KR100314332B1 - Noise Reduction Apparatus And Noise Reduction Method - Google Patents
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Abstract
잡음 프레임에의, 또는, 잡음 프레임으로부터의 이동이 빈번하고, 프레임마다 스펙트럼이 일부 주파수에 편향되어 있어도, 불쾌 잔류 잡음이 적은 잡음 경감 방법을 얻는다. 소정의 프레임 길이로 잘린 입력 신호를 직교 변환하여 얻은 진폭 스펙트럼으로부터 추정 잡음 진폭 스펙트럼을 스펙트럼 서브트렉션·필터에 의해 감산하여 출력을 얻는 스펙트럼 서브트렉션 잡음 경감 방법에 있어서, 상기 스펙트럼 서브트렉션·필터의 감산율을 상기 추정 잡음 진폭 스펙트럼에 따라서 가변으로 하여 진폭 조정 필터부(6)를 구비한다. 상기 진폭 조정 필터부(6)는 프레임마다 스펙트럼 서브트렉션·필터에 의한 감산 출력에, 진폭 스펙트럼(9)의 파워와 추정 잡음 진폭 스펙트럼(10)의 파워로 정해지는 진폭 조정 계수를 곱하여 소요 출력을 얻는다.Even if the movement to or from the noise frame is frequent, and the spectrum is biased to some frequency from frame to frame, a noise reduction method with less unpleasant residual noise is obtained. A spectral subtraction noise reduction method in which an estimated noise amplitude spectrum is subtracted by a spectral subtraction filter from an amplitude spectrum obtained by orthogonal transforming an input signal truncated to a predetermined frame length to obtain an output. The amplitude adjustment filter part 6 is provided by making the subtraction rate of a filter variable according to the estimated noise amplitude spectrum. The amplitude adjustment filter unit 6 multiplies the subtraction output by the spectral subtraction filter for each frame by the amplitude adjustment coefficient determined by the power of the amplitude spectrum 9 and the power of the estimated noise amplitude spectrum 10. Get
Description
종래, 배경 잡음을 경감하는 수단으로서, 이하의 도 15에 나타낸 방법이 알려져 있다. 즉, 음성에 배경 잡음이 중첩된 입력 신호를 A/D(아날로그/디지털)변환하여, 일정 구간(프레임)으로 분할하고, 이 프레임마다 잡음 경감된 신호 출력을 얻기 위해 일정 구간 신호(이후 프레임 신호라 칭한다)를 포함하는 입력 신호열을 이산 푸리에 변환하여 주파수 스펙트럼으로 일단 변환하고, 이것을 진폭 스펙트럼과 위상 스펙트럼으로 분할하여, 이 입력 신호의 진폭 스펙트럼으로부터 무음 구간에서 추정된 추정 잡음 진폭 스펙트럼을 서브트렉션·필터(subtraction filter)를 사용해 감산함으로서, 배경 잡음이 경감된 음성 진폭 스펙트럼(출력 진폭 스펙트럼)을 추정하고, 앞의 위상 스펙트럼과 합쳐서 배경 잡음이 경감된 음성의 주파수 스펙트럼으로 하며, 이 음성의 주파수 스펙트럼을 역이산 푸리에 변환하여 출력 신호를 얻는 스펙트럼 서브트렉션되는 방법이다. 이 방법은, STEVEN F. BALL “Supprssion of acustic noise in speech using spectral subtraction,' IEEE Trans. Acoust., Speesh and Signal Proc., vol. ASSP-29, pp. 113-120, Apr. 1979.에서 제안되고 있다.Conventionally, the method shown in FIG. 15 below is known as a means for reducing background noise. That is, A / D (analog / digital) conversion of an input signal in which background noise is superimposed on the voice is divided into a predetermined interval (frame), and a predetermined interval signal (hereinafter, a frame signal) to obtain a noise-reduced signal output for each frame. A discrete Fourier transform, which is then transformed into a frequency spectrum, and then divided into an amplitude spectrum and a phase spectrum to subtract the estimated noise amplitude spectrum estimated in the silent section from the amplitude spectrum of the input signal. By subtracting using a subtraction filter, the speech amplitude spectrum (output amplitude spectrum) of which background noise has been reduced is estimated, and combined with the preceding phase spectrum to form the frequency spectrum of the voice of which background noise has been reduced. Spectral subtracted to inverse discrete Fourier transform the spectrum to obtain an output signal It is a way. This method, STEVEN F. BALL “Supprssion of acustic noise in speech using spectral subtraction,” IEEE Trans. Acoust., Speesh and Signal Proc., Vol. ASSP-29, pp. 113-120, Apr. Proposed in 1979.
도 15는 이 잡음 경감 방법의 구성을 도시한 블록도이다.Fig. 15 is a block diagram showing the construction of this noise reduction method.
우선, 도 15에 근거하여 전체 동작을 설명한다.First, the entire operation will be described based on FIG.
소정의 프레임 길이로 잘린 입력 신호(107)는 푸리에 변환부(101)에서 주파수 영역으로 변환되어, 입력 위상 스펙트럼(108)과 입력 진폭 스펙트럼(109)이 출력된다. 또한, 상기 입력 신호는 잡음 구간 판정부(102)에 의해, 임계치(TH) 이상이면 음성 프레임(구간), 이하이면 잡음 프레임(구간)이라 판정된다.The input signal 107 cut to a predetermined frame length is converted into a frequency domain by the Fourier transform unit 101, and an input phase spectrum 108 and an input amplitude spectrum 109 are output. In addition, the input signal is determined by the noise section determination unit 102 to be a voice frame (section) if it is equal to or greater than the threshold TH, and to be a noise frame (section) if it is below.
추정 잡음 진폭 스펙트럼 산출부(103)는 현 프레임이 잡음 프레임이라 판정되면, 그 때의 입력 진폭 스펙트럼(109)을(그 때까지의 추정 잡음 진폭 스펙트럼에) 중첩 가산하여 갱신한 추정 잡음 진폭 스펙트럼(110)을 출력한다.If it is determined that the current frame is a noise frame, the estimated noise amplitude spectrum calculation unit 103 superimposes and updates the estimated noise amplitude spectrum (109) by adding the input amplitude spectrum 109 at that time (to the estimated noise amplitude spectrum until then) ( 110).
서브트렉션·필터부(104)는 그 대표적인 전달 함수가 수학식 1에서 나타나는 특성을 지닌다.The subtraction filter unit 104 has a characteristic that its representative transfer function is expressed by equation (1).
F(ω) : 서브트렉션·필터F (ω): Subtraction Filter
S(ω) : 입력 진폭 스펙트럼S (ω): Input amplitude spectrum
E(N(ω)) : 추정 잡음 진폭 스펙트럼E (N (ω)): estimated noise amplitude spectrum
r : 감산율r: subtraction rate
수학식 1에 있어서, S(ω)는 입력 신호의 진폭 스펙트럼 항, E(N(ω))는 추정 잡음 진폭 스펙트럼 항, r은 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 감산율을 나타내는 정수이다. r을 크게 하면 잡음 억압량이 커지며, 반대로, 작게 하면 잡음 억압량이 작아진다.In Equation 1, S (ω) is an amplitude spectrum term of an input signal, E (N (ω)) is an estimated noise amplitude spectrum term, and r is an integer representing a subtraction rate of the estimated noise amplitude spectrum. Increasing r increases the amount of noise suppression. Conversely, decreasing r decreases the amount of noise suppression.
상기 서브트렉션·필터부(l04)에서는 소정의 수학식에 근거해 감산율(r)을 구한다.The subtraction filter unit 04 obtains a subtraction rate r based on a predetermined equation.
게다가, 이 감산율(r)에 근거해서, 수학식 1과 같이 하여 입력 진폭 스펙트럼과 추정 잡음 진폭 스펙트럼을 감산하여, 차이의 출력 진폭 스펙트럼(111)을 출력한다.In addition, based on this subtraction rate r, the input amplitude spectrum and the estimated noise amplitude spectrum are subtracted as in Equation 1, and the output amplitude spectrum 111 of the difference is output.
즉, 상기 서브트렉션·필터부(l04)에서는 잡음 프레임이나 자음 등의 파워가 작은 프레임에서는 감산율을 작게 하여 잡음 억압을 약화시킨다.In other words, the subtraction filter section 04 reduces the noise suppression by reducing the subtraction rate in a frame having a small power such as a noise frame or a consonant.
역 푸리에 변환부(105)에서 시간 영역으로 돌아온 출력 신호가 출력된다.The output signal returned to the time domain from the inverse Fourier transform section 105 is output.
제1의 종래 스펙트럼 서브트렉션 방법에 있어서는 음성의 시작이나 종결, 자음과 같은 파워가 작은 프레임에서는 음성이 줄어들어 품질이 나빠지는 결점이 있다. 상술한 r을 크게 하면 음성 줄어듬이 보다 커진다.In the first conventional method of spectral subtraction, there is a drawback that the quality of speech is deteriorated because the speech is reduced in a small power frame such as the beginning, the end, and the consonant. Increasing r mentioned above increases the speech reduction.
이를 해결하기 위해 프레임마다 서브트렉션·필터의 감산율을 가변으로 하는 방법이 특개평8-221092에 공지되어 있다. 이 방법에서는 서브트렉션·필터로서 수학식 1의 F(ω)를 사용한 경우는, 입력이 큰 경우를 예로 들면 r을 크게, 입력이작을 때는 r을 작게 함으로서 음성 줄어듬을 경감하고 있다.In order to solve this problem, a method of varying the subtraction filter for each frame is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-221092. In this method, when F (ω) of Equation 1 is used as the subtraction filter, speech reduction is reduced by making r large when the input is large, and making r small when the input is small.
제2의 종래 스펙트럼 서브트렉션 방법으로서, 잡음 경감 효과를 높이기 위해, 푸리에 변환 대상 신호에 창 함수(window function)라 불리는 함수를 시간축으로 구간을 정하고, 곱하여 중첩하는 수법이 사용되고 있다. 예를 들면, 프레임 신호와 이에 연속하는 일정 길이의 신호(오버랩 신호)에 창 함수를 곱해 푸리에 변환하며, 역 푸리에 변환의 출력 프레임 신호는, 선두의 1이하 중첩된 샘플에 직전 프레임의 역 푸리에 변환의 출력 오버랩 신호를 가산하여 출력으로 하는 방법이 북미 CDMA 자동차 전화 시스템(TIA/EIA, IS-127, “Enhanced Variable Rate Codec Service Option 3 for Wideband Spread Spectrum Digital Systems')으로 실용화되어 있다. 여기서 사용되는 창 함수를 도 16에 나타낸다.As a second conventional spectral subtraction method, in order to enhance the noise reduction effect, a method called a Fourier transform target signal, a section called a window function, is defined on the time axis and multiplied and superimposed. For example, the frame signal is multiplied by a window function to a signal of constant length (overlap signal) successive thereto, and the output frame signal of the inverse Fourier transform is an inverse Fourier transform of the immediately preceding frame to the first superimposed sample. The output overlap signal is added to the North American CDMA automotive telephone system (TIA / EIA, IS-127, “Enhanced Variable Rate Codec Service Option 3 for Wideband Spread Spectrum Digital Systems”). The window function used here is shown in FIG.
여기서, 프레임 신호와 오버랩 신호의 가산시에 대응하는 샘플 중첩의 합계가 1이 되도록, 또한, 푸리에 변환 대상 신호의 양 끝이 원활하게 0에 근접하는 창 함수가 사용된다. 이러한 창 함수에 의한 중첩을 행함으로서 잡음 진폭 스펙트럼의 추정 정밀도가 높아진다는 효과를 얻을 수 있어서 결과적으로 잡음 경감 효과를 높일 수 있다.Here, a window function is used in which the sum of the sample overlaps corresponding to the addition of the frame signal and the overlap signal is 1, and both ends of the Fourier transform target signal smoothly approach zero. By performing the overlap by the window function, the effect of estimating the accuracy of the estimation of the noise amplitude spectrum can be increased, and as a result, the noise reduction effect can be enhanced.
또한, 제3의 종래 스펙트럼 서브트렉션 방법으로서 프레임 신호와 이에 연속하는 일정 길이의 신호(오버랩 신호)를 창 함수에 의한 중첩을 하지 않고 푸리에 변환하는 방법이 있으며, 특개평9-34497에 개시된 잡음 삭감 장치로 사용되고 있다. 이 경우, 출력이 프레임 사이에서 원활하게 연결되도록 하기 위해, 역 푸리에 변환 출력 프레임 신호에 대해서 직전 프레임의 역 푸리에 변환 출력의 오버랩 신호를 삼각창으로 겹치게 하는 파형 정형 처리를 실시해 출력하고, 역 푸리에 변환 출력의 오버랩 신호를 다음 프레임의 오버랩 처리를 위해 보존한다. 이 때의 파형 정형 처리를 수학식 2에 나타낸다.Further, as a third conventional spectral subtraction method, there is a method of Fourier transforming a frame signal and a signal of a certain length (overlap signal) continuous thereto without overlapping by a window function, and the noise disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 9-34497. It is used as a cutting device. In this case, in order to seamlessly connect the outputs between the frames, the inverse Fourier transform output frame signal is subjected to a waveform shaping process that overlaps the overlapping signal of the inverse Fourier transform output of the previous frame with a triangular window and outputs the inverse Fourier transform. The overlap signal of the output is saved for overlap processing of the next frame. The waveform shaping processing at this time is shown in equation (2).
(j=O∼L-1)(j = O to L-1)
Oj=Dj(j=L∼L+M-1)O j = D j (j = L ~ L + M-1)
Zj=OM+j(j=O∼L-1)Z j = O M + j ( j = O to L -1)
단,only,
Oj: 출력 신호O j : Output signal
Dj: 프레임 신호D j : frame signal
Zj :오버랩 신호Z j: Overlap signal
M : 프레임 길이M: frame length
L : 오버랩 신호 길이L: Overlap signal length
이다.to be.
이 방법의 이점을 하기에 설명한다.The advantages of this method are described below.
스펙트럼 서브트렉션 방법을 실현하기 위해서는, 원리적으로 연산 정밀도에 한계가 있는 16비트 고정 소수점 연산 디지털 신호 프로세서{고정 소수점(DSP)}를사용하는 일이 많다. 이 고정 소수점(DSP)은 배 정밀 연산(倍精密演算)이나, 시프트(shift)에 의한 자리수 올림으로 연산 정밀도를 올릴 수 있다. 그렇지만, 그 때문에 연산량이 증가해 버리는 문제가 있다.In order to realize the spectral subtraction method, a 16-bit fixed-point arithmetic digital signal processor (fixed-point) (DSP), which in principle has a limited operation precision, is often used. This fixed-point DSP can raise arithmetic precision by double-precision arithmetic and the rounding of the digit by a shift. However, there is a problem that the amount of calculation increases.
푸리에 변환 및 역 푸리에 변환은 기본적으로 연산량이 커서, 연산 정밀도를 조금 희생해도 적은 연산량으로 실현하고 싶은 경우가 많이 있다. 이 방법을 사용한 경우, 푸리에 변환하는 프레임 신호에 창 함수에 의한 중첩이 되지 않기 때문에 다이내믹 레인지(dynamic range)가 넓어지지 않고, 연산 정밀도가 한정된 푸리에 변환과 역 푸리에 변환을 거친 출력 프레임 신호의 정밀도 악화가 적다. 이 이유때문에 적은 연산량으로 적합한 고정 소수점(DSP)이 사용된다.Fourier transforms and inverse Fourier transforms are basically large in computational amount, and there are many cases where a small amount of computation is desired even at the expense of a small amount of computational precision. In this method, since the window function is not superimposed on the Fourier transform frame signal, the dynamic range is not widened, and the precision of the output frame signal through the Fourier transform and the inverse Fourier transform with limited arithmetic precision is deteriorated. Is less. For this reason a fixed point (DSP) is used which is suitable for small computations.
제4의 종래 스펙트럼 서브트렉션을 사용한 잡음 경감 방법은 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 산출을 위해 우선 잡음 파워를 추정하고, 이것을 잡음 구간 판정 임계치로 한다. 그리고, 입력 파워가 이 임계치보다 작은 경우에는 잡음 프레임이라 판정한다. 더욱이, 추정 잡음 진폭 스펙트럼은 잡음이라 판정된 구간의 복수 프레임의 입력 신호, 즉, 잡음 신호의 진폭 스펙트럼을 평균하여 산출하는 방법이 일반적이다. 예를 들면, 특개평8-221092 등에 있어서의 스펙트럼 서브트렉션으로, 이 방법이 사용되고 있다.The noise reduction method using the fourth conventional spectral subtraction first estimates the noise power for calculating the estimated noise amplitude spectrum, and sets this as the noise section determination threshold. If the input power is smaller than this threshold, it is determined as a noise frame. In addition, the estimated noise amplitude spectrum is generally calculated by averaging the amplitude spectrum of the input signal of a plurality of frames, i.e., the noise signal, in a section determined to be noise. For example, this method is used for spectral subtraction in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8-221092 or the like.
제5의 종래 배경 잡음을 경감하는 방법으로서, 잡음 구간을 진폭 억압함으로서 잡음감을 경감하는 방법이 있다. 신호의 양태를 나타내는 예정된 유한 상태로부터 현 프레임의 상태를 결정하고, 이 상태가 잡음 프레임 상태에 대응하고 있는 경우, 일정 강도의 진폭 억압을 행하는 방법이 특개평7-38454에서 나타나고 있다.As a method for reducing the fifth conventional background noise, there is a method for reducing the noise by suppressing the amplitude of the noise section. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-38454 discloses a method of determining the state of the current frame from a predetermined finite state representing a signal aspect, and performing amplitude suppression of a certain intensity when this state corresponds to the noise frame state.
제1의 종래 스펙트럼 서브트렉션 방법에는 잡음 구간이 변형되어 뮤지컬 노이즈(musical noise)라 불리는 불쾌 잔류 잡음이 되는 결점이 있으며, 실용상의 최대 문제로 되어 있다.The first conventional spectral subtraction method has a drawback in that the noise section is deformed and becomes an unpleasant residual noise called musical noise, which is a practical problem.
상기 결점은, 잡음 구간에 있어서는 추정 잡음 진폭 스펙트럼이 감산된 출력 진폭 스펙트럼이 일부 주파수에 파워가 집중한 형상이 되며, 또한, 상기 파워가 집중된 주파수가 프레임마다 불규칙하게 변화함으로서 일어난다. 상기 뮤지컬 노이즈를 해결하는 방법으로서, 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 감산율을 가변으로 하는 방법을 사용하여 잡음 프레임에서는 감산량을 작게 하면 되지만, 잡음 구간에서는 잡음 억압량 부족이라는 문제가 있다.The drawback is that the output amplitude spectrum from which the estimated noise amplitude spectrum is subtracted has a shape in which power is concentrated at some frequencies in the noise section, and the frequency at which the power is concentrated varies irregularly from frame to frame. As a method for solving the musical noise, the subtraction amount may be reduced in the noise frame by using a method of varying the subtraction rate of the estimated noise amplitude spectrum, but there is a problem that the noise suppression amount is insufficient in the noise section.
제2의 종래 스펙트럼 서브트렉션 방법에 있어서는, 창 함수에 의해 양 끝을 0에 가깝게 중첩한 신호를 푸리에 변환하면 잡음 경감 능력은 향상된다. 그러나, 고정 소수점(DSP)에서 실현할 때, 양 끝의 신호 정밀도가 저하하기 때문에, 역 푸리에 변환의 출력 신호 양 끝이 악화하여 프레임 경계에서 이음(異音)이 일어나는 과제가 있다.In the second conventional spectral subtraction method, the noise reduction capability is improved by Fourier transforming a signal overlapping both ends close to zero by a window function. However, when the fixed point (DSP) is realized, since the signal precision at both ends is lowered, there is a problem that both ends of the output signal of the inverse Fourier transform are deteriorated and noise is generated at the frame boundary.
제3의 종래 예처럼, 역으로, 중첩되지 않은 신호를 푸리에 변환하면 고정 소수점(DSP)에서 실현할 때에 정밀도는 얻기 쉽지만, 입력 진폭 스펙트럼에 포함되는 잡음 진폭 스펙트럼 성분의 프레임 사이의 변동은 중첩했을 경우보다 커지므로 결과적으로 잡음 경감 능력은 중첩했을 경우보다 떨어진다.In contrast, as in the third conventional example, Fourier transforming a non-overlapping signal makes it easy to achieve precision in realizing a fixed point (DSP), but fluctuations between frames of noise amplitude spectral components included in the input amplitude spectrum overlap. As a result, the noise reduction capability is lower than when overlapped.
제4의 종래 스펙트럼 서브트렉션의 잡음 구간 판정에 있어서, 잡음의 파워 변동이 클 경우에, 잡음 프레임을 올바르게 판정할 수 있도록 잡음 구간 판정 임계를 높게 설정하면, 어느 정도 음성 프레임도 잡음 프레음으로 오판정하여, 추정 잡음 진폭 스펙트럼에는 음성 스펙트럼이 누락되어 음성 줄어듬의 원인이 된다는 과제가 있다. 역으로 이를 방지하기 위해 음성 프레임을 잡음 프레임으로 판정하지 않도록 잡음 구간 판정 임계치를 낮게 설정하면 잡음 프레임을 음성 프레임으로 판정해버려 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 갱신이 올바르게 행해지지 않아, 결과적으로 잡음 경감 능력이 나빠진다는 문제가 있다.In the noise section determination of the fourth conventional spectral subtraction, when the noise fluctuation is large, if the noise section determination threshold is set high so that the noise frame can be correctly determined, the voice frame also becomes a noise tone to some extent. Incorrectly judging, there is a problem that the estimated noise amplitude spectrum is missing a speech spectrum and causes a decrease in speech. Conversely, to prevent this, if the noise interval determination threshold is set low so that the voice frame is not judged as a noise frame, the noise frame is judged as a voice frame and the estimated noise amplitude spectrum is not updated correctly, resulting in a noise reduction capability. There is a problem of getting worse.
제5의 잡음 구간을 진폭 억압함으로서 잡음감을 경감하는 방법에서는, 신호 상태를 나타내는 예정된 유한 상태에서 현 프레임의 프레임 상태를 결정하고, 이 프레임 상태가 잡음 프레임 상태인 경우, 일정 강도의 진폭 억압을 하는 방식을 취하면 입력 잡음 종류에 따라서는 단시간 사이에 프레임 상태가 음성 프레임 상태와 잡음 프레임 상태 사이를 빈번하게 이동하여 이에 동반해 진폭 억압 강도가 빈번하게 변화하여, 결과적으로 출력 파워가 불안정해져 청감적으로 떨어진다는 과제가 있었다.In the method of reducing the noise by amplitude suppressing the fifth noise section, the frame state of the current frame is determined in a predetermined finite state representing the signal state, and when the frame state is the noise frame state, amplitude suppression of a certain intensity is performed. In this method, depending on the type of input noise, the frame state frequently moves between the voice frame state and the noise frame state in a short time, and the amplitude suppression intensity changes frequently, resulting in an unstable output power. There was a challenge to fall.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 잡음 프레임에의 또는 잡음 프레임으로부터의 이동이 빈번하고, 프레임마다 스펙트럼이 일부 주파수에 편향되어 있어도, 불쾌 잔류 잡음이 적은 잡음 경감 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a noise reduction method with less unpleasant residual noise even if the movement to or from the noise frame is frequent and the spectrum is biased at some frequency from frame to frame. do.
본 발명은 배경 잡음이 있는 환경하에서 사용되는 음성 통신 시스템이나 음성 인식 시스템에 적용되는 입력 음성 신호에서 잡음을 제거 하는 것으로 잡음 억압을 행하는 음성 신호의 잡음 경감 방법 및 잡음 구간의 진폭 억압을 사용한 잡음 경감 방법에 관한 것이다.According to the present invention, a noise reduction method using a noise suppression method and an amplitude suppression of a noise section are performed to remove noise from an input speech signal applied to a speech communication system or a speech recognition system used in an environment having a background noise. It is about a method.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 스펙트럼 서브트렉션 방법의 구성을 도시하는 블록도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a spectral subtraction method in a first embodiment of the present invention.
도 2는 제1 실시 형태의 잡음 경감 방법에 있어서 진폭 조정 필터가 행하는 동작 순서도.Fig. 2 is an operation flowchart performed by the amplitude adjustment filter in the noise reduction method of the first embodiment.
도 3은 제1 실시 형태의 잡음 구간 판정부가 행하는 동작을 설명하는 도면.3 is a view for explaining an operation performed by the noise section determining unit according to the first embodiment.
도 4는 제1 실시 형태의 진폭 조정 필터가 행하는 동작을 설명하는 도면.4 is a diagram illustrating an operation performed by the amplitude adjustment filter of the first embodiment.
도 5는 제1 실시 형태의 스펙트럼 서브트렉션 방법의 출력 신호를 설명하는 도면.Fig. 5 is a diagram for explaining an output signal of the spectral subtraction method of the first embodiment.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 스펙트럼 서브트렉션 방법의 구성을 도시하는 블록도.Fig. 6 is a block diagram showing the structure of a spectral subtraction method in a second embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 스펙트럼 서브트렉션 방법의 구성을 도시하는 도면.FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a spectral subtraction method according to a third embodiment of the present invention. FIG.
도 8은 제3 실시 형태의 잡음 경감 방법에 있어서의 입력 신호 예를 도시하는 도면.8 is a diagram illustrating an example of an input signal in the noise reduction method according to the third embodiment.
도 9는 제3 실시 형태의 잡음 경감 방법에 있어서의 입력 신호 생성부가 승산되는 중첩 함수 예를 도시하는 도면.Fig. 9 is a diagram showing an example of a superposition function that is multiplied by an input signal generator in the noise reduction method of the third embodiment.
도 10은 제3 실시 형태의 잡음 경감 방법에 있어서 역 푸리에 변환부의 출력신호 예를 도시하는 도면.10 is a diagram showing an example of an output signal of an inverse Fourier transform unit in the noise reduction method of the third embodiment;
도 11은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 스펙트럼 서브트렉션 방법의 구성을 도시하는 블록도.Fig. 11 is a block diagram showing the construction of a spectral subtraction method according to a fourth embodiment of the present invention.
도 12는 제4 실시 형태의 잡음 경감 방법에 있어서의 동작을 설명하는 도면.12 is a diagram illustrating an operation in the noise reduction method according to the fourth embodiment.
도 13은 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 스펙트럼 서브트렉션 방법의 구성을 도시하는 도면.FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a spectral subtraction method according to a fifth embodiment of the present invention. FIG.
도 14는 제5 실시 형태의 잡음 경감 방법에 있어서의 동작을 설명하는 도면.14 is a diagram illustrating an operation in the noise reduction method according to the fifth embodiment.
도 15는 종래의 잡음 경감 방법의 구성을 도시하는 도면.15 is a diagram illustrating a configuration of a conventional noise reduction method.
도 16은 종래의 잡음 경감 방법에 사용되는 창 함수를 도시하는 도면.16 is a diagram showing a window function used in a conventional noise reduction method.
도 17은 제1 실시 형태의 동작 비교도.17 is an operation comparison diagram of the first embodiment.
도 18은 제3 실시 형태의 파형 정형 처리를 도시하는 도면.18 shows waveform shaping processing according to a third embodiment;
소정의 프레임 길이로 잘린 입력 신호를 직교 변환하여 얻은 진폭 스펙트럼으로부터 추정 잡음 진폭 스펙트럼을 스펙트럼 서브트렉션·필터에 의해 감산하여출력을 얻는 본 발명에 관련되는 잡음 경감 장치에 있어서,In the noise reduction device according to the present invention, the output noise is obtained by subtracting an estimated noise amplitude spectrum by a spectral subtraction filter from an amplitude spectrum obtained by orthogonally converting an input signal truncated to a predetermined frame length.
프레임마다 상기 스펙트럼 서브트렉션·필터에 의한 감산 출력에, 상기 진폭 스펙트럼의 파워와 상기 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 파워에서 정해지는 진폭 조정 계수를 곱하여 소요 출력을 얻는 진폭 조정 필터부를 갖춘 것을 특징으로 한다.It is characterized by including the amplitude adjustment filter part which obtains a required output by multiplying the subtraction output by the said spectral subtraction filter for every frame by the amplitude adjustment coefficient determined by the power of the said amplitude spectrum and the power of the said estimated noise amplitude spectrum.
스펙트럼 서브트렉션·필터는 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 감산의 감산율을 상기 추정 잡음 진폭 스펙트럼에 따라서 가변으로 하고, 진폭 조정 필터부는 감산율에 따라서 진폭 조정 계수를 가변으로 하는 것을 특징으로 한다.The spectral subtraction filter is characterized in that the subtraction rate of subtraction of the estimated noise amplitude spectrum is varied in accordance with the estimated noise amplitude spectrum, and the amplitude adjustment filter unit varies the amplitude adjustment coefficient in accordance with the subtraction rate.
상기 진폭 조정 필터부는 감산율이 큰 경우, 진폭 조정 계수를 크게 함으로서 음성 구간에서 잡음 억압을 강화시키고, 또한 출력 신호의 출력치를 크게 함과 동시에, 상기 진폭 조정 필터부는 감산율이 작은 경우, 진폭 조정 계수를 작게 함으로서 잡음 구간에서 잡음 억압을 약화시키고 또한 출력 신호의 출력치를 작게 하는 것을 특징으로 한다.The amplitude adjustment filter unit increases the amplitude suppression in the speech section by increasing the amplitude adjustment coefficient when the subtraction ratio is large, and increases the output value of the output signal, while the amplitude adjustment filter unit adjusts the amplitude when the subtraction ratio is small. By reducing the coefficient, the noise suppression is reduced in the noise section, and the output value of the output signal is reduced.
상기 진폭 조정 필터부는 진폭 조정 계수를 스펙트럼 서브트렉션·필터에 의한 감산 출력을 역 직교 변환한 시간 영역의 진폭 스펙트럼에 곱하는 것을 특징으로 한다.The amplitude adjustment filter unit is characterized by multiplying the amplitude adjustment coefficient by the amplitude spectrum of the time domain in which the subtraction output by the spectral subtraction filter is inversely orthogonal transformed.
상기 진폭 조정 필터부는 진폭 조정 계수를 필터마다 주파수 영역에서 진폭 스펙트럼에 곱하고, 역 직교 변환하여 출력을 얻도록 한 것을 특징으로 한다.The amplitude adjustment filter unit multiplies the amplitude adjustment coefficient by the amplitude spectrum in the frequency domain for each filter, and inversely orthogonally converts the output to obtain an output.
상기 진폭 조정 계수는 현 프레임의 입력 신호의 진폭 스펙트럼 파워와 현 프레임의 추정 잡음 진폭 스펙트럼 파워와의 차이에 근거하여 얻은 현 프레임의 진폭 조정 계수에 현 프레임에서 얻은 진폭 조정 계수치를 중첩 가산치로 한 것을 특징으로 한다.The amplitude adjustment coefficient is obtained by superimposing the amplitude adjustment coefficient of the current frame on the basis of the difference between the amplitude spectral power of the input signal of the current frame and the estimated noise amplitude spectral power of the current frame. It features.
소정의 프레임 길이로 잘린 입력 신호를 직교 변환하여 얻은 진폭 스펙트럼으로부터 추정 잡음 진폭 스펙트럼을 스펙트럼 서브트렉션·필터에 의해 감산해 출력을 얻는 본 발명에 관련되는 잡음 경감 장치에 있어서,In the noise reduction device according to the present invention, in which an estimated noise amplitude spectrum is subtracted by a spectral subtraction filter from an amplitude spectrum obtained by orthogonally converting an input signal truncated to a predetermined frame length to obtain an output.
현 프레임의 전후 설정 구간을 잘라 끝이 0에 가까워지도록, 1 이하의 중첩 함수를 곱한 후에 현 프레임 전후에 가산하는 입력 신호 생성부를 갖추어 해당 입력 신호 생성부의 출력을 입력 신호로서 진폭 스펙트럼을 구하도록 한 것을 특징으로 한다.An input signal generator that adds before and after the current frame by multiplying a superposition function of 1 or less so that the end is closer to 0 by cutting the front and rear setting sections of the current frame, and obtains the amplitude spectrum as the input signal from the output of the corresponding input signal generator. It is characterized by.
본 발명에 관련되는 잡음 경감 장치는, 1의 중첩 함수가 승산된 이전 프레임의 다음 설정 구간을 사용하여 현 프레임의 파형 정형을 행하는 파형 정형 처리부를 갖춘 것을 특징으로 한다.The noise reduction apparatus according to the present invention is characterized by including a waveform shaping processing unit that performs waveform shaping of the current frame using a next set section of a previous frame multiplied by a superposition function of one.
소정의 프레임 길이로 잘린 입력 신호를 직교 변환하여 얻은 진폭 스펙트럼으로부터 추정 잡음 진폭 스펙트럼을 스펙트럼 서브트렉션·필터에 의해 감산하여 출력을 얻는 본 발명에 관련되는 잡음 경감 장치에 있어서,In the noise reduction device according to the present invention, the output noise is obtained by subtracting an estimated noise amplitude spectrum by a spectral subtraction filter from an amplitude spectrum obtained by orthogonally converting an input signal truncated to a predetermined frame length.
상기 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 복수 프레임분으로부터 평균 잡음 파워를 구해 잡음 프레임의 판정 임계치와 비교하여 감산율을 얻는 감산율 산출부를 갖추고,A subtraction rate calculating section for obtaining an average noise power from a plurality of frames of the estimated noise amplitude spectrum and comparing with a determination threshold of a noisy frame,
상기 스펙트럼 서브트렉션·필터의 감산에 사용되는 감산율을 상기 감산율로 한 것을 특징으로 한다.A subtraction rate used for subtraction of the spectral subtraction filter is defined as the subtraction rate.
본 발명에 관련되는 잡음 경감 장치는, 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 복수 프레임 분으로부터 평균 잡음 파워를 구하는 평균 잡음 파워 산출부를 갖추고,The noise reduction device according to the present invention includes an average noise power calculation unit that obtains an average noise power from a plurality of frames of the estimated noise amplitude spectrum,
진폭 조정 필터부는 프레임마다 스펙트럼 서브트렉션·필터에 의한 감산 출력에 진폭 스펙트럼 파워와 상기 구한 평균 잡음 진폭 파워로 정해지는 진폭 조정 계수를 곱하여 소요 출력을 얻도록 한 것을 특징으로 한다.The amplitude adjustment filter unit is configured to obtain the required output by multiplying the subtraction output by the spectral subtraction filter for each frame by the amplitude spectral power and the amplitude adjustment coefficient determined by the average noise amplitude power.
소정의 프레임 길이로 잘린 입력 신호를 직교 변환하여 얻은 진폭 스펙트럼으로부터 추정 잡음 진폭 스펙트럼을 스펙트럼 서브트렉션·필터에 의해 감산하여 출력을 얻는 본 발명에 관련되는 잡음 경감 방법에 있어서,In the noise reduction method according to the present invention, the output noise is obtained by subtracting the estimated noise amplitude spectrum by a spectral subtraction filter from an amplitude spectrum obtained by orthogonally converting an input signal truncated to a predetermined frame length.
상기 스펙트럼 서브트렉션·필터의 감산율을 상기 추정 잡음 진폭 스펙트럼에 따라서 가변하는 공정과,Varying the subtraction ratio of the spectral subtraction filter according to the estimated noise amplitude spectrum;
프레임마다 상기 스펙트럼 서브트렉션·필터에 의한 감산 출력에, 상기 진폭 스펙트럼의 파워와 상기 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 파워로 정해지는 진폭 조정 계수를 승산하여, 소요 출력을 얻는 공정을 갖춘 것을 특징으로 한다.And subtracting the output by the spectral subtraction filter for each frame from the amplitude adjustment coefficient determined by the power of the amplitude spectrum and the power of the estimated noise amplitude spectrum to obtain a required output.
소정의 프레임 길이로 잘린 입력 신호를 직교 변환하여 얻은 진폭 스펙트럼으로부터 추정 잡음 진폭 스펙트럼을 스펙트럼 서브트렉션·필터에 의해 감산하여 출력을 얻는 본 발명에 관련되는 잡음 경감 방법에 있어서,In the noise reduction method according to the present invention, the output noise is obtained by subtracting the estimated noise amplitude spectrum by a spectral subtraction filter from an amplitude spectrum obtained by orthogonally converting an input signal truncated to a predetermined frame length.
상기 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 복수 프레임분으로부터 평균 잡음 파워를 구하여 잡음 프레임의 판정 임계치와 비교하여 감산율을 얻는 감산율 산출 공정과,A subtraction rate calculating step of obtaining an average noise power from a plurality of frames of the estimated noise amplitude spectrum and comparing with a determination threshold of a noise frame to obtain a subtraction rate;
상기 스펙트럼 서브트렉션·필터의 감산율을 상기 감산율로 하는 공정을 갖춘 것을 특징으로 한다.It is characterized by including the process of making the subtraction rate of the said spectral subtraction filter the said subtraction rate.
(제1 실시 형태)(1st embodiment)
스펙트럼 서브트렉션·필터의 감산율을 가변으로 하고, 진폭 조정 필터부를 구비하여 통상 출력으로부터 더욱 그 감산율에 의존하는 진폭 감산을 하는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 잡음 경감 방법을 설명한다.A noise reduction method according to the first embodiment of the present invention in which the subtraction ratio of the spectral subtraction filter is made variable, and the amplitude adjustment filter section is provided to further subtract the amplitude depending on the subtraction ratio from the normal output. .
도 1은 본 실시 형태에 있어서의 잡음 경감 방법의 구성 블록도이고, 도 2는 도 1에 있어서의 진폭 조정 필터부의 동작 순서도이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a noise reduction method according to the present embodiment, and FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation of an amplitude adjustment filter unit in FIG. 1.
도 17은 음성 구간과 잡음 구간에 대한 동작 비교를 도시하는 도면이다.17 is a diagram illustrating an operation comparison between a speech section and a noise section.
우선, 도 1에 근거하여 전체 동작을 설명한다.First, the entire operation will be described based on FIG.
소정의 프레임 길이로 잘린 입력 신호(7)는 푸리에 변환부(1)에서 직교 변환되고, 주파수 영역으로 변환되어, 입력 위상 스펙트럼(8)과, 입력 진폭 스펙트럼 (9)이 출력된다. 또한, 상기 입력 신호는 잡음 구간 판정부(2)에 의해 임계치(TH)이상이면 음성 프레임(구간), 이하이면 잡음 프레임(구간)이라 판정한다. 여기서, 다음 수학식 3이 성립되면 새로운 임계치(TH)로 교환된다.The input signal 7 truncated to a predetermined frame length is orthogonally transformed by the Fourier transform section 1, converted into a frequency domain, and an input phase spectrum 8 and an input amplitude spectrum 9 are output. In addition, the input signal is determined by the noise section determination unit 2 to be a voice frame (section) if it is greater than or equal to the threshold TH and to be a noise frame (section) if it is below. Here, when the following equation 3 is established, it is exchanged for a new threshold value TH.
여기서, Pin은 입력 신호 파워, TH는 갱신 전의 잡음 구간 판정 임계치, THnew는 갱신 후의 잡음 구간 판정 임계치이다.Where P in is the input signal power, TH is the noise section determination threshold before the update, and TH new is the noise section determination threshold after the update.
이렇게 하여 도 3에 나타내는 관계가 얻어진다. 추정 잡음 진폭 스펙트럼 산출부(3)는 현 프레임이 잡음 프레임이라 판정되면, 그 때의 입력 진폭 스펙트럼 (9)을(그 때까지의 추정 잡음 진폭 스펙트럼에) 예를 들면, 수학식 5와 같이 중첩 가산하여 갱신된 추정 잡음 진폭 스펙트럼(10)을 출력한다.In this way, the relationship shown in FIG. 3 is obtained. If it is determined that the current frame is a noise frame, the estimated noise amplitude spectrum calculation section 3 superimposes the input amplitude spectrum 9 at that time (to the estimated noise amplitude spectrum up to that point) as shown in equation (5), for example. The estimated noise amplitude spectrum 10 updated by addition is output.
+ S(ω)·(1-α)+ S (ω) (1-α)
여기서,here,
E(N(ω))는 갱신 후의 추정 잡음 진폭 스펙트럼,E (N (ω)) is the estimated noise amplitude spectrum after update,
Eold(N(ω))는 갱신 전의 추정 잡음 진폭 스펙트럼,E old (N (ω)) is the estimated noise amplitude spectrum before update,
S(ω)는 입력 신호의 진폭 스펙트럼,S (ω) is the amplitude spectrum of the input signal,
0<α<10 <α <1
이다.to be.
서브트렉션·필터부(4)에서는 다음 수학식 6에 근거해 감산율(r)을 구하고, 잡음 감산 강도(13)로서 출력한다.The subtraction filter unit 4 calculates the subtraction rate r based on the following equation (6) and outputs it as the noise subtraction intensity 13.
여기서,here,
POWS는 현 프레임의 모든 주파수의 입력 신호 진폭 스펙트럼의 파워,POW S is the power of the input signal amplitude spectrum at all frequencies in the current frame,
POWN은 현 프레임의 모든 주파수의 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 파워,POW N is the power of the estimated noise amplitude spectrum of all frequencies of the current frame,
0 < rTH< 10 <r TH <1
더욱이, 이 감산율(r)에 근거하여, 수학식 1과 동일하게 하여 입력 진폭 스펙트럼과 추정 잡음 진폭 스펙트럼을 감산하여, 차이의 출력 진폭 스펙트럼(11)을 출력한다.Further, based on this subtraction rate r, the input amplitude spectrum and the estimated noise amplitude spectrum are subtracted in the same manner as in Equation 1, and the output amplitude spectrum 11 of the difference is output.
즉, 상기 서브트렉션·필터부(4)(스펙트럼 서브트렉션·필터)에서는, 잡음 프레임이나 자음 등의 파워가 작은 프레임에서는 감산율을 작게 하여 잡음 억압을 약화시킨다.That is, in the subtraction filter unit 4 (spectral subtraction filter), the subtraction filter is reduced in a frame having a small power such as a noise frame or a consonant to weaken the noise suppression.
역 푸리에 변환부(5)에서 시간 영역으로 돌아간 출력 진폭(12)은, 파워가 작은 프레임에서는 다음의 진폭 조정 필터부(6)에서 진폭 조정 계수가 작아지기 때문에 진폭 억압이 강해지게 된다.In the output amplitude 12 returned from the inverse Fourier transform section 5 to the time domain, the amplitude suppression becomes stronger because the amplitude adjustment coefficient decreases in the next amplitude adjustment filter section 6 in a frame having a small power.
즉, 상기 진폭 조정 필터부(6)는 도 2의 단계(S1 내지 S3)의 3개 동작을 행한다. 최초인 S1에서는, 잡음 감산 강도(13){감산율(r)}를 입력한다. 그리고, 현 프레임의 입력 신호의 음성 구간 진폭 스펙트럼의 파워와 현 프레임의 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 파워의 차이로부터 다음 수학식 7에서 프레임마다 진폭 억압 계수(G)를 구한다.That is, the amplitude adjustment filter unit 6 performs three operations in steps S1 to S3 in FIG. In the first S1, the noise subtraction intensity 13 (subtraction rate r) is input. The amplitude suppression coefficient G is then obtained for each frame from the difference between the power of the voice section amplitude spectrum of the input signal of the current frame and the estimated noise amplitude spectrum of the current frame.
(POWS- POWN 0, 또한, POWS- r·POWN0)(POW S -POW N 0, POW S -rPOW N 0)
G=0G = 0
(POWS- POWN<0, 또는, POWS- r·POWN 0)(POW S -POW N <0, or POW S -rPOW N 0)
여기서, POWS는 현 프레임 입력 신호의 모든 주파수의 진폭 스펙트럼의 파워, POWn은 현 프레임의 모든 주파수의 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 파워, G는 현 프레임의 진폭 억압 계수, r은 감산율이다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 상기 감산율(r)이 크면 진폭 억압 계수(G)는 커지며, 감산율(r)이 작으면 진폭 억압 계수 (G)는 작아진다.Here, POW S is the power of the amplitude spectrum of all frequencies of the current frame input signal, POW n is the power of the estimated noise amplitude spectrum of all frequencies of the current frame, G is the amplitude suppression coefficient of the current frame, and r is the subtraction rate. As shown in FIG. 17, when the said subtraction rate r is large, an amplitude suppression coefficient G becomes large, and when the subtraction rate r is small, an amplitude suppression coefficient G becomes small.
더욱이, S2에서는 다음의 수학식 8에 의해 샘플마다 진폭 조정 계수{g(n)}를 구한다.Further, in S2, the amplitude adjustment coefficient {g (n)} is obtained for each sample by the following equation (8).
단, O < AR < 1이다.With O <AR <1.
또한, g(n)은 현 프레임의 제n 샘플의 진폭 조정 계수, n-1은 그 이전 샘플을 나타낸다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 감산율(r)이 크면 진폭 억압 계수(G)및 진폭 조정 계수{g(n)}는 커진다. 감산율(r)이 작으면 진폭 억압 계수(G) 및 진폭 조정 계수{g(n)}는 작아진다.In addition, g (n) is an amplitude adjustment coefficient of the nth sample of the current frame, and n-1 represents the previous sample. As shown in Fig. 17, when the subtraction rate r is large, the amplitude suppression coefficient G and the amplitude adjustment coefficient g (n) are large. If the subtraction rate r is small, the amplitude suppression coefficient G and the amplitude adjustment coefficient g (n) are small.
더욱이, S3에서는 역 푸리에 변환부(5)로부터의 출력 진폭(12)을 Sin으로 나타내며, 다음의 수학식 9에 의해 진폭 조정 계수{g(n)}를 곱하여 출력 신호(14)를 얻는다.Further, in S3, the output amplitude 12 from the inverse Fourier transform section 5 is denoted by S in , and the output signal 14 is obtained by multiplying the amplitude adjustment coefficient {g (n)} by the following equation (9).
도 4는 진폭 조정 필터부(6)의 입출력 특성을 나타내는 도면이며, 잡음 구간에서는 감산율(r)이 작기 때문에 진폭 조정 계수{g(n)}가 작으며, 출력 측에서는 억압이 커져 출력치가 적어지고, 음성 구간에서는 반대로 감산율(r)이 크기 때문에 진폭 조정 계수{g(n)}가 크며, 출력 측에서는 억압이 작아져 출력치가 상대적으로 많아진다.FIG. 4 is a diagram showing the input / output characteristics of the amplitude adjustment filter unit 6. In the noise section, the amplitude adjustment coefficient {g (n)} is small because the subtraction rate r is small. On the output side, the suppression is large and the output value is small. On the contrary, in the audio section, on the contrary, since the subtraction rate r is large, the amplitude adjustment coefficient g (n) is large. On the output side, the suppression becomes small and the output value is relatively large.
본 실시 형태에 의하면, 잡음 프레임이나 자음 등 파워가 작은 음성 프레임에서는 주파수 영역에 있어서의 잡음의 감산량을 작게 하기 때문에, 잡음 프레임에서 뮤지컬 노이즈의 발생을 억압하여 음성 구간 감소를 방지할 수 있다. 이 때의 감산 전, 감산 후의 잡음 프레임의 진폭 스펙트럼 모양을 나타낸 것이 도 5이다.According to this embodiment, since the subtracted amount of noise in the frequency domain is reduced in a low-power speech frame such as a noise frame or a consonant, the generation of musical noise in the noise frame can be suppressed to prevent the reduction of the speech section. Fig. 5 shows the shape of the amplitude spectrum of the noise frame before subtraction and after subtraction.
상기 감산율(r)을 1.0으로 크게하여 잡음을 뺀 경우는, 감산 후의 잡음 진폭 스펙트럼의 강한 세력인 주파수의 성분만이 잔류하여 뮤지컬 노이즈의 원인이 된다. 감산율(r)을 0.5로서 감산을 약화시킨 경우는, 감산 후의 잡음 진폭 스펙트럼에 있어서의 일부 주파수로의 진폭 치우침이 경감되어 뮤지컬 노이즈는 발생하지 않는다. 상기 감산 양을 줄인 프레임에서는, 그것에 따라서 진폭 억압을 하고 있기 때문에, 잡음 억압량이 부족한 것도 방지할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 진폭 조정 필터부(6)에서는 수학식 8에 의해서 진폭 조정 계수가 1개의 프레임 내에서도 샘플마다 순서대로 시간축 방향으로 서서히 변화하도록 하여, 음성 구간의 상승 등 급격한 진폭 조정을 해도 자연스러운 출력이 얻어진다.When the subtraction rate r is increased to 1.0 to subtract noise, only components of frequency, which are strong forces in the noise amplitude spectrum after subtraction, remain and cause musical noise. When the subtraction rate r is reduced to 0.5, the amplitude shift to a part of the frequencies in the noise amplitude spectrum after subtraction is reduced, and musical noise does not occur. In the frame in which the subtraction amount is reduced, amplitude suppression is performed accordingly, so that the amount of noise suppression can be prevented. Further, in the amplitude adjustment filter unit 6 according to the present embodiment, the amplitude adjustment coefficient is gradually changed in the time axis direction for each sample sequentially in one frame according to equation (8), so that the amplitude adjustment such as the rise of the voice section is performed. Even if a natural output is obtained.
(제2 실시 형태)(2nd embodiment)
진폭 조정은 주파수 영역에서 실시해도 된다. 즉, 푸리에 변환 후에 진폭 조정 필터부를 설치하여, 진폭 조정 후의 신호를 역 푸리에 변환하는 구성으로 한다.The amplitude adjustment may be performed in the frequency domain. In other words, an amplitude adjustment filter section is provided after the Fourier transform to inversely Fourier transform the signal after the amplitude adjustment.
본 발명의 제2 실시 형태의 방법을 도면에 근거하여 설명한다.The method of 2nd Embodiment of this invention is demonstrated based on drawing.
도 6은 본 실시 형태에 관련되는 스펙트럼 서브트렉션 방법의 구성을 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram showing the configuration of a spectral subtraction method according to the present embodiment.
도 6에 근거하여 본 방법의 동작을 설명한다.The operation of the method will be described based on FIG.
도 6의 구성은, 도 1에 있어서의 진폭 조정 필터를 서브트렉션·필터(4) 직후에 이동하여 진폭 조정을 주파수 영역에서 행하는 구성을 나타내고 있으며, 그 외 부분의 동작은 제1 실시 형태의 동작과 동일하다.The structure of FIG. 6 shows the structure which moves the amplitude adjustment filter in FIG. 1 immediately after the subtraction filter 4, and performs amplitude adjustment in a frequency domain, The operation | movement of the other part is a thing of 1st Embodiment. Same operation.
도면에 있어서, 서브트렉션·필터부(4)는 수학식 6에 따라 감산율을 산출하고, 이 감산율에 근거해 입력 진폭 스펙트럼(9)으로부터 추정 잡음 진폭 스펙트럼 (10)을 감산하여 출력 진폭 스펙트럼을 출력한다. 진폭 조정 필터부(15)는 이 감산율(r)에 근거하여 산출된 진폭 조정 계수를 출력 진폭 스펙트럼에 곱하여 최종적인 출력 진폭 스펙트럼을 출력한다.In the figure, the subtraction filter unit 4 calculates a subtraction rate according to Equation 6, and subtracts the estimated noise amplitude spectrum 10 from the input amplitude spectrum 9 based on the subtraction rate to output amplitude. Output the spectrum. The amplitude adjustment filter unit 15 outputs the final output amplitude spectrum by multiplying the amplitude adjustment coefficient calculated on the basis of this subtraction rate r by the output amplitude spectrum.
본 실시 형태에 의하면, 잡음 프레임이나 자음 등 파워가 작은 음성 프레임에서는 감산 강도를 작게 하기 때문에, 잡음 프레임에서 뮤지컬 노이즈 발생을 억압하여 자음 구간의 변형이나 삭감을 방지할 수 있으며, 또, 감산량을 줄인 프레임에서는 그것에 대응하여 진폭 억압을 하고 있기 때문에 잡음 억압량이 부족한 것도 방지할 수 있다.According to the present embodiment, the subtraction intensity is reduced in a low-power speech frame such as a noise frame or a consonant, so that the occurrence of musical noise in the noise frame can be suppressed to prevent deformation or reduction of the consonant section. In the reduced frame, amplitude suppression is performed correspondingly, so that the amount of noise suppression can be prevented.
또한, 진폭 조정 계수는 프레임에 1회 산출하면 되고, 제1 실시 형태의 도 2의 S3처럼 신호 1 샘플마다 진폭 조정 계수를 계산하지 않아도 되어 적은 연산량으로 실현 가능하다.In addition, the amplitude adjustment coefficient may be calculated once in a frame, and as in S3 of FIG. 2 of the first embodiment, the amplitude adjustment coefficient does not have to be calculated for each signal sample, and can be realized with a small amount of calculation.
(제3 실시 형태)(Third embodiment)
앞의 실시 형태에서는, 입력 신호는 소정 프레임으로 구분된 구간마다 음성을 추출하고 있었기 때문에, 프레임(구간)의 변화점에서 입력 신호가 불연속이 되어, 이음감이 생기는 경우가 있다. 본 실시 형태에서는, 이를 개선하여 프레임 사이의 신호 변화를 원활화한다.In the above embodiment, since the audio is extracted for each section divided into predetermined frames, the input signal may be discontinuous at the point of change of the frame (section), resulting in a sense of noise. In this embodiment, this is improved to smooth the signal change between frames.
이하 본 발명의 실시 형태 방법을 도면에 근거하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the method of embodiment of this invention is described based on drawing.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 스펙트럼 서브트렉션 방법의 구성을 나타내는 블록도이다. 입력 신호 생성부(19)와 파형 정형 처리부(20)가 새로운 요소이고, 그 외는, 도 1의 각 요소와 같다.Fig. 7 is a block diagram showing the structure of the spectral subtraction method in the third embodiment of the present invention. The input signal generator 19 and the waveform shaping processor 20 are new elements, and others are the same as those of FIG. 1.
도 8은 본 제3 실시 형태의 잡음 경감 방법에 있어서의 입력 신호(7) 예를 나타내는 도면이며, 도 9는 본 제3 실시 형태의 잡음 경감 방법에 있어서의 입력 신호 생성부가 행하는 입력 신호에 대하여 곱하는 중첩 함수를 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram showing an example of an input signal 7 in the noise reduction method of the third embodiment, and FIG. 9 is an input signal performed by the input signal generator in the noise reduction method of the third embodiment. A diagram showing a superposition function to be multiplied.
또한, 도 10은 본 제3 실시 형태의 잡음 경감 방법에 있어서의 역 푸리에 변환부(5)의 출력 신호(5a)의 예를 나타내는 도면이다.10 is a figure which shows the example of the output signal 5a of the inverse Fourier transform part 5 in the noise reduction method of 3rd Embodiment.
도 7의 구성도에 근거해, 본 실시 형태에 있어서의 잡음 경감 방법의 동작을 설명한다.The operation of the noise reduction method in the present embodiment will be described based on the configuration diagram of FIG. 7.
AD변환 후 입력 신호(7)의 시계열 진폭을 나타낸 것이 도 8로, 이것이 상기 입력 신호 생성부(19)에 입력된다. 상기 입력 신호 생성부(19)는 현 프레임에서 잡음 억압 처리하는 프레임 신호를 s(i)(i=n, n+1,···, n+fr)로 한 경우, 프레임 신호에 전후 신호를 더한 s(i)(i= n-a, n-a+1,···, n+fr+sm+a)를 잘라낸다. 도 8의 A는 프레임의 이전 설정 구간이다. 도 8의 B와 C는 프레임의 이후 설정 구간이다. 다음, 도 9의 중첩 함수를 곱하여 다음 수학식 10과 같이 중첩된 신호 s'(i)(i=n-a, n-a+1,···, n+fr+sm+a)를 산출한다. 도 8의 A와 C의 설정 구간에서는, 끝이 0에 가깝게 중첩된다. 도 8의 B의 설정 구간에서는 프레임 신호와 같은 1로 중첩된다.8 shows the time series amplitude of the input signal 7 after the AD conversion, which is input to the input signal generator 19. When the input signal generator 19 sets s (i) (i = n, n + 1, ..., n + fr) as the frame signal for noise suppression in the current frame, the input signal generator 19 adds the front and rear signals to the frame signal. S (i) (i = na, n-a + 1, ..., n + fr + sm + a) is cut out. 8A is a previous setting section of the frame. B and C of FIG. 8 are subsequent setting sections of the frame. Next, the overlapping signals s' (i) (i = n-a, n-a + 1, ... n + fr + sm + a) are calculated by multiplying the overlapping function of FIG. In the setting sections of A and C in FIG. 8, the ends overlap close to zero. In the setting period of B of FIG. 8, the frame overlaps with 1, such as a frame signal.
(i=n-a, n-a+1,···, n+fr+sm+a)(i = n-a, n-a + 1, n + fr + sm + a)
이 신호 s'(i)(i=n-a, n-a+1,···, n+fr+sm+a)를 푸리에 변환부(1)가 푸리에 변환한다. 역 푸리에 변환부(5)의 출력 신호를 u(i)(i=0,1,···,2a+fr+sm)로 하면, 도 10은 u(i)를 나타내며, 시간적으로는 u(i)(i=0,1,···,2a+fr+sm)는 s(n-a+i)(i=0,1,···,2a+fr+sm)에 대응한다.The Fourier transform unit 1 performs Fourier transform on the signal s' (i) (i = n-a, n-a + 1, ..., n + fr + sm + a). If the output signal of the inverse Fourier transform unit 5 is u (i) (i = 0, 1, ..., 2a + fr + sm), Fig. 10 shows u (i), i) (i = 0, 1, ..., 2a + fr + sm) corresponds to s (n-a + i) (i = 0, 1, ..., 2a + fr + sm).
상기 파형 정형 처리부(20)는 도 18에 나타낸 바와 같이, 역 푸리에 변환된 신호로 프레임 신호에 대응되는 u(i)(i=a, a+1,···, a+fr)가 프레임 사이에서 불연속이 되지 않도록 하는 파형 정형 처리를 하여 출력한다. 다음의 수학식 11은 이전 프레임의 이후 설정 구간(B)의 역 푸리에 변환 출력인 u(i)(i=a+fr, a+fr+1,···, a+fr+sm)를 up(i)(i=0,1,···, sm)로 했을 때의 파형 정형 처리 후의 출력 신호를 나타내는 식이다.As shown in Fig. 18, the waveform shaping processing unit 20 is an inverse Fourier transformed signal and u (i) (i = a, a + 1, ..., a + fr) corresponding to the frame signal is between frames. The waveform is processed by waveform shaping to prevent discontinuities. Equation 11 below increases the inverse Fourier transform output u (i) (i = a + fr, a + fr + 1, ..., a + fr + sm) of the subsequent setting interval B of the previous frame. (i) is an expression showing an output signal after waveform shaping processing when (i = 0, 1, ..., sm).
·(sm-i))/sm(Sm-i)) / sm
(i=a, a+1,···, a+sm)(i = a, a + 1, a + sm)
u'(i) : 파형 정형 처리 후의 신호u '(i): signal after waveform shaping
본 실시 형태에 의하면, 끝을 0에 가깝게 중첩한 신호를 푸리에 변환하고 있기 때문에, 잡음 경감 능력이 향상한다. 또한, 고정 소수점 연산 디지털 신호 프로세서{고정소수점(DSP)(디지탈 시그널 프로세서)}로 본 시스템을 실현했을 때에, 중첩했기 때문에 정밀도가 악화하는 양 끝의 신호(도 18의 A와 C)를 파형 정형 처리에 사용하지 않기 때문에, 출력의 정밀도 확보가 용이해져 프레임 경계에서의 이음을 방지할 수 있다.According to the present embodiment, since the signals overlapping the end close to zero are Fourier transformed, the noise reduction capability is improved. In addition, when this system is realized by a fixed-point arithmetic digital signal processor (Fixed-point decimal point (DSP) (digital signal processor)), waveforms are formed by waveforms at both ends (A and C in Fig. 18) that are deteriorated due to overlapping. Since it is not used for the processing, it is easy to ensure the accuracy of the output and it is possible to prevent the noise at the frame boundary.
DSP를 사용하면 16비트 정도의 짧은 단어 길이의 고정 소수점 연산을 행하기 때문에, 다이내믹 레인지가 큰 신호를 처리하면 정밀도 악화가 생긴다. 끝을 0에 가깝도록 중첩하면 신호의 다이내믹 레인지가 확대되기 때문에, DSP를 사용하면 정밀도 악화가 일어난다. 본 실시 형태에서는, 정밀도 악화가 일어난 끝의 신호를 파형 정형 처리에 사용하지 않기 때문에 파형 정형 처리의 정밀도가 향상한다.Using a DSP performs fixed-point arithmetic with short word lengths of about 16 bits, so processing precision signals with large dynamic ranges causes deterioration in accuracy. Overlapping the ends close to zero enlarges the dynamic range of the signal, so using the DSP causes precision degradation. In this embodiment, since the signal of the end where the precision deterioration has not been used is not used for the waveform shaping processing, the accuracy of the waveform shaping processing is improved.
(제4 실시 형태)(4th embodiment)
스펙트럼 서브트렉션의 잡음 경감 효과를 높이는 방법으로서, 잡음 구간의 판별을 쉽게 하고, 또한, 지나친 삭제에 의한 음성 삭제를 경감하는 방법을 생각할 수 있다.As a method of enhancing the noise reduction effect of the spectral subtraction, a method for facilitating the discrimination of the noise section and reducing the speech deletion due to excessive deletion can be considered.
이하, 본 발명의 제4 실시 형태의 방법을 도면에 근거하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the method of 4th Embodiment of this invention is demonstrated based on drawing.
도 11은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 스펙트럼 서브트렉션 방법의 구성을 나타내는 블록도이다. 도면에 있어서, 신규 요소로 감산율 산출부(16)가 있다. 다른 요소는 도 1의 도면 번호와 같다.Fig. 11 is a block diagram showing the structure of a spectral subtraction method according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, a subtraction rate calculation unit 16 is a new element. Other elements are the same as those in FIG. 1.
도 12는 본 실시 형태의 잡음 경감 방법에 있어서의 동작을 설명하는 도면이다. 도면에 있어서, 실선은 잡음 구간의 입력 파워(POWS)를, 점선은 평균 잡음 파워(POWAVE)를, 쇄선은 잡음 구간 판정 임계치(POWTH)를 나타낸다. 또한, POWTH는 수학식 3에서 설명한 이전 잡음 프레임에서의 임계치(TH)이다.12 is a diagram illustrating an operation in the noise reduction method of the present embodiment. In the figure, the solid line represents the input power POW S of the noise section, the dashed line represents the average noise power POW AVE , and the dashed line represents the noise section determination threshold POW TH . Also, POW TH is the threshold TH in the previous noise frame described in Equation 3.
도 11의 전체 구성도에 근거하여, 본 실시 형태에 있어서의 잡음 경감 방법의 동작을 설명한다.Based on the overall configuration diagram of FIG. 11, the operation of the noise reduction method in the present embodiment will be described.
본 구성은, 종래법의 스펙트럼 서브트렉션의 전체 구성에 감산율 산출부(16)를 추가한 구성으로 되어있다. 도 11에 있어서, 서브트렉션·필터부(4)의 필터는, 수학식 1의 연산을 행한다. 잡음 구간 판정부(2)에서는, 잡음 구간 판정 임계치 POWTH를 산출하여, 입력 파워가 이 임계치를 밑돌았을 경우, 잡음 프레임이라 판정한다.This structure has the structure which added the subtraction rate calculation part 16 to the whole structure of the spectral subtraction of the conventional method. In FIG. 11, the filter of the subtraction filter part 4 performs the calculation of Formula (1). The noise section determination unit 2 calculates the noise section determination threshold POW TH, and determines that the noise section is a noise frame when the input power falls below this threshold.
상기 감산율 산출부(16)는 이 판정 결과에 근거하여 현재에 가까운 복수 잡음 프레임의 평균 파워를 산출하여 평균 잡음 파워로 하고, 하기의 수학식 12에 근거하여 잡음 구간 판정 임계치를 POWTH, 평균 잡음 파워를 POWAVE로 했을 때의 잡음 구간 판정 임계치(17)와 평균 잡음 파워와의 비(r1)를 계산하여, 이것을 잡음 변동 크기(18)로 출력한다.The subtraction rate calculating unit 16 based on the determination result, the determination noise interval threshold value by calculating an average power of a plurality of noise frames close based on the average noise power to, and Equation (12) below the current POW TH, average The ratio r1 between the noise section determination threshold 17 and the average noise power when the noise power is POW AVE is calculated, and this is output as the noise fluctuation magnitude 18.
이 잡음 변동의 크기(r1)를, 수학식 1의 잡음 스펙트럼의 감산율(r)로 한다. 잡음 구간 판정 임계치 POWTH는 파워 변동이 큰 잡음의 경우에, 올바르게 잡음 구간이라 판정 가능한 높은 쪽의 값을 사용한다. 이 때의 잡음 구간에 있어서의 입력 파워의 변화에 대하여, 평균 잡음 파워와 잡음 구간 판정 임계치의 변화를 도 12에 나타낸다.The magnitude r1 of this noise fluctuation is taken as the subtraction rate r of the noise spectrum of Equation (1). The noise section determination threshold POW TH uses a higher value that can be correctly determined as a noise section in the case of noise with large power fluctuations. 12 shows changes in the average noise power and the noise section determination threshold with respect to the change in the input power in the noise section at this time.
본 실시 형태에 의하면, 잡음의 파워 변동이 큰 경우라도, 도 12와 같이, 잡음 프레임의 평균 잡음 파워 POWAVE는 잡음 구간 판정 임계치 POWTH보다도 작은 값을 취하기 때문에, 감산율(r1)은 1보다 작은 값을 취하게 된다. 결과적으로, 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 감산을 억압하는 효과가 얻어져, 음성의 줄어듬을 경감할 수 있고, 또한, 추정 잡음 진폭 스펙트럼의 갱신도 정상으로 행해진다.According to the present embodiment, even when the power fluctuation of the noise is large, as shown in FIG. 12, since the average noise power POW AVE of the noise frame takes a value smaller than the noise section determination threshold POW TH , the subtraction ratio r1 is less than one. It will take a small value. As a result, the effect of suppressing the subtraction of the estimated noise amplitude spectrum can be obtained, the speech can be reduced, and the update of the estimated noise amplitude spectrum is also performed normally.
(제5 실시 형태)(5th embodiment)
잡음 구간의 잡음으로 간주되는 입력 신호를 진폭 억압하여, 불쾌 잔류 잡음을 경감하는 방법을 설명한다.A method of reducing the unpleasant residual noise by amplitude suppressing an input signal considered to be noise in a noise section will be described.
이하, 본 발명의 제5 실시 형태의 방법을 도면에 근거하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the method of 5th Embodiment of this invention is demonstrated based on drawing.
도 13은 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 잡음 경감 방법의 주요 구성부를 나타내는 블록도이다.It is a block diagram which shows the principal structural part of the noise reduction method in 5th Embodiment of this invention.
또한, 도 14는 본 실시 형태의 잡음 경감 방법에 있어서의 동작을 설명하는 도면이다.14 is a figure explaining the operation | movement in the noise reduction method of this embodiment.
본 구성은, 잡음 구간의 진폭 억압에 의해 잡음을 경감하는 방법으로, 진폭 억압을 하는 진폭 조정 계수를 현재의 입력 파워와 평균 잡음 파워에 의존하여 결정한다.This configuration is a method of reducing noise by amplitude suppression in a noise section, and determines the amplitude adjustment coefficient for amplitude suppression depending on the current input power and the average noise power.
도 13을 사용하여 동작을 설명한다.The operation will be described with reference to FIG.
잡음 구간 판정부(301)는 입력 신호(304)로부터 도 12의 실선으로 나타나는 입력 파워 POWS(305)를 산출하여, 제1 실시 형태와 같은 잡음 구간 판정 임계치 POWTH에 의한 잡음 구간 판정을 행한다. 평균 잡음 파워 산출부(302)는 이 잡음 구간 판정 결과에 의해 현재의 프레임에 가까운 과거의 복수 잡음 프레임의 평균 파워를 산출하여, 도 12의 점선으로 나타나는 평균 잡음 파워 POWAVE(306)로 한다.The noise section determination unit 301 calculates the input power POW S 305 shown by the solid line in FIG. 12 from the input signal 304 and performs noise section determination by the noise section determination threshold POW TH as in the first embodiment. . The average noise power calculation section 302 calculates the average power of the past multiple noise frames close to the current frame based on the noise section determination result, and sets the average noise power POW AVE 306 shown by the dotted line in FIG.
진폭 조정 필터부(303)는 상기 입력 신호의 입력 파워 POWS(305)와 평균 잡음 파워 POWAVE(306)로부터 수학식 13에 의해 진폭 억압 계수(G)를 산출하고, 이것을 그대로 진폭 조정 계수로 하여, 입력 신호(304)에 얻은 진폭 조정 계수를 곱하여 출력 신호(307)로 한다.The amplitude adjustment filter unit 303 calculates the amplitude suppression coefficient G from the input power POW S 305 and the average noise power POW AVE 306 of the input signal by Equation 13, and converts it to the amplitude adjustment coefficient as it is. Thus, the amplitude adjustment coefficient obtained by multiplying the input signal 304 is multiplied to obtain an output signal 307.
(POWS- POWAVE 0)(POW S -POW AVE 0)
G=0G = 0
(POWS- POWAVE< 0)(POW S -POW AVE <0)
또한, 수학식 13에서 산출한 진폭 억압 계수(G)를 사용해서, 프레임 사이에서 진폭 조정 계수가 순조롭게 변화하도록 하기 위해, 수학식 8과 같이, G에 1 샘플마다 평활 조작을 하여 최종적인 진폭 조정 계수{g(n)}로 해도 된다.In addition, in order to smoothly change the amplitude adjustment coefficient between frames by using the amplitude suppression coefficient G calculated in Equation 13, smoothing is performed for each sample by G as shown in Equation 8 for final amplitude adjustment. The coefficient {g (n)} may be used.
도 14는 상기 입력 신호(304)의 입력 파워 POWS(305)와 진폭 조정 후의 출력 신호(307)의 출력 파워와의 관계를 나타낸 것이다.FIG. 14 shows the relationship between the input power POW S 305 of the input signal 304 and the output power of the output signal 307 after amplitude adjustment.
도 14의 점선은 진폭 조정 필터를 쓰지 않고 입력 신호를 그대로 출력한 경우이다. 즉, 점선은 입력 신호의 입력 파워 = 출력 신호의 출력 파워가 되는 경우를 나타내고 있다. 실선은, 진폭 조정 필터를 쓴 경우의 입력 파워 POWS와 출력 파워의 관계를 나타내고 있다. 진폭 억압에 의해 점선보다 작은 값이 출력되는 것을 나타내고 있다. 또한, 입력 파워가 평균 잡음 파워 POWAVE보다 작은 경우는 출력 신호의 파워는 0이 되는 것을 나타내고 있다.The dotted line in FIG. 14 is a case where the input signal is output as it is without using the amplitude adjustment filter. That is, the dotted line shows the case where the input power of the input signal = the output power of the output signal. The solid line shows the relationship between the input power POW S and the output power when an amplitude adjustment filter is used. The amplitude suppression indicates that a value smaller than the dotted line is output. In addition, when the input power is smaller than the average noise power POW AVE , it indicates that the power of the output signal is zero.
본 실시 형태에 의하면, 감산율을 가변으로 한 데다가, 이에 근거하여 진폭 억압도를 바꾸는 진폭 조정 필터부를 구비하였기 때문에, 진폭 조정 계수를 음성 상태의 판정 결과로부터 직접 결정한 경우처럼 빈번하게, 더구나 심하게 진폭 억압을 변화시키지 않고 음성 출력이 안정된다.According to the present embodiment, since the subtraction factor is variable and the amplitude adjustment filter unit for changing the amplitude suppression degree is provided on the basis of this, the amplitude adjustment coefficient is frequently and more severely as if the amplitude adjustment coefficient was directly determined from the judgment result of the voice state. The audio output is stabilized without changing the suppression.
이상과 같이, 본 발명에 의하면 감산율을 가변으로 한 데다가, 이에 근거하여 진폭 억압도를 바꾸는 진폭 조정 필터부를 구비하였기 때문에, 음성 구간의 줄어듬을 방지하기 위한 따위의 목적으로 잡음 필터 등에서의 감산 강도를 작게 해도, 그에 대응한 진폭 억압을 행함으로서 잡음을 억압하기 위해 전체적으로 균형이 잡힌 듣기 용이한 출력을 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, since the amplitude reduction filter is made variable and the amplitude adjustment filter portion for changing the amplitude suppression degree is provided on the basis of the present invention, the intensity of the subtraction in the noise filter or the like is prevented for the purpose of preventing the reduction of the speech section. Even if it is small, by performing the amplitude suppression corresponding thereto, there is an effect that an overall balanced easy-to-listen output can be obtained to suppress noise.
게다가, 진폭 조정을 주파수 영역에서 행하도록 하였기 때문에, 신호 1 샘플마다 진폭 조정 계수를 계산할 필요가 없어 연산량을 적게 할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the amplitude adjustment is performed in the frequency domain, there is no need to calculate the amplitude adjustment coefficient for each sample of the signal, thereby reducing the amount of computation.
게다가, 진폭 조정 계수가 프레임 내에서도 시간축 방향에서 서서히 변화하므로, 음성 구간의 상승 등 급격한 진폭 조정을 해도 자연스러운 출력이 얻어진다.In addition, since the amplitude adjustment coefficient changes gradually in the time axis direction even within the frame, a natural output can be obtained even if the amplitude adjustment such as the rise of the voice section is performed.
게다가, 현 프레임의 전후 구간 신호도 중첩 함수를 곱하여 가산되는 입력 신호 생성부를 구비하였기 때문에, 푸리에 변환의 대상 신호가 중첩되어 잡음 스펙트럼의 추정 정밀도가 향상하여 잡음 경감 효과가 높아지며, 또한, 역 푸리에 변환 출력이 중첩되어 있지 않은 신호를 프레임 신호로서 출력하여, 고정 소수점 연산 디지털 신호 프로세서라도 연산이 적고 높은 신호 정밀도가 얻어지는 효과가 있다.In addition, since the front and rear sections of the current frame are also provided with an input signal generation unit that is multiplied by a superposition function, the target signals of the Fourier transform are superimposed so that the estimation accuracy of the noise spectrum is improved, and the noise reduction effect is increased. By outputting a signal without overlapping outputs as a frame signal, even in fixed-point arithmetic digital signal processors, there is an effect that the operation is small and high signal precision is obtained.
또는, 잡음 구간이라 판정된 구간의 변동성에 따라서 잡음 제거의 강약을 조정하도록 했기 때문에, 잡음의 변동성이 큰 경우도 추출하여 정확한 잡음 판정 임계치를 설정할 수 있고, 또한, 혼입 음성 성분이 음성을 줄이는 것을 막는 효과도 있다.Alternatively, since the intensity of the noise canceling is adjusted according to the variability of the section determined as the noise section, the case where the noise variability is large can be extracted to set an accurate noise determination threshold, and the mixed speech component reduces the speech. There is also a blocking effect.
게다가, 잡음 구간의 판정 결과로부터 직접 진폭 억압량을 정하지 않고, 서서히 변화하는 잡음 구간의 평균 파워를 사용하여 진폭 억압량을 정하도록 하였기 때문에, 출력이 잡음 구간 판정이 빈번한 변화에 의한 악영향을 피할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the amplitude suppression amount is determined by using the average power of the slowly changing noise section instead of directly determining the amplitude suppression amount from the noise section determination result, the output can avoid the adverse effect of the frequent change of the noise section determination. It has an effect.
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