JPH0934496A - ノイズのある音声信号を改善するための装置 - Google Patents
ノイズのある音声信号を改善するための装置Info
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- JPH0934496A JPH0934496A JP8173981A JP17398196A JPH0934496A JP H0934496 A JPH0934496 A JP H0934496A JP 8173981 A JP8173981 A JP 8173981A JP 17398196 A JP17398196 A JP 17398196A JP H0934496 A JPH0934496 A JP H0934496A
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Classifications
-
- 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
- G10L21/0208—Noise filtering
-
- 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
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- G10L21/0216—Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
- G10L2021/02161—Number of inputs available containing the signal or the noise to be suppressed
- G10L2021/02165—Two microphones, one receiving mainly the noise signal and the other one mainly the speech signal
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- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 質のある信号を改善して、ノイズが情報伝達
に否定的に作用しないようにする音声信号伝達用装置を
提供すること。 【解決手段】ノイズが伝送の質に及ぼす影響を低減した
音声信号の伝達用装置である。２つのマイクロフォン
１，２が設けられている。信号処理は、３つの周波数部
分帯域内で行われる。低い周波数帯域内では、マイクロ
フォン信号がハイパスフィルタリングされ、中間の周波
数帯域内では、前記信号は、スカラーファクタで重み付
けされ、それにより、当該周波数帯域は、音声ポーズ中
減衰される。高い周波数帯域内では、適応フィルタが使
用される。処理の開始時に、信号が高域強調(プリエン
ファシス)され、信号は、改善された前記信号の出力の
前に、逆フィルタ２２によって再び元に戻される
に否定的に作用しないようにする音声信号伝達用装置を
提供すること。 【解決手段】ノイズが伝送の質に及ぼす影響を低減した
音声信号の伝達用装置である。２つのマイクロフォン
１，２が設けられている。信号処理は、３つの周波数部
分帯域内で行われる。低い周波数帯域内では、マイクロ
フォン信号がハイパスフィルタリングされ、中間の周波
数帯域内では、前記信号は、スカラーファクタで重み付
けされ、それにより、当該周波数帯域は、音声ポーズ中
減衰される。高い周波数帯域内では、適応フィルタが使
用される。処理の開始時に、信号が高域強調(プリエン
ファシス)され、信号は、改善された前記信号の出力の
前に、逆フィルタ２２によって再び元に戻される
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも２つの
音響入力信号を有するノイズのある音声信号を改善する
ための装置に関する。
音響入力信号を有するノイズのある音声信号を改善する
ための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】音声信号は、医学技術では、患者の情報
伝達のために使用されることがある。殊に、コンピュー
タトモグラフィ又は磁気共鳴技術では、患者は、検査装
置内に配置されるが、患者とオペレータとのコミュニケ
ーションは、検査装置内のマイクロフォンを介して行わ
れる。その際、音声信号をできる限りノイズなく外部に
伝達する必要がある。
伝達のために使用されることがある。殊に、コンピュー
タトモグラフィ又は磁気共鳴技術では、患者は、検査装
置内に配置されるが、患者とオペレータとのコミュニケ
ーションは、検査装置内のマイクロフォンを介して行わ
れる。その際、音声信号をできる限りノイズなく外部に
伝達する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ノイ
ズのある音声信号を改善して、ノイズが情報伝達に否定
的に作用しないようにする装置を提供することにある。
ズのある音声信号を改善して、ノイズが情報伝達に否定
的に作用しないようにする装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
ると、処理は、３つの周波数部分帯域で行われ、低い周
波数帯域内では、マイクロフォン信号がハイパスフィル
タリングされ、中間の周波数帯域内では、前記信号は、
スカラーファクタで重み付けされ、それにより、当該周
波数帯域は、音声ポーズ中減衰され、前述のスカラー重
み付けは、前記中間の周波数帯域内で、評価されたＳＮ
Ｒに基づいて調整され、高い周波数帯域内では、適応
(アダプティブ)フィルタが使用され、該適応フィルタ
は、平均により、２つの線形位相適応フィルタから算出
され、該算出の際、係数は、スペクトルにより平滑化
(スムージング)されており、前記処理の開始時に、前記
信号が高域強調(プリエンファシス)され、前記信号は、
改善された前記信号の出力の前に、逆フィルタによって
再び元に戻されるようにすること(請求項１記載の要件)
によって解決される。
ると、処理は、３つの周波数部分帯域で行われ、低い周
波数帯域内では、マイクロフォン信号がハイパスフィル
タリングされ、中間の周波数帯域内では、前記信号は、
スカラーファクタで重み付けされ、それにより、当該周
波数帯域は、音声ポーズ中減衰され、前述のスカラー重
み付けは、前記中間の周波数帯域内で、評価されたＳＮ
Ｒに基づいて調整され、高い周波数帯域内では、適応
(アダプティブ)フィルタが使用され、該適応フィルタ
は、平均により、２つの線形位相適応フィルタから算出
され、該算出の際、係数は、スペクトルにより平滑化
(スムージング)されており、前記処理の開始時に、前記
信号が高域強調(プリエンファシス)され、前記信号は、
改善された前記信号の出力の前に、逆フィルタによって
再び元に戻されるようにすること(請求項１記載の要件)
によって解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】実施態様は、請求項２から得ら
れ、つまり、低い周波数帯域は、０〜２４０Ｈｚであ
り、中間の周波数帯域は、２４０〜８００Ｈｚであり、
高い周波数帯域は、８００〜３４００Ｈｚである。
れ、つまり、低い周波数帯域は、０〜２４０Ｈｚであ
り、中間の周波数帯域は、２４０〜８００Ｈｚであり、
高い周波数帯域は、８００〜３４００Ｈｚである。
【０００６】
【実施例】本発明を、以下、図示の実施例を用いて詳細
に説明する。
に説明する。
【０００７】図１は、音声信号用の伝達装置を備えた医
学検査装置の略図である。
学検査装置の略図である。
【０００８】図１では、医学装置、例えば、コンピュー
タトモグラフが示されており、この装置は、磁場を有し
ており、この磁場の中に患者が配置される。その患者と
外部とのコミュニケーションのために、この装置には、
２つのマイクロフォン１，２が設けられており、この信
号は、フィルタを介して外部に伝達される。
タトモグラフが示されており、この装置は、磁場を有し
ており、この磁場の中に患者が配置される。その患者と
外部とのコミュニケーションのために、この装置には、
２つのマイクロフォン１，２が設けられており、この信
号は、フィルタを介して外部に伝達される。
【０００９】図２は、図１の伝達装置の詳細図である。
【００１０】図２には、フィルタの構成が一層正確に示
されている。マイクロフォン１、２には、Ａ／Ｄ変換器
３，４、サンプリングレートの二等分用のローパスフィ
ルタ５，６、適応化作動時間調整器７、伝達部材８，
９、周波数帯域分割用のローパス/ハイパスフィルタ１
０，１１、加算器１３に接続された適応(アダプティブ)
フィルタ１４の係数の適応化算出用の計算部材１２、乗
算器１５，１６、加算部材１７，１８、加算部材１９及
び乗算器２０、ハイパスフィルタ２１、及び、サンプリ
ングレートの倍速化用のローパスフィルタ２２が後ろに
接続されている。
されている。マイクロフォン１、２には、Ａ／Ｄ変換器
３，４、サンプリングレートの二等分用のローパスフィ
ルタ５，６、適応化作動時間調整器７、伝達部材８，
９、周波数帯域分割用のローパス/ハイパスフィルタ１
０，１１、加算器１３に接続された適応(アダプティブ)
フィルタ１４の係数の適応化算出用の計算部材１２、乗
算器１５，１６、加算部材１７，１８、加算部材１９及
び乗算器２０、ハイパスフィルタ２１、及び、サンプリ
ングレートの倍速化用のローパスフィルタ２２が後ろに
接続されている。
【００１１】アルゴリズムは、サンプリングレート８ｋ
Ｈｚ用にされている。比較的高いサンプリングレート
は、所定の計算容量では不可能であり、どうしても不可
欠でもない。と言うのは、広帯域ノイズに関して、信号
を３．６ｋＨｚに低域通過により制限することにより、
信号は主観的には改善されたものとして感じられるから
である。
Ｈｚ用にされている。比較的高いサンプリングレート
は、所定の計算容量では不可能であり、どうしても不可
欠でもない。と言うのは、広帯域ノイズに関して、信号
を３．６ｋＨｚに低域通過により制限することにより、
信号は主観的には改善されたものとして感じられるから
である。
【００１２】アルゴリズムは、以下の各構成要素を有し
ている:ディジタル巡回型ローパスフィルタ５，６。整
列及び１６ｋＨｚから８ｋＨｚにサンプリングレート変
換。サンプリングレート変換は、必要である。と言うの
は、Ａ／Ｄ変換器３，４は、この場合のハードウェアで
は、８ｋＨｚのサンプリングレートに切り換えることは
できないからである。
ている:ディジタル巡回型ローパスフィルタ５，６。整
列及び１６ｋＨｚから８ｋＨｚにサンプリングレート変
換。サンプリングレート変換は、必要である。と言うの
は、Ａ／Ｄ変換器３，４は、この場合のハードウェアで
は、８ｋＨｚのサンプリングレートに切り換えることは
できないからである。
【００１３】相関を用いた自動的作動時間調整及び最大
値検出及びＳＮＲ検出(ＳＮＲ = 信号/雑音比)。マイク
ロフォン信号の作動時間調整は、ほぼ1/2のサンプリン
グ間隔で正確である。
値検出及びＳＮＲ検出(ＳＮＲ = 信号/雑音比)。マイク
ロフォン信号の作動時間調整は、ほぼ1/2のサンプリン
グ間隔で正確である。
【００１４】低周波ノイズを小さくするため、８００Ｈ
ｚでの周波数帯域分割。上側の周波数帯域のみが、適応
フィルタリング部に供給される。
ｚでの周波数帯域分割。上側の周波数帯域のみが、適応
フィルタリング部に供給される。
【００１５】計算部材１２、加算信号フィルタ１４、プ
リエンファシスフィルタ２３での２つの適応フィルタを
用いたノイズ抑圧。計算部材１２の適応フィルタは、例
えば、ＮＬＭＳアルゴリズムにより線形位相を用いて追
従制御される。このフィルタの係数は、プロセッサの負
荷に依存して小さな限界値内で変えることができる。線
形位相によるの処理のために、最大５９個の係数が設け
られている。加算信号フィルタ１４の係数は、スペクト
ル的に平滑化(スムージング)される。
リエンファシスフィルタ２３での２つの適応フィルタを
用いたノイズ抑圧。計算部材１２の適応フィルタは、例
えば、ＮＬＭＳアルゴリズムにより線形位相を用いて追
従制御される。このフィルタの係数は、プロセッサの負
荷に依存して小さな限界値内で変えることができる。線
形位相によるの処理のために、最大５９個の係数が設け
られている。加算信号フィルタ１４の係数は、スペクト
ル的に平滑化(スムージング)される。
【００１６】主観的印象の改善のための、ノイズのある
入力信号と濾波された出力信号との可変混合。
入力信号と濾波された出力信号との可変混合。
【００１７】可変ファクタｂ（０．０５≦ｂ≦０．８）
での低周波信号分岐の減衰。
での低周波信号分岐の減衰。
【００１８】低周波ノイズの抑圧用のディジタル巡回型
ハイパスフィルタ２１。限界周波数は、２４０Ｈｚであ
り、ノイズの減衰は、約２０ｄＢである。通過領域内で
の定在波比は、０．５ｄＢより小さい。Ａ／Ｄ変換器
３，４のアナログハイパスフィルタが作動状態であるこ
とが前提とされている。
ハイパスフィルタ２１。限界周波数は、２４０Ｈｚであ
り、ノイズの減衰は、約２０ｄＢである。通過領域内で
の定在波比は、０．５ｄＢより小さい。Ａ／Ｄ変換器
３，４のアナログハイパスフィルタが作動状態であるこ
とが前提とされている。
【００１９】構成１２−２０のディジタル非巡回型ロー
パスフィルタ及び８ｋＨｚから１６ｋＨｚへのサンプリ
ングレート変換。
パスフィルタ及び８ｋＨｚから１６ｋＨｚへのサンプリ
ングレート変換。
【００２０】実行のためには、以下の点が重要である: １． ディジタルハイパスフィルタを用いたマイクロフ
ォン信号のフィルタリング装置は、ノイズ抑圧装置の出
力側に設けられる。帯域分割及びプリエンファシスフィ
ルタリングのために、ノイズ抑圧フィルタの適応は、最
早低周波ノイズ成分によって妨害されず、その結果、こ
のフィルタリングは、適応フィルタリングに応じても行
うことができる。
ォン信号のフィルタリング装置は、ノイズ抑圧装置の出
力側に設けられる。帯域分割及びプリエンファシスフィ
ルタリングのために、ノイズ抑圧フィルタの適応は、最
早低周波ノイズ成分によって妨害されず、その結果、こ
のフィルタリングは、適応フィルタリングに応じても行
うことができる。
【００２１】２． ローパス信号分岐内の信号は、作動
時間調整の過程で測定されたＳＮＲに依存して適応的に
重み付けされる。そうすることによって、音声ポーズ中
のノイズを付加的に減衰することができる。
時間調整の過程で測定されたＳＮＲに依存して適応的に
重み付けされる。そうすることによって、音声ポーズ中
のノイズを付加的に減衰することができる。
【００２２】３． 残差ノイズを更に最適化するために
は、音声ポーズ中、高周波成分がローパスフィルタによ
って減衰される。この減衰は、低周波信号分岐の減衰と
同じ基準によって行われる。
は、音声ポーズ中、高周波成分がローパスフィルタによ
って減衰される。この減衰は、低周波信号分岐の減衰と
同じ基準によって行われる。
【００２３】次のような変形実施例も可能である: 第１変形: 装置の出力側の適応フィルタ１４を省く。計
算部材１２内の適応フィルタの濾波された信号は、後続
の加算部材１８に直接送出される。この変形実施例は、
コストが最も小さく、音声の質も良好である。
算部材１２内の適応フィルタの濾波された信号は、後続
の加算部材１８に直接送出される。この変形実施例は、
コストが最も小さく、音声の質も良好である。
【００２４】第２変形: 計算部材１２で濾波された信号
は、付加的にフィルタ１４で濾波される(二重適応フィ
ルタリング)。この変形実施例は、ノイズ抑圧が最も高
いが、音声の理解度は最悪である。
は、付加的にフィルタ１４で濾波される(二重適応フィ
ルタリング)。この変形実施例は、ノイズ抑圧が最も高
いが、音声の理解度は最悪である。
【００２５】既述の装置は、特に以下のことを特徴とし
ている。即ち:３つの周波数部分帯域内での処理は、周
波数帯域０−２４０Ｈｚ内で行われ(マイクロフォン信
号がハイパスフィルタリングされる）；周波数帯域２４
０−８００Ｈｚ内で、信号は、スカラーファクタで重み
付けされ、その結果、この周波数帯域は、音声ポーズ中
減衰され；周波数帯域２４０−８００Ｈｚ内でのスカラ
ー重み付けは、評価されたＳＮＲに基づいて調整され;
上側の周波数帯域８００〜３４００Ｈｚでは、適応フィ
ルタ１４がセットされ、このフィルタは、２つの線形位
相適応フィルタの平均化によって算出され、その際、適
応化のために、相応のアルゴリズムが使用され、係数
は、スペクトル的に平滑化(スムージング)され、その
際、スペクトル平滑化は、フィルタ１４のフィルタ係数
を適切な窓関数を用いて重み付けすることによって行う
ことができ;処理の初めに、信号の高域強調(プリエンフ
ァシス)が行われ、この信号は、改善された信号の送出
後、逆フィルタによって再び元に戻される。
ている。即ち:３つの周波数部分帯域内での処理は、周
波数帯域０−２４０Ｈｚ内で行われ(マイクロフォン信
号がハイパスフィルタリングされる）；周波数帯域２４
０−８００Ｈｚ内で、信号は、スカラーファクタで重み
付けされ、その結果、この周波数帯域は、音声ポーズ中
減衰され；周波数帯域２４０−８００Ｈｚ内でのスカラ
ー重み付けは、評価されたＳＮＲに基づいて調整され;
上側の周波数帯域８００〜３４００Ｈｚでは、適応フィ
ルタ１４がセットされ、このフィルタは、２つの線形位
相適応フィルタの平均化によって算出され、その際、適
応化のために、相応のアルゴリズムが使用され、係数
は、スペクトル的に平滑化(スムージング)され、その
際、スペクトル平滑化は、フィルタ１４のフィルタ係数
を適切な窓関数を用いて重み付けすることによって行う
ことができ;処理の初めに、信号の高域強調(プリエンフ
ァシス)が行われ、この信号は、改善された信号の送出
後、逆フィルタによって再び元に戻される。
【００２６】図３には、計算部材１２の実施例が示され
ている。遅延部ＴＨは、適応フィルタが非因果ウィーナ
フィルタを近似するように選定されている。
ている。遅延部ＴＨは、適応フィルタが非因果ウィーナ
フィルタを近似するように選定されている。
【図１】音声信号用の伝達装置を備えた医学検査装置の
略図
略図
【図２】図１の伝達装置の詳細図
【図３】図２に示された計算部材の図
１，２ マイクロフォン ３，４ Ａ／Ｄ変換器 ５，６ ローパスフィルタ ７ 作動時間調整器 ８，９ 伝達部材 １０，１１ ローパス/ハイパスフィルタ １２ 計算部材 １３ 加算器 １４ フィルタ １５，１６ 乗算器 １７，１８ 加算部材 １９ 加算部材 ２０ 乗算器 ２１ ハイパスフィルタ ２２ ローパスフィルタ ２３ プリエンファシスフィルタ
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも２つの音響入力信号を有する
ノイズのある音声信号を改善するための装置において、
処理は、３つの周波数部分帯域で行われ、低い周波数帯
域内では、マイクロフォン信号がハイパスフィルタリン
グされ、中間の周波数帯域内では、前記信号は、スカラ
ーファクタで重み付けされ、それにより、当該周波数帯
域は、音声ポーズ中減衰され、前述のスカラー重み付け
は、前記中間の周波数帯域内で、評価されたＳＮＲに基
づいて調整され、高い周波数帯域内では、適応フィルタ
が使用され、該適応フィルタは、平均により、２つの線
形位相適応フィルタから算出され、該算出の際、係数
は、スペクトルにより平滑化されており、前記処理の開
始時に、前記信号が高域強調され、前記信号は、改善さ
れた前記信号の出力の前に、逆フィルタによって再び元
に戻されるように構成されていることを特徴とする装
置。 - 【請求項２】 低い周波数帯域は、０〜２４０Ｈｚであ
り、中間の周波数帯域は、２４０〜８００Ｈｚであり、
高い周波数帯域は、８００〜３４００Ｈｚである請求項
１記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19524847A DE19524847C1 (de) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Vorrichtung zur Verbesserung gestörter Sprachsignale |
| DE19524847.3 | 1995-07-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0934496A true JPH0934496A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=7766306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8173981A Abandoned JPH0934496A (ja) | 1995-07-07 | 1996-07-03 | ノイズのある音声信号を改善するための装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5699480A (ja) |
| JP (1) | JPH0934496A (ja) |
| DE (1) | DE19524847C1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7630780B2 (en) | 2003-05-27 | 2009-12-08 | Palm, Inc. | Frequency expansion for synthesizer |
| CN108630219A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-09 | 北京小鱼在家科技有限公司 | 一种音频处理系统、方法、装置、设备及存储介质 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19649595B4 (de) * | 1996-11-29 | 2006-02-02 | Deutsche Telekom Ag | Messverfahren zur Bestimmung der Übertragungsfaktoren von mehreren Mikrofonen und Meßvorrichtung |
| US6230122B1 (en) * | 1998-09-09 | 2001-05-08 | Sony Corporation | Speech detection with noise suppression based on principal components analysis |
| DE19747885B4 (de) * | 1997-10-30 | 2009-04-23 | Harman Becker Automotive Systems Gmbh | Verfahren zur Reduktion von Störungen akustischer Signale mittels der adaptiven Filter-Methode der spektralen Subtraktion |
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