JPH0117160B2 - - Google Patents

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JPH0117160B2
JPH0117160B2 JP56144675A JP14467581A JPH0117160B2 JP H0117160 B2 JPH0117160 B2 JP H0117160B2 JP 56144675 A JP56144675 A JP 56144675A JP 14467581 A JP14467581 A JP 14467581A JP H0117160 B2 JPH0117160 B2 JP H0117160B2
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signal
circuit
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zero
rectangular
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JP56144675A
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Gichu Oota
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Hitachi Ltd
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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は背景雑音の混在する音声信号を識別検
出する装置に関するものである。
各種装置を音声信号のみに応動させ、雑音(ノ
イズ)に応動させないようにする要望は極めて多
い。例えば通信系において、音声信号により、送
信機を動作せしめればその出力の節減により系全
体の効率が改善される。また音声認識装置におい
ては、音声信号のみを入力データとして取り込む
ことにより、雑音による認識率の低下を防ぎ、雑
音を入力データとして取り込まないために記憶容
量の削減が計れる。
既知の検出装置は、一般に雑音の電力が音声信
号の電力にくらべ小なることを利用し、入力信号
の電力を検出し、この値があるしきい値を越える
時に検出信号を出力するものである。この装置の
欠点は音声信号よりも大なる振幅をもつ突発的な
雑音に対して作動することである。他の既知の検
出装置は前記の欠点をおぎなうために、一般的に
雑音のスペクトル成分は高周波側に多く、音声信
号のスペクトル成分は低周波側に多いことを利用
し、アナログフイルタにより周波数分別を行い、
それぞれの周波数帯に含まれる電力を比較し検出
信号を出力するものである。この形式の欠点は複
数のシヤープカツトオフ特性を有するアナログフ
イルタを用意しなければならず、構造が複雑にな
ることである。
他の既知の検出装置は、アナログ信号から零交
差波信号をつくり、一定の時間間隔内における零
交差回数を計数することにより信号を解析し、音
声信号と雑音を識別する。この装置の欠点は歯擦
音のごとき雑音信号と類似な音声信号を識別でき
ないことである。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、背景雑音の混入する信号から音声信号の存
在を精度よく、しかも簡略な回路構成で検出する
低価格な音声信号検出装置を提供することにあ
る。
本発明は、背景雑音の存在下において、音声信
号を検出するに当り、雑音信号と音声信号の相関
関数の違いを利用し、入力信号と、入力信号を遅
延させた信号とをそれぞれ、零レベルを基準とし
てそれを超える部分とそれを下回る部分とで信号
レベルを二値化して、矩形波パルス列すなわち、
いわゆる零交差波に置き換え、入力信号の零交差
波と、入力信号の零交差波と遅延入力信号の零交
差波の論理積で得られる零交差波の時間間隔T
(Tは数ms〜数十ms)内での論理レベル“1”
である面積をそれぞれ比較することにより、音声
信号を検出するものである。
音声信号はその観測値に強い相関があるが、雑
音は非常に弱い相関しかない。雑音が白色雑音で
あれば相関はない。本発明は上記の特性を利用
し、音声信号を検出しようとするものである。
二つの時間間隔Tにおける信号間の相関関数γ
(τ)は、信号をx(t)、y(t)とすれば、信号
間の遅延時間τの関数として γ(τ)=1/T∫T 0x(t)y(t−τ)dt……
(1) と表わされる。特にx(t)とy(t)が同一信号
である場合、相関関数は γ(τ)=1/T∫T 0x(t)y(t−τ)dt ……(2) と表わされ、特に自己相関関数と言う。異なる場
合は自己相関関数と区別するために相互相関関数
とも言う。第1図a−1に示す音声信号S(t)
の自行相関関数は γS(τ)=1/T∫T 0S(t)S(t−τ)dt…
…(3) と表わされ、τが基本周期(ピツチ周期)にくら
べ十分短い時間ではゆるやかにほぼ単調に減少す
る。
これに対し、第1図b−1に示す雑音信号の自
己相関関数は γN(τ)=1/T∫T 0N(t)N(t−τ)dt……(4) =1/T∫T 0{N(t)}2dt(但しτ=0) ≒0(但しτ≠0) と表わされ、雑音は相関が非常に弱いという性質
により、遅れ時間0以外ではほぼ0になる。(白
色雑音であれば0となる。) ここで音声信号と雑音信号についてそれぞれ遅
れ時間0の自己相関関数(これは平均電力であ
る)と遅れ時間τ(≠0)の自己相関関数との比
RS、RNを考える。
RS=γS(τ)/γS(0) ……(5) RN=γN(τ)/γN(0) ……(6) 前述した信号性質の違いにより、 1RS>RN≒0 ……(7) となることは明らかである。(7)式を用い音声信号
と雑音信号の判別が可能である。しかし(3)、(4)式
を演算するためには積信号の積分演算を必要と
し、(S(t)、N(t)が標本化データの場合は積
和演算となる)複雑な回路構成をしいられる。
第1図a−1,a−2およびb−1,b−2に
示す信号S(t)、S(t−τ)と信号N(t)、N
(t−τ)を零交差波信号に変換し、低レベルを
論理レベル“0”、高レベルを論理レベル“1”
とすれば、第1図a−3,a−4およびb−3,
b−4に示す信号S〓(t)、S〓(t−τ)および信号
N〓(t),N〓(t−τ)となる。こうした信号は元
の信号から振幅情報を抜いたもの(極性のみの信
号)である。
この場合、それぞれの零交差波信号の自己相関
関数γ〓S(τ),γ〓N(γ)は γ〓S(τ)=1/T∫T 0S〓(t)S〓(t−τ)d
t……(8) γ〓N(τ)=1/T∫T 0N〓(t)N〓(t−τ)d
t……(9) となる。式中のS〓(t)S〓(t−τ)、N〓(t)N〓
(t
−τ)の信号は第1図a−5,b−5に示すよう
に、それぞれ同図a−3とa−4の論理積および
b−3とb−4の論理積をとつた信号である。
ここで零交差波信号の遅れ時間0の自己相関関
数と遅れ時間τの自己相関関数との比R〓S、R〓N
考える。
R〓S=γ〓S(τ)/γ〓S(0) ……(10) R〓N=γ〓N(τ)/γ〓N(0) ……(11) 零交差波信号が元の信号の周波数情報を含んで
いることおよび(3)、(4)式と(8)、(9)式の対応を考え
れば、(7)式と同様の関係 1R〓S>R〓N≒0 ……(12) が成立するのは明らかである。
ここでR〓S、R〓Nすなわちγ〓S(τ)/γ〓S(0)
、γ〓N
(τ)/γN(0)を求めることを考える。R〓S
R〓RNを零交差波信号を用いて書き下すと R〓S=∫T0S(t)S(t−τ)dt/∫T0
S(t))}2dt……(13) R〓N=∫T0N(t)N(t−τ)dt/∫T0
N(t)}2dt……(14) となり、S〓(t)、N〓(t)が振動1の矩形波パルス
列であることを考えると(13)、(14)は次式に書
き直すことが可能である。
R〓S=∫T0S(t)S(t−τ)dt/∫T0
S(t))dt……(15) R〓N=∫T0N(t)N(t−τ)dt/∫T0
N(t))dt……(16) ここで(15)、(16)式の分母、分子はS〓(t)、
S〓(t)S(t−τ);N〓(t)、N〓(t)N〓(t
−τ)
の時間間隔T内での面積を表わしている。これら
の面積は第1図a−3,a−5,b−3,b−5
で示す波形の論理レベル“1”であるところの面
積すなわち論理レベル“1”である時間長の総和
に等しい。これらの面積を求める簡便法を考え
る。
今、零交差波信号より十分に周期の短い標本化
パルスをつくり、この標本化パルスと第1図a−
3,a−5,b−3,b−5で示される零交差波
信号とそれぞれ論理和をとることを考える。そし
てこの結果であるパルス列をそれぞれ計数器で同
一の時間間隔T毎に計数する。こうすればそれぞ
れの計数値は同一の時間間隔T内での第1図a−
3,a−5,b−3,b−5の面積すなわち信号
S〓(t)、S〓(t)S〓(t−τ)、N〓(t)、N〓t
N〓(t−
τ)の面積に比例するのは明らかである。このよ
うな方法を用いることにより(15)、(16)の分
母、分子の積分値を等価的に計数器のみで求める
ことが可能となる。
また、矩形波パルス列が同一時間幅の論理レベ
ル“1”のパルスより構成されている場合、時間
間隔T内での矩形波パルス列の論理レベルが
“1”である部分の面積は時間間隔T内での該パ
ルス列のパルス数に比例する。したがつて、これ
を利用すれば、時間幅が多少異なるパルスより構
成される矩形波パルス列でも、時間間隔T内での
該パルス列の論理レベルが“1”である部分の面
積は該パルス列のパルス数にほぼ比例すると考え
られる。これを用い、(15)、(16)式の値を間接
的に、第1図a−3とa−5あるいはb−3とb
−5で示す信号の時間間隔T内でのパルス数を直
接に計数器で計数しその比をとることで求めるこ
とができる。
第2図に本発明の一実施例をブロツク図で示
す。第2図において、1は信号を入力する入力端
子、2は入力信号を増幅する増幅回路、3は信号
をある時間遅延させる遅延回路、4,5は信号を
零レベルを基準としてそれを超える部分とそれを
下回る部分とで信号レベルを二値化して、矩形波
パルス列(論理レベル“0”、“1”の2値であら
わされる。)、すなわちいわゆる零交差波信号に変
換する零交差波回路、6,7,8は論理積演算を
行う論理積回路、9は標本化パルスを発生する標
本化パルス発生回路、10,11は時間間隔T毎
に、T内にある論理レベル“1”のパルス数を計
数する計数回路、12は計数回路の計数値を(12)式
を用いて比較判定する比較判定回路、13は判定
結果を出力する出力端子である。
以下第2図の動作を簡略に説明する。入力端子
1に印加される信号は増幅回路2で適度なレベル
に増幅され、一つは遅延回路3を介して遅延さ
れ、零交差波回路4で第1の零交差波信号に変換
される。また一つはそのまま零交差波回路5に入
力され、第2の零交差波信号に変換される。第1
の零交差波信号と第2の零交差波信号は論理積回
路6で論理積がとられ、さらに論理積回路7で標
本化パルス発生回路9の標本化パルスと論理積が
とられる。また第2の零交差波信号は同様に論理
積回路8で標本化パルス発生回路9の標本化パル
スと論理積がとられる。それぞれの論理積回路7
および8の出力は計数回路10および11にそれ
ぞれ入力され、時間間隔T毎にその出力のパルス
数を計数される。それぞれの計数回路10および
11の計数値は比較判定回路12に入力され、そ
こで比較判定され、音声信号あり/なしの信号が
出力される。ここで計数回路10の計数値は
(15)、(16)式の分子項に相当し、計数回路11
の計数値は(15)、(16)式の分母項に相当する。
比較判定回路12は時間間隔T毎に零交差波信号
の自己相関関数比R〓すなわち計数回路10,11
の計数値の比を演算し、その結果をあらかじめ定
めたしきい値θVと比較し、 R〓>θVならば音声信号あり θV≧R〓ならば音声信号なし の判断を行う。こうして第1図の本発明は音声信
号を検出する。
なお比較判定回路12は自己相関関数比R〓を演
算する機能をもたせたが、この機能を省き、単に
自己相関関数すなわち計数回路10,11の計数
値の差異を検出し、その差異の大、小をあるしき
い値θVと比較し、小ならば音声信号あり、大なら
ば音声信号なしと判断してもよい。
また第2図において、論理積回路6,7,8、
計数回路10,11、比較判定回路12などはマ
イクロプロセツサーのソフトウエアで構成するこ
とも可能である。
第3図に本発明の他の実施例をブロツク図で示
す。第3図において、第2図と同一符号は同一物
を示す。
以下第3図の動作を簡略に説明する。動作は第
2図とほぼ同様であり、唯第2図における論理積
回路7,8と標本化クロツク発生回路9を省略
し、直接第1の零交差波信号と第2の零交差波信
号の論理積をとつた信号のパルス数と、第2零交
差波信号のパルス数を計数回路10,11で計数
するものである。
第3図の回路は第2図の回路に比べると劣る
が、実用上は十分である。
本発明によれば、音声信号を零交差波回路、計
数回路を主な構成要素とする簡略な回路構成で、
精度よく検出することが可能であり、その経済的
効果は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は音声信号と雑音信号の性質の相違を示
す波形図、第2図および第3図はそれぞれ本発明
の一実施例を示すブロツク図、である。 符号説明、1……入力端子、2……増幅回路、
3……遅延回路、4,5……零交差波回路、6〜
8……論理積回路、9……標本化パルス発生回
路、10,11……計数回路、12……比較判定
回路、13……出力端子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 入力信号から任意時間遅延した遅延信号を作
    り出す遅延回路と、前記入力信号について零レベ
    ルを基準としてそれを超える部分とそれを下回る
    部分とで信号レベルを二値化することにより該入
    力信号を第1の矩形波パルス列信号に変換する第
    1の零交叉波回路と、前記遅延信号について零レ
    ベルを基準としてそれを超える部分とそれを下回
    る部分とで信号レベルを二値化することにより該
    遅延信号を第2の矩形波パルス列信号に変換する
    第2の零交叉波回路と、前記第1の矩形波パルス
    列信号と第2の矩形波パルス列信号との間で論理
    積をとつて出力する論理積回路と、該論理積回路
    からの論理積出力に関して任意一定の時間間隔内
    における特定の論理レベルをとる信号の時間長の
    総和(第1の総和)を求める第1の計数回路と、
    前記第1の矩形波パルス列信号に関して任意一定
    の前記時間間隔内における特定の論理レベルをと
    る信号の時間長の総和(第2の総和)を求める第
    2の計数回路と、前記第1の総和と第2の総和の
    比もしくは差をしきい値と比較することにより音
    声信号の有無を判定する判定回路と、から成るこ
    とを特徴とする音声信号検出装置。 2 入力信号から任意時間遅延した遅延信号を作
    り出す遅延回路と、前記入力信号について零レベ
    ルを基準としてそれを超える部分とそれを下回る
    部分とで信号レベルを二値化することにより該入
    力信号を第1の矩形波パルス列信号に変換する第
    1の零交叉波回路と、前記遅延信号について零レ
    ベルを基準としてそれを超える部分とそれを下回
    る部分とで信号レベルを二値化することにより該
    遅延信号を第2の矩形波パルス列信号に変換する
    第2の零交叉波回路と、前記第1の矩形波パルス
    列信号と第2の矩形波パルス列信号との間で論理
    積をとつて第3の矩形波パルス列信号を作成し出
    力する第1の論理積回路と、前記第3の矩形波パ
    ルス列信号のそれより充分に周期の短い標本化パ
    ルス信号を発生する標本化パルス信号発生回路
    と、前記第3の矩形波パルス列信号と標本化パル
    ス信号との間で論理積をとつて第4の矩形波パル
    ス列信号を作成し出力する第2の論理積回路と、
    前記第1の矩形波パルス列信号と標本化パルス信
    号との間で論理積をとつて第5の矩形波パルス列
    信号を作成し出力する第3の論理積回路と、前記
    第2の論理積回路からの前記第4の矩形波パルス
    列信号を入力され任意一定の時間間隔内における
    そのパルス数を計数する第1の計数回路と、前記
    第5の矩形波パルス列信号を入力され任意一定の
    時間間隔内におけるそのパルス数を計数する第2
    の計数回路と、前記第1の計数回路による計数値
    と第2の計数回路による計数値との比もしくは差
    をしきい値と比較することにより音声信号の有無
    を判定する判定回路と、から成ることを特徴とす
    る音声信号検出装置。
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JPS5846396A JPS5846396A (ja) 1983-03-17
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JPS6072331A (ja) * 1983-09-28 1985-04-24 Nec Corp 反響制御装置用自動デイセイブラ
JP3586123B2 (ja) 1998-12-07 2004-11-10 三菱電機株式会社 チャネルチェックテストシステム
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JPS5678899A (en) * 1979-12-03 1981-06-29 Matsushita Communication Ind Voiceesection judging method for voice analysis and synthesis method

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