JP6361271B2 - 音声強調装置、音声強調方法及び音声強調用コンピュータプログラム - Google Patents
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Description
上記の一般的な記述及び下記の詳細な記述の何れも、例示的かつ説明的なものであり、請求項のように、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
話者が長時間連続して発声していると、語尾にかけて話者の発声音量が低下することがある。そのために、音声信号中で話者が発声している区間である発声区間全体に対して同じゲインを用いて音声信号のレベルを調節しても、話者の音声は必ずしも明りょうにはならない。
また、発声区間よりも短い区間単位で音声信号を区切り、区間ごとに独立して音声信号のレベルを調節しても、隣接する区間でゲインが不連続に変化することがある。そのため、音声に歪みが生じたり、連続する二つの発声区間の間、または発声区間内で一時的に話者の発声音量が低下した部分の雑音が強調されてしまい、話者の音声は明りょうにならないことがある。
例えば、フレーム長が32msecであり、アナログ/デジタル変換器4のサンプリングレートが8kHzであれば、1フレームあたり256個のサンプル点が含まれるので、パワー算出部11は、256点のFFTを実行する。
なお、パワー算出部11は、フレームの時間周波数変換を実行せずにフレームごとのサンプル点の二乗和からパワーの積算値を直接求めてもよい。
計時部13は、フレームごとに、発声区間が開始されてからの経過時間をゲイン決定部14に通知する。
図5(a)及び図5(b)において、横軸は時間を表し、縦軸は音声信号の振幅の強度を表す。信号波形500は、オリジナルの音声信号の信号波形である。また信号波形510は、本実施形態による音声強調装置1による、補正音声信号の信号波形である。この例では、発声区間が開始された時刻t1よりも後の、音量が低下し始めた時刻t2から発声区間が終了する時刻t3の間において、音声信号が強調されている。
パワー算出部11は、音声信号をフレームごとに分割し、現フレームのパワーの積算値を算出する(ステップS101)。そしてパワー算出部11は、パワーの積算値を発声区間検出部12へ出力し、各周波数のスペクトル信号を発声区間検出部12及び強調部15へ出力する。
その後、音声強調装置1は、音声強調処理を終了する。
図7において、処理部51の各構成要素には、図2に示した処理部5の対応する構成要素の参照番号と同じ参照番号を付した。
強調部15は、上記の実施形態におけるゲインGの代わりに、補正されたゲインG'を用いて発声区間中の音声信号を強調する。すなわち、強調部15は、(5)式において、ゲインGの代わりに補正されたゲインG'を用いて補正された周波数スペクトルを算出する。
図11において、処理部52の各構成要素には、図7に示した第2の実施形態による処理部51の対応する構成要素の参照番号と同じ参照番号を付した。
処理部52は、第2の実施形態による処理部51と比較して、音源方向検出部17を有する点と、音声度合い測定部16による音声度合いの求め方が異なる。そこで以下では、音源方向検出部17及び音声度合い測定部16と、その関連部分について説明する。
また強調部15は、ゲイン決定部14により算出された、補正ゲインG'を用いて、第2の実施形態による強調部15と同様に、左音声信号と右音声信号の何れか一方、あるいは両方を強調する。
音源方向検出部17は、フレームごとに求めた音源方向θを音声度合い測定部16へ出力する。
マイクロホンが車室内のドライバーの声を集音対象としている場合のように、特定の話者が発した声の方向は、予め推定される。そこで、音声度合い測定部16は、音源方向θが、推定される話者の方向の範囲に含まれる場合、音声度合いを相対的に高くし、逆に、音源方向θが、推定される話者の方向の範囲から外れる場合、音声度合いを相対的に低くする。
パワー算出部11は、音声信号をフレームごとに分割し、現フレームのパワーの積算値を算出する(ステップS401)。そしてパワー算出部11は、パワーの積算値を発声区間検出部12へ出力し、各周波数のスペクトル信号を発声区間検出部12及び強調部15へ出力する。
その後、音声強調装置20は、音声強調処理を終了する。
第5の実施形態による音声強調装置30は、第1の実施形態による音声強調装置1と比較して、遅延用バッファ7を有する点で異なる。さらに、第5の実施形態による音声強調装置30は、第1の実施形態による音声強調装置1と比較して、処理部54の処理の一部が異なる。そこで以下では、遅延用バッファ7と、処理部54と、その関連部分について説明する。
強調部15は、遅延用バッファ7から入力された音声信号に対して、減衰開始時刻からゲインGを用いて音声強調処理を実行する。
パワー算出部11は、音声信号をフレームごとに分割し、現フレームのパワーの積算値を算出する(ステップS501)。そしてパワー算出部11は、パワーの積算値を発声区間検出部12及び減衰判定部18へ出力し、各周波数のスペクトル信号を発声区間検出部12及び強調部15へ出力する。
その後、音声強調装置30は、音声強調処理を終了する。
(付記1)
音声入力部により生成された音声信号から、話者が発声している区間である発声区間を検出する発声区間検出部と、
前記発声区間の開始時点からの経過時間を計時する計時部と、
前記経過時間に応じて前記音声信号の強調度合いを表すゲインを決定するゲイン決定部と、
前記ゲインに応じて前記発声区間内の前記音声信号を強調する強調部と、
を有する音声強調装置。
(付記2)
前記ゲイン決定部は、前記経過時間が所定時間に達するまでは前記ゲインを第1の値に設定し、前記経過時間が前記所定時間を過ぎると前記ゲインを前記第1の値よりも高くする、付記1に記載の音声強調装置。
(付記3)
前記ゲイン決定部は、前記経過時間が長くなるほど、前記ゲインの単位時間当たりの増加量を大きくする、付記1または2に記載の音声強調装置。
(付記4)
前記発声区間内の前記音声信号の人の声らしさを表す音声度合いを求める音声度合い測定部をさらに有し、
前記ゲイン決定部は、前記音声度合いが高いほど前記ゲインを高くする、付記1〜3の何れか一項に記載の音声強調装置。
(付記5)
前記音声度合い測定部は、前記発声区間内の前記音声信号のパワーが高いほど、前記音声度合いを高くする、付記4に記載の音声強調装置。
(付記6)
前記音声信号に基づいて前記音声信号の音源の方向を検出する音源方向検出部をさらに有し、
前記音声度合い測定部は、前記音源の方向が予め設定された方向範囲内に含まれる場合における前記音声度合いを、前記音源の方向が前記方向範囲から外れる場合における前記音声度合いよりも高くする、付記4に記載の音声強調装置。
(付記7)
前記音声信号を記憶する記憶部をさらに有し、
前記発声区間検出部は、前記発声区間が終了したことを検知して前記ゲイン決定部に通知し、
前記ゲイン決定部は、前記発声区間が終了したことを通知されると、前記記憶部から前記発声区間内の前記音声信号を読み出して、前記発声区間の前半の前記音声信号のパワーの平均値と前記発声区間の後半の前記音声信号のパワーの平均値を算出し、前記後半の前記音声信号のパワーの平均値に対する前記前半の前記音声信号のパワーの平均値の比に応じて、前記ゲインを決定する、付記1に記載の音声強調装置。
(付記8)
前記ゲイン決定部は、前記後半の前記音声信号のパワーの平均値が前記前半の前記音声信号のパワーの平均値以上である場合、前記ゲインを前記音声信号が強調されない値に設定し、一方、前記後半の前記音声信号のパワーの平均値が前記前半の前記音声信号のパワーの平均値よりも小さい場合、前記比が大きくなるほど前記ゲインを高くする、付記7に記載の音声強調装置。
(付記9)
前記発声区間内で前記音声信号が減衰を開始した時刻を判定する減衰判定部をさらに有し、
前記ゲイン決定部は、前記減衰を開始した時刻を前記所定時間に設定する、付記2に記載の音声強調装置。
(付記10)
音声入力部により生成された音声信号から、話者が発声している区間である発声区間を検出し、
前記発声区間の開始時点からの経過時間を計時し、
前記経過時間に応じて前記音声信号の強調度合いを表すゲインを決定し、
前記ゲインに応じて前記発声区間内の前記音声信号を強調する、
ことを含む音声強調方法。
(付記11)
音声入力部により生成された音声信号から、話者が発声している区間である発声区間を検出し、
前記発声区間の開始時点からの経過時間を計時し、
前記経過時間に応じて前記音声信号の強調度合いを表すゲインを決定し、
前記ゲインに応じて前記発声区間内の前記音声信号を強調する、
ことをコンピュータに実行させるための音声強調用コンピュータプログラム。
2、2−1、2−2 マイクロホン
3 増幅器
4 アナログ/デジタル変換器
5、51、52、53、54 処理部
6 記憶部
7 遅延用バッファ
11 パワー算出部
12 発声区間検出部
13 計時部
14 ゲイン決定部
15 強調部
16 音声度合い測定部
17 音源方向検出部
18 減衰判定部
100 コンピュータ
101 ユーザインターフェース部
102 オーディオインターフェース部
103 通信インターフェース部
104 記憶部
105 記憶媒体アクセス装置
106 プロセッサ
107 記憶媒体
Claims (9)
- 音声入力部により生成された音声信号から、話者が発声している区間である発声区間を検出する発声区間検出部と、
前記発声区間の開始時点からの経過時間を計時する計時部と、
前記経過時間が所定時間に達するまでは前記音声信号の強調度合いを表すゲインを第1の値に設定し、前記経過時間が前記所定時間を過ぎると前記ゲインを前記第1の値よりも高くするよう、前記ゲインを決定するゲイン決定部と、
前記ゲインに応じて前記発声区間内の前記音声信号を強調する強調部と、
を有する音声強調装置。 - 音声入力部により生成された音声信号から、話者が発声している区間である発声区間を検出する発声区間検出部と、
前記発声区間の開始時点からの経過時間を計時する計時部と、
前記経過時間に応じて前記音声信号の強調度合いを表すゲインを決定するゲイン決定部と、
前記ゲインに応じて前記発声区間内の前記音声信号を強調する強調部と、
前記発声区間内の前記音声信号の人の声らしさを表す音声度合いを求める音声度合い測定部とを有し、
前記ゲイン決定部は、前記音声度合いが高いほど前記ゲインを高くする音声強調装置。 - 前記音声信号に基づいて前記音声信号の音源の方向を検出する音源方向検出部をさらに有し、
前記音声度合い測定部は、前記音源の方向が予め設定された方向範囲内に含まれる場合における前記音声度合いを、前記音源の方向が前記方向範囲から外れる場合における前記音声度合いよりも高くする、請求項2に記載の音声強調装置。 - 前記音声信号を記憶する記憶部をさらに有し、
前記発声区間検出部は、前記発声区間が終了したことを検知して前記ゲイン決定部に通知し、
前記ゲイン決定部は、前記発声区間が終了したことを通知されると、前記記憶部から前記発声区間内の前記音声信号を読み出して、前記発声区間の前半の前記音声信号のパワーの平均値と前記発声区間の後半の前記音声信号のパワーの平均値を算出し、前記後半の前記音声信号のパワーの平均値に対する前記前半の前記音声信号のパワーの平均値の比に応じて、前記所定時間経過後の前記ゲインを決定する、請求項1に記載の音声強調装置。 - 前記発声区間内で前記音声信号が減衰を開始した時刻を判定する減衰判定部をさらに有し、
前記ゲイン決定部は、前記減衰を開始した時刻を前記所定時間に設定する、請求項1に記載の音声強調装置。 - 音声入力部により生成された音声信号から、話者が発声している区間である発声区間を検出し、
前記発声区間の開始時点からの経過時間を計時し、
前記経過時間が所定時間に達するまでは前記音声信号の強調度合いを表すゲインを第1の値に設定し、前記経過時間が前記所定時間を過ぎると前記ゲインを前記第1の値よりも高くするよう、前記ゲインを決定し、
前記ゲインに応じて前記発声区間内の前記音声信号を強調する、
ことを含む音声強調方法。 - 音声入力部により生成された音声信号から、話者が発声している区間である発声区間を検出し、
前記発声区間の開始時点からの経過時間を計時し、
前記経過時間に応じて前記音声信号の強調度合いを表すゲインを決定し、
前記ゲインに応じて前記発声区間内の前記音声信号を強調し、
前記発声区間内の前記音声信号の人の声らしさを表す音声度合いを求める
ことを含み、
前記ゲインを決定することは、前記音声度合いが高いほど前記ゲインを高くする音声強調方法。 - 音声入力部により生成された音声信号から、話者が発声している区間である発声区間を検出し、
前記発声区間の開始時点からの経過時間を計時し、
前記経過時間が所定時間に達するまでは前記音声信号の強調度合いを表すゲインを第1の値に設定し、前記経過時間が前記所定時間を過ぎると前記ゲインを前記第1の値よりも高くするよう、前記ゲインを決定し、
前記ゲインに応じて前記発声区間内の前記音声信号を強調する、
ことをコンピュータに実行させるための音声強調用コンピュータプログラム。 - 音声入力部により生成された音声信号から、話者が発声している区間である発声区間を検出し、
前記発声区間の開始時点からの経過時間を計時し、
前記経過時間に応じて前記音声信号の強調度合いを表すゲインを決定し、
前記ゲインに応じて前記発声区間内の前記音声信号を強調し、
前記発声区間内の前記音声信号の人の声らしさを表す音声度合いを求める
ことをコンピュータに実行させ、
前記ゲインを決定することは、前記音声度合いが高いほど前記ゲインを高くする音声強調用コンピュータプログラム。
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