JP5535241B2 - 音声信号復元装置および音声信号復元方法 - Google Patents
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Description
そのため、従来のアナログ電話回線通信およびデジタル音声通信の音質の問題は依然解決されていない。
実施の形態1.
本実施の形態1では、音声通信、音声蓄積または音声認識システムが導入された、カーナビゲーション、携帯電話およびインターフォンなどの音声通信システム、ハンズフリー通話システム、TV会議システムならびに監視システムなどの音質改善や、音声認識システムの認識率の向上に供されるものであって、電話回線などの伝送路を経由するために周波数帯域が狭帯域に制限されている音声信号から、広帯域の音声信号を生成するための音声信号復元装置を例に説明する。
図1において、音声信号復元装置100はサンプリング変換部101と、音声信号生成部102と、復元音声信号生成部110とから構成されている。この音声信号生成部102は、音韻信号記憶部108および音源信号記憶部109を備える音韻・音源信号記憶部105と、合成フィルタ106と、歪評価部107とから構成されている。また、復元音声信号生成部110は、第1の帯域フィルタ103と、帯域合成部104とから構成されている。
上記実施の形態1の変形例として、狭帯域音声信号の分析結果を、広帯域音声信号を生成するための補助情報として用いることも可能である。図3は、本実施の形態2による音声信号復元装置100の全体構成を示したものであり、図1に示す音声信号復元装置100に新たに音声分析部111を追加した構成である。その他の構成要素に関しては、図1に対応する部分については同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。
上記実施の形態2では、周波数帯域が狭帯域に制限されている音声信号から、広帯域の音声信号を生成するための音声信号復元装置100を説明したが、本実施の形態2ではこの音声信号復元装置100を変形して応用することで、雑音抑圧処理や音声圧縮処理などにより劣化または欠損した周波数帯域の音声信号を復元するための、音声信号復元装置200を構成する。図4は、本実施の形態3による音声信号復元装置200の全体構成を示したものであり、図1に示す音声信号復元装置100に新たに雑音抑圧部201および第2の帯域フィルタ202を追加した構成である。その他の構成要素に関しては、図1に対応する部分については同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。
雑音抑圧部201は、雑音が混入した雑音混入音声信号を入力して、雑音抑圧した音声信号を歪評価部107および第2の帯域フィルタ202へ出力する。また、雑音抑圧部201は、後段の歪評価部107における歪み評価と第1の帯域フィルタ103とが用いるための、0〜500Hzの低域と500〜4000Hzの高域に分離する低域・広域分割周波数を指定した帯域情報信号を出力する。なお、帯域情報信号は本実施の形態3では500Hz固定としているが、例えば、入力される雑音混入音声信号の様態、例えば、音声信号と雑音信号の周波数分析を行い、雑音信号スペクトルパワーが音声信号スペクトルパワーを上回る周波数(スペクトル上でのSN比が0dBを交差する周波数)を帯域情報信号としても良い。また、その周波数は入力される雑音混入音声信号およびその雑音の様態に応じて時々刻々変化するので、例えば、10msのフレーム毎に変更しても良い。
上記実施の形態3の変形例として、上記実施の形態2と同様に、雑音抑圧された音声信号の分析結果を、広帯域音声信号を生成するための補助情報として用いることも可能である。具体的には、上記実施の形態3に係る音声信号復元装置200に、図3に示すような音声分析部111を追加して、この音声分析部111が、雑音抑圧部201から入力される雑音抑圧済音声信号について音響的特徴の分析を行い、雑音抑圧済音声信号の音韻信号と音源信号の抽出を行って、それぞれ音韻信号記憶部108と音源信号記憶部109へ出力する。
上記実施の形態3では、帯域情報信号に基づいて音声信号を低域と高域に2分割し、歪み評価処理では高域部の歪みだけを評価していたが、例えば、一部の低域成分も重み付けを行った上で歪み評価の対象としたり、雑音信号の周波数特性に応じた重み付けを行って歪み評価を行ったりすることも可能である。なお、本実施の形態5に係る音声信号復元装置は、図4に示す音声信号復元装置200と図面上では同様の構成であるため、以下では図4を援用して説明する。
なお、図示は省略するが、図7の構成を音声信号復元装置200に適用してもよい。
Claims (10)
- 音韻信号および音源信号を組み合わせて、複数の広帯域音声信号を生成する合成フィルタと、
入力した所定の周波数帯域を有する狭帯域音声信号と、前記所定の周波数帯域を包含する周波数帯域を有する複数の前記広帯域音声信号それぞれとの前記所定の周波数帯域内の波形歪みを所定の歪み尺度を用いて評価して、当該評価結果に基づいて複数の前記広帯域音声信号のうちのいずれかを選択する歪評価部と、
前記狭帯域音声信号と選択した前記広帯域音声信号の前記所定の周波数外の音声信号とを組み合わせて復元音声信号を生成して出力する復元音声信号生成部
とを備える音声信号復元装置。 - 前記合成フィルタは、前記音韻信号のパワーまたはゲインと、前記音源信号のパワーまたはゲインとをそれぞれ調整して組み合わせることを特徴とする請求項1記載の音声信号復元装置。
- 前記復元音声信号生成部は、前記狭帯域音声信号と選択した前記広帯域音声信号との波形歪みが所定値以下であった場合、選択した前記広帯域音声信号を前記復元音声信号として出力することを特徴とする請求項1記載の音声信号復元装置。
- 前記復元音声信号生成部は、前記狭帯域音声信号と選択した前記広帯域音声信号とを重み付け加算することを特徴とする請求項1記載の音声信号復元装置。
- 入力した前記狭帯域音声信号のサンプリング周波数を変換するサンプリング変換部を備え、
前記歪評価部は、前記サンプリング変換部がサンプリング周波数を変換した前記狭帯域音声信号と複数の前記広帯域音声信号それぞれとの、前記所定の周波数帯域内の波形歪みを評価する
ことを特徴とする請求項1記載の音声信号復元装置。 - 音韻信号および音源信号を組み合わせて、複数の広帯域音声信号を生成する合成フィルタステップと、
入力した所定の周波数帯域を有する狭帯域音声信号と、前記所定の周波数帯域を包含する周波数帯域を有する複数の前記広帯域音声信号それぞれとの前記所定の周波数帯域内の波形歪みを所定の歪み尺度を用いて評価して、当該評価結果に基づいて複数の前記広帯域音声信号のうちのいずれかを選択する歪評価ステップと、
前記狭帯域音声信号と選択した前記広帯域音声信号の前記所定の周波数外の音声信号とを組み合わせて復元音声信号を生成して出力する復元音声信号生成ステップ
とを備える音声信号復元方法。 - 前記合成フィルタステップにおいて、前記音韻信号のパワーまたはゲインと、前記音源信号のパワーまたはゲインとをそれぞれ調整して組み合わせることを特徴とする請求項6記載の音声信号復元方法。
- 前記復元音声信号生成ステップにおいて、前記狭帯域音声信号と選択した前記広帯域音声信号との波形歪みが所定値以下であった場合、選択した前記広帯域音声信号を前記復元音声信号として出力することを特徴とする請求項6記載の音声信号復元方法。
- 前記復元音声信号生成ステップにおいて、前記狭帯域音声信号と選択した前記広帯域音声信号とを重み付け加算することを特徴とする請求項6記載の音声信号復元方法。
- 入力した前記狭帯域音声信号のサンプリング周波数を変換するサンプリング変換ステップを備え、
前記歪評価ステップは、前記サンプリング変換ステップでサンプリング周波数を変換した前記狭帯域音声信号と複数の前記広帯域音声信号それぞれとの、前記所定の周波数帯域内の波形歪みを評価する
ことを特徴とする請求項6記載の音声信号復元方法。
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