JPH09311698A - 背景雑音消去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音声期間及び雑音期間共に、従来より音質を
高める。 【解決手段】 音声期間では、背景雑音推定手段におけ
る推定雑音信号の更新を停止させるか、又は、雑音期間
より遅い入力信号に対する追従速度で更新させるように
する。また、雑音消去演算手段からの雑音消去演算後の
出力信号を減衰させて周波数軸／時間軸変換手段に出力
するスペクトル減衰処理手段を設ける。さらに、雑音期
間において、入力信号を音質を変化させずに減衰する無
歪減衰手段と、雑音期間においては、無歪減衰手段から
の出力信号を当該装置の出力信号とする出力選択手段と
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は音声信号に重畳され
ている背景雑音を消去する背景雑音消去装置に関し、例
えば、電話機の送話部に適用し得るものである。

【０００２】

【従来の技術】設置形にしろ携帯形にしろ電話機等の音
声処理装置の使用環境において、背景雑音が、入力され
た音声信号の品質を低下させていることが多く、そのた
め、入力された音声信号から、それに重畳されている背
景雑音を消去する背景雑音消去装置が既に提案されてい
る。

【０００３】文献：『谷口賢一、津村尚志、福留公利共
著、“適応的に雑音を推定するスペクトルサブストラク
ション法”、信学技報、TECHNICAL REPORT OF IECE SP9
4-116(1995-03)』従来、この種の背景雑音消去装置とし
て、図２に示す構成を有する上記文献に開示されたもの
があった。

【０００４】図２において、この背景雑音消去装置の入
力端子１００には、マイクロホンや音声記憶再生装置等
（図示せず）から、まず最初に背景雑音（以下、単に雑
音と呼ぶ）が入力され、その後、音声信号と雑音が混在
した信号が入力される。この入力端子１００から入力さ
れた入力信号は、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ
／Ｄ変換器と呼ぶ）１０１において、デジタル信号に変
換された後、さらに、高速フーリエ変換演算器（以下、
ＦＦＴ演算器と呼ぶ）１０２において、フレーム毎への
分割、窓関数演算、及び、高速フーリエ変換が施され
る。ＦＦＴ演算器１０２から出力された信号から、加算
器１０５において、後で詳述する雑音推定部１０６から
出力された推定雑音信号が減算され、その減算後の信号
が、逆高速フーリエ変換演算器（以下、逆ＦＦＴ演算器
と呼ぶ）１０７において、フレーム分のデータ毎に逆高
速フーリエ変換が施され、さらに、デジタル／アナログ
変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器と呼ぶ）１０８において、
アナログ信号に変換され、出力端子１０９を介して、ス
ペーカ、電話回線等（図示せず）に出力される。

【０００５】次に、雑音推定部１０６の構成及び動作に
ついて詳述する。雑音推定部１０６は、雑音スペクトル
記憶部１０３と雑音スペクトル更新部１０４からなる。

【０００６】雑音スペクトル更新部１０４には、雑音ス
ペクトル記憶部１０３からの出力信号Ｎi,k （但し、ｋ
は分析フレーム順序を表し、ｉは周波数を表す）と、加
算器１０５からの(1) 式に従う出力信号Ｅi,k とが与え
られ、雑音スペクトル更新部１０４は、(2) 式に従っ
て、背景雑音のスペクトルを推定し、推定雑音信号Ｎi,
k+1 を雑音スペクトル記憶部１０３に与えて記憶させ
る。また、上記文献には、雑音スペクトル更新部１０４
に、さらに、ＦＦＴ変換器１０２からの出力信号Ｘi,k
を与えて、(3) 式に従って、推定雑音信号Ｎi,k+1 を生
成することも記載されている。なお、(2) 式及び(3) 式
におけるμ及びμ’はそれぞれ、雑音推定の速度を決定
する雑音追従係数である。

【０００７】 Ｅi,k ＝Ｘi,k −Ｎi,k …(1) Ｎi,k+1 ＝Ｎi,k ＋μＥi,k …(2) Ｎi,k+1 ＝Ｎi,k ＋μ’Ｘi,k Ｅi,k …(3) 推定雑音信号Ｎi,k は、初期値０から分析が進む毎に入
力された雑音に追従するように更新される。更新された
推定雑音信号（雑音スペクトル）は雑音スペクトル記憶
部１０３に出力されて記憶され、次の分析フレームのタ
イミングにおいて、読み出されて雑音スペクトル更新部
１０４に与えられて雑音スペクトルの更新に使用される
と共に、加算機１０５に与えられて、(1) 式に示すよう
な減算処理により、ＦＦＴ演算器１０２の出力信号にお
ける雑音の消去に用いられる。

【０００８】ここで、従来の背景雑音消去装置への入力
信号が雑音のみであれば、雑音推定が収束した以降は、
Ｘi,k ＝Ｎi,k となり、Ｅi,k ＝０となる。

【０００９】このような雑音推定部１０６により、音声
信号が入力される以前の区間において、雑音のスペクト
ルを推定しておく。また、雑音期間よりも短い音声期間
では雑音推定部１０６での更新がほとんどなされないよ
うに、雑音追従係数μ又はμ’の選定により、雑音推定
の追従速度を選択しておく。

【００１０】雑音推定期間後においては、音声信号Ｓi,
k に雑音Ｎi,k が重畳されており、このときには、従来
の背景雑音消去装置は以下のように動作する。

【００１１】音声信号に雑音が重畳しているときには、
ＦＦＴ演算器１０２からの出力信号Ｘi,k は(4) 式で表
される。ここで、上述したように、雑音期間において、
推定雑音信号Ｎi,k が真の雑音に追従していると、加算
器１０５からの出力信号Ｅi,k は(5) 式に示すようにな
り、雑音が低減できている。逆ＦＦＴ演算器１０７以降
の動作は、雑音期間も、音声信号の入力期間も同様であ
る。

【００１２】 Ｘi,k ＝Ｎi,k ＋Ｓi,k …(4) Ｅi,k ＝Ｘi,k −Ｎi,k ＝Ｓi,k …(5)

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
背景雑音消去装置においては、以下のような課題を有す
るものであった。

【００１４】(1) 雑音追従係数μ及びμ’が背景雑音に
瞬時に追従しないため、更新処理後の背景雑音（推定雑
音信号）が雑音期間において、トーン性の性質を持ち、
かつ、時間変動が細かいため、雑音期間での背景雑音が
不自然となり、かえって耳障りになることがある。

【００１５】(2) 音声区間の音質確保のため背景雑音の
推定係数（雑音追従係数）を小さくする必要がある。背
景雑音の推定係数を小さくした場合、背景雑音推定の平
均効果は大きいが、推定速度が遅くなる。このため、背
景雑音消去装置の初期立ち上がり特性が悪い。

【００１６】(3) 背景雑音の推定係数を小さくした場合
には推定速度が遅くなる。従って、背景雑音レベルが急
変した場合や、音声信号直後に背景雑音レベルの変動が
あった場合等では、音質が著しく劣化してしまう。

【００１７】

【課題を解決するための手段】第１〜第６の本発明は共
に、時間軸上の入力信号を周波数軸上の信号に変換する
時間軸／周波数軸変換手段と、変換された周波数軸上の
入力信号に基づいて、その入力信号における背景雑音を
入力信号に追従しながら推定し、推定雑音信号を形成す
る背景雑音推定手段と、変換された周波数軸上の入力信
号から、推定雑音信号を減じる雑音消去演算手段と、雑
音消去演算が施された周波数軸上の信号を時間軸上の信
号に変換する周波数軸／時間軸変換手段とを有する背景
雑音消去装置に関するものである。

【００１８】そして、第１の本発明は、時間軸上又は周
波数軸上の入力信号に基づいて、入力信号が背景雑音だ
けを含む雑音期間にあるか、入力信号が音声信号を含む
音声期間にあるかを検出する音声検出手段を備えると共
に、上記背景雑音推定手段の内部に、音声期間におい
て、出力する推定雑音信号の値の更新を停止させる更新
停止部を設けたことを特徴とするものである。

【００１９】このような構成により、雑音期間以外は背
景雑音推定手段の更新動作を停止でき、音声期間の信号
で誤更新された推定雑音信号を用いて雑音減衰を行なう
ことがなく、音質を劣化させるのを未然に防止すること
ができる。

【００２０】また、第２の本発明は、時間軸上又は周波
数軸上の入力信号に基づいて、入力信号が背景雑音だけ
を含む雑音期間にあるか、入力信号が音声信号を含む音
声期間にあるかを検出する音声検出手段を備えると共
に、上記背景雑音推定手段の内部に、出力する推定雑音
信号の入力信号に対する追従速度を、雑音期間では音声
期間より高速になるように切り替える追従速度切替部を
設けたことを特徴とするものである。

【００２１】このような特徴構成により、音声期間と雑
音期間とで、推定雑音信号の更新速度を変化させ、雑音
期間では高速に推定を行ない、音声期間では低速で更新
を行なうことができ、音声期間においても、音声周波数
以外に雑音があれば追従して推定値を更新でき、雑音推
定について大きな誤更新を発生して音質を劣化させるこ
とを未然に防止することができ、音声成分に重複しない
雑音を効果的に除去することができる。

【００２２】さらに、第３の本発明は、雑音消去演算手
段からの出力信号を減衰させて周波数軸／時間軸変換手
段に出力するスペクトル減衰処理手段を設けたことを特
徴とするものである。

【００２３】このスペクトル減衰処理手段の機能によ
り、音質の優れた雑音除去効果を得ることができる。

【００２４】さらにまた、第４の本発明は、時間軸上又
は周波数軸上の入力信号に基づいて、入力信号が背景雑
音だけを含む雑音期間にあるか、入力信号が音声信号を
含む音声期間にあるかを検出する音声検出手段と、雑音
期間において、時間軸上又は周波数軸上の入力信号を音
質を変化させずに減衰する無歪減衰手段と、雑音期間に
おいては、上記無歪減衰手段からの出力信号を当該装置
の出力信号とする出力選択手段とを設けたことを特徴と
するものである。

【００２５】このような特徴構成により、当該無歪減衰
手段へ入力された雑音の周波数成分の構成成分比を全く
変化させないように減衰でき、従来では歪みを受けて非
常に耳障りで不自然であった残留雑音を、自然な聴感で
減衰することができ、雑音期間での音質を向上すること
ができる。

【００２６】また、第５の本発明は、第１、第３及び第
４の本発明の特徴構成を有するものであり、第１、第３
及び第４の本発明と同様に作用するものである。

【００２７】さらに、第６の本発明は、第２、第３及び
第４の本発明の特徴構成を有するものであり、第２、第
３及び第４の本発明と同様に作用するものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】

（Ａ）第１の実施形態 以下、本発明による背景雑音消去装置の第１の実施形態
を図面を参照しながら詳述する。

【００２９】（Ａ−１）第１の実施形態の構成 図１は、第１の実施形態の背景雑音消去装置の全体構成
を示すブロック図である。

【００３０】図１において、この背景雑音消去装置は、
入力処理系として、入力端子１、Ａ／Ｄ変換器２、窓関
数演算器３、ＦＦＴ演算器４及び音声検出器２８を備え
ている。

【００３１】入力端子１には、マイクロホンや音声録音
再生装置等（図示せず）が接続されており、この入力端
子１を介して、当該背景雑音消去装置は入力されたアナ
ログ信号を取込む。入力信号は、背景雑音だけのことも
あり、また、背景雑音が重畳された音声信号のこともあ
り得る。

【００３２】Ａ／Ｄ変換器２は、入力されたアナログ信
号をデジタル信号へ変換し、音声検出器２８及び窓関数
演算部３に出力するものである。解像度及びサンプリン
グ周波数は、音声信号に対する一般的なもので良い。

【００３３】音声検出器２８は、雑音が重畳された音声
信号の期間を検出し、言い換えると、音声期間と雑音単
独期間とを切り分け、音声検出信号を後述する各スイッ
チ６、９、１８に与えるものである。音声検出器２８と
しては、公知の音声検出方法を適用しているもので良
い。例えば、長期間（例えば５００ｍｓ）信号及び短期
間（例えば４０ｍｓ）信号のパワー平均値の差を監視す
る方法や、相関係数を計算する方法や、ＬＰＣ係数を計
算してその変化を検出する方法等、音声信号を正しく検
出できる方法であれば、どのようなものであっても良
い。

【００３４】窓関数演算器３は、Ａ／Ｄ変換器２からの
デジタル信号を予め決定したフレーム長（例えば３２ｍ
ｓ分）に分割すると共に、この分割処理で発生する高周
波数成分を防ぐため、窓関数処理を施すものであり、そ
の処理後の信号をＦＦＴ演算器４に出力するものであ
る。ここで、窓関数処理は、公知のハミング窓、ハミン
グ窓、ブラックマン窓などの窓関数を用いて実施すれば
十分である。

【００３５】ＦＦＴ演算器４は、ＦＦＴ演算を実行する
ことにより、時間軸上の信号を、周波数スペクトル成分
（周波数軸上の信号）に変換して、後述するスイッチ
６、背景雑音推定部７及び加算器５に出力するものであ
る。また、ＦＦＴ演算器４は、ＦＦＴ演算の結果、得ら
れた位相情報を、後述する位相保持器２９に出力するも
のである。なお、ＦＦＴ演算方法は公知の計算法である
ので説明は省略する。

【００３６】また、この第１の実施形態の背景雑音消去
装置は、背景雑音を消去するための構成として、加算器
５及び背景雑音推定部３０を備えている。背景雑音推定
部３０は、オンオフスイッチ６、背景雑音更新部７及び
背景雑音保持部８から構成されている。

【００３７】スイッチ６には、ＦＦＴ演算器４の出力ス
ペクトル信号が入力信号として与えられていると共に、
音声検出器２８による音声検出信号が制御信号として与
えられている。スイッチ６は、音声検出信号が雑音だけ
の期間（以下、雑音期間と呼ぶ）を示しているときに閉
成しており、ＦＦＴ演算器４から出力されたスペクトル
信号Ｘf,k （但し、ｋは分析フレーム順序を表し、ｆは
周波数を表す）を通過させて背景雑音更新部７に与える
ものである。一方、スイッチ６は、音声検出信号が音声
期間を示しているときに開放して、ＦＦＴ演算器４から
の出力スペクトル信号の通過を阻止するものである。す
なわち、背景雑音更新部７には、雑音期間においての
み、ＦＦＴ演算器４からのスペクトル信号Ｘf,k が与え
られるようになされている。

【００３８】背景雑音更新部７には、背景雑音保持部８
から１分析フレーム前の推定雑音信号Ｎ’f,k-1 も与え
られており、背景雑音更新部７は、(6) 式に従って、現
分析フレームの推定雑音信号Ｎ’f,k を形成して背景雑
音保持部８及び加算器５に与えるものである。また、背
景雑音保持部８は、与えられた推定雑音信号Ｎ’f,kを
１分析フレームだけ遅延させて背景雑音更新部７に与え
るものである。なお、(6) 式におけるａは、１＞ａ＞０
の定数であって、雑音推定の速度を決定する定数であ
る。また、推定雑音信号の初期値Ｎ’f,0 は０に選定さ
れている。

【００３９】 Ｎ’f,k ＝ａ・Ｎ’f,k-1 ＋（１−ａ）・Ｘf,k …(6) この(6) 式からは、背景雑音の分析が進んで、推定雑音
信号Ｎ’f,k-1 ＝Ｘf,k となったときには、Ｎ’f,k ＝
Ｘf,k となることが分かる。すなわち、音声信号がない
場合には、ＦＦＴ演算器４からのスペクトル信号Ｘf,k
は、背景雑音スペクトルＮf,k となっており、(6) 式に
示す背景雑音推定アルゴリズムの繰返しにより、雑音の
スペクトルを正しく推定できた時点では、推定雑音信号
Ｎ’f,kは、本来の雑音スペクトルＮf,k （＝Ｘf,k ）
に収束することが分かる。

【００４０】背景雑音更新部７からの推定雑音信号Ｎ’
f,k は加算器５及び後述する帯域別スペクトル減衰処理
部１７に出力される。

【００４１】加算器５には、背景雑音更新部７からの推
定雑音信号Ｎ’f,k が減算入力として与えられており、
また、ＦＦＴ演算器４からのスペクトル信号Ｘf,k が被
減算入力として与えられており、加算器５は、(7) 式に
従った減算処理を実行して、スペクトル信号Ｘf,k に含
まれている雑音成分を消去し、残差成分（消去残り成
分）Ｅf,k を得て後述するオンオフスイッチ９に出力す
る。なお、雑音期間においては、Ｎf,k ＝Ｘf,k である
ので、残差成分（消去残り成分）Ｅf,k は、(8)式で表
すことができる。

【００４２】 Ｅf,k ＝Ｘf,k −Ｎ’f,k …(7) Ｅf,k ＝Ｎf,k −Ｎ’f,k …(8) ここで、背景雑音推定部３０からの推定雑音信号Ｎ’f,
k は、スイッチ６のオンオフ制御により、雑音期間では
適宜更新されるが、音声期間では雑音期間の最終タイミ
ングでの値が維持される。加算器５は、このような推定
雑音信号Ｎ’f,k の更新の有無を問わず（期間を問わ
ず）、ＦＦＴ演算器４からのスペクトル信号Ｘf,k に対
して、(7) 式に対する消去演算を実行する。

【００４３】さらに、この第１の実施形態の背景雑音消
去装置は、音声期間において、加算器５から出力された
雑音消去スペクトル信号Ｅf,k を帯域別に減衰させる帯
域別スペクトル減衰処理部１７を備えている。この帯域
別スペクトル減衰処理部１７は、帯域分割器１０、帯域
別減衰演算部１１、パワー計算部１２、対数計算部１
３、帯域別信号対雑音比計算部（以下、帯域ｓ／ｎ計算
部と呼ぶ）１４、帯域別減衰量計算部１５及び平滑演算
部１６からなっている。また、この帯域別スペクトル減
衰処理部１７を音声期間だけ有効に機能させるため、こ
の帯域別スペクトル減衰処理部１７の入力段及び出力段
にはそれぞれ、オンオフスイッチ９及び２入力１出力ス
イッチ１８が設けられている。

【００４４】なお、この第１の実施形態においては、加
算器５からの出力信号を複数の帯域に分割することによ
り、音声信号の品質向上を行なう例を示しているが、音
声品質に影響が少ない場合は、帯域別に分割せず、１個
の全処理対象周波数帯域で減衰処理を実施するようにし
ても良い。

【００４５】スイッチ９には、音声検出器２８による音
声検出信号が制御信号として与えられており、スイッチ
９は、雑音期間のときに開放して加算器５からの出力ス
ペクトル信号Ｅf,k の通過を阻止し、音声期間のときに
閉成して加算器５からの出力スペクトル信号Ｅf,k を帯
域分割器１０に与えるものである。

【００４６】帯域分割器１０は、入力されたスペクトル
信号Ｅf,k の成分をいくつかの複数の帯域（以下、チャ
ンネルと呼ぶ）毎に分割する。分割方法としては、例え
ば、３００〜３４００Ｈｚの帯域（スペクトル信号Ｅf,
k の有効帯域）を３１０Ｈｚの帯域広がりを持つ小周波
数帯域に１０個に等分割する方法を適用することができ
る。また、分割方法は、適用する雑音の特性に応じて、
分割帯域の大小を適宜変更しても良く、等分割に限定さ
れるものではない。帯域分割器１０からの帯域分割音声
信号は帯域別減衰演算部１１及びパワー計算部１２に与
えられる。

【００４７】また、帯域分割器１０には、背景雑音更新
部７からの推定雑音信号Ｎ’f,k も与えられており、帯
域分割器１０は、この信号も同様にして複数の帯域に分
割し、帯域分割雑音信号もパワー計算部１２に与える。

【００４８】パワー計算部１２は、(9) 式に従って、チ
ャンネル別に音声パワーＰch（ｍ，ｋ）を計算すると共
に、(10)式に従って、チャンネル別の雑音パワーＮch
（ｍ，ｋ）を計算するものである。パワー計算部１２に
よって得られたチャンネル別の音声パワーＰch（ｍ，
ｋ）及び雑音パワーＮch（ｍ，ｋ）は、対数計算部１３
に与えられる。ここで、ｍがチャンネル番号を表してお
り、また、(9) 式及び(10)式における総和は、そのｍチ
ャンネルの下限周波数ｆme及び上限周波数ｆms間の全て
の周波数成分ｆ（ｆme〜ｆms）についてである。

【００４９】 Ｐch（ｍ，ｋ）＝Σ（Ｅf,k ） …(9) Ｎch（ｍ，ｋ）＝Σ（Ｎ’f,k ） …(10) 対数変換部１３は、チャンネル別の音声パワーＰch
（ｍ，ｋ）及び雑音パワーＮch（ｍ，ｋ）のそれぞれに
対して、対数変換を施し、対数変換後のチャンネル別の
音声パワーｌｏｇ（Ｐch（ｍ，ｋ））及び雑音パワーｌ
ｏｇ（Ｎch（ｍ，ｋ））を帯域ｓ／ｎ計算部１４に出力
するものである。ここでの対数変換方法としては、参照
表を用いる方法や線形近似を用いる方法等の公知の方法
を適用することができる。

【００５０】なお、この第１の実施形態では、対数を計
算して後述の帯域別ｓ／ｎ計算部１４での演算精度の向
上を計っているが、Ｓ／Ｎの推定の精度がそれほど重要
でない環境で使用する場合には、この対数計算部１３を
省略しても良い。

【００５１】帯域ｓ／ｎ計算部１４は、対数計算部１３
からの対数表現されているパワー信号ｌｏｇ（Ｎch
（ｍ，ｋ））、ｌｏｇ（Ｐch（ｍ，ｋ））に対して、(1
1)式を適用して、チャンネル別の対数表現された信号対
雑音パワー比Ｓ／Ｎch（ｍ，ｋ）計算して帯域別減衰演
算部１１に与えるものである。

【００５２】 Ｓ／Ｎch（ｍ，ｋ） ＝ｌｏｇ（Ｐch（ｍ，ｋ））−ｌｏｇ（Ｎch（ｍ，ｋ）） …(11) 帯域別減衰量計算部１５は、このチャンネル別の対数表
現された信号対雑音パワー比Ｓ／Ｎch（ｍ，ｋ）に基づ
いて、帯域分割器１０から出力された各チャンネルの音
声スペクトル信号に対する減衰量を計算して帯域別減衰
演算部１１に与えるものである。言い換えると、帯域分
割器１０から出力された各チャンネルの音声スペクトル
信号のパワーＰch（ｍ，ｋ）をどれだけ減衰させるかの
減衰ゲインＬ（ｍ，ｋ）を計算するものである。減衰ゲ
インＬ（ｍ，ｋ）の決定のしかたは、例えば、経験則を
予め参照表として作成しておき、対数表現された信号対
雑音パワー比Ｓ／Ｎch（ｍ，ｋ）をキーとして参照表か
ら減衰ゲインを参照するようにしても良く、また、経験
則等によって(12)式のような数式を形成しておき、対数
表現された信号対雑音パワー比Ｓ／Ｎch（ｍ，ｋ）をそ
の数式に適用することにより減衰ゲインを決定するよう
にしても良い。なお、(12)式におけるβは定数である。

【００５３】 Ｌ（ｍ，ｋ）＝−１０／３・Ｓ／Ｎch（ｍ，ｋ）＋２０−β …(12) ここで、減衰ゲインの決定方法は、参照表を用いるにし
ろ、(12)式のような変換式を適用するにしろ、低Ｓ／Ｎ
のチャンネルを集中して減衰させるようなものになって
いる（例えば(12)式はＳ／Ｎに対して逆比例してい
る）。すなわち、雑音成分の多いチャンネル成分を大き
く減衰し、音声成分の多いチャンネルはさほど減衰させ
ないようなものになっている。

【００５４】帯域別減衰演算部１１は、帯域別減衰量計
算部１５からの減衰ゲインＬ（ｍ，ｋ）を用いて、(13)
式に従って、帯域分割器１０からの各チャンネルの周波
数成分に減衰を加えて平滑演算部１６に出力するもので
ある。従って、各チャンネルのパワーは、(14)式に示す
ように減衰される。なお、この明細書において、下線付
き符号はベクトルを表している。

【００５５】 Ｐ’ch（ｍ，ｋ）＝Ｌ（ｍ，ｋ）・Ｐch（ｍ，ｋ） …(13) 但し、Ｐ’ch（ｍ，ｋ）＝｛Ｅ’fms,k ，・・・，Ｅ’
fme,k ｝Ｐch（ｍ，ｋ） ＝｛Ｅfms,k ，・・・，Ｅfme,k ｝であ
る。

【００５６】 Ｐ’ch（ｍ，ｋ）＝Ｌ（ｍ，ｋ）・Ｐch（ｍ，ｋ） …(14) 平滑演算部１６は、帯域別減衰演算部１１からの出力信
号Ｐ’ch（ｍ，ｋ）と、１分析フレーム前の自己からの
出力信号Ｏch（ｍ，ｋ−１）とを、(15)式に示すよう
に、重み付け定数γ（１＞γ＞０）を用いて重み付け加
算することにより、帯域別減衰演算部１１からの出力信
号Ｐ’ch（ｍ，ｋ）を平滑化した信号Ｏch（ｍ，ｋ）を
形成して２入力１出力スイッチ１８の一方の入力端子ｂ
に与えるものである。

【００５７】 Ｏch（ｍ，ｋ）＝ γ・Ｐ’ch（ｍ，ｋ）＋（１−γ）・Ｏch（ｍ，ｋ−１） …(15) スイッチ１８には、音声検出器２８による音声検出信号
が制御信号として与えられており、スイッチ１８は、雑
音期間のときに、入力端子ａに与えられている後述する
無歪減衰部２３からの信号を選択して逆ＦＦＴ演算器１
９に与えると共に、音声期間のときに、入力端子ｂに与
えられている帯域別スペクトル減衰処理部１７の平滑演
算部１６からの信号を選択して逆ＦＦＴ演算器１９に与
えるものである。

【００５８】また、この第１の実施形態の背景雑音消去
装置は、雑音期間において、ＦＦＴ演算器４の出力信号
及び加算器５の出力信号から逆ＦＦＴ演算器１９に与え
る信号を形成する無歪減衰部２３を備えている。無歪減
衰部２３は、パワー監視器２４、パワー減衰量計算部２
５、減衰量平滑演算部２６及びパワー減衰部２７から構
成されている。

【００５９】パワー監視器２４は、(16)式に従って、加
算器５の出力スペクトル信号（推定残差信号）Ｅf,k の
スペクトルパワーＰＥを計算すると共に、(17)式に従っ
て、ＦＦＴ演算器４の出力スペクトル信号Ｘf,k のスペ
クトルパワーＰＸを計算し、パワー減衰量計算部２５に
与えるものである。なお、(16)式及び(17)式における総
和Σは、全ての周波数成分について行なう。

【００６０】 ＰＥk ＝ΣＥf,k …(16) ＰＸk ＝ΣＸf,k …(17) この第１の実施形態においては、上述のように、処理す
る対象の全周波数の総和を求めるようにしているが、い
くつかの帯域に分割してスペクトルパワーＰＥk 、ＰＸ
k を計算しても良い。

【００６１】パワー減衰量計算部２５は、(18)式に従っ
て、ＦＦＴ演算器４の出力信号Ｘf,k に対する減衰量の
基本的な値ＬＸk を計算し、減衰量平滑演算部２６に出
力するものである。

【００６２】 ＬＸk ＝ＰＥk ／ＰＸk …(18) 減衰量平滑演算部２６では、処理対象フレーム毎の急
峻、不連続に減衰量ＬＸk が変動しても、処理音のレベ
ルが不連続にならないように、言い換えると音感が自然
で良好であるように、減衰量ＬＸk を連続にするため
に、パワー減衰量計算部２５からの減衰量ＬＸk に対し
て、平滑係数δ（１＞δ＞０）を用いた(19)式に従った
平滑演算を行なってスムーズゲインＬＸsm,kを求めてパ
ワー減衰部２７に出力するものである。

【００６３】 ＬＸsm,k＝δ・（ＬＸsm,k-1）＋（１−δ）・ＬＸk …(19) ここで、平滑係数δは、平滑演算の平滑化速度を決定す
る係数であり、使用したい使用環境や雑音に応じて適宜
決定すれば良い。

【００６４】パワー減衰部２７は、(20)式に示すよう
に、ＦＦＴ演算器４の出力信号Ｘf,kに対して、減衰量
平滑演算部２６からの平滑処理後の減衰量ＬＸsm,kで減
衰させ、減衰後の信号Ｘlf,kを、上述したスイッチ１８
の一方の入力端子ａに出力するものである。

【００６５】 Ｘlf,k＝ＬＸsm,k・Ｘf,k …(20) ここで、減衰処理後のスペクトル信号Ｘlf,kは、減衰処
理前のスペクトル信号Ｘf,k の周波数成分の構成成分比
を全く変化させず、パワーだけを減衰させた自然な音感
を再現するスペクトル成分として得られるのである。

【００６６】さらに、この第１の実施形態の背景雑音消
去装置は、出力処理系として、逆ＦＦＴ演算器１９、窓
関数オーバラップ処理部２０、Ｄ／Ａ変換器２１及び出
力端子２２を備えている。また、上述したように、入力
処理系での位相情報を出力処理系に引き渡すための位相
保持器２９を備えている。

【００６７】位相保持器２９は、ＦＦＴ演算器４による
ＦＦＴ演算の結果得られた位相情報を保持し、逆ＦＦＴ
演算器１９に引き渡すものである。

【００６８】逆ＦＦＴ演算器１９には、この位相情報に
加え、スイッチ１８による選択動作によって、雑音期間
では、パワー減衰部２７からの出力スペクトル信号が与
えられ、音声期間では、平滑演算部１６からの出力スペ
クトル信号が与えられる。逆ＦＦＴ演算器１９は、平滑
演算部１６又はパワー減衰部２７の出力スペクトル信号
に対して、位相保持器２９に保持された位相を有するよ
うに、逆ＦＦＴ処理を施して、周波数軸の信号を時間軸
の信号に変換し、窓関数オーバーラップ演算部２０に出
力するものである。

【００６９】窓関数オーバーラップ演算部２０は、上述
した窓関数演算部３における窓関数の時間軸信号への影
響を相殺するために、２〜３の窓関数を、例えば時間軸
で５０％の重複率でオーバーラップして互いに加算し、
その加算後の信号（デジタル信号）をＤ／Ａ変換器２１
に出力するものである。ここで、オーバーラップの比率
は５０％に限定されるものではなく、また、オーバーラ
ップさせるフレームの数も２〜３に限定されるものでは
ない。

【００７０】Ｄ／Ａ変換器２１は、雑音除去処理が施さ
れた音声期間でのデジタル信号でなる音声信号やパワー
が減衰された雑音期間でのデジタル信号でなる雑音信号
をアナログ信号に変換して、出力端子２２から、所望の
機器、例えば、スピーカ、録音機等（図示せず）に出力
するものである。

【００７１】（Ａ−２）第１の実施形態の動作 次に、以上のような各部からなる第１の実施形態の背景
雑音消去装置の動作を説明する。

【００７２】ここで、当該背景雑音消去装置への入力信
号は音声帯域の信号であり、この入力信号は、最初に雑
音期間があった後に音声期間があり、以下、雑音期間及
び音声期間が交互に生じるものである。なお、記憶媒体
からの入力信号の場合、最初に雑音期間がない場合もあ
り得るが、以下では、最初に雑音期間があるとして説明
を行なう。

【００７３】雑音期間又は音声期間を問わず、入力端子
１から当該背景雑音消去装置に入力された入力信号（ア
ナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換器２によってデジタル信号
に変換された後、窓関数演算器３において、予め決定さ
れているフレーム長に分割された後、各分析フレーム毎
の入力信号に対して、分割処理で発生する高周波数成分
を防ぐために、窓関数処理が施され、さらに、ＦＦＴ演
算器４において、ＦＦＴ演算が行なわれて、時間軸の信
号から周波数軸の信号（スペクトル信号）に変換され
る。このＦＦＴ演算の際に得られた位相情報は位相保持
器２９に与えられて保持される。

【００７４】上述したＡ／Ｄ変換器２からの出力信号は
音声検出器２８にも出力され、この音声検出器２８によ
って雑音期間か音声期間かが検出される。

【００７５】ここで、入力信号の最初は音声期間である
ので、音声検出器２８からの検出信号により、スイッチ
６が閉成され、スイッチ９が開放され、スイッチ１８が
無歪減衰部２３側の入力端子ａに接続される。

【００７６】背景雑音推定部３０においては、以上のよ
うに、雑音期間でスイッチ６が閉成され、これにより、
ＦＦＴ演算器４からのスペクトル信号（雑音のスペクト
ル信号）が背景雑音更新部７に入力され、波形雑音更新
部７及び背景雑音保持部８の機能により、背景雑音更新
部７からは、ＦＦＴ演算器４からの雑音のスペクトル信
号に追従した推定雑音信号が加算器５に出力される。な
お、背景雑音更新部７からの推定雑音信号は、帯域分割
器１０にも与えられるが、この信号に対する帯域分割器
１０の処理については、後述する音声期間の動作で説明
する。加算器５においては、ＦＦＴ演算器４からの雑音
のスペクトル信号から、背景雑音更新部７からの推定雑
音信号を減じることにより、推定残差信号を得て、無歪
減衰部２３のパワー監視器２４に与える。なお、後述す
る音声期間においては、加算器５からの信号は、雑音を
消去した音声信号（消去残差を含む）になっている。

【００７７】無歪減衰部２３においては、パワー監視器
２４において、ＦＦＴ演算器４からの雑音のスペクトル
信号におけるスペクトルパワーとこの雑音推定の残差信
号のスペクトルパワーとが計算され、パワー減衰量計算
部２５において、これら両スペクトルパワーに基づい
て、ＦＦＴ演算器４からの雑音のスペクトル信号に対す
る減衰量が計算され、減衰量平滑演算部２６において、
雑音の急峻、不連続な変化に減衰量が影響しないよう
に、パワー減衰量計算部２５からの減衰量が平滑化され
る。そして、パワー減衰部２７において、ＦＦＴ演算器
４からの雑音のスペクトル信号が、その周波数成分の構
成成分比を全く変化させないように、減衰量平滑演算部
２６からの減衰量に基づいてパワーだけが減衰され、こ
のようにして自然な音感を維持するように減衰された雑
音のスペクトル信号がスイッチ１８を介して逆ＦＦＴ演
算器１９に与えられる。

【００７８】逆ＦＦＴ演算器１９において、パワー減衰
部２７からの出力スペクトル信号は、位相保持器２９に
保持された位相を有するように、逆ＦＦＴ処理を施され
て、時間軸の信号に変換され、さらに、窓関数オーバー
ラップ演算部２０において、窓関数演算部３における窓
関数の時間軸信号への影響を相殺すべく、２〜３の窓関
数が、例えば時間軸で５０％の重複率でオーバーラップ
して互いに加算され、その加算後の信号（デジタル信
号）がＤ／Ａ変換器２１においてデジタル信号に変換さ
れて出力端子２２から次段の処理装置に出力される。

【００７９】以上のように、入力信号が雑音期間にある
ときには、入力信号に追従するように、背景雑音推定部
３０において、推定雑音信号が形成されると共に、無歪
減衰部２３において、雑音が、音量が急峻に変化するこ
とがないような自然な聴感で減衰されて出力される。

【００８０】このような雑音期間が終り、入力信号が音
声期間に入ると、音声検出器２８がそのことを検出し、
スイッチ６が開放され、スイッチ９が閉成され、スイッ
チ１８が帯域別スペクトル減衰処理部１７側の入力端子
ｂに接続される。

【００８１】なお、この音声期間においても、無歪減衰
部２３は入力信号があるので動作しているが、スイッチ
１８によって、その出力側が切り離されているので、存
在しないに等しくなっている。

【００８２】背景雑音推定部３０においては、上述した
ように、音声期間ではスイッチ６が開放され、ＦＦＴ演
算器４からの出力スペクトル信号が背景雑音更新部７に
与えられないので、背景雑音更新部７は更新動作しても
その直前の値に更新することになり（すなわち、更新動
作していないのに等しく）、背景雑音更新部７からは、
雑音期間の終了時点での推定雑音信号が各分析フレーム
で繰返して加算器５、及び、帯域別スペクトル減衰処理
部１７の帯域分割器１０に与えられる。

【００８３】この音声期間では、加算器５には、ＦＦＴ
演算器４から雑音が重畳されている音声スペクトル信号
が与えられており、この加算器５において、その音声ス
ペクトル信号から、雑音期間終了時点の値に固定されて
いる推定雑音信号が減じられて雑音成分が消去され（消
去残差を含む）、閉成状態にあるスイッチ９を介して、
雑音消去後の音声スペクトル信号が帯域別スペクトル減
衰処理部１７の帯域分割器１０に与えられる。

【００８４】帯域別スペクトル減衰処理部１７において
は、まず、帯域分割器１０において、雑音消去後の音声
スペクトル信号と、背景雑音更新部７からの雑音期間終
了時点での推定雑音信号とがそれぞれ複数の帯域に分割
される。

【００８５】その後、分割された帯域毎に、パワー計算
部１２において、推定雑音信号、及び、雑音消去後の音
声スペクトル信号のパワーが計算され、対数計算部１３
において、そのパワーの対数値が求められ、帯域ｓ／ｎ
計算部１４において、２種類のパワー対数値に基づいて
Ｓ／Ｎ比が計算され（推定され）、帯域別減衰量計算部
１５において、そのＳ／Ｎ比に基づいて、雑音成分の多
い帯域ほど大きく減衰させるような、帯域毎の雑音消去
後の音声スペクトル信号に対する減衰量が計算される。

【００８６】そして、帯域分割器１０から出力された帯
域毎の雑音消去後の音声スペクトル信号が、帯域別減衰
演算部１１において、帯域別減衰量計算部１５から出力
された帯域別の減衰量で減衰され、その後、平滑演算部
１６において、減衰処理後のスペクトル信号が平滑化さ
れて、帯域別減衰演算部１１からの信号が急峻な変化を
含んでいてもそれを弱める。

【００８７】以上のような帯域別減衰処理が施された当
該帯域別スペクトル減衰処理部１７からの音声スペクト
ル信号が、音声検出信号によって当該帯域別スペクトル
減衰処理部１７側を選択しているスイッチ１８を介し
て、逆ＦＦＴ演算器１９に与えられる。

【００８８】以下、雑音期間と同様にして、逆ＦＦＴ演
算器１９において、平滑演算部１６からの出力スペクト
ル信号は、位相保持器２９に保持された位相を有するよ
うに、逆ＦＦＴ処理を施されて、時間軸の信号に変換さ
れ、さらに、窓関数オーバーラップ演算部２０におい
て、窓関数演算部３における窓関数の時間軸信号への影
響を相殺すべく、２〜３の窓関数が、例えば時間軸で５
０％の重複率でオーバーラップして互いに加算され、そ
の加算後の信号（デジタル信号）がＤ／Ａ変換器２１に
おいてデジタル信号に変換されて出力端子２２から次段
の処理装置に出力される。

【００８９】以上のように、入力信号が音声期間にある
ときには、背景雑音推定部３０における推定雑音信号の
新たな値への更新を停止させて、その固定化された推定
雑音信号に基づいて音声信号に重畳されている雑音を消
去させると共に、その雑音消去後の音声スペクトル信号
に対して、帯域別スペクトル減衰処理部１７において、
帯域別にｓ／ｎ比を推定して、推定したｓ／ｎ比が小さ
い帯域ほど集中的に減衰させた後、平滑することによ
り、音量が急峻に変動して不自然になるのを防止し、自
然で明瞭な音質を得ている。

【００９０】なお、音声期間が終了し、次の雑音期間に
なった場合にも上述した雑音期間での動作が実行され、
この雑音期間の次の音声期間においても上述した音声期
間での動作が実行される。

【００９１】（Ａ−３）第１の実施形態の効果 第１の実施形態の背景雑音消去装置によれば、音声検出
器２８からの検出結果によって動作するスイッチ６を設
け、雑音期間以外は背景雑音推定部７の更新動作を停止
するようにしたので、音声期間の信号で誤更新された推
定雑音信号を用いて雑音減衰を行なうことがなく、音質
を劣化させるのを未然に防止することができる。

【００９２】また、第１の実施形態の背景雑音消去装置
によれば、雑音期間において有効に動作する無歪減衰部
２３を設け、この無歪減衰部２３へ入力された雑音スペ
クトル信号の周波数成分の構成成分比を全く変化させな
いように減衰させるようにしたので、従来では歪みを受
けて非常に耳障りで不自然であった残留雑音を、自然な
聴感で減衰することができ、雑音期間での音質を向上す
ることができる。

【００９３】かくするにつき、この無歪減衰部２３にお
いて、減衰量平滑演算部２６を用いて減衰量を平滑処理
した後、減衰処理に適用するようにしたので、減衰量が
急峻な変化を起こすのを防止でき、雑音音量が急峻に変
化して不自然になるのを防止することができる。

【００９４】さらに、第１の実施形態の背景雑音消去装
置によれば、帯域別スペクトル減衰処理部１７におい
て、音声期間でＳ／Ｎを推定し、低Ｓ／Ｎのチャンネル
（帯域）を集中して減衰するようにしたので、すなわ
ち、雑音成分の多いチャンネル成分を大きく減衰し、音
声成分の多いチャンネルはさほど減衰させないようにし
たので、音質の優れた雑音除去効果を得ることができ
る。

【００９５】かくするにつき、帯域別スペクトル減衰処
理部１７内に平滑演算部１６を設けて減衰量が急峻な変
化を起こすのを防止するようにしたので、雑音消去及び
減衰処理された音声信号の音量が急峻に変動して不自然
になるのを防止でき、音声期間において雑音成分の除去
された自然で明瞭な音質を得ることができる。

【００９６】（Ｂ）第２の実施形態 次に、本発明による背景雑音消去装置の第２の実施形態
を図面を参照しながら詳述する。

【００９７】図３は、第２の実施形態の背景雑音消去装
置の全体構成を示すブロック図であり、上述した図１と
の同一、対応部分には同一符号を付して示している。

【００９８】図３及び図１との比較から明らかなよう
に、この第２の実施形態の背景雑音消去装置は、第１の
実施形態の背景雑音消去装置におけるスイッチ９を、係
数決定部４２に置き換えている点が異なっている。

【００９９】この係数決定部４２にも、音声検出器２８
からの音声検出信号が与えられており、係数決定部４２
は、音声期間と雑音期間とで、背景雑音更新部７が推定
雑音信号Ｎ’f,k の更新演算に用いる下記に再掲載する
(6) 式の雑音推定速度決定係数ａを切り替えるものであ
る。

【０１００】 Ｎ’f,k ＝ａ・Ｎ’f,k-1 ＋（１−ａ）・Ｘf,k …(6) すなわち、第１の実施形態においては、音声期間では推
定雑音信号Ｎ’f,k の更新を停止していたが、この第２
の実施形態においては、音声期間においても、雑音期間
と異なる雑音推定速度決定係数ａを用いて推定雑音信号
Ｎ’f,k を更新するようにしている。より具体的に述べ
ると、音声期間では、推定雑音信号Ｎ’f,k の更新を遅
くして背景雑音更新処理の際に音声信号が反映されない
ようにすべく雑音推定速度決定係数ａ（以下、音声期間
での係数をａ１で表す）を大きくし、雑音期間では、素
早く雑音に追従できるように雑音推定速度決定係数ａ
（以下、雑音期間での係数をａ０で表す）を小さくす
る。

【０１０１】これら各期間での係数ａ０、ａ１（１＞ａ
０＞０、１＞ａ１＞０）の値はａ０＜ａ１を満足するな
らば任意に選定すれば良いが、一例としては、雑音期間
ではａ０＝０．１、音声期間ではａ１＝０．９にすれば
良い。

【０１０２】このように、第２の実施形態の場合、背景
雑音更新部７には、係数決定部４２から、雑音期間及び
音声期間で異なる雑音推定速度決定係数ａ０又はａ１が
与えられるので、背景雑音更新部７は、雑音期間では(2
1)式に従って推定雑音信号Ｎ’f,k を形成し、音声期間
では(22)式に従って推定雑音信号Ｎ’f,k を形成してい
ることになる。

【０１０３】 Ｎ’f,k ＝ａ０・Ｎ’f,k-1 ＋（１−ａ０）・Ｘf,k …（21） Ｎ’f,k ＝ａ１・Ｎ’f,k-1 ＋（１−ａ１）・Ｘf,k …（22） ここで、雑音期間においては、ＦＦＴ演算器４からの出
力スペクトル信号Ｘf,k は背景雑音スペクトルＮf,k そ
のものであり、背景雑音更新部７が、雑音スペクトルを
正しく推定できた時点で自動的に背景雑音推定アルゴリ
ズムによる推定値は収束する。分析フレーム毎の(21)式
の繰返し演算により、このように収束したときにはＮ’
i,k-1 ＝Ｘf,k となり、その結果Ｎ’f,k ＝Ｘf,k とな
る。

【０１０４】そして、雑音期間が終了して音声期間にな
ったときには、この第２の実施形態においては、上述し
たように、係数をａ０からａ１に切り替えて雑音推定を
継続する。これにより、音声期間においても、雑音変動
に追従した推定雑音信号を形成でき、除去をする雑音と
音声信号の周波数線分が離れているようなとき等に、有
効に音声品質を確保できるようになる。

【０１０５】なお、この第２の実施形態においても、背
景雑音推定部３０以外の各部での動作は、第１の実施形
態と同様であるので、その動作説明は省略する。

【０１０６】従って、この第２の実施形態の背景雑音消
去装置によれば、音声検出器２８からの検出結果によっ
て、背景雑音の推定値の更新速度を変化させ、雑音期間
では高速に推定を行ない、音声期間では低速で更新を行
なうようにしたので、音声期間においても、音声周波数
以外に雑音があれば追従して推定値を更新でき、雑音推
定について大きな誤更新を発生して音質を劣化させるこ
とを未然に防止することができ、音声成分に重複しない
雑音を効果的に除去することができる。

【０１０７】また、この第２の実施形態の背景雑音消去
装置によっても、無歪減衰部２３及び帯域別スペクトル
減衰処理部１７を備えているので、第１の実施形態と同
様に、これらを備えたことによる効果を奏することは勿
論である。

【０１０８】（Ｃ）第３の実施形態 次に、本発明による背景雑音消去装置の第３の実施形態
を図面を参照しながら詳述する。

【０１０９】図４は、第３の実施形態の背景雑音消去装
置の全体構成を示すブロック図であり、上述した図１と
の同一、対応部分には同一符号を付して示している。

【０１１０】図４及び図１との比較から明らかなよう
に、この第３の実施形態の背景雑音消去装置は、第１の
実施形態の背景雑音消去装置における帯域別スペクトル
減衰処理部１７の入力段に設けられていたスイッチ９を
なくし、その代わりに、帯域別スペクトル減衰処理部１
７から出力されたスペクトル信号、すなわち、平滑演算
部１６から出力されたスペクトル信号（この第４の実施
形態においてはＸlf,kで表す）の通過・非通過を制御す
る、通過時にはそのスペクトル信号をパワー監視器２４
に与えるスイッチ５１を設けている点が異なっている。

【０１１１】スイッチ５１にも音声検出器２８から出力
された音声検出信号が与えられ、スイッチ５１は、雑音
期間において閉成して、平滑演算部１６から出力された
スペクトル信号Ｘlf,kを通過させてパワー監視器２４に
与えると共に、音声期間において開放して、平滑演算部
１６から出力されたスペクトル信号Ｘlf,kがパワー監視
器２４に与えることを阻止するものである。

【０１１２】この第３の実施形態においては、帯域別ス
ペクトル減衰処理部１７の入力段にはスイッチ９が設け
られていないので、雑音期間においても、帯域別スペク
トル減衰処理部１７が有効に動作する。しかし、スイッ
チ１８が雑音期間においては無歪減衰部２３からのスペ
クトル信号を選択しているので、平滑演算部１６（帯域
別スペクトル減衰処理部１７）からの出力スペクトル信
号Ｘlf,kが逆ＦＦＴ演算器１９に入力されることはな
い。

【０１１３】一方、平滑演算部１６からの出力スペクト
ル信号Ｘlf,kは、上述したように、雑音期間において、
スイッチ５１を介してパワー監視器２４に与えられる。

【０１１４】この第３の実施形態のパワー監視器２４
は、(23)式に従って、平滑演算部１６からのスペクトル
信号Ｘlf,kのスペクトルパワーＰＸl を計算すると共
に、(24)式に従って、ＦＦＴ演算器４の出力スペクトル
信号Ｘf,k のスペクトルパワーＰＸを計算し、パワー減
衰量計算部２５に与える。なお、(23)式及び(24)式にお
ける総和Σは、全ての周波数成分について行なう。

【０１１５】 ＰＸlk＝ΣＸlf,k …(23) ＰＸk ＝ΣＸf,k …(24) この第３の実施形態のパワー減衰量計算部２５は、(25)
式に従って、ＦＦＴ演算器４の出力信号Ｘf,k に対する
減衰量の基本的な値ＬＸk を計算し、減衰量平滑演算部
２６に出力する。

【０１１６】 ＬＸk ＝ＰＸlk／ＰＸk …(25) 第３の実施形態においても、無歪減衰部２３内の減衰量
平滑演算部２２及びパワー減衰部２７の動作は、第１の
実施形態と同様である。

【０１１７】また、上述したように、帯域別スペクトル
減衰処理部１７が雑音期間においても有効に動作する点
を除けば、無歪減衰部２３以外の各部での動作は、第１
の実施形態と同様である。

【０１１８】以上のように、第１の実施形態と第３の実
施形態とは、無歪減衰部２３のパワー監視部２４に与え
る雑音期間における推定残差信号が、加算器５から出力
されたものを用いるか、加算器５から出力された信号に
対して帯域別のスペクトル減衰処理を施したものを用い
るかの相違はあるが、無歪減衰部２３が、ＦＦＴ演算器
４からの雑音スペクトルと、推定残差信号とに基づい
て、減衰量を定めている点は、第３の実施形態も第１の
実施形態と同様である。

【０１１９】この第３の実施形態の背景雑音消去装置に
よっても、無歪減衰部２３のパワー監視部２４に与える
雑音期間における推定残差信号が、加算器５から出力さ
れたものを用いるか、加算器５から出力された信号に対
して帯域別のスペクトル減衰処理を施したものを用いる
かの相違はあるが、全体の処理は第１の実施形態と同様
であるので、第１の実施形態と同様な効果を奏すること
ができる。

【０１２０】（Ｄ）第４の実施形態 次に、本発明による背景雑音消去装置の第４の実施形態
を図面を参照しながら詳述する。

【０１２１】図５は、第４の実施形態の背景雑音消去装
置の全体構成を示すブロック図であり、上述した図１と
の同一、対応部分には同一符号を付して示している。

【０１２２】図５及び図１との比較から明らかなよう
に、この第４の実施形態の背景雑音消去装置は、無歪減
衰部２３が時間軸上の信号段階で雑音に対する無歪減衰
処理を実行する点が、第１の実施形態の背景雑音消去装
置と大きく異なっている。

【０１２３】すなわち、第４の実施形態の背景雑音消去
装置においては、具体的には、Ａ／Ｄ変換器２の出力信
号を無歪減衰部２３のパワー監視器２４に与えると共
に、窓関数オーバラップ処理部２０の出力信号を無歪減
衰部２３のパワー監視器２４に与え、また、無歪減衰部
２３のパワー減衰部２７からの出力信号を後述するスイ
ッチ６２を介してＤ／Ａ変換器２１に与えるようにして
いる。また、音声期間において、帯域別スペクトル減衰
処理部１７による処理が施された信号を当該装置からの
出力信号とすると共に、雑音期間において、無歪減衰部
２３による処理が施された信号を当該装置からの出力信
号とするための構成として、第１の実施形態のスイッチ
９及び１８を省略し、代わりに、窓関数オーバラップ処
理部２０及びＤ／Ａ変換器２１間に介挿されたオンオフ
スイッチ６１と、パワー減衰部２７Ｄ／Ａ変換器２１間
に介挿されたオンオフスイッチ６２とを設けている。

【０１２４】スイッチ６１及び６２にも、音声検出器２
８からの音声検出信号が与えられる。スイッチ６１は、
音声期間において閉成して窓関数オーバラップ処理部２
０からの出力信号を通過させてＤ／Ａ変換器２１に与
え、雑音期間において開放して窓関数オーバラップ処理
部２０からの出力信号の通過を阻止するものである。一
方、スイッチ６２は、雑音期間において閉成して無歪減
衰部２３、従って、パワー減衰部２７からの出力信号を
通過させてＤ／Ａ変換器２１に与え、音声期間において
開放してパワー減衰部２７からの出力信号の通過を阻止
するものである。

【０１２５】この第４の実施形態においても、帯域別ス
ペクトル減衰処理部１７の入力段にはスイッチ９が設け
られていないので、雑音期間においても、帯域別スペク
トル減衰処理部１７が有効に動作する。しかし、窓関数
オーバラップ処理部２０の出力側に設けられたスイッチ
６１は、音声期間のみ閉成するので、雑音期間におい
て、帯域別スペクトル減衰処理部１７から出力され、そ
の後、逆ＦＦＴ演算器１９及び窓関数オーバラップ処理
部２０で処理された信号はＤ／Ａ変換器２１には与えら
れない。

【０１２６】しかし、この第４の実施形態においては、
雑音期間において、帯域別スペクトル減衰処理部１７か
ら出力され、その後、逆ＦＦＴ演算器１９及び窓関数オ
ーバラップ処理部２０で処理された時間軸上の信号は、
無歪減衰部２３のパワー監視器２４に与えられるように
なされている。このパワー監視器２４には、上述したよ
うに、Ａ／Ｄ変換器２からの時間軸上の信号も与えられ
るようになされている。なお、無歪減衰部２３は、その
出力段のスイッチ６２が雑音期間でのみ閉成するので、
雑音期間でのみ有効に機能するものとなっている。

【０１２７】以上のように、第４の実施形態の無歪減衰
部２３には、第１〜第３の実施形態と異なって時間軸上
の信号が入力されるので、第１〜第３の実施形態の無歪
減衰部２３と異なる動作を行なう。

【０１２８】パワー監視器２４は、Ａ／Ｄ変換器２から
の出力信号ｘt,k のパワーＰｘt,kを、例えば(26)式に
従って計算すると共に、窓関数オーバーラップ処理部２
０からの出力信号ｗt,k のパワーＰｗt,k を、例えば(2
7)式に従って計算し、これら両パワーをパワー減衰量計
算部２５に出力する。なお、(26)式及び(27)式における
総和Σは、その時刻ｔを含め、パワー監視のための時間
保持サンプル数ｌについてであり、このサンプル数ｌは
任意に選定して良いものであるが、例えば３２サンプル
を選定することができる。

【０１２９】 Ｐｘt,k ＝Σｘt-l,k ² …(26) Ｐｗt,k ＝Σｗt-1,k ² …(27) パワー減衰量計算部２５は、Ａ／Ｄ変換器２からの出力
信号ｘt,k に対する減衰量Ｌｘを、例えば(28)式に従っ
て計算して減衰量平滑演算部２６に与える。

【０１３０】 Ｌｘk ＝Ｐｗt,k ／Ｐｘt,k …(28) 減衰量平滑演算部２６は、処理対象フレーム毎の急峻、
不連続に減衰量Ｌｘが変動しても、処理音（雑音）のレ
ベルが不連続にならないように、音感が自然で良好にな
るように、減衰量Ｌｘを連続にさせるため、例えば(29)
式に示す平滑演算を行なってスムーズゲインＬｘsmを求
めてパワー減衰部２７に与える。なお、(29)式における
εは、平滑演算の平滑化速度を決定する平滑係数であ
り、使用したい使用環境、雑音に応じて適宜決定すれば
良い。

【０１３１】 Ｌｘsm,k＝ε・Ｌｘsm,k-1＋（１−ε）・Ｌｘk …(29) パワー減衰部２７は、Ａ／Ｄ変換器２からの出力信号ｘ
t,k に対して、減衰量平滑演算部２６からの平滑処理後
の減衰量Ｌｘsm,kを用いて、(30)式に示すように減衰処
理を行ない、その減衰された信号ｘlt,kをスイッチ６２
に出力する。

【０１３２】 ｘlt,k＝Ｌｘsm,k・ｘt,k …(30) ここで、減衰後の信号ｘlt,kは時間軸で振幅だけを小さ
くした信号であり、この第４の実施形態においても、無
歪減衰部２３への入力信号ｘt,k の周波数成分の構成成
分比を全く変化させず、パワーだけを減衰した自然な音
感を再現するスペクトル成分として得られている。

【０１３３】なお、第４の実施形態において、帯域別ス
ペクトル減衰処理部１７が雑音期間においても有効に動
作する点を除けば、無歪減衰部２３以外の各部での動作
は、第１の実施形態と同様である。

【０１３４】以上のように、第１の実施形態と第４の実
施形態とは、無歪減衰部２３が周波数軸上での信号を処
理するか時間軸上での信号を処理するかの相違はある
が、その他は、第３の実施形態も第１の実施形態と同様
である。

【０１３５】この第４の実施形態の背景雑音消去装置に
よっても、無歪減衰部２３が周波数軸上での信号を処理
するか時間軸上での信号を処理するかの相違はあるが、
全体の処理は第１の実施形態と同様であるので、第１の
実施形態と同様な効果を奏することができる。

【０１３６】（Ｅ）他の実施形態 なお、上記各実施形態の説明においても、種々変形した
実施形態の説明を行なったが、本発明は、上記各実施形
態に限定されるものでなく、上述した変形した実施形態
以外の他の実施形態も許容するものである。そのうちの
いくつかを例示すると以下の通りである。

【０１３７】時間軸上の信号と周波数軸上の信号間の変
換をＦＦＴ、逆ＦＦＴ演算以外で行なうものであっても
良い。また、音声検出も、周波数軸上の信号で行なうよ
うにしても良い。

【０１３８】音声期間と雑音期間とで出力信号の処理系
を切り替えるためのスイッチの介在位置は、上記実施形
態のものに限定されるものではない。例えば、無歪減衰
部について言えば、入力側にもスイッチを設けるように
しても良い。

【０１３９】上記各実施形態は、背景雑音推定部での音
声期間での推定雑音信号の更新方法、帯域別スペクトル
減衰処理部を設けたこと、無歪減衰部を設けたことの３
点を特徴とするものであったが、そのうちのいずれか１
以上を有するように背景雑音消去装置を構成しても良い
ことは勿論である。

【０１４０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、音声期
間では、推定雑音信号の更新を停止させるか、又は、雑
音期間より遅い入力信号に対する追従速度で更新させる
ようにしたので、音声期間の信号で誤更新された推定雑
音信号を用いて雑音減衰を行なうことがなく、音質を劣
化させるのを未然に防止することができる。

【０１４１】また、本発明によれば、雑音消去演算手段
からの雑音消去演算後の出力信号を減衰させて周波数軸
／時間軸変換手段に出力するスペクトル減衰処理手段を
設けたので、音質の優れた雑音除去効果を得ることがで
きる。

【０１４２】さら、本発明によれば、雑音期間におい
て、時間軸上又は周波数軸上の入力信号を音質を変化さ
せずに減衰する無歪減衰手段と、雑音期間においては、
無歪減衰手段からの出力信号を当該装置の出力信号とす
る出力選択手段とを設けたので、当該無歪減衰手段へ入
力された雑音の周波数成分の構成成分比を全く変化させ
ないように減衰でき、従来では歪みを受けて非常に耳障
りで不自然であった残留雑音を、自然な聴感で減衰する
ことができ、雑音期間での音質を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の全体構成を示すブロック図で
ある。

【図２】従来の構成を示すブロック図である。

【図３】第２の実施形態の全体構成を示すブロック図で
ある。

【図４】第３の実施形態の全体構成を示すブロック図で
ある。

【図５】第４の実施形態の全体構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

４…高速フーリエ変換演算器（ＦＦＴ演算器）、５…加
算器、６、９、１８、５１、６１、６２…スイッチ、７
…背景雑音更新部、８…背景雑音保持部、１０…周波数
帯域分割器、１１、帯域別減衰演算部、１２…パワー演
算部、１３…対数計算部、１４…帯域別信号対雑音比計
算部（帯域別ｓ／ｎ計算部）、１５…帯域別減衰量計算
部、１６…平滑演算部、１７…帯域別スペクトル減衰処
理部、１９…逆高速フーリエ変換演算器（逆ＦＦＴ演算
器）、２３…無歪減衰部、２４…パワー監視器、２５…
パワー減衰量計算部、２６…減衰量平滑演算部、２７…
パワー減衰部、２８…音声検出器、２９…位相保持部、
３０…背景雑音推定部、４２…係数決定部。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 時間軸上の入力信号を周波数軸上の信号
   に変換する時間軸／周波数軸変換手段と、変換された周
   波数軸上の入力信号に基づいて、その入力信号における
   背景雑音を入力信号に追従しながら推定し、推定雑音信
   号を形成する背景雑音推定手段と、変換された周波数軸
   上の入力信号から、推定雑音信号を減じる雑音消去演算
   手段と、雑音消去演算が施された周波数軸上の信号を時
   間軸上の信号に変換する周波数軸／時間軸変換手段とを
   有する背景雑音消去装置において、 時間軸上又は周波数軸上の入力信号に基づいて、入力信
   号が背景雑音だけを含む雑音期間にあるか、入力信号が
   音声信号を含む音声期間にあるかを検出する音声検出手
   段を備えると共に、 上記背景雑音推定手段の内部に、音声期間において、出
   力する推定雑音信号の値の更新を停止させる更新停止部
   を設けたことを特徴とする背景雑音消去装置。
2. 【請求項２】 時間軸上の入力信号を周波数軸上の信号
   に変換する時間軸／周波数軸変換手段と、変換された周
   波数軸上の入力信号に基づいて、その入力信号における
   背景雑音を入力信号に追従しながら推定し、推定雑音信
   号を形成する背景雑音推定手段と、変換された周波数軸
   上の入力信号から、推定雑音信号を減じる雑音消去演算
   手段と、雑音消去演算が施された周波数軸上の信号を時
   間軸上の信号に変換する周波数軸／時間軸変換手段とを
   有する背景雑音消去装置において、 時間軸上又は周波数軸上の入力信号に基づいて、入力信
   号が背景雑音だけを含む雑音期間にあるか、入力信号が
   音声信号を含む音声期間にあるかを検出する音声検出手
   段を備えると共に、 上記背景雑音推定手段の内部に、出力する推定雑音信号
   の入力信号に対する追従速度を、雑音期間では音声期間
   より高速になるように切り替える追従速度切替部を設け
   たことを特徴とする背景雑音消去装置。
3. 【請求項３】 時間軸上の入力信号を周波数軸上の信号
   に変換する時間軸／周波数軸変換手段と、変換された周
   波数軸上の入力信号に基づいて、その入力信号における
   背景雑音を入力信号に追従しながら推定し、推定雑音信
   号を形成する背景雑音推定手段と、変換された周波数軸
   上の入力信号から、推定雑音信号を減じる雑音消去演算
   手段と、雑音消去演算が施された周波数軸上の信号を時
   間軸上の信号に変換する周波数軸／時間軸変換手段とを
   有する背景雑音消去装置において、 上記雑音消去演算手段からの出力信号を減衰させて上記
   周波数軸／時間軸変換手段に出力するスペクトル減衰処
   理手段を設けたことを特徴とする背景雑音消去装置。
4. 【請求項４】 時間軸上の入力信号を周波数軸上の信号
   に変換する時間軸／周波数軸変換手段と、変換された周
   波数軸上の入力信号に基づいて、その入力信号における
   背景雑音を入力信号に追従しながら推定し、推定雑音信
   号を形成する背景雑音推定手段と、変換された周波数軸
   上の入力信号から、推定雑音信号を減じる雑音消去演算
   手段と、雑音消去演算が施された周波数軸上の信号を時
   間軸上の信号に変換する周波数軸／時間軸変換手段とを
   有する背景雑音消去装置において、 時間軸上又は周波数軸上の入力信号に基づいて、入力信
   号が背景雑音だけを含む雑音期間にあるか、入力信号が
   音声信号を含む音声期間にあるかを検出する音声検出手
   段と、 雑音期間において、時間軸上又は周波数軸上の入力信号
   を音質を変化させずに減衰する無歪減衰手段と、 雑音期間においては、上記無歪減衰手段からの出力信号
   を当該装置の出力信号とする出力選択手段とを設けたこ
   とを特徴とする背景雑音消去装置。
5. 【請求項５】 時間軸上の入力信号を周波数軸上の信号
   に変換する時間軸／周波数軸変換手段と、変換された周
   波数軸上の入力信号に基づいて、その入力信号における
   背景雑音を入力信号に追従しながら推定し、推定雑音信
   号を形成する背景雑音推定手段と、変換された周波数軸
   上の入力信号から、推定雑音信号を減じる雑音消去演算
   手段と、雑音消去演算が施された周波数軸上の信号を時
   間軸上の信号に変換する周波数軸／時間軸変換手段とを
   有する背景雑音消去装置において、 時間軸上又は周波数軸上の入力信号に基づいて、入力信
   号が背景雑音だけを含む雑音期間にあるか、入力信号が
   音声信号を含む音声期間にあるかを検出する音声検出手
   段と、 上記雑音消去演算手段からの出力信号を減衰させて上記
   周波数軸／時間軸変換手段に出力するスペクトル減衰処
   理手段と、 雑音期間において、時間軸上又は周波数軸上の入力信号
   を音質を変化させずに減衰する無歪減衰手段と、 雑音期間においては、上記無歪減衰手段からの出力信号
   を当該装置の出力信号とすると共に、音声期間におい
   て、上記スペクトル減衰処理手段による処理が施されて
   いる信号を当該装置の出力信号とする出力選択手段とを
   備えると共に、 上記背景雑音推定手段の内部に、音声期間において、出
   力する推定雑音信号の値の更新を停止させる更新停止部
   を設けたことを特徴とする背景雑音消去装置。
6. 【請求項６】 時間軸上の入力信号を周波数軸上の信号
   に変換する時間軸／周波数軸変換手段と、変換された周
   波数軸上の入力信号に基づいて、その入力信号における
   背景雑音を入力信号に追従しながら推定し、推定雑音信
   号を形成する背景雑音推定手段と、変換された周波数軸
   上の入力信号から、推定雑音信号を減じる雑音消去演算
   手段と、雑音消去演算が施された周波数軸上の信号を時
   間軸上の信号に変換する周波数軸／時間軸変換手段とを
   有する背景雑音消去装置において、 時間軸上又は周波数軸上の入力信号に基づいて、入力信
   号が背景雑音だけを含む雑音期間にあるか、入力信号が
   音声信号を含む音声期間にあるかを検出する音声検出手
   段と、 上記雑音消去演算手段からの出力信号を減衰させて上記
   周波数軸／時間軸変換手段に出力するスペクトル減衰処
   理手段と、 雑音期間において、時間軸上又は周波数軸上の入力信号
   を音質を変化させずに減衰する無歪減衰手段と、 雑音期間においては、上記無歪減衰手段からの出力信号
   を当該装置の出力信号とすると共に、音声期間におい
   て、上記スペクトル減衰処理手段による処理が施されて
   いる信号を当該装置の出力信号とする出力選択手段とを
   備えると共に、 上記背景雑音推定手段の内部に、出力する推定雑音信号
   の入力信号に対する追従速度を、雑音期間では音声期間
   より高速になるように切り替える追従速度切替部を設け
   たことを特徴とする背景雑音消去装置。
7. 【請求項７】 上記スペクトル減衰処理手段は、 当該スペクトル減衰処理手段への入力信号のＳ／Ｎを計
   算するＳ／Ｎ計算部と、 得られたＳ／Ｎに応じた減衰量を決定する減衰量計算部
   と、 当該スペクトル減衰処理手段への入力信号を決定された
   減衰量で減衰させる減衰演算部とを有することを特徴と
   する請求項３、５又は６に記載の背景雑音消去装置。
8. 【請求項８】 上記スペクトル減衰処理手段は、当該ス
   ペクトル減衰処理手段への入力信号を複数の帯域に分割
   する帯域分割器をさらに有し、上記Ｓ／Ｎ計算部、上記
   減衰量計算部、及び、上記減衰演算部がそれぞれ、分割
   帯域毎に処理するものであることを特徴とする請求項７
   に記載の背景雑音消去装置。
9. 【請求項９】 上記スペクトル減衰処理手段は、上記減
   衰演算部からの帯域別の出力信号を平滑化する平滑演算
   部を有することを特徴とする請求項８に記載の背景雑音
   消去装置。
10. 【請求項１０】 上記無歪減衰手段は、 雑音消去演算が施される前の雑音期間の信号と、雑音消
    去演算が施された後のパワーを監視するパワー監視器
    と、 監視した両パワーに基づいて減衰量を決定するパワー減
    衰量計算部と、 決定された減衰量を平滑化する減衰量平滑演算部と、 平滑化された減衰量に基づいて、当該無歪減衰手段への
    入力信号を減衰するパワー減衰部とを有することを特徴
    とする請求項４〜９のいずれかに記載の背景雑音消去装
    置。