JP5782402B2 - 音声品質客観評価装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、音声品質客観評価装置及び方法に係り、特に、人間が音声を聞いてその品質を評価する主観評価試験を行うことなく、音声信号の物理的特徴量の測定から主観品質を推定するための音声品質客観評価装置及び方法に関する。
従来の音声品質客観評価装置は、予め固定的に用意された評価対象である基準音源を評価対象系に通し、これを元の音源と比較することにより、評価対象系において生じる歪みを定量化し、主観品質を推定する。
音声品質客観評価技術であるITU-T 勧告 P.862（非特許文献１参照）及びP.863（非特許文献２参照）に基づく従来の評価においては、評価対象系に通す基準音源は背景雑音を含まないクリアな音声信号であることが求められている。
しかしながら、上記従来の評価技術では、基準音源としてクリアな音声信号を確保することが困難である場合には、品質推定精度の低下を招き、適切な客観評価値を得ることができない問題があった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、基準音源としてクリアな音声信号を予め確保することを必要とせず、背景雑音を含む劣化した音声（劣化音声）信号を基準音源として、主観品質の推定を高い精度で実現することが可能な音声品質客観評価装置及び方法を提供することを目的とする。
上記の問題を解決するため、本発明は、入力された基準音声と劣化音声から主観品質を推定する音声品質客観評価装置であって、
前記基準音声に含まれるノイズを除去するノイズ除去手段と、
ノイズが除去された基準音声と前記劣化音声から主観品質を推定する品質推定手段と、を有し、
前記ノイズ除去手段は、
予め発生するノイズの特性に対応するフィルタ情報を格納したフィルタ情報記憶手段と、
無音声区間の音信号を周波数帯域特性に基づいて前記フィルタ情報記憶手段を参照することにより取得したフィルタ情報に対応するフィルタを用いてノイズを除去するフィルタ選択手段と、を含む。
上記のように本発明によれば、実際に会話を行っている際の音声品質を導出する際に、基準音源である発話音声をマイクで受音するため、必然的に基準音源に背景雑音が重畳してしまう。しかし、本発明により背景雑音の影響をなくすことにより精度よく主観品質を推定することが可能となる。
本発明の第１の実施の形態における音声品質客観評価装置の構成図である。 フィルタ特性の例である。 本発明の第２の実施の形態におけるノイズ除去部の構成図である。 本発明の第２の実施の形態における無音声区間分類部の動作である。 本発明の第２の実施の形態におけるフィルタＤＢ部の例である。
以下、図面と共に本発明の実施の形態の例を説明する。
本発明は、上述の課題を解決するため、基準音源にノイズ除去フィルタをかけ背景雑音を除去することで精度の高い音声品質を導出するものである。
［第１の実施の形態］
本実施の形態では、バンドパスフィルタのような固定のノイズ除去フィルタを用いて基準音源に存在する背景雑音を除去する。
図１は、本発明の第１の実施の形態における音声品質客観評価装置の構成を示す。
音声品質客観評価装置１００は、ノイズ除去部１１０、品質推定部１２０を有し、ノイズ除去部１１０は内部にフィルタ処理部１１５を有する。
音声品質客観評価装置１００は、背景雑音有基準音声信号１０と、当該背景雑音有基準音声信号１０が評価対象系２００を通って劣化した劣化音声信号２０を用いて音声品質客観評価値３０を導出する。
これを実現するために、ノイズ除去部１１０では、背景雑音を含んだ基準音声信号１０が入力され、フィルタ処理部１１５においてノイズを除去するフィルタをかけることにより、背景雑音を除去したクリアな基準音声信号１２を出力する。
フィルタ処理部１１５では、例えば、図２に示すように、電話音声帯域幅である300Hz〜3400Hzを通過するバンドパスフィルタを利用することとし、これ以外の雑音成分が多い周波数成分を減衰させることで背景雑音を除去し、背景雑音無基準音声信号１２を導出する。
なお、これ以外に、通常時の雑音の発生状況に応じて、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタなどのアナログフィルタや音声信号を窓関数としてその帯域をノイズとするデジタルフィルタを利用することも考えられる。
品質推定部１２０では、上記で出力された背景雑音無基準音声信号１２と劣化音声信号２０が入力され、たとえば音声品質客観評価アルゴリズムであるITU-T勧告P.862を用いて、音声信号の物理的特徴量の測定から音声品質客観評価値３０を導出する。
［第２の実施の形態］
上記の第１の実施の形態におけるノイズ除去部１１０では、特定のフィルタのみでは最適にノイズを除去できない場合があることから、本実施の形態では、背景雑音の特徴にあったノイズ除去フィルタを選択的に用いることにより、適切に背景雑音を除去した基準音源を導出する。さらに、背景雑音の特徴は音声が含まれていると捉えにくいことから、基準音源の信号レベルから有音声音と無音声音の区間に分類し、無音声区間のみに含まれる背景雑音の特徴を利用することで、さらに適切に背景雑音を除去したクリアな基準音源を導出する。
図３は、本発明の第２の実施の形態におけるノイズ除去部の構成を示す。同図において、図１と同一構成部分については同一符号を付し、その説明を省略し、第１の実施の形態と異なるノイズ除去部についてのみ説明する。
図３に示すノイズ除去部１１０は、無音声区間分類部１１２、ノイズ除去フィルタ選定部１１３、フィルタ処理部１１５、フィルタＤＢ部１１７を有する。
ノイズ除去部１１０は、背景雑音を含んだ背景雑音有基準音声信号１０が入力され、無音声区間分類部１１２で無音声区間信号１１を作成する。ノイズ除去フィルタ選定部１１３は無音声区間信号１１が入力されると、無音声区間信号１１の周波数特性４０をフィルタDB部１１７に出力する。フィルタDB部１１７は受け取った周波数特性４０から対応するノイズ除去フィルタ４５を抽出し、ノイズ除去フィルタ選定部１１３に渡す。ノイズ除去フィルタ選定部１１３は受け取ったノイズ除去フィルタの情報（フィルタ名、フィルタの種別情報または識別子など）４５をフィルタ処理部１１５に出力する。フィルタ処理部１１５において受け取ったノイズ除去フィルタの情報４５を用いて背景雑音有基準音声信号１０から背景雑音無基準音声信号１２にフィルタ処理し出力する。
以下に各部の処理の詳細を示す。
無音声区間分類部１１２では、図４に示すように背景雑音を含んだ基準音声信号１０が入力されると、信号レベルにより、単位時間あたりの有音／無音判別閾値を超えるかどうかにより有音声区間と無音声区間に分類し、無音声区間のみ繋げ合わせた信号を無音声区間信号１１として出力する。当該無音声区間信号１１には、背景雑音が含まれる。ノイズ除去フィルタ選定部１１３では、受け取った背景雑音を含む無音声区間信号１１が表わす背景雑音を周波数変換し、その周波数特性４０に基づいてフィルタDB部１１７を参照し、当該周波数特性に対応するフィルタ名またはフィルタ識別子、または、フィルタ種別等のノイズ除去フィルタの情報４５を受け取り、そのノイズ除去フィルタ４５をフィルタ処理部１１５に出力する。
フィルタ処理部１１５では、除去フィルタ選定部１１３で選定されたフィルタを用いて、第１の実施の形態と同様に、背景雑音有基準音声信号１０から背景雑音を除去し、背景雑音無基準音声信号１２を導出する。
フィルタDB部１１７は、実験結果に基づき、図５に示すように予め得られた周波数特性４０に対応した当該ノイズの除去に最適なフィルタを選択するためのデータが格納されており、ノイズ除去フィルタ選定部１１３から送られた周波数特性４０に対応した最適なノイズ除去フィルタを選定し、当該フィルタの情報４５をフィルタ処理部１１５に出力する。最適なノイズ除去フィルタは、周波数特性４０によって大きく異なることから、バンドパスフィルタをはじめ、ローパスフィルタやハイパスフィルタ等のアナログフィルタや音声信号を窓関数としてその帯域をノイズとするデジタルフィルタ、入力信号の逆位相を使うフィルタなどの中で、予め実験的に、どのフィルタが最もよくノイズを除去できるか導出したものとする。
上記のような構成とすることにより、無音声区間のみに含まれる背景雑音の特徴に応じたノイズ除去フィルタの選択を可能にすることにより、適切に背景雑音を除去した基準音源を利用して高精度に音声品質値を導出する。
なお、図１、図３に示す音声品質客観評価装置の各構成要素の動作をプログラムとして構築し、音声品質客観評価装置として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。
本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
１０ 背景雑音有基準音声信号
１１ 無音声区間信号
１２ 背景雑音無基準音声信号
２０ 劣化音声信号
３０ 音声品質客観評価値
４０ 周波数特性
４５ ノイズ除去フィルタ情報
１００ 音声品質客観評価装置
１１０ ノイズ除去部
１１２ 無音声区間分類部
１１３ ノイズ除去フィルタ選定部
１１５ フィルタ処理部
１１７ フィルタＤＢ部
１２０ 品質推定部
２００ 評価対象系

Claims (6)

  1. 入力された基準音声と劣化音声から主観品質を推定する音声品質客観評価装置であって、
    前記基準音声に含まれるノイズを除去するノイズ除去手段と、
    ノイズが除去された基準音声と前記劣化音声から主観品質を推定する品質推定手段と、
    を有し、
    前記ノイズ除去手段は、
    予め発生するノイズの特性に対応するフィルタ情報を格納したフィルタ情報記憶手段と、
    無音声区間の音信号を周波数帯域特性に基づいて前記フィルタ情報記憶手段を参照することにより取得したフィルタ情報に対応するフィルタを用いてノイズを除去するフィルタ選択手段と、
    を含むことを特徴とする音声品質客観評価装置。
  2. 前記ノイズ除去手段は、
    ノイズ除去フィルタを用いてノイズを除去する
    請求項１記載の音声品質客観評価装置。
  3. 前記ノイズ除去手段は、
    前記基準音声を有音声区間と無音声区間に分離し、分離された無音声区間を背景雑音として利用する
    請求項１記載の音声品質客観評価装置。
  4. 入力された基準音声と劣化音声から主観品質を推定する音声品質客観評価方法であって、
    ノイズ除去手段が、前記基準音声に含まれるノイズを除去するノイズ除去ステップと、
    品質推定手段が、ノイズが除去された基準音声と前記劣化音声から主観品質を推定する品質推定ステップと、
    を行い、
    前記ノイズ除去ステップにおいて、
    予め発生するノイズの特性に対応するフィルタ情報をフィルタ情報記憶手段に格納しておき、
    無音声区間の音信号を周波数帯域特性に基づいて前記フィルタ情報記憶手段を参照することにより取得したフィルタ情報に対応するフィルタを用いてノイズを除去する
    ことを特徴とする音声品質客観評価方法。
  5. 前記ノイズ除去ステップにおいて、
    ノイズ除去フィルタを用いてノイズを除去する
    請求項４記載の音声品質客観評価方法。
  6. 前記ノイズ除去ステップにおいて、
    前記基準音声を有音声区間と無音声区間に分離し、分離された無音声区間を背景雑音として利用する
    請求項４記載の音声品質客観評価方法。
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