KR101133313B1 - 잡음 검출 장치 및 잡음 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

주파수 영역에서의 피크의 정상성과 파워의 정상성을 갖는 잡음의 검출률을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 입력 신호를 주파수 변환하여 스펙트럼을 산출하는 주파수 변환 수단(11)과, 상기 스펙트럼으로부터 각 주파수의 파워를 산출하는 파워 스펙트럼 산출 수단(12)과, 프레임마다의 각 주파수의 파워의 피크를 이용하여, 그 파워의 피크가 정상적인 주파수를 산출하는 피크 정상성 산출 수단(13)과, 프레임마다의 각 주파수의 파워의 크기를 이용하여, 그 파워의 크기가 정상적인 주파수를 산출하는 파워 정상성 산출 수단(14)과, 상기 피크 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수와 상기 파워 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수를 이용하여, 주파수 영역에서의 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음의 유무를 판정하는 판정 수단(15)을 구비한다.
주파수 변환 수단, 파워 스펙트럼 산출 수단, 파워 정상성 산출 수단, 잡음 검출 장치, 잡음 제거 장치

Description

잡음 검출 장치 및 잡음 검출 방법{NOISE DETECTION APPARATUS, AND NOISE DETECTION METHOD}
본 발명은, 음성 통신 등에서 생기는 귀에 거슬리는 잡음을 검출하는 잡음 검출 장치 및 잡음 검출 방법에 관한 것이다.
음성 통신 등에서, 증폭기(앰프)나 A/D 또는 D/A 변환기의 회로의 문제점(예를 들면 증폭 회로와 전원 회로가 절연되어 있지 않은 등)에 의해, 음성 신호에 햄 노이즈가 혼입되어, 음질이 열화되는 경우가 있다.
이 햄 노이즈를 검출하는 기술로서, 입력 신호를 시간 주파수 변환하고, 미리 정해진 햄 노이즈의 주파수에서 시간적으로 정상적인 피크를 갖는 경우에, 그 주파수에 햄 노이즈가 혼입되어 있다고 판단하는 기술이 개시되어 있다. 미리 정해진 햄 노이즈의 주파수로서는, 예를 들면 일본의 상용 전원의 주파수인 50㎐ 또는 60㎐와 그 배음이다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2005-77423호 공보
그러나, 음성이나 배경 잡음 등 햄 노이즈 이외의 방해음의 혼입에 의해, 햄 노이즈 성분에 의해 피크로 될 주파수에서 피크로 되지 않는 결과, 이 주파수에서는 햄 노이즈를 검출할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
문제점에 대해 구체예를 나타내어 설명한다. 도 1은, 햄 노이즈를 검출할 수 없는 예를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 햄 노이즈 단체(單體)의 스펙트럼에 방해음의 스펙트럼을 합성함으로써, 햄 노이즈 성분에 의해 피크를 취할 각 주파수에서, 피크가 상실되어 있는 주파수 A가 존재한다. 이 경우, 이 주파수 A에서는 햄 노이즈 성분을 검출할 수 없고, 그 밖의 주파수에서 햄 노이즈 성분을 제거하였을 때, 오히려 부자연스러운 음성으로 될 가능성이 있다.
개시된 잡음 검출 장치는, 입력 신호를 주파수 변환하여 스펙트럼을 산출하는 주파수 변환 수단과, 상기 스펙트럼으로부터 각 주파수의 파워를 산출하는 파워 스펙트럼 산출 수단과, 프레임마다의 상기 각 주파수의 파워의 피크를 이용하여, 그 파워의 피크가 정상적인 주파수를 산출하는 피크 정상성 산출 수단과, 프레임마다의 상기 각 주파수의 파워의 크기를 이용하여, 상기 파워의 크기가 정상적인 주파수를 산출하는 파워 정상성 산출 수단과, 상기 피크 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수와 상기 파워 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수를 이용하여, 주파수 영역에서의 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음의 유무를 판정하는 판정 수단을 구비한다.
개시된 잡음 검출 장치에 따르면, 입력 신호의 파워 스펙트럼을 이용하여 피크의 정상성, 파워의 정상성 중 어느 하나를 갖는 주파수를 산출함으로써, 주파수 영역에서의 피크의 정상성과 파워의 정상성을 갖는 잡음의 검출률을 향상시킬 수 있다.
우선, 전제로 되는 햄 노이즈의 특징에 대해 설명한 후, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를, 실시 형태에 기초하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 2는, 햄 노이즈의 주파수 영역에서의 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도 2에서, 종축은 주파수, 횡축은 시간을 나타내고, 색의 농도로 파워 스펙트럼의 크기를 나타내고 있다. 도 2 중, 색이 짙을수록 스펙트럼의 파워가 강한 것을 나타낸다. 여기서, 햄 노이즈의 2개의 특징에 대해 설명한다.
첫째는, 시간에 관계없이 파워의 피크가 정상적이다(피크의 정상성). 이것은, 주파수축에서 정기적으로 선 형상으로 보이는 부분이 있는 것으로부터 알 수 있다.
둘째는, 시간에 관계없이 피크를 취하는 주파수의 파워의 크기가 거의 일정하다(파워의 정상성). 이것은, 도 2에서 피크를 취하는 주파수의 색의 농도가 거의 일정한 것으로부터 알 수 있다. 즉, 햄 노이즈에는, 주파수 영역에서의 피크 및 파워의 정상성을 갖는 주파수가 복수 존재한다.
이하, 이 햄 노이즈의 2개의 특징을 이용하여, 주파수 영역에서의 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음(햄 노이즈를 포함함)을 검출하는 각 실시 형태에 대해 설명한다.
<실시 형태 1>
<기능 구성>
도 3은, 실시 형태 1에 따른 잡음 검출 장치(1)의 주요 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 3에 나타낸 잡음 검출 장치(1)는, 시간ㆍ주파수 변환 수단(11), 파워 스펙트럼 산출 수단(12), 피크 정상성 산출 수단(13), 파워 정상성 산출 수단(14), 판정 수단(15)을 포함한다.
시간ㆍ주파수 변환 수단(11)은, 입력 신호에 대해 프레임마다 시간 주파수 변환을 행한다. 시간ㆍ주파수 변환은, 이산 푸리에 변환(DFT)이나 고속 푸리에 변환(FFT) 등 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환할 수 있는 일반적인 변환식을 이용한다. 또한, 시간ㆍ주파수 변환 수단(11)은, 시간 주파수 변환 후의 스펙트럼을 파워 스펙트럼 산출 수단(12)에 출력한다.
파워 스펙트럼 산출 수단(12)은, 시간ㆍ주파수 변환 수단(11)에 의해 출력된 스펙트럼을 취득하고, 취득한 스펙트럼으로부터 파워 스펙트럼을 산출한다. 또한, 파워 스펙트럼 산출 수단(12)은, 산출한 파워 스펙트럼을 피크 정상성 산출 수단(13) 및 파워 정상성 산출 수단(14)에 출력한다.
피크 정상성 산출 수단(13)은, 파워 스펙트럼 산출 수단(12)으로부터 취득한 파워 스펙트럼의 파워의 피크를 이용하여, 정상적으로 파워가 피크로 되는(피크의 정상성을 갖는) 주파수를 산출한다. 피크 정상성 산출 수단(13)은, 프레임마다 파워 스펙트럼을 기억하고, 기억한 파워 스펙트럼 중, 예를 들면 5할 이상의 프레임 에서 피크를 취하고 있는 경우에, 정상적인 피크이다고 간주한다.
또한, 피크 정상성 산출 수단(13)은, 기억한 파워 스펙트럼으로부터 집계 범위를 설정하고, 집계 범위의 프레임 중, 예를 들면 5할 이상의 프레임에서 피크를 취하고 있는 경우에, 정상적인 피크이다고 간주할 수도 있다. 집계 범위는 예를 들면, 30 프레임 등이다. 다음으로, 피크 정상성 산출 수단(13)은, 파워 스펙트럼의 파워가 정상적인 피크를 취하는 것으로 간주하여 산출한 주파수를 판정 수단(15)에 출력한다.
또한, 피크 정상성 산출 수단(13)은, 정상적인 피크로 간주하는 경우에 다음과 같은 조건을 가할 수도 있다. 예를 들면, 피크로 간주되는 파워가 주위의 주파수의 파워보다도 X(단위:dB) 이상 크다고 하는 조건이나, 파워의 크기가 Y(단위:dBov) 이상인 것으로 하는 조건 등이 생각된다. 여기서, X, Y의 일례로서 X=3, Y=-60이 주어진다. 이것으로부터, 미소한 피크를 제외할 수 있다.
파워 정상성 산출 수단(14)은, 파워 스펙트럼 산출 수단(12)으로부터 취득한 파워 스펙트럼의 파워의 크기를 이용하여, 정상적으로 파워의 크기가 거의 일정하게 되는(파워의 정상성을 갖는) 주파수를 산출한다. 파워 정상성 산출 수단(14)은, 프레임마다 파워 스펙트럼을 기억하고, 기억한 파워 스펙트럼 중, 예를 들면 6할 이상의 프레임의 파워의 크기가 예를 들면 5㏈ 이내로 되어 있는 경우에, 정상적인 파워이다고 간주한다.
또한, 파워 정상성 산출 수단(14)은, 기억한 파워 스펙트럼으로부터 집계 범위를 설정하고, 집계 범위의 프레임 중, 예를 들면 6할 이상의 프레임의 파워의 크 기가 예를 들면 5㏈ 이내로 되어 있는 경우에, 정상적인 파워이다고 간주할 수도 있다. 집계 범위는 예를 들면, 30 프레임 등이다. 다음으로, 파워 정상성 산출 수단(14)은, 파워 스펙트럼의 파워의 크기가 정상적인 것으로 간주하여 산출한 주파수를 판정 수단(15)에 출력한다.
여기서, 도 4를 이용하여 파워 정상성에 대해 설명한다. 도 4는, 햄 노이즈 성분이 존재하는 주파수에서의 파워 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4에 나타낸 예에서는, 좌측의 검은 막대 A가 햄 노이즈와 음성 및/또는 배경 잡음이 존재하는 주파수의 파워 분포이며, 우측의 흰 막대 B가 햄 노이즈 성분만이 존재하는 주파수의 파워 분포이다. 또한, 파워의 눈금은 5㏈씩으로 구획하고, 5dB 이내에 들어가는 파워값을 집계한다. 도 4에 나타낸 메모리는, 범위 내의 대표값(예를 들면, -80, -75, …)이 표시되어 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, B는, 매우 편차가 크고, -50dBov의 파워값을 갖는 프레임수가 집계 범위의 7할 이상을 차지한다. 한편, A는 B에 비하면 분산은 크지만, 편차는 존재한다. 따라서, 햄 노이즈에 음성 및/또는 배경 잡음이 혼입되었다고 하여도, 주파수에서의 파워 분포의 편차를 이용하면 햄 노이즈가 존재하는지의 여부를 판정할 수 있다. 즉, 파워 분포의 편차를 산출하여, 그 편차가 소정값 이상인 경우에, 파워의 정상성을 갖는 것으로 간주할 수 있다.
또한, 파워 정상성 산출 수단(14)은, 정상적인 파워로 간주하는 경우에 다음과 같은 조건을 가할 수도 있다. 예를 들면, 파워의 크기가 Z(단위:dBov) 이상이라고 하는 조건 등이 생각된다. 여기서, Z의 일례로서, Z=-60이 주어진다. 이것 으로부터, 미소한 크기의 파워를 제외할 수 있다.
판정 수단(15)은, 피크 정상성 산출 수단(13) 및 파워 정상성 산출 수단(14)으로부터 취득한 주파수를 이용하여, 주파수 영역에서의 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음(예를 들면 햄 노이즈)의 유무를 판정한다. 또한, 판정 수단(15)은, 소정값 판정 수단(151)을 포함한다.
소정값 판정 수단(151)은, 피크 정상성 산출 수단(13), 또는 파워 정상성 산출 수단(14) 중 적어도 어느 한쪽에서 산출된 주파수의 수를 카운트하고, 이 카운트값이 소정값 이상인지의 여부를 판정한다. 소정값은, 예를 들면 8㎑ 샘플링이면 10 등으로 설정한다. 또한, 카운트에 대해, 피크 정상성 산출 수단(13) 및 파워 정상성 산출 수단(14)의 양방에서 산출되는 주파수가 있는 경우에는, 중복하여 카운트하지 않도록 하여도 된다.
판정 수단(15)은, 소정값 판정 수단(151)에 의해 카운트값이 소정값 이상이라고 판정된 경우에는, 주파수 영역에서의 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음이 존재한다고 판정한다. 이 때, 잡음 검출 장치(1)는, 카운트된 주파수에서, 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음이 존재한다고 검출할 수 있다. 또한, 판정 수단(15)은, 소정값 판정 수단(151)에 의해 카운트값이 소정값 이상이 아니다고 판정된 경우는, 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음은 존재하지 않는다고 판정한다.
<동작>
다음으로, 실시 형태 1에 따른 잡음 검출 장치(1)의 동작에 대해 설명한다. 도 5는, 잡음 검출 장치(1)의 잡음 검출 처리의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
스텝 S11에서, 시간ㆍ주파수 변환 수단(11)은, 입력 신호에 대해 시간ㆍ주파수 변환을 행하여 스펙트럼을 산출하고, 산출한 스펙트럼을 파워 스펙트럼 산출 수단(12)에 출력한다.
스텝 S12에서, 파워 스펙트럼 산출 수단(12)은, 취득한 스펙트럼으로부터 파워 스펙트럼을 산출하고, 산출한 파워 스펙트럼을 피크 정상성 산출 수단(13) 및 파워 정상성 산출 수단(14)에 출력한다.
스텝 S13에서, 피크 정상성 산출 수단(13)은, 취득한 파워 스펙트럼의 피크를 이용하여, 파워의 피크가 정상적인 주파수를 산출한다. 구체적인 산출 방법은 전술한 바와 같다. 또한, 피크 정상성 산출 수단(13)은, 산출한 주파수를 판정 수단(15)에 출력한다.
스텝 S14에서, 판정 수단(15)(소정값 판정 수단(151))은, 피크 정상성 산출 수단(13)에 의해 산출된 주파수의 수를 카운트한다.
스텝 S15에서, 파워 정상성 산출 수단(14)은, 취득한 파워 스펙트럼의 파워를 이용하여, 파워의 크기가 정상적인 주파수를 산출한다. 구체적인 산출 방법은 전술한 바와 같다. 또한, 파워 정상성 산출 수단(14)은, 산출한 주파수를 판정 수단(15)에 출력한다.
스텝 S16에서, 판정 수단(15)(소정값 판정 수단(151))은, 파워 정상성 산출 수단(14)에 의해 산출된 주파수의 수를 카운트한다. 또한, 스텝 S14 또는 스텝 S16에서, 판정 수단(15)(소정값 판정 수단(151))은, 동일한 주파수에 대해 중복하여 카운트하지 않도록 하여도 된다.
스텝 S17에서, 판정 수단(15)(소정값 판정 수단(151))은, 카운트한 카운트값이 소정값 이상인지의 여부를 판정한다. 스텝 S17의 판정 결과가 '예'(카운트값이 소정값 이상)이면 스텝 S18로 진행하고, 판정 결과가 '아니오'(카운트값이 소정값 미만)이면 처리를 종료한다.
스텝 S18에서, 잡음 검출 장치(1)는, 스텝 S17에서 판정에 이용된 주파수에서 잡음을 검출한다.
여기서, 피크 정상성만을 이용하여 잡음 검출한 경우와 피크 정상성 및 파워 정상성을 이용하여 잡음 검출한 경우에서, 잡음의 검출률을 비교하는 실험을 행하였으므로 설명한다.
우선, 하기의 복수의 입력 신호에서 실험을 행하였다.
ㆍ햄 노이즈
기본 주파수:50㎐, 60㎐ 중 어느 하나
파워의 크기:평균 -30～-50dBov
ㆍ혼입되는 잡음
가두, 사무실(사무소) 내, 역구 내 등
햄 노이즈에 상기 잡음이 혼입된 복수의 입력 신호에 대해 이하의 조건에서 햄 노이즈의 판정을 행하였다.
ㆍ피크 정상성 산출
128㎳를 1프레임으로 하고, 30 프레임(약 4초) 중 5할 이상의 프레임에서 이하의 2개의 조건을 충족하는 경우에, 그 주파수를 정상적인 피크를 취하는 주파수 로서 산출한다.
1. 파워가 -60dBov 이상
2. 전후의 주파수에 비해 3㏈ 이상 파워가 크다
ㆍ파워 정상성 산출
128㎳를 1 프레임으로 하고, 30 프레임(약 4초) 중 6할 이상의 프레임의 파워가 이하의 조건을 충족하는 경우에, 그 주파수를 정상적인 파워로 되는 주파수로서 산출한다.
1. 파워가 5㏈ 이내에 들어가 있고, 또한 그 파워가 -60dBov 이상
ㆍ판정 조건
1. 피크 정상성만을 이용하는 경우
기본 주파수의 상수배로 되는 주파수에서 피크를 취하는 경우에 햄 노이즈가 있다고 판정한다.
2. 피크 정상성과 파워 정상성을 이용하는 경우
피크 정상성 산출, 파워 정상성 산출 중 적어도 어느 한쪽에서 산출된 주파수의 개수가 10개 이상인 경우에, 햄 노이즈가 있다고 판정한다.
상기 실험의 결과, 피크 정상성만을 이용하여 판정을 행한 경우의 햄 노이즈 검출률은 79％이었던 것에 대해, 피크 정상성 및 파워 정상성을 이용하여 판정을 행한 경우의 햄 노이즈의 검출률은 92％이었다. 이것으로부터, 피크 정상성 및 파워 정상성을 이용하여 햄 노이즈의 검출을 행한 쪽이, 피크 정상성만을 이용하여 햄 노이즈를 검출하는 것보다도 햄 노이즈의 검출률을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 실험에 의해, 실시 형태 1에 따른 잡음 검출 장치(1)는, 햄 노이즈와 같은 피크의 정상성과 파워의 정상성을 갖는 잡음에 대해, 잡음의 검출률을 향상시킬 수 있다.
이상, 실시 형태 1에 따르면, 입력 신호의 파워 스펙트럼을 이용하여 피크의 정상성, 파워의 정상성 중 어느 하나를 갖는 주파수를 산출함으로써, 주파수 영역에서의 피크의 정상성과 파워의 정상성을 갖는 잡음의 검출률을 향상시킬 수 있다.
<실시 형태 2>
다음으로, 실시 형태 2에 따른 잡음 검출 장치(2)에 대해 설명한다. 실시 형태 2에서는, 잡음의 유무를 판정할 때에, 임의의 주파수를 기본 주파수로 하여, 이 기본 주파수의 상수배로 되는 주파수를 검출한다. 또한, 실시 형태 2에서는, 기본 주파수의 상수배로서 검출된 주파수만을 카운트한다. 이것으로부터, 기본 주파수의 상수배의 주파수에서 정상적인 잡음으로 되는 햄 노이즈에 대해, 잡음 검출의 정밀도를 올릴 수 있다.
<기능 구성>
도 6은, 실시 형태 2에 따른 잡음 검출 장치(2)의 주요 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 6에 나타낸 기능에서, 도 3에 나타낸 기능과 마찬가지의 것은 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 잡음 검출 장치(2)는, 시간ㆍ주파수 변환 수단(11), 파워 스펙트럼 산출 수단(12), 피크 정상성 산출 수단(13), 파워 정상성 산출 수단(14), 판정 수단(21)을 포함한다. 이하, 판정 수단(21)에 대해 설명한 다.
판정 수단(21)은, 배음 판정 수단(211), 소정값 판정 수단(212)을 포함한다. 배음 판정 수단(211)은, 임의의 주파수를 기본 주파수로 추정하고, 피크 정상성 산출 수단(13), 또는 파워 정상성 산출 수단(14)에 의해 산출된 주파수 중으로부터 기본 주파수의 상수배로 되는 주파수가 있는지의 여부를 판정한다. 임의의 주파수는, 피크 정상성 산출 수단(13), 또는 파워 정상성 산출 수단(14)에 의해 산출된 주파수 중, 예를 들면 가장 낮은 주파수를 설정한다.
또한, 교류 전원 등에서 발생하는 햄 노이즈를 검출하고자 하는 경우에는, 임의의 주파수를, 일본의 상용 전원의 주파수인 50㎐ 및/또는 60㎐에 미리 설정해 두면 된다. 또한, 임의의 주파수는 복수 설정되어도 된다.
소정값 판정 수단(212)은, 배음 판정 수단(211)에 의해 기본 주파수의 상수배라고 판정된 주파수의 수를 카운트하고, 이 카운트값이 소정값 이상인지의 여부를 판정한다. 이것으로부터, 햄 노이즈와 같은 기본 주파수의 배음에 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음에 대해, 보다 적확하게 잡음 검출을 행할 수 있다.
<동작>
다음으로, 실시 형태 2에 따른 잡음 검출 장치(2)의 동작에 대해 설명한다. 도 7은, 잡음 검출 장치(2)의 잡음 검출 처리의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 도 7에 나타낸 처리에서, 도 5에 나타낸 처리와 마찬가지의 처리를 행하는 것은 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
스텝 S21에서, 판정 수단(21)(배음 판정 수단(211))은, 피크 정상성 산출 수 단(13), 또는 파워 정상성 산출 수단(14)에 의해 산출된 주파수 중으로부터 기본 주파수의 상수배로 되는 주파수가 있는지의 여부를 판정한다. 스텝 S21에서, 판정 결과가 '예'(기본 주파수의 상수배로 되는 주파수가 있는)인 경우에는 스텝 S22로 진행하고, 판정 결과가 '아니오'(기본 주파수의 상수배로 되는 주파수가 없는)인 경우는 처리를 종료한다.
기본 주파수에 대해서는 임의의 주파수를 설정해 둔다. 임의의 주파수는, 전술한 바와 같이, 피크 정상성 산출 수단(13), 또는 파워 정상성 산출 수단(14)에 의해 산출된 주파수 중, 예를 들면 가장 낮은 주파수를 설정하거나, 일본의 상용 전원의 주파수인 50㎐ 및/또는 60㎐를 설정하거나 한다.
스텝 S22에서, 판정 수단(21)(소정값 판정 수단(212))은, 기본 주파수의 상수배로서 검출된 주파수의 수를 카운트한다.
스텝 S23에서, 판정 수단(21)(소정값 판정 수단(212))은, 스텝 S22에서 카운트한 카운트값이 소정값 이상인지의 여부를 판정한다. 소정값은 예를 들면 10으로 한다. 이후의 처리로서, 스텝 S23에 의해 '예'로 판정된 경우, 판정에 이용된 주파수에서, 잡음이 검출된다.
이상, 실시 형태 2에 따르면, 햄 노이즈와 같은 기본 주파수의 배음에 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음에 대해, 보다 적확하게 잡음 검출을 행할 수 있다. 또한, 잡음의 기본 주파수를 결정해 두지 않아도 햄 노이즈의 검출률을 향상시킬 수 있다.
또한, 소정값 판정 수단(212)은 반드시 설정하지 않아도 된다. 예를 들면, 배음 판정 수단(211)에 의해 기본 주파수의 상수배인 주파수가 검출된 경우에는, 검출된 주파수에서 햄 노이즈가 존재한다고 판정하면 된다.
<실시 형태 3>
다음으로, 실시 형태 3에 따른 잡음 제거 장치(3)에 대해 설명한다. 실시 형태 3에서는, 잡음을 검출한 후에, 검출한 잡음을 제거한다. 이하, 실시 형태 1의 판정 수단(15)에 의해 판정된 잡음을 제거하는 경우에 대해 설명하지만, 실시 형태 2의 판정 수단(21)에 의해 판정된 잡음이어도 되는 것은 물론이다.
<기능 구성>
도 8은, 실시 형태 3에 따른 잡음 제거 장치(3)의 주요 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 8에 나타낸 기능에서, 도 3에 나타낸 기능과 마찬가지의 것은 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 잡음 제거 장치(3)는, 시간ㆍ주파수 변환 수단(11), 파워 스펙트럼 산출 수단(12), 피크 정상성 산출 수단(13), 파워 정상성 산출 수단(14), 판정 수단(15), 제거 수단(31)을 포함한다. 이하, 제거 수단(31)에 대해 설명한다.
제거 수단(31)은, 우선, 판정 수단(15)에 의해 잡음이 존재한다고 판정된 주파수의 스펙트럼을 정현파 합성함으로써, 시간 영역의 노이즈 신호를 생성한다. 다음으로, 제거 수단(31)은, 생성한 노이즈 신호의 위상을 반전시켜, 입력 신호에 가산한다. 이것으로부터, 검출된 잡음을 제거한 출력 신호가 얻어진다.
<동작>
다음으로, 실시 형태 3에 따른 잡음 제거 장치(3)의 동작에 대해 설명한다. 도 9는, 잡음 제거 장치(3)의 잡음 제거 처리의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 도 9에 나타낸 처리에서, 도 5에 나타낸 처리와 마찬가지의 처리를 행하는 것은 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
스텝 31에서, 제거 수단(31)은, 우선, 스텝 S18에 의해 잡음으로서 검출된 주파수에서의 스펙트럼을 정현파 합성하여 노이즈 신호를 생성한다. 다음으로, 제거 수단(31)은, 생성한 노이즈 신호의 위상을 반전시켜, 입력 신호에 가산한다.
이상, 실시 형태 3에 따르면, 적확하게 검출된 잡음을 제거한 출력 신호를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 각 실시 형태에서 설명한 잡음 검출 처리 내용을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램으로 하고, 이 프로그램을 서버 등으로부터 인스톨하여, 컴퓨터에 실행시킴으로써 전술한 잡음 검출 처리를 실현시키는 것도 가능하다.
또한, 이 프로그램을 기록 매체(CD-ROM이나 SD 카드 등)에 기록하고, 이 프로그램이 기록된 기록 매체를 컴퓨터나 휴대 단말기에 판독시켜, 전술한 잡음 검출 처리를 실현시키는 것도 가능하다. 또한, 기록 매체는, CD-ROM, 플렉시블 디스크, 광 자기 디스크 등과 같이 정보를 광학적, 전기적 혹은 자기적으로 기록하는 기록 매체, ROM, 플래시 메모리 등과 같이 정보를 전기적으로 기록하는 반도체 메모리 등, 다양한 타입의 기록 매체를 이용할 수 있다.
도 10은, 잡음 검출 장치를 적용한 음성 신호 전송 시스템의 일례를 나타내는 도면이다. 개시된 잡음 검출 장치를 음성 신호 전송 시스템에 적용함으로써, 네트워크를 통하여 전송된 음성 신호에 대해 햄 노이즈와 같은 잡음의 검출을 적확하게 행할 수 있다.
이상, 실시 형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 특정한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 기재된 범위 내에서, 여러 가지의 변형 및 변경이 가능하다.
또한, 이상의 실시 형태에 관하여, 이하의 부기를 더 개시한다.
<부기 1>
입력 신호를 주파수 변환하여 스펙트럼을 산출하는 주파수 변환 수단과,
상기 스펙트럼으로부터 각 주파수의 파워를 산출하는 파워 스펙트럼 산출 수단과,
프레임마다의 상기 각 주파수의 파워의 피크를 이용하여, 그 파워의 피크가 정상적인 주파수를 산출하는 피크 정상성 산출 수단과,
프레임마다의 상기 각 주파수의 파워의 크기를 이용하여, 그 파워의 크기가 정상적인 주파수를 산출하는 파워 정상성 산출 수단과,
상기 피크 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수와 상기 파워 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수를 이용하여, 주파수 영역에서의 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음의 유무를 판정하는 판정 수단
을 구비하는 잡음 검출 장치.
<부기 2>
상기 판정 수단은,
상기 피크 정상성 산출 수단, 또는 상기 파워 정상성 산출 수단 중 적어도 어느 한쪽에 의해 산출된 주파수의 총수가 소정값 이상인지의 여부를 판정하는 소정값 판정 수단을 갖고,
상기 소정값 판정 수단에 의해 상기 소정값 이상이라고 판정된 경우에, 상기잡음이 있다고 판정하는 부기 1에 기재된 잡음 검출 장치.
<부기 3>
상기 소정값 판정 수단은,
상기 피크 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수와 상기 파워 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수 중, 임의의 주파수의 상수배로 되는 주파수만 카운트하는 부기 2에 기재된 잡음 검출 장치.
<부기 4>
상기 파워 정상성 산출 수단은,
상기 파워의 크기의 분포에 제1 임계값 이상의 편차가 있는 주파수를, 상기 파워의 크기가 정상적인 주파수로 하는 부기 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 잡음 검출 장치.
<부기 5>
상기 파워 정상성 산출 수단은,
상기 분포에 가장 편차가 있는 파워의 크기가 제2 임계값 이상인 경우에만, 상기 파워의 크기가 정상적인 것으로 하는 부기 4에 기재된 잡음 검출 장치.
<부기 6>
상기 피크 정상성 산출 수단은,
동일한 주파수에서 상기 파워가 극대값을 취하는 프레임수가 제3 임계값 이상인 경우에, 상기 극대값에서의 주파수를 상기 파워의 피크가 정상적인 주파수로 하는 부기 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 잡음 검출 장치.
<부기 7>
상기 피크 정상성 산출 수단은,
상기 파워가 주위의 주파수의 파워와 비교하여 제4 임계값 이상 큰 경우에만, 상기 피크로 하는 부기 6에 기재된 잡음 검출 장치.
<부기 8>
상기 피크 정상성 산출 수단은,
상기 파워의 크기가 제5 임계값 이상 큰 경우에만, 상기 피크로 하는 부기 6 또는 7에 기재된 잡음 검출 장치.
<부기 9>
입력 신호를 주파수 변환하여 스펙트럼을 산출하는 주파수 변환 수단과,
상기 스펙트럼으로부터 각 주파수의 파워를 산출하는 파워 스펙트럼 산출 수단과,
프레임마다의 상기 각 주파수의 파워의 피크를 이용하여, 상기 파워의 피크가 정상적인 주파수를 산출하는 피크 정상성 산출 수단과,
프레임마다의 상기 각 주파수의 파워의 크기를 이용하여, 상기 파워의 크기가 정상적인 주파수를 산출하는 파워 정상성 산출 수단과,
상기 피크 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수와 상기 파워 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수를 이용하여, 주파수 영역에서의 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음의 유무를 판정하는 판정 수단과,
상기 판정 수단에 의해 잡음이 있다고 판정된 경우, 판정에 이용된 주파수에서의 스펙트럼을 정현파 합성하여 잡음 신호를 합성하는 합성 수단과,
상기 합성 수단에 의해 합성된 잡음 신호의 위상을 반전시켜 입력 신호에 가산하는 가산 수단
을 구비하는 잡음 제거 장치.
<부기 10>
입력 신호를 주파수 변환하여 스펙트럼을 산출하는 주파수 변환 단계와,
상기 주파수 변환 단계에 의해 변환된 스펙트럼으로부터 각 주파수의 파워를 산출하는 파워 스펙트럼 산출 단계와,
상기 파워 스펙트럼 산출 단계에 의해 프레임마다 산출된 각 주파수의 파워의 피크를 이용하여, 그 파워의 피크가 정상적인 주파수를 산출하는 피크 정상성 산출 단계와,
상기 파워 스펙트럼 산출 단계에 의해 프레임마다 산출된 각 주파수의 파워의 크기를 이용하여, 그 파워의 크기가 정상적인 주파수를 산출하는 파워 정상성 산출 단계와,
상기 피크 정상성 산출 단계에 의해 산출된 주파수와 상기 파워 정상성 산출 단계에 의해 산출된 주파수를 이용하여, 주파수 영역에서의 피크 및 파워의 정상성 을 갖는 잡음의 유무를 판정하는 판정 단계
를 갖는 잡음 검출 방법.
도 1은 햄 노이즈를 검출할 수 없는 예를 나타내는 도면.
도 2는 햄 노이즈의 주파수 영역에서의 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 3은 실시 형태 1에 따른 잡음 검출 장치(1)의 주요 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 4는 햄 노이즈 성분이 존재하는 주파수에서의 파워 분포의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 잡음 검출 장치(1)의 잡음 검출 처리의 일례를 나타내는 플로우차트.
도 6은 실시 형태 2에 따른 잡음 검출 장치(2)의 주요 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 7은 잡음 검출 장치(2)의 잡음 검출 처리의 일례를 나타내는 플로우차트.
도 8은 실시 형태 3에 따른 잡음 제거 장치(3)의 주요 기능 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 9는 잡음 제거 장치(3)의 잡음 제거 처리의 일례를 나타내는 플로우차트.
도 10은 잡음 검출 장치를 적용한 음성 신호 전송 시스템의 일례를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 2, 3 : 잡음 검출 장치
4 : 잡음 제거 장치
11 : 시간ㆍ주파수 변환 수단
12 : 파워 스펙트럼 산출 수단
13 : 피크 정상성 산출 수단
14 : 파워 정상성 산출 수단
15, 21 : 판정 수단
31 : 제거 수단
151, 212 : 소정값 판정 수단
211 : 배음 판정 수단

Claims (7)

  1. 입력 신호를 주파수 변환하여 스펙트럼을 산출하는 주파수 변환 수단과,
    상기 스펙트럼으로부터 각 주파수의 파워를 산출하는 파워 스펙트럼 산출 수단과,
    프레임마다의 상기 각 주파수의 파워의 피크를 이용하여, 그 파워의 피크가 정상적인 주파수를 산출하는 피크 정상성 산출 수단과,
    프레임마다의 상기 각 주파수의 파워의 크기를 이용하여, 그 파워의 크기가 정상적인 주파수를 산출하는 파워 정상성 산출 수단과,
    상기 피크 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수와 상기 파워 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수를 이용하여, 주파수 영역에서의 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음의 유무를 판정하는 판정 수단
    을 구비하는 잡음 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판정 수단은,
    상기 피크 정상성 산출 수단, 또는 상기 파워 정상성 산출 수단 중 적어도 어느 한쪽에 의해 주파수의 총수를 카운트한 후 상기 카운트된 상기 주파수의 총수에 기초하여 상기 잡음이 있는지 판정하는 잡음 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 판정 수단은,
    상기 피크 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수와 상기 파워 정상성 산출 수단에 의해 산출된 주파수 중, 임의의 주파수의 상수배로 되는 주파수만 카운트하는 잡음 검출 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파워 정상성 산출 수단은,
    상기 파워의 크기의 분포에서의 주파수 편차에 기초하여, 상기 파워의 크기가 정상적인 주파수인지 판단하는 잡음 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파워 정상성 산출 수단은,
    상기 분포에 가장 편차가 있는 파워의 크기에 기초하여, 상기 파워의 크기가 정상적인 주파수인지 판단하는 잡음 검출 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피크 정상성 산출 수단은,
    동일한 주파수에서, 상기 파워가 극대값을 취하는 프레임수에 기초하여, 상기 극대값에서의 주파수가, 상기 파워의 피크가 정상적인 주파수인지 판단하는 잡음 검출 장치.
  7. 입력 신호를 주파수 변환하여 스펙트럼을 산출하는 주파수 변환 단계와,
    상기 주파수 변환 단계에 의해 변환된 스펙트럼으로부터 각 주파수의 파워를 산출하는 파워 스펙트럼 산출 단계와,
    상기 파워 스펙트럼 산출 단계에 의해 프레임마다 산출된 각 주파수의 파워의 피크를 이용하여, 그 파워의 피크가 정상적인 주파수를 산출하는 피크 정상성 산출 단계와,
    상기 파워 스펙트럼 산출 단계에 의해 프레임마다 산출된 각 주파수의 파워의 크기를 이용하여, 상기 파워의 크기가 정상적인 주파수를 산출하는 파워 정상성 산출 단계와,
    상기 피크 정상성 산출 단계에 의해 산출된 주파수와 상기 파워 정상성 산출 단계에 의해 산출된 주파수를 이용하여, 주파수 영역에서의 피크 및 파워의 정상성을 갖는 잡음의 유무를 판정하는 판정 단계
    를 갖는 잡음 검출 방법.
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