(57)【要約】  本発明は、入力信号についての背景雑音推定値を更新するための音声活動検出器における方法および背景推定器に関する。現在のフレームについての入力信号が受信され、入力信号の現在のフレームが非雑音を含むかどうかが判断される。さらに、非雑音の入力の現在のフレームが雑音を含むかどうかについて、追加の判断が、少なくとも入力信号の相関およびエネルギーレベルに関する特徴を分析することによって実行され、現在のフレームが雑音を含むと判断される場合に、背景雑音推定値が更新される。
2013508772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声活動検出器ＶＡＤの背景推定器において入力信号の背景雑音推定値を更新するための方法であって、ＶＡＤが
現在のフレームについての前記入力信号を受信するステップ（４０１）と、
前記入力信号の前記現在のフレームが非雑音を含むかどうかを判断するステップ（４０２）とを含み、
前記方法が、
前記非雑音の入力の前記現在のフレームが雑音を含むかどうかについての追加の判断（４ａ）を、少なくとも前記入力信号の相関およびエネルギーレベルに関する特性を分析することによって実施するステップ（４０３）と、
前記現在のフレームが雑音を含むと判断される場合に、背景雑音の推定値を更新するステップ（４０４）と
をさらに含む方法。
【請求項２】
前記非雑音の入力の前記現在のフレームが雑音を含むかどうかについての前記追加の判断（４ａ）が、前記入力信号のエネルギーレベルが平滑な最小エネルギーレベルから第１の範囲内にあり、かつ、総雑音レベルが前記平滑な最小エネルギーレベルから第２の範囲内にある場合に、相関を検出することおよび相関事象を最後に示したフレームからのフレーム数を数えることのうちの少なくとも１つをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記相関を検出することおよび相関事象を最後に示したフレームからのフレーム数を数えることが、前記背景雑音推定値の更新の刻みサイズを低減し、かつ、いつ前記背景雑音推定値の更新を実施すべきかを判断するために実施される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記入力信号の前記エネルギーレベルが前記平滑な最小エネルギーレベルから前記第１の範囲内にあるかどうかの分析が、前記平滑な最小エネルギーレベルと比べて高いエネルギーを有するフレームにもとづく背景雑音推定値の更新を防止し、かつ、前記背景雑音推定値の更新をいつ実施すべきかを判断するために使用される請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記総雑音が現在の推定値による雑音レベルから前記第２の範囲内にあるかどうかの分析が、前記背景雑音推定値の更新をいつ実施すべきかを判断するために使用される請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１および第２の範囲が、固定された範囲である請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１および第２の範囲が、適応的な範囲である請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記追加の判断（４ａ）が、すべてのフレームに適用される請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記追加の判断（４ａ）が、非雑音フレームのフレームまたはハングオーバ中のフレームに適用される請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
入力信号（５０１）についての背景雑音推定値を更新するための音声活動検出器ＶＡＤの背景推定器（５００）であって、
現在のフレームについての前記入力信号（５０１）を受信するように構成された入力部（５０２）と、
前記入力信号の前記現在のフレームが非雑音を含むかどうかを判断するとともに、少なくとも前記入力信号の相関およびエネルギーレベルに関する特性を分析することによって前記非雑音の入力の前記現在のフレームが雑音を含むかどうかについての追加の判断を実施し、かつ、前記現在のフレームが雑音を含むと判断される場合に背景雑音推定値を更新するように構成されたプロセッサ（５０３）とを備える背景推定器（５００）。
【請求項１１】
前記非雑音の入力の前記現在のフレームが雑音を含むかどうかについての前記追加の判断（４ａ）が、前記入力信号のエネルギーレベルが平滑な最小エネルギーレベルから第１の範囲内にあり、かつ、総雑音レベルが前記平滑な最小エネルギーレベルから第２の範囲内にある場合に、相関を検出することおよび相関事象を最後に示したフレームからのフレーム数を数えることのうちの少なくとも１つをさらに含む請求項１０に記載の背景推定器（５００）。
【請求項１２】
前記プロセッサ（５０３）が、相関の検出および相関事象を最後に示したフレームからのフレーム数のカウントにもとづいて、前記背景雑音推定値の更新の刻みサイズを低減し、かつ、いつ前記背景雑音推定値の更新を実施すべきかを判断するように構成されている請求項１１に記載の背景推定器（５００）。
【請求項１３】
前記プロセッサ（５０３）が、前記平滑な最小エネルギーレベルと比べて高いエネルギーを有するフレームにもとづく背景雑音推定値の更新を防止するとともに、前記背景雑音推定の更新をいつ実行すべきかを判断するために、前記入力信号の前記エネルギーレベルが前記平滑な最小エネルギーレベルから前記第１の範囲内にあるかどうかの分析を使用するように構成されている請求項１１または１２に記載の背景推定器（５００）。
【請求項１４】
前記プロセッサ（５０３）が、前記総雑音が現在の推定値による雑音レベルから前記第２の範囲内にあるかどうかの分析にもとづいて、前記背景雑音推定値の更新をいつ実施すべきかを判断するように構成されている請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の背景推定器（５００）。
【請求項１５】
前記第１および第２の範囲が、固定された範囲である請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の背景推定器（５００）。
【請求項１６】
前記第１および第２の範囲が、適応的な範囲である請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の背景推定器（５００）。
【請求項１７】
前記プロセッサ（５０３）が、すべてのフレームについて前記追加の判断を実施するように構成されている請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の背景推定器（５００）。
【請求項１８】
前記プロセッサ（５０３）が、非雑音フレームまたはハングオーバ中のフレームについて前記追加の判断を実施するように構成されている請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の背景推定器（５００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、音声活動検出器の方法および背景推定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景雑音推定値は、背景雑音の特徴付けとして使用され、雑音の抑制、音声活動検出器、ＳＮＲ（信号対雑音比）の推定値、などの用途に役立つ。
【０００３】
とりわけ、背景雑音推定値のより重要な特性は、入力雑音の特徴の変化を追跡できなければならない点にあり、さらには背景雑音推定値の更新に非雑音部分を使用することを依然として避けつつ、雑音の特徴および／またはレベルの急激な変化などの階段状の変化を取り扱うことができなければならない点にある。
【０００４】
会話的なスピーチに使用されるスピーチコード体系においては、符号化の効率を高めるために、不連続送信（ＤＴＸ）を使用することが一般的である。また、ビットレートを下げるために、可変ビットレート（ＶＢＲ）符号化を使用することも可能である。その理由は、会話的なスピーチが、例えば一方が話し手となっており、他方が聞き手となっているなど、スピーチに埋め込まれた大量の休止を含んでいるからである。したがって、不連続送信（ＤＴＸ）においては、スピーチ符号器が、平均で約５０％の時間だけ働き、残りは快適ノイズによって符号化される。ＤＴＸの使用の一例は、ＡＭＲ（適応マルチレート）狭帯域である。高品質なＤＴＸ動作、すなわちスピーチ品質の劣化のないＤＴＸ動作のために、入力信号のうちのスピーチの期間を検出することが重要であり、これが音声活動検出器（ＶＡＤ）によって行われる。ＤＴＸのロジックは、ＶＡＤの結果を使用して、スピーチと快適ノイズとの間の切り換えをどのように／いつ行うかを判断する。
【０００５】
図１が、実施態様に応じて５〜３０ｍｓのデータフレームへと分割された入力信号１００を入力として取得し、出力１６０としてＶＡＤ判断を生成する汎用のＶＡＤ１８０の概略のブロック図を示している。すなわち、ＶＡＤ判断１６０は、各々のフレームについて、そのフレームがスピーチまたは雑音のどちらを含んでいるのかの判断であり、ＶＡＤ＿ｆｌａｇとも称される。
【０００６】
汎用のＶＡＤ１８０は、ＶＡＤ判断に使用される主たる特徴を入力信号から抽出する特徴抽出器１２０を備えており、そのような特徴の一例は、入力信号の各フレームの周波数表現として使用されるサブバンドエネルギーである。意思判断を行うために、背景推定器１３０が、（先行の入力フレームについて推定される）背景信号のサブバンドエネルギーの推定値をもたらす。動作コントローラ１１０が、主音声検出器への入力信号として、長時間雑音レベル、長時間ＳＮＲ計算のための長時間スピーチレベル、および長時間雑音レベル変化などの入力信号の特性を収集する。
【０００７】
予備判断「ｖａｄ＿ｐｒｉｍ」１５０が、主音声活動検出器１４０によって行われ、基本的には現在のフレームの特徴と背景特徴（先行の入力フレームから推定される）との単純な比較であり、相違がしきい値よりも大きい場合に、有効な主たる判断が生じる。ハングオーバ追加ブロック１７０が、過去の主たる判断にもとづいて主たる判断を拡張して最終的な判断「ｖａｄ＿ｆｌａｇ」１６０を形成するために使用される。ハングオーバを使用する理由は、主として、スピーチのバーストが、スピーチの途中または後端においてクリッピングする恐れを軽減／排除するためである。しかしながら、ハングオーバは、音楽節のクリッピングを回避するために使用することもできる。動作コントローラ１１０が、主音声活動検出器１４０のためのしきい値およびハングオーバ追加１７０の長さを、入力信号の特性に応じて調節することができる。
【０００８】
背景推定値を、２つの基本的に異なる原理によって行うことができる。つまり、主たる判断を使用することによって、すなわち図１に破線によって示されている判断（または判断基準）のフィードバックによって行うことができ、または入力信号の何らかの他の特性を使用することによって、すなわち判断のフィードバックを必要とせずに行うことができる。これら２つの戦略の組み合わせを使用することも可能である。
【０００９】
使用することができるいくつかの種々の特徴が存在するが、ＶＡＤにおいて利用される１つの特性は、入力信号の周波数の特性である。入力信号について周波数サブバンドのエネルギーを計算することが、入力の周波数の特性を表わす１つの一般的なやり方である。このやり方において、背景雑音の特徴の１つは、各々のサブバンドのエネルギー値を有するベクトルである。これらは、周波数領域において入力信号の背景雑音を特徴づける値である。
【００１０】
実際の雑音の追跡を達成するために、推定値の更新を、少なくとも３つの異なるやり方で行うことができる。第１のやり方は、更新を取り扱うために周波数ビンごとにＡＲプロセス（自己回帰プロセス）を使用することである。基本的に、この形式の更新においては、更新の刻みのサイズが、現在の入力と現在の背景の推定値との間に見られる差に比例する。第２のやり方は、推定値が決して現在の入力よりも大きくならず、または最小値よりも小さくならないという制限において、現在の推定値の乗算スケーリングを使用することである。これは、推定値が現在の入力よりも大きくなるまで各フレームについて増加されることを意味する。そのような状況においては、現在の入力が推定値として使用される。第３のやり方は、推定値が先行のフレームのスライドする時間窓において最小値である最小技法を使用することである。これは、基本的に、変動のない雑音について平均の推定値を取得および近似するために補償係数を使用してスケーリングされる最小の推定値を与える。先行のフレームのスライドする時間窓は、先行の所定の数のフレームについての対象の変数（フレームのエネルギーまたはサブバンドのエネルギー）を有するバッファを生成する時間窓を意味する。新たなフレームが到着すると、バッファが、最も古い値をバッファから取り除き、最も新しい値を挿入することによって更新される。
【００１１】
最小推定値技法は、複雑さが少ない一方で、得られる推定値が、変化する背景雑音について充分に正確でない可能性がある。動機は、長いスライドする時間窓が、ときどき低すぎる推定値につながる可能性がある一方で、短いスライドする時間窓は、大きすぎる推定値につながる可能性がある点にある。スライドする時間窓においては、音楽の種類の入力について背景推定器がどのように機能するのかも不明確である。
【００１２】
推定値が現在の値よりも大きくなることができないという制限を有する現在の推定値の乗算スケーリングの使用は、純粋な最小推定値技法よりも良好な追跡を示すが、変化する背景の急激な増加の追跡において問題が依然として存在する。基本的に、追跡が、増加速度が乗算スケーリングによって限定される速度を超えるまで機能する。
【００１３】
背景の更新にＡＲプロセスを使用することは、背景雑音レベルの追跡において効率的になる可能性を有している。しかしながら、背景の推定値の更新が非雑音のデータにおいて行われる判断誤りが、背景の良好でない推定値につながる可能性がある。とりわけ判断フィードバックに依存するＶＡＤのソリューションにおいて、不正確な背景の推定値がさらに大きな判断誤りにつながる可能性がある。
【００１４】
したがって、非雑音データでの背景推定値の更新を避けるために、通常は、少なくとも上方について、いつ背景推定値を更新するかについて多数の制限が存在する。これらの多数の制限は、更新に非雑音データを使用する恐れを少なくするが、同時に、これらの制限は、とりわけ非定常の背景雑音の場合において、変化する背景雑音を追跡する推定器の能力を低下させる。推定器を常に下方へと更新できるようにすることによって、いくつかの判断誤りの影響を減らすことができる。常に下方へと更新することの欠点は、非定常の雑音において、最終的に低すぎる推定値につながる点にある。ここでの動機は、この場合にはスライドする時間窓について定められる長さが存在しない最小推定値と同様である。
【００１５】
背景雑音の更新が膠着状態に行き着く可能性も存在する。すなわち、背景ロジックが、たとえ現在の入力が雑音だけの入力でも背景雑音を変化させることが許されない状態に行き着く。これは、雑音の特徴または雑音のレベルに、入力がもはや雑音として認識されないような急激な変化が存在する場合に生じうる。この理由で、通常は回復アルゴリズムが存在する。これは、通常は、変化しない雑音について機能するが、バブル雑音（本質的にスピーチに比較的近い特徴を有する）については常には機能しない可能性がある。
【００１６】
エネルギーにもとづく休止の検出器は、良好なＳＮＲの状態においては上手く機能するが、低いＳＮＲの状態においては働きが限られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって、本発明の実施形態の目的は、低ＳＮＲの状態においても優れた性能を有するＶＡＤのためのソリューションを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
これは、現在のフレームが雑音を含むかどうかについて追加の判断を実施することによって達成される。一実施形態においては、この追加の判断が、非雑音を含むと考えられるフレームについてのみ実施される。
【００１９】
本発明の実施形態の第１の態様によれば、ＶＡＤの背景推定器において入力信号の背景雑音推定値を更新するための方法が提供される。この方法において、現在のフレームについての入力信号が受信され、入力信号の現在のフレームが非雑音を含むかどうかが判断される。さらに、非雑音の入力の現在のフレームが雑音を含むかどうかについての追加の判断が、少なくとも入力信号の相関およびエネルギーレベルに関する特性を分析することによって実施され、現在のフレームが雑音を含むと判断される場合に、背景雑音推定値が更新される。
【００２０】
本発明の実施形態の第２の態様によれば、入力信号についての背景雑音推定値を更新するためのＶＡＤの背景推定器が提供される。この背景推定器は、現在のフレームについての入力信号を受信するように構成された入力部を備える。この背景推定器が、入力信号の現在のフレームが非雑音を含むかどうかを判断するとともに、少なくとも入力信号の相関およびエネルギーレベルに関する特性を分析することによって非雑音の入力の現在のフレームが雑音を含むかどうかについての追加の判断を実施し、かつ、現在のフレームが雑音を含むと判断される場合に背景雑音推定値を更新するように構成されたプロセッサをさらに備える。
【００２１】
本発明の実施形態を使用することによって、背景雑音推定値のための、より良好な雑音追跡が、とりわけ非定常の雑音について達成される。改善された雑音追跡によって、非定常の雑音において報告される偽のスピーチフレームの減少として見られる、ＶＡＤの機能の改善が存在する。さらに、変化のない雑音の種類について、背景雑音推定値の改善された膠着回復をもたらすことができる。システムの観点から、過度の活動の削減はより良好な能力につながると考えられる。
【００２２】
このようにして、例えばユーザ機器の送信器の符号器の音声活動検出器の方法および背景推定器であって、本発明の実施形態のソリューションを実現するように構成された方法および背景推定器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】先行技術による背景推定値を備える一般的な音声活動検出器（ＶＡＤ）を示している。
【図２】送信器に実装される背景雑音推定器のための背景更新手順であって、先行技術による背景更新手順を説明するフロー図である。
【図３】送信器に実装される背景雑音推定器のための背景更新手順であって、本発明の実施形態による背景更新手順を説明するフロー図である。
【図４】本発明の実施形態による方法を説明する別のフロー図である。
【図５】本発明の実施形態による背景推定器を概略的に示している。
【図６】スピーチ（−２６ｄＢｏｖ）と雑音バブル６４（−３６ｄＢｏｖ）とが混ざった入力について、本発明の実施形態による改善された雑音の追跡を示している。
【図７】スピーチ（−２６ｄＢｏｖ）とピンク雑音（−４６ｄＢｏｖ）が混ざった入力について、本発明の実施形態による改善された雑音の追跡を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態を、本発明の好ましい実施形態を示している添付の図面を参照して、以下でさらに詳しく説明する。しかしながら、これらの実施形態は、多数のさまざまな形態での具現化が可能であり、本明細書に記載の実施形態には限られると解釈すべきでなく、むしろこれらの実施形態は、本明細書の開示を綿密かつ完全なものとし、本発明の範囲を当業者に充分に伝えるために提示されている。図面において、類似の参照符号は類似の参照要素を指し示している。
【００２５】
さらに、本明細書において後述される手段および機能が、プログラムされたマイクロプロセッサまたは汎用のコンピュータと連動して機能するソフトウェア、ならびに／あるいは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を使用して実現できることを、当業者であれば理解できるであろう。また、現在の実施形態が、主として方法および装置の形態で説明されるが、これらの実施形態を、コンピュータプログラム製品において具現化してもよく、あるいはコンピュータプロセッサとプロセッサに接続されたメモリとを備えており、このメモリが本明細書に開示の機能を実施することができる１つまたは複数のプログラムで符号化されているシステムにおいて具現化してもよいことを、理解できるであろう。
【００２６】
本発明の実施形態を説明するために、ＡＲ（自己回帰）プロセスが、背景雑音推定に使用され、そこでは雑音評価値の下方への調節が常に可能にされる。図２が、先行技術によるそのような背景推定器の判断ロジックの基本的なフロー図を示している。
【００２７】
１．背景推定値の更新プロセスは、現在の入力フレームからサブバンドレベルを導出するための周波数分析で始まる。雑音推定値に関する特徴の例、総エネルギーＥｔｏｔ、ピッチおよび発声パラメータを含む相関など、判断ロジックに使用される他の特徴も、この工程において算出される。ｖａｄ＿ｆｌａｇ、すなわち音声活動検出器によって音声が検出されるかどうかの判断も、この工程において算出される。
【００２８】
２．この工程において、潜在的に新しい雑音推定値ｔｍｐＮの算出が実施される。この推定値は、現在の入力フレームおよび最後のフレームからの背景雑音推定値にのみにもとづく。すでにこの時点において、現時点の推定値による背景推定値が潜在的に新しい雑音推定値よりも高い場合に、現在の雑音推定値を低減することができる。後述の擬似コードにおいて、それは、ｔｍｐＮ［ｉ］がｂｃｋｒ［ｉ］よりも低いことに相当する。
【００２９】
３．次いで、雑音更新ロジックにおいて使用される雑音推定に関する特徴が評価され、非雑音入力が検出される場合、入力は有効なスピーチ信号である可能性が最も高い。
【００３０】
４．有効なスピーチ信号について、必要であればハングオーバカウンタが起動させられる。背景更新手順においてもハングオーバ期間を使用することが一般的であり、これが背景推定におけるスピーチ信号の大きな雑音状の部分の使用を避けるために行われることに留意されたい。
【００３１】
５．ハングオーバカウンタがゼロでない場合、背景推定は依然としてハングオーバにあり、このフレームにおいてはいかなる背景雑音更新も存在しない。ハングオーバ期間が終わる場合、ハングオーバカウンタはゼロである。雑音推定値を増加させることが可能であってよい。
【００３２】
６．ブロック３において非雑音が検出されない場合、スピーチのバーストが終了しており、残りのハングオーバが存在するのであればハングオーバカウンタが減らされる
【００３３】
７．ハングオーバ期間が終わるとき、ハングオーバカウンタはゼロである。高エネルギー段階を特定し、すなわち入力エネルギーが現在の雑音推定値よりもはるかに大きいかどうかを特定する最終テストが、高エネルギー段階が背景更新に使用されないことを保証するために行われる。
【００３４】
８〜１１．高エネルギー段階が背景推定を膠着させることを回避するために、回復ロジックが、特定の遅延、すなわちいくつかの膠着したフレームの後での更新を可能にする。
【００３５】
１２および１３．雑音更新手順の終了の前の最後の工程は、次のフレームの評価において使用するために特徴状態履歴を更新することである。
【００３６】
本発明の実施形態によれば、非雑音入力の現在のフレームが雑音を含んでいるかどうか、追加の判断が実行される。これが、入力信号の相関およびエネルギーレベルに少なくとも関係した特徴を分析することによって実施され、現在のフレームが雑音を含むと判断される場合に、背景雑音推定値が更新される。
【００３７】
次に、本発明の実施形態を示している図３のフロー図に目を向ける。図２のフロー図と比べて、図３のフロー図は、３によって指し示されている「非雑音入力？」、４ａによって指し示されている「雑音入力？」、４ｂによって指し示されている「背景更新（上方）」、７によって指し示されている「高エネルギー段階」、８によって指し示されている「膠着回復？」、および１０ａによって指し示されている「背景更新削減段階（上方）」という追加または修正された工程を含んでいる。残りのブロックは、図２の対応するブロックと同じ機能を有している。
【００３８】
図２のブロック３のロジックにおいて、特定の種類の雑音が音楽と誤解され、したがって雑音推定値の増加を妨げることが生じうる。相関を有する最後のフレームからの時間が図２のブロック３のロジックの部分と組み合わせて考慮される図３のブロック３に実装される新たな特徴を使用して、本発明によれば、入力が雑音状であり、すなわち入力が充分に長い時間にわたって相関の徴候を示さない場合に、雑音更新を妨げている特徴を無効にすることができる。
【００３９】
追加の工程として４ａで指し示されている「雑音入力？」ブロックにおいて、本発明の実施形態によれば、非雑音入力の現在のフレームが雑音を含むかどうか、追加の判断が実施される。改善された判断ロジックは、ブロック３において非雑音の検出を改善するために既存の特徴および新規な特徴を組み合わせ、それが依然として背景雑音更新ハングオーバにあることがブロック５において判断されているが、追加の背景更新（ステップ４ｂを参照）をさらに可能にするブロック４ａにおける第２の雑音入力検出工程を追加する。したがって、ブロック４ａにおける追加の雑音入力検出工程が、「非雑音入力」において潜在的な音声フレームとして特定されたフレームについて、それらが実際に音声であるかどうかの追加の確認を導入する。ここでフレームが雑音であると判断される場合、ブロック４ｂにおいて背景を更新するために、雑音推定値の増加の使用が許される。基本的に、これは、スピーチのバーストに近く、場合によってはスピーチのバーストのなかにある雑音推定値のより良好な追跡を可能にする。
【００４０】
４ｂによって指し示されている「背景更新（上方）」ブロックのロジックが、雑音推定値の増加を、図２のブロックにおいて使用される「通常」の雑音増加と比べて、より小さい刻みサイズで可能にする。
【００４１】
ブロック５において背景雑音更新のためのハングオーバ期間が依然として継続中であると判断されても、雑音を更新する新たな可能性（４ａおよび４ｂ）が導入される。７によって指し示されている「高エネルギー段階？」ブロックにおいて雑音推定値の膠着に行き着く恐れを増やすことなく通常の（すなわち、ブロック５において非雑音入力が存在してから充分な時間が過ぎたと判断されるときの）雑音更新の要件を厳しくすることが可能である。雑音推定の膠着は、雑音推定値のさらなる増加が許されないことを意味する。これらの要件を厳しくすることは、例えば音楽におけるクリッピングを生じさせるいくつかの望ましくない通常の雑音更新を防止するので望ましい。
【００４２】
ブロック８の修正およびブロック１０ａの追加は、図２の膠着回復が攻撃的すぎるので、図２の先行技術のソリューションと比べて性能を改善する。「膠着回復？」ブロック８および「背景更新削減段階（上方）」ブロック１０ａの修正形態は、膠着を回避するための雑音推定値の増加の刻みサイズの低減をもたらす。
【００４３】
異なる特徴が、それらの出現の文脈に応じて異なる信頼性を有する。スピーチ、音楽、および声の入力においては、スピーチおよび音楽が相関を検出することができる入力部分で少なくとも構成されるので、相関が重要な特徴である。また、雑音検出のための低複雑性の特徴としてのフレームエネルギーの有用性も、他の特徴と組み合わせられるときに過小評価されてはならない。
【００４４】
本発明の実施形態による改善された制御ロジックのために、以下の特徴が定義される
【００４５】
Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが、フレームごとに更新される平滑化された最小エネルギートラッカである。これは、主として他の特徴のための基礎として使用される。
【００４６】
Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが、平滑化最小エネルギートラッカと比べた現在のフレームのエネルギーの差である。
【００４７】
Ｎｔｏｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが、平滑化最小エネルギートラッカと比べた現在の雑音推定値のエネルギーの差である。
【００４８】
Ｎｂｇが、Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰおよび総エネルギーＥにもとづく連続する可能な背景フレームの数のカウンタである。この特徴が、変化のない雑音について膠着を生じないことに留意されたい。
【００４９】
Ｎｃｏｒｒが、相関を示した最後のフレームから連続するフレームの数をカウントする相関事象カウンタである。
【００５０】
ＳＮＲｓｕｍが、サブバンドＳＮＲ  ＶＡＤからの判断基準である。改善された背景雑音更新ロジックにおいては、これが、重み付けされたスペクトル差の特徴として使用される。
【００５１】
相関事象カウンタＮｃｏｒｒが、特徴Ｎｃｏｒｒが高い値に達するのは長いスピーチ／音楽の休止においてのみであるため、改善された非雑音検出器に使用される。これを、最後の相関事象から長い休止が存在した場合に非雑音検出器の感度を下げるために使用することができる。これは、背景雑音推定器が雑音だけの入力の場合に雑音レベルをより良好に追跡することを可能にする。
【００５２】
背景雑音の追跡が入力エネルギーの高い段階に直接従うことを回避することが依然として重要である。したがって、特徴Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰを、そのようなエネルギーの段階がいつ生じるかを検出し、雑音更新が入力を追跡することを一時的に妨げるために使用することができる。Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰだけが入力エネルギーにもとづいており、特定の遅延の後で新たなレベルに適合するため、新たなレベルへの段階のために、特徴Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが最終的に回復することに留意されたい。
【００５３】
実施形態による追加の雑音検出器段階を、二次の雑音更新と代案の膠着回復との組み合わせと見ることができる。２つの追加の条件が、通常の更新手順の外部での背景更新のために許される。第１は、特徴Ｎｃｏｒｒ、Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰ、Ｎｔｏｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰ、およびＮｂｇを使用する。ここで、Ｎｃｏｒｒが、いくつかのフレームに相関がないことを保証し、Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが、現在のエネルギーが現在の推定された雑音レベルに近いことを保証し、Ｎｔｏｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが、２つの雑音推定値が近いことを保証し（これは、Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが音楽においても入力エネルギーの追跡を許されるので必要とされる）、Ｎｂｇが、入力レベルがいくつかのフレームについて妥当に低い（Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰに近い）ことを保証する。第２は、特徴ＮｃｏｒｒおよびＳＮＲｓｕｍを使用する。ここで、Ｎｃｏｒｒが、上述のようにいくつかの相関がないフレームを保証し、ＳＮＲｓｕｍが、いつ入力が雑音状であるかを判断するために、重み付けされたスペクトル差の指標として使用される。これら２つの条件のどちらも、背景雑音の更新を可能にすることができる。
【００５４】
高エネルギー段階検出器および膠着回復においてなされる改善も存在する。特定の雑音検出工程の追加によって、高エネルギー段階検出器の感度を高めることができ、元の膠着回復のための刻みサイズを低減すことができる。
【００５５】
上述の特徴のいくつかの算出が、以下でさらに定義される。
【００５６】
Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰは、上述のように、新たな最小値が発見されるまでゆっくりと増加されるフレームエネルギーの最小推定値の平滑化関数である。Ｅｆ＿ｌｏｗは、現在のフレームのエネルギーＥｔが修正されたＥｆ＿ｌｏｗよりも低い場合に小さな値δｆ＿ｌｏｗにて増加される平滑化されていない値である。次いで、Ｅｆ＿ｌｏｗがＥｔに設定される。次いで、Ｅｆ＿ｌｏｗの新たな値が、ＡＲプロセスの使用によって平滑化された値をＥｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰ＝（１−α）Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰ＋αＥｆ＿ｌｏｗと更新するために使用される。平滑化後に、もはやＥｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが厳密な最小推定値ではないことに留意されたい。
【００５７】
Ｎｂｇは、上述のように、特徴Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰによってＥｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰおよび総エネルギーＥｔにもとづく連続する疑わしい背景フレームの数のカウンタである。Ｎｂｇがゼロまたはそれよりも大きく、ＥｔがＥｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰよりも充分に大きい場合、スピーチのバーストが始まっており、または継続中であると推定され、Ｎｂｇ＝−１に設定される。Ｎｂｇ＝−１であり、ＥｔがＥｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰよりも充分には大きくない場合、スピーチの休止が始まっていると推定され、Ｎｂｇ＝０に設定される。この時点でＮｂｇがゼロまたはそれよりも大きい場合、Ｎｂｇが１だけ増加される。
【００５８】
Ｎｃｏｒｒは、最後の相関事象からの連続するフレームの数をカウントする相関事象カウンタである。現在のフレームにおいて相関が検出された場合、Ｎｃｏｒｒ＝０に設定され、そうでない場合、カウンタがＮｃｏｒｒ＝Ｎｃｏｒｒ＋１によって増加される。
【００５９】
本発明の実施形態は、通常の雑音更新プロセスを阻止するための判断ロジックを改善するだけでなく、背景推定値を更新するための代案を追加する。これは、背景雑音推定器が変化する入力雑音のより良好な追跡を達成するように、かつピンク雑音および白色雑音などの固定の種類の雑音における膠着を避けつつ、音楽またはスピーチバーストのフロントエンドを追跡しない能力を依然として維持する／向上させるために行われる。
【００６０】
次に、本発明の実施形態を、以下の擬似コードと併せて説明する。Ｇ．７１８コーデック（ＩＴＵ−Ｔ勧告が組み込まれたスケーラブルなスピーチおよびオーディオコーデック）が、この説明の基礎として使用されるが、これらの実施形態を他のコーデックにも適用できることに留意されたい。
【００６１】
2013508772.tif 000003
【００６２】
最初にブロック１において、周波数分析および特徴算出が、図２のブロック１に関して説明したように実施される。雑音レベル推定値を、図２のブロック２のように更新することができる。入力フレームが非雑音の入力を含むかどうかの判断が、ブロック３において実施される。
【００６３】
雑音推定値をピンク雑音および白色雑音についても機能させることができるように、ＶＡＤへの入力を修正する必要がある。これが、実施形態によれば、ブロック３において、最後の調和事象または相関事象が発生してからのフレームの数をカウントするカウンタ（ｓｔ＿ｈａｒｍ＿ｃｏｒ＿ｃｎｔまたはＮｃｏｒｒ）を導入することによって行われる。これは、図２の非雑音テストと同じ相関の基準に使用される特徴にもとづく。相違点は、カウンタが追加されることである。どのようにカウンタを実現できるかの実施例が、下記の擬似コードに例示される。
2013508772.tif 000004
【００６４】
また、入力エネルギーの突然の増加を検出する特徴も、後に特徴（Ｅｔｏｔ−Ｅｔｏｔ＿ｌ＿ｌｐ、またはＥｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰ）において使用される（Ｅｔｏｔ＿ｌ＿ｌｐまたはＥｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰ）にもとづいてブロック３に導入される。
2013508772.tif 000005
【００６５】
Ｅｔｏｔ＿ｌは、フレームごとに増加されるが、決して現在の入力エネルギーよりも大きくなることはできない。この基準が、Ｅｔｏｔ＿ｌ＿ｌｐを形成するためにさらに低域通過フィルタ処理される。条件（Ｅｔｏｔ−Ｅｔｏｔ＿ｌ＿ｌｐ＞１０）が、現在の平滑化された最小推定値と比べて高いエネルギーを有するフレームに通常の雑音更新が使用されることを防止する。
【００６６】
この基準を使用して、背景を防止するための条件が、この実施形態において以下へと修正される。
2013508772.tif 000006
【００６７】
この実施形態は、最近の８０フレームにおいて調和事象または相関事象が存在しなかった場合にｎｏｎ＿ｓｔａ、ｔｍｐ＿ｐｃ、およびｎｏｉｓｅ＿ｃｈａｒといった特徴が背景更新を停止させることを防止する。
【００６８】
ブロック３に対応する本発明の実施形態による上述の修正形態において、更新された防止のロジック、すなわち低速の雑音更新への代案が、背景雑音の急激な増加によって推定器が膠着に行き着くことを防止するために必要とされる。これは、感度の高いエネルギーベースの休止検出器のために背景フレームカウンタの形態の別の追加の特徴（ｂｇ＿ｃｎｔ）（ｂｇ＿ｃｎｔ＝＝−１  −＞起こりうるスピーチバースト、ｂｇ＿ｃｎｔ＝＝０  −＞背景の開始、ｂｇ＿ｃｎｔ＝＝ｎ  −＞背景の開始からｎ番目のフレーム）も必要とする。
2013508772.tif 000007
【００６９】
ここで、ｂｇ＿ｃｎｔが、現在のフレームエネルギーがその長期間推定値から遠くないことを保証する組み合わせのエネルギーベースの休止検出器および休止バースト長カウンタを形成する。これが、膠着に行き着く恐れなく非スピーチフレームが背景更新に使用されないことを保証するために使用される。背景を更新するための最終の条件が、ブロック３においてそれが非雑音でないことがいつ判断されるか、へ修正される。
2013508772.tif 000008
【００７０】
上述の擬似コードにおいて、初期のテスト（ａＥｎ＝＝０）が、図３のブロック５に対応する「ハングオーバ中？」テストである。上記の擬似コードの第１の修正ブロックは、ＥｔｏｔとｔｏｔａｌＮｏｉｓｅとの間に（以前の２５ｄＢと比べて）１５ｄＢの差しか許さないため、通常の背景更新手順をエネルギーの増加に対してより敏感にし、さらに膠着回復が、図３のブロック８および１０ａに対応する低減された刻みサイズを用いた更新によって第２の修正ブロックへと移動させられることに留意されたい。この擬似コードは、図３の修正されたブロック７ならびにブロック１１および１０の機能に部分的に対応する。
【００７１】
上記の擬似コードの第２の修正ブロックは、２０フレームにわたって相関が存在せず、ＥｔｏｔとｔｏｔａｌＮｏｉｓｅとの間の差が２５ｄＢ未満である場合に、低減された刻みサイズの更新を可能にする。また、膠着回復が、低減された刻みサイズの更新を使用することだけを許される。この擬似コードは、図３のブロックのうちのブロック８、１１、および１０ａの機能に部分的に対応する。擬似コードのブロックは、図３のブロック９に対応して、上述の雑音調節がいずれも可能でない場合、膠着回復カウンタの増加で終わる。
【００７２】
上記の擬似コードの第３の修正ブロックは、ブロック４ａにおける追加の雑音検出テスト、およびブロック４ｂにおける追加の背景雑音更新の可能性を含む。この擬似コードブロックが、通常の雑音推定値がハングオーバゆえに禁止される場合に実行されることに留意されたい。２つの選択肢が存在し、両方の選択肢が、相関カウンタｈａｒｍ＿ｃｏｒ＿ｃｎｔに依存する。第１の選択肢においては、２０を超える相関なしのフレームが、低い複雑さの休止長カウンタｂｇ＿ｃｎｔに組み合わせられた新たな基準ｔｏｔａｌＮｏｉｓｅ−Ｅｔｏｔ＿ｌ＿ｌｐおよびＥｔｏｔ−Ｅｔｏｔ＿ｌ＿ｌｐを使用する小さなエネルギー差に加えて必要とされる。第２の選択肢においては、８０を超える相関なしのフレームが、低いｓｎｒ＿ｓｕｍに加えて必要とされる。ｓｎｒ＿ｓｕｍがＶＡＤにおいて使用される判断基準であり、この場合には現在のフレームと現在の背景雑音推定値との間のスペクトル差として使用されることに留意されたい。スペクトル差の指標としてのｓｎｒ＿ｓｕｍによって、背景推定値と比べてサブバンドエネルギーのエネルギーの減少には重みが置かれない。これらのスペクトル差については、サブバンドエネルギーの増加だけが重みを有する。
【００７３】
図３のブロック３における非雑音テストのために、特徴Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが、上述の実施形態において固定のしきい値と比較されている。これは、特徴Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが固定のしきい値と比較されるＮｂｇの生成についても有効である。上述の実施形態の代案が、Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰのための判断しきい値にヒステリシスを使用することであり、すなわちスピーチバースト（Ｎｂｇ≧０）またはスピーチ休止（Ｎｂｇ＝−１）のどちらを探しているかに応じて異なるしきい値を使用することである。
【００７４】
図３のブロック４ａにおける雑音テストのために、上述の実施形態において、特徴Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰおよびＮｔｏｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが、固定のしきい値と比較され、さらに特徴ＳＮＲｓｕｍが、固定のしきい値と比較される。
【００７５】
さらなる実施形態によれば、図３のブロック３における非雑音テストのために、特徴Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが、適応しきい値と比較される。Ｎｂｇの生成のためにも、特徴Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが適応しきい値と比較される。代案は、Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰのための判断しきい値にヒステリシスを使用することであり、すなわちスピーチバースト（Ｎｂｇ≧０）またはスピーチ休止（Ｎｂｇ＝−１）のどちらを探しているかに応じて異なる適応しきい値を使用することであると考えられる。
【００７６】
雑音テストのために、特徴Ｅｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰおよびＮｔｏｔ−Ｅｆ＿ｌｏｗ＿ＬＰが、適応しきい値と比較される。さらに、特徴ＳＮＲｓｕｍが、適応しきい値と比較される。
【００７７】
上述のしきい値の適応はすべて、入力エネルギー変化、推定によるＳＮＲ、背景レベル、またはこれらに組み合わせなどといった入力の特徴にもとづくことができる。
【００７８】
さらなる実施形態によれば、ブロック４ａにおける追加の雑音テスト機能が、非雑音またはハングオーバのフレームだけでなく、すべてのフレームに適用される。
【００７９】
以下で、本発明の実施形態を、図４に関連して説明する。ＶＡＤの背景推定器において入力信号の背景雑音推定値を更新するための方法は、現在のフレームの入力信号を受信するステップ４０１を含む。受信がＶＡＤの他のブロックの間で共有され、背景推定器が、背景推定値を実施するために必要な他の入力信号を受信できることに留意されたい。さらに、実施形態の方法は、入力信号の現在のフレームが非雑音を含むかどうかを判断し、または図３のブロック５のようなフレームからの背景雑音ハングオーバに依然としてあるかどうかを判断するステップ４０２をさらに含む。ハングオーバにないと判断される場合、背景推定値が更新される。ハングオーバにあると判断される場合、現在のフレーム入力が雑音を含むかどうかの追加の判断４０３が、少なくとも入力信号の相関およびエネルギーレベルに関する特性を分析することによって実施される。この追加の判断４０３は、図３のブロック４ａに対応する。次いで、現在のフレームが雑音を含むと判断される場合、図３のブロック４ｂに対応して、背景雑音推定値の更新４０４が実行される。
【００８０】
非雑音入力の現在のフレームが雑音を含むかどうかの追加の判断は、実施形態によれば、入力信号のエネルギーレベルが平滑な最小エネルギーレベルから第１の範囲内にあり、総雑音が平滑な最小エネルギーレベルから第２の範囲内にある場合に、相関を検出することおよび相関事象を最後に示したフレームからのフレーム数を数えることのうちの少なくとも１つをさらに含む。さらに、相関を検出することおよび相関事象を最後に示したフレームからのフレーム数を数えることは、一実施形態によれば、背景雑音推定値の更新の刻みサイズを低減し、いつ背景雑音推定値の更新を実施すべきかを判断するために実施される。
【００８１】
一実施形態によれば、入力信号のエネルギーレベルが平滑な最小エネルギーレベルから第１の範囲内にあるかどうかの分析は、平滑な最小エネルギーレベルと比べて高いエネルギーを有するフレームにもとづく背景雑音推定値の更新を防止し、図３のブロック４ｂにおける背景雑音推定値の更新をいつ実施すべきかを判断するために使用される。さらに、実施形態によれば、総雑音が現在の推定された雑音レベルから第２の範囲内にあるかどうかの分析が、図３のブロック４ｂにおける背景雑音推定値の更新をいつ実施すべきかを判断するために使用される。
【００８２】
第１および第２の範囲は、固定された範囲でも、適応的な範囲でもよい。
【００８３】
さらなる実施形態においては、図３のブロック４ａにおいて実施される追加の判断が、図３のブロック５において背景更新ハングオーバフレームを含むと考えられるフレームにだけでなく、すべてのフレームに適用される。
【００８４】
本発明の実施形態のさらなる態様によれば、入力信号５０１の背景雑音推定値を更新するためのＶＡＤの背景推定器５００が提供される。背景推定器５００は、現在のフレームについての入力信号５０１および背景雑音の推定に使用される他の信号を受信するように構成された入力部５０２を備えている。背景推定器５００は、プロセッサ５０３、メモリ５０４、および出力部５０５をさらに備えている。プロセッサ５０３が、入力信号の現在のフレームが非雑音を含むかどうかを判断するとともに、少なくとも入力信号の相関およびエネルギーレベルに関する特性を分析することによって非雑音入力の現在のフレームが雑音を含むかどうかについての追加の判断４ａを実施し、かつ、現在のフレームが雑音を含むと判断される場合に背景雑音推定値を更新するように構成されている。メモリ５０４が、プロセッサ５０３の機能を実施するためのソフトウェアコード部分を保存し、かつ背景雑音推定値ならびに雑音および信号エネルギーの推定値に関する他のデータを保存するように構成されている。
【００８５】
さらに、非雑音入力の現在のフレームが雑音を含むかどうかについての追加の判断４ａは、入力信号のエネルギーレベルが平滑な最小エネルギーレベルから第１の範囲内にあり、総雑音が平滑な最小エネルギーレベルから第２の範囲内にある場合に、相関を検出することおよび相関事象を最後に示したフレームからのフレーム数を数えることのうちの少なくとも１つをさらに含むことができる。
【００８６】
加えて、プロセッサ５０３を、背景雑音推定値の更新の刻みサイズを低減するとともに、相関の検出および相関事象を最後に示したフレームからのフレーム数にもとづいて、いつ背景雑音推定値の更新を実施すべきかを判断するように構成することができる。
【００８７】
一実施形態によれば、プロセッサ５０３が、平滑な最小エネルギーレベルと比べて高いエネルギーを有するフレームにもとづく背景雑音推定値の更新を防止するとともに、背景雑音推定の更新をいつ実行すべきかを判断するために、入力信号のエネルギーレベルが平滑な最小エネルギーレベルから第１の範囲内にあるかどうかの分析を使用するように構成される。
【００８８】
さらに、プロセッサ５０３を、総雑音が現在の推定された雑音レベルから第２の範囲内にあるかどうかの分析にもとづいて、背景雑音推定値の更新をいつ実施すべきかを判断するように構成することができる。第１および第２の範囲は、固定された範囲または適応的な範囲であってよい。
【００８９】
加えて、プロセッサ５０３が、一実施形態によれば、非雑音のフレームまたはハングオーバ中のフレームに追加の判断を適用するように構成される。
【００９０】
さらに、入力信号のサブバンドのエネルギーレベルを割り出すために、有意性のしきい値を使用することができることに留意されたい。
【００９１】
以下の例が、擬似コードに関連して説明した実施形態を使用した背景雑音の追跡の改善を示している。図６が、１０ｄＢのＳＮＲを有する６４人の同時の話し手を有するバブル雑音と混ざったスピーチにおける改善を示している。図６は、改善された判断ロジックがスピーチの休止においてより多くの更新を可能にすることをはっきりと示している。さらに、雑音だけを有する初期の部分において、元の判断ロジックが、入力雑音を追跡できず、常に下方への更新の考え方ゆえの減少傾向を示している。
【００９２】
図７が、２０ｄＢのＳＮＲを有するピンク雑音入力と混ざったスピーチにおける改善を示している。この図は、元のソリューションが雑音の追跡の開始すら可能にできないことをはっきりと示している。改善されたロジックにおいては、追跡の開始前にわずかな遅延しか存在せず、ここでもやはりスピーチの休止においても追跡が機能することができる。
【００９３】
当業者であれば、以上の説明および関連の図面に提示した教示を利用して、上記開示の発明の修正形態および他の実施形態に想到できるであろう。したがって、本発明の実施形態が、開示された具体的な実施形態に限られず、修正形態および他の実施形態も本発明の範囲に含まれることを、理解すべきである。具体的な用語が本明細書において使用されるかもしれないが、それらはあくまでも包括的および説明的な意味で使用されており、限定の目的で使用されているわけではない。
【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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【国際調査報告】
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