JPH08234798A - Ｃｅｌｐ系音声符号化方式における雑音軽減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＥＬＰ系の音声符号化方式の利点を生かし
つつ，圧縮伸張処理が施された再生音に含まれる雑音を
容易にかつ効果的に軽減することが可能な雑音軽減装置
を提供する。 【構成】 音声再生装置３から音声再生信号が入力され
ると，切換え判定部１１により信号パワーまたはＳＮ比
が検出され，切換えスイッチ１２が切換えられる。これ
により，音声再生信号は，減衰率が大きい帯域遮断フィ
ルタ１３及び増幅率が大きい増幅フィルタ１５が配設さ
れた経路と，減衰率が小さい帯域遮断フィルタ１７及び
増幅率が小さい増幅フィルタ１９が配設された経路と，
フィルタ類が配設されていない経路とのいずれかの経路
へ選択的に送られ，音声再生信号に含まれる雑音に応じ
た軽減処理が施される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，デジタル方式の自動車
・携帯電話及び留守番録音機能付き電話等で採用されて
いるＣＥＬＰ系の音声符号化方式において，入力音声に
背景雑音が含まれていた場合に再生音声に重畳する不快
な雑音を軽減させるための雑音軽減装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】音声処理や音響処理の分野では，ＤＳＰ
（デジタル・シグナル・プロセッサ）に代表されるデジ
タル信号処理技術が多く利用されている。とりわけ，音
声処理では，自動車電話や携帯電話の限られた電波帯域
を有効に利用したり，留守番録音機能付き電話において
音声データをデジタル化して効率良く記憶させたりする
ために，様々な音声符号化技術が提案されている。その
中の一つである符号励振線形予測（Code Excited Linea
r Prediction, 以下「ＣＥＬＰ」という）系の音声符号
化方式は，他の方式と比べて圧縮効率が高く，かつ，高
音質を実現できる技術として期待されている。しかしな
がら，ＣＥＬＰ系の音声符号化方式は，主として人間の
声を対象とするように考えられた方式であるために，例
えば，話し手の周辺で空調音や車のエンジン音等の背景
雑音が発生していた場合に，その入力音声を符号化（圧
縮）した後，再生（伸張）すると，再生音声の中に「キ
ュルキュル」と聞き取られる不快な雑音（以下，これを
「キュルキュル音」という）が含まれてしまう。このキ
ュルキュル音を軽減させるための対策としては，例え
ば，特開平６−３３２４９１号公報に記載された「音声
区間検出装置と雑音抑圧装置」を用いることが考えられ
る。この従来の装置は，図７に示したように，包絡線抽
出部７１と，２つの時定数回路７３，７５と，レベル補
正部７７と，比較部７９と，利得割当部８１と，乗算器
８３とで構成され，入力信号を音声が含まれる音声区間
と音声が含まれない非音声区間とに区分し，それぞれの
区間で異なる利得を割り当てることにより，非音声区間
に含まれる雑音を軽減させるものである。この従来の装
置を用いて圧縮前の入力信号に含まれる上記キュルキュ
ル音の原因となる背景雑音を除去したり，伸張後の再生
信号に含まれる上記キュルキュル音そのものを軽減させ
たりすることが考えられる。

【０００３】また，ＣＥＬＰ系の方式における上記キュ
ルキュル音についての具体的な対策として，カルマンフ
ィルタを用いて雑音を除去する技術("Filtering of Col
oredNoise for Speech Enhancement and Coding", Jerr
y D. Gibson, IEEE Transactions on Signal Processin
g, vol.39, no.8, pp1732-1742, Aug 1991)が提案され
ている。この技術を用いた場合の装置構成例を図８に示
す。ＣＥＬＰ系の音声符号化処理部９７の前段に，状態
判定部９１と，入力パラメータ計算部９３と，カルマン
フィルタ９５とが設けられている。そして，状態判定部
９１により入力信号の状態が判定され，その判定出力に
基づいて入力パラメータ計算部９３によりカルマンフィ
ルタ９５に対するパラメータが算出される。このパラメ
ータを用いてカルマンフィルタ９５が駆動され，圧縮前
の入力信号に含まれる雑音が軽減される。しかしなが
ら，前者の音声区間と非音声区間とに区分する装置の場
合は，音声信号に利得を乗ずることによって雑音が軽減
されるのが非音声区間のみであり，音声区間における雑
音は軽減されない。そのため，ＣＥＬＰ系の音声符号化
方式において，この装置を音声の圧縮前と伸張後とのい
ずれのタイミングで用いた場合であっても，伸張処理後
の再生音声における音声区間には上記キュルキュル音が
含まれてしまう。また，後者のカルマンフィルタを用い
た装置の場合は，フィルタ処理の内容が複雑であるがゆ
えに，処理時間が長く，また，装置構成も複雑になる。
従って，この装置を高速処理が要求され，しかも，小型
軽量化が要求されるような携帯電話等の機器に適用する
のは容易ではない。本発明は，かかる実情に鑑み考え出
されたものであり，その目的は，ＣＥＬＰ系の音声符号
化方式の利点を生かしつつ，再生音声に含まれる雑音を
簡易な構成により効率良く軽減させることが可能なＣＥ
ＬＰ系音声符号化方式における雑音軽減装置を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために，第１の発明は，符号励振線形予測（ＣＥＬＰ）
系の音声符号化方式による圧縮伸張処理が施された音デ
ータを入力する入力部と，上記音データに含まれる周波
数成分の上記圧縮伸張処理が施される前の周波数成分に
対する増幅率がピークとなる帯域の周波数成分を減衰さ
せる第１のフィルタとを含むことを特徴とするＣＥＬＰ
系音声符号化方式における雑音軽減装置である。第２の
発明は，上記第１のフィルタは，上記音データに含まれ
る０．６〜２．８ｋＨｚの帯域の周波数成分を減衰させ
ることを特徴とするＣＥＬＰ系音声符号化方式における
雑音軽減装置である。第３の発明は，減衰率が異なる複
数の上記第１のフィルタを含み，上記複数の第１のフィ
ルタのうちのいずれかを選択して上記音データを処理さ
せる第１のフィルタ選択部をさらに含むことを特徴とす
るＣＥＬＰ系音声符号化方式における雑音軽減装置であ
る。第４の発明は，上記第１のフィルタ選択部は，無声
状態の上記音データに含まれる０．６ｋＨｚ以上の帯域
の周波数成分を抽出する成分抽出部と，上記成分抽出部
からの出力信号のパワーを検出するパワー検出部とを含
み，上記パワー検出部からの出力に応じて上記第１のフ
ィルタを選択することを特徴とするＣＥＬＰ系音声符号
化方式における雑音軽減装置である。第５の発明は，上
記第１のフィルタ選択部は，上記音データのＳＮ比を検
出するＳＮ比検出部を含み，上記ＳＮ比検出部からの出
力に応じて上記第１のフィルタを選択することを特徴と
するＣＥＬＰ系符号化方式における雑音軽減装置であ
る。

【０００５】第６の発明は，上記第１のフィルタにより
減衰されない周波数帯域内の所定の帯域に含まれる周波
数成分を増幅させる第２のフィルタをさらに含むことを
特徴とするＣＥＬＰ系音声符号化方式における雑音軽減
装置である。第７の発明は，上記第２のフィルタは，上
記音データに含まれる３．０ｋＨｚ以上の帯域の周波数
成分を増幅させることを特徴とするＣＥＬＰ系音声符号
化方式における雑音軽減装置である。第８の発明は，増
幅率が異なる複数の上記第２のフィルタを含み，上記複
数の第２のフィルタのうちのいずれかを選択して上記音
データを処理させる第２のフィルタ選択部をさらに含む
ことを特徴とするＣＥＬＰ系音声符号化方式における雑
音軽減装置である。第９の発明は，上記第２のフィルタ
選択部は，無声状態の上記音データに含まれる０．６ｋ
Ｈｚ以上の帯域の周波数成分を抽出する成分抽出部と，
上記成分抽出部からの出力信号のパワーを検出するパワ
ー検出部とを含み，上記パワー検出部の出力に応じて上
記第２のフィルタを選択することを特徴とするＣＥＬＰ
系音声符号化方式における雑音軽減装置である。第１０
の発明は，上記第２のフィルタ選択部は，上記音データ
のＳＮ比を検出するＳＮ比検出部を含み，上記ＳＮ比検
出部からの出力に応じて上記第２のフィルタを選択する
ことを特徴とするＣＥＬＰ系音声符号化方式における雑
音軽減装置である。第１１の発明は，上記ＳＮ比検出部
は，上記音データが有声状態と無声状態とのいずれのデ
ータかを判別する判別部と，上記判別部により有声状態
と判別された有声データと，上記判別部により無声状態
と判別された無声データとのそれぞれのパワーを検出す
るパワー検出部と，上記パワー検出部により検出された
有声データのパワーと無声データのパワーとの比率を計
算するパワー比演算部とを含むことを特徴とするＣＥＬ
Ｐ系音声符号化方式における雑音軽減装置である。

【０００６】

【作用】第１の発明によれば，ＣＥＬＰ系の音声符号化
方式による圧縮伸張処理が施された音データが入力部か
ら入力されると，その音データに含まれる周波数成分の
圧縮伸張処理が施される前の周波数成分に対する増幅率
がピークとなる帯域の周波数成分が第１のフィルタによ
り減衰される。第２の発明によれば，第１のフィルタ
は，音データに含まれる０．６〜２．８ｋＨｚの帯域の
周波数成分を減衰させる。第３の発明によれば，第１の
フィルタ選択部により，減衰率が異なる複数の第１のフ
ィルタのうちのいずれかが選択されて音データが処理さ
れる。第４の発明によれば，第１のフィルタ選択部にお
いて，無声状態の成分抽出部により音データに含まれる
０．６ｋＨｚ以上の帯域の周波数成分が抽出され，この
成分抽出部からの出力信号のパワーがパワー検出部より
検出される。第１のフィルタ選択部は，パワー検出部の
出力に応じて減衰率が異なる複数の第１のフィルタのう
ちのいずれかを選択する。第５の発明によれば，第１の
フィルタ選択部において，ＳＮ比検出部により音データ
のＳＮ比が検出され，第１のフィルタ選択部は，このＳ
Ｎ比の検出出力に応じて複数の第１のフィルタのうちの
いずれかを選択する。第６の発明によれば，第１のフィ
ルタにより減衰されない周波数帯域内の所定の帯域に含
まれる周波数成分が第２のフィルタにより増幅される。

【０００７】第７の発明によれば，第２のフィルタは，
音データに含まれる３．０ｋＨｚ以上の帯域の周波数成
分を増幅させる。第８の発明によれば，第２のフィルタ
選択部により，増幅率が異なる複数の第２のフィルタの
うちのいずれかが選択されて音データが処理される。第
９の発明によれば，第２のフィルタ選択部において，成
分抽出部により，無声状態の音データに含まれる０．６
ｋＨｚ以上の帯域の周波数成分が抽出され，この成分抽
出部からの出力信号のパワーがパワー検出部により検出
される。第２のフィルタ選択部は，パワー検出部の出力
に応じて，増幅率が異なる複数の第２のフィルタのうち
のいずれかを選択する。第１０の発明によれば，第２の
フィルタ選択部において，ＳＮ比検出部により音データ
のＳＮ比が検出される。第２のフィルタ選択部は，ＳＮ
比の検出出力に応じて，複数の第２のフィルタのうちの
いずれかを選択する。第１１の発明によれば，ＳＮ比検
出部において，判別部により入力部から入力された音デ
ータが有声状態と無声状態とのいずれのデータかが判別
され，有声データと無声データとのそれぞれのパワーが
パワー検出部より検出され，さらに，パワー比演算部に
より有声データのパワーと無声データのパワーとの比率
が計算される。

【０００８】

【実施例】以下，添付図面を参照して，本発明を具体化
した実施例について説明し，本発明の理解に供する。な
お，以下の第１および第２の各実施例は，本発明を具体
化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性
格のものではない。 ［第１実施例］はじめに，図１〜図４を参照して第１実
施例について説明する。図１は，ＣＥＬＰ系音声符号化
方式における雑音軽減装置（以下，単に「雑音軽減装
置」という）１の全体構成を，関連する周辺装置と共に
示すブロック図である。雑音軽減装置１は，ＣＥＬＰ系
音声符号化方式によって符号化された音声信号を再生す
るための音声再生装置３から音声の再生信号を受け，そ
の信号に含まれるキュルキュル音（前述）を軽減させた
後，スピーカ５へ再生信号を出力する。雑音軽減装置１
は，切換え判定部１１と，切換えスイッチ１２と，帯域
遮断フィルタ１３と，増幅フィルタ１５と，帯域遮断フ
ィルタ１７と，増幅フィルタ１９とを含む。切換え判定
部１１は，音声再生装置３から出力された音声の再生信
号に対して所定の判定処理（後述）を行い，その判定出
力に基づいて切換えスイッチ１２を駆動する。この切換
えスイッチ１２の動作により，音声再生信号の経路が切
換えられる。音声再生信号の経路は３つある。その１つ
には帯域遮断フィルタ１３と増幅フィルタ１５とが配設
され（以下，これを「第１の経路」という），他の１つ
には，帯域遮断フィルタ１７と増幅フィルタ１９とが配
設されている（以下，これを「第２の経路」という）。
残りの１つの経路は，フィルタ類が配設されておらず，
音声再生信号をそのまま外部へ出力するための経路であ
る（以下，これを「第３の経路」という）。なお，上記
帯域遮断フィルタ１３と増幅フィルタ１５と帯域遮断フ
ィルタ１７と増幅フィルタ１９とのそれぞれは，ＤＳＰ
または他のマイクロプロセッサを用いたデジタルフィル
タによって構成する。なお，各フィルタ１３，１５，１
７，１９をアナログ回路を用いて構成することも可能で
ある。

【０００９】図２は，白色雑音をＣＥＬＰ系音声符号化
方式による音声符号化装置（図示を省略）を用いて符号
化し，その符号化信号を上記の音声再生装置３により再
生した場合の再生信号に含まれる周波数成分の相対的分
布を示す特性図である。同図において，１．３ｋＨｚ付
近の周波数成分のレベルがピークとなっている。この
１．３ｋＨｚ付近の周波数成分が再生音声においてキュ
ルキュル音として聞き取られる主な成分であると考えら
れる。図３（ａ）は，帯域遮断フィルタ１３と増幅フィ
ルタ１５とにより音声再生信号に与えられる利得特性を
表す図であり，図３（ｂ）は帯域遮断フィルタ１７と増
幅フィルタ１９とにより音声再生信号に与えられる利得
特性を表す図である。図３（ａ）に示した帯域遮断フィ
ルタ１３により１．３ｋＨｚを含む０．６〜２．８ｋＨ
ｚの帯域の周波数成分が減衰されると共に，増幅フィル
タ１５により３．０ｋＨｚ以上の帯域の周波数成分が増
幅される。また，図３（ｂ）に示した利得特性では，帯
域遮断フィルタ１７により１．３ｋＨｚを含む０．６〜
２．０ｋＨｚの帯域の周波数成分が図３（ａ）よりも小
さい減衰率にて減衰されると共に，増幅フィルタ１９に
より３．０ｋＨｚ以上の帯域の周波数成分が図３（ａ）
よりも小さい増幅率にて増幅される。キュルキュル音
は，上述したように，１．３ｋＨｚ付近の周波数帯域を
減衰対象とする帯域遮断フィルタにより軽減させること
ができるが，再生音声の音質が若干劣化することが経験
上知られている。キュルキュル音が大きい場合には，キ
ュルキュル音による音質の劣化の程度よりも帯域遮断フ
ィルタによる再生音声の音質劣化の程度が小さいので，
全体としての音質は，キュルキュル音を軽減させない時
よりもかなり良くなる。一方，キュルキュル音が小さい
場合には，キュルキュル音による再生音声の音質の劣化
の程度に比べて帯域遮断フィルタによる再生音声の音質
劣化の影響が大きくなるので，キュルキュル音を軽減さ
せない時の音質よりもキュルキュル音を軽減させた時の
音質が劣化してしまうことがある。

【００１０】そこで，本実施例では，減衰率が大きい帯
域遮断フィルタ１３と増幅率が大きい増幅フィルタ１５
とを配設した第１の経路と，帯域遮断フィルタ１３より
も減衰率を小さくした帯域遮断フィルタ１７と増幅フィ
ルタ１５よりも増幅率を小さくした増幅フィルタ１９と
を配設した第２の経路と，フィルタ類を配設しない第３
の経路とを設け，再生音声に含まれるキュルキュル音の
大きさに応じて第１〜第３の経路のうちのいずれかを選
択するようにした。即ち，切換え判定部１１において音
声再生信号におけるキュルキュル音の大きさを判定し，
キュルキュル音が大きい場合には，音声再生信号を第１
の経路へ送り，減衰率の大きい帯域遮断フィルタ１３を
用いて０．６〜２．０ｋＨｚの周波数帯域の成分を減衰
させると共に，増幅フィルタ１５により３．０ｋＨｚ以
上の周波数帯域の成分を増幅させる。また，キュルキュ
ル音が小さい場合には，音声再生信号を第２の経路へ送
り，第１の経路よりも減衰率を小さくした帯域遮断フィ
ルタ１７を用いて０．６〜２．８ｋＨｚの周波数帯域の
成分を減衰させると共に，第１の経路よりも増幅率を小
さくした増幅フィルタ１９により３．０ｋＨｚ以上の周
波数帯域の成分を増幅させる。ここで，増幅フィルタ１
５，１９により３．０ｋＨｚ以上の帯域の周波数成分を
増幅させるのは，この帯域の周波数成分を増幅すること
により再生音声の音質が向上することが経験上知られて
いるためである。さらに，キュルキュル音が極めて小さ
い時は，再生音声信号を第３の経路へ送り，そのまま雑
音軽減装置１の外部へ出力する。

【００１１】これにより，再生音声信号に含まれるキュ
ルキュル音の大きさに応じて，キュルキュル音の軽減と
音質の劣化防止とのバランスが適正になるような雑音軽
減処理を行うことができる。なお，上記帯域遮断フィル
タ１３，１７を構成するにあたっては，１．３ｋＨｚ付
近の周波数成分に対する減衰率が所定のレベルであるこ
とが重要である。一方，減衰の対象となる帯域範囲は，
音声再生装置３の特性等に応じて１．３ｋＨｚを含む範
囲内で広くしたり狭くしたりした方が望ましい場合があ
る。フィルタ処理について更に説明する。第１の経路ま
たは第２の経路を経た音声再生信号は，例えば，

【００１２】 y(n) ＝aO^* x(n)＋a1^* x(n-1)＋a2^* x(n-2)＋…… ＋ai^* x(n-i)−b1^* y(n-1)−b2^* y(n-2)−……−bj^* y(n-j) …(1)

【００１３】の式により表される。この式（１）におい
て，ｎは時系列で送られる信号の順序を表し，ｙ（ｎ）
はｎサンプル目のフィルタ出力信号の値，ｘ（ｎ）はｎ
サンプル目のフィルタ入力信号の値，ａ０〜ａｉ，ｂ１
〜ｂｊはそれぞれフィルタの係数である。本実施例にお
いて用いられるフィルタは，例えば第２の経路で用いら
れている帯域遮断フィルタ１７と増幅フィルタ１９とを
合わせたとしても，上記のフィルタの次数ｉ，ｊは１０
個程度で実現することができる。したがって，たかだか
２０回前後の積和演算を行うだけで良いので，上述した
従来の装置等に比べて計算量がきわめて少なく，短時間
で処理できると共に，装置構成も簡単でよくなる。な
お，上記第１と第２との経路とは異なるフィルタを配設
した経路をさらに加えて処理内容を多様化させたり，帯
域遮断フィルタ１３，１７と増幅フィルタ１５，１９と
のそれぞれにおいて，計算式を複数個用意するまたは，
キュルキュル音の大きさに応じて計算式を様々に変形さ
せて最適化するようにし，第１の経路及び第２の経路上
でよりきめ細かいフィルタ処理を行えるようにしてもよ
い。

【００１４】次に，図４を参照して，切換え判定部１１
の構成を説明する。切換え判定部１１は，無声状態選択
部３０と，高域通過フィルタ３１と，パワー検出部３３
と，フィルタ切換え部３５とを含む。無声状態選択部３
０は，話し手が声を発していない無声状態の時の音声再
生信号を切換え判定部１１に取込む。無声状態の時の音
声再生信号には，背景雑音のみが含まれている。例え
ば，本実施例の雑音軽減装置１と音声再生装置３とスピ
ーカ５とが留守番録音機能付き電話に搭載されている場
合には，一般に，留守番録音の開始を知らせる発信音の
終了から通話者が声を発するまでには２００ｍｓ以上の
時間を要する。そこで，雑音軽減装置１に音声再生信号
の入力が開始されてから例えば１２５ｍｓが経過するま
での音声再生信号を切換え判定部１１が取込むように
し，この信号を用いてキュルキュル音のみの大きさを判
定する。なお，留守番録音機能付き電話以外の機器であ
って，無声状態のタイミングを予め特定できないような
機器の場合には，切換え判定部１１の内部に有声状態と
無声状態とを判別するための手段を設け，無声状態の時
を選んで音声再生信号を取り込むようにすればよい。高
域通過フィルタ３１は，０．６ｋＨｚ以下の帯域の周波
数成分を遮断する。これは，キュルキュル音の大きさの
判定には，キュルキュル音の主な周波数成分となる０．
６〜２．８ｋＨｚの帯域から外れる低い周波数成分をカ
ットしたいためである。例えば，音声符号化処理の前の
入力音声に含まれる背景雑音のレベルが大きい場合であ
っても，その背景雑音の主要な周波数成分が０．６ｋＨ
ｚ以下の帯域に存在する場合は，音声を再生した場合に
キュルキュル音があまり発生しない。したがって，無声
状態の時の音声再生信号を遮断周波数０．６ｋＨｚの高
域通過フィルタ３１に通すことにより，キュルキュル音
と関係ない低周波音がカットされ，キュルキュル音の検
出精度が向上する。高域通過フィルタ３１を通過した信
号は，パワー検出部３３へ送られる。パワー検出部３３
では，信号の二乗平均を求める。この信号の二乗平均の
値は，信号のパワーを表すので，本実施例では，信号の
二乗平均に基づいて，信号のパワーの大きさを精度よく
判断することができる。パワー検出部３３の出力は，フ
ィルタ切換え部３５に送られる。フィルタ切換え部３５
は，送られてきた信号のパワーを表す値の大きさに応じ
て，切換えスイッチ１２（図１参照）を第１〜第３のい
ずれかの経路に切り換える。留守番録音機能付き電話の
場合には，上記の音声再生開始から１２５ｍｓの間に選
択された経路が，録音された１件の会話の再生処理が完
了するまで用いられ，録音が複数件ある場合には，各録
音毎に最初の１２５ｍｓ間の音声再生信号が切換え判定
部１１に送られてキュルキュル音のパワー検出と経路の
選択処理が行われる。

【００１５】第１〜第３の経路から出力された信号を再
生した場合の感応評価について述べる。この感応評価で
は，様々な背景雑音が含まれた入力音声をＣＥＬＰ系音
声符号化方式によって圧縮伸張処理を施し，キュルキュ
ル音が含まれた状態にして第１〜第３の経路を通過さ
せ，再生音声と入力音声との音質を比較した。キュルキ
ュル音が大きい場合には，第１の経路にて帯域遮断フィ
ルタ１３を用いた場合に，キュルキュル音が小さい場合
には，第２の経路にて帯域遮断フィルタ１７と増幅フィ
ルタ１９とを用いた場合に，キュルキュル音がほとんど
またはまったく含まれていない場合には，第３の経路に
てフィルタ処理を行わなかったものが高い評価を得た。
ちなみに，音声再生信号のパワーの大きさとキュルキュ
ル音の大小とには相関があり，信号パワーが大きい場合
には，キュルキュル音も大きく，また，信号パワーが小
さい場合には，キュルキュル音も小さい。従って，図４
に示した切換え判定部１１において，キュルキュル音の
大小を判定するのに変えて，音声再生信号のパワーその
ものの大きさを判定して切換えスイッチ１２を切り換え
て音声再生信号を送り出す経路を選択するようにしても
よい。なお，キュルキュル音の大小または音声再生信号
のパワーの大小についての切換えの最適な閾値は，雑音
軽減装置１が搭載される機器の種類や，組み合わせて用
いられる音声再生装置３およびスピーカ５との対応関係
等に基づいて定めればよい。以上に説明した第１実施例
によれば，ＣＥＬＰ系音声符号化方式における圧縮伸張
処理が施された再生音声に含まれるキュルキュル音を容
易にかつ効果的に軽減させることができ，処理における
演算量が少なく，また，メモリ等も小さい容量のもので
よいので，例えば，自動車電話や携帯電話，留守番録音
機能付き電話等に容易に実装することが可能である。ま
た，送り側電話に音声を入力し，電話回線を経て受け側
の電話に音声がいたる際，電話回転の特性により，入力
された音声の周波数特性が受け側では変化して出力され
る。本実施例ではこの電話回線による入力された音声の
周波数特性の変化を打ち消す効果がある。例えば，受け
側の留守番電話にＣＥＬＰ系音声圧縮伸長装置と本実施
例の雑音軽減装置１とが備えられている場合，ＣＥＬＰ
系音声圧縮伸長装置の一部である音声再生装置３により
留守録音再生された信号に図３（ａ），（ｂ）に利得特
性を示すフィルタをかけることにより送り側電話に入力
した音声に近づけることができる。

【００１６】［第２実施例］次に，図５と図６とを参照
して本発明の第２実施例を説明する。第２実施例では，
上記第１実施例における切換え判定部１１の構成を変形
させた。その変形例を図５に示す。第２実施例の切換え
判定部１１ａは，高域通過フィルタ３１とパワー検出部
３３とに代えて，有声・無声判別部４１とレベル検出部
４３とＳＮ比演算部４５とを備える。有声・無声判別部
４１は，雑音軽減装置１に入力された再生音声信号が，
有声状態の時のものか無声状態の時のものかを判別す
る。この有声・無声判別部４１の内部構成を図６に示
す。有声無声判別部４１は，音声の主要な周波数成分が
含まれる帯域を通過帯域とする帯域通過フィルタ５１
と，この帯域通過フィルタ５１からの出力の二乗平均に
基づいて音声のレベルを計算するレベル演算部５３と，
有声状態か無声状態かを判別するための閾値を予め記憶
したレジスタを含む閾値記憶部５５と，レベル演算部５
３からの出力と，閾値記憶部５５に記憶された値とを比
較して，有声状態か無声状態かを判別する比較部５７と
を含む。有声無線判別部４１の判別結果は，レベル検出
部４３に送られる。レベル検出部４３は，有声無声判別
部４１からの出力を受け，雑音軽減装置１に時系列的に
入力されている無声状態と有声状態の音声再生信号のレ
ベルをそれぞれ測定する。このレベル測定は，音声再生
信号を二乗平均することにより求められる。本実施例に
おいて，軽減の対象となっているキュルキュル音は，音
声符号化処理前の入力音声に含まれる背景雑音が変化し
て発生するので，無声状態の時の音声再生信号のレベル
を測定することにより，キュルキュル音自体の信号レベ
ルを知ることができる。そして，同様に有声状態の時の
音声再生信号のレベルを検出し，有声状態の時（以下
「有声区間」という）と無声状態の時（以下「無声区
間」という）とのそれぞれのレベルをＳＮ比演算部４５
へ送る。

【００１７】ＳＮ比演算部４５は，両者の比率すなわち
ＳＮ比を算出する。ＳＮ比（ＳＮＲ）は，無声区間にお
ける最終の数十サンプルの平均レベルを無声音レベル
（Ｌｎ）とし，有声区間におけるレベルのピーク値を有
声音レベル（Ｌｖ）とした場合に，ＳＮＲ＝２０ｌｏｇ
（Ｌｖ／Ｌｎ）により算出される。ＳＮ比演算部４５
は，音声再生信号における１つの無声区間とそれに続く
１つの有声区間との１セットをサブフレームとして扱
い，上記の式を用いてサブフレーム毎のＳＮ比を求め
る。ＳＮ比演算部４５が算出したサブフレーム毎のＳＮ
比は順次フィルタ切換え部３５へ送られる。フィルタ切
換え部３５は，上記第１実施例にて説明したように，切
換えスイッチ１２を駆動するものであるが，第２実施例
では以下の点が異なる。音声再生中に，切換えスイッチ
１２の駆動により第１〜第３の経路が頻繁に切換えられ
ると，再生音声の音質が変化すること等により聴き手の
耳障りとなるおそれがある。そこで，フィルタ切換え部
３５は，上記サブフレームを複数個集合させたものをフ
レームとして扱い，このフレーム毎のＳＮ比の大小に応
じて切換えスイッチ１２を切り換える。フレームのＳＮ
比は，そのフレームに含まれる複数個のサブフレームの
ＳＮ比の平均である。フィルタ切換え部３５は，切換え
スイッチ１２を切り換えるＳＮ比の基準として，例え
ば，ＳＮ比が１０ｄＢ以下であれば第１の経路に，ＳＮ
比が１０〜２０ｄＢであれば第２の経路に，ＳＮ比が２
０ｄＢ以上であれば第３の経路に切り換える。なお，Ｓ
Ｎ比と第１〜第３の経路との対応関係は，雑音軽減装置
１を搭載する機器の種類や音声再生装置３及びスピーカ
５との組合せ等に応じて異ならせてもよい。また，音声
再生信号を処理するための第１〜第３の経路に加えて更
に多くの処理経路を設けたり，各経路に配設するフィル
タの種類及び各フィルタの演算式を最適化により随時変
化させるなどの変形は，第２実施例においても同様に適
用できる。

【００１８】以上に説明した第２実施例によれば，上記
第１実施例と同様に再生音声に含まれるキュルキュル音
を容易にかつ効果的に軽減できると共に，雑音軽減処理
の内容を再生音声の有声無声に応じてリアルタイムで切
り換えることができる。したがって，再生音声における
有声区間と無声区間とのタイミングが特定しにくい機器
に搭載された場合であっても，確実に雑音軽減処理の切
換えを行うことができる。また，雑音軽減処理の切換え
は，音声再生中に随時行われるので，例えば，話し手が
移動して背景雑音の種類が異なった場合等にもその背景
雑音の種類に応じた適正な雑音軽減処理を行える。以
上，本発明の実施例を説明した。上記第１実施例と第２
実施例とにおける特徴的構成について以下に述べる。上
記雑音軽減装置１において，入力された音声再生信号を
上記帯域遮断フィルタ１３，１７へ導くための経路によ
り，ＣＥＬＰ系の音声符号化方式による圧縮伸張処理が
施された音データを入力する入力部が構成されている。
上記帯域遮断フィルタ１３と帯域遮断フィルタ１７とに
より，圧縮伸張処理が施されたデータに含まれる周波数
成分の上記圧縮伸張処理が施される前の周波数成分に対
する増幅率がピークとなる帯域の周波数成分を減衰させ
る第１のフィルタであって，上記音データに含まれる
０．６〜２．８ｋＨｚの帯域の周波数成分を減衰させる
第１のフィルタが構成されている。ここで，「増幅率が
ピークとなる帯域」とは上記第１実施例における図２に
示した１．３ｋＨｚを含む０．６〜２．８ｋＨｚの帯域
に相当するが，必要に応じて，増幅率がピークとなる他
の周波数帯域を対象に加えてもよい。

【００１９】上記増幅フィルタ１５と増幅フィルタ１９
とにより，第１のフィルタにより減衰されない周波数帯
域内の帯域に含まれる周波数成分を増幅させる第２のフ
ィルタであって，上記音データに含まれる３．０ｋＨｚ
以上の帯域の周波数成分を増幅させる第２のフィルタが
構成されている。上記切換え判定部１１と，切換えスイ
ッチ１２とにより，複数の第１のフィルタのうちのいず
れかを選択して上記音データを処理させる第１のフィル
タ選択部，および，複数の第２のフィルタのうちのいず
れかを選択して上記音データを処理させる第２のフィル
タ選択部が構成されている。上記無声状態選択部３０と
高域通過フィルタ３１とにより，無声状態の上記音デー
タに含まれる０．６ｋＨｚ以上の帯域の周波数成分を抽
出する成分抽出部が構成されている。上記パワー検出部
３３により，成分抽出部からの出力信号のパワーを検出
するパワー検出部が構成されている。上記有声・無声判
別部４１とレベル検出部４３とＳＮ比演算部４５とによ
り，上記音データのＳＮ比を検出するＳＮ比検出部が構
成されている。上記有声・無声判別部４１により，上記
音データが有声状態と無声状態とのいずれのデータかを
判別する判別部が構成されている。上記レベル検出部４
３により，判別部により有声状態と判別された有声デー
タと，判別部により無声状態と判別された無声データと
のそれぞれのパワーを検出するパワー検出部が構成され
ている。上記ＳＮ比演算部４５によりパワー検出部によ
り検出された有声データのパワーと無声データのパワー
との比率を計算するパワー比演算部が構成されている。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば，Ｃ
ＥＬＰ系の音声符号化方式による圧縮伸張処理が施され
た音データに含まれる周波数成分の，圧縮伸張処理が施
される前の周波数成分に対する増幅率がピークとなる帯
域であって，０．６〜２．８ｋＨｚの帯域の周波数成分
が第１のフィルタにより減衰されるので，上記音データ
に含まれる雑音を軽減することができる。また，上記第
１のフィルタにより減衰されない周波数帯域内の所定の
帯域であって，３．０ｋＨｚ以上の帯域の周波数成分を
第２のフィルタにより増幅させるので，上記第１のフィ
ルタによって雑音を軽減させるにあたり，再生音の音質
が劣化することを防止できる。さらに，減衰率が異なる
複数の第１のフィルタと，増幅率が異なる複数の第２の
フィルタとを備え，それぞれの内のいずれかを所定の帯
域の周波数成分の信号パワーまたは上記音データのＳＮ
比に応じて選択するようにしたので，発生する雑音に応
じた軽減処理が容易に行える。これにより，ＣＥＬＰ系
音声符号化方式の利点を生かしつつ，圧縮伸張処理が施
された音データに含まれる雑音を簡易な構成により効果
的に軽減させることが可能な雑音軽減装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例による雑音軽減装置の全
体構成を示すブロック図。

【図２】 白色雑音をＣＥＬＰ系の音声符号化方式によ
って圧縮伸張処理を施した出力信号の周波数成分の相対
的分布を表す特性図。

【図３】 雑音軽減装置に備えられたフィルタの利得特
性を表す特性図。

【図４】 雑音軽減装置の切換え判定部の内部構成を示
すブロック図。

【図５】 本発明の第２実施例による雑音軽減装置の切
換え判定部の内部構成を示すブロック図。

【図６】 切換え判定部の有声・無声判別部の内部構成
を示すブロック図。

【図７】 従来の雑音軽減装置の構成例を示すブロック
図。

【図８】 従来の雑音軽減装置の構成例を示すブロック
図。

【符号の説明】

１…雑音軽減装置 ３…音声再生装置 ５…スピーカ １１…切換え判定部 １２…切換えスイッチ １３，１７…帯域遮断フィルタ １５，１９…増幅フィルタ ３０…無声状態選択部 ３１…高域通過フィルタ ３３…パワー検出部 ３５…フィルタ切換え部 ４１…有声・無声判別部 ４３…レベル検出部 ４５…ＳＮ比演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂谷 亨 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 水野 雅博 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 杉本 理恵 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 宇津野 秀夫 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 橋本 裕志 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 下田 敏章 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 山口 証 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 符号励振線形予測（ＣＥＬＰ）系の音声
   符号化方式による圧縮伸張処理が施された音データを入
   力する入力部と，上記音データに含まれる周波数成分の
   上記圧縮伸張処理が施される前の周波数成分に対する増
   幅率がピークとなる帯域の周波数成分を減衰させる第１
   のフィルタとを含むことを特徴とするＣＥＬＰ系音声符
   号化方式における雑音軽減装置。
2. 【請求項２】 上記第１のフィルタは，上記音データに
   含まれる０．６〜２．８ｋＨｚの帯域の周波数成分を減
   衰させることを特徴とする請求項１記載のＣＥＬＰ系音
   声符号化方式における雑音軽減装置。
3. 【請求項３】 減衰率が異なる複数の上記第１のフィル
   タを含み，上記複数の第１のフィルタのうちのいずれか
   を選択して上記音データを処理させる第１のフィルタ選
   択部をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記
   載のＣＥＬＰ系音声符号化方式における雑音軽減装置。
4. 【請求項４】 上記第１のフィルタ選択部は，無声状態
   の上記音データに含まれる０．６ｋＨｚ以上の帯域の周
   波数成分を抽出する成分抽出部と，上記成分抽出部から
   の出力信号のパワーを検出するパワー検出部とを含み，
   上記パワー検出部からの出力に応じて上記第１のフィル
   タを選択することを特徴とする請求項３記載のＣＥＬＰ
   系音声符号化方式における雑音軽減装置。
5. 【請求項５】 上記第１のフィルタ選択部は，上記音デ
   ータのＳＮ比を検出するＳＮ比検出部を含み，上記ＳＮ
   比検出部からの出力に応じて上記第１のフィルタを選択
   することを特徴とする請求項３記載のＣＥＬＰ系符号化
   方式における雑音軽減装置。
6. 【請求項６】 上記第１のフィルタにより減衰されない
   周波数帯域内の所定の帯域に含まれる周波数成分を増幅
   させる第２のフィルタをさらに含むことを特徴とする請
   求項１，２，３，４または５記載のＣＥＬＰ系音声符号
   化方式における雑音軽減装置。
7. 【請求項７】 上記第２のフィルタは，上記音データに
   含まれる３．０ｋＨｚ以上の帯域の周波数成分を増幅さ
   せることを特徴とする請求項６記載のＣＥＬＰ系音声符
   号化方式における雑音軽減装置。
8. 【請求項８】 増幅率が異なる複数の上記第２のフィル
   タを含み，上記複数の第２のフィルタのうちのいずれか
   を選択して上記音データを処理させる第２のフィルタ選
   択部をさらに含むことを特徴とする請求項６または７記
   載のＣＥＬＰ系音声符号化方式における雑音軽減装置。
9. 【請求項９】 上記第２のフィルタ選択部は，無声状態
   の上記音データに含まれる０．６ｋＨｚ以上の帯域の周
   波数成分を抽出する成分抽出部と，上記成分抽出部から
   の出力信号のパワーを検出するパワー検出部とを含み，
   上記パワー検出部の出力に応じて上記第２のフィルタを
   選択することを特徴とする請求項８記載のＣＥＬＰ系音
   声符号化方式における雑音軽減装置。
10. 【請求項１０】 上記第２のフィルタ選択部は，上記音
    データのＳＮ比を検出するＳＮ比検出部を含み，上記Ｓ
    Ｎ比検出部からの出力に応じて上記第２のフィルタを選
    択することを特徴とする請求項８記載のＣＥＬＰ系音声
    符号化方式における雑音軽減装置。
11. 【請求項１１】 上記ＳＮ比検出部は，上記音データが
    有声状態と無声状態とのいずれのデータかを判別する判
    別部と，上記判別部により有声状態と判別された有声デ
    ータと，上記判別部により無声状態と判別された無声デ
    ータとのそれぞれのパワーを検出するパワー検出部と，
    上記パワー検出部により検出された有声データのパワー
    と無声データのパワーとの比率を計算するパワー比演算
    部とを含むことを特徴とする請求項５または１０記載の
    ＣＥＬＰ系音声符号化方式における雑音軽減装置。