(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された音声信号をフレーム単位で音声スペクトルに変換する変換手段と、
前記音声スペクトルに音声成分が存在する有音か存在しない無音かをフレーム毎に判定する有音無音判定手段と、
前記音声スペクトルに基づいて雑音スペクトルを推定する雑音推定手段と、
前記音声スペクトルと雑音スペクトルとに基づいて信号対雑音比を算出するＳＮＲ算出手段と、
前記音声スペクトルが有音でかつ信号対雑音比が所定の値以上である場合にあらかじめ設定された第一係数を用いて抑圧下限値係数を更新し、上記条件以外の場合に前記第一係数より大きい値であるあらかじめ設定された第二係数を用いて抑圧下限値係数を更新する抑圧係数制御手段と、
前記音声スペクトルから前記雑音スペクトルを減算した減算スペクトルと前記音声スペクトルに前記抑圧下限値係数を乗算した減算下限スペクトルとを比較し、前記減算スペクトルと前記減算下限スペクトルの大きい箇所を選択して構成した抑圧音声スペクトルを出力する抑圧音声スペクトル算出手段と、を具備することを特徴とする雑音抑圧装置。
【請求項２】
前記雑音推定手段は、前記有音無音判定手段にて音声成分がないと判断されたフレームから雑音スペクトルを推定することを特徴とする請求項１に記載の雑音抑圧装置。
【請求項３】
前記抑圧音声スペクトル算出手段から出力された抑圧音声スペクトルにあらかじめ設定された全帯域抑圧係数を乗算する全帯域抑圧手段を具備することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の雑音抑圧装置。
【請求項４】
前記全帯域抑圧手段は、前記音声スペクトルが有音である場合に値「１」により更新された全帯域抑圧係数を音声スペクトルに乗算し、前記音声スペクトルが無音である場合に「１」より小さい値で更新された前記全帯域抑圧係数を前記音声スペクトルに乗算することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の雑音抑圧装置。
【請求項５】
前記全帯域抑圧手段は、前記音声スペクトルが無音である場合に信号対雑音比の大きい信号ほどより強い全帯域抑圧係数で抑圧を行うことを特徴とする請求項４記載の雑音抑圧装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の雑音抑圧装置を有することを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
入力された音声信号をフレーム単位で音声スペクトルに変換する手順と、
前記音声スペクトルに音声成分が存在する有音か存在しない無音かをフレーム毎に判定する手順と、
前記音声スペクトルに基づいて雑音スペクトルを推定する手順と、
前記音声スペクトルと雑音スペクトルとに基づいて信号対雑音比を算出する手順と、
前記音声スペクトルが有音でかつ信号対雑音比が所定の値以上である場合にあらかじめ設定された第一係数を用いて抑圧下限値係数を更新し、上記条件以外の場合に前記第一係数より大きい値であるあらかじめ設定された第二係数を用いて抑圧下限値係数を更新する手順と、
前記音声スペクトルから前記雑音スペクトルを減算した減算スペクトルと前記音声スペクトルに前記抑圧下限値係数を乗算した減算下限スペクトルとを比較し、前記減算スペクトルと前記減算下限スペクトルの大きい方を選択して構成した抑圧音声スペクトルを出力する手順と、を含む雑音抑圧プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項８】
入力された音声信号をフレーム単位で音声スペクトルに変換する工程と、
前記音声スペクトルに音声成分が存在する有音か存在しない無音かをフレーム毎に判定する工程と、
前記音声スペクトルに基づいて雑音スペクトルを推定する工程と、
前記音声スペクトルと雑音スペクトルとに基づいて信号対雑音比を算出する工程と、
前記音声スペクトルが有音でかつ信号対雑音比が所定の値以上である場合にあらかじめ設定された第一係数を用いて抑圧下限値係数を更新し、上記条件以外の場合に前記第一係数より大きい値であるあらかじめ設定された第二係数を用いて抑圧下限値係数を更新する工程と、
前記音声スペクトルから前記雑音スペクトルを減算した減算スペクトルと前記音声スペクトルに前記抑圧下限値係数を乗算した減算下限スペクトルとを比較し、前記減算スペクトルと前記減算下限スペクトルの大きい方を選択して構成した抑圧音声スペクトルを出力する工程と、を具備することを特徴とする雑音抑圧方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雑音抑圧装置及び雑音抑圧方法に関し、特に、通信システムにおける雑音抑圧に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話による音声通信では、自動車の中や街頭などの周囲に大きな騒音のある環境で行われることがある。このような大きな騒音のある環境で通話する場合、音声信号に含まれる雑音信号を抑圧が重要である。雑音抑圧技術の一つにスペクトルサブトラクションがある。
【０００３】
以下に、スペクトルサブトラクション法を用いた雑音抑圧装置について説明する。図８は、従来の雑音抑圧装置の構成の例を示すブロック図である。図８において、雑音信号を含む入力音声信号は、窓かけ部１１において台形窓などを利用して窓かけウインドウ処理され、ＦＦＴ部１２において入力音声スペクトルに高速フーリエ変換されてスペクトル減算部１４と雑音スペクトル推定部１３に出力される。
【０００４】
入力音声スペクトルは、スペクトル減算部１４において、雑音スペクトル推定部１３で作成された推定雑音スペクトルを減算されて、ＩＦＦＴ部１５において逆高速フーリエ変換により音声信号に変換されて、重ね合せ加算部１６において各時間単位毎に雑音抑圧処理された音声信号について、時刻の重複する部分を加算して重ね合せ、時間に途切れのない音声信号として、雑音を抑圧した音声信号として出力される。
【０００５】
このように、従来の雑音抑圧装置は、入力音声信号を高速フーリエ変換によって周波数領域に変換した入力音声スペクトルから、音声のない雑音のみの区間などから推定された推定雑音スペクトルを減算することで雑音成分を除去し、この減算したスペクトルを逆高速フーリエ変換によって時間領域に変換することにより雑音を抑圧した音声信号を出力している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の雑音抑圧装置は、音声スペクトルの振幅での減算を行うのみでありスペクトルの位相を考慮していないので、信号対雑音比の低い音声信号や非定常的に発生した雑音を含む音声信号では、推定雑音スペクトルの推定が困難になり大きな誤差が生じるので、十分な雑音抑圧が難しかった。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、信号対雑音比の低い音声信号や非定常的に発生した雑音を含む音声信号でも高い雑音抑圧効果と抑圧歪の軽減とを両立することができる雑音抑圧装置及び雑音抑圧方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の雑音抑圧装置は、入力された音声信号をフレーム単位で音声スペクトルに変換する変換手段と、前記音声スペクトルに音声成分が存在する有音か存在しない無音かをフレーム毎に判定する有音無音判定手段と、前記音声スペクトルに基づいて雑音スペクトルを推定する雑音推定手段と、前記音声スペクトルと雑音スペクトルとに基づいて信号対雑音比を算出するＳＮＲ算出手段と、前記音声スペクトルが有音でかつ信号対雑音比が所定の値以上である場合にあらかじめ設定された第一係数を用いて抑圧下限値係数を更新し、上記条件以外の場合に前記第一係数より大きい値であるあらかじめ設定された第二係数を用いて抑圧下限値係数を更新する抑圧係数制御手段と、前記音声スペクトルから前記雑音スペクトルを減算した減算スペクトルと前記音声スペクトルに前記抑圧下限値係数を乗算した減算下限スペクトルとを比較し、前記減算スペクトルと前記減算下限スペクトルの大きい箇所を選択して構成した抑圧音声スペクトルを出力する抑圧音声スペクトル算出手段と、を具備する構成を採る。
【０００９】
この構成によれば、音声信号に対して、信号対雑音比の高い音声部分は、より正確な雑音スペクトルの推定ができるので、信号対雑音比の高い音声部分程、より強い抑圧を行うことにより、音声のひずみの少なく効果的な雑音抑圧を行うことができる。
【００１２】
本発明の雑音抑圧装置は、前記雑音推定手段は、前記有音無音判定手段にて音声成分がないと判断されたフレームから雑音スペクトルを推定する構成を採る。
【００１３】
この構成によれば、雑音スペクトルを正確に推定できるので、正確な雑音抑圧を行うことができる。
【００１８】
本発明の雑音抑圧装置は、前記抑圧音声スペクトル算出手段から出力された抑圧音声スペクトルにあらかじめ設定された全帯域抑圧係数を乗算する全帯域抑圧手段を具備する構成を採る。
【００１９】
本発明の雑音抑圧装置は、前記全帯域抑圧手段は、前記音声スペクトルが有音である場合に値「１」により更新された全帯域抑圧係数を音声スペクトルに乗算し、前記音声スペクトルが無音である場合に「１」より小さい値で更新された前記全帯域抑圧係数を前記音声スペクトルに乗算する構成を採る。
【００２０】
本発明の雑音抑圧装置は、前記全帯域抑圧手段は、前記音声スペクトルが無音である場合に信号対雑音比の大きい信号ほどより強い全帯域抑圧係数で抑圧を行う構成を採る。
【００２１】
これらの構成によれば、無音判定されたフレームに、抑圧による歪みを全く生じさせない全帯域抑圧を行うことにより、音声成分のない信号に対して歪みの少ない雑音抑圧を行うことができる。
【００２２】
本発明の無線通信装置は、上記いずれかに記載の雑音抑圧装置を有する構成を採る。
【００２３】
この構成によれば、音声信号に対して、信号対雑音比の高い音声部分は、より正確な雑音スペクトルの推定ができるので、信号対雑音比の高い音声部分により強い抑圧を行うことにより、音声のひずみの少なく効果的な雑音抑圧を行った音声を送信又は受信することができる。
【００２４】
本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、入力された音声信号をフレーム単位で音声スペクトルに変換する手順と、前記音声スペクトルに音声成分が存在する有音か存在しない無音かをフレーム毎に判定する手順と、前記音声スペクトルに基づいて雑音スペクトルを推定する手順と、前記音声スペクトルと雑音スペクトルとに基づいて信号対雑音比を算出する手順と、前記音声スペクトルが有音でかつ信号対雑音比が所定の値以上である場合にあらかじめ設定された第一係数を用いて抑圧下限値係数を更新し、上記条件以外の場合に前記第一係数より大きい値であるあらかじめ設定された第二係数を用いて抑圧下限値係数を更新する手順と、前記音声スペクトルから前記雑音スペクトルを減算した減算スペクトルと前記音声スペクトルに前記抑圧下限値係数を乗算した減算下限スペクトルとを比較し、前記減算スペクトルと前記減算下限スペクトルの大きい方を選択して構成した抑圧音声スペクトルを出力する手順と、を含む雑音抑圧プログラムを記録する。
【００２５】
この構成によれば、音声信号に対して、信号対雑音比の高い音声部分は、より正確な雑音スペクトルの推定ができるので、信号対雑音比の高い音声部分程、より強い抑圧を行うことにより、音声のひずみの少なく効果的な雑音抑圧を行うことができる。
【００２８】
本発明の雑音抑圧方法は、入力された音声信号をフレーム単位で音声スペクトルに変換する工程と、前記音声スペクトルに音声成分が存在する有音か存在しない無音かをフレーム毎に判定する工程と、前記音声スペクトルに基づいて雑音スペクトルを推定する工程と、前記音声スペクトルと雑音スペクトルとに基づいて信号対雑音比を算出する工程と、前記音声スペクトルが有音でかつ信号対雑音比が所定の値以上である場合にあらかじめ設定された第一係数を用いて抑圧下限値係数を更新し、上記条件以外の場合に前記第一係数より大きい値であるあらかじめ設定された第二係数を用いて抑圧下限値係数を更新する工程と、前記音声スペクトルから前記雑音スペクトルを減算した減算スペクトルと前記音声スペクトルに前記抑圧下限値係数を乗算した減算下限スペクトルとを比較し、前記減算スペクトルと前記減算下限スペクトルの大きい方を選択して構成した抑圧音声スペクトルを出力する工程と、を具備する。
【００２９】
これらの方法によれば、音声信号に対して、信号対雑音比の高い音声部分は、より正確な雑音スペクトルの推定ができるので、信号対雑音比の高い音声部分程、より強い抑圧を行うことにより、音声のひずみの少なく効果的な雑音抑圧を行うことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明者は、音声信号の信号対雑音比の高い部分は、雑音信号をより正確に推定できることを見出し、本発明をするに至った。
【００３１】
すなわち、本発明の骨子は、音声信号の有音部分と無音部分から信号対雑音比を算出して、信号対雑音比の高い信号部分により強い雑音抑圧を行い、信号対雑音比の低い信号部分で抑圧によりひずみの生じる部分に抑圧の制限をかけることである。
【００３２】
以下、本発明について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の雑音抑圧装置は、音声信号に対して、信号対雑音比の高い音声部分により強い抑圧を行い、信号対雑音比の低い部分に対する雑音抑圧に減算下限を設定して、抑圧に制限を設ける。
【００３４】
図１は、本発明の実施の形態１に係る雑音抑圧装置の構成を示すブロック図である。
【００３５】
図１において、雑音抑圧装置は、窓かけ部１０１と、ＦＦＴ部１０２と、有音無音判定部１０３と、雑音スペクトル推定部１０４と、ＳＮＲ推定部１０５と、抑圧係数制御部１０６と、スペクトル減算部１０７と、ＩＦＦＴ部１０８と、重ね合せ加算部１０９と、から構成される。
【００３６】
窓かけ部１０１は、入力された音声信号に台形窓などを利用した窓かけ処理を行ってＦＦＴ部１０２に出力する。ＦＦＴ部１０２は、窓かけ部１０１から出力された音声信号にＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行い、音声スペクトル信号を有音無音判定部１０３、雑音スペクトル推定部１０４、スペクトル減算部１０７、及びＳＮＲ推定部１０５に出力する。
【００３７】
有音無音判定部１０３は、ＦＦＴ部１０２から出力された音声スペクトル信号が音声を含む有音部分であるか、音声を含まず雑音のみの無音部分であるかの判定（以下「有音無音判定」という）を行う。そして、有音無音判定部１０３は、有音無音判定の結果を雑音スペクトル推定部１０４、ＳＮＲ推定部１０５、及び抑圧係数制御部１０６に出力する。
【００３８】
雑音スペクトル推定部１０４は、音声スペクトル信号が無音である場合、ＦＦＴ部１０２から出力された音声スペクトル信号に基づいて雑音スペクトルを推定してＳＮＲ推定部１０５及びスペクトル減算部１０７に出力する。
【００３９】
ＳＮＲ推定部１０５は、有音無音判定に基づいて音声スペクトルの有音部分の平滑化スペクトルパワ値から音声信号パワを求め、音声スペクトルの無音部分の平滑化スペクトルパワ値から雑音信号パワを求めて、この２つの値の比を取ることによりＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を算出して抑圧係数制御部１０６に出力する。
【００４０】
抑圧係数制御部１０６は、有音無音判定とＳＮＲの値に基づいて抑圧下限値係数をスペクトル減算部１０７に出力する。具体的には、音声信号が有音部分でＳＮＲが所定の値より大きい場合に、抑圧下限値係数を所定の値に設定し、それ以外の条件の時には、抑圧下限値係数を有音部分でＳＮＲが所定の値より大きい場合に適用する抑圧下限値係数より小さな値に設定してスペクトル減算部１０７に出力する。
【００４１】
スペクトル減算部１０７は、入力される音声スペクトルから推定した雑音スペクトルを減算して雑音を抑圧した音声スペクトルを出力する。ただし、減算後の音声スペクトルが入力されたスペクトルの強度に抑圧下限値係数を乗算した値以下となる場合、減算した音声スペクトルの代わりに音声スペクトルに抑圧下限値係数を乗算した値を減算下限スペクトルとしてＩＦＦＴ部１０８に出力する。
【００４２】
ＩＦＦＴ部１０８は、スペクトル減算部１０７から出力された音声スペクトルにＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行って音声信号に変換した信号を重ね合せ加算部１０９に出力する。重ね合せ加算部１０９は、ＩＦＦＴ部１０８から出力された音声信号について、時刻の重複する部分を加算して重ね合せ出力音声信号として出力する。
【００４３】
次に、上記構成を有する雑音抑圧装置の動作について図２に示すフロー図を用いて説明する。
【００４４】
図２において、Ｃは平滑化係数、ＴＨＲ＿ＳＮＲは閾値、ｓｕｐ＿ｍｉｎは、前フレームにおける抑圧下限値係数である。また、ＤＭＰＭＩＮ＿Ｓは、推定ＳＮＲが高い区間で適用される帯域別抑圧下限値定数、ＤＭＰＭＩＮ＿Ｗは、推定ＳＮＲが低い区間で適用される帯域別抑圧下限値定数であり、ＤＭＰＭＩＮ＿Ｓ＜ＤＭＰＭＩＮ＿Ｗの条件を満たす。また、Ｇは、減算する時の係数であり、ａｐｏｗ［ｍ］は推定雑音スペクトル、ｘｐｏｗ［ｎ］は入力音声スペクトルであり、推定雑音スペクトルａｐｏｗ［ｍ］の帯域ｍは、音声スペクトルｘｐｏｗ［ｎ］の帯域ｎに対応するものとする。
【００４５】
ステップ（以下「ＳＴ」という）２０１では、有音無音判定部１０３が、入力されたフレームに音声があるか否かを判定し、ＳＴ２０１において、入力されたフレームに音声成分があると判定された場合、ＳＴ２０２に進み、入力されたフレームに音声成分がないと判定された場合、ＳＴ２０５に進む。
【００４６】
ＳＴ２０２では、ＳＮＲ推定部１０５がＳＮＲを推定する。ＳＴ２０３では、抑圧係数制御部１０６が、ＳＮＲが所定の閾値より大きいか否か判断し、ＳＮＲが所定の閾値より大きいと判断した場合、ＳＴ２０４に進み、ＳＮＲが所定の閾値以下であると判断した場合、ＳＴ２０７に進む。
【００４７】
ＳＴ２０４では、抑圧係数制御部１０６が、強い抑圧を行うために帯域別抑圧下限値定数ＤＭＰＭＩＮ＿Ｓに漸近するように抑圧下限値係数ｓｕｐ＿ｍｉｎを更新する。ＳＴ２０５では、雑音スペクトル更新部１０４が入力されたフレームから雑音スペクトルを推定する。ＳＴ２０６では、ＳＮＲ推定部１０５がＳＮＲを推定してＳＴ２０７に進む。
【００４８】
ＳＴ２０７では、抑圧係数制御部１０６が、弱い抑圧を行うためにＳＴ２０４の値より大きな帯域別抑圧下限値定数ＤＭＰＭＩＮ＿Ｗに漸近するように抑圧下限値係数ｓｕｐ＿ｍｉｎを更新する。
【００４９】
ＳＴ２０４あるいはＳＴ２０７で抑圧下限値係数の更新を行った後、ＳＴ２０８では、スペクトル減算部１０７が、音声スペクトルを雑音抑圧した結果が設定した雑音抑圧の下限より大きいか否かを判断する。
【００５０】
ＳＴ２０８において、音声スペクトルを雑音抑圧した結果が雑音抑圧の下限より大きいと判断した場合、ＳＴ２０９では、スペクトル減算部１０７が音声スペクトルから雑音スペクトルを減算した結果を出力する。ＳＴ２０８において、音声スペクトルを雑音抑圧した結果が雑音抑圧の下限以下と判断した場合、ＳＴ２１０では、スペクトル減算部１０７が音声スペクトルに抑圧下限値係数を乗算した結果を出力する。
【００５１】
次に、音声スペクトルの抑圧について説明する。
図３は、ＳＮＲが高い場合の音声スペクトルの雑音抑圧処理の例を示す図である。図３（ａ）〜（ｃ）において、縦軸はスペクトルのパワを示し、横軸は周波数を示す。また、Ｐ１とＰ２は、音声信号のピークであり、Ｐ３は、雑音信号のピークである。
【００５２】
図３（ａ）は、入力スペクトルと推定雑音スペクトルの例を示す図である。ＳＮＲが高い場合、雑音スペクトルの推定の精度が高いので、入力スペクトルＡ−１と雑音スペクトルＡ−２の雑音ピークＰ３の形状はほぼ一致している。
【００５３】
入力スペクトルＡ−１から雑音スペクトルＡ−２を減算した結果を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）において、減算スペクトルＢ−１は、入力スペクトルＡ−１から雑音スペクトルＡ−２を減算したスペクトルであり、Ｐ３の雑音スペクトルのピークが抑圧されている。減算スペクトルＢ−１は、すべての周波数帯域で、減算下限スペクトルＢ−２より大きな値を示すので、出力される音声スペクトルとして、図３（ｃ）に示す様にスペクトルＣ−１が出力される。
【００５４】
図４は、ＳＮＲが低い場合の音声スペクトルの雑音抑圧処理の例を示す図である。図４（ａ）〜（ｃ）において、縦軸はスペクトルのパワを示し、横軸は周波数を示す。また、Ｐ４とＰ５は、音声信号のピークである。
【００５５】
図４（ａ）は、入力スペクトルと推定雑音スペクトルの例を示す図である。
領域Ｓ１では、推定した雑音スペクトルＡ−４の精度が低く実際の雑音より大きい雑音を推定している。
【００５６】
図４（ｂ）は、入力スペクトルから推定雑音スペクトルを減算した減算スペクトルと減算下限スペクトルの例を示す図である。図４（ｂ）において、減算スペクトルＢ−３は、ピークＰ４近辺及びＳ１近辺の領域が必要以上に抑圧されている。
【００５７】
このように、ＳＮＲが低い場合、雑音スペクトルの推定の精度が低いので、十分に雑音を抑圧できない周波数領域や必要以上に雑音を抑圧してしまう周波数領域が存在する。この結果、雑音抑圧された音声スペクトルにひずみが生じる。
【００５８】
そこで、減算スペクトルＢ−３と減算下限スペクトルＢ−４を比較してスペクトル強度の大きい方を出力することにより必要以上の雑音抑圧により音声スペクトルがひずむことを防ぐ。
【００５９】
図４（ｃ）は、雑音抑圧後に出力するスペクトルの例を示す図である。図４（ｃ）において、Ｐ４近辺のスペクトルのピーク及び、Ｓ１近辺の領域は、減算下限スペクトルＢ−４が減算スペクトルＢ−３より大きな値を示すので、減算下限Ｂ−４スペクトルが出力スペクトルＣ−２となり、Ｐ５近辺は、減算スペクトルＢ−３が減算下限スペクトルＢ−４より大きな値を示すので、減算スペクトルＢ−３が出力スペクトルＣ−２となる。
【００６０】
このように、本実施の形態の雑音抑圧装置によれば、音声信号に対して、信号対雑音比の高い音声部分は、より正確な雑音スペクトルの推定ができるので、信号対雑音比の高い音声部分程、より強い抑圧を行うことにより、音声のひずみの少なく効果的な雑音抑圧を行うことができる。
【００６１】
また、本実施の形態の雑音抑圧装置によれば、信号対雑音比の低い部分は、減算下限を設定することにより、必要以上の雑音抑圧を防ぎ、音声のひずみを少なくすることができる。
【００６２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の雑音抑圧装置は、入力音声信号に対して、音声ではないと判定された区間に対して、信号対雑音比の高い区間程より強い抑圧を行い、信号対雑音比の低い区間程より弱い抑圧を行う。
【００６３】
図５は、実施の形態２に係る雑音抑圧装置の構成の例を示すブロック図である。但し、図１と共通する構成については図１と同一番号を付し、詳しい説明を省略する。
【００６４】
図５の雑音抑圧装置は、全帯域抑圧係数制御部５０１と全帯域抑圧部５０２を具備して、音声スペクトルの全帯域を抑圧する点が、図１と異なる。
【００６５】
図５において、有音無音判定部１０３は、ＦＦＴ部１０２から出力された音声スペクトル信号が音声を含む有音部分であるか、音声を含まず雑音のみの無音部分であるかを判断して、判断結果を雑音スペクトル推定部１０４、ＳＮＲ推定部１０５、抑圧係数制御部１０６、及び全帯域抑圧係数制御部５０１に出力する。
【００６６】
ＳＮＲ推定部１０５は、有音無音判定部１０３から出力される音声信号の有音無音判定に基づいて音声スペクトルの有音部分の平滑化スペクトルパワ値から音声信号パワを求め、音声スペクトルの無音部分の平滑化スペクトルパワ値から雑音信号パワを求めて、この２つの値の比を取ることによりＳＮＲを算出して抑圧係数制御部１０６と全帯域抑圧係数制御部５０１に出力する。
【００６７】
全帯域抑圧係数制御部５０１は、音声信号が有音部分の場合には、全帯域抑圧係数の値を、抑圧を行わない値で全帯域抑圧部５０２に出力し、音声信号が無音部分の場合には、全帯域抑圧係数の値をＳＮＲが高い場合により強い抑圧が行われ、ＳＮＲが低い場合により弱い抑圧が行われる値で全帯域抑圧部５０２に出力する。
【００６８】
全帯域抑圧部５０２は、スペクトル減算部１０７から出力された音声スペクトルｓｕｐ［ｎ］から全帯域抑圧係数を乗算して音声スペクトルを周波数全域に抑圧を行ってＩＦＦＴ部１０８に出力する。
【００６９】
次に、上記構成を有する雑音抑圧装置の動作について図６に示すフロー図を用いて説明する。
【００７０】
図６において、ｓｕｐ［ｎ］は全帯域抑圧前の雑音抑圧スペクトル、ｓｕｐ２［ｎ］は全帯域抑圧後の雑音抑圧スペクトル、ｓｕｐ＿ａｌｌは全帯域抑圧係数、ＳＵＰＡＬＬ＿ＨＩは推定ＳＮＲが高い区間で適用される全帯域抑圧係数、ＳＵＰＡＬＬ＿ＭＤは推定ＳＮＲが中程度の区間で適用される全帯域抑圧係数、ＳＵＰＡＬＬ＿ＬＷは推定ＳＮＲが低い区間で適用される全帯域抑圧係数であり、０．０≦ＳＵＰＡＬＬ＿ＨＩ≦ＳＵＰＡＬＬ＿ＭＤ≦ＳＵＰＡＬＬ＿ＬＷ≦１．０を満たす。
【００７１】
また、ＴＨＲ＿ＳＮＲ＿ＨＩとＴＨＲ＿ＳＮＲ＿ＬＷは閾値であり、ＴＨＲ＿ＳＮＲ＿ＨＩ＞ＴＨＲ＿ＳＮＲ＿ＬＷを満たす。Ｃ１とＣ２は、平滑化係数である。
【００７２】
ＳＴ６０１では、有音無音判定部１０３が、入力されたフレームに音声があるか否かを判定する。ＳＴ６０１において、入力されたフレームに音声があると判定された場合、ＳＴ６０２では、全帯域抑圧係数制御部５０１が、全帯域抑圧係数を更新して、ＳＴ６０８に進む。
【００７３】
ＳＴ６０１において、入力されたフレームに音声がないと判定された場合、ＳＴ６０３では、全帯域抑圧係数制御部５０１が、ＳＮＲが所定の閾値より大きいか否かを判断する。ＳＴ６０３において、ＳＮＲが所定の閾値より大きいと判断した場合、ＳＴ６０４では、全帯域抑圧係数制御部５０１が、全帯域抑圧係数を更新して、ＳＴ６０８に進む。
【００７４】
ＳＴ６０３において、ＳＮＲが所定の閾値以下であると判断した場合、ＳＴ６０５では、全帯域抑圧係数制御部５０１が、ＳＮＲが所定の閾値より小さいか否かを判断する。ＳＴ６０５において、ＳＮＲが所定の閾値より小さいと判断した場合、ＳＴ６０６では、全帯域抑圧係数制御部５０１が、全帯域抑圧係数を更新するして、ＳＴ６０８に進む。
【００７５】
ＳＴ６０５において、ＳＮＲが所定の閾値以上と判断した場合、ＳＴ６０７では、全帯域抑圧係数制御部５０１が、全帯域抑圧係数を更新する。
【００７６】
ＳＴ６０８では、全帯域抑圧部５０２が音声スペクトルに全帯域抑圧係数を乗算した結果を出力する。
【００７７】
このように、本実施の形態の雑音抑圧装置によれば、音声信号に対して、信号対雑音比の高い音声部分は、より正確な雑音スペクトルの推定ができるので、信号対雑音比の高い音声部分程、より強い抑圧を行うことにより、音声のひずみの少なく効果的な雑音抑圧を行うことができる。
【００７８】
また、本実施の形態の雑音抑圧装置によれば、無音判定されたフレームに、抑圧による歪みを全く生じさせない全帯域抑圧を行うことにより、音声成分のない信号に対して歪みの少ない雑音抑圧を行うことができる。
【００７９】
また、本実施の形態の雑音抑圧装置によれば、音声信号に対して、音声成分のないフレームで、信号対雑音比の高い領域により強い抑圧を行い、信号対雑音比の低い領域により弱い抑圧を行うことにより、雑音成分のみのフレームで歪の少ない効果的な雑音抑圧を行うことができる。
【００８０】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態１又は実施の形態２に係る雑音抑圧装置を備えた無線通信装置の構成の例を示すブロック図である。
【００８１】
図７において無線通信装置は、音声入力部７０１と、Ａ／Ｄ変換部７０２と、雑音抑圧装置７０３と、音声符号化部７０４と、変調部７０５と、無線送信部７０６と、アンテナ７０７と、アンテナ７０８と、無線受信部７０９と、復調部７１０と、音声復号部７１１と、雑音抑圧装置７１２と、Ｄ／Ａ変換部７１３と、音声出力部７１４とから構成される。
【００８２】
音声入力部７０１は、マイク等から入力された音声を電気信号に変換して音声信号としてＡ／Ｄ変換部７０２に出力する。Ａ／Ｄ変換部７０２は、音声入力部７０１から出力された音声信号にアナログデジタル変換して雑音抑圧装置７０３に出力する。
【００８３】
雑音抑圧装置７０３は、上記実施の形態１から３のいずれかの雑音抑圧装置であって、Ａ／Ｄ変換部７０２から出力された音声信号に対して信号対雑音比の高い信号部分により強い雑音抑圧を行い、信号対雑音比の低い信号部分で抑圧によりひずみの生じる部分に抑圧の制限をかけてひずみの少ない雑音抑圧を行い、雑音抑圧された音声信号を音声符号化部７０４に出力する。
【００８４】
音声符号化部７０４は、雑音抑圧装置７０３から出力された音声信号に音声符号化処理を行い、変調部７０５に出力する。変調部７０５は、音声符号化部７０４から出力された音声信号を変調して無線送信部７０６に出力する。無線送信部７０６は、変調部７０５から出力された音声信号を無線周波数に周波数変換して送信信号としてアンテナ７０７に出力する。アンテナ７０７は、送信信号を無線信号として送信する。
【００８５】
アンテナ７０８は、無線信号を受信して受信信号として無線受信部７０９に出力する。無線受信部７０９は、アンテナ７０８で受信された受信信号をベースバンド周波数に周波数変換して、復調部７１０に出力する。復調部７１０は、無線受信部７０９から出力された受信信号を復調して音声復号部７１１に出力する。音声復号部７１１は、復調部７１０から出力された受信信号を音声復号して雑音抑圧装置７１２に出力する。
【００８６】
雑音抑圧装置７１２は、音声復号部７１１から出力された音声信号に対して信号対雑音比の高い信号部分により強い雑音抑圧を行い、信号対雑音比の低い信号部分で抑圧によりひずみの生じる部分に抑圧の制限をかけてずみの少ない雑音抑圧を行い、雑音抑圧された音声信号をＤ／Ａ変換部７１３に出力する。
【００８７】
Ｄ／Ａ変換部７１３は、雑音抑圧装置７０３から出力された受信信号にデジタルアナログ変換してアナログの音声信号を音声出力部７１４に出力する。音声出力部７１４は、Ｄ／Ａ変換部７１３から出力された音声信号を音声としてスピーカー等で出力する。
【００８８】
このように、本実施の形態の無線通信装置によれば、音声信号に対して、信号対雑音比の高い音声部分は、より正確な雑音スペクトルの推定ができるので、信号対雑音比の高い音声部分により強い抑圧を行うことにより、音声のひずみの少なく効果的な雑音抑圧を行った音声を送信又は受信することができる。
【００８９】
なお、上記いずれかの実施の形態に係る音声強調は、音声強調装置として説明しているが、この音声強調をソフトウェアにより実現することもできる。例えば、上記音声強調を行うプログラムを予めＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に格納しておき、そのプログラムをＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｕｎｉｔ）によって動作するようにしてもよい。
【００９０】
また、上記音声強調を行うプログラムをコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納し、記憶媒体に格納されたプログラムをコンピュータのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）に記録して、コンピュータをそのプログラムに従って実行させてもよい。このような場合においても、上記実施の形態と同様の作用及び効果を呈する。
【００９１】
また、上記音声強調を行うプログラムをサーバに格納し、サーバに格納されたプログラムをクライアントに転送して、クライアント上でそのプログラムを実行させてもよい。このような場合においても、上記実施の形態と同様の作用及び効果を呈する。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、信号対雑音比の低い音声信号や非定常的に発生した雑音を含む音声信号でもひずみの少ない雑音抑圧を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る雑音抑圧装置の構成を示すブロック図
【図２】上記実施の形態における雑音抑圧装置の動作を示すフロー図
【図３】上記実施の形態におけるＳＮＲが高い場合の音声スペクトルの雑音抑圧処理の例を示す図
【図４】上記実施の形態におけるＳＮＲが低い場合の音声スペクトルの雑音抑圧処理の例を示す図
【図５】実施の形態２に係る雑音抑圧装置の構成の例を示すブロック図
【図６】上記実施の形態における雑音抑圧装置の動作を示すフロー図
【図７】実施の形態１又は実施の形態２に係る雑音抑圧装置を備えた無線通信装置の構成の例を示すブロック図
【図８】従来の雑音抑圧装置の構成の例を示すブロック図
【符号の説明】
１０１  窓かけ部
１０２  ＦＦＴ部
１０３  有音無音判定部
１０４  雑音スペクトル推定部
１０５  ＳＮＲ推定部
１０６  抑圧係数制御部
１０７  スペクトル減算部
１０８  ＩＦＦＴ部
１０９  重ね合せ加算部
５０１  全帯域抑圧係数制御部
５０２  全帯域抑圧部
【図１】
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【図２】
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【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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