JPWO2014136629A1 - 信号処理装置、信号処理方法および信号処理プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
入力信号を、周波数領域における位相成分信号および振幅成分信号に変換する変換手段と、
前記位相成分信号および前記振幅成分信号の特徴量を計算する計算手段と、
前記計算手段によって計算された前記特徴量に基づいて前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする。
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換する変換手段と、
前記入力信号の急増部の位置に基づいて、第1位相傾きを算出する第1算出手段と、
周波数領域における前記位相成分信号の第2位相傾きを算出する第2算出手段と、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きに基づいて前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする。
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換する変換手段と、
前記入力信号に含まれる時間相関のある成分を前記入力信号から除いて低相関信号を生成する生成手段と、
前記低相関信号と前記位相成分信号とに基づいて、前記入力信号に含まれる急変の存在可能性を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする。
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換する変換手段と、
周波数領域における前記位相成分信号の直線性を計算する直線性計算手段と、
前記直線性計算手段によって計算された前記直線性に基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を計算する判定手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
入力信号を、周波数領域における位相成分信号および振幅成分信号に変換し、
前記位相成分信号および前記振幅成分信号の特徴量を計算し
計算された前記特徴量に基づいて前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定する、
各ステップを含むことを特徴とする。
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
前記入力信号の急増部の位置に基づいて、第1位相傾きを算出し、
周波数領域における前記位相成分信号の第2位相傾きを算出し、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとに基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を判定する、
各ステップを含むことを特徴とする。
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
前記入力信号に含まれる時間相関のある成分を前記入力信号から除いて低相関信号を生成し、
前記低相関信号と前記位相成分信号とに基づいて、前記入力信号に含まれる急変の存在可能性を判定する、
各ステップを含むことを特徴とする。
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
周波数領域における前記位相成分信号の直線性を計算し、
計算された前記直線性に基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を計算する、
各ステップを含むことを特徴とする。
入力信号を、周波数領域における位相成分信号および振幅成分信号に変換し、
前記位相成分信号および前記振幅成分信号の特徴量を計算し
計算された前記特徴量に基づいて前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定する、
各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
前記入力信号の急増部の位置に基づいて、第1位相傾きを算出し、
周波数領域における前記位相成分信号の第2位相傾きを算出し、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとに基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を判定する、
各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
前記入力信号に含まれる時間相関のある成分を前記入力信号から除いて低相関信号を生成し、
前記低相関信号と前記位相成分信号とに基づいて、前記入力信号に含まれる急変の存在可能性を判定する、
各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
周波数領域における前記位相成分信号の直線性を計算し、
計算された前記直線性に基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を計算する、
各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明の第1実施形態としての信号処理装置100について、図1を用いて説明する。信号処理装置100は、入力信号急変を検出するための装置である。
図1に示すように、信号処理装置100は、変換部101と計算部102と信号急変判定部103とを含む。変換部101は、入力信号110を、周波数領域における位相成分信号120および振幅成分信号130に変換する。計算部102は、位相成分信号120および振幅成分信号130の変化を計算する。信号急変判定部103は、計算された変化に基づいて入力信号の急変を判定する。
《全体構成》
本発明の第2実施形態としての雑音抑圧装置について図2乃至図11を用いて説明する。本実施形態の雑音抑圧装置は、例えばデジタルカメラ、ノートパソコン、携帯電話、キーボード、ゲーム機のコントローラ、携帯電話の押しボタンなどの雑音抑圧に適用できる。すなわち、音声、音楽、環境音などの目的とする信号を、これらに重畳された信号(ノイズまたは妨害信号)に対して強調することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、入力信号からの信号急変検出を要求されるあらゆる信号処理装置に適用可能である。なお、本実施形態では、信号の急変の一例として、衝撃音を検出して抑圧する雑音抑圧装置について説明する。本実施形態としての雑音抑圧装置は、例えば、マイクの近くでボタン押下などの操作がなされるような形態において、かかるボタン操作により発生する衝撃音を適切に抑圧する。簡単に説明すると、衝撃音を含む時間領域信号を周波数領域信号に変換し、周波数空間における位相成分および振幅成分の変化を算出する。そして、それらの変化の組合せに応じて、衝撃音の存在を判定する。
図3は、変換部201の構成を示すブロック図である。図3に示すように、変換部201はフレーム分割部301、窓がけ処理部(windowing unit)302、およびフーリエ変換部303を含む。劣化信号サンプルは、フレーム分割部301に供給され、K/2サンプルごとのフレームに分割される。ここで、Kは偶数とする。フレームに分割された劣化信号サンプルは、窓がけ処理部302に供給され、窓関数(window function)であるw(t)との乗算が行なわれる。第nフレームの入力信号yn(t) (t=0, 1, ..., K/2-1) に対するw(t)で窓がけ(windowing)された信号は、次式(1)で与えられる。
図4は、逆変換部204の構成を示すブロック図である。図4に示すように、逆変換部204は逆フーリエ変換部401、窓がけ処理部402およびフレーム合成部403を含む。逆フーリエ変換部401は、振幅制御部203から供給された強調信号振幅スペクトル250と位相制御部202から供給された強調信号位相スペクトル240 (arg Xn(k))とを乗算して、強調信号(以下の式(4)の左辺)を求める。
雑音抑圧部205は、変換部201から供給される劣化信号振幅スペクトルを用いて雑音を推定し、推定雑音スペクトルを生成する。そして、変換部201からの劣化信号振幅スペクトルと生成した推定雑音スペクトルとを用いて抑圧係数を求め、劣化信号振幅スペクトルに乗じ、強調信号振幅スペクトルとして、振幅制御部203へ供給する。
図5は位相制御部202および振幅制御部203の構成を示すブロック図である。図5に示すように、位相制御部202は位相回転部501と回転量生成部502とを含み、振幅制御部203は、補正量算出部503と振幅補正部504とを含む。
これに基づいて、時間領域信号x1[n],x2[m]を、周波数領域信号X1[k],X2[k] に変換すると、以下の式(14)、式(15)のように表現される。
逆変換部は、フーリエ変換により周波数領域信号を時間領域信号に変換する。その後、フレーム合成部により、前フレームと現フレームの強調信号をオーバラップ加算する。例えば、図示した例のオーバラップ率50%では、離散時間m=L/2〜L-1の区間で隣接フレームの加算が行われる。この加算区間m=L/2〜L-1を考える。
さらに、式(18)中の周波数領域信号X1[k],X2[k]に式(14),式(15)を代入すると、以下の式(19)のように表現される。
さらに、式(19)を展開すると、以下の式(20)のように表現される。
ここで、式(20)の各項に含まれる総和演算を考える。任意の整数gを導入し、以下の式(21)が成立する。
式(22)より、式(21)は、以下の式(24)に変形できる。
式(24)の関係から、式(20)は、以下の式(25)で表わされる。
よって、式(20)は、以下の式(26)となる。
これを、式(18)に代入すると、以下の式(28)が成立する。
ここで、それぞれの項にある括弧内の
よって、式(31)の絶対値が最大になる条件は、φ[k]=0の場合であり、その値は2である。つまり、位相回転が行われると、出力信号の大きさが小さくなることがわかる。この出力信号レベルの低下量を補正するように、補正量算出部503において強調信号振幅スペクトルの振幅補正量を決定する。
重み関数f(φ)は、正規分布により表現できるので、以下の式(41)が成立する。
ここで、σは分散をμは平均を表している。
ここで、式(43)の右辺、第2項を数値計算すると、式(44)が成立するので、位相の回転をしない場合の、E(|S^2|)との比は、式(45)で表わされる。
図12は、計算部208および急変判定部209の内部構成について説明するための図である。図12に示すように、計算部208は、周波数方向に位相の変化量を算出する変化量算出部1201と、位相の変化量の平坦度を算出する平坦度算出部1202と、周波数方向に振幅の平坦度を算出する振幅平坦度算出部1203を含んでいる。
位相θ(k)は、明らかにk、すなわち周波数に比例している。このため、位相の微分に相当する周波数方向変化量Δθ(k)=−2π・n0/Lとなり、これは定数である。すなわち、周波数方向の位相の変化量は、一定値(平坦)となる。
FMは0.0から1.0の値をとる。完全に平坦な場合、FMは1.0である。平坦度については、非特許文献3に開示がある。
(2)平行度と振幅平坦度を単独で用いたときの判定結果の論理和。信号急変の存在可能性を算出するときは、平行度による存在可能性と振幅平坦度による存在可能性のうち、大きい方(または小さい方)に基づく判定
(3)位相変化量の平坦度と振幅平坦度の両方の平均が条件を満たす場合(例えば位相の二次微分値PXと、振幅平坦度FMと1.0との差分値QX=(1.0−FM)との平均AV1=(PX+QX)/2が0.1以下)に、信号の急変があると判定
(4)位相変化量の平坦度と振幅平坦度とに対して重み付けを行ないつつ両方を合わせた複合的な条件を満たす場合(例えば位相の二次微分値PXと、振幅平坦度FMと1.0との差分値QX=(1.0−FM)との重み付け平均AV2=(0.8×PX+0.2×QX)が0.1以下)に、信号の急変があると判定
(5)位相変化量の平坦度と振幅平坦度とを、線形または非線形関数を用いて組み合わせ、組み合わせた結果が一定値より大きいときに信号の急変があると判定。時間方向の振幅平坦度が含まれるときには、その逆数を代わりに用いる。
(7)事前に検出しようとする急変信号の振幅またはパワースペクトルに関する情報が得られて、振幅またはパワースペクトルが平坦であれば、位相平坦度の重みを小さくする。
(8)事前に検出しようとする急変信号の振幅またはパワースペクトルに関する情報が得られて、振幅またはパワースペクトルの最小値よりも入力された劣化信号の振幅またはパワースペクトルが小さいときは、信号急変を検出するための閾値を一時的に大きく変更して、検出されにくくする。
また、ハングオーバーの作用として、続くフレームにおける閾値Nを大きく、またМを小さく設定することができる。このように続くフレームの閾値を設定することによって、信号急変(衝撃音)の検出を容易にし、検出漏れを低減することができる。続くフレームにおける閾値NとМの設定は、いずれか一方に対して、または双方を同時に行うことができる。
次に本発明の第3実施形態に係る雑音抑圧装置について、図16を用いて説明する。図16は、本実施形態に係る雑音抑圧装置1600の機能構成を説明するための図である。本実施形態に係る雑音抑圧装置1600は、上記第2実施形態と比べると、変換部1601が複素信号1650を生成し、計算部1608および急変判定部1609がその複素信号1650に基づいて位相直線性の計算および信号急変の判定を行なう点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に本発明の第4実施形態に係る雑音抑圧装置について、図18を用いて説明する。本実施形態に係る雑音抑圧装置1800は、上記第3実施形態と比べると、計算部1608に代えて計算部1808を有する点で異なる。図18は、本実施形態に係る雑音抑圧装置に含まれる計算部1808の機能構成を説明するための図である。本実施形態に係る計算部1808は、上記第3実施形態と比べると、単位ベクトル生成部1881と回転ベクトル生成部1882と1883とを備えている点で異なる。また、急変判定部1809が、回転ベクトルに基づいて、信号の急変の有無またはその程度を判定する点でも異なる。その他の構成および動作は、第3実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
なお、上記第1乃至第4実施形態では、信号急変部を抑圧することを目的とした雑音抑圧装置に信号急変検出方法を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。衝撃音の検出を目的とした様々な装置、システムおよび状況で利用することができる。さらに検出対象は衝撃音(急激に立ち上がってすぐにたち下がる音声信号)に限定されない。信号が急激に立ち上がって(またはたち下がって)そのままとなる場合であっても、急変部として検出できる。
本発明の第6実施形態としての信号処理装置2200について、図22を用いて説明する。信号処理装置2200は、入力信号急変を検出するための装置である。図22に示すように、信号処理装置2200は、変換部2201と第1算出部2202と第2算出部2203と信号急変判定部2204とを含む。
《全体構成》
本発明の第7実施形態としての雑音抑圧装置について図23乃至図30を用いて説明する。本実施形態の雑音抑圧装置は、例えばデジタルカメラ、ノートパソコン、携帯電話、キーボード、ゲーム機のコントローラ、携帯電話の押しボタンなどの雑音抑圧に適用できる。すなわち、音声、音楽、環境音などの目的とする信号を、これらに重畳された信号(ノイズまたは妨害信号)に対して強調することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、入力信号からの信号急変検出を要求されるあらゆる信号処理装置に適用可能である。なお、本実施形態では、信号の急変の一例として、衝撃音を検出して抑圧する雑音抑圧装置について説明する。本実施形態としての雑音抑圧装置は、例えば、マイクの近くでボタン押下などの操作がなされるような形態において、かかるボタン操作により発生する衝撃音を適切に抑圧する。簡単に説明すると、衝撃音を含む時間領域信号を周波数領域信号に変換し、周波数空間における位相成分の傾きを算出する。また、時間領域信号の急増部を孤立パルスとみなしたときの周波数領域の位相の傾き、すなわち−2πn0/Nを求める。そして、それら2種類の位相の傾きの一致程度に応じて、衝撃音の存在を判定する。
図24は、変換部2301の構成を示すブロック図である。図24に示すように、変換部2301はフレーム分割部2401、窓がけ処理部(windowing unit)2402、およびフーリエ変換部2403を含む。劣化信号サンプルは、フレーム分割部301に供給され、K/2サンプルごとのフレームに分割される。ここで、Kは偶数とする。フレームに分割された劣化信号サンプル2370は、窓がけ処理部2402と算出部2382に供給され、窓がけ処理部2402では窓関数(window function)であるw(t)との乗算が行なわれる。第nフレームの入力信号yn(t) (t=0, 1, ..., K/2-1) に対するw(t)で窓がけ(windowing)された信号は、次式で与えられる。
また、連続する2フレームの一部を重ね合わせ(オーバラップ)して窓がけしてもよい。オーバラップ長としてフレーム長の50%を仮定すれば、t=0, 1, ..., K/2-1 に対して、以下の式で得られる左辺が、窓がけ処理部2402の出力となる。
実数信号に対しては、左右対称窓関数が用いられる。また、窓関数は、変換部2301の出力を逆変換部2304に直接供給したときの入力信号と出力信号が計算誤差を除いて一致するように設計される。これは、w2(t)+w2 (t+K/2)=1 となることを意味する。
このほかにも、ハミング窓、三角窓など、様々な窓関数が知られている。窓がけされた出力はフーリエ変換部2403に供給され、劣化信号スペクトルYn(k)に変換される。劣化信号スペクトルYn(k)は位相と振幅に分離され、劣化信号位相スペクトル arg Yn(k)は、位相制御部2302と算出部2381に、劣化信号振幅スペクトル|Yn(k)|は、雑音抑圧部2305と算出部2382に供給される。既に説明したように、振幅スペクトルの代わりにパワースペクトルを利用することもできる。
図25は、逆変換部2304の構成を示すブロック図である。図25に示すように、逆変換部2304は逆フーリエ変換部2501、窓がけ処理部2502およびフレーム合成部2503を含む。逆フーリエ変換部2501は、振幅制御部2303から供給された強調信号振幅スペクトル2350と位相制御部2302から供給された強調信号位相スペクトル2340(arg Xn(k))とを乗算して、強調信号(以下の式の左辺)を求める。
得られた強調信号に逆フーリエ変換を施し、1フレームがKサンプルを含む時間領域サンプル値系列xn(t) (t=0, 1, ..., K-1)として、窓がけ処理部2502に供給され、窓関数w(t)との乗算が行なわれる。第nフレームの入力信号xn(t) (t=0, 1, ..., K/2-1)に対してw(t)で窓がけされた信号は、次式の左辺で与えられる。
また、連続する2フレームの一部を重ね合わせ(オーバラップ)して窓がけしてもよい。フレーム長の50%をオーバラップ長として仮定すれば、t=0, 1, ..., K/2-1 に対して、以下の式の左辺が、窓がけ処理部2502の出力となり、フレーム合成部2503に伝達される。
フレーム合成部2503は、窓がけ処理部2502からの隣接する2フレームの出力を、K/2サンプルずつ取り出して重ね合わせ、以下の式によって、t=0, 1, ..., K-1における出力信号(左辺)を得る。得られた強調信号2360は、フレーム合成部2503から出力端子2307に伝達される。
なお、図24と図25において変換部と逆変換部における変換をフーリエ変換として説明したが、フーリエ変換に代えて、アダマール変換、ハール変換、ウェーブレット変換など、他の変換を用いることもできる。ハール変換は、乗算が不要となり、LSI化したときの面積を小さくすることができる。ウェーブレット変換は、周波数によって時間解像度を異なったものに変更できるために、雑音抑圧効果の向上が期待できる。
図23に戻ると、雑音抑圧部2305は、変換部2301から供給される劣化信号振幅スペクトルを用いて雑音を推定し、推定雑音スペクトルを生成する。そして、変換部2301からの劣化信号振幅スペクトルと生成した推定雑音スペクトルとを用いて抑圧係数を求め、劣化信号振幅スペクトルに乗じ、強調信号振幅スペクトルとして、振幅制御部2303へ供給する。また、急変判定部2309から急変判定結果(信号の急変が存在するか否かの情報)を受けて、急変と判定されたときには、劣化信号振幅スペクトルと推定雑音スペクトルのうち小さい方を、強調信号振幅スペクトルとして、振幅制御部2303へ供給する。このとき、雑音抑圧部2305は、所望信号の検出を行って所望信号成分を周波数ごとに保護してもよい。
図26は位相制御部2302および振幅制御部2303の構成を示すブロック図である。図26に示すように、位相制御部2302は位相回転部2601と回転量生成部2602とを含み、振幅制御部2303は、補正量算出部2603と振幅補正部2604とを含む。
計算の簡単化のために、Rの値をそのまま回転量とすることもできる。回転量であるので2πはちょうど一回転を表す。位相を2π回転させた場合は回転させていない場合と同一である。よって、2π+αという回転量は、回転量がαの場合と同じになる。ここでは、線形合同法により一様乱数を発生させた場合を説明したが、それ以外の方法で一様乱数を発生させた場合でも、上式により回転量φを求めればよい。急変判定部2309の判定結果に応じて、いつどのくらい乱数化を行なうのかを決定してもよい。
補正量算出部2603による補正係数算出方法は、図5の補正量算出部503について説明した方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
図27は、算出部2381、2382および急変判定部2309の内部構成について説明するための図である。図27に示すように、算出部2382は、急増部検出部2701、遅延時間算出部2702、位相変換部2703および傾き算出部2704を備える。一方、算出部2381は、傾き算出部2705を備える。
傾き算出部2704は、このように導き出した位相2730を微分して、周波数領域での位相の傾き2740を以下のように導き出す。傾き2740=−2π・n0/L
次に本発明の第8実施形態に係る雑音抑圧装置について、図31を用いて説明する。図31は、本実施形態に係る雑音抑圧装置の機能構成を説明するための図である。本実施形態に係る雑音抑圧装置は、上記第7実施形態と比べると、変換部3101において、窓がけ処理部2402における窓がけ処理後の信号を、算出部2382に出力する点で異なる。その他の構成および動作は、第7実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
[第9実施形態]
次に本発明の第9実施形態に係る雑音抑圧装置3200について、図32を用いて説明する。図32は、本実施形態に係る雑音抑圧装置3200の機能構成を説明するための図である。本実施形態に係る雑音抑圧装置3200は、上記第7実施形態と比べると、振幅平坦度算出部3201を追加的に備えている点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
FMは0.0から1.0の値をとる。完全に平坦な場合、FMは1.0である。平坦度については、非特許文献3に開示がある。
(1.5)平行度と振幅平坦度を単独で用いたときの判定結果の論理和。信号急変の存在可能性を算出するときは、平行度による存在可能性と振幅平坦度による存在可能性のうち、大きい方(または小さい方)に基づく判定
(2)平行度と振幅平坦度の両方の平均が条件を満たす場合(例えば傾きの差分値PXと、振幅平坦度FMと1.0との差分値QX=(1.0−FM)との平均AV1=(PX+QX)/2が0.1以下)に、信号の急変があると判定
(3)傾きの差分値と振幅平坦度とに対して重み付けを行ないつつ両方を合わせた複合的な条件を満たす場合(例えば傾きの差分値PXと、振幅平坦度FMと1.0との差分値QX=(1.0−FM)との重み付け平均AV2=(0.8×PX+0.2×QX)が0.1以下)に、信号の急変があると判定
(4)傾きの差分値と振幅平坦度とを、線形または非線形関数を用いて組み合わせ、組み合わせた結果が一定値より大きいときに信号の急変があると判定。時間方向の振幅平坦度が含まれるときには、その逆数を代わりに用いる。
(6)事前に検出しようとする急変信号の振幅またはパワースペクトルに関する情報が得られて、振幅またはパワースペクトルが平坦であれば、傾きの差分値の重みを小さくする。
(7)事前に検出しようとする急変信号の振幅またはパワースペクトルに関する情報が得られて、振幅またはパワースペクトルの最小値よりも入力された劣化信号の振幅またはパワースペクトルが小さいときは、信号急変を検出するための閾値を一時的に大きく変更して、検出されにくくする。
なお、上記第6乃至第9実施形態では、信号急変部を抑圧することを目的とした雑音抑圧装置に信号急変検出方法を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。衝撃音(急激に立ち上がってすぐにたち下がる信号)の検出を目的とした様々な装置、システムおよび状況で利用することができる。また、信号が急激に立ち上がって(またはたち下がって)そのままとなる場合であっても、急変部として検出できる。
本発明の第11実施形態としての信号処理装置3500について、図35を用いて説明する。信号処理装置3500は、入力信号急変を検出するための装置である。図35に示すように、信号処理装置3500は、変換部3501と相関除去部3502と信号急変検出部3504とを含む。
本発明の第12実施形態としての信号処理装置3600について、図36を用いて説明する。信号処理装置3600は、入力信号急変を検出するための装置である。図36に示すように、信号処理装置3600は、変換部3601と相関除去部3602と第1算出部3603と第2算出部3605と信号急変判定部3609とを含む。
《全体構成》
本発明の第13実施形態としての雑音抑圧装置について図37A乃至図45を用いて説明する。本実施形態の雑音抑圧装置は、例えばデジタルカメラ、ノートパソコン、携帯電話、キーボード、ゲーム機のコントローラ、携帯電話の押しボタンなどの雑音抑圧に適用できる。すなわち、音声、音楽、環境音などの目的とする信号を、これらに重畳された信号(ノイズまたは妨害信号)に対して強調することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、入力信号からの信号急変検出を要求されるあらゆる信号処理装置に適用可能である。なお、本実施形態では、信号の急変の一例として、衝撃音を検出して抑圧する雑音抑圧装置について説明する。本実施形態としての雑音抑圧装置は、例えば、マイクの近くでボタン押下などの操作がなされるような形態において、かかるボタン操作により発生する衝撃音を適切に抑圧する。簡単に説明すると、衝撃音を含む時間領域信号を周波数領域信号に変換し、周波数空間における位相成分の傾きを算出する。また、時間領域信号の相関を除去して得られる低相関信号の急増部を孤立パルスとみなしたときの周波数領域の位相の傾き、すなわち−2πn0/Nを求める。n0は急増部の位置である。そして、それら2種類の位相の傾きの一致程度に応じて、衝撃音の存在を判定する。
図37B、図37Cは、相関除去部3712の構成を示すブロック図である。図37Bに示すように、相関除去部3712は予測部3783、減算器3784、フレーム分割部3785を含む。劣化信号サンプル3710は予測部3783に供給され、予測部3783は相関のある信号3786を予測して減算器3784に供給する。予測の方法としては、適応フィルタを用いた線形予測やレビンソン・ダービン法などが知られている。減算器3784は、予測部3783から供給された予測信号3786を劣化信号3710から減算して、その差を低相関信号3787としてフレーム分割部3785に供給する。フレーム分割部3785は、低相関信号3787に対してフレーム分割を施し、フレーム化された低相関信号3770として出力する。
図38Aは、変換部3701の構成を示すブロック図である。図38Aに示すように、変換部3701はフレーム分割部3801、窓がけ処理部(windowing unit)3802、およびフーリエ変換部3802を含む。劣化信号サンプルは、フレーム分割部3801に供給され、K/2サンプルごとのフレームに分割される。ここで、Kは偶数とする。フレームに分割された劣化信号サンプル3804は、窓がけ処理部3802に供給され、窓関数(window function)であるw(t)との乗算が行なわれる。第nフレームの入力信号yn(t) (t=0, 1, ..., K/2-1) に対するw(t)で窓がけ(windowing)された信号は、次式で与えられる。
また、連続する2フレームの一部を重ね合わせ(オーバラップ)して窓がけしてもよい。オーバラップ長としてフレーム長の50%を仮定すれば、t=0, 1, ..., K/2-1 に対して、以下の式で得られる左辺が、窓がけ処理部3802の出力となる。
実数信号に対しては、左右対称窓関数が用いられる。また、窓関数は、変換部3701の出力を逆変換部3704に直接供給したときの入力信号と出力信号が計算誤差を除いて一致するように設計される。これは、w2 (t)+w2 (t+K/2)=1 となることを意味する。
このほかにも、ハミング窓、三角窓など、様々な窓関数が知られている。窓がけされた出力はフーリエ変換部3803に供給され、劣化信号スペクトルYn(k)に変換される。劣化信号スペクトルYn(k)は位相と振幅に分離され、劣化信号位相スペクトル arg Yn(k)は、位相制御部3702と算出部3781に、劣化信号振幅スペクトル|Yn(k)|は、雑音抑圧部3705に供給される。既に説明したように、振幅スペクトルの代わりにパワースペクトルを利用することもできる。
図38Bは、逆変換部3704の構成を示すブロック図である。図38Bに示すように、逆変換部3704は逆フーリエ変換部3811、窓がけ処理部3812およびフレーム合成部3813を含む。逆フーリエ変換部3811は、振幅制御部3703から供給された強調信号振幅スペクトル3750と位相制御部3702から供給された強調信号位相スペクトル3740 arg Xn(k)とを乗算して、強調信号(以下の式の左辺)を求める。
雑音抑圧部3705は、変換部3701から供給される劣化信号振幅スペクトルを用いて雑音を推定し、推定雑音スペクトルを生成する。そして、変換部3701からの劣化信号振幅スペクトルと生成した推定雑音スペクトルとを用いて抑圧係数を求め、劣化信号振幅スペクトルに乗じ、強調信号振幅スペクトルとして、振幅制御部3703へ供給する。
図39は位相制御部3702および振幅制御部3703の構成を示すブロック図である。図39に示すように、位相制御部3702は位相回転部3901と回転量生成部3902とを含み、振幅制御部3703は、補正量算出部3903と振幅補正部3904とを含む。
図40は、算出部3781、3782および急変判定部3709の内部構成について説明するための図である。図40に示すように、算出部3782は、急増部検出部4001、遅延時間算出部4002、位相変換部4003および傾き算出部4004を備える。一方、算出部3781は、傾き算出部4005を備える。
D(k)=a・exp(- jθ(k))θ(k)=−2π・k・n0/L
傾き算出部4004は、このように導き出した位相4030を微分して、周波数領域での位相の傾き4040を以下のように導き出す。傾き4040=−2π・n0/L
次に本発明の第14実施形態に係る雑音抑圧装置について、図44を用いて説明する。図44は、本実施形態に係る雑音抑圧装置4400の機能構成を説明するための図である。本実施形態に係る雑音抑圧装置4400は、上記第13実施形態と比べると、相関除去部3712と算出部3782との間に窓かけ部4486を設けた点が異なる。その他の構成および動作は、第13実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に本発明の第15実施形態に係る雑音抑圧装置4500について、図45を用いて説明する。図45は、本実施形態に係る雑音抑圧装置4500の機能構成を説明するための図である。本実施形態に係る雑音抑圧装置4500は、上記第13実施形態と比べると、振幅平坦度算出部4501を追加的に備えている点で異なる。その他の構成および動作は、第13実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
FMは0.0から1.0の値をとる。完全に平坦な場合、FMは1.0である。平坦度については、非特許文献3に開示がある。
(2)平行度と振幅平坦度を単独で用いたときの判定結果の論理和。信号急変の存在可能性を算出するときは、平行度による存在可能性と振幅平坦度による存在可能性のうち、大きい方(または小さい方)に基づく判定。
(3)平行度と振幅平坦度の両方の平均が条件を満たす場合(例えば傾きの差分値PXと、振幅平坦度FMと1.0との差分値QX=(1.0−FM)との平均AV1=(PX+QX)/2が0.1以下)に、信号の急変があると判定。
(4)傾きの差分値と振幅平坦度とに対して重み付けを行ないつつ両方を合わせた複合的な条件を満たす場合(例えば傾きの差分値PXと、振幅平坦度FMと1.0との差分値QX=(1.0−FM)との重み付け平均AV2=(0.8×PX+0.2×QX)が0.1以下)に、信号の急変があると判定。
(5)傾きの差分値と振幅平坦度とを、線形または非線形関数を用いて組み合わせ、組み合わせた結果が一定値より大きいときに信号の急変があると判定。時間方向の振幅平坦度が含まれるときには、その逆数を代わりに用いる。
(6)傾きの差分値と振幅平坦度との中でいずれか理想値により近い方(差分値は小さい方、平坦度は大きい方)のみを用いて、その理想値により近い方が条件を満たす場合に信号の急変があると判定。時間方向の振幅平坦度が含まれるときには、その逆数を代わりに用いる。
(7)事前に検出しようとする急変信号の振幅またはパワースペクトルに関する情報が得られて、振幅またはパワースペクトルが平坦であれば、傾きの差分値の重みを小さくする。
(8)事前に検出しようとする急変信号の振幅またはパワースペクトルに関する情報が得られて、振幅またはパワースペクトルの最小値よりも入力された劣化信号の振幅またはパワースペクトルが小さいときは、信号急変を検出するための閾値を一時的に大きく変更して、検出されにくくする。
本発明の第16実施形態としての信号処理装置4600について、図46を用いて説明する。信号処理装置4600は、入力信号急変を検出するための装置である。
《全体構成》
本発明の第17実施形態としての雑音抑圧装置について図47乃至図54を用いて説明する。本実施形態の雑音抑圧装置は、例えばデジタルカメラ、ノートパソコン、携帯電話、キーボード、ゲーム機のコントローラ、携帯電話の押しボタンなどの雑音抑圧に適用できる。すなわち、音声、音楽、環境音などの目的とする信号(所望信号)を、これらに重畳された信号(ノイズまたは妨害信号)に対して強調することができる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、入力信号からの信号急変判定を要求されるあらゆる信号処理装置に適用可能である。なお、本実施形態では、信号の急変の一例として、衝撃音を検出して抑圧する雑音抑圧装置について説明する。本実施形態としての雑音抑圧装置は、例えば、マイクの近くでボタン押下などの操作がなされるような形態において、かかるボタン操作により発生する衝撃音を適切に抑圧する。簡単に説明すると、衝撃音を含む時間領域信号を周波数領域信号に変換し、周波数空間に対する位相成分の直線性を計算する。そして、直線性の高さ(傾きのバラツキ)に応じて、衝撃音の存在可能性(推定された存在確率)を計算する。
D(k)=a・exp(jθ(k))θ(k)=−2π・k・n0/L
位相θ(k)は、明らかにk、すなわち周波数に比例しており、右下がりの直線となっている。
図48は、変換部4701の構成を示すブロック図である。図48に示すように、変換部4701はフレーム分割部4801、窓がけ処理部(windowing unit)4802、およびフーリエ変換部4803を含む。劣化信号サンプルは、フレーム分割部4801に供給され、K/2サンプルごとのフレームに分割される。ここで、Kは偶数とする。フレームに分割された劣化信号サンプルは、窓がけ処理部4802に供給され、窓関数(window function)であるw(t)との乗算が行なわれる。第nフレームの入力信号yn(t) (t=0, 1, ..., K/2-1) に対するw(t)で窓がけ(windowing)された信号は、次式で与えられる。
また、連続する2フレームの一部を重ね合わせ(オーバラップ)して窓がけしてもよい。オーバラップ長としてフレーム長の50%を仮定すれば、t=0, 1, ..., K/2-1 に対して、以下の式で得られる左辺が、窓がけ処理部4802の出力となる。
実数信号に対しては、左右対称窓関数が用いられる。また、窓関数は、変換部4701の出力を逆変換部4704に直接供給したときの入力信号と出力信号が計算誤差を除いて一致するように設計される。これは、w2(t)+w2(t+K/2)=1 となることを意味する。
このほかにも、ハミング窓、三角窓など、様々な窓関数が知られている。窓がけされた出力はフーリエ変換部4803に供給され、劣化信号スペクトルYn(k)に変換される。劣化信号スペクトルYn(k)は位相と振幅に分離され、劣化信号位相スペクトル arg Yn(k)は、位相制御部4702と直線性計算部4708に、劣化信号振幅スペクトル|Yn(k)|は、雑音抑圧部4705に供給される。既に説明したように、振幅スペクトルの代わりにパワースペクトルを利用することもできる。
図49は、逆変換部4704の構成を示すブロック図である。図49に示すように、逆変換部4704は逆フーリエ変換部4901、窓がけ処理部4902およびフレーム合成部4903を含む。逆フーリエ変換部4901は、振幅制御部4703から供給された強調信号振幅スペクトル4750と位相制御部4702から供給された強調信号位相スペクトル4740 arg Xn(k)とを乗算して、強調信号(以下の式の左辺)を求める。
得られた強調信号に逆フーリエ変換を施し、1フレームがKサンプルを含む時間領域サンプル値系列xn(t) (t=0, 1, ..., K-1)として、窓がけ処理部4902に供給され、窓関数w(t)との乗算が行なわれる。第nフレームの入力信号xn(t) (t=0, 1, ..., K/2-1)に対してw(t)で窓がけされた信号は、次式の左辺で与えられる。
なお、図48と図49において変換部と逆変換部における変換をフーリエ変換として説明したが、フーリエ変換に代えて、アダマール変換、ハール変換、ウェーブレット変換など、他の変換を用いることもできる。ハール変換は、乗算が不要となり、LSI化したときの面積を小さくすることができる。ウェーブレット変換は、周波数によって時間解像度を異なったものに変更できるために、雑音抑圧効果の向上が期待できる。
雑音抑圧部4705は、変換部4701から供給される劣化信号振幅スペクトルを用いて雑音を推定し、推定雑音スペクトルを生成する。そして、変換部4701からの劣化信号振幅スペクトルと生成した推定雑音スペクトルとを用いて抑圧係数を求め、劣化信号振幅スペクトルに乗じ、強調信号振幅スペクトルとして、振幅制御部4703へ供給する。また、急変判定部4709から信号急変の存在可能性(信号の急変がどの程度存在するかの情報)を受けて、存在可能性に応じて、劣化信号振幅スペクトルと推定雑音スペクトルを混合したものを、強調信号振幅スペクトルとして、振幅制御部4703へ供給する。このとき、雑音抑圧部4705は、所望信号の検出を行って所望信号成分を周波数ごとに保護してもよい。
図50は位相制御部4702および振幅制御部4703の構成を示すブロック図である。図50に示すように、位相制御部4702は位相回転部5001と回転量生成部5002とを含み、振幅制御部4703は、補正量算出部5003と振幅補正部5004とを含む。
補正量算出部5003による補正係数算出方法は、図5の補正量算出部503について説明した方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
図51は、直線性計算部4708および急変判定部4709の内部構成について説明するための図である。図51に示すように、直線性計算部4708は、周波数方向に位相の変化量を算出する変化量算出部5101と、位相の変化量の平坦度を算出する平坦度算出部5102を含んでいる。変化量算出部5101は、位相成分信号4720(p(k)、kは周波数)を入力して、隣接する周波数の位相差Δp(k)=p(k)-p(k-1)を位相の変化量5110(位相の傾き)として求める。
次に本発明の第18実施形態に係る雑音抑圧装置について、図55を用いて説明する。図55は、本実施形態に係る雑音抑圧装置5500の機能構成を説明するための図である。本実施形態に係る雑音抑圧装置5500は、上記第17実施形態と比べると、変換部5501が複素信号5550を生成し、直線性検出部5508および急変判定部5509がその複素信号5550に基づいて検出および判定を行なう点で異なる。その他の構成および動作は、第17実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に本発明の第19実施形態に係る雑音抑圧装置について、図57を用いて説明する。図57は、本実施形態に係る雑音抑圧装置に含まれる直線性検出部5708の機能構成を説明するための図である。本実施形態に係る直線性検出部5708は、上記第18実施形態と比べると、単位ベクトル生成部5781と回転ベクトル変換部5782と回転ベクトル変換部5783とを備えている点で異なる。また、急変判定部5709が、回転ベクトルから、信号の急変の有無またはその程度を判定する点でも異なる。その他の構成および動作は、第18実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
具体的には、基準ベクトルの実部同士を積算して、虚部同士を積算して、それらを足して、虚部は一方を引き算する。そうすると回転ベクトル5720が算出できる。
なお、上記第12乃至19実施形態では、信号急変部を抑圧することを目的とした雑音抑圧装置に信号急変検出方法を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。衝撃音の検出を目的とした様々な装置、システムおよび状況で利用することができる。さらに検出対象は衝撃音(急激に立ち上がってすぐにたち下がる音声信号)に限定されない。信号が急激に立ち上がって(またはたち下がって)そのままとなる場合であっても、急変部として検出できる。
同様に図61に示すように、上記実施形態では、ハードディスクドライブ6100の異常検知のために本発明の衝撃音検出を利用してもよいし、図62に示すように、例えば空港など騒音が大きい状況での発砲音や爆発音の検出に、本願発明を利用してもよい。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
は本発明の範疇に含まれる。
(付記1)
入力信号を、周波数領域における位相成分信号および振幅成分信号に変換する変換手段と、
前記位相成分信号および前記振幅成分信号の特徴量を計算する計算手段と、
前記計算手段によって計算された前記特徴量に基づいて前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
(付記2)
前記計算手段は、前記位相成分信号の変化の平坦度を前記特徴量として算出することを特徴とする付記1に記載の信号処理装置。
(付記3)
前記計算手段は、前記振幅成分信号の平坦度を前記特徴量として算出することを特徴とする付記1または2に記載の信号処理装置。
(付記4)
前記判定手段は、前記位相成分信号の変化と前記振幅成分信号の変化とをそれぞれ重み付け加算して得た値に基づいて前記信号の急変に関する存在可能性の判定を行なうことを特徴とする付記1、2または3に記載の信号処理装置。
(付記5)
前記判定手段は、前記位相成分信号の変化と前記振幅成分信号の変化とを平均して得た値に基づいて前記信号の急変に関する存在可能性の判定を行なうことを特徴とする付記1、2または3に記載の信号処理装置。
(付記6)
前記判定手段は、前記位相成分信号の変化と前記振幅成分信号の変化とを非線形結合して得た値に基づいて前記信号の急変に関する存在可能性の判定を行なうことを特徴とする付記1、2または3に記載の信号処理装置。
(付記7)
前記計算手段は、周波数領域における前記位相成分信号の微分値の平坦度を計算し、
前記判定手段は、前記微分値の前記平坦度が高く、かつ、前記振幅成分信号の平坦度が高ければ、前記入力信号の急変に関する存在可能性が高いと判定することを特徴とする付記1乃至5のいずれか1項に記載の信号処理装置。
(付記8)
前記計算手段は、前記位相成分信号から、各周波数の位相変化(φn=θn−θn-1)を求め、該位相変化の差(φn−φn-1)を回転角とする回転ベクトルcos(φn−φn-1)+jsin(φn−φn-1)の大きさを前記特徴量として求めることを特徴とする付記1乃至7のいずれか1項に記載の信号処理装置。
(付記9)
前記変換手段は、位相成分信号および振幅成分信号を含む複素信号を出力し、
前記計算手段は、
各周波数における前記複素信号を単位ベクトルに正規化する正規化手段と、
隣接周波数における前記単位ベクトルの比から第1回転ベクトルを算出する第1算出手段と、
隣接周波数における前記第1回転ベクトルの比から第2回転ベクトルを算出する第2算出手段と、
を備え、
前記判定手段は、
前記第2回転ベクトルの実部の大きさに基づいて、前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定することを特徴とする付記1乃至8のいずれか1項に記載の信号処理装置。
(付記10)
前記変換手段は、位相成分信号および振幅成分信号を含む複素信号を出力し、
前記計算手段は、
各周波数における前記複素信号を単位ベクトルに正規化する正規化手段と、
隣接周波数における前記単位ベクトルの比から第1回転ベクトルを算出する第1算出手段と、
隣接周波数における前記第1回転ベクトルの比から第2回転ベクトルを算出する第2算出手段と、
を備え、
前記判定手段は、
前記第2回転ベクトルの角度の大きさに基づいて、前記入力信号の急変を検出することを特徴とする付記1乃至8のいずれか1項に記載の信号処理装置。
(付記11)
前記判定手段で求めた前記急変に関する存在可能性に対応した程度で、振幅の抑圧を行なう振幅制御手段をさらに備えたことを特徴とする付記1乃至10のいずれか1項に記載の信号処理装置。
(付記12)
前記判定手段で前記急変を含むと判定されたフレームについて、前記入力信号の位相を変化させる位相制御手段をさらに備えたことを特徴とする付記1乃至11のいずれか1項に記載の信号処理装置。
(付記13)
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換する変換手段と、
前記入力信号の急増部の位置に基づいて、第1位相傾きを算出する第1算出手段と、
周波数領域における前記位相成分信号の第2位相傾きを算出する第2算出手段と、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きに基づいて前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
(付記14)
前記判定手段は、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとの類似度に基づいて、前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定することを特徴とする付記13に記載の信号処理装置。
(付記15)
前記第1算出手段は、
フレーム内の信号絶対値が急増する位置を検出する急増部検出手段と、
フレーム開始から前記急増部の存在する位置までの遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、
前記遅延時間を、周波数領域の位相に変換する位相変換手段と、
を含むことを特徴とする付記13または14に記載の信号処理装置。
(付記16)
前記変換手段はさらに前記入力信号の周波数領域における振幅成分信号を算出し、前記振幅成分信号の平坦度を算出する算出手段をさらに備え、
前記判定手段は、さらに前記振幅成分信号の平坦度を考慮して前記入力信号の急変の存在可能性を判定することを特徴とする付記13に記載の信号処理装置。
(付記17)
前記判定手段は、前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとの類似度、および前記振幅成分信号の平坦度を、それぞれ重み付けして得た値に基づいて前記信号の急変の存在可能性の判定を行なうことを特徴とする付記13乃至16のいずれか1項に記載の信号処理装置。
(付記18)
前記判定手段で求めた前記急変の存在可能性に対応した程度で、振幅の抑圧を行なう振幅制御手段をさらに備えたことを特徴とする付記13乃至17のいずれか1項に記載の信号処理装置。
(付記19)
前記判定手段で前記急変を含むと判定されたフレームについて、前記入力信号の位相を変化させる位相制御手段をさらに備えたことを特徴とする付記13乃至18のいずれか1項に記載の信号処理装置。
(付記20)
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換する変換手段と、
前記入力信号に含まれる時間相関のある成分を前記入力信号から除いて低相関信号を生成する生成手段と、
前記低相関信号と前記位相成分信号とに基づいて、前記入力信号に含まれる急変の存在可能性を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
(付記21)
前記低相関信号の急増部の位置に基づいて、信号急変部における第1相傾きを算出する第1算出手段と、
周波数領域における前記位相成分信号の第2位相傾きを算出する第2算出手段と、
をさらに有し、
前記判定手段は、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとに基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を判定することを特徴とする付記20に記載の信号処理装置。
(付記22)
前記判定手段は、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとの類似度に基づいて、前記入力信号の急変の存在可能性を判定することを特徴とする付記21に記載の信号処理装置。
(付記23)
前記第1算出手段は、
フレーム内の信号絶対値が急増する位置を検出する急増部検出手段と、
フレーム開始から前記急増部の存在する位置までの遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、
前記遅延時間を、周波数領域の位相に変換する位相変換手段と、
を含むことを特徴とする付記21または22に記載の信号処理装置。
(付記24)
前記変換手段はさらに前記入力信号の周波数領域における振幅成分信号を算出し、前記振幅成分信号の平坦度を算出する算出手段をさらに備え、
前記判定手段は、さらに前記振幅成分信号の平坦度を考慮して前記入力信号の急変の存在可能性を判定することを特徴とする付記20に記載の信号処理装置。
(付記25)
前記判定手段で求めた前記急変の存在可能性に対応した程度で、振幅の抑圧を行なう振幅制御手段をさらに備えたことを特徴とする付記20乃至24のいずれか1項に記載の信号処理装置。
(付記26)
前記判定手段で前記急変を含むと判定されたフレームについて、前記入力信号の位相を変化させる位相制御手段をさらに備えたことを特徴とする付記20乃至25のいずれか1項に記載の信号処理装置。
(付記27)
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換する変換手段と、
周波数領域における前記位相成分信号の直線性を計算する直線性計算手段と、
前記直線性計算手段によって計算された前記直線性に基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を計算する判定手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
(付記28)
前記直線性計算手段は、周波数領域における前記位相成分信号の変化に基づいて、前記直線性を計算することを特徴とする付記27に記載の信号処理装置。
(付記29)
前記直線性計算手段は、周波数領域における前記位相成分信号の微分値の平坦度を計算し、
前記判定手段は、前記微分値の平坦度が高ければ、前記入力信号の急変の存在可能性が高いと判定することを特徴とする付記27または28に記載の信号処理装置。
(付記30)
前記直線性計算手段は、
周波数ごとに位相成分と隣接周波数における位相成分の差として位相成分差を算出し、
前記位相成分差の隣接周波数における差に基づいて、前記直線性を計算することを特徴とする付記27、28または29記載の信号処理装置。
(付記31)
前記直線性計算手段は、
前記位相成分差の隣接周波数における差をフレームごとに加算した総和を前記フレームの直線性として計算し、
前記判定手段は、
前記総和が閾値以上なら、前記位相成分差の隣接周波数における差が大きくなるように修正することを特徴とする付記30に記載の信号処理装置。
(付記32)
入力信号を、周波数領域における位相成分信号および振幅成分信号に変換し、
前記位相成分信号および前記振幅成分信号の特徴量を計算し
計算された前記特徴量に基づいて前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定する、
各ステップを含むことを特徴とする信号処理方法。
(付記33)
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
前記入力信号の急増部の位置に基づいて、第1位相傾きを算出し、
周波数領域における前記位相成分信号の第2位相傾きを算出し、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとに基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を判定する、
各ステップを含むことを特徴とする信号処理方法。
(付記34)
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
前記入力信号に含まれる時間相関のある成分を前記入力信号から除いて低相関信号を生成し、
前記低相関信号と前記位相成分信号とに基づいて、前記入力信号に含まれる急変の存在可能性を判定する、
各ステップを含むことを特徴とする信号処理方法。
(付記35)
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
周波数領域における前記位相成分信号の直線性を計算し、
計算された前記直線性に基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を計算する、
各ステップを含むことを特徴とする信号処理方法。
(付記36)
入力信号を、周波数領域における位相成分信号および振幅成分信号に変換し、
前記位相成分信号および前記振幅成分信号の特徴量を計算し
計算された前記特徴量に基づいて前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定する、
各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする信号処理プログラム。
(付記37)
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
前記入力信号の急増部の位置に基づいて、第1位相傾きを算出し、
周波数領域における前記位相成分信号の第2位相傾きを算出し、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとに基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を判定する、
各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする信号処理プログラム。
(付記38)
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
前記入力信号に含まれる時間相関のある成分を前記入力信号から除いて低相関信号を生成し、
前記低相関信号と前記位相成分信号とに基づいて、前記入力信号に含まれる急変の存在可能性を判定する、
各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする信号処理プログラム。
(付記39)
入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
周波数領域における前記位相成分信号の直線性を計算し、
計算された前記直線性に基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を計算する、
各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする信号処理プログラム。
Claims (39)
- 入力信号を、周波数領域における位相成分信号および振幅成分信号に変換する変換手段と、
前記位相成分信号および前記振幅成分信号の特徴量を計算する計算手段と、
前記計算手段によって計算された前記特徴量に基づいて前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。 - 前記計算手段は、前記位相成分信号の変化の平坦度を前記特徴量として算出することを特徴とする請求項1に記載の信号処理装置。
- 前記計算手段は、前記振幅成分信号の平坦度を前記特徴量として算出することを特徴とする請求項1または2に記載の信号処理装置。
- 前記判定手段は、前記位相成分信号の変化と前記振幅成分信号の変化とをそれぞれ重み付け加算して得た値に基づいて前記信号の急変に関する存在可能性の判定を行なうことを特徴とする請求項1、2または3に記載の信号処理装置。
- 前記判定手段は、前記位相成分信号の変化と前記振幅成分信号の変化とを平均して得た値に基づいて前記信号の急変に関する存在可能性の判定を行なうことを特徴とする請求項1、2または3に記載の信号処理装置。
- 前記判定手段は、前記位相成分信号の変化と前記振幅成分信号の変化とを非線形結合して得た値に基づいて前記信号の急変に関する存在可能性の判定を行なうことを特徴とする請求項1、2または3に記載の信号処理装置。
- 前記計算手段は、周波数領域における前記位相成分信号の微分値の平坦度を計算し、
前記判定手段は、前記微分値の前記平坦度が高く、かつ、前記振幅成分信号の平坦度が高ければ、前記入力信号の急変に関する存在可能性が高いと判定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の信号処理装置。 - 前記計算手段は、前記位相成分信号から、各周波数の位相変化(φn=θn−θn-1)を求め、該位相変化の差(φn−φn-1)を回転角とする回転ベクトルcos(φn−φn-1)+jsin(φn−φn-1)の大きさを前記特徴量として求めることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 前記変換手段は、位相成分信号および振幅成分信号を含む複素信号を出力し、
前記計算手段は、
各周波数における前記複素信号を単位ベクトルに正規化する正規化手段と、
隣接周波数における前記単位ベクトルの比から第1回転ベクトルを算出する第1算出手段と、
隣接周波数における前記第1回転ベクトルの比から第2回転ベクトルを算出する第2算出手段と、
を備え、
前記判定手段は、
前記第2回転ベクトルの実部の大きさに基づいて、前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の信号処理装置。 - 前記変換手段は、位相成分信号および振幅成分信号を含む複素信号を出力し、
前記計算手段は、
各周波数における前記複素信号を単位ベクトルに正規化する正規化手段と、
隣接周波数における前記単位ベクトルの比から第1回転ベクトルを算出する第1算出手段と、
隣接周波数における前記第1回転ベクトルの比から第2回転ベクトルを算出する第2算出手段と、
を備え、
前記判定手段は、
前記第2回転ベクトルの角度の大きさに基づいて、前記入力信号の急変を検出することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の信号処理装置。 - 前記判定手段で求めた前記急変に関する存在可能性に対応した程度で、振幅の抑圧を行なう振幅制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 前記判定手段で前記急変を含むと判定されたフレームについて、前記入力信号の位相を変化させる位相制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換する変換手段と、
前記入力信号の急増部の位置に基づいて、第1位相傾きを算出する第1算出手段と、
周波数領域における前記位相成分信号の第2位相傾きを算出する第2算出手段と、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きに基づいて前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。 - 前記判定手段は、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとの類似度に基づいて、前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定することを特徴とする請求項13に記載の信号処理装置。 - 前記第1算出手段は、
フレーム内の信号絶対値が急増する位置を検出する急増部検出手段と、
フレーム開始から前記急増部の存在する位置までの遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、
前記遅延時間を、周波数領域の位相に変換する位相変換手段と、
を含むことを特徴とする請求項13または14に記載の信号処理装置。 - 前記変換手段はさらに前記入力信号の周波数領域における振幅成分信号を算出し、前記振幅成分信号の平坦度を算出する算出手段をさらに備え、
前記判定手段は、さらに前記振幅成分信号の平坦度を考慮して前記入力信号の急変の存在可能性を判定することを特徴とする請求項13に記載の信号処理装置。 - 前記判定手段は、前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとの類似度、および前記振幅成分信号の平坦度を、それぞれ重み付けして得た値に基づいて前記信号の急変の存在可能性の判定を行なうことを特徴とする請求項13乃至16のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 前記判定手段で求めた前記急変の存在可能性に対応した程度で、振幅の抑圧を行なう振幅制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項13乃至17のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 前記判定手段で前記急変を含むと判定されたフレームについて、前記入力信号の位相を変化させる位相制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項13乃至18のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換する変換手段と、
前記入力信号に含まれる時間相関のある成分を前記入力信号から除いて低相関信号を生成する生成手段と、
前記低相関信号と前記位相成分信号とに基づいて、前記入力信号に含まれる急変の存在可能性を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。 - 前記低相関信号の急増部の位置に基づいて、信号急変部における第1相傾きを算出する第1算出手段と、
周波数領域における前記位相成分信号の第2位相傾きを算出する第2算出手段と、
をさらに有し、
前記判定手段は、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとに基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を判定することを特徴とする請求項20に記載の信号処理装置。 - 前記判定手段は、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとの類似度に基づいて、前記入力信号の急変の存在可能性を判定することを特徴とする請求項21に記載の信号処理装置。 - 前記第1算出手段は、
フレーム内の信号絶対値が急増する位置を検出する急増部検出手段と、
フレーム開始から前記急増部の存在する位置までの遅延時間を算出する遅延時間算出手段と、
前記遅延時間を、周波数領域の位相に変換する位相変換手段と、
を含むことを特徴とする請求項21または22に記載の信号処理装置。 - 前記変換手段はさらに前記入力信号の周波数領域における振幅成分信号を算出し、前記振幅成分信号の平坦度を算出する算出手段をさらに備え、
前記判定手段は、さらに前記振幅成分信号の平坦度を考慮して前記入力信号の急変の存在可能性を判定することを特徴とする請求項20に記載の信号処理装置。 - 前記判定手段で求めた前記急変の存在可能性に対応した程度で、振幅の抑圧を行なう振幅制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項20乃至24のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 前記判定手段で前記急変を含むと判定されたフレームについて、前記入力信号の位相を変化させる位相制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項20乃至25のいずれか1項に記載の信号処理装置。
- 入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換する変換手段と、
周波数領域における前記位相成分信号の直線性を計算する直線性計算手段と、
前記直線性計算手段によって計算された前記直線性に基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を計算する判定手段と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。 - 前記直線性計算手段は、周波数領域における前記位相成分信号の変化に基づいて、前記直線性を計算することを特徴とする請求項27に記載の信号処理装置。
- 前記直線性計算手段は、周波数領域における前記位相成分信号の微分値の平坦度を計算し、
前記判定手段は、前記微分値の平坦度が高ければ、前記入力信号の急変の存在可能性が高いと判定することを特徴とする請求項27または28に記載の信号処理装置。 - 前記直線性計算手段は、
周波数ごとに位相成分と隣接周波数における位相成分の差として位相成分差を算出し、
前記位相成分差の隣接周波数における差に基づいて、前記直線性を計算することを特徴とする請求項27、28または29記載の信号処理装置。 - 前記直線性計算手段は、
前記位相成分差の隣接周波数における差をフレームごとに加算した総和を前記フレームの直線性として計算し、
前記判定手段は、
前記総和が閾値以上なら、前記位相成分差の隣接周波数における差が大きくなるように修正することを特徴とする請求項30に記載の信号処理装置。 - 入力信号を、周波数領域における位相成分信号および振幅成分信号に変換し、
前記位相成分信号および前記振幅成分信号の特徴量を計算し
計算された前記特徴量に基づいて前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定する、
各ステップを含むことを特徴とする信号処理方法。 - 入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
前記入力信号の急増部の位置に基づいて、第1位相傾きを算出し、
周波数領域における前記位相成分信号の第2位相傾きを算出し、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとに基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を判定する、
各ステップを含むことを特徴とする信号処理方法。 - 入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
前記入力信号に含まれる時間相関のある成分を前記入力信号から除いて低相関信号を生成し、
前記低相関信号と前記位相成分信号とに基づいて、前記入力信号に含まれる急変の存在可能性を判定する、
各ステップを含むことを特徴とする信号処理方法。 - 入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
周波数領域における前記位相成分信号の直線性を計算し、
計算された前記直線性に基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を計算する、
各ステップを含むことを特徴とする信号処理方法。 - 入力信号を、周波数領域における位相成分信号および振幅成分信号に変換し、
前記位相成分信号および前記振幅成分信号の特徴量を計算し
計算された前記特徴量に基づいて前記入力信号の急変に関する存在可能性を判定する、
各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする信号処理プログラム。 - 入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
前記入力信号の急増部の位置に基づいて、第1位相傾きを算出し、
周波数領域における前記位相成分信号の第2位相傾きを算出し、
前記第1位相傾きと前記第2位相傾きとに基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を判定する、
各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする信号処理プログラム。 - 入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
前記入力信号に含まれる時間相関のある成分を前記入力信号から除いて低相関信号を生成し、
前記低相関信号と前記位相成分信号とに基づいて、前記入力信号に含まれる急変の存在可能性を判定する、
各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする信号処理プログラム。 - 入力信号を、周波数領域における位相成分信号に変換し、
周波数領域における前記位相成分信号の直線性を計算し、
計算された前記直線性に基づいて前記入力信号の急変の存在可能性を計算する、
各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする信号処理プログラム。
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