JPH07104788A - 音声強調処理装置 - Google Patents

音声強調処理装置

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JPH07104788A
JPH07104788A JP5250516A JP25051693A JPH07104788A JP H07104788 A JPH07104788 A JP H07104788A JP 5250516 A JP5250516 A JP 5250516A JP 25051693 A JP25051693 A JP 25051693A JP H07104788 A JPH07104788 A JP H07104788A
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JP
Japan
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time constant
output
signal
input
voice
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JP5250516A
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English (en)
Inventor
Yoshiyuki Yoshizumi
嘉之 吉住
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Technology Research Association of Medical and Welfare Apparatus
Original Assignee
Technology Research Association of Medical and Welfare Apparatus
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Publication date
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Priority to DE69419223T priority patent/DE69419223T2/de
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0316—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation by changing the amplitude
    • G10L21/0364—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation by changing the amplitude for improving intelligibility

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Telephone Function (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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処理装置を提供すること。 【構成】 音声を電気信号に変換する入力手段と、信号
を整流する整流手段と、予め決められた時定数で入力信
号を出力する第１の時定数手段と、予め決められた時定
数で入力信号を出力する第２の時定数手段と、前記第１
の時定数手段の出力と前記第２の時定数手段の出力の比
を算出する除算手段と、前記除算手段の出力比で前記入
力手段の出力信号を増幅する乗算手段と、前記乗算手段
から出力される電気信号を音声に変換する出力手段とを
備えた構成とする。 【効果】 音声の立ち上がりに応じてその立ち上がり部
分を強調することができる。しかも、増幅度が時定数に
よりなめらかに変化するので、急激にゲインが変化する
ことがなく歪が少ない自然な強調された音声が得られ
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
ける音声強調処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の音声強調処理装置を図面を用いて
説明する。従来の音声強調処理装置の基本構成を図１５
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
処理装置の動作について説明する。図１６に図１５にお
ける各部の時間波形を示す。図１６（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１０
２、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１０
６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１０６へ伝達する。ゼロクロス検出部１
０４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１６（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１６（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、音声の立ち上がりに適応した
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
る音声強調処理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】上記目的を達成するた
め、本発明は、音声を電気信号に変換する入力手段と、
信号を整流する整流手段と、予め決められた時定数で入
力信号を出力する第１の時定数手段と、予め決められた
時定数で入力信号を出力する第２の時定数手段と、前記
第１の時定数手段の出力と前記第２の時定数手段の出力
の比を算出する除算手段と、前記除算手段の出力比で前
記入力手段の出力信号を増幅する乗算手段と、前記乗算
手段から出力される電気信号を音声に変換する出力手段
とを備えたことを特徴とする音声強調処理装置である。
【０００６】
【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、それぞれの時定数が異なる２つの時定数手
段により、音声のレベルの立ち上がりに差ができる。こ
の差の比を用いて入力された音声を増幅することによ
り、音声のレベル変化に基づいた音声強調をおこなう。
したがって、子音を含んだ音声の立ち上がり部分の強調
を行う。そして、２つの時定数手段の出力は連続的に変
化するので、急激に増幅度が変化して音声を歪ませるこ
とはなく明瞭で自然な音声を出力する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の音声強調処理装置の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
【０００８】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
における音声強調処理装置の構成図を示すものである。
図１において、１０は音声を電気信号に変換して出力す
る入力手段、１１は入力手段１０から出力される電気信
号を整流する整流手段、１２は前記整流手段１１から出
力される電気信号に時定数を与え出力する第１の時定数
手段、１３は前記整流手段１１から出力される電気信号
に時定数を与え出力する第２の時定数手段、１４は前記
第１の時定数手段１２の出力と前記第２の時定数手段１
３の出力の比を算出する除算手段、１５は前記除算手段
１４の出力比で前記入力手段１０の出力を増幅する乗算
手段、１６は前記乗算手段１５から出力される電気信号
を音声に変換する出力手段である。
【０００９】以上のように構成された本実施例の音声強
調処理装置について、以下その動作を説明する。
【００１０】図２は本発明の第１の実施例における各点
における信号説明図である。説明を分かりやすくするた
め、音声の振幅を模擬的に矩形波で表している。図１に
おいて、音声が入力されると入力手段１０は音声を電気
信号に変換して整流手段１１と乗算手段１５へ信号を出
力する。図２（ａ）に模擬的に表された音声の振幅を示
す。入力手段１０から信号が伝達されると、整流手段１
１は信号の全波整流を行い第１の時定数手段１２と第２
の時定数手段１３へ信号を出力する。第１の時定数手段
は信号の増加／減少時それぞれの時定数を決定する２つ
の時定数、つまり、アタックタイムτa1とリリースタイ
ムτr1を有し各々の時定数で信号を出力する。また、第
２の時定数手段は信号の増加／減少時それぞれの時定数
を決定する２つの時定数、つまり、アタックタイムτa2
とリリースタイムτr2を有し各々の時定数で信号を出力
する。そして、上記４つの時定数の関係はτa1≦τa2、
τ r1≦τr2の関係を満たすものとする。図２（ｂ）に第
１の時定数手段の出力波形を、図２（ｃ）に第２の時定
数手段の出力波形図を示す。前記第２の時定数手段の時
定数は前記第１の時定数手段よりも長いために、緩やか
な立ち上がり、立ち下がり波形となる。次に、除算手段
１４は前記第２の時定数手段の出力がゼロでない場合
に、前記第１の時定数手段１２と前記第２の時定数手段
１３からの出力信号の比を算出して乗算手段１５へ信号
を出力し、前記第２の時定数手段の出力がゼロの場合は
係数１を乗算手段へ出力する。この時の出力係数を図２
（ｄ）に示す。係数は１を中心に入力信号の立ち上がり
部で増加した後に１に戻り、入力信号の立ち下がり部で
減少した後に元の１に戻る。次に、乗算手段１５は前記
除算手段１４で算出された比で前記入力手段１０から伝
達される信号を図２（ｅ）のように増幅し、出力する。
そして、出力手段１６は乗算手段１５から出力される加
工された電気信号を音声に変換して、入力信号の立ち上
がり部が強調された音声を出力する。図３に実際の音声
の入出力波形を例として示す。
【００１１】以上のように本実施例によれば、音声を電
気信号に変換して出力する入力手段１０と、入力手段１
０から出力される電気信号を整流する整流手段１１と、
前記整流手段１１から出力される電気信号に時定数を与
え出力する第１の時定数手段１２と、前記整流手段１１
から出力される電気信号に時定数を与え出力する第２の
時定数手段１３と、前記第１の時定数手段１２の出力と
前記第２の時定数手段１３の出力の比を算出する除算手
段１４と、前記除算手段１４の出力比で前記入力手段１
０の出力を増幅する乗算手段１５と、前記乗算手段１５
から出力される電気信号を音声に変換する出力手段１６
を設けることにより、音声の立ち上がりに応じてその立
ち上がり部分を強調する。しかも、増幅度が時定数によ
りなめらかに変化するので、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処理
装置を提供することができる。
【００１２】（実施例２）図４は本発明の第２の実施例
における音声強調処理装置の構成図を示すものである。
図４において、１０は音声を電気信号に変換して出力す
る入力手段、１１は入力手段１０から出力される電気信
号を整流する整流手段、１２は前記整流手段１１から出
力される電気信号に時定数を与え出力する第１の時定数
手段、１３は前記整流手段１１から出力される電気信号
に時定数を与え出力する第２の時定数手段、１４は前記
第１の時定数手段１２の出力と前記第２の時定数手段１
３の出力の比を算出する除算手段、２０は前記除算手段
１４から出力される信号に時定数を与え出力する第３の
時定数手段、１５は前記第３の時定数手段２０からの出
力値で前記入力手段１０の出力を増幅する乗算手段、１
６は前記乗算手段１５から出力される電気信号を音声に
変換する出力手段である。
【００１３】以上のように構成された本実施例の音声強
調処理装置について、以下その動作を説明する。
【００１４】図５は本発明の第２の実施例における各点
における信号説明図である。説明を分かりやすくするた
め、音声の振幅を模擬的に矩形波で表している。図４に
おいて、音声が入力されると入力手段１０は音声を電気
信号に変換して整流手段１１と乗算手段１５へ信号を出
力する。図５（ａ）に模擬的に表された音声の振幅を示
す。入力手段１０から信号が伝達されると、整流手段１
１は信号の全波整流を行い第１の時定数手段１２と第２
の時定数手段１３へ信号を出力する。第１の時定数手段
１２は信号の増加／減少時それぞれの時定数を決定する
２つの時定数、つまり、アタックタイムτa1とリリース
タイムτr1を有し各々の時定数で信号を出力する。ま
た、第２の時定数手段１３は信号の増加／減少時それぞ
れの時定数を決定する２つの時定数、つまり、アタック
タイムτa2とリリースタイムτr2を有し各々の時定数で
信号を出力する。そして、上記４つの時定数の関係はτ
a1≦τa2、τr1≦τr2の関係を満たすものとする。図５
（ｂ）に第１の時定数手段の出力波形を、図５（ｃ）に
第２の時定数手段の出力波形図を示す。前記第２の時定
数手段１３の時定数は前記第１の時定数手段１２よりも
長いために、緩やかな立ち上がり、立ち下がり波形とな
る。次に、除算手段１４は前記第２の時定数手段１３の
出力がゼロでない場合に、前記第１の時定数手段１２と
前記第２の時定数手段１３からの出力信号の比を算出し
て第３の時定数手段２０へ信号を出力し、前記第２の時
定数手段１３の出力がゼロの場合は係数１を第３の時定
数手段２０へ出力する。この時の出力係数を図５（ｄ）
の破線で示す。係数は１を中心に入力信号の立ち上がり
部で増加した後に１に戻り、入力信号の立ち下がり部で
減少した後に元の１に戻る。次に、第３の時定数手段２
０は前記除算手段１４の出力信号にアタックタイムτa3
＝0msec、リリースタイムτr3≧τa3なる時定数を与え
出力する。このときの出力波形を図５（ｄ）の実線で示
す。そして、乗算手段１５は前記第３の時定数手段２０
から出力される値で前記入力手段１０から伝達される信
号を図５（ｅ）実線のように増幅し出力する。そして、
出力手段１６は乗算手段１５から出力される電気信号を
音声に変換して、入力信号の立ち上がり部が強調された
音声を出力する。
【００１５】以上のように本実施例によれば、第１の実
施例に加えて、第３の時定数手段２０を新たに設けるこ
とにより、音声の立ち上がりに応じてその立ち上がり部
分を強調するだけでなく、時間的に強調する区間を制御
することができる。つまり、多くの音声の立ち上がり部
分は子音と母音から構成されるので、子音から母音への
移行部を充分に強調でき、明瞭度が高い音声が得られる
音声強調処理装置を提供することができる。
【００１６】（実施例３）図６は本発明の第３の実施例
における音声強調処理装置の構成図を示すものである。
図６において、１０は音声を電気信号に変換して出力す
る入力手段、１１は入力手段１０から出力される電気信
号を整流する整流手段、１２は前記整流手段１１から出
力される電気信号に時定数を与え出力する第１の時定数
手段、１３は前記整流手段１１から出力される電気信号
に時定数を与え出力する第２の時定数手段、１４は前記
第１の時定数手段１２の出力と前記第２の時定数手段１
３の出力の比を算出する除算手段、２１は前記除算手段
１４から出力される出力値に上限と下限を与え出力する
リミッタ手段、１５は前記リミッタ手段２１からの出力
値で前記入力手段１０の出力を増幅する乗算手段、１６
は前記乗算手段１５から出力される電気信号を音声に変
換する出力手段である。
【００１７】以上のように構成された本実施例の音声強
調処理装置について、以下その動作を説明する。
【００１８】図７は本発明の第３の実施例における各点
における信号説明図である。説明を分かりやすくするた
め、音声の振幅を模擬的に矩形波で表している。図６に
おいて、音声が入力されると入力手段１０は音声を電気
信号に変換して整流手段１１と乗算手段１５へ信号を出
力する。図７（ａ）に模擬的に表された音声の振幅を示
す。入力手段１０から信号が伝達されると、整流手段１
１は信号の全波整流を行い第１の時定数手段１２と第２
の時定数手段１３へ信号を出力する。第１の時定数手段
１２は信号の増加／減少時それぞれの時定数を決定する
２つの時定数、つまり、アタックタイムτa1とリリース
タイムτr1を有し各々の時定数で信号を出力する。ま
た、第２の時定数手段１３は信号の増加／減少時それぞ
れの時定数を決定する２つの時定数、つまり、アタック
タイムτa2とリリースタイムτr2を有し各々の時定数で
信号を出力する。そして、上記４つの時定数の関係はτ
a1≦τa2、τr1≦τr2の関係を満たすものとする。図７
（ｂ）に第１の時定数手段の出力波形を、図７（ｃ）に
第２の時定数手段の出力波形図を示す。前記第２の時定
数手段１３の時定数は前記第１の時定数手段１２よりも
長いために、緩やかな立ち上がり、立ち下がり波形とな
る。次に、除算手段１４は前記第２の時定数手段１３の
出力がゼロでない場合に、前記第１の時定数手段１２と
前記第２の時定数手段１３からの出力信号の比を算出し
て第３の時定数手段２０へ信号を出力し、前記第２の時
定数手段１３の出力がゼロの場合は係数１を第３の時定
数手段２０へ出力する。この時の出力係数を図７（ｄ）
に示す。係数は１を中心に入力信号の立ち上がり部で増
加した後に１に戻り、入力信号の立ち下がり部で減少し
た後に元の１に戻る。次に、リミッタ手段２１は前記除
算手段１４の出力値の上限を５、下限を１として出力す
る。このときの出力波形を図７（ｅ）の実線で示す。そ
して、乗算手段１５は前記リミッタ手段２１から出力さ
れる値で前記入力手段１０から伝達される信号を図７
（ｆ）に示すように増幅し出力する。そして、出力手段
１６は乗算手段１５から出力される電気信号を音声に変
換して、入力信号の立ち上がり部が強調された音声を出
力する。
【００１９】以上のように本実施例によれば、第１の実
施例に加えて、リミッタ手段２１を新たに設けることに
より、音声の立ち上がりに応じてその立ち上がり部分を
強調するだけでなく、リミッタ手段２１の上限は音声の
立ち上がり部分の過渡な増幅を防ぎ、下限は音声を減衰
することを防ぐ。つまり、多くの音声の立ち上がり部分
は子音と母音から構成されるので、子音部分の過渡の増
幅による異聴を防止し、その他の母音部分の減衰による
歪をなくすことができるので自然な音声が得られる音声
強調処理装置を提供することができる。
【００２０】また、前記リミッタ手段２１に上限は設定
せず、下限のみを１にすることで、音声の減衰による劣
化のみを防ぐことができる。このときの出力波形を図８
（ｅ）に示す。
【００２１】（実施例４）図９は本発明の第４の実施例
における音声強調処理装置の構成図を示すものである。
図９において、１０は音声を電気信号に変換して出力す
る入力手段、１１は入力手段１０から出力される電気信
号を整流する整流手段、１２は前記整流手段１１から出
力される電気信号に時定数を与え出力する第１の時定数
手段、１３は前記整流手段１１から出力される電気信号
に時定数を与え出力する第２の時定数手段、１４は前記
第１の時定数手段１２の出力と前記第２の時定数手段１
３の出力の比を算出する除算手段、２０は前記除算手段
１４から出力される信号に時定数を与え出力する第３の
時定数手段、２１は前記除算手段１４から出力される出
力値に上限と下限を与え出力するリミッタ手段、１５は
前記リミッタ手段２１からの出力値で前記入力手段１０
の出力を増幅する乗算手段、１６は前記乗算手段１５か
ら出力される電気信号を音声に変換する出力手段であ
る。
【００２２】以上のように構成された本実施例の音声強
調処理装置について、以下その動作を説明する。
【００２３】図１０は本発明の第４の実施例における各
点における信号説明図である。説明を分かりやすくする
ため、音声の振幅を模擬的に矩形波で表している。図９
において、音声が入力されると入力手段１０は音声を電
気信号に変換して整流手段１１と乗算手段１５へ信号を
出力する。図１０（ａ）に模擬的に表された音声の振幅
を示す。入力手段１０から信号が伝達されると、整流手
段１１は信号の全波整流を行い第１の時定数手段１２と
第２の時定数手段１３へ信号を出力する。第１の時定数
手段１２は信号の増加／減少時それぞれの時定数を決定
する２つの時定数、つまり、アタックタイムτa1とリリ
ースタイムτr1を有し、各々の時定数で信号を出力す
る。また、第２の時定数手段１３は信号の増加／減少時
それぞれの時定数を決定する２つの時定数、つまり、ア
タックタイムτa2とリリースタイムτr2を有し、各々の
時定数で信号を出力する。そして、上記４つの時定数の
関係はτa1≦τa2、τr1≦τr2の関係を満たすものとす
る。図１０（ｂ）に第１の時定数手段の出力波形を、図
１０（ｃ）に第２の時定数手段の出力波形図を示す。前
記第２の時定数手段１３の時定数は前記第１の時定数手
段１２よりも長いために、緩やかな立ち上がり、立ち下
がり波形となる。次に、除算手段１４は前記第２の時定
数手段１３の出力がゼロでない場合に、前記第１の時定
数手段１２と前記第２の時定数手段１３からの出力信号
の比を算出して第３の時定数手段２０へ信号を出力し、
前記第２の時定数手段１３の出力がゼロの場合は係数１
を第３の時定数手段２０へ出力する。この時の出力係数
を図１０（ｄ）の破線で示す。係数は１を中心に入力信
号の立ち上がり部で増加した後に１に戻り、入力信号の
立ち下がり部で減少した後に元の１に戻る。次に、第３
の時定数手段２０は前記除算手段１４の出力信号にアタ
ックタイムτa3＝0msec、リリースタイムτr3≧τa 3な
る時定数を与え出力する。このときの出力波形を図１０
（ｄ）の実線で示す。次に、リミッタ手段２１は前記除
算手段１４の出力値の上限を５、下限を１として出力す
る。このときの出力波形を図１０（ｅ）の実線で示す。
そして、乗算手段１５は前記リミッタ手段２１から出力
される値で前記入力手段１０から伝達される信号を図１
０（ｆ）実線のように増幅し出力する。そして、出力手
段１６は乗算手段１５から出力される電気信号を音声に
変換して、入力信号の立ち上がり部が強調された音声を
出力する。
【００２４】以上のように本実施例によれば、第１の実
施例に加えて、第３の時定数手段２０とリミッタ手段２
１を新たに設けることにより、音声の立ち上がりに応じ
てその立ち上がり部分を強調するだけでなく、時間的に
強調する区間を制御することができ、かつ、音声の立ち
上がり部分の過渡な増幅を防ぎ、音声の減衰を防ぐ。つ
まり、多くの音声の立ち上がり部分は子音と母音から構
成されるので、子音から母音への移行部を充分に強調で
き、かつ、子音部分の過渡の増幅による異聴を防止し、
その他の母音部分の減衰による歪をなくすことができる
ので明瞭度が高く自然な音声が得られる音声強調処理装
置を提供することができる。
【００２５】（実施例５）図１１は本発明の第５の実施
例における音声強調処理装置の構成図を示すものであ
る。図１１において、１０は音声を電気信号に変換して
出力する入力手段、１１は入力手段１０から出力される
電気信号を整流する整流手段、１２は前記整流手段１１
から出力される電気信号に時定数を与え出力する第１の
時定数手段、１３は前記整流手段１１から出力される電
気信号に時定数を与え出力する第２の時定数手段、１４
は前記第１の時定数手段１２の出力と前記第２の時定数
手段１３の出力の比を算出する除算手段、３１は前記入
力手段１０から出力される信号の振幅の瞬時レベルを検
出するレベル検出手段、３２は前記入力手段１０から出
力される信号の過去の一定区間の平均振幅レベルを検出
する平均レベル検出手段、３３は前記レベル検出手段３
１と前記平均レベル検出手段３２の出力値の差を比較
し、その差が予め設定された閾値よりも大きい場合は0.
3等のような１未満の数値を出力し、それ以外の場合は
１を出力する比較手段、３４は前記比較手段３３から出
力される信号に時定数を与え出力する第３の時定数手
段、４０は前記第３の時定数手段３４からの出力値が１
未満の時は前記第３の時定数手段３４の出力値を乗算手
段１５へ出力し、前記第３の時定数手段３４からの出力
値が１の時は前記除算手段からの出力値を乗算手段１５
へ出力する制御手段、１５は前記制御手段４０の出力値
で前記入力手段１０の出力を増幅する乗算手段、１６は
前記乗算手段１５から出力される電気信号を音声に変換
する出力手段である。
【００２６】以上のように構成された本実施例の音声強
調処理装置について、以下その動作を説明する。
【００２７】図１２は本発明の第５の実施例における各
点における信号説明図である。説明を分かりやすくする
ため、衝撃音と音声の振幅を模擬的に矩形波で表してい
る。図１１において、衝撃音と音声が入力されると入力
手段１０は音声を電気信号に変換して整流手段１１とレ
ベル検出手段３１と平均レベル検出手段３２と乗算手段
１５へ信号を出力する。図１２（ａ）に模擬的に表され
た衝撃音と音声の振幅を示す。入力手段１０から信号が
伝達されると、整流手段１１は信号の全波整流を行い第
１の時定数手段１２と第２の時定数手段１３へ信号を出
力する。第１の時定数手段は信号の増加／減少時それぞ
れの時定数を決定する２つの時定数、つまり、アタック
タイムτa1とリリースタイムτr1を有し各々の時定数で
信号を出力する。また、第２の時定数手段は信号の増加
／減少時それぞれの時定数を決定する２つの時定数、ア
タックタイムτa2とリリースタイムτr2を有し各々の時
定数で信号を出力する。そして、上記４つの時定数の関
係はτa1≦τa2、τr1≦τ r2の関係を満たすものとす
る。図１２（ｂ）に第１の時定数手段の出力波形を、図
１２（ｃ）に第２の時定数手段の出力波形を示す。前記
第２の時定数手段の時定数は前記第１の時定数手段より
も長いために、緩やかな立ち上がり、立ち下がり波形と
なる。次に、除算手段１４は前記第２の時定数手段の出
力がゼロでない場合に、前記第１の時定数手段１２と前
記第２の時定数手段１３からの出力信号の比を算出して
乗算手段１５へ信号を出力し、前記第２の時定数手段の
出力がゼロの場合は係数１を制御手段４０へ出力する。
この時の出力係数を図１２（ｄ）に示す。係数は１を中
心に入力信号の立ち上がり部で増加した後に１に戻り、
入力信号の立ち下がり部で減少した後に元の１に戻る。
一方、入力手段１０から信号が伝達されると、レベル検
出手段３１は図１２（ｅ）に示すように、入力信号の瞬
時振幅レベルを検出して比較手段３３へ出力する。ま
た、入力手段１０から信号が伝達されると平均レベル検
出手段は図１２（ｆ）に示すように、過去の入力信号か
ら現在までの平均振幅レベルを検出して比較手段３３へ
出力する。このとき、比較手段３３は前記レベル検出手
段３１と前記平均レベル検出手段３２からの出力値を比
較し、前記レベル検出手段と前記平均レベル検出手段と
の差が予め設定された閾値以上の場合、0.3等の１未満
の値を第３の時定数手段へ出力し、前記レベル検出手段
と前記平均レベル検出手段との差が予め設定された閾値
未満の場合、１を第３の時定数手段へ出力する。このと
きの、比較手段３３の出力波形を図１２（ｇ）に示す。
そして、第３の時定数手段は信号の減少／増加時それぞ
れの時定数を決定する２つの時定数、アタックタイムτ
a3とリリースタイムτr3を有し各々の時定数で信号を出
力する。上記２つの時定数の関係はτa3≦τ a3の関係を
満たすものとする。つまり、信号値の減少時には早い時
定数で、信号値の増加時には遅い時定数で変化する。こ
の時の、第３の時定数手段３４の出力波形を図１２
（ｈ）に示す。制御手段４０は前記第３の時定数手段３
４からの出力値と前記除算手段１４からの出力値を比較
し、前記第３の時定数手段３４からの出力値が１未満の
時は前記第３の時定数手段３４の出力値を乗算手段１５
へ出力し、前記第３の時定数手段３４からの出力値が１
の時は前記除算手段１４からの出力値を乗算手段１５へ
出力する。この時の、制御手段４０の出力波形を図１２
（ｉ）に示す。そして、乗算手段１５は前記制御手段１
５から出力される値で前記入力手段１０から伝達される
信号を図１２（ｊ）に示すように加工し、出力する。最
後に、出力手段１６は乗算手段１５から出力される加工
された電気信号を音声に変換して、衝撃音が抑圧され、
音声の立ち上がり部が強調された音声を出力する。
【００２８】以上のように本実施例によれば、音声を電
気信号に変換して出力する入力手段１０と、入力手段１
０から出力される電気信号を整流する整流手段１１と、
前記整流手段１１から出力される電気信号に時定数を与
え出力する第１の時定数手段１２と、前記整流手段１１
から出力される電気信号に時定数を与え出力する第２の
時定数手段１３と、前記第１の時定数手段１２の出力と
前記第２の時定数手段１３の出力の比を算出する除算手
段１４と、前記入力手段１０から出力される信号の瞬時
レベルを検出するレベル検出手段３１と、前記入力手段
１０から出力される信号の過去の一定区間の平均レベル
を検出する平均レベル検出手段３２と、前記レベル検出
手段３１と前記平均レベル検出手段３２の出力値の差を
比較し、その差が予め設定された閾値よりも大きい場合
は0.3等のような１未満の数値を出力し、それ以外の場
合は１を出力する比較手段３３と、前記比較手段３３か
ら出力される信号に時定数を与え出力する第３の時定数
手段、４０は前記第３の時定数手段３４からの出力値が
１未満の時は前記第３の時定数手段３４の出力値を乗算
手段１５へ出力し、前記第３の時定数手段３４からの出
力値が１の時は前記除算手段からの出力値を乗算手段１
５へ出力する制御手段４０と、前記制御手段４０の出力
値で前記入力手段１０の出力を増幅する乗算手段１５
と、前記乗算手段１５から出力される電気信号を音声に
変換する出力手段１６とを設けることにより、音声に比
べてレベルが大きな衝撃音を抑圧し、音声の立ち上がり
に応じてその立ち上がり部分をなめらかな増幅度変化で
強調するので、衝撃音がうるさくなく、自然で明瞭度が
高い音声が得られる音声強調処理装置を提供することが
できる。
【００２９】（実施例６）図１３は本発明の第６の実施
例における音声強調処理装置の構成図を示すものであ
る。図１３において、１０は音声を電気信号に変換して
出力する入力手段、１１は入力手段１０から出力される
電気信号を整流する整流手段、１２は前記整流手段１１
から出力される電気信号に時定数を与え出力する第１の
時定数手段、１３は前記整流手段１１から出力される電
気信号に時定数を与え出力する第２の時定数手段、１４
は前記第１の時定数手段１２の出力と前記第２の時定数
手段１３の出力の比を算出する除算手段、５０は前記入
力手段１０から出力される信号に時定数を与え出力する
第３の時定数手段、５１は前記入力手段１０から出力さ
れる信号時定数を与え出力する第４の時定数手段、５２
は前記第３の時定数手段と前記第４の時定数手段５１の
出力値の差を比較し、その差が予め設定された閾値より
も大きい場合は0.3等のような１未満の数値を出力し、
それ以外の場合は１を出力する比較手段、５３は前記比
較手段５２から出力される信号に時定数を与え出力する
第５の時定数手段、４０は前記第５の時定数手段３４か
らの出力値が１未満の時は前記第５の時定数手段３４の
出力値を乗算手段１５へ出力し、前記第５の時定数手段
３４からの出力値が１の時は前記除算手段からの出力値
を乗算手段１５へ出力する制御手段、１５は前記制御手
段４０の出力値で前記入力手段１０の出力を増幅する乗
算手段、１６は前記乗算手段１５から出力される電気信
号を音声に変換する出力手段である。
【００３０】以上のように構成された本実施例の音声強
調処理装置について、以下その動作を説明する。
【００３１】図１４は本発明の第６の実施例における各
点における信号説明図である。説明を分かりやすくする
ため、衝撃音と音声の振幅を模擬的に矩形波で表してい
る。図１３において、衝撃音と音声が入力されると入力
手段１０は音声を電気信号に変換して整流手段１１とレ
ベル検出手段３１と平均レベル検出手段３２と乗算手段
１５へ信号を出力する。図１４（ａ）に模擬的に表され
た衝撃音と音声の振幅を示す。入力手段１０から信号が
伝達されると、整流手段１１は信号の全波整流を行い第
１の時定数手段１２と第２の時定数手段１３へ信号を出
力する。第１の時定数手段は信号の増加／減少時それぞ
れの時定数を決定する２つの時定数、つまり、アタック
タイムτa1とリリースタイムτr1を有し各々の時定数で
信号を出力する。また、第２の時定数手段は信号の増加
／減少時それぞれの時定数を決定する２つの時定数、ア
タックタイムτa2とリリースタイムτr2を有し各々の時
定数で信号を出力する。そして、上記４つの時定数の関
係はτa1≦τa2、τr1≦τ r2の関係を満たすものとす
る。図１４（ｂ）に第１の時定数手段の出力波形を、図
１４（ｃ）に第２の時定数手段の出力波形を示す。前記
第２の時定数手段の時定数は前記第１の時定数手段より
も長いために、緩やかな立ち上がり、立ち下がり波形と
なる。次に、除算手段１４は前記第２の時定数手段の出
力がゼロでない場合に、前記第１の時定数手段１２と前
記第２の時定数手段１３からの出力信号の比を算出して
乗算手段１５へ信号を出力し、前記第２の時定数手段の
出力がゼロの場合は係数１を制御手段４０へ出力する。
この時の出力係数を図１４（ｄ）に示す。係数は１を中
心に入力信号の立ち上がり部で増加した後に１に戻り、
入力信号の立ち下がり部で減少した後に元の１に戻る。
一方、第３の時定数手段は信号の増加／減少時それぞれ
の時定数を決定する２つの時定数、つまり、アタックタ
イムτa3とリリースタイムτr3を有し各々の時定数で信
号を出力する。また、第４の時定数手段は信号の増加／
減少時それぞれの時定数を決定する２つの時定数、アタ
ックタイムτa4とリリースタイムτr4を有し各々の時定
数で信号を出力する。そして、上記４つ時定数
はa3〈a4、τr3〈τr4を満たすものとする。入力手段１
０から信号が伝達されると、第３の時定数手段５０は図
１４（ｅ）に示すように、早い時定数τa3、τr3で入力
信号のレベルを検出して比較手段３３へ出力する。ま
た、入力手段１０から信号が伝達されると第４の時定数
手段５１は図１４（ｆ）に示すように、遅い時定数
τa4、τr4で入力信号のレベルを検出して比較手段５２
へ出力する。このとき、比較手段５２は前記第３の時定
数手段５０と前記第４の時定数手段５１からの出力値を
比較し、前記第３の時定数手段５０と前記第４の時定数
手段５１との差が予め設定された閾値以上の場合、0.3
等の１未満の値を第５の時定数手段へ出力し、前記レベ
ル検出手段と前記平均レベル検出手段との差が予め設定
された閾値未満の場合、１を第５の時定数手段へ出力す
る。このときの、比較手段５２の出力波形を図１４
（ｇ）に示す。そして、第５の時定数手段は信号の減少
／増加時それぞれの時定数を決定する２つの時定数、ア
タックタイムτa5とリリースタイムτr5を有し各々の時
定数で信号を出力する。上記２つの時定数の関係はτa5
≦τa5の関係を満たすものとする。つまり、信号値の減
少時には早い時定数で、信号値の増加時には遅い時定数
で変化する。この時の、第３の時定数手段３４の出力波
形を図１４（ｈ）に示す。制御手段４０は前記第５の時
定数手段５３からの出力値と前記除算手段１４からの出
力値を比較し、前記第５の時定数手段５３からの出力値
が１未満の時は前記第５の時定数手段５３の出力値を乗
算手段１５へ出力し、前記第５の時定数手段５３からの
出力値が１の時は前記除算手段１４からの出力値を乗算
手段１５へ出力する。この時の、制御手段４０の出力波
形を図１４（ｉ）に示す。そして、乗算手段１５は前記
制御手段４０から出力される値で前記入力手段１０から
伝達される信号を図１４（ｊ）に示すように加工し、出
力する。最後に、出力手段１６は乗算手段１５から出力
される加工された電気信号を音声に変換して、衝撃音が
抑圧され、音声の立ち上がり部が強調された音声を出力
する。
【００３２】以上のように本実施例によれば、音声を電
気信号に変換して出力する入力手段１０と、入力手段１
０から出力される電気信号を整流する整流手段１１と、
前記整流手段１１から出力される電気信号に時定数を与
え出力する第１の時定数手段１２と、前記整流手段１１
から出力される電気信号に時定数を与え出力する第２の
時定数手段１３と、前記第１の時定数手段１２の出力と
前記第２の時定数手段１３の出力の比を算出する除算手
段１４と、前記入力手段１０から出力される信号に時定
数を与え出力する第３の時定数手段５０と、前記入力手
段１０から出力される信号に時定数を与え出力する第４
の時定数手段５１と、前記第３の時定数手段５０と前記
第４の時定数手段５１の出力値の差を比較し、その差が
予め設定された閾値よりも大きい場合は0.3等のような
１未満の数値を出力し、それ以外の場合は１を出力する
比較手段５２と、前記比較手段５２から出力される信号
に時定数を与え出力する第５の時定数手段５３と、前記
第５の時定数手段３４からの出力値が１未満の時は前記
第５の時定数手段５３の出力値を乗算手段１５へ出力
し、前記第５の時定数手段５３からの出力値が１の時は
前記除算手段１４からの出力値を乗算手段１５へ出力す
る制御手段４０と、前記制御手段４０の出力値で前記入
力手段１０の出力を増幅する乗算手段１５と、前記乗算
手段１５から出力される電気信号を音声に変換する出力
手段１６とを設けることにより、音声に比べてレベルが
大きな衝撃音を抑圧し、音声の立ち上がりに応じてその
立ち上がり部分をなめらかな増幅度変化で強調するの
で、衝撃音がうるさくなく、自然で明瞭度が高い音声が
得られる音声強調処理装置を提供することができる。
【００３３】なお、上記実施例１〜６において、整流手
段は全波整流を行うとしたが、半波整流でも良い。
【００３４】また、上記実施例１〜６において、第１の
時定数手段と第２の時定数手段のリリースタイムを同一
にすることにより、アタックタイムを十分に経過した後
の音声の立ち下がり時における除算手段の出力を１にす
ることができる。
【００３５】また、上記実施例５において、比較手段は
レベル検出手段と平均レベル検出手段の出力値の差を比
較し、その差が予め設定された閾値よりも大きい場合は
0.3等のような１未満の数値を出力するとしたが、０以
上１未満の値であれば良い。
【００３６】また、上記実施例６において、比較手段は
第３の時定数手段と第４の時定数手段の出力値の差を比
較し、その差が予め設定された閾値よりも大きい場合は
0.3等のような１未満の数値を出力するとしたが、０以
上１未満の値であれば良い。
【００３７】また、上記実施例５において、レベル検出
手段は振幅の瞬時値、平均レベル検出手段は過去の一定
区間の平均振幅レベルとしたが、レベル検出手段は短区
間平均振幅または短区間平均エネルギー、平均レベル検
出手段は長区間平均振幅または長区間平均エネルギーで
もよい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
音声の立ち上がりに応じてその立ち上がり部分を強調す
ることができる。しかも、増幅度が時定数によりなめら
かに変化するので、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。
【００３９】また、音声を増幅する乗算手段の前に時定
数手段を設けることにより、音声の強調区間を時間的に
制御することができる。つまり、音声の立ち上がり部分
の子音から母音への移行部に渡って強調することができ
るので、音声知覚に重要な移行部を強調することができ
る。
【００４０】また、リミッタ手段により、音声の立ち上
がり部分の過渡な増幅を防ぎ、下限は音声を減衰するこ
とを防ぐ。つまり、多くの音声の立ち上がり部分は子音
と母音から構成されるので、子音部分の過渡の増幅によ
る異聴を防止し、その他の母音部分の減衰による歪をな
くすことができる。
【００４１】さらに、入力音声の瞬時レベルと平均レベ
ルを比較することにより、衝撃音の検出と抑圧を行うこ
とができる。
【００４２】したがって、本発明の音声強調処理装置は
自然性を損なうことなく音声の強調と音声の明瞭度の向
上を行うことができ、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処理装
置の構成図
【図２】本発明の第１の実施例における信号説明図
【図３】本発明に第１の実施例における実際の音声波形
図
【図４】本発明の第２の実施例における音声強調処理装
置の構成図
【図５】本発明の第２の実施例における信号説明図
【図６】本発明の第３の実施例における音声強調処理装
置の構成図
【図７】本発明の第３の実施例における信号説明図
【図８】本発明の第３の実施例における信号説明図
【図９】本発明の第４の実施例における音声強調処理装
置の構成図
【図１０】本発明の第４の実施例における信号説明図
【図１１】本発明の第５の実施例における音声強調処理
装置の構成図
【図１２】本発明の第５の実施例における信号説明図
【図１３】本発明の第６の実施例における音声強調処理
装置の構成図
【図１４】本発明の第６の実施例における信号説明図
【図１５】従来の音声強調処理装置の構成図
【図１６】従来の音声強調処理装置の信号説明図
【符号の説明】
１０ 入力手段 １１ 整流手段 １２ 第１の時定数手段 １３ 第２の時定数手段 １４ 除算手段 １５ 乗算手段 １６ 出力手段 ２０ 第３の時定数手段 ２１ リミッタ手段 ３１ レベル検出手段 ３２ 平均レベル検出手段 ３３ 比較手段 ３４ 第３の時定数手段 ４０ 制御手段 ５０ 第３の時定数手段 ５１ 第４の時定数手段 ５２ 比較手段 ５３ 第５の時定数手段 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

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】音声を電気信号に変換する入力手段と、信
    号を整流する整流手段と、予め決められた時定数で入力
    信号を出力する第１の時定数手段と、予め決められた時
    定数で入力信号を出力する第２の時定数手段と、前記第
    １の時定数手段の出力と前記第２の時定数手段の出力の
    比を算出する除算手段と、前記除算手段の出力比で前記
    入力手段の出力信号を増幅する乗算手段と、前記乗算手
    段から出力される電気信号を音声に変換する出力手段と
    を備えたことを特徴とする音声強調処理装置。
  2. 【請求項２】音声を電気信号に変換する入力手段と、信
    号を整流する整流手段と、予め決められた時定数で入力
    信号を出力する第１の時定数手段と、予め決められた時
    定数で入力信号を出力する第２の時定数手段と、前記第
    １の時定数手段の出力と前記第２の時定数手段の出力の
    比を算出する除算手段と、予め決められた時定数で入力
    信号を出力する第３の時定数手段と、前記第３の時定数
    手段の出力値で前記入力手段の出力信号を増幅する乗算
    手段と、前記乗算手段から出力される電気信号を音声に
    変換する出力手段とを備えたことを特徴とする音声強調
    処理装置。
  3. 【請求項３】音声を電気信号に変換する入力手段と、信
    号を整流する整流手段と、予め決められた時定数で入力
    信号を出力する第１の時定数手段と、予め決められた時
    定数で入力信号を出力する第２の時定数手段と、前記第
    １の時定数手段の出力と前記第２の時定数手段の出力の
    比を算出する除算手段と、前記除算手段の出力値に上
    限、下限を設定して出力するリミッタ手段と、前記リミ
    ッタ手段の出力値で前記入力手段の出力信号を増幅する
    乗算手段と、前記乗算手段から出力される電気信号を音
    声に変換する出力手段とを備えたことを特徴とする音声
    強調処理装置。
  4. 【請求項４】音声を電気信号に変換する入力手段と、信
    号を整流する整流手段と、予め決められた時定数で入力
    信号を出力する第１の時定数手段と、予め決められた時
    定数で入力信号を出力する第２の時定数手段と、前記第
    １の時定数手段の出力と前記第２の時定数手段の出力の
    比を算出する除算手段と、予め決められた時定数で入力
    信号を出力する第３の時定数手段と、前記第３の時定数
    手段の出力値に上限、下限を設定して出力するリミッタ
    手段と、前記リミッタ手段の出力値で前記入力手段の出
    力信号を増幅する乗算手段と、前記乗算手段から出力さ
    れる電気信号を音声に変換する出力手段とを備えたこと
    を特徴とする音声強調処理装置。
  5. 【請求項５】リミッタ手段は下限を１とすることを特徴
    とする請求項３または４記載の音声強調処理装置。
  6. 【請求項６】音声を電気信号に変換する入力手段と、信
    号を整流する整流手段と、予め決められた時定数で入力
    信号を出力する第１の時定数手段と、予め決められた時
    定数で入力信号を出力する第２の時定数手段と、前記第
    １の時定数手段の出力と前記第２の時定数手段の出力の
    比を算出する除算手段と、入力信号の瞬時レベルを検出
    するレベル検出手段と、入力信号の過去の一定区間の平
    均レベルを検出する平均レベル検出手段と、前記レベル
    検出手段と前記平均レベル検出手段の出力値の差を比較
    し、定数を出力する比較手段と、前記比較手段から出力
    される信号に時定数を与え出力する第３の時定数手段
    と、前記第３の時定数手段からの出力値に応じて入力信
    号を切り換える制御手段と、前記制御手段の出力値で前
    記入力手段の出力を増幅する乗算手段と、前記乗算手段
    から出力される電気信号を音声に変換する出力手段とを
    備えたことを特徴とする音声強調処理装置。
  7. 【請求項７】音声を電気信号に変換する入力手段と、信
    号を整流する整流手段と、予め決められた時定数で入力
    信号を出力する第１の時定数手段と、予め決められた時
    定数で入力信号を出力する第２の時定数手段と、前記第
    １の時定数手段の出力と前記第２の時定数手段の出力の
    比を算出する除算手段と、予め決められた時定数で入力
    信号を出力する第３の時定数手段と、予め決められた時
    定数で入力信号を出力する第４の時定数手段と、前記第
    ３の時定数手段と前記第４の時定数手段の出力値の差を
    比較し、定数を出力する比較手段と、前記比較手段から
    出力される信号に時定数を与え出力する第５の時定数手
    段と、前記第５の時定数手段からの出力値に応じて入力
    信号を切り換える制御手段と、前記制御手段の出力値で
    前記入力手段の出力を増幅する乗算手段と、前記乗算手
    段から出力される電気信号を音声に変換する出力手段と
    を備えたことを特徴とする音声強調処理装置。
  8. 【請求項８】除算手段は除数部の入力がゼロの場合は１
    を出力することを特徴とする請求項１または２または３
    または４または６または７記載の音声強調処理装置。
  9. 【請求項９】除算手段は第１の時定数手段と第２の時定
    数手段において、立ち上がりの時定数が早い方を被除数
    に、立ち上がりの時定数が遅い方が除数にすることを特
    徴とする請求項１または２または３または４または６ま
    たは７記載の音声強調処理装置。
  10. 【請求項１０】整流手段は全波整流を行うことを特徴と
    する請求項１または２または３または４または６または
    ７記載の音声強調処理装置。
  11. 【請求項１１】整流手段は半波整流を行うことを特徴と
    する請求項１または２または３または４または６または
    ７記載の音声強調処理装置。
  12. 【請求項１２】第１の時定数手段と第２の時定数手段は
    リリースの時定数を同一にすることを特徴とする請求項
    １または２または３または４または６または７記載の音
    声強調処理装置。
  13. 【請求項１３】第３の時定数手段はアタックの時定数が
    0msecであることを特徴とする請求項２または４記載の
    音声強調処理装置。
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