JPH01118900A - 雑音抑圧装置 - Google Patents

雑音抑圧装置

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JPH01118900A
JPH01118900A JP62276418A JP27641887A JPH01118900A JP H01118900 A JPH01118900 A JP H01118900A JP 62276418 A JP62276418 A JP 62276418A JP 27641887 A JP27641887 A JP 27641887A JP H01118900 A JPH01118900 A JP H01118900A
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JP
Japan
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noise
signal
microphone
band
input
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JP62276418A
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English (en)
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Shogo Nakamura
中村　尚五
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Processing of the speech or voice signal to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208—Noise filtering
    • G—PHYSICS
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    • G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
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    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208—Noise filtering
    • G10L21/0216—Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
    • G10L2021/02161—Number of inputs available containing the signal or the noise to be suppressed
    • G10L2021/02165—Two microphones, one receiving mainly the noise signal and the other one mainly the speech signal

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 五亙立互 本発明は、雑音抑圧装置、より詳細には、音声認識装置
における雑音除去装置に関するものであるが、その他の
例えば、計測、ロボット技術等にも応用可能なものであ
る。
皿米ユ亙 騒音下で音声入力しようとするとき、騒音の中から音声
のみを抽出しようとする試みは以前から多方面でやられ
ているが、なかなか難かしく決定打はまだない、その信
号のとり込みには一人力方式と二人力方式を始めとする
複数入力方式がある。
−人力方式は通常予備的に騒音のみによる学習により騒
音を分析してこの逆フィルターを構成し。
騒音の重畳した音声信号を通すことによりＳ／Ｎを改善
しようとするものである（特開昭５４−１４７７０８号
公報）、シかしこの方式は、逆フィルターを構成するた
めにＦＦＴと逆ＦＦＴを必要とし、演算が大変でシステ
ムも大規模となる。
また、複数入力方式は音声入力用と１本以上のレファレ
ンス用のマイクロフォンを用いる方式カー般的である。
この方式は、単に騒音成分をメインチャンネルから減算
する方式では、処理は非常にシンプルだがマイクロフォ
ン間の位相特性が問題となり広帯域に亘る効果は期待で
きない、そこでメインチャンネルと他のレファレンスチ
ャンネルとの間の信号の相関係数を求めて減算定数を可
動するもの（特開昭５６−１１５０００号公報）等が提
案されているが、処理が大変な割に効果は小さく、これ
まで実用に供される方式はなかった。
豆−一煎 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、既存の音声認識系が周囲雑音等の外乱により、そ
のＬ！！識率を著しく低下させてしまう点に鑑み、時間
−スペクトルのパターンマツチングを利用する音声認識
系の前処理として、時間−スペクトルパターンに混入す
る雑音成分を除去することを目的としてなされたもので
ある。
豊−−ム 本発明は、上記目的を達成するために、音声信号を入力
する接話マイクと、雑音信号を入力するセンサマイクと
、ＷＪ倍信号入力されるバンドパスフィルタバンクとを
有し、該バンドフィルタバンクにより帯域分割された各
信号成分に対し、前記２つのマイク出力の位相の違いを
求め、該位相の違いに従って補正した信号により各帯域
の雑音除去を行うことを特徴としたものである。以下、
本発明の実施例に基づいて説明する。
而して１本発明においては、接話マイクとセンサマイク
を利用し、接話マイクにより音声を入力し、センサマイ
クからは、はぼ雑音成分のみとなる信号を入力するが、
接話マイクにより入力される音声は雑音に汚染されるこ
とが多い、そこで、接話マイクから入力された信号に含
まれる雑音成分をセンサマイクから入力された雑音成分
によりキャンセルする。しかし、二つの雑音成分は互い
に相関は有るが、振幅と位相に関して微妙に異なる。そ
こで、振幅と位相の違いを推定する必要がある８本発明
において提案する装置は、バンドパスフィルタにより帯
域分割した各信号成分に対し、２つのマイク出力の振幅
と位相の違いを推定し、それに従って補正した信号によ
り各帯域の雑音除去を行うものである。
第１図は１本発明の一実施例を説明するための構成図で
、図中、１は音声信号入力用の接話マイク、２は雑音成
分信号入力用のセンサマイク、３及び４はローパスフィ
ルタ、５はバンドパスフィルタバンク、１０．〜ＩＯＮ
は雑音除去回路で。
該雑音除去回路Ｌｏｚ〜１ＯＮは位相差検出補正回路１
１□〜１１Ｎ、レベル差検出補正回路１２１〜１２Ｎよ
り成り、バンドパスフィルタバンクにより分析された時
間信号とそれを整流平滑したスペクトル信号を用いて、
雑音の除去を行うものである。音声入力用の接話マイク
から混入する雑音成分とセンサマイクから入力される雑
音信号間の位相差は、帯域分割された時間信号に対し、
センサマイクの信号を必要な分解能でずらし、両信号の
差の絶対値を積分し、その最小値を与えるずらし時間か
ら求められる。また１両雑音信号の振幅比はスペクトル
情報を利用し、センサマイクのスペクトルと接話マイク
のスペクトルとの比は、音声入力が存在するとき減少す
ることを利用し１両スペクトルの差分比があるスレッシ
ョルド以内のときに更新する。
第１図において、接話マイク入力１からの入力信号ＩＰ
には音声信号ｓ　（ｔ）の他に環境雑音ｎ（ｔ）が含ま
れている。また、センサマイク入力２からはｎ　（ｔ）
と同一の雑音源より発生した環境雑音工ｒ（ｋ−ｎ　（
ｔ＋ｔｄ））が入力される。にとｔｄは２つの雑音成分
の振幅比と位相差を表すパラメータである。
仮に１番目のバンドパスフィルタの出力をＩｐｉ＝　ｓ
　ｉ　（ｔ）＋　ｎ　ｉ　（ｔ）　　・・・（１）Ｉｒ
ｉ＝　ｋ　ｉ−ｎ　ｉ　（ｔ　＋　ｔｄ）−（２）とす
る。
１回前に推定されたｋ　ｉ　（ｎ−１）を用い、Ｉｐｉ
とＩ　ｒｉ／　ｋ　１（ｎ−１）を適当な遅延回路に通
し、Ｉｐｉに対してＩｒｉを適当な刻みでずらした信号
を作る。
それをＩ　ｒｉｔｘ　＝　ｋ　１−ｎｉ（ｔ＋ｔｄ−ｔ
ｘ）／　ｋｉ（ｎ−１）とし、ｔｘをパラメータとして
Ｉ　ｐｉ　−Ｉ　ｒｉｔｘの絶対値を一定時間積分する
。積分の値が最小となるときのパラメータｔｘが位相の
違いに対応する。
Ｉｐｉと位相の違いを補正したＩ　ｒｉ／ｋｉ（ｎ−１
）を整流平滑したものをそれぞれＩ　ｐｉｆとＩ　ｒｉ
ｆとし、両者の比Ｉ　ｒｉｆ／　Ｉ　ｐｉｆを計測し、
これらの比ｋｉ（ｎ）を用いて両スペクトルの差分比が
、あるスレッショルドの値ｔｈ以内のとき、ｋｉの古い
推定値ｋｉ（ｎ−１）をｋｉ（ｎ）　・ｋｉ（ｎ−１）
に更新する。ただし、ｋｉ（ｎ）の初期値は１とする。
スレットヨルドの条件は、 Ｄｓｆ＝Ｉｐｉｆ（ｔ）−Ｉｐｉｆ（ｔ−１）　　−（
３）Ｄｎｆ＝Ｉｒｉｆ（ｔ）−Ｉｒｉｆ（ｔ−１）　　
−（４）とし、Ｄｓｆ　−Ｄｎｆ＜　ｔ　ｈのとき、ｋ
ｉ（ｎ）の更新を行い１以上の動作を繰り返すことによ
りｋｉやｔｄの非定常な変動を推定することができる。
第２図は２本発明の他の実施例を説明するための構成図
、第３図は、第２図に示した雑音除去回路の詳細図で１
図中、第１図に示した実施例の同様の作用をする部分に
は、第１図の場合と同一の参照番号が付しである。而し
て、第２図において、第１図の場合と同様、主入力ＩＰ
には音声信号ｓ　（ｔ）と環境雑音ｎ　（ｔ）が入力さ
れ、レファレンス入力Ｉｒにはｎ　（ｔ）と同一の雑音
源より発生した環境雑音ｋｎ（ｔ’）が入力される。こ
こで、ｋは主入力ＩＰに入力される雑音ｎ　（ｔ）との
レベル差であり、ｔ′はｔどの位相差を考慮した時系列
でｔ±でである。それぞれの信号を直線位相バンドパス
フィルタバンク（Ｂ、Ｐ、Ｆ、Ｂ、）により帯域分割し
、各チャンネルごとのＴｉｍｅ−３ｐｅｃｔｒｕｍ　Ｐ
ａｔｔｅｒｎ（Ｔ　、　Ｓ　。
ｐ、）に変換する。ここで、主入力ＩＰのＴ、Ｓ、Ｐ。
Ａｓ（ｔ）は 同様に、レファレンス入力１ｒのＴ、Ｓ、Ｐ、Ａｎ（１
）は （ＣＣｈａｎｎｓｌ　Ｎｕｉｍｂａｒ）となる。
これらのＴ、Ｓ、Ｐ、をノイズキャンセラー１０１〜Ｉ
ｏｎに入力し、音声のＴ、Ｓ、Ｐ、のみを抽出する。
ノイズキャンセル部１０１〜Ｉｏｎは、第３図に示すよ
うにレベル差検出部１３、音声区間検出部１４の２つの
ブロックによって構成される。まず、Ｂ、Ｐ、Ｆ、Ｂ、
により帯域分割されたＴ、Ｓ、Ｐ。
Ｓ　１（ｔ）＋Ｎ１（ｔ）、ｋＮｉ（ｔ’）は、単純ｉ
ｃ　Ｓ　ｉ　（ｔ）＋　Ｎ　ｉ　（ｔ）とｋ　Ｎ　ｉ　
（ｔ）の除算を行うことにより平均的なレベル差ｋを算
出する。しがし、音声信号Ｓ　ｉ　（ｔ）が含まれる場
合、レベル差には算出できないので、音声区間検出部１
４を付加した。これは、それぞれのＴ　、　Ｓ　、　Ｐ
　ｉのスペクトル差分によって求めることができる。ス
ペクトル差分Ｄｓ。
Ｄｎは。
Ｄ　ｓ　＝Ａ　ｓ　（ｔ）−Ａ　ｓ　（ｔ−１）　　　
　−（７）Ｄｎ＝Ａｎ（ｔ）−Ａｎ（ｔ−１）　　　　
−（８）より求めることができるので、このスペクトル
差分ＤｓとＤｎの差を取り、 Ｄｄ＝Ｄｓ−Ｄｎ　　　　　　　　−（９）Ｄｄがしき
い値Ｌｔｈを超えた時点が音声区間の立ち上がりとする
。また、音声の終端も同様に検出する。
第４図は、４ｃｈ、のバンドパスフィルタバンクを用い
て雑音除去を行った計算機シュミレーションの結果を示
す図で、（ａ）図は音声のみのスペクトルパターン、（
ｂ）図は補正したスペクトルパターン、（ｃ）図は音声
に雑音が混入した補正前のスペクトルをそれぞれ表す。
急−一函 以上の説明から明らかなように、従来の音声認識システ
ムの多くは時間スペクトルパターンを利用したパターン
マツチングであるが、本発明は、時間スペクトルパター
ン上で雑音成分を低減させるものであるから、上述のご
とき時間パターンマツチングを利用する認識システムの
前処理として、時間−スペクトルパターンに混入する雑
音を除去するための直接的な手法であり、アルゴリズム
が簡単であり、また、処理時間が短い等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は、それぞれ本発明の詳細な説明する
ための構成図、第３図は、第２図に示した実施例のノイ
ズキャンセル部の詳細図、第４図（ａ）〜（ｃ）は、ノ
イズキャンセル処理後のＴ、Ｓ、Ｐ、と処理前のＴ、Ｓ
、Ｐ、を比較するための図である。 １・・・音声入力マイク、２・・・雑音入力マイク。 ３．４・・・ローパスフィルタ、５・・・バンドパスフ
ィルタバンク、１０□〜Ｉｏｎ・・・ノイズキャンセル
回路。 第１図 ’ＬＯｓ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 音声信号を入力する接話マイクと、雑音信号を入力する
    センサマイクと、両信号が入力されるバンドパスフィル
    タバンクとを有し、該バンドフィルタバンクにより帯域
    分割された各信号成分に対し、前記２つのマイク出力の
    位相の違いを求め、該位相の違いに従って補正した信号
    により各帯域の雑音除去を行うことを特徴とする雑音抑
    圧装置。
JP62276418A 1987-11-01 1987-11-01 雑音抑圧装置 Pending JPH01118900A (ja)

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GB8825424A GB2212035B (en) 1987-11-01 1988-10-31 Noise suppression apparatus
US07/265,407 US4932063A (en) 1987-11-01 1988-10-31 Noise suppression apparatus

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