JPWO2013136742A1 - 車載通話装置 - Google Patents

Abstract

車載のような騒音環境下においても、音声分類判定が有声音を無声音と誤分類することを軽減することができる車載通話装置を提供する。車載通話装置１００は、マイクロホン１０１に収音された音声信号に重畳された走行騒音を除去するためのノイズ除去フィルタ１０２やノイズ抑圧器１０３と、これらにより低下した帯域エネルギー比を補正する帯域エネルギー比補正器１０４と、通話回線を通して通話相手へ送るために、この帯域エネルギー比補正器１０４で補正された通話音声を圧縮するための可変ビットレート符号化器１０５を備える。これによって、この可変ビットレート符号化器１０５の音声分類器１０６が有声音を無声音と誤判定し、有声音が誤った無声音用低ビットレート符号化で圧縮されることが低減されるため、低平均ビットレートな通信においても、車載環境下の通話音声を高品質に通話相手へ提供できる。

Description

本発明は騒音環境下においても、少量の音声通信データで高品質な通話を提供できる通話装置に関するものである。

従来の通話装置として、予め音声圧縮方式毎に調整したデジタルイコライザーの周波数特性、ノイズ抑圧回路によるノイズ抑圧量、ボリューム調整部による音声調整データをメモリに格納し、音声圧縮方式毎に調整パラメータを切り替えることで音声圧縮方式の違いによる音声伝達能力の劣化を防ぐことができる通話装置が知られている（例えば特許文献１）。

また、従来の低平均ビットレート音声圧縮技術として、有声音は低帯域にエネルギーが集中し、一方でノイズの無声音は高帯域にエネルギーが集中するなどの音声特徴量から有声音や無声音などの音声分類を行い、音声分類結果に応じて音声圧縮レートを下げることができる低平均ビットレート音声圧縮技術が知られている（例えば特許文献２、非特許文献１参照）。

日本国特許第３７６２６２１号公報 日本国特許第４５５０３６０号公報

３ＧＰＰ２、「Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｒａｔｅ Ｃｏｄｅｃ、Ｓｐｅｅｃｈ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｏｐｔｉｏｎ ３ ａｎｄ ６８ ｆｏｒ Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ」、３ＧＰＰ２．Ｃ．Ｓ００１４−Ｂ Ｖｅｒｓｉｏｎ１．０、２００６年５月

しかしながら、従来の通話装置で低平均ビットレート音声圧縮を用いると、車載のような低帯域にエネルギーが集中する騒音環境下において、ノイズ抑圧回路は騒音の低帯域だけでなく有声音の低帯域も同時に除去してしまうことにより帯域エネルギー比が低下するため、音声分類の判定に際して有声音が無声音と誤分類されて音質が劣化する問題があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、車載のような騒音環境下においても、音声分類の判定に際して有声音が無声音と誤分類されることを軽減することができる車載通話装置を提供する。

上記目的を達成するために本発明は、通話者の音声を収音する収音手段と、収音手段に入力される通話者の音声に重畳される走行騒音を除去するノイズ除去手段と、ノイズ除去手段が出力する音声信号の帯域エネルギー比を補正する帯域エネルギー比補正手段と、帯域エネルギー比補正手段で補正された通話音声を圧縮する可変ビットレート符号化手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、低帯域より高帯域のエネルギーが小さくなるように帯域比を補正することにより、低平均ビットレート音声圧縮のための音声分類が有声音を無声音として誤分類することを軽減することが可能であるため、低平均ビットレートの音声通信において、騒音環境下の通話性能を向上させる効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態における車載通話装置の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施の形態におけるノイズ除去フィルタの振幅特性図 本発明の第１の実施の形態におけるノイズ抑圧器の構成の一例を示すブロック図 本発明の第１の実施の形態における帯域エネルギー比補正器の構成の一例を示すブロック図 本発明の第２の実施の形態における車載通話装置の構成を示すブロック図 本発明の第３の実施の形態における帯域エネルギー比補正器の構成の一例を示すブロック図

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における車載通話装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１における車載通話装置のブロック図である。

図１において、車載通話装置１００は、図示していない電話回線網から平均ビットレート制御信号を入力し、通話相手へ送る出力符号化音声信号を電話回線網へと出力するように構成されている。

車載通話装置１００は、通話者の音声を収音するためのマイクロホン１０１と、低帯域に集中したエネルギーを有する走行騒音を除去するためのノイズ除去フィルタ１０２と、走行騒音が重畳された音声信号から非音声区間に基づいて推定した走行騒音を減算することで定常走行騒音を抑圧するためのノイズ抑圧器１０３と、ノイズ除去フィルタ１０２とノイズ抑圧器１０３によって失われた有声音の帯域比を補正するための帯域エネルギー比補正器１０４と、通話音声を少ないデータ量で通話相手へ送るための可変ビットレート符号化器１０５とで構成されている。ノイズ除去フィルタ１０２とノイズ抑圧器１０３は、双方の機能を有して、マイクロホン１０１に入力される通話者の音声に重畳される走行騒音を除去する一つのノイズ除去手段として構成されても良い。

可変ビットレート符号化器１０５は、有声音や無声音などの分類をするための音声分類器１０６と、音声分類器１０６によって分類された音声分類結果に応じて適切な符号化器を決定するビットレート制御器１０７と、ビットレート制御器１０７が符号化ビットレートを任意に制御するためのフルレート符号化器１０８と、１／２レート符号化器１０９と、有声音用１／４レート符号化器１１０と、無声音用１／４レート符号化器１１１と、１／８レート符号化器１１２とで構成されている。

マイクロホン１０１とノイズ除去フィルタ１０２との間、もしくはノイズ除去フィルタ１０２とノイズ抑圧器１０３との間に、アナログ信号をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器が設けられてもよい。

また、帯域エネルギー比補正器１０４と可変ビットレート符号化器１０５との間にＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）に代表される近距離無線モジュールを設けて、帯域エネルギー比補正器１０４と可変ビットレート符号化器１０５の間の信号を無線で通信してもよい
。

以上のように構成された車載通話装置１００について、以下にその処理動作を説明する。

まず、通話者の音声は、マイクロホン１０１に入力され、電話回線網を通じて通話相手に送られる。

車載環境においては、マイクロホン１０１には、通話者の音声だけでなく走行騒音も入力される。この走行騒音も電話回線を通じて通話相手に送られると、通話相手は通話者の音声を聞き取りづらくなってしまう。

そこで、この走行騒音を除去するために、ノイズ除去フィルタ１０２とノイズ抑圧器１０３が用いられる。ノイズ除去フィルタ１０２には、マイクロホン１０１によって収音された音声信号と走行騒音が入力される。

ノイズ除去フィルタ１０２は、低帯域に集中する走行騒音を常に一定量減衰させ、ＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ）比を改善した信号を出力とするように動作する。

ノイズ除去フィルタ１０２は、例えばＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタで構成することができる。

図２は、カットオフ周波数２００Ｈｚの高帯域通過フィルタを２次のＩＩＲで設計した場合のノイズ除去フィルタ１０２の振幅特性図である。音声信号が存在せず、走行騒音のみが存在する５０Ｈｚのフィルタの出力振幅特性は２４ｄＢ減衰することができているため、ＳＮ比を改善することができる。

一方、ノイズ除去フィルタ１０２は、阻止域と通過域を急峻に分ける振幅特性を構成することができないため、走行騒音だけでなく、音声信号が存在する１００Ｈｚ以上から３００Ｈｚ付近までの音声信号も減衰してしまう特性を持つ。

ノイズ除去フィルタ１０２によってＳＮ比が改善した信号は、ノイズ抑圧器１０３に入力される。ノイズ抑圧器１０３では、入力信号から定常的な走行騒音成分を除去することで、さらにＳＮ比を改善した信号を出力とするように動作をする。

ノイズ抑圧器１０３によってＳＮ比がさらに改善した信号は、ノイズ除去フィルタ１０２やノイズ抑圧器１０３の処理で低帯域に集中するエネルギーを有する走行騒音を除去するのと同時に音声信号も除去された信号である。このため、ノイズ抑圧器１０３から出力される信号は有声音であるにも関わらず、低帯域よりも高帯域の方がエネルギーが大きくなってしまう。

このとき、低帯域よりも高帯域の方がエネルギーが大きいという無声音の特性を有声音が有することになる。そのため、低帯域よりも高帯域の方がエネルギーが大きい有声音が可変ビットレート符号化器１０５に入力されると、有声音は無声音用１／４レート符号化器１１１で圧縮され、通話品質が大きく劣化する。

有声音が無声音用１／４レート符号化器１１１で圧縮されることを防止するために、帯域エネルギー比補正器１０４が設けられている。帯域エネルギー比補正器１０４には、ノイズ抑圧器１０３の出力信号が入力される。

帯域エネルギー比補正器１０４に入力されたノイズ抑圧器１０３の出力信号は、低帯域よりも高帯域の方が小さくなるように補正されて出力される。

また、帯域エネルギー比補正器１０４には、ノイズ抑圧器１０３から出力されたＳＮ比や可変ビットレート符号化器１０５から出力された符号化情報が入力される。

ノイズ抑圧器１０３から出力されたＳＮ比や可変ビットレート符号化器１０５から出力された符号化情報は、帯域エネルギー比補正器１０４が帯域エネルギー比の補正を更新するために用いられる。

帯域エネルギー比補正器１０４から出力された信号は、可変ビットレート符号化器１０５に入力される。

可変ビットレート符号化器１０５は、フルレート符号化器１０８と、１／２レート符号化器１０９と、有声音用１／４レート符号化器１１０と、無声音用１／４レート符号化器１１１と、１／８レート符号化器１１２のいずれか一つを用いて帯域エネルギー比補正器１０４から出力された信号を圧縮する。

可変ビットレート符号化器１０５によって圧縮されて外部に出力される出力符号化音声は、電話回線網を通じて通話相手に送られる。

また、帯域エネルギー比補正器１０４から出力された信号は、音声分類器１０６に入力される。

音声分類器１０６は、帯域エネルギー比補正器１０４の出力信号に基づいて、有声音、無声音、無音などのいずれかの音声状態に分類し、音声分類結果をビットレート制御器１０７に出力する。具体的には、音声分類器１０６は、入力信号の周期性、ゼロ交差レート、低帯域と高帯域の帯域エネルギー比などの音声特徴量に基づいて音声状態の分類を決定する。

音声分類器１０６から出力された音声状態の分類結果は、ビットレート制御器１０７に入力される。また、電話回線網の混み具合に応じて電話回線網に送出されるデータ量を制御するために、電話回線網から平均ビットレート制御信号がビットレート制御器１０７に入力される。

ビットレート制御器１０７は、音声分類器１０６から入力された音声分類結果と電話回線網から送信された平均ビットレート制御信号とから、フルレート符号化器１０８と、１／２レート符号化器１０９と、有声音用１／４レート符号化器１１０と、無声音用１／４レート符号化器１１１と、１／８レート符号化器１１２のいずれか一つの符号化器を選択する。

また、ビットレート制御器１０７は、平均ビットレート制御信号に基づいて、無声音用１／４レート符号化器１１１を使用するかどうかを判定し、無声音用１／４レート符号化器１１１の使用有無を表す符号化情報を出力する。

次に、ノイズ抑圧器１０３の動作を説明する。図３は、ノイズ抑圧器１０３の一例を示すブロック図である。

図３において、３００はノイズ抑圧器、３０１は入力信号のゲインを変える乗算器、３０２は入力信号に含まれる走行騒音のレベルを推定する走行騒音レベル推定器、３０３は
乗算器３０１の係数やＳＮ比を更新するための係数更新器である。

次に、このように構成されたノイズ抑圧器３００の動作を説明する。ノイズ抑圧器３００に入力された入力信号は、乗算器３０１によってそれぞれゲインが変えられ、出力信号として出力される。

また、ノイズ抑圧器３００に入力された入力信号は走行騒音レベル推定器３０２にも入力される。走行騒音レベル推定器３０２は、この入力信号に基づいて走行騒音レベルを推定する。具体的には、走行騒音レベル推定器３０２は、音声に走行騒音が重畳された入力信号に対して例えば最小値検出のような処理を行って走行騒音レベルを推定する。

このような処理を行うことにより、音声が存在しない時間区間での定常的な走行騒音レベルを検出することができる。

走行騒音レベル推定器３０２は、入力信号の音声区間以外の区間における走行騒音レベルの平均をとることで走行騒音レベルを推定しても良い。この場合にも、定常的な走行騒音レベルを検出することができる。

走行騒音レベル推定器３０２によって推定された走行騒音レベルは、係数更新器３０３の一方の入力となる。

係数更新器３０３のもう一方の入力は、ノイズ抑圧器３００の入力信号である。係数更新器３０３は、乗算器３０１に設定する係数とＳＮ比を更新する。

係数は、例えば以下のようにすれば算出することができる。入力信号の振幅値をＸ、走行騒音レベル推定器３０２で推定された走行騒音の振幅値をＮ、出力信号の振幅値Ｙのとき、Ｙ＝Ｘ−Ｎに設定される。このとき、入力信号の振幅値から走行騒音の振幅値を減算したものが出力信号の振幅値となるようにすることができる。
上式の両辺をＸで割ると、Ｙ／Ｘ＝（Ｘ−Ｎ）／Ｘとなり、Ｙ＝Ｈ・Ｘのように表すことができる。ただし、Ｈは、Ｈ＝（Ｘ−Ｎ）／Ｘである。

このＨを乗算器３０１の係数として入力信号に乗算すれば、出力信号として走行騒音が減算された音声信号が得られる。ただし、これらの式は、振幅値として表したものであるので、音声出力信号の位相成分は、入力信号の位相成分と同じものを用いるものとする。

また、ＳＮ比は、例えば以下のようにすれば算出することができる。Ｙ／Ｎに、Ｙ＝Ｈ・ＸとＮ＝Ｘ−Ｙを代入する。このとき、Ｙ／Ｎ＝Ｈ・Ｘ／（Ｘ−Ｙ）＝Ｈ・Ｘ／（Ｘ−Ｈ・Ｘ）＝Ｈ／（１−Ｈ）である。このＨ／（１−Ｈ）から算出されたＳＮ比は、係数更新器３０３から出力される。

なお、以上の説明は、信号全体で１つの乗算を行うこととして説明したが、入力信号を複数の周波数バンドに分割し、各周波数バンドごとに走行騒音レベルを推定し、乗算処理を行うようにしても良い。

この場合には、より詳細な制御が可能になり、音声から走行騒音を抑圧する効果が向上するという効果を有する。

ここで、ＳＮ比が負の値の動作を説明する。ＳＮ比が負の値の場合、走行騒音に音声信号が埋もれてしまうために、走行騒音レベル推定器３０２は、音声信号を検出することが困難になってくる。

最悪ケースとして、走行騒音レベル推定器３０２が、音声信号を全く検出することが出来ない場合を想定すると、走行騒音レベル推定器３０２は、音声信号と走行騒音が混在する信号を走行騒音とみなしてしまう。

式で表すと、走行騒音の振幅値Ｎが、入力信号の振幅値Ｘと同じになることを意味している。Ｘ＝Ｎという条件をＨ＝（Ｘ−Ｎ）／Ｘに代入すると、乗算器３０１の係数Ｈは、０となるため、音声信号もノイズと共に除去してしまうことがわかる。

次に、帯域エネルギー比補正器１０４の動作を図４を用いて説明する。図４は、帯域エネルギー比補正器１０４の一例を示すブロック図である。

図４において、４００は帯域エネルギー比補正器、４０１は帯域分割器、４０２は低域用増幅乗算器、４０３は高域用減衰乗算器、４０４は帯域合成器、４０５は帯域エネルギー比分析器、４０６は帯域エネルギー比補正更新器である。

このように構成された帯域エネルギー比補正器４００の動作を説明する。帯域エネルギー比補正器４００に入力された入力音声信号は、帯域分割器４０１で周波数が０Ｈｚから２ｋＨｚの低帯域信号と周波数が２ｋＨｚから４ｋＨｚの高帯域信号に分割される。

なお、帯域分割器４０１は、入力音声信号が完全に復元される完全再構成可能な低帯域用と高帯域用のフィルタバンクとしてもよい。

また、後段処理の音声分類器１０６が帯域エネルギー比を分析するために使用する帯域分割器と同様の帯域分割器を使用してもよい。

このような構成とすることで、後段処理の音声分類器１０６が分析する帯域エネルギー分割と等価な分割を行えるため、帯域エネルギー比の補正精度を向上させる効果がある。

帯域分割器４０１から出力された低帯域信号と高帯域信号は、それぞれ低域用増幅乗算器４０２と高域用減衰乗算器４０３によってそれぞれゲインが補正され、入力信号の帯域比を改善する。

低域用増幅乗算器４０２と高域用減衰乗算器４０３によってゲインが補正された低帯域信号と高帯域信号は、帯域合成器４０４に入力される。帯域合成器４０４は、低帯域信号と高帯域信号を合成し、出力音声信号として出力する。例えば、帯域合成器４０４は、帯域分割器４０１が完全再構成可能なフィルタバンクである場合、単純に帯域合成器４０４に入力された低帯域信号と高帯域信号を足し合わせることで出力音声信号を合成する。

また、帯域分割器４０１で分割された低帯域信号と高帯域信号は、帯域エネルギー比分析器４０５に入力される。帯域エネルギー比分析器４０５では、帯域分割器４０１から入力された低帯域信号と高帯域信号に基づいて、帯域エネルギー比を算出して出力する。帯域エネルギー比は、１０×ｌｏｇ１０（ＥＬ／ＥＨ）の計算式から算出できる。ＥＬは低帯域のエネルギーであり、ＥＨは高帯域のエネルギーである。

なお、帯域エネルギー比補正器１０４と可変ビットレート符号化器１０５の間をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）で近距離無線通信を行う場合、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の入出力間で振幅特性が減衰することがある。ＢＴ通信の入出力間の減衰振幅特性を帯域エネルギー比分析器４０５に入力される低帯域信号と高帯域信号に付加すれば、音声分類器１０６が帯域エネルギー比を算出するために使用する入力信号と等価になるため、帯
域エネルギー比の補正精度を向上させる効果がある。

帯域エネルギー比分析器４０５から出力された帯域エネルギー比は、帯域エネルギー比補正更新器４０６に入力される。

帯域エネルギー比補正更新器４０６は、帯域エネルギー比分析器４０５から入力された帯域エネルギー比が任意の閾値以上になるように、低域用増幅乗算器４０２の増幅の係数もしくは高域用減衰乗算器４０３の減衰の係数を更新する。具体的には、例えば、帯域エネルギー比が任意の閾値よりも３ｄＢ低い場合、帯域エネルギー比補正更新器４０６は、低域用増幅乗算器４０２への入力信号を３ｄＢ増幅するか、高域用減衰乗算器４０３への入力信号を３ｄＢ減衰するように係数を更新する。

帯域エネルギー比補正更新器４０６は、帯域エネルギー比補正器４００に入力されたＳＮ比が任意の閾値以上である場合、低域用増幅乗算器４０２と高域用減衰乗算器４０３の各係数を１に更新する。

帯域エネルギー比が補正されると、ＳＮ比が低い場合に有声音が無声音と誤判定することは軽減されるが、低帯域の走行騒音が増幅されたり高帯域の音声信号が抑圧されたりするために、ＳＮ比は劣化する。

ＳＮ比が高い場合には、音声分類器１０６は、有声音と無声音を判別する周期性の測度を精度良く算出することが可能である。この場合、有声音を無声音と誤判定することは少ないため、帯域エネルギー比補正を行わない方がＳＮ比を維持でき、ひいては音質を良くすることができる。

以上より、ＳＮ比が任意の閾値以上である場合、帯域エネルギー比補正更新器４０６は、低域用増幅乗算器４０２と高域用減衰乗算器４０３の各係数を１とし、帯域エネルギー比の補正を行わない。

さらに、帯域エネルギー比補正更新器４０６は、入力される符号化情報から、無声音用１／４レート符号化器１１１の動作有無を判定し、低域用増幅乗算器４０２と高域用減衰乗算器４０３の各係数を１に更新する。

可変ビットレート符号化器１０５で無声音用１／４レート符号化器１１１が動作していなければ、帯域エネルギー比補正を行わない方が音質を良くすることができるため、帯域エネルギー比の補正を行わない。

なお、符号化情報は、無声音用１／４レート符号化器１１１の使用有無情報だけでなく、通信事業者やＣＤＭＡ２０００やＵＭＴＳなどの携帯電話無線方式など無声音用１／４レート符号化器１１１の使用有無を間接的に推測できる符号化情報でもよい。

以上のように本実施の形態によれば、可変ビットレート符号化器１０５が音声分類において有声音を無声音と誤判定し、有声音を誤った無声音用低ビットレート符号化で圧縮することが軽減されるため、低平均ビットレートな通信においても、車載環境下の通話音声を高品質に通話相手へ提供できる。

なお、本実施の形態において、ノイズ抑圧器３００から出力されるＳＮ比や可変ビットレート符号化器１０５が出力する符号化情報に応じて、帯域エネルギー比補正器４００が帯域エネルギー比の補正を行うかどうか切り替える構成としたため、帯域エネルギー比補正器４００は、帯域エネルギー比の補正が不要な時にはＳＮ比を劣化させる帯域エネルギ
ー比の補正を行わないことができる。このため、マイクロホン１０１に入力される信号が高ＳＮ比の時や可変ビットレート符号化器１０５に高ビットレート符号化器を用いる時には、ＳＮ比を劣化させない効果が得られる。
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態の車載通話装置を図５を用いて説明する。図５において、車載通話装置５００は、第１の実施の形態と同様に、図示していない電話回線網から平均ビットレート制御信号を入力し、通話相手へ送る出力符号化音声信号を電話回線網へと出力するように構成されている。

車載通話装置５００は、通話者の音声を収音するためのマイクロホン５０１と、低帯域に集中したエネルギーを有する走行騒音を除去するためのノイズ除去フィルタ５０２と、走行騒音が重畳された音声信号から非音声区間より推定した走行騒音を減算することで定常走行騒音を抑圧するためのノイズ抑圧器５０３と、ノイズ除去フィルタ５０２とノイズ抑圧器５０３によって低下した有声音の帯域比を分析するための帯域分割器５０４と帯域エネルギー比分析器５０５、通話音声を少ないデータ量で通話相手へ送るための可変ビットレート符号化器５０６とで構成されている。

可変ビットレート符号化器５０６は、有声音や無声音などの分類をするための音声分類器５０７と、音声分類器５０７によって分類された音声分類結果に応じて適切な符号化器を決定するビットレート制御器５０８と、ビットレート制御器５０８が符号化ビットレートを任意に制御するためのフルレート符号化器５０９と、１／２レート符号化器５１０と、有声音用１／４レート符号化器５１１と、無声音用１／４レート符号化器５１２と、１／８レート符号化器５１３とで構成されている。

以上のように構成された車載通話装置について、図５を用いて説明する。

図５において、マイクロホン５０１、ノイズ除去フィルタ５０２、ノイズ抑圧器５０３、帯域分割器５０４、帯域エネルギー比分析器５０５、ビットレート制御器５０８、フルレート符号化器５０９、１／２レート符号化器５１０、有声音用１／４レート符号化器５１１、無声音用１／４レート符号化器５１２、１／８レート符号化器５１３の動作は、第１の実施の形態と同様である。

第１の実施の形態で、帯域エネルギー比補正器１０４は、ノイズ抑圧器１０３の出力音声信号の帯域エネルギー比を補正し、音声分類器１０６が有声音を無声音として誤判定することを軽減するように動作していた。

第２の実施の形態では、帯域エネルギー比の補正は行わずノイズ抑圧器５０３の出力は可変ビットレート符号化器５０６に入力され、音声分類器５０７は、帯域エネルギー比分析器５０５から出力される帯域エネルギー比を有声音と無声音を判別するための帯域エネルギー比の閾値として用いることで、音声分類器５０７が有声音を無声音として誤判定することを軽減するように動作する。

このような本発明の第２の実施の形態の車載通話装置によっても、可変ビットレート符号化器５０６が音声分類において有声音を無声音と誤判定し、有声音を誤った無声音用低ビットレート符号化で圧縮することが軽減されるため、低平均ビットレートな通信においても、車載環境下の通話音声を高品質に通話相手へ提供できる。
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態の車載通話装置を図６を用いて説明する。第３の実施の形態の車載通話装置は、第１の実施の形態の図１と同等の構成である。

第１の実施の形態とは帯域エネルギー比補正器６００の動作のみ異なる。帯域エネルギー比補正器６００の動作を図６を用いて説明する。図６は、帯域エネルギー比補正器６００の一例を示すブロック図である。

図６において、６００は帯域エネルギー比補正器、６０１は帯域分割器、６０２はピッチ周波数用増幅乗算器、６０３は高域用減衰乗算器、６０４は帯域合成器、６０５は帯域エネルギー比分析器、６０６は帯域エネルギー比補正更新器、６０７ピッチ抽出器である。

このように構成された帯域エネルギー比補正器６００の動作を説明する。

帯域エネルギー比補正器６００は、帯域エネルギー比補正器１０４に比べて、０Ｈｚから２ｋＨｚの低帯域をさらに任意の複数の帯域に分割するために構成の拡張をしたものである。

帯域エネルギー比補正器６００に入力された入力音声信号は、帯域分割器６０１で周波数が０Ｈｚから２ｋＨｚを任意に分割された複数の低帯域信号と周波数が２ｋＨｚから４ｋＨｚの高帯域信号に分割される。

なお、帯域分割器６０１は、入力音声信号が完全に復元される完全再構成可能な任意の複数の低帯域用と高帯域用のフィルタバンクとしてもよい。

帯域分割器６０１から出力された複数の低帯域信号と高帯域信号は、それぞれピッチ周波数用増幅乗算器６０２と高域用減衰乗算器６０３によってそれぞれゲインが補正される。このため、入力信号の帯域比が改善される。

ピッチ周波数用増幅乗算器６０２は、低帯域用の帯域分割器の数と同等の乗算器から構成されている。

ピッチ周波数用増幅乗算器６０２と高域用減衰乗算器６０３によってゲインが補正された複数の低帯域信号と高帯域信号は、帯域合成器６０４に入力される。帯域合成器６０４は、複数の低帯域信号と高帯域信号を合成し、出力音声信号として出力する。例えば、帯域合成器６０４は、帯域分割器６０１が完全再構成可能なフィルタバンクである場合、単純に帯域合成器６０４に入力された低帯域信号と高帯域信号を足し合わせて出力音声信号を合成する。

また、帯域分割器６０１で分割された複数の低帯域信号と高帯域信号は、帯域エネルギー比分析器６０５に入力される。

帯域エネルギー比分析器６０５は、帯域分割器６０１から入力された複数の低帯域信号と高帯域信号に基づいて、帯域エネルギー比を算出して出力する。帯域エネルギー比分析器６０５から出力された帯域エネルギー比は、帯域エネルギー比補正更新器６０６に入力される。

帯域エネルギー比補正更新器６０６は、帯域エネルギー比分析器６０５から入力された帯域エネルギー比が任意の閾値以上になるように、ピッチ周波数用増幅乗算器６０２もしくは高域用減衰乗算器６０３の各係数を更新する。

次に、帯域エネルギー比補正更新器６０６によるピッチ周波数用増幅乗算器６０２の増幅の係数の更新方法について説明する。

まず、ピッチ抽出器６０７は、帯域エネルギー比補正器６００に入力される入力音声信号から、ピッチ周波数を出力する。

ピッチ抽出器６０７から出力されたピッチ周波数は、帯域エネルギー比補正更新器６０６に入力される。

帯域エネルギー比補正更新器６０６がピッチ周波数用増幅乗算器６０２の増幅の係数を更新する場合、ピッチ抽出器６０７から出力されたピッチ周波数から任意の整数倍までの周波数に対応する帯域について係数を増幅させ、その他の該当しない帯域については係数を増幅しない。

以上のように本発明の第３の実施の形態によれば、可変ビットレート符号化器１０５の音声分類が有声音を無声音と誤判定し、有声音が誤った無声音用低ビットレート符号化で圧縮されることが低減されるため、低平均ビットレートな通信においても、車載環境下の通話音声を高品質に通話相手へ提供できる。

なお、第１の実施の形態の構成に本第３の実施の形態のピッチ抽出器６０７を追加することで、帯域エネルギー比補正器１０４は低帯域のピッチ周波数とそのピッチ周波数の任意の整数倍までの周波数のみについて帯域エネルギー比を補正できるため、走行騒音を強調することなく、低帯域の音声信号のみを増幅するとともに、必要性の低い帯域について帯域エネルギー比の補正によるＳＮ比の劣化を軽減することができる。

本発明の車載通話装置は、マイクロホンに入力される信号のＳＮ比が低い車載環境下等において、少量の音声通信データで高品質な通話を提供できるという効果を有し、車載通話装置として利用できる。

１００、５００ 車載通話装置
１０１、５０１ マイクロホン
１０２、５０２ ノイズ除去フィルタ
１０３、５０３ ノイズ抑圧器
１０４ 帯域エネルギー比補正器
１０５、５０６ 可変ビットレート符号化器
１０６、５０７ 音声分類器
１０７、５０８ ビットレート制御器
１０８、５０９ フルレート符号化器
１０９、５１０ １／２レート符号化器
１１０、５１１ 有声音用１／４レート符号化器
１１１、５１２ 無声音用１／４レート符号化器
１１２、５１３ １／８レート符号化器
３００ ノイズ抑圧器
３０１ 乗算器
３０２ 走行騒音レベル推定器
３０３ 係数更新器
４００、６００ 帯域エネルギー比補正器
４０１、５０４、６０１ 帯域分割器
４０２ 低域用増幅乗算器
４０３、６０３ 高域用減衰乗算器
４０４、６０４ 帯域合成器
４０５、５０５、６０５ 帯域エネルギー比分析器
４０６、６０６ 帯域エネルギー比補正更新器
６０２ ピッチ周波数用増幅乗算器
６０７ ピッチ抽出器

Claims (5)

1. 通話者の音声を収音する収音手段と、前記収音手段に入力される通話者の音声に重畳される走行騒音を除去するノイズ除去手段と、前記ノイズ除去手段が出力する音声信号の帯域エネルギー比を補正する帯域エネルギー比補正手段と、前記帯域エネルギー比補正手段で補正された通話音声を圧縮する可変ビットレート符号化手段とを備えたことを特徴とする車載通話装置。
2. 前記帯域エネルギー比補正手段は、前記音声信号の帯域を分割する帯域分割器と、前記音声信号の帯域比を補正する乗算器と、前記音声信号の帯域エネルギー比を分割する帯域エネルギー比分析器と、前記帯域エネルギー比補正手段の係数を更新するための帯域エネルギー比補正更新器と、前記音声信号の帯域毎に補正された分割帯域信号を合成するための帯域合成器とを備えたことを特徴とする請求項１記載の車載通話装置。
3. 前記帯域エネルギー比補正手段は、音声信号のピッチ周波数を抽出するためのピッチ抽出器をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の車載通話装置。
4. 前記帯域エネルギー比補正更新器は、前記ノイズ除去手段が出力するＳＮ比や前記可変ビットレート符号化手段から出力される符号化情報を取得する符号化情報取得手段を備えることにより、前記収音手段に入力される信号が高ＳＮ比の時または前記可変ビットレート符号化手段が高ビットレート符号化器を用いる時には、帯域エネルギー比を補正しないことを特徴とする請求項２もしくは請求項３記載の車載通話装置。
5. 通話者の音声を収音する収音手段と、前記収音手段に入力される通話者の音声に重畳される走行騒音を除去するノイズ除去手段と、前記ノイズ除去手段が出力する音声信号の帯域エネルギー比を分析する帯域エネルギー比分析手段と、前記帯域エネルギー比分析手段が分析した帯域エネルギー比を、有声音か無声音か分類するための帯域エネルギー比の閾値として用いる可変ビットレート符号化手段とを備えたことを特徴とする車載通話装置。