(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のサンプリング周波数で生成された音声信号から相関成分を除去する相関除去フィルタ回路と、
前記相関除去フィルタ回路の出力に基づいて前記音声信号の信号処理を実行する音声信号処理部と、
を備え、
前記相関除去フィルタ回路は、前向きフィルタと後向きフィルタを組み合わせた格子型フィルタ回路であり、
前記前向きフィルタ及び前記後向きフィルタは、下記式に基づいて、前記所定のサンプリング周波数ごとにフィルタ係数を更新する、
音声強調装置。
ki,j+1=ki,j+α×ｆi／bi-1
（ただし、上記式において、ki,jは時刻jにおける格子型フィルタ回路のi段目のフィルタ係数、ki,j+1は時刻j+1における格子型フィルタ回路のi段目のフィルタ係数、iは1〜nの自然数、nは格子型フィルタ回路の段数、αは定数（0.0≦α≦2.0）、fiは格子型フィルタ回路のi段目の前向き予測誤差信号、bi-1は格子型フィルタ回路のi-1段目の後ろ向き予測誤差信号を示す。）
【請求項２】
前記相関除去フィルタ回路は、n段目の前向き予測誤差信号の振幅が前記音声信号の振幅よりも大きい場合、前記フィルタ係数を0に設定する、
請求項１に記載の音声強調装置。
【請求項３】
前記相関除去フィルタ回路は、n段目の前向き予測誤差信号の振幅が前記音声信号の振幅よりも大きくなる頻度が所定値以上である場合、前記相関
除去フィルタ回路の出力を前記音声信号に切り替えて出力する、
請求項１に記載の音声強調装置。
【請求項４】
前記音声信号処理部は、前記相関除去フィルタ回路の出力に所定の利得係数を乗じることによって抽出信号を生成する乗算回路と、前記音声信号に前記抽出信号を加算又は減算する演算回路と、を有する、
請求項１に記載の音声強調装置。
【請求項５】
前記音声信号処理部は、前記相関除去フィルタ回路の出力に基づいて前記音声信号が子音か否かを判定する子音判定回路と、前記子音判定回路によって前記音声信号が子音であると判定された場合に前記音声信号に所定の利得係数を乗算する演算回路と、を有する、
請求項１に記載の音声強調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示される技術は、相関除去フィルタ回路を備える音声強調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力信号について線形予測分析を行うことによって得た線形予測係数に基づいて形成される逆フィルタに入力信号を通すことで残差信号を求めた後、ホルマントを強調するように修正された線形予測係数に基づいて形成されるフィルタに残差信号を入力することで、音声を強調する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしながら、この方法のように、信号レベルが高くて聴取し易い母音を処理することによってホルマントを強調しても、音声の明瞭度を改善することは困難である。一方、子音は母音に比べて信号レベルが低いために信号レベルの高い母音によってマスキングされ易く、また、子音の周波数スペクトルが高い周波数まで広がっているために高い周波数が聞き取り難い難聴の人には子音が聴取し難くなる。そこで、音声信号の振幅が所定値以下の区間を検出することによって音声から抽出された子音を複数回反復したり増幅したりすることで音声の明瞭化を図る方法が提案されている（特許文献２及び特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０５５００２
【特許文献２】特開２００５−２８７６００
【特許文献３】特開２００７−２１９１８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献２及び３の方法では、実環境の音声から子音を確実に識別することは困難であるため、音声の明瞭度を改善できないおそれがある。
ここに開示される技術の目的は、音声の明瞭度を改善することが可能な音声強調装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ここに開示される音声強調装置は、音声強調装置は、所定のサンプリング周波数で生成された音声信号から相関成分を除去する相関除去フィルタ回路と、相関除去フィルタ回路の出力に基づいて音声信号の信号処理を実行する音声信号処理部と、を備える。前記相関除去フィルタ回路は、前向きフィルタと後向きフィルタを組み合わせた格子型フィルタ回路である。前記前向きフィルタ及び前記後向きフィルタは、式（ki,j+1=ki,j+α×ｆi／bi-1）に基づいて、前記所定のサンプリング周波数ごとにフィルタ係数を更新する。
【発明の効果】
【０００６】
ここに開示される音声強調装置によれば、音声の明瞭度を改善可能な音声強調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る音声強調装置の構成を示すブロック図
【図２】第１実施形態に係る相関除去フィルタ回路の構成を示すブロック図
【図３】第１実施形態に係る音声強調装置における音声信号、抽出信号及び出力信号の信号波形を示すグラフ
【図４】第２実施形態に係る相関除去フィルタ回路の構成を示すブロック図
【図５】第３実施形態に係る相関除去フィルタ回路の構成を示すブロック図
【図６】第４実施形態に係る音声強調装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［第１実施形態］
（音声強調装置１００の構成）
図１は、第１実施形態に係る音声強調装置１００の構成を示すブロック図である。音声強調装置１００は、入力端子１０１と、相関除去フィルタ回路１０２と、乗算回路１０３と、演算回路１０４と、出力端子１０５と、を備える。
【０００９】
入力端子１０１は、音声信号ｆ0を入力するための端子である。入力端子１０１から入力された音声信号ｆ0は、相関除去フィルタ回路１０２及び演算回路１０４それぞれに出力される。音声信号ｆ0は、所定のサンプリング周波数でサンプリングすることによって生成された信号である。サンプリング周波数は、例えば、音楽ＣＤであれば４４．１ｋHzであり、電話回線であれば８ｋHzである。
【００１０】
相関除去フィルタ回路１０２は、入力端子１０１から入力された音声信号ｆ0から自己相関を有する信号成分を除去するための格子型フィルタ回路である。相関除去フィルタ回路１０２は、母音のような周期性のある信号成分以外の子音のような周期性のない信号（後述する「前向き予測誤差信号ｆn」）を抽出する。相関除去フィルタ回路１０２は、前向き予測誤差信号ｆnに基づくフィルタ出力信号ｆａを乗算回路１０３に出力する。
【００１１】
乗算回路１０３は、相関除去フィルタ回路１０２から出力されたフィルタ出力信号ｆｂに利得係数を乗じる。これによって、フィルタ出力信号ｆａが増大され、抽出信号ｆｂが生成される。本実施形態において、利得係数は“１”に設定されているが、これに限られるものではない。
演算回路１０４は、入力端子１０１から入力される音声信号ｆ0に乗算回路１０３から入力される抽出信号ｆｂを加算する。これによって、音声信号ｆ0の子音の信号レベルを高くした出力信号Ｆが生成される。なお、出力信号Ｆにおける子音の強調度合いは、乗算回路１０３において利得係数を変更することによって調整可能である。
【００１２】
なお、乗算回路１０３及び演算回路１０４は、相関除去フィルタ回路１０２の出力（すなわち、フィルタ出力信号ｆａ）に基づいて、音声信号ｆ0の信号処理を実行する「音声信号処理部」を構成している。
出力端子１０５は、演算回路１０４によって生成された出力信号Ｆを外部に出力する。
（相関除去フィルタ回路１０２の構成）
図２は、実施形態に係る相関除去フィルタ回路１０２の構成を示すブロック図である。相関除去フィルタ回路１０２は、入力端子２０１と、前向きフィルタ減算回路２２１〜２２ｎと、遅延回路２３１〜２３ｎと、後向きフィルタ減算回路２４１〜２４ｎと、前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎと、後向きフィルタ係数乗算回路２６１〜２６ｎと、出力端子２０７と、を備える。このような格子型フィルタ回路である相関除去フィルタ回路１０２では、前向きフィルタと後ろ向きフィルタによって時間的に前後から音声信号のうち自己相関を有する信号成分を高速で収束させることができる。
【００１３】
（１）入力端子２０１
入力端子２０１は、入力端子１０１から入力される音声信号ｆ0を前向きフィルタ減算回路２２１、遅延回路２３１及び後向きフィルタ係数乗算回路２６１のそれぞれに出力する。
（２）前向きフィルタ減算回路２２１〜２２ｎ
前向きフィルタ減算回路２２１〜２２ｎは、１段目からｎ段目（ｎは自然数）までのｎ個の前向きフィルタ減算回路によって構成されている。前向きフィルタ減算回路２２１〜２２ｎのそれぞれは、入力される信号を次の数式（１）に基づいて演算する。
【００１４】
【数１】
0005975398.tif 000002
【００１５】
ただし、数式（１）において、変数ｉは、前向きフィルタ減算回路２２１〜２２ｎそれぞれの段数を示し、変数ｊは、前向きフィルタ減算回路２２１〜２２ｎそれぞれに入力される信号の時刻を示している。なお、時刻を示す変数ｊは、音声信号ｆ0のサンプリング周波数の逆数である単位時間で進行する。単位時間は、音楽ＣＤであれば１／４４１００（秒）であり、電話回線であれば１／８０００（秒）である。また、数式１において、ｋi,jはｉ段目の時刻ｊにおけるフィルタ係数であり、ｂi-1はｉ−１段目の後向き予測誤差信号である。
【００１６】
まず、１段目の前向きフィルタ減算回路２２１は、数式（１）の変数ｉを１として音声信号ｆ0を演算することによって、前向き予測誤差信号ｆ1を生成する。前向きフィルタ減算回路２２１は、前向き予測誤差信号ｆ1を前向きフィルタ減算回路２２２、前向きフィルタ係数乗算回路２５１及び後向きフィルタ係数乗算回路２６２のそれぞれに出力する。
次に、２段目の前向きフィルタ減算回路２２２は、数式（１）の変数ｉを２として前向き予測誤差信号ｆ1を演算することによって、前向き予測誤差信号ｆ2を生成する。前向きフィルタ減算回路２２２は、前向き予測誤差信号ｆ2を次段へと出力する。
【００１７】
以上の処理が（ｎ−１）段目まで繰り返し行われた後、前向き予測誤差信号ｆn-1がｎ段目の前向きフィルタ減算回路２２ｎに入力される。ｎ段目の前向きフィルタ減算回路２２ｎは、数式（１）の変数ｉをｎとして前向き予測誤差信号ｆn-1を演算することによって、前向き予測誤差信号ｆnを生成する。本実施形態において、前向き予測誤差信号ｆnの振幅は、音声信号ｆ0の正弦波との相関が高いほど“０”に近づき、音声信号ｆ0の正弦波との相関が低いほど大きく発散する。ここで、音声信号のうち母音は正弦波との相関が高く、音声信号のうち子音は正弦波との相関が低い。従って、前向き予測誤差信号ｆnの振幅は、音声信号ｆ0が母音である場合には小さくなり、音声信号ｆ0が子音である場合には大きくなる。このような前向き予測誤差信号ｆnは、前向きフィルタ減算回路２２ｎから出力端子２０７及び後向きフィルタ係数乗算回路２６ｎのそれぞれに出力される。本実施形態に係る出力端子２０７は、前向き予測誤差信号ｆnをフィルタ出力信号ｆａとして乗算回路１０３に出力する。
【００１８】
（３）遅延回路２３１〜２３ｎ
遅延回路２３１〜２３ｎは、１段目からｎ段目までのｎ個の遅延回路によって構成されている。遅延回路２３１〜２３ｎのそれぞれは、入力される信号に対して単位時間の遅延処理を施す。まず、１段目の遅延回路２３１は、音声信号ｆ0に単位時間の遅延を施すことによって遅延信号ｂ0を生成する。２段目の遅延回路２３２は、後述する後向きフィルタ減算回路２４１によって生成される後向き予測誤差信号ｂ1に単位時間の遅延処理を施す。このような処理が繰り返し行われた後、ｎ段目の遅延回路２３ｎは、後向き予測誤差信号ｂn-1に単位時間の遅延処理を施す。遅延回路２３１〜２３ｎのそれぞれは、遅延処理を施した信号を後向きフィルタ減算回路２４１〜２４ｎ及び前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎのそれぞれに出力する。
【００１９】
（４）後向きフィルタ減算回路２４１〜２４ｎ
後向きフィルタ減算回路２４１〜２４ｎは、１段目からｎ段目までのｎ個の後向きフィルタ減算回路によって構成されている。後向きフィルタ減算回路２２１〜２２ｎのそれぞれは、入力される信号を次の数式（２）に基づいて演算する。
【００２０】
【数２】
0005975398.tif 000003
【００２１】
ただし、数式（２）において、ｋi,jはｉ段目の時刻ｊにおけるフィルタ係数であり、ｆi-1はｉ−１段目の前向き予測誤差信号である。
まず、１段目の後向きフィルタ減算回路２４１は、数式（２）の変数ｉを１として遅延信号ｂ0を演算することによって、後向き予測誤差信号ｂ1を生成する。後向きフィルタ減算回路２４１は、後向き予測誤差信号ｂ1を遅延回路２３２に出力する。
【００２２】
次に、２段目の後向きフィルタ減算回路２４２は、遅延回路２３２によって単位時間の遅延処理を施された後向き予測誤差信号ｂ1を、数式（２）の変数ｉを２として演算することによって、後向き予測誤差信号ｂ2を生成する。
以上の処理が（ｎ−１）段目まで繰り返し行われた後、遅延回路２３ｎによって単位時間の遅延処理を施された後向き予測誤差信号ｂn-1がｎ段目の後向きフィルタ減算回路２４ｎに入力される。ｎ段目の後向きフィルタ減算回路２４ｎは、数式（２）の変数ｉをｎとして後向き予測誤差信号ｂn-1を演算することによって、後向き予測誤差信号ｂnを生成する。
【００２３】
（５）前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎ
前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎは、１段目からｎ段目までのｎ個の前向きフィルタ係数乗算回路によって構成されている。前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎのそれぞれは、遅延回路２３１〜２３ｎから入力される信号にフィルタ係数ｋi,jを乗算して前向きフィルタ減算回路２２１〜２２ｎに出力する。
【００２４】
前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎは、次の数式（３）に基づいて、フィルタ係数ｋi,jを単位時間毎に更新する。上述の通り、単位時間は、音楽ＣＤであれば１／４４１００（秒）であり、電話回線であれば１／８０００（秒）である。
【００２５】
【数３】
0005975398.tif 000004
【００２６】
ただし、数式（３）において、ｋi,jはｉ段目の時刻ｊにおけるフィルタ係数であり、αは相関除去フィルタ回路１０２における収束の速さを決める定数（ただし、0.0≦α≦2.0）である。
このように、前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎのそれぞれは、ｉ段目の前向き予測誤差信号ｆiをｉ−１段目の後向き予測誤差信号ｂi-1で除した商に定数αを乗じた値をフィルタ係数ｋi,jに加算することで、ｉ段目の時刻ｊ＋１でのフィルタ係数ｋi,j+1を求める。従って、フィルタ係数ｋi,jとフィルタ係数ｋi,j+1との差（すなわち、単位時間当たりの修正量）は、前向き予測誤差信号ｆiが大きいほど広くなる。このように、前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎにおいてフィルタ係数ｋの学習が単位時間毎に実行される。
【００２７】
ここで、数式（３）の求め方について説明する。
まず、ｉ段目の前向き予測誤差信号ｆiは下式（３−１）の通りである。
0005975398.tif 000005
【００２８】
ただし、式（３−１）において、ｉは格子型フィルタ段数（１〜ｎ）であり、ｊは時刻である。
次に、フィルタ係数ｋi,jの相互独立性が保障されているとして、ｉ段目の評価関数に２乗誤差ｆi2を用いると、２乗誤差ｆi2をｋi,jで偏微分（LMS法）することによって下式（３−２）から式（３−４）が成立する。
0005975398.tif 000006
【００２９】
0005975398.tif 000007
【００３０】
0005975398.tif 000008
【００３１】
ただし、式（３−２）から式（３−４）において、
0005975398.tif 000009
は修正ベクトルであり、ｊは時刻であり、Cは定数である。
次に、定数Cを正規化するために、時刻ｊ−１において修正したフィルタ係数ｋi,jが時刻ｊ−１における2乗誤差ｆi2を最小にする条件を求めると、下式（３−５）が成立する。
0005975398.tif 000010
【００３２】
従って、式（３−５）より、２乗誤差ｆi2を最小（０）にする条件は下式（３−６）の通りである。
0005975398.tif 000011
【００３３】
そして、式（３−６）より、定数Cの条件は下式（３−７）の通りである。
0005975398.tif 000012
【００３４】
その結果、下式（３−８）が成立し、上記式（３）が得られる。
0005975398.tif 000013
【００３５】
（６）後向きフィルタ係数乗算回路２６１〜２６ｎ
後向きフィルタ係数乗算回路２６１〜２６ｎは、１段目からｎ段目までのｎ個の後向きフィルタ係数乗算回路によって構成されている。後向きフィルタ係数乗算回路２６１〜２６ｎのそれぞれは、入力される信号にフィルタ係数ｋi,jを乗算して後向きフィルタ減算回路２４１〜２４ｎに出力する。
【００３６】
後向きフィルタ係数乗算回路２６１〜２６ｎは、次の数式（４）に基づいて、フィルタ係数ｋi,jを単位時間毎に更新する。上述の通り、単位時間は、音楽ＣＤであれば１／４４１００（秒）であり、電話回線であれば１／８０００（秒）である。
【００３７】
【数４】
0005975398.tif 000014
【００３８】
ただし、数式（４）において、ｋi,jはｉ段目の時刻ｊにおけるフィルタ係数であり、αは収束の速さを決める定数（ただし、0.0≦α≦2.0）である。
このように、後向きフィルタ係数乗算回路２６１〜２６ｎのそれぞれは、ｉ段目の前向き予測誤差信号ｆiをｉ−１段目の前向き予測誤差信号ｆi-1で除した商に定数αを乗じた値をフィルタ係数ｋi,jに加算することで、ｉ段目の時刻ｊ＋１でのフィルタ係数ｋi,j+1を求める。従って、フィルタ係数ｋi,jとフィルタ係数ｋi,j+1との差（すなわち、単位時間当たりの修正量）は、前向き予測誤差信号ｆiが大きいほど広くなる。このように、後向きフィルタ係数乗算回路２６１〜２６ｎにおいてフィルタ係数ｋの学習が単位時間毎に実行される。
なお、数式（４）の求め方は、上述した数式（３）の求め方と同様である。
【００３９】
（作用及び効果）
（１）第１実施形態に係る音声強調装置１００では、音声信号ｆ0から自己相関を有する信号成分を除去することによって抽出される周期性のないフィルタ出力信号ｆａ（すなわち、前向き予測誤差信号ｆn）に利得係数を乗じて得られる抽出信号ｆｂが音声信号ｆ0に加算される。
従って、出力信号Ｆにおいて、母音のような周期性のある信号以外の子音のような周期性のない信号レベルを高くすることができる。そのため、高音域の聴力が低下した人の聴力を補償したり、母音によりマスキングされ易い子音の信号レベルを補償したりすることによって、音声信号の明瞭度を改善することができる。
【００４０】
また、第１実施形態に係る音声強調装置１００において、前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎ及び後向きフィルタ係数乗算回路２６１〜２６ｎは、フィルタ係数ｋi,jを単位時間（すなわち、サンプリング周波数の逆数）ごとに更新する。
従って、相関除去フィルタ回路１０２に入力された信号が、母音のような周期性のある信号であるのか或いは子音のような周期性のない信号であるのかを極めて迅速に予測することができる。そのため、音声信号ｆ0から精度良く子音を抽出することができる。
【００４１】
（２）ここで、音声強調装置１００における効果について、図面を参照しながら説明する。図３は、“ｓｏｍｅｔｉｍｅｓ”に対応する音声信号ｆ0、抽出信号ｆｂ及び出力信号Ｆの信号波形を示す図である。ただし、図３では、“ｓｏｍｅｔｉｍｅｓ”のサンプリング周波数は４４．１ｋHzであり、乗算回路１０３の利得係数は１．０である。図３に示すように、抽出信号ｆｂでは、音声信号ｆ0のうち自己相関を有する母音である"ａ"，“ｍ”，“ｉ”が取り除かれて、摩擦音と破裂音に相当する子音である"ｓ"，“ｔ”，“ｚ”が抽出できている。その結果、出力信号Ｆでは、音声信号ｆ0に比べて子音を強調されることを確認することができた。
【００４２】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る音声強調装置について、図面を参照しながら説明する。第２実施形態と第１実施形態との相違点は、相関除去フィルタ回路１０２ａにおいて、前向き予測誤差信号ｆnが音声信号ｆ0よりも大きい場合にはフィルタ係数ｋi,jを“０”に設定する点である。以下においては、第１実施形態との相違点について主に説明する。
【００４３】
図４は、第２実施形態に係る相関除去フィルタ回路１０２ａの構成を示すブロック図である。相関除去フィルタ回路１０２ａは、比較回路３０１を有する。
比較回路３０１は、入力端子２０１から入力された音声信号ｆ0の振幅とｎ段目の前向き予測誤差信号ｆnの振幅とを比較する。比較回路３０１は、前向き予測誤差信号ｆnの振幅が音声信号ｆ0の振幅よりも大きい場合には、フィルタ係数ｋi,j(ただしｉ=１〜ｎ)を“０”に設定するよう前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎ及び後向きフィルタ係数乗算回路２６１〜２６ｎに指示する。これに応じて、前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎ及び後向きフィルタ係数乗算回路２６１〜２６ｎは、フィルタ係数ｋi,jを“０”に設定する。
【００４４】
（作用及び効果）
第２実施形態に係る相関除去フィルタ回路１０２ａにおいて、前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎ及び後向きフィルタ係数乗算回路２６１〜２６ｎは、予測誤差信号ｆnの振幅が音声信号ｆ0の振幅よりも大きい場合には、フィルタ係数ｋi,jを“０”に設定する。
【００４５】
ここで、予測誤差信号ｆnの振幅が音声信号ｆ0の振幅よりも大きいことは、相関除去フィルタ回路１０２ａによって音声信号ｆ0が収束されていないことを意味する。従って、この場合、相関除去フィルタ回路１０２ａを通過している音声信号ｆ0は子音である可能性が高い。そこで、フィルタ係数ｋi,jを“０”に設定することによって、無相関信号が格子型フィルタ回路に入力し続けることによるフィルタ係数ｋi,jの発散を防止して、相関除去フィルタ回路１０２ａを安定的に動作させることができる。
【００４６】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る音声強調装置について、図面を参照しながら説明する。第３実施形態と第２実施形態との相違点は、前向き予測誤差信号ｆnの振幅が音声信号ｆ0の振幅よりも大きい頻度が高い場合、音声信号ｆ0をそのままフィルタ出力信号ｆａとする点である。以下においては、第２実施形態との相違点について主に説明する。
【００４７】
図５は、第３実施形態に係る相関除去フィルタ回路１０２ｂの構成を示すブロック図である。相関除去フィルタ回路１０２ａは、判定回路４０１と、スイッチ回路４０２と、を備える。
比較回路３０１は、前向き予測誤差信号ｆnの振幅が音声信号ｆ0の振幅よりも大きいか否かを比較するたびに、その比較結果を判定回路４０１に通知する。
【００４８】
判定回路４０１は、比較回路３０１の比較結果に基づいて、音声信号ｆ0が相関除去フィルタ回路１０２ｂによって収束されていないと見なされる頻度を算出する。判定回路４０１は、音声信号ｆ0が収束されていないと見なされる頻度が所定値以上であるか否かを判定する。なお、音声信号ｆ0が収束されていないと見なされる頻度とは、例えば、前向き予測誤差信号ｆnが音声信号ｆ0よりも大きいと判定された回数の判定結果全数に対する比や、所定時間内において前向き予測誤差信号ｆnが音声信号ｆ0よりも大きいと判定された回数などによって示される。
【００４９】
判定回路４０１は、頻度が所定値以上でない場合、スイッチ回路４０２を第１端子Ｌ１側に切り替えることによって、入力端子２０１と出力端子２０７との間に格子型フィルタを介在させる。これによって、n段目の前向き予測誤差信号fnが出力端子２０７に入力され、出力端子２０７からは前向き予測誤差信号fnがフィルタ出力信号ｆａとして出力される。
【００５０】
一方で、判定回路４０１は、頻度が所定値以上である場合、スイッチ回路４０２を第２端子Ｌ２側に切り替えることによって、入力端子２０１と出力端子２０７とを直結させる。これによって、音声信号ｆ0が出力端子２０７に入力され、出力端子２０７からは音声信号ｆ0そのものがフィルタ出力信号ｆａとして出力される。
【００５１】
（作用及び効果）
第３実施形態に係る相関除去フィルタ回路１０２ｂは、音声信号ｆ0が収束されていないと見なされる頻度が所定値以上である場合、音声信号ｆ0そのものをフィルタ出力信号ｆａとして出力する。
従って、相関除去フィルタ回路１０２ａを通過している音声信号ｆ0が子音である可能性が高い場合に、音声信号ｆ0に処理を加えることなく出力することができる。そのため、子音が格子型フィルタ（前向きフィルタ減算回路２２１〜２２ｎや後向きフィルタ減算回路２４１〜２４ｎなど）によって歪まされることを抑制することができる。
【００５２】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係る音声強調装置１００Ａについて、図面を参照しながら説明する。第４実施形態と第１実施形態との相違点は、「音声信号処理部」が音声信号ｆ0に相関除去フィルタ回路１０２の出力を合成しない点である。以下においては、第１実施形態との相違点について主に説明する。
【００５３】
図６は、第４実施形態に係る音声強調装置１００Ａの構成を示すブロック図である。音声強調装置１００Ａは、第１実施形態に係る乗算回路１０３及び演算回路１０４に代えて、子音判定回路１０６、係数生成回路１０７及び演算回路１０８を備える。
子音判定回路１０６は、音声信号ｆ0の振幅とフィルタ出力信号ｆａの振幅とを比較することによって、音声信号ｆ0が子音か否かを判定する。具体的に、子音判定回路１０６は、フィルタ出力信号ｆａの振幅が音声信号ｆ0の振幅以下であれば“子音でない（すなわち、母音である）”と判定し、フィルタ出力信号ｆａの振幅が音声信号ｆ0の振幅よりも大きければ“子音である”と判定する。子音判定回路１０６は、判定結果を係数生成回路１０７に通知する。
【００５４】
係数生成回路１０７は、子音判定回路１０６から“子音である”との通知を受けた場合、第１利得係数ｃ１（所定の利得係数の一例）を演算回路１０８に通知する。第１利得係数ｃ１は、１よりも大きな数値（例えば、２や３など）であればよい。また、係数生成回路１０７は、子音判定回路１０６から“子音でない”との通知を受けた場合、第２利得係数ｃ２を演算回路１０８に通知する。第２利得係数ｃ２は、０より大きく、かつ、第１利得係数ｃ１よりも小さな数値（例えば、１など）であればよい。
【００５５】
演算回路１０８は、係数生成回路１０７から通知される第１利得係数ｃ１又は第２利得係数ｃ２を音声信号ｆ0に乗算する。これによって、音声信号ｆ0が子音である場合には音声信号ｆ0の振幅が増大された出力信号Ｆが生成され、音声信号ｆ0が子音でない場合には音声信号ｆ0の振幅が増大されていない出力信号Ｆが生成される。
なお、子音判定回路１０６、係数生成回路１０７及び演算回路１０８は、相関除去フィルタ回路１０２の出力（すなわち、フィルタ出力信号ｆａ）に基づいて音声信号ｆ0の信号処理を実行する「音声信号処理部」を構成している。
【００５６】
（作用及び効果）
第４実施形態に係る音声強調装置１００Ａは、子音判定回路１０６、係数生成回路１０７及び演算回路１０８を備える。演算回路１０８は、音声信号ｆ0が子音であると判定された場合に音声信号ｆ0に第１利得係数ｃ１を乗算する。
従って、音声強調装置１００Ａは、音声信号ｆ0が子音である場合に、フィルタ出力信号ｆａと音声信号ｆ0とを合成することなく、音声信号ｆ0の振幅を増大させることができる。そのため、相関除去フィルタ回路１０２によって生じるおそれのあるフィルタ出力信号ｆａの歪みが出力信号Ｆに影響を与えることを抑えることができる。
【００５７】
（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
（Ａ）上記実施形態では、相関除去フィルタ回路１０２として格子型フィルタ回路を用いているが、これに限られるものではない。相関除去フィルタ回路１０２としては、FIRフィルタ回路やIIRフィルタ回路を用いることができる。この場合には、演算量を削減することが可能となる。
【００５８】
（Ｂ）上記実施形態では、音声強調装置１００は、音声信号ｆ0のうち子音の振幅を高くすることによって、音声の明瞭度を向上させることとしたが、これに限られるものではない。
音声強調装置１００は、音声信号ｆ0のうち雑音の振幅を低くすることによって、音声の明瞭度を向上させることもできる。具体的には、演算回路１０４において、音声信号ｆ0から抽出信号ｆｂを減算させることで出力信号Ｆを生成すればよい。この場合には、出力信号Ｆにおいて、母音のような周期性のある信号以外の雑音のような周期性のない振幅を低くすることができる。従って、音声信号ｆ0から雑音を取り除くことができるため、音声の明瞭度を改善することができる。なお、この場合には、雑音とともに子音も取り除かれるが、雑音成分が大きい場合には有効な措置となりうる。
【００５９】
また、音声強調装置１００は、音声信号ｆ0のうち打楽器音の振幅を低くすることによって、或いは、音声信号ｆ0のうち打楽器音の振幅を高くすることによって、音声の明瞭度を向上させることもできる。具体的には、音声信号に打楽器音と弦楽器音とが混ざっている場合に、演算回路１０４において音声信号ｆ0から抽出信号ｆｂを減算させることで周期性のない打楽器音だけを抑制させることができる。一方で、音声信号に打楽器音と弦楽器音とが混ざっている場合に、演算回路１０４において音声信号ｆ0に抽出信号ｆｂを加算させることで周期性のない打楽器音だけを強調させることができる。
【００６０】
（Ｃ）上記第３実施形態では、第２実施形態と同様、比較回路３０１は、前向き予測誤差信号ｆnの振幅が音声信号ｆ0の振幅よりも大きい場合には、フィルタ係数ｋi,jを“０”に設定することとしたが、これに限られるものではない。第３実施形態において、比較回路３０１は、前向き予測誤差信号ｆnの振幅が音声信号ｆ0の振幅よりも大きいかの比較結果を判定回路４０１に通知していればよく、フィルタ係数ｋi,jを“０”に設定するよう前向きフィルタ係数乗算回路２５１〜２５ｎ及び後向きフィルタ係数乗算回路２６１〜２６ｎに指示しなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の音声強調装置は、音声信号の明瞭度を改善することができるので、補聴器や語学学習機器のように聴取者の聴力を支援することが必要な用途に適用できる。
【符号の説明】
【００６２】
１０１  入力端子
１０２  相関除去フィルタ回路
１０３  乗算回路
１０４  演算回路
１０５  出力端子
１０６  子音判定回路
１０７  係数生成回路
１０８  演算回路
２０１  入力端子
２２１〜２２ｎ  前向きフィルタ減算回路
２３１〜２３ｎ  遅延回路
２４１〜２４ｎ  後向きフィルタ減算回路
２５１〜２５ｎ  前向きフィルタ係数乗算回路
２６１〜２６ｎ  後向きフィルタ係数乗算回路
２０７  出力端子
３０１  比較回路
４０１  判定回路
４０２  スイッチ回路
ｆ0  音声信号
ｆａ  フィルタ出力信号
ｆｂ  抽出信号
Ｆ  出力信号
【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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