KR960005740B1 - 음성신호처리장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 종래의 음성신호처리장치를 도시한 블록도.
제2도는 본 발명의 제1실시예에 의한 음성신호처리장치를 도시한 블록도.
제3도는 상기 실시예에 있어서의 켑스트럼피크를 도시한 그래프.
제4도는 본 발명의 제2실시예에 의한 음성신호처리장치를 도시한 블록도.
제5도는 본 발명의 제3실시예에 의한 음성신호처리장치를 도시한 블록도.
제6도는 상기 실시예의 잡음예측방법을 설명하기 위한 그래프.
제7도와 제8도는 상기 실시예의 잡음제거방법을 설명하기 위한 파형도.
제9도는 본 발명의 제4실시예에 의한 음성신호처리장치를 도시한 블록도.
제10도는 상기 실시예의 잡음제거계수를 설명하기 위한 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 21 : FFT수단 2, 22 : 켑스트럼분석수단
3, 23 : 피크검출수단 4, 24 : 평균치산출수단
5, 25 : 모음/자음판정수단 26 : 잡음예측수단
27 : 잡음제거계수설정수단 28 : 잡음제거수단
29 : IFFT수단 51 : 제1임계설정수단
52 : 제1비교기 53 : 제2비교기
54 : 제2임계설정수단 55 : 모음/자음판정회로
본 발명은 음성신호의 모음/자음을 판정할 수 있는 음성신호처리장치에 관한 것이다.
제1도는 종래의 신호처리장치의 블록도이다. (11)은 잡음이 혼입된 신호가 입력되어, 신호 또는 잡음을 검출하는 필터제어부이고, (12)는 복수의 대역통과필터를 가진 BPF그룹이고, (13)은 가산기이다. 즉, 필터제어부(11)는 입력신호의 잡음 또는 신호에 응답하여, BPF그룹(12)에서 사용되는 필터계수를 공급하고, BPF그룹(12)은, 대역통과필터그룹으로서, 입력신호를 적절한 대역으로 분할하고, 필터제어부(11)의 필터계수에 의해서 통과대역특성을 결정하도록 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 신호처리장치의 동작에 대하여 이하 설명한다.
음성에 잡음이 중첩된 입력신호는 필터제어부(11)에 공급된다. 필터제어부(11)는, 공급신호로부터 BPF그룹(12)의 각 대역에 대응하는 잡음성분을 결정하고 또한 이 잡음성분이 BPF그룹(12)을 통과하지 않도록 하는 필터계수를 BPF그룹(12)에 공급한다.
BPF그룹(12)은, 입력신호를 적정한 대역으로 분할하고, 각 대역마다 필터제어부(11)로 부터 입력되는 상기 필터계수를 이용하여 입력신호를 알맞게 통과시켜 가산기(13)에 공급한다. 상기 가산기(13)는, 상기 BPF그룹(12)에서 알맞은 대역으로 분할한 신호를 혼합하고, 혼합된 신호를 출력한다.
상기 동작에 의해서, 입력신호중에서 BPF그룹(12)에 의해 잡음이 포함되어 있는 대역의 통과레벨은 BPF그룹(12)에 의해 감소된다. 결과적으로, 잡음성분이 감쇠된 신호를 얻을 수 있다.
그러나, 잡음이 많다는 것과 명료도(articulation)가 반드시 일치하지는 않기 때문에, 종래의 신호처리장치에서는 잡음이 억제되지만 명료도는 양호하지 않다는 과제가 있다.
본 발명의 목적은 모음과 잡음을 확실하게 검출할 수 있는 음성신호처리장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제1측면에 따르면, 음성입력신호를 주파수분석하는 주파수분석수단과, 주파수분석수단의 출력을 피치추출분석하는 피치추출분석(pitch extration-analysis)수단과, 피치추출분석수단의 출력으로부터 피치를 검출하는 피치검출수단과, 상기 피치추출분석수단으로부터 출력된 분석출력의 평균치레벨을 산출하는 평균치산출수단을 포함하는 음성신호처리장치에 있어서, 상기 피치검출수단의 피치검출정보가 존재하는 구간을 모음구간으로 판정하고, 또한 상기 평균치산출수단의 평균치 레벨정보가 미리 정해진 임계치보다 큰 구간이나 상기 평균치레벨정보의 증가량이 미리 정해진 임계치보다도 큰 구간을 자음구간으로 판정하는 모음/자음판정수단을 부가하여 포함한 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치이다.
본 발명의 제2측면에 따르면, 음성입력신호를 대역분할하는 대역분할수단과, 대역분할된 출력을 켑스트럼분석하는 켑스트럼분석수단과, 켑스트럼분석수단의 켑스트럼분석출력으로부터 켑스트럼피크를 검출하는 피크검출수단과, 상기 켑스트럼분석수단으로부터 출력된 켑스트럼분석출력의 평균치레벨을 산출하는 평균치산출수단을 포함하는 음성신호처리장치에 있어서, 상기 피크검출수단의 피크검출정보가 존재하는 구간을 모음구간으로 판정하고 또한 상기 평균치산출수단의 평균치레벨정보가 미리 정해진 입계치보다 큰구간이나 상기 평균치레벨정보의 증가량이 미리 정해진 임계치보다 큰구간을 자음구간으로 판정하는 모음/자음판정수단을 부가하여 포함한 음성신호처리장치이다.
또한 본 발명의 상기 제2측면에 따른 바람직한 음성신호처리장치는, 상기 모음/자음판정수단이, 상기 피크검출수단에 의해 검출된 피크검출정보 및 제1임계설정부에 의해 설정된 임계치를 비교하는 제1비교기와, 상기 평균치산출수단에 의해 산출된 평균치 및 제2임계설정부에 의해 설정된 소정의 임계치를 비교하는 제2비교기와, 상기 제1, 제2비교기의 비교결과에 의거해서, 모음과 자음을 판정하고 판정된 결과를 출력하는 모음/자음판정회로를 포함한 것을 특징으로 하고 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 모음/자음을 판정하고, 또한 판정된 결과를 사용하여 잡음을 억제함으로써, 명료도가 양호한 신호를 얻을 수 있는 음성신호처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제3측면에 따르면, 음성입력신호를 주파수분석하는 주파수분석수단과, 주파수분석수단의 주파수분석출력을 켑스트럼분석하는 켑스트럼분석수단과, 켑스트럼분석수단의, 켑스트럼분석출력으로부터 켑스트럼피크를 검출하는 피크검출수단과, 상기 켑스트럼분석으로부터 출력된 켑스트럼분석출력의 평균치레벨을 산출하는 평균치산출수단을 포함하는 음성신호처리장치에 있어서, 상기 피크검출수단의 피크검출정보가 존재하는 구간을 모음구간으로 판정하고, 또한 상기 평균치산출수단의 평균치레벨정보가 미리 정해진 임계치보다 큰구간이나 상기 평균치레벨정보의 증가량이 미리 정해진 임계치보다 큰구간을 자음구간으로 판정하는 모음/자음판정수단과, 모음/자음판정수단에 의한 판정결과를 이용해서 잡음제거계수를 설정하는 잡음제거계수설정수단과, 푸리에 변환된 음성신호를 입력하여 잡음성분을 예측하는 잡음예측수단과, 잡음예측수단의 잡음예측출력, 상기 음성신호 및 상기 잡음제거계수설정수단에 의해 설정된 잡음제거계수신호가 입력되고, 상기 음성신호로부터 잡음제거율에 의거한 잡음성분을 제거하는 잡음제거수단과, 잡음제거수단의 잡음제거출력을 합성하는 신호합성수단을 부가하여 포함한 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치이다.
본 발명의 제4특징에 따르면, 음성입력신호를 푸리에 변환하는 대역분할수단과, 대역분할수단의 대역분할출력을 켑스트럼분석하는 켑스트럼분석수단과, 켑스트럼분석의 켑스트럼분석출력으로부터 켑스트럼피크를 검출하는 피크검출수단과, 상기 켑스트럼분석수단으로부터 출력된 켑스트럼분석출력의 평균치레벨을 산출하는 평균치산출수단을 포함하는 음성신호처리장치에 있어서, 상기 피크검출수단의 피크검출정보가 존재하는 구간을 모음구간으로 판정하고, 또한 상기 평균치산출수단의 평균치레벨정보가 미리 정해진 임계치보다 큰구간이나 상기 평균치레벨정보의 증가량이 미리 정해진 임계치보다 큰구간을 자음구간으로 판정하는 모음/자음판정수단과, 모음/자음판정수단에 의한 판정결과를 이용해서 잡음제거계수를 설정하는 잡음제거계수설정수단과, 상기 푸리에 변환된 음성신호를 입력하여, 잡음성분을 예측하는 잡음예측수단과, 잡음예측수단의 잡음예측출력, 상기 음성신호 및 상기 잡음제거계수설정수단에 의해 설정된 잡음제거계수신호가 입력되고, 음성신호로부터 잡음제거율에 의거한 잡음성분을 제거하는 잡음제거수단과, 잡음제거수단의 잡음제거출력을 대역 합성하는 대역합성수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치이다.
또한 본 발명의 상기 제4측면에 따른 바람직한 음성신호처리장치는, 모음/자음판정수단이, 적어도 상기 피크검출수단에 의해 검출된 피크와 제1임계설정부에 의해 설정된 임계치를 비교하는 제1비교기와, 상기 평균치산출수단에 의해 산출된 평균치와 제2임계설정부에 의해 설정된 소정의 임계치를 비교하는 제2비교기와, 상기 제1, 제2비교기의 비교결과에 의거해서, 모음과 자음을 판정하고, 판정된 결과를 출력하는 모음/자음판정회로를 포함한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
제2도는 본 발명의 제1실시예에 의한 음성신호처리장치의 블록도이다.
제2도에 있어서, (1)은 신호를 주파수분석하는 주파수분석수단의 일예인 대역분할 수단 즉, 신호를 푸리에 변환하는 FFT수단이고, (2)는 피치추출분석수단의 일예로서 켑스트럼분석을 행하는 켑스트럼분석수단이고, (3)은 켑스트럼분포의 피크를 검출하는 피치검출수단의 일예인 피크검출수단이고, (4)는 켑스트럼분포의 평균치산출수단이고, (5)는 모음과 자음을 판정하는 모음/자음판정수단이다.
즉, FFT수단(1)은 음성신호입력을 고속푸리에 변환하여, 켑스트럼분석수단(2)에 공급한다. 켑스트럼분석수단(2)은 스펙트럼신호, 켑스트럼을 구하고, 이 켑스트럼을 피크검출수단(3)과 평균치산출수단(4)에 공급한다. 제3도(a), (b)의 각각은 스펙트럼의 그래프와 켑스트럼의 그래프를 도시한다. 피크검출수단(3)은 켑스트럼분석(2)에서 얻은 켑스트럼의 피크를 구하여 모음/자음판정수단(5)에 공급한다.
한편, 평균치산출수단(4)은, 켑스트럼분석수단(2)에서 얻은 켑스트럼의 평균치를 산출하여, 모음/자음판정수단(5)에 공급한다. 모음/자음판정수단(5)은, 피크검출수단(3)으로부터 공급되는 켑스트럼의 피크와 평균치산출수단(4)으로부터 공급되는 켑스트럼의 평균치를 사용해서 음성신호입력의 모음과 자음으로 판정하고, 판정된 결과를 판정출력으로 출력한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 의한 음성신호처리장치의 동작에 대해서 이하 설명한다.
음성신호입력은 FFT수단(1)에서 고속푸리에 변환되고, 다음에 켑스트럼분석수단(2)에서 켑스트럼이 구해지고, 피크검출수단(3)에서 켑스트럼의 피크가 구해진다.
또한, 평균치산출수단(4)에서 켑스트럼의 평균치가 구해진다. 또한 모음/자음판정수단(5)은, 피크검출수단(3)으로부터 피크가 검출된 것을 나타내는 신호가 입력된 경우에는 그 음성신호입력을 모음구간이라고 판정한다. 또한, 자음의 판정에 대해서는, 예를들면 평균치산출수단(4)으로부터 입력되는 켑스트럼평균치가 미리 정해진 규정치보다 클경우나 켑스트럼평균치의 증가량(미분계수)이 미리 결정된 규정치보다 클경우에는, 음성신호입력은 자음구간으로 판정한다. 결과적으로, 모음/자음을 표시한 신호나 모음과 자음을 포함한 음성구간을 표시하는 신호를 출력한다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 음성신호입력의 모음과 자음을 판정함으로써 음성의 검출을 정확히 행하는 것이 가능해진다.
다음에 본 발명의 제2실시예에 대해서 설명한다.
제4도는 제2실시예를 도시한 블록도이다. 제2도의 실시예에서의 수단과 동일한 수단에는 동일번호를 부여하고 있다. 즉, (1)은 음성신호를 고속푸리에 변환하는 FFT수단이고, (2)는 푸리에 변환된 스펙트럼신호에 대해서 켑스트럼을 구하는 켑스트럼분석수단이고, (3)은 켑스트럼분석결과에 의거해서, 피크를 구하는 피크검출수단이고, (4)는 켑스트럼의 평균치를 산출하는 평균치산출수단이다.
모음/자음판정수단(5)은 다음과 같은 수단을 가지고 있다.
즉, 제1비교기(52)는 상기 피크검출수단(3)에 의해서 얻은 피크정보와 제1임계설정부(51)에서 설정된 소정의 임계치를 비교하여 그 결과를 출력하는 회로이다.
또한, 제1임계설정부(51)는 상기 평균치산출수단(4)에 의해서 얻은 평균치에 따라서 임계치를 설정한 수단이다.
또한, 제2비교기(53)는 제2임계치설정부(54)에서 설정된 소정의 임계치와, 상기 평균치산출수단(4)에 의해서 얻은 평균치를 비교하여 그 결과를 출력하는 회로이다.
또한, 모음/자음판정회로(55)는, 제1비교기(52)에 의해서 얻은 비교결과와 제2비교기(53)에 의해서 얻은 비교결과에 의거해서, 입력된 음성신호가 모음인지 자음인지 판정하는 회로이다.
다음에 상기 실시예의 동작에 대해서 설명한다.
FFT수단(1)은 음성신호를 고속푸리에 변환한다. 켑스트럼분석수단(2)은 푸리에 변환된 신호로부터 켑스트럼을 구한다. 피크검출수단(3)은 상기 켑스트럼으로부터 피크를 검출한다. 한편, 평균치산출수단(4)은 상기 켑스트럼으로부터 평균치를 산출한다.
다음에 제1임계설정부(51)는, 피크검출수단(3)에 의해서 얻은 피크가 모음인지의 여부를 판정하는 기준이 되는 임계치를 설정한다. 이때에, 제1임계설정부(51)는 평균치산출수단(4)에 의해서 얻은 평균치를 참조해서 임계치를 결정한다. 예를들면, 평균치가 큰 경우에는 임계치를 높게 설정해서 확실하게 모음을 표시하는 피크를 선택할 수 있도록 한다.
제1비교기(52)는 임계설정부(51)에 의해서 설정된 임계치와 상기 피크검출수단(3)에 의해서 검출된 피크를 비교하고, 비교결과를 출력한다.
한편, 제2임계설정부(54)는 소정의 임계치를 설정한다. 소정의 임계치는, 평균치자체의 임계치나 평균치의 증가경향을 표시하는 미분계수의 임계치이다.
그리고, 제2비교기(53)는 평균치산출수단(4)에 의해서 얻은 평균치와 제2임계설정부(54)에서 설정된 임계치를 비교해서 출력한다. 즉, 상기 제2비교기(53)는, 산출평균치와 임계치의 평균치를 비교하거나 산출평균치의 증가치와 임계치외 미분계수치를 비교한다.
모음/자음판정회로(55)는 제1비교기(52)의 비교결과와 제2비교기(53)의 비교결과에 의거해서, 모음과 자음을 판정한다. 제1비교기(52)의 비교결과에 대해서 피크가 확실히 검출되고 있으면 그 구역은 모음으로 판정된다. 또한, 제2비교기(53)의 비교결과에 대해서 평균치가 임계치의 평균치를 초과하면 그 구역은 자음으로 판정된다. 또는, 모음/자음판정회로(55)가 평균치의 증가와 임계치의 미분계수를 비교하여 평균치가 임계치의 미분계수를 초과하면, 그 구역은 자음으로 판정된다.
또한, 모음/자음판정수단(5)의 판정방법으로서, 모음의 구역특성과 자음의 구역특성 예를들면, 자음이 모음을 수반하는 특성을 고려하고, 자음이 모음을 수반한 후에 자음이 파정되는 방법으로 행할 수 있다. 즉, 잡음과 자음의 구별을 보다 확실히 행하기 위해서는, 신호가 평균치에 의해서 자음으로 판정된 경우에도, 그 후에 모음구역이 계속되지 않는 때에는 신호는 잡음으로 판정된다.
또 본 발명은 컴퓨터를 이용해서 소프트웨어로 실현할 수 있으나, 전용 하드회로를 사용해도 실현이 가능하다.
이상의 설명으로 명백한 바와 같이, 본 발명은 주파수분석된 신호의 피치를 추출분석하는 피치추출분석수단과, 분석출력으로부터 피치를 검출하는 피치검출수단과, 상기 피치추출분석출력으로부터 평균치레벨을 산출하는 평균치산출수단과, 상기 피치검출수단의 피치검출정보를 구성하는 피치에 의거해서 모음을 판정하고, 상기 평균치산출수단의 평균치정보를 구성하는 평균치정보의 레벨에 의거해서 자음을 판정하는 모음/자음판정수단을 구비하고 있으므로 모음과 자음을 확실하게 판정할 수 있고 음성을 정확하게 검출할 수 있는 효과를 나타낸다.
이하 본 발명의 제3실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
제5도는 제3실시예에 의한 음성신호처리장치의 블록도이다. 제5도에 있어서, (21)은 신호에 대해서 주파수 분석하는 주파수분석수단의 일예로서, 신호를 주파수대역분할하는 대역분할수단 즉, 신호를 푸리에 변환하는 FFT수단이고, (22)는 켑스트럼분석을 행하는 켑스트럼분석수단이고, (23)은 켑스트럼분포의 피크를 검출하는 피크검출수단이고, (24)는 켑스트럼분포의 평균치산출수단이고, (25)는 모음과 자음을 판정하는 모음/자음판정수단이다. 즉, FFT수단(21)은 음성신호입력을 고속푸리에 변환하여, 켑스트럼분석수단(22)에 공급한다. 켑스트럼분석수단(22)은, 스펙트럼신호로부터 켑스트럼을 구하고, 피크검출수단(23)과 평균치산출수단(24)에 공급한다.
상기 제3(a)도, 제3(b)도의 각각은 스펙트럼과 켑스트럼의 그래프를 도시한다. 피크검출수단(23)은 켑스트럼분석수단(22)에서 얻은 켑스트럼의 피크를 구하여 모음/자음판정수단(25)에 공급한다.
한편, 평균치산출수단(24)은, 켑스트럼분석수단(22)에서 얻은 켑스트럼의 평균치를 산출하여, 모음/자음판정수단(25)에 공급한다. 모음/자음판정수단(25)은 피크검출수단(23)으로부터 공급되는 켑스트럼의 피크과 평균치산출수단(24)으로부터 공급되는 켑스트럼의 평균치를 사용해서 음성신호입력의 모음과 자음을 판정하고, 판정결과를 출력한다. (26)은 상기 FFT(21)의 출력신호를 입력하여 잡음성분을 예측하는 잡음예측수단이고, (28)은 후술하는 바와 같이 해서 잡음을 제거하는 잡음제거수단, (29)는 신호합성수단의 일예인 대역합성수단으로서, 특히 푸리에 역변환을 행하는 IFFT수단이다. 상세하게 설명하면, 잡음예측수단(22)은 m개의 채널로 분할된 음성/잡음입력에 의거해서 잡음성분을 각 채널마다 예측하여 잡음제거수단(28)에 공급하는 수단이다. 예를 들면, 잡음예측은 제6도에 도시한 바와 같은 것이다.
즉, X축에 주파수, Y축에 음성레벨, Z축에 시간을 취하는 동시에, 주파수(f1)에서 데이터(P1), (P2), ....., (Pi)를 취하고, 다음의 데이터(Pj)를 예측한다.
예를들면, 잡음부(P1)~(Pi)의 평균을 취해 데이터(Pj)로 한다. 또는, 음성신호부분이 계속될때는 데이터 (Pj)에 감쇠계수를 곱한다. 또한 잡음제거수단(28)은 FFT(21) 및 잡음예측수단(26)으로부터 m개의 채널 신호가 공급되고, 잡음제거계수입력에 따라서 채널마다 잡음을 감산하여 제거하고 IFFT수단(29)에 공급하는 수단이다. 즉, 예측된 잡음성분에 잡음제거계수를 곱해서 제거한다. 일반적으로 잡음제거방법의 일예로서 시간축에 대한 제거는, 제7도에 도시한 바와 같이, 잡음혼입음성신호(A)로 부터 예측된 잡음파형(B)를 감산함으로써, 행해진다. 이에 의해서 음성신호(c)만 추출된다. 또한, 제8도에 도시한 바와 같이, 주파수를 기준으로한 소거는, 잡음혼입음성신호(a)를 푸리에 변환하고, 푸리에 변환된 스펙트럼(A)으로부터 예측잡음의 스펙트럼(B)를 감산하고, 감산된 스펙트럼(A-B)를 푸리에 역변환하여 잡음이 없는 음성신호(e)를 얻음으로써, 행해진다. IFFT수단(29)은 잡음제거수단(28)으로부터 공급되는 m개의 채널의 신호를 푸리에 역변환해서 음성출력을 얻는다.
잡음제거계수설정수단(27)은 상기 모음/자음판정수단(25)에 의해 판정된 모음/자음구역정보를 이용해서 잡음제거계수를 적절히 설정된다. 예를들면, 음성영역에서는 잡음성분을 의도적으로 제거하지 않고 양호한 명료도를 확보하기 위하여, 잡음제거계수가 작은 것을 부여하는 반면에, 기타의 잡음영역에서는, 잡음성분을 완전히 제거하기 위하여 잡음제거계수가 큰것을 부여한다. 본 발명에서는 모음에 한정되지 않고, 자음도 확실히 검출하고 있으므로 얻은 음성의 명료도는 충분히 양호한 것으로 된다.
이상과 같이 구성한 본 발명의 실시예에 의한 음성신호처리장치의 동작에 대해서 이하 설명한다.
음성신호입력은 FFT수단(24)에서 고속푸리에 변환되고, 다음에 켑스트럼분석수단(22)에서 켑스트럼을 구하고, 피크검출수단(23)에서 켑스트럼의 피크를 구한다.
또, 평균치산출수단(24)에서 켑스트럼의 평균치를 구한다. 그리고, 모음/자음판정수단(25)에서는 피크검출수단(23)으로부터 피크가 검출된 것을 표시하는 신호가 입력된 경우에는 음성신호입력을 모음구간으로 판정한다. 또 자음의 판정에 대해서는 예를들면 평균치산출수단(24)으로부터 입력되는 켑스트럼평균치가 미리 결정된 규정치보다 큰경우나 켑스트럼평균치의 증가량(미분계수)이 미리 결정된 규정치보다 큰경우에는, 음성입력 신호를 자음구간으로 판정한다. 결과적으로, 모음/자음을 표시한 신호나 모음과 자음을 포함한 음성구간을 표시하는 신호를 출력한다.
한편, 노이즈를 포함한 음성/잡음입력은, 잡음예측수단(26)에서 각 채널마다 잡음성분을 예측한다. 또한, 음성/잡음신호는 잡음제거수단(28)에서 각 채널마다 잡음예측수단(22)으로부터 공급되는 잡음성분을 소거한다. 이때의 잡음제거율은 잡음제거계수입력에 의해서 각 채널마다 명료도가 양호하도록 적절하게 설정된다.
예를들면 상기한 바와 같이 음성영역에서는 잡음성분을 의도적으로 제거하지 않고 양호한 명료도를 확보하기 위하여, 잡음제거계수가 작은 것을 부여하는 반면에, 기타의 잡음영역에서는, 잡음성분을 완전히 제거하기 위하여 잡음제거계수가 큰것을 부여한다.
본 발명에서는 모음에 한정되지 않고, 자음도 확실히 검출하고 있으므로 얻은 음성의 명료도는 충분히 양호한 것으로 된다. 그리고 잡음제거수단(28)에 의해 얻어지는 잡음제거된 m개의 채널의 신호를 IFFT수단(29)은 푸리에 역변환해서 음성신호로서 출력한다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하며, 잡음제거수단(28)의 잡음제거율을 잡음제거계수입력에 따라서 대역마다 적절히 부여할 수 있고, 그 잡음제거계수를 음성에 대응시켜 높은 정밀도로 선택함으로써 명료하고 잡음이 억제된 음성출력을 얻을 수 있다.
다음에, 본 발명의 제4실시예에 대해서 설명한다.
제9도는 제4실시예를 도시한 블록도이다. 제5도의 실시예의 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 번호를 부여하고 있다. 즉, (21)은 음성신호를 고속푸리에 변환하는 FFT수단이고, (22)는 푸리에 변환된 스펙트럼신호로부터 켑스트럼을 구하는 켑스트럼분석수단이고, (23)은 켑스트럼분석결과에 의거해서 피크를 구한 피크검출수단이고, (24)는 켑스트럼의 평균치를 산출하는 평균치산출수단이고, (26)은 잡음예측 수단이고, (28)은 잡음제거수단이고, (29)는 IFFT수단이고, (27)은 잡음제거계수설정수단이다.
모음/자음판정수단(25)은 다음과 같은 수단을 가지고 있다. 제4도의 실시에의 구성요소와 동일한 구성요소에는 동일한 번호를 부여하고 있다. 즉, 제1비교기(52)는 상기 피크검출수단(23)에 의해서 얻은 피크정보와 제1임계설정부(51)에서 설정된 소정의 임계치를 비교하여, 그 결과를 출력하는 회로이다. 또한 제1임계설정부(51)는 상기 평균치산출수단(24)에 의해서 얻은 평균치에 따라서 임계치를 설정하는 수단이다.
또한, 제2비교기(53)는 제2임계설정부(54)에서 설정된 소정의 임계치와 상기 평균치산출수단(234)에 의해서 얻은 평균치를 비교하여, 그 결과를 출력하는 회로이다.
또한, 모음/자음판정회로(55)는, 제1비교기(52)에 의해서 얻은 비교결과와 제2비교기(53)에 의해서 얻은 비교결과에 의거해서, 입력된 음성신호가 모음인지 자음인지 판정하는 회로이다.
다음에 상기 실시예의 동작에 대해서 설명한다.
FFT수단(21)은 음성신호를 고속푸리에 변환한다. 켑스트럼분석수단(22)은 푸리에 변환된 신호로부터 켑스트럼을 구한다. 피크검출수단(23)은 상기 켑스트럼으로부터 피크를 검출한다.
한편, 평균치산출수단(24)은 상기 켑스트럼으로부터 평균치를 산출한다.
다음에, 제1임계설정부(51)는, 피크검출수단(23)에 의해서 얻은 피크가 모음인지의 여부를 판정하는 기준이 되는 임계치를 설정한다. 이때에, 제1임계설정부(51)는 평균치산출수단(24)에 의해서 얻은 평균치를 참조해서 임계치를 설정한다. 예를 들면, 평균치가 큰 경우에는, 임계치를 높게 설정해서 확실하게 모음을 표시하는 피크를 선택할 수 있도록 한다.
제1비교기(52)는 임계설정부(51)에 의해서 설정된 임계치와 상기 피크검출수단(23)에 의해서 검출된 피크를 비교하고, 비교결과를 출력한다.
한편, 제2임계설정부(54)는 소정의 임계치를 설정한다. 소정의 임계치는, 평균치 자체의 임계치나 평균치의 증가경향을 표시하는 미분계수의 임계치이다.
그리고, 제2비교기(53)는 평균치산출수단(24)에 의해서 얻은 평균치와, 제2임계설정부(54)에서 설정된 임계치를 비교해서 출력한다. 즉, 상기 제2비교기(53)는, 산출평균치와 임계치의 평균치를 비교하거나 산출평균치의 증가치와 임계치외 미분계수를 비교한다.
모음/자음판정회로(55)는 제1비교기(52)의 비교결과와 제2비교기(53)의 비교결과에 의거해서, 모음과 자음을 판정한다. 제1비교기(52)의 비교결과에 대해서 피크가 확실히 검출되고 있으면 그 구역을 모음으로 판정된다. 또한, 제2비교기(53)의 비교결과에 대해서, 평균치가 임계치의 평균치를 초과하면 그 구역은 자음으로 판정된다. 또는, 모음/자음판정회로(55)가 평균치의 증가와 임계치의 미분계수를 비교하여 평균치가 임계치의 미분계수를 초과하면 그 구역은 자음으로 판정된다.
또한, 모음/자음판정수단(25)의 판정방법으로서, 음성의 모음과 자음의 구역의 특성, 예를들면 자음이 모음을 수반하는 특성을 고려하고, 자음이 모음을 수반한 후에 자음이 판정되는 방법으로 행할 수 있다. 즉, 잡음과 자음의 구별을 보다 확실히 행하기 위해서는, 신호가 평균치에 의해서 자음으로 판단된 경우에도, 그 후에 모음구역이 계속되지 않는 때에는 신호는 잡음으로 판정된다.
잡음제거계수설정수단(72)은, 모음/자음판정수단(25)에서 판정된 모음/자음구역의 음성정보에 의거해서 적정한 잡음제거계수를 설정한다.
한편, 노이즈를 포함한 음성/잡음입력은 잡음예측수단(26)에서 각 채널마다 잡음 성분이 예측된다. 또한, 음성신호는 잡음제거수단(82)에서 각 채널마다 잡음예측수단(26)으로부터 공급되는 잡음성분이 제거된다. 이때의 잡음제거율은, 잡음제거계수설정수단(27)으로부터 공급되는 제거계수에 따라서 각 채널마다 설정된다. 즉, 예측된 잡음성분을 "ai", 잡음혼입신호를 "bi", 소거계수를 "αi"로 하면, 잡음제거계수단(28)의 출력(ci)은 "(bi-αiXai")로 된다. 잡음제거계수(αi)는 제10도에 도시한 바와 같은 계수치이다. 즉, 제10도(a)는 각 대역에 대한 잡음제거계수를 표시한 것이다. 여기서, "f0-f3"은 음성/잡음입력의 전체 대역을 표시하고 있으며, 이 "f0-f3"을 채널로 분할해서 잡음제거계수를 설정한다. 특히, "f1-f2"는 음성이 포함되는 대역을 표시하고, 상기 모음/자음판정수단(25)에 의해서 상기한 바와 같이 확실하게 구해진다. 이와 같이 음성대역에서는 잡음제거계수를 작게하고 (0에 가깝게 함), 잡음의 제거를 가능한한 행하지 않도록 한다.
이에 의해서 명료도가 양호해진다. 인간의 청각은 다소 잡음이 있어도 음성을 알아들을 수 있기 때문이다. 그리고, "f0-f1", "f1-f3"의 비음성대역에서는 잡음제거계수를 "1"로 해서 충분히 잡음을 제거하도록 하고 있다. 제10(b)도의 잡음제거계수는, 음성이 전혀 없고, 잡음이라고 밖에 생각할 수 없다는 것을 확실히 알고 있을때 사용하는 잡음제거계수를 "1"로 해서 잡음을 충분히 제거하도록 하고 있다. 예를 들면, 이것은 피크주파수의 관점으로부터 모음을 가지는 신호가 계속되지 않을때, 신호가 음성신호로 판정되지 않고, 따라서 잡음으로 판정되는 경우에 해당된다. 제10(a)도, 제10(b)도의, 잡음제거계수를 적절히 절환할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 컴퓨터를 이용해서 소프트웨어로 실현할 수 있으나, 전용의 하드웨어를 사용해도 실현이 가능하다.
이상 설명한 것으로부터 명백한 바와 같이 본 발명에 관한 음성신호처리장치는, 잡음이 혼입된 음성신호로부터 모음/잡음구역을 검출하고, 검출된 모음/자음구역에 의거해서 잡음제거계수설정수단이 적정한 잡음제거계수를 설정하고, 그 잡음제거계수를 이용해서 예측된 잡음성분을 적절히 제거하므로, 잡음을 제거하는 동시에 명료도도 개선할 수 있다.
Claims (6)
- 음성입력신호를 주파수분석하는 주파수분석수단과, 상기 주파수분석수단의 출력을 피치추출분석하는 피치추출분석수단과, 상기 피치추출분석수단의 출력으로부터 피치를 검출하는 피치검출수단과, 상기 피치추출분석수단으로부터 출력된 분석출력의 평균치레벨을 산출하는 평균치산출수단을 포함한 음성신호처리장치에 있어서, 상기 피치검출수단의 피치검출정보가 존재하는 구간을 모음구간으로 판정하고, 또한 상기 평균치산출수단의 평균치레벨정보가 미리 정해진 임계치보다 큰 구간이나 상기 평균치레벨정보의 증가량이 미리 정해진 임계치보다도 큰 구간을 자음구간으로 판정하는 모음/자음판정수단을 부가하여 포함한 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
- 음성입력신호를 대역분할하는 대역분할수단과, 대역분할된 출력을 켑스트럼분석하는 켑스트럼분석수단과, 켑스트럼분석수단의 켑스트럼분석된 출력으로부터 켑스트럼피크를 검출하는 피크검출수단과, 상기 켑스트럼분석수단으로부터 출력된 켑스트럼분석출력의 평균치레벨을 산출하는 평균치산출수단을 포함한 음성신호처리장치에 있어서, 상기 피크검출수단의 피크검출정보가 존재하는 구간을 모음구간으로 판정하고, 또한 상기 평균치산출수단의 평균치레벨정보가 미리 정해진 임계치보다 큰구간이나 상기 평균치레벨정보의 증가량이 미리 정해진 임계치보다 큰구간을 자음구간으로 판정하는 모음/자음판정수단을 부가하여 포함한 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
- 제2항에 있어서, 상기 모음/자음판정수단은, 상기 피크검출수단에 의해 검출된 피크검출정보와 제1임계설정부에 의해 설정된 임계치를 비교하는 제1비교기와, 상기 평균치산출수단에 의해 산출된 평균치와 제2임계설정부에 의해 설정된 소정의 임계치를 비교하는 제2비교기와, 상기 제1, 제2비교기의 비교결과에 의거해서, 모음과 자음을 판정하고 판정된 결과를 출력하는 모음/자음판정회로를 포함한 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
- 음성입력신호를 주파수분석하는 주파수분석수단과, 상기 주파수분석수단의 주파수분석출력을 켑스트럼분석하는 켑스트럼분석수단과, 상기 켑스트럼분석수단의 켑스트럼분석출력으로부터 켑스트럼피크를 검출하는 피크검출수단과, 상기 켑스트럼분석수단으로부터 출력된 켑스트럼분석출력의 평균치레벨을 산출하는 평균치산출수단을 포함한 음성신호처리장치에 있어서, 상기 피크검출수단이 피크검출정보가 존재하는 구간을 모음구간으로 판정하고, 또한 상기 평균치산출수단의 평균치레벨정보가 미리 정해진 임계치보다 큰구간이나 상기 평균치레벨정보의 증가량이 미리 정해진 임계치보다 큰구간을 자음구간으로 판정하는 모음/자음판정수단과, 모음/자음판정수단에 의한 판정결과를 이용해서 잡음제거계수를 설정하는 잡음제거계수설정수단과, 푸리에 변환된 음성신호를 입력하여 잡음성분을 예측하는 잡음예측수단과, 잡음예측수단의 잡음예측출력, 상기 음성신호 및 상기 잡음제거계수설정수단에 의해 설정된 잡음제거계수신호가 입력되고, 상기 음성신호로부터 잡음제거율에 의거한 잡음성분을 제거하는 잡음제거수단과, 잡음제거수단의 잡음제거출력을 합성하는 신호합성수단을 부가하여 포함한 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
- 음성입력신호를 대역분할하는 대역분할수단과, 대역분할수단의 대역분할출력을 켑스트럼 분석하는 켑스트럼분석수단과, 켑스트럼분석수단의 켑스트럼분석출력으로부터 켑스트럼피크를 검출하는 피크검출수단과, 상기 켑스트럼분석수단으로부터 출력된 켑스트럼분석출력의 평균치레벨을 산출하는 평균치산출수단을 포함한 음성신호처리장치에 있어서, 상기 피크검출수단의 피크검출정보가 존재하는 구간을 모음구간으로 판정하고, 또한 상기 평균치산출수단의 평균치레벨정보가 미리 정해진 임계치보다 큰구간이나 상기 평균치레벨정보의 증가량이 미리 정해진 임계치보다 큰구간을 자음구간으로 판정하는 모음/자음판정수단과, 모음/자음판정수단에 의한 판정결과를 이용해서 잡음제거계수를 설정하는 잡음제거계수설정수단과, 푸리에 변환된 음성신호를 입력하여, 잡음성분을 예측하는 잡음예측수단과, 잡음예측수단의 잡음예측출력, 상기 음성신호 및 상기 잡음제거계수설정수단에 의해 설정된 잡음제거계수신호가 입력되고, 음성신호로부터 잡음제거율에 의거한 잡음성분을 제거하는 잡음제거수단과, 잡음제거수단의 잡음제거출력을 대역합성하는 대역합성수단을 부가하여 포함한 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
- 제5항에 있어서, 상기 모음/자음판정수단은, 상기 피크검출수단에 의해 검출된 피크와 제1임계설정부에 의해 설정된 임계치를 비교하는 제1비교기와, 상기 평균치산출수단에 의해 산출된 평균치와 제2임계설정부에 의해 설정된 소정의 임계치를 비교하는 제2비교기와, 상기 제1, 제2비교기의 비교결과에 의거해서, 모음과 자음을 판정하고, 판정된 결과를 출력하는 모음/자음판정회로를 포함한 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
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