JPH05249994A

JPH05249994A - 音声強調装置

Info

Publication number: JPH05249994A
Application number: JP3270761A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Yoshizumi; 嘉之吉住; Tsuyoshi Megata; 強司目片; Yoshinori Yamada; 義則山田; Ryoji Suzuki; 良二鈴木
Original assignee: GIJUTSU KENKYU KUMIAI IRYO FUK; GIJUTSU KENKYU KUMIAI IRYO FUKUSHI KIKI KENKYUSHO
Current assignee: GIJUTSU KENKYU KUMIAI IRYO FUK; GIJUTSU KENKYU KUMIAI IRYO FUKUSHI KIKI KENKYUSHO
Priority date: 1991-10-18
Filing date: 1991-10-18
Publication date: 1993-09-28

Abstract

(57)【要約】【目的】音声のレベルの変化に基づき音声の増幅度を
決定することにより音声の強調ができる音声強調装置を
提供する。【構成】入力信号の包絡線抽出手段１１と、第１の遅
延手段１９と、包絡線信号を遅延する第２の遅延手段１
２と、係数を記憶する第１、第２のの記憶手段１３、１
４と、第２の遅延手段１２の出力と第１の記憶手段１３
の係数間の積和演算を行なう第１の積和演算手段１５
と、第２の遅延手段１２の出力と第２の記憶手段１３の
係数間の積和演算を行なう第２の積和演算手段１６と、
第１の積和演算手段１５の出力を第２の積和演算手段１
６の出力で除算する除算手段１７と、除算手段１７の出
力と第１の遅延手段１９の出力を乗算する乗算手段１８
とを備えた構成とする。【効果】音声のレベルの変化に基づき音声のレベルの
補償係数が決定され、なめらかにゲインを制御し、自然
性を損なうことなく音声を強調するので、音声の明瞭度
を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音声信号処理分野にお
ける音声強調装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の音声強調装置を図面を用いて説明
する。従来の音声強調装置の基本構成を図１６に示す。
１０１は音声信号を増幅する増幅器、１０２は無音区間
を検出する無音区間抽出部、１０３は音声信号の包絡線
を抽出する包絡線抽出部、１０４は入力された信号のゼ
ロクロス周波数を検出するゼロクロス検出部、１０５は
入力される信号の変化率を求める微分器である。１０６
は無音区間検出部１０２、微分器１０５、ゼロクロス検
出部１０４から出力される信号に基づいてパルスを出力
し、増幅器１０１を制御するワンショットモノマルチバ
イブレーターである。次に、従来の音声強調装置の動作
について説明する。図１７に図１６における各部の時間
波形を示す。図１７（ａ）のように入力された音声信号
は増幅器１０１、無音区間検出部１０２、包絡線検出部
１０３、ゼロクロス検出部１０４に伝達される。無音区
間検出部１０２は音声信号中の無音区間を検出しワンシ
ョットモノマルチバイブレーター１０６へ伝達する。包
絡線抽出部１０３は音声信号の包絡線を抽出し、微分器
１０５へ伝達する。微分器１０５は音声信号の包絡線の
変化率を求めワンショットモノマルチバイブレーター１
０６へ伝達する。ゼロクロス検出部１０４は音声信号の
ゼロクロス周波数を求めてワンショットモノマルチバイ
ブレーター１０６へ伝達する。ワンショットモノマルチ
バイブレーター１０６は無音区間検出部１０２、微分器
１０５、ゼロクロス検出部１０４の出力に基づき、図１
７（ｂ）のように無音から音声に変わった時点からゼロ
クロス周波数が高く、かつ、包絡線の変化率が大きい時
点までパルスを出力する。ワンショットモノマルチバイ
ブレーター１０６から出力されたパルスは増幅器１０１
へ入力される。増幅器１０１はワンショットモノマルチ
バイブレーター１０６から出力されるパルスが入力され
ると予め決められたゲインで、入力される音声信号を増
幅し、出力する。増幅器１０１はワンショットモノマル
チバイブレーター１０６からのパルス出力が無い場合は
ゲイン１で入力された音声信号をそのまま出力する。図
１７（ｃ）に増幅器１０１から出力された音声信号波形
を示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、ワンショットモノマルチバイブレーター
１０６のパルス出力で増幅器１０１のゲインを制御する
ので特定の子音の部分だけを一定のゲインで増幅する。
このため、ワンショットモノマルチバイブレーター１０
６の出力パルスが切り替わる時にゲインが急激に変わる
ため歪が生じる。また、増幅器１０１のゲインは予め決
められているのでレベルの異なる子音に対しても同一の
ゲインで増幅するために、後続母音のレベルの大きさに
適応した子音の増幅を行なうことができないという課題
を有していた。

【０００４】本発明はかかる点に鑑み、音声のレベルの
変化に基づき音声の増幅度を決定することにより、簡単
な処理でなめらかにゲインを制御し、音声の強調ができ
る音声強調装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明においては、
入力信号の包絡線を抽出する包絡線抽出手段と、入力さ
れる信号を遅延する第１の遅延手段と、前記包絡線抽出
手段から出力される包絡線信号を遅延する第２の遅延手
段と、係数を記憶する第１の記憶手段と、係数を記憶す
る第２の記憶手段と、前記第２の遅延手段の出力と前記
第１の記憶手段の係数間の積和演算を行なう第１の積和
演算手段と、前記第２の遅延手段の出力と前記第２の記
憶手段の係数間の積和演算を行なう第２の積和演算手段
と、前記第１の積和演算手段の出力を前記第２の積和演
算手段の出力で除算する除算手段と、前記除算手段の出
力と前記第１の遅延手段の出力を乗算する乗算手段とを
備えた構成とする。

【０００６】また、包絡線抽出手段は、入力信号の特定
の周波数帯域のみを通過させて出力する帯域通過手段、
入力される信号の絶対値化を行なう絶対値手段、入力さ
れる信号の特定の低域周波数帯域のみを通過させる低域
通過手段とを備えた構成とする。

【０００７】第２の発明においては、入力信号の包絡線
を抽出する包絡線抽出手段と、入力される信号を遅延す
る第１の遅延手段と、前記包絡線抽出手段から出力され
る包絡線信号を遅延する第２の遅延手段と、係数を記憶
する第１の記憶手段と、係数を記憶する第２の記憶手段
と、前記第２の遅延手段の出力と前記第１の記憶手段の
係数間の積和演算を行なう第１の積和演算手段と、前記
第２の遅延手段の出力と前記第２の記憶手段の係数間の
積和演算を行なう第２の積和演算手段と、前記第１の積
和演算手段の出力を前記第２の積和演算手段の出力で除
算する除算手段と、前記除算手段の出力に非線形処理を
行ない出力する非線形処理手段と、前記非線形処理手段
の出力と前記第１の遅延手段の出力を乗算する乗算手段
とを備えた構成とする。

【０００８】また、非線形処理手段は、２つの入力信号
のうち大きい方を選択し出力する選択手段と、入力信号
を記憶し遅延する第３の遅延手段と、係数を記憶する第
３の記憶手段と、前記第３の遅延手段の出力と前記第３
の記憶手段に記憶された係数の乗算を行ない前記選択手
段へ出力する乗算手段とを備えた構成とする。

【０００９】または、非線形処理手段は、２つの入力信
号のうち大きい方を選択し出力する選択手段と、入力信
号を記憶し遅延する第３の遅延手段と、係数を記憶する
第３の記憶手段と、前記第３の遅延手段の出力と前記第
３の記憶手段に記憶された係数の乗算を行ない前記選択
手段へ出力する乗算手段と、前記選択手段から出力され
る信号の上限を飽和させ出力する第１の飽和手段と、前
記第１の飽和手段から出力される信号の下限を飽和させ
出力する第２の飽和手段とを備えた構成とする。

【００１０】

【作用】本発明は前記した構成により、音声信号が入力
されたとき、音声信号のレベルの変化を平滑化すること
により、レベルの低い子音からレベルの大きい母音への
レベルの変化を抑圧しようとするので子音部を強調する
ことができる。また、レベルの変化が小さい定常部分で
の強調は行われないので定常雑音を増幅したり、母音を
歪ませたりすることがない。さらに、補償係数に時間的
な減衰特性を持たせることにより子音から母音への移行
部の強調を行うことができるので、より自然な音声強調
を行い、音声の明瞭度を向上させることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の音声強調装置の一実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。

【００１２】図１は本発明の第１の実施例における音声
強調装置の構成図を示すものである。図１において、１
１は入力信号の包絡線を抽出する包絡線抽出手段、１９
は入力される信号を遅延する第１の遅延手段、１２は包
絡線抽出手段１１から出力される包絡線信号を遅延する
第２の遅延手段、１３は係数を記憶する第１の記憶手
段、１４は係数を記憶する第２の記憶手段、１５は第２
の遅延手段１２の出力と第１の記憶手段１３の係数間の
積和演算を行なう第１の積和演算手段、１６は第２の遅
延手段１２の出力と第２の記憶手段１３の係数間の積和
演算を行なう第２の積和演算手段、１７は第１の積和演
算手段１５の出力を第２の積和演算手段１６の出力で除
算する除算手段、１８は除算手段１７の出力と第１の遅
延手段１９の出力を乗算する乗算手段である。

【００１３】以上のように構成された本実施例の音声強
調装置について、以下その動作を説明する。

【００１４】入力信号ｓ（ｔ−ｂ）は包絡線抽出手段１
１と第１の遅延手段１９に入力される。包絡線抽出手段
１１は入力信号ｓ（ｔ−ｂ）の包絡線ｆ（ｔ−ｂ）を抽
出し第２の遅延手段１２へ伝達する。次に、第２の遅延
手段１２は時刻ｔ及びその前の時刻の包絡線抽出手段１
１の出力（ｆ（ｔ−ｂ）〜ｆ（ｔ））を記憶する。そし
て第１の積和演算手段１５は第１の記憶手段１３に記憶
された係数（Ｃ（ーｂ）〜Ｃ（０））と第２の遅延手段
１２に記憶された（ｆ（ｔ−ｂ）〜ｆ（ｔ））の積和演
算を行ない、レベルで正規化される前の、入力信号のレ
ベルの変化を抑える値Ｍ（ｔ）を求める。次に第２の積
和演算手段１６は第２の記憶手段１４に記憶された係数
（Ｅ（ーｅ）〜Ｅ（ｅ））と第２の遅延手段１２に記憶
された（ｆ（ｔ−ｅ）〜ｆ（ｔ＋ｅ））の積和演算を行
ない、時刻ｔにおける入力信号のレベルＬ（ｔ）を求め
る。次に除算手段１７は第１の積和演算手段１５の出力
Ｍ（ｔ）を第２の積和演算手段１６の出力Ｌ（ｔ）で除
算することにより、入力信号の立ち上がりのレベルの変
化を抑える値Ａ（ｔ）を出力する。また、第１の遅延手
段１９は処理に要する時間ｂだけ入力信号に遅延をかけ
て、遅延された信号ｓ（ｔ）を出力する。次に乗算手段
１８は第１の遅延手段１９の出力ｓ（ｔ）に除算手段１
７の出力Ａ（ｔ）を乗じて出力する。そして、第１の遅
延手段１９が記憶している内容全体を１ポイントずつ遅
延させる。図８（ａ）に図１の（Ｐ１）における入力信
号の時間波形を、図８（ｂ）に図１の（Ｐ２）における
出力信号の時間波形を示す。

【００１５】図１１は入力信号の立ち上がりのレベルの
変化を抑える値Ｍ（ｔ）を算出するために、第１の記憶
手段１３に記憶されている係数Ｃ（ｔ）の特性を示した
ものである。この係数Ｃ（ｔ）を（数８）に示す。但
し、係数Ｃ（ｔ）は全体のレベルを変化させないため
に、（数９）の条件を満足するように設定する。また、
（数１０）に示すように示すように、この係数Ｃ（ｔ）
を包絡線抽出手段１１の出力ｆ（ｔ）に畳み込むことに
より、時刻ｔの後のレベルが時刻ｔのレベルよりも大き
い場合にはＭ（ｔ）の値が大きくなり、時刻ｔの後のレ
ベルが時刻ｔのレベルよりも小さい場合にはＭ（ｔ）の
値が小さくなるので、Ｍ（ｔ）を入力信号に乗じること
により入力信号の立ち上がりのレベルが平滑化される。

【００１６】

【数８】

【００１７】

【数９】

【００１８】

【数１０】

【００１９】図１２は入力信号のレベルを求めるために
第２の記憶手段１４に記憶されている係数Ｅ（ｔ）の特
性を示したものである。この係数を（数１１）に示す。
但し、全体のレベルの変化を防ぐために（数１２）の条
件を満たすように係数Ｅ（ｔ）を設定する。また、（数
１３）に示すように示すように、この係数Ｃ（ｔ）を包
絡線抽出手段１１の出力ｆ（ｔ）に畳み込むことによ
り、時刻ｔのレベルＬ（ｔ）が算出される。

【００２０】

【数１１】

【００２１】

【数１２】

【００２２】

【数１３】

【００２３】図３は本発明の音声強調装置の一実施例に
おける包絡線抽出手段の構成図を示すものである。図３
において、３１は入力信号の特定の周波数帯域のみを通
過させて出力する帯域通過手段、３２は入力される信号
の絶対値化を行なう絶対値手段、３３は入力される信号
の特定の低域周波数帯域のみを通過させる低域通過手段
である。

【００２４】以上のように構成された包絡線抽出手段に
ついて、以下その動作を説明する。まず、帯域通過手段
３１に入力信号ｓ（ｔ−ｂ）が入力されると、帯域通過
手段３１は特定の周波数帯域のみを通過させて出力す
る。このときの通過周波数帯域は例えば、音声信号のエ
ネルギーが集中している５００Ｈｚ〜１ＫＨｚ等に設定
する。帯域通過手段３１から出力された信号は絶対値手
段３２に入力されて絶対値化される。次に絶対値化され
た信号が低域通過手段３３に入力され、低域通過手段３
３は特定の低域周波数成分のみを出力し、包絡線信号ｆ
（ｔ−ｂ）が得られる。

【００２５】以上のように本実施例によれば、入力信号
の包絡線を抽出する包絡線抽出手段１１と、入力信号の
遅延を行なう第１の遅延手段１９と、包絡線抽出手段１
１から出力される包絡線信号を遅延する第２の遅延手段
１２と、係数を記憶する第１の記憶手段１３と、係数を
記憶する第２の記憶手段１４と、第２の遅延手段１２の
出力と第１の記憶手段１３の係数間の積和演算を行なう
第１の積和演算手段１５と、第２の遅延手段１２の出力
と第２の記憶手段１３の係数間の積和演算を行なう第２
の積和演算手段１６と、第１の積和演算手段１５の出力
を第２の積和演算手段の出力で除算する除算手段１７
と、除算手段１７の出力と第１の遅延手段１９の出力を
乗算する乗算手段１８を設けることにより、音声のレベ
ルの変化に基づき音声の補償係数Ａ（ｔ）が決定される
ので定常雑音を増幅することがなく、かつ、なめらかに
補償係数Ａ（ｔ）を制御するので、急激にゲインが変化
することがなく歪が少ない自然な音声が得られる音声強
調装置を提供することができる。

【００２６】また、第１の記憶手段１３に記憶されてい
る係数Ｃ（ｔ）の特性を（数８）に示す特性にすること
により、レベルの立ち上がりの変化の大きい部分の平滑
化を行なうので、子音から母音のようなレベルの変化の
大きい部分の平滑化が行なわれる。このため、母音の直
前に存在する子音の部分の強調を容易に行なうことがで
きる。

【００２７】また、包絡線抽出手段１１において、帯域
通過手段３１は音声のエネルギーが集中している帯域を
通過させＳ／Ｎ比を向上させ、絶対値手段３２は信号の
整流を行ない、低域通過手段３３は整流後の包絡線を抽
出するので、Ｓ／Ｎ比の良い包絡線を抽出することがで
きる。

【００２８】図２は本発明の第２の実施例における音声
強調装置の構成図を示すものである。図２において、１
１は入力信号の包絡線を抽出する包絡線抽出手段、１９
は入力される信号を遅延する第１の遅延手段、１２は包
絡線抽出手段１１から出力される包絡線信号を遅延する
第２の遅延手段、１３は係数を記憶する第１の記憶手
段、１４は係数を記憶する第２の記憶手段、１５は第２
の遅延手段１２の出力と第１の記憶手段１３の係数間の
積和演算を行なう第１の積和演算手段、１６は第２の遅
延手段１２の出力と第２の記憶手段１３の係数間の積和
演算を行なう第２の積和演算手段、１７は第１の積和演
算手段１５の出力を第２の積和演算手段１６の出力で除
算する除算手段、２１は除算手段１７の出力に非線形処
理を行ない出力する非線形処理手段、１８は非線形処理
手段２１の出力と第１の遅延手段１９の出力を乗算する
乗算手段である。

【００２９】以上のように構成された本実施例の音声強
調装置について、以下その動作を説明する。

【００３０】入力信号ｓ（ｔ−ｂ）は包絡線抽出手段１
１と第１の遅延手段１９に入力される。包絡線抽出手段
１１は入力信号ｓ（ｔ−ｂ）の包絡線ｆ（ｔ−ｂ）を抽
出し第２の遅延手段１２へ伝達する。次に、第２の遅延
手段１２は時刻ｔ及びその前の時刻の包絡線抽出手段１
１の出力（ｆ（ｔ−ｂ）〜ｆ（ｔ））を記憶する。そし
て第１の積和演算手段１５は第１の記憶手段１３に記憶
された係数（Ｃ（ーｂ）〜Ｃ（０））と第２の遅延手段
１２に記憶された（ｆ（ｔ−ｂ）〜ｆ（ｔ））の積和演
算を行ない、レベルで正規化される前の、入力信号のレ
ベルの変化を抑える値Ｍ（ｔ）を求める。次に第２の積
和演算手段１６は第２の記憶手段１４に記憶された係数
（Ｅ（ーｅ）〜Ｅ（ｅ））と第２の遅延手段１２に記憶
された（ｆ（ｔ−ｅ）〜ｆ（ｔ＋ｅ））の積和演算を行
ない、時刻ｔにおける入力信号のレベルＬ（ｔ）を求め
る。次に除算手段１７は第１の積和演算手段１５の出力
Ｍ（ｔ）を第２の積和演算手段１６の出力Ｌ（ｔ）で除
算することにより、入力信号の立ち上がりのレベルの変
化を抑える値Ａ（ｔ）を出力する。非線形処理手段２１
は予め定められた非線形特性に従って、入力信号の立ち
上がりのレベルの変化を抑える値Ａ（ｔ）をＡ’（ｔ）
に変換する。また、第１の遅延手段１９は処理に要する
時間ｂだけ入力信号に遅延をかけて、遅延された信号ｓ
（ｔ）を出力する。次に乗算手段１８は第１の遅延手段
１９の出力ｓ（ｔ）に非線形処理手段２１の出力Ａ’
（ｔ）を乗じて出力する。そして、第１の遅延手段１９
が記憶している内容全体を１ポイントずつ遅延させる。
図８（ａ）に図２の（Ｐ１）における入力信号の時間波
形を、図８（ｃ）に図２の（Ｐ３）における出力信号の
時間波形を示す。

【００３１】図１１は入力信号の立ち上がりのレベルの
変化を抑える値Ｍ（ｔ）を算出するために、第１の記憶
手段１３に記憶されている係数Ｃ（ｔ）の特性を示した
ものである。この係数Ｃ（ｔ）を（数８）に示す。但
し、係数Ｃ（ｔ）は全体のレベルを変化させないため
に、（数９）の条件を満足するように設定する。また、
（数１０）に示すように示すように、この係数Ｃ（ｔ）
を包絡線抽出手段１１の出力ｆ（ｔ）に畳み込むことに
より、時刻ｔの後のレベルが時刻ｔのレベルよりも大き
い場合にはＭ（ｔ）の値が大きくなり、時刻ｔの後のレ
ベルが時刻ｔのレベルよりも小さい場合にはＭ（ｔ）の
値が小さくなるので、Ｍ（ｔ）を入力信号に乗じること
により入力信号の立ち上がりのレベルが平滑化される。

【００３２】図１２は入力信号のレベルを求めるために
第２の記憶手段１４に記憶されている係数Ｅ（ｔ）の特
性を示したものである。この係数を（数１１）に示す。
但し、全体のレベルの変化を防ぐために（数１２）の条
件を満たすように係数Ｅ（ｔ）を設定する。また、（数
１３）に示すように示すように、この係数Ｃ（ｔ）を包
絡線抽出手段１１の出力ｆ（ｔ）に畳み込むことによ
り、時刻ｔのレベルＬ（ｔ）が算出される。

【００３３】図３は本発明の音声強調装置の一実施例に
おける包絡線抽出手段の構成図を示すものである。図３
において、３１は入力信号の特定の周波数帯域のみを通
過させて出力する帯域通過手段、３２は入力される信号
の絶対値化を行なう絶対値手段、３３は入力される信号
の特定の低域周波数帯域のみを通過させる低域通過手段
である。

【００３４】以上のように構成された包絡線抽出手段に
ついて、以下その動作を説明する。まず、帯域通過手段
３１に入力信号ｓ（ｔ−ｂ）が入力されると、帯域通過
手段３１は特定の周波数帯域のみを通過させて出力す
る。このときの通過周波数帯域は例えば、音声信号のエ
ネルギーが集中している５００Ｈｚ〜１ＫＨｚ等に設定
する。帯域通過手段３１から出力された信号は絶対値手
段３２に入力されて絶対値化される。次に絶対値化され
た信号が低域通過手段３３に入力され、低域通過手段３
３は特定の低域周波数成分のみを出力し、包絡線信号ｆ
（ｔ−ｂ）が得られる。

【００３５】図４は本発明の音声強調装置の一実施例に
おける非線形処理手段の構成図を示すものである。図４
において、４１は２つの入力信号のうち大きい方を選択
し出力する選択手段、４２は入力信号を記憶し遅延する
第３の遅延手段、４３は係数を記憶する第３の記憶手
段、４４は第３の遅延手段４２の出力と第３の記憶手段
４３に記憶された係数の乗算を行ない選択手段４１へ出
力する乗算手段である。

【００３６】図５は処理の流れを示す流れ図である。図
５を用いて図４に示す非線形処理手段の動作の説明を行
なう。まず、初期化のため最初は補償係数Ａ’（ｔ）を
ゼロとする。次に、選択手段４１は入力される２つの係
数Ａ（ｔ）とＡ’（ｔ−１）の比較を行い、大きい値の
方を選択し補償係数Ａ’（ｔ）として出力する。つま
り、Ａ（ｔ）＞Ａ’（ｔ−１）の場合は係数Ａ（ｔ）を
出力し、Ａ（ｔ）≦Ａ’（ｔ−１）の場合はＡ’（ｔ−
１）を出力する。第３の遅延手段４２は補償係数Ａ’
（ｔ）を一時的に記憶する。次に、乗算手段４４は（数
１４）に基づき、第３の遅延手段４２に記憶された補償
係数Ａ’（ｔ）と第３の記憶手段４３に記憶された係数
ｒの乗算を行い減衰係数Ａ’（ｔ−１）を算出し選択手
段４１へ出力する。

【００３７】

【数１４】

【００３８】図１３は減衰係数Ａ’（ｔ−１）の時間的
な減衰特性を示したものである。図に示すように係数ｒ
の値を変えることで減衰係数Ａ’（ｔ−１）を上限値Ｈ
_Lから時刻τ後に１にすることができる。

【００３９】図１４は減衰係数Ａ’（ｔ−１）の別の時
間的な減衰特性を示したものである。図に示すように係
数ｒの値を変えることで減衰係数Ａ’（ｔ−１）を上限
値Ｈ _Lから（数１５）に示す漸近線に向かって減衰させ
ることができる。

【００４０】

【数１５】

【００４１】図６は本発明の音声強調装置の一実施例に
おける異なる非線形処理手段の構成図を示すものであ
る。図６において、４１は２つの入力信号のうち大きい
方を選択し出力する選択手段、４２は入力信号を記憶し
遅延する第３の遅延手段、４３は係数を記憶する第３の
記憶手段、４４は第３の遅延手段４２の出力と第３の記
憶手段４３に記憶された係数の乗算を行ない選択手段４
１へ出力する乗算手段、４５は選択手段４１から出力さ
れる信号の上限を飽和させ出力する第１の飽和手段、４
６は第１の飽和手段４５から出力される信号の下限を飽
和させ出力する第２の飽和手段である。

【００４２】図７は処理の流れを示す流れ図である。図
７を用いて図６に示す非線形処理手段の動作の説明を行
なう。まず、初期化のため最初は補償係数Ａ’（ｔ）を
ゼロとする。次に、選択手段４１は入力される２つの係
数Ａ（ｔ）とＡ’（ｔ−１）の比較を行い、大きい値の
方を選択し補償係数Ａ’（ｔ）として出力する。つま
り、Ａ（ｔ）＞Ａ’（ｔ−１）の場合は係数Ａ（ｔ）を
出力し、Ａ（ｔ）≦Ａ’（ｔ−１）の場合はＡ’（ｔ−
１）を出力する。第３の遅延手段４２は補償係数Ａ’
（ｔ）を一時的に記憶する。次に、乗算手段４４は（数
１４）に基づき、第３の遅延手段４２に記憶された補償
係数Ａ’（ｔ）と第３の記憶手段４３に記憶された係数
ｒの乗算を行い減衰係数Ａ’（ｔ−１）を算出し選択手
段４１と第１の飽和手段４５へ出力する。

【００４３】図１３は減衰係数Ａ’（ｔ−１）の時間的
な減衰特性を示したものである。図に示すように係数ｒ
の値を変えることで減衰係数Ａ’（ｔ−１）を上限値Ｈ
_Lから時刻τ後に１にすることができる。

【００４４】図１４は減衰係数Ａ’（ｔ−１）の別の時
間的な減衰特性を示したものである。図に示すように係
数ｒの値を変えることで減衰係数Ａ’（ｔ−１）を上限
値Ｈ _Lから（数１５）に示す漸近線に向かって減衰させ
ることができる。

【００４５】第１の飽和手段４５は減衰係数Ａ’（ｔ−
１）の上限／下限を制限し第２の飽和手段４６へ出力す
る。第２の飽和手段４６は第１の飽和手段４５から出力
される減衰係数Ａ’（ｔ−１）の下限／上限を制限す
る。

【００４６】第１の飽和手段４５、第２の飽和手段４６
を飽和特性を（数１６）に示し、その特性図を図１５に
示す。

【００４７】

【数１６】

【００４８】図９（ａ）に（数１４）に示す係数ｒ＝０
の場合の図６の（Ｐ４）における補償係数Ａ’（ｔ）の
時間波形を、図９（ｂ）に（数１４）に示す係数ｒ＝０
の場合の図６の（Ｐ５）における補償係数Ａ’（ｔ）の
時間波形を示す。

【００４９】図１０（ａ）に（数１４）に示す係数０＜
ｒ＜１の場合の図６の（Ｐ４）における補償係数Ａ’
（ｔ）の時間波形を、図１０（ｂ）に（数１４）に示す
係数０＜ｒ＜１の場合の図６の（Ｐ５）における補償係
数Ａ’（ｔ）の時間波形を示す。

【００５０】以上のように本実施例によれば、入力信号
の包絡線を抽出する包絡線抽出手段１１と、入力信号の
遅延を行なう第１の遅延手段１９と、包絡線抽出手段１
１から出力される包絡線信号を遅延する第２の遅延手段
１２と、係数を記憶する第１の記憶手段１３と、係数を
記憶する第２の記憶手段１４と、第２の遅延手段１２の
出力と第１の記憶手段１３の係数間の積和演算を行なう
第１の積和演算手段１５と、第２の遅延手段１２の出力
と第２の記憶手段１３の係数間の積和演算を行なう第２
の積和演算手段１６と、第１の積和演算手段１５の出力
を第２の積和演算手段１６の出力で除算する除算手段１
７と、は除算手段１７の出力に非線形処理を行ない出力
する非線形処理手段２１と、非線形処理手段２１の出力
と第１の遅延手段１９の出力を乗算する乗算手段２２
と、非線形処理手段２１の出力と第１の遅延手段１９の
出力を乗算する乗算手段１８を設けることにより、音声
のレベルの変化に基づき音声の増幅度が決定されるので
定常雑音を増幅することがなく、かつ、なめらかにゲイ
ンを制御するので、急激にゲインが変化することがなく
歪が少ない自然な音声が得られる。しかも、非線形処理
手段の時間的な減衰特性を変化させることにより、子音
のみでなく、子音から母音に移行する部分の強調を行
え、かつレベルの上限、下限を決めることにより母音の
歪が少なく子音を強調し過ぎない音声強調装置を提供す
ることができる。

【００５１】また、第１の記憶手段１３に記憶されてい
る係数Ｃ（ｔ）の特性を（数８）に示す特性にすること
により、レベルの立ち上がりの変化の大きい部分の平滑
化を行なうので、子音から母音のようなレベルの変化の
大きい部分の平滑化が行なわれる。このため、母音の直
前に存在する子音の部分の強調を容易に行なうことがで
きる。

【００５２】また、包絡線抽出手段１１において、帯域
通過手段３１は音声のエネルギーが集中している帯域を
通過させＳ／Ｎ比を向上させることができる。絶対値手
段３２は信号の整流を行なう。低域通過手段３３は整流
後の包絡線を抽出する。このため、Ｓ／Ｎ比の良い包絡
線を抽出することができる。

【００５３】さらに、非線形処理手段２１において、２
つの入力信号のうち大きい方を選択し出力する選択手段
４１と、入力信号を記憶し遅延する第３の遅延手段４２
と、係数を記憶する第３の記憶手段４３と、第３の遅延
手段４２の出力と第３の記憶手段４３に記憶された係数
の乗算を行ない選択手段４１へ出力する乗算手段４４を
設けることにより補償係数Ａ’（ｔ）の時間的な減衰特
性を制御するので、子音のみではなく子音から母音へ移
行する移行部のレベルの変化を制御することができる。

【００５４】また、非線形処理手段２１において、２つ
の入力信号のうち大きい方を選択し出力する選択手段４
１、入力信号を記憶し遅延する第３の遅延手段４２、係
数を記憶する第３の記憶手段４３、第３の遅延手段４２
の出力と第３の記憶手段４３に記憶された係数の乗算を
行ない選択手段４１へ出力する乗算手段４４、選択手段
４１から出力される信号の上限を飽和させ出力する第１
の飽和手段４５、第１の飽和手段４５から出力される信
号の下限を飽和させ出力する第２の飽和手段４６を設け
ることにより補償係数Ａ’（ｔ）の時間的な減衰特性を
制御するので、子音のみではなく子音から母音へ移行す
る移行部のレベルの変化を制御することができる。か
つ、補償係数Ａ’（ｔ）の上限、下限を制限するので、
子音部の強調をし過ぎることなく、また、母音の歪を少
なくすることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
音声が入力されると音声のレベルの変化に基づき音声の
レベルの補償係数が決定され、なめらかにゲインを制御
し、音声を強調できる。

【００５６】また、（数８）の特性にすることにより、
子音から母音に変化する部分のようにレベルの変化が大
きく立ち上がる部分を検出し子音を強調することができ
る。

【００５７】さらに、非線形処理手段において、補償係
数の時間的な減衰特性により子音のみではなく子音から
母音への移行部の強調を行える。また、補償係数の上
限、下限を制限することにより子音部の強調をし過ぎる
ことなく、また、母音の歪を少なくすることができる。

【００５８】したがって、本発明の音声強調装置は自然
性を損なうことなく音声が強調ができ、音声の明瞭度を
向上することができ、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における音声強調装置の
構成図

【図２】本発明の第２の実施例における音声強調装置の
構成図

【図３】本発明における包絡線抽出手段の一実施例の構
成図

【図４】本発明における非線形処理手段の一実施例の構
成図

【図５】本発明における非線形処理手段の一実施例の流
れ図

【図６】本発明における非線形処理手段の一実施例の構
成図

【図７】本発明における非線形処理手段の一実施例の流
れ図

【図８】本発明における第１の実施例、第２の実施例の
入力信号、出力信号の信号波形図

【図９】本発明における非線形処理手段の一実施例の説
明用信号波形図

【図１０】本発明における非線形処理手段の一実施例の
説明用信号波形図

【図１１】本発明における第１の記憶手段に記憶されて
いる係数Ｃ（ｔ）の特性図

【図１２】本発明における第２の記憶手段に記憶されて
いる係数Ｅ（ｔ）の特性図

【図１３】本発明における非線形処理手段の補償係数の
減衰特性図

【図１４】本発明における非線形処理手段の補償係数の
減衰特性図

【図１５】本発明の非線形処理手段における第１の飽和
手段、第２の飽和手段の特性図

【図１６】従来の音声強調装置の構成図

【図１７】従来の音声強調装置の説明用信号波形図

【符号の説明】

１１包絡線抽出手段１２第２の遅延手段１３第１の記憶手段１４第２の記憶手段１５第１の積和演算手段１６第２の積和演算手段１７除算手段１８乗算手段１９第１の遅延手段２１非線形処理手段３１帯域通過手段３２絶対値手段３３低域通過手段４１選択手段４２第３の遅延手段４３第３の記憶手段４４第２の乗算手段４５第１の飽和手段４６第２の飽和手段１０１増幅器１０２無音区間検出部１０３包絡線抽出部１０４ゼロクロス検出部１０５微分器１０６ワンショットモノマルチバイブレーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木良二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号の包絡線を抽出する包絡線抽出手
段と、入力される信号を遅延する第１の遅延手段と、前
記包絡線抽出手段から出力される包絡線信号を遅延する
第２の遅延手段と、係数を記憶する第１の記憶手段と、
係数を記憶する第２の記憶手段と、前記第２の遅延手段
の出力と前記第１の記憶手段の係数間の積和演算を行な
う第１の積和演算手段と、前記第２の遅延手段の出力と
前記第２の記憶手段の係数間の積和演算を行なう第２の
積和演算手段と、前記第１の積和演算手段の出力を前記
第２の積和演算手段の出力で除算する除算手段と、前記
除算手段の出力と前記第１の遅延手段の出力を乗算する
乗算手段とを備えたことを特徴とする音声強調装置。
【請求項２】第１の記憶手段は、次式で示される係数Ｃ
（ｔ）を記憶していることを特徴とする請求項１記載の
音声強調装置。【数１】
【請求項３】第２の記憶手段は、次式で示される係数Ｅ
（ｔ）を記憶していることを特徴とする請求項１記載の
音声強調装置。【数２】
【請求項４】包絡線抽出手段は、入力信号の特定の周波
数帯域のみを通過させて出力する帯域通過手段、入力さ
れる信号の絶対値化を行なう絶対値手段、入力される信
号の特定の低域周波数帯域のみを通過させる低域通過手
段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の音声強調
装置。
【請求項５】補償係数Ａ（ｔ）は次式を基に算出される
ことを特徴とする請求項１記載の音声強調装置。【数３】
【請求項６】入力信号の包絡線を抽出する包絡線抽出手
段と、入力される信号を遅延する第１の遅延手段と、前
記包絡線抽出手段から出力される包絡線信号を遅延する
第２の遅延手段と、係数を記憶する第１の記憶手段と、
係数を記憶する第２の記憶手段と、前記第２の遅延手段
の出力と前記第１の記憶手段の係数間の積和演算を行な
う第１の積和演算手段と、前記第２の遅延手段の出力と
前記第２の記憶手段の係数間の積和演算を行なう第２の
積和演算手段と、前記第１の積和演算手段の出力を前記
第２の積和演算手段の出力で除算する除算手段と、前記
除算手段の出力に非線形処理を行ない出力する非線形処
理手段と、前記非線形処理手段の出力と前記第１の遅延
手段の出力を乗算する乗算手段とを備えたことを特徴と
する音声強調装置。
【請求項７】第１の記憶手段は、次式で示される係数Ｃ
（ｔ）を記憶していることを特徴とする請求項６記載の
音声強調装置。【数４】
【請求項８】第２の記憶手段は、次式で示される係数Ｅ
（ｔ）を記憶していることを特徴とする請求項６記載の
音声強調装置。【数５】
【請求項９】包絡線抽出手段は、入力信号の特定の周波
数帯域のみを通過させて出力する帯域通過手段、入力さ
れる信号の絶対値化を行なう絶対値手段、入力される信
号の特定の低域周波数帯域のみを通過させる低域通過手
段とを備えたことを特徴とする請求項６記載の音声強調
装置。
【請求項１０】非線形処理手段は、２つの入力信号のう
ち大きい方を選択し出力する選択手段と、入力信号を記
憶し遅延する第３の遅延手段と、係数を記憶する第３の
記憶手段と、前記第３の遅延手段の出力と前記第３の記
憶手段に記憶された係数の乗算を行ない前記選択手段へ
出力する乗算手段とを備えたことを特徴とする請求項６
記載の音声強調装置。
【請求項１１】非線形処理手段は、２つの入力信号のう
ち大きい方を選択し出力する選択手段と、入力信号を記
憶し遅延する第３の遅延手段と、係数を記憶する第３の
記憶手段と、前記第３の遅延手段の出力と前記第３の記
憶手段に記憶された係数の乗算を行ない前記選択手段へ
出力する乗算手段と、前記選択手段から出力される信号
の上限を飽和させ出力する第１の飽和手段と、前記第１
の飽和手段から出力される信号の下限を飽和させ出力す
る第２の飽和手段とを備えたことを特徴とする請求項６
記載の音声強調装置。
【請求項１２】非線形処理手段における補償係数Ａ’
（ｔ）の時間的な減衰特性は次式に基づくことを特徴と
する音声強調装置。【数６】
【請求項１３】第１の飽和手段、第２の飽和手段は、次
式で示す特性を持つことを特徴とする請求項１１記載の
音声強調装置。【数７】