TWI566239B - 語音信號處理裝置及語音信號處理方法 - Google Patents

語音信號處理裝置及語音信號處理方法 Download PDF

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Description

語音信號處理裝置及語音信號處理方法
本發明是有關於一種信號處理裝置,且特別是有關於一種語音信號處理裝置及語音信號處理方法。
一般對於聽障人士來說,其往往無法清楚地接收較高頻的語音信號,例如子音信號,但對於低頻的信號卻可以清楚地聽到。一般習知技術為藉由將高頻的語音信號進行降頻來解決此問題,然降頻的動作將會使語音信號的時間長度變長,因而必須另外再去判斷找出字與字間無語音信號的區間,以將整段語音信號進行時間上的平移,並將降頻後時間長度變長的語音信號塞到無語音信號的區間,如此才能避免其他區段的語音信號受到干擾。
本發明提供一種語音信號處理裝置及語音信號處理方法,可有效地在不影響其他區段的語音信號的情形下降頻語音信 號。
本發明的語音信號處理裝置包括處理單元,其降頻取樣語音信號,以產生包括序列的降頻信號框的降頻信號,其中各降頻信號框不包括混疊的資料段,處理單元更將各降頻信號框分割為第一子信號框與第二子信號框,分別對第一子信號框與第二子信號框進行淡入與淡出處理,混疊相鄰且屬於不同降頻語音信號框的第一子信號框與第二子信號框,以產生交疊語音信號,並合成取樣語音信號與交疊語音信號,以產生輸出信號。
在本發明的一實施例中,上述處理單元更判斷取樣語音信號是否為子音信號,若取樣語音信號為子音信號,降頻取樣語音信號。
在本發明的一實施例中,上述處理單元依據取樣語音信號之頻率判斷取樣語音信號是否為子音信號。
在本發明的一實施例中,上述語音信號處理裝置更包括一濾波單元,其耦接處理單元,對原始語音信號進行濾波,以產生濾波信號,處理單元更取樣濾波信號以產生取樣語音信號,其中取樣語音信號包括序列的取樣信號框,各取樣信號框不包括混疊的資料段。
在本發明的一實施例中,上述濾波單元對原始語音信號進行低通濾波或帶通濾波至少之其一。
本發明的語音信號處理方法,包括下列步驟。降頻取樣語音信號,以產生包括序列的降頻信號框的降頻信號,其中各降 頻信號框不包括混疊的資料段。將各降頻信號框分割為第一子信號框與第二子信號框。分別對第一子信號框與第二子信號框進行淡入與淡出處理。混疊相鄰且屬於不同降頻語音信號框的第一子信號框與第二子信號框,以產生交疊語音信號。合成取樣語音信號與交疊語音信號,以產生輸出信號。
在本發明的一實施例中,上述語音信號處理方法更包括,判斷取樣語音信號是否為子音信號,若取樣語音信號為子音信號,降頻取樣語音信號。
在本發明的一實施例中,上述判斷取樣語音信號是否為子音信號的步驟包括,依據取樣語音信號之頻率判斷取樣語音信號是否為子音信號。
在本發明的一實施例中,上述語音信號處理方法更包括下列步驟。對原始語音信號進行濾波,以產生濾波信號。取樣濾波信號以產生取樣語音信號,其中取樣語音信號包括序列的取樣信號框,各取樣信號框不包括混疊的資料段。
在本發明的一實施例中,上述對原始語音信號進行濾波的步驟包括,對原始語音信號進行低通濾波或帶通濾波至少之其一。
基於上述,本發明的實施例藉由將降頻後的取樣語音信號所包括的各個降頻信號框分割為淡入的第一子信號框與淡出的第二子信號框,並混疊相鄰且屬於不同降頻語音信號框的第一子信號框與第二子信號框,以產生交疊語音信號,並將其與取樣語 音信號進行合成,以在不干擾其他區段的語音信號的情形下降頻語音信號。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
102‧‧‧濾波單元
104‧‧‧處理單元
S1‧‧‧原始語音信號
S2‧‧‧濾波信號
SL‧‧‧降頻信號
SA‧‧‧交疊語音信號
W1、W2、W3‧‧‧降頻信號框
W1-1、W2-1、W3-1‧‧‧第一子信號框
W1-2、W2-2、W3-2‧‧‧第二子信號框
S302~S318‧‧‧語音信號處理方法的流程步驟
圖1繪示為本發明一實施例之語音信號處理裝置的示意圖。
圖2繪示本發明一實施例之降頻信號與交疊語音信號的示意圖。
圖3繪示本發明一實施例之語音信號處理方法的流程示意圖。
圖1繪示為本發明一實施例之語音信號處理裝置的示意圖,請參照圖1。語音信號處理裝置包括濾波單元102以及處理單元104,濾波單元102耦接處理單元104,其中濾波單元102可例如以低通濾波器或帶通濾波器至少其中之一來實施,而處理單元104則可例如以中央處理單元來實施,然不以此為限。
濾波單元102用以對原始語音信號S1進行濾波,以產生濾波信號S2給處理單元104,其中濾波單元102的濾波方式可例如包括對原始語音信號S1執行低通濾波與帶通濾波,亦或執行低 通濾波與帶通濾波其中之一。處理單元104可取樣濾波信號S2而產生取樣語音信號,其中取樣語音信號包括序列的取樣信號框,且各個取樣信號框皆不包括混疊的資料段。處理單元104可判斷取樣語音信號是否為子音信號,若取樣語音信號為子音信號,則降頻取樣語音信號,其中取樣語音信號是否為子音信號的判斷方式可例如依據取樣語音信號的頻率來判斷,例如若取樣語音信號高於一預設頻率值,則判斷取樣語音信號為子音信號。
處理單元104對取樣語音信號進行降頻,以產生包括序列的降頻信號框的降頻信號,由於取樣語音信號的各個取樣信號框皆不包括混疊的資料段,因此降頻取樣語音信號所得到的降頻信號中的各個降頻信號框亦不會包括混疊的資料段。處理單元104接著可將各個降頻信號框分割為一第一子信號框與一第二子信號框,並分別對第一子信號框與第二子信號框進行淡入處理與淡出處理,之後再將相鄰且屬於不同降頻語音信號框的第一子信號框與第二子信號框進行混疊,以產生交疊語音信號。而後,處理單元104再將上述取樣語音信號與交疊語音信號合成以產生輸出信號。
舉例來說,圖2繪示本發明一實施例之降頻信號SL與交疊語音信號SA的示意圖,請參照圖2。在本實施例中,降頻信號SL包括三個降頻信號框W1、W2、W3,各個降頻信號框皆被分割為第一子信號框與第二子信號框,如圖2所示,降頻信號框W1被分割為第一子信號框W1-1與第二子信號框W1-2,降頻信號框W2被分割為第一子信號框W2-1與第二子信號框W2-2 降頻信號框W3被分割為第一子信號框W3-1與第二子信號框W3-2。其中第一子信號框W1-1、W2-1、W3-1被進行淡入處理,而第二子信號框W1-2、W2-2、W3-2被進行淡出處理,在各個降頻信號框中,第一子信號框為上升部分(亦即淡入部分),而第二子信號框為下降部分(亦即淡出部分)。在本實施例中,進行淡入處理與淡出處理的降頻信號框W1~W3的框函數為弦波函數,然不以此為限,在其他實施例中,降頻信號框W1~W3的框函數亦可為其他函數,例如三角波函數。在進行淡入處理與淡出處理後,相鄰且屬於不同降頻語音信號框的第一子信號框與第二子信號框進行混疊而得到交疊語音信號SA,如圖2所示,在交疊語音信號SA中,降頻信號框W1的第二子信號框W1-2與降頻信號框W2的第一子信號框W2-1進行混疊,以此類推,降頻信號框W2的第二子信號框W2-2與降頻信號框W3的第一子信號框W3-1亦進行混疊。
由於上述實施例處理單元104取樣產生的取樣語音信號包括序列的取樣信號框,且各個取樣信號框皆不包括混疊的資料段,因此在後續對取樣信號框進行降頻、分割以及淡入、淡出等處理時,可大幅地減低運算量。此外,由於上述實施例的混疊動作為在對取樣語音信號降頻後才進行,因此交疊語音信號SA所包括的信號框個數僅會比取樣語音信號多一個信號框,亦即最後與取樣語音信號進行合成的交疊語音信號SA的時間長度與取樣語音信號幾乎相同。如此一來,交疊語音信號SA便可直接與取樣語 音信號進行合成,而不會有干擾到其他區段的語音信號的問題產生。相對地,由於習知技術的混疊動作在對信號進行降頻前即已完成,因此習知技術的語音信號處理方式須再去執行判斷找出字與字間無語音信號的區間、對語音信號進行時間上的平移,以及將降頻後時間長度變長的語音信號塞到無語音信號的區間等動作,才能避免其他區段的語音信號受到干擾。
圖3繪示本發明一實施例之語音信號處理方法的流程示意圖,請參照圖3。由上述實施例可知,語音信號處理裝置的語音信號處理方法可包括下列步驟。首先,對原始語音信號進行濾波,以產生濾波信號(步驟S302),其中對原始語音信號進行濾波的方式可例如為進行低通濾波或帶通濾波至少之其一。接著,取樣濾波信號以產生取樣語音信號(步驟S304),其中取樣語音信號包括序列的取樣信號框,且各取樣信號框不包括混疊的資料段。之後,判斷取樣語音信號是否為子音信號(步驟S306),若取樣語音信號為子音信號,則降頻取樣語音信號,以產生包括序列的降頻信號框的降頻信號(步驟S308),其中各個降頻信號框不包括混疊的資料段,而判斷取樣語音信號是否為子音信號的方式可例如依據取樣語音信號之頻率來判斷。相反地,若取樣語音信號並非為子音信號,則不降頻取樣語音信號(步驟S310)。在降頻取樣語音信號後,可接著將各個降頻信號框分割為一第一子信號框與一第二子信號框(步驟S312),然後分別對第一子信號框與第二子信號框進行淡入與淡出處理(步驟S314),而後再混疊相鄰且屬於不同降頻 語音信號框的第一子信號框與第二子信號框,以產生交疊語音信號(步驟S316)。最後,合成取樣語音信號與交疊語音信號,以產生輸出信號(步驟S318)。
綜上所述,本發明的實施例藉由將降頻後的取樣語音信號所包括的各個降頻信號框分割為淡入的第一子信號框與淡出的第二子信號框,並混疊相鄰且屬於不同降頻語音信號框的第一子信號框與第二子信號框,以產生交疊語音信號,並將其與取樣語音信號進行合成,如此可大幅地減低信號的運算量且可在不干擾其他區段的語音信號的情形下降頻語音信號。
S302~S318‧‧‧語音信號處理方法的流程步驟

Claims (10)

  1. 一種語音信號處理裝置,包括:一處理單元,對一取樣語音信號進行降頻,以產生包括一序列的降頻信號框的降頻信號,其中各該降頻信號框不包括混疊的資料段,該處理單元更將各該降頻信號框分割為一第一子信號框與一第二子信號框,分別對該第一子信號框與該第二子信號框進行淡入與淡出處理,混疊相鄰且屬於不同降頻語音信號框的第一子信號框與第二子信號框,以產生一交疊語音信號,並合成該取樣語音信號與該交疊語音信號,以產生一輸出信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的語音信號處理裝置,其中該處理單元更判斷該取樣語音信號是否為子音信號,若該取樣語音信號為子音信號,對該取樣語音信號進行降頻。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的語音信號處理裝置,其中該處理單元依據該取樣語音信號之頻率判斷該取樣語音信號是否為子音信號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的語音信號處理裝置,更包括:一濾波單元,耦接該處理單元,對一原始語音信號進行濾波,以產生一濾波信號,該處理單元更取樣該濾波信號以產生該取樣語音信號,其中該取樣語音信號包括一序列的取樣信號框,各該取樣信號框不包括混疊的資料段。
  5. 如申請專利範圍4項所述的語音信號處理裝置,其中該濾波單元對該原始語音信號進行低通濾波或帶通濾波至少之其一。
  6. 一種語音信號處理方法,包括:對一取樣語音信號進行降頻,以產生包括一序列的降頻信號框的降頻信號,其中各該降頻信號框不包括混疊的資料段;將各該降頻信號框分割為一第一子信號框與一第二子信號框;分別對該第一子信號框與該第二子信號框進行淡入與淡出處理;混疊相鄰且屬於不同降頻語音信號框的第一子信號框與第二子信號框,以產生一交疊語音信號;以及合成該取樣語音信號與該交疊語音信號,以產生一輸出信號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的語音信號處理方法,更包括:判斷該取樣語音信號是否為子音信號,若該取樣語音信號為子音信號,對該取樣語音信號進行降頻。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的語音信號處理方法,其中判斷該取樣語音信號是否為子音信號的步驟包括:依據該取樣語音信號之頻率判斷該取樣語音信號是否為子音信號。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的語音信號處理方法,更包括:對一原始語音信號進行濾波,以產生一濾波信號;以及取樣該濾波信號以產生該取樣語音信號,其中該取樣語音信號包括一序列的取樣信號框,各該取樣信號框不包括混疊的資料段。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的語音信號處理方法,其中對該原始語音信號進行濾波的步驟包括:對該原始語音信號進行低通濾波或帶通濾波至少之其一。
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