JPH04211523A - 信号処理装置及びボイスダイアル電話システム - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、雑音まじりの音声信号
など、雑音が混入した信号から雑音を有効に除去する信
号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の雑音抑圧システム（特許
出願公表昭６３−５００５４３号）の概要を示す図であ
る。同図において、入力２０５において利用可能な音声
＋雑音信号をテャネル分割器２１０によって多数の選択
されたチャネルに分離する。次にこれらの個々の処理前
の音声チャネル２１５の利得は後述する変更信号に応答
してチャネル利得変更器２５０によって調整されるので
、低音声対雑音比を示すチャネルの利得は低下する。処
理後の音声を含む個々のチャネルは、次にチャネル結合
器２６０において再結合され、出力２６５において利用
可能な雑音が抑制された音声信号をつくる。

【０００３】また、処理前の音声２１５を含む個々のチ
ャネルは、チャネルエネルギー推定器２２０に印加され
、この推定器２２０は各チャネル毎のエネルギーエンベ
ロープ値を発生させる。チャネルエネルギー推定値３３
０には、処理後の音声２５５が入力される。処理後のチ
ャネルエネルギー推定値３３５は、音声／雑音決定を行
うためのバックグラウンドノイズ推定器３２０によって
用いられる。

【０００４】チャネルＳＮＲ推定器３１０はバックグラ
ウンドノイズ推定値３２５とチャネルエネルギー推定値
２５５とを比較してＳＮＲ推定値２３５を発生させる。 ＳＮＲ推定値２３５は、実験的に決定した利得からなる
チャネル利得表から特定の利得値を選択するのに用いら
れる。チャネル利得コントローラ２４０はＳＮＲ推定値
２３５に応答して変更信号２４５の個々のチャネル利得
値を発生させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の雑音抑制システムにおいては、利得を調整す
ることによって、雑音を抑制するようになっており、除
去するわけではないので、雑音を十分なくした信号を得
ることが出来ない。本発明は、このような従来の雑音抑
制システムの課題を解決するもので、雑音を確実に除去
した信号を生成できる信号処理装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、雑音が混入さ
れた信号を入力し、周波数分析する周波数分析手段と、
その周波数分析された雑音まじりの信号から信号部分を
検出する信号検出手段と、その周波数分析された雑音ま
じりの信号を入力し、過去の雑音情報に基づいてその信
号部分の雑音を予測する雑音予測手段と、前記周波数分
析された雑音まじりの信号から予測された雑音を差し引
くキャンセル手段と、そのキャンセルされた信号に付い
て信号合成する信号合成手段とを備えたことを特徴とす
る信号処理装置である。

【０００７】また、本発明は、雑音が混入された信号中
のその雑音を抑圧する雑音抑圧手段と、その雑音抑圧手
段から出力された信号について音声認識を行う音声認識
手段と、その音声認識手段から出力された認識結果信号
について、通信制御信号として処理を行う通信制御手段
と、前記雑音抑圧手段から出力された信号について、通
話内容として処理を行う通話適応制御手段とを備えたこ
とを特徴とするボイスダイアル電話システムである。

【０００８】

【作用】本発明においては、周波数分析手段が雑音の混
入された信号を入力し、周波数分析し、信号検出手段が
その周波数分析された雑音まじりの信号から信号部分を
検出し、雑音予測手段がその周波数分析された雑音まじ
りの信号を入力し、過去の雑音情報に基づいてその信号
部分の雑音を予測し、キャンセル手段が前記周波数分析
された雑音まじりの信号から予測された雑音を差し引き
、帯域合成手段がそのキャンセルされた信号に付いて帯
域合成する。

【０００９】本発明は、雑音抑圧手段によって、雑音が
混入された信号中のその雑音を抑圧し、音声認識手段に
よって、その雑音抑圧手段から出力された信号について
音声認識を行う。通信制御手段はその音声認識手段から
出力された認識結果信号について、通信制御信号として
処理を行い、通話適応制御手段は、前記雑音抑圧手段か
ら出力された信号について、通話内容として処理を行う
。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１及び図２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である。マイクロフォン１
には、通常、音声Ｓの他にエンジン音等の雑音が入り込
む。そのため、マイクロフォン１は、雑音まじりの音声
信号（Ｓ＋Ｎ）を出力する。

【００１１】Ａ／Ｄ変換手段２は、そのアナログ信号で
ある雑音まじりの音声信号をディジタル信号に変換する
手段である。周波数分析手段の一例としてのＦＦＴ（ｆ
ａｓｔ　　　Ｆｏｕｒｉｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
）手段３は、このディジタル信号に変換された雑音まじ
りの音声信号について、高速フーリエ変換を行う手段で
ある。

【００１２】信号検出手段２０は、そのフーリエ変換さ
れた雑音まじりの信号から信号部分を検出する手段であ
る。例えば、フーリエ変換された信号についてケプスト
ラム分析を行うケプストラム分析手段４と、その分析さ
れたケプストラム（ｃｅｐｓｔｒｕｍ）を利用して信号
部分を検出する信号判別手段５とを備えたものである。 ここで、ケプストラムとは、波形の短時間振幅スペクト
ルの対数の逆フーリエ変換であって、図３に示すような
ものである。図３（イ）は短時間スペクトルであって、
同図（ロ）はそのケプストラムである。信号判別手段５
はそのケプストラムを利用して信号部分と雑音部分を判
別するための手段である。そのケプストラムを利用して
信号部分を判別する方法としては、例えば、ケプストラ
ムのピークを検出して信号と雑音を判別する方法が知ら
れている。すなわち、分析されたケプストラムに付いて
そのピークを検出するピーク検出手段５１と、その検出
されたピーク情報に基づいて、信号を判別する信号雑音
判別手段５２とを利用する方法である。図３（ロ）のＰ
がそのピークであり、そのピークが存在するところが音
声信号部分であると判断するのである。そのピークの検
出は、例えば所定の閾値を予め設定しておき、それとの
比較を行うことによって、検出する。

【００１３】雑音予測手段６は、前記フーリエ変換され
た雑音まじりの信号を入力し、過去の雑音情報に基づい
てその信号部分の雑音を予測する手段である。例えば、
第４図に示すように、ｘ軸に周波数、ｙ軸に音声レベル
、ｚ軸に時間をとる。周波数ｆ１のところのデータｐ１
，ｐ２，・・・，ｐｉをとり、その先のｐｊを予測する
。例えば、雑音部分ｐ１〜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
係数を掛けるなどである。本実施例では、この雑音予測
手段６は、前記信号検出手段２０で検出された信号部分
情報を利用して、その信号部分の雑音を予測するように
なっている。例えば、信号が検出された場合、その信号
部分の始まる時点から見て最も近い過去の部分の雑音の
データに基づいて、その信号部分の雑音を予測するもの
である。なお、雑音予測手段６は、信号検出手段２０で
検出された信号部分（雑音部分）情報を利用して、過去
の雑音情報を蓄積することが望ましい。

【００１４】キャンセル手段７は、前記フーリエ変換さ
れた雑音まじりの信号から、雑音予測手段６により予測
された雑音を差し引く手段である。例えば、時間を基準
としたキャンセレーションは、図５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、図５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（ロ）、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。もちろん、信
号の無い部分では、雑音のみと判断できるので、ＦＦＴ
手段３の出力を反転したものを生成し、その信号の無い
部分においては、その反転した信号を、ＦＦＴ手段３の
出力に直接加算して、完全に雑音を除去する。

【００１５】信号合成手段の一例としてのＩＦＦＴ手段
８は、キャンセル手段７によって得られた雑音除去音声
信号を逆フーリエ変換する手段である。Ｄ／Ａ変換手段
９は、ＩＦＦＴ手段８で得られたディジタル信号である
雑音除去音声信号をアナログ信号に変換する手段である
。ｆはそのアナログ信号である雑音除去信号を示す。

【００１６】音声認識装置１０は、このようにして得ら
れた雑音の除去された音声信号に付いて、それがどのよ
うな言葉なのかを認識するための音声認識装置である。 次に、上記実施例の動作を説明する。マイクロフォン１
は、雑音まじりの音声を入力して、雑音まじりの音声信
号（Ｓ＋Ｎ）（ａ参照）を出力する。Ａ／Ｄ変換手段２
は、そのアナログ信号である雑音まじりの音声信号をデ
ィジタル信号に変換する。ＦＦＴ手段３は、このディジ
タル信号に変換された雑音まじりの音声信号について、
高速フーリエ変換を行う（ｂ参照）。

【００１７】信号検出手段２０は、そのフーリエ変換さ
れた雑音まじりの信号ｂから信号部分を検出する。例え
ば、ケプストラム分析手段４がフーリエ変換された信号
についてケプストラム分析を行う。さらに、信号判別手
段５がその分析されたケプストラム（ｃ参照）を利用し
て信号部分を検出する。例えば、ケプストラムのピーク
を検出して信号と雑音を判別する。

【００１８】雑音予測手段６は、前記フーリエ変換され
た雑音まじりの信号を入力し、図３に示すように、周波
数ｆ１のところのデータｐ１，ｐ２，・・・，ｐｉをと
り、雑音部分ｐ１〜ｐｉの平均をとりｐｊとする。なお
、本実施例では、この雑音予測手段６は、前記信号検出
手段２０で検出された信号部分情報を利用して、信号が
検出された場合、その信号部分の始まる時点から見て最
も近い過去の部分の雑音のデータに基づいて、その信号
部分の雑音を予測する（ｄ参照）。

【００１９】キャンセル手段７は、前記フーリエ変換さ
れた雑音まじりの信号から、雑音予測手段６により予測
された雑音を差し引く（ｅ参照）。ＩＦＦＴ手段８は、
キャンセル手段７によって得られた雑音除去音声信号を
逆フーリエ変換する。Ｄ／Ａ変換手段９は、ＩＦＦＴ手
段８で得られたディジタル信号である雑音除去音声信号
をアナログ信号に変換する（ｆ参照）。

【００２０】音声認識装置１０は、このようにして得ら
れた雑音の除去された音声信号に付いて、それがどのよ
うな言葉なのかを認識する。雑音が混入されてないので
、その認識率は高くなる。また、本発明の雑音予測手段
６は、信号検出手段２０によって、検出された信号を利
用せず、単に過去の雑音情報に基づいてその信号部分の
雑音成分を予測するものであってもよい。例えば、単純
にその過去の雑音がその信号部分でも継続すると予測す
るなどである。

【００２１】また、本発明は音声信号処理に限らず、他
の雑音まじりの信号の処理にも適用可能である。更に、
本発明はコンピュータ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実現することも
可能である。図７は本発明にかかる信号処理装置を応用
したボイスダイアル電話システムの一実施例を示すブロ
ック図である。

【００２２】マイク３１には走行ノイズが混入された音
声が拾われる。雑音抑圧手段３２は、図１、図２に示す
本発明にかかかる信号処理装置を利用した、雑音を抑圧
する手段である。音声認識手段３３は、その雑音抑圧手
段３２からの出力に付いて音声認識を行う手段である。 予め電話番号に対応する言葉をキーワードとして記憶し
ておき、認識結果と対照して、その音声が電話番号かど
うかを判断し、また、同様にフック命令かどうか等各種
通信制御情報を選択できる機能も有している。電話コン
ピュータ手段３６は、その音声認識結果を利用し通信制
御信号として、ダイアリングやフッキング等の制御を行
う通信制御手段の一例としての手段である。無線機３７
はその電話コンピュータ３６からの指示により電話通信
を行う。

【００２３】また、通話適応制御手段３４は、雑音抑圧
手段３２からの出力について、通話内容として処理を行
う手段である。前記電話コンピュータ手段３６は、その
通話適応制御手段３４との間で情報をやり取り出来るよ
うになっている。通話適応制御手段３４にはスピーカ３
５が接続されている。次に、同実施例の動作を説明する
。

【００２４】例えば、自動車電話を利用する場合、自動
車の中からマイク３１に相手先の電話番号を話す。雑音
抑圧手段３２はその雑音混じりの音声の雑音を抑圧し、
音声を出力する。音声認識手段３３はその音声について
認識する。電話コンピュータ３６はその音声に関して、
通信制御用キーワードと対照し、電話番号である場合は
、無線機３７を通じて相手の電話に電話を掛ける。また
、フッキング制御音声なら、フッキング制御を行う。 通話適応制御手段３４は雑音抑圧手段３２からの出力に
付いて通話内容として、電話コンピュータ手段３６へ出
力する。電話コンピュータ３６はその電話内容を無線機
３７を通じて相手に送り出す。

【００２５】また、相手方の音声は、電話コンピュータ
手段３６が受け入れ、通話適応制御手段３４はスピーカ
３５へその音声出力する。なお、音声の内、通信制御の
ための音声と通話内容の音声との区別を、手動スイッチ
により切り替えて区別するようにしてもよい。また、本
発明のボイスダイアル電話システムは、自動車電話に限
らず、携帯電話、あるいは卓上電話など任意の電話に適
用可能である。

【００２６】また、本発明の雑音抑圧手段は、上記本発
明の信号処理装置に限らず、他の公知の雑音を抑圧する
手段を利用してももちろんよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる信
号処理装置は、周波数分析された雑音まじりの信号から
信号部分を検出し、過去の雑音情報に基づいてその信号
部分の雑音を予測し、雑音まじりの信号から予測された
雑音を差し引くので、雑音を確実に除去した信号を生成
できる。

【００２８】なお、雑音予測手段が、信号検出手段で検
出された信号をトリガーとして、その信号部分の雑音を
予測する手段である場合は、より的確に雑音を予測でき
、雑音をより一層確実に除去した信号を生成できる。 また、本発明のボイズダイアル電話システムは、雑音を
抑圧した音声について音声認識を利用してダイアルし、
また通話内容を通話適応制御手段が処理するので、走行
ノイズ等のある場所でも、明瞭に電話を行うことが出来
る長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる信号処理装置の一実施例を示す
一部ブロック図である。

【図２】本発明にかかる信号処理装置の一実施例を示す
残る部分のブロック図である。

【図３】同実施例におけるスペクトラム、ケプストラム
のグラフである。

【図４】同実施例における雑音予測方法を説明するため
のグラフである。

【図５】同実施例における時間を基準としたキャンセレ
ーション方法を説明するためのグラフである。

【図６】同実施例における周波数を基準としたキャンセ
レーション方法を説明するためのグラフである。

【図７】別の本発明にかかるボイスダイアル電話システ
ムの一実施例を示すブロック図である。

【図８】従来の雑音抑制処理システムを示すブロック図
である。

【符号の説明】

１　　　　マイク ２　　　　Ａ／Ｄ変換手段 ３　　　　周波数分析手段（ＦＦＴ手段）４　　　　ケ
プストラム分析手段 ５　　　　信号判別手段 ６　　　　雑音予測手段 ７　　　　キャンセル手段 ８　　　　信号合成手段（ＩＦＦＴ手段）９　　　　Ｄ
／Ａ変換手段 １０　　　　音声認識装置 ２０　　　　信号検出手段 ３２　　　　雑音抑圧手段 ３３　　　　音声認識手段 ３６　　　　電話コンピュータ手段 ３４　　　　通話適応制御手段