【手続補正書】
【提出日】平成15年11月19日(2003.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】ノイズ削減装置、及びノイズ削減方法


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部により得られる一定時間長のディジタル信号に対して離散フーリエ変換を行い入力スペクトルと複素スペクトルを得るフーリエ変換部と、
推定されたノイズスペクトルを格納するノイズスペクトル格納部と、
前記フーリエ変換部により得られる入力スペクトルと前記ノイズスペクトル格納部に格納されているノイズスペクトルとを比較することによって新たなノイズのスペクトルを推定し、得られた新たなノイズスペクトルを前記ノイズスペクトル格納部に格納するノイズ推定部と、
を備えたことを特徴とするノイズ削減装置。
【請求項２】
ノイズスペクトルとして補償用ノイズスペクトルと平均ノイズスペクトルとを格納する特徴を持つノイズスペクトル格納部と、
予めノイズ区間であるかどうかの判定を行い、ノイズであると判定した場合には、フーリエ変換部により得られる入力スペクトルを各周波数毎に補償用ノイズスペクトルと大小比較し、補償用ノイズスペクトルより小さい場合にその周波数の補償用ノイズスペクトルを入力スペクトルとすることによって補償用ノイズスペクトルを推定し、またそれとは別に、入力スペクトルを一定割合で加算していくことによって平均ノイズスペクトルを推定し、さらに、補償用ノイズスペクトルと平均ノイズスペクトルとをノイズスペクトル格納部に格納するという特徴を持つノイズ推定部と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載のノイズ削減装置。
【請求項３】
入力音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
削減量を決定する係数を調節するノイズ削減係数調節部と、
前記Ａ／Ｄ変換部により得られる一定時間長のディジタル信号に対して離散フーリエ変換を行い入力スペクトルと複素スペクトルを得るフーリエ変換部と、
推定されたノイズスペクトルを格納するノイズスペクトル格納部と、
前記ノイズ削減係数調整部により得られる係数に基づいて前記ノイズスペクトル格納部に
格納されているノイズスペクトルを前記フーリエ変換部により得られる入力スペクトルから減じ、更に、得られるスペクトルを調べ、減じすぎた周波数のスペクトルを補償するノイズ削減／スペクトル補償部と、
を備えたことを特徴とするノイズ削減装置。
【請求項４】
更に、前記ノイズ削減／スペクトル補償部により得られたスペクトルを安定化処理するとともに、前記フーリエ変換部によりえられた複素スペクトルの位相のうち前記ノイズ削減／スペクトル補償部において補償された周波数の位相を調節するスペクトル安定化部と、
を備えたことを特徴とする請求項３記載のノイズ削減装置。
【請求項５】
ノイズ削減とスペクトル補償をなされたスペクトルの全域パワーと聴感的に重要な一部の帯域のパワーとを調べ、入力された信号が無音区間かどうかを識別するという特徴を持つノイズ削減／スペクトル補償部と、
上記機能で無音区間と判断した場合には、全域パワーと中域パワーに対して安定化処理とパワー低減処理を行うという特徴を持つスペクトル安定化部と、
を備えたことを特徴とする請求項４記載のノイズ削減装置。
【請求項６】
フーリエ変換部で得られた複素スペクトルに対して、ノイズ削減／スペクトル補償部でスペクトル補償を受けたかどうかの情報を基に、乱数による位相回転を行うことを特徴とするスペクトル安定化部と、
を備えたことを特徴とする請求項４記載のノイズ削減装置。
【請求項７】
ノイズスペクトルとして補償用ノイズスペクトルと平均ノイズスペクトルとを格納する特徴を持つノイズスペクトル格納部と、
ノイズ削減係数調節部にて得られたノイズ削減係数をノイズスペクトル格納部に格納された平均ノイズスペクトルに乗じて、フーリエ変換部にて得られた入力スペクトルから減じ、負のスペクトル値になった周波数に対してはノイズスペクトル格納部に格納された補償用ノイズスペクトルにより補償するという特徴を持つノイズ削減／スペクトル補償部と、を備えたことを特徴とする請求項３記載のノイズ削減装置。
【請求項８】
入力音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部により得られる一定時間長のディジタル信号に対して線形予測分析を行うＬＰＣ分析部と、
前記Ａ／Ｄ変換部により得られる一定時間長のディジタル信号に対して離散フーリエ変換を行い入力スペクトルと複素スペクトルを得るフーリエ変換部と、
ノイズ削減処理を受けた入力スペクトルと複素スペクトルに対して逆離散フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部と、
前記逆フーリエ変換部により得られた信号に対して前記ＬＰＣ分析部で得られたパラメータを用いたスペクトル強調を行うスペクトル強調部と、
を備えたことを特徴とするノイズ削減装置。
【請求項９】
入力音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
削減量を決定する係数を調節するノイズ削減係数調節部と、
前記Ａ／Ｄ変換部により得られる一定時間長のディジタル信号に対して線形予測分析を行うＬＰＣ分析部と、
前記Ａ／Ｄ変換部により得られる一定時間長のディジタル信号に対して離散フーリエ変換を行い入力スペクトルと複素スペクトルを得るフーリエ変換部と、
推定されたノイズのスペクトルを格納するノイズスペクトル格納部と、
前記フーリエ変換部により得られる入力スペクトルと前記ノイズスペクトル格納部に格納されているノイズスペクトルとを比較することによってノイズのスペクトルを推定し、得られたノイズスペクトルを前記ノイズスペクトル格納部に格納するノイズ推定部と、
前記ノイズ削減係数調節部により得られる係数に基づいて前記ノイズスペクトル格納部に格納されているノイズスペクトルを前記フーリエ変換部により得られる入力スペクトルから減じ、更に、得られるスペクトルを調べ、減じすぎた周波数のスペクトルを補償するノイズ削減／スペクトル補償部と、
前記ノイズ削減／スペクトル補償部により得られたスペクトルを安定化処理するとともに、前記フーリエ変換部により得られた複素スペクトルの位相のうち前記ノイズ削減／スペクトル補償部において補償された周波数の位相を調整するスペクトル安定化部と、
前記スペクトル安定化部において安定化処理されたスペクトルと調整された位相スペクトルとに基づいて逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部と、
前記逆フーリエ変換部により得られた信号に対してスペクトル強調を行うスペクトル強調部と、
前記スペクトル強調部により得られた信号を前のフレームの信号と整合させる波形整合部と、
を備えたことを特徴とするノイズ削減装置。
【請求項１０】
入力音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ステップと、
前記Ａ／Ｄ変換ステップにより得られた一定時間長のディジタル信号に対して離散フーリエ変換を行い入力スペクトルと複素スペクトルを得るフーリエ変換ステップと、
推定されたノイズスペクトルをノイズスペクトル格納部に格納するノイズスペクトル格納ステップと、
前記フーリエ変換ステップにより得られた入力スペクトルと前記ノイズスペクトル格納部に格納されているノイズスペクトルとを比較することによって新たなノイズのスペクトルを推定し、得られた新たなノイズスペクトルを前記ノイズスペクトル格納部に格納するノイズ推定ステップと、
を備えたことを特徴とするノイズ削減方法。
【請求項１１】
入力音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ステップと、
削減量を決定する係数を調節するノイズ削減係数調節ステップと、
前記Ａ／Ｄ変換ステップにより得られた一定時間長のディジタル信号に対して離散フーリエ変換を行い入力スペクトルと複素スペクトルを得るフーリエ変換ステップと、
推定されたノイズスペクトルをノイズスペクトル格納部に格納するノイズスペクトル格納ステップと、
前記ノイズ削減係数調整ステップにより得られた係数に基づいて前記ノイズスペクトル格納部に格納されているノイズスペクトルを前記フーリエ変換ステップにより得られた入力スペクトルから減じ、更に、得られたスペクトルを調べ、減じすぎた周波数のスペクトルを補償するノイズ削減／スペクトル補償ステップと、
を備えたことを特徴とするノイズ削減方法。
【請求項１２】
更に、前記ノイズ削減／スペクトル補償ステップにより得られたスペクトルを安定化処理するとともに、前記フーリエ変換ステップによりえられた複素スペクトルの位相のうち前記ノイズ削減／スペクトル補償ステップにおいて補償された周波数の位相を調節するスペクトル安定化ステップと、
を備えたことを特徴とする請求項１１記載のノイズ削減方法。
【請求項１３】
入力音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ステップと、
前記Ａ／Ｄ変換ステップにより得られた一定時間長のディジタル信号に対して線形予測分析を行うＬＰＣ分析ステップと、
前記Ａ／Ｄ変換ステップにより得られた一定時間長のディジタル信号に対して離散フーリエ変換を行い入力スペクトルと複素スペクトルを得るフーリエ変換ステップと、
ノイズ削減処理を受けた振幅スペクトルと複素スペクトルに対して逆離散フーリエ変換を行う逆フーリエ変換ステップと、
前記逆フーリエ変換ステップにより得られた信号に対して前記ＬＰＣ分析ステップで得られたパラメータを用いたスペクトル強調を行うスペクトル強調ステップと、
を備えたことを特徴とするノイズ削減方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル携帯電話やマルチメディア通信等に必要な音声符号化・復号化装置（音声コーデック）や、音声入出力装置を構成するために、入力された音声から背景ノイズ成分を除去するノイズ削減装置及びノイズ削減方法に関するものである。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明は、ノイズスペクトル推定が可能で、異音感を低減し、音質の劣化を抑えるノイズ削減装置及びノイズ削減方法の提供を目的とする。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、入力音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、削減量を決定する係数を調節するノイズ削減係数調節部と、前記Ａ／Ｄ変換部により得られる一定時間長（１フレーム）のディジタル信号に対して線形予測分析（ＬＰＣ分析）を行うＬＰＣ分析部と、前記Ａ／Ｄ変換部により得られる一定時間長のディジタル信号に対して離散フーリエ変換を行い入力スペクトルと複素スペクトルを得るフーリエ変換部と、推定されたノイズのスペクトルを格納するノイズスペクトル格納部と、前記フーリエ変換部により得られる入力スペクトルと前記ノイズスペクトル格納部に格納されているノイズスペクトルとを比較することによってノイズのスペクトルを推定し、得られたノイズスペクトルを前記ノイズスペクトル格納部に格納するノイズ推定部と、前記ノイズ削減係数調節部により得られる係数に基づいて前記ノイズスペクトル格納部に格納されているノイズスペクトルを前記フーリエ変換部により得られる入力スペクトルから減じ、更に、得られるスペクトルを調べ、減じすぎた周波数のスペクトルを補償するノイズ削減／スペクトル補償部と、前記ノイズ削減／スペクトル補償部により得られたスペクトルを安定化処理するとともに、前記フーリエ変換部により得られた複素スペクトルの位相のうち前記ノイズ削減／スペクトル補償部において補償された周波数の位相を調整するスペクトル安定化部と、前記スペクトル安定化部において安定化処理されたスペクトルと調整された位相スペクトルとに基づいて逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部と、前記逆フーリエ変換部により得られた信号に対してスペクトル強調を行うスペクトル強調部と、前記スペクトル強調部により得られた信号を前のフレームの信号と整合させる波形整合部とを備えることを特徴としたノイズ削減装置であり、音声区間中でも音声区間外でもノイズスペクトル推定を行うことができるとともに、入力のスペクトル包絡の特徴を線形予測係数で強調することができるという作用を有する。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、予めノイズ区間であるかどうかの判定を行ない、ノイズであると判定した場合に
は、フーリエ変換部により得られる入力スペクトルを各周波数毎に補償用ノイズスペクトルと大小比較し、補償用ノイズスペクトルより小さい場合にその周波数の補償用ノイズスペクトルを入力スペクトルとすることによって補償用ノイズスペクトルを推定し、またそれとは別に、入力スペクトルを一定割合で加算していくことによって平均ノイズスペクトルを推定し、さらに、補償用ノイズスペクトルと平均ノイズスペクトルとをノイズスペクトル格納部に格納するノイズ推定部を備えたノイズ削減装置とすることで、ノイズのスペクトルを平均と最低の２つの方向から推定することにより、より的確な削減処理を行うことができるという作用を有する。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、ノイズ削減係数調節部にて得られたノイズ削減係数をノイズスペクトル格納部に格納された平均ノイズスペクトルに乗じて、フーリエ変換部にて得られた入力スペクトルから減じ、負のスペクトル値になってしまった周波数に対してはノイズスペクトル格納部に格納された補償用ノイズスペクトルにより補償するノイズ削減／スペクトル補償部を備えたノイズ削減装置とすることで、ノイズの平均スペクトルを削減に用いることにより、より大きくノイズスペクトルを削減することができるとともに、補償用スペクトルを別に推定したことにより、より的確な補償を行うことができるという作用を有する。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、ノイズ削減／スペクトル補償部にてノイズ削減とスペクトル補償をなされたスペクトルの全域パワーと聴感的に重要な一部の帯域のパワー（中域パワー）とを調べ、入力された信号が無音区間（音声のないノイズのみの信号）かどうかを識別し、無音区間と判断した場合には、全域パワーと中域パワーに対して安定化処理とパワー低減処理を行なうスペクトル安定化部を備えたノイズ削減装置とすることで、音声の含まれていないノイズのみの区間のスペクトルをスムージングすることができるとともに、同区間のスペクトルがノイズ削減のために極端なスペクトル変動を起こすことを防ぐという作用を有する。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、フーリエ変換部で得られた複素スペクトルに対して、ノイズ削減／スペクトル補償部でスペクトル補償を受けたかどうかの情報を基に、乱数による位相回転を行なうスペクトル安定化部を備えたノイズ削減装置とすることで、補償された周波数成分の位相にランダム性を持たせ、削減できずに残ったノイズを、聴感的に異音感の少ないノイズに変換させることができるという作用を有する。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、予めスペクトル強調に用いる重み係数のセットを複数用意し、ノイズ削減時には、入力された信号の状態に応じて重み付け係数のセットを選択し、選択された重み付け係数を用いてスペクトル強調を行なうスペクトル強調部を備えたノイズ削減装置することで、音声区間においては、聴感的により適当な重み付けができ、無音区間や無声子音区間においては、聴感重み付けによる異音感を押さえることができるという作用を有する。