JPH0483300A

JPH0483300A - 雑音抑圧型音声検出器

Info

Publication number: JPH0483300A
Application number: JP2198669A
Authority: JP
Inventors: Osamu Watanabe; 治渡辺
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1990-07-26
Filing date: 1990-07-26
Publication date: 1992-03-17
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPH087596B2

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】（発明の属する技術分野）携帯用無線通信機等において、音声入力のあるときのみ
送信部を動作させ音声入力のないときは雑音を検知して
送信部への電力の供給を停止して消費電力を低減する方
法か採用されている。本発明は、このような装置に用い
られ入力信号から音声信号の有無を検知する音声検出器
に関するものである。

（従来技術とその問題点）携帯型の小型無線機等では、消費電力を低減するために
、音声入力かある時のみ送信し音声かないときには送信
を断にするいわゆるＶ　ＯＸ　（ＶｏｉｃｅＯｐｅｒａ
ｔｅ　５ｗ１ｔｃｈ　Ｅｘｃｈｅｎｇｅ　）制御か行わ
れており、これによると送信時の平均消費電力を約５０
％低減することかできる。

このようなりＯＸ機能を実現するためには、送信側にお
いて、入゛力信号から音声信号の有無を検知する必要か
あり、このような機能をもつ回路を音声検出器という。

このような音声検出器には、入力信号か雑音か音声信号
のいずれかを正確に判断する機能か求められる。

雑音と音声信号の差異は、これらの信号の周波数領域で
特徴づけられるスペクトラムの差として現れる。即ち、
雑音のスペクトラムは時間的な変動が比較的緩やかであ
り安定した周期性（ピッチ成分）をもたない。これに対
し、音声信号のスペクトラムは時間的な変動か比較的速
く、又、時間的な変動か緩やかであっても安定した周期
性（ピッチ成分）をもっている。従って、これらの差異
に着目して雑音と音声信号を識別するために周波数領域
における処理か行われる。

一方、信号電力による雑音と音声信号の識別では、雑音
と音声信号か重畳したときは識別か困難になるか、これ
ら重畳された雑音と音声信号のスペクトラムか違うこと
と、雑音のスペクトラムが比較的長時間に亘りあまり変
動しないことの２つを利用して、周波数領域において雑
音のみと判定されたときのスペクトラムをもとにした線
形予測分析フィルタ（以下逆フィルタという）によって
、重畳している雑音のスペクトラム包絡情報を除去（抑
圧）した後に信号電力により音声信号の有無を判断する
方法かとられている。このような音声検出器を雑音抑圧
型音声検出器と呼んでいる。

第１図は従来の雑音抑圧型音声検出器の構成例を示すブ
ロック図である。図において、周波数領域処理部２は、
連続するある一定のブロック（通常２０ｍ５が選はれる
）に区切られた入力信号（ＩＡ）を受けとり、このブロ
ック（以下フレームと言い換える）単位すなわちフレー
ムの単位にスペクトラム包絡情報を得る。そして、この
スペクトラム包絡情報を連続する２つのフレーム間で比
較し変化の度合を調へる。変化か小さいときは雑音又は
有声音と判断する。すなわち、有声音の場合には信号の
相関性か高いため、同時に計算される自己相関係数か大
きいことにより音声と判断し、それ以外のフレームをこ
こでは雑音フレームと判断する。その結果に従って入力
信号の各フレームに音声又は雑音のいずれかを示すラベ
ル（ＩＣ）を付けて出力する。

逆フィルタ係数算出部１ては、入力信号（ＩＡ）の各フ
レームに対して線形予測（Ｌ　Ｐ　Ｃ：　Ｌｉｎｅａｒ
Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ　Ｃｏｄｉｎｇ）分析を行ってＬ
ＰＧ係数を算出し逆フィルタ係数（ＩＢ）として出力す
る。

フィルタ係数更新部４は、前記で得たラベル（ｌＣ）に
より雑音フレームのときにのみ逆フィルタ係数（ＩＢ）
を更新用逆フィルタ係数（ＩＤ）に更新して出力し逆フ
ィルタ処理部３に入力する。

逆フィルタ処理部３ては、逆フィルタ係数（ｌＤ）を取
り入れて入力信号（ＩＡ）を逆フィルタに入力し逆フィ
ルタが有するスペクトラム包絡情報を除去する逆フィル
タ処理を施し、各フレームのパワー（ＩＥ）を計算して
出力する。

電力閾値適応部６ては、前記ラベル（Ｉｃ）により雑音
フレーム時の逆フィルタ出力パワー（ＩＥ）を参考にし
て適応させた閾値（ＩＦ）を出力する。

電力判定部５は、先に算出した逆フィルタ出力パワー（
ＩＥ）と閾値（ＩＦ）とを比較し、音声信号の有無情報
（ＩＧ）を出力する。更に、ハングオーバ処理部７によ
って音声フレーズ中のクリップを防止するためハングオ
ーバー処理を施し、音声検出器の出力（ＩＨ）を得る。

しかし、前記従来の方法では、その中で使用される周波
数領域処理の精度に限界かあり、たびたび音声か雑音か
を判定したラベル（ＩＣ）に誤りか生じることは避けら
れない。

第２図は第１図の回路の各部の信号波形を示すタイムチ
ャートである。図において、フレームＮα６の入力信号
に対し、周波数領域処理において判定されたラベル（Ｉ
Ｃ）に誤りか生じている。しかし、実際にフレームＮα
６の逆フィルタ処理部３の入力に対する逆フィルタ係数
として、フィルタ係数更新部４によって前回係数更新さ
れたフィルタ係数即ちフレームＮα２の係数（Ｂ２）か
使用されるため逆フィルタ処理後の出力波形（ＩＥ）は
雑音のみを抑圧した波形となっている。ところか、逆フ
ィルタ処理部３て計算された当該フレームのパワーが直
前の音声フレームと比較してかなり小さいため電力判定
結果（ＩＧ）は無声であると誤判定を行っている。しか
し、ハングオーバー処理により音声検出器出力（ＩＨ）
は正確な判断結果となる。

次に、フレームＮα９の周波数領域処理に誤りか生じ音
声有のラベルを出力すべきところ雑音ラベルが出力され
たときを考える。この場合、次フレームのＮαｌＯから
Ｎα１３まで逆フィルタ処理部３て参照する係数（ＩＤ
）として音声フレームＮα９の逆フィルタ係数（Ｂ９）
が使用されることになり、音韻が変化するか若しくは新
しい係数か更新されない限りその間通フィルタ処理部３
において音声信号のエネルギーか抑圧されることになり
、フレームＮα１０〜１２の逆フィルタ処理後の出力波
形（ＩＥ）は音声信号の線形予測残差波形となる。従っ
て、電力判定部５の出力（ＩＧ）はフレームＮα１０〜
１３において音声信号のパワーか抑圧され無声であると
の誤判定か起こる。このとき、最終的な音声検出器の出
力（ＩＨ）も第２図に示すように無声と判断された出力
となってしまう。

以上のように、従来の方法では、音声フレームを誤って
雑音と誤判定されたとき、逆フィルタ処理部３に対して
音声フレームのフィルタ係数がある期間に亘り連続して
与えられるため、雑音エネルギーが抑圧されるべきとこ
ろ音声エネルギーか抑圧されて音声検出器の出力（ＩＨ
）か無声となる誤判断か発生するという欠点があり、そ
のため有声のときに送信か断になってしまうという問題
を生じていた。

（発明の目的）本発明は、前記従来の方法において生ずる音声検出器の
誤動作を防止し、送信すべき音声信号の欠落を軽減する
とともに、より正確な信頼性の高い雑音抑圧型音声検出
器を提供することか目的である。

（発明の構成及び作用）前記目的を達成するために、本発明の雑音抑圧型音声検
出器は、複数個の逆フィルタ（線形予測分析フィルタ）
を設けて順次使用する゛ことにより、周波数領域処理の
際に誤判定か生じてもそのために連続して不適当な係数
による逆フィルタ処理か行われることによる音声検出器
の誤動作を防止するようにしたことを特徴とするもので
ある。

第３図は、本発明の雑音抑圧型音声検出器の一構成例を
示すブロック図である。この構成例では２個の逆フィル
タ処理部を設けた場合の実施例である。図において、周
波数領域処理部１４は、従来技術同様に連続するある一
定のブロックに区切られた入力信号（３Ａ）を受けとり
、ブロック（以下フレームと言い換える）毎に音声信号
か雑音かのラベル（３Ｇ）をつけて出力する。逆フィル
タ係数算出部１３も、従来技術同様本力信号（３Ａ）の
各フレームに対するＬＰＧ係数を算出し、これを逆フィ
ルタ係数（３Ｆ）として出力する。

フィルタ係数更新部１６は、前記で得たラベル（３Ｇ）
により雑音フレームのときにのみ逆フィルタ係数（３Ｆ
）を更新用逆フィルタ係数（３Ｄ）に更新して第１の逆
フィルタ処理部１１に入力し、又、１フレーム前の逆フ
ィルタ係数（ｌフレーム前の３Ｆ）を更新用逆フィルタ
係数（３Ｅ）に更新して第２の逆フィルタ処理部１２に
それぞれ入力するとともに、更新を行っているか停止し
ているかの情報（３Ｌ）を出力する。

第１の逆フィルタ処理部１１と第２の逆フィルタ処理部
１２では、逆フィルタ係数更新部１６からの更新用逆フ
ィルタ係数（３Ｄ）と（３Ｅ）をそれぞれ取り入れて入
力信号（３Ａ）を逆フィルタ処理して雑音を抑圧し各フ
レームの電力（３Ｂ）と（３Ｃ）をそれぞれ計算して出
力する。

逆フィルタ出力選択部Ｉ５は、フィルタ係数の更新情報
（３Ｌ）に従って、更新かあった場合には第１の逆フィ
ルタ処理部１１の出力（３Ｂ）を取り込み、更新かない
場合には第１の逆フィルタ処理部１１の出力（３Ｂ）と
第２の逆フィルタ処理部１２の出力（３Ｃ）とを交互に
取り込む、さらに、更新があった場合から更新かない場
合に変化したときは、第２の逆フィルタ処理部１２の出
力（３Ｃ）を取り込む。第５図は、逆フィルタ出力選択
部１５の上述の動作フローを示すフコ−チャートである
。

電力閾値適応部１８ては、従来技術同様、前記ラベル（
３Ｇ）により雑音フレーム時の選択後の逆フィルタ出力
パワー（３Ｈ）を参考にして適応させた閾値（３■）を
出力する。

電力判定部１７は、先に得た選択後の逆フィルタ出力パ
ワー（３Ｈ）と閾値（３Ｉ）とを比較し音声の有無情報
（３Ｊ）を出力する。ハングオーバ処理部１９は、この
音声の有無情報（３Ｊ）に対し、音声フレーズ中のクリ
ップを防止することと不適当なフィルタ係数による電力
判定部１７の誤判定をおぎなうために、本発明によって
設けられた複数個の逆フィルタ処理部の数をＮ（第３図
の実施例ではＮ＝２）とすれは、（Ｎ−１：］以上のフ
レームに亘ってハングオーバー処理を実施し、最終的な
音声検出器の出力（３Ｋ）を得る。

次に、第４図は第３図に示した本発明の実施例の動作例
を示すタイムチャートである。第４図によって、フレー
ムＮα９の出力ラベル（３Ｇ）に誤りが生じたときにそ
の誤りを補正する動作に着目して説明する。

第２図によって説明した従来方法では、フレームＮα１
０〜１３まで音声フレームの逆フィルタ係数（Ｆ９）か
使用されるが、本発明では、逆フィルタ係数の更新が停
止した場合、フレームＮα１１に対しては第１の逆フィ
ルタ処理部１１の出力（３ＢＭすなわちＦ９）から第２
の逆フィルタ処理部１２の出力（３Ｃ）（すなわちＦｓ
）に切替えて電力判定か行われ、次のフレームＮα１２
に対しては、第１の逆フィルタ処理部１１の出力（３８
ＸすなわちＦ、）に戻って判定が行われる。このように
、逆フィルタ係数の更新かない場合に、２つの逆フィル
タ処理部１１゜１２の出力を交互に使用することにより
、一方の逆フィルタ処理部に不適当な係数か記憶された
場合も他方の逆フィルタ処理部により計算された出力か
選択されるため、ｌフレームおきに計算された正常な音
声エネルギー（３Ｊ）か出力される（フレームＮα１１
．１３）のて、連続的な電力判定誤りを防止することか
できる。このとき、ハングオーバー処理を逆フィルタ処
理部の数をＮとしたとき（Ｎ−１）以上のフレーム（第
４図ではｌフレーム）として行っているので音声検出器
出力（３Ｋ）では、電力判定誤りを補ってより正確な検
出器出力を実現していることかわかる。

以上は逆フィルタ部１１．１２の２個の場合について説
明したが、３個以上の場合も同様に構成することができ
る。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によれば、入力信号
の雑音エネルギーを抑圧するための逆フィルタを複数個
設けて順次用いることにより、周波数領域処理において
誤判定か生じても、連続して不適当な逆フィルタ処理か
なされて音声パワーを抑圧してしまうことによる誤動作
を防止し、送信すべき音声信号の欠落を軽減することが
できるという大きい効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の構成を示すブロック図、第２図は第１図
の構成による動作例を示すタイムチャート、第３図は本
発明の実施例を示すブロック図、第４図は本発明の実施
例の動作を示すタイムチャート、第５図は本発明の一部
の回路の動作フローチャートである。 ■、Ｉ３・・・逆フィルタ係数算出部、２，１４・・・
周波数領域処理部、３．１１．１２・・・逆フィルタ処
理部、４．１６・・・フィルタ係数更新部、５．Ｉ７・
・・電力判定部、６，１８・・・電力閾値適応部、７，
１９・・・ハングオーバー処理部、１５・・・逆フィル
タ出力選択部。

Claims

【特許請求の範囲】入力信号が音声信号か否かを検知するために、該入力信
号をブロック単位に周波数領域に変換して雑音フレーム
を検出し、該雑音フレームから導かれる線形予測係数を
逆フィルタ係数とし該雑音フレームが検出される度にフ
ィルタ係数更新部で更新して逆フィルタ処理部により前
記入力信号エネルギーから雑音エネルギーを抑圧する逆
フィルタ処理を行つた後にフレーム単位に音声フレーム
か否かを検知する雑音抑圧型音声検出器において、前記
逆フィルタ処理部が複数個設けられ、前記フィルタ係数更新部は、周波数領域処理に変換して
雑音フレームを検出したとき該雑音フレームから導かれ
る線形予測係数を逆フィルタ係数として該雑音フレーム
が検出される度に更新して前記複数の逆フィルタ処理部
の１つに与え、順次１つ前のフレームの逆フィルタ係数
を他の逆フィルタ処理部にそれぞれ与えるとともに、フ
レーム単位に更新の有無を示す更新情報を出力するよう
に構成され、前記フィルタ係数更新部からの更新情報に従って、更新
があったときは前記複数の逆フィルタ処理部の１つの出
力を取り込んで出力し、更新がないときは順次前のフレ
ームの逆フィルタ処理が行われた逆フィルタ処理部の出
力と前記逆フィルタ処理部の１つの出力とをフレーム単
位に順次に取り込んで出力する逆フィルタ出力選択部を
備えたことを特徴とする雑音抑圧型音声検出器。