじめ定められた個数の範囲内になるように前記第二のフレームを生成することを特徴とする請求項23から請求項29のいずれかに記載の雑音抑圧プログラム。
- 前記フレーム生成処理は、一定区間内の前記雑音抑圧情報を算出する計算回数があらかじめ定められた回数の範囲内になるように前記第二のフレームと前記周波数方向の区切り位置とを生成することを特徴とする請求項29に記載の雑音抑圧プログラム。
- 前記雑音抑圧情報計算処理において、前記雑音抑圧情報が雑音抑圧係数として表されていることを特徴とする請求項23から請求項31のいずれかに記載の雑音抑圧プログラム。
- 前記雑音抑圧情報計算処理において、前記雑音抑圧情報が雑音の推定値として表されていることを特徴とする請求項23から請求項31のいずれかに記載の雑音抑圧プログラム。
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