JP2006267580A - 音声信号雑音除去装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 簡易な構成によって、また、簡単な処理によって、音声帯域内の雑音を除去できる音声信号雑音除去装置を提供する。
【課題手段】 本発明は、入力音声信号から雑音を除去する音声信号雑音除去装置において、所定周波数とその高調波を中心とした複数の狭帯域成分を減衰させる特定周波数群減衰手段を備え、入力音声信号を上記特定周波数群減衰手段を通過させ、通過後の音声信号を雑音除去音声信号として出力することを特徴とする。本発明により、所定周波数及びその倍数の周波数(高調波)の強度が大きい雑音を簡易に除去することができる。
【選択図】 図1
【課題手段】 本発明は、入力音声信号から雑音を除去する音声信号雑音除去装置において、所定周波数とその高調波を中心とした複数の狭帯域成分を減衰させる特定周波数群減衰手段を備え、入力音声信号を上記特定周波数群減衰手段を通過させ、通過後の音声信号を雑音除去音声信号として出力することを特徴とする。本発明により、所定周波数及びその倍数の周波数(高調波)の強度が大きい雑音を簡易に除去することができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は音声信号雑音除去装置に関し、例えば、アナログ電話や携帯電話やIP電話や電話会議装置等の受信音声信号を取り扱う装置に適用し得るものである。
アナログ電話や携帯電話やIP電話や電話会議装置などの電話端末には、音声信号雑音除去装置が搭載されている。一般には、音声信号が占める帯域のうち主要な帯域部分以外の成分を雑音とみなして除去していた。
さらに、音声帯域における雑音を除去するものとして、特許文献1に記載の音声信号雑音除去装置がある。この装置は、音声信号をサブバンド分析し、音声成分を際立つようにさせることで雑音を除去し、その後、復元することで、音声帯域における雑音を除去した音声信号を得るものである。
特開2003−108200号公報
ところで、今日のような電話端末の種類も多い状況では発信側及び着信側の電話端末の種類の組合せも多く、雑音原因を特定できないことが多い。このような状況では、雑音原因などをある程度問題としない特許文献1に記載の音声信号雑音除去装置は有効である。
しかしながら、特許文献1に記載の音声信号雑音除去装置は、音声信号をサブバンド分析し、その後、復元するという過程を有するため、ハードウェアによって実現すれば構成が複雑になり、また、ソフトウェアによって実現すれば処理ステップ数が多大になるという課題を有する。
また、原因は不明でも雑音の中には、所定の周波数特性を有するものがある(例えば、いわゆる電源ノイズ)。このような所定の周波数特性を有する雑音に対しては、簡易な構成や簡単な処理によって除去することが好ましい。
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、簡易な構成によって、また、簡単な処理によって、音声帯域内の雑音を除去できる音声信号雑音除去装置を提供しようとしたものである。
かかる課題を解決するため、本発明は、入力音声信号から雑音を除去する音声信号雑音除去装置において、所定周波数とその高調波を中心とした複数の狭帯域成分を減衰させる特定周波数群減衰手段を備え、上記入力音声信号を上記特定周波数群減衰手段を通過させ、通過後の音声信号を雑音除去音声信号として出力することを特徴とする。
本発明の音声信号雑音除去装置によれば、所定周波数及びその倍数の周波数(高調波)近傍の周波数成分を、非雑音部分の信号を劣化させることなく、減衰させることができ、所定周波数及びその倍数の周波数(高調波)の強度が大きい雑音を除去することができる。
(A)第1の実施形態
以下、本発明による音声信号雑音除去装置の第1の実施形態を、図面を参照しながら説明する。ここで、図1が、第1の実施形態の音声信号雑音除去装置の構成を示すブロック図である。
以下、本発明による音声信号雑音除去装置の第1の実施形態を、図面を参照しながら説明する。ここで、図1が、第1の実施形態の音声信号雑音除去装置の構成を示すブロック図である。
第1の実施形態の音声信号雑音除去装置は、図2に示すような特殊な周波数特性を有する雑音を除去(抑圧)するものである。すなわち、周波数軸上で、基本周波数Fと、その高調波2・F、3・F、…での強度がスパイク状に大きくなっている雑音を除去対象としている。本件発明者は、最近の電話端末の多様化時代において、図2に示すような周波数特性の雑音の存在を発見するに至った。
図1において、第1の実施形態の音声信号雑音除去装置100は、特定周波数減衰回路101と、パラメータ設定回路102とからなる。
パラメータ設定回路102は、当該音声信号雑音除去装置100の除去動作を有効とするか否かを設定させると共に、除去動作を有効とした場合における雑音の基本周波数f(図2の周波数Fに対応する)を設定させるものである。前者は、例えば、ディップスイッチなどで設定させ、後者は、例えば、ボリュームなどによって設定させる。例えば、基本周波数fについては、利用者は、図示しないスピーカからの発音出力を聞きながらボリュームを操作することで設定する。
特定周波数減衰回路101には、デジタル信号でなる入力音声信号s(n)が入力される。特定周波数減衰回路101は、除去動作の有効設定がなされていないときには、入力音声信号s(n)をそのまま通過させる。一方、特定周波数減衰回路101は、除去動作の有効設定がなされているときには、(1)式に示す伝達関数H(z)を有するデジタルフィルタとして動作する。すなわち、特定周波数減衰回路101は、与えられた基本周波数fに基づき、特定の周波数成分(f、2・f、3・f、…)を減衰させ、その減衰後の信号を雑音除去音声信号sr(n)として出力する。なお、雑音除去音声信号sr(n)はアナログ音声信号に変換された後、スピーカなどから発音出力されるものである。
H(z)=g・(1−αz−L)/(1−βz−L) …(1)
(1)式において、Lは、基本周波数fとサンプリングレートから計算した、周期に相当するサンプル数を表す。例えば、基本周波数が100Hz、サンプリングレートが8kHzであった場合には、L=80となる。αとβは、0<α≦1、0<β<αの関係を満たす数値であり、予め設定されている。αの値が大きいほど減衰周波数の減衰度合いが大きくなり、βの値がαに近いほど減衰部分の周波数幅が狭くなる。gは非減衰部分を0dBとするための調整ゲインであり、予め設定されている。なお、βを可変設定させるボリュームなどを設けるようにしても良い。
(1)式において、Lは、基本周波数fとサンプリングレートから計算した、周期に相当するサンプル数を表す。例えば、基本周波数が100Hz、サンプリングレートが8kHzであった場合には、L=80となる。αとβは、0<α≦1、0<β<αの関係を満たす数値であり、予め設定されている。αの値が大きいほど減衰周波数の減衰度合いが大きくなり、βの値がαに近いほど減衰部分の周波数幅が狭くなる。gは非減衰部分を0dBとするための調整ゲインであり、予め設定されている。なお、βを可変設定させるボリュームなどを設けるようにしても良い。
図3は、(1)式に示す伝達関数H(z)を有する特定周波数減衰回路101の周波数特性を有するものであり、基本周波数fの1倍、2倍、3倍、…の周波数を中心として大きく減衰させる周波数特性となっている。
例えば、利用者が発音出力された音声を聴取し、雑音が気になったときには、除去動作を有効とする操作を行い、基本周波数f(図2の周波数Fに対応する)を可変設定させる操作子を操作する。このような操作により可変設定された基本周波数fが雑音の基本周波数Fと合致すると、特定周波数減衰回路101によって、雑音成分が減衰され、特定周波数減衰回路101から雑音が除去(抑圧)された音声信号sr(n)が出力される。
第1の実施形態の音声信号雑音除去装置によれば、設定された特定周波数及びその倍数の周波数(高調波)近傍の周波数成分を減衰させることができ、非雑音部分の信号を劣化させることなく、対象雑音を除去することができる。
(B)第2の実施形態
次に、本発明による音声信号雑音除去装置の第2の実施形態を、図面を参照しながら説明する。ここで、図4が、第2の実施形態の音声信号雑音除去装置の構成を示すブロック図である。
次に、本発明による音声信号雑音除去装置の第2の実施形態を、図面を参照しながら説明する。ここで、図4が、第2の実施形態の音声信号雑音除去装置の構成を示すブロック図である。
第2の実施形態の音声信号雑音除去装置も、図2に示すような特殊な周波数特性を有する雑音を除去(抑圧)するものである。
図2において、第2の実施形態の音声信号雑音除去装置200は、段数計算回路201と、X−1個の倍数回路202−2〜202−Xと、X個の特定周波数個別減衰回路203−1〜203−Xと、パラメータ設定回路204とを有するものである。
パラメータ設定回路204は、第1の実施形態のものと同様であるのでその説明は省略する。段数計算回路201、X−1個の倍数回路202−2〜202−X、及び、X個の特定周波数個別減衰回路203−1〜203−Xの機能については、パラメータ設定回路204が、当該音声信号雑音除去装置200の除去動作を有効にする設定をした場合について説明する。
段数計算回路201は、与えられた基本周波数fに基づき、入力音声信号s(n)に係るナイキスト周波数以下に、基本周波数fの何倍までの周波数が入るかを計算し、その倍数値xを得る。例えば、基本周波数fが100Hzで、ナイキスト周波数が4000Hzの場合であれば、x=40となる。
段数計算回路201は、X個の特定周波数個別減衰回路203−1〜203−Xのうち、入力段側のx個の特定周波数個別減衰回路203−1〜203−xを機能させるものとし、かつ、x個の特定周波数個別減衰回路203−1〜203−xに対応するx個の倍数回路202−2〜202−xを機能させるものとする。残りの特定周波数個別減衰回路203−(x+1)〜203−Xは入力信号を透過させる。
また、特定周波数個別減衰回路や倍数回路がソフトウェアによって実現されるものであれば、段数計算回路201は、x個(=X個)の特定周波数個別減衰回路203−1〜203−xとx−1個の倍数回路202−2〜202−xとを設定させる。
各倍数回路202−2〜202−xはそれぞれ、基本周波数fの倍数の周波数の指示値2f、…、xfを形成して対応する特定周波数個別減衰回路203−2〜203−xに与えるものである。
各特定周波数個別減衰回路203−1〜203−xは縦続接続されたものであり、それぞれが、(2)式に示すような伝達関数H(z)を有するデジタルフィルタでなり、パラメータ設定回路204、倍数回路202−2〜202−xから与えられた周波数f0(f、2・f、…、x・f)に基づき、特定の周波数成分を減衰させる。
H(z)=g・(1−αmz−1+m2z−2)/(1−αpz−1+p2z−2)
…(2)
但し、サンプリング周波数をfsとすると、αはcos(2・π・f0/fs)で与えられるものである。mとpは、0<m≦1、0<p<mの関係を満たす数値であり、予め設定されている。mの値が大きいほど減衰周波数の減衰度合いが大きくなり、pの値がmに近いほど減衰部分の周波数幅が狭くなる。gは非減衰部分を0dBとするための調整ゲインであり、予め設定されている。なお、pを可変設定させるボリュームなどを設けるようにしても良い。
…(2)
但し、サンプリング周波数をfsとすると、αはcos(2・π・f0/fs)で与えられるものである。mとpは、0<m≦1、0<p<mの関係を満たす数値であり、予め設定されている。mの値が大きいほど減衰周波数の減衰度合いが大きくなり、pの値がmに近いほど減衰部分の周波数幅が狭くなる。gは非減衰部分を0dBとするための調整ゲインであり、予め設定されている。なお、pを可変設定させるボリュームなどを設けるようにしても良い。
以上のように、特定周波数個別減衰回路203−1〜203−xの減衰特性が設定されている第2の実施形態の音声信号雑音除去装置200に、入力音声信号s(n)が入力されると、初段の特定周波数個別減衰回路203−1によって、基本周波数f近傍の成分が減衰される。なお、図5は、初段の特定周波数個別減衰回路203−1の減衰特性を示している。2段目の特定周波数個別減衰回路203−2によっては、2・f近傍の成分が減衰され、以下、同様にして、3段目〜x段目の特定周波数個別減衰回路203−3〜203−xによって、3・f、…、x・f近傍の成分が減衰される。
すなわち、x個の特定周波数個別減衰回路203−1〜203−xの全体を通して見れば、上述した図3に示すような減衰特性を有し、図2に示すような周波数特性を有する雑音は、x個の特定周波数個別減衰回路203−1〜203−xによって除去(抑圧)される。
第2の実施形態の音声信号雑音除去装置によっても、設定された特定周波数及びその倍数の周波数(高調波)近傍の周波数成分を減衰させることができ、非雑音部分の信号を劣化させることなく、対象雑音を除去することができる。
(C)他の実施形態
本発明による音声信号雑音除去装置を搭載する装置の用途が限定されないことは勿論である。
本発明による音声信号雑音除去装置を搭載する装置の用途が限定されないことは勿論である。
上記各実施形態においては、基本周波数と高調波の1組について減衰させるものを示したが、2組以上を減衰させるようにしても良い。
100、200…音声信号雑音除去装置、101…特定周波数減衰回路、102、204…パラメータ設定回路、201…段数計算回路201、202−2〜202−X…倍数回路、203−1〜203−X…特定周波数個別減衰回路。
Claims (4)
- 入力音声信号から雑音を除去する音声信号雑音除去装置において、
所定周波数とその高調波を中心とした複数の狭帯域成分を減衰させる特定周波数群減衰手段を備え、上記入力音声信号を上記特定周波数群減衰手段を通過させ、通過後の音声信号を雑音除去音声信号として出力することを特徴とする音声信号雑音除去装置。 - 上記特定周波数群減衰手段は1個のデジタルフィルタでなり、所定周波数とその高調波を中心とした複数の狭帯域を上記デジタルフィルタが同時に減衰させることを特徴とする請求項1に記載の音声信号雑音除去装置。
- 上記特定周波数群減衰手段は、所定周波数とその高調波を中心とした複数の狭帯域の1個の狭帯域を減衰させる複数のデジタルフィルタの縦続接続でなることを特徴とする請求項1に記載の音声信号雑音除去装置。
- 上記特定周波数群減衰手段に、上記所定周波数を可変設定させる雑音基本周波数設定手段を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の音声信号雑音除去装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005085841A JP2006267580A (ja) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | 音声信号雑音除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=37203634
Family Applications (1)
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JP2005085841A Pending JP2006267580A (ja) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | 音声信号雑音除去装置 |
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JP (1) | JP2006267580A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008287041A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Sony Corp | 撮像装置、音声処理回路、ノイズ低減回路、ノイズ低減方法およびプログラム |
KR20160053582A (ko) * | 2014-11-05 | 2016-05-13 | 주식회사 디오텍 | 합성음의 고조파 성분 제거 방법 및 장치 |
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2005
- 2005-03-24 JP JP2005085841A patent/JP2006267580A/ja active Pending
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