JP5633673B2 - 雑音抑圧装置およびプログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る雑音抑圧装置100Aのブロック図である。雑音抑圧装置100Aには信号供給装置12と放音装置14とが接続される。信号供給装置12は、音響信号x(t)を雑音抑圧装置100Aに供給する。音響信号x(t)は、以下の数式(1)で示すように、目的音成分(例えば音声や楽音等の音響)s(t)と雑音成分n(t)との混合音の波形を表す時間領域の信号である。
周囲の音響を収音して音響信号x(t)を生成する収音機器や、可搬型または内蔵型の記録媒体から音響信号x(t)を取得して雑音抑圧装置100Aに供給する再生装置や、通信網から音響信号x(t)を受信して雑音抑圧装置100Aに供給する通信装置が信号供給装置12として採用され得る。
数式(2)の記号jは虚数単位を意味し、記号θx(f,τ)は音響信号x(t)の位相スペクトルを意味する。また、数式(2)の記号|YL(f,τ)|は、音響信号x(t)のスペクトルX(f,τ)に対して反復回数Lの単位抑圧処理を実行した時点の振幅スペクトルである。1回の単位抑圧処理は、以下の数式(3A)および数式(3B)で表現される。
数式(11)および数式(13)を利用すると、数式(10)の2次モーメントμ2を表現する以下の数式(15)が導出される。
数式(19)の記号sは目的音成分s(t)のパワーを意味し、記号nは雑音成分n(t)のパワーを意味する。また、添字INは単位抑圧処理の実行前を意味し、添字OUTは単位抑圧処理の実行後を意味する。すなわち、数式(19)の分母が単位抑圧処理の実行前のSN比に相当し、数式(19)の分子が単位抑圧処理の実行後のSN比に相当する。
変数(x/θ)を変数Xに置換すると、数式(25)は以下の数式(26)に変形される。
数式(26)の導出には、ガンマ関数Γ(α)に関する以下の関係式(27)を利用した。
数式(33)および数式(34)から理解されるように、第(i+1)回目の単位抑圧処理の完了後の尖度比κ(αi+1,β,η)および雑音抑圧率R(αi+1,β,η)の各々は、第i回目の単位抑圧処理の直前の形状母数αi(あるいは、第i回目の単位抑圧処理の直後の尖度K(αi+1,β,η)や尖度K(αi+1,β,η)で定義される関数H(K(αi,β,η)))を変数とする再帰式で表現される。数式(33)および数式(34)は積分を含まないから、尖度比κ(αi+1,β,η)および雑音抑圧率R(αi+1,β,η)の演算が簡素化されるという利点がある。
本発明の第2実施形態を説明する。なお、以下の各例示において作用や機能が第1実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図11は、第3実施形態の雑音抑圧装置100Cのブロック図である。図11に示すように、利用者からの指示を受付ける入力装置16が雑音抑圧装置100Cに接続される。利用者は、入力装置16を適宜に操作することで、尖度比κ(αi+1,β,η)の許容値κtarと雑音抑圧率R(αi+1,β,η)の目標値Rtarとを可変に指示する。
以上の各形態は多様に変形される。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は適宜に併合され得る。
以上の形態では、音響信号x(t)の強度分布を近似する確率密度関数P(x)の形状母数α0を雑音成分n(t)の特性の指標(雑音特性値)として例示したが、雑音特性値は形状母数α0に限定されない。例えば、音響信号x(t)の強度分布から直接に算定される統計量(例えば尖度等の高次統計量)や、音響信号x(t)の振幅|X(f,τ)|の度数分布に応じた統計量(例えば振幅|X(f,τ)|の度数分布を近似する確率密度関数の形状母数)も雑音特性値として利用され得る。すなわち、雑音特性値は、音響信号x(t)の特性(特に雑音成分n(t)の特性)に応じて変化する数値(典型的には強度分布の形状に応じた数値)として包括される。
以上の各形態では、処理係数(β,η)および反復回数Lの設定に変数テーブルTBLを利用したが、変数テーブルTBLの利用は省略され得る。例えば、変数設定部44Aが処理係数(β,η)および反復回数Lを所定の範囲内で順次に変化させながら数式(33)および数式(34)の演算で尖度比κ(αi+1,β,η)および雑音抑圧率R(αi+1,β,η)を算定し、第2実施形態と同様に、尖度比κ(αi+1,β,η)および雑音抑圧率R(αi+1,β,η)が適切な数値となる処理係数(β,η)と反復回数Lとを選択して雑音抑圧部36に指示する構成も採用される。
以上の各形態では、雑音抑圧装置100(100A,100B,100C)と雑音抑圧解析装置200とを別体の装置として例示したが、雑音抑圧装置100の機能(変数テーブルTBLを生成する変数解析部76)を雑音抑圧装置100に搭載した構成も採用され得る。
第1実施形態では、数式(33)の尖度比κ(αi+1,β,η)と数式(34)の雑音抑圧率R(αi+1,β,η)との双方を変数テーブルTBLの生成に利用したが、尖度比κ(αi+1,β,η)および雑音抑圧率R(αi+1,β,η)の片方のみを利用して変数テーブルTBLを生成することも可能である。例えば、図8の解析処理から雑音抑圧率R(αi+1,β,η)に関連する処理(S22,S25,S26)を省略した構成や、尖度比κ(αi+1,β,η)に関連する処理(S21,S23,S24)を解析処理から省略した構成も採用され得る。第2実施形態においても同様に、尖度比κ(αi+1,β,η)および雑音抑圧率R(αi+1,β,η)の片方のみを利用して処理係数(β,η)および反復回数Lを設定することが可能である。
Claims (5)
- 周波数領域で雑音成分を抑圧する単位抑圧処理を音響信号に累積的に反復する雑音抑圧手段と、
前記音響信号の強度分布の形状に応じた雑音特性値を算定する特性値算定手段と、
前記単位抑圧処理に適用される処理係数および前記単位抑圧処理の反復回数を雑音特性値毎に記憶する記憶手段と、
前記特性値算定手段が算定した雑音特性値に対応する前記処理係数および前記反復回数を前記記憶手段から取得する変数設定手段とを具備し、
前記雑音抑圧手段による処理前の音響信号と前記単位抑圧処理の反復後の音響信号との強度分布の尖度比であって前記各単位抑圧処理の実行前の前記雑音特性値と前記各単位抑圧処理に適用される前記処理係数とに基づく尖度比と、前記各単位抑圧処理の実行前の前記雑音特性値と前記各単位抑圧処理に適用される前記処理係数とに基づく雑音抑圧率との少なくとも一方に応じて、前記記憶手段に記憶された前記処理係数と前記反復回数とが設定されている
雑音抑圧装置。 - 周波数領域で雑音成分を抑圧する単位抑圧処理を音響信号に累積的に反復する雑音抑圧手段と、
前記音響信号の強度分布の形状に応じた雑音特性値を算定する特性値算定手段と、
前記単位抑圧処理に適用される処理係数と前記単位抑圧処理の反復回数とを前記雑音特性値に応じて可変に設定する変数設定手段と
を具備し、前記変数設定手段は、
前記雑音抑圧手段による処理前の音響信号と前記単位抑圧処理の反復後の音響信号との強度分布の尖度比であって前記各単位抑圧処理の実行前の前記雑音特性値と前記各単位抑圧処理に適用される前記処理係数とに基づく尖度比と、前記各単位抑圧処理の実行前の前記雑音特性値と前記各単位抑圧処理に適用される前記処理係数とに基づく雑音抑圧率との少なくとも一方に応じて、前記雑音特性値に対応する前記処理係数および前記反復回数を設定する
雑音抑圧装置。 - 前記尖度比は、前記各単位抑圧処理の実行前の前記雑音特性値と前記各単位抑圧処理に適用される前記処理係数とを変数とする再帰式で算定され、
前記雑音抑圧率は、前記各単位抑圧処理の実行前の前記雑音特性値と前記各単位抑圧処理に適用される前記処理係数とを変数とする再帰式で算定される
請求項1または請求項2の雑音抑圧装置。 - 前記尖度比が許容値を下回るという条件と、前記雑音抑圧率が目標値を上回るという条件との少なくとも一方が成立するように、前記処理係数および前記反復回数が設定される
請求項1から請求項3の何れかの雑音抑圧装置。 - 周波数領域で雑音成分を抑圧する単位抑圧処理を音響信号に累積的に反復する雑音抑圧処理と、
前記音響信号の強度分布の形状に応じた雑音特性値を算定する特性値算定処理と、
前記単位抑圧処理に適用される処理係数と前記単位抑圧処理の反復回数とを前記雑音特性値に応じて可変に設定する変数設定処理と
をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記変数設定処理では、
前記雑音抑圧手段による処理前の音響信号と前記単位抑圧処理の反復後の音響信号との強度分布の尖度比であって前記各単位抑圧処理の実行前の前記雑音特性値と前記各単位抑圧処理に適用される前記処理係数とに基づく尖度比と、前記各単位抑圧処理の実行前の前記雑音特性値と前記各単位抑圧処理に適用される前記処理係数とに基づく雑音抑圧率との少なくとも一方に応じて、前記雑音特性値に対応する前記処理係数および前記反復回数を設定する
プログラム。
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