JP6635396B1 - 音響ノイズ抑圧装置及び音響ノイズ抑圧方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[会話支援システムの概要]
図1は、実施の形態1における会話支援システム3の一例を示す図である。実施の形態1における会話支援システム3は車両8に搭載され、運転席の近傍に配置されたマイクmc1及びスピーカsp1と、後部座席の近傍に配置されたマイクmc2及びスピーカsp2と、図示していない音響ノイズ抑圧装置05を含む。
図2は、実施の形態1における車室8z内での音声の伝達経路の一例を説明する図である。運転者hm1が発話した音声はマイクmc1で収音される。ここで、スピーカsp2からも再生音が出力されていると、運転者hm1の音声と同時にスピーカsp2から出力される再生音もマイクmc1で収音される。図2に示した例では、スピーカsp2から出力された再生音は、車室8z内の伝達経路pt1〜pt4を経由して直接にあるいは間接に、音響ノイズとしてマイクmc1で収音される。
図3は、実施の形態1における音響ノイズ抑圧装置05の機能的構成を示すブロック図である。
図4は、実施の形態1における音響ノイズ抑圧装置05の音響ノイズ抑圧動作の手順を詳細に示すフローチャートである。図4に示す各処理は、例えば車両8内に搭載されたイグニッションキースイッチのオンによって音響ノイズ抑圧装置に電源が供給されると、DSP10によって繰り返し実行される。
図5A、図5B、図5C、図5D、図5Eは、それぞれ初回起動時の適応フィルタ23の成長過程の一例を示すグラフである。
以上により、実施の形態1の音響ノイズ抑圧装置では、マイクmc1は、車室8z内の運転者hm1(人物)の音声を収音する。加算器22は、マイクmc1で収音された運転者hm1の音声信号と、メモリ50に保持されたスピーカ信号(第1参照信号)とに基づいて、音声信号に含まれる音響ノイズを抑圧した第1の抑圧後の音声信号(第1の抑圧音声信号)を出力する。加算器32は、マイクmc1で収音された運転者hm1の音声信号と、メモリ51に保持されたスピーカ信号(第2参照信号)とに基づいて、音声信号に含まれる音響ノイズを抑圧した第2の抑圧後の音声信号(第2の抑圧音声信号)を出力する。出力信号選択部53は、第1の抑圧後の音声信号及び第2の抑圧後の音声信号それぞれの音圧を比較して、音圧が小さい方を選択してスピーカsp2から出力する。
実施の形態1では、スピーカから出力された音を音響ノイズとして抑圧する例を示した。これに対し、実施の形態2では、マイクの収音対象として想定されている人物以外の人が発話した音声(例えば、実施の形態1における乗員hm2が発話した音声)を音響ノイズとして抑圧する例を示す。
実施の形態2において想定する音声の伝達環境を、図7を用いて説明する。なお、説明を簡単にするため一部の伝達経路のみを例として示している点は、実施の形態1と同様である。
図8は、実施の形態2における音響ノイズ抑圧装置05Aの機能的構成を示すブロック図である。なお、実施の形態1と同一の構成要素については図3と同一の符号を用い、その説明を省略する。
図9は、実施の形態2における音響ノイズ抑圧装置05Aの動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態1と同一の処理については図4と同一の符号を用い、その説明を省略する。
以上により、実施の形態2の音響ノイズ抑圧装置05Aでは、マイクmc1は、車室8z内の運転者hm1(人物)の音声を収音する。加算器22は、マイクmc1で収音された運転者hm1の音声信号と、メモリ50Aに保持されたマイクmc2に収音された乗員hm2の音声(第1参照信号)とに基づいて、音声信号に含まれる音響ノイズを抑圧した第1の抑圧後の音声信号(第1の抑圧音声信号)を出力する。加算器32は、マイクmc1で収音された運転者hm1の音声信号と、メモリ51Aに保持されたマイクmc2に収音された乗員hm2の音声(第2参照信号)とに基づいて、音声信号に含まれる音響ノイズを抑圧した第2の抑圧後の音声信号(第2の抑圧音声信号)を出力する。出力信号選択部53は、第1の抑圧後の音声信号及び第2の抑圧後の音声信号それぞれの音圧を比較して、音圧が小さい方を選択してスピーカsp2から出力する。
実施の形態3では、同時に発話した話者の人数を特定する情報に基づいて、適応フィルタを更新すべきか否かを判定する例を示す。なお、適応フィルタの更新に話者人数情報を用いる以外については、他の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
図10に実施の形態3における音響ノイズ抑圧装置05Bの構成を示す。以下、実施の形態2と異なる点のみを説明する。
図11は、実施の形態3における音響ノイズ抑圧装置05Bの動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態2と同一の処理については図9と同一の符号を用い、その説明を省略する。
以上により、実施の形態3の音響ノイズ抑圧装置05Bは、取得した参照信号が適応フィルタの更新に適切な音声信号であるか否かを判定し、適切であると判定された場合にのみ適応フィルタを更新する。これにより、特にNLMSについては、ICAに比べて適応フィルタを更新する機会が減るものの、より精度の高い更新を行うことができる。
実施の形態4では、発話している話者が変化した場合により精度よく音響ノイズを抑圧することのできる例を示す。
実施の形態4では、発話している話者が図12と図13の間で変化する状況を想定する。すなわち、図12に示す乗員hm2が発話している環境と図13に示す乗員hm3が発話している環境が切り替わる状況を想定する。
図14に実施の形態4における音響ノイズ抑圧装置05Cの構成を示す。以下、実施の形態2と異なる点のみを説明する。
図15は、実施の形態4における音響ノイズ抑圧装置05Cの動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態2と同一の処理については図9と同一の符号を用い、その説明を省略する。
以上により、実施の形態4の音響ノイズ抑圧装置では、話者特定情報に基づき、フィルタ係数及び参照信号として参照するマイクを切り替える。発話者ごとにフィルタ係数を保持し、発話者の音声を収音しているマイクの音声信号を用いて音響ノイズ抑圧及び適応フィルタの更新を行う。これにより、話者ごとにフィルタ係数を使い分けることができ、話者ごとに対応した音声信号を用いてフィルタを学習することができる。
実施の形態5では、マイクの収音対象として想定されている人物以外の人が発話した音声を3つのマイクを用いて抑圧する例を示す。
実施の形態5において想定する音声の伝達環境を、図16を用いて説明する。なお、マイクmc4が追加された点以外は、実施の形態2と同様であるため、同一の構成要素については図7と同一の符号を用い、その説明を省略する。
図17は、実施の形態5における音響ノイズ抑圧装置05Dの機能的構成を示すブロック図である。なお、実施の形態2と同一の構成要素については図8と同一の符号を用い、その説明を省略する。
図18は、実施の形態5における音響ノイズ抑圧装置05Dの動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態2と同一の処理については図9と同一の符号を用い、その説明を省略する。
以上により、実施の形態5の音響ノイズ抑圧装置05Dでは、マイクmc2で収音した音声に基づき音響ノイズを抑圧した結果と、マイクmc4で収音した音声に基づき音響ノイズを抑圧した結果のうち、適切な音声を出力することができる。この構成は、特にマイクmc2と乗員hm2との間に障害物が存在するおそれがある場合など、マイクmc2が必ずしも乗員hm2の音声を最適に収音できるとは限らない場合に有効である。
上述した各実施の形態では、適応フィルタのパラメータを、各抑圧ユニットがそれぞれ更新する例を説明した。しかし、上述した各実施の形態のように、適応フィルタの実装方法が同じ(上述の各実施の形態ではFIRフィルタ)である場合は、一方の適応フィルタのパラメータを他方の適応フィルタに反映することもできる。そこで、実施の形態6では、複数の適応フィルタのうちから、音響ノイズを抑圧することができた適応フィルタのパラメータを次の音響ノイズ抑圧に適用する例を示す。なお、音声の伝達環境については、実施の形態1と同様であるため説明を省略する。また、以下では、フィルタ係数を適応フィルタのパラメータの一例として説明するが、タップ数等の他のパラメータでも構わないことは他の実施の形態と同様である。
図19は、実施の形態6における音響ノイズ抑圧装置05Eの構成を示す。以下、実施の形態1と異なる点のみを説明する。
図20は、実施の形態6における音響ノイズ抑圧装置05Eの動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態1と同一の処理については図4と同一の符号を用い、その説明を省略する。
このように、実施の形態6の音響ノイズ抑圧装置05Eは、複数の適応フィルタのうち、より音響ノイズを抑圧できた適応フィルタのフィルタ係数を保持し、保持したフィルタ係数を復元して、次の音響ノイズ抑圧に活用する。これにより、適応フィルタのフィルタ係数の学習速度を高めることができる。
上述した実施の形態1〜実施の形態4では、適応フィルタの更新に用いるアルゴリズムはICAとNLMSであるものとして説明した。しかし、他のアルゴリズムの組合せを用いてもよい。また、同じアルゴリズムであってもパラメータが異なるものを使用してもよい。例えば、第1の処理系統と第2の処理系統とで更新の周期の異なるNLMSを使用してもよい。ここで、更新周期の長いNLMSは、環境変化への追従が遅い代わりに適応フィルタの特性が安定する。また、更新周期の短いNLMSは、環境変化への追従が早い代わりに適応フィルタの特性が不安定である。したがって、これらの処理系統のうち、より音響ノイズが抑制されている出力結果を選択することによって、変化の激しい環境と変化の少ない環境の両方において音響ノイズを抑制できる。なお、特に限定しない限り、パラメータが異なる同じアルゴリズムは、異なるアルゴリズムであるとみなしてもよい。
hm1、hm1A 運転者
hm2、hm3、hm4 乗員
sp1、sp2 スピーカ
8 車両
8z 車室
pt1、pt2、pt3、pt4、pt5、pt6、pt7、pt8、pt9 伝達経路
05、05A、05B、05C、05D、05E 音響ノイズ抑圧装置
10 DSP
20 第1の抑圧ユニット
22、32 加算器
23、33 適応フィルタ
25、25B、25C 第1フィルタ更新部
26、36、26D、36D 更新量計算部
27、37 非線形処理部
28、38 ノルム算出部
29、39、29A、39A、29C、39C、29D、39D ディレイ
30 第2の抑圧ユニット
35、35B、35C 第2フィルタ更新部
50、51、50A、51A、50C、51C、50D、51D、50E メモリ
53、53E 出力信号選択部
60E フィルタ係数記憶部
61E 参照信号記憶部
gh1 音響ノイズ信号
gh2 擬似ノイズ信号
Claims (10)
- 車室内や会議室などの閉空間における複数の人物の発話を、それぞれの人物に対応させて前記閉空間内に配置される複数の収音部により収音された各音声信号に含まれる音響ノイズを抑圧する音響ノイズ抑圧装置であって、
前記音響ノイズの音源信号を、前記音響ノイズの音源と前記収音部との間の距離に基づいて算出された時間分遅延させて得られる第1遅延信号と、複数の話者が発話している場合に有効な第1のアルゴリズムにより更新される第1のフィルタと、に基づいて生成された第1疑似ノイズ信号を前記収音された音声信号より減算することにより前記音響ノイズを抑圧した第1の抑圧音声信号を出力する第1の抑圧ユニットと、
前記音響ノイズの音源信号を、前記音響ノイズの音源と前記収音部との間の距離に基づいて算出された時間分遅延させて得られる第2遅延信号と、一人の話者が発話している場合に有効な第2のアルゴリズムにより更新される第2のフィルタと、に基づいて生成された第2疑似ノイズ信号を前記収音された音声信号から減算することにより前記音響ノイズを抑圧した第2の抑圧音声信号を出力する第2の抑圧ユニットと、
前記第1の抑圧音声信号及び前記第2の抑圧音声信号のうち、前記音響ノイズが抑圧されていると判断した抑圧音声信号を出力する出力信号選択部と、を備える、
音響ノイズ抑圧装置。 - 前記第1の抑圧ユニット、前記第2の抑圧ユニットおよび前記出力信号選択部のそれぞれは、前記複数の収音部により収音された音声信号のそれぞれに対応して備えられる、
請求項1に記載の音響ノイズ抑圧装置。 - 前記音響ノイズは、スピーカからの出力音声であり、前記音源信号は、前記スピーカへの出力信号である、
請求項1または2に記載の音響ノイズ抑圧装置。 - 前記音響ノイズは、前記収音された音声信号の収音部が対応する発話者以外の人物による発話であり、前記音源信号は、前記発話者以外の人物に対応する収音部により収音された音声信号である、
請求項1または2に記載の音響ノイズ抑圧装置。 - 前記第1の抑圧ユニットが前記第1のフィルタの更新に用いる前記第1のアルゴリズムと、前記第2の抑圧ユニットが前記第2のフィルタの更新に用いる前記第2のアルゴリズムとは、異なるアルゴリズムである、
請求項1に記載の音響ノイズ抑圧装置。 - 前記第1のアルゴリズムと前記第2のアルゴリズムとは、学習による更新周期が異なる、
請求項4に記載の音響ノイズ抑圧装置。 - 発声している人物を示す話者特定情報を取得する取得部と、
前記第1のフィルタのパラメータおよび前記第2のフィルタのパラメータを話者特定情報と対応付けて保持するメモリと、を更に備え、
前記第1の抑圧ユニットおよび前記第2の抑圧ユニットは、取得した前記話者特定情報に対応するパラメータを前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタそれぞれに復元した後、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタそれぞれを学習させる、
請求項1に記載の音響ノイズ抑圧装置。 - 前記第1の抑圧ユニットは、第1の参照信号を用いて前記音響ノイズを抑圧し、
前記第2の抑圧ユニットは、第2の参照信号を用いて前記音響ノイズを抑圧し、
前記第1の参照信号と、前記第2の参照信号とは、それぞれ異なる収音部で収音された音声の音声信号である、
請求項1に記載の音響ノイズ抑圧装置。 - 前記出力信号選択部によって選択された抑圧音声信号に対応するフィルタのパラメータのパラメータを保持する保持部を更に備え、
前記第1の抑圧ユニットと前記第2の抑圧ユニットは、前記保持部の保持するパラメータを前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとに復元した後、それぞれ異なる手法を用いて学習させる、
請求項1に記載の音響ノイズ抑圧装置。 - 車室内や会議室などの閉空間における複数の人物の発話を、それぞれの人物に対応させて前記閉空間内に配置される複数の収音部により収音された各音声信号に含まれる音響ノイズを抑圧する音響ノイズ抑圧方法であって、
前記音響ノイズの音源信号を、前記音響ノイズの音源と前記収音部との間の距離に基づいて算出された時間分遅延させて得られる第1遅延信号と、複数の話者が発話している場合に有効な第1のアルゴリズムにより更新される第1のフィルタと、に基づいて生成された第1疑似ノイズ信号を前記収音された音声信号より減算することにより前記音響ノイズを抑圧した第1の抑圧音声信号を出力する第1の抑圧ステップと、
前記音響ノイズの音源信号を、前記音響ノイズの音源と前記収音部との間の距離に基づいて算出された時間分遅延させて得られる第2遅延信号と、一人の話者が発話している場合に有効な第2のアルゴリズムにより更新される第2のフィルタと、に基づいて生成された第2疑似ノイズ信号を前記収音された音声信号から減算することにより前記音響ノイズを抑圧した第2の抑圧音声信号を出力する第2の抑圧ステップと、
前記第1の抑圧音声信号及び前記第2の抑圧音声信号のうち、前記音響ノイズが抑圧されていると判断した抑圧音声信号を出力する選択ステップと、を有する、
音響ノイズ抑圧方法。
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