JPH03236618A

JPH03236618A - 信号処理装置

Info

Publication number: JPH03236618A
Application number: JP2033209A
Authority: JP
Inventors: Akira Nohara; 明野原; Joji Kane; 丈二加根
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-02-13
Filing date: 1990-02-13
Publication date: 1991-10-22
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JP2836889B2

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】産業上の利用分野本発明は、音声処理等に用いることができる信号処理装
置に間するものである。

従来の技術第７図は、従来の信号処理装置のプロ・ツク図である。

１１は雑音が混入された信号が入力され、信号または雑
音を検出するフィルタ制御部、１２はバンドパスフィル
タを多数有するＢＰＦ群、１３は加算器である。即ち、
フィルタ制御部１１はＢＰＦ群１２のフィルタ係数を入
力信号の雑音または信号に応じて制御するものであり、
ＢＰＦ群１２は帯域通過フィルタ群であって、入力信号
を適当な帯域に分け、フィルタ制御部１１の制御信号に
よって、その通過帯域特性を決めるように構成されてい
る。

上記のように構成された従来の信号処理装置の動作を以
下に説明する。

音声に雑音が重畳された入力信号はフィルタ制御部１１
に供給される。フィルタ制御部１１はその供給信号から
雑音成分を、ＢＰＦ群１２の各帯域に対応して求め、Ｂ
ＰＦｆｆ１２で雑音成分を通過させないようなフィルタ
係数をＢＰＦ群１２に供給する。

ＢＰＦＩ！ｉ１２は、入力信号を適当な帯域に分け、各
帯域毎にフィルタ制御部１１より入力されろ前記フィル
タ係数によって入力信号を適宜通過させ、加算器１３に
供給する。加算器１３ではＢＰＦ群１２で適当な帯域に
分割した信号をミックスし、出力を得る。

この様にすることによって、入力信号はＢＰＦａ１２に
より、雑音が含まれている帯域の通過レベルが落とされ
る。その結果、雑音成分が減衰された信号が得られる。

発明が解決しようとする課題しかしながら、雑音の多さと明瞭度とは必ずしも一致せ
ず、そのため、従来の信号処理装置では、雑音が抑えら
れるものの、明瞭度は良くならないという課題がある。

本発明はこの様な従来の信号処理装置の課題を解決する
もので、雑音を抑えると共に明瞭度も良い信号処理装置
を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段請求項１の本発明は、入力された、ノイズを含む信号の
周波数分析をする周波数分析手段と、その周波数分析手
段の周波数分析出力が入力され、その雑音成分を予測す
る雑音予測手段と、その雑音予測手段の雑音予測出力、
前記周波数分析手段の周波数分析出力、及びキャンセル
係数信号が入力され、その周波数分析出力から、そのキ
ャンセル率を考慮した雑音成分をキャンセルするキャン
セル手段と、そのキャンセル手段のキャンセル出力を合
成する信号合成手段を具備することを特徴とする信号処
理装置である。

請求項２の本発明は、入力された、ノイズを含む信号の
周波数帯域を分割する帯域分割手段と、その帯域分割手
段の帯域分割出力が入力され、その雑音成分を予測する
雑音予測手段と、その雑音予測手段の雑音予測出力、上
記帯域分割手段の帯域分割出力及びキャンセル係数信号
が入力され、その帯域分割出力から、そのキャンセル率
を考慮した雑音成分をキャンセルするキャンセル手段と
、そのキャンセル手段のキャンセル出力を合成する帯域
合成手段を具備することを特徴とするものである。

請求項３の本発明は、請求項２０本発明において、ノイ
ズを含む入力信号のピッチ周波数を検出するピッチ周波
数検出手段と、そのピッチ周波数検出手段のピッチ周波
数出力に応じてキャンセル係数を設定するキャンセル係
数設定手段を具備し、このキャンセル係数設定手段のキ
ャンセル係数設定出力が前記キャンセル係数信号である
ことを特徴とするものである。

作用本発明では、ノイズを含む入力信号は、周波数分析手段
で周波数分析され、更に雑音予測手段で各帯域毎のノイ
ズ成分が予測されてキャンセル手段に供給される。キャ
ンセル手段では、周波数分析手段で周波数分析された信
号から、雑音予測手段で得られた各帯域毎のノイズ成分
を、それぞれ各帯域毎に与えられるキャンセル係数に応
じて除去し、信号合成手段に供給する。信号合成手段で
は、キャンセル手段から供給される信号を合成し、ノイ
ズを除去し、明瞭度のよい信号を得る。

また、本発明では、ノイズを含む入力信号は、帯域分割
手段で帯域分割され、更に雑音予測手段で各帯域毎にそ
のノイズ成分が予測されてキャンセル手段に供給される
。キャンセル手段では、帯域分割手段で帯域分割された
信号から、雑音予測手段で得られた各帯域毎のノイズ成
分を、それぞれ各帯域毎に与えられるキャンセル係数に
応じて除去し、帯域合成手段に供給する。帯域合成手段
では、キャンセル手段から供給される信号を帯域合成し
・、ノイズを除去し、明瞭度のよい信号を得る。

また、本発明では、上記キャンセル係数は、ピッチ周波
数検出手段によって検出されたピッチ周波数に応じて、
キャンセル係数設定手段により設定される。

実施例以下に、本発明の実施例を、図面を基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例における信号処理装置のブ
ロック図である。第１図において、ｌは、信号を周波数
分析する周波数分析手段の一例としての、雑音が混入し
た音声信号を周波数帯域毎に分割する帯域分割手段、２
はその帯域分割手段１の出力を入力し、雑音成分を予測
する雑音予測手段、３は後述するようにして雑音を除去
するキャンセル手段、４は、信号を合成する信号合成手
段の一例としての、音声を合成する帯域合成手段である
。

詳しく説明すると、帯域分割手段１はノイズを含む音声
／雑音入力が供給され、ｍチャンネルの周波数帯域に帯
域分割を行い、雑音予測手段２及びキャンセル手段３に
供給する手段である。雑音予測手段２は、ｍチャンネル
に分割された音声／雑音入力に基づき、雑音成分を各チ
ャンネル毎に予測し、キャンセル手段３へ供給する手段
である。

例えば、その雑音予測は、第２図に示すようなものであ
る。すなわち、Ｘ軸に周波数、ｙ軸に音声レベル、Ｘ軸
に時間をとるとともに、周波数ｆｌのところのデータｐ
ｔ、　　ｐ２．・・・、ｐｌをとり、その先のｐｊを予
測する。例えば、雑音部分ｐｉ−ｐｉの平均をとりｐＪ
とする。あるいは更に、音声信号部分が続くときはｐＪ
に減衰係数を掛けるなとである。

また、キャンセル手段３は、帯域分割手段ｌ及び雑音予
測手段２よりｍチャンネルの信号が供給され、キャンセ
ル係数入力に応じてチャンネル毎に雑音を引算するなど
してキャンセルし、帯域合成手段４へ供給する手段であ
る。即ち、予測された雑音成分にキャンセル係数を掛け
てキャンセルする。一般に、キャンセルの方法の一例と
して、時間軸でのキャンセレーションは、第３図に示す
ように、雑音混入音声信号（イ）から予測された雑音波
形（ロ）を引算するものである。それによって、信号の
みが取り出される（ハ）。また、第４図に示すように、
周波数を基準にしたキャンセレーションは、雑音混入音
声信号（イ）をフーリエ変換しく口）、それから予測雑
音のスペクトル（ハ）を引き（ニ）、それを逆フーリエ
変換して、雑音の無い音声信号を得る（ホ）ものである
。帯域合成手段４は、キャンセル手段３より供給される
ｍチャンネルの信号を合成して音声出力を得る手段であ
る。

以上のように構成した本発明の実施例における信号処理
装置ζこついて、以下、その動作を説明すノイズを含む
音声／ｉｌｌ音入力音帯力分割手段１でｍチャンネルの
信号に帯域分割され、雑音予測手段２で各チャンネル毎
にその雑音成分が予測される。帯域分割手段ｌでｍチャ
ンネルに帯域分割された信号は、キャンセル手段３で各
チャンネル毎に雑音予測手段２から供給される雑音成分
を除去される。この時の雑音除去率は、キャンセル係数
入力によって各チャンネル毎に明瞭度を良くするように
適切に設定される。例えば、音声信号のあるところでは
雑音が存在してもキャンセル係数を小さくして雑音をあ
まり除去しない、ようにすることによって明瞭度を良く
する。そしてキャンセル手段３により得られる雑音除去
されたｍチャンネルの信号を帯域合成手段４で合成し、
音声出力を得る。

以上のように、本実施例によれば、キャンセル手段３の
雑音除去率をキャンセル係数入力によって帯域毎に適切
に与えることができ、そのキャンセル係数を音声に対応
させて精度良く選ぶことで、ＷＩＩ瞭な、雑音抑圧され
た音声出力を得られる。

第５ｆｆｌは、請求項２の本発明の一実施例における信
号処理ｇａのブロック図である。第５図において、第１
図の実施例と同じ手段には同じ符号を付している。即ち
、ｌは帯域分割手段、２は雑音予測手段、３はキャンセ
ル手段、４は帯域合成手段である。ピッチ周波数検出手
段７は、入力された音声／雑音入力の音声のピッチ周波
数を検出し、チャンネル係数設定手段８に供給する手段
である。

ここで音声のピッチ周波数は、第１表のような種々の方
法により求められ、音声の有無、特徴を表している。

（以下余白）第１表尚、ピッチ周波数検出手段７の代わりに他の音声部を検
出する手段を設けてもよい。

キャンセル係数設定手段８は、ピッチ周波数検出手段７
より供給されるピッチ周波数に基づいてｍ個のキャンセ
ル係数を設定し、キャンセル手段９へ供給するように構
成されている。

以上のように構成した本実施例における信号処理装置に
ついて、以下その動作を説明する。

ノイズを含む音声／雑音入力は帯域分割手段ｌでｍチャ
ンネルの信号に帯域分割され、雑音予測手段２で各チャ
ンネル毎にその雑音成分が予測される。帯域分割手段１
でｍチャンネルに帯域分割された信号はキャンセル手段
４で各チャンネル毎に雑音予測手段２から供給される雑
音成分が除去される。このとき雑音除去率は、キャンセ
ル係数設定手段８より供給されるキャンセル係数によっ
て各チャンネル毎に設定される。即ち、予測された雑音
成分をａｌ、雑音混入信号をｂｌ、キャンセル係数をα
、とすると、キャンセル手段３の出力Ｃ２は（ｂｉ−α
、Ｘ　ａ　、）となる。他方、そのキャンセル係数は、
ピッチ周波数検出手段７からの情報に基づいて決定され
る。即ち、音声／雑音入力を、ピッチ周波数検出手段７
は入力し、音声のピッチ周波数を検出する。そして、キ
ャンセル係数設定手段８は、第６図に示すようなキャン
セル係数を設定する。即ち、第６図（ａ）は、各帯域に
おけるキャンセル係数を示すものである。ここに、ｆｓ
　　ｆｓは音声／９１音入力の全帯域を示しており、こ
のｆｓ　　ｆｓをｍチャンネルに分割して、キャンセル
係数を設定する。ｆ＋−ｆ２は特に音声が含まれる帯域
を示し、ピッチ周波数を利用して求められる。この様に
音声帯域では、キャンセル係数を小さくしく０に近づけ
る）、雑音の除去をできるだけしないようにする。それ
によって明瞭度が良くなる。人間の聴覚は多少雑音があ
っても音声を間き取れるからである。そしてｆｓ　ｆ＋
、ｆ２　ｆｓの非音声帯域では、キャンセル係数を１と
して十分雑音を除去するようにしている。同図（ｂ）の
キャンセル係数は、音声が全くなく、雑音としか考えら
れないことが確実にわかっているときに用いるキャンセ
ル係数で、１として雑音を十分除去するようにしている
。例えば、ピーク周波数からみて、母音が全く出てこな
いことが続いた場合、音声信号とは判断できないので雑
音と判断する等がこの場合にあたる。第６図（ａ）、　
（ｂ）のキャンセル係数を適宜切り換え得るようにする
ことが望ましい。

尚、本発明は音声信号だけでなく、他の信号の処理にも
適用可能である。

また、本発明はコンビ二一夕を利用してソフトウェア的
に実現できるが、専用のハード回路を利用しても実現可
能である。

発明の詳細な説明したところから明らかなように、本発明にかかる
信号処理装置は、雑音成分を予測する雑音予測手段と、
その雑音予測手段の雑音予測出力、周波数分析手段の周
波数分析出力及びキャンセル係数信号が入力され、その
周波数分析出力から、そのキャンセル率を考慮した雑音
成分をキャンセルするキャンセル手段と、そのキャンセ
ル手段のキャンセル出力を合成する信号合成手段を具備
するので、雑音の混入した信号の中から雑音成分を除去
するにあたり、その除去の程度を適切にコントロールす
るので、雑音を除去すると共に、明瞭度も良いものとす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる信号処理装置の一実施例を示
すブロック図、第２図は、同実施例の雑音予測方法を説
明するためのグラフ、第３図、第４図は、同実施例のキ
ャンセレーション法を説明するための波形図、第５図は
、別の本発明にかかる信号処理装置の一実施例を示すブ
ロック図、第６図は、同実施例のキャンセル係数を説明
するためのグラフ、第７図は、従来の音声信号処理装置
のブロック図である。１・・・周波数分析手段（帯域分割手段）、２・・・雑
音予測手段、３・・・キャンセル手段、４・・・信号合
成手段（帯域合成手段）、７・・・ピッチ周波数検出手
段、８・・・キャンセル係数設定手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力された、ノイズを含む信号の周波数分析をす
る周波数分析手段と、その周波数分析手段の周波数分析
出力が入力され、その雑音成分を予測する雑音予測手段
と、その雑音予測手段の雑音予測出力、前記周波数分析
手段の周波数分析出力、及びキャンセル係数信号が入力
され、その周波数分析出力から、そのキャンセル率を考
慮した雑音成分をキャンセルするキャンセル手段と、そ
のキャンセル手段のキャンセル出力を合成する信号合成
手段を具備することを特徴とする信号処理装置。
（２）入力された、ノイズを含む信号の周波数帯域を分
割する帯域分割手段と、その帯域分割手段の帯域分割出
力が入力され、その雑音成分を予測する雑音予測手段と
、その雑音予測手段の雑音予測出力、前記帯域分割手段
の帯域分割出力、及びキャンセル係数信号が入力され、
その帯域分割出力から、そのキャンセル率を考慮した雑
音成分をキャンセルするキャンセル手段と、そのキャン
セル手段のキャンセル出力を合成する帯域合成手段を具
備することを特徴とする信号処理装置。
（３）ノイズを含む入力信号のピッチ周波数を検出する
ピッチ周波数検出手段と、そのピッチ周波数検出手段の
ピッチ周波数出力に応じてキャンセル係数を設定するキ
ャンセル係数設定手段を具備し、このキャンセル係数設
定手段のキャンセル係数設定出力が前記キャンセル係数
信号であることを特徴とする請求項２記載の信号処理装
置。