KR960005741B1 - 음성신호부호화장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

음성신호부호화장치
제1도는 본 발명에 관한 음성신호부호화장치의 제1실시예를 표시한 블록도.
제2도는 본 발명에 관한 음성신호부호화장치의 제2실시예를 표시한 블록도.
제3도는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 그래프.
제4도는 본 발명의 캡스트럼분석을 설명하기 위한 그래프.
제5도는 본 발명에 관한 음성신호부호화장치의 제3실시예를 표시한 블록도.
제6도는 본 발명에 관한 음성신호부호화장치의 제4실시예를 표시한 블록도.
제7도는 본 발명에 관한 음성신호부호화장치의 제5실시예를 표시한 블록도.
제8도는 본 발명에 관한 음성신호부호화장치의 제6실시예를 표시한 블록도.
제9도는 본 발명의 잡음예측방법을 설명하기 위한 그래프.
제10도는 본 발명의 캔설링방법을 설명하기 위한 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 대역분할수단 2 : 캡스트럼분석수단
3 : 피이크검출수단 4 : 음성구간판별수단
5 : 부호화구간제어수단 6 : 부호화수단
7 : 음성검출수단 8, 19, 31 : 잡음구간판별수단
9, 20, 40 : 부호화압축제어수단 11 : 잡음예측수단
12 : 캔설수단 13 : 대역합성수단
32 : 잡음추출수단 33 : 잡음신호연속접촉수단
34 : 잡음신호부호화수단
본 발명은 잡음석인 음성신호에 대해서, 부호화를 행하는 음성신호부호화장치에 관한 것이다.
종래, 음성신호를 부호화해서 원격지에 송신하는 경우 동에서는 음성신호에 잡음이 섞여 있어도 잡음까지 포함해서 전체적으로 부호화해서 송신하고 있다.
그러나, 이와 같이 부호화를 행하는 경우, 정말로 필요한 부분은 음성신호뿐이고, 잡음에 대해서 부호화를 행하는 것은 전혀 쓸데없는 일을 하고 있는 것이 된다.
본 발명은 이와 같은 종래의 음성신호부호화장치의 과제를 해결하는 것으로서, 잡음신호에 대해서는 부호화를 행하지 않고, 음성신호에 대해서만 부호화를 행하는 음성신호부호화장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 잡음석인 음성신호를 입력하고, 그 신호에 대해서 음성부분을 검출하는 음성검출수단과, 그 음성검출수단의 검출결과에 의거해서, 음성구간을 판정하는 음성구간판정수단과, 그 판정된 음성구간에 의거해서, 부호화구간제어신호를 출력하는 부호화구간제어수단과, 상기 부호화구간제어수단으로부터의 제어신호에 따라서, 음성구간만 상기 잡음섞인 음성신호에 대해서, 부호화를 행하는 부호화 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 음성신호부호화장치이다.
본 발명은, 음성검출수단에 의해서 잡음섞인 음성신호를 입력하고, 그 신호에 대해서 음성부분을 검출하고, 음성구간판정수단에 의해서, 그 음성검출수단의 검출 결과에 의거해서, 음성구간을 판정하고, 부호화구간제어 수단에 의해서, 그 판정된 음성구간에 의거해서, 부호화구간제어신호를 출력하고, 부호화수단에 의해서, 상기 부호화구간제어수단으로부터의 제어신호에 따라서 음성구간만 상기 잡음섞인 음성신호에 대해서 부호화를 행한다.
이하에 본 발명의 실시예를 도면을 참조해서 설명한다.
제1도는 본 발명에 관한 음성신호부호화장치의 제1실시예를 개략적으로 표시한 블록도이다.
음성검출수단(7)은 다음에 설명하는 대역분할수단(1)으로부터 대역분할된 신호를 받는 캡스트럼분석수단(2)과 피이크검출수단(3)으로 구성되고, 잡음섞인 음성신호로부터 음성부분을 검출한다. 대역분할수단(1)은, 잡음섞인 음성신호를 입력하여 채널분할하기 위한 것으로서, 예를 들면 A/D 변환수단과 푸리에 변환수단을 구비하고, 대역을 분할한다.
캡스트럼분석수단(2)은 그 대역분할수단(1)에 의해서 대역분할된 잡음섞인 음성신호를 입력하고, 캡스트럼분석을 행한다. 즉, 캡스트럼분석수단(2)은 대역분할된 잡음섞인 음성신호의 스펙트럼신호에 대해서의 캡스트럼을 구하는 수단이다. 제4(a)도는 그 스펙트럼, 제4(b)도는 그 캡스트럼을 표시한다.
피이크검출수단(3)은, 캡스트럼분석수단에 의해서 얻어진 캡스트럼에 대해서 그 피이크(피치)를 구한다.
또한, 평균치산출수단(도시생략)을 설치하여, 캡스트럼분석수단(2)에 의해서 얻어지는 캡스트럼의 평균치를 산출하는 동시에, 음성판별회로(도시생략)를 설치하여 피이크검출수단(3)으로부터 공급되는 캡스트럼의 피이크와 평균치산출수단으로부터 공급되는 캡스트럼의 평균치를 사용해서 음성부분을 판별하도록 해도된다. 이 구성에 의하면 모음과 자음을 판별할 수 있고, 음성부분은 정확하게 판별하는 것이 가능하게 된다. 즉 피이크 검출수단(3)으로부터 피이크가 검출된 것을 표시하는 신호가 입력된 경우에는, 그 음성신호입력은 모음구간이라고 판단한다. 또 자음의 판정에 대해서는, 예를 들면 평균치산출수단으로부터 입력되는 캡스트럼평균치가 이미 결정된 규정치보다 큰 경우, 혹은 그 캡스트럼평균치의 증가량(미분계수)이 이미 결정된 규정치보다 큰 경우는, 음성신호입력은 자음구간이라고 판정한다. 그리고 결과로서는 모음/자음을 표시하는 신호, 혹은 모음과 자음을 포함한 음성구간을 표시한 신호를 출력한다. 음성검출수단(7)으로서는, 이와 같은 실시예에 한정되지 않고 다른 수단이어도 된다.
음성구간판별수단(4)은, 음성검출수단(7)으로부터의 음성부분정보에 의해, 음성구간, 예를들면 음성의 시작타이밍과 종료타이밍을 판정한다.
부호화구간제어수단(5)은, 음성구간에 대해서, 부호화를 행하는 제어신호를 출력한다. 뒤에 접속되는 장치에 따라서 부호화수단이 선정되나, 부호화수단의 일례로서, 에널로그디지틀변환기를 사용한 리니어로 변환하는 방법이나, 대수압축을 행하는 μ-law 코우딩 등이 있다.
부호화수단(6)은, 부호화구간제어수단(5)으로부터의 제어신호에 의거해서, 음성신호에 대해서 부호화를 행하는 수단이다. 그 부호화의 방법은 공지의 방법을 이용한다.
다음에, 본 발명의 상기 실시예의 동작을 설명한다.
제3(a)도는 잡음섞인 음성신호이고, 고레벨의 부분(t1~t2, t3~t4, t5~)은 음성부분이며, 저레벨의 부분(t0~t1, t2~t3, t4~t5)은 잡음부분이다.
대역분할수단(1)은, 이 잡음섞인 음성신호를 입력한다. 캡스트럼분석수단(2)은 그 신호에 대해서 캡스트럼분석을 행한다. 피이크검출수단(3)은 그 캡스트럼분석 결과에 대해서의 피이크를 검출한다. 음성구간판별수단(4)은, 그 피이크검출결과에 의거해서, 음성구간을 판별한다. 제3(b)도에 있어서, 그 음성구간인(A, B, C)는 부호화하고 싶은 부분을 표시하고, (p, q, r)은 잡음구간이며 부호화하고 싶지 않은 부분이다. 그래서, 부호화 구간제어수단(5)은 이 음성구간정보에 의거해서, 제어신호를 출력한다.
부호화수단(6)은, 이 제어신호에 따라서, 음성구간만 부호화를 행한다. 따라서 잡음구간은 압축된다. 제3(c)도는 그 잡음구간이 압축되고, 음성구간이 부호화되는 모양을 표시한다.
제2도는 본 발명의 제2실시예를 표시한 도면이다. 제1도의 실시예와 비교하면, 대역분할수단(1), 캡스트럼분석수단(2), 피이크검출수단(3), 음성구간판별수단(4), 부호화구간제어수단(5), 부호화수단(6)은 동일하며, 잡음구간판별수단(8)과 부호화압축제어수단(9)이 추가되어 설치되어 있다.
잡음구간판별수단(8)은 음성구간판별수단(4)에 의해서 판별된 음성구간정보에 의거해서, 잡음구간을 판별한다. 부호화압축제어수단(9)은, 그 판별된 잡음구간 정보로부터 잡음구간의 길이를 산출해서 부호화한다. 또한, 잡음구간판별수단(8)쪽에서, 잡음구간의 길이를 산출하도록 하고, 부호화압축제어수단(9)은 그 길이의 부호화를 행하는 것만으로도 된다. 이 실시예에 있어서는 부호화수단(6)은, 부호화구간제어수단(5)으로부터의 제어신호에 따라서, 음성신호의 부호화를 행하는 동시에 부호화압축제어수단(9)으로부터의 잡음부호정보를 입력하고, 음성신호사이의 잡음신호부분에, 그 잡음구간의 길이정보를 삽입해서 출력한다. 또한, 그 잡음구간의 길이정보를 어디에 부가하는 가는 자유이다.
제5도는 본 발명에 관함 음성신호부호화장치의 제3실시예를 개략적으로 표시한 블록도이다.
제1실시예에 있어서는, 음성/잡음신호가 그대로 부호화수단(6)에 의해 부호화 되었으나, 이 실시예에 있어서는, 대역분할수단(1)으로부터의 출력신호가 대역합성수단(13)에 의해 대역합성된 후, 부호화수단(6)에 의해 부호화가 행해진다. 또 이 실시예에서는 잡음예측수단(11) 및 캔설수단(12)을 설치하여, 음성/잡음신호에 존재하는 잡음을 제거하도록 구성되어 있다.
잡음예측수단(11)은, 상기 대역분할수단(1)의 출력에 대해서, 음성검출수단(7)에 의해서, 검출된 음성부분으로부터, 잡음부분을 취하고, 그 잡음부분만의 잡음데이터에 의거해서, 음성부분의 잡음을 예측하는 수단이다. 이 잡음예측수단(11)은 m채널로 분할된 음성/잡음 입력에 의거해서, 잡음성분을 각 채널마다 예측하는 수단이다. 제9도에 표시한 바와 같이, x축에 주파수, Y축에 음성레벨, z축에 시간(t)을 취하는 동시에, 주파수 f1부분의 소정시간과 거의 데이터를 P1, p2, …, Pi라고 하면, 잡음예측수단(11)은 다음에 예측되는 데이터 Pj를 산출한다. 예측을 행하는 방식의 일례로서, 잡음부분 P1~Pi의 평균을 가지고 예측치 Pj로 한다. 혹은 또 음성신호부분이 계속될 때는 Pj에 감쇠계수를 곱하는 것도 가능하다.
캔설수단(12)은, 대역분할수단(1) 및 잡음예측수단(11)으로부터 m채널의 신호가 공급되고, 채널마다 잡음을 감산하는 등 해서 캔설하는 수단이다. 그 캔설레이션의 방법은 제10도에 표시한 바와 같이, 주파수를 기준으로 한 캔설레이션으로서 잡음혼입음성신호 제10(a)도를 푸리에 변환하고 제10(b)도, 그로부터 예측잡음의 스펙트럼 제10(c)도를 빼고 제10(d)도, 그것을 역푸리에 변환해서, 잡음이 없는 음성신호를 얻는 제10(e)도 것이다.
다음에, 본 발명의 상기 실시예의 동작을 설명한다.
대역분할수단(1)에 의해서 복수의 채널로 분활된 잡음섞인 음성신호는, 음성검출수단(7)에 입력되는 동시에 잡음예측수단(11)에도 입력된다. 음성검출수단(7)에 있어서는, 상기한 바와 같이, 캡스트럼분석이 행해지는 동시에 그 캡스트럼분석 결과에 대해서는 피이크검출이 행해진다.
잡음예측수단(11)은, 음성검출수단(7)의 결과에 의거해서, 대역분할된 신호에 있어서의 음성부분의 잡음을 에측한다. 캔설수단(12)은, 이 예측된 잡음을, 대역 분할된 신호로부터 제거한다.
대역합성수단(13)은, 이 제거된 복수채널의 신호를 대역합성한다.
부호화수단(6)은 상기와 마찬가지로 이 대역합성된 신호에 대해서, 부호화구간제어신호에 따라서, 음성구간만 부호화를 행한다.
제6도는 본 발명의 제4실시예를 표시한 도면이다. 제5도의 실시예와 비교하면, 잡음구간판별수단(19) 및 부호화압축제어수단(20)이 첨가되어 있다.
잡음구간판별수단(19)은, 음성구간판별수단(4)에 의해서 판별된 음성구간정보에 의거해서, 잡음구간을 판별한다. 부호화압축제어수단(20)은, 그 판별된 잡음구간정보로부터 잡음구간의 길이를 산출해서 부호화한다. 또한, 잡음구간판별수단(19)쪽에서 잡음구간의 길이를 산출하도록 하고, 부호화압축제어수단(20)은 그 길이의 부호화를 행할 뿐이어도 된다. 또한, 이 실시예에서는 부호화수단(6)은, 상기 부호화구간제어수단(5)으로부터의 제어신호에 의해서, 음성신호의 부호화를 행하는 동시에, 부호화압축제어수단(20)으로부터의 잡음부호정보를 입력하고, 음성 신호사이의 잡음신호부분에, 그 잡음구간의 길이정보를 삽입한 신호를 출력한다. 또한 그 잡음구간의 길이정보를 어디에 부가하는 가는 자유이다.
제7도에 제5실시예를 표시한다. 제5도에 표시한 실시예와 비교해서 이 실시예에서는, 또 수단(31), (32), (33), (34)이 설치되고, 부호화된 음성신호외에, 그것과도 별도로 부호화된 잡음신호도 얻을 수 있다. 잡음구간 판별수단(31)은, 상기 음성검출수단(7)에 의해서 검출된 음성정보에 의거해서, 잡음구간을 판정한다. 잡음추출수단(31)은 그 잡음구간정보에 의거해서, 상기 대역분할된 신호에 대해서 잡음을 추출한다. 잡음신호연속수단(33)은, 그 추출된 잡음과 상기 잡음 예측수단(11)에 의해서 예측된 잡음을 접속하는 스위칭동작을 행한다. 잡음신호 부호화수단(34)은, 그 접속된 잡음을 부호화하는 수단이고, 예를 들면 스위칭수단이다. 본 실시예에 의해서 부호화된 음성신호와 함께, 부호화된 연속의 잡음신호가 얻어진다. 예를 들면, 음성이 노래소리이며, 연속잡음이 그 배경에 연주되는 오케스트라의 음악이라고 하면, 간단하게 노래소리와 그 배경의 오케스트라를 분리할 수 있다.
제8도는 제6실시예를 표시하고, 제7도의 실시예와 비교한 경우에, 또 부호화 구간제어수단(5)의 후단에 그 음성의 부호화제어신호를 받아서, 잡음의 압축제어 정보를 출력하는 부호화압축제어수단(40)이 설치되어 있다. 이에 의해서 부호화수단(6)은, 잡음구간을 압축하는 경우, 본래의 잡음구간의 길이를 정보로 해서 첨가할 수 있다.
또한, 음성검출수단, 잡음예측수단, 캔설수단, 부호화구간제어수단, 부호화수단, 대역합성수단, 음성구간 판별수단, 잡음구간판별수단, 부호화압축제어수단 등의 각 수단은, 컴퓨터를 사용해서 소프트웨어적으로 실현할 수 있으나, 전용 하드회로를 사용해도 실현가능하다.
이상 설명한 바로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 관한 음성신호부호화 장치는, 잡음이 혼입된 음성신호에 대해서, 음성부분만 부호화하고, 잡음부분에 대해서는, 압축해 버리므로, 음성신호를 얻기 위하여, 종래와 같은 잡음신호의 부호화라는 쓸데없는 처리를 없앨 수 있다. 또 그에 의해서 송신효과도 향상한다. 또, 음성부분의 잡음을 예측하여 유효하게 잡음을 제거할 수 있다. 또, 부호화된 음성신호와는 별도로, 잡음신호도 부호화 해서 독립해서 얻을 수 있다.

Claims (1)

  1. 음성신호 배경 잡음신호와의 혼성신호를 입력하고, 상기 혼성신호에 포함된 상기 음성신호의 유무를 검출하는 음성검출수단(1, 7)과; 상기 음성검출수단의 검출결과에 의거해서 상기 음성신호가 존재하는 음성구간을 판별하는 음성구간판별수단(4)과; 상기 판별된 음성구간동안 부호화구간제어신호를 출력하는 부호화구간제어수단(5)과; 소정의 과거시간에 얻어진 잡음신호를 평가함으로써 상기 혼성신호중의 잡음신호를 예측하는 잡음 예측수단(11)과; 상기 혼성신호로부터 상기 예측된 잡음신호를 감산해서 상기 혼성신호중의 잡음신호를 제거하는 캔설수단(12)과; 상기 부호화구간제어수단으로부터의 부호화구간제어신호에 응해서 상기 잡음신호가 제거된 혼성신호를 부호화함으로써 상기 음성신호만 부호화를 행하는 부호화수단(6)과; 상기 음성구간판별수단에 접속되어, 상기 음성신호가 존재하지 않는 잡음구간을 판별하는 잡음구간판별수단(19)과; 상기 잡음구간으로부터 상기 잡음구간의 길이를 산출해서 해당 잡음구간의 시간길이를 나타내는 부호화된 잡음구간데이터를 출력하는 부호화압축제어수단(20)을 구비하고, 상기 부호화된 잡음구간데이터는 상기 부호화수단에 의해 상기 부호화된 음성신호에 삽입되는 것을 특징으로 하는 음성신호부호화장치.
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