JPH04230799A - 音声信号符号化装置 - 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、雑音混じりの音声信号
に付いて、符号化を行う音声信号符号化装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、音声信号を符号化して、遠隔地に
送信する場合等では、音声信号に雑音が混じっていても
、雑音も含めて全体的に符号化して送信している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに符号化を行う場合、本当に必要な部分は音声信号だ
けであって、雑音に付いて符号化を行うことは、全くの
無駄をしていることになる。

【０００４】本発明はこのような従来の音声信号符号化
装置の課題を解決するものであって、雑音信号に付いて
は符号化を行わず、音声信号に付いてのみ符号化を行う
音声信号符号化装置を提供することを目的とするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、雑音混じりの
音声信号を入力し、その信号に付いて音声部分を検出す
る音声検出手段と、その音声検出手段の検出結果に基づ
き、音声区間を判定する音声区間判定手段と、その判定
された音声区間に基づき、符号化区間制御信号を出力す
る符号化区間制御手段と、前記符号化区間制御手段から
の制御信号に従い、音声区間のみ、前記雑音混じりの音
声信号に付いて、符号化を行う符号化手段とを備えたこ
とを特徴とする音声信号符号化装置。

【０００６】

【作用】本発明は、音声検出手段によって、雑音混じり
の音声信号を入力し、その信号に付いて音声部分を検出
し、音声区間判定手段によって、その音声検出手段の検
出結果に基づき、音声区間を判定し、符号化区間制御手
段によって、その判定された音声区間に基づき、符号化
区間制御信号を出力し、符号化手段によって、前記符号
化区間制御手段からの制御信号に従い、音声区間のみ、
前記雑音混じりの音声信号に付いて、符号化を行う。

【０００７】

【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。

【０００８】図１は、本発明にかかる信号処理装置の一
実施例を概略的に示すブロック図である。

【０００９】音声検出手段７は、次に述べる帯域分割手
段１から帯域分割された信号を受けるケプストラム分析
手段２とピーク検出手段３から構成され、雑音混じりの
音声信号から音声部分を検出する。帯域分割手段１は、
雑音混じりの音声信号を入力しチャンネル分割するため
のもので、例えば、Ａ／Ｄ変換手段とフーリエ変換手段
とを備え、帯域を分割する。

【００１０】ケプストラム分析手段２は、その帯域分割
手段１によって帯域分割された雑音混じりの音声信号を
入力し、ケプストラム分析を行う。すなわち、ケプスト
ラム分析手段２は、帯域分割された雑音混じりの音声信
号のスペクトラム信号についてのケプストラムを求める
手段である。図４（ａ）はそのスペクトラム、（ｂ）は
そのケプストラムを示す。

【００１１】ピーク検出手段３は、ケプストラム分析手
段で得られたケプストラムについて、そのピーク（ピッ
チ）を求める。

【００１２】なお、平均値算出手段（図示省略）を設け
、ケプストラム分析手段２で得られるケプストラムの平
均値を算出すると共に、音声判別回路（図示省略）を設
け、ピーク検出手段３から供給されるケプストラムのピ
ークと平均値算出手段から供給されるケプストラムの平
均値を用いて音声部分を判別するようにしてもよい。 この構成によれば母音と子音を判別でき、音声部分を的
確に判別することが可能となる。すなわち、ピーク検出
手段３からピークが検出されたことを示す信号が入力さ
れた場合には、その音声信号入力は母音区間であると判
断する。また、子音の判定については、例えば平均値算
出手段より入力されるケプストラム平均値が予め決めら
れた規定値より大きな場合、或はそのケプストラム平均
値の増加量（微分係数）が予め決められた規定値より大
きな場合は、音声信号入力は子音区間であると判定する
。そして結果としては、母音／子音を示す信号、或は母
音と子音を含んだ音声区間を示す信号を出力する。音声
検出手段７としては、このような実施例に限らず他の手
段であってもよい。

【００１３】音声区間判定手段４は、音声検出手段７か
らの音声部分情報により、音声区間、例えば音声の始ま
りタイミングと終了タイミングを判定する。

【００１４】符号化区間制御手段５は、音声区間につい
て、符号化を行う制御信号を出力する。後に接続される
装置に応じて符号化手段が選定されるが、符号化手段の
一例として、アナログデジタル変換器を用いたリニアに
変換する方法や、対数圧縮を行なうμｍ−ｌａｗコーデ
ィングなどがある。

【００１５】符号化手段６は、符号化区間制御手段５か
らの制御信号に基づき、音声信号に付いて符号化を行う
手段である。その符号化の方法は公知の方法を利用する
。

【００１６】次に、本発明の上記実施例の動作を説明す
る。図３（ａ）は、雑音混じりの音声信号であって、高
レベルの部分（ｔ１〜ｔ２、ｔ３〜ｔ４、ｔ５〜）は、
音声部分であり、低レベルの部分（ｔ０〜ｔ１、ｔ２〜
ｔ３、ｔ４〜ｔ５）は、雑音部分である。

【００１７】帯域分割手段１は、この雑音混じりの音声
信号を入力する。ケプストラム分析手段２は、その信号
に付いてケプストラム分析を行う。ピーク検出手段３は
、そのケプストラム分析結果に付いてのピークを検出す
る。音声検出判別手段４は、そのピーク検出結果に基づ
いて、音声区間を判別する。図３（ｂ）において、その
音声区間の（Ａ，Ｂ，Ｃ）は符号化したい部分を示し、
（ｐ，ｑ，ｒ）は雑音区間であり、符号化したくない部
分である。そこで、符号化区間制御手段５は、この音声
区間情報に基づき、制御信号を出力する。

【００１８】符号化手段６は、この制御信号にしたがっ
て、音声区間のみ符号化を行う。したがって、雑音区間
は圧縮されてしまう。図３（ｃ）は、その雑音区間が圧
縮され、音声区間が符号化される様子を示す。

【００１９】図２は、本発明の第二実施例を示す図であ
る。図１の実施例と比較すると、帯域分割手段１、ケプ
ストラム分析手段２、ピーク検出手段３、音声区間判別
手段４、符号化区間制御手段５、符号化手段６は同じで
あり、雑音区間判別手段８、符号化圧縮制御手段９が追
加して設けられている。　　雑音区間判別手段８は、音
声区間判別手段４で判別された音声区間情報に基づき、
雑音区間を判別する。符号化圧縮制御手段９は、その判
別された雑音区間情報から雑音区間の長さを算出して符
号化する。なお、雑音区間制御手段８側で、雑音区間の
長さを算出するようにし、符号化圧縮制御手段９はその
長さの符号化を行うだけでもよい。この実施例において
は符号化手段６は、符号化区間制御手段５からの制御信
号によって、音声信号の符号化を行うと共に、符号化圧
縮制御手段９からの雑音符号情報を入力し、音声信号の
間の雑音信号の部分に、その雑音区間の長さ情報を挿入
して出力する。なお、その雑音区間の長さ情報をどこに
付加するかは自由である。

【００２０】図５は、本発明にかかる信号処理装置の第
三実施例を概略的に示すブロック図である。

【００２１】第一実施例においては、音声／雑音信号が
そのまま符号化手段６により符号化されたが、この実施
例においては、帯域分割手段１からの出力信号が帯域合
成手段１３により帯域合成された後、符号化手段６によ
り符号化が行なわれる。又、この実施例では、雑音予測
手段１１及びキャンセル手段１２を設け、音声／雑音信
号に存在する雑音を除去するよう構成されている。

【００２２】雑音予測手段３は、前記帯域分割手段１の
出力に付いて、音声検出手段２によって、検出された音
声部分をとらえ、その雑音のみの部分の雑音データに基
づいて、音声部分の雑音を予測する手段である。この雑
音予測手段３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する手
段である。図９に示すように、ｘ軸に周波数、ｙ軸に音
声レベル、ｚ軸に時間をとるとともに、周波数ｆ１のと
ころの所定期間過去のデータをｐ１，ｐ２，・・・，ｐ
ｉとすれば、雑音予測手段３は次に予測されるデータｐ
ｊを算出する。予測の行ない方の一例として、雑音部分
ｐ１〜ｐｉの平均をもって予測値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
ることも可能である。

【００２３】キャンセル手段１２は、帯域分割手段１及
び雑音予測手段３よりｍチャンネルの信号が供給され、
チャンネル毎に雑音を引算するなどしてキャンセルする
手段である。そのキャンセレーションの方法は、図１０
に示すように、周波数を基準にしたキャンセレーション
で、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。

【００２４】次に、本発明の上記実施例の動作を説明す
る。　　帯域分割手段１で複数のチャンネルに分割され
た雑音混じりの音声信号は、音声検出手段７に入力され
ると共に雑音予測手段１１にも入力される。音声検出手
段２においては、上述した如く、ケプストラム分析が行
なわれると共にそのケプストラム分析結果に付いてのピ
ーク検出が行なわれる。

【００２５】雑音予測手段１１は、音声検出手段７の結
果に基づき、帯域分割された信号における音声部分の雑
音を予測する。キャンセル手段１２は、この予測された
雑音を、帯域分割された信号から除去する。

【００２６】帯域合成手段１３は、このキャンセルされ
た複数チャンネルの信号を帯域合成する。

【００２７】符号化手段６は、上述と同様にこの帯域合
成された信号に付いて、符号化区間制御信号にしたがっ
て、音声区間のみ符号化を行う。

【００２８】図６は、本発明の第四の実施例を示す図で
ある。図５の実施例と比較すると、雑音区間判別手段１
９、及び符号化圧縮制御手段２０が加わっている。

【００２９】雑音区間判別手段１９は、音声区間判別手
段４で判別された音声区間情報に基づき、雑音区間を判
別する。符号化圧縮制御手段２０は、その判別された雑
音区間情報から雑音区間の長さを算出して符号化する。 なお、雑音区間判別手段１９側で、雑音区間の長さを算
出するようにし、符号化圧縮制御手段２０はその長さの
符号化を行うだけでもよい。なお、この実施例では、符
号化手段６は、前記符号化区間制御手段５からの制御信
号によって、音声信号の符号化を行うと共に、符号化圧
縮制御手段２０からの雑音符号情報を入力し、音声信号
の間の雑音信号の部分に、その雑音区間の長さ情報を挿
入した信号を出力する。なお、その雑音区間の長さ情報
をどこに付加するかは自由である。

【００３０】図７に第五実施例を示す。図５に示す実施
例と比べこの実施例では、更に手段３１，３２，３３，
３４が設けられ、符号化された音声信号の他に、それと
は別に符号化された雑音信号も得ることが出来る。雑音
区間判定手段３１は、前記音声検出手段７で検出された
音声情報に基づき、雑音区間を判定する。雑音切り出し
手段３２は、その雑音区間情報に基づき、前記帯域分割
された信号に付いて雑音を切り出す。雑音信号連続手段
３３は、その切り出された雑音と前記雑音予測手段１１
によって、予測された雑音とを接続するスイッチング動
作を行なう。雑音信号符号化手段３４は、その接続され
た雑音を符号化する手段であって、例えばスイッチング
手段である。本実施例によって、符号化された音声信号
とともに、符号化された連続の雑音信号が得られる。例
えば、音声が歌声であり、連続雑音がそのバックに演奏
されるオーケストラの音楽であるとすると、簡単に歌声
と、そのバックのオーケストラを分離できる。

【００３１】図８は、第六実施例を示し、図７の実施例
と比較した場合に、更に符号化区間制御手段５の後段に
、その音声の符号化制御信号を受けて、雑音の圧縮制御
情報を出力する符号化圧縮制御手段４０が設けられてい
る。これによって、符号化手段６は、雑音区間を圧縮す
る場合、元の雑音区間の長さを情報として、つけ加える
ことが出来る。

【００３２】なお、音声検出手段、雑音予測手段、キャ
ンセル手段、符号化区間制御手段、符号化手段、帯域合
成手段、音声区間判別手段、雑音区間判別手段、符号化
圧縮制御手段等の各手段は、コンピュータを用いてソフ
トウェア的に実現できるが、専用のハード回路を用いて
も実現可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなように
、本発明にかかる音声符号化装置は、雑音の混入した音
声信号に付いて、音声部分のみ符号化し、雑音部分につ
いては、圧縮してしまうので、音声信号を得るために、
従来のような雑音信号の符号化という無駄な処理をなく
すことが出来る。また、それによって、送信効果も向上
する。

【００３４】また、音声部分の雑音を予測し有効に雑音
をキャンセルすることができる。更に、符号化された音
声信号とは別に、雑音信号も符号化して、独立して得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明にかかる音声雑音分離装置の第一実
施例を示すブロック図

【図２】　　本発明にかかる音声雑音分離装置の第二実
施例を示すブロック図

【図３】　　本発明の動作を説明するためのグラフ

【図
４】　　本発明のケプストラム分析を説明するためのグ
ラフ

【図５】　　本発明にかかる音声雑音分離装置の第三実
施例を示すブロック図

【図６】　　本発明にかかる音声雑音分離装置の第四実
施例を示すブロック図

【図７】　　本発明にかかる音声雑音分離装置の第五実
施例を示すブロック図

【図８】　　本発明にかかる音声雑音分離装置の第六実
施例を示すブロック図

【図９】　　本発明の雑音予測方法を説明するためのグ
ラフ

【図１０】　　本発明のキャンセリング方法を説明する
ためのグラフ

【符号の説明】

１　　帯域分割手段 ２　　ケプストラム分析手段 ３　　ピーク検出手段 ４　　音声区間判別手段 ５　　符号化区間制御手段 ６　　符号化手段 ７　　音声検出手段 ８　　雑音区間判別手段 ９　　符号化圧縮制御手段 １１　　雑音予測手段 １２　　キャンセル手段 １３　　帯域合成手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】雑音混じりの音声信号を入力し、その信号
   に付いて音声部分を検出する音声検出手段と、その音声
   検出手段の検出結果に基づき、音声区間を判定する音声
   区間判定手段と、その判定された音声区間に基づき、符
   号化区間制御信号を出力する符号化区間制御手段と、前
   記符号化区間制御手段からの制御信号に従い、音声区間
   のみ、前記雑音混じりの音声信号に付いて、符号化を行
   う符号化手段とを備えたことを特徴とする音声信号符号
   化装置。
2. 【請求項２】音声検出手段は、雑音混じりの音声信号を
   入力し、帯域を分割する帯域分割手段と、その帯域分割
   された信号に付いてケプストラム分析を行うケプストラ
   ム分析手段と、そのケプストラム分析結果に基づき、ピ
   ークを検出するピーク検出手段とを有することを特徴と
   する請求項１記載の音声信号符号化装置。
3. 【請求項３】音声区間判定手段からの音声区間情報に基
   づき、雑音区間を判別する雑音区間判別手段と、その判
   別された雑音区間情報から雑音区間の長さを算出して符
   号化する符号化圧縮制御手段とを備え、前記符号化手段
   は、圧縮された雑音区間の符号化された情報を前記符号
   化された音声信号情報につけ加えることを特徴とする請
   求項１記載の音声信号符号化装置。
4. 【請求項４】雑音混じりの音声信号を入力し、帯域分割
   する帯域分割手段と、その帯域分割された信号に付いて
   音声部分を検出する音声検出手段と、その音声検出手段
   の検出結果に基づき、符号化区間制御信号を出力する符
   号化区間制御手段と、前記帯域分割された信号を入力し
   、前記音声検出手段によって検出された音声部分に基づ
   き雑音を予測する雑音予測手段と、前記帯域分割された
   信号から、雑音予測手段によって予測された雑音を除去
   するキャンセル手段と、そのキャンセル手段の出力に付
   いて帯域合成する帯域合成手段と、その帯域合成された
   信号について、前記符号化区間制御信号に従い、符号化
   を行う符号化手段とを備えたことを特徴とする音声信号
   符号化装置。
5. 【請求項５】音声検出手段からの音声情報に基づき、音
   声区間を判別する音声区間判別手段と、その判別された
   音声区間情報に基づき、雑音区間を判別する雑音区間判
   別手段と、その判別された雑音区間情報から雑音区間の
   長さを算出して符号化する符号化圧縮制御手段とを備え
   、前記符号化手段は、圧縮された雑音区間の符号化され
   た情報を前記符号化された音声信号情報につけ加えるこ
   とを特徴とする請求項１記載の音声信号符号化装置。
6. 【請求項６】雑音混じりの音声信号を入力し、帯域分割
   する帯域分割手段と、その帯域分割された信号に付いて
   音声部分を検出する音声検出手段と、その音声検出手段
   の検出結果に基づき、符号化区間制御信号を出力する符
   号化区間制御手段と、前記帯域分割された信号を入力し
   、前記音声検出手段によって検出された音声部分に基づ
   き雑音を予測する雑音予測手段と、前記帯域分割された
   信号から、雑音予測手段によって予測された雑音を除去
   するキャンセル手段と、そのキャンセル手段の出力に付
   いて帯域合成する帯域合成手段と、その帯域合成された
   信号について、前記符号化区間制御信号に従い、符号化
   を行う符号化手段と、前記音声検出手段で検出された音
   声情報に基づき、雑音区間を判定する雑音区間判定手段
   と、その雑音区間情報に基づき、前記帯域分割された信
   号に付いて雑音を切り出す雑音切り出し手段と、その切
   り出された雑音と前記雑音予測手段によって、予測され
   た雑音とを接続する雑音信号連続手段と、その接続され
   た雑音を符号化する雑音信号符号化手段とを備えたこと
   を特徴する音声信号符号化装置。
7. 【請求項７】符号化区間制御手段の音声区間の符号化制
   御信号を入力するとともに、雑音区間の圧縮制御信号を
   出力する符号化圧縮制御手段を備えたことを特徴とする
   請求項６記載の音声信号符号化装置。