(57)【要約】【課題】音声を明瞭に聴くことができるように音声を強調処理する音声処理装置及び該音声処理機能を備えた移動通信端末装置に関し、より自然にフォルマント強調を行い、音声の明瞭度を改善する。【解決手段】入力音声信号を音声分析部１００で分析してＬＰＣ（線形予測係数）を求め、該ＬＰＣを音声信号の線スペクトル対（ＬＳＰ）変換する。音声復号部２００では、該ＬＳＰについてＬＳＰ解析部３により隣接する次元間の距離を算出し、ＬＳＰ調整量算出部４により該ＬＳＰの次元間の距離がより接近しているＬＳＰに対して、より大きな値となるＬＳＰ調整量を算出する。ＬＳＰ調整部５は該ＬＳＰ調整量を基に、隣接次元間距離がより近いＬＳＰ同士が更に接近するようにＬＳＰを調整する。該調整されたＬＳＰをＬＰＣに変換し、ＬＰＣ合成部７は該ＬＰＣと音源パラメータとを用いて、フォルマント強調された音声を合成し出力する。【選択図】　　　図１
2004086102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声のフォルマント成分を強調する音声処理装置であって、音声信号の線スペクトル対について、隣接する次元間の距離を算出する手段と、該線スペクトル対の次元間の距離が互いにより接近している線スペクトル対同士の次元間距離が更に接近するように線スペクトル対を調整する手段と、
該調整された線スペクトル対に基づいて音声信号を合成して出力する手段と、
を備えたことを特徴とする音声処理装置。
【請求項２】
前記線スペクトル対を調整する手段において、線スペクトル対の周波数に応じて線スペクトル対の調整量に重み付けを行う手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の音声処理装置。
【請求項３】
前記線スペクトル対を調整する手段において、調整を行う線スペクトル対の次元又は周波数の範囲を限定する手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の音声処理装置。
【請求項４】
前記調整された線スペクトル対に基づいて合成した強調音声信号の特定の周波数成分を除去する帯域除去フィルタと、
強調処理を行う前の音声信号の前記特定の周波数成分を通過させる帯域通過フィルタと、
該帯域除去フィルタ及び帯域通過フィルタの出力信号を合成して出力する手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の音声処理装置。
【請求項５】
無線周波数信号をベースバンド信号に変換する手段と、
該ベースバンド信号の音声符号化パラメータから音声パラメータを復号化して線スペクトル対と音源パラメータとを抽出する手段と、
該抽出した線スペクトル対の隣接する次元間の距離を算出する手段と、
該線スペクトル対の次元間の距離が互いにより接近している線スペクトル対同士の次元間距離が更に接近するように線スペクトル対を調整する手段と、
該調整された線スペクトル対と前記音源パラメータとに基づいて音声信号を合成して出力する手段と、
を備えたことを特徴とする移動通信端末装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声符号化装置、音声復号化装置又は音声再生装置などにおいて、品質の劣化した音声信号の明瞭度を改善し、或いは騒音環境下など音声が聴き取りにくい環境下でも、出力音声を明瞭に聴くことができるように入力音声を強調処理する音声処理装置及び該音声処理機能を備えた携帯電話装置等の移動通信端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
品質が劣化して聴き取りにくい音声に対して、その明瞭度を改善するための音声信号処理の技術としては様々な技術が存在する。例えば、音声に混入した雑音を除去する所謂ノイズキャンセラ等についても多くの方式が提案され、携帯電話装置等に実装されている。
【０００３】
また、携帯電話装置等は騒音下で使用される場合が多く、騒音下での携帯電話の利用は通話相手の音声を聴き取りにくいという問題がある。そこで、音声の特徴をより強調する処理を行うことにより、音声を聴き取り易くすることができるが、その技術についても様々なものが提案されている。
【０００４】
例えば、音声の母音認識に重要なフォルマント成分を強調する手法として、以下の式（１）によって表される伝達特性Ｈ（ｚ）の後処理フィルタを用いる技術が下記の特許文献１等により提案されている。
Ｈ（ｚ）＝｛Σｉ＝１　ｎ　ａ［ｉ］（βｚ）−１｝／｛Σｉ＝１　ｍ　ａ［ｉ］（αｚ）−１｝…（１）
【０００５】
上記式（１）において、ａ［ｉ］はＬＰＣ（線形予測係数）であり、α、βは適宜定めた定係数である。上記式（１）による特性の後処理フィルタを用いることにより、フォルマント周波数成分を強調し、符号化音声の主観的な品質を向上させている。
【０００６】
また、ＬＳＰ（Ｌｉｎｅ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｐａｉｒ）を用いたフォルマント強調について種々の技術が提案されている。ＬＳＰは「線スペクトル対」とも称され、音声の特徴を表わすパラメータの１つであり、周波数パラメータである。ＬＳＰを変数ωで表せば、ωは通常、０≦ω≦πの範囲に存在するが、表現の仕方によっては０と１との間の値に正規化された範囲、即ち０≦ω≦１のように表現されることもある。或いは、０≦ω≦４０００（Ｈｚ）のように表現されることもある。また、ＬＳＰのコサインであるＣＯＳ（ω）がＬＳＰと称されることもある。ＬＳＰはＬＰＣ（線形予測係数）から計算によって算出することができ、また、逆にＬＳＰからＬＰＣを算出することができる。
【０００７】
ＬＳＰは、低次のものから高次のものに向かって単純増加する値を設定することにより、後のフィルタ処理が安定して動作することが知られている。そして、互いに隣接する次元のＬＳＰ値の距離（差分）が小さいほど、音声のフォルマントに強いピークが現れる。また、この傾向はＬＳＰの値が０に近いほど大きいという性質を有する。ＬＳＰについては例えば下記の非特許文献１等に詳述されている。
【０００８】
下記の特許文献２には、入力されたＬＳＰの値について、予め定められたＬＳＰ値（周波数上に等間隔に配置した値）との内分値を算出し、隣接次元間の距離が所定値未満の部分を広げる補正を行い、音声加工フィルタの特性の自由度を高めるとともに、許容されるスペクトル傾斜の範囲内で知覚レベルの歪を生じることなく良好なホルマント強調効果を得る音声加工フィルタが提案されている。
【０００９】
また、下記の特許文献３には、ＬＳＰの低次から順番に隣接する次元間距離を算出し、その次元間距離が閾値を下回るとき、その次元間距離を広げる昇順ＬＳＰ補正部と、そのＬＳＰの高次から順番に隣接する次元間距離を算出し、その次元間距離が閾値を下回るとき、その次元間距離を広げる降順ＬＳＰ補正部とを用い、次元間距離をバランスよく十分に広げることができるＬＳＰ補正装置が提案されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平２−８２７１０号公報
【特許文献２】
特開平８−３０５３９７号公報
【特許文献３】
特開２０００−２４２２９８号公報
【非特許文献１】
編者　社団法人　日本音響学会　「音のコミュニケーション工学」　初版　コロナ社　１９９６年８月３０日発行　ｐ．２７
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来技術には以下に述べるような問題点があった。特許文献１の後処理フィルタにおいては、定係数のパラメータα，βを調整する必要があるが、これらのパラメータは、周波数特性や聴感上の効果との関係の対応付けが困難なため調整が難しく、調整が不適切だと逆に音質が劣化してしまう。
【００１２】
また、特許文献２の音声加工フィルタにおいては、音声信号のＬＳＰ値と予め等間隔に配置したＬＳＰ値との内分点を取って補正するため、例えば、元々のＬＳＰ値が低域に集中していた場合に、全体的に高い周波数にシフトしてしまい、出力音声に違和感を生ずるおそれがある。
【００１３】
また、特許文献３のＬＳＰ補正装置においては、互いに隣接する各次元のＬＳＰ値を順次変更していくため、元々のＬＳＰの配列にばらつきがあった場合などは、極端にＬＳＰ値が低域又は高域に偏ってしまうなどの弊害が生ずることが予想される。
【００１４】
本発明は、音声の明瞭度を改善するためにＬＳＰ値を調整するに当たって、フォルマント周波数が大きく変化することなく、より自然にフォルマント強調を行うことができ、音声の特徴をより強調することで、音声の明瞭度を改善することができる音声処理装置及び移動通信端末装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の音声処理装置は、（１）音声のフォルマント成分を強調する音声処理装置であって、音声信号の線スペクトル対（ＬＳＰ）について、隣接する次元間の距離を算出する手段と、該線スペクトル対（ＬＳＰ）の次元間の距離が互いにより接近している線スペクトル対（ＬＳＰ）同士の次元間距離が更に接近するように線スペクトル対（ＬＳＰ）を調整する手段と、該調整された線スペクトル対（ＬＳＰ）に基づいて音声信号を合成して出力する手段と、を備えたものである。
【００１６】
また、（２）前記線スペクトル対（ＬＳＰ）を調整する手段において、線スペクトル対（ＬＳＰ）の周波数に応じて線スペクトル対（ＬＳＰ）の調整量に重み付けを行う手段を備えたものである。
また、（３）前記線スペクトル対（ＬＳＰ）を調整する手段において、調整を行う線スペクトル対（ＬＳＰ）の次元又は周波数の範囲を限定する手段を備えたものである。
【００１７】
また、（４）前記調整された線スペクトル対（ＬＳＰ）に基づいて合成した強調音声信号の特定の周波数成分を除去する帯域除去フィルタと、強調処理を行う前の音声信号の前記特定の周波数成分を通過させる帯域通過フィルタと、該帯域除去フィルタ及び帯域通過フィルタの出力信号を合成して出力する手段と、を備えたものである。
【００１８】
また、本発明の移動通信端末装置は、（５）無線周波数信号をベースバンド信号に変換する手段と、該ベースバンド信号の音声符号化パラメータから音声パラメータを復号化して線スペクトル対（ＬＳＰ）と音源パラメータとを抽出する手段と、該抽出した線スペクトル対（ＬＳＰ）の隣接する次元間の距離を算出する手段と、該線スペクトル対（ＬＳＰ）の次元間の距離が互いにより接近している線スペクトル対（ＬＳＰ）同士の次元間距離が更に接近するように線スペクトル対（ＬＳＰ）を調整する手段と、該調整された線スペクトル対（ＬＳＰ）と前記音源パラメータとに基づいて音声信号を合成して出力する手段と、を備えたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明による音声処理装置の主要構成を示す。同図において、音声分析部１００では、入力音声に対してＬＰＣ分析部１によりＬＰＣ分析（線形予測分析）を行い、該分析により得られた線形予測係数をＬＰＣ→ＬＳＰ変換部２によりＬＳＰ（線スペクトル対）の値（周波数）に変換する。
【００２０】
入力音声としては、マイクロホンから入力される音声信号であってもよいし、携帯電話装置等の通信機器に用いられる音声復号化装置から出力される音声信号であってもよい。ＬＰＣ分析には、Ｄｕｒｂｉｎ−Ｒｅｖｉｎｓｏｎ−Ｉｔａｋｕｒａ法などの分析アルゴリズムを利用することができる。ＬＰＣ分析部１で分析した音源パラメータと、ＬＰＣ→ＬＳＰ変換部で変換したＬＳＰの値は、音声復号部２００に入力される。
【００２１】
音声復号部２００では、音声分析部１００から出力されるＬＳＰの値をＬＳＰ解析部３により解析し、ＬＳＰの隣接する次元間の距離を算出し、該ＬＳＰ次元間距離を、ＬＳＰ調整量算出部４に出力する。ＬＳＰ調整量算出部４では、該ＬＳＰ次元間距離から、フォルマント成分を強調するために必要なＬＳＰ調整量を算出し、該ＬＳＰ調整量をＬＳＰ調整部５に出力する。
【００２２】
ＬＳＰ調整部５は、該ＬＳＰ調整量を用いて、音声分析部１００から入力されたＬＳＰの値の調整を行い、調整後のＬＳＰの値をＬＳＰ→ＬＰＣ変換部６に出力する。ＬＳＰ→ＬＰＣ変換部６は、調整後のＬＳＰの値をＬＰＣ（線形予測係数）に変換し、該ＬＰＣ（線形予測係数）をＬＰＣ合成部７に出力する。
【００２３】
ＬＰＣ合成部７は、調整後のＬＳＰを変換したＬＰＣ（線形予測係数）と、音声分析部１００から入力される音源パラメータとを用いて、音声の線形予測合成を実行し、フォルマント強調処理された出力音声信号を生成する。該出力音声信号はアンプリファイアー（増幅器）３００を通して増幅され、スピーカ４００から放音される。
【００２４】
ここで、前述のＬＳＰ解析部３において算出するＬＳＰ次元間距離について詳述する。ＬＳＰ解析部３は、入力されたＬＳＰについて、その隣接する次元間のＬＳＰ値の差分によりＬＳＰ次元間距離を算出する。ここで、入力された次元ｉのＬＳＰの値をω［ｉ］、ＬＳＰの次元の総数をＮ（例えばＮ＝１０）とすると、次元ｉのＬＳＰ次元間距離ｄ［ｉ］を以下のように算出する。
【００２５】
ｄ［０］＝ω［０］…（２）
ｄ［ｉ］＝ω［ｉ］−ω［ｉ−１］，（１≦ｉ≦Ｎ−１）…（３）
ｄ［Ｎ］＝ＭＡＸ−ω［Ｎ−１］…（４）
ここで、ＭＡＸはＬＳＰの値ω［ｉ］が取り得る最大値である。ｄ［０］及びｄ［Ｎ］はＬＳＰ次元の両端の値であり、特殊な扱いとなり、上記のような値を設定するか、或いは０（零）の値を設定する。
【００２６】
次に、ＬＳＰ調整量算出部４では、上記式（２）〜式（４）により算出された距離ｄ［ｉ］を基に、次元ｉのＬＳＰ調整量Ａｄｊ［ｉ］を算出する。ＬＳＰ調整量Ａｄｊ［ｉ］は、距離ｄ［ｉ］又はそのべき乗の値が増加するに連れて減少する値とする。その算出式を以下に示す。
【００２７】
なお、下記の式において、ＴＨＲＥは、調整対象となるＬＳＰ値の次元間距離の上限値であり、この値以上に次元間距離が離れているＬＳＰ値に対しては調整を行わない。Ｘはべき乗数として適宜選定される正の実数である。Ｒａｔｉｏ［ｉ］は、隣接するＬＳＰ間同士をどの程度接近させるかを表す接近率（０＜Ｒａｔｉｏ［ｉ］＜１）である。また、ｐｏｗ（Ａ，Ｂ）は、ＡのＢ乗を表わす。
【００２８】
ｄ［ｉ］＞ＴＨＲＥのとき、Ａｄｊ［ｉ］＝０…（５）
ｄ［ｉ］≦ＴＨＲＥのとき、
Ｒａｔｉｏ［ｉ］＝ｐｏｗ（（ＴＨＲＥ−ｄ［ｉ］）／ＴＨＲＥ，Ｘ）…（６）
但し、Ｒａｔｉｏ［ｉ］＞ＲＴＨＲＥのとき、
Ｒａｔｉｏ［ｉ］＝ＲＴＨＲＥ…（７）
とする。
ＲＴＨＲＥは、Ｒａｔｉｏ［ｉ］の上限値であり、０＜ＲＴＨＲＥ＜１．０の範囲で設定する。例えば、ＲＴＨＲＥ＝０．９と設定する。
Ａｄｊ［ｉ］＝（０．５×ｄ［ｉ］）×Ｒａｔｉｏ［ｉ］…（８）
【００２９】
上記、接近率Ｒａｔｉｏ［ｉ］を１以上の値にすると、ＬＳＰ値の調整によって、隣接ＬＳＰ同士が同じ値に重なり合い（Ｒａｔｉｏ［ｉ］＝１のとき）、或いは隣接するＬＳＰを飛び越してしまう（Ｒａｔｉｏ［ｉ］＞１のとき）ため、Ｒａｔｉｏ［ｉ］は１未満の値とし、上記の実施例では式（７）によりＲａｔｉｏ［ｉ］の上限を０．９としている。
【００３０】
上記式（２）〜式（８）によるＬＳＰ調整量Ａｄｊ［ｉ］の算出の具体例について図２を参照して説明する。図２の（ａ）は、０次元から４次元までのＬＳＰ値ω［０］〜ω［４］の数値例を示し、ここで、ＬＳＰ値ω［０］〜ω［４］は、０から１．０の範囲に正規化されているものとする。
【００３１】
図２の（ａ）に示すように、各ＬＳＰの値は、ω［０］＝０．１，ω［１］＝０．２，ω［２］＝０．３，ω［３］＝０．５，ω［４］＝０．７であり、また、次元間距離の上限値ＴＨＲＥ＝０．２５、べき乗数Ｘ＝２、ＬＳＰの値として取り得る最大値ＭＡＸ＝１．０であるとする。
【００３２】
上記（２）式〜式（４）式に従って各次元のＬＳＰ次元間距離ｄ［ｉ］を計算すると、
ｄ［０］＝０．１，
ｄ［１］＝０．１，
ｄ［２］＝０．１，
ｄ［３］＝０．２，
ｄ［４］＝０．２，
ｄ［５］＝０．３
となる。
【００３３】
次に式（５）式〜式（８）により、
Ｒａｔｉｏ［０］＝（（０．２５−０．１）／０．２５）２　＝０．３６，
Ａｄｊ［０］＝（０．５×０．１）×０．３６＝０．０１８，
Ｒａｔｉｏ［１］＝（（０．２５−０．１）／０．２５）２　＝０．３６，
Ａｄｊ［１］＝（０．５×０．１）×０．３６＝０．０１８，
Ｒａｔｉｏ［２］＝（（０．２５−０．１）／０．２５）２　＝０．３６，
Ａｄｊ［２］＝（０．５×０．１）×０．３６＝０．０１８，
Ｒａｔｉｏ［３］＝（（０．２５−０．２）／０．２５）２　＝０．０４，
Ａｄｊ［３］＝（０．５×０．１）×０．０４＝０．００２，
Ｒａｔｉｏ［４］＝（（０．２５−０．２）／０．２５）２　＝０．０４，
Ａｄｊ［４］＝（０．５×０．１）×０．０４＝０．００２，
Ａｄｊ［５］＝０．０　（ｄ［５］＞ＴＨＲＥのため）
【００３４】
このように、隣接するＬＳＰ値が近いほど、ＬＳＰ調整量Ａｄｊの値は大きい値となることが分かる。ここで得られたＬＳＰ調整量Ａｄｊを基にＬＳＰ値を調整するに際して、例えば、ＬＳＰ値ω［１］とＬＳＰ値ω［２］とから算出されたＬＳＰ調整量Ａｄｊ［２］は、ＬＳＰ値ω［１］及びＬＳＰ値ω［２］の両方の調整に作用させる。
【００３５】
つまり、ＬＳＰ値ω［１］を現時点のＬＳＰ値ω［１］からＬＳＰ値ω［２］の方向に向けて移動させる調整量と、ＬＳＰ値ω［２］を現時点のＬＳＰ値ω［２］からＬＳＰ値ω［１］の方向に向けて移動させる調整量との両方の調整に作用させる。この調整作用により、互いに近い距離にあるＬＳＰ値同士がより接近することになる。この調整作用を全てのＬＳＰ値に対して同様に適用する。
【００３６】
図２の（ｂ）を参照して上記の調整作用について説明する。ＬＳＰ調整量Ａｄｊ［２］は、ＬＳＰ値ω［１］及びＬＳＰ値ω［２］の両方に作用し、ＬＳＰ値ω［１］に対しては正の向き（図において右向き）、ＬＳＰ値ω［２］に対しては負の向き（図において左向き）に移動させる調整作用を与える。
【００３７】
また、ＬＳＰ調整量Ａｄｊ［３］は、ＬＳＰ値ω［２］及びＬＳＰ値ω［３］の両方に作用し、ＬＳＰ値ω［２］に対しては正の向きの調整、ＬＳＰ値ω［３］に対しては負の向きに移動させる調整作用を与える。このことから、ＬＳＰ値ω［２］に対しては、｛−Ａｄｊ［２］＋Ａｄｊ［３］｝の調整作用が働くことになる。
【００３８】
この両方向の調整作用による調整量Ａｄｊ＿ａｌｌ［ｉ］を式で表わすと、
2004086102.tif 000003
と表される。
【００３９】
この両方向のＬＳＰ調整量Ａｄｊ＿ａｌｌ［ｉ］を、入力音声信号のＬＳＰ値ω［ｉ］に加算することにより各ＬＳＰ値ω［ｉ］を調整する。調整後の各ＬＳＰ値ω’［ｉ］は以下の式（１０）によって表される。
ω’［ｉ］＝ω［ｉ］＋Ａｄｊ＿ａｌｌ［ｉ］…（１０）
【００４０】
このようにして調整されるＬＳＰ値ω［ｉ］の具体例を図３に示す。同図の（ａ）は、調整前のＬＳＰ値ω［ｉ］を順にプロットしたものであり、同図の（ｂ）は、調整後のＬＳＰ値ω［ｉ］を順にプロットしたものである。例えば下部の３つの点（△、■、◆）等、元々近接していたＬＳＰ値ω［ｉ］が、ＬＳＰの調整により一層接近する様子が分かる。
【００４１】
このように、隣接ＬＳＰ間の距離が或る閾値ＴＨＲＥ以下のＬＳＰが互いに接近するようにＬＳＰを調整することによって、音声のフォルマント成分が強調される。該ＬＳＰの調整により強調されるフォルマント成分の具体例を図４に示す。図４は音声信号周波数スペクトル包絡を示し、同図において実線はＬＳＰ調整前のスペクトル包絡を、破線は（ａ）はＬＳＰ調整後のスペクトル包絡を示している。同図からＬＳＰの調整によってフォルマント成分が強調される様子が分かる。
【００４２】
次に、図５に周波数による重み付けを行う本発明の音声処理装置を示す。この実施形態の音声処理装置は、図１に示した音声処理装置により得られるＬＳＰ調整量Ａｄｊ［ｉ］に、周波数による重み付けを行う周波数重み付け部９を追加したものである。そのほかの構成について、図１に示した構成要素と同一のものには図１と同一の符号を付し、重複した説明は省略する。周波数重み付け部９は、ＬＳＰ調整量算出部４によって得られたＬＳＰ調整量Ａｄｊ［ｉ］に対して周波数による重み付けを行う。
【００４３】
一般に、フォルマント強調は、低い周波数において強調の効果が強く表われ、強調し過ぎによって却って音質が劣化してしまうことがある。これは、元々、低い周波数のフォルマント成分が強いために発生する。そこで、ＬＳＰ調整量算出部４から得られるＬＳＰ調整量Ａｄｊ［ｉ］に対して、低い周波数のＬＳＰに対するＬＳＰ調整量Ａｄｊ［ｉ］を抑制することにより、極端なフォルマント強調を避けるようにする。
【００４４】
周波数に応じた重み付けによるＬＳＰ調整量Ａｄｊ’［ｉ］の具体的な導出例として、以下の式（１１）又は式（１２）の算出式による演算処理の実行によって、導出することができる。
Ａｄｊ’［ｉ］＝（ω［ｉ］／ＭＡＸ）×Ａｄｊ［ｉ］…（１１）
Ａｄｊ’［ｉ］＝ｐｏｗ（ω［ｉ］／ＭＡＸ，Ｘ）×Ａｄｊ［ｉ］…（１２）
【００４５】
上記式（１１）又は式（１２）において、ＭＡＸはＬＳＰ値ω［ｉ］が取り得る最大値であり、Ａｄｊ［ｉ］は重み付けを行う前のＬＳＰ調整量である。また、Ｘはべき乗数として適宜選定される正の実数であり、ｐｏｗ（Ａ，Ｂ）はＡのＢ乗を表わす。
【００４６】
図５の周波数重み付け部９から出力されるＬＳＰ調整量Ａｄｊ’［ｉ］を、前述のＬＳＰ調整部５に出力し、ＬＳＰ調整部５は、該ＬＳＰ調整量Ａｄｊ’［ｉ］を用いて、音声分析部１００から入力されたＬＳＰの値の調整を行い、調整後のＬＳＰの値をＬＳＰ→ＬＰＣ変換部６に出力する。そのほかの動作は図１に示した音声処理装置の動作と同様である。
【００４７】
次に、図６に調整範囲を限定する本発明の音声処理装置を示す。この実施形態の音声処理装置は、図１又は図５に示した音声処理装置に、調整範囲限定部１０を追加したものである。この調整範囲限定部１０は、ＬＳＰ値の調整を行う周波数範囲（ＬＳＰの次元の範囲）を選択的に限定する処理を行う。
【００４８】
フォルマント強調を行うと、音声の低い周波数成分の特性が極端に変化して、音声の品質が劣化してしまう場合がある。このような音声品質の劣化を避けるために、音声に極端な変化をもたらすことが予想される周波数範囲のＬＳＰ値に対しては調整を行わないようにすることにより、品質劣化を防ぎながら明瞭度を上げることが可能となる。
【００４９】
ＬＳＰ値の調整範囲を限定する具体的な手段として、音声に極端な変化をもたらすことが予想される範囲の次元（０〜Ｍ）のＬＳＰ調整量Ａｄｊ［ｉ］に対して、調整範囲限定部１０に調整限定範囲の次元を設定する手段を備え、調整範囲限定部１０は、該設定された限定範囲の次元（０〜Ｍ）のＬＳＰ調整量Ａｄｊ［ｉ］として、以下の式（１３）に示すように、調整量を０（零）としたＬＳＰ調整量Ａｄｊ”［ｉ］を出力する。
Ａｄｊ”［ｉ］＝０．０　（０≦ｉ≦Ｍ）…（１３）
但し、０≦Ｍ＜Ｎである。
【００５０】
或いは、調整範囲限定部１０は、外部から指定された次元ｉに対して、該次元ｉのＬＳＰ調整量Ａｄｊ”［ｉ］を０．０（零）として出力する構成とすることもできる。調整範囲限定部１０から出力されるＬＳＰ調整量Ａｄｊ”［ｉ］を、前述のＬＳＰ調整部５に出力し、ＬＳＰ調整部５は、該ＬＳＰ調整量Ａｄｊ”［ｉ］を用いて、音声分析部１００から入力されたＬＳＰの値の調整を行い、調整後のＬＳＰの値をＬＳＰ→ＬＰＣ変換部６に出力する。そのほかの動作は図１に示した音声処理装置の動作と同様である。
【００５１】
次に、図７に音声強調の周波数範囲を調整する本発明の音声処理装置を示す。一般に、フォルマント強調等による音声強調を行うと、音声が極端に強調されて聴取者が違和感を感じることがある。そのような場合、違和感を感じやすい周波数帯域について、音声強調処理を行っていない無強調音声と置き換えることにより、違和感を低減することができる。
【００５２】
図７に示すように、フォルマント強調又は他の手法により音声強調を行う音声強調処理部１２から出力される強調処理後の音声信号に対して、所定の周波数帯域を除去する帯域除去フィルタ１３を通して加算合成部１５に入力し、一方、入力音声に対して強調処理を行っていない無処理音声に対して、所定の周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタ１４を通して加算合成部１５に入力する。
【００５３】
強調処理により違和感を感じやすい周波数帯域を、帯域除去フィルタ１３を通して除去し、一方で、強調処理をしていない無処理音声を帯域通過フィルタ１４に通し、帯域除去フィルタ１３で除去した周波数領域の音声として無処理音声を帯域通過フィルタ１４から得て、帯域除去フィルタ１３及び帯域通過フィルタ１４の出力を加算合成部１５で合成することにより、加算合成部１５から違和感のないかつ強調処理された音声が出力される。
【００５４】
上記帯域除去フィルタ１３及び帯域通過フィルタ１４は、それらの出力信号を合成したときに、その周波数特性が平坦に近い特性となって相互に補完するものが望ましい。そのようなフィルタとして、例えば、図８の（ａ）に示すような特性のハイパスフィルタと、同図（ｂ）のような特性のローパスフィルタとを用い、図示のようにカットオフ周波数ｆｃが双方のフィルタで等しくなるようにすることにより、相互に補完するフィルタを構成することができる。
【００５５】
これらの発明による音声処理装置は、従来の音声復号化装置内の処理部又は機能回路部を一部変更することにより実現することができ、或いは従来の音声復号化装置又は音声再生装置に対して、本発明によるＬＳＰの調整を行う処理部又は機能回路を付加することによっても実現することができる。
【００５６】
図９は、前述の音声処理機能を携帯電話装置等の移動通信端末装置に適用した構成例を示す。同図は移動通信端末装置の受信部の構成を示している。移動通信端末装置は、アンテナから入力される無線周波数信号をＲＦ送受信部１１０により受信し、該無線周波数信号をベースバンド信号処理部１２０により復調してベースバンド信号に変換する。
【００５７】
上記ベースバンド信号の音声符号化パラメータを音声復号部２００に入力し、音声復号部２００において、逆量化部８により音声符号化パラメータから音声パラメータを復号化してＬＳＰと音源パラメータとを抽出する。該抽出したＬＳＰをＬＳＰ解析部３に入力し、また、音源パラメータをＬＰＣ合成部に入力する。
【００５８】
ＬＳＰをＬＳＰ解析部３では、前述の図１に示した音声処理装置と同様に、ＬＳＰ次元間距離を算出し、該ＬＳＰ次元間距離をＬＳＰ調整量算出部４に出力する。ＬＳＰ調整量算出部４では、ＬＳＰ次元間距離を基にＬＳＰ調整量を算出し、該ＬＳＰ調整量をＬＳＰ調整部５に出力する。
【００５９】
ＬＳＰ調整部５は、ＬＳＰ調整量を元々のＬＳＰ値に加えてＬＳＰ値を調整し、該調整したＬＳＰ値をＬＳＰ→ＬＰＣ変換部６に出力する。ＬＳＰ→ＬＰＣ変換部６は、調整後のＬＳＰの値をＬＰＣ（線形予測係数）に変換し、該ＬＰＣ（線形予測係数）をＬＰＣ合成部７に出力する。
【００６０】
ＬＰＣ合成部７は、調整後のＬＳＰを変換したＬＰＣ（線形予測係数）と、逆量子化部８から入力される音源パラメータとを用いて、音声の線形予測合成を実行し、フォルマント強調処理された出力音声信号を生成する。該出力音声信号はアンプリファイアー（増幅器）３００を通して増幅し、スピーカ４００から放音する。
【００６１】
図９に示す構成は、従来の携帯電話等の移動通信端末装置に使用されている音声復号化器の処理を一部変更し、ＬＳＰ解析部３、ＬＳＰ調整量算出部４及びＬＳＰ調整部５を追加することにより、実現することができる。ここで音声復号化器としては、ＬＳＰパラメータを利用してディジタル信号処理により音声信号を高能率で圧縮・解凍する方式、例えば３ＧＰＰ（３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ）で標準化されたＡＭＲ−音声ＣＯＤＥＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｍｕｌｔｉ　Ｒａｔｅ　ｓｐｅｅｃｈ
ｃｏｄｅｃ）のデコーダを用いることができる。
【００６２】
なお、図示省略するが、移動通信端末装置の音声復号処理部に、前述したように周波数による重み付けを行ってＬＳＰ調整を行う機能、ＬＳＰの調整範囲を限定する機能、又は音声強調の周波数範囲を調整する機能を適宜付加する構成とすることができる。
【００６３】
（付記１）音声のフォルマント成分を強調する音声処理装置であって、音声信号の線スペクトル対について、隣接する次元間の距離を算出する手段と、該線スペクトル対の次元間の距離が互いにより接近している線スペクトル対同士の次元間距離が更に接近するように線スペクトル対を調整する手段と、該調整された線スペクトル対に基づいて音声信号を合成して出力する手段と、を備えたことを特徴とする音声処理装置。
（付記２）前記線スペクトル対を調整する手段において、線スペクトル対の周波数に応じて線スペクトル対の調整量に重み付けを行う手段を備えたことを特徴とする付記１に記載の音声処理装置。
（付記３）前記線スペクトル対を調整する手段において、調整を行う線スペクトル対の次元又は周波数の範囲を限定する手段を備えたことを特徴とする付記１又は２に記載の音声処理装置。
（付記４）前記調整された線スペクトル対に基づいて合成した強調音声信号の特定の周波数成分を除去する帯域除去フィルタと、強調処理を行う前の音声信号の前記特定の周波数成分を通過させる帯域通過フィルタと、該帯域除去フィルタ及び帯域通過フィルタの出力信号を合成して出力する手段と、を備えたことを特徴とする付記１、２又は３に記載の音声処理装置。
（付記５）無線周波数信号をベースバンド信号に変換する手段と、該ベースバンド信号の音声符号化パラメータから音声パラメータを復号化して線スペクトル対と音源パラメータとを抽出する手段と、該抽出した線スペクトル対の隣接する次元間の距離を算出する手段と、該線スペクトル対の次元間の距離が互いにより接近している線スペクトル対同士の次元間距離が更に接近するように線スペクトル対を調整する手段と、該調整された線スペクトル対と前記音源パラメータとに基づいて音声信号を合成して出力する手段と、を備えたことを特徴とする移動通信端末装置。
（付記６）前記線スペクトル対を調整する手段において、線スペクトル対の周波数に応じて線スペクトル対の調整量に重み付けを行う手段を備えたことを特徴とする付記５に記載の移動通信端末装置。
（付記７）前記線スペクトル対を調整する手段において、調整を行う線スペクトル対の次元又は周波数の範囲を限定する手段を備えたことを特徴とする付記５又は６に記載の移動通信端末装置。
（付記８）前記調整された線スペクトル対に基づいて合成した強調音声信号の特定の周波数成分を除去する帯域除去フィルタと、強調処理を行う前の音声信号の前記特定の周波数成分を通過させる帯域通過フィルタと、該帯域除去フィルタ及び帯域通過フィルタの出力信号を合成して出力する手段と、を備えたことを特徴とする付記５、６又は７に記載の移動通信端末装置。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隣接する次元間のＬＳＰの距離が近いもの同士を、より一層近づけるようにＬＳＰの値を調整することにより、ＬＳＰが全体的にシフトしたり、フォルマント周波数が変化したりすることなく、より自然にフォルマント強調を行うことができ、劣化した音声品質を改善することができ、また、騒音環境下であっても、より自然でかつ明瞭な音声を聴くことができる。
【００６５】
また、ＬＳＰの調整に際して、周波数による重み付けを行うことにより、又は、調整範囲を限定することにより、或る周波数成分についてフォルマント強調を行わないようにし、音声強調による音声の極端な変化を防ぐことができ、自然な音声を聴くことができる。
【００６６】
また、音声強調処理後の音声を帯域除去フィルタに通して、極端に変化する周波数成分を除去するともに、音声強調を行う前の入力音声信号を帯域通過フィルタに通して、上記帯域除去フィルタで失われた帯域の音声信号を、無強調入力音声信号で補うことにより、明瞭度向上に必要な帯域のみのフォルマントが強調され、音声の違和感を最小限に抑えたまま、音声強調を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による音声処理装置の主要構成を示す図である。
【図２】本発明によるＬＳＰの調整作用を示す図である。
【図３】本発明によるＬＳＰの調整の具体例を示す図である。
【図４】本発明により強調されるフォルマント成分の具体例を示す図である。
【図５】周波数による重み付けを行う本発明の音声処理装置を示す図である。
【図６】調整範囲を限定する本発明の音声処理装置を示す図である。
【図７】音声強調の周波数範囲を調整する本発明の音声処理装置を示す図である。
【図８】音声強調の周波数範囲を調整するフィルタの特性を示す図である。
【図９】本発明の音声処理機能を適用した移動通信端末装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１００　音声分析部
２００　音声復号部
３００　アンプリファイアー（増幅器）
４００　スピーカ
１　ＬＰＣ分析部
２　ＬＰＣ→ＬＳＰ変換部
３　ＬＳＰ解析部
４　ＬＳＰ調整量算出部
５　ＬＳＰ調整部
６　ＬＳＰ→ＬＰＣ変換部
７　ＬＰＣ合成部
【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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【図９】
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