(57)【要約】【課題】  音声信号を操作して耳元でのささやき声のような距離感を良好に再現できる音声信号距離感変換装置を提供する。【解決手段】  本発明の音声信号距離感変換装置は、入力音声信号からフォルマント成分を除去したピッチ残差信号を生成するフォルマント成分除去手段と、上記ピッチ残差信号における声帯波成分を抑制する無声音化手段と、声帯波成分が抑制されたピッチ残差信号に対し、フォルマント成分を復活させる音声信号復帰手段とを有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音声信号からフォルマント成分を除去したピッチ残差信号を生成するフォルマント成分除去手段と、
上記ピッチ残差信号における声帯波成分を抑制する無声音化手段と、
声帯波成分が抑制されたピッチ残差信号に対し、フォルマント成分を復活させる音声信号復帰手段と
を有することを特徴とする音声信号距離感変換装置。
【請求項２】
上記無声音化手段は、
上記ピッチ残差信号を基にピッチ分析してピッチ予測係数とピッチ周期を生成するピッチ分析器と、
上記ピッチ予測係数と上記ピッチ周期を用いて、上記ピッチ残差信号からピッチ成分を除去した残差信号を生成するピッチ分析フィルタと、
上記ピッチ予測係数を減衰させた減衰ピッチ予測係数を生成するピッチ成分減衰器と、
上記減衰ピッチ予測係数と上記ピッチ周期を用いて上記残差信号に対してピッチ成分を再合成した合成ピッチ残差信号を生成するピッチ合成フィルタとを有する
ことを特徴とする請求項１に記載の音声信号距離感変換装置。
【請求項３】
上記ピッチ成分減衰器は、外部から指示された減衰率で上記ピッチ予測係数を減衰させるものであることを特徴とする請求項２に記載の音声信号距離感変換装置。
【請求項４】
上記無声音化手段は、上記ピッチ残差信号に対して、上限及び又は下限値を制限する張付けレベルへの張付け処理を施した張付けピッチ残差信号を生成する信号張付け器を有することを特徴とする請求項１に記載の音声信号距離感変換装置。
【請求項５】
上記信号張付け器における上限及び又は下限の張付けレベルが外部から指示されるものであることを特徴とする請求項４に記載の音声信号距離感変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音声信号距離感変換装置に関し、例えば、音声信号の受聴時における距離感を、耳元でのささやき声による距離感のように変換するシステムに適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
テレビゲームやネットワークを利用したゲームなどの普及により、単に、記憶している音声信号や受信した音声信号を発音出力するだけでなく、シーンなどに応じて、音声信号の受聴時距離感などを変換することも行われている。
【０００３】
このような音声信号の受聴時距離感などを変換する方法として、非特許文献１に記載の方法を適用することができる。すなわち、ＨＲＴＦ等を用いた頭外音像定位処理により、受聴音声信号の方向感、距離感を操作する方法を適用することができる。
【非特許文献１】中山靖茂他著、「残響を手掛かりとした音像距離判断の周波数依存性の検討」、日本音響学会講演論文集  １−５−２３、２００３年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した方法は、距離感操作に関しては、音量、反響処理により実現しており、特に、耳元でのささやき声を再現しようとした場合に、違和感を伴う受聴音声になるという問題があった。因みに、耳元でのささやき声は、声帯を振動させないで発声させた音声となっており、通常の有声音と同様に取り扱うことが難しいものである。
【０００５】
そのため、音声信号を操作して耳元でのささやき声のような距離感を良好に再現できる音声信号距離感変換装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため、本発明の音声信号距離感変換装置は、入力音声信号からフォルマント成分を除去したピッチ残差信号を生成するフォルマント成分除去手段と、上記ピッチ残差信号における声帯波成分を抑制する無声音化手段と、声帯波成分が抑制されたピッチ残差信号に対し、フォルマント成分を復活させる音声信号復帰手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、音声信号を操作して耳元でのささやき声のような距離感を良好に再現できる音声信号距離感変換装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による音声信号距離感変換装置の第１の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図１は、第１の実施形態の音声信号距離感変換装置１００Ａの詳細構成を示すブロック図である。
【００１０】
図１において、第１の実施形態の音声信号距離感変換装置１００Ａは、ＬＰＣ分析フィルタ１０１、ＬＰＣ分析器１０２、ピッチ分析フィルタ１０３、ピッチ分析器１０４、ピッチ合成フィルタ１０５、アッテネータ１０６及びＬＰＣ合成フィルタ１０７を有する。
【００１１】
ＬＰＣ分析器１０２は、入力音声信号（デジタル信号）Ｓを基に線形予測分析（ＬＰＣ分析）を実施し、得られたＬＰＣ係数ａをＬＰＣ分析フィルタ１０１及びＬＰＣ合成フィルタ１０７に出力するものである。ここで、線形予測分析方法としては既存の手法を適用でき、分析次数は１０次程度とする。なお、分析次数がこれに限定されないことは勿論である。
【００１２】
ＬＰＣ分析フィルタ１０１は、入力音声信号Ｓを、ＬＰＣ係数ａを用いた分析フィルタ（ＦＩＲフィルタ）によりフィルタリングし、フォルマント成分（声道成分）を除去したピッチ残差信号ｅｐを生成し、ピッチ分析フィルタ１０３及びピッチ分析器１０４に出力するものである。ここで、有声音であれば、ピッチ残差信号ｅｐには、所定周期Ｔのピークを有する声帯波が明瞭に現れる。
【００１３】
ピッチ分析器１０４は、ピッチ残差信号ｅｐを基にピッチ分析し、得られたピッチ周期Ｔ、ピッチ予測係数ｂを、ピッチ分析フィルタ１０３及びアッテネータ１０６に出力するものである。ここで、ピッチ分析方法としては既存の手法を適用でき、分析次数は１〜３とする。なお、分析次数がこれに限定されないことは勿論である。
【００１４】
ピッチ分析フィルタ１０３は、ピッチ残差信号ｅｐを、ピッチ周期Ｔ、ピッチ予測係数ｂを用いた分析フィルタ（ＦＩＲフィルタ）によりフィルタリングし、ピッチ成分を除去した残差信号ｅｓを生成し、ピッチ合成フィルタ１０５に出力する。
【００１５】
アッテネータ１０６は、距離コントロール係数ｃを用い、ピッチ予測係数ｂを（１）式に従って修正し、修正したピッチ予測係数ｂｄとピッチ周期Ｔとをピッチ合成フィルタ１０５に出力する。
【００１６】
ｂｄ＝ｃ＊ｂ                …（１）
距離コントロール係数ｃは、０≦ｃ≦１の範囲内の距離に応じた値であり（距離が遠いときは１に近く、距離が近いときは０に近い）、外部から与えられるものである。例えば、利用者の距離感操作子に対する操作に応じて、距離感操作子が出力するものであっても良い。また例えば、テレビゲームのコントロール手段が、そのストーリー等に応じて出力するものであっても良い。
【００１７】
ピッチ合成フィルタ１０５は、残差信号ｅｓを、ピッチ周期Ｔ、修正ピッチ予測係数ｂｄを用いた合成フィルタ（ＩＩＲフィルタ）によりフィルタリングし（ピッチ合成し）、合成ピッチ残差信号ｅｐｄを生成する。合成ピッチ残差信号ｅｐｄは、ピッチ残差信号ｅｐに対応するものであるが、修正（減衰）されたピッチ予測係数ｂｄを用いてピッチ合成しているため、ピッチ残差信号ｅｐに比較して声帯波が減衰されている。言い換えると、無声音化されている。
【００１８】
ＬＰＣ合成フィルタ１０７は、合成ピッチ残差信号ｅｐｄを、ＬＰＣ係数ａを用いた合成フィルタ（ＩＩＲフィルタ）によりフィルタリングし（ＬＰＣ合成し）、距離感操作後の音声信号Ｓｄを生成して出力する。
【００１９】
次に、以上のような各部から構成された第１の実施形態の音声信号距離感変換装置１００Ａの動作を説明する。
【００２０】
入力音声信号（デジタル信号）ＳはＬＰＣ分析器１０２に与えられ、このＬＰＣ分析器１０２によって線形予測分析され、得られたＬＰＣ係数ａがＬＰＣ分析フィルタ１０１及びＬＰＣ合成フィルタ１０７に与えられる。ＬＰＣ分析フィルタ１０１においては、入力音声信号Ｓに対し、ＬＰＣ係数ａを用いた分析フィルタによるフィルタリングが実行され、フォルマント成分（声道成分）を除去したピッチ残差信号ｅｐが生成され、ピッチ分析フィルタ１０３及びピッチ分析器１０４に与えられる。ピッチ残差信号ｅｐは、ピッチ分析器１０４によってピッチ分析され、これにより得られたピッチ周期Ｔ、ピッチ予測係数ｂがピッチ分析フィルタ１０３及びアッテネータ１０６に与えられる。ピッチ残差信号ｅｐに対し、ピッチ分析フィルタ１０３によって、ピッチ周期Ｔ、ピッチ予測係数ｂを用いた分析フィルタによるフィルタリングが実行され、ピッチ成分を除去した残差信号ｅｓが得られ、ピッチ合成フィルタ１０５に出力される。
【００２１】
ピッチ分析器１０４によって得られたピッチ予測係数ｂは、アッテネータ１０６によって、距離コントロール係数ｃに応じて修正され、修正されたピッチ予測係数ｂｄがピッチ周期Ｔと共にピッチ合成フィルタ１０５に与えられる。
【００２２】
ピッチ合成フィルタ１０５においては、残差信号ｅｓに対し、ピッチ周期Ｔ、修正ピッチ予測係数ｂｄを用いた合成フィルタによるフィルタリングを行い、得られた合成ピッチ残差信号ｅｐｄがＬＰＣ合成フィルタ１０７に与えられ、この合成ピッチ残差信号ｅｐｄは、ＬＰＣ合成フィルタ１０７において、ＬＰＣ係数ａを用いた合成フィルタによるフィルタリングが実行され、これにより、距離感操作後の音声信号Ｓｄが生成されて出力される。
【００２３】
第１の実施形態の音声信号距離感変換装置によれば、音声信号に含まれるピッチ成分の強度を減衰操作するようにしたので、入力された音声信号を、ピッチ成分を含まない無声音である、耳元でのささやき声のような音声信号、言い換えると、無声音に近い音声信号に変換することができ、自然性のある距離感操作が可能となる。
【００２４】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による音声信号距離感変換装置の第２の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図２は、第２の実施形態の音声信号距離感変換装置１００Ｂの詳細構成を示すブロック図であり、上述した図１との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
【００２６】
図２において、第２の実施形態の音声信号距離感変換装置１００Ｂは、ＬＰＣ分析フィルタ１０１、ＬＰＣ分析器１０２、クリッパ２０１及びＬＰＣ合成フィルタ１０７を有する。
【００２７】
第２の実施形態においても、ＬＰＣ分析フィルタ１０１、ＬＰＣ分析器１０２及びＬＰＣ合成フィルタ１０７は、第１の実施形態と同様な機能を担っているものである。
【００２８】
クリッパ２０１には、入力音声信号Ｓからフォルマント成分（声道成分）を除去したピッチ残差信号ｅｐが、ＬＰＣ分析フィルタ１０１から与えられ、また、外部からクリップレベルＤが与えられる。
【００２９】
クリッパ２０１は、ピッチ残差信号ｅｐに対して、外部から指定されたクリップレベルＤを基に、ピッチ残差信号ｅｐにおいて値がＤを超える部分をＤに張付け、合成ピッチ残差信号ｅｐｄを生成してＬＰＣ合成フィルタ１０７に与える。ここで、クリップレベルＤは、０＜Ｄ≦最大値（当該装置が扱うデジタル値の最大値）の範囲内の、距離に応じた値であり（距離が遠いときは最大値に近く、距離が近いときは０に近い）、外部から与えられる。
【００３０】
この第２の実施形態においても、合成ピッチ残差信号ｅｐｄは、ピッチ残差信号ｅｐに対応するものであるが、以上のようなクリップ処理により、上限側を制限しているため、ピッチ残差信号ｅｐに比較して声帯波が減衰されている。言い換えると、無声音化されている。
【００３１】
なお、図２では、片側（正の値）のみクリップ処理をするものを示したが、これに限定されず、両側、又は、他方（負の値）に対してクリップ処理を行うようにしても良い。両側でクリップする場合において、正側と負側でクリップレベル（の絶対値）を変えるようにしても良い。
【００３２】
第２の実施形態の場合、ＬＰＣ合成フィルタ１０７は、クリップ処理により修正された合成ピッチ残差信号ｅｐｄを、ＬＰＣ係数ａを用いた合成フィルタ（ＩＩＲフィルタ）によりフィルタリングし（ＬＰＣ合成し）、距離感操作後の音声信号Ｓｄを生成して出力する。
【００３３】
第２の実施形態の音声信号距離感変換装置によっても、第１の実施形態と同様な効果を奏することができる。また、第１の実施形態に比較して、自然性のある距離感操作を、より簡単な処理で実現することができる。
【００３４】
（Ｃ）他の実施形態
上記第１及び第２の実施形態の音声信号距離感変換装置を共に実装し、いずれを適用するかを、利用者などに選択させるようにしても良い。
【００３５】
また、上記各実施形態の説明ではハードウェア的に構成されているイメージで説明したが、全て又は一部の構成要素をソフトウェアによって実現するようにしても良い。全てをソフトウェアで実現した場合、音声信号距離感変換プログラムとして市販などを行うようにしても良い。
【００３６】
さらに、上記各実施形態では、距離コントロール係数ｃやクリップレベルＤが可変のものを示したが、固定値であっても良い。
【００３７】
さらにまた、入力音声信号からフォルマント成分を除去する方法は、ＬＰＣ分析を利用したものに限定されない。
【００３８】
本発明の音声信号距離感変換装置の用途は限定されず、無声音化変換を必要とする音声信号処理装置に広く適用することができる。例えば、通常電話においても、「ささやき」モードを設け、このモードの選択時に、受話信号をささやき声の音声信号に変換するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施形態の音声信号距離感変換装置の詳細構成を示すブロック図である。
【図２】第２の実施形態の音声信号距離感変換装置の詳細構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００Ａ、１００Ｂ…音声信号距離感変換装置、１０１…ＬＰＣ分析フィルタ、１０２…ＬＰＣ分析器、１０３…ピッチ分析フィルタ、１０４…ピッチ分析器、１０５…ピッチ合成フィルタ、１０６…アッテネータ、１０７…ＬＰＣ合成フィルタ、２０１…クリッパ。
【図１】
2006234969.tif 000003
【図２】
2006234969.tif 000004