JPH10254499A - 帯域分割型雑音低減方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない分割数かつＳ／Ｎがよくない状態での
品質劣化を防止する。 【解決手段】 入力信号を帯域分割し、各帯域ごとの信
号Ｘ_k (n) についてパワーＰ_X,k (n) を求め（２４）、
これを基に雑音平均パワーＰav_N,k (n) を推定し（５
１）、Ｐ_X,k (n) ，Ｐav_N,k (n) によりＳＮＲ_k (n) を
推定し（２７）、ＳＮＲ_k (n) によりゲインファクター
Ｇ（ＳＮＲ_k (n) ）を求め（３０）、ＳＮＲ _k (n) によ
りＳ／Ｎの比率と帯域分割数Ｍに応じた加算率αを、Ｓ
／Ｎが悪い程大、Ｍが小さいと大となるように決定し、
Ｘ_k (n) にＧ（ＳＮＲ_k (n) ）を掛けて、雑音低減した
信号Ｙ_k (n) ′を得（２８）、白色雑音を発生し、帯域
分割し、その各帯域に対応したＰav_N,k (n) を乗算して
疑似背景雑音Ｎ_k (n) ′を生成し、αＮ_k (n) ′＋（１
−α）Ｙ_k (n) ′を時間領域に変換して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、音声会議装置・
ＴＶ会議装置等の音声／音響装置等において、目的とな
る音声信号と不要な雑音等の信号が混在する入力信号か
ら、雑音を低減した音声信号を出力する雑音低減方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】音声会議・ＴＶ会議等の拡声通話系で
は、マイクロホンで受音し、相手側に送出される送話信
号に目的となる音声以外の周囲雑音等が混入すると、音
声の明瞭性が損なわれ通話品質が著しく劣化する。この
為、送話信号に含まれる目的音声以外の周囲雑音を低減
する事が強く求められている。

【０００３】雑音低減方法とは、目的となる音声信号と
不要な周囲雑音等の信号が混在する入力信号から、雑音
を低減した信号を出力する技術である。図３Ａは収音シ
ステムを示すもので、これを用いて従来の雑音低減方法
を説明する。この明細書においては、信号の時間表現は
離散時間を表わす整数値ｎを用いて、例えばＸ（ｎ）と
表わす。今発声者１２が発声した目的とする音声信号１
３をＳ（ｎ）、空調などの不要な周囲雑音１４をＮ
（ｎ）、これら音声信号１３と雑音１４とがマイクロホ
ン１１で受音されて雑音低減装置１６へ入力される入力
信号１５をＸ（ｎ）、雑音低減装置１６の出力信号１７
をＹ（ｎ）とする。雑音低減装置１６への入力信号Ｘ
（ｎ）には、目的となる音声信号Ｓ（ｎ）以外に周囲雑
音Ｎ（ｎ）が混入している。即ち Ｘ（ｎ）＝Ｓ（ｎ）＋Ｎ（ｎ） （１） と表わされる。この時、入力信号Ｘ（ｎ）中の雑音Ｎ
（ｎ）を低減し、目的となる音声信号Ｓ（ｎ）に近い信
号を出力信号Ｙ（ｎ）として取り出す装置を雑音低減装
置と呼ぶ。

【０００４】図４は、Spectrum Subtraction（S.F.Bol
l, IEEE Trans. on ASSP, vol.27, no.2, pp.113-120,
Apr(1979)). Wiener Filer(J.S.Lim. & A.V.Oppenheim,
in Proc. IEEE, vol.67, no.12, pp.1586-1604, Dec(1
979)). Maximum Likelihood Envelop（R.J.McAulay &
M.L.Malpass, IEEE Trans. on ASSP, vol.28, no.2, p
p.137-145, Apr(1980)). minimum mean squared error
method(MMSE)(Y.Ephraim& D.Malah, IEEE Trans. on AS
SP, vol.32, no.6, pp.1109-1121, Dec(1984)).等の短
時間スペクトラル振幅（ＳＴＳＡ）評価（Short Time S
pectral Amplitude(STSA) Estimation）を基礎とした雑
音低減方式で、従来使用されている方法の機能構成を示
すものである。これを用いて従来の雑音低減方法を説明
する。図３Ａと同一の要素には共通の記号を用いた。

【０００５】まず、マイクロホン１１により受音され
た、目的信号と不要な雑音とが混入する入力信号１５を
Ａ／Ｄ変換部２１においてデジタル化し、周波数帯域分
割部２２と雑音判別部２３に転送する。周波数帯域分割
部２２では、転送された信号がＭ個の周波数帯域に分割
される。周波数帯域への分割は、例えば離散的フーリエ
変換等を用いて行う。ここで、帯域分割された信号は一
般に複素数であるが、分割方法によっては実数となる場
合もある。ここでは一般的に、複素数を仮定して議論す
るが、実数の場合も同じ議論が可能である。周波数帯域
に分割されたｋ番目の周波数帯域の信号を Ｘ_k (n) ＝Ｘ_k,r (n) ＋ｊＸ_k,i (n) （２） （Ｘ_k,r ，Ｘ_k,i はそれぞれＸ_k (n) の実数部分と虚数
部分）とすると、Ｘ_k (n) は、入力信号パワー計算部２
４、入力信号位相計算部２５、雑音パワー計算部２６に
転送される。入力信号パワー計算部２４では、各帯域ご
との入力信号のパワーレベル Ｐ_X,k (n) ＝Ｘ_k,r (n)²＋Ｘ_k,i (n)² （３） が、入力信号位相計算部２５では各帯域ごとの位相 Φ_k (n) ＝tan ^-1［Ｘ_k,i (n) ／Ｘ_k,r (n) ］ （４） それぞれが計算される。その後Ｐ_X,k (n) はＳ／Ｎ比推
定部２７およびゲインファクター挿入部２８に転送さ
れ、Φ_k (n) は時間領域変換部２９に転送される。一
方、雑音判別部２３ではＡ／Ｄ変換部２１から転送され
たきたＸ（ｎ）に対して、まずパワーレベル Ｐ_X (n) ＝Σ｛Ｘ(n-k) ｝² （５） Σはｋ＝０からＬ−１までが計算される。ここで、Ｌは
積分時間を表わす。次に例えば予め決められたしきい値
Ｐ_thに対し、 Ｐ_X (n) ＜Ｐ_th （６） の判定が行われ、この条件式を満たした場合には、雑音
であると判別する。雑音パワー計算部２６では、雑音判
別部２３において入力信号Ｘ（ｎ）が雑音であると判定
された時のみ、雑音の各帯域ごとのパワーレベルを Ｐ_N,k (n) ＝Ｘ_k,r (n)²＋Ｘ_k,i (n)² （７） として計算し、その時間平均Ｐav_N,k (n) をＳ／Ｎ比推
定部２７に転送する。時間平均は、例えば Ｐav_N,k (n) ＝（１／Ａ）Σ_m γ_m Ｐ_N,k （ｎ−ｍ） （８） と計算される。ここでγ_m は例えば、 γ_m ＝（γ）^m （９） と表わされるような指数重みづけの係数で（γ＜１）、
Ａは （１／Ａ）Σ_m γ_m ＝１ （10） となる正規化の為の定数である。

【０００６】Ｓ／Ｎ比推定部２７では、各帯域ごとに入
力信号パワー計算部２４で計算されたＰ_X,k (n) 及び雑
音パワー計算部２６で計算された雑音パワーＰav
_N,k (n) を用いて目的音声信号対雑音信号の比率である
Ｓ／Ｎ比が推定される。Ｓ／Ｎ比推定部２７について
は、処理の流れ図を図３Ｂに記した。詳しい処理の説明
はこの図を用いて行う。

【０００７】まず、ステップ３１において、 ＳＮＲ_k (n) ′＝Ｐ_X,k (n) ／Ｐ_N,k (n) （11） で定義されるＳＮＲ_k (n) ′を計算する。次にステップ
３２において、決定したＳＮＲ_k (n) ′に対して、（１
３）式で表わされる一時刻前の推定値（雑音低減された
パワー）Ｐ_Y,k （ｎ−１）を用いて平均化してＳＮＲ_k
(n) とする。即ち ＳＮＲ_k (n) ＝（１−β）Ｐ［ＳＮＲ_k (n) ′−１］ ＋β［Ｐ_Y,k （ｎ−１）／Ｐ_N,k （ｎ−１）］ （12） とする。Ｐ［＊］は＊が正なら＊を、＊が負なら０をと
る。このＳＮＲ_k (n) 、必要に応じてＳＮＲ_k (n) ′
は、ゲインファクター計算部３０に転送される。

【０００８】ゲインファクター計算部３０では、Ｓ／Ｎ
比推定部２７より転送されてきたＳＮＲ_k (n) 、場合に
よると、これとＳＮＲ_k (n) ′を用いて、各雑音低減方
式で定義されている各周波数におけるゲインファクター
Ｇ（ＳＮＲ_k (n) ）を計算する。このゲインファクター
Ｇ（ＳＮＲ_k (n) ）は、ゲインファクター挿入部２８に
転送される。図５に各手法によるゲインファクターを表
わす。つまり図５中の上３つの手法ではＳＮＲ_k (n) の
みを用いてゲインファクターを求めるが、最も下のＭＭ
ＳＥ法による時は、ＳＮＲ_k (n) の他にＳＮＲ_k (n) ′
を用いる。

【０００９】ゲインファクター挿入部２８では、各帯域
ごとに、ゲインファクター計算部３０において計算され
たゲインファクターを用いて雑音低減を行う。即ち入力
信号パワー計算部２４より転送されてきた帯域信号Ｐ
_X,k (n) に対して、 Ｐ_Y,k (n) ＝Ｇ（ＳＮＲ_k (n) ）×Ｐ_X,k (n) （13） を行い雑音を低減した帯域出力Ｐ_Y,k (n) を出力する。
Ｐ_Y,k (n) は時間領域変換部２９に転送され、入力信号
位相計算部２５から送られてきたΦ_k (n) を用いて、 Ｙ_k (n) ＝Ｙ_k,r (n) ＋ｊＹ_k,i (n) 但し、Ｙ_k,r (n) ＝Ｐ_Y,k (n) cos ［Φ_k (n) ］ Ｙ_k,i (n) ＝Ｐ_Y,k (n) sin ［Φ_k (n) ］ （14） に変換され、全帯域信号に合成され、更に例えば逆離散
的フーリエ変換により時間領域信号に変換される。この
結果を、Ｄ／Ａ変換部３４でアナログ信号にして雑音を
低減した信号１７、Ｙ（ｎ）を出力する。なお、Spectr
al subtractionでは（１３）式の演算で入力信号パワー
Ｐ_X,k (n) から雑音パワーＰ_N,k (n) を引算した結果と
なる。

【００１０】これらの従来の方式では、２５６〜１０２
４の周波数帯域に分割して処理が行われる事が多いが、
これを会議システムにそのまま用いると大きな遅延が生
じる。会議を行う際に信号に遅延が生じると、通話性能
が劣化するという問題がある。一方、遅延を小さくする
為に周波数分割の数を減らすと、以下の（１５）式で定
義されているＳ／Ｎ比、 Ｓ／Ｎ＝１０ log₁₀（Ｐ_S ／Ｐ_N ） ただし、Ｐ_S ：目的信号の平均パワー Ｐ_N ：雑音信号の平均パワー （15） が１５ｄＢ程度以上ある場合には、雑音低減によって音
声の品質が向上するが、１０ｄＢ程度以下の場合には、
雑音は低減されるが、それに伴い音声信号に歪みが生じ
たり、消し残された雑音が時間的に変化するのが原因で
聴感的に悪くなり品質が劣化することが判明した。これ
は、従来の雑音低減方式では、少数の帯域に分割された
信号で処理を行うと、非線形処理に起因する歪が大きく
なる為である。

【００１１】即ち、従来法では、遅延を小さいままで、
効果的に雑音低減する事が出来ないという問題がある。
この為、音声会議装置・ＴＶ会議装置等、受聴を目的と
し音質が重要であり、またリアルタイム性が要求される
収音においては、この方法をそのまま適用する事はでき
ない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】周囲雑音が混入した入
力信号の雑音を低減する方法として雑音の振幅分を音声
信号から減算する従来の方法では、周波数帯域分割数が
多いと遅延が大きくなり、周波数帯域分割数を減らすと
音声信号に歪が生じたり、引き残された雑音が時間的に
変化する為に聴感上好ましくない音をたてるという問題
があった。この発明の目的は、処理遅延が少なく、聴感
上の音質の劣化が少ない雑音低減処理方法を提供する事
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、目的となる
音声信号と周囲雑音などの混在した入力信号を複数の帯
域に分割し、各々の帯域別の信号に対し雑音パワーを推
定し、推定された雑音パワーと実際に入力されてきた入
力信号パワーとを比較して音声信号と雑音信号の比率を
推定し、これに基づいて計算された雑音抑圧の為のゲイ
ンファクターを、各帯域毎の入力信号に掛け合わせる事
によって雑音を抑圧し、その際生じる歪を、推定した雑
音パワーを用いて重みづけた、雑音のスペクトルに近い
疑似背景雑音信号を、音声信号と雑音信号の比率に応じ
て少量加算する事によってマスキングし、その結果歪が
少ない効果的な雑音低減を可能にする。つまり、雑音低
減処理により与えられる歪が相対的に大きくなるような
Ｓ／Ｎが悪い状態では、加工処理がなされていない自然
の音に近い、疑似背景雑音信号により前記歪成分をマス
キングする。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１にこの発明の実施例を適用し
た雑音低減装置の機能構成を示し、図３Ａ，図４と対応
するものについては共通の記号を用いた。雑音パワー推
定部５１には、図４に示したものでもよいがここでは、
特願平８−６８５４８や佐々木、羽田“損失制御を用い
た帯域分割型雑音低減方式について”春季日本音響学会
予稿５１５〜５１６（１９９６）で提案された方式を用
いて推定を行う事にして、以下の説明を行う。この方法
によると、音声と雑音とが混在している状態とみなす区
間でも時間的に音声がない区間があれば、雑音パワーを
検出することができる。

【００１５】まず、マイクロホン１１により受音され
た、目的信号と不要な雑音等の混入する入力信号１５を
Ａ／Ｄ変換部２１においてデジタル化し、周波数帯域分
割部２２に転送する。周波数帯域分割部２２では、転送
された信号が周波数帯域に分割される。分割された各帯
域信号は、入力信号パワー計算部２４、ゲインファクタ
ー挿入部２８に転送される。以降、入力信号のｋ番目の
帯域信号をＸ_k (n) として、Ｘ_k (n) に対する処理の流
れを説明する。

【００１６】入力信号パワー計算部２４では、転送され
てきたＸ_k (n) のパワーレベルを前記（７）式で計算
し、Ｓ／Ｎ比推定部２７、雑音パワー推定部５１に転送
される。雑音パワー推定部５１では転送されてきたＰ
_X,k (n) を用いて雑音パワーＰav _N,k (n) の推定が行わ
れる。雑音パワー推定部５１の処理の流れ図を図２Ａに
示す。

【００１７】まずステップ６１において、転送されてき
たＰ_X,k (n) の時間平均パワーレベルＰ_X,k (n) を前記
（８）式、（９）式、（１０）式を用いて計算する。こ
の場合の平均時間としては、例えば５〜６ｍｓｅｃをと
る。次に、ステップ６２である一定時間におけるＰav
_X,k (n) のレベル分布のヒストグラムをとる。つまりＰ
av_X,k (n) が属するパワー区間の数を１加算、即ち、 ｈ_k (int Pav_X,k (n))＝ｈ_k (int Pav_X,k (n) ）＋１ （16） を行う。ｉｎｔ（＊）は小数点以下を切り捨て整数化す
る事を示す。更にステップ６３でヒストグラムｈ_k (i)
のピーク区間が検出され記憶される。即ち前後の値に対
して ｈ_k (i′）≦ｈ_k (i) （17） となるｉを求める。このｉの中で最も小さなｉを雑音の
パワーＰav_N,x (n) とする。つまりピーク値が複数得ら
れた時、最小の値のピーク値を雑音パワーＰav_{N, k} (n)
とし、これはＳ／Ｎ比推定部２７及び疑似背景雑音生成
部５２に転送される。

【００１８】Ｓ／Ｎ比推定部２７では、入力信号パワー
計算部２４で計算されたＰ_X,k (n)及び雑音パワー推定
部５１で推定された雑音パワーＰav_N,k (n) を用いて、
図４Ｂで示した方法でＳＮＲ_k (n）′及びＳＮＲ_k (n）
が推定される。Ｓ／Ｎ比推定部２７で推定されたＳＮＲ
_k (n）はゲインファクター計算部３０及び疑似背景雑音
加算率決定部５３に転送される。ゲインファクター計算
部３０で用いる計算法によってはＳＮＲ_k (n）′も入力
される。

【００１９】ゲインファクター計算部３０では、Ｓ／Ｎ
比推定部２７より転送されてきたＳＮＲ_k (n）、必要に
応じてＳＮＲ_k (n）′を用いて、ゲインファクターＧ
（ＳＮＲ_k (n））が決定される。ここで、ゲインファク
ターの具体的な計算は、従来技術の項で図５に示した方
法などが用いられる。ゲインファクター計算部３０で推
定されたゲインファクターＧ（ＳＮＲ_k (n））は、ゲイ
ンファクター挿入部２８に転送される。なお、Ｓ／Ｎ比
推定部２７の方法およびゲインファクター計算部３０の
方法は、この明細書に記載したもの以外の方法でもよ
い。

【００２０】ゲインファクター挿入部２８では、ゲイン
ファクター計算部３０において計算されたゲインファク
ターＧ（ＳＮＲ_k (n））を用いて雑音低減を行う。即ち
周波数帯域分割部２２より転送されてきた帯域信号Ｘ_k
(n) に対して（１８）式の演算を行う。 Ｙ′_k (n) ＝Ｇ（ＳＮＲ_k (n））×Ｘ_k (n) （18） この雑音を低減した信号Ｙ′_k (n) を疑似背景雑音加算
部５４に転送する。

【００２１】疑似背景雑音生成部５２では、白色雑音信
号系列を生成した後、これを周波数帯域分割部２２での
分割と同様に複数の帯域に分割し、各帯域において、雑
音パワー推定部５１で推定された雑音パワーＰav_N,k を
用いて重みづけを行い、入力信号Ｘ(n) １５に含まれる
雑音Ｎ(n) １４のパワースペクトラムに近い疑似背景雑
音を生成する。疑似背景雑音生成部５２における処理の
流れを図２Ｂに示す。

【００２２】まずステップ７１において、各時刻ｎにお
いて、パワー１の白色雑音信号系列Ｎoise(n) 、例えば
要素がＬ個のランダム数列を生成する。次にステップ７
２で、各時刻ｎにおいて、この白色雑音信号系列Ｎoise
_k (n)をＭ個の周波数帯域信号Ｎoise_k (n) に分割す
る。これは、例えば離散的フーリエ変換等を用いて行
う。帯域分割された信号は一般に複素数である為、周波
数帯域に分割されたｋ番目の周波数帯域の信号は Ｎoise_k (n) ＝Ｎoise_k (n).r ＋Ｎoise_k (n).i （19） （Ｎoise_k (n).r,Ｎoise_k (n).i はそれぞれＮoise
_k (n) の実数部分と虚数部分）の様に表わされる。

【００２３】更にステップ７３で、この帯域に分割され
た白色雑音信号Ｎoise_k (n) を（20）式で正規化する。 Ｒｄｍ_k (n).r ＝Ｎoise_k (n).r ／Ｍ Ｒｄｍ_k (n).i ＝Ｎoise_k (n).i ／Ｍ （20） （Ｒｄｍ_k (n).r,Ｒｄｍ_k (n).i はそれぞれＲｄｍ
_k (n) の実数部分と虚数部分）この結果Ｒｄｍ_k (n)
が、各時刻における白色雑音信号の各帯域成分Ｒｄｍ_k
(n) になる。

【００２４】またステップ７４で、白色雑音信号の各帯
域成分Ｒｄｍ_k (n) に、急激な変化がないように、時間
軸上で（21）式によりスムージングを行う。 add −noise _k [n].r ＝Ｒｄｍ_k [n-1].r ＋Ｒｄｍｒ_k [n].r add −noise _k [n].i ＝Ｒｄｍ_k [n-1].i ＋Ｒｄｍｒ_k [n].i （21） （add-noise _k [n].r,add-noise _k [n].i はそれぞれad
d-noise _k [n] の実数部分と虚数部分）次にステップ７
５で、雑音パワー推定部５１から転送されてきたＰav
_N,k を、予め決められた時間について以下の式を用いて
平均し、その平方根を雑音平均振幅Ｎav_k (n) とする。

【００２５】 Ｎav_k (n) ＝√［（１／Ａ）Σ_m γ_m Ｐav_N,k (n-m) ］ （22） ここでγ_m は例えば、（９）式、（10）式で与えられ
る。この平均時間としては、例えば２〜３ｓｅｃをと
る。最後にステップ７６で、スムージングされた白色雑
音信号の各帯域成分に、ステップ７５で求めた雑音平均
振幅Ｎav_k (n) を（23）式で示すように掛け合わせ、重
みづけを行い、その結果得られたＮ′_k (n) を疑似背景
雑音とする。

【００２６】 Ｎ′_k (n).r ＝ add−noise _k [n].r ×Ｎav_k (n) Ｎ′_k (n).i ＝ add−noise _k [n].i ×Ｎav_k (n) （23） （Ｎ′_k (n).r,Ｎ′_k (n).i はそれぞれＮ′_k (n) の実
数部分と虚数部分）その結果、生成された疑似背景雑音
Ｎ′_k (n) は、入力信号Ｘ(n) １５に含まれる雑音Ｎ
(n) １４に近いスペクトラムを持つものになる。生成さ
れた疑似背景雑音Ｎ′_k (n) は、疑似背景雑音加算部５
４に転送される。

【００２７】疑似背景雑音加算率決定部５３では、転送
されてきたＳＮＲ_k (n) を用いて、Ｓ／Ｎ比に基づいた
疑似背景雑音の加算率α′を決定する。まず、転送され
てきたＳＮＲ_k (n) を予め決められた時間について、以
下の式を用いて平均しＳＮＲav_k (n) とする。 ＳＮＲav_k (n) ＝（１／Ａ）Σ_m γ_m ＳＮＲ_k (n-m) （24） ここでγ_m は例えば、（９）式、（10）式で与えられ
る。

【００２８】この平均時間としては、例えば２〜３ｓｅ
ｃをとる。つまりＳＮＲは通常ミリ秒単位で変化してい
るため、ミリ秒より十分大きな時間、２〜３秒〜３０秒
程度平均した方がよい。α′は、ＳＮＲav_k (n) が小さ
い時は大きい値をとる事が望ましい。例えば、 １５≦１０ log₁₀［ＳＮＲav_k (n) ］ ⇒ α′＝0 ５＜１０ log₁₀［ＳＮＲav_k (n) ］＜１５ ⇒ α′＝0.1 １０ log₁₀［ＳＮＲav_k (n) ］＜５ ⇒ α′＝0.3 （25） の様に決定する。更に、この例では周波数帯域分割部２
２での帯域分割数Ｍに応じて決定される帯域分割数ファ
クターβをα′に掛け合わせて疑似背景雑音加算率αと
する。例えば、 α ＝ β × α′ １０２４≦Ｍ ⇒ β＝０．０１ Ｍ ＜ １０２４ ⇒ β＝１ （26） とする。つまり帯域分割数Ｍが大きい場合は、加算率α
を小さくする。疑似背景雑音加算率αは、疑似背景雑音
加算部５４に転送される。

【００２９】疑似背景雑音加算部５４では、疑似背景雑
音生成部５２、ゲインファクター挿入部２８、疑似背景
雑音加算率決定部５３から転送されてきた疑似背景雑音
Ｎ′ _k (n) 、雑音を低減した信号Ｙ′_k (n) 及び疑似背
景雑音加算率αを用いて帯域出力信号Ｙ_k (n) を次式に
より求めて出力する。 Ｙ_k (n) ＝α×Ｎ′_k (n) ＋（１−α）×Ｙ′_k (n) （27） Ｙ_k (n) は時間領域変換部２９に転送され、時間領域に
変換される。この結果を、Ｄ／Ａ変換部３４でアナログ
信号にして雑音を低減した信号１７、Ｙ(n) を出力す
る。

【００３０】ゲインファクター挿入を図４に示したよう
に、つまり（１３）式により行い、これより（１４）式
によりＹ_k (n) ′を得てもよい。先の実施例から理解さ
れるように、各帯域ごとの入力信号パワーと、対応帯域
ごとの雑音パワーとから、その帯域の目的音声信号に対
する雑音の比率を推定すると共に、その帯域の前記目的
音声信号の雑音低減された信号を推定すればよい。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、目的音声と雑音が混
在した入力信号を周波数帯域に分割し、帯域毎の目的信
号に対する雑音信号の比率を推定し、この推定結果に基
づいて帯域毎のゲインファクターを決定して雑音を低減
する方法において、この発明では、周波数帯域分割数Ｍ
が少ない場合に生じる目的音声の歪を低減する為に、雑
音と音声の比率及び分割数に応じて雑音低減音声に少量
の疑似背景雑音信号を加算することによって、歪の少な
い雑音低減音声が得られる。更に、各帯域別の信号の加
算率を音声信号と雑音信号の比率によって変化させる事
によって、雑音が少ない、つまり、雑音低減による処理
歪が小さい場合には、疑似背景雑音信号の加算量を小さ
くし、雑音低減効果を最大限にする事が可能であること
を特徴とする。つまり、雑音低減のための信号処理によ
り、音声信号に歪が生じ、Ｓ／Ｎが悪いと不自然な音と
なって、品質が劣化するが、この発明では推定したＳ／
Ｎが悪いと加算する疑似背景雑音信号の量を多くするこ
とにより、加工処理していない自然な音の歪が多くな
り、聴感性がよくなる。

【００３２】加算疑似背景雑音信号として、推定された
雑音パワーを用いて重みづけを行った、入力信号の混入
雑音に近いスペクトルを持つ信号を用いる事によって、
加算をした際の不自然さを少なくする事を特徴とする。
更に、加算疑似背景雑音信号の作成に、各帯域ごとに白
色雑音信号系列を発生した場合は帯域が制限された状態
で白色雑音を発生するため合成後に不自然さが残るのに
対し、各時刻において発生させた白色雑音信号系列を帯
域分割したものを用いることによって合成後の不自然感
のないものが得られる。

【００３３】またこの発明方法による受聴を目的とした
雑音低減により、遅延が少なく、聞き易い目的信号を得
る事が可能になる。その結果、音声会議・ＴＶ会議等の
拡声通話系において、マイクロホンで受音し、相手側に
送出される送話信号に、目的となる音声以外の周囲雑音
が混入した場合でも、この方法による雑音の低減により
音声の明瞭性を保つ事が可能になり、通信品質が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用した雑音低減装置の機能構成を
示すブロック図。

【図２】Ａは図１中の雑音パワー推定部５１における処
理の流れを示す図、Ｂは図１中の疑似背景雑音生成部５
２における処理の流れを示す図である。

【図３】Ａは雑音低減装置の原理を説明するための図、
Ｂは図４中のＳ／Ｎ比推定部２７における処理の流れを
示す図である。

【図４】従来の方法を適用した雑音低減装置の機能構成
を示すブロック図。

【図５】図４中のゲインファクター計算部３０における
計算方法を示す図。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目的となる音声信号と不要な雑音信号の
   混在する入力信号から雑音信号を除去した信号を出力す
   る雑音低減処理方法において、 前記入力信号を複数の帯域に分割する周波数帯域分割過
   程と、 前記各帯域に分割された入力信号に対して各帯域毎の入
   力信号パワーを計算する入力信号パワー計算過程と、 前記各帯域に分割された入力信号を用いて前記各周波数
   帯域中の雑音パワーの推定を行う雑音パワー推定過程
   と、 前記各帯域毎の入力信号パワーと前記各帯域毎の雑音パ
   ワーを用いて、前記各帯域信号中における各帯域毎の目
   的音声信号に対する雑音の比率を推定するＳ／Ｎ比推定
   過程と、 前記目的音声信号対雑音比率に基づいて前記各帯域毎の
   ゲインファクターを決定するゲインファクター計算過程
   と、 前記各帯域毎に決定された前記ゲインファクターを用い
   て雑音低減された信号を得るゲインファクター挿入過程
   と、 前記帯域毎に推定された雑音パワーと同じパワーを有す
   る各帯域毎の疑似背景雑音を生成する疑似背景雑音生成
   過程と、 前記推定された各帯域毎の前記目的音声信号対雑音比率
   の時間平均値に基づいて、前記帯域毎の前記雑音低減さ
   れた信号と前記生成された疑似背景雑音信号との加算割
   合を決定する過程と、 前記決定された前記加算割合に基づいて、対応する帯域
   における前記帯域毎の前記雑音低減された信号と前記生
   成された疑似背景雑音信号を加算し、帯域出力信号を出
   力する過程と、 前記帯域出力信号を時間領域に変換し全帯域信号に合成
   する過程とを有する事を特徴とする帯域分割型雑音低減
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の雑音低減方法において、 前記周波数帯域分割過程で分割する周波数帯域の数に応
   じて、前記帯域毎の前記雑音低減された信号と前記生成
   された疑似背景雑音信号の加算割合を修正する過程とを
   有することを特徴とする。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の雑音低減方法にお
   いて、 前記疑似背景雑音生成過程は、正規化された白色雑音信
   号系列を生成する過程と、 前記白色雑音信号系列を複数の帯域に分割する周波数帯
   域分割過程と、 前記複数の帯域に分割された白色雑音信号を正規化する
   過程と、 前記正規化された各帯域の白色雑音信号を、時間軸上で
   スムージングする過程と、 前記各帯域毎で推定された雑音パワーから雑音平均振幅
   を計算する過程と、 前記スムージングされた各帯域の白色雑音信号に、前記
   各帯域毎の雑音平均振幅を掛け合わせ、前記各帯域毎の
   疑似背景雑音を生成する過程とを有することを特徴とす
   る。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかに記載の雑音低
   減方法において、 前記ゲインファクター挿入過程は前記各帯域分割された
   入力信号に対応する帯域の前記ゲインファクターを乗算
   する過程であることを特徴とする。