(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信回線を介して帯域幅が制限された音声信号の受信を行い、前記音声信号の周波数帯域を拡張する音声帯域拡張装置であって、
前記音声信号を、前記音声信号の周波数成分からノイズを除去したノイズ除去信号と、前記音声信号の周波数成分から前記ノイズ除去信号の周波数成分を除去した抽出ノイズ信号とに分離する信号分離部と、
前記ノイズ除去信号に、前記ノイズ除去信号の周波数帯域より高い周波数帯域の信号を補充して、拡張ノイズ除去信号を生成するノイズ除去信号成分拡張部と、
前記抽出ノイズ信号に、前記抽出ノイズ信号の周波数帯域より高い周波数帯域の信号を補充して、拡張抽出ノイズ信号を生成する抽出ノイズ信号成分拡張部と、
前記拡張ノイズ除去信号および前記拡張抽出ノイズ信号の何れか一方または双方の信号強度を調整する信号強度調整部と、
前記信号強度調整部で調整された前記拡張ノイズ除去信号と前記拡張抽出ノイズ信号とを合成する信号合成処理部と
を備えることを特徴とする音声帯域拡張装置。
【請求項２】
前記ノイズ除去信号成分拡張部は、前記拡張ノイズ除去信号を生成するにあたって、前記ノイズ除去信号の周波数帯域より高い周波数帯域に、前記ノイズ除去信号の周波数帯域をスライドさせ、そのスライドさせた信号と前記ノイズ除去信号とを合成し、前記スライドさせた信号の周波数帯域における前記合成した信号の強度を、周波数が高くなるにつれて減衰させ、
前記抽出ノイズ信号成分拡張部は、前記拡張抽出ノイズ信号を生成するにあたって、前記抽出ノイズ信号の周波数帯域より高い周波数帯域に、前記抽出ノイズ信号の周波数帯域をスライドさせ、そのスライドさせた信号と前記抽出ノイズ信号とを合成し、前記スライドさせた信号の周波数帯域における前記合成した信号の強度を、周波数が高くなるにつれて減衰させる
ことを特徴とする請求項１に記載された音声帯域拡張装置。
【請求項３】
前記信号強度調整部は、
前記拡張ノイズ除去信号の最大信号強度が所定値となるように、前記拡張ノイズ除去信号の全体の信号強度を調整するノイズ除去信号強度調整部と、
前記拡張抽出ノイズ信号の最大信号強度が前記所定値より小さい値となるように、前記拡張抽出ノイズ信号の全体の信号強度を調整する抽出ノイズ信号強度調整部と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された音声帯域拡張装置。
【請求項４】
前記信号強度調整部は、
前記拡張ノイズ除去信号の強度を測定するノイズ除去信号強度測定部と、
前記拡張抽出ノイズ信号の強度を測定する抽出ノイズ信号強度測定部と、
前記拡張ノイズ除去信号の強度と前記拡張抽出ノイズ信号の強度とを比較して、前記拡張抽出ノイズ信号の強度を前記拡張ノイズ除去信号の強度より小さくする、ノイズ除去信号強度調整情報と、抽出ノイズ信号強度調整情報とを生成する強度調整部と、
前記拡張ノイズ除去信号の強度を前記ノイズ除去信号強度調整情報で調整するノイズ除去信号強度調整部と、
前記拡張抽出ノイズ信号の強度を前記抽出ノイズ信号強度調整情報で調整する抽出ノイズ信号強度調整部と
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された音声帯域拡張装置。
【請求項５】
自己相関関数を用いて前記ノイズ除去信号のピーク振幅が最大のときの最大遅延時間を算出し、前記最大遅延時間が所定時間内であるか否かを判定する信号判定部をさらに備え、
前記強度調整部は、前記所定時間内であれば、前記拡張抽出ノイズ信号の強度を略０にするノイズ除去信号強度調整情報を生成する
ことを特徴とする請求項４に記載された音声帯域拡張装置。
【請求項６】
通信回線を介して帯域幅が制限された音声信号の受信を行い、前記音声信号の周波数帯域を拡張する音声帯域拡張装置として機能するコンピュータを、
前記音声信号を、前記音声信号の周波数成分からノイズを除去したノイズ除去信号と、前記音声信号の周波数成分から前記ノイズ除去信号の周波数成分を除去した抽出ノイズ信号とに分離する信号分離手段、
前記ノイズ除去信号に、前記ノイズ除去信号の周波数帯域より高い周波数帯域の信号を補充して、拡張ノイズ除去信号を生成するノイズ除去信号成分拡張手段、
前記抽出ノイズ信号に、前記抽出ノイズ信号の周波数帯域より高い周波数帯域の信号を補充して、拡張抽出ノイズ信号を生成する抽出ノイズ信号成分拡張手段、
前記拡張ノイズ除去信号および前記拡張抽出ノイズ信号の何れか一方または双方の信号強度を調整する信号強度調整手段、
前記信号強度調整手段で調整された前記拡張ノイズ除去信号と前記拡張抽出ノイズ信号とを合成する信号合成処理手段
として機能させることを特徴とする音声帯域拡張プログラム。
【請求項７】
前記ノイズ除去信号成分拡張手段を、前記拡張ノイズ除去信号を生成するにあたって、前記ノイズ除去信号の周波数帯域より高い周波数帯域に、前記ノイズ除去信号の周波数帯域をスライドさせ、そのスライドさせた信号と前記ノイズ除去信号とを合成し、前記スライドさせた信号の周波数帯域における前記合成した信号の強度を、周波数が高くなるにつれて減衰させる手段、
前記抽出ノイズ信号成分拡張手段を、前記拡張抽出ノイズ信号を生成するにあたって、前記抽出ノイズ信号の周波数帯域より高い周波数帯域に、前記抽出ノイズ信号の周波数帯域をスライドさせ、そのスライドさせた信号と前記抽出ノイズ信号とを合成し、前記スライドさせた信号の周波数帯域における前記合成した信号の強度を、周波数が高くなるにつれて減衰させる手段
として機能させることを特徴とする請求項６に記載された音声帯域拡張プログラム。
【請求項８】
前記信号強度調整手段を、
前記拡張ノイズ除去信号の最大信号強度が所定値となるように、前記拡張ノイズ除去信号の全体の信号強度を調整するノイズ除去信号強度調整手段、
前記拡張抽出ノイズ信号の最大信号強度が前記所定値より小さい値となるように、前記拡張抽出ノイズ信号の全体の信号強度を調整する抽出ノイズ信号強度調整手段
として機能させることを特徴とする請求項６または請求項７に記載された音声帯域拡張プログラム。
【請求項９】
前記信号強度調整手段を、
前記拡張ノイズ除去信号の強度を測定するノイズ除去信号強度測定手段、
前記拡張抽出ノイズ信号の強度を測定する抽出ノイズ信号強度測定手段、
前記拡張ノイズ除去信号の強度と前記拡張抽出ノイズ信号の強度とを比較して、前記拡張抽出ノイズ信号の強度を前記拡張ノイズ除去信号の強度より小さくする、ノイズ除去信号強度調整情報と、抽出ノイズ信号強度調整情報とを生成する強度調整手段、
前記拡張ノイズ除去信号の強度を前記ノイズ除去信号強度調整情報で調整するノイズ除去信号強度調整手段、
前記拡張抽出ノイズ信号の強度を前記抽出ノイズ信号強度調整情報で調整する抽出ノイズ信号強度調整手段
として機能させることを特徴とする請求項６または請求項７に記載された音声帯域拡張プログラム。
【請求項１０】
自己相関関数を用いて前記ノイズ除去信号のピーク振幅が最大のときの最大遅延時間を算出し、前記最大遅延時間が所定時間内であるか否かを判定する信号判定手段として機能させ、
前記強度調整手段を、前記所定時間内であれば、前記拡張抽出ノイズ信号の強度を略０にするノイズ除去信号強度調整情報を生成する手段
として機能させることを特徴とする請求項９に記載された音声帯域拡張プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声帯域拡張装置および音声帯域拡張プログラムに関し、特に、周波数帯域が制限された音声信号に、より高い周波数帯域の信号を補充することで、音声信号の周波数帯域の拡張を行う音声帯域拡張装置および音声帯域拡張プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電話回線における伝送可能な音声信号の周波数帯域は０．３〜３．４ｋＨｚである。この音声信号の周波数帯域は、人間が発話する音声の周波数帯域に比べてはるかに狭い狭帯域幅である。そのため、電話から聞こえる相手（話し手）の声はこもった声となり、聞き手は、話し手の本来の声とは少し違和感を感じる声を聞くことになる。
そこで、従来、特許文献１に記載されているような電話装置が提案されている。この電話装置は、電話回線などの伝送路を介して、話し手の本来の声より狭帯域幅の音声信号を音声受信器が受信する。音声受信器が受信した狭帯域幅の音声信号の周波数を有声音区間の帯域にシフトする第１の音声帯域拡張部と、狭帯域幅の音声信号の周波数を無声音区間の帯域にシフトする第２の音声帯域拡張部と、音声信号を狭帯域化したことで消失した音声の低周波数成分を擬似的に復元する第３の音声帯域拡張部との３つの音声帯域拡張部を備えて、各音声帯域拡張部で生成された音声を合成することで、狭帯域音声を拡張した擬似広帯域音声を受話器のスピーカから出力する装置である。
このように、従来の電話装置は、受信した音声信号の周波数帯域を、より高い周波数帯域に拡張した音声信号（擬似広帯域音声）を生成し、通話音声品質の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５６０００公報（図１，図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の電話装置が受信する音声信号には、本来拡張すべき話し手の声の音声信号（非ノイズ信号、ノイズ除去信号）と共に、それ以外の雑音となる信号（ノイズ信号、抽出ノイズ信号）も含まれている。そのため、第１の音声帯域拡張部と第２の音声帯域拡張部と第３の音声帯域拡張部とで音声信号を拡張して生成された音声信号は、ノイズ信号による異音や耳障りな音などを含んだまま拡張されている。そして、従来の電話装置は、それらの拡張した音声信号をそのまま合成するため、結果として受話器のスピーカから出力される音声品質を下げてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、音声信号を、抽出ノイズ信号とノイズ除去信号とに分離し、抽出ノイズ信号とノイズ除去信号とで別々に周波数帯域を拡張する処理を行う音声帯域拡張装置および音声帯域拡張プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の音声帯域拡張装置は、通信回線を介して帯域幅が制限された音声信号の受信を行い、前記音声信号の周波数帯域を拡張する音声帯域拡張装置において、前記音声信号を、ノイズ除去信号と抽出ノイズ信号とに分離する信号分離部と、前記ノイズ除去信号の周波数帯域より高い周波数帯域の信号を補充して、拡張ノイズ除去信号を生成するノイズ除去信号成分拡張部と、拡張抽出ノイズ信号を生成する抽出ノイズ信号成分拡張部と、前記拡張ノイズ除去信号および前記拡張抽出ノイズ信号の何れか一方または双方の信号強度を調整する信号強度調整部と、前記調整後の拡張ノイズ除去信号と前記調整後の拡張抽出ノイズ信号とを合成する信号合成処理部とを備える構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ノイズ除去信号と抽出ノイズ信号とに分離して、周波数帯域を拡張する処理を行い、さらに、ノイズ除去信号の周波数帯域を拡張した拡張ノイズ除去信号の信号強度を調整することができる。抽出ノイズ信号の周波数帯域を拡張した拡張抽出ノイズ信号の信号強度を小さくすることができるため、不快なノイズが低減し、出力される音声の明瞭度が向上する。
【０００８】
また、本発明によれば、受信した音声信号の周波数帯域（周波数帯域は０．３〜３．４ｋＨｚ）より高い周波数帯域の信号を補充する処理を行うので、高齢者や幼児などの聞き手にも聞き取りやすい周波数帯域まで広がった音声で発話内容を再現し出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る音声帯域拡張装置を含む通話システムを示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る音声帯域拡張装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】成分分離部のブロック図である。
【図４】（ａ）ユーザＵ2が発する音声の一例の波形図である。（ｂ）ノイズ除去信号ＳＳ0の波形図である。（ｃ）スライドさせ高周波数成分を抽出したノイズ除去信号ＳＳ1の波形図である。（ｄ）帯域通過フィルタ処理後のノイズ除去信号ＳＳ2の波形図である。
【図５】第１の実施形態に係る音声帯域拡張装置の処理動作のフローチャートである。
【図６】第１の実施形態に係る音声帯域拡張装置（成分分離部）の処理動作のフローチャートである。
【図７】第２の実施形態に係る音声帯域拡張装置の内部構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態に係る音声帯域拡張装置の処理動作のフローチャートである。
【図９】第２の実施形態に係る音声帯域拡張装置の処理動作のフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態に係る音声帯域拡張装置の内部構成を示すブロック図である。
【図１１】第３の実施形態に係る音声帯域拡張装置（成分分離部）の処理動作のフローチャートである。
【図１２】第３の実施形態に係る音声帯域拡張装置（信号判定部）の処理動作のフローチャートである。
【図１３】第３の実施形態に係る音声帯域拡張装置（強度調整部）の処理動作のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１の実施形態＞
次に、第１の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。
［通話システムの構成］
第１の実施形態の音声帯域拡張装置が通話システムで用いられる一例を図１に示す。図１は、通話システムを示す図であり、ユーザＵ1とユーザＵ2とが通話システム１を使って通話をすることができるシステムである。通話システム１は、電話回線やインターネット網などである通信回線網６が、通話装置５（５ａ）と通話先の通話装置５（５ｂ）とを接続し、通話装置５と通話先の通話装置５とで音声データの送受信が行われるシステムである。
【００１１】
通話装置５（５ａ，５ｂ）は、ユーザＵ1が話す音声の入出力が行われる音声変換器５１と、ユーザＵ1が話した音声の音声データを送信する音声データ送信器５２と、接続先のユーザＵ2が話した音声の音声データを受信する音声データ受信器５３と、受信回線側に備えられて、音声データに信号処理をし、音声変換器５１から出力される音声の品質を向上する音声帯域拡張装置１０とを備える。
【００１２】
なお、通話装置５は、図示を省略したＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等を備えた一般的なコンピュータで構成することができ、コンピュータを前記した各手段として機能させるプログラムにより実現することができる。
【００１３】
次に、第１の実施形態に係る音声帯域拡張装置の内部構成を示すブロック図を図２に示す。
［音声帯域拡張装置１０］
音声帯域拡張装置１０は、入力音声信号Ｓinを、一旦、ノイズ除去信号ＳＳと抽出ノイズ信号ＮＳとに分離し、それぞれの信号の周波数成分を拡張する処理を行った後で、成分拡張処理後の拡張ノイズ除去信号ＥＳＳと、成分拡張処理後の拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳとに強度調整処理を行い、それぞれ（調整ノイズ除去信号ＡＳＳと調整抽出ノイズ信号ＡＮＳと）を合成し、音声帯域拡張音声信号Ｓoutを出力する装置である。
図２に示すように、音声帯域拡張装置１０は、成分分離部１１と、ノイズ除去信号成分拡張部１２と、ノイズ除去信号強度調整部１３（信号強度調整部１７）と、抽出ノイズ信号成分拡張部１４と、抽出ノイズ信号強度調整部１５（信号強度調整部１７）と、信号合成処理部１６とを備える。
【００１４】
ここでノイズとは、所望の音声信号（ユーザＵ1が話す音声）に重畳されている雑音であり、音声信号の信号成分は、有声音成分と、無声音成分と、ノイズ成分とで構成されているものとする。
【００１５】
［成分分離部１１］
成分分離部１１は、入力音声信号Ｓinを、ノイズ除去信号ＳＳと抽出ノイズ信号ＮＳとに分離し、ノイズ除去信号ＳＳをノイズ除去信号成分拡張部１２に出力し、抽出ノイズ信号ＮＳを抽出ノイズ信号成分拡張部１４に出力する処理部である。
図３に示すように、成分分離部１１は、ノイズ除去部１１１と、差分処理部１１２と、周期成分除去部１１３とを備える。
【００１６】
［ノイズ除去部１１１］
ノイズ除去部１１１は、入力音声信号Ｓinが入力され、その入力音声信号Ｓinからノイズ成分を除去する処理部である。除去処理後のノイズ除去信号ＳＳを、ノイズ除去信号成分拡張部１２と、差分処理部１１２とに出力する。
ここで、任意の方法でノイズ成分を除去してもよいが、第１の実施形態のノイズ除去部１１１は、スペクトルサブトラクション法を用いて、次のようにノイズ成分の除去処理を行う。
【００１７】
ノイズ除去部１１１は、入力音声信号Ｓinに含まれるノイズの平均特性値（パワースペクトル）を所定の時間毎に求める。それぞれの時間区間（所定の時間）において、入力音声信号Ｓinとノイズの平均特性値とのＳＮ比（Signal to Noise ratio）が所定の値（例えば、１０ｄＢ）より小さい場合に、ノイズ基準特性値を、算出したノイズの平均特性値で更新する。そして、ノイズ除去部１１１は、前記時間区間毎に、入力音声信号Ｓinとノイズ基準特性値とを差分してノイズ成分の除去処理を行う。
当該スペクトルサブトラクション法を用いたノイズ成分の除去処理により、入力音声信号Ｓinに含まれる無声音成分は、信号強度が小さくてもＳＮ比はさほど小さくならないため、ノイズ除去部１１１により除去されない。
これにより、除去処理後のノイズ除去信号ＳＳは、有声音成分と無声音成分とで構成される。
【００１８】
第１の実施形態では、ノイズ除去部１１１が、スペクトルサブトラクション法を用いてノイズ成分の除去処理を行う例を示したが、スペクトルサブトラクション法に限らず、設計者が定めた任意のノイズ抑圧用のデジタルフィルタを用いてノイズ成分を除去しても構わない。
【００１９】
［差分処理部１１２］
差分処理部１１２は、入力音声信号Ｓinとノイズ除去信号ＳＳとが入力され、入力音声信号Ｓinから、ノイズ除去信号ＳＳを差分して、入力音声信号Ｓinに含まれるノイズ成分で構成される信号（差分信号ＤＳ）を抽出する処理部である。そして、差分信号ＤＳを周期成分除去部１１３に出力する。そして、差分処理部１１２は、入力音声信号Ｓinとノイズ除去信号ＳＳとを同期させてから、入力音声信号Ｓinからノイズ除去信号ＳＳを差分する。
これにより、差分処理後の差分信号ＤＳは、有声音成分と、無声音成分とが除去された主にノイズ成分で構成される。
【００２０】
［周期成分除去部１１３］
周期成分除去部１１３は、差分信号ＤＳが入力され、その差分信号ＤＳに含まれる周期成分を除去し、ノイズ成分だけの信号（抽出ノイズ信号ＮＳ）を抽出する処理部である。そして、抽出ノイズ信号ＮＳを抽出ノイズ信号成分拡張部１４に出力する。
これにより、周期成分の除去後の抽出ノイズ信号ＮＳは、限りなくノイズ成分だけで構成される。
【００２１】
以上の処理により、成分分離部１１は、有声音成分と無声音成分とで構成されるノイズ除去信号ＳＳをノイズ除去信号成分拡張部１２に出力し、限りなくノイズ成分だけで構成される抽出ノイズ信号ＮＳを抽出ノイズ信号成分拡張部１４に出力する。
【００２２】
図２に戻り、音声帯域拡張装置１０の他の構成を説明する。
［ノイズ除去信号成分拡張部１２］
ノイズ除去信号成分拡張部１２は、取得したノイズ除去信号ＳＳに、周波数拡張処理を行って、処理後のノイズ除去信号ＳＳ2（拡張ノイズ除去信号ＥＳＳ）を、ノイズ除去信号強度調整部１３に出力する処理部である。
【００２３】
＜ノイズ除去信号成分拡張部１２：周波数拡張処理＞
ノイズ除去信号成分拡張部１２は、ノイズ除去信号ＳＳに、従来技術（特許文献１）を利用した周波数拡張処理を行う。ここでは、一例として、ユーザＵ2から図４（ａ）に示す日本語の「あ」の波形の音声が入力されたときの周波数拡張処理について説明する。
ノイズ除去信号成分拡張部１２は、まず、サンプリング周波数が８ｋＨｚであるノイズ除去信号ＳＳ（ＳＳ0）を、サンプリング周波数を１６ｋＨｚにする。
そして、ノイズ除去信号成分拡張部１２は、０．３〜３．４ｋＨｚの周波数帯域のノイズ除去信号ＳＳ（ＳＳ0）（図４（ｂ）参照）を高周波数側に３．１ｋＨｚのスライドをする処理を行い、３．４〜６．５ｋＨｚの周波数帯域にスライドしたノイズ除去信号ＳＳ（ＳＳ0s）を生成する。さらに、そのノイズ除去信号ＳＳ0sに高周波帯域通過フィルタをかけて、高周波数成分を抽出する（ノイズ除去信号ＳＳ1）（図４（ｃ）参照）。
そして、ノイズ除去信号ＳＳ0とノイズ除去信号ＳＳ1とを合成して、０．３〜６．５ｋＨｚの周波数帯域のノイズ除去信号ＳＳ2を生成する。さらに、そのノイズ除去信号ＳＳ2に、有声／無声音のホルマント形状を反映したなだらかな減衰特性を有する帯域通過フィルタを用いる（図４（ｄ）参照）。これにより、特に高周波数帯域の信号強度が減衰し、音声の再現性がより向上する。このとき、高周波数側にスライドした周波数帯域（３．４〜６．５ｋＨｚの周波数帯域）に帯域通過フィルタを用いると、さらに音声の再現性が向上する。
以上により、ノイズ除去信号成分拡張部１２は、０．３〜３．４ｋＨｚの周波数帯域のノイズ除去信号ＳＳ0から周波数帯域が拡張された、０．３〜６．５ｋＨｚの周波数帯域のノイズ除去信号ＳＳ2（拡張ノイズ除去信号ＥＳＳ）を生成することができる。
【００２４】
［ノイズ除去信号強度調整部１３］
ノイズ除去信号強度調整部１３は、取得した拡張ノイズ除去信号ＥＳＳに、強度調整処理を行って、調整ノイズ除去信号ＡＳＳを生成し、信号合成処理部１６に出力する処理部である。
【００２５】
＜ノイズ除去信号強度調整部１３：強度調整処理＞
第１の実施形態のノイズ除去信号強度調整部１３は、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳから最大信号強度を取得し、その最大信号強度が所定の信号強度ＳＰ13となるように、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの全体の信号強度を調整して、調整ノイズ除去信号ＡＳＳを生成する。
最後に、ノイズ除去信号強度調整部１３は、サンプリング周波数が１６ｋＨｚで、０．３〜６．５ｋＨｚの周波数帯域の調整ノイズ除去信号ＡＳＳを信号合成処理部１６に出力する。
【００２６】
ここで、所定の信号強度ＳＰ13は、音声変換器５１から出力される音声の信号強度であり、ユーザＵ1が音声が聞き取りやすい程度の信号強度であればよい。
また、所定の信号強度ＳＰ13は、ノイズ除去信号強度調整部１３が有していてもよいし、不図示の記憶部に記憶されていてもよい。
【００２７】
ここで、第１の実施形態に係る音声帯域拡張装置１０は、ノイズ除去信号成分拡張部１２と、ノイズ除去信号強度調整部１３とで処理部を分けて説明したが、ノイズ除去信号成分拡張部１２が、ノイズ除去信号強度調整部１３が行う強度調整処理を、周波数拡張処理後に行っても構わない。
【００２８】
ここで、ノイズ除去部１１１にて、スペクトルサブトラクション法を用いてサンプル音からノイズを除去すると、しばしばミッシングと呼ばれる、ノイズの信号強度がサンプル音の信号強度を上まわる現象が起こる。
そのため、ノイズ除去部１１１にてノイズ除去手段で、スペクトルサブトラクション法を用いた場合には、ミッシングも考慮して、ノイズ除去信号強度調整部１３と抽出ノイズ信号強度調整部１５とで、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの信号強度が拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの信号強度がより小さくなるように信号強度を調整する。
【００２９】
［抽出ノイズ信号成分拡張部１４］
抽出ノイズ信号成分拡張部１４は、取得した抽出ノイズ信号ＮＳに、周波数拡張処理を行って、処理後の抽出ノイズ信号ＮＳ2（拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳ）を、抽出ノイズ信号強度調整部１５に出力する処理部である。
ここで、抽出ノイズ信号成分拡張部１４が行う処理は、ノイズ除去信号成分拡張部１２が行う処理と重複するため、処理の説明については省略する。
【００３０】
［抽出ノイズ信号強度調整部１５］
抽出ノイズ信号強度調整部１５は、取得した拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳに、強度調整処理を行って、調整抽出ノイズ信号ＡＮＳを生成し、信号合成処理部１６に出力する処理部である。
ここで、抽出ノイズ信号強度調整部１５が行う処理の説明をするが、ノイズ除去信号強度調整部１３と重複する処理の説明については省略する。
【００３１】
＜抽出ノイズ信号強度調整部１５：強度調整処理＞
抽出ノイズ信号強度調整部１５は、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳから最大信号強度を取得し、その最大信号強度が所定の信号強度ＳＰ15となるように、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの全体の信号強度を調整して、調整抽出ノイズ信号ＡＮＳを生成する。
このとき、抽出ノイズ信号強度調整部１５は、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳを、ノイズ除去信号強度調整部１３が調整する信号強度ＳＰ13より小さい信号強度に調整する（ＳＰ13＞ＳＰ15）。
最後に、抽出ノイズ信号強度調整部１５は、サンプリング周波数が１６ｋＨｚで、０．３〜６．５ｋＨｚの周波数帯域の調整抽出ノイズ信号ＡＮＳを信号合成処理部１６に出力する。
【００３２】
ここで、所定の信号強度ＳＰ15は、音声変換器５１から出力される雑音（ノイズ）の信号強度であり、ユーザＵ1が音声と雑音とを聞き分けやすい程度に自然な信号強度であればよい。
また、所定の信号強度（ＳＰ15）は、抽出ノイズ信号強度調整部１５が有していてもよいし、不図示の記憶部に記憶されていてもよい。
【００３３】
ここで、第１の実施形態に係る音声帯域拡張装置１０は、抽出ノイズ信号成分拡張部１４と抽出ノイズ信号強度調整部１５とで処理部を分けて説明したが、抽出ノイズ信号成分拡張部１４が、抽出ノイズ信号強度調整部１５が行う強度調整処理を、周波数拡張処理後に行っても構わない。
【００３４】
［信号合成処理部１６］
信号合成処理部１６は、ノイズ除去信号強度調整部１３から調整ノイズ除去信号ＡＳＳと、抽出ノイズ信号強度調整部１５から調整抽出ノイズ信号ＡＮＳとを取得し、調整ノイズ除去信号ＡＳＳと調整抽出ノイズ信号ＡＮＳとを同期させてから合成して、音声帯域拡張音声信号Ｓoutを生成し、音声変換器５１に出力する。
【００３５】
＜音声帯域拡張装置１０の処理動作＞
続いて、第１の実施形態に係る音声帯域拡張装置１０が行う処理動作について、図５および図６を参照して説明する（適宜図１〜４を参照）。
まず、ユーザＵ2が発した音声（図４（ａ））が、通話装置５ｂ→通信回線網６→音声データ受信器５３を経由して音声帯域拡張装置１０に入力される。これにより、音声帯域拡張装置１０が備える成分分離部１１は、入力音声信号Ｓin（図４（ｂ））を取得する（ステップＳ１０１）。
【００３６】
成分分離部１１は、入力音声信号Ｓinを、ノイズ除去信号ＳＳと抽出ノイズ信号ＮＳとに分離する（ステップＳ１０２）。そして、成分分離部１１は、ノイズ除去信号ＳＳをノイズ除去信号成分拡張部１２に出力し、抽出ノイズ信号ＮＳを抽出ノイズ信号成分拡張部１４に出力する（ステップＳ１０３）。
【００３７】
ここで、成分分離部１１が行うステップＳ１０２の分離処理について、図６を参照して説明する（適宜図１〜４を参照）。
まず、ノイズ除去部１１１は入力音声信号Ｓinを取得する（ステップＳ２０１）。その入力音声信号Ｓinからノイズ成分を除去し（ステップＳ２０２）、除去処理後のノイズ除去信号ＳＳを、ノイズ除去信号成分拡張部１２と、差分処理部１１２とに出力する（ステップＳ２０３）。
【００３８】
差分処理部１１２は、入力音声信号Ｓinとノイズ除去信号ＳＳとを取得する（ステップＳ２０４）。差分処理部１１２は、入力音声信号Ｓinからノイズ除去信号ＳＳを差分して、入力音声信号Ｓinに含まれるノイズ成分で構成される信号（差分信号ＤＳ）を抽出する（ステップＳ２０５）。そして、差分処理部１１２は、差分信号ＤＳを周期成分除去部１１３に出力する（ステップＳ２０６）。
【００３９】
周期成分除去部１１３は、差分信号ＤＳが入力され、その差分信号ＤＳに含まれる周期成分を除去し、ノイズ成分だけの信号（抽出ノイズ信号ＮＳ）を抽出する（ステップＳ２０７）。そして、周期成分除去部１１３は、抽出ノイズ信号ＮＳを抽出ノイズ信号成分拡張部１４に出力する（ステップＳ２０８）。
これにより、成分分離部１１（ノイズ除去部１１１）は、ノイズ除去信号ＳＳをノイズ除去信号成分拡張部１２に出力し、抽出ノイズ信号ＮＳを抽出ノイズ信号成分拡張部１４に出力する（ステップＳ１０３，図５）。
【００４０】
まず、ノイズ除去信号成分拡張部１２が、ノイズ除去信号ＳＳを取得し、周波数拡張処理を行い（ステップＳ１０４）、次に、ノイズ除去信号強度調整部１３が、強度調整処理を行う（ステップＳ１０５）。そして、ノイズ除去信号強度調整部１３は、生成した調整ノイズ除去信号ＡＳＳを信号合成処理部１６に出力する（ステップＳ１０６）。
【００４１】
同様に、抽出ノイズ信号成分拡張部１４が、抽出ノイズ信号ＮＳを取得し、周波数拡張処理を行い（ステップＳ１０７）、次に、抽出ノイズ信号強度調整部１５が、強度調整処理を行う（ステップＳ１０８）。そして、抽出ノイズ信号強度調整部１５は、生成した調整抽出ノイズ信号ＡＮＳを信号合成処理部１６に出力する（ステップＳ１０９）。
【００４２】
信号合成処理部１６は、調整ノイズ除去信号ＡＳＳと調整抽出ノイズ信号ＡＮＳとを取得し、同期させてからそれらを合成して（ステップＳ１１０）、音声帯域拡張音声信号Ｓoutを生成し、音声変換器５１に出力する（ステップＳ１１１）。
そして、音声帯域拡張装置１０はすべての処理を終了する。
【００４３】
ここで、第１の実施形態に係る音声帯域拡張装置１０は、図２に破線で示すように、ノイズ除去信号強度調整部１３が行う機能と、抽出ノイズ信号強度調整部１５が行う機能とをひとつの処理部として行う信号強度調整部１７を備えてもよい。
以下に、ひとつの処理部として信号強度調整部１７が行う処理について説明する。
【００４４】
まず、信号強度調整部１７は、ノイズ除去信号成分拡張部１２から拡張ノイズ除去信号ＥＳＳを取得し、さらに、抽出ノイズ信号成分拡張部１４から拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳを取得する。
次に、信号強度調整部１７は、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの最大信号強度と、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの最大信号強度とを比較して、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの最大信号強度より、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの最大信号強度が小さくなるように、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの全体の信号強度および拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの全体の信号強度の何れか一方または双方の信号強度を調整する。
そして、信号強度調整部１７は、調整後の調整ノイズ除去信号ＡＳＳと調整抽出ノイズ信号ＡＮＳとを信号合成処理部１６に出力する。
【００４５】
また、第１の実施形態に係る音声帯域拡張装置１０によれば、入力音声信号Ｓinをノイズ除去信号ＳＳ（非ノイズ信号）と抽出ノイズ信号ＮＳ（ノイズ信号）とに分離して、周波数帯域を拡張する処理（周波数拡張処理）を行い、さらに、ノイズ除去信号ＳＳの周波数帯域を拡張した拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの信号強度より、抽出ノイズ信号ＮＳの周波数帯域を拡張した拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの信号強度を小さくする処理（強度調整処理）を行う。これらの処理により、音声帯域拡張装置１０は、音声変換器５１から出力される音声の信号強度（拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの信号強度）を、ユーザＵ1が音声が聞き取りやすい程度の信号強度にし、音声変換器５１から出力される雑音（ノイズ）の信号強度（拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの信号強度）を、ユーザＵ1が音声と雑音とを聞き分けやすい程度に自然な信号強度にすることができるため、音声変換器５１から出力される音声から不快なノイズを除去または低減することができ、明瞭度などの音声品質を向上することができる。
【００４６】
また、第１の実施形態に係る音声帯域拡張装置１０によれば、入力音声信号Ｓinの周波数帯域（周波数帯域は０．３〜３．４ｋＨｚ）より高い周波数帯域の信号（周波数帯域は３．４〜６．５ｋＨｚ）を補充する処理を行うので、高齢者や幼児などの聞き手にも聞き取りやすい周波数帯域まで広がった音声で発話内容を再現し出力することができる。
さらに、有声／無声音のホルマント形状を反映したなだらかな減衰特性を有する帯域通過フィルタを用いることで、ユーザＵ1が話す音声を復元した音声を音声変換器５１から出力することができるため、音声の明瞭度を向上することができる。
【００４７】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。
図７は、第２の実施形態に係る音声帯域拡張装置の内部構成を示すブロック図である。
［音声帯域拡張装置１０Ａ］
音声帯域拡張装置１０Ａは、第１の実施形態の音声帯域拡張装置１０（図２）が備える信号強度調整部１７（１７Ａ）に、ノイズ除去信号強度測定部２１と、抽出ノイズ信号強度測定部２２と、強度調整部２３とを備え、さらに、処理が一部異なるノイズ除去信号成分拡張部１２Ａと、ノイズ除去信号強度調整部１３Ａ（信号強度調整部１７Ａ）と、抽出ノイズ信号成分拡張部１４Ａと、抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａ（信号強度調整部１７Ａ）とを備える。
【００４８】
［ノイズ除去信号成分拡張部１２Ａ］
ノイズ除去信号成分拡張部１２Ａは、周波数拡張処理後の拡張ノイズ除去信号ＥＳＳをノイズ除去信号強度測定部２１とノイズ除去信号強度調整部１３Ａとに出力する。
［抽出ノイズ信号成分拡張部１４Ａ］
抽出ノイズ信号成分拡張部１４Ａは、周波数拡張処理後の拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳを抽出ノイズ信号強度測定部２２と抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａとに出力する。
【００４９】
［ノイズ除去信号強度測定部２１］
ノイズ除去信号強度測定部２１は、ノイズ除去信号成分拡張部１２Ａから拡張ノイズ除去信号ＥＳＳが入力され、その信号強度（ノイズ除去信号強度情報ＥＳＬ）を測定し、ノイズ除去信号強度情報ＥＳＬを強度調整部２３を出力する。
［抽出ノイズ信号強度測定部２２］
抽出ノイズ信号強度測定部２２は、抽出ノイズ信号成分拡張部１４Ａから拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳが入力され、その信号強度（抽出ノイズ信号強度情報ＥＮＬ）を測定し、抽出ノイズ信号強度情報ＥＮＬを強度調整部２３を出力する。
【００５０】
［強度調整部２３］
強度調整部２３は、ノイズ除去信号強度情報ＥＳＬと抽出ノイズ信号強度情報ＥＮＬとが入力され、後記するノイズ除去信号強度調整部１３Ａで行われる、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの強度調整値（ノイズ除去信号強度調整情報ＳＧ）と、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの強度調整値（抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧ）とを求め、ノイズ除去信号強度調整情報ＳＧをノイズ除去信号強度調整部１３Ａに、抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧを抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａに出力する処理部である。
【００５１】
ここで、強度調整部２３は、抽出ノイズ信号強度情報ＥＮＬがノイズ除去信号強度情報ＥＳＬより小さい信号強度になるように、ノイズ除去信号強度調整情報ＳＧと抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧとを調整する。
第２の実施形態における強度調整部２３は、後記するノイズ除去信号強度調整部１３Ａが出力する調整ノイズ除去信号ＡＳＳの信号強度をＱｓとし、後記する抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａが出力する調整抽出ノイズ信号ＡＮＳの信号強度をＱｎとしたとき、『Ｑｎ／Ｑｓ≦０．１７８』を満たすように、ノイズ除去信号強度調整情報ＳＧと抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧとの信号強度を調整する。
【００５２】
前記信号強度の調整を行うにあたって、強度調整部２３は、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの信号強度であるノイズ除去信号強度情報ＥＳＬと、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの信号強度である抽出ノイズ信号強度情報ＥＮＬとを用いて、判定条件『抽出ノイズ信号強度情報ＥＮＬ／ノイズ除去信号強度情報ＥＳＬ≦０．１７８』を満たすか否かを判定する。
前記判定条件を満たす場合には、抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａに信号強度の調整を行わせないように、抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧを「１．０」として抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａに出力する。
一方、前記判定条件を満たさない場合には、抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧを「０．１７８（Ｐｓ／Ｐｅ）」として、抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａに出力する。
【００５３】
ここで、前記判定条件を満たす場合に出力される抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧは、抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａに信号強度の調整を行わせない情報であればよい。例えば、信号強度の調整を行わせないことを示すフラグであってもよい。
また、前記判定条件は、Ｑｎ＞Ｑｓとならないことを前提に、信号合成処理部１６が出力する音声帯域拡張音声信号Ｓoutの音質が最良となるように、設計段階で任意に定められた判定条件であってもよい。
【００５４】
また、ノイズ除去信号強度調整情報ＳＧは、ノイズ除去信号強度調整部１３Ａに入力される信号（拡張ノイズ除去信号ＥＳＳ）の強度を調整するための利得値であればよい。同様に、抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧは、抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａに入力される信号（拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳ）の強度を調整するための利得値であればよい。
【００５５】
なお、ノイズ除去信号強度調整部１３Ａおよび抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａが複数の周波数帯域の信号強度を調整する場合（例えば、ユーザＵ1が複数人であり、入力音声信号Ｓinが複数人の音声から成る場合）には、強度調整部２３は、周波数帯域それぞれを区別する所定の係数を含め、利得群としたノイズ除去信号強度調整情報ＳＧおよび抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧを生成する。
【００５６】
［ノイズ除去信号強度調整部１３Ａ］
ノイズ除去信号強度調整部１３Ａは、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳとノイズ除去信号強度調整情報ＳＧとが入力され、ノイズ除去信号強度調整情報ＳＧの強度調整値で、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの信号強度を調整する。調整後の調整ノイズ除去信号ＡＳＳを信号合成処理部１６に出力する。
［抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａ］
抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａは、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳと抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧとが入力され、抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧの強度調整値で、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの信号強度を調整する。調整後の調整抽出ノイズ信号ＡＮＳを信号合成処理部１６に出力する。
【００５７】
＜音声帯域拡張装置１０Ａの処理動作＞
続いて、第２の実施形態に係る音声帯域拡張装置が行う処理動作について、図８〜図９を参照して説明する（適宜図７を参照）。
ここで、図８に示すステップＳ３０１〜ステップＳ３０３の処理は、図５に示すステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の処理と重複するため、説明を省略する。
【００５８】
そして、ノイズ除去信号成分拡張部１２Ａは、ノイズ除去信号ＳＳに周波数拡張処理（ステップＳ３０４）を行って、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳを生成する。そして、ノイズ除去信号成分拡張部１２Ａは、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳをノイズ除去信号強度測定部２１と、ノイズ除去信号強度調整部１３Ａとに出力する（ステップＳ３０５）。
【００５９】
ノイズ除去信号強度測定部２１は、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの信号強度（ノイズ除去信号強度情報ＥＳＬ）を測定し（ステップＳ３０６）、ノイズ除去信号強度情報ＥＳＬを強度調整部２３に出力する（ステップＳ３０７）。
【００６０】
そして、抽出ノイズ信号成分拡張部１４Ａでもノイズ除去信号成分拡張部１２Ａと同様の処理が行われ、抽出ノイズ信号成分拡張部１４Ａは、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳを抽出ノイズ信号強度測定部２２と、抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａとに出力する。
また、抽出ノイズ信号強度測定部２２でもノイズ除去信号強度測定部２１と同様の処理が行われ、抽出ノイズ信号強度測定部２２は、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの信号強度（抽出ノイズ信号強度情報ＥＮＬ）を強度調整部２３に出力する（ステップＳ３０８）。
【００６１】
強度調整部２３は、ノイズ除去信号強度情報ＥＳＬと抽出ノイズ信号強度情報ＥＮＬとを取得し、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの強度調整値（ノイズ除去信号強度調整情報ＳＧ）と、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの強度調整値（抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧ）とを決める（ステップＳ３０９）。そして、強度調整部２３は、ノイズ除去信号強度調整情報ＳＧをノイズ除去信号強度調整部１３Ａに出力し、抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧを抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａに出力する（ステップＳ３１０）。
【００６２】
ノイズ除去信号強度調整部１３Ａは、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳとノイズ除去信号強度調整情報ＳＧとを取得する。ノイズ除去信号強度調整部１３Ａは、ノイズ除去信号強度調整情報ＳＧの強度調整値で、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの信号強度を調整し（ステップＳ３１１）、調整後の調整ノイズ除去信号ＡＳＳを信号合成処理部１６に出力する（ステップＳ３１２）。
そして、抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａでもノイズ除去信号強度調整部１３Ａと同様の処理が行われ、抽出ノイズ信号強度調整部１５Ａは、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳと抽出ノイズ信号強度調整情報ＮＧとを取得し、信号強度を調整した後の調整抽出ノイズ信号ＡＮＳを信号合成処理部１６に出力する（ステップＳ３１３）。
【００６３】
信号合成処理部１６は、調整ノイズ除去信号ＡＳＳと調整抽出ノイズ信号ＡＮＳとを取得する。
そして、信号合成処理部１６は、調整ノイズ除去信号ＡＳＳと調整抽出ノイズ信号ＡＮＳとを同期させてから合成して、音声帯域拡張音声信号Ｓoutを生成し（ステップＳ３１４）、音声帯域拡張音声信号Ｓoutを音声変換器５１に出力する（ステップＳ３１５）。
そして、音声帯域拡張装置１０Ａは処理を終了する。
【００６４】
第２の実施形態に係る音声帯域拡張装置１０Ａによれば、所定の信号強度（ＳＰ13、ＳＰ15）を設定しなくても、拡張抽出ノイズ信号ＥＮＳの信号強度が、拡張ノイズ除去信号ＥＳＳの信号強度を超えない、適切な強度に調整することができる。また、第１の実施形態の効果も期待できるため、さらに音声品質を高めることができる。
【００６５】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１０は、第３の実施形態に係る音声帯域拡張装置の内部構成を示すブロック図である。
［音声帯域拡張装置１０Ｂ］
音声帯域拡張装置１０Ｂは、第２の実施形態の音声帯域拡張装置１０Ａ（図７）が備える信号強度調整部１７Ａ（１７Ｂ）に、信号判定部３１を備え、さらに、第２の実施形態と処理が一部異なる成分分離部１１Ｂと、強度調整部２３Ｂ（信号強度調整部１７Ｂ）とを備える。
［成分分離部１１Ｂ］
成分分離部１１Ｂは、第２の実施形態の成分分離部１１が入力音声信号Ｓinから分離したノイズ除去信号ＳＳを、さらに、信号判定部３１に出力する処理部である。
成分分離部１１Ｂが行う他の処理は、第２の実施形態の成分分離部１１と重複するため、説明を省略する。
【００６６】
［信号判定部３１］
信号判定部３１は、ノイズ除去信号ＳＳが入力され、そのノイズ除去信号ＳＳに信号判定処理を実施し、処理結果を含む信号判定結果情報ＳＳＩを生成して、強度調整部２３Ｂに出力する判定部である。
【００６７】
＜信号判定処理＞
信号判定処理は次のように行われる。
信号判定部３１は、所定の時間毎（例えば２５ｍｓ毎）にノイズ除去信号ＳＳを分割して不図示の記憶部に記憶しておき、それぞれの時間区間（所定の時間）において、自己相関関数を用いて、ノイズ除去信号ＳＳのピーク振幅が最大となる遅延時間（最大遅延時間）を算出する。信号判定処理は、その最大遅延時間が、所定の範囲内（例えば、０．５〜１０ｍｓ）であれば、ノイズ除去信号ＳＳには、ユーザＵ1が話す音声の有声音成分または無声音成分である音声特徴成分が含まれていると判定する。
当該所定の範囲は、出力結果の音声品質が最適となるよう設計者が任意に設定してもよい。
当該信号判定処理により、ユーザＵ1が話していない時間を、入力音声信号Ｓinから分離したノイズ除去信号ＳＳに、音声特徴成分が含まれているか否かで判定することができる。
【００６８】
ここで、信号判定部３１で出力される信号判定結果情報ＳＳＩは、上述の判定処理の結果を含む情報である。例えば、判定結果が、音声特徴成分を含む場合にはフラグを「１」とし、含まない場合にはフラグを「０」として、信号判定結果情報ＳＳＩに記録してもよい。
【００６９】
［強度調整部２３Ｂ］
強度調整部２３Ｂは、ノイズ除去信号強度測定部２１からノイズ除去信号強度情報ＥＳＬと、抽出ノイズ信号強度測定部２２から抽出ノイズ信号強度情報ＥＮＬと、信号判定部３１から信号判定結果情報ＳＳＩとが入力され、まず、信号判定結果情報ＳＳＩから、ノイズ除去信号ＳＳに音声特徴成分が含まれているか否かを判定する。
ここで、信号判定結果情報ＳＳＩが「ノイズ除去信号ＳＳには音声特徴成分が含まれる」という情報である場合、第２の実施形態の強度調整部２３と同じ処理を行う。
一方、信号判定結果情報ＳＳＩが「ノイズ除去信号ＳＳには音声特徴成分が含まれない」という情報である場合、信号強度が「０」の調整ノイズ除去信号ＡＳＳをノイズ除去信号強度調整部１３Ａに出力させる指示を含むノイズ除去信号強度調整情報ＳＧを、強度調整部２３Ｂはノイズ除去信号強度調整部１３Ａに出力する。
【００７０】
＜音声帯域拡張装置１０Ｂの処理動作＞
続いて、第３の実施形態に係る音声帯域拡張装置が行う処理動作について、図１１〜図１３を参照して説明する（適宜図７を参照）。
また、第３の実施形態に係る音声帯域拡張装置１０Ｂは、第２の実施形態に係る音声帯域拡張装置１０Ａが行う、図８に示すステップＳ３０１〜ステップＳ３０３の処理を行わずに、図１１に示すステップＳ４０１〜ステップＳ４０３の処理を行う。これ以外のステップＳ３０４（図８）〜ステップＳ３１５（図９）の処理は重複するため、説明を省略する。
【００７１】
＜成分分離部１１Ｂの処理動作＞
まず、成分分離部１１Ｂは、入力音声信号Ｓinを取得する（ステップＳ４０１，図１１）。次に、成分分離部１１Ｂは、入力音声信号Ｓinを、ノイズ除去信号ＳＳと、抽出ノイズ信号ＮＳとに分離する（ステップＳ４０２）。そして、成分分離部１１Ｂは、ノイズ除去信号ＳＳをノイズ除去信号成分拡張部１２Ａと信号判定部３１とに出力し、抽出ノイズ信号ＮＳを抽出ノイズ信号成分拡張部１４Ａに出力する（ステップＳ４０３）。
【００７２】
＜信号判定部３１の処理動作＞
信号判定部３１は、成分分離部１１Ｂからノイズ除去信号ＳＳを取得し、所定の時間区間毎に、自己相関関数を用いて、ノイズ除去信号ＳＳの最大遅延時間を算出する（ステップＳ５０１，図１２）。
そして、最大遅延時間が所定の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ５０２）。
最大遅延時間が所定の範囲内であれば（ステップＳ５０２，Ｙｅｓ）、信号判定部３１は、ノイズ除去信号ＳＳは音声特徴成分を含むと判定し、フラグを「１」とする信号判定結果情報ＳＳＩを生成して、強度調整部２３Ｂに出力する（ステップＳ５０３）。
【００７３】
一方、最大遅延時間が所定の範囲を超えていれば（ステップＳ５０２，Ｎｏ）、信号判定部３１は、ノイズ除去信号ＳＳは音声特徴成分を含まないと判定し、フラグを「０」とする信号判定結果情報ＳＳＩを生成して、強度調整部２３Ｂに出力する（ステップＳ５０４）。
【００７４】
＜強度調整部２３Ｂの処理動作＞
強度調整部２３Ｂは、ノイズ除去信号強度測定部２１からノイズ除去信号強度情報ＥＳＬと、抽出ノイズ信号強度測定部２２から抽出ノイズ信号強度情報ＥＮＬと、信号判定部３１から信号判定結果情報ＳＳＩとを取得する（ステップＳ５１１，図１３）。
まず、信号判定結果情報ＳＳＩが音声特徴成分を含むか否かを判定する。ここでは、信号判定結果情報ＳＳＩに含まれるフラグの値で判定を行う（ステップＳ５１２）。
フラグが「１」である場合、つまり、信号判定結果情報ＳＳＩが「ノイズ除去信号ＳＳには音声特徴成分が含まれる」という情報である場合（ステップＳ５１２，Ｙｅｓ）、強度調整部２３Ｂは、第２の実施形態に係る強度調整部２３が行う処理と同様に、ステップＳ３０９（図８）以降の処理を行う。
【００７５】
一方、フラグが「０」である場合、つまり、信号判定結果情報ＳＳＩが「ノイズ除去信号ＳＳには音声特徴成分が含まれない」という情報である場合（ステップＳ５１２，Ｎｏ）、強度調整部２３Ｂは、信号強度が「０」の調整ノイズ除去信号ＡＳＳをノイズ除去信号強度調整部１３Ａに出力させる指示を含むノイズ除去信号強度調整情報ＳＧを、ノイズ除去信号強度調整部１３Ａに出力する（ステップＳ５１３）。
ノイズ除去信号強度調整部１３Ａは、ノイズ除去信号強度調整情報ＳＧの情報内容に応じて、調整ノイズ除去信号ＡＳＳの信号強度を「０」で出力する。
以降の処理は、第２の実施形態に係る各構成部の処理と重複するため、説明を省略する。
【００７６】
第３の実施形態に係る音声帯域拡張装置１０Ｂによれば、ユーザＵ1が話していない時間を、入力音声信号Ｓinから分離したノイズ除去信号ＳＳに、ユーザＵ1が話す音声の有声音成分または無声音成分である音声特徴成分が含まれているか否かで判定し、音声特徴成分が含まれていない場合には、ノイズ除去信号強度調整部１３Ａが調整ノイズ除去信号ＡＳＳの信号強度を「０」で出力する。これにより、信号合成処理部１６は、調整抽出ノイズ信号ＡＮＳのみで構成される音声帯域拡張音声信号Ｓoutを音声変換器５１に出力する。そのため、ユーザＵ1が話していない時間の入力音声信号Ｓinにおいて、入力音声信号Ｓinから分離したノイズ除去信号ＳＳがノイズ成分のみであるにもかかわらず、非ノイズ成分として処理され、ノイズ成分が拡張された音声帯域拡張音声信号Ｓoutを信号合成処理部１６から出力されることを抑制することができる。また、第１および第２の実施形態の効果も期待できるため、さらに音声品質を高めることができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０    音声帯域拡張装置
１１    成分分離部
１２    ノイズ除去信号成分拡張部
１３    ノイズ除去信号強度調整部
１４    抽出ノイズ信号成分拡張部
１５    抽出ノイズ信号強度調整部
１６    信号合成処理部
１７    信号強度調整部
５１    音声変換器
５３    音声データ受信器
Ｓin    入力音声信号
ＳＳ    ノイズ除去信号
ＥＳＳ  拡張ノイズ除去信号
ＡＳＳ  調整ノイズ除去信号
ＮＳ    抽出ノイズ信号
ＥＮＳ  拡張抽出ノイズ信号
ＡＮＳ  調整抽出ノイズ信号
Ｓout    音声帯域拡張音声信号
【図１】
0005493655.tif 000002
【図２】
0005493655.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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